KR102001156B1

KR102001156B1 - 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법

Info

Publication number: KR102001156B1
Application number: KR1020170090685A
Authority: KR
Inventors: 김동은; 강병호; 김남훈
Original assignee: 주식회사 휴비스
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2019-10-01
Also published as: KR20190009036A

Abstract

본 발명은 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법은 복합방사단계; 냉각단계 및 연신단계로 구성되되, 상기 복합방사단계는 시스코어복합방사이며 코어부는 제1성분으로 고유점도가 0.50~0.80 dL/g인 폴리에스테르계 수지 또는 유동흐름지수 12~20 g/10분인 폴리프로필렌수지를 사용하고, 시스부의 제2성분으로 유동흐름지수가 15~25g/10분인 올레핀계 수지를 사용하며, 상기 냉각단계는 공극 0.5~1.0mm, 공극율 50~60%인 냉각필터를 이용하여, 풍량 4~6m³/h, 온도 22~26℃, 냉각거리 4~6mm인 것에 특징이 있는 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법에 대한 것이다.

Description

가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법{Fabrication Method Of Fiber For Nonwoven Fabric Binder Excellent In Workability}

본 발명은 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법에 관한 것으로 보다 자세하게는 부직포의 패턴가공을 위한 2차 가공 시간단축을 할 수 있는 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법에 관한 것이다.

종래로부터 부직포는 1회용 기저귀나 생리용 냅킨 등의 흡수성 물품, 마스크 등의 의료용 용품, 와이퍼 등의 청소용 용품과 같은 폭넓은 분야에서 사용되고 있다. 이와 같이 부직포는 종래로부터 다른 여러 분야에서 사용되어 왔지만, 실제로 각 분야의 제품에 사용되는 경우에는 각각의 용도에 적합한 성질이나 구조가 되도록 제조될 필요가 있다.

따라서, 제조된 부직포를 사용용도에 맞게 2차가공(성형)시킬경우 가공된 부직포가 가공이 되지 않은 부직포보다 30~70%이상 고가여서 시장성이 우수하다. 다만 가공시간이 길어 생산성이 낮아 2차 가공비용도 증가하기 때문에 가공비용을 줄일 수 있는 새로운 성형방법을 개발하여 부직포 생산성을 높일 필요가 있다.

대한민국등록특허 제1240750호는 우수한 신축 회복성과 소프트한 촉감을 동시에 가지는 탄성 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것으로 부직포의 생산과 동시에 2차가공방법인 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열압착하여 엠보싱 결합으로 고정에 대한 언급이 있었으나, 열가공후 냉각조건을 조절하여 가공시간의 단축에 대한 개선점은 없다.

또한 대한민국공개특허 제2011-0065827호 결정화 속도가 향상된 폴리에스테르수지에 관한 것으로 PET의 본질적인 문제인 느린 결정화속도 향상을 위해 안티몬 촉매의 함량을 조절하여 낮은 온도에서 결정화가 진행될 수 있도록 하는 것이나, 조성물을 조절하는 것이 아닌 냉각조건에 대한 언급은 없었다.

따라서 본 발명은 저융점 폴리에틸렌(PE)가 시스부로 구성된 복합섬유로 구서된 부직포의 열적가공시 재결정 속도를 향상시킬 수 있도록 복합섬유방사시 냉각조건에 대한 개선이 필요하다.

본 발명의 목적은 부직포의 2차가공(패턴, 엠보싱 등)의 가공시간을 단축하기 위하여 부직포 구성 섬유가 용융 후 냉각속도가 향상될 수 있도록 복합섬유 방사의 냉각조건을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명은 2차가공에 용이한 부직포의 구성섬유로서 특유의 조성물을 갖는 바인더섬유를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법은 복합방사단계; 냉각단계 및 연신단계로 구성되되, 상기 복합방사단계는 시스코어복합방사이며 코어부는 제1성분으로 고유점도가 0.50~0.80 dL/g인 폴리에스테르계 수지 또는 유동흐름지수 12~20 g/10분인 폴리프로필렌수지를 사용하고, 시스부의 제2성분으로 유동흐름지수가 15~25g/10분인 올레핀계 수지를 사용하며, 상기 냉각단계는 공극 0.5~1.0mm, 공극율 50~60%인 냉각필터를 이용하여, 풍량 4~6m³/h, 온도 22~26℃, 냉각거리 4~6mm인 것에 특징이 있는 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 시스부의 고밀도 폴리에틸렌수지의 용융온도는 128~131℃이고, 결정화 온도 117~118℃인 것에 특징이 있는 가공성이 우수한 부직포 성형방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 롤러의 부직포 표면에 가열온도는 140~150℃이고 롤러의 이동속도는 최대 50m/분인 것에 특징이 있는 가공성이 우수한 부직포 성형방법을 제공한다.

본 발명은 시스부가 저융점 폴리에틸렌(PE)인 복합섬유의 제조방법으로서 상기 복합섬유로 구성된 부직포는 2차가공(패턴, 엠보싱)시 용융 후 냉각속도가 향상되어 가공시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명인 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법에 사용되는장치에 관한 개념도이다.
도2는 본 발명인 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법에 사용되는장치에 관한 수평단면 개념도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 발명은 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법에 관한 것으로 복합방사단계,냉각단계 및 연신단계로 구성된다.

상기 복합방사단계는 시스코어복합방사이며 코어부는 제1성분으로 고유점도가 0.50~0.80 dL/g인 폴리에스테르계 수지 또는 유동흐름지수 12~20 g/10분인 폴리프로필렌수지를 사용하고, 시스부가 제2성분으로 유동흐름지수가 15~25g/10분인 올레핀계 수지를 사용한다.

상기 시스부 및 코어부의 중량비는 40:60~60:40이고 방사속도 800~1200m/분, 연신배율 3.0~4.0인 것에 특징이 있다.

상기 폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르본산과 글리콜의 축중합물로, 방향족 디카르본산으로는 테레프탈산,이소프탈산, 프탈산, 나프탈렌디카르본산 등을 사용할 수 있고， 글리콜로는 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올,1,4-부탄디올 등을 사용할 수 있다

상기 폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르본산과 글리콜의 축중합물로 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 2,6-디나프탈레이트，폴리프로필렌테레프탈레이트，폴리부틸렌테레프탈레이트，폴리에틸렌이소프탈레이트 중 선택되는 하나 또는 2이상의 혼합물을 사용할 수 있을 것이다

바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으며, 폴리에스테르계 수지는 ASTM 02857에 준하여 측정한 고유점도(IV)가 0.50 내지 0.80 dL/ g인 것을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

다음으로 폴리프로필렌 고분자는 구조가 매우 단조롭고 규칙적(아이소택틱 지수가 90% 이상)이므로 결정화가 쉽게 발생되는 물질이어서, 폴리프로필렌의 결정화를 방해하는 물질로서 폴리프로필렌과 상용성이 있으며 상대적으로 큰 고분자 물질인 메틸아크릴레이트를 첨가하면 폴리프로필렌 고분자쇄들의 일렬 배향을 방해하여 비결정 영역을 늘릴 수 있게 되어 연신비를 높일 수 있게 된다.

상기 올레핀계 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리프로필렌，에틸렌-프로필렌 공중합체 중 선택되는 하나 또는 2이상의 혼합물을 사용할 수 있을 것이다. 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 사용할 수 있으며, 올레핀계 수지의 유동흐름지수(MI，Melting lndex)는 특별히 제한되지 않지만，유동흐름지수가 5 내지 50g/lO분, 더욱 바람직하게는 15 내지 25 g/10분인 것이 바람직할 것이다.

도1은 본 발명인 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법에 사용되는장치에 관한 개념도이다. 제1,2성분의 수지조성물을 용융된 상태로 방사팩(10)에서 복합방사구금(20)을 통해 시스코어복합섬유방사가 된다.

상기 복합방사구금(20)의 단면은 원형이며 복수의 방사 노즐이 단면의 중심부로부터 일정한 거리에 원주를 따라 배열되어 있다.

따라서 방사된 복합방사섬유(40)는 복수 개가 동시에 방사하되, 중심부로부터 일정한 거리인 동심원의 가장자리에 위치하여 수직으로 방사된다.

이때 수직으로 방사되는 복수의 복합방사섬유(40)으로부터 일정한 거리에 냉각필터(30)를 위치시킨다.

상기 냉각필터(30)는 중심이 비어있는 원통형모양으로 냉각필터의 수직길이는 5cm~20cm, 바람직하게는 5cm~10cm가 타당하다(도2참조).

상기 냉각필터(30)는 공극 0.5~1.0mm, 공극율 50~60%인 특징이 있으며, 풍량 4~6m³/h, 온도 22~26℃의 조건에서 상기 냉각필터(30)와 복합방사섬유(40)와의 냉각거리(d)가 4~6mm인 조건으로 이용한다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예에 반드시 한정되는 것으로 해석되어 져서는 아니된다.

실시예 1

복합방사단계는 시스부로 제1성분(코어부) 조성물로서 고유점도가 0.64 dL/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 50중량% 및 제2성분(시스부) 조성물로서 유동흐름지수가 20g/10min인 고밀도 폴리에틸렌 50중량%를 각각 별도의 압출기에 투입하여 용융하였으며 용융된 제1성분 및 제2성분 조성물을 통상의 코어-시스 이형단면 복합방사장치로 유입한 후 1200 m/분의 방사속도로 코어-시스 형태의 복합섬유를 방사하였다.

이후 냉각단계는 공극율은 60%, 공극 1mm의 다공성 필터인 냉각필터를 이용하여 냉각 풍량은 6 Nm³/h, 냉각풍온도는 25℃, 냉각장치와 섬유와의 거리는 5mm가 되도록 조정하였다.

마지막 연신단계로 복합방사섬유를 3.5배율의 연신비로 배향시켜 스테이플 섬유를 제조하였다.

이렇게 제조된 스테이플 섬유를 이용하여 부직포를 가공온도 145℃로 엠보싱 패턴 2차 가공을 하였다.

실시예 2

제1성분(코어부) 조성물로서 용융흐름지수가 16g/10분인 폴리프로필렌수지 50중량%을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일함

실시예 3

필터 공극이 0.5mm인점을 제외하고 실시예 1과 동일함

실시예 4

풍량이 5 m³/h인점을 제외하고 실시예 1과 동일함

비교예 1

풍량이 3 m³/h인점을 제외하고 실시예 1과 동일함

비교예 2

냉각 거리(d)가 10mm인점을 제외하고 실시예 1과 동일함

비교예 3

필터 공극이 2.0mm인점을 제외하고 실시예 1과 동일함

비교예 4

냉각온도가 35℃인점을 제외하고 실시예 1과 동일함

구분	항목	단위	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
냉각	풍량	m³/h	6	6	6	5	3	6	6	6
	온도	℃	25	25	25	25	25	25	25	35
	냉각거리(d)	mm	5	5	5	5	5	10	5	5
냉각 필터	공극	mm	1	1	0.5	1	1	1	2	1
냉각 필터	공극율	%	60	60	60	60	60	60	60	60
제사 조건	방속	m/분	1200	1200	1200	1200	1200	1200	1200	1200
	연신 배율	-	3.5	3.5	3.5	3.5	3.5	3.5	3.5	3.5
시스부	용융 온도	℃	129.5	128.54	130	130.5	133	132	132.5	133
시스부	결정화온도	℃	117.5	116.4	118	118	115	114	113.5	113
부직포 2차가공	가공 온도	℃	145	145	145	145	145	145	145	145
부직포 2차가공	최대 가공속도	m/분	50	49	50	50	35	35	30	30

표1과 같이 실시예의 냉각 및 냉각필터의 조건을 만족할 경우 시스부의 용융온도 및 결정화 온도를 만족시키는 올레핀계 수지 중 실시예의 일예로 고밀도 폴리에틸렌을 복합섬유로 구성된 부직포는 가공온도 145℃에서 최대 가공속도 50m/분으로 비교예의 30~35m/분 보다 월등함을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

10 : 방사팩 20 : 복합방사구금
30 : 냉각필터 40 : 복합방사섬유
d : 냉각거리

Claims

가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법은 복합방사단계; 냉각단계 및 연신단계로 구성되되,
상기 복합방사단계는 시스코어복합방사이며 코어부는 제1성분으로 유동흐름지수 12~20g/10분이며 메틸아크릴레이트가 포함된 폴리프로필렌수지를 사용하고, 시스부는 제2성분으로 유동흐름지수가 15~25g/10분인 올레핀계 수지를 사용하며,
복합방사구금의 단면은 원형이며 복수의 방사 노즐이 단면의 중심부로부터 일정한 거리에 원주를 따라 배열되고,
상기 복합방사구금에 의해 방사된 복합방사섬유는 복수 개가 동시에 방사하되, 중심부로부터 일정한 거리인 동심원의 가장자리에 위치하여 수직으로 방사되며,
상기 냉각단계의 냉각필터는 중심이 비어있는 원통형모양으로 상기 냉각필터의 수직길이는 5cm~20cm이고 공극 0.5~1.0mm, 공극율 50~60%이고 풍량 4~6m³/h, 온도 22~26℃의 바람을 냉각거리 4~6mm인 상기 복합방사섬유에 송풍하는 것에 특징이 있는 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법.
제1항에 있어서,
상기 시스부의 올레핀 수지는 고밀도 폴리에틸렌수지이며,
상기 폴리에틸렌수지의 용융온도는 128~131℃이고, 결정화 온도는 117~118℃인 것에 특징이 있는 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법.
제1항에 있어서,
상기 복합방사단계의 방사속도는 800~1200m/분인 것에 특징이 있는 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법.
제1항에 있어서,
상기 연신단계의 연신배율은 3.0~4.0인 것에 특징이 있는 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 제조방법으로 제조된 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유.