KR102093116B1 - 엠보싱 메시 패턴을 갖는 부직포 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부직포에 관한 것으로서, 상기 부직포는 프레임워크 섬유 및 적어도 부분적으로 융합된 열가소성 재료, 특히 적어도 부분적으로 융합된 열가소성 결합 섬유를 포함하고, 이 경우 적어도 상기 프레임워크 섬유는 스테이플 섬유이며, 그리고 상기 부직포는 복수의 교차하는 엠보싱 홈으로 된 열 엠보싱 메시 패턴을 갖고, 상기 엠보싱 홈들 사이에 복수의 엠보싱 돌출부가 배치되어 있으며, 이 경우
- 상기 엠보싱 돌출부들의 등가 직경(7)은 상기 프레임워크 섬유의 섬유 길이의 50%보다 작고;
- 상기 엠보싱 돌출부들의 영역에서 부직포의 두께(6)에 대한 엠보싱 홈들의 폭(3)의 비율은 4/5보다 작거나 같으며; 그리고
- 상기 엠보싱 홈들의 영역에서 부직포의 두께(4)에 대한 엠보싱 홈들의 폭(3)의 비율은 0.5 내지 2이다.

Description

엠보싱 메시 패턴을 갖는 부직포

본 발명은 엠보싱 메시 패턴(embossed mesh pattern)을 갖는 부직포에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 상기와 같은 부직포를 제조하기 위한 방법 그리고 가정 및 상업 공간의 걸레 및/또는 대걸레의 걸레 재료로 사용하기 위한 상기 부직포의 용도에 관한 것이다.

부직포의 형태로 된 섬유 직물은 걸레 및 대걸레의 걸레 재료로 널리 사용된다. 더욱 높은 내구성을 달성하기 위해, 상기와 같은 부직포 내 섬유는 일반적으로 기존의 열가소성 섬유를 융합시킴으로써 또는 제공되거나 배치된 화학적 바인더 시스템(binder system)에 의해 섬유를 접착 또는 결합시킴으로써 열적으로 결합된다.

결합력을 더 높이고 기계적 특성을 향상시키기 위해, 예를 들어, JP 60-194160호에는 가열된 롤러에 의해 열적으로 압축하는 것이 기술되어 있다. 그러나 상기와 같은 전면적 압축 결과는 두께가 얇고, 덜 유연하며 흡수성이 적은 종이와 같은 직물이다.

EP 1 322 806 B1호에 기술된 바와 같이, 재료의 강도를 증가시키기 위해 부분적으로 엠보싱이 있는 아기용 물티슈가 제공될 수 있으며, 그러나 이는 공지된 방법과 패턴에서 휨 모멘트를 증가시켜 바람직하지 않은 티슈 강도를 야기한다. 그럼에도 불구하고 부드러움, 부피, 흡수력 그리고 기계 강도와 같은 요구 조건을 충족시키는 일회용 물티슈를 수득하기 위해, 전술한 문서에서는 불연속 (하나씩 연결되지 않은) 엠보싱 영역들 사이에서 공칭 섬유 길이의 적어도 절반 간격이 조정된다. 또한, 엠보싱 영역은 총면적의 4% 내지 8% 사이여야 한다.

유연성과 강도는 전술한 종래 기술에 따르면, 열적으로 가압된(캘린더링(calendering)된) 부직포의 반대 특성이다. 종래 기술에 따라 엠보싱에 의해 달성되는 부드러움과 강도 사이 절충안들은 다중으로 사용 가능한 걸레 또는 대걸레의 걸레 천으로서 사용에 있어서는 수용될 수 없으며, 결과적으로 상기와 같은 절충안들은 일회용 물티슈 분야와 달리 지금까지 실현될 수 없었다.

이러한 배경으로 본 발명의 과제는 부드러움, 유연성 및 내구성과 관련하여 높은 요구 조건을 동시에 충족시키는 부직포를 제공하는 것이다. 또한, 상기 부직포는 충분한 흡수 특성을 특징으로 해야 하며, 특히 전술한 특성들을 갖는 걸레 및 대걸레의 걸레 재료의 제조를 가능하게 해야 한다.

본 발명의 전술한 과제는 청구항 1의 특징들에 의해서 해결된다.

섬유 길이에 비례한 엠보싱 홈들의 특정 배열 및 치수와 더불어, 형성된 엠보싱 홈들에 의해 부직포의 흡수성이 현저히 감소되지 않으면서 부직포의 내구성뿐만 아니라 부드러움 및 유연성이 증가될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

본 발명은 부직포에 관한 것으로서, 상기 부직포는 프레임워크 섬유(framework fibers) 및 적어도 부분적으로 융합된 열가소성 재료, 특히 적어도 부분적으로 융합된 열가소성 결합 섬유를 포함하고, 이 경우 적어도 상기 프레임워크 섬유는 스테이플 섬유(staple fibers)이며, 상기 부직포는 복수의 교차하는 엠보싱 홈으로 된 열적 엠보싱 메시 패턴을 갖고, 상기 엠보싱 홈들 사이에 복수의 엠보싱 돌출부가 배치되어 있으며, 이 경우 상기 엠보싱 돌출부들의 등가 직경은 상기 프레임워크 섬유의 섬유 길이의 50%보다 작고, 상기 엠보싱 돌출부들의 영역에서 상기 부직포의 두께에 대한 엠보싱 홈들의 폭의 비율은 4/5보다 작거나 같으며, 그리고 상기 엠보싱 홈들의 영역에서 상기 부직포의 두께에 대한 엠보싱 홈들의 폭의 비율은 0.5 내지 2이다.

본 발명에 따른 부직포의 본질적인 측면은 복수의 교차하는 엠보싱 홈으로 된 열 엠보싱 메시 패턴의 존재이다. 이러한 메시 패턴에서, 복수의 엠보싱 돌출부들은 엠보싱 홈들 사이에 배치되어 있다. 엠보싱 홈들의 영역에서 부직포는 엠보싱 돌출부들에 비해 압축되고, 열가소성 재료는 적어도 부분적으로 융합되며, 그 결과 엠보싱 구조가 안정화된다. 메시 패턴은 또한, 전체적으로 부직포의 안정성 및 내구성에 긍정적인 영향을 미친다. 패턴은 전체 표면에 또는 부직포의 부분 영역에만 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 메시 패턴을 부직포의 표면의 적어도 60%, 바람직하게는 70% 내지 100%로, 특히 80% 내지 100%로 형성되어 있다.

본 발명에 따른 부직포의 또 다른 중요한 일 측면에서는, 엠보싱 돌출부들의 등가 직경이 프레임워크 섬유의 섬유 길이의 50%보다 작도록 엠보싱 홈들이 배치되고 치수 설계되어 있다.

본원에 사용되는 용어 "엠보싱 돌출부들의 등가 직경"은, 전체 엠보싱 돌출부를 둘러싸는(즉, 상기 엠보싱 돌출부 주변이 표시되고, 그리고/또는 상기 엠보싱 돌출부를 둘러쌀 수 있는) 최소 원의 직경을 의미한다. 기호(symbol)를 둘러싼다는 것은, 엠보싱 돌출부의 2개 이상의 지점이 원을 접선 방향으로 접촉하고, 상기 돌출부의 단편이 상기 원을 외부로 교차하지 않는 것을 의미한다. 물론 둘러싼다는 것과 관련하여 실제 원은 부직포 상에 나타나거나 표시되지 않아야 한다. 본 발명의 목적을 위해, 시험 방법 섹션에서 후술되는 바와 같이 등가 기호 직경이 결정되었다.

본 발명에 따른 부직포의 또 다른 중요한 일 측면에서는, 엠보싱 돌출부들의 영역에서 부직포의 두께에 대한 부직포 홈들의 폭의 비율이 4/5보다 작거나 같고, 상기 부직포 홈들의 영역에서 부직포의 두께에 대한 부직포 홈들의 폭의 비율은 0.5 내지 2에 달한다.

이 경우 부직포 홈들의 폭은, 인접하는 엠보싱 돌출부들로의 엠보싱 홈의 전환부들의 2개의 변곡점(inflection point)(W) 사이 간격으로 정의된다. 본 발명의 목적을 위해, 엠 보싱 홈들의 폭은 시험 방법 섹션에서 후술되는 바와 같이 결정되었다. 또한, 엠보싱 돌출부들의 영역에서 부직포의 두께는 DIN EN ISO 9073-2:1997에 따라 측정되었고, 엠보싱 홈들의 영역에서 부직포의 두께는 시험 방법 섹션에서 후술되는 바와 같이 나타났다.

상기와 같이 프레임워크 섬유의 섬유 길이에 따른 엠보싱 홈들의 특정 배열 및 치수 설계 외에도, 부직포의 높은 강도와 내마모성에 의한 매우 우수한 특성 프로파일뿐만 아니라 고흡수성 그리고 유연성이 달성될 수 있다는 점이 발견되었으며, 이는 바람직하게는 걸레 및/또는 대걸레의 걸레 재료로서 사용되는 적용예에 있어서 유리하게 작용한다.

특히, 섬유 길이에 따른 엠보싱 홈들의 특정 배치 및 치수 설계는 다중, 예를 들면 이중 결합된 프레임워크 섬유, 엠보싱 홈들의 압축 영역에서 2개 이상의 상이한 위치에 결합된 프레임워크 섬유의 높은 비율을 허용한다. 그 결과 부직포의 내구성 및 강도가 향상될 수 있고, 부직포의 사용 및 세척 시 섬유 손실이 적다. 더 나아가 본 발명에 따른 부직포는 놀랍게도 높은 수준의 유연성 또는 적은 휨 모멘트를 특징으로 하며, 이러한 점은 부직포에 높은 정합성 그리고 상기 정합성과 결부되는 쾌적한 촉감을 제공한다. 또한, 특정 메시 패턴은 상대적으로 큰 오염 입자에 대해서도 부직포에 우수한 세척력을 제공한다.

이론에 얽매이지 않으면서, 엠보싱 홈들과 섬유 길이의 본 발명에 따른 특정 배치 및 치수 설계 시, 엠보싱 홈들 내 열가소성 재료를 통해 삼차원 구조로 서로 강력하게 연결되어 반대 위치 및 이동 가능성은 제한되지만, 엠보싱 홈들은 너무 엠보싱된 영역이 거의 조인트로 사용될 수 있을 정도로 서로 멀리 떨어져 배치되어 있기 때문에 부직포의 유연성이 증가된다.

이러한 효과에 의해, 엠보싱 공정이 대체로 재료의 휨 모멘트를 극적으로 증가시키는 경향이 과잉 보상된다. 그러나 프레임워크 섬유의 집중적 결합으로 인해, 사용 및 세척 시 높은 내구성, 강도 및 치수 안정성이 달성된다.

실제 실험들에서, 엠보싱 돌출부들의 등가 직경이 프레임워크 섬유의 섬유 길이의 5% 내지 50%, 더욱 바람직하게는 5% 내지 40%, 더욱 바람직하게는 7% 내지 40%, 그리고 특히 8% 내지 30%인 경우 특히 바람직하다는 것으로 입증되었다.

또한, 엠보싱 돌출부들의 영역에서 부직포의 두께에 대한 엠보싱 홈들의 폭의 비율이 4/5 내지 1/5, 더욱 바람직하게는 4/5 내지 1/3, 그리고 특히 2/3 내지 3/5인 것이 특히 바람직한 것으로 입증되었다.

또한, 엠보싱 홈들의 영역에서 부직포의 두께에 대한 엠보싱 홈들의 폭의 비율이 0.5 내지 1.5, 그리고 특히 0.75 내지 1.25인 것이 특히 바람직하다는 것으로 입증되었다.

부직포의 전체 표면에서 엠보싱 돌출부들의 표면 비율은 부직포의 원하는 특성에 따라 조정될 수 있다. 기본적으로 부직포의 전체 표면에서 엠보싱 돌출부들의 표면 비율을 증가시킴으로써 부직포의 부드러움 및 흡수성이 증가될 수 있다. 이러한 배경에서, 엠보싱 돌출부들의 총 표면을, 부직포의 전체 표면을 기준으로 50% 이상, 바람직하게는 55% 내지 85%, 더욱 바람직하게 60% 내지 80%로 조정하는 것이 바람직한 것으로 입증되었다. 메시 패턴이 부직포의 부분 영역들에만 존재하는 경우, 엠보싱 돌출부들의 표면 비율 결정에 있어서는 메시 패턴이 있는 부분 영역만 부직포의 전체 표면으로 간주된다.

이러한 경우 시험 방법 섹션에서 후술되는 바와 같이 부직포의 전체 표면에서 엠보싱 돌출부들의 표면의 비율은 엠보싱 돌출부의 채색 및 후속하는 광학 평가에 의해 결정될 수 있다.

또한, 부직포의 전체 표면적에서 엠보싱 홈들의 표면의 비율을 증가시킴으로써, 부직포의 내구성, 강도 및 치수 안정성이 증가될 수 있다. 이러한 배경에서 부직포 전체 표면적에서 부직포 홈들의 표면의 비율은 바람직하게는 15% 이상, 예를 들면 15% 내지 45%, 더욱 바람직하게는 20% 내지 40%에 이른다. 메시 패턴이 부직포의 부분 영역에만 존재하는 경우, 엠보싱 홈들의 표면 비율 결정에 있어서는 메시 패턴이 있는 부분 영역만 부직포의 전체 표면으로 간주된다.

시험 방법 섹션에서 후술되는 바와 같이 부직포의 전체 표면적에서 부직포 홈들의 표면의 비율은, 엠보싱 돌출부의 채색 및 광학 평가의 착색 수단에 의해 결정될 수 있다.

본 발명에 따르면, 부직포는 적어도 부분적으로 융합된 열가소성 재료, 특히 열가소성 결합 섬유를 포함한다. 그 결과 프레임워크 섬유가 부직포 내에 고정될 수 있다. 열가소성 재료는 열가소성 결합 입자, 특히 결합 분말 및/또는 결합 섬유를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 결합 섬유는 특히 가공하기 쉽고 부직포 내에 균일하게 분포될 수 있기 때문에 바람직하다.

부직포의 제조에 있어서, 열가소성 재료의 쉬운 용해를 가능하게 하기 위해서, 상기 열가소성 재료의 융점은 바람직하게는 프레임워크 섬유의 융점 또는 분해점보다 낮은 적어도 30℃, 예를 들면 30℃ 내지 150℃, 더욱 바람직하게는 적어도 40℃, 예를 들면 40℃ 내지 150℃, 그리고 특히 적어도 45℃, 예를 들면 45℃ 내지 130℃이다.

전술한 바와 같이, 엠보싱 메시 패턴 및 부직포 전체의 안정화는 적어도 부분적으로 융합된 열가소성 재료에 의해 전반적으로 달성될 수 있다. 부직포의 제조에서 상기 재료의 용융은 예를 들면 가열된 엠보싱 롤러의 사용에 의해 간단한 방식으로 수행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 특히 바람직하게 적어도 부분적으로 용융된 열가소성 물질은 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌, 그리고 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리락티드 그리고/또는 이들의 혼합물 및 공중합체를 포함한다.

메시 패턴 및 부직포의 충분한 안정성을 전체적으로 보장하기 위해, 부직포의 전체 중량을 기준으로 적어도 부분적으로 용융된 열가소성 재료의 비율을 적어도 5 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 30 중량%, 더욱 바람직하게는 15중량% 내지 25 중량%로 조정하는 것이 바람직한 것으로 입증되었다. 30%를 초과하면, 부직포의 유연성이 바람직하지 않은 방식으로 제한되기 때문에 단점적이다.

추가 성분으로서, 부직포는 프레임워크 섬유를 함유한다. 상기 프레임워크 섬유는, 프레임워크 섬유로서 자신의 기능에 상응하게 용융되지 않거나, 또는 적어도 부분적으로 융합된 열가소성 재료에 비해 현저히 덜 용융되어 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 프레임워크 섬유는 비열가소성 재료, 예를 들어 천연 섬유, 바람직하게는 셀룰로스 섬유, 특히 비스코스 섬유 또는 면 섬유 및/또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.

그러나 또한, 융점이 적어도 부분적으로 융합된 열가소성 재료의 융점에 대해 충분한 간격을 갖는다면, 프레임워크 섬유로서 열가소성 섬유를 사용하는 것도 고려할 수 있다. 이러한 목적에 특히 적합한 것은 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리락티드 섬유 및/또는 이들의 혼합물이다.

본 발명에 따르면, 비열가소성 및 열가소성 섬유의 혼합물을 프레임워크 섬유로서 사용하는 것이 특히 바람직한데, 이는 이러한 방식에 의해 걸레 및/또는 대걸레의 걸레 재료로서 사용하기 위한 특히 우수한 특성 프로파일이 달성될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따르면, 프레임워크 섬유는 스테이플 섬유이다. 스테이플 섬유는 적어도 이론적으로 길이가 무제한인 필라멘트와 달리, 길이가 규정되어 있다. 프레임워크 섬유의 평균 길이는 바람직하게는 15mm 내지 85mm, 더욱 바람직하게는 20mm 내지 60mm, 특히 25mm 내지 55mm이다. 전술한 섬유 길이와 특정 메시 패턴의 조합에 의해서는 부직포의 높은 세정력을 달성하기에 충분한 비결합 섬유 표면 및 자유 섬유 단부를 보장하면서 이중 섬유 결합이 달성할 수 있다는 사실이 밝혀졌다.

프레임워크 섬유의 평균 섬도는 바람직하게는 0.1 dtex 내지 2.6 dtex, 더욱 바람직하게는 0.3 dtex 내지 2.4 dtex, 특히 0.6 dtex 내지 2.2 dtex이다. 상이한 섬도를 갖는 섬유들의 혼합물이 존재하는 경우, 평균 섬도를 측정하기 위해 6.7 dtex 이상의 섬유 섬도는 고려되지 않는다. 전술한 섬유 섬도를 갖는 섬유는 한편으로는 높은 세정 라인을 허용하고 다른 한편으로는 우수한 촉감을 가능하게 하는 것으로 밝혀졌다.

부직포의 단위 면적당 중량은 바람직하게는 50 g/㎡ 내지 300 g/㎡, 더욱 바람직하게는 100 g/㎡ 내지 250 g/㎡, 특히 120 g/㎡ 내지 220 g/㎡의 범위이다. 한편으로, 전술한 단위 면적당 중량에서는 충분히 큰 용적으로 인해, 높은 흡수 용량이 달성될 수 있고, 다른 한편으로는 부직포의 만족스러우면서도 기분 좋은 유연성이 달성될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

엠보싱 홈들에 의해 압축된, 부직포 영역의 용적 중량은 부직포의 홈들의 영역에서 부직포의 두께와 부직포의 단위 면적당 중량으로부터 산출될 수 있고, 바람직하게는 0.0005 g/㎣, 더욱 바람직하게는 0.00015 g/㎣ 내지 0.00045 g/㎣이다.

엠보싱 돌출부들의 영역에서, 부직포는 엠보싱 홈들의 영역에서보다 더 낮은 밀도를 가지며, 이 때문에 엠보싱 홈들의 영역에서보다 부피가 더 크고 흡수성이 더 좋다.

엠보싱 홈들에 의해 압축되지 않은 부직포 영역의 용적 중량은 엠보싱 돌출부들의 영역에서 부직포의 두께와 부직포의 단위 면적당 중량으로부터 산출될 수 있고, 바람직하게는 0,00015 g/㎣, 더욱 바람직하게는 0.00008 g/㎣ 내지 0.00012 g/㎣이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 부직포는 놀랍게도 적어도 한 방향으로 낮은 휨 모멘트를 갖는다. 이러한 휨 모멘트는 바람직하게는 엠보싱 홈을 갖지 않은 동일한 구조의 부직포의 휨 모멘트보다 낮다.

본 발명에 따른 부직포의 휨 모멘트는 적어도 한 방향으로 바람직하게는, 엠보싱 홈을 갖지 않은 동일한 구조의 부직포의 90%, 더욱 바람직하게는 70% 내지 90%, 특히 75% 내지 85%이다.

전술한 바와 같이, 부직포는 적어도 부분적으로 융합된 열가소성 재료를 통해 열적으로 고정될 수 있다. 이 경우 부분적으로 융합된 열가소성 재료는 적어도 엠보싱 홈들의 영역에 존재한다. 바람직한 일 실시예에서, 적어도 부분적으로 융합된 열가소성 재료는 엠보싱 돌출부들의 영역에도 존재하고, 이는 부직포의 추가 안정화를 가능하게 한다. 적어도 부분적으로 융합된 영역들의 형성은 전술한 바와 같이 엠보싱 공정에 의해 수행될 수 있다. 그러나 열가소성 재료가 적어도 부분적으로 용융되는 추가적인 열적 고정을 수행하는 것도 바람직할 수 있다.

열 고정에 추가로, 부직포는 고정용 결합제를 포함할 수 있으며, 이 경우 바람직하게는 섬유의 적어도 일부분이 결합제와 결합되어 있다. 이때 통상적으로는 섬유 재료의 화학 결합을 위해 임의의 결합제가 사용될 수 있으며, 결합제는 바람직하게는 비닐아세테이트와 에틸렌의 수성 공중합체 분산액으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.

또한, 부직포가 니들링(needling)에 의해서도 추가로 고정되는 것도 생각할 수 있다.

엠보싱 홈들의 형상은, 메시 패턴이 형성되는 경우 선형 또는 비선형, 예를 들면 파형 또는 지그재그형으로 설계될 수 있다.

또한, 엠보싱 홈들이 중단부를 갖고, 그리고 예를 들면 파선 형태 및/또는 점선 형태의 홈들을 형성하는 것도 고려할 수 있다. 이는 부직포의 흡수성에 긍정적으로 작용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시 형태에서, 메시 패턴은 다이아몬드 패턴, 벌집 패턴, 비늘 패턴, 와플 패턴, 린넨 패턴 및/또는 나비 패턴으로서 형성되어 있다.

본 발명에 따르면, 바람직하게 도 2 및 도 4 내지 도 6에 예시적으로 도시된 비늘 패턴이 바람직하다. 바람직하게 메시 패턴은 엠보싱 홈들이 기계 방향에 대해 대각선이 되도록 배향된다. 그 결과적 종 방향 및 횡 방향으로 강도 값(최대 인장력으로서 측정됨)들의 균일화가 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 부직포의 특정 실시예는 균일한 특성 프로파일을 허용한다. 따라서 최대 인장력의 MD/CD 비율은 바람직하게는 0.65 이상, 예를 들면 0.65 내지 0.95, 더욱 바람직하게는 0.75 내지 0.95이다. 이러한 비율에서, 본 발명에 따른 부직포는 균일한 강도 프로파일을 나타내며, 이는 적용예에서 유리한 것으로 입증된다.

부직포는 하나 이상의 층으로 구성될 수 있다. 바람직하게 상기 부직포는 단일 층이다. 그 결과 엠보싱 메시 패턴은 하나의 공정 단계에서 부직포의 양면에 형성될 수 있다. 또한, 쉽게 박리가 발생하지 않는다.

본 발명에 따른 부직포는 놀랍게도 가정 및/또는 상업 공간의 걸레 및/또는 대걸레의 걸레 재료로서 적합하다.

본 발명에 따른 부직포는, 예를 들면 하기의 공정 단계들을 포함하는 방법에 의해서 제조될 수 있다:

- 프레임워크 섬유로서 스테이플 섬유 및 열가소성 재료, 특히 열가소성 결합 섬유를 포함하는 섬유 웨브(fibrous web)를 준비하는 단계;

- 니들링, 결합제 및/또는 열 적용을 이용하여 상기 섬유 웨브를 고정하는 단계;

- 열가소성 재료를 적어도 부분적으로 융합하면서 메시 패턴을 열적으로 엠보싱하는 단계를 포함하고, 이때 상기 메시 패턴은

- 복수의 엠보싱 돌출부가 사이에 배치되는 복수의 교차하는 엠보싱 홈들을 갖고,

- 상기 엠보싱 돌출부들의 등가 직경이 상기 프레임워크 섬유의 섬유 길이의 50%보다 작으며;

- 상기 엠보싱 돌출부들의 영역에서 부직포의 두께에 대한 엠보싱 홈들의 폭의 비율이 4/5보다 작거나 같고;

- 상기 엠보싱 홈들의 영역에서 부직포의 두께에 대한 엠보싱 홈들의 폭의 비율은 0.5 내지 2이다.

열 엠보싱은 간단한 방식으로, 예를 들면 가열된 엠보싱 롤러를 사용하여 수행할 수 있다.

바람직하게 본 발명에 따르면, 고정은 적어도 니들링에 의해 그리고 경우에 따라 결합제 및/또는 열 적용에 의해, 예를 들어 캘린더 또는 오븐을 이용하여 수행된다. 니들링의 장점은, 이것이 부직포에서 섬유의 재배향을 야기할 수 있고, 그 결과 부직포의 특성 프로파일을 추가로 조절할 수 있다는 것이다.

이 경우 특정 메시 패턴은 엠보싱 롤러 상에서 엠보싱 바를 적절히 선택하여 얻을 수 있다.

도면부에서:
도 1은 본 발명에 따른 부직포의 단면적의 컷아웃의 개략도를 도시하고,
도 2는 본 발명에 따른 부직포의 평면도의 개략도 그리고 상기 평면도의 컷아웃의 확대도를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 부직포의 단면적의 컷아웃의 CT 사진을 나타내고,
도 4는 본 발명에 따른 부직포의 평면도의 컷아웃의 CT 사진을 나타내며,
도 5는 본 발명에 따른 부직포의 평면도의 컷아웃의 REM 사진을 나타내고, 그리고
도 6은 본 발명에 따른 부직포의 평면도의 컷아웃의 추가 CT 사진을 나타낸다.

도 1은, 엠보싱 홈(2)을 갖는 본 발명에 따른 부직포(1)의 단면적의 컷아웃의 개략도를 도시하며, 이때 상기 엠보싱 홈은 폭(3)을 갖는다. 엠보싱 홈(2)의 영역에서 상기 부직포(1)는 두께(4)를 갖는다. 엠보싱 홈(2)의 좌우에는 2개의 엠보싱 돌출부(5 및 5')가 인접한다. 상기 엠보싱 돌출부(5 및 5')의 영역에서 부직포(1)는 각각 두께(6)를 갖는다.

도 2는 다수의 엠보싱 돌출부(5)를 포함하는 본 발명에 따른 부직포(1)의 평면도의 개략도를 도시한다. 본보기로서 엠보싱 돌출부(5) 상에 최소 원이 표시되어 있고, 상기 최소 원은 전체 엠보싱 돌출부(5)를 둘러싼다. 상기 원의 직경은 상기 엠보싱 돌출부(5)의 등가 직경(7)이다.

도 3은 본 발명에 따른 부직포(1)의 단면적의 컷아웃의 CT 사진을 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따른 부직포(1)의 평면도의 컷아웃의 CT 사진을 나타낸다.

도 5는 본 발명에 따른 부직포(1)의 평면도의 컷아웃을 50배 확대하여 도시한 REM 사진을 나타낸다.

도 6은 본 발명에 따른 부직포(1)의 평면도의 컷아웃의 추가 CT 사진을 나타낸다. 본보기로서 엠보싱 돌출부(5) 상에 최소 원이 표시되어 있고, 상기 최소 원은 전체 엠보싱 돌출부(5)를 둘러싼다. 상기 원의 직경은 상기 엠보싱 돌출부(5)의 등가 직경(7)이다.

시험 방법

기본적으로 시험 방법에 사용되는 영역들을 선택할 때에는, 각각 대표적인 컷아웃들을 일반적인 패턴으로 선택하는 것이 중요하다.

엠보싱 돌출부의 등가 직경

엠보싱 돌출부들의 등가 직경은 다음과 같이 결정하였다: 기본적으로 전체적으로 반복 패턴을 갖는 부직포의 평면도를 컴퓨터 단층 촬영 사진을 사용했다.

평가 시(본 경우에는 Volume Graphics VG Studio Max를 이용하여), 메시 패턴의 엠보싱 돌출부들과 관련하여, 전체 엠보싱 돌출부를 둘러쌀 수 있는(즉, 그 주위를 돌아 표시하여 둘러쌀 수 있는) 최소 원의 직경을 측정하기 위하여, 원형 템플릿(circular template)을 사용하였다(엠보싱 돌출부들의 등가 직경의 정의와 관련하여서는 전술한 바와 같다). 측정은 +/- 0.6mm 범위 내에서 정확해야 한다. 외접원의 직경은 엠보싱 돌출부의 등가 직경이다.

메시 패턴의 엠보싱 돌출부들의 등가 직경 결정 후, 이러한 직경의 수치를 5개 이상의 개별 측정의 평균값으로 간주하였다.

이때 경우에 따라 존재하는 매우 작은 엠보싱 돌출부들, 즉 섬유 길이의 5% 미만의 등가 직경을 갖는 엠보싱 돌출부들은 고려하지 않았다.

엠보싱 홈의 영역에서 부직포의 두께 및 엠보싱 홈의 폭

엠보싱 홈들의 영역에서 부직포의 두께를 결정하기 위하여, 단면적으로 된 부직포의 컴퓨터 단층 촬영 사진을 사용하였다.

5개 이상의 엠보싱 홈으로부터 가장 얇은 영역들을 광학적으로 측정하고(본 경우에는 volume Graphics VG Studio Max를 이용하여), 평균값을 구하였다. 그 결과 엠보싱 홈들의 영역에서 부직포의 두께를 수득하였다.

엠보싱 홈들의 폭을 결정하기 위하여, 맨 먼저 부직포의 두께를 측정하였다.

상기 두께는 엠보싱 돌출부들의 영역에서 부직포의 두께에 상응한다.

이어서 엠보싱 홈들의 영역에서 부직포의 두께와 엠보싱 돌출부들의 영역에서 부직포의 두께로부터 산술적 평균을 계산하였다. 결과로 얻어진 값은 변곡점(W)들의 영역에서 부직포의 두께에 상응하며, 이 경우 상기 변곡점들은 컴퓨터 단층 촬영 사진에서 광학적으로 기입될 수 있다. 동일한 홈의 경계를 결정하는 2개의 변곡점(W)의 최단 간격이 측정되고, 이에 따라 상기 엠보싱 홈의 폭이 주어진다. 5개 이상의 엠보싱 홈과 관련하여 이러한 측정을 반복하고, 평균값을 구하였다.

전체 표면에서 엠보싱 돌출부와 엠보싱 홈의 비율 결정

부직포의 전체 표면에서 엠보싱 돌출부의 비율을 결정하기 위하여, 동일한 치수(8 x 4cm, 총중량 114g ± 10g)의 금속판 상에 평면으로 동일한 부직포를 접착하고, 시판중인 잉크 패드를 통한 추가 압력 없이 회전(열 번은 시계 방향으로 그리고 열 번은 시계 반대 방향으로) 이동시켰다. 그 결과 엠보싱 돌출부들이 채색되었다. 그런 다음 이러한 샘플을 다음과 스캔 또는 촬영하여 이미지 편집 소프트웨어를 이용하여(본 경우에는 Adobe Photoshop을 이용하여) 평가할 수 있었다. 또한, 비채색 영역에 대한 채색 영역의 색상 차이를 통해, 화소를 토대로 전체 표면에서 엠보싱 돌출부들의 비율을 측정할 수 있었다. 하나 이상의 삼중 측정(three-fold determination)을 수행하였다.

엠보싱 돌출부들의 비례적 표면과 전체 표면의 차이 측정은 부직포의 총면적에서 엠보싱 홈들의 면적 비율을 제공한다.

부직포의 두께

시험 규격 DIN EN ISO 9073-2:1997에 따라, 25㎠의 시험 면적과 0.5kPa 시스템 압력을 갖는 정밀 두께 측정 장치로 부직포의 두께를 측정하였다. 10곳 이상에서 샘플 영역을 측정한 후 평균값을 구하였다.

단위 면적당 중량

시험 규격 DIN EN ISO 9073-1:1989에 따라, 단위 면적당 중량을 측정하기 위하여 100mm x 100mm의 샘플 크기를 갖는 10개 이상의 샘플을 펀칭하여, 이들 샘플의 무게를 측정하고 측정된 값에 100을 곱하였다. 이러한 개별 값에서 평균값을 구하였다.

스테이플 섬유의 길이

DIN 53808-1:03에 의거하여 1개 또는 2개 핀셋 방법으로 섬유 유형에 따라 개별 섬유 길이 측정을 수행하였다. 시험 표준과 달리 측정 횟수는 n = 50이었다.

부직포에서 제거하는 동안 섬유가 짧아지지 않도록 하는 것이 중요하다. 이는 특히, 열 접합 및 엠보싱된 부직포의 경우에 해당된다.

융점의 측정

시험 규격 DIN EN ISO 11357-3:2013에 따라, 열가소성 재료의 융점 결정을 측정하였다.

인장 강도 측정

시험 규격 DIN EN ISO 9073-3:1992에 따라, 최대 인장력 결정을 수행하였다.

휨 길이 결정

시험 규격 DIN EN ISO 9073-7:1998에 따라, 휨 길이 결정을 수행하였다. 샘플 크기는 250 x 50mm이었다. 3가지 개별 측정을 실시하고, mm 단위의 평균값 구하였다. 휨 길이가 작을수록 휨 강도가 낮았다.

후속해서 본 발명은 예를 참조하여 더 상세히 설명된다.

예

본 발명에 따른 예시적인 부직포의 경우, 제조가 건식 공정으로 이루어졌다. 상기 실시예의 경우, 50% 비스코스 섬유(1.7 dtex, 50mm), 30%의 폴리에스테르 섬유(0.9 dtex, 38mm) 및 20% 폴리프로필렌 핫멜트 접착 섬유(2.2 dtex, 40mm)로 이루어진 섬유 혼합물을 균일하게 혼합하여 소면기(carding machine)를 통해 웨브로 래잉하였다. 웨브 층을 배가(doubling)한 후, 상기 부직포를 오븐에서 추가로 열 고정하기 전에 니들링으로 고정하였다. 또한, 부직포 스트레칭부를 삽입하였다. 후속하는 엠보싱 공정에서 비늘 모양의 메시 패턴을 부직포에 각인하였다. 추가로, 엠보싱 유닛 이전 또는 이후에 설계 압력을 부직포에 적용할 수 있었다.

본 발명에 따른 부직포는 145g/m²의 단위 면적당 중량을 갖고, 엠보싱 돌출부들의 영역에서 두께는 1.4mm이고, 엠보싱 홈들의 영역에서 두께는 0.7mm이다. 메시 패턴 단위의 등가 직경은 6.5mm이다. 이러한 점은 섬유가 평균적으로 적어도 2개의 지점에서 열적으로 결합되도록 한다. 또한, 엠보싱 홈들의 폭과 엠보싱 돌출부들의 영역에서 부직포의 두께의 비율은 1/2이고, 이는, 상기 바람직한 실시예에서 1의 값을 취하는 엠보싱 홈들의 폭과 엠보싱 홈들의 영역에서 부직포의 두께의 비율과 같이 부직포의 휨 강도에 긍정적으로 작용한다.

엠보싱 돌출부들과 엠보싱 홈들의 치수를 측정하고 계산하기 위하여, 부직포의 컴퓨터 단층 3D 모델을 제작하였다. 전술한 시험 규격에 따라 엠보싱 돌출부들의 영역에서 부직포의 두께 결정, 상기 부직포의 단위 면적당 중량 그리고 상기 부직포의 강도와 휨 강도 측정을 수행하였다.

전체 표면적의 30%를 덮는(상승 영역들을 채색하여 측정함, 소프트웨어 지원 방식으로 화소를 기반으로 평가) 메시 패턴의 특수한 실시예는, 종 방향과 횡 방향에서 인장 강도의 균일화를 야기하고, 다른 한편으로는 적어도 한 방향으로(시험 규격 DIN EN ISO 9073-7:1998에 따라 측정함) 10mm 미만으로 부직포의 휨 길이 감소를 야기하였다.

특정 메시 패턴을 적용함으로써 부직포가 보다 안정적인 동시에 유연하게 형성될 수 있고, 이에 따라 상기 부직포는 특히 걸레 및/또는 걸레용 재료로 사용하기에 이상적이다.

Claims (14)

1. 부직포(1)로서,
   상기 부직포는 프레임워크 섬유(framework fibers) 및 적어도 부분적으로 융합된 열가소성 재료를 포함하고, 적어도 상기 프레임워크 섬유는 스테이플 섬유(staple fibers)이며, 상기 부직포(1)는 복수의 교차하는 엠보싱 홈(2)으로 된 열 엠보싱 메시 패턴(thermally embossed mesh pattern)을 갖고, 상기 엠보싱 홈들 사이에 복수의 엠보싱 돌출부(5)가 배치된, 부직포(1)에 있어서,
   - 상기 엠보싱 돌출부(5)들의 등가 직경(7)이 상기 프레임워크 섬유의 섬유 길이의 50%보다 작고;
   - 상기 엠보싱 돌출부(5)들의 영역에서 부직포의 두께(6)에 대한 엠보싱 홈(2)들의 폭(3)의 비율이 4/5보다 작거나 같으며; 그리고
   - 상기 엠보싱 홈(2)들의 영역에서 부직포의 두께(4)에 대한 엠보싱 홈(2)들의 폭(3)의 비율이 0.5 내지 2이고,
   적어도 부분적으로 융합된 열가소성 재료의 비율이 5 중량% 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는,
   부직포.
2. 제1항에 있어서,
   상기 부직포(1)의 전체 표면에서 상기 엠보싱 홈(2)들의 표면 부분이 상기 부직포(1)의 총 표면적의 15% 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   부직포.
3. 제1항에 있어서,
   상기 프레임워크 섬유가 15mm 내지 85mm의 평균 길이를 갖는 것을 특징으로 하는,
   부직포.
4. 제1항에 있어서,
   상기 프레임워크 섬유가 0.1 dtex 내지 2.6 dtex의 섬도를 갖는 것을 특징으로 하는,
   부직포.
5. 제1항에 있어서,
   50 g/m² 내지 300 g/m²의 단위 면적당 중량을 갖는 것을 특징으로 하는,
   부직포.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 프레임워크 섬유의 적어도 일부분이 니들링(needling)되고/되거나 결합제에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는,
   부직포.
8. 제1항에 있어서,
   상기 엠보싱 홈(2)들이 중단부를 갖는 것을 특징으로 하는,
   부직포.
9. 제1항에 있어서,
   상기 부직포가 단층(single-layer)으로 구성된 것을 특징으로 하는,
   부직포.
10. 제1항에 있어서,
    상기 메시 패턴이 다이아몬드 패턴, 벌집 패턴, 비늘 패턴, 와플 패턴, 린넨 패턴 및/또는 나비 패턴으로서 형성된 것을 특징으로 하는,
    부직포.
11. 제1항에 있어서,
    0.65 이상의 최대 인장력의 MD/CD 비율을 갖는 것을 특징으로 하는,
    부직포.
12. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 부직포(1)를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법이
    - 스테이플 섬유 및 열가소성 재료를 포함하는 섬유 웨브(fibrous web)를 준비하는 단계;
    - 니들링, 결합제 및/또는 열 적용에 의해 상기 섬유 웨브를 고정하는 단계;
    - 상기 열가소성 재료를 적어도 부분적으로 융합하면서 메시 패턴을 열적으로 엠보싱 처리하는 단계를 포함하고, 이때 상기 메시 패턴은
    - 복수의 교차하는 엠보싱 홈(2)을 갖고, 상기 엠보싱 홈들 사이에는 복수의 엠보싱 돌출부(5)가 배치되어 있고,
    - 상기 엠보싱 돌출부(5)들의 등가 직경(7)이 프레임워크 섬유의 섬유 길이의 50%보다 작으며;
    - 상기 엠보싱 돌출부(5)들의 영역에서 부직포(1)의 두께(6)에 대한 엠보싱 홈(2)들의 폭(3)의 비율이 4/5보다 작거나 같은,
    부직포의 제조 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 고정이 적어도 니들링에 의해 그리고 경우에 따라 추가로 결합제 및/또는 열 적용에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는,
    부직포의 제조 방법.
14. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    가정 및/또는 상업 공간의 걸레 및/또는 대걸레의 걸레 재료로서 사용되는,
    부직포.
    

Images