KR102256160B1 - 멜트블로운 부직포 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 멜트블로운 부직포를 제조하는 방법은, 열가소성 고분자 수지에 대하여, 대전제 0.5~2.0 중량%와 0.1~1.0 중량% 조핵제를 혼합하여 원료를 제조하는 단계와, 상기 원료를 압출하여 멜트블로운 웹을 방사하는 단계와, 상기 방사된 멜트블로운 웹을 메쉬망에 포집하여 부직포를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 열가소성 고분자 수지는 에틸렌, 프로필렌, 폴리에스터, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리염화비닐, 에틸렌아세트산비닐 공중합체, 에틸렌아세트산비닐비닐알코올 공중합체, 에틸렌아크릴산 공중합체, 폴리아크로니트릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고, 상기 방사되는 멜트블로운 웹에는 냉각수가 분사되고, 상기 메쉬망에 포집된 부직포는 열에 의해 분사된 냉각수를 제거된다.

Description

멜트블로운 부직포 제조방법{Method of manufacturing a non-woven fabric}
본 발명은 멜트블로운 부직포 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통기성이 뛰어나고 높은 먼지 포집성을 가지는 멜트블로운 부직포를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
생활수준의 향상으로 일회용 수세미, 일회용 클리너, 에어 필터 등의 사용이 증가하고 있다. 수세미, 클리너, 에어 필터와 같은 제품은 주로 부직포(fiber web)로 제조된다. 일예로, 멜트블로운(melt blown) 부직포는 열가소성 고분자 수지를 용융하여 노즐을 통해 압출하는 방식으로 제조된다.
멜트 블로운 부직포를 필터로 사용할 경우, 부직포는 통기성과 더불어 높은 먼지 포집성이 요구된다. 미세 먼지를 포집하기 위하여 부직포는 정전처리가 수행될 수 있으며, 이러한 정전처리는 부직포 원료에 정전력을 부여하기 위한 대전제가 사용되거나, 부직포 제조 이후에 코로나, 플라즈마, 마찰 등에 의한 후처리 공정이 추가될 수 있다.
공개특허공보 제10-2015-0079137호는 에어필터용 멜트블로운 부직포 제조방법을 제안한다. 상기 선행기술문헌은 멜트블로운 부직포에 정전처리하기 위하여 대전제(charging agent)를 포함시키고 있다.
또한 공개특허공보 제10-2011-0078293호는 정전 스펀본드 부직포 제조방법을 제안한다. 상기 선행기술문헌은 부직포를 제조한 이후에 전하를 부여하기 위하여 코로나 방전, 플라즈마 대전, 마찰 대전 등의 방식을 사용하고 있다.
공개특허공보 제10-2015-0079137호, 멜트블로운 부직포의 제조방법 및 이를 포함하는 에어필터 공개특허공보 제10-2015-0040683호, 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 멜트블로운 부직포를 포함하는 필터 및 이의 제조방법 공개특허공보 제10-2007-0035343호, 복합방사 멜트블로운 부직포를 이용한 필터의 제조방법 공개특허공보 제10-2010-0080061호, 고유동성 폴리카보네이트 수지 조성물 및 이를 이용한 멜트블로운 부직포 공개특허공보 제10-2011-0078293호, 정전 스펀본드 부직포 및 그의 제조방법
본 발명은 통기성이 뛰어나고 높은 먼지 포집성을 가지는 멜트블로운 부직포를 제조하기 방법을 제공하려는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 장기간 사용에도 정전 효과를 유지하기 위한 멜트블로운 부직포 제조방법을 제공하려는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 언급한 과제로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 멜트블로운 부직포를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 제조 방법은 열가소성 고분자 수지에 대하여, 대전제 0.5~2.0 중량%와 0.1~1.0 중량% 조핵제를 혼합하여 원료를 제조하는 단계와, 상기 원료를 압출하여 멜트블로운 웹을 방사하는 단계와, 상기 방사된 멜트블로운 웹을 메쉬망에 포집하여 부직포를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 열가소성 고분자 수지는 에틸렌, 프로필렌, 폴리에스터, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리염화비닐, 에틸렌아세트산비닐 공중합체, 에틸렌아세트산비닐비닐알코올 공중합체, 에틸렌아크릴산 공중합체, 폴리아크로니트릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
상기 방사되는 멜트블로운 웹에는 냉각수가 분사되고, 상기 메쉬망에 포집된 부직포는 열에 의해 분사된 냉각수를 제거된다.
본 발명에 따른 대전제는 힌디드아민(hindered amine)계 화합물 또는 트리아진(triazin)계 화합물이 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 조핵제는 솔비톡계 핵제, 노니토르계핵제, 키리시토르계핵제, 인산계핵제, 트리아미노 벤젠 유도체핵제 중 어느 하나가 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 멜트블로운 부직포는 통기성이 높고 먼지 포집성이 장기간 유지될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치의 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조방법은,
열가소성 고분자 수지에 대전제와 조핵제를 혼합하여 원료를 제조하는 단계와, 상기 원료를 압출하여 멜트블로운 웹을 방사하는 단계와, 상기 방사된 멜트블로운 웹을 메쉬망에 포집하여 부직포를 형성하는 단계를 포함한다.
이를 통해 제조된 부직포는 에어 필터로 사용할 경우 공기중에 포함된 먼지를 효과적으로 제거할 수 있다.
우선, 열가소성 고분자 수지에 대전제와 조핵제를 혼합한다.
열가소성 고분자 수지는 에틸렌, 프로필렌, 폴리에스터, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리염화비닐, 에틸렌아세트산비닐 공중합체, 에틸렌아세트산비닐비닐알코올 공중합체, 에틸렌아크릴산 공중합체, 폴리아크로니트릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택 될 수 있다.
대전제(charging agent)는 정전기를 발생시킨다. 상기 대전제는 힌디드아민(hindered amine)계 화합물 또는 트리아진(triazin)계 화합물일 수 있다. 힌디드아민계 화합물로서는 폴리［(6－(1, 1, 3, 3－테트라메틸부틸(tetramethylbutyl)) 이미노 1, 3, 5－트리아진(triazin) 2, 4－diyl)((2, 2, 6, 6－테트라메틸(tetramethyl)-4－피페리딜(piperidyl)) imino) 헥사 메틸렌(methylene)((2, 2, 6, 6－테트라메틸(tetramethyl)-4－피페리딜(piperidyl)) 이미노)］, 숙신산디메틸(dimethyl succinate)-1－(2－하이드록(hydroxy) 에틸)－4－하이드록(hydroxy)-2, 2, 6, 6－테트라메틸피페리딘중축합물(tetramethylpiperidine) 및 2－(3, 5－지-t－부틸-4－하이드록시벤질(hydroxybenzyl))－2－n－부틸 말론산(malonic acid) 비스(1, 2, 2, 6, 6－펜타메틸(pentamethyl)-4－피페리딜(piperidyl)) 중에서 선택될 수 있다.
트리아진계 화합물로서는 폴리［(6－(1, 1, 3, 3－테트라메틸부틸(tetramethylbutyl)) imino 1, 3, 5－트리아진(triazin) 2, 4－diyl)((2, 2, 6, 6－테트라메틸(tetramethyl)-4－피페리딜(piperidyl)) 이미노) 헥사 메틸렌(methylene)((2, 2, 6, 6－테트라메틸(tetramethyl)-4－피페리딜(piperidyl)) 이미노)］, 2－(4, 6－지 페닐(phenyl)-1, 3, 5－트리아진(triazin) 2－일)－5－((헤키실(hexyl)) 옥시)－페놀(phenol) 중에서 선택될 수 있다.
상기 대전제는 열가소성 고분자 수지의 중량에 대하여 0.5~2.0 중량%로 첨가될 수 있다. 보다 바람직하게는 1.0~1.5중량%로 첨가될 수 있다. 대전제가 첨가량 이하일 경우 요구되는 정전력이 부족할 수 있고, 첨가량 이상일 경우 누화현상이 발생할 수 있다.
조핵제(nucleating agent)는 열가소성 고분자 수지의 결정핵화를 돕는다. 조핵제는 솔비톡계 핵제, 노니토르계핵제, 키리시토르계핵제, 인산계핵제, 트리아미노 벤젠 유도체핵제 중 어느 하나가 선택될 수 있다. 조핵제는 열가소성 고분자 수지에 대하여 0.1~1.0 중량%로 첨가할 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.3~0.6중량%로 첨가될 수 있다. 조핵제가 첨가량 보다 낮거나 많을 경우 방사 불량이 발생되어 웹의 균일도가 낮아지게 된다.
실시예에 따른, 방사 웹의 굵기는 0.1~10㎛일 수 있으며, 멜트블로운 부직포의 두께는 2.5~5.0mm일 수 있다.
추가적으로, 정전효과를 더욱 증대시키기 위하여, 멜트블로운 부직포는 정전 처리공정이 이어질 수 있다. 예를 들어, 정전 처리공정은 코로나 방전에 의한 정전처리, 플라즈마 대전에 의한 정전처리, 마찰에 의한 정전처리 등이 이용될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 원료를 사용하여 멘트블로운 부직포를 제조하는 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치의 개략도이다.
본 발명에 따른 멜트블로운 부직포 제조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 용융된 고분자 수지를 방사하는 방사기가 상측에 설치되어 있고, 하측에 멜트블로운 웹 수집부가 설치된다.
상기 방사기의 전단에는 호퍼, 압출기, 기어펌프가 설치되는데, 호퍼로 투입되는 고분자 수지 원료(RS)는 압출기(100, extruder)에서 가열 및 용융되고, 용융된 고분자 수지 원료는 기어펌프(200, gear pump)를 통해 소정 압력으로 방사기로 이송된다.
도 2를 참조하면, 방사기(300)는 중앙에 토출홀이 구비되어 있고, 토출홀의 양 측면에 핫에어가 제공되는 슬릿홀이 형성되어 있다. 토출홀로부터 토출되는 용융된 고분자 수지 원료는 고압의 핫에어에 의해 토출홀의 단부에 있는 노즐로 방사되어 멜트블로운 웹(melt blown fibre web)으로 변환된다.
한편, 상기 방사기의 하측에는 분사부(CW)가 더욱 설치된다. 분사부는 방사되는 멜트블로운 웹으로 냉각수를 분사한다. 분사되는 냉각수는 멜트블로운 웹을 신속히 냉각시키고 연신력을 향상시킨다. 상기 분사부의 냉각수 분사량은 방사되는 고분자 수지 원료의 2.5~3.5의 중량비율로 설정된다. 과도하거나 부족한 냉각수 분사량은 멜트블로운 웹의 균일도를 얻을 수 없고, 기대하는 먼지 포집성을 낮출 수 있다.
상기 방사기의 하측에는 상부 메쉬망 이송부(400) 및 하부 메쉬망 이송부(500), 가열부(600), 부직포를 권취하는 귄취 롤러(700), 상기 방사기로부터 분사되는 웹과 공기를 흡입하는 흡입기(800)가 설치된다.
도 1을 참조하면, 상부 메쉬망 이송부(400)는 한 쌍의 상부이송롤러(400a, 400b)와, 상부 이송롤러의 회전에 따라 회전하는 벨트 형상의 상부 메쉬망(400m)으로 이루어지며, 하부 메쉬망 이송부(500)는 한 쌍의 하부 이송롤러(500a, 500b)와, 하부 이송롤러의 회전에 따라 회전하는 벨트 형상의 하부 메쉬망(500m)로 이루어진다.
상부 메쉬망 이송부는 하부 메쉬망 이송부의 상측에 소정의 간격으로 이격되어 설치되는데, 상부 메쉬망의 하측 이송영역이 하부 메쉬망의 상측 이송영역의 내측에 배치되도록 설치되어 있다.
상기 가열부(600)는 멜트블로운 웹에 포함된 수분을 제거한다. 이에 따라 정전력이 증대되고, 먼지 포집성이 향상된다.
실시예로서 일정한 부피감과 균일한 세섬도를 갖는 부직포를 얻기 위하여, 방사기는 소정의 온도공정조건과 토출압력조건이 요구된다.
이하, 본 발명의 고분자 수지 원료를 제조하기 위한 실시예를 설명한다. 이러한 실시예는 이에 한정되는 것이 아니다.
〈실시예 1〉
멜트블로운 부직포 제조장치의 방사기는 토출공 직경 0.4mm, 노즐온도 230℃, 웹 포집을 위한 상하부 컨베이어의 속도는 6m/min이고, 고분자 수지 원료는 폴리프로필렌 1500g, 대전제 BASF사의 2020FDL 17.5g을 교반하여 고분자 수지 원료를 제조한 후, 두께 2.3mm 멜트블로운 부직포를 제조하였다. 이후 제조된 부직포를 가로 세로 300mm의 크기로 커팅하였다.
〈실시예 2〉
고분자 수지 원료로서, 폴리프로필렌 1500g, 대전제 BASF사의 2020FDL 17.5g, 조핵제 BASF사의 386 14.2g을 30분 동안 충분히 교반하여, 고분자 수지 원료를 제조한 후, 두께 2.3mm 멜트블로운 부직포를 제조하였다. 이후 제조된 부직포를 가로 세로 300mm의 크기로 커팅하였다.
〈비교예 1〉
실시예 1과 같이, 고분자 수지 원료를 제조하고, 장치에서 분사부와 가열부를 제거하였다.
〈비교예 2〉
실시예 2와 같이, 고분자 수지 원료를 제조하고, 장치에서 분사부와 가열부를 제거하였다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
paraffin 제거율 95.57% 99.23% 21.45% 23.54%
상기 〈표 1〉은 필터 성능 테스트를 나타낸다. 상기 테스트는 TSI-8130으로 수행하였으며, flow rate 95LPM, test particle paraffin oil, particle size 0.4㎛ 조건으로 설정되었다.
테스트에서 수분의 분사와 건조는 정전기의 발생 및 유지와 밀접한 연관이 있는 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
100 : 압출기
200 : 기어펌프
300 : 방사기
400 : 상부 메쉬망 이송부
500 : 하부 메쉬망 이송부
600 : 가열부
700 : 권취 롤러
800 : 흡입기
RS : 열가소성 고분자 수지 원료

Claims (3)

  1. 멜트블로운 부직포를 제조하는 방법으로서,
    열가소성 고분자 수지에 대하여, 대전제 0.5~2.0 중량%와 0.1~1.0 중량% 조핵제를 혼합하여 원료를 제조하는 단계와, 상기 원료를 압출하여 멜트블로운 웹을 방사하는 단계와, 상기 방사된 멜트블로운 웹을 메쉬망에 포집하여 부직포를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 열가소성 고분자 수지는 에틸렌, 프로필렌, 폴리에스터, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리염화비닐, 에틸렌아세트산비닐 공중합체, 에틸렌아세트산비닐비닐알코올 공중합체, 에틸렌아크릴산 공중합체, 폴리아크로니트릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
    상기 대전제는 힌디드아민(hindered amine)계 화합물 또는 트리아진(triazin)계 화합물이 선택되며,
    상기 조핵제는 솔비톡계 핵제, 노니토르계핵제, 키리시토르계핵제, 인산계핵제, 트리아미노 벤젠 유도체핵제 중 어느 하나가 선택되고,
    상기 방사되는 멜트블로운 웹에는 냉각수가 분사되고, 상기 메쉬망에 포집된 부직포는 열에 의해 분사된 냉각수를 제거되는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포 제조방법.



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