KR102379358B1 - 액체 흡수속도가 향상된 폴리에스테르 원사 및 이를 사용하여 제조된 액체 흡수 패드 - Google Patents

액체 흡수속도가 향상된 폴리에스테르 원사 및 이를 사용하여 제조된 액체 흡수 패드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체 흡수속도가 향상된 폴리에스테르 원사 및 이의 제조방법, 이를 사용하여 제조된 액체 흡수 패드에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면은, 폴리에스테르를 포함하는, 코어 원사를 포함하고, 상기 코어 원사의 표면은 저융점 폴리에스테르(LMP)를 포함하는 코팅 조성물로 코팅된 것인, 폴리에스테르 원사를 제공한다.

Description

액체 흡수속도가 향상된 폴리에스테르 원사 및 이를 사용하여 제조된 액체 흡수 패드 {POLYESTER YARN WITH IMPROVED LIQUID ABSORPTION AND LIQUID ABSORPTION PAD MANUFACTURED USING THE SAME}
본 발명은 액체 흡수속도가 향상된 폴리에스테르 원사 및 이의 제조방법, 이를 사용하여 제조된 액체 흡수 패드에 관한 것이다.
의료용 등에 활용되고 있는 액체 흡수 패드의 소재로는, 면, 나일론, 폴리에스테르 등의 원사가 사용되고 있다. 이들 원사는 액체 흡수 속도가 높은 특성을 가지고 있으나, 패드 소재로 사용될 경우 패드의 강도를 확보할 수 없고 분진 등을 발생시키는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 페트(PET) 등의 소재에 원사들을 결합하여 강도를 확보하거나, 패드를 섬유로 감싸거나 추가 코팅하여 분진 발생을 막는 방법들이 사용되고 있으나, 이러한 방법들은 추가되는 성분 또는 추가 공정으로 인해 생산비용이 증가되며, 패드의 액체 흡수율을 감소시키는 단점이 있다.
폴리에스테르 원사 패드의 경우 밀도 또는 두께를 조절하는 방식으로 강도를 높이는 기술이 사용되고 있으나, 이 방법 또한 두께가 얇은 패드는 강도를 확보하기 어렵고, 높은 강도를 확보한 패드는 필요한 흡수 속도를 확보하지 못한다는 문제점이 존재한다.
따라서, 높은 강도 및 액체 흡수율을 동시 확보할 수 있는 새로운 원사의 개발이 필요하다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 액체 흡수율 및 강도가 향상된 폴리에스테르 원사 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 액체 흡수율, 강도 및 형태 안정성을 동시에 확보할 수 있는 액체 흡수 패드를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면은, 폴리에스테르를 포함하는, 코어 원사를 포함하고, 상기 코어 원사의 표면은 저융점 폴리에스테르(LMP)를 포함하는 코팅 조성물로 코팅된 것인, 폴리에스테르 원사를 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 코어 원사는, 산화칼슘(CaO) 및 이산화규소(SiO2) 중 선택되는 하나 이상의 무기입자를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 산화칼슘(CaO)은, 상기 코어 원사 중 0.01 중량% 내지 20 중량%로 포함되고, 상기 이산화규소(SiO2)는, 상기 코어 원사 중 0.01 중량% 내지 40 중량%로 포함되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 산화칼슘 및 상기 이산화규소의 중량비는, 1 : 5 내지 5 : 1인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 코어 원사 및 상기 코팅 조성물의 중량비는, 1 : 0.1 내지 1 : 0.9인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 폴리에스테르 원사의 직경은, 15 ㎛ 내지 30 ㎛인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 폴리에스테르 원사의 굵기는, 300 dtex 내지 400 dtex이고, 상기 폴리에스테르 원사의 강도는, 2.0 cN/dtex 내지 4.0 cN/dtex인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 폴리에스테르, 산화칼슘(CaO) 및 이산화규소(SiO2)를 혼합 및 방사하여 코어 원사를 제조하는 단계; 상기 코어 원사의 표면을 저융점 폴리에스테르(LMP)를 포함하는 코팅 조성물로 코팅한 후, 건조하여 코팅된 원사를 제조하는 단계; 및 상기 코팅된 원사를 소결하는 단계;를 포함하는, 폴리에스테르 원사의 제조방법을 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 코팅은, 150 ℃ 내지 250 ℃의 온도에서 30 분 내지 90 분 동안 수행되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 건조는, 100 ℃ 내지 250 ℃의 온도에서 10 분 내지 80 분 동안 수행되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 소결은, 50 ℃ 내지 70 ℃의 온도에서 30 초 내지 90 초 동안 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 폴리에스테르 원사를 압출 성형하여 제조되고, 상기 폴리에스테르 원사는, 상기 폴리에스테르 원사 또는 상기의 제조방법으로 제조된 폴리에스테르 원사를 포함하는 것인, 액체 흡수 패드를 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 압출 성형은, 150 ℃ 내지 250 ℃의 온도에서 60 초 내지 150 초 동안 수행되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 액체 흡수 패드의 두께는 1 mm 내지 50 mm이고, 상기 액체 흡수 패드의 강도는 2.0 cN/dtex 내지 5.0 cN/dtex 인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 액체 흡수 패드의 평면 방향으로 배열된 공극의 평균 크기가, 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 액체 흡수 패드의 단면 방향으로 배열된 공극의 평균 크기가, 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 액체 흡수 패드의 공극률은 20 % 내지 60 %인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 액체 흡수 패드의 두께가 1 mm 내지 3 mm이고, 폭이 10 mm 내지 30 mm이고, 길이가 20 mm 내지 40 mm인 경우를 기준으로, 10 ml 내지 50 ml의 증류수가 흡수되는데 걸리는 시간이 1 초 내지 500 초인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 원사는, 폴리에스테르가 포함된 코어 원사의 표면을 저융점 폴리에스테르로 코팅함으로써, 강도 및 액체 흡수율이 향상된 효과가 있다. 또한, 코어 원사에 무기입자를 포함함으로써, 높은 강도 및 액체 흡수율 뿐만 아니라, 우수한 형태 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 액체 흡수 패드는, 높은 강도 및 액체 흡수 특성을 갖는 폴리에스테르 원사를 압출 성형하여 제조됨으로써, 높은 강도를 가지며 액체 흡수율 및 형태 안정성이 우수한 효과가 있다. 또한, 추가적인 강도 향상 소재 또는 추가적인 코팅 공정을 요하지 않아 단순한 공정 및 절감된 생산비로 제조될 수 있는 장점이 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 폴리에스테르 원사의 전자 현미경 사진이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 흡수 패드 제조 공정에 사용된 몰드 및 이를 사용하여 제조된 액체 흡수 패드의 단면 및 평면 사진이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 실시예 액체 흡수 패드의 액체 흡수 이후의 전자현미경 이미지이다.
도 4는, 코팅되지 않은 폴리에스테르 원사를 사용하여 제조된 비교예 액체 흡수 패드의 액체 흡수 이후의 전자현미경 이미지이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 흡수 패드의 평면 방향으로 배열된 공극 평균 사이즈에 따른 흡수 속도를 보여주는 그래프이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 흡수 패드의 단면 방향으로 배열된 공극 평균 사이즈에 따른 흡수 속도를 보여주는 그래프이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 측면은, 폴리에스테르를 포함하는, 코어 원사를 포함하고, 상기 코어 원사의 표면은 저융점 폴리에스테르(LMP)를 포함하는 코팅 조성물로 코팅된 것인, 폴리에스테르 원사를 제공한다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 원사는, 폴리에스테르를 포함하는 코어 원사의 표면이 저융점 폴리에스테르로 코팅됨으로써, 강도 및 액체 흡수율이 높고 형태 안정성이 우수한 장점이 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 코어 원사는, 산화칼슘(CaO) 및 이산화규소(SiO2) 중 선택되는 하나 이상의 무기입자를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 원사는, 코어 원사에 무기입자를 포함함으로써, 높은 강도 및 액체 흡수율 뿐만 아니라, 우수한 형태 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
여기서, 상기 산화칼슘(CaO) 및 상기 이산화규소(SiO2)는 폴리에스테르 원사에 강도를 부여할 뿐만 아니라 수분 흡수성을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
즉, 상기 코어 원사는, 폴리에스테르에 산화칼슘 및 이산화규소를 혼합하여 방사하여 제조됨으로써, 폴리에스테르 원사의 강도 및 액체 흡수성을 증가시킬 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 산화칼슘(CaO)은, 상기 코어 원사 중 0.01 중량% 내지 20 중량%로 포함되고, 상기 이산화규소(SiO2)는, 상기 코어 원사 중 0.01 중량% 내지 40 중량%로 포함되는 것일 수 있다.
상기 산화칼슘(CaO)은, 바람직하게는 상기 원사 중 0.1 중량% 내지 15 중량%로 포함되는 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 원사 중 1 중량% 내지 10 중량%로 포함되는 것일 수 있다.
상기 이산화규소(SiO2)는, 바람직하게는 상기 원사 중 0.1 중량% 내지 35 중량%로 포함되는 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 원사 중 1 중량% 내지 25 중량%로 포함되는 것일 수 있다.
상기 산화칼슘 및 상기 이산화규소의 함량이 상기 범위 미만일 경우, 폴리에스테르 원사의 강도 및 액체 흡수성이 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 표면 코팅이 불균일하게 이루어지거나 폴리에스테르 원사의 형태 보존성이 저하될 수 있다.
즉, 상기 산화칼슘 및 상기 이산화규소의 함량범위는, 폴리에스테르 원사의 강도, 액체 흡수율 및 형태 보존성을 확보하기 위한 최적 범위에 해당하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 산화칼슘 및 상기 이산화규소의 중량비는, 1 : 5 내지 5 : 1인 것일 수 있다.
바람직하게는, 1 : 3 내지 3 : 1인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 1 : 1 내지 1 : 3인 것일 수 있다.
만일, 상기 중량비를 벗어나 산화칼슘의 비율이 상대적으로 낮아질 경우 상기 원사의 강도가 낮아질 수 있다. 반면, 상기 중량비를 벗어나 이산화규소의 비율이 상대적으로 낮아질 경우 상기 원사의 흡습성이 낮아질 수 있다.
상기 산화칼슘 및 상기 이산화규소는 모두 강도 및 흡습성을 부여하는 무기입자이나, 산화칼슘의 경우 강도를 높이는 효과가 상대적으로 더 크케 작용하고, 이산화규소의 경우 흡습성을 높이는 효과가 상대적으로 더 크게 작용하기 때문이다.
따라서, 상기 산화칼슘 및 상기 이산화규소의 중량비는 상기 범위 내로 조절하는 것이 바람직하다.
일 실시형태에 따르면, 상기 산화칼슘 및 상기 이산화규소의 각 평균 입경은, 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛인 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 평균 입경은, 0.01 ㎛ 내지 5 ㎛인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 0.1 ㎛ 내지 2 ㎛인 것일 수 있으며, 더욱 더 바람직하게는, 0.1 ㎛ 내지 0.2 ㎛인 것일 수 있다.
만일 상기 산화칼슘 및 상기 이산화규소의 각 평균 입경이 상기 범위 미만일 경우 폴리에스테르 원사의 강도가 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 폴리에스테르 원사 표면 코팅이 잘 이루어지지 않아 액체 흡수율이 저하되거나 패드 소재로 사용 시 패드의 형태 보존성을 저하시킬 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 원사는, 상기 원사의 표면이 저융점 폴리에스테르(low melting polyester, LMP)를 포함하는 코팅 조성물로 코팅된 것을 특징으로 한다.
저융점 폴리에스테르(LMP) 원사는 낮은 온도에서도 별도의 접착제 없이 녹여 서로 결합할 수 있도록 개발된 것이나, LMP만으로 제조된 제품의 경우 강도를 높일 수는 있으나 원사간 결착이 강하여 액체를 흡수하지 못하는 성질을 가진다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 원사는, 저융점 폴리에스테르를 주원사(주 재료가 되는 코어 원사)가 아닌 표면 코팅제로 사용함으로써, 강도는 향상시키되 액체 흡수율을 확보할 수 있도록 한 특징을 갖는다.
일 실시형태에 따르면, 상기 코어 원사 및 상기 코팅 조성물의 중량비는, 1 : 0.1 내지 1 : 0.9인 것일 수 있다.
바람직하게는, 1 : 0.1 내지 1 : 0.9인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 1 : 0.1 내지 1 : 0.5인 것일 수 있으며, 더욱 더 바람직하게는, 1 : 0.2 내지 1 : 0.4인 것일 수 있다.
즉, 상기 코어 원사 100 중량부를 기준으로, 상기 코어 원사의 표면에 코팅되는 코팅 조성물의 중량은, 10 중량부 내지 90 중량부일 수 있고, 바람직하게는 10 중량부 내지 50 중량부일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20 중량부 내지 40 중량부인 것일 수 있다.
만일, 상기 코어 원사의 중량을 기준으로, 상기 코팅 조성물의 중량이 상기 범위 미만일 경우 폴리에스테르 원사의 표면 코팅이 충분히 이루어지지 않아 강도 및 형태 보존성이 저하될 수 있다. 반면, 상기 원사의 중량을 기준으로, 상기 코팅 조성물의 중량이 상기 범위를 초과할 경우 과도한 코팅층 또는 코팅 성분이 혼합됨에 따라 액체 흡수성이 저하될 수 있다.
따라서, 상기 중량비 범위의 코어 원사 및 코팅 조성물을 사용하여 원사의 코팅을 수행하는 것이 바람직하다.
일 실시형태에 따르면, 상기 폴리에스테르 원사의 직경은, 15 ㎛ 내지 30 ㎛인 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 폴리에스테르 원사의 직경은 15 ㎛ 내지 25 ㎛인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 17 ㎛ 내지 22 ㎛인 것일 수 있다.
상기 폴리에스테르 원사의 직경은, 코팅 후 형성된 단일 폴리에스테르 원사의 직경을 의미한다.
상기 폴리에스테르 원사의 직경 범위는, 폴리에스테르 원사를 사용하여 액체 흡수 패드를 제조할 경우 적정 크기의 공극, 적정 범위의 공극률 및 밀도를 구현하여 강도 및 액체 흡수속도를 최적화하기위한 범위일 수 있다.
즉, 상기 단일 폴리에스테르 원사들은, 액체 흡수 패드의 원재료가 되어 압출 성형에 의해 액체 흡수 패드를 형성하게 되며, 상기 직경 범위 내의 직경을 갖는 폴리에스테르 원사들은 액체 흡수 패드의 공극 크기, 공극률 및 밀도를 최적 범위로 조절하는데 중요한 요소로 작용한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 폴리에스테르 원사의 굵기는, 300 dtex 내지 400 dtex이고, 상기 폴리에스테르 원사의 강도는, 2.0 cN/dtex 내지 4.0 cN/dtex인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 원사는 300 dtex 내지 400 dtex의 원사 굵기 및 2.0 cN/dtex 내지 4.0 cN/dtex의 강도가 구현될 수 있는 특징이 있고, 원사의 재료로 포함된 무기입자의 흡습성으로 인해 폴리에스테르 원사 자체의 액체 흡수성 또한 향상된 특징을 가지므로, 높은 강도 및 우수한 액체 흡수율을 동시 확보할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 다른 측면은, 폴리에스테르, 산화칼슘(CaO) 및 이산화규소(SiO2)를 혼합 및 방사하여 원사를 제조하는 단계; 상기 원사의 표면을 저융점 폴리에스테르(LMP)를 포함하는 코팅 조성물로 코팅한 후, 건조하여 코팅된 원사를 제조하는 단계; 및 상기 코팅된 원사를 소결하는 단계;를 포함하는, 폴리에스테르 원사의 제조방법을 제공한다.
상기 원사를 제조하는 단계에 있어서, 폴리에스테르, 산화칼슘 및 이산화규소의 혼합비율에 대한 특성은 상기 기재된 바와 동일하다.
상기 폴리에스테르는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 칩으로부터 제조되는 것일 수 있다. 즉, PET 칩을 녹여서 제조될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 코팅은, 150 ℃ 내지 250 ℃의 온도에서 30 분 내지 90 분 동안 수행되는 것이일 수 있고, 바람직하게는 160 ℃ 내지 220 ℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.
만일 상기 온도 범위 미만의 온도로 코팅이 수행될 경우, 원사와 코팅 조성물 간의 결합력이 약해질 수 있고, 상기 온도 범위를 초과하여 코팅이 수행될 경우 원사 자체의 손상이 발생할 수 있다.
또한, 상기 코팅은, 40 분 내지 80 분 동안 수행되는 것일 수 있고, 바람직하게는 50 분 내지 70 분 동안 수행되는 것일 수 있다.
만일 상기 범위 미만의 시간 동안 코팅이 수행될 경우, 코팅이 충분히 진행되지 않을 수 있고, 상기 범위를 초과한 시간 동안 코팅이 수행될 경우 불필요한 공정 시간이 소요되어 공정 효율성이 저하될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 건조는, 100 ℃ 내지 250 ℃의 온도에서 10 분 내지 80 분 동안 수행되는 것일 수 있고, 바람직하게는 160 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서 30 분 내지 60 분 동안 수행되는 것일 수 있다.
상기 건조는, 폴리에스테르 원사의 소결 전 폴리에스테르 원사의 코팅층을 안정화하기 위해 수행될 수 있다.
또한, 건조 공정에 따라 폴리에스테르 원사의 비틀림, 균일도의 차이가 발생하여 최종적으로 폴리에스테르 원사의 흡수성 차이가 발생하므로, 상기 건조 공정의 조건을 유지하는 것이 중요하다.
따라서, 상기 건조 시 온도 및 시간 범위는, 폴리에스테르 원사의 표면에 코팅 조성물이 결착되어 굳어질 때, 폴리에스테르 원사의 비틀림을 최소화하고, 균일도를 향상시킬 수 있는 최적 조건 범위에 해당한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 코팅된 원사를 제조하는 단계에 있어서, 상기 코팅 전, 상기 코어 원사 및 상기 코팅 조성물을 100 ℃ 내지 120 ℃의 온도로 5 분 내지 20 분간 혼합하는 블랜드 공정을 수행할 수 있다.
상기 블랜드 공정은, 코팅 공정에 앞서 코어 원사 및 코팅 조성물이 충분히 혼합되도록 함으로써, 코팅 균질성을 증진시킨다.
상기 코팅된 원사를 소결하는 단계는, 표면이 코팅된 원사에 다시 한번 열을 가하여 표면 코팅된 원사의 치밀도를 높이는 단계로, 폴리에스테르 원사의 강도를 향상시킬 수 있는 단계이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 소결은, 50 ℃ 내지 70 ℃의 온도에서 30 초 내지 90 초 동안 수행되는 것일 수 있다.
상기 소결 온도 및 시간이 상기 범위 미만일 경우 폴리에스테르 원사의 치밀도가 낮아져 강도가 낮아질 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 원사 자체의 손상이나 변형이 발생하거나 불필요한 에너지 및 시간 소요에 따라 생산효율이 저하될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 폴리에스테르 원사를 압출 성형하여 제조되고, 상기 폴리에스테르 원사는, 상기 폴리에스테르 원사 또는 상기의 제조방법으로 제조된 폴리에스테르 원사를 포함하는 것인, 액체 흡수 패드를 제공한다.
본 발명에 따른 액체 흡수 패드는, 높은 강도, 우수한 액체 흡수율 및 형태 보존성을 가지며, 추가적인 강도 향상 소재 및 추가적인 코팅 공정을 요하지 않아 단순한 공정 및 절감된 생산비로 제조될 수 있는 장점이 있다.
상기 액체 흡수 패드는, 강도 및 액체 흡수성이 향상된 폴리에스테르 원사를 원료로 하여, 압출 성형 방식에 의해 제조된 것으로, 폴리에스테르 원자 자체 특성으로 인해 강도 및 액체 흡수성이 높아질 뿐만 아니라, 형태 보존성이 우수한 특성을 갖는다.
일 실시형태에 따르면, 상기 압출 성형은, 150 ℃ 내지 250 ℃의 온도에서 60 초 내지 150 초 동안 수행되는 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 압출 성형은, 160 ℃ 내지 230 ℃의 온도에서 70 초 내지 90 초 동안 수행되는 것일 수 있다.
압출 성형이 수행되는 온도 및 시간은, 액체 흡수 패드를 구성하는 폴리에스테르 원사 들의 밀도, 균일도, 공극 크기를 결정하는 핵심 요소이며, 폴리에스테르 원사들의 밀도, 균일도, 공극 크기 및 공극률은 액체 흡수 패드의 강도 및 액체 흡수율을 결정짓는 주요 요소이다.
따라서, 압출 성형이 온도 및 시간이 달라질 경우, 패드를 형성하는 폴리에스테르 원사의 밀도, 균일도, 공극 크기, 공극률이 달라질 수 있으며, 이는 액체 흡수 패드의 강도 및 액체 흡수율에 영향을 미친다.
즉, 상기 온도 및 시간 범위는, 액체 흡수 패드의 강도 및 액체 흡수율을 최적화하기 위한 것으로, 이를 벗어날 경우 액체 흡수 패드의 강도 및 액체 흡수율이 저하될 수 있다.
상기 액체 흡수 패드의 형태는, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 패드의 평면이 원형, 직사각형, 정사각형, 삼각형 또는 이외의 다각형 등의 형태를 가질 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 액체 흡수 패드의 두께는, 1 mm 내지 50 mm이고, 상기 액체 흡수 패드의 강도는 2.0 cN/dtex 내지 5.0 cN/dtex 인 것일 수 있다.
상기 액체 흡수 패드의 두께는 바람직하게는 1 mm 내지 20 mm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 1 mm 내지 10 mm일 수 있으며, 더욱 더 바람직하게는 1 mm 내지 5 mm일 수 있다.
만일 상기 액체 흡수 패드의 두께가 상기 범위 미만일 경우, 액체 흡수량 및 패드의 강도가 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 패드의 유연성 및 제조효율이 저하될 수 있다.
여기서, 상기 강도는 액체 흡수 패드의 측면 방향으로 힘이 가해질 경우 탄성을 잃는 시점의 힘을 측정한 값이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 액체 흡수 패드의 평면 방향으로 배열된 공극의 평균 크기가, 10 ㎛ 내지 100 ㎛이거나, 상기 액체 흡수 패드의 단면 방향으로 배열된 공극의 평균 크기가, 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 액체 흡수 패드의 평면 방향으로 배열된 공극의 평균 크기가, 40 ㎛ 내지 70 ㎛이거나, 상기 액체 흡수 패드의 단면 방향으로 배열된 공극의 평균 크기가, 40 ㎛ 내지 70 ㎛인 것일 수 있다.
상기 액체 흡수 패드의 평면 방향으로 배열된 공극의 평균 크기 또는 상기 액체 흡수 패드의 단면 방향으로 배열된 공극의 평균 크기가 40 ㎛ 내지 70 ㎛인 경우 액체의 흡수 속도가 급격히 빨라지는 특성을 갖는다.
여기서, 상기 평면 방향으로 배열된 공극 크기는, 액체 흡수 패드의 평면 방향에서 바라보았을 때, 폴리에스테르 원사 간의 간격을 의미하고, 상기 단면 방향으로 배열된 공극 크기는, 액체 흡수 패드의 단면(두께) 방향에서 바라보았을 때, 폴리에스테르 원사 간의 간격을 의미한다. 즉, 공극은 패드 내 포함된 단일 폴리에스테르 원사 사이의 거리를 의미한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 액체 흡수 패드의 공극률은 20 % 내지 60 %인 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 공극률은 20 % 내지 50 %인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 30 % 내지 50 %인 것일 수 있다.
만일, 상기 액체 흡수 패드의 공극률이 상기 범위 미만일 경우, 액체 흡수율 이 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 강도 및 형태 안정성이 저하될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 액체 흡수 패드의 두께가 1 mm 내지 3 mm이고, 폭이 10 mm 내지 30 mm이고, 길이가 20 mm 내지 40 mm인 경우를 기준으로, 10 ml 내지 50 ml의 증류수가 흡수되는데 걸리는 시간이 1 초 내지 500 초인 것일 수 있다. 바람직하게는, 10 ml 내지 50 ml의 증류수가 흡수되는데 걸리는 시간이 1 초 내지 100 초인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 액체 흡수 패드는, 일정 규격 조건 하에서, 10 ml 내지 50 ml의 액체를 500 초 이하, 바람직하게는 100 초 이하의 시간 내 흡수함으로써, 높은 액체 흡수율을 나타내는 효과를 갖는다.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 액체 흡수율이 향상된 폴리에스테르 원사의 제조
폴리에스테르 83 g, 산화칼슘(CaO) 5 g, 이산화규소(SiO2) 12 g을 혼합하고, 방사하여 코어 원사를 제조하였다.
제조된 코어 원사 100 g 및 저융점 폴리에스테르(LMP) 20 g ~ 40 g을 100 ℃ ~ 120 ℃ 의 온도에서 10분 동안 블랜딩한 후, 약 1 시간 동안 160 ℃ ~ 220 ℃ 의 온도로 열을 가하여 코어 원사가 저융점 폴리에스테르로 코팅되도록 하였다.
코팅된 원사를 30 분 내지 60분 동안 160 ℃ ~ 200 ℃에서 건조시킨 다음, 60 ℃의 온도에서 60 초 동안 소결하였다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 폴리에스테르 원사의 전자 현미경 사진이다.
도 1을 참조하면, 표면이 코팅된 단일 폴리에스테르 원사의 직경은 약 17 ㎛ ~ 21 ㎛ 범위로 측정됨을 확인할 수 있다.
<실시예 2> 액체 흡수 패드의 제조
실시예 1에서 제조된 폴리에스테르 원사로 이루어진 폴리에스테르 원사를 압출 성형하여 액체 흡수 패드를 제조하였다.
폴리에스테르 원사들을 압출 성형기에 공급하고, 160 ℃ ~ 230 ℃의 온도에서 70 초 내지 90 초 동안 압출하면서 몰드를 통과시켜 패드 형태의 압출 성형품을 얻은 후, 이를 30 초 내지 40 초 동안 건조시켜 액체 흡수 패드를 제조하였다.
도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 흡수 패드 제조 공정에 사용된 몰드 및 이를 사용하여 제조된 액체 흡수 패드의 단면 및 평면 사진이다.
도 2를 참조하면, 직사각형 패드 형태의 주형을 가진 몰드를 사용하여 제조된 액체 흡수 패드의 단면 및 평면 형태를 확인할 수 있다.
<비교예> 코팅되지 않은 폴리에스테르 원사를 사용하여 제조된 액체 흡수 패드의 제조
비교예로서 코팅되지 않은 폴리에스테르 원사를 사용한 것을 제외하고 실시예와 동일한 방식으로 흡수 패드를 제조하였다.
<실험예 1> 폴리에스테르 원사의 강도 측정
실시예 1에서 제조된 폴리에스테르 원사의 굵기 및 강도를 측정하였다. 원사의 강도는 원사에 당김이 있을 경우 끊어질 때의 힘을 측정하였다.
폴리에스테르 원사의 굵기는 321.8 dtex였으며, 원사의 강도는 3.2 cN/dtex로 측정되었다.
<실험예 2> 액체 흡수 패드의 액체 흡수성 및 형태 안정성 평가
실시예 2에서 제조된 액체 흡수 패드와 비교예에서 제조된 액체 흡수 패드에 액체(증류수)를 흡수시킨 후, 각각의 단면 및 평면을 FE-SEM 7800F Prime 전계방사 주사전자현미경을 사용하여 관찰하였다.
도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 실시예 액체 흡수 패드의 액체 흡수 이후의 전자현미경 이미지이다.
도 4는, 코팅되지 않은 폴리에스테르 원사를 사용하여 제조된 비교예 액체 흡수 패드의 액체 흡수 이후의 전자현미경 이미지이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 액체 흡수 패드의 경우, 액체 흡수 이후에도 단면 및 평면 방향 모두에서 단일 폴리에스테르원사의 표면이 매끄럽게 형성되어 있고, 원사들 사이 간격이 균일하여 균일도 또한 우수한 것을 확인할 수 있다.
이와 비교하여, 도 4를 참조하면, 코팅되지 않은 폴리에스테르 원사를 사용하여 제조된 비교예 액체 흡수 패드의 경우, 액체 흡수 후에 단면 방향으로 단일 원사 가닥이 끊어지거나 갈라진 형태로 나타났으며, 원사들 사이 간격도 불균일하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 액체 흡수 패드는 액체 흡수 후에도 원사의 형태 및 균일도가 그대로 보존되어 형태 안정성 및 흡수성이 우수함을 알 수 있다.
<실험예 3> 액체 흡수 패드의 공극 사이즈에 따른 흡수 속도 비교
실시예의 방법으로 제조된 액체 흡수 패드에서 평면 방향으로 배열된 공극의 평균 크기 및 단면 방향을 배열된 공극의 평균 크기에 따른 흡수 속도를 비교하였다.
먼저, 두께 2.3 mm, 가로(폭) 길이 20 mm, 세로 길이 30mm인 액체 흡수 패드를 준비한 후, 50 ml의 증류수가 흡수되는데 걸리는 시간을 측정하였다. 이 때, 500 초를 초과한 시간이 걸릴 경우 액체는 완벽히 흡수되지 않는다고 판단하였다.
먼저, 평면 방향으로 배열된 공극 평균 사이즈에 따라 측정된 흡수 시간을 표 1에 나타냈다.
평면
공극크기
(㎛)		 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
시간(s) 1514 884 398 87 7 4 12 1006 1650 2642 3673
도 5는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 흡수 패드의 평면 방향으로 배열된 공극 평균 사이즈에 따른 흡수 속도를 보여주는 그래프이다.
표 1 및 도 5를 참조하면, 평면 방향으로 배열된 공극의 평균 사이즈가 30 ㎛ 내지 70 ㎛인 경우 액체 흡수 성능이 확보될 수 있으며, 40 ㎛ 내지 70 ㎛인 경우 흡수 속도가 매우 빨라지는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 단면 방향으로 배열된 공극 평균 사이즈에 따라 측정된 흡수 시간을 표 2에 나타냈다.
단면
공극크기
(㎛)		 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
시간
(s)		 1521 874 389 30 3 7 21 938 1673 2649 3804
도 6은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 흡수 패드의 단면 방향으로 배열된 공극 평균 사이즈에 따른 흡수 속도를 보여주는 그래프이다.
표 2 및 도 6을 참조하면, 단면 방향으로 배열된 공극의 평균 사이즈가 30 ㎛ 내지 70 ㎛인 경우 액체 흡수 성능이 확보될 수 있으며, 40 ㎛ 내지 70 ㎛인 경우 흡수 속도가 매우 빨라지는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (18)

  1. 폴리에스테르, 산화칼슘(CaO) 및 이산화규소(SiO2)를 포함하는, 코어 원사를 포함하고,
    상기 코어 원사의 표면은 저융점 폴리에스테르(LMP)를 포함하는 코팅 조성물로 코팅된 것이고,
    상기 산화칼슘은, 상기 코어 원사 중 0.01 중량% 내지 20 중량%로 포함되고,
    상기 이산화규소는, 상기 코어 원사 중 0.01 중량% 내지 40 중량%로 포함되며,
    상기 산화칼슘 및 상기 이산화규소의 중량비는, 1 : 1 내지 1 : 3이고,
    상기 코어 원사 및 상기 코팅 조성물의 중량비는, 1 : 0.1 내지 1 : 0.5인 것인,
    폴리에스테르 원사.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 원사의 직경은, 15 ㎛ 내지 30 ㎛인 것인,
    폴리에스테르 원사.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 원사의 굵기는, 300 dtex 내지 400 dtex이고,
    상기 폴리에스테르 원사의 강도는, 2.0 cN/dtex 내지 4.0 cN/dtex인 것인,
    폴리에스테르 원사.
  8. 폴리에스테르, 산화칼슘(CaO) 및 이산화규소(SiO2)를 혼합 및 방사하여 코어 원사를 제조하는 단계;
    상기 코어 원사의 표면을 저융점 폴리에스테르(LMP)를 포함하는 코팅 조성물로 코팅한 후, 건조하여 코팅된 원사를 제조하는 단계; 및
    상기 코팅된 원사를 소결하는 단계;를 포함하고,
    상기 산화칼슘은, 상기 코어 원사 중 0.01 중량% 내지 20 중량%로 혼합되고,
    상기 이산화규소는, 상기 코어 원사 중 0.01 중량% 내지 40 중량%로 혼합되며,
    상기 산화칼슘 및 상기 이산화규소의 중량비는, 1 : 1 내지 1 : 3이고,
    상기 코어 원사 및 상기 코팅 조성물의 중량비는, 1 : 0.1 내지 1 : 0.5인 것인,
    폴리에스테르 원사의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 코팅은, 150 ℃ 내지 250 ℃의 온도에서 30 분 내지 90 분 동안 수행되는 것인,
    폴리에스테르 원사의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 건조는, 100 ℃ 내지 250 ℃의 온도에서 10 분 내지 80 분 동안 수행되는 것인,
    폴리에스테르 원사의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 소결은, 50 ℃ 내지 70 ℃의 온도에서 30 초 내지 90 초 동안 수행되는 것인,
    폴리에스테르 원사의 제조방법.
  12. 폴리에스테르 원사를 압출 성형하여 제조되고,
    상기 폴리에스테르 원사는, 제1항의 폴리에스테르 원사 또는 제8항의 제조방법으로 제조된 폴리에스테르 원사를 포함하는 것인,
    액체 흡수 패드.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 압출 성형은,
    150 ℃ 내지 250 ℃의 온도에서 60 초 내지 150 초 동안 수행되는 것인,
    액체 흡수 패드.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 액체 흡수 패드의 두께는 1 mm 내지 50 mm이고,
    상기 액체 흡수 패드의 강도는 2.0 cN/dtex 내지 5.0 cN/dtex 인 것인,
    액체 흡수 패드.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 액체 흡수 패드의 평면 방향으로 배열된 공극의 평균 크기가, 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것인,
    액체 흡수 패드.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 액체 흡수 패드의 단면 방향으로 배열된 공극의 평균 크기가, 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것인,
    액체 흡수 패드.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 액체 흡수 패드의 공극률은 20 % 내지 60 %인 것인,
    액체 흡수 패드.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 액체 흡수 패드의 두께가 1 mm 내지 3 mm이고, 폭이 10 mm 내지 30 mm이고, 길이가 20 mm 내지 40 mm인 경우를 기준으로,
    10 ml 내지 50 ml의 증류수가 흡수되는데 걸리는 시간이 1 초 내지 500 초인 것인,
    액체 흡수 패드.
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