KR102429602B1 - 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유, 이를 포함하는 부직포 및 이의 제조방법 - Google Patents

위생재용 열접착성 심초형 복합섬유, 이를 포함하는 부직포 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유, 이를 포함하는 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 흡수성 및 벌키(bulky) 특성이 우수한 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유, 이를 포함하는 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

위생재용 열접착성 심초형 복합섬유, 이를 포함하는 부직포 및 이의 제조방법{heat bondable sheath-core composite fiber for hygiene, non-woven fabric containing the same, and manufacturing method thereof}
본 발명은 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유, 이를 포함하는 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 흡수성 및 벌키(bulky) 특성이 우수한 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유, 이를 포함하는 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
열풍이나 가열 롤 등의 열에너지를 이용하여 열 융착에 의한 성형을 통해 제조될 수 있는 복합섬유는 벌크성(bulkiness)을 용이하게 얻을 수 있으므로, 기저귀, 냅킨, 패드 등의 위생재, 또는 생활 용품이나 필터 등의 산업 자재 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 위생재는 피부에 직접 접촉되는 것인 점과 감촉이나 촉감이 우수하여야 하고, 오줌, 경혈 등의 액체를 신속하게 흡수해야 하기 때문에, 흡수성이 요구되므로 이들 성능을 발휘할 수 있도록 할 수 있는 벌크성을 가지는 섬유 및 부직포를 얻는 방법이 많이 제안되어 있다.
예를 들어, 입체규칙도(isotacticity)가 높은 폴리프로필렌을 심부(core) 성분으로 하고, 주로 폴리에틸렌으로 이루어지는 수지를 초부(sheath) 성분으로 한 심초형 복합 섬유를 사용함으로써 벌크성이 높은 부직포를 제조하는 방법이 개시되어 있는데, 이 방법에 따르면 복합 섬유의 심부측에 고강성의 수지를 사용함으로써, 얻어지는 부직포에 벌크성을 부여하지만, 유연성에 있어서 충분하지 않고, 특히 열융착 온도가 고온으로 되면 얻어지는 부직포의 벌크성도 저하되어, 두 가지 성질의 양립하기는 어려운 문제점이 있었다.
일본 공개특허공보 1988-135549호(공개일 : 1988.06.07.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 우수한 벌키성을 발현하는 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 부직포의 두께 회복율이 뛰어나며, 친수성의 특성으로 흡수속도 또한 우수한 위생재용 부직포를 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 폴리에스테르계 수지 및 폴리프로필렌 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 심부(core) 및 상기 심부를 둘러싸도록 배치되고, 올레핀계 수지를 포함하는 초부(sheath)를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 하기 관계식 1에 의해 측정된 편심도(eccentric rate)가 5 ~ 50%일 수 있다.
[관계식 1]
Figure 112020087055326-pat00001
상기 관계식 1에 있어서, D는 초부 단면의 반지름을 나타내고, d1은 심부 단면의 중심점과 초부 단면의 중심점의 직선거리를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 심부 및 초부는 단면이 원형일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 하기 조건 (1)을 만족할 수 있다.
(1) d0 + d1 < D
상기 조건 (1)에 있어서, D는 초부 단면의 반지름을 나타내고, d0은 심부 단면의 반지름을 나타내며, d1은 심부 단면의 중심점과 초부 단면의 중심점의 직선거리를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 심부의 단면적은 전체 심초형 복합섬유의 단면적 대비 30 ~ 70%로 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 나권(spiral)형, 지그재그(zig-zag)형 또는 오메가(omega)형의 권축 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 표면에 친수성 유제가 코팅되어 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 0.1 ~ 10%의 수축율, 15% 이상의 결정화도를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 0.8 ~ 20 데니어(denier)의 섬도, 20 ~ 80mm의 섬유장을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 20 ~ 90℃의 온도에서 2.0 ~ 6.0의 연신비로 연신된 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET ; poly(ethylene terephthalate)) 수지 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT ; poly(butylene terephthalate)) 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 올레핀계 수지는 선형 폴리에틸렌(linear polyethylene) 수지, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE ; linear low density polyethylene) 수지, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE ; high density polyethylene) 수지 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE ; low density polyethylene) 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 올레핀계 수지는 ASTM D 1238에 의하여 측정된 용융지수(MI ; melt index)가 8 ~ 25 g/10분일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 폴리프로필렌 수지는 ASTM D 1238에 의하여 측정된 용융지수(MI ; melt index)가 8 ~ 25 g/10분일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 폴리프로필렌 수지는 폴리에스테르계 수지는 ASTM D2857에 의하여 측정된 고유점도 (IV ;Intrinsic viscosity)가 0.5 ~ 0.9 dL/g일 수 있다.
한편, 본 발명의 위생재용 부직포는 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 부직포는 하기 관계식 2에 의해 측정된 단위 중량당 두께가 0.07 mm/g/m2 이상일 수 있다.
[관계식 2]
Figure 112020087055326-pat00002
상기 관계식 2에 있어서, A는 125mm X 125mm 크기로 제단된 부직포의 상부에 300g/m2 중량의 압력판을 적재 후 측정한 부직포 두께이고, B는 125mm X 125mm 크기로 제단된 부직포의 상부에 300g/m2 중량의 압력판을 24시간 동안 적재 후 압력판을 2시간 동안 제거하고, 다시 300g/m2 중량의 압력판을 적재 후 측정한 부직포 두께이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 부직포는 하기 관계식 3에 의해 측정된 두께 회복율이 85% 이상일 수 있다.
[관계식 3]
Figure 112020087055326-pat00003
상기 관계식 3에 있어서, A는 125mm X 125mm 크기로 제단된 부직포의 상부에 300g/m2 중량의 압력판을 적재 후 측정한 부직포 두께이고, B는 125mm X 125mm 크기로 제단된 부직포의 상부에 300g/m2 중량의 압력판을 24시간 동안 적재 후 압력판을 2시간 동안 제거하고, 다시 300g/m2 중량의 압력판을 적재 후 측정한 부직포 두께이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 부직포는 본 발명의 심초형 복합섬유를 이용하여, 에어스루본딩(air-through bonding)법 또는 캘린더링(calendaring)법에 의하여 제조될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 위생재용 부직포는 에어스루본딩(through-air bonding)법에 의해 제조시, 18 ~ 22 g/m2 단위중량을 가지고, NWSP 070.3.R0 (15) 측정법에 의해 측정시 2초 이하의 흡수속도를 가질 수 있다.
나아가, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조방법은 폴리에스테르계 수지 및 폴리프로필렌 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 심부(core)형성 수지 및 올레핀계 수지를 포함하는 초부(sheath)형성 수지를 복합방사구금에 투입 및 복합방사하여 미연신 심초형 서브토우(sub-tow)를 제조하는 제1단계, 상기 미연신 서브토우를 연신하는 제2단계, 상기 연신된 서브토우를 친수성 유제에 침적하여 표면을 코팅시키는 제3단계, 표면이 코팅된 서브토우에 권축(Crimp)을 부여하는 제4단계 및 권축된 서브토우를 컷팅(Cutting)하여 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 제조하는 제5단계를 포함할 수 있고, 제조된 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 하기 관계식 1에 의해 측정된 편심도(eccentric rate)가 5 ~ 50%일 수 있다.
[관계식 1]
Figure 112020087055326-pat00004
상기 관계식 1에 있어서, D는 심초형 복합섬유의 초부 단면의 반지름을 나타내고, d1은 심초형 복합섬유의 심부 단면의 중심점과 초부 단면의 중심점의 직선거리를 나타낸다.
한편, 본 발명에서 사용하는 "위생재"는 기저귀, 생리대, 내프킨, 패드 등의 위생 재료용 흡수성 물품 뿐만 아니라, 의료 위생재, 생활 관련재, 일반 의료재, 필터 재료 등의 용도를 포함하는 용어일 수 있다.
본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유, 이를 포함하는 부직포 및 이의 제조방법은 고 벌키특성을 가질 뿐만 아니라, 친수성으로 인하여 액상의 인체 배출물에 대하여 빠른 흡수속도를 가진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1에서 제조된 심초형 복합섬유의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 비교예 2에서 제조된 심초형 복합섬유의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 심부(core) 및 심부를 둘러싸도록 배치되는 초부(sheath)를 포함한다.
구체적으로, 도 1을 참조하여 설명하면, 심부(102)는 폴리에스테르계 수지 및 폴리프로필렌 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET ; poly(ethylene terephthalate)) 수지 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT ; poly(butylene terephthalate)) 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 ASTM D 1238에 의하여 측정된 용융지수(MI ; melt index)가 8 ~ 25 g/10분, 바람직하게는 17 ~ 23 g/10분인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 포함할 수 있다. 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 ASTM D 2857에 의하여 측정된 고유점도(IV ; Intrinsic Viscosity)가 0.5 ~ 0.9 dL/g 바람직하게는 0.55 ~ 0.8 dL/g일 수 있다.
또한, 폴리프로필렌 수지는 ASTM D 1238에 의하여 측정된 용융지수(MI ; melt index)가 8 ~ 25 g/10분, 바람직하게는 10 ~ 20 g/10분인 폴리프로필렌 수지일 수 있다.
다음으로, 심부(102)를 둘러싸도록 배치되는 초부(101)는 올레핀계 수지를 포함할 수 있다.
올레핀계 수지는 선형 폴리에틸렌(linear polyethylene) 수지, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE ; linear low density polyethylene) 수지, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE ; high density polyethylene) 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE ; low density polyethylene) 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE ; high density polyethylene) 수지를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 ASTM D 1238에 의하여 측정된 용융지수(MI ; melt index)가 8 ~ 25 g/10분, 바람직하게는 10 ~ 23 g/10분, 더욱 바람직하게는 12 ~ 20 g/10분인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE ; high density polyethylene) 수지를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 심부(102) 및 초부(101)는 각각 독립적으로 단면이 원형일 수 있다.
이 때, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 하기 관계식 1에 의해 측정된 편심도(eccentric rate)가 5 ~ 50%, 바람직하게는 10 ~ 45%, 더욱 바람직하게는 25 ~ 40%일 수 있으며, 만일 편심도가 5% 미만이면 심초형 복합섬유를 포함하는 부직포의 단위 중량당 두께가 얇아지고, 두께 회복율이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 50%를 초과하면 심초형 복합섬유를 포함하는 부직포를 제조할 때, 열접착이 되지 않은 불균일이 발생하는 문제점이 있을 수 있다.
[관계식 1]
Figure 112020087055326-pat00005
상기 관계식 1에 있어서, D는 초부(101) 단면의 반지름을 나타내고, d1은 심부(102) 단면의 중심점과 초부(101) 단면의 중심점의 직선거리를 나타낸다.
또한, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 하기 조건 (1)을 만족할 수 있다.
(1) d0 + d1 < D
상기 조건 (1)에 있어서, D는 초부(101) 단면의 반지름을 나타내고, d0은 심부(102) 단면의 반지름을 나타내며, d1은 심부(102) 단면의 중심점과 초부(101) 단면의 중심점의 직선거리를 나타낸다.
만일, 상기 조건 (1)를 만족하지 못하고 d0 + d1 = D일 때는 심초형 복합섬유를 포함하는 부직포의 단위 중량당 두께가 얇아지고, 두께 회복율이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유에 있어서, 심부(102)의 단면적은 전체 심초형 복합섬유의 단면적 대비 30 ~ 70%, 바람직하게는 40 ~ 60%, 더욱 바람직하게는 45 ~ 55%로 구성될 수 있으며, 만일 30% 미만이면 심초형 복합섬유를 포함하는 부직포의 파단 강도가 저하되는 문제가 있을 수 있고, 70%를 초과하면 심초형 복합섬유를 포함하는 부직포의 접착강도가 저하되는 문제가 있을 수 있다.
나아가, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 0.8 ~ 20 데니어(denier)의 섬도, 바람직하게는 1 ~ 18 데니어의 섬도, 더욱 바람직하게는 2 ~ 15 데니어의 섬도를 가질 수 있으며, 만일 섬도가 0.8 데니어 미만이면 섬유를 사용하여 부직포를 제조하는데 있어서 카딩공정에서의 불균일에 의한 물성저하의 문제가 있을 수 있고, 20 데니어를 초과하면 섬유의 꼬임에 의한 부직포의 경점이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 20 ~ 80mm의 섬유장, 바람직하게는 25 ~ 75mm의 섬유장, 더욱 바람직하게는 30 ~ 70mm의 섬유장을 가질 수 있으며, 만일 섬유장이 20mm 미만이면 섬유를 사용하여 부직포를 제조시 강도 저하의 문제가 있을 수 있고, 80mm를 초과하면 섬유를 사용하여 부직포를 제조하는데 있어서 카딩공정에서의 이행이 불균일하여 결점이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 20 ~ 90℃의 온도, 바람직하게는 50 ~ 90℃의 온도에서 2.0 ~ 6.0의 연신비, 바람직하게는 3.0 ~ 5.0의 연신비로 연신된 것을 수 있다.
또한, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 표면에 친수성 유제가 코팅되어 있을 수 있으며, 이를 통해 물, 생리형 또는 소변 등에 대한 흡수특성이 향상될 수 있다.
친수성 유제는 복합섬유의 표면에 코팅될 수 있는 친수성 유제라면 무엇이든 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제 및 양쪽이온계 계면활성제 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 권축을 부여하여 나권(spiral)형, 지그재그(zig-zag)형 또는 오메가(omega)형의 권축 형태를 가질 수 있으며, 바람직하게는 나권형 권축 형태를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 0.1 ~ 10%의 수축율, 바람직하게는 1 ~ 7%의 수축율, 더욱 바람직하게는 2 ~ 5%의 수축율을 가질 수 있으며, 만일 수축율이 0.1% 미만이면 잠재권축이 발현될 수 없는 문제가 있을 수 있으며, 10%를 초과하면 심초형 복합섬유를 포함하는 부직포를 제조시 카딩(carding)할 때, 결점인자인 넵(NEP)이 발생되는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유는 15% 이상의 결정화도, 바람직하게는 20 ~ 70%의 결정화도, 더욱 바람직하게는 30 ~ 60%의 결정화도를 가질 수 있으며, 만일 결정화도가 15% 미만이면 부직포 제조시 폭수축이 크게 발생하는 문제가 있을 수 있다.
나아가, 본 발명은 앞서 언급한 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 포함하는 위생재용 부직포를 포함할 수 있다.
이 때, 본 발명의 부직포는 건식(dry-laid) 부직포 또는 습식(wetlaid) 부직포일 수 있으며, 바람직하게는 써멀본딩(thermal bonding) 부직포 등의 건식 부직포일 수 있다.
또한, 본 발명의 부직포는 에어스루본딩(air-through bonding)법 또는 캘린더링(calendaring)법에 의하여 제조될 수 있고, 에어스루본딩(through-air bonding)법에 의해 제조시, 18 ~ 22 g/m2 단위중량, 바람직하게는 19 ~ 21 g/m2 단위중량을 가지고, NWSP 070.3.R0 (15) 측정법에 의해 측정시 2초 이하, 바람직하게는 1초 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 1초의 흡수속도를 가지는 부직포일 수 있다.
나아가, 본 발명의 부직포는 하기 관계식 2에 의해 측정된 단위 중량당 두께가 0.07 mm/g/m2 이상, 바람직하게는 0.07 ~ 0.1 mm/g/m2 일 수 있다.
[관계식 2]
Figure 112020087055326-pat00006
상기 관계식 2에 있어서, A는 125mm X 125mm 크기로 제단된 부직포의 상부에 300g/m2 중량의 압력판을 적재 후 측정한 부직포 두께이고, B는 125mm X 125mm 크기로 제단된 부직포의 상부에 300g/m2 중량의 압력판을 24시간 동안 적재 후 압력판을 2시간 동안 제거하고, 다시 300g/m2 중량의 압력판을 적재 후 측정한 부직포 두께이다.
또한, 본 발명의 부직포는 하기 관계식 3에 의해 측정된 두께 회복율이 85% 이상, 바람직하게는 85 ~ 95%일 수 있다.
[관계식 3]
Figure 112020087055326-pat00007
상기 관계식 3에 있어서, A는 125mm X 125mm 크기로 제단된 부직포의 상부에 300g/m2 중량의 압력판을 적재 후 측정한 부직포 두께이고, B는 125mm X 125mm 크기로 제단된 부직포의 상부에 300g/m2 중량의 압력판을 24시간 동안 적재 후 압력판을 2시간 동안 제거하고, 다시 300g/m2 중량의 압력판을 적재 후 측정한 부직포 두께이다.
한편, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조방법은 제1단계 내지 제5단계를 포함한다.
먼저, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조방법의 제1단계는 폴리에스테르계 수지 및 폴리프로필렌 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 심부(core)형성 수지 및 올레핀계 수지를 포함하는 초부(sheath)형성 수지를 복합방사구금에 투입 및 복합방사하여 미연신 심초형 서브토우(sub-tow)를 제조할 수 있다.
제1단계의 복합방사는 다양한 형태의 구금을 통해서 수행할 수 있으며, 구금의 형태에 따라 제조되는 서브토우는 바람직하게 심초(core-sheath)형 구금을 통해 심초형 모노 필라멘트일 수 있다. 이 때, 심부는 심부(core)형성 수지로 구성되고 초부는 초부(sheath)형성 수지로 구성될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조방법의 제2단계는 미연신 서브토우를 연신시킬 수 있거나, 연신한 후, 건조 및 열고정시킬 수 있다.
이 때, 연신은 미연신 서브토우를 20℃ ~ 90℃ 하에서 2.0 ~ 6.0배로, 바람직하게는 3.0 ~ 5.0 배로 연신시켜서 수행할 수 있다. 이때, 연신비가 2.0배 미만이면 신도가 증가하여 복합섬유를 이용한 응용제품의 물성이 감소할 수 있고, 연신비가 6.0배를 초과하면 사절이 발생하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 연신을 수행하는 것이 좋다.
또한, 건조 및 열고정은 50 ~ 120℃의 온도로 수행할 수 있고, 바람직하게는 70℃ ~ 115℃ 하에서 수행할 수 있다. 이때, 건조 및 열고정 시간은 1 ~ 60분, 바람직하게는 3 ~ 50분 동안 수행할 수 있으며, 열고정에 의해 다양한 권축형태, 바람직하게는 나권형의 권축형태를 발현할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조방법의 제3단계는 연신 또는 연신한 후, 건조 및 열고정된 서브토우를 친수성 유제에 침적하여 표면을 코팅시킬 수 있다.
이 때, 친수성 유제는 복합섬유의 표면에 코팅될 수 있는 친수성 유제라면 무엇이든 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제 및 양쪽이온계 계면활성제 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조방법의 제4단계는 표면이 코팅된 서브토우에 권축(Crimp)을 부여할 수 있다.
권축은 당업계에서 사용하는 일반적인 권축 방법을 통해 수행될 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조방법의 제5단계는 권축된 서브토우를 컷팅(Cutting)하여 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 제조할 수 있다.
또한, 제5단계의 컷팅은 복합섬유를 이용하고자 하는 가공제품에 따라 복합섬유가 적정 섬유장을 가지도록 열고정된 서브토우를 자르는 공정으로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 컷팅 방법으로 수행할 수 있으며, 복합섬유의 평균섬유장이 20mm ~ 80mm 범위 내에서 컷팅을 수행하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 위생재용 부직포의 제조방법은 앞서 언급한 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 에어스루본딩(air-through bonding)법 또는 캘린더링(calendaring)법을 수행하여 본 발명의 위생재용 부직포를 제조할 수 있다.
일 예로서, 본 발명의 위생재용 부직포의 제조방법은 본 발명의 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 카딩(carding)하여 부직웹을 제조하는 제1단계 및 상기 부직웹을 열처리하여 부직포를 제조하는 제2단계를 포함한다.
이 때, 열처리는 열풍기에 의해 수행할 수 있으며, 열처리는 100 ~ 200℃, 바람직하게는 120 ~ 180℃의 온도에서 1초 ~ 10분, 바람직하게는 2초 ~ 5분 동안 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 구현예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 구현예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 구현예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예 1 : 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조
(1) 심부형성 수지로서 ASTM D 1238에 의하여 측정된 용융지수가 20 g/10분인 폴리프로필렌(PP) 수지를, 초부형성 수지로서 ASTM D 1238에 의하여 측정된 용융지수가 16 g/10분인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지를 심초형 복합방사구금에 투입 및 복합방사하여 심부 및 초부의 단면이 원형이고, 하기 관계식 1에 의해 측정된 편심도가 33%인 심초형 미연신-서브토우를 제조하였다.
(2) 제조된 심초형 미연신-서브토우를 80℃의 온도 하에서 4.0배로 연신을 수행한 후, 90℃의 온도에서 10분 동안 건조 및 열고정하였다.
(3) 연신 및 건조된 서브토우를 친수성 유제에 침적하여 표면을 코팅시켰다.
(4) 표면이 코팅된 서브토우에 크림퍼(crimper)을 이용하여 권축을 형성시켰다.
(5) 권축된 서브토우를 컷팅(Cutting)하여 섬도 5.4 데니어, 섬유장 51mm, 수축율이 4.5%, 결정화도가 52%인 심초형 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 이 때, 심부와 초부의 단면적비는 5 : 5이였으며, 심부는 폴리프로필렌 수지로 구성되고 초부는 고밀도 폴리에틸렌 수지로 구성되었다.
[관계식 1]
Figure 112020087055326-pat00008
상기 관계식 1에 있어서, D는 초부 단면의 반지름을 나타내고, d1은 심부 단면의 중심점과 초부 단면의 중심점의 직선거리를 나타낸다.
제조된 심초형 폴리에스테르 복합섬유의 심부와 초부의 단면적비는 심초형 폴리에스테르 복합섬유의 단면을 광학현미경으로 촬영하여, 심부와 초부의 단면적 및 비율을 계산하였으며, 제조된 심초형 폴리에스테르 복합섬유의 수축율은 제조된 심초형 폴리에스테르 복합섬유를 120℃의 온도의 건조기에 20분 동안 노출 후 건조 전/후의 복합섬유 길이 변화율로 계산하였다.
실시예 2 : 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 제조하였다. 다만, 심부형성 수지로서 ASTM D 1238에 의하여 측정된 용융지수가 20 g/10분인 폴리프로필렌(PP) 수지가 아닌 ASTM D 1238에 의하여 측정된 용융지수가 17 g/10분인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지를 사용하였으며, 편심도가 35%인 심초형 미연신-서브토우를 제조하였고, 섬도 5.76 데니어, 섬유장 51mm, 수축율이 4.2%, 결정화도가 38%인 심초형 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
비교예 1 : 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 제조하였다. 다만, 편심도가 0%인 심초형 미연신-서브토우를 제조하였고, 지그재그형의 권축형태가 발현되고, 섬도 6.20 데니어, 섬유장 51mm, 수축율이 5.5%, 결정화도가 48%인 도 2에 도시된 심초형 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
비교예 2 : 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 제조하였다. 다만, 편심도가 49%이고, 심부 단면의 반지름과 심부 단면의 중심점과 초부 단면의 중심점의 직선거리가 동일한 심초형 미연신-서브토우를 제조하였고, 섬도 5.82 데니어, 섬유장 51mm, 수축율이 8.2%, 결정화도가 42%인 도 3에 도시된 심초형 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
비교예 3 : 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 4.5배로 연신을 수행한 후, 105℃의 온도에서 5분 동안 건조하여, 섬도 5.05 데니어, 섬유장 51mm, 수축율이 1.4%, 결정화도가 91%인 심초형 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
비교예 4 : 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 6.5배로 연신을 수행한 후, 70℃의 온도에서 15분 동안 건조하여, 섬도 5.34 데니어, 섬유장 51mm, 수축율이 10.6%, 결정화도가 62%인 심초형 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실험예 1 : 부직포의 제조
실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 4에서 제조된 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 각각 이용하여 에어스루본딩(air-through bonding)법으로 위생재용 부직포를 제조하였다.
구체적으로, 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 4에서 제조된 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 각각 카딩(carding)하여 부직웹을 제조하였다. 제조한 부직웹을 순환식 열풍기를 이용하여 140℃의 온도에서 20초동안 열처리하여 위생재용 부직포를 제조하였다.
실험예 2 : 부직포의 단위 중량 평가
실험예 1에서 제조된 부직포 각각의 중량 평가를 위하여 125mm X 125mm 크기의 부직포의 중량을 측정하여 g/m2로 환산하였다. 측정은 각각 5회씩 측정하였고 그 평균값을 표 1에 나타내었다.
실험예 3 : 부직포의 단위 중량당 두께 및 두께 회복율 평가
실험예 1에서 제조된 부직포 각각을 하기 관계식 2 및 3을 통해 단위 중량당 두께 및 회복율을 측정하였다. 측정은 각각 5회씩 측정하였고 그 평균값을 표 1에 나타내었다.
[관계식 2]
Figure 112020087055326-pat00009
[관계식 3]
Figure 112020087055326-pat00010
상기 관계식 2 및 3에 있어서, A는 125mm X 125mm 크기로 제단된 부직포의 상부에 300g/m2 중량의 압력판을 적재 후 측정한 부직포 두께이고, B는 125mm X 125mm 크기로 제단된 부직포의 상부에 300g/m2 중량의 압력판을 24시간 동안 적재 후 압력판을 2시간 동안 제거하고, 다시 300g/m2 중량의 압력판을 적재 후 측정한 부직포 두께이다.
실험예 4. 스트라이크 쓰루 평가(= 흡수속도 평가)
실험예 1에서 제조된 부직포 각각의 흡수속도 평가를 위하여 NWSP 070.3.R0 (15) 측정법을 기준으로 측정하였다. 측정은 각각 5회씩 측정하였고 그 평균값을 표 1에 나타내었다.
Figure 112020087055326-pat00011
상기 표 1에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 및 2의 복합섬유를 이용하여 제조된 부직포는 비교예 1 및 2의 복합섬유를 이용하여 제조된 부직포보다 단위중량당 두께가 두껍고, 우수한 두께 회복율을 보임을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 3의 복합섬유를 이용하여 제조된 부직포는 복합섬유의 결정화도가 91%로 높기 때문에, 실시예 1 및 2의 복합섬유를 이용하여 제조된 부직포보다 단위중량당 두께가 얇고, 저하된 두께 회복율을 보임을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 4의 복합섬유를 이용하여 제조된 부직포는 복합섬유의 수축율이 10%를 초과하기 때문에, 부직포 제조 중 넵의 결점인자가 발생됨을 확인할 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형이나 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (16)

  1. 심부(core); 및 상기 심부를 둘러싸도록 배치되는 초부(sheath); 를 포함하는 심초형 복합섬유로서,
    상기 심부는 ASTM D 1238에 의하여 측정된 용융지수(MI ; melt index)가 10 ~ 20 g/10분인 폴리프로필렌 수지를 포함하고,
    상기 초부는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE ; high density polyethylene) 수지를 포함하며,
    상기 심초형 복합섬유는 나권(spiral)형의 권축 형태를 가지고, 심부의 단면적은 전체 심초형 복합섬유의 단면적 대비 45 ~ 55%로 구성되며, 2 ~ 5%의 수축율, 30 ~ 60%의 결정화도를 가지고, 하기 조건 (1)을 만족하며, 하기 관계식 1에 의해 측정된 편심도(eccentric rate)가 25 ~ 40%인 것을 특징으로 하는 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유.
    (1) d0 + d1 < D
    [관계식 1]
    Figure 112022013915344-pat00012

    상기 조건 (1)에 있어서, D는 초부 단면의 반지름을 나타내고, d0은 심부 단면의 반지름을 나타내며, d1은 심부 단면의 중심점과 초부 단면의 중심점의 직선거리를 나타내고,
    상기 관계식 1에 있어서, D는 초부 단면의 반지름을 나타내고, d1은 심부 단면의 중심점과 초부 단면의 중심점의 직선거리를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 심부 및 초부는 단면이 원형인 것을 특징으로 하는 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 심초형 복합섬유는 표면에 친수성 유제가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 심초형 복합섬유는 0.8 ~ 20 데니어(denier)의 섬도, 20 ~ 80mm의 섬유장을 가지는 것을 특징으로 하는 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 심초형 복합섬유는 20 ~ 90℃의 온도에서 2.0 ~ 6.0의 연신비로 연신된 것을 특징으로 하는 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 폴리에틸렌 수지는 ASTM D 1238에 의하여 측정된 용융지수(MI ; melt index)가 8 ~ 25 g/10분인 것을 특징으로 하는 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유.
  12. 제1항의 심초형 복합섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 위생재용 부직포.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 부직포는 하기 관계식 2에 의해 측정된 단위 중량당 두께가 0.07 mm/g/m2 이상이고, 하기 관계식 3에 의해 측정된 두께 회복율이 85% 이상인 것을 특징으로 하는 위생재용 부직포.
    [관계식 2]
    Figure 112020087055326-pat00013

    [관계식 3]
    Figure 112020087055326-pat00014

    상기 관계식 2 및 3에 있어서, A는 125mm X 125mm 크기로 제단된 부직포의 상부에 300g/m2 중량의 압력판을 적재 후 측정한 부직포 두께이고, B는 125mm X 125mm 크기로 제단된 부직포의 상부에 300g/m2 중량의 압력판을 24시간 동안 적재 후 압력판을 2시간 동안 제거하고, 다시 300g/m2 중량의 압력판을 적재 후 측정한 부직포 두께이다.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 부직포는 제1항의 심초형 복합섬유를 이용하여, 에어스루본딩(air-through bonding)법 또는 캘린더링(calendaring)법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 위생재용 부직포.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 부직포는 에어스루본딩(through-air bonding)법에 의해 제조시, 18 ~ 22 g/m2 단위중량을 가지고, NWSP 070.3.R0 (15) 측정법에 의해 측정시 2초 이하의 흡수속도를 가지는 것을 특징으로 하는 위생재용 부직포.
  16. ASTM D 1238에 의하여 측정된 용융지수(MI ; melt index)가 10 ~ 20 g/10분인 폴리프로필렌 수지를 포함하는 심부(core)형성 수지 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE ; high density polyethylene) 수지를 포함하는 초부(sheath)형성 수지를 복합방사구금에 투입 및 복합방사하여 미연신 심초형 서브토우(sub-tow)를 제조하는 제1단계;
    상기 미연신 심초형 서브토우를 연신하는 제2단계;
    상기 연신된 서브토우를 친수성 유제에 침적하여 표면을 코팅시키는 제3단계;
    표면이 코팅된 서브토우에 권축(Crimp)을 부여하는 제4단계; 및
    권축된 서브토우를 컷팅(Cutting)하여 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유를 제조하는 제5단계; 를 포함하고,
    상기 제조한 심초형 복합섬유는 나권(spiral)형의 권축 형태를 가지고, 심부의 단면적은 전체 심초형 복합섬유의 단면적 대비 45 ~ 55%로 구성되며, 2 ~ 5%의 수축율, 30 ~ 60%의 결정화도를 가지고, 하기 조건 (1)을 만족하며, 하기 관계식 1에 의해 측정된 편심도(eccentric rate)가 25 ~ 40%인 것을 특징으로 하는 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유의 제조방법.
    (1) d0 + d1 < D
    [관계식 1]
    Figure 112022501629360-pat00015

    상기 조건 (1)에 있어서, D는 초부 단면의 반지름을 나타내고, d0은 심부 단면의 반지름을 나타내며, d1은 심부 단면의 중심점과 초부 단면의 중심점의 직선거리를 나타내고,
    상기 관계식 1에 있어서, D는 초부 단면의 반지름을 나타내고, d1은 심부 단면의 중심점과 초부 단면의 중심점의 직선거리를 나타낸다.
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