KR102483508B1

KR102483508B1 - 수용성 단섬유를 이용한 부직포의 제조방법 및 이로부터 제조되는 수용성 부직포

Info

Publication number: KR102483508B1
Application number: KR1020210029215A
Authority: KR
Inventors: 송명순
Original assignee: 일진부직포산업 주식회사
Priority date: 2021-03-05
Filing date: 2021-03-05
Publication date: 2022-12-30
Also published as: KR20220125430A

Abstract

본 발명은 접착제를 사용하지 않고, 수용성 단섬유의 용해 공정을 통해 2 내지 50 g/m² 의 평량을 갖는 가볍고 얇은 수용성 부직포를 제조하기 위한 부직포의 제조방법 및 이로부터 제조되는 수용성 부직포에 관한 것이다.

Description

수용성 단섬유를 이용한 부직포의 제조방법 및 이로부터 제조되는 수용성 부직포 { Manufacturing method of water-soluble non-woven fabrics and water-soluble non-woven fabrics therefrom }

본 발명은 수용성 단섬유를 이용한 부직포의 제조방법 및 이로부터 제조되는 수용성 부직포에 관한 것으로써, 카딩 공정 이후에 웹(web)을 구성하는 수용성 단섬유에 접착제의 사용없이 물 또는 스팀을 분사하여 상기 수용성 단섬유를 용해하여 결합시키는 부직포의 제조방법 및 이로부터 제조되는 수용성 부직포에 관한 것이다.

종이나 직물을 대체하는 피복재료로서 부직포는 천을 짜지 않고 원사를 적층시켜 만들어지는 포(布)를 지칭하는 것으로, 천연 또는 화학, 재생 등의 각종 섬유 소재를 상호간에 일정한 방향성 없이 엉키게 하여 시트(sheet) 형태의 웹(Web)을 형성함으로써 제조된다. 이후에는 형성된 시트 형태의 웹을 화학적, 물리적인 방법으로 결합하여 안정화시킨 후 산업 자재나 생활 주변에서 그 사용 목적에 따라 광범위하게 활용되고 있다.

즉, 부직포의 제조방법으로 기본적인 공정은 웹 형성공정과 웹 결합공정 및 가공공정으로 나눌 수 있다. 상기 웹 형성공정을 크게 나누면 습식법, 건식법 및 방사법 등이 있다.

상기 습식법은 섬유장이 짧은 2.5㎜ 이하의 짧은 단섬유를 물에 침지시켜 적층시키는 방법이며, 건식법은 전형적인 방적공정으로 소면공정을 거쳐서 섬유다발을 기계적으로 분리시키고 한 방향으로 배열시켜 적층시키는 방법이며, 방사법은 열가소성 섬유를 직접 방사하여 스펀본드나 멜트블로운 상태의 웹을 형성시키는 방법을 가리킨다.

상기와 같은 웹 형성공정으로 제조된 웹은 섬유 상호간 접착성이 약하여 내구성이 없다. 따라서 상기 웹에 포함된 섬유 상호 간의 집속성을 좋게 하기 위하여 별도의 웹 결합공정을 거쳐 내구성을 향상시키게 된다.

통상의 웹 결합공정은 니들(needle)이 부착된 플레이트를 이용하여 웹(web)을 펀칭하여 결합하는 니들 펀칭(Needle Punch) 공정과, 저융점의 열가소성 합성섬유를 웹에 혼합하여 결합하는 써멀 본딩(Thermal Bonding) 공정과, 미리 형성된 웹을 편침을 사용하여 재봉하는 스티치 본딩(Stitch Bonding) 공정과, 제트 수류를 웹에 분사하여 섬유를 결합하는 스펀레이스(Spunlace) 공정, 고압의 공기로 필라멘트에 충격을 주어 섬유를 형성하는 멜트블로운(Meltblown) 공정 및 멀티 필라멘트를 냉각/고화시켜 연신한 후 웹 형태로 적층하는 스펀본드(Spunbond) 공정 등의 방법이 있다.

상기와 같은 부직포 제조에 대한 종래기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허공보 제10-2191006호(2020. 12. 16.)에는 복합Poly(trimethylene terephthalate) 섬유, 나일론 및 폴리에스테르를 혼섬하여 혼합섬유를 제조하는 혼섬단계;와, 카딩단계; 니들펀칭단계; 수축단계; 건조단계; 압축단계; 및 카렌더링단계;를 포함하는 부직포의 제조방법이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허공보 제10-0882825호(2009. 02. 10.)에는 폴리올레핀계 단섬유와 펄프 유래 섬유를 혼합한 후 카딩(Carding) 하여 카딩 웹을 형성하는 단계;와, 상기 카딩 웹 표면에 120~150 Bar의 물을 분사하여 웹 들을 결속시키는 단계; 및 상기 결속된 웹을 건조시키는 단계;를 포함하는 물티슈용 폴리올레핀계, 폴리에스테르 또는 레이온계 스펀레이스 부직포의 제조방법이 개시되어 있다.

그런데 상기 종래기술과 같이 카딩 공정을 포함하는 종래의 부직포 제조방법은 매우 두껍고 무거운 중량을 갖는 부직포의 제조는 용이하나, 50 g/m² 이하의 평량을 갖는 가볍고 얇은 부직포의 제조가 어렵다는 문제가 있다.

또한, 마스크팩용 또는 상처치료용 드레싱재로는 50 g/㎡ 이하의 평량을 갖는 부직포를 주로 사용하고 있으나, 카딩 공정과 니들펀칭 공정을 포함하는 부직포 제조방법으로는 상기 50 g/㎡ 이하의 평량을 갖는 부직포의 제조가 불가능하다.

따라서 카딩 공정을 포함하는 종래의 부직포 제조방법을 이용하여 50 g/m² 이상의 평량을 갖는 두꺼운 부직포를 제조하여 사용하고 있으나, 평량이 높아질수록 제조되는 마스크팩 또는 상처치료용 드레싱재의 피부와의 밀착성이 불량하게 된다.

이에 따라 상기와 같이 높은 평량을 갖는 부직포를 이용하여 마스크팩의 제조시 피부와의 밀착성을 개선하기 위하여 마스크팩 에센스의 점도를 높여 사용하게 된다. 그런데 상기와 같이 마스크팩 에센스의 점도를 높여 사용하게 되면 사용 후 끈적임 현상으로 인하여 소비자들의 불만이 제기되고 있다.

또한 상처치료용 드레싱재의 경우, 사용되는 부직포의 평량이 증가하게 되면 공기투과도가 저하되면서 피부에 부착이 어렵고, 또한 부착이 가능하더라도 신축성이 없어 관절 등과 같은 부위에 적용되는 경우에는 들뜨게 되어 밀착성이 불량하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 접착제를 사용하지 않고, 수용성 단섬유의 용해를 통해 2 내지 50 g/m² 의 평량을 갖는 가볍고 얇은 부직포를 제조하는 수용성 단섬유를 이용한 부직포의 제조방법 및 이로부터 제조되는 수용성 부직포를 제공하는 것이다. 그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수용성 단섬유를 이용한 부직포의 제조방법은, 단섬유를 엉기지 않고 고르게 펼쳐주는 개섬 단계; 상기 개섬된 단섬유를 평면시트상의 웹(web, 110)으로 형성하는 카딩단계; 상기 카딩된 웹(110)을 구성하는 단섬유를 결합하는 결합 단계; 상기 결합된 웹(110)을 열처리하는 열처리 단계; 및 상기 열처리된 웹(110)을 압착하는 압착 단계;를 포함하고, 상기 단섬유는 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 알긴산(alginic acid) 또는 키토산(chitosan) 중 어느 하나 이상인 수용성 단섬유이며, 상기 결합 단계는 스팀 또는 물을 분무하여 상기 웹(110)을 구성하는 수용성 섬유의 일부 또는 전부를 용해하여 단섬유를 결합하고, 또한, 상기 스팀 또는 물에는 아미노산, 펩타이드, 콜라겐, 알부틴, 수용성 비타민 C 유도체, 나이아신 아마이드(niacin amide), 아데노신, N-아세틸글루코스아민, 히알루론산(Hyaluronic acid), 세라마이드(Ceramide)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 기능성 성분이 포함되고, 상기 웹(110)은 하부이형지(125)의 상부에 적층되어 결합 단계를 수행하며, 상기 열처리 단계를 거친 하부이형지(125)에 적층된 웹(110)은 상부이형지(120)를 상부에 적층한 후 압착 단계를 거치는 것이 바람직하다.

또한, 상기 압착 단계를 거친 후 상부이형지(120)는 웹(110)으로부터 분리되어 권취되고, 상기 하부이형지(125)의 상부에 적층된 웹(110)은 함께 권취되며, 상기 결합 단계에서의 컨베이어 벨트(40)의 이동속도는 0.5 ~ 40 m/min 이고, 상기 결합 단계에서의 분무되는 스팀의 입자 크기는 5 ~ 250 ㎛이고, 상기 물 또는 스팀의 분무량은 전체 웹(110) 중량 대비 1 ~ 20 중량%이며, 상기 결합 단계에서의 분무되는 물 또는 스팀의 온도는 5 ~ 100 ℃이고, 상기 열처리 단계에서 열처리 온도는 90 ~ 150 ℃이며, 상기 압착 단계에서 가압력은 0.5 ~ 6 kgf/cm² 인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 수용성 부직포는, 접착제의 사용없이 단섬유가 결합되어 웹(110)을 형성하되, 상기 단섬유는 물에 용해되어 서로 결합되는 수용성 단섬유이며, 상기 부직포는 마스크팩 또는 상처치료용 드레싱(wound dressing)재로 사용될 수 있고, 상기 수용성 부직포의 평량은 2 내지 50 g/m² 이며, 두께는 0.1 내지 2 mm인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 수용성 부직포는 평량이 2 내지 50 g/m² 을 나타내고, 이에 따라 마스크팩 또는 상처치료용 드레싱재의 제조시 피부에 대한 밀착력이 향상되는 효과를 갖는다. 또한, 마스크팩에 포함되는 마스크팩 에센스의 점도를 높여 사용할 필요가 없으므로 사용시 끈적임 현상을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 수용성 부직포는 수용성 고분자로 제조되는 단섬유를 이용하기 때문에 안전성이 우수하고, 흡수성이 우수하여 혈액의 방출시 신속히 흡수할 수 있어 상처치료용 드레싱재로서 사용이 가능하다.

또한 물에 용해되는 수용성 단섬유를 이용하여 제조됨으로써, 발암물질이나 위생에 해로운 물질을 방출하지 않고, 합성 고분자를 사용하지 아니하여 사용 후 물에 용해하여 처리가 가능하므로 환경문제를 유발하지 않는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수용성 부직포의 제조 공정도이고,
도 2는 본 발명에 따른 압착 단계에 사용되는 압착 롤러(68)의 모식도이며,
도 3은 본 발명에 따라 제조된 수용성 부직포의 현미경 사진(a) 및 권취된 수용성 부직포의 사진(b)이다.

본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

아래에서는 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 수용성 단섬유를 이용한 부직포의 제조방법 및 이로부터 제조되는 수용성 부직포에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 수용성 부직포의 제조 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 압착 단계에 사용되는 압착 롤러(68)의 모식도이며, 도 3은 본 발명에 따라 제조된 수용성 부직포의 현미경 사진(a) 및 권취된 수용성 부직포의 사진(b)이다.

이하, 본 발명에 따른 수용성 단섬유를 이용한 부직포의 제조방법은, 단섬유를 엉기지 않고 고르게 펼쳐주는 개섬 단계; 상기 개섬된 단섬유를 평면시트상의 웹(web, 110)으로 형성하는 카딩 단계; 상기 카딩된 웹(110)을 구성하는 단섬유를 결합하는 결합 단계; 상기 결합된 웹(110)을 열처리하는 열처리 단계; 및 상기 열처리된 웹(110)을 압착하는 압착 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 단섬유는 수용성 단섬유가 바람직하고, 상기 수용성 단섬유는 크게 천연 수용성 폴리머 또는 합성 수용성 폴리머 등을 이용하여 섬유상으로 제조되며, 물에 용해되되, 단섬유 형태로 제조된 섬유를 가리킨다.

본 발명에 따르면, 상기 수용성 단섬유의 섬도는 1.0 ~ 5.0 dtex이고, 2 ~ 51 mm의 길이를 갖는 것이 바람직하다.

이러한 수용성 단섬유는 식품 가공 산업, 수처리 산업, 석유화학 및 유전 산업, 제지산업, 섬유 산업, 광업, 퍼스널케어 산업과 같은 다양한 응용분야에서 활용되고 있으며, 대표적인 수용성 고분자로는 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose, 이하, CMC), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 알긴산(alginic acid), 또는 키토산(chitosan) 등이 있다.

본 발명의 수용성 부직포는 상기 수용성 단섬유 중의 어느 하나 이상을 이용하여 제조가 가능하다.

상기 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide)는 단량체인 아크릴아마이드(acrylamide)를 중합하여 제조되는 수용성 고분자이고, CMC는 셀룰로오스를 머서화 반응과 에테르화 반응을 거쳐 제조되는 수용성 고분자이다.

또한, 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol)은 현재 세계적으로 가장 많이 생산되는 수용성 합성 고분자로서, 폴리비닐아세테이트(Polyvinylacetate)를 알칼리 또는 산으로 가수분해하여 제조되며, 폴리아크릴산(polyacrylic acid)은 아크릴산을 단량체로 하여 중합된 수용성 고분자이다.

그리고 알긴산(alginic acid)은 미역, 다시마와 같은 갈조류에서 추출되는 천연 수용성 고분자이고, , 키토산(chitosan)은 게나 가재, 새우 등 갑각류가 가지고 있는 성분인 키틴을 탈아세틸화시켜 제조한 천연 고분자 다당체이다.

상기와 같은 수용성 고분자는 적절한 섬유화 공정을 통해 섬유 제조가 가능하고, 또한 단섬유 형태로 제조가 가능하다. 이러한 수용성 고분자를 이용하여 단섬유를 제조하는 공정은 본 기술 분야에서 공지된 기술이므로 이와 관련한 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따르면, 상기와 같은 수용성 단섬유는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 개섬기(Opening machine, 10)를 이용한 개섬 단계를 통해 단단하고 서로 엉켜있는 뭉치(Bale) 상태의 단섬유 원료를 서로 엉기지 않고 고르게 펼쳐주는 공정을 먼저 거치게 된다.

상기 개섬 단계는 여러 가닥의 단섬유를 엉키지 않고 고르게 펼쳐주는 단계로써, 부직포의 제조에 있어서 개섬의 방법에는 통상적으로 마찰 방식, 전기대전 방식 또는 공기확산 방식 등이 적용될 수 있다.

상기 개섬기(10)를 이용하여 개섬 단계를 통해 얻어진 단섬유는 카딩기(20)에서 빗질을 하면서 상기 단섬유를 서로 결합시켜 평면시트상의 웹(110)으로 형성하는 카딩(carding) 단계를 거치게 된다. 상기 카딩 단계에서는 원하는 평량의 웹(110)을 제조할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 상기 카딩 단계에서 수용성 단섬유를 카딩하여 평량이 2 내지 50 g/m² 이고, 그 두께가 1 내지 15 mm 인 웹(110)을 형성하게 된다.

상기 카딩 단계를 거쳐 제조되는 웹(110)은 다음 공정으로 상기 카딩된 웹(110)을 구성하는 단섬유를 결합하는 결합 단계를 거치게 된다.

통상적으로 부직포의 제조시 단섬유를 결합시키는 방법은 앞에서 설명한 바와 같이, 니들 펀칭(Needle Punch) 공정과, 써멀 본딩(Thermal Bonding)공정과, 스티치 본딩(Stitch Bonding) 공정과, 스펀레이스(Spunlace) 공정과, 멜트블로운(Meltblown) 공정 및 스펀본드(Spunbond) 공정 등의 방법이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 결합 단계는 상기와 같은 통상의 웹 결합방법을 사용하지 않고 도 1에 도시된 바와 같이 상기 카딩 단계에서 제조된 웹(110)의 상부에 스팀 또는 물 등의 분무액을 분사하여 상기 웹(110)을 구성하는 수용성 단섬유를 일부 또는 전부를 용해함으로써 단섬유를 결합하게 된다.

즉, 스팀 또는 물의 분사에 의해 용해된 수용성 단섬유의 용해물을 접착제로 하여 상기 웹(110)을 결합하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이 개섬 단계와 카딩 단계를 거쳐 웹(110) 상으로 제조되는 단섬유는 이후에 하부이형지 공급롤러(75)로부터 공급되는 하부이형지(125)의 상부에 적층되어 컨베이어 벨트(40)를 타고 이동하게 된다.

본 발명에 따르면 상기 컨베이어 벨트(40)를 타고 이동하는 하부이형지(125)의 상부에 적층된 웹(110)의 상부에 스팀 또는 물 등의 분무액을 분사하여 상기 수용성 단섬유를 일부 또는 전부를 용해하여 상기 웹(110)을 구성하는 수용성 단섬유를 결합하게 된다.

상기와 같은 분무액을 웹(110)의 상부로 분사하기 위한 분무장치(85)로는 분무액이 담긴 탱크(미도시)와 상기 분무액을 분사할 수 있는 동력 펌프(미도시) 등을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 결합 단계를 상세히 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 하부이형지(125)의 상부에 적층되어 컨베이어 벨트(40)를 타고 이송되는 웹(110)의 상부로 분무장치(85)를 통해 스팀 또는 물 등의 분무액을 분사하여 상기 수용성 단섬유의 일부 또는 전부를 용해되도록 함으로써 상기 웹(110)을 구성하는 수용성 단섬유들을 결합하게 된다.

이때 물에 대한 용해속도가 빠른 수용성 단섬유는 분무되는 물 또는 스팀에 용해 속도가 빠르므로, 상기 컨베이어 벨트(40)의 이동속도를 빠르게 진행할 수 있다.

반대로 물에 대한 용해도가 낮은 수용성 섬유는 상기 컨베이어 벨트(40)의 이동속도를 낮추어 진행함으로써 결합 단계를 수행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 결합 단계에서의 컨베이어 벨트(40)의 이동속도는 0.5 ~ 40 m/min 인 것이 바람직하다. 상기와 같은 범위에서 적절하게 선택하여 컨베이어 벨트(40)의 이동 속도를 조절하되, 상기 웹(110)을 구성하는 수용성 단섬유의 결합 상태를 고려하여 이동속도를 적절하게 변경할 수 있다.

즉, 상기 컨베이어 벨트(40)의 이동속도가 0.5 m/min 미만인 경우에는 웹의 이송속도가 너무 느려서 생산성이 저하되고, 40 m/min을 초과하는 경우에는 수용성 단섬유가 충분히 용해되기 전에 상기 결합 단계가 종료되어 단섬유의 결합이 불량할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 컨베이어 벨트(40)의 이동속도를 0.5 ~ 40 m/min 의 범위에서 변경함으로써 상기 수용성 단섬유의 결합을 적절하게 제어할 수 있게 된다.

또한, 수용성 단섬유가 키토산인 경우에는 상기 결합 단계에서 상기 키토산 단섬유의 용해속도를 증가시키기 위하여 분무되는 분무액에 산(acid)을 첨가하여 약산성 분무액을 제조하여 분무하는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 결합 단계에서 컨베이어 벨트(40)를 타고 이동하는 하부이형지(125)의 상부에 적층된 웹(110)의 상부에 물 또는 스팀을 분무하기 위하여 분무장치(85)에 공급되는 분무액에는 기능성 성분이 포함될 수 있다.

상기와 같이 결합 단계에서 웹(110)에 물 또는 스팀을 분무하기 위하여 제조되는 분무액에 기능성 성분을 포함함으로써, 제조되는 수용성 부직포를 이용하여 제조되는 마스크팩 또는 상처치료용 드래싱재의 사용시 피부조직의 안정화, 피부신진대사 촉진, 보습, 색소 변화 및 피부노화 등을 방지하기 위한 탁월한 효능을 발휘할 수 있게 된다.

대부분의 기능성 성분은 수용성으로서 상기 웹(110)의 상부에 분무되는 분무액에 용이하게 용해될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 기능성 성분은 아미노산, 펩타이드, 콜라겐, 알부틴, 수용성 비타민 C 유도체, 나이아신 아마이드(niacin amide), 아데노신, N-아세틸글루코스아민, 히알루론산(Hyaluronic acid), 세라마이드(Ceramide)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

또한 상기 기능성 성분은 전체 분무액 100 중량%에 대하여 0.2 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 결합 단계에서의 웹(110)으로는 스팀 또는 물이 분사될 수 있고, 상기 스팀의 입자 크기는 5 ~ 250 ㎛ 인 것이 바람직하다. 상기 분사되는 스팀 입자의 크기는 5 ~ 250 ㎛ 인 경우에 웹(110) 내부로의 침투 속도가 빠르고, 이에 따라 웹(110)의 내부까지 용이하게 결합하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 결합 단계에서의 웹(110)에 분사되는 스팀 또는 물의 분무량은 특별히 제한하지 않으나, 본 발명에 따르면 전체 웹(110) 중량 대비 1 ~ 20 중량%인 것이 특히 바람직하다.

즉, 분무되는 스팀 또는 물의 분무량이 웹(110) 중량 대비 1 중량% 미만이면, 웹(110)을 구성하는 단섬유의 결합이 불충분하여 인장 강도 등의 물리적 특성의 발현이 어렵고, 20 중량%를 초과하게 되면 상기 수용성 단섬유가 과다하게 용해되어 상기 단섬유들이 서로 뭉쳐지고 달라 붙는 현상이 발생하여 웹(110) 형성이 불가하게 된다.

따라서 컨베이어 벨트(40)를 타고 이동하는 웹(110)의 상부에 분무되는 물 또는 스팀 등의 분무액의 분무량은 전체 웹(110) 중량 대비 1 ~ 20 중량%인 것이 특히 바람직하다.

또한 상기 결합 단계에서 분무되는 스팀 또는 물의 온도는 특별히 제한되지는 않으나, 5 내지 100 ℃ 인 것이 바람직하다. 상기 분무액의 온도가 5 ℃ 미만인 경우에는 수용성 단섬유의 용해 속도가 너무 낮아서 생산성이 낮게 되고, 상기 분무액의 온도가 100 ℃ 를 초과하는 경우에는 상기 수용성 단섬유의 용해도가 너무 높아 용해가 과도하게 되어 단섬유들이 서로 뭉쳐지고 달라 붙는 현상이 발생하여 웹(110) 형성이 불가하게 된다. 따라서 상기 결합 단계에서 분무되는 스팀 또는 물의 온도는 5 내지 100 ℃ 인 것이 바람직하다.

상기와 같이 하부이형지(125)의 상부에 적층되어 결합 단계에서 분무액이 분사된 웹(110)은 도 1에 도시된 바와 같이 이후에 열처리기(50)에서 열처리 단계를 거치게 된다.

상기 열처리 단계는 결합 단계에서 단섬유를 일부 또는 전부를 용해하여 결합하기 위하여 분무된 여분의 분무액을 제거하여 건조하기 위한 단계이다.

상기 열처리 단계는 상기 결합 단계를 거친 웹(110)을 90 내지 150 ℃로 가열함으로써, 상기 웹(110)에 포함된 분무액을 제거할 수 있게 된다.

즉, 상기 열처리 단계에서는 상기 결합된 웹(110)을 통상의 텐터 또는 건조기 등의 열처리기(50)에 넣어 90 내지 150 ℃로 가열함으로써 수분을 제거하여 건조하게 된다.

이때 열처리기(50)의 온도가 90 ℃ 미만으로 가동할 때에는 상기 웹(110)의 건조속도가 너무 낮아 생산성이 불량하게 되고, 150 ℃를 초과할 경우에는 상기 웹(110)을 구성하는 수용성 단섬유가 손상될 수 있다. 따라서 건조기(95)를 이용하여 열처리를 통한 웹(110)의 건조시에는 90 내지 150 ℃에서 건조하는 것이 가장 바람직하다.

상기 열처리 단계를 통해 상기 웹(110)에 스팀 또는 물로 분사된 분무액이 증발하여 상기 웹(110)이 건조된다.

상기와 같이 열처리 단계를 통해 수분을 제거하여 건조된 웹(110)은 이후에 압착롤러(68)를 이용한 압착 단계를 통해 웹(110)을 가압하여 상기 웹(110)을 압착시키게 된다. 상기 압착 단계는 도 2에 도시된 바와 같이 통상적으로 상하부에 한 쌍의 롤러를 구비하는 압착롤러(68)를 이용하되, 상기 압착롤러(68)의 상부에 구비되는 상부 롤러(60)와 하부에 구비되는 하부 롤러(65)의 사이로 상부이형지(120)와 하부이형지(125)의 사이에 적층된 웹(110)을 통과시켜 상기 웹(110)을 압착되도록 하여, 상기 웹(110)의 고정력을 높일 수 있게 된다.

즉, 압착 단계는 상부롤러(60)와 하부롤러(65)의 가압력에 의해 웹(110)을 구성하는 단섬유를 압착함으로써, 상기 웹(110)의 고정력을 극대화시킴은 물론, 상기 웹(110)을 구성하는 수용성 단섬유의 결합을 완료하게 된다.

본 발명에 따르면 상기 압착 단계는 도 1에 도시된 바와 같이, 하부이형지(125)의 상부에 적층되어 결합 단계를 거친 웹(110)의 상부에 상부이형지 공급롤러(70)로부터 공급되는 상부이형지(120)를 추가로 공급하여 상기 상부이형지(120)와 하부이형지(125)의 사이에 적층된 웹(110)을 상부 롤러(60)와 하부 롤러(65)를 이용하여 가압함으로서 수행이 가능하다.

즉, 상기 결합 단계와 열처리 단계는 하부이형지(125)의 상부에 웹(110)을 적층한 후 물 또는 스팀을 분무하여 수행하고, 이후에 열을 가하여 건조함으로써 수행하게 된다.

상기와 같이 결합 단계 및 열처리 단계가 진행된 하부이형지(125)의 상부에 적층된 웹(110)은 이후에 압착 단계를 수행하기 위하여 상기 하부이형지(125)의 상부에 적층된 웹(110)의 상부에 별도의 상부이형지(120)를 추가로 공급하여 적층하는 단계를 먼저 거치게 된다.

본 발명에 따르면, 상기와 같이 웹(110)을 상부이형지(120)와 하부이형지(125)의 사이에 적층한 후에 압착 단계를 수행하기 위하여, 상기 압착 단계 이전에 상부이형지(120)를 상기 웹(110)의 상부로 공급하고, 상기와 같이 공급된 상부이형지(120)를 웹(110)의 상부에 적층한 후에 도 2에 도시된 바와 같이 압착롤러(68)를 구성하는 상부 롤러(60)와 하부 롤러(65)의 사이로 공급하여 가압함으로써 압착 단계를 수행하게 된다.

상기와 같이 수행되는 압착 단계에서 상부 롤러(60)와 하부 롤러(65)에 의해 웹(110)에 가해지는 가압력은 0.5 ~ 6 kgf/cm² 인 것이 바람직하다.

상기 압착 단계에서 상부 롤러(60)와 하부 롤러(65)에 의해 웹(110)에 가해지는 가압력을 0.5 ~ 6 kgf/cm²로 하여 20 ~ 40 초간 가압함으로써, 도 3의 (a)와 같이 상기 수용성 단섬유인 PVA 단섬유가 물 또는 스팀에 의해 용해되어 결합된 웹(110)을 제조할 수 있게 된다.

구체적으로, 상기 압착 단계는 하부이형지(125)와 상부이형지(120)의 사이에 적층된 웹(110)을 압착하는 단계로서, 도 2에 도시된 바와 같이 상부 롤러(60) 및 하부 롤러(65)로 구성되는 압착롤러(68)를 이용하여 수행하게 된다.

즉, 상기 상부 롤러(60)는 일정 압력으로 하부 롤러(65)와 맞물리도록 배치되고, 상기 상부 롤러(60) 및 하부 롤러(65)로 공급되는 웹(110)은 상부 및 하부에 상부이형지(120)와 하부이형지(125)가 적층된 상태로 공급된다.

상기와 같이 상부이형지(120)와 하부이형지(125)의 사이에 적층된 웹(110)은 상부 롤러(60)와 하부 롤러(65)의 사이로 이송되어 압착된다.

상기와 같이 압착 단계를 통해 1 내지 15 mm인 웹(110)의 두께가 압착되어 0.1 내지 2 mm를 갖게 된다.

상기 압착 단계를 마친 후에 상기 웹(110)의 상부 및 하부에 적층된 상부이형지(120)와 하부이형지(125)를 분리하여 회수할 수 있다. 즉, 상기 웹(110)이 일정 이상의 강도와 신도를 갖는 경우에는 상기 웹(100)으로부터 상부이형지(120)와 하부이형지(125)를 모두 분리하여 회수하는 것이 가능하다.

특히, 상기 웹(110)의 평량이 50 g/m² 이하인 경우에는 강도와 신도가 약하여 이후의 공정 중에 절단되거나 찢어질 가능성이 있다. 따라서 상기와 같이 제조되는 웹(100)의 강도와 신도가 약한 경우에는 상부이형지(120)는 상기 웹(110)으로부터 분리하여 회수하되, 상기 하부이형지(125)는 상기 웹(110)과 함께 권취한 후 이후의 공정 전에 분리하여 회수하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기와 같이 압착 단계를 거친 후에 상기 웹(110)의 상부에 적층된 상부이형지(120)는 상기 웹(110)으로부터 분리되어 상부이형지 권취롤러(80)에 별도로 권취되어 회수된다. 상기와 같이 회수된 상부이형지(120)는 재사용 될 수 있다.

상기와 같이 상부이형지(120)가 분리된 하부이형지(125)의 상부에 적층된 웹(110)은 도 1에 도시된 바와 같이 함께 권취롤러(150)에 권취되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 제조되는 부직포는 평량이 2 내지 50 g/m²인 부직포로서 그 두께가 0.1 내지 2 밀리미터로 매우 얇기 때문에 공정의 수행시 많은 주의가 요구된다. 따라서 공정상의 편의를 위하여 상기와 같이 하부이형지(125)와 웹(110)을 함께 권취하는 것도 가능하다.

상기와 같이 권취롤러(150)에 권취됨으로써 도 3의 (b)에 도시한 바와 같은 본 발명에 따른 수용성 단섬유인 CMC단섬유를 이용한 수용성 부직포의 제조가 완료된다.

상기와 같이 제조되는 본 발명에 따른 수용성 단섬유를 이용한 부직포는 위에서 설명한 바와 같이 단섬유가 결합되어 웹(110)을 형성하되, 상기 단섬유는 물에 용해되어 서로 결합되는 수용성 단섬유를 이용하여 제조되는 부직포를 가리킨다.

상기 본 발명에 따른 수용성 부직포는 마스크팩 또는 상처치료용 드레싱(wound dressing)재로 사용이 가능하며, 이때 상기 부직포의 평량은 2 내지 50 g/m² 이며, 두께는 0.1 내지 2 mm인 것이 특히 바람직하다.

마스크팩(Facial Mask Pack)은 얼굴 모양에 맞추어 제작된 시트를 이용하여 피부에 다양한 영양분과 수분 등을 공급할 수 있는 화장품 종류이다. 본 발명에 따른 수용성 부직포는 평량이 2 내지 50 g/m²로서 얇게 제작이 가능한 특징을 갖는다. 상기와 같이 얇은 부직포를 이용하여 제조되는 마스크팩은 밀착력이 증대되어 사용이 간편하다는 장점이 있다.

또한 피부와의 밀착성을 개선하기 위하여 마스크팩 에센스의 점도를 높일 필요가 없으므로, 마스크팩의 끈적임 현상을 방지할 수 있게 된다.

그리고 본 발명에 따른 수용성 부직포는 상처치료용 드레싱재로 적용이 가능하며,. 수용성 부직포로 제조되어 흡수성이 우수하고, 이에 따라 혈액의 방출시 신속히 혈액을 흡수할 수 있다.

그리고 물에 용해되는 수용성 단섬유를 이용하여 제조됨으로써, 발암물질이나 위생에 해로운 물질을 방출하지 않고, 합성 고분자를 사용하지 아니하여 폐기 문제가 없으며, 사용후 물에 용해되어 처리가 가능하므로 환경문제를 유발하지 않는 장점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실험예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실험예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 또한 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

30 : 분무장치
40 : 컨베이어 벨트
50 : 열처리기
60 : 상부 롤러
65 : 하부 롤러
70 : 상부이형지 공급롤러
75 : 하부이형지 공급롤러
80 : 상부이형지 권취롤러
150 : 권취롤러
100 : 부직포
110 : 웹
120 : 상부이형지
125 : 하부이형지

Claims

수용성 단섬유를 엉기지 않고 고르게 펼쳐주는 개섬단계;
상기 개섬된 수용성 단섬유를 평면시트상의 웹(web, 110)으로 형성하는 카딩단계;
상기 카딩된 웹(110)을 구성하는 수용성 단섬유를 결합하는 단계로서, 상기 카딩된 웹(110)을 이송하는 컨베이어 벨트의 이동속도는 0.5 ~ 40 m/min인 결합 단계;
상기 결합된 웹(110)을 열처리하는 단계로서, 열처리 온도는 90 ~ 150 ℃인 열처리 단계; 및
상기 열처리된 웹(110)을 압착하는 단계로서, 가압력이 0.5 ~ 6 kgf/cm²이고 가압시간은 20 ~ 40 초인 압착 단계;를 포함하는 수용성 부직포의 제조방법.
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청구항 1에 있어서,
상기 수용성 단섬유는 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 알긴산(alginic acid) 또는 키토산(chitosan) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수용성 부직포의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 결합 단계는 스팀 또는 물을 분무하여 상기 웹(110)을 구성하는 수용성 섬유의 일부 또는 전부를 용해하여 단섬유를 결합하는 것을 특징으로 하는 수용성 부직포의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 웹(110)은 하부이형지(125)의 상부에 적층되어 결합 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 수용성 부직포의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 결합 단계에서의 분무되는 스팀의 입자 크기는 5 ~ 250 ㎛인 것을 특징으로 하는 수용성 부직포의 제조방법
청구항 4에 있어서,
상기 물 또는 스팀의 분무량은 전체 웹(110) 중량 대비 1 ~ 20 중량%인 것을 특징으로 하는 수용성 부직포의 제조방법
접착제의 사용없이 단섬유가 결합되어 웹(110)을 형성하되,
상기 단섬유는 용해되어 서로 결합되는 수용성 단섬유이며,
상기 수용성 단섬유를 결합하는 결합 단계에서 분무되는 스팀 또는 물에는 기능성 성분이 0.2 내지 5 중량%로 포함되며,
평량은 2 내지 50 g/m² 이고, 두께는 0.1 내지 2 mm인 것을 특징으로 하는 수용성 부직포
청구항 8에 있어서,
상기 수용성 부직포는 마스크팩 또는 상처치료용 드레싱(wound dressing)재로 사용되는 것을 특징으로 하는 수용성 부직포.
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