KR102608809B1 - 잔류 유해물을 함유하지 않고 향상된 개섬 품위를 가지는 스펀본드 부직포, 그 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잔류 유해물을 함유하지 않고 향상된 개섬 품위를 가지는 스펀본드 부직포, 그 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 스펀본드 부직포의 제조 방법은, 연속적인 필라멘트 번들을 비스무트(Bi) 또는 비스무트 합금을 포함하는 금속부재에 충돌시켜 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트를 얻는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 잔류 유해물을 함유하지 않고 향상된 개섬 품위를 가지는 스펀본드 부직포, 그 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스펀본드 부직포의 제조 공정은 방사, 냉각, 연신, 웹 형성, 결합, 권취의 순서로 진행된다. 연속 공정으로 수행되는 스펀본드 법은 생산성이 높고 경제성이 우수한 특성을 갖는다.
스펀본드 부직포의 제조 공정은 방사 공정에서 연신 공정까지의 차이에 따라 도칸(Docan) 시스템과 라이코필(Reicofil) 시스템으로 구분되며, 웹 형성을 위한 필라멘트 개섬 기술에 따라 세분화된다.
라이코필 시스템은, 직사각형 구조의 방사팩(spinning-pack)에서 방류된 용융 고분자가 폐쇄된 냉각/연신 구간을 거쳐 필라멘트 커튼(curtain) 형태로 방사되며, 공력(aerodynamic-force) 또는 코로나 대전(corona-charge) 방식의 분섬 (separation)을 통해 웹을 형성한다. 라이코필 시스템은 높은 생산량과 빠른 생산 속도로 부직포 제조 비용이 저렴한 장점을 가져, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀 원료를 사용한 위생제, 방호복, 필터 분야에 적용 중이다. 그러나, PET에 대해서는 낮은 기계적 물성과 외관 품위로 고부가가치 시장 진입에 어려움이 있다.
도칸 시스템은 원형 구조의 방사팩에서 방류된 용융 고분자가 개방된 냉각/연신 구간을 거쳐 필라멘트 번들(bundle) 형태로 섬유화하며, 기계력(mechanical-force), 정전기력(electrostatic-charge) 또는 복합 방식의 개섬을 통해 웹을 형성한다. 도칸 시스템 하에서는 부직포의 기계적 물성이 우수하고 균일한 외관 품위를 가지므로 고부가가치 제품으로 적용된다. 그러나, 라이코필 시스템에 비해 생산성이 낮으므로 제조 비용이 높은 단점을 갖는다.
도칸 시스템 하에서는 코로나 방전에 의한 강제 대전법, 마찰소재(예를 들어 금속)와의 충돌에 의한 마찰 대전법 등 다양한 개섬 방식이 개발되었다. 그러나, 상기 개섬 방식에 의해 필라멘트 번들의 개섬성이 개선되어도 웹의 면밀도 불균형(즉, 웹의 단위 면적당 중량의 불균일)에 대해서는 여전히 개선이 요구되고 있다.
한편, 상기 마찰 대전법은 마찰 소재의 대전 서열에 따라 그 성능이 제어된다. 예를 들어, 폴리에스터 필라멘트와 금속 판재 간의 마찰(충돌)에 의해 폴리에스터 필라멘트에 음전하를 갖도록 한다. 상기 마찰에 의해 같은 전하를 갖게 된 필라멘트 간의 쿨롬 척력(Coulomb repulsive-force)에 의해 필라멘트가 개섬된다.
상기 마찰 대전법에서의 금속 판재로는 전통적으로 납(Pb)이 사용되고 있다. 그런데, 납은 무르기 때문에 필라멘트와의 마찰에 의해 쉽게 마모된다. 그에 따라, 상기 마찰 대전법에 납을 마찰소재로 사용하여 제조된 스펀본드 부직포에서는 잔류 납이 존재할 수 있다.
납(Pb)은 유럽 연합(EU)의 유해 물질 제한(RoHS) 지침에 따른 6 대 유해 물질 중 하나로써, 인체 유해성에 대한 잠재적 리스크를 가지고 있다. 그에 따라, 납(Pb)은 생활화학소재의 용도별 허용 한계치를 가지고 있으며, 더 나아가 미사용이 권고되고 있는 실정이다.
본 발명은 납(Pb)과 동등한 수준의 음전하 공여성을 가지면서도 인체 유해성이 없는 마찰소재를 이용하여 향상된 개섬 품위를 갖는 스펀본드 부직포를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 상기 스펀본드 부직포의 제조 장치를 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명은 잔류 유해물을 함유하지 않고 향상된 개섬 품위를 가지는 스펀본드 부직포를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면,
열가소성 수지를 용융 방사하여 연속적인 필라멘트 번들을 얻는 단계;
상기 연속적인 필라멘트 번들을 비스무트(Bi) 또는 비스무트 합금을 포함하는 금속부재에 충돌시켜 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트를 얻는 단계; 및
상기 개섬된 필라멘트를 연속 컨베이어 네트 상에 집속되어 섬유 웹을 형성하는 단계
를 포함하는, 스펀본드 부직포의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 일 구현 예에 따르면,
연속적인 필라멘트 번들을 토출하도록 구성되고 배열된 복수의 노즐 유닛,
상기 노즐 유닛에 의해 토출된 상기 연속적인 필라멘트 번들과 충돌하기 위한 위치에서 상기 노즐 유닛 각각에 인접하는 충돌 유닛, 및
상기 충돌 유닛과의 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트를 포집하여 이송하는 연속 컨베이어 네트를 포함하고,
상기 충돌 유닛은 비스무트(Bi) 또는 비스무트 합금을 포함한 금속부재인 충돌면을 포함하는,
스펀본드 부직포 제조 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 구현 예에 따르면,
열가소성 수지 필라멘트를 포함한 섬유 웹을 포함하고,
0.01 ppmw 내지 10.0 ppmw인 비스무트(Bi)의 잔류량을 가지는,
스펀본드 부직포가 제공된다.
이하, 본 발명의 구현 예들에 스펀본드 부직포의 제조 방법, 스펀본드 부직포 제조 장치, 및 상기 장치를 이용하여 제조된 스펀본드 부직포에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 통상의 기술자들에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 상기 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, 예를 들어 '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.
본 명세서에서, 예를 들어 '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
본 명세서에서 "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
I. 스펀본드 부직포의 제조 방법
발명의 일 구현 예에 따르면,
열가소성 수지를 용융 방사하여 연속적인 필라멘트 번들을 얻는 단계;
상기 연속적인 필라멘트 번들을 비스무트(Bi) 또는 비스무트 합금을 포함하는 금속부재에 충돌시켜 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트를 얻는 단계; 및
상기 개섬된 필라멘트를 연속 컨베이어 네트 상에 집속되어 섬유 웹을 형성하는 단계
를 포함하는, 스펀본드 부직포의 제조 방법이 제공된다.
종래에 도칸(Docan) 시스템의 개섬 공정은 필라멘트 번들과 납 판재의 마찰에 의한 정전기력의 발생으로 제어되었으며, 필라멘트의 운동에너지에 의해 납 판재가 마모되어 제조된 부직포 내에 미량의 납이 잔존한다.
하지만, 산업용 소재와 달리, 생활화학소재에 있어서는 구강, 호흡기 또는 피부를 통해 잔류 납이 노출될 우려가 있고, 이러한 잠재적인 리스크로 인해 시장 진입에 어려움이 있었다.
그런데, 본 발명자들의 계속적인 연구 결과, 도칸 시스템에 따른 스펀본드 부직포의 제조시 비스무트(Bi) 또는 비스무트 합금을 포함하는 금속부재를 마찰소재로 적용할 경우, 종래의 납(Pb) 소재인 금속부재와 동등한 수준의 음전하 공여성을 나타낼 수 있으면서도, 잔류 유해물을 함유하지 않고 향상된 개섬 품위를 가지는 스펀본드 부직포를 제조할 수 있음이 확인되었다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 스펀본드 부직포 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
우선, (i) 열가소성 수지를 용융 방사하여 연속적인 필라멘트 번들을 얻는 단계가 수행된다.
상기 열가소성 수지로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 수지가 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 열가소성 수지는 200 ℃ 이상의 융점을 갖는 것이, 필라멘트의 기계적 물성 확보에 유리할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열가소성 수지는 폴리에스테르, 폴리아미드 폴리올레핀, 및 폴리페닐렌 설파이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지일 수 있다.
구체적으로, 상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 및 폴리페닐렌 설파이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지일 수 있다.
상기 열가소성 수지는 스크류와 가열체를 가지는 연속 압출기에서 용융되어 방사 구금을 통해 연속적으로 토출됨으로써 연속적인 필라멘트 번들을 형성한다.
상기 연속적인 필라멘트 번들은 노즐 유닛(10)의 원통형 파이프 내에서 압축공기와 이젝터(ejector)에 의해 연신되면서 제트 노즐을 통해 토출된다.
상기 연속적인 필라멘트 번들을 이루는 필라멘트들의 섬도(denier) 및 단면의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 비한정적인 예로, 상기 필라멘트들은 1 내지 10 데니어의 섬도와 원형 단면 또는 이형 단면을 가질 수 있다.
연속하여, (ii) 상기 연속적인 필라멘트 번들을 비스무트(Bi) 또는 비스무트 합금을 포함하는 금속부재에 충돌시켜 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트를 얻는 단계가 수행된다.
상기 단계(ii)는 상기 노즐 유닛(10)의 제트 노즐을 통해 토출된 연속적인 필라멘트 번들(11)을 충돌 유닛(20)의 충돌면에 충돌시킴으로써, 상기 충돌면의 소재와 필라멘트 번들의 대전 서열에 의해 마찰 대전을 유도하고, 같은 전하를 갖게 된 필라멘트 간의 쿨롬 척력에 의해 필라멘트들을 개섬하는 단계이다.
상기 단계(ii)에서 필라멘트 번들(11)의 분산 형태와 개섬 품위를 결정하는 주요 요소들 중 하나는 상기 충돌 유닛(20)의 충돌면을 이루는 소재의 종류이다.
상기 충돌 유닛(20)의 충돌면을 이루는 소재로는 납(Pb)이 전통적으로 사용되어 왔다. 그러나, 필라멘트와의 마찰에 의해 탈락된 미량의 납이 부직포 내에 잔존하여, 인체 유해성에 대한 잠재적 리스크를 유발한다.
고체 물리학(solid-state physics)에 근거한 접근에 따르면, 납(Pb)은 다음과 같이 분류된다. 납(Pb)은 5×106 S/m의 도전율을 가져, 전기적으로 도체, 반도체 및 부도체 중 '도체'로 분류된다. 납(Pb)은 -23.0×10-6 cm3/mol (at 298 K)의 자화율(magnetic susceptibility)을 가져, 자기적으로 강자성체, 상자성체 및 반자성체 중 '반자성체'로 분류된다. 납(Pb)은 600.61 K (327.46 °C, 621.43 °F)의 녹는 점을 가져, 열적으로 고온 용융체 및 저온 용융체 중 '저온 용융체'로 분류된다. 그리고, 납(Pb)은 8.11의 비커스 경도(Hv)를 가져, 기계적으로 경질 및 연질 중 '연질', 그리고 취성 및 인성 중 '인성'으로 분류된다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연속 필라멘트 번들(11)을 비스무트(Bi) 또는 비스무트 합금을 포함하는 금속부재에 충돌시킨다.
비스무트(Bi)는, 7.7×105 S/m의 도전율을 가져 전기적으로 '도체'로 분류되고; -280.1×10-6 cm3/mol (at 298 K)의 자화율(magnetic susceptibility)을 가져 자기적으로 '반자성체'로 분류되며; 544.7 K (271.5 °C, 520.7 °F)의 녹는 점을 가져 열적으로 '저온 용융체'로 분류되고; 11.55의 비커스 경도(Hv)를 가져 기계적으로 '연질' 및 '인성'으로 분류된다.
비스무트(Bi)는 납(Pb)과 대비하여 동등한 수준의 음전하 공여성을 나타낼 수 있으면서도, 더 단단하고, 유럽 연합(EU)의 유해 물질 제한(RoHS) 지침에 따른 유해 물질에 속하지 않는다.
따라서, 상기 충돌 유닛(20)의 충돌면에 비스무트 또는 비스무트 합금을 적용함으로써, 잔류 유해물을 함유하지 않고 향상된 개섬 품위를 가지는 스펀본드 부직포를 얻을 수 있다.
바람직하게는, 상기 충돌 유닛(20)의 충돌면에 비스무트로 이루어진 금속부재를 적용할 수 있다.
또한, 상기 충돌면에 비스무트 합금으로 이루어진 금속부재가 적용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 비스무트 합금은 상기 비스무트 합금의 중량을 기준으로 10 중량% 이상, 혹은 20 중량% 이상, 혹은 30 중량% 이상, 혹은 40 중량% 이상, 혹은 45 중량% 이상, 혹은 50 중량% 이상의 비스무트를 포함하는 것이, 본 발명에 따른 상기 효과의 발현에 유리할 수 있다. 구체적으로, 상기 비스무트 합금은 상기 비스무트 합금의 중량을 기준으로 10 중량% 내지 80 중량%, 혹은 20 중량% 내지 80 중량%, 혹은 20 중량% 내지 70 중량%, 혹은 30 중량% 내지 70 중량%, 혹은 30 중량% 내지 60 중량%, 혹은 40 중량% 내지 60 중량%, 혹은 45 중량% 내지 60 중량%, 혹은 45 중량% 내지 55 중량%의 비스무트를 포함하는 것일 수 있다.
상기 비스무트 합금에는 비스무트 이외에 상기 RoHS 지침에 따른 유해 물질에 속하지 않으면서 비스무트의 특성을 저해하지 않는 금속이 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 비스무트 합금은 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 알루미늄(Al), 몰리브데넘(Mo), 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 비스무트 합금은 50 중량%의 비스무트(Bi)와 50 중량%의 구리(Cu)를 포함하는 것일 수 있다. 상기 비스무트 합금에 포함되는 비스무트 이외의 금속은 그 금속이 갖는 물성, 상기 충돌면에 부여하고자 하는 물성 등을 고려하여 선택될 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연속적인 필라멘트 번들(11)은 4,000 m/min 내지 6,000 m/min, 혹은 4,500 m/min 내지 6,000 m/min, 혹은 4,500 m/min 내지 5,500 m/min의 선속도로 상기 금속부재에 충돌할 수 있다.
그리고, 상기 연속적인 필라멘트 번들(11)은 상기 연속적인 필라멘트 번들을 분사하는 하나의 노즐 당 2.0 kg/hr 내지 8.0 kg/hr, 혹은 3.0 kg/hr 내지 8.0 kg/hr, 혹은 3.0 kg/hr 내지 6.0 kg/hr의 질량 유동율로 상기 금속부재에 충돌할 수 있다.
상기 금속부재와의 충돌에 의한 마찰 대전이 충분히 발생하도록 하면서도 개섬 품위와 조업성의 확보를 위하여 상기 연속적인 필라멘트 번들(11)은 상기 선속도 범위와 질량 유동율 범위 내에서 상기 금속부재에 충돌하는 것이 바람직하다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트(22)는 -3500 nC/sec 내지 -500 nC/sec, 혹은 -3400 nC/sec 내지 -600 nC/sec, 혹은 -3400 nC/sec 내지 -700 nC/sec의 전하 발생량 (패러데이 케이지 법으로 측정된 값)을 가질 수 있다.
상기 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트(22)는 상기 범위의 전하 발생량을 가져 넓은 개섬 폭과 우수한 품위로 개섬될 수 있다.
상기 개섬된 필라멘트(22)가 갖는 전하 발생량은 상기 금속부재와의 충돌에 의해 필라멘트가 갖게 된 정전기 방전량(amount of electrostatic discharge)으로서, 패러데이 케이지(Faraday cage) 법을 이용하여 측정될 수 있다.
패러데이 케이지는 내부 케이지와 외부 케이지로 구분된다. 절연된 상기 내부 케이지는 상기 금속부재에 충돌하여 개섬된 필라멘트(22)가 가두어지도록 설치된다. 접지된 상기 외부 케이지는 상기 내부 케이지의 전체 면을 감싸도록 설치된다. 상기 내부 케이지에 디지털 쿨롱 미터를 접촉시킨다. 상기 내부 케이지와 상기 외부 케이지의 전하량 차이가 -9,000 nC에 도달하는 시간을 상기 디지털 쿨롱 미터로 측정하고, 시간으로 표준화하여 상기 개섬된 필라멘트가 가지는 정전기 방전량을 얻을 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단계(ii)에서 필라멘트 번들을 분사하는 제트 노즐은 스텝 모터(step motor) 축에 연결되어 -15±5° 내지 +15±5°의 노즐 회전 각도 범위 및 3 counter/sec 내지 12 counter/sec의 노즐 왕복 속도로 제어될 수 있다.
연속하여, (iii) 상기 개섬된 필라멘트(22)를 연속 컨베이어 네트(30) 상에 집속되어 섬유 웹(33)을 형성하는 단계가 수행된다.
상기 마찰 대전에 의해 음전하를 갖게 된 필라멘트들은 필라멘트 간의 쿨롬 척력에 의해 개섬되면서 금속제인 연속 컨베이어 네트(30)가 위치하는 하방으로 낙하한다. 음전하를 띈 필라멘트들은 접지된 상기 컨베이어 네트(30) 상에 정전기력에 의해 안착하여 섬유 웹(33)을 형성한다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 개섬된 필라멘트(22)는, 상기 필라멘트 번들을 분사하는 노즐의 회전 각도 범위 -15±5° 내지 +15±5° 및 상기 노즐의 왕복 속도 3 counter/sec 내지 12 counter/sec의 조건 하에서 500 mm 이상의 개섬 폭으로 상기 연속 컨베이어 네트(30) 상에 집속될 수 있다.
우수한 개섬 품위의 확보를 위하여, 상기 개섬된 필라멘트(22)의 개섬 폭은 500 mm 이상인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 개섬 폭은 500 mm 이상, 혹은 500 mm 내지 700 mm, 혹은 500 mm 내지 650 mm, 혹은 520 내지 650 mm 일 수 있다.
여기서, 상기 개섬 폭은 상기 연속 컨베이어 네트(30) 상에 집속되는 개섬된 필라멘트(22)의 이동 방향을 기준으로 한 최대 폭을 의미한다. 상기 개섬 폭은 하나의 노즐 유닛과 그에 대응하는 충돌 유닛으로부터 얻어지는 개섬된 필라멘트가 나타내는 값을 기준으로 한다.
이어서, 상기 섬유 웹을 열 접착 등에 의해 결합함으로써 상기 스펀본드 부직포가 얻어질 수 있다. 상기 결합은 캘린더 롤 또는 엠보스 롤을 이용하여 수행될 수 있다.
II. 스펀본드 부직포 제조 장치
발명의 다른 일 구현 예에 따르면,
연속적인 필라멘트 번들(11)을 토출하도록 구성되고 배열된 복수의 노즐 유닛(10),
상기 노즐 유닛(10)에 의해 토출된 상기 연속적인 필라멘트 번들(11)과 충돌하기 위한 위치에서 상기 노즐 유닛(10) 각각에 인접하는 충돌 유닛(20), 및
상기 충돌 유닛(20)과의 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트(22)를 포집하여 이송하는 연속 컨베이어 네트(30)를 포함하고,
상기 충돌 유닛(20)은 비스무트(Bi) 또는 비스무트 합금을 포함한 금속부재인 충돌면을 포함하는,
스펀본드 부직포 제조 장치가 제공된다.
상기 스펀본드 부직포 제조 장치는 상술한 『I. 스펀본드 부직포의 제조 방법』의 수행에 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 스펀본드 부직포 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
발명의 구현 예에 따른 스펀본드 부직포 제조 장치는, 연속적인 필라멘트 번들(11)을 토출하도록 구성되고 배열된 복수의 노즐 유닛(10)을 포함한다.
원료인 열가소성 수지는 스크류와 가열체를 가지는 연속 압출기(도1에 도시되어 있지 않음)에서 용융되어 방사 구금을 통해 연속적으로 토출됨으로써 연속 필라멘트 번들을 형성한다.
노즐 유닛(10)은 상기 방사 구금에 연결된 원통형 파이프 및 상기 원통형 파이프의 일 측에 형성된 제트 노즐(jet nozzle)을 포함한다.
상기 연속적인 필라멘트 번들은 노즐 유닛(10)의 상기 원통형 파이프 내에서 압축공기와 이젝터(ejector)에 의해 연신되면서 제트 노즐을 통해 토출된다.
상기 제트 노즐은 스텝 모터(step motor) 축에 연결되어 -15±5° 내지 +15±5°의 노즐 회전 각도 범위 및 3 counter/sec 내지 12 counter/sec의 노즐 왕복 속도로 제어된다.
상기 제트 노즐은 연속적인 필라멘트 번들(11)을 4,000 m/min 내지 6,000 m/min, 혹은 4,500 m/min 내지 6,000 m/min, 혹은 4,500 m/min 내지 5,500 m/min의 선속도로 토출할 수 있다.
그리고, 상기 연속적인 필라멘트 번들(11)은 상기 연속적인 필라멘트 번들을 분사하는 하나의 제트 노즐 당 2.0 kg/hr 내지 8.0 kg/hr, 혹은 3.0 kg/hr 내지 8.0 kg/hr, 혹은 3.0 kg/hr 내지 6.0 kg/hr의 질량 유동율로 충돌 유닛(20)의 금속부재에 충돌할 수 있다.
발명의 구현 예에 따른 스펀본드 부직포 제조 장치는, 상기 노즐 유닛(10)에 의해 토출된 상기 연속적인 필라멘트 번들(11)과 충돌하기 위한 위치에서 상기 노즐 유닛(10) 각각에 인접하는 충돌 유닛(20)을 포함한다.
상기 충돌 유닛(20)은 비스무트(Bi) 또는 비스무트 합금을 포함한 금속부재인 충돌면을 포함한다. 상기 충돌면은 상기 충돌 유닛(20)에서 상기 연속적인 필라멘트 번들(11)과 직접적으로 충돌하는 일 면을 의미한다.
바람직하게는, 상기 충돌 유닛(20)의 충돌면에 비스무트로 이루어진 금속부재를 적용할 수 있다.
또한, 상기 충돌면에 비스무트 합금으로 이루어진 금속부재가 적용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 비스무트 합금은 상기 비스무트 합금의 중량을 기준으로 10 중량% 이상, 혹은 20 중량% 이상, 혹은 30 중량% 이상, 혹은 40 중량% 이상, 혹은 45 중량% 이상, 혹은 50 중량% 이상의 비스무트를 포함하는 것이, 본 발명에 따른 상기 효과의 발현에 유리할 수 있다. 구체적으로, 상기 비스무트 합금은 상기 비스무트 합금의 중량을 기준으로 10 중량% 내지 80 중량%, 혹은 20 중량% 내지 80 중량%, 혹은 20 중량% 내지 70 중량%, 혹은 30 중량% 내지 70 중량%, 혹은 30 중량% 내지 60 중량%, 혹은 40 중량% 내지 60 중량%, 혹은 45 중량% 내지 60 중량%, 혹은 45 중량% 내지 55 중량%의 비스무트를 포함하는 것일 수 있다.
상기 비스무트 합금에는 비스무트 이외에 상기 RoHS 지침에 따른 유해 물질에 속하지 않으면서 비스무트의 특성을 저해하지 않는 금속이 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 비스무트 합금은 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 알루미늄(Al), 몰리브데넘(Mo), 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 비스무트 합금은 50 중량%의 비스무트(Bi)와 50 중량%의 구리(Cu)를 포함하는 것일 수 있다. 상기 비스무트 합금에 포함되는 비스무트 이외의 금속은 그 금속이 갖는 물성, 상기 충돌면에 부여하고자 하는 물성 등을 고려하여 선택될 수 있다.
상기 충돌 유닛(20)은 상기 노즐 유닛(10)에 의해 토출된 상기 연속적인 필라멘트 번들(11)과 충돌하기 위한 위치에서, 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트(22)가 연속 컨베이어 네트(30) 상에 포집될 수 있도록 하는 소정의 각도로 설치될 수 있다.
발명의 구현 예에 따른 스펀본드 부직포 제조 장치는, 상기 충돌 유닛(20)과의 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트(22)를 포집하여 이송하는 연속 컨베이어 네트(30)를 포함한다.
상기 연속 컨베이어 네트(30)는 접지된 것이 바람직하다. 즉, 상기 충돌 유닛(20)과의 마찰 대전에 의해 음전하를 갖게 된 개섬된 필라멘트(22)가 상기 연속 컨베이어 네트(30) 상에 정전기력에 의해 안착할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 연속 컨베이어 네트(30)는 상기 개섬된 필라멘트(22)의 포집에 의해 형성된 섬유 웹(33)을 연속적으로 이송한다.
이 밖에, 발명의 구현 예에 따른 스펀본드 부직포 제조 장치는, 상기 섬유 웹(33)을 소정의 두께로 조절하고 결합하기 위한 결합 유닛을 포함할 수 있다.
상기 결합 유닛은 본 발명이 속하는 기술분야에서 부직포를 결합하는데 이용되는 캘린더 롤 및 엠보스 롤과 같은 통상의 구성을 가질 수 있다.
III. 스펀본드 부직포
발명의 또 다른 일 구현 예에 따르면,
상술한 제조 방법으로 얻어지며,
열가소성 수지 필라멘트를 포함한 섬유 웹을 포함하고,
0.01 ppmw 내지 10.0 ppmw인 비스무트(Bi)의 잔류량을 가지는,
스펀본드 부직포가 제공된다.
상기 스펀본드 부직포는 상술한 『I. 스펀본드 부직포의 제조 방법』에 따라 얻어진 것일 수 있다.
그리고, 상기 스펀본드 부직포는 상술한 『II. 스펀본드 부직포 제조 장치』를 이용하여 얻어진 것일 수 있다.
발명의 구현 예에 따르면 스펀본드 부직포는 열가소성 수지 필라멘트를 포함한 섬유 웹을 포함한다.
상기 열가소성 수지 필라멘트는 열가소성 수지를 사용하여 얻어진 것이다.
상기 열가소성 수지로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 수지가 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 열가소성 수지는 200 ℃ 이상의 융점을 갖는 것이, 필라멘트의 기계적 물성 확보에 유리할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열가소성 수지는 폴리에스테르, 폴리아미드 폴리올레핀, 및 폴리페닐렌 설파이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지일 수 있다.
구체적으로, 상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 및 폴리페닐렌 설파이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지일 수 있다.
상기 열가소성 수지 필라멘트의 섬도(denier) 및 단면의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 비한정적인 예로, 상기 필라멘트는 1 내지 10 데니어의 섬도와 원형 단면 또는 이형 단면을 가질 수 있다.
우수한 기계적 물성의 확보를 위하여, 상기 스펀본드 부직포는 20 내지 150 g/m2, 혹은 50 내지 120 g/m2의 단위면적당 중량을 가질 수 있다.
특히, 상기 스펀본드 부직포는 상술한 『I. 스펀본드 부직포의 제조 방법』에 의해 얻어짐에 따라, 납(Pb)과 같은 잔류 유해물을 실질적으로 함유하지 않고 향상된 개섬 품위를 나타낼 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스펀본드 부직포는 0.1 ppmw 이하인 납(Pb)의 잔류량을 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 스펀본드 부직포는 잔류 납을 함유하지 않는다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스펀본드 부직포는 비스무트(Bi) 또는 비스무트 합금을 포함하는 금속부재와의 충돌에 의해 개섬된 필라멘트를 포함하는 것으로서, 0.01 ppmw 내지 10.0 ppmw, 혹은 0.05 ppmw 내지 5.0 ppmw, 혹은 0.1 ppmw 내지 2.5 ppmw인 비스무트(Bi)의 잔류량을 가질 수 있다.
그리고, 상기 스펀본드 부직포에서 상기 비스무트 합금에 포함된 비스무트 이외의 금속의 잔류량은 0.1 ppmw 이하로 나타날 수 있다. 상기 비스무트 합금은 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 알루미늄(Al), 몰리브데넘(Mo), 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스펀본드 부직포는 하기 식 1로 정의되는 350 이하의 품위 지수(Q)를 가질 수 있다:
[식 1]
품위 지수(Q) = SD / OD
상기 식 1에서,
OD는 품위 평가 장치(formation tester)를 이용하여 측정되는 상기 스펀본드 부직포의 광학 밀도(optical density)이고,
SD는 상기 광학 밀도의 표준 편차(standard deviation of OD)이다.
상기 광학 밀도(OD)는 스펀본드 부직포의 단위면적당 광원의 투과율과 상기 투과율의 분포를 통해 얻어지는 값이다. 상기 품위 지수(Q)는 상기 광학 밀도의 표준 편차(SD)를 상기 광학 밀도(OD)로 표준화한 값이다. 상기 OD 및 SD는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 품위 평가 장치를 이용하여 얻어질 수 있다.
균일하고 우수한 품질의 확보를 위하여, 상기 스펀본드 부직포는 350 이하의 상기 품위 지수(Q)를 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 스펀본드 부직포의 상기 품위 지수(Q)는 250 내지 350, 혹은 270 내지 350, 혹은 275 내지 300일 수 있다.
본 발명에 따르면, 납(Pb)과 동등한 수준의 음전하 공여성을 가지면서도 인체유해성이 없는 마찰소재를 이용하여 향상된 개섬 품위를 갖는 스펀본드 부직포를 제조하는 방법과 장치가 제공된다. 상기 장치에서는 상기 마찰소재의 교체 주기의 연장이 가능하여 조업성의 개선에도 기여할 수 있다. 상기 장치와 방법에 따라 제조된 스펀본드 부직포는 잔류 유해물을 함유하지 않고 향상된 개섬 품위를 가져, 산업용 소재는 물론이고 생활화학소재로 적용되어 인체유해성에 대한 잠재적인 리스크의 해소를 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 스펀본드 부직포 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
<부호의 설명>
10: 노즐 유닛
11: 필라멘트 번들
20: 충돌 유닛
22: 개섬된 필라멘트
30: 컨베이어 네트
33: 섬유 웹
<부호의 설명>
10: 노즐 유닛
11: 필라멘트 번들
20: 충돌 유닛
22: 개섬된 필라멘트
30: 컨베이어 네트
33: 섬유 웹
이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들이 제시된다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
도 1에 따른 장치를 이용하여 스펀본드 부직포를 제조하였다.
먼저, 0.665 dl/g의 고유점도(IV) 및 254 ℃의 융점(Tm)을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 284 ℃에서 용융시켜 연속적으로 토출하였다. 상기 토출에 의해 얻어진 필라멘트 번들은 노즐 유닛의 원통형 파이프 내에서 압축공기와 이젝터(ejector)를 이용하여 5,000 m/min의 속도로 연신되면서 EDJ 노즐(electric distribution jet nozzle)을 통해 토출되었다. 상기 EDJ 노즐은 스텝 모터(step motor) 축에 연결되어 있으며, 상기 노즐의 회전 각도 범위 -15±5° 내지 +15±5° 및 상기 노즐의 왕복 속도 10 counter/sec로 제어되었다.
토출된 필라멘트 번들은 상기 노즐 유닛에 인접하여 소정의 각도로 위치한 충돌 유닛에 상기 속도로 충돌하였다. 상기 충돌 유닛의 충돌면으로는 비스무트(Bi)로 이루어진 금속부재(두께 2.0±0.15 mm의 금속판)가 이용되었다. 이 때, 상기 금속부재에 충돌하는 필라멘트의 질량 유동율은 상기 연속적인 필라멘트 번들을 분사하는 하나의 노즐 당 5.0 kg/hr이며, 필라멘트의 선속도는 5,000 m/min로 제어되었다.
상기 충돌 유닛과의 마찰 대전에 의해 음전하를 갖게 된 필라멘트들은 필라멘트 간의 쿨롬 척력에 의해 개섬되면서 컨베이터 네트가 위치하는 하향으로 낙하한다. 음전하를 띈 필라멘트들은 접지된 상기 연속 컨베이어 네트 상에 정전기력에 의해 안착하여 섬유 웹을 형성하였다.
상기 섬유 웹은 130 ℃와 35 N/mm를 유지하는 캘린더 롤러들 사이에 통과시켜 적절한 두께를 갖도록 하였다. 이어서, 상기 섬유 웹에 열풍을 가하여 열 접착함으로써 스펀본드 부직포(두께 0.27±0.03 mm, 중량 60±2.0 g/m2)를 얻었다.
실시예 2
상기 충돌 유닛의 충돌면에 비스무트 금속부재 대신 비스무트/구리 합금(Bi 50 중량%, Cu 50 중량%)으로 이루어진 금속부재를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스펀본드 부직포를 얻었다.
비교예 1
상기 충돌 유닛의 충돌면에 비스무트 금속부재 대신 납(Pb)으로 이루어진 금속부재를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스펀본드 부직포를 얻었다.
비교예 2
상기 충돌 유닛의 충돌면에 비스무트 금속부재 대신 구리(Cu)로 이루어진 금속부재를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스펀본드 부직포를 얻었다.
비교예 3
상기 충돌 유닛의 충돌면에 비스무트 금속부재 대신 주석(Sn)으로 이루어진 금속부재를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스펀본드 부직포를 얻었다.
비교예 4
상기 충돌 유닛의 충돌면에 비스무트 금속부재 대신 알루미늄(Al)으로 이루어진 금속부재를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스펀본드 부직포를 얻었다.
비교예 5
상기 충돌 유닛의 충돌면에 비스무트 금속부재 대신 아연(Zn)으로 이루어진 금속부재를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스펀본드 부직포를 얻었다.
비교예 6
상기 충돌 유닛의 충돌면에 비스무트 금속부재 대신 몰리브데넘(Mo)으로 이루어진 금속부재를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스펀본드 부직포를 얻었다.
비교예 7
상기 충돌 유닛의 충돌면에 비스무트 금속부재 대신 티타늄(Ti)으로 이루어진 금속부재를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스펀본드 부직포를 얻었다.
시험예
(1) 전하 발생량 (nC/sec)
패러데이 케이지(Faraday cage) 법을 이용하여, 개섬된 필라멘트가 가지는 단위시간당 정전기 방전량(amount of electrostatic discharge)을 측정하였다.
패러데이 케이지는 내부 케이지와 외부 케이지로 구분된다. 절연된 상기 내부 케이지는 상기 금속부재에 충돌하여 개섬된 필라멘트(22)가 가두어지도록 설치된다. 접지된 상기 외부 케이지는 상기 내부 케이지의 전체 면을 감싸도록 설치된다. 상기 내부 케이지에 디지털 쿨롱 미터(NK-1002, KASUGA DENKI,Inc.)를 접촉시킨다. 상기 내부 케이지와 상기 외부 케이지의 전하량 차이가 -9,000 nC에 도달하는 시간을 상기 디지털 쿨롱 미터로 측정하고, 시간으로 표준화하여 상기 개섬된 필라멘트가 가지는 단위 시간당 정전기 방전량의 평균값을 얻었다.
(2) 개섬 폭 (mm)
상기 충돌 유닛과의 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트들이 형성하는 개섬 폭을 측정하였다. 여기서, 상기 개섬 폭은 상기 연속 컨베이어 네트 상에 집속되는 개섬된 필라멘트의 이동 방향을 기준으로 한 최대 폭을 의미한다. 상기 개섬 폭은 하나의 노즐 유닛과 그에 대응하는 충돌 유닛으로부터 얻어지는 개섬된 필라멘트가 나타내는 값을 기준으로 한다. 상기 개섬 폭은 상기 EDJ 노즐의 회전 각도 범위 -15±5° 내지 +15±5° 및 상기 EDJ 노즐의 왕복 속도 10 counter/sec의 조건 하에서 10 회 측정 후 평균 값으로 나타내었다.
(3) 품위 지수 (Q)
품위 평가 장치(Formation tester, FMT-Ⅲ, Manufactuerd by NOMURA SHOJI CO.)를 이용하여, 스펀본드 부직포의 단위면적당 광원의 투과율과 상기 투과율의 분포를 통해 광학 밀도(OD)와 상기 광학 밀도의 표준 편차(SD)를 측정하였다. 상기 식 1에 따라 품위 지수를 계산하였다.
상기 품위 평가 장치(FMT-Ⅲ)는 2차원 CCD 카메라를 이용한 화상 해석형 품위 분석기이다. 부직포 샘플을 하부에서 조명되는 스테이지에 배치된다. CCD 카메라는 320x230 픽셀의 이미지를 캡쳐하고, 각 픽셀에 의해 광 강도가 측정된다. CCD 카메라에 연결된 PC는 상기 광 강도를 투과율(%) 및 광학 밀도(OD)로 변환한다.
(4) 금속부재의 사용 주기 (days)
스펀본드 부직포의 제조 공정에서 충돌 유닛에 포함된 금속부재(두께 2.0±0.15 mm의 금속판)에 두께 방향의 천공이 발생하는 시점 또는 마모에 의한 요철 발생으로 조업성이 저하되는 시점을 측정하였다. 이 때, 상기 금속부재에 충돌하는 필라멘트의 질량 유동률은 상기 연속적인 필라멘트 번들을 분사하는 하나의 노즐 당 5.0 kg/hr이며, 필라멘트의 선속도는 5,000 m/min 범위로 제어되었다.
(5) 무기물 잔류량 (ppmw)
유도결합플라즈마(ICP)를 이용하여 스펀본드 부직포 내의 무기물 잔류량을 측정하였다. 스펀본드 부직포의 시편은 산분해법으로 입자와 유기물을 제거한 수용액으로 전처리하였다. 시편 내의 무기물 잔류량은 1차적으로 유도결합플라즈마-원자방출분광기(ICP-AES)를 이용하여 측정하였고, 잔류 무기물 미검출시 유도결합플라즈마-질량분광기(ICP-MS)를 이용하여 분해능을 높여 재측정하였다.
| 금속부재 소재 |
전하 발생량 (nC/sec) |
개섬 폭 (mm) |
품위 지수 (Q) |
사용 주기 (days) |
무기물 잔류량 (ppmw) |
사용 가능성 |
|
| 실시예 1 | Bi | -3,350 | 610 | 278 | 7.3 | 1.13 | ◎ |
| 실시예 2 | Bi-Cu | -1,828 | 530 | 297 | 16.5 | Bi 0.17,Cu 0.09 | ○ |
| 비교예 1 | Pb | -2,543 | 540 | 284 | 3.8 | 7.51 | 중금속 검출 |
| 비교예 2 | Cu | -925 | 330 | 432 | 41.2 | 0.57 | 품위 불량 |
| 비교예 3 | Sn | +163 | 210 | 603 | 15.5 | 0.14 | 개섬 불량 |
| 비교예 4 | Al | +179 | 370 | 594 | - | 미검출 | 개섬 불량 |
| 비교예 5 | Zn | +275 | 350 | 681 | - | 미검출 | 개섬 불량 |
| 비교예 6 | Mo | +1,440 | 390 | 725 | - | 미검출 | 개섬 불량 |
| 비교예 7 | Ti | +132 | 330 | 656 | - | 미검출 | 개섬 불량 |
상기 표 1을 참고하면, 비교예 1에서는 품위 지수와 개섬 폭이 우수하였으나 부직포에서 잔류 납이 검출되어 생활화학소재로 사용하기에 부적합하였다.
실시예들에서는 비교예 1과 대비하여 동등한 수준의 품위 지수와 개섬 폭을 가지면서도 부직포에서 잔류 유해물이 검출되지 않았다. 그리고, 실시예들에 적용된 금속부재는 비교예 1에 비하여 약 2 배 이상의 사용 주기를 가져 조업성이 현저히 향상된 것으로 확인되었다.
비교예 2 및 3에서는 부직포의 무기물 잔류량이 낮았지만 품위 지수와 개섬 폭이 열악하였다. 비교예 4 내지 7에서는 부직포의 잔류 무기물이 검출되지 않았지만 필라멘트의 개섬이 불량한 것으로 확인되었다.
Claims (17)
- 열가소성 수지를 용융 방사하여 연속적인 필라멘트 번들을 얻는 단계;
상기 연속적인 필라멘트 번들을 비스무트(Bi) 또는 비스무트 합금을 포함하는 금속부재에 충돌시켜 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트를 얻는 단계; 및
상기 개섬된 필라멘트를 연속 컨베이어 네트 상에 집속되어 섬유 웹을 형성하는 단계
를 포함하는, 스펀본드 부직포의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 비스무트 합금은 상기 비스무트 합금의 중량을 기준으로 10 중량% 이상의 비스무트를 포함하는, 스펀본드 부직포의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 비스무트 합금은 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 알루미늄(Al), 몰리브데넘(Mo), 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는, 스펀본드 부직포의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 연속적인 필라멘트 번들은 4,000 m/min 내지 6,000 m/min의 선속도 및 상기 연속적인 필라멘트 번들을 분사하는 하나의 노즐 당 2.0 kg/hr 내지 8.0 kg/hr의 질량 유동율로 상기 금속부재에 충돌하는, 스펀본드 부직포의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 개섬된 필라멘트는 상기 마찰 대전에 의한 -3500 nC/sec 내지 -500 nC/sec의 전하 발생량 (패러데이 케이지 법으로 측정된 값)을 가지는, 스펀본드 부직포의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 개섬된 필라멘트는, 상기 필라멘트 번들을 분사하는 노즐의 회전 각도 범위 -15±5° 내지 +15±5° 및 상기 노즐의 왕복 속도 3 counter/sec 내지 12 counter/sec의 조건 하에서 500 mm 이상의 개섬 폭으로 상기 연속 컨베이어 네트 상에 집속되는 (여기서, 상기 개섬 폭은 상기 연속 컨베이어 네트 상에 집속되는 개섬된 필라멘트의 이동 방향을 기준으로 한 최대 폭을 의미함), 스펀본드 부직포의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 열가소성 수지는 200 ℃ 이상의 융점을 가지며,
상기 열가소성 수지는 폴리에스테르, 폴리아미드 폴리올레핀, 및 폴리페닐렌 설파이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지인,
스펀본드 부직포의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 및 폴리페닐렌 설파이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지인, 스펀본드 부직포의 제조 방법.
- 연속적인 필라멘트 번들을 토출하도록 구성되고 배열된 복수의 노즐 유닛,
상기 노즐 유닛에 의해 토출된 상기 연속적인 필라멘트 번들과 충돌하기 위한 위치에서 상기 노즐 유닛 각각에 인접하는 충돌 유닛, 및
상기 충돌 유닛과의 마찰 대전에 의해 개섬된 필라멘트를 포집하여 이송하는 연속 컨베이어 네트를 포함하고,
상기 충돌 유닛은 비스무트(Bi) 또는 비스무트 합금을 포함한 금속부재인 충돌면을 포함하는,
스펀본드 부직포 제조 장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 비스무트 합금은 상기 비스무트 합금의 중량을 기준으로 10 중량% 이상의 비스무트를 포함하는, 스펀본드 부직포 제조 장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 비스무트 합금은 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 알루미늄(Al), 몰리브데넘(Mo), 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는, 스펀본드 부직포 제조 장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 노즐 유닛은 상기 연속적인 필라멘트 번들을 토출하는 제트 노즐(jet nozzle)을 포함하고,
상기 제트 노즐은 스텝 모터(step motor) 축에 연결되어 -15±5° 내지 +15±5°의 노즐 회전 각도 범위 및 3 counter/sec 내지 12 counter/sec의 노즐 왕복 속도로 제어되는,
스펀본드 부직포 제조 장치.
- 제 1 항에 따른 제조 방법으로 얻어지며,
열가소성 수지 필라멘트를 포함한 섬유 웹을 포함하고,
0.01 ppmw 내지 10.0 ppmw인 비스무트(Bi)의 잔류량을 가지는,
스펀본드 부직포.
- 제 13 항에 있어서,
상기 스펀본드 부직포는 0.1 ppmw 이하인 납(Pb)의 잔류량을 가지는, 스펀본드 부직포.
- 제 13 항에 있어서,
상기 스펀본드 부직포는 하기 식 1로 정의되는 350 이하의 품위 지수(Q)를 가지는, 스펀본드 부직포:
[식 1]
품위 지수(Q) = SD / OD
상기 식 1에서,
OD는 품위 평가 장치(formation tester)를 이용하여 측정되는 상기 스펀본드 부직포의 광학 밀도(optical density)이고,
SD는 상기 광학 밀도의 표준 편차(standard deviation of OD)이다.
- 제 13 항에 있어서,
상기 열가소성 수지는 200 ℃ 이상의 융점을 가지며,
상기 열가소성 수지는 폴리에스테르, 폴리아미드 폴리올레핀, 및 폴리페닐렌 설파이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지인,
스펀본드 부직포.
- 제 13 항에 있어서,
상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 및 폴리페닐렌 설파이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지인, 스펀본드 부직포.
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