KR19990031474A - 천연섬유를 이용한 부직포의 제작방법 - Google Patents

천연섬유를 이용한 부직포의 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실크나 면, 울 등의 천연섬유를 이용하여 일정강도와 부피를 가지는 부직포를 제작하는 천연섬유를 이용한 부직포의 제작방법에 관한 발명이다.
본 발명은 소정의 길이를 가지는 천염섬유사 90∼30 중량부에 대하여 저융점섬유{Low melting polyester; 삼양사(주)의 상품명} 10∼70 중량부를 혼합하는 공정, 상기 혼합사를 방향성을 갖지 않도록 균등히 혼합하여 소정의 규격으로 형성시키는 카딩공정, 카딩된 혼합사를 100∼170℃의 건조한 열풍을 공급하면서 0.5∼3.5kg/cm2의 가압하에서 20∼120초간 눌러주는 성형공정, 성형된 혼합사를 소정의 규격으로 제단하는 전단공정으로 이루어진 것을 특징으로 하므로, 천연섬유를 이용하여 다양한 용도의 부직포를 생산할 수 있도록 하여 인체와 밀접한 관계를 가지는 제품에 유용하게 사용할 수 있으며, 생산공정도 자동화가 손쉽게 이루어진 것으로 품질좋은 제품을 대량생산할 수 있도록 하였으며, 인조 부직포의 생산비에 상당하는 저렴한 경비로 천연부직포를 제작할 수 있도록 한 효과적인 발명이다.

Description

천연섬유를 이용한 부직포의 제작방법
본 발명은 실크나 면, 울 등의 천연섬유를 이용하여 일정강도와 부피를 가지는 부직포를 제작하는 천연섬유를 이용한 부직포의 제작방법에 관한 발명이다.
부직포는 직조에 의하지 않고 제작되는 모든 천종류를 망라하는 용어로 사용되나 본 발명에서는 일정두께를 가지고 직조되지 않는 천으로 의료나 위생용 부직포 및 침구류에 사용되는 것 등을 말하는 것이며, 이러한 용도의 부직포는 일반적으로 화학섬유인 포리에스터 섬유로 제작되고 있으며, 이는 제작상의 편리성 및 소요강도를 맞추기 편리하다는 점 등에 기인하고 있다.
이러한 종래의 발명으로는 특허공고 제 95-4162호의 "적층부직포 및 그 제조방법"과 동 제 95-9487호의 "부직포 웹의 제조방법"과 동 제 96-87호의 "불투명 특성을 갖는∼" 및 동 96-1406호의 "벌키성 부직포"등이 있는데, 상기 특허공고 제 95-4162호의 "적층부직포 및 그 제조방법"은 멜트블로우된 화학섬유와 스펀본드된 화학섬유를 일정조건으로 적층하여 촉감을 개선한 것이고, 상기 동 제 95-9487호의 "부직포 웹의 제조방법"은 일반화학사와 복합사를 동시에 용융방사하도록 하는 장치를 사용하여 혼합을 균일하게 하도록 하는 것이고, 상기 동 제 96-87호의 "불투명 특성을 갖는∼"은 화학사내에 특정화학사의 혼합 비율을 조정하여 제조되는 부직포의 강도와 유연성을 동시에 높일 수 있도록 한 것이고, 상기 동 96-1406호의 "벌키성 부직포"는 고융점화학사와 저융점화학사를 혼합하여 적층하되 적층위치에 따라 혼합비율을 달리하도록 하여 벌키성과 강도를 동시에 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
그리고, 예컨데 화학섬유로 메트리스를 제작하는 공정은, 일반적으로는 포리에스터 섬유가 가장 선호되는데, 웨이빙(Waving)⇒커팅(Cutting)⇒카딩(Carding)⇒프레싱(Pressing)으로 진행되는데, 웨이빙은 직선상의 포리에스터섬유에 굴곡을 부여하여 직조시 벌크성을 부여하기 위한 공정이고, 커팅은 섬유사를 소정의 길이로 절단하는 공정이고, 카딩은 섬유사들을 소정의 규격으로 균일되게 정돈하는 공정이며, 마지막으로 프레싱 공정에서 가열·가압을 하는데 이때 소정 강도를 얻기 위해서 본드를 첨가하게 된다.
그런데, 상기와 같이 화학섬유로 제작된 제품은 경제성은 높으나 통기성·보온성 및 벌크(Bulk) 유지능력등에서 천연섬유보다 떨어지며, 특히 인체와 접촉되는 용도의 침구류 및 기저귀등에의 사용시에 있어서는 인체에 무해한 천연섬유의 사용이 절실하게 된다. 게다가, 강도유지를 위해 사용되는 본드는 인체에 유해하므로 사용이 지양되어야 하는 것이다.
그러나, 천연섬유(예컨데, 실크·면·울 등, 이하 "천연섬유"라 칭함)는 우수한 성능을 가지고 있음에도 벌크성을 가지도록 일정두께의 규격으로 제작하기에는 화학섬유보다 강도면에서 떨어지고, 따라서 메트리스 등의 침구류 제작이 곤란하다는 결정적인 문제점이 있으며, 현재까지는 천연섬유를 이용하여 이러한 벌크성의 소재개발이 전혀 이루어지지 않고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해소하여 천연섬유로도 벌크성을 가지면서 소요의 규격과 강도로 제작될 수 있는 공법을 제공하고자 완성된 것으로, 이는 천연섬유와 저융점섬유를 혼합하여 소정의 공정에 따라 가열·가압하도록 한 것으로 이를 도면에 따라 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 공정 개념도이다.
도 2는 본 발명의 또다른 공정 개념도이다.
도 1은 본 발명의 처리공정을 순서에 따라 개념적으로 도시한 공정흐름도이다.
본 발명은 소정의 길이를 가지는 천염섬유사 90∼30 중량부에 대하여 저융점섬유{Low melting polyester; 삼양사(주)의 상품명} 10∼70 중량부를 혼합하는 공정, 상기 혼합사를 방향성을 갖지 않도록 균등히 혼합하여 소정의 규격으로 형성시키는 카딩공정, 카딩된 혼합사를 100∼170℃의 건조한 열풍을 공급하면서 0.5∼3.5kg/cm2의 가압하에서 20∼120초간 눌러주는 성형공정, 성형된 혼합사를 소정의 규격으로 제단하는 전단공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 또다른 공정을 개념적으로 도시한 공정흐름도이다.
상기한 구성에 있어서, 상기 카딩공정과 성형공정사이에서 카딩된 혼합사를 무수한 바늘로 찔러주는 니들펀칭공정이 삽입되고, 상기 성형공정이 상하 한쌍으로 이루어진 롤컨베어 또는 벨트컨베어에 의하여 가압되는 것임을 특징으로 하면 보다 바람직하다.
상기한 구성에 있어서, 상기 성형공정이 소정용적의 다이내에서 프레스로 가압되는 것임을 특징으로 하면 보다 바람직하다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시방법을 실시예를 들어 설명하며, 이는 본 발명의 기술적 범위중 일실시예를 기술하는 것으로 이로서 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
1. 원사 양모를 세탁·건조하고 이에다가 저융점섬유(데니어 4 섬유장 51mm)를 전체중량에 대해 5중량 %를 호퍼피더{Hopper feeder; 기계공업(주) 제작}를 이용하여 균일하게 혼합한다.
2. 혼합사를 공지의 카드기에 투입한다.
3. 카딩된 혼합사를 90℃의 열풍하에서 0.4kg/cm2의 압력을 가하면서 벨트컨베어 프레스에 투입하여 90초간에 통과시킨다.
4. 압축사를 1000×3000mm(W×L) 규격으로 제단하여 완성하였다.
제작된 메트리스 소재는 두께 1000mm로 그 결과는 표 2에 나타내었다.
[실시예 2∼18]
실시예 1과 동일한 과정으로 작업하며, 다만 처리조건을 표 1에 나타낸 조건으로 처리하였다.
혼 합 비(저융점섬유의 비율) 가 압 력(kg/cm2) 가열온도(℃) 가압시간(초)
실시예 2 25 중량 % 0.4 90 90
3 40 중량 % 0.4 130 60
4 55 중량 % 0.4 130 60
5 70 중량 % 0.4 180 30
6 85 중량 % 0.4 180 15
7 5 중량 % 2.6 130 60
8 25 중량 % 2.6 180 30
9 40 중량 % 2.6 90 150
10 55 중량 % 2.6 130 60
11 70 중량 % 2.6 180 30
12 85 중량 % 2.6 130 60
13 5 중량 % 3.8 200 30
14 25 중량 % 3.8 130 60
15 40 중량 % 3.8 90 90
16 55 중량 % 3.8 180 30
17 70 중량 % 3.8 130 60
18 85 중량 % 3.8 90 90
상기 실시예에 따라 제조된 부직포를 2.5×4×10cm(W×H×D) 규격으로 절단하여 인장강도 및 보온성 등을 테스트하여 표 2의 결과를 얻었다.　
인장강도(kg/cm2) 투과도(cc/cm2/sec) 탄성율(%) 보온성(%) 평 가
길이방향 폭방향
실시예 1 1.01 1.32 37.1 11.3 75.7 ×
2 2.53 2.81 37.5 15.7 74.4 ×
3 3.11 3.42 38.2 18.3 70.6 ×
4 3.53 3.72 38.9 32.7 72.3 ×
5 4.48 4.54 34.6 48.4 67.1 × ×
6 3.28 3.51 35.9 43.2 63.8 ×
7 4.02 4.35 35.8 56.3 79.9 침구류
8 5.38 5.44 34.3 63.0 77.4 ×
9 8.02 8.15 38.2 58.2 70.7 침구류
10 4.81 5.9 37.7 57.1 74.0 침구류
11 5.99 6.72 36.1 65.5 71.9 침구류
12 8.13 8.5 38.7 66.4 68.2 ×
13 10.01 10.66 30.3 65.7 88.5 ×
14 9.89 10.04 33.8 65.8 87.7 ×
15 12.34 13.65 34.2 63.1 86.6 ×
16 11.27 12.31 34.9 64.7 85.7 ×
17 13.25 14.68 35.8 68.4 82.5 보온재
18 16.71 17.01 36.2 63.7 72.3 보온재
인장강도
부직포의 인장강도는 KS K 0520, C.R.E. 그래그법으로 길이방향과 폭방향 모두에 대하여 테스트 하였으며, 대체적으로 혼합비에 비례하고 있음을 알 수 있는데, 사용 용도별로 9.0kg/cm2이상일때는 공업용 보온재등으로 사용될 수 있고 3.5kg∼9.0kg/cm2일때에는 침구류의 요·이부자리 등에 사용되고 3.5kg/cm2이하일때는 기저귀나 필터 등에 사용될 수 있으므로 강도상의 차이가 있어도 각종 용도의 제품화가 가능하나 1.0kg/cm2이하에서는 제품화가 곤란하며, 본 실시예에서는 모두 제품화가 가능하였다.
투과도
공기 투과도는 혼합비에는 비례하고 가압력에 어느정도 반비례함을 알 수 있으며, KS K 3014의 방법으로 테스트하여 인체와 접촉되는 침구류등에서는 35cc/cm2/sec 이상을 합격으로 평가하였다.
탄성율
반발 탄성율은 하중을 가한후 제거하였을때 원래되로 복원되는 능력으로 제품의 내구성에 관계되는데, FTM 3001의 방법으로 테스트하여 55% 이상을 합격으로 판정하였다.
보온성
보온성은 침구류나 보온재등에서 가장 필요로 하는 성질로서 혼합비율에 반비례하고 가압력에 비례함을 알 수 있으며, KS K 0466, KS K 0560 및 항온법으로 테스트하여 70% 이상을 합격으로 판정하였다.
평가
상기한 4개의 항목중 강도에는 모두 합격되므로 이를 제외한 3개의 항목에서 하나라도 미달하면 불합격으로 하고 모두 합격된 경우에 강도에 따라 사용용도를 분류하였으며, 그 결과를 표 2의 평가에 기재하였다.
평가로부터 도출되는 바와같이 천연사에 혼합되는 저융점섬유는 전체에 대해 약 10∼70중량부의 혼합시에 상기 평가항목을 모두 만족시킴을 알 수 있었으며, 가압력은 0.5∼3.5kg/cm2인 경우에 요구되는 물성을 얻을 수 있으며, 가열온도 90℃에서는 가압시간을 아무리 많이 주어도 접착이 제대로 이루어지지 않아서(탄성율이 급격히 떨어진다) 저융점섬유의 피막이 녹기시작하는 100℃이상 170℃까지가 적합하며(180℃이상에서는 천연섬유의 고착으로 투과도가 급격히 떨어짐), 가열온도에 반비례로 가압시간을 조절함이 바람직함을 알 수 있었다.
본 발명의 청구범위 제 2항에 기재된 발명은 제 1항의 공정에 니들펀칭공정을 추가하여 섬유사간의 교차각을 임의로 조절할 수 있도록 하여 임의방향의 인장강도 향상을 도모할 수 있도록 하였으며, 게다가 성형공정을 한쌍의 롤컨베어 또는 벨트컨베어로 하도록 하여 길이방향으로 연속되는 부직포의 생산을 자동으로 할 수 있도록 하였다.
또한, 본 발명의 청구범위 제 3항에 기재된 발명은 성형공정을 프레스의 다이내에서 이루어지도록 하여 높은 가압하에서 제작되어야 할 부직포의 생산을 손쉽게 이룰수 있도록 하였다.
상술한 바와같이 본 발명은 천연섬유를 이용하여 다양한 용도의 부직포를 생산할 수 있도록 하여 인체와 밀접한 관계를 가지는 제품에 유용하게 사용할 수 있으며, 생산공정도 자동화가 손쉽게 이루어진 것으로 품질좋은 제품을 대량생산할 수 있도록 하였으며, 인조 부직포의 생산비에 상당하는 저렴한 경비로 천연부직포를 제작할 수 있도록 한 효과적인 발명이다.

Claims (3)

  1. 소정의 길이를 가지는 천염섬유사 90∼30 중량부에 대하여 저융점섬유{Low melting polyester; 삼양사(주)의 상품명} 10∼70 중량부를 혼합하는 공정, 상기 혼합사를 방향성을 갖지 않도록 균등히 혼합하여 소정의 규격으로 형성시키는 카딩공정, 카딩된 혼합사를 100∼170℃의 건조한 열풍을 공급하면서 0.5∼3.5kg/cm2의 가압하에서 20∼120초간 눌러주는 성형공정, 성형된 혼합사를 소정의 규격으로 제단하는 전단공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 천연섬유를 이용한 부직포의 제작방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 카딩공정과 성형공정사이에서 카딩된 혼합사를 무수한 바늘로 찔러주는 니들펀칭공정이 삽입되고, 상기 성형공정이 상하 한쌍으로 이루어진 롤컨베어 또는 벨트컨베어에 의하여 가압되는 것임을 특징으로 하는 천연섬유를 이용한 부직포의 제작방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 성형공정이 소정용적의 다이내에서 프레스로 가압되는 것임을 특징으로 하는 천연섬유를 이용한 부직포의 제작방법.
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KR102313545B1 (ko) * 2021-04-04 2021-10-14 이원식 재생면섬유를 이용한 고성능 방음성질을 가진 친환경 단열재와 그 제조방법

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