KR20040013756A

KR20040013756A - 복합 장섬유 부직포 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20040013756A
Application number: KR1020020046821A
Authority: KR
Inventors: 황우창; 김동욱
Original assignee: 도레이새한 주식회사
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2004-02-14

Abstract

본 발명은 우수한 촉감과 유연성을 가지며, 액체 차단성이 뛰어난 복합 장섬유 부직포에 관한 것으로, 그 기술 구성은 심초형 복합 장섬유로 이루어지는 부직포 웹을 적층하여 얻는 종래의 부직포에 있어서, 고융점 중합체가 저융점 중합체를 섬유의 길이방향으로 둘러싼 형태로 시스-코아(sheath-core)형, 측대측(side by side)형 또는 바다중의 섬(sea in Island)형 등으로 형성한 복합 장섬유 웹(web)의 스펀본드층 사이에 멜트 블로운층을 형성하고, 이를 열압착 엠보싱 결합시킨 복합 장섬유 부직포로서, 그 제조방법은 스핀 빔과 방사 노즐사이에 분배판을 게재시켜 코어부(芯部)에 고융점 중합체, 시이드부에 저융점 중합체를 노즐홀 쪽으로 유도하여 심초형 복합 장섬유를 제조하고, 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)를 형성한 다음, 이 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열압착 엠보싱 결합으로 고정시킴을 특징으로 하며, 본 발명 부직포는 양호한 유연성과 우수한 촉감 이외에 액체 통과 차단성과 강도가 뛰어나 생리대, 일회용 기저귀등 위생재 및 의료용 일회 용품등의 소재로 사용될 수 있는 장점을 가진다.

Description

복합 장섬유 부직포 및 이의 제조방법{Conjugated yarn macle of non-woven fabric and manufacturing method thereof}

본 발명은 우수한 촉감과 유연성을 가지며, 액체 차단성이 뛰어난 복합 장섬유 부직포에 관한 것으로, 보다 상세하게는 융점이 상이한 2종 이상의 올레핀계 중합체로 구성된 복합 장섬유 부직포 및 이 복합 장섬유 부직포의 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명 부직포는 양호한 유연성과 우수한 촉감 이외에 액체 통과 차단성과 강도가 뛰어나 생리대, 보호복, 일회용 기저귀등 위생용 및 의료용 일회용품 의 소재로 주로 사용되는 복합 장섬유 부직포를 제공하는 것이다.

본 발명의 명세서에서 사용되는 장섬유란 달리 언급하지 않는 한, 연속 필라멘트를 말한다. 또한, 스펀본드 부직포란 상기 연속 필라멘트의 장섬유로 구성된 부직포를 지칭하는 것으로, 용융된 열가소성 중합체를 다수의 방사구를 갖는 노즐에 압출시켜 얻은 필라멘트 웹(web)를 부분적으로 열 압착하여 얻은 장섬유 부직포를 말한다. 이 경우, 방사구를 통해 압출되는 필라멘트는 연신 과정에서 냉각되므로, 연신된 장섬유는 무작위의 다공질 벨트 위에 느슨한 형태로 쌓이게 되어 웹(web)을 형성하게 되고, 이 웹을 부분적으로 열 압착함으로써 물리적 일체성 및 치수 안정성을 부여하게 된다. 이와같은 스펀본드 부직포의 제조방법에 관하여는 미국특허 USP 4,340,563호 및 USP 3,692,618호등에 개시되고 있다.

그러나, 종래에 공지된 폴리프로필렌 장섬유로 제조된 스펀본드 부직포는 결정 영역이 많아 유연하지 못하고, 우수한 촉감을 갖지 못하는 결점이 있고, 폴리에틸렌 장섬유로 제조된 스펀본드 부직포는 비교적 유연하고 양호한 촉감은 가지나, 방사에 어려움이 있고, 장섬유 부직포의 강도가 떨어지며, 신도가 높아서 기저귀, 생리대와 같은 의료용 위생재나 산업용으로 사용할 수 없는 문제점이 있다.

또한 폴리에틸렌을 초성분으로 하고, 열가소성 폴리머인 폴리프로필렌을 심(芯)성분으로 하는 심초형 복합 장섬유로 이루어지는 장섬유 부직포가 일본국 공개특허 특개소 55-0483호, 특개평 2-182960호 및 특개평 5-263353호등에 소개되고 있으나, 이들 종래의 복합 장섬유는 방사도중 섬유가 끊어지는 사절현상이 자주발생하여 세 데니어의 섬유를 얻기 어려우며, 유연성이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 중합체의 특성을 향상시키기 위해 메탈로센 촉매를 사용한 폴리프로필렌 수지의 복합섬유 부직포가 제안되기도 하였었다. 그러나, 종래에 공지된 일반섬유 또는 복합섬유 부직포는 위생재 또는 의료용과 같이 피부접촉 감촉성이 요구되는 용도로는 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 폴리에틸렌 장섬유의 유연한 특성과 폴리프로필렌 장섬유의 저신도, 고강력 특성을 조합함으로서 유연하면서도 역학적 특성이 우수한 복합 장섬유 부직포를 제공함을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 복합 장섬유 부직포의 제조에 있어서, 폴리에틸렌 중합체가 폴리프로필렌 중합체를 섬유의 길이방향으로 둘러싸서 주변 표면을 형성한 심초형 복합 장섬유로 이루어 진 부직포 웹을 부분적으로 결 합시켜 복합섬유 부직포를 얻게 된다.

기존의 복합섬유 방사에 있어서, 사절의 빈도수가 많아 방사 안정성이 떨어지는 것과 세 데니어 방사가 어려워지는 이유는 특성이 다른 2종 이상의 폴리머가 방사구금에 도달하기까지 점도 및 열적 안정성에 변화가 일어나기 때문이다 .

따라서 본 발명에서는 스핀 빔과 방사 노즐사이에 분배판을 삽입하여, 이종의 중합체가 점도 및 열적 안전성에 변화가 일어나지 않고 방사 노즐에 공급함으로써, 사절 빈도수를 줄이고, 세 데니어 방사를 성공적으로 수행할 수 있도록 하였다.

도 1은 본 발명 복합 장섬유 부직포의 제조방법을 나타내는 공정 개략도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1, 2 : 익스트루더(extruder) 3 : 스핀 빔

4 : 분배판 5 : 노즐

6 ,7 : 중합체

본 발명은 심초형 복합 장섬유로 구성된 웹을 엠보싱 결합시킨 스펀본드 부직포로서, 본 발명의 심초형 복합 장섬유는 두 종류이상의 성분 중합체로 구성할 수 있으나, 이하 두 성분으로 구성된 복합 장섬유 부직포에 대해서 설명한다.

두 성분의 중합체는 크게 분류하면, 고융점 중합체 및 저융점의 중합체로 대별할 수 있다.

복합 장섬유용 고융점 중합체는 폴리올레핀 중합체, 폴리아미드, 폴리에스테르 및 이들의 브랜드 공중합체로부터 선택되어진다. 고융점 중합체는 장섬유의 다른 성분 중합체 보다 융점이 5℃이상, 바람직하게는 10℃이상 높은 융점을 갖는다.

본 발명에서 고융점 중합체는 폴리프로필렌 수지가 이용되는데, 그 이유는 이들이 유연하면서도 우수한 강도를 갖기 때문이다. 본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌 수지는 프로필렌으로부터 유도되는 구성 단위 90몰% 이상, 바람직하게는 95몰% 이상 함유하는 중합체이다. 본 발명에서 프로필렌 중합체로서 상기 프로필렌 단독 중합체, 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체를 단독 또는 둘 이상 조합하여 사용할 수 있다. 본 발명에서 복합 장섬유 제조에 사용되는 저융점 중합체로는 상기 폴리 프로필렌 이외에 폴리에틸렌 예를들면, 고밀도 폴리에틸렌, 중간밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌등을 들 수 있다. 저융점 중합체 성분에 적합한 올레핀 중합체는 선택된 올레핀 중합체가 바람직하게는 상기용융 온도 차 범위에 따라 고융점 성분 중합체보다 낮은 저융점을 갖는 것이면 선택 될 수 있고, 바람직하게는 상업적 입수 용이성 때문에 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 블랜드 공중합체를 들 수 있다.

본 발명에서 복합 장섬유의 고융점 중합체와 저융점 중합체의 구성비율은 섬유의 전체 중량 기준 90/10∼10/90 이며, 바람직하기는 80/20∼20/80이고, 더욱 구체적으로는 80/20, 70/30, 50/50, 40/60의 비율을 갖게 된다.

본 발명에서 복합 장섬유의 구조형태는 고융점 중합체를 중심부로 하여 섬유의 길이 방향으로 둘러싸서 된 시스-코어(sheath-core)형, 측대측(side by side)형 또는 바다중의 섬(Sea in Island)형으로 구분할 수 있다.

또한 기존의 설비에서는 섬유 형태가 다른 복합섬유를 생산하기 위해서 구금 노즐을 변경해야 하는 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 섬유형태에 따라 분배판을 달리 하므로서 용이하게 섬유의 형태를 시스-코어형, 측대측형 및 바다중의 섬 형태를 형성시킬 수 있게 된다.

일반적으로 복합 장섬유는 성분 중합체를 용융하여 제조한다. 성분 중합체는 별개의 익스트루더(1),(2)에서 각각 용융된 폴리머를 혼련시켜 제조된다. 용융된 성분 중합체는 각각의 익스트루더(2), (3)에 그림3의 스핀 빔으로 이송되고, 그림4의 분배판에서 섬유형태가 시스-코아형인 경우, 고융점 중합체는 7번 위치로, 저융점 중합체는 각각 6번 위치로 인도되며, 여기에서 하부로 모여 5번 노즐 구멍을 통해 방사된다. 노즐 구멍을 통과한 이 성분 필라멘트는 전형적으로 공기 흐름에 의해 급냉되고, 고화된 다음 연신된다. 연신된 필라멘트는 다공질의 연속 벨트상에집적되어 웹을 형성한다.

본 발명에 있어서, 복합섬유의 데니어는 5.0d이하, 바람직하게는 3.0d 이하, 더욱 바람직하게는 2.0d이하이다. 그 이유는 이와같은 섬도에서는 매우 유연한 부직포를 얻을 수 있기 때문이다.

본 발명에서는 복합 장섬유로 형성된 부직포 웹은 임의의 적합한 엠보싱 형태의 결합 방법에 의하여 결합시킨다. 일반적으로 바람직한 결합방법은 결합 로울등에 의해 부분적으로 형성되는 닙을 통해 웹의 일정 부위에 결합점을 형성케 하고, 이 결합점에 의하여 물리적 일체성과 치수 안정성을 부여하게 된다.

복합 장섬유로 구성된 부직포는 약 5gsm 내지 170gsm, 바람직하게는 10gsm 내지 약 100gsm 의 기초 중량을 갖는다.

복합 장섬유로 구성된 부직포는 한개의 부직포층 또는 한개 이상의 추가 부직포층으로 결합된다. 일반적으로 다층의 스펀본드층은 액체 및 미생물의 차단성을 향상시키기 위하여 스펀본드층 사이에 멜트 블로운층을 적층하여 스펀본드/멜트블로운/스펀본드 구조의 다층 복합 장섬유 부직포를 형성하게 된다. 여기에서 스펀본드층과 멜트 블로운층은 한 개 이상이 될 수 있다.

이하, 실시예에 의하여 본 발명 복합 장섬유 부직포에 대하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

다음의 실시예는 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 이하, 아래 실시예 중복합 장섬유 부직포의 각종 특성의 측정 및 평가 방법은 다음과 같은 방법에 의해 분석하였다.

(1) 인장강도 : 인스트론사(Instron사)의 인장 강신도 측정 설비를 사용하여 ASTM D1682-64법에 의하여 시료폭 5cm, 시료장 7.5cm 의 시료편를 인장 속도 300 mm/min의 조건으로 측정함.

(2) 인장신도 : 상기 (1)의 방법으로 측정한 최대 인장강력시의 신도를 구함.

실시예 1 - 4

각 실시예에서 시이드와 코아형 복합 장섬유사 부직포 제조에 있어서, 시이드를 구성하는 중합체를 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE) 또는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)를 사용하였으며, 코아 부분은 폴리프로필렌 중합체를 사용하여 스펀본드계 복합 장섬유 부직포를 제조하였다. 기초 중량은 20∼18g/㎡로 하였다. 폴리에틸렌 칩을 익스트루더에서 용융, 혼련시키고, 스핀 펌프에서 일정한 량으로 스핀 빔에 공급하고, 스핀 빔 하부 분배판을 통하여 복합장섬유의 외피를 형성하도록 노즐 구멍으로 공급 방사하였다. 코아 부분을 형성하는 폴리프로필렌은 익스트루더에서 용융시키고, 스핀 펌프와 스핀 빔 및 분배판으로 유도되어 노즐 홀을 통하여 복합 장섬유의 코아 부분이 되도록 방사한다. 복합 장섬유로 방사된 필라멘트는 대략 20∼16℃의 온도를 갖는 공기흐름에 의해 냉각 및 고화 시키고, 상부의 공기흐름과 웹이 집적되는 다공질 벨트의 흡입 공기에 의해서 연신 및 이동되고, 부직포 웹이 적층하여 부직포를 형성한다. 이때 얻어지는 복합 장섬유의 섬도는 1∼3 de'의 굵기를 갖는다. 형성된 웹은 열 엠보싱롤에 의해 열융착 결합됨으로서 형태안정성과 역학적 특성을 갖는 복합 장섬유 부직포 시트가 된다.

이렇게 하여 얻어진 복합 장섬유 부직포의 중량, 강도 및 유연성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

실시예 5 - 6

복합 장섬유를 제조하는 공정은 실시예 1과 동일하며, 복합장섬유 스펀본드 사이에 멜트 블로운층을 부여하여 다층 복합 장섬유 부직포를 제조하였다. 기초중량은 17∼15g/㎡으로 하였으며, 다층 복합 장섬유 부직포의 중량, 강도 및 유연성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

비교예 1 -2

폴리프로필렌 중합체를 익스트루더에 모두 공급시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 폴리프로필렌 장섬유 부직포를 제조하였다. 다만, 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 열 엠보싱 결합온도는 복합장섬유 부직포의 결합온도 보다 10∼20℃ 높게 하였다. 이 복합 장섬유 부직포의 중량, 강도 및 유연성을 측정하여 표 1에 나타내었다.

실시예	중합체비율(%)	중량(gsm)	강도(kg/5cm)	신도(%)	유연성
실시예	LDPE	중량(gsm)	MDPE	HDPE	유연성	PP	MD	CD	MD
실시예 1	30	-	-	70	20	4.0	2.2	90	◎
실시예 2	-	50	-	50	20	3.8	2.0	92	◎
실시예 3	-	-	60	40	18	3.4	1.8	87	◎
실시예 4	20	-	-	80	18	3.6	2.0	86	Ｏ
실시예 5	-	10	-	90	17	3.1	1.5	55	Ｏ
실시예 6	-	-	30	70	15	2.8	1.6	60	Ｏ
비교예 1	-	-	-	100	20	4.4	2.5	70	△
비교예 2	-	-	-	100	17	3.4	1.8	70	△

* ◎ : 매우 우수 Ｏ : 우수 △ : 보통

본 발명의 복합 장섬유 부직포는 유연성, 촉감 및 액체 차단성이 우수하므로 일회용 기저귀, 생리대의 백시트 및 탑시트등 위생재료의 소재로 적용할 수 있다. 또한 상기 위생용 재료 이외에 의료용과 포장재등의 산업재의 소재로 적절히 사용될 수 있게 된다.

Claims

심초형 복합 장섬유로 이루어진 부직포 웹을 적층하여 얻은 부직포에 있어서, 고융점 중합체가 저융점 중합체를 섬유의 길이방향으로 둘러싼 형태로 시스-코아(sheath-core)형, 측대측(side by side)형 또는 바다중의 섬(sea in Island)형 등의 장섬유 웹(web) 스펀본드층 사이에 멜트 블로운 섬유층을 형성하고, 웹에 형성된 결합점에 의해 엠보싱 결합·고정됨을 특징으로 하는 복합 장섬유 부직포.
청구항 1에 있어서,

상기 고융점 중합체가 폴리올레핀 중합체, 폴리아미드, 폴리에스테르 및 이들의 브랜드 공중합체로 부터 선택된 것임을 특징으로 하는 복합 장섬유 부직포.
청구항 1에 있어서,

상기 저융점 중합체는 폴리프로필렌 중합체, 폴리에틸렌 특히 고밀도, 저밀도 및 중밀도 폴리에틸렌으로 부터 선택된 것임을 특징으로 하는 복합 장섬유 부직포.
청구항 1에 있어서,

엠보싱 결합은 상기 웹에 형성된 결합점의 열 압착에 의해 서로가 부분적으로 접합된 것을 특징으로 하는 복합 장섬유 부직포.
청구항 1에 있어서,

복합 장섬유 웹과 멜트 블로운 섬유가 복합된 다층구조의 부직포임을 특징으로 하는 복합 장섬유 부직포.
복합 장섬유 부직포의 제조방법에 있어서, 스핀 빔과 방사 노즐사이에 분배판을 게재시켜 코어부(芯部)에 고융점 중합체, 시이드부에 저융점 중합체를 각 각의 노즐홀 쪽으로 유도하여 방사함으로써, 심초형 복합 장섬유를 제조하는 공정과 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하는 공정과 이 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열·압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킴을 특징으로 하는 복합 장섬유 부직포의 제조방법.
청구항 6에 있어서,

고융점 중합체는 저융점 중합체보다 적어도 5℃ 이상 융점이 높은 것을 사용함을 특징으로 하는 복합 장섬유 부직포의 제조방법.