KR20040039671A - 스판본드 부직포 위생재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면감촉이 우수하고 물리적 특성이 양호한 일회용 기저귀 및 생리대에 적용되는 폴리올레핀계 스펀본드 부직포 위생재에 관한 것으로, 폴리올레핀계 스판본드 부직포의 제조방법에 있어서, 지방산아미드 화합물이 1∼50중량% 첨가된 마스터 칩(Chip)을 폴리프로필렌 수지에 대하여 0.5∼10중량% 첨가하고, 용융 방사와 동시에 컨베이어 벨트상에서 생성된 부직포에 65∼200℃의 열을 가하여 정마찰계수가 0.1∼0.4가 되도록 에이징 하여 부직포의 표면 마찰계수를 저감시켜 유연성을 향상시킨 스판본드 부직포를 제조하는 방법과 이 부직포로 구성된 위생재에 관한 것으로, 본 발명 스판본드 부직포는 접착성이 우수하고 유연성이 뛰어나 촉감이 좋으며, 특히 방사성과 균일성이 우수한 장섬유 부직포를 제공하게 된다.

Description

스판본드 부직포 위생재 및 그 제조방법{Spun-bond non-woven fabric sanitony napkin and manufacturing method thereof}

본 발명은 폴리올레핀계 스판본드 부직포 위생재에 관한 것으로, 특히 표면 감촉이 우수하고, 물리적 특성이 양호한 일회용 기저귀 및 생리대 등에 적용되는위생재용 스판본드 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.

장섬유 부직포의 대표적인 예로서, 스판본드 부직포는 용융 방사구금에서 토출되는 장섬유를 그대로 견인·연신시키고, 이를 개섬한 다음, 포집 콘베어상에서 장섬유 플리스(fleece)를 얻고, 이 장섬유들을 적당한 수단으로 상호 교락 또는 열융착시켜 제조하므로, 단섬유로 이루어지는 단섬유 부직포에 비하여 인장강도등 기계적 특성이 우수하고, 또 용융방사한 장섬유를 그대로 개섬·집적하여 부직포를 얻기 때문에 단섬유를 건식법이나 습식법으로 개섬·집적하여 얻는 부직포에 비해서 생산성이 높은 잇점이 있으므로 최근에 그 생산량이 크게 증가하고 있다.

특히, 폴리올레핀계수지 중 폴리프로필렌수지를 이용한 스판본드 부직포는 폴리아미드계 또는 폴리에스테르계 수지의 것과 대비하여 열융착성이 우수하고 가공이 쉽게 이루어지며 유연성이 우수하므로, 일회용 기저귀나 생리대와 같은 위생재로서 대폭적인 수요증대가 이루어지고 있다.

그러나, 열융착성 복합 장섬유 부직포의 열 융착 성분으로 쓰이는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체와 같은 올레핀계 중합체는 에틸렌 또는 에틸렌 및 프로필렌 의 분자쇄 중에 폴리프로필렌수지 보다도 비교적 저융점, 저결정성 또는 저연화점을 갖는 수지가 도입되고, 또 이들은 에틸렌 또는 에틸렌과 프로필렌의 첨가율에 따라 섬유 상호간 또는 섬유와 금속간의 마찰저항이 커지게 되는 경향이 있다.

이 때문에 방사노즐 구멍에서 토출된 사조가 금속제의 에어사커로 견인되어질 때, 금속 상호간 또는 금속과 섬유간의 마찰에 의해 섬도반(纖度斑)이 발생하거나 섬유가 다발을 이루어 개섬이 잘 안되는 문제점이 있다.

따라서, 마찰에 의해 장섬유가 속(束)을 이루어 섬도반이나 개섬 불량을 초래하여 불균일한 부직포를 형성하고, 또 장섬유 상호간의 거리가 짧아져서 고화장(固化長)이 길어진 사조가 미 용융상태 즉 저융점 또는 저연화점의 올레핀계 공중합체가 용융상태에서 접촉하여 사절현상이 자주 발생하므로 조업성이 떨어지는 폐단이 있었다.

한국특허 출원번호 제2000-33191호에서는 지방산 아미드 화합물을 함유하는 폴리올레핀계 수지를 용융.방사하여 얻은 부직포를 30∼60℃의 온도에서 5∼50시간동안 에이징(Aging) 처리함을 특징으로 하는 스판본드 부직포의 제조방법이 개시되어 있으며, 일본 공개특허 특개평10-88459호에는 올레핀계 2원(二元)공중합체 및 올레핀계 3원(三元)공중합체로 부터 선택된 적어도 1종의 저융점 또는 저연화점의 수지에 탄화수소계의 활재를 함유케 한 것을 제1성분으로 하고, 결정성 열가소성 수지를 제2성분으로 하여, 방사구금을 통하여 심초형 복합섬유를 용융방사하고, 스판본드방법에 의거 이면에 흡인장치가 달려있는 무단콘베어상에 장섬유 플리스를 포집시킨 다음, 이를 가열된 凹凸롤과 평활롤로 구성된 가공기의 가압롤 사이로 통과시켜 장섬유 상호간이 열융착된 장섬유 부직포를 제조하는 제법이 제안되고 있는 것입니다.

상기한 지방산 아미드 화합물을 함유하는 폴리올레핀계 수지를 사용하여 얻은 부직포를 일정한 온도 조건하에서 에이징처리를 하는 경우에는 에이징 시간이 5∼50시간 가량 소요되므로 다음과 같은 문제점이 있게 된다. 즉 에이징에 소요되는 별도의 공간과 시간이 필요하게 되며, 또한 에이징 방식이 롤에 감겨진 부직포에 이루어지게 되므로, 표면과 내면은 차이가 발생하여 균일한 에이징 효과를 얻을 수 없는 문제점이 있다.

또 상기 일본 공개특허 특개평 10-88459호의 제안은 부직포의 유연성과 촉감을 개선시키기 위해서 융점이 비교적 낮은 연질의 프로필렌 랜덤공중합체를 사용하며, 이경우, 방사성 저하를 방지하기 위해서 탄화수소계의 활제를 첨가하여 이를 개선 하고자 하였다. 하지만, 폴리프로필렌계수지 특히 프로필렌 단독 중합체가 가지는 특성인 내열성 및 강도에 문제가 있을 수 있으며, 프로필렌 랜덤공중합체에 탄화수소계의 활제를 다량 함유시킬 경우, 활제의 특성에 의해 부직포의 열접착성이 저하되는 문제가 있다.

도 1은 본 발명 스판본드 부직포의 제조공정을 나타내는 계통도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 익스트루더 2 : 웹형성장치

3 : 카렌더 4 : 드럼 드라이어 5 : 와인더

A: 방사공정 B : 열압착공정(Calendering)

C: 에이징공정 D : 권취공정(Winding)

본 발명에서 폴리올레핀계의 스판본드 부직포 특히, 폴리프로필렌계 수지 부직포의 특성인 강도, 내수성, 내열성 및 유연성을 유지하면서 방사성이 우수하고 특히 유연 발현성이 양호하여 위생재용 자재로서 필요로 되는 피부접촉 감촉성(이하 유연성)을 향상시키기 위해 부직포의 표면 마찰계수를 낮도록 하는 것이 절실히 요구되고 있다. 특히 기존의 유연 발현성 메카니즘으로는 일정온도 하에서 일정시간 에이징 처리를 하여야만 특성을 발현시킬 수 있으나, 본 발명에서는 생산과 동시에 에이징 처리를 함으로서 쉽게 유연성을 발현시킬 수 있게 한다.

본 발명은 열가소성 수지를 용융 방사하여 제조하는 스판본드 부직포에 관한 것으로, 열가소성 수지 중 우수하기로는 폴리올레핀계이고, 좀 더 우수하기로는 폴리프로필렌수지를 이용하는 경우이다. 스판본드 부직포의 유연성을 향상시키는 방법에는 여러 방법이 있을 수 있다. 즉, 2종의 수지를 복합 방사하는 복합부직포나 필라멘트를 극세화하여 유연성을 향상시키는 방법이 있다.

본 발명에서 스판본드 부직포의 제조방법은 통상적인 열가소성 수지를 용융 방사하여 고화시키고, 연신시켜 섬유로서의 특성을 지니게 한 다음, 연속적인 다공질 벨트상에 적층시켜 웹을 형성시키고, 칼렌더롤로 열압착 시킴으로서 형태안정성과 역학적 특성을 부여하게 하는 방법을 채택한다.

이하, 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

폴리프로필렌수지의 용융지수(Melt Index)는 통상적으로는 5∼200g/10분, 우수하기로는 10∼80g/10분이며, 보다 더 우수하기로는 30∼70g/10분의 범위가 적정하다. 부직포의 표면마찰계수를 낮게 하여 유연성을 부여하기 위해서는 첨가제를 첨가한다. 첨가제의 투입방법으로는 마스타 배치법(Master Batch)이 이용된다, 즉 폴리올레핀계 수지에 지방산 아미드화합물과 같은 첨가제를 첨가하여 만든 마스터 배치 칩(chip)을 폴리프로필렌 수지와 일정비율로 섞어서 이를 용융방사 시킴으로서 필라멘트 내에 첨가재가 혼입되도록 한다. 본 발명에서 부직포의 표면 마찰계수를 낮게 하는 지방산 아미드화합물인 첨가제로는 "뉴트론" (일본정화주식회사 제품)을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 칩화시 폴리올레핀계 수지에 첨가하는 첨가물(지방산 아미드 화합물)의 함량은 1∼50중량%가 적정하며, 보다 바람직하기로는 5∼30중량%이고, 가장 적합하기로는 10∼20중량%이다. 첨가물의 함량이 50중량%를 초과하는 경우에는 방사중에 섬유 상호간의 점착을 방해하고, 장섬유 부직포의 개섬성의 불량과 섬도반 의 발생으로 사절현상이 일어나 조업성이 떨어지는 폐단이 있으며, 함량이 5중량% 미만의 경우에는 충분한 유연성이나 고접착성 및 저온 접착성을 얻을 수 없게 된다. 원료인 폴리플로필렌수지에 첨가제가 함유된 마스터칩을 일정 비율로 익스트루더에 공급하고, 이를 용융. 혼련시킨 다음 다수의 오리피스로 구성된 구금을 통하여 방사하여 필라멘트화 시킨다. 이 때 익스트루더에 공급되는 첨가제가 함유된 마스터칩은 폴리플로필렌수지에 대하여 0.5∼10중량% 투입한다. 필라멘트 형성시, 지방산 아미드화합물인 첨가제의 일부는 필라멘트의 내부에 존재하게 된다.

방사된 필라멘트는 벌집모양의 챔버를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 고화되고, 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어벨트 하부로 흡입되는 공기압에 의해서 연신된 후, 컨베이어벨트 상에 장섬유 플리스(Fleece) 상태로 쌓이게 된다.

쌓여진 장섬유 플리스는 무단의 콘베이어벨트 위에 얹혀있는 상태에서 반송되고, 이때에 형태안정성을 부여하기 위해서 가열된 카렌더 로울러로 열압착시킨다. 열 압착에 따르는 접착면적이 한정되는 것은 아니지만, 카렌더 로울러의 구성이 한쪽은 접착면적이 10∼20%인 엠보스면을 이루고, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 로울러로 구성되어 있다. 또한 필라멘트의 내부에 함유된 첨가제가 효과적으로 필라멘트의 표면으로 이동하기 위해서는 열과 시간이 필수적으로 작용하여야 한다.

일반적으로, 공정중 부직포에 열을 가해주는 방법으로는 열풍공기 순환식 드럼방식과 일정한 온도로 유지되는 실린더 표면을 통과시키는 실린더 방식 및 열을 직접 조사하는 전기히터 방식 등이 있으나, 본 발명에서는 특정방식으로 한정하는 것은 아니며, 일정한 온도를 부직포에 부여하는 방식이면 어느 것이라도 좋다. 부직포에 부여하는 가열온도는 65∼200℃이나, 70∼150℃가 바람직하다.

상기한 방식으로 부직포를 직접 가열하거나 또는 주변의 가열된 공기로 부직포를 가열하면 필라멘트 내부에 혼입되어 있는 첨가제가 필라멘트의 표면부로 이동하게 되고, 이동된 첨가제는 필라멘트의 표면에 돌출하여 부직포의 표면 마찰계수를 저감시키게 되므로 유연성을 향상시키게 된다. 스판본드의 단위 면적당 중량은 한정하지는 않지만 통상적으로 5∼150g/㎡이며, 위생재 용도의 부직포의 경우, 단위 면적당 중량은 13∼20g/㎡인 것이 적정하다.

이하, 실시예에 의거 본 발명을 구체적으로 설명한다.

실시예중 각종 물리적 특성의 측정과 평가는 다음과 같이 하였다.

(1) 인장강도: 인스트론사(Instron사)의 인장 강신도 측정설비를 이용하여 ASTM

D1682-64에 의거 측정함.

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

(3) 정마찰계수: ASTM-D1894의 정마찰계수 측정법에 준하여 측정함.

(4) 피부접촉감촉성: 관능검사를 하여 평가함.

◎ : 우수, ○ : 양호, △ : 보통

실시예 1

스판본드 부직포 제조공정에서 유연성을 부여하기 위해 첨가제 칩의 투입율을 조정하여 지방산 아미드화합물의 함량을 0.2중량% 되게 하였고, 부직포에 80℃의 열을 가열하여 에이징 하였다. 온도부여는 열풍드럼 건조식 방식을 이용하여 생산과 동시에 부직포에 가열하였고, 제조조건 및 평가결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 2

제조조건은 실시예 1 중 첨가제 투입율을 0.3중량%,에이징 온도를 100℃ 하여 제조하였으며, 평가항목에 대한 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 1

실시예 1에서 에이징 온도를 50℃로 하여 제조하였다. 제조조건 및 평가결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 2

실시예 1에서 첨가제의 투입율을 0.05중량%로 하여 제조하였다. 제조조건 및 평가결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 3

실시예 1에서 에이징 온도를 220℃로 하여 제조하였다. 표 1에 측정한 결과를 나타내었다. 과도한 열에 의해 부직포가 취화되는 현상이 일어나고, 역학적 특성과 감촉특성이 위생자재에 적합하지 못한 결과를 가져왔다.

표 1

항목	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3
첨가량(%)	0.2	0.3	0.2	0.05	0.2
방사성	◎	◎	◎	◎	◎
에이징 온도(℃)	80	100	50	80	200
정마찰계수	0.27	0.20	0.50	0.45	0.18
피부접촉감촉성	◎	◎	△	△	△
중량(gsm)	18	18	18	18	18
강도(kg/2.5cm)	MD	1.9	1.8	2.0	1.9	1.6
	CD	1.0	1.0	1.2	1.0	0.8
신도(%)	MD	56	50	60	56	35
	CD	67	60	68	67	45

본 발명은 표면감촉이 우수하고 물리적 특성이 양호한 일회용 기저귀 및 생리대에 적용되는 위생재용 폴리올레핀계 스판본드 부직포에 관한 것으로, 본 발명 스판본드 부직포는 접착성이 우수하고 유연성이 뛰어나 촉감이 좋으며, 특히 방사성과 균일성이 우수한 장섬유 부직포를 제공하게 된다.

Claims (3)

1. 폴리올레핀계 스판본드 부직포의 제조방법에 있어서, 지방산아미드 화합물이 1∼50중량% 첨가된 마스터 칩(Chip)을 폴리프로필렌 수지에 대하여 0.5∼10중량% 첨가하고, 용융 방사와 동시에 컨베이어 벨트상에서 생성된 부직포에 열을 가하여 정마찰계수가 0.1∼0.4가 되도록 에이징함으로써 부직포의 표면 마찰계수를 저감시켜 유연성을 향상시킴을 특징으로 하는 스판본드 부직포의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   에이징 온도를 65∼200℃로 함을 특징으로 하는 스판본드 부직포의 제조방법.
3. 제 1 및 제2항에 의하여 제조된 폴리올렌핀계 스판본드 부직포로 이루어짐을 특징으로 하는 부직포 위생재.