KR20080087552A - 기능성 폴리올레핀 단섬유 및 이의 제조방법과 이를 이용한부직포 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기능성 폴리올레핀 단섬유 및 이의 제조방법과 이를 이용한 부직포에 관한 것으로, 제1폴리올레핀계 수지와 기능성 마스터배치를 혼합하여 용융시키되, 상기 기능성 마스터배치는 제2폴리올레핀계 수지, 황토 성분, 은 성분이 포함되며, 상기 수지와 마스터배치를 함께 용융시키는 용융 단계;상기 용융물을 250 ℃ 내외의 방사온도에서 80 내지 200 m/min의 속도로 방사하는 단계;상기 방사된 미연신사를 연신비 1.1 내지 3.0, 예열 온도 50 내지 80 ℃로 연신 하는 단계;상기 연신된 필라멘트에 권축을 부여하는 크림핑 단계;상기 권축이 부여된 필라멘트에 방사유제 에멀젼이 포함된 액상수지를 표면에 부착시키는 표면처리 단계;상기 표면 처리된 필라멘트를 열고정 후 미리 설정된 길이만큼 절단하는 단섬유형성 단계를 포함하는 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법을 제공한다.
황토, 서멀본드, 단섬유, 부직포, 항균성, 원적외선

Description

기능성 폴리올레핀 단섬유 및 이의 제조방법과 이를 이용한 부직포{Functional Polyolefin staple fiber and method for fabricating the same and non-wovens using thereof}
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조공정도.
본 발명은 기능성 폴리올레핀 단섬유 및 이의 제조방법과 이를 이용한 부직포에 관한 것으로, 특히 기능성 마스터배치를 이용하여 항균성 및 원적외선 효과가 부여되는 부직포용 단섬유로서 기능성 폴리올레핀계 단섬유 및 이의 제조방법과 이를 이용한 부직포에 관한 것이다.
본 발명에서 부직포라 함은, “방적, 제직, 편성에 의한 공정 없이 섬유 집합체를 화학적 작용이나 기계적 작용 또는 적당한 수분과 열처리에 의해 섬유 상호간을 결합한 포(布)형상을 갖는 것”으로 섬유를 기본 원료로 하여, 이것을 시트화 한 다음, 섬유간에 어떠한 결합력을 주어, 포를 안정화시켜 제조한다. 여기에는 단섬유(Staple fiber)를 가지고 제조되는 서멀 본드, 레진 본드, 니들 펀치, 스펀 레이스, 습식, 멜트 블로운 부직포가 있으며, 장섬유(Filament)로는 스펀 본드, 토우 개섬 부직포가 이에 속한다. 그 밖에 원료 모노머에서 형성되는 공정상에 있어 일부는 방사공정, 즉 섬유화 공정을 거치지 않고 필름에서부터 바로 섬유시트(Web, 웹)를 얻을 수 있는 방법도 있다.
한편, 폴리올레핀계로 제조된 부직포는 유연한 촉감을 지니면서도 우수한 기계적 강도, 저비중, 내부식성, 내수성으로 인해 냅킨, 유아용 기저귀, 생리대, 냅킨, 필터 등으로 사용된다. 특히, 폴리프로필렌 단섬유는 특유의 낮은 융점 및 우수한 내화학성으로 인해 주로 캘린더 본딩 공법 또는 에어스루 본딩공법을 통해 서멀 본드 부직포로 가공되며, 기저귀, 생리대 등의 위생용품 표면제로 주로 사용된다.
따라서, 이러한 위생용품의 중요한 특징은 항균성 및 방취성 뿐만 아니라부드러운 촉감과 피부 자극이 없어야 한다는 것이다.
이에 따라 대한민국 공개특허 제1996-3672호에서는 폴리프로필렌 수지에 은화합물과 지르코늄 화합물을 함유하는 항균성 비다공질 무기세라믹 및 원적외선 방사성 산화물 세라믹을 첨가하여 폴리프로필렌 마스타 배치와 일반 부직포용 폴리프로필렌 수지를 혼합 용융방사하여 웹을 형성하고 열접착시킴으로 특징으로 하는 항균 방취성 및 방사성이 우수한 폴리프로필렌 장섬유 부직포의 제조방법이 제안되었다.
그러나, 상기 특허에서 적용된 무기 세라믹은 입자들의 분산성 조절이 어렵고, 2 데니어 이하의 세데니어 방사 시에는 미립자에 의한 압력상승으로 사절 등의 문제가 있다.
또한, 대한민국 특허발명 제536004호에서는 키토산10 내지 20 중량부, 키토산 반응촉매 2.0 내지 4.0 중량부, 흡수제(Pepol) 0.5 내지 1 중량부 및 황토 지장수 75 내지 85 중량부를 혼합한 가공조액을 폴리아마이드 또는 폴리올레핀계의 장섬유 스판본드 부직포에 키스로울 및 스프레이 분산방식에 의해 도포 및 건조시킴을 특징으로 하는 원적외선 방사와 항균소취의 복합기능을 갖는 스펀본드 부직포의 제조방법이 제안된 바 있다.
상기 키스로울 및 스프레이 도포 시에는 함유 물질의 균일 분산이 어려울 수 있으며, 상기의 복합기능의 효과가 발현될 수는 있겠으나, 열적 안정성이나 부착성이 떨어질 수 있는 단점이 있다.
상기 제안된 기술들은 항균성을 발현하는 공통적인 특징이 있으나, 장섬유로 이루어지는 스판 본드 방식으로 제조되었다. 스펀 본드 부직포는 단섬유 서멀 본드 부직포에 비해 높은 인장강도를 보이나, 부드러운 촉감은 떨어진다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 황토 성분이 함유된 기능성 마스터배치를 이용함으로써 우수한 항균성과 방취성 및 원적외선 효과를 나타내는 기능성 폴리올레핀 단섬유 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 황토 성분이 함유된 기능성 마스터배치의 비율을 조절하여 항균성과 원적외선 효과를 변화시킬 수 있는 기능성 폴리올레핀 단섬유 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 상기의 성질이 장시간 유지되고, 촉감이 부드러운 기능성 폴리올레핀 단섬유 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법에 있어서, 제1폴리올레핀계 수지와 기능성 마스터배치를 혼합하여 용융시키되, 상기 기능성 마스터배치는 제2폴리올레핀계 수지, 황토 성분, 은 성분이 포함되며, 상기 수지와 마스터배치를 함께 용융시키는 용융 단계;상기 용융물을 250 ℃ 내외의 방사온도에서 80 내지 200 m/min의 속도로 방사하는 단계;상기 방사된 미연신사를 연신비 1.1 내지 3.0, 예열 온도 50 내지 80 ℃로 연신 하는 단계;상기 연신된 필라멘트에 권축을 부여하는 크림핑 단계;상기 권축이 부여된 필라멘트에 방사유제 에멀젼이 함유된 액상수지를 표면에 부착시키는 표면처리 단계;상기 표면 처리된 필라멘트를 열고정 후 미리 설정된 길이만큼 절단하는 단섬유형성 단계를 포함하는 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 용융단계에서 제1폴리올레핀계 수지가 80 내지 95 중량%와 기능성 마스터배치가 5 내지 20 중량%의 함량으로 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 기능성 마스터배치에 제2폴리올레핀계 수지가 74.8 내지 94.9 중량%, 황토 성분이 5 내지 25 중량%, 은 성분이 0.1 내지 0.2 중량%의 함량으로 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 액상수지가 폴리올레핀 단섬유 100을 기준으로 0.3 내지 1 중량부로 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1폴리올레핀계 수지가 호모폴리프로필렌인 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1폴리올레핀계 수지가 호모폴리프로필렌이며, 용융지수(M.I.)가 4 내지 35 g/10 min, 아이소택틱지수(I.I.)가 90 중량%이상, 용융점(Tm,DSC)이 160 내지 165 ℃인 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 황토 성분에 포르말린이 더 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 포르말린이 황토성분 100을 기준으로 15 내지 20 중량부로 포함된 기능성 폴리올레핀 단섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 기능성 마스터배치에 산화방지제, 자외선안정제, 공정안정제 및 백색안료와 같은 착색제로 이루어진 군에서 1 이상 선택된 첨가제가 더 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 첨가제가 기능성 마스터배치 100을 기준으로 0.1 내지 3 중량부로 더 포함된 기능성 폴리올레핀 단섬유의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 기능성 폴리올레핀계 단섬유에 있어서, 제1폴리올레핀계 수지와 기능성 마스터배치가 혼합되어 이루어지되, 상기 기능성 마스터배치는 제2폴리올레핀 수지, 황토 성분, 은 성분이 포함되며, 상기 수지와 마스터배치로 형성된 단섬유 표면에 방사유제 에멀젼이 함유된 액상수지가 도포된 기능성 폴리올레핀계 단섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1폴리올레핀계 수지가 80 내지 95 중량%와 기능성 마스터배치가 5 내지 20 중량%의 함량으로 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 기능성 마스터배치에 제2폴리올레핀계 수지가 74.8 내지 94.9 중량%, 황토 성분이 5 내지 25 중량%, 은 성분이 0.1 내지 0.2 중량%의 함량으로 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 액상수지가 폴리올레핀 단섬유 100을 기준으로 0.3 내지 1 중량부로 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1폴리올레핀계 수지가 호모폴리프로필렌인 기능성 폴리올레핀계 단섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1폴리올레핀계 수지가 호모폴리프로필렌이며, 용융지수(M.I.)가 4 내지 35 g/10 min, 아이소택틱지수(I.I.)가 90 중량%이상, 용융점(Tm,DSC)DL 160 내지 165 ℃인 기능성 폴리올레핀계 단섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 황토 성분은 포르말린이 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 포르말린이 황토성분 100을 기준으로 15 내지 20 중량부로 포함된 기능성 폴리올레핀 단섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 기능성 마스터배치에 산화방지제, 자외선안정제, 공정안정제 및 백색안료와 같은 착색제로 이루어진 군에서 1 이상 선택된 첨가제가 더 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 첨가제가 기능성 마스터배치 100을 기준으로 0.1 내지 3 중량부로 더 포함된 기능성 폴리올레핀 단섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 기능성 폴리올레필렌계 단섬유 또는 제 11항 내지 제 20항 중 어느 한 항의 단섬유를 이용하여, 서멀본딩법에 의해 제조되는 기능성 폴리올레핀계 부직포를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 서멀본딩법이 캘린더 본딩공법 또는 에어스루본딩공법인 기능성 폴리올렌핀계 부직포를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 캘린더 본딩공법이 단섬유를 80 내지 150 mpm의 속도로 카딩한 후, 부직포 웹을 제조하여 상기 웹을 약 140 내지 165 ℃로 설정된 핫롤 사이를 통과하면서 섬유간의 열융착이 일어나 제조된 기능성 폴리올레핀계 부직포를 제공한다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않 게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조공정도를 나타낸 것이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 제조방법은 폴리올레핀계 수지와 기능성 마스터배치를 가지고 용융 단계, 방사 단계, 연신 단계, 크림핑 단계, 표면처리 단계, 단섬유형성 단계로 진행될 수 있다.
상기 단계를 좀 더 자세히 설명하면, 기능성 폴리올레핀계 단섬유는 폴리올레핀계 수지와 기능성 마스터배치를 혼합하여 용융시키는 단계(용융 단계), 상기 용융물을 방사하여 미연신사를 제조(방사 단계)하게 된다. 상기 방사된 미연신사는 연신 단계를 거쳐 연신된 필라멘트에 권축을 부여하는 크림핑 단계가 진행된다. 상기 권축된 필라멘트에 친수성 방사유제 에멀젼이 함유된 액상수지를 표면에 부착(표면처리 단계)시키고 열고정 후, 소정의 길이만큼 절단(단섬유형성단계)하여 단섬유를 형성시킨다.
본 발명에 따른 단섬유의 원재료는 제1폴리올레핀계 수지와 기능성 마스터배치로 이루어질 수 있으며, 상기 제1폴리올레핀계 수지가 80 내지 95 중량%, 기능성 마스터배치가 5 내지 20 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
상기의 기능성 마스터배치는 제2폴리올레핀계 수지, 황토 성분, 은(Silver) 성분이 포함될 수 있으며, 상기 기능성 마스터배치는 폴리올레핀계 수지 74.8 내지 94.9 중량%, 황토 성분이 5 내지 25 중량%, 은 성분이 0.1 내지 0.2 중량%가 포함됨이 바람직하다.
또한, 상기 황토 성분에는 포르말린이 더 포함될 수 있는데, 상기 포르말린이 황토 성분 100을 기준으로 15 내지 20 중량부가 포함됨이 바람직하다.
상기 황토 성분이 상기 범위 미만으로 포함될 경우 항균성 및 원적외선 효과 발현에 문제가 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 방사 시 사절과 같은 사물성이 저하되고, 서멀본딩 시 결합력이 약해져 생산성이 저하되는 문제가 있다.
한편, 상기 기능성 마스터배치에는 첨가제가 더 포함될 수 있는데, 상기 첨가제는 산화방지제, 자외선안정제, 공정안정제 및 백색안료와 같은 착색제로 이루어진 군에서 1 이상 선택되어 첨가될 수 있으며, 상기 첨가제가 기능성 마스터배치 100을 기준으로 0.1 내지 3.0 중량부로 포함됨이 바람직하다.
상기의 폴리올레핀계 수지는 바람직하게 호모폴리프로필렌(hPP)일 수 있다.상기 호모폴리프로필렌은 용융지수(M.I.)가 4 내지 30 g/10 min이고, 아이소택틱 지수(I.I.)가 90 이상, 용융점(Tm,DSC)이 160 내지 165 ℃인 것이 바람직하다. 상기 호모프로필렌은 특유의 낮은 융점 및 우수한 내화학성으로 인해 기저귀나 생리대 등 위생용품의 표면재로 사용될 수 있다.
상기 황토 성분은 물질을 활성화시키는데 가장 효력 있는 생명광선이라고 불 리는 인체친화성 원적외선을 대량 흡수하고 방사하는데, 황토의 가장 근본적인 효능은 이 원적외선이라고 할 수 있다. 황토는 표면이 넓은 벌집구조로 수많은 공간이 복층 구조를 이루고 있다. 이 스폰지 같은 구멍 안에 태양광선 중 원적외선이 다량으로 흡수, 저장, 방사되어 다른 물체의 분자활동을 자극한다. 따라서 유기물과도 반응하며, 황토가 피부의 지방 등의 유기물 등의 노폐물을 흡수해 황토-유기물 복합체를 만들어 배출함으로서 혈액 순환을 촉진하여 건강을 증진시킨다. 그리고 황토는 음이온을 방출하는데, 이 음이온은 각종 오염으로부터 생활주변에 방출된 양이온을 흡착, 중화하여 생활환경을 쾌적하게 하며, 항균, 탈취, 방습 작용 등을 하여 인체에 매우 유익한 영향을 준다. 황토는 일반적으로 물을 함유하고 있지만 습도의 변화에 따라 황토가 가지고 있는 물분자를 방출하기도 하고 흡수하기도 하는 성질이 있다.
이러한 황토는 한반도를 비롯한 중국의 화북지방 황하 연안 등 주로 동북아에 집중적으로 분포되어 있으며, 주로 석영을 함유하면서 그 밖에 휘석 각섬석 등을 함유하는 황갈색 석회질로서, 실리카(SiO2)60내지 65 중량%, 철분 5 내지6 중량%, 알루미나(Al2O3)10내지 13 중량%, 마그네슘(Mg)과 나트륨(Na) 각 2 중량% 내외, 칼리 1.5 중량%, 석회 8 중량% 내외의 화학적 조성을 가지며, 분해력, 자정력, 흡수력 등이 뛰어나며 인체에 유익한 약성을 갖는 것으로 알려져 왔다.
또한, 황토는 산화철광물에 의하여 황색 또는 붉은 색을 띠는 것이 특징인데, 황색 또는 붉은 색을 띠지 않는 백토는 점토광물의 성질을 다소 가지고 있지만 산화철광물이 없기 때문에 산화철광물의 기능이 없는 셈이다. 이러한 산화철광물(주로 침철석, 페리하이드라이트, 적철석으로 구성됨)은 주위에 존재하는 중금속이나 방사성 물질을 흡수하는 성질을 띠고 있다.
이와 같이 황토는 암석이 풍화될 때 생성되는 중금속 같은 유해물질을 잡아 두는 역할을 하기 때문에 지하로 흘러 들어가는 지하수를 정화하는 성질이 있다.
또한 최근 들어 문제가 되는 산성비도 토양층을 지나는 동안 토양 및 암석 구성 광물들과 반응하면서 중화되는 것으로 밝혀졌다. 황토는 결국 자연환경을 정화하고 인간의 건강을 증진시키는 기능이 있기 때문에 예로부터 가옥의 재료로서 중요하게 쓰여졌으며, 식기나 기구로 만들어져 생활의 도구로도 활용되었다.
최근에는 황토에 대한 과학적 규명에 많은 연구가 이루어져 황토가 많은 양의 원적외선이 방출하고 유해 전자파를 차단할 수 있으며, 황토 한 스푼에는 수 억 마리의 미생물과 다양한 효소들이 촘촘히 들어 있어 이들이 순환작용을 하여 여러 면에서 인체에 매우 유익한 영향을 준다는 것이 과학적으로도 입증되었다.
상기 황토 성분에 포함되는 포르말린은 황토 속에 있는 유해한 미생물을 사멸시켜 살균, 항균성을 발현시키며 황토의 유익한 성질이 탁월하게 발휘되도록 한다.
또한, 상기 은 성분은 황토의 높은 흡수력과 원적외선 효과를 바탕으로 음이온 효과를 높임과 동시에 강력한 항균성을 극대화시키기 위해 포함될 수 있다.
상기 호모폴리프로필렌 수지를 250 ℃ 내외의 방사온도 및 80 내지 200 m/min의 방사속도로 방사하는 동시에 투입시스템을 이용하여 황토 조성물이 함유된 기능성 마스터배치가 5 내지 20 중량%가 되도록 혼합하여 미연신사를 제조한다. 상기의 미연신사를 연신비 1.1 내지 3.0 사이로 조절하고, 예열 온도 50 내지 80 ℃로 연신하여 크림퍼에서 권축을 부여하고, 친수성 방사유제 에멀젼이 함유된 액상수지를 크림핑된 연신사의 표면에 부착시킨다. 이후, 100 내지 200 ℃ 온도에서 8 내지 12분간 열고정하여 길이가 40 내지 65 mm가 되도록 절단하여 최종 섬유 섬도를 2 내지 10 데니어, 평균 신도를 300 내지 400%를 목표로 폴리올레핀 단섬유를 제조하였다.
상기 방사유제 에멀젼이 함유된 액상수지는 폴리프로필렌 수지가 고화될 때 마찰열을 완화시키는 대전방지 역할을 하며, 상기에서 제조된 기능성 폴리올레핀 단섬유 100을 기준으로 0.3 내지 1 중량부가 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 방법에 의해 단섬유가 제조되면 부직포를 제조하기 위한 서멀 본드 가공이 실시될 수 있다.
상기 서멀 본드 가공법은 캘린더 본딩 공법 또는 에어스루 공법이 사용될 수 있다.
본 발명에서 이용되는 캘린더 본딩 공법은 단섬유를 카딩한 후, 컨베이어에 적층된 웹이 140 내지 165 ℃로 설정된 두 개의 핫 롤(Hot Roll) 사이를 통과하면서 섬유간의 열융착이 일어나도록 하여 제조될 수 있다.
따라서 본 발명에서 캘린더 본딩 설비를 통해 서멀 본드 부직포를 제조함에 있어서, 열융착이 가장 양호한 핫 롤의 온도는 부직포 생산 속도, 롤의 엠보패턴의 형태, 롤의 셋팅 온도와 표면 온도의 차이 등의 캘린더 본딩 공법의 생산설비조건 과 원료로 사용한 단섬유의 섬도에 따라 달라질 수 있으므로 절대적인 결과치가 아닌 상대적인 결과치이다.
하기의 실시예를 통하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다.
실시예 1
(기능성 마스터배치의 제조)
마스터 배치는 폴리에틸렌(CAS NO. 9002-88-4) 수지 78.85 중량%, 황토분말 100을 기준으로 포르말린 16 중량부가 함유된 황토 분말(CAS NO. 1344-37-2) 21 중량%, 나노은 (CAS NO. 7440-22-4) 0.15 중량%, 첨가제로 기능성 마스터배치 100을 기준으로 산화 제2철 레드(Fe2O312RF)(1309-37-1)0.5중량부와 아연 산화철(ZnO, Fe2O3)(CASNO.12063-19-3)2.5중량부를 혼합하여 제조하였다.
(폴리올레핀 단섬유의 제조)
M.I.가 4 내지 35 g/10 min이고, I.I.가 90 중량% 이상인 호모폴리프로필렌 수지를 250 ℃ 내외의 방사온도 및 100 m/min의 방사속도로 방사하는 동시에 투입시스템을 이용하여 상기에서 제조된 마스터 배치가 10 중량% 함유되도록 혼합하여 미연신사를 제조하였다.
상기 미연신사를 연신비를 2 로 조절하고, 예열온도는 70 ℃로 연신하여 크림퍼에서 권축을 부여하고, 친수성 방사유제 에멀젼이 함유된 액상수지를 분사하여 방사유제의 함량이 전체 기능성 폴리올레핀 단섬유 100을 기준으로 0.5 중량부로 포함되도록 섬유표면에 부착시키고, 100 ℃에서 10분간 열고정한 후, 섬유의 길이를 50 mm로 되게 절단하여 최종 섬도를 5 데니어, 평균 신도는 350%가 되도록 기능성 폴리프로필렌 단섬유를 제조하였다.
(폴리올레핀 서멀 본딩 부직포의 제조)
상기 방법으로 얻어진 폴리프로필렌 단섬유를 카드기로 100 mpm의 속도로 카딩하고, 부직포 웹을 제조하여, 두 개의 핫롤 사이를 통과시켜, 평량이 25 gsm인 캘린더 본딩 부직포를 제조하였다.
상기 핫 롤의 온도는 140 내지 165 ℃로 변화시켜 가면서 부직포의 인장강도가 가장 우수한 최적의 온도를 열융착 온도(최적온도)로 찾아 적용시켰다.
비교예 1
실시예 1과 동일한 방법으로 작업을 진행하되, 황토 성분을 첨가하지 않고 호모폴리프로필렌 단독으로 실시하였다.
* 분석방법
1. 용융지수(M.I.:Melt Index) : ASTM D1238에 의거
* hPP 및 랜덤 공중합체 계열 230 ℃, 2.16 kg의 하중
* HDPE, LDPE 등 PE 계열 190 ℃, 2.16 kg의 하중
2. 아이소탁틱 인덱스(I.I.:Isotactic Index): ISO 9113:1986 Plastics Polypropylene (PP) and propylene-copolymer thermoplastics- Determination of isotactic index: 노말헵탄을 끓게 하여 아탁틱 성분을 녹인 후 남아있는 아이소탁틱 성분의 무게를 달아 중량%로 나타내고, 이 중량%를 아이소탁틱 인덱스라 한다.
3. Xylene Soluble (이하 XS 표기): ISO 16152:2005
4. 방사성: 32,000 개의 Hole을 가지는 구금 직하에서 섬유의 단 사절이 및 방사드롭(Drop) 발생 회수를 관찰하여 평가
단 사절 또는 드롭이 1회 /시간 미만: ◎
단 사절 또는 드롭이 1 내지 3회/시간: ○
단 사절 또는 드롭이 3회/시간 이상: △
방사 불가: X
5. 연신성: 연신작업 과정에서 사절이
1회/시간 미만: ○, 1 내지 2회/시간: △, 3회/시간 이상: X
6. 크림핑 작업성: 육안 관찰하여 연신된 토우가 크림퍼를 통과과정에서 실패한 회수
1회/시간 미만: ○, 1 내지 2회/시간: △, 3회/시간 이상: X
구분 비교예 1 실시예 1
방사성 ◎ ◎
연신성 ○ ○
크림핑 작업성 ○ ○
7. 단섬유 섬도: ASTM D1577을 기준으로 하여 섬도를 측정
8. 부직포 카딩성: 단섬유가 카드기를 통과하는 과정에서 카드롤 사이에 말림현상, 날림(Flying) 현상이 발생하거나, 웹형성이 좋지 못할 경우 불량으로 판단.
9. 평량: 부직포의 무게
10. 부직포 인장강도 및 신도: JIS L 1096의 컷-스트립법(시료 폭 5 ㎝, 길이 14 ㎝)
MD: 부직포의 기계방향, CD: 부직포의 횡방향
11. T.B.I.(열융착지수, Thermal Bondability Index) = (MD강도 X CD 강도)1/2X(20/평량)
12. 항균도: KS K 0693-2001
구분 Blank 실시예 1
균주 1* 초기균수 세균수/㎖ 1.9 X 104 1.9 X 104
18시간 후 4.2 X 106 <10 (미만)
정균감소율 % - 99.9
균주 2** 초기균수 세균수/㎖ 1.9 X 104 1.9 X 104
18시간 후 6.2 X 107 <10 (미만)
정균감소율 % - 99.9
* StaphylococcusaureusATCC6538
** EscherichiacoliATCC25922
13. 원적외선 측정: KFIA-FI-1005
40 ℃에서 FT-IR spectrometer를 이용한 black body 대비 측정결과이다.
구분 비교예 1 실시예 1
방사율 (5 내지 20 ㎛) % 0.830 0.902
방사에너지 W/㎡ ㎛, 40 ℃ 3.34 X 102 3.63 X 102
14. 음이온 방출량: KFIA-FI-1042
시험편: 100 X 150 mm
전하입자 측정장치를 이용하여, 실내온도 22 ℃, 습도 42%, 대기중 음이온수 106/cc 조건에서 시험하였으며, 측정대상물에서 방출되는 음이온을 측정하여 단위체적당 10 N수로 표시한 결과이다.
구분 비교예 1 실시예 1
음이온 방출량 10 N/cc 140 352
상기의 결과로 본 발명의 일실시예에 의한 방법에 따른 제조된 황토 성분이 함유된 폴리올레핀 단섬유를 이용한 부직포는 항균성, 원적외선 효과, 음이온 방출량 모두 일반 폴리올레핀 부직포에 비해 탁월함을 확인하였다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 우수한 항균성, 원적외선 효과, 음이온방출량을 나타낸다.
또한, 기능성 마스터배치의 비율을 조절하여 항균성과 원적외선 효과를 변화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 단섬유는 방사 시에 황토 성분이 첨가되므로, 단섬유 전체에 황토 성분이 균일하게 분포되는 효과가 있으며, 효과가 장시간 유지되고, 서멀본드 부직포로서 스펀본드 부직포에 비해 촉감이 부드러워지는 효과가 있다.
따라서 본 발명에 의한 단섬유 및 부직포는 기저귀, 생리용품, 물티슈 등의 위생용품에 적합할 뿐만 아니라, 항균성 및 원적외선 효과를 가짐으로써 병원균의 예방 및 탈취작용을 수반한 기능성이 뛰어난 위생제품으로 응용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (23)

  1. 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법에 있어서,
    제1폴리올레핀계 수지와 기능성 마스터배치를 혼합하여 용융시키되, 상기 기능성 마스터배치는 제2폴리올레핀계 수지, 황토 성분, 은 성분이 포함되며, 상기 수지와 마스터배치를 함께 용융시키는 용융 단계;
    상기 용융물을 250 ℃ 내외의 방사온도에서 80 내지 200 m/min의 속도로 방사하는 단계;
    상기 방사된 미연신사를 연신비 1.1 내지 3.0, 예열 온도 50 내지 80 ℃로 연신 하는 단계;
    상기 연신된 필라멘트에 권축을 부여하는 크림핑 단계;
    상기 권축이 부여된 필라멘트에 방사유제 에멀젼이 함유된 액상수지를 표면에 부착시키는 표면처리 단계;
    상기 표면 처리된 필라멘트를 열고정 후 미리 설정된 길이만큼 절단하는 단섬유형성 단계를 포함하는 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용융단계에서 제1폴리올레핀계 수지가 80 내지 95 중량%와 기능성 마스터배치가 5 내지 20 중량%의 함량으로 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기능성 마스터배치는 제2폴리올레핀계 수지가 74.8 내지 94.9 중량%, 황토 성분이 5 내지 25 중량%, 은 성분이 0.1 내지 0.2 중량%의 함량으로 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액상수지는 폴리올레핀 단섬유 100을 기준으로 0.3 내지 1 중량부로포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1폴리올레핀계 수지는 호모폴리프로필렌인 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1폴리올레핀계 수지는 호모폴리프로필렌이며, 용융지수(M.I.)가 4 내지 35 g/10 min, 아이소택틱지수(I.I.)가 90 중량%이상, 용융점(Tm,DSC)이 160 내지 165 ℃인 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 황토 성분은 포르말린이 더 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 포르말린은 황토성분 100을 기준으로 15 내지 20 중량부로 포함된 기능성 폴리올레핀 단섬유의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기능성 마스터배치는 산화방지제, 자외선안정제, 공정안정제 및 백색안료와 같은 착색제로 이루어진 군에서 1 이상 선택된 첨가제가 더 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 첨가제는 기능성 마스터배치 100을 기준으로 0.1 내지 3 중량부로 더 포함된 기능성 폴리올레핀 단섬유의 제조방법.
  11. 기능성 폴리올레핀계 단섬유에 있어서,
    제1폴리올레핀계 수지와 기능성 마스터배치가 혼합되어 이루어지되, 상기 기능성 마스터배치는 제2폴리올레핀 수지, 황토 성분, 은 성분이 포함되며, 상기 수지와 마스터배치로 형성된 단섬유 표면에 방사유제 에멀젼이 함유된 액상수지가 도포된 기능성 폴리올레핀계 단섬유.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1폴리올레핀계 수지가 80 내지 95 중량%와 기능성 마스터배치가 5 내지 20 중량%의 함량으로 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 기능성 마스터배치는 제2폴리올레핀계 수지가 74.8 내지 94.9 중량%, 황토 성분이 5 내지 25 중량%, 은 성분이 0.1 내지 0.2 중량%의 함량으로 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 액상수지는 폴리올레핀 단섬유 100을 기준으로 0.3 내지 1 중량부로포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1폴리올레핀계 수지는 호모폴리프로필렌인 기능성 폴리올레핀계 단섬유.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1폴리올레핀계 수지는 호모폴리프로필렌이며, 용융지수(M.I.)가 4 내지 35 g/10 min, 아이소택틱지수(I.I.)가 90 중량%이상, 용융점(Tm,DSC)DL 160 내지 165 ℃인 기능성 폴리올레핀계 단섬유.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 황토 성분은 포르말린이 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 포르말린은 황토성분 100을 기준으로 15 내지 20 중량부로 포함된 기능성 폴리올레핀 단섬유.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 기능성 마스터배치에는 산화방지제, 자외선안정제, 공정안정제 및 백색안료와 같은 착색제로 이루어진 군에서 1 이상 선택된 첨가제가 더 포함된 기능성 폴리올레핀계 단섬유.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 첨가제는 기능성 마스터배치 100을 기준으로 0.1 내지 3 중량부로 더 포함된 기능성 폴리올레핀 단섬유.
  21. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 기능성 폴리올레필렌계 단섬유 또는 제11항 내지 제20항 중 어느 한 항의 단섬유를 이용하여, 서멀본딩법에 의해 제조되는 기능성 폴리올레핀계 부직포.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 서멀본딩법은 캘린더 본딩공법 또는 에어스루본딩공법인 기능성 폴리올렌핀계 부직포.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 캘린더 본딩공법은 단섬유를 80 내지 150 mpm의 속도로 카딩한 후, 부직포 웹을 제조하여 상기 웹을 약 140 내지 165 ℃로 설정된 핫롤 사이를 통과하면서 섬유간의 열융착이 일어나 제조된 기능성 폴리올레핀계 부직포.
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KR101076672B1 (ko) 기능성 섬유의 제조방법

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