KR20120034918A

KR20120034918A - 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20120034918A
Application number: KR1020100096307A
Authority: KR
Inventors: 김상필; 박서진; 김동욱; 토미오카; 권경모; 김송학
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2012-04-13
Also published as: KR101261690B1

Abstract

본 발명은 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상기 본 발명의 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 제조방법은 스펀본드 부직포의 제조방법에 있어서, 상기 방법은 190℃에서 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515 내지 0.9565인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체가, 제 B성분 중합체인 올레핀계 블록 코폴리머(OBC)를 섬유의 길이방향으로 둘러싸도록 하며, 이를 위해 스핀 빔과 방사 노즐 사이에 분배판을 개재시켜 코어(Core) 부에 올리핀계 블록 코폴리머(OBC)를, 그리고 쉬쓰(Sheath) 부에 상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 각각의 노즐 홀 쪽으로 유도하여 방사하여 심초형 복합 장섬유를 제조하는 공정과; 상기 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하는 공정과; 상기 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열?압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정으로 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포는 간단한 제조공정에 의해 탄성 복원력을 우수하게 개선하므로, 많은 산업에 이용될 수 있어 광범위하게 적용될 수 있는 유용한 발명이다.

Description

우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법{Spunbonded nonwoven having an excellent elastic recovering property and manufacturing method thereof}

본 발명은 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 열가소성 중합체와 에틸렌-옥텐계 올레핀계 화합물을 함유하여 높은 신축성과 부드러운 촉감을 가지므로 일회용 기저귀, 여성 위생제품, 밴드와 같은 개인 위생 제품 및 외과의 가운, 와과용 드레이프, 붕대, 거즈, 멸균 랩 등과 같은 보건 위생 품목, 및 침실용 제품, 와이프 등과 같은 많은 다양한 제품에 적용할 수 있는 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

종래 부직포는 1회용 기저귀나 생리용 냅킨 등의 흡수성 물품, 와이퍼 등의 청소용품, 마스크 등의 의료용품 등의 폭넓은 분야에서 사용되고 있다. 이와 같이 부직포는 다른 여러 분야에서 사용되지만, 실제로 각 분야의 제품에 사용되는 경우에는, 각각 제품의 용도에 적합한 성질이나 구조가 되도록 제조될 필요가 있다. 그 중에서 탄성 특성은 허리띠, 다리 커프 및 심지어 이러한 제품의 전체 배킹 또는 흡수 성분, 뿐만 아니라 외과의 가운 커프 등과 같은 다른 것들에서도 개선된 편안함 및 적합성이 추구된다.

전통적인 고무 및 다른 텍스타일 탄성 물질은 많은 상기 일회용 제품을 제조하는데 사용되는 고속 장비 상에서 가공하는데 있어서의 곤란성 및 비용 때문에 단지 상기 적용에 대해 제한적인 용도만을 가졌다. 예로, 대한민국 특허출원 2006-7020180호에 보면, 탄성원료로 잘 알려진 스티린계 탄성 블록공중합체의 경우, 멜트(melt)의 전형적인 상-분리 성질이 높은 멜트 신축성 및 높은 멜트 점도를 초래하고, 섬유 방사구(spinneret)에서 발견되는 바와 같은 작은 오리피스(orifice)를 통해 스티렌계 블록공중합체를 가공하기 위해서는, 고비용 및 특화된 멜트 펌프 장치가 요구된다. 게다가, 높은 멜트 신축성은 멜트가 주형(die)으로 방출될 때 섬유의 분열을 초래하여 엘라스토머성 섬유의 연속적인 형성을 저해하게 된다. 이를 해결하기 위해, 대한민국 특허출원 2008-70070053호는 공중합체 결합효율 96%을 개선하여, 스티린계 탄성공중합체의 개선하고자 하는 노력을 하였다. 그러나, 원료 가격이 비싸고 부직물의 감촉 또한 나쁘다는 단점이 있어, 신축성 부직물을 제조하려는 노력은 상당한 해결과제에 봉착해 있는 실정이다.

그래서, 중합체 제조자는 전통적인 폴리올레핀과 매우 동일한 방식으로 용융 가공 가능하지만, 전통적인 고무 및 텍스타일 탄성에 근접하는 탄성 특성을 가지며 앞에서 기재된 것과 같은 일회용 섬유 및 웹 적용에 대해 비용 효과적일 수 있는 상대적으로 가격이 싼 올레핀 중합체의 신규한 부류를 시판하여 왔다.

그러나, 많은 적용에 대한 상기 올레핀 중합체의 허용성은 다음과 같은 이유로 지연되어왔다. 첫 번째 이유로는 섬유 및 웹이 피부 접촉 용도로 바람직하지 않게 만드는 점착성 및 불편한 감촉이고, 두 번째로는 탄성 원료의 특성상 높은 점성도 및 용융 탄력성은 계속해서 자가-접착(self-adhesion)은 장치를 오염시키며 고비용의 생산중단을 초래하게 되고, 특히나 일회용 기저귀에 적용화를 위해서도 필요한 100 gsm 이하의 저중량화로 갈수록 부직포 웹의 형태가 매우 불안해지기 때문에 제품화가 불가능하다는 단점이 있다.

특허문헌 1: 대한민국 특허출원 2006-7020180호 특허문헌 2: 대한민국 특허출원 2008-70070053호

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 기술을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 탄성 에틸렌-옥텐계 올레핀 중합체와 열가소성 올레핀을 함께 이성분 복합사의 형태로 높은 방사 속도와 우수한 탄력 회복력과 부드러운 촉감을 가진 섬유를 개발함으로서 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 탄성 부직포를 보다 효과적으로 제조한 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적은 종래의 탄성 물질이 가지는 높은 점성도 및 용융 탄력성은 계속해서 연속적인 탄성 중합체 섬유의 고속 방사를 방해한다는 사실을 인지하고, 부드러운 촉감을 가지는 탄성 부직포 제조시 섬유 중심부 탄성 원료와 섬유 표면 부드러운 촉감을 가지게 하는 열가소성 올레핀을 적절한 방법 및 비율에 의해 이성분 복합 방사를 실시함으로서, 섬유 및 웹에 우수한 탄성 회복력과 부드러운 촉감을 가지게 할 수 있어 생산할 수 있음을 알게 되어 달성되었다

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 제조방법은;

스펀본드 부직포의 제조방법에 있어서,

상기 방법은 190℃에서 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515 내지 0.9565인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체가, 제 B성분 중합체인 올레핀계 블록 코폴리머(OBC)를 섬유의 길이방향으로 둘러싸도록 하며, 이를 위해 스핀 빔과 방사 노즐 사이에 분배판을 개재시켜 코어(Core) 부에 올리핀계 블록 코폴리머(OBC)를, 그리고 쉬쓰(Sheath) 부에 상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 각각의 노즐 홀 쪽으로 유도하여 방사하여 심초형 복합 장섬유를 제조하는 공정과;

상기 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하는 공정과;

상기 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열?압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정으로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 쉬쓰(Sheath) 부와 코어(Core)부의 비율이 섬유의 전체 중량 기준으로, 쉬쓰/코어가 30/70 내지 0/100이며, 바람직하게는 20/80 내지 1/99, 더 바람직하게는 10/90 내지 5/95을 가짐을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 B 성분 중합체는 190℃에서 용융지수(MI)가 15g/10분이고 밀도가 0.855 내지 0.875인 프로필렌이 에틸렌-옥텐 블록 코폴리머(OBC)임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 방사 장섬유는 그 섬유 직경이 15 내지 35μm로 되도록 함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 섬유 방사 후 퀀칭 온도 10 내지 20℃이며, 바람직하게는 12 내지 18℃, 더 바람직하게는 14 내지 16℃에서 퀸칭하는 공정을 더 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 열압착시 결합 캘랜더의 구성은 접착 면적을 한정하는 것은 아니지만, 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10 내지 20%을 가지는 엠보스 롤, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 스윙(Swimming roll)로 구성되며, 이때 열적 온도는 바람직하게 80 내지 120℃, 더 바람직하게는 90 내지 110℃임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 와인더의 권취 속도를 엠보스 롤(Emboss roll)의 회전속도에 비하여 바람직하게는 80 내지 99%, 더욱 바람직하게는 85 내지 97%, 가장 바람직하게는 87 내지 95 %의 비율로 낮추어서 함을 특징으로한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포는;

190℃에서 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515 내지 0.9565인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체가, 제 B성분 중합체인 올레핀계 블록 코폴리머(OBC)를 섬유의 길이방향으로 둘러싸도록 하며, 이를 위해 스핀 빔과 방사 노즐 사이에 분배판을 개재시켜 코어(Core) 부에 올리핀계 블록 코폴리머(OBC)를, 그리고 쉬쓰(Sheath) 부에 상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 각각의 노즐 홀 쪽으로 유도하여 방사하여 심초형 복합 장섬유를 제조하는 공정과; 상기 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하는 공정과; 상기 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열?압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정에 의해 제조되며, 제조된 탄성 부직포의 평량이 10 내지 200g/㎡ 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 100% 1-사이클 이력 시험을 사용하여 측정하였을 때 영구 변형율이 30% 이하임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 용융 압출되고 공기압으로 연신성 부직물로 됨을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포의 부직물을 포함하는 연신성 적층물로 됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 1회용 기저귀나 생리용 냅킨 등의 흡수성 물품, 와이퍼 등의 청소용품, 마스크 등의 거즈나 붕대 등 의료품은 상기 본 발명의 구성에 따른 상기 부직포를 포함하는 부직물로 제조된 것임을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포는 간단한 제조공정에 의해 탄성 복원력을 우수하게 개선하므로, 많은 산업에 이용될 수 있어 광범위하게 적용될 수 있는데, 예를 들어, 본 발명의 우수한 신축성과 동시에 부드러운 촉감을 가지는 직물은 위생용품의 제조에 사용될 수 있어, 기저귀(어린이 및 성인용) 및 여성용 위생용품(탐폰 및 패드)이 드 사용 예에 포함되고, 또한 본 발명의 부직포는 의학용품에 유용한데, 그 예는 가운, 리넨, 수건, 붕대, 기기용 랩, 스크럽(scrup), 마스크, 머리 랩 및 드레이프(drape)와 같은 의학용품을 포함할 수 있으며, 부가적으로 본 발명의 탄성 직물은 소비용품의 제조에 유용한데, 그 예는 의자 덮개, 가정용 리넨, 테이블보 및 자동차 덮개를 포함할 수 있으며, 본 발명의 직물이 상기 물품의 부분 또는 성분 중 하나를 구성할 수 있는 것 또한 고려될 수도 있는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 제조에 사용되어 스펀본드 부직포를 형성할 수 있는 이성분 방적 시스템의 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 횡단면 구조 사진으로, 도 2A는 섬유의 전체 중량 기준으로 쉬쓰/코어 20/80 함량에서의 섬유 횡단면 구조 사진이고, 도 2B는 섬유의 전체 중량 기준으로 쉬쓰/코어 10/90 함량에서의 섬유 횡단면 구조 사진이고, 도 2C는 섬유의 전체 중량 기준으로 쉬쓰/코어 5/95 함량에서의 섬유 횡단면 구조 사진이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부도면을 참고로 보다 자세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 제조에 사용되어 스펀본드 부직포를 형성할 수 있는 이성분 방적 시스템의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따라 제조된 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 횡단면 구조 사진이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 우수한 탄성 회복력과 신축성을 가지고 촉감이 좋은 부직포는 다음의 공정에 의해 제조되어 진다;

a) 총 섬유의 0 중량 % 내지 30 % 중량 %인 190℃에서 용융지수가 25 내지 35 g/10 min이고, 밀도가 0.9515 내지 0.9565인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 단독 중합체를 포함하는 용융 성분 A를 포함하는 용융성분 A를 형성하는 단계;

b) 총 섬유의 70 중량 % 내지 100 중량 %인 에틸렌-옥텐 블록 코폴리머 (OBC)를 포함하는 용융 성분 B를 형성하는 단계;

c) 섬유의 길이를 따라 상기 섬유의 성분 A, 및 성분 B를 용융물로서 공압출하여 다수의 섬유를 형성하는 단계;

d) 상기 섬유를 14 내지 16℃ 온도로 퀀칭하는 단계;

e) 상기 섬유를 연신하는 단계;

f) 상기 섬유를 형성 표면 상에서 수집하여 섬유의 웹을 형성하는 단계;

g) 상기 웹을 적정 에어 압력으로 벨트 상에서 분리시키는 단계;

h) 상기 웹을 패턴된 롤에 의해 엠보싱 결합으로 형태 안정성을 부여하는 단계로, 자세하게 말하면, 결합 캘랜더의 구성은 접착 면적을 한정하는 것은 아니지만, 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10 내지 20%을 가지는 엠보스 롤, 한쪽은 표면이 매끄러운 스윙 롤로 구성되며, 이때 열적 온도는 바람직하게 80~120℃, 더 바람직하게는 90 ~ 110℃로 함; 및

i) 상기 웹을 일정 권취 속도로 권취시키는 단계.

상기와 같이 제조된 부직포는 다음과 같이 그 물성을 측정할 수 있다;

영구신율(%) 및 탄성 모듈러스(kg/mm²) 측정 시험:

ASTM D882법에 의거하여, 샘플을 공기압으로 활성화된 라인-접촉 그립 사이에 적하하였다. 압력을 조정하여 미끄러짐을 방지하였다(통상적으로 50 내지 100 psi). 크로스헤드 속도를 300 mm/min으로 설정하였다. 크로스헤드를 100％ 변형률까지 연신시키고, 동일한 크로스헤드 속도에서 0％ 변형률로 복귀시켰다. 탄성 회복력은 하기 수학식 1에 따라 정의되었다. 모든 경우에, 샘플은 신선하거나 오래되지 않도록 하여 측정하였다.

수학식 1

영구 신율 (%) = (ΔL/L_i) X 100

여기서 ΔL = L_f - L_i, L_f = 섬유 연신전 길이, L_i = 섬유 연신후 길이임.

또한 탄성 모듈러스는 영구신율 측정과 같은 시험 조건으로 실시하며, 하기 Hook's Law에서 탄성 모듈러스 값을 구할 수 있다.

여기서, σ = 외부 응력, ε = 변형 길이임.

주사 전자 현미경:

주사 전자 현미경용의 섬유 및 부직 샘플을 카본 블랙이 충전된 테이프 및 구리 테이프를 갖는 알루미늄 샘플 스테이지 상에 탑재시켰다. 그 후, 탑재된 샘플을 아르곤 가스 공급 및 진공 펌프가 구비된 스트럭쳐 프로브 인코포레이티드(Structure Probe Incorporated)(미국 메사추세츠주 웨스트 체스터에 소재)에서 시판되는 SPI-모듈 스퍼터 코터(SPI-Module Sputter Coater) (모델 번호 11430)를 사용하여 100 내지 200 Å의 백금으로 코팅하였다. 그 후, 코팅된 샘플을 히타치 아메리카 엘티디(Hitachi America, Ltd) (미국 일리노이주 샤움버그에 소재)에 의해 공급되고 장 효과 건이 구비된 S4100 주사 전자 현미경에서 검사하였다. 샘플을 3 내지 5 kV의 가속 전압을 사용하여 2차 전자 영상 모드를 사용하여 검사하였고, 영상을 디지탈 영상 캡처링 시스템을 사용하여 수집하였다.

본 발명의 상세한 설명에서 사용된 용어 "탄성" 또는 "신축성"은 바이어싱(biasing) 힘의 적용시에는 신축 가능, 다시 말해서 적어도 60%로 신장 가능하고(즉, 적어도 완화되고, 바이어싱 되지 않은 길이의 약 160 %로 신장되는, 바이어싱된 길이로), 신장력의 해제 시에 신장된 상태의 적어도 50%가 다시 회복될 것인 임의의 물질을 의미한다. 많은 신축성 물질이 60%보다 훨씬 많이(즉, 완화된 길이의 160%보다 훨씬 많이), 예컨데 100 %이상으로 신장 될 수 있고, 이들 중 다수는 실질적으로 그들의 초기 완화 길이, 예컨데 신장력을 해제할 시 그들의 초기 완화길이의 105 %내로 회복 될 것이다.

용어 "신축성 혹은 탄성" 웹은 시험 절차에서 상기 기재된 1-사이클 시험에 의해 100％ 변형률까지 측정된 바 "영구 신율" 혹은 "탄성 복원력"이 30％ 이하의 세트를 가지게 될 웹 샘플을 의미한다.

"탄성 모듈러스"란 용어는, 한계 내에서 물체의 변형에 대한 응력과 변형의 비를 나타내는 것으로, 임의의 재질의 탄성 질김 정도를 나타내는 수치이다.

본 발명에서 사용된 용어 "부직물 혹은 부직포"는 편직 또는 직조 이외에 수단에 의해 형성되며 섬유 또는 필라멘트의 일부 또는 전부 사이에 결합을 함유하는 섬유 또는 필라멘트의 웹을 의미하며, 이러한 결합은 예를 들어 엉킴과 같은 열적, 접착적 또는 기계적 수단에 의해 형성될 수 있다. 통상적인 부직은 스펀본드, 멜트블로운, 카딩, 웨트레잉 및 에어레잉 공정에 의해 형성된다.

본 발명에서 사용된 "스펀본드"라는 용어는 통상적으로 중합체 압출물의 용융 압출에 의해 고속도 공기에 의해 켄칭 및 연신된 가닥으로 형성되어 형성 표면 상에 수집되고, 종종 열 및 압력의 패턴화된 적용에 의해 결합된 필라멘트를 강화시킨 필라멘트의 부직물 혹은 부직포를 의미한다.

본 발명에서 사용된 "복합" 및 "다성분"이라는 용어는 상호교환적으로 사용되며, 섬유 또는 필라멘트의 전체 길이를 따라 별개의 중합체 성분에 의해 점유된 2개 이상의 개별 섹션을 초래하는 각각의 섬유 또는 필라멘트에 다중 압출물을 조합함으로 써 형성된 섬유 또는 필라멘트를 의미한다. 섬유의 횡단면은 나란한형(side-by-side), 파이, 쉬쓰-코어, 편심성 쉬쓰 코어 및 해도(islands-in-the-sea)와 같은 많은 여러 가지 배열을 취할 수 있다. 본 발명에 대해 특히 흥미로운 것은 쉬쓰-코어 배열이다.

본 발명의 성분 A는 SK사의 폴리에틸렌 단독 중합체(MM810 grade)를 사용하였으나, 이에 제한되지는 않는다. 폴리에틸렌 단독 중합체에 대해 밀도는 바람직하게는 약 0.9450g/㎤ 이상 내지 0.9650g/㎤, 보다 바람직하게는 약 0.9505g/㎤ 내지 0.9575g/㎤이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 성분 B는 바람직하게는 메탈로센 촉매화된 또는 비-메탈로센 촉매화된 에틸렌 또는 프로필렌계 엘라스토머 및 플라스토머일 수 있는 중합체 및 공중합체로부터 선택된다. 그 예로는 다우(Dow)에서 시판되는 프로필렌계 엘라 스토머 및 플라스토머 및 엑손-모바일(Exxon-Mobil)에서 시판되는 VISTAMAXX 브랜드 및 미쯔이(Mitsui)에서 시판되는 TAFMER 브랜드를 들 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 에틸렌-옥텐 엘라스토머에 대해, 밀도 범위는 바람직하게는 0.855 내지 0.910g/㎤ 내로 선택될 수 있으며, 일부 적용에 대해 약 0.855 내지 0.875g/㎤가 유리하다.

다음으로, 본 발명에 따른 신축성 부직포를 제조하기 위한 공정 라인을 도 1을 참고로 보다 자세하게 설명한다.

도 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 부직 웹의 예시적인 제조방법은 먼저, 장섬유 스펀본드 부직포의 제조를 위해 이성분 중합체를 용융한다. 이성분 중합체는 각각 개별의 압출기(1), (2)에서 각각 용융된 폴리머를 혼련시켜 제조한다. 중합체 A성분은 제 1호퍼(HOPPER)(1-1)로부터 해당 압출기로 공급되며, 임의로 중합체 B성분은 제 2호퍼(HOPPER)(2-1)로부터 해당 압출기로 공급된다. 용융된 성분 중합체는 개별의 압출기 (1) 및 (2)로부터 각각의 중합체 도관을 거쳐. 스핀빔(3)으로 이송된다. 이성분 필라멘트를 방사하기 위한 방사구의 형태는 당업계의 숙련자에게 공지되어 있으며, 따라서 본 발명에서는 상세히 기재를 생략한다. 이후, 공정라인 (A)는 또한 방사노즐(4)로부터 연장된 필라멘트의 커튼에 인접하게 방사된 필라멘트는 벌집 모양의 냉각 챔버(5)를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 고화된다.

본 발명의 실시예에 따르면 쉬쓰부의 A 중합체 및 코어부의 B성분 중합체로 구성된 다성분 필라멘트를 제조할 때, 냉각 챔버부 온도는 낮게 관리할 필요가 있다. 이유는, 온도가 일정 수준이상이 되면 냉각부 챔버내에 필라멘트가 달라 붙어 연속적인 시트 생산을 방해하거나, 또한 연신이 충분히 되지 않아 물성이 크게 저하된다. 따라서 상기 챔버부의 온도는 10 내지 20℃, 바람직하게는 12 내지 18℃이며 가장 바람직하게는 14 내지 16℃ 이다. 방사 노즐(4)에서 토출된 필라멘트가 냉각 챔버(5) 냉각공기의 경우 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어 벨트(9) 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신되고 컨베이어 벨트(9) 상에 일정한 중량으로 적층이 되어 웹이 형성된다. 본 발명에 있어서 복합 스펀본드 장섬유 부직포는 기초 중량이 10 내지 200g/㎡이고, 섬유 직경이 15 내지 35㎛로 할 수 있다.

기본적인 다층구조 부직포는 연속적으로 구동되는 컨베이어벨트 상에 스펀본드 부직포 층이 적층되고, 스펀본드 부직포 층 위에 멜트블로운 부직포 층이 적층되며, 최종적으로 스펀본드 부직포 층이 적층된다. 열결합 전에 컨베이어 벨트와 칼렌더 롤 사이에 에어권(10)이 일정 에어 압을 분사시켜 적층 부직포와 컨베이어 벨트를 분리한다. 이렇게　적층된 부직포는 역학적 특성 및 형태안정성을 부여하기 위해여 열적으로 결합된다. 다시 말하면 열 칼렌더 롤을 통하여 열과 압력을 부여받아서 열 점착되고 시트화된다.　이때 칼렌더 롤의 구성은　접착면적을 한정하는 것은 아니지만 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10　내지 20%을 가지는 엠보스 롤(11) 면, 한쪽은 표면이 매끄러운 롤(12)로 구성된다. 롤의 온도가 일정 수준 이상이 되면 시트가 가열 롤에 열융착되어 시트 생산이 불가능하며, 또한 온도가 너무 낮게 되면 시트의 물성이 저하되게 된다. 따라서, 롤의 열적 온도는 80℃ 내지 120℃가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 90℃ 내지 110℃이다. 또한, 과도한 롤의 압력은 소프트한 시트가 롤에 융착되게 하기 때문에, 일정 수준 이하로 관리할 필요가 있다. 열 접착된 후 부직포(13)를 취입하기 위한 와인더(14)를 이용하여 권취한다. 이 경우 코어부의 B 중합체의 특성에 의해서 부직포의 연신성이 증가하여 부직포를 열 접착하는 엠보스 롤(11)의 속도보다 와인더(14)의 권취 속도가 빠르게 하는 일반적인 와인딩 방법으로 권취시 폭 수축이 일어나게 되어 와인딩이 불균일하게 이루어진다. 이에 와인더(14)의 권취속도를 엠보스 롤 회전속도에 비하여 바람직하게는 80 내지 99%, 더욱 바람직하게는 85 내지 97%, 가장 바람직하게는 87 내지 95%의 비율로 와인딩 속도를 낮추어야 한다.

본 발명에서 사용된 원료는 올레핀 블록 코폴리머(OBC)인 탄성 공중합체는 특히 다우(DOW)사에서 190℃에서 용융지수(MI)가 15g/10min이고, 밀도가 0.855 내지 0.875인 프로필렌이 에틸렌-옥텐 중합체와 공중합된 올레핀 블록 코폴리머(OBC)인, Infuse 브랜드 및 아이소택틱 폴리프로필렌이 베이스에 에틸렌과 공중합된 엑손모빌(Exxonmobil) 사에서 시판되는, Vistamaxx 브랜드를 사용할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.

이때, 장섬유 부직포 필라멘트의 쉬쓰부인 고밀도 폴리에틸렌과 코어부인 올레핀 블록 코폴리머(OBC) 구성비율은 섬유의 전체 중량 기준으로, 쉬쓰/코어가 30/70 내지 0/100이며, 바람직하게는 20/80 내지 1/99, 더 바람직하게는 10/90 내지 5/95을 가진다. 만일, 쉬쓰부인 고밀도 폴리에틸렌과 코어 부인 블록 코폴리머의 구성 비율에서 코어의 B성분인 탄성 중합체 함량 비율이 일정 수준까지는 높아지면 신장성과 탄성 회복력이 좋아지나, 너무 지나치게 들어가게 되면 탄성체의 특성인 점착성이 생기게 되어 다공질의 연속 벨트 및 열 칼렌더 롤에 점착이 되어 생산이 이루어 지지 않아 바람직하지 않다.

또한, 코어부의 B성분 중합체 특성에 의해 부직포의 신축성이 증가하기 때문에 권취부의 일반적인 방법과 다른 와인딩 조건이 필요하다. 즉, 부직포를 열 접착하는 엠보스 롤의 속도보다 와인더의 권취 속도가 빠르게 하는 일반적인 와인딩 방법으로 권취 시, 폭 수축이 발생하게 되어 와인딩이 불균일하게 이루어진다. 이에 와인더의 권취 속도를 엠보스 롤의 회전속도에 비하여 바람직하게는 80 내지 99%이며, 더욱 바람직하게는 85 내지 97%, 가장 바람직하게는 87 내지 95%의 비율로 와인딩 속도를 낮추어야 한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 자세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

실시예 1

독일 "Reifenhauser" 사의 "Reicofil-3.1, Bicomponent 시스템 설비"를 이용하였으며, 이 설비의 압출기 조건은 외벽 둘레 150mm, L/D 30이고, 노즐 조건은 0.6mm, L/D 4, 단위 미터당 5006홀을 가진 이성분 방적라인이다.

사용된 원료는 쉬쓰부에 용융지수가 190℃에서 28g/10min이고, 밀도가 0.954g/㎤인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인 A성분(SK사, Grade : MM810)과 코어부에 다우사에서 시판되는 올레핀계 블록 코폴리머(Infuse, Grade : D9807)를 중심 성분으로 하여 쉬쓰/코어 부의 중량비가 총 섬유의 20/80으로 하였다.

엠보스 롤의 온도는 100℃이며 50 N/mm의 압력으로 열접착 하여 기초 중량의 30gsm인 부직포를 제작한 후, 엠보스 롤 회전 속도 X 0.95의 rpm으로 부직포를 와인딩하였다.

신축성은 이성분 섬유로 형성된 부직포 시트에 대하여 100% 신장에서 영구신율 및 탄성 모듈러스를 측정하였다.

실시예 2

실시예 1과 비교시 쉬쓰/코어 원료 비율만 달리하여, 원료는 쉬쓰부에 용융지수가 190℃에서 28dg/min이고, 밀도가 0.954g/㎤인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인 A 성분(SK사, Grade : MM810)과 B 성분인 코어부에 다우사에서 시판되는 올레핀계 블록 코폴리머(Infuse, Grade : D9807)를 중심 성분으로 하여 쉬쓰/코어부의 중량비가 총 섬유의 10/90으로 하였고, 그 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

실시예 3

실시예 1과 비교시 쉬쓰/코어 원료 비율만 달리하여, 원료는 쉬쓰부에 용융지수가 190℃에서 28dg/min이고, 밀도가 0.954g/㎤인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인 A 성분(SK사, Grade : MM810)과 B 성분인 코어부에 다우사에서 시판되는 올레핀계 블록 코폴리머(Infuse, Grade : D9807)를 중심 성분으로 하여 쉬쓰/코어부의 중량비가 총 섬유의 5/95로 하였고, 그 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 1

섬유 냉각부 퀀칭 온도를 25℃ 설정하여 노즐에서 방사된 섬유를 냉각시켜, 기초 중량의 30gsm인 부직포를 제작하였고, 그 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다. 신축성은 이성분 섬유로 형성된 부직포 시트에 대하여 100% 신장에서 영구 신율 및 탄성 모듈러스를 측정하였다.

비교예 2

부직포 엠보스 롤의 온도는 130℃이며 50N/mm의 압력으로 열접착 하여 기초 중량의 30gsm인 부직포를 제작하였고, 그 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 3

부직포 엠보스 롤의 온도는 100℃이며 100N/mm의 압력으로 열접착 하여 기초 중량의 30gsm인 부직포를 제작하였고, 그 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 4

엠보스 롤 회전 속도 X 1.1의 rpm으로 부직포를 와인딩하는 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

[표 1]

영구신율(%) 및 탄성 모듈러스

쉬쓰/코어 원료 비율만 달리하여 한 실시예에서, 100 % 신장에서 영구신율을 측정하였다. 코어 탄성원료의 비율을 쉬쓰/코어 20/80에서 5/95로 코어 쪽 탄성 원료의 비율을 높일수록, 탄성 특성이 증가하여 영구신율과 탄성 모듈러스가 낮아진 결과를 얻었다. 그러나, 비교예 1, 2의 경우에서 보듯이, 칼렌더 온도와 압력 조건을 달리한 비교예에서는 컨베이어 벨트와 칼렌더에 달라붙어 작업이 불가하였다. 그리고, 비교예 3에서 엠보스 롤의 온도가 높였을 경우, 영구신율이 나빠졌고, 특히 탄성 모듈러스에 있어서 증가 폭이 큰 결과를 얻었다. 비교예 4에서 와인딩 조건을 달리하였을 때, 탄성 모듈러스의 변화 폭은 적었으나, 영구신율에 좋지 않은 영향을 미침을 알 수 있다.

1, 2 --- 압출기
3 --- 스핀 빈
4 --- 방사 노즐
5 --- 냉각 챔버
13 --- 부직포
14 --- 와인더

Claims

스펀본드 부직포의 제조방법에 있어서,
상기 방법은 190℃에서 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515 내지 0.9565인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체가, 제 B성분 중합체인 올레핀계 블록 코폴리머(OBC)를 섬유의 길이방향으로 둘러싸도록 하며, 이를 위해 스핀 빔과 방사 노즐 사이에 분배판을 개재시켜 코어(Core) 부에 올리핀계 블록 코폴리머(OBC)를, 그리고 쉬쓰(Sheath) 부에 상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 각각의 노즐 홀 쪽으로 유도하여 방사하여 심초형 복합 장섬유를 제조하는 공정과;
상기 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하는 공정과;
상기 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열?압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정으로 구성됨을 특징으로 하는 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 쉬쓰(Sheath) 부와 코어(Core)부의 비율이 섬유의 전체 중량 기준으로, 쉬쓰/코어가 20/80 내지 1/99을 가짐을 특징으로 하는 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 B 성분 중합체는 190℃에서 용융지수(MI)가 15g/10분이고 밀도가 0.855 내지 0.875인 프로필렌이 에틸렌-옥텐 블록 코폴리머(OBC)임을 특징으로 하는 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 방사 장섬유는 그 섬유 직경이 15 내지 35μm로 되도록 함을 특징으로 하는 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 섬유 방사 후 퀀칭 온도 10 내지 20℃에서 퀸칭하는 공정을 더 포함함을 특징으로 하는 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 열압착시 결합 캘랜더의 구성은 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10 내지 20%을 가지는 엠보스 롤, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 스윙(Swimming roll)로 구성되며, 이때 열적 온도는 80 내지 120℃임을 특징으로 하는 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 부직포는 와인더의 권취 속도를 엠보스 롤(Emboss roll)의 회전속도에 비하여 80 내지 99%의 비율로 낮추어서 함을 특징으로 하는 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포의 제조방법.
190℃에서 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515 내지 0.9565인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 A성분 중합체가, 제 B성분 중합체인 올레핀계 블록 코폴리머(OBC)를 섬유의 길이방향으로 둘러싸도록 하며, 이를 위해 스핀 빔과 방사 노즐 사이에 분배판을 개재시켜 코어(Core) 부에 올리핀계 블록 코폴리머(OBC)를, 그리고 쉬쓰(Sheath) 부에 상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 각각의 노즐 홀 쪽으로 유도하여 방사하여 심초형 복합 장섬유를 제조하는 공정과; 상기 방사된 복합 장섬유를 다공질의 연속 벨트 상에 적층시켜 복합 장섬유의 웹(web)을 형성하는 공정과; 상기 복합 장섬유 웹을 부분적으로 열?압착하여 엠보싱 결합으로 고정시킨 후 와인딩을 하여 부직포를 제조하는 공정에 의해 제조되며, 제조된 탄성 부직포의 평량이 10 내지 200g/㎡ 이하인 것을 특징으로 하는 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포.
제 8항에 있어서, 상기 부직포는 100% 1-사이클 이력 시험을 사용하여 측정하였을 때 영구 변형율이 30% 이하임을 특징으로 하는 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포.
제 8항에 있어서, 상기 부직포는 용융 압출되고 공기압으로 연신성 부직물로 됨을 특징으로 하는 우수한 탄성 복원력을 가진 스펀본드 부직포.
청구항 8 내지 10 중 어느 한 항에 따른 부직포나 부직물을 포함하는 연신성 적층물
1회용 기저귀나 생리용 냅킨 등의 흡수성 물품, 와이퍼의 청소용품, 마스크의 거즈나 붕대와 같은 의료품에 사용되는 청구항 8에 따른 부직포.