KR20120071639A - 부직포의 제조방법, 그로부터 제조된 부직포 및 그의 제조를 위한 장치 - Google Patents

부직포의 제조방법, 그로부터 제조된 부직포 및 그의 제조를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부직포의 제조방법, 그로부터 제조된 부직포 및 그의 제조를 위한 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따라 제조된 부직포는 최적의 열과 압력을 사용하여 환경친화적으로 웹을 접착시킴으로써 제공된다. 구체적으로, 본 발명에 따른 부직포의 제조방법은 기재공급부에 기재를 공급하는 단계; 전기방사장치(electro spinning device)를 통해서 웹을 방사시키는 단계; 웹을 상기 기재에 공급하는 단계; 상기 웹 및 기재를 적정범위의 롤러온도, 롤러간격 및 롤러압력으로 설정된 캘린더롤러에 통과시켜서 상기 웹과 기재를 접착시키는 단계; 및 그로부터 접착된 부직포를 권취하는 단계를 포함한다.

Description

부직포의 제조방법, 그로부터 제조된 부직포 및 그의 제조를 위한 장치{PROCESS FOR PREPARING NONWOVEN FABRIC, NONWOVEN FABRIC PRODUCED THEREFROM AND APPARATUS FOR THE PREPARATION THEREOF}
본 발명은 부직포의 제조방법, 그로부터 제조된 부직포 및 그의 제조를 위한 장치에 관한 것으로, 상기 제조방법은 최적의 열과 압력을 사용하여 환경친화적으로 웹을 접착시킴으로써 고강력 신축성 부직포를 제공한다.
종래, 전기방사법에 따라 제조된 부직포를 이용하여 가공한 제품의 경우 이를 사용하는 과정에서 섬유간 이격현상이 발생한다. 상기 섬유간 이격현상에 기인하여 보풀을 발생시키거나 제품의 내구성에 악영향을 주는 문제점이 있었다.
또한, 상기 전기방사법에 의해서 제조된 웹의 경우 불량한 인장강도를 나타냄으로써 응용상의 곤란함을 초래하였다. 특히 기공의 조절이 곤란하여 상기 웹을 제품으로 응용하는데 있어서 일정한 한계점을 노출하였다.
이에, 본 발명의 발명자들은 용융 또는 고온의 전기방사 웹을 최적의 열 및 압력 조건에서 후처리하는 경우 상기 문제점을 극복할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 제 1 양태는, (1) 기재공급부에 기재를 공급하는 단계; (2) 전기방사장치(electro spinning device)를 통해서 웹을 방사시키는 단계; (3) 상기 단계 (2)로부터의 웹을 상기 단계 (1)로부터의 기재에 공급하는 단계; (4) 상기 단계 (3)으로부터의 웹 및 기재를 적정범위의 롤러온도, 롤러간격 및 롤러압력으로 설정된 캘린더롤러에 통과시켜서 상기 웹과 기재를 접착시키는 단계; 및 (5) 상기 단계 (4)에 의해서 접착된 부직포를 권취하는 단계를 포함하는 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제 2 양태는 제 1 양태에 있어서 상기 기재가 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론(Nylon) 및 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 형성된 이형필름인 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제 3 양태는 제 1 양태에 있어서 상기 웹이 열가소성 폴리우레탄, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 나일론으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 형성된 것인 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제 4 양태는, (1) 기재공급부에, 기재로서 폴리에틸렌테프탈레이트(PET) 이형필름을 공급하는 단계; (2) 전기방사장치를 통해서 열가소성 폴리우레탄으로부터 웹을 형성하여 방사하는 단계; (3) 상기 단계 (2)로부터의 웹을 상기 단계 (1)로부터의 기재에 공급하는 단계; (4) 상기 단계 (3)으로부터의 웹 및 기재를 적정범위의 롤러간격, 롤러온도 및 롤러압력으로 설정된 캘린더롤러에 통과시켜서 상기 웹과 기재를 접착시키는 단계; 및 (5) 상기 단계 (4)에 의해서 접착된 부직포를 권취하는 단계를 포함하는 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제 5 양태는 제 4 양태에 있어서 상기 단계 (4)에서의 롤러온도를 100 내지 200℃로 조절하는 것을 포함하는 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제 6 양태는 제 4 양태에 있어서 상기 단계 (4)에서의 롤러간격을 0 내지 200μm로 설정하는 것을 포함하는 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제 7 양태는 제 4 양태에 있어서 상기 단계 (4)에서의 롤러압력을 0 내지 10bar로 설정하는 것을 포함하는 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제 8 양태는 제 4 양태에 있어서 상기 단계 (4)에서의 롤러를 0.1 내지 20m/min의 속도로 회전시키는 것을 포함하는 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제 9 양태는 제 1 내지 8 양태 중의 어느 하나에 따라 제조된 부직포에 관한 것이다.
본 발명의 제 10 양태는 제 9 양태에 있어서 2.0 내지 20MPa의 인장강도를 갖는 부직포에 관한 것이다.
본 발명의 제 11 양태는 제 9 양태에 있어서 50 내지 500μm의 평균두께를 갖는 부직포에 관한 것이다.
본 발명의 제 12 양태는 제 9 양태에 있어서 섬유간 이격이 없는 부직포에 관한 것이다.
본 발명의 제 13 양태는 기재공급부; 웹을 방사하기 위한 전기방사장치; 기재와 웹을 접착시키기 위한 캘린더 부분; 및 접착된 부직포를 권취하기 위한 권취부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포의 제조장치에 관한 것이다.
본 발명의 제 14 양태는 제 12 양태에 있어서 상기 기재공급부가 제 1 기재 언더와인더(underwinder) 및 제 2 기재 언더와인더를 포함하며, 상기 전기방사장치로부터 방사된 웹이 상기 제 1 언더와인더와 제 2 언더와인더 사이에 공급되도록 상기 기재공급부 및 전기방사장치가 배치되어 있는, 부직포의 제조장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 부직포의 제조방법은 환경 유해 물질의 사용없이 열과 압력만을 이용하여 기재와 웹을 접착시키는 것이어서 환경친화적일 뿐만 아니라 웹의 인장강도를 5배 이상 증가시킬 수 있다는 점에서 매우 유리하다. 추가적으로, 본 발명의 방법은 웹의 기공분포를 조절하여 다양화할 수 있는 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 부직포의 제조공정을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2 내지 4는 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 부직포의 확대현미경사진을 도시한 것이다
도 5는 비교예 1에 따라 제조한 부직포의 확대현미경사진을 도시한 것이다.
이하에서 본 발명은 첨부 도면을 참조로 한 그의 구현예를 통해서 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 있어서, 기재로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론(Nylon) 및 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 형성된 이형필름을 사용할 수 있으며, PET로 된 기재를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 웹 형성 물질로는 열가소성 폴리우레탄, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 나일론 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 형성된 것을 사용할 수 있으며, 폴리우레탄을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 신축성 부직포는 신장률이 300% 이상인 것을 지칭한다.
본 발명에 따른 부직포의 제조방법에 있어서, 롤러온도는 100 내지 200℃로 조절될 수 있다. 열가소성 폴리우레탄의 경우 롤러온도가 100℃ 미만인 경우에는 부직포의 인장강도가 불량하며, 섬유간 이격이 발생할 수 있고, 200℃ 초과인 경우에는 방사된 섬유가 녹아 부직포상의 필름화가 발생할 수 있어서 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 부직포의 제조방법에 있어서, 열가소성 폴리우레탄의 용융전기방사에서 롤러간격은 수집된 부직포의 두께에 따라 조정될 수 있으며, 바람직하게는 0 내지 200μm로 설정될 수 있다. 두께가 200μm를 초과하는 경우에는 이격이 발생하여 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 부직포의 제조방법에 있어서, 롤러압력은 0 내지 10bar로 설정될 수 있다. 상기 롤러 압력이 0bar 미만인 경우에는 부직포의 인장강도가 불량하며, 10bar를 초과하는 경우에는 섬유간 이격이 발생할 뿐만 아니라 롤러 내구성에 문제를 일으킬 수 있어서 바람직하지 않다.
열가소성 폴리우레탄의 경우 회전속도는 노즐 홀의 개수 및 폴리우레탄의 종류, 전압, TCD(tip to collector distance)에 의존하며, 일반적으로 롤러의 회전속도는 0.1 내지 20m/min가 바람직하다. 상기 회전속도가 20m/min를 초과하는 경우에는 MD, CD 방향 인장력 차가 커져서 물성 저하를 초래한다..
본 발명에 따라 제조된 부직포는 50 내지 500μm의 평균두께를 갖는다. 열사소성 폴리우레탄 웹의 두께가 50㎛ 이하인 경우 웹을 컨트롤하는 것이 어렵고, 500μm 이상인 경우에는 웹 안쪽에 이격이 발생하여 인장강도를 높이는데 한계가 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 부직포 제조장치는 제 1 기재 언더와인더(underwinder)(9) 및 제 2 기재 언더와인더(10)를 포함하는 기재공급부; 압출기(1), 정량 펌프(2), 절연노즐(3), 방사노즐(4), 방사노즐가열부(5), 방사제트(6), 컬렉터(7) 및 온도인가장치(8)를 포함하는 전기방사장치; 캘린더 롤러(11)를 포함하는 캘린더 부분; 및 리와인더(12)를 포함하는 권취부를 가질 수 있으나, 이에 의해서 본 발명이 제한되지는 않는다. 상기 온도인가장치(8)는 예를 들어 오일 순환기(oil circulator)일 수 있다.
본 발명의 부직포의 제조방법에 따르면, 전기방사에 의해서 형성된 웹이 기재에 포집된 후 캘린더로 공급되기 직전에 포집된 웹 상단에서 기재에 덮이는 동시에 캘린더를 통과하면서 열과 압력을 받은 후 권취부에서 웹을 포함한 기재를 권취하는 과정을 통해서 고강력 신축성 부직포가 제조될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 다방향 고신축성 웹의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따르는 고강력 신축성 부직포의 제조공정의 일 구현예를 개략적으로 도시한 모식도이다. 구체적으로, 제 1 기재 언더와인더(9) 및 제 2 기재 언더와인더(10) 각각을 통해서 기재를 공급하고, 압출기(1), 정량 펌프(2), 절연노즐(3), 방사노즐(4), 방사노즐가열부(5), 방사제트(6), 컬렉터(7) 및 온도인가장치(8)를 구비한 전기방사장치로부터 웹을 방사시키고, 이를 상기 제 1 기재 언더와인더(9) 및 제 2 기재 언더와인더(10) 사이에 공급하고, 상기 기재 및 웹을, 적정범위의 롤러간격, 롤러압력 및 롤러온도를 갖도록 설정된 2개의 캘린더 롤러(11)를 통과시킴으로써 접착시킨 후, 그의 결과물을 리와인더(12)를 통해서 권취시켜서 회수한다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1
본 발명의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1은 웹 형성물질인 고분자의 종류(열가소성 폴리우레탄), 롤러의 회전속도(5m/min), 롤러압력(0.6bar) 및 기재의 종류(PET 이형필름; 두께 26μm)를 서로 동일하게 하였으되, 실시예 1 내지 3의 경우 롤러간격 및 롤러온도를 특정값으로 설정한 것인데 반해서 비교예 1의 경우 그 값을 설정하지 않는 공정조건으로 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 2 각각의 부직포를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 공정조건 및 그로부터 제조된 부직포의 평가결과를 하기 표 1에 나타내었다.
고분자의 종류 롤러 회전속도(m/min) 롤러
압력
(bar)		 기재 롤러
간격
(㎛)		 롤러
온도
(℃)		 부직포
평균두께(㎛)		 인장
강도
(MPa)		 섬유간 이격
비교예 1
(미처리)		 열가소성 폴리우레탄 5 0.6 PET 이형필름
(두께: 26㎛)		 - - 200 1.5 발생
실시예 1 100 110 150 2.5 미발생
실시예 2 100 120 100 4 미발생
실시예 3 100 130 70 6 미발생
상기 표 1로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 부직포는 비교예 1에 따라 제조된 부직포에 비해서 부직포의 평균두께, 인장강도, 섬유간 이격의 미발생의 측면에서 우월한 것으로 밝혀졌다. 또한, 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 각각에 따라 제조된 부직포의 확대현미경사진을 도 2 내지 5에 나타내었다.
1: 압출기; 2: 정량펌프; 3: 절연노즐; 4: 방사 노즐; 5: 방사 노즐 가열부; 6: 방사제트; 7: 컬렉터; 8: 온도인가장치(예: 오일 순환기); 9: 제 1 기재 언더와인더; 10: 제 2 기재 언더와인더; 11: 캘린더 롤러; 12: 리와인더

Claims (14)

  1. (1) 기재공급부에 기재를 공급하는 단계;
    (2) 전기방사장치(electro spinning device)를 통해서 웹을 방사시키는 단계;
    (3) 상기 단계 (2)로부터의 웹을 상기 단계 (1)로부터의 기재에 공급하는 단계;
    (4) 상기 단계 (3)으로부터의 웹 및 기재를 적정범위의 롤러온도, 롤러간격 및 롤러압력으로 설정된 캘린더롤러에 통과시켜서 상기 웹과 기재를 접착시키는 단계; 및
    (5) 상기 단계 (4)에 의해서 접착된 부직포를 권취하는 단계를 포함하는,
    부직포의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재가 폴리에틸렌테프탈레이트(PET) 이형필름, 나일론(Nylon) 및 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 형성된 이형필름인 부직포의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 웹이 열가소성 폴리우레탄, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 나이론로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 형성된 것인 부직포의 제조방법.
  4. (1) 기재공급부에, 기재로서 폴리에틸렌테프탈레이트(PET) 이형필름을 공급하는 단계;
    (2) 전기방사장치를 통해서 열가소성 폴리우레탄으로부터 웹을 형성하여 방사하는 단계;
    (3) 상기 단계 (2)로부터의 웹을 상기 단계 (1)로부터의 기재에 공급하는 단계;
    (4) 상기 단계 (3)으로부터의 웹 및 기재를 적정범위의 롤러간격, 롤러온도 및 롤러압력으로 설정된 캘린더롤러에 통과시켜서 상기 웹과 기재를 접착시키는 단계; 및
    (5) 상기 단계 (4)에 의해서 접착된 부직포를 권취하는 단계를 포함하는,
    부직포의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단계 (4)에서의 롤러온도를 100 내지 200℃로 조절하는 것을 포함하는 부직포의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 단계 (4)에서의 롤러간격을 0 내지 200μm로 설정하는 것을 포함하는 부직포의 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 단계 (4)에서의 롤러압력을 0 내지 10bar로 설정하는 것을 포함하는 부직포의 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 단계 (4)에서의 롤러를 0.1 내지 20m/min의 속도로 회전시키는 것을 포함하는 부직포의 제조방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 부직포.
  10. 제 9 항에 있어서,
    2.0 내지 20MPa의 인장강도를 갖는 부직포.
  11. 제 9 항에 있어서,
    50 내지 500μm의 평균두께를 갖는 부직포.
  12. 제 9 항에 있어서,
    섬유간 이격이 없는 부직포.
  13. 기재공급부;
    웹을 방사하기 위한 전기방사장치;
    기재와 웹을 접착시키기 위한 캘린더 부분; 및
    접착된 부직포를 권취하기 위한 권취부를 포함하는,
    부직포의 제조장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기재공급부가 제 1 기재 언더와인더(underwinder) 및 제 2 기재 언더와인더를 포함하며, 상기 전기방사장치로부터 방사된 웹이 상기 제 1 언더와인더와 제 2 언더와인더 사이에 공급되도록 상기 기재공급부 및 전기방사장치가 배치되어 있는, 부직포의 제조장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220125006A (ko) * 2021-03-04 2022-09-14 신정우 수용성 단섬유를 포함하는 부직포의 제조방법 및 이로부터 제조되는 부직포
KR20220125430A (ko) * 2021-03-05 2022-09-14 일진부직포산업 주식회사 수용성 단섬유를 이용한 부직포의 제조방법 및 이로부터 제조되는 수용성 부직포

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