KR20120113896A

KR20120113896A - 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120113896A
Application number: KR1020110031573A
Authority: KR
Inventors: 박서진; 김동욱; 권경모
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2012-10-16
Also published as: KR101302804B1

Abstract

본 발명은 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 본 발명의 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포는 190℃에서 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515g/cc 내지 0.9565g/cc인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는, 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 1성분 중합체, 및 융융지수가 25 내지 60이고 밀도가 0.890g/cc 내지 0.920g/cc인 폴리프로필렌에 용융지수가 21 내지 29g/10분이고 밀도가 0.874 내지 0.878g/cc인 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 6 내지 10중량% 공중합된 코폴리머를 블렌딩(blending)한 제2성분 중합체로 구성되며, 상기 제1성분 중합체가 제2성분를 섬유의 길이방향으로 둘러싼 형태로 시스-코아(sheath-core)형으로 1 내지 5데니아 굵기의 필라멘트 섬유로 열접착 또는 니들펀칭에 의해 형성된 부직포임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포는 기계적 물성이 향상됨과 동시에 드레이프성이 우수하여 피부밀착성이 향상되고, 쉬쓰부의 폴리에틸렌(PE)의 부드러운 촉감이 유지되어서 소프트한 특성이 유지되어서 신체의 피부 표면에 접하는 제품에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포 및 그 제조방법{Spunbond nonwoven fabric having improved mechanical property and preparing method thereof}

본 발명은 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 드레이프성, 내보풀성 및 촉감이 우수하고, 끈적거림이 없어 피부 접촉감이 우수하여 피부와 접촉되는 유아용 기저귀, 배면연습용 팬츠 기저귀 및 성인 실금용 기저귀, 생리대 등과 같은 위생분야, 외과의 가운 및 수술포 등의 의료분야에 및 피부 밀착성을 요구하는 분야 등에 유용하게 적용할 수 있으며 해당 적용분야를 위한 제품생산 시 기계적 특성이 향상되어 저중량으로 고속생산설비에서 작업성이 뛰어난 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 장섬유 부직포인 스판본드 부직포는 기계적 특성 및 공기 역학적 특성이 우수하고 연속방사에 의한 생산성이 높아 다양한 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있으며, 그 재질은 폴리아미드계의 폴리에스테르나 폴리올레핀계 수지 중에서 폴리프로필렌을 이용하거나 또는 공중합 폴리머 등을 용융 방사하여 제조하는데, 이러한 장섬유 부직포는 보통 스판본드 부직포 또는 멜트스펀(Meltspuns)이라고 알려져 있다. 즉, 스펀본드(Spunbond), 멜트블로운(Meltblown) 및 이들의 조합으로부터 유래된 것이다. 장섬유 부직포는 멜트스펀 방식으로 생산되는 것을 총칭으로 하며, 상기한 바와 같이 일반적으로 폴리올레핀계 수지 및 폴리아미드계 수지를 용융 방사하여 섬유화하고 웹을 형성하여 열접착 방식에 의해 부직포를 제조하는데, 이때 결합방식에는 열접착 이외에 공지된 사항으로 수류결합, 니들펀칭, 초음파 결합, 열풍결합 및 케미컬 접착 등의 방법이 사용되고 있다. 한편, 저가의 섬유 및 웹의 제조는 일회용 기저귀, 어린이 수영팬츠, 어린이 배변연습용 팬츠 및 성인 요실금복과 같은 많은 일회용 위생제 제품을 가능하게 하는 산업이 되었다. 부직포 및 섬유는 이들 구성성분 및 이들 구성성분의 일부를 형성하는데 사용될 수 있기에 상기 제품이 진화되고 개선이 이루어지면서, 섬유 및 웹 성분의 요건 또한 개선되어 왔다. 근래 들어 생활수준이 향상됨에 따라 의료용품을 포함하는 광범위한 위생재에 부직포가 주로 사용되고 있는데, 이들 부직포는 주로 피부에 접촉되어 사용되므로 피부와의 접촉감의 개선이 항상 요구되고 있는 실정이다. 이에 개인 위생용품 또는 다른 흡수성 제품의 임의의 부분을 형성하는 섬유 및 부직포 성분의 유연성 및 촉감과 같은 특성을 향상시키고자 하는 노력은 바람직한 것이었다.

따라서, 이러한 조건을 충족하기 위한 다양한 방법으로 제조된 부직포가 제안되어 있는데, 예를 들어 대한민국 특허출원 제2000-033191호는 지방산 아미드화합물을 함유하는 폴리프로필렌 장섬유 부직포를 제조함에 있어 부직포의 표면 마찰계수 조절을 통하여 유연성을 향상시키고자 하였으며, 일본특허공보 특개평 10-88459호에서는 올레핀계 2원공중합체 및 올레핀계 3원공중합체 중에서 적어도 1종의 저융점 혹은 저연화점의 수지를 제1성분으로 하고 결정성 열가역성 수지를 제2성분으로 하여 열융착성 복합장섬유 부직포를 제조시 적어도 제1성분 중에 탄화수소계 활제를 함유하고 전기 탄화수소계 활제의 함유율이 섬유 중 농도에 대하여 2~20중량%로 하는 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포를 제안하고 있다. 또한, 대한민국 특허출원 제2002-0046821호는 "복합 장섬유 부직포 및 이의 제조방법"이라는 명칭으로, 초성분으로서 폴리에틸렌, 심성분으로서 폴리프로필렌를 사용한 심초형 복합 장섬유 부직포 및 이의 제조방법을 개시하고, 이를 통해 제조되는 직물은 통상의 장섬유 부직포에 비하여 형태안정성이 유지되면서도 촉감 및 드레이프성이 향상되는 효과를 가진다고 기술하고 있다. 또한, 일본특허출원 공개번호 제2007-186665호는 프로필렌계 중합체 조성물, 이로부터의 성형체 및 프로필렌 중합체 조성물의 제조방법에 대해 개시하고 있으며, 일본특허출원 공개번호 제2008-538389호 및 제2008-538390호는 각각 프로필렌/α-올레핀 코폴리머로부터 제조된 섬유와 에틸렌/알파 올레핀 코폴리머로부터 제조된 섬유에 대해 개시하고 있으나, 이들의 섬유의 형상은 심초형(Sheath-Core)형으로 내부에는 폴리프로필렌 수지를 섬유의 길이 방향으로 연속된 외부층에는 코폴리 폴리프로필렌을 적용하여 유연성을 부여하고자 하였다. 그러나, 상기 방법들은 섬유 및 부직포에 슬립성을 부여하여 위생제의 구성성분인 부직포 및 섬유의 표면 미끄럼성을 증가시켜서 피부와의 촉감은 개선 되었으나, 피부와의 밀착성은 향상되지 않았으며, 또한 심초형 복합 장섬유 부직포의 경우 초성분으로 폴리에틸렌의 사용으로 100% 폴리프로필렌 부직포 대비 기계적 물성이 저하되는 경향이 있었다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 특허출원 제2005-0112732호는 "드레이프성이 우수한 장섬유 스판본드 부직포에 있어서, 저점도 폴리디메틸 실록산 10~50중량%가 함유된 마스터배치 2~20중량%와 장섬유 제조 폴리머 98~80중량%로 구성된 섬유로서, 섬유 내 상기 저점도 폴리디메틸실록산이 0.2~6.0중량%인 섬유를 용융 방사하고 연신하여 멜트스펀 방식에 의해 단층 이상의 장섬유 웹을 형성한 다음 열적 본딩 프로세스에 의하여 형태안정성을 부여한 것을 특징으로 하는 드레이프성이 우수한 장섬유 스판본드 부직포"를 개시하고 있으나, 이들의 저점도 폴리디메틸실록산이 0.2~6.0중량%인 섬유를 용융 방사하고 연신하여 멜트스펀 방식에 의해 단층 이상의 장섬유 웹을 형성의 경우 표면 슬립(slip) 특성만 증가하였으며, 섬유의 형상이 심초(Sheath-Core)형으로 내부에는 폴리프로필렌 수지를 섬유의 길이 방향으로 연속된 외부층에는 코폴리 폴리프로필렌을 적용하여 유연성을 부여하고자 하였다. 하지만, 섬유의 외부층(Sheath)에 결정화 및 융점이 낮은 수지를 적용하여 제품 생산시 결정화 속도 차에 의해서 방사성이 불량하거나 열융착시 엠보 칼렌더에 쉽게 융착되어 제조 공정상의 문제점이 있다. 또한, 부직포의 역학적 특성, 예를 들면 절단강도 및 저 신도시 강도( Strain-Stress 곡선 상에서 3, 5, 10%신도)를 적합하게 확보하기 어렵다. 즉, 소프트(Soft) 성을 확보하기 위해서 열융착 온도는 낮게 설정하면 섬유가 마찰에 의해서 발생되는 보풀이 쉽게 발생되기도 하며, 저 신도시의 낮게 되어 기저귀의 백시트로 적용시 기저귀 착용시 부여되는 하중에 의해서 쉽게 구조가 이완됨으로서 기저귀가 처져 쉽게 벗어질 수 있는 문제가 있다. 반대로 온도가 높게 되면 과도하게 융착되어 공정상의 문제뿐만 아니라 목적으로 하는 유연성을 확보하기 어렵게 되는 문제가 있다.

한편, 상기 위생제품이 진화되고 개선이 이루어지면서 특히 이들 위생제의 구성성분을 피부에 밀착되게 하는 또 다른 구성성분인 전통적인 고무 및 다른 텍스타일 탄성 물질은 많은 상기 일회용 제품을 제조하는데 사용됨에 있어서 고속장비 상에서 가공 시 탄성 물질의 점착성으로 인하여 상기 적용에 대해 제한적인 용도만을 가졌다. 이에 중합체 제조자는 전통적인 폴리올레핀과 매우 동일한 방식으로 용융-가공 가능하지만 전통적인 고무 및 텍스타일 탄성에 근접하는 탄성 특징을 가지며 일회용 위생제품의 구성성분 및 구성성분의 일부를 형성하는데 비용적에서 효과적일 수 있는 올레핀 중합체의 신규한 부류를 시판하여 왔다. 그러나, 많은 적용에 대한 상기 올레핀 중합체의 허용성은, 섬유 및 웹이 피부 접촉 용도에 바람직하지 않게 만드는 점착성 및 불편한 감촉 때문에 지연되었다. 점착성 감촉을 갖지 않는 저가 올레핀 중합체의 이점을 갖는 피부 밀착성이 있는 드레이프성이 우수한 웹에 대한 요구가 있다.

이에 본 발명자 등은 상기한 바와 같은 장섬유 부직포의 유용한 특성인 드레이프성을 보다 용이한 방법으로 더욱 향상시키는 방법에 대해 지속적으로 연구한 결과 특정한 구성 및 재질을 사용하므로 드레이프 특성을 현저하게 향상할 수 있으면서 기계적 특성을 향상할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

특허문헌 1: 대한민국 특허출원 제2000-033191호 특허문헌 2: 일본특허공보 특개평10-88459호 특허문헌 3: 대한민국 특허출원 제2002-0046821 특허문헌 4: 일본 특허출원 공개번호 2007-186665호 특허문헌 5: 일본특허출원 공개번호 제2008-538389호 특허문헌 6: 일본특허출원 공개번호 제2008-538390호 특허문헌 7: 대한민국 특허출원 제2005-0112732호

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 기술 실정을 감안하여 된 것으로서 본 발명의 주요 목적은 의료용을 포함하는 위생용품의 피부접촉 면으로 유용하게 사용될 수 있는 드레이프 특성이 향상되면서 기계적 특성이 향상된 장섬유 스펀본드 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 장섬유 스펀본드 부직포를 우수한 작업성으로 보다 용이하게 제조할 수 있는 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 본 발명자 등이 상기한 종래의 문제점을 인식하고 드레이프성, 내보풀성, 촉감이 우수하고, 끈적거림이 없어 피부접촉감이 우수하면서 생산이 용이한 장섬유 스펀본드 부직포에 대해 예의 연구한 결과, 폴리에틸렌과 특정한 탄성 중합체를 일정한 비율로 사용하여 심초형으로 방사하여 제조하므로 탄성 중합체의 적정한 탄성력을 보유하면서 폴리에틸렌 장섬유의 유연한 드레이프 특성이 우수하게 발현되도록 할 수 있게 함으로서 달성되었다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포는;

190℃에서 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515g/cc 내지 0.9565g/cc인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는, 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 1성분 중합체, 및 융융지수가 25 내지 60이고 밀도가 0.890g/cc 내지 0.920g/cc인 폴리프로필렌에 용융지수가 21 내지 29g/10분이고 밀도가 0.874 내지 0.878g/cc인 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 6 내지 10중량% 공중합된 코폴리머를 블렌딩(blending)한 제2성분 중합체로 구성되며, 상기 제1성분 중합체가 제2성분를 섬유의 길이방향으로 둘러싼 형태로 시스-코아(sheath-core)형으로 1 내지 5데니아 굵기의 필라멘트 섬유로 열접착 또는 니들펀칭에 의해 형성된 부직포임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 제2중합체는 폴리프로필렌에 브렌드(blend)하는 에틸렌 코폴리머의 경우 폴리프로필렌 사슬에 공중합되는 비율은 9중량% 임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 제2중합체는 폴리프로필렌에 폴리프로필렌 사슬에 에틸렌(ethylene)이 공중합된 코폴리머를 5 내지 40중량%를 블렌딩(blending)함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 쉬쓰(Sheath)부인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 제1중합체와 코어(Core)부인 폴리프로필렌에 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 공중합된 코폴리머를 첨가한 제2중합체와의 구성비율은 섬유의 전체 중량 기준 쉬쓰/코어가 10/90 내지 40/60의 비율을 가짐을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 스펀본드 부직포/스펀본드 부직포/스펀본드 부직포 또는 스펀본드 부직포/멜트블로운 부직포/멜트블로운/스펀본드 부직포의 1층 이상의 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 기본중량이 10 내지 100gsm인 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포의 제조방법은;

총섬유의 10 중량% 내지 50 중량%인 190℃에서 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515g/cc 내지 0.9565g/cc인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는, 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 1성분 중합체, 및 총섬유의 35 중량% 내지 85 중량%인 융융지수가 25 내지 60이고 밀도가 0.890g/cc 내지 0.920g/cc인 폴리프로필렌에 총섬유의 5 중량% 내지 15 중량%인 용융지수가 21 내지 29g/10분이고 밀도가 0.874 내지 0.878g/cc인 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 6중량% 내지 10중량% 공중합된 코폴리머를 5 내지 15중량% 블렌딩(blending)한 제2성분 중합체를 섬유의 길이방향으로 둘러싼 형태로 시스-코아(sheath-core)형으로 용융한 후 방사?연신하여 1 내지 5데니아 굵기의 필라멘트 섬유로 제조하는 단계;

상기 제조된 필라멘트 섬유를 연속 이동하는 컨베이어 상에 웹을 적층하는 단계; 및

상기 적층된 필라멘트 웹을 열접착 시키거나 또는 니들펀칭하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 제1중합체 및 제2중합체를 용융하기 위해 압출기에 투입 시의 온도는 제1중합체의 경우 210 내지 245℃이며, 제2중합체의 경우는 제1중합체의 용융온도에 비하여 5℃ 이상으로 함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 본 발명에 따라 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포는 위생자재로 적용이 되며 특히, 기저귀의 백시트(backsheet), 사이드게더(Sidegather), 이어파트(Ear Part), 웨이스트 밴드(Waist Band) 및 체결시스템의 기재(Lateral Tape) 등으로 사용됨을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포 및 그의 제조방법은 코어부로 폴리프로필렌 사슬에 에틸렌이 공중합된 엘라스토머계 랜덤 코폴리머를 호모 폴리프로필렌에 일정한 비율로 블렌딩하여 사용하므로 쉬쓰부로 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 사용하여 일정한 비율로 하여 쉬쓰/코어형으로 방사 제조함에 있어서 종래의 폴리프로필렌계 또는 폴리에스테르계 수지를 사용한 통상적인 스펀본드 부직포에 비하여 소프트성이 현저하게 우수하게 되고 또한, 기존의 폴리에틸렌(PE)/폴리프로필렌(PP)의 쉬쓰/코어형 스펀본드 부직포에 비하여 쉬쓰부의 폴리에틸렌(PE)의 비율을 낮추어도 랜덤 코폴리머를 코어부에 사용함으로써 용융 후 방사 시 결정화속도가 느려지게 되어 연신속도를 높일 수 있게 되어 방사된 실의 강도를 높일 수 있게 되어 기계적 물성이 향상됨과 동시에 드레이프성이 우수하여 피부밀착성이 향상되고, 쉬쓰부의 폴리에틸렌(PE)의 부드러운 촉감이 유지되어서 소프트한 특성이 유지되어서 신체의 피부 표면에 접하는 제품에 유용하게 사용될 수 있다. 이에 본 발명의 부직포는 종래의 부직포가 이용되고 있는 각종 용도에 사용 가능하며, 특히 일회용 기저귀, 생리대의 구성성분인 사이더 게더, 백 시트 및 웨이스트 밴드 및 친수가공을 더한 탑 시트 등의 피부에 직접 닿는 성분 및 그외 소프트성 및 유연성이 요구되는 부위에 적용할 수 있으며 이러한 우수한 특성을 갖는 부직포를 보다 용이한 방법으로 제조할 수 있는 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 공정 라인에 대한 개략적인 측면도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르는 제1중합체 및 제2중합체가 쉬쓰/코어 형태로 분배되는 분배판의 개략도이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기와 같이 본 발명의 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 하며, 이를 위해 열가소성 합성섬유로 구성되는 동시에 공기 역학적으로 신장된 이성분 필라멘트로부터 부직 웹의 연속 제조장치를 도 1에 나타내었다. 상기 장치는 압출기 (1, 2), 스핀빔(3), 방사노즐(4), 이 방사노즐(4) 아래에 배치되어 필라멘트를 냉각시키기 위한 프로세스 공기가 그 속으로 공급될 수 있는 냉각챔버(5)를 구비한다. 중간 채널(6)은 냉각 챔버(5)에 부착되어 있다. 중간 채널 (6) 뒤로 당김채널(8)을 구비하는 신장 유닛(7)이 뒤따른다. 신장 유닛(7) 아래에는 부직 웹에 필라멘트를 적층시키기 위한 연속적으로 구동되는 컨베이어 벨트(9)의 장치가 설치되어 있다.

본 발명에 따른 다층 스펀본드 장섬유 부직포의 제조방법은 연속적으로 구동되는 컨베이어 벨트 상에 스펀본드 부직포층을 적층하고 스펀본드 부직포 층 위에 다시 스펀본드 부직포 층을 적층하는 것을 말하며 이는 단일층(스펀본드 층; S), 다층(SS,SSS)의 복합물을 말한다. 또한, 대한민국 특허출원 제2010-0052771호의 기술을 인용하여 연속으로 구동되는 컨베이어 벨트 상에 스펀본드 부직포 층을 적층하고 스펀본드 부직포 층 위에 적어도 1층 이상의 멜트블로운 부직포 층이 부가적으로 적층한 다음, 다시 스펀본드 부직포 층을 적층하는 것을 말하며 이는 단일층(멜트블로운 층; M, 또는 스펀본드 층; S), 두 층(SS 또는 SM)의 복합물 또는 3개 이상의 층(SMS, SMMS, SSMMS, SSMMSS웹)의 복합화 층을 포함한다. 각각의 단일 층은　중량(gsm)이 크게 다를 수 있다.

본 발명에 따른 쉬쓰/코어형이라 함은 190℃에서 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515 내지 0.9565인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는, 섬유 표면의 적어도 일부를 구성하는 제1성분 중합체가 총 섬유의 35 중량% 내지 85 중량%인 융융지수가 25 내지 60이고 밀도가 0.890g/cc 내지 0.920g/cc인 폴리프로필렌을 총섬유의 5 중량% 내지 15 중량%인 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 6중량% 이상 10중량% 이하 공중합된 코폴리머를 호모 폴리프로필렌에 10 내지 40중량% 블렌딩(blending)한 제2성분 중합체를 섬유의 길이방향으로 둘러싼 형태로 시스-코아(sheath-core)형 장섬유 웹(web)을 형성하는 것을 말한다.

본 발명에 따른 상기 스펀본드 부직포 제조에 있어서, 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515 내지 0.9565인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인 제1성분 중합체와 총섬유의 35 중량% 내지 85 중량%인 융융지수가 25 내지 60이고 밀도가 0.890g/cc 내지 0.920g/cc인 폴리프로필렌을 총섬유의 5 중량% 내지 15 중량%인 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 6중량% 이상 10중량% 이하 공중합된 코폴리머를 호모 폴리프로필렌에 10~40중량% 블렌딩(blending)한 제2성분 중합체가 있어서 제1성분 중합체가 제2중합체를 섬유의 길이방향으로 둘러싸도록 하기 위해, 스핀 빔(3)과 방사 노즐(4) 사이에 분배판(B)를 게재시켜 코어부에 상기에서 기술한 제2성분 중합체, LG화학의 용융지수가 25 내지 60이고 밀도가 0.890g/cc 내지 0.920g/cc인 폴리프로필렌 (H7700 grade)와 용융지수가 21 내지 29g/10분이고 밀도가 0.874 내지 0.878g/cc인 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 9 중량% 공중합된 코폴리머 다우(DOW)사의 VERSIFY(grade: 4200)를, 쉬쓰부에는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 각각의 노즐홀 쪽으로 유도하여 방사함으로써, 시스-코아(sheath-core)형 복합 장섬유를 제조하기 위한 필라멘트를 얻는다. 그런 다음 상기 섬유를 연속 이동하는 컨베이어 상에 웹(web)을 적층하여 필라멘트 웹을 열접착 시키거나 또는 니들펀칭하여 부직포의 기본중량이 10 내지 100g/㎡로 되도록 제조한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 장섬유 부직포 필라멘트의 쉬쓰부인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 제1중합체와 코어부인 폴리프로필렌에 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 6중량% 이상 10중량% 이하 공중합된 코폴리머를 첨가한 제2중합체와의 구성비율은 섬유의 전체 중량 기준 쉬쓰/코어가 10/90?50/50이며, 바람직하기는 15/85?40/60이고, 가장 바람직하기로는 20/80~30/70의 비율을 갖도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 제2성분 중합체에서 블렌드(Blend)되는 공중합 코폴리머의 경우 특히 다우사에서 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 6중량% 이상 10중량% 이하 공중합된 코폴리머인 VERSIFY브랜드 및 아이소테틱 폴리프로필렌이 베이스에 에틸렌-프로필렌과 공중합된 엑손모빌(Exxonmobil) 사에서 시판되는 Vistamaxx 브렌드일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

한편, 쉬쓰부인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 코어부인 폴리프로필렌과 폴리프로필렌에 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 6중량% 이상 10중량% 이하 공중합된 코폴리머의 블렌드(blend)에서 쉬쓰부의 구성비가 40중량%를 넘게 되면 방사성 및 부직포의 강도가 저하되어 바람직하지 않으며 10중량% 보다 낮게되면 쉬쓰부가 코어부를 완전히 둘러싸지 못하게 되어 방사성이 저하되며, 소프트성의 개선효과가 없어지게 된다. 또한 이때의 제2중합체인 폴리프로필렌에 폴리프로필렌 (polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 6중량% 이상 10중량% 이하 공중합된 코폴리머를 첨가하는 할 때 폴리프로필렌에 약 10 내지 40중량%의 비율로 블렌딩(blending) 되도록 하는데, 만일 10 중량%보다 낮은 비율로 혼합하면 방사된 실의 연신을 높이지 못하여 드레이프성 및 강도 개선의 효과가 미비하여 바람직하지 않고, 반대로 40중량%보다 많이 혼합하면 결정화 속도가 너무 늦게 되어 섬도가 굵게 되어 전체적인 부직포의 중량 균일성 및 포메이션이 현저히 저하할 뿐 아니라 제조비용이 상승되는 문제점이 있다. 도 1에서 보면, 본 발명에 따른 부직웹의 예시적인 제조 방법이 기재되어 있는데, 예시된 공정라인은 장섬유 스펀본드 부직포를 이성분 중합체를 용융하여 제조한다. 이성분 중합체는 개별의 압출기(1, 2)에서 각각 용융된 폴리머를 혼련시켜 제조된다. 제1중합체 성분은 제1 호퍼(HOPPER)(1-1)로부터 해당 압출기로 공급되며, 임의로 제2중합체는 제2 호퍼(HOPPER)(2-1)로부터 해당 압출기로 공급된다. 상기 제1중합체 및 제2중합체를 용융하기 위해 압출기에 투입 시의 온도는 제1중합체의 경우 210 내지 245℃이며 바람직하게는 215 내지 240℃ 이며 가장 바람직하게는 220내지 235℃이다. 반면에 제2중합체의 경우는 제1중합체의 용융온도에 비하여 20℃ 이상이어야 하고 바람직하게는 15℃이며 더욱 바람직하게는 10℃ 이상이다. 만약 압출기의 온도가 제2중합체가 제1중합체의 온도보다 10℃ 이상으로 낮을 경우 제1중합체의 코어부에 비해 제2중합에의 용융지수(MI)가 너무 낮게 되어 방사에 사용되는 오리피스에서 흐름이 느려져서 압출기 및 방사노즐의 배면압이 상승하여 설비 부하가 많이 걸리며 방사성도 떨어지게 된다. 또한 반대로 제2중합체가 제1중합체에 비하여 용융온도가 20℃이상 높을 경우 제1중합체와 코어부에 비해 제2중합에의 용융지수(MI)가 너무 높게 되어 분배판에서의 중합체 흐름성이 빨라지게 되어 분배판에서 심초형으로 합쳐질 때 중합체 간 흐름속도가 다르게 되어 방사성이 떨어지는 단점이 있어 바람직하지 않다. 용융된 성분 중합체는 개별의 압출기(1, 2)로부터 각각의 중합체 도관을 거쳐, 스핀빔(3)으로 이송되고, 도 2에 도시된 분배판(B)에서 섬유형태가 심초형인 경우 제1성분 중합체는 (B-1)의 위치로, 제2성분 중합체는 (B-2)의 위치로 인도되어, 여기에서 하부로 모여 방사노즐(4)를 통해 방사된다. 이성분 필라멘트를 방사하기 위한 방사구의 형태는 당업계의 숙련자에게 공지되어 있으며 따라서 본원에 상세한 기재를 생략한다. 이성분 방사의 예는 도 2에 기재되어 있다. 이후 공정라인 (A)는 또한 방사노즐(4)로부터 연장된 필라멘트의 커튼에 인접하게 방사된 필라멘트는 벌집모양의 냉각챔버(5)를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 고화된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 쉬쓰부의 제1성분 중합체 및 코어부의 제2성분중합체로 구성된 다성분 필라멘트를 제조할 때 상기 챔버부의 온도는 10 내지 20℃, 바람직하게는 12 내지 18℃이며 가장 바람직하게는 14 내지 16℃이다.

또한, 냉각챔버(5) 내 프로세스 공기의 경우, 예를 들어 대한민국 특허공개번호 제2006-0063625호에 기술되어 있듯이, 챔버를 2단으로 구분하여 상부와 하부의 온도를 약 15℃ 이상 차이를 둘 수도 있다.

방사노즐(4)에서 토출된 필라멘트가 냉각챔버(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 기초중량이 10 내지 100g/㎡이고, 섬유 직경이 15 내지 30㎛으로 한다.　또한, 멜트블로운 부직포를 구성할 경우 그 섬유는 1~5㎛의 굵기를 가진다.그 이유는 굵기가 굵게 되면 강도 및 촉감저하의 단점이 있다.　기본적인 다층구조 부직포는 연속적으로 구동되는 컨베이어벨트상에 스펀본드 부직포층이 적층되고, 스펀본드 부직포층 위에 멜트블로운 부직포층이 적층되며, 최종적으로 스펀본드 부직포층이 적층된다. 이렇게　적층된 부직포는 역학적 특성 및 형태안정성을 부여하기 위해여 열적으로 결합된다. 다시말하면 열 칼렌더롤을 통하여 열과 압력을 부여받아서 열점착되고 시트화 된다.　이때 칼렌더 롤의 구성은 접착면적을 한정하는 것은 아니지만 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10　내지 20%을 가지는 엠보스 롤(Emboss roll; 11)면, 한쪽은 표면이 매끄러운 롤(12)로 구성되며 이때의 열적 온도는 120℃ 내지 160℃가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 130℃ 내지 150℃이다. 열접착된 후 부직포(12)를 취입하기 위한 와인더(13)를 이용하여 권취한다.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범주가 이들 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

다음의 실시예 중의 각종 특성의 측정 및 평가치는 다음에 나타낸 방법에 의해 분석하였다.

[평가방법]

(1) 중량(Weight) : EDANA 40.3 - 90

(2) 인장강신도(Tensile strength and Elongation) : EDANA 20.2 -89

(3) 표면 마찰각: ASTM-D1894준하여 측정

(4) 드레이프성(Bending Length): BENDING LENGTH 측정기를 이용하여 EDANA 50.5-99(45도켄틸레버법)에 준거하여 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

(5) 방사성: 30분 동안 부직포를 구성하는 장섬유가 9회 이상 사절이 발생하는 생성물을 방사상태 '하"로 하였으며, 4 내지 8회 사절이 발생하는 생성물을 방사상태 "중"으로 하였으며, 3회 이하로 사절이 발생하는 생성물을 방사상태 "상"으로 간주하였다.

실시예 1

독일 Refenhauser사의 Reicofil 3.1 bicomponent 설비를 이용하여 압출기의 L/D는 30이고 spinneret은 직경은 0.6mm이고 L/D는 4인 단위미터당 5774홀을 가졌으며, 사용한 컨베이어벨트는 통기도 단위 8910㎥/㎡/hr(100pa)를 갖는 쉬쓰/코어형이다. 웹 적층용 컨베이어 벨트는 COFPA사 Suprastate 4000으로 섬유시트와 벨트상의 분리를 용이하게 하기 위해 사용하였다.

본 발명의 제1성분 중합체는 SK사의 용융지수가 190℃에서 28g/10분이고 밀도가 0.954g/㎤인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)인, MM810을 사용하였다. 또한 제 2성분 중합체는 LG화학의 융융지수가 34이고 밀도가 0.90g/cc인 폴리프로필렌인, H7700에 다우사의 용융지수가 25g/10분이고 밀도가 0.876g/cc인 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 9중량% 공중합된 랜덤 코폴리머(Random copolymer)인, Versify(grade: 4200)를 블렌딩(blending)한 것을 사용 하였다.

상기 제2중합체는 폴리프로필렌에 폴리프로필렌 사슬에 에틸렌(ethylene)이 9중량% 공중합된 코폴리머를 25% 블렌딩(blending) 하였다.

쉬쓰/코어형 spinneret에서 쉬쓰부인 제1중합체와 코어부인 제2중합체와의 구성비율은 섬유의 전체 중량 기준 쉬쓰/코어가 20/80으로 하여 용융방사하여 섬유화하고 이때의 냉각공기 온도를 16℃로 설정하여 결정화속도를 높였으며 컨베이어벨트 상에 웹을 적층 시켰다. 이때 섬유 층의 구성은 스펀본드 부직포/스펀본드 부직포로 하였으며 섬유 간 결합은 열칼렌다에 의한 열융착 방법으로 통상의 폴리프로필렌 100% 단일 중합체 적용시에 비하여 열융착 온도를 10℃ 낮게 설정하였다. 쉬쓰부인 제1중합체와 코어부인 제2중합체의 시간당 토출량을 고려하여 연신하여 1.8 데니어 굵기의 필라멘트 섬유를 제조하고 컨베이어벨트의 속도를 고려하여 기초중량이 18gsm인 부직포를 생산하였으며, 생산된 부직포의 특성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 2

실시예 1과 비교 시 쉬쓰/코어형 spinneret에서 쉬쓰부인 제1중합체와 코어부인 제2중합체와의 구성비율은 섬유의 전체 중량 기준 쉬쓰/코어가 30/70으로 하여 용융방사하여 섬유화한 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 1

실시예 1과 비교 시 쉬쓰/코어형 spinneret에서 쉬쓰부인 제1중합체와 코어부인 제2중합체와의 구성비율은 섬유의 전체 중량 기준 쉬쓰/코어가 10/90으로 하여 용융방사하여 섬유화한 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 2

실시예 1과 비교 시 쉬쓰/코어형 spinneret에서 쉬쓰부인 제1중합체와 코어부인 제2중합체와의 구성비율은 섬유의 전체 중량 기준 쉬쓰/코어가 40/60으로 하여 용융방사하여 섬유화한 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 3

실시예 1과 비교 시 상기 제2중합체에 폴리프로필렌을 100 % 적용한 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 4

실시예 1과 비교 시 상기 제2중합체는 폴리프로필렌에 폴리프로필렌 사슬에 에틸렌(ethylene)이 9중량% 공중합된 코폴리머를 10% 블렌딩(blending)한 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

항 　　목		실시 예 1	실시 예2	비교 예 1	비교 예 2	비교 예 3	비교 예 4
원료	S	PE	PE	PE	PE	PE	PE
원료	C	PP(75%) + R-PP(25%)	PP(75%) + R-PP(25%)	PP(75%) + R-PP(25%)	PP(75%) + R-PP(25%)	PP(100%)	PP(90%) + R-PP(10%)
S/C 比		20:80	30:70	10:90	40:60	30:70	30:70
중량 (g/㎡)		18	18	18	18	18	18
인장강도 (kg/in)		MD	1.9	1.8	2.0	1.5	2.1	2.0
인장강도 (kg/in)		CD	0.7	0.7	0.8	0.6	0.8	0.7
강연도 (mm)		MD	36	37	36	42	47	45
강연도 (mm)		CD	26	26	26	27	33	27
마찰계수		-	0.355	0.343	0.364	0.376	0.380	0.377
방사성		상 중 하	상	상	하	상	상	상

※PE: 폴리에틸렌 (SK사 MM810)

※PP: 폴리프로필렌 (LG사 H7700)

※R-PP: 랜덤 코폴리머(Random copolymer : Versify,grade: 4200)

※강연도 : 수치가 낮을수록 drape성이 좋음.

쉬쓰/코어부의 비율에서 30/70 내지 20/80의 비율에서 강연도가 낮아졌기에 드레이프성은 좋아졌으며 쉬쓰/코어의 비율이 10/90의 경우 강연도는 낮아졌으나 방사성이 "하"로 인하여 상업생산이 불가하였음. 또한 쉬쓰/코어의 비율이 40/60의 경우 쉬쓰부의 비율이 낮아져서 강연도가 높아졌다. 비교예 3, 4의 경우 쉬쓰부에 에틸렌 랜덤 코폴리머의 비율이 낮아서 역시 강연도가 높아져서 드레이프성이 좋지 않았다.

※마찰계수: tan(θ) : 낮을수록 마찰성이 적어서 슬립성이 좋음.

쉬쓰/코어부의 비율에서 30/70 내지 20/80의 비율에서 마찰계수가 낮아졌으며 10/90의 경우 쉬쓰부의 HDPE의 중량%가 너무 낮아서 마찰계수가 높아졌으며, 비교예 1, 2, 3, 4의 경우 강연도가 높아 드레이프성이 좋지 않아서 마찰성도 증가하였다.

1, 2 --- 압출기
3 --- 스핀빔
4 --- 방사노즐
5 --- 냉각챔버
6 --- 중간 채널
7 --- 신장 유닛
8 --- 당김 채널

Claims

190℃에서 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515g/cc 내지 0.9565g/cc인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는, 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 1성분 중합체, 및 융융지수가 25 내지 60이고 밀도가 0.890g/cc 내지 0.920g/cc인 폴리프로필렌에 용융지수가 21 내지 29g/10분이고 밀도가 0.874 내지 0.878g/cc인 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 6 내지 10중량% 공중합된 코폴리머를 블렌딩(blending)한 제2성분 중합체로 구성되며, 상기 제1성분 중합체가 제2성분를 섬유의 길이방향으로 둘러싼 형태로 시스-코아(sheath-core)형으로 1 내지 5데니아 굵기의 필라멘트 섬유로 열접착 또는 니들펀칭에 의해 형성된 부직포임을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포.

제 1항에 있어서, 상기 제2중합체는 폴리프로필렌에 브렌드(blend)하는 에틸렌 코폴리머의 경우 폴리프로필렌 사슬에 공중합되는 비율은 9중량% 임을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포.

제 1항에 있어서, 상기 제2중합체는 폴리프로필렌에 폴리프로필렌 사슬에 에틸렌(ethylene)이 공중합된 코폴리머를 5 내지 40중량%를 블렌딩(blending)함을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포.

제 1항에 있어서, 상기 쉬쓰(Sheath)부인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 제1중합체와 코어(Core)부인 폴리프로필렌에 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 공중합된 코폴리머를 첨가한 제2중합체와의 구성비율은 섬유의 전체 중량 기준 쉬쓰/코어가 10/90 내지 40/60의 비율을 가짐을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포.

제 1항에 있어서, 상기 부직포는 스펀본드 부직포/스펀본드 부직포/스펀본드 부직포 또는 스펀본드 부직포/멜트블로운 부직포/멜트블로운/스펀본드 부직포의 1층 이상의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포.

제 1항에 있어서, 상기 부직포는 기본중량이 10 내지 100gsm인 것을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포.

총섬유의 10 중량% 내지 50 중량%인 190℃에서 용융지수가 25 내지 35g/10분이고 밀도가 0.9515g/cc 내지 0.9565g/cc인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함하는, 섬유표면의 적어도 일부를 구성하는 제 1성분 중합체, 및 총섬유의 35 중량% 내지 85 중량%인 융융지수가 25 내지 60이고 밀도가 0.890g/cc 내지 0.920g/cc인 폴리프로필렌에 총섬유의 5 중량% 내지 15 중량%인 용융지수가 21 내지 29g/10분이고 밀도가 0.874 내지 0.878g/cc인 폴리프로필렌(polypropylene) 사슬에 에틸렌(ethylene)이 6중량% 내지 10중량% 공중합된 코폴리머를 5 내지 15중량% 블렌딩(blending)한 제2성분 중합체를 섬유의 길이방향으로 둘러싼 형태로 시스-코아(sheath-core)형으로 용융한 후 방사?연신하여 1 내지 5데니아 굵기의 필라멘트 섬유로 제조하는 단계;
상기 제조된 필라멘트 섬유를 연속 이동하는 컨베이어 상에 웹을 적층하는 단계; 및
상기 적층된 필라멘트 웹을 열접착 시키거나 또는 니들펀칭하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포의 제조방법.

제 7항에 있어서, 상기 제1중합체 및 제2중합체를 용융하기 위해 압출기에 투입 시의 온도는 제1중합체의 경우 210 내지 245℃이며, 제2중합체의 경우는 제1중합체의 용융온도에 비하여 5℃ 이상으로 함을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포의 제조방법.

청구항 1의 기계적 특성이 향상된 우수한 드레이프성의 장섬유 스펀본드 부직포를 사용함을 특징하는 위생자재.