KR20120133682A - 고친수성 유제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고친수성 유제 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폴리프로필렌 단섬유 고속화 공정에서 사용되는 유제에 고친수성을 부여한 유제 조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 고친수성 유제 조성물을 포함하는 폴리올레핀 부직포를 제공한다. 본 발명에 따른 고친수성 유제 조성물 및 그를 이용한 폴리올레핀 부직포는, 특정한 구성 성분의 조합 및 함량으로 인해 향상된 액체투과성 및 웹형성성, 생산성 등을 가진다.

Description

고친수성 유제 조성물{HIGHLY HYDROPHILIC EMULSION COMPOSITION}
본 발명은 고친수성 유제 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폴리프로필렌 단섬유 고속화 공정에서 사용되는 유제에 고친수성을 부여한 유제 조성물에 관한 것이다.
폴리프로필렌 단섬유는 여러 공정을 거쳐 부직포 상태로 가공이 되며 이는 필요에 따라 유아용 기저귀, 성인용 기저귀, 여성 위생용품, 위생용 부직포, 의료용 부직포 등으로 그 용도가 전개된다. 기저귀의 경우 흡수 웹(web)의 기공 크기, 기공의 수, 구성 섬유의 섬도, 섬유 표면의 습윤성, 웹의 밀도, 웹의 두께, 흡수 유제의 특성 등에 의해 흡수성이 크게 좌우된다. 그러나 다량의 유체를 흡수할 수 있는 물질인 SAP(Super Absorbent Polymer)가 개발되면서 기저귀 제품들은 거의 대부분이 SAP와 펄프(Pulp)를 혼합하여 흡수층으로 사용하게 되었다. 이러한 기저귀 제품의 유체전달과정은 인체로부터 체액이 배출될 때 구멍이 있는 Top Sheet를 통해 1차적으로 펄프 섬유 층이 흡수한 후 펄프 섬유층 사이에 있는 SAP가 2차적으로 흡수된다. 이들 초기 흡수 과정은 모세관 압력에 의한 흡수 현상으로 설명될 수 있다.
이러한 용도의 위생재는 자신의 중량의 몇 배에 해당되는 액체를 흡수할 수 있는 재료의 흡수성 코어 성분을 함유하고 있다. 통상 이러한 물품은 코어의 한쪽 면에 사용자의 피부와 접촉하는 적어도 하나의 바깥쪽 커버링 또는 라이닝 및 코어의 다른 면에 환경과 접촉하는 외부층을 포함하게 되는데 내부 라이닝에 사용되는 부직포에는 액체 투과성(strike-through)이 필수적으로 요구되어진다.
그러나 폴리프로필렌은 그 성질상 소수성이고 부직포를 형성하기 위해 사용되는 폴리프로필렌 스테이플 역시 소수성 또는 비친수성이다. 이러한 섬유가 위생재의 내부 라이닝 부직포로서 사용되도록 하기 위해서는, 즉, 친수성 부직포로 되기 위하여서는 액체의 통과 또는 전달을 원활하게 하기 위한 친수성 유제를 섬유에 처리하여 그 기능을 확보하여야 한다. 이러한 친수성능을 부여하기 위하여서는 파이버와 스테이플을 제조하는 공정 중에서 친수성의 유제를 부착하여 그 특성을 갖도록 하게 할 수 있다.
이와 같이 폴리프로필렌 단섬유 공정 등에 있어서 친수성의 유제 조성물의 처리가 필요하므로, 폴리프로필렌 단섬유 공정에 사용되는 최적화된 친수성 유제 조성물에 대한 연구가 요구되어왔다.
본 발명은 액체투과성 및 웹형성성, 생산성 등이 향상된 고친수성 유제 조성물 및 그를 이용한 폴리올레핀 부직포를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 알킬알코올(EO)7 30 내지 60중량%; 폴리에틸렌그리콜알킬레이트(분자량 400) 30 내지 50중량%; 폴리에틸렌그리콜(분자량 400) 10 내지 20중량%; 알킬포스페이트(EO)3 10 내지 20중량%; 알킬슬포석시테이트 소듐 5 내지 15중량%; 알킬아민 10 내지 20중량%; 및 이온교환수 2 내지 8중량%를 포함하는, 고친수성 유제 조성물을 제공한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 고친수성 유제 조성물은 폴리프로필렌 단섬유 고속화 공정에 사용될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 고친수성 유제 조성물을 포함하는 폴리올레핀 부직포를 제공한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리올레핀 성분의 부직포는 일회용 기저귀, 요실금 환자용 기저귀, 생리대, 또는 위생용 패드의 커버 재료로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 고친수성 유제 조성물 및 그를 이용한 폴리올레핀 부직포는, 특정한 구성 성분의 조합 및 함량으로 인해, 향상된 액체투과성 및 웹형성성, 생산성 등을 가진다.
본 발명자들은 액체투과성 및 웹형성성, 생산성 등이 향상된 고친수성 유제 조성물에 대하여 연구한 결과, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 고친수성 유제 조성물은, 알킬알코올(EO)7 30 내지 60중량%; 폴리에틸렌그리콜알킬레이트(분자량 400) 30 내지 50중량%; 폴리에틸렌그리콜(분자량 400) 10 내지 20중량%; 알킬포스페이트(EO)3 10 내지 20중량%; 알킬슬포석시테이트 소듐 5 내지 15중량%; 알킬아민 10 내지 20중량%; 및 이온교환수 2 내지 8중량%를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 고친수성 유제 조성물은 폴리프로필렌 단섬유 고속화 공정에 사용될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 고친수성 유제 조성물을 포함하는 폴리올레핀 부직포를 제공하며, 상기 폴리올레핀 부직포는 일회용 기저귀, 요실금 환자용 기저귀, 생리대, 또는 위생용 패드의 커버 재료로 사용될 수 있다.
부직포의 제조 공정은 일반적으로 폴리프로필렌 폴리머로 스테플 섬유를 제조함에 있어서 폴리머에 일정량의 첨가제 또는 안료를 혼합하고 이를 통상의 상업적인 공정으로 용융 압출하여 2-스텝의 고속공정을 거쳐 섬유를 생산한 다음, 용융 압출된 섬유에 크림프(Crimp)를 부여하고 일정 길이로 절단하는 일련의 공정을 거치게 된다. 폴리프로필렌 스테플로 부직포를 제조하는 일반적인 과정은 스테플을 카딩(Carding)하여 부직포 상태의 웹으로 제조하고 이를 열결합시키는 것이다. 웹을 열결합시키는 데에는 한 쌍의 카렌더 롤러를 이용하는 방법, 초음파를 이용하는 방법, 열풍을 이용하는 방법 등이 주로 이용된다. 특히 스테플의 경우에는 오프닝 및 카딩공정을 거쳐 섬유가 배열되고 교락이 이루어져 웹형태로 제조되며 이것이 다이아몬드 혹은 델타형 무늬가 있는 카렌더 롤러에 의해 열결합되어 산업적으로 여러 가지 용도의 부직포로 제조되거나, 또는 열풍을 이용하는 것으로 카딩공정을 거친 웹을 환류하는 다공성 드럼에서 가열 공기에 의해 결합시키는 방법으로 부직포가 제조되기도 한다.
본 발명의 고친수성 유제 조성물을 폴리프로필렌 또는 복합재료의 스테이플을 제조하는 2-스텝 고속 공정에 섬유사조에 처리함으로써, 부직포의 액체 투과성을 2.5초 이내로 향상시킬 수 있다. 또한, 적절한 사사간의 집속성, 우수한 제전성능을 확보하여 오프닝-카딩-웹을 제조 결합시키는 부직포 제조 공정에서의 웹형성성, 생산성을 향상시킬 수 있다. 이하 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 소수성 폴리프로필렌 또는 복합재료 스테이플을 용융 방사하여 제조할 때 방사 공정, 연신 공정, 후처리 공정에서 처리할 수 있다. 즉, 본 발명의 유제 조성물을 0.5% 내지 15%의 수성 에멀젼 상태로 하여서 오일롤러, 오일제트, 침지 또는 스프레이방식을 이용하여 미연신사 또는 연신사에 처리할 수 있다.
본 발명의 고친수성 유제 조성물을 원사 중량에 대하여 0.2% 내지 0.7% 부착시키면 사의 평활성, 집속성, 제전성이 적절하게 부여되어 양호한 품질의 원사를 얻을 수 있고, 제사 및 부직포 제조 공정에서의 생산성이 향상된다. 또한 요구되는 액체투과성(strike-through)을 충분히 확보할 수 있다.
방사 공정에는 1% 에멀젼 용액을 만든 후 오일롤러 방식에 의하여 급유하였고, 연신 공정에는 1% 에멀젼 용액을 만든 후 침지 방식에 의하여 급유하였으며, 크림퍼 후단에서 10% 에멀젼 용액을 스프레이 방식에 의하여 급유하였다. 방사 속도는 1500m/min으로 하여, 섬도 2.4 데니어의 섬유를 제조하였다. 이렇게 제조된 섬유를 1차적으로 캔에 모은 후, 2차적으로 30 내지 70여개의 캔으로부터 풀려나온 섬유다발을 뭉쳐 연신 공정에서 1.5배의 연신 배율로 연신하여 크림퍼에서 크림퍼 개수를 6.5개/cm 로 권축을 부여한 후 이를 38mm로 절단하여 제조한 폴리프로필렌 스테이플 섬유에 각 공정별로 상기의 에멀젼들을 처리하였다. 이하에서는 표 1 내지 표 3과 관련하여 다양한 조성비를 가지는 유제 조성물을 사용한 섬유의 특성 및 각각의 섬유를 사용하여 제조된 부직포의 특성을 측정한 결과를 비교하여 검토한다.
표 1은 다양한 조성비를 가지는 유제 조성물의 조성비를 나타낸 표이다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
알킬알코올(EO) 7 30 40 40 45 30 30 30 45 30 10
세컨드리알코올(EO) 3 0 0 0 15 10 26 26 0 0 0
폴리에틸렌그리콜
알킬레이트
(분자량 400) 		26 20 20 10 16 0 10 15 26 44
폴리에틸렌크리콜
알킬레이트
(분자량 600) 		10 0 10 0 0 0 0 0 0 10
알킬페놀(EO) 10 0 0 0 0 0 0 0 0 10 12
폴리에틸렌그리콜
(분자량 400) 		0 10 0 0 10 10 0 10 0 0
알킬포스페이트(EO) 3 15 10 15 10 15 10 10 10 15 0
알킬슬포석시네이트 소듐 10 6 11 6 10 10 10 6 10 10
알킬슬포네이트 소듐 0 0 0 0 0 5 0 10 5 10
알킬아민 5 10 0 10 5 5 10 0 0 0
이온교환수 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
(단위: 중량%)
표 2는 표 1의 조성비를 가지는 유제 조성물을 사용한 섬유의 특성을 보여주고 있다. 연신롤러의 램(wrap) 발생정도, 부착된 유제의 총량(섬유의 중량%로 나타내는 총 활성성분), 제전성(표면고유저항, 마찰대전압), 침투성, 섬유의 가라앉는 속도(sinking time) 등을 나타내었다. 랩(wrap) 발생 정도는, 현 작업 상태를 기준으로 작업자의 상대 비교 평가를 등급으로 표시한 것으로서, 1은 매우 양호, 2는 양호, 3은 보통, 4는 불량, 5는 작업 불가를 나타낸다. 유제 부착량은, 스테이플 2g을 petroether/isopropanol=1/2 혼합 용액으로 유분추출기에서 추출하여 무게비로 산정하였다. 표면고유저항은, Shishido HT-301 표면저항계로 측정하였다. 침투성은, 무급유된 폴리프로필렌 부직포 2cm2 농도 5%의 유제 에멀젼에 침강되는 시간을 측정한 것이다. 싱킹 타임(sinking time)은, 급유된 폴리프로필렌 스테이플 10g을 철망(8×5cm, 철망의 무게 약 3g)에 넣고, 물에 가라앉는 시간을 측정한 것이다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
연신 롤러 랩 발생정도 2 1 4 2 2 3 2 2 3 5
유제
부착량 (%) 		0.38 0.38 0.42 0.38 0.38 0.44 0.42 0.44 0.43 0.51
표면고유
저항 (Ω) 		6.7× 107 5.5× 106 1.3× 1010 2.9× 108 9.8× 107 2.0× 108 2.2× 108 5.7× 1010 7.5× 1010 5.0× 108
침투성
(초) 		3초12 2초67 4초29 2초88 3초25 4초77 3초34 4초98 3초89 4초73
가라앉는 시간
(sinking time, 초) 		2초78 1초90 2초91 1초87 2초87 3초25 2초27 3초95 3초06 3초40
표 3은 표 1의 조성비를 가지는 유제 조성물을 사용한 섬유로부터 제조된 부직포의 특성을 측정하였다. 오프닝성, 카딩성, 웹형성성, 액체투과성(strike-through time), 재젖음성(re-wet), 등의 특성치를 측정하였다. 오프닝성, 카딩가능성은, 현 작업 상태를 기준으로 작업자의 상대 비교 평가를 등급으로 표시한 것으로서, 1은 매우 양호, 2는 양호, 3은 보통, 4는 불량, 5는 작업 불가를 나타낸다. 웹형성성은, 현재 생산 제품의 부직포 상태를 기준으로 3명 이상의 검수자가 육안으로 판단하여 등급을 표시한 것으로서, 1은 매우 균일, 2는 균일, 3은 보통, 4는 불균일, 5는 매우 불균일을 나타낸다. 액체투과성 및 재젖음성은, 부직포 업체에서 자체 평가 기준으로 측정한 것으로서, 일반적인 품질 규격은 액체 투과성 2초 이하는 합격이고 2초 이상은 불합격으로 하며, 재젖음성 0.15g이하는 합격 0.15g이상은 불합격으로 한다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
오프닝성 2 2 2 1 2 2 1 2 2 2
카딩가능성 2 1 3 2 1 2 2 2 3 2
웹형성성 1 1 2 2 2 3 3 2 3 3
액체투과성 합격 합격 합격 합격 합격 불합격 합격 불합격 불합격 불합격
재젖음성 합격 합격 합격 합격 합격 불합격 합격 불합격 불합격 불합격
상기 표 2 및 표 3에 나타난 결과들로부터, 유제 조성물의 조성비는 알킬알코올(EO)7 30 내지 60중량%; 폴리에틸렌그리콜알킬레이트(분자량 400) 30 내지 50중량%; 폴리에틸렌그리콜(분자량 400) 10 내지 20중량%; 알킬포스페이트(EO)3 10 내지 20중량%; 알킬슬포석시테이트 소듐 5 내지 15중량%; 알킬아민 10 내지 20중량%; 및 이온교환수 2 내지 8중량%일 때, 가장 효과적임을 도출하였다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예 및 실험예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (4)

  1. 알킬알코올(EO)7 30 내지 60중량%;
    폴리에틸렌그리콜알킬레이트(분자량 400) 30 내지 50중량%;
    폴리에틸렌그리콜(분자량 400) 10 내지 20중량%;
    알킬포스페이트(EO)3 10 내지 20중량%;
    알킬슬포석시네이트 소듐 5 내지 15중량%;
    알킬아민 10 내지 20중량%; 및
    이온교환수 2 내지 8중량%를 포함하는, 고친수성 유제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고친수성 유제 조성물은 폴리프로필렌 단섬유 고속화 공정에 사용되는 것을 특징으로 하는, 고친수성 유제 조성물.
  3. 제 1 항의 고친수성 유제 조성물을 포함하는, 폴리올레핀 부직포.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 부직포가 일회용 기저귀, 요실금 환자용 기저귀, 생리대, 또는 위생용 패드의 커버 재료로 사용되는 것을 특징으로 하는, 폴리올레핀 부직포.
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