KR20130005478A - 외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비이온성 친수 계면활성제를 이용한 장섬유 폴리프로필렌 스펀본드 친수부직포로서, 외부 기후 변화에 대한 우수한 내구성을 가져 친수 성능이 저하되는 현상을 줄임으로써 성인용 및 유아용 기저귀의 톱 시트에 효과적으로 이용될 수 있는, 외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포 및 이의 제조방법에 대한 것으로, 상기한 본 발명의 외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포는 폴리프로필렌 스펀본드 부직포에 있어서, 용융방사 및 열압착 공정을 거친 장섬유 폴리프로필렌 스펀본드 부직포의 표면에 비이온성 친수 계면활성제를 도포하여 얻은 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포 및 그 제조방법은 친수성을 부여하는 방법으로 특정의 비이온성 계면활성제를 적용하여 일정 수준 이상의 친수성을 부여하고 이렇게 부여된 친수성이 외부의 기후환경 변화에도 영향을 받지 않고 장기간 유지되어 질 수 있어 위생용의 톱시트로 이용 시 주변의 고온·다습한 환경 하에서도 흡수성능 유지력이 우수함으로 기저귀 제품의 품질을 향상할 수 있는 우수한 효과를 제공한다.

Description

외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포 및 이의 제조방법{Nonweaven fiber of hydrophileproperty having an excellent durability for outer circumstance and the manufacturing method thereof}

본 발명은 외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 비이온성 친수 계면활성제를 이용한 장섬유 폴리프로필렌 스펀본드 친수부직포로서, 외부 기후 변화에 대한 우수한 내구성을 가져 친수 성능이 저하되는 현상을 줄임으로써 성인용 및 유아용 기저귀의 톱 시트에 효과적으로 이용될 수 있는, 외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포 및 이의 제조방법에 대한 것이다.

일반적으로 부직포는 방직용 섬유를 일정한 방향으로 가지런히 놓거나 또는 아무렇게나 배열하고 접착시킨 쉬트 또는 웹으로, 이들 섬유의 원료는 천연의 것이거나 인조의 것이다. 이들 섬유는 스테이플 섬유(천연 또는 인조) 또는 인조필라멘트로 되어있으며, 이러한 부직포의 제조공정 및 방법은 다양하게 공지되어 있는데, 크게는 이들 제조과정은 웹 형성, 접착 및 완성가공으로 크게 나눌 수 있다.

특히, 이러한 부직포 중 폴리프로필렌 스판본드 부직포는 경제성, 경량성, 성형성, 내약품성, 아름다운 외관 등의 우수한 특성을 가지고 있으며, 이로 인하여 위생자재, 가전제품, OA 기기 포장재료, 자동차 내장재료, 일회용 작업복 등 잡화에 널리 이용되고 있다. 특히, 기저귀와 같은 위생용품으로 광범위하게 사용되고 있는데, 일반적으로 폴리프로필렌 섬유는 강한 소수성이기 때문에 이로 인하여 기저귀와 같은 위생용품으로서 적용용도가 매우 제한적이라는 약간의 단점을 안고 있다.

이와 같이 소수성의 특성을 띄는 폴리프로필렌에 친수성을 부여하기 위해, 생산과정에서 적용된 스펀본드 방식에 비이온성 계면활성제 성분을 표면에 도포 처리함에 따라 소수성 부직포에 친수성을 발현할 수 있게 하는 방법이 이 기술분야에 잘 알려져 있다. 그런데 이러한 공지된 일반적인 친수 부직포의 경우, 외부의 기후변화에 매우 민감하여 흡수성능상에 저하현상이 발생하게 되는데, 특히 고온·다습한 환경에서 친수성을 발현할 수 있도록 도와주는 친수 고형분의 마이그레이션(Migration) 현상으로 인하여 부직포 표면에 도포된 친수 고형분의 양이 줄어들거나 사라지게 되어 친수 부직포의 친수 성능이 현저하게 저하되게 된다. 이 현상은 친수 고형분의 성분 특성에 따라 내후 친수성이 현격하게 저하되어 본래의 목적에 부합되게 이용될 수 없게 되는 단점이 있었으며, 따라서 이를 해결하기 위한 다양한 시도들이 되어 왔다. 이러한 시도의 가장 바람직한 예로는, 대한민국 공개특허공보 제2001-0019669호에서는 저융점 중합체 성분과 고융점 중합체 성분이 복합된 섬유로 저융점 중합체 성분에 내구 친수성 부여 성분을 함유시켜 제조하는 방법을 개시하여 친수 내구성이 저하되는 문제를 해결하고자 하였으나, 제조된 섬유를 제2차의 부직포 제조단계를 거쳐야 한다는 번거로움을 가지고 있어 바람직하지 않았으며, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 출원인에 의한 대한민국 특허출원 제2006-0018133호는 친수형 복합장섬유로 이루어진 웹을 적층하여 결합한 부직포에 있어서, 상기 친수형 복합장섬유는 친수성 중합체가 소수성 중합체를 섬유의 길이방향으로 둘러싼 형태로 시스 앤드 코아형(sheath and core form)(일명 해도형; sea in island)의 형태로 구성되고, 상기 친수형 복합장섬유가 방사형 웹(web)에 엠보싱형으로 결합ㆍ고정되어 형성됨을 특징으로 하는 내구친수성이 향상된 복합장섬유 방사형 부직포를 개시하고 있다.

그러나, 상기한 방법 또한 근본적으로 내구 친수성을 향상할 수 있는 방법으로는 부족한 면이 있어, 본 발명자 등은 폴리프로필렌 부직포에 원하는 정도의 친수성을 보다 용이한 방법으로 부여하고 이들 부여된 친수성이 외부의 기후변화 등에 대해 우수한 내구성을 가지는 부직포를 제공하기 위해 예의 연구한 결과, 비이온성 계면활성제를 사용함으로 상기한 문제점을 해결할 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하게 되었다.

특허문헌 1: 대한민국 공개특허공보 제2001-0019669호 특허문헌 2: 대한민국 특허출원 제2006-0018133호

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 기술 실정을 감안하여 된 것으로서 본 발명의 주요 목적은 일정한 수준 이상의 친수성을 가지면서 이들 부여된 친수성이 외부의 기후변화에 우수한 내구성을 가지는 친수성 장섬유 폴리프로필렌 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 장섬유 폴리프로필렌 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 종래의 친수제를 도포하여 친수성을 부여한 부직포에 있어 친수고형분의 마이그레이션 현상으로 인하여 부직포 표면에 도포된 친수 고형분의 양이 줄어들거나 사라지게 되어 친수 부직포의 친수 성능이 현저하게 저하되게 되는데, 이 현상은 친수 고형분의 성분 특성에 따라 내후 친수성이 달라질 수 있고, 따라서 외부 기후 변화에 내구성이 뛰어난 성분으로 구성된 친수 계면활성제를 이용하여 마이그레이션 현상을 줄임으로써, 친수성능이 저하되는 현상을 줄일 수 있음을 밝혀냄에 의해 달성되었다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포는;

폴리프로필렌 스펀본드 부직포에 있어서, 용융방사 및 열압착 공정을 거친 장섬유 폴리프로필렌 스펀본드 부직포의 표면에 비이온성 친수 계면활성제를 도포하여 얻은 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 폴리프로필렌은 호모폴리프로필렌으로서 용융지수가 20 내지 40g/10min이고, 아이소택틱 지수가 90%이상이며, 용융점이 160 내지 165℃인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 비이온성 친수 계면활성제는 하기 구조식 1의 설폰석시네이트(Sulfosuccinate)계로 이루어진 것임을 특징으로 한다:

<구조식 1>

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 친수 계면활성제는 부직포 총중량에 대하여 0.4 내지 2.0 중량% 함유된 것임을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포 및 그 제조방법은 친수성을 부여하는 방법으로 특정의 비이온성 계면활성제를 적용하여 일정 수준 이상의 친수성을 부여하고 이렇게 부여된 친수성이 외부의 기후환경 변화에도 영향을 받지 않고 장기간 유지되어 질 수 있어 위생용의 톱시트로 이용 시 주변의 고온·다습한 환경 하에서도 흡수성능 유지력이 우수함으로 기저귀 제품의 품질을 향상할 수 있는 우수한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 부직포에 친수 가공을 하는 개략적인 공정도이고,
도 2는 본 발명에 기술된 실험 방법에 따른 부직포의 내후 친수도를 측정하는 방법을 나타내는 사진이다.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참고로 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명한다.

본 발명에서 전반적으로 사용된 용어 "계면활성제"라 함은 소수성의 부직포를 친수성을 갖도록 표면에 특정 고분자를 도포하게 되는데, 이때 도포되는 특정 물질을 의미한다.

또한, 본 발명에서 전반적으로 사용된 용어 "톱시트"라 함은 성인용 혹은 유아용 기저귀의 구조적 최상층으로서, 계면활성제가 도포되어 노폐물을 투과시키는 역할을 하는 부직포 층을 의미한다.

본 발명에서 전반적으로 사용된 용어로 상기 "부직포"라 함은 개별 섬유 또는 실이 불규칙한 방식으로 배치되어 일정한 패턴이 없는 평면 재료를 형성한 구조물을 의미한다.

본 발명에서 전반적으로 사용된 용어로 상기 "스펀본드"라 함은 압출기에서 방사된 필라멘트를 연신시킨 후, 컨베이어에 적층시키고, 적층된 웹을 칼렌더 롤 등으로 결합하여 제작하는 방식을 의미한다.

본 발명에서 전반적으로 사용된 용어로 상기 "마이그레이션" 현상이라 함은 부직포 표면에 도포되어 있는 고분자 물질이 외부 매개체나 혹은 자체 유동성에 의하여 다른 장소나 섬유 내부로 이동되는 현상을 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 부직포는 장섬유 폴리프로필렌을 이용한 기본적인 스펀본드 공정과 함께 친수성을 부여하도록 친수 계면활성제의 표면도포를 위하여 추가적인 친수 가공 공정을 거치게 된다. 친수 가공 공법에는 부직포에 친수 계면활성제를 강제 도포시키는 컨택트 롤 방식, 물과 혼합된 친수계면활성제 에멀젼에 부직포를 침지하여 도포시키는 디핑(dipping) 방식, 에멀젼을 강제 분산시켜 부직포 표면에 흩어뿌림으로서 도포시키는 스프레이(spray) 방식 등을 이용하게 된다.

본 발명에 따라 도포되는 상기 친수 계면활성제는 설포석시네이트계의 비이온성을 띠고 있는 것이다. 이 성분은 그 특성상 도포가 안정적으로 되고 도포 후 마이그레이션 현상이 거의 억제되어 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있게 한다.

특히, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 친수 계면활성제는 부직포 총중량에 대하여 0.4 내지 2.0 중량% 함유되도록 하는 것이 바람직하다. 만일, 0.3 중량% 이하로 함유되면 원하는 정도의 친수성을 얻을 수 없고 2.0 중량%를 넘어서면 친수성의 향상효과는 더 크게 되지 않으면서 비용이 상승될 수 있어 바람직하지 않다.

이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 보다 자세하게 설명한다. 이하의 각 예에서는 친수 스펀본드 부직포 18g/㎡ 제품에 대하여 실시하였으며, 친수성능 및 접착성능에 대한 최적화 조건을 확인하였다. 다음의 실시예는 본 발명을 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아님은 물론이다.

실시예

먼저, 10 내지 30㎛의 폴리프로필렌 장섬유를 방사하여 칼렌더링 열접착이 일부 이루어진 부직포를 형성하고, 이후 컨택트 롤을 이용하여 친수 계면활성제를 부직포와 강제 접촉시켜 부직포 표면에 도포하여 제조하였다.

여기서, 상기 폴리프로필렌 장섬유는 적층된 2층 구조를 이루는 밀도는 18 g/㎡의 부직포 적층체로 하였다.

상기의 공정을 거쳐 제작된 장섬유 폴리프로필렌 친수 스펀본드 부직포에 이용된 친수 계면활성제의 종류는 설포석시네이트계의 비이온성 계면활성제를 이용하였으며, 부직포 전체 중량 대비 1.0% 수준으로 함유하도록 제작하였다.

비교예 1

설포석시네이트계 비이온성 계면활성제를 이용하고, 부직포 전체 중량 대비 0.3% 수준으로 함유하도록 제작하였으며, 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.

비교예 2

실리콘계의 양이온성 친수 계면활성제를 이용하고, 부직포 전체 중량 대비 함유비를 0.3% 수준으로 제작하였으며, 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.

비교예 3

실리콘계의 양이온성 친수 계면활성제를 이용하고, 부직포 전체 중량 대비 함유비를 1.0% 수준으로 제작하였으며, 이외에는 상기 실시예 1과 동일하다.

실험예

상기와 같이 실시예 및 비교예에 의하여 제작된 장섬유 폴리프로필렌 친수 스펀본드 부직포를 대상으로 다음과 같이 물성 테스트를 실시하였다.

1. 흡수도(스트라이크 스루, Strike through): 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 장섬유 폴리프로필렌 친수 스펀본드 부직포로부터 시료를 채취하고, 알맞은 크기로 절단하여 시료의 흡수도를 측정하였다. 시료의 크기는 면적 100㎠의 원형이며, 시료마다 10회씩 평균값을 비교하였다. 구체적인 측정방법은 WSP 70.3 을 참고하였고, 진행방법은 다음과 같다.

1) 흡수지 10장을 준비한다.

2) 부직포 시료를 준비하여 흡수지 위에 놓는다.

3) 흡수지+시료를 플레이트(Plate) 밑에 놓고 리스터(Lister)기에 설치한다.

4) 0.9% NaCl용액 5mL를 리스터에 넣는다.

5) 리스터기를 시작한다.

6) LCD 창에 나타난 흡수도(SEC)를 읽는다.

2. 내후친수도 : 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 폴리프로필렌 친수 부직포를 이용하여 위생용 기저귀의 톱시트에 적용시킨다. 상기 각각의 조건으로 생산된 부직포를 이용하여 만들어진 기저귀 제품을 항온·항습 기기에 보관하고 일정기간(20주)이 지난 뒤, 스포이드를 이용하여 각 시료마다 10회씩 물방울을 떨어뜨린다. 이때, 물방울의 높이는 1cm이며 1방울씩 10군데/1회로 진행한다. 내후 친수도는 떨어진 물방울이 부직포 톱시트를 투과하여 흡수 물질체(SAP)로 이동되는 물방울의 개수 비율을 %로 나타낸 것이다. 10군데 떨어뜨린 물방울이 모두 흡수되는 것을 100% 기준으로 진행하였다(단, 온도 60℃, 습도 85% 환경의 항온·항습 조건에서 테스트를 진행하였음).

상기와 같이 실시한 장섬유 폴리프로필렌 친수 스펀본드 부직포의 물성 테스트 결과를 다음의 표 1에 나타내었다.

폴리프로필렌 친수 부직포 성능 테스트 결과

구 분	실시예1	비교예1	비교예2	비교예3
흡수도(sec)	2.5	2.9	4.1	2.8
내후친수도 (%)	100	90	0	20

표 1를 참조하면, 본 발명에서 진행되었던 모든 조건의 친수 부직포는 양호한 품질의 흡수도를 나타내고 있음을 알 수 있다. 흡수도의 경우, 안정적으로 4sec 이하의 수준으로만 관리된다면 충분히 양호한 결과라고 할 수 있다.

그러나, 내후친수도의 경우, 친수 성분이 상이한 비교예 2와 비교예 3은 실시예와 비교예 2의 두 제품군과는 달리 고온 다습한 환경에서 급격한 내후친수도 저하를 확인할 수 있었다. 이는 미끄러운 실리콘계 성분의 특성상 섬유 외부 혹은 섬유 내부로의 마이그레이션 현상이 활발하여 친수 고형분이 시간에 따른 표면 도포량이 현저히 줄어들었음을 알 수 있다. 따라서 마이그레이션 현상이 상대적으로 적게 발생하는 설포석시네이트계의 친수 계면활성제가 고온 다습한 환경에서의 내후친수성이 좀 더 우수함을 알 수 있다.

Claims (4)

1. 폴리프로필렌 스펀본드 부직포에 있어서, 용융방사 및 열압착 공정을 거친 장섬유 폴리프로필렌 스펀본드 부직포의 표면에 비이온성 친수 계면활성제를 도포하여 얻은 것임을 특징으로 하는 외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 호모폴리프로필렌으로서 용융지수가 20 내지 40g/10min이고, 아이소택틱 지수가 90%이상이며, 용융점이 160 내지 165℃인 것을 특징으로 하는 외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 비이온성 친수 계면활성제는 하기 구조식 1의 설폰석시네이트(Sulfosuccinate)계로 이루어진 것임을 특징으로 하는 외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포:
   <구조식 1>
   

   

   
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 친수 계면활성제는 부직포 총중량에 대하여 0.4 내지 2.0 중량% 함유된 것임을 특징으로 하는 외부 기후변화에 대한 내구성이 우수한 친수 부직포.

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