KR20130065645A

KR20130065645A - 폴리젖산계 에어스루 부직포의 제조 방법, 및 폴리젖산계 에어스루 부직포

Info

Publication number: KR20130065645A
Application number: KR1020127027817A
Authority: KR
Inventors: 마사키 요시다; 사토시 미즈타니; 다카요시 고니시; 히로코 노즈미
Original assignee: 유니 참 코포레이션
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2013-06-19
Also published as: CN102791916A; WO2011118292A1; BR112012024088A2; KR101587907B1; JP2011202310A; EP2551394A4; EP2551394A1; US20120329352A1; JP5704829B2

Abstract

본 발명은, 제1 폴리젖산과, 제1 폴리젖산의 융점보다 낮은 융점을 가지는 제2 폴리젖산을 포함하는 복합 섬유를 포함하는 웹을 형성하는 단계 ; 상기 웹을, 다음의 온도 T₁ : 제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 < T₁ < 제2 폴리젖산의 융점의 범위 내에서, 제1 에어스루 처리에 노출하는 단계 ; 그리고 에어스루 부직포를 제조하기 위하여, 제1 에어스루 처리에 노출된 웹을, 다음의 온도 T₂ : 제2 폴리젖산의 융점 - 5℃ ≤ T₂ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 + 15℃의 범위 내에서, 제2 에어스루 처리에 노출하는 단계 : 를 포함하는 에어스루 부직포를 제조하는 방법으로서, 상기 에어스루 부직포의 결정화도가, 44∼68%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 한다.

Description

폴리젖산계 에어스루 부직포의 제조 방법, 및 폴리젖산계 에어스루 부직포{PROCESS FOR PRODUCTION OF POLYLACTIC ACID-BASED AIR-THROUGH NONWOVEN FABRIC, AND POLYLACTIC ACID-BASED AIR-THROUGH NONWOVEN FABRIC}

본 발명은, 제조 시의 열수축이 적고, 촉감이 우수한, 저융점을 가지는 폴리젖산계 에어스루 부직포의 제조 방법, 및 저융점을 가지는 폴리젖산계 에어스루 부직포에 관한 것이다.

종래, 의료, 위생 재료, 일반 생활 재료, 산업 자재 등을 위한 소재로서, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 등의 열가소성 폴리머로 제조된 부직포가 이용되고 있다. 상기 열가소성 폴리머는, 통상의 환경 하에서는 화학적으로 안정되고, 생분해성을 가지지 않기 때문에, 상기 부직포는, 소각 또는 매립에 의해 처분되고 있다. 소각 처분은, 대량의 이산화탄소의 발생을 수반하기 때문에, 환경 보호의 관점에서 문제가 있다. 또, 매립 처분은, 흙 안에서 분해되기 어려운 문제가 있다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 생분해성을 가지며 또한 바이오매스도가 높은 섬유로 제조된 부직포의 검토가 이루어지고, 특히, 그 융점의 높이로부터, 폴리젖산계 섬유가 착목되고 있다. 폴리젖산은, 옥수수 등의 식물 자원으로부터 제조할 수 있는, 생분해성을 가지는 폴리머이며, 그리고 제조에서 소각까지 발생하는 이산화탄소의 양은, 원유(原油) 유래의 폴리에틸렌이 약 4.0㎏/㎏ - 폴리머이고, 그리고 원유 유래의 폴리에스테르가 약 6.1㎏/㎏ - 폴리머라고 일컬어지고 있지만, 폴리젖산은, 제조에서 소각까지 발생하는 이산화탄소의 양이 약 0.3㎏/㎏ - 폴리머로 매우 적은 것이 알려져 있다. 또한, 폴리젖산에 관한 수치는, NatureWorks사 발표의 데이터(PLA6(2006/2007))에 의거하여, 폴리에틸렌에 관한 수치는, 산업기술종합 연구소 발표의 데이터에 의거하여, 그리고 폴리에스테르에 관한 수치는, Plastic Europe 발표의 데이터에 의거한다.

폴리젖산계 섬유로 제조된 부직포가 개시되는 문헌으로서, 예를 들면, 특허 문헌 1을 들 수 있다. 특허 문헌 1에서는, 니들펀치법 또는 수류교락법(水流交絡法)에 의해 제조된 부직포가 개시되어 있지만, 니들펀치법에 의해 제조된 부직포는, 단위면적당 중량이 높은 구조를 가지기 때문에, 고비용이 되고, 또 수류교락법에 의해 제조된 부직포는, 액빠짐성, 피부병 등에 문제가 있어, 1회용 기저귀, 생리용품 등에 적용하기 어렵다.

1회용 기저귀, 생리용품 등의 피부에 직접 접하는 부분에 사용되는 부직포로서는, 촉감의 부드러움의 관점에서, 에어스루 부직포가 적합하다. 그러나, 폴리젖산을 포함하는 섬유로부터, 1회용 기저귀, 생리용품 등에 적합한 에어스루 부직포를 제조하려고 하면, 이하와 같은 문제가 생기는 것이 알려져 있다.

에어스루 부직포는, 가열에 의해 각 섬유를 열융착함으로써 제조되는 부직포이기 때문에, 바인더가 되는 저융점 성분이 필요하다. 예를 들면, 폴리젖산으로 이루어지는 코어 성분과, 코어 성분보다 융점이 낮은 폴리젖산으로 이루어지는 시스 성분(sheath component)을 가지는 복합 섬유를, 시스 성분의 융점 이상의 온도로 에어스루 처리를 하면, 섬유가 에어스루 처리 시의 열에 의해 열수축하고, 생성된 부직포의 촉감이 현저하게 뒤떨어지는 문제점이 있다.

일본 특허 공개 평7-126970호 공보

이상과 같이, 저융점을 가지는 폴리젖산을 포함하는 섬유로부터, 에어스루 부직포를 제조하는 경우에는, 열수축, 및 그것에 수반하는 촉감 저하의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은, 제조 시의 열수축이 적고, 촉감이 우수한, 저융점을 가지는 폴리젖산계 에어스루 부직포의 제조 방법, 및 저융점을 가지는 폴리젖산계 에어스루 부직포를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 다음의 각 단계 ; 제1 폴리젖산과, 제1 폴리젖산의 융점보다 낮은 융점을 가지는 제2 폴리젖산을 포함하는 복합 섬유를 포함하는 웹을 형성하는 단계 ; 상기 웹을, 다음의 온도 T₁ : 제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 < T₁ < 제2 폴리젖산의 융점의 범위 내에서, 제1 에어스루 처리에 노출하는 단계 ; 그리고 에어스루 부직포를 제조하기 위하여, 제1 에어스루 처리에 노출된 웹을, 다음의 온도 T₂ : 제2 폴리젖산의 융점 - 5℃ ≤ T₂ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 + 15℃의 범위 내에서, 제2 에어스루 처리에 노출하는 단계 : 를 포함하는 에어스루 부직포를 제조하는 방법으로서, 상기 에어스루 부직포의 결정화도가, 44∼68%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법에 의해, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

구체적으로는, 본 발명은 이하의 태양에 관한 것이다.

[태양 1]

다음의 각 단계 ;

제1 폴리젖산과, 제1 폴리젖산의 융점보다 낮은 융점을 가지는 제2 폴리젖산을 포함하는 복합 섬유를 포함하는 웹을 형성하는 단계 ;

상기 웹을, 다음의 온도 T₁ :

제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 < T₁ < 제2 폴리젖산의 융점의 범위 내에서, 제1 에어스루 처리에 노출하는 단계 ; 그리고 에어스루 부직포를 제조하기 위하여, 제1 에어스루 처리에 노출된 웹을, 다음의 온도 T₂ :

제2 폴리젖산의 융점 - 5℃ ≤ T₂ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 + 15℃의 범위 내에서, 제2 에어스루 처리에 노출하는 단계 :

를 포함하는 에어스루 부직포를 제조하는 방법으로서,

상기 에어스루 부직포의 결정화도가, 44∼68%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 상기 방법.

[태양 2]

온도 T₁이, 제2 폴리젖산의 융점 - 50℃ ≤ T₁ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 - 10℃의 범위 내에 있는, 태양 1에 기재된 방법.

[태양 3]

온도 T₂가, 제2 폴리젖산의 융점 - 5℃ ≤ T₂ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 + 10℃의 범위 내에 있는, 태양 1 또는 2에 기재된 방법.

[태양 4]

제1 에어스루 처리에 노출하는 단계 및/또는 제2 에어스루 처리에 노출하는 단계가, 20∼120초의 사이에 실시되는, 태양 1∼3 중 어느 하나에 기재된 방법.

[태양 5]

제2 폴리젖산의 융점이, 제1 폴리젖산의 융점보다 20∼60℃ 낮은, 태양 1∼4 중 어느 하나에 기재된 방법.

[태양 6]

제1 폴리젖산의 융점이 150∼190℃의 범위 내에 있고, 그리고 제2 폴리젖산의 융점이 110∼150℃의 범위 내에 있는, 태양 1∼5 중 어느 하나에 기재된 방법.

[태양 7]

상기 에어스루 부직포의, 상기 웹에 대한 면적 잔존율이, 40% 이상인, 태양 1∼6 중 어느 하나에 기재된 방법.

[태양 8]

상기 에어스루 부직포의 바이오매스도가 90∼100%의 범위 내에 있는, 태양 1∼7 중 어느 하나에 기재된 방법.

[태양 9]

상기 복합 섬유가, 시스 코어형 복합 섬유 또는 사이드 바이 사이드형 복합 섬유인, 태양 1∼8 중 어느 하나에 기재된 방법.

[태양 10]

상기 웹을 형성하는 단계에 있어서, 상기 복합 섬유와, 온도 T₂보다 높은 융점을 가지는 폴리젖산의 섬유를 포함하는 웹이 형성되는, 태양 1∼9 중 어느 하나에 기재된 방법.

[태양 11]

상기 웹을 형성하는 단계 전에, 다음의 온도 T₃ :

제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 < T₃ < T₁의 범위 내에서, 섬유를 어닐 처리하는 단계를 더 포함하는, 태양 1∼10 중 어느 하나에 기재된 방법.

[태양 12]

제1 폴리젖산과, 제1 폴리젖산의 융점보다 낮은 융점을 가지는 제2 폴리젖산을 포함하는 복합 섬유로부터, 당해 복합 섬유를 포함하는 웹을 경유하여 제조된 에어스루 부직포로서,

상기 에어스루 부직포의 결정화도가, 44∼68%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 상기 에어스루 부직포.

[태양 13]

제2 폴리젖산의 융점이, 제1 폴리젖산의 융점보다 20∼60℃ 낮은, 태양 12에 기재된 에어스루 부직포.

[태양 14]

제1 폴리젖산의 융점이 150∼190℃의 범위 내에 있고, 그리고 제2 폴리젖산의 융점이 110∼150℃의 범위 내에 있는, 태양 12 또는 13에 기재된 에어스루 부직포.

[태양 15]

상기 에어스루 부직포의, 상기 웹에 대한 면적 잔존율이, 40% 이상인, 태양 12∼14 중 어느 하나에 기재된 에어스루 부직포.

[태양 16]

바이오매스도가 90∼100%의 범위 내에 있는, 태양 12∼15 중 어느 하나에 기재된 에어스루 부직포.

[태양 17]

상기 복합 섬유가, 시스 코어형 복합 섬유 또는 사이드 바이 사이드형 복합 섬유인, 태양 12∼16 중 어느 하나에 기재된 에어스루 부직포.

[태양 18]

상기 웹이, 온도 T₂보다 높은 융점을 가지는 폴리젖산의 섬유를 더 포함하는, 태양 12∼17 중 어느 하나에 기재된 에어스루 부직포.

본 발명의 방법에 의해 제조된, 저융점을 가지는 에어스루 부직포는, 제조 시의 열수축이 적고, 촉감이 우수하다.

또, 본 발명의 방법에 의해 제조된, 저융점을 가지는 에어스루 부직포는, 바이오매스도가 높고 또한 생분해성을 가지기 때문에, 환경 적합성이 높다.

본 발명의 에어스루 부직포의 제조 방법, 및 에어스루 부직포에 대하여, 이하, 상세하게 설명한다.

본 발명에 사용되는, 제1 폴리젖산과, 제2 폴리젖산을 포함하는 복합 섬유에 있어서, 제1 폴리젖산 및 제2 폴리젖산은, 그 융점이 다르다. 폴리젖산의 융점은, 원료인 젖산의 광학 이성체인 D체 및 L체의 비를 조정함으로써 조절될 수 있다.

예를 들면, D체 : L체의 몰비를 50 : 50으로 혼합하여 공중합함으로써, 약 190∼220℃의 융점을 가지는 폴리젖산을 제조할 수 있다. 마찬가지로, L체 : D체의 몰비 99 : 1의 혼합물의 공중합으로부터 약 170℃의 융점을 가지는 폴리젖산이 제조되고, L체 : D체의 몰비 97 : 3의 혼합물의 공중합으로부터 약 150℃의 융점을 가지는 폴리젖산이 제조되며, L체 : D체의 몰비 92 : 8의 혼합물의 공중합으로부터 약 130℃의 융점을 가지는 폴리젖산이 제조되고, 그리고 L체 : D체의 몰비 88 : 12의 혼합물의 공중합으로부터 약 110℃의 융점을 가지는 폴리젖산이 제조된다.

D체의 몰비가 약 18몰% 이상이 되면, 폴리젖산은, 명확한 융점을 나타내지 않고, 연화 온도 약 90℃ 미만의 비정성(非晶性) 폴리머가 된다. 이러한 비정성 폴리젖산의 경우에는, 편의상, 육안으로의 연화 온도를 융점으로서 취급한다.

또한, 상기 융점은, 시차 주사 열량계에 의해 측정할 수 있다. 상기 융점은, 예를 들면, 시마즈제작소사제의 DSC-60형 DSC 측정 장치를 사용하여, 승온 속도 10℃/분으로 측정할 수 있다.

제2 폴리젖산의 융점은, 제1 폴리젖산의 융점보다 약 20∼약 60℃ 낮은 것이 바람직하고, 그리고 약 30∼약 50℃ 낮은 것이 더욱 바람직하다. 제2 폴리젖산의 융점이, 제1 폴리젖산의 융점보다 약 60℃ 이상 낮아지도록 하고자 하면, D체의 비율이 증가하게 되기 때문에, 가열 시에 부피가 감소하는 경향이 있고, 그리고 제1 폴리젖산의 융점과, 제2 폴리젖산의 융점의 차가 약 20℃ 미만이면, 양자의 융점이 너무 가깝기 때문에, 에어스루 처리의 엄격한 온도 제어가 필요하게 되어 실용적이지 않다.

제1 폴리젖산은, 약 150∼약 190℃의 융점을 가지는 것이 바람직하고, 그리고 약 160∼약 180℃의 융점을 가지는 것이 더욱 바람직하다. 융점이 약 150℃를 하회하면, 제2 폴리젖산과의 융점의 차를 확보하는 것이 어려워지고, 그리고 융점이 약 190℃를 넘는 폴리젖산을 제조하는 것은 기술상 어렵다.

제1 폴리젖산은, 약 60,000 이상의 중량 평균 분자량을 가지는 것이 바람직하고, 그리고, 약 100,000∼약 300,000의 중량 평균 분자량을 가지는 것이 더욱 바람직하다. 중량 평균 분자량이 약 60,000을 하회하면, 섬유의 강도가 저하되는 경우가 있고, 그리고 중량 평균 분자량이 약 300,000을 상회하면, 본 발명에 의해 제조되는 에어스루 부직포의 생분해성이 손상되는 경우가 있다.

제2 폴리젖산은, 약 110∼약 150℃의 융점을 가지는 것이 바람직하고, 그리고 120∼140℃의 융점을 가지는 것이 더욱 바람직하다. 융점이 약 110℃를 하회하면, 에어스루 처리할 때, 부직포의 부피가 나오기 어려워지는 경우가 있고, 그리고 융점이 약 150℃를 상회하면, 제1 폴리젖산의 융점과의 융점차를 확보하기 어려워진다.

제2 폴리젖산은, 약 50,000 이상의 중량 평균 분자량을 가지는 것이 바람직하고, 그리고, 약 60,000∼약 90,000의 중량 평균 분자량을 가지는 것이 더욱 바람직하다. 중량 평균 분자량이 약 50,000을 하회하면, 섬유의 강도가 저하되는 경향이 있고, 그리고 중량 평균 분자량이 약 90,000을 상회하면, 최종 섬유 강도의 관점에서 제1 폴리젖산의 중량 평균 분자량을 크게 할 필요가 있어, 제사성(製絲性)이 저하되는 경우가 있다.

본 발명에 사용되는 복합 섬유에 있어서, 제1 폴리젖산과, 제2 폴리젖산의 비율은, 질량비로, 제1 폴리젖산 : 제2 폴리젖산이 약 70 : 30∼약 30 : 70인 것이 바람직하고, 그리고 약 60 : 40∼약 40 : 60인 것이 더욱 바람직하다. 제1 폴리젖산의 비율이 약 30%를 하회하면, 제2 에어스루 처리 시에 과도하게 열융착하고, 과도하게 열수축하는 등의 경우가 있고, 그리고 제1 폴리젖산의 비율이 약 70%를 상회하면, 제2 에어스루 처리 시의 열융착이 불충분한 경우가 있다.

상기 복합 섬유의 형상으로서는, 단일의 섬유 중에, 제1 폴리젖산과, 제2 폴리젖산을 포함하는 섬유이면, 그 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 제1 폴리젖산이 코어이며 또한 제2 폴리젖산이 시스인 시스 코어형, 사이드 바이 사이드형 등을 들 수 있다.

상기 복합 섬유의 섬유 길이로서는, 30㎜∼70㎜가 바람직하다.

상기 복합 섬유의 섬유 직경으로서는, 2dtex∼6dtex가 바람직하다.

상기 복합 섬유로서는, 예를 들면, 유니치카(주)로부터 시판되는, 테라막시리즈, 예를 들면, PL80을 들 수 있다.

상기 에어스루 부직포의 결정화도는, 약 44%∼약 68%의 범위 내에 있다. 결정화도가 약 44%를 하회하면, 제1 에어스루 처리 시의 결정화도가 불충분하여, 제2 에어스루 처리 시에 열수축이 커지며, 생성되는 에어스루 부직포의 촉감이 저하되는 경우가 있고, 결정화도가 약 68%를 상회하면, 결정화도가 너무 높아, 상기 에어스루 부직포의 촉감이 저하되는 경우가 있다.

상기 「결정화도」는, 하기의 분말 X선 회절 분석법에 의한 전체 각도 정성(定性) 분석법을 사용하여 측정한 값이다.

[장치] (주) 리가쿠제 X선 회절 분석 장치 RAD-RB RU-200

[시료] 부직포를 절단하여, 알루미늄판(20㎜ 길이×15㎜ 폭)에 부착한 것을 사용

[측정 조건]

·타깃 : Cu

·슬릿 : 발산 슬릿 1°

: 수광 슬릿 0.3㎜

: 산란 슬릿 1°

·필터 : Monochro

·스캔 속도 : 4°/분

·샘플링 각도 : 0.02°

[결정화도의 산출]

결정성 피크(2θ= 약 16°)와, 비결정 피크를, 해석 소프트를 사용하여 분리한다. 이어서, 각 피크의 적분 강도인, 결정성 산란 강도(Ic) 및 비정성 산란 강도(Ia)로부터, 결정화도(Xc)를, 다음의 식 :

Xc(%)＝100×Ic/(Ic+Ia)

로부터 산출한다.

상기 에어스루 부직포는, 복합 섬유를 포함하는 웹에 대한 면적 잔존율이, 약 40% 이상인 것이 바람직하고, 약 50% 이상인 것이 바람직하며, 그리고 약 55% 이상인 것이 가장 바람직하다.

상기 「면적 잔존율」은, 웹으로부터 일정한 크기의 시트를 오려내고, 당해 시트를 제1 에어스루 처리 및 제2 에어스루 처리에 노출한 후의 시트로부터, 다음의 식 :

면적 잔존율(%)＝100×(제2 에어스루 처리 후의 시트의 면적)÷(미처리의 웹의 시트의 면적)

에 의하여 산출되는 값을 의미한다.

상기 에어스루 부직포는, 제조 시의 열수축을 적게 하기 위하여, 제2 에어스루 처리의 온도 T₂보다 높은 융점을 가지는 폴리젖산(이하, 「제3 폴리젖산」이라고 칭한다)의 섬유를 더 포함할 수 있다.

제3 폴리젖산은, 상기 서술한 바와 같이, 광학활성을 가지는 젖산 모노머의 D체 및 L체의 비를 조정함으로써 조절될 수 있다.

제3 폴리젖산으로서는, 주로 제2 에어스루 처리 시의 열수축을 적게 하기 위하여, 제2 에어스루 처리의 온도 T₂보다 높은 융점을 가지며, 그리고 제2 에어스루 처리의 온도 T₂보다 적어도 약 10℃ 높은 융점을 가지는 것이 바람직하고, 적어도 약 30℃ 높은 융점을 가지는 것이 더욱 바람직하며, 그리고 적어도 약 40℃ 높은 융점을 가지는 것이 더욱 바람직하다.

온도 T₂가 130℃인 경우에는, 제3 폴리젖산은, 약 140℃ 이상의 융점을 가지는 것이 바람직하고, 약 150℃ 이상의 융점을 가지는 것이 더 바람직하며, 그리고 약 160℃ 이상의 융점을 가지는 것이 더욱 바람직하다.

제3 폴리젖산의 섬유는, 상기 복합 섬유와 동일한 섬유 길이 및 섬유 직경을 가져도 된다.

제3 폴리젖산의 섬유는, 에어스루 처리 시의 열융착이 불충분해지지 않도록, 섬유의 총량에 의거하여, 약 40질량% 이하인 것이 바람직하고, 약 30질량% 이하인 것이 더 바람직하며, 그리고 약 20질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

상기 에어스루 부직포는, 바이오매스도가 약 90∼약 100%의 범위 내에 있고, 약 100%인 것이 바람직하다.

또한, 본 명세서에 있어서, 「바이오매스도」는, 부직포 중에서, 석유로부터 생성된 화석 자원과, 재생 가능한 생물 유래의 유기성 자원의 총 질량에 대한, 상기 유기성 자원이 차지하는 비율을 의미한다.

본 발명의 에어스루 부직포를 제조하는 방법에 있어서, 상기 복합 섬유를 포함하는 웹을 형성하는 단계는, 제1 폴리젖산과, 제2 폴리젖산을 포함하는 복합 섬유의 원면(原綿)을, 당 기술 분야에 공지된 기기, 예를 들면, 카드기를 사용하여, 원하는 평량(坪量)을 가지는, 시트 형상의 웹에 형성할 수 있다.

또, 상기 에어스루 부직포가, 제1 폴리젖산과, 제2 폴리젖산을 포함하는 복합 섬유에 더하여, 제3 폴리젖산의 섬유를 더 포함하는 경우에는, 상기 복합 섬유와, 제3 폴리젖산의 섬유를 혼면하고, 이어서 웹을 형성할 수 있다.

상기 웹은, 당해 웹으로 제조되는 에어스루 부직포의 용도에 따라 그 평량은 변화되지만, 제조 효율 등을 고려하면, 바람직하게는 약 10∼약 60g/㎡의 평량, 더 바람직하게는 약 15∼약 40g/㎡의 평량을 가질 수 있다.

본 발명의 에어스루 부직포를 제조하는 방법에 있어서, 제1 에어스루 처리는, 상기 복합 섬유의 열수축을 억제하면서, 결정화도를 높이기 위한 처리이다. 복합 섬유의 결정화도를 높게 함으로써, 다음의 제2 에어스루 처리에 있어서, 상기 복합 섬유의 열수축이 작아진다.

제1 에어스루 처리는, 다음의 온도 T₁ :

제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 < T₁ < 제2 폴리젖산의 융점의 범위 내에서 행하여진다.

온도 T₁은, 제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 < T₁ < 제2 폴리젖산의 융점의 범위 내이며, 제2 폴리젖산의 융점 - 약 50℃ ≤ T₁ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 - 약 10℃의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 그리고 제2 폴리젖산의 융점 - 약 35℃ ≤ T₁ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 - 약 15℃의 범위 내에 있는 것이 더욱 바람직하다. 온도 T₁이 제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 이하이면, 제2 폴리젖산의 결정화가 진행되지 않고, 그리고 온도 T₁이 제2 폴리젖산의 융점 이상이면, 복합 섬유의 열수축이 현저해지는 경향이 있다.

또한, 폴리젖산의 유리 전이 온도는, 일반적으로, 약 50∼약 60℃의 범위 내에 있는 것이 알려져 있다.

제2 폴리젖산의 융점이 약 130℃인 경우에는, 온도 T₁은, 약 80℃∼약 120℃의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 그리고 약 95℃∼약 115℃의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.

제1 에어스루 처리는, 종래 공지된 에어스루 처리용 기기를 사용하여 행하여질 수 있다.

제1 에어스루 처리의 시간은, 약 20초∼약 120초의 사이에 있는 것이 바람직하고, 약 30초∼약 100초의 사이에 있는 것이 더 바람직하며, 그리고 약 45초∼약 75초의 사이에 있는 것이 더욱 바람직하다. 상기 시간이 약 20초 미만이면, 제1 에어스루 처리가 불충분하여, 결정화도가 오르지 않는 지점이 생기는 경우가 있고, 그리고 상기 시간이 약 120초를 넘는 것은, 생산 효율의 관점에서 바람직하지 않다.

본 발명의 에어스루 부직포를 제조하는 방법에 있어서, 제2 에어스루 처리는, 각 섬유를 열융착시켜, 에어스루 부직포를 제조하는 처리이다.

제2 에어스루 처리는, 다음의 온도 T₂ :

제2 폴리젖산의 융점 - 약 5℃ ≤ 온도 T₂ < 제2 폴리젖산의 융점 + 약 15℃의 범위 내에서 행하여진다.

온도 T₂는, 제2 폴리젖산의 융점 - 약 5℃ ≤ 온도 T₂ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 + 약 15℃의 범위 내이며, 제2 폴리젖산의 융점 - 약 5℃ ≤ T₂ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 + 약 10℃의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 그리고 제2 폴리젖산의 융점 - 약 5℃ ≤ T₂ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 + 약 5℃의 범위 내에 있는 것이 더욱 바람직하다. 온도 T₂가 제2 폴리젖산 - 약 5℃를 하회하면, 부드럽지만, 열융착이 약하여, 보풀이 일어나기 쉬운 부직포가 되는 경우가 있고, 그리고 온도 T₂가 제2 폴리젖산의 융점 + 약 15℃를 상회하면, 각 섬유가 과도하게 열융착하여, 생성되는 에어스루 부직포의 촉감이 떨어지는 경우가 있다.

제2 폴리젖산의 융점이 약 130℃의 경우에는, 온도 T₂는, 약 125℃∼약 145℃의 범위 내에 있고, 약 125℃∼약 140℃의 범위 내에 있는 것이 더 바람직하며, 그리고 약 125℃∼약 135℃의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.

제2 에어스루 처리는, 종래 공지된 에어스루 처리용 기기를 사용하여 행하여질 수 있다.

제2 에어스루 처리의 시간은, 약 20초∼약 120초의 사이에 있는 것이 바람직하고, 약 30초∼약 100초의 사이에 있는 것이 더 바람직하며, 그리고 약 45초∼약 75초의 사이에 있는 것이 더욱 바람직하다. 상기 시간이 약 20초 미만이면, 제2 에어스루 처리가 불충분하여, 각 섬유가 융착되어 있지 않은 지점이 생기는 경우가 있고, 그리고 상기 시간이 약 120초를 넘는 것은, 생산 효율의 관점에서 바람직하지 않다.

본 발명의 에어스루 부직포의 제조 방법에 있어서, 제1 폴리젖산과, 제2 폴리젖산을 포함하는 복합 섬유를 포함하는 웹을, 제1 에어스루 처리와, 제2 에어스루 처리로 나누어서 처리함으로써, 열수축이 적고, 촉감이 우수한 에어스루 부직포를 생성할 수 있는 이유는, 이하와 같이 생각할 수 있다.

(1) 제1 에어스루 처리에 있어서, 상기 웹을, 제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 초과 또한 제2 폴리젖산의 융점 미만의 온도 T₁에 노출함으로써, 제2 폴리젖산의 수축을 억제하면서, 결정화도를 높일 수 있다. 또, 제2 폴리젖산이 수축한 경우이어도, 각 섬유끼리는 융착하고 있지 않기 때문에, 뻣뻣한 촉감이 되기 어렵다. 일반적으로는, 폴리머는, 결정화도가 높을수록, 물성이 안정되고, 특히 치수 안정성이 증가하는 것으로 알려져 있다.

(2) 이어서, 제2 에어스루 처리에 있어서, 제1 에어스루 처리에 노출되어, 결정화도가 높아진 웹을, 제2 폴리젖산의 융점 - 약 5℃ 이상 또한 제2 폴리젖산의 융점 + 약 15℃ 이하의 온도 T₂에 노출함으로써, 섬유의 수축을 억제하면서, 각 섬유끼리 융착시킬 수 있다.

한편, 통상의 에어스루 처리와 같이, 웹을, 전처리하지 않고, 제2 폴리젖산의 융점 부근의 온도에 노출시키면, 제2 폴리젖산의 결정화가 충분히 진행되기 전에 제2 폴리젖산의 융점 부근의 온도에 노출되기 때문에, 각 섬유의 융착과 동시 또는 그 후에 섬유가 수축되고, 에어스루 부직포의 열수축이 커지며, 그리고 뻣뻣한 촉감이 된다.

상기 현상은, 폴리젖산이 열수축율이 높은 폴리머인 것 또한 주쇄의 강직성에 유래하여 결정화 속도가 느린 것에 기인하여 생기는 현상이라고 생각된다.

본 발명의 에어스루 부직포의 제조 방법의 다른 태양에서는, 상기 에어스루 부직포를 제조하는 방법에 있어서, 상기 복합 섬유를 포함하는 웹을 제조하는 단계 전에, 다음의 온도 T₃ :

제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 < T₃ < T₁

의 범위 내에서, 섬유를 어닐 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 어닐 처리를 행함으로써, 제2 에어스루 처리 전에, 제2 폴리젖산의 결정화도를 더욱 높일 수 있고, 열수축이 더 적은 에어스루 부직포를 제조할 수 있다. 상기 어닐 처리는 웹을 형성하기 전에 행하여지기 때문에, 상기 어닐 처리 시에 생긴 열수축의 영향이, 에어스루 부직포에 남기 어렵다.

온도 T₃은, 제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 < T₃ < T₁의 범위 내이며, 제2 폴리젖산의 융점 - 약 60℃ ≤ T₃ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 - 약 20℃인 것이 바람직하고, 그리고 제2 폴리젖산의 융점 - 약 50℃ ≤ T₃ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 - 약 30℃의 범위 내에 있는 것이 더욱 바람직하다. 온도 T₃이 제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 이하이면, 어닐 처리의 효과가 없고, 그리고 온도 T₃이 T₁을 넘으면, 제1 에어스루 처리의 효과가 작아진다.

제2 폴리젖산의 융점이 약 130℃인 경우에는, 온도 T₃은, 약 70℃∼약 110℃의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 그리고 약 80℃∼약 100℃의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.

상기 어닐 처리의 시간은, 약 20초∼약 180초의 사이에 있고, 그리고 약 30초∼약 120초의 사이에 있는 것이 더욱 바람직하며, 그리고 약 45초∼약 90초의 사이에 있는 것이 가장 바람직하다. 상기 시간이 약 20초 미만이면, 어닐 처리가 불충분한 지점이 생기는 경우가 있고, 그리고 상기 시간이 약 180초를 지나면, 생산 효율의 관점에서 바람직하지 않다.

또한, 본 발명의 에어스루 부직포의 제조 방법의 다른 태양에서는, 상기 어닐 처리를, 온도 T₃ : 제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 < T₃ < 제2 폴리젖산의 융점의 범위 내, 바람직하게는 제2 폴리젖산의 융점 - 약 50℃ ≤ T₁ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 - 약 10℃의 범위 내, 그리고 더 바람직하게는 제2 폴리젖산의 융점 - 약 35℃ ≤ T₁ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 - 약 15℃의 범위 내에서 행할 수 있다.

이 태양에 있어서는, 온도 T₃과, 온도 T₁은, 어느 쪽이 높아도 된다.

상기 어닐 처리는, 예를 들면, 제1 폴리젖산과, 제2 폴리젖산을 포함하는 복합 섬유의 원면에, 온도 T₃의 열풍을, 약 1∼약 5m/초의 풍속으로, 약 20∼약 180초간 쐬게 함으로써 실시할 수 있다.

상기 에어스루 부직포는, 바이오매스도가 높고 또한 생분해성을 가지는 점에서, 1회용이며 사용 후에 폐기되는, 생리용품, 예를 들면, 생리용 냅킨 및 팬티라이너, 위생용품, 예를 들면, 1회용 기저귀, 소변 누출 방지용 시트, 실금 환자용의 소변 흡수 패드, 체액·혈액 흡수용 의료용품, 창상용품, 화장용 팩재, 동물용 배설용 처리제에 적합하게 사용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 들어서 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예에서 사용된 기기 및 평가는, 이하와 같다.

[결정화도]

(주) 리가쿠제 X선 회절 분석 장치 RAD-RB RU-200을 사용하여 측정하였다.

[촉감]

제조된 에어스루 부직포의 촉감을, 이하의 기준에 따라 관능 평가하였다.

○ : 부드럽다

× : 뻣뻣하다

[부직포 두께]

(주) 다이에과학정밀제작소제 Thickness Gauge를 사용하여, 하중 : 0.3kPa(3gf/㎠), 하중 면적 : 20㎠의 조건으로 측정하였다.

[실시예 1]

유니치카(주)제, 테라막 PL80(섬도(纖度) : 2.2dtex, 커트 길이 : 51㎜, 권축수(捲縮數) : 17개/25㎜, 및 친수유제(親水油劑) : 0.4질량%)의 원면을 준비하였다. PL80은, 융점 170℃의 폴리젖산으로 이루어지는 코어와, 융점 130℃의 변성 폴리젖산으로 이루어지는 시스를 포함하는 시스 코어형의, 바이오매스도 100%의 복합 섬유이다.

상기 원면을, 카드기로 개섬(開纖)하고, 평량 20g/㎡의 웹을 제조하였다. 상기 웹을, 길이(MD) 200㎜×폭(CD) 200㎜의 카드 웹으로 커트하였다.

상기 카드 웹을, 지지체 메시 DOP-18S 위에 얹고, 에어스루 처리기(열처리 부분의 컨베이어로(爐) 길이 : 3m)를 사용하여, 80℃로 1분간, 풍속 1m/초의 조건 하에서, 제1 에어스루 처리에 노출시켜, 면적을 측정하였다.

이어서, 제1 에어스루 처리에 노출된 카드 웹을, 다시, 지지체 메시 DOP-18S 위에 얹고, 에어스루 처리기에 의해, 135℃로 1분간, 풍속 1m/초의 조건 하에서, 제2 에어스루 처리에 노출시켜, 에어스루 부직포 1을 제조하고, 면적, 결정화도 및 촉감을 평가하였다.

에어스루 부직포 1의 면적 잔존율은 50%이며, 그리고 결정화도는 44%이었다.

[실시예 2]

제1 에어스루 처리의 온도를 95℃로 변경한 것 이외에는 실시예 1에 따라, 에어스루 부직포 2를 제조하였다.

에어스루 부직포 2의 면적 잔존율은 52%이었다.

[실시예 3]

제1 에어스루 처리의 온도를 105℃로 변경한 것 이외에는 실시예 1에 따라, 에어스루 부직포 3을 제조하였다.

에어스루 부직포 3의 면적 잔존율은 54%이며, 그리고 결정화도는 68%이었다.

[실시예 4]

제1 에어스루 처리의 온도를 115℃로 변경한 것 이외에는 실시예 1에 따라, 에어스루 부직포 4를 제조하였다.

에어스루 부직포 4의 면적 잔존율은 50%이며, 그리고 결정화도는 56%이었다.

[실시예 5]

제1 에어스루 처리의 온도를 105℃로 변경하고 또한 제2 에어스루 처리의 온도를 125℃로 변경한 것 이외에는 실시예 1에 따라, 에어스루 부직포 5를 제조하였다.

에어스루 부직포 5의 면적 잔존율은 61%이며, 그리고 결정화도는 53%이었다.

실시예 1∼5의 시험 조건 및 결과를, 표 1에 정리한다.

[비교예 1]

제1 에어스루 처리를 행하지 않은 것 이외에는 실시예 1에 따라, 에어스루 부직포 6을 제조하였다.

에어스루 부직포 6의 면적 잔존율은 28%이며, 그리고 결정화도는 38%이었다.

비교예 1의 시험 조건 및 결과를, 표 1에 정리한다.

실시예 1∼5로부터, 에어스루 처리를 2단계로 나누어 행함으로써, 면적 잔존율이 50% 이상으로 향상되고, 촉감이 부드러워지는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예 1로부터, 통상의 에어스루 처리에서는, 면적 잔존율이 28.0%로 낮고, 촉감도 뻣뻣한 것을 알 수 있다.

또, 실시예 1∼5 및 비교예 1로부터, 결정화도와 면적 잔존율의 사이에 일정한 상관이 있어, 결정화도가 높을수록, 면적 잔존율이 높아지는 경향이 있다.

[실시예 6]

유니치카(주)제, 테라막 PL80의 원면을 준비하였다. 당해 원면을, 에어스루 처리기에 의해, 90℃로 1분간, 풍속 3m/초의 조건 하에서, 어닐 처리하였다.

이어서, 어닐 처리된 원면을, 카드기로 개섬하고, 평량 20g/㎡의 웹을 제조하였다. 상기 웹으로부터, 길이(MD) 200㎜×폭(CD) 200㎜의 카드 웹을 채취하였다.

상기 카드 웹을, 실시예 4와 동일한 조건으로 제1 에어스루 처리 및 제2 에어스루 처리에 노출하여, 에어스루 부직포 7을 제조하였다.

에어스루 부직포 7의 면적 잔존율은 83.8%이며, 실시예 4에서 제조된 에어스루 부직포 4와 비교하여, 면적 잔존율이 30% 이상 향상되는 것을 알았다.

실시예 6으로부터, 원면에 어닐 처리함으로써, 에어스루 부직포의 면적 잔존율이 크게 향상하는 것을 알 수 있다.

[실시예 7]

유니치카(주)제, 테라막 PL80의 원면과, 동(同) 테라막 PL01의 원면을 준비하였다. PL01은, 융점 170℃의 폴리젖산으로 이루어지는, 바이오매스도 100%의 섬유이며, 섬도 : 1.7dtex, 커트 길이 : 51㎜, 권축수 : 17개/25㎜, 및 친수유제 : 0.4질량%를 가지고 있었다.

PL80 및 PL01을, 질량비 80 : 20의 비율로 비닐봉지 안에 투입하고, 입구를 가볍게 봉하면서, 고압 에어를 그 속에 분사함으로써 가(假)혼면하고, 카드기를 사용하여 개섬하여, 랩을 채취하였다. 당해 랩을 3등분하여 방향을 바꾸고, 다시 카드기에 투입하여 개섬하고, 이것을 다시 반복함으로써, 평량 20g/㎡의 웹을 제조하였다. 상기 웹으로부터, 길이(MD) 200㎜×폭(CD) 200㎜의 카드 웹을 채취하였다.

상기 카드 웹을, 실시예 4와 동일한 조건으로, 제1 에어스루 처리 및 제2 에어스루 처리에 노출하여, 에어스루 부직포 8을 제조하였다.

에어스루 부직포 7의 면적 잔존율은, 82.0%이며, 실시예 4에서 제조된 에어스루 부직포 4와 비교하여, 면적 잔존율이 30% 이상 향상되는 것을 알았다.

실시예 7로부터, 융점이 높고, 열수축하기 어려운 폴리젖산으로 이루어지는 섬유를 혼면함으로써, 에어스루 처리 시의 열수축을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.

Claims

다음의 각 단계 ;
제1 폴리젖산과, 제1 폴리젖산의 융점보다 낮은 융점을 가지는 제2 폴리젖산을 포함하는 복합 섬유를 포함하는 웹을 형성하는 단계 ;
상기 웹을, 다음의 온도 T₁ :
제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 < T₁ < 제2 폴리젖산의 융점의 범위 내에서, 제1 에어스루 처리에 노출하는 단계 ; 그리고
에어스루 부직포를 제조하기 위하여, 제1 에어스루 처리에 노출된 웹을, 다음의 온도 T₂ :
제2 폴리젖산의 융점 - 5℃ ≤ T₂ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 + 15℃의 범위 내에서, 제2 에어스루 처리에 노출하는 단계 :
를 포함하는 에어스루 부직포를 제조하는 방법으로서,
상기 에어스루 부직포의 결정화도가, 44∼68%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 상기 방법.
제1항에 있어서,
온도 T₁이, 제2 폴리젖산의 융점 - 50℃ ≤ T₁ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 - 10℃의 범위 내에 있는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
온도 T₂가, 제2 폴리젖산의 융점 - 5℃ ≤ T₂ ≤ 제2 폴리젖산의 융점 + 10℃의 범위 내에 있는, 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 에어스루 처리에 노출하는 단계 및/또는 제2 에어스루 처리에 노출하는 단계가, 20∼120초의 사이에 실시되는, 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
제2 폴리젖산의 융점이, 제1 폴리젖산의 융점보다 20∼60℃ 낮은, 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 폴리젖산의 융점이 150∼190℃의 범위 내에 있고, 그리고 제2 폴리젖산의 융점이 110∼150℃의 범위 내에 있는, 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어스루 부직포의, 상기 웹에 대한 면적 잔존율이, 40% 이상인, 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어스루 부직포의 바이오매스도가 90∼100%의 범위 내에 있는, 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복합 섬유가, 시스 코어형 복합 섬유 또는 사이드 바이 사이드형 복합 섬유인, 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 웹을 형성하는 단계에 있어서, 상기 복합 섬유와, 온도 T₂보다 높은 융점을 가지는 폴리젖산의 섬유를 포함하는 웹이 형성되는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 웹을 형성하는 단계 전에, 다음의 온도 T₃ :
제2 폴리젖산의 유리 전이 온도 < T₃ < T₁의 범위 내에서, 섬유를 어닐 처리하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1 폴리젖산과, 제1 폴리젖산의 융점보다 낮은 융점을 가지는 제2 폴리젖산을 포함하는 복합 섬유로부터, 당해 복합 섬유를 포함하는 웹을 경유하여 제조된 에어스루 부직포로서,
상기 에어스루 부직포의 결정화도가, 44∼68%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 상기 에어스루 부직포.
제12항에 있어서,
제2 폴리젖산의 융점이, 제1 폴리젖산의 융점보다 20∼60℃ 낮은, 에어스루 부직포.
제12항 또는 제13항에 있어서,
제1 폴리젖산의 융점이 150∼190℃의 범위 내에 있고, 그리고 제2 폴리젖산의 융점이 110∼150℃의 범위 내에 있는, 에어스루 부직포.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에어스루 부직포의, 상기 웹에 대한 면적 잔존율이, 40% 이상인, 에어스루 부직포.
제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
바이오매스도가 90∼100%의 범위 내에 있는, 에어스루 부직포.
제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복합 섬유가, 시스 코어형 복합 섬유 또는 사이드 바이 사이드형 복합 섬유인, 에어스루 부직포.
제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 웹이, 온도 T₂보다 높은 융점을 가지는 폴리젖산의 섬유를 더 포함하는, 에어스루 부직포.