KR20140059416A

KR20140059416A - 결집력과 탄성이 향상된 멜트블로운 섬유웹 및 이의 제조방법 및 장치

Info

Publication number: KR20140059416A
Application number: KR1020120125856A
Authority: KR
Inventors: 김민수; 이정욱; 임재찬; 서원진; 김현호; 차종혁; 양기욱; 이봉직
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 주식회사 익성
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-05-16
Also published as: JP2014095175A; US20210062377A1; US20140127960A1; CN103806224A; US20170342615A1; US10837133B2; KR101417396B1; CN103806224B; JP6351954B2

Abstract

본 발명은 멜트블로운 원단을 임의의 패턴의 나이프를 이용하여 일정한 간격으로 절개하고 봉합하여 섬유웹 본연의 기능을 떨어뜨리지 않고 멜트블로운 섬유웹의 결집력과 탄성을 향상시킬 수 있는 결집력과 탄성이 향상된 멜트블로운 섬유웹 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 열가소성 필라멘트로 구성된 멜트블로운 섬유웹에 있어서,
섬유웹의 표면에 일정한 간격을 두고 섬유웹의 두께방향으로 상부와 하부면에 걸쳐 형성된 절개 및 봉합부를 포함하여, 결집력과 탄성이 향상된 것을 특징으로 하는 멜트블로운 섬유웹을 제공한다.

Description

결집력과 탄성이 향상된 멜트블로운 섬유웹 및 이의 제조방법 및 장치{MELT-BLOWN FIBER WEB WITH CONCENTRATION FORCE AND ELASTICITY IPROVED MANUFACTURING METHOD OF AND MANUFACURING APPARATUS THEREOF}

본 발명은 결집력과 탄성이 향상된 멜트블로운 섬유웹 및 이의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 멜트블로운 섬유웹(melt-blown fiber web)을 제조하는 공정은, 폴리프로필렌 등과 같은 열가소성 수지를 필라멘트에 연직 하방으로 분사하여 온도, 압력, 속도가 일정한 고온 및 고속의 기체를 필라멘트와 충돌시키는 방식으로 필라멘트들을 연신시키고 웨이브 형태로 만드는 웨이브 형성 공정과, 상기 웨이브가 형성된 필라멘트를 수집하여 적층함으로써 섬유웹을 형성하는 섬유웹 형성 공정으로 구성된다.

상기와 같은 공정으로 제조된 멜트브로운 미세섬유는 평균 직경이 0.3~10㎛ 정도로 매우 가늘고 그 표면적이 매우 크기 때문에 현재 각종 고성능 필터, 와이퍼, 유흡착재, 단열재 및 흡음재 등으로 널리 사용되고 있다.

그러나, 상기 멜트블로운 섬유웹의 경우 섬유웹을 구성하는 미세섬유의 강도및 미세섬유간의 결집력이 약하기 때문에 멜트블로운 섬유웹을 별도의 가공공정 없이 바로 사용하면 섬유웹의 결집이 쉽게 파괴되는 문제점이 있다.

상기 섬유웹의 강도와 미세섬유 간의 결집력을 강화시키기 위해 별도의 공정을 통해 가공한 후 사용하고 있다.

예를 들면, 고주파 처리기로 멜트블로운 섬유웹의 임의의 곳을 접합하거나, 멜트블로운 섬유를 바느질하여 고정시키는 방법으로 섬유웹의 강도와 미세섬유 간의 결집력을 강화시킬 수 있다.

그러나, 기존의 방법을 사용할 경우에 비용이 많이 들고, 고주파 처리 혹은 바느질 시 섬유웹이 손상되므로 섬유웹 본연의 기능을 떨어뜨리거나 섬유웹의 두께를 지나치게 얇게 만드는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 멜트블로운 원단을 임의의 패턴의 나이프를 이용하여 일정한 간격으로 절개하고 봉합하여 섬유웹 본연의 기능을 떨어뜨리지 않고 멜트블로운 섬유웹의 결집력과 탄성을 향상시킬 수 있는 결집력과 탄성이 향상된 멜트블로운 섬유웹 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 열가소성 필라멘트로 구성된 멜트블로운 섬유웹에 있어서,

섬유웹의 표면에 일정한 간격을 두고 섬유웹의 두께방향으로 상부와 하부면에 걸쳐 형성된 절개 및 봉합부를 포함하여, 결집력과 탄성이 향상된 것을 특징으로 하는 멜트블로운 섬유웹을 제공한다.

상기 절개 및 봉합부의 형상은 십자형, 엑스자형, 원형 및 우자형 중 어느 하나 또는 이들의 조합들로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 열가소성 수지 조성물을 용융, 압출 및 방사하고, 방사와 동시에 고온 및 고속의 기체를 충돌시켜 멜트블로운 섬유웹을 제조하는 단계; 상기 제조된 멜트블로운 섬유웹의 표면에 나이프를 이용하여 전단력을 가하고 열에 의해 융착시키는 방식으로 일정한 간격을 두고 일정한 패턴의 절개 및 봉합부를 형성하는 단계; 및 상기 절개 및 봉합부가 형성된 멜트블로운 섬유웹을 권취하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 섬유웹의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 열가소성 수지를 사용하여 제조되는 멜트블로운 섬유웹을 제조하기 위해,

일정 수량으로 권취된 멜트블로운 섬유웹을 풀어주는 언와인더; 상기 언와인더에서 풀어준 멜트블로운 섬유웹을 이동하는 이송유닛; 상기 이송된 멜트블로운 섬유웹의 표면을 일정한 패턴으로 절개 및 융착하는 절개 및 봉합 유닛; 상기 멜트블로운 섬유웹을 권취하는 권취롤;을 포함하여, 결집력 및 탄성이 향상된 멜트블로운 섬유웹을 제조할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 멜트블로운 섬유웹의 제조장치를 제공한다.

특히, 본 발명의 일실시예에 따른 절개 및 봉합 유닛은 외주면에 일정한 간격을 두고 일정한 모양의 나이프를 가지고, 상기 나이프를 회전시키는 방식으로 멜트블로운 섬유웹의 표면을 일정한 간격을 두고 가압하여 절개 및 봉합시킬 수 있도록 된 압연롤을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 절개 및 봉합 유닛은 저면에 일정한 간격을 두고 일정한 모양의 나이프를 가지고, 상기 나이프를 상하이동시키는 방식으로 멜트블로운 섬유웹의 표면을 일정한 간격을 두고 가압하여 절개 및 봉합시킬 수 있도록 된 프레스 금형을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 결집력과 탄성이 향상된 멜트블로운 섬유웹 및 이의 제조방법 및 장치의 장점을 설명하면 다음과 같다.

첫째로, 멜트블로운 섬유웹의 표면에 다수의 절개 및 봉합부를 일정한 패턴으로 형성하여 멜트블로운 섬유웹을 구성하는 초극세사 간의 결집력을 증가시켜 보다 결집강도가 강화된 멜트블로운 섬유웹을 제조할 수 있다.

둘째로, 멜트블로운 섬유웹에 일정한 패턴으로 형성된 절개 및 봉합부에 의해 멜트블로운 섬유웹의 탄성을 향상시킬 수 있다.

셋째로, 멜트블로운 섬유웹에 형성되는 절개 및 봉합부의 패턴 및 모양을 다르게 설정함으로써 섬유웹의 결집력 및 탄성을 변화시켜 원하는 멜트블로운 섬유웹을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유웹 제조방법의 순서도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 멜트블로운 섬유웹 제조장치의 측면도
도 3a은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멜트블로운 섬유웹 제조장치의 측면도
도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멜트블로운 섬유웹 제조장치의 측면도
도 4는 도 2에서 멜트블로운 섬유웹 절단 및 봉합 장치의 압연롤의 평면도
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 멜트블로운 섬유웹의 평면도 및 단면도
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멜트블로운 섬유웹의 평면도 및 단면도
도 6은 본 발명의 멜트블로운 섬유웹을 일정한 모양으로 재단한 형태의 평면도
도 7은 본 발명에 따른 절단 및 봉합용 나이프의 다양한 패턴을 보여주는 개략도
도 8은 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유웹과 종래기술에 따른 멜트블로운 섬유웹의 흡음성능 시험결과를 보여주는 그래프

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서상에서 사용되는 용어 "열가소성 수지"는 고분자 수지에 용융점보다 높은 열을 가해 융해시키고 냉각시켜 고화시키는 작업을 반복적으로 할 수 있는 수지를 의미한다.

이러한 열가소성 수지는 고분자의 결정화도 크기에 따라 결정성과 비결정으로 나눌 수 있는데. 결정성 열가소성 수지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 등이 포함되고, 비결정 열가소성 수지에는 폴리염화비닐, 폴리스타일렌 등이 포함된다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "폴리올레핀"은 탄소 및 수소 원자로만 이루어진 포화된 개방 사슬의 중합체 탄화수소 계열 중 임의의 것을 의미한다. 일반적인 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐 및 에틸렌, 프로필렌 및 메틸펜텐 단량체의 다양한 배합물을 포함한다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "폴리프로필렌"(PP)은 프로필렌의 단독 중합체뿐만 아니라, 반복 단위 40% 이상의 프로필렌 단위인 공중합체도 포함한다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "폴리에스테르"는 에스테르 단위의 형성에 의해 연결되고 반복 단위 85% 이상이 디카르복실산과 디히드록시 알코올과의 축합 생성물인 중합체를 포함하는 개념이다. 이는 방향족, 지방족, 포화 및 불포화 이산 및 이알콜을 포함한다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "폴리에스테르"는 공중합체 및 블렌드, 그리고 이들의 변형물을 포함한다. 폴리에스테르의 일반적인 예는 에틸렌 글리콜과 테레프탈산과의 축합 생성물인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)이다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "멜트블로운 섬유" 및 "멜트블로운 필라멘트"는 용융된 가공성 중합체를 다수의 미세한 모세관을 통해 고온, 고속의 압축기체와 함께 압출함으로써 형성된 섬유 또는 필라멘트를 의미한다.

여기서, 상기 모세관은 원형 단면의 관, 삼각형 및 사각형을 포함하는 다각형 중 어느 한 모양의 단면을 갖는 관, 별표 모양의 단면을 갖는 관 등으로 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 일례로서, 고온, 고속의 압축기체는 용융 열가소성 중합체 재료의 필라멘트를 가늘게 하여 직경을 약 0.3 내지 10 ㎛로 감소시킬 수 있다. 상기 멜트블로운 섬유는 불연속 섬유일 수도 있고 연속적인 섬유일 수도 있다.

또한 본 명세서상에서 사용되는 용어 "스펀본드" 섬유는 모세관을 통해 압출되는 다수의 미세한 직경의 필라멘트를 고온의 관을 이용하여 연신시키는 방법으로 제조된 섬유웹을 의미한다. 이러한 스펀본드 섬유는 필라멘트의 길이방향으로 연속적이고, 또한 필라멘트의 평균 직경이 약 5㎛ 보다 큰 섬유 형태를 가진다.

스펀본드 부직물 또는 부직웹은 다공질 스크린 또는 벨트와 같은 수집 표면상에서 스펀본드를 불규칙하게 배치함으로써 형성된다.

또한 본 명세서에서 사용되는 용어 "부직물, 섬유웹 및 부직웹"은 개별 섬유, 필라멘트 또는 실이 편성물과 대조적으로 패턴 없이 불규칙한 방식으로 배치됨으로써 평면 물질을 형성하는, 개별 섬유, 필라멘트 또는 실로 구성된 구조물을 의미한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유웹 제조방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 멜트블로운 섬유웹 제조장치의 측면도이고, 도 4는 도 2에서 멜트블로운 섬유웹 절단 및 봉합 장치의 압연롤(14)의 평면도이다.

먼저, 열가소성 수지 조성물을 용융, 압출 및 필라멘트 방사관을 통해 방사하고, 방사와 동시에 고온 및 고속의 기체를 상기 방사되는 필라멘트에 충돌시키는 방식으로 필라멘트를 예를 들어 약 0.3~10㎛ 직경으로 가늘게 하여 멜트블로운 섬유웹(1)을 제조한다.

상기 멜트블로운 섬유웹(1)은 본 출원인이 출원한 한국공개특허 2011-0122566에 개시된 멜트블로운 섬유웹의 제조방법 및 그 제조장치에 의해 제조될 수 있다.

여기서, 본 발명은 상기 방식에 의해 제조된 멜트블로운 섬유웹(1)에 일정한 형상의 나이프(14b)를 일정한 패턴으로 가압하는 방식으로 섬유웹(1)의 일부분을 절개 및 봉합하여 결집력과 탄성을 강화시키는데 특징이 있다.

상기 멜트블로운 섬유웹(1)의 표면을 절개 및 봉합하는 공정은 멜트블로운 섬유웹(1) 형성 후 최종 제품의 섬유웹(1)을 권취하기 전에 이루어지며, 절개 및 봉합이 동시에 이루어진다.

상기 멜트블로운 섬유웹(1)의 표면을 절개 및 봉합하기 위한 장치는 권취된 멜트블로운 섬유웹(1)을 일정한 속도로 풀어주는 언와인더(10)와, 언와인더(10)로부터 풀려진 섬유웹(1)을 절개 및 봉합 유닛(15)으로 이송하는 이송유닛(13)과, 이송유닛(13)을 통해 전달된 섬유웹(1)을 절개 및 봉합하는 절개 및 봉합 유닛(15)으로 구성된다.

이와 같은 구성된 멜트블로운 섬유웹(1) 절개 및 봉합을 위한 제조장치는 기존의 멜트블로운 섬유웹 제조장치와 동일한 인라인 상에 배치되어 섬유웹(1)을 연속작업으로 제조할 수 있다.

언와인더(10)는 상기한 단계에서 형성된 0.3~10㎛ 직경의 멜트블로운 섬유웹(1)을 절개 및 봉합 유닛(15)에 공급하기 위한 장치로서, 원통형의 롤에 멜트블로운 섬유웹(1)을 감아놓은 상태에서 회전에 의해 섬유웹(1)을 풀어준다.

이송유닛(13)은 컨베어벨트와 같이 벨트(12)로 연결되는 적어도 두 개의 이송롤러(11)를 가지고, 두 개의 이송롤러(11)는 모터와 같은 구동수단에 의해 언와인더(10)의 속도에 맞게 회전되며, 컨베어벨트(12) 위에 안착된 멜트블로운 섬유웹(1)을 수평한 상태로 연속해서 이송한다.

본 발명의 일실시예에 따른 절개 및 봉합 유닛(15)은 섬유웹(1)의 상부에 배치되는 압연롤(14)과, 섬유웹(1)의 하부에 수평방향으로 간격을 두고 배치되는 지지 및 이송롤러(17)로 구성된다.

상기 압연롤(14)과 지지 및 이송롤러(17)는 서로 상하방향으로 갭을 두고 설치되고, 이 갭은 섬유웹(1)이 통과할 정도이면 된다.

상기 압연롤(14)은 도 4에 도시한 바와 같이 원통형의 롤몸체(14a)와, 롤몸체(14a)의 외주면에 일정한 간격을 두고 형성된 나이프(14b)로 구성된다.

또한, 상기 압연롤(14)은 양측단부에 일체로 돌출형성된 회전축에 의해 힌지구조로 결합되어 회전가능하고, 상기 회전축은 모터와 연결되어 모터의 구동력으로 전달받아 압연롤(14)을 회전시킬 수 있다.

상기 나이프(14b)는 압연롤(14)의 롤몸체(14a)의 외주면에 길이방향 및 원주방향으로 일정한 간격을 두고 돌출형성되어, 수평방향으로 이송되는 섬유웹(1)의 표면을 수직방향으로 가압하는 방식으로 일정한 패턴에 따라 절단 및 봉합할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 절단 및 봉합용 나이프의 다양한 패턴을 보여주는 개략도로서, 상기 나이프(14b)의 형상은 예를 들면 일자형(-), 십자형(+), 엑스자형(X), 직경방향으로 홀이 형성된 원형(○), 우자형(ㅜ) 등으로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 섬유웹(1)의 손상을 최소화하기 위해 섬유웹(1)과 접촉하는 나이프(14b)의 단면적을 최소화하는 것이 바람직하다.

상기한 구성에 의해 멜트블로운 섬유웹(1)의 표면에 일정한 패턴을 형성하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

상기 섬유웹(1)을 모터에 의해 회전하는 압연롤(14)과 이송 및 지지롤러 사이로 통과시키면, 압연롤(14)의 외주면에 형성된 나이프(14b)가 섬유웹(1)의 표면에 전단력을 가하고, 멜트블로운 섬유웹(1)의 소재로 사용되는 열가소성 수지의 특성상 열가소성 수지에 상기 전단력이 가해지면 열이 발생하고, 전단력과 열에 의해 섬유웹(1)의 상부면은 나이프(14b)의 두께만큼 벌어지면서 절개됨과 동시에 섬유웹(1)의 하단면이 봉합(Sealing)된다.

이와 같이 나이프(14b)의 전단력에 의해 절개 및 봉합이 이루어지면, 섬유웹(1)의 표면에 스티치 자국과 같은 일정한 간격의 패턴이 남게 되는데, 이와 같이 나이프(14b)를 이용한 절개 및 봉합 방법은 기존의 고주파 처리기와 같은 별도의 설비를 이용하거나 혹은 접합제나 실을 이용하여 바느질을 통해 고정시키는 방식으로 섬유웹(1)의 결집력을 강화시키는 것과는 본질적으로 다르며, 단순히 예리한 나이프(14b)를 기계적으로 회전시켜 전단력을 가하는 방식으로, 섬유웹(1)의 본연의 기능을 떨어뜨리지 않고 절단 및 봉합함으로써, 섬유웹(1)의 결집강도를 용이하게 강화시킬 수 있다.

다시 말해서, 상기 나이프(14b)와 섬유웹(1)의 접촉 및 가압면적을 기존의 바느질 공정 대비 최소화시켜 가압에 의해 섬유웹(1)의 손상을 최소화하고 섬유웹(1)의 두께가 지나치게 얇아지는 문제점을 해소하여 섬유웹(1)의 본연의 기능을 유지하고, 섬유웹(1)의 상부표면이 약간 벌려지고 섬유웹(1)의 저면이 열에 의해 융착됨으로써 섬유웹(1)의 결집강도를 증가시킬 뿐만 아니라 섬유웹(1)에 탄성을 부여하게 되는 것이다.

여기서, 멜트블로운 섬유웹(1)은 나이프(14b)에 의해 절개될 때 자연적으로 발생하는 열을 이용하여 절개 및 봉합되거나, 나이프(14b)를 일정한 온도로 가열하여 나이프(14b)의 열을 이용하여 절개 및 봉합될 수 있다.

이때, 상기 나이프(14b)를 가열하기 위해 압연롤(14) 내부에 장착된 히터를 이용하여 압연롤(14)과 나이프(14b)를 가열할 수 있다.

상기와 같이 나이프(14b)를 가열하여 섬유웹(1)을 절개 및 봉합하는 경우에 섬유웹(1)의 결집강도를 극대화시킬 수 있다.

또한, 도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멜트블로운 섬유웹(1) 제조장치의 측면도로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 절개 및 봉합 유닛(25)은 저면에 나이프(24b)가 장착되고 상하방향으로 이동가능하게 장착된 프레스금형(24)일 수 있다.

상기 프레스금형(24)은 각 모서리에 수직방향으로 배치된 가이드바(26)에 의해 상하이동을 안내받을 수 있도록 되어 있고, 유압 혹은 공압 실린더 기구에 의해 상하방향으로 구동될 수 있다.

물론, 이 경우에 나이프(24b)의 형상은 전술한 바와 같이 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

도 3b은 도 3a와 유사한 형식의 실시예에 따른 멜트블로운 섬유웹(1) 제조장치의 측면도로서, 작동 방식은 도 3a의 제조 장치와 동일 하며 프레스 금형(34)의 나이프(34b)의 지지판으로 강판(37)을 사용하여 구동될 수 있다.

물론, 이 경우에 나이프(34b)의 형상은 전술한 바와 같이 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 멜트블로운 섬유웹(1)의 평면도 및 단면도로서, 상기 절개 및 봉합 유닛(15,25,35)에 의해 멜트블로운 섬유웹(1)에는 일자형 또는 십자형 나이프(14b,24b,34b)와 동일한 형상의 패턴이 형성된다.

그 다음, 상기 절개 및 봉합 공정에서 일정한 패턴의 절개부(2a,2a') 및 봉합부(2b,2b')가 형성된 멜트블로운 섬유웹(1)을 권취롤(16)에 감는다.

여기서 봉합부(2b,2b')은 일자형 또는 십자형 나이프(14b,24b,34b)의 날 두께에 따라 그 형상이 달라질 수 있다.

예를 들면, 나이프(14b,24b,34b)의 날 두께가 0.05~0.1mm 일 경우에는 날 자체가 상대적으로 매우 날카롭게 연삭되어 나이프(14b,24b,34b)에 의해 섬유웹(1)에 전단력이 작용하면서 A-A 단면에 도시한 바와 같이 섬유웹(1)의 상부 표면에서 두께방향으로 섬유웹(1)의 하단까지 완전히 절개되었다가 열에 의해 순간적으로 봉합된 봉합부(2b) 형태로 이루어진다.

하지만, 나이프(14b,24b,34b)의 날 두께가 0.1~1mm 일 경우에는 날 자체가 상대적으로 덜 날카롭게 연삭되거나 나이프(14b,24b,34b) 사용기간이 지남에 따라 날카로움이 무디어지게 되면 나이프(14b,24b,34b)의 압력에 의해 A'-A' 단면에 도시한 바와 같이 섬유웹(1)의 상부 표면에서 절개부(2a')의 갭이 상대적으로 넓게 형성되기도 하지만, 봉합부(2b')가 섬유웹(1)의 하단에서 완전히 절개되지 않고 최소의 두께, 적어도 0.16~0.2mm로 연결되거나, 혹은 이 경우에도 봉합부(2b')의 하단이 완전히 절개되어 분리되었다가 봉합될 수 있다.

상기 봉합부(2b,2b')는 나이프(14b,24b,34b)에 일정한 압력을 가하였을 시 그 형상을 나타내며, 절개부(2a,2a') 또한 그러하다.

상기 권취롤(16)은 회전축에 의해 회전가능한 구조로 이루어지고, 모터 등과 같은 구동수단에 의해 회전가능하다.

마지막으로, 권취된 멜트블로운 섬유웹(1)을 최종 제품의 모양에 맞춰 절단한다.

도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 멜트블로운 섬유웹(1a) 평면도 및 단면도로서, 상기 절개 및 봉합 유닛(15,25,35)의 양측 가장자리부에 일자형 나이프 또는 십자형 나이프(14b,24b,34b)를 배치하였을 경우에 봉합부의 형상이 멜트블로운 섬유웹(1a)의 가장자리부에 도 5b에 도시한 바와 같이 형성된다.

도 6은 본 발명의 멜트블로운 섬유웹을 일정한 모양으로 재단한 형태의 평면도이다.

여기서, 본 발명에 따른 멜트블로운 섬유웹(1)의 조성은 최종 제품의 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있고, 예를 들어 멜트블로운 파이버 외에 다양한 기능을 부여하기 위한 폴리에스테르, 올레핀 재질의 스테이플 파이버 및 입자 파티클 등을 포함할 수 있고, 멜트블로운 섬유웹(1)의 표면을 보호하기 위해 다양한 형태의 표면 보호층, 예를 들면 스펀본드, 나일론 필름, 알루미늄 호일 등이 적용될 수 있다.

그리고, 표면을 처리하는 나이프(14b)의 모양 및 간격은 최종 섬유웹(1)의 목표물성에 따라 자유롭게 조절될 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 소정 형상의 나이프(14b)가 일정한 간격을 두고 표면에 형성된 압연롤(14) 혹은 프레스금형(24)을 이용하여 멜트블로운 섬유웹 표면에 전단력을 가함으로써, 멜트블로운 섬유웹의 일부를 절개 및 봉합하여 섬유웹의 본연의 기능을 떨어뜨리지 않고 용이하게 결집력과 탄성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 다음 실시예에 의하여 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예

본 발명의 제조방법인 도1의 멜트블로운 제조 공정도와 동일한 방법으로 멜트블로운 섬유웹을 제조하였다. 구체적인 제조 조건은 다음과 같다.

수직식 멜트블로운 제조장치를 이용하여 파이버의 평균 두께가 3㎛인 폴리프로필렌 재질의 멜트블로운 초극세사 80wt%에 평균 두께가 6데이아, 평균 길이가 40mm이고 표면이 실리콘 유화제로 처리된 폴리프로필렌 재질의 스테이플 파이버 20wt%가 랜덤하게 석여있는 200g/㎡ 중량의 멜트블로운 섬유를 제조하였다. 상기 제조된 멜트블로운 섬유웹의 폭은 1,800mm이고 길이는 50m로 권취하였다.

귄취된 멜트블로운 섬유웹의 양면을 15g/㎡인 스펀본드 부직포와 합지하여 총 중량 230g/㎡이고 두께가 13mm인 멜트블로운 섬유웹을 제조하였다.

상기 50m로 권취된 폭 1,800mm의 멜트블로운 섬유웹을 도면 2에 도시한 바와 같이 언와인더(10)에 감겨진 상태로 위치시킨 후 폭이 2,100mm이고 길이가 3m인 이송장치 위에 올려 이송시켰다.

이송장치의 속도는 분당 5m가 되도록 하였다. 이송된 멜트블로운 섬유웹을 본 발명을 통해 고안된 가로, 세로의 길이가 각각 15mm 및 10mm인 십자가 모양의 나이프(14b)(두께 :0.7mm / 높이: 8mm)가 각각 20mm의 간격을 두고 위치한 길이 2,000mm의 압연롤(14)을 통과시켜 멜트블로운 표면을 절단 및 열 봉합시켰다.

비교예

상술한 실시예와 비교하여 본 발명을 이용하지 않은 멜트블로운 섬유웹에서 시료를 채취하여 상기 실시예와 비교하였다.

실험예

실험조건을 변화시키면서 본 발명의 실시예에 따라 제조된 멜트블로운 섬유웹의 효과를 실험하였으며, 측정된 실험 결과는 다음과 같다.

상기 실시예의 방법에 따라 제조된 시료의 두께는 다음과 같은 방법으로 측정하였다.

국제 두께 측정 표준규격인 ISO 5084에 준하여, 시료의 임의의 곳에서 100mm x 100mm의 크기의 정사각형 모양의 시료를 5매 채취한 후 지름이 100mm인 원형의 가압판을 올려놓고 가해지는 압력의 총 합이 0.1kPa이 되게 하여 압력을 가한 후 버니아켈리퍼스를 이용하여 각 시료의 두께를 측정한 후 평균값을 대표값으로 표기 하였다.

시료의 가압 후의 두께측정은, 시료의 임의의 곳에서 100mm x 100mm의 크기의 정사각형 모양의 시료를 5매 채취한 후 시료에 120mm x 120mm 크기의 1kg의 정사각형 가압판을 올려놓고 습도가 50%이고 온도가 25℃로 일정한 상태에서 24시간 방치하고, 가압판을 제거 한 후 2시간 후에 시료의 두께를 버니아 켈리퍼스를 이용하여 측정한 후 평균값을 대표값으로 표기하였다.

시료의 결집력 시험은 GMW 14695에 준하여 분당 25mm의 속도로 섬유웹의 양 표면을 잡아당겨서 결집이 파괴되는 최대하중을 측정하였고, 흡음성능은 기술표준 GM 14177에 준해 1,000 x 1,200mm의 크기의 시료를 간의 잔향실법으로 시험하였고, 그 시험 결과는 다음 표와 같다.

도 8에 도시한 바와 같이 시험결과 본 발명을 통해 표면이 일정한 간격을 두고 절개 및 봉합된 섬유웹인 실시예의 경우 비교예와 비교하여 거의 동일한 흡음성능을 발현하였다.

섬유웹의 두께는 실시예와 비교예가 동일하였으며, 가압 후 섬유웹의 두께는 실시예의 경우 100% 복원되는 반면 비교예는 약 8%의 두께 손실이 있었다.

또한, 실시예는 비교예에 비해 응집파괴 강도가 약 28% 증가하였다.

상기 실험결과를 종합하여 볼 때 본 발명을 통해 고안된 멜트블로운 섬유웹은 흡음성능 같은 섬유웹의 기본 성질을 저해하지 않으면서도 섬유웹의 탄성 및 결집력이 향상된 것을 확인할 수 있다.

1 : 멜트블로운 섬유웹 2 : 절개 및 봉합부
2a,2a' : 절개부 2b,2b' : 봉합부
10 : 언와인더 11 : 이송롤러
12 : 벨트 13 : 이송유닛
14 : 압연롤 14a : 롤몸체
14b : 나이프 15,25,35 : 절개 및 봉합 유닛
16 : 권취롤 17 : 지지 및 이송롤러
24,34 : 프레스금형 24a,34a : 금형본체
24b,34b : 나이프 26 : 가이드바
37 : 강판

Claims

열가소성 필라멘트로 구성된 멜트블로운 섬유웹에 있어서,
섬유웹(1)의 표면에 일정한 간격을 두고 섬유웹(1)의 두께방향으로 상부와 하부면에 걸쳐 형성된 절개부(2a,2a’) 및 봉합부(2b,2b’)를 포함하여, 결집력과 탄성이 향상된 것을 특징으로 하는 멜트블로운 섬유웹.
청구항 1에 있어서,
상기 절개부(2a,2a’) 및 봉합부(2b,2b’)의 형상은 일자형, 십자형, 엑스자형, 원형 및 우자형 중 어느 하나 또는 이들의 조합들로 이루어진 것을 특징으로 하는 멜트블로운 섬유웹.
열가소성 수지 조성물을 용융, 압출 및 방사하고, 방사와 동시에 고온 및 고속의 기체를 충돌시켜 멜트블로운 섬유웹(1)을 제조하는 단계;
상기 제조된 멜트블로운 섬유웹(1)의 표면에 나이프(14b,24b,34b)를 이용하여 전단력을 가하고 열에 의해 융착시키는 방식으로 일정한 간격을 두고 일정한 패턴의 절개부(2a,2a’) 및 봉합부(2b,2b’)를 형성하는 단계; 및
상기 절개부(2a,2a’) 및 봉합부(2b,2b’)가 형성된 멜트블로운 섬유웹(1)을 권취하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 섬유웹의 제조방법.
열가소성 수지를 사용하여 제조되는 멜트블로운 섬유웹의 제조장치에 있어서,
일정 수량으로 권취된 멜트블로운 섬유웹(1)을 풀어주는 언와인더(10);
상기 언와인더(10)에서 풀어준 멜트블로운 섬유웹(1)을 이동하는 이송유닛(13);
상기 이송된 멜트블로운 섬유웹(1)의 표면을 일정한 패턴으로 절개 및 융착하는 절개 및 봉합 유닛(15);
상기 멜트블로운 섬유웹(1)을 권취하는 권취롤(16);
을 포함하여, 결집력 및 탄성이 향상된 멜트블로운 섬유웹(1)을 제조할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 멜트블로운 섬유웹의 제조장치.
청구항 4에 있어서,
상기 절개 및 봉합 유닛(15)은 외주면에 일정한 간격을 두고 일정한 모양의 나이프(14b)를 가지고, 상기 나이프(14b)를 회전시키는 방식으로 멜트블로운 섬유웹(1)의 표면을 일정한 간격을 두고 가압하여 절개 및 봉합시킬 수 있도록 된 압연롤(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 섬유웹의 제조장치.
청구항 4에 있어서,
상기 절개 및 봉합 유닛(25)은 저면에 일정한 간격을 두고 일정한 모양의 나이프(24b)를 가지고, 상기 나이프(24b)를 상하이동시키는 방식으로 멜트블로운 섬유웹(1)의 표면을 일정한 간격을 두고 가압하여 절개 및 봉합시킬 수 있도록 된 프레스금형(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 섬유웹의 제조장치.
청구항 4에 있어서,
상기 절개 및 봉합 유닛(25)은 저면에 일정한 간격을 두고 일정한 모양의 나이프(24b)를 가지고, 상기 나이프(24b)를 상하이동시키며 멜트블로운 섬유웹(1)의 표면을 지지판인 강판을 사용하여 일정한 간격을 두고 가압하는 방식으로 절개 및 봉합시킬 수 있도록 된 프레스금형(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 섬유웹의 제조장치.
청구항 3에 있어서,
상기 나이프(14b,24b,34b)에 의해 멜트블로운 섬유웹(1)에 절개부(2a,2a’) 및 봉합부(2b,2b’)를 형성하는 경우에 나이프(14b,24b,34b)의 날 두께에 따라 봉합부(2b,2b’)가 나이프(14b,24b,34b)의 전단력에 의해 완전히 절개되었다가 봉합되거나, 나이프(14b,24b,34b)의 압력에 의해 최소의 두께 0.16~0.2mm를 남겨둔 상태로 절개되었다가 봉합될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 멜트블로운 섬유웹의 제조방법.