KR20140096737A - 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1 성분으로 다관능 성분을 포함하는 폴리에스테르계 수지 및 제2 성분으로 상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 이루어져, 탄성 및 벌키성이 우수한 것을 특징으로 한다.

Description

탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유 및 그 제조방법 {Heat Sealing Conjugate Fiber for Non-Woven Fabric Binder Having High Elasticity and Bulkiness and Preparing Same}
본 발명은 열접착형 복합섬유에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유에 관한 것이다.
열풍 등의 열에너지를 이용하여, 열융착에 의한 성형을 할 수 있는 열접착형 복합섬유는 일반적으로 2성분으로 구성되고, 열에 의해 1성분만을 용융시킴으로써 섬유끼리의 접착을 통해 벌키한 부직포를 용이하게 얻을 수 있으므로, 산업자재에 널리 이용되고 있다. 특히 올레핀계 열접착형 복합섬유는 기저귀, 냅킨, 패드 등의 위생재료 또는 생활용품이나 필터용 부직포로 널리 사용되고 있다.
일반적으로 올레핀계 열접착형 복합섬유는 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르를 제1 성분으로 하고, 코어성분보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 제2 성분으로 하여 구성된 복합섬유이다. 융점이 서로 다른 2성분 열접착형 복합섬유는 코어-쉬스형태, 병렬형태, 코어-쉬스편심형태, 분할형태 등으로 적용이 가능하다.
일본공개특허 제1988-135549호는 입체규칙도가 높은 폴리프로필렌을 코어성분으로 하고, 폴리에틸렌을 쉬스성분으로 한 코어-쉬스형 복합섬유를 개시하고 있다. 그러나 복합섬유의 코어성분으로 고강성의 폴리프로필렌을 사용함으로써 부직포의 벌크성은 우수하지만, 유연성이 우수하지 않고, 열접착 온도가 고온인 경우 부직포의 벌크성마저 저하된다는 문제점이 있다.
최근에는 생리대 및 기저귀와 같은 위생재료에 사용되는 부직포의 성능이 다양화되면서 고신축, 고벌키, 흡수/발수성과 같은 기능이 강조되고 있고, 이러한 다양한 기능을 제공할 수 있는 복합섬유의 개발이 이루어지고 있다. 특히, 액체 투과기능과 흡수기능을 향상시키기 위하여 공극이 많은 벌키한 부직포가 사용되고 있다.
이에 본 발명자들은 제1 성분에 다관능성 성분을 포함하여 제1 성분내 분자쇄들을 가교화시킴으로써 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 탄성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 공정성이 양호한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 제조하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1 성분으로 다관능 성분을 포함하는 폴리에스테르계 수지 및 제2 성분으로 상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 이루어진다.
다관능 성분은 폴리카르본산, 폴리올, 폴리카르본산 또는 이들의 혼합물이다. 바람직하게, 폴리카르본산은 트리멜리트산이고, 폴리올은 펜타에리스리톨, 글리세린, 솔비톨, 트리메틸올 프로판 또는 이들의 혼합물이다. 다관능성 성분은 제1 성분 전체 중량에 대하여 10 내지 10,000 ppm을 포함한다.
폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르본산과 글리콜의 축중합물로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 2,6-디나프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 이소프탈레이트 또는 이들의 혼합물이다.
올레핀계 수지는 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 이들의 혼합물이다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1 성분 30 내지 70 중량% 및 제2 성분 30 내지 70 중량%로 이루어진다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유 100 중량%에 대하여 무기첨가제 0 내지 20 중량%를 더 포함한다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 코어-쉬스 정심형태, 코어-쉬스 편심형태, 사이드-바이-사이드(side by side)형태 또는 분할형태이다.
본 발명에 따른 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 제조하는 방법은 다관능 성분을 포함하는 폴리에스테르계 수지를 혼합하여 제1 성분 조성물을 제조하는 단계, 제1 성분 조성물 및 폴리올레핀계 수지를 포함하는 제2 성분 조성물을 각각 별도의 압출기에 투입하여 용융하는 단계, 용융된 제1 성분 조성물 및 제2 성분 조성물을 복합방사 장치 내로 유입하여 1,000 내지 1,500 m/분의 방사속도로 방사하는 단계, 및 방사된 복합섬유를 연신하는 단계로 이루어진다.
본 발명에 따른 부직포는 본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유로 제조된다.
이하 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.
본 발명은 탄성 및 벌키성이 우수하고 공정성이 양호한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명은 열접착형 복합섬유에 관한 것으로, 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유에 관한 것이다.
부직포 바인더용 열접착형 복합섬유
본 발명에 따른 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1 성분으로 다관능 성분을 포함하는 폴리에스테르계 수지 및 제2 성분으로 상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 이루어진다.
폴리에스테르계 수지는 레질리언스와 같은 소재 자체가 갖는 특성이 우수하여 폴리프로필렌보다 벌키성이 우수한 복합섬유를 얻을 수 있다. 폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르본산과 글리콜의 축중합물로, 방향족 디카르본산으로는 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 나프탈렌디카르본산 등을 사용할 수 있고, 글리콜로는 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1.4-부탄디올 등을 사용할 수 있다. 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 2,6-디나프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트(PPT), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 이소프탈레이트 또는 이들의 혼합물이다. 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 사용할 수 있다. 폴리에스테르계 수지는 ASTM D2857에 준하여 측정한 고유점도(IV)가 0.60 내지 0.80 dL/g이다.
올레핀계 수지는 열접착시 용융되는 부분으로 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 올레핀계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 올레핀계 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 이들의 혼합물이다. 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)를 사용할 수 있다. 올레핀계 수지의 유동흐름지수(MI, Melting Index)는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 1 내지 100 g/10분, 더욱 바람직하게는 5 내지 40 g/10분이다.
제1 성분에 포함된 다관능 성분은 폴리에스테르계 수지의 분자쇄를 가교시킴으로써, 복합섬유의 탄성율을 향상시키고, 이로 인하여 복합섬유의 벌키성을 향상시킬 수 있다. 다관능 성분은 폴리카르본산, 폴리올, 폴리카르본산 또는 이들의 혼합물이다. 바람직하게, 폴리카르본산은 트리멜리트산이고, 폴리올은 펜타에리스리톨, 글리세린, 솔비톨, 트리메틸올 프로판 또는 이들의 혼합물이다. 다관능성 성분은 폴리에스테르계 수지에 혼련시킨 마스터배치 형태인 것이 바람직하다. 다관능성 성분은 제1 성분 전체 중량에 대하여 10 내지 10,000 ppm을 포함한다. 다관능 성분의 함량이 상기 범위인 경우 다관능 성분이 폴리에스테르계 수지의 분자쇄와 가교반응을 하여 분자의 움직임을 억제함으로써 복합섬유의 탄성율을 향상시키고, 반발특성 및 회복특성을 향상시킬 수 있다. 다관능 성분의 함량이 10 ppm 미만인 경우 목적하는 복합섬유의 벌키성을 달성할 수 없고, 10,000 ppm 초과인 경우 급격한 가교로 인하여 방사단계에서 절사가 빈번하게 발생하거나 방사구금 내의 압력이 급격히 증가하여 공정성이 불량한 문제점이 있다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1 성분 30 내지 70 중량% 및 제2 성분 30 내지 70 중량%로 이루어진다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유 100 중량%에 대하여 무기첨가제 0 내지 20 중량%를 더 포함한다. 무기첨가제의 함량이 상기 범위인 경우 복합섬유의 회복특성이 크게 저하되지 않는다. 무기첨가제는 이산화티탄, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 규산지르코늄, 탄산바륨, 알루미나, 카본블랙 및 이들의 혼합물이다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 코어-쉬스 정심형태, 코어-쉬스 편심형태, 사이드-바이-사이드(side by side)형태 또는 분할형태이다. 바람직하게는 코어-쉬스 정심형태이다.
부직포 바인더용 열접착형 복합섬유의 제조방법
본 발명에 따른 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 제조하는 방법은 다관능 성분을 포함하는 폴리에스테르계 수지를 혼합하여 제1 성분 조성물을 제조하는 단계, 제1 성분 조성물 및 폴리올레핀계 수지를 포함하는 제2 성분 조성물을 각각 별도의 압출기에 투입하여 용융하는 단계, 용융된 제1 성분 조성물 및 제2 성분 조성물을 복합방사 장치 내로 유입하여 500 내지 1,500 m/분의 방사속도로 방사하는 단계, 및 방사된 복합섬유를 2 내지 6 배율로연신하는 단계로 이루어진다.
제1 성분 조성물을 제조하는 단계에서, 폴리에스테르계 수지는 공정 수분율을 100 ppm 이하로 건조한 후, 별도의 피더(feeder)를 통해 공급된 다관능 성분과 함께 혼합된다. 그러나 제2 성분 조성물을 구성하는 폴리올레핀계 수지는 공정 수분율이 0 ppm이기 때문에 별도의 건조 공정이 필요하지 않다.
일반적으로 방사속도가 1,500 m/분인 경우 강도가 2.0 g/d 이하이기 때문에, 연신하는 단계를 통하여 복합섬유의 강도를 3.0 g/d 이상으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 제조하는 방법은 복합섬유를 부직포화하기 위하여 크림프(crimp)를 부여하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 제조하는 방법은 연신된 복합섬유를 30 내지 64 mm로 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 부직포는 본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유로 제조된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예
실시예 1
제1 성분 조성물 및 제2 성분 조성물 100 중량%에 대하여 고유점도가 0.64 dL/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 60중량% 및 마스터배치칩 형태의 트리메틸올 프로판 500 ppm 및 마스터배치칩 형태의 이산화티탄 2 중량%를 혼합하여 제1 성분 조성물을 제조하였다. 제1 성분 조성물 및 제1 성분 조성물 및 제2 성분 조성물 100 중량%에 대하여 유동흐름지수가 20 g/10분인 고밀도 폴리에틸렌 40중량%를 포함하는 제2 성분 조성물을 각각 별도의 압출기에 투입하여 용융하였다. 용융된 제1 성분 조성물 및 제2 성분 조성물을 통상의 코어-쉬스형 복합방사 장치로 유입한 후 1,200 m/분의 방사속도로 방사하였다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 유리전이온도 이상의 온도에서 방사된 복함섬유를 3.5배 연신배향하고, 크림프를 부여하여 38 mm로 절단하여, 코어-쉬스 정심형태의 복합섬유를 제조하였다.
실시예 2
트리메틸올 프로판 2,000 ppm을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
실시예 3
이산화티탄 0.2 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
실시예 4
트리메틴올 프로판 500 ppm 대신 트리메리트산 1,000 ppm을 사용하고, 코어-쉬스 편심형태인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
실시예 5
고밀도 폴리에틸렌 대신 폴리프로필렌을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
비교실시예 1
다관능 성분으로 트리메틸올 프로판을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
비교실시예 2
고밀도 폴리에틸렌 대신 폴리프로필렌을 사용한 것을 제외하고는 비교실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
비교실시예 3
이산화티탄 0.2 중량%를 사용한 것을 제외하고는 비교실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
비교실시예 4
트리메틸올 프로판 12,000 ppm을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교실시예의 물성은 다음과 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다:
(1) 모듈러스(g/d): DIN 53 816에 준하여, 강도/10% 변형율 값을 Textechno社의 Favimat 장비로 측정하였다.
(2) 벌키성(g): 20 g의 시료를 정량한 후 밀폐된 용기 내에서 일정압력 이상의 공기로 개섬하고, 지름 100 mm × 높이 140 mm의 실린더에 투입하여 다음과 같이 하중을 측정하였다.
- 초기 벌키성(g): 개섬 후 100 mm일 때의 하중값을 측정하였다.
- 압축 벌키성(g): 50 내지 100 mm까지 압축하는 동안 10 mm 간격으로 하중값의 합과 압축 후 40 mm일때의 1/2 하중값의 총 합을 측정하였다.
- 회복 벌키성(g): 압축 후 40 mm일때의 하중값과 50 내지 100 mm까지 회복하는 동안 10 mm 간격의 하중값의 합의 총 합을 측정하였다.
(3) 공정성: 방사공정에서 1개 방사구금에서 발생하는 평균 단사수를 측정하였다.
- 양호 : 0.5회 미만/1일
- 보통 : 0.5 내지 1회/1일
- 불량 : 1회 초과/1일
Figure pat00001
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위에 포함되는 실시예 1 내지 6은 비교실시예 1 내지 4에 비하여 모듈러스 및 벌키성이 우수하고 공정성이 양호하였다. 다관능 성분을 사용하지 않은 비교실시예 1 내지 3은 다관능 성분을 사용한 실시예 1 내지 5에 비하여 모듈러스 및 벌키성이 저하되었다. 또한, 다관능 성분을 과량으로 사용한 비교실시예 4는 모듈러스 및 벌키성이 저하될 뿐만 아니라, 공정성도 불량하였다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (11)

  1. 제1 성분으로 다관능 성분을 포함하는 폴리에스테르계 수지; 및 제2 성분으로 상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다관능 성분은 폴리카르본산, 폴리올, 폴리카르본산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  3. 제2항에 있어서, 상기폴리카르본산은 트리멜리트산이고, 상기 폴리올은 펜타에리스리톨, 글리세린, 솔비톨, 트리메틸올 프로판 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 성분 전체 중량에 대하여 상기 다관능 성분 10 내지 10,000 ppm을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르본산과 글리콜의 축중합물로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 2,6-디나프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 이소프탈레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  6. 제1항에 있어서, 상기 올레핀계 수지는 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 성분 30 내지 70 중량% 및 상기 제2 성분 30 내지 70 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  8. 제1항에 있어서, 상기 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유 100 중량%에 대하여 무기첨가제 0 내지 20 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  9. 제1항에 있어서, 상기 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 코어-쉬스 정심형태, 코어-쉬스 편심형태, 사이드-바이-사이드(side by side)형태 또는 분할형태인 것을 특징으로 하는 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  10. 다관능 성분을 포함하는 폴리에스테르계 수지를 혼합하여 제1 성분 조성물을 제조하는 단계;
    상기 제1 성분 조성물 및 폴리올레핀계 수지를 포함하는 제2 성분 조성물을 각각 별도의 압출기에 투입하여 용융하는 단계;
    상기 용융된 제1 성분 조성물 및 제2 성분 조성물을 복합방사 장치 내로 유입하여 복합섬유를 500 내지 1,500 m/분의 방사속도로 방사하는 단계; 및
    상기 방사된 복합섬유를 2 내지 6 배율로 연신하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유로 제조된 부직포.
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KR20190009036A (ko) * 2017-07-18 2019-01-28 주식회사 휴비스 가공성이 우수한 부직포 바인더용 섬유제조방법
KR20220022695A (ko) * 2020-08-19 2022-02-28 도레이첨단소재 주식회사 위생재용 열접착성 심초형 복합섬유, 이를 포함하는 부직포 및 이의 제조방법

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