KR20140144723A - 부직포 및 부직포의 제조방법 - Google Patents

부직포 및 부직포의 제조방법 Download PDF

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KR20140144723A
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타가요시 코니시
토시오 히라오카
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유니챰 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 부피가 크고 강도가 높은, 열팽창성 입자를 포함하는 부직포 및 그 부직포의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 부직포의 제조방법은, 섬유와 물을 포함한 제 1 초지 원료를, 벨트 상에 공급하여 벨트 상에 제 1 지층(紙層)을 형성하는 공정(12)과, 제 1 지층에 고압 수류를 분사하여, 기계 방향으로 연장되는 홈부를 표면에 형성하는 공정(13, 14)과, 섬유와 열팽창성 입자와 물을 포함한 제 2 초지 원료를 시트화하여 제 2 지층을 형성하는 공정(16, 17)과, 제 1 지층과 제 2 지층을 적층하여 제 3 지층을 형성하는 공정(15, 17)과, 제 3 지층을 건조하는 공정(19)과, 제 3 지층에 고압 수증기를 분사하여, 열팽창성 입자를 팽창시키는 공정(20, 21)을 포함한다. 본 발명의 부직포는, 종방향으로 연이어 존재하며, 횡방향으로 나란한 복수의 홈부를 가지며, 섬유를 포함하는 제 1 층을 일방의 면에 구비하고, 팽창된 열팽창성 입자와 섬유를 포함하는 제 2층을 타방의 면에 구비한다.

Description

부직포 및 부직포의 제조방법{NONWOVEN FABRIC AND PRODUCTION METHOD FOR NONWOVEN FABRIC}
본 발명은, 부직포에 관한 것으로서, 특히 와이프(wipes)의 사용, 또는 흡수성 물품의 사용에 적합한 부직포에 관한 것이다. 또, 본 발명은, 상기 부직포의 제조 방법에 관한 것이다.
펄프 섬유층에 균일하게 분산 유지된 발포체(發泡體) 입자를 포함하는 습식 초지(抄紙) 시트를 드라이어로 건조시킬 때에 발포체 입자를 발포시킴으로써 제작된 부피가 큰 초지가 종래 기술로서 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1~3).
일본 특허 공개 공보 H5－339898호 일본 특허 공개 공보 H10－88495호 일본 특허 공개 공보 제2000－34695호
특허 문헌 1~3에 기재되어 있는 종래의 초지의 제조 방법으로 제작한 부직포를 와이프(wipes), 흡수성 물품의 표면재 등에 사용할 경우, 부직포의 강도를 더 높게 할 필요가 있는 경우가 있다. 이에, 본 발명은, 열팽창성 입자를 포함하는 부직포에 있어서, 부피가 크고 강도가 높은 부직포 및 그 부직포의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 이하의 구성을 채용하였다.
즉, 본 발명의 부직포의 제조 방법은, 섬유와 물을 포함한 제 1 초지 원료를, 일방향으로 이동하는 벨트 상에 공급하여, 상기 벨트상에 제 1 지층(紙層)을 형성하는 공정과, 제 1 지층에 고압 수류(水流)를 분사하여, 기계 방향으로 연장되는 홈부를 제 1 지층의 표면에 형성하는 공정과, 섬유와 열팽창성 입자와 물을 포함한 제 2 초지 원료를 시트화하여 제 2 지층(紙層)을 형성하는 공정과, 제 1 지층과 제 2 지층을 적층하여 제 3 지층을 형성하는 공정과, 제 3 지층을 건조하는 공정과, 증기 노즐로부터, 제 3 지층에 고압 수증기를 분사함으로써, 열팽창성 입자를 팽창시키는 공정을 포함한다.
또, 본 발명의 부직포는, 종방향과, 종방향에 교차하는 횡방향과, 종방향 및 횡방향에 대해 수직을 이루는 두께 방향과, 두께 방향에 대해 수직을 이루는 일방(一方)의 면과, 일방의 면에 대해 두께 방향으로 대향하는 타방(他方)의 면을 가지며, 종방향으로 연이어 존재(延在)하고, 횡방향으로 나란한 복수의 홈부를 가지며, 섬유를 포함하는 제 1 층을 일방의 면에 구비하며, 팽창된 열팽창성 입자와 섬유를 포함하는 제 2 층을 타방의 면에 구비한다.
본 발명에 의하면, 부피가 크고 강도가 높은, 열팽창성 입자를 포함하는 부직포를 얻을 수가 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 부직포의 제조 방법에 사용되는 부직포 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 고압 수류(水流) 노즐의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 고압 수류 노즐의 노즐 구멍의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는, 고압 수류에 의해 제 1 지층의 섬유끼리 교락(交絡)하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 고압 수류가 분사된 제 1 지층의 폭방향의 단면 개략도이다.
도 6은, 제 2 초지 원료에 포함되는 열팽창성 입자를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은, 제 2 지층을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은, 제 3 지층의 폭방향의 단면 개략도이다.
도 9는 고압 수증기 노즐의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 고압 수증기 노즐의 노즐 구멍의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은, 고압 수증기가 분사된 제 3 지층의 폭방향의 단면 개략도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태의 부직포의 제조 방법을 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 부직포의 제조 방법에 사용되는 부직포 제조 장치(1)를 설명하기 위한 도면이다.
제 1 초지 원료가 원료 공급 헤드(11)에 공급된다. 원료 공급 헤드(11)에 공급된 제 1 초지 원료는, 원료 공급 헤드(11)로부터 지층(紙層) 형성 컨베이어(12)의 지층 형성 벨트 상에 공급되고, 지층 형성 벨트 상에 퇴적된다. 지층 형성 벨트는, 증기가 통과할 수 있는 통기성(通氣性)을 갖는 지지체인 것이 바람직하다. 예컨대, 와이어 메쉬, 모포(毛布) 등을 지층 형성 벨트로서 사용할 수 있다.
원료 공급 헤드(11)에 공급되는 제 1 초지 원료는 섬유와 물을 포함한다. 제 1 초지 원료는, 예컨대 물속에 섬유를 분산시킨 섬유 현탁액이다. 제 1 초지 원료에 이용되는 섬유로서, 예컨대 섬유 길이 20㎜ 이하의 단섬유(短纖維)가 바람직하다. 이러한 단섬유로는, 예컨대 침엽수나 활엽수의 화학 펄프, 반(半)화학 펄프 및 기계 펄프 등의 목재 펄프, 이들 목재 펄프를 화학 처리한 머서화(mercerization) 펄프 및 가교 펄프, 마(痲)나 면 등의 비목재계 섬유 및 레이온 섬유 등의 재생섬유와 같은 셀룰로오스계 섬유, 그리고 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 폴리아미드 섬유와 같은 합성 섬유 등을 들 수 있다. 초지 원료에 이용하는 섬유는, 특히 목재 펄프, 비목재 펄프, 레이온 섬유 등의 셀룰로오스계 섬유가 바람직하다.
지층 형성 벨트 상에 퇴적된 제 1 초지 원료는 흡인 박스(13)에 의해 적절히 탈수되어, 제 1 지층(31)이 형성된다. 제 1 지층(31)은, 지층 형성 벨트상에 배치된 2대의 고압 수류 노즐(14)과, 지층 형성 벨트를 사이에 끼고 고압 수류 노즐(14)에 대향하는 위치에 배치된 2대의 흡인 박스(13)와의 사이를 통과한다. 고압 수류 노즐(14)은 제 1 지층(31)에 고압 수류를 분사한다. 흡인 박스(13)는 고압 수류 노즐(14)로부터 분사된 물을 흡인하여 회수한다. 고압 수류 노즐(14)로부터 고압 수류가 제 1 지층(31)에 분사되어, 제 1 지층(31)의 표면에 홈부가 형성된다.
고압 수류 노즐(14)의 일례를 도 2에 나타낸다. 고압 수류 노즐(14)은, 제 1 지층(31)의 폭방향(CD)으로 나란한 복수의 고압 수류(41)를 제 1 지층(31)을 향해 분사한다. 그 결과, 제 1 지층(31)의 표면에는, 제 1 지층(31)의 폭방향(CD)으로 나란하며, 기계 방향(MD)으로 연장되는 복수의 홈부(42)가 형성된다.
고압 수류 노즐(14)의 노즐 구멍의 일례를 도 3에 나타낸다. 고압 수류 노즐(14)의 노즐 구멍(141)은, 예컨대, 지층의 폭방향(CD)으로 일렬로 나란히 배치된다. 노즐 구멍(141)의 구멍 지름은, 바람직하게는 90~150㎛이다. 노즐 구멍(141)의 구멍 지름이 90㎛보다 작으면, 노즐이 막히기 쉬워지는 경우가 있다. 노즐 구멍(141)의 구멍 지름이 150㎛보다 크면, 처리 효율이 불량해지는 경우가 있다.
노즐 구멍(141)의 구멍 피치(폭방향(CD)으로 인접하는 구멍의 중심간 거리)는, 바람직하게는 0.5~1.0㎜이다. 노즐 구멍(141)의 구멍 피치가 0.5㎜보다 작으면, 노즐의 내압(耐壓)이 저하되어, 파손되는 경우가 있다. 또, 노즐 구멍(141)의 구멍 피치가 1.0㎜보다 크면, 섬유 교락(交絡)이 불충분해지는 경우가 있다.
제 1 지층(31)이 고압 수류를 받으면, 도 2에 나타내는 바와 같이 제 1 지층(31)에 홈부(42)가 형성된다. 또, 제 1 지층(31)이 고압 수류를 받으면, 제 1 지층(31)의 섬유끼리 교락(交絡)되어, 제 1 지층(31)의 강도가 높아진다. 제 1 지층(31)이 고압 수류를 받으면, 제 1 지층(31)의 섬유끼리 교락되는 원리를, 도 4를 참조하여 설명한다. 그러나, 이 원리는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 고압 수류 노즐(14)이 고압 수류(41)를 제 1 지층(31)에 분사하면, 고압 수류(41)는, 제 1 지층(31) 및 지층 형성 벨트(51)를 통과한다. 이로써 제 1 지층(31)의 섬유는, 고압 수류(41)가 지층 형성 벨트(51)를 통과하는 부분(52)을 향해 끌려 들어가게 된다. 그 결과, 제 1 지층(31)의 섬유가, 고압 수류(41)가 지층 형성 벨트(51)를 통과하는 부분(52)을 향해 모이며, 이로써 섬유끼리 교락(交絡)되게 된다.
제 1 지층(31)의 섬유끼리 교락됨에 따라 제 1 지층(31)의 강도는 높아진다. 이로써, 이후의 공정에서, 고압 수증기를 지층에 분사하여도, 지층에 구멍이 뚫리거나 지층이 찢어지거나, 그리고 날리거나 하는 일이 적게 된다. 또, 초지 원료에 지력(紙力) 증강제를 첨가하지 않아도 제 1 지층(31)의 습윤 강도를 증가시킬 수가 있다.
2대의 고압 수류 노즐(14)과, 2대의 흡인 박스(13)의 사이를 통과한 후의 제 1 지층(31)의 폭방향 단면(斷面)의 개략도를 도 5에 나타낸다. 고압 수류에 의해 제 1 지층(31)의 표면에 홈부(42)가 형성된다. 고압 수류가 분사된 면의 반대측의 면에는, 지층 형성 벨트의 패턴에 대응하는 패턴(도시생략)이 형성된다.
그 후, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 지층(31)은 지층 반송 컨베이어(15)에 전사(轉寫)된다. 그리고, 제 1 지층(31)에, 제 2 지층(32)이 적층되며, 제 3 지층(33)이 형성된다.
제 2 지층(32)은, 이하와 같이 하여 제작된다. 회전하는 원형 망(17)이 설치되어 있는 초조 탱크(抄造槽, papermaking tank; 16) 내에, 제 2 초지 원료를 공급한다. 제 2 초지 원료는, 물과 섬유와 열팽창성 입자를 포함한다. 제 2 초지 원료는, 예컨대 섬유 및 열팽창성 입자를 물속에 분산시킨 현탁액이다.
초조 탱크(16)에 공급되는 제 2 초지 원료에 이용되는 섬유로서, 제 1 초지 원료에 이용하는 섬유와 마찬가지로, 예컨대 섬유 길이 20㎜ 이하의 단섬유가 바람직하다. 이러한 단섬유로는, 예컨대 침엽수나 활엽수의 화학 펄프, 반화학 펄프 및 기계 펄프 등의 목재 펄프, 이들 목재 펄프를 화학 처리한 머서화(mercerization) 펄프 및 가교(架橋) 펄프, 마나 면 등의 비목재계 섬유 및 레이온 섬유 등의 재생섬유와 같은 셀룰로오스계 섬유, 그리고 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 폴리아미드 섬유와 같은 합성 섬유 등을 들 수 있다. 초지 원료에 이용되는 섬유는, 특히 목재 펄프, 비목재 펄프, 레이온 섬유 등의 셀룰로오스계 섬유가 바람직하다.
다음으로, 제 2 초지 원료에 포함되는 열팽창성 입자에 대해 설명한다. 도 6은, 제 2 초지 원료에 포함되는 열팽창성 입자를 설명하기 위한 개략도이다. 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 열팽창성 입자(60)는, 열가소성 수지의 쉘(shell, 殼; 61)과, 저(低)비점 용제가 봉입(封入)되어 있는 코어(core, 核; 62)로 이루어진다. 열팽창성 입자(60)의 쉘(61)에 이용되는 열가소성 수지로는, 염화 비닐리덴, 아크릴로니트릴, 아크릴산 에스테르, 메타크릴산 에스테르 등의 공중합체 등이 있다. 열팽창성 입자(60)의 코어(62)에 봉입되는 저비점 용제로는, 이소부탄, 펜탄, 석유 에테르, 헥산, 저비점 할로겐화 탄화수소, 메틸실란 등이 있다.
제 2 초지 원료에 포함되는 열팽창성 입자(60)의 비율은, 100 중량부의 섬유에 대하여, 바람직하게는 1~40 중량부이며, 더 바람직하게는 3~20 중량부이다. 제 2 초지 원료에 포함되는 열팽창성 입자(60)의 비율이, 100 중량부의 섬유에 대해, 1 중량부보다 작으면, 제 2 초지 원료로부터 형성된 지층을 포함하는 후술하는 지층이 충분히 팽창하지 않는 경우가 있다. 또, 제 2 초지 원료에 포함되는 열팽창성 입자(60)의 비율을, 100 중량부의 섬유에 대해, 40 중량부보다 크게 하여도, 40 중량부인 경우에 비해, 제 2 초지 원료로부터 형성된 지층을 포함하는 후술하는 지층의 팽창의 정도가 변하지 않는 경우가 있다.
열팽창 입자(60)의 열팽창 전의 평균 입경(粒徑)은, 바람직하게는 5~30㎛이며, 보다 바람직하게는 8~14㎛이다. 열팽창성 입자(60)를 가열하면, 열가소성 수지의 쉘(61)은 연화(軟化)되는 동시에 코어(62)에 봉입되어 있는 저비점 용제가 기화(氣化)된다. 이로써, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 열팽창성 입자(60)는, 체적이 보다 큰 중공(中空)의 열팽창성 입자(60')로 팽창된다. 열팽창성 입자(60)를 가열한 후의 열팽창성 입자(60')의 체적은, 팽창되기 전의 열팽창성 입자(60)의 체적에 비해, 바람직하게는 20~125배이며, 보다 바람직하게는 50~80배이다. 제 2 초지 원료에 포함되는 열팽창성 입자(60)로서, 마츠모토 마이크로스피어(Matsumoto Microsphere)(F－36, F－30D, F－30GS, F－20D, F－50D, F－80D)(마츠모토 유시 세이야쿠 가부시키가이샤 제품), 엑스판셀(Expancel)(WU, DU)(스웨덴 제조, 판매원 재팬 필라이트 가부시키가이샤) 등을 사용할 수 있다. 그러나, 제 2 초지 원료에 포함되는 열팽창성 입자(60)로서, 사용 가능한 열팽창성 입자는, 상술한 열팽창성 입자로 한정되지 않는다.
제 2 초지 원료에 포함되는 섬유에 대한 열팽창 입자의 정착을 양호하게 하기 위하여, 제 2 초지 원료는, 파이렉스 RC－104(메이세이 카가쿠 고교 가부시키가이샤 제품, 양이온 변성 아크릴계 집합체), 파이렉스 m(메이세이 카가쿠 고교 가부시키가이샤 제품, 아크릴계 공중합체) 등의 정착제를 포함하여도 무방하다. 또, 제 2 초지 원료는, 음이온성, 비이온성, 양이온성 혹은 양성(兩性)의 제품 수율(收率) 향상제, 사이즈제(sizing agent) 등을 더 포함하여도 무방하다.
제 2 초지 원료를 시트화함으로써 제 2 지층을 형성한다. 예컨대, 도 1에 나타내는 바와 같이, 초조 탱크(16) 내에 공급된 제 2 초지 원료에 있어서의 열팽창성 입자가 정착한 섬유를, 회전하는 원형 망(17)에 흡인시켜, 제 2 지층(32)을 원형 망(17) 상에 형성하여도 무방하다. 도 7을 참조하여 제 2 지층(32)을 설명한다. 도 7은, 제 2 지층(32)을 설명하기 위한 개략도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 제 2 지층(32)에서는, 섬유(70) 내에 열팽창성 입자(60)가 분산되어 있다.
원형 망(17) 상에 형성된 제 2 지층(32)은, 지층 반송 컨베이어(15)에 전사되어 제 1 지층(31)으로 압축된다. 이로써, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제 2 지층(32)은, 제 1 지층(31)에 적층되고, 제 1 지층(31)과 제 2 지층(32)간의 적층 시트인 제 3 지층(33)이 형성된다. 도 8은, 제 3 지층(33)의 폭방향(CD)의 단면 개략도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제 3 지층(33)은 지층 반송 컨베이어(18)에 전사되고, 그 후, 건조 드라이어(19)에 전사된다.
건조 드라이어(19)는, 제 3 지층(33)을 가열하여 건조시킨다. 건조 드라이어(19)로는, 예컨대, 양키 드라이어(yankee dryer)가 이용된다. 건조 드라이어(19)는, 회전하는 원통형 드라이어를 포함하며, 원통형 드라이어의 표면은 증기 등에 의해 약 110℃로 가열된다. 건조 드라이어(19)는, 회전하는 원통형 드라이어의 표면에 제 3 지층(33)을 부착시켜, 제 3 지층(33)을 건조시킨다.
건조 드라이어(19)는, 바람직하게는 10~80%, 보다 바람직하게는 20~80%, 더 바람직하게는 20~60%의 수분율이 되도록 제 3 지층(33)을 건조시킨다. 여기서, 수분율이란, 지층의 건조 질량을 100%로 했을 때의 지층에 함유되어 있는 물의 양이다.
제 3 지층(33)의 수분율이 10%보다 작으면, 제 3 지층(33)의 섬유간의 수소결합력이 강해지며, 이러한 섬유간의 강력한 수소결합에 의해 후술하는 고압 수증기에 의한 제 3 지층(33)의 팽창이 방해받는 경우가 있다. 한편, 제 3 지층(33)의 수분율이 80%보다 크면, 후술하는 고압 수증기에 의해 부여되는 열의 대부분이 수분의 증발에 사용되어, 열팽창성 입자에 충분한 열을 부여할 수 없는 경우가 있다. 또, 후술하는 고압 수증기에 의해 제 3 지층(33)을 소정의 수분율 이하로 건조시키기 위해 필요한 에너지가 매우 많아지는 경우가 있다.
건조 드라이어(19)의 원통형 드라이어의 표면에 제 3 지층(33)을 부착시킬 때, 제 3 지층(33)의 제 1 지층(31)이 설치되어 있는 면을 건조 드라이어(19)의 원통형 드라이어의 표면에 부착시키는 것이 바람직하다. 즉, 제 3 지층(33)을 가열하여 건조시킬 때의 가열면은, 제 1 지층(31)측의 면인 것이 바람직하다. 이로써, 건조 드라이어(19)의 열은, 제 3 지층(33)에 있어서의 제 1 지층(31)의 부분을 통과하여, 열팽창성 입자가 존재하는 제 2 지층(32)의 부분에 도달한다. 따라서, 제 3 지층(33)에 있어서의 제 2 지층(32)의 부분은 과도하게 뜨거워지지 않기 때문에, 건조 드라이어(19)에 의해 제 3 지층(33)이 건조되고 있을 때, 제 3 지층(33)의 제 2 지층(32)의 부분이 과도하게 건조되거나, 제 2 지층(32)의 부분 중의 열팽창성 입자가 팽창하거나 하는 것을 억제할 수가 있다. 또, 제 3 지층(33)에 있어서의 제 1 지층(31)의 부분이 우선적으로 건조되기 때문에, 제 3 지층(33)에 있어서의 제 1 지층(31)의 부분의 섬유끼리의 수소결합이 강해져, 제 1 지층(31)의 부분의 강도가 높아진다.
다음으로, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 3 지층(33)은, 원통형 석션 드럼(20)의 메쉬 형상의 외주면 상으로 이동한다. 이 때, 석션 드럼(20)의 외주면의 상방에 배치된 1대의 증기 노즐(21)로부터 고압 수증기가 제 3 지층(33)에 분사된다. 석션 드럼(20)은 흡인 장치를 내장하고 있으며, 증기 노즐(21)로부터 분사된 수증기는 흡인 장치에 의해 흡인된다. 증기 노즐(21)로부터 분사된 고압 수증기의 열에 의해, 제 3 지층(33) 중의 열팽창성 입자는 팽창하여, 제 3 지층(33)의 부피는 커진다.
고압 수증기를 분사하는 제 3 지층(33)의 면은, 제 2 지층(32)이 배치되어 있는 면인 것이 바람직하다. 고압 수증기가 제 3 지층(33)의 열팽창성 입자(60)에 직접 닿기 때문에, 열팽창성 입자(60)에 높은 열량을 순간적으로 부여할 수가 있다. 이로써, 제 3 지층(33)이 건조되어 제 3 지층(33)의 섬유간의 수소결합력이 강력해지기 전에, 열팽창성 입자(60)를 빠르게 팽창시킬 수가 있다. 또, 제 3 지층(33)의 제 1 지층(31) 부분의 섬유는, 고압 수증기에 의해 풀어지는 경우가 적어지게 되므로, 고압 수증기를 제 3 지층(33)에 분사하여도 제 1 지층(31) 부분의 강도를 유지할 수가 있다.
증기 노즐(21)로부터 분사되는 고압 수증기는, 100%의 물로 이루어지는 수증기여도 무방하고, 공기 등의 다른 기체를 포함한 수증기여도 무방하다. 그러나, 증기 노즐(21)로부터 분사되는 고압 수증기는, 100%의 물로 이루어지는 수증기인 것이 바람직하다.
고압 수증기의 온도는, 바람직하게는, 열팽창성 입자(60)의 쉘(61)이 연화되어 열팽창성 입자(60)가 팽창하는 온도 이상의 온도이다. 또, 열팽창성 입자(60)는, 소정 온도 이상이 되면 수축하므로, 고압 수증기의 온도는, 바람직하게는, 열팽창성 입자(60)가 수축하는 온도 이하의 온도이다. 따라서, 고압 수증기의 온도는, 사용되는 열팽창성 입자(60)에 따라, 적절히 선택된다. 예컨대, 고압 수증기의 온도는, 140~190℃이다. 또한, 증기 노즐(21)로부터 분사되는 고압 수증기의 온도는, 후술하는 고압 수증기의 증기압력과 상관관계가 있으므로, 고압 수증기의 증기압력을 측정함으로써 고압 수증기의 온도를 측정할 수가 있다.
석션 드럼(20)의 상방에 배치된 증기 노즐(21)의 일례를 도 9에 나타낸다. 증기 노즐(21)은, 기계 방향(MD) 및 제 3 지층(33)의 폭방향(CD)으로 나란한 복수의 고압 수증기(81)를 제 3 지층(33)을 향해 분사한다. 그 결과, 제 3 지층(33)은 팽창하며, 제 3 지층(33)의 부피는 커진다.
도 10은, 증기 노즐(21)의 노즐 구멍(211)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 10에 나타내는 증기 노즐(21)과 같이, 폭방향(CD)으로 나란한 복수의 노즐 구멍(211)의 노즐 구멍 라인(列)이, 기계 방향(MD)으로 6열로 배열된다. 도 9에서는, 고압 수증기(81)를 보기 쉽게 하기 위하여, 제 3 지층(33)의 폭방향(CD)으로 나란한 복수의 고압 수증기(81)를, 기계 방향(MD)으로 3열 배열하였으나, 실제로는 6열이 배열된다. 또한, 폭방향(CD)으로 나란한 복수의 노즐 구멍이, 기계 방향(MD)으로 배열되는 열의 수는, 바람직하게는 4 이상이며, 6으로 한정되지 않는다. 폭방향(CD)으로 나란한 복수의 노즐 구멍을, 기계 방향(MD)으로 4열 이상 나란히 배치함으로써, 제 3 지층(33)의 기계 방향(MD)의 이동 속도가 빠른 경우라 하더라도, 열팽창성 입자가 팽창하기에 충분한 열량을, 고압 수증기에 의해 제 3 지층(33)에 부여할 수가 있다. 이로써, 부직포의 생산 효율을 높일 수가 있다. 복수의 고압 수증기 노즐을 기계 방향(MD)으로 나란히 배치함으로써, 폭방향(CD)으로 나란한 복수의 노즐 구멍을, 기계 방향(MD)으로 4열 이상 나란히 배치하도록 하여도 무방하다.
증기 노즐(21)의 노즐 구멍의 구멍 지름은, 바람직하게는 100~250㎛이다. 노즐 구멍의 구멍 지름이 100㎛보다 작으면, 에너지가 부족하여, 열팽창성 입자를 충분히 가열할 수 없는 경우가 있다. 또, 증기 노즐(21)의 구멍 지름이 250㎛보다 크면, 제 3 지층(33)에 부여되는 에너지가 지나치게 커져, 제 3 지층(33)의 손상이 지나치게 커지는 경우가 있다.
노즐 구멍의 구멍 피치(폭방향(CD)으로 인접하는 노즐 구멍의 중심간의 거리)는, 바람직하게는 0.5~1.0㎜이다. 노즐 구멍의 구멍 피치가 0.5㎜보다 작으면, 증기 노즐(21)의 내압이 저하되어, 파손이 생길 우려가 있다. 또, 노즐 구멍의 구멍 피치가 1.0㎜보다 크면, 가열이 불충분한 영역이 제 3 지층(33)에 생기는 경우가 있다. 이로써, 제 3 지층(33)에 부피의 편차가 커지는 경우가 있다.
증기 노즐(14)로부터 분사되는 고압 수증기의 증기압력은, 바람직하게는 0.4~1.5MPa이다. 고압 수증기의 증기압력이 0.4MPa보다 작으면, 제 3 지층(33) 중의 열팽창성 입자(60)에 고압 수증기가 충분히 닿지 않아, 열팽창성 입자(60)가 충분히 가열되지 않는 경우가 있다. 또, 고압 수증기의 증기압력이 1.5MPa보다 크면, 제 3 지층(33)에 구멍이 뚫리거나, 제 3 지층(33)이 찢어지거나, 그리고 날리거나 하는 경우가 있다.
도 11은, 고압 수증기가 분사된 제 3 지층(33)의 폭방향(CD)의 단면 개략도이다. 제 3 지층(33)은, 종방향과, 종방향에 교차하는 횡방향과, 종방향 및 횡방향에 대해 수직을 이루는 두께 방향과, 두께 방향에 대해 수직을 이루는 일방(一方)의 면과, 일방의 면에 대해 두께 방향으로 대향하는 타방(他方)의 면을 가지며, 종방향으로 연이어 존재하고, 횡방향으로 나란한 복수의 홈부(42)를 가지며, 섬유를 포함하는 제 1 지층(31)을 일방의 면에 구비하고, 팽창된 열팽창성 입자와 섬유를 포함하는 제 2 지층(32)을 타방의 면에 구비한다. 여기서, 종방향은 기계 방향(MD)(도 9 참조)에 대응하고, 횡방향은 폭방향(CD)에 대응한다.
고압 수증기에 의해 열팽창성 입자가 팽창했기 때문에, 도 8에 나타내는 고압 수증기를 분사하기 전의 제 3 지층(33)에 있어서의 제 2 지층(32)의 부분에 비해, 고압 수증기를 분사한 후의 제 3 지층(33)에 있어서의 제 2 지층(32)의 부분은 두꺼워진다. 이로써, 도 8에 나타내는 고압 수증기를 분사하기 전의 제 3 지층(33)에 비해, 고압 수증기를 분사한 후의 제 3 지층(33)의 부피를 30% 이상 크게 할 수가 있다.
또, 제 3 지층(33) 중, 제 1 지층(31)의 부분은 고압 수류가 분사되어 강도가 강해져 있는 부분이다. 한편, 제 2 지층(32)의 부분은, 열팽창성 입자가 팽창함에 따라 섬유가 풀어져 강도가 약해져 있지만, 두께가 커져 있는 부분이다. 이와 같이, 제 3 지층(33)에 강도가 강한 부분(31)과 강도는 약하지만 부피는 큰 부분(32)을 형성함으로써, 제 3 지층(33)에 있어서 강도와 부피간의 균형을 이룰 수가 있다. 즉, 이로써, 부피가 크고, 강도가 높은 지층(紙層)(33)을 형성할 수가 있다. 이를 위해서는, 제 2 지층(32)의 부분의 두께는 제 1 지층(31)의 부분의 두께의 2배 이상인 것이 바람직하다.
또한, 제 1 지층(31)과 제 2 지층(32)의 사이에, 1 이상의 다른 층을 설치하여도 무방하다. 이 경우에도 제 1 지층(31)의 부분과 제 2 지층(32)의 부분에 의해, 부피가 크고, 강도가 높은 지층을 형성할 수가 있다.
부직포의 부피가 커지면, 부직포를 사용하여 대상물을 닦았을 때의 부직포의 오염을 포착(捕捉)하는 능력이 높아진다. 따라서, 제 3 지층(33)의 매우 커진 부피에 의해, 부직포의 닦기 성능은 개선된다. 또, 부직포에 있어서의 물을 축적하기 위한 공간이 증가하기 때문에, 부직포의 보수성(保水性)도 향상된다.
석션 드럼(20)에 내장된 흡인 장치에 의해, 제 3 지층(33)은 석션 드럼(20)에 흡인된다. 석션 드럼(20)이 제 3 지층(33)을 흡인하는 흡인력은, 바람직하게는 -5~－12kPa이다. 석션 드럼(20)의 흡인력이 -5kPa보다 작으면 증기를 전부 흡인하지는 못하여 뿜어나오는 일이 발생하는 경우가 있다. 또, 석션 드럼(20)의 흡인력이 -12kPa보다 크면 석션 내에 대한 섬유 탈락이 많아지는 경우가 있다.
증기 노즐(21)의 선단과 제 3 지층(33)의 표면 사이의 거리는, 바람직하게는 1.0~10㎜이다. 증기 노즐(21)의 선단과 제 3 지층(33)의 표면 사이의 거리가 1.0㎜보다 작으면, 제 3 지층(33)에 구멍이 뚫리거나, 제 3 지층(33)이 찢어지거나, 날리거나 하는 경우가 있다. 또, 증기 노즐(21)의 선단과 제 3 지층(33)의 표면 사이의 거리가 10㎜보다 크면, 고압 수증기가 분산되어, 제 3 지층(33) 중의 열팽창성 입자에 열을 부여하는 능률이 악화되는 경우가 있다.
고압 수증기를 분사한 후의 제 3 지층(33)의 수분율은, 바람직하게는 40% 이하이며, 더 바람직하게는 30% 이하이다. 고압 수증기를 분사한 후의 제 3 지층(33)의 수분율이 40%보다 크면, 후술하는 건조 드라이어에 의한 건조에 의해 제 3 지층(33)의 수분율을 5% 이하로 하기가 어려운 경우가 있다. 또, 후술하는 건조 드라이어 외에, 추가적인 건조가 더 필요하게 되어, 부직포의 제조 효율이 불량해지는 경우가 있다.
그 후, 도 1에 나타내는 바와 같이, 건조 드라이어(22)에 전사된다. 건조 드라이어(22)는, 고압 수증기를 분사한 제 3 지층(33)을, 최종 제조물인 부직포가 될 때까지 건조한다. 건조 드라이어(22)로는, 예컨대, 양키 드라이어가 이용된다. 건조 드라이어(22)는, 증기에 의해 약 150℃로 가열된 원통형 드라이어의 표면에 제 3 지층(33)을 부착시켜, 제 3 지층(33)을 건조시킨다.
건조 드라이어(22)를 통과한 후의 제 3 지층(33)은 충분히 건조되어 있을 필요가 있다. 구체적으로는, 건조 드라이어(22)를 통과한 후의 제 3 지층(33)의 수분율은, 바람직하게는 5% 이하이다. 또한, 고압 수증기를 분사한 직후의 제 3 지층(33)의 수분율이 5% 이하인 경우, 고압 수증기를 분사한 제 3 지층(33)을, 건조 드라이어(22) 등을 사용하여 더 건조시키지 않아도 된다.
건조된 제 3 지층(33)(부직포)은, 권취기(捲取機)(23)에 권취된다.
이상과 같이 제작한 부직포를 소정 치수로 재단함으로써, 상기 부직포를 건조 와이프(wipes)로서 사용할 수가 있다. 또, 이상과 같이 제작한 부직포를 소정 치수로 재단하고, 재단한 부직포에 약액을 함침(含浸)시킴으로써, 상기 부직포를 습윤 와이프(wet wipes)로서 사용할 수가 있다. 상술한 바와 같이 지층(紙層)의 부피가 커짐에 따라 부직포의 오염을 포착하는 능력이 향상되므로, 상기 부직포로부터 제작된 와이프(wipes)는, 오염물을 잘 닦아낼 수가 있다. 부직포의 제 1 지층(31)의 부분은 강도가 높기 때문에, 부직포의 제 1 지층(31)의 부분으로 대상물을 닦아냄으로써, 대상물을 닦아냈을 때에 부직포 표면의 섬유가 탈락하는 것을 억제할 수가 있다. 또, 이상과 같이 제작한 부직포는, 부피가 커짐에 따라, 부직포의 촉감이 양호해지므로, 사람이나 동물의 몸을 닦기 위한 와이프로서 적합한 부직포이다. 또한, 이상과 같이 제작한 부직포는, 부피가 큼에 따라, 많은 물을 보유할 수 있으므로, 습식(濕式) 와이프에 적합하다.
또, 이상과 같이 제작한 부직포의 제 1 지층의 부분을 탑 시트(top sheet)로서 사용하고, 제 2 지층의 부분을 흡수체로서 사용함으로써, 그 부직포를 팬티라이너 등의 흡수성 물품에 사용할 수가 있다. 그 부직포를 흡수성 물품에 사용함으로써, 특히 슬림형 흡수성 물품을 제작할 수가 있다.
이상의 설명은 어디까지나 일례이며, 발명은, 상기의 실시 형태에 의해 한정되는 것은 결코 아니다.
[실시예]
이하, 실시예에 근거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에 있어서, 증기 분사전 지층 수분율, 제 1 지층의 평량(坪量, 기본 중량, 단위면적당 중량), 제 2 지층의 평량, 제 3 지층의 평량, 건조 두께, 밀도, 제 1 지층의 겉보기 두께, 제 2 지층의 겉보기 두께, 가압 후 두께, 습윤 두께, 건조 인장 강도, 습윤 인장 강도, 물 흡수량 및 마찰 견뢰도(堅牢度)를, 이하와 같이 하여 측정하였다.
(증기 분사 전 지층 수분율)
건조 드라이어(19)로 건조한 지층으로부터 30㎝×30㎝ 사이즈의 샘플편을 샘플링하여, 그 샘플편의 중량(W1)을 측정하였다. 그 후, 샘플편을 105℃의 항온조에 1시간 정치(靜置)하여 건조시킨 후, 중량(D1)을 측정하였다. 증기 분사 전 지층 수분율은, N=10으로의 측정치의 평균치이다.
증기 분사 전 지층 수분율 = (W1－D1)/W1×100(%)
(제 1 지층, 제 2 지층 및 제 3 지층의 평량)
제 1 지층의 평량, 제 2 지층의 평량 및 제 3 지층의 평량은 이하와 같이 하여 측정하였다. 우선, 제 2 지층을 형성하지 않고 제 1 지층만을 부직포 제조 장치의 라인(line)으로 이송하였다. 그리고, 건조 드라이어(19)로 건조시킨, 고압 수증기를 분사하기 전의 제 1 지층으로부터 30㎝×30㎝ 사이즈의 측정용 시료를 샘플링하고, 샘플링한 측정용 시료의 중량을 측정함으로써, 제 1 지층의 평량을 산출하였다. 실시예 및 비교예에 있어서의 제 1 지층의 평량은 10개의 측정용 시료의 평균치이다. 다음으로, 제 1 지층 및 제 2 지층을 형성하여, 제 3 지층을 부직포 제조 장치의 라인으로 이송하였다. 그리고, 건조 드라이어(19)로 건조시킨, 고압 수증기를 분사하기 전의 제 3 지층으로부터 30㎝×30㎝ 사이즈의 측정용 시료를 샘플링하고, 샘플링한 측정용 시료의 중량을 측정함으로써, 제 3 지층의 평량을 산출하였다. 실시예 및 비교예에 있어서의 제 3 지층의 평량은 10개의 측정용 시료의 평균치이다. 제 2 지층의 평량은, 제 3 지층의 평량으로부터 제 1 지층의 평량을 뺌으로써 산출하였다.
(건조 두께)
제조한 부직포로부터 10㎝×10㎝ 사이즈의 측정용 시료를 샘플링하였다. 15㎠의 측정자를 구비한 두께계(가부시키가이샤 다이에이 카가쿠 세이키 세이사쿠쇼 제품. 타입 FS-60DS)를 사용하여, 3gf/㎠의 측정 하중의 측정 조건으로, 측정용 시료의 두께를 측정하였다. 1개의 측정용 시료에 대해 3개소(箇所)의 두께를 측정하여, 3개소의 두께의 평균치를 건조 두께로 하였다.
(밀도)
제조한 부직포로부터 10㎝×10㎝ 사이즈의 측정용 시료를 샘플링하였다. 측정용 시료의 중량을 측정하여, 상기 건조 두께로부터 부직포의 밀도를 산출하였다.
(제 1 지층 및 제 2 지층의 겉보기 두께)
상술한 제 1 지층의 평량을 측정하기 위해 사용한, 건조 드라이어(19)로 건조한, 고압 수증기를 분사하기 전의 제 1 지층으로부터 10㎝×10㎝ 사이즈의 측정용 시료를 샘플링하였다. 15㎠의 측정자를 구비한 두께계(가부시키가이샤 다이에이 카가쿠 세이키 세이사쿠쇼 제품. 타입 FS-60DS)를 사용하여, 3gf/㎠의 측정 하중의 측정 조건으로, 측정용 시료의 두께를 측정하였다. 1개의 측정용 시료에 대해 3개소의 두께를 측정하여, 3개소의 두께의 평균치를 제 1 지층의 겉보기 두께로 하였다. 다음으로, 상술한 제 3 지층의 평량을 측정하기 위해 사용한, 건조 드라이어(19)로 건조한, 고압 수증기를 분사하기 전의 제 3 지층으로부터 10㎝×10㎝ 사이즈의 측정용 시료를 샘플링하였다. 15㎠의 측정자를 구비한 두께계(가부시키가이샤 다이에이 카가쿠 세이키 세이사쿠쇼 제품. 타입 FS-60DS)를 사용하여, 3gf/㎠의 측정 하중의 측정 조건으로, 측정용 시료의 두께를 측정하였다. 1개의 측정용 시료에 대해 3개소의 두께를 측정하여, 3개소의 두께의 평균치를 제 3 지층의 겉보기 두께로 하였다. 그리고, 제 3 지층의 겉보기 두께로부터 제 1 지층의 겉보기 두께를 뺌으로써 제 2 지층의 겉보기 두께를 산출하였다.
(가압 후의 건조 두께)
제조한 부직포로부터 10㎝×10㎝ 사이즈의 측정용 시료를 샘플링하였다. 샘플링한 측정용 시료 위에 10㎝×10㎝의 바닥면을 갖는 1kg 중량의 추를 3분간 실어 측정용 시료를 3분간 가압하였다. 측정용 시료로부터 추를 없앤 후, 3분간 방치하였다. 그리고, 15㎠의 측정자를 구비한 두께계(가부시키가이샤 다이에이 카가쿠 세이키 세이사쿠쇼 제품. 타입 FS-60DS)를 사용하여, 3gf/㎠의 측정 하중의 측정 조건으로, 가압 후의 측정용 시료의 두께를 측정하였다. 1개의 측정용 시료에 대해 3개소의 두께를 측정하여, 3개소의 두께의 평균치를 가압 후의 건조 두께로 하였다.
(습윤 두께)
제조한 부직포로부터 10㎝×10㎝ 사이즈의 측정용 시료를 샘플링하였다. 측정용 시료의 질량의 4배가 되는 물을 측정용 시료에 함침(含浸)시켰다(함수 배율, 400%). 물을 함침한 측정용 시료를 10분간 방치한 후, 15㎠의 측정자를 구비한 두께계(가부시키가이샤 다이에이 카가쿠 세이키 세이사쿠쇼 제품. 타입 FS-60DS)를 사용하여, 3gf/㎠의 측정 하중의 측정 조건으로, 측정용 시료의 두께를 측정하였다. 1개의 측정용 시료에 대해 3개소의 두께를 측정하여, 3개소의 두께의 평균치를 습윤 두께로 하였다.
(건조 인장 강도)
제조한 부직포로부터, 길이 방향이 지층(紙層)의 기계 방향인 25㎜ 폭의 스트립(strip) 형상의 시험편(試驗片)과, 길이 방향이 지층의 폭방향인 25㎜ 폭의 스트립 형상의 시험편을 잘라내어, 측정용 시료를 제작하였다. 기계 방향 및 폭방향의 측정용 시료를, 최대 하중 용량이 50N인 로드 셀을 구비한 인장 시험기(시마즈 세이사쿠쇼 가부시키가이샤 제품, 오토 그래프 형식 AGS-1kNG)를 사용하여, 각각 3개의 측정용 시료에 대해, 100㎜의 시료 고정부간 거리(specimen grip distance), 100㎜/분의 인장 속도의 조건으로 인장 강도를 측정하였다. 기계 방향 및 폭방향의 측정용 시료의 각각 3개의 측정용 시료의 인장 강도의 평균치를 기계 방향 및 폭방향의 건조 인장 강도로 하였다.
(습윤 인장 강도)
제조한 부직포로부터 길이 방향이 지층의 기계 방향인 25㎜ 폭의 스트립(strip) 형상의 시험편과, 길이 방향이 지층의 폭방향인 25㎜ 폭의 스트립 형상의 시험편을 잘라내어, 측정용 시료를 제작하고, 측정용 시료의 질량의 2.5배의 물을 측정용 시료에 함침시켰다(함수 배율, 250%). 그리고, 기계 방향 및 폭방향의 측정용 시료를, 최대 하중 용량이 50N인 로드 셀을 구비한 인장 시험기(시마즈 세이사쿠쇼 가부시키가이샤 제품, 오토 그래프 형식 AGS-1kNG)를 사용하여, 각각 3개의 측정용 시료에 대해, 100㎜의 시료 고정부간 거리, 100㎜/분의 인장 속도의 조건으로 인장 강도를 측정하였다. 기계 방향 및 폭방향의 측정용 시료의 각각 3개의 측정용 시료의 인장 강도의 평균치를 기계 방향 및 폭방향의 습윤 인장 강도로 하였다.
(물 흡수량)
제조한 부직포로부터 10㎝×10㎝ 사이즈의 측정용 시료를 샘플링하였다. 측정용 시료의 질량을 측정한 후, 측정용 시료를 증류수 안에 1분간 침지하였다. 다음으로, 그물(80 메쉬) 위에 1분간 방치한 후, 그 측정용 시료의 질량을 측정하였다. 증류수에 침지한 후의 측정용 시료의 질량으로부터 증류수에 침지하기 전의 측정용 시료의 질량을 뺀 값을, 부직포 1㎡ 당의 값으로 환산하였다. 그 환산한 값이 물 흡수량이 된다.
(마찰 견뢰도(堅牢度))
마찰 견뢰도의 시험은, 플라스틱 필름- 및 시트-마찰 계수 시험 방법(JIS－K－7125：1999)을 응용하여 실시하였다. 제조한 부직포로부터 300㎜×200㎜ 사이즈의 측정용 시료를 샘플링하여, 마찰 계수 측정 장치(테스터 산교 가부시키가이샤 제품)의 테이블에, 측정하는 면(제 1 지층측의 면 또는 제 2 지층측의 면)이 위가 되도록 측정용 시료를 부착하였다. 이 때, 슬라이딩 편(片)의 이동 방향이, 측정용 시료의 200㎜의 길이의 방향이 되도록 측정용 시료를 배치하였다. 슬라이딩 판에 있어서의 측정용 시료에 접하는 면에 옷감 점착 테이프(No. 123(상품명을 기입해 주십시오), 니치반 가부시키가이샤 제품)를 부착하였다. 그리고, 30회/분의 마찰 왕복 속도 및 200g 하중의 조건으로, 측정용 시료의 표면에 찢김이 발생할 때까지 마찰 계수 측정을 행하였다. 이 측정용 시료의 표면에 찢김이 발생할 때까지 행한 마찰 계수 측정의 횟수가 마찰 견뢰도가 된다.
이하, 실시예 및 비교예의 제작 방법에 대해 설명한다.
(실시예 1)
본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 부직포 제조 장치(1)를 사용하여 실시예 1을 제작하였다. 50중량%의 침엽수 표백 크라프트 펄프(NBKP)와, 섬도(纖度)가 1.1dtex이며, 섬유 길이가 8㎜인 50 중량%의 레이온(다이와보 레이온 가부시키가이샤 제품, 코로나)을 포함하는 제 1 초지(抄紙) 원료를 제작하였다. 그리고, 원료 헤드를 사용하여 지층 형성 벨트(닛폰 필콘 가부시키가이샤 제품 OS80) 상에 제 1 초지 원료를 공급하고, 흡인 박스를 사용하여 제 1 초지 원료를 탈수해 제 1 지층을 형성하였다. 이 때의 제 1 지층의 지층 수분율은 80%였다. 그 후, 2대의 고압 수류 노즐을 사용하여 고압 수류를 제 1 지층에 분사하였다. 2대의 고압 수류 노즐을 사용하여 제 1 지층에 분사한 고압 수류의 고압 수류 에너지는 0.2846kW/㎡였다. 여기서, 고압 수류 에너지는 하기의 식으로부터 산출된다.
에너지량(kW/㎡) = 1.63×분사압력(kg/㎠)×분사유량(㎥/분)/처리속도(M/분)/60
여기서, 분사유량(입방(立方)M/분)=750×오리피스 개공(開孔) 총면적(㎡)×분사압력(kg/㎠)0.495
또, 고압 수류 노즐의 선단과 제 1 지층의 상면간의 거리는 10㎜였다. 또한 고압 수류 노즐의 노즐 구멍의 구멍 지름은 92㎛이며, 노즐 구멍의 구멍 피치는 0.5㎜였다.
그 후, 고압 수류가 분사된 제 1 지층을 지층 반송 컨베이어에 전사하였다.
37중량%의 침엽수 표백 크라프트 펄프(NBKP)와, 37중량%의 활엽수 표백 크라프트 펄프(LBKP)와, 20중량%의 열팽창성 입자(마츠모토 마이크로 스페어, 마츠모토 유시 세이야쿠 가부시키가이샤 제품, 입경 5~15㎛, 열팽창 개시 온도 75~85℃)와, 3.0 중량%의 열팽창성 입자 정착제(파이렉스 RC－104, 메이세이 카가쿠 고교 가부시키가이샤 제품, 양이온 변성 아크릴계 공중합체)와, 3.0중량%의 열팽창성 입자 정착제(파이렉스 m, 메이세이 카가쿠 고교 가부시키가이샤 제품, 아크릴계 공중합체)를 포함하는 제 2 초지 원료를 제작하였다. 그리고, 제 2 초지 원료를 초조 탱크 내에 공급하고, 제 2 초지 원료 중의 열팽창성 입자가 정착한 섬유를, 회전하는 원형 망에 흡인시켜, 제 2 지층을 원형 망 상에 형성하였다. 그 후, 원형 망 상에 형성된 제 2 지층을, 상술한 지층 반송 컨베이어에 전사한 제 1 지층에 적층하여 제 3 지층을 제작하였다.
다른 1대의 지층 반송 컨베이어에 제 3 지층을 전사한 후, 110℃로 가열한 양키 드라이어에 전사하여, 제 3 지층의 수분율이 60%가 되도록 제 3 지층을 건조시켰다.
다음으로, 1대의 증기 노즐을 사용하여 고압 수증기를 제 3 지층에 있어서의 제 2 지층측의 면에 분사하였다. 이 때의 고압 수증기의 증기압력은 0.7MPa이며, 증기 온도는 175℃였다. 또, 증기 노즐의 선단과 지층의 표면 사이의 거리는 2.0㎜였다. 증기 노즐의 노즐 구멍은, 기계 방향(MD)으로 6열로 배열하였다. 또한, 증기 노즐의 노즐 구멍의 구멍 지름은 200㎛이며, 구멍 피치는 1.0㎜였다. 또, 석션 드럼이 지층을 흡인하는 흡인력은, －5.0kPa였다. 석션 드럼의 외주에는 스테인리스제의 개공 슬리브(sleeve)를 사용하였다.
그리고, 150℃로 가열한 양키 드라이어에 제 3 지층을 전사하여, 5% 이하의 수분량으로 건조시켰다. 건조시킨 지층이 실시예 1이 된다.
(실시예 2)
실시예 2는, 고압 수증기의 증기 온도를 140℃로 하고 증기압력을 0.4MPa로 한 점을 제외하고, 실시예 1의 제조 방법과 같은 방법에 의해 제조되었다.
(실시예 3)
실시예 3은, 제 1 지층의 평량이 15g/㎡가 되도록 제 1 초지 원료의 섬유 농도를 조정한 점을 제외하고, 실시예 1의 제조 방법과 같은 방법에 의해 제조되었다.
(실시예 4)
실시예 4는, 고압 수증기를 분사하기 전의 제 3 지층의 수분율이 20%가 되도록 제 3 지층을 건조시킨 점을 제외하고, 실시예 1의 제조 방법과 같은 방법에 의해 제조되었다.
(비교예 1)
비교예 1은, 제 2 지층을 형성하지 않고, 제 1 지층만으로 부직포를 제작한 점 및 고압 수증기를 분사하지 않은 점을 제외하고, 실시예 1의 제조 방법과 같은 방법에 의해 제조되었다.
(비교예 2)
비교예 2는, 제 1 지층을 형성하지 않고, 제 2 지층만으로 부직포를 제작한 점을 제외하고, 실시예 1의 제조 방법과 같은 방법에 의해 제조되었다.
(비교예 3)
비교예 3은, 제 1 지층을 형성하지 않고, 제 2 지층만으로 부직포를 제작한 점, 고압 수증기의 증기 온도를 115℃로 하고 증기압력을 0.2MPa로 한 점, 증기 노즐의 노즐 구멍을 기계 방향(MD)으로 3열로 배열한 점, 증기 노즐의 노즐 구멍의 구멍 지름을 300㎛로 한 점 및 구멍 피치를 2.0㎜로 한 점을 제외하고, 실시예 1의 제조 방법과 같은 방법에 의해 제조되었다.
이상의 실시예 및 비교예의 원료를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00001
이상의 실시예 및 비교예의 제조 조건을 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure pct00002
이상의 실시예 및 비교예의, 증기 분사 전 지층 수분율, 제 1 지층의 평량, 제 2 지층의 평량, 제 3 지층의 평량, 건조 두께, 밀도, 제 1 지층의 겉보기 두께, 제 2 지층의 겉보기 두께, 가압 후 두께, 건조 두께에 대한 가압 후 두께의 비율, 습윤 두께 및 건조 두께에 대한 습윤 두께의 비율을 표 3에 나타낸다.
[표 3]
Figure pct00003
이상의 실시예 및 비교예의, 건조 인장 강도, 습윤 인장 강도, 물 흡수량 및 마찰 견뢰도를 표 4에 나타낸다.
[표 4]
Figure pct00004
(1) 실시예 1~4와 비교예 1의 비교
실시예 1~4의 건조 두께는, 모두 0.82㎜ 이상이었다. 한편, 비교예 1의 건조 두께는 0.23㎜였다. 비교예 1의 평량은, 20g/㎡로, 실시예 1~4의 2분의 1 정도이기 때문에, 실시예 1~4와 평량을 맞추기 위하여, 비교예 1의 두께를 2배로 하여도 비교예 1의 두께는 0.46㎜이다. 이것으로부터, 열팽창성 입자를 포함하는 제 2 지층을 설치함으로써 부직포의 부피를 매우 크게 할 수 있음을 알 수 있었다. 또, 비교예 1의 물 흡수량은 실시예 1~4의 물 흡수량에 비해 매우 작다. 이것으로부터, 열팽창성 입자를 포함하는 제 2 지층을 설치함으로써 부직포의 물 흡수량을 매우 크게 할 수 있음을 알 수 있었다.
(2) 실시예 1~4와 비교예 2 및 3의 비교
실시예 1~4의 건조 인장 강도 및 습윤 인장 강도에 비해 비교예 2 및 3의 건조 인장 강도 및 습윤 인장 강도는, 매우 낮다. 이것으로부터, 제 1 지층을 설치함으로써, 열팽창성 입자를 포함하는 부직포의 강도가 매우 높아짐을 알 수 있었다. 또, 실시예 1~4의 제 1 지층측의 면의 마찰 견뢰도에 비해 비교예 2 및 3의 마찰 견뢰도는, 매우 낮다. 이것으로부터, 제 1 지층을 설치함으로써, 열팽창성 입자를 포함하는 부직포의 마찰 견뢰도가 매우 높아짐을 알 수 있었다.
(3) 실시예 2와 비교예 3의 비교
실시예 2와 비교예 3을 비교함으로써, 부직포가 습윤 상태가 되어도 높은 부피를 유지할 수 있도록 하기 위해서는, 고압 수증기의 증기압력이 0.2MPa보다 크고, 증기 노즐의 노즐 구멍의 구멍 지름이 300㎛보다 작고, 증기 노즐의 노즐 구멍의 구멍 피치가 2㎜보다 작으며 폭방향(CD)으로 나란한 복수의 노즐 구멍의 기계 방향(MD)으로 나란한 열의 수는 4 이상인 것이 바람직함을 알 수 있었다.
(4) 실시예 1~4
실시예 1~4로부터, 제 1 지층측의 면에 있어서의 마찰 견뢰도는, 제 2 지층측의 면에 있어서의 마찰 견뢰도의 2배 이상임을 알 수 있었다.
(5) 실시예 1과 비교예 1 및 비교예 2
비교예 1의 물 흡수량은, 실시예 1의 제 1 지층의 부분의 물 흡수량을 나타내며, 비교예 2의 물 흡수량은, 실시예 1의 제 2 지층의 부분의 물 흡수량을 나타내고 있다고 볼 수 있다. 따라서, 실시예 1의 제 2 지층의 부분의 물 흡수량은, 실시예 1의 제 1 지층의 부분의 물 흡수량의 2배 이상임을 알 수 있었다.
1; 부직포 제조 장치
11; 원료 공급 헤드
12; 지층(紙層) 형성 컨베이어
13; 흡인 박스
14; 고압 수류(水流) 노즐
15, 18; 지층 반송 컨베이어
16; 초조 탱크(抄造槽, papermaking tank)
17; 원형 망
19, 22; 건조 드라이어
20; 석션 드럼
21; 증기 노즐
23; 권취기(捲取機)
31; 제 1 지층(紙層)
32; 제 2 지층
33; 제 3 지층
41; 고압 수류
42; 홈부
51; 지층 형성 벨트
60, 60'; 열팽창성 입자
61; 쉘(shell, 殼)
62; 코어(core, 核)
70; 섬유
81; 고압 수증기

Claims (12)

  1. 섬유와 물을 포함한 제 1 초지 원료를, 일방향으로 이동하는 벨트 상에 공급하여, 상기 벨트 상에 제 1 지층(紙層)을 형성하는 공정과,
    상기 제 1 지층에 고압 수류를 분사하여, 기계 방향으로 연장되는 홈부를 상기 제 1 지층의 표면에 형성하는 공정과,
    섬유와 열팽창성 입자와 물을 포함한 제 2 초지 원료를 시트화하여 제 2 지층을 형성하는 공정과,
    상기 제 1 지층과 상기 제 2 지층을 적층하여 제 3 지층을 형성하는 공정과,
    상기 제 3 지층을 건조하는 공정과,
    증기 노즐로부터, 상기 제 3 지층에 고압 수증기를 분사함으로써, 상기 열팽창성 입자를 팽창시키는 공정을 포함하는 부직포의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열팽창성 입자를 팽창시키는 공정은, 상기 증기 노즐로부터, 상기 제 3 지층의 상기 제 2 지층측의 면에 고압 수증기를 분사하는, 부직포의 제조 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 3 지층을 건조하는 공정은, 상기 제 3 지층의 상기 제 1 지층측의 면을 가열함으로써 상기 제 3 지층을 건조하는, 부직포의 제조 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 지층을 건조시키는 공정은, 상기 제 3 지층의 수분율이 10~80%가 되도록 상기 제 3 지층을 건조시키는, 부직포의 제조 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증기 노즐의 노즐 구멍의 노즐 피치는 0.5~1.0㎜인, 부직포의 제조 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증기 노즐의 노즐 구멍의 구멍 지름은 100~250㎛인, 부직포의 제조 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고압 수증기의 증기압력이 0.4~1.5MPa인, 부직포의 제조 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증기 노즐은, 폭방향으로 나란한 노즐 구멍의 노즐 구멍 열(列)을 기계 방향으로 4열 이상 구비하는, 부직포의 제조 방법.
  9. 종방향과, 상기 종방향에 교차하는 횡방향과, 상기 종방향 및 상기 횡방향에 대해 수직을 이루는 두께 방향과, 상기 두께 방향에 대해 수직을 이루는 일방(一方)의 면과, 상기 일방의 면에 대해 상기 두께 방향으로 대향하는 타방(他方)의 면을 가지고,
    상기 종방향으로 연이어 존재하며, 상기 횡방향으로 나란한 복수의 홈부를 가지고, 섬유를 포함하는 제 1 층을 상기 일방의 면에 구비하며,
    팽창된 열팽창성 입자와 섬유를 포함하는 제 2 층을 상기 타방의 면에 구비하는 부직포.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2 층의 두께는, 상기 제 1 층의 두께의 2배 이상인, 부직포.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 층의 마찰 견뢰도(堅牢度)는, 상기 제 2 층의 마찰 견뢰도의 2배 이상인, 부직포.
  12. 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 층의 물 흡수량은, 상기 제 1 층의 물 흡수량의 2배 이상인, 부직포.
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