KR20160031091A - 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유 - Google Patents

탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1성분으로 폴리에스테르계 수지 및 제2성분으로 상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 이루어지고, 이형율이 1.5 이상이다. 상기 이형율(%)은 (단면외각둘레 + 중공외각둘레)2 / (4π x 단면적) 으로 측정하였다. 본 발명에 따른 다른 구체예의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1성분으로 폴리프로필렌 수지 및 제2성분으로 폴리올레핀계 수지로 이루어지고, 이형율이 1.5 이상이다. 본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1성분이 30∼70 중량% 및 제2성분이 70∼30 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 코어-쉬스 정심형태, 코어-쉬스 편심형태, 사이드-바이-사이드(side by side) 형태이다. 본 발명의 섬유의 단면 및 중공형태는 원형단면, 원형중공, 이형단면, 또는 이형중공 형태를 갖는다. 본 발명은 열접착형 복합섬유로 제조된 위생재용 부직포를 포함한다.

Description

탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유 {Heat Sealing Conjugate Fiber for Non-Woven Fabric Binder Having High Elasticity and Bulkiness}
본 발명은 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유에 관한 것이다.
열접착형 복합섬유는 열풍 등의 열에너지를 이용하여, 열융착에 의하여 부직포를 제조할 수 있다. 열접착형 복합섬유는 일반적으로 2 성분으로 구성되고, 열에 의해 1성분만을 용융시킴으로써 섬유끼리의 접착을 통해 벌키한 부직포를 용이하게 얻을 수 있어서 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 제1성분으로 하여 코어(core)를 형성하고, 코어보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 제2성분으로 하여 쉬스(sheath)를 형성하여 구성된다. 융점이 서로 다른 상기 2 성분 열접착형 복합섬유는 코어-쉬스 형태뿐만 아니라, 병렬형태, 분할형태 등으로도 적용이 가능하다. 또한 코어-쉬스 형태도 코어-쉬스 정심형태와 코어-쉬스 편심형태로 제조될 수 있다. 한편, 섬유의 단면형태는 원형 또는 원형이 아닌 이형단면일 수 있다. 일반적으로 원형단면보다 이형단면 섬유의 탄성이 우수하기 때문에 다양한 형태의 이형단면 섬유가 사용되고 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.
대한민국특허 제1224095호에서는 폴리에스테르계 수지로 이루어지는 제1성분과, 상기 폴리에스테르계 수지의 융점보다 20℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 제2성분으로 구성되는 열접착성 복합섬유로서, 열처리 후의 벌크 유지율이 20% 이상인 것을 특징으로 하는 열접착성 복합섬유를 개시한다.
본 발명자는 탄성과 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 개발하여 특허출원 제2013-9707호로 출원한 바 있다. 특허출원 제2013-9707호에서는 제1성분으로 다관능 성분을 포함하는 폴리에스테르계 수지를 사용하여 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 개시한다. 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 우수한 탄성과 벌키성을 갖는 것이 매우 중요하기 때문에 이에 대한 연구개발이 지속되고 있다.
이에 본 발명자들은 부직포의 벌키성을 향상시키기 위하여 부직포를 구성하는 열접착 바인더 섬유의 단면 및 중공형태를 원형단면, 원형중공, 이형단면, 또는 이형중공 형태로 제조함으로써 탄성과 벌키성이 보다 우수한 본 발명의 부직포 바인더용 열접착복합섬유를 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 상기 및 기타 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1성분으로 폴리에스테르계 수지 및 제2성분으로 상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 이루어지고, 이형율이 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 탄성과 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유에 관한 것이다. 상기 이형율(%)은 (단면외각둘레 + 중공외각둘레)2 / (4π x 단면적) 으로 측정하였다.
상기 폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르본산과 글리콜의 축중합물로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 2,6-디나프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 이소프탈레이트, 또는 이들의 혼합물이 바람직하게 사용된다.
상기 올레핀계 수지는 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 또는 이들의 혼합물이 바람직하게 사용된다.
본 발명에 따른 다른 구체예의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1성분으로 폴리프로필렌 수지 및 제2성분으로 폴리올레핀계 수지로 이루어지고, 이형율이 1.5이상인 것을 특징으로 하는 탄성과 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유에 관한 것이다.
상기 폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌은 프로필렌을 주성분으로 하는 결정성 중합체의 총칭이며, 이중에는 프로필렌 단독중합체 뿐만 아니라, 프로필렌을 주성분으로 하는 에틸렌, 부텐-1 또는 4-메틸 펜텐-1 등과의 공중합체, 또는 이들의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1성분이 30∼70 중량% 및 제2성분이 70∼30 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 코어-쉬스 정심형태, 코어-쉬스 편심형태, 사이드-바이-사이드(side by side) 형태로 제조된다. 본 발명의 섬유의 단면 및 중공형태는 원형단면, 원형중공, 이형단면, 또는 이형중공 형태를 갖는다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.
본 발명은 탄성 및 벌키성이 우수하고 공정성이 양호한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
제1도는 실시예 4의 방법으로 제조된 섬유의 단면을 촬영한 사진이다.
본 발명은 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유에 관한 것으로, 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유에 관한 것이다.
본 발명에 따른 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1성분으로 폴리에스테르계 수지 및 제2성분으로 상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 이루어지고, 이형율이 1.5 이상인 것을 특징으로 한다.
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.
상기 폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르본산과 글리콜의 축중합물로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 2,6-디나프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 이소프탈레이트, 또는 이들의 혼합물이 바람직하게 사용된다. 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 사용할 수 있다. 폴리에스테르계 수지는 ASTM D2857에 준하여 측정한 고유점도(IV)가 0.50 내지 0.80 dL/g인 것이 바람직하다.
올레핀계 수지는 열접착시 용융되는 부분으로 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 올레핀계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 올레핀계 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 이들의 혼합물이다. 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 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.
본 발명에 따른 다른 구체예의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1성분으로 폴리프로필렌 수지 및 제2성분으로 폴리올레핀계 수지로 이루어지고, 이형율이 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 탄성과 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유에 관한 것이다.
상기 폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌은 프로필렌을 주성분으로 하는 결정성 중합체의 총칭이며, 이중에는 프로필렌 단독중합체 뿐만 아니라, 프로필렌을 주성분으로 하는 에틸렌, 부텐-1 또는 4-메틸 펜텐-1 등과의 공중합체, 또는 이들의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 바람직하게는 호모 폴리프로필렌을 사용할 수 있다. 폴리프로필렌 수지의 동흐름지수(MI, Melting Index)는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 1 내지 100 g/10분, 더욱 바람직하게는 10 내지 40 g/10분이다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 제1성분이 30∼70 중량% 및 제2성분이 70∼30 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 코어-쉬스 정심형태, 코어-쉬스 편심형태, 사이드-바이-사이드(side by side) 형태이면서 중공을 갖는 형태이다. 중공의 크기는 코어-쉬스 단면에서 1~50%를 차지하며, 바람직하게는 4~30% 이며, 보다 바람직하게는 4~15%이다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유의 단면형태는 원형 또는 이형단면이고, 중공의 모양도 단면형태와 같이 원형중공 또는 이형중공이다. 일반적으로 섬유의 중공율이 커질수록 이형율이 커지며, 중공율이 4% 이상일 때 이형율이 1.5 이상의 값을 가진다. 본 발명의 원형중공 또는 이형중공 형태의 이형율은 1.5 이상이며, 바람직하게는 1.5~5이다. 이형단면은 삼각, 사각, 타원 등의 다양한 모양으로 제공될 수 있고, 반드시 이에 한정되지 않는다. 원형단면에 비하여 이형단면은 형태계수가 달라지면서 굽힘강성이 높아지며, 이로 인하여 섬유의 탄성이 우수해진다. 역학적으로 섬유의 단면이 삼각단면인 경우, 원형단면에 비하여 굽힘강성이 약 1.2배 높으며, 중공은 약 3배가 높다. 또한, 본 발명의 탄성이 우수한 섬유의 단사섬도는 1~20 데니어이며, 바람직하게는 3~5이다.
본 발명에 따른 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 제조하는 방법은 폴리에스테르계 제1성분 조성물 및 폴리올레핀계 수지를 포함하는 제2성분 조성물을 각각 별도의 압출기에 투입하여 용융하는 단계, 용융된 제1성분 조성물 및 제2성분 조성물을 복합방사 장치 내로 유입하여 100∼2,000 m/분의 방사속도로 방사하는 단계, 및 방사된 복합섬유를 연신하는 단계로 이루어진다. 일반적으로 방사속도가 1,500 m/분 이하인 경우 강도가 2.0 g/d 이하이기 때문에, 연신하는 단계를 통하여 복합섬유의 강도를 3.0 g/d 이상으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 위생재용 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∼64 mm로 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유로써 열융착형 부직포를 제조한다.
본 발명은 하기의 바람직한 실시예에 의하여 보다 명확해질 것이며, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예 1
제1성분 조성물로서 고유점도가 0.64 dL/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 60중량% 및 제2성분 조성물로서 유동흐름지수가 20g/10분인 고밀도 폴리에틸렌 40중량%를 각각 별도의 압출기에 투입하여 용융하였다. 용융된 제1성분 및 제2성분 조성물을 삼각단면형태의 이형단면 코어-쉬스 중공 복합방사장치로 유입한 후 800 m/분의 방사속도로 방사하였다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 유리전이온도 이상의 온도에서 방사된 복함섬유를 3.5배 연신배향하고, 크림프를 부여하여 38 mm로 절단하여, 코어-쉬스 정심 중공형태의 복합섬유를 제조하였다.
실시예 2
제조된 섬유의 제1성분 조성물이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 50중량%이고 제2성분 조성물이 고밀도 폴리에틸렌 50중량%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
실시예 3
제조된 섬유의 섬도를 3데니어로 제어하여 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
실시예 4
제조된 섬유의 중공율을 15%로 제어하여 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
실시예 5
제조된 섬유의 제1성분 조성물이 폴리프로필렌(PP) 60 중량%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
실시예 6
제조된 섬유의 단면형태를 타원중공을 갖는 타원단면으로 제어하여 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
실시예 7
제조된 섬유의 단면형태를 사각중공을 갖는 사각단면으로 제어하여 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
실시예 8
제조된 섬유의 단면형태를 원형중공을 갖는 원형단면으로 제어하여 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
비교실시예 1
제조된 섬유의 중공율을 5%로 제어하여 제조한 것을 제외하고는 실시예 8과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
비교실시예 2
제조된 섬유의 중공율을 0%로 제어하여 제조한 것을 제외하고는 실시예 8과 동일한 방법으로 복합섬유를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교실시예의 물성 결과를 하기 표 1에 나타내었다:
Figure pat00001
상기 물성은 하기 방법에 의하여 측정하였다.
(1) 섬도(denier): ASTM D 1577에 준하여, Textechno社의 Favimat 장비로 측정하였다.
(2) 강도(g/d): ASTM D 3822에 준하여, 섬유의 강도를 Textechno社의 Favimat 장비로 측정하였다.
(3) 중공율(%): 광학형미경으로 측정된 섬유 단면 이미지를 통하여 중공이 차지하는 면적 비율을 하기 식으로 계산하였다.
- 중공면적/섬유면적(중공포함) * 100 (%)
(4) 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.
(5) 이형율(%): (단면외각둘레 + 중공외각둘레)2 / (4π x 단면적)
(6) 공정성: 방사공정에서 1개 방사구금에서 발생하는 평균 단사수를 측정하였다. (- 양호 : 0.5회 미만/1일, - 보통 : 0.5 내지 1회/1일, - 불량 : 1회 초과/1일)
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위에 포함되는 이형율이 1.5 이상인 실시예 1-8은 이형율이 1.5 미만인 비교실시예 1-2에 비하여 벌키성이 우수하였다. 또한, 비교실시예 1-2와 같이 코어-쉬스 중공형태의 중공율이 작거나, 중공이 없는 비교실시예는 실시예 1-8에 비하여 벌키성이 저하되었다. 또한, 원형중공을 갖는 원형단면인 실시예 8보다 타원중공을 갖는 타원단면인 실시예 6 및 사각중공을 갖는 사각단면인 실시예 7의 이형율이 높게 측정되었으며, 이형중공 중에서도 삼각중공을 갖는 삼각단면의 이형율이 가장 높게 측정되었다.
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 (9)

  1. 제1성분으로 폴리에스테르계 수지 및 제2성분으로 상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 이루어지고, 하기 식에 의한 이형율이 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 탄성과 벌키성이 우수한 중공형태의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
    [식]
    이형율(%): (단면외각둘레 + 중공외각둘레)2 / (4π x 단면적)
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르본산과 글리콜의 축중합물로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 2,6-디나프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 이소프탈레이트, 또는 이들의 혼합물이고, 상기 올레핀계 수지는 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 탄성과 벌키성이 우수한 중공형태의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복합섬유의 단면이 원형중공을 갖는 원형단면 또는 이형중공을 갖는 이형단면인 것을 특징으로 하는 탄성과 벌키성이 우수한 중공형태의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  4. 제1성분으로 폴리프로필렌 수지 및 제2성분으로 폴리올레핀계 수지로 이루어지고, 하기 식에 의한 이형율이 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 탄성과 벌키성이 우수한 중공형태의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
    [식]
    이형율(%): (단면외각둘레 + 중공외각둘레)2 / (4π x 단면적)
  5. 제4항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단독중합체, 프로필렌을 주성분으로 하는 에틸렌, 부텐-1 또는 4-메틸 펜텐-1 등과의 공중합체, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 탄성과 벌키성이 우수한 중공형태의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1성분이 30∼70 중량% 및 제2성분이 70∼30 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄성과 벌키성이 우수한 중공형태의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열접착형 복합섬유가 코어-쉬스 정심형태, 코어-쉬스 편심형태, 또는 사이드-바이-사이드(side by side) 형태인 것을 특징으로 하는 탄성과 벌키성이 우수한 중공형태의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  8. 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서, 단사섬도가 1~20데니어인 것을 특징으로 하는 탄성과 벌키성이 우수한 중공형태의 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유.
  9. 제1항 내지 제8항의 어느 한 항에 따른 열접착형 복합섬유로 제조된 부직포.
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KR20170138786A (ko) * 2016-06-08 2017-12-18 주식회사 휴비스 이형단면 열접착 복합섬유
KR20190062860A (ko) * 2017-11-29 2019-06-07 주식회사 휴비스 천연섬유가 포함된 열접착 부직포
WO2023121341A1 (ko) * 2021-12-23 2023-06-29 주식회사 아모그린텍 열접착성 섬유웹 제조방법 및 이를 통해 제조된 열접착성 섬유웹

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