KR20170056328A - 유성폴리우레탄을 이용한 고흡수성 조성물 및 이를 이용한 고흡수성 섬유 기재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유기재에 유성 폴리우레탄을 침지시키는 단계; 폴리아크릴산나트륨 및 다가알코올의 혼합하여 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 제조하는 단계; 상기 유성 폴리우레탄이 침지된 섬유기재에 상기 에멀젼을 침지시키는 단계를 포함하는, 흡수성 섬유 기재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 흡수성 섬유 기재에 관한 것이다.

Description

유성폴리우레탄을 이용한 고흡수성 조성물 및 이를 이용한 고흡수성 섬유 기재 및 이의 제조 방법{MOISTURE SUPERABSORBENT COMPOSITION USING SOLVENT TYPE POLYURETHANE AND MOISTURE ABSORBING FIBER BASED TEXTILE USING THE COMPOSTION AND A METHOD THEREOF}

본 발명은 고흡수성 고분자 조성물과 유성폴리우레탄을 부직포에 코팅시켜 고흡수성 부직포를 제조하는 방법이다.

아기용 기저귀, 성인의 실금용 기저귀, 여성 생리대, 혈액 흡수재, 및 모유 패드와 같은 흡수 제품용 흡수 부재에 있어서 주로 고흡수성 수지 중합체(SAP) 및 목재 펄프 보풀로 구성되고 상기 SAP가 보다 얇고 형태상으로 보다 안정적인 부직포 구조물에 보유되는 고흡수성 시트의 개발이 이루어져 왔다.

부직포에 SAP를 함침시키기 위해서, 부직포에 아크릴산모노머를 주입하여 이 모노머를 중합시키는 방법, 아크릴산 모노머를 부직포상에서 중합시키고 겔화되고 교차결합되지 않은 중합체를 사용하여 부직포를 코팅시키고 나서 교차결합을 시키는 방법 및 부직포를 코팅시키기 위해 분산된 SAP의 슬러리를 사용하는 방법이 있다. 고흡수성 고분자인 폴리아크릴산나트륨 분말을 이용한 기존의 특허는 주로 위생용품과 광케이블의 수분차단제로 이용되고 있다.

미국 특허 제 3,670,731호, 제 6,239,230호는 가성소다(NaOH)에 의해서 부분적으로 중화시킨 폴리아크릴산나트륨 분말을 매트(matt)나 배트(batt)에 혼합하여 흡수성이 우수한 일회용 기저귀를 제조하였다. 그러나 세이크아웃(Shakeout)하였을 경우 폴리아크릴산나트륨 분말이 비산하여 무게가 감소하거나 응집되는 현상이 발생한다.

미국특허 제 5,241,009호에서는 섬유형태의 고흡수성 고분자나 기능성을 가진 고흡수성 고분자를 제조하는 방법에 대해 기술하였으며 이와 같은 방법으로 제조한 여성용 생리대가 기존 제품보다 뛰어난 성능을 발휘하는 것으로 알려짐으로써 작고 얇은 형태의 여성용 생리대에 고흡수성 고분자를 이용하는 특허 출원이 늘어나고 있는 추세이다. 또한, 성인용 기저귀의 경우에는 어른들이 갖는 무게를 고려하여 하중이 가해진 상태에서 성능을 발휘할 수 있는 타입의 고흡수성 고분자를 사용하고 있다. 과거에는 성인들이 방출하는 오줌의 양이 많을 것을 착안하여 주로 고흡수성 고분자의 흡수속도를 높이는 것에 초점이 맞추어졌으나 최근에는 고흡수성 고분자의 단단함이나 투과율에 초점을 맞추고 있다.

또한 미국특허 제 4,076,673호와 제 4,117,184호는 액상 고흡수성 고분자를 열처리방법이나 용매를 제거하는 방법으로 가교결합된 고흡수성 고분자 필름을 제조하였으며, 미국 특허 제 3,935,099호, 제 3997,383호, 제 4,090,013호 및 3,669,103호는 고흡수성 고분자 분말이 포함된 얇은 열경화성 시트를 제조하는 방법을 제시하였다. 그러나 이와 같은 방법들을 대규모로 제조할 수 없어 상업적으로 사용이 불가능하다.

한편, 공개특허 10-2009-0089220에서는 고강도를 지니는 고흡수성 섬유제조방법으로 고흡수체로 폴리프로필렌(PP)나 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 또는 폴레에스테르계의 섬유상 집합체인 부직포에 고흡수성 수지를 분산시켜 제조하였다. 그러나 이와같은 방법은 제조공법이 복합하거나 고가의 에어레이드 방식의 부직포 제조장치가 필요하다.

이와같은 문제점을 해결하기 위해 미국 특허 발명 제 제4,864,539호, 제5,582,786호 및 제6,436,323호에서 제조된 방식들은 용매와 함께 방사되어 생산성이 떨어지고, 열경화를 위해 별도의 고온 열풍 건조 장치를 이용하여 흡수성 섬유가 제조되기 때문에 제조원가가 높아지고, 물성이 낮아지는 문제점이 있으며, 대한민국 특허공개 제2002-2368호에서는 엘라스토머 초흡수성 열가소성 소재가 제안되었고, 대한민국특허발명 제606300호에 있어서, 유화액과 수용성 또는 수분산성 수지로 용융 압출되어 이루어지는 초흡수 소재가 제안되었으나, 상기 소재의 흡수 능력은 기존의 흡수성 소재에 비해 더 낮거나 개선되지 않아 제품의 성능을 저하시키게 된다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 폴리아크릴산나트륨과 유성 폴리우레탄을 이용하여 고흡수성 부직포를 제조하는 것이며, 이를 위해 많은 연구와 실험을 실시하여 본 발명을 제안하게 되었다. 본 발명은 고흡수성 부직포를 제조하는데 있어서 폴리아크릴산나트륨과 다가알코올이나 다가알코올과 에탄올 혼합용액을 사용하여 응집이나 겔화현상이 없는 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 제조하고 폴리아크릴산나트륨 함량, 반응온도, 건조시간 조절을 통하여 고흡수성 부직포 제조방법을 제공하고자 한다.

일 측면으로서, 본 발명은 섬유기재에 유성 폴리우레탄을 침지시키는 단계; 폴리아크릴산나트륨 및 다가알코올의 혼합하여 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 제조하는 단계; 상기 유성 폴리우레탄이 침지된 섬유기재에 상기 에멀젼을 침지시키는 단계를 포함하는, 흡수성 섬유 기재 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 사용되는 폴리아크릴산나트륨은 분말 또는 고점도의 액상이다. 이자체로는 부직포와 같은 섬유 기재에 코팅은 물론 섬유 가닥들 사이 위치시킴 뿐만아니라 섬유 가닥 내로의 침윤시킴은 가능하지 않다. 폴리아크릴산나트륨을 물로 겔화시켜 부직물 등의 섬유 기재에 함침시킴을 고려할 수 있으나 부직물로부터 쉽게 떨어져 나오게 되고 폴리아크릴산나트륨이 쉽게 겔화되어 부직물로의 적용이 어렵다.

한편, 액상 폴리아크릴산나트륨과 유성 폴리우레탄과 혼련하였을 경우 상분리와 응집이 발생하고, 분말의 폴리아크릴산나트륨을 수분산 폴리우레탄과 혼합하였을 경우에는 겔화 현상이 발생하기 때문에 직접 사용이 어렵다. 또한, 수분산 폴리우레탄과 액상의 폴리아크릴산나트륨을 혼련하였을 경우에는 가교결합이나 코어-쉘(core-shell)이 형성되므로 고흡수성 고분자인 폴리아크릴산나트륨이 물과 접촉하더라도 팽윤되지 않는 문제점을 가지고 있다.

그러나 본 발명은 유성 폴리우레탄을 먼저 섬유기재에 함침시킨 후, 다가알코올 및 폴리아크릴산나트륨을 포함하는 에멀젼으로 다시 함침시킴에 의해 섬유 기재 가닥 사이에서 안정적으로 흡수성 조성물이 위치하고, 흡수/건조의 반복 사용에도 폴리아크릴산나트륨 기반 흡수성 조성물이 섬유기재로부터 떨어져 나오지 않는 흡수성 섬유 기재 제조 방법을 제공한다.

상기 유성 폴리우레탄의 침지 단계는 유기 용매 내의 유성 폴리우레탄 용액으로 섬유 기재를 침지시킴을 포함한다. 상기 유기 용매는 톨루엔(Toluene), 메틸 에틸케톤(MEK) 및 디메틸폼아마이드(DMF) 중 어느 하나 이상일 수 있다.

상기 유성 폴리우레탄의 침지 단계는 픽업율이 75% 이상이 되도록 가입하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 유성 폴리우레탄의 침지 단계는 유기용매를 제거하고 건조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 유성 폴리우레탄의 건조 이후, 상기 유성 폴리우레탄의 함량은 상기 유성 폴리우레탄 용액에 대해 10-30%임을 특징으로 한다.

상기 폴리아크릴산나트륨 에멀젼 형성시 에탄올을 첨가함을 특징으로 한다. 에탄올은 다른 알코올과는 달리 응집 등의 발생 없이 에멀젼을 희석시킬 수 있는 용매이다.

상기 다가알코올은 상기 에멀젼 총 중량에 대해서 0.1 내지 10중량% 범위임을 특징으로 한다. 상기 다가알코올은, 글리세롤, 에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜. 소르비톨 및 글리세린 중 어느 하나 이상일 수 있다.

상기 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 제조 단계 이후, 제조된 에멀젼에 에탄올 및 물 중 어느 하나 이상을 첨가하여, 상기 에멀젼 내의 폴리아크릴레이트 농도가 에멀젼의 총 중량에 대해 0.1 내지 50중량%이 되도록 함을 특징으로 한다.

상기 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 마이크로웨이브(Microwave oven)에서 반응시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

상기 에멀젼의 침지 단계는 픽업율이 75% 이상이 되도록 가입하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 한다.

상기 에멀젼의 침지 단계 이후 건조 단계를 추가로 포함함을 특징으로 한다.

다른 측면으로서 본 발명은 폴리아크릴산나트륨 및 다가알코올의 폴리아크릴산나트륨 에멀젼 및 유성 폴리우레탄을 포함하는 흡수성 조성물이 섬유기재의 섬유 가닥에 코팅되어 있음을 특징으로 하는, 흡수성 섬유 기재를 제공한다.

상기 다가알코올은, 글리세롤, 에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜. 소르비톨 및 글리세린 중 어느 하나 이상일 수 있다.

상기 흡수성 섬유 기재의 픽업율은 75% 이상임을 특징으로 한다.

상기 섬유 기재는, 부직물 또는 직물일 수 있다.

흡수성 섬유 기재에 함침된 흡수성 조성물은 이의 전체 중량에 대해 상기 폴리아크릴산나트륨의 에멀젼의 함량이 0 초과 1.0 중량% 이하임을 특징으로 한다.

이상에서 기술한 바와 같이 본 발명의 제조방법을 이용하면 폴리아크릴산나트륨 에멀젼과 유성폴리우레탄을 부직포에 침투시켜 고흡수성 부직포를 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 제조방법이 간단하여 특별한 합성장치가 요구되지 않으며, 고온 분위기로 소성하는 장치가 필요하지 않아서 산업현장에서 바로 사용할 수 있기 때문에 대량생산 뿐 아니라 경제적인 면에서 생산비용을 낮출 수 있는 매우 실용적인 제조방법으로서 고흡수성 부직포의 시장성을 확대시킬 것이다.

도 1은 폴리아크릴산나트륨 에멀젼과 유성폴리우레탄을 이용하여 고흡수성 부직포를 제조하는 공정순서도를 나타낸 것이다.
도 2은 폴리아크릴산나트륨 에멀젼의 팽윤능력을 알아보기 위해 폴리아크릴산나트륨 에멀젼과 고점도의 폴리아크릴산나트륨에 물을 첨가하여 겔화시킨 샘플을 제조하고 부직포에 함침 한 후 150℃에서 5분간 건조시켰다. 이렇게 제조한 2종류의 폴리아크릴산나트륨 용액을 물에 침지 하고 반복실험결과를 나타낸 것이다.
도 3는 폴리아크릴산나트륨 에멀젼과 유성 폴리우레탄을 부직포에 함침 시키기 위해 15% 유성폴리우레탄을 부직포에 패딩한 후 150℃에서 5분간 건조시켜 유성폴리우레탄이 함침된 부직포를 제조하였다. 이렇게 제조한 수분산 폴리우레탄이 함침된 부직포에 2차로 1.0%의 액상 폴리아크릴산나트륨을 에멀젼을 함침하고 맹글기를 이용하여 짠(squeezing) 후 150℃에서 4분간 건조시켜 고흡수성 부직포의 분석결과를 나타낸 것이다.
도 4은 폴리아크릴산나트륨 에멀젼과 유성 폴리우레탄을 부직포에 함침시키기 위해 15% 유성폴리우레탄을 부직포에 패딩한 후 물에 침지하여 부직포에 남아 있는 유기 용재를 완전히 제거하고 150℃에서 5분간 건조하였다. 이렇게 제조한 부직포에 1.0%의 액상 폴리아크릴산나트륨을 에멀젼을 침지하고 맹글기를 이용하여 짠 후 150℃에서 4분간 건조시켜 고흡수성 부직포 분석결과를 나타낸 것이다.
도 5는 다양한 종류의 섬유원단에 유성폴리우레탄을 침지하고 건조한 후 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 재침지하여 얻은 원단별 두께변화와 물에 침지하였을 경우 무게 변화량을 나타낸 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 고흡수성 부직포를 제조하기 위한 단계적인 공정은 아래 단계를 포함한다. 도 1이 참조 된다.

(1) 부직포에 유성 폴리우레탄을 함침 및 건조 단계: 예를 들어, 맹글기를 이용하여 습윤 상태에서 부직포의 픽업율(pick up rate)이 75%이상이 되도록 하고, 이 유성폴리우레탄이 포함된 부직포를 예를 들어, 200℃이하에서 30분 미만으로 건조시키거나 물에 침지하여 부직포에 남아있는 용제를 완전히 제거시킨 후 건조시키는 단계(제 1단계);

(2) 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 제조하는 제2단계: 고순도 액상 폴리아크릴산나트륨이나 고상 폴리아크릴산나트륨에 10%이하의 다가알코올이나 다가알코올과 에탄올을 혼합한 용액을 첨가하고 교반하여 응집, 겔 및 상분이가 발생하지 않는 폴리아크릴산나트륨(SAP) 에멀젼을 제조하는 단계(제 2 단계);

(3) 폴리아크릴산나트륨 에멀젼의 희석 및 마이크로웨이브 처리 단계: 상온에서 제 3단계 용액에 99.9%이하의 에탄올과 증류수 가운데 하나 이상을 첨가하여 폴리아크릴산나트륨 에멀젼의 함량이 50% 이하가 되도록 조절하고 선택적으로 희석된 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 마이크로웨이브 오븐에서 마이크로웨이브 처리를 10시간 이내 시간 동안 하는 단계(제 3단계);

(4) 에멀젼의 부직포 침지 단계: 제 4단계의 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 유성폴리우레탄이 함침된 부직포에 침지하는 단계(제 4단계);

(5) 제조된 섬유기재를 가압 단계: 폴리아크릴산 나트륨이 침지된 부직포를 맹글기를 이용하여 부직포에 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 함침 시키는 단계(제 5 단계); 및

(6) 열처리 단계: 제 5단계에서 얻어진 부직포를 80~200℃ 온도 범위에서 30분 이하로 방치하여 폴리아크릴산나트륨 에멀전을 유성폴리우레탄이 함침된 부직포에 코팅시키는 단계(제 6단계)를 포함한다.

본 발명의 흡수성 섬유 기재는 상기 각 단계의 연계적인 작용으로 고흡수성 수지가 포함된 부직포를 제조할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 각 단계에 관하여 구체적인 내용을 기술하면 다음과 같다.

본 발명에 사용되는 폴리아크릴산나트륨은 분말과 고점도의 액상이다. 액상 폴리아크릴산나트륨과 유성 폴리우레탄과 혼련하였을 경우 상분리와 응집이 발생하고, 분말의 폴리아크릴산나트륨을 수분산 폴리우레탄과 혼합하였을 경우에는 겔화 현상이 발생하기 때문에 직접 사용이 어렵다.

또한, 수분산 폴리우레탄과 액상의 폴리아크릴산나트륨을 혼련하였을 경우에는 가교결합이나 코어-쉘(core-shell)이 형성되므로 고흡수성 고분자인 폴리아크릴산나트륨이 물과 접촉하더라도 팽윤되지 않는 문제점을 가지고 있다. 이와 같은 기술적 문제로 인하여 폴리아크릴산나트륨과 수분산 폴리우레탄을 이용하여 고흡수성 부직포를 제조하는 방법은 매우 어렵다.

따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 유성폴리우레탄을 부직포에 함침하고 건조시켜 유성폴리우레탄이 포함된 부직포를 제조하였다. 또한 유성폴리우레탄이 함침된 부직포에 고흡수성 고분자 조성물을 함침시키기 위해 폴리아크릴산나트륨에 10% 이하의 다가알코올을 이용하여 폴리아크릴산 에멀젼을 제조하였다. 이렇게 제조한 폴리아크릴산나트륨 에멀젼은 상온에서 6개월 이상 방치하더라도 겔화현상이나 응집이 발생하지 않았다.

또한, 다가알코올의 함량이 증가할수록 폴리아크릴산나트륨의 점도가 감소하여 균일한 혼합용액을 제조하는 시간이 단축되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 액상 폴리아크릴산나트륨에 다가알코올을 첨가하여 에멀젼을 제조하는 방법과 고체상 폴리아크릴산나트륨에 다가알코올과 에탄올 혼합용액을 이용하여 에멀젼을 제조하는 방법은 겔화현상과 응집을 방지하기 때문에 효과적인 방법이라 할 수 있다.

제 1단계는 유성폴리우레탄이 포함된 섬유기재 예컨대 부직포를 제조하는 단계로써 먼저, 점성이 높은 유성 폴리우레탄에 톨루엔(Toluene), 메틸 에틸 케톤(MEK) 및 디메틸폼아마이드(DMF)를 일정량 첨가하여 폴리우레탄을 함량과 점도를 조절하여 부직포에 침투시킨 후 맹글기를 이용하여 픽업율이 75% 이상이 되도록 조절한 후 200℃ 이하에서 30분 미만 건조시키거나 유성 폴리우레탄 함침된 부직포를 물에 침지시켜 부직포에 남아있는 용매를 완전히 제거하고 건조시키는 단계로써 바람직한 유성 폴리우레탄의 함량은 약 10~30중량% 범위이다.

제 2단계는 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 제조하기 위한 다가알코올계 종류는 에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 저분자량의 폴리에틸렌글리콜, 글리세린 등을 10% 이하로 첨가하거나 다가알코올과 에탄올 혼합용액을 첨가하고 혼합하는 단계이다. 바람직한 다가알코올의 함량은 0.1% 범위이다.

한편, 첨가하는 다가알코올의 함량이 10% 이상일 경우에는 폴리아크릴산나트륨 점도를 낮추는데 효과적이나 일정시간 이후에는 다가알코올이 폴리아크릴산나트륨과 상분리되는 현상이 발생하고, 부직포에 침투시 폴리아크릴산나트륨과 수분산 폴리우레탄과의 혼합 불량으로 인하여 얼룩의 원인이 된다. 또한, 다가알코올의 함량이 0.1%이하일 경우에는 폴리아크릴산나트륨과 혼련이 어렵고, 이렇게 제조한 에멀젼을 수분산 폴리우레탄과 혼합하여 부직포에 침투시킬 경우 수성환경에서 팽윤하지 않거나 겔화되는 문제점을 가진다.

제 3단계는 제 2단계에서 얻은 폴리아크릴산나트륨 에멀젼에 99.9% 이하의 에탄올과 증류수 가운데 하나 이상의 용액을 첨가하여 폴리아크릴산나트륨 함량을 50%이하로 조절하는 단계이다. 바람직한 폴리아크릴산나트륨 함량은 10~20% 범위이다. 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 희석하기 위해 사용하는 에탄올 농도가 50%이상이면 폴리아크릴산나트륨이 응집되어 석출되므로 에탄올 농도는 50%이하가 바람직하다. 또한, 폴리아크릴산나트륨 함량을 조절하기 위해 물, 에탄올 및 메탄올 등의 알코올류를 조합하여 적용하면 응집이나 석출없이 폴리아크릴산나트륨 에멀전을 제조할 수 있어 효과적이다.

또한, 본 발명의 제 3단계는 제 2단계에서 제조한 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 Microwave oven에 10시간 이내 반응시키는 단계를 포함할 수 있다.

제 4단계와 제 5단계는 제 1단계에서 제조한 유성폴리우레탄이 함침된 부직포에 제 3단계에서 제조한 폴리아크릴산나트륨 에멀전을 침지시키는 단계이다. 제 3단계에서 제조한 폴리아크릴산나트륨의 에멀젼의 함량을 1.0%이하로 조절하고 섬유기재를 침지시키는 단계이다. 폴리아크릴산나트륨 함량이 1%이상일 경우에는 수성환경에서 겔화되는 현상이 발생하므로 폴리아크릴산나트륨의 함량을 1.0% 이하로 조절하는 것이 바람직하다.

유성폴리우레탄이 함침된 부직포에 혼합용액을 침지하는 시간은 부직포가 완전히 흡수될 수 있는 30분 이하가 바람직하며, 맹글기의 압력은 4psi, rpm은 8이 바람직하다. 또한 픽업율이 75% 이하일 경우에는 혼합용액에 부직포를 재 침지하여 픽업율이 75%이상 높이는 것이 바람직하다.

제 6단계는 제 5단계에서 제조한 부직포를 80~200℃ 온도 범위에서 건조하는 단계로서 부직포에 폴리아크릴산나트륨과 수분산 폴리우레탄 혼합용액을 균일하게 침투시키기 위해 반응온도와 반응시간의 적절한 조절이 필요한 단계이다. 반응온도가 80℃ 이하일 경우에는 건조완료 시간이 30분이상이며, 200℃ 이상일 경우에는 부직포가 황변현상을 나타내므로 120~150℃ 범위에서 10분 이하로 건조시키는 것이 바람직하다. 이러한 과정을 통하여 유성폴리우레탄이 함침된 부직포에 폴리아크릴산나트륨이 균일하게 침투된 고흡수성 부직포를 제조할 수 있다.

특히, 제품의 용도에 따라 공기투과도, 방수성 및 팽윤능력이 요구되는 경우에는 제 3단계에 마이크로 오븐를 이용하여 가교 반응을 증대시키고, 2단계에서 폴리아크릴산나트륨의 농도, 수분산 폴리우레탄 함량 조절과 제 1단계의 유성폴리우레탄 농도와 픽업율을 조절을 통해 얻은 부직포를 건조하여 흡수성 부직포를 제조할 수 있다.

이하 본 발명을 실시 예에 의하여 상세히 설명한다.

단, 다음과 같은 실시 예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안 된다.

도 2은 본 발명의 폴리아크릴산나트륨 에멀젼의 팽윤 능력을 알아보기 위해 본 발명의 폴리아크릴산나트륨 에멀젼과 비교예로서 다가알코올을 포함하지 않는 순수한 액상 폴리아크릴산나트륨에 물을 첨가하여 겔화시킨 샘플을 각각 제조하고 부직포에 함침한 후 150℃에서 5분간 건조시켰다. 이렇게 제조한 2종류의 폴리아크릴산나트륨 용액을 물에 침지하고 반복실험을 진행하였다.

No	샘플 이름	농도 (%)	순환 시험 후 중량 손실	팽창 비율 (g/g)
1	1% 젤화 샘플	1	50% 감소	60
2	1% 본 발명의 폴리아크릴산나트륨 에멀젼		무게감소 없음	100

고점도의 폴리아크릴산나트륨에 물을 첨가하여 겔화시켜 제조한 용액은 응집이 발생하고 시간이 진행됨에 따라 겔화 현상이 발생하였다. 또한, 겔화된 폴리아크릴산나트륨 용액을 함침시킨 부직포를 물에 침지시킨 후 이를 다시 건조시켜 무게를 측정하으며, 약 50%의 무게 감소율을 나타냈다. 부직포 내에서 폴리아크릴산나트륨이 배출된 것으로 확인된다.

그러나, 다가 알코올을 이용하여 제조한 본 발명의 폴리아크릴산나트륨 에멀젼은 응집이 전혀 발생하지 않았으며, 3회 반복실험 후에도 팽윤력은 일정하고 무게 감소가 전혀 없었다.

도 3은 폴리아크릴산나트륨 에멀젼과 유성 폴리우레탄을 부직포에 효과적으로 함침시키기 위해 15% 유성폴리우레탄을 부직포에 패딩한 후 150℃에서 5분간 건조시켜 유성폴리우레탄이 함침된 부직포를 제조하였다. 이렇게 제조한 유성 폴리우레탄이 함침된 부직포에 2차로 1.0%의 액상 폴리아크릴산나트륨을 에멀젼을 함침하고 맹글기를 이용하여 짠(squeezing) 후 150℃에서 4분간 건조시켜 고흡수성 부직포를 제조하였다. 유성 폴리우레탄과 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 이용하여 제조한 고흡수성 부직포의 건조시 공기투과도는 30.2(㎤/㎤/s) 였으며, 부직포 표면에 유성폴리우레탄과 폴리아크릴산나트륨 에멀젼이 코팅된 것을 확인할 수 있다. 한편, 반복실험을 통한 무게 감소율을 측정한 결과 무게감소는 발생하지 않았다.

도 4는 15% 유성폴리우레탄을 부직포에 패딩한 후 물에 침지하여 부직포에 남아 있는 유기 용제를 완전히 제거하고 150℃에서 5분간 건조하였다. 이렇게 제조한 부직포에 1.0%의 액상 폴리아크릴산나트륨을 에멀젼을 침지하고 맹글기를 이용하여 짠(squeezing) 후 150℃에서 4분간 건조시켜 고흡수성 부직포를 제조하였다. 유성 폴리우레탄과 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 이용하여 제조한 고흡수성 부직포의 건조시 공기투과도는 30.5(㎤/㎤/s)였으며, 부직포 표면에 유성폴리우레탄과 폴리아크릴산나트륨 에멀젼이 코팅된 것을 확인할 수 있다.

도 5는 다양한 종류의 원단에 유성폴리우레탄을 침지하고 건조한 후 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 재침지 한 후 제조한 흡수성 원단의 두께 변화와 침지후 팽윤량 변화를 나타낸 것이다. 유성폴리우레탄과 폴리아크릴산나트륨을 침지한 부직포의 두께는 증가하였으며, 물에 침지한 후 무게 또한 증가하였다.

순번	Fabric	Blank 두께 (mm)	SAP 1.0 %+15% PU 침지 후 두께 (mm)
1	Cotton 100%	0.21	0.29
2	90% Wool/10% Nylon	1.27	1.56
3	PET 100%	0.56	0.74
4	Nylon 100%	0.28	0.37
5	Rayon 100%	0.28	0.38
6	Acrylic	0.22	0.34
7	Polypropylene	0.51	0.65

Claims (19)

1. 섬유기재에 유성 폴리우레탄을 침지시키는 단계;
   폴리아크릴산나트륨 및 다가알코올의 혼합하여 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 제조하는 단계;
   상기 유성 폴리우레탄이 침지된 섬유기재에 상기 에멀젼을 침지시키는 단계를 포함하는,
   흡수성 섬유 기재 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 폴리아크릴산나트륨은 액상 또는 고체상임을 특징으로 하는,
   흡수성 섬유 기재 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 유성 폴리우레탄의 침지 단계는 유기 용매 내의 유성 폴리우레탄 용액으로 섬유 기재를 침지시킴을 포함하는,
   흡수성 섬유 기재 제조 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 유기 용매는 톨루엔(Toluene), 메틸 에틸 케톤(MEK) 및 디메틸폼아마이드(DMF) 중 어느 하나 이상임을 특징으로 하는,
   흡수성 섬유 기재 제조 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 유성 폴리우레탄의 침지 단계는 픽업율이 75% 이상이 되도록 가입하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는,
   흡수성 섬유 기재 제조 방법.
6. 제3항에 있어서,
   상기 유성 폴리우레탄의 침지 단계는 유기용매를 제거하고 건조하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는,
   흡수성 섬유 기재 제조 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 유성 폴리우레탄의 건조 이후, 상기 유성 폴리우레탄의 함량은 상기 유성 폴리우레탄 용액에 대해 10-30%임을 특징으로 하는,
   흡수성 섬유 기재 제조 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 폴리아크릴산나트륨 에멀젼 형성시 에탄올을 첨가함을 특징으로 하는,
   흡수성 섬유 기재 제조 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 다가알코올은 상기 에멀젼 총 중량에 대해서 0.1 내지 10중량% 범위임을 특징으로 하는,
   흡수성 섬유 기재 제조 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 다가알코올은, 글리세롤, 에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜. 소르비톨 및 글리세린 중 어느 하나 이상임을 특징으로 하는,
    흡수성 섬유 기재 제조 방법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 제조 단계 이후, 제조된 에멀젼에 에탄올 및 물 중 어느 하나 이상을 첨가하여, 상기 에멀젼 내의 폴리아크릴레이트 농도가 에멀젼의 총 중량에 대해 0.1 내지 50중량%이 되도록 함을 특징으로 하는,
    흡수성 섬유 기재 제조 방법.
12. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아크릴산나트륨 에멀젼을 마이크로웨이브(Microwave oven)에서 반응시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는,
    흡수성 섬유 기재 제조 방법.
13. 제1항에 있어서,
    상기 에멀젼의 침지 단계는 픽업율이 75% 이상이 되도록 가입하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는,
    흡수성 섬유 기재 제조 방법.
14. 제1항에 있어서,
    상기 에멀젼의 침지 단계 이후 건조 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는,
    흡수성 섬유 기재 제조 방법.
15. 폴리아크릴산나트륨 및 다가알코올의 폴리아크릴산나트륨 에멀젼 및 유성 폴리우레탄을 포함하는 흡수성 조성물이 섬유기재의 섬유 가닥에 코팅되어 있음을 특징으로 하는,
    흡수성 섬유 기재.
16. 제 15항에 있어서,
    상기 다가알코올은, 글리세롤, 에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜. 소르비톨 및 글리세린 중 어느 하나 이상임을 특징으로 하는,
    흡수성 섬유 기재.
17. 제 15항에 있어서,
    상기 흡수성 섬유 기재의 픽업율은 75% 이상임을 특징으로 하는,
    흡수성 섬유 기재.
18. 제 15항에 있어서,
    상기 섬유 기재는, 부직물 또는 직물임을 특징으로 하는,
    흡수성 섬유 기재.
19. 제 15항에 있어서,
    흡수성 섬유 기재에 함침된 흡수성 조성물은 이의 전체 중량에 대해 상기 폴리아크릴산나트륨의 에멀젼의 함량이 0 초과 1.0 중량% 이하임을 특징으로 하는,
    흡수성 섬유 기재.

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