KR20190062860A - 천연섬유가 포함된 열접착 부직포 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천연섬유가 포함된 열접착 부직포로서, 저융점 시스코어복합섬유와 천연섬유가 중량비 50:50~80:20으로 혼섬되어 열접착으로 형성된 부직포이되, 상기 저융점 시스코어복합섬유는 고유점도(IV) 0.50~0.60 dL/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나인 코어부 및 용융흐름지수(MI)는 15~35 (g/10min,230℃)인 고밀도폴리에틸렌(HDPE)로 구성된 시스부로 구성된 것에 특징이 있는 천연섬유가 포함된 열접착 부직포에 관한 것이다.

Description

천연섬유가 포함된 열접착 부직포{Thermal Bonded Nonwoven With Natural Fibers}

본 발명은 천연섬유가 포함된 열접착 부직포로써 보다 자세하게는 저융점 시스코어복합섬유와 천연섬유를 혼합한 후 열접착시킨 부직포로 수분 흡수력 및 보유력이 우수하고 소프트성이 우수한 특징이 있다.

요실금 패드나 여성용품 및 영유아기저귀 등 위생용품용 흡수체 분야에서는 고흡액성 뿐만 아니라 소형화, 박형화의 요구가 강해지고 있고, 이에 따라 흡수체중의 보수재의 고성능화, 형태 안정성의 향상이 필요하게 되고 있다.

종래로부터 이러한 흡수체로서는 분말 형상의 고분자 흡수재 및 섬유 형상의 고분자 흡수재가 공지되어 있고, 상기 분말 형상의 고분자 흡수재로는, 합성 고분자계의 폴리아크릴산계 화합물, 폴리비닐계 화합물 등이 알려졌고, 또한 천연고분자계의 시아노메틸셀룰로스, 카복시메틸셀룰로스 등이 알려져 있다.

또한, 섬유 형상의 고분자 흡수재로는, 카복시메틸셀룰로스의 나트륨염을 비스코스 레이온에 혼합하여 방사하는 방법에 의해 제조되는 섬유나, 재생 셀룰로스 섬유를 카복시메틸화하는 방법에 의해 제조되는 섬유, 및 아크릴로니트릴 섬유를 가수분해하고, 외표면에 폴리아크릴산계 흡수층을 형성시킨 2중 구조의 섬유 등이 알려져 있다.

이때 분말 형태의 흡수재의 경우, 제조 과정이나 유통과정에서 뭉치거나 흡수체로부터 빠지는 탈리 현상이 발생할 수 있고, 또한, 흡액시 겔화가 일어나면서 뭉침 현상 등으로 인해 형태안정성이 떨어져 재사용이 불가능하고, 겔화된 흡수체가 착용자의 움직임에 따라 이동하여 흡수체 내에서의 분포가 한쪽으로 치우치기 쉽고 끈적거려 착용자에게 불쾌감을 유발할 수도 있는 문제점이 있다.

한편, 비스코스 레이온에 카복시메틸셀룰로스의 나트륨염을 혼합하여 제조된 섬유형상의 흡수재는, 비스코스 레이온 및 카복시메틸셀룰로스의 어느 쪽도 모두 셀룰로스계이기 때문에, 사용성이 높고 섬유로서의 특성을 구비한다는 이점이 있으나, 보수성이 불충분하고, 섬유 전체가 흡수성을 가지고 있고, 흡수했을 때 섬유 자체가 겔화되어 형태 안정성이 저하되고, 건조시의 섬유 강도가 낮다는 문제점이 있다.

또한, 면 섬유나 합성 섬유를 부직포 형태로 제조하여 흡수재로 사용하는 경우에는, 형태안정성은 우수하지만 흡액능이 상당히 떨어지고 압박을 가했을 때 액체를 보유하고 있는 능력인 보액성이 낮은 문제점을 가진다.

한편, 흡수재로 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유를 적용하는 경우, 흡액 능력이 우수하지만, 흡액시 겔화가 일어나 겔블로킹 현상에 의해 흡수한 액체의 전파속도가 떨어지고 팽윤이 크게 일어나 섬유 사이의 공간을 줄임으로써 흡액효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유를 단독으로 사용할 경우 고함량을 사용해도 그 효과에 한계가 있다.

또한, 흡액시 겔화나 촉감 저하 등으로 인해 재사용이 용이하지 않고, 사용 후 폐기를 위해 주로 매립을 하고 있지만 생분해되지 않아 환경오염에 대한 우려도 커서 사용량의 감축이 요구되고있는 실정이다.

따라서, 흡수 특성이 우수하면서도 디자인, 활동성, 쾌적성, 용이성을 갖춘 박막형 흡수재의 개발이 필요하다.

본 발명은 상기와 같이 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 부직포의 구성섬유 간 접착력을 향상시키고, 섬유 간 미세공간을 유지하기 위해 바인더 섬유로 저융점 합성섬유을 이용한 것이 특징인 천연섬유가 포함된 열접착 부직포를 제공한다.

또한 본 발명은 부직포의 형태안정성을 향상시키기 위해 바인더 섬유를 시스코어복합섬유로 하고 코어부는 폴리에스테르계 섬유로 구성된 천연섬유가 포함된 열접착 부직포를 제공한다.

또한 본 발명은 흡수성을 증가시키기 위해 셀룰로오스 구조가 포함된 천연섬유가 포함된 열접착 부직포를 제공한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 천연섬유가 포함된 열접착 부직포로서, 저융점 시스코어복합섬유와 천연섬유가 중량비 50:50~80:20으로 혼섬되어 열접착으로 형성된 부직포이되, 상기 저융점 시스코어복합섬유는 고유점도(IV) 0.50~0.60 dL/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나인 코어부 및 용융흐름지수(MI)는 15~35 (g/10min,230℃)인 고밀도폴리에틸렌(HDPE)로 구성된 시스부로 구성된 것에 특징이 있는 천연섬유가 포함된 열접착 부직포를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 시스부 대 코어부의 중량비는 60:40 ~ 60:40인 것에 특징이 있는 천연섬유가 포함된 열접착 부직포를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 저융점 시스코어복합섬유는 방사 후 3.5~5.0배 연신배향, 크림프 공정 후 30~60mm로 절단된 것에 특징이 있는 천연섬유가 포함된 열접착 부직포를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 천연섬유는 친수성 천연섬유 또는 친수성 반합성 섬유인 레이온 섬유 중 적어도 어느 하나가 포함된 것에 특징이 있는 천연섬유가 포함된 열접착 부직포를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 천연섬유는 셀룰로오스 섬유에 키토산이 고르게 피복되어 형성된 것에 특징이 있는 천연섬유가 포함된 열접착 부직포를 제공한다.

본 발명은 저융점 합성섬유을 이용한 부직포는 구성섬유 간 접착력을 향상시키고, 섬유 간 미세공간을 유지시켜 흡수성이 우수한 효과가 있다.

또한 본 발명은 바인더 섬유를 시스코어복합섬유로 하고, 코어부는 폴리에스테르계 섬유로 구성되어 부직포의 형태안정성을 향상시키는 특징이 있다.

또한 본 발명은 천연섬유의 셀룰로오스 구조는 흡수성을 증가시키는 특징이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 발명은 천연섬유가 포함된 열접착 부직포에 관한 것으로 저융점 시스코어복합섬유와 천연섬유가 중량비 50:50~80:20으로 혼섬되어 열접착으로 형성된 부직포이다.

상기 저융점 시스코어복합섬유는 고유점도(IV) 0.50~0.60 dL/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나인 코어부 및 용융흐름지수(MI)는 15~35 (g/10min,230℃)인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)로 구성된 시스부로 구성될 수 있다.

상기 코어부는 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌 수지로 형성될 수 있으며 보다 자세하게는 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutylene terephthalate, PBT), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(Poly Trimethyleneterephthalate, PTT) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 폴리에스테르 수지의 고유점도가 높으면 시스코어형 열접착 복합섬유 제조시 코어부의 몰림현상이 증가하여 형태가 변형될 수 있어 상기 코어부를 형성하는 폴리에스테르의 고유점도는 0.50~0.64dL/g인 것이 바람직할 것이다.

상기 코어부의 폴리에스테르 수지 대신에 폴리프로필렌 수지를 사용할 수도 있으며 이때 용융흐름지수(MI)는 15~35 (g/10min,230℃)인 특징이 있다.

상기 시스부는 저융점 고분자로 융점이 약 80℃ 내지 165℃인 특징이 있고 용융흐름지수(MI)는 15~35 (g/10min,230℃)이다. 이러한 저융점 고분자로서 적합한 폴리올레핀으로 폴리에틸렌, 예를 들면 고밀도 폴리에틸렌, 중간 밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 예를 들면 동일 배열(isotactic) 폴리프로필렌 및 혼성 배열(atactic) 폴리프로필렌; 폴리부틸렌, 예를 들면 폴리(1-부텐) 및 폴리(2-부텐); 폴리펜텐, 예를 들면 폴리(2-펜텐), 및 폴리(4-메틸-1-펜텐); 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드; 폴리스티렌; 및 그의 공중합체, 예를 들면 에틸렌-프로필렌 공중합체, 및 그의 배합물을 들 수가 있다.

상기 저융점 시스코어복합섬유는 융해된 시스 수지는 접착제의 역할을 하여 혼섬에 의해 인접한 동일 시스코어복합섬유 또는 천연섬유와 융착될 수 있다. 또한 상기 저융점 시스코어복합섬유는 방사 후 3.5~5.0배 연신배향, 크림프 공정 후 30~60mm로 절단된 특징이 있으며, 상기 크림프 공정에 의해 섬유 간 공간 확보가 유리할 수 있다.

이때 천연섬유의 중량비가 50을 초과한 경우 바인더 역할의 저융점 시스코어복합섬유의 함량의 중량비가 50미만이 되어 혼합 섬유간 충분한 융착이 어려울 수 있으며, 반대로 천연섬유의 중량비가 20미만 일 경우 천연섬유의 소프트성질이나 흡수성에 문제가 될 수 있다.

다음으로 천연섬유는 친수성 천연섬유 또는 친수성 반합성 섬유인 레이온 섬유 중 적어도 어느 하나가 포함된 것에 특징이 있다.

천연섬유는 셀룰로오스를 주성분으로 하는 것으로 주로 면섬유(종모섬유) 및 마섬유(인피섬유)에 해당된다. 특히 면섬유는 섬유 단면에 불규직적이지만 중공이 형성되어 있다. 내구성과 흡수성이 좋고 특히 착용감이 우수하다. 오염을 잘 흡수하고 위생적이고 세탁이 용이한 특징이 있다.

또한 반합성 섬유인 레이온 섬유도 사용할 수 있다. 레이온 섬유는 목재(펄프)에 조직된 섬유소를 알카리로 처리해 분자 간 수소 결합을 해리시킨 뒤 점성이 강한 비스코스 용액을 만든다. 이 용액을 노즐를 통해 다시 섬유소 분자로 결합된 섬유인 만드는 데 이 섬유를 레이온이라 하며, 특징은 표면이 매끄럽고 촉감이 실크처럼 좋으며 드레이프성이 좋다. 흡수성이 탁월하고 정전기 발생이 적고 착용이 안락감을 준다.

바람직하게는 레이온 섬유와 천연섬유인 면섬유를 일정비율로 혼합하여 사용하는 것이 좋다.

또한 천연섬유는 셀룰로오스 섬유에 키토산이 고르게 피복되어 형성된 것을 사용해도 된다. 셀룰로오스 섬유는 함수량이 10wt% 이하이고 셀룰로오스가 적어도 90% 이상 함유되고, 굵기가 4㎛ 내지 80㎛ 사이이고 길이가 1mm 내지 100mm 사이인 것이며, 천연물인 씨섬유, 줄기섬유, 잎섬유 및 뿌리섬유로서 면섬유, 마섬유, 펄프, 사이잘, 아바카, 카폭, 플렉스, 쥬트, 라미, 햄프, 케나브, 코일, 사카톤 등과 재생섬유인 비스코스 레이온, 동암모니움 레이온, 폴리노직 레이온, 리오셀, 텐셀, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트등이 유용하다.

본 발명에서 사용되는 키토산용액은 용매에 키토산을 무게비로 0.1wt% 내지 15wt% 농도로 용해시켜서 용액으로 만든 것이다. 여기서 키토산으로서는 중합도가 20 내지 10,000 사이이고 탈아세틸화도가 60%내지 99% 사이인 것이 유용하며, 보다 바람직하게는 중합도가 100내지 5,000사이이고 탈아세틸화도가 70% 내지 95% 사이인 것이 사용된다. 또한 용매로서는 산수용액, 무기염 수용액, 유기용매 중에서 임의로 선택된 것이 사용된다

이하 본 발명에 따른 굴곡강도가 우수한 시스코어 중공복합섬유를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

코어부의 조성물로서 고유점도가 0.55dL/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 60중량% 및 시스부 조성물로서 유동흐름지수가 20(g/10min,230℃)인 고밀도 폴리에틸렌 40중량%를 각각 별도의 압출기에 투입하여 용융하였다.

용융된 코어부 및 시스부 조성물을 시스-코어 이형단면 노즐로 유입한 후 1100m/분의 방사속도로 방사하였다. 방사 후 4.0배 연신배향 하고, 크림프를 부여하여 51mm로 절단하여 섬유를 제조하였다.

천연섬유로 면섬유를 준비하여 50mm로 전단하고 상기 시스코어복합섬유를 60중량%, 천연섬유를 40중량%로 혼섬하여 Carding 후 Air through bonding을 이용해 열접착 부직포를 제조하였다.

실시예 2~4

표1에 기재된 수치의 천연섬유 함량 및 셀룰로오스 섬유 대비 키토산 용매의 일정 중량%를 이용하여 표면에 고르게 피복시킨 천연섬유를 사용하는 것 이외는 실시예 1과 동일하다.

비교예 1~2

천연섬유 함량%가 표1에 기재된 것 이외에는 실시예 1과 동일하다.

비교예 3~4

시스코어복합섬유대신에 PET 단섬유 또는 HDPE 단섬유를 사용하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하다.

*물성평가

1. strike through

실시예 및 비교예의 부직포를 0.5cm×4.0cm×4.0cm의 시편을 제작하여 ISO-9073-14를 기준으로 Lenzing Instructment의 Lister machine을 이용해 인공료 5ml의 수분투과성을 측정하였다.

2. Wetback

실시예 및 비교예의 부직포를 0.5cm×4.0cm×4.0cm의 시편을 제작하여 ISO-9073-14를 기준으로 Lenzing Instructment의 Lister machine을 이용해 인공료 40ml에 대하여 부직포 상부에 4Kg의 하중을 5분간 부여한 후 잔류 수분의 역샘 정도를 측정하였다.

3. 소프트성

실시예 및 비교예의 부직포를 0.5cm×4.0cm×4.0cm의 시편에 대하여 10인의 감성평가를 이용하여 점수로 환산하였습니다. 100점만점으로 주관적으로 평가하였습니다.

		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3		비교예4
시스 코어 복합 섬유	시스부	PET	PET	PP	PP	PET	PET	PET 단섬유		HDPE 단섬유
	코어부	HDPE	HDPE	HDPE	HDPE	HDPE	HDPE
천연 섬유	중량%	40	50	45	45	70	10	40		40
	키토산 fiber (중량%)	0	0	5	6	0	0	0		0
Strike through	1st(s)	1.16	0.89	1.24	0.83	2.01	2.34	3.01		3.25
	2nd(s)	2.11	1.36	1.51	1.36	3.22	2.96	3.51		4.52
	3rd(s)	3.01	1.75	2.02	1.71	5.00	4.00	4.03		5.23
Wetback(g)		0.17	0.21	0.23	0.19	3.02	4.21	4.01		5.03
소프트성		75	80	80	80	90	50	60		80

상기 표1을 보면 알 수 있듯이, Strike through과 Wetback은 부직포의 수분흡수성 및 보유력에 관한 물성이다.

실시예 1~4는 천연섬유가 40~50중량%에 시스코어복합섬유가 50~60중량%를 가지므로, 혼섬 후 열접착시에 바인더 기능의 시스코어복합섬유의 적당한 함량에 의해서 균질하게 구성섬유간 융착이 된다.

따라서, 구성섬유 간 결합력 및 공간이 확보가 되어 미세공간에 의한 모세현상 및 천연섬유의 구조적 특성에 의해 흡수력이 우수하다. 천연섬유가 함유되어서 소프트성의 감성이 75이상이 측정된다.

반면에, 비교예 1은 천연섬유가 70중량%로 바인더 섬유인 시스코어복합섬유가 30중량%로 부직포의 구성섬유간 결합력이 약하다. 그 결과 구성섬유간 빈 공간이 발생되어 흡수력이 떨어지고 일정한 하중에 의해 다시 외부로 잔류 수분이 역샘으로 추출된다. 결과적으로 Strike through의 시간이 올래 걸리고 잔류 수분이 역샘으로 쉽게 추출된다

비교예 2는 반대로 천연섬유가 10중량%로 바인더 섬유인 시스코어복합섬유가가 90중량%이므로 열압착에 의한 부직포의 구성섬유간 결합이 강해 빈 공간이 실시예보다 작고 따라서 흡수력 및 수분 보유력이 작다. 결과적으로 Strike through의 시간이 올래 걸리고 잔류 수분이 역샘으로 쉽게 추출된다.

비교예 3은 바인더 섬유로 PET 단섬유인 경우로 시스부의 저융점 수지가 없어 열착시 결합력이 낮아 비교예 1과 유사하게 흡수력, 보유력이 떨어진다. 결과적으로 Strike through의 시간이 올래 걸리고 잔류 수분이 역샘으로 쉽게 추출된다.

비교예 4는 HDPE 단섬유로만 구성되어 열압착시 모두 접착제로 사용되어 빈공간이 더욱 작고 따라서 흡수력 및 수분 보유력이 작다. 결과적으로 Strike through의 시간이 올래 걸리고 잔류 수분이 역샘으로 쉽게 추출된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (5)

1. 천연섬유가 포함된 열접착 부직포로서,
   저융점 시스코어복합섬유와 천연섬유가 중량비 50:50~80:20으로 혼섬되어 열접착으로 형성된 부직포이되,
   상기 저융점 시스코어복합섬유는 고유점도(IV) 0.50~0.64 dL/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나인 코어부 및 용융흐름지수(MI)는 15~35 (g/10min,230℃)인 고밀도폴리에틸렌(HDPE)로 구성된 시스부로 구성된 것에 특징이 있는 천연섬유가 포함된 열접착 부직포.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 시스부 대 코어부의 중량비는 60:40 ~ 60:40인 것에 특징이 있는 천연섬유가 포함된 열접착 부직포.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 저융점 시스코어복합섬유는 방사 후 3.5~5.0배 연신배향, 크림프 공정 후 30~60mm로 절단된 것에 특징이 있는 천연섬유가 포함된 열접착 부직포.
   
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 천연섬유는 친수성 천연섬유 또는 친수성 반합성 섬유인 레이온 섬유 중 적어도 어느 하나가 포함된 것에 특징이 있는 천연섬유가 포함된 열접착 부직포.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 천연섬유는 셀룰로오스 섬유에 키토산이 고르게 피복되어 형성된 것에 특징이 있는 천연섬유가 포함된 열접착 부직포.