KR20190096022A - 고흡수성 박막 코어층 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고흡수성 코어층에 있어서,펄프층 사이에 시스코어 중공복합섬유와 요철구조 이형단면섬유가 상호 융착된 혼합섬유로 구성되고 상기 혼합섬유에 고흡수고분자가 산재분포되며, 상기 시스코어 중공복합섬유는 중공부가 편심형인 편심형 시스코어 중공복합섬유이며, 단면형상이 굴곡진 특징이 있고, 상기 시스부 성분은 저융점고분자로 일정한 온도에서 용융되어 상기 혼합섬유 및 고흡수고분자를 융착시키는 특징이 있으며,상기 요철구조 이형단면섬유는 다수의 돌출부 및 중심으로 함입된 함몰부의 형태로 구성되며, 상호 인접한 요철형태의 이형단면섬유의 돌출부에 의해 또는 인접한 요철형태의 이형단면섬유의 돌출부와 시스코어 중공복합섬유에 의해 둘러싸여 형성된 공간부로 구성되는 것에 특징이 있는 고흡수성 코어층에 관한 것이다.

Description

고흡수성 박막 코어층{Thin Super-Absorbent Core Layer}

본 발명은 고흡수성 박막 코어층으로 더욱 상세하게는 펄프층 사이에 저융점 시스로 구성된 시스코어 중공복합섬유 및 요철구조 이형단면섬유로 구성된 혼합섬유와 고흡수고분자로 구성된 고흡수성 박막 코어층에 관한 것이다.

본 발명은 일예로 일회용 기저귀, 생리대에 사용될 수 있는 초박형 흡수코어에 관한 것으로서, 저압착 가공된 흡수/확산 영역과 고압착 가공된 형태유지 영역으로 구성되어 두께가 현저하게 얇고, 가벼우며, 흡수성 수지의 흡수능이 저해되지 않으면서 외력에 의해 형태의 흐트러짐이 없는 일회용 기저귀의 초박형 흡수코어에 관한 것이다.

일회용 기저귀는 혈액, 뇨, 생리혈 등의 체액을 흡수하여 사용자가 위생적이고 편리하게 사용할 수 있도록 하는 것이다. 일반적으로 일회용 기저귀는 착용자의 여러 가지 생리적 작용에 의해 배설되는 분비물(예를 들면, 뇨, 혈액, 생리혈 등)을 흡수하는 제품, 즉 오줌, 대변, 월경분비물 및 질 분비물을 흡수하는 제품으로 좀더 구체적으로는 유아 또는 실금자가 사용하는 기저귀(Disposable Diaper), 여성용 생리대(Sanitary napkin), 팬티라이너(panty liner) 등이 있다.

이러한 일회용 기저귀는 통상 착용시 착용자의 피부와 직접 접촉하는 액체 투과성 상부시트(top sheet)와 착용시 외부 표면을 형성하는 액체 불투과성의 배면 시트(back sheet), 상기 상부 시트와 배면 시트 사이에 배치되는 흡수코어(absorbent core), 탄성체로 구성되는 다리 플랩(lap) 및 체결수단을 기본 구성요소로 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성 요소 중 상부시트는 통상 감촉이 부드러우며 착용자의 피부에 자극을 주지 않는 것으로 구성되며, 특히 상부 시트는 액상의 체 분비물이 흡수코어로 신속하게 통과할 수 있는 물성을 갖는 것이어야 한다. 이러한 물성을 갖는 것으로서 적합한 상부 시트는 기공 플라스틱 필름, 천연 섬유, 합성 섬유 또는 천연 및 합성 섬유의 혼합물과 같은 광범위한 물질로부터 제조되어 사용되고 있다.

특히 흡수코어는 액상의 분비물을 흡수 및 보유할 수 있는 핵심 수단이다. 따라서 흡수코어는 통상적으로 액체 흡수물질로서 솜털펄프(fluff pulp) 및 고흡수성 수지(superabsorbent polymer), 그리고 이들을 포장하는 티슈(tissue) 등으로 이루어지고, 액체 투과성의 상부시트(top sheet)를 통과하는 체액을 빠른 속도로 흡수하고 흡수된 체액이 다시 피부에 접촉되는 것을 방지하기 위해 체액을 보유하는 기능을 수행한다. 흡수코어의 크기, 형태(예를 들면, 직사각형, 모래시계형 등), 구조 및 흡수 능력 등은 유아로부터 성인에 이르는 착용자에게 적합하도록 구성되고, 흡수코어는 배면 시트 상에 접착제와 같은 공지의 부착수단에 의해 부착, 고정된다.

또한, 착용자에 의해 배설되는 분비물(예를 들면, 뇨, 혈액, 생리혈 등)을 빨리 흡수하고 사용시 편안함을 제공하기 위해, 흡수코어의 흡수 용량을 높이며 두께를 보다 얇게 만드는 초박형의 형태로 발전되어 왔다.

종래의 흡수코어는 섬유상의 웹 상에 목재펄프를 분쇄하여 이루어진 플러프 펄프와 전분 그라프트 코폴리머(starch graftcopolymers), 가교된 카르복시메틸셀룰로오스 유도체, 개조된 친수성 아크릴레이트 등을 이용하여 제조한 고흡수성 수지를 균일 또는 의도적으로 불균일하게 분포시킨 다음, 흡수코어의 강도(Integrity)를 향상하기 위하여 여기에 수분을 부가한 후 압축하는 방식으로 제조되어 왔다.

최근의 기저귀들은 좀 더 인간 공학적으로 발전을 거듭하면서 경량화, 경박화 되는 경향을 갖는다. 이는 착용 시 가벼움과 얇아짐으로 인하여 통기성을 향상시켜 상쾌함을 증진시키고 우수한 통기성으로 장시간 착용 시 가려움, 발진 등의 부작용을 방지하며, 휴대가 간편한 등의 장점으로 인해 소비자들이 얇고 가벼운 기저귀를 선호하기 때문이다.

초박형의 흡수코어는 플러프 펄프와 저융점의 합성섬유를 균일 또는 불균일하게 분포시켜 코어성형드럼을 통해 흡입시키고 고흡수성수지를 투입하여 코어외형을 형성한 후 일정범위의 온도를 유지하는 히팅 챔버(heating chamber)을 통해 소정의 시간 동안 가열하면서 히팅 롤러로 소정의 압력을 가함으로써 저융점의 합성섬유를 멜트하여 분산된 플러프 펄프를서로 결합시킨 흡수코어를 제조한다.

그러나, 초박형의 흡수코어는 히팅롤러로 흡수코어 전체를 가압하기 때문에 고흡수성 수지가 압축되어 팽윤하지 못 함으로 인해 종래의 흡수코어에 비하여 분비물(예를 들면, 뇨, 혈액, 생리혈 등)을 신속하게 흡입하는 성질이 급격히 감소하고, 흡수코어의 표면 건조성(Wet-Back) 등이 불량하여 실제 기저귀에 사용하기 어렵다.

분비물(예를 들면, 뇨, 혈액, 생리혈 등)이 흡수코어로 흡입되는 원리는 모세관 현상 등에 의해 이루어지기 때문에 흡수코어가 저밀도일 경우에 흡입이 원활히 이루어지나 흡수코어 전체가 경박화된 초박형의 흡수코어는 체액의 흡인력, 표면 건조성질이 크게 저하되는 문제점이 있다.

대한민국공개특허 제2004-0078351호는 열접착성 이형단면 복합섬유 및 이로부터 제조된 흡수성부직포로 부직포 제조 시 열접착 공정을 거치며 시스부인 저융점 부분이 용융되어 이형단면 형태인 코어부분과 유사한 형태로 변형되어 인접한 이형단면에 의해 생성되는 공간에 모세관 작용에 의해 흡수성이 향상되는 특징이 있으나 복합섬유의 자체의 권축성 및 벌키성에 의한 통기성 및 경량성에 문제가 있을 수 있으며, 형태안정성에도 문제가 있을 수 있다.

또한 미국등록특허 제5798305호 및 제6225243호에서는 시스부에 저융점폴리머를 사용하여 열접착에 의한 부직포 및 이형단면 형태로 코어부를 사용할 수 있는 점이 기재되있을 뿐 형태안정성에 문제점이 있을 수 있다.

본 발명은 위생재 흡수층으로 펄프층, 고흡수고분자 및 혼합섬유를 이용하여, 박막화, 경량화, 분산성이 우수한 코어층의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 경량성, 권축성, 탄력성, 벌키성이 좋은 합성섬유로 구성된 코어층 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 모세관현상을 이용한 흡수성과 분산성이 우수한 코어층 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 공극성이 뛰어나고 저중량인 흡음성 및 보온성이 특징인 코어층 제공을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 고흡수성 코어층에 있어서,펄프층 사이에 시스코어 중공복합섬유와 요철구조 이형단면섬유가 상호 융착된 혼합섬유로 구성되고 상기 혼합섬유에 고흡수고분자가 산재분포되며, 상기 시스코어 중공복합섬유는 중공부가 편심형인 편심형 시스코어 중공복합섬유이며, 단면형상이 굴곡진 특징이 있고, 상기 시스부 성분은 저융점고분자로 일정한 온도에서 용융되어 상기 혼합섬유 및 고흡수고분자를 융착시키는 특징이 있으며,상기 요철구조 이형단면섬유는 다수의 돌출부 및 중심으로 함입된 함몰부의 형태로 구성되며, 상호 인접한 요철형태의 이형단면섬유의 돌출부에 의해 또는 인접한 요철형태의 이형단면섬유의 돌출부와 시스코어 중공복합섬유에 의해 둘러싸여 형성된 공간부로 구성되는 것에 특징이 있는 고흡수성 코어층을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 편심형 시스코어 중공복합섬유는 일정한 간격을 갖는 내부 및 외부 환형구금으로 구성된 이중 환형모양의 복합방사구금을 통해 방사되되, 상기 복합방사구금은 일정한 간격의 2~4개의 슬릿을 갖고, 상기 외부 환형구금의 외면은 외경의 중심으로부터 일정한 거리의 원주면이고, 상기 외부 환형구금의 외경의 중심(p)과 상기 내부 환형구금의 내경의 중심(p')은 일정한 비율로 이격되어 있으며, 상기 외부 환형구금의 내면 및 내부 환형 구금의 내외면은 1개 슬릿 당 1개 이상의 인입된 만곡부(400)로 구성되며,상기 내부 환형구금의 1개의 슬릿의 내경의 길이 대 상기 외부 환형구금의 1개의 슬릿의 외경의 길이의 비가 1 : 1.2~1.5이고, 상기 외부 환형 구금은 시스부의 수지, 상기 내부 환형 구금은 코어부가 방사되여 중공율이 7%이상인 것에 특징이 있는 고흡수성 코어층을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 외부 환형구금의 외경의 중심과 상기 내부 환형구금의 내경의 중심의 이격된 비율은 하기 식(1)의 편심화도(%)로 표현되며, 편심화도(%)의 값이 10~20%의 범위를 갖는 것에 특징이 있는 벌키성이 우수한 시스코어 중공복합섬유을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 시스부는 융점이 80 내지 165℃이고 용융흐름지수(MI)는 15~35 (g/10min,230℃)인 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 중 어느 하나로 구성되며, 상기 코어부는 고유점도(IV)는 0.50~0.60 dL/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나인 것에 특징이 있는 고흡수성 코어층을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 요철구조 이형단면섬유는 중심이 빈 공간인 중공부로 구성되는 것에 특징이 있는 고흡수성 코어층을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 시스코어 중공복합섬유는 섬도가 8~20데니어이고 섬유장이 45~55mm인 것에 특징이 있는 고흡수성 코어층을 제공한다.

상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명은 시스코어 중공복합섬유의 저융점 부분인 시스에 의한 상호 융착에 의해 코어층이 형성되고 또한 상기 시스코어 중공복합섬유가 요철구조 이형단면을 갖는 다른 합성섬유와 결합에 의해 코어층이 형성되어 형태안정성이 확보되고 상기 요철구조 이형단면섬유에 의해 공간이 확보되어 이로 인한 모세관 현상으로 분산성이 향상된 특징이 있다.

또한 본 발명은 시스코어 중공복합섬유의 중공형태가 편심구조로 되어 잠재권축성 및 탄성력에 의해 코어층의 벌키성이 유지되어 형태유지 및 통기성 향상된 특징이 있다.

또한 본 발명은 시스코어 중공복합섬유의 시스부 코어부의 굴곡진 형태에 의해 형태안정성이 우수한 특징이 있다.

도1은 본 발명인 고흡수성 코어층에 대한 단면도이다.
도 2은 슬릿간격이 일정한 편심형 시스코어 중공복합섬유 복합방사구금 단면에 관한 일예의 개념도이다.
도 3는 슬릿간격이 일정한 편심형 시스코어 중공복합섬유 복합방사구금 단면에 관한 또 다른 실시예의 개념도이다.
도 4은 요철구조 이형단면섬유의 바람직한 일 실시예에 의한 돌출부에 대응되는 방사구금의 개념도이다.
도 5a,5b 및 5c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 요철구조 이형단면섬유의 개념도이다.
도 6a, 6b는 본 발명인 융착결합하여 생성된 혼합섬유의 공간부에 대한 개념도이다.

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.

도1은 본 발명인 고흡수성 코어층에 대한 단면도이다.

펄프층(10) 사이에 편심형 시스코어 중공복합섬유(21)와 요철구조 이형단면섬유(23)가 상호 융착된 혼합섬유(20)로 구성되고, 상기 혼합섬유(20)에 고흡수고분자(30)가 산재분포된 구조이다.

상기 시스 성분은 저융점고분자로 일정한 온도에서 용융되어 상기 혼합섬유(20) 및 고흡수고분자(30)를 융착시키는 특징이 있다.

상기 고흡수고분자(30)는 고흡수고분자 사슬간에 가교결합(cross-linking)을 통한 3차원의 망상구조 또는 단일 사슬구조에서 친수성기의 도입에 따른 유체의 흡수현상을 나타내는 폴리머를 지칭한다. 상기 폴리머는 일반 폴리머 재료에 비하여 흡수성이 월등히 높기 때문에 위생용품의 슬림화 및 고성능화를 실현하기 위하여 필수적인 고기능성 재료로서 일반적으로 사용된다.

또한 상기 폴리머는 통상 백색의 분말이고 물속에 들어가면 순간적으로 물을 흡수하고 팽윤 되어 겔 화되는 성질을 가지고 있다. 특히 소디움 아크릴레이트계와 전분/아크릴 산(starch/acrylic acid)계는 그 흡수력이 100g/g에 달한다

기존 펄프층(10)에 고흡수고분자(30) 폴리머로 구성된 흡수층은 펄프의 무게와 부피로 인하여 박막형으로 구성하기가 어려운 점이 있었다.

따라서 인체에 닿는 면인 흡수층 상하면은 부드러운 펄프층(10)을 사용하고 그 내부에는 시스코어 중공복합섬유(21)와 요철구조 이형단면섬유(23)가 상호 융착된 혼합섬유(20)에 고흡수고분자(30)가 산재분포된 고흡수 코어층(1)을 사용하는 것이 더 효율적이다.

상기 혼합섬유(20)에는 편심형 시스코어 중공복합섬유(21)와 요철구조 이형단면섬유(23)로 구성되며 상기 편심형 시스코어 중공복합섬유(21)의 표피부분인 시스(a) 수지가 중심부분인 코어(b)의 수지와 비교시 상대적으로 저융점고분자로 구성된 것이 특징이다.

상기 편심형 중공복합섬유의 코어부(b)는 폴리에스테르(PET) 또는 폴리프로필렌 수지로 구성되고, 상기 시스부(a)는 융점이 80 내지 165℃인 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 중 어느 하나로 구성된다.

상기 시스부(a)는 저융점 고분자로 융점이 약 80℃ 내지 165℃인 특징이 있다. 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.

이 중에서 바람직한 폴리올레핀은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐, 폴리비닐 아세테이트 및 그의 공중합체 및 배합물이며 가장 바람직한 폴리올레핀은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 공중합체, 및 그의 배합물이다.

상기 코어부(b)는 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 중공형 시스코어형 열접착 복합섬유 제조시 코어부 내의 중공형태가 내원방향으로 몰림현상이 증가하여 중공부(100)의 중공율도 감소할 수 있으므로 상기 코어부를 형성하는 폴리에스테르의 고유점도는 0.50~0.64dL/g인 것이 바람직할 것이다.

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

상기 융해된 시스부 수지는 접착제의 역할을 하여 인접한 요철구조 이형단면섬유(23)와 융착되거나 또는 편심형 시스코어 중공복합섬유(21) 간 상호 융착될 수 있으며 추가로 고흡수고분자(30)와 결착될 수 있다.

상기 편심형 시스코어 중공복합섬유(21)는 중공부(h)가 중심에서 벗어나 위치한 편심형 중공부이며 또한 단면형상이 굴곡진 특징이 있다. 중공부(h)의 굴곡진 형상에 의해서 외부 압력에 의한 섬유의 형태유지성질이 뛰어나며 여러 번 섬유를 변형시켜도 형태를 유지할려는 성질인 굴곡강도가 높다. 따라서 외부압력에 의한 압축 또는 형태변형(휨)에 의해서도 고흡수성 코어층의 혼합섬유(20)는 형태유지성질이 뛰어나고 이로 인해 편심형 시스코어 중공복합섬유(21)와 요철구조 이형단면섬유(23)의 공간부 유지력이 커서 흡수성이 뛰어나며 또한 공간부(f,g)에 의한 벌키성 및 평량에서 효과가 있다.

도 2는 슬릿간격이 일정한 편심형 시스코어 중공복합섬유 복합방사구금 단면에 관한 일예의 개념도이다.

상기 편심형 시스코어 중공복합섬유(21)는 일정한 간격을 갖는 내부 및 외부 환형구금으로 구성된 이중 환형모양의 복합방사구금을 통해 방사한다.

상기 복합방사구금은 상호 일정한 간격(s)을 갖는 내부 및 외부 환형구금으로 구성된 이중 환형모양의 특징이 있으며, 상기 복합방사구금은 일정한 거리에 2~4개의 동일한 모양의 슬릿을 갖는다.

일반적으로 방사구금을 통해 토출되는 미연신 중공복합섬유는 압력차에 의한 팽윤이 발생된다. 팽윤방향이 중공부(h)쪽으로 향하면 원하는 중공율을 얻을 수 없거나 또는 팽윤방향에 따라서는 원하는 단면의 모양을 얻을 수 없게 된다.

따라서, 중공부(h)의 복합섬유의 형태안정성을 향상시키기 위해서는 토출되는 수지의 고유점도(IV) 및 흐름지수(MI)의 물성을 고려해서 환형 모양의 방사구금에 일정한 간격으로 슬릿을 형성하게 하면 토출 팽윤에 의한 형태변형을 방지할 수 있게 된다.

슬릿의 개수는 2개 이상이면 되나 바람직하게는 2~5개가 타당하며, 더 바람직하게는 3~4개가 타당하다. 또한 복수 개의 슬릿의 간격은 모두 동일하고 모양도 일치하는 것이 타당하다. 슬릿의 개수가 적으면 토출팽창의 완충에 문제가 될 수 있고 슬릿의 개수가 너무 많으면 방사구금 제작과 비용면에서 어려움이 있을 수 있다.

또한 편심형 시스코어 복합방사의 경우는 시스부(a)와 코어부(b)가 토출되는 외부와 내부 환형구금 사이의 간격(s)도 형태안정성을 위한 중요사항이다. 시스부와 코어부는 수지의 조성물이 다르므로 토출시 팽윤 정도가 다르기 때문이다.

또한 상기 슬릿의 사면의 모양은 평행하거나, 복합방사구금의 중심부의 연장선과 일치하는 가상의 선상과 일치할 수도 있다.

도 3는 슬릿간격이 일정한 편심형 시스코어 중공복합섬유 복합방사구금 단면에 관한 또 다른 실시예의 개념도이다. 슬릿의 너비가 방사구금의 외각으로 갈수록 커지는 것으로, 가장 외각에서 슬릿의 최장너비(r)가 나타난다. 환형 모양의 특성상 외각쪽으로 갈수록 원주가 커지므로 토출팽창의 비율도 크다. 따라서 토출된 복합사의 방사구금 중심에서 거리에 따른 팽윤의 차이를 고려하여 슬릿의 완충작용을 보완하는 역할을 할 수있다. 따라서 환형구금 사이의 간격(s)과 슬릿의 최장너비(r)가 2.0〈 r/s〈 3.5의 조건을 만족할 경우 토출팽창에 의한 부피변형이 가장 적으며 상기 슬릿의 최장너비(r)는 0.1~0.15mm이고, 상기 내부 및 외부 환형 구금(30)의 간격(s)은 0.03~0.05mm인 특징을 갖는다.

또한 상기 외부 환형구금의 외면은 외경의 중심(p)으로부터 일정한 거리의 원주면이고,

상기 외부 환형구금의 외경의 중심(p)과 상기 내부 환형구금의 내경의 중심(p')은 일정한 비율로 이격되어 있으며, 상기 외부 환형구금의 외경의 중심(p)과 상기 내부 환형구금의 내경의 중심(p')의 이격된 비율은 하기 식(1)의 편심화도(%)로 표현되며, 편심화도(%)의 값이 10~20%의 범위를 갖는 것에 특징이 있다.

편심화도가 10% 이상일 경우 방사 및 연신과정에서 중심으로부터 슬릿의 비대칭 즉 슬릿 부피의 차이에 인하여 개별 슬릿 당 시스코어부의 수지팽창율이 달라지게 된다. 일반적으로 슬릿 부피가 적은 쪽이 부피 팽창이 작아서 그 방향으로 자연적으로 방사섬유가 휘게되는 컬(curl)이 형성된다. 다만 20%를 초과한 슬릿의 부피 비대칭이 너무 커서 방사가 불량하여 시스코어단면형태가 불량하게 될 수 있다.

상기 시스부와 코어부는 중량비 38:62~50:50으로 형성되어 본 발명의 편심형 시스코어 중공복합섬유를 형성하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명은 상기 슬릿 간격의 특징 이외에 각각의 슬릿 모양에 특징을 갖는다. 상기 외부 환형구금의 외면은 중심으로부터 일정한 거리의 원주면이고, 상기 외부 환형구금(300)의 내면 및 내부 환형 구금(200)의 내외면은 1개 슬릿 당 1개 이상의 인입된 만곡부(400)로 구성되며, 상기 만곡부(400)는 곡면형 또는 다각형으로 구성된 것에 특징이 있다.

또한 상기 내부 환형구금의 1개의 슬릿의 내경의 길이 대 상기 외부 환형구금의 1개의 슬릿의 외경의 길이의 비가 1 : 1.2~1.5의 특징이 있다.

1.5 비율 초과하는 경우 만곡부(400)의 개수 및 인입정도가 커서 방사시 어려움이 있으며 1.2 비율 미만인 경우 만곡부(400) 형상에 의한 굽힘강성 증가에 영향이 미비할 수 있기 때문이다.

또한 상기 슬릿에 만곡부(400)가 있는 특징은 방사 연신공정에서 컬 형성에 유리한 작용을 한다.

기존의 만곡부(400)가 없는 일반적인 시스코어 중공복합섬유 복합방사구금은 연신공정 후 계면분리 형상이 일어나 시스부와 코어부가 상호 결합되지 않고 분리될려는 현상이 발생하여 컬(curl)이 형성이 방해가 될 수 있다.

그러나 본 발명은 상기 외부 환형구금의 내면 및 내부 환형 구금(200)의 내외면은 1개 슬릿 당 1개 이상의 인입된 만곡부(400)로 되여 굴곡진 계면에 의해 계면분리현상이 발생되지 않고 발생 되더라도 그 효과가 미비할 수 있다.

본 발명인 편심형 시스코어 중공복합는 방사 후 컬 형성이 유리하며 추가적으로 방사, 연신과정 후 열처리에 의한 크림프공정을 할 경우 섬유가 컬(curl)을 형성이 더욱더 용이하며 섬유의 굽힘강성이 클수록 형성된 컬의 형상 유지가 용이하다.

굽힘강도(bending strength)는 섬유에 하중을 부가해 구부리는 경우 하중이 늘어남에 따라 휨이 증가되며, 결국 파단됐을 때의 응력을 단면적으로 나눈 것을 말한다.

섬유에서 굽힘강도는 일반섬유보다는 중간에 공간이 있는 중공사가 굽힘강성이 2배이상 늘어나며 중공단면이 원형이 아닌 곡선 또는 다각형형태로 주름진 형상을 갖는 경우 굽힘강성은 더 커진다.

도 4는 요철구조 이형단면섬유의 바람직한 일 실시예에 의한 돌출부에 대응되는 방사구금의 개념도이다. 상기 방사구금의 개수의 조합에 의해 본 발명인 요철구조 이형단면섬유(23)의 돌출부(c)의 개수를 조절할 수 있다.

도 5a,5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 요철구조 이형단면섬유의 개념도이다

또한 도 5c는 본 발명의 바람직한 일 실시예로 요철구조 이형단면인섬유 중심에 빈 공간의 중공부(h')를 보여주는 도면이다.

요철구조 이형단면의 돌출부의 개수는 3~7개 정도가 적당하고 더욱 바람직하게는 5~6개이다.

3개 미만이면 돌출부에 의한 함몰부(d)의 개구방향 각도가 거의 180도에 이르러 시스코어 중공복합섬유(21)와의 융착에 의한 공간부(f) 형성이 어렵다. 또한 8개 이상이면 돌출부의 개수가 너무 많아 인접한 돌출부(c)의 용융방사후 결합응고될 수 있어서 원하는 요철구조 형성이 어려울 수 있으며 또한 함몰부(d) 공간이 협소하여 인접 합성섬유유와 융착에 의해 형성되는 공간부(g)가 협소할 수 있다.

도 6a,6b는 본 발명인 융착결합하여 생성된 혼합섬유(20)의 공간부(f,g)에 대한 개념도이다. 시스코어 중공복합섬유(21)와 요철구조 이형단면섬유(23)가 상호 융착된 혼합섬유(20)로 구성된다. 상기 시스코어 중공복합섬유(21)의 시스가 저융점고분자로 인근 합성섬유와 융착될 수 있다.

인접 합성섬유와 융착된 후 시스코어 중공복합섬유(21)와 요철구조 이형단면섬유(23)사이의 돌출부(c)와 함몰부(d)에 의해 둘러싸인 공간부(f)가 생성될 수 있고, 또한 요철구조 이형단면섬유(23)간의 생성된 공간부(g)가 생성될 수 있음을 알 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 요철구조 이형단면섬유(23)의 중심에 빈 공간의 중공부(h)가 있을 경우 상기 혼합섬유(20) 간의 공간부(f,g)이외에 이형단면 합성섬유(23) 자체의 빈 공간 중공부(h)에 의한 공간부(f,g)의 동일한 기능을 할 수 있다.

상기 공간부(f,g) 및 중공부(h,h')는 모세관 현상이 발생되어 흡수된 액체의 이동의 원동력이 될 수 있어 흡수력에 중용한 인자로 작용될 수 있다. 또한 흡수된 액체의 이동은 여러 방향으로 확산이 가능하여 분산성도 향상될 수 있다. 흡수된 액체는 혼합섬유(20)에 산재분포하는 고흡수고분자(30)에 도달하여 흡수력이 증가될 수 있다.

상기 편심형 시스코어 중공복합섬유(21)는 섬도가 8~20데니어이고, 섬유장이 45~55mm인 것에 바람직하다. 섬도가 8데니어 미만일 경우 시스의 밀도가 높아져 벌키한 특성이 저하될 수 있고, 반대로 20데니어 초과일경우 섬유 굵기가 너무 크면 코어층의 경량화에 문제가 될 수 있다.

따라서 상기 고흡수성 코어층(1)은 시스코어 중공복합섬유(21)의 벌키성 및 굴곡강도와 요철형태의 이형단면섬유(23)의 형태안정성 및 공간부에 의한 통기성 및 경량화에 영향을 줄 있음을 알 수 있다.

상기 고흡수성 코어층(1)의 상면 및 하면에 펄프층(10)이 합지되어 사용될 수 있고 위생재 흡수층으로 다양한 제품에 사용가능하다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예에 반드시 한정되는 것으로 해석되어 져서는 아니된다.

실시예 1~4

폴리에틸렌테레프탈레이트 (Polyethylene terephthalate, PET) 폴리머에 폴리에틸렌 (Polyethylene, PE) 폴리머가 쉬스-코어 (Sheath-Core) 형태로 구성된 단섬유 형태의 편심형 시스코어 중공복합섬유(21)와 폴리에틸렌테레프탈레이트 (Polyethylene terephthalate, PET) 폴리머가 4De' 38mm 단섬유 형태의 요철구조 이형단면섬유가 50:50의 비율로 고르게 혼합된 후 고흡수고분자(30)를 첨가한 후 카딩(Carding)을 거쳐 펄프층(10) 사이에서 137℃에서 2분동안 융착되어 50g/m2의 평량으로 준비하였다.

이때 상기 편심형 시스코어 중공복합섬유(21)의 코어부는 고유점도(IV)가 0.55dL/g인 폴리에스테르(PET)를 52중량% 사용하였으며, 시스부는 용융흐름지수 MI(g/10min,190도) 20, 융점 100℃인 폴리에틸렌(PE)을 48중량% 사용하였다.

상기 폴리에스테르(PET)와 폴리에틸렌(PE)를 중공부가 편심형 시스코어 중공복합방사구금을 통해 1000m/min의 방사속도로 방사하였으며, 방사된 복합섬유를 3.5배 연신배향하고 크림프를 부여하였으며, 38 mm로 절단하여 섬도가 4데니어인 시스코어의 복합섬유를 제조하였다. 섬유구금의 모양, 슬릿의 r,s의 간격크기 ,비율(r/s), 편심화도(%) 및 섬도/섬유장의 값은 표1와 같다.

비교예 1

실시예 1의 조건과 동일하되, 요철구조 이형단면섬유의 돌출부가 없는 특징이 있으며 나머지 수치는 표1과 같다.

비교예 2

실시예 1의 조건과 동일하되, r/s값이 4.5인 특징이 있으며 나머지 수치는 표1과 같다.

비교예 3

실시예 1의 조건과 동일하되, p/q값이 1.8인 특징이 있으며 나머지 수치는 표1과 같다.

상기 물성은 하기 방법에 의하여 측정하였다.

(1) 중공율(%): 광학현미경으로 측정된 섬유 단면 이미지를 통하여 중공이 차지하는 면적 비율을 하기 식으로 계산하였다.

- 중공면적/섬유면적(중공포함) * 100 (%)

(2) 시스코어 단면형태: 광학현미경으로 측정된 섬유 단면 이미지를 통하여 육안으로 판단하였다.

(3) 후도(mm)는 부직포 시편의 최초의 후도 50mm을 10초동안 10N/m2 압력을 가한 후 측정하였다.

			실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2	비교예 3
시스 코어 합성 섬유 (섬유1)	Sheath		PE	PE	PE	PE	PE	PE	PE
	Core		PET	PP	PET	PET	PET	PET	PET
	복합방사구금	모양	도2(a)	도2(b)	도2(c)	도3(a)	도2(a)	도2(a)	도4
		편심화도(%)	15	15	20	10	15	20	30
		r간격(mm)	0.15	0.1	0.12	0.1	0.1	0.15	0.15
		s간격(mm)	0.05	0.05	0.05	0.03	0.05	0.05	0.05
		r/s	3	2	2.4	3.3	2	4.5	3
	단면 형태	단면 형태	양호	양호	양호	양호	양호	불량	불량
	섬도/섬유장		15De’/51mm	15De’/51mm	15De’/51mm	15De’/51mm	15De’/51mm	5De’/ 38mm	15De’/51mm
요철구조 이형단면섬유 (섬유2)	돌출부 개수/중공부유뮤		6개	5개	4개	6개/중공부	없음	6개	5개
	섬도, Cut		4De’, 38mm	4De’, 38mm	4De’, 38mm	4De’, 38mm	4De’, 38mm	4De’, 38mm	4De’, 38mm
섬유 1 : 섬유 2 비율(중량%)			50:50	50:50	50:50	50:50	50:50	50:50	50:50
평량 (gsm)			50	50	50	50	50	50	50
후도(mm)			44	42	41	47	30	31	29
흡수성 (g/g)			15	14	12	16	7	8	7

*뇨 흡수성 : 흡수한 물의 중량을 시험편의 중량으로 나눈 값 (g/g)

상기 표1에서 알 수 있듯이 실시예들은 50 평량(gsm) 기준으로 후도가 41mm이상의 값으로 혼합섬유(20) 중 편심형 시스코어 중공복합섬유(21)의 형태안정성 및 굴곡강도가 우수함을 알 수 있으며 또한 뇨 흡수성에서도 동일한 시험편의 중량대비 12(g/g)이상의 값을 보여서 혼합섬유(20) 사이의 공간부 의한 흡수성이 뛰어남을 알 수 있다.

또한 실시예는 평량 (gsm)에 있어서 후도가 41이상인 것은 혼합섬유(20)의 구성섬유가 모두 중공부(h,h')를 갖고 있기 때문에 일정무게당 부피비가 크기 때문이다.

반면에, 비교예 1은 요철구조 이형단면섬유에서 돌출부 및 중공부가 없는 경우로 공간부의 형성이 어려워서 뇨 흡수성(g/g)이 낮음을 알 수 있고, 또한 돌출부는 혼합섬유(20)의 형태유지성에도 영향을 주어서 후도(mm)가 낮음을 알 수 있다.

비교예 2는 시스코어 중공섬유의 방사구금의 조건에서 r/s 값이 2.0〈 r/s〈 3.5의 조건을 만족할 경우 토출팽창에 의한 부피변형이 가장 적은데 3.5를 초과한 경우로 복합방사가 적합하지 않아 중공부 형성이 안되어서 굴곡진 중공부에 의한 평량, 후도 값에서 낮은 값을 갖는다.

비교예 3은 편심화도가 30%인 경우로 복합방사구금의 중심부가 한 방향으로 편중되어 있는 것으로 상기 복합방사구금에 의해 방사된 편심형 시스코어 복합섬유의 단면 형태가 불량한 것으로 복합방사가 적합하지 않아 중공부 형성이 안되어서 굴곡진 중공부에 의한 평량, 후도 값에서 낮은 값을 갖는다.

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.

1: 코어층 10: 펄프층
20: 혼합섬유 30: 고흡수고분자
21: 편심형 시스코어 중공복합섬유 23: 요철구조 이형단면섬유
100: 중공부 200: 내부 환형 구금 300: 외부 환형 구금 400 : 만곡부
p : 외부 환형구금의 외경의 중심
p' : 내부 환형구금의 내경의 중심
a: 시스부 b: 코어부
c: 돌출부 d: 합몰부
e: 요철구조 이형단면섬유의 중심
f,g: 공간부 h, h': 중공부 r : 슬릿의 최장너비 s : 내부 및 외부 환형 구금의 간격

Claims (6)

1. 고흡수성 코어층에 있어서,
   펄프층 사이에 시스코어 중공복합섬유와 요철구조 이형단면섬유가 상호 융착된 혼합섬유로 구성되고 상기 혼합섬유에 고흡수고분자가 산재분포되며,
   상기 시스코어 중공복합섬유는 중공부가 편심형인 편심형 시스코어 중공복합섬유이며, 단면형상이 굴곡진 특징이 있고,
   상기 시스부 성분은 저융점고분자로 일정한 온도에서 용
   융되어 상기 혼합섬유 및 고흡수고분자를 융착시키는 특징이 있으며,
   상기 요철구조 이형단면섬유는 다수의 돌출부 및 중심으로 함입된 함몰부의 형태로 구성되며, 상호 인접한 요철형태의 이형단면섬유의 돌출부에 의해 또는 인접한 요철형태의 이형단면섬유의 돌출부와 시스코어 중공복합섬유에 의해 둘러싸여 형성된 공간부로 구성되는 것에 특징이 있는 고흡수성 코어층.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 편심형 시스코어 중공복합섬유는 일정한 간격을 갖는 내부 및 외부 환형구금으로 구성된 이중 환형모양의 복합방사구금을 통해 방사되되,
   상기 복합방사구금은 일정한 간격의 2~4개의 슬릿을 갖고,
   상기 외부 환형구금의 외면은 외경의 중심으로부터 일정한 거리의 원주면이고,
   상기 외부 환형구금의 외경의 중심(p)과 상기 내부 환형구금의 내경의 중심(p')은 일정한 비율로 이격되어 있으며,
   상기 외부 환형구금의 내면 및 내부 환형 구금의 내외면은 1개 슬릿 당 1개 이상의 인입된 만곡부(400)로 구성되며,
   상기 내부 환형구금의 1개의 슬릿의 내경의 길이 대 상기 외부 환형구금의 1개의 슬릿의 외경의 길이의 비가 1 : 1.2~1.5이고,
   상기 외부 환형 구금은 시스부의 수지, 상기 내부 환형 구금은 코어부가 방사되여 중공율이 7%이상인 것에 특징이 있는 고흡수성 코어층.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 외부 환형구금의 외경의 중심과 상기 내부 환형구금의 내경의 중심의 이격된 비율은 하기 식(1)의 편심화도(%)로 표현되며, 편심화도(%)의 값이 10~20%의 범위를 갖는 것에 특징이 있는 벌키성이 우수한 시스코어 중공복합섬유.
   

   
4. 제1항에 있어서,
   상기 시스부는 융점이 80 내지 165℃이고 용융흐름지수(MI)는 15~35 (g/10min,230℃)인 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 중 어느 하나로 구성되며, 상기 코어부는 고유점도(IV)는 0.50~0.60 dL/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나인 것에 특징이 있는 고흡수성 코어층.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 요철구조 이형단면섬유는 중심이 빈 공간인 중공부로 구성되는 것에 특징이 있는 고흡수성 코어층.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 편심형 시스코어 중공복합섬유는 섬도가 8~20데니어이고 섬유장이 45~55mm인 것에 특징이 있는 고흡수성 코어층.
   

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