KR20210097036A

KR20210097036A - 부직포 구조체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20210097036A
Application number: KR1020210010459A
Authority: KR
Inventors: 주재형; 이상수; 강택균
Original assignee: 주식회사 엘지생활건강
Priority date: 2020-01-29
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2021-08-06
Also published as: CN113186651A

Abstract

본 발명은 제1 섬유 및 제2 섬유를 포함하는 부직포 구조체로서, 상기 제1 섬유는 레이온, 셀룰로오스, 폴리에스테르 및 폴리아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하며, 상기 제2 섬유는 열 수축률이 서로 다른 합성수지 성분을 포함하는 이성분 섬유인 것을 특징으로 한다.

Description

부직포 구조체 및 그 제조방법 {Nonwoven structure and method of manufacturing the same}

본 발명은 부직포 구조체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 먼지에 대한 흡착력과 포집력이 우수한 부직포 구조체와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

부직포는 섬유를 방적 또는 편조하지 않고 화학적 또는 기계적인 방법으로 섬유의 웹을 결합시킨 것을 의미한다. 부직포는 그 구성 성분에 따라 다양한 물성을 가질 수 있고, 그 표면의 특성을 유용하게 조절할 수 있도록 하여 다양한 질감을 갖도록 제조할 수 있다. 부직포는 그 내부에 섬유의 얽힘에 따라 공기, 물을 포함하는 유체와 같은 외부 물질이 연통할 수 있는 공간을 포함할 수도 있으며, 이러한 특성에 따라 부직포는 충전재로 사용되거나 그 자체로서 흡수재로 사용될 수 있고, 위생 및 청소를 위한 기재로도 이용될 수 있다.

기존의 물티슈, 청소포, 행주로 사용되는 습식 부직포 제품의 경우, 적용 대상 표면의 먼지를 제대로 흡착하지 못하거나 습식 부직포 제품 자체의 포집력이 낮아 포집된 먼지가 제품 표면으로부터 다시 떨어져 나가는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 극세사(microfiber)로 부직포를 제조하거나, 제조된 부직포에 엠보싱을 형성하는 등의 방법으로 부직포 표면의 먼지 흡착 면적을 증가시킨 제품들이 제공되었다. 이러한 제품들에서 먼지 흡착 성능은 소폭 상승하는 것으로 나타났지만, 이러한 성능이 유의미한 수준을 달성하지는 못하였으며, 여전히 포집 성능은 부족하여 포집된 먼지가 떨어져나가 청소된 표면을 다시 오염시키는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 먼지의 흡착과, 흡착된 먼지의 포집 기능을 모두 갖춘 다양한 구조의 부직포 구조체와 각각의 부직포 구조체를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

구체적으로, 상기 부직포 구조체는, 상기 제1 섬유를 포함하는 제1 층; 및 상기 제2 섬유를 포함하는 제2 층을 포함하며, 상기 제1 층은 상기 제2 층의 적어도 일면에 적층되며, 상기 제1 층과 상기 제2 층은 스펀레이스 공정에 의해 결합될 수 있다.

구체적으로, 상기 제2 층은 상기 제1 층에 비해 더 높은 표면 조도(roughness)를 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 층 및 상기 제2 층의 중심선 표면 거칠기(R_a) 비율은 1:1.1 내지 1:5일 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 층 및 상기 제2 층의 10점 평균 거칠기(R_z) 비율은 1:1.1 내지 1:5일 수 있다.

구체적으로, 상기 부직포 구조체는, 상기 제1 섬유와 상기 제2 섬유를 혼섬하여 형성한 부직포 웹을 스펀레이스 공정으로 제조하여 마련되는 단일층 구조일 수 있다.

구체적으로, 상기 부직포 웹은 상기 제1 섬유와 상기 제2 섬유를 1:1 내지 3:2 의 중량비로 혼섬한 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 스펀레이스 공정은 직경 0.09 내지 0.5 mm 크기의 구멍을 가지며, 0.3 내지 0.6 mm 간격으로 배치되는 노즐에서 40 내지 60 bar의 압력으로 물을 분사하는 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 이성분 섬유는 열 수축률이 서로 다른 합성수지 성분이 시스-코어 구조로 배치되되, 상기 코어는 상기 시스의 편심에 배치되는 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 이성분 섬유는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리(1,4-시클로헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트) 및 나일론으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 둘 이상의 합성수지 성분을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 (1) 레이온, 셀룰로오스, 폴리에스테르 및 폴리아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 제1 섬유 및 열 수축률이 서로 다른 합성수지 성분을 포함하는 이성분 섬유인 제2 섬유를 포함하는 섬유 웹을 형성하는 단계, (2) 상기 (1) 단계에서 형성된 섬유 웹에 스펀레이스 공정을 수행하여 부직포 구조체를 형성하는 단계, 및 (3) 상기 (2) 단계에서 형성된 부직포 구조체를 120 내지 200℃에서 건조하는 단계를 포함하는 부직포 구조체의 제조방법인 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 (1) 단계는, 상기 제1 섬유를 카딩하여 제1 웹을 형성하는 단계, 상기 제2 섬유를 카딩하여 제2 웹을 형성하는 단계, 및 상기 제1 웹을 상기 제2 웹의 적어도 일면에 적층하는 단계를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 (1) 단계는, 상기 제1 섬유와 상기 제2 섬유를 혼섬하는 단계, 및 상기 혼섬된 섬유를 카딩하여 섬유 웹을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 섬유와 상기 제2 섬유는 1:1 내지 3:2의 중량비로 혼섬하는 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 부직포 구조체의 제조방법에서 상기 스펀레이스 공정은 직경 0.09 내지 0.5 mm 크기의 구멍을 가지며, 0.3 내지 0.6 mm 의 간격으로 배치되는 노즐에서 40 내지 60 bar의 압력으로 분사되는 물을 분사하는 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 부직포 구조체의 제조방법에서 상기 이성분 섬유는 열 수축률이 서로 다른 합성수지 성분이 시스-코어 구조로 배치되되, 상기 코어는 상기 시스의 편심에 배치되는 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 부직포 구조체의 제조방법에서 상기 이성분 섬유는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리(1,4-시클로헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트) 및 나일론으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 둘 이상의 합성수지 성분을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체는 먼지 등의 이물질의 흡착이 가능한 흡착층과 흡착된 먼지 등의 이물질의 포집이 가능한 포집층을 구비하여 향상된 먼지 흡착 성능을 제공함과 동시에 흡착된 먼지가 상기 구조체로부터 떨어져 나가지 않고 유지되도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체는 흡착층이 부드러운 닦임성을 제공하며, 포집층은 먼지에 대한 포집력을 제공함과 동시에 표면을 거칠게 구성하여 대상 표면에 대한 스크럽 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체는 단일층 구조로 제공되되, 먼지 등의 이물질의 흡착과 포집 기능을 모두 갖추도록 마련되어 향상된 먼지 흡착 성능을 제공함과 동시에 흡착된 먼지가 상기 구조체로부터 떨어져 나가지 않고 유지되도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체의 제조방법은, 스펀레이스 공정을 통해 접착제 없이 부직포 구조체를 제공할 수 있도록 하며, 제조된 부직포 구조체가 상기와 같은 흡착 및 포집 효과를 갖도록 할 수 있다.

도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체에 사용되는 이성분 섬유를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체를 제조하기 위한 공정을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체를 제조하기 위한 공정을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체에 포함된 이성분 섬유 중 시스층을 확인한 주사전자현미경 이미지이다.
도 7의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체와, (b) 비교예에 따른 부직포 구조체를 15장씩 적층한 상태에서 압력을 가하였을 때의 벌키성(bulkiness)을 비교한 사진이다.
도 8의 (a)는 본 발명의 실시예 1에 따른 구조체의 일면과 (b) 비교예 1에 따른 구조체의 일면의 3D 심도합성 이미지이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체의 먼지 포집 성능을 확인한 (a) 주사전자현미경 이미지, (b) 광학현미경 이미지, 및 비교예에 따른 부직포 구조체의 먼지 포집 성능을 확인한 (c) 주사전자현미경 이미지, (d) 광학현미경 이미지이다.
도 10은 (a) 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체와 (b) 비교예에 따른 부직포 구조체의 닦임성을 확인한 이미지이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하에서, 고압(high pressure), 저압(low pressure), 고온 및 저온은 상대적인 것으로서, 절대적인 수치를 나타내는 것은 아님을 알려둔다.

이하에서, 부직포 구조체 조도는, 상기 부직포 구조체 표면의 거칠기로서 중심선 표면 거칠기(Center line average height, R_a)와 10점 평균 거칠기(Ten point height of irregularities, R_z) 중 하나 이상으로 정량화되는 것일 수 있다. 중심선 표면 거칠기(R_a)는 산술 평균 조도를 의미할 수 있으며, 대상 표면의 단면의 각 지점으로부터 가상의 중심선에 대한 거리의 절대값의 합을 해당 지점의 수로 나눈 값을 의미한다. 10점 평균 거칠기(R_z)는 대상 표면의 단면에서 가상에 중심선에 대해 가장 높은 피크 5개와, 가장 낮은 골짜기 5개 사이의 거리의 평균값을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체에 사용하는 이성분 섬유의 단면을 나타낸 개념도이고, 도 2 및 3은 각각 본 발명의 어느 일 실시예에 따른 부직포 구조체를 나타낸 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 다른 부직포 구조체는 제1 섬유 및 제2 섬유를 포함하며, 상기 제1 섬유는 레이온, 셀룰로오스, 폴리에스테르 및 폴리아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하며, 상기 제2 섬유는 열 수축률이 서로 다른 합성수지 성분을 포함하는 이성분 섬유일 수 있다.

도 1을 참조하면, 이성분 섬유는 서로 상이한 종류의 두 가지 합성수지 성분을 포함하는 섬유로서, 바람직하게는 상기 두 가지 합성수지 성분은 소정의 온도에 노출되었을 때의 열 수축률이 서로 상이한 것일 수 있다.

이성분 섬유는 서로 상이한 종류의 두 가지 합성수지 성분이 시스-어(sheath-core)구조로 배치되는 것일 수 있다. 구체적으로, 코어 부분에 위치하는 제1 성분(A)은 시스 부분에 위치하는 제2 성분(B)의 편심에 배치되는 것일 수 있다. 제1 성분(A)이 제2 성분(B)의 편심에 배치되는 것은 도 1의 (a)와 같이 제2 성분(B)의 가장자리에 접하도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 도 1의 (b)와 같이 제2 성분(B)의 가장자리로부터 일정한 거리로 이격된 상태로 위치하는 것일 수 있다. 제1 성분(A)과 제2 성분(B)은 소정의 온도에 노출되었을 때의 열 수축률이 상이한 것일 수 있으나, 특정 성분이 반드시 높은 수축률을 가짐을 의미하지는 않는 것으로, 코어에 위치하는 제1 성분(A)의 열 수축률이 더 높은 것일 수 있고, 시스에 위치하는 제2 성분(B)의 열 수축률이 더 높을 수도 있다.

코어가 시스의 편심에 배치됨으로 인해, 이성분 섬유를 소정의 온도에 노출시킴에 따라 상대적으로 더 높은 열 수축률을 갖는 성분에서 상대적으로 더 큰 길이 값의 수축이 유발되며, 이에 따라 전체 이성분 섬유의 적어도 일부가 접히거나 꼬이는 형태로 변형될 수 있다. 상기와 같은 열 수축률은 개별 성분의 융점 차이에 의한 것일 수 있다. 즉, 이성분 섬유에서 시스 또는 코어의 부분적인 용융 및 경화로 인해 섬유의 수축이 유발될 수 있다. 이러한 이성분 섬유의 변형은 이성분 섬유를 포함하는 섬유 웹 또는 부직포의 표면 조도(roughness) 및 부직포의 벌크성의 변화를 유발할 수 있다.

이성분 섬유를 구성하는 제1 성분(A) 및 제2 성분(B)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리(1,4-시클로헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트) 및 나일론으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 합성수지 성분일 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체(1)는 제1 섬유를 포함하는 제1 층(10) 및 제2 섬유를 포함하는 제2 층(20)을 포함하며, 상기 제1 층(10)이 상기 제2 층(20)의 적어도 일면에 적층되는 다층 구조의 부직포 구조체일 수 있다.

제1 섬유는 제1 층(10)의 전체 중량을 기준으로 60 내지 100%에 해당하는 양만큼 포함될 수 있다. 바람직하게는, 제1 층(10)은 제1 섬유로만 이루어지는 것일 수 있다. 제2 섬유는 제2 층(20)의 전체 중량을 기준으로 60 내지 100%에 해당하는 양만큼 포함될 수 있다. 바람직하게는, 제2 층(20)은 제2 섬유로만 이루어지는 것일 수 있다. 제1 섬유는 직경이 제2 섬유보다 작거나 같을 수 있다.

예를 들어, 본 실시예에 따른 부직포 구조체(1)는 제1 섬유로만 이루어진 제1 층(10)과, 제2 섬유로만 이루어진 제2 층(20)이 적층된 2층 구조의 부직포 구조체일 수 있다.

제1 층(10)은 제2 층(20)의 적어도 일면에 적층되는 것이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 변형된 실시예에서 제1 층은 제2 층의 어느 일면의 적어도 일부만을 덮도록 적층되거나, 제2 층의 어느 일면은 모두 덮고 다른 면은 일부만을 덮도록 적층되는 것일 수 있다 (도시하지 않음).

제1 층(10)과 제2 층(20)은 스펀레이스(spunlace) 공정에 의해 결합되는 것일 수 있다. 본 발명에서, 스펀레이스는 하나 이상의 섬유 웹에 워터 제트(water jet)를 분사하여 섬유 웹을 구성하는 섬유 간의 꼬임을 통한 결합을 유도하여 섬유 웹 내부 또는 다른 섬유 웹간의 결합을 시키는 공정을 의미한다. 따라서, 본 실시예의 부직포 구조체는 제1 섬유로 형성한 섬유 웹인 제1 층(10)과, 제2 섬유로 형성한 섬유 웹인 제2 층(20)을 적층한 상태에서 워터 제트를 적어도 일면에 분사하여 양 층을 결합시킬 수 있다.

스펀레이스 공정은 직경 0.09 내지 0.5 mm 크기의 구멍을 가지며 0.3 내지 0.6 mm 간격으로 배치되는 각 노즐이 40 내지 60 bar의 압력으로 물을 분사하여 이루어질 수 있다. 바람직하게는 물이 분사되는 노즐의 구멍의 직경은 0.09 내지 0.3 mm일 수 있고, 물 분사 압력은 45 내지 55 bar일 수 있다. 스펀레이스 공정은 적층된 섬유 웹의 양면에 물을 분사하여 섬유 웹들을 결합시킬 수 있다. 양면에 물을 분사하기 위한 노즐 구멍의 직경과 노즐 배치 간격 및 분사 타이밍은 서로 같거나 상이할 수 있다.

본 실시예에 따른 부직포 구조체는 제1 층(10) 및 제2 층(20)이 스펀레이스 공정을 통해 결합되어, 먼지 흡착을 위해 대상 표면에 와이핑하기에 적합한 강성(stiffness)을 가질 수 있게 된다. 부직포 구조체의 강성은 캔틸래버 방식에 따른 굽힘 길이를 측정하여 평가할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 부직포 구조체는 MD 방향과 CD 방향에 대한 굽힘 길이의 평균값이 5 이상일 수 있다. 상기 평균값이 5 이상이면 단단한 대상 표면에 대해 와이핑하여도 구조체의 형태가 안정적으로 유지될 수 있고, 5보다 작으면 와이핑함에 따라 외관이 영구적으로 변형되는 등 먼지의 흡착 및 포집에 필요한 형태 안정성을 확보할 수 없다. 바람직하게는, 부직포 구조체는 5 내지 10의 평균값을 가지며, 가장 바람직하게는 7 내지 10의 평균값을 가질 수 있다.

본 실시예에 따른 부직포 구조체는 스펀레이스 공정을 거친뒤 추가적으로 건조 또는 가열 공정을 더 거쳐 제조될 수 있다. 부직포 구조체의 적어도 일면에 열을 가하여 소정의 온도로 유지함으로써, 전술한 이성분 섬유에서 성분간의 서로 다른 열 수축이 유발될 수 있다. 이에 따라, 부직포 구조체에서 제2 층(20)의 표면의 형상 및 특성이 변할 수 있다. 제2 층(20)은 제2 층(20)에 포함된 이성분 섬유의 접힘 또는 꼬임이 발생함에 따라 제1 층(10)에 비해 상대적으로 더 높은 표면 조도를 갖도록 변형될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 부직포 구조체(1)에서 제2 층(20)은 제1 층(10)에 비해 더 높은 표면 조도를 가질 수 있다.

추가적으로, 제2 층(20)은 이성분 섬유의 접힘 또는 꼬임이 발생함에 따라 내부에 유체 또는 먼지와 같은 외부의 물질이 연통가능한 채널이 형성될 수 있다. 이러한 구조는 공기, 물, 먼지와 같은 이물질이 제2 층(20)에 흡수 또는 흡착된 이후에, 상기 채널 내부로 유입되어 흡수된 상태를 유지하거나 포집된 상태를 유지할 수 있게 한다.

예를 들어, 제1 층(10)과 제2 층(20)의 중심선 표면 거칠기(R_a)는 1:1.1 내지 1:5의 비율일 수 있으며, 제1 층(10)과 제2 층(20)의 10점 평균 거칠기(R_z)는 1:1.1 내지 1:5 비율일 수 있다. 중심선 표면 거칠기(R_a) 또는 10점 평균 거칠기(R_z)의 비율이 1:1.1보다 작은 경우에는, 제2 층(20)의 먼지 흡착 및 포집 효과가 충분히 확보될 수 없으며, 1:1.5보다 큰 경우에는 흡착된 상태의 유지력이 낮아지는 문제가 발생한다. 바람직하게는, 제1 층(10)과 제2 층(20)의 중심선 표면 거칠기(R_a)는 1:1.2 내지 1:4의 비율일 수 있으며, 제1 층(10)과 제2 층(20)의 10점 평균 거칠기(R_z)는 1:1.2 내지 1:4 비율일 수 있다. 보다 바람직하게는, 제1 층(10)과 제2 층(20)의 중심선 표면 거칠기(R_a)는 1:1.5 내지 1:4의 비율일 수 있으며, 제1 층(10)과 제2 층(20)의 10점 평균 거칠기(R_z)는 1:1.5 내지 1:4 비율일 수 있다. 가장 바람직하게는, 제1 층(10)과 제2 층(20)의 중심선 표면 거칠기(R_a)는 1:2 내지 1:3의 비율일 수 있으며, 제1 층(10)과 제2 층(20)의 10점 평균 거칠기(R_z)는 1:2 내지 1:3 비율일 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따른 부직포 구조체(1)는 제1 층(10)이 상대적으로 더 낮은 조도를 갖도록 구성되어, 상대적으로 부드러운 제1 층(10)은 정전기를 이용하여 먼지와 같은 미세 입자에 대한 흡착을 제공하는 흡착층으로 이용될 수 있고, 제2 층(20)은 건식(dry) 상태인 경우 마찰 전기에 의해 먼지를 흡착하거나, 습식(wet) 상태인 경우에는 함침된 세정액의 점성, 계면활성제, 표면 장력 및 모세관 현상 중 어느 하나 이상에 의한 먼지 흡착을 제공할 뿐만 아니라, 채널 구조 형성을 통해 흡착된 물질의 포집을 제공하는 포집층으로 이용될 수 있다. 또한, 제2 층은 상대적으로 더 높은 조도를 갖도록 구성되어, 상대적으로 거친 표면임을 이용하여 사용자가 대상 표면에 문지르도록 하여 물리적인 힘에 의해 얼룩이나 오염물을 제거하도록 하는 스크럽 효과를 제공할 수 있다.

예를 들어, 사용자는 부직포 구조체(1)의 제2 층(20)을 대상 표면에 스크럽 하여 굳어버린 얼룩 등에 대한 물리적인 제거를 수행하고, 제1 층(10)을 대상 표면에 왕복하여 먼지와 상기 스크럽에 의해 파쇄된 얼룩의 조각 내지 먼지를 흡착시킬 수 있으며, 다시 제2 층(20)이 흡착된 먼지에 대한 포집 공간을 제공할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체(2)는 제1 섬유와 제2 섬유를 혼섬하여 형성한 부직포 웹(30)을 스펀레이스 공정으로 제조하여 마련되는 단일층 구조의 부직포 구조체일 수 있다.

이하에서는, 부직포 구조체(2)에 관해 설명하되, 도 2에 따른 부직포 구조체(1)와 중복되는 부분에 대한 설명은 상술한 실시예로 갈음한다.

부직포 웹(30)은 제1 섬유와 제2 섬유를 혼섬하여 형성할 수 있는데, 각각의 섬유를 별도로 개섬한 뒤 카딩하는 과정에서 혼섬할 수 있고, 제1 및 제2 섬유를 함께 혼합하여 개섬한 뒤 카딩을 거치도록 할 수도 있다. 부직포 웹(30)은 제1 섬유와 제2 섬유를 1:1 내지 3:2의 중량비로 혼섬한 것일 수 있다.

예를 들어, 본 실시예에 따른 부직포 구조체(2)는 제1 섬유와 제2 섬유가 소정의 비율로 혼섬된 부직포 웹(30)으로 이루어진 단일층 구조의 부직포 구조체일 수 있다.

제1 섬유와 제2 섬유가 혼섬된 부직포 웹(30)은 스펀레이스 공정에 의해 부직포 웹 내부의 섬유간 결합이 유도되어 하나의 구조체를 형성할 수 있다. 본 실시예의 부직포 구조체(2)는 제1 섬유와 제2 섬유가 혼섬된 부직포 웹(30)에 워터 제트를 적어도 일면에 분사하여 하나의 구조체를 형성할 수 있다.

본 실시예에 따른 부직포 구조체는 스펀레이스 공정을 거친뒤 추가적으로 건조 또는 가열 공정을 더 거쳐 제조될 수 있다. 이에 따라, 부직포 구조체(2)의 적어도 하나의 표면의 조도가 건조 또는 가열 전에 비해 더 높아지도록 변형될 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따른 부직포 구조체(2)는 제1 섬유와 제2 섬유를 모두 포함하는 단일층 구조체로 제공되어, 그 표면이 앞선 실시예에 따른 부직포 구조체(1)의 제2 층(20)과 같이 건식(dry) 상태의 경우 마찰 전기를 이용하거나, 습식(wet) 상태의 경우 함침된 세정액의 점성, 계면활성제, 표면 장력 및 모세관 현상 중 어느 하나 이상을 이용하여 먼지와 같은 미세 입자에 대한 흡착을 제공하는 흡착층으로 이용됨과 동시에, 제2 섬유의 변형으로 인한 채널 구조 형성을 통해 흡착된 물질의 포집을 제공하는 포집층으로 이용될 수 있다. 부직포 구조체(2)는 건조 또는 가열 공정의 조건 변화에 따라 어느 한 표면의 적어도 일부를 나머지에 대해 상대적으로 더 높은 조도를 갖도록 구성할 수 있어, 상대적으로 거친 표면을 이용하여 사용자가 대상 표면에 문지르도록 하여 물리적인 힘에 의해 얼룩이나 오염물을 제거하도록 하는 스크럽 효과를 제공할 수 있다.

예를 들어, 사용자는 부직포 구조체(2)의 어느 일면을 이용하여 대상 표면에 스크럽 하여 굳어버린 얼룩 등에 대한 물리적인 제거를 수행함과 동시에 먼지와 상기 스크럽에 의해 파쇄된 얼룩의 조각 내지 먼지를 흡착 및 포집시킬 수 있다.

도 4 및 5은 각각 본 발명의 어느 일 실시예에 따른 부직포 구조체의 제조 공정을 나타낸 개념도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체(1)의 제조 공정을 위한 부직포 제조 장치(100)가 제공된다.

부직포 제조 장치(100)는 카딩기(130), 수류결합기(140), 건조기(150), 캘린더기(160) 및 와인더(170) 등을 포함할 수 있다.

제1 섬유 공급부(110) 및 제2 섬유 공급부(120)는 각각 제1 섬유와 제2 섬유를 부직포 제조 장치(100)에 공급할 수 있다. 각 공급부는 개섬된 상태의 각 섬유를 카딩기(130)에 공급할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

카딩기(130)는 공급받은 각 섬유의 엉클어짐을 풀고 섬유의 방향을 맞출 수 있는 장치이며, 그 예로는 플랫카드, 롤러카드, 유니언카드가 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 카딩기(130)의 후단에는 웹 성형기(도시하지 않음)를 포함하여 카딩된 섬유를 웹 형태로 제조할 수 있다. 카딩기(130)를 거친 제1 섬유의 웹과 제2 섬유의 웹은 서로 적층되도록 배치되어 수류결합기(140)에 공급될 수 있다.

수류결합기(140)는 상기 적층된 웹을 이동시키면서, 상기 웹의 적어도 일면에 워터 제트를 분사하여 스펀레이스 공정을 수행한다. 본 실시예에서 수류결합기(140)는 직경 0.09 내지 0.5 mm 크기의 구멍을 가지며 0.3 내지 0.6 mm 간격으로 배치되는 각 노즐이 40 내지 60 bar의 압력으로 물을 분사할 수 있다. 수류결합기(140)를 거치면서 부직포 구조체(1)가 제1 층(10) 및 제2 층(20)이 결합된 이중층 구조를 갖게 되며, 이어서 건조기(150)에 공급될 수 있다.

건조기(150)는 수류결합시 분사된 물을 건조하는 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 추가적인 가열을 통해 제2 층(20)을 변형시켜, 제2 층(20)의 표면 물성을 변화시키도록 마련될 수 있다. 건조기(150)를 거친 제2 층(20)의 제2 섬유인 이성분 섬유에서 제1 성분(A)과 제2 성분(B)의 수축이 다르게 일어남에 따라, 이성분 섬유의 접힘이나 꼬임이 유발되며, 제2 층(20)의 표면 조도가 증가할 수 있다. 건조기(150)를 거친 부직포 구조체(1)는 캘린더기(160)에 공급될 수 있다.

캘린더기(160)는 제조된 부직포 구조체(1)를 하나 이상의 롤러를 통해 압연할 수 있다. 상기 롤러는 가압, 가열 또는 두 가지 모두의 기능을 수행할 수 있으며, 도면에서는 한 쌍의 롤러만 도시하였으나 복수 개의 롤러 또는 롤러의 쌍이 배치될 수 있다. 상기 롤러는 예를 들어, 본원 기술분야에 알려진 것과 같은 L형, Z형, 역L형 등의 형태로 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 캘린더기(160)는 부직포 구조체(1)의 표면에 원하는 형태의 텍스쳐나 엠보싱을 형성하는 것일 수 있다. 전술한 건조기(150)에서와 같은 제2 층(20)의 변형이 캘린더기(160)에서도 유발될 수 있음이 이해될 것이다. 캘린더기(160)를 거친 부직포 구조체(1)는 와인더(170)에 공급되어 권취된 상태로 취급될 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따른 부직포 제조 장치(100)에 관한 내용을 바탕으로, 상기 장치를 이용한 부직포 구조체(1)의 제조방법을 설명한다.

부직포 구조체(1)의 제조방법은 다음 (1) 내지 (3) 단계를 포함할 수 있다: (1) 레이온, 셀룰로오스, 폴리에스테르 및 폴리아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 제1 섬유 및 열 수축률이 서로 다른 합성수지 성분을 포함하는 이성분 섬유인 제2 섬유를 포함하는 섬유 웹을 형성하는 단계;(2) 상기 (1) 단계에서 형성된 섬유 웹에 스펀레이스 공정을 수행하여 부직포 구조체를 형성하는 단계; 및 (3) 상기 (2) 단계에서 형성된 부직포 구조체를 120 내지 200 ℃에서 건조하는 단계.

(1) 단계는 제1 섬유와 제2 섬유를 부직포 제조 장치(100)에 공급하는 단계로 이해할 수 있다. 따라서, (1) 단계는, 상기 제1 섬유를 카딩(130)하여 제1 웹을 형성하는 단계, 상기 제2 섬유를 카딩(130)하여 제2 웹을 형성하는 단계, 및 상기 제1 웹을 상기 제2 웹의 적어도 일면에 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.

(2) 단계는 적층된 웹을 수류결합기(140)를 통과시키면서 워터 제트를 분사하는 단계이다. 워터 제트 분사를 위한 노즐 및 물의 분사 조건은 전술한 것과 같다.

(3) 단계는 부직포 구조체(1)를 건조하는 단계로서, 건조기(150)와 캘린더기(160) 중 적어도 하나를 거치면서 제2 층의 이성분 섬유의 변형을 유발하는 단계로 이해할 수 있다.

도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 구조체(2)의 제조 공정을 위한 부직포 제조 장치(200)를 설명한다.

부직포 제조 장치(200)는 카딩기(20), 수류결합기(240), 건조기(250), 캘린더기(260) 및 와인더(270) 등을 포함할 수 있다. 이하에서는, 부직포 제조 장치(200) 및 이를 이용하여 부직포 구조체(2)를 제조하는 방법에 관해 설명하되, 도 4에 따른 부직포 구조체(1)의 제조장치(100) 및 방법과 중복되는 부분에 대한 설명은 상술한 실시예로 갈음한다.

제1 섬유 공급부(210) 및 제2 섬유 공급부(220)는 각각 제1 섬유와 제2 섬유를 부직포 제조 장치(200)에 공급할 수 있는데, 제1 섬유와 제2 섬유는 장치에 공급되기 전에 혼섬된 상태로 공급되는 것일 수 있다. 제1 섬유와 제2 섬유의 균일한 혼섬을 보장할 수 있는 것이면 그 방법이나 장치는 한정되지 않을 수 있다. 혼섬된 제1 섬유와 제2 섬유는 카딩기(230)에 공급할 수 있다.

카딩기(230)는 제1 섬유와 제2 섬유가 혼합된 형태의 섬유 웹을 형성할 수 있으며, 이를 수류결합기(240)에 공급할 수 있다.

수류결합기(240)는 상기 섬유 웹의 적어도 일면에 워터 제트를 분사하여 스펀레이스 공정을 수행한다. 수류결합기(240)를 거치면서 부직포 구조체(2)가 단일층 구조로 형성되며, 이어서 건조기(250) 및 캘린더기(260)에 공급될 수 있다.

건조기(250) 및 캘린더기(260)를 거치면서, 부직포 구조체(2)의 적어도 일면에 포함된 제2 섬유가 변형될 수 있으며, 건조 또는 가열 온도 또는 부위의 조절에 따라 단일층 구조의 부직포 구조체(2) 내에서 균일하거나 부위별로 상이한 조도를 갖는 표면을 형성할 수 있다. 캘린더기(260)를 거친 부직포 구조체(2)는 와인더(270)에 공급되어 권취된 상태로 취급될 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따른 부직포 제조 장치(200)에 관한 내용을 바탕으로, 상기 장치를 이용한 부직포 구조체(2)의 제조방법을 설명한다.

부직포 구조체(2)의 제조방법은 다음 (1) 내지 (3) 단계를 포함할 수 있다: (1) 레이온, 셀룰로오스, 폴리에스테르 및 폴리아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 제1 섬유 및 열 수축률이 서로 다른 합성수지 성분을 포함하는 이성분 섬유인 제2 섬유를 포함하는 섬유 웹을 형성하는 단계;(2) 상기 (1) 단계에서 형성된 섬유 웹에 스펀레이스 공정을 수행하여 부직포 구조체를 형성하는 단계; 및 (3) 상기 (2) 단계에서 형성된 부직포 구조체를 120 내지 200℃에서 건조하는 단계.

(1) 단계는 제1 섬유와 제2 섬유를 혼섬하여 부직포 제조 장치(200)에 공급하는 단계로 이해할 수 있다. 따라서, (1) 단계는, 상기 제1 섬유와 상기 제2 섬유를 혼섬하는 단계, 및 상기 혼섬된 섬유를 카딩(230)하여 섬유 웹을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. (1) 단계에서 상기 제1 섬유와 상기 제2 섬유는 1:1 내지 3:2의 중량비로 혼섬할 수 있다.

(2) 단계는 적층된 웹을 수류결합기(240)를 통과시키면서 워터 제트를 분사하는 단계이다. 워터 제트 분사를 위한 노즐 및 물의 분사 조건은 전술한 것과 같다.

(3) 단계는 부직포 구조체(2)를 건조하는 단계로서, 건조기(250)와 캘린더기(260) 중 적어도 하나를 거치면서 부직포 구조체(2)에 포함된 이성분 섬유의 변형을 유발하는 단계로 이해할 수 있다.

이하에서는, 전술한 실시예의 내용을 바탕으로 본 발명의 보다 구체적인 실시예를 설명한다. 본 실시예 및 비교예에 있어서, 성분이 함침된 부직포 구조체의 경우, 600 × 600 × 300 mm 크기의 수조에 25℃ 정제수 10 L를 넣은 후, 부직포 구조체를 완전히 물에 잠기게 한 상태에서 1 시간 방치 후 항온 건조기 50℃ 에서 12시간 건조 후 측정한다.

실시예 1. 이중층 구조의 부직포 구조체

레이온 섬유(2de)를 개섬 및 카딩하여 상기 레이온 섬유 100%로 이루어진 제1 층(평량 25 gsm)을 제조하고, 이성분 섬유(6de)를 개섬 및 카딩하여 상기 이성분 섬유 100%로 이루어진 제2 층(평량 35 gsm)을 제조하였다. 상기 이성분 섬유로는 제1 성분으로 폴리프로필렌을 코어 위치에, 제2 성분으로 폴리에틸렌을 시스 위치에 배치한 것을 이용하였다. 제2 층의 일면에 제1 층을 적층한 상태로, 노즐 구멍 크기 0.12 mm이고 노즐 간의 간격이 0.48 mm로 배치된 수류결합기에 통과시키면서, 양면 모두 50 bar의 워터 제트를 분사하여 수류결합을 수행하였다. 결합된 부직포 구조체를 130℃에서 가열 및 건조하여 이중층 구조의 부직포 구조체를 제조하였다.

제조한 부직포 구조체의 제2 층 표면을 주사전자현미경으로 관찰하였으며, 그 이미지를 도 6에 나타내었다. 제2 층을 구성하는 이성분 섬유가 부분적으로 용융되었다가 다른 섬유와 함께 경화되면서 제2 층 내부에 채널을 형성하게 되고, 벌키성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.

실시예 2. 단일층 구조의 부직포 구조체

실시예 1에서 사용한 것과 같은 레이온 섬유와 이성분 섬유를 3:2의 중량비로 혼섬하여 평량 60 gsm의 섬유 웹을 제조하였다. 상기 섬유 웹을 노즐 구멍 크기 0.12 mm이고 노즐 간의 간격이 0.48 mm로 배치된 수류결합기에 통과시키면서, 양면 모두 50 bar의 워터 제트를 분사하여 수류결합을 수행하였다. 결합된 부직포 구조체를 150℃에서 가열 및 건조하여 단일층 구조의 부직포 구조체를 제조하였다.

비교예 1. 단일층 구조의 레이온 부직포

레이온 섬유(2de)를 개섬 및 카딩하여 상기 레이온 섬유 100%로 이루어진 단일층 구조의 섬유 웹(평량 60 gsm)을 준비하였다. 상기 섬유 웹을 상기 실시예와 동일한 조건으로 수류결합시키고, 결합된 부직포 구조체를 150℃에서 가열 및 건조하여 단일층 구조의 부직포 구조체를 제조하였다.

비교예 2. 단일층 구조의 부직포

비교예 2로는 시중에 판매되는 3M 사의 더블 액션 청소포 제품을 이용하였다. 비교예 2는 극세사로 이루어진 단일층 구조(평량 125 gsm)의 부직포 구조체이다.

비교예 3. 단일층 구조의 부직포

비교예 1에서 사용한 것과 같은 레이온 섬유와, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 2:3의 중량비로 혼섬하여 평량 60 gsm의 섬유 웹을 제조하였다. 상기 섬유 웹을 상기 실시예와 동일한 조건으로 수류결합시키고, 결합된 부직포 구조체를 150℃에서 가열 및 건조하여 단일층 구조의 부직포 구조체를 제조하였다.

비교예 4. 이중층 구조의 부직포

비교예 1에서 사용한 것과 같은 레이온 섬유와, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 2:3의 중량비로 혼섬 및 카딩하여 제1 층(평량 30 gsm)을 제조하고, 폴리프로필렌 섬유를 개섬 및 카딩하여 폴리프로필렌 섬유 100%로 이루어진 제2 층(평량 30 gsm)을 제조하였다. 제2 층의 일면에 제1 층을 적층한 상태로, 상기 실시예와 동일한 조건으로 수류결합시키고, 결합된 부직포 구조체를 150℃에서 가열 및 건조하여 이중층 구조의 부직포 구조체를 제조하였다.

비교예 5. 이중층 구조의 부직포

레이온 섬유(2de)를 개섬 및 카딩하여 상기 레이온 섬유 100%로 이루어진 제1 층(평량 25 gsm)을 제조하고, 펄프를 물 대신 공기를 사용하는 에어레이드(airlaid) 공정으로 준비한 펄프 100%로 이루어진 제2 층(평량 35 gsm)을 제조하였다. 제2 층의 일면에 제1 층을 적층한 상태로, 상기 실시예와 동일한 조건으로 수류결합시키고, 결합된 부직포 구조체를 150℃에서 가열 및 건조하여 이중층 구조의 부직포 구조체를 제조하였다.

실험예 1. 부직포 구조체의 벌키성(bulkiness) 확인

실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조한 부직포 구조체의 벌키성을 확인하였다. 실시예 1 및 비교예 1에 따르되 부직포 구조체의 두께가 동일한 것을 준비하여 각각 15장씩 쌓았으며, 그 위에 동일한 무게의 추를 올려 압축 정도를 비교하였다.

도 7에 나타난 것과 같이 본 실시예 1에 따른 부직포가 동일한 무게에 대해 압축 정도가 낮은 것으로 나타났으며, 이는 실시예 1에 따른 부직포 구조체 내부에서 도 6에서 확인한 것과 같은 채널 형성을 통해 벌키성이 향상되어 나타나는 결과에 부합하는 것이다.

실험예 2. 부직포 구조체의 조도(roughness) 확인

실시예 1 및 비교예 1에 따라 준비한 부직포 구조체의 중심선 표면 거칠기(R_a)와 10점 평균 거칠기(R_z)를 확인하여, 구조체별 조도를 비교 분석하였다. 각 부직포 구조체를 가로 5.78 mm, 세로 5.78 mm 크기로 준비하고, Olympus DSX110-MSD에서 대물렌즈로는 DSXPLFL 3.6X를 이용하여 총 x48 배율로 3D 심도를 측정 및 합성하여 프로파일을 만들었다. 도 8에 나타난 것과 같은 프로파일에서 임의의 6개의 영역 P1 내지 P6를 선정하고, 중심선 표면 거칠기(R_a)와 10점 평균 거칠기(R_z)를 도출하여 아래 표 1에 나타내었다.

	실시예 1				비교예 1
	제1 층		제2 층		비교예 1
	R_a (μm)	R_z (μm)	R_a (μm)	R_z (μm)	R_a (μm)	R_z (μm)
P1	19.324	54.209	54.209	145.925	9.385	34.309
P2	14.166	62.159	62.159	116.074	10.666	42.459
P3	29.052	51.917	51.917	110.893	29.052	64.917
P4	12.273	49.176	49.176	111.192	30.273	69.076
P5	25.339	68.438	58.438	121.807	30.39	70.538
P6	12.761	59.318	45.318	171.008	27.761	61.248
평균	18.819	57.536	53.536	129.484	16.367	47.228

일반적으로, 부직포 구조체에서 어느 일 면의 중심선 표면 거칠기(R_a)가 50 μm 이상일 때 먼지에 대한 흡착 및 포집 효과가 우수하게 나타나며, 흡착층인 제1 층과 포집층인 제2 층을 가지는 경우에는 제1 층과 제2 층의 중심선 표면 거칠기(R_a) 비율이 1:1.1 내지 1:1.5이고, 제1 층과 제2 층의 10점 평균 거칠기(R_z) 비율이 1:1.1 내지 1:1.5인 경우 흡착 효과와 포집 효과가 우수한 것으로 평가할 수 있다.

상기 표 1에서 확인할 수 있는 것과 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 부직포 구조체에서 제2 층은 평균 53 μm 이상의 중심선 표면 거칠기(R_a)를 가지며, 제1 층과 제2 층의 중심선 표면 거칠기(R_a) 비율과 10점 평균 거칠기(R_z) 비율이 각각 1:2 내지 1:3 범위 내에 속하였다. 이에 비해, 단일층 구조의 비교예 1은 먼지 흡착 및 포집을 위한 충분한 중심선 표면 거칠기(R_a)를 확보하지 못하였다.

실험예 3. 부직포 구조체의 굽힘 길이(Bending length) 확인

실시예 1 및 비교예 1에 따라 준비한 부직포 구조체의 굽힘 길이를 비교 분석하였다. 각 부직포 구조체를 가로 2.5 cm, 세로 15 cm 크기로 5 개씩 준비하여, 50℃의 항온건조기에서 12 시간동안 건조시킨 뒤, ISO 9073-7에 준하는 캔틸레버(cantilever) 방식에 따라 MD(machine direction) 방향 및 CD(cross direction) 방향으로 각각 41.5도의 경사면에 닿을 때까지 밀어 평균 굽힘 길이를 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.

	실시예 1	비교예 1
MD 방향	9.5 cm	3.5 cm
CD 방향	7.5 cm	4.0 cm
평균	8.5 cm	3.75 cm

본 발명의 실시예 1에 따른 부직포 구조체의 MD 및 CD 방향 평균 굽힘 길이의 평균값은 5 이상으로, 먼지 흡착을 위해 필요한 형태 안정성이 우수한 것으로 평가할 수 있는 데에 비해, 비교예 1의 부직포 구조체는 평균값이 5 보다 작아 부직포 구조체를 대상 표면에 대고 와이핑하기에는 안정성이 부족한 것이다.

실험예 4. 부직포 구조체의 먼지 포집률 분석

실시예 1 및 비교예 1 내지 5에 따라 준비한 부직포 구조체의 먼지 포집률을 비교 분석하였다. 먼저 각 부직포 구조체를 가로 10 cm, 세로 10 cm 크기로 준비하고, 부직포 구조체의 중량 대비 250%의 함수량을 갖도록 물을 흡수시켰다. 표준 먼지로는 철 가루(iron powder, 200 mesh, 평균 입경 1.27 μm)를 준비하여 측정하고자 하는 대상면에 0.01 g을 도포하였다. 상기 철 가루가 도포된 대상면(대상 면적 가로 10 cm, 세로 15 cm)에 대해 상기 습식 부직포 구조체에 대한 하중을 0.5kg로 유지하면서 러빙 테스터(rubbing tester)로 5회 왕복시켜 포집된 먼지의 총 중량을 측정하여 포집률을 산정하였다. 이중층 구조의 부직포 구조체의 경우 부드러운 면(제1 층)을 적용면으로 하였으며 그 결과는 다음 표 3과 같다.

부직포 구조체	조성	먼지 포집률
실시예 1	제1 층: 레이온 섬유(2de) 100%, 25 gsm제2 층: 이성분 섬유(6de) 100%, 35 gsm	90.3%
비교예 1	레이온 섬유(2de) 100%, 60 gsm	69.3%
비교예 2	극세사, 125 gsm	71.4%
비교예 3	레이온 섬유(2de) 60% + PET 40%, 60 gsm	47.4%
비교예 4	제1 층: 레이온 섬유(2de) 40% + PET 60%, 30 gsm제2 층: PP 100%, 30 gsm	45.0%
비교예 5	제1 층: 레이온 섬유(2de) 100%, 25 gsm제2 층: 펄프 100%, 35 gsm	60.0%

상기 표 3에서 확인할 수 있는 것과 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 부직포 구조체에서는 90% 이상의 먼지 포집률을 달성하였다. 관련하여 비교예 1에서는 적용면이 레이온 섬유 100%로 실시예 1에 따른 적용면과 조성에서 차이가 없음에도 대략 70%의 포집률을 달성하는 데에 그쳤으며 시판되는 극세사 부직포인 비교예 2에서도 대략 70%의 포집률을 나타내었다. 이러한 차이는 실시예 1에서 포집층으로 제공된 제2 층 내부에 형성되는 채널에 흡착된 먼지가 포집됨에 따른 차이인 것으로 이해할 수 있다.

비교예 3에서는 단순히 레이온과 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 혼섬하였으나, 흡착력은 별론 최종적인 먼지 포집률이 50% 미만으로 떨어짐을 확인하였다.

비교예 4 및 5에서는 부직포 구조체에 제2 층을 마련하더라도, 이성분 섬유를 포함하지 않아 내부에 채널을 형성하지 못하는 경우에는 흡착된 먼지에 대한 포집 성능을 충분히 제공하지 못함을 확인할 수 있다.

상기 실험 결과는, 이성분 섬유를 포함하는 제2 층을 포집층으로 구비하는 부직포 구조체의 먼지 포집 효과를 입증하는 것이다.

추가적으로, 상기 실험에 따라 먼지를 포집한 이후의 실시예 1 및 비교예 1에 따른 부직포 구조체를 주사전자현미경과 광학현미경으로 관찰한 이미지를 비교하였다. 도 9를 참조하면, (a), (b) 실시예 1에 따른 부직포 구조에서는 레이온 층(Rayon layer, 제1 층)부터 이성분 섬유층(EB layer, 제2 층)에 걸쳐 포집 구간이 골고루 형성된 데에 비해, (c), (d) 비교예 1에 따른 부직포 구조에서는 레이온 층의 일부에 대해서만 먼지 포집 구간이 형성된 것을 확인할 수 있다. 각 부직포 구조체에 대한 이러한 현미경 이미지는 상기 표 1에서 확인한 조도와 표 3의 결과와 더불어, 이성분 섬유를 이용한 포집층 형성의 포집률에 대한 중요성을 뒷받침하는 것이다.

실험예 5. 부직포 구조체를 이용한 스크럽 시험

실시예 1 및 비교예 1에 따라 준비한 부직포 구조체로 오염물에 대한 스크럽 시험을 수행하였다. 실험예 4와 동일한 과정으로 습식 부직포를 준비하였고, 대상표면에는 커피 2 g을 지름 0.5 cm의 원이 되도록 도포하고 건조하여 얼룩을 형성하였다. 실험예 4와 동일한 조건으로 러빙 테스터를 이용하되 왕복 30회 조건으로 수행하여 육안 및 잔여 중량을 측정하였다.

도 10은 (a) 실시예 1에 따른 부직포 구조체, (b) 비교예 1에 따른 부직포 구조체로 왕복 30회 이후의 얼룩을 촬영한 이미지이다. 남은 얼룩에 대한 중량 측정 결과, 실시예 1에 따른 부직포 구조체의 경우 80% 이상의 오염이 제거됨을 확인하였으며, 비교예 1에 따른 부직포 구조체의 경우 20% 미만의 오염이 제거됨을 확인하였다.

상기 실험 결과는, 이성분 섬유를 포함하여 표면 조도를 증가시킨 제2 층을 구비하는 부직포 구조체가 대상 표면의 오염물에 대한 충분한 스크럽 효과를 제공할 수 있음을 나타낸다.

본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

A: 제1 성분 B: 제2 성분
1, 2: 부직포 구조체
10: 제1 층 20: 제2 층
30: 혼섬된 부직포 웹
100, 200: 부직포 제조 장치
110, 210: 제1 섬유 공급부
120, 220: 제2 섬유 공급부
130, 230: 카딩기
140, 240: 수류결합기
150, 250: 건조기
160, 260: 캘린더기
170, 270: 와인더

Claims

제1 섬유 및 제2 섬유를 포함하는 부직포 구조체로서,
상기 제1 섬유는 레이온, 셀룰로오스, 폴리에스테르 및 폴리아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하며,
상기 제2 섬유는 열 수축률이 서로 다른 합성수지 성분을 포함하는 이성분 섬유인 것을 특징으로 하는 부직포 구조체.
제1항에 있어서,
상기 부직포 구조체는,
상기 제1 섬유를 포함하는 제1 층; 및
상기 제2 섬유를 포함하는 제2 층을 포함하며,
상기 제1 층은 상기 제2 층의 적어도 일면에 적층되며, 상기 제1 층과 상기 제2 층은 스펀레이스 공정에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 부직포 구조체.
제2항에 있어서,
상기 제2 층은 상기 제1 층에 비해 더 높은 표면 조도를 갖는 것을 특징으로 하는 부직포 구조체.
제3항에 있어서,
상기 제1 층 및 상기 제2 층의 중심선 표면 거칠기(R_a) 비율은 1:1.1 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 부직포 구조체.
제3항에 있어서,
상기 제1 층 및 상기 제2 층의 10점 평균 거칠기(R_z) 비율은 1:1.1 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 부직포 구조체.
제1항에 있어서,
상기 부직포 구조체는,
상기 제1 섬유와 상기 제2 섬유를 혼섬하여 형성한 부직포 웹을 스펀레이스 공정으로 제조하여 마련되는 단일층 구조인 것을 특징으로 하는 부직포 구조체.
제6항에 있어서,
상기 부직포 웹은 상기 제1 섬유와 상기 제2 섬유를 1:1 내지 3:2의 중량비로 혼섬한 것을 특징으로 하는 부직포 구조체.
제2항 또는 제6항에 있어서,
상기 스펀레이스 공정은 직경 0.09 내지 0.5 mm 크기의 구멍을 가지며, 0.3 내지 0.6 mm의 간격으로 배치되는 노즐에서 40 내지 60 bar의 압력으로 물을 분사하는 것을 특징으로 하는 부직포 구조체.
제1항에 있어서,
상기 이성분 섬유는 열 수축률이 서로 다른 합성수지 성분이 시스-코어 구조로 배치되되, 상기 코어는 상기 시스의 편심에 배치되는 것을 특징으로 하는 부직포 구조체.
제1항에 있어서,
상기 이성분 섬유는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리(1,4-시클로헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트) 및 나일론으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 둘 이상의 합성수지 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 구조체.
(1) 레이온, 셀룰로오스, 폴리에스테르 및 폴리아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 제1 섬유 및 열 수축률이 서로 다른 합성수지 성분을 포함하는 이성분 섬유인 제2 섬유를 포함하는 섬유 웹을 형성하는 단계;
(2) 상기 (1) 단계에서 형성된 섬유 웹에 스펀레이스 공정을 수행하여 부직포 구조체를 형성하는 단계; 및
(3) 상기 (2) 단계에서 형성된 부직포 구조체를 120 내지 200℃에서 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 구조체의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 (1) 단계는,
상기 제1 섬유를 카딩하여 제1 웹을 형성하는 단계;
상기 제2 섬유를 카딩하여 제2 웹을 형성하는 단계; 및
상기 제1 웹을 상기 제2 웹의 적어도 일면에 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 구조체의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 (1) 단계는,
상기 제1 섬유와 상기 제2 섬유를 혼섬하는 단계; 및
상기 혼섬된 섬유를 카딩하여 섬유 웹을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 구조체의 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 제1 섬유와 상기 제2 섬유는 1:1 내지 3:2의 중량비로 혼섬하는 것을 특징으로 하는 부직포 구조체의 제조방법.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 스펀레이스 공정은 직경 0.09 내지 0.5 mm 크기의 구멍을 가지며, 0.3 내지 0.6 mm의 간격으로 배치되는 노즐에서 40 내지 60 bar의 압력으로 분사되는 물을 분사하는 것을 특징으로 하는 부직포 구조체의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 이성분 섬유는 열 수축률이 서로 다른 합성수지 성분이 시스-코어 구조로 배치되되, 상기 코어는 상기 시스의 편심에 배치되는 것을 특징으로 하는 부직포 구조체의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 이성분 섬유는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리(1,4-시클로헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트) 및 나일론으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 둘 이상의 합성수지 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 구조체의 제조방법.