KR20220139994A - 스펀본딩 부직포의 제조 방법 - Google Patents

스펀본딩 부직포의 제조 방법 Download PDF

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이브라힘 사겔러-포릭
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Abstract

엠보싱 패턴(10)을 포함하는 스펀본딩 부직포(1)의 제조를 위한 방법(100, 101) 및 장치(200, 201)가 제시되며, 방사 매스(2)는 적어도 하나의 방사구(3, 30)의 복수의 노즐 구멍을 통해 압출되어 필라멘트(4, 40)를 형성하고, 상기 필라멘트(4, 40)는 연신 공기 스트림(5, 50)에 의해 각각의 경우 압출 방향으로 연신되며, 필라멘트(4, 40)가 이송 장치(8)의 천공 트레이(7) 상에 증착되어 스펀본딩 부직포(1)를 형성한다. 스펀본딩 부직포에 엠보싱 패턴을 효율적이고 기술적으로 간단하며 저렴하게 도입할 수 있도록, 천공 트레이(7)가 엠보싱 패턴(10)을 갖는 엠보싱 구조(9)를 갖는 것이 제안되고, 필라멘트(4, 40)는 연신 공기 스트림(5, 50)에 의해 엠보싱 구조(9) 내로 가압되고 이렇게 형성된 스펀본딩 부직포(1)에 엠보싱 패턴(10)이 제공된다.

Description

스펀본딩 부직포의 제조 방법
본 발명은 엠보싱 패턴을 갖는 스펀본딩 부직포의 제조 방법에 관한 것으로, 방사 매스(spinning mass)는 적어도 하나의 방사구의 복수의 노즐 구멍을 통해 압출되어 필라멘트를 형성하고, 상기 필라멘트는 연신 공기 스트림에 의해 각각의 경우 압출 방향으로 연신되며, 필라멘트가 이송 장치의 천공 트레이에 증착되어 스펀본딩 부직포를 형성한다.
스펀본딩 부직포의 제조 및 상기 스펀본딩 공정에 의한 부직포는 각각 한편으로는 스펀본딩 공정과 다른 한편으로는 멜트블로운 공정에 의하여 제조되는 것이 공지되어 있다. 스펀본딩 공정(예: GB 2 114 052 A 또는 EP 3 088 585 A1)에서 필라멘트는 노즐을 통해 압출되고 하부에 위치한 연신 장치에 의해 당겨지고 연신된다. 이와 대조적으로, 멜트블로운 공정(예: US 5,080,569 A, US 4,380,570 A 또는 US 5,695,377 A)에서는, 압출된 필라멘트가 노즐에서 나오자 마자 뜨겁고 빠른 공정 공기에 의해 끌려서 당겨진다. 양 기술 모두에서 필라멘트는 천공된 컨베이어 벨트와 같은 증착 표면에 임의의 방향으로 증착되어 부직포를 형성하고 후처리 단계로 전달되어 최종적으로 부직포 롤로 감긴다.
US 9,394,637 B2 로부터, 고수압 직조(hydroentanglement)에 의해 부직포의 특성이 변형되는 스테이플 섬유 기반 부직포의 제조 방법이 공지되어 있다. 이러한 고수압 직조는 예를 들어 EP 2 462 269 B1 및 EP 1 873 290 B1에 기술되어 있다. 이 과정에서, 예를 들어, 부직포의 여러 층이 고수압 직조에 의해 연결될 수 있고, 부직포 천을 천공하거나 엠보싱 패턴을 도입함으로써 부직포의 기계적 특성 또는 3차원 구조를 변화시킬 수 있다.
열가소성 스펀본딩 부직포의 생산을 위한 상업적으로 이용 가능한 시스템에서, 스펀본딩 부직포 층이 캘린더를 통해 함께 융합되기 때문에 고수압 직조 플랜트는 일반적으로 필요하지 않다.
스펀본딩 기술(예를 들어, US 8,366,988 A) 및 멜트블로운 기술(예를 들어, US 6,358,461 A 및 US 6,306,334 A)에 따라 셀룰로오스 스펀본딩 부직포를 제조하는 것도 선행 기술로부터 공지되어 있다. 이에 따라 라이오셀 방사 매스는 알려진 스펀본딩 또는 멜트블로운 공정에 따라 압출 및 연신되지만, 부직포로 증착되기 전에 필라멘트는 셀룰로오스를 재생하고 치수적으로 안정한 필라멘트를 생성하기 위해 추가로 응고제와 접촉하게 된다. 최종적으로 습식 필라멘트는 부직포로 임의의 방향으로 증착된다.
라이오셀 스펀본딩 부직포의 고수압 직조는 예를 들어 US 8,282,877 B2에 기재되어 있다. 라이오셀 스펀본딩 부직포는 연속 필라멘트이기 때문에 제지 산업에서와 같이 에너지 절약형 현탁액을 사용해서는 3차원 구조를 각인할 수 없다. 습기 찬 필라멘트와 무거운 필라멘트는 서로 너무 강하게 가교된다. 따라서, 고수압 직조는 가교된 셀룰로오스 필라멘트를 구조화하기 위한 높은 에너지 입력으로만 일어날 수 있으며, 이는 셀룰로오스 스펀본딩 부직포 생산을 위한 공장의 에너지 비용에 부정적인 영향을 미친다.
따라서, 본 발명의 목적은 효율적이고 기술적으로 간단하며, 이에 따라 스펀본딩 부직포에 엠보싱 패턴을 저렴하게 도입할 수 있는, 처음에 언급된 유형의 스펀본딩 부직포의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 천공 트레이가 엠보싱 패턴을 구비한 엠보싱 구조를 갖고, 필라멘트가 연신 공기 스트림에 의해 엠보싱 구조 내로 가압되고, 이렇게 형성된 스펀본딩 부직포에 엠보싱 패턴이 제공된다는 목적을 달성한다.
천공 트레이가 엠보싱 패턴을 구비한 엠보싱 구조를 갖는다면, 엠보싱 패턴을 갖는 스펀본딩 부직포의 직접적인 구조화는 이송 장치의 트레이 상에 필라멘트를 증착하는 동안 이미 일어날 수 있는 것으로 나타났다. 이에 의해 필라멘트는 연신 공기 스트림에 의해 엠보싱 구조 내로 가압될 수 있고, 이렇게 형성된 스펀본딩 부직포에 엠보싱 패턴이 직접 제공될 수 있다. 따라서 엠보싱 패턴을 도입하고 웹 형성의 다운스트림에서 발생하는 기술적으로 복잡한 처리 단계를 생략할 수 있다. 따라서, 효율적이고 저렴한 공정이 제공될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 특히 3차원 엠보싱 구조의 도움으로 셀룰로오스 스펀본딩 부직포의 직접적인 구조화를 가능하게 한다. 그렇게 함으로써, 엠보싱 구조는 임의의 엠보싱 패턴을 가질 수 있다.
엠보싱 구조가 제공되는 이송 장치의 천공 트레이는 특히 이송 장치의 일체형 부분으로서 설계될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 컨베이어 벨트, 회전 드럼 또는 유사한 장치가 전달 장치로 적합할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 따른 셀룰로오스 스펀본딩 부직포의 제조는 경제적 효율성 및 작동 면에서 수많은 개선 및 이점을 가져온다. 스펀본딩 부직포에 엠보싱 패턴을 도입하기 위한 하류의 고수압 직조가 생략될 수 있기 때문에, 생산 공장의 비용 및 복잡성 모두가 감소될 수 있다. 또한 전력 및 물 사용량을 줄일 수 있어 공정의 경제성을 높일 수 있다. 또한, 고수압 직조가 제거되기 때문에 청소하거나 교체해야 하는 노즐 스트립이나 필터가 없기 때문에 공정의 유지보수 비용도 절감될 수 있다.
특히, 본 공정에 따른 셀룰로오스 스펀본딩 부직포의 제조 중에 특히 열가소성 스펀본딩 부직포와 비교하여 약 10배 증가할 수 있는 다량의 연신 공기의 결과, 트레이에 대한 연신 공기 스트림의 모멘텀은 압출된 필라멘트가 트레이의 엠보싱 구조로 안정적으로 눌려질 만큼 높은 것으로 나타났다. 사실, 압출 및 연신 필라멘트는 트레이 상에서 스펀본딩 부직포를 형성하는 동안 여전히 높은 변형성을 나타내므로 엠보싱 구조의 융기 및 만입부를 확실하게 따를 수 있고, 이로써 형성된 스펀본딩 부직포에 엠보싱 구조의 엠보싱 패턴이 영구적으로 제공된다.
천공 트레이 하부에, 상기 트레이를 통해 트레이에 부딪치는 연신 공기 스트림을 효율적으로 배출하기 위해 천공 트레이에 음압을 가하는 흡입부가 제공될 수 있다. 따라서, 트레이 영역에서 바람직하지 않은 난류의 형성이 방지될 수 있기 때문에 공정의 신뢰성이 더욱 증가될 수 있다.
엠보싱 공정의 신뢰성과 품질은 수많은 매개변수의 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 연신 공기 압력을 높이거나 낮추고, 트레이 하부의 음압을 높이거나 낮추고, 트레이의 엠보싱 구조를 변경하여(예: 엠보싱 구조의 깊이를 변경하여) 스펀본딩 부직포에 엠보싱 구조의 엠보싱 패턴이 제공되는 깊이를 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이송 장치의 트레이의 엠보싱 구조에 따라 스펀본딩 부직포의 표면에 다양한 엠보싱 패턴 및/또는 다양한 천공이 생성될 수 있다는 것이 명백해졌다. 이는 특히 제조된 스펀본딩 부직포의 두께, 외관, 촉감 및 부드러움에 영향을 미친다. 따라서, 본 발명에 따른 엠보싱 패턴이 제공된 후, 스펀본딩 부직포는 예를 들어, 동일한 평량(basis weight)을 갖지만 엠보싱 패턴이 없는 스펀본딩 부직포보다 인지 가능 두께가 훨씬 더 클 수 있다.
엠보싱 구조 이외에, 트레이를 통해 가스 및/또는 액체를 배출하는 역할을 하는 구멍이 트레이에 제공되며, 이는 스펀본딩 부직포에 엠보싱 패턴을 도입하는 기능을 갖는 엠보싱 구조와 구별되어야 한다. 따라서, 천공들(performations) 또는 천공 트레이(perforated tray) 자체로는 본질적으로 스펀본딩 부직포에 엠보싱 패턴을 형성하는 데 실패하게 된다.
엠보싱 구조의 높이, 즉 엠보싱 구조의 돌출부와 만입부 사이의 높이 차이가 0.1mm 이상인 경우에 엠보싱 패턴의 스펀본딩 부직포로의 확실한 도입이 이루어질 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 엠보싱 구조의 높이는 0.5mm 이상, 특히 바람직하게는 1mm 이상이다. 더구나, 엠보싱 구조의 높이가 10mm 이하, 본 발명의 바람직한 구현예에서 5mm 이하인 경우, 또는 특히 바람직하게 3mm 이하인 경우, 엠보싱 패턴 도입의 신뢰성에 유리한 효과가 있다.
또한, 스펀본딩 부직포가 형성 후에 적어도 하나의 처리 단계를 거치고, 여기서 엠보싱 패턴은 적어도 하나의 처리 단계 후에 스펀본딩 부직포에서 실질적으로 보존되면, 공정의 신뢰성 및 단순성이 더 개선될 수 있다. 이러한 처리 단계는 예를 들어 세척 또는 건조로 이루어질 수 있으며, 여기서 엠보싱 패턴을 갖는 스펀본딩 부직포는 세척 및 후속적으로 건조된다. 실제로 잔류 용매는 세척에 의해 스펀본딩 부직포에서 확실하게 제거될 수 있으며, 따라서 영구적으로 안정적인 무용제 스펀본딩 부직포가 생성될 수 있다. 이 경우, 세척은 바람직하게는 역류 세척으로 설계될 수 있다.
엠보싱 패턴을 구비한 스펀본딩 부직포가 형성 후 추가적으로 고수압 직조를 거치고 고수압 직조 동안에 스펀본딩 부직포에 제2 엠보싱 패턴이 제공되면, 복잡한 엠보싱 패턴이 기술적으로 간단한 방식으로 스펀본딩 부직포에 도입될 수 있으며, 예를 들어 두 개 또는 여러 개의 엠보싱 패턴을 겹쳐서 만든다. 대안적으로, 스펀본딩 부직포에 고수압 직조를 통해 제2 면에 제2 엠보싱 패턴이 제공되는 것도 생각할 수 있다. 그렇게 함으로써, 제2 엠보싱 패턴의 스펀본딩 부직포로의 도입은 어떠한 경우에도 필라멘트를 엠보싱 구조 내로 가압함으로써 스펀본딩 부직포에 제공된 제1 엠보싱 패턴이 되도록 하는 방식으로 수행될 수 있다. 트레이는 고수압 직조 동안 실질적으로 변경되지 않은 상태로 유지된다.
본 발명의 추가 구현예에서, 방사 매스가 서로 뒤에 배열된 여러 방사구의 복수의 노즐 구멍을 통해 압출되어 필라멘트 및 필라멘트를 형성하는 다층 스펀본딩 부직포의 제조 방법이 제공될 수 있다. 각각은 연신 공기 스트림에 의해 압출 방향으로 연신되며, 여기서 방사구의 각각의 필라멘트는 다층 스펀본딩 부직포를 형성하기 위해 천공 트레이에서 서로의 상부에 증착된다. 그렇게 함으로써, 이렇게 생성된 다층 스펀본딩 부직포는 위에서 설명한 바와 같은 엠보싱 패턴을 확실하게 제공할 수 있으며, 또한(예를 들어, 서로 다른 특성을 갖는 스펀본딩 부직포를 중첩함으로써) 원하는 다층 구조의 층을 가질 수 있다.
그리고 나서, 다층 스펀본딩 부직포에서 스펀본딩 부직포의 개별 층의 평량(basis weight)에 따라, 엠보싱 패턴은 모든 스펀본딩 부직포 층에 의하거나, 스펀본딩 부직포 층의 일부에 의해 또는 제1 스펀본딩 부직포 층에만 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 라이오셀 방사 매스로부터 스펀본딩 부직포의 제조에 특히 유리하게 사용될 수 있다. 이렇게 생성된 스펀본딩 부직포는 셀룰로오스 스펀본딩 부직포가 될 것이며, 라이오셀 방사 매스는 직접 용매, 특히 수용액 중 3차 아민 옥사이드 중의 셀룰로오스 용액이다.
이 경우, 직접 용매는 3차 아민 옥사이드, 바람직하게는 수용액 중의 N-메틸모르폴린-N-옥사이드(NMMO) 또는 셀룰로오스가 화학적 유도체화 없이 용해될 수 있는 이온성 액체일 수 있다.
이 경우, 방사 매스 내 셀룰로오스의 함량은 4% 내지 17%, 바람직하게는 5% 내지 15%, 특히 바람직하게는 6% 내지 14% 범위일 수 있다.
스펀본딩 부직포 노즐 당 셀룰로오스의 처리량은 노즐 길이 m당 5kg/h 내지 노즐 길이 m당 500kg/h의 범위일 수 있다.
또한, 연신 공기 스트림은 20℃ 내지 200℃, 바람직하게는 60℃ 내지 160℃, 특히 바람직하게는 80℃ 내지 140℃의 온도를 가질 수 있다.
연신 공기 압력, 즉, 연신 공기 노즐로부터의 배출 동안의 연신 공기 스트림의 기압은 0.05 bar 내지 5 bar, 바람직하게는 0.1 bar 내지 3 bar, 특히 바람직하게는 0.2 bar 내지 1 bar일 수 있다.
필요한 연신 공기량은 셀룰로오스 kg당 20 Nm3 (표준 입방 미터) 내지 900 Nm3 일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 필요한 연신 공기의 양은 바람직하게는 셀룰로오스 kg당 40 Nm3 내지 500 Nm3, 특히 바람직하게는 셀룰로오스 kg당 60 Nm3 내지 300 Nm3 일 수 있다.
또한, 방사구로부터 압출된 필라멘트가 적어도 부분적으로 응고되면 스펀본딩 부직포의 내부 구조를 안정적으로 제어할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 필라멘트는 바람직하게는 응고액을 포함하는 응고 공기 스트림으로 충전될 수 있다. 이 경우, 응고 공기 스트림은 바람직하게는 물을 함유하는 유체 및/또는 응고제를 함유하는 유체, 예를 들어 가스, 연무(mist), 증기 등일 수 있다.
NMMO가 라이오셀 방사 매스에서 직접 용매로 사용되는 경우, 응고액은 탈염수와 0 중량% 내지 40 중량%의 NMMO, 바람직하게는 10 중량% 내지 30 중량%의 NMMO, 특히 바람직하게는 15 중량% 내지 25 중량%의 NMMO와의 혼합물일 수 있다. 이로써 압출된 필라멘트의 특히 신뢰할 수 있는 응고가 달성될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 스펀본딩 부직포 내로 엠보싱 패턴의 신뢰성 있고 기술적으로 간단한 도입을 가능하게 하는 청구항 8의 전제부에 따른 스펀본딩 부직포의 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 청구항 8의 특징부에 기재된 특징에 의해 제기되는 목적을 달성한다.
천공 트레이가 엠보싱 패턴의 엠보싱 구조를 갖는다면, 엠보싱 패턴을 갖는 스펀본딩 부직포의 신뢰성 있는 엠보싱을 허용하는 기술적으로, 구조적으로 간단한 장치를 생성할 수 있다. 필라멘트는 먼저 방사구를 통해 압출된 다음 연신 장치의 연신 공기 스트림에 의해 연신된다. 연신되어 가속화된 필라멘트는 엠보싱 구조로 트레이에 직접 부딪힐 수 있다. 이 경우, 연신 공기 스트림은 압출 및 연신 필라멘트가 트레이의 엠보싱 구조로 가압되고 스펀본딩 부직포에 엠보싱 구조의 엠보싱 패턴이 제공되는 방식으로 유동 방향으로 배향된다.
따라서, 본 발명에 의해, 스펀본딩 부직포의 직접적인 구조화, 즉 엠보싱 패턴의 도입을 가능하게 하는 장치가 제공되고, 이와 관련하여 3차원 구조, 외관, 촉감 및 부드러움의 변화가 발생한다. 이는 상기 장치가 특히 스펀본딩 부직포에 대응하는 엠보싱 패턴이 제공되는 고수압 직조와 같은 추가적인 수단을 포함할 필요 없이 일어난다. 고수압 직조를 생략함으로써 한편으로는 대규모 스펀본딩 공장에 대한 투자 비용과 다른 한편으로는 고수압 직조와 관련된 전력 및 물 소비도 제거될 수 있기 때문에 스펀본딩 부직포의 운영 생산 비용이 감소될 수 있다. 따라서, 엠보싱 패턴을 갖는 스펀본딩 부직포의 생산을 위한 플랜트의 수익성이 개선된다. 고수압 직조와 관련된 투자 비용과 운영 비용은 완전히 제거되거나 크게 감소될 수 있다. 이러한 고수압 직조가 웨브 형성물의 추가적인 응고를 위해 하류에 배열되는 경우, 그러한 고수압 직조가 상당히 더 낮은 전력으로 작동될 수 있기 때문에 운영 비용이 실질적으로 감소될 수 있다.
상기 언급된 이점은 특히 장치가 스펀본딩 부직포가 형성된 후 세척하기 위한 세척 및 세척 후 스펀본딩 부직포를 건조하기 위한 건조기를 포함하는 경우에 효과가 있다.
상기 장치가 연신 공기 스트림을 배출하기 위해 천공 트레이 하부에서 흡입을 더 나타내면 트레이의 엠보싱 구조로 필라멘트의 압축이 더욱 향상될 수 있고 따라서 장치의 신뢰성이 더욱 증가될 수 있다. 이는 특히 연신 공기 스트림이 천공 트레이를 통해 더 추출되는 경우이다.
상기 장치가 제2 엠보싱 패턴을 갖는 제2 엠보싱 구조를 갖는 컨베이어 벨트와 함께 세척 및 건조기 사이의 컨베이어 벨트 상의 고수압 직조를 포함하는 경우, 트레이 상의 스펀본딩 부직포 및 추가적인 고수압 직조 동안 스펀본딩 부직포의 직접적인 구조화는 기술적으로 간단한 방식으로 일어날 수 있으며, 따라서 복잡한 다층 엠보싱 패턴을 갖는 스펀본딩 부직포 생산이 가능할 수 있다.
효율적이고 기술적으로 간단하며, 이에 따라 스펀본딩 부직포에 엠보싱 패턴을 저렴하게 도입할 수 있는, 처음에 언급된 유형의 스펀본딩 부직포의 제조 방법을 제공한다.
아래에서 본 발명의 바람직한 구현예는 도면을 참조하여 더 상세히 설명된다.
도 1은 제1 구현예에 따른 본 발명에 따른 방법의 개략도를 도시하고,
도 2는 제2 구현예에 따른 본 발명에 따른 방법의 개략도를 도시하고,
도 3은 도 1에 예시된 공정에 따른 필라멘트의 압출, 연신 및 증착의 개략적인 상세도를 도시한다.
도 1은 엠보싱 패턴(10)을 갖는 스펀본딩 부직포(1)의 제조를 위한 본 발명에 따른 공정(100) 및 본 발명의 제1 구현예에 따른 공정(100)을 수행하기 위한 장치(200)를 도시한다. 제1 공정 단계에서, 방사 매스(2)는 셀룰로오스 원료로부터 생성되어 장치(200)의 방사구(3)에 공급된다. 이 경우에, 그 생산 공정이 도면에서 더 상세하게 도시되지는 않았으나, 방사 매스(2)를 제조하기 위한 셀룰로오스 원료는 라이오셀 섬유의 제조에 적합한 목재 또는 기타 식물성 출발 물질로 제조된 펄프일 수 있다. 그러나, 셀룰로오스 원료가 스펀본딩 부직포 또는 재활용 직물의 생산에서 발생하는 생산 폐기물로 구성되거나 이를 함유하는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 방사 매스(2)는 NMMO 및 물 중의 셀룰로오스 용액이며, 방사 매스의 셀룰로오스 함량은 3 중량% 내지 17 중량% 범위이다.
다음 단계에서, 상기 방사 매스(2)는 방사구(3)의 복수의 노즐 구멍을 통해 압출되어 필라멘트(4)를 형성한다. 이와 관련하여, 도 3은 공정 순서의 상세한 개략도를 도시한다. 그런 다음 압출된 필라멘트(4)는 연신 공기 스트림(5)에서 가속되어 연신된다. 연신 공기 스트림(5)을 생성하기 위해, 연신 장치(6)가 방사구(3)에 제공되어, 연신 공기 스트림(5)이 방사구(3)를 빠져 나가 압출 후 필라멘트(4)를 가속화하도록 한다.
일 구현예에서, 연신 공기 스트림은 방사구(3)의 노즐 구멍 사이에서 나올 수 있다. 다른 구현예에서, 연신 공기 스트림은 대안적으로 노즐 구멍 주위에서 나올 수도 있다. 그러나 이는 도면에서 더 상세히 도시되지는 않는다.
연신 공기 스트림을 생성하기 위한 연신 장치를 포함하는 이러한 방사구(3)는 선행 기술에 공지되어 있다(US 3,825,380 A, US 4,380,570 A, WO 2019/068764 A1).
예시된 바람직한 구현예에서, 압출 및 연신 필라멘트(4)는 응고 장치(12)에 의해 제공되는 응고 공기 스트림(11)으로 추가로 충전된다. 응고 공기 스트림(11)은 일반적으로 예를 들어 증기, 연무(mist) 등의 형태의 응고액을 포함한다. 응고 공기 스트림(11) 및 그 안에 함유된 응고액과, 필라멘트(4)의 접촉으로 인해, 필라멘트(4)는 적어도 부분적으로 응고되고, 이는 특히 개별적으로 압출된 필라멘트(4)들 사이의 접착을 감소시킨다.
도 3에서 추가로 알 수 있는 바와 같이, 연신되고 적어도 부분적으로 응고된 필라멘트(4)는 그 다음 이송 장치(8)의 트레이(7) 상에 무작위 배향으로 증착된다. 이 경우, 이송 장치(8)의 트레이(7)는 엠보싱 패턴(10)을 갖는 엠보싱 구조(9)를 갖는다. 이어서, 압출 및 연신 필라멘트(4)는 연신 공기 스트림(5)에 의해 트레이(7) 내로 가압되어 거기에서 스펀본딩 부직포(1)를 형성한다. 스펀본딩 부직포(1)가 형성된 후, 스펀본딩 부직포(1)는 엠보싱 구조(9)에서 엠보싱 패턴(10)을 나타낸다. 따라서 스펀본딩 부직포(1)의 엠보싱 패턴(10) 또는 각각의 3차원 구조는 엠보싱에 의해 본 발명에 따라 엠보싱될 수 있다. 트레이(7)의 구조(9) 및 본 발명에 따른 직접 구조화된 셀룰로오스 스펀본딩 부직포(1)는 임의의 추가적인 다운스트림 공정 단계 없이 제조될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치(200) 및 각각의 공정(100)에서, 특히 고수압 직조(hydroentanglement) 공정이 생략될 수 있고, 그 결과 유리하게도 상기 장치(200)의 길이, 투자 비용 및 운영 비용을 줄일 수 있다.
상기 형성에 이어서, 스펀본딩 부직포(1)는 세척(14)을 통해 컨베이어 벨트(13)를 가로질러 안내되며, 여기서 상기 스펀본딩 부직포(1)는 용매의 잔류물, 즉, 방사 매스(2)에 함유된 NMMO로부터 제거되도록 세척된다. 바람직한 구현예에서, 세척(14)은 이 경우에 다단계 역류 세척이지만, 도면에는 도시되지 않았다. 다음 단계에서, 세척된 스펀본딩 부직포(1)는 나머지 수분을 제거하고 완성된 스펀본딩 부직포(1)를 얻기 위해 건조기(15)의 건조 공정에 공급된다.
마지막으로, 상기 공정(200)은 완성된 스펀본딩 부직포(1)를 선택적으로 권취(16) 및/또는 패키징함으로써 완료된다.
도 2에서, 본 발명에 따른 공정(101) 및 본 발명의 제2 구현예에 따른 장치(201)가 예시된다. 엠보싱 구조(9)를 나타내는 트레이(7) 상에서의 압출, 연신, 응고 및 증착을 포함하는 스펀본딩 부직포(1)의 형성 공정은 도 1 내지 도 3을 참조하여 제1 구현예에 대해 전술한 바와 동일하게 발생한다.
또한, 제2 구현예에 따른 공정(201)에서, 트레이(7) 상의 본 발명에 따른 직접 구조화 이외에, 고수압 직조(17)가 제공된다. 이 경우, 스펀본딩 부직포(1)는 세척(14) 후 추가 컨베이어 벨트(18)에 증착되며, 컨베이어 벨트(18)는 제2 엠보싱 패턴(20)을 갖는 제2 엠보싱 구조(19)를 갖는다. 이미 엠보싱 패턴(10)을 나타내는 스펀본딩 부직포(1)는, 그 다음, 컨베이어 벨트(18) 위로 고수압 직조(hydroentangle), 즉, 고압에서 물이 분무되어 스펀본딩 부직포(1)가 컨베이어 벨트(18)의 제2 엠보싱 구조(19) 내로 가압되고 제2 엠보싱 패턴(20)은 스펀본딩 부직포(1)로 전사된다.
엠보싱 구조(9)가 있는 트레이(7)의 직접 구조화 및 제2 엠보싱 구조(19)와 고수압 직조를 결합함으로써, 엠보싱 패턴(10, 20)을 갖는 스펀본딩 부직포(1)의 훨씬 더 많은 제품 변형을 제조하는 것이 가능해진다. 고수압 직조(17)가 제공된다는 사실에도 불구하고, 상기 장치(201)의 투자 비용과 상기 고수압 직조(17)의 운용 비용 모두가 종래 기술의 시스템과 비교하여, 실질적으로 감소되는데, 이는 스펀본딩 부직포(1)의 3차원 구조화의 대부분이 이미 트레이(7)에서 발생하기 때문이다.
제2 방사구(30)의 필라멘트(40)는 다층 스펀본딩 부직포를 얻기 위해 제1 스펀본딩 부직포(1) 상에 제2 스펀본딩 부직포를 형성하도록 이송 장치(8) 상에 증착되며, 이는 도면에 더 상세하게 도시되어 있지는 않다. 본 발명에 따른 다층 스펀본딩 부직포에서, 트레이(7)를 통해 제1 스펀본딩 부직포(1)에 도입된 엠보싱 패턴(10)은 놀랍게도 전체 다층 스펀본딩 부직포를 통해서도 재현될 수 있다.
제1 스펀본딩 부직포(1) 및 제2 스펀본딩 부직포는 바람직하게는 다층 스펀본딩 부직포의 형태로 함께 세척(14) 및 건조(15) 단계를 거친다.
도면에 추가로 상세하게 도시되지 않은 추가 구현예에서, 다층 스펀본딩 부직포는 특히 세척(14) 후에 추가 단계에서 적어도 제1 스펀본딩 부직포(1) 및 제2 스펀본딩 부직포로 풀릴 수 있다. 여기서, 제1 스펀본딩 부직포(1) 및 제2 스펀본딩 부직포는 풀린 후에 별도로 추가적인 단계, 예를 들면, 고수압 직조(17) 및/또는 건조(15)를 거칠 수 있다.
대안적으로, 추가 구현예에서, 제1 스펀본딩 부직포(1) 및 제2 스펀본딩 부직포는 또한 함께 고수압 직조(17)를 거칠 수 있고, 이로써 이들은 다층 스펀본딩 부직포를 형성하기 위해 영구적으로 상호연결된다.
최종적으로, 상기 다층 스펀본딩 부직포는 선택적인 권선(16) 단계에 공급될 수 있다.
유사하게, 제1 스펀본딩 부직포(1) 및 제2 스펀본딩 부직포는 각각 상이한 내부 특성, 예를 들어, 상이한 평량 또는 상이한 공기 투과성을 가질 수 있고, 따라서 단면에서 가변적인 특성을 갖는 다층 스펀본딩 부직포를 형성할 수 있다.
실시예
본 발명에 따른 방법은 실시예를 사용하여 하기에 예시된다. 각각의 경우, 스펀본딩 부직포는 대상 방식을 구성하는 공정에 따라 생산되었고, 스펀본딩 부직포의 두께는 DIN EN ISO 9073-2: 1997-02(부직포에 대한 시험 방법, 파트 2: 두께 결정)에 따라 결정되었다.
실시예에서, 셀룰로오스 스펀본딩 부직포는 각각의 경우에 라이오셀 방사 매스로부터 제조되었으며, 물과 NMMO의 혼합물 중의 셀룰로오스 용액이 방사 매스로 사용되었다.
방사구당 셀룰로오스 처리량은 모든 실시예에서 300 kg/h/m였다. 연신 공기 스트림의 연신 공기 압력은 각 실시예에서 0.5 bar였다.
실시예에서, 스펀본딩 부직포를 본 발명에 따른 방법을 사용하여 상기 기재된 바와 같이 제조하였다. 그렇게 함에 있어서, 생산된 스펀본딩 부직포는 10 내지 40 g/m2 범위의 평량을 가졌다. 표 1에 주어진 정보에 따라, 스펀본딩 부직포는 엠보싱 구조를 구비한 본 발명에 따른 트레이 또는 통상적인(비구조화된) 트레이 상에서 형성되었다.
표 1은 제조된 스펀본딩 부직포의 측정된 두께를 보여준다. 이로써, 엠보싱 구조로 증착 시 스펀본딩 부직포의 직접적인 구조화에 의해, 달리 동일한 공정 매개변수에도 불구하고 스펀본딩 부직포 두께의 상당한 변화가 달성될 수 있다는 것이 명백해진다.
표 1: 실시예에 따라 측정된 스펀본딩 부직포의 두께
평량 (g/m2) 엠보싱 구조가 있는 트레이 DIN 29073에 따른 두께 (mm)
10 X 0.09 - 0.14
10 O 0.21 - 0.25
40 X 0.25 - 0.28
40 O 0.37 - 0.44

Claims (11)

  1. 엠보싱 패턴(10)을 갖는 스펀본딩 부직포(1)의 제조 방법으로서,
    방사 매스(2)는 적어도 하나의 방사구(3, 30)의 복수의 노즐 구멍을 통해 압출되어 필라멘트(4, 40)를 형성하고, 상기 필라멘트(4, 40)는 연신 공기 스트림(5, 50)에 의해 각 경우 압출 방향으로 연신되며, 상기 필라멘트(4, 40)가 이송 장치(8)의 천공 트레이(7) 상에 증착되어 스펀본딩 부직포(1)를 형성하고,
    상기 천공 트레이(7)는 엠보싱 패턴(10)을 갖는 엠보싱 구조(9)를 가지며, 상기 필라멘트(4, 40)는 상기 연신 공기 스트림(5, 50)에 의해 엠보싱 구조(9) 내로 가압되어, 이렇게 형성된 스펀본딩 부직포(1)는 엠보싱 패턴(10)을 구비하는 것인 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스펀본딩 부직포(1)는 형성 후에 적어도 하나의 처리 단계를 거치고,
    여기서 상기 엠보싱 패턴(10)은 적어도 하나의 처리 단계 후에 상기 스펀본딩 부직포(1)에서 실질적으로 보존되는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리 단계는 세척(14) 및/또는 건조(15)로 이루어진 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엠보싱 패턴(10)을 구비한 스펀본딩 부직포(1)는 형성 후에 고수압 직조(17)를 거치되, 상기 스펀본딩 부직포(1)는 고수압 직조(17) 동안 제2 엠보싱 패턴(20)을 구비하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사 매스(2)는 서로 뒤에 배치된 여러 개의 방사구(3, 30)의 복수의 노즐 구멍을 통해 압출하여 필라멘트(4, 40)를 형성하고, 상기 필라멘트(4, 40)는 각각 연신 공기 스트림(5, 50)에 의해 압출 방향으로 연신하고,
    여기서 상기 방사구(3, 30)의 각 필라멘트(4, 40)는 천공 트레이(7) 상에서 서로의 상단에 증착되어 다층 스펀본딩 부직포를 형성하는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스펀본딩 부직포(1)는 셀룰로오스 스펀본딩 부직포(1)이고,
    상기 방사 매스(2)는 직접 용매, 특히 수용액 중의 3차 아민 옥사이드 중의 셀룰로오스 용액인 것인 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방사구(3, 30)로부터의 압출 후, 상기 필라멘트(4, 40)는 바람직하게는 응고액을 추가로 포함하는 응고 공기 스트림(11)에 의해 특히 적어도 부분적으로 응고되는 것인 방법.
  8. 엠보싱 패턴(10)을 갖는 스펀본딩 부직포(1)의 제조를 위한 장치로서,
    상기 장치는 방사 매스(2)를 필라멘트(4, 40)로 압출하기 위한 적어도 하나의 방사구(3, 30)를 포함하고,
    연신 공기 스트림(5, 50)에 의해 압출된 필라멘트(4, 40)를 연신하기 위한 연신 장치(6)를 포함하고, 상기 연신 장치는 방사구(3, 30)에 할당되고, 그리고
    상기 필라멘트(4, 40)를 증착하고 상기 스펀본딩 부직포(1)를 형성하기 위한 천공 트레이(7)를 갖는 이송 장치(8)를 포함하고,
    상기 천공 트레이(7)는 상기 연신 공기 스트림(5, 50)에 의해 상기 필라멘트(4, 40)를 엠보싱 구조(9) 내로 가압하고 그리고 형성된 스펀본딩 부직포(1)에 엠보싱 패턴(10)을 제공하기 위하여 엠보싱 패턴(10)을 갖는 엠보싱 구조(9)를 가지는 것인 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 장치(200, 201)는 형성된 후 상기 스펀본딩 부직포(1)를 세척하기 위한 세척(14), 그리고 상기 세척(14) 후 상기 스펀본딩 부직포(1)를 건조하기 위한 건조기(15)를 포함하는 것인 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 장치(200, 201)는 상기 연신 공기 스트림(5, 50)를 배출하기 위해 상기 천공 트레이(7) 하부에서 흡입을 보이는 것인 장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치(200, 201)는 세척(14)과 건조기(15) 사이의 컨베이어 벨트(18) 상에 고수압 직조(17)를 포함하고,
    상기 컨베이어 벨트(18)는 제2 엠보싱 패턴(20)을 구비한 제2 엠보싱 구조(19)를 갖는 것인 장치.
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