KR20220140825A - 복합 부직포 및 복합 부직포의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

복합 부직포(1, 51, 61) 및 복합 부직포(1, 51, 61)의 제조 방법(100, 101, 102)을 보여주며, 여기서 상기 복합 부직포(1, 51, 61)는 무작위 배향으로 증착된 본질적으로 연속적인 재생 셀룰로오스 필라멘트(4, 55, 65)를 나타내는 적어도 하나의 스펀본딩 부직포(8, 54, 64), 및 바이오 기반 생분해성 단섬유(14, 53, 63)의 적어도 하나의 층(52, 62)을 포함한다. 높은 안정성과 인장강도, 우수한 흡수성 및 촉각 특성을 나타내고, 또한 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있는, 앞서 언급한 유형의 완전 생분해성 복합 부직포를 제공하기 위해서, 상기 복합 부직포(1, 51, 61)는 스펀본딩 부직포(8, 54, 64)의 필라멘트(4, 55, 65)와 단섬유(14, 53, 63)가 물리적으로 상호 연결된 상태로 존재하는 적어도 하나의 혼합 영역(56, 66)을 가진다.

Description

복합 부직포 및 복합 부직포의 제조 방법

본 발명은 무작위 배향으로 증착된 본질적으로 연속적인 재생 셀룰로오스 필라멘트를 나타내는 적어도 하나의 스펀본딩 부직포, 및 바이오 기반 생분해성 단섬유 층을 포함하는 복합 부직포에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 복합 부직포의 제조 방법에 관한 것으로, 셀룰로오스 방사 매스(mass)가 적어도 하나의 방사구의 복수의 노즐 구멍을 통해 압출되어 필라멘트를 형성하고 필라멘트가 각각의 경우에 압출 방향으로 연신되며, 여기서 상기 필라멘트는 스펀본딩 부직포를 형성하기 위해 천공된 운반 장치 상에 무작위 배향으로 증착되며, 여기서 단섬유가 스펀본딩 부직포에 첨가되어 복합 부직포를 형성한다.

선행 기술에 한편으로는 스펀본딩 방법과 다른 한편으로는 멜트블로운 방법에 의한 스펀본딩 부직포의 제조가 공지되어 있다. 스펀본딩 방법(예: GB 2 114 052 A 또는 EP 3 088 585 A1)에서 필라멘트는 노즐을 통해 압출되고 아래에 위치한 연신 장치에 의해 당겨지고 연신된다. 이와 대조적으로, 멜트블로운 방법(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 방법 공기에 의해 끌려서 당겨진다. 양 기술 모두에서 필라멘트는 천공된 컨베이어 벨트와 같은 증착 표면에 임의의 방향으로 증착되어 부직포를 형성하고 후처리 단계로 운반되어 최종적으로 부직포 롤로 감긴다.

앞서 언급한 방법에 따라 플라스틱 용융물로 제조된 스펀본딩 부직포는 최대 10 g/m² 범위의 매우 낮은 기본 중량과 높은 인장 강도로 제조될 수 있다. 그러나, 이러한 부직포는 일반적으로 흡수성이 역할을 하는 용도에 대해서는 흡수성이 불충분하다. 또한, 이러한 부직포는 생분해성이 미미하거나 전혀 없다.

이에 반해, 저농도의 펄프 현탁액을 제조하여 컨베이어 벨트에 도포하는 선행기술(US 4,755,421, WO 2015/000687, US 4,166,001)로부터 흡수능이 높은 부직포를 제조하기 위한 습식 적층법이 공지되어 있다. 그러나, 이러한 부직포는 인장강도 및 내마모성이 불량한 문제가 있다. 하지만 이러한 제품의 기계적 특성은 합성 바인더 및 접착제를 사용하여 부분적으로 개선될 수 있고, 이는 다음에 생분해성에 부정적인 영향을 미친다.

부직포의 거대한 시장은 의료, 위생, 화장품, 산업 또는 가정용 물티슈 영역의 응용 분야로 구성된다. 그러나 티슈(wipes), 특히 습윤 티슈의 경우 인장 강도 및 흡광도 측면에서 높은 요구 사항이 적용되므로 믿을 수 있는 제품을 얻을 수 있다. 습식 부직포를 기계적으로 강화시키기 위해서는, US 2004/0013859에 기술된 바와 같이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르에 기초한 합성 결합제 및 숏컷 섬유가 처리될 현탁액에 혼합된다. 이러한 방법으로 제조된 부직포는 합성섬유의 함량으로 인해 생분해성이 불량하거나 불완전한 생분해성을 나타낸다.

합성 스펀본딩 부직포의 기계적 안정성과 펄프의 흡수 특성을 결합하기 위해, 특히 폴리에스테르 또는 폴리올레핀을 기재로 하는 합성 멜트블로운 부직포 제품이 연결되는 방법이 EP 0 333 211에 기재되어 있는데, 여기서는 합성 멜트블로운 부직포 제품, 특히 폴리에스테르 또는 폴리올레핀을 기반으로 하는 것은 셀룰로오스 스테이플 섬유 또는 습식 펄프 층으로, 예를 들어 유체역학적으로 연결된다. 이 방법에서 더 발전한 방법들(US 5,284,703, US 5,587,225, US 2009/0233049)은 더 광범위한 제품의 생산, 특히 티슈 시장을 위한 더 저렴한 대량의 제품을 생산할 수 있게 한다. 따라서, 이 방법에서, 예를 들어 변형된 에어레이잉 방법과 멜트블로운 기술을 결합함으로써, 펄프 섬유가 합성 폴리올레핀 섬유 매트릭스에 걸쳐 균질한 분포 상태로 존재하는 흡수성 부직포 제품을 생산할 수 있다. 이러한 제품은 또한 불완전한 생분해성으로 인해 어려움을 겪고 있다.

오늘날의 생태학적 관점에서 볼 때, 예를 들어 폴리에스터 또는 폴리프로필렌으로 만든, 석유 기반 스테이플 섬유와 석유 기반 스펀본딩 부직포를 펄프와 조합하는 것은 의문의 여지가 있다. 석유 기반 섬유 또는 필라멘트를 포함하면서 대량 시장을 위해 특별히 제조된 제품들은 완전히 생분해되지도 않고 적절한 재활용 방법도 없다. 플라스틱과 펄프를 원료로 한 복합 부직포가 전 세계적으로 판매되고 있으며 한 번 사용된 후에는 매립지나 강, 바다에 버려진다. 이에 따라 먹이 사슬에 흡수되어 생명에 미치는 영향을 아직은 완전히 예측할 수도 없는 미세 플라스틱이 생성된다. 그러나 이러한 제품의 사용 중 마모 테스트 및 후속 현미경 검사에서 보듯이 소재 제거 및 섬유 파손의 명백한 징후와 함께 이전에도 상당한 양의 미세 플라스틱이 생긴다.

따라서, 선행 기술(WO 2012/090130)로부터, 플라스틱 함량이 없고 화학적 결합제가 없는 부직포의 제조 방법도 알려져 있다. 이로써 습식 펄프 층이 고수압 직조(hydroentanglement)에 의해 재생 셀룰로오스 섬유 또는 셀룰로오스 필라멘트의 제2 부직포 층과 연결된다. 그러나 상술한 방법은 방법 관리로 인해 매우 복잡하다. 스펀본딩 부직포 롤을 풀어야 하고 이미 생산된 습식 펄프 층으로 편향되어 안내되어야 하기 때문이다. 셀룰로오스 스펀본딩 부직포도 기존의 스펀본딩 방법과 마찬가지로 연속적으로 생산될 수 있으며 도르래를 통해 습식 펄프층과 연결될 수 있고 수력학적으로 응고될 수 있다는 점이 지적되고 있지만, 셀룰로오스 스펀본딩 부직포 층의 생산이 어떻게 수행되어야 하고 이 목적을 위한 장치가 어떻게 생겼는지에 대해서는 설명되어 있지 않다. 또 언급되지 않은 것은 스펀본딩 부직포 구성요소의 재료 및 결합 밀도인데, 이는 앞서 인용된 선행 기술(EP 0 333 211, US 5,284,703, US 5,587,225)에는 명시적으로 기술되어 있고 성공에 결정적인 것으로 묘사되지만 잘못 조정하면 각각 펄프 섬유의 불충분한 침투 또는, 각각, 생성된 스펀본딩 부직포에서 펄프 섬유의 약한 앵커링 및 이에 따른 층의 불량한 응집으로 이어진다.

US 7,432,219에는 플라스틱 기반의 스펀본딩 방법과 습식 적층법을 직접 결합한 또 다른 제조 방법이 알려져 있다. 그러나 이 또한 생분해성이 아니라서 지속 불가능한 해결책이다.

또한, US 4,523,350로부터 셀룰로오스 스테이플 섬유가 카딩 머신에 의해 섬유질 웹으로 가공될 수 있고 응고 플랜트가 있는 부직포로 가공될 수 있다는 것이 알려져 있다. 그러나 낮은 생산 속도 때문에 이러한 방법 및 시스템은 각각 생산 능력 면에서 스펀본딩 및 습식 적층 시스템보다 확실히 열등하다. 셀룰로오스 스테이플 섬유는 이미 생산 과정에서 건조되고 압축되어 부직포의 후속 생산에서 기계적으로 열리고 고수압 직조에 의해 다시 적셔지고 후속적으로 부직포로 다시 건조된다. 이러한 과정은 전지구적 에너지 절약의 관점에서 면밀히 검토되어야 한다. 원자재 비용과 건조 비용을 줄이고 그예 따라 아기용이나 위생 물티슈와 같이 대중 시장에서 경쟁력 있는 부직포 제품을 생산할 수 있기 위해서, 카드형 부직포는 일반적으로 폴리에스터와 비스코스 섬유의 혼합물로 만들어지고, 이는 이어서 석유 기반 섬유의 비율 때문에 생분해성이 부족해서 미세 플라스틱이라는 세계적인 문제에 원인 제공을 한다.

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 것 또한 선행 기술로부터 공지되어 있다. 이에 의해 라이오셀 방사 매스는 공지된 스펀본딩 또는 멜트블로운 방법에 따라 압출 및 연신된다. 그러나 부직포에 증착하기 전에 필라멘트를 추가로 응고제와 접촉시켜 셀룰로오스를 재생하고 치수적으로 안정적인 필라멘트를 생성한다. 습식 필라멘트는 최종적으로 부직포로 임의의 방향으로 증착된다. 그러나 이러한 방법은 초기에 설명된 바와 같이 고전적인 스펀본딩 또는 멜트블로운 방법에 따른 열가소성 스펀본딩 제조와 공통점이 거의 없다. 라이오셀 방사 매스는 셀룰로오스 함량이 7-14%인 용액이기 때문에 섬유 형성 셀룰로오스 외에 훨씬 더 많은 용매가 스펀본딩 제조 중에 압출되며, 이는 부직포에서 추출되고 후속 세척에서 회수된다. 고형물 함량이 크게 감소하기 때문에 모든 라이오셀 기반 스펀본딩 방법의 압축 공기 소비량은 열가소성 용융물 기반 스펀본딩 방법보다 훨씬 높다. 열가소성 스펀본딩 방법에 필적하는 생산성을 달성하기 위해서는 라이오셀 스펀본딩 부직포의 경우 훨씬 더 큰 매스 유량이 이동되어야 하고 더 많은 공기와 에너지를 사용하여 스펀본딩 부직포로 가공해야 한다. 증가된 에너지 소비 때문에 이러한 제품의 사용은 정말로 합당하고, 매우 미세한 섬유 직경 덕분에 여과, 위생 분야의 특수 용도 또는 고가의 물티슈에 대해서는 적절하지만, 예를 들어, 아기 물티슈, 가정용 물티슈, 위생 및 산업 응용 분야와 같은 대량 시장을 위한 저렴하고 순수한 셀룰로오스 및 생분해성 부직포에 대한 필요성에 대해서는 거의 만족할 수 없다.

따라서, 선행 기술은 의도된 용도에 적합한 촉감 뿐만 아니라 우수한 인장 강도, 흡수 및 세정 특성을 갖는 생분해성, 저렴한 부직포를 제조하기 위하여 만족스러운 해결책을 제공하지 못하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 높은 안정성 및 인장 강도뿐만 아니라 우수한 흡수 특성 및 촉각 특성을 나타내고, 또한, 비용 효율적인 방법으로 제조될 수 있는, 앞서 언급한 유형의 완전 생분해성 복합 부직포를 제공하는 것이다.

본 발명은 복합 부직포가 스펀본딩 부직포의 필라멘트와 단섬유가 물리적으로 상호 연결된 상태로 존재하는 혼합 영역을 적어도 적어도 하나 가진다는 목적을 달성한다.

놀랍게도 스펀본딩 부직포와 단섬유 사이에 특히 신뢰할 수 있고 영구적인 연결이 복합 부직포에 혼합 영역을 제공함으로써 생성될 수 있다는 것이 명백해졌다. 특히, 이는 스펀본딩 부직포의 필라멘트와 단섬유 사이의 연결을 위해 추가적인 바인더를 사용하지 않는 경우에도 마찬가지이다. 혼합 영역에서는 스펀본딩 부직포의 필라멘트와 단섬유가 물리적으로 혼합된 상태로 존재하므로 특히 바인더 없이도 물리적으로 연결될 수 있다. 스펀본딩 부직포의 필라멘트와 단섬유 사이의 물리적 연결은 수소 결합, 기계적 맞물림 또는 루핑, 마찰력 등을 통해 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 따라서, 스펀본딩 부직포와 단섬유 사이에 접합 연결이 형성될 수 있으며, 이는 특히 비파괴 방식으로 해제될 수 없다.

스펀본딩 부직포와 단섬유 사이의 물리적 혼합은, 예를 들어 스펀본딩 부직포에 미건조 상태의 단섬유 현탁액을 충전함으로써 발생할 수 있으며, 이에 의해 스펀본딩 부직포의 필라멘트와 단섬유의 상호 침투가 가능하여 혼합 영역이 생성된다.

따라서, 본 발명에 따른 복합 부직포는 순수 바이오 기반이고 완전히 생분해성 부직포이다. 따라서, 본 발명은 환경 오염의 방지에 기여할 수 있다. 또한, 복합 부직포는 일반적으로 매우 높은 강도 값을 갖는 스펀본딩 부직포가 단섬유 층을 안정화시키기 때문에 물리적 혼합 또는 각각 스펀본딩 부직포와 단섬유 사이의 연결로 인해 높은 강도 값을 갖는다. 더구나, 이러한 안정화는 놀랍게도 복합 부직포의 느낌에 악영향을 미치지 않으면서도 일어날 수 있다. 바인더를 포함하는 복합 부직포는 일반적으로 높은 강성을 나타내지만, 본 발명에 따른 복합 부직포는 종래 기술에 비해 보다 부드럽고 유연한 복합 부직포를 얻을 수 있다. 또한, 순수 바이오 기반 및 완전 생분해성 복합 부직포는 높은 흡수 능력을 나타내며 자원을 절약하는 방식으로 생산될 수 있다.

본 발명의 의미 내에서, 재생 가능한 원료를 기반으로 생산된 천연 섬유 및 바이오 기반 합성 섬유는 바이오 기반 섬유로 지칭된다. 생물학적 기원이 없고 석유 기반 원료로부터 생산될 수 있는 생분해성 합성 섬유만은 이와 구별되어야 한다. 본 발명의 맥락에서 용어 "바이오 기반 섬유"는 특히 이러한 섬유에 석유 기반 성분의 존재를 배제한다.

합성 섬유의 경우, 본 발명의 맥락에서 생분해성 섬유는 유럽 표준 EN 13432의 생분해성 플라스틱에 대한 지침에 따라 완전히 퇴비화 가능한 것으로 간주되는 섬유로 이해된다.

단섬유가 셀룰로오스 단섬유인 경우, 본 발명에 따른 복합 부직포는 사용되는 셀룰로오스 단섬유에 따라 절대 건조("atro") 상태, 즉 물이 없는 상태에서 셀룰로오스 함량이 93 중량% 이상일 수 있다. 리그닌과 같이 펄프에서 자연적으로 발생하는 물질과 불가피한 불순물이 이 경우에 잔류물을 형성할 수 있다. 이러한 복합 부직포는 매우 우수하고 완전한 생분해성을 나타낸다. 절대 건조 복합 부직포는 바람직하게는 95 중량% 이상, 특히 바람직하게는 97 중량% 이상의 셀룰로오스 함량을 가질 수 있다.

유리하게는, 복합 부직포는 스펀본딩 부직포의 셀룰로오스 필라멘트 10 중량% 내지 99 중량% 및 단섬유 1 중량% 내지 90 중량%를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 조성물에 의해, 필라멘트와 단섬유 사이의 적절한 응집력 또는 각각 높은 강도를 갖는 복합 부직포가 보장될 수 있다. 이 경우, 복합 부직포는 바람직하게는 15 중량% 내지 95 중량%, 특히 바람직하게는 20 중량% 내지 90 중량%, 및 5 중량% 내지 85 중량%의 셀룰로오스 필라멘트와 5 중량% 내지 85 중량%, 특히 바람직하게는 10 중량% 내지 80 중량%의 단섬유를 갖는다.

특히 합성 부직포, 특히 합성 섬유에서 자연적으로 발생하지 않는 결합제가 본질적으로 존재하지 않는 경우, 특히 유리한 촉감, 높은 부드러움 및 유연성을 갖는 복합 부직포를 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 이러한 무바인더 복합 부직포는 예를 들어 피부 친화적 위생 제품과 같은 다양한 용도에 특히 적합할 수 있다. 이에 반해 바인더를 포함하는 복합 부직포는 강성이 매우 높고 부드러움이 낮아 적용 범위가 제한적이다.

본 발명에 따른 복합 부직포의 경우, 예를 들어 천연 셀룰로오스 섬유, 비스코스, 모달, 라이오셀 또는 큐프로 섬유와 같은 모든 유형의 셀룰로오스 쇼트 컷 섬유 및 화학적으로 변형된 셀룰로오스 섬유가 바이오 기반 생분해성 단섬유로 사용될 수 있다. 또한, 기계적으로 소화된 펄프 또는 각각 목재 펄프, 예를 들어 MP(기계 펄프), TMP(열-기계 펄프), CTMP(화학-열-기계 펄프)와 같은 목재 함유 펄프로 만들어진 모든 유형의 섬유 등은 단섬유로 적합하다. 또한, 단섬유는 아황산염, 황산염 또는 다른 방법에 따라 화학 분해 펄프 CP(화학 펄프)와 같은 목재가 없는 펄프의 모든 유형의 섬유로 구성될 수 있다. 더구나, 예를 들어, 목초, 대나무, 조류, 목화 또는 각각 면 린터, 대마, 아마, 전분계 섬유 등과 같은 목재 또는 기타 식물로부터 얻은 모든 유형의 펄프도 단섬유로서 가능하다. 또한, 재활용 텍스타일 또는 부직포 또는 각각 재활용 셀룰로오스 섬유로 생산된 모든 유형의 펄프도 단섬유로 사용할 수 있다.

대안적으로, 전분 섬유는 본 발명에 따른 복합 부직포를 위한 바이오 기반 생분해성 단섬유로서 유사하게 적합하다.

단섬유의 길이가 0.5 mm에서 15 mm 사이인 경우 특히 균질한 복합 부직포를 생성할 수 있다. 더 짧은 섬유는 복합 부직포에서 더 이상 안정적으로 유지할 수 없으며 긴 섬유는 불균일한 제품으로 이어질 수 있다. 단섬유의 길이는 특히 바람직하게는 1 내지 12 mm이다.

또한, 복합 부직포는 예를 들어 활성탄, 고흡수성 수지, 미립자 염료 및 충전제(점토, 분쇄 부직포 또는 목재 폐기물) 등과 같은 비섬유성 기능성 첨가제를 포함할 수 있다. 그 결과, 복합 부직포는 높은 흡수 능력 등과 같은 특정 추가 특성을 제공할 수 있다.

더구나, 부직포에는 건조 전후에 마무리제 또는 대전방지제 등과 같이 제품의 물성을 변화시키거나 가공을 용이하게 하는 보조제를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 부직포는 특히 청구항 8 내지 17 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻을 수 있다. 부직포가 청구항 8 내지 17 중 어느 한 항에 따른 본 발명의 방법에 의해 제조되는 경우, 부직포의 특별한 특성은 하기에 예시된 바와 같은 방법 단계로부터 나온다.

또한, 본 발명의 목적은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 복합 부직포의 제조를 위해 처음에 언급된 유형의 간단하고 신뢰할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 방법과 관련하여, 상기 목적은 스펀본딩 부직포의 필라멘트가 미건조 상태에서 단섬유로 충전된다는 점에 있다.

이 방법에서, 셀룰로오스 방사 매스는 적어도 하나의 방사구의 복수의 노즐 구멍을 통해 압출되어 필라멘트를 형성하고 필라멘트는 각각의 경우 압출 방향으로 연신되며, 여기서 필라멘트는 천공된 이송 장치 상에 무작위 배향으로 증착되어 스펀본딩 부직포를 형성한다. 복합 부직포를 형성하기 위해, 단섬유가 추가 단계에서 스펀본딩 부직포에 첨가된다.

놀랍게도, 본 발명에 따른 복합 부직포는 미건조 상태에서 즉, 스펀본딩 부직포의 필라멘트는 여전히 강하게 팽윤되어 있는 상태에서, 스펀본딩 부직포를 단섬유로 충전하면, 스펀본딩 부직포의 필라멘트와 단섬유 사이의 혼합 면적으로 생성될 수 있다는 것이 증명되었다. 미건조 스펀본딩 부직포의 부드러움과 변형성 및 내부의 필라멘트 간의 약한 결합으로 인해 스펀본딩 부직포의 필라멘트와 단섬유의 상호 침투가 발생하여 복합 부직포에 혼합 영역이 생성될 수 있다. 이후 건조과정에서 스펀본딩 부직포와 단섬유 사이에 수소결합이 형성되어 복합 부직포의 강한 응집력과 고강도를 보장하는데, 이는 반면에 열가소성 부직포 및 펄프 섬유로 제조된 복합 부직포(예를 들어, WO 2012/090130에 기재된 바와 같음)에서는 불가능하다.

이 방법에 따르면, 평량이 10 g/m²이상인 완전 생분해성 복합 부직포를 얻을 수 있다. 단섬유의 공급 위치 및 추가로 제공될 수 있는 고수압 직조의 매개변수에 따라 방법 관련 층 구조가 여전히 식별 가능하거나 추가된 복합 부직포를 얻을 수 있고 단섬유는 복합 부직포의 두께에 걸쳐 균일하게 분포된 상태로 존재한다.

스펀본딩 부직포의 필라멘트가 미건조 상태의 단섬유 현탁액으로 충전된다면 복합 부직포의 제조를 위한 특히 간단하고 신뢰할 수 있는 방법이 제공될 수 있다. 이 경우, 단섬유는 수성 수송 매질, 특히 수용액 또는 각각 물에 단순히 현탁될 수 있고, 따라서 기술적으로 간단한 방식으로 형성된 스펀본딩 부직포에 도포될 수 있다.

그렇게 함에 있어서, 현탁액은 바람직하게는 0.01 중량% 내지 2.00 중량%의 단섬유를 포함한다. 이러한 방식으로, 특히 막힌 라인 또는 노즐로 인한 부유와 관련된 운송 문제의 발생이 방지될 수 있다. 또한, 이러한 소량의 단섬유로 스펀본딩 부직포를 충전하는 것은 한정된 양의 단섬유로 스펀본딩 부직포의 원하는 로딩을 보장하기에 충분하다는 것이 명백해졌다. 따라서 방법의 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다.

유리하게는, 스펀본딩 부직포의 필라멘트는 세척 동안 단섬유 현탁액으로 충전될 수 있다. 예를 들어, 단섬유는 세척 용액 또는 각각 세척수에 직접 현탁될 수 있거나, 현탁액은 세척을 위한 세척 용액으로 사용될 수 있으며, 이에 의해 단섬유가 있는 스펀본딩 부직포의 충전이 기존의 스펀본딩 세척 시스템으로 통합될 수 있다. 따라서 특히 경제적인 방법이 제공될 수 있다.

대안으로서 또는 전술한 세척에 추가하여, 스펀본딩 부직포의 필라멘트는 또한 스펀본딩 부직포의 형성 동안 현탁액으로 충전될 수 있다. 예를 들어, 현탁액은 따라서 새로 형성된 스펀본딩 부직포 또는 각각 새로 압출된 필라멘트에 직접 도포될 수 있다.

스펀본딩 부직포의 필라멘트가 미건조 상태의 단섬유를 포함하는 공기 스트림으로 충전된다면 복합 부직포의 제조를 위한 특히 간단하고 다양한 방법이 제공될 수 있다. 한편, 공기 스트림을 제공함으로써 단섬유의 단순한 균질 분포가 발생할 수 있다. 반면에 단섬유를 포함하는 공기 스트림은 방법의 많은 지점에서 안정적으로 도입될 수 있어 특히 간단한 취급이 가능하다.

방사구로부터 압출된 후, 필라멘트는 연신을 위한 연신 공기 스트림으로 충전될 수 있다. 그렇게 함으로써, 단섬유는 아직 건조되지 않은 스펀본딩 부직포의 필라멘트를 단섬유로 충전하기 위해 연신 공기 스트림에 간단히 추가될 수 있다. 따라서 이 방법은 셀룰로오스 스펀본딩 부직포의 생산을 위한 기존 공장에 대해 비싸게 변형하지 않고 기술적으로 간단한 방식으로 구현될 수 있다.

필라멘트가 단섬유로 충전된 후, 복합 부직포는 적어도 하나의 추가 처리 단계를 거칠 수 있다. 그렇게 함으로써, 복합 부직포는 예를 들어 셀룰로오스 스펀본딩 부직포로부터 용매를 씻어내기 위해 세척될 수 있다.

또한, 하나의 처리 단계에서 고수압 직조를 거칠 수 있고, 상기 복합 부직포는(고압) 워터제트에 의해 추가로 응고된다. 또한, 고수압 직조는 혼합 영역에서 복합 부직포의 필라멘트와 단섬유 사이의 물리적 혼합을 증가시켜 복합 부직포의 무결성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있다.

하나의 처리 단계에서, 복합 부직포는 또한 워터제트 엠보싱(하이드로 엠보싱) 또는 워터제트 천공을 거칠 수 있다. 이로써 패턴, 3차원 구조 및 천공이 복합 부직포에 도입될 수 있다.

추가 처리 단계에서, 복합 부직포는 복합 부직포로부터 잔류 수분을 제거하기 위해 세척 또는 고수압 직조 이후에 건조 단계를 거칠 수도 있다.

선택적 처리 단계에서, 복합 부직포는 또한 크레이프 방법을 거칠 수 있으며, 이에 의해 복합 부직포는 크레이프 구조가 제공된다.

다층 복합 부직포의 생산을 위한 신뢰할 수 있는 방법은 셀룰로오스 방사 매스가 적어도 하나의 제2 방사구의 복수의 노즐 구멍을 통해 압출되어 필라멘트를 형성하고 필라멘트는 각각의 경우에 압출 방향 연신될 수 있고, 제2 방사구의 필라멘트는 복합 부직포에 제2 스펀본딩 부직포를 형성하기 위해 단섬유로 충전된 스펀본딩 부직포 위에 무작위 배향으로 이송 장치에 증착된다. 따라서, 제2 셀룰로오스 스펀본딩 부직포는 이미 형성되어 있고 이미 단섬유가 제공되어 함께 혼합 영역을 형성한 제1 스펀본딩 부직포 위에 증착될 수 있다.

그렇게 함에 있어서, 제2 셀룰로오스 스펀본딩 부직포는 바람직하게는 단섬유 층에 직접 도포될 수 있고, 이에 따라 그와 순수한 물리적 연결을 형성할 수 있다. 제2 셀룰로오스 스펀본딩 부직포는 바람직하게는 제1 스펀본딩 부직포와 상이한 내부 및 구조적 특성, 즉 특히 상이한 기본 중량, 상이한 공기 투과도, 상이한 필라멘트 직경 등을 가질 수 있다.

단섬유의 제2 층은 이어서 미건조 상태의 제2 셀룰로오스 스펀본딩 부직포에 도포될 수 있으며, 이 층은 제2 스펀본딩 부직포와 제2 혼합 영역을 형성하며, 제2 스펀본딩 부직포의 필라멘트는 물리적으로 제2 층의 단섬유와 혼합된다. 이를 위해, 상기 설명을 참조한다. 제2 층의 단섬유는 또한 제1 층의 단섬유와 상이하여 특히 다양한 용도의 복합 부직포를 제조할 수 있다.

제2 스펀본딩 부직포 및 제2 단섬유 층에 대해 전술한 바와 유사하게, 제3 및 추가 셀룰로오스 스펀본딩 부직포 또는 각각 단섬유 층을 이미 형성된 복합 부직포에 도포할 수도 있다.

본 발명에 따른 방법은 라이오셀 방사 매스로 제조된 셀룰로오스 스펀본딩 부직포를 갖는 복합 부직포의 제조에 특히 유리하게 사용될 수 있다. 이 경우, 라이오셀 방사 매스는 직접 용매 내의 셀룰로오스 용액이다.

직접 용매는 바람직하게는 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.

또한, 방사구로부터 압출된 필라멘트가 적어도 부분적으로 응고되면 스펀본딩 부직포의 내부 구조를 안정적으로 제어할 수 있다. 이를 위해, 필라멘트는 바람직하게는 수성 응고액으로 충전될 수 있으며, 이는 바람직하게는 액체, 기체, 미스트, 증기 등의 형태로 필라멘트에 도포된다.

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.

본 발명에 따른 방법은 복합 부직포의 제조를 위한 장치에 의해 구현될 수 있고, 상기 장치는 셀룰로오스 방사 매스의 생산을 위한 방사 대량 생산, 방사 매스로부터 셀룰로오스 스펀본딩 부직포의 생산을 위한 적어도 하나의 스펀본딩 플랜트를 포함하고, 상기 스펀본딩 플랜트는 방사 매스를 필라멘트로 압출하기 위한 적어도 하나의 방사구, 필라멘트의 적어도 부분적 응고를 위한 적어도 하나의 응고 시스템, 및 필라멘트를 증착시키고 스펀본딩 부직포를 형성하기 위한 이송 장치를 포함하고, 선택적으로 세척, 고수압 직조, 건조기, 선택적으로 크레이프 장치 및 와인더를 포함한다. 또한, 상기 장치는 본 발명에 따라 단섬유로 셀룰로오스 스펀본딩 부직포를 충전하기 위한 습식 적층 장치 또는 건식 적층 장치, 습식 적층 장치 또는 각각 2개의 스펀본딩 플랜트 사이 및/또는 세탁 전, 세탁 중 및/또는 세탁 종료 시에 제공되는 단섬유용 건식 적층 장치를 포함한다.

높은 안정성 및 인장 강도뿐만 아니라 우수한 흡수 특성 및 촉각 특성을 나타내고, 또한, 비용 효율적인 방법으로 제조될 수 있는, 앞서 언급한 유형의 완전 생분해성 복합 부직포를 제공한다.

다음에서, 본 발명의 바람직한 구현예가 도면을 참조하여 더욱 상세하게 예시된다.
도 1은 제1 구현예에 따른 복합 부직포의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법의 개략도를 도시하고,
도 2는 제2 구현예에 따른 복합 부직포의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법의 개략도를 도시하고,
도 3은 제3 구현예에 따른 복합 부직포의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법의 개략도를 도시하고,
도 4는 본 발명에 따른 제1 복합 부직포의 전자현미경 사진이고,
도 5는 본 발명에 따른 제2 복합 부직포의 전자현미경 사진이다.

도 1은 복합 부직포(1)의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법(100) 및 본 발명의 제1 구현예에 따른 방법(100)을 수행하기 위한 장치(200)를 도시한다. 제1 방법 단계에서, 방사 매스(2)는 셀룰로오스 원료로부터 생성되어 장치(200)의 방사구(3)에 공급된다. 이 경우, 방사 매스(2)를 제조하기 위한 셀룰로오스 원료는 도면에 더 자세히 도시되지 않았지만, 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 적어도 부분적으로 구성된다는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 방사 매스(2)는 NMMO 및 물 중의 셀룰로오스 용액이며, 방사 매스(2)의 셀룰로오스 함량은 3 중량% 내지 17 중량% 범위이다.

다음 단계에서, 방사 매스(2)는 방사구(3)의 복수의 노즐 구멍을 통해 압출되어 필라멘트(4)를 형성한다. 그리고 나서, 도면에 더 자세히 설명하지는 않았으나 압출된 필라멘트(4)는 연신 공기 스트림에서 가속되고 압출 방향으로 연신된다.

일 구현예에서, 연신 공기 스트림이 방사구(3)의 노즐 구멍 사이에서 나올 수 있다. 다른 구현예에서는, 연신 공기 스트림이 대안적으로 노즐 구멍 주위에서 나올 수 있다. 그러나 이는 도면에서 더 자세히 설명되지 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).

도시된 바람직한 구현예에서, 압출 및 연신 필라멘트(4)는 또한 응고 장치(5)로부터의 응고제로 충전된다. 상기 응고제는 일반적으로 물 또는 액체, 미스트 또는 증기 형태의 수용액이다. 필라멘트(4)와 응고제의 접촉으로 인해, 필라멘트(4)는 응고되거나 각각 적어도 부분적으로 재생되며, 이는 특히 개별 압출 필라멘트(4) 사이의 접착을 감소시킨다.

연신되고 적어도 부분적으로 응고된 필라멘트(4)는 셀룰로오스 스펀본딩 부직포(8)를 형성하기 위해 이송 장치(7)의 트레이(6) 상에 무작위 배향으로 증착된다.

상기 형성 과정 후, 스펀본딩 부직포(8)는 스펀본딩 부직포(8)가 용매의 잔류물, 즉 방사 매스(2)에 함유된 NMMO로부터 제거되도록 세척되는 세척(10)을 통해 컨베이어 벨트(9)를 가로질러 통과된다. 바람직한 구현예에서, 세척(10)은 여러 세척 단계(11)를 갖는 다단계 역류 세척이고, 여기서 새로운 세척 용액(12)이 최종 단계에 공급되고 세척 단계(11)의 점점 더 많이 소모되는 세척 용액이 각각의 선행 세척 단계(11)로 전달된다.

세척(10) 시, 스펀본딩 부직포(8)는 미건조 스펀본딩 부직포(8)가 셀룰로오스 단섬유(14)로 충전되는 습식 적층 장치(13)를 통해 안내되며, 단섬유(14)는 현탁액(15)에 존재하고 현탁액(15)은 스펀본딩 부직포(8)에 도포되거나 각각 분무된다. 이 경우, 현탁액(15)은 0.01 내지 2.00 중량%의 단섬유(14) 함량을 갖는다. 방법(100) 또는 각각의 장치(200)에서 별도의 습식 적층 장치(13)를 제공함으로써, 스펀본딩 부직포의 주변 생산과 독립적인 단섬유 공급의 작동이 보장될 수 있다.

단섬유(14)를 함유하는 현탁액(15)을 미건조 스펀본딩 부직포(8)에 도포하는 동안, 스펀본딩 부직포(8) 위에 단섬유(14)의 층을 형성하고, 이에 의해 복합 부직포(1)가 형성된다. 또한, 복합 부직포에는 스펀본딩 부직포(8)의 필라멘트와 단섬유(14)의 필라멘트가 단순히 물리적 혼합 상태로 존재하여 화학적 결합 없이 서로 달라붙는 혼합 영역이 형성된다.

습식 적층 장치(13) 후, 복합 부직포(1)는 다음 단계에서 고수압 직조(16)를 거친다. 이러한 고수압 직조(16)의 과정에서, 스펀본딩 부직포(8)와 단섬유(14) 층의 추가 결합이 발생하며, 여기서 스펀본딩 부직포(8)의 필라멘트와 단섬유(14) 사이의 물리적 연결은 특히 맞물림, 루핑, 정지 마찰 등에 의해 혼합에 의해 더 증진된다.

최종적으로 복합 부직포(1)에 남아있는 수분을 제거하고 포장가능한 복합 부직포(1)를 얻기 위해, 복합 부직포(1)는 고수압 직조(16) 후 건조(17)를 거친다.

마지막으로, 상기 방법(200)은 선택적으로 완성된 복합 부직포(1)를 권취(18) 및/또는 포장함으로써 종결된다.

도 2에서, 본 발명에 따른 방법(101) 및 각각 장치(201)의 제2 대안적인 구현예가 예시된다. 이 경우에, 단섬유(14)를 갖는 현탁액(15)은 도 1에 도시된 구현예와 대조적으로 독립적인 습식 적층 장치(13)에 공급되지 않는다. 오히려, 단섬유(14)는 스펀본당 부직포(8)가 동시에 세척되고 세척 단계(10) 중에 단섬유(14)로 충전되는 방식으로 세척 단계(10)의 적어도 하나의 세척 단계(11), 바람직하게는 최종 세척 단계(11)의 세척 용액(12)에 공급된다.

이것은 기술적으로 가장 간단하고 또한 가장 경제적인 본 발명의 변형을 나타낸다. 왜냐하면 기존 스펀본딩 플랜트의 세척(10)만이 기존 세척 단계(11) 중 하나 또는 여러 개에서 전환되어야 하기 때문이다. 세척 용액(12)을 균질하게 분배하고 도포하는 본래의 기능 외에, 스펀본딩 부직포(8)에 단섬유(14)의 현탁액(15)을 충전하는 기능도 수행한다.

이 경우, 현탁액(15)은 0.01 중량% 내지 2.00 중량% 농도 범위의 단섬유(14) 및 0.5 mm 내지 20 mm 범위의 섬유 길이를 함유한다. 도면에 도시되지 않은 추가 구현예에서, 단섬유(14)는 또한 기계적으로 피브릴화된 섬유 또는 각각 펄프 섬유일 수 있으며, 단섬유의 피브릴화를 위해서는 정제기가 추가로 필요하다.

현탁액(15)은 바람직하게는 단섬유(14)를 담수에 현탁시킴으로써 형성된다. 현탁액(15)은 바람직하게는 마지막 2개의 세척 단계(11)의 영역에서만 스펀본딩 부직포(8)에 도포되어 최소한의 정도로만 전체 세척(10)에 걸친 세척 용액 내의 용매 농도 분포의 이동을 손상시키고, 가능한 최선의 방식으로 용매를 함유한 세척수의 처리 또는 각각의 농도와 관련하여 추가적인 기술적 요구사항 및 상승하는 운영 비용을 피한다. 또한, 현탁액(15)을 세척 단계(10)에 공급함으로써, 세척 단계(10)에서 세척액(12)의 필요성을 상응하는 정도로 감소시킬 수 있다.

도 2에 점선으로 예시된 추가 구현예에서, 제1 방사구(3)의 하류에 제2 방사구(23)가 제공될 수 있고, 이를 통해 방사 매스(2)가 또한 필라멘트(24)로 압출된다. 그렇게 함으로써, 필라멘트(24)는 제1 스펀본딩 부직포(8) 위의 이송 장치(7) 상에 증착되어 제2 스펀본딩 부직포를 형성한다.

이 경우, 단섬유(14)를 함유하는 현탁액(15)은 단섬유(14)의 층을 생성하기 위하여 제1 방사구(3)와 제2 방사구(23) 사이의 제1 스펀본딩 부직포(8)에 도포된다. 이어서, 제2 스펀본딩 부직포가 단섬유 층(14) 상에 직접 증착되어 여러 셀룰로오스 스펀본딩 부직포(8) 및 단섬유(14)를 갖는 다층 복합 부직포(1)가 형성된다. 선택적으로 - 위에서 설명된 바와 같이 - 복합 부직포(1)는 이 경우 세척 단계(10) 동안 단섬유(14)로 추가로 충전될 수 있다.

추가 구현예에서, 다층 복합 부직포(1)는 교대하는 스펀본딩 부직포(8)와 단섬유(14)가 교대로 이루어진 층 구조가 대체로 인식할 수 없게 되어 복합 부직포(1)에 훨씬 더 광범위한 혼합 영역이 형성되는 방식으로 후속 고수압 직조(16)에서 처리된다.

따라서, 본 발명에 따른 방법(100, 101)의 전술한 모든 실시양태에 대해, 선행 기술에 비해 에너지 및 담수에 대한 수요 측면에서 다음의 이유로 상당한 절감이 발생할 것이다:

a) 이미 건조되고 현탁액(15) 형태의 단섬유(14)를 추가하여 다시 습윤된 기재보다는 이미 축축하고 건조된 적 없는 미건조 스펀본딩 부직포(8)가 사용되고,

b) 첨가된 습윤 단섬유(14)는 동등한 양의 미건조 셀룰로오스 스펀본딩 부직포보다 셀룰로오스의 단위 질량당 더 적은 물을 아직 촉촉한 부직포 제품에 도입하고,

c) 현탁액(15)으로서 공급되는 물의 양에 의해 세척(10)에서 세척 용액(12)의 필요성이 감소될 수 있으며,

d) 고수압 직조(16)에서 나온 폐수는 각각 세척(10) 및 현탁액(15)의 생산을 위한 담수로 사용될 수 있기 때문이다.

또한, 추가 구현예에서, 고수압 직조(16)이 세척(10)과 함께 컨베이어 벨트(9) 상에서 이미 발생한다는 점에서 방법(101)을 위한 장비에 대한 지출이 더욱 단순화될 수 있다. 그렇게 함에 있어서, 후자는 추가적으로 3차원 엠보싱 구조를 나타낼 수 있으며, 이는 워터제트 처리에 의해 스펀본딩 부직포에 전사될 수 있다.

도 3에, 본 발명에 따른 방법(102) 및 장치(202)의 제3 구현예가 예시된다. 도 1 및 도 2에 예시된 구현예와는 대조적으로, 단섬유(14)는 이 경우에 현탁액(15)의 형태로 스펀본딩 부직포(8)에 도포되는 것이 아니라, 오히려 에어레이 기술을 사용하여 공기 스트림(26)의 형태로 스펀본딩 부직포(8)에 도포된다. 상기 방법(102)의 다른 특징들에 관해서는, 도 1 및 도 2에 관련한 설명을 참조한다.

단섬유(14)를 함유하는 공기 스트림(26)을 스펀본딩 부직포(8)로 공급하는 것은 2개의 방사구(3, 23) 사이에서 뿐만 아니라 세척(10) 전, 내부 및/또는 후에 일어날 수 있다.

공기 스트림(26) 내에서 단섬유(14)의 균질한 분포를 가능하게 하고 단섬유(14)를 적용 장소로 운반할 수 있도록 하기 위해, 단섬유(14)를 수송할 뿐만 아니라 섬유를 개방하기 위한 특별한 유닛이 제공된다. 그러나 도면에서 더 자세히 설명되지는 않았다.

도면에 더 상세하게 도시되지 않은 추가 구현예에서, 단섬유(14)는 또한 방사구(3, 23)의 연신 장치에 직접 공급될 수 있고 따라서 연신 공기 스트림과 함께 스펀본딩 부직포(8)의 필라멘트(4) 상에 직접 던져질 수 있다. 이렇게 함으로써, 단섬유(14)는 스펀본딩 부직포에서 필라멘트(4)와 직접 혼합되어, 복합 부직포(1)의 전체 두께에 걸쳐 연장되는 혼합 영역이 생성된다. 이러한 목적을 위해, 일 구현예에서, 단섬유(14)를 포함하는 2차 공기 스트림은 예를 들어 방사구(3, 23) 아래에 도입될 수 있으며, 이에 의해 필라멘트(4)를 단섬유(14)로 충전하기 위해 연신 공기 스트림과 합쳐진다.

도면에 도시되지 않은 추가의 구현예에서, 다층 스펀본딩 부직포(8)는 하나가 다른 것 뒤에 배열된 2개의 방사구(3, 23)에 의해 생성되지만, 이는 단섬유(14)가 연속적으로 두 개의 스펀본딩 부직포 층 사이에 현탁액(15)으로서 또는 공기 스트림(26) 내의 건조 상태로 도입되면서 도포 전에 2개의 스펀본딩 부직포 층으로 풀린다. 는 단섬유(14). 직물(1)은 고수압 직조(16)로 응고된다. 그 즉시, 2개의 스펀본딩 부직포층이 재연결되고, 얻어진 복합 부직포(1)는 고수압 직조(16)로 응고된다.

본 발명에 따른 복합 부직포(1)의 완전한 생분해성을 보장할 수 있기 위해서는, 전술한 구현예에 의해 도입된 셀룰로오스 단섬유 변형체는 독점적으로 산업적으로 생산된 펄프, 재활용 방법에서 회수된 펄프, 셀룰로오스 천연 섬유, 셀룰로오스 천연 섬유 또는 이러한 물질 그룹의 모든 가능한 조합의 물질 유형으로 구성된다.

본 발명에 따라 제조된 복합 부직포(51, 61)의 전자현미경 사진을 도 4와 5에 도시하였다.

도 4는 제한된 혼합 영역(56)이 단섬유(53)(이 경우 펄프 섬유)의 층(52)과 셀룰로오스 스펀본딩 부직포(54)(라이오셀 스펀본딩 부직포) 사이에 형성된 복합 부직포(51)를 도시한다. 혼합 영역(56)에서, 스펀본딩 부직포(54)의 필라멘트(55)는 단섬유(53)와 물리적으로 혼합된다.

도 5는 식별 가능한 층 구조를 더 이상 갖지 않는 복합 부직포(61)를 도시한다. 여기서, 셀룰로오스 스펀본딩 부직포(64)(라이오셀 스펀본딩 부직포)는 단섬유(63)(펄프 섬유)의 층(62)을 본질적으로 완전히 관통한다. 따라서 혼합 영역(66)은 복합 부직포(61)의 전체 두께에 걸쳐 연장된다. 따라서, 단섬유(63)는 복합 부직포(61)에 걸쳐 균질하게 분포된다.

실시예

하기에서, 본 발명의 이점은 몇몇 실시예를 사용하여 예시된다.

생산된 복합 부직포의 다양한 매개변수를 결정하기 위해 다음 측정 방법을 사용하였다:

평량(Basis weight)

평량은 단위면적당 복합 부직포가 나타내는 질량을 나타낸다. 평량의 결정은 NWSP 130.1.R0 표준(15)에 따라 수행된다.

인장강도/신율

인장 강도 값은 와이핑 작업에서 또는 각각 포장에서 꺼내는 동안 티슈(wipes)의 견고성에 대한 정보를 제공한다. 따라서 인장 강도가 증가하면 인장 응력 하에서 손상에 대한 저항이 높아진다. 약간의 신장은 물티슈를 포장에서 꺼낼 때 도움이 되며 닦는 손에 물티슈를 단단히 고정하는 데 도움이 된다. 인장 강도 및 신율은 각각 DIN EN 29073 Part 3 / ISO 9073-3(1992년 버전)에 따라 결정된다.

위킹(Wicking)

상승 높이 테스트(위킹)는 기계 및 교차 방향에서 부직포 표면을 가로지르는 액체 또는 로션의 분포 속도에 대한 정보를 각각 제공한다. 아래 표시된 값은 300초 동안 부직포의 물 상승 높이를 나타낸다상승 높이는 NWSP 010.1.R0(15)에 따라 결정된다.

부직포 조건화(Conditioning)

각 측정 전에 샘플을 24시간 동안 23℃(± 2℃) 및 50%(± 5%) 상대 습도에서 조절하였다.

전자현미경 검사법

전자 현미경 이미지는 ThermoFisher Quanta 450(5kV, Spot 3, WD10, EDT) 유형 또는 Thermo Fisher Scientific, Phenom ProX 유형의 측정 장치를 사용하여 얻었다. 부위 선택은 무작위로 이루어졌다.

하기에 기재된 복합 부직포는 20 내지 45 g/m²의 평량을 갖는 단일 플라이 라이오셀 스펀본딩 부직포가 제조되고 내부에 0.8 내지 1.5 % 펄프 현탁액이 로딩되는 방식으로 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되었다. 추가로 설치된 습식 장치를 사용하여 세척한다. 복합 부직포를 최종적으로 3단계의 압력 단계(40 bar 내지 100 bar의 압력)를 사용하여 고수압 직조로 처리하고, 최종 수분 함량이 10% 미만이 되도록 건조하여 평량이 30 내지 80 g/m²인 압연 제품의 형태로 얻어졌다. 고수압 직조에 사용된 노즐 스트립은 구멍 직경이 0.12 mm이고 구멍 간격이 13개/cm인 구멍의 단일 행 패턴을 나타낸다.

수행된 테스트의 세부 매개변수와 관련 복합 부직포의 측정된 특성은 아래 표 1에 나와 있다.

표 1: 테스트 매개변수 및 제품 속성

실시예 / 제품	1	2	3	4	5
기재의 평량 [g/m²]	45	20	20	20	20
현탁액의 고형분 함량 [%]	0.5	0.7	0.8	1.0	1.2
고수압 직조 압력 p1 [bar]	40	70	40	40	40
고수압 직조 압력 p2 [bar]	40	80	40	40	40
고수압 직조 압력 p3 [bar]	60	100	70	40	40
최종 제품의 평량 [g/m²]	70	45	45	45	60
인장강도 (dry, MD) [N/5cm]	45	16	30	33	40
인장강도 (dry, CD) [N/5cm]	18	7	10	12	15
인장강도 (wet, MD) [N/5cm]	14	6	10	11	8
인장강도 (wet, CD) [N/5cm]	6	3	5	5	5
신율 (dry, MD) [%/5cm]	4	4	4	4	4
신율 (dry, CD) [%/5cm]	7	7	7	7	7
신율 (wet, MD) [%/5cm]	14	8	8	8	8
신율 (wet, CD) [%/5cm]	27	28	18	20	25
위킹 MD [mm]	146	161	149	150	152
위킹 CD [mm]	122	139	132	131	133

본 발명에 따라 제조된 표시된 복합 부직포와 동시에, 45 g/m²의 총 기본 중량을 갖는 혼입된 펄프를 포함하는 폴리프로필렌 부직포 기재를 기반으로 하는 상업적으로 입수 가능한 복합 부직포를 기계적 특성 측면에서 조사하였다. 기계 방향(MD)으로 33N/5cm 및 횡방향(CD)으로 13N/5cm의 건조 인장 강도를 갖는 상업용 제품은 표 1에 나열된 예시적인 제품 4와 유사한 건조 강도를 갖는다. 강도 값은 합성 캐리어 웹을 사용하지 않고 본 발명에 따른 표시된 복합 부직포를 사용하여 와이핑 작업에서 또는 각각 포장에서 제거하는 동안 티슈의 견고성에 대한 정보를 제공한다. 대조적으로, 유사한 평량의 습식 적층 종이 제품은 4-8 N/5 cm의 더 낮은 습윤 인장 강도를 나타내지만, 이는 습윤 티슈로서 정상적으로 사용하기에 더 이상 충분하지 않다.

총 평량이 45 g/m²인 펄프 혼입 폴리프로필렌 부직포 기재를 기반으로 하는, 앞서 언급한 상업적으로 이용 가능한 복합 부직포를 액체 흡수 능력의 측면에서도 조사하였다. 위킹 테스트에 따르면, MD에서 94 mm 및 CD에서 73 mm의 상당히 더 낮은 상승 높이가 측정되었으며, 이에 의해 본 발명에 따른 제품은 상업용 물티슈를 생산하기 위한 전환 방법에서 로션 로딩 속도 측면에서 분명한 이점이 있다. 즉, 건조 압연 제품은 로딩 과정에서 로션을 훨씬 더 빨리 흡수하고, 밀폐된 티슈 포장 내부에 균일하게 분포된 액체는 액체의 중량 관련 저하로 인해 로딩 기울기 형성이 훨씬 더 느리게 나타난다.

Claims (17)

1. 무작위 배향으로 증착된 본질적으로 연속적인 재생 셀룰로오스 필라멘트(4, 55, 65)를 나타내는 적어도 하나의 스펀본딩 부직포(8, 54, 64), 및 바이오 기반 생분해성 단섬유(14, 53, 63)의 적어도 하나의 층(52, 62)을 포함하는 복합 부직포에 있어서,
   상기 복합 부직포(1, 51, 61)는 상기 스펀본딩 부직포(8, 54, 64)의 필라멘트(4, 55, 65)와 상기 단섬유(14, 53, 63)가 물리적으로 연결된 상태로 존재하는 적어도 하나의 혼합 영역(56, 66)을 갖는 것인 복합 부직포.
2. 제1항에 있어서,
   상기 단섬유(14, 53, 63)는 셀룰로오스 단섬유(14, 53, 63)이고,
   절대 건조 상태의 상기 복합 부직포(1, 51, 61)는 적어도 93 중량%, 특히 적어도 95 중량%, 바람직하게는 적어도 97 중량%의 함량의 셀룰로오스를 갖는 것인 복합 부직포.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 복합 부직포(1, 51, 61)는 10 중량% 내지 99 중량%, 특히 15 중량% 내지 95 중량%, 바람직하게는 20 중량% 내지 90 중량%의 스펀본딩 부직포(8, 54, 64)의 셀룰로오스 필라멘트(4, 55, 65), 그리고 1 중량% 내지 90 중량%, 특히 5 중량% 내지 85 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 80 중량%의 단섬유(14, 53, 63)를 포함하는 것인 복합 부직포.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복합 부직포(1, 51, 61)는 목재에서 자연적으로 생기지 않는 바인더가 본질적으로 없는 것인 복합 부직포.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 단섬유(14, 53, 63)는 천연 셀룰로오스 섬유, 펄프 섬유, 비스코스, 모달, 큐프로 및 라이오셀 섬유, 화학적으로 개질된 셀룰로오스 섬유, 재활용 셀룰로오스 섬유, 전분 섬유를 포함하는 군으로부터 선택되는 것인 복합 부직포.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 단섬유(14, 53, 63)는 0.5 mm 내지 15 mm, 특히 1 내지 12 mm의 길이를 갖는 것인 복합 부직포.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서 ,
   상기 복합 부직포(1, 51, 61)는 제8항 내지 제17항에 따른 방법(100, 101, 102)에 의해 얻을 수 있는 것인 복합 부직포.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 복합 부직포(1)의 제조 방법에 있어서,
   셀룰로오스를 함유하는 방사 매스(2)가 적어도 하나의 방사구(3)의 복수의 노즐 구멍을 통해 압출되어 필라멘트(4)를 형성하고, 상기 필라멘트(4)는 각각의 경우에 압출 방향으로 연신되고,
   상기 필라멘트(4)는 천공된 운반 장치(7) 상에 무작위 배향으로 증착되어 스펀본딩 부직포(8)를 형성하고, 단섬유(14)는 상기 스펀본딩 부직포(8)에 첨가되어 복합 부직포(1)를 형성하고, 상기 스펀본딩 부직포(8)의 필라멘트(4)는 미건조 상태의 단섬유(14)로 충전되는 것인 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 스펀본딩 부직포(8)의 필라멘트(4)는 미건조 상태의 단섬유(14)의 현탁액(15)으로 충전되는 것인 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 현탁액(15)은 0.01 중량% 내지 2.00 중량%의 단섬유(14)를 포함하는 것인 방법.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 스펀본딩 부직포(8)의 필라멘트(4)는 세척(10) 동안 현탁액(15)으로 충전되는 것인 방법.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스펀본딩 부직포(8)의 필라멘트(4)는 스펀본딩 부직포(8)의 형성 동안 현탁액(15)으로 충전되는 것인 방법.
13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스펀본딩 부직포(8)의 필라멘트(4)는 미건조 상태의 단섬유(14)를 포함하는 공기 스트림(26)으로 충전되는 것인 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 필라멘트(4)는 연신을 위한 연신 공기 스트림으로 충전되고, 상기 스펀본딩 부직포(8)의 필라멘트(4)를 미건조 상태의 단섬유(14)로 충전하기 위해서 상기 단섬유(14)가 상기 연신 공기 스트림에 첨가되는 것인 방법.
15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필라멘트(4)가 단섬유(14)로 충전된 후, 상기 복합 부직포(1)는 적어도 하나의 처리 단계를 거치며,
    상기 처리 단계는 고수압 직조(16), 워터제트 엠보싱, 워터제트 천공, 세척(10), 건조(17)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
16. 제8항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사 매스(2)는 직접 용매, 특히 3차 아민 옥사이드 중의 셀룰로오스 용액인 것인 방법.
17. 제8항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 방사구(3)로부터의 압출 후, 상기 필라멘트(4)가 적어도 부분적으로 응고되는 것인 방법.

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