KR920010333B1 - 탄성 부직포 및 그 제조 방법 - Google Patents

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킴벌리-클라크 코포레이션
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Abstract

내용 없음.

Description

탄성 부직포 및 그 제조 방법
본 발명은 부직 섬유 재료에 관한 것으로서, 구체적으로 탄성화시킨 부직 섬유 재료 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 방직 섬유를 탄성화성(elasticizeable)섬유와 배합하고, 이 직물을 열 처리하여 탄성화성 섬유를 탄성화시키는 기술에 의한 탄성 부직 섬유 재료의 제조 방법이 리크히야니(Likhyani)의 미합중국 특허 제4,426,420호에 기재되어 있다. 이 특허는 이른 바 “경질 섬유(hard fiber)”와 “잠재적으로 탄성인(potentially elastic)” 섬유로 되는 부직솜의 제조에 관하여 기재하고 있다. 이 문헌에 있어서, 상기 경질 섬유는 폴리에스테르, 폴리아미드 등의 재료료 형성되는 합성 섬유로 이루어지거나 또는 면, 견, 종이 등의 천연 섬유로 이루어지며, 잠재적으로 탄성인 섬유는 열처리에 의해 탄성화되는 종류의 탄성 중합체 조성물로 이루어진다. 리크히야니의 특허는 이른바 “스펀레이스(spunlaced)” 부직포의 제조 방법을 공개하고 있는데, 여기서는 2종 이상의 스테이플 섬유로 구성되는 솜을 고압의 미세한 주상 수류(柱狀水流)에 걸면 섬유들이 엉클어져서 형성되는 스핀레이스 재료를 제조한다. 엉킴 가공 후에, 생성된 직물을 열처리하면 탄성 중합체 섬유의 탄성 성질이 발전된다. 탄성 중합체 필라멘트는, 상기 특허의 실시예에 기재되어 있는 바와 같이, 압출, 냉간 인발시킨 후, 소정의 섬유 길이로 절단한다.
본 발명에 의하면, 1종 이상의 방직 섬유를 1종 이상의 일축 배향 탄성화성 섬유와 배합, 혼합 또는 혼입시키고, 배합된 섬유를 서로 접착시켜 웹, 매트릭스, 사이트 등의 형태로 제조한 후에, 형성된 웹을 가열하여 배향 섬유를 열 수축시킴으로써, 탄성화성 섬유의 탄성 성질을 회복시키는 단계들로 이루어지는 부직 탄성섬유 재료의 제조 방법이 제공된다. 그 결과, 제조된 웹은 탄성을 갖게 된다.
본 발명의 한 면은 탄성화성 섬유 약 1중량% 내지 50 중량%, 바람직하기로는 5 중량% 내지 35 중량%를 방직 섬유 약 99 중량% 내지 50 중량%, 바람직하기로는 95 중량% 내지 65 중량%와 배합시키는 것이다.
본 발명의 다른 면에 있어서, 압출 성형된 합성 탄성 중합체를 함유하는 탄성화성 섬유의 제조 방법은 탄성화성 필라멘트를 냉간 인발하여 처음 길이의 약 100% 이상, 바람직하기로는 약 100% 내지 500%까지 신장시킴으로써 필라멘트를 일축 배향시키고, 이어서 필라멘트를 소정의 섬유 길이로 절단하는 단계들을 포함한다. 탄성화된 섬유가 배향된 상태로 있는 동안에, 이 섬유를 방직 섬유와 배합하고 접착시키고 적합한 웹을 형성한다.
본 발명에 의하면, 위와같이 하여 제조된 웹은 약 75℃ 내지 200℃의 온도에서 열 수축되어, 배향 섬유를 신장 길이의 약 10% 내지 약 90%까지 수축시킨다.
본 발명의 또 다른 면으로서는 1종 이상의 방직 섬유, 1종 이상의 멜트 블로우(melt blown) 섬유 및 1종 이상의 탄성화성 섬유를 배합하여 섬유 재료 웹을 제조하는 것을 들 수 있다. 본 발명의 또다는 면에 있어서, 탄성화성 섬유는 스티렌―부타디엔 공중합체, 스티렌―부타디엔―스티렌 공중합체 및 폴리우레탄으로 이루어지는 군에서 선택된다.
본 발명에 의하면, 배향된 예비 성형물의 가열 처리에 의해 얻어지는 1종 이상의 탄성 섬유에 접착되는 1종 이상의 방직 섬유로 이루어지는 탄성화된 부직 섬유 재료가 또한 제공되는데, 이 방직 섬유는 탄성화성 섬유를 탄성화시키기 위한 예비 성형물의 가열 수축시에 수축되어 주름이 잡혀지기는 하나, 이를 다시 펼치면 대략 그의 최초 인장력 수준까지는 충분히 신장될 수 있도록 되어 있다. 이 섬유 재료는 1종 이상의 멜트 블로우 섬유를 더 포함해도 좋다.
부직포는 당 업계에 널리 알려져 있으며, 일반적으로는 방직 섬유를 포함하는데, 이 방직 섬유의 길이는 매우 짧은 단섬유로부터 매우 길거나 또는 실질적으로 연속된 장섬유까지 다양할 수 있으며, 부직포의 웹이나 또는 솜은 이들 섬유가 서로 접착되어 형성된다. 본 명세서 및 특허 청구의 범위에서 사용되는 “방직 섬유”란 용어에는 부직포를 제조하는데 있어서 유용하게 사용할 수 있는 섬유이면 어떠한 것도 다 포함된다. 이러한 섬유는 합성 유기 중합체 재료, 가공된 천연 재료 또는 이들을 조합한 재료로부터 만들어 질 수 있다. 그 일례로서, 본 발명의 방직 섬유로 유용한 합성 중합체 섬유에는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유(예, 나일론), 아크릴 중합체 및 공중합체 섬유, 유리 섬유, 폴리올레핀계 섬유(예, 폴리에틸렌 섬유 및 폴리프로필렌 섬유), 셀룰로스 유도체(예, 레이온), 및 한 가지 재료로 된 섬유 다수로 시이드(sheath)시켜서 되는 섬유(예를 들면, 폴리에틸렌으로 시이드된 폴리프로필렌 섬유는 당 업계에 공지되어 있음)와 같은 배합 섬유가 있으나, 본 발명이 이들로 한정되지는 않는다. 가공된 천연 재료로부터 만든 섬유로서 발명의 방직 섬유로 사용하기에 유용한 천연 섬유에는, 예를들면 면, 견, 양모, 펄프, 종이 등 뿐만 아니라, 이들 섬유 중 2종 이상이 혼합 또는 조합된 섬유가 있으나, 본 발명이 이들로 한정되지는 않는다. 이러한 방직 섬유는 일반적으로 극히 한정된 탄성을 가지기 때문에, 당 업계에서 통상적으로 지칭하는 탄성 섬유와는 다르다. 즉, 이들은 통상적으로 파단시까지 처음 길이의 40% 이하, 보통 20% 내지 40% 정도 신장될 수 있으며, 일반적으로 1데니어 당 약 18 내지 85그람 범위의 탄성 모듈러스를 가진다.
본 명세서 및 특허 청구의 범위에서, “탄성화성 섬유”라 함은 (a) 필라멘트 형태로 압출될 수 있고, (b) 이 필라멘트를 통상적으로 실온에서 인발(냉간 인발)하여 연신, 신장 또는 배향시킬 수 있으며, 인장력을 해제하여 이완시키면 그 신장된 상태로 유지되고, (c) 상승온도까지 회복하는 통상적으로 합성 중합체의 탄성체 재료와 같은 재료를 말한다. “탄성화 되었다”함은 열 수축된 섬유가 가열되기 이전의 이완되어 연시된 길이까지 완전히 또는 거의 완전히 신장될 수 있고, 그 신장력을 해제하면 가열 수축된 길이까지 거의 회복될 수 있음을 의미한다. 신장된 필라멘트는 소정의 섬유 길이로 절단되는 것이 바람직한데, 그 길이는 사용되는 특정 가공 방법 또는 재료의 사용 목적 등의 요인에 의해 좌우된다. 탄성화성 섬유를 탄성화시키기 전에, 이 섬유는 실질적으로 방직 섬유를 제조하는 방법, 즉, 이에 레이법, 카드법 또는 기타의 방법에 의해서 부직 웹의 형태로 성형될 수 있다.
존 명세서 및 특허 청구의 범위에서, “냉간 인발”이라 함은 탄성체 필라멘트 또는 예비 성형물을 실질적으로 그 압출 온도이하(통상 상온)로 냉각시킨 후에 인발시키거나 또는 신장시키는 기술을 의미한다. 이러한 인발 처리는 통상적으로 압출된 섬유를 강화시키고 그 직경을 축소시키기 위해서 사용된다. 본 발명에서 사용하는 냉간 인발은 압출온도 이하, 바람직하기로는 상온에서 행해재고, 섬유를 처음 길이의 약 100% 내지 500% 또는 그 이상, 예를들면, 1,000%까지 연신시킬 수 있으나, 통상적으로는 처음 길이의 약 100% 내지 400%까지 연신시키는 범위에서 적합하게 행해진다.
본 발명의 실시예에 있어서, 탄성화성 섬유는 방직 섬유와 배합되고, 건식 레이법, 습식 레이법 또는 카드 성형법 등의 소정의 적합한 성형법에 의해 멜트 블로우 섬유 등의 기타 재료와 배합되어도 좋으며, 이어서 배합된 섬유는 소정의 적합한 기술에 의해서 서로 접착된다. 본 발명에 의한 방법에는, 탄성화성 섬유의 가열 수축이 이들 섬유가 방직 섬유 또는 방직 및 멜트 블로우 섬유에 접착된 후에 행해지기 때문에, 연신된 탄성화성 섬유가 수축되도록 가열시키지는 않는다. 따라서, 접착 작업이 행해질 때까지 탄성화성 섬유의 온도가 그의 융점에 도달되어 있지 않으면, 탄성화성 섬유를, 예를들면 라텍스 분무 접착법, 초음파 접착법 또는 기타 적합한 방법의 조합으로 된 접착법으로 처리해도 좋다. 그 결과, 탄성화성 섬유의 수축으로 인하여 접착 탄성화성 섬유 및 방직 섬유로 된 웹을 수축시키는, 수축성(즉, 가열 수축가능한) 섬유 재료가 얻이진다. 접착 방법으로는 라텍스, 예를들면 우레탄 라텍스와 같은 적절한 접착제를 배합 섬유의 웹상에 분무하여 얇은 피막을 형성하는 방법이 바람직하다. 섬유를 배합시킬 수 있는 방법이면 다 적절히 사용할 수 있는데, 본 명세서 및 특허 청구의 범위에서 “접착제”라 함은 배합 섬유를 접착시킬 수 있고, 기타 본 발명의 목적에 접합한 재료이면 다 포함하는 의미로 사용된다. 접착제 또는 초음파 접착은, 섬유를 수축시켜서 탄성화시키는 열처리가, 방직 섬유를 이완시킴으로써 탄성화된 섬유의 신장을 방해하지 않도록 섬유를 단순히 마찰식으로 엉키게 하지 않고 물리적으로 결합시키기 때문에 바람직하다. 가열 처리후에, 섬유 재료의 웹은 그 길이와 폭의 치수가 줄어든다.
배합 섬유가 서로 접착된 후에, 형성된 섬유 재료 웹은, 탄성화성 섬유를 가열하여 충분히 수축시킴으로써 이 섬유에 소정의 탄성 특성을 부여하도록 하기 위해서, 가열 램프, 적외선 조사등의 조건하에 오븐을 통과시키는 것과 같은 적절한 수단에 의해 가열된다. 탄성화성 섬유를 포함하고 있는 섬유 재료는 수축시키는 가열 단계 동안에는 이완된 상태로 있게 된다.
본 발명의 방법에 의해 제공되는 큰 잇점은 탄성화성 섬유가 방직 섬유에 접착될 때에 배향되기 때문에, 탄성화성 섬유에 접착된 방직 섬유는 탄성화성 섬유의 수축시에 같이 수축되어 루우프 또는 주름이 형성된다는 것이다. 따라서, 제품의 직물이 신장되는 경우, 현재 탄성화된 섬유가 수축되기 이전의 원래의 길이로 회복되는 정도까지 신장된다 할지라도, 직물의 신장을 억제하지 않는 충분한 성질이 방직 섬유에 있게 되는 것이다. 달리 말하자면, 탄성화된 섬유가 수축되기 이전이 길이까지 최대로 신장되면, 방직 섬유를 수축되지 않는 탄성화성 섬유에 접착된 때의 인장력 수준까지만 연신시키게 될 것으로, 이는 본 발명의 부직포의 질감과 신장성에 크게 기여하게 된다.
본 발명에서 사용하기에 유용한 탄성화성 섬유로는 전술한 바와같은 적합한 섬유이면 된다. 유용한 것으로 판별된 탄성화성 섬유에는 쉘 케미칼 캄파니(Shell Chemical Company)사의 상표명 KRATON 및 비.에프.굿리치 캄파니(B.F. Goodrich Company)사의 상표명 ESTANE의 섬유류가 있다. 기타 적합한 조성물로서는 미합중국 특허제3,007,227호, 동 제3,651,014호, 동 제3,766,143호 및 동 제3,763,109호에 기재되어 있는 것들로서, 이들 특허 문헌을 본 발명에서 참고하기 위해 기재한다. ESTANE 상표의 탄성화성 섬유는 우레탄 중합체로 되어 있고, KRATON 상표의 탄성화성 섬유는 스티렌―부타디엔―스티렌 공중합체로 되어 있다.
다음은 본 발명의 특정 실시예이다.
[실시예 1]
쉘 케미칼 캄파니사가 ESTANE 상표로 시판하는 여러 등급의 우레탄 탄성화성 중합체와 비.에프.굿리치 캄파니사가 KRATON 상표로 사판하는 여러 등급의 스티렌―부타디엔―스티렌 탄성화성 중합체를 압출시켜서 필라멘트 형태로 제조하였다. 압출기로는 스크루를 따라서 4개소의 가열 지역이 있는 것을 사용하고, 이들 가열 지역의 온도는 압출 진행 방향으로부터 각각 148.9℃, 168.3℃, 176.7℃ 및 182.2℃로 유지 시켰다. 다이로는 직경 0.025㎝(10밀)의 구멍이 8개 있고 다이 압력이 245 내지 385㎏/㎠(3,500 내지 5,500psi)인 것을 사용하였다. 압출된 필라멘트를 상온까지 냉각시킨 후에, 이 필라멘트를 로울러상에서 냉간 인발시켰으며, 특정 압출 조건에 따라서 다음의 대표적인 결과를 얻었다.
[표 1]
Figure kpo00001
파단시의 신장률은, 섬유가 열처리 후에 신장된 길이의 일부까지 수축가능하고 대체적으로 가열 수축된 길이와 신장된 길이 사이에는 탄력성이 있는 고탄성 섬유임을 나타내고 있다.
[실시예 2]
주름이 과도하게 잡힌 4가닥이 나일론 섬유를 카드 성형하여 웹으로 만들고, 전술한 바와같이 압출시킨 KRATON 3200 공중합체로 제조되는 신장된 탄성화성 섬유를 상기 카디드(carded) 웹상에 에어레이법으로 처리하여 성형시켰다. 탄성화성 섬유는 139.8 데니어, 0.076 그람/데니어 및 파단시 신장률 268%를 가졌다. 완성된 웹의 섬유 함유량은 탄성화성 섬유 60중량% 및 나일론 40 중량%로 이루어졌다. 가열시에, 섬유 재료의 웹은 다음과 같은 수축률과 그에 대응하는 탄성을 나타내었다.
Figure kpo00002
[실시예 3]
2.70㎝(19/16인치)의 Enka Rayon 700 스테이플 섬유 1.5 중량부, 2.70㎝(19/16인치)의 폴리프로필렌 스테이플 섬유 1.5 중량부 및 실시예2의 KRATON 3200 탄성화성 섬유 12 중량부로부터 접착 웹을 제조하였다. 우레탄 결합제액을 분무 템플리트(spray template)를 사용하여 직경 약 0.32㎝(1/8인치)의 점 모양으로 웹상에 분무시켰다. 우레탄 결합제는 완성된 접착 웹의 80 중량%를 이루었다. 120―130℃로 가열시에, 섬유 재료의 웹은 32%의 수축률을 나타냈다.
[실시예 4]
2.70㎝(19/16인치)의 폴리프로필렌 스테이플 섬유 4중량부 및 2.70㎝(19/16인치)의 KRATON 3200 스테이플 섬유 9 중량부로부터 접착 웹을 제조하고, 이 배합 섬유에, 완성된 웹이 우레탄 결합제를 70 중량%의 양으로 포함하도록, 우레탄 결합제를 5개의 점 모양으로 도포하여 섬유들을 접착시켰다. 120―130℃로 가열시에, 섬유 재료의 웹은 65%의 수축률을 나타냈다.
본 발명의 섬유 웹은 그 신장성이 방직 섬유의 한정된 신장성에 의해 방해받지 않음으로써 우수한 탄성을 나타낸다. 이와 같은 탄성은 연신되어 수축 이전의 상태로 있는 탄성화성 섬유를 수축성 웹중의 방직 섬유에 접착시키는 전술한 방법으로부터 얻어진다.
본 발명을 바람직한 특정 실시태양으로 상세하게 설명하였지만, 당업자가 상기 내용을 판독하고 이해하면 바람직한 실시태양에 대한 수정 및 변양을 행할 수 있을 것이나, 이러한 수정 및 변양은 본 발명의 취지와 범위 그리고 첨부된 특허 청구의 범위내에 포함되는 것으로 믿어진다.

Claims (15)

1종 이상이 방직 섬유 다수를 1종 이상의 일축 배향 탄성화성 섬유 다수와 배합하는 단계, 상기 방직 섬유의 적어도 일부를 상기 탄성화성 섬유의 적어도 일부에 접착시켜서 웹을 제조하는 단계, 및 상기 웹을 가열하여 상기 탄성화성 섬유를 수축 및 탄성화시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는, 탄성 섬유 부직웹의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 웹이 탄성화성 섬유 약 1중량%내지 약 50중량% 및 방직 섬유 약 99중량% 내지 약 50중량%로 이루어지도록 상기 배합 단계를 수행하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 웹이 탄성화성 섬유 약 5중량% 내지 약 35중량% 및 방직 섬유 약 95중량% 내지 약 65중량%로 이루어지도록 상기 배합 단계를 수행하는 방법.
합성 탄성 중합체를 압출시켜 탄성화성 필라멘트를 제조하는 단계, 상기 탄성화성 필라멘트를 일축 방향으로 약 100% 이상 신장시켜서 일축 배향시키는 단계, 상기 일축 배향 필라멘트를 절단하여 다수의 일축 배향 섬유를 제공하는 단계, 상기 다수의 일축 배향 섬유를 1종 이상의 방직 다수와 배합하는 단계, 상기 방직 섬유의 적어도 일부를 상기 탄성화성 섬유의 적어도 일부에 접착시켜서 부직 웹을 제조하는 단계, 및 상기 부직 웹을 가열하여 상기 탄성화성 섬유를 수축 및 탄성화시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는, 탄성 부직 웹의 제조 방법.
제4항에 있어서, 접착제를 도포함으로써 방직 섬유를 탄성화성 섬유에 접착시키는 방법.
제1항에 있어서, 1종 이상의 멜트 블로우 섬유를 방직 섬유 및 일축 배향 탄성화성 섬유와 배합하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 가열 단계가 웹을 약 75℃ 내지 약 200℃의 온도로 가열하는 것으로 이루어지는 방법.
제1항에 있어서, 상기 웹을 가열하여 탄성화성 섬유를 수축 및 탄성화시키기 전에 웹으로부터 일회용 제품을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 탄성화성 섬유가 스티렌―부타디엔공중합체, 스티렌―부타디엔―스티렌 공중합체 및 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택된 재료로부터 제조되는 방법.
다수의 주름잡힌 방직 섬유, 및 상기 방직 섬유와 함께 배합되어 있고 적어도 일부가 방직 섬유의 적어도 일부에 접착되어 있는 다수의 열 수축 탄성화 섬유로 이루어지며, 상기 방직 섬유의 주름이 상기 열수축 탄성화성 섬유의 수축에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 탄성 부직 웹.
제10항에 있어서, 다수의 멜트 블로우 섬유를 더 포함하는 웹.
합성 탄성 중합체를 압출시켜 탄성화성 필라멘트를 제조하는 단계, 상기 탄성화성 필라멘트를 냉각 인발시켜서 일축 배향시키는 단계, 상기 일축 배향 필라멘트를 절단하여 다수의 일축 배향 탄성화성 섬유를 제공하는 단계, 상기 다수의 일축 배향 탄성화성 섬유를 다수의 방직 섬유와 배합하는 단계, 상기 방직 섬유의 적어도 일부를 상기 탄성화성 섬유의 적어도 일부에 접착시켜서 부직 웹을 제조하는 단계, 및 상기 부직 웹을 가열하여 탄성화성 섬유를 수축 및 탄성화시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는, 탄성 섬유 부직 웹의 제조 방법.
다수의 방직 섬유를 다수의 일축 배향 탄성화성 섬유와 배합하는 단계, 상기 방직 섬유의 적어도 일부를 상기 탄성화성 섬유의 적어도 일부에 접착시켜서 부직 웹을 제조하는 단계, 및 상기 부직 웹을 가열하여 상기 탄성화성 섬유를 수축 및 탄성화시킴으로써 상기 방직 섬유의 적어도 일부를 주름지게 하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는, 탄성 부직 웹의 제조 방법.
다수의 방직 섬유, 및 적어도 일부가 방직 섬유의 적어도 일부에 접착되어 있는 다수의 열 수축 탄성화성 섬유로 이루어지며, 탄성화성 섬유가 웹에 열을 가함으로써 상기 방직 섬유를 수축시키고 주름잡히도록 하기에 적합하게 된 것임을 특징으로 하는 부직 웹.
제14항에 있어서, 다수의 멜트 블로우 섬유를 더 포함하는 부직 웹.
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