KR950006868B1 - 배향된 멜트-블로운 섬유 및 그의 제조방법과 그 섬유로 만든 웨브 - Google Patents

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미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴패니
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Abstract

내용 없음.

Description

배향된 멜트-블로운 섬유 및 그의 제조방법과 그 섬유로 만든 웨브
제1도 및 제2도는 본 발명의 부직포를 제조하기 위해 본 발명의 방법을 실시하는데 유용한 두개의 상이한 장치들의 측면도 및 투시도.
제3도, 제5도, 제9도는 본 발명의 섬유(“a”도) 및 비교용 섬유(“b”도)의 응력-변형율 곡선.
제4도, 제7도, 제8도, 제10도, 제11도는 본 발명의 섬유(사진 “a”) 및 비교용 섬유(사진 “b”)의 왁스(WAX) 사진.
제6도는 본 발명의 대표적인 섬유 웨브(6a) 및 비교용 섬유 웨브(6b)의 주사 전자 현미경 사진이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
(10) : 금형 (11),(15),(19) : 구멍(Orifice)
(12) : 금형 중앙캐비티(Central Die Cavity)
(17) : 배향용챔버 (20) : 코안다 곡면
(23) : 배향용 챔버의 출구 (26) : 컬렉터
(27) : 웨브
본 발명은 멜트-블로운(Melt-blown)섬유 웨브, 즉, 용융된 섬유 형성 재료를 금형의 구멍을 통해 고속의 기류속으로 압출하여 서로 충돌시켜 상기 재료를 섬유로 혹은 대로는 10㎛단위 이하의 평균 크기를 갖는 미세섬유로 가늘게 만들어서 제조된 웨브에 관한 것이다.
멜트-블로운 섬유는 20여년에 걸쳐서 널리 시판되어 왔는 바, 멜트-블로운 섬유의 인장 강도는 예를 들어, 통상적인 멜트-스피닝 법(Melt-Spinning Processes)에 의해 제조된 것보다 낮은 것으로 인식되어 왔다[멜트-블로우잉-새로운 부직포(Nonwoven) 제품용 단일 공정 웨브 법 ; 로버트 알 번틴 및 드와이트디. 로흐캠프, 볼륨 56,4호, 1973년 4월, 타피 75면 참조]. 적어도 1981년 까지는 본 기술분야에서 “멜트-블로운 웨브는, 본래, 폴리머 용융점 아래에서 결정성 배향(Crystalline Orientation)을 이루면서 섬유를 미세화(Attenuation)시켜서 높은 섬유 강도를 얻게 되는 멜트-스피닝에 의해 제조되는 통상적인 부직포 웨브 정도의 강도를 가질 수 있다”는데 대하여 대체로 의문을 가졌었다[“멜트-블로우잉 법의 발전과 흡수성 제품에의 응용”, “인사이트”81, MI, 칼라마주의 저작권 마아케팅/테그놀로지 서비스 인코오포레이티드에서 제공한 더블류. 죤 맬쿨로치 박사 및 로버트 에이. 반브레데로데 박사 논문의 “강도”장 제18면 참조].
멜트-블로운 섬유는 강도가 낮아서 그 사용이 제한되어 왔으며, 이에 따라서 강도 향상을 위한 다양한 시도가 있어왔다. 이러한 노력중의 하나가 미합중국 특허 제3,704,198호에 나와있으며, 여기에서는 웨브의 적어도 한 부분을 칼렌더링(Calendering) 또는 점 접착(Point-Bonding)시키므로써 멜트블로운 웨브가 “융착(Fuse-Bonded)”되게 한다. 칼렌더링 하므로써 웨브의 강도가 다소 향상될 수 있기는 하지만, 섬유강도는 변하지 않은 상태이고, 전체적인 강도도 요구 수준에는 이르지 못한다.
종래의 연구가들은 웨브 수거(Collection)전에 고강도 2성분 섬유를 멜트-블로운 섬유에 섞거나, 멜트-블로운 웨브를 스펀본드(Spunbond)웨브와 같은 고강도 기재에 적층시키는 것을 제안했다(미합중국 특허 제4,041,203호, 제4,302,945호, 제4,196,245호). 이러한 공정에는 비용이 추가되며 웨브의 미세섬유 성질을 저하시키고 여러 목적에 비추어 만족스럽지 못하다.
맥아미쉬등의 미합중국 특허 제4,622,259호는 특히, 의료용 부직포로 사용하는데 적합한 멜트-블로운 섬유 웨브에 관한 것으로서, 강도가 향상되었다고 한다. 이러한 웨브는, 섬유 형성 재료를 멜트-블로우잉 금형으로 부터 압출시키는 지점 근처에서 고속의 2차 공기를 도입시키므로써 만든다. 상기 특허의 제2도에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 상기 2차 공기는 멜트-블로우잉 금형을 벗어나는 멜트-블로운 섬유의 흐름의 양쪽에서, 섬유 흐름에 대체로 수직의 경로를 따라 도입된다. 2차 공기는, 섬유 형성 재료에 충돌하여 섬유를 만든 1차 공기와 합쳐져서는 섬유의 경로에 평행한 방향으로 더 나아가게 된다. 1차 공기와 2차 공기가 합쳐진 공기는 섬유를 컬렉터(Collector)로 운반한다. 상기 특허는 이러한 2차 공기의 사용으로 인해 통상의 멜트-블로우잉 법으로 만든 섬유보다 더 긴 섬유가 만들어지고 이러한 섬유는 섬유를 모을때 섬유끼리 들러 붙는 일이 적어져서 각각의 섬유 강도가 더 높아진다는 것을 알게 되었다고 기술하고 있다. 강도는 분자의 배향 정도에 따라 변하는 것으로 기술되어 있으며 상기 특허(컬럼 9,21-27줄)에는 “본 방법에 사용된 고속의 2차 공기는 섬유를 미세화시키는데 걸리는 시간 및 거리를 증가시키는데 도움이 된다. 2차 공기의 냉각효과에 의해, 섬유가 스크린(Scrren)위에 수집되면서 감속될때 섬유의 분자 배향이 지나치게 완화되지 않도록 할수 있다.”고 기술하고 있다. 부직포의 수거된 웨브를 엠보싱(Embossing)하거나 화학결합제를 첨가함으로써 만들며 상기 부직포는 예를들어, 중량에 대한 최소 그랩(Grab)인장 강도의 비가 0.8N/g/m2이상이며, 중량에 대한 최소 엘멘도르프(Elemendorf)파단 강도의 비가 0.04N/g/m2이상으로서, 고강도를 갖는다고 한다.
미합중국 특허 제4,622,259호의 섬유 웨브도 강도가 증가되었다고 하지만 아직도, 웨브에 사용되는 폴리머로부터 최종적으로 얻을 수 있어야하는 강도보다는 작다. 미합중국 특허 제4,622,259호의 웨브에 사용되는 것과 같은 종류의 폴리머로 만들었지만 상기 발명의 멜트-블로운 법이외의 기술로 제조된 섬유들은 상기 발명에 보고된 것 보다 더 큰 강도를 갖는다.
본 발명은 스펀본드 섬유 및 그 섬유 웨브와 같은 종래의 멜트-스피닝법으로 만든 섬유 및 웨브의 강도와 견줄수 있을만큼 크게 향상된 강도를 갖는, 새로운 멜트-블로운 섬유 및 그 섬유 웨브를 제공한다. 새로운 멜트-블로운 섬유는 새로운 방법을 적용한 결과 종래의 멜트-블로운 섬유보다 훨씬 큰 배향(Orientation) 및 결정성을 갖게 되는데, 상기 새로운 방법을 요약하면, 금형의 구멍을 통해 섬유-형성 재료를 고속의 기류속에서 압출하여 압출된 재료를 빠르게 가늘게 하여 섬유로 만드는 단계와 ; 금형에서 나오는 가늘어진 섬유를, 제1개구 즉, 금형 근처에 위치하며, 상기 섬유의 압출 경로에 평행한 방향으로 놓인 관형 챔버(chamber)의 입구로 안내하는 단계와 ; 섬유가 상기 챔버를 통과하는 동안 상기 섬유를 팽팽하게 유지하기에 충분한 속도로 챔버의 축을 따라서 관형 챔버안으로 공기를 불어 넣는 단계와 ; 상기 섬유가 관형 챔버의 반대편 혹은 출구를 나온 후에 그 섬유를 수거하는 단계로 이루어진다.
일반적으로, 상기 관형 챔버는 얇고 넓은 상자 형 챔버이다(대체로 멜트-블로우잉 금형의 폭보다 넓다). 공기는 대개 압출된 섬유의 경로에 대해 소정의 각도로 챔버에 도달하지만 챔버의 제1개구에서는 곡면을 따라서 움직인다. 코안다 효과(Coanda Effect)에 의해 상기 공기는 상기 곡면 둘레에서 난류가 아닌 층류의 형태로 선회하기 때문에 압출된 섬유가 이동하는 경로를 따르며 섬유가 편승하여 있는 1차 공기와 합쳐진다. 섬유는 정돈된 치밀한 흐름으로 챔버안으로 들어가며 챔버전체에 걸쳐 이러한 치밀한 흐름을 유지한다. 바람직하게는, 상기 관형 챔버는 출구 주위가 바깥 방향으로 벌어져 있으며, 이것은 수거된(Collected) 또는 완성된 웨브의 등방성을 더 좋게하는 것으로 밝혀졌다.
상기의 비행용 공기(Orienting Air)는 대개 섬유에 대해 냉각 효과를 갖는다(상기의 배향용 공기는, 보통 가열되지는 않으며, 약 35℃미만의 온도를 갖는 주변공기일 수 있으며 ; 경우에 따라서는, 배향용 공기를 상기 챔버로 불어넣기 전에 주위 온도 아래로 냉각시키는 것이 유용할 수도 있다). 냉각효과는 섬유의 냉각 및 응고를 가속시키기 때문에 대체로 바람직하며, 상기 챔버를 통과하는 배향용 공기의 인장(Pulling) 효과에 의해 응고된 섬유에 장력이 걸리며 이에 의해 결정화가 일어나기 쉬워진다.
종래의 멜트-블로운 섬유에 비해 본 발명의 섬유는 분자 배향 및 결정성(Crysallinity)이 훨씬 증가되며, 참고로 제4도, 제7도, 제8도, 제10도, 제11도에 섬유의 왁스(WAXS ; 광각 X-선 산란(Wide-Angle X-ray Scattering)사진을 나타냈는데, 이들은 각각 본 발명의 배향된 섬유(사진 A)와 종래 기술의 통상적인 비-배향된 섬유(사진 B)에 관한 것이다. 사진 A의 고리형의 밝은 부분은 본 발명의 섬유가 고도로 결정성임을 나타내며 상기 고리의 단절부(Interruption)는 상당한 결정 배향이 있음을 의미한다.
제1도에는 본 발명의 블로운 섬유 또는 블로운-섬유 웨브를 만드는데 유용한 대표적인 장치를 개략적으로 도시했다. 장치중 블러운 섬유를 만드는 부분은 “초 미세 열가소성 섬유”, 반 에이, 벤테, 인더스트리 알 엔지니어링 케미스트리, 볼륨 48, (1956) 1342페이지 이하 또는 “초 미세 유기 섬유제조”, 반 에이. 벤테 ; 시. 디. 분 ; 및 이. 엘. 플루하티에 의한 미합중국 해군연구소 리포트 No. 4364, 1954. 5. 25에 게재되어 있다. 도시된 장치의 이 부분은 나란히 늘어선 한세트의 금형 구멍들(11)을 갖는 금형(10)으로서, 다이를 통과하는 구멍중의 하나를 단면도로 나타내었다. 구멍(11)은 금형 중앙 캐비티(12)와 연결되어 있다.
섬유 형성 재료는 압출기(도시안됨)로부터 개구(13)을 통해 금형 캐비티(12)안으로 들어온다. 구멍(11)열의 양편에 위치한 구멍들(15)은 고속의 가열된 공기를 운반한다. 이 공기는 1차 공기라 부르며 압출된 섬유 형성 재료상에 충돌해서는 압출된 재료를 끌어내어 섬유 단위로 가늘게 만든다.
멜트-블로우잉 금형(10)으로 부터 나온 섬유는 관형 배향용 챔버(17)로 이동한다. 본 명세서에 있어서, “관형”이란, 축방향 양 끝면에 개구를 갖고 축을 둘러싼 벽을 갖는 축방향으로 뻗은 구조체를 총칭하는 의미로써 사용했다. 대개, 상기 챔버는 비교적 얇고 넓은 상자형 챔버로서, 금형(10)의 폭보다 다소 큰 폭을 갖고, 배향용 공기가 상기 챔버를 과도한 속도저하 없이 원활하게 흐르도록 하기에 충분하고 금형으로 부터 압출된 섬유 재료가 챔버의 벽에 닿지 않고 통과하기에 충분한 높이(제1도의 (18))를 갖는다. 높이가 너무 크면 장력을 가하는 공기 속도를 유지하기 위해서 과도하게 많은 양의 공기가 필요하게 될 것이다. 약 10mm 또는 그 이상의 높이로 좋은 결과가 얻어졌으며, 본 출원의 발명자들은 높이를 약 25mm이상으로 할 필요가 없다는 것을 알게되었다.
금형에서 나온 섬유가 챔버로 들어가는 제1개구 근처의 구멍들(19)를 통해 배향용 또는 2차 공기를 상기 배향용 챔버안으로 주입시킨다. 공기는 코안다면이라고 부를 수 있는 곡면(20)의 둘레를 따라 챔버의 양면(즉, 챔버내로 들어가는 섬유 흐름에 대해 마주보는 양 면)으로 부터 주입시키는 것이 바람직하다. 챔버내로 주입된 배향용 공기는 코안단 면을 따라 휘어져서 챔버의 종축을 따라 흐른다. 공기의 이동은 상당히 균일하고 빠르며, 멜트-블로우잉 금형(10)으로부터 압출된 섬유를 일정한 방법으로 챔버 안으로 끌어 들인다. 멜트-블로운 금형으로부터 나오는 섬유는 금형을 빠져 나온 즉시 비교적 큰 폭으로 진동하는 것이 일반적이지만, 본 발명의 멜트-블로우잉 금형으로 부터 나온 섬유는 놀랍게도 평면형 배열상태로 일정하게 챔버의 중앙에 들어가서는 챔버의 길이 방향으로 흐르는 경향이 있다. 챔버를 빠져나온 후에는 섬유들은 대개 진동선(21) 및 섬유 흐름의 일반적인 외곽선을 나타낸 점선(22)으로 나타낸 것과 같이 일반적으로 진동운동을 한다.
제1도에서와 같이, 배향용 챔버(17)은 출구(23)에서 벌어지는 것이 바람직하다. 이로인해 섬유 흐름 내에서 섬유들이 보다 무질서하거나 등방성의 배열을 갖게 된다는 것이 밝혀졌다. 예를들면, 벌어진 출구를 갖지 않는 챔버를 통과한 본 발명의 섬유로 이루어진 웨브는 기계 방향의 섬유패턴(즉, 더 많은 섬유들이 컬렉터의 이동 방향에 횡 방향 보다는 평행한 방향으로 정렬되는 경향)을 갖는 경향이 있다. 이와는 달리, 벌어진 입구를 갖는 챔버로 부터 나와 수거된 섬유의 웨브들은 기계 방향과 횡 방향으로 더 조밀하게 균형을 이룬다. 높이와 폭 모두, 즉, 도면의 축 또는 면과 그 도면에 수직인 면이 모두 벌어질 수 있다. 대개는 도면의 평면 내의 축만에서만, 즉, 면적이 큰 쪽 또는 챔버를 통과하는 섬유 흐름의 양쪽 벽쪽으로만 벌어진다. 챔버의 중앙축 혹은 종축에 평행한 파선(25)와 챔버의 벌어지면 사이의 각도(각θ)는 약 4° 내지 약 7°인 것이 매끄러운 등방성 섬유를 적층시키기에 이상적인 것으로 여겨진다. 벌어진 챔버 부분의 길이(24)(이 부분을 챔버의 무질서화 부분이라고 칭할 수 있음)는 배향용 공기의 속도 및 제조되는 섬유의 지름에 따라 다르다. 배향 속도가 낮고, 더 작은 섬유 지름인 경우 이 길이를 더 짧게 한다. 벌어진 부분의 길이를 25 내지 75cm로 하는 것이 유용함이 밝혀졌다.
배향용 공기는 섬유가 챔버를 따라 종방향으로 이동할때 그 섬유에 장력이 걸리도록 하기에 충분히 높은 속도로 배향용 챔버(17)에 진입한다. 평면형으로 연속적으로 챔버를 통과한다는 것은 섬유가 장력을 받고 있다는 것을 알려준다. 요구되는 공기 속도는 배향용 챔버내로 들어가는 공기의 압력 및 구멍 혹은 간극(19)의 크기에 따라 결정되며, 사용된 섬유 형성 재료의 종류 및 섬유 지름에 따라 변한다. 대부분의 경우, 약 70psi(약 500kPa)의 압력과 0.005인치(0.13cm)의 구멍 간극(19) 폭(제1도의 치수(30))에 상응하는 속도가 적절한 장력을 확보하는데 가장 적합한 것으로 밝혀졌다. 그러나, 나일론 60과 같은 몇몇 폴리머에 대해서는 상기 간극 폭에 대해 20 내지 30psi(140 내지 200kPa)정도의 낮은 압력을 사용한다.
놀랍게도, 상기 섬유는 챔버의 윗면 또는 아랫면에 접촉하지 않고 긴거리의 챔버를 통과할 수 있다. 원하는 배향 및 원하는 기계적 성질을 가진 섬유를 얻기 위해서는 대개 챔버길이를 약 40cm이상(생산율이 낮을 경우 더 짧은 챔버를 사용할 수 있다). 바람직하게는, 100cm이상으로 한다. 챔버의 길이가 짧은 경우에도 같은 값의 섬유 배향을 얻기 위해서는 더빠른 공기속도를 사용할 수 있다. 챔버의 입구 끝은 대개 금형의 5-10cm이내에 있으며, 앞에서 언급한 것과 같이, 멜트-블로우잉 금형의 출구 부근에서 보통 있게 되는 난류에도 불구하고 섬유들은 질서 정연하게 배향용 챔버속으로 들어간다.
배향용 챔버(17)로부터 나온후, 응고된 섬유들은 감속되며, 이러한 감속과정중에 켈렉터(26)상에 쌓여진 웨브(27)로서 수거된다. 컬렉터는 미세하게 구멍이 뚫려 있는 원통형의 스크린 또는 드럼(Drum) 또는 움직이는 벨트(Belt)등의 형태를 취할 수 있다. 컬렉터 뒤에는 섬유를 침적시키는 것과 기체를 제거하는 것을 보조하는 기체-회수 장치가 놓일 수 있다.
수거된 섬유 웨브를, 컬렉터로부터 떼어내서, 저장로울, 바람직하게는 인접한 감은 부분들과 분리시키는 라이너(Liner)를 갖춘 저장로울에 감을 수 있다. 섬유를 쌓아 웨브를 형성하는 동안 섬유는 완전히 응고되고 배향된다. 이러한 두가지 점으로 인해 섬유의 탄성율이 높아지는데, 고 탄성율의 섬유가 감속되어 엉켜서는 응집성이 있는 웨브가 되기가 어렵다. 배향된 멜트-블로운 섬유만으로 만들어진 웨브는 종래의 멜트-블로운 섬유에서와 같은 수거된 웨브의 응집이 일어나지 않을 수 있다. 이러한 이유때문에, 수거된 섬유웨브를, 곧 바로, 일체로 취급이 용이한 웨브를 만드는 장치로 보내는데, 예를 들면 웨브를(일반적으로 면적의 약 5-40%)를 점이나 면으로 균일하게 칼렌더링 하거나, 웨브를 하이드롤릭 인탱글먼트(Hydraulic Entanglement)등으로 응집된 구조로 만들거나, 초음파 접착 시키거나, 섬유에 용액이나 용융된 형태로 결합재를 첨가하고 그 결과재를 응고시키거나, 웨브에 용매를 넣어 섬유들을 서로 용매-접착시키거나, 2성분 섬유를 만들고 이중의 한 성분이 응용되는 조건하에 그 웨브를 처리하므로써 인접한 또는 교차하는 섬유들을 함께 용융시키는 등의 방법이 있따. 또한, 수거된 웨브는 다른 웨브 예를 들면, 컬렉터 위에서 움직이는 웨브등의 위에 쌓을 수 있다 : 또한, 수거된 웨브의 덮혀있지 않은 표면 위에 제2웨브를 도포할 수 있다. 수거된 웨브는 이동 웨브, 덮개 웨브 또는 라이너에 부착되어 있지 않을 수도있고 또는 상기 웨브 또는 라이너에 열 접착 또는 용매 접착에 의해 또는 첨가된 결합채와의 결합에 의해 웨브 또는 라이너에 고정될 수도 있다.
본 발명의 블로운(Blown)섬유들은 바람직하게는 평균 지름이 약 10㎛미만, 심지어는 1㎛미만인 매우 작은 섬유로 만들수 있지만, 예를들어 지름이 평균 25㎛이상의 더 큰 섬유들로도 만들 수 있고, 이들은 올이 굵은 필터 웨브와 같은 특정 목적등에 유용하다.
본 발명은 작은 크기의 섬유 제조에 유리하며, 본 발명에 의해 제조된 섬유는, 본 발명에 사용된 배향용 챔버를 사용하지 않는 것 이외에는 본 발명과 같은 멜트-블로우잉 조건하에서 만들어진 섬유보다 대체로 지름이 더 작다. 또한 이 섬유들은 지름의 분포폭이 좁다. 예를 들면, 본 발명의 바람직한 웨브 샘플에 있어서, 섬유들 중의 3/4 또는 그 이상(이상적으로는 90%이상)의 지름이 약 3㎛이내에 있는 반면에, 종래의 멜트-블로운 섬유들의 지름은 훨씬 더 넓은 분포를 보이는게 일반적이다.
본 발명의 배향된 멜트-블로운 섬유들은 연속적이 것으로 여겨지며, 이것은 섬유들이 대개 불연속적이라고 하는 종래의 멜트-블로우잉 법으로 제조된 섬유들과 근본적인 차이점임이 명백하다. 상기 섬유들은 일반적으로 중단없이 배향용 챔버를 통과하므로, 수거된 웨브에서는 섬유의 끝을 찾아 낼수가 없다. 예를들면, 본 발명의 수거된 웨브들은 숏(shot ; 섬유가 끊어져서 장력의 해제로 인해 그 재료가 오그라들 때 일어나는 것과 같은, 섬유 형성재료의 응공된 작은 덩어리)이 현저히 없다. 또한, 이 섬유들은 섬유 사이에 열적접착이 거의 없다.
블로운 섬유가 관형 챔버를 지난후, 컬렉터에 도달하기 전에 그 섬유의 흐름속으로 다른 섬유들을 공급하는 등의 방법에 의해, 기타 다른 섬유들을 본 발명의 섬유질 웨브에 혼합시킬 수 있다. 미합중국 특허 제4,118,531호에는 멜트-블로운 섬유의 흐름속으로, 수거된 웨브의 로프트(loft)를 증가시킬 권축된 스테이플 섬유(Crimped Staple Fibers)를 도입시키는 방법 및 장치를 개시하고 있는데 이 방법 및 장치는 본 발명의 섬유에도 유용하다. 미합중국 특허 제3,016,599호는 권축되지 않은 섬유를 도입하는 방법을 개시하고 있다. 상기의 부가된 섬유들은 웨브를 개방하거나 혹은 느슨하게 하는 기능과 웨브의 공극율을 증가시키는 기능 및 웨브내의 섬유지름을 서서히 증가시키는 기능을 할 수 있다.
또한, 부가된 섬유는 수거된 웨브에 응집성을 부여하는 역할을 할 수 있다. 예를들면, 가용성의 섬유들, 바람직하게는 다른 성분의 용융 온도보다 낮은 온도에서 녹은 한 성분을 2성분 섬유를 첨가할수 있으며, 그 가용성 섬유는 섬유 교차점에서 녹아서 응집성이 있는 웨브를 형성할 수 있다. 또한, 미합중국 특허 제4,118,531호에 설명된 것과같은, 권축된 스테이플섬유를 웨브에 첨가하면 응집성이 있는 웨브 제조된다는 것이 밝혀졌다. 권축된 섬유들은 서로 서로, 그리고 배향된 섬유들과 얽혀서는 웨브에 응집성 및 일체성을 제공한다.
권축된 스테이플 섬유 및 배향된 멜트-블로운 섬유의 혼합물로 이루어진 웨브(예를들어, 웨브의 약 90부피%까지, 바람직하게는 약 50부피%미만의 스페이플 섬유를 포함함)는 많은 다른 잇점들을 갖고 있으며, 특히 단열재로서 유용하다. 권축된 섬유를 먼저 첨가하므로써 웨브 부피가 커지거나 융기하여서 단열성이 향상된다. 또한, 배향된 멜트-블로운 섬유는 지름이 작고 섬유 지름의 분포가 좁은 경향이 있어서 이러한 경향이 재료의 단위 부피당 표면적을 크게 하기 때문에 웨브의 단열성을 질적으로 증대시킬 수 있다. 다른 잇점은 수거된 섬유들 사이에 열적접착이 없기 때문에 확실히 비배향 멜트-블로운 미세섬유로된 웨브보다 더 연질이며 드레이프성이 크다는 것이다. 동시에, 상기 웨브는 배향된 섬유의 높은 강도에 인해 내구성이 좋으며, 섬유의 배향성은 고온, 드라이크리닝 용매 등의 대한 내성을 더 크게 한다. 이 잇점은 종래의 멜트-블로우잉법으로 제조했을때 성질상 비정질로되기 쉬운 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유에 있어서 특히 중요하다. 고온처리시, 상기 비정질 폴리에스테르 폴리머는 깨지기쉬운 형태로 결정화하여 부직포 사용시 내구성이 떨어진다. 그러나 본 발명의 배향된 폴리에스테르 섬유는 이와 유사한 성질 저하를 수반하지 않고 가열될 수 있다.
또한, 본 발명의 경량 웨브는 비 배향 멜트-블로운 섬유로 만든 더 무거운 웨브와 대등한 단열가(Insulating Values)를 가질 수 있다. 그 이유는 본 발명의 웨브의 섬유는 지름이 더 작고 지름의 분포가 좁기 때문에 본 발명의 웨브의 유효 섬유 표면적을 더 크게하는바, 미합중국 특허 제4,118,531호에 논의 바와 같이 표면적이 클수록 더 많은 공기가 적절한 위치에 효과적으로 보유된다. 또한, 단위 중량당 표면적이 더 큰 것은 숏 및 “로우핑”(roping ; 종래의 멜트-블로우잉에 있어서 엉킴 또는 열 접착에 의해 일어나는 것과 같은 섬유의 덩어리)이 없기 때문이기도 하다. 응집성 웨브는 배향된 멜트-블로운 섬유를 비배향된 멜트-블로운 섬유와 혼합하므로써 얻어질 수 있다. 제2도에 이러한 혼합 웨브를 만드는 장치를 도시했으며, 이 장치는 제1도의 금형(10)의 구조를 갖는 제1 및 제2 멜트-블로우잉 금형(10a), (10b)와 제1금형(10a)로부터 압출된 섬유가 통과하는 배향용 챔버(28)로 구성되어 있다. 챔버(28)은 제1도의 챔버(17)와 같으나 배향용 챔버 끝부분의 무질서화 부(29)의 벌어진것이 제1도의 무질서화부(24)의 것과 다르다. 제2도의 장치에 있어서, 상기 챔버는 확대된 높이로 급격히 벌어졌으며, 출구에 다다를 때까지 완만하게 좁아진다. 상기 챔버는 웨브의 등방성을 향상시키기는 하지만 제1도와 같이 점진적으로 벌어질수록 등방성이 좋아진다.
제2금형(10b)으로 들어온 폴리머는 한 세트의 구멍들을 통해 압출되어 제1금형(10a)에 의해 만들어진 섬유와 같은 식으로 섬유를 형성하지만, 만들어진 섬유는 곧바로, 배향용 챔버(28)로 부터 나오는 섬유의 흐름 속으로 흔입된다. 배향된 섬유와 비 배향된 섬유의 비율은 매우 다양하며, 섬유의 성질(예를들면, 지름, 섬유성분, 2성분계 성질등)을 필요에 따라 변화시킬 수 있다. 성질상 등방상 균형이 양호한 웨브, 예를들면, 웨브의 횡방향 인장강도가 웨브의 기계 방향 인장 강도의 약 3/4이상인 웨브를 만들 수 있다.
본 발명의 몇몇 웨브에 있어서는 여과 성능을 향상시키기 위해, 예를들어 미합중국 특허 제3,971,373호에 설명된 방법으로, 웨브로 미립 물질을 혼입시킬 수 있다. 첨가된 입자는 웨브 형성중의 공정 조건을 제어하거나 후열처리는 또는 모울딩 조작등에 의해 섬유에 접착시키거나 접착시키지 않을 수 있다. 또한, 첨가된 미립자 물질은 미합중국 특허 제4,429,001호에 개시된 것과 같은 초흡수성 물질일 수 있다.
섬유는 여러 종류의 섬유-형성 물질로 만들 수 있다. 멜트-블로운 섬유를 만드는 대표적인 폴리머로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드등이 있다. 나일론 6과 나일론 66은 강도가 매우 높은 섬유를 만들기 때문에 특히 유용한 재료이다.
본 발명의 섬유는 2성분계 형태로 만들 수 있는데, 예를들면 제1의 폴리머계 재료는 섬유의 제1단면을 통해 섬유를 따라 길이 방향으로 뻗고, 제2의 폴리머계 재료는 섬유의 제2단면을 통해 길이 방향으로 뻗는다. 상기와 같은 섬유를 제조하기 위한 금형 및 방법은 미합중국 특허 제4,547,420호에 교수되어 있다. 이 섬유는 여러 종류의 섬유형성 재료로 부터 만들 수 있는데, 대표적인 성분들의 조합으로는 ; 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌 ; 폴리에티렌과 폴리프로필렌 ; 폴리에틸렌테레프탈레이트와 나일론 6과 같은 선형 폴리아미드 ; 폴리부틸렌과 폴리프로필렌 ; 그리고 폴리스티렌과 폴리프로필렌이 있다. 또한, 1성분계 섬유의 형성 재료로서 혹은 2성분계 섬유중의 한 성분으로서 다른 종류의 재료들을 혼합한 것들을 사용할 수 있다.
본 발명의 섬유 및 웨브는, 미합중국 특허 제4,215,682에 개시된 방법으로 섬유 형성시, 섬유에 전하를 걸어주거나, 미합중국 특허 제3,571,679호에 개시된 방법으로 웨브 제조후에 웨브에 전하를 걸어주는 방법과 같이, 여과 성능을 향상시키기 위해, 전기적으로 전하를 걸수 있다. 미합중국 특허 제4,375,718호, 제4,588,537호, 및 제4,592,815호도 참고한다. 폴리올레핀, 그리고 특히 폴리프로필렌은 하전된 상태를 잘 유지하기 때문에 본 발명의 전기 하전된 섬유의 한 성분으로서 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 웨브에는 미세섬유 이외에도 다른 성분들이 포함될 수 있다. 예를 들면, 웨브의 촉감을 좋게하기 위해서 웨브에 섬유 말단재(Fiber Finishes)를 뿌릴 수 있다. 염료, 안료, 충전재, 계면활성제, 연마입자, 광안정제, 내염제, 흡수제 약제등의 첨가제를 미세섬유의 섬유-형성 액에 혼합시키거나 이들을 섬유가 형성될 때 또는 웨브가 수거된 후, 섬유위에 분무하므로써 이들을 본 발명의 웨브에 첨가시킬 수 있다.
본 발명의 완성된 웨브의 두께는 매우 다양하게 변화시킬 수 있다. 가장 많이 사용되는 것은 두께가 약 0.05-5.0cm인 웨브이다. 용도에 따라서는, 두개 이상의 개별적으로 제조된 웨브를 합쳐서 하나의 두꺼운 시이트 제품을 만들 수 있다.
본 발명은 다음의 실시예를 참조로 더 상세히 설명하겠다.
[실시예 1]
제2도의 장치에서 제2금형(10b)를 제외한 장치를 사용하여 폴리프로필렌 수지(용융-유동 지수(MFI)가 800-1000인, 미합중국 텔라웨어 윌밍통의 히몬트 코오포레이숀에 의해 판매되는, 히몬트 PF 442)로 부터 배향된 미세섬유를 만들었다. 금형 온도는 200℃, 1차 공기 온도는 190℃였다. 구멍(15)의 간극 폭이 0.015-0.018인치(0.038-0.046cm)이고 1차 공기의 압력은 10psi(70kPa)였다. 상기 폴리머를 0.009ℓb/시/구멍(89g/시/구멍)의 속도로 금형 구멍을 통해 압출했다.
상기 섬유는 금형으로 부터 제2도와 같이 내부 높이 0.5인치(1.3cm), 내부 폭 24인치(61cm), 길이 18인치(46cm)인 상자처럼 생긴 관형 배향용 챔버를 통해 제조되었다. 상기 챔버의 무질서화 또는 팽창 부(29)의 길이는 24인치(61cm)였고, 도면과 같이, 챔버이 주부분(28)을 한정하는 벽부분에 대해 90°로 벌려지고 배향용 챔버를 한정하는 면적이 큰 벽의 일부분으로서 성형되었다. 상기 벽은 챔버의 주부분에의 연결부에서 6인치(15.24cm)높이로 벌어졌고 다시 24인치(61cm)길이에 걸쳐 5인치(12.7cm) 높이로 좁아졌다. 상기 배향용 챔버안으로 약 25℃의 온도를 갖는 2차 공기를 간극 폭이 0.005인치(0.013cm)인 구멍들(제1도의 구멍(19)와 같은 것)을 통해 70psi(483kPa)의 압력으로 불어 넣었다.
완성된 섬유는, 상기 챔버를 약 5644m/분의 속도로 빠져 나와서는 상기 금형으로 부터 약 36인치(91cm) 떨어져 있고 약 5m/분의 속도로 움직이는 스크린 형의 컬렉터상에 수거하였다. 상기 섬유의 지름 분포는 1.8-5.45㎛, 평균 지름은 약 4㎛이었다. 섬유의 속도 견인 비(초기 압출 속도에 대한 출구 속도의 비)는 11,288이었으며, 지름 견인 비는 106이었다.
섬유의 인장 강도는 수거된 엠보싱된 섬유 웨브(면적의 약 34%에 걸쳐서 0.54mm2크기의 다이아몬드형 점으로 엠보싱됨)을 인스트론(Instron) 인장시험기로 시험하여 측정했다. 본 실험에서는 게이지 길이를 가능한한 0에 가깝게 하여 약 0.009cm로 하였다. 결과는 제3a도에 도시했다. 응력은 종축에 (dyne/cm2×107)의 단위로 나타냈고, 공정 변형율은 횡축에 %로 나타냈었다(응력은 오른쪽 종축에는 psi×102단위로 표시함). 영률(Young′s Modulus)은 4.47×108dyne/cm2, 파단 강도는 4.99×107dyne/cm2, 인성(곡선 아랫면적)은 2.69×109erg/cm3이었다. 인장 시험기의 조오(jaws)사이의 간격을 매우 좁게 하므로써, 측정된 값은 각각의 섬유의 평균치를 반영하게 되고 엠보싱의 영향을 피하게 된다. 시험된 샘플은 폭이 2cm이었고 시험기의 크로스헤드 속도(Crosshead Rate)는 2cm/분이었다.
비교를 위해서, 배향용 챔버를 통하지 않는 것 이외에는 본 실시예와 같은, 즉, 동일한 폴리프로필렌 수지와 동일한 장치를 사용하여 만든 미세섬유에 대하여도 시험을 실시하였다. 이들 비교 섬유들은 지름이 3.64-12.73㎛, 평균 6.65㎛이었다. 제3b도에 응력-변형율 곡선을 나타내었다. 영률은 1.26×106dyne/cm2, 파단 강도는 1.94×107dyne/cm2, 인성은 8.30×108erg/cm3이었다. 본 발명의 방법으로 제조된 더 배향된 미세섬유가 종래 방법으로 제조된 미세섬유보다 상기 성질들이 250 내지 300%이상 높은 값을 갖는 것을 확인했다.
본 발명은 배향된 섬유 및 비교예의 비 배향 섬유에 대해 왁스(광각 X선 산란)사진을 찍었는바, 이들을 제4a도(본 발명의 섬유) 및 제4b도(비교섬유)에 나타내었다(섬유의 왁스 사진을 준비해 보면 잘 알겠지만, 배향용 챔버를 나오는 섬유 흐름에 회전 만드렐(Mandrel)을 놓아 그 위에서 번들을 수거하거나 또는, 수거된 웨브로 부터 섬유를 섬유 길이로 절단하고 절단한 것을 번들로 조립하므로써 수득한 섬유들의 번들에 대해 사진을 찍는다). 배향된 미세섬유에 결정 배향이 있는 것을 제4a도의 고리 및 이고리의 단절부로부터 쉽게 알 수 있다.
또한, 결정 축방향 배향 함수(섬유 축은 따른 배향)을 본 발명의 섬유에 대해 결정하였는데(폴리머 사이 언스에서의 X-선 회절법, 엘. 이. 알렉산더, 제4장, 알. 이. 크리거 퍼블리싱 컴패니에 의해 발행, 뉴욕, 1979(특히, 241페이지의 방정식 4-21참조)의 방법에 따라 결정함), 그 값은 0.65였다. 이 값은 종래의 멜트-블로운 섬유에 대한 값으로는 아주 낮아서 거의 0에 접근한 것이다. 0.5의 값은 상당한 결정 배향이 있다는 것을 뜻하는 바, 본 발명의 바람직한 섬유는 0.8 또는 그 이상의 값을 보인다.
[실시예 2]
배향용 챔버의 주된 부분의 길이가 48인치(122cm)인 것을 제외하고는 실시예 1과 대체로 같은 장치를 사용하여 배향된 나일론 6 미세섬유를 만들었다. 멜트-블로우잉 금형은 지름에 대한 길이의 비가 5 : 1인, 둥글고 표면이 매끈한 구멍들(25/인치)을 가졌다. 금형 온도는 270℃, 1차 공기의 온도와 압력은 각각 270℃와 15psi(104kPa ; 간극 폭은 0.020인치(0.05cm))이며, 폴리머 생산율은 0.5ℓb/시/인치(89g/시/cm)이었다. 압출된 섬유들을, 간극 폭 0.005인치(0.013cm)에서 70psi(483kPa)의 압력과 약 25℃의 온도를 갖는 기체를 배향 방에 사용하여 배향시켰다. (0.013cm)에서 70psi(483kPa)의 압력과 약 25℃의 온도를 갖는 기체를 배향용 챔버에 사용하여 배향시켰다. 배향용 챔버의 벌어진 무질서화 부의 길이는 24인치(61cm)이었다. 섬유의 출구 속도는 약 6250m/분이었다.
대표적인 샘플의 주사 전자 현미경(SEM)사진은 섬유의 지름이 1.8-9.52㎛, 계산한 평균값이 5.1㎛임을 알려주었다.
비교예로서, 배향용 챔버없이 그리고 본 발명의 배향된 섬유 지름과 비슷한 지름을 갖는 섬유를 만들기 위해 선택된 315℃의 높은 금형 온도로써 비 배향나일론 6웨브를 만들었다(금형 온도가 더 높으면 압출되는 재료의 점도가 낮아져서 지름이 더 작은 섬유가 만들어진다 ; 따라서, 비교 섬교섬유의 크기를 상기와 같이 종래의 멜트-블로운 섬유보다 지름이 더 작은 본 발명의 섬유의 크기에 접근시킬 수 있다). 측정된 섬유지름의 분포는 0.3-10.5㎛로서 계산된 평균 지름은 3.1㎛이었다.
상기 섬유들의 인장 강도를 실시예 1의 방법으로 측정하여 그 응력-변형율 곡선을 제5a도(본 발명의 섬유)와 제5b도(비교예의 비 배향 섬유)에 도시했다. 종축의 단위는 ℓb/인치2, 횡축의 단위는 %이다.
섬유 지름에 대한 상기 섬유들 사이의 차이를 더잘 나타내기 위해 제6도에 주사 전자 현미경 사진을 나타내었으며, 여기서, 제6a도는 상기와 같이 만든 본 발명의 대표적인 웨브, 제6b도는 비교예인 비 배향 웨브의 사진이다. 이 사진들로부터 알수 있듯이, 비교 웨브에는 섬유 지름이 매우 작은 것들이 포함되며, 이는 종래 멜트-블로우잉 법의멜트-블로우잉 금형의 출구에서의 커다란 난류에 의한 것으로 보인다. 본 발명의 방법의 금형출구에서는 훨씬 더 균일한 기류가 발생되며, 이것이 지름이 더 균일한 섬유가 만들어지게 하는 것으로 보인다.
제7도는 본 발명의 섬유(제7a도) 및 비교 섬유(제7b도)의 왁스사진이다.
[실시예 3]
금형 온도가 315℃이고 1차 공기의 압력과 온도는 각각 20psi(138kPa), 315℃인 것을 제외하고는 실시예 2의 장치 및 조건과 동일하게 하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이스트만 케미칼 컴패니의 이스트만 A150)의 배향된 섬유를 만들었다. 섬유의 출구속도는 약 6000m/분이었다. 주사전자 현미경으로 측정한 섬유의 지름 분포는 3.18-7.73㎛, 평균치는 4.94㎛이었다.
비교예로서, 금형 온도를 약간 더 높이고(335℃), 배향용 챔버가 없다는 것을 제외하고는 동일한 수지 및 작동 조건을 사용하여 비 배향 미세섬유를 만들었다. 섬유의 지름 분포는 0.91-8.8㎛, 평균치는 3.81㎛이었다.
제8도는 배향된 섬유(제8a도)와 비교예의 비 배향 섬유(제8b도)의 왁스 사진이다. 배향된 미세 섬유의 결정 배향이 증가되었음을 쉽게 알 수 있다.
[실시예 4-6]
용융 유동 지수(MFI)가 각각 400-600(실시예 4), 600-800(실시예 5), 및 800-1000(실시예 6)인 세가지 다른 폴리프로필렌으로 배향된 미세 섬유를 만들었다. 금형 온도를 185℃, 1차 공기의 압력과 온도를 각각 200℃, 20psi(138kPa)로 하여 실시예 2의 장치를 사용했다. 섬유의 출구 속도는 약 9028m/분이었다. 만들어진 400-600-MFI의 미세섬유는 주사 전자 현미경으로 측정한 결과 지름이 3.8-6.7㎛, 평균 4.9㎛인 것으로 밝혀졌다.
800-1000-MFI 미세섬유의 인장 강도를 인스트론 시험기로 측정하여 응력-변형율 곡선을 제9a도(본 발명의 섬유) 및 제9b도(비교예의 배향섬유)에 도시했다.
비교예로서, 금형 온도를 더 높게하고 배향용 챔버가 없는 것을 제외하고는 같은 수지 및 작동 조건을 사용해서 비 배향 미세 섬유를 만들었다. 만들어진 400-600-MFI섬유는 지름이 4.55-10㎛, 평균 6.86㎛이었다.
[실시예 7]
금형 온도를 325℃, 1차 공기의 온도 및 압력을 각각 325℃ 및 20psi(138kPa), 폴리머 생산 속도를 1ℓb/시/인치)로 하여 실시예 2의 장치를 사용해서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(용융점 251℃, 65-70℃에서 결정화)로 배향된 미세 섬유를 만들었다. 섬유의 출구 속도는 4428m/분이었다. 만들어진 섬유의 지름은 2.8-9.05㎛, 평균 7.9㎛이었다.
또한, 비교예로서, 금형 온도를 더 높이고 배향용 챔버를 없앤 것 이외에는 같은 수지 및 작동 조건으로 미세섬유를 만들었다. 이 섬유의 지금은 3.18-14.55㎛, 평균 8.3㎛이었다.
[실시예 8-12]
배향용 챔버의 무질서화 부를 제1도와 같이 벌어지게 하고 그 길이를 20인치(51cm)로 한것 이외에는 실시예 2와 같은 장치를 사용하여 웨브를 만들었다. 챔버의 폭이 넓은 두개의 벽만을 벌렸으며, 벌린 각도 θ는 6°였다. 조건은 하기 표 1과 같다. 또한, 배향용 챔버를 통과시키지 않고 똑같은 폴리머를 사용하여 비교 웨브를 만들었으며, 이 비교 웨브를 만든 조건은 표 1에 나타내었다(‘C’로 표지함). 이 밖에도 벌어진 무질서화부의 길이가 24인치(61cm)라는 것을 제외하고는 실시예 11,12와 같은 조건으로 추가 실시예들(11X 및 12X)를 만들었다. 웨브는 별모양(하나의 중심점과 이 점으로 부터 퍼져 나가는 여섯개의 선)으로 엠보싱하였으며, 엠보싱은 웨브 면적의 15%를 차지했고, 이러한 엠보싱은 표 1의 엠보싱 온도와 20psi(138kPa)의 압력으로 18ft/분의 속도의 엠보싱 로울러 아래로 웨브를 통과시켜 만들었다. 본 발명의 웨브와 비교 웨브를 기계 방향(MD ; 컬렉터 회전 방향) 및 횡방향(TD) 모두에 대해 그랩 인장 강도 및 스트립(Strip)인장강도를 시험(ASTM D1117 및 D1682의 방법)하여 그 결과를 표 2 및 표 3에 나타내었다. 또한 일부 샘플에 대해서 엘멘도르프 파단 강도(ASTM D 1424)도 측정하여 표 4에 나타내었다.
[표 1]
Figure kpo00001
[표 2]
그랩 인장 강도
Figure kpo00002
[표 3]
스트립 인장 강도
Figure kpo00003
[표 4]
Figure kpo00004
[실시예 13]
본 발명의 유용한 단열 웨브의 실시예로서, 실시예 1에 따라 만든 배향된 멜트-블로운 폴리프로필렌 미세섬유(구체적인 조건은 하기 표 5참조)를 65중량%, 6-데니어(denier)의 권축된 1-1/4인치(3.2cm) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 스테이플 섬유를 35중량%로 포함하는 웨브를 만들었다. 상기 웨브는 상기 권축된 스테이플 섬유를(미합중국 특허 제4,118,531호의 장치)리커린 로울(Lickerin Roll)로 집어올려서, 멜트-블로운 섬유가 배향용 챔버를 나올때 이 섬유의 흐름 속으로 넣어서 만들었다. 미세 섬유의 지름은 주사 전자현미경으로 측정한 결과 3-10㎛, 평균 5.5㎛이었다. 이 웨브는 매우 연하고 병과 같은 직립 받침대로 받쳤을 때 쉽게 드레이프된다.
비교예로서, 배향용 챔버를 통과시키지 않은 것을 제외하고는 본 발명의 웨브의 미세 섬유와 같은 조건하에 만든 비슷한 웨브(13C)를 준비했다.
이 웨브들은 메이태그 직물 세척기(Maytag Clothes Washer)내에서 10회 세척(10 Washer) 하기전과 후의 단열가를 측정하여 그 결과를 표 6에 나타내었다.
[표 5]
Figure kpo00005
[표 6]
Figure kpo00006
[실시예 14-15]
표 5의 조건을 사용해서 실시예 2의 장치로 만든 폴리시클로 헥산 테레프탈레이트의 배향된 미세 섬유(결정 용융 점이 295℃인 이스트만 케미칼 코오포레이숀 3879)를 80중량%, 실시예 13과 같은 방법으로 멜트-블로운 배향된 섬유의 흐름속으로 혼입시킨 6-데니어 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 권축된 스테이플 섬유를 20중량% 포함하는 본 발명의 단열 웨브를 만들었다. 다음의 표 7의 기본 중량을 갖는, 드레이프성능(Drapability)과 연성 감촉(Soft Hand)이 우수한, 두개의 다른 웨브를 만들었다. 이 두 웨브의 단열가도 표 7에 나타냈다.
[표 7]
Figure kpo00007
[실시예 16]
65중량%의 배향된 멜트-블로운 폴리시클로헥산 테레프탈레이트 미세섬유(이스트만 3879)와 35중량%의 6-데니어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 권축된 스테이플 섬유로 구성되는 본 발명의 단열 웨브를 만들었다. 상기 배향된 멜트-블로운 미세 섬유의 제조 조건은 표 5에, 그리고, 측정치는 표 7에 나타내었다. 이 웨브는 드레이프 성능 및 연성 감촉이 우수했다.
[실시예 17-18]
제2도와 같이 두개의 금형을 이용하는 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 본 발명의 첫번째 웨브(실시예 17)를 만들었다. 금형(10a)의 금형 온도는 200℃, 1차 공기 온도 및 압력은 각각 200℃, 15psi(103psi)이었고 배향용 챔버의 공기 온도 및 압력은 각각 대기 온도 및 70psi(483kPa)이었다. 폴리머 생산 속도는 0.5ℓb/시/인치(89g/시/cm)이었다. 배향용 챔버를 나오는 섬유는 금형(10b)에서 만들어진 비 배향 멜트-블로운 폴리프로필렌 섬유와 혼합되었다. 금형(10b)의 금형 온도는 270℃, 1차 공기의 압력 및 온도는 각각 30psi(206kPa), 270℃였다. 폴리머 생산 속도는 0.5ℓb/시/인치(89g/시/cm)였다.
비교예로서, 배향된 멜트-블로운 섬유만으로 실시예 4의 방법에 따라 본 발명의 다른 하나의 웨브를 만들었다. 실시예 17 및 실시예 18의 웨브는 모두 온도를 275℉(135℃), 압력을 20psi(138kPa)로 하여 18ft/분의 속도로 점모양(면적이 약 0.54mm2이고 웨브 총 면적의 약 34%를 차지하는 다이아몬드형 점들)으로 엠보싱했다.
실시예 17 및 실시예 18의 웨브는 모든 인스트론 시험기에서 기계방향(즉, 켈렉터 이동 방향) 및 횡방향으로 변형율에 대한 인장 강도를 측정했고 그 결과를 다음 표 8에 나타냈다.
[표 8]
실시예 17
Figure kpo00008
[표 8a]
실시예 18
Figure kpo00009

Claims (13)

  1. 평균직경이 10㎛미만이고 직경의 90%이상이 3㎛미만의 범위에 있는 배향되어 있는, 거의 연속적인 멜트-블로운 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 거의 숏(shot)이 없는 부직포.
  2. 제1항에 있어서, 미세섬유와 혼합되어, 응집성의 취급이 용이한, 부풀은, 탄력적으로 압축가능한 웨브를 형성하는 10중량%, 이상의 권축된 스테이플 섬유를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포.
  3. 제1항에 있어서, 결정 배향 함수값이 0.5이상인 상기 배향된 멜트-블로운섬유는 불규칙하게 얽혀있는 배향되지 않은 멜트-블로운 섬유와 함께 혼합되어, 응집성의 취급이 용이한 웨브가 되는 것을 특징으로 하는 부직포.
  4. 제1항에 있어서, 중량에 대한 기계방향의 최소 그랩 인장강도의 비율은 1.5N/g/m2이상이고 중량에 대한 기계방향의 최소 엘멘도르프 파단강도의 비율은 0.1N/g/m2이상인, 배향된 멜트-블로운 폴리올레핀 섬유의 웨브를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포.
  5. 제4항에 있어서, 중량에 대한 기계방향의 최소 그랩 인장강도의 비율은 2.5N/g/m2이상이고 중량에 대한 기계방향의 최소 엘멘도르프 파단강도의 비율은 0.25/N/g/m2이상인, 배향된 멜트-블로운 나일론 섬유의 결합 웨브를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 배향된 미세섬유가 광각 X-선 산란(왁스)사진에서 단절된 고리의 형태를 나타내는 것을 특징으로 하는 부직포.
  7. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 배향된 미세섬유가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포.
  8. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 멜트-블로운 섬유가 0.65이상의 결정 축방향 배향 함수 값을 가지는 것을 특징으로 하는 부직포.
  9. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 멜트-블로운 섬유가 0.8이상의 결정 축방향 배향 함수 값을 가지는 것을 특징으로 하는 부직포.
  10. 용융된 섬유 형성 중합체 재료를 금형내의 구멍을 통해 고속 기류내로 압출하는 단계, 그 섬유를 금형 출구로 부터 관형 챔버내로 인도하는 단계, 섬유를 팽팽한 상태로 유지하게 하고, 섬유가 4400m/분 이상의 속도로 관형 챔버로 부터 나가게 하기에 충분한 속도로 공기를 불어 넣으면서 관형 챔버를 통해 섬유를 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세섬유의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 관형 챔버는 바깥쪽으로 벌어진 출구를 구비하는 납작한 상자형 챔버인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 코안다 곡면을 거쳐 관형 챔버로 공기를 도입하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 금형내에 있는 구멍들은 원형의 매끄러운 표면을 가진 구멍인 것을 특징으로 하는 제조방법.
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