KR0157409B1 - 와이퍼용 수력 엉킴성 습식 레이드 기재 시트 - Google Patents

Abstract

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Description

[발명의 명칭]

와이퍼용 수력 엉킴형 습식 성형 기재 시트

[발명의 분야]

본 발명의 분야는 부직 복합 재료, 예를 들면, 산업용 및 다른 용도의 와이퍼로서 사용할 수 있는 목재 펄프 섬유 및 스테이플 섬유의 혼합물을 함유하는 수력 엉킴형(hydroentangled)재료를 포함한다.

[발명의 배경]

용융 블로우 또는 방사 결합된 폴리프로필렌과 같은 부직 재료는 와이퍼로서 사용할 수 있다. 자동차 마감 처리와 같은 특정한 적용에 있어서, 도색 또는 초벌칠을 하기 전에 자동차 마감 처리로부터의 기름, 지문 및 (또는)얼룩을 제거하기 위하여 보통 예를 들면, 이소프로필 알코올/물, n-헵탄, 나프타, 및 C₅내지 C₇지방족 탄화수소와 같은 1종 이상의 휘발성 또는 반 휘발성 용매를 사용하여 와이퍼를 습윤시킨다. 특정한 용매 및(또는)다른 종류의 화학 약품은 예를 들면, 저분자량 폴리올레핀과 같은 몇몇 성분이 닦여진 표면 위로 녹아나오게 하여 그 표면을 도색에 부적합하게 만든다. 다수의 부직 재료는 소수성이고, 습윤성이 되도록 하기 위하여 1종 이상의 계면 활성제로 처리하는 것이 요구된다. 계면 활성제도 또한 닦여진 표면으로 이동되어, 그 표면을 도색 또는 초벌칠에 부적합하게 변화시킬 수 있다.

몇몇 부직 재료는 방상 성향이 낮아서, 미세 전자제품 제조용 청정실과 같이 린트 및 먼지의 발생이 바람직하지 못한 분야에서 와이퍼로서 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 와이퍼들은 상기 용도에서 요구되는 흡수성 및 정화 특성을 갖기 위하여 통상적으로 계면활성제로 처리된다, 계면 활성제 처리는 통상적으로 에를 들면, 금속 이온 함량이 높은 소듐 디옥틸 술포숙시네이트와 같은 음이온성 계면 활성제를 사용하여 수행한다. 이러한 금속 이온은, 충분한 양으로 존재할 경우 금속 산화물 반도체의 전기적 특성에 나쁜 영향을 미칠수 있기 때문에 특별한 문제를 일으킨다.

또한, 특정한 부직 재료는 전하 소산 속도가 느려서, 결과적으로 정전기가 축적된다. 와이퍼 상에 전정기가 축적되면, 예를 들면, 사용자에게 불쾌감을 주고, 가연성 용매의 사용시 위험하고, 민감한 전기 기구를 손상시크는 등의 문제를 일으킨다.

와이핑 용도에 사용하는 부직 재료는 부직 웨브의 원형을 유지하기 위하여 통상적으로 약간의 결합을 요구한다. 열 결합은 흡수에 이용가능한 활성섬유의 함량을 감소시킬 수 있다. 또한, 열 결합시키면 새로 칠한 도료와 같은 부드러운 표면을 긁거나 또는 마모시킬 수 있는 더 단단한 재료가 얻어진다. 화학 결합은 추출가능한 결합제를 사용할 경우 잠재적인 문제를 야기한다.

예를 들어, 카드식으로 결합시킨(bonded carded)웨브 및 기류식(air laid)웨브와 같은 부직 재료가 수력으로 엉키어 밀착 웨브 구조로 만들어져서 와이퍼로 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 재료는 통상적으로 웨브 내의 섬유가 초기의 웨브 형성 과정 중에 단지 한 방향으로만 배향하기 때문에, 단지 한 방향으로만 고강도이다. 즉, 재료는 예를 들어, 기계 방향과 같은 한 방향으로는 고강도이고, 횡단 기계방향으로는 비교적 저강도이다. 이러한 강도의 불균등성은 상기 재료가 약한 방향으로 찢어지기가 더 쉽고, 이러한 재료가 약한 방향에서 최소의 강도 조건을 충조시키기 위해서는 한 방향에 필요한 것 보다 훨신 강해야만 하므로 바람직하지 못하다.

스테이플 섬유 및 목재 펄프 섬유를 함유하는 복합 수력 엉킴형 재료는 통상적으로 스테이플 섬유 웨브 상에 목재 펄프 조직층을 중첩시키고, 두층을 수력으로 엉키게 하여 제조한다. 그 결과 얻어진 수력 엉킴형 재료의 각 면은 일반적으로 재료의 생산 방식 때문에 내마모성 수준에서 다른 면과 현저한 차이를 보인다.

목재 펄프 및 목재 펄프와 스테이플 섬유의 배합물은 와이퍼로서 사용할 수 있는 종이 티슈 및 종이 제품을 제조하기 위하여 가공할 수 있다. 이러한 와이퍼는 바람직한 흡수성, 경제성 및 특정 용매와 화학 약품에 대한 내성을 갖지만, 일반적으로 저강도(특히 습윤시), 저인성(toughness), 저내마모성 및 바람직하지 않은 린트수준을 나타낸다. 또한, 이러한 와이퍼는 시각 및 감촉의 미적 상태에서 불량하다. 예를 들면, 이러한 재료는 전형적으로 약 0.01또는 통상 0.01미만의 두께 지수를 갖는 얇은, 시트와 같은 형상이다. 이러한 재료의 몇가지 물리적 성질, 예를 들면, 강도 및 내마모성은 결합제를 첨가함으로서 증진될 수 있다. 그러나, 결합제는 와이퍼의 단가를 높이고, 닦여진 표면 상에 잔여물을 남길 수 있다.

와이퍼는 또한 직물 재료로부터 제조할 수도 있다. 사용하는 재료에 따라서, 와이퍼는 바람직한 흡수성 및 강도를 가질 수 있지만, 통상적으로 고가이고, 경제성을 고려하면 재사용해야만 한다. 재사용가능한 천은 앞선 사용으로부터 이질적이고, 유해할 수도 있는 물질을 보유하게 될 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. 천연 섬유로부터 제조한 천은 많은 천연 섬유(예를 들면, 면)가 특정 용매로 추출되어, 닦여진 표면 상에 침착될 수 있는 천연 오일(예를 들면, 면실유)을 함유한다는 단점을 갖는다. 폴리에스테르와 같은 인조 섬유로부터 제조한 천은 그 섬유가 습윤성이 되도록 섬유를 계면 활성제로 처리하지 않는 한, 물을 흡수할 수 없다. 계면 활성제의 존재는 상기 지적한 이유로 바람직하지 못하다.

[정의]

본 발명에서 사용하는 정점 하중(Peak Load)이란 용어는 파단시킬 재료를 신장시키는데 있어서 직면하는 하중 또는 힘의 최대량으로 정의한다. 정점 하중은 힘의 단위, 즉 g_f로 표시한다.

본 발명에서 사용하는 정점 흡수 에너지(Peak EA)란 용어는 하중 대 신장(변형력(stress)대 변형(strain))곡선하의 정점 또는 최대 하중점까지의 면적으로 정의한다. 정점 흡수 에너지는 일의 단위, 즉 ㎏·㎜로 표시한다.

본 발명에서 사용하는 전체 흡수 에너지(TEA)란 용어는 하중 대 신장(변형력 대 변형) 곡선 하의 재료의 파단점까지의 전체 면적으로 정의한다. 전체 흡수 에너지는 일의 단위, 즉 ㎏`㎜로 표시한다.

본 발명에서 사용하는 정점 신장율(Peak Percentang Elongation)이란 용어는 재료가 정점 또는 최대 하중점까지 신장된 때의 시료의 상대적인 길이 증가로서 정의한다. 정점 신장율을 재료의 원래 길이의 백분율로서, 즉, [길이 증가/원래 길이]×100으로 표현한다.

본 발명에서 사용하는 전체 신장율(Total Percentang Elongation)이란 용어는 재료가 재료의 파단점까지 신장된 때의 시료의 상대적인 길이 증가로 정의한다. 전체 신장율은 재료의 원래 길이의 백분율로서, 즉 (길이 증가/원래 길이)×100으로 표현한다.

본 발명에서 사용하는 두께 지수(Thickness Index)란 용어는 재료의 두께와 기준 중량의 비로 표시되는 값으로 정의한다(여기에서, 두께는 밀리리터(㎜)로 표시하고, 기준 중량은 g/㎡(gsm)로 표시한다). 예를 들면, 두께 지수는 다음과 같이 나타낼수 있다.

두께 지수=[두께(㎜)/기준 중량(gsm)]

본 발명에서 사용하는 기계 방향(machine direction)이란 용어는 복합 부직재료를 형성하는 동안에 섬유가 침착되는 생성되는 표면의 진행 방향으로 정의한다.

본 발명에서 사용하는 횡단-기계 방향(cross-machine direction)이란 용어는 기계 방향에 수직인 방향으로 정의한다.

본 발명에서 사용하는 등방 강도 지수(Isotropic Strength Index)란 용어는 한 방향(예를 들면, 기계 방향)의 재료의 정점 하중과 그에 수직인 방향(예를 들면, 횡단-기계 방향)의 재료의 정점 하중과의 비로서 표시되는 값으로 정의한다. 이 지수는 통상적으로 기계 방향 정점 하중과 횡단 기계 방향 정점 하중과의 비로서 표현한다. 재료는 특정 방향에서의 정점 하중의 비교가 명시되지 않는 한, 통상적으로 1보다 큰 지수를 갖는다. 1부근의 등방 강도 지수는 재료가 등방성 재료인 것을 나타낸다. 1보다 훨씬 큰 등방 강도 지수는 재료가 이방성 재료인 것을 나타낸다.

본 발명에서 사용하는 스테이플 섬유(staple fiber)란 용어는 약1㎜ 내지 약 24㎜(예를 들면, 약6㎜ 내지 약15㎜)의 근사 평균 길이 및 약0.5 내지 약3데니어(예를 들면, 약0.7 내지 약1.5데니어)의 근사 데니어 굵기를 갖는 천연 또는 합성 섬유를 말한다.

본 발명에서 사용하는 전체 흡수 용량(Total Absorptive Capacity)이란 용어는 액체를 흡수하는 재료의 용량을 말하며, 포화 상태에서 재료에 보유된 액체의 총량을 나타낸다. 전체 흡수 용량은 액체의 흡수로 인한 재료 시료의 중량 증가를 측정함으로써 결정되며, 흡수된 액체 중량을 시료 중량으로 나눈 값(%)으로 표현한다. 즉, 전체 흡수 용량=[(포화 시료 중량-시료 중량)/시료 중량]×100

본 발명에서 사용하는 모프 업 용량(Mop Up Capacity)이란 용어는 와이퍼의 복수 사용을 모방하기 위해 재료를 포화시키고 짜낸 후에 액체를 흡수하는 재료의 능력을 말한다. 모프 업 용량은 포화된 재료로부터 액체를 짜서 제거시킨 후에 재료 내에 남아 있는 액체의 양에 관련된다. 모프 업 용량은 재료 시료의 포화 중량 및 짜낸 후의 중량 차이를 측정하여, 그 양을 건조 시료의 중량으로 나누어 결정된다. 이것은 시료로부터 짜서 제거된 액체의 중량을 건조 시료 중량으로 나눈 퍼센트로 나타낸다. 즉, [(포화 시료 중량-짜낸 후 시료 중량)/건조 시료 중량]×100이다.

[발명의 요약]

본 발명은 무작위적으로 분포되고 서로 수력으로 얽혀 두께 지수가 약 0.008이상이고 등방 강도 지수가 약1.5미만인 밀착 엉킴형 섬유 구조물을 형성하는, 목재 펄프 섬유와 스테이플 섬유의 혼합물로부터 제조한 직물과 유사한 부직 재료를 제공함으로써 상기에 언급한 문제의 해결을 겨냥한다.

본 발명의 재료는 2단계 과정으로 제조한다. 재료를 경사 와이어를 사용하는 통상의 습식 성형 기술에 의하여 형성한다. 이어서, 재료를 약35-약140기압(약500-약2000psi)의 압력 및 약20-약300미터/분의 속도로 통상의 수력 엉킴 기술을 이용하여 엉키게 하여, 열 또는 화학 결합을 이용하지 않고 밀착 웨브 구조물을 형성하였다.

본 발명의 습식 성형된 재료는 목재 펄프 섬유와 스테이플 섬유가 무작위적으로 분산된 혼합물을 함유한다. 전형적인 재료는 약50-약90중량%의 스테이플 섬유 및 약10-약50중량%의 목재 펄르 섬유를 함유한다. 재료는 최대 약100%의 스테이플 섬유를 함유할 수 있다. 본 발명의 직물과 유사한 부직 재료는 약30-약150gsm의 기준 중량을 가진다.

본 발명에서 사용하는 스테이플 섬유는 약0.7-약3범위의 데니어 굵기 및 약5-약18㎜의 평균 길이를 갖는다. 스테이플 섬유는 레이온, 면, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체 및 부텐 공중합체와 같은 폴리올레핀 중의 1종 이상일 수 있다. 경목 펄프와 같은 긴 섬유 목재 펄프 또한 특히 유용한다. 또한 긴 섬유 및 짧은 섬유 목재 펄프의 혼합물도 사용할 수 있다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명에 따라, 강도, 인성, 내마모성, 특정 용매에 대한 내성 및 양호한 시각 및 촉각적 미적 상태를 갖는, 직물과 유사한 복합 부직 재료를 제공한다.

직물과 유사한 부직 재료는 경사형 와이어를 사용하는 통상의 습식 적층 기술에 의해, 미세공성 표면 상에 무작위적으로 분산된 섬유의 층으로 형성되는 목재 펄프 섬유 및 스테이플 섬유의 분산물로부터 제조한다. 대표적인 습식 성형법은 예를 들면, 본 명세서에서 참고로 채택한 오스본(Osbourne)의 미합중국 특허 제2,414,833호에 기재되어 있다.

습식 성형법 장치의 헤드박스 내에서, 섬유 분산물은 예를 들어, 섬유와 물 혼합물 1리터 당 건조 섬유 약2.5g을 함유하는 정도로 희석될 수 있다. 미세공성 표면상에 성형된 후에, 균일한 섬유 층의 농도(consistency)는 물 중 고체 섬유 약10-30중량%일 수 있다. 예를 들면, 상기 농도는 고체 약25중량%일 수 있다. 균일한 섬유 층은 엉킴을 형성하기 위해 다른 표면으로 이동될 수 있다. 예를 들면, 엉킴용 표면은 약35-약100메쉬의 와이어 스크린일 수 있다. 엉킨 재료는 문양 형성을 위하여 또 다른 표면으로 이동될 수 있다. 체의 크기 및(또는)미세공성 문양형성 표면의 텍스쳐를 다양한 시가 및 촉각적 성질을 만들어내기 위하여 변화시킬 수 있다. 천 또는 직물과 유사한 외양 및 느낌을 부여하기 위해 예를 들면, 약14-약35메쉬와 같은 엉성한 체를 사용할 수 있다.

무작위적으로 분산된 섬유의 새로 형성된 층을 수력으로 엉키게 함으로써 부직 재료를 형성한다. 대표적인 수력 엉킴 방법은, 예를 들면, 본 명세서에서 참고로 채택한 에반스(Evans)의 미합중국 특허 제3,485,706호에 기재되어 있다. 예를 들면, 엉킴을 직경 0.01㎝(0.005인치)의 오리피스, 인치당 40개의 구멍 및 1열의 구멍을 가진 스트립을 갖는[허니콤 시스템스 인코포레이티드(Honeycomb Systems Incorporated)]에서 생산되는 분기관을 사용하여 수행할 수 있다. 다른 형태의 분기관도 사용할 수 있다. 습식 성형된 재료를 분당 약20-약30미터의 속도로 스트립 아래로 진행시켜, 약35-약140기압(약500-약2000psi)의 압력에서 액체 제트에 의하여 엉키게 할 수 있다. 더 큰 강도의 재료는 더 느린 속도 및(또는) 더 높은 압력에서 기재 시트를 수력으로 엉키게 함으로서 얻어진다는 것을 발견하게 되었다. 또한 수력 엉킴 장치를 통하여 추가로 통과시켰을 때 강도가 증가되었다.

문향 형성은 엉킨 재료를 예를 들면, 14-약35메쉬와 같은 엉성한 체로 옮기고, 재료를 약14-약70기압(약200-약1000psi)의 압력에서 수력 엉킴 장치 아래로 진행시킴으로써 수행될 수 있다.

수력 엉킴에 의하여 형성된 부직 재료는 예를 들면, 압축 공기, 진공, 열 또는 압력과 같은 통상적인 건조 방법 중 한가지 이상의 방법을 사용하여 건조시킬 수 있다. 부직 재료를 예를 들면, 와이어 체와 같은 미세공성 표면상에서 건조시킬 수 있다. 별법으로, 부직 재료를 통상의 건조 방법에 의하여 결이 없는 표면 상에서 건조시킬 수 있다. 미세공성 표면상에서 건조시킨 재료는 결이 없는 표면 상에서 건조시킨 재료보다 더욱 부드럽고 더 늘어지는(drapeable)성질이 있다. 또한, 미세공성 표면 상에서 건조시킨 재료는 결이 없는 표면상에서 건조시킨 재료보다 낮은 정점 하중을 나타내지만, 더 큰 정점 신장을 가질 것으로 기대할 수 있다.

상기 설명과 관련하여, 오일 및 물 흡수 용량 및 흡수율, 린트 발생(linting), 내마모성, 정전기 소멸, 드레이프 경도(drape stiffness), 나트륨 이온 농도, 추출가능한 물질의 함량, 정점 하중, 정점 흡수 에너지, 전체 흡수 에너지, 정점 신장 및 전체 신장을 측정하기 위하여 몇가지 시험 방법을 사용하였다.

린트 시험은[클리메트 인스트루먼트 캄파니(Climet Instrument Company), 캘리포니아주 레드랜드 소재]로부터 입수 가능한 Climet™입자 계측기 모델 Cl-250을 사용하여 수행하였다. 시험은 기본적으로 INDA표준 시험 160.0-83에 따라서 다음과 같은 변경을 가해 수행하였다. 즉, (1)시료 크기는 15㎝×15㎝(6인치×6인치)이고 (2)배경 계측은 시험된 각각의 개별적인 시료에 대하여 측정하지는 않았다. 이 시험에서는 시료 표본에 구부리는 힘, 비트는 힘 및 분쇄력을 가하는 기계 입자 생성기를 사용하였다. 시료를 기계 방향으로 배열시켜 봉입부에 넣고 분당 약70사이클의 속도에서 10.5㎝(4.2인치)의 거리를 약150°의 각도로 비틀었다. 봉입부를 시간당 약0.056㎥(약20입방 피트)의 속도로 계수기에 입자를 끌어당기는 입자 계측기에 튜브로 연결시킨다. 기구 센서를 통하는 유속은 시간당 0.028㎥(1.0입방 피트)이다. 각각의 계측은 36초가 걸리며, 공기 283㎤(0.01입방 피트)내의 특정한 크기의 입자수를 나타낸다.

그랩(Grab)인장 시험은 폭 약10㎝(4인치) 및 길이 약15㎝(6인치)의 엉킨 재료 시료를 이용해 기본적으로는 연방 시험법 표준(Federal Test Method Standard)NO. 191A의 방법 5100에 따라서 수행하였다. 시료의 양 단부를 6.5㎠(1평방인치)의 고정 표면에 고정시켰다. 시료를[트윙 알베르트(Thwing Albert)]로부터 입수가능한 IntellectⅡ모델 인장 시험 장치 및[유니버샬 테스팅 인스트루먼트(Instron Model 1122 Universal Testing Instrument)]의 Instron모델1122를 사용하여 시험하였는데, 각각은 7.5㎝(3인치)의 죠오 스팬(jaw span) 및 분당 30㎝(12인치)의 크로스헤드 속도를 가진다. 정점 하중, 정점 흡수 에너지, 정점 신장율, 전체 흡수 에너지 및 전체 신장율을 측정하였다.

재료의 전하 소산율은 기본적으로 연방 시험법 표준 제101B호의 방법 4046에 따라서 측정하였다. 시험 결과는 5-1/2인치×3-1/2인치의 직사각형 시료를 사용하여 고전압 시료 홀더를 갖춘[일렉트로/테크 칼리브레이티드(Elctro/Tech™ Calibrated)]정전하 검출기로 얻었다.

재료가 오일을 흡수하는 속도는 다음과 같이 측정하였다. 횡단 기계 방향으로 약300㎜ 및 기계 방향으로 약150㎜의 시료를 SAE 20W/50 모터 오일을 포함하는 오링 배스의 액체 표면 상에 편평하게 놓았다. 스톱워치를 사용하여 시료가 완전히 습윤되는데, 즉, 시료의 표면적의 99%가 완전히 포화되는데 요구되는 시간을 기록하였다. 재료의 비흡수 흔적은 완전한 습윤 상태의 정의에서는 허용되지 않지만, 개별적인 비흡수 섬유는 허용된다. 재료가 물을 흡수하는 속도를 오일 대신에 증류수를 사용하는 것을 제외하고 오일에 대하여 사용하는 방법과 동일한 방법으로 측정하였다.

재료의 오일 흡수 용량을 다음과 같이 측정하였다.[브리티쉬 페이퍼 앤드 보오드 인더스트리 페더레이션(British Paper and Board Industry Federation), 영국 런던 소재]로부터 입수가능한 15㎝×30㎝의 건조한 표준 펠트를 SAE 20W/50 모터 오일을 함유하는 오일 배스 내에 24시간 이상 동안 침액시켰다. 10㎝×10㎝재료 시료의 중량을 0.01g단위까지 측정하였다, 이어서, 시료를 완전히 포화될 때까지(1분 이상)펠트의 조각 위로 오일 배스에 침액시켰다. 펠트 및 시료를 수거하여 시료에서 오일이 떨어지는 것이 완결될 때(즉, 시료가 단일한 전체색 또는 외양을 나타낼 때)까지 배스 위에 매달아 두었다. 오일을 배출시킨 후의 시료의 중량을 0.01g단위까지 달고, 전체 흡수 용량을 계산하였다.

재료의 모프 업 용량은 전체 흡수 용량 시험에 사용한 시료를 사용하여 포화된 시료를 반으로 접은 다음, 다시 반으로 접음으로써 측정하였다. 이어서, 시료의 양편 가장자리를 엄지와 검지 사이에 잡고, 가능한 많이 비틀어 시료로부터 오일을 짜내었다. 시료를 비트는 동안 오일이 배출되도록 하였다. 비틀린 시료로부터 더 이상 오일이 떨어지지 않을 때에 시료를 풀렀다. 시료를 0.01g단위까지 중량을 달고 모프 업 용량을 결정하였다.

물을 흡수하고 닦아내는 재료의 용량을 오일 대신에 증류수를 사용하는 것을 제외하고는 오일에 대하여 이용한 방법과 동일한 방법으로 측정하였다.

드레이프 경도 측정은 [셜리 디벨롭멘트 리미티드(Shirley Developments Limited), 영국 맨체스터 소재]으로부터 입수가능한 셜리 경도 시험기를 사용하여 수행하였다. 시험 결과를 시료 크기가 2.5㎝×20㎝(1인치×8인치)인 시료를 길이가 더 긴 방향으로 시함한 것을 제외하고는 기본적으로 ASTM 표준 테스트 D1388에 의하여 얻었다.

이소프로필 알코올, 1,1,1-트리클로로에탄 및 증류수 내에서 추출가능한 물질 함량 및 나트륨 이온의 농도를 다음의 방법에 의하여 결정하였다. 약2g의 중량의 와이퍼시료 두 개를 석슬렛(soxhlet)추출 장치를 사용하여 용매 200㎖중에서 4시간 동안 환류시켰다. 용매를 증발 건조시키고, 증발 전후의 용기의 중량 차이를 측정함으로써 추출가능한 물질의 함량(%)을 계산하였다. 추출가능한 물질의 함량(%)은 출발 재료의 중량 퍼센트로서 나타내었다. 시료 내 나트륨의 양은 물로 추출가능한 물질의 시험 후에, 석슬렛 추출 장치로부터 얻은 물 중 나트륨 이온의 농도를 측정함으로서 결정하였다. 퍼킨-엘머(Perkin-Elmer)모델380원자 홉광계를 사용하여 물 중 나트륨 이온 농도를 측정하였다.

재료의 내마모성은 기본적으로 영구 표준 시험법 5690:1979에 따라서 다음과 같이 변경시켜 측정하였다. (1)사용한 마모 기계는 마르틴달 웨어 상표인 마모 시험기 모델 No.103으로 [아히바-마티스(Ahiba-Mathis), 노스 캐롤라이나 샤알롯 소재]에서 입수가능하였다. (2)시료를 0.09기압(1.3psi)또는 9킬로파스칼(KPa)의 압력하에서 100사이클로 마모시켰다. (3)3.8㎝(1.5인치)직경의 연마제를 90㎝×10㎝×0.125(±0.01)㎝(36인치×4인치×0.050(±0.005)인치)의 유리 섬유 강화 실리콘 고무 조각의 절단품으로 81A 듀로미터(Durometer), 81±9쇼어(Shore)A의 표면 강도를 갖고 있으며[코넥티컷 하드 러버(Connecticut Hard Rubber)]의 분점인 [플라이트 인슐레이션 인코포레이티드(Flight Insulation Incorporated), 조오지아주 마리에타 소재]에서 입수가능하다. (4)시료의 표면 보풀생성(섬유 로프팅), 필링(pilling), 로핑(roping) 또는 구멍의 존재 여부를 조사하였다.

시료를 시각적 스케일로 비교하여 1 내지 5의 마모 등급을 정하였는데, 1은 눈에 보이는 마모가 미미하거나 전혀 나타나지 않는 경우이고, 5는 시료를 관통하는 구멍이 나타나는 경우를 지시한다.

[실시예 1]

그레이드 레귤라(Grade Regular)상표로서 [웨이어호이저 캄파니(Weyerhauser Company)]로부터 입수가능한 경목 펄프 약20중량% 및 권축되지 않은 폴리에스테르 스테이플 섬유(1.5데니어×12㎜)약 50중량% 혼합물을 약0.5중량%고체의 농도로 분산시킨 다음, 표준 94×100메쉬 플라스틱 스크린 상에서 약75gsm의 핸트시트로 제조하였다.

허니콤 시스템스 인코포레이티드로부터 입수가능한 분기관을 이용하여 상기 핸드시트를 엉키게 하였다. 이 핸드시트를 표준 100×92메쉬 스테인레스 강철 와이어로 이동시켰다. 분기관을 스테인레스 강철 와이어 체 상에 거의 2/1인치 지점에 배치시켰다. 분기관은 0.005인치 직경 오리피스, 인치 당 40개의 구멍 및 1열의 구멍을 갖는 스트립을 포함하였다. 원추형 구멍이 와이어 방향으로 분기하도록 하면서 상기 스트립을 분기관 내로 삽입시켰다. 핸드시트를 약20m/분의 속도로 진행시켜 엉킴을 수행하였다.

핸드시트를 시트의 한면에는 14,28,42,56,84 및 98기압(200,400,600,800,1200 및 1400psi)의 압력에서, 시트의 반대편 면에는 84 및 98기압(1200 및 1400psi)의 압력을 가하면서 엉키게 하였다. 엉킴에 사용한 물의 유속은 0.4216㎥/시간/㎝(1.054㎥/시간/인치)(스트립)이었다. 엉켜진 시트를 주변 온도에서 공기 건조시켰다. 건조된 재료의 기준 중량은 약70gsm이었다.

폭 약10㎝(4인치)의 엉킨 재료의 시료를 트윙 알베르트로부터 입수가능한 인텔렉트 Ⅱ인장 시험 장치 및 유니버살 테스팅 인스트루먼트로부터 입수가능한 인스트론 모델 1122를 사용하여 시험하였다. 상기 장치들은 각각 3인치 길이의 죠오스팬 및 약 30㎝/분(약12인치/분)의 크로스헤드 속도를 갖는다. 기계방향 및 횡단-기계 방향에 대한 건조 시료의 정점 하중, 정점 흡수 에너지, 정점 신장율, 전체 흡수 에너지 및 전체 신장율의 값을 표1에 기재하였다. 또한, 습윤 시료에 대한 유사한 데이터를 단지 기계 방향에 대하여 수집하여, 표1에 함께 기재하였다.

[실시예 2]

그레이드 레귤라 상표로서 웨이어호이저 캄파니로부터 입수가능한 경목 펄프 약20중량% 및 권축되지 않은 폴리에스테르 스테이플 섬유(1.5데니어×12㎜)약 40중량% 및 권축되지 않은 레이온 스테이플 섬유(1.5 데니어×12㎜) 약40중량%의 혼합물을 분산시킨 다음, 표준 94×100메쉬 플라스틱 스크린 상에서 약75gsm의 핸트시트로 제조하였다.

상기 핸드시트를 시트의 한면에는 42,63,84 및 105기압(600,900,1200 및 1500psi)의 압력 및 시트의 반대면에는 84 및 105기압(1200 및 1500psi)의 압력을 가하면서 표준 100×92메쉬 스테인레스 강철 와이어상에 실시예 1의 장치 및 방법을 사용하여 엉키게 하였다. 엉킴에 사용한 물의 유속은 0.323㎥/시간/㎝(0.808㎥/시간/인치)(스트립)이었다. 엉켜진 시트를 주변 온도에서 공기 건조시켰다. 건조된 재료의 기준 중량은 약73gsm이었다.

폭 약10㎝(4인치)의 엉킨 재료의 시료를 실시예 1의 기구와 방법을 사용하여 시험하였다. 건조 시료의 기계 방향 및 횡단-기계 방향에 대한 정점 하중, 정점 흡수 에너지, 정점 신장율, 전체 흡수 에너지 및 전체 신장률의 값을 표2에 기재하였다.

[실시예 3]

그레이드 레귤라 상표로서 웨이어호이저 캄파니로부터 입수가능한 경목 펄프 약18.5중량%, 권축되지 않은 폴리에스테르 스테이플 섬유(1.5데니어×12㎜)약 78.5중량% 및 폴리비닐 알코올 결합제 섬유 약3중량%의 혼합물을 분산시킨 다음, 약60gsm으로 미세공성 표면상에 연속적으로 형성시켰다. 연속형 경사 와이어제지기를 이용하여 웨브를 형성시켰다. 이 웨브를 일련의 증기 가열 캔(can)상에서 건조시켰다. 폴리비닐 알코올은 타래감기(reeling)와 취급을 용이하게 하기 위하여 첨가하였다.

건조 웨브를 다시 습윤시킨 후, 표준 100×92메쉬 스테인레스 강철 와이어상에 시트의 각 면에 126기압(1800psi)의 압력을 가하면서 6회 통과시켜서 실시예 1의 장치 및 방법을 사용하여 엉키게 하였다. 엉킴에 사용한 물의 유속은 0.816㎥/시간/㎝(2.04㎥/시간/인치)(스트립)이었다. 엉켜진 시트를 주변 온도에서 공기 건조시켰다. 건조된 재료의 기준 중량은 약53gsm이었다.

폭 약10㎝(4인치)의 엉킨 재료의 시료를 실시예 1의 장치 및 방법을 사용하여 시험하였다. 건조 시료의 기계 방향 및 횡단 기계 방향에 대한 정점 하중, 정점 흡수 에너지, 정점 신장률, 전체 흡수 에너지 및 전체 신장률의 값을 표3에 기재하였다.

[실시예 4]

그레이드 레귤라 상표로서 웨이어호이저 캄파니로부터 입수가능한 경목 펄프 약19중량%, 권축되지 않은 폴리에스테르 스테이플 섬유(1.5데니어×12㎜)약 39중량%, 권축되지 않은 레이온 스테이플 섬유(1.5데니어×12㎜)약 39중량% 및 폴리비닐 알코올 결합제 섬유 약3중량%의 혼합물을 분산시킨 다음, 약60gsm으로 미세공성 표면상에 연속적으로 형성시켰다. 연속형 경사 와이어 제지기를 이용하여 웨브를 형성시켰다. 이 웨브를 일련의 증기 가열 캔상에서 건조시켰다. 폴리비닐 알코올은 타래감기와 취급을 용이하게 하기 위하여 첨가하였다.

건조 웨브를 예비 습윤시킨 다음, 표준 100×92메쉬 스테인레스 강철 와이어상에서 실시예1의 장치 및 방법을 사용하여 엉키게 하였다. 14,28 및 42기압(200,400 및 600psi)의 압력에서 한면을 예비습윤시켰다. 이 면의 엉큼은 56,70 및 84기압(800,1000 및 1200psi)의 압력에서 및 105기압(1500psi)에서 3회 통과시킴으로써 수행하였다. 재료의 다른 면은 105기압(1500psi)에서 3회 통과시킴으로써 엉키게 하였다. 엉킨 시트를 주변 온도에서 공기 건조시켰다. 건조된 재료의 기준 중량은 약53gsm이었다.

폭 약10㎝(4인치)의 건조되고 엉킨 재료의 시료를 7.5㎝(3인치)죠오 스팬 및 약25㎝/분(10인치/분)의 크로스헤드 속도를 갖는 인텔렉트Ⅱ인장 시험 장치를 사용하여 시험하였다. 건조 시료의 기계 방향 및 횡단-기계 방향에 대한 정점 하중, 정점 흡수 에너지 및 정점 변형의 값을 표4에 기재하였다. 또한 습윤 시료에 대한 유사한 결과를 표4에 기재하였다.

표5에는 비교 목적을 위하여, 실시예2의 엉킨 재료, 실시예4의 엉킨 재료 및 엉키지 않은 재료, 및 와이퍼용으로 사용할 수 있는 상업적으로 시판되는 2종의 재료에 대한 두께 지수, 등방 강도 지수, 마모 시험 결과 및 드레이프 경도 시험 결과를 기재하였다. 와이퍼A는 손타라(Sontara)상표로서(등급 8005)[이.아이.듀폰디 네모아 앤드 캄파니(E.I.Dupont De Nemours and Company)]에서 입수 가능한 수력 엉킴형 부직 재료이다. 와이퍼B는 목재 펄프 웨브를 스테이플 섬유 웨브상에 놓은 다음, 웨브를 수력으로 엉키게 함으로서 형성된 목재 펄프/스테이플 섬유 배합물로 제조된 것이다. 와이퍼B는 모헤어 블루(Mohair Blue)상표로서 프랑스에서 [마우리(Mawry), 프랑스 낭트 소재] 및 [소다베(Sodave), 프랑스 앙제 소재]로 부터 입수가능하다. 또한 표5에는 상기에 설명된 재료의 두께 지수 및 등방 강도 지수를 기재하였다.

표5에 나타낸 것과 같이, 실시예2 및 4의 수력 엉킴형 재료는 실시예 4의 엉키지 않은 재료, 와이퍼A 및 와이퍼B보다 더 큰 두께 지수를 갖는다. 실시예2 및 실시예4의 재료는 와이퍼A 및 B보다 더 작은 등방 강도 지수를 갖는다.

표6은 실시예4의 재료의 오일 및 물에 대한 흡수 속도, 전체 흡수 용량 및 모프 업 용량에 대한 시험 결과를 제공한다. 실시예4의 재료는 오일 및 물에 대한 전체 흡수 용량 및 모프 업 용량에 있어 와이퍼B에 대한 값보다 뚜렷하게 큰 값을 갖는다.

표7,8 및 9는 본 발명의 재료 및 유럽에서 상업적으로 입수가능한 각종 다른 와이퍼에 대한 시험 결과를 제공한다. 와이퍼CW1은 용융블로운 폴리프로필렌 직물로 되어 있다. 와이퍼CW2는 방사결합 폴리프로필렌/용융블로운 폴리프로필렌/방사결합 폴리프로필렌의 적층물로 되어 있다. 미라클 와이프스(MIRACLE WIPES)상표로 입수가능한 와이퍼는 수력 엉킴형 스테이플 및 셀룰로오스 섬유로 제조된 것이다. 클린 룸 와이퍼스(CLEAN ROOM WIPERS)상표로 입수가능한 와이퍼는 습식 성형된 스테이플 및 셀룰로오스 섬유로 제조된 것이다. 듀륵스(DURX)상표로서 입수가능한 와이퍼는 수력 엉킴형 스테이플 및 셀룰로오스 섬유로 되어 있다. 랩스(LABX)상표로서 입수가능한 와이퍼는 습식 성형된 스테이플 및 셀룰로오스 섬유로 되어 있다. 텍스와이프(TEXWIPE)상표로서 입수가능한 와이퍼는 100%면 직조 직물로 되어 있다. 마이크론와이프(MICRONWIPE)상표로서 입수가능한 와이퍼는 수력 엉킴형 스테이플 및 셀풀로오스 섬유로 되어 있다. 텍스본드(TEXBOND)상표로서 입수가능한 와이퍼는 방사 결합된 나일론 직물로 되어 있다. 테크니클로드(TECHNI-CLOHTH)상표로서 입수가능한 와이퍼는 수력 엉킴형 스테이플 및 셀룰로오스 섬유로 되어 있다.

비교 목적을 위하여 표7에는, 실시예2의 재료 및 상기 언급한 몇종류의 와이퍼에 대한 추출가능한 물질 시험 및 나트륨 이온 시험 결과를 기재하였다. 또한, 표7에는 실시예2에 따라 제조한 2종의 재료에 대한 결과를 나타내었다. 재료H는 약80중량%의 레이온 스테이플 섬유 및 약20중량%의 목재 펄프를 함유하였다. 재료F는 약80중량%의 폴리에스테르 스테이플 섬유 및 약20중량%의 목재펄프를 함유하였다. 표8에는 실시예2의 재료, 와이퍼A 및 상기한 몇종류의 와이퍼에 대한 전하 소산 시험의 결과를 지재하였다. 표9에는 실시예2의 재료, 실시예4의 엉킨 재료 및 엉키지 않은 재료, 와이퍼A 및 상기 언급한 몇종의 와이퍼에 대한 Climet™린트 시험의 결과를 기재하였다.

표7에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 재료는 많은 다른 시판 와이퍼에 비해 양호한 추출가능한 물질 농도를 가진다. 표8에 나타낸 것과 같이, 정전방지 처리를 전혀 하지않은 본 발명의 재료가 많은 다른 시판 와이퍼에 비견할만한 정전하 소멸을 보인다. 표9에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 재료는 비교적 낮은 린트 수준을 나타내며, 많은 시판 와이퍼에 비해 양호하다.

이와 같이, 본 발명은 기존의 와이퍼와 관련된 문제점을 해소시키는 와이퍼를 제공한다는 것이 자명하다. 본 발명은 세부적인 실시 태양과 관련하여 설명되기는 하지만, 기재된 실시 태양은 예시를 위한 것으로서 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 당업계의 숙련자는 본 발명의 핵심 및 범위를 벗어나지 않으면서 많은 변형을 시도할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (15)

10 내지 50중량%의 목재 펄프 섬유 및 50 내지 90중량%의 스테이플 섬유로 이루어지며, 30 내지 150gsm의 기준 중량 및 0.008이상의 두께 지수를 갖는 수력 엉킴형 밀착 섬유 구조물.

10 내지 50중량%의 목재 펄프 섬유 및 50 내지 90중량%의 스테이플 섬유로 이루어지며, 30 내지 150gsm의 기준 중량 및 1.5미만의 등방 강도 지수를 갖는 수력 엉킴형 밀착 섬유 구조물.

0 내지 50중량%의 목재 펄프 섬유 및 50 내지 100중량%의 스테이플 섬유로 이루어지며, 30 내지 150gsm의 기준 중량 및 0.008이상의 두께 지수를 갖는 수력 엉킴형 밀착 섬유 구조물.

0 내지 50중량%의 목재 펄프 섬유 및 50 내지 90중량%의 스테이플 섬유로 이루어지며, 30 내지 150gsm의 기준 중량 및 1.5미만의 등방 강도 지수를 갖는 수력 엉킴형 밀착 섬유 구조물.

제1항에 있어서, 상기 스테이플 섬유가 0.7 내지 3범위의 데니어 굵기 및 5 내지 18㎜의 평균 길이를 갖는 것인 구조물.

제1항에 있어서, 상기 스테이플 섬유가 레이온, 면, 폴리에스테르, 폴리올레핀 및 폴리아미드 중의 1종 이상으로 이루어진 것인 구조물.

제1항에 있어서, 재료가 300%이상의 오일 흡수 용량을 갖는 것인 구조물.

제1항에 있어서, 재료가 375%이상의 물 흡수 용량을 갖는 것인 구조물.

제1항에 있어서, 재료가 133ppm 이하의 나트륨 이온 함량을 갖는 것인 구조물.

10 내지 50중량%의 목재 펄프 섬유 및 50 내지 90중량%의 스테이플 섬유로 이루어지며, 30 내지 150gsm의 기준 중량, 0.008이상의 두께 지수 및 375%이상의 물 흡수 용량을 갖는 수력 엉킴형 밀착 섬유 구조물.

10 내지 50중량%의 목재 펄프 섬유 및 50 내지 90중량%의 스테이플 섬유로 이루어지며, 30 내지 150gsm의 기준 중량, 1.5미만의 등방 강도 지수 및 300%이상의 오일 흡수 용량을 갖는 수력 엉킴형 밀착 섬유 구조물.

0 내지 50중량%의 목재 펄프 섬유 및 50 내지 100중량%의 스테이플 섬유로 이루어지며, 30 내지 150gsm의 기준 중량 및 0.008이상의 두께 지수 및 375%이상의 물 흡수 용량을 갖는 수력 엉킴형 밀착 섬유 구조물.

0 내지 50중량%의 목재 펄프 섬유 및 50 내지 100중량%의 스테이플 섬유로 이루어지며, 30 내지 150gsm의 기준 중량, 1.5미만의 등방 강도 지수 및 300%이상의 오일 흡수 용량을 갖는 수력 엉킴형 밀착 섬유 구조물.

제10항에 있어서, 상기 스테이플 섬유가 0.7 내지 3범위의 데니어 굵기 및 5 내지 18㎜의 평균 길이를 갖는 것인 구조물.

제10항에 있어서, 상기 스테이플 섬유가 레이온, 면, 폴리에스테르, 폴리올레핀 및 폴리아미드 중의 1종 이상으로 이루어진 것인 구조물.