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KR100987710B1 - 고강성 부직포 및 그의 제조방법 - Google Patents

고강성 부직포 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR100987710B1 KR1020090079932A KR20090079932A KR100987710B1 KR 100987710 B1 KR100987710 B1 KR 100987710B1 KR 1020090079932 A KR1020090079932 A KR 1020090079932A KR 20090079932 A KR20090079932 A KR 20090079932A KR 100987710 B1 KR100987710 B1 KR 100987710B1
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Abstract

본 발명은 고강성 부직포 및 그의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 저융점 합성섬유, 수축방지용 천연섬유 및 점착용 시스코어형 복합섬유의 단섬유를 혼합하고 니들펀칭하여 형성된 웹적층물의 일면 또는 양면에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말을 도포한 후 열처리하여 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말의 일부가 용융되어 웹적층물에 함침되고 일부는 웹적층물에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)층을 형성한 고강성 부직포를 제조하는 것에 그 특징이 있다.

Description

고강성 부직포 및 그의 제조방법{The high rigid nonwoven fabrics and the manufacturing methods thereof}
본 발명은 고강성 부직포 및 그의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 저융점 합성섬유, 수축방지용 천연섬유 및 점착용 시스코어형 복합섬유의 단섬유를 혼합하고 니들펀칭하여 형성된 웹적층물의 일면 또는 양면에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말을 도포한 후 열처리하여 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말의 일부가 용융되어 웹적층물에 함침되고 일부는 웹적층물에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)층을 형성한 고강성 부직포 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 부직포를 제조하는 방법으로는 합성섬유, 저융점 섬유와 고융점 섬유 또는 융점이 서로 다른 폴리머가 시스코어형 또는 병렬형으로 복합된 섬유 등의 단섬유를 개섬하여 혼합물을 생성한 후 이를 바로 또는 저장수단에 저장한 다음에 상기 공급된 혼합물을 카딩수단으로 공급하고, 카딩수단에서는 공급된 저융점 섬유와 고융점 섬유의 혼합물을 개섬하는 동시에 소정의 두께를 갖는 웹으로 만든 후,상기 카딩수단에서 만들어진 웹을 이송수단에 의해 이송하여 웹적층수단에 의해 웹을 적층시키고 적층된 웹을 예열 및 융착하는 열처리공정을 통하여 부직포를 제조하는 등의 방법이 있다.
이러한 부직포들은 단열성, 흡음성 등이 우수하고 석면이나 유리섬유와는 달리 재사용이 가능하고 환경친화적이어서 그 용도가 건축 내외장재, 자동차용 보드, 침구류 등으로 점차 확산되고 있는 추세이다. (대한민국 공개특허 제2001-0107120호, 제2001-0107121호 등)
하지만 상기와 같이 제조된 부직포는 단열성, 흡음성 등은 우수하지만 가로, 세로 방향의 치수변화 및 인장강도가 부족하다는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제2006-0111330호는 다층건물의 층간 소음의 감쇠를 위하여 층간바닥에 설치하는 단일 또는 복수개의 적층부로 이루어진 복합구조의 방음판넬에 관한 것으로, 각종 섬유부직포, 유리섬유부직포, 락울부직포, 직물, 마대용직포의 일면 또는 양면을 무기수지 또는 유기수지로 도포하여 코팅하거나, 무기 또는 유기수지에 부직포를 함침 도는 침지하여 코팅제조하고, 상기 제조된 부직포패드를 사용하여 방음판넬의 다수개의 적층부 중 적어도 하나 이상의 적층부를 구성한 방음판넬이 공지되어 있는바, 소재의 특성상 흡음성이 부족하거나, 가로, 세로 방향의 치수변화 및 인장강도가 부족할 뿐만아니라, 폐기물 재활용이 어려워 환경오염의 문제가 있어 부적합하다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 단열성이 우수하면서 가로, 세로 방향의 치수변화가 일어나지 않으며 인장강도가 현저히 상승된 부직포의 제조방법 및 그 부직포를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은 합성섬유 단섬유를 혼합하여 형성된 웹적층물을 가압하여 일정한 두께를 형성하도록 한 부직포에 있어서, 저융점 합성섬유, 수축방지용 천연섬유 및 점착용 시스코어형 복합섬유의 단섬유를 혼합하고 니들펀칭하여 형성된 웹적층물을 가압하여 일정한 두께를 형성한 웹적층물의 일면 또는 양면에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말을 도포하여 층을 형성시킨 후 열처리하여 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말의 일부가 용융되어 웹적층물에 함침되고, 일부는 웹적층물에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)층을 형성한 것을 특징으로 하는 고강성 부직포에 의하여 달성되며,
이러한 본 발명의 부직포는 그 제조방법에 있어서, 저융점 합성섬유, 수축방지용 천연섬유 및 점착용 시스코어형 복합섬유의 단섬유를 일정하게 개면하는 개면공정과; 상기 개면된 단섬유를 일정한 두께로 웹을 적층하는 웹적층공정과; 상기 웹적층공정에 의해 만들어진 웹적층물을 일정한 폭과 두께가 되도록 성형하는 성형공정과; 상기 성형공정에 의해 압착된 웹적층물을 결속시키는 펀칭공정과; 상기 펀칭공정에 의해 결속된 웹적층물을 고열로 가열된 로울러를 통과시키면서 가압 및 가열하는 열처리공정과; 상기 열처리공정을 수행한 웹적층물의 변형을 방지하는 냉각공정과; 상기 냉각공정을 수행한 웹적층물의 일면 또는 양면에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말을 도포하는 도포공정과; 상기 웹적층물과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말을 접합시키는 후열처리공정과; 상기 후열처리공정을 수행하면 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말의 일부가 용융되어 웹적층물에 함침되고 일부는 웹적층물에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)층을 형성한 것을 가압하여 일정한 두께를 형성하도록 한 후, 냉각공정 순으로 제조되는 것을 특징으로 하는 부직포의 제조방법에 의하여 구현된다.
이와 같은 본 발명의 부직포는 저융점 합성섬유, 수축방지용 천연섬유 및 점착용 시스코어형 복합섬유의 단섬유를 혼합하여 형성된 웹적층물의 일면 또는 양면에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말을 도포한 후 열처리하여 제조함으로써 종래 부직포가 가지고 있던 장점인 단열성을 그대로 유지하면서 가로, 세로 방향의 치수변화가 일어나지 않으며, 인장강도가 현저히 상승되는 이점 등이 있다.
이하 본 발명을 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부도면 도 1은 본 발명의 기술이 적용된 고강성 부직포의 구조를 보여주는 단면도로서, 이에 따르면 본 발명의 고강성 부직포(1)는 저융점 합성섬유, 수축방지용 천연섬유 및 점착용 시스코어형 복합섬유의 단섬유를 혼합하여 형성된 웹적층물을 고온에서 가압하여 일정한 두께를 형성한 웹적층물(2)의 일면 또는 양면에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말을 도포하여 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말층을 형성시킨 후, 열처리하여 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말의 일부가 용융되어 웹적층물에 함침되어 단섬유들의 열융착을 보다 견고하게 하고, 일부는 웹적층물에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)층(3)을 형성시키도록 한 구조이다.
상기 저융점 합성섬유는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계, 폴리아미드계, 폴리에스테르계 등의 섬유중에서 1종 이상으로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다. 한편 상기 수축방지용 천연섬유는 케나프(kenaf), 황마, 아마, 양마, 코코넛 등의 섬유중에서 1종 이상으로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하며, 천연섬유를 사용하는 이유는 제품의 형태를 유지하면서 수축을 방지하기 위함이다.
상기 웹적층물(2)은 저융점 합성섬유가 20 ~ 70 중량%, 수축방지용 천연섬유가 20 ~ 70 중량%, 점착용 시스코어형 복합섬유가 10 ~ 60 중량% 로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이때 저융점 합성섬유의 사용량이 20 중량% 미만이면 인장강도가 저하되며, 그 사용량이 70 중량%를 초과하여 사용하게 되면 점착용 시스코어형 복합섬유의 사용량이 상대적으로 적어지게 되어 점착력이 떨어지거나, 수축현상이 일어나는 등의 문제가 있다.
한편 수축방지용 천연섬유의 사용량이 20 중량%미만이면 수축현상이 발생되며 70 중량%를 초과하여 사용하게 되면 인장강도가 높아지고, 수축현상 발생을 방지할 수 있으나, 점착용 시스코어형 복합섬유의 사용량이 상대적으로 적어지게 되어 점착력이 약해지는 문제가 있다.
그리고 점착용 시스코어형 복합섬유의 사용량이 10 중량%미만이면 형태유지 즉 섬유와 섬유사이의 점착력이 약해지는 문제가 있으며, 점착용 시스코어형 복합섬유가 60 중량%를 초과하여 사용하게 되면 인장강도가 떨어지고 수축현상이 발생될 뿐만 아니라 상대적으로 고가이므로 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
한편 상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말은 입경이 30 ~ 80 메쉬인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 입경이 30메쉬 미만이면 열처리공정시 너무 빨리 녹게 되어 원하는 효과를 얻기에 부족하며, 입경이 80메쉬를 초과하게 되면 용융이 잘 일어나지 않는 등 웹적층물과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말층의 함침 깊이와 점착력에 영향을 주게 된다.
상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말층을 형성시키고, 후열처리공정을 수행시킨 후, 냉각공정에서 로울러를 이용하여 가압하여, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)층(3)을 포함한 고강성 부직포(1)의 전체 두께가 0.5 ~ 2.5mm가 되도록 형성시킨다.
상기와 같은 본 발명의 고강성 부직포(1)를 제조하는 방법은 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 저융점 합성섬유, 수축방지용 천연섬유 및 점착용 시스코어형 복합섬유의 단섬유를 일정하게 개면하는 개면공정(S100)을 수행 후 상기 개면된 단섬유를 일정한 두께로 웹을 적층하는 웹적층공정(S200)을 수행한다.
한편 상기 웹적층공정(S200)에 의해 만들어진 웹적층물(2)을 일정한 폭과 두께가 되도록 성형하는 성형공정(S300)을 수행하며, 상기 성형공정(S300)에 의해 압착된 웹적층물(2)을 결속시키는 니들펀칭공정(S400)을 수행한다.
상기 니들펀칭공정(S400)은 위에서 아래로 1차 니들펀칭(S410)을 한 후 아래에서 위 방향으로 2차 니들펀칭(S420)을 한다. 상기 니들펀칭공정(S400)에 의해 결 속된 웹적층물(2)을 저융점 섬유와 고융점 섬유 융점의 사이의 온도로 가열된 로울러를 통과시키면서 가압 및 가열하는 열처리공정(S500)을 수행한다.
상기에서 수축방지용 천연섬유는 제품의 형태유지와 수축을 방지하며, 저융점 합성섬유는 융점이 낮아, 예를 들면 합성섬유의 융점보다 높은 온도에서 열처리하는 경우, 저융점 합성섬유가 70 ~ 80% 정도 녹은상태에 가깝게 되어 수축가공이 가능하게 되며, 점착용 시스코어형 복합섬유는 섬유자체에 고융점과 저융점 섬유가 혼합형성된 것으로, 예를 들면 중간부분은 고융점의 폴리에스터 섬유이며, 바깥부분은 고융점 섬유대비 저융점을 갖는 폴리에틸렌 등의 올레핀계 섬유로 형성되어 있으므로, 열처리시 외부수지는 녹아서 저융점 합성섬유, 수축방지용 천연섬유와 함께 점착, 결속되어 웹을 형성하게 된다.
상기 열처리공정(S500)을 수행한 웹적층물(2)의 변형을 방지하는 냉각공정(S600)을 수행한 웹적층물(2)의 일면 또는 양면에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말을 도포하는 도포공정(S700)을 수행하며, 상기 도포공정(S700)에 의해 도포되는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말의 사용량은 20g/m2 ~ 150g/m2 범위가 되도록 한다. 이때, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말의 사용량이 20g/m2미만이거나, 150g/m2 를 초과하는 경우에는 목적하는 가로, 세로 방향의 치수안정성, 인장강도 및 제품의 두께 측면 등의 물성에서 부족한 측면이 발생하거나, 수지를 처리하는 공정이 길어지는 등의 문제가 있다.
상기와 같이 웹적층물과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말층을 형성한 후, 이를 연화시키는 후열처리공정(S800)을 수행하며, 이때 후열처리공정(S800)의 온도는 150 ~ 250℃ 범위 정도에서 수행하며, 상기 열처리공정(S800)을 실시하는 이유는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말의 일부가 용융되어 웹적층물에 함침되고, 일부는 웹적층물 위에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)층을 형성시키기 위함이다.
상기 후열처리공정(S800) 실시 후, 가열된 웹적층물과 연화된 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말을 가압하면서 냉각시키는 후냉각공정(S900)의 순으로 제조한다. 상기 후냉각공정(S900) 수행하면 웹적층물(2)에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말에 의해 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)층(3)을 형성하며, 상기 웹적층물과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)층에 의해 형성되는 부직포의 전체 두께가 0.5 ~ 2.5mm가 되도록 압축하여 형성시킨다.
이와 같은 본 발명의 고강성 부직포(1)는 저융점 합성섬유, 수축방지용 천연섬유 및 점착용 시스코어형 복합섬유의 단섬유를 혼합하여 형성된 웹적층물의 일면 또는 양면에 고밀도 합성수지분말을 도포한 후 열처리하여 제조함으로써, 종래 부직포가 가지고 있던 장점인 단열성, 흡음성 등을 그대로 유지하면서 가로, 세로 방향의 치수변화가 일어나지 않으며 인장강도가 현저히 상승되는 이점 등이 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통해 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1]
저융점 합성섬유로는 융점이 170℃인 폴리프로필렌섬유, 수축방지용 천연섬유로는 케나프(Kenaf), 점착용 시스코어형 복합섬유로는 LMF FIBER(상품명, 큐피스 제(한국))를 사용하였다. 폴리프로필렌섬유 40중량%, 케나프 40중량%, LMF FIBER 20중량%를 평균길이 약5cm 정도로 단섬유화 하여, 오프닝(opening), 믹싱(mixing) 및 카딩(carding)하여 얻은 웹을 적층(laying)하고 1, 2차 펀칭을 수행하여 섬유들을 결속시키고 예열한 후, 230℃에서 용융열처리하면서 롤러를 통과시켜 각 섬유들을 열접착시키고, 이를 냉각하였다.
다음으로 1차 열처리된 부직포에 평균입경이 50메쉬인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말을 일면에 100g/m2 의 양으로 도포한 후, 200~230℃의 온도에서 후열처리 냉각롤러를 통해 두께 1.5mm인 고강도 부직포를 제조하였다.
이를 ASTM D638법에 의거하여 인장강도를 시험한 결과 20㎏f/㎟ 이었다.
[실시예 2~5, 비교예 1~3]
이하, 각 섬유의 사용량과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말의 사용조건을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제조하여, 인장강도를 시험하여 그 결과를 [표1]에 나타내었으며, 비교예들의 제품은 본 발명 실시예들의 제품에 비해 인장강도가 매우 떨어지는 것을 확인 할 수 있었다.
구분 단섬유(중량%) HDPE 부직포
두께(mm)		 인장강도
(㎏f/㎟)
PP섬유 케나프 LMF 입경
(메쉬)		 사용량
(g/m2)
실시예2 30 30 40 50 100 2.0 19
실시예3 30 50 20 50 100 2.0 18
실시예4 50 25 25 50 80 2.0 22
실시예5 40 40 20 50 50 2.5 20
비교예1 50 40 10 50 10 2.0 15
비교예2 45 50 5 50 100 2.0 성형불량
비교예3 40 40 20 - - 2.0 12
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 고강성 부직포의 구조를 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명인 고강성 부직포의 제조방법을 보여주는 공정도.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
2 : 웹적층물 3 : 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)층

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
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  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 폴리올레핀, 폴리아미드 및 폴리에스테르 중에서 선택된 1 종 이상의 저융점 합성섬유 20 ~ 70 중량%, 케나프, 황마, 아마, 양마 및 코코넛 중에서 선택된 1 종 이상의 수축방지용 천연섬유 20 ~ 70 중량%, 및 저융점의 초성분과 고융점의 심성분으로 이루어진 점착용 시스코어형 복합섬유 10 ~ 60 중량%의 단섬유를 혼합하여 일정하게 개면하는 개면공정과;
    상기 개면된 단섬유를 일정한 두께로 웹을 적층하는 웹적층공정과;
    상기 웹적층공정에 의해 만들어진 웹적층물을 일정한 폭과 두께가 되도록 성형하는 성형공정과;
    상기 성형공정에 의해 압착된 웹적층물을 결속시키기 위하여 위에서 아래로 1차 니들펀칭(S410)을 한 후 아래에서 위 방향으로 2차 니들펀칭(S420)을 하는 니들펀칭공정(S400)과;
    상기 니들펀칭공정(S400)에 의해 결속된 웹적층물을 상기 합성섬유 및 시스코어형 복합섬유의 저융점 초성분의 융점보다 높고 상기 천연섬유 및 시스코어형 복합섬유의 고융점 심성분의 융점보다 낮은 온도로 가열된 로울러를 통과시키면서 가압 및 가열하는 열처리공정(S500)과;
    상기 열처리공정(S500)을 수행한 웹적층물의 변형을 방지하는 냉각공정(S600)과;
    상기 냉각공정(S600)을 수행한 웹적층물의 일면 또는 양면에 평균입경이 30 ~ 80 메쉬인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말을 20g/m2 ~ 150g/m2 도포하는 도포공정(S700)과;
    상기 웹적층물 위에 도포된 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말층을 150℃ ~ 250℃에서 열처리하여 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말층의 일부는 용융되어 웹적층물에 함침되고 일부는 웹적층물의 상부에 적층된 채로 연화시키는 후열처리공정(S800)과;
    상기 후열처리공정(S800)에 의해 웹적층물의 상부에 적층되어 연화된 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 분말층을 가압 및 냉각하여, 웹적층물(2) 상부에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)층(3)을 형성하도록 하는 후냉각공정(S900);을 포함하여 이루어지는 고강도 부직포의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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