KR101874733B1

KR101874733B1 - 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포의 제조방법

Info

Publication number: KR101874733B1
Application number: KR1020170007018A
Authority: KR
Inventors: 김규창; 김대희; 윤영일; 이주용
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2037-01-16

Abstract

본 발명은 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포의 제조방법에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포는 폴리올레핀계 랜덤공중합체 A성분과 폴리올레핀계 단독중합체 B성분으로 이루어지며, 상기 A성분과 B성분이 압출기에서 블렌딩되고, 용융방사된 필라멘트(filament)의 융해열이 1 내지 20J/g로, 이로 형성된 섬유집합체의 부피밀도가 100 내지 160kg/㎥이며, 100% 신장 후 회복측정 시험시 60 내지 95%의 신축회복률(%)을 갖는 신축성이 확보된 장섬유 스펀본드 부직포임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포 및 그 제조방법은 특정한 폴리올레핀계 원료를 모노 방사를 통하여 부직포를 생산함으로 신축 회복율이 우수하면서도 권부현상을 억제하여 생산성이 우수하여 상업적 생산이 가능하고 촉감 또한 우수하게 되는 부직포 및 그 제조방법을 제공하여 상기한 종래의 문제를 해결한다.

Description

신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포의 제조방법{The method for manufacturing nonwoven fabric having an improved strechable property and productivity}

본 발명은 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 폴리올레핀계 원료를 모노(mono) 방사 블렌딩(Blending)법 및 특정한 스펀본드 공법을 사용하여 신축 회복율과 생산성을 함께 개선한 부직포의 제조방법에 관한 것이다.

고령화 사회로 접어듦에 따라 성인용 기저귀 시장 및 그 수요가 증대되고 있는데, 병원에서 사용되는 성인용 기저귀뿐만 아니라 일상생활에서 1회용으로 쓰고 버릴 수 있는 위생제에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있을 뿐만 아니라 제품의 품질, 예컨데 신체의 움직임에 맞추어 신축되어야 하는 신축성은 물론 피부와 접촉시 부드럽고 소프트한 촉감의 개선도 지속적으로 요구되고 있다.

지금까지는 상기한 부직포의 특성 발현을 위해 주로 바이코 공정(Bico process)의 이성분 방사법을 통한 심초형(Sheath/Core type) 신축 부직포 개발이 주로 진행되었다. 이러한 이성분 방사법을 이용하여 섬유 심부에는 탄성 원료를 적용하고 초부에는 일반 폴리프로필렌 원료를 각각 적용함으로써 방사성 및 열압착 공정시 부직포 웹의 권부성을 개선하려는 연구가 진행되고 있으나, 이러한 바이코 공정은 라인의 설비 제약성, 심초형 비율에 따른 방사성 미흡 및 생산성이 낮은 문제점이 있다. 이러한 방법은 예를 들어, 대한민국 특허출원번호 제2006-7020180호, 대한민국 특허출원번호 제2008-7005380호, 대한민국 특허출원번호 제2006-7021642호, 대한민국 특허출원번호 제2011-0076899호, 대한민국 특허출원번호 제2011-0039494호, 대한민국 특허출원번호 제2010-0096307호 등이 있다.

또한, 특허공개번호 제2009-0128481호는 신장성 섬유와 신축성 섬유를 혼합 적층하여, 연화 또는 용융에 의한 자기 융착에 의해 고정되는 잠재 신축성 부직포 시트에 대해 기어 연신 가공을 수행함으로서 신축성 부여하는 방법을 개시하고 있으며, 동 제2007-7014056호는 열가소성 스티렌 블록 공중합체로부터 가교결합 탄성 필름층을 형성, 연신한 후 스트레치-본디드 라미네이트 방식으로 1개 이상의 부직 웹에 결합시킴으로서 부직포에 신축성을 부여하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 기술의 경우 일축 방향에 대해서만 연신이 가능하고, 또한 라미네이트 방식의 경우 다른 소재와의 접착 특성을 부여하기 위해 접착제 처리를 해야만 하기 때문에 가공처리 공정이 복잡하고, 제조비용이 상승하는 단점이 있다.

그래서, 상기 문제점 때문에, 탄성 물성을 발현하는 방법에 있어 설비 상이 아닌 적절한 탄성 원료를 도입한 탄성 물성 발현 방법에 대한 연구도 되어 왔는데, 예를 들어, 대한민국 특허공개번호 제2005-0088361호는 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 함유하는 폴리머를 스펀본딩함으로서 신축성 섬유를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 폴리우레탄 수지의 경우 특유의 냄새가 있고, 시간이 경과함에 따라 황변 현상이 발생하는 문제점이 있어 실용적이지 못하였다.

또한, 부직포의 피부에 대한 접촉감을 개선하기 위한 방법 또한 다양하게 연구되어 왔는데, 예를 들어 대한민국 공개특허 제2007-0085091호에서는 에틸렌-옥텐계열 탄성 중합체와 열가소성 폴리에틸렌(PE)계 코폴리머 혹은 폴리프로필렌(PP)를 원료를 사용하여 이성분 복합 방사기술을 이용한 비점착성 감촉을 갖는 섬유 및 웹을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 방법에 사용한 탄성 원료의 경우 고온에서 높은 점성도 및 용융 탄력성으로 인해 생산시 방사 노즐 상의 압력이 증가하여 장기간 지속 생산시 생산성 저하와 같은 제반 문제점이 발생하고, 또한 원료 가격적인 측면에 있어서도 비싸 상업성이 떨어진다는 단점이 있다. 더욱이, 상기 에틸렌-옥텐계열의 탄성 중합체의 경우에 있어서는 일회용 위생제품 적용에 있어서, 사용자의 소변이나 배변시 늘어난 하중, 즉 낮은 외부 하중에 의해서 변형이 커서, 착용시 늘어짐이 발생하는 등 사용자의 착용감 혹은 피트성이 떨어진다는 단점이 있다. 또 다른 예로 탄성 섬유의 점착성 및 피부에 대한 터치감을 개선하는데 있어서, 대민민국 특허공개번호 제2008-0033505호에서의 지방산 아미드 화합물을 개시하고 있으며 여기서는 부직포의 표면 마찰계수 조절을 통하여 유연성을 향상시키고자 하였으나, 상기 방법은 섬유 및 부직포에 슬립성을 부여하여 위생제의 구성 성분인 부직포 및 섬유의 표면 미끄럼성을 증가시켜서 피부와의 촉감은 개선되었으나, 원천적으로 필요로 하는 신축 회복성을 증가시키지 못하였다. 그래서 종래에서는 중심부의 탄성함량을 증가시켜 부직포의 신축 회복성을 증가시키는 연구를 하고 있지만, 중심부의 탄성 함량 증가는 방사성 및 작업성의 저하를 가져오기 때문에 높은 신축성을 가진 탄성 중합체 섬유의 산업적인 생산은 불가능하게 만들고 있다. 또 다른 예로, 대한민국 공개특허공보 제2010-0080625호에 따르면, 프로필렌계 엘라스토머 중합체를 이용한 부직물을 개시하고 있는데, 상기 특허의 경우 30중량%의 에루카미드(Erucamide) 및 70중량%의 프로필렌계 엘라스토머 중합체를 사용하여 탄성 원료의 점착성 감촉을 낮추고자 시도하고 있다. 그러나, 상기 기술에 있어서도, 높은 슬립제인 에루카미드 높은 함량에 따른 탄성 원료함량을 높일 수 없기 때문에, 탄성 물성인 우수한 신축성을 발현할 수 없다는 문제가 있다.

상기와 같이 종래에 신축 회복성을 증가시키기 위해서 단지 섬유 중심부로의 탄성물질의 함량을 증가만 할 수밖에 없는 방법으로는, 탄성 물질이 가지는 높은 점성도와 용융 탄력성으로 인해 계속해서 연속적인 탄성 중합체 섬유의 고속 방사를 불가능하게 하여 작업성을 저하하게 될뿐만아니라, 촉감 및 생산성에 악영향을 미치는 등의 제반 문제점이 제기되고 있다.

따라서 본 발명자 등은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 특정 중합체의 블렌드를 모노 방사하면서 스펀본드 적층 층 설계를 통해 부직포 웹의 열압착 권부성을 개선하여 상업적 생산이 가능할뿐만아니라 신축성과 촉감이 우수한 부직포를 제공하는 것을 가능하게 하여 본 발명을 완성하게 되었다.

특허문헌 1:

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 실정을 감안하여 된 것으로서, 본 발명의 주요 목적은 폴리올레핀계 원료를 모노(mono) 방사를 통하여 부직포를 생산하더라도 신축 회복율과 생산성이 우수하여 상업적 생산이 가능하고 촉감 또한 우수하게 되는 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 부직포를 우수한 생산성으로 보다 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.

본 발명자 등은 상기한 종래의 문제점을 인식하여 이를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 특정한 중합체의 블렌드 후 모노 방사와 스펀본드 적층 층(layer) 설계를 통해 부직포 웹의 열압착 권부성을 개선하여 신축성이 우수하면서 상업 생산이 가능한 신축 부직포 및 그의 제조공정을 밝혀내어 상기한 본 발명의 목적을 달성할 수 있었다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포는;

폴리올레핀계 랜덤공중합체 A성분과 폴리올레핀계 단독중합체 B성분으로 이루어지며, 상기 A성분과 B성분이 압출기에서 블렌딩되고, 용융방사된 필라멘트(filament)의 융해열이 1 내지 20J/g로, 이로 형성된 섬유집합체의 부피밀도가 100 내지 160kg/㎥이며, 100% 신장 후 회복측정 시험시 60 내지 95%의 신축회복률(%)을 갖는 신축성이 확보된 장섬유 스펀본드 부직포임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 A성분은 용융지수(MI, Meltflow index)가 35 내지 55g/10min이고, 밀도는 0.830 내지 0.930g/㎤며, 융점은 45 내지 110℃로, 융해열은 1 내지 40J/g인 폴리올레핀계 랜덤 공중합체이고, 상기 B성분은 용융지수(MI)가 20 내지 35g/10min이고, 밀도가 0.850 내지 0.950g/cc며, 융점은 160 내지 170℃로, 융해열은 41 내지 99J/g인 폴리올레핀계 단독 중합체인 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 A성분인 폴리올레핀계 랜덤공중합체 구성비율은 에틸렌 또는 비-프로필렌 α-올레핀으로부터 유도된 에틸렌 함량이 4 내지 13 중량%를 포함하는 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 B성분인 폴리올레핀계 단독 중합체는 폴리프로필렌임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 블렌딩 섬유는 폴리올레핀계 랜덤공중합체의 MI가 40 내지 50g/10min인 것을 사용하고, 폴리올레핀계 단독중합체는 MI가 25 내지 35g/10min인 것으로 두 중합체 간의 MI이 차가 5 내지 25g/min인 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 블렌딩 섬유의 비율은 섬유의 전체 중량 기준으로, A성분/B성분 비율 범위가 90/10 내지 50/50으로 된 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 B성분은 에루카마이드(Erucamide) 슬립제를 1 내지 9중량% 포함하는 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 100% 신장 후 회복측정 시험을 사용하여 측정하였을 때 MD 방향에 대한 탄성계수가 0.1 내지 2.0 kg/㎟인 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 섬유 직경이 10 내지 40㎛인 것임을 특징으로 한다.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포의 제조방법은;

a) 용융지수(MI, Meltflow index)가 40 내지 50g/10min이고, 밀도는 0.830 내지 0.930g/㎤며, 융점은 45 내지 110℃로, 융해열은 1 내지 40J/g인 폴리올레핀계 랜덤공중합체를 A성분으로 하여 해당 압출기로 공급하는 단계:

b) 용융지수(MI)가 30 내지 40g/10min이고, 밀도가 0.850 내지 0.950g/cc며, 융점은 160 내지 170℃로, 융해열은 41 내지 99J/g인 폴리올레핀계 단독 중합체를 B성분으로 하여 A성분과 동일 압출기로 공급하는 단계:

c) 압출기로부터 용융된 A 및 B성분을 블렌딩 압출하여 다수의 섬유를 형성하는 단계:

d) 상기 섬유를 적정한 온도로 퀀칭(Quenching)하는 단계:

e) 상기 퀸칭된 섬유를 연신하는 단계:

f) 상기 섬유를 특수 형상 표면 벨트 상에서 웹으로 형성하는 단계:

g) 상기 웹을 열압착으로 형태 안정성을 부여하는 단계:

h) 인-라인 드라이어(In-line Dryer) 처리를 통해 표면특성을 개선하는 단계: 및

i) 상기 웹을 일정 권취 속도로 권취하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 블렌딩 섬유의 비율은 섬유의 전체 중량 기준으로, A성분/B성분 비율 범위가 90/10 내지 50/50으로 된 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 퀀칭 온도는 10 내지 18℃로 함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 열압착은 패턴된 롤에 의해 엠보싱 결합으로 함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 열압착은 한쪽 면은 접착면적이 10 내지 20%을 가지는 엠보스 롤(Emboss roll)이고, 다른 한쪽 면은 표면이 매끄러운 스위밍 롤(Swimming roll)로 구성된 결합 캘랜더를 사용하여, 80℃ 내지 120℃의 온도에서 수행함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 일정 권취 속도는 엠보스 롤의 회전에 비하여 80 내지 99%의 비율로 낮게 함을 특징으로 한다.

상기한 또 다른 목적을 달성하기 위한 신축성 스펀본드 부직포 적층체는 상기 본 발명의 구성에 따른 신축성이 확보된 스펀본드 부직포를 포함함을 특징으로 한다.

상기한 또 다른 목적을 달성하기 위한 섬유제품은 상기 본 발명의 구성에 따른 신축성 스펀본드 부직포 적층체를 신축 부재에 이용하여 이루어지는 것임을 특징으로 한다.

상기한 또 다른 목적을 달성하기 위한 위생용 제품은 상기 본 발명의 구성에 따른 신축성 스펀본드 부직포 적층체를 신축 부재로 이용하여 탑시트(Topsheet), 백시트(Backsheet), 사이더게더(Sidegather), 웨이스트밴드(Waistband), 사이드패널(Sidepanel)로 사용하여 이루어지는 것임을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포 및 그 제조방법은 특정한 폴리올레핀계 원료를 모노 방사를 통하여 부직포를 생산함으로 신축 회복율이 우수하면서도 권부현상을 억제하여 생산성이 우수하여 상업적 생산이 가능하고 촉감 또한 우수하게 되는 부직포 및 그 제조방법을 제공하여 상기한 종래의 문제를 해결한다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명하지만, 본 발명이 이하의 실시형태에 한정되는 것이 아니며 그 요지의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다. 또한, 상세한 설명에서는 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시형태를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명에서 사용된 "부직포"라는 용어는 편직 또는 직조 이외에 수단에 의해 형성되며 섬유 또는 필라멘트의 일부 또는 전부 사이에 결합을 함유하는 섬유 또는 필라멘트의 웹을 의미하며, 이러한 결합은 예를 들어 엉킴과 같은 열적, 접착적 또는 기계적 수단에 의해 형성될 수 있다. 통상적인 부직은 스펀본드, 멜트블로운, 카딩, 웨트레잉 및 에어레잉 공정에 의해 형성된다.

본 발명에서 사용된 용어인, "권부성"은 부착되는 특성을 의미하기 위한 것으로, "엠보싱 롤 권부현상"이라 함은 부직포 생산 시 엠보싱 롤에 부착되는 현상으로, 그 정도를 확인하여 부착되는 정도인 권부성을 상, 중, 하로 표기할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포는 폴리올레핀계 랜덤공중합체 A성분과 폴리올레핀계 단독중합체 B성분으로 이루어 지며, 상기 A성분과 B성분이 압출기에서 블렌딩되고, 용융방사된 필라멘트(filament)의 융해열이 1 내지 20J/g로, 이로 형성된 섬유집합체의 부피밀도가 100 내지 160kg/㎥이며, 100% 신장 후 회복측정 시험시 60 내지 95%의 신축회복률(%)을 갖는 신축성이 확보된 장섬유 스펀본드 부직포로, 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 A성분은 용융지수(MI, Meltflow index)가 35 내지 55g/10min이고, 밀도는 0.830 내지 0.930g/㎤며, 융점은 45 내지 110로, 융해열은 1 내지 40J/g인 폴리올레핀계 랜덤 공중합체이고, 상기 B성분은 용융지수(MI)가 20 내지 35g/10min이고, 밀도가 0.850 내지 0.950g/cc며, 융점은 160 내지 170로, 융해열은 41 내지 99J/g인 폴리올레핀계 단독 중합체로 될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 A성분인 폴리올레핀계 랜덤공중합체 구성비율은 에틸렌 또는 비-프로필렌 α-올레핀으로부터 유도된 에틸렌 함량이 4 내지 13 중량%를 포함하는 것이고, 상기 B성분인 폴리올레핀계 단독 중합체는 폴리프로필렌이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 블렌딩 섬유는 폴리올레핀계 랜덤공중합체의 MI가 40 내지 50g/10min인 것을 사용하고, 폴리올레핀계 단독중합체는 MI가 25 내지 35g/10min인 것으로 두 중합체 간의 MI이 차가 5 내지 25g/min인 것을 사용할 수 있고, 이때 상기 블렌딩 섬유의 비율은 섬유의 전체 중량 기준으로, A성분/B성분 비율 범위가 90/10 내지 50/50으로 된 것이 바람직하고, 더욱 바람직하기로는 80/20 내지 55/45이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 B성분은 에루카마이드(Erucamide)와 같은 슬립제를 1 내지 9중량% 포함할 수 있다. 이러한 성분을 포함하에 의해 촉감의 개선에 도움을 줄 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 부직포는 100% 신장 후 회복측정 시험을 사용하여 측정하였을 때 MD 방향에 대한 탄성계수가 0.1 내지 2.0 kg/㎟인 것이 바람직하고, 또한 이때 섬유 직경의 10 내지 40㎛인 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포의 제조방법은, a) 용융지수(MI, Meltflow index)가 40 내지 50g/10min이고, 밀도는 0.830 내지 0.930g/㎤며, 융점은 45 내지 110℃로, 융해열은 1 내지 40J/g인 폴리올레핀계 랜덤공중합체를 A성분으로 하여 해당 압출기로 공급하는 단계: b) 용융지수(MI)가 30 내지 40g/10min이고, 밀도가 0.850 내지 0.950g/cc며, 융점은 160 내지 170℃로, 융해열은 41 내지 99J/g인 폴리올레핀계 단독 중합체를 B성분으로 하여 A성분과 동일 압출기로 공급하는 단계: c) 압출기로부터 용융된 A 및 B성분을 블렌딩 압출하여 다수의 섬유를 형성하는 단계: d) 상기 섬유를 적정한 온도로 퀀칭(Quenching)하는 단계: e) 상기 퀸칭된 섬유를 연신하는 단계: f) 상기 섬유를 특수 형상 표면 벨트 상에서 웹으로 형성하는 단계: g) 상기 웹을 열압착으로 형태 안정성을 부여하는 단계: h) 인-라인 드라이어(In-line Dryer) 처리를 통해 표면특성을 개선하는 단계: 및 i) 상기 웹을 일정 권취 속도로 권취하는 단계로 구성될 수 있다.

상기한 본 발명에 따른 신축성 부직포의 제조방법에 대해 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 상기한 특성을 갖는 중합체 A성분과 임의로 중합체 B성분은 동일 압출기로 공급된다. 용융된 성분 중합체는 동일 압출기 중합체 도관을 거쳐, 스핀빔으로 이송된다. 이성분 필라멘트를 방사하기 위한 방사구의 형태는 당업계의 숙련자에게 공지되어 있으며, 따라서 본 발명에서는 상세히 기재하지 않는다. 이후 공정라인 방사노즐로부터 연장된 필라멘트의 커튼에 인접하게 방사된 필라멘트는 벌집 모양의 냉각 챔버를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 고화된다.

본 발명의 냉각 챔버부 온도는 낮게 관리할 필요가 있다. 그 이유는 온도가 일정 수준이상이 되면 냉각부 챔버 내에 필라멘트가 달라붙어 연속적인 시트 생산을 방해하고, 또한 연신이 충분히 되지 않아 물성이 크게 저하되기 때문이다. 따라서, 상기 챔버부의 온도는 10 내지 20℃, 바람직하게는 12 내지 18℃이며 가장 바람직하게는 14 내지 16℃이다.

상기 방사 노즐에서 토출된 필라멘트는 냉각 챔버 냉각 공기의 경우 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어벨트 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신되고 분리성이 좋은 다공성 특수 컨베이어 벨트 상에 일정한 중량으로 적층이 되어 웹이 형성된다. 본 발명에 있어서, 복합 스펀본드 장섬유 부직포는 기초 중량이 10 내지 100g/㎡이고, 섬유 직경이 10 내지 40㎛로 하는 것이 특히 바람직하다.

이렇게 적층된 부직포는 역학적 특성 및 형태안정성을 부여하기 위하여 열적으로 결합된다. 다시 말하면, 열칼렌더 롤을 통하여 열과 압력을 부여받아서 열점착되고 시트화된다. 이때 칼렌더 롤의 구성은 접착면적을 한정하는 것은 아니지만, 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10 내지 20%을 가지는 엠보스 롤 면으로, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 롤로 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 롤의 온도가 일정 수준 이상이 되면 시트가 가열 롤에 열융착되어 시트생산이 불가능하며, 또한 온도가 너무 낮게 되면 시트의 물성이 저하되게 된다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 롤의 열적 온도는 80 내지 120℃가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 90 내지 110℃이다.

또한, 과도한 롤의 압력은 소프트한 시트가 롤에 융착되게 하기 때문에 일정 수준 이하로 관리할 필요가 있다.

상기와 같이 열접착된 후 부직포를 취입하기 위한 와인더를 이용하여 권취한다. 이 경우 B 중합체의 특성에 의해서 부직포의 연신성이 증가하여 부직포를 열접착하는 엠보스 롤의 속도보다 와인더의 권취 속도가 빠르게 하는 일반적인 와인딩 방법으로 권취 시 폭 수축이 일어나게 되어 와인딩이 불균일하게 이루어지므로 바람직하지 않게 된다. 따라서, 와인더의 권취 속도를 엠보스 롤 회전속도에 비하여 바람직하게는 80 내지 99%, 보다 바람직하게는 85 내지 97%, 가장 바람직하게는 87 내지 95%의 비율로 와인딩 속도를 낮추어야 한다.

본 발명에서 사용된 원료는 탄성 공중합체는 특히 Exxonmobil사에서 230℃에서 용융지수(MI)가 48g/10min이고, 밀도가 0.860 내지 0.870인 프로필렌계 엘라스토머 중합체이다.

이때, 장섬유 부직포의 층(Layer) 적층구조는 스펀본드 단일 층이 이상이 될 수 있으며, 스펀본드/스펀본드 2층 이상이 바람직하며, 스펀본드/스펀본드/스펀본드 3층 이상이 가장 바람직하다. 부직포 적층 구조 설계를 통해 촉감, 피트성, 신축 회복성 개선 및 다공질의 연속 벨트 및 열 칼렌더 롤에 점착이 되어 생산이 이루어지지 않는 단점을 개선할 수 있다

상기와 같이 제조된 신축성이 확보된 스펀본드 부직포는 신축성 스펀본드 부직포 적층체로 제조될 수 있고, 이러한 부직포 적층체를 신축 부재로 위생용 제품의 탑시트(Topsheet), 백시트(Backsheet), 사이더게더(Sidegather), 웨이스트밴드(Waistband), 사이드패널(Sidepanel)로 유용하게 이용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예로보다 자세히 설명하지만 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

A성분은 엑손모빌사 프로필렌계 엘라스토머 중합체(Vistamaxx)의 용융지수는 230℃에서 48g/10min이고, 밀도가 0.865g/cc를 사용하며, B성분은 LG사의 용융지수는 230℃에서 MI 34 g/10min, 밀도 0.900 g/cc인 폴리프로필렌 단독 중합체를 사용하였다.

상기 블렌딩 방적라인의 A성분/B성분 비율은 중량비가 총 섬유의 75/25로 하여, 스펀본드/스펀본드/스펀본드 3층의 구조로 적층하였다. 엠보스 롤 온도는 120℃이며 80N/mm의 압력으로 열점착하여 기초 중량이 60gsm인 부직포를 제작한 후 권취하였다.

상기 섬유로 형성된 부직포 시트에 대하여 100% 신장에서 신축회복률을 측정하였으며, 또한 부직포의 촉감을 평가해 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 2

실시예 1과 비교시 A성분/B성분 비율은 중량비가 총 섬유의 85/15, 95/5, 85/15로 하여 각각의 스펀본드/스펀본드/스펀본드 3층의 구조로 적층후 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

실시예 3

실시예 1과 비교시 A성분/B성분 비율은 중량비가 총 섬유의 65/35, 55/45, 65/35로 하여 각각의 스펀본드/스펀본드/스펀본드 3층의 구조로 적층후 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 1

실시예 1과 비교시 A성분/B성분 비율은 중량비가 총 섬유의 75/25, 75/25로 하여 각각의 스펀본드/스펀본드 2층의 구조로 적층후 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

비교예 2

실시예 1과 비교시 A성분/B성분 비율은 중량비가 총 섬유의 95/5, 95/5로 하여 각각의 스펀본드/스펀본드 2층의 구조로 적층후 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제작하였다.

실험예

신축회복률(%) 및 탄성계수(kg/㎟) 측정 시험:

ASTM D882법에 의거하여, 샘플을 공기압으로 활성화된 라인-접촉 그립 사이에 적하하였다. 압력을 조정하여 미끄러짐을 방지하였다(통상적으로 50 내지 100 psi). 크로스헤드 속도를 500mm/min으로 설정하였다. 크로스헤드를 100％ 변형률까지 연신시키고, 동일한 크로스헤드 속도에서 0％ 변형률로 복귀시켰다. 신축 회복력은 하기 수학식 1에 따라 정의되었다.

탄성계수는 신축회복률 측정과 같은 시험조건으로 실시하며, 하기 Hook´s Law 수학식 2에 따라 측정할 수 있다.

모든 경우에, 샘플은 신선하거나 오래되지 않도록 하여 측정하였다.

[수학식 1]

신축회복률(%) = (Le - Lf)/(Le - Li) X 100

여기서, Le = 시료 100% 연신시 길이, Lf = 100% 연신후 시료 길이, Li = 시료 연신전 길이임.

[수학식 2]

탄성계수 (E)는 Hook´s Law의 응력(σ)과 변형률(ε)의 관계로부터 산출할 수 있으며 관계식은 하기와 같다.

여기서, 단위면적(A)과 단위면적에 가해지는 힘(F)의 관계인 응력(σ)과, 시료 초기 길이(L)과 연신후 시료 변형 길이(△L)로 부터 변형률(ε)관계가 성립한다.

σ =

, ε =

부피 밀도(kg/㎥):

부피밀도는 부직포 중량을 부직포 두께로 나눠 산출하며, 중량과 두께는 각각 WSP 130.1(05)와 WSP 120.6(09) 의거하여 측정하였다.

촉감:

상기 스펀본딩된 부직포의 촉감에 대해서 30명의 시험자에 의해 평가되었다. 이 평가를 이하의 기준에 의해서행하였다.

A: 시험자 30명 중 27명 이상이 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고한 경우.

B: 시험자 30명 중 26명 내지 21명이 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고한 경우.

C: 시험자 30명 중 20명 내지 15명이 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고한 경우.

D: 시험자 30명 중 14명 내지 9명이 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고한 경우.

구분	원료		적층구조에 따른 블렌딩 비율			중량 (g/m²)	신축회복률 (%)	촉감
구분	A성분	B성분	1층	2층	3층	중량 (g/m²)	신축회복률 (%)	촉감
실시예 1	Vistamaxx	Polypropylene	75/25	75/25	75/25	60	85	B
실시예 2	Vistamaxx	Polypropylene	85/15	95/5	85/15	60	94	C
실시예 3	Vistamaxx	Polypropylene	65/35	55/45	65/35	60	72	A
비교예 1	Vistamaxx	Polypropylene	75/25	75/25	-	60	80	B
비교예 2	Vistamaxx	Polypropylene	95/5	95/5	-	60	-	-

상기 본 발명의 상세한 설명에서는 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시형태에 대해 기술하였지만, 그 내용은 상기 실시형태에 기술된 내용에만 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

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폴리올레핀계 랜덤 공중합체 A성분과 폴리올레핀계 단독 공중합체 B성분을 압출기에서 블렌딩하여 용융방사한 후, 방사된 필라멘트를 퀀칭(Quenching)하여 연신하고, 이를 특수 형상 표면벨트 상에서 웹으로 형성한 다음, 상기 웹을 열압착으로 형태 안정성을 부여하고 인라인 드라이어를 통해 표면 특성을 개선하여 권취해주되,
상기 A성분은 밀도는 0.830 내지 0.930 g/cm³, 융점은 45 내지 110℃, 융해열은 1 내지 40J/g 인 것을 사용하고, 상기 B성분은 밀도는 0.850 내지 0.950 g/cm³, 융점은 160 내지 170℃, 융해열은 41 내지 99J/g 인 것을 사용하며,
상기 A성분의 용융지수(MI, Meltflow index)는 40 내지 50g/10min 이고 B성분의 용융지수는 30 내지 40g/10min로서 두 성분의 용융지수 차이는 5 내지 25g/10min이어야하며,
방사된 필라멘트의 융해열은 1 내지 20J/g 이 되어야하고,
섬유집합체의 부피밀도는 100 내지 160kg/m³이 되고, 100% 신장후 회복측정 시험 시 60 내지 95%의 신축 회복율(%)이 되어야하며,
상기 A성분의 구성비율은 에틸렌 또는 비-프로필렌 α-올레핀으로부터 유도된 에틸렌 함량이 4 내지 13 중량%를 포함하고, B성분은 에루카마이드(Erucamide) 슬립제를 1 내지 9중량% 포함하며,
상기 블렌딩 섬유의 비율은 섬유의 전체 중량 기준으로, A성분/B성분 비율 범위가 90/10 내지 50/50으로 되며,
방사된 필라멘트의 직경은 10 내지 40㎛이고, 상기 웹은 스펀본드 부직포만이 3층으로 적층된 것임을 특징으로 하는 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포의 제조방법.
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제10항에 있어서, 상기 퀀칭 온도는 10 내지 18℃로 함을 특징으로 하는 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 열압착은 패턴된 롤에 의해 엠보싱 결합으로 함을 특징으로 하는 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 열압착은 한쪽 면은 접착면적이 10 내지 20%을 가지는 엠보스 롤(Emboss roll)이고, 다른 한쪽 면은 표면이 매끄러운 스위밍 롤(Swimming roll)로 구성된 결합 캘랜더를 사용하여, 80℃ 내지 120℃의 온도에서 수행함을 특징으로 하는 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 일정 권취 속도는 엠보스 롤의 회전에 비하여 80 내지 99%의 비율로 낮게 함을 특징으로 하는 신축 회복율과 생산성이 개선된 부직포의 제조방법.
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