KR100807313B1

KR100807313B1 - 장섬유 극세 고밀도 부직포 및 그것을 함유하는 인공피혁과그 제조 방법

Info

Publication number: KR100807313B1
Application number: KR1020060082826A
Authority: KR
Inventors: 조형제; 이순근
Original assignee: 주식회사 백산린텍스
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-02-28

Abstract

스펀본드, 니들펀칭 및 스펀레이스 복합공정에 의해 제조하는 장섬유 극세 고밀도 부직포 및 그것을 함유하는 인공피혁과 그 제조 방법에 관한 것으로, 해도사 필라멘트를 복합방사하여 스펀본드 20-50g/m²중량의 웹을 형성하는 단계, 상기 웹에 열을 가하지 않고 표면처리(cold calendering)하는 단계 및 부직포를 구성하는 섬유배열이 임의배열구조를 갖도록 요구 중량으로 적층하여 니들펀칭 및 수류결합하는 단계에 의해 제조되는 구성을 마련한다. 특히, 부직포를 형성하는 필라멘트의 해성분은 생분해 기능을 갖는 섬유형성 고분자로 스펀본드 웹 결합공정 중 수류결합(spunlace)에 의해 부직포 표면의 해도형 필라멘트의 분섬율이 5-70%의 범위 내에 있다.

상기와 같은 장섬유 극세 고밀도 부직포 및 그것을 함유하는 인공피혁과 그 제조 방법을 이용하는 것에 의해, 기계방향(MD) 및 횡방향(CD)의 섬유배열이 등방성으로 MD/CD의 강도비가 1/1인 품질이 우수한 부직포를 제공할 수 있다.

해도형 극세사, 스펀본드, 니들펀칭, 스펀레이스, 극세 장섬유 부직포,

Description

장섬유 극세 고밀도 부직포 및 그것을 함유하는 인공피혁과 그 제조 방법{High density nonwovens and artificial leather made with the bi-component filament web and method thereof}

도 1은 장섬유 극세 고밀도 부직포의 공정별 형태학적 구조도,

도 2는 장섬유 극세 고밀도 부직포 및 그것을 이용한 인공피혁 제조 공정도.

*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*

A : 해도형 극세사의 도성분(PET, PA, PTT),

B : 해도형 극세사의 해성분(PLA),

1 : 해도형 스펀본드 웹,

2 : 해도형 스펀본드 웹을 니들펀칭한 부직포 구조,

3 : 스펀본드웹을 니들펀칭 결합 후 수류결합한 복합 장섬유 극세 부직포 구조

본 발명은 이종의 필라멘트로 만들어진 부직포와 인공피혁 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스펀본드, 니들펀칭 및 스펀레이스 복합공정에 의해 제조하는 장섬유 극세 고밀도 부직포 및 그것을 함유하는 인공피혁과 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 인공피혁용 기재는 나일론, 폴리에스테르 등의 합성섬유 필라멘트를 단섬유화하고 이를 이용하여 제조하는 방법이 일반적으로 즉, 분할형 또는 해도형 극세사 단섬유(staple fiber)를 이용하며, 이때 단섬유의 길이는 5 내지 100㎜로 섬유장이 짧은 단섬유(chopped fiber)는 습식법에 의해 웹을 제조한 후 수류결합방식에 의해 부직포를 제조하며, 섬유장이 25㎜이상의 단섬유 경우에는 카딩공정에 의해 웹을 제조한 후 니들펀칭에 의해 결합시킨다. 이렇게 제조된 부직포를 이용하여 인공피혁을 제조하며, 제조된 인공피혁의 구성섬유의 섬도는 0.2 데니어 미만의 극세사로 이루어져 천연피혁과 같은 느낌(softness & handle)과 드레이프성(drapability), 세탁성능(washability) 등을 부여한다.

종래에 극세섬유로 제조된 부직포를 이용하여 천연피혁과 유사한 촉감은 물론 고품위의 인공피혁을 제조하는 방법으로서, 대한민국 공개특허 97-8857, 대한민국 공개특허 98-74188, 대한민국 공개특허 98-046787 등에 해도형 극세사를 일반적으로 사용하고 있는 기술이 개시되어 있으며, 대한민국 공개특허 00-3012호에는 물리적 분할형 극세사를 이용하여 부직포 인공피혁을 제조하는 방법도 개시되어 있다.

이러한 방법은 부직포를 제조함에 있어 해도형의 경우 카딩에 의해 섬유를 시트상으로 제조하여 니들 펀칭에 의해 부직포를 제조한 후 용출방식에 의해 해성분을 제거하여 인공피혁을 제조하며, 물리적 분할형 극세사의 경우에는 해도형과 마찬가지로 니들펀칭에 의해 부직포를 제조하고 부직포 제조공정 중에 카딩, 니들펀칭, 워터펀칭(water-punching) 등에 의한 물리적 마찰에 의해 섬유의 분할을 유도하여 별도의 용출공정 없이 부직포 인공피혁을 제조한다.

특히, 분할형 복합섬유는 이성분으로 되어 있어 염색이 곤란하여 은면 타입의 인공피혁 제조에만 사용가능하며, 물리적 강도가 저하되어 신발 내피 용도에만 제한되어 있다.

한편, 단섬유 부직포 제조방식이 아닌 장섬유 부직포 제조방식과 관련하여서는 대한민국 공개특허 10-2005-0034557에 기재된 바와 같이, 수용성 열가소성 수지를 해성분으로 하여 극세연속섬유로 이루어진 부직포를 제조하는 방법, 대한민국 등록특허 10-0368622에 기재된 바와 같이 폴리올레핀계 중합체를 함유하는 해도형 다성분 필라멘트를 특징으로 하는 방법, 대한민국 공개특허 10-2004-0100576과 같이 용출이 가능한 코폴리에스터를 해성분으로 하여 부직포를 제조한다. 상기 특허의 경우 인공피혁을 제조하기 위해서는 용출공정을 거쳐야 하며, 용출 공정시 해성분이 수용성 열가소성 수지인 경우에는 해성분 소재를 회수하기 위한 별도의 공법이 요구되며, 코폴리에스터의 경우에는 용출시 용출공정에 의한 도성분 원료소재의 취화로 물성이 급격히 감소하는 문제점이 있다.

특히, 종래의 장섬유 부직포 제조공법은 스펀본드 방식에 의해 2종의 원료소재를 복합방사하여 웹을 제조하고, 이를 열 칼렌더링 또는 프리니들 펀칭한 후 수류 결합에 의해 부직포를 제조한 다음 통상의 폴리우레탄 함침 및 후처리가공 과정을 거쳐 제조된다.

본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 보다 단순화된 공법으로 우수한 품질의 제품을 대량 생산할 수 있는 해도형 극세사 장섬유 고밀도 부직포를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 해도형 극세사 부직포 제조시 용출공정에 의해 분섬되는 공법을 개선하여 후가공 공정에서 환경부하가 적으면서 분섬효율을 극대화 할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래 극세사 해도형 부직포 제조방법에 사용되는 다단계 공법과는 달리 원료소재에서 부직포까지 직접적으로 인공피혁 기포를 제조하는 장섬유 복합 고밀도 부직포 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 환경친화형 원료소재를 해성분으로 사용하여 분섬공정에서 섬유손상이나 공정상의 문제점을 가능한 최소화하여 후가공 공정을 단순화한 인공피혁 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 장섬유 극세 고밀도 부직포의 제조 방법은 해도사 필라멘트를 복합방사하여 스펀본드 20-50g/m²중량의 웹을 형성하는 단계, 상기 웹에 열을 가하지 않고 표면처리(cold calendering)하는 단계 및 부 직포를 구성하는 섬유배열이 임의배열구조를 갖도록 요구 중량으로 적층하여 니들펀칭의 PPSC를 80-800ea/cm²로 처리한 후 수류결합하는 단계에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 장섬유 부직포의 제조방법에 있어서, 상기 해도사는 섬도가 1.5 내지 5 데니어이며, 도성분과 해성분의 폴리머 복합비가 85:15 내지 50:50이고, 상기 해도사 필라멘트를 구성하는 도성분의 수는 10 내지 600도인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 장섬유 부직포의 제조방법에 있어서, 상기 부직포의 폴리머는 도성분의 경우 나일론(PA), 폴리에스테르(PET), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT) 중의 어느 하나로 이루어지고, 해성분은 폴리라틱엑시드(PLA)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 장섬유 부직포의 제조방법에 있어서, 상기 방사는 적어도 4000-8000m/min의 방사속도로 실시되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 장섬유 부직포의 제조방법에 있어서, 상기 도성분의 섬도는 0.002 내지 0.4 데니어 인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 장섬유 부직포의 제조방법에 있어서, 상기 니들 펀칭에 의한 부직포의 밀도는 0.16g/cm³ 내지 0.2g/cm³이고, 상기 니들펀칭 후 수류결합된 장섬유 부직포의 밀도는 0.23g/cm³ 내지 0.35g/cm³인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 장섬유 부직포의 제조방법에 있어서, 상기 결합단계에서 상기 니들펀칭을 하지 않고 수류결합 단독으로 부직포를 제조하는 경우 상기 부직포의 밀도가 0.1g/cm³ 내지 0.3g/cm³인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 장섬유 부직포의 제조방법에 있어서, 중량 200 내지 600g/m²의 부직포에 적용하는 니들펀칭된 부직포의 단계별 적용 수압력은 50 내지 600bar인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 장섬유 부직포의 제조방법에 있어서, 상기 니들펀칭 후 수류결합에 의해 부직포 표면의 필라멘트가 적어도 5-70%가 분섬되어 해성분 용출 전에 부직포 표면이 극세구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 장섬유 부직포의 제조방법에 있어서, 해성분이 용출 후 해성분 올리고머가 생분해되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 장섬유 부직포는 상술한 제조 방법 중의 어느 하나에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 인공피혁의 제조방법은 상술한 부직포를 폴리우레탄 함침 또는 코팅하고 용출, 버핑 및 염색하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 인공피혁의 제조방법에 있어서, 상기 폴리우레탄 함침 또는 코팅은 내가수분해성이 우수한 폴리카보네이트(polycarbonate)계 수성 에멀젼 폴리우레탄을 이용하여 실행되는 것을 특징으로 한다.

또 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 인공피혁의 제조방법은 상술 한 장섬유 부직포의 제조시 도프 다잉(dope dyeing) 방식을 채택하여 마스터 배치(master batch) 착색 고분자원료를 이용해 기본 색을 부여하고, 그 후 폴리우레탄 수지에 토너를 사용하여 염색을 하지 않고 파스텔톤(pastelton)조 스웨이드(suede) 및 스무스형(smooth type)으로 인공피혁을 제조하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 인공피혁의 제조방법에 있어서, 농색의 경우는 침염까지 3단계 착색처리를 하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 인공피혁의 제조방법에 있어서, 상기 착색처리를 위한 유기 및 무기 안료의 입자 크기는 0.4 내지 0.5㎛인 것을 특징으로 한다.

또 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 필터 또는 산업용 와이퍼는 상술한 장섬유 부직포의 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

먼저 본 발명의 개념에 대해 설명한다.

즉, 본 발명에 있어서 도성분은 나일론(PA, polyamide), 폴리에스테르(PET, polyester), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT, poly trimethylene terephthalate) 등의 열가소성 수지를 포함하며, 해성분은 생분해성 특징을 갖는 폴리라틱엑시드(PLA, poly lactic acid)를 이용하고, 혼합비율은 도성분이 50-85%, 해성분이 50-15%의 혼합비로 4000-8000m/min의 방사속도로 고속방사하여 스펀본드 법으로 웹(20-50g/m²)을 형성하고, 웹의 형태안정성을 위해 열을 가하지 않고 표면처리하는 콜드 칼렌더링(cold calendering) 방식으로 칼렌더링을 한 후, 상기 웹을 요구 중량(200-600g/m²)에 따라 80g/m² 이상의 고중량의 경우에는 적층(cross lapping) 및 연신(draft)하고, 니들펀칭의 PPSC를 80-800ea/cm²로 처리한 후 수류결합시켜 제조하는 장섬유 부직포의 제조방법을 제공한다.

상기 부직포의 밀도는 일반 산업용 와이퍼류의 경우에는 0.1-0.25g/cm³인 것이 바람직하며, 인공 피혁용으로는 0.25g/cm³ 이상의 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 기재의 부직포를 해성분을 용출 또는 미용출방법에 의해 해성분의 완전 분섬이나 부직포 표면의 부분 분섬으로 제조되는 반도체 와이퍼, 필터, 의류 및 의료용 가운 등의 제품을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 장섬유 극세 고밀도 부직포의 공정별 형태학적 구조도이고, 도 2는 본 발명에 따른 장섬유 극세 고밀도 부직포 및 그것을 이용한 인공피혁 제조 공정도이다.

도 1에 있어서, A는 해도형 극세사의 도성분(PET, PA, PTT)이고, B는 해도형 극세사의 해성분(PLA)이며, (1)은 해도형 스펀본드 웹을 나타내고, (2)는 해도형 스펀본드 웹을 니들 펀칭한 부직포 구조를 나타내며, (3)은 스펀본드웹을 니들펀칭 결합 후 수류결합한 복합 장섬유 극세 부직포 구조를 나타낸다.

본 발명의 해도형 극세사 고밀도 부직포는 장섬유 부직포 제조방식인 스펀본드 공법을 이용하며 웹을 제조하고, 니들펀칭 및 수류결합공법을 이용하여 부직포를 제조하는 특징이 있다.

종래의 해도형 극세사 부직포는 단섬유를 이용한 제조공법으로 제조공정이 복잡한데 비해, 본 발명의 부직포는 별도의 크림프(crimp)부여, 단섬유(staple fiber)화, 혼합(mixing)공정 및 카팅(carding)공정 등의 공정을 거치지 않고, 스펀본드법에 의해 장섬유상 구조의 고품질 부직포를 대량생산할 수 있는 특징이 있다.

일반적으로 스펀본드 부직포는 장섬유 부직포 제조방법으로 별도의 개섬(web forming)장치가 없이 저속으로 방사하여 단순 공기 흐름에 의해 부직포를 제조하는 폴리프로필렌 스펀본드 방식과 별도의 개섬장치를 이용하여 고속방사 및 하향연신시켜 부직포를 제조하는 폴리에스터 스펀본드 제조방식으로 구분되며, 이들 스펀본드 제조방식은 단일고분자(homopolymer)를 이용하여 제조하는 방식이다.

본 발명에서는 2종의 고분자를 이용하여 복합방사법에 의해 부직포를 제조하며, 이때 방사속도는 4000-8000m/min로, 바람직하기로는 4500m/min이상의 고속으로 방사하여 제조하는 것이 품질면에서 우수하다.

특히, 본 발명의 스펀본드 제조방식은 방사구금의 형상이 원형 방식(tube cop)이 아닌 사각형 방식(rectangular)으로 종래의 방식인 원형방식에 비해 유효면적이 넓고 방사구금의 수에 대한 제한성이 적으며, 균제도가 우수하여 생산성면에서 유리한 특징이 있다. 본 발명의 방사구금의 수는 3000holes/m 이상이다.

종래에 이용되고 있는 해도사의 구성은 주로 폴리에스테르나 나일론을 도성 분으로, 코폴리에스테르나 폴리올레핀계를 해성분으로 하여 복합방사법으로 섬유를 제조한다. 해성분은 주로 도성분보다 융점이 낮고 용출하기 쉬운 소재를 배열한다. 특히, 섬유 극세화를 위해 원료구성 조합비가 중요하다.

본 발명에서 도성분은 PA, PET, PTT 등의 열가소성 수지를 포함하며, 해성분은 생분해성 특징을 갖는 PLA을 사용하며, 혼합비율은 도성분이 50-85%, 해성분이 50-15%의 혼합비로 하고, 산업용 와이퍼류의 경우에는 해성분과 도성분의 혼합비율을 50/50 또는 60/40으로 진행하며, 인공 피혁용으로는 해성분의 구성비를 30-15%로 하고 도성분을 70-85%로 조정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 해도형 스펀본드 부직포의 극세섬유는 용출전 섬도가 1.5 내지 5데니어로, 바람직하기로는 2 내지 3.5데니어인 것이 좋다. 특히, 해도사 필라멘트 내부의 도성분 수는 10 내지 600도로, 바람직하기는 25 내지 100도 수준이 바람직하며, 해도형 스펀본드 극세사는 용출 후 0.002 내지 0.4데니어 정도이며, 바람직하기는 0.01 내지 0.17데니어가 유리하다. 섬유의 굵기가 1.5데니어 미만이면, 고속방사시 섬유의 절단이 발생하는 빈도가 높거나 도성분과 해성분의 경계구분이 불명확한 경향이 발생되어 용출이 어려워서 잘 사용하지 않는다. 또한, 5데니어를 초과하면 방사성 및 생산성은 우수하지만, 최종 도성분의 섬도를 0.17데니어 이하로 조정하기가 곤란하다.

본 발명은 후가공에서 보다 용출이 쉽도록 해성분을 PLA로 하여 제조된 해도사 스펀본드가 바람직하다. 또한, 해성분을 PLA로 하면 부직포 제조 공정시 수류결합 공정에서 용제를 사용하지 않고 물리적인 방법에 의해 부직포 표면의 섬유 분 섬을 유도할 수 있으며, 이 후 용출공정에서 용출속도 및 용출농도의 알카리 사용량을 최소화할 수 있는 특징과 균일한 해성분 용출로 우수한 품질을 발현할 수 있는 장점이 있다. 이는 종래의 코폴리에스테르에 비해 처리시간과 알카리 농도를 30-75% 범위 내로 감소시키는 것이 가능하다.

본 발명의 해도형 극세사 고밀도 부직포의 제조방법은 상기에서 설명한 바와 같이 스펀본드법으로 방사 및 하향연신시켜 컨베이어 벨트 상에 웹(20-50g/m²)을 제조한다. 이렇게 제조된 웹은 임의배열구조형태를 취하며, 웹을 구성하는 필라멘트들은 결합전 상태로 형태 안정성 없어 이후 공정에서 원활한 이송 및 취급을 위해 콜드 칼렌더링 방식으로 칼렌더링을 행하며, 표면처리된 웹을 요구중량에 따라 적층(cross lapping) 및 연신(draft)하고, 니들펀칭의 PPSC를 80-800ea/cm²로 처리한 후 수류결합시켜 본 발명의 장섬유 극세 고밀도 부직포를 제조한다.

이와 같이 본 발명의 장섬유 극세 고밀도 부직포는 원료소재에서 부직포까지 일괄공정으로 진행되며, 고속으로 필라멘트를 방사하여 제조되므로, 균일하고 품질이 우수한 제품생산이 가능하다.

본 발명의 결합방법으로 스펀본드 웹을 적층하기 이전에 대전방지처리를 스프레이방식으로 행하며, 이때 대전방지제는 일반적인 섬유용 대전방지 처리제이면 무방하다. 대전방지 처리된 스펀본드 웹은 성형기를 이용하여 적층을 행하고 균제도를 높이기 위하여 웹 층간 및 섬유구조간 연신을 10 내지 50% 행하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기의 방법으로 적층된 웹은 종래의 단섬유와 같이 니들펀 칭방식으로 결합을 부여하는데, 이때 부직포를 구성하는 필라멘트가 과도한 니들의 상하운동에 의한 손상을 받지 않도록 하는 것이 중요하다. 이러한 니들의 교락작용에 의한 섬유 손상은 적층전 처리된 대전방지제에 의해 최소화 될 수 있으며, 니들 펀칭의 목적은 웹 층간 결합력 및 터치(softness)와 드레이프성(Drapability) 향상을 우선의 목적으로 한다.

본 발명의 니들펀칭 조건은 종래의 단섬유 부직포 제조조건과는 달리 니들펀칭 조건을 적용하는 것이 바람직하다. 침심은 7.8㎜이하로 적용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기는 5.0㎜내지 6.5㎜가 바람직하다. 아울러, PPSC(penetrations per square centimeter)는 80 내지 800이 바람직하며, 이렇게 조정하여 제조된 부직포의 밀도를 0.16g/cm³ 내지 0.2g/cm³이 바람직하다. 부직포 밀도가 0.16g/cm³ 미만이 되면 제조된 부직포의 층간 박리가 발생할 수 있으며, 0.2g/cm³이상으로 니들펀칭을 행하면 부직포를 구성하는 필라멘트가 과도한 니들의 상하운동에 의해 손상을 받아 물성이 저하되는 경우가 있다.

특히, 본 발명의 특징은 니들펀칭 조건에서 부직포를 구성하는 웹의 층간박리가 일어나지 않는 범위로 필라멘트간 결합을 부여하는 것이 중요하다.

본 발명의 또 다른 결합방식인 수류결합은 니들펀칭에 의해 제조된 부직포의 조건에 따라 제조조건을 달리하므로서 제조시 에너지 소비를 절감할 수 있는 장점이 있다. 수류결합은 필라멘트간 결합력을 부여하여 부직포의 밀도를 더욱 높여주며, 특히 부직포 표면에 위치한 해도사의 물리적 분섬이 가능하도록 작용한다. 이 로인해 수류결합에 의해 제조된 부직포의 밀도는 0.23g/cm³ 이상의 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.27g/cm³내지 0.35g/cm³ 수준이 바람직하다. 이렇게 고밀도화된 부직포는 후공정에서 사용수지의 함량을 감소시키면서 천연피혁과 같은 고품위 인공피혁의 제조가 가능하다.

본 발명의 장섬유 극세사 고밀도 부직포는 인공피혁용으로 적용하는 경우 별도의 후공정을 거치게 되는데 종래의 인공피혁 제조와 같은 방법으로 폴리우레탄 수지에 함침하고 용출 가공한 다음 버핑 및 염색 공정을 거쳐 최종 제품을 완성한다.

특히, 사용되는 수지 중에서 내가수분해성이 우수한 폴리카보네이트(polycarbonate)계 수성 에멀젼 폴리우레탄을 이용하여 고품위 인공피혁(suede & smooth type)을 제조한다.

한편, 본 발명의 장섬유 극세사 고밀도 부직포 제조시 마스터배치(master batch) 착색 고분자원료(pigment 1-5%)를 이용하여 도프 다잉(dope dyeing0된 부직포를 제조하고, 인공피혁 제조시 폴리우레탄 수지에 토너(tonner) 1-10%를 사용하여 염색을 하지 않고도 파스텔톤(pastelton)조 스웨이드(suede) 및 스무스형(smooth type)의 인공피혁 제조가 가능한 것이 특징이며, 특히, 농색의 경우는 침염까지 3단계 착색처리로 고품위, 고견뢰도 인공피혁이 제조가 가능하다. 이때 사용되는 유기 및 무기 안료의 입자 크기는 0.4 내지 0.5㎛정도이다.

본 발명의 장섬유 극세사 고밀도 부직포를 인공 피혁용으로 적용할 때, 해성 분의 용출은 종래의 처리공정은 같으나, 처리조건은 3% NaOH용액으로 5분 이내로 처리하는 것이 바람직하다. 이렇게 본 발명으로 제조되는 장섬유 부직포를 이용한 인공피혁 제품은 동일 후가공법으로 제조된 단섬유 제품보다 강도 및 밀도가 높고 품질이 우수하여 신발용, 가구 및 인테리어용, 의류용, 운송용, 볼용 인공피혁으로 사용하기에 적합하다.

이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제시되는 것으로 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

상대점도(RV)가 2.6이고 용융온도가 222℃인 나일론6을 도성분으로 하고, 고유점도가 0.56이고 용융온도가 180℃인 PLA를 해성분으로 하여 방사온도 280℃에서 녹여 해도사 섬유를 압출하였다. 방사에 사용된 해도사 방사장치는 필라멘트당 25도가 구성되도록 하였으며, 토출량은 연신 후 3데니어가 되도록 조정하였다. 이때 도성분과 해성분의 복합비는 70:30으로 하였으며, 도프 다잉 방사를 시행하였다. 이렇게 제조된 섬유는 용출 후 0.08데니어 수준의 극세사가 된다.

방사구금을 통해 압출된 해도사 필라멘트는 냉각 고화되고 이때, 방사속도는 4500m/min로 하향 연신시켜 이동하는 컨베이어 벨트 상에 적층하여 웹(40g/m²)을 제조하였다. 제조된 웹은 벨트 종단부에 위치한 압축 롤에 의해 표면부에 포인트 접착방식으로 콜드 칼렌더링을 행하였다. 표면 처리된 웹은 요구중량으로 적층되기 전에 스프레이 방식에 의해 대전방지처리를 행하였으며, 적층 및 연신 후 니들펀칭과 수류결합을 시켜 장섬유 부직포를 제조하였다. 공정별 적용된 제조조건은 표 1과 같다.

< 표 1 >

제조조건 및 방식	스펀본드 웹	적층	니들펀칭	스펀레이스
	Dope dyeing (40g/m²)	7겹 (layer)	38gauge PPSC 100 PD 6.5㎜	Pre-wetting 후 6단계에 걸쳐 수압력 적용 (최대 수압력 : 150bar 3회)
	Dope dyeing (40g/m²)	9겹 (layer)	38gauge PPSC 100 PD 7.8㎜	Pre-wetting 후 6단계에 걸쳐 수압력 적용 (최대 수압력 : 170bar 3회)

니들펀칭 적용 후 제조된 부직포의 중량은 7겹 적층한 경우 281g/m², 9겹 적층한 경우에는 359g/m²로, 밀도는 각각 0.165g/cm³와 0.179g/cm³이며, 니들펀칭된 부직포를 상기 조건에 의해 수류결합을 행하여 장섬유 부직포를 제조하였다. 이렇게 제조된 최종 부직포의 중량은 7겹 적층한 경우 287g/m², 9겹 적층한 경우에는 378g/m²로 밀도는 각각 0.24g/cm³와 0.27g/cm³이었다.

(실시예 2)

상기 실시예1에서 제조된 부직포를 용출 처리하여 장섬유 극세사 부직포를 제조하였다. 이때 가공조건은 3% NaOH용액, 95℃로 5분 침지하여 해성분을 용출한 후 건조하였다. 이렇게 제조된 장섬유 극세사 부직포에 미용출물은 전혀 감지되지 않았으며, 균일한 섬유직경을 보여 와이퍼 또는 필터재로 사용하기에 적합하였다.

한편, 용출된 해성분을 종래의 제조공법에 사용된 코폴리에스터와 환경영향 을 비교 평가하면 표2와 같다.

< 표 2 >

(해도형 극세사 중 해성분 30%를 기준 시)

환경범주	N_i	W_i	대상물질		L_j(g/fu)		환경영향(Ti)
환경범주	N_i	W_i	물질명	E_i _,j	PLA	Co-PET	PLA	Co-PET
부영양화	1.31E+04	1.0	BOD	2.20E-02	4.8E+05	5.0E+06	0.81	8.46
생태독성 (수질)	1.50E+06	1.0	방향족 성분	2.90E+01	-	1.26E+05	-	2.44
총 환경영향( TI )							0.81	10.90

상기 표 2에서 해도사에서 해성분이 폐수로 나갔을 때의 환경영향은 부영양화와 생태독성 2개 범주에서 영향을 줄 것으로 예상되므로 이 두 범주에서의 환경영향 값을 구하여 비교한 것이다. Co-PET가 PLA의 13.6배 이상 환경에 대한 영향이 큰 것을 보이고 있다.

(실시예 3)

상기 실시예 1에서 제조된 부직포를 폴리우레탄에 함침한 후 실시예 2의 조건으로 해성분을 용출하고 버핑(buffing)가공을 시행하여 스웨이드 인공피혁을 제조하였다. 제조된 인공피혁의 중량과 두께는 7겹 적층하여 제조된 부직포를 기재로 사용한 경우 244g/m²와 0.7㎜였으며, 9겹 적층한 경우에는 357g/m²와 1.0㎜이었다.

이렇게 제조된 인공피혁은 신발용, 가구용, 운송용, 의류용, 볼용 등의 인공피혁으로 사용하기에 적합하였다.

(실시예 4)

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 도성분 소재를 고유점도(IV)가 1.1인 PTT를 사용하였다.

(실시예 5)

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 도성분 소재를 고유점도(IV)가 0.64인 PET를 사용하였다.

(실시예 6)

상기 실시예 5와 6의 PTT 및 PET 도성분 해도사를 실시예 2와 같은 방법으로 용출하여 와이퍼용 부직포를 제조하였다.

(실시예 7)

상기 실시예 5와 6의 방법으로 제조된 장섬유 부직포를 실시예 3과 같은 방법으로 폴리우레탄 함침, 해성분 감량 및 버핑가공을 통하여 인공피혁을 제조하였다.

즉 본 발명은 스펀본드, 니들펀칭 및 스펀레이스 복합공정에 의해 제조하는 극세 장섬유 부직포 및 인공피혁 제조방법으로서, 다음의 조건(A) 내지 (D)를 모두 만족시키는 것을 특징으로 하는 필라멘트로부터 만들어진 부직포 및 부직포 기재를 이용하여 제조되는 인공피혁 등의 응용제품을 마련하는 것이다.

(A) 부직포를 형성하는 필라멘트는 해도형으로 이루어지며, 해성분은 생분해 기능을 갖는 섬유형성 고분자이다.

(B) 스펀본드 웹 결합공정 중 수류결합(spunlace)에 의해 부직포 표면의 해도형 필라멘트의 분섬율이 5-70%의 범위 내에 있다.

(C) 해성분 용출시 종래의 공법에 비해 알카리 처리시간과 처리농도를 30-75% 범위 내로 감소시키는 것이 가능하다.

(D) 장섬유 부직포 제조시 마스터배치(master batch) 착색 고분자원료(pigment 1-5%)로 도프 다잉 방사방식에 의해 기초색상(base colour)를 부여하고 인공피혁 제조시 폴리우레탄 수지에 토너(tonner) 1-10%를 사용하여 염색을 하지 않고 파스텔톤(pastelton)조 스웨이드(suede) 및 스무스형 인공피혁 제조가 가능하다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 장섬유 극세 고밀도 부직포 및 그것을 함유하는 인공피혁과 그 제조 방법에 의하면, 종래의 다단계 부직포 제조공정을 원료고분자로부터 부직포를 제조까지 일괄공정으로 공정의 단순화를 제공할 뿐만 아니라 균일한 웹 특성으로 고품질의 부직포 제조는 물론 기계방향(MD) 및 횡방향(CD)의 섬유배열이 등방성으로 MD/CD의 강도비가 1/1인 품질이 우수한 부직포를 제공할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 따른 장섬유 극세 고밀도 부직포 및 그것을 함유하는 인공피혁과 그 제조 방법에 의하면, 환경친화적인 부직포 제조기술 및 분섬 기술을 공급할 수 있으며, 저중량에서 고중량의 고밀도 생산제품의 제공과 심색기능(dope dyeing)의 부직포 제조기술을 공급할 수 있으며, 부직포는 극세사로 이루어져 있기 때문에 각종 필터류나 산업용 와이퍼로 사용 가능하며, 특히 장섬유 구조로 반도체 와이퍼에 사용할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 따른 장섬유 극세 고밀도 부직포 및 그것을 함유하는 인공피혁과 그 제조 방법에 의하면, 인공피혁 제조시 환경친화적인 수용성 폴리우레탄을 사용하는 경우 전 공정이 환경친화적인 공정으로 대기오염 및 수질오염을 방지할 수 있으며, 특히, 촉감 및 기계적 물성이 우수한 천연피혁과 같은 성능을 갖는 인공피혁의 제공으로 신발용, 운송용, 가구 및 인테리어용, 의류용, 볼용에 사용할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Claims

해도사 필라멘트를 복합방사하여 스펀본드 20-50g/m²중량의 웹을 형성하는 단계,

상기 웹에 열을 가하지 않고 표면처리(cold calendering)하는 단계 및

부직포를 구성하는 섬유배열이 임의배열구조를 갖도록 요구 중량으로 적층하여 니들펀칭의 PPSC를 80-800ea/cm²로 처리한 후 수류결합하는 단계에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 해도사는 섬도가 1.5 내지 5 데니어이며, 도성분과 해성분의 폴리머 복합비가 85:15 내지 50:50이고, 상기 해도사 필라멘트를 구성하는 도성분의 수는 10 내지 600도인 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포의 제조방법.
제2항에 있어서,

상기 부직포의 폴리머는 도성분의 경우 나일론(PA), 폴리에스테르(PET), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT) 중의 어느 하나로 이루어지고, 해성분은 폴리라틱엑시드(PLA)로 이루어진 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포의 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 방사는 적어도 4000-8000m/min의 방사속도로 실시되는 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포의 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 도성분의 섬도는 0.002 내지 0.4 데니어 인 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 니들 펀칭에 의한 부직포의 밀도는 0.16g/cm³ 내지 0.2g/cm³이고, 상기 니들펀칭 후 수류결합된 장섬유 부직포의 밀도는 0.23g/cm³ 내지 0.35g/cm³인 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 수류결합단계에서 상기 수류결합 단독으로 부직포를 제조하는 경우 상기 부직포의 밀도가 0.1g/cm³내지 0.3g/cm³인 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포의 제조 방법.
제3항에 있어서,

중량 200 내지 600g/m²의 부직포에 적용하는 니들펀칭된 부직포의 적용 수압력은 50 내지 600bar인 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포의 제조 방법.
제3항에 있어서,

상기 니들펀칭 후 수류결합에 의해 부직포 표면의 필라멘트가 적어도 5-70%가 분섬되어 해성분 용출 전에 부직포 표면이 극세구조를 이루는 것을 특징으로 하는 장섬유 부직포의 제조 방법.
제3항에 있어서,

해성분이 용출 후 해성분 올리고머가 생분해 되는 것을 특징으로하는 장섬유 부직포의 제조 방법.
특허청구의 범위 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항의 장섬유 부직포의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 부직포.
특허청구의 범위 제11항의 부직포를 폴리우레탄 함침 또는 코팅하고 용출, 버핑 및 염색하는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
제12항에 있어서,

상기 폴리우레탄 함침 또는 코팅은 내가수분해성이 우수한 폴리카보네이트(polycarbonate)계 수성 에멀젼 폴리우레탄을 이용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
특허청구의 범위 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항의 장섬유 부직포의 제조시 도프 다잉(dope dyeing) 방식을 채택하여 마스터 배치(master batch) 착색 고분자원료를 이용해 기본 색을 부여하고,

그 후 폴리우레탄 수지에 토너를 사용하여 염색을 하지 않고 파스텔톤(pastelton)조 스웨이드(suede) 및 스무스형(smooth type)으로 인공피혁을 제조하는 것을 특징으로 하는 인공피혁 제조방법.
제14항에 있어서,

농색의 경우는 침염까지 3단계 착색처리를 하여 제조되는 것을 특징으로 하는 인공피혁 제조방법.
제15항에 있어서,

상기 착색처리를 위한 유기 및 무기 안료의 입자 크기는 0.4 내지 0.5㎛인 것을 특징으로 하는 인공피혁의 제조방법.
특허청구의 범위 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항의 장섬유 부직포의 제 조 방법에 의해 제조된 부직포를 용출시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 필터.
특허청구의 범위 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항의 장섬유 부직포의 제조 방법에 의해 제조된 부직포에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 산업용 와이퍼.