KR20040025551A - 다성분 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 스펀본드 매트는 다공성 표면에 수집된 이후에 고속 워터 제트에 의해 통합되며, 그 후 2성분 또는 그 밖의 다성분 합성 수지 필라멘트를 주름지게 하거나 권축되게 하도록 열처리된다.

Description

다성분 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법{METHOD OF MAKING SPUNBOND WEB FROM MULTICOMPONENT FILAMENTS}

본 발명은 다성분 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 필라멘트의 벌크화가 증대된 필라멘트 웹을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본원에서 다성분 필라멘트를 언급하는 경우, 필라멘트는 복수 개의 상이한 열가소성 합성 수지 성분과, 특히 열팽창 계수와 같은 특성, 열에 기인한 수축 및 이와 유사한 특성이 상이한 성분으로 이루어진 것을 의미한다. 이들 성분은 동일한 합성 수지, 예컨대 조성이 상이한 폴리에스테르나 특성이 상이한 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌일 수 있도 있고, 상이한 합성 수지, 예컨대 폴리프로필렌 성분과 폴리에틸렌 성분일 수도 있다. 2성분 필라멘트는 단지 2개의 상이한 열가소성 합성 수지만을 구비하는 필라멘트를 의미하는 것으로 언급되어 있다.

이러한 필라멘트의 횡단면에는 대개 병렬 관계로 있는 2개의 성분이 보이며, 이들 2개의 합성 수지 사이의 분리선은 필라멘트의 전체 길이에 걸쳐 연장된다.

본원에서 스펀본드는 연속 필라멘트로 형성된 웹과, 연속 필라멘트보다 못한 필라멘트, 즉 다양한 길이를 갖고 연속적일 필요가 없는 필라멘트로 형성된 웹을 의미하도록 언급되어 있다.

스펀본드, 즉 상기 연속 필라멘트 또는 반연속 필라멘트의 매트로 형성된 웹의 통상적인 제조에 있어서, 상기 매트 또는 플리스(fleece)의 필라멘트는 교차 지점에서 접합된다. 상기 웹에 있어서 일반적으로 중요한 특성 중 하나는 필라멘트의 벌크화이다. 일부 경우에 벌크화 특성은 만족스럽지 못한점이 많다.

일반적으로, 필라멘트는 방사구금(spinneret)으로부터 압출되고, 대개 공기를 혼입함으로써 신장되며, 그리고 다공성 표면에 수집되고, 이 다공성 표면에서 상기 매트가 형성되고 필라멘트가 그들의 교차 지점에서 접합된다.

통상의 스펀본드 공정에서, 벌크화 특성은 충분하지 않으며, 웹의 기계적 특성도 만족스럽지 않고 완전 재현이 가능하지도 않다. 따라서, 이전의 공정에서는 불량률이 지나치게 높을 수 있다.

본 발명의 주 목적은, 벌크화 정도가 크고 기계적 특성이 매우 효과적이며 재현 가능한 필라멘트의 개선된 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 벌크화 정도가 크고 기계적 특성이 양호하며 재현도가 높으면서도 종래 시스템의 단점이 없는 필라멘트 웹의 제조 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 2성분 필라멘트의 개략적인 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 필라멘트 수집 부분과 그 하류에 있는 유닛의 개략적인 측면도.

도 3은 본 발명의 워터 제트 스테이지를 예시하는 모식도.

도 4는 고온 공기 처리 스테이지를 보여주는 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 필라멘트

1b : 접합 지점

3 : 안정화 스테이션

3a : 워터 제트

4 : 열처리 스테이션

4a : 고온 공기

5 : 매트

다성분 필라멘트를 수집 표면 또는 지지부 상에 침적하고, 이와 같이 다성분 필라멘트의 수집에 의해 형성된 매트를 그 워터 제트 시스템으로 접합시키거나 또는 통합시켜서, 다성분 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 본 발명의 제조 방법에 따라 상기 목적은 달성된다. 그 후, 이렇게 형성된 웹을 열처리함으로써 웹의 필라멘트를 주름지게 하거나 권축되게 하여, 벌크화 정도가 큰 스펀본드 웹을 제조한다.

보다 구체적으로는, 상기 매트는

(a) 2개 이상의 합성 수지 성분으로 이루어진 다성분 필라멘트를 압출하는 단계와;

(b) 상기 다성분 필라멘트를 지지부 상의 매트에 침적하는 단계와;

(c) 매트를 워터 제트로 처리하여 다성분 필라멘트의 매트를 웹에 통합시키는 단계; 그리고

(d) 웹의 필라멘트를 주름지게 하거나 권축되게 하여 웹을 벌크화하도록 웹을 열처리하는 단계

를 포함한다.

전술한 바와 같이, 본 명세서에서 "필라멘트"란 용어는, 일반적으로는 스펀본드용으로 채용되고 있는 열가소성 합성 수지의 무단(無斷) 필라멘트를 지칭하는 데 사용되지만, 본 발명에 관해서는 워터 제트의 적용에 의해 웹에서 접합되고 열처리에 의해 주름지게 되거나 권축됨으로써 유익해질 수 있는 보다 짧은 필라멘트 및 섬유도 포함할 수 있다.

본 발명은 2성분 필라멘트가 사용되는 경우에 특히 효과적인 것으로 나타났다. 2성분 필라멘트는, 특징이 상이하고, 특히 열팽창 계수, 수축 특성 및/또는 수축과 팽창 이외의 기계적 또는 화학적 특성이 상이한 2개의 상이한 열가소성 합성 수지만으로 구성된다.

가장 바람직한 필라멘트는 2개 이상의 합성 수지 성분을 병렬 구조로 구비하는 것, 즉 2개의 성분이 필라멘트의 전체 길이에서 나란하게 이어지는 것이다. 특히, 이는 병렬 구조를 갖는 2성분 필라멘트에 적용된다. 이러한 2성분 필라멘트에서는, 필라멘트의 길이를 따라서 필라멘트 표면의 일부가 제1 폴리머에 의해 형성되고 나머지가 제2 폴리머에 의해 형성된다. 병렬 구조의 2성분 필라멘트를 사용하면, 종전의 벌크화 정도가 낮은 웹과 관련한 문제가 전부 배제되고, 벌크화 정도가 큰 웹과 관련한 놀라운 잇점이 제공되는 것으로 확인되었다.

2성분 필라멘트, 그리고 일반적으로는 다성분 필라멘트는, 2개 이상의 합성 수지 성분을 취급하도록 되어 있는 방사구금의 개개의 압출 노즐에 의해 제조된다. 이와 같이 압출된 필라멘트는, 예컨대 공정 공기 통로의 공정 공기와 접촉함으로써 냉각될 수 있고, 상기 통로를 따라 하향으로 통과할 때에 신장될 수 있다. 다공성 표면은 다공성 컨베이어 벨트일 수 있는데, 다시 말해서 표면 아래가 비어있는 시브 벨트(sieve belt)일 수 있다.

전체 매트 표면에 걸쳐서 균등하게 안내되는 복수 개의 미세한 초고속 워터 제트를 이용하여, 매트를 워터 제트로 안정화시켜 웹을 제조할 수 있다. 워터 제트는 하위 필라멘트에 대하여 상위 필라멘트를 압박하여, 교차 지점에서 이들 필라멘트 사이의 융합을 일으킨다.

이러한 워터 제트 처리 이후에, 웹은 열처리, 특히 60 ℃ 이상의 고온 공기에서의 가열에 의해 활성화된다. 필라멘트에 있는 폴리머의 수축 및/또는 팽창 특성이 상이하므로, 웹을 벌크화하는 주름 또는 권축이 발생된다. 실제로, 본 발명에 따라 형성되는 웹은, 특히 벌크화 정도가 크고 최적의 기계 특성을 가지며, 이러한 특성은 워터 제트에 의한 안정화와 뒤이은 열처리의 조합에 의해 얻어지는 것으로 보인다. 실제로, 다성분 필라멘트, 특히 2성분 필라멘트와, 워터 제트에 의한 안정화 및 열처리에 의한 활성화없이는, 동등 수준으로 벌크화 정도가 크고 기계적으로 만족스러운 웹을 얻을 수 없다.

예컨대, 본 발명은 매우 긴 자유 필라멘트 세그먼트, 다시 말하자면 교차점에 있는 필라멘트에 대한 2개의 접합 또는 접촉 지점 사이의 평균 필라멘트 길이의 관점에서, 큰 자유 필라멘트 길이를 갖는 웹을 제공하는 것으로 판명되었다. 상기 큰 자유 필라멘트 길이는, 상기 주름 형성 단계에 의해 형성되는 주름, 컬링 및 일반적인 벌크화를 통해, 다수의 루프, 굴곡부, 및 상기 웹을 가로지르게 연장되어 그 벌크화에 기여하는 그 밖의 구조가 나타날 수 있는 것을 의미한다. 또한, 상기 벌크화는 특히 재현 가능하다.

전술한 목적, 특징 및 잇점과 그 밖의 것은 첨부 도면을 참조로 하여 이하의 설명을 읽음으로써 보다 쉽게 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 2성분 필라멘트의 단면도로서, 이 도면으로부터 상기 2성분 필라멘트는 필라멘트 단면의 절반을 구성하는 폴리머 A와 상기 단면의 나머지 절반을 구성하는 폴리머 B를 포함한다는 것을 알 수 있다. 이들 2개의 폴리머는 계면(1a)에서 접합되어, 필라멘트의 길이에 걸쳐 병렬 관계로 있다.

물론, 성분 A 또는 B 중 어느 하나가 다른 것에 비해 단면이 큰 부분을 차지할 수 있고, 다른 것에 비해 필라멘트 표면의 큰 부분에 걸쳐 연장될 수 있다. 예컨대, 폴리머 A와 B는, 서로 어울려서 서로에 대해 일체로 접합되지만, 열수축 특성 또는 열팽창 계수가 상이한 2개의 폴리머이다.

도 2는 본 발명에 따른 스펀본드 웹의 형성을 매우 간략하게 보여준다. 2성분 필라멘트가 압출되는 방사구금과 냉각 및 신장 통로(도시 생략)에서 수집되는 필라멘트(1)는, 무단 시브 벨트(2)에서 화살표 C 방향으로 이동하는 매트(5)내로 침적된다. 안정화 스테이션(3)에서, 필라멘트 매트 또는 플리스는 도 3의 3a에 도시된 바와 같은 복수 개의 고속 워터 제트의 작용을 받고, 이들 워터 제트는 필라멘트가 서로 교차하고 있는 접합 지점(1b)에서 교차 필라멘트(1)를 서로에 대해 접합시키는 작용을 한다. 상기 접합 지점 사이에는 상당한 자유 길이 L이 마련될 수 있다.

워터 제트는 매우 미세한 워터 제트일 수 있으며, 매우 고속인 것이 바람직하다. 워터 제트는 직경이 수 밀리미터에서 1 밀리미터 이하에 이르는 노즐로부터 2 바아 내지 1000 바아의 압력으로 안내될 수 있다.

그 후, 이제 웹(5a)을 형성하는 매트의 접합된 필라멘트는 열처리 스테이션(4)를 통과하며, 이 스테이션에서 고온 공기가 웹 상으로 안내될 수 있다. 고온 공기의 흐름은 도 4에서 4a로 표시되며, 융합 지점(1b) 사이에서 필라멘트(1)를 1c에서 주름지게 하거나 권축되게 하도록 작용한다. 그 결과 벌크화 정도가 큰 스펀본드 웹이 형성된다. 도 2의 장치는 매우 간단하게 도시되어 있다. 그 밖의 처리 요소 및 장치의 부품은 필요하거나 바람직한 곳에 사용될 수 있는 것으로 이해된다.

본 발명의 필라멘트 웹 제조 공정에 따르면, 벌크화 정도가 크고 기계적 특성이 양호하며 재현도가 높은 필라멘트가 제공된다.

Claims (7)

1. 필라멘트 웹 제조 방법으로서,

   (a) 2개 이상의 합성 수지 성분으로 이루어진 다성분 필라멘트를 압출하는 단계와;

   (b) 상기 다성분 필라멘트를 지지부 상의 매트에 침적하는 단계와;

   (c) 매트를 워터 제트로 처리하여 다성분 필라멘트의 매트를 웹에 통합시키는 단계; 그리고

   (d) 웹의 필라멘트를 주름지게 하거나 권축되게 하여 웹을 벌크화하도록 웹을 열처리하는 단계

   를 포함하는 것인 필라멘트 웹 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 제조되는 다성분 필라멘트는 2성분 필라멘트인 것인 필라멘트 웹 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 다성분 필라멘트는 병렬 관계로 있는 성분을 구비하는 것인 필라멘트 웹 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 (d) 단계에서 웹의 열처리는 고온 공기로 웹을 처리하는 것인 필라멘트 웹 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 다성분 필라멘트는 병렬 관계로 있는 성분을 구비하는 것인 필라멘트 웹 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 (d) 단계에서 웹의 열처리는 고온 공기로 웹을 처리하는 것인 필라멘트 웹 제조 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서 웹의 열처리는 고온 공기로 웹을 처리하는 것인 필라멘트 웹 제조 방법.