KR100912579B1

KR100912579B1 - 의료용 폴리프로필렌 다층부직포 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100912579B1
Application number: KR1020070062151A
Authority: KR
Inventors: 황우창; 김명호
Original assignee: 도레이새한 주식회사
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2009-08-19
Also published as: KR20080113548A

Abstract

본 발명은 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포는 제 1 스판본드 및 제 2 스판본드 부직포 웹(web) 층과 상기 제 1 웹 및 제 2 웹 사이에 삽입되어 있으며, 박테리아의 침입을 방지하면서 공기 투과가 가능한 제 3 멜트블로운 부직포 웹 층을 포함하며, 여기서 상기 제 1 및 제 2 웹 스판본드 부직포 층은 용융지수(M.F.R) 20∼80g/10분인 폴리프로필렌이고, 상기 제 3 웹 멜트블로운 부직포 층은 용융지수가 800~1300g/10분인 폴리프로필렌으로 구성되고, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포는 양측의 스판본드 층은 멜트블로운 층을 보호하고 바람직한 강도 등을 제공하며, 중앙의 멜트블로운 층 웹은 박테리아 또는 기타의 오염물질을 차단하는 역활을 하며, 침투제로 폴리(옥시-1,2에틸렌 디일),알파-(페닐)-w-하이드록시 화합물을 사용하므로서 발수, 발유, 대전방지제의 침투 효과를 높이는 동시에, 경제적이며, 인체 유해성 및 환경오염, 보관, 사용시 화재 폭발 등의 위험으로부터 벗어나 안정적이고, 발수, 발유 및 대전방지성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제공하는 것을 특징으로 한다.

부직포, 스판본드, 발수성, 발알콜성.

Description

의료용 폴리프로필렌 다층부직포 및 그 제조방법{Polypropylene nonwoven fabric for medical use and producing process thereof}

도 1은 본 발명에 따라 제조된 의료용 폴리프로필렌 다층 복합 부직포의 단면 사진이고,

도 2는 본 발명에 따른 의료용 폴리프로필렌 장섬유 다층 복합 부직포의 제조장치 및 그 제조공정을 개략적으로 도시한 모식도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 원료저장조(SILO)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

11, 11', 11": 원료계량장치(DOSING UNIT)

12, 12', 12": 압출기(EXTRUDER)

13, 13', 13": 스핀펌프(SPINPUMP) 및 스핀빔(SPINBEAM)

14, 14': 퀀칭쳄버(QUENCHING CHAMBER)

15, 15': 인터미디에이트 첸널(INTERMEDEATE CHANNEL)

16, 16', 16": 석션블로우(SUCTION BLOWER)　　

17 : 스크린 벨트(SCREEN BELT)

18 : 캘린더(CALENDER)　　

19 : 와인더(WINDER)

본 발명은 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 의료 분야에서 이용될 수 있는 의료진의 수술용 가운, 멸균포, 수술환자용 수술포 등의 배리어(barrier) 부직포 복합 재료로서, 초극세사 고밀도 필터를 소재로 제조되어 효과적으로 미생물을 차단하고, 발수, 발유, 발알콜성이 뛰어나 혈액과 체액을 완벽하게 막아 주며 대전방지성과 공기투과성이 뛰어나 착용감이 양호하므로 의료진이 위생적이고 편안하게 시술을 할 수 있도록 하고, 병원 내 2차 감염을 방지할 수 있는 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포 및 이 부직포의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 배리어 부직포는 박테리아 및 기타의 오염원의 침투를 억제하고, 외과용 패브릭(fabric), 일회용 가운 등과 같은 일회용 의료 제품에 사용될 수 있는 방향으로 발전되어 왔다. 예를 들어, 스판레이스 부직포에 발수, 발알콜 가공을 실시한 부직포가 수술용 가운 등과 같이 일회용으로 사용되고 있으나, 이의 경우 단섬유 교락에 의한 부직포로 강도가 약하고, 내수압이 약하여 물을 많이 사용하는 분야에서 장시간 사용시 상술한 환자의 체액이나 각종 오염원으로부터 노출되 기 쉽다. 또한, 폴리프로필렌 필라멘트로 이루어진 스판본드(spunbond) 부직포를 병원 직원의 보호의나 수술 환자의 드레이프로 사용함으로서 경제성 및 원가 부담을 줄일 수 있으나 스판본드 부직포를 형성하는 섬유 간 공극이 커 병원균이나 박테리아 또는 환자의 체액 등 기타의 오염물질을 차단하는 효과가 떨어지는 문제점이 있다. 또 폴리프로필렌 장섬유 스판본드 부직포는 소수성으로 뛰어난 발수성을 나타내지만, 오일 및 알콜 등과는 친화력을 갖게 되어 병원 내에서 사용하는 소독제, 알콜 등에 쉽게 젖게 되어 오염원으로부터 방치되게 되는 단점이 있다. 더욱이, 합성섬유는 전기절연성이라는 특성을 가지고 있기 때문에 다른 물질과의 마찰 등에 의해 생긴 정전기를 장시간에 걸쳐 축적하는 성질을 가지고 있다. 그 때문에 대전한 정전기에 의한 방전, 흡인, 반발로 인해 현대식 전자장치인 고가의 의료장비에 극도로 민감하게 작용하여 영구적 손상 등 여러 장해를 야기할 수 있다. 이들 정전기는 물질끼리의 마찰, 접촉에 의해 생기기 때문에 발생 자체를 막는 것은 곤란하다. 따라서, 이와 같은 합성섬유의 정전기 장해를 방지하기 위해서는 발생한 전하를 제거, 중화, 누설시키는 것이 필요하다. 정전기 장해를 방지하는 방법으로는 온, 습도의 조절, 코르나 방전 등이 많이 이용되고, 일부에는 대전 방지법으로써 활성제를 주성분으로 하는 섬유용 대전방지제로 표면처리하고 있다. 이 표면처리의 경우 함침, 스프레이 등의 방식이 채택 사용되게 되고, 대전방지제로 사용되는 것은 흡습제와 계면활성제로 대별되지만, 흡습제는 처리장치를 손상시키는 문제를 일으키게 되고, 많은 계면활성제의 종류 중 흡습성이 있는 대전방지제를 사용하므로써, 소수성인 폴리프로필렌의 발수성을 저해시키는 요인이 되기도 하며, 내수 압을 저해시키는 요인이 된다. 이처럼 발수, 발유제를 이용하여 수지가공하는 경우 발수, 발유성능에 유연성, 대전방지성 등을 요구하는 복합기능이 요구되고 있으며, 이에 대한 처방설계의 중요성이 점차 주목받고 있다. 이때 사용되는 유연제, 대전방지제는 어떤 것을 선택하느냐에 따라 현저하게 발수도가 떨어질 수 있다. 흡수성이 있는 대전방지제나 유연제로 가공한 경우 현저한 발수저하를 일으키고 사용량을 증가시켜도 발수, 발유성 모두 좀처럼 향상되지 않는 경우가 많다. 따라서 발수가공에서 효과를 향상시키기 위해서는 발수제의 성능, 가교결합에 의한 방법 그리고 타 기능의 복합가공을 위한 타 약제의 병용에서 발수성능을 저하시키지 않는 공정설계가 필요하게 된다.

이러한 관점에서, 이소프로필알콜 등의 첨가는 소수성 폴리프로필렌 부직포에 불소계 발수 가공시 침투성을 향상시키고, 발수성의 저하에 미치는 영향이 적으므로 많이 채용되어 사용되고 있으나, 원료의 보관이나, 사용 특히 열고착을 위해 건조기 통과시 증발 등으로 별도의 회수 장치가 필요하고, 인체 유해성, 화재 폭발, 환경오염에 대한 대책이 요구되고 있어 그 해결책이 필요한 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 바람직한 배리어 특성을 지녀 박테리아 및 기타 오염원의 침투를 억제하는 안정된 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 초극세사 고밀도 필터를 소재로 제조되어 효과적으 로 미생물을 차단할 뿐 아니라, 발수, 발유, 발알콜성이 뛰어나 혈액과 체액을 완벽하게 막아 주며 대전방지성과 공기투과성이 뛰어나 착용감이 양호하므로 의료진이 위생적이고 편안하게 시술을 할 수 있도록 하고, 병원 내 2차 감염을 방지하는 효과를 갖는 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적의 발수, 발유, 발알콜성 및 대전방지성을 겸비한 의료용 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 인체유해성, 환경오염을 예방하며, 용이하게 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포는;

연속적인 폴리프로필렌 필라멘트 섬유로 이루어진 제 1 스판본드 및 제 2 스판본드 부직포 웹(web) 층과 상기 제 1 웹 및 제 2 웹 사이에 삽입되어 있으며, 박테리아의 침입을 방지하면서 공기 투과가 가능한 하나 이상의 소수성 미세 다공 층을 포함하는 제 3 멜트블로운 부직포 웹 층을 포함하며, 여기서 상기 제 1 및 제 2 웹 스판본드 부직포 층은 용융지수(M.F.R) 20∼80g/10분인 폴리프로필렌이고, 상기 제 3 웹 멜트블로운 부직포 층은 용융지수(M.F.R)가 800~1300g/10분인 폴리프로필렌으로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 상기한 바와 같이, 제 1 및 제 2 웹 스판본드 부직포 층의 형성은 주원료의 특성이 용융지수 20∼80g/10분인 폴리프로필렌 칩을 사용하는데, 만약 용융지수가 20g/10분 이하이면 용융점도가 너무 높아, 결과적으로 고속 제사 성이 뒤떨어지게 되고, 반대로 용융점도가 80g/10분 보다 크면, 용융점도가 너무 낮아 방사성이 떨어져 안정한 조업이 어려워지는 단점이 있어 바람직하지 않다.

또한, 제 3 멜트블로운 부직포 웹 층의 형성은 주원료의 특성이 용융지수 800∼1300g/10분인 폴리프로필렌 칩을 사용하는데, 만약 용융지수가 800g/10분 이하이면 용융점도가 너무 높아 고속방사, 연신이 어려워 마이크로파이버를 형성하기가 어렵고, 이로 인해 세균이나 오염된 물질의 차단 효과를 발휘할 수 없게 되며, 반대로 용융지수가 1300g/10분 이상이 되면 용융점도가 너무 낮아 압출기 내에서 압력이 낮아 방사성이 떨어지는 단점이 있어 바람직하지 않다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 제1, 2 및 3 웹에는 프탈로시아닌 블루(Phthalocyanine blue)가 고농축된 마스터 배치 칩(Master batch chip)이 각각 1 ~ 5중량%를 투입되어 형성되어 진 것임을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 따른 프탈로시아닌 블루의 블루 컬러(Blue color)는 수술중 환자의 환부에서 나오는 혈액이 갖는 빨간색의 보색으로, 장시간에 걸쳐 수술할 경우 피의 잔상이 남지 않도록 하여 의료진의 피로를 줄여 주는 효과를 나타내는 것으로, 1중량% 이하로 투입시 그 역할을 수행할 수 없으며, 5중량% 이상 투입시 고속 방사에 있어서 이물로 작용하여 제사성을 나쁘게 하여 바람직하지 않다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 스판본드 층은 각각 최소한 10g/㎡의 기초 중량을 가질 수 있어야 하며, 약 10g/㎡ 내지 30g/㎡인 것이 바람직하다. 스판본드층의 중량이 각각 10g/㎡ 이하로 낮으면 중앙의 멜트블로운 층을 보호할 수 없으며 강도가 낮고, 형태안정성을 부여할 수 없다. 한편 스판본드층이 각각 30g/ ㎡이상이 되면 중앙의 멜트블로운 층이 박테리아 또는 기타의 오염물질을 차단할 수 있는 양을 투입한 전체중량이 너무 높아져 촉감이 부드럽지 못해 착용감이 저하된다. 중간의 멜트블로운 층은 최소 5g/㎡의 기초 중량을 가지는 것이 바람직하며, 5g/㎡ 이하가 되면 각종 세균이나 오염물질의 차단효과를 충분히 발휘할 수 없어 바람직하지 않다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포의 제조 방법은;

용융지수(M.F.R)가 20∼80g/10분인 폴리프로필렌 칩을 주원료로 하여 압출기에서 용융, 혼합, 균질화시켜 구금을 통하여 용융 방사, 냉각 및 연신 공정을 거쳐 필라멘트를 형성 시킨 후, 연속으로 이동되는 다공질 컨베이어 벨트 상에서 스판본드 층인 제1 및 제2 웹을 형성하고, 용융지수(M.F.R)가 800∼1300g/10분인 폴리프로필렌 칩을 주원료로 사용하여 압출기에서 용융, 혼합, 균질화시켜 구금을 통하여 용융 방사하고, 측면노즐에서 분사되는 높은 속력의 집중된 가열공기로 방사되는 폴리머를 연신시켜 1~5㎛의 미세한 굵기의 실로 된 마이크로 파이버 상의 멜트블로운 층인 제3 웹을 형성하여 스판본드/멜트블로운/스판본드 층으로 적층하는 단계;

상기 3층의 웹을 칼렌더로 열접착시켜 형태안정성을 부여하는 단계; 및

상기 형태안전성이 부여된 부직포를 발유제와 대전방지제가 혼합된 용액에 침적, 건조, 열처리하여 발수성, 발유성 및 대전방지성을 부여하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 발유제는 고형분 기준으로 부직포 중량의 0.4 ~ 5.0중량%, 대전방지제는 부직포 중량 대비 고형분 기준으로 0.1 ~ 2.0중량% 도포하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 발유제로 퍼플루오르알킬에틸 아크릴레이트(Perfluoralkylethyl acrylate)계 공중합체를 사용하고, 대전방지제로 음이온계 술폰산염계를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 발유제와 대전방지제의 혼합 용액에 폴리(옥시-1,2에틸렌 디일),알파-(페닐)-w-하이드록시 화합물을 더 부가하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 방사구금은 3 ~ 6 개의 빔(Beam)으로 구성되어 있어 스판본드/멜트블로운/스판본드의 3층 구조를 하며, 스판본드 층 양쪽의 합이 2층 ~ 4층으로 구성되고, 중앙의 멜트블로운 층도 2층 ~ 4층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 중량이 40~70g/㎡이고, 두께가 0.1~0.7㎜이며, 본딩율이 10~30%인 것으로 제조됨을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 방법에 의해 제조된 부직포는 의료진의 보호복, 수술용 가운 및 환자용 드레이프류, 수술도구 등 의료 장비의 멸균용 등 의료용으로 사용되어짐을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 의료용 부직포는 폴리프로필렌 필라멘트로 이루어진 스판본드(spunbond) 부직포 웹의 사이에 폴리 프로필렌 멜트블로운(meltblown) 마이크로파이버(microfiber)로 이루어진 내부 섬유 상 웹을 위치시키고 압착시켜 스판본드/멜트블로운/스판본드 3층 구조의 다층 부직포로 형성됨으로 양측의 스판본드 층은 멜트블로운 층을 보호하고 바람직한 강도 등을 제공하며, 중앙의 멜트블로운 층 웹은 박테리아 또는 기타의 오염물질을 차단하는 역활을 한다. 또한, 본 발명에 따른 형태의 다층 부직포를 제조하는데 있어서, 각각의 부직포 층은 열적으로 상호 결합하여 단일한 패브릭(fabric) 복합 재료를 형성하는데, 일반적으로 열적 결합은 부직포 층을 가열된 캘린더(calender)에 통과시켜, 내부의 멜트블로운 층을 부분적으로 용융시켜 복합 재료의 부직포 층을 결합시키는 용융 결합을 한다. 따라서, 멜트블로운층이 충분하게 용융 및 융합되지 않으면, 패브릭 복합 재료의 층간 결합력이 약화된다. 또 열적 결합 조건이 정확하게 조절되지 않으면, 열 결합 영역이 과도하게 가열되어서, 내부 멜트블로운 층의 배리어로서의 특징을 파괴하는 핀 홀(pinhole)을 야기할 가능성이 있다. 그러므로, 실제 사용되는 열적 결합 조건은 층간 결합력을 충분히 유지할 수 있어야 하는 배리어로서의 특성을 고려하여 결정된다.

또한 상기에서 기술한 바와 같이, 종래에 통상적으로 제조되는 폴리프로필렌 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층 부직포는 소수성으로 발수성은 있으나, 발유, 발알콜성 및 대전방지성은 없어 병원 의료용품으로 적합하지 않은 문제점이 있었으며, 본 발명에서는 이를 해결하기 위해 상기와 같이 발수, 발유가공을 실시하였다. 발수, 발유가공은 폴리프로필렌 섬유표면이 알콜 및 기름성분에 대해서는 반발력이 없으므로 상호 반발이 생기도록 섬유표면을 개질하는 것으로 개질하고자 하는 발수, 발유성 외에 발수, 발유제가 폴리프로필렌 스판본드 섬유 표면에 부착되어져, 다른 기존의 특성, 예를 들어 강도, 신도, 내수압, 공기투과도 등을 저해시켜서는 안된다. 대전방지성을 부여하기 위해서는 부직포 제조시 개질된 원료를 사용하거나, 완성된 부직포에 2차 가공을 실시하게 되는데, 원료 폴리머의 개질시, 사용되는 활성제와 다른 첨가제, 공중합 모노머가 폴리머 제조 공정의 고온에 의해 분해 되기 쉽고, 폴리머 내부에 분산된 대전방지제가 표면으로 블리드 아웃(bleed out)하여 효과를 발휘하는 데는 시간이 많이 걸리게 되므로 효과가 떨어지게 되는 문제점이 있으므로 발유가공 시 대전방지제를 첨가하여 해결하고자 하였다. 이때 사용하는 용액 상의 대전방지제는 흡수성 제품과 소수성의 제품이 있으며, 흡수성 계면활성제를 사용하면 소수성인 폴리프로필렌의 발수성을 저해시키는 요인, 처리장치를 손상시키는 문제를 일으키게 되므로 소수성의 대전방지제를 사용하므로써, 폴리프로필렌 만이 갖는 발수성 및 내수압을 저해시키는 문제를 해결한 발수성과 대전방지성이 우수한 폴리프로필렌 다층부직포의 제조가 가능하였다. 이때 상기의 발수, 발유제, 대전방지제를 사용하여 가공시 소수성의 폴리프로필렌 부직포에 침투가 용이하지 않으므로 침투제를 사용하게 되는데 종래에 사용한 이소프로필알콜은 상기한 바와 같이 문제점이 있었으며, 이에 본 발명에서는 상기한 구성에 나타난 바와 같이 침투제로 폴리(옥시-1,2에틸렌 디일),알파-(페닐)-w-하이드록시 화합물을 사용하므로서 발수, 발유, 대전방지제의 침투 효과를 높이고, 경제적이며, 인체 유해성 및 환경오염, 보관, 사용시 화재 폭발 등의 위험으로부터 벗어나 안정적인 작용효과를 제공한다.

상기와 같이 제조된 본 발명의 부직포는 의료용으로 적용시 마이크로파이버 멜트블로운층의 액체에 대한 확실한 차단막으로서의 역할을 하므로 전염성의 위험으로부터 환자와 수술팀을 효과적으로 보호해 주며, 환자의 피부와 수술포 사이에 격리된 공기층을 형성시켜 보온효과를 나타내어, 기술과 기능에 알맞은, 수술팀의 부담을 효과적으로 덜어 주는 동시에 불필요한 에너지와 세탁비용을 확실히 절감 할 수 있는 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 얻을 수 있었다.

본 발명을 첨부 도면에 의거하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 폴리프로필렌 다층 부직포, 즉 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층 부직포의 단면 사진이고, 도 2는 본 발명에 따른 의료용 폴리프로필렌 다층 복합 부직포의 제조장치 및 그 제조공정을 개략적으로 도시한 모식도이다.

원료저장조(10)에 저장된 스판본드용 폴리프로필렌 수지는 제1, 2웹 제조용 스펀본드 유닛 A 및 B 파트 각각의 원료를 계량하는 원료계량장치(11, 11')로 이송되어 일정량씩 압출기(12, 12')에 공급된다. 또한 컬러 마스터 배치도 각각의 다른 원료계량장치로 이송되어 일정량씩 압출기(12, 12')에 공급된다. 공급된 주원료와 컬러 마스터 배치는 압출기 내에서 용융 및 혼합되어 다수의 오리피스로 구성된 구금을 통하여 방사되면 20~30㎛의 미세한 굵기의 실로 된다. 방사된 폴리머는 벌집모양의 챔버(14, 14')를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 냉각, 고화되고 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어 벨트 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신 되 어져, 연속으로 구동되는 컨베이어 벨트 상에 일정한 중량으로 적층이 된다. 제1 및 2웹은 각각 최소한 약 10g/㎡의 기초 중량을 가질 수 있어야 하며, 약 10g/㎡ 내지 30g/㎡인 것이 바람직하다. 제1 및 2웹 각각의 중량이 10g/㎡ 이하로 낮으면 중앙의 멜트블로운 층을 보호할 수 없으며 강도가 낮고, 형태안정성을 부여할 수 없다. 한편 제1 및 2웹 각각의 중량이 30g/㎡이상이 되면 중앙의 멜트블로운 층이 박테리아 또는 기타의 오염물질을 차단할 수 있는 양을 투입한 전체중량이 너무 높아져 촉감이 부드럽지 못해 착용감이 저하된다. 스판본드 부직포 웹의 사이에 폴리프로필렌 마이크로파이버로 이루어진 멜트블로운 웹을 위치시키고 압착시켜 3층 구조의 다층 부직포를 형성할 수 있다. 외부의 스판본드 층은 부직포를 보호하기 위해 바람직한 강도 등을 제공하며, 중앙의 멜트블로운 층 웹은 박테리아 또는 기타의 오염물을 차단하는 역활을 한다. 즉, 또 다른 원료저장조(도시 생략)에 저장된 멜트블로운용 주원료를 제 3웹 제조용 멜트블라운 유닛 C 파트의 원료를 계량하는 원료계량장치(11")로 이송하여 일정량씩 압출기(12")에 공급한다. 또한 컬러 마스터 배치도 다른 원료계량장치로 이송하여 일정량씩 압출기(12")에 공급한다. 공급된 주원료와 마스터 배치는 압출기 내에서 용융 및 혼합되어 다수의 오리피스로 구성된 구금을 통하여 방사되면 측면노즐에서 배출되는 높은 속력의 집중된 가열가스(일반적으로 공기)와 마주친다. 이 높은 속력의 가열가스는 미세한 굵기의 오리피스를 통해 방사되는 폴리머를 연신시키고, 연신된 폴리마는 1~5㎛의 미세한 굵기의 실로 된 마이크로파이버 상의 멜트블로운 층을 형성한다. 이 제 3 웹 멜트블로운 층은 최소 5g/㎡의 기초 중량을 가져야 하는데, 기초 중량이 5g/㎡이하가 되면 두께가 얇아 각종 세균이나 오염물질의 차단효과를 충분히 발휘할 수 없기 때문이다. 제1, 2 및 3웹의 배열은 도 1과 같이 되도록 도 2와 같이 배열된 장치에서 작업하여 스판본드/멜트블로운/스판본드로 이루어진 다층구조의 복합재료를 형성한다. 형성된 웹을 역학적 특성 및 형태안정성을 부여하기 위하여 열과 압력으로 결합한다. 이때 칼렌더 롤의 구성은 한쪽은 본딩율이 10∼30%를 가지는 엠보스 롤, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 플레이트 롤로 구성된다. 이때 부여되는 칼렌더의 압력은 50∼100dyne/cm이며, 온도는 130∼170℃이다. 이러한 형태의 패브릭을 제조하는데 있어서, 각각의 부직포 층은 열적으로 상호 결합하여 단일한 패브릭 복합 재료를 형성한다. 일반적으로, 열적 결합은 부직포층을 가열된 캘린더에 통과시켜, 내부의 멜트블로운 층을 부분적으로 용융시켜 복합 재료의 부직포 층을 결합시키는 용융 결합을 형성한다. 멜트블로운 층이 충분하게 용융 및 융합되지 않으면, 복합 재료의 층간 결합력이 약화된다. 또 열적 결합 조건이 정확하게 조절되지 않으면, 열 결합 영역이 과도하게 가열 되어서, 내부 멜트블로운 층의 배리어로서의 특징을 파괴하는 핀 홀(pin hole)을 야기할 가능성이 있다. 그러므로, 실제 사용되는 열적 결합 조건은 층간 결합력을 충분히 유지할 수 있어야 하는 배리어로서의 특성을 고려하여 본딩율과 온도, 압력이 결정된다. 다층 부직포의 기초 중량은 30∼80gsm으로, 바람직하게는 40~70gsm이다. 기초 중량이 30gsm보다 낮으면 형태안정성, 강도가 낮고, 오염원의 차단효과가 저하되며, 80gsm보다 높으면, 소프성 및 드레이프성이 나빠지고 공기투과율이 저하될 뿐 아니라 경제성 면에서 효과가 없어 바람직하지 않다.

상기와 같이 하여 생산된 제품의 발수, 발알콜, 발유성 및 대전방지성을 부여하기 위해 발유제 및 대전방지제를 도포하는데, 발수가공은 광의의 방수가공과는 구분된다. 발수가공은 직, 편물을 구성하고 있는 섬유를 소수성 물질로 덮어 씌우던가 또는 화학반응에 의해 직접 소수기를 섬유분자에 결합시켜 물에 젖는 것을 방지하는 가공이다. 발수제가 섬유표면에 엷게 덮은 상태로 고착되어 있는 것 뿐이기 때문에 섬유 간의 공간, 실간의 공간은 공간 그대로 있고 공기나 수증기 등의 기체는 자유롭게 통과 가능하게 된다. 이와 같이 물에 젖지 않게 하는 것은 완전히 발수제가 가지고 있는 발수성(소수성)에 의한 것이고 섬유와 섬유, 실과 실사이의 공간은 공간 그대로 남아있기 때문에 아무리 발수성이 강하여도 물에 압력을 가하면 물은 섬유 내부로 침투하고 새어 나오게 되며 이 점이 광의의 방수가공과 구별된다. 섬유소재에 따른 물과의 접촉각을 살펴보면 면:59°, 양모:81°, 레이욘:38°, 나일론:64°, 폴리에스터:67° 아크릴:53°, 폴리프로필렌:90°이다. 접촉각이 180°일 때 물방울은 완전히 구상으로 되어 전혀 젖지 않는 상태이고 접촉각이 0°일 때 완전히 젖게 된다. 면이나 레이온같은 친수성 섬유의 직물이 실제 발수 가공 시 발수도가 떨어지는 것은 가공전 섬유 자체의 이 접촉각이 작기 때문이라고 할 수 있으며, 발수가공을 하지 않아도 폴리프로필렌의 발수성이 좋은 것은 전술한 것과 같이 접촉각이 크기 때문이다.

발수가공용 수지로서 필요한 조건은 부직포 원단의 통기성을 저해시키지 않고 섬유표면에 접촉각이 큰 소수성층을 형성하여 접촉된 물을 작은 물방울로 만드는 것과 소수성물질이 섬유 상에 물리적, 화학적으로 견고하게 부착되어야 하며, 다른 가공약제와의 병용성이 양호한 것이어야 하고, 촉감 개선에 효과가 있거나 손상을 주지 않고 취기발생, 강도저하, 황변 등이 없으며 염색 견뢰도에 악영향을 미치지 않으며, 경시변화성이 없고, 온도 변화에 크게 영향을 받지 않는 것 등을 들 수 있다.

섬유제품에 사용되고 있는 발수제를 분류하는 방법은 가공액의 희석매체에 의한 용제계와 수계, 발수 성능에 따른 일시적 발수제와 영구적 발수제, 발수 피막의 성질에 의한 열가소성형과 열경화성형, 발수제의 주요성분에 의한 구분 및 발수제의 촉감에 미치는 영향 등으로 구분 될 수 있다. 발수 가공제의 종류와 그 대표적인 조성을 보면, 메틸 하이드로겐 폴리실록산(Methyl hydrogen polysiloxane)의 실리콘계, 퍼플루오로 알킬기 함유 공중합체인 불소계, 왁스(Wax)계의 파라핀(Paraffine), 지르코늄(Zirconium) 염계의 지르코늄 지방산 염, 에틸렌(Ethylene) 요소계의 옥타데실 에틸렌 우레아(Octadecyl ethylene urea), 메티롤 아미드(Methylol Amide)계의 N-메티롤 스테아르아미드(N-methylol stearamide), 피리디늄(Pyridinium) 염계의 스테아르아미도 메틸 피리디늄 클로라이드(Stearamido methyl pyridinium chloride), 금속비누계의 암모늄 스테아레이트(Aluminium stearate) 등이 있다. 가공효과에 영향을 미치는 인자로는 수지농도, 경화조건 및 촉매의 종류 등을 들 수 있으며 일반적으로 촉매의 존재하에 열처리에 의하여 섬유표면에 수지의 필름을 형성시켜 높은 발수성을 발휘하게 한다.

발수제의 구조를 구조적으로 분류해 보면;

파라핀 : C_nH_2n ₊₁

지방산아마이드 : C_nH_2n ₊₁CONHCH₂OH

알킬에틸렌요소 : C_nH_2n ₊₁NHCON-CH₂

＼｜

CH₂

실리콘계발수제 : CH₃ CH₃

｜｜

CH₃-[-Si-0-]_n - Si-CH₃

｜｜

H CH₃

불소계발수제 : H-[-CH₂CH-]a -[CH₂CH-]b-H

｜｜

COOC_nF_2n ₊₁ Y

등으로 구분된다.

파라핀은 가장 오래된 발수제이고 지방산 아마이드, 에틸렌 요소는 내구성을 향상시키기 위하여 반응기를 도입한 것이다. 이들은 모두 발수성이 파라핀과 같고 잔쇄의 알킬기에 의하여 성능을 발휘한다. 실리콘계 발수제는 메틸 하이드로겐 폴 리실록산이라고 불리는 실리콘 수지의 일종이며, 섬유 상에서는 메틸기가 외측으로 배열함으로써 파라핀과 유사한 기구로 되어 발수성을 나타낸다고 알려져 있다. 실리콘 수지에는 그 밖에 디메틸폴리 실록산과 이의 변성체가 있는데 이들은 단지 직물의 촉감조정제(유연제)로 사용되고 있으며 메틸 하이드로겐 폴리실록산계의 촉감을 개량할 목적으로 일부 혼합하여 사용되기도 한다. 불소계발수제는 퍼플루오르알킬아크릴레이트(Perfluoralkylacrylate)의 공중합체이다. 이것은 실리콘계 발수제에 비하여 고도의 발수성, 낮은 이형성 등의 특징이 있으나 아무래도 결정적인 상이점은 발수성에 더하여 발유성도 나타낸다는 점이다. 본 발명에서는 발알콜, 발유성이 필요하므로 발유제는 함불소 화합물로 퍼플루오르알킬에틸아크릴레이트(Perfluoralkylethylacrylate)계 공중합체(고형분 30%) 제품을 사용하였다. 가공용 수지는 에멀젼 상태에서 섬유에 처리하게 되는데 에멀젼 제조시 조성 및 배합은 크게 모노머 혼합과 폴리머 혼합으로 나눌 수 있다. 최근에는 모노머 혼합을 하고 열처리에 의하여 반응시키는 방법이 일반적으로 사용되고 있다.

발수제를 섬유소재에 처리하여 내구성을 향상시키기 위해서는 섬유와 발수제와의 접착력을 향상시키는 것이 중요하다. 섬유와 발수제 간의 작용하는 힘은 분자간의 힘(반데르바알스의 힘), 화학결합으로 나눌 수 있다. 분자 간의 힘은 불소계 발수제의 경우 섬유에 가공되어 발수성을 발휘하게 되는 원인은 불소를 함유하는 에스테르기(perfluoro alkyl기)가 섬유와 수직방향으로 배향하여 발수성에만 기여하고, 불소수지의 골격인 아크릴산 잔기는 섬유와의 접착력에 기여하는 것으로 알려져 있다. 전자를 발수기, 후자를 접착기라고 부른다. 또한, 탄화수 소(hydrocarbon) 쇄에 대하여 탄화불소(fluorocarbon) 쇄는 매우 높은 계면활성을 나타내어 표면자유에너지를 현저하게 저하시킨다. 이 때문에 강력한 발수, 발유 효과를 나타내는 것이다. 즉, -CF₃ 또는 -CF₂로 섬유 표면을 커버하면 그 표면은 거의 대부분의 액체가 -CH₃ 또는 -CH₂로 커버된 표면보다도 훨씬 큰 접촉각을 나타내기 때문이다. 어느 고체표면의 발수, 발유성을 표시하는 한 방법으로서 습윤 임계 표면 장력(γc, dyn/cm) (이하 γc로 표기한다)이 이용되기도 한다. 섬유처리용 불소계 발수, 발유제로서 가장 기본적인 구조중 하나를 아래에 나타내었다.

-[-CH₂CH-]_n-

｜

O=COCH₂C₇F₁₅

이 형은 하이드로카본계 폴리머 주쇄(이 경우는 폴리아크릴산 형의 폴리머 주쇄)로 플루오로카본계 쇄가 에스테르결합을 개입시켜 한 쌍으로 늘어진 형이다. 상기의 구조는 유화제와 함께 유화중합하여 에멀젼 폴리머를 만들며, γc는 10.4 dyn/cm이고 폴리에틸렌의 γc는 31, 폴리염화비닐의 γc는 39인 것과 비교하면 현저히 낮다. 불소알킬기를 Rf로 표현하면 Rf의 말단이 -CF₃로 되는데 가장 습윤되기 어려워 발수, 발유성이 강한 바 이 경우 -CF₃ 의 γc는 6.0dyn/cm을 나타낸다. 이처럼 기본적으로는 퍼플루오로 알킬기를 측쇄로 가지고 아크릴레이트의 공중합(베타아크릴레이트의 경우도 많음)을 중심으로 만들어진 불소계 발수, 발유제는 이러 한 성능을 더 강화시키기 위해서 폴리머 자체 구조의 검토, 공중합체의 선택, 조막성에 관계하는 폴리머 Tg성분의 검토, 주쇄인 비닐쇄의 접착력 강화법, 보조제, 첨가제, 가교제의 응용에 의한 결합력의 강화, 가교반응의 효과적인 이용법 등을 고려할 수 있다. 발수, 발유제를 이용하여 수지가공하는 경우 발수, 발유성능에 유연성, 대전방지성등을 요구하는 복합기능이 요구되고 있으며, 이에 대한 처방설계의 중요성이 점차 주목받고 있다. 이때 사용되는 유연제, 대전방지제는 어떤 것을 선택하느냐에 따라 현저하게 발수도가 떨어질 수 있다. 흡수성이 있는 대전방지제나 유연제로 가공한 경우 현저한 발수저하를 일으키고 사용량을 증가시켜도 발수, 발유성 모두 좀처럼 향상되지 않는 경우가 많다. 따라서 발수가공에서 효과를 향상시키기 위해서는 발수제의 성능, 가교결합에 의한 방법 그리고 타 기능의 복합가공을 위한 타 약제의 병용에서 발수성능을 저하시키지 않는 공정설계가 필요하게 된다. 발수제에 따라 선택 흡수성이 있기 때문에 사용 전 이의 확인이 필요하고 또한 수지 패더맨글(Pader mangle)에서의 액면이 가능한 한 일정하도록 액공급이 연속적으로 일정량이 되도록 해야 한다. 이소프로필 알콜 등 알코올류의 첨가는 소수성 폴리프로필렌 부직포에 불소계 발수제 가공시 침투성을 향상시킨다. 침투제로 사용되는 이소프로필알콜등의 알콜류는 소수성 폴리프로필렌 부직포에 불소계 발수 가공시 침투성을 향상시키고, 발수성의 저하에 미치는 영향이 적으므로 많이 채용되어 사용되고 있으나, 원료의 보관이나, 사용, 특히 열고착을 위해 건조기 통과시 증발등으로 별도의 회수 장치가 필요하고, 인체 유해성, 화재 폭발, 환경오염에 대한 대책이 요구되고 있다. 이러한 상기 침투제로 잠재 위험이 없는 것으로 폴리(옥시- 1,2에틸렌디일),알파-(페닐)-w-하이드록시 화합물을 사용하므로서 발수, 발유, 대전 방지제의 침투 효과를 높이고, 경제적이며, 인체 유해성 및 환경오염, 보관, 사용시 화재 폭발 등의 위험으로부터 벗어나 안정적인 생산이 가능하게 되었다.

대전방지제 역시 소수성이어야 의료용으로는 더욱 좋다. 이때 대전방지제를 일반적인 계면활성제나 흡습제를 사용하면 폴리프로필렌 고유의 발수성을 잃어버리게 되고, 흡수성을 나타내게 되며 처리장치에 녹물 발생 등으로 처리장치를 손상하게 된다. 대전방지제는 주로 음이온(Anion)계, 양이온(Cation)계, 비이온(Nonion)계 및 양쪽성계로 분류되며, 이중에서 음이온계, 비이온계가 대전방지가공에 많이 사용된다. 일반적으로 양이온계 및 양쪽성계는 섬유의 방사, 방적유제의 성분으로 사용되는 경우가 적지만, 최종 제품의 유연성을 갖도록 하는 대전방지제로 사용된다. 음이온계로는;

술폰산염형 : RSO₃Na,

유산에스테르염형 : ROSO₃Na, ROSO₃NH(CH₂CH₂OH)₃Na, RO(CH₂CH₂O)SO₃Na,

인산에스테르염형 :

등이 있으며, 인산에스테르염형은 대전방지성이 좋으므로 단독, 또는 타 조제와 혼합하여 광범위하게 사용된다. 일반적으로 유산에스테르화, 인산에스테르화된 제품은 대전방지제의 분자 구조중 지방족기의 탄소수, 유산화도, 인산화도 및 친수기의 위치등이 대전방지성능에 큰 상관 관계가 있다. 다음과 같이 대별되는 Cation계는;

아민염형 : RNH₂CH₃COOH,

제4급암모늄염형 :〔RCONHC₃H₆N(CH₃)₂CH₂CH₂OH〕X (X=NO₃, ClO₄) 등으로 대전방지성, 병용성, 유연성이 양호하여 후가공 공정에 많이 사용되지만 분자 내에 질소를 함유하기 때문에 산화에 의한 착색, 염소표백에 의한 염소장해가 있을 수 있고 금속이온과 오염, 흡착 등의 문제가 있으므로 사용상 주의가 필요하다. 비이온계는 일반적으로 섬유에 대한 흡착력이 적고, 평활성이 양호하여 합성섬유에 균일한 습윤성을 나타내는 것으로;

폴리옥시에틸렌지방산에스테르형 : R-COO(CH₂CH₂O)_nH

폴리옥시에틸렌알킬에테르형 : RO(CH₂CH₂O)_nH

폴리옥시에틸렌알킬페놀에테르형, 및 폴리옥시에틸렌알킬아민형 등이 있으며 합성섬유의 방적유제로 많이 사용된다.

한편 동일 분자 내에 양이온, 음이온의 양쪽 극성기를 함유하고 있는 양쪽 이온계는 양이온계 성능 및 촉감이 뛰어나고 염소 장애가 적은 특성이 있다. 베타인(Betaine)형 및 이미다졸린(Imidazoline)형이 있으며, 일반적으로 베타인형이 많이 사용된다. 내구성 대전방지제는 유연성이나 내열성이 우수하고 경시변화가 없으며, 염색견뢰도를 저하시키지 않고 수지 가공제나 발수, 발유제와 병용이 가능하며, 먼지의 흡진이 없는 지속성이 요구된다. 내구성 대전방지제는 대부분이 흡수성이 강한 양이온계 고분자화합물이나 전해질 고분자화합물로서, 예를들면, 폴리아크릴산유도체, 폴리비닐아민유도체, 폴리아미드유도체, 및 양이온계 수지 등이 있고, 이중 대표적인 것은 양이온성 측쇄를 가진 폴리아크릴산 유도체로서 폴리베타메타크릴록시에틸디에틸메틸암모늄메타설페이트를 섬유에 처리한 후에 음이온 활성제로 후처리하여 섬유 상에 착물(Complex)을 형성시키는 방법, 그 착물을 비이온 활성제로서 분산시킨 것을 처리하는 방법, 폴리에틸렌옥사이드를 함유하는 폴리아민을 가교제와 병용하여 섬유에 처리하고 열처리에 의해 섬유표면에 불용화된 3차원 망상구조를 형성시키는 방법 등이 있다.

앞에서도 설명하였듯이 병원에서 의료진과 환자의 병원 내 감염을 방지하기 위해 사용하는 의료진의 가운과 환자용 드레이프류는 오염원으로부터의 보호가 주 목적으로 발유, 발수가공을 실시하고, 부가적으로 의료장비를 정전기로부터 보호하며, 쾌적한 착용감을 목적으로 대전방지가공을 실시함으로써 흡수가 되어서는 안 된다. 따라서 본 발명에서 사용하는 대전방지제는 소수성의 음이온계 술폰산염형 제품(고형분20%)을 사용하였다. 발유제와 대전방지제를 일정비율로 혼합한 배쓰(Bath)에 부직포를 침적시켜 균일하게 도포하고, 열풍 건조기를 이용하여 건조, 열고정시켜 발유 및 대전방지성 부직포를 생산하였다.

발유제를 부직포 중량대비 고형분 기준 0.4~5.0wt%, 대전방지제는 부직포 중량대비 고형분기준 0.1~2.0wt% 처리하였다. 부직포 중량대비 발유제 및 대전방지제의 고형분이 각각 5.0wt%, 2.0wt%이상이 되면 지나치게 부직포 표면이 딱딱해지고, 사용량을 증가하여도 발유성 및 대전방지성의 상승효과는 미흡하다. 한편 발유제는 부직포 중량대비 고형분기준 0.4wt% 미만, 대전방지제는 부직포 중량대비 고형분기준 0.1wt% 미만에서는 각각 그 효과를 발휘할 수가 없어 본 발명에서 얻고자 하는 발유성 및 대전방지성을 나타내지 않았다.

또 조제가 부직포내에 침투가 용이하게 될 수 있도록 침투제로 폴리(옥시-1,2에틸렌 디일),알파-(페닐)-w-하이드록시 화합물을 부직포 중량대비 고형분 기준 0.1 ~ 2.0wt% 처리하였다. 침투제가 0.1wt% 이하이거나, 2.0wt%를 초과하면 부직포에 조액의 침투가 용이하지 않거나, 과량으로 인해 발유성 성능이 저하된다. 조액에 침적된 부직포는 패딩맨글(Pading Mangle)의 압력으로 픽업(Pick-up)율을 조정하며, 적합한 픽업율은 상기의 고형분이 부직포에 잔류할 수 있도록 압력을 조정한다. 부직포를 연속으로 이동하는 열풍 건조기 내에서 건조하고, 열고정시켜 발유 및 대전방지제의 효과를 발현시킴에 있어서 열풍 건조기의 온도는 130~150℃ 범위에서 실시한다. 130℃이하에서는 불충분한 건조로 인해 발유성을 발현할 수 없으며, 지나치게 온도가 낮음으로 인해 생산성이 저하된다. 한편 온도를 150℃이상으로 높혀 폴리프로필렌의 융점, 160℃부근으로 접근할수록 부직포 웹은 열적 변화를 일으켜 건조기 내에서 융착되거나, 표면 변화를 일으켜 매우 스티프(stiff)해진다. 이럴 경우 내부 멜트브로운 층의 융착으로 차단막으로서의 효과를 잃어버리게 되고 수술복 및 드레이프류의 소프트(soft)성을 충족시키지 못해 착용감을 잃게 된다.

다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 실시예 및 비교예 중의 각종 특성치의 측정 및 평가는 다음과 같이 행하였다;

[평가방법]

(1) 인장강도 : 인장강신도기(Instron) 측정설비를 이용하여 ASTM D1682-64법에 준해 시료 폭 5cm, 시료 장 20cm의 시험편을 그립 간격 10㎝로 하여 인장속도 500mm/min의 조건으로 분석하여 최대 하중을 구하였다.

(2) 인장신도 : (1)의 방법으로 측정한 최대 인장시의 신장율을 구하였다.

(3) 단위면적당 무게(중량:g/㎡) : ASTM D 3776-1985의 방법에 준해 측정하였다.

(4) 내수압(㎜H₂O) : FTMS-191A-5514 저수압법(수압 60㎝H₂O)에 준해 측정하였다.

(5) 공기투과도(㎤/㎠.s) : ASTM D 737 프라지어법에 준해 측정하였다.

(6) 대전방지성;

(가) 마찰대전압 : KS K 0555-1983 B법에 의해 온도 20 ±2℃, 습도 40 ±2%RH, 400RPM, 면포로 분석하였다.

(나) 표면저항 : 시험장비 TOA, SME-8311 D₁=1.96㎝ D₂=2.41㎝ 적용전압 500VOLT, 60초, 온도 20±2℃, 습도 40 ±2%RH에서 ASTM D 257방법으로 측정하고 다음 표 1의 기준에 의해 대전 방지성을 판정하였다.

표면저항 (Ω/㎝)	대전현상	판정
10¹³< 10¹³~ 10¹² 10¹²~ 10¹⁰ 10⁹~ 10⁶ 10⁶~ 10³	정전하가 축적 대전후 서서히 감쇠 대전후 즉시 감쇠 거의 대전하지 않음 전혀 대전하지 않음	불량 불량 불량 양호 양호

(7) 발수,발유도(급) : 시판하는 오일시험액(Oil test liquid)을 이용하였다. 부직포 시료를 평평하고 수평인 표면에 놓아 두었다. 낮은 등급의 액부터 작은 방울 5개를 시료 위에서 적어도 2인치 간격의 지점에 조심스럽게 올려 놓고 45。 각도에서 10초간 관찰한 후에 5개의 방울 중 4개가 구형 또는 반구형으로 보이면 시험을 통과한 것으로 간주하고 상위 등급의 액을 전술한 바와 같이 시험하여 통과한 가장 높은 수의 등급을 기록하였다.

(8) 균투과 억제율 : 시험시료를 직경 48㎜로 절취한 뒤 멸균된 페트리디쉬에 거름종이를 한 장 넣는다. 균주의 농도가 3.0~8.0 X 10⁵/㎖가 되도록 농도를 조절한 후 시험액 0.5㎖를 시험시료에 떨어뜨리고 쉽게 분산되도록 스틸 디스크(steel disk)에 올려 놓는다. 이때 거름종이를 시험시료의 밑에 놓아 균액의 흡수를 돕는다. 사용 공시 균주를 여기서는 ATCC 6538 staphylococcus aureus를 사용하였다. 37℃, RH90%에서 24시간 배양 후 거름종이 위에 존재하는 세균수를 측정한다.

실시예 1

본 발명에 사용된 스판본드 용 주원료 폴리프로필렌의 특성은 용융지수(M.F.R)가 35g/10분인 것을 사용하였으며, 블루 컬러를 발현하기 위하여 프탈로시아닌 블루가 고농축된 마스터 배치 칩을 3중량% 투입하였다. 일정하게 공급되는 주원료 및 마스터 배치 칩을 압출기에서 용융 혼련시켜, 방사 구금을 통해 필라멘트를 형성 시킨 후, 냉각공기로 냉각 및 벨트하부 흡입 에어로 연신을 시키고, 연속 구동되는 컨베이어 벨트 상에 스판본드 제1웹과 2웹층을 각각 형성시킨다. 멜트블로운용 폴리프로필렌의 특성은 용융지수(M.F.R)가 1000g/10분인 것을 사용하였으며, 스판본드층과 마찬가지로 블루 마스터 배치 칩을 사용하였다. 일정량씩 공급된 주원료와 마스터 배치는 압출기 내에서 용융 및 혼합되어 다수의 오리피스로 구성된 구금을 통하여 방사되면, 측면노즐에서 분사되는 높은 속력의 집중된 가열공기와 마주친다. 이런 높은 속력의 가열공기는 미세한 크기의 오리피스를 통해 방사되는 폴리머를 연신시키고, 연신된 폴리마는 1~5㎛의 미세한 굵기의 실로 된 마이크로파이버상의 멜트블로운 층을 형성한다. 이 제 3 웹 멜트블로운 층은 2층으로 하였으며, 2층의 합이 8g/㎡의 기초 중량을 갖도록 하였다. 제1, 제2 웹은 전체가 최소 3층으로 구성되게 하였고, 멜트블로운을 포함한 총 중량이 50g/㎡인 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층부직포 웹을 형성하였다. 이렇게 형성된 웹을 엠보스 롤이 158℃이고 플레이트 롤이 156℃이며, 압력이 78dyne/cm인 칼렌다 조건에서 열압착시켜 형태안정성을 부여하였다. 사용된 엠보스 롤은 본딩율이 11%이다. 스판본드/멜트블로운/스판본드 다층부직포에 발유성 및대전방지성을 부여하기 위하여, 퍼플루오르알킬에틸 아크릴레이트계 공중합체(고형분 30%) 발유제와 p-톨루엔술폰산 나트륨염(p-Toluensulfonic acid soudium salt)(고형분 20%) 대전방지제를 각각 40중량부, 10중량부 및 부직포 내부로 조제의 침투를 용이하게 하기 위하여 폴리(옥시-1,2에틸렌디일),알파-(페닐)-w-하이드록시 화합물(고형분 30%) 10중량부를 물 940중량부에 혼합하여 연속으로 공급되는 조액 배쓰에 침적시켜 고형분기준 발유제 1.2중량%, 대전방지제 0.2중량%의 OPU가 되도록 패더맨글의 선압을 조정하였다. 부직포가 연속으로 이동되는 135℃ 열풍 건조기에서 36sec/m 처리하여 발수, 발유성 및 대전방지성이 우수한 의료용 폴리프로필렌 부직포를 제조하였으며, 상기 각 생산 및 가공 조건을 표 2에, 물성을 표 3에 각각 나타내었다.

실시예 2

부직포 전체 중량이 60g/㎡이 되도록 하였고, 열풍건조기의 온도를 145℃로 조정한 것 외에는 실시예 1과 동일하다. 조건과 물성을 표 2, 3에 나타내었다.

비교예 1

침투제로 이소프로필알콜을 40중량부, 물을 910중량부로 사용한 것 외에는 실시예1과 동일 하다. 이때의 조건, 물성을 표 2, 3에 나타내었다.

비교예 2

침투제로 폴리(옥시-1,2에틸렌디일),알파-(페닐)-w-하이드록시 화합물(고형분 30%)를 1중량부, 물 949중량부 사용하여 침투제 고형분 기준 0.03%의 부착율이 되도록 조정한 것 이외에는 실시예1과 동일 하다. 이때의 조건, 물성을 표 2, 3에 나타내었다.

비교예 3

침투제로 폴리(옥시-1,2에틸렌디일),알파-(페닐)-w-하이드록시 화합물(고형분 30%)를 70중량부, 물 880 중량부 사용하여 고형분 기준 2.1%의 부착율이 되도록 조정한 것 이외에는 실시예1과 동일 하다. 이때의 조건, 물성을 표 2, 3에 나타내었다.

비교예 4

실시예 1에서 부직포 주 원료의 사용 및 생산조건을 동일하게 하고 발유, 대전방지가공을 실시하지 않았다. 조건과 물성을 표 2, 3에 나타내었다.

부직포 생산 및 가공 조건

항 목		실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
멜트블로운	(g/㎡)	8	8	8	8	8	8
총 중량	(g/㎡)	50	60	50	50	50	50
발유제	종류	(*1)	(*1)	(*1)	(*1)	(*1)	-
	고형분	30	30	30	30	30	-
	사용량(중량부)	40	40	40	40	40	-
대전방지제	종류	(*2)	(*2)	(*2)	(*2)	(*2)	-
	고형분	20	20	20	20	20	-
	사용량(중량부)	10	10	10	10	10	-
침투제	종류	(*3)	(*3)	(*4)	(*3)	(*3)	-
	고형분	30	30	-	30	30	-
	사용량(중량부)	10	10	40	1	70	-
PICK UP율	(%)	100	100	100	100	100	-
최종고형분	발유제(%)	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2	-
	대전방지제(%)	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	-
	침투제(%)	0.3	0.3	-	0.03	2.1	-
가공온도	(℃)	135	145	135	135	135	-

(*1) perfluoralkylethyl acrylate계 공중합체 발유제.

(*2) p-Toluensulfonic acid soudium salt계 대전방지제.

(*3) 폴리(옥시-1,2에틸렌디일),알파-(페닐)-w-하이드록시 화합물 침투제.

(*4) 이소프로필알콜.

가공후 부직포 물성

항 목		실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
부직포 중량(g/㎡)		51	61	51	51	51	51
강도 (㎏/5㎝)	MD	10	12	11	10	10	11
강도 (㎏/5㎝)	CD	6	7	6	6	7	7
신도 (%)	MD	54	55	54	54	55	60
신도 (%)	CD	63	66	63	63	63	69
표면저항(Ω)		6X10⁸	7X10⁸	6X10⁸	5X10¹²	6X10⁹	8X10¹⁴
마찰대전압(V)		190	200	220	290	100	6000
내수압(㎜H₂O)		540	580	540	450	340	570
발유도(급)		8	8	6	3	3	1
공기투과도(㎤/㎠/s)		40	35	40	40	40	45
균투과억제율(%)		99.9	99.9	99.9	99.9	99.9	99.9
관능평가	발수성	◎	◎	◎	△	△	△
	발유성	◎	◎	◎	△	△	X
	대전방지성	◎	◎	◎	△	◎	X
	SOFT성	◎	◎	△	◎	◎	◎
	공기투과성	◎	◎	◎	◎	◎	◎
	균투과성	◎	◎	◎	◎	◎	◎
	작업성(냄새)	◎	◎	△	◎	◎	◎
종합 평가		◎	◎	△	△	△	X

◎:양호, △:보통, X:불량

상기와 같이 구성되는 본 발명의 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포는 스판본드/멜트블로운/스판본드 3층 구조의 다층 부직포로 형성됨으로 양측의 스판본드 층은 멜트블로운 층을 보호하고 바람직한 강도 등을 제공하며, 중앙의 멜트블로운 층 웹은 박테리아 또는 기타의 오염물질을 차단하는 역활을 하며, 침투제로 폴리(옥시-1,2에틸렌 디일),알파-(페닐)-w-하이드록시 화합물을 사용하므로서 발수, 발유, 대전방지제의 침투 효과를 높이는 동시에, 경제적이며, 인체 유해성 및 환경오염, 보관, 사용시 화재 폭발 등의 위험으로부터 벗어나 안정적이고, 의료용으로 적용시 마이크로파이버 멜트블로운 층의 액체에 대한 확실한 차단막으로서의 역할을 하므로 전염성의 위험으로부터 환자와 수술팀을 효과적으로 보호해 주며, 환자의 피부와 수술포 사이에 격리된 공기층을 형성시켜 보온효과를 나타내어, 기술과 기능에 알맞은, 수술팀의 부담을 효과적으로 덜어 주는 동시에 불필요한 에너지와 세탁비용을 확실히 절감할 수 있는 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포를 제공한다.

Claims

용융지수(M.F.R)가 20∼80g/10분인 폴리프로필렌 칩을 주원료로 하여 압출기에서 용융, 혼합, 균질화시켜 구금을 통하여 용융 방사, 냉각 및 연신 공정을 거쳐 필라멘트를 형성시킨 후, 연속으로 이동되는 다공질 컨베이어 벨트 상에서 스판본드 층인 제1 및 제2 웹을 형성하고, 용융지수(M.F.R)가 800∼1300g/10분인 폴리프로필렌 칩을 주원료로 사용하여 압출기에서 용융, 혼합, 균질화시켜 구금을 통하여 용융 방사하고, 측면노즐에서 분사되는 집중된 가열공기로 방사되는 폴리머를 연신시켜 1~5㎛의 미세한 굵기의 실로 된 마이크로 파이버 상의 멜트블로운 층인 제3 웹을 형성하여 스판본드/멜트블로운/스판본드 층으로 적층하는 단계;

상기 3층의 웹을 칼렌더로 열접착시켜 형태안정성을 부여하는 단계; 및

상기 형태안전성이 부여된 부직포를 발유제, 대전방지제 및 폴리(옥시-1,2에틸렌 디일),알파-(페닐)-w-하이드록시 화합물이 혼합된 용액에 침적, 건조, 열처리하여 발수성, 발유성 및 대전방지성을 부여하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 발유제는 고형분 기준으로 부직포 중량의 0.4 ~ 5.0중량%, 대전방지제는 부직포 중량 대비 고형분 기준으로 0.1 ~ 2.0중량% 도포하는 것을 특징으로 하는 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 발유제로 퍼플루오르알킬에틸 아크릴레이트(Perfluoralkylethyl acrylate)계 공중합체를 사용하고, 대전방지제로 음이온계 술폰산염계를 사용하는 것을 특징으로 하는 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포의 제조 방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 방사구금은 3 ~ 6 개의 빔(Beam)으로 구성되어 있어 스판본드/멜트블로운/스판본드의 3층 구조를 하며, 스판본드 층 양쪽의 합이 2층 ~ 4층으로 구성되고, 중앙의 멜트블로운 층도 2층 ~ 4층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 부직포는 중량이 40~70g/㎡이고, 두께가 0.1~0.7㎜이며, 본딩율이 10~30%인 것으로 제조됨을 특징으로 하는 의료용 폴리프로필렌 다층 부직포의 제조 방법.
청구항 1의 제조방법에 의해 제조된 부직포를 사용한 의료진의 보호복, 수술용 가운 및 환자용 드레이프류, 수술도구와 같은 의료장비의 멸균용으로 사용하는 부직포.