KR101874742B1

KR101874742B1 - 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 제조방법

Info

Publication number: KR101874742B1
Application number: KR1020170036837A
Authority: KR
Inventors: 김규창; 김대희; 윤영일; 이현우
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-07-05

Abstract

본 발명은 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 제조방법에 대한 것으로, 상기한 본 발명의 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포는 폴리에스테르 중합체를 방사하고 이젝터를 통하여 필라멘트를 연신시킨 후 충돌판의 충돌에 의한 필라멘트 개섬으로 컨베이어벨트 상에 웹을 형성시킨 후 본딩하여 제조된 폴리에스테르 부직포로서, 상기 폴리에스테르 중합체에는 융점이 250℃ 이상인 고융점 폴리에스테르와 융점이 230℃ 이하인 저융점 폴리에스테르를 포함하고, 상기 저융점 폴리에스테르의 비율이 전체 폴리에스테르 중합체의 총 중량 기준으로 10 중량% 내지 30 중량%로 되고, 부직포의 밀도가 0.3g/㎤ 내지 1.0g/㎤인 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 제조방법은 특정한 구성의 폴리에스테르 중합체를 사용하여 필라멘트의 섬도를 올리고 공기 투과 결합 공법을 사용하여 엠보 부분을 제거하므로 부직포의 공기 투과성을 향상시키고 인열 강도를 개선하면서 밀도를 높여 가공하여 여과의 효과를 월등하게 향상하여, 공사 설치시 잘 찢어지지 않는 효과를 가는 PVD 필터로 유용하게 사용될 수 있는 부직포를 제공하여 상기한 종래의 문제점을 해결하였다.

Description

투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 제조방법{The method for manufacturing Polyester nonwoven fabric having an improved permeability}

본 발명은 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 제조방법에 대한 것으로, 보다 자세하게는 필라멘트의 섬도를 올리고 공기 투과 결합(Air Through bonding) 공법을 사용하여 엠보 부분이 없어짐으로써 공기 투과성을 향상시키고 인열 강도를 개선하면서 밀도를 높여 가공하여 필터링의 효과는 올릴 수 있는 폴리에스테르 부직포의 제조방법에 대한 것이다.

종래로부터 부직포는 다양한 분야, 예를 들어 위생용, 의료용, 농업용 또는 산업용과 같은 분야에서 다양한 용도로 광범위하게 사용되어 오고 있는데, 특히 폴리에스테르계 부직포가 다양한 분야에서 활용되고 있다.

그런데, 이러한 폴리에스테르계 부직포는 그 사용 목적에 따라 다양한 중합체 조성물을 사용하여 원하는 특성을 부여하는 것으로 구성되어 지는데, 이러한 폴리에스테르계 부직포에 특히 통기성을 부여하여 여러 용도로 활용하기 위한 제안이 다수되어 있는데, 예를 들면, 대한민국 특허등록번호 제10-0829087호(특허문헌 1)에서는 의류 건조기용 스펀본드 장섬유 부직포 및 그 제조방법이라는 명칭으로, "폴리에스터 및 저융점 폴리에스터로 이루어진 복합방사소재를 용융하고, 쉬스/코어(sheath/core) 방법으로 방사하여 필라멘트 번들을 형성하고, 이동하는 네트위에 필라멘트 번들을 개섬시키고 열융착하는 공정을 포함하며, 상기 쉬스/코어 방법에서 쉬스와 코어의 복합비율이 5:5이고, 상기 쉬스/코어 방법에서 사용하는 코어는 고유점도(IV)가 0.650이고 용융온도가 254인 폴리에스터이며, 쉬스는 고유점도(IV)가 0.70이고 용융온도가 225인 저융점 폴리에스터이며, 상기 열융착은 열풍을 순환시켜 접착시키는 열풍방법을 사용하여 이루어지는 것인 것을 특징으로 하는 의류건조기용 스펀본드 장섬유 부직포의 제조방법"을 개시하고 있으며, 대한민국 특허등록번호 제10-1187382호(특허문헌 2)에서는 장섬유 스펀본드 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 공기 유입부에서 공기 유출부로 갈수록 구성 필라멘트의 데니어가 작아지는 다층구조의 장섬유 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법에 대해 개시하고 있으며, 대한민국 특허등록번호 제10-1194358호(특허문헌 3)에서는 폴리에스테르계 부직포, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 카페트 기포지라는 명칭으로 "4 내지 10 데니어의 섬도를 갖는 폴리에스테르 필라멘트 섬유로 이루어지며, 각 폴리에스테르 필라멘트 섬유는 융점이 250 이상인 제1 폴리에스테르 중합체의 70 내지 95 중량%와, 상기 제1 폴리에스테르 중합체에 비해 20 이상 낮은 융점을 갖는 제2 폴리에스테르 중합체의 5 내지 30 중량%로 이루어지는 폴리에스테르계 부직포"에 대해 개시하고 있다.

그런데, 상기 특허문헌 1에 개시된 발명은 쉬스의 비율이 50% 정도 수준까지 올라갈 경우 강도는 올라갈 수 있으나 부직포 면적 중에 용융 접착되는 부분이 많아져서 투과성이 떨어지고 인열강도가 낮아지는 영향을 미치게 되는 문제점이 있고, 상기 특허문헌 2에 개시된 발명은 다층 구조의 경우 섬도가 낮은 부분에 압력이 많이 걸리며 투과성이 낮아지게 되는 문제점이 있고, 상기 특허문헌 3에 개시된 발명은 단순히 섬도만 올리는 것으로 이 경우는 투과도는 좋아지지만 필터링 효과가 떨어지는 현상이 일어날 수가 있어 필터로서 사용에는 많은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명자 등은 상기에 제시된 발명을 포함한 종래의 폴리에스테르계 부직포에 있어서, 폴리에스테르계 부직포를 필터용으로 사용시 여과 효과와 강도의 측면에서 종래의 것에 비하여 많은 개선을 가지는 부직포에 대해 예의 연구하여 본 발명을 완성하게 되었다.

특허문헌 1: 대한민국 특허등록번호 제10-0829087호 특허문헌 2: 대한민국 특허등록번호 제10-1187382호 특허문헌 3: 대한민국 특허등록번호 제10-1194358호

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 실정을 감안하여 된 것으로서, 본 발명의 제일 목적은 상기한 종래의 기술의 문제점에 대한 해결방안으로 필라멘트의 섬도는 올리면서 밀도를 높여 투과성이 좋아지면서 필터링 효과를 개선하는 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 부직포를 또한 공기 투과 결합(Air Through Bonding) 공법을 사용하여 투과성이 개선되고 인열 강도가 증가하여 공사 설치시 잘 찢어지지 않는 효과를 가지므로 PVD 필터로 유용하게 사용될 수 있는 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.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포는;

폴리에스테르 중합체를 방사하고 이젝터를 통하여 필라멘트를 연신시킨 후 충돌판의 충돌에 의한 필라멘트 개섬으로 컨베이어벨트 상에 웹을 형성시킨 후 본딩하여 제조된 폴리에스테르 부직포로서, 상기 폴리에스테르 중합체에는 융점이 250℃ 이상인 고융점 폴리에스테르와 융점이 230℃ 이하인 저융점 폴리에스테르를 포함하고, 상기 저융점 폴리에스테르의 비율이 전체 폴리에스테르 중합체의 총 중량 기준으로 10 중량% 내지 30 중량%로 되고, 부직포의 밀도가 0.3g/㎤ 내지 1.0g/㎤인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 부직포의 섬유 지름은 25㎛ 내지 40㎛인 섬유로 구성되어 있는 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포는 열풍으로 섬유를 녹여서 열융착을 시키는 공기 투과 결합(Air Through bond) 공법으로 제조된 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 고융점 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르계 중합체이며, 저융점 폴리에스테르는 중합시 이성질체를 사용하여 융점을 저하시킨 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르계 중합체인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포의 섬유의 구성은 고융점 폴리에스테르와 저융점 폴리에스테르 섬유가 단일 방사되어 혼합되어 있는 형태인 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포의 섬유의 구성은 저융점 폴리에스터와 고융점 폴리에스터가 쉬쓰/코어(Sheath/Core) 형태로 방사되어 있는 형태인 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부직포의 공기투과도는 100CCS 내지 500CCS인 것임을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포 및 그 제조방법은 특정한 구성의 폴리에스테르 중합체를 사용하여 필라멘트의 섬도를 올리고 공기 투과 결합 공법을 사용하여 엠보 부분을 제거하므로 부직포의 공기 투과성을 향상시키고 인열 강도를 개선하면서 밀도를 높여 가공하여 여과의 효과를 월등하게 향상하여, 공사 설치시 잘 찢어지지 않는 효과를 가는 PVD 필터로 유용하게 사용될 수 있는 부직포를 제공하여 상기한 종래의 문제점을 해결하였다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 제조된 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 8데이어 섬유의 주사 전자 현미경(Scanning electron microscope) 사진이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 제조된 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 표면 주사 전자 현미경 사진이고,
도 3 및 4는 각각 종래의 폴리에스테르 부직포의 2데이어 섬유의 주사 전자 현미경 사진과 엠보 패턴이 형성된 폴리에스테르 부직포의 표면 주사 전자 현미경 사진이다.

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.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 제조된 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 8데이어 섬유의 주사 전자 현미경(Scanning electron microscope) 사진이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 제조된 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 표면 주사 전자 현미경 사진이고,

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 제조방법은 폴리에스테르 중합체를 방사하여 제조하는 것으로, 이때 상기 폴리에스테르 중합체는 융점이 230℃ 이하의 저융점 폴리에스테르 및 융점이 250℃ 이상인 고융점 폴리에스테르를 함께 사용하고, 이를 일반적인 구금을 사용하여 별도로 방사하거나 또는 쉬쓰-코어 형태로 방사하여 이젝터를 통하여 필라멘트를 연신시킨 후 충돌판의 충돌에 의한 필라멘트 개섬으로 컨베이어벨트 상에 웹으로 형성하여, 형성된 웹을 열풍으로 섬유를 녹여서 열융착을 시키는 공기 투과 결합(Air Through bond) 공법으로 부직포를 시트화 하여 형태안정성과 기계적 강도를 부여하여 제조되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 본 발명의 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포는 폴리에스테르 중합체를 방사하고 이젝터를 통하여 필라멘트를 연신시킨 후 충돌판의 충돌에 의한 필라멘트 개섬으로 컨베이어벨트 상에 웹을 형성시킨 후 본딩하여 제조된 폴리에스테르 부직포로서, 상기 폴리에스테르 중합체에는 융점이 250℃ 이상인 고융점 폴리에스테르와 융점이 230℃ 이하인 저융점 폴리에스테르를 포함하고, 상기 저융점 폴리에스테르의 비율이 전체 폴리에스테르 중합체의 총 중량 기준으로 10 중량% 내지 30 중량%로 되고, 부직포의 밀도가 0.3g/㎤ 내지 1.0g/㎤인 것으로 될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 부직포의 섬유 지름은 25㎛ 내지 40㎛인 섬유로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 부직포 섬유의 지름을 벗어나면 부직포의 인열 강도와 투과성의 상반될 수 있는 매개 변수를 모두 만족시킬 수 없어 바람직하지 않다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 부직포는 열풍으로 섬유를 녹여서 열융착을 시키는 공기 투과 결합(Air Through bond) 공법으로 제조된 것이다. 통상의 종래의 엠보를 갖는 캘린더를 사용한 방법으로 부직포를 시트화 하면 도 4에 나타난 바와 같이 부직포의 다수의 부분에서 열융착 부분을 형성하여 여과성의 측면에서 원하는 기능을 얻을 수 없어 바람직하지 않다. 특히, 본 발명의 구성에 따라 필라멘트 섬유의 섬도를 상기와 같이 하고 공기 투과 결합 공법으로 가공하여 엠보 부분이 없어서 투과성이 좋아지며 밀도를 올려서 가공함으로써 섬유간의 접점이 많아져 강도도 좋아지며 유효 구멍크기가 작아져 흙과 같은 중질물질은 필터링 되어 유출이 되지 않으면서 물은 효과적으로 여과되는 효과를 얻을 수 있어 PVD 필터로 유용하게 된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 따라 사용될 수 있는 상기 고융점 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르계 중합체이며, 저융점 폴리에스테르는 중합시 이성질체를 사용하여 융점을 저하시킨 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르계 중합체이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 부직포의 섬유의 구성은 고융점 폴리에스테르와 저융점 폴리에스테르 섬유가 단일 방사되어 혼합되어 있는 형태이거나, 또는 상기 부직포의 섬유의 구성이 저융점 폴리에스터와 고융점 폴리에스터가 쉬쓰-코어 형태로 방사되어 있는 형태일 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 부직포의 공기투과도는 100CCS 내지 500CCS로 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포는 부직포를 구성하는 섬유의 평균 직경을 25㎛ 이상으로 하고 밀도를 0.3g/㎤ 이상으로 함으로써 PVD 필터가 필요로 하는 액체투과성은 향상시키고 흙과 같은 중질물질은 필터링 되는 효과를 제공할 수 있고, 공기투과도를 종래의 부직포에서의 대략 26CCS에서 100CCS 이상으로 향상하고, 유효구멍 크기를 38㎛에서 120㎛ 이상으로 향상할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예로 보다 자세히 설명하지만 본 발명의 범주가 이들 실시예에 한정하는 것은 아님은 물론이다.

실시예

방사구금을 통해 융점이 255℃인 고융점 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하 PET라고 함)와 융점이 220℃인 저융점 PET의 혼합비를 80:20으로 하여 컨쥬게이트 구금을 통해 복합방사를 실시한다. 방사한 섬유는 직경이 29㎛, 방사속도가 4500m/min 수준이 되도록 토출량과 이젝터(Ejector) 압력을 조절한다. 이젝터를 거쳐 나온 섬유는 컨베이어 벨트에 랜덤하게 적층이 되어 부직포 웹을 형성한다. 이때 컨베이어 벨트의 속도를 조절하여 단위 중량이 100g/㎡이 되도록 한다. 형성된 부직포 웹은 캘린더 롤(Calender Roll)을 통과시켜 두께를 조절하여 밀도를 0.36g/㎤ 수준에 맞추고 에어 온도가 210℃의 드럼 건조기(Drum Dryer)를 통과하여 공기 투과 결합 공법으로 가공하여 부직포를 제조하고, 그 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타냈다.

비교예 1.

드럼 건조기를 거치지 않고 엠보 가공을 하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 부직포를 제작하였다.

비교예 2.

밀도를 0.13g/㎤ 수준으로 낮춘 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 부직포를 제작하였다.

비교예 3.

섬유직경을 16㎛ 수준으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 부직포를 제작하였다.

비교예 4.

고융점 PET와 저융점 PET의 원료 비율을 50:50으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 부직포를 제작하였다.

항목		단위	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
열압착방법		-	ATB	Embo	ATB	ATB	ATB
중량		g/cm²	100	100	100	100	100
LMP비율		%	20	20	20	20	50
섬유직경		㎛	29	29	29	16	29
밀도		g/cm³	0.36	0.35	0.13	0.36	0.35
인장강도	MD	kg/10cm	65.1	77.3	46	64.1	68.9
인장강도	CD	kg/10cm	50.4	59.2	32.1	52.3	52.1
인열강도	MD	kg	12.6	6.2	4.9	11.2	10.5
인열강도	CD	kg	9.8	5.4	3.1	8.4	7.1
공기투과도		CCS	173	112	195	137	154
유효구멍크기		㎛	118	71	230	56	78

상기 본 발명의 상세한 설명에서는 투과성이 개선된 폴리에스테르 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

폴리에스테르 중합체를 방사하고 이젝터를 통하여 필라멘트를 연신시킨 후 충돌판의 충돌에 의한 필라멘트 개섬으로 컨베이어벨트 상에 웹을 형성시킨 후 본딩하여 제조하는 폴리에스테르 부직포의 제조방법에 있어서,
상기 폴리에스테르 중합체에는 융점이 250℃ 이상인 고융점 폴리에스테르와 융점이 230℃ 이하인 저융점 폴리에스테르를 포함하고, 상기 저융점 폴리에스테르의 비율은 전체 폴리에스테르 중합체의 총중량 기준으로 10 내지 30중량%이며, 복합방사시 방사속도는 4,500m/min 수준이 되게함으로써 섬유의 직경은 25 내지 40㎛가 되어야하며,
웹을 형성한 후 캘린더롤을 통과시켜 두께를 조절하여 부직포 밀도는 0.3 내지 1.0g/cm³수준에 맞추고, 에어온도가 210℃ 인 드럼드라이어를 통과하여 공기 투과 결합(Air Through Bonding) 공법으로 가공한 것을 특징으로 하는 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 제조방법.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 상기 고융점 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르계 중합체이며, 저융점 폴리에스테르는 중합시 이성질체를 사용하여 융점을 저하시킨 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르계 중합체인 것을 특징으로 하는 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 부직포의 섬유의 구성은 고융점 폴리에스테르와 저융점 폴리에스테르 섬유가 단일 방사되어 혼합되어 있는 형태인 것임을 특징으로 하는 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 부직포의 섬유의 구성은 저융점 폴리에스터와 고융점 폴리에스터가 쉬쓰/코어(Sheath/Core) 형태로 방사되는 것을 특징으로 하는 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 부직포의 공기투과도는 100CCS 내지 500CCS인 것임을 특징으로 하는 투과성이 개선된 폴리에스테르 부직포의 제조방법.