KR102599732B1 - 신축성 다층 부직포 웹 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신축성 다층 부직포 웹에 관한 것으로, 외부층(10)과 내부층(30)을 환경과 인체에 친화적인 재질의 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트로 형성함으로써 가볍고 부드러운 촉감과 유연한 특성을 가지며, 또한 상기 외부층(10)과 내부층(30) 사이의 중간층(20)에는 신축성이 우수한 두께 8 ~ 17㎛의 초박막 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름을 형성하여 초음파 열융착에 의해 일체로 접합시킴에 의해, 이를 원단으로 적용한 일회용 흡수용품이나 속옷 등의 내의류 제품은 보풀이 잘 일어나지 않고 정전기 발생이 적을 뿐만 아니라 착용감이 우수하고 형태안정성과 통기성이 양호한 장점이 있다.

Description

신축성 다층 부직포 웹{STRETCHABLE MULTI-LAYERED NONWOVEN WEB}
본 발명은 신축성 다층 부직포 웹에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부층과 내부층은 촉감이 부드러운 친환경 소재의 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트로 형성하고, 그 중간층은 신축성이 우수한 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름을 형성하여 초음파 열융착에 의해 일체로 접합시킴으로써 사람이나 동물이 착용하는 팬티형 기저귀나 생리대 등과 같은 흡수용품 및 일회용 속옷 등을 제조하기 위한 원단으로 적용될 수 있는 신축성 다층 부직포 웹에 관한 것이다.
생활수준의 향상으로 인하여 유아나 여성은 물론 청년, 노인, 환자, 애완동물 등을 불문하고, 부직포나 종이로 제조된 상하부 시트부재와 이 시트부재 사이에 배치된 액체 흡수층으로 구성되어 있는 일회용 흡수용품 또는 속옷 등과 같은 위생용품 사용이 증가되고 있다. 이러한 형태의 제품은 통상적으로 접착테이프 등과 같은 고정부재에 의해 사용자의 신체에 착탈 가능한 구조로 형성되거나 신축성이 있는 원단소재를 적용하여 착용시 동작이 불편하지 않도록 형성되어 있다.
상기와 같은 흡수용품 등을 제조하기 위한 원단으로 많이 사용되는 스펀본드 장섬유 부직포는 화학섬유를 방사공정에 의해서 만든 부직포를 지칭하는 것으로, 노즐에서 나오는 섬유를 주행하는 컨베이어 위에 날려서 컨베이어 위에 긴 섬유의 층을 형성하고 열융착에 의해 제조한 부직포의 일종으로서 제조공정의 능률이 좋고 경제적으로도 유리한 장점이 있다.
또한, 멜트블로운 부직포는 멜트블로운 공정에서 제조된 부직포를 지칭하는 것으로, 여기에 사용된 웹(web)은 극세섬유이기 때문에 부드럽고 보온성이 우수하며, 그리고 고도의 여과성능을 갖는 등 일반 부직포에서 얻을 수 없는 장점을 가지지만 웹 강도가 매우 약한 것이 큰 결점이다.
상기와 같은 스펀본드 및 멜트블로운 부직포 제조공정에서 가장 많이 쓰이는 원료로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지이며, 이들 수지를 용융 방사하여 섬유화하고 웹을 형성하여 열접착방식에 의해 부직포를 제조한다.
그러나 종래에 공지된 폴리프로필렌 장섬유로 제조된 스펀본드 부직포는 결정영역이 많아 유연하지 못하고 우수한 촉감을 갖지 못하는 결점이 있으며, 상기와 같은 단점을 보완하는 방법으로 폴리프로필렌 단섬유를 공기분사 혹은 카딩하여 웹을 만들고 가열된 롤러로 접착시키는 공법, 혹은 에어스루 공법을 통한 단섬유 부직포가 있으나, 이러한 부직포는 감촉은 좋지만 내보풀성과 강도에 문제가 있고 위생재의 슬림화에 따른 생산성의 저하 및 물리적 특성의 한계가 있어 바람직하지 않은 것으로 인식된다.
또한, 폴리에틸렌 장섬유로 제조된 스펀본드 부직포는 비교적 유연하고 양호한 촉감은 갖지만 방사에 어려움이 있고 강도가 떨어지며, 신도가 높아서 기저귀나 생리대와 같은 위생재나 산업용으로서의 적용에는 제한적이었다.
이에 따라 본 발명에서는 자연섬유와 화학섬유 원료를 사용하여 고압의 물 펀칭으로 부직포를 제조하는 방식으로서 섬유의 손상이 없고 첨가제인 화학약품이나 물리적 현상으로 발생하는 부가물이 전혀 없는 스펀레이스(Spunlace) 부직포 제조에 따른 최적의 생산공정 시스템을 구축함으로써 환경에 친화적이고 착용감이 좋은 신축성 다층 부직포 웹에 대해 연구하였다.
본 발명과 관련하여 흡수용품 등을 형성하는 원단으로 사용하기 위한 부직포로서, 대한민국 특허 제10-0996071호(미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤)에서는 신축성, 유연성, 내수성, 내보풀성, 내컬성이 우수하고, 끈적거림이 적은 부직포 적층체로서 1층 이상의 멜트블론 부직포층의 양면에 열가소성 엘라스토머(A)의 장섬유와 (A)이외의 열가소성 수지(B)의 장섬유 10~90중량% : 90~10중량%의 비율[단, (A)+(B)=100중량%]로 포함되어 있는 혼섬 스펀본드 부직포층이 적층되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 동 공개특허 제10-2012-0140003호(쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니)는 대나무(bamboo) 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)계 섬유, 또는 이들 모두를 포함하는 스펀레이스 부직포로 이루어지는 외층; 멜트블로운 부직포로 이루어지는 중간층; 및 멜트블로운 부직포 또는 멜트블로운-스펀레이스 부직포로 이루어지는 내층을 포함하며, 상기 외층은 알레르겐 불활성화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층형 부직포 및 이의 제조방법, 상기 다층형 부직포를 포함하는 항알레르기 제품을 제공한다.
또한, 동 특허 제10-1321837호(가오 가부시키가이샤)에는 탄성 섬유층의 적어도 한면에 비탄성의 비탄성 섬유층이 배치되고, 양 섬유층은 탄성 섬유층의 구성섬유가 섬유형태를 유지한 상태에서 섬유 교점의 열융착에 의해 전면 접합되어 있으며, 비탄성 섬유층의 구성섬유의 일부가 탄성 섬유층에 들어간 상태, 탄성 섬유층의 구성섬유의 일부가 비탄성 섬유층에 들어간 상태 또는 비탄성 섬유층의 구성섬유의 일부가 탄성 섬유층에 들어가고 탄성 섬유층의 구성섬유의 일부가 비탄성 섬유층에 들어간 상태로 되어 있고, 단면이 미시적인 파형형상으로 되어 있는 신축성 부직포를 개시하고 있다.
그리고 동 특허 제10-1484114호(유니 참 코포레이션)는 비신축성 시트와, 적어도 부분적으로 연신된 열가소성 섬유와, 상기 열가소성 섬유와는 별도의 일래스토머 섬유를 포함하고, 양면에 제1방향을 따라 형성되는 복수의 띠형상의 성긴 영역과 복수의 띠형상의 친밀영역이 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 교대로 연속하여 형성됨과 동시에 하나의 면에서의 상기 띠형상의 친밀영역과 다른 면에서의 상기 띠형상의 친밀영역이 상기 제2방향에서 교대로 설치되는 신축성 부직포와, 상기 비신축성 시트와 상기 신축성 부직포를 맞붙이는 접착부분을 구비하고, 상기 열가소성 섬유는 부분적으로 연신되어 있지 않은 열가소성 섬유와, 상기 부분적으로 연신되어 있지 않은 열가소성 섬유보다 평균 섬유 지름이 가늘고, 부분적으로 연신된 열가소성 섬유로 이루어지며, 상기 부분적으로 연신된 열가소성 섬유가 포함되는 영역은 상기 띠형상의 성긴 영역이고, 상기 부분적으로 연신되어 있지 않은 열가소성 섬유가 포함되는 영역은 상기 띠형상의 친밀영역인 것을 특징으로 하는 복합 시트에 관한 것이다.
한편, 본 발명에서는 양면이 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트로 형성되고 그 사이에 초박막의 TPU 필름을 게재하여 초음파 열융착에 의해 일체로 접합시킴으로써 환경에 친화적이고 부드러운 촉감과 유연한 특성으로 인하여 일회용 흡수용품을 안전하게 지탱하는 원단 또는 속옷 등을 제조하기 위한 원단으로 적용시 착용감이 우수하고 형태안정성 및 통기성이 양호한 신축성 다층 부직포 웹을 개발하였다.
대한민국 등록특허공보 제10-0996071호(공고일자 2010년11월22일) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0140003호(공개일자 2012년12월28일) 대한민국 등록특허공보 제10-1321837호(공고일자 2013년10월25일) 대한민국 등록특허공보 제10-1484114호(공고일자 2015년01월19일)
본 발명의 목적은 외부층과 내부층을 환경에 친화적인 재질의 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트로 형성하고, 그 중간층에는 신축성이 우수한 두께 8 ~ 17㎛의 초박막 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름을 형성하여 초음파 열융착에 의해 일체로 접합시킴에 의해 가볍고 부드러운 촉감과 유연한 특성을 가지며, 이를 원단으로 적용하여 제조된 일회용 흡수용품이나 속옷 등의 내의류는 착용감이 우수하고 정전기 발생이 적을 뿐만 아니라 형태안정성과 통기성이 양호한 신축성 다층 부직포 웹을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 신축성 다층 부직포 웹은 외부층, 중간층, 내부층이 적층되어 이루어지는 다층 부직포 웹에 있어서, 상기 외부층과 내부층은 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트로 형성하고, 상기 중간층은 두께 8 ~ 17㎛의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름으로 형성하되, 상기 외부층(10), 중간층(20), 내부층(30)은 초음파 열융착에 의해 일체로 접합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 외부층(10)과 내부층(30)을 형성하는 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트는 평량 10 ~ 35g/㎡ 및 두께 10 ~ 30㎛ 범위의 섬유간 자체 본딩으로 형성되는 섬유구조체로서, 레이온사 30 ~ 70중량% 및 쉬스-코어(sheath-core) 형태의 이성분 복합사 30 ~ 70중량%의 비율로 혼합하여 이루어진다.
상기 쉬스-코어(sheath-core) 형태의 이성분 복합사는 코어(core)가 폴리프로필렌(PP) 수지로 이루어지고 쉬스(sheath)는 폴리에틸렌(PE) 수지로 이루어지거나, 또는 코어(core)가 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지로 이루어지고 쉬스(sheath)는 폴리프로필렌(PP) 수지로 이루어지며, 상기 중간층(20)을 형성하는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름은 인장강도 20 ~ 40MPa, 신장율 300 ~ 500%, 밀도 1.21±0.02g/㎤, 용융점 155±5℃인 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의한 신축성 다층 부직포 웹은 외부층과 내부층을 환경과 인체에 친화적인 재질의 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트로 형성함으로써 가볍고 부드러운 촉감과 유연한 특성을 가지며, 또한 상기 외부층과 내부층 사이의 중간층에는 신축성이 우수한 두께 8 ~ 17㎛의 초박막 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름을 형성하여 초음파 열융착에 의해 일체로 접합시킴에 의해, 이를 원단으로 적용한 일회용 흡수용품이나 속옷 등의 내의류 제품은 보풀이 잘 일어나지 않고 정전기 발생이 적을 뿐만 아니라 착용감이 우수하고 형태안정성과 통기성이 양호한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 신축성 다층 부직포 웹의 구조를 보여주는 측단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 의한 신축성 다층 부직포 웹에 관하여 설명하기로 하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 예시하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 신축성 다층 부직포 웹은 외부층(10), 중간층(20), 내부층(30)에 적층되어 이루어지는 다층 부직포 웹에 있어서, 상기 외부층(10)과 내부층(30)은 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트로 형성하고, 상기 중간층(20)은 두께 8 ~ 17㎛의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름으로 형성하되, 상기 외부층(10), 중간층(20), 내부층(30)은 초음파 열융착에 의해 일체로 접합된다.
통상적으로, 부직포 웹(web)은 멜트블로잉(meltblowing), 스펀본딩(spunbonding), 에어스루본딩(air-through bonding), 하이드로인탱글링(hydroentangling), 스펀레이싱(spunlacing), 에어레잉(airlaying), 카딩(carding) 및 기타 적합한 공정과 같은 다양한 성형 공정으로부터 생산될 수 있다. 이러한 부직포 웹의 평량은 웹의 용도에 따라 다르지만 대부분의 경우에 약 300g/㎡ 이하로서 부직포 웹의 단위면적당 모든 층의 중량으로 산출되는 것이 일반적이다.
주변에서 흔히 볼 수 있는 일회용 마스크나 기저귀의 탑 시트(top-sheet, 피부와 접촉하는 면)는 합성섬유 기반의 스펀본드(Spunbond) 및 멜트블로운(Melt-blown) 방식의 부직포로서, 주로 폴리에틸렌/폴리프로필렌의 혼합 재질로 만들어지며, 이는 열이나 압력을 가하여 섬유끼리 녹아서 융착 접착시킨 부직포이다. 이러한 합성섬유 부직포는 기본적으로 물을 흡수하는 친수성이 없기 때문에 강제로 친수성을 부여하기 위해 추가적인 화학적 처리를 실시함에 따라 사람 피부와 친화력이 좋지 않아서 피부 트러블 문제나 유해성 논란을 일으키기도 한다.
한편, 본 발명과 같이 인체와 직접 접촉하는 흡수용품이나 위생용품 등의 용도에는 친수성이 좋고 무해한 면, 펄프 등을 사용하는 것이 바람직한데, 이러한 천연섬유들은 열을 가해도 녹지 않는 재질상의 특성으로 인해 부직포 형태로 제조하기 어렵기 때문에 화학적인 접착제를 사용하여 부직포 형태로 형성할 수는 있지만 천연소재의 장점을 훼손할 가능성이 매우 높다.
이에 따라 본 발명에 의한 신축성 다층 부직포 웹은, 표면을 구성하는 외부층(10)과 내부층(30)이 스펀레이스(Spunlace) 부직포 기술을 이용하여 제조됨으로써 환경과 인체에 친화적이며, 또한 섬유 상호간의 용융현상으로 이루어지지 않기 때문에 직물과 같은 외관과 더불어 부드러운 촉감과 가볍고 유연한 특성을 가진 스펀레이스 부직포 시트로 형성될 수 있다.
상기 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트는 접착제 등의 화학물질을 전혀 사용하지 않고 강력한 수압만으로 원사들을 서로 엉키게 하여 강도와 내구성을 부여하는 공법으로 제조되며(‘Spun-laced’ 또는 ‘Hydro-entangled’라고도 함), 이는 수압을 이용하여 각 섬유를 엉키게 하고 원단형태로 만들어지기 때문에 섬유의 손상이 없고 첨가제인 화학약품이나 물리적 현상으로 발생하는 부가물이 전혀 없는 친환경 섬유소재이다.
상기 스펀레이스 부직포 시트의 제조공정은, 예를 들어 천연섬유 50% 이상 및 필요에 따라 소정의 합성섬유를 투입하면, 이물질을 제거하면서 섬유들을 풀어서 일정 방향으로 배열시켜 웹(web)을 먼저 형성시키고, 이 상태에서 고압의 수류를 가해주면 부직포 형태로 만들어지는데, 이때 수압을 받는 원단이 놓여있는 밑판의 형태에 따라 엠보(embo)나 홀(hole) 같은 패턴을 부여할 수도 있고 이후에는 건조하면서 감으면 스펀레이스 부직포 시트가 완성된다.
본 발명에서 사용되는 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트는 평량 10 ~ 35g/㎡ 및 두께 10 ~ 30㎛ 범위의 섬유간 자체 본딩으로 형성되는 섬유구조체로서, 이는 레이온사 30 ~ 70중량% 및 쉬스-코어(sheath-core) 형태의 이성분 복합사 30 ~ 70중량%의 비율로 혼합하여 이루어짐으로써 환경과 인체에 친화적일 뿐만 아니라 가볍고 촉감이 부드러운 스펀레이스 부직포 시트를 제조하기 위한 공법을 확립하게 되었다.
상기 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트는 평량 10 ~ 35g/㎡ 및 두께 10 ~ 30㎛ 범위의 섬유간 자체 본딩으로 형성되는 섬유구조체에 의해 가볍고 부드러움 촉감을 발휘할 수 있음을 확인하였으며, 또한 30 ~ 70중량%의 비율로 함유하는 레이온사에 의해 수분흡수성을 향상시킴과 동시에 쉬스-코어(sheath-core) 형태의 이성분 복합사로 인하여 외부층(10)과 내부층(30) 사이에 게재되는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름과 접촉되는 내면 접착이 가능하게 됨으로써 신축성 다층 부직포 웹의 형태안정성을 도모할 수 있다.
상기 스펀레이스 부직포의 단점은 합성섬유 부직포에 비해 강도가 조금 약하고 오래 사용하면 보풀이나 먼지가 발생한다는 점이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 인조섬유인 레이온사에 대해 합성섬유인 이성분 복합사를 각각 30 ~ 70중량% 비율로 혼합함으로써 결합력을 향상시킬 수 있었으며, 그로 인하여 신축성 다층 부직포 웹 표면의 부드러운 정도와 광택을 조절함과 동시에 부직포 시트의 강도와 내구성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트 대신에 촉감을 부드럽게 향상시킨 울트라 소프트 폴리에틸렌계(PP 및/또는 PE) 장섬유 부직포 시트를 대체재로 사용할 수는 있으나, 이는 제품의 강도와 형태안정성을 강화할 수 있겠지만 합성섬유 재질의 내재된 특성으로 인해 수분흡수성이 저하되어 착용감이 다소 불량해질 가능성이 있다.
참고로, 레이온은 비스코스 레이온(Viscose rayon), 줄여서 비스코스(Viscose)나 레이온(Rayon)이라고도 하며, 인조 견직물 혹은 줄여서 인견(人絹)이라고 하는데, 이는 인조섬유이지만 목재 펄프의 섬유소를 재생시켜 만든 섬유로 재생섬유라고도 불리어진다. 주로 화학적으로 변환된 가용성 화합물인 용해 펄프와 같은 정제한 셀룰로오스로부터 만들어지기 때문에 흡습성이 좋고 촉감은 부드럽지만 물에 젖으면 약해지며, 주름이 잘 지고 줄어들기 쉬울 수 있다. 또한, 외관이 실크(silk) 섬유와 비슷하고 매끄럽고 정전기 발생이 적으므로 착용시 안락감을 준다.
상기 레이온 섬유의 통상적인 제조방법은 정제된 낙엽송의 목재 펄프와 면 린터(목화씨에 붙어 있는 짧은 면섬유)를 주원료로 하여 본래 목재(펄프)에 조직되어 있는 섬유소를 알칼리로 처리해 분자간의 수소결합을 해리시킨 뒤 점성이 강한 비스코스 용액을 만든다. 이 용액은 방사노즐을 통해 다시 섬유소 분자로 결합된 섬유가 얻어진다.
상기 레이온은 흡수성과 흡습성이 인조섬유 중 가장 탁월하여 땀이 많이 나는 사람에게 좋고(수분흡수율 약 12%) 고온에도 비교적 잘 견디지만 마(麻)나 면(綿)이랑 비슷하게 잘 구겨지고 내수성이 떨어져 물에 젖으면 강도나 탄력성이 떨어지고 수축되는 현상을 보완하기 위해, 본 발명에서는 레이온사에 대해 쉬스-코어(sheath-core) 형태의 이성분 복합사를 각각 30 ~ 70중량% 비율로 혼섬함에 의해 레이온사 단독섬유를 사용하여 제조된 스펀레이스 부직포 시트의 단점을 해소하였다.
이와 같이, 본 발명에서는 동일한 중량의 부직포에서 천연소재의 함량이 높아지면 흡수력이나 부드러움이 좋아지고 합성섬유의 함량이 높아지면 강도나 내구성이 좋아지는 현상을 바탕으로 하여 연구한 결과, 본 발명과 같은 용도에 알맞은 부직포로서 레이온사에 대해 쉬스-코어 형태의 이성분 복합사를 조합하여 스펀레이스 방식으로 제조된 부직포 시트를 개발하였다.
상기 레이온사의 단점을 보완하기 위해 혼섬되는 합성섬유로서, 쉬스-코어(sheath-core) 형태의 이성분 복합사는 코어(core)가 PP(Polypropylene) 수지로 이루어지고 쉬스(sheath)는 PE(Polyethylene) 수지로 이루어지거나, 또는 코어(core)가 PET(Polyethylene terephthalate) 수지로 이루어지고 쉬스(sheath)는 PP(Polypropylene) 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
이는 융점이 상대적으로 높은 코어(core)와 융점이 상대적으로 낮은 쉬스(sheath)로 이루어진 쉬스-코어(sheath-core) 형태의 합성섬유로 이루어진 이성분(異成分) 복합사를 레이온사와 각각 30 ~ 70중량%의 비율로 혼섬하여 외부층(10)과 내부층(20)의 소재로 사용함으로써 레이온사의 고유한 장점을 유지하면서도 강도와 내수성 등의 단점을 보완하고, 또 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름으로 형성되는 중간층(20) 간의 초음파 열융착 접합공정을 안정적이고 매우 빠른 속도로 진행할 수 있다.
상기 이성분 복합사의 쉬스(sheath) 부위에 적용되는 폴리에틸렌(PE) 수지 및 폴리프로필렌(PP) 수지는 중간층(20)에 적용되는 TPU 필름에 비해 용융점 차이가 20℃ 이내이고 물리화학적인 혼화성이 매우 양호하므로, 이러한 초음파 열융착에 의한 순간적인 접착공정으로 생산성이 향상됨은 물론 외부층(10), 중간층(20), 내부층(30)의 순으로 적층되어 재질간의 접합성이 매우 우수하므로 층간 분리현상이 발생될 염려가 전혀 없다.
그리고 본 발명에 의한 신축성 다층 부직포 웹은 상기 외부층(10)과 내부층(30) 사이에 게재되는 중간층(20)을 두께 8 ~ 17㎛의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름으로 형성하되, 상기 외부층(10), 중간층(20), 내부층(30)은 초음파 열융착에 의해 일체로 접합됨으로써 제품이 완성된다.
이에 대해, 만일 상기 중간층(20)을 외부층(10) 및 내부층(30)과의 열융착이 용이한 폴리올레핀계 시트, 예를 들어 스펀본드나 멜트블로운 부직포 또는 섬유원단 등을 사용한다면, 그로 인하여 부직포 웹 자체의 통기성은 더욱 우수하겠지만 제품의 신축성과 형태안정성이 저하되기 때문에 본 발명이 목적으로 하는 착용감은 현저히 떨어지는 문제가 발생될 것은 자명하다.
상기 중간층(20) 소재로 사용되는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 수지는 중합체 중에 이소시아네이트기(-NCO)와 수산기(-OH)의 반응에 의해서 생성된 우레탄결합을 기본으로 하여 생성된 수지로서, 그 원료는 폴리올, 이소시아네이트, 사슬연장제 등을 포함하며, 폴리우레탄을 구성하는 소프트 세그먼트와 하드 세그먼트의 비율을 조절하면 고무와 같은 탄성이 있는 제품부터 플라스틱같이 경질의 제품까지 다양한 재질의 분자 설계가 가능하다.
상기 폴리우레탄 수지의 제조는 에틸렌옥사이드의 중합으로 만들어진 폴리에테르가 디이소시아네이트와 혼합되면 폴리우레탄이 생성되며, 우레탄은 알코올기가 이소시아네이트와 반응할 때 생기는 혼합아미드-에스테르로서 디올 대신에 트리올을 사용하면 교차결합이 일어나서 열경화성 폴리우레탄이 생성된다.
이러한 열가소성 폴리우레탄 수지의 특징은 피막강도, 접착강도가 우수하기 때문에 얇은 코팅막의 제조가 가능하고 코팅피막의 탄력성이 풍부하여 촉감이 부드러운 다공질막 필름(film)이나 시트(sheet)로 제조할 수 있어 투습성, 통기성을 부여할 수 있을 뿐만 아니라 내한성이 우수하며, 또한 가소제를 사용하지 않고 가공하기 때문에 가소제로 인하여 발생되는 작업성 문제가 적다.
또한, 상기 폴리올은 이소시아네이트와 함께 반응하여 폴리우레탄을 제조하는데 사용되는 활성수소화합물로서 분자 중에 하이드록실기, 카르복실기, 아민기 등의 활성수소기를 2개 이상 가진 것을 말하며, 분자구조, 분자량, 작용기(functionality) 그리고 OH-value에 따라 다양한 종류를 사용함에 의해 폴리우레탄의 물성에 직접적인 영향을 미치게 된다.
이에 따라 상기 중간층(20)은 두께 8 ~ 17㎛의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름으로 형성함으로써 외부층(10) 및 내부층(30)과의 접착성이 우수할 뿐만 아니라 형태안정성과 통기성이 양호한 신축성 다층 부직포 웹을 제조할 수 있다. 이때, 상기 열가소성 폴리우레탄 필름의 두께가 8㎛에 미달될 경우 다층 부직포 웹을 적용한 원단제품의 형태안정성과 신축성이 다소 떨어지며, 17㎛을 초과할 경우에는 유연성과 통기성이 저하되어 신축성 다층 부직포 웹을 적용한 원단제품의 착용감이 떨어지게 된다.
상기와 같은 신축성 다층 부직포 웹을 제조하기 위한 TPU 필름의 기본적인 물성은, 인장강도 20 ~ 40MPa, 신장율 300 ~ 500%, 밀도 1.21±0.02g/㎤, 용융점 155±5℃인 것을 사용함으로써 본 발명의 목적과 효과를 원활하게 구현할 수 있는 것이다.
이상과 같이, 본 발명은 원하는 제품의 특성을 얻기 위해 저압, 고진폭의 초음파 작업조건을 설정하여 외부층(10), 중간층(20), 내부층(30)이 초음파 열융착에 의해 일체로 접합되는 공정을 실시함에 따라, 상기 외부층(10)과 내부층(30)에 형성된 섬유구조체가 과도하게 열융착되는 현상을 미연에 방자할 수 있기 때문에 신축성 다층 부직포 웹의 표면 촉감이 떨어질 염려가 전혀 없음을 확인하였다.
상기 중간층(20)으로 사용되는 두께 8 ~ 17㎛의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름에 대한 전형적인 특성을 테스트한 시험결과를 아래 [표 1]에 나타내었다.
물성 단위 시험결과 시험방법
인장강도 MPa 20 ~ 40 ASTM D-882
신장률 % 300 ~ 500 ASTM D-882
밀도 g/㎤ 1.21±0.02 ASTM D-792
용융점 155±5℃ Kofler
이하에서는 본 발명에 의한 신축성 다층 부직포 웹을 실험한 실시예를 살펴보기로 하되, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 실시할 수 있을 정도의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.
[실시예]
본 발명의 신축성 다층 부직포 웹은 아래와 같은 3단계 공정을 거쳐 제조된다.
▶ 제1단계 : 레이온사 및 쉬스-코어(sheath-core) 형태의 이성분 복합사로 이루어진 섬유들을 일정방향으로 배열시키면서 웹(web)을 먼저 형성하고, 이 상태에서 고압의 수류를 가해주고 건조시켜서 평량 10 ~ 35g/㎡ 및 두께 10 ~ 30㎛ 범위의 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트를 제조하였다. 이때, 상기 부직포 시트의 원료는 레이온사 및 쉬스-코어 형태의 이성분 복합사를 각각 30 ~ 70중량%의 비율로 함유하는 섬유장 38 내지 64㎜이고, 섬도 2 내지 6D(데니어)인 단섬유를 혼타-소면공정을 거쳐 소정의 비율로 혼합하였으며, 원료내의 불순물을 철저히 제거하고 사용하였다.
▶ 제2단계 : 두께 8 ~ 17㎛의 초박막 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름을 압출기를 이용하여 제조하였다.
▶ 제3단계 : 상기 제1단계에서 제조된 스펀레이스 부직포 시트를 외부층(10) 및 내부층(30)으로 하고, 상기 제2단계에서 제조된 열가소성 폴리우레탄 필름을 중간층(20)으로 게재한 후 저압, 고진폭의 초음파 열융착에 의해 일체로 접합시켜 외부층(10)/중간층(20)/내부층(30)의 3겹으로 이루어지는 신축성 다층 부직포 웹을 제조하였다.
상기 신축성 다층 부직포 웹을 제조하기 위한 중간층(20)의 물성은 그 한정된 범위내에서 외부층(10)과 내부층(30)을 형성하는 레이온사와 이성분 복합사의 배합에 따라 조절할 수 있고, 또 원하는 두께를 갖는 신축성 다층 부직포 웹의 종류에 따라서도 달라질 수도 있음은 물론이다.
이와 같이, 본 발명의 신축성 다층 부직포 웹은 신축성, 유연성, 투습성, 통기성, 내수성, 내보풀성, 형태안정성 등이 우수하므로 일회용 기저귀 혹은 생리용품 등의 흡수용품 및 일회용 속옷 등을 제조하기 위한 원단으로 사용하기에 적합하며, 이는 외부층과 내부층을 환경에 친화적이고 부드러운 재질의 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트로 형성하고, 그 중간층은 두께가 얇은 초박막의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름을 형성하여 초음파 열융착에 의해 일체로 접합시킴에 의해 정전기 발생이 적을 뿐만 아니라 가볍고 부드러운 촉감과 유연한 특성을 갖게 된다.
또한, 상기 신축성 다층 부직포 웹을 원단으로 하여 일회용 흡수용품과 결합된 제품이나 속옷 등의 내의류는 고신축성으로 착용감이 우수할 뿐만 아니라 스펀레이스 부직포 시트와 열가소성 폴리우레탄 필름이 초음파 열융착으로 일체로 형성되기 때문에 층간 분리현상이 발생되지 않고 장시간 착용하여도 흡수용품을 지탱하기 위한 형태안정성과 통기성이 양호하며, 나아가 제품 표면의 끈적거림이나 보풀이 잘 발생되지 않는다.
따라서 본 발명에 의한 신축성 다층 부직포 웹은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 치환, 변형 및 변경이 가능한 것으로, 특히 수분흡수성과 형태안정성 및 통기성이 요구되는 일회용 흡수용품이나 속옷 등의 내의류에 소요되는 원단 분야는 물론 각종 스포츠용품이나 생활용품, 산업용품과 같은 다양한 용도에 적용될 수 있다.
10 : 외부층(스펀레이스 부직포 시트)
20 : 중간층(열가소성 폴리우레탄 필름)
30 : 내부층(스펀레이스 부직포 시트)

Claims (5)

  1. 외부층(10), 중간층(20), 내부층(30)이 적층되어 이루어지는 다층 부직포 웹에 있어서,
    상기 외부층(10)과 내부층(30)은 평량 10 ~ 35g/㎡ 및 두께 10 ~ 30㎛ 범위의 섬유간 자체 본딩으로 형성되는 섬유구조체로서, 레이온사 30 ~ 70중량% 및 쉬스-코어(sheath-core) 형태의 이성분 복합사 30 ~ 70중량%의 비율로 혼합되어 이루어지는 스펀레이스(Spunlace) 부직포 시트로 형성하고,
    상기 중간층(20)은 인장강도 20 ~ 40MPa, 신장율 300 ~ 500%, 밀도 1.21±0.02g/㎤, 용융점 155±5℃인 두께 8 ~ 17㎛의 열가소성 폴리우레탄(TPU) 필름으로 형성하되,
    상기 외부층(10), 중간층(20), 내부층(30)은 초음파 열융착에 의해 일체로 접합되는 것을 특징으로 하는 신축성 다층 부직포 웹.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 쉬스-코어(sheath-core) 형태의 이성분 복합사는 코어(core)가 폴리프로필렌(PP) 수지로 이루어지고 쉬스(sheath)는 폴리에틸렌(PE) 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신축성 다층 부직포 웹.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 쉬스-코어(sheath-core) 형태의 이성분 복합사는 코어(core)가 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지로 이루어지고 쉬스(sheath)는 폴리프로필렌(PP) 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신축성 다층 부직포 웹.
  5. 삭제
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