KR20200019475A - 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포의 제조방법 및 그 부직포 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포의 제조방법 및 그 부직포에 관한 것으로서 웹의 일방향으로 보강사를 공급하여 인장력을 향상시킴과 상기 웹을 일정 간격으로 엮어서 통공부를 형성시킴으로 투수성이 향상되고 웹을 일정간격으로 엮으므로 웹이 마치 짚으로 꼬아 줄처럼 만든 가상필라멘트사를 형성시켜 위킹(Wicking)성이 향상되는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포의 제조방법 및 그 부직포에 관한 것인바, 본 발명은 웹을 이용한 부직포의 제조방법에 있어서, 단독 또는 이종 이상의 섬유를 혼합하여 웹을 형성시키는 웹형성단계와; 상기 웹형성단계에 의해 일정한 두께로 형성된 웹을 이동시키면서 웹의 일면에 일정 간격으로 보강사를 공급하는 보강사를 길이방향으로 공급하는 보강사공급단계와; 상기 보강사가 설치된 웹의 이동시 묶음사가 연결된 수평방향의 다수 바늘이 웹을 관통하여 일정한 간격과 폭으로 단섬유를 엮어 일정한 간격으로 수평묶부를 형성시키는 수평묶음단계와; 상기 웹에 길이방향으로 보강사가 설치되고 단섬유가 수평방향에 대하여 일정한 폭으로 묶음사에 의해 묶여져 가상필라멘트사를 형성하면 웹을 로울러를 통과시켜 가열압착하는 가열압착단계 순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포의 제조방법을 제공하는데 그 특징이 있다.

Description

투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포의 제조방법 및 그 부직포{Non-woven fabric manufacturing method using web improved in water permeability, wicking property and tensile strength and nonwoven fabric thereof}

본 발명은 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포의 제조방법 및 그 부직포에 관한 것으로서 웹의 일방향으로 보강사를 공급하여 인장력을 향상시킴과 상기 웹을 일정 간격으로 엮어서 통공부를 형성시킴으로 투수성이 향상되고 웹을 일정 간격으로 엮으므로 웹이 마치 짚으로 꼬아 줄처럼 만든 가상필라멘트사를 형성시켜 위킹(Wicking)성이 향상되는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포의 제조방법 및 그 부직포에 관한 것이다.

부직포(Non-woven fabric)란 폴리프로필렌 또는 폴리에스터 등으로 된 미세사를 단독 또는 혼합한 상태로 압착 처리하여 섬유재로 제조한 후 이를 열융착 또는 니들펀칭(Needle punching) 등의 방법으로 다수의 통공을 형성시킨 기능성 섬유를 말하는 것으로, 일반적으로 부직포가 갖는 투수기능을 이용하여 지반공사 등과 같은 대규모 토목공사시 토사 등과 같은 수분함유 고형물의 배수를 위한 필터링 등의 용도로서 널리 이용되고 있다.

그러나 상기의 부직포는 구조적 특성상 일반 직물섬유와 비교하여 인장강도 등의 물리적 특성이 매우 약할 뿐만 아니라, 신율이 높아서 장기간의 공사 기간을 요하는 대규모의 공사시에는 토사 등과 같은 수분함유 고형물의 자체 하중에 의한 지속적인 응력 인가로 인하여 부직포가 쉽게 이완되어 변형되고, 아울러 부직포에 구성된 통수공의 구경이 확대됨으로서 효과적인 필터링이 이루어지지 못하게 되어 부직포의 기본 기능인 배수기능 등의 수리적 특성이 급격하게 저하되는 현상이 발생하였으며, 이와 같은 부직포의 수리적 특성 저하현상으로 인하여 공사시 설치한 부직포 구조물을 경우에 따라 다수회에 걸쳐 재설치하여야 하는 번거로움이 발생하였을 뿐만 아니라 공사 기간이 지연되고 공사 비용 또한 크게 증가함과 아울러 궁극적으로는 전반적인 공사품질을 크게 저하시키는 문제점이 있었다.

상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 대한민국 특허등록 제262195호의 "인장강도가 보강된 부직포 및 그 보강방법"이 제안된바 상기한 대한민국 특허등록 제262195호는 일종 이상의 합성섬유사를 단독 또는 혼합한 상태로 압착한 후 니들펀칭하여 제조된 부직포(1)의 표면에 1000데니르(denier) 이상의 굵기를 갖는 섬세사로 이루어진 길이방향보강사(2)를 5 내지 25mm 간격으로 연속적으로 구성한 후, 그 상부에 1000데니르(denier) 이상의 굵기를 갖는 섬세사로 이루어진 폭방향보강사(3)를 5 내지 25mm 간격으로 연속적으로 적층하여 구성한 상태에서 봉제사(4)로 상기 폭방향보강사(3)를 봉제(stitching) 처리하여 이루어진 구조이다.

이때 상기 길이방향보강사(2)와 폭방향보강사(3)를 부직포(1)의 표면에 고정시키기 위하여 봉제사로 봉제처리하게 되는데, 길이방향보강사(2) 및 폭방향보강사(3) 모두를 봉제처리할 경우 봉제공정에 소요되는 비용이 상승하여 제조원가가 높아지는 문제가 있으므로, 본 발명에서는 길이방향보강사(2)를 부직표(1)의 표면에 5 내지 25mm 간격으로 반복적으로 구성한 후, 그 상부에 폭방향보강사(3)를 5 내지 25mm 간격으로 반복적으로 적층하여 구성한 상태에서 봉제사(4)로 상기 폭방향보강사(3)만을 봉제(stitching)처리함으로서 보다 경제적인 방법으로 인장강도가 보강된 부직포를 제조할 수 있었다.

상기한 종래 대한민국 특허등록 제262195호는 니들펀칭 한 부직포에 길이방향보강사(2)와 폭방향보강사(3)를 설치할 때 길이방향보강사(2)의 공급 및 설치는 용이하나 폭방향보강사(3)의 설치가 용이하지 않는 문제가 있다.

상기한 폭방향보강사(3)를 설치하기 위해서는 부직포를 수평상태로 배열하여야 하는 공정상 문제가 있기 때문이며 나아가 폭방향보강사(3)를 봉재사(4)를 이용하여 상기 폭방향보강사(3) 만을 봉재하여 고정 설치하는 문제가 있다.

따라서 인장강도는 향상된다고 할 수 있으나 투수성은 길이방향보강사(2)와 폭방향보강사(3) 및 봉재사(4)의 설치에 의해 막힘현상이 발생되어 투수성이 저하되는 문제가 있으며, 또한 니들펀칭된 부직포에 봉재사(4)로 폭방향보강사(3)를 고정하고 있어 쉽게 길이방향보강사(2)와 폭방향보강사(3)가 분리되는 문제점도 있다.

대한민국 특허등록 제262195호 대한민국 특허등록 제115924호 대한민국 특허등록 제064205호

상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 웹의 일방향으로 보강사를 공급하여 인장력을 향상시킴과 상기 웹을 일정 간격으로 엮어서 통공부를 형성시킴으로 투수성이 향상되고 웹을 일정간격으로 엮으므로 웹이 마치 짚으로 꼬아 줄처럼 만든 가상필라멘트사를 형성시켜 위킹((Wicking)성이 향상되는 투수성, 위킹(Wicking)성 및 인장강도가 향상된 부직포를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적은 웹을 이용한 부직포의 제조방법에 있어서, 단독 또는 이종 이상의 섬유를 혼합하여 웹을 형성시키는 웹형성단계와; 상기 웹형성단계에 의해 일정한 두께로 형성된 웹을 이동시키면서 웹의 일면에 일정 간격으로 보강사를 공급하는 보강사를 길이방향으로 공급하는 보강사공급단계와; 상기 보강사가 설치된 웹의 이동시 묶음사가 연결된 수평방향의 다수 바늘이 웹을 관통하여 일정한 간격과 폭으로 단섬유를 엮어 일정한 간격으로 수평묶부를 형성시키는 수평묶음단계와; 상기 웹에 길이방향으로 보강사가 설치되고 단섬유가 수평방향에 대하여 일정한 폭으로 묶음사에 의해 묶여져 가상필라멘트사를 형성하면 웹을 로울러를 통과시켜 가열압착하는 가열압착단계 순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포의 제조방법에 의하여 달성된다.

상기 수평묶부가 좌우방향으로 반복연속되게 형성되어 투수공간부를 형성한 것을 특징으로 하는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포의 제조방법에 의하여 달성된다.

상기한 제조방법의 구현은 웹을 이용한 부직포에 있어서, 웹의 일면에 보강사를 일정한 간격으로 설치하고 보강사와 직교하는 방향에 대하여 상기 단섬유를 일정한 폭으로 묶음사를 이용하여 묶어 수평묶부를 형성시키되 상기 수평묶부가 좌우방향으로 반복연속되게 형성된 것을 특징으로 하는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포에 의하여 달성된다.

상기 보강사는 LM(저융점 섬유사)이 단독 또는 코어사에 LM이 코팅된 열접착성 복합사인 것을 특징으로 하는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포에 의하여 달성된다.

상기 수평묶부가 좌우방향으로 반복연속되게 형성되어 투수공간부를 형성한 것을 특징으로 하는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포에 의하여 달성된다.

이와 같은 본 발명은 웹의 일방향으로 보강사를 공급하여 인장력을 향상시킴과 상기 웹을 일정 간격으로 엮어서 통공부를 형성시킴으로 투수성이 향상되고 웹을 일정간격으로 엮으므로 웹이 마치 짚으로 꼬아 줄처럼 만든 가상필라멘트사를 형성시켜 위킹(Wicking)성이 향상되는 투수성, 위킹(Wicking)성 및 인장강도가 향상된 부직포의 제조방법 및 그 부직포를 제공하는데 있다.

따라서 본 발명은 토목건설 공사 등의 대규모 지반공사를 필요로 하는 분야에서 필터 및 배수 기능을 수행하기 위한 토목섬유 중 가장 광범위하게 사용되고 있는 부직포의 인장강도특성 및 인장신도(인장신율, 변형율) 특성을 획기적으로 개선함으로서 건설현장에서 부직포의 배수능력을 향상시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.

도 1a는 본 발명의 기술이 적용된 투수성, 위킹(Wicking)성 및 인장강도가 향상된 부직포의 제조방법을 보여주는 제조공정도.
도 1b는 웹에 보강사가 설치된 상태를 보여주는 사진.
도 2는 수평방향에 대하여 일정한 간격으로 묶음사에 의해 묶여져 가상필라멘트사를 형성하면 투수공간부를 형성하는 구조를 보여주는 예시도.
도 3은 본 발명에 의해 제조된 부직포의 표면사진.
도 4는 도 3의 "A"부 확대도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 본 발명의 기술이 적용된 투수성, 위킹(Wicking)성 및 인장강도가 향상된 부직포의 제조방법을 보여주는 제조공정도로써 이에 따르면 단독 또는 이종 이상의 섬유를 혼합하여 웹을 형성시키는 웹형성단계(S100)를 수행한다.

상기 웹형성단계(S100)는 융점이 서로 다른 저융점 단섬유와 고융점 단섬유를 개섬수단을 이용하여 새털 같은 원사로 개섬하고 개섬된 섬유를 일정한 두께와 폭을 갖는 카딩수단을 이용하여 웹을 형성한다.

상기 카딩수단에 의하여 형성된 웹을 이송벨트 상에 골고루 펼쳐지게 깔고 일정한 두께를 형성하도록 웹적층수단을 이용하여 웹을 수회 적층하여 수평상태의 조직을 갖는 웹을 형성시킨다.

상기 웹형성단계(S100)에 의해 일정한 두께로 형성된 웹을 이동시키면서 웹의 일면에 첨부도면 도 1b에 도시된 바와 같이 일정 간격으로 보강사를 공급하는 보강사공급단계(S200)를 수행한다. 상기 보강사로는 LM(저융점 섬유사), 즉 열접착성 섬유사를 사용하며 후공정의 부직포화를 위한 열처리 온도에서 연화 내지 용융가능한 섬유사이다.

상기 보강사 중에 열접착성 섬유사를 15중량%이상 함유시킴으로써, 로울러에 의한 가열압착에 의해 보강사 자신을 열응착하여 강화시킴과 동시에 망상물을 구성시키고, 다시 부직포화를 위한 열처리에 의해 부직포의 주 소재인 웹을 구성하는 섬유간에도 열융착에 의한 견고한 접착점을 만들어, 부직포의 강력 향상에 유효한 작용을 한다. 열접착성 섬유사는 LM이 단독 또는 코어사에 LM이 코팅된 복합사 중 어느 하나를 사용한다.

상기 보강사가 설치된 웹의 이동시 묶음사가 연결된 수평방향의 다수 바늘이 웹을 관통하여 일정한 간격과 폭으로 단섬유를 엮어 일정한 간격으로 수평묶부를 형성시키는 수평묶음단계(S300)를 수행한다.

상기 수평묶음단계(S300)의 수행은 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 상기 웹에 길이방향으로 보강사가 설치되고 웹의 전방향에는 니들이 일정한 간격으로 설치된 수평묶음장치(10)가 설치되어 있다. 상기한 수평묶음장치(10)의 작동은 니들부재(11)의 걸림부에 묶음사(13)가 걸리면 묶음사가 이탈되지 않도록 이탈방지로드(12)가 위에서 묶음사(13)를 눌러 잡아주고 상기 묶음사(13)의 이탈이 방지된 상태에서 니들부재(11)가 전진하여 묶음사(13)와 함께 웹을 관통하게 된다.

한편 상기 묶음사(13)가 웹을 관통한 상태에서 묶음사(13)를 엮기 위하여 이탈방지로드(12)가 상방향으로 이동하여 묶음사(13)를 개방시키면 니들부재(11)를 중심으로 원이동부재(14)가 원을 그리며 한 바퀴 돌면 묶음사(13)가 원을 그리게 되는데 이때 관통한 니들부재(11)가 후진하게 되며 동시에 웹이 하부로 이동하게 되면서 묶음사(13)가 묶이게 된다.

따라서 첨부도면 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 묶음사(13)에 의해 묶음부(100)가 형성됨과 동시에 상기한 묶음부(100)는 하방향으로 이동되는 것이며 묶음부(100)의 이동과 동시에 새로운 묶음부(100)가 연속하여 수평방향으로 생기게 된다.

상기에서와 같이 단섬유가 수평방향에 대하여 일정한 폭으로 묶음사(13)에 의해 단섬유가 일정한 간격으로 묶여져 일정한 굵기를 갖는 수직방향에 대하여 가상필라멘트사(200)를 형성하게 되면 웹을 로울러를 통과시켜 가열압착하는 가열압착단계 순으로 제조하면 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이 이루어지게 되는 것이다.

이때 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 상기 묶음부(100)가 수평되게 좌우방향으로 연속 반복되게 형성되어 상기 묶음부(100)가 4방향에 형성되고 상기 묶음부(100)의 중앙에 투수공간부(300)를 형성하게 된다. 또한 묶이지 않는 단섬유가 투수공간부(300)에 일부 잔류하게 되면서 액체 투수시 및 기체 투과시 이물질을 제거하는 효과를 얻을 수 있게 된다.

상기 투수공간부(300)가 넓게 형성되면 투수성은 향상되나 인장강도가 저하됨으로 크게 형성하는 것이 이상적이지 않으므로 투수성과 인장강도를 조절하여 투수공간부(300)의 넓이 또는 묶음부(100)의 간격을 조절하여야 한다.

한편 단섬유가 수평방향에 대하여 일정한 폭으로 묶음사(13)에 의해 웹이 마치 짚으로 꼬아 줄처럼 만든 묶여져 가상필라멘트사(200)를 형성하면 상기한 가상필라멘트사(200)는 위킹성을 향상시키는 효과와 인장력을 향상시키는 효과가 있다. 여기서 가상필라멘트사(200)의 굵기를 굵게 하면 인장강도는 향상되는 효과가 있으나 묶음부(100) 형성이 용이하게 되지 않은 단점을 갖게 된다.

이와 같은 제조방법에 의해 제조된 본 발명의 부직포의 구조는 첨부도면 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 웹의 일면에 보강사를 일정한 간격으로 설치하고 보강사와 직교하는 방향에 대하여 상기 단섬유를 일정한 폭으로 묶음사(13)를 이용하여 묶어 수평방향에 대하여 묶음부(100)를 형성시키되 상기 묶음부(100)가 좌우방향으로 반복 연속되게 형성된 구조이다.

상기 묶음부(100)가 좌우방향으로 반복 연속되게 형성되어 투수공간부(300)를 형성하게 되며, 상기 투수공간부(300)로는 유체 또는 기체가 관통하게 되는 공간이 되어 투수성을 높이게 된다.

상기 보강사로는 LM(저융점 섬유사), 즉 열접착성 섬유사를 사용하며 후공정의 부직포화를 위한 열처리 온도에서 연화 내지 용융가능한 섬유사이다. 상기 보강사 중에 열접착성 섬유사를 15중량%이상 함유시킴으로써, 로울러에 의한 가열압착에 의해 보강사 자신을 열응착하여 강화시킴과 동시에 망상물을 구성시키고, 다시 부직포화를 위한 열처리에 의해 부직포의 주 소재인 웹을 구성하는 섬유간에도 열융착에 의한 견고한 접착점을 만들어, 부직포의 강력 향상에 유효한 작용을 한다. 열접착성 섬유사는 LM(저융점 섬유사)이 단독 또는 융점이 높은 코어사에 융점이 상대적으로 낮은 LM이 코팅된 복합사 중 어느 하나를 사용한다.

S100 : 웹형성단계
S200 : 보강사공급단계
S300 : 수평묶음단계

Claims (5)

1. 웹을 이용한 부직포의 제조방법에 있어서,
   단독 또는 이종 이상의 섬유를 혼합하여 웹을 형성시키는 웹형성단계와;
   상기 웹형성단계에 의해 일정한 두께로 형성된 웹을 이동시키면서 웹의 일면에 일정 간격으로 보강사를 공급하는 보강사를 길이방향으로 공급하는 보강사공급단계와;
   상기 보강사가 설치된 웹의 이동시 묶음사가 연결된 수평방향의 다수 바늘이 웹을 관통하여 일정한 간격과 폭으로 단섬유를 엮어 일정한 간격으로 수평묶부를 형성시키는 수평묶음단계와;
   상기 웹에 길이방향으로 보강사가 설치되고 단섬유가 수평방향에 대하여 일정한 폭으로 묶음사에 의해 묶여져 가상필라멘트사를 형성하면 웹을 로울러를 통과시켜 가열압착하는 가열압착단계 순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포의 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수평묶부가 좌우방향으로 반복연속되게 형성되어 투수공간부를 형성한 것을 특징으로 하는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포의 제조방법.
   
3. 웹을 이용한 부직포에 있어서,
   웹의 일면에 보강사를 일정한 간격으로 설치하고 보강사와 직교하는 방향에 대하여 상기 단섬유를 일정한 폭으로 묶음사를 이용하여 묶어 수평묶부를 형성시키되 상기 수평묶부가 좌우방향으로 반복연속되게 형성된 것을 특징으로 하는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 보강사는 LM이 단독 또는 코어사에 LM이 코팅된 복합사 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 수평묶부가 좌우방향으로 반복연속되게 형성되어 투수공간부를 형성한 것을 특징으로 하는 투수성, 위킹성 및 인장강도가 향상된 웹을 이용한 부직포.

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