13장 부직포 유기소재파이버공학과 길 명 섭
부직포(nonwoven): 섬유집합체 제조공정을 거치지 않고 단섬유 또는 섬유상 고분자 물질로 형성된 웹을 결합시킨 섬유집합체
제조공정 핵심공정 준비공정 웹형성 웹결합 후가공 소면기를 이용한 적층 공기적층 습식결합 건식결합 기계적 결합 니들펀칭 스펀레이스 스티치본딩 화학적 결합 침지접착 거품접착 스프레이 접착 프린트 접착 켈린더 접착 열풍접착 초음파접착 기타 열융착결합 직접결합 스펀본딩 멜트브로운 플래시방사 기타
13.1 웹 형성 소면기를 이용한 적층 - 평행적층 - 크로스 적층
13.2 웹 결합 부직포는 부드럽고 유연성 있는 다공성 재료로 강력과 내구성이 약한 특성 - 적절한 결합방식이 핵심 습식결합: 섬유를 물에 분산시키고 분산액을 스크린 형태의 컨베이어벨트의 아래로 집적시켜 물을 제거하여 적층한 웹을 건조 열처리하는 법 건식결합
1. 기계적 결합: 기계적인 힘에 의해 섬유간 결합력을 유도 1) 니들펀칭(needle punching): 바브(barb)가 붙은 펠팅니들의 왕복운동에 의해 섬유를 결합시키는 방법 2) 스펀레이스(spunlace): 매우 작은 노즐을 통해 높은 압력으로 배출된 수류에 의해 섬유를 엉키게 하여 웹을 제조 3) 스티치 본딩(stitch bonding): 웹을 재봉사로 결합
니들펀칭
스펀레이스
스티치본딩
2. 화학적 결합: 웹에 접착제를 부가하는 방법 - 점접착(point bonding) - 응집접착(agglomerate bonding) 침지접착 거품접착 스프레이 접착 프린트 접착
1) 침지접착 - 웹을 접착제에 함침시킨 후에 롤러를 통과시켜 짜낸 후에 건조시켜 부직포 제조 - 접착제의 특성에 크게 영향을 받음 - 신축성, 유연성, 벌키성이 나쁨 - 접착제의 제거, 건조, 열 고착공정에 에너지 과다 소요
2) 거품접착 - 접착제를 거품으로 웹을 결합시키는 방법 - 거품 농도, 거품 생성, 소멸시간이 중요 - 거품의 내부 침투가 어려워 전체적인 균일한 접착이 어려움
3) 스프레이접착 - 접착제를 웹에 분산시켜 웹을 결합시키는 방법
4) 프린트 접착 - 로터리 스크린 프린터(rotary screen printer)를 사용하여 웹을 결합시키는 방법
3. 열융착 결합: 열에너지를 사용하여 웹을 구성하고 있는 섬유보다 융점이 낮은 섬유를 용융시켜 결합시키는 방법 - 접착제를 사용하지 않아 친환경적이며 부직포의 기공유지가 장점 켈린더 접착방법 열풍 접착방법 초음파 접착방법 기타
켈린더 접착방식 - 가열된 롤러를 통하여 웹에 열을 전달하여 섬유표면을 용융시켜 결합하는 방법 요철롤러(embossing roller) 평활롤러(flat roller)
2) 열풍 접착방법: 가열된 오븐을 통과시키거나 가열된 공기를 웹에 통과시켜 저융점 섬유를 녹여 결합시키는 방법
3) 초음파 접착방식: 초음파를 이용하여 섬유표면을 용융, 결합시키는 방법 4) 기타 - 적외선, 고주파, 방전 등
4. 직접결합: 섬유제조용 고분자용액을 방사와 동시에 웹을 형성하여 바로 결합 시키는 방법 스펀본딩(spunbonding) 멜트브로운(melt blown) 플래시 방사 결합 기타: 습식 스펀본드, 필름법
스펀본딩(spunbonding) - 열가소성 고분자를 용융시켜 압출시키는 방법으로 용융방사공정과 동일 - 웹의 균일성 향상: 방사구금 형식, 필라멘트이 연신, 개섬장치 등이 중요
2) 멜트브로운(meltblown) - 고분자 압출구와 그 주변에 가열된 공기를 공급하는 특수한 노즐을 통하여 고분자 융점보다 높은 온도의 기류를 고속으로 흘려서 필라멘트를 연신시켜 부직포를 제조하는 방법
3) 프래시(flash) 방사 결합 - 고분자와 특수용제로 만든 균일용액을 방사구금을 통하여 토출시키고 용제가 급격히 가스화하는 힘에 의해 고분자를 연신, 고화시켜 부직포 제조
4) 기타 - 습식 스펀본드 - 필름법