부직포공학 전북대학교 유기소재파이버공학과 길명섭 mskhil@jbnu.ac.kr

제1장 부직포 산업 1. 부직포의 소개 부직포의 정의 - 부직포는 특정 방향 또는 임의 방향으로 배향된 섬유가 상호마찰, 용융, 접착에 의해 결합되어 제조되는 시트(sheet)형태(ISO 9092) [찾아보기] 부직포의 또 다른 정의 - Web, 종이, 직물, 편물, 결합사, 또는 필라멘트를 사용한 스티치 본드 제품, 습식 축융기에 의한 펠트제품은 부직포에 속하지 않음

2) 부직포의 특성 - 제품수명: 일회용, 단기간 또는 내구성을 갖는 장기간 사용

사용목적에 부합되도록 특별한 기능을 부여함 [고려할 점] 제품의 수명과 가격 간의 균형을 통한 이익 창출 다양한 원료 선택이 가능 천연섬유(면, 마, 양모, 실크 등) 합성섬유(PET, PA, PVA, PP, PE 등) 무기섬유(유리섬유, 스테인리스, 탄소섬유 등) 재생섬유(레이온, 라이오셀, 아세테이트 등) 공정의 고속화를 통한 원가절감 최종제품의 용도 다변화: 의류 및 산업용 분야로 확대 기존 소재의 대체 및 고부가가치화

3) 부직포의 용도

2. 부직포의 제조 공정 원료소재의 선택 웹의 형성 기술 섬유결합 방법 염색 및 가공 최종제품/성형 천연섬유 화학섬유 재생섬유 특수섬유 원료소재의 선택 소면 에어레이드 습식법 스펀본드(멜트블로운, 플래시방사) 웹의 형성 기술 니들펀치 스펀레이스 열접착 화학적 접착 스티치 본드 초음파 섬유결합 방법 화학적 처리: 수지, 기능성 부여 물리적 처리: 크리프, 패턴 염색 및 가공 최종제품/성형 복합화(필름 및 직물과 같이 사용)

Meltblown

Dry(건식), wet(습식)과 polymer-laid(방사) 부직포 - 건식법(섬유제조법과 유사): 비교적 섬유장이 긴 섬유를 사용하여 전형적인 방적공정 으로 소면공정을 걸쳐서 섬유다발을 기계적으로 분리하고 한방향으로 배열시켜 적층 하는 방법 - 습식법(제지제조법과 유사): 섬유장이 짧은(2.5 mm 이하) 단섬유를 물에 침지시켜 적층시키는 방법 - 방사법(고분자 압출과 플라스틱 제조법과 유사): 열가소성 수지를 직접 방사하여 스펀 본드나 멜트브로운으로 제조한 섬유를 적층시키는 방법 [찾아보기] 스펀본드(spunbond), 멜트브로운(meltbrown), 플래쉬(flash)방사 제조법

[찾아보기] carding(소면)

기계방향(mechanical direction, 수평배열) 크로스방향(cross direction, 수직배열) 수직·수평 배열 웹의 섬유배향 기계방향(mechanical direction, 수평배열) 크로스방향(cross direction, 수직배열) 수직·수평 배열 랜덤배열(random) 이방성(소면기형 건식법) 등방성(에어레이법과 습식법) 기계방향 크로스방향

2) 웹의 형성 - 웹을 형성하는 표면 위에 섬유 또는 필라멘트를 적층하거나 웹으로 압축시키는 공정 - 웹을 형성하는 방법으로 drylaid, wetlaid, polymer-laid 등이 있음 - 웹 형성은 단섬유 또는 필라멘트를 2차원 또는 3차원 웹 집합체로 만들며 이러한 집합체가 최종 생산품의 전구체가 됨 - 웹의 구조와 조성은 최종 부직포의 치수, 구조, 성질에 영향을 미침 또한 웹 형성과정에서 부직포의 무게와 폭에 영향을 미침 - 웹의 섬유배향은 부직포의 등방성과 이방성을 좌우함 - 웹의 배향은 기계방향(machine direction, MD)/횡단방향(cross direction, CD)의 비로 나타냄 - 가장 이상적인 등방성 구조는 MD/CD=1/1이나 기술적으로 불필요함

3) 웹의 결합 - 기계적, 화학적, 열적 방식이 존재함 - 섬유가 셀룰로오스의 경우에 수소결합이 중요함 - 결합 정도는 부직포의 기계적 성질(강도), 기공도, 유연성, 부드러움, 밀도 등에 영향을 미침 - 결합방법  기계적 결합: 니들펀칭, 스티치본딩, hydroentangling에 의해 결합시킴  화학적 결합: 침지, 스프레이, 프린팅, 거품법에 의해 접착 바인더를 공급하여 결합시킴  열적 결합: 열과 압력을 가해 섬유를 함께 용융시키거나 접착시킴

4) 원료 - 인조섬유가 부직포 원료의 90% 이상을 차지함  인조섬유의 원료 천연고분자 합성섬유 무기물질 - 원료 사용량 순위: PP(63%)>PET(23%)>비스코스레이온(8%)>아크릴(2%) >폴리아미드(1.5%)  PP가 가장 많이 이용되는 이유 - 경량 부직포의 생산이 가능한 낮은 밀도와 비중(0.855-0.946 g/cm3) - 열적결합이 가능한 낮은 유리전이온도와 녹는점(160 ℃) - 고유의 소수성, 벌키성과 덮임성, 화학적 안정성, 생물학적 분해 안정성 - 방오성, 좋은 기계적 성질과 마모 저항성 - Lyocell(solvent spun cellulosic fiber)이 중요한 원료로 대두됨 : 흡수력과 높은 습강도를 가짐 [찾아보기] Lyocell은?

Lyocell □ 셀룰로오스 - 목재 셀룰로오스: 리그닌 및 헤미셀룰로오스가 포함됨 □ 라이오셀은 새로운 셀룰로오스 용매계에 의해 제조된 섬유 - NMMO(N-methyl morpholine N-oxide)/water 용매계 사용