[부직포의 제조방법]

일반적인 부직포의 제조방법

부직포를 제조하기 위한 방법은 여러가지가 있다.
원료섬유의 종류에 따라 단섬유 부직포와 장섬유 부직포가 있고, 웨브의 형성방법에 따라 건식부직포와 습식부직포가 있으며, 웨브의 결합방법에 따라 NP(Needle Punch), CB(Chemical Bonding), TB(Thermal Bonding), ST(Stitch Bonding), SL(Spunlace), MB(Meltblown), SB(Spunbond), UB(Ultrasonic Bonding) 등의 다양한 부직포가 있다.
일반적인 부직포의 제조공정은 아래와 같다.

일반적인 부직포의 제조공정은 -> 웨브 형성 -> 웨브 결합공정을 거치게 된다.
일반적인 공정은 단섬유 부직포에만 사용되며, 장섬유 부직포는 방?에 의한 필라멘트를 사용하므로 이 공정은 필요치 않다. 부직포의 경우 압축된 베일(Bale) 상태로 입고되므로 부직포를 만들기 위해서는 압축된 섬유들의 과정을 거쳐야한다.
웨브의 형성공정은 부직포를 만들기 위해서 반드시 필요한 공정으로, 건식 부직포는 웨브의 형성을 대기 중에서 행하는데 반하여 습식부직포는, 섬유를 분산시켜 이것을 떠올림으로써Sheet를 얻는다. 따라서 건식부직포는 섬유의 배열이 방향성을 갖는 것이 대부분이나, 습식부직포는 섬유가 랜덤한 불규칙 배열을 이룬다. 그러나 건식부직포에도 랜덤 카드기의 개발로 용도에 따라 방향성이 없는 웨브를 얻을 수 있다.
웨브의 결합공정은 제품이 요구하는 특성에 따라 독특한 결합방법을 사용하게 되는데 일반적으로 사용하는 화학적 방법, 열을 이용하는 물리적 방법, NP, SP 기 등과 같은 방법 등을 많이 사용하고 있으나, 최근에는 고도의 수류를 이용하는 SL 법, 초음파를 이용하는 UB 법 등이 개발되어 관심을 끌고 있다.

NP법은 웨브를 기계적으로 결합하는 방법의 하나로써 부직포가 생기기 이전부터 펠트의 제조에 사용되었던 방법이다. 그러나 현재 NP 기술은 기존의 펠트제조에 사용되었던 설비보다 부직포의 경우는 밀도가 높은 것이 사용된다.
NP 부직포는 카드기 또는 에어레이(Air-Laid)법에 의해 형성된 웨브를 Needle Loom을 통과시킬때 니들이 붙은 침판을 상하 반복운동시켜 2차원적인 랜덤한 섬유배열의 일부를 3차원적인 랜덤구조로 결합시키는 것이다.
Needle Loom을 통과하는 웨브는 니들에 붙어있는 바브(Barb)에 걸려 이동하게 된다. 니들이 한번 왕복하는 사이에 웨브는 스트리퍼 플레이트(Stripper Plate)와 베드 플레이트(Bed Plate) 사이에 끼어 정지된다. 니들의 펀치속도가 빠르므로 한편으로 보기에는 웨브는 연속해서 흘러가고 있는 것 같지만 실제로 니들의 관통시 정지해 있다. 니들펀치의 동작도 상,하 또는 상하양방향으로 니들이 왕복운동하는 여러가지 종류가 있다.
특수한 니들을 사용하여 웨브의 무늬를 넣는 것이 가능한 펀치기도 있다. 이 방식은 제지용의ㅣ 앤드리스 펠트를 만드는데 큰 도움이 되고 있다. 이것은 위에서 펀치된 웨브를 밑방향으로 이송시켜 최초로 공급되는 점까지 옮기어 새로운 웨브로써 접속되는 점에서 웨브의 공급을 정지시켜 연속해서 펀치를 반복하면 소정의 펠트장의 모습이 갖추어지며, 이것을 기계의 앞방향으로 끌어내면 쉽게 엔드피스 펠트가 만들어진다.
경우에 따라서는 SB식 또는 스프레이식으로 얻은 웨브에 니들펀치기를 통한 기계적인 결합을 가한 후에 적당한 처리를 하여 최종제품을 얻을 수도 있다.

NP부직포의 원료로는 폴리프로필렌, 폴리에스터 S/F가 주로 사용되는데 나일론 S/F, 양모, 아크릴 S/F도 자주 사용된다.
원료섬유의 공급면에서는 과거 폐섬유와 팔리지 않던 섬유만을 이용하는 기술로 인식되어 왔으나, 오늘날에는 원료공급면에서 소홀히 하던 경향이 바뀌어 ???을 갖는 섬유, 유제로 처리된 섬유와 적당한 데니어를 갖는 섬유 등을 개발 공급하기에 이르렀다.
?? 폴리에스터는 Foss사와 Color-Fi사만 제조, 공급하고 있으나 현재는 많은 회사들이 자동차 내장재용으로 요구되는 ??? 안정성 폴리프로필렌, 폴리에스터를 공급하고 있다.
1983년에 Du-Pont Fibers 사는 니들펀치 공정에 맞는 섬유의 개발을 시작하였다. 이 결과로 개발된 제품은 794 ??(3,4,6 데니어)의 "데크론(Dacron) 폴리에스터" 이다. 이 제품은 카딩과 니들링을 원활하게 하며 특히 유제로 처리하기에 적당하다. 또한 Du-Pont사는 ??폴리에스터는 제조하지 않지만 자동차 내장재용으로 ?? 나일론을 제조하고 있다.
Hoechst Celanese 사에서는 NP용 원료섬유로서 294형과 295형의 오각형 합성섬유를 생산하고 있는데, 이들의 주요한 용도로는 ?과용, 자동차용, 매트페드(Mattress Pad), 벽지 등이다.
Philips Fibers 사는 ?? 폴리프로필렌을 공급하고 있다. 이 회사 제품의 특징은 일광??도가 좋고 색상안정성이 뛰어나다는 점이다. 이 회사는 탄력이 좋은 폴리프로필렌 S/F를 개발중이다.
이외에 특수한 용도의 부직포를 생산하기 위하여 Nomex를 사용하는 경우도 있는데 앞으로는 아라미드, 탄소섬유, 세라믹 섬유도 널리 사용될 것으로 예상된다. 그러나 이들 첨단물질들은 높은 ?열성, 단열성, ?화학약품성 때문에 장래가 촉망되는 원료들이지만 가격이 비싸기 때문에 사용량이 급격히 늘어날 것 같지는 않아 대규모 상업적 개발에는 시간이 걸릴 전망이다.

NP 기의 개발 경향은 혁신적인 새로운 기계를 개발하기 보다는 기존에 설치된 기계를 개량하는 경향이 뚜렷하다.
NP 기의 생산속도가 빨라져서 부대시설인 카드기나 크로스래퍼(Cross Lapper)의 생산능력도 동시에 증가되어져야만 하며, 빠른 속도에 견딜 수 있는 기계 디자인에 많은 연구가 행하여지고 있다. 이에따라 Needle Loom의 속도와 디자인에는 많은 변화가 있었다.
NP기를 생산하는 대표적인 회사는 서독의 Dilo사와 오스트리아의 Fehrer사가 있다. 이들 회사들은 1980년대 후반에 생산성이 높은 고도의 NP기를 개발하고, 마이크로프로세스 기술을 도입함으로써 과거 100년간 낙후된 기술로 통하던 니들링 기술을 컴퓨터와된 최신 기술로 발전시켰다.
그리고 가장 섬세한 요소인 니들의 발전을 보면 미국의 3대 니들 제조회사인 Groz-Beckert, Foster, Singer사가 개발한 "Di-Lour Process", "Starneedle"과 니들링을 원활하게 할 수 있는 구부러진 여러가지 형의 니들 등이 개발되었다.

NP법은 산업자재용 부직포를 생산하는데 가장 중요한 공정 중의 하나로써 주로 자동차 내장재와 토목용으로 사용되어 왔다.
그러나 최근들어 카페트, 필터 분야 등으로 용도를 넓혀 이러한 분야에 대한 지나친 의존도를 낮추고 있다. 미국의 시장을 보면 여전히 토목용과 자동차 내장재용이 주류를 이루고 있지만 이외에 필터, ??용, ??재 및 쇼울더패드, 제지용 펠트, 선박 및 우주선의 내장재, 가구용, 각종 산업용 등 다양한 용도로 개발되고 있다.
미국에는 NP부직포를 생산하는 업체가 250여개 정도이며, 일본은 30여개에 달한다. 미국의 주요한 생산업자는 Amoco, Exxon, Du-Pont, Foss, Philips, Hoechst Celanese 사 등을 들 수 있다.