[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, 열과 ??을 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.

MB 법은 폴리프로필렌과 같은 열가소성수지를 ????하여 필라멘트 섬유를 제조할 때 고압의 공기로 필라멘트에 충격을 주어 섬유를 ??/??하여 랜덤하게 웨브를 형성시키는 방법으로 0.5~1.5μ ???로 된 웨브를 제조할 수도 있고, 20~30μ의 굵은 섬유로 된 웨브도 만들 수있다. 최종 제품의 성질은 공정변수에 의해 쉽게 영향을 받는다. 공정변수를 바꾸는 데는 단기간의 시간만 필요하고 장치를 멈추지 않아도 가능하다. 전체의 공정을 조작하기는 쉬우나 잘 훈련된 작업자가 필요하다.
MB 부직포의 제조공정은 일반적으로 원재표의 투입 → ???? → 웨브 형성 → 웨브 ?? → 웨브 결합 과정을 거친다.

a. 원재료의 투입
Bead, Pellet, Chip의 상태로 Bin이나 Silo에 보관된 고분자는 ???의 ??부분으로 보내진다.

b. ??/??
???의 입구나 첫 단계에서 고분자의 집합체는 안정제, Color Master Batch, Blooming Agent, 그리고 다른 첨가제와 혼합된다. 이러한 원료의 혼합은 ???의 탱크 내에서 ??되어 가열된 도관을 통하여 ???(Extrusion Die)로 보내어진다.

c. 웨브의 형성
보통 ??? 내에는 Metering 펌프와 수지 필터 장치가 있어 ???에 항상 깨끗한 고분자 화합물이 흐를 수 있도록 한다. ??된 고분자 ?합물은 ??? 선단에 있는 노즐로 보내어진다. ???의 선단은 각각의 높은 속도??의 공기가 서로 충돌할 수 있게 직선모양의 구멍으로 설계되어 있다. MB 법의 경우 ??노즐은 SB 공정에 사용되는 구멍보다 본통 큰 것으로 사용한다. 전형적인 ???는 12~16㎝당 0.88㎜ 의 노즐을 갖고 있다. 이 충돌하는 높은 속도??를 갖는 고압의 공기는 직경 0.1μ으로부터 500μ 사이의 다양한 필라멘트를 형성시킬수 있다.
MB 공정에서는 고압의 공기가 섬유의 ??와는 다른 역할을 행하며 위의 그림과 같이 작은 모세관으로부터 고분자의 ???, ??된 고분자에 빠른 속도??의 공기가 어떻게 진행되는가를 보여준다. 전형적인 공기의 조건은 음속 0.5~0.8의 속도??에서 204~371℃의 범위를 갖는다.

d. 웨브의 ??
방사를 통하여 방사된 Microfiber를 갖고 있는 고압의 공기 내에 많은 양의 실온의 공기가 주입된다. 이 공기는 고압의 공기를 ??시키고 섬유를 ?형화한다. 방사대와 Forming Belt사이의 거리는 대체적으로 짧으며 보통 15~50㎝ 정도로 고정되어 있다.

e. 웨브의 형성
???는 수평 또는 ?직으로 설치되어지는데, 수평방향인 경우 기공이 있는 원통의 드럼에 보집되고, ?직방향인 경우 원통의 드럼 또는 기공이 있는 Conveying Belt에 보집되어진다.
Mircofiber는 불규칙하게 보집되며 그 원인은 난류가 Microfiber를 뒤엉키게 하기 때문이다. 보집되는 Microfiber는 충분히 ??된 상태가 아니어서 섬유간 상호결합력이 부여되어 별도의 결합공정이 필요없다.
또한 MB법에 의해 형성된 웨브는 등방향구조(Isotrophic Formation)를 갖는다. 즉 웨브가 고압의 공기에 의해 형성되기 때문에 섬유가 기계방향과 기계폭방향으로 임의로 배열한다는 것을 의미한다.

MB 부직포의 원료

MB법에 사용되어지는 고분자는 광범위하게 연구되어져 왔으며, 그 중 폴리프로필렌이 상업적인 면에서 독점적인 위치를 점유하고 있다. 최초에 사용되어진 폴리프로필렌은 SB 공정에서와 같이 비교적 높은 분자량을 갖는 ??흐름지수(MFR=12)를 갖는 고분자가 사용되어져 왔다. 그러나 MB 법에서 이러한 낮은 MFR(Melt Flow Rate)의 고분자는 높은 ??와 전단에 의해 ??되어진다.
그러므로 지난 15~20년간 MFR을 높이기 위한 시도가 계속되어져 았다. 최초의 12MFR은 초기 2~3년 사이에 35MFR로 대되어졌으며, 그 당시 MB 공정을 위하여 MFR이 1,200~1,500에 이르는 특별한 수지가 개발되기도 하였다.
또한 이렇게 고분자의 분자량을 줄이려는 노력의 대안으로 수지가 ???내에 들어가기 전에 고분자의 사슬을 절단하는데 ??역할을 하는 Peroxide의 첨가가 진행되었다. 특별히 높은 MFR 수지와 Peroxide를 첨가하여 사슬의 길이를 줄이려는 연구의 가장 커다란 이점은 ??? 내의 온도를 낮출 수 있고 생산량을 높일 수있다는 것이다. 덧붙여 기계의 운행시 낮은 온도의 설정은 고분자의 ??를 줄일 수있으며, ???의 수명을 연장시키고, 에너지 소비를 줄이며, 다른 첨가제의 사용을 용이하게 한다.
현는 폴리프로필렌과 더불어 폴리에스터, 나일론, 폴리우레탄, 열가소성 Elastomer 등이 다양하게 사용되어지고있다.

MB 부직포의 특징 및 용도

MB 부직포의 특징은 다음과 같다.
* 많은 ???에 의한 높은 ????
* 우수한 ??명도
* 균일도가 높은 섬유 ???
* 가스 및 수증기의 ???가 양호
* 화학적인 가공성이 용이
* 부드럽고 벌키성이 높음
* 5μm 이하의 평균섬유직경
이와 같은 특징들로 인하여 가스 및 공기의 여과, ??의 여과, 단열재, 기름과 화학약품의 ??, 와이프, ??? 등으로 사용된다.
MB 공정으로는 여러가지 크기를 갖고 있는 미세 데니어의 섬유로 된 부직포를 만들 수 있다. 따라서 여과분야에서는 다른 방법의 부직포로는 불가능한 제품의 생산이 가능하다. 그러므로 이 공정은 생산되는 제품의 독특한 특성 때문에 앞으로 발전성이 큰 기술이다.