[부직포의 제조방법]

1. Needle Punch 법   |  2. Chemical Bonding 법  |  3. Thermal Bonding 법
4. Stitch Bonding 법  |  5. Spunlace 법              |  6. Meltblown 법
7. Spunbond 법        |  8. Ultrasonic Bonding 법

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.


SB 법은 필라멘트를 사용하기 때문에 장섬유 부직포라고 하며, 달리 ??공정과 섬유감의 접합을 하는 공정을 필요로 하기 때문에 기본적으로 ??장치가 필요하다.
SB 법의 기본적인 제조공정에는 ??, ??, ??의 과정으로 이루어지는 웨브의 형성과 웨브의 결합 공정이 있으며 웨브를 어떻게 형설할 것이냐가 가장 중요하다.
원재료로 사용되는 폴리머를 ??하여 노즐을 통하여 ??하는 ??공정에는 ????와 ????가 있으며, 이중에서도 ????가 자주 사용되고 폴리에스터, 나일론, 폴리프로필렌이 원료로써 가장 많이 사용된다. ????? 원료로는 농암모늄레이온이 사용되고 있다.
방직 후에는 SB 부직포에 적합하도록 연신되어져야만 하는데 완전한 필라멘트를 이루기 위해서는 적어도 4배의 연신이 필요하다. ??에는 롤러연신시스템과 에어제트 시스템이 있으나 주로 에어제트 시스템이 사용되고 있다.
다음으로는 방직, 연신된 필라멘트를 균일하게 ??시켜야 하는데 ??? ???, ??? ???, ????? 등의 방법을 사용하고 있으며 SB 부직포를 만들기 위해서는 가장 중요한 요소이다. 이러한 방법 등을 통하여 ??되는 필라멘트는 랜덤하게 넓은 Sheet 상으로 ??되어 웨브가 형성된다.
웨브의 접합을 위해서는 특히 부분접합용인 조각롤(Engraved Roller)을 이용한 롤러 접합방식이 가장 자주 사용된다. 그러나 제품의 사용목적에 따라서는 여러가지 접합방식이 단독으로나 조합하여 사용될 수 있다.
일반적인 폴리에스터, 나일론, 폴리프로필렌 SB 이외에 폴리우레탄을 사용한 일본 Kanebo 사의 SB, 미국 Du-Pont 사의 Flash Spunbond, 서독 Reifenhauser 사의 Reicofil Spunbond 등이 있다.

　

일본 Kanebo 사의 포리우레탄 SB

1986년 일본의 Kanebo 사는 종래의 스판덱스를 제조하는데 사용되었던 ??방직 시스템을 이용하여 1986년 신축성과 ???이 좋은 열가소성 폴리우레탄 SB 부직포의 개발에 성공하였다. Kanebo 사에서 개발된 제품의 이름은 "Kanebo Urethane Spunbond"이다.
Kanebo 사가 채택한 폴리우레탄 부직포의 제조공정은 일종의 MB 방식이나 종래의 MB 부직포와는 다르고 오히려 SB 부직포에 가깝다.
Kanebo Urethane SB 법의 경우는 연속된 필라멘트로 이루어져 있으며 필라멘트의 직경은 20~50μ으로서 종래 MB 법 경우의 0.5~2μ보다 두텁다. 이와같은 면으로 보아 Kanebo의 제품은 오히려 SB 법에 가깝다고도 할 수 있다. 그러나 필라멘트는 노즐 옆에서 ??되는 뜨거운 공기에 의하여 가늘게 되고 엉킴 부분에서 즉시 열로 접합되면서 접착제를 포함하지 않기 때문에 일종의 MB 법이라고 할 수도 있다. 폴리우레탄 필라멘트는 연신될 필요가 없으며 경질의 폴리머를 사용할 때는 분자간의 배열을 위하여 많은 양의 뜨거운 공기가 필요한 데 반하여 폴리우레탄의 경우 적은 양의 공기면 충분하다. 폴리우레탄은 낮은 ???을 가지면 낮은 ???을 갖고 필라멘트는 열에 의하여 쉽게 접합된다. 경질 폴리머의 경우 ??접착하는데 300~350℃의 공기가 필요하나 폴리우레탄의 경우 200~250℃의 공기면 충분하다. 이러한 면으로는 SB법에 가깝다고 할 수 있다.
Kanebo Urethane SB 부직포에는 두 가지 형이 있는데 ???과 ???이다. ???은 부드러운 촉감을 갖고 있는 반면 비싼 폴리에스터가 폴리올(Polyol)로 사용되므로 생산단가가 높고, ???은 부드럽지는 않으나 값이 싸다.

　

Flash Spunbond(Tyvek)

Flash SB 법은 미국 Du-Pont 사의 고밀도 폴리에틸렌 부직포인 "Tyvek"을 만드는 공법이다. Flash SB 법은 100% 고밀도 폴리에틸렌을 솔벤트와 혼합하여 ??시켜 ??방직공정을 거쳐 0.5~10㎛로 방직된 무지향성 ??섬유(Nondirectional continuous plexfilaments)를 움직이는 기판 위에 받아 웨브를 형성하고, 이 웨브를 Roller Chamber 공정에서 결합제나 충전제의 첨가없이 열과 장력으로만 접착시켜 Sheet 상태로 만들고 코로나처리, 대전방지처리, 바늘구멍내기 처리 등의 가공처리를 거쳐 제품화된다.
Flash SB 공정은 한 마디로 ??방직공정, 웨브 형성공정, 웨브 접합공정이 연속된 공정이다. 사용원료로는 ??가능한 어떠한 섬유도 사용 가능하나, 현재까지는 우수한 제품의 특성을 유지해 줄 뿐만 아니라 경제성을 감안하여 고밀도 폴리에틸렌을 원료로 사용하고 있다.
이 공정의 핵심은 ??방직공정과 웨브의 접합공정에 있다.
??방직 1개 라인에는 32개의 방직기, 32개의 차단막, 한개의 컨베이어 벨트로 구성되어 있다. 겔 상태의 폴리에틸렌 ???이 동일 압력 상태에서 통과, 단면적이 좁은 곳에서 갑자기 넓은 곳으로 나오면 기체화가 되고, 기체화된 폴리에틸렌 ???을 140℃ 정도에서 영하 50℃ 정도로 급냉시키면 기포가 생긴다. 이 기포가 뒤에는 미는 장력으로 인해 직경 1.6㎜ 정도의 구멍을 통해 품어져 나오면 0.5~10㎛의 ??섬유 수천가닥이 동시에 품어져 나오게 되는데 직선상태로 품어져 나오는 연속 필라멘트를 수직으로 기판에 떨어뜨리기 위해 방사 노즐 앞부분에 45° 경사면을 갖고 있는 차단막을 설치한다. 또 직선상태로 품어져 나오는 필라멘트직의 다발을 평면상태로 분산시키기 위해 차단막의 표면은 요철상태로 되어 있으며 고속으로 회전하고 있다. 평면 상태로 분산된 필라멘트는 고속으로 이동하는 컨베이어 벨트에 적층된다. 결국 폭발방사는 ??, ??, ??의 연속공정으로 웨브가 형성되고 sheet의 특성에 직접적인 영향을 미치는 웨브의 밀도, 두께는 기판의 역할을 하는 컨베이어 벨트의 속도에 의해 결정된다. 즉 컨베이어벨트의 속도를 빨리하면 얇게 적층되고 속도를 느리게 하면 두껍게 적층되어 밀도가 높은 웨브를 얻게 된다.
폭발방사된 웨브는 결합공정을 거쳐서 비로소 요구하는 강도 및 부직포의 특성을 갖는다. 본딩의 원리는 롤러의 표면온도를 폴리에틸렌의 ???보다 조금 높게 유지시켜 sheet의 표면을 녹이면서 Heating과 Cooling을 반복하며 압착시키는 것이다. 이때 어떠한 접착제나 화학물질의 첨가 없이 열과 장력에 의해서만 결합한다.
??이 심하게 된 sheet일수록 불투명도는 떨어지고, 롤로의 표면을 평탄케하여 열접착시키면 종이나 필름의 대체품인 Hard Structure가 생산되고, 롤로 표면에 도트(Dot) 를 집어넣어 접착시키면 직물의 대체품인 Soft Structure가 생산된다. 　

Reicofil SB

서독의 Reifenhauser 사에서 나온 Reicofil SB 공정은 짧은 연륜에도 불구하고 미국을 포함한 전세계에 빠른 보급효과를 보였다. 1985년 여름 처음 시장에 나온 이래 13개 라인이 판매되었다. 중국, 미국, 캐나다, 브라질, 서독, 이스라엘, 일본 등의 회사들이 이 라인을 주문, 설치하였다.
Reifenhauser 사에서는 품질향상과 생산비용 절감을 위하여 부직포 재질의 특성을 향상시키고 설비의 생산성을 증가시키기 위하여 중첩된 Spinbonding의 개념을 생각해 냈다. 그 결과로 개발된 Double Reicofil Spinbonding System 은 기존의 Reicofil System을 확장시켜 고속생산이 가능하게 하였다.
이 방법은 두 필의 천이 함께 생산되고 접촉될 수 있어 설비 가동상의 역효과나 에너지 소모의 증가 없이 생산성을 높이는 장점이 있다.
Reicofil SB 시스템은 주로 폴리프로필렌을 주원료로 사용하고 때로는 폴리에틸렌도 사용하는데 이의 장점은 다음과 같다.

* ??? : 처리직물의 중량은 기계적인 접합일 경우 최고 400g/㎡ 이며 열적접합일 경우 15~150g/㎡이 가능하다.
* 다른 SB 공정보다 비용이 1/3 정도 저렴하다.
* 여러가지 접합기술이 사용 가능하다.
* 모든 잘라진 ??가 재사용될 수 있는 등 ???을 재활용할 수 있다.

최초의 ???은 1.6m 이었으나 현재는 2.4m형과 3.2m형이 가능하고 4.0m형은 예비 시험중이다.
이 공정으로 생산된 제품은 종래의 부직포를 포함하여 가정용, 토목용, 단열매트, 자동차 내장재, 포장용, 펠트, 바닥장식재, ??용품 등이다.