멜트블로운 부직포의 제조공정 및 특성

멜트블로운 부직포의 제조 공정

멜트블로운 부직포의 공정: 폴리머 공급 – 용융 압출 – 섬유 형성 – 섬유 냉각 – 웹 형성 – 직물로의 보강.

2성분 멜트블로운 기술

21세기 초부터 멜트블로운 부직포 기술의 개발은 국제적으로 급속히 진전되었습니다.

미국의 힐스 앤 노드슨(Hills and Nordson) 사는 스킨 코어(skin core), 패럴렐(parallel), 트라이앵글(triangle) 등 2액형 멜트블로운(melt blown) 기술을 이미 성공적으로 개발했습니다. 섬유 섬도는 일반적으로 2µm에 가깝고, 멜트블로운 필라멘트 구성 요소의 구멍 수는 인치당 100개에 달하며, 구멍당 압출 속도는 분당 0.5g입니다.

가죽 코어 유형:

부직포의 부드러운 촉감을 구현할 수 있으며, 동심원, 편심원, 불규칙원 등의 다양한 형태로 제작할 수 있습니다. 일반적으로 저렴한 소재를 코어로 사용하고, 특수하거나 필요한 특성을 가진 고가의 폴리머를 외층으로 사용합니다. 예를 들어, 코어에는 폴리프로필렌을, 외층에는 나일론을 사용하여 섬유를 흡습성 있게 만듭니다. 코어는 폴리프로필렌으로, 외층은 저융점 폴리에틸렌 또는 변성 폴리프로필렌, 변성 폴리에스터 등으로 제작하여 접착에 사용합니다. 카본블랙 전도성 섬유의 경우, 전도성 코어를 내부에 감쌉니다.

병렬형:

부직포는 일반적으로 두 가지 다른 폴리머 또는 점도가 다른 동일한 폴리머로 만들어져 평행한 2성분 섬유를 형성하여 우수한 탄성을 갖도록 합니다. 다양한 폴리머의 서로 다른 열 수축 특성을 활용하여 나선형으로 말린 섬유를 만들 수 있습니다. 예를 들어, 3M은 멜트블로운 PET/PP 2성분 섬유로 만든 부직포를 개발했는데, 이 섬유는 수축률 차이로 인해 나선형으로 말린 형태를 형성하여 부직포에 뛰어난 탄성을 부여합니다.

터미널 유형:

이는 세 잎형, 교차형, 그리고 단자형에 사용되는 또 다른 유형의 고분자 복합재입니다. 정전기 방지, 방수, 전도성 섬유를 제작할 때, 전도성 고분자를 상부에 복합화할 수 있는데, 이는 방수뿐만 아니라 전기 전도성, 정전기 방지 효과도 제공하며, 사용되는 전도성 고분자의 양을 절감할 수 있습니다.

마이크로 댄 유형:

주황색 꽃잎 모양, 띠 모양, 또는 섬 모양 필링 구성 요소를 사용할 수 있습니다. 두 가지 서로 다른 폴리머를 사용하여 초극세 섬유 웹, 심지어 나노섬유 웹까지 벗겨내어 만들 수 있습니다. 예를 들어, 킴벌리 클라크(Kimberly Clark)는 두 가지 서로 다른 폴리머로 만들어진 2성분 섬유의 특성을 활용하여 뜨거운 물에 1초 이내에 완전히 벗겨져 초극세 섬유 웹을 만드는 필링형 2성분 섬유를 개발했습니다. 섬형의 경우, 미세한 섬 섬유 네트워크를 얻으려면 바닷물을 용해해야 합니다.

하이브리드 유형:

다양한 소재, 색상, 섬유, 단면 형상, 심지어 스킨 코어와 평행한 섬유까지 혼합하여 만든 섬유 웹으로, 공방사 섬유와 2성분 섬유를 모두 사용하여 섬유에 필요한 특성을 부여합니다. 일반적인 멜트블로운 섬유 제품과 비교할 때, 이러한 멜트블로운 2성분 섬유 부직포 또는 혼방 섬유 부직포는 필터 매체의 여과 성능을 더욱 향상시키고, 필터 매체에 정전기 방지, 전도성, 흡습성 및 향상된 차단 특성을 부여할 수 있습니다. 또는 섬유 웹의 접착력, 보풀성 및 통기성을 향상시킬 수 있습니다.

이성분 멜트블로운 섬유는 단일 중합체 특성의 단점을 보완할 수 있습니다. 예를 들어, 폴리프로필렌은 비교적 저렴하지만 의료 및 건강 관련 소재에 사용될 경우 방사선 노출에 대한 내성이 부족합니다. 따라서 폴리프로필렌을 코어로 사용하고, 외층에 적절한 내방사선성 중합체를 선택하여 감싸면 방사선 내성 문제를 해결할 수 있습니다. 이를 통해 의료 분야의 호흡기에 사용되는 열 및 습도 교환기와 같은 기능적 요건을 충족하는 동시에 비용 효율적인 제품을 만들 수 있으며, 적절한 자연적 열과 습도를 제공할 수 있습니다. 가볍고 일회용이며 소독이 간편하고 저렴하며, 오염 물질을 제거하는 추가 필터 역할도 할 수 있습니다. 균일하게 혼합된 두 개의 이성분 멜트블로운 섬유 웹으로 구성될 수 있습니다. 스킨 코어형 이성분 섬유를 채택하여 코어는 폴리프로필렌으로, 스킨층은 나일론으로 제작됩니다. 이성분 섬유는 삼엽충이나 다엽과 같은 불규칙한 단면을 채택하여 표면적을 증가시킬 수도 있습니다. 동시에, 여과 성능을 향상시킬 수 있는 폴리머를 표면이나 블레이드 팁에 사용할 수 있습니다. 올레핀 또는 폴리에스터 멜트블로운 공법으로 제조된 2액형 섬유 메시는 원통형 액체 및 기체 필터로 제작될 수 있습니다. 멜트블로운 2액형 섬유 메시는 담배 필터 팁에도 사용할 수 있습니다. 코어 흡입 효과를 활용하여 고급 잉크 흡수 코어를 제작하고, 액체 유지 및 주입을 위한 코어 흡입 막대를 제작할 수 있습니다.

멜트블로운 부직포 기술 개발 - 멜트블로운 나노섬유

과거에는 멜트블로운 섬유의 개발이 엑손모빌의 특허 기술을 기반으로 했지만, 최근 들어 여러 국제 기업이 엑손모빌의 기술을 돌파하여 더욱 미세한 나노스케일 섬유를 개발하고 있습니다.

힐스 컴퍼니(Hills Company)는 나노 멜트블로운 섬유에 대한 광범위한 연구를 수행하여 산업화 단계에 도달한 것으로 알려져 있습니다. 논우븐 테크놀로지스(NTI)와 같은 다른 회사들도 나노 멜트블로운 섬유 생산 공정 및 기술을 개발하고 특허를 취득했습니다.

나노섬유를 방사하기 위해 노즐 구멍은 일반 멜트블로운 장비보다 훨씬 미세합니다. NTI는 0.0635mm(63.5마이크론) 또는 0.0025인치만큼 작은 노즐을 사용할 수 있으며, 방사구의 모듈형 구조를 결합하여 총 폭을 3m 이상으로 확장할 수 있습니다. 이렇게 방사된 멜트블로운 섬유의 직경은 약 500나노미터입니다. 가장 얇은 단일 섬유 직경은 200나노미터에 달할 수 있습니다.

나노섬유 방사용 멜트블로운 장비는 분사구가 매우 작아, 적절한 조치를 취하지 않으면 수율이 크게 저하될 수밖에 없습니다. 따라서 NTI는 분사구의 개수를 늘려 각 분사판에 3줄 이상의 분사구가 배치되도록 했습니다. 여러 구성 요소(폭에 따라 다름)를 결합하면 방사 시 수율을 크게 높일 수 있습니다. 실제로 63.5마이크론 크기의 구멍을 사용할 경우, 단일 열 방사구의 미터당 구멍 수는 2,880개입니다. 3열 방사구를 사용할 경우, 미터당 구멍 수는 8,640개에 달하며, 이는 일반 멜트블로운 섬유 생산에 해당하는 양입니다.

고밀도 구멍이 있는 얇은 방사구는 비용이 많이 들고 파손(고압 하에서 균열 발생)되기 쉽기 때문에, 다양한 회사에서는 방사구의 내구성을 높이고 고압 하에서 누출을 방지하기 위해 새로운 접합 기술을 개발했습니다.

현재 나노 멜트블로운 섬유는 여과 매체로 사용되어 여과 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한, 나노 스케일 멜트블로운 부직포의 섬유가 더 미세하기 때문에 더 가볍거나 무거운 멜트블로운 직물을 스펀본드 복합재와 함께 사용할 수 있으며, 이러한 복합재는 동일한 수두 압력을 견딜 수 있다는 연구 결과도 있습니다. 이러한 복합재로 제작된 SMS 제품은 멜트블로운 섬유의 비율을 줄일 수 있습니다.

동관 Liansheng 부직포 기술 유한 회사2020년 5월에 설립된 이 회사는 연구개발, 생산, 판매를 통합한 대규모 부직포 생산 기업입니다. 3.2m 미만의 폭에 9g부터 300g까지 다양한 색상의 PP 스펀본드 부직포를 생산할 수 있습니다.