부직포란 무엇입니까? 유형, 용도 및 직물과의 비교 방법

부직포란 무엇입니까?

부직포는 직조, 편직 또는 원사 형성을 수반하지 않고 기계적, 열적 또는 화학적 수단으로 함께 결합된 섬유 또는 필라멘트로 직접 만든 평평하고 유연한 시트 소재입니다. 기존 직물에서는 섬유를 먼저 방적하여 실로 만든 다음 직기나 편직기를 통해 엮어야 하지만, 부직포에서는 이 두 단계를 완전히 건너뜁니다. 즉, 섬유는 단일 연속 제조 공정을 통해 원료에서 완성된 직물 시트로 이동합니다.

그 결과 생산에 사용되는 섬유 유형, 웹 형성 방법 및 결합 기술에 따라 매우 광범위한 특성을 지닌 소재 클래스가 탄생했습니다. 부직포는 부드럽거나 뻣뻣하고, 흡수성 또는 기피성, 일회용 또는 내구성, 불투명 또는 반투명, 공기 및 물 투과성 또는 완전히 장벽을 형성하도록 설계될 수 있습니다. 높은 생산 속도와 낮은 재료 비용이 결합된 이러한 다재다능함 덕분에 이제 부직포는 의료, 위생, 농업, 건설, 자동차, 여과, 포장, 지질 공학 등 거의 모든 산업 분야에 등장하고 있습니다.

글로벌 부직포 생산량 초과 연간 1,200만 미터톤 최근 업계 데이터에 따르면 수요는 매년 6~8%씩 꾸준히 증가하고 있습니다. 가장 큰 규모의 응용 분야는 위생 제품(기저귀, 여성 위생 용품, 성인용 요실금), 의료 및 수술 제품, 지오텍스타일입니다. 각 제품은 부직포가 다른 대체 재료보다 비용 효율적으로 제공하는 특정 특성 조합에 따라 달라집니다.

부직포 제작 방법

부직포 제조에는 두 가지 순차적 단계가 포함됩니다. 웹 형성 (느슨하게 배열된 섬유층 생성) 및 본딩 (웹을 구조적 무결성을 갖춘 일관된 패브릭으로 통합) 웹 형성 방법과 결합 방법은 함께 최종 직물의 구조, 촉감, 강도 및 성능 특성을 결정합니다.

주요 웹 형성 기술은 다음과 같습니다. 스펀본드 (폴리머 용융물에서 직접 압출되어 움직이는 벨트 위에 놓이는 연속 필라멘트) 멜트블로운 (초미세 섬유를 생성하기 위해 고속 열풍으로 미세 노즐을 통해 압출되는 폴리머), 드라이레이드 (웹에 카딩되거나 에어레이드된 스테이플 섬유) 습지 (제지와 유사하게 물에 분산되어 스크린에 쌓이는 섬유). 결합 방법에는 다음이 포함됩니다. 열접착 (접점에서 섬유를 융합하는 열 및 압력), 화학적 결합 (웹에 적용된 바인더 라텍스), 수력 얽힘 (기계적으로 섬유를 얽히게 하는 고압 워터 제트) 니들 펀칭 (반복적인 침투에 의해 섬유를 기계적으로 맞물리는 가시 바늘).

부직포 스펀본드 폴리프로필렌: 가장 널리 사용되는 부직포

모든 부직포 종류 중에서, 스펀본드 polypropylene (PP spunbond) 전 세계적으로 가장 많은 양의 제품이며 다른 부직포가 종종 벤치마킹되는 기준 소재입니다. 그 우위는 폴리프로필렌의 저렴한 비용과 우수한 가공 특성과 스펀본드 생산 공정의 효율성이 결합된 데서 비롯됩니다.

스펀본드 생산에서는 폴리프로필렌 펠릿이 녹아서 수천 개의 미세한 구멍이 있는 방사구금 플레이트를 통해 압출됩니다. 새로운 필라멘트는 고속 공기에 의해 당겨져 폴리머 사슬의 방향을 정하고 필라멘트 직경을 줄입니다. 일반적으로 표준 스펀본드의 경우 15~35미크론으로, 멜트블로운의 경우 0.1~3미크론입니다. 연속 필라멘트는 움직이는 컨베이어 벨트 위에 무작위로 놓여 웹을 형성한 다음 가열된 캘린더 롤을 통과하여 교차점에서 필라멘트를 열적으로 결합합니다. 완성된 직물은 변환 또는 직접 사용을 위해 롤에 감겨 있습니다.

PP 스펀본드의 특성은 광범위한 응용 분야에 매우 적합합니다. 폴리프로필렌은 본질적으로 소수성입니다. - 물을 흡수하기보다는 밀어냅니다. 이는 처리되지 않은 스펀본드 직물이 자연스럽게 액체 침투에 저항하도록 만듭니다. 표면 처리를 하면 이를 역전시킬 수 있습니다. 코로나 처리 또는 친수성 마감 적용을 통해 직물이 위생 제품 톱시트 및 유체 관리가 필요한 의료 응용 분야에 흡수성을 갖게 됩니다. PP 스펀본드는 또한 대부분의 산, 알칼리 및 용매에 화학적으로 불활성입니다. 곰팡이 및 박테리아 성장에 대한 내성; 폴리프로필렌 폐기물 흐름 내에서 완전히 재활용 가능합니다.

PP 스펀본드의 직물 중량은 평방미터당 그램(gsm)으로 표시됩니다. 경량 등급 10~20gsm 위생용품 부품, 농작물 덮개 등에 사용됩니다. 중간 무게 25~60gsm 의료 및 수술 분야, 보호복, 재사용 가능한 쇼핑백 등을 다룹니다. 더 무거운 등급 80~200gsm 토목섬유, 건축용 멤브레인, 산업용 여과에 사용됩니다. 단일 스펀본드 생산 라인은 라인 속도, 폴리머 처리량 및 달력 압력을 조정하여 전체 중량 범위를 제조할 수 있습니다.

SMS 및 SMMS 복합 부직포

의료 및 위생용 부직포에서 가장 중요한 제품 형식 중 하나는 SMS(스펀본드-멜트블로운-스펀본드) 라미네이트. SMS는 강도와 부드러움을 위해 두 개의 외부 스펀본드 레이어를 결합하고 차단 성능을 위해 내부 멜트블로운 레이어를 결합합니다. 멜트블로운 PP 섬유는 매우 미세하여(보통 1미크론 미만) 통기성을 유지하면서 박테리아, 바이러스 및 미세 미립자를 차단할 수 있는 극도로 조밀하고 구불구불한 섬유 네트워크를 생성합니다. SMMS 및 SMMMS 구성 향상된 장벽 성능을 위해 추가 멜트블로운 레이어를 추가하고 수술용 가운, 드레이프 및 N95와 동등한 호흡기 레이어의 표준 소재입니다. 외부 스펀본드 층은 깨지기 쉬운 멜트블로운 코어를 마모로부터 보호하고 의류 제작 및 취급에 필요한 인장 강도를 제공합니다.

직물과 부직포

직물과 부직포는 모두 평평한 직물 구조이지만 섬유 구조, 제조 공정, 성능 프로필 및 비용 구조는 근본적으로 다릅니다. 특정 애플리케이션에 대해 둘 중 하나를 선택하는 것은 어느 하나가 우월하다는 문제가 아닙니다. 각 제품에는 분명한 이점이 있습니다.

가장 중요한 실질적인 차이점은 내구성과 비용입니다. 직물은 반복 사용을 위해 설계되었습니다. — 인터레이스 원사 구조는 마모에 강하고 수년 동안 세탁, 접기 및 기계적 응력을 통해 무결성을 유지합니다. 대부분의 구성에서 부직포는 사용 후 폐기를 정당화할 수 있을 만큼 재료 비용이 낮아야 하는 일회용 또는 제한 사용 용도에 최적화되어 있습니다. 이는 기술의 제한이 아니라 설계 의도입니다. 가격이 0.80달러이고 한 번의 시술에 대한 안정적인 장벽 보호 기능을 제공하는 일회용 수술 가운은 주기당 비용이 몇 배나 드는 멸균 인프라가 필요한 재사용 가능한 직조 가운보다 더 나은 솔루션입니다.

내구성이 뛰어난 부직포가 존재합니다. 도로 기반과 배수 시스템에 설치된 니들 펀칭 지오텍스타일은 25~50년의 사용 수명을 위해 설계되었으며 무거운 스펀본드 PP 농업용 직물은 여러 성장 계절에 재사용됩니다. 그러나 부직포의 경제적 논리는 부직포가 직물 대체품을 거의 완전히 대체한 일회용 및 제한 사용 부문에서 가장 설득력이 있습니다.

부직포 의료 응용

의료 및 수술 최종 용도는 부직포 산업에서 가장 까다롭고 가치가 가장 높은 분야 중 하나입니다. 요구 사항은 엄격합니다. 직물은 신뢰할 수 있는 미생물 차단 성능을 제공하고, 멸균 영역을 손상시킬 수 있는 입자나 오염 물질이 없어야 하며, 유체 저항에 대한 규제 표준을 충족하고 임상 직원이 장시간 착용해도 편안해야 합니다. 부직포, 특히 SMS 및 SMMS 폴리프로필렌 복합재는 경제적으로 일회용 폐기가 가능한 비용으로 이러한 모든 요구 사항을 충족하므로 재사용 가능한 직조 수술용 직물과 관련된 재오염 위험이 제거됩니다.

수술용 가운 및 커튼

SMS 부직포로 만든 수술용 가운과 수술장 드레이프는 EN 13795(유럽) 및 AAMI PB70(미국) 표준에 따라 분류됩니다. 이 표준은 유체 저항성과 미생물 장벽 효율성을 기준으로 4가지 성능 수준을 정의합니다. 수술용 가운의 소매와 가슴, 드레이프의 천공 부위와 같은 중요 부위에는 일반적으로 40~60gsm의 SMMS 또는 SMMMS 구성을 통해 달성되는 최고 수준의 성능이 필요합니다. 중요하지 않은 구역에는 더 가볍고 통기성이 뛰어난 표준 스펀본드를 사용하여 착용자의 열 스트레스를 줄입니다. 재사용 가능한 수술용 직물에서 일회용 부직포 가운으로의 전환은 재사용 가능한 직물이 검증된 세탁 및 멸균 후에도 새로운 일회용 부직포보다 더 높은 박테리아 오염 수준을 유지한다는 증거에 따라 크게 가속화되었습니다.

안면 마스크 및 호흡기

수술용 안면 마스크와 필터링형 안면 마스크(유럽의 FFP2/FFP3, 미국의 N95/N99)는 여과 기능을 전적으로 부직포에 의존합니다. 표준 3층 수술용 마스크는 안면의 편안함을 위한 부드러운 스펀본드 내부 레이어, 박테리아 여과를 위한 멜트블로운 중간 레이어, 구조적 무결성과 유체 비말 저항을 위한 스펀본드 외부 레이어로 구성됩니다. 생산 중 또는 생산 후에 섬유 웹에 영구적인 정전기 전하가 부여되는 일렉트릿 충전 멜트블로운은 기계적 차단 외에도 하전 에어로졸 입자를 끌어당겨 미립자 포집 효율을 극적으로 향상시켜 의료용 마스크에 필요한 BFE ≥98% 및 PFE ≥98% 성능 수준을 가능하게 합니다.

상처 관리 및 위생 제품

부직포는 임상 및 가정 상처 관리에 사용되는 대부분의 상처 드레싱, 면봉, 멸균 패드의 구조적 구성 요소를 형성합니다. 비스코스-폴리에스테르 수력엉킴 부직포는 부드러움, 흡수성 및 낮은 보푸라기 특성을 결합하여 상처 접촉 층으로 널리 사용됩니다. 위생 분야에서 스펀본드 및 스펀본드 카드 부직포는 일회용 기저귀, 성인 요실금 제품 및 여성 위생 용품의 탑시트 층(피부와 직접 접촉하는 층)을 형성합니다. 이 탑시트는 친수성 계면활성제로 처리되어 빠른 유체 투과가 가능하며, 소수성 PP 섬유 구조는 재습윤을 방지하여 피부 표면을 건조하게 유지합니다.

살균 포장

에틸렌옥사이드, 감마선, 증기로 멸균한 의료기기 및 기구는 부직포 파우치 및 랩에 포장하여 멸균주기 동안 멸균가스나 방사선이 침투할 수 있도록 한 후 밀봉 후 사용시점까지 미생물 장벽을 유지해야 합니다. 기공 크기 분포가 제어된 스펀본드 폴리에스터 및 PP 부직포는 이 응용 분야의 표준 재료이며 포장 무결성 및 미생물 차단 성능에 대한 ISO 11607 요구 사항에 따라 테스트되었습니다.

산업 전반에 걸친 부직포 사용

의료 분야 외에도 부직포는 매우 광범위한 산업 및 제품 범주에 걸쳐 필수적인 구성 요소입니다.

농업

경량 PP 스펀본드 작물 덮개(10~20gsm)는 서리, 곤충 및 자외선으로부터 작물을 보호하는 동시에 빛 투과, 공기 순환 및 강수량 침투를 허용하기 위해 상업용 원예 및 채소 재배에 광범위하게 사용됩니다. 지상 덮개 부직포(50-150gsm, UV 안정화 검정색 PP)는 물 투과성을 유지하면서 빛을 차단하여 잡초 성장을 억제합니다. 이는 분해되고 미세 플라스틱으로 조각나는 플라스틱 필름 덮개를 대체합니다. 스펀본드 및 니들 펀칭 지오텍스타일 부직포는 보육 용기 라이너, 재배 매체 분리 층 및 수경 기판 지지대에 사용됩니다.

건설 및 지반 공학

니들 펀칭 및 스펀본드 지오텍스타일은 중량 기준으로 가장 큰 부직포 응용 분야 중 하나입니다. 그들은 토목공학에서 네 가지 기능을 수행합니다. 별거 (다른 토양층이나 골재층이 섞이는 것을 방지), 여과 (미세한 토양 입자를 유지하면서 물이 통과하도록 허용), 배수 (직물의 평면을 따라 물을 전달함) 및 강화 (약한 지반 토양에 인장 강도 추가) 지오텍스타일 부직포는 도로 및 철도 기초 건설, 옹벽 배수 시스템, 매립지 라이너 보호층, 해안 침식 제어 및 제방 안정화에 지정됩니다. 외부 클래딩 뒤에 설치된 통기성 내후 장벽인 하우스 랩 멤브레인은 스펀본드 폴리에틸렌 또는 PP 부직포로, 액체 물의 침투를 방지하고 수증기가 벽 조립체에서 바깥쪽으로 통과하도록 설계되었습니다.

자동차

평균적인 승용차에는 생산 라인을 떠날 때까지 20~30개의 개별 부직포 부품이 포함되어 있습니다. 니들 펀칭 및 열 접착 부직포는 카펫 뒷면, 트렁크 라이너, 도어 패널 삽입물, 헤드라이너 기재, 엔진실 단열재, 객실 공기 여과 및 차체 하부 음향 차폐재에 사용됩니다. 자동차용 부직포는 내열성, 치수 안정성 및 낮은 VOC 방출에 대한 까다로운 요구 사항을 충족해야 하며, 이는 이 부문의 폴리에스테르 및 이성분 섬유 부직포의 상당한 발전을 주도한 표준입니다.

여과

공기 및 액체 여과는 실내 공기질 표준, 산업 배출 규정 및 수처리 요구 사항에 따라 가장 빠르게 성장하는 부직포 응용 분야 중 하나입니다. 미크론 미만의 섬유 직경과 높은 표면적을 지닌 멜트블로운 부직포는 HVAC 필터, 진공 청소기 백, 산업용 먼지 수집, 유수 분리 및 액체 정밀 여과에 선택되는 여과 매체입니다. 정전기로 충전된 멜트블로운(일렉트릿) 매체는 유리 섬유 HEPA 매체보다 훨씬 낮은 압력 강하로 HEPA와 동등한 여과(0.3미크론에서 ≥99.97%)를 달성하여 공기 처리 시스템의 에너지 소비를 줄입니다.

부직포 제조업체로부터 소싱할 때 찾아야 할 사항

부직포 공급업체를 평가하는 구매자 및 조달 팀의 경우 제조업체가 생산 규모에서 사양 요구 사항을 일관되게 충족할 수 있는지 여부를 결정하는 여러 기술 및 상업적 요인이 있습니다.

• 생산 기술: 제조업체가 스펀본드, 멜트블로운, SMS 복합, 카드 또는 니들 펀치 라인 또는 조합을 운영하는지 확인하십시오. 모든 시설이 의료 및 여과 등급에 필요한 다층 복합재 또는 전하 충전 매체를 생산할 수 있는 능력을 갖춘 것은 아닙니다.
• 무게 범위 및 너비 기능: 제조업체가 필요한 특정 GSM 범위를 생산할 수 있고 해당 선 너비가 변환 프로세스에 필요한 롤 너비와 일치하는지 확인하십시오. 표준 롤 폭은 1.6m ~ 3.2m입니다. 일부 라인은 최대 5m 너비를 생산합니다.
• 품질 인증: 의료 응용 분야의 경우 ISO 13485(의료 기기 품질 관리) 및 EN 13795 또는 AAMI PB70 표준 준수가 필수적입니다. 일반 산업 공급의 경우 ISO 9001이 기준입니다. 식품 접촉 응용 분야에는 사용되는 특정 폴리머 등급에 대해 FDA 준수 또는 EU 식품 접촉 규정 준수가 필요합니다.
• 사용자 정의 기능: 선도적인 제조업체는 자체 표면 처리(친수성 마감, 정전기 방지, 항균), 컬러 마스터배치 추가, 필름 또는 스크림을 사용한 라미네이션, 지정된 롤 치수에 대한 맞춤형 슬릿 앤 리와인드를 제공합니다. 표준 천연 PP로 제한된 제조업체는 특수 용도 요구 사항을 충족하지 않습니다.
• 일관성 및 균일성 데이터: 롤 폭과 기계 방향에 따른 기본 중량 CV%(변동 계수)는 부직포의 주요 품질 지표입니다. 3~5% 미만의 CV%는 고품질 스펀본드 생산의 기준입니다. ; 변형이 높을수록 변환 과정과 최종 제품에서 일관성 없는 성능이 발생합니다.