KR0141744B1 - 복합 섬유 및 이를 사용한 성형 생성물 - Google Patents

복합 섬유 및 이를 사용한 성형 생성물

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KR0141744B1
KR0141744B1 KR1019900015444A KR900015444A KR0141744B1 KR 0141744 B1 KR0141744 B1 KR 0141744B1 KR 1019900015444 A KR1019900015444 A KR 1019900015444A KR 900015444 A KR900015444 A KR 900015444A KR 0141744 B1 KR0141744 B1 KR 0141744B1
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Abstract

본 발명은 방사 및 연신 단계시 오일제의 적용이 전혀 불필요하며 용이하게 가공되는, 폴리올레핀 열용융 접착성 접합 섬유, 및 이러한 접합 섬유를 열처리하여 수득한 성형 생성물(예:부직포, 수 처리용 필터 등)에 관한 것이며, 이때 접합 섬유는 융점이 20℃이상 차이나는 2개의 상이한 종류의 폴리올레핀으로 구성되고 융점이 낮은 폴리올레핀이 섬유 표면의 적어도 일부분을 차지할 수 있도록 구조되며 융점이 낮은 폴리올레핀에 탄소수 12 이상의 지방산의 모노 글리세라이드가 3내지 10중량%로 혼입되는 폴리올레핀 열용융 접착성 접합 섬유를 포함한다.

Description

접합 섬유 및 이를 사용한 성형 생성물
본 발명은 폴리올레핀으로 구성된 열용융 접착성 접합 섬유 및 이를 사용하여 수득한 성형 생성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 방사 및 연신 단계에서 오일제가 적용될 필요없이 용이하게 가공될 수 있는 섬유, 및 섬유를 열처리하여 수득한 부직포 및 수처리용 필터 등과 같은 성형 생성물에 관한 것이다.
폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 조합 등과 같이 상이한 융점을 갖는 폴리올레핀으로 구성된 열용융 접착성 접합 섬유를 열처리한 다음, 저융점 성분의 용융 접착에 의해 섬유의 접촉점을 고정시킴으로써 수득한 성형 생성물은 기계적 성질 및 화학적 접촉점을 고정시킴으로써 수득한 성형 생성물은 기계적 성질 및 화학적 내성이 우수하다. 그리하여, 성형 생성물은 다양한 분야에서 수 처리필터 또는 부직포용으로 사용되어 왔다. 일반적으로, 섬유는 방사 또는 연신, 카딩(carding) 등의 단계에서 섬유의 마찰 및 대전을 방지하기 위해 오일제로서 계면활성제가 피복된 열가스성 수지로 구성되짐나, 계면 활성제가 이러한 섬유를 사용하여 제조된 성형 생성물에 잔류된다. 이러하여, 이러한 생성물이 수 처리 필터용으로 사용되는 경우, 고농도의 계면 활성제가 이의 사용의 초기에 수득되는 여액 중에 유출되어 여액에서 버블링(bubbling)을 야기시키므로, 특히 식품 분야에서 계면 활성제에 의한 오염을 유발한다는 문제점이 제기되어 왔다.
본 발명의 목적은 계면 활성제가 유출되는 것을 방지하는 한편 방사, 연신, 카딩 등의 단계에서 우월한 가공성을 보유하는, 성형 생성물을 수득하기 위한 가공성이 요이한 열용융 첩착성 접합 섬유를 제공하는 것이다.
또다른 목적은 상기 열용융 접착성 잡합 섬유를 사용하여 성형 생성물을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 다방면의 연구를 하여, 상이한 융점을 갖는 2개 이상의 폴리올레핀 성분으로 구성된 폴리올레핀 열용융 접착성 접합 섬유를 제조하는 경우, 탄소수 12이상의 지방산의 모노글리세라이드 3 내지 10중량%를 융점이 낮은 폴리올레핀이 수득한 섬유 표면의 적어도 일부분을 차지할 수 있어 원하는 목적을 달성함으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 하기 구성을 갖는다:
(1) 융점이 20℃이상 차이가 나는 2개의 상이한 종류의 폴리올레핀으로 구성되고; 융점이 낮은 폴리올레핀이 섬유표면의 적어도 일부분을 차지할 수 있도록 구조되는데, 이때 융점이 낮은 폴리올레핀에는 탄소수 12이상의 지방산의 모노글리세라이드가 3내지 10중량%로 혼입되어 있는, 열용융 접착성 접합 섬유,
(2) 상기 (1)항에 기재된 접합 섬유를 융점이 낮은 폴리올레핀의 융점 보다는 높고 융점 보다는 낮ㅇ느 온도에서 열처리함으로써 수득되고, 섬유의 접촉점이 융점이 낮은 폴리올레핀의 용융 접착에 의해 고정되는 성형 생성물.
본 발명에서 융점이 높은 폴리올레핀으로는, 통상의 결정성 폴리프로필렌이 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로필렌 단독중합체, 주로 프로 필렌으로 구성되고 공중합 성분(예: 에틸렌, 부텐-1 등)을 함유하는 공중합체 및 이익 혼합물이 사용될 수 있다.
본 발명에서 융점이 낮은 폴리올레핀으로는, 용점이 높은 상기 폴리올레핀의 융점보다 20℃이상으로 낮은 융점을 갖는 폴리올레핀의 융점보다 20℃이상으로 낮은 융점을 갖는 폴리올레핀(예: 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체등)이 사용될 수 있다.
2종류의 폴리올레핀에서 융점의 차이가 20℃미만인 경우, 성형 생성물의 일정한 생산 시간에서 열처리 온도의 허용 범위가 좁아진다.
열용융 접착성 접합 섬유용으로 사용되는 융점이 낮은 폴리올레핀내로 혼입되는 지방산의 모노글리세라이드로는, 라우르산, 스테아르산, 올레산 등의 모노글리세라이드를 예로들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있다. 융점이 낮은 폴리올레핀내로 혼입되는 모노글리세라이드의 양이 3%미만인 경우, 수득한 열용융 접착성 접합 섬유는 높은 마찰 저항을 가지게 되어 방사 및 연신 단계에서 롤 주위의 얽힘 및 대전에 의한 카드 통과성 불량 등의 문제점을 야기시키며, 한편 모노글리세라이드 양이 10%를 초과하는 경우, 열용융접착성 접합 섬유의 용융 방사가 불량해질 것이다. 그러므로, 만족할 만한 방사는 불가능하다.
저급 폴리올레핀을 갖는 폴리올레핀내로 모노글리세라이드를 혼입시키기 위해서는, 어떤 통상의 방법, 예를 들어, 압출기에 의해 용이하게 수행되는 혼합, 반죽 등이 사용된다.
본 발명의 열용융 접착성 접합 섬유는 상기 2종류의 폴리올레핀을, 상기 모노글리세라이드가 혼입된 융점이 낮은 폴리올레핀이 섬유 표면의 길이방향으로 연속적으로 적어도 일부분을 차지할 수 있도록, 사이드-바이-사이드(side-by-side)또는 쉬쓰-앤드-코어(sheath-and-core)의 형태로 접합방사시켜 수득한다. 쉬쓰-앤드-코어의 형태로 접합 방사하는 경우, 융점이 낮은 폴리올레핀이 쉬쓰 성분으로서 사용될 수 있다. 두 성분의 비율은 바람직하게는 70/30내지 30/70(중량비)의 범위이다. 융점이 낮은 포리올레핀의 비율이 30%미만인 경우, 열처리에 의해 수득한 생성물은 이의 섬유 사이에 접착 강도가 불충분하지만, 융점이 높은 열가소성 수지의 비율이 30%미만인 경우에도 이들 섬유들의 강도는 불충분하다. 그리하여, 스득한 생성물의 강도는 어느 경우에서도 불충분하다.
[실시예]
본 발명은 실시예 및 비교 실시예의 방법에 의해 보다 상세하게 기술될 것이다. 이들 실시예에서 사용되는 기술적 용어의 정의 및 물리적 성질의 시험방법은 하기와 같이 기술한다:
방사성:10분 동안 단일섬유가 1회 이상 파단되는 생성물을 불량으로 간주하고 X기호로 표시하며, 10분 동안 단일섬유가 1회 미만 파단되는 생성물은 양호로 간주하고 기호 0로 표시한다.
섬유강도:JIS L 1013(화학섬유 필라멘트사 시험 방법)의 인장강도 시험방법에 따라 20㎝의 그리핑(gripping) 간격 및 20㎝/분의 인장속도에서 측정되고; 파단 강도가 2g/d 이상인 생성물을 양호로 간주하고 기호 0로 표시하며 파단 강도가 2g/d 미만인 생성물은 불량으로 간주하고 기호 X로 표시한다.
대전성 : 샘플 스테이플 섬유를 롤 카딩 기계를 사용하여 웹(web)으로 제조하고 수집형 포텐셜 측정 기구(실온 20℃; 습도 65%)를 사용하여 도퍼 롤(doffer roll)이 지나간 직후 대전압을 측정한 수치. 1.2KV를 초과하는 대전을 갖는 생성물은 실린더 또는 도퍼 롤 주위에서 권사되므로 실용으로 부적합하다.
버블링(Bubbling) 특성 : 샘플 필터를 여과 시험기에 장치하고, 이어서 물이 시험기를 통해 2,000ℓ/시간의 속도로 통과하게 하여, 200ml의 눈금이 매겨진 험관에 첫 번째 여과수(50ml)를 수집하고, 시험관을 마개로 막고, 100번 흔들어 준 다음 1분 동안 정치시킨다. 이 시간까지 여전히 버블이 남아있는 경우의 생성물을 불량으로 간주한다.
여과 성능:샘플 필터를 원액 탱크에 부착된 여과 시험기에 장치하고, 이어서 물을 2,000ℓ/시간의 속도로 필터를 통하여 통과시키고 활성 탄소(Shirasagi CR; 43μ이하, 80%) (0.5g)를 가하고, 정교하게-분리된 분말(FO # 1200 (상표명); 5 내지 15μ, 90%) (1g) 및 카보룬둠(# 220; 35 내지 100μ, 90%)(0.5g)으로 광택을 내고, 이후에, 100ml의 수득한 여액을 취하고 통과된 입자들을 흡입여과에 의해 정밀한 여과지로 수집한다. 입자의 직경은 현미경에 의해 측정하고 가장 큰 입자의 직경을 기록한다. 여과성은 액체-고체 시스템의 여과에 대한 적응성으로 정의된다. 시스템은 점성이 너무 강해서 필터 중아을 통할 수 없는 경우에는 여과 할 수 없다.
[실시예 1내지 5 및 비교 실시예 1내지 4]
고밀도 폴리에틸렌(용융 유속 25, g/분, 190℃) 및 표 1에 기재된 종류와 양의 각각의 계면 활성제를 최초의 압출기로 공급하고, 결정성 폴리프로필렌(용융 유속 35, g/분, 230℃)을 두 번째 압출기로 공급하고, 이어서 양쪽 압출기의 압출속도 및 압출온도를 6,000g/시간 및 250℃로 하여 사이드-바이-사이드형의 접합 방사 틀을 사용하여 접합 방사하여, 각각, 60d/f의 미연신사(undrawn filament)를 수득한다. 이들 미연신사는 원래 길이의 3.2배가 되도록 연신시키고, 이어서 수득한 사를 12crimps/25㎜의 기계적 권축을 수행하고 64㎜의 길이로 절단하여 19d/f의 스테이플 섬유를 수득한다.
스테이플 섬유는 롤-카딩 기계를 사용하여 20g/㎡의 기본 중량 및 800㎜의 넓이를 갖는 웹으로 제조하고, 이어서 이 웹을 수평적으로 보내고, 한편 극 적외선 히터를 사용하여 140°내지 150℃로 이의 말단에서부터 연속적으로 가열하고, 수득한 웹을 단지 폴리에틸렌만이 녹는 상태에서, 강철 파이프(외부 직경: 30㎜, 중량: 4㎏/m)의 코어 주변에서, 권사되는 재료 자체 중량의 압력하에서 권사시키고, 냉각하고 절단하여, 250㎜의 길이, 70㎜의 외부 직경 및 240g의 중량을 갖는 속이 빈 원통형 성형 생성물을 수득한다. 이들 성형 생성둘은 필터 부재로서 사용하고 이의 버블링 특성 및 여과 특성을 시험한다.
시험한 결과가 표1에 함께 기재되어 있다.
[실시예 6 및 7]
방사성, 섬유강도, 대전성, 버블링 특성 및 여과 특성을 시험하는 실시예 1을 반복하지만, 단 사의 섬도는 다양하게 한다. 이들 시험결과가 표1에 함께 기재되어 있다.
[비교 실시예 5 및 6]
실시예 1에서와 동일한 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 사용하지만 폴리에틸렌에 계면 활성제를 전혀 가하지 않고, 사이드-바이-사이드형의 접합 방사를 실시예1 또는 실시예 7에서와 같이 수행하여, 방사 오일로서 소르비탄-모노올레이트의 폴리옥시에틸렌 부가물을 수득한 접합 섬유(0.2중량%)에 부착시켜, 19denier(비교실시예 5) 및 3 denier(비교실시예 6)의 스테이플 섬유를 스득한다. 이들 스테이플 섬유는 실시예 1에서와 같이 처리하여 속이 빈, 원통형, 성형 생성물을 제조한다. 이 시험결과가 표 1에 함께 기재되어 있다.
표 1에 기재된 데이타에서 보여지는 보여지는 바처럼, 특정 계면 활성제가 혼입된 본 발명에 따른 열용융 접착성 접합 섬유는 계면 활성제가 섬유에 적용되지 않은 경우에서 조차 충분한 방사성 및 낮은 대전성을 가지며, 상기 섬유로부터 수득한 성형 생성물을 필터로서 사용되는 경우, 여액에서 버블링이 발생하지 않으며 또한 미립자를 보유하는 유사한 능력이 그 통상의 생성물로 달성된다. 반면, 계면활성제가 혼입되지 않은 섬유는 대전성이 커서, 이러한 섬유는 웹 또는 성형 생성물을 형성하기 어렵고, 한편 계면 활성제가 과량 혼입된 섬유는 방사성이 낮다. 또한, 계면활성제가 과량 혼입된 섬유는 방사성이 낮다. 또한, 계면활성제가 적용된 섬유는 여액의 버블링 특성이 과다한 생성물을 제공하여, 실용으로 사용할 수 없다.

Claims (6)

  1. 융점이 20℃이상 차이가 나는 2개의 상이한 종류의 폴리올레핀으로 구성되고; 융점이 낮은 폴리올레핀이 섬유 표면의 적어도 일부분을 차지할 수 있도록 구조되는데, 이때 융점이 낮은 폴리올레핀에는 탄소수 12이상의 지방산의 모노글리세라이드가 3내지 10중량%로 혼입되어 있는, 열용융 접착성 접합 섬유.
  2. 제1항에 있어서, 융점이 낮은 폴리올레핀이 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 중에서 선택되는 열용융 접착성 접합 섬유.
  3. 제1항에 있어서, 융점이 낮은 폴리올레핀보다 20℃이상 융점이 높은 폴리올레핀이 프로필렌 단독중합체, 및 프로필렌과 에틸렌 또는 부텐-1로 구성된 공증합체 중에서 선택되는 열용융 접착성 접합 섬유.
  4. 제1항에 있어서, 지방산의 모노글리세라이드가 라우르산, 스테아르산 및 올레산의 글리세라이드 중에서 선택되는 열용융 접착성 접합 섬유.
  5. 제1항에 있어서, 접합 섬유를, 2종류의 폴리올레핀을 사이드-바이-사이드(side-by-side) 또는 쉬쓰-앤드-코어(sheath-and-core)의 형태로 접합 방사함으로써 수득하여, 모노글리세라이드가 혼입된 융점이 낮은 폴리올레핀이 섬유표면의 길이방향으로 연속적으로, 적어도 이의 일부분을 차지할 수 있도록 한 열용융 접착성 접합 섬유.
  6. 제1항에 기재된 섬유를, 융점이 낮은 폴리올레핀의 융점 보다는 높고 융점이 높은 다른 폴리올레핀의 융점 보다는 낮은 온도에서 열처리함으로써 수득되고, 융점이 낮은 폴리올레핀을 용융 접착시킴으로써 섬유의 접촉점을 고정시킨 성형 생성물.
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