KR100696908B1 - 와이퍼용 분할형 복합섬유 및 그로 제조된 와이퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이퍼용 분할형 복합섬유 및 그로 제조된 와이퍼에 관한 것으로서, 본 발명의 와이퍼용 분할형 복합섬유는 섬유 단면을 다수개의 구획으로 구분하는 한개의 슬릿 성분(B)과 상기 슬릿 성분에 의해 구분되어 삼각형 단면을 갖는 다수개의 방사성 성분(A)들이 섬유 단면상에 복합되어 있는 분할형 복합섬유에 있어서, 상기 방사성 성분(A)이 폴리트리메틸렌테레프탈레이트이고 슬릿 성분(B)이 폴리아미드이며, 방사성 성분(A) : 슬릿 성분(B)의 중량비가 80:20∼50:50인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 와이퍼는 극세화를 위한 분할공정에 따른 밀도 저하가 적고, 탄성회복력이 우수하여 사용시 가해지는 압력으로 인한 원사의 변형이 적어 오염물 제거능력(식정능력)이 뛰어나다.

분할형, 복합섬유, 와이퍼, 슬릿 성분, 방사성 성분, 식정능력, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트.

Description

와이퍼용 분할형 복합섬유 및 그로 제조된 와이퍼 {Slit type composite fiber for wiper and wiper manufactured thereof}

도 1은 방사직접연신(Spin-Draw) 방식으로 2성분 복합섬유를 제조하는 공정 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 와이퍼용 분할형 복합섬유의 단면도.

*도면 중 주요 부부에 대한 부호 설명

1,1′: 폴리머 공급조 2,2′: 익스트루더

3,3′: 계량펌프 4 : 방사 구금

5 : 제1고뎃로울러 6 : 제2고뎃로울러

7 : 권취로울러

A : 방사성 성분 B : 슬릿 성분

본 발명은 와이퍼용 분할형 복합섬유 및 그로 제조된 와이퍼(Wiper)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 와이퍼 제조시 밀도가 높고 탄성회복력이 뛰어나 오염물 제거능력(이하"식정능력"이라고 한다)이 우수한 와이퍼용 분할형 복합섬유 및 그로 제조된 와이퍼에 관한 것이다.

와이퍼는 극세사로 제조된 직물 또는 편물로서, 반도체의 오염물을 제거하는 용도 등으로 사용되고 있다.

와이퍼는 구성하는 극세사를 제조하는 방법으로는 극세사를 직접 방사하여 제조하는 방법과 복합방사 기술을 이용하여 2성분 복합섬유를 제조한 후 이를 용출 또는 분할하는 방법이 있다.

이들 중 복합방사 기술을 이용하는 것이 후공정성 개선에 유리하고, 보다 세섬도의 극세사를 제조하는데 유리하다.

복합방사 기술을 이용하여 제조된 2성분 복합섬유는 해도형 복합섬유와 분할형 복합섬유로 구분된다.

해도형 복합섬유는 열수 또는 알칼리 수용액에 가용인 용출성분 내에 열수 또는 알칼리 수용액에 불용인 섬유형성성 성분이 바다에 섬들이 떠 있는 것과 같은 형태로 배열된 단면구조를 갖는다.

일본특개 평 11-299499, 동 11-299500 등에서는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 섬유형성성 성분으로 사용하고 열수 또는 알칼리 용액에 가용성인 폴리에스테르 공중합체를 용출 성분으로 사용하여 해도형 복합 섬유를 제조하는 방법을 제안하고 있다.

한편, 분할형 복합섬유는 도 2에 도시된 바와 같이 섬유 단면을 다수개의 구 획으로 구분하는 한개의 슬릿 성분(B)과 상기 슬릿 성분에 의해 구분되어 삼각형 단면을 갖는 다수개의 방사성 성분(A)들이 섬유 단면상에 복합된 단면 구조를 갖는다.

상기 슬릿 성분(B)과 방사성 성분(A)은 열수 등에 대해 서로 다른 용해 특성을 갖는다.

종래에는 해도형 복합섬유를 와이퍼 제조용 원사로 주로 사용되었다.

구체적으로, 복합섬유로 직물을 제직하거나 편물을 제편한 후, 복합섬유내 용출성분을 용출시켜 극세사로만 구성된 와이퍼를 제조하였다.

그러나, 상기 방법의 경우에는 복합섬유내 용출성분이 완전하게 용출됨에 따라 와이퍼의 밀도가 낮아져 반도체 등의 식정능력이 크게 저하되는 문제가 발생하였다.

또한, 상기 방법의 경우에는 용출성분의 용출공정에서 다량의 알칼리 폐수가 발생되어 환경오염의 문제도 발생하였다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위한 또다른 종래기술로는 분할형 복합섬유를 와이퍼용 원사로 사용하여 와이퍼를 제조하는 방법도 제안되었다.

구체적으로, 통상의 폴리에스테르와 폴리에스테르 공중합체를 도 2와 같이 복합방사하여 제조한 복합섬유로 직물을 제직하거나 편물을 제편한 다음, 복합섬유내 방사성 성분과 슬릿 성분을 알칼리용액 등으로 분할시켜 극세사로 구성된 와이퍼를 제조하는 방법도 제안되었다.

상기 방법은 용출성분이 완전 용출되는 해도형 복합사로 와이퍼를 제조하는 방법과 비교시 와이퍼의 밀도 저하가 상대적으로 낮은 장점은 있으나, 와이퍼를 구성하는 폴리에스테르와 폴리에스테르 공중합체의 탄성회복율이 낮아져 사용시 가해지는 압력에 의해 와이퍼의 변형이 심해져 식정능력이 크게 저하되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 이와같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 극세화에 따른 분할공정에 따른 밀도 저하가 적고 탄성회복율이 우수하여 식정능력이 뛰어난 와이퍼용 분할형 복합섬유 및 그로 제조된 와이퍼를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 분할형 복합섬유내 방사성 성분(A)과 슬릿 성분(B) 각각을 탄성회복율이 양호한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트와 폴리아미드로 하여 사용시 가해지는 압력에 의해 발생 되는 변형이 원래 상태로 쉽게 회복되고, 이들의 분할 공정에 따른 밀도저하가 적어 식정능력이 뛰어난 와이퍼용 분할형 복합섬유 및 그로 제조된 와이퍼를 제공하고자 한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 와이퍼용 분할형 복합섬유는 섬유 단면을 다수개의 구획으로 구분하는 한개의 슬릿 성분(B)과 상기 슬릿 성분에 의해 구분되어 삼각형 단면을 갖는 다수개의 방사성 성분(A)들이 섬유 단면상에 복합되어 있는 분할형 복합섬유에 있어서, 상기 방사성 성분(A)이 폴리트리메틸렌테레프탈레이트이고 슬릿 성분(B)이 폴리아미드이며, 방사성 성분(A) : 슬릿 성분(B)의 중량비가 80:20∼50:50인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 와이퍼는 상기 분할형 복합섬유로 제조되어 분할형 복합섬유내 방사성 성분(A)과 슬릿 성분(B)이 분할되어 있는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 와이퍼용 분할형 복합섬유는 도 1과 같이 섬유 단면을 다수개의 구획으로 구분하는 한개의 슬릿 성분(B)과 상기 슬릿 성분에 의해 구분되어 삼각형 단면을 갖는 다수개의 방사성 성분(A)들이 섬유 단면상에 복합된 단면 구조를 갖는다.

상기 방사성 성분(A)은 폴리트리메틸렌테레프탈레이트이고, 슬릿 성분(B)은 폴리아미드이다.

상기 방사성 성분(A) : 슬릿 성분(B)의 중량비는 80:20∼50:50이다.

즉, 방사성 성분(A)인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트가 섬유 단면을 기준으로 50∼80중량%이다.

폴리트리메틸렌테레프탈레이트가 50중량% 미만이 되면 분할형 극세사에 있어 삼각형의 단면을 가지는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 성분이 지나치게 적어 도 2에서와 같은 예리한 각의 극세섬유가 제조되지 못함으로 식정 성능이 크게 저하된다.

또, 80중량%를 초과하면 나일론 성분이 상대적으로 극히 적어지게 되어 별 모양의 단면을 가지는 나일론 극세 섬유의 탄성력이 너무 적어지게 되어 식정 성능의 저하가 오게 된다.

상기 폴리트리메틸렌테레프탈레이트는 트리메틸렌 테레프탈레이트 반복 단위 가 90몰% 이상인 것이 바람직하며, 소광제, 자외선 안정제, 중합 부산물 등을 함유하며 이들 첨가제 종류 및 함량에는 무관하다.

상기와 같은 방법으로 폴리트리메틸렌테레프탈레이트와 나일론을 도 2와 같은 단면을 가지도록 복합방사하고 이를 도 1과 같은 스핀드로오 공법으로 권취하여 분할형 복합섬유를 제조한 후 가연 등의 사가공 공정을 거치거나 혹은 그대로 제직 또는 제편하여 생지를 얻고 이를 분할시켜 극세사로 구성된 와이퍼를 제조한다.

도 1은 방사직접연신(Spin-Draw)방식으로 2성분 복합섬유를 제조하는 공정개략도 이다.

본 발명의 분할형 복합섬유를 복합방사하여 제조하는 방법을 보다 구체적으로 설명한다.

각각의 폴리머 공급조(1,1′)에 보관중인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트와 나일론을 각각의 익스트루터(2,2′)에 공급하여 용융, 혼련한 후 각각의 계량펌프(3,3′)를 통해 하나의 분할형 복합 방사구금(4)으로 공급한 후 복합방사하고, 계속해서 제1고뎃로울러(5)와 제2고뎃로울러(6)를 통해 연신한 후 권취로울러(7)에 권취한다.

상기와 같이 제조된 본 발명의 와이퍼용 복합섬유는 탄성회복율이 큰 폴리머들로 구성되어 식정작업에 따른 변형이 일어나도 원래 상태로 쉽게 회복되기 때문에 식정능력이 저하되지 않는다.

또한 해도형 복합섬유가 아니기 때문에 분할공정에 따른 밀도 저하가 적어 식정능력이 그대로 유지된다.

본 발명에 있어서 각종 물성은 아래 방법으로 평가한다.

· 식정능력

먼지, 물 기름으로 오염된 오염면을 시료(와이퍼)로 닦아본 후 10점 만점을 기준으로 식정능력을 주관적으로 평가하였다.

·원사의 탄성회복율 (%)

통상의 만능인장시험기를 사용하여 측정하되, 시료의 길이는 200mm로 하고 200mm/분의 상승속도로 시료의 신장율이 20%가 될 때까지 신장시킨 다음, 20%신장 상태에서 1분간 방치하고, 다시 200mm/분의 하강속도로 신장을 제거한 후, 만능인장시험기로부터 시료를 꺼내어 시료에 다시 0.002g/d의 초하중을 부여하여 시료 잔류신장(L)을 측정한다. 이와 같이 측정된 잔류신장(L)을 아래 식에 대입하여 탄성회복율(%)을 계산한다.

상기 식에서 40mm은 200mm 시료길이의 20%에 해당하는 길이다.

·원단의 후도변화율 (%)

표면온도가 35℃인 캘린더 롤로 150kg/㎠의 압력과 10m/분의 속도로 5회 캘린더 처리 전후의 원단의 두께의 변화 정도를 평가하기 위한 것으로 캘린더처리 전의 원단의 두께를 D1, 캘린더 처리 후의 원단의 두께를 D2로 하였을때 아래의 식에 의하여 후도변화율을 계산, 평가한다.

이때의 원단의 두께는 한국공업규격 KS K 0506에 의거하여 측정한다. 즉, 0.025mm까지 알 수 있도록 눈금이 되어 있는 데드웨이트식 후도계를 사용하며, 프레서 푸트(Presser Foot)는 지름이 9.52± 0.025mm의 원형으로 되어 있고 이에 연결되어 있는 가동 부분을 합한 총 하중이 170± 2.8g으로 시험편을 누를 수 있도록 되어 있다. 앤빌(Anvil)의 지름은 9.52mm이상이다. 이러한 두께 측정기기를 사용하여 측정하되 원단의 양변에서 전폭의 1/10이상 떨어진 곳에서 시료를 채취한다. 시험편을 장력이 가해지지 않도록 하여 앤빌 위에 놓는다.

프레서 푸트를 서서히 하강시켜 시험편을 누르게 하고 10초간 머무른 후에 0.025mm까지 디이얼의 눈금을 읽는다.

상기의 방법으로 서로 다른 지점의 두께값을 5회 측정하여 평균한다. 두께는 소수점 아래 셋째자리까지 표시한다.

·원단의 밀도 변화율(%)

표면온도가 35℃인 캘린더 롤로 150kg/㎠의 압력과 10m/분의 속도로 5회 캘린더 처리 전의 밀도(S1)와 캘린더 처리 후의 밀도(S2)를 측정한 후 아래식에 대입하여 원단의 밀도 변화율을 구한다.

단 S1, S2를 구하기 위한 원단의 두께는 상기의 한국공업규격 KS K 0506에 의하여 구하고 단위면적당 무게 즉, 평방밀리미터당 무게는 한국공업규격 KS K 0514의 방법에 의하여 구한다. 즉, 원단의 구김이나 주름을 제거한 상태에서 장력이 없도록 하여 양변으로부터 전폭 1/10이상 떨어진 부분에서 시료를 채취하되 시료는 20cm×20cm이어야 한다. 이러한 시료를 5매 채취한다.

상기의 시료를 0.01g까지 측정할 수 있는 저울을 이용하여 각각의 무게를 측정하되 시료는 섬유 시험실 표준상태에서 최소 24시간 방치하여 수분평형에 도달하게 한 다음 0.01g까지 무게를 읽고 다음의 식에 의하여 무게를 산출한다.

상기 식에 의하여 계산된 평방밀리미터당 무게와 KS K 0506에 의하여 측정된 원단의 두께를 아래의 식에 다시 대입하여 해당 원단의 밀도를 구한다.

원단의 밀도(g/㎣) = 평방밀리미터당 무게(g/㎟) / 원단 두께(㎜)

이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.

그러나 본 발명은 하기 실시예에 의해 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

트리메틸렌테레프탈레이트 반복단위가 95몰%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 80중량%와 폴리아미드 20중량%를 복합방사하여 도 2와 같은 단면을 갖는 분할형 복합섬유를 제조하였다. 이때 상기의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트는 방사성 성분(도 2의 A)으로 하였고, 폴리아미드는 슬릿 성분(도 2의 B)으로 하였다.

계속해서, 복합방사된 복합섬유를 도 1과 같은 방사직접연신 방식으로 연신 및 권취하여 총섬도가 75데니어 이고 모노필라멘트 개수가 36개인 분할형 복합섬유를 제조하였다.

이때, 제1고뎃로울러의 회전속도를 1,100m/분으로 하였고, 연신비는 3.2배로 하였고, 제2고뎃로울러의 온도는 120℃로 하였다.

제조된 분할형 복합섬유를 벨트 타입 고속 가연기에서 가연한 후 환편기에서 제편하여 환편 생지를 제조하였다. 제조된 환편지를 벤질알콜(처리액 기준 1∼5중량부), 에틸렌 글리콜(벤질알콜 기준 40∼100중량부), 알칼리 금속염(처리액 기준 0.1∼5중량부)로 조성된 분할용 처리액으로 처리하여 복합섬유내 슬릿 성분과 방사성 성분을 분할시켜 극세사로 제조된 와이퍼를 제조하였다.

제조한 분할형 복합섬유의 탄성회복율과 와이퍼의 후도 변화율, 밀도 변화율 및 식정능력을 평가한 결과는 표 2와 같다.

실시예 2∼ 실시예 3 및 비교실시예 1∼ 비교실시예 4

방사성 성분의 수지 종류, 슬릿 성분의 수지 종류, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트내 트리메틸렌테레프탈레이트 반복단위의 몰%, 섬유 단면적내 방사성 성분의 중량% 및 섬유 단면적내 슬릿 성분의 중량%을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 분할형 복합섬유 및 그로 제조된 와이퍼를 제조하였다.

제조한 분할형 복합섬유의 탄성회복율과 와이퍼의 후도 변화율, 밀도 변화율 및 식정능력을 평가한 결과는 표 2와 같다.

제조조건

구분	실시예				비교실시예
	1	2	3	4	1	2	3	4
방사성 성분(A)수지 종류	폴리트리메틸렌테레프탈레이트	폴리트리메틸렌테레프탈레이트	폴리트리메틸렌테레프탈레이트	폴리트리메틸렌테레프탈레이트	폴리에틸렌테레프탈레이트	폴리트리메틸렌테레프탈레이트	폴리트리메틸렌테레프탈레이트	폴리트리메틸렌테레프탈레이트
슬릿 성분(B)수지 종류	폴리아미드	폴리아미드	폴리아미드	폴리아미드	폴리아미드	폴리아미드	폴리아미드	폴리아미드
트리메틸렌테레프탈레이트 반복단위(몰%)	95	92	90	90	0	85	95	40
섬유단면적내 방사성 성분(A) 중량%	80	60	80	50	80	75	90	80
섬유단면적내 슬릿 성분(B) 중량%	20	40	20	50	20	25	10	20

비교실시예 5

폴리에틸렌테레프탈레이트 80중량%와 알칼리 수용액에 가용성인 폴리에스테르 공중합체 20중량%를 복합방사하여 도 2와 같은 단면을 갖는 용출형 복합섬유를 제조하였다. 이때 상기의 폴리에틸렌테레프탈레이트는 방사성 성분(도 2의 A)으로 하였고, 폴리에스테르 공중합체는 슬릿 성분(도 2의 B)으로 하였다.

계속해서, 복합방사된 복합섬유를 도 1과 같은 방사직접연신 방식으로 연신 및 권취하여 총섬도가 75데니어 이고 모노필라멘트 개수가 36개인 분할형 복합섬유를 제조하였다.

이때, 제1고뎃로울러의 회전속도를 1,100m/분으로 하였고, 연신비는 3.2배로 하였고, 제2고뎃로울러의 온도는 120℃로 하였다.

제조된 용출형 복합섬유를 벨트 타임 고속 가연기에서 가연한 후 환편기에서 제편하여 환편 생지를 제조하였다. 제조된 환편지를 95℃의 1% 소리움 히드록사이드 수용액으로 60분간 처리하여 복합섬유내 슬릿 성분을 용출시켜 극세사로 제조된 와이퍼를 제조하였다.

제조한 용출형 복합섬유의 탄성회복율과 와이퍼의 후도 변화율, 밀도 변화율 및 식정능력을 평가한 결과는 표 2와 같다.

물성평가 결과

구분	원사탄성회복율(%)	원단후도변화율(%)	밀도변화율(%)	식정능력
실시예 1	37.5	15.4	31.0	10
실시예 2	17.5	23.1	42.9	9
실시예 3	30.0	20.0	23.8	10
실시예 4	32.5	18.5	26.2	10
비교실시예 1	12.5	47.8	88.9	7
비교실시예 2	20.0	38.5	38.1	8
비교실시예 3	45.0	7.7	28.6	6
비교실시예 4	15.5	4.6	33.3	6
비교실시예 5	5.0	48.4	90.7	6

본 발명의 분할형 복합섬유로 제조된 와이퍼는 분할형 복합섬유내 방사성 성분(A)과 슬릿 성분(B)을 분할하는 공정에 따른 밀도 저하가 적고, 탄성회복율이 우수하여 사용시 가해지는 압력으로 인한 변형이 원래 상태로 쉽게 회복되기 때문에 식정능력이 뛰어나다.

Claims (3)

1. 섬유 단면을 다수개의 구획으로 구분하는 한개의 슬릿 성분(B)과 상기 슬릿 성분에 의해 구분되어 삼각형 단면을 갖는 다수개의 방사성 성분(A)들이 섬유 단면상에 복합되어 있는 분할형 복합섬유에 있어서, 상기 방사성 성분(A)이 트리메틸렌테레프탈레이트 반복단위가 90몰% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트이고 슬릿 성분(B)이 폴리아미드이며, 방사성 성분(A) : 슬릿 성분(B)의 중량비가 80:20∼50:50인 것을 특징으로 하는 와이퍼용 분할형 복합섬유.
2. 삭제
3. 1항의 와이퍼용 분할형 복합섬유로 제조되어, 상기 분할형 복합섬유내 방사성 성분(A)과 슬릿 성분(B)이 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 와이퍼.

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