KR101223951B1 - 분할형 복합 섬유, 그의 응집체, 및 분할형 복합 섬유로 제조된 섬유상 성형체 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 폴리에스테르와 폴리올레핀을 포함하는 분할형 복합 섬유로서, 폴리올레핀계 바인더 섬유 등에 대한 분할성 및 열 접합성이 우수한 분할형 복합 섬유 및 상기 분할형 복합 섬유로부터 제조되는, 부직포와 같은 양호한 텍스쳐의 섬유상 성형체를 제공한다.

본 발명은, 폴리에스테르(1, 1')를 포함하는 분할형 복합 섬유로서, 단면 형상에서 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 2개 이상의 폴리에스테르 세그먼트 부분(1, 1')을 포함하고, 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 상기 2개 이상의 폴리에스테르 세그먼트 부분 중 적어도 한 부분(1)은 섬유의 외측 에지에서 노출되고, 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 상기 2개 이상의 폴리에스테르 세그먼트 부분 중 적어도 한 부분(1')은 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않는, 분할형 복합 섬유에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 응집체에 함유된 분할형 복합 섬유의 총수를 기준으로 25% 이상의 비율로 분할형 복합 섬유를 포함하는 분할형 복합 섬유의 응집체에 관한 것이다. 상기 분할형 복합 섬유는 바람직하게는, 향상된 분할성을 나타내도록 공동(3)을 가진다.

분할형 복합 섬유, 응집체, 섬유상 성형체, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 열 접합성, 분할성, 단사 섬도, 텍스쳐

Description

분할형 복합 섬유, 그의 응집체, 및 분할형 복합 섬유로 제조된 섬유상 성형체{SPLITTABLE CONJUGATE FIBER, AGGREGATE THEREOF, AND FIBROUS FORM MADE FROM SPLITTABLE CONJUGATE FIBERS}

본 발명은, 폴리올레핀계 바인더 섬유 등에 대한 열 접합성(thermal bondability), 분할성(splittability), 및 생산성이 양호한 폴리에스테르 및 폴리올레핀을 포함하는 분할형 복합 섬유; 분할형 복합 섬유의 응집체; 및 분할형 복합 섬유로부터 제조된 섬유상 성형체(fibrous form)에 관한 것이다.

해도형(sea-island type) 또는 분할형(split type) 복합 섬유의 용도는 극세사(microfiber)를 얻는 기술로서 이미 알려져 있다.

해도형 복합 섬유를 얻는 방법은 2종 이상의 성분의 조합체를 방사하는 것이다. 얻어지는 해도형 복합 섬유의 일 성분을 용해시켜 제거하면 극세사가 형성된다. 이 기술에 의하면 초극세사를 얻을 수 있지만, 용해에 의해 일 성분이 제거되기 때문에 경제적인 것은 아니다.

반면에, 분할형 복합 섬유를 얻는 방법은 2종 이상의 수지의 조합체를 방사하는 것이다. 얻어지는 분할형 복합 섬유는 물리적 응력을 인가하거나, 예를 들면 수지들 사이의 화학물질에 의한 수축의 차이를 이용함으로써 다수의 섬유로 분할된 다. 이렇게 해서, 극세사가 얻어진다.

공지되어 있는 분할형 복합 섬유는, 예를 들면, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 2종의 폴리올레핀을 포함하는 것이 포함된다. 상기 문헌에서는, 2종 이상의 폴리올레핀 성분을 포함하고, 단면 형상에서 섬유의 중앙에 공동(hollow)을 가지는 복합 섬유로서, 상기 성분들은 방사상으로 교대로 배열되고, 상기 공동의 비율(hollow ratio)이 5% 내지 40%이고, 공동으로부터 개별적 세그먼트(segment)의 외측 에지까지의 평균 길이 L에 대한 섬유의 외측 원호의 평균 길이 W의 비(W/L)가 0.25 내지 2.5인 복합 섬유가 개시되어 있다. 상기 문헌에는 분할형 복합 섬유가 우수한 분할성을 가지는 것으로 기재되어 있다. 그러나, 폴리올레핀은 일반적으로 융점이 낮기 때문에, 폴리올레핀 복합 섬유는 160℃ 이상의 온도에서 가공하고 사용하기가 어렵다.

특허 문헌 2는, 폴리에스테르와 폴리올레핀이 단면 형상에서 8개 이상의 세그먼트를 이루어 방사상으로 교대로 배열되어 있고, 용이하게 분할되어 극세사를 형성하여 우수한 유연성과 텍스쳐를 가진 부직포를 제공하는 분할형 복합 섬유를 개시한다. 폴리에스테르와 폴리올레핀을 포함하는 분할형 복합 섬유는 160℃ 이상의 온도에서 가공하고 사용하기가 용이하다. 그러나, 그러한 분할형 복합 섬유의 느슨한 응집체(웹(web)이라 지칭됨)가, 문헌에 기재된 바와 같이, 분할형 섬유를 분할하기 위해 일반적으로 행해지는 고압의 워터 제트(water jet)와 같은 물리적 충격을 받을 때, 상기 섬유는 충격 지점 주위로 방향이 바뀌기 쉬워서 구멍이 용이하게 형성되거나 부직포의 텍스쳐가 나빠진다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 예를 들면, 에어-레이드 웹 방법에 의해 분할형 복합 섬유를 이용하여 부직포를 제조할 때, 바인더 섬유로서 통상적인 올레핀계 섬유와 분할형 복합 섬유를 블렌딩하여, 분할을 위한 물리적 충격을 적용하기 전에 바인더 섬유를 통해 분할형 섬유를 열 접합(고정)시키는 방법이 개발되었다.

특허 문헌 1: 일본 특허 제3309181호

특허 문헌 2: JP-A-2000-110031

기술적 과제

그러나, 폴리에스테르와 폴리올레핀을 포함하는 분할형 복합 섬유는, 폴리올레핀계 바인더 섬유와의 상용성(compatibility)이 낮은 폴리에스테르가 섬유의 외측 에지에서 노출되기 때문에, 폴리올레핀계 분할형 복합 섬유 및 폴리올레핀계 바인더 섬유를 포함하는 부직포에 비해 섬유들 사이의 열 접합 강도가 낮다. 따라서, 분할형 복합 섬유의 웹은 인성이 충분하지 않으므로, 워터 제트와 같은 충격에 의해 분할형 섬유가 쉽게 분리된다. 또한, 구멍이 형성된다거나 또는 얻어지는 부직포의 텍스쳐가 불량하다는 문제를 해소하기가 여전히 어렵다.

전술한 문제점 이외에도, 폴리에스테르와 폴리올레핀 사이의 상용성이 불량하므로, 복합 용융 방사공정(conjugate melt spinning)에서 섬유 상태를 안정화시키는 데 있어서 당면하는 어려움으로 인해 불량한 복합 방사성(conjugate spinnability)이 야기되었다. 이것은 생산성의 관점에서 문제였다.

본 발명의 목적은, 전술한 문제를 해소하고, 분할성, 폴리올레핀계 바인더 섬유에 대한 열 접합성, 및 생산성(예컨대, 방사성)이 양호한 폴리에스테르 및 폴리올레핀을 포함하는 분할형 복합 섬유; 분할형 복합 섬유의 응집체; 및 분할형 복합 섬유로 제조된, 양호한 텍스쳐를 가진 섬유상 성형체(예컨대, 부직포)를 제공하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 기술적 해결 수단

집중적으로 연구한 결과, 본 발명자들은, 폴리에스테르 세그먼트와 폴리올레핀 세그먼트를 포함하는 분할형 복합 섬유로서, 섬유의 길이 방향에 대해 수직인 단면 형상에서 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 복수 개의 폴리에스테르 세그먼트 부분을 포함하고, 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 상기 폴리에스테르 세그먼트의 한 부분은 섬유의 외측 에지에서 노출되고, 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 폴리에스테르 세그먼트의 또 다른 부분은 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않는 복합 섬유, 및 그러한 분할형 복합 섬유를 포함하는 응집체를 적절한 비율로 제공함으로써 전술한 문제점을 해결할 수 있음을 발견했다. 본 발명은 이러한 발견을 토대로 완성되었다.

즉, 본 발명은 다음과 같이 구성된다.

(1) 폴리에스테르 세그먼트와 폴리올레핀 세그먼트를 포함하는 분할형 복합 섬유로서, 섬유의 길이 방향에 대해 수직인 단면 형상에서 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 2개 이상의 폴리에스테르 세그먼트 부분을 포함하고, 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 상기 2개 이상의 폴리에스테르 세그먼트 부분 중 적어도 한 부분은 섬유의 외측 에지에서 노출되고, 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 상기 2개 이상의 폴리에스테르 세그먼트 부분 중 적어도 한 부분은 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않는, 분할형 복합 섬유.

(2) 상기 (1)에 있어서, 공동을 가진 분할형 복합 섬유.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 폴리에스테르 세그먼트의 원호의 길이를 W라 하고, 상기 섬유의 둘레의 길이를 R이라 할 때, W/R 값이 0.1 내지 0.4인, 분할형 복합 섬유.

(4) 폴리에스테르와 폴리올레핀을 포함하는 분할형 복합 섬유의 응집체로서, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 따른 분할형 복합 섬유를, 상기 응집체에 함유되어 있는 상기 분할형 복합 섬유의 총수를 기준으로 25% 이상의 비율로 포함하는, 분할형 복합 섬유의 응집체.

(5) 분할 후의 평균 단사(single-yarn) 섬도(fineness)가 0.6 dtex 이하인 극세사를 포함하는 섬유상 성형체로서, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 따른 분할형 복합 섬유, 또는 상기 (4)에 따른 분할형 복합 섬유의 응집체에 함유되어 있는 섬유를 분할함으로써 얻어지는, 섬유상 성형체.

발명의 효과

폴리에스테르와 폴리올레핀을 포함하는 본 발명의 분할형 복합 섬유 및 그것의 응집체는 폴리올레핀계 바인더 섬유에 대한 높은 열 접합성뿐 아니라 양호한 분할성을 나타내며, 따라서 높은 조밀도와 양호한 텍스쳐를 가진 섬유상 성형체를 제공하기 위해 섬유를 분할하는 것이 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 분할형 복합 섬유의 일 실시예의 개략적 단면도이다.

도 2는 공동을 가진 섬유인 본 발명에 따른 분할형 복합 섬유의 또 다른 실시예의 개략적 단면도이다.

[부호의 설명]

1: 섬유의 외측 에지에서 노출된 폴리에스테르 세그먼트의 부분

1': 섬유의 외측 에지 내에 위치한 지점에서 노출되지 않은 폴리에스테르 세그먼트의 부분

2: 폴리올레핀 세그먼트

3: 분할형 복합 섬유의 공동

r: 섬유의 중심과 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않은 폴리에스테르 세그먼트의 외측 에지 사이의 거리

d: 섬유의 중심과 섬유의 외측 에지 사이의 거리

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하에서, 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명한다.

본 발명의 분할형 복합 섬유는 전술한 바와 같이 두 가지 성분, 즉 폴리에스테르와 폴리올레핀을 포함한다.

본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 폴리에스테르의 예로는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리헥실렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 및 폴리락트산이 포함된다. 제조 비용, 기계적 성질 및 섬유의 분할 공정에서의 가공성 측면에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 특히 바람직하다.

본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 폴리올레핀의 예로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌-1, 폴리옥텐-1, 에틸렌-프로필렌 코폴리머, 및 폴리메틸펜텐 코폴리머가 포함된다. 제조 비용, 열적 성질 및 섬유의 분할 공정에서의 가공성 측면에서 폴리프로필렌이 바람직하다. Q 값(질량 평균 분자량/수 평균 분자량)이 2 내지 5인 폴리프로필렌은 방사성 및 신장성(stretchability) 측면에서 더욱 바람직하다.

폴리에스테르 및 폴리올레핀의 제조에 있어서, 다른 성분은, 예를 들면 분할성 또는 열 접합성의 향상과 같은, 변형을 목적으로 공중합될 수 있다. 또한, 다양한 다른 종류의 폴리머를 혼합하거나, 다양한 종류의 첨가제를 혼입시킬 수 있다. 예를 들면, 카본 블랙, 크롬 옐로우, 카드뮴 옐로우, 또는 산화철과 같은 무기 안료, 또는 디아조 안료, 안트라센 안료 또는 프탈로시아닌 안료와 같은 유기 안료를 착색 목적으로 포함시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 분할형 복합 섬유의 예를 나타내는 단면도이다. 분할형 복합 섬유는 길이 방향에 대해 수직인 단면 형상에서 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 2개 이상의 폴리에스테르 세그먼트(1, 1') 부분(이하, "볼록부(convex portion)"라고 칭함)을 가진다. 폴리에스테르 세그먼트의 이 부분은 섬유의 중심에서 서로 연결되어 단일 폴리에스테르 세그먼트를 형성한다. 각각의 폴리에스테르 세그먼트는 섬유의 중심에서 서로 연결되지 않고 독립적이거나, 또는 일부 폴리에스테르 세그먼트는 서로 연결되고 다른 세그먼트는 독립적일 수 있다. 볼록부의 수는 2 이상이어야 하고, 방사성, 신장성 및 분할성 측면에서 바람직하게는 4 내지 16이다. 볼록부 중 적어도 하나는 섬유의 표면 상 외측 에지에서 노출되는 반면(도면의 1로 표시됨), 볼록부의 적어도 하나는 섬유의 표면 상 외측 에지에서 노출되지 않는다(도면의 1'로 표시됨). 볼록부에 의해 분리되는 영역 및 섬유의 표면과 폴리에스테르의 볼록부의 에지에 의해 분리되는 영역은 폴리올레핀을 포함하는 폴리올레핀 세그먼트(2)이다. 섬유의 외측 에지에서 노출되는 폴리에스테르 세그먼트의 하나 이상의 부분이 존재하는 것은 분할형 복합 섬유의 분할성을 보장하며, 기계적 힘을 받았을 때 양호한 분할성을 가져온다. 반면에, 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않는 폴리에스테르 세그먼트의 하나 이상의 부분이 존재하는 것은 섬유 표면에 폴리올레핀 세그먼트가 존재한다는 것을 의미하며, 폴리올레핀계 바인더 섬유에 대한 열 접합성을 보장하고 열 접합 강도의 향상을 가져온다.

본 발명의 분할형 복합 섬유의 응집체는 바람직하게는, 전술한 본 발명의 분할형 복합 섬유를 상기 응집체에 함유된 분할형 복합 섬유의 총수를 기준으로 25% 이상의 비율로 포함한다. 전술한 본 발명의 분할형 복합 섬유의 25% 이상이 존재하면, 분할성과 바인더 섬유에 대한 열 접합성 모두가 용이하게 충족된다. 본 발명의 분할형 복합 섬유에 의한 상기 효과를 섬유의 응집체에 반영하기 위해서, 응 집체에서의 본 발명의 분할형 복합 섬유의 비율은 40% 이상인 것이 보다 바람직하고, 50% 이상이 훨씬 더 바람직하다.

본 발명의 분할형 복합 섬유의 응집체는, 섬유의 외측 에지에서 노출된 폴리에스테르 세그먼트의 모든 볼록부 및 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않은 폴리에스테르 세그먼트의 모든 볼록부를 가진 것과 같은 다른 분할형 복합 섬유를 함유할 수 있다.

본 발명의 분할형 복합 섬유의 응집체는 바람직하게는, 분할성 및 열 접합성의 측면에서, 무작위로 선택된 상기 응집체의 10개의 섬유가 0.75 내지 0.99, 특히 바람직하게는 0.85 내지 0.99의 평균 r/d 값을 가지는 것이며, 여기서 r은 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부의 에지와 섬유의 중심 사이의 거리를 나타내고, d는 섬유의 중심과 섬유의 외측 에지 사이의 거리를 나타낸다.

분할성과 열 접합성을 원하는 바와 같이 확보하기 위해서, 본 발명의 분할형 복합 섬유의 응집체는 바람직하게는, 무작위로 선택된 상기 응집체의 10개의 섬유가 0.1 내지 0.4, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.4의 평균 W/R 값을 가지는 것이며, 여기서 W는 폴리에스테르 세그먼트의 원호의 평균 길이를 나타내고, R은 섬유의 둘레 길이를 나타내고, W/R은 폴리에스테르 세그먼트의 노출 비율(exposure ratio)을 나타낸다.

본 발명의 분할형 복합 섬유의 응집체는 바람직하게는, 분할성 및 열 접합성의 측면에서, 무작위로 선택된 상기 응집체의 10개의 섬유가, 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부의 총수에 대한 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않은 폴리에스테르 세 그먼트의 볼록부의 수의 평균비(이하에서 폴리에스테르 세그먼트의 비노출비(unexposure ratio)라고 칭함)로서 10∼90%, 바람직하게는 10∼60%의 비를 가지는 것이다.

분할형 복합 섬유의 방사성과 신장성, 폴리에스테르 세그먼트의 노출비에 의존하는 분할성, 및 폴리올레핀계 바인더 섬유에 대한 열 접합성은, 예를 들면, 섬유의 길이 방향에 대해 수직인 단면에서의 폴리에스테르 세그먼트의 면적비(Z), 폴리올레핀의 MFR, 방사 온도, 및 용융 수지(molten resin)의 응고 거동(solidification behavior)을 제어함으로써 조절가능하다.

Z는 바람직하게는 0.3 내지 0.6이다. Z가 0.3 이상이면, 폴리에스테르 세그먼트의 양이 상대적으로 증가하여, 섬유의 외측 에지에서 폴리에스테르 세그먼트가 용이하게 노출되고, 향상된 분할성이 효과적으로 확보된다. Z가 0.6 이하이면, 폴리에스테르 세그먼트의 양이 상대적으로 감소하여, 폴리에스테르 세그먼트의 과도한 노출이 조절된다. 즉, 폴리올레핀 세그먼트의 양이 상대적으로 증가하여, 폴리올레핀 바인더 섬유에 대한 향상된 열 접합성이 용이하게 보장된다. Z가 0.6 이하이면, 섬유가 적절하게 냉각되고, 그에 따라 섬유 파단과 같은 방사 시의 문제 발생을 방지할 수 있다는 점에서 또한 유리하다.

폴리올레핀의 MFR이 감소하면, 폴리에스테르 세그먼트의 노출이 증가하는 경향이 있다. 폴리올레핀의 MFR이 증가하면, 폴리에스테르 세그먼트의 노출이 감소하는 경향이 있다. 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, MFR이 10∼80 g/10분, 보다 바람직하게는 15∼40 g/10분인 폴리올레핀을 사용하는 것이 바람직하다. 폴리 올레핀이 10∼80 g/10분의 MFR을 가지면, 섬유 파단과 같은 방사 시, 및 신장 시의 문제가 감소된다는 점에서 바람직하다.

용융 수지의 응고 거동은, 예를 들면, 방사 직후에 용융 수지를 냉각하는 공정에서 냉각 공기의 속도를 조절함으로써 제어할 수 있다. 냉각이 지나치게 강할 경우, 방사 노즐로부터 배출되는 용융 수지 중의 폴리에스테르 세그먼트를 폴리올레핀으로 커버하는 데 필요한 시간이 충분히 확보되지 않는다. 이에 따라, 얻어지는 섬유는 폴리에스테르 세그먼트의 노출비가 높아지는 결과가 초래되기 쉽다. 냉각이 지나치게 약할 경우, 방사성이 나빠지기 쉽다. 이러한 점을 고려할 때, 용융 수지는 냉각용 공기를 10∼30℃의 온도와 1∼2m/초의 속도로 사용함으로써 냉각되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, Z는 열 접합성 측면에서 W/R보다 큰 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Z와 W/R의 관계는 2.1×(W/R)＞Z＞1.1×(W/R)이다. 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 국화꽃잎형, 트럼펫형, 쐐기(wedge)형 등일 수 있다. 단일 섬유는 볼록부의 이러한 형상들의 조합된 형상을 가질 수 있다.

볼록부의 수는 2 이상이어야 한다. 분할성을 확보하고, 분할 후 미세한 섬유를 얻기 위해서는, 볼록부의 수가 4 내지 16인 것이 바람직하고, 6 내지 10이 보다 바람직하다.

본 발명의 분할형 복합 섬유는 바람직하게는 1∼15 dtex(decitex)의 단사 섬도를 가진다. 단사 섬도가 1 dtex 이상이면, 목표 구간 상태(sectional state)를 용이하게 얻을 수 있고, 방사 노즐의 단일 오리피스로부터 배출된 용융 수지의 양이, 배출된 용융 수지 스트림의 불안정성을 피하고 양호한 방사성과 신장성을 확보하기에 충분하다. 단사 섬도가 15 dtex 이하이면, 방사 노즐의 단일 오리피스로부터 배출된 용융 수지의 양이 과다하여 필라멘트의 냉각이 불충분하게 되고 그에 따라 연신 레조넌스(draw resonance)를 초래하는 일이 없다. 결과적으로, 방사성과 신장성은 쉽게 감소되지 않는다.

분할형 복합 섬유는 원형이나 타원형 단면, 또는 다각형(예컨대, 삼각형 내지 팔각형)과 같은 변형 단면을 가질 수 있다. 분할 후 평균 단사 섬도는 바람직하게는 0.6 dtex 이하, 보다 바람직하게는 0.5 dtex 이하이다. 분할 후의 평균 단사 섬도가 0.6 dtex 이하이면, 분할형 복합 섬유의 가장 큰 특징인 균일하고 만족스러운 텍스쳐를 가진 섬유상 성형체가 섬유 분할을 통해 얻어진다.

본 발명의 분할형 복합 섬유의 분할성은 바람직하게는 그 중심에 공동을 가짐으로써 향상된다. 도 2는 본 발명에서 사용되는, 공동을 가진 분할형 복합 섬유의 실시예를 나타내는 단면도이다. 공동의 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 사각형 및 그 밖의 형상 중 임의일 수 있다. 공동의 비율은 바람직하게는 1∼40%, 보다 바람직하게는 5∼30%이다. 공동의 비율이 1% 이상이면, 섬유의 중심측 상의 인접한 볼록부들 사이의 접촉 및 접촉 면적이 감소되고, 이로써 물리적 응력에 의해 섬유를 분할할 때 분할되지 않은 섬유가 용이하게 붕괴될 수 있다. 이 경우, 두 성분 사이의 접촉 계면에서 두 성분을 분리하는 데에는 낮은 에너지로도 충분하다. 즉, 공동의 존재는 분할성을 향상시키는 효과를 초래하기 쉽다. 공동의 비율이 40% 이하인 것이 보다 바람직한데, 그것은 인접한 볼록부들 사이의 감소된 접촉 및 감소된 접촉 면적을 유지할 뿐 아니라 물리적 응력에 의해 원하는 섬유 분할 수준을 유지하면서, 방사성을 유지하고 높은 생산성을 실현할 수 있기 때문이다.

분할 후 섬유의 직경이 균일한 분할형 복합 섬유를 얻기 위해서는, 노출되지 않은 하나 이상의 볼록부가 섬유의 중심으로부터 반대 방향으로 섬유의 외측 에지를 향해 연장되는 세그먼트의 일부인 또 다른 볼록부와 쌍(pair)을 이루는 것이 바람직하다. 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않은 하나의 볼록부가 섬유의 중심으로부터 반대 방향으로 섬유의 외측 에지 내에 놓인 지점까지 연장되는 세그먼트의 일부이고, 세그먼트의 모든 볼록부에서의 섬유 표면에서 노출되지 않는 또 다른 볼록부와 쌍을 이루는 것이 더욱 바람직하다. 그러한 단면 형상은 방사 노즐에서 수지 스트림을 제어함으로써 얻어진다.

다음으로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지와 폴리프로필렌 수지의 조합인, 분할형 복합 섬유를 포함하는 분할형 복합 섬유의 응집체를 제조하는 방법을, 본 발명의 분할형 복합 섬유를 포함하는 분할형 복합 섬유의 응집체의 일 실시예로서 설명하기로 한다. 이러한 분할형 복합 섬유의 제조에 있어서, 공지된 용융 복합 방사(melt conjugate spinning) 공정이 수지를 방사하는 데 사용된다. 얻어지는 필라멘트는 측면 송풍(lateral blowing) 또는 순환 송풍(circular blowing)과 같은 공지된 냉각기에 의해 공기를 송풍하여 냉각된다. 그 후, 송출 롤러(draw-off roller)를 통해 신장되지 않은 실을 얻기 위해 상기 냉각된 필라멘트에 계면활성제를 도포한다.

공지된 분할형 복합 섬유에 대해 방사 노즐을 사용할 수 있다. 방사 온도는 섬유의 단면 형상과 폴리에스테르 세그먼트의 노출 정도를 최적화하는 관점에서 특히 중요하다. 구체적으로, 방사 온도는 바람직하게는 200∼330℃, 보다 바람직하게는 220∼260℃이다. 송출 롤러의 속도는 바람직하게는 500∼2,000 m/분이다. 이렇게 해서 얻어진 2개 이상의 신장되지 않은 실은 다발로 묶여, 원주 속도가 상이한 롤러들 사이에서 공지의 신장기(stretching machine)에 의해 신장된다. 필요에 따라서는 다단계 신장을 수행할 수 있다. 신장비(stretch ratio)는 일반적으로 약 2 내지 5 범위일 수 있다. 계속해서, 필요에 따라서 푸시-인(push-in) 타입의 권축기(crimper)에 의해 신장된 토우(tow)를 권축한 다음, 짧은 섬유를 얻기 위해 설정된 섬유 길이로 절단했다. 위에 제시된 공정 단계는 짧은 섬유를 제조하기 위한 단계들이다. 그러나, 절단하지 않고, 긴 섬유 토우를 예를 들면 섬유 분할 가이드로 처리하여 웹을 얻을 수도 있다. 그 후, 필요에 따라서는 고도의 가공 단계로 섬유를 처리한 다음, 임의의 다양한 용도에 따라 섬유상 성형체로 성형한다. 또한, 방사와 신장을 통해 얻어진 필라멘트를 필라멘트사(filament yarn)로서 권취하고, 이 필라멘트사를 제편 또는 직조하여 편직물 또는 직조물과 같은 섬유상 성형체를 얻는 방법을 이용할 수도 있다. 대안적으로, 짧은 섬유를 성형하여 방적사(spun yarn)로 만들고, 이 방적사를 제편 또는 직조하여 편직물이나 직조물과 같은 섬유상 성형체를 얻는 방법을 이용할 수도 있다.

본 명세서에서 사용하는 "섬유상 성형체"라는 용어는, 직물, 편직물, 부직포, 및 부직 섬유 응집체(nonwoven fiber aggregate)와 같은 임의 형태의 직물을 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 상기 섬유는 섬유 블렌딩, 혼합 방사(mix spinning), 필라멘트 조합, 코-트위스팅(co-twisting), 유니온 제편(union knitting), 유니온 직조(union weaving) 등과 같은 기술에 의해 직물로 성형될 수 있다. 부직 섬유 응집체의 예로는 소면 공정(carding process), 에어레잉 공정(airlaying process), 제지 공정 등에 의해 얻어지는 웹형 균일한 생성물, 및 하나 이상의 직조물, 편직물, 및 부직포를 상기 웹형 생성물로 적층함으로써 얻어지는 다층 생성물이 포함된다.

전술한 방식으로 방사를 통해, 분할형 복합 섬유의 응집체를 형성하는, 본 발명의 분할형 복합 섬유를 얻은 후, 예를 들면 섬유의 정전기 보호 또는 가공성의 향상을 위한 표면 평탄성의 부여할 목적으로, 상기 섬유에 계면활성제를 부착시킬 수 있다. 계면활성제의 종류와 농도는 용도에 따라서 적합하게 조절될 수 있다. 부착 방법에 있어서, 롤러법, 침지법(immersion method), 패딩-건조법(padding-and-drying method) 등을 이용할 수 있다. 상기 부착은 전술한 방사 단계에 한정되지 않고, 신장 단계나 권축 단계 중 어느 하나에서 실행될 수 있다. 더 나아가, 상기 섬유가 짧은 섬유인지 또는 긴 섬유인지 여부에 관계 없이, 계면활성제는, 예를 들면 섬유상 성형체의 형성 후에 방사 단계, 신장 단계, 및 권축 단계 이외의 단계에서 섬유에 부착될 수 있다.

본 발명의 분할형 복합 섬유의 섬유 길이는 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 소면기(carding machine)를 사용하여 웹을 제조하는 경우에는 일반적으로 20∼76mm의 섬유가 사용된다. 제지 공정 또는 에어레일 공정의 경우에는, 20mm 이하의 섬유를 사용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 소면기를 사용할 경우에, 76mm를 초과하는 섬유는 균일한 웹을 형성하기 어렵고, 또한 양호한 텍스쳐를 가진 웹을 형성하기도 어렵다.

본 발명의 분할형 복합 섬유는 에어레잉 공정을 포함하는 섬유상 성형체 제조를 위한 다양한 공정에 적용될 수 있다. 부직포를 제조하기 위한 공정을 예로 들 수 있다. 예를 들면, 전술한 분할형 복합 섬유로부터 얻어진 짧은 섬유는 소면, 에어레잉, 또는 제지 공정에 의해, 필요한 기준 중량을 가진 웹의 제조에 사용된다. 대안적으로, 멜트-블로잉(melt-blowing) 공정, 스펀-본딩(spun-bonding) 공정 등에 의해 웹을 직접 제조할 수도 있다. 상기 방법에 의해 제조된 웹은, 예를 들면, 니들 펀칭법 또는 고압 액체 제트 처리와 같은 공지의 방법에 의해 극세사로 섬유 분할 처리될 수 있고, 그 결과 섬유상 성형체를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 섬유상 성형체를 고온의 공기 또는 가열된 롤을 이용한 공지의 가공 기술에 의해 처리할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 분할형 복합 섬유는 다양한 용도에 따라 섬유상 성형체로 가공될 수 있지만, 에어 레잉 공정 또는 제지 공정 등에서 섬유의 교락(entanglement) 또는 서로에 대해 인가되는 힘이 너무 약해서 웹의 형상 유지에 기여할 수 없는 경우에 특히 효과적이다. 에어 레잉 또는 제지 공정에 의해 매우 짧은 섬유로 형성된 웹에 대해, 니들 펀칭이나 고압 액체 제트 처리와 같은 공지의 섬유 분할 조작 처리를 하면, 섬유는 분할될 뿐 아니라 인가되는 물리적 응력에 의해 이동되어 구멍(hole)의 형성 또는 불량한 웹 텍스쳐를 초래한다. 섬유가 불충 분하게 교락되면 또한 웹이 형상을 상실하게 되거나, 웹 형성 후 이송되는 동안 튕겨 올라가게 된다. 그러한 문제를 피하기 위해서는, 분할형 복합 섬유를 구성하는 수지의 융점보다 낮은 온도에서 융합가능한 바인더 섬유와 분할형 복합 섬유를 블렌딩하는 작업이 일반적으로 뒤따른다. 분할형 섬유에 추가로 바인더 섬유를 포함하는 웹은 일시적으로 분할형 섬유를 바인더 섬유와 결합시키기 위해 일단 열처리된 다음, 분할 단계로 보내어지는데, 분할 단계에서 분할형 섬유는, 예를 들면, 고압 액체 제트 처리에 의해 미세한 섬유로 분할된다. 분할형 복합 섬유가 상기 분할 조작 이전에 바인더 섬유를 통해 일시적으로 고정되기 때문에, 얻어지는 부직포는 종래의 폴리에스테르/폴리올레핀 분할형 복합 섬유로부터 얻어지는 부직포보다 양호한 텍스쳐를 가진다. 또한, 극세사를 포함하는 부직포의 제조 단계에서의 이송 안정성은 본 발명의 분할형 복합 섬유를 사용함으로써 향상된다. 본 발명의 분할형 복합 섬유는, 일반적으로 낮은 융점을 가지며, 따라서 낮은 온도에서 용융가능한 폴리올레핀계 바인더 섬유에 대해 높은 열 접합성을 나타내기 때문에, 상기 일시적 고정을 감소된 열 에너지로 달성할 수 있다는 점에서 특히 유리하다. 예를 들어, 본 발명의 분할형 복합 섬유의 폴리올레핀 성분이 폴리프로필렌인 경우에, 폴리프로필렌보다 낮은 융점을 가진 고밀도 폴리에틸렌계 바인더 섬유를 바인더 섬유로서 사용할 수 있다. 분할형 복합 섬유의 일시적 고정은, 바인더 섬유의 수지의 융점보다 높고 분할형 복합 섬유를 구성하는 폴리올레핀 성분의 융점보다 낮은 온도에서 열처리함으로써 실행될 수 있다. 본 발명의 분할형 복합 섬유는, 분할형 복합 섬유를 구성하는 수지 성분 중 어느 하나의 융점 이상의 온도에서 가열하여 상기 성분을 연화시키고 용융시킴으로써 바인더 섬유를 사용하지 않고도 일시적으로 고정될 수 있다. 그러나, 그 경우에 상기 수지 성분이 연화되고 용융되어 서로 부착된 후에는, 분할형 복합 섬유는 초기의 형태를 유지하기 어렵다. 바인더 섬유가 사용되는 경우에는, 바인더 섬유만이 연화되고 용융되는 온도에서 웹이 가열되기 때문에, 분할형 복합 섬유는 상기 연화되고 용융된 바인더 섬유를 통해 고정되고, 분할형 복합 섬유는 일시적으로 고정된 후에도 그것의 초기 섬유 형태를 유지한다. 즉, 일시적으로 서로 고정된 분할형 복합 섬유는 원래 설계된 분할성을 저하시키지 않고 유지한다. 분할형 복합 섬유를 본 발명에서의 바인더 섬유와 블렌딩하는 것이 바람직하다. 사용할 바인더 섬유는 바람직하게는 분할형 복합 섬유의 폴리올레핀 성분의 융점보다 20℃ 이상, 보다 바람직하게는 30∼100℃ 더 높은 융점을 가진 수지 성분으로 구성된다. 본 발명의 효과는 바인더 섬유로서 폴리올레핀 섬유를 사용할 때 가장 현저히 나타난다. 그러나, 이는 다른 바인더 섬유의 사용을 배제하는 것을 의미하는 것은 아니다. 사용할 수 있는 다른 바인더 섬유의 예로는, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 공중합 폴리프로필렌, 에틸렌 부텐-1 공중합 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 및 폴리펜텐이 포함되고, 단 융점이 분할형 복합 섬유의 폴리올레핀 성분의 융점보다 적어도 20℃ 더 낮은 것들이다. 바인더 섬유는 쉬스 코어(sheath core), 해도(sea island), 다층 등의 구성을 가지는 복합 섬유일 수 있다. 바인더 섬유로서 바람직한 복합 섬유의 예는, 폴리프로필렌/고밀도 폴리에틸렌계 쉬스-코어형 복합 섬유, 폴리프로필렌/에틸렌 공중합 폴리프로필렌계 쉬스-코어형 복합 섬유, 폴리프로필렌/에틸렌-부텐-1 공중합 폴 리프로필렌계 쉬스-코어 복합 섬유, 및 폴리에스테르/고밀도 폴리에틸렌계 쉬스-코어형 복합 섬유를 포함한다.

본 발명의 섬유상 성형체의 기준 중량은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 10∼200 g/㎡의 기준 중량을 가진 섬유상 성형체가 적합하게 사용될 수 있다. 섬유상 성형체가 10 g/㎡ 미만의 기준 중량을 가지면, 고압 액체 제트와 같은 물리적 응력에 의한 섬유의 분할 조작으로 처리되었을 때 텍스쳐가 불량한 부직포가 형성될 수 있다. 섬유상 성형체가 200 g/㎡를 넘는 기준 중량을 가지면, 과다한 기준 중량으로 인해 액체 제트의 압력을 증가시켜야 하므로, 불균일한 분할을 초래하여 텍스쳐가 불량한 부직포를 형성하기 쉽다.

본 발명의 섬유상 성형체는, 본 발명의 효과를 저감시키지 않는다면 본 발명의 분할형 복합 섬유와 다른 섬유 및 필요에 따른 분말의 혼합물일 수 있다. 그러한 선택적 섬유의 예로는, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀 및 아크릴과 같은 합성 섬유, 면, 울 및 대마(hemp)와 같은 천연 섬유, 레이온, 큐프라(cupra) 및 아세테이트와 같은 재생 섬유, 반합성 섬유 등이 포함된다. 상기 분말의 예로는, 미분화 펄프, 가죽 분말, 대나무 숯 분말, 목재 숯 분말, 및 한천 분말과 같은 천연 유래의 물질, 흡수성 폴리머와 같은 합성 폴리머, 및 철 분말과 산화티타늄과 같은 무기 물질이 포함된다.

본 발명의 분할형 복합 섬유를 분할하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 그 예로는, 니들 펀칭법과 고압 액체 제트 처리와 같은 방법이 포함된다. 고압 액체 제트 처리에 의한 분할 방법을 예로 들어 설명한다. 고압 액체 제트 처리를 위 한 장치로서, 직경이 예를 들면 0.05∼1.5mm, 특정하게는 0.1∼0.5mm인 다수의 분사공(ejection hole)이 0.1∼1.5mm의 간격으로 하나 이상의 열을 이루어 배열된 장치를 이용할 수 있다. 높은 수압으로 분사공으로부터 액체를 분사함으로써 얻어지는 고압의 액체 제트는 다공성 지지 부재 상에 위치한 웹 또는 부직포에 충돌하게 된다. 이로써, 본 발명의 분할되지 않은 분할형 복합 섬유는 엉키게 되는 동시에 고압 액체 제트에 의해 미세한 섬유로 분할된다. 분사공의 열은 웹의 이동 방향에 대해 수직인 열로 배열된다. 고압 액체 제트로서는, 상온의 액체 또는 온수 또는 임의의 기타 원하는 액체로 만들어질 수 있다. 분사공의 어레이와 웹 또는 부직포 사이의 거리는 바람직하게는 10∼150mm이다. 상기 거리가 10mm 미만이면, 이 처리에 의해 무질서한 텍스쳐를 가진 섬유상 성형체가 얻어지는 경우가 있다. 반면에, 상기 거리가 150mm를 초과하면, 웹이나 부직포에 대한 액체 제트의 물리적 충격이 약하여, 교락과 미세한 섬유로의 섬유 분할이 불충분하게 진행된다. 이 고압 액체 제트 처리에서의 압력은 제조 공정 및 섬유상 성형체에 요구되는 성능에 따라 조절된다. 그러나, 일반적으로는 2∼20MPa의 압력으로 고압 액체 제트를 분사하는 것이 바람직하다. 고압 액체 제트의 압력이 상기 처리 압력 범위 내에서 낮은 수압으로부터 높은 수압까지 점진적으로 증가되는 방식으로 웹 또는 부직포를 처리하는 방법을 사용할 수 있지만, 상기 범위는 처리되는 기준 중량 등에 의존한다. 이 방법은 웹이나 부직포의 텍스쳐를 무질서하게 만드는 경향이 적다. 고압 액체 제트를 이용한 처리에서 웹이나 부직포가 설치되는 다공성 지지 부재는 고압 액체 제트가 상기 웹이나 부직포를 통과할 수 있는 한 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들 면, 50∼200 메쉬(mesh)의 금속성 또는 합성 수지 메쉬 스크린 또는 천공판을 사용할 수 있다. 한편, 웹 또는 부직포를 일 측면으로부터 고압 액체 제트로 처리하는 단계, 계속해서 엉킨 웹 또는 부직포를 뒤집는(reversing) 단계, 및 상기 웹 또는 부직포를 고압 액체 제트로 처리하는 단계를 포함하는 방법을 이용할 수도 있다. 이 방법은 전방 및 후방 양측이 조밀하고 만족스러운 텍스쳐를 가진 섬유상 성형체를 형성할 수 있다. 고압 액체 제트 처리를 수행한 후, 얻어진 섬유상 성형체로부터 물을 제거한다. 이러한 물의 제거를 위해, 공지된 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 맹글(mangle)과 같은 스퀴저(squeezer)를 이용하여 물을 어느 정도 제거한 다음, 순환형 고온 공기 건조 장치와 같은 건조 장치를 이용하여 물을 완전히 제거함으로써, 본 발명의 섬유상 성형체를 얻을 수 있다.

필요할 경우에, 본 발명의 분할형 복합 섬유의 응집체는 본 발명의 효과를 저하시키지 않는 한 또 다른 섬유를 포함할 수 있다. 그러한 섬유의 예로는, 제한되지는 않지만, 본 발명 이외의 분할형 복합 섬유, 폴리프로필렌/고밀도 폴리에틸렌을 기재로 하는 열-접합성(thermal-bondable) 복합 섬유, 폴리프로필렌/에틸렌-공중합 폴리프로필렌을 기재로 하는 열-접합성 복합 섬유, 폴리프로필렌/에틸렌-부텐-1 공중합 폴리프로필렌을 기재로 하는 열-접합성 복합 섬유, 폴리에스테르/고밀도 폴리에틸렌을 기재로 하는 열-접합성 복합 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리올레핀 섬유, 및 레이온이 포함된다.

본 발명의 분할형 복합 섬유의 분할에 의해 얻어진 웹 또는 부직포는 양호한 텍스쳐, 높은 강도 및 우수한 분할성을 가지며, 다양한 필터, 전지 세퍼레이터, 인 조 가죽, 위생용품의 부재 등에서 사용되기에 매우 적합하다.

실시예

이하에서, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다. 실시예에서 제시된 물성치의 판정에 사용된 방법 또는 상기 물성의 정의를 이하에 나타낸다.

(1) 단사 섬도

JIS-L-1015에 준하여 측정했다.

(2) 단사 강도 및 연신율(elongation)

JIS-L-1017에 준하여, Shimadzu Corp. 제조의 Autograph AGS 500D를 사용하여 샘플 길이 100mm 및 인장 속도 100 mm/분의 조건 하에서 측정했다.

(3) 용융 유동 속도(MFR)

JIS-K-7210에 준하여 측정했다.

원재료 폴리프로필렌 수지: 조건 14

(4) 제한 속도(IV)

Ubbellohde 점도계를 사용하여 20℃에서 측정했다(페놀과 테트라클로로에탄의 1:1(질량비) 혼합 용매 중에서 실시함).

(5) 방사성

발생된 필라멘트 파단의 수와 관련하여 아래와 같은 4 등급으로 용융 방사를 평가했을 때의 섬유질성(stringiness).

A: 필라멘트 파단이 일어나지 않고 작업이 만족스러움.

B: 1시간당 하나 또는 2개의 필라멘트 파단이 일어남

C: 1시간당 3개 또는 4개의 필라멘트 파단이 일어남.

D: 1시간당 5개 이상의 필라멘트 파단이 일어나서, 방사 작업에 문제가 있음

(6) 신장비

아래 식을 이용하여 신장비를 계산했다.

신장비 = [송출 롤 속도(m/분)]/[공급 롤 속도(m/분)

(7) 고압 액체 제트를 사용한 처리

롤러 소면기, 에어 레잉기, 제지기 등에서 성형된 웹을 80메쉬의 평탄한 직조 컨베이어 벨트에 올려 놓고, 0.1mm의 직경과 1mm의 피치를 가진 노즐 밑으로 통과시키고, 고압의 물을 분사했다. 컨베이어 벨트의 이동 속도는 20 m/분이었다. 고압의 워터 제트 처리는, 전처리로서 압력 3 MPa의 워터 제트 하에서의 2단계에 이어서 설정된 수압에서의 4단계로 구성되었다. 이어서, 웹을 뒤집고, 동일한 수압의 워터 제트 하에서 4단계 처리를 수행했다.

(8) 분할성(공기 투과성)

에어 레잉기에 의해 성형된 웹을 고압 액체 제트로 처리하고 25℃에서 48시간 동안 건조했다. 웹의 공기 투과성은 JIS-L-1096 방법 6.27A에 따라 측정했다. 웹의 기준 중량과 처리 시간이 동일한 상태에서, 웹의 공기 투과성이 낮은 것은 분할형 복합 섬유의 우수한 분할성을 나타내는 것으로 간주된다.

(9) 텍스쳐

미세한 섬유로 섬유 분할 공정을 거친 부직포(1 평방미터)를 10명의 패널리 스트가 검사했다. 섬유 분배 불균일성에 대해 섬유를 육안으로 검사하고, 그 결과를 다음과 같은 기준으로 판정했다.

A: 7명 이상의 패널리스트가 섬유의 불균일성이 거의 없고 스루홀(through-hole)이 없는 것으로 감촉함.

B: 4명 내지 6명의 패널리스트가 섬유의 불균일성이 거의 없고 스루홀이 없는 것으로 감촉함.

C: 섬유의 불균일성이 거의 없다고 감촉한 패널리스트의 수가 3명 이하임.

(10) 비노출 비율(%)

분할형 복합 섬유의 응집체로부터 무작위로 선택한 10개의 분할형 복합 섬유의 폴리에스테르 세그먼트를 검사하고, 10개의 섬유의 평균을 기준으로 다음과 같은 식에 따라 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부의 비율을 계산했다.

비노출 비율(%) = (폴리에스테르 세그먼트의 볼록부의 수/폴리에스테르 세그먼트의 볼록부의 총수)×100

실시예 1 및 2

폴리에스테르 성분으로서 융점이 260℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리올레핀 성분으로서 실시예 1에서는 융점이 160℃이고 MFR이 16인 폴리프로필렌, 또는 실시예 2에서는 융점이 160℃이고 MFR이 30인 폴리프로필렌을, 분할형 복합 섬유용 노즐을 통해 280℃의 방사 온도에서 방사했다. 방사 노즐로부터 배출된 수지를 25℃의 냉각용 공기로 1.7 m/초의 송풍 속도로 냉각시켜 분할형 복합 섬유의 응집체를 얻었다. 상기 분할형 복합 섬유의 응집체는 50/50의 폴리에스테르/폴리 올레핀 체적비와 5.4 dtex의 단사 섬도를 가졌다. 상기 분할형 복합 섬유의 응집체는 도 2에 대표적으로 예시된 단면 형상을 가진 분할형 복합 섬유를 포함하는데, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 노출되어 있고, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 노출되어 있지 않으며, 그 비율은 실시예 1에서 70% 또는 실시예 2에서 80%이다. 송출 단계에서 상기 섬유에 알킬 포스페이트 칼륨염을 부착시켰다. 얻어진 신장되지 않은 실을 90℃에서 1.8의 비율로 신장시키고, 여기에 제지용 분산제를 부착시켰다. 이어서, 실을 5mm의 길이로 절단했다. 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부의 총수는 8이었고, r/d는 실시예 1의 경우 0.95 또는 실시예 2의 경우 0.96이었다. 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않은 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부는, 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지를 향해 반대 방향으로 연장되는 폴리에스테르 세그먼트의 부분과 쌍을 이루었고, 그 비율은 20%(실시예 1) 또는 33%(실시예 2)였다.

얻어진 짧은 섬유를 바인더 섬유와 70:30의 질량비로 블렌딩했다. 바인더 섬유는, 쉬스로서 융점이 130℃인 고밀도 폴리에틸렌 및 코어로서 융점이 160℃인 폴리프로필렌을 가지며 쉬스:코어의 체적비가 50:50인 쉬스/코어형 복합 섬유였다. 블렌딩된 섬유를 에어 레잉기로 처리하여 웹을 성형하고, 웹을 스루-에어 본딩 시스템으로 138℃에서 0.3분간 열처리함으로써 일시적으로 접합하여 부직포를 형성했다. 이어서, 부직포를 전술한 방식으로 고압 액체 제트로 처리하여 본 발명의 섬유상 성형체를 얻었다. 상기 섬유와 섬유상 성형체의 물성을 표 1에 나타낸다.

실시예 3

폴리에스테르 성분으로서 융점이 260℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리올레핀 성분으로서 융점이 160℃인 폴리프로필렌을, 분할형 복합 섬유용 노즐을 통해 280℃의 방사 온도에서 방사했다. 방사 노즐로부터 배출된 수지를 25℃의 냉각용 공기로 1.7 m/초의 송풍 속도로 냉각시켜 분할형 복합 섬유의 응집체를 얻었다. 상기 분할형 복합 섬유의 응집체는 50/50의 폴리에스테르/폴리올레핀 체적비와 5.4 dtex의 단사 섬도를 가졌다. 상기 분할형 복합 섬유의 응집체는 도 2에 대표적으로 예시된 단면 형상을 가진 분할형 복합 섬유를 포함하는데, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 노출되어 있고, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 노출되어 있지 않으며, 그 비율은 80%이다. 폴리프로필렌의 MFR은 36이었다. 송출 단계에서 상기 섬유에 알킬 포스페이트 칼륨염을 부착시켰다. 얻어진 신장되지 않은 실을 90℃에서 1.8의 비율로 신장시키고, 여기에 제지용 분산제를 부착시켰다. 이어서, 실을 5mm의 길이로 절단했다. 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부의 총수는 8이었고, r/d는 0.94였다. 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않은 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부는, 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지를 향해 반대 방향으로 연장되는 폴리에스테르 세그먼트의 부분과 쌍을 이루었고, 그 비율은 44%였다.

얻어진 짧은 섬유를 실시예 1 및 2에서와 동일하게 분할 처리하여 본 발명의 섬유상 성형체를 얻었다. 상기 섬유와 섬유상 성형체의 물성을 표 1에 나타낸다.

실시예 4

폴리에스테르 성분으로서 융점이 260℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴 리올레핀 성분으로서 융점이 160℃인 폴리프로필렌을, 분할형 복합 섬유용 노즐을 통해 280℃의 방사 온도에서 방사했다. 방사 노즐로부터 배출된 수지를 25℃의 냉각용 공기로 1.7 m/초의 송풍 속도로 냉각시켜 분할형 복합 섬유의 응집체를 얻었다. 상기 분할형 복합 섬유의 응집체는 40/60의 폴리에스테르/폴리올레핀 체적비와 5.4 dtex의 단사 섬도를 가졌다. 상기 분할형 복합 섬유의 응집체는 도 2에 대표적으로 예시된 단면 형상을 가진 분할형 복합 섬유를 포함하는데, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 노출되어 있고, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 노출되어 있지 않으며, 그 비율은 95%이다. 폴리프로필렌의 MFR은 30이었다. 송출 단계에서 상기 섬유에 알킬 포스페이트 칼륨염을 부착시켰다. 얻어진 신장되지 않은 실을 90℃에서 1.8의 비율로 신장시키고, 여기에 제지용 분산제를 부착시켰다. 이어서, 실을 5mm의 길이로 절단했다. 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부의 총수는 8이었고, r/d는 0.91이었다. 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않은 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부는, 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지를 향해 반대 방향으로 연장되는 폴리에스테르 세그먼트의 부분과 쌍을 이루었고, 그 비율은 76%였다.

얻어진 짧은 섬유를 실시예 1 및 2에서와 동일하게 분할 처리하여 본 발명의 섬유상 성형체를 얻었다. 상기 섬유와 섬유상 성형체의 물성을 표 1에 나타낸다.

실시예 5

폴리에스테르 성분으로서 융점이 260℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리올레핀 성분으로서 융점이 160℃인 폴리프로필렌을, 분할형 복합 섬유용 노즐을 통해 280℃의 방사 온도에서 방사했다. 방사 노즐로부터 배출된 수지를 25℃의 냉각용 공기로 1.7 m/초의 송풍 속도로 냉각시켜 분할형 복합 섬유의 응집체를 얻었다. 상기 분할형 복합 섬유의 응집체는 60/40의 폴리에스테르/폴리올레핀 체적비와 5.4 dtex의 단사 섬도를 가졌다. 상기 분할형 복합 섬유의 응집체는 도 2에 대표적으로 예시된 단면 형상을 가진 분할형 복합 섬유를 포함하는데, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 노출되어 있고, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 노출되어 있지 않으며, 그 비율은 60%이다. 그러나, 도 2와는 달리, 폴리에스테르 세그먼트의 한 쌍의 볼록부가 섬유의 단면에서 섬유의 중심에 대해 항상 대칭인 것은 아니었고: 각각의 볼록부가 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지를 향해 반대 방향으로 연장되는 폴리에스테르 세그먼트의 한 쌍의 볼록부에서, 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 빈번하게 노출되었다. 폴리프로필렌의 MFR은 30이었다. 송출 단계에서 상기 섬유에 알킬 포스페이트 칼륨염을 부착시켰다. 얻어진 신장되지 않은 실을 90℃에서 1.8의 비율로 신장시키고, 여기에 제지용 분산제를 부착시켰다. 이어서, 실을 5mm의 길이로 절단했다. 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부의 총수는 8이었고, r/d는 0.97이었다.

얻어진 짧은 섬유를 실시예 1 및 2에서와 동일하게 분할 처리하여 본 발명의 섬유상 성형체를 얻었다. 상기 섬유와 섬유상 성형체의 물성을 표 1에 나타낸다.

실시예 6

폴리에스테르 성분으로서 융점이 260℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴 리올레핀 성분으로서 융점이 160℃인 폴리프로필렌을, 분할형 복합 섬유용 노즐을 통해 280℃의 방사 온도에서 방사했다. 상기 분할형 복합 섬유의 응집체는 50/50의 폴리에스테르/폴리올레핀 체적비와 5.4 dtex의 단사 섬도를 가졌다. 상기 분할형 복합 섬유의 응집체는 도 2에 대표적으로 예시된 단면 형상을 가진 분할형 복합 섬유를 포함하는데, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 노출되어 있고, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 노출되어 있지 않으며, 그 비율은 20%이다. 용융된 수지의 응고 거동은, 실시예 1에 비해 속도가 34% 증가된 공기로 냉각시켜 폴리에스테르 세그먼트의 비노출 비율이 9% 감소되면서도 단면 형상은 도 2와 일치하도록 함으로써 제어되었다. 섬유의 파단이 일어났으며, 이는 용융 장력이 낮은 것에 기인한다고 생각되었으나, 명백한 것은 아니다. 즉, 방사성은 실시예 1 내지 5에 비해 감소되는 경향이었다. 얻어진 신장되지 않은 실을 90℃에서 1.8의 비율로 신장시키고, 여기에 제지용 분산제를 부착시켰다. 이어서, 실을 5mm의 길이로 절단했다. 얻어진 섬유의 양은 방사성이 감소된 추세로 인해 실시예 1 내지 5보다 적었다. 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부의 총수는 8이었고, r/d는 0.99였다. 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않은 폴리에스테르 세그먼트의 볼록부는 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지를 향해 반대 방향으로 연장되는 한 쌍의 폴리에스테르 세그먼트와 쌍을 이루었고, 그 비율은 57%였다.

얻어진 짧은 섬유를 실시예 1 및 2에서와 동일하게 분할 처리하여 본 발명의 섬유상 성형체를 얻었다. 상기 섬유와 섬유상 성형체의 물성을 표 1에 나타낸다.

적어도 하나의 폴리에스테르 세그먼트는 섬유의 외측 에지로 연장되고, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나는 섬유의 외측 에지 내에 놓인 지점까지 연장되는 단면 형상을 가진 분할형 복합 섬유의 비율(20%)이 작기 때문에, 일시적 고정성(fixability)는 다소 떨어졌으며, 분할 후 얻어진 부직포는 실시예 1 내지 5에서 얻어진 것에 비해 적은 텍스쳐를 가졌다(즉, 방사성이 "C"였다).

비교예 1

융점이 160℃인 폴리프로필렌과 융점이 130℃인 고밀도 폴리에틸렌을, 분할형 복합 섬유용 노즐을 통해 280℃의 방사 온도에서 방사하고, 25℃의 냉각용 공기로 1.7 m/초의 송풍 속도로 냉각시켜 폴리에스테르를 포함하지 않은 분할형 복합 섬유의 응집체를 얻었다. 상기 분할형 복합 섬유의 응집체는 50/50의 폴리에스테르/폴리올레핀 체적비와 5.4 dtex의 단사 섬도를 가졌다. 상기 분할형 복합 섬유의 응집체는 도 2에 대표적으로 예시된 단면 형상을 가진 분할형 복합 섬유를 포함하는데, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 노출되어 있고, 폴리에스테르 세그먼트의 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 노출되어 있지 않으며, 그 비율은 60%이다. 그러나 도 3와는 달리, 폴리에스테르 세그먼트의 한 쌍의 볼록부가 섬유의 단면에서 섬유의 중심에 대해 항상 대칭인 것은 아니었고: 각각의 볼록부가 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지를 향해 반대 방향으로 연장되는 폴리에스테르 세그먼트의 한 쌍의 볼록부에서, 적어도 하나의 볼록부는 섬유의 외측 에지에서 빈번하게 노출되었다. 얻어진 신장되지 않은 실을 90℃에서 4.3의 비율로 신장시키고, 여기에 제지용 분산제를 부착시켰다. 이어서, 실을 5mm의 길이로 절단했다.

얻어진 짧은 섬유를 실시예 1 및 2에서와 동일하게 분할 처리하여 본 발명의 섬유상 성형체를 얻었다. 그것의 볼록부의 총수는 8이었고, r/d는 0.99였다.

상기 섬유와 섬유상 성형체의 물성을 표 1에 나타낸다. 방사성은 양호했고, 섬유상 성형체의 텍스쳐도 양호했다. 그러나, 상기 섬유상 성형체는 높은 공기 투과성을 가졌으므로, 분할성이 불량했다.

표 1

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	비교예 1
방사/신장 조건
수지 종류 I	PET	PET	PET	PET	PET	PET	PP
제한 속도	0.64	0.64	0.64	0.64	0.64	0.64	(MFR:10)
수지 종류 II	PP	PP	PP	PP	PP	PP	HDPE
MFR	16	30	36	30	30	16	17
단면 형상	중공 분할형	중공 분할형	중공 분할형	중공 분할형	중공 분할형	중공 분할형	중공 분할형
폴리에스테르 체적비	0.5	0.5	0.5	0.4	0.6	0.5	PP체적비 : 0.5
방사 온도(℃)	280	280	280	280	280	280	280
방사성	A	A	A	B	B	C	A
분할형 복합 섬유의 물성
단사 섬도 (dtex/f)	3.3	3.3	3.3	3.3	3.3	(4.6)**	5.0
단사 강도 (cN/dtex)	1.8	1.4	1.4	1.5	1.5	(1.6)**	5.6
연신율(%)	19	49	46	36	41	(29)**	75
복합 섬유의 형상
함량*	70	80	80	95	60	(20)**	0
W/R	0.40	0.35	0.38	0.24	0.50	(0.60)**	0
면적비 Z	0.5	0.5	0.5	0.4	0.6	(0.5)**	PP면적비 : 0.5
Z/(W/R)	1.3	1.4	1.3	1.7	1.2	(0.8)**	-
비노출 비율(%)	25	23	28	56	14	(9)**	8
성형체의 물성
텍스쳐	A	A	A	A	A	(B)**	A
공기 투과성 (cc/㎠/sec)	72	64	67	58	73	(79)**	138

주:

* 섬유 응집체에 있어서, 적어도 하나의 폴리에스테르 세그먼트는 섬유의 외측 에지로 연장되고, 적어도 하나의 폴리에스테르 세그먼트는 섬유의 외측 에지 내에 놓인 지점으로 연장되는 단면 형상을 가지는 분할형 복합 섬유의 비율

** 괄호 내의 수자는 샘플의 양이 적기 때문에 단지 참고용임.

실시예 1 내지 6에서, 본 발명의 분할형 복합 섬유는 폴리올레핀계 바인더 섬유에 대해 열 접합성이 높기 때문에, 분할 후의 텍스쳐가 비교예 1에서 사용된 2종의 폴리올레핀을 포함하는 분할형 복합 섬유만큼 우수하다. 본 발명의 분할형 복합섬유(실시예 1 내지 6)는, 얻어지는 섬유상 성형체의 공기 투과성이 낮은 것으로 입증되는 바와 같이, 동일한 분할 조건 하에서 비교예 1에 비해 우수한 분할성을 가진다. 이것을 달리 해석하면, 본 발명의 분할형 복합 섬유는 종래에 사용되었던 것과 같은 엄격한 조건을 필요로 하지 않고도 용이하게 극세사로 분할 된다. 따라서, 기준 중량이 비교적 낮은 부직포에 있어서도, 섬유의 분할은 텍스쳐의 교란을 야기하지 않고 달성될 수 있다. 이것은 고압 액체 제트에 의한 처리와 같은 분할 조작의 시간과 비용을 상당히 절감시킨다.

실시예 1 내지 5의 분할형 복합 섬유의 응집체는 방사성이 우수하기 때문에 실시예 6의 분할형 복합 섬유의 응집체보다 바람직하다.

본 출원은 2007년 5월 24일에 출원된 일본 특허출원 제2007-137994호를 우선권으로 주장하며, 그 내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 발명은, 폴리에스테르와 폴리올레핀을 포함하는 분할형 복합 섬유로서, 폴리올레핀계 바인더 섬유 등에 대한 열 접합성, 분할성, 및 생산성이 우수한 분할형 복합 섬유; 상기 분할형 복합 섬유의 응집체; 및 상기 분할형 복합 섬유로부터 제조되는 섬유상 성형체를 제공한다. 폴리에스테르와 폴리올레핀을 포함하는 본 발명의 분할형 복합 섬유 및 그것의 응집체는 폴리올레핀계 바인더 섬유에 대한 높은 열 접합성뿐 아니라 양호한 분할성을 나타내므로, 섬유가 용이하게 분할되어 높은 밀도와 양호한 텍스쳐를 가진 섬유상 성형체를 제공한다.

Claims (5)

1. 폴리에스테르 세그먼트(segment)와 폴리올레핀 세그먼트를 포함하는 분할형 복합 섬유(splittable conjugate fiber)로서,

   상기 섬유의 길이 방향에 대해 수직인 단면 형상에서 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 2개 이상의 폴리에스테르 세그먼트 부분을 포함하고, 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 상기 2개 이상의 폴리에스테르 세그먼트 부분 중 적어도 한 부분은 섬유의 외측 에지에서 노출되고, 섬유의 중심으로부터 섬유의 외측 에지 방향으로 연장되는 상기 2개 이상의 폴리에스테르 세그먼트 부분 중 적어도 한 부분은 섬유의 외측 에지에서 노출되지 않는, 분할형 복합 섬유.
2. 제1항에 있어서,

   공동(hollow)을 가진 분할형 복합 섬유.
3. 삭제
4. 폴리에스테르와 폴리올레핀을 포함하는 분할형 복합 섬유의 응집체(aggregate)로서,

   제1항에 따른 분할형 복합 섬유를, 상기 응집체에 함유되어 있는 상기 분할형 복합 섬유의 총수를 기준으로 25% 이상의 비율로 포함하는, 분할형 복합 섬유의 응집체.
5. 분할 후의 평균 단사 섬도(single-yarn fineness)가 0.6 dtex 이하인 극세사(microfiber)를 포함하는 섬유상 성형체(fibrous form)로서,

   제1항에 따른 분할형 복합 섬유, 또는 제4항에 따른 분할형 복합 섬유의 응집체에 함유되어 있는 섬유를 분할함으로써 얻어지는, 섬유상 성형체.

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