KR101242449B1

KR101242449B1 - 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유 및 고밀도 에어레이드 부직포의 제조 방법

Info

Publication number: KR101242449B1
Application number: KR1020107026429A
Authority: KR
Inventors: 미노루 미야우치; 다카유키 니시타니; 마사시 데라나카
Original assignee: 이에스 화이바비젼즈 가부시키가이샤; 이에스 화이바비젼즈 아페에스; 이에스 화이바비젼즈 리미티드 파트너쉽; 이에스 화이바비젼즈 홍콩 리미티드
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2013-03-12
Also published as: WO2009142315A1; TWI374206B; US20110089593A1; EP2279293A1; CN102037174B; TW201000705A; US10533271B2; EP2279293B1; EP2279293A4; KR20110000756A; US20150330002A1; JP2009280920A; AR071844A1; CN102037174A; JP5233053B2

Abstract

본 발명은, 열처리 전은 평면 지그재그 권축 형상이며, 에어레이드(air-laid)에서의 가공성 및 생산성이 높고, 균일한 웹(web)을 얻을 수 있고, 웹을 열처리하면 섬유가 스파이럴 권축을 발현하여, 웹을 고도로 수축시킬 수 있고, 따라서, 섬유가 고밀도로 집적한 부직포를 얻을 수 있는, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유를 제공한다. 올레핀계 열가소성 수지로 이루어지는 제1 성분과, 제1 성분보다 고융점의 올레핀계 열가소성 수지로 이루어지는 제2 성분을 복합한 열융착성 복합 섬유로서, 섬유 단면(斷面)에 있어서, 복합 성분의 중심(重心)이 서로 상이한 복합 형태이며, 단사섬도(單絲纖度)가 1∼10dtex, 섬유 길이가 3∼20mm이며, 권축 형상 지수[단섬유(短纖維) 실제 길이/단섬유 말단간 거리]가 1.05∼1.60의 범위인 평면 지그재그 권축을 가지고, 에어레이드법으로 얻어진 웹을 145℃로 열처리했을 때의 웹 수축율이 40% 이상인, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.

Description

에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유 및 고밀도 에어레이드 부직포의 제조 방법{CONJUGATE FIBER FOR AIR-LAID NONWOVEN FABRIC MANUFACTURE AND METHOD FOR MANUFACTURING A HIGH-DENSITY AIR-LAID NONWOVEN FABRIC}

본 발명은, 고밀도이면서, 단위면적당 중량이 큰 에어레이드(air-laid) 부직포를 얻을 수 있는 복합 섬유에 관한 것이다. 본 발명은, 더욱 상세하게는, 열처리 전에는, 평면 권축(捲縮, crimp)인, 이른바 지그재그 권축만을 가지고 있고, 에어레이드에서의 가공성과 생산성이 우수한 복합 섬유로서, 이것을 사용하여 제조한 에어레이드 웹(web)을 열처리했을 때는, 잠재권축(潛在捲縮)이 현재화(顯在化)하여 스파이럴 권축을 발현함으로써 웹을 고도로 수축시킬 수 있고, 따라서, 고밀도로 단위면적당 중량이 큰 에어레이드 부직포를 얻을 수 있는 복합 섬유에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 이와 같은 복합 섬유를 사용한 고밀도 에어레이드 부직포의 제조 방법에 관한 것이다.

열처리 시의 수축율의 차이를 이용하여 스파이럴 권축을 현재화시키는 잠재권축성 복합 섬유가, 예를 들면, 신축성 부직포나 높은 쿠션성 부직포, 액체 흡수체 부직포 등으로서 사용되고 있다. 이들은 주로 카드 프로세스로 웹화되고, 그 후의 열처리에 의해 스파이럴 권축을 발현시키고, 웹을 수축시켜 부직포화된다. 따라서, 상기 부직포에 있어서, 섬유는 웹의 상태에 비해 고밀도화되면서, 또한 스파이럴 권축에 의해 섬유와 섬유가 얽힌 상태로 되어, 이들 특성이 우수한 신축성이나 쿠션성, 액체 흡배출 특성을 가지게 된다.

그러나, 카드 프로세스에서 얻어진 부직포는, 기계 방향과 폭 방향에서의 섬유의 배열의 방법이 상이하고, 물성의 등방성이 부족하다는 문제점이 있었다. 특허 문헌 1에는, 잠재권축성 복합 섬유를 카드 프로세스로 웹화하고, 워터 니들법 등으로 섬유와 섬유를 꼬은 후에 열처리하여 스파이럴 권축을 현재화시킴으로써, 탄성 회복율이 큰 부직포를 얻을 수 있다고 보고되어 있다. 그러나, 이 부직포는, 섬유가 기계 방향으로 배열되어 있으므로, 기계 방향의 강도나 탄성 회복율은 우수하지만, 폭 방향의 강도나 탄성 회복율은 현저하게 낮은 것이었다.

특히, 액체 흡수체 부직포에서는, 섬유 밀도가 알맞을 정도로 높은 것이 중요해진다. 일반적으로, 고밀도의 부직포를 얻으려면, 저밀도인 부직포를 고온의 캘린더 롤로 압밀(壓密) 처리하거나, 권축을 부여하고 있지 않은 스트레이트 섬유를 초지법(抄紙法)으로 부직포화하여 얻어진다. 그러나, 이들 부직포의 경우에는 섬유 사이가 과도하게 밀착되어 열융착되어 있고, 부직포가 경화되고, 또한 섬유 사이의 구멍 직경이 충분하지 않아서, 액체의 흡배출에는 부적당한 경우가 많았다.

한편, 전술한 잠재권축성 복합 섬유로 이루어지는 웹을 열처리하여 스파이럴 권축을 현재화시켜, 웹을 수축시켜 얻어진 부직포는, 액체의 흡배출에 적합한, 약간 높은 섬유 밀도를 가지고 있고, 또한, 스파이럴 권축이 형성하는 공극(空隙)의 구멍 직경이 양호한 액체 흡배출 특성을 가져오므로, 바람직하게 사용된다. 다만, 카드 프로세스에서는 당연히 단위면적당 중량에 한계가 있으며, 예를 들면, 500g/m² 이상의 고단위면적당 중량의 액체 흡수체 부직포를, 높은 생산성으로 안정적으로 얻을 수 없었다. 또한, 카드 프로세스에서 얻어진 웹에서는, 섬유의 자유도에 많은 편차가 있으므로, 자유도가 높은 부분은 보다 수축하여 고밀도로 되고, 반대로 자유도가 낮은 부분은 그다지 수축하지 않기 때문에 저밀도로 되는 바와 같이, 웹이 치우쳐서 수축하여 불균일한 질의 부직포가 되기 쉬웠다. 이 문제를 해결하기 위해서는, 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 웹을 열처리하여 섬유에 스파이럴 권축을 발현시키기 전에, 워터 니들법 등의 방법으로 섬유 교락(交絡)을 형성할 필요성이 있으며, 이에 따라, 조업성과 생산성이 현저하게 낮아진다.

전술한 물성의 이방성이나, 단위면적당 중량이 높은 것에 대응하는 문제를 개선하기 위해서는, 기계 방향과 폭 방향에서의 섬유 배열의 차이가 작으면서, 또한 고단위면적당 중량 부직포를 용이하게 얻을 수 있는, 에어레이드 프로세스가 효과적이다. 그러나, 일반적으로 잠재권축성 복합 섬유는, 에어레이드에서의 가공성이나 생산성이 극히 낮다는 문제점이 있다. 이는, 잠재권축성 복합 섬유는, 그 단면(斷面) 형상에 유래하여, 많은 입체적인 권축, 또는 평면적이라도 만곡된 권축 형상을 가지고 있으므로, 부피가 크고, 섬유가 개섬(開纖)되기 쉽고, 개섬된 섬유가 얽히기 쉬운 것에 기인한다.

특허 문헌 2 및 특허 문헌 3에는, 열처리 전의 상태에서는 지그재그 또는 옴형(Ω형)의 2차원 권축인 잠재권축성 섬유를, 에어레이드 프로세스에 적용하고, 웹화 후에 입체권축을 발현시킴으로써 부피가 큰 부직포를 얻을 수 있다고 보고되어 있다. 이들 섬유의 권축은, 에어레이드 가공성을 개선하기 위하여, 섬유의 권축을 지그재그 또는 옴형의 2차원 권축으로 하고 있다. 그러나, 이들 섬유는 열처리에 의해 입체권축을 발현하지만, 그 발현력은 약하며, 웹 자체를 높은 수축율로 수축시키기까지에는 이르지 않았다. 따라서, 부직포의 섬유 밀도는 작고, 3차원 등방성이 충분하지 않으며, 충분한 신축성이나 쿠션성, 액체 흡수 특성을 나타내지 않았다. 또한, 섬유를 구성하는 성분으로서 폴리에스테르계 수지가 사용되고 있고, 액체 흡수체 부직포로서 사용할 때는, 알칼리성 액체에는 부적합한 등, 내약품성에 뒤떨어진다는 문제점이 있었다.

일본 특허출원 공개번호 평 2-127553호 공보 일본 특허출원 공개번호 2003-166127호 공보 일본 특허출원 공개번호 2003-171860호 공보

종래 기술에 있어서, 잠재권축성 복합 섬유를 사용하여, 신축성이나 쿠션성, 액체 흡수가 우수한 부직포를 얻고자 하는 시도와, 그리고 잠재권축성 섬유를 에어레이드 프로세스에 적용하고자 하는 시도와, 에어레이드 프로세스에서 기계 방향과 폭 방향의 물성 차이가 작고, 높은 단위면적당 중량의 부직포를 얻고자 하는 시도가, 각각 행해졌지만, 에어레이드에서의 가공성 및 생산성과 웹의 수축에 의한 섬유의 고밀도화를, 동시에 달성하기까지에는 미치지 못하여, 더욱 개선이 요구되어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은, 열처리 전에는 평면 지그재그 권축 형상이며, 에어레이드에서의 가공성 및 생산성이 높고, 균일한 웹을 얻을 수 있고, 웹을 열처리하면 섬유가 스파이럴 권축을 발현하여, 웹을 고도로 수축시킬 수 있고, 따라서, 섬유가 고밀도로 집적된 부직포를 얻을 수 있는, 고밀도 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 또한, 상기 복합 섬유를 사용한 고밀도 에어레이드 부직포를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 연구를 거듭한 결과, 저융점의 올레핀계 열가소성 수지와, 그보다 고융점의 올레핀계 열가소성 수지를, 섬유 단면에 있어서, 각각의 성분의 중심(重心)이 서로 상이하도록 복합하여 이루어지는 복합 섬유에 의해, 에어레이드에서의 가공성 및 생산성이 우수하고, 균일한 에어레이드 웹을 얻을 수 있고, 또한 웹을 열처리했을 때의 스파이럴 권축의 발현성이 우수하므로, 웹을 고수축율로 수축시켜, 섬유가 고밀도로 집적된 고밀도 부직포를 얻을 수 있는 것을 발견하였다. 특히, 고융점의 올레핀계 열가소성 수지로서 분자량 분포(수평균 분자량/중량 평균 분자량)가 3.5 이상의 호모 폴리프로필렌을 사용함으로써, 한층 우수한 효과가 달성되는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 이들 지견에 따라 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명은, 이하의 구성을 가진다.

(1) 올레핀계 열가소성 수지로 이루어지는 제1 성분과, 제1 성분보다 고융점의 올레핀계 열가소성 수지로 이루어지는 제2 성분을 복합한 열융착성 복합 섬유로서, 섬유 단면에 있어서, 복합 성분의 중심이 서로 상이한 복합 형태이며, 단사섬도(單絲纖度)가 1∼10dtex, 섬유 길이가 3∼20mm이며, 권축 형상 지수[단섬유(短纖維) 실제 길이/단섬유 말단간 거리]가 1.05∼1.60의 범위인 평면 지그재그 권축을 가지고, 에어레이드법으로 얻어진 웹을 145℃로 열처리했을 때의 웹 수축율이 40% 이상인, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.

(2) 섬유 단면에 있어서, 복합 형태가 반달형인 제1 성분과 반달형인 제2 성분이 결합된 병렬형인, 상기 (1)에 기재된 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.

(3) 제1 성분이 폴리프로필렌계 공중합체이며, 제2 성분이 호모 폴리프로필렌인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.

(4) 제2 성분의 호모 폴리프로필렌의 분자량 분포(중량 평균 분자량/수평균 분자량)가 3.5 이상인 상기 (3)에 기재된 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.

(5) 단섬유 벌키성(bulkiness)이 250cm³/2g 이하인 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.

(6) 에어레이드기로 포밍(forming)했을 때의 배출 효율이 80% 이상이며, 포밍하여 얻어진 웹 중의 결점수가 3개/m² 이하인, 상기 (1)∼(5) 중 어느 하나에 기재된 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.

(7) 올레핀계 열가소성 수지로 이루어지는 제1 성분과, 제1 성분보다 고융점의 올레핀계 열가소성 수지로 이루어지는 제2 성분을 복합한 열융착성 복합 섬유로서, 섬유 단면에 있어서, 복합 성분의 중심이 서로 상이한 복합 형태이며, 단사섬도가 1∼10dtex, 섬유 길이가 3∼20mm이며, 권축 형상 지수(단섬유 실제 길이/단섬유 말단간 거리)가 1.05∼1.60의 범위인 평면 지그재그 권축을 가지고, 그 권축수가 6∼14산(山)/2.54cm인 열융착성 복합 섬유를, 에어레이드 프로세스에 의해 웹화하여, 얻어진 웹을 열처리하는 것을 포함하는, 부직포의 제조 방법.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는, 그 섬유 단면의 복합 형상이, 각각의 성분의 중심이 서로 상이한 형상임에도 불구하고, 열처리 전의 단계에서는, 권축 형상 지수가 1.05∼1.60의 범위인, 완전한 평면 지그재그 권축의 상태이며, 또한 권축수는 14산/2.54cm 이하이므로, 섬유의 벌키성이 작다. 따라서, 본 발명의 복합 섬유는, 에어레이드 프로세스에서 가공할 때의, 섬유의 개섬성이나 분산성, 드럼 스크린이나 스크린 메쉬로부터의 배출성이 우수하여, 높은 생산성으로 양질의 섬유 웹을 얻을 수 있다.

이와 같이 하여 얻어진 웹을 열처리하면, 상기 섬유는 그 단면 형상과 각 성분의 열수축율 차이에 기인하여, 스파이럴 권축을 발현하고, 외관 상 섬유 길이가 현저하게 작아진다. 이 스파이럴 권축 발현에 의해, 웹은 고도로 수축하여 섬유가 고밀도로 집적되고, 스파이럴 권축에 의해 섬유와 섬유가 적절하게 꼬여지므로, 신축성이나 쿠션성, 액체 흡배출 특성이 우수한 고밀도 에어레이드 부직포를 얻을 수 있다.

이 고밀도 에어레이드 부직포는, 에어레이드 프로세스로 얻어지고 있으므로, 예를 들면, 500g/m²이상과 같은 고단위면적당 중량 부직포도 용이하게 얻을 수 있으며, 또한, 기계 방향과 폭 방향에서의 섬유 배열의 차이가 극히 작고, 양 방향에서의 부직포 물성의 차이가 적다는 특징을 가진다. 또한, 고단위면적당 중량으로 집적시킨 에어레이드 웹에서는, 소정의 각도로 수직 방향으로 배열된 섬유가 많이 존재하지만, 이들 수직 방향으로 배열된 섬유는, 열처리에 의해 웹이 수축할 때 수평 방향의 수축력이 서로 부딪치는 작용에 의해, 스스로 스파이럴 권축을 발현하여 수축하면서, 수직 방향으로 들어올려진다. 이와 같이 하여, 효과적으로 벌키화가 달성되고, 또한 부직포의 두께 방향에 대한 신축성이나 쿠션성이 양호해져서, 부직포의 기계 방향, 폭 방향 및 두께 방향, 즉 3차원 방향에 대하여 물성 차이가 작은 고밀도 에어레이드 부직포를 얻을 수 있다. 이로써, 상기 에어레이드 부직포를, 예를 들면, 액체 흡수체로서 사용한 경우에는, 3차원 방향에 대하여 액체의 흡배출 특성의 차이가 작다는 특징을 추출할 수 있고, 또한, 쿠션재로서 사용한 경우에는, 어느 방향에 대해서도 높은 압축 회복 특성을 가진다는 특징을 추출할 수 있다.

이하, 본 발명을 발명의 실시형태에 기초하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는, 올레핀계 열가소성 수지로 이루어지는 제1 성분과, 제1 성분보다 고융점의 올레핀계 열가소성 수지로 이루어지는 제2 성분으로 구성된다.

제1 성분의 올레핀계 수지는 특별히 한정되지 않고, 폴리프로필렌, 프로필렌과 α-올레핀(에틸렌, 부텐-1, 옥텐, 4-메틸펜텐 등)의 공중합체인 폴리프로필렌계 공중합체, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌 등의 에틸렌계 중합체, 폴리메틸펜텐 등을 예시할 수 있다.

또한, 제2 성분의 올레핀계 중합체도 특별히 한정되지 않고, 전술한 제1 성분의 올레핀계 수지로서 예시한 수지를, 동일하게 사용할 수 있지만, 제1 성분의 올레핀계 수지보다 고융점일 필요가 있다. 따라서, 제1 성분/제2 성분의 조합으로서는, 예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 중밀도 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 저밀도 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 폴리프로필렌계 공중합체/폴리프로필렌, 저밀도 폴리에틸렌/폴리프로필렌계 중합체, 폴리프로필렌계 공중합체/폴리프로필렌계 공중합체, 폴리프로필렌계 중합체/포리메틸펜텐 등을 예시할 수 있다. 상기 예시한 수지 중, 「폴리프로필렌계 중합체」는, 폴리프로필렌일 수도 있고, 폴리프로필렌계 공중합체일 수도 있다.

그리고, 제1 성분 및 제2 성분으로서 각각, 올레핀계 열가소성 수지를 1종 단독으로 사용해도 되고, 또한, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 아무런 문제가 없다. 또한, 필요에 따라 각종 성능을 발휘하게 하기 위한 첨가제, 예를 들면, 산화 방지제나 광 안정제, 자외선 흡수제, 중화제, 조핵제, 활제(滑劑), 항균제, 방취제(防臭劑), 난연제, 대전 방지제, 안료, 가소제 등을 적절하게 첨가해도 된다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는, 에어레이드 프로세스에서 포밍되어 웹이 된다. 이 웹을 145℃의 순환 오븐중에서 5분간 열처리하면, 상기 복합 섬유는 스파이럴 권축을 발현하여 외관 상 섬유 길이가 작아지고, 웹은 현저하게 수축한다. 이 때의 웹의 수축율은 40% 이상이며, 더욱 바람직하게는 50% 이상이다. 웹 수축율이 40% 이상이면, 웹은 고도로 수축하므로, 섬유를 고밀도로 집적시킬 수 있고, 또한 웹의 수축에 의해, 단위면적당 질량인 단위면적당 중량이 커지고, 높은 단위면적당 중량의 고밀도 에어레이드 부직포를 용이하게 얻을 수 있다. 웹 수축율이 50% 이상이면, 전술한 효과가 보다 높은 레벨로 얻어지므로 바람직하다. 본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유의 웹 수축율이, 구하는 에어레이드 부직포를 얻기에는 너무 큰 경우에는, 웹의 열처리 온도를 낮추거나, 열처리 시간을 짧게 하여, 대처할 수 있다. 즉, 웹 수축율이 큰 편이, 에어레이드 웹의 열처리 조건의 폭이 커지므로, 145℃의 순환 오븐중에서 5분간 열처리했을 때의 웹 수축율의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 높을수록 바람직하다.

여기서, 에어레이드 웹의 수축율은, 구체적으로는, 기계 방향×폭 방향=25cm×25cm 크기의 에어레이드 웹을 샘플로 하여, 145℃의 순환 오븐중에서 5분간 열처리하고, 웹의 기계 방향과 폭 방향 각각의 수축율을 측정하고, 이들을 평균하여 구할 수 있다.

에어레이드 웹의 상기 수축율을 40% 이상으로 하기 위해서는, 본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유의 제1 성분의 융점은, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 80℃∼150℃의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 120℃∼145℃의 범위이다. 일반적으로, 융점이 낮은 올레핀계 열가소성 수지는, 표면 마찰이 높은 경향이 있으므로, 이와 같은 수지가 섬유 표면에 존재하면 섬유 마찰이 높아지고, 섬유제조 시의 조업성을 저하시키거나 에어레이드 가공성을 저하시키지만, 제1 성분의 융점이 80℃ 이상이면, 허용 가능한 섬유 생산성과 에어레이드 가공성을 얻을 수 있고, 융점이 120℃ 이상이면, 충분한 섬유 생산성과 에어레이드 가공성을 얻을 수 있다. 또한, 제1 성분의 융점이 높은 경우에는, 열처리했을 때의 수축 특성이 낮아지거나, 수축시키기 위해 고온으로 열처리할 필요가 있지만, 제1 성분의 융점이 150℃ 이하이면, 만족할 수 있는 수축 특성을 얻을 수 있고, 융점이 145℃ 이하이면, 충분한 수축 특성을 얻을 수 있다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유의 제2 성분의 융점은, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 제1 성분의 올레핀계 수지의 융점보다 높고, 140∼200℃의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 155∼170℃의 범위이다. 제2 성분의 융점이 낮은 경우에는, 열처리했을 때 처져서, 경질의 부직포가 되기 쉽지만, 제2 성분의 융점이 140℃ 이상이면, 만족할 수 있는 레벨로 열처짐성(heat sag)을 억제할 수 있고, 융점이 155℃ 이상이면, 충분한 레벨의 부피를 유지할 수 있다. 또한, 제2 성분의 융점이 높은 경우에는, 열처리했을 때의 수축 특성이 낮아지거나 수축시키기 위해 고온으로 열처리할 필요가 있지만, 제2 성분의 융점이 200℃ 이하이면, 만족할 수 있는 수축 특성을 얻을 수 있고, 융점이 170℃ 이하이면, 충분한 수축 특성을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유의, 제1 성분과 제2 성분의 융점 차이는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 10℃ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20℃ 이상이다. 융점 차이가 10℃ 이상이면, 열처리에 의한 양자의 수축율의 차이를 이용하여 스파이럴 권축을 발현시킬 수 있어, 웹을 고도로 수축시킬 수 있다. 20℃ 이상이면, 스파이럴 권축의 피치가 더욱 작아져, 권축의 발현력을 더욱 크게 할 수 있고, 이로써, 웹을 고도로 수축시킬 수 있게 된다.

에어레이드 웹의 상기 수축율을 40% 이상으로 하기 위해서는, 본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유를 구성하는 올레핀계 중합체의 편성은, 전술한 것 중에서도, 특히 폴리프로필렌계 공중합체/폴리프로필렌(호모 폴리프로필렌)의 편성이 바람직하다. 이 조합의 경우에는, 피치가 작은 스파이럴 권축을 발현하여 외관 상 섬유 길이가 더욱 작아지고, 또한, 스파이럴 권축의 발현력이 강하다. 따라서, 웹을 열처리했을 때, 강한 스파이럴 권축 발현력에 의해, 주위의 섬유를 감아넣도록 변형하여, 웹을 고도로 수축시킨다.

또한, 전술한 바와 같이, 양 성분의 융점 차이를 크게 하는 편이 고도로 웹을 수축시킬 수 있지만, 제1 성분인 폴리올레핀 계 공중합체는, 저융점일수록 수지 표면의 마찰이 높고, 또한 수지끼리가 교착(膠着)되기 쉬워, 섬유화가 곤란한 경향이 있다. 따라서, 제1 성분이 폴리프로필렌계 공중합체이며, 제2 성분이 폴리프로필렌인 복합 섬유의 양 성분의 융점 차이는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 10∼40℃인 것이 바람직하고, 20∼30℃인 것이 더욱 바람직하다. 양 성분의 융점 차이가 10℃ 이상이면, 스파이럴 권축발현에 의해 웹을 고도로 수축시킬 수 있으므로 바람직하다. 또한, 양자의 융점 차이가 40℃ 이하이면, 제1 성분의 마찰이 과도하게 커지거나, 섬유 사이에서 쉽게 교착되거나 하지 않고, 섬유화 시의 조업성, 생산성을 저하시키지 않게 되므로 바람직하다. 양자의 융점 차이가 20∼30℃인 경우에는, 웹을 수축시키는 특성과, 섬유화 시의 조업성이나 생산성의 밸런스가 우수하므로 더욱 바람직하다. 그리고, 이와 같은 융점 차이의 범위로 하기 위해서는, 적절한 공중합 조성의 폴리프로필렌계 공중합체를 선택하면 된다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 이루어지는, 에어레이드 웹의 상기 수축율을 40% 이상으로 하기 위해서는, 상기 복합 섬유의 섬유 단면에 있어서, 제1 성분의 중심(重心)과 제2 성분의 중심이 서로 상이한 복합 형태인 것이 중요하다. 각 성분의 중심이 서로 상이한 복합 형태인 경우, 상기 복합 섬유를 열처리하면, 양 성분의 수축 거동(擧動)의 차이에 기인하여, 큰 수축율을 나타내는 성분을 내측에, 작은 수축율을 나타내는 성분을 외측으로 하여, 입체적인 스파이럴 권축을 발현한다. 그리고, 이 스파이럴 권축발현에 의해, 주위의 섬유가 말려들게 되어, 섬유의 외관 상 길이는 현저하게 작아져, 웹 자체도 수축한다. 이와 같은 복합 형태로서는 병렬형이나 편심(偏心) 시스코어형(sheath-core type), 분할형 등을 예시할 수 있고, 각각 일반적인 병렬형 노즐, 편심 시스코어형 노즐, 분할형 노즐을 사용함으로써 얻을 수 있다.

그 중에서도 병렬형이, 특히 반달형의 제1 성분과 반달형의 제2 성분이 결합된 병렬형이, 스파이럴 권축의 발현성이 우수하므로 바람직하다. 이 반달형의 제1 성분과 반달형의 제2 성분이 결합된 병렬형 단면은, 일반적인 병렬형 노즐을 사용하고, 또한 노즐로부터 토출될 때의, 양 성분의 멜트플로우레이트(MFR)의 차이를 작게 함으로써 얻어진다.

노즐로부터 토출되는 제1 성분의 MFR은, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 MFR이 5∼100g/10min의 범위, 더욱 바람직하게는 10∼50g/10min의 범위이다. 또한, 노즐로부터 토출되는 제2 성분의 MFR은, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 MFR이 5∼100g/10min의 범위, 더욱 바람직하게는 10∼50g/10min의 범위이다. 제1 성분 및 제2 성분의 MFR이 5g/10min 이상이면, 방사 장력이 지나치게 커지지 않아서, 단실(斷絲)의 횟수를 적게 할 수 있다. 제1 성분 및 제2 성분의 MFR이 100g/10min 이하이면, 방사 장력이 너무 작아서 방사선이 불안정하게 되지 않아서, 조업성이 향상된다. MFR이 10g/10min ∼ 50g/10min의 범위이면, 특히 단실 횟수가 작고, 양호한 조업성을 얻을 수 있으므로 매우 바람직하다.

그리고, 제1 성분과 제2 성분의 MFR의 차이를 작게 하는 것이, 열처리에 의한 스파이럴 권축발현성이 높은 섬유 단면 복합 형태로 하기 위해서는 바람직하다. 이 제1 성분과 제2 성분의 MFR의 차이는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 10g/10min 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5g/10min 이하이다. 양 성분의 MFR의 차이가 10g/10min 이하이면, 섬유 단면은 반달형의 2성분이 결합된 형상에 가까워지고, 5g/10min 이하이면, 거의 완전히 반달형의 2성분이 결합된 형상으로 된다. 이 반달형의 2성분이 결합된 형상이 된 경우에는, 양 성분의 수축율의 차이에 의한 스파이럴 권축의 발현이 가장 현저하게 되어, 상기 복합 섬유로 구성되는 에어레이드 웹은, 고도로 수축한다.

섬유 단면에 있어서의 복합 형태가 전술한 것 중 어느 하나이면, 섬유 단면 형상은 특별히 한정되지 않고, 원 및 타원의 환형, 3각 및 4각 등의 각형(角形), 건반형(key-shaped) 및 8엽형(octalobal) 등의 이형(異型), 또는 중공형 등의 어느 것이나 사용할 수 있다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유의, 제1 성분과 제2 성분의 복합비는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 제1 성분/제2 성분 = 75/25∼35/65(질량%)의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 65/35∼45/55(질량%)의 범위이다. 저융점 성분의 비율이 높은 것이, 열처리했을 때의 스파이럴 권축발현성이 우수한 경향이 있으므로, 이러한 관점으로는 제1 성분의 비율이 높은 것이 바람직하다. 한편, 고융점 성분의 비율이 높은 것이, 열처리에 의한 섬유의 열처짐성이 작아지는 경향이 있으므로, 이러한 관점에서 제2 성분의 비율은 높은 것이 바람직하다. 제1 성분/제2 성분 = 75/25∼35/65(질량%)의 범위인 경우에는, 열처리에 의한 스파이럴 권축발현성과 내(耐)열처짐성 특성을 양호한 밸런스로 양립시킬 수 있고, 65/35∼45/55(질량%)의 범위인 경우에는, 더욱 높은 레벨로 양립시킬 수 있다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는 권축을 가진다. 여기서, 상기 권축은, 에어레이드에서의 양호한 가공성과 높은 생산성을 가져오므로, 권축 형상 지수(단섬유 실제 길이/단섬유 말단간 거리)가 1.05∼1.60의 범위인 평면 지그재그 권축의 형태이다. 권축 형상 지수의 보다 바람직한 범위는 1.10∼1.50의 범위이다.

여기서 권축 형상 지수는, 단섬유의 상을 디지털 현미경에 입력하여, 상기 단섬유의 실제 길이와 단섬유의 양 말단간의 거리를 측정함으로써, 구할 수 있다. 또한, 이와 함께 권축 형상을 육안으로 관찰할 수 있지만, 그 권축 형상은, 산곡부(山谷部)가 만곡된 옴형의 권축 형상이나, 스파이럴형의 입체권축이 아니라, 산곡부가 예각인 평면 지그재그 권축의 형상이 바람직하다.

본 발명의 복합 섬유와 같이, 섬유 단면에 있어서의 각 성분의 중심이 서로 상이한 복합 형태인 경우, 연신(延伸) 후의 양 성분의 신장(伸張) 회복율 차이나, 크림프(crimp) 부여 시, 혹은 섬유 열처리, 건조 공정에서의 가열에 의해, 권축 형상에 미묘한 변화를 생기게 하고, 스파이럴과 같은 입체적인 권축 형상이나, 평면적이라도 옴형과 같은 만곡된 권축 형상으로 되어, 권축 형상 지수가 커서, 둥근 형상으로 되기 쉬운 경향이 있다. 그리고, 섬유가 입체적인 권축 형상이나 만곡된 권축 형상을 가지는 경우에는, 개섬된 섬유끼리가 서로 얽히기 쉽고, 이것이 보풀이 뭉쳐진 형상에 결점이 생기게 하여, 가공성을 저하시킨다. 또한, 개섬된 섬유는 권축 형상에 유래하여 부피가 크므로, 에어레이드의 스크린 메쉬로부터의 섬유 배출성이 낮아서, 생산성을 저하시킨다.

권축 형상 지수가 1.60 이하인 경우에는, 전술한 바와 같은 문제는 쉽게 생기지 않고, 만족할 수 있는 에어레이드 가공성을 얻을 수 있고, 권축 형상 지수가 1.50 이하인 경우에는, 충분한 에어레이드 가공성을 얻을 수 있다. 한편, 권축 형상 지수가 지나치게 작은 경우에는, 단섬유는 대략 직선형이며, 이와 같은 형상의 섬유는, 에어레이드 프로세스의 개섬 공정에 있어서 불완전하게 개섬되어 섬유 다발 형상인 상태로 배출되기 쉬워, 많은 결점이 생겨 가공성을 저하시킨다. 권축 형상 지수가 1.05 이상이면, 에어레이드 프로세스에서 만족할 수 있는 레벨까지 개섬할 수 있고, 권축 형상 지수가 1.10 이상이면, 충분한 레벨까지 개섬할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는, 권축 형상 지수가 1.05∼1.60의 범위, 더욱 바람직하게는 1.10∼1.50의 범위인, 평면 지그재그의 권축 형상으로서 섬유의 개섬성을 높여 섬유끼리의 얽힘을 억제하고, 개섬된 섬유의 벌키성을 낮출 필요가 있다.

본 발명의, 섬유 단면에 있어서의 각 성분의 중심이 서로 상이한 복합 형태의 복합 섬유에, 입체적인 권축이나 만곡된 권축을 발현시키지 않고, 권축 형상 지수가 1.05∼1.60의 범위인 평면 지그재그 권축만을 부여하는 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니다. 이 때문에, 예를 들면, 제2 성분으로 분자량 분포가 비교적 넓은 폴리프로필렌(호모 폴리프로필렌)을 사용하는 것이 효과적이며, 중량 평균 분자량/수평균 분자량의 수치가 3.5 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4.5 이상이다.

일반적으로 폴리프로필렌의 분자량 분포는, GPC법(Gel Permeation Chromatography)으로 측정된다. 겔상의 입자를 충전한 컬럼에 고분자의 묽은 용액을 흘려서, 분자 크기의 차이에 의한 유출 시간의 차이를 판독함으로써, 분자량 분포도를 얻을 수 있다. 이 분자량 분포도로부터 중량 평균 분자량이나 수평균 분자량, 점도 평균 분자량 등의 수치를 얻을 수 있지만, 중량 평균 분자량을 수평균 분자량으로 나눗셈한 수치는 분산비로 불리우며, 분자량 분포의 척도로서 널리 사용되고 있다. 중량 평균 분자량/수평균 분자량이 1에 근접하면, 분자량 분포가 좁은 것을 나타낸다.

일반적으로, 섬유용 폴리프로필렌은, 다른 용도, 예를 들면, 필름용 등에 비해 고MFR인 경우가 많다. 고MFR의 폴리프로필렌을 얻는 방법으로서는, 비교적 분자량이 작은 폴리프로필렌을 중합에 의해 제조하는 방법과, 분자량이 큰 폴리프로필렌을 중합에 의해 제조하고, 이것을 과산화물 변성하여, MFR를 높이는 방법, 즉 고MFR화하는 방법이 있다. 이 과산화물 변성에 의해 고MFR의 폴리프로필렌을 얻는 방법을 채용한 경우, 고분자 사슬의 절단에 의한 고MFR화는, 분자 사슬의 길이에 비례한 확률로 발생하며, 얻어진 고MFR의 폴리프로필렌은, 분자량 분포가 좁아지는 특징이 있으므로, 이에 따라, 방사성 향상 효과나 연신성 향상 효과가 얻어지므로,과산화물 변성 폴리프로필렌은, 섬유용으로서 널리 사용되고 있다.

고융점 성분인 제2 성분으로서, 예를 들면, 과산화물 변성에 의해 얻어진, 중량 평균 분자량/수평균 분자량의 수치가 3.0인 폴리프로필렌을 사용한 경우, 상기 복합 섬유를 연신한 후에, 압입식 크림퍼(crimper)에 도입하여 평면 지그재그 권축을 부여하고자 해도, 크림퍼를 통과한 섬유의 권축은, 평면적이지만 옴형으로 만곡된 형상으로 되는 경향이 있다. 그리고, 이 복합 섬유의 옴형 권축은, 시간 경과에 따라 점차 만곡부가 둥글어져, 권축 형상 지수가 커지는 경향이 있다. 또한, 복합 섬유를 열풍 드라이어를 통해 건조한 경우에도, 마찬가지의 현상을 관찰할 수 있다. 이 건조 후의 섬유를 5mm로 커팅하여 에어레이드 가공을 시도했지만, 섬유끼리의 얽힘이 생기기 쉽고, 얻어진 웹에는 보풀이 뭉쳐진 형상의 결점을 많이 관찰할 수 있으며, 허용할 수 있는 레벨이지만, 충분한 레벨의 균일성은 얻을 수 없었다. 또한, 스크린 메쉬로부터의 배출성도 충분한 레벨이 되지않으며, 허용할 수 있는 생산성이지만, 충분한 레벨에는 이르지 않았다.

이에 비해, 중량 평균 분자량/수평균 분자량의 수치가 3.5 이상인 폴리프로필렌을 사용하면, 명확한 이유는 잘 알 수 없지만, 크림퍼를 통과한 섬유는 전술한 바와 같은 옴형의 만곡된 권축을 발현하지 않고, 평면 지그재그 권축만을 가지고 있었다. 또한, 이 평면 지그재그 권축을 가지는 복합 섬유를 경시(經時) 관찰했지만, 권축 형상은 평면 지그재그 권축을 유지하고, 또한 이 복합 섬유를 열풍 드라이어를 통해 건조해도, 평면 지그재그 권축을 유지하고 있었다. 이 건조 후의 섬유를 5mm로 커팅하여 에어레이드 가공을 시도한 바에 의하면, 전술한 옴형의 만곡된 권축을 가지는 복합 섬유에 비해, 권축 형상 지수는 작아지고, 에어레이드의 가공성과 생산성이 명백하게 우수하고, 양호한 질의 웹을 높은 생산성으로 얻을 수 있다.

제2 성분인 폴리프로필렌의 분자량 분포가 넓어질수록, 시간 경과나 건조에 의해, 평면 지그재그 권축이 둥글게 만곡되는 현상을 억제할 수 있고, 중량 평균 분자량/수평균 분자량이 3.5 이상이면 만족할 수 있는 억제 효과가 얻어지고, 4.5 이상이면 충분한 억제 효과가 얻어졌다.

한편, 폴리프로필렌의 중량 평균 분자량/수평균 분자량의 수치의 상한은, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 너무 지나치게 크면 방사성이 저하되는 경향이 있으므로, 이러한 관점에서 10.0 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 6.0 이하이다. 폴리프로필렌의 중량 평균 분자량/수평균 분자량의 수치가 10.0 이하인 범위에서, 또한 전술한 수치 범위 이상이면, 만족할 수 있는 방사성과 전술한 효과를 양립시킬 수 있으므로 바람직하고, 6.0 이하이면 충분한 방사성과 전술한 효과를 양립시킬 수 있으므로, 더욱 바람직하다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 에어레이드에서의 가공성과 생산성을 높이기 위하여, 평면 지그재그 권축의 권축수를 6∼14산/2.54cm로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8∼12산/2.54cm이다. 권축수가 많아지면, 권축 형상이 평면 지그재그라도, 권축 형상 지수(단섬유 실제 길이/단섬유 말단간 거리)의 수치는 커지는 경향이 있지만, 권축수가 6∼14산/2.54cm, 더욱 바람직하게는 8∼12산/2.54cm의 범위이면, 권축 형상 지수를 용이하게 전술한 수치 범위로 할 수 있다. 권축수가 14산/2.54cm 이하이면, 섬유끼리 과도하게 얽혀서 보풀이 뭉쳐진 형상에 문제점이 생기지 않고, 또한 과도하게 부피가 커져 스크린 메쉬로부터의 배출을 방해하는 경우도 없어져, 양질의 섬유 웹이 높은 생산성으로 얻어진다. 권축수가 너무 작은 경우에는, 섬유끼리 충분히 개섬되지 않아서 섬유 다발 형상에 결점이 쉽게 생기지만, 권축수가 6산/2.54cm 이상이면, 섬유의 개섬성은 양호해져, 양질의 섬유 웹을 얻을 수 있다. 권축수가 8∼12산/2.54cm의 범위이면, 섬유 다발 형상이나 보풀의 뭉친 형상에 결점이 없는, 양호하며 균일한 질의 섬유 웹을, 높은 생산성으로 얻을 수 있으므로, 더욱 바람직하다.

그리고, 본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는, 후술하는 바와 같이 3∼20mm의 섬유 길이로 절단되지만, 절단된 후에는 권축수를 측정하기가 곤란하기 때문에, 권축 섬유를 절단하기 전의 연속 섬유의 단계에서, 권축수를 측정하는 것이 바람직하다. 2.54cm 이하의 섬유 길이로 절단된 후의 단섬유만 입수할 수 있는 경우에는, 단섬유의 섬유 길이당의 권축수를 측정하고, 이 수치를 2.54cm당으로 환산하여, 참고값으로 할 수 있다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유의 섬유 길이는 3∼20mm이지만, 바람직하게는 4∼10mm, 보다 바람직하게는 4∼6mm의 범위이다. 에어레이드의 가공성이나 생산성의 관점에서는, 섬유 길이는 짧은 것이 바람직하지만, 섬유 길이가 20mm보다 짧은 경우에는, 섬유끼리의 얽힘에 의한 보풀이 뭉쳐진 형상의 결점의 발생은 허용할 수 있는 레벨이며, 또한 만족할 수 있는 생산성을 얻을 수 있다. 섬유 길이가 10mm 이하이면, 보풀이 뭉쳐진 형상의 결점은 매우 작게 되고, 생산성도 향상된다. 섬유 길이가 6mm 이하이면, 보풀이 뭉쳐진 형상의 결점은 거의 없어져, 충분한 생산성이 된다. 한편, 웹을 고도로 수축시켜, 섬유가 고밀도로 집적된 에어레이드 부직포를 얻는다는 관점에서는, 섬유 길이가 긴 것이, 복합 섬유가 스파이럴 권축을 발현했을 때의 외관 길이의 변화량이 커지고, 또한, 스파이럴 권축발현에 의한 섬유의 형상 변화가 주위의 많은 섬유에 작용함으로써, 주위의 섬유가 감겨들도록 변형하게 되므로, 웹을 고도로 수축시키게 되어 바람직하다. 섬유 길이가 3mm 이상이면, 외관 상 길이의 변화량은 만족할 수 있는 레벨이 되어, 웹의 수축율은 만족할 수 있는 레벨, 즉 40% 이상이 되고, 섬유 길이가 4mm 이상이면 웹의 수축율은 충분한 레벨이 된다. 섬유 길이가 3∼20mm의 범위이면, 만족할 수 있는 에어레이드에서의 가공성과 생산성이 되고, 또한 웹을 열처리했을 때의 수축율이 40% 이상이 되고, 4∼10mm의 범위이면 가공성과 생산성, 웹의 수축 특성의 밸런스가 우수하며, 4∼6mm의 범위이면 더욱 양호한 밸런스가 되므로 더욱 바람직하다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유의 단사섬도는 1∼10dtex이지만, 더욱 바람직하게는 1.5∼5.0dtex의 범위이다. 단사섬도가 작은 것이 피치가 작은 스파이럴 권축을 발현하여, 외관 상 섬유 길이의 변화량이 커져서 섬유를 고밀도화할 수 있다. 한편, 단사섬도가 큰 것은, 스파이럴 권축을 발현하여 변형될 때의 섬유 형상의 변형력이 커지고, 주위의 섬유를 감아넣도록 변형되어 웹을 고도로 수축시키게 된다. 단사섬도가 1∼10dtex의 범위이면, 웹을 형성하는 섬유가 스파이럴 권축을 발현할 때 주위의 섬유를 감아넣도록 변형되어 웹이 고도로 수축하고, 또한 미세한 스파이럴 권축을 발현하므로, 고밀도의 에어레이드 부직포를 얻을 수 있다. 단사섬도가 1.5∼5.0dtex의 범위인 경우에는, 전술한 효과를 양호한 밸런스로 발휘하게 되어, 보다 고밀도로 섬유가 집적된 에어레이드 부직포를 얻을 수 있으므로 바람직하다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는, 에어레이드에서의 가공성과 생산성을 높이기 위하여, 단섬유 벌키성이 작은 것이 바람직하다. 여기서, 단섬유 벌키성이란, 에어레이드기, 예를 들면, Dan-web 방식의 에어레이드기를 통과시켜 개섬한 단섬유 2g을, 내경 65mm의 1리터 메스 실린더 중에서 다시 에어 개섬한 후에, 20g의 추를 올려서 10분간 경과했을 때의, 단섬유의 용적(cm³/2g)이다. 단섬유 벌키성의 수치는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 250cm³/2g 이하인 것이 바람직하고, 200cm³/2g 이하가 더욱 바람직하다. 그리고, 단섬유의 벌키성은 섬유 길이에 의존하고, 섬유 길이가 짧으면 작아진다. 또한, 권축은 입체적인 권축 형상이나 만곡된 권축 형상이 아니라, 권축 형상 지수가 작은, 평면 지그재그 권축인 것이, 단섬유 벌키성이 작아진다. 그리고, 권축수는 적은 것이, 단사섬도는 큰 것이, 단섬유 벌키성이 작아진다. 이들 권축 형상이나 권축수, 섬도 등을 적절하게 제어하여, 단섬유 벌키성을 250cm³/2g 이하로 한 경우에는, 만족할 수 있는 에어레이드 가공성과 생산성이 되고, 200cm³/2g 이하로 한 경우에는 충분한 에어레이드 가공성과 생산성이 된다. 그리고, 권축 형상이나 권축수, 섬도, 섬유 길이를 선택할 때는, 지금까지 설명한 바와 같이, 단섬유 벌키성 이외의 특성에도 영향을 미치므로, 이들과의 밸런스를 고려하면서 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유에는, 가공 적정(適正)이나 제품 물성을 만족시키기 위하여, 그 섬유 표면에 계면활성제를 부착시키는 것이 바람직하다. 계면활성제의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 에어레이드 가공성이나 생산성을 향상시키기 위해서는, 섬유간 마찰 및 섬유-금속간 마찰을 저감시키고, 점착성이 작은 성분으로 구성된 계면활성제를 부착시키는 것이 바람직하다. 또한, 얻어진 제품의 물성을 향상시키기 위해 계면활성제를 선택할 수도 있으며, 예를 들면, 액체 흡수체 부직포로서 사용하는 경우에는, 흡수하는 액체의 성질과 상태에 맞추어서, 친수성 성분으로 구성된 계면활성제를 선택하거나, 친유성 성분으로 구성된 계면활성제를 선택하거나, 또는 액체의 특성을 저해하지 않는 성분으로 구성된 계면활성제를 선택하는 등, 적절하게 선택할 수 있다.

계면활성제의 부착량은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 섬유 질량에 대하여 0.10∼0.60질량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.20∼0.40질량%의 범위이다. 부착량이 적은 것이, 에어레이드 가공하여 얻어지는 웹의 균일성이 높아져, 결점수가 적어지는 경향이 있지만, 부착량이 0.60질량% 이하이면, 만족할 수 있는 질의 섬유 웹을 얻을 수 있다. 또한, 부착량이 너무 적으면 에어레이드 프로세스에 있어서 정전기가 발생하는 등으로 인해 조업성을 저하시키는 경우가 있지만, 부착량이 0.10질량% 이상이면, 본 발명의 복합 섬유에 충분한 제전성(制電性)을 가지게 할 수 있다. 부착량이 0.20∼0.40질량%의 범위이면, 충분히 안정된 조업성으로, 만족할 수 있는 질의 섬유 웹을 얻을 수 있다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는, 전술한 바와 같은 복합 형태나 수지 구성, 권축 형상, 권축수, 섬도, 섬유 길이 등을 가지고 있으므로, 에어레이드 프로세스에서의 개섬성이 우수하여 개섬된 섬유끼리는 쉽게 얽히지 않고, 또한 스크린 메쉬로부터의 배출성이 우수하므로, 양질의 에어레이드 웹을 얻을 수 있다. 본 발명의 복합 섬유는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 포밍하여 얻어진 에어레이드 웹 중에 3개/m² 이하만 결점을 발생시키는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1개/m² 이하이다. 여기서, 에어레이드 웹 중의 결점으로서는, 미개섬의 섬유 다발이나 섬유끼리가 꼬여서 보풀이 뭉쳐진 형상물, 스크린 메쉬에 걸린 섬유의 집합체가 떨어지는 섬유 덩어리 등을 예시할 수 있다. 결점은 전혀 없는 것이 이상적이지만, 결점 수가 3개/m² 이하이면, 웹을 열처리하여 얻어지는 부직포의 물성, 품질이 허용할 수 있는 레벨이 되고, 1개/m² 이하이면 만족할 수 있는 레벨이 된다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는, 전술한 바와 같은 복합 형태나 수지 구성, 권축 형상, 권축수, 섬도, 섬유 길이 등을 가지고 있으므로, 에어레이드 프로세스로 높은 생산성으로 웹을 얻을 수 있다. 본 발명의 복합 섬유는, 특별히 제한되지 않지만, 에어레이드기로 포밍했을 때의 배출 효율이 80% 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 90% 이상이다. 여기서, 배출 효율은 에어레이드에서의 생산성의 지표이며, 에어레이드기로의 단섬유의 공급 질량에 대한, 실제로 배출된 단섬유의 질량의 비율이다. 배출 효율은 이하의 식으로 구해진다.

배출 효율(%) = [배출된 단섬유 질량(g)/공급한 단섬유 질량(g)]×100

에어레이드 생산성이 낮은 단섬유인 경우에는, 스크린 메쉬로부터 단섬유가 완전히 배출되지 않고, 에어레이드기 중에서 단섬유가 체류하는 상황이 된다. 이 경우, 공급한 단섬유에 대하여, 배출된 단섬유의 질량은 적어져서, 배출 효율은 저하된다. 즉, 배출 효율을 평가함으로써, 에어레이드 생산성을 간편하게 알 수 있고, 배출 효율이 높으면, 에어레이드 생산성이 높은 것을 의미한다.

배출 효율이 80% 이상이면, 만족할 수 있는 높은 생산성으로 에어레이드 웹을 얻을 수 있고, 90% 이상이면 충분한 생산성이 된다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는, 일반적인 용융 방사법으로 미연신사를 채취하고, 이것을 연신한 후에 권축을 부여하여 얻어진다. 용융 방사할 때는, 전술한 올레핀계 열가소성 수지를 사용한다. 이들 원료 수지의 MFR은 특별히 제한되는 것이 아니고, 전술한 바와 같은, 노즐로부터 토출되었을 때의 양 성분의 MFR, 즉 바람직하게는 5∼100g/10min, 더욱 바람직하게는 10∼50g/10min의 범위로 되도록, 적절하게 선택할 수 있다. 이와 같은 수치 범위가 되는 원료 수지의 MFR로서는, 바람직하게는 1∼100g/10min, 보다 바람직하게는 5∼50g/10min의 범위를 예시할 수 있다.

또한, 양 성분의 압출 온도나 노즐 온도는 특별히 제한되지 않으며, 사용하는 원료 수지의 MFR이나, 구하는 노즐로부터 토출되었을 때의 MFR를 감안하고, 또한, 방사성이나 미연신사 연신성 등을 감안하여, 적절하게 선택할 수 있지만, 일반적으로는, 압출 온도는 180∼320℃의 범위, 노즐 온도는 220∼300℃의 범위를 예시할 수 있다.

방사 속도도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 300∼1500m/min인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 600∼1000m/min이다. 방사 속도가 300m/min 이상이면, 임의의 방사 섬도의 미연신사를 얻고자할 때의 단공(單孔) 토출량을 많이 하여, 만족할 수 있는 생산성을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 또한, 방사 속도가 1500m/min 이하이면, 다음 연신 공정에서 충분히 연신할 수 있는 신장도를 유지한 미연신사를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 방사 속도가 600∼1000m/min의 범위이면, 생산성과 연신성의 밸런스가 우수한 미연신사를 얻을 수 있으므로, 특히 바람직하다.

방사 노즐로부터 토출된 섬유형의 수지를 받아낼 때, 공기나 물, 글리세린 등의 매체를 통하여 냉각시키면, 방사 공정이 안정화되므로 바람직하다. 그 중에서도, 공기를 사용하여 냉각시키는 방법이, 가장 간략한 장치로 냉각을 실시 가능하므로 매우 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유를 얻기 위한, 연신 방법에 대하여 설명한다. 연신 방법에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 공지의 어떤 연신 방법을 채용해도 되고, 금속 가열 롤이나 금속 가열판을 사용한 접촉 가열에 의한 연신, 또는 온수, 끓는 물, 가압 포화 수증기, 열풍, 원적외선, 마이크로파, 탄산 가스 레이저를 사용한 비접촉 가열에 의한 연신 등을 예시할 수 있다. 이 중에서도, 장치의 간편성이나 조업의 용이성, 생산성 등을 고려하면, 금속 가열 롤이나 온수에 의한 연신이 바람직하다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유를 얻을 때의 연신 온도는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 40∼110℃인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 60∼90℃의 범위이다. 연신 온도가 높은 것이, 웹을 열처리했을 때의 복합 섬유의 스파이럴 권축발현성이 양호해져, 웹을 고도로 수축시킬 수 있다. 다만, 연신 온도가 너무 높으면, 인접하는 섬유 사이에 있어서, 저융점 성분인 제1 성분끼리가 교착하고, 에어레이드에서의 섬유의 개섬성이 저하된다. 연신 온도가 40∼110℃의 범위이면, 양질의 섬유 웹을 고도로 수축시킬 수 있고, 60∼90℃의 범위이면 웹의 균일성과 수축 특성을 높은 레벨로 양립시킬 수 있다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유를 얻을 때의 연신 배율은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 1.5∼4.0배인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2.0∼3.0배의 범위이다. 연신 배율이 높은 것이, 웹을 열처리했을 때의 복합 섬유의 스파이럴 권축발현성이 양호하게 되어, 웹을 고도로 수축시킬 수 있고, 연신 배율이 1.5배 이상이면, 만족할 수 있는 높은 웹 수축율을 얻을 수 있다. 한편, 연신 배율이 낮은 것이, 압입식 크림퍼로 권축을 부여했을 때, 입체적인 권축 형상이나 만곡된 권축 형상이 되지 않고, 권축 형상 지수가 작은, 완전한 평면 지그재그 권축이 되는 경향이 있지만, 연신 배율이 4.0배 이하이면, 권축은 평면 지그재그의 형상을 유지하고 있고, 에어레이드에서의 가공성이나 생산성이 우수하므로 바람직하다. 연신 배율이 2.0∼3.0배의 범위인 경우에는, 웹을 수축시키는 특성과, 에어레이드에서의 가공성이나 생산성을, 양호한 밸런스로 만족시키므로 특히 바람직하다.

연신 속도도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 연신 공정에서의 생산성을 고려하면 50m/min 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100m/min 이상이다. 또한, 연신 공정은 1단 연신, 2단 이상의 다단 연신 중 어느 것이라도 된다. 다단 연신을 행하는 경우에는, 전술한 열 롤 연신이나 온수 연신 등의 연신 방법을 조합하여 행할 수도 있으며, 각 연신 단계의 연신 온도는 적절하게 선택할 수 있으며, 각 연신 단계의 연신 배율은, 합계 연신 배율이 원하는 배율로 되도록, 적절하게 조정할 수 있다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유에 권축을 부여하는 방법은, 특별히 제한되는 것이 아니고, 공지의 압입식 크림퍼를 사용하는 방법이나, 기어 식 크림퍼를 사용하는 방법 등을 예시할 수 있지만, 그 중에서도 압입식 크림퍼를 사용하는 방법이, 고속으로 권축을 부여할 수 있으므로 바람직하다. 크림퍼에 섬유를 도입할 때는, 복합 섬유를 가열하면 권축을 부여한 후에 권축의 산곡부가 만곡되어, 이른바 옴형의 권축이 되기 어렵고, 권축 형상 지수가 작은 권축 형상으로 되므로 바람직하다. 한편 복합 섬유를 지나치게 가열하면, 에어레이드 웹을 열처리했을 때의 웹의 수축율이 작게 되는 경향이 있다. 따라서, 크림퍼 도입 직전에 복합 섬유를 가온할지의 여부, 그리고, 어느 정도의 온도까지 가온할지는, 웹의 수축율과 권축 형상의 밸런스를 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.

권축을 부여한 후에는, 섬유에 부착된 수분을 제거하기 위해 건조 공정을 포함시키는 것이 바람직하다. 그 때의 건조 온도는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 50∼90℃인 것이 바람직하고, 60∼80℃의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 온도가 50℃ 이상이면 섬유를 충분히 건조할 수 있고, 60℃ 이상이면 단시간에 효율적으로 건조할 수 있다. 또한, 온도가 90℃ 이하이면 섬유는 지그재그 권축을 유지하고, 80℃ 이하이면 웹을 고도로 수축시킬 수 있다. 건조 온도가 60∼80℃의 범위의 경우에는, 건조 공정의 조업성과 웹의 수축 특성을 높은 레벨로 양립시킬 수 있으므려, 특히 바람직하다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는, 전술한 바와 같이 섬유 길이가 3∼20mm이지만, 이들을 원하는 섬유 길이로 하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법, 예를 들면, 로터리 컷 방식이나 기요틴 컷 방식 등의 어느 것도 채용할 수 있다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유는, 공기로 단섬유를 개섬, 분산, 퇴적시키는, 이른바 에어레이드 프로세스에서 웹으로 가공된다. 에어레이드 프로세스의 방식은 몇 가지가 있지만, 특별히 한정되지 않고, 공지된 어떤 방식으로도 웹으로 가공할 수 있다. 본 발명의 복합 섬유는, 권축 형상 지수가 1.05∼1.60의 범위인 평면 지그재그 권축의 상태이며, 또한 권축수는 6∼14산/2.54cm 이하이므로, 섬유의 개섬성이 우수하고, 또한 각종 에어레이드 방식에 있어서의 스크린 메쉬로부터의 섬유의 배출성이 우수하고, 또한 배출된 섬유를 컨베이어 네트 등에 적층시킬 때의 섬유의 분산성이 우수하다. 한편, 입체적인 권축이나 평면적이라도 옴형과 같은 만곡된 형상의, 권축 형상 지수가 1.60보다 큰 권축을 가지는 섬유의 경우에는, 개섬 공정에 있어서 섬유는 충분히 개섬되지 않고 섬유 다발 형상의 결점이 되기 쉽고, 스크린 메쉬로부터의 배출성이 낮기 때문에 생산성이 낮고, 또한, 섬유가 체류하므로 섬유가 얽혀 보풀이 뭉쳐진 형상의 섬유 덩어리가 되기 쉽고, 배출해도 균일한 배출은 되기 어렵기 때문에, 농담(濃淡)이 현저한 웹이 되기 쉽다. 본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유를 사용한 경우에는, 이들 문제점이 쉽게 생기지 않고, 따라서, 균일하면서 양질의 에어레이드 웹을, 높은 생산성으로 얻을 수 있다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 이루어지는 에어레이드 웹을 열처리하면, 상기 복합 섬유는 제1 성분과 제2 성분의 열수축율 차이에 기인하여 스파이럴 권축이 발현한다. 이 스파이럴 권축이 발현할 때의 섬유의 외관의 길이의 수축에 의해, 웹 자체를 고도로 수축시켜, 섬유가 고밀도로 집적된 부직포를 얻을 수 있다.

에어레이드 웹을 열처리할 때의 온도는 특별히 제한되는 것이 아니고, 사용하고 있는 복합 섬유의 수지 구성이나, 구하는 부직포의 물성에 따라 적절하게 선택할 수 있지만, 바람직한 범위로서는 120∼150℃의 범위를 예시할 수 있다. 열처리의 온도가 높은 것이, 본 발명의 복합 섬유의 스파이럴 권축발현성이 양호하게 되어, 웹을 높은 수축율로 수축시킬 수 있으며, 120℃ 이상의 온도로 열처리했을 때는 충분히 웹을 수축시킬 수 있다. 또한, 열처리의 온도가 낮은 것이, 본 발명의 복합 섬유에 스파이럴 권축을 발현시켜 웹을 수축시켰을 때, 상기 복합 섬유는 섬유 형상을 유지하고, 유연한 부직포를 얻을 수 있으며, 150℃ 이하의 온도로 열처리했을 때는, 만족할 수 있는 유연성의 부직포를 얻을 수 있다.

또한, 열처리의 방법도 특별히 제한되는 것이 아니고, 공지의 에어스루법이나 플로우팅법, 양키 드라이어법(Yankee Dryer Method) 등의 어떤 열처리 방법도 채용할 수 있지만, 열처리에 의해 웹을 고도로 수축시키기 위해서는, 가능한 한 웹이 자유로운 상태에서 열처리하는 것이 바람직하고, 이러한 관점에서 에어스루법을 채용한 경우에는, 가능한 한 순환 풍량이 작은 조건이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 플로우팅법을 채용하는 것이다.

본 발명의 복합 섬유는, 에어레이드 프로세스에서 웹화하기에 적합하다. 에어레이드 프로세스를 채용함으로써, 예를 들면, 500g/m² 이상의 높은 단위면적당 중량의 웹을, 높은 생산성으로 용이하게 얻을 수 있다. 그리고, 에어레이드 웹을 열처리하면, 상기 복합 섬유는 제1 성분과 제2 성분의 열수축율 차이에 기인하여 스파이럴 권축을 발현하고, 이 때의 섬유의 외관 길이의 수축에 의해, 웹 자체를 고도로 수축시킬 수 있다. 이와 같이 하여 고도로 수축된 웹은, 상기 복합 섬유의 저융점 성분인 제1 성분끼리가 접착되지 않거나, 또는 접착이 충분하지 않더라도, 인접하는 섬유끼리의 스파이럴 권축이 얽혀서 교락을 형성하므로, 일체화하여 부직포가 된다. 이와 같이 하여 얻어진 부직포의 섬유 밀도는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 30mg/cm³ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50mg/cm³ 이상이다. 여기서, 열처리에 의해 웹을 수축시켜 얻어진 부직포의 섬유 밀도는, 일정한 면적으로 잘라낸 부직포의 중량과 두께를 측정하여, 이하의 식으로 산출된다.

부직포의 섬유 밀도(mg/cm³) = 단위면적당 중량(g/m²)/두께(mm)

부직포의 섬유 밀도가 30mg/cm³ 이상이면, 섬유가 고도로 집적되어, 인접하는 섬유끼리가 충분히 교락을 형성하고, 또한 스파이럴 권축의 신축에 의해 양호한 반발성과 유연성, 신축성을 나타내며, 부직포의 섬유 밀도가 50mg/cm³ 이상이면, 보다 높은 레벨의 반발성이나 유연성, 신축성을 나타낸다.

일반적으로, 카드 프로세스에서 얻어진 웹 및 부직포는, 기계 방향으로 섬유가 배열하는 경향이 강하여, 기계 방향에 대한 부직포 강도는 크지만, 폭 방향의 강도는 작은, 물성의 이방성을 나타낸다. 이에 비해, 에어레이드 프로세스에서 얻어진 웹 및 부직포는, 섬유의 배열의 방법이 다양하며, 부직포의 기계 방향과 폭 방향에서, 강도나 신장도 등의 물성 차이가 작다는 특징을 가진다.

에어레이드 프로세스로 웹을 얻을 때의 라인 속도는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 저속인 것이 기계 방향과 폭 방향에서의 물성의 차이는 더욱 작아지므로, 50m/min 이하가 바람직하고, 30m/min 이하가 더욱 바람직하다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유를 에어레이드 프로세스에 의해 웹화하면, 상기 복합 섬유의 배열은 매우 다양하게 된다.

예를 들면, 500g/m² 이상과 같은, 높은 단위면적당 중량으로 적층시킨 에어레이드 웹의 경우에는, 소정의 각도로 수직 방향으로 배열된 섬유가 많이 존재한다. 수직 방향으로 배열된 이들 섬유는, 열처리에 의해 웹이 수축할 때, 수평 방향의 수축력이 서로 부딪치는 작용에 의해, 스스로 스파이럴 권축을 발현하여 수축하면서, 수직 방향으로 들어올려져서 벌키성이 향상되고, 섬유는 더욱 수직 방향으로 배열하게 된다. 이로써, 본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 이루어지는 웹을, 열처리하여 얻어진 고밀도 부직포는, 효율적으로 벌키화가 달성되고, 또한 기계 방향과 폭 방향뿐만 아니라, 높이 방향으로도 섬유가 다양하게 배열되어 있고, 3차원 방향에 대하여, 인장 강도나 신장도, 압축 회복성, 압축 경도 등의 물성 차이가 작은, 등방적인 부직포를 얻을 수 있다.

이 부직포 물성이 등방적인 것에 의해, 예를 들면, 액체 흡수체이면, 액체의 흡배출이 3차원 방향에 대하여 균일한 특징을 얻을 수 있다. 또한, 쿠션재이면, 어느 방향에 대해서도 높은 압축 회복 특성을 나타내는 특징을 얻을 수 있는 등, 카드 프로세스에서 얻어진 부직포에서는 달성할 수 없는 특성을 얻을 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 복합 섬유로 이루어지는 에어레이드 웹을 열처리하여 얻어진 고밀도 에어레이드 부직포는, 액체 흡수체로서 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명의 복합 섬유는, 올레핀계 열가소성 수지로 구성되어 있고, 각종 액체에 대하여 내약품성이 우수한 특징을 가지고 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 섬유로 구성된 부직포에서는, 강산이나 알칼리, 유기용제에 대한 내약품성이 낮고, 유성 매직의 잉크 흡수체에는 사용할 수 없는 등, 대상이 되는 액체가 제한된다. 한편, 내약품성이 우수한 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계 섬유로 구성된 부직포이면, 내약품성이 우수하므로, 다양한 액체를, 그 성질과 상태를 변화시키지 않고 흡수, 저장, 배출할 수 있다.

또한, 본 발명의 복합 섬유로 이루어지는 웹을 열처리하여, 상기 복합 섬유에 피치가 작은 스파이럴 권축을 발현시키고, 웹을 고도로 수축시켜, 섬유를 고밀도로 집적시킨 부직포는, 섬유가 형성하는 스파이럴 형상의 내측이나, 섬유와 섬유 사이 등, 모세관 현상을 발현하기에 적합한 공극을 가지고 있다. 이에 더하여, 본 발명의 복합 섬유의 수지 구성이나 복합 단면 형상, 방사나 연신의 조건 등을 적절하게 제어함으로써, 및 상기 복합 섬유로 이루어지는 웹의 열처리 조건을 적절하게 제어함으로써, 공극의 사이즈를 조정할 수도 있다. 또한, 본 발명의 복합 섬유를 열처리하여 얻어진 고밀도 에어레이드 부직포는, 섬유가 3차원으로 다양하게 배열되어 있으므로, 3차원 방향에 대한 액체의 흡배출 특성의 차이가 작은 특징을 가진다. 이는, 예를 들면, 매직의 심재(芯材)로 사용한 경우에는, 쓰는 각도에 따른 영향을 쉽게 받지 않거나, 방향제를 서방(徐放)시키는 심재로서 사용한 경우에는, 모든 각도에 대해서도 마찬가지의 휘발 특성을 나타내는 등, 우수한 특성을 가진다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유를 사용하여, 에어레이드 웹을 얻으려면, 본 발명의 복합 섬유 단체(單體)로 실시해도 되고, 다른 합성 섬유와 혼합하여 실시해도 되고, 다른 천연 섬유나 무기 섬유와 혼합해도 되고, 섬유형 이외의 입자상물과 혼합하여 실시해도 아무런 문제가 없다.

예를 들면, 흡수성과 보수성이 우수한 액체 흡수체 부직포를 얻고자 할 때는, 밸브나 고흡수성 수지 파우더 등의 흡수성과 보수성이 우수한 소재를 혼합하는 방책을 취할 수 있다. 다른 소재와 혼합하여 실시할 때의 혼합율은, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 가능한 한 본 발명의 복합 섬유의 비율이 높은 것이, 웹을 고도로 수축시켜, 고밀도의 에어레이드 부직포를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 복수의 섬유를 혼합하여 웹을 얻을 때의 본 발명의 복합 섬유의 비율로서는, 50질량% 이상, 더욱 바람직하게는 75질량% 이상을 예시할 수 있다.

웹을 얻을 때 혼합할 수 있는 소재의 예로서, 합성 섬유, 천연 섬유 및 입자상물 등을 들 수 있다. 합성 섬유로서는, 폴리프로필렌이나 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등으로 구성되는 단일 성분 섬유, 또는 융점 차이가 있는 2종류 이상의 열가소성 수지를 복합한 시스코어 복합 섬유나 편심 시스코어 복합 섬유, 병렬 복합 섬유, 분할 단면 복합 섬유 등을 예시할 수 있다. 또한, 천연 섬유로서는, 펄프나 레이온 등의 셀룰로오스계 섬유, 양모나 캐시미어 등의 수모(獸毛) 섬유 등을 예시할 수 있다. 무기 섬유로서는, 유리 섬유나 탄소 섬유 등을 예시할 수 있다. 입자상물로서는, 고흡수성 수지 파우더 등을 예시할 수 있다.

본 발명의 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유를 사용하여, 에어레이드 웹을 얻으려면, 단층의 웹으로 해도 되고, 2층 이상의 다층 웹으로 해도 아무런 문제가 없다.

에어레이드 프로세스에서는, 복수개의 포밍헤드를 사용하여, 각 포밍헤드에 공급하는 섬유의 종류나 혼합율, 양 등을 적절하게 선택함으로써, 다층 구조의 웹을 용이하게 얻을 수 있다.

예를 들면, 2개의 포밍헤드로 이루어지는 에어레이드기를 사용하고, 웹의 하층을 형성하는 제1 헤드에는, 초(sheath)/심(core) = 고밀도 폴리에틸렌/폴리프로필렌으로 이루어지는 시스코어 복합 섬유를 공급하고, 웹의 상층을 형성하는 제2 헤드에는 본 발명의 복합 섬유를 공급하여 2층 웹을 형성하고, 이것을 135℃로 열처리하면, 제2 층을 형성하는 본 발명의 복합 섬유가 현저하게 수축하는데 비해, 제1 층은 거의 수축하지 않기 때문에, 제2 층을 내측으로 하여 컬(curl)된 부직포를 얻을 수 있다.

또한, 예를 들면, 3개의 포밍헤드로 이루어지는 에어레이드기를 사용하고, 웹의 상하층을 형성하는 제1 헤드, 제3 헤드에는, 웹 수축율이 0∼10%로 되는 섬유, 예를 들면, 초/심 = 고밀도 폴리에틸렌/폴리프로필렌으로 이루어지는 시스코어 복합 섬유를 공급하고, 웹의 중층을 형성하는 제2 헤드에는, 웹 수축율이 40% 이상으로 되는, 본 발명의 복합 섬유를 공급하고, 웹의 상층/중층/하층의 단위면적당 중량비가 (30∼60)/(10∼30)/(30∼60) 질량%인 3층 웹을 형성한다. 이 3층 웹을 135℃로 열처리하면, 섬유가 스파이럴 권축을 발현하여 웹을 수축시킬 수 있는 중층의 단위면적당 중량이 작으면서, 또한 그 상하를 거의 수축시키지 않는 웹층에서 협지되어 있으므로, 중층은 웹 전체를 수축시키기까지는 이르지 않고, 멜론의 표면과 같이, 얼룽덜룽하게 수축한다. 이로써, 부직포는 내부에 큰 공극을 가지는 구조로 되어, 액체의 투과성이 뛰어난 흡수성 물품용 부직포를 얻을 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 따라서 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고, 실시예 중에 나타낸 물성값의 측정 방법 또는 정의를 이하에 나타낸다.

(1) 열가소성 수지의 멜트플로우레이트(MFR)

시험 온도 230℃, 시험 하중 21.18N으로 측정하였다. (JIS-K-7210「표 1」의 시험 조건 14)

(2) 단사섬도

연속 섬유를 사용하여, JIS-L-1015에 준거하여 측정하였다. 그리고, 3∼20mm로 절단된 단섬유만 입수하여, 측정이 곤란한 경우에는, 간편법인 B법에 준거하여 측정하였다. 그 때의 섬유 길이는, 단섬유의 상을 형VC2400-IMU 3D 디지털 파인스코프[오므론(주) 제품]을 사용하여 수신하고, 화상 해석에 의해 측정한 섬유 길이를 사용하였다.

(3) 권축수

연속 섬유를 사용하여, JIS-L-1015에 준거하여 측정하였다. 그리고, 3∼20mm로 절단된 단섬유만 입수하여, 측정이 곤란한 경우에는, 섬유 길이당 권축수를 측정하고, 이 수치를 2.54cm당으로 환산하여, 참고값으로 하였다. n=100으로 하였다.

(4) 권축 형상 지수

단섬유의 상을 타입 VC2400-IMU 3D 디지털 파인스코프[오므론(주) 제품]을 사용하여 수신하고, 단섬유의 실제 길이와 양 말단간 거리를 측정하여, 하기의 식에 의해 산출하였다. n=20으로 하였다.

권축 형상 지수 = 단섬유 실제 길이/단섬유 양 말단간 거리

또한, 이와 함께 권축 형상을 육안으로 관찰하고, 그 권축 형상을 관능적으로 하기의 3종류로 분류했다.

평면 지그재그: 권축 섬유는 평면적이고, 또한 산곡부가 예각이다.

Ω형: 권축 섬유는 평면적이지만, 산곡부가 만곡되고, 둥그스름하게 되어 있다.

스파이럴: 스파이럴형의 권축이며, 권축 섬유는 입체적이다.

(5) 폴리프로필렌의 분자량 분포

GPC-150C Plus(워터즈사 제품)으로, TSKgel GMH6-HT 및 TSKgel GMH6-HTL의 분리 컬럼을 사용하여, 중량 평균 분자량과 수평균 분자량을 측정하여, 하기의 식에 의해 산출하였다. 컬럼 온도는 140℃, 이동층에는 o-디클로로벤젠, 이동 속도는 1.0ml/min, 시료 농도는 0.1질량%, 시료 주입량은 500uL로 하였다.

분자량 분포 = 중량 평균 분자량/수평균 분자량

(6) 열가소성 수지의 융점

DSC-Q10(TA Instruments사 제품)에 의해, JIS K7121에 기재된 방법으로 준해 DSC 측정을 실시하고, 얻어진 DSC 곡선에 있어서의 흡열 피크 온도를 융점으로 하였다.

(7) 단섬유 벌키성

Dan-web 방식의 에어레이드기를 통과시켜 개섬한 단섬유 2g를, 내경 65mm의 1리터 메스 실린더 중에서 다시 에어 개섬한 후에, 20g의 추를 올렸다. 10분후, 단섬유의 용적을 판독하여, 이를 단섬유 벌키성(cm³/2g)으로 하였다.

(8) 에어레이드 배출 효율과 웹의 결점수

600mm 폭의 드럼 포머 DW-600(Dan-web사 제품), 구멍형 No.1186-000(구멍 사이즈: 1.8mm×25mm, 개구율: 35.9%)을 가지는 에어레이드기에 의해, 니들롤 회전 속도 1000rpm, 브러시롤 회전 속도 700rpm, 드럼 회전 속도 200rpm, 라인 속도 5m/min, 흡입 풍속도 8m/min의 조건으로, 웹의 단위면적당 중량이 200g/m²가 되도록 단섬유를 공급하고, 3분후에 웹을 채취했다. 얻어진 웹을 관찰하고, 섬유 다발 형상이나 보풀이 뭉쳐진 형상, 섬유화 괴상(塊狀)의 결점수를 카운트하였다.

또한, 얻어진 웹의 단위면적당 중량을 측정하여, 하기의 식에 의해 에어레이드 배출 효율을 산출하였다.

배출 효율(%) = (배출된 단섬유 질량/공급한 단섬유 질량)×100

(9) 웹 수축율

전술한 에어레이드 웹을, 기계 방향×폭 방향 = 25cm×25cm의 길이로 잘라내고, 145℃의 순환 오븐 중에서 5분간 열처리하여, 하기의 식에 의해 산출하였다. 그리고, 웹의 기계 방향과 폭 방향 각각에 대하여 측정하고, 이들을 평균하였다.

웹 수축율(%) = (열처리 전 웹 길이-열처리 후 웹 길이)÷열처리 전 웹 길이×100

(10) 부직포 물성

전술한 웹 수축율 측정으로 얻어진 부직포를 잘라내고, 이것의 면적과 질량, 두께를 측정하여, 하기의 식에 의해 부직포의 단위면적당 중량과 섬유 밀도를 산출하였다.

부직포의 단위면적당 중량(g/m²) = 부직포 질량(g)/부직포 면적(m²)

부직포의 섬유 밀도(mg/cm³) = 단위면적당 중량(g/m²)/두께(mm)

또한, 부직포의 균일성을, 하기의 3단계로 관능적으로 평가했다.

○: 결점이 존재하지 않고, 표면에 요철(凹凸)은 관찰되지 않으며, 균일성은 충분하다.

△: 결점이 약간 존재하거나, 표면에 약간 요철이 관찰되기는 하지만, 만족할 수 있는 균일성이다.

×: 다수의 문제점이 존재하고, 또한 표면에는 현저한 요철이 관찰되고, 균일성이 뒤떨어진다.

이하, 실시예 1∼7 및 비교예 1∼7에 나타낸 바와 같이, 각종 복합 섬유를 제조하고, 이들을 사용하여 웹화하여, 각종 부직포를 제조하였다. 이들 복합 섬유의 물성, 부직포의 물성 등을 이하의 표 1∼2에 나타낸다.

[실시예 1]

융점이 130℃, MFR이 26g/10min인 고밀도 폴리에틸렌을 제1 성분으로 배치하고, 융점이 162℃, MFR이 16g/10min, 분자량 분포가 4.2인 폴리프로필렌을 제2 성분으로 배치하고, 이들을 제1 성분/제2 성분 = 50/50질량%로 복합하여, 제1 성분 압출 온도 = 240℃, 제2 성분 압출 온도 = 270℃, 노즐 온도 = 260℃의 조건으로, 병렬 노즐을 사용하여 용융 방사했다. 얻어진 미연신사의 단면 형상은, 반달형 병렬형이었다. 이것을 50℃의 연신 온도로 2.0배로 연신하고, 압입식 크림퍼로 권축을 부여하였다. 크림퍼로부터 나온 섬유의 권축 형상은 평면 지그재그형이며, 이것을 70℃의 순환 드라이어로 건조한 후에도, 마찬가지의 권축 형상을 유지하고, 권축 형상 지수는 1.28이었다. 단사섬도는 3.3dtex, 권축수는 9.8산/2.54cm였다. 이것을 로터리 커터로 6mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은 120cm³/2g이었다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화한 바에 의하면, 섬유의 개섬성, 배출성 모두 양호하였다. 이 웹을 145℃로 열처리하면, 복합 섬유는 스파이럴 권축을 발현하여 웹을 균일하게 수축시켜, 섬유가 고밀도로 집적된 고밀도 부직포를 얻을 수 있었다.

이 부직포는 유연하여, 3차원의 어느 방향에 대해서도 쿠션성이 우수하였다.

[실시예 2]

융점이 136℃, MFR이 18g/10min인 프로필렌-에틸렌-부텐1 공중합체(프로필렌/에틸렌/부텐-1의 질량비 = 93/2.5/4.5)를 제1 성분으로 배치하고, 융점이 162℃, MFR이 11g/10min, 분자량 분포가 4.9인 폴리프로필렌을 제2 성분으로 배치하고, 이들을 제1 성분/제2 성분 = 50/50질량%로 복합하여, 제1 성분 압출 온도 = 290℃, 제2 성분 압출 온도 = 270℃, 노즐 온도 = 260℃의 조건으로, 병렬 노즐을 사용하여 용융 방사했다. 얻어진 미연신사의 단면 형상은, 제1 성분이 제2 성분을 감아넣은 병렬형이었다. 이것을 60℃의 연신 온도로 3.0배로 연신하고, 압입식 크림퍼로 권축을 부여하였다. 크림퍼로부터 나온 섬유의 권축 형상은 평면 지그재그형이며, 이것을 70℃의 순환 드라이어로 건조한 후에도, 마찬가지의 권축 형상을 유지하고 있고, 권축 형상 지수는 1.39였다. 단사섬도는 4.4dtex, 권축수는 8.0산/2.54cm였다. 이것을 로터리 커터로 6mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은 110cm³/2g이었다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화한 바에 의하면, 섬유의 개섬성, 배출성 모두 양호하였다. 이 웹을 145℃로 열처리하면, 복합 섬유는 스파이럴 권축을 발현하여 웹을 균일하게 수축시켜, 섬유가 고밀도로 집적된 고밀도 부직포를 얻을 수 있었다. 이 부직포는, 섬유끼리는 충분히 접착되어 있지 않지만, 수축 과정에서 섬유 교락을 형성하고 있고, 유연하여, 3차원의 어느 방향에 대해서도 충분한 강도를 가지고, 신축성이나 반발성이 우수하였다.

[실시예 3]

실시예 2와 마찬가지의 수지 구성이며, 제1 성분 압출 온도 = 240℃, 제2 성분 압출 온도 = 290℃, 노즐 온도 = 260℃의 조건으로, 병렬 노즐을 사용하여 용융 방사했다. 얻어진 미연신사의 단면 형상은, 제2 성분이 제1 성분을 밀어넣은 형상의 병렬형이었다. 이것을 60℃의 연신 온도로 2.2배로 연신하고, 압입식 크림퍼로 권축을 부여하였다. 크림퍼로부터 나온 섬유의 권축 형상은 평면 지그재그형이며, 이것을 70℃의 순환 드라이어로 건조한 후에도, 마찬가지의 권축 형상을 유지하고 있고, 권축 형상 지수는 1.18이었다. 단사섬도는 2.2dtex, 권축수는 10.2산/2.54cm였다. 이것을 로터리 커터로 5mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은 140cm³/2g이었다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화한 바에 의하면, 섬유의 개섬성, 배출성 모두 양호하였다. 이 웹을 145℃로 열처리하면, 복합 섬유는 스파이럴 권축을 발현하여 웹을 균일하게 수축시켜, 섬유가 고밀도로 집적된 고밀도 부직포를 얻을 수 있었다. 이 부직포는, 섬유끼리는 충분히는 접착되어 있지만, 수축과정에서 섬유 교락을 형성하고 있고, 유연하여, 3차원의 어느 방향에 대해서도 충분한 강도를 가지고, 신축성이나 반발성이 우수하였다.

[실시예 4]

실시예 2와 마찬가지의 수지 구성이며, 제1 성분 압출 온도 = 240℃, 제2 성분 압출 온도 = 300℃, 노즐 온도 = 260℃의 조건으로, 병렬 노즐을 사용하여 용융 방사했다. 실시예 3과 비교하면, 제2 성분 압출 온도를 10℃ 높게 설정하고 있지만, 이로써, 제2 성분이 고MFR화되었으므로, 얻어진 미연신사의 단면 형상은, 반달형의 병렬형이었다. 이것을 80℃의 연신 온도로 2.5배로 연신하고, 압입식 크림퍼로 권축을 부여하였다. 크림퍼로부터 나온 섬유의 권축 형상은 평면 지그재그형이며, 이것을 70℃의 순환 드라이어로 건조한 후에도, 마찬가지의 권축 형상을 유지하고 있고, 권축 형상 지수는 1.26이었다. 단사섬도는 2.2dtex, 권축수는 10.6산/2.54cm였다. 이것을 로터리 커터로 5mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은 160cm³/2g이었다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화한 바에 의하면, 섬유의 개섬성, 배출성 모두 양호하였다. 이 웹을 145℃로 열처리하면, 복합 섬유는 스파이럴 권축을 발현하여 웹을 균일하게 수축시켜, 섬유가 고밀도로 집적된 고밀도 부직포를 얻을 수 있었다. 실시예 3과 비교하여, 웹 수축율이 높고, 또한 부직포 밀도도 크게 되어 있고, 보다 고밀도의 에어레이드 부직포를 얻을 수 있다. 이는, 복합 단면 형상이 반달형 병렬형인 점, 연신 온도가 높은 점, 연신 배율이 큰 점에 기인하고 있는 것으로 여겨진다. 이 부직포는, 섬유끼리는 충분히는 접착되어 있지 않지만, 수축 과정에서 섬유 교락을 형성하고 있고, 유연하여, 3차원의 어느 방향에 대해서도 충분한 강도를 가지고, 신축성이나 반발성이 우수하였다.

[실시예 5]

융점이 140℃, MFR이 11g/10min인 프로필렌-에틸렌-부텐1 공중합체(프로필렌/에틸렌/부텐-1의 질량비 = 92/3.5/4.5)를 제1 성분으로 배치하고, 융점이 160℃, MFR이 9g/10min, 분자량 분포가 3.6인 폴리프로필렌을 제2 성분으로 배치하고, 이들을 제1 성분/제2 성분 = 50/50질량%로 복합하여, 제1 성분 압출 온도 = 290℃, 제2 성분 압출 온도 = 310℃, 노즐 온도 = 260℃의 조건으로, 병렬 노즐을 사용하여 용융 방사했다. 얻어진 미연신사의 단면 형상은, 반달형 병렬형이었다. 이것을 80℃의 연신 온도로 2.5배로 연신하고, 압입식 크림퍼로 권축을 부여하였다. 크림퍼로부터 나온 섬유의 권축 형상은 평면 지그재그형이었다. 이것을 70℃의 순환 드라이어로 건조한 바에 의하면, 권축의 산곡의 에지부가 약간 느슨해졌지만, 평면 지그재그형을 유지하고 있고, 권축 형상 지수는 1.42였다. 단사섬도는 2.2dtex, 권축수는 12.3산/2.54cm였다. 이것을 로터리 커터로 5mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은 240cm³/2g이었다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화한 바에 의하면, 단섬유 부피 밀도가 약간 큰 영향인지 확실하지는 않지만, 배출 효율이 88%까지 저하되었지만, 만족할 수 있는 개섬성, 및 배출성이었다. 이 웹을 145℃로 열처리하면, 복합 섬유는 스파이럴 권축을 발현하여 웹을 균일하게 수축시켜, 섬유가 고밀도로 집적된 고밀도 부직포를 얻을 수 있었다. 이 부직포는, 섬유끼리는 충분히 접착되어 있지 않지만, 유연하여, 3차원의 어느 방향에 대해서도 충분한 강도를 가지고, 신축성이나 반발성이 우수하였다.

[실시예 6]

융점이 102℃, MFR이 23g/10min인 저밀도 폴리에틸렌을 제1 성분으로 배치하고, 융점이 140℃, MFR이 11g/10min인 프로필렌-에틸렌-부텐1 공중합체(프로필렌/에틸렌/부텐-1의 질량비=92/3.5/4.5)를 제2 성분으로 배치하고, 이들을 제1 성분/제2 성분 = 40/60질량%로 복합하여, 제1 성분 압출 온도 = 200℃, 제2 성분 압출 온도 = 250℃, 노즐 온도 = 260℃의 조건으로, 병렬 노즐을 사용하여 용융 방사했다. 얻어진 미연신사의 단면 형상은, 제1 성분이 제2 성분을 감아넣은 병렬형이었다. 이것을 60℃의 연신 온도로 2.5배로 연신하고, 압입식 크림퍼로 권축을 부여하였다. 크림퍼로부터 나온 섬유의 권축 형상은 평면 지그재그형이었다. 이것을 70℃의 순환 드라이어로 건조하였더니, 제2 성분에 프로필렌-에틸렌-부텐1 공중합체를 사용한 영향으로, 권축의 산곡의 에지부가 약간 느슨해졌지만, 평면 지그재그형을 유지하고 있고, 권축 형상 지수는 1.54였다. 단사섬도는 3.3dtex, 권축수는 11.1산/2.54cm였다. 이것을 로터리 커터로 4mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은 220cm³/2g이었다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화한 바에 의하면, 단섬유 부피 밀도가 약간 크며, 섬유 표면에 마찰이 높은 저밀도 폴리에틸렌이 노출되어 있는 영향으로, 배출 효율이 86%까지 저하되었지만, 허용할 수 있는 개섬성, 및 배출 성이었다. 이 웹을 145℃로 열처리하면, 복합 섬유는 스파이럴 권축을 발현하여 웹을 균일하게 수축시켜, 섬유가 고밀도로 집적된 고밀도 부직포를 얻을 수 있었다. 이 부직포는, 섬유 표면에 저밀도 폴리에틸렌을 사용하고 있으므로 유연성이 우수하며, 또한 스파이럴 권축에 유래하여, 3차원의 어느 방향에 대해서도, 신축성이나 반발성이 우수하였다.

[실시예 7]

융점이 164℃, MFR이 9g/10min, 분자량 분포가 3.0인 폴리프로필렌을 제2 성분으로 배치한 점 이외는, 실시예 4와 마찬가지의 조건으로 용융 방사했다. 얻어진 미연신사의 단면 형상은, 반달형의 병렬형이었다. 이것을 80℃의 연신 온도로 2.0배로 연신하고, 압입식 크림퍼로 권축을 부여하였다. 크림퍼로부터 나온 섬유의 권축 형상은, 평면 지그재그형이었다. 이것을 70℃의 순환 드라이어로 건조하였더니, 권축의 산곡의 에지부가 약간 느슨해졌지만, 평면 지그재그형을 유지하고 있고, 권축 형상 지수는 1.56이었다. 제2 성분의 폴리프로필렌의 분자량 분포는 3.0이며, 실시예 4의 4.9보다 작은 것이 원인으로 여겨진다. 단사섬도는 2.8dtex, 권축수는 10.4산/2.54cm였다. 이것을 로터리 커터로 5mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은 240cm³/2g이었다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화한 바에 의하면, 단섬유부피 밀도가 약간 큰 영향으로, 배출 효율이 88%까지 저하되었지만, 허용할 수 있는 개섬성, 및 배출성이었다. 이 웹을 145℃로 열처리하면, 복합 섬유는 스파이럴 권축을 발현하여 웹을 균일하게 수축시켜, 섬유가 고밀도로 집적된 고밀도 부직포를 얻을 수 있었다. 이 부직포는 유연성이 우수하며, 또한 스파이럴 권축에 유래하여, 3차원의 어느 방향에 대해서도, 신축성이나 반발성이 우수하였다.

[비교예 1]

동심(同心) 시스코어형 노즐을 사용한 점 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 조건으로 용융 방사했다. 얻어진 미연신사의 단면 형상은, 동심 시스코어형이었다. 이것을 실시예 1과 마찬가지의 조건으로 연신하고, 압입식 크림퍼로 권축을 부여하였다. 크림퍼로부터 나온 섬유의 권축 형상은 평면 지그재그형이며, 이것을 70℃의 순환 드라이어로 건조한 후에도, 마찬가지의 권축 형상을 유지하고 있고, 권축 형상 지수는 1.14였다. 단사섬도는 3.3dtex, 권축수는 10.5산/2.54cm였다. 이것을 로터리 커터로 6mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은 100cm³/2g이었다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화한 바에 의하면, 섬유의 개섬성, 배출성 모두 양호하였다. 이 웹을 145℃로 열처리했지만, 실시예 1에서는 복합 섬유가 스파이럴 권축을 발현하여, 웹을 고도로 균일하게 수축시킨 것에 비해, 비교예 1의 복합 섬유는 스파이럴 권축을 발현하지 않고, 웹을 고도로 수축시킬 수 없었다. 따라서, 얻어진 부직포는 섬유 밀도가 매우 작고, 벌키성에 유래하는 유연함은 느낄 수 있었지만, 섬유의 스파이럴 권축에 유래하는 유연성이나 쿠션성은 없었다.

[비교예 2]

동심 시스코어형 노즐을 사용한 점 이외는, 실시예 2와 마찬가지의 조건으로 용융 방사했다. 얻어진 미연신사의 단면 형상은, 동심 시스코어형이었다. 이것을, 연신 온도를 90℃으로 한 점 이외는 실시예 2와 마찬가지의 조건으로 연신하고, 압입식 크림퍼로 권축을 부여하였다. 크림퍼로부터 나온 섬유의 권축 형상은 평면 지그재그형이며, 이것을 70℃의 순환 드라이어로 건조한 후에도, 마찬가지의 권축 형상을 유지하고 있고, 권축 형상 지수는 1.11이었다. 단사섬도는 4.4dtex, 권축수는 13.6산/2.54cm였다. 이것을 로터리 커터로 6mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은 140cm³/2g이었다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화한 바에 의하면, 섬유의 개섬성, 배출성 모두 양호하였다. 이 웹을 145℃로 열처리했지만, 비교예 1과 마찬가지로, 복합 섬유는 스파이럴 권축을 발현하지 않고, 웹을 고도로 수축시킬 수 없었다. 따라서, 얻어진 부직포는 섬유 밀도가 매우 작고, 또한, 섬유 사이는 약간 접착되어 있지만 충분하지 않고, 또한 실시예 2와 같은 섬유끼리의 교락도 형성되어 있지 않으므로, 부직포 강도가 현저하게 낮았다. 그리고, 섬유의 스파이럴 권축에 유래하는 유연성이나 쿠션성은 없었다.

[비교예 3]

실시예 7의 미연신사를, 80℃의 연신 온도로 2.8배로 연신하고, 압입식 크림퍼로 권축을 부여하였다. 크림퍼로부터 나온 섬유의 권축 형상은, 산곡의 에지부가 만곡된 옴형이며, 이것을 70℃의 순환 드라이어로 건조하면, 에지부의 만곡은 더욱 현저하게 되어, 권축 형상 지수는 1.82까지 커져서, 이른바 옴형의 형상이 되었다. 제2 성분의 폴리프로필렌의 분자량 분포가 3.0으로 작은 것과, 실시예 7에 비해, 연신 배율이 높은 것이 원인으로 여겨진다. 단사섬도는 2.0dtex, 권축수는 10.9산/2.54cm였다. 이것을 로터리 커터로 5mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은 270cm³/2g이었다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화하고자 하였으나, 섬유끼리가 얽히고, 또한, 벌키성이 높아서, 스크린 메쉬로부터 완전히 배출되고 못하고 섬유가 체류하여, 배출 효율이 58%까지 저하되고, 또한 얻어진 웹에는 보풀이 뭉쳐진 형상, 섬유 괴상의 문제점이 다수 관찰되었다. 이 웹을 145℃로 열처리했더니, 결점이 존재하므로, 웹의 수축은 균일하지 않고, 얻어진 부직포는, 밀도를 측정하기 곤란할 정도의 요철이 있으므로, 만족할 수 있는 질의 옷감은 아니었다.

[비교예 4]

일본 특허출원 공개번호 평 2-127553호 공보의 실시예 2에 기재된 방법에 따라, 융점이 140℃, MFR이 11g/10min인 프로필렌-에틸렌-부텐1 공중합체(프로필렌/에틸렌/부텐-1의 질량비 = 92/3.5/4.5)를 제1 성분으로 배치하고, 융점이 164℃, MFR이 8.5g/10min, 분자량 분포가 5.0인 폴리프로필렌을 제2 성분으로 배치하고, 이들을 제1 성분/제2 성분 = 50/50질량%로 복합하여, 제1 성분 압출 온도 = 280℃, 제2 성분 압출 온도 = 280℃, 노즐 온도 = 260℃의 조건으로, 병렬 노즐을 사용하여 용융 방사했다. 얻어진 미연신사의 단면 형상은, 제2 성분이 제1 성분을 밀어넣도록 한 형상의 병렬형이었다. 이것을 70℃의 연신 온도로 3.5배로 연신하고, 압입식 크림퍼로 권축을 부여하였다. 크림퍼로부터 나온 섬유의 권축 형상은, 평면적이지만, 산곡의 에지부가 만곡된 옴형이었다. 이는, 크림프 부여 공정에서 연신 장력이 개방될 때, 3.5배의 고배율로 연신되어 있으므로, 양 성분의 탄성 회복율의 차이가 커졌기 때문으로 여겨진다. 이것을 70℃의 순환 드라이어로 건조하였더니, 탄성 회복율 차이에 의한 형상 변화가 더욱 현재화하여, 권축의 산곡이 현저하게 만곡된 옴형이 되었다. 권축 형상 지수는 1.88이었다. 단사섬도는 1.7dtex, 권축수는 18.0산/2.54cm였다. 이것을 로터리 커터로 5mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은, 옴형의 권축 형상과, 18.0산/2.54cm와 같이 권축수가 많은 영향으로, 330cm³/2g으로 매우 컸다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화하고자 했지만, 섬유끼리가 얽히고, 또한, 벌키성이 높아서 스크린 메쉬로부터 완전히 배출되지 못하고 섬유가 체류하여, 배출 효율이 46%까지 저하되고, 또한 얻어진 웹에는 보풀이 뭉쳐진 형상, 섬유 괴상의 결점이 다수 관찰되었다. 이 웹을 145℃로 열처리했더니, 결점이 존재하므로, 웹의 수축은 균일하지 않고, 얻어진 부직포는, 밀도를 측정하기 곤란할 정도의 요철이 있으므로, 만족할 수 있는 질의 옷감은 아니었다.

[비교예 5]

일본 특허출원 공개번호 평 11-61614호 공보의 실시예 7에 기재된 방법에 따라, 융점이 136℃, MFR이 18g/10min인 프로필렌-에틸렌-부텐1 공중합체(프로필렌/에틸렌/부텐-1의 질량비 = 93/2.5/4.5)를 제1 성분으로 배치하고, 융점이 165℃, MFR이 22g/10min, 분자량 분포가 3.0인 폴리프로필렌을 제2 성분으로 배치하고, 이들을 제1 성분/제2 성분 = 50/50질량%로 복합하여, 제1 성분 압출 온도 = 240℃, 제2 성분 압출 온도 = 260℃, 노즐 온도 = 260℃의 조건으로, 병렬형 노즐을 사용하여 용융 방사했다. 얻어진 미연신사의 단면 형상은, 제2 성분이 제1 성분을 밀어넣도록 한 형상의 병렬형이었다. 얻어진 미연신사를, 여러 가지 조건을 조정하면서 연신하여, 권축수가 6.1산/2.54cm인 스파이럴 권축을 발현시켰다. 권축 형상 지수는 1.66이었다. 이것을 로터리 커터로 8mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은, 스파이럴의 권축 형상과 8mm의 섬유 길이의 영향으로, 280cm³/2g으로 매우 컸다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화하고자 했지만, 스파이럴의 권축 형상의 영향에 의해 단섬유가 완전히 개섬되지 않고, 개섬해도 섬유끼리의 얽힘이 생기기 쉽고, 또한, 섬유 길이가 길고, 벌키성이 높으므로 스크린 메쉬로부터 완전치 배출되지 못하고 섬유가 체류하여, 배출 효율이 44%까지 저하되고, 또한 얻어진 웹에는 보풀이 뭉쳐진 형상, 섬유 괴상의 결점이 다수 관찰되었다. 이 웹을 145℃로 열처리했더니, 결점이 존재하므로, 웹의 수축은 균일하지 않고, 얻어진 부직포는, 밀도를 측정하기 곤란할 정도의 요철이 있으므로, 만족할 수 있는 질의 옷감은 아니었다.

[비교예 6]

일본 특허출원 공개번호 2003-171860호 공보의 실시예 3에 기재된 방법에 따라, 융점이 130℃, MFR이 26g/10min인 고밀도 폴리에틸렌을 제1 성분으로 배치하고, 융점이 256℃, 극한 점도(IV값)가 0.64인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 제2 성분으로 배치하고, 이들을 제1 성분/제2 성분 = 50/50질량%로 복합하여, 제1 성분 압출 온도 = 250℃, 제2 성분 압출 온도 = 290℃, 노즐 온도 = 260℃의 조건으로, 편심 시스코어 중공 노즐을 사용하여 용융 방사했다. 얻어진 미연신사의 단면 형상은, 심 성분인 제2 성분이 편심하고 있고, 또한 중공부를 가지는 것이었다. 얻어진 미연신사를, 70℃의 온수중에서 3.0배로 연신하고, 압입식 크림퍼로 권축을 부여하였다. 크림퍼로부터 나온 섬유의 권축 형상은 평면 지그재그이며, 권축 형상 지수는 1.21이었다. 단사섬도는 2.4dtex, 권축수는 11.2산/2.54cm였다. 이것을 로터리 커터로 5mm로 커팅하여, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 단섬유 벌키성은, 심 성분으로 강직성이 높은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하고 있는 영향인지, 동일한 정도의 섬도, 섬유 길이, 권축수, 권축 형상을 가지는 폴리올레핀계 복합 섬유에 비해 높아서, 230cm³/2g이었다.

얻어진 복합 섬유를 에어레이드 프로세스로 웹화한 바에 의하면, 배출 효율이 91%, 웹 중의 결점수는 2개/m²이며, 만족할 수 있는 생산성으로, 만족할 수 있는 균일성의 웹을 얻을 수 있었다. 이 웹을 145℃로 열처리했더니, 섬유는 스파이럴 권축을 발현하여, 벌키성이 높은 부직포는 얻어지만, 실시예에 기재된 폴리올레핀 계 복합 섬유와 같이, 웹을 전체적으로 수축시키기에는 이르지 않고, 섬유가 고밀도로 집적된 부직포를 얻을 수 없었다. 또한, 165℃에서의 열처리도 시도했지만, 마찬가지로 웹을 전체적으로 수축시키기에는 이르지 않고, 섬유가 고밀도로 집적된 부직포를 얻을 수 없었다. 얻어진 부직포는 섬유 밀도가 매우 작고, 벌키성에 유래하는 유연함은 느껴졌지만, 섬유의 스파이럴 권축에 유래하는 유연성이나 쿠션성은 없었다.

[비교예 7]

일본 특허출원 공개번호 평 2-127553호 공보의 실시예 2에 기재된 방법에 따라 시험 제작한 비교예 4의 연신사를, 65mm로 커팅하여, 카드 부직포 제조용 복합 섬유로 하였다. 이것의 권축 형상 지수는 1.94였다. 또한, 단섬유 벌키성은, 섬유가 과도하게 얽혀서, 측정할 수 없었다.

얻어진 복합 섬유를 Miniature Cards기로 웹화했다. 그리고, 200g/m²의 웹을 얻을 수 없으므로, 복수개의 웹을 적층하여 200g/m²으로 하였다. 이 웹을 145℃로 열처리했더니, 섬유는 스파이럴 권축을 발현했지만, 섬유의 배열이 기계 방향으로 치우쳐 있으므로, 웹은 기계 방향으로는 크게 수축하지만, 폭 방향의 수축율은 작았다. 또한, 웹에 있어서, 두께 방향으로 배열된 섬유는 전무(全無)하며, 수축과정에 있어서 섬유가 수직 방향으로 들어올려지는 것 같은 거동도 관찰되지 않았다. 따라서, 수축되어 얻어진 부직포는, 기계 방향의 강도나 신축성, 반발성은 높았지만, 폭 방향이나 두께 방향에 대해서는 현저하게 낮았다. 또한, 또한, 웹에 있어서의 섬유의 자유도의 근소한 분포를 반영하여, 수축 거동이 치우치는 경향이 있으며, 표면에는 약간 요철이 관찰되는 등, 수축된 고밀도 부직포의 균일성은 허용할 수 있는 레벨이지만, 충분히 만족할 수 있는 것은 아니었다.

[표 1]

[표 2]

Claims

올레핀계 열가소성 수지로 이루어지는 제1 성분과, 상기 제1 성분보다 고융점의 올레핀계 열가소성 수지로 이루어지는 제2 성분을 복합한 열융착성 복합 섬유로서, 섬유 단면(斷面)에 있어서, 복합 성분의 중심이 서로 상이한 복합 형태이며, 단사섬도(單絲纖度)가 1∼10dtex, 섬유 길이가 3∼20mm이며, 권축 형상 지수[단섬유(短纖維) 실제 길이/단섬유 말단간 거리]가 1.05∼ 1.60의 범위인 평면 지그재그 권축(捲縮)을 가지고, 에어레이드법(air-laid method)으로 얻어진 웹(web)을 145℃로 열처리했을 때의 웹 수축율이 40% 이상인, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.
제1항에 있어서,
상기 섬유 단면에 있어서, 복합 형태가 반달형인 상기 제1 성분과 반달형의 상기 제2 성분이 결합된 병렬형인, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 성분은 폴리프로필렌계 공중합체이며, 상기 제2 성분은 호모 폴리프로필렌인, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.
제3항에 있어서,
상기 제2 성분의 호모 폴리프로필렌의 분자량 분포(중량 평균 분자량/수평균 분자량)는 3.5 이상인, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.
제1항에 있어서,
단섬유 벌키성(bulkiness)이 250cm³/2g 이하인, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.
제1항에 있어서,
에어레이드기로 포밍(forming)했을 때의 배출 효율이 80% 이상이며, 포밍하여 얻어진 웹 중의 결점수가 3개/m² 이하인, 에어레이드 부직포 제조용 복합 섬유.
올레핀계 열가소성 수지로 이루어지는 제1 성분과, 상기 제1 성분보다 고융점의 올레핀계 열가소성 수지로 이루어지는 제2 성분을 복합한 열융착성 복합 섬유로서, 섬유 단면에 있어서, 복합 성분의 중심이 서로 상이한 복합 형태이며, 단사섬도가 1∼10dtex, 섬유 길이가 3∼20mm이며, 권축 형상 지수(단섬유 실제 길이/단섬유 말단간 거리)가 1.05∼1.60의 범위인 평면 지그재그 권축을 가지고, 권축수가 6∼14산(山)/2.54cm인 열융착성 복합 섬유를, 에어레이드 프로세스에 의해 웹화하고, 얻어진 웹을 열처리하는 것을 포함하는, 부직포의 제조 방법.