KR101259967B1

KR101259967B1 - 폴리에스테르계 열융착성 복합 섬유

Info

Publication number: KR101259967B1
Application number: KR1020107010508A
Authority: KR
Inventors: 미노루 미야우치; 다다시 이데구치; 마사시 데라나카
Original assignee: 이에스 화이바비젼즈 가부시키가이샤; 이에스 화이바비젼즈 아페에스; 이에스 화이바비젼즈 리미티드 파트너쉽; 이에스 화이바비젼즈 홍콩 리미티드
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2013-05-02
Also published as: DK2390389T3; TW200928028A; JP5444681B2; DK2220273T3; EP2220273A4; TWI359218B; CN101896653B; BRPI0817995A2; KR20100074274A; JP2009114613A; RU2010119948A; US20100273947A1; EP2220273A1; EP2390389B1; US8147956B2; RU2443806C2; CN101896653A; BRPI0817995B1; EP2390389A1; EP2220273B1

Abstract

[과제]
폴리에스테르계 미연신사의 유동 연신 과정을 용이하고도 안정적으로 발현시켜, 높은 생산성으로 세섬도의 열수축성 복합 섬유를 얻는다.
[해결 수단]
폴리에스테르계 중합체에 올레핀계 중합체를 복합한 미연신사로 함으로써, 종래의 생산 설비를 사용하여, 유동 연신 과정을 용이하고도 안정적으로 발현시키는 것이 가능해지고, 높은 생산성과 양호한 조업성으로, 본 발명의 열수축성 섬유나 연신 중간체, 그리고, 연신 중간체를 재연신한 세섬도의 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 있다. 특히, 재연신하여 얻어진 세섬도의 열융착성 복합 섬유는, 종래에 없는 고배율로 연신되어 있으므로, 그 복합 섬유의 일부를 구성하는 올레핀계 중합체의 섬유 구조는 현저하게 발달되어 있다. 이와 같이 하여 얻어진 열수축성 섬유나 세섬도의 열융착성 복합 섬유는, 이러한 특징을 살려서, 위생재료 용도나 산업 자재 용도로 바람직하게 사용할 수 있다.

Description

폴리에스테르계 열융착성 복합 섬유{HOT-MELT ADHESIVE POLYESTER CONJUGATE FIBER}

본 발명은, 폴리에스테르계 중합체와 올레핀계 중합체로 이루어지는 복합 섬유에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 적당한 열수축 특성과 열융착 특성을 겸비하는 복합 섬유에 관한 것이며, 또한, 섬도(纖度)가 작은 복합 섬유를 높은 생산성으로 얻을 수 있는 연신 중간체, 또는 고강도이면서 열안정성이 우수한 세섬도(細纖度)의 복합 섬유에 관한 것이다.

폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 올레핀 섬유는, 피부에 대한 안전성이나 환경 부하가 낮은 점, 내약품성이 우수한 점 등의 이유에서, 위생재료 용도나 필터 용도 등으로 널리 사용되고 있다. 한편, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 섬유는, 내열성이 높고 프리트 특성을 가진다는 등의 이유에서, 의료 용도나 산업 자제 용도 등, 폭 넓게 사용되고 있다. 그리고, 이들 섬유는, 감촉의 부드러움이나 소프트성, 드레이프(drape)성 등을 보다 향상시키기 위하여, 지금까지보다 단사섬도(單絲纖度)를 더욱 미세하게 하는 것이 요구되어 왔다.

일반적으로, 섬도를 작게 하기 위해서는, 섬도가 작은 미연신사의 방사, 고배율 연신 등의 방법이 채용된다. 그러나, 섬도가 작은 미연신사를 방사하고자 할 경우에는, 토출량 저하에 따른 생산성의 저하, 또는 방사 속도의 고속화에 의한 단사 횟수 증대에 따른 조업성 및 생산성의 저하를 초래한다. 또한, 고배율로 연신하고자 할 경우, 너무 배율을 높게 하면 연신 파단(breaking)이 생기고, 얻어지는 연신사의 섬도에도 자연히 한계가 있다.

세섬도와 관련하여, 폴리에스테르 미연신사를, 그것의 유리 전이 온도보다 높은 온도에서 연신함으로써, 고배율 연신이 가능해지고, 세섬도의 폴리에스테르 섬유가 얻어진다는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이는 제1 단계의 연신을 고온에서 행함으로써 유동연신 상태로 만들고, 구조의 발달을 억제하면서도 세섬화하고, 이어서 제2 단계의 연신으로 섬유 구조를 발달시키면서, 더욱 세섬화한다는 것이다. 그러나, 제2 단계로 연신할 수 있을 정도로 섬유 구조를 억제하고자 할 경우, 제1 단계의 연신 온도를 높게 하여 저장력으로 연신할 필요가 있지만, 저장력이기 때문에 섬유(纖維) 사조(絲條)가 자중에 의해 처지거나 연신 온도의 변동에 의해 장력도 크게 변동되어 연신 파단이 생기거나 하는, 공정의 불안정화를 초래하여, 안정된 조업성 및 균일한 섬유 물성을 얻을 수 없는 문제가 있다. 또한, 이 방법을 폴리올레핀 섬유에 적용해도, 올레핀계 재료로 이루어지는 미연신사는 결정화되어 있고, 또 연신 과정에서 결정화되기 쉽고, 또한 분자 사슬이 매우 굴곡을 이루고 있으므로, 유동 연신 상태로는 될 수 없다는 것이 알려져 있다. 이 사실이, 올레핀계 중합체 수지 재료를 포함하는 섬유를 대상으로 한 공업적 관점에서의 상기 연신법 적용의 시도를 저해하므로, 지금까지 그러한 검토에 주목하지 않았던 것이 실정이다.

그 외에, 실질적으로 폴리에스테르 섬유나 나일론 섬유를 사용하고, 이것에 적외선 광속(光束)을 조사하여 급속히 가열함으로써, 고속으로 균일한 유동 연신 상태로 만드는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 그러나, 적외선 광속의 조사에 의한 가열에서는, 조사면적이 제한되므로 한번에 많은 섬유 사조를 가열할 수 없으며, 생산성이 낮아지는 문제가 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허출원 공개번호 평11-21737호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특허출원 공개번호 2002-115117호 공보

이와 같이, 폴리에스테르계의 섬유에 관하여는, 유동 연신을 행하여, 높은 생산성으로 세섬도의 섬유를 얻으려는 연구가 행해지고 있지만, 안정된 조업성을 얻을 수 없고, 또한 충분한 생산성을 얻을 수 없어서, 아직도 만족할 수 있는 결과는 얻어지지 않는다.

본 발명의 목적은, 폴리에스테르계 미연신사의 유동 연신 과정을, 용이하고도 안정적으로 발현시키고, 높은 생산성으로 열수축성 복합 섬유를 얻는 것, 다음 번 공정에서 재연신 가능한 연신 중간체를 얻는 것, 또한 상기 연신 중간체를 재연신하여 세섬도의 열융착성 복합 섬유를 얻는 것이다.

본 발명자들은, 상기 과제를 달성하기 위해 연구를 거듭한 결과, 폴리에스테르계 중합체에 올레핀계 중합체를 복합한 미연신사로 만듦으로써, 예기치 않게, 유동 연신 과정이 안정화되고, 높은 생산성과 양호한 조업성으로, 열수축성 섬유나 연신 중간체, 그리고, 상기 연신 중간체를 재연신하어 세섬도의 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 있다는 것을 발견하였다. 특히, 그 복합 섬유의 일부를 구성하는 올레핀 중합체에 대하여, 그것을 단독으로 사용한 섬유에서는 도저히 실현할 수 없는 레벨의 고연신, 고배향이, 폴리에스테르계 중합체와의 복합 섬유의 구성 성분이라는 형태를 취함으로써 예상치 않게 실현되고, 거기에 상응한 섬유 구조가 발달되어, 폴리에스테르계 중합체와 올레핀계 중합체의 단순한 복합 효과 이상의 상승 효과를 가져서 복합 섬유 자체의 성능 향상에 반영되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은 이하의 구성을 가진다.

(1) 폴리에스테르를 제1 성분으로서 배합하고, 제1 성분보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 제2 성분으로서 배합한 미연신사를 연신하여 얻어진 복합 섬유로서, 상기 복합 섬유의 제1 성분인 폴리에스테르의 복굴절이 0.150 이하이고, 제1 성분과 제2 성분의 복굴절비(제1 성분의 복굴절/제2 성분의 복굴절)가 3.0 이하인 것을 특징으로 하는 열융착성 복합 섬유.

(2) 제2 성분이 섬유 표면을 완전히 덮는 복합 형태인 상기 (1)의 열융착성 복합 섬유.

(3) 섬유 직경의 표준 편차가 4.0 이하인 상기 (1) 또는 (2)의 열융착성 복합 섬유.

(4) 단사섬유 강도가 2.0cN/dtex 이하이며, 신도(elongation)가 100% 이상인 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나의 열융착성 복합 섬유.

(5) 제1 성분인 폴리에스테르의 평균 굴절률이 1.600 이하인 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나의 열융착성 복합 섬유.

(6) 제2 성분의 올레핀계 중합체가 고밀도 폴리에틸렌인 상기 (1)∼(5) 중 어느 하나의 열융착성 복합 섬유.

(7) 145℃, 5분의 열처리에 의한 건열(乾熱) 수축률이 15% 이상인 상기 (1)∼(6) 중 어느 하나의 열융착성 복합 섬유.

(8) 폴리에스테르를 제1 성분으로서 배합하고, 제1 성분보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 제2 성분으로서 배합한 열융착성 복합 섬유로서, 상기 열융착성 복합 섬유의 제2 성분의 결정부 c축 배향도가 90% 이상이고, 상기 열융착성 복합 섬유의 단사섬유 강도가 1.7cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 열융착성 복합 섬유.

폴리에스테르의 구체예로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하는 폴리에스테르를 들 수 있다.

이 열융착성 복합 섬유를 얻는 방법의 예로서, 상기 (1)∼(7) 중 어느 하나의 복합 섬유를 재연신하는 것을 포함하는 방법을 들 수 있다.

(9) 상기 (1)∼(7) 중 어느 하나의 복합 섬유를 재연신하여 얻어지는, 상기 (8)의 열융착성 복합 섬유.

(10) 섬도가 4.0dtex 이하인 상기 (8) 또는 (9)의 열융착성 복합 섬유.

(11) 섬유 직경의 표준 편차가 4.0 이하인, 상기 (8)∼(10) 중 어느 하나의 열융착성 복합 섬유.

(12) 본 발명은 또한, 상기 (1)∼(11) 중 어느 하나의 열융착성 복합 섬유를 가공하여 얻어지는 시트형 섬유 집합체에 관한 것이다.

종래, 폴리에스테르계 중합체 단체(單體)로 이루어지는 미연신사를 공업적으로 유동 연신하고자 한 경우, 공정의 안정성이나 얻어지는 섬유의 품질 안정성에 해결해야 할 과제가 있고, 또한, 올레핀계 중합체로 이루어지는 미연신사를 유동 연신에 의해 고배율로 연신하고자 해도, 유동 연신 과정을 발현시킬 수 없었다.

본 발명에 의하면, 폴리에스테르계 중합체에 올레핀계 중합체를 복합시킨 미연신사로 함으로써, 종래의 생산 설비를 사용하여, 유동 연신 과정을 용이하고도 안정적으로 발현시키는 것이 가능해지고, 높은 생산성과 양호한 조업성으로, 열수축성 섬유나 연신 중간체, 그리고 상기 연신 중간체를 재연신한 세섬도의 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 있다.

특히, 재연신하여 얻어진 세섬도의 열융착성 복합 섬유는, 종래에 없는 고배율로 연신되어 있으므로, 그 복합 섬유의 일부를 구성하는 올레핀계 중합체의 섬유 구조는 현저하게 발달되어 있다. 이와 같이 하여 얻어진 열수축성 섬유나 세섬도의 열융착성 복합 섬유는, 이러한 특징을 살려, 기저귀나 냅킨 등의 위생재료 용도나, 필터 여과재 등의 산업자재 용도로서 바람직하게 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.

본 발명의 제1 열융착성 복합 섬유는, 폴리에스테르를 제1 성분으로서 배합하고, 제1 성분보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 제2 성분으로서 배합한 미연신사를 연신하여 얻어진 복합 섬유로서, 상기 복합 섬유의 제1 성분인 폴리에스테르의 복굴절이 0.150 이하이며, 제1 성분과 제2 성분의 복굴절비(제1 성분의 복굴절/제2 성분의 복굴절)가 3.0 이하인 것을 특징으로 하는 열융착성 복합 섬유이다.

제1 성분인 폴리에스테르는 특별히 한정되지 않고, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리알킬렌 테레프탈레이트류, 폴리락트산 등의 생분해성 폴리에스테르, 및 이것들과 다른 에스테르 형성 성분의 공중합체 등을 예시할 수 있다. 다른 에스테르 형성 성분으로서는, 디에틸렌글리콜, 폴리메틸렌글리콜 등의 글리콜류, 이소프탈산, 헥사하이드로테레프탈산 등의 방향족 디카르복시산 등을 예시할 수 있다. 다른 에스테르 형성 성분과의 공중합체인 경우, 그 공중합 조성은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 결정성(crystallinity)을 크게 손상시키지 않을 정도인 것이 바람직하고, 이러한 관점에서는, 공중합 성분은 10질량% 이하, 보다 바람직하게는 5질량% 이하인 것이 바람직하다. 이러한 에스테르계 중합체는 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 조합하여 사용해도 아무 문제가 없다. 원료비, 얻어지는 섬유의 열안정성 등을 고려하면, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하는 폴리에스테르가 바람직하고, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트만으로 구성된 미변성 폴리머가 가장 바람직하다.

제2 성분인 올레핀계 중합체는, 제1 성분보다 저융점이면 특별히 제한되지 않고, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 및 이러한 에틸렌계 중합체의 무수 말레산 변성물, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐-프로필렌 공중합체, 폴리프로필렌, 및 이러한 프로필렌계 중합체의 무수 말레산 변성물, 폴리-4-메틸펜텐-1 등을 예시할 수 있다.

이러한 올레핀계 중합체는 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 조합하여 사용해도 아무 문제가 없다. 그 중에서도, 섬유 표면에 노출된 올레핀계 중합체가 서로, 방사시의 냉각 과정에서 고체화하여 끊어지지 않고 융착하는 현상을 억제하는 관점에서는, 고밀도 폴리에틸렌을 90질량% 이상 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 올레핀계 중합체의 멜트 플로우 레이트(시험 온도 230℃, 시험 하중 21.18N)도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 8g/10분 이상인 것이 바람직하고, 20g/10분 이상인 것이 보다 바람직하고, 보다 바람직하게는 40g/10분 이상이다. 상이한 성분을 복합하여 방사하는 경우, 두 성분이 서로 영향을 주어 미연신사의 구조가 변화되지만, 폴리에스테르와 올레핀계 중합체를 복합시킨 경우에는, 올레핀계 중합체의 멜트 플로우 레이트가 크면 폴리에스테르의 복굴절이 작아지는 경향이 있다. 올레핀계 중합체의 멜트 플로우 레이트가 20g/10분 이상이면, 제1 성분의 복굴절률이 작은 미연신사를 바람직하게 얻을 수 있고, 40g/10분 이상이면, 복굴절률이 보다 작은 미연신사를 얻을 수 있다. 제1 성분의 복굴절률이 작은 미연신사를 얻을 수 있으면, 연신 공정에서 용이하게 유동 연신 과정을 발현시키는 것이 가능하므로 바람직하다.

한편, 유동 연신 과정 및 유동 연신 상태는, 고분자 사슬이 충분히 유동할 수 있는 높은 연신 온도에서, 또한 고분자 사슬의 얽힘(entanglement) 구조가 풀릴 정도로 연신에 의한 변형 속도(strain rate)가 낮은 경우에 발현하는 연신 거동이다. 고분자 사슬의 얽힘 구조를 풀면서 연신됨으로써, 얽힘점간의 분자 사슬의 긴장을 억제하고, 분자 사슬을 별로 배향시키지 않고 연신할 수 있다. 이것은 일반적으로 알려져 있는 네크 연신(neck drawing)이 배향 결정화를 수반하며, 섬유 구조가 발달되는 것과는 반대이다.

여기서, 폴리에스테르계 미연신사의 유동 연신 과정을, 용이하고도 안정적으로 발현시킨다는 본 발명의 효과를 얻기 위해서는, 폴리에스테르계의 제1 성분에, 올레핀계 중합체의 제2 성분을 배치한 복합 구조로 하는 것이 중요해진다.

상기 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 폴리에스테르계 미연신사는, 그것의 유리 전이 온도보다 어느 정도 높은 온도에서, 또한 변형 속도가 작은 조건에서 연신됨으로써 유동 연신 상태로 되어, 섬유 구조의 발달을 억제하면서 고배율로 연신되는 것이 가능하다. 그러나, 에스테르계 중합체 단독으로 이루어지는 미연신사의 유동 연신의 경우, 연신 온도가 유리 전이 온도 이상에서 수지 유동성이 높은 상태이므로, 섬유 사조에 작용하는 연신 장력이 극히 낮고, 연신 사조가 자중에 의해 처져 연신 기기로의 접촉이 끊어지거나, 연신 불균일이 생기는 문제가 발생하고, 또한, 연신 온도의 작은 변동에 의해 연신 장력이 크게 변화하고, 연신 파단이나 섬도 불균일 등의 문제가 발생하여, 만족할 수 있는 조업성, 생산성, 품질 안정성을 얻을 수 없다는 큰 문제가 있었다.

그러나, 유동 연신 상태로 될 수 있는 에스테르계 중합체의 제1 성분과, 유동 연신 상태로는 될 수 없기 때문에 상기 방법의 공업적 적용 대상으로부터 제외된 올레핀계 중합체를 제2 성분으로서 복합시킨 복합 미연신사는, 올레핀 중합체가 용융되지 않고, 또한 제1 성분이 유동 연신 상태로 될 수 있는 연신 조건에서 연신함으로써, 제1 성분에 대하여는, 그 섬유 구조의 발달을 억제하면서 고배율로 연신하여 세섬화하면서, 제2 성분인 올레핀계 중합체는 유동 연신 상태로는 되지 않기 때문에, 큰 연신 장력이 작용하고, 그 결과, 복합 미연신사 전체로서, 자중에 의한 처짐이 생기지 않을 정도의 적당한 연신 장력이 걸리므로, 연신기기로의 접촉에 의한 섬유 파단이나, 연신 불균일 등의 문제를 초래하지 않게 된다. 또한, 연신 온도의 변동에 의한 장력 변화에 대해서도, 올레핀계 중합체가 이것을 흡수하기 때문에, 연신 파단이나 섬도 불균일 등을 극적으로 억제하는 것이 가능해지고, 고생산성과 품질 안정성을 얻을 수 있다.

폴리에스테르를 제1 성분으로서 배합하고, 제1 성분보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 제2 성분으로서 배합한 미연신사가 유동 연신 과정을 거친 후에 얻어진 열융착성 복합 섬유는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 1.0∼20dtex, 보다 바람직하게는 2.0∼10dtex의 섬도를 가진다.

유동 연신 과정을 거친 후의 열융착성 복합 섬유는, 섬유 구조가 별로 발달되어 있지 않기 때문에 단사섬유 강도(이하, "섬유 강도"란 단사섬유 강도인 것을 말함)가 낮고, 건조, 컷팅(cutting) 등의 다음 공정으로 보낼 때 섬유 파단이 생기거나, 얽힘이 생기거나 할 가능성이 있지만, 섬도가 1.0dtex 이상이면, 섬유 1개당의 강도는 충분하게 되고, 섬유 파단이나 얽힘이 생기지 않게 된다. 또한, 유동 연신 과정을 거친 후의 열융착성 복합 섬유의 섬도가 너무 큰 경우에는, 유동 연신 과정에서의 섬유 단면의 온도 분포가 커지는 경향이 있으므로, 섬유 내부에서의 구조 불균일이나 응력 집중을 초래하기 쉽고, 현저하게 섬유 강도가 낮아지는 경우가 있지만, 섬도가 20dtex 이하이면, 섬유 내부에서의 구조 불균일이나 응력 집중이라는 문제가 없어져, 만족할 수 있는 섬유 강도를 얻을 수 있게 된다. 섬도가 2.0∼10dtex의 범위이면, 섬유 1개가 가지는 강도는 적절한 레벨이 되어, 다음 공정에서 문제를 일으키지도 않으므로, 매우 적합하다.

상기의 유동 연신 과정을 거친 후의 열융착성 복합 섬유는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 섬유 직경의 표준 편차가 바람직하게 4.0 이하인 것으로 되고, 특히 바람직하게는 3.0 이하인 것으로 된다. 전술한 바와 같이, 에스테르계 중합체 단체로 이루어지는 미연신사를 유동 연신하고자 한 경우에는, 공정이 불안정해지고, 섬도 불균일이 커지는 문제가 있었다. 이에 따라, 생산성의 저하나 품질의 저하를 초래했지만, 본 발명의 열융착성 복합 섬유는, 올레핀계 중합체로 이루어지는 성분이 복합된 결과, 예기치 않게, 연신 공정이 안정되고 섬도 불균일도 억제되어 있다. 섬유 직경의 표준 편차가 4.0 이하인 경우에는, 유동 연신 과정이 안정적으로 발현된 것을 나타내고, 또 품질이 균일해지므로 바람직하고, 3.0 이하인 경우에는, 보다 높은 레벨의 안정성과 품질의 균일성을 얻을 수 있으므로 보다 바람직하다.

본 발명의 제1 열융착 복합 섬유와 관련된, 폴리에스테르의 제1 성분 및 올레핀계 중합체인 제2 성분에는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위 내에서, 필요에 따라 여러 가지 성능을 발휘하도록 하기 위한 첨가제, 예를 들면, 산화 방지제나 광 안정제, 자외선 흡수제, 중화제, 핵형성제, 윤활제, 항균제, 냄새 제거제, 난연제, 대전 방지제, 안료, 가소제 등을 적당히 첨가할 수도 있다.

본 발명의 제1 열융착 복합 섬유에 있어서의, 제1 성분과 제2 성분의 복합 형태는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 제2 성분이 섬유 표면을 완전히 덮는 복합 형태인 것이 바람직하고, 그 중에서도 동심 또는 편심의 시스-코어(sheath-core) 구조가 바람직하다.

폴리에스테르계의 제1 성분과 올레핀계 중합체의 제2 성분을 복합한 미연신사이면, 유동 연신 과정을 용이하고도 안정적으로 발현시킨다는 본 발명의 효과가 얻어지지만, 제2 성분이 섬유 표면을 완전히 덮는 복합 형태인 경우에는, 폴리에스테르계 성분의 유리 전이 온도 이상의 온도에서 연신될 때 생기는, 폴리에스테르계 성분끼리의 교착(膠着)의 문제도 해결 가능하므로, 보다 바람직하다.

또한, 섬유 단면 형상은 원 및 타원 등의 환형, 3각 및 4각 등의 각형(角型), 건반형(key-shaped) 및 8엽형(octalobal) 등의 이형(異型), 또는 중공형 등의 어느 것이나 사용할 수 있다.

제1 성분과 제2 성분을 복합할 때의 구성 비율은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 제2 성분/제1 성분 = 70/30∼10/90체적%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60/40∼30/70체적%이다. 제2 성분의 구성 비율이 10체적% 이상인 경우에는, 유동 연신 과정에 있어서 올레핀계 중합체의 제2 성분이 존재함으로써 적당한 연신 장력이 생기고, 연신 섬유가 중력으로 처지거나 하는 문제가 생기지 않고, 유동 연신 과정을 안정화할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 제2 성분의 구성 비율은, 용융 방사에 의해 미연신사를 방사할 때의 세화(細化) 거동에 영향을 주고, 제2 성분의 비율이 높은 경우에는, 제1 성분인 폴리에스테르의 복굴절이 커지게 되는 방향으로 세화 곡선이 변화되는 경향이 있다. 따라서, 제2 성분의 구성 비율은 낮은 것이 바람직하지만, 70체적% 이하인 경우에는, 미연신사에서의 제1 성분의 폴리에스테르의 복굴절률이 충분히 작아져서, 연신 공정에서 용이하게 유동 연신 과정을 발현시킬 수 있으므로 바람직하다. 제2 성분/제1 성분 = 60/40∼40/60체적%인 경우에는, 유동 연신 과정의 안정성과 발현 용이성의 밸런스가 우수하여 보다 바람직하다.

본 발명의, 제1 열융착 복합 섬유의 원료가 되는, 폴리에스테르를 제1 성분으로서 배합하고, 제1 성분보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 제2 성분으로서 배합한 미연신사는, 일반적인 용융 방사 방법으로 얻을 수 있다. 용융 방사시의 온도 조건은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 방사 온도는 250℃ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 280℃ 이상, 더욱 바람직하게는 300℃ 이상이다. 방사 온도가 250℃ 이상이면, 방사시의 단사(斷絲) 횟수를 적게 할 뿐 아니라 연신 공정에서의 유동 연신 과정을 용이하게 발현할 수 있는 미연신사를 얻을 수 있으므로 바람직하고, 280℃ 이상이면 이러한 효과가 더욱 현저해지고, 300℃ 이상이면 더욱 현저해지므로 바람직하다.

또한, 방사 속도는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 300∼1500m/분인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 600∼1000m/분이다. 방사 속도가 300m/분 이상이면, 임의의 방사 섬도의 미연신사를 얻고자 할 때의 단일 구멍 토출량을 많게 하여, 만족할 수 있는 생산성을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 또한, 방사 속도가 1500m/분 이하이면, 미연신사의 제1 성분의 복굴절률이 충분히 작아져, 연신 공정에서 용이하게 유동 연신 과정을 발현시키는 것이 가능하므로 바람직하다. 방사 속도가 600∼1000m/분의 범위이면, 생산성과 유동 연신 과정 발현의 용이함의 밸런스가 우수하므로, 더욱 바람직하다.

방사구(spinneret)로부터 토출된 섬유상 수지를 인수하는 과정에서의 냉각 방법은, 종래의 방법을 취할 수 있지만, 제1 성분의 폴리에스테르의 분자 배향을 억제하는, 즉 제1 성분의 복굴절률이 작게 억제된 미연신사를 얻기 위해서는, 가능한 한 온화한 조건으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여 얻어진 미연신사는, 제1 성분의 복굴절률이 0.020 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.015 이하이다. 제1 성분의 복굴절률이 0.020 이하인 경우에는, 제1 성분이 방사시의 배향 결정화를 일으키지 않는 레벨의 분자 배향만을 가지고 있고, 연신 공정에서의 유동 연신 과정 발현을 방해하는 결정 성분이 존재하지 않으므로 바람직하다. 제1 성분의 복굴절률이 0.015 이하인 경우에는, 분자 배향이 보다 억제된 미연신사이므로, 연신 공정에서의 유동 연신 과정 발현이 보다 용이해지므로, 더욱 바람직하다.

이와 같이 하여 얻어진 미연신사를 특정한 연신 조건에서 연신함으로써, 유동 연신 과정을 발현시켜, 제1 성분인 폴리에스테르의 복굴절이 0.150 이하이며, 제1 성분과 제2 성분의 복굴절률비(제1 성분의 복굴절률/제2 성분의 복굴절률)가 3.0 이하인 것을 특징으로 하는 본 발명의 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 있다.

유동 연신 과정이란, 전술한 바와 같이, 미연신사를 구성하는 고분자 사슬의 분자 운동성을 높여 고분자 사슬의 얽힘 구조를 풀면서 연신됨으로써, 얽힘점 사이의 분자 사슬의 긴장을 억제하여, 섬유 구조의 현저한 발달을 수반하지 않는 연신이다. 즉, 고분자 사슬의 운동성을 높이기 위해서는 연신 온도가 중요해지고, 고분자 사슬의 얽힘 구조를 풀면서 연신하기 위해서는 연신 시의 변형 속도(즉, 연신 배율과 연신 속도)가 중요해지고, 이러한 조건을 적당히 선택하여 설정할 필요가 있다.

연신 온도는, 제1 성분인 폴리에스테르의 유리 전이 온도보다 30∼70℃ 고온이고, 또한 제2 성분인 폴리올레핀계 중합체의 융점 이하의 온도인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40∼60℃ 고온이고, 또한 제2 성분인 폴리올레핀계 중합체의 융점 이하의 온도이다.

여기서, 연신 온도란, 연신 개시 위치에서의 섬유의 온도를 의미한다. 연신 온도가 "제1 성분인 폴리에스테르의 유리 전이 온도＋30℃" 이상이면 유동 연신 과정을 발현시키는 것이 가능해지지만, 더 고온인 경우에는, 높은 변형 속도에서, 즉 고배율로 연신해도 그 효과가 얻어지므로 바람직하다. 다만, 연신 온도가 너무 높아지면, 미연신사가 연신되기 전에, 제1 성분에 냉결정화(cold crystallization)가 생기고, 이것이 유동 연신성의 발현을 저해하게 된다. 이러한 관점에서 볼 때, 연신 온도는 "제1 성분인 폴리에스테르의 유리 전이 온도＋70℃" 이하인 것이 바람직하다. 또한, 연신 온도는 제2 성분인 올레핀계 중합체의 융점 이하로 하고, 섬유끼리의 융착에 의한 유동 연신 과정의 불안정화를 억제할 필요가 있다. 그런데, 예를 들면, 유리 전이 온도가 70℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 제1 성분으로서 배합하고, 융점 130℃의 고밀도 폴리에틸렌을 제2 성분으로서 배합한 미연신사를 연신하는 경우에는, 100℃ 이상이고 130℃ 이하의 연신 온도인 것이 바람직하다.

연신 시의 변형 속도는 작은 편이 바람직하지만, 이것은 연신 속도와 연신 배율의 영향을 받는다. 유동 연신은 1단으로 행해도 되고, 2단 이상의 다단으로 행해도 된다. 또한, 1단 이상의 유동 연신을 행한 후에, 종래의 네크 연신을 행해도 전혀 문제가 없다. 여기서, 네크 연신이란, 연신에 의한 배향 결정화를 수반하는 연신 방법이며, 섬유 구조를 발달시킬 수 있다. 유동 연신 과정의 연신 속도는, 연신 배율에 의존하지만, 5∼100m/분인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10∼80m/분이다. 여기서, 유동 연신 과정의 연신 속도란, 유동 연신 과정에 있어서의 도달 속도이며, 예를 들면 2세트 이상의 롤의 속도차를 이용하여 유동 연신할 때에는, 유동 연신 과정의 마지막 롤 속도를 의미한다. 연신 속도가 100m/분 이하인 경우에는 충분히 변형 속도가 작아져서, 유동 연신 과정을 용이하게 발현시킬 수 있다. 또한, 연신 속도가 5m/분 이상인 경우에는, 만족할만한 생산성으로 유동 연신 과정을 발현시키는 것이 가능하므로 바람직하다. 연신 속도가 10∼80m/분인 경우에는, 유동 연신 과정 발현의 용이성과 생산성의 밸런스가 우수하므로 바람직하다.

유동 연신 과정의 연신 배율은, 연신 속도와의 균형도 있지만, 1.2∼8.0배인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.4∼5.0배이고, 더욱 바람직하게는 1.6∼3.0배이다. 여기서, 유동 연신 과정의 연신 배율이란, 유동 연신 과정에 있어서의 토탈 연신 배율이며, 예를 들면, 1.4배로 유동 연신한 후에, 1.5배로 유동 연신하고, 이어서, 3배로 네크 연신하는 경우에는, 유동 연신 과정의 연신 배율은 2.1배이다. 연신 배율이 8.0배 이하이면, 유동 연신 과정을 발현시키는 것이 가능하므로 바람직하다. 또한, 연신 배율이 1.2배 이상이면, 만족할만한 생산성으로, 유동 연신 과정을 발현시키는 것이 가능하므로 바람직하다. 연신 배율이 1.4∼5.0배인 경우에는, 유동 연신 과정 발현의 용이성과 생산성의 밸런스가 우수하고, 1.6∼3.0배의 범위이면 더욱 우수하다.

본 발명의 제1 열융착성 복합 섬유를 얻을 때의 연신 방법은 특별히 제한되는 것은 아니고, 핫 롤(hot roll) 연신, 온수 연신, 가압 증기 연신, 존(zone) 연신 등의 종래의 방법을 채용할 수 있다. 유동 가열 연신 과정을 용이하고도 안정적으로 발현시키기 위해서는, 연신될 때에는 고분자 사슬의 분자 운동성이 충분히 높은 상태가 되도록 승온되어 있는 것이 중요해지고, 이러한 관점에서 볼 때, 연신 개시 위치를 가열하는 방법보다는, 연신 개시 위치에 도달할 때까지 미리 가열 및 승온되어 있는 핫 롤 연신이 바람직하다.

연신 개시 위치에서의 섬유의 온도의 균일성은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 복수 개수의 섬유간, 및 섬유 1개에 있어서의 길이 방향으로 균일한 것이 바람직하다. 섬유간의 균일성은, 온도차가 5℃ 이하이면 유동 연신 과정이 안정화되므로 바람직하고, 3℃ 이하이면 보다 바람직하다. 이와 같이, 섬유간의 균일성을 높이기 위해서는, 연신할 때의 섬유 개수는 생산성을 크게 저하시키지 않을 정도로 적게 하고, 또한 집속시키지 않고 넓게 배치하는 것이 바람직하다. 섬유 1개의 길이 방향에서의 균일성에 대해서도, 온도차가 5℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3℃ 이하이다. 이와 같이, 섬유 1개의 길이 방향에서의 균일성을 높이기 위해서는, 핫 롤의 온도 변동을 억제하는 것이 바람직하고, 이러한 관점에서 볼 때는 유도 가열 방식을 채용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여, 유동 연신 과정을 거쳐 얻어진, 본 발명의 제1 열융착성 복합 섬유는, 제1 성분인 폴리에스테르의 복굴절률이 0.150 이하이며, 보다 바람직하게는 0.100 이하이다. 여기서, 복굴절률이 작은 것은 분자 배향도가 작은 것을 의미한다. 유동 연신 과정에서는 고분자 사슬의 얽힘 구조가 풀리면서 연신되므로, 연신에 의한 현저한 분자 배향을 수반하지 않는다. 따라서, 연신하여 얻어진 복합 섬유의 제1 성분의 복굴절률이 0.150 이하인 경우에는, 현저한 분자 배향을 수반하는 네크 연신이 아니라 유동 연신 과정을 거친 것을 의미하고, 또한 0.100 이하인 경우에는, 유동 연신 과정에서의 고분자 사슬의 풀림이 효과적으로 이루어진 것을 의미하므로 바람직하다.

또한, 유동 연신 과정을 거쳐 얻어진, 본 발명의 제1 열융착성 복합 섬유는, 제1 성분과 제2 성분의 복굴절률비(제1 성분의 복굴절률/제2 성분의 복굴절률)가 3.0 이하이며, 보다 바람직하게는 2.5 이하이다.

폴리에스테르가 제1 성분이며, 올레핀계 중합체가 제2 성분인 미연신사를, 유동 연신한 경우에는, 제1 성분은 고분자 사슬이 풀리면서 연신되어 있으므로, 네크 연신의 경우에 비해 복굴절률의 증대가 억제되고, 섬유 구조가 별로 발달하지 않는다. 이에 비해, 올레핀계 중합체인 제2 성분은, 유동 연신 상태로 되지는 않고, 복굴절률은 네크 연신을 행했을 때와 대략 동등하게 증대되어, 섬유 구조는 발달한다. 즉, 제1 성분과 제2 성분의 복굴절률비(제1 성분의 복굴절률/제2 성분의 복굴절률)가 3.0 이하인 것은, 상기 복합 섬유가 유동 연신 과정을 거쳐 얻어진 것을 의미하고, 2.5 이하인 경우에는, 보다 효과적인 유동 연신 과정을 거친 것을 의미하므로 바람직하다.

유동 연신 과정을 거쳐 얻어진, 본 발명의 열융착성 복합 섬유의 섬유 강도는, 특별히 한정되지는 않지만, 2.0cN/dtex 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.5cN/dtex 이하이다. 효과적인 유동 연신 과정을 거친 경우에는, 고분자 사슬의 배향 구조의 발달은 억제되어 있고, 섬유 강도는 별로 커지지 않는다. 따라서, 섬유 강도가 2.0cN/dtex 이하인 것은, 효과적인 유동 연신 과정을 거친 것을 의미하고, 섬유 강도가 1.5cN/dtex 이하이면, 더욱 효과적인 유동 연신 공정을 거친 것을 의미한다.

유동 연신 과정을 거쳐 얻어진, 본 발명의 열융착성 복합 섬유의 신도는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 신도가 100% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 200% 이상이다. 효과적인 유동 연신 과정을 거친 경우에는, 고분자 사슬의 배향 구조의 발달은 억제되어 있고, 신도가 커지게 된다. 신도가 100% 이상인 것은, 효과적인 유동 연신 과정을 거친 것을 의미하고, 또한 다음 공정에서 재연신하여, 세섬화나 고강도화하는 것이 가능하므로 바람직하고, 신도가 200% 이상이면, 다음 공정에서의 연신 배율을 높일 수 있으므로, 보다 바람직하다.

유동 연신 과정을 거쳐 얻어진, 본 발명의 열융착성 복합 섬유의 제1 성분의 평균 굴절률은, 1.600 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.595 이하이고, 더욱 바람직하게는 1.590 이하이다.

여기서, 평균 굴절률은 상기 성분의 밀도와 관계되는, 즉 상기 성분의 결정화도를 반영하는 수치이다. 연신에 의해 결정화도가 커지면 밀도도 커지고, 평균 굴절률은 큰 값을 나타낸다. 즉, 연신된 후의 열융착성 복합 섬유의 제1 성분의 평균 굴절률이 작은 경우에는, 연신에 의해 현저한 결정화가 생기지 않는 것을 의미한다.

제1 성분의 평균 굴절률이 1.600 이하인 경우에는, 유동 연신에 의한 섬유 구조 발달의 억제 효과가 있었음을 의미하고, 또 다음 공정에서 재연신되어, 세섬화나 고강도화될 수 있으므로 바람직하고, 제1 성분의 평균 굴절률이 1.595 이하이면, 다음 공정에서의 연신 배율을 높일 수 있으므로 바람직하고, 제1 성분의 평균 굴절률이 1.590 이하이면 보다 바람직하다.

본 발명의 열융착성 복합 섬유의 열수축 특성은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 145℃, 5분의 열처리에 의한 건열 수축률이 15% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25% 이상이다. 본 발명의 열융착성 복합 섬유는, 유동 연신 과정을 거쳐 연신되어 있으므로, 제1 성분의 결정화도가 낮게 억제되어 있고, 열처리에 의한 수축이 커지게 되는 경향이 있다. 이와 같은 복합 섬유는, 열수축성 섬유로서 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 복합 섬유의 건열 수축률이 높다는 것은, 효과적인 유동 연신 과정을 거쳤다는 것을 의미하고, 이것은 섬유 구조는 별로 발달되어 있지 않고, 다음 공정에서 재연신을 행할 때는, 고배율로 연신 가능하므로 바람직하다.

본 발명의 제1 열융착성 복합 섬유는, 유동 연신 과정을 거쳐 얻어지므로, 섬유 구조의 발달이 억제되어 있고, 재연신되는 것이 가능하다. 재연신의 공정은, 본 발명의 열융착성 복합 섬유를 얻기 위한 유동 연신 과정과 연속되어도 되고, 연속되지 않아도 아무 문제가 없지만, 공정의 안정성이나 생산성을 고려하면, 연속되는 것이 바람직하다. 연속된 연신 공정으로서는, 3세트의 핫 롤을 사용한 2단 연신에서, 연신 제1 단계는 유동 연신 과정으로 하고, 연신 제2 단계에서는 네크 연신 과정으로 하는 방법 등을 예시할 수 있다.

본 발명의 제2 열융착성 복합 섬유는, 폴리에스테르를 제1 성분으로서 배합하고, 제1 성분보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 제2 성분으로서 배합한 열융착성 복합 섬유로서, 상기 열융착성 복합 섬유의 제2 성분의 결정부 c축 배향도가 90% 이상이고, 섬유 강도가 1.7cN/dtex 이상, 바람직하게는 2.5cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 열융착성 복합 섬유이다.

이와 같은, 제2 성분의 올레핀계 중합체가 고도로 배향되고, 폴리에스테르/올레핀계 중합체라는 수지 구성에 비해서는 높은 섬유 강도를 가지는 열융착성 복합 섬유를 얻는 방법은, 특별히 한정되지 않고, 전술한 본 발명의, 폴리에스테르의 제1 성분과, 올레핀계 중합체로 이루어지는 제2 성분의 복합 섬유로, 제1 성분인 폴리에스테르의 복굴절이 0.150 이하이며, 제1 성분과 제2 성분의 복굴절비(제1 성분의 복굴절/제2 성분의 복굴절)가 3.0 이하인 것을 특징으로 하는 열융착성 복합 섬유를, 재연신함으로써 용이하게, 높은 생산성으로 안정적으로 얻을 수 있다. 또한, 이것 이외의 방법으로 얻어도 아무 문제 없다. 즉, 본 발명의 제2 열융착 복합 섬유의 재료로 이루어지는 섬유는, 특별히 제한되는 것이 아니고, 전술한 유동 연신 과정을 거쳐 얻어진, 본 발명의 제1 열융착성 복합 섬유가 그 하나이지만, 그것 이외의 섬유를 원료로서 사용하는 것을 배제하는 것은 아니다.

본 발명의, 제2 열융착성 복합 섬유의 제1 성분인 폴리에스테르는, 특별히 한정되지 않고, 전술한 바와 마찬가지로, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리알킬렌테레프탈레이트류, 폴리락트산 등의 생분해성 폴리에스테르, 및 이것들과 다른 에스테르 형성 성분과의 공중합체 등을 예시할 수 있다. 다른 에스테르 형성 성분으로서는, 디에틸렌글리콜, 폴리메틸렌글리콜 등의 글리콜류, 이소프탈산, 헥사하이드로테레프탈산 등의 방향족 디카르복시산 등을 예시할 수 있다. 다른 에스테르 형성 성분과의 공중합체의 경우, 그 공중합 조성은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 결정성을 크게 손상시키지 않을 정도인 것이 바람직하고, 이러한 관점에서 볼 때는, 공중합 성분은 10질량% 이하, 보다 바람직하게는 5질량% 이하인 것이 바람직하다. 이들 에스테르계 중합체는 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 조합하여 사용해도 아무 문제 없다. 원료비, 얻어지는 섬유의 열안정성 등을 고려하면, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하는 폴리에스테르가 바람직하고, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트만으로 구성된 미변성 폴리머가 가장 바람직하다.

제2 성분인 올레핀계 중합체는, 제1 성분보다 저융점이면 특별히 제한되지 않고, 전술한 바와 마찬가지로, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 및 이들 에틸렌계 중합체의 무수 말레산 변성물, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐-프로필렌 공중합체, 폴리프로필렌, 및 이들 프로필렌계 중합체의 무수 말레산 변성물, 폴리-4-메틸펜텐-1 등을 예시할 수 있다.

이러한 올레핀계 중합체는 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 조합하여 사용해도 아무런 문제가 없다. 그 중에서도, 섬유 표면에 노출된 올레핀계 중합체끼리가, 방사시의 냉각 과정에서 완전히 고화되지 않고 융착하는 현상을 억제하는 관점에서 볼 때는, 고밀도 폴리에틸렌을 90질량% 이상 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 올레핀계 중합체의 멜트 플로우 레이트(시험 온도 230℃, 시험 하중 21.18N)도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 8g/10분 이상인 것이 바람직하고, 20g/10분 이상인 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 40g/10분 이상이다. 상이한 성분을 복합하여 방사하는 경우, 두 성분이 서로 영향을 주어 미연신사의 구조가 변화되지만, 폴리에스테르와 올레핀계 중합체를 복합한 경우에는, 올레핀계 중합체의 멜트 플로우 레이트가 큰 것이, 폴리에스테르의 복굴절이 작아지는 경향을 가진다. 올레핀계 중합체의 멜트 플로우 레이트가 20g/10분 이상이면, 제1 성분의 복굴절률이 작은 미연신사를 바람직하게 얻을 수 있고, 40g/10분 이상이면, 복굴절률이 보다 작은 미연신사를 얻을 수 있다.

본 발명의 제2 열융착성 복합 섬유와 관련된, 폴리에스테르의 제1 성분, 및 올레핀계 중합체인 제2 성분에는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위 내에서, 필요에 따라 각종의 성능을 발휘하도록 하기 위한 첨가제, 예를 들면, 산화 방지제나 광 안정제, 자외선 흡수제, 중화제, 핵형성제, 윤활제, 항균제, 냄새 제거제, 난연제, 대전 방지제, 안료, 가소제 등을 적당히 첨가해도 된다.

본 발명의 제2 열융착성 복합 섬유에 있어서의, 제1 성분과 제2 성분의 복합 형태는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 제2 성분이 섬유 표면을 완전히 덮는 복합 형태인 것이 바람직하고, 그 중에서도 동심 또는 편심의 시스-코어 구조가 바람직하다. 저융점의 올레핀계 중합체인 제2 성분이 섬유 표면을 완전히 덮는 복합 형태인 경우에는, 섬유 표면 전체에서 열접착될 수 있으므로, 고강도의 열융착 부직포를 얻을 수 있다. 또한, 섬유 단면 형상에 대해도 특별히 한정되지 않고, 전술한 바와 같이, 원 및 타원 등의 환형, 3각 및 4각 등의 각형, 건반형 및 8엽형 등의 이형, 또는 중공형 등의 어느 것도 사용할 수 있다.

제1 성분과 제2 성분을 복합할 때의 구성 비율은 특별히 제한되는 것이 아니고, 제2 성분/제1 성분=70/30∼10/90체적%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60/40∼30/70체적%이다. 제2 성분의 구성 비율이 10체적% 이상이면, 열융착 부직포를 얻을 때 적당한 접착점(adhesion point)을 형성하고, 만족할 수 있는 강도의 열융착 부직포를 얻을 수 있다. 또한, 제1 성분의 구성 비율이 30체적% 이상이면, 열융착 부직포를 얻을 때의 체적이 줄어드는 것을 충분히 억제할 수 있고, 부피가 많은 열유착 부직포를 얻을 수 있다. 제1 성분과 제2 성분의 복합 비율이 60/40∼30/70체적%의 범위이면, 벌크성(bulkiness)과 부직포 강도의 밸런스가 우수한 열융착 부직포를 얻을 수 있으므로 매우 적합하다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제2 열융착성 복합 섬유는, 전술한 본 발명의 제1 열융착성 복합 섬유를 재연신함으로써, 용이하게, 높은 생산성으로 안정적으로 얻을 수 있으므로, 이것을 재료 섬유로서 사용하는 것이 바람직하다. 이는, 상기 연신 방법을 채용하면, 종래의 연신법에 비해 고배율로 연신할 수 있다는 특징이 있기 때문이다.

최초의 연신 공정에 있어서, 폴리에스테르로 이루어지는 제1 성분은 유동 연신 상태로 되어, 섬유 구조는 별로 발달하지 않지만, 올레핀계 중합체로 이루어지는 제2 성분은 유동 연신 상태로 되지 않으므로, 섬유 구조의 발달을 수반하여 세섬화된다. 그리고, 다음의 재연신 공정에 있어서는, 폴리에스테르로 이루어지는 제1 성분이 네크 연신이 되도록 연신 조건을 설정함으로써, 폴리에스테르로 이루어지는 제1 성분의 섬유 구조는 충분히 발달하고, 또한, 올레핀계 중합체의 제2 성분은, 앞선 연신 공정에서 발달한 섬유 구조가 더 발달하여, 고도로 배향된 섬유 구조로 되는 것이다. 이때, 특히 주목해야 할 것은, 올레핀계 중합체를 단독으로 방사한 것을 연신하고자 해도 실현할 수 없는 레벨의 고배율의 연신이, 폴리에스테르와의 복합이라는 형태를 취함으로써, 복합 섬유를 구성하는 1성분이라는 형태로 실현되고, 또한 그에 따라 올레핀계 중합체 성분이, 이 높은 연신 배율에 상응하는, 단독 사용으로는 발현할 수 없었던 고도의 섬유 구조의 발달을 이룰 수 있다는 점이다.

제2 성분의 올레핀계 중합체의 결정부 c축 배향도가 90% 이상, 바람직하게는 92% 이상일 때, 제2 성분의 올레핀계 중합체는 특히 고도의 배향을 나타내고, 이로써, 복합 섬유의 섬유 강도가 1.7cN/dtex 이상, 바람직하게 2.5cN/dtex 이상, 바람직하게는 2.8cN/dtex 이상, 더욱 바람직하게는 3.0cN/dtex 이상이 되고, 복합 섬유의 내마모성이 향상되거나, 부직포화될 때의 카드 가공성이 향상되는 등, 예기치 못한 효과를 얻을 수 있다.

예를 들면, 1.0∼1.5dtex 이라는 세섬도의 열가소성 섬유를 카딩(carding) 가공할 경우, 열가소성 섬유의 섬도가 너무 작으면, 실린더로의 가라앉음이나 냅핑(napping)이 발생되기 쉽고, 만족할 수 있는 생산성을 얻을 수 없는 문제가 있다. 그러나, 전술한 열융착성 복합 섬유는, 높은 섬유 강도를 가지고, 강성이 높고, 내마모성도 우수하므로, 카드 가공에 있어서 실린더로의 가라앉음이나 냅핑이 쉽게 발생되지 않고, 세섬도인 경우에도 카드기(carding machine)의 운전 속도를 높게 하는 것이 가능해져서, 높은 생산성을 달성할 수 있는 것이다.

본 발명의 제1 열융착성 복합 섬유를, 재연신할 때의 연신 조건은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 제2 성분의 올레핀계 중합체의 결정부 c축 배향도가 높아지고, 열안정성이 우수하고, 벌크성이 풍부하며, 또한 섬유 강도가 보다 높은 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 있으므로, 네크 연신 과정이 되도록, 연신 온도는 제1 성분인 폴리에스테르의 유리 전이 온도보다 5∼30℃ 만큼 고온인 것이 바람직하고, 10∼30℃ 만큼 고온인 것이 더욱 바람직하고, 보다 바람직하게는 15∼25℃ 만큼 고온이다. 연신 온도가 "제1 성분인 폴리에스테르의 유리 전이 온도 + 10℃" 이상이면, 연신사 파단에 의한 현저한 생산성 저하를 초래하지 않을 정도의, 제1 성분의 분자 운동성을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 연신 온도가 "제1 성분인 폴리에스테르의 유리 전이 온도 + 30℃" 이하이면, 제1 성분의 분자 운동성이 지나치게 높아지지 않도록, 연신에 의한 분자 배향, 배향 결정화가 진행되므로 바람직하다. 연신 온도가 제1 성분의 유리 전이 온도보다 15∼25℃ 만큼 고온인 경우에는, 생산성과 얻어지는 섬유 물성의 밸런스가 우수하므로 바람직하다.

본 발명의 제1 열융착성 복합 섬유를, 재연신할 때의 연신 속도는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 생산성과 공정의 안정성을 고려하면, 50∼200m/분의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 80∼150m/분의 범위이다.

또한, 재연신 공정의 연신 배율에 대해서도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 열안정성이나 벌크성, 강도 특성이 우수한 연신 섬유를 얻기 위해서는, 섬유의 파단을 일으키지 않는 범위에서 가능한 고배율인 편이 좋고, 이러한 관점에서 볼 때는 1.5배 이상, 보다 바람직하게는 1.8배 이상인 것이 바람직하다. 또한, 유동 연신 과정에서의 연신 배율과 유동 연신 과정에서 얻어진 본 발명의 열융착성 복합 섬유를 재연신할 때의 연신 배율의 곱인 토탈 연신 배율은, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 4배 이상인 것이 바람직하고, 6배 이상인 것이 더 바람직하고, 특히 바람직한 것은 7배 이상이다. 본 발명의, 유동 연신 과정을 거쳐 얻어진 열융착성 복합 섬유를 재연신하는 연신 방법을 채용하면, 그것의 토탈 연신 배율에 있어서, 종래의 연신 방법보다 고배율로 연신 가능하다는 특징이 있다. 고배율로 연신 가능하다는 것은, 어떤 섬도의 미연신사를 보다 가늘게 연신 가능하다고 하는 세섬화 효과와, 어떤 섬도의 연신사를 얻기 위한 미연신사의 섬도를 크게 설정할 수 있으므로, 방사 공정 안정화 및 토출량 증가에 의한 생산성 향상 효과를 얻을 수 있다는 것을 의미한다. 토탈 연신 배율이 4배 이상인 경우에는, 그러한 효과를 얻을 수 있고, 토탈 연신 배율이 6배 이상인 경우에는 만족할 수 있는 레벨, 7배 이상인 경우에는 충분히 높은 레벨로 그러한 효과가 얻어지므로 바람직하다.

본 발명의 제2 열융착성 복합 섬유의 섬도는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 4dtex 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2dtex 이하이다.

본 발명의 유동 연신 과정을 거쳐 얻어진 열융착성 복합 섬유를, 재연신하는 연신 방법은, 전술한 바와 같이, 종래의 연신법에 비해 토탈 연신 배율을 높게 할 수 있어 높은 생산성으로 세섬도화할 수 있다는 이점이 있다. 섬도가 4dtex 이하인 경우에는, 단위 중량당의 섬유 개수가 많게 되어, 예를 들면, 필터 재료에 사용했을 때는 여과 특성이 향상되므로 바람직하고, 또 열융착 부직포에 사용했을 때는 치밀성이 향상되므로 단위 면적당 질량이 작아지도록 할 수 있게 되고, 또한 부드러운 감촉을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 섬도가 2dtex 이하인 경우에는, 보다 높은 레벨로 전술한 효과를 얻을 수 있으므로 보다 바람직하다.

본 발명의, 제1 열융착성 복합 섬유, 및 제2 열융착성 복합 섬유에는, 가공 적정성이나 제품 물성을 만족시키기 위하여, 그 섬유 표면에 계면활성제를 부착시키는 것이 바람직하다. 계면활성제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 또 부착 방법도 공지의 방법, 예를 들면, 롤러 법, 침지법, 분무법, 패트 건조(pat drying)법 등을 채용할 수 있다.

본 발명의 제1 열융착성 복합 섬유 및 제2 열융착성 복합 섬유는 다양한 용도로 사용할 수 있고, 그 용도에 맞추어 여러 가지 섬유 형태로 할 수 있다.

예를 들면, 카드 부직포용 섬유의 경우에는, 권축(捲縮; crimping)을 부여한 스테이플(staple)의 섬유 형태가 바람직하다. 권축의 형태는 특별히 제한되지 않고, 지그재그의 기계적 권축일 수도 있고, Ω형이나 스파이럴형의 입체적 권축일 수도 있다. 또한, 섬유 길이나 권축수도 특별히 제한되는 것이 아니고, 섬유나 카드기의 특성에 따라 적당히 선택할 수 있다.

직포 필터용 섬유나 와인딩 필터용 섬유, 직포 시트용 섬유, 편직 가공 네트용 섬유 등의 경우에는, 필라멘트의 섬유 형태가 바람직하다. 또한, 에어 레이드(air laid) 부직포용 섬유나 초지(抄紙) 부직포용 섬유, 또는 콘크리트 등의 보강용 섬유의 경우에는, 쇼트 컷-촙(short cut-chop)의 형태가 바람직하다. 권축의 형태, 또는 유무나, 섬유 길이는 특별히 제한되는 것이 아니고, 가공기의 타입, 요구 특성, 생산성 등을 고려하여 적당히 선택할 수 있다. 또한, 로드(rod)용 섬유나 와인딩 필터(winding filter)용 섬유, 와이핑(wiping) 부재의 원료가 되는 섬유의 경우에는, 절단되지 않은 연속 토우(tow)의 섬유 형태가 바람직하다. 권축의 형태, 또는 유무는 특별히 제한되지 않고, 가공법이나 요구되는 제품 특성에 따라 적당히 선택할 수 있다.

[실시예]

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

(1) 복굴절

CARL-Zeiss Jena사 제조의 인터파코(Interfaco)형 간섭현미경을 사용하여, 섬유의 직경 및 코어의 직경과 리타데이션(retardation)을 측정하고, 섬유 축에 대하여 평행 및 수직인 방향에 대한 굴절률을 구하여, 평균 굴절률과 복굴절률을 산출하였다.

(2) 결정부 c축 배향도

Bruker사 제조의 D8 DISCOVER에 의해, 광각 X선 회절 측정을 실시하였다. X선 소스는 전압 45kV, 전류 360mA에서 발생시킨 CuKα선(파장: 0.154nm)이다. PP에 대하여는 (200)면(plane), PE에 대하여는 (200)면의 방위각 방향의 강도 프로파일로부터, Wilchinsky의 방법에 의해 배향축에 대한 결정부 c축 배향도를 산출하였다.

(3) 단사섬도, 단사 강신도

미연신사, 연신사에 대하여, JIS-L-1015에 준해 측정하였다.

(4) 건열 수축률

수축성 섬유를 약 500mm의 길이가 되도록 자르고, 이것을 145℃의 순환 오븐 중에서 5분간 열처리하고, 이하의 식에 의해 산출하였다.

건열 수축률(%) = (열처리 전 섬유 길이-열처리 후 섬유 길이)÷열처리 전 섬유 길이×100

(5) 섬유 직경의 표준 편차

열융착성 복합 섬유의 상(像)을 타입 VC2400-IMU 3D 디지털 파인스코프(오므론(주) 제조)를 사용하여 수신하고, n=50으로 섬유 직경을 측정하고, 표준 편차를 산출하였다.

(6) 올레핀계 중합체의 멜트 플로우 레이트(MFR)

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

(7) 연신 배율

연신 전의 섬도와 연신 후의 섬도로부터 산출하였다.

연신 배율 = (연신 전의 섬도)÷(연신 후의 섬도)

(8) 연신 공정의 안정성

연신 공정이 안정되어 있는지 여부를 ○, ×로 판정하였다.

○: 섬유 파단이나 섬유끼리의 교착에 의한 연신 공정의 정지가, 1회/hr 보다 적음.

×: 섬유 파단이나 섬유끼리의 교착에 의한 연신 공정의 정지가, 1회/hr 이상임.

(9) 카딩 가공성

얻어진 섬유를 카딩 가공하고, 고속 가공성이나 웹의 균일성, 넵(nep)의 발생량 등을 관찰하여, ◎, ○, △, ×의 4단계로 판정하였다.

[실시예 1]

IV 값이 0.64, 유리 전이 온도가 82℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 제1 성분으로서 배합하고, 멜트 플로우 레이트가 36g/10분인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 제2 성분으로서 배합하여, 동심 시스-코어 노즐을 사용하여, 이것들을 시스/코어=제2 성분/제1 성분=50/50(체적 분율)의 단면 형태로 복합하고, 방사 속도 900m/분의 조건으로 8.2dtex의 미연신사를 채취했다. 이것의 제1 성분의 복굴절은 0.016이었다. 얻어진 미연신사를 온도 120℃, 속도 25m/분, 배율 2.0배의 조건으로 핫 롤 연신한 결과, 안정적으로 4.1dtex의 연신사를 얻을 수 있고, 섬유 직경의 표준 편차는 2.01로, 균일한 것이었다. 이것의 제1 성분의 복굴절은 0.033이고, 복굴절률비(제1 성분 복굴절/제2 성분 복굴절)는 1.16이고, 신도는 312%였다. 건열 수축률을 측정한 결과, 22%로 높은 수축률을 나타내고, 수축성 섬유로서 바람직하게 사용할 수 있다. 신도가 312%로 컸기 때문에, 온도 90℃, 속도 100m/분에서 재연신한 결과, 3.7배로 안정적으로 연신할 수 있었다. 1차 연신과 2차 연신에 의한 토탈 연신 배율은 7.5배이며, 최종적으로 얻을 수 있었던 열융착성 복합 섬유의 섬도는 1.1dtex, 섬유 직경의 표준 편차는 1.89, 제2 성분의 HDPE의 결정부 c축 배향도는 96%였다. 섬유 강도는 3.7cN/dtex로, 고강도화되어 있었다. 이것에 14산/2.54cm의 기계 권축을 부여하고, 110℃에서 열처리한 후에 섬유 길이 38mm로 절단하여 스테이플을 얻었다. 스테이플 섬유를 카딩 가공한 결과, 카드 통과성이 좋아서, 가공 속도를 높게 설정할 수 있었다. 이어서, 에어-스루(air-through) 방식에 의해 섬유를 서로 융착시켜 에어-스루 부직포를 제작한 결과, 섬도가 작기 때문인지, 매우 부드러운 감촉으로, 예를 들면, 냅킨의 탑 시트(top sheet)로서 바람직하게 사용할 수 있다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일한 미연신사를, 온도 120℃, 속도 40m/분, 배율 3.0배의 조건에서 핫 롤 연신하였다. 즉, 실시예 1과는 연신 배율이 상이하지만, 안정적으로 2.7dtex의 연신사를 얻을 수 있고, 섬유 직경의 표준 편차는 1.77로서 균일한 것이었다. 이것의 제1 성분의 복굴절은 0.136이며, 복굴절률비(제1 성분 복굴절/제2 성분 복굴절)는 2.67이며, 신도는 176%였다. 건열 수축률을 측정한 결과, 17%로 높은 수축률을 나타낸다. 연신 배율이 높게 되었기 때문인지, 실시예 1에 비하면 수축률은 저하되었지만, 수축성 섬유로서 바람직하게 사용할 수 있었다. 이어서, 온도 90℃, 속도 100m/분으로 재연신한 결과, 2.3배로 안정적으로 연신할 수 있었다. 1차 연신과 2차 연신에 의한 토탈 연신 배율은 6.8배로, 실시예 1과 비교하면 저하되었지만, 최종적으로 얻을 수 있었던 섬도는 1.2dtex, 섬유 직경의 표준 편차는 1.72, 제2 성분의 HDPE의 결정부 c축 배향도는 93%, 섬유 강도는 3.3cN/dtex로서, 안정적으로 세섬도이고 고강도의 균일한 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 있었다. 이것에 15산/2.54cm의 기계 권축을 부여하고, 100℃에서 열처리한 후에 섬유 길이 44mm로 절단하여, 스테이플을 얻었다. 스테이플 섬유를 카딩 가공한 결과, 카드 통과성이 양호하여, 가공 속도를 높게 설정할 수 있었다. 이어서, 에어-스루 방식에 의해 섬유끼리를 융착시켜 에어-스루 부직포를 제작하였다. 이것을 에어 필터 여과재로서 사용한 결과, 섬도가 작기 때문에, 우수한 여과 특성을 얻을 수 있었다.

[실시예 3]

IV 값이 0.64, 유리 전이 온도가 82℃의 PET를 제1 성분으로서 배합하고, 멜트 플로우 레이트가 28g/10분의 HDPE를 제2 성분으로서 배합하여, 동심 시스-코어 노즐을 사용하고, 이것들을 시스/코어=제2 성분/제1 성분=30/70(체적 분율)의 단면 형태로 복합하고, 방사 속도 450m/분의 조건으로 16.8dtex의 미연신사를 채취했다. 이것의 제1 성분의 복굴절은 0.008이었다. 얻어진 미연신사를, 3세트의 핫 롤을 가지는 연신기에 의해, 제1 단계가 온도 110℃, 속도 30m/분, 연신 배율 2.5배의 유동 연신, 제2 단계가 온도 85℃, 속도 100m/분, 연신 배율 2.8배의 네크 연신인, 토탈 연신 배율이 7.8배인 연속 2단 연신을 실시한 결과, 안정적으로 섬도가 2.4dtex, 섬유 직경의 표준 편차가 1.42, 제2 성분의 HDPE의 결정부 c축 배향도가 93%, 섬유 강도가 3.5cN/dtex의 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 있었다. 한편, 제1 단계의 유동 연신이 완료된 연신 중간사를 채취한 결과, 섬도가 6.7dtex, 제1 성분 복굴절이 0.056, 복굴절률비가 1.45이고, 신도는 262%였다. 연속 2단 연신으로 얻어진 연신사에 16산/2.54cm의 기계 권축을 부여하고, 100℃에서 열처리한 후에 섬유 길이 51mm로 절단하여, 스테이플을 얻었다. 스테이플 섬유를 카딩 가공하고, 에어-스루 부직포를 제작한 결과, 카딩 가공성은 양호하며, 종래의 네크 연신법만으로 얻어진 섬도 2.4dtex의 부직포와 동등한 부직포 물성을 나타내고 있었다. 본 발명의 열융착성 복합 섬유는 고연신 배율로 생산되고, 종래 연신 방법으로 2.4dtex의 열융착성 복합 섬유를 얻고자 하는 경우에 비하여, 미연신사의 섬도를 크게 할 수 있다. 이것은, 방사시의 토출량을 증가시킬 수 있는 것을 의미하고, 즉 생산성 향상의 효과가 얻어진다.

[실시예 4]

IV 값이 0.64, 유리 전이 온도가 82℃인 PET를 제1 성분으로서 배합하고, 멜트 플로우 레이트가 36g/10분인 HDPE와 멜트 플로우 레이트가 24g/10분인 무수 말레산 변성 폴리에틸렌의, 질량분율 90/10의 혼합물을 제2 성분으로서 배합하여, 동심 시스-코어 노즐을 사용하고, 이것들을 시스/코어=제2 성분/제1 성분=60/40(체적 분율)의 단면 형태로 복합하고, 방사 속도 800m/분의 조건으로 6.2dtex의 미연신사를 채취했다.이것의 제1 성분의 복굴절은 0.015였다. 얻어진 미연신사를, 3세트의 핫 롤을 가지는 연신기에 의해, 제1 단계가 온도 125℃, 속도 15m/분, 연신 배율 2.0배의 유동 연신, 제2 단계가 온도 85℃, 속도 70m/분, 연신 배율 3.9배의 네크 연신인, 토탈 연신 배율이 7.8배인 연속 2단 연신을 실시한 결과, 안정적으로 섬도가 0.8dtex, 섬유 직경의 표준 편차가 1.02, 제2 성분의 HDPE의 결정부 c축 배향도가 94%, 섬유 강도가 3.5cN/dtex인 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 있었다. 그리고, 제1 단계의 유동 연신이 완료된 연신 중간사를 채취한 결과, 섬도가 3.1dtex, 제1 성분 복굴절이 0.039, 복굴절률비가 1.30으로, 신도는 322%였다. 연속 2단 연신으로 얻어진 연신사에 11산/2.54cm의 기계 권축을 부여하고, 100℃에서 열처리한 후에 섬유 길이 5mm로 절단하고, 드라이 크림프-촙(crimp-chop)을 얻었다. 이것과 분쇄 펄프를 중량 분율 20/80으로 혼면하고, 에어레이드법 의해 웹을 형성하여 에어-스루 부직포를 얻었다. 열융착성 복합 섬유의 섬도가 작으므로 구성 개수가 많고, 열융착성 복합 섬유와 펄프의 접착점이 증가하여 접착성이 향상되고, 또 펄프를 물리적으로 유지하는 효과도 높아지고, 부직포 표면을 라텍스 처리하지 않아도, 부직포 강도가 높고, 또 펄프 유지성이 뛰어난 펄프 혼면 부직포를 얻을 수 있었다. 이것을 웨트 와이퍼로서 사용한 결과, 라텍스 처리가 실시되어 있지 않으므로 수분의 흡수성이 우수하고, 또 펄프의 탈락이 극히 적고, 바람직하게 사용할 수 있었다.

[실시예 5]

IV 값이 0.64, 유리 전이 온도가 82℃인 PET를 제1 성분으로서 배합하고, 멜트 플로우 레이트가 40g/10분인 폴리프로필렌(PP)을 제2 성분으로서 배합하여, 동심 시스-코어 노즐을 사용하고, 이것들을 시스/코어=제2 성분/제1 성분=50/50(체적 분율)의 단면 형태로 복합하고, 방사 속도 600m/분의 조건에서 8.1dtex의 미연신사를 채취했다. 이것의 제1 성분의 복굴절은 0.012였다. 얻어진 미연신사를, 3세트의 핫 롤을 가지는 연신기에 의해, 제1 단계가 온도 140℃, 속도 40m/분, 연신 배율 3.0배의 유동 연신, 제2 단계가 온도 85℃, 속도 90m/분, 연신 배율 1.9배의 네크 연신인, 토탈 연신 배율이 5.8배인 연속 2단 연신을 실시한 결과, 안정적으로 섬도가 1.4dtex, 섬유 직경의 표준 편차가 0.97, 제2 성분의 PP의 결정부 c축 배향도가 96%, 섬유 강도가 3.4cN/dtex인 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 있었다. 그리고, 제1 단계의 유동 연신이 완료된 연신 중간사를 채취한 결과, 섬도가 3.7dtex, 제1 성분 복굴절이 0.109, 복굴절률비가 2.27이고, 신도는 186%였다. 연속 2단 연신으로 얻어진 연신사에 14산/2.54cm의 기계 권축을 부여하고, 120℃에서 열처리한 후에 섬유 길이 38mm로 절단하여, 스테이플을 얻었다. 스테이플 섬유를 카딩 가공하고, 포인트 본드(point bond) 부직포를 제작한 결과, 카딩성은 양호하며, 섬도가 작으므로 섬유 구성 개수가 많고, 부직포 1제곱미터당 사용 총중량을 저감해도 옷감의 질이 나빠지지 않았다.

[실시예 6]

IV 값이 0.64, 유리 전이 온도가 82℃인 PET를 제1 성분으로서 배합하고, 멜트 플로우 레이트가 54g/10분인 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 제2 성분으로서 배합하고, 편심시스-코어 노즐을 사용하여, 시스/코어=제2 성분/제1 성분=50/50(체적 분율)의 단면 형태로 복합하고, 방사 속도 750m/분의 조건으로 6.4dtex의 미연신사를 채취했다. 하기의 식으로 정의되는 편심도는 0.22이며, 제1 성분의 복굴절은 0.016이었다.

편심도(h) = d/r

r: 섬유 전체의 반경

d: 섬유 전체의 중심점으로부터 심지 성분의 중심점까지의 거리

얻어진 미연신사를, 3세트의 핫 롤을 가지는 연신기에 의해, 제1 단계가 온도 105℃, 속도 15m/분, 연신 배율 2.0배의 유동 연신, 제2 단계가 온도 90℃, 속도 50m/분, 연신 배율 2.7배의 네크 연신인, 토탈 연신 배율이 5.4배인 연속 2단 연신을 실시한 결과, 안정적으로 섬도가 1.2dtex, 섬유 직경의 표준 편차가 1.16, 제2 성분의 PP의 결정부 c축 배향도가 91%, 섬유 강도가 2.6cN/dtex인 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 있었다. 한편, 제1 단계의 유동 연신이 완료된 연신 중간사를 채취한 결과, 섬도가 3.2dtex, 제1 성분 복굴절이 0.047, 복굴절률비가 1.38이고, 신도는 248%였다. 연속 2단 연신으로 얻어진 연신사에 14산/2.54cm의 기계 권축을 부여하고, 110℃로 열처리한 후에 섬유 길이 38mm로 절단하여, 스테이플을 얻었다. 스테이플 섬유를 카딩 가공하고, 에어-스루 부직포를 제작하였다. 통상, 시스 성분에 마찰이 높은 LLDPE를 사용한 열융착성 복합 섬유는, 카딩 가공성이 뒤떨어지지만, 실시예 6의 방법으로 얻어진 열융착성 복합 섬유는, 시스 성분의 LLDPE가 고도로 배향되어 있고, 그 결과로서 마찰도 저감되어 있거나, 카딩 가공성은 양호하였다. 얻어진 부직포는, 섬도가 작은 것에 기인하는 감촉의 부드러움과, 섬유 표면을 구성하는 LLDPE의 촉감의 부드러움, 및 편심 단면 형상에 유래하는 부직포의 벌크성이 있어서, 종이 기저귀의 표면재로서 바람직하게 사용할 수 있었다.

[비교예 1]

실시예 1과 같은 미연신사를, 온도 90℃, 속도 25m/분, 배율 2.0배의 조건으로 핫 롤 연신한 결과, 안정적으로 4.1dtex의 연신사를 얻을 수 있고, 섬유 직경의 표준 편차는 1.27로 균일한 것이었다. 이것의 제1 성분의 복굴절은 0.168이고, 복굴절률비(제1 성분 복굴절/제2 성분 복굴절)는 5.79이고, 신도는 74%였다. 건열 수축률은 7%로서, 낮은 값이었다. 이것을 온도 90℃, 속도 100m/분으로 재연신하고자 했는데, 실시예 1과 같이 고배율로 연신할 수 없고, 1.4배로 연신하는 것이 고작이었다. 그 결과, 1차 연신과 2차 연신의 토탈 연신 배율은 2.8배, 섬도는 2.9dtex이고, 실시예 1과 같이 세섬도의 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 없었다. 또한, 이것의 카딩 가공성을, 같은 정도의 섬도인 실시예 3의 카딩성과 비교한 결과, 운전 속도를 높이지 못하고, 또 넵의 발생량도 많은 등, 현저하게 뒤떨어져 있었다.

[비교예 2]

IV 값이 0.64, 유리 전이 온도가 82℃의 PET를 사용하여, 방사 속도 1200m/분의 조건으로 8.2dtex의 단일 성분의 미연신사를 채취했다. 복굴절은 0.013이었다. 얻어진 미연신사를 온도 110℃, 속도 40m/분, 배율 3.8배의 조건 하에 핫 롤 연신한 결과, 연신 장력이 낮기 때문에 핫 롤 사이에서 섬유가 느슨해져 접촉 파단이 생기고, 조업성은 현저하게 나빴다. 또 얻어진 연신사는 섬유간의 교착이 현저하고, 해제성(release property)이 뒤떨어지는 것이고, 섬유 직경의 표준 편차는 5.59로 섬도 불균일이 크며, 품질의 균일성이 나빴다. 이것을 온도 125℃, 속도 80m/분으로 재연신한 결과, 섬도 불균일에 기인하기 때문인지, 단사 파단이 많이 발생했다. 서서히 연신 배율을 높게 한 결과, 연신 롤로의 감김이 생기고, 최종적으로 얻어진 연신사의 섬도는 1.3dtex였다. 토탈 연신 배율은 6.3배이며, 무난한 배율로 연신되어 있지만, 얻어진 섬유의 섬유 직경 표준 편차는 10.21으로 현저하게 크며, 눈으로 보아도 연신 파단 부분의 혼입을 많이 볼 수 있어, 품질 안정성이 뒤떨어지는 것이었다.

[비교예 3]

멜트 플로우 레이트가 16g/10분인 PP를 제1 성분으로서 배합하고, 멜트 플로우 레이트가 36g/10분인 HDPE를 제2 성분으로서 배합하고, 동심(concentric) 시스-코어 노즐을 사용하고, 이것들을 시스/코어=제2 성분/제1 성분=50/50(체적 분율)의 단면 형태로 복합하고, 방사 속도 1000m/분의 조건으로 8.2dtex의 미연신사를 채취했다. 이것의 제1 성분의 복굴절은 0.013이었다. 얻어진 미연신사를, 3세트의 핫 롤을 가지는 연신기에 의해, 제1 단계가 온도 90℃, 속도 25m/분, 연신 배율 2.0배, 제2 단계가 온도 90℃, 속도 55m/분, 연신 배율 1.9배의 네크 연신인 연속 2단 연신을 실시한 결과, 안정적으로 섬도가 2.2dtex, 섬유 직경의 표준 편차가 0.54, 제2 성분의 HDPE의 결정부 c축 배향도가 86%인 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 있었다. 올레핀계 중합체만으로 이루어지는 미연신사를, 네크 연신으로 연신하고자 해도, 연신 배율을 충분히 높이지 못하고, 따라서, 제2 성분의 HDPE의 결정화도는, 본 발명에 의해 달성되는 레벨까지 높일 수 없었다. 또한, 이것을 실시예 3으로 마찬가지의 조건으로 스테이플로 하고, 카딩 가공성을 확인하였으나, 섬도가 동등한 실시예 3의 열융착성 복합 섬유에 비해 뒤떨어져 있었다.

[비교예 4]

비교예 3의 미연신사를 사용하여, 3세트의 핫 롤을 가지는 연신기에 의해, 제1 단계가 온도 120℃, 속도 25m/분, 연신 배율 2.0배, 제2 단계가 온도 90℃, 속도 55m/분인 연속 2단 연신을 실시한 결과, 전술한 바와 같이 연신 제2 단계의 배율은 1.9배까지 밖에 높일 수 없었고, 섬도가 2.2dtex, 섬유 직경의 표준 편차가 0.59, 제2 성분의 HDPE의 결정부 c축 배향도가 84%인 열융착성 복합 섬유를 얻을 수 있었다. 제1 단계의 연신 조건은 유동 연신 과정의 발현을 의도한 것이었지만, 이것을 달성할 수는 없었다. 즉, 시스/코어=제2 성분/제1 성분=HDPE/PP로 이루어지는 미연신사는, 연신 조건을 적절히 제어해도 유동 연신 상태로는 안되므로, 고배율 연신할 수 없었다. 또한, 이것을 실시예 3과 동일한 조건에서 스테이플로 만들고, 카딩 가공성을 확인하였으나, 섬도가 동등한 실시예 3의 열융착성 복합 섬유에 비해 뒤떨어져 있었다.

[비교예 5]

멜트 플로우 레이트가 36g/10분인 HDPE만을 사용하여, 방사 속도 600m/분의 조건으로 10.0dtex의 단성분의 미연신사를 채취했다. 복굴절은 0.013이었다. 얻어진 미연신사를, 3세트의 핫 롤을 가지는 연신기에 의해, 제1 단계가 온도 80℃, 속도 40m/분, 연신 배율 3.0배, 제2 단계가 온도 90℃, 속도 55m/분, 연신 배율 1.2배의 네크 연신인 연속 2단 연신을 실시한 결과, 안정적으로 섬도가 2.8dtex, 섬유 직경의 표준 편차가 0.79, HDPE의 결정부 c축 배향도가 84%인 열융착성 섬유를 얻을 수 있었다. 이와 같이, 올레핀계 중합체만으로 이루어지는 미연신사를, 네크 연신으로 연신하고자 해도, 연신 배율을 충분히 높게 하지 못하고, 따라서, HDPE의 결정화도는, 본 발명에 의해 달성되는 레벨까지 높일 수 없었다. 또한, 이것을 실시예 3과 동일한 조건에서 스테이플로 만들고, 카딩 가공성을 확인하였으나, 섬도가 동등한 실시예 3의 열융착성 복합 섬유에 비해 크게 뒤떨어져 있었다.

[비교예 6]

비교예 5의 미연신사를 사용하여, 3세트의 핫 롤을 가지는 연신기에 의해, 제1 단계가 온도 115℃, 속도 40m/분, 연신 배율 3.0배, 제2 단계가 온도 90℃, 속도 55m/분인 연속 2단 연신을 실시한 결과, 비교예 5와 동일하게 연신 제2 단계의 배율은 1.2배까지 밖에 높일 수 없고, 섬도가 2.2dtex, 섬유 직경의 표준 편차가 0.84, HDPE의 결정부 c축 배향도가 84%인 열융착성 섬유를 얻을 수 있었다. 제1 단계의 연신 조건은 유동 연신 과정의 발현을 의도한 것이었지만, 이것을 이룰 수 없었다. 즉, HDPE만으로 이루어지는 미연신사는, 연신 조건을 적절히 제어해도 유동 연신 상태는 되지 못하고, 고배율 연신할 수 없었다. 또한, 이것을 실시예 3과 동일한 조건에서 스테이플로 만들고, 카딩 가공성을 확인하였으나, 섬도가 동등한 실시예 3의 열융착성 복합 섬유에 비해 크게 뒤떨어져 있었다.

이하, 표 1에 상기 각 예의 제1 회째의 연신 공정을 끝낼 때까지의 조건 및 물성, 및 표 2에 재연신 공정을 끝낼 때까지의 조건 및 물성을 종합하였다.

[표 1]

[표 2]

Claims

폴리에스테르를 제1 성분으로서 배합하고, 제1 성분보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 제2 성분으로서 배합한 미연신사를 연신하여 얻어진 복합 섬유로서,
상기 복합 섬유의 제1 성분인 폴리에스테르의 복굴절이 0.150 이하이고, 상기 제1 성분과 제2 성분의 복굴절비(제1 성분의 복굴절/제2 성분의 복굴절)가 3.0 이하인 것을 특징으로 하는 열융착성 복합 섬유.
제1항에 있어서,
상기 제2 성분이 섬유 표면을 완전히 덮는 복합 형태인, 열융착성 복합 섬유.
제1항에 있어서,
섬유 직경의 표준 편차가 4.0 이하인, 열융착성 복합 섬유.
제1항에 있어서,
단사섬유 강도가 2.0cN/dtex 이하이고, 신도(elongation)가 100% 이상인, 열융착성 복합 섬유.
제1항에 있어서,
상기 제1 성분인 폴리에스테르의 평균 굴절률(average refractive index)이 1.600 이하인, 열융착성 복합 섬유.
제1항에 있어서,
상기 제2 성분의 올레핀계 중합체가 고밀도 폴리에틸렌인, 열융착성 복합 섬유.
제1항에 있어서,
145℃, 5분의 열처리에 의한 건열(乾熱) 수축률이 15% 이상인, 열융착성 복합 섬유.
폴리에스테르를 제1 성분으로서 배합하고, 상기 제1 성분보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 제2 성분으로서 배합한 열융착성 복합 섬유로서,
상기 열융착성 복합 섬유의 상기 제2 성분의 결정부 c축 배향도가 90% 이상이고, 상기 열융착성 복합 섬유의 단사섬유 강도가 1.7cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 열융착성 복합 섬유.
제8항에 있어서,
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 복합 섬유를 재연신하여 얻어진 것을 특징으로 하는, 열융착성 복합 섬유.
제8항에 있어서,
섬도가 4.0dtex 이하인, 열융착성 복합 섬유.
제8항에 있어서,
섬유 직경의 표준 편차가 4.0 이하인, 열융착성 복합 섬유.
제1항 내지 제8항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 기재된 열융착성 복합 섬유를 가공하여 얻어지는 시트형 섬유 집합체.