KR101387000B1

KR101387000B1 - 폴리아세탈을 포함하는 분할형 복합 섬유, 이 복합 섬유로부터 얻어지는 섬유 성형체 및 제품

Info

Publication number: KR101387000B1
Application number: KR1020097019452A
Authority: KR
Inventors: 유키하루 시모쓰; 미노루 미야우치
Original assignee: 이에스 화이바비젼즈 가부시키가이샤; 이에스 화이바비젼즈 아페에스; 이에스 화이바비젼즈 리미티드 파트너쉽; 이에스 화이바비젼즈 홍콩 리미티드
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2014-04-18
Also published as: EP2126169A4; BRPI0808914A2; CN101688334B; WO2008123333A1; JP2008261081A; EP2126169A1; ATE529548T1; TW200928030A; TWI428484B; CN101688334A; EP2126169B1; KR20100014454A; JP5168467B2; US20100086779A1

Abstract

본 발명은 분할성 및 내약품성(chemical resistance)이 뛰어난 분할형 복합 섬유를 제공한다. 본 발명은 또한 그 섬유로 이루어지는 섬유 성형체 및 제품을 만족스러운 생산성으로 제공한다. 분할형 복합 섬유는 폴리아세탈과 폴리올레핀(예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등)을 포함하며, 폴리아세탈이 Tc' ≤ 144℃의 수식[수식 중의 Tc'는 210℃로 용융된 폴리아세탈을 냉각 속도 10 ℃/min로 냉각할 때의 결정화 온도 Tc(℃)를 나타냄]을 충족한다. 분할형 복합 섬유는 중공부를 갖는다. 또한, 상기 분할형 복합 섬유를 분할하여 얻어지는 0.6 dtex 이하의 극세 섬유를 포함하는 섬유 성형체, 및 상기 섬유 성형체를 사용하여 얻어지는 제품을 제공한다.

Description

폴리아세탈을 포함하는 분할형 복합 섬유, 이 복합 섬유로부터 얻어지는 섬유 성형체 및 제품{SPLITTABLE CONJUGATE FIBER INCLUDING POLYACETAL, AND FIBROUS FORM AND PRODUCT EACH OBTAINED FROM THE SAME}

본 발명은, 폴리아세탈을 포함하고 우수한 분할성을 갖는 분할형 복합 섬유에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 배터리 세퍼레이터, 와이퍼, 및 필터 등의 산업 자재 분야, 기저귀, 냅킨 등의 위생 재료 분야 등에 사용하기에 적합한 분할형 복합 섬유, 이 복합 섬유로부터 얻어지는 섬유 성형체 및 제품에 관한 것이다.

종래, 극세 섬유를 얻는 기술로서, 해도형 복합 섬유(sea-island type conjugate fiber) 또는 분할형 복합 섬유(split type conjugate fiber)를 이용하는 것이 알려져 있다.

해도형 복합 섬유를 획득하는 방법은 복수의 성분을 조합시켜 방사(spin)하고, 얻어진 복합 섬유의 하나의 성분을 용해에 의해 제거함으로써 극세 섬유를 얻는 것이다. 이 기술은 매우 가는 섬유를 얻을 수 있는 반면, 1 성분을 용해에 의해 제거하기 때문에 비경제적이다.

한편, 분할형 복합 섬유를 획득하는 방법은 복수의 수지를 조합시켜 방사하고, 얻어진 분할형 복합 섬유에 물리적 응력을 가하거나 또는 화학 약품에 대한 수 지의 수축 차이 등을 이용하여 분할형 복합 섬유를 다수의 섬유로 분할함으로써 극세 섬유를 얻는 것이다.

분할형 복합 섬유로는, 예를 들면, 폴리에스테르 수지와 폴리올레핀 수지의 조합, 폴리에스테르 수지와 폴리아미드 수지의 조합, 폴리아미드 수지와 폴리올레핀 수지의 조합이 알려져 있다(특허 문헌 1 및 2를 참조). 이들 복합 섬유는 물리적 응력에 의해 분할된다. 그러나, 폴리에스테르 및 폴리아미드는 내약품성(chemical resistance)이 낮으므로, 분할하여 얻어진 극세 섬유 및 극세 섬유를 포함하는 섬유 성형체는 내약품성이 요구되는 산업 자재 분야에의 사용이 제한되고 있었다.

한편, 내약품성이 뛰어난 폴리올레핀 수지들의 조합의 경우에서는, 상기 이종 폴리머들의 조합에 비해 상용성이 양호하므로, 더욱 미세한 섬유로 분할하기 위해서는 물리적 충격을 크게 할 필요가 있었다. 그러나, 고도의 고압 액체 제트 처리(advanced high-pressure liquid jets treatment)를 행하기 위해서는, 처리 설비 내에 섬유를 상응하는 시간 동안 체류시킬 필요가 있다. 이것은 가공 속도를 현저하게 감소시키거나, 또는 고압 액체 제트 처리를 위한 장치를 크게 할 필요가 있었다. 또한, 예컨대 큰 물리적 충격에 의한 프레싱에 의해 획득된 분할형 섬유가 불균일하고 직물의 질(texture)이 악화된 부직포를 발생시키기 때문에, 이와 같이 획득된 극세 섬유는 결코 만족할 수 있는 것은 아니었다.

이러한 문제점을 개선하기 위한 기술을 개시하고 있는 특허 문헌 3에서는, 동종 폴리머를 함유하는 분할형 복합 섬유의 형성에서, 오르가노실록산 및 이들의 변성체를 첨가하여, 섬유를 구성하는 성분 사이의 계면 중의 적어도 일부에 존재시킴으로써, 섬유를 용이하게 분할할 수 있다고 설명하고 있다. 그러나, 이 섬유는 분할성이 다소 향상될 뿐, 오르가노실록산에 의한 이형성(releasability) 향상의 영향에 의해 열접착성의 저하, 부직포 강도의 저하, 및 2차 가공에서의 가공 불량 등의 많은 문제점을 갖는다.

또한, 특허 문헌 4는, 적어도 2가지 성분의 폴리올레핀을 함유하고, 중공부(hollow)를 갖는 분할형 복합 섬유를 개시하고 있다. 이 복합 섬유는, 중공부의 중공 비율과, 섬유를 구성하는 각각의 폴리올레핀 성분의 외주 호(peripheral arc)의 평균 길이 W와 상기 중공부로부터 섬유 외주부까지의 평균 두께 L의 비(W/L)에 대하여 특정한 값을 갖는다. 상기 특허 문헌 4에서는, 이러한 구성에 의하여 상기 복합 섬유가 우수한 분할성을 갖는다고 설명하고 있다. 그러나, 섬유의 분할성은 다소 향상될 뿐 아직도 완전하게 만족할 수 있을 정도는 아니며, 상기 분할형 복합 섬유를 사용하여 높은 정도의 분할율을 달성하면서 효율적으로 극세 섬유를 얻기 위해서는, 그에 상응하여 고도의 분할 처리 조작이 행해질 필요가 있다.

또한, 특허 문헌 5에 구체적으로 개시되어 있는 것은, 폴리아세탈과 폴리메틸 펜텐 코폴리머를 함유하는 시멘트 보강용의 분할형 복합 섬유이며, 시멘트 슬러리 내에서의 분산성(dispersibility)이 뛰어나 시멘트 보강용으로 바람직하게 사용되는 것으로 설명하고 있다. 여기서 사용되고 있는 폴리아세탈에 대하여 그 결정화 온도를 측정한 결과, 145℃이었다고 설명하고 있다. 이 분할 섬유는, 시멘트 슬러리 내에서의 분산성이 뛰어나지만, 방사성(spinnability)이 낮고, 섬유 성형체 제조용의 섬유로서 양호한 효율로 생산하기가 어렵다.

[특허 문헌 1] 일본 특허출원 공개번호 소62-133164호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허출원 공개번호 2000-110031호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허출원 공개번호 평4-289222호 공보

[특허 문헌 4] 일본 특허 제3309181호 공보

[특허 문헌 5] 일본 특허출원 공개번호 2002-29793호 공보

이와 같이, 분할성과 내약품성이 뛰어난 분할형 복합 섬유를 얻으려고 하는 검토는, 재료인 폴리머 종류의 선정과 섬유 단면 형상의 개량의 양면으로 이루어지고 있다. 그러나, 기존의 방법으로 얻어지는 분할형 복합 섬유의 분할성, 내약품성, 또는 방사성은 만족할 수 있는 것은 아니다. 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기의 문제를 해결하고, 분할성 및 내약품성이 뛰어난 분할형 복합 섬유 및 그 섬유를 사용하여 얻어지는 섬유 성형체 및 제품을 만족할만한 생산성으로 제공하는 것이다.

본 발명의 발명자들은, 상기한 과제를 해결하기 위하여 검토한 결과, 폴리아세탈과 폴리올레핀을 포함하는 특정한 분할형 복합 섬유로 이러한 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 이하의 구성을 가진다.

(1) 폴리아세탈과 폴리올레핀을 포함하는 분할형 복합 섬유로서, 상기 폴리아세탈이 하기 수식을 만족시키는 분할형 복합 섬유.

Tc' ≤ 144℃

[상기 수식 중의 Tc'는 210℃로 용융된 폴리아세탈을 냉각 속도 10℃/min에서 냉각할 때의 결정화 온도 Tc(℃)를 나타낸다.]

(2) 상기 폴리올레핀이 폴리프로필렌인, 상기 (1)에 기재된 분할형 복합 섬유.

(3) 상기 폴리올레핀이 폴리에틸렌인, 상기 (1)에 기재된 분할형 복합 섬유.

(4) 중공부를 갖는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 분할형 복합 섬유.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 분할형 복합 섬유를 분할하여 얻어지는, 0.6 dtex 미만의 분할 후 평균 단사 섬도(average single-yarn fineness after splitting)를 갖는 극세 섬유를 포함하는 섬유 성형체.

(6) 분할형 복합 섬유의 50％ 이상이 분할되어 있는, 상기 (5)에 기재된 섬유 성형체.

(7) 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 섬유 성형체를 사용하여 얻어진 제품.

본 발명의 분할형 복합 섬유는, 폴리아세탈과 폴리올레핀을 포함하는 특정한 분할형 복합 섬유이므로, 분할성이 뛰어나고, 작은 물리적 충격으로 분할되는 때에도, 특별히 분할을 용이하게 하기 위한 첨가제를 일체 첨가하지 않고서도 미세 섬유화가 용이하게 행해질 수 있다. 또한, 이러한 분할형 복합 섬유는 내약품성이 우수할 뿐만 아니라 방사성이 뛰어나므로, 분할형 복합 섬유, 그 섬유를 사용하여 얻어지는 섬유 성형체 및 제품은 우수한 생산성을 갖는다. 본 발명의 분할형 복합 섬유로부터는, 조밀하고 직물의 질이 양호한 섬유 성형체를 얻을 수 있다. 이러한 섬유 성형체의 제품은 기저귀, 냅킨 등의 위생 재료 분야에 사용하기에 적합할 뿐만 아니라, 배터리, 세퍼레이터, 와이퍼, 필터 등의 산업 자재 분야에도 적합하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 사용되는 분할형 복합 섬유의 일례의 횡단면의 모식도이다.

도 2는 본 발명에 사용되는 분할형 복합 섬유의 다른 예의 횡단면의 모식도이다.

도 3은 본 발명에 사용되는 분할형 복합 섬유의 또 다른 예의 횡단면의 모식도이다.

도 4는 본 발명에 사용되는 중공부를 갖는 분할형 복합 섬유의 일례의 횡단면의 모식도이다.

도 5는 본 발명에 사용되는 중공부를 갖는 분할형 복합 섬유의 다른 예의 횡단면의 모식도이다.

도 6은 본 발명에 사용되는 중공부를 갖는 분할형 복합 섬유의 또 다른 예의 횡단면의 모식도이다.

＜도면 부호의 설명＞

1 : 하나의 수지 성분(예컨대, 폴리아세탈)

2 : 다른 수지 성분(예컨대, 폴리올레핀)

3 : 중공부

d : 섬유 중심으로부터 섬유 표면까지의 거리

r : 섬유 중심으로부터 섬유 표면에 노출되어 있지 않은 하나의 수지 성분의 돌출 선단까지의 거리

이하, 본 발명을 발명의 실시형태에 기초하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 분할형 복합 섬유는, 전술한 바와 같이 폴리아세탈과 폴리올레핀의 2 성분을 포함한다.

폴리아세탈에는, 통상 1,000개 이상의 옥시메틸렌부로 이루어지는 호모폴리머와, 폴리옥시메틸렌 주사슬 내에 에틸렌부를 갖는 코폴리머의 2 종류가 있다. 본 발명에 사용되는 폴리아세탈은 특별히 한정되지 않지만, 열안정성의 관점에서 코폴리머가 바람직하다. 폴리아세탈 중에 에틸렌부가 1∼10 mol％ 포함되는 것이 매우 적합하고, 특히 1∼4 mol％ 에틸렌부를 포함하는 것이 바람직하다. 폴리아세탈 중에 에틸렌부가 1 mol％ 이상 포함되면 폴리아세탈의 열안정성이 향상되고, 폴리아세탈 중의 에틸렌부가 10 mol％ 이하이면 분할형 복합 섬유가 만족스러운 강도를 갖게 된다. 또한, 본 발명의 분할형 복합 섬유에 포함되는 폴리아세탈은, 210℃에서 용융된 후에 냉각 속도 10℃/min로 냉각할 때의 결정화 온도 Tc'가 144℃ 이하이며, 바람직하게는 136℃∼144℃의 범위이며, 특히 바람직하게는 138℃∼142℃이다. 폴리아세탈은 결정성이 뛰어난 반면, 압출 성형, 특히 용융 방사에 있어서 다음의 단점을 갖는다. 폴리아세탈 필라멘트(polyacetal filament)는 상류측 (방사 노즐 옆)에서 고체화가 급속히 진행되어, 그 결과, 토출(discharge)에서부터 고체화하여 두께 감소가 완료할 때까지의 과정에서의 불균일 속도가 극히 커지므로, 방사성이 악화된다. 그러나, Tc'가 144℃ 이하인 폴리아세탈은 급속한 고체화를 막아, 방사성을 유지할 수 있다. 한편, 이 폴라아세탈의 Tc'가 136℃ 이상일 때에는, 고체화점(solidification point)에서 충분한 응력이 수지에 가해져, 섬유 구조가 발달된다. 이로써, 본 발명의 섬유에 대해 요구되는 우수한 분할성이 쉽게 얻어진다. 또한, 방사성의 관점에서, 더욱 바람직한 폴리아세탈은, 210℃에서 용융된 폴리아세탈의 냉각 속도 V(℃/min)의 대수 logV에 대해서 결정화 온도 Tc(℃)를 플로트로 나타내었을 때, 그 결과의 그래프의 경사 A가 -13 내지 -4, 특히 바람직하게는 -11 내지 -6이어야 하는 조건을 충족하고, 또한 Tc'가 144℃ 이하, 바람직하게는 136℃∼144℃, 특히 바람직하게는 138℃∼142℃인 폴리아세탈이다. 상기 그래프의 경사 A가 -4 이하이고, 또한 Tc'가 144℃ 이하인 때에는, 이 폴리아세탈은 급속한 고체화가 방지되어, 양호한 방사성을 얻기가 쉽다. 한편, 상기 그래프의 경사 A가 -13 이상이고, 또한 Tc'가 136℃ 이상인 때에는, 고체화점에서 응력이 수지에 충분히 가해져 섬유 구조가 발달하므로, 본 발명의 섬유에 대해 요구되는 우수한 분할성을 얻을 수 있기 쉽다. 또한, logV가 1일 때의 폴리아세탈 수지 1g당의 결정화 열량 Qc(J/g)가 90∼125 J/g, 특히 바람직하게는 95∼120 J/g인 폴리아세탈은 방사성, 연신성(stretchability), 및 분할성의 점으로부터 바람직하게 사용할 수 있다. Qc가 125 J/g 이하인 폴리아세탈을 사용할 때, 용융 방사에 의해 얻어지는 미연신사(unstrethed yarn)는 연신성을 확보하는데 필요한 타이 분자(tie molecular)가 충분히 포함되고, 보다 높은 배율로 연신될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 섬유에 대해 요구되는 분할성을 얻는 것이 용이하게 된다. 한편, Qc가 95 J/g 이상인 폴리아세탈을 사용할 때에는, 용융 장력이 확보되어, 바람직한 방사성을 유지하고, 높은 생산성이 실현된다. 이와 같이, 용융 방사에 적합한 폴리아세탈은, 수지 중의 공중합 성분비 또는 분자 구조를 선택하거나 또는 첨가제의 종류 및 양을 선택함으로써 얻어질 수 있다. 또한, 사용하기에 적합한 이러한 폴리아세탈의 멜트 플로우 레이트(MFR : Melt Flow Rate)는 방사 가능한 범위에 있으면 특별히 한정되지 않지만, 방사성의 점으로부터 1∼90 g/10분이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5∼40 g/10분이다. MFR이 1 g/10분 이상인 폴리아세탈은, 용융 장력이 감소하기 때문에 방사성 및 연신성의 점으로부터 바람직하다. 90 g/10분 이하의 MFR의 값은, 이 폴리아세탈을 사용함으로써, 인접하는 성분들이 규칙적으로 배열되고 또한 물리적 응력에 의해 요구된 레벨로 미세 섬유로 분할될 수 있는 섬유를 제공할 수 있고, 그와 동시에 방사성을 유지하여 높은 생산성이 실현할 수 있기 때문에, 보다 바람직하다. 또한, 이러한 폴리아세탈의 용융점은 방사성의 점으로부터 120℃∼200℃인 것이 바람직하고, 특히 140℃∼180℃인 것이 바람직하다. 이러한 폴리아세탈은, 예를 들면, "Tenac", "Ultraform", "Delrin", "Duracon", "Amirus", "Hostaform", 및 "Yubital" 등의 상표명으로 여러 회사로부터 시판되고 있다. 이들 것 중에서, 본 발명에 사용하기에 적합한 것을 선택할 수 있다.

한편, 폴리올레핀으로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐-1, 폴리옥텐-1, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 폴리메틸펜텐 공중합체가 있으며, 그 중에서도 생산 코스트 및 열적 특성의 점으로부터 폴리프로필렌이 바람직하고, 생산 코스트, 방사성, 연신성의 점으로부터는 폴리에틸렌이 바람직하다. 또한, 방사성의 점으로부터, 본 발명에 사용되는 폴리프로필렌의 Q 값(중량 평균 분자량/수평균 분자량)은 2∼5인 것이 바람직하고, 본 발명에 사용되는 폴리에틸렌의 Q 값은 3∼6인 것이 바람직하다. 또한, 사용하기에 적합한 이러한 폴리올레핀 수지의 MFR은 방사 가능한 범위에 있으면 특별히 한정되지 않지만, 방사성의 점으로부터 1∼10O g/10분이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 5∼70 g/10분이다. 폴리올레핀의 MFR이 1 g/10분 이상이면, 용융 장력이 감소하여, 방사성 및 연신성의 점으로부터 바람직하다. 폴리올레핀의 MFR이 100 g/10분 이하이면, 폴리올레핀 성분의 박리성이 향상되고, 획득된 섬유가 물리적 응력에 의해 원하는 레벨로 미세 섬유로 분할될 수 있으며, 이와 동시에 방사성을 유지하여 높은 생산성이 실현될 수 있기 때문에, 보다 바람직하다. 또한, 방사성의 점으로부터, 이러한 폴리프로필렌의 용융점은 100∼190℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 120∼170℃이며, 이러한 폴리에틸렌의 용융점은 80∼170℃인 것이 바람직하고, 특히 90∼140℃인 것이 더욱 바람직하다.

이들 폴리아세탈 및 폴리올레핀은, 분할성 또는 내약품성을 향상시키는 등의 개질을 위해 제3 성분을 공중합화하여도 된다. 또한, 타종 폴리머를 혼합하거나, 각종 첨가제를 배합하여도 된다. 예를 들면, 착색의 목적으로, 카본 블랙, 크롬 옐로우, 카드뮴 옐로우, 산화철 등의 무기 안료, 디아조계 안료, 안트라센계 안료, 프탈로시아닌계 안료 등의 유기 안료가 배합될 수 있다.

다음에 본 발명의 분할형 복합 섬유의 섬유 단면에 대하여 설명한다. 도 1 내지 도 6은 본 발명에 사용할 수 있는 분할형 복합 섬유의 예를 나타내는 단면도이다. 하나의 성분이 인접하는 성분과 접촉하는 면적을 억제하여 분할성을 향상시키는 점으로부터, 분할형 복합 섬유의 길이 방향에 대한 직각 방향의 섬유 단면의 원주 방향에서 폴리아세탈과 폴리올레핀이 교대로 배열되는 단면 형상을 채용하는 것이 바람직하다. 폴리아세탈의 섬유 표면에의 노출의 정도에 대해서는, 섬유 축에 직각인 섬유 단면 외주의 10∼90％를 폴리아세탈이 차지하는 것이 바람직하다. 섬유 단면 외주의 10∼90％를 폴리아세탈이 차지할 때, 분할이 발생하기 시작하는 수지 계면이 섬유 표면에서 노출됨으로써, 이 섬유는 본 발명의 특징인 우수한 분할성을 나타낸다. 한쪽 성분(1) 중의 적어도 일부의 수지 계면 단부가 다른 쪽의 성분(2)에 의해 덮혀 있어도 된다(도 3). 그리고, 이와 같은 단면을 갖는 섬유가 전체 섬유 중 적어도 일부를 구성하고 있어도 된다. 분할성의 점으로부터는, 각 성분이 섬유 단면 외주의 10％ 이상을 차지한다고 하는 조건 하에서, 개개의 섬유 표면을 향해 연장하는 수지 계면 단부에 대해 및 임의로 선택한 10개의 섬유의 섬유 표면을 향해 연장하는 수지 계면 단부의 평균값에 대해, 섬유 중심으로부터 섬유 표면을 향해 연장하는 각각의 수지 계면 단부까지의 거리(r)와 섬유 중심으로부터 섬유 표면까지의 거리(d)의 비율(r/d)이 0.7∼1.0인 것이 바람직하고, 특히, 0.8∼1.0의 범위에서 있는 것이 더욱 바람직하다. 이들 단면 형상과, 상기 r/d 비율이 상이한 단면 형상을 갖는 섬유의 혼재율 등은, 노즐의 형상 및 섬유를 구성하는 수지 성분의 MFR을 변경함으로써 조정될 수 있다. 구체적으로는, 노즐 내부의 폴리아세탈 수지 유로(流路)를 노즐 구멍의 외주부 부근에 배치하거나, 폴리올레핀 의 MFR이 폴리아세탈의 MFR에 대해서 비교적 작은 값을 갖는 조합을 채용하거나, 폴리아세탈의 방사 온도를 비교적 높게 설정하는 등에 의해, 섬유 단면 외주에 폴리아세탈이 비교적 많이 노출되는 형상을 갖는 섬유를 제조할 수 있다. 폴리아세탈의 MFR에 대한 본 발명의 분할형 복합 섬유에 사용되는 폴리올레핀의 MFR의 비율은 바람직하게는 0.2∼5.0이고, 특히 0.2∼0.8인 것이 더욱 바람직하다. 폴리아세탈의 MFR에 대한 본 발명의 분할형 복합 섬유에 사용되는 폴리올레핀의 MFR의 비율이 0.8∼1.25일 때에는, 도 1에 나타낸 바와 같은 단면 형상을 갖는 섬유를 바람직하게 얻는 것이 가능하다. 상기 비율이 0.8 미만일 때에는, 도 2 또는 도 3에서 백색 세그먼트를 폴리아세탈로 하는 단면 형상과 같은, 폴리아세탈이 섬유 단면 외주에 비교적 많이 노출되어 있는 단면 형상을 갖는 섬유를 바람직하게 얻을 수 있다. 상기 비율이 1.25보다 클 때에는, 도 2 또는 도 3에서 백색 세그먼트를 폴리올레핀으로 하는 단면 형상과 같은, 폴리올레핀이 섬유 단면 외주에 비교적 많이 노출된 단면 형상을 갖는 섬유를 바람직하게 얻을 수 있다. 폴리아세탈 수지는, 섬유 단면 외주에 폴리아세탈이 많이 노출되는 섬유를 효율적으로 제조하는 점으로부터, 190℃ 이상에서 방사하는 것이 바람직하다. 각 성분은 섬유 중앙 측에서 서로 연결하여 일체화되고, 서로 독립적으로 존재하고 있다. 각 성분의 섬유 표면을 향하여 연장하는 수지 계면 단부의 수는 2개 이상이면 된다. 그러나, 각각의 성분에 대한 수지 계면 단부의 수는, 방사성 및 분할 후에 발생하는 극세 섬유를 획득하는 점으로부터, 4∼18이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5∼12이다. 각 성분의 섬유 표면을 향해 연장하는 수지 계면 단부의 수를 4 이상으로 함으로써, 분할을 통해 미세 섬유가 얻어진다는 점으로부터 바람직하다. 그 수를 18 이하로 함으로써, 방사 노즐 내에서의 수지 유동성이 최적화되어 방사성이 안정화되는 점으로부터 바람직하다. 또한, 섬유 외주면은 정확한 원일 수도 있고, 또는 타원형이나 3각형 내지 8각형 등의 다각형과 같은 이형 단면 형상이어도 전혀 문제가 없다.

본 발명의 분할형 복합 섬유는 중공부를 갖는 것이 바람직하고, 섬유의 중앙부에 갖는 것은 특히 바람직하다. 도 4, 도 5 및 도 6은 중공부를 갖는 분할형 복합 섬유의 실시예를 나타내는 단면도이다. 중공부의 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 사각형 등의 어느 것이어도 된다. 또한, 중공 비율은 섬유 축에 직각인 섬유 단면적의 1∼50％의 범위, 특히 5∼40％로 하는 것이 바람직하다. 중공 비율이 1％ 이상이면, 섬유 중앙에서의 인접하는 수지 성분들 간의 접촉 및 그 접촉 면적이 작으며, 이에 의해 미분할 섬유를 물리적 응력으로 미세 섬유로 분할할 때에 섬유를 용이하게 분쇄할 수 있다. 이 경우, 2개의 성분을 이들 간의 접촉 계면에서 분리하는데 필요한 에너지가 작아지게 된다. 즉, 중공부를 갖는 것에 의한 분할성 향상의 효과가 얻어질 수 있다. 또한, 중공 비율을 40％ 이하로 하는 것은, 인접하는 수지 성분 간의 접촉 및 그 접촉 면적을 작게 유지하고, 물리적 응력에 의한 미세 섬유로의 분할을 원하는 레벨로 유지하면서, 방사성을 유지하고, 높은 생산성을 실현할 수 있는 점으로부터, 보다 바람직하다. 또한, 중공부를 섬유 중앙부에 형성할 뿐만 아니라, 폴리아세탈 또는 폴리올레핀 중의 어느 한쪽에 발포제를 혼입하여 방사하면, 발포제의 작용으로 폴리아세탈 또는 폴리올레핀 중의 어느 한쪽에 중공부를 존재시킬 수 있다. 이 중공부는 폴리아세탈 성분과 폴리올레핀 성분의 계면에 존재하여, 인접 성분 간의 접촉 면적을 감소시킨다. 그 결과, 섬유의 분할에 필요한 충격 에너지도 작아지게 되어, 용이하게 분할되는 성질을 현저하게 향상시킬 수 있다. 여기에서, 발포제는, 예를 들면, 아조디카르본아미드, 바륨 아조디카르복실레이트, N,N-디니트로소펜타메틸렌테트라민, p-톨루엔술포닐세미카르바지드, 트리히드라지노트리아진 등을 예시할 수 있다.

본 발명의 분할형 복합 섬유는 단사 섬도가 1∼15 dtex(decitexes)인 것이 바람직하다. 단사 섬도는 방사 노즐의 단일 구멍으로부터 토출되는 수지의 양을 조절함으로써 결정된다. 수지의 토출량이 단사 섬도가 1 dtex 이상으로 되도록 조정될 때, 목적으로 하는 단면 형태를 얻기가 쉽다. 또한, 용융 방사하는 동안 방사 노즐의 단일 구멍으로부터 토출되는 수지의 양이 안정되므로, 방사성 및 연신성이 양호하게 유지된다.

또한, 수지의 토출량을 단사 섬도가 15 dtex 이하가 되도록 조정함으로써, 필라멘트의 냉각을 충분히 행할 수 있다. 그 결과, 냉각 부족을 원인으로 하는 드로우 레조넌스(draw resonance)가 발생하지 않고, 충분히 안정된 방사성 및 연신성을 일정하게 유지할 수 있다. 분할 후의 평균 단사 섬도는, 분할 섬유의 최대의 특징인 섬유 분할을 통해 균일하고 만족스러운 직물의 질을 갖는 유연한 섬유 성형체를 얻는다고 하는 관점으로부터, 0.6 dtex 미만인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 dtex 이하이다.

이하, 본 발명의 분할형 복합 섬유의 일례로서, 폴리아세탈 수지와 폴리프로필렌 수지의 조합을 포함하는 분할형 복합 섬유의 제조 공정을 예시한다. 분할형 복합 섬유의 제조에서는, 수지를 방사하기 위해 공지의 용융 복합 방사 공정이 이용된다. 그 결과의 필라멘트가 측방 블로잉(lateral blowing) 또는 원형 블로잉 등의 공지의 냉각 장치를 통해 불어 넣어진 공기에 의해 냉각된다. 그 후, 냉각된 필라멘트에 계면활성제가 가해져, 인취 롤러(draw-off roller)를 통하여 미연신사를 얻는다.

공지의 분할형 복합 섬유용의 방사 노즐을 사용할 수도 있다. 방사 온도는, 방사성 및 섬유 단면 형상을 최적화하는 점에서, 특히 중요하다. 구체적으로는, 폴리아세탈 수지는 170∼250℃의 범위에서 방사하는 것이 바람직하고, 190∼250℃의 범위에서 방사하는 것이 특히 바람직하다. 폴리아세탈 수지에 관하여는, 열분해를 억제하는 점으로부터, 250℃ 이하에서 방사하는 것이 바람직하고, 방사성을 확보하는 점으로부터 190℃ 이상에서 방사하는 것이 바람직하다. 폴리프로필렌 수지는 방사성을 확보하는 점으로부터 190∼330℃의 범위에서 방사하는 것이 바람직하고, 210∼260℃의 범위에서 방사하는 것이 특히 바람직하다. 인취 롤러의 속도는 500∼2,000 m/min인 것이 바람직하다. 이와 같이 하여 얻어진 미연신사를 복수개 묶어, 공지의 연신기에 의해 주변 속도(peripheral speed)가 상이한 롤러들 사이에서 연신시킨다. 연신은 필요에 따라 다단 연신을 행해도 되고, 연신 배율은 통상 2∼5배 정도로 하는 것이 양호하다. 이어서, 연신 토우(stretched tow)(섬유 다발)를 필요에 따라 푸시-인 타입 크림퍼(push-in type crimper)에 의해 크림프(crimp)한 후, 소정의 섬유 길이로 절단하여 단섬유를 얻는다. 이상은 단섬유의 제조 공정을 개시했지만, 토우를 절단하지 않고, 장섬유 토우를 분섬 가이드(yarn- dividing guide) 등에 의해 웹(web)으로 할 수도 있다. 그 후, 필요에 따라 고차 가공(higher-order processing) 공정을 거쳐, 여러 가지 용도에 따라 섬유 성형체로 형성된다. 또한, 방사 및 연신을 통해 얻어진 필라멘트를 필라멘트 사(filament yarn)로서 권취하고, 이것을 편성(knit) 또는 직성(weave)하여 편직물로 한 섬유 성형체를 획득한다. 이와 달리, 상기 단섬유를 방적사로 한 후, 이것을 편성 또는 직성하여 이루어진 편직물로 한 섬유 성형체로 성형하여도 된다.

즉, 여기서 섬유 성형체로는, 섬유가 함께 집합하여 구성된 어떠한 것이라도 되고, 예를 들면 직물, 편물, 연속 섬유 다발, 부직포 또는 부직 섬유 집합체 등이 있다. 또한, 섬유는 혼면(fiber blending), 혼방(mix spinning), 혼섬(filament combination), 교연(co-twisting), 교편(union knitting), 교섬(union weaving) 등의 기술에 의해 직물로 형성될 수도 있다. 또한, 부직 섬유 집합체로는, 예를 들면, 카드법(carding process), 에어 레이드법(airlaying process), 또는 초지법(paper making process) 등의 방법에 의해 얻어진 균일한 웹 형태 제품, 또는 이 웹 형태 제품에 직물, 편물, 부직포를 여러 가지 적층함으로써 얻어진 다층 제품이 있다. 그 예에는 또한 슬라이버(sliver)도 포함된다.

본 발명의 섬유 성형체는, 본 발명의 효과가 축소되지 않는 범위에서, 필요에 따라 본 발명의 분할형 복합 섬유에 다른 섬유 또는 분말체를 혼합하여 사용할 수 있다. 이 다른 섬유로서는, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 아크릴 등의 합성 섬유와, 이러한 합성 섬유에 생분해성(biodegradability), 냄새 제거성(deodorizing properties) 등의 기능을 부여한 섬유와, 면, 양모, 삼(hemp) 등의 천연 섬유와, 레이온, 큐프라, 아세테이트 등의 재생 섬유와, 반합성 섬유 등이 있다. 분말체로서는, 분쇄 펄프, 레더 분말, 죽탄 분말, 목탄 분말, 한천 분말(agar powder) 등의 천연 추출 물질과, 흡수성 폴리머 등의 합성 고분자와, 철 분말, 산화 티탄 등의 무기 물질 등이 있다.

전술한 방식으로 방사를 통해 본 발명의 분할형 복합 섬유를 획득한 후, 섬유의 정전기 방지, 섬유 성형체에의 가공성 향상을 위한 평활성 부여 등을 목적으로 하여 계면활성제를 부착시킬 수 있다. 계면활성제의 종류 및 농도는 용도에 맞추어 적당히 조정될 수 있다. 부착 방법은, 롤러법(roller method), 침지법(immersion method), 패딩 앤드 드라잉법(padding-and-drying method) 등을 사용할 수 있다. 부착은 전술한 방사 공정으로 한정되지 않고, 연신 공정 또는 크림핑 공정 중 어느 하나에서 수행되어도 지장을 주지 않는다. 또한, 단섬유 또는 장섬유에 상관없이, 방사 공정, 연신 공정, 크림핑 공정 이외의, 예를 들면 섬유 성형체의 성형 후에 계면활성제를 부착시킬 수도 있다.

본 발명의 분할형 복합 섬유의 섬유 길이는 특별히 한정되지 않지만, 카드 기(carding machine)를 사용하여 웹을 제작하는 경우에는, 일반적으로 20∼76 mm의 섬유가 사용된다. 초지법 또는 에어 레이드법의 경우에는, 일반적으로 섬유 길이가 20 mm 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 섬유 길이를 76 mm 이하로 함으로써, 카드기 등에서의 웹 형성을 균일하게 행할 수 있고, 균일한 직물의 질(even texture)을 갖는 웹을 용이하게 얻을 수 있다.

본 발명의 분할형 복합 섬유는, 에어 레이드법을 포함하는 다양한 섬유 성형 체의 제조 방법에 적용할 수 있다. 일례로서 부직포의 제조 방법을 예시한다. 예를 들면, 상기 분할 복합 섬유로부터 획득된 단섬유는, 카드법, 에어 레이드법, 또는 초지법에 의해 필요 기초 중량을 갖는 웹을 제작하기 위해 이용된다. 이와 달리, 멜트-블로잉법(melt-blowing process), 스판-본딩법(spun-bonding process) 등으로 직접 웹을 제작할 수도 있다. 전술한 방법으로 제작한 웹은, 니들 펀치법(needle punching method), 고압 액체 제트 처리(high-pressure liquid jet treatment) 등의 공지의 방법에 의해 미세 섬유로의 분할이 행해져, 섬유 성형체를 얻을 수 있다. 또한, 이 섬유 성형체를 열풍(hot air) 또는 가열된 롤(heated roll)을 이용한 공지의 가공 방법으로도 처리할 수 있다.

본 발명의 분할형 복합 섬유를 분할 처리하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 니들펀치법, 고압 액체 제트 처리 등의 방법을 예시할 수 있다. 여기서는, 그 일례로서 고압 액체 제트 처리를 사용한 분할 처리 방법에 대하여 설명한다. 고압 액체 제트 처리에 사용하는 고압 액체 제트 장치로서는, 예를 들면, 구멍 직경이 0.05∼1.5 mm, 특히 0.1∼0.5 mm의 분사공을 구멍 간격 0.1∼1.5 mm로 일렬 또는 복수개 열로 다수 배열한 장치를 사용한다.

분사공으로부터 높은 수압으로 액체를 분사시켜 얻어지는 고압 액체 제트를 다공성 지지 부재 상에 위치된 웹 또는 부직포에 충돌시킨다. 이로써 본 발명의 미분할의 분할형 복합 섬유는 고압 액체 제트에 의해 엉킴(entanglement)되는 동시에 극세 섬유로 분할된다. 분사공의 배열은 상기 웹의 진행 방향과 직교하는 방향으로 열(row)로 배열된다. 고압 액체 제트로서는, 상온 또는 온수를 사용해도 되 고, 임의로 다른 액체를 사용해도 된다. 분사공과 웹 또는 부직포 사이의 거리는 10∼150 mm로 하는 것이 바람직하다. 이 거리가 10 mm 미만이면, 이 처리에 의해 얻어지는 섬유 성형체의 직물의 질이 흐트러지게 되는 경우가 있다. 한편, 이 거리가 150 mm를 넘으면, 액체 분사가 웹 또는 부직포에게 주는 물리적 충격이 약해져, 엉킴 및 섬유의 극세 섬유로의 분할이 충분히 행해지지 않는 경우가 있다. 이 고압 액체 제트의 처리에서의 압력은 제조 방법 및 섬유 성형체의 요구된 성능에 따라 조정된다. 그러나, 일반적으로는, 2O∼2OO kg/㎠의 고압 액체 제트를 분사하는 것이 바람직하다. 그리고, 처리되는 기초 중량 등에도 좌우되는 상기 처리 압력의 범위 내에서, 고압 액체 제트의 압력을 저수압으로부터 고수압으로 연속적으로 증가시키는 방식으로 웹 또는 부직포를 처리하는 방법이 이용될 수 있다. 이 방법은 웹 또는 부직포의 질을 덜 흐트러지게 하고, 엉킴 및 극세 섬유로의 분할을 달성할 수 있다. 고압 액체 제트를 이용한 처리에서 웹 또는 부직포가 위치되는 다공성 지지 부재로서는, 고압 액체 제트가 상기 웹 또는 부직포를 관통할 수 있도록 하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 50∼200 메시의 금속제 또는 합성수지제의 메시 스크린, 또는 관통 구멍을 갖는 판이 이용될 수도 있다. 그리고, 웹 또는 부직포의 한쪽 면으로부터 고압 액체 제트 처리를 가한 후, 계속하여 엉킴 처리된 웹 또는 부직포를 반전시켜, 고압 액체 제트 처리를 행하는 것을 포함하는 방법이 이용될 수도 있다. 이 방법은 전면 및 후면 모두 조밀하게 하여 직물의 질이 양호한 섬유 성형체를 얻을 수 있다. 또한 고압 액체 제트 처리를 가한 후, 처리 후의 섬유 성형체로부터 수분을 제거한다. 이러한 수분 제거를 위해서는 공지의 방법을 채용할 수가 있다. 예를 들면, 맹글(mangle) 등의 압착 장치(squeezer)를 사용하여 수분을 어느 정도 제거한 후, 열풍 순환식 건조기 등의 건조 장치를 사용하여 수분을 완전히 제거함으로써, 본 발명의 섬유 성형체를 얻을 수 있다.

본 발명의 섬유 성형체의 기초 중량은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 10∼200 g/㎡의 기초 중량을 갖는 섬유 성형체가 적합하게 사용될 수 있다. 섬유 성형체가 10 g/㎡ 이상의 기초 중량을 가질 때, 고압 액체 제트 처리 등에 의해 얻어지는 물리적 응력으로 분할형 복합 섬유를 극세 섬유로 분할하는 경우, 부직포의 직물의 질을 양호하게 유지할 수 있다. 섬유 성형체가 200 g/㎡ 이하의 기초 중량을 가질 때에는, 고압 액체 제트 처리를 과도하게 가하지 않아도 만족할만한 직물의 질로 되고, 균일한 분할을 행할 수 있다.

본 발명의 분할형 복합 섬유는, 종래의 폴리올레핀계 분할형 섬유에 비해, 분할이 용이하게 이루어질 수 있다. 고압 액체 제트에 의한 물리적 충격이 적어도, 본 발명의 복합 섬유는 극세 섬유로 분할될 수 있다. 본 발명의 분할형 복합 섬유를 이용하면, 50％ 이상이 분할된 섬유 성형체를 용이하게 얻는 것이 가능하다. 특히, 복합 섬유의 60％ 이상, 또한 70％ 이상이 분할된 섬유 성형체를 용이하게 얻는 것이 가능하다. 그러므로, 스판 레이스의 등급 결정 단계인 고압 액체 제트 처리의 고속화 및 고압 액체 제트의 저압화에 의한 직물의 질의 개선이 달성될 수 있다. 예를 들면 초지법에 의해 생성된 것과 같은 단섬유를 포함하는 웹의 경우에, 고압 액체 제트의 압력을 낮게 할 수 있고, 섬유 성형체의 직물의 질의 흐 트러짐, 관통 구멍의 발생 등의 문제점을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명의 분할형 복합 섬유는, 각각이 내약품성이 뛰어난 폴리아세탈과 폴리올레핀을 포함하는 분할형 복합 섬유이므로, 내약품성, 특히 내알카리성이 뛰어나다.

이상과 같이, 본 발명의 분할형 복합 섬유는 용이하게 분할시킬 수 있고, 직물의 질이 양호한 조밀한 섬유 성형체를 얻을 수 있는 동시에, 내약품성에 있어서도 우수하다. 이로써, 본 발명의 분할형 복합 섬유로부터 매우 조밀하고 직물의 질이 양호한 부직포를 얻을 수 있다. 이러한 부직포의 제품은 기저귀, 냅킨 등의 위생 재료 분야 등에 바람직하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 세퍼레이터, 와이퍼, 필터 등의 산업 자재 분야에도 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명의 분할형 복합 섬유는 복합 섬유를 10 중량％ 이상 포함하는 섬유 집합체로서 사용해도 된다. 본 발명의 분할형 복합 섬유와 병용될 수 있는 다른 섬유에 대해서는 특별히 제한되지 않는다. 그 예로서는, 본 발명의 사상 이외의 분할형 복합 섬유, 폴리프로필렌/고밀도 폴리에틸렌계의 열접착성 복합 섬유, 폴리프로필렌/에틸렌-공중합화된 폴리프로필렌계의 열접착성 복합 섬유, 폴리프로필렌/에틸렌-부텐-1 공중합화된 폴리프로필렌계의 열접착성 복합 섬유, 폴리에스테르/고밀도 폴리에틸렌계의 열접착성 복합 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리올레핀 섬유, 레이온 등이 있다.

[실시예]

이하에서는 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고, 실시예 중에 나타낸 물성 값을 결정하기 위해 이용된 방법 또는 물성의 정의를 이하에 나타낸다.

(1) 단사 섬도

JIS-L-1015에 따라 측정이 이루어진다.

(2) 인장 강도 및 신장도

JIS-L-1017에 따라 Shimadzu Corp.에 의해 제조된 오토그래프 AGS 500D를 사용하여, 10Omm의 샘플 길이 및 10O mm/분의 인장 속도의 조건 하에서 측정이 이루어진다.

(3) 멜트 플로우 레이트(MFR)

JIS-K-7210에 따라 측정이 이루어진다.

원료 폴리아세탈 수지 : 조건 4

원료 폴리프로필렌 수지 : 조건 14

원료 폴리에틸렌 수지 : 조건 4

원료 폴리메틸펜텐 수지 : 조건 20

(4) (r/d)의 측정법

임의로 선택한 미분할 섬유 10개의 횡단면 사진으로부터 이하의 값을 계산하고, 그 평균값으로부터 r/d를 산출한다.

r : 피복 성분의 단부 선단과 섬유 중심 간의 평균 거리

d : 섬유 중심과 섬유 표면 간의 평균 거리

(5) 중공 비율 측정법

미분할 섬유의 횡단면 사진으로부터 임의로 선택한 미분할 섬유 10개로부터 이하의 식에 의해 중공 비율을 산출한다.

중공 비율(％) = [(중공부의 단면적)/(중공부를 포함한 섬유의 총단면적)] × 100

(6) 폴리아세탈의 섬유 표면에의 노출율 측정법

미분할 섬유의 횡단면 사진으로부터 임의로 선택한 미분할 섬유 10개로부터 이하의 값을 계산하고, 그 평균값으로부터 폴리아세탈의 섬유 표면에의 노출율을 산출한다.

c : 섬유 축에 직각인 섬유 단면의 외주 길이

w : 섬유 축에 직각인 섬유 단면의 외주 중 폴리아세탈에 의해 구성되는 호의 길이

폴리아세탈의 섬유 표면에의 노출율(％) = (w/c)×100

(7) 방사성

용융 방사시의 스트링기니스(Stringiness)를 필라멘트 파손 횟수의 발생율에 의해 다음의 3 단계로 평가하였다.

A : 필라멘트 파손이 전혀 발생하지 않고, 조작성이 양호하다.

B : 필라멘트 파손이 1시간당 1∼2회 발생한다.

C : 필라멘트 파손이 1시간당 4회 이상 발생하고, 조작 시에 문제가 있다.

(8) 연신 배율

이하의 식에 의해 산출한다.

연신 배율 = [인취 롤 속도(m/분)]/[공급 롤 속도(m/분)]

(9) 분할성 평가

고압 액체 제트 처리의 대체 평가로서 믹서(Osterizer Blender)에 의한 분할 처리 조작으로 분할성을 평가하였다. 믹서 내의 물 흐름이 고압 액체 제트 처리를 가한 경우와 마찬가지의 물리적인 자극을 섬유에게 주는 것으로, 이에 의해 섬유를 분할한다.

(분할-섬유 웹의 제작 방법)

믹서에 500 ㎖의 탈이온수와 본 발명의 분할형 복합 섬유 1.0 g(섬유 중량)을 넣어 7,900 rpm으로 3분간 교반하였다. 이것을 직경 12 cm의 부흐너 퍼넬(Buchner funnel)로 여과하여, 80℃에서 건조시켰다.

(통기성의 측정 방법)

분할-섬유 웹을 150 메시의 금속 거즈(gauze) 사이에 두고, JIS L 1096 6.27 A법에 따라 통기성을 측정하였다.

분할성이 높아질수록 웹은 조밀해진다. 분할 전의 섬유 직경이 동일한 섬유의 경우, 분할-섬유 웹의 통기성을 비교함으로써 분할성의 지표가 얻어진다. 즉, 분할 전의 섬유 직경이 동일한 섬유에 대해, 이하의 판단이 이루어질 수 있다. 분할-섬유 웹의 통기성이 낮을수록, 분할형 복합 섬유의 분할성은 높고, 분할하기 쉬운 섬유인 것으로 판단할 수 있다.

(10) 직물의 질(texture)

10명의 참가자가 섬유의 극세 섬유로의 분할이 행해진 부직포(1 제곱미터)를 검사하였다. 섬유 분포 얼룩을 육안 관찰에 의해 다음과 같이 판정하였다.

A : 7명 이상이, 부직포가 얼룩이 적고, 또한 관통 구멍도 없는 것으로 느꼈다.

B : 4∼6명이, 부직포가 얼룩이 적고, 관통 구멍도 없는 것으로 느꼈다.

C : 부직포가 얼룩이 적다고 느낀 것은 3명 이하였다.

(11) 내약품성

섬유를 에탄올 또는 수산화 나트륨 수용액 100 ㎖에 침지시켜, 20℃에서 3개월간 방치하였다. 방치 후의 섬유 중량 변화량을 측정하고, 다음과 같이 판정하였다.

A : 섬유 중량의 감소가 0.3％ 미만이었다.

B : 섬유 중량의 감소가 0.3％ 이상 2.0％ 미만이었다.

C : 섬유 중량의 감소가 2.0％ 이상이었다.

(12) 여러 V 값에서의 Tc와 Qc의 측정

TA Instruments, Inc.에서 제조한 차동 주사 열량계 DSC Q10(상품명)를 사용하여, 210℃에서 용융된 폴리아세탈 수지를 각종의 속도로 냉각한 때의 결정화 온도 Tc(℃)를 측정하였다. 구체적으로는, 4.0∼4.5 mg의 폴리아세탈 수지 시료를, 실온으로부터 10 ℃/min의 온도상승 속도로 가열하고, 이 온도에서 10분간 유지시킨 후, 5, 10, 20, 30, 65 ℃/min의 속도로 냉각하였다. 그 결과의 열속 피크(heat flux peak)로부터 결정화 온도 Tc(℃)를 구하였다. 또한, logV가 1인 때의 결정화 열량 Qc를, 상기 열속을 130∼150℃에서 베이스 라인을 두고 적분한 값 으로부터 구하였다.

[실시예 1]

폴리아세탈로서는, 용융점이 160℃이고, MFR이 9이며, logV에 대해서 Tc를 플로트한 그래프의 경사 A가 -9.0이고, 또한 logV가 1일 때의 Tc(Tc')가 141℃이고, Qc가 106 J/g인 폴리아세탈 코폴리머를 사용하였다. 폴리올레핀으로서는, 용융점이 160℃이고, MFR이 16이며, Q 값이 4.9인 폴리프로필렌을 사용하였다. 분할형 복합 섬유용 노즐을 사용하여 이들 폴리머를 방사하여, 폴리아세탈과 폴리올레핀의 용적 비율 50/50 및 섬도 8.9 dtex를 갖고, 도 5에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 주로 가지며, 그 밖에 도 4 및 도 6에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 일부 갖는 중공 분할형 복합 섬유를 얻었다. 상기 섬유는 각각의 성분에 대하여 섬유 표면을 향해 연장하는 수지 계면 단부가 8개이다. 즉, 이들 섬유는 16개로 분할된다. 폴리아세탈 코폴리머의 수지 계면 단부의 일부가 폴리프로필렌으로 덮힌 구조를 갖는 섬유가 혼재하고 있고, 폴리아세탈 코폴리머를 대상으로 하는 r/d는 0.97이고, 섬유의 중공 비율은 20.3％이며, 폴리아세탈의 섬유 표면에의 노출율은 28.9％이었다.

인취 공정에서 섬유에 알킬 포스페이트 칼륨염을 부착시켰다. 얻어진 미연신사를 80℃에서 4.7배로 연신하고, 초지용 분산제를 부착시킨 후, 6 mm 길이로 절단하였다.

얻어진 단섬유에 전술한 믹서를 이용한 분할 처리를 가하여, 본 발명의 섬유 성형체를 얻었다. 얻어진 섬유 물성 및 섬유 성형체의 통기성 등을 표 1에 나타내 었다.

[실시예 2]

폴리아세탈로서는, 용융점이 160℃이고, MFR이 31이며, logV에 대해서 Tc를 플로트한 그래프의 경사 A가 -9.4이고, 또한 logV가 1일 때의 Tc(Tc')가 141℃이고, Qc가 119 J/g인 폴리아세탈 코폴리머를 사용하였다. 폴리올레핀으로서는, 용융점이 160℃이고, MFR이 16이며, Q 값이 4.9인 폴리프로필렌을 사용하였다. 분할형 복합 섬유용 노즐을 사용하여 이들 폴리머를 방사하여, 폴리아세탈과 폴리올레핀의 용적 비율 50/50 및 섬도 8.9 dtex를 갖고, 도 4에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 주로 가지며, 그 밖에 도 5에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 일부 갖는 중공 분할형 복합 섬유를 얻었다. 상기 섬유는 각각의 성분에 대하여 섬유 표면을 향해 연장하는 수지 계면 단부가 8개이었다. 즉, 이들 섬유는 16개로 분할된다. 폴리아세탈 코폴리머를 대상으로 하는 r/d는 1.00이고, 섬유의 중공 비율은 9.2％이며, 폴리아세탈의 섬유 표면에의 노출율은 60.2％이었다.

얻어진 단섬유에 실시예 1과 동일한 분할 처리를 가하여, 본 발명의 섬유 성형체를 얻었다. 얻어진 섬유 물성 및 섬유 성형체의 통기성 등을 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

폴리아세탈로서는, 용융점이 160℃이고, MFR가 9이며, logV에 대해서 Tc를 플로트한 그래프의 경사 A가 -9.0이고, 또한 logV가 1일 때의 Tc(Tc')가 141℃이고, Qc가 106 J/g인 폴리아세탈 코폴리머를 사용하였다. 폴리올레핀으로서는, 용융점이 160℃이고, MFR가 11이며, Q 값이 4.9인 폴리프로필렌을 사용하였다. 분할형 복합 섬유용 노즐을 사용하여 이들 폴리머를 방사하여, 폴리아세탈과 폴리올레핀의 용적 비율 50/50 및 섬도 8.9 dtex를 갖고, 도 5에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 주로 가지며, 그 밖에 도 4 및 도 6에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 일부 갖는 중공 분할형 복합 섬유를 얻었다. 상기 섬유는 각각의 성분에 대하여 섬유 표면을 향해 연장하는 수지 계면 단부가 8개이었다. 즉, 섬유는 16개로 분할되었다. 폴리아세탈 코폴리머의 수지 계면 단부의 일부가 폴리프로필렌으로 덮힌 구조를 갖는 섬유가 혼재하고 있고, 폴리아세탈 코폴리머를 대상으로 하는 r/d는 0.97이고, 섬유의 중공 비율은 24.7％이며, 폴리아세탈의 섬유 표면에의 노출율은 28.9％이었다.

얻어진 단섬유에 실시예 1과 동일한 분할 처리를 가하여, 본 발명의 섬유 성형체를 얻었다. 얻어진 섬유 물성, 섬유 성형체의 통기성 등을 표 1에 나타내었다.

[실시예 4]

폴리아세탈로서는, 용융점이 160℃이고, MFR가 9이며, logV에 대해서 Tc를 플로트한 그래프의 경사 A가 -9.0이고, 또한 logV가 1일 때의 Tc(Tc')가 141℃이고, Qc가 106 J/g인 폴리아세탈 코폴리머를 사용하였다. 폴리올레핀으로서는, 용융점이 160℃이고, MFR가 30이며, Q 값이 2.9인 폴리프로필렌을 사용하였다. 분할형 복합 섬유용 노즐을 사용하여 이들 폴리머를 방사하여, 폴리아세탈과 폴리올레핀의 용적 비율 50/50 및 섬도 8.9 dtex를 갖고, 도 5에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 주로 가지며, 그 밖에 도 4 및 6에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 일부 갖는 중공 분할형 복합 섬유를 얻었다. 상기 섬유는 각각의 성분에 대하여 섬유 표면을 향해 연장하는 수지 계면 단부가 8개이었다. 즉, 섬유가 16개로 분할되었다. 폴리아세탈 코폴리머의 수지 계면 단부의 일부가 폴리프로필렌으로 덮힌 구조를 갖는 섬유가 혼재되어 있으며, 폴리아세탈 코폴리머를 대상으로 하는 r/d는 0.97이고, 섬유의 중공 비율은 16.9％이며, 폴리아세탈의 섬유 표면에의 노출율은 25.1％이었다.

[실시예 5]

폴리아세탈로서는, 용융점이 160℃이고, MFR가 9이며, logV에 대해서 Tc를 플로트한 그래프의 경사 A가 -9.0이고, 또한 logV가 1일 때의 Tc(Tc')가 141℃이고, Qc가 106 J/g인 폴리아세탈 코폴리머를 사용하였다. 폴리올레핀으로서는, 용융점이 130℃이고, MFR가 16.5이며, Q 값이 5.1인 고밀도 폴리에틸렌을 사용하였다. 분할형 복합 섬유용 노즐을 사용하여 이들 폴리머를 방사하여, 폴리아세탈과 폴리올레핀의 용적 비율 50/50 및 섬도 8.9 dtex를 갖고, 도 5에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 주로 가지며, 그 밖에 도 4 및 도 6에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 일부 갖는 중공 분할형 복합 섬유를 얻었다. 상기 섬유는 각각의 성분에 대하여 섬유 표면을 향해 연장하는 수지 계면 단부가 8개이었다. 즉, 섬유가 16개로 분할되었다. 폴리아세탈 코폴리머의 수지 계면 단부의 일부가 고밀도 폴리에틸렌으로 덮힌 구조를 갖는 섬유가 혼재되어 있으며, 폴리아세탈 코폴리머를 대상으로 하는 r/d는 0.97이고, 섬유의 중공 비율은 14.3％이며, 폴리아세탈의 섬유 표면에의 노출율은 25.8％이었다.

[비교예 1]

용융점이 160℃인 폴리프로필렌과 용융점이 130℃인 고밀도 폴리에틸렌을 사용하였다. 분할형 복합 섬유용 노즐을 사용하여 이들 폴리머를 방사하여, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 용적 비율 50/50 및 섬도 6.5 dtex를 갖고, 도 4에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 갖는 중공 분할형 복합 섬유를 얻었다. 폴리프로필렌의 MFR은 11이고, Q 값은 4.9인 한편, 고밀도 폴리에틸렌의 MFR은 16.5이고, Q 값은 5.1이었다. 상기 섬유는 각각의 성분에 대하여 섬유 표면을 향해 연장하는 수지 계면 단부가 8개이었다. 즉, 섬유가 16개로 분할된다. 폴리프로필렌을 대상으로 하는 r/d는 1.00이고, 섬유의 중공 비율은 18.7％이며, 폴리프로필렌의 섬유 표면에의 노출율은 26.8％이었다.

인취 공정에서 섬유에 알킬 포스페이트 칼륨염을 부착시켰다. 얻어진 미연신사를 95℃에서 4.4배로 연신하고, 초지용 분산제를 부착시킨 후, 5 mm 길이로 절단하였다. 이와 같이 하여 얻어진 분할형 복합 섬유의 섬유 직경은 실시예 1∼5와 동일하였다.

얻어진 단섬유에 믹서를 이용한 분할 처리를 행하여, 본 발명의 섬유 성형체를 얻었다. 얻어진 섬유 물성, 섬유 성형체의 통기성 등을 표 2에 나타내었다.

[비교예 2]

용융점이 260℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 용융점이 160℃인 폴리프로필렌을 사용하였다. 분할형 복합 섬유용 노즐을 사용하여 이들 폴리머를 방사하여, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 폴리프로필렌의 용적 비율 50/50 및 섬도 5.4 dtex를 갖고, 도 5에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 주로 가지며, 그 밖에 도 4 및 도 6에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 갖는 중공 분할형 복합 섬유를 얻었다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 한계 점도(intrinsic viscosity)는 0.64인 한편, 폴리프로필렌의 MFR는 30이고, Q 값은 2.9이었다. 상기 섬유는 각각의 성분에 대하여 섬유 표면을 향해 연장하는 수지 계면 단부가 8개이었다. 즉, 섬유가 16개로 분할된다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 수지 계면 단부의 일부가 폴리프로필렌으로 덮힌 구조를 갖는 섬유가 혼재되어 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 관한 r/d는 0.97이었다. 섬유의 중공 비율은 14.5％이었다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 섬유 표면에의 노출율은 35.0％이었다.

인취 공정에서 섬유에 알킬 포스페이트 칼륨염을 부착시켰다. 얻어진 미연신사를 90℃에서 1.8배로 연신하고, 초지용 분산제를 부착시킨 후, 6 mm 길이로 절단하였다.

얻어진 단섬유에 실시예 1과 동일한 분할 처리를 가하여, 본 발명의 섬유 성형체를 얻었다. 얻어진 섬유 물성, 섬유 성형체의 통기성 등을 표 2에 나타내었다.

[비교예 3]

폴리아세탈로서는, 용융점이 160℃이고, MFR이 9이며, logV에 대해서 Tc를 플로트한 그래프의 경사 A가 -10.1이고, 또한 logV가 1일 때의 Tc(Tc')가 145℃이고, Qc가 148 J/g인 폴리아세탈 코폴리머를 사용하였다. 폴리올레핀으로서는, 용융점이 160℃이고, MFR가 11이며, Q 값이 4.9인 폴리프로필렌을 사용하였다. 분할형 복합 섬유용 노즐을 사용하여 이들 폴리머를 방사하여, 폴리아세탈과 폴리올레 핀의 용적 비율 50/50 및 섬도 8.3 dtex를 갖고, 도 5에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 주로 가지며, 그 밖에 도 4 및 도 6에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 일부 갖는 중공 분할형 복합 섬유를 얻었다. 상기 섬유는 방사성이 낮으며, 각종의 섬유 물성을 확인하기 위해 충분한 샘플을 채취할 수 없었다.

[비교예 4]

폴리아세탈로서는, 용융점이 160℃이고, MFR이 9이며, logV에 대해서 Tc를 플로트한 그래프의 경사 A가 -10.1이고, 또한 logV가 1일 때의 Tc(Tc')가 145℃이고, Qc가 148 J/g인 폴리아세탈 코폴리머를 사용하였다. 폴리올레핀으로서는, 용융점이 238℃이고, MFR이 85인 폴리메틸펜텐을 사용하였다. 분할형 복합 섬유용 노즐을 사용하여 이들 폴리머를 방사하여, 폴리아세탈과 폴리올레핀의 용적 비율 50/50 및 섬도 9.1 dtex를 갖고, 도 5에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 주로 가지며, 그 밖에 도 4 및 도 6에 나타낸 바와 같은 섬유 횡단면 형상을 일부 갖는 중공 분할형 복합 섬유를 얻었다. 상기 섬유는 방사성이 낮으며, 각종의 섬유 물성을 확인하기 위해 충분한 샘플을 채취할 수 없었다.

[비교예 5]

폴리아세탈로서는, 용융점이 160℃이고, MFR이 9이며, logV에 대해서 Tc를 플로트한 그래프의 경사 A가 -10.1이며, 또한 logV가 1일 때의 Tc(Tc')가 145℃이고, Qc가 148 J/g인 폴리아세탈 코폴리머를 사용하였다. 폴리올레핀으로서는, 용융점이 238℃이고, MFR이 85인 폴리메틸펜텐을 사용하였다. 분할형 복합 섬유용 노즐을 사용하여 이들 폴리머를 방사하여, 폴리아세탈과 폴리올레핀의 용적 비율 50/50, 방사 섬도 9.1 dtex인 중공이 없는 분할형 복합 섬유를 얻었다. 상기 섬유는 각각의 성분에 대하여 섬유 표면을 향해 연장하는 수지 계면 단부가 4개이었다. 즉, 섬유가 8개로 분할된다. 폴리아세탈 코폴리머의 수지 계면 단부의 일부가 폴리메틸펜텐으로 덮힌 구조를 갖는 섬유가 혼재되어 있다. 폴리아세탈 코폴리머에 관한 r/d는 0.97이었다. 폴리아세탈의 섬유 표면에의 노출율은 27.3％이었다.

인취 공정에서 섬유에 알킬 포스페이트 칼륨염을 부착시켰다. 얻어진 미연신사를 90℃에서 4.0배로 연신하고, 초지용 분산제를 부착시킨 후, 6 mm 길이로 절단하였다.

상기 섬유는 방사성이 낮으며, 얻어진 샘플은 실 파손에 기인하는 다수의 실 단부(yarn end)를 가졌다. 그러므로, 섬유 성형체의 직물의 질은 만족할 수 있는 것은 아니었다.

표 1

표 2

* 섬유 직경 환산으로 폴리아세탈/폴리올레핀 섬유의 2.3 dtex에 상당

** PP 또는 PET의 섬유 표면에의 노출율

표 1로부터 명백한 바와 같이, 폴리아세탈과 폴리올레핀을 포함하는 본 발명의 실시예 1 내지 5로 이루어지는 분할형 복합 섬유는, 비교예 1 및 2와 비교하여, 통기성이 낮고, 우수한 분할성을 나타내고, 동일 조건 하에서도 고도로 분할되고 있다. 즉, 종래 기술에서와 같은 엄격한 조건 하에서의 분할 처리를 행하지 않아도, 극세 섬유로의 분할이 용이하게 진행되기 때문에, 비교적 낮은 기초 중량을 갖는 부직포에서도, 직물의 질이 흐트러지지 않고 분할이 가능하다. 그 결과, 분할 처리(예를 들면, 고압 액체 제트 처리)에 걸리는 시간 및 비용을 대폭 감소시킬 수 있다.

또한, 폴리아세탈과 폴리올레핀을 포함하는 본 발명의 실시예 1 내지 5로 이루어지는 분할형 복합 섬유는, 폴리올레핀 수지들을 조합한 분할형 복합 섬유(비교예 1)와 동등한 내약품성을 나타내고 있다. 따라서, 실시예의 복합 섬유는, 특히 내약품성을 갖도록 요구되는 배터리 세퍼레이터, 와이퍼, 필터 등의 산업 자재 분야에도 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 폴리아세탈의 Tc'가 144℃ 이하인 본 발명의 실시예 1 내지 5로 이루어지는 분할형 복합 섬유는, 동일한 단면을 갖지만 Tc'가 144℃를 초과하는 비교예 3 및 4의 복합 섬유, 및 더욱 단순한 단면을 갖지만 Tc'가 144℃를 초과하는 비교예 5의 복합 섬유보다 방사성이 뛰어나다. 그러므로, 분할에 의해 효율적으로 극세 섬유를 얻을 수 있는 분할형 복합 섬유를 만족스러운 생산성으로 제조하는 것이 가능하다.

본 출원은 2007년 3월 20일자로 출원된 일본 특허 출원 2007-73221호 및 2007년 12월 25일자로 출원된 일본 특허 출원 2007-332295호에 기반을 두고 있으며, 상기 특허 출원의 내용은 본 명세서에 원용되어 있다.

본 발명은 방사성 및 내약품성이 우수한 분할형 복합 섬유, 이를 이용한 섬유 성형체 및 제품을 우수한 생산성으로 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 배터리 세퍼레이터, 와이퍼, 필터 등의 산업 자재 분야 및 기저귀, 냅프킨 등의 위생 재료 분야에 사용하기 적합한 분할형 복합 섬유, 이러한 복합 섬유로부터 얻어지는 섬유 성형체 및 제품을 제공한다.

Claims

폴리아세탈과 폴리올레핀을 포함하는 분할형 복합 섬유로서, 상기 폴리아세탈이 이하의 수식

136℃ ≤ Tc' ≤ 144℃

을 충족하며, 상기 수식 중의 Tc'는 210℃로 용융된 폴리아세탈을 냉각 속도 10 ℃/min로 냉각할 때의 결정화 온도 Tc(℃)를 나타내는,

섬유 성형체 제조용의 분할형 복합 섬유.
제1항에 있어서,

상기 폴리올레핀이 폴리프로필렌인, 분할형 복합 섬유.
제1항에 있어서,

상기 폴리올레핀이 폴리에틸렌인, 분할형 복합 섬유.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

중공부(hollow)를 갖는, 분할형 복합 섬유.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 분할형 복합 섬유를 분할하여 얻어지는, 0.6 dtex 미만의 분할 후 평균 단사 섬도(average single-yarn fineness after splitting)를 갖는 극세 섬유를 포함하는, 섬유 성형체.
제5항에 있어서,

상기 분할형 복합 섬유의 50％ 이상이 분할되어 있는, 섬유 성형체.
제5항에 기재된 섬유 성형체를 사용하여 얻어지는, 제품.