KR101473284B1

KR101473284B1 - 열접착성 복합 섬유 및 그것을 사용한 부직포

Info

Publication number: KR101473284B1
Application number: KR1020127007893A
Authority: KR
Inventors: 도모아키 스즈키; 싱고 호리우치
Original assignee: 이에스 화이바비젼즈 가부시키가이샤; 이에스 화이바비젼즈 아페에스; 이에스 화이바비젼즈 홍콩 리미티드; 이에스 화이바비젼즈 리미티드 파트너쉽
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2014-12-16
Also published as: US20120184168A1; CN102639770B; JP5535555B2; CN102639770A; WO2011025062A3; KR20120046782A; BR112012004182B1; TWI463047B; US10100441B2; JP2011047077A; WO2011025062A2; EP2470696A2; BR112012004182A2; TW201107554A; EP2470696B1

Abstract

[과제] 내압축성(耐壓縮性)이 우수한 열접착성 복합 섬유 및 이것을 사용한 부직포를 제공한다. 구체적으로는, 저하중(light load) 하에서의 부직포의 벌크성(bulkiness)이 고하중(heavy load) 하에서도 보다 양호하게 유지할 수 있고, 저하중 하와 고하중 하에 있어서의 벌크성이 저하되는 비율을 억제할 수 있는 열접착성 복합 섬유 및 이것을 사용한 부직포를 제공한다.
[해결 수단] 폴리에스테르계 수지를 포함하는 제1 성분이 코어(core)를 구성하고, 상기 폴리에스테르계 수지의 융점보다 15℃ 이상 낮은 융점을 가지는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 제2 성분이 쉬스(sheath)를 구성하는, 편심(偏心) 코어-쉬스 구조를 취하고 있는 복합 섬유이며, 소정의 측정 방법으로 산출되는 120℃에서의 열처리 후의 수축율이 20%이상인 것을 특징으로 하는, 열수축성을 가지는 열접착성 복합 섬유; 상기 열접착성 복합 섬유와 다른 1 종류 이상의 열접착성 섬유가 혼면된 부직포로서, 상기 열접착성 복합 섬유가 10∼60 질량%의 혼면율로 포함되는 부직포.

Description

열접착성 복합 섬유 및 그것을 사용한 부직포{THERMAL BONDING CONJUGATE FIBER AND NONWOVEN FABRIC USING THE SAME}

본 발명은, 열접착성 복합 섬유에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 열수축성을 가진 열접착성 복합 섬유에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 열접착성 복합 섬유를 사용하여 제조한, 내압축성(耐壓縮性)이 우수한 부직포에 관한 것이다.

종래, 열풍이나 가열 롤 등의 열에너지를 이용하여, 열융착에 의한 성형을 행할 수 있는 열접착성 복합 섬유는, 벌크성(bulkiness)을 용이하게 얻을 수 있으므로, 기저귀, 냅킨, 패드 등의 위생 재료, 또는 생활 용품이나 필터 등의 산업 자재 등에 널리 사용되고 있다. 특히 위생 재료는, 피부에 직접 접촉되는 것인 점과, 감촉이나 촉감, 오줌, 경혈 등의 액체를 신속하게 흡수해야할 필요성 때문에, 흡액성이 요구되고, 이들 성능을 발휘할 수 있도록 할 수 있는 벌크성을 가지는 섬유 및 부직포를 얻는 방법이 많이 제안되어 있다.

이와 같은 선행 기술 중에는 압축 회복성을 개선한 것도 몇 가지 제안되어 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에서는 열가소성 엘라스토머를 사용하여 섬유에 탄성을 갖게 하여 압축 회복성을 개선하고 있다. 그러나, 이 방법으로는 열가소성 엘라스토머를 필수적으로 사용해야 하므로, 엘라스토머 특유의 끈적거림이 있는 점에서, 피부에 직접 접촉하는 위생 재료에 사용하기가 곤란하다. 한편, 특허 문헌 2에서는 섬유 단면을 사이드·바이·사이드(병렬)형으로 함으로써 잠재(潛在) 권축(捲縮)을 발생시켜 압축 회복성을 개선하고 있지만, 이 방법에 의해 섬유 단면을 사이드·바이·사이드(병렬)형으로 유지하기 위해서는 상용성(相溶性)이 양호한 수지의 조합으로 한정하여 사용해야 한다. 또한, 이들 선행 기술은 압축 시부터 회복성을 향상시키는 방법이며, 내압축성, 즉 저하중(light load) 하와 고하중(heavy load) 하에 있어서의 벌크성이 저하되는 비율을 억제하는 방법에 대해서는 거의 언급하고 있지 않다.

일본 특허출원 공개번호 2001-11763호 공보 일본 특허 제2908454호 명세서

따라서, 본 발명의 목적은, 내압축성이 우수한 열접착성 복합 섬유 및 이것을 사용한 부직포를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 구체적으로는, 저하중 하에서의 부직포의 벌크성이 고하중 하에서도 더욱 양호하게 유지할 수 있고, 저하중 하와 고하중 하에 있어서의 벌크성이 저하되는 비율을 억제할 수 있는 열접착성 복합 섬유 및 이것을 사용한 부직포를 제공하는 것이다.

본 발명자들은 전술한 과제를 달성하기 위하여, 연구를 거듭한 결과, 일정 이상의 열수축율을 가지는 열접착성 복합 섬유를 제조함으로써, 또한 이들 열접착성 복합 섬유를 일정 비율로 부직포의 원료로 함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하였다.

즉, 본 발명은 하기와 같이 구성된다.

(1) 폴리에스테르계 수지를 포함하는 제1 성분이 코어(core)를 구성하고, 및 상기 폴리에스테르계 수지의 융점보다 15℃ 이상 낮은 융점을 가지는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 제2 성분이 쉬스(sheath)를 구성하는, 편심(偏心) 코어-쉬스(core-sheath) 구조를 취하고 있는 복합 섬유이며, 하기 측정 방법으로 산출되는 120℃에서의 열처리 후의 수축율이 20% 이상인 것을 특징으로 하는, 열수축성을 가지는 열접착성 복합 섬유.

수축율(%) = {(25(cm)-h1(cm))/25(cm)}×100

(h1은, 세로 25cm×가로 25cm이며 단위면적당 질량이 200 g/m²인 웹을 5분간 열처리한 후의 세로 또는 가로 중 짧은 쪽의 길이)

(2) 상기 열접착성 복합 섬유의 바람직한 실시형태로서 전술한 측정 방법으로 산출되는 100℃, 120℃ 및 145℃에서의 열처리 후의 수축율이, 하기 2개의 식을 만족시키는 상기 (1)에 기재된 열접착성 복합 섬유.

120℃에서의 수축율 ≥ 145℃에서의 수축율

120℃에서의 수축율 ≥ 100℃에서의 수축율

(3) 열접착성 복합 섬유의 섬도(纖度)가 1.0∼8.0 dtex인, 상기 (1) 또는 (2)의 열접착성 복합 섬유.

(4) 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나의 열접착성 복합 섬유와, 다른 1 종류 이상의 열접착성 섬유가 혼면(混綿)된 부직포로서, 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나의 열접착성 복합 섬유가 10∼60 질량%의 혼면율로 포함되는 부직포.

본 발명의 열접착성 복합 섬유는, 웹으로 가공한 상태에서 측정하는 열수축율이 소정 범위 내에 있고, 이 열접착성 복합 섬유를 사용하여 제조한 부직포는, 저하중 하에서의 벌크성이 고하중 하에서도 더욱 양호하게 유지되고, 저하중 하와 고하중 하에 있어서의 벌크성이 저하되는 비율이 억제되고 있다. 즉, 본 발명의 열접착성 복합 섬유는, 내압축성이 우수한 부직포를 제공할 수 있다. 본 발명의 열접착성 복합 섬유에 있어서, 무기 미립자를 더 첨가함으로써, 고벌크성, 내압축성과 동시에 유연성도 겸비한, 한층 더 우수한 부직포를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 복합 섬유는 열가소성 수지로 구성되며, 폴리에스테르계 수지를 포함하는 제1 성분이 코어를 구성하고, 상기 폴리에스테르계 수지의 융점보다 15℃ 이상 낮은 융점을 가지는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 제2 성분이 쉬스를 구성하는, 편심 코어-쉬스 구조를 취하고 있는 복합 섬유이다.

본 발명의 열접착성 복합 섬유(이하, 간단히 복합 섬유라고도 함)의 코어를 구성하는 폴리에스테르계 수지는, 디올과 디카르복시산으로부터 중축합 반응에 의해 얻을 수 있다. 폴리에스테르 수지의 중축합 반응에 사용되는 디카르복시산으로서는, 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복시산, 아디프산, 세바스산 등을 예로 들 수 있다. 또한, 사용되는 디올로서는, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올 등을 예로 들 수 있다.

본 발명에서 사용하는 폴리에스테르계 수지로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트를 바람직하게 이용할 수 있다. 또한, 전술한 방향족 폴리에스테르 외에 지방족 폴리에스테르도 사용할 수 있고, 바람직한 수지로서 폴리락트산이나 폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트를 예로 들 수 있다. 이들 폴리에스테르 수지는, 단독 중합체뿐만 아니라, 공중합 폴리에스테르(코폴리에스테르)일 수도 있다. 이 때, 공중합 성분으로서는, 아디프산, 세바스산, 프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복시산 등의 디카르복시산 성분, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜 등의 디올 성분, L-락트산 등의 광학 이성체를 이용할 수 있다. 또한, 이들 폴리에스테르 수지의 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 원료 비용, 얻어지는 섬유의 열안정성 등을 고려하면, 폴리에틸렌테레프탈레이트만으로 구성된 미변성 폴리머가 가장 바람직하다.

본 발명의 열접착성 복합 섬유의 쉬스를 구성하는 폴리올레핀계 수지로서, 예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌(프로필렌 단독 중합체), 프로필렌을 주성분으로 하는 에틸렌-프로필렌 공중합체, 프로필렌을 주성분으로 하는 에틸렌프로필렌부텐-1 공중합체, 폴리부텐-1, 폴리헥센-1, 폴리옥텐-1, 폴리 4-메틸펜텐-1, 폴리메틸펜텐, 1,2-폴리부타디엔, 1,4-폴리부타디엔을 이용할 수 있다.

또한, 이들 단독 중합체에, 단독 중합체를 구성하는 단량체 이외의 에틸렌, 부텐-1, 헥센-1, 옥텐-1 또는 4-메틸펜텐-1 등의 α-올레핀이 공중합 성분으로서 소량 함유되어 있어도 된다. 또한, 부타디엔, 이소프렌, 1,3-펜타디엔, 스티렌 및α-메틸스티렌 등의 다른 에틸렌계 불포화 모노머가 공중합 성분으로서 소량 함유되어 있어도 된다. 또한, 상기 폴리올레핀 수지를 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다. 이들은, 통상의 지글러나타(Ziegler-Natta) 촉매로부터 중합된 폴리올레핀 수지뿐만 아니라, 메탈로센 촉매로부터 중합된 폴리올레핀 수지, 및 이들의 공중합체도 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 바람직하게 사용할 수 있는 폴리올레핀계 수지의 멜트플로우레이트(이하, MFR로 약칭)는, 방사(紡絲) 가능한 범위이면 특별히 한정되지 않지만, 1∼100 g/10분이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 5∼70 g/10분이다.

상기 MFR 이외의 폴리올레핀의 물성, 예를 들면, Q값(중량 평균 분자량/수평균 분자량), 로크웰 경도(Rockwoll hardness), 분지 메틸쇄의 수 등의 물성은, 본 발명의 요건을 만족시키는 것이면, 특별히 한정되지 않는다.

본 발명에 있어서의 제1 성분/제2 성분의 조합으로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트/고밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트/직쇄형 저밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트/저밀도 폴리에틸렌 등을 예시할 수 있다. 이 중에서 보다 바람직한 조합은, 폴리에틸렌테레프탈레이트/고밀도 폴리에틸렌이다. 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트 외에도, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리락트산을 사용해도 된다.

본 발명에 사용하는 열가소성 수지에는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위 내에서 추가로, 산화 방지제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 중화제, 조핵제(造核劑), 에폭시 안정제, 윤활제, 항균제, 난연제, 대전 방지제, 안료 및 가소제 등의 첨가제를 필요에 따라 적절하게 첨가해도 된다.

또한, 본 발명의 복합 섬유 중에는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위 내에서 자기 하중에서 유래하는 드레이프(drape)감이나 부드러운 촉감을 부여하고, 보이드(void)나 크랙(crack) 등 섬유 내외의 공극(空隙)을 생성함으로써 유연성이 우수한 섬유를 얻기 위해 무기 미립자를 필요에 따라 적절하게 첨가하되, 실(絲) 중에 0∼10 질량%를 첨가하는 것이 바람직하고, 1∼5 질량%의 범위 내에서 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 무기 미립자에 대하여는, 비중이 높고, 용융 수지 중에서 응집이 쉽게 일어나지 않는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 일례를 들면 산화 티탄(비중 3.7∼4.3), 산화 아연(비중 5.2∼5.7), 티탄산 바륨(비중 5.5∼5.6), 탄산 바륨(비중 4.3∼4.4), 황산 바륨(비중 4.2∼4.6), 산화 지르코늄(비중 5.5), 규산 지르코늄(비중 4.7), 알루미나(비중 3.7∼3.9), 산화 마그네슘(비중 3.2) 또는 이들과 거의 동일한 비중을 가지는 물질이 있으며, 그 중에서도 산화 티탄이 바람직하게 사용된다. 이들 무기 미립자는, 은폐성, 항균성 또는 냄새를 제거하는 등을 목적으로, 섬유 중에 첨가하여 사용하는 것이 일반적으로 알려져 있다. 전술한 무기 미립자는, 당연히 방사 공정이나 연신(延伸) 공정에서 실 끊김 등의 문제를 일으키지 않는 입경(粒徑)이나 형상을 가지는 것을 사용한다. 본 발명에 사용되는 무기 미립자의 입경 등도, 섬유 중에 첨가하여 사용되는 이들 일반적인 무기 미립자의 입경을 가지는 것이면 된다.

무기 미립자의 첨가 방법으로서는 제1 성분이나 제2 성분 중에 파우더를 직접 첨가하거나, 또는 마스터배치화하여 혼련하는 방법 등을 예로 들 수 있다. 마스터배치화에 사용하는 수지는, 제1 성분, 제2 성분과 동일한 수지를 사용하는 것이 가장 바람직하지만, 본 발명의 요건을 만족시키는 것이면 특별히 한정되지 않고, 제1 성분, 제2 성분과 상이한 수지를 사용해도 된다.

본 발명의 복합 섬유는, 예를 들면, 상기 제1 성분과 제2 성분을 사용하여 용융 방사법에 의해 미연신 섬유를 얻은 후, 연신 공정에서 일부 배향 결정화를 진행시킨 후, 권축 공정에 있어서 권축을 부여하고, 그 후 열풍 건조기 등을 사용하여 소정의 온도에서 일정 시간 열처리를 행함으로써 바람직하게 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서의 "수축율"에 대하여 설명한다. 열접착 부직포의 내압축성은, 예를 들면, 섬도, 단면 형상, 권축 형태 등의 섬유 물성과, 복합 섬유를 구성하는 열가소성 수지의 융점, 분자량, 및 결정화도 등, 수지 유래의 특성에 의해 판단된다. 그러나, 실제로 이들 특성을 만족시키는 복합 섬유를 사용하여 열접착 부직포를 제조해도, 충분한 내압축성을 얻을 수 없는 현상이 자주 확인되고 있었다.

이에, 다양한 검증을 행한 결과, 섬유로 이루어지는 웹을 부직포화하기 위해서 실시하는 열접착 처리 공정에 있어서, 그 구성 섬유가 어느 정도의 권축을 발현될 수 있는 점이, 부직포의 내압축성을 크게 좌우하는 요인인 것을 발견하였다. 본 발명에서 규정하는, 열접착성 복합 섬유로부터 제조한 소정의 웹에 있어서의 하기 "수축율"은, 이것을 지표화한 것이다.

수축율(%) = {(25(cm)-h1(cm))/25(cm)}×100

(h1은, 세로 25 cm × 가로25 cm이며 단위 면적당 질량이 200 g/m²인 웹을 5분간 열처리한 후의 세로 또는 가로 중 짧은 쪽의 길이)

복합의 형태 등에 기인하여 섬유가 잠재적으로 가지고 있는 권축능(잠재 권축성)이, 부직포화 시의 열접착 처리 공정의 가열에 의해 구현화되는, 이른바, 섬유에 잠재하고 있던 권축이, 부직포화 시의 열접착 처리 공정의 가열에 의해 나타나는(발현되는), 성능(잠재 권축 발현성)이 높으면, 가열 후의 웹 길이 h1은 작은 값을 나타낸다. 전술한 측정 방법과 실제로 얻어지는 부직포의 내압축성과의 관계를 검증한 결과, 전술한 식에 의해 산출되는 120℃에서의 열처리 후의 수축율이 20% 이상이면, 부직포 제조 시의 가열 접착 시에 안정적으로 잠재 권축이 발현되어, 내압축성이 뛰어난 부직포를 얻을 수 있는 것을 알았다. 수축율이 30% 이상, 특히 40% 이상, 더욱 바람직하게는 50% 이상일 때, 보다 높은 잠재 권축의 발현성을 가지므로 바람직하다. 또한, 수축율이 80% 이하이면 부직포의 천의 질감 불균일이나 폭의 축소가 일어나지 않기 때문에 바람직하다. 더욱 바람직하게는 60% 이하이다.

종래의 방법은, 예를 들면, 카딩 처리(carding process)에 의해 웹을 구성하기 위해서, 사전에 섬유에 스터핑 박스형 크림퍼 롤(stuffing-box crimper roll) 등의 방법에 따라 12∼20 산(山)/2.54cm 정도의 권축을 부여한 후, 이 섬유를 충분히 높은 온도(최대로 하더라도 열접착 성분의 융점보다 5℃ 이상 낮은 온도)로 가열함으로써 고도로 결정화를 진행시키고, 이에 따라, 내압축성이 우수하고 강성이 높은 섬유를 얻고자 하였다. 그러나, 이 방법으로는, 배향 결정화가 고도로 진행되고, 결과적으로 이 섬유로 이루어지는 웹을 부직포화할 목적으로 행하는 열접착 처리 공정에서의 섬유의 잠재 권축의 발현성이 억제되어, 부직포의 내압축성에 대한 기여가 곤란하게 된다.

이와 반대로, 웹을 부직포화할 목적으로 행하는 열접착 처리 공정에서의 잠재 권축의 발현을 높이기 위해 권축 부여 후의 가열 온도를 낮추면, 섬유의 강성이 저하되고, 이에 따라 이 섬유를 사용하여 얻어지는 부직포의 내압축성·벌크성이 손상된다. 또한, 배향 결정화를 억제하기 위해 연신 배율을 필요 이상으로 낮출 경우, 섬유 강도·강성이 저하되어, 이 경우에도 부직포의 내압축성·벌크성이 손상된다.

본 발명의 복합 섬유를 제조하는데 있어서, 웹을 형성하기 전에, 연신시키고 또한 권축을 부여할 때까지의 공정에 있어서, 배향 결정화를 약간 억제시키면서, 섬유 강도를 유지시키고, 잠재 권축이 발현되지 않을 정도로 가열하는 것이 바람직하며, 이에 따라, 부직포화 시의 열접착 처리 공정에서 충분한 잠재 권축이 발현되어, 내압축성·벌크성이 우수한 부직포를 얻을 수 있게 된다. 본 발명의 복합 섬유를 제조하는데 있어서, 구체적으로는, 연신으로부터 권축 부여까지의 공정은, 연신 배율은 미연신 섬유의 파단 연신 배율의 65∼85 %로 연신되는 것이 바람직하고, 또한 연신 시의 가열 온도는 제1 성분의 유리 전이점(Tg) ＋ 10℃ 이상∼제2 성분의 융점 - 10℃ 이하의 범위에서 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 섬유는, 웹을 형성하기 전에, 권축이 나타나 있어도 되고, 나타나 있지 않아도 된다. 웹을 형성하기 전에, 섬유에 부여시키는 권축으로서는, 기계 권축이라도 되고, 부직포화 시의 열접착 처리에 있어서 충분한 잠재 권축 발현성을 온존하고 있다는 조건 하에서는 일부 잠재 권축의 발현에 의해 형성된 권축이라도 되고, 이 양자가 혼재되어도 된다. 권축은, 지그재그의 기계 권축 등의 형상을 예시할 수 있으며, 예를 들면, 카딩 처리를 행하는 경우에는, 12∼20 산(crimp)/2.54cm의 권축수의 범위로 하는 것이 바람직하다.

전술한 연신-권축 공정 후, 열풍 건조기 등을 사용하여, 바람직하게는 제2 성분의 융점보다 20℃∼40℃만큼 낮은 온도, 더욱 바람직하게는 제2 성분의 융점보다 25℃∼35℃만큼 낮은 온도에서 열처리한다. 열처리에는, 열풍 순환형 건조기, 열풍 통기식 열처리기, 릴랙싱(relaxing)식 열풍 건조기, 열판 압착식 건조기, 드럼형 건조기, 적외선 건조기 등 공지의 것을 사용할 수 있다.

그 후에, 섬유를 단섬유(短纖維)로 절단할 수 있다. 단섬유의 섬유 길이는, 용도에 따라 선택할 수 있으며 특별히 한정되지 않지만, 카딩 처리를 행하는 경우에는 20∼102 mm가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30∼51 mm이다.

열접착성 복합 섬유로부터 제조한 소정의 웹에 있어서의, 상기 측정 방법에 의한 145℃에서의 수축율이 120℃에서의 수축율보다 높은 경우에는, 부직포화 시의 열접착 처리의 가열에 의해 섬유 사이가 열융착된 이후에도 부직포의 수축이 진행되기 쉬워, 부직포의 폭의 축소나 천의 질감의 악화로 이어진다. 그러므로, 하기 관계식 [1]이 성립되는 것이 바람직하고, 145℃에서의 수축율이 10∼40 %의 범위인 것이 바람직하지만, 관계식 [1]을 만족시키면 아무런 한정을 받지 않는다.

또한, 100℃에서의 수축율이 120℃에서의 수축율보다 높은 경우에는, 잠재 권축이 충분히 발현된 후에 섬유 사이가 열융착되기 때문에, 부직포 강도·감촉·천의 질감 등이 악화되므로, 하기 관계식 [2]가 성립되는 것이 바람직하고, 100℃에서의 수축율은 0∼10 %의 범위인 것이 특히 바람직하지만, 관계식 [2]를 만족시키면 아무런 한정을 받지 않는다.

[1] 120℃에서의 수축율 ≥ 145℃에서의 수축율

[2] 120℃에서의 수축율 ≥ 100℃에서의 수축율

본 발명의 복합 섬유의 단면 형상으로서는, 편심 코어-쉬스형, 편심 중공형 등의 코어측과 쉬스측의 중심이 상이한 것을 예시할 수 있으며, 그 편심비는 방사성이나 잠재 권축의 발현성을 고려하면 0.05∼0.50인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.15∼0.30이다. 그리고, 여기서 편심비는 일본 특허출원 공개번호 2006-97157호 공보에 기재되어 있는 하기 식으로 나타낸다.

편심비 = d/R

여기서 d 및 R은 하기와 같다.

d: 복합 섬유의 중심점과 코어를 구성하는 제1 성분의 중심점과의 거리

R: 복합 섬유의 반경

또한, 코어측의 단면 형상은 원형 단면뿐만 아니라, 이형 단면 형상으로 할 수도 있으며, 예를 들면, 별모양, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 다엽형, 어레이형, T자형 및 편자(horseshoe)형 등이 있지만, 잠재 권축의 발현성을 고려하면 코어측의 단면 형상은 원형, 반원형, 타원형이 바람직하고, 부직포의 강도의 관점에서 원형이 특히 바람직하다.

본 발명의 복합 섬유의 길이 방향에 대하여 직각 방향의 섬유 단면에 있어서, 코어를 구성하는 제1 성분과 쉬스를 구성하는 제2 성분과의 복합비는 10/90 용량%∼90/10 용량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30/70 용량%∼70/30 용량%, 가장 바람직한 것은 40/60 용량%∼50/50 용량%이다. 전술한 범위의 복합비로 함으로써, 열에 의한 잠재 권축이 발현되기 쉬워진다. 그리고, 이하의 설명에서도 복합비의 단위는 용량%이다.

본 발명의 복합 섬유의 섬도는, 1.0∼8.0 dtex가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.7∼6.0 dtex, 가장 바람직하게는 2.6∼4.4 dtex이다. 전술한 범위의 섬도로 함으로써 벌크성과 내압축성의 양립이 가능해질 수 있다.

본 발명의 복합 섬유를 부직포 중에 혼면율 10∼60 질량%의 범위에서 포함시키는 것이, 저하중에서 고벌크성을 유지하면서, 내압축성을 향상시킬 수 있는 점에서 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 질량%∼40 질량%이다. 부직포 중에 포함시켜도 되는 그 외의 섬유로서는, 특별히 한정되지 않지만, PET나 PP 등의 단일 섬유나 PET/PE나 PP/PE의 복합 섬유 등을 예시할 수 있다. 상기 그 외의 섬유로서 부직포의 강도나 벌크성의 관점에서, 복합 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 그 외의 섬유에 대하여, 본 발명의 복합 섬유의 수축율을 구하는 것과 동일한 조건에서 측정하는 수축율이, 즉 상기 섬유로부터 제조한 세로 25 cm × 가로 25 cm, 단위 면적당 질량이 200 g/m²인 웹을 5분간, 120℃에서 열처리했을 때의 수축율이, 감촉이나 천의 질감의 관점에서, 20% 미만인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10% 미만이다.

본 발명의 복합 섬유를 사용하여 제조한 부직포는, 예를 들면, 기저귀, 냅킨, 요실금 패드 등의 흡수성 물품, 가운, 수술복 등의 의료 위생재, 벽용 시트, 창호지, 바닥재 등의 실내 내장재, 커버천, 청소용 와이퍼, 음식물 쓰레기용 커버 등의 생활 관련재, 일회용 화장실, 화장실용 커버 등의 욕실 제품, 애완동물 시트, 애완동물용 기저귀, 애완동물용 타올 등의 애완동물 용품, 와이핑(wiping)재, 필터, 쿠션재, 오일 흡착재, 잉크 탱크용 흡착재 등의 산업 자재, 일반 의료재, 침구 재료, 간병용품 등, 벌크성 및 내압축성이 요구되는 다양한 섬유 제품으로의 용도에 이용할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 아무런 한정을 받지 않는다. 그리고, 각각의 예에 있어서 물성 평가는 이하에 나타내는 방법으로 행하였다.

[실시예 1∼17, 비교예 1∼6]

표 1에 나타내는 조건에 따라 복합 섬유(실시예 1∼7, 비교예 1∼4)를 제조하고, 그 섬유를 사용한 부직포(실시예 8∼17, 비교예 5∼8)를 얻어, 이들의 성능을 평가 및 측정하였다. 복합 섬유의 제조 조건, 섬유의 물성의 측정 방법, 부직포의 제조 조건, 및 부직포의 물성의 측정 방법을 이하에서 설명하고, 또한 평가 결과와 함께 하기 표 1 및 표 2에 나타낸다.

(열가소성 수지)

섬유를 구성하는 열가소성 수지로서 이하의 수지를 사용하였다.

수지 1: 밀도 0.96 g/cm³, MFR(190℃ 하중 21.18 N)이 16 g/10min, 융점이 130℃인 고밀도 폴리에틸렌(PE로 약칭)

수지 2: 밀도 0.94 g/cm³, MFR(190℃ 하중 21.18 N)이 20 g/10 min, 융점이 122℃인 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌(L-LDPE로 약칭)

수지 3: MFR(230℃ 하중 21.18 N)이 7 g/10min, 융점이 162℃인 폴리프로필렌(PP-1으로 약칭)

수지 4: MFR(230℃ 하중 21.18 N)이 5 g/10 min, 융점이 163℃인 결정성 폴리프로필렌(PP-2로 약칭)

수지 5: MFR(230℃ 하중 21.18 N)이 16 g/10min, 융점이 162℃인 결정성 폴리프로필렌(PP-3로 약칭)

수지 6: MFR(230℃ 하중 21.18 N)이 16 g/10min, 융점이 131℃인 에틸렌 함유량 4.0 질량%, 1-부텐 함유량 2.65 질량%의 에틸렌-프로필렌-1-부텐 3원 공중합체(Co-PP로 약칭)

수지 7: 고유 점도(η)가 0.64, 유리 전이점이 70℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET로 약칭)

(멜트플로우레이트(MFR)의 측정)

JIS K 7210에 준거하여, 상기 수지 1∼6의 멜트플로우레이트의 측정을 행하였다. 여기서, MI는, 부속서 A 표 1의 조건 D(시험 온도 190℃, 하중 2.16 kg)에 준거하고, MFR은, 조건 M(시험 온도 230℃, 하중 2.16 kg)에 준거하여 측정하였다.

(복합 섬유의 제조)

표 1에 나타내는 열가소성 수지를 사용하고, 제1 성분을 코어측에, 제2 성분을 쉬스측에 배치하고, 무기 미립자로서는, 마스터배치화된 이산화 티탄을 제1 성분 및 제2 성분으로 표 1에 기재된 양을 혼련하는 방법으로 함유시켜, 마찬가지로 표 1에 나타내는 압출 온도와 복합비(용량비), 단면 형상으로 방사하고, 그 때, 알킬 포스페이트 K염을 주성분으로 하는 섬유 처리제를 오일링 롤(oiling roll)에 접촉시켜, 상기 처리제를 부착시켰다. 얻어진 미연신 섬유를, 연신 온도(열 롤의 표면 온도) 90℃로 설정하고, 표 1에 나타내는 조건에서 연신 공정-권축 부여 공정을 거친 후, 열풍 순환형 건조기를 사용하여 표 1에 나타내는 열처리 온도로 5분간 열처리 공정을 행하여 섬유를 얻었다. 권축 부여는, 스터핑 박스형 크림퍼 롤에 의해, 지그재그의 기계 권축을 12∼20 산/2.54cm의 권축수의 범위로 부여시켰다.

상기 섬유를 커터로 표 1의 길이(절단 길이)로 절단하여 단섬유로 만들고, 이것을 시료 섬유로서 사용하였다. 얻어진 시료 섬유는, 롤러 카드 시험기에 의해 단위 면적당 질량 200 g/m²의 카드 웹을 형성하여, 수축율의 측정에 사용하였다.

(무기 미립자의 첨가 방법)

무기 미립자로서 섬유 중에 첨가해 사용되는 시판중인 TiO₂를 사용하여, 상기 복합 섬유에 배합했다. 섬유로의 무기 미립자의 첨가 방법은, 하기의 방법을 이용하였다.

무기 미립자의 분체(粉體)를 마스터 배치로 만든 후, 제1 성분 및/또는 제2 성분에 첨가했다. 마스터 배치화에 사용하는 수지는, 제1 성분, 제2 성분과 동일한 수지를 사용하였다. 표 1에 기재된 첨가율은, "제1 성분에 있어서의 질량%/제2 성분에 있어서의 질량%"를 나타낸다.

(수축율)

시료 섬유를 롤러 카드 시험기에 의해 카드 웹으로 만들고, 단위 면적당 질량 200 g/m²의 웹을 제조하였다. 동일 웹을 세로 25cm × 가로 25cm로 절단하고, 이 상태에서 시판중인 열풍 순환 드라이어를 사용하여 120℃에서 5분간 열처리를 행하였다.

열처리 후의 카드 웹을 방랭(放冷) 후, 세로 또는 가로 중 짧은 쪽의 길이를 3개소(상부, 중앙부, 하부)로 나누어 측정하고, 측정값의 평균 h1(cm)을 구하고, 이하의 식으로부터 수축율을 산출했다.

수축율(%) = {(25(cm)-h1(cm))/25(cm)}×100

(부직포화)

전술한 공정에서 얻어진 표 1에 나타내는 각종 시료 섬유 A∼K를 사용하여, 표 2에 나타내는 원면 1과 원면 2의 비율(질량%)로 혼면하고, 별도로 롤러 카드 시험기에 의해 카드 웹으로 만들고, 이 웹을 석숀 드라이어(suction dryer)로, 130℃에서 스루에어 가공(약칭 TA)하여, 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포의 균일성을, 하기의 4단계로 관능적으로 평가했다.

양호 ◎ > ○ > △ > × 불량

◎: 천의 질감 불균일(단위 면적당 질량 불균일)이 관찰되지 않았다.

○: 약간의 천의 질감 불균일(단위 면적당 질량 불균일)이 관찰되었다.

△: 천의 질감 불균일(단위 면적당 질량 불균일)이 관찰되었다.

×: 천의 질감 불균일(단위 면적당 질량 불균일)과 부직포의 폭의 축소가 관찰되었다.

(압축 시험)

상기 공정에서 얻어진 부직포를 세로 5cm × 가로 5cm로 절단하고, 이 부직포를 4장 중첩시키고, 0.05 cm/sec의 속도로 압축 하중이 70 gf/cm²가 될 때까지 압축하고, 10 gf/cm² 시 및 70 gf/cm² 시의 두께(mm)로부터, 비용적(比容積)(cm³/g)을 산출하였다. 또한, 압축율을 하기 식으로부터 구하였다.

압축 하중을 10 gf/cm² 및 70 gf/cm²로 한 것은, 부직포가 기저귀 등의 위생 재료로서 사용되고 있는 상황을 상정한 것이며, 특히 70 gf/cm²는 의자나 바닥에 앉아 있는 상황을 상정한 것이다.

이 압축율의 값이 작을수록, 내압축성이 우수한 것으로 판단하였다.

압축율(%) = {(X10-X70)/X10}×100

여기서 X10 및 X70은 하기와 같다.

X10: 10 gf/cm² 가중 시의 비용적(cm³/g)

X70: 70 gf/cm² 가중 시의 비용적(cm³/g)

[표 1]

[표 2]

[산업상 이용 가능성]

본 발명의 복합 섬유에 의하면, 가열 처리 후의 수축율이 20% 이상으로 유지되므로, 부직포화 공정에서의 가열 접착 시에 잠재 권축이 발현되어, 벌크성, 내압축성이 우수한 부직포를 제조할 수 있다. 또한, 복합 섬유에 무기 미립자를 첨가함으로써, 벌크성, 내압축성과 동시에 유연성도 겸비하는 부직포를 얻을 수 있어, 본래의 무기 미립자 첨가의 작용 효과로부터는 예기치 못한 우수한 효과를 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 열접착성 복합 섬유로부터 얻어지는 부직포는 우수한 벌크성, 내압축성을 가지고, 또한 유연성도 우수하므로, 벌크성, 내압축성과 유연성이 요구되는 용도, 예를 들면, 기저귀, 냅킨, 요실금 패드 등의 흡수성 물품, 가운, 수술복의 등의 의료 위생재, 벽용 시트, 창호지, 바닥재 등의 실내 내장재, 커버 크로스, 청소용 와이퍼, 음식물 쓰레기용 커버 등의 생활 관련재, 일회용 화장실, 화장실용 커버 등의 욕실 제품, 애완동물 시트, 애완동물용 기저귀, 애완동물용 타올 등의 애완동물용품, 와이핑재, 필터, 쿠션재, 오일 흡착재, 잉크 탱크용 흡착재 등의 산업 자재, 일반 의료재, 침구 재료, 간병용품 등, 벌크성, 내압축성이 요구되는 다양한 섬유 제품으로의 용도에 이용할 수 있다.

Claims

폴리에스테르계 수지를 포함하는 제1 성분이 코어(core)를 구성하고, 상기 폴리에스테르계 수지의 융점보다 15℃ 이상 낮은 융점을 가지는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 제2 성분이 쉬스(sheath)를 구성하는, 편심(偏心) 코어-쉬스 구조를 취하고 있는 복합 섬유이며, 하기 측정 방법으로 산출되는 120℃에서의 열처리 후의 수축율이 20% 이상인, 열수축성을 가지는 열접착성 복합 섬유:
수축율(%) = {(25(cm)-h1(cm))/25(cm)}×100
(h1은, 세로 25 cm×가로 25 cm이며 단위 면적당 질량이 200 g/m²인 웹을 5분간 열처리한 후의 세로 또는 가로 중 짧은 쪽의 길이).
제1항에 있어서,
상기 측정 방법으로 산출되는 100℃, 120℃ 및 145℃에서의 열처리 후의 수축율이, 하기 2개의 식을 만족시키는, 열접착성 복합 섬유:
[1] 120℃에서의 수축율 ≥ 145℃에서의 수축율
[2] 120℃에서의 수축율 ≥ 100℃에서의 수축율.
제1항 또는 제2항에 있어서,
열접착성 복합 섬유의 섬도(纖度)가 1.0∼8.0 dtex인, 열접착성 복합 섬유.
제1항 또는 제2항에 기재된 열접착성 복합 섬유와, 다른 1 종류 이상의 열접착성 섬유가 혼면된 부직포로서, 제1항 또는 제2항에 기재된 열접착성 복합 섬유를 10∼60 질량%의 혼면율로 포함하는 부직포.