KR101894724B1 - 이형단면 열접착 복합섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이형단면 열접착 복합섬유에 있어서, 상기 복합섬유는 제1성분으로 폴리에스테르계 수지 또는 폴리프로필렌 수지 및 제2성분으로 상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 시스-코어형으로 형성되되, 상기 복합섬유는 삼엽 또는 사엽의 이형단면으로 각각 엽의 끝단에는 엽의 폭보다 직경이 큰 원형의 혼(horn)이 형성되는 이형단면 열접착 복합섬유에 관한 것이다.

Description

이형단면 열접착 복합섬유{Thermally Adhesive Shaped Conjugate yarn}

본 발명은 이형단면 열접착 복합섬유에 관한 것으로 단면형상의 변화를 통해 부직포의 흡수속도 및 흡수율을 향상시키고 탄성이 우수한 이형단면 열접착 복합섬유에 관한 것이다.

열접착형 복합섬유는 열풍 등의 열에너지를 이용하여, 열융착에 의하여 부직포를 제조할 수 있다. 열접착형 복합섬유는 일반적으로 2 성분으로 구성되고, 열에 의해 1성분만을 용융시킴으로써 섬유끼리의 접착을 통해 벌키한 부직포를 용이하게 얻을 수 있어서 산업자재에 널리 이용되고 있다. 특히 올레핀계 열접착형 복합섬유는 기저귀, 냅킨, 패드 등의 위생재료 또는 생활용품이나 필터용 부직포로 널리 사용되고 있다.

일반적으로 올레핀계 열접착형 복합섬유는 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르를 제1성분으로 하여 코어(core)를 형성하고, 코어보다 융점이 20 ℃ 이상 낮은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 제2성분으로 하여 쉬스(sheath)를 형성하여 구성된다. 융점이 서로 다른 상기 2 성분 열접착형 복합섬유는 코어-쉬스 형태뿐만 아니라, 병렬형태, 분할형태 등으로도 적용이 가능하다. 또한 코어-쉬스 형태도 코어-쉬스 정심형태와 코어-쉬스 편심형태로 제조될 수 있다. 한편, 섬유의 단면형태는 원형 또는 원형이 아닌 이형단면일 수 있다. 일반적으로 원형단면보다 이형단면 섬유의 탄성이 우수하기 때문에 다양한 형태의 이형단면 섬유가 사용되고 있다.

최근에는 생리대 및 기저귀와 같은 위생재료에 사용되는 부직포의 성능이 다양화되면서 고신축, 고벌키, 흡수/발수성과 같은 기능이 강조되고 있고, 이러한 다양한 기능을 제공할 수 있는 복합섬유의 개발이 이루어지고 있다. 특히, 액체 투과기능과 흡수기능을 향상시키기 위하여 공극이 많은 벌키한 부직포가 사용되고 있다.

대한민국특허 제1224095호에서는 폴리에스테르계 수지로 이루어지는 제1성분과, 상기 폴리에스테르계 수지의 융점보다 20℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 제2성분으로 구성되는 열접착성 복합섬유로서, 열처리 후의 벌크 유지율이 20% 이상인 것을 특징으로 하는 열접착성 복합섬유를 개시한다.

본 발명자는 탄성과 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 개발하여 특허출원 제2013-9707호로 출원한 바 있다. 특허출원 제2013-9707호에서는 제1성분으로 다관능 성분을 포함하는 폴리에스테르계 수지를 사용하여 탄성 및 벌키성이 우수한 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유를 개시한다. 부직포 바인더용 열접착형 복합섬유는 우수한 탄성과 벌키성을 갖는 것이 매우 중요하기 때문에 이에 대한 연구개발이 지속되고 있다.

이에 본 발명자들은 부직포의 흡수속도 및 흡수율을 향상시키면서 탄성회복력 등 탄성이 우수한 부직포 바인더용 열접착 복합섬유를 개발하기에 이른 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 삼엽 또는 사엽의 다엽의 단면으로 형성되어 부직포로 형성시에 수분을 흡수하는 속도 및 흡수율이 우수한 이형단면 열접착 복합섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 엽의 끝단에는 엽의 폭보다 직경이 큰 원형의 혼(horn)이 형성되어 탄성회복율 등의 탄성 및 신축성이 우수한 이형단면 열접착 복합섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이형단면 열접착 복합섬유에 있어서, 상기 복합섬유는 제1성분으로 폴리에스테르계 수지 또는 폴리프로필렌 수지 및 제2성분으로 상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 시스-코어형으로 형성되되, 상기 복합섬유는 삼엽 또는 사엽의 이형단면으로 각각 엽의 끝단에는 엽의 폭보다 직경이 큰 원형의 혼(horn)이 형성되는 것을 특징으로 하는 이형단면 열접착 복합섬유를 제공한다.

또한, 상기 삼엽 또는 사엽의 이형단면의 중심에서 엽의 끝단까지의 길이를 L, 엽의 폭을 ℓ, 혼의 직경을 R이라 할때, 아래의 식(1),(2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 이형단면 열접착 복합섬유를 제공한다.

식(1) 1.2≤ R/ℓ〈2

식(2) 2≤ L/ℓ〈3

또한, 상기 폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르본산과 글리콜의 축중합물로，폴리에틸렌테레프탈레이트，폴리에틸렌 2,6-디나프탈레이트，폴리프로필렌테레프탈레이트，폴리부틸렌테레프탈레이트，폴리에틸렌이소프탈레이트 중 선택되는 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이형단면 열접착 복합섬유를 제공한다.

또한, 상기 폴리올레핀계 수지는 고밀도 폴리에틸렌， 저밀도 폴리에틸렌， 폴리프로필렌， 에틸렌-프로필렌 공중합체 중 선택되는 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이형단면 열접착 복합섬유를 제공한다.

또한, 상기 복합섬유는 제1성분과 제2성분이 중량비 80:20~20:80인 것을 특징으로 하는 이형단면 열접착 복합섬유를 제공한다.

또한, 상기의 이형단면 열접착 복합섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포를 제공한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 이형단면 열접착 복합섬유는 삼엽 또는 사엽의 이형단면이면서 엽의 끝단에는 엽의 폭보다 직경이 큰 원형의 혼이 형성되어 부직포 등의 섬유구조체를 형성시에 많은 수의 모세기공을 형성시켜 수분의 흡수속도를 향상시키고, 흡수율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 엽의 끝단에 형성되는 혼은 복합섬유의 탄성을 향상시켜, 본 발명의 복합섬유를 함유하는 부직포는 탄성회복율 등을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3엽 형상의 이형단면 형태의 복합섬유를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 4엽 형상의 이형단면 형태의 복합섬유를 나타낸 단면도이다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 약, 실질적으로 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

도 1은 본 발명에 따른 3엽 형상의 이형단면 형태의 복합섬유를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 4엽 형상의 이형단면 형태의 복합섬유를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 도 1, 도 2에 나타난 바와 같이 이형단면을 갖는 시스-코어형 열접착 복합섬유로 상기 복합섬유는 제1성분으로 폴리에스테르계 수지 또는 폴리프로필렌 수지 및 제2성분으로 상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 시스-코어형으로 형성되고, 삼엽 또는 사엽의 이형단면으로 각각 엽의 끝단에는 엽의 폭보다 직경이 큰 원형의 혼(horn)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르본산과 글리콜의 축중합물로, 방향족 디카르본산으로는 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 나프탈렌디카르본산 등을 사용할 수 있고， 글리콜로는 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올 등을 사용할 수 있다

상기 폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르본산과 글리콜의 축중합물로 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌 2,6-디나프탈레이트，폴리프로필렌테레프탈레이트，폴리부틸렌테레프탈레이트，폴리에틸렌이소프탈레이트 중 선택되는 하나 또는 2이상의 혼합물을 사용할 수 있을 것이다.

바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으며, 폴리에스테르계 수지는 ASTM 02857에 준하여 측정한 고유점도(IV)가 0.50 내지 0.80 dL/ g인 것을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 폴리프로필렌 수지는 일반적인 폴리프로필렌 수지를 사용할 수 있을 것이다.

상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리프로필렌，에틸렌-프로필렌 공중합체 중 선택되는 하나 또는 2이상의 혼합물을 사용할 수 있을 것이다.

바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 사용할 수 있으며, 올레핀계 수지의 유동흐름지수(MI ，Melting lndex)는 특별히 제한되지 않지만，유동흐름지수가 1 내지 100 g/lO분, 더욱 바람직하게는 5 내지 40 g/10분인 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 복합섬유는 상기 제1성분과 제2성분이 시스-코어형 구조로 복합섬유를 형성하는 것으로 제1성분이 시스 또는 코어를 형성할 수 있으며, 제2성분이 코어 또는 시스를 형성할 수 있는 것으로 사용되는 제1성분과 제2성분 중 융점이 높은 수지가 코어를 융점이 낮은 수지로 시스를 구성하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 복합섬유는 제1성분과 제2성분이 중량비 80:20~20:80로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 이형단면 열접착 복합섬유는 도 2, 3에서와 같이 삼엽 또는 사엽의 이형단면이며, 각각 엽의 끝단에는 엽의 폭보다 직경이 큰 원형의 혼(horn)이 형성되는 것으로 상기와 같은 혼은 섬유의 굽힘 저항성이 높여 본 발명의 복합섬유의 탄성율, 탄성회복력을 향상시키는 작용한다.

또한, 혼은 복합섬유와 복합섬유 사이에 미세기공을 형성시키게 되어 본 발명의 복합섬유로 제조되는 부직포 등과 같은 섬유구조체는 수분의 흡수속도를 높이고, 수분 보유력을 향상시키는 작용을 한다.

본 발명의 이형단면 열접착 복합섬유는 상기 삼엽 또는 사엽의 이형단면의 중심에서 엽의 끝단까지의 길이를 L, 엽의 폭을 ℓ, 혼의 직경을 R이라 할때, 아래의 식(1),(2)를 만족하는 것이 바람직할 것이다.

식(1) 1.2≤ R/ℓ〈2

식(2) 2≤ L/ℓ〈3

상기 식(1)은 혼의 직경을 한정하는 것으로 R/ℓ의 값이 1.2미만인 경우에는 혼의 효과가 크지 않아 굽힘 저항성 및 흡수속도 향상이 크지 않으며, R/ℓ의 값이 2를 초과할 경우에는 섬유형성성이 저하되어 공정성이 떨어질 수 있다.

상기 식(2)는 본 발명의 복합섬유의 전체 형성에 관한 것으로 L/ℓ의 값이 2.0 미만일 경우에는 엽의 길이(L)에 비해 폭(ℓ)이 너무 넓어 원하는 엽형상의 섬유단면을 제조하기 어려울 수 있으며, L/ℓ의 값이 3을 초과할 경우에는 굽힘 저항성이 저하될 수 있는 것으로 L/ℓ값이 식(2)에 만족할 경우 섬유형성성이 우수하여 공정성을 높일 수 있을 것이다.

상기와 같이 형성된 본 발명에 따른 이형단면 열접착 복합섬유는 혼이 형성된 엽형상의 복합섬유로 부직포 등의 섬유구조체로 형성될 경우 혼으로 인해 복합섬유 사이에 다수의 미세기공이 형성되어 흡수속도가 향상되며, 혼이 복합섬유의 굽힘 저항성을 높여 탄성회복력이 우수한 부직포 등의 섬유구조체를 제조할 수 있을 것이다.

이하 본 발명에 따른 이형단면 열접착 복합섬유를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 6

제1성분 조성물로서 고유점도가 0.64 dL/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 60중량% 및 제2성분 조성물로서 유동흐름지수가 20g/10분인 고밀도 폴리에틸렌 40중량%를 각각 별도의 압출기에 투입하여 용융하였다.

용융된 제1성분 및 제2성분 조성물을 혼이 형성된 3엽 또는 4엽의 시스-코어 이형단면 복합방사장치로 유입한 후 800 m/분의 방사속도로 방사하였다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 유리전이온도 이상의 온도에서 방사된 복함섬유를 3.5배 연신배향하고, 크림프를 부여하여 38 mm로 절단하여 본 발명에 따른 이형단면 열접착 복합섬유를 제조하였다.

실시예 1,3,5는 3엽의 이형단면으로, 실시예 2,4,6은 4엽의 이형단면 형상으로 제조하였으며, 실시예 각각의 R/ℓ값 및 L/ℓ값을 계산하여 표 1에 나타내었다.

비교예 1 내지 4

실시예 1과 동일한 제조하였으나, 이형단면의 형상을 달리하여 이형단면 열접착 복합섬유를 제조하였다. 비교예에 따른 이형단면의 형상의 표 1에 나타내었다.

◈ 실시예 및 비교예의 물성 평가

상기에서 제조된 실시예 및 비교예의 복합섬유로 부직포를 제조하고 Strike through, Rewet

1. 물성평가 방법

(1) 부직포 두께

제조된 복합섬유를 Air Through bonding 부직포 Line에서 20GSM 중량으로 제하였다. 이렇게 제조된 부직포의 두께를 측정하였다.

(2) 부직포 압축 회복율(%)

제조된 부직포를 12.3cm x 4.5cm 면적의 120g 중량의 block으로 48hr 압축 후 block을 제거 후 3시간 후 부직포 두께를 측정하여 비교하였다.

압축회복율(%) = [(압축 전 부직포 두께 - 압축 후 두께)/압축 전 두께] x 100

(2) Strike through(흡수성)

Lenzing社 장비를 이용하여 흡수되는 속도를 측정하였다.

(3) Rewet(wetback)

EDANA 151.1-96 방법으로 100㎠의 부직포 시료를 절취하여 5ml의 물을 3번 떨어뜨려 젖게 한 후, 10cm * 10cm 의 흡수종이를 위에 놓고 2kg의 추를 얹어 놓은 뒤, 부직포를 투과하여 종이로 전이되는 물의 양을 종이의 무게로 측정하여 기록한다(종이가 젖은 후의 무게 - 종이가 젖기 전의 무게).

	섬휴 형상	R/ℓ값	L/ℓ값	부직포 두께(㎜)	압축 회복율(%)	Strike Through(sec)	Rewet성 (g)
실시예1	3엽	1.2	2.0	2.4	72	0.8	0.09
실시예2	4엽	1.2	2.5	2.5	67	0.8	0.08
실시예3	3엽	1.2	3.0	2.3	65	0.8	0.08
실시예4	4엽	1.3	3.0	2.4	68	0.7	0.09
실시예5	3엽	1.4	2.0	2.3	73	0.6	0.08
실시예6	4엽	1.5	2.0	2.3	75	0.7	0.09
비교예1	삼각	-	-	1.5	48	1.2	1.8
비교예2	사각	-	-	1.6	51	1.1	2.0
비교예3	3엽	-	2.0	0.8	40	0.7	2.0
비교예4	4엽	-	2.0	0.9	42	0.8	2.4

표 1에서와 같이 본 발명에 따른 실시예 1 내지 6은 R/ℓ값이 1.2 이상으로 비교예 1,2의 삼각, 사각단면의 복합섬유에 비해 Strike through이 우수한 것으로 흡수속도가 우수한 것을 알 수 있으며, 혼이 형성되지 않은 엽형상의 이형단면을 갖는 비교예 3,4에 비해 압축회복율이 매우 우수한 것으로 탄성력이 우수한 것을 알 수 있다.

또한, 표 1에서와 같이 R/ℓ가 1.2이상이고 혼이 형성된 본 발명에 따른 복합섬유는 섬유의 굽힘 저항성이 높아져, 부직포 제조시 두께가 향상되는 것을 알 수 있으며, 이를 통해 흡수율이 향상되어 Rewet이 향상됨을 알 수 있다.

Claims (6)

1. 이형단면 열접착 복합섬유에 있어서,
   상기 복합섬유는 제1성분으로 폴리에스테르계 수지, 제2성분으로 상기 폴리에스테르계 수지보다 융점이 20℃ 이상 낮은 폴리올레핀계 수지로 시스-코어형으로 형성되되,
   상기 복합섬유는 삼엽 또는 사엽의 이형단면으로 각각 엽의 끝단에는 엽의 폭보다 직경이 큰 원형의 혼(horn)이 형성되고,
   상기 삼엽 또는 사엽의 이형단면의 중심에서 엽의 끝단까지의 길이를 L, 엽의 폭을 ℓ, 혼의 직경을 R이라 할때, 아래의 식(1),(2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 이형단면 열접착 복합섬유.
   식(1) 1.2≤ R/ℓ〈2
   식(2) 2≤ L/ℓ〈3
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 폴리에스테르계 수지는 방향족 디카르본산과 글리콜의 축중합물로，폴리에틸렌테레프탈레이트，폴리에틸렌 2,6-디나프탈레이트，폴리프로필렌테레프탈레이트，폴리부틸렌테레프탈레이트，폴리에틸렌이소프탈레이트 중 선택되는 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이형단면 열접착 복합섬유.
4. 제1항에 있어서,
   상기 폴리올레핀계 수지는 고밀도 폴리에틸렌， 저밀도 폴리에틸렌， 폴리프로필렌， 에틸렌-프로필렌 공중합체 중 선택되는 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이형단면 열접착 복합섬유.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복합섬유는 제1성분과 제2성분이 중량비 80:20~20:80인 것을 특징으로 하는 이형단면 열접착 복합섬유.
6. 제1항, 제3항, 제4항, 제5항 중 어느 한 항의 이형단면 열접착 복합섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포.

Images