KR102289067B1

KR102289067B1 - 폴리에스테르 바인더 섬유

Info

Publication number: KR102289067B1
Application number: KR1020167026203A
Authority: KR
Inventors: 다카시 나카무라; 요시노부 오오마에
Original assignee: 주식회사 쿠라레
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2021-08-11
Also published as: KR20160138412A; ES2805101T3; US20170016149A1; CN106133216A; EP3128050A1; JP6548634B2; WO2015152082A1; EP3128050B1; TW201546341A; CN106133216B; JPWO2015152082A1; US10253434B2; EP3128050A4; TWI686520B

Abstract

접착력이 향상된 폴리에스테르 바인더 섬유 및 그 폴리에스테르 바인더 섬유를 포함하는 섬유 구조체가 제공된다.
(1) 하기 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리머를 0.1 ∼ 5.0 질량％ (폴리에스테르의 질량을 기준으로 하여) 와 폴리에스테르를 포함하고, 또한 시차열 측정에 의해 측정된 100 ℃ 이상 ∼ 250 ℃ 이하의 결정화 온도를 갖는 폴리에스테르 바인더 섬유.
[화학식 1]

여기서, R₁, R₂ 는 C, H, N, O, S, P, 및 할로겐 원자에서 선택된 임의의 원자를 조합하여 이루어지는 치환기이고, R₁ 과 R₂ 의 분자량의 합은 40 이상, n 은 양의 정수이다.
(2) 상기 폴리에스테르 바인더 섬유가 폴리에스테르 주체 섬유를 접합하여 이루어지는 섬유 구조체.

Description

폴리에스테르 바인더 섬유 {POLYESTER BINDER FIBERS}

관련 출원

본 출원은, 2014년 3월 31일 출원된 일본 특허출원 2014-073316의 우선권을 주장하는 것으로, 그 전체를 참조에 의해 본원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.

기술 분야

본 발명은, 연신 폴리에스테르 섬유 (폴리에스테르 주체 섬유) 를 접합하여, 습식 부직포나 종이 등의 섬유 구조체를 제작하는 데에 적합한 폴리에스테르 바인더 섬유에 관한 것이다.

종래부터 초지용 (抄紙用) 바인더 섬유로서 폴리에틸렌 섬유, 폴리비닐알코올 섬유 등이 사용되어 왔는데, 최근 들어 기계적 특성, 전기적 특성, 내열성, 치수 안정성, 소수성 등의 우수한 물성 및 비용 우위성의 면에서, 폴리에스테르 섬유를 원료의 일부 또는 전부에 사용한 초지법에 의한 종이가 많이 사용되게 되었다. 또한 그 폴리에스테르 섬유의 사용량 및 사용 용도가 확대됨으로써, 고강력 종이를 제조할 수 있는, 접착력이 향상된 바인더 섬유가 요망되고 있다.

특허문헌 1 에는, 고강도 초지를 얻기 위한 미연신 바인더 섬유로서, 고유 점도가 0.50 ∼ 0.60, 단섬유 섬도가 1.0 ∼ 2.0 dtex, 섬유 길이가 3 ∼ 15 ㎜, 알킬포스페이트염이 상기 초지용 미연신 폴리에스테르 바인더 섬유에 대하여 0.002 ∼ 0.05 질량％ 부여되어 이루어지는 초지용 미연신 폴리에스테르 바인더 섬유가 개시되어 있다. 특허문헌 1 에서는, 단섬유 섬도가 1.0 dtex 미만에서는 단섬유 강력이 낮기 때문에, 실 끊김이 다발하고 수중 분산성이 악화되는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 2 에는, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 폴리머를 0.1 ∼ 5 중량％ 함유하는 폴리에스테르를 1000 홀 이상의 천공수를 갖는 구금 (口金) 으로부터 용융 토출함으로써, 사조의 내·외주 사이에서 배향·결정화도 등의 물성이나 염색성 등에 불균일을 발생시키지 않고, 게다가 실 끊어짐에 의한 공정 상태의 악화도 일어나지 않아, 복잡한 설비 개량을 필요로 하지 않는 방사 기술이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2013-174028호 일본 특허공보 제3731788호

특허문헌 1 에서는, 초지용 폴리에스테르 바인더 섬유로서, 단섬유 섬도가 1.0 dtex 미만에서는 단섬유 강력이 낮기 때문에, 실 끊김이 다발하고 수중 분산성이 악화된다고 하여, 단섬유 섬도를 보다 작게 하고자 하는 의도는 나타나 있지 않다.

특허문헌 2 에서는, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 폴리머를 소량 혼합하여, 1000 홀 이상의 천공수를 갖는 구금으로부터 용융 토출하고, 추가로 연신함으로써, 염색 불균일이 없고, 공정 통과성이 양호한 폴리에스테르 섬유가 얻어지는 것이 개시되어 있지만, 바인더 섬유로의 적용에 대한 시사는 없다.

폴리에스테르 바인더 섬유의 단섬유 섬도는 사용 목적에 따라 각각 선택된다고 하더라도, 보다 접착력이 높은 바인더 섬유가 요구된 경우에는, 방사 미연신의 상태에서 10 dtex 보다 작은 바인더 섬유가 얻어지는 것이 유리하다. 사용자 요망에 대응하는 접착력이 높은 폴리에스테르 바인더 섬유를 제안할 수 있으면, 지금까지 없던 고강력 섬유 구조체의 제조가 가능해진다. 이 고강력 섬유 구조체를 필터 용도로 사용한 경우, 지금까지보다 높은 압력의 환경하에서 사용할 수 있다. 또한 섬유 구조체에 일정한 강력을 필요로 하는 용도에서는, 고강력화함으로써 겉보기 중량 (basis weight) 을 줄여도 종래와 같은 정도의 강력을 갖는 섬유 구조체를 제조할 수 있기 때문에 비용 저감이 가능해지는 점에서, 본 발명의 검토에 착수하였다.

본 발명자들은, 이러한 과제 하에서 예의 검토한 결과, 특허문헌 2 에 개시된 하기 식 (1) 에 의해 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리머를 0.1 ∼ 5.0 질량％ (폴리에스테르의 질량을 기준으로 하여) 함유하는 폴리에스테르 수지로부터 방사되는 섬유가 미연신으로 1 dtex 보다 세섬도로 얻어지고, 게다가 1 dtex 이상의 섬도에 있어서도 높은 접착력을 부여하는 것을 파악하여, 본 발명에 도달하였다.

본 발명 제 1 구성은, 하기 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리머를 0.1 ∼ 5.0 질량％ (폴리에스테르의 질량을 기준으로 하여) 와 폴리에스테르를 함유하고, 또한 시차열 측정에 있어서 결정화 온도가 100 ℃ 이상, 250 ℃ 이하의 범위인 폴리에스테르 바인더 섬유이다.

[화학식 1]

여기서, R₁, R₂ 는 C, H, N, O, S, P, 및 할로겐 원자에서 선택된 임의의 원자를 조합하여 이루어지는 치환기이고, R₁ 과 R₂ 의 분자량의 합은 40 이상, n 은 양의 정수이다.

식 (1) 에 있어서, R₁, R₂ 로는, 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기, 치환기를 가져도 되는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기, 수소 원자, 할로겐 원자, 카르복실산기, 카르복실산에스테르기, 하이드록시기, 시아노기, 술폰산기, 술폰산에스테르기, 아미드기, 술폰아미드기, 포스폰산기, 포스폰산에스테르기 등을 예시할 수 있다.

상기 폴리에스테르 바인더 섬유는 미연신 섬유인 것이 바람직하다.

상기 폴리머가 폴리메틸메타크릴레이트인 폴리에스테르 바인더 섬유여도 된다.

상기 폴리에스테르가 폴리에틸렌테레프탈레이트여도 되고, 상기 폴리에스테르의 고유 점도가 0.4 ∼ 1.1 ㎗/g 이어도 된다.

상기 폴리에스테르 바인더 섬유의 단섬유 섬도가 0.01 ∼ 10 dtex 여도 된다.

상기 폴리에스테르 바인더 섬유의 섬유 단면 형상이, 원형 단면 형상, 이형 단면 형상, 중공 단면 형상, 또는 복합 단면 형상이어도 되고, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유의 섬유 길이가 0.5 ∼ 50 ㎜ 의 범위여도 된다.

본 발명 제 2 구성은, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유와 결정화 온도를 갖지 않는 폴리에스테르 주체 섬유를 적어도 포함하고, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유가 상기 폴리에스테르 주체 섬유를 접합하여 이루어지는 섬유 구조체이다. 상기 섬유 구조체는, 부직포여도 되고, 상기 부직포가 습식 부직포여도 되며, 상기 습식 부직포가 종이여도 된다.

또한, 청구범위 및/또는 명세서에 개시된 적어도 2 개의 구성 요소의 어떠한 조합도 본 발명에 포함된다. 특히, 청구범위에 기재된 청구항의 2 개 이상의 어떠한 조합도 본 발명에 포함된다.

본 발명 제 1 구성에 의해 얻어지는 폴리에스테르 바인더 섬유는, 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리머를 소량 혼합하여 방사함으로써 예사성이 향상되어, 미연신으로 1 dtex 이하의 세섬도의 폴리에스테르 바인더 섬유를 얻을 수 있다. 게다가, 얻어진 폴리에스테르 바인더 섬유는, 상기 세섬도 또는 그보다 태섬도에 있어서, 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리머를 첨가하지 않은 바인더 섬유와 비교하여, 연신된 폴리에스테르 주체 섬유를 고접착력으로 접착하여, 습식 부직포나 종이 등의 섬유 구조체를 부여할 수 있다.

본 발명 제 2 구성에 관련된 섬유 구조체는, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유 (미연신 폴리에스테르 바인더 섬유) 와, 폴리에스테르 주체 섬유 (연신 폴리에스테르 섬유) 를 적어도 포함하고, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유가 상기 폴리에스테르 주체 섬유를 접합하여 형성되어 있다. 폴리에스테르 바인더 섬유가 폴리에스테르 주체 섬유를 고접착력으로 접합함으로써, 습식 부직포나 종이 등 여러 가지 섬유 구조체에 높은 인장 강도 (지력) 을 부여한다.

상기 폴리에스테르 바인더 섬유에 함유되는 폴리에스테르와, 폴리에스테르 주체 섬유에 함유되는 폴리에스테르는 동일한 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 폴리에스테르 바인더 섬유는, 상기 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리머를 0.1 ∼ 5.0 질량％ (폴리에스테르의 질량을 기준으로 하여) 함유하는 폴리에스테르 수지를 방사함으로써 얻어진다.

(폴리에스테르)

본 발명에 있어서 사용되는 폴리에스테르는, 방향족 디카르복실산을 주된 산 성분으로 하는 섬유 형성능을 갖는 폴리에스테르로, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트 등을 들 수 있다. 또, 이들 폴리에스테르는 제 3 성분으로서, 다른 알코올 또는 이소프탈산 등의 다른 카르복실산을 공중합시킨 공중합체여도 된다. 그 중에서도, 폴리에틸렌테레프탈레이트가 최적이다. 또, 이들 폴리에스테르는, 방사성 및 사조 물성의 관점에서 고유 점도가 0.4 ∼ 1.1 ㎗/g 이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4 ∼ 1.0 ㎗/g, 더욱 바람직하게는 0.4 ∼ 0.9 ㎗/g, 특히 바람직하게는 0.4 ∼ 0.8 ㎗/g 이다.

(폴리에스테르에 혼합되는 폴리머)

본 발명에 있어서 상기 폴리에스테르에 혼합되는 폴리머로는, 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리머를 사용할 수 있다. R₁, R₂ 의 분자량의 합이 40 이상이면, 얻어지는 섬유의 고온하에서의 역학 특성 유지 효과가 충분히 달성되지만, 40 에 못 미치는 경우에는, 이 효과는 거의 확인되지 않게 된다. 또, R₁, R₂ 의 분자량의 합이 5000 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 폴리머는, 상기 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리머의 혼합체 혹은 공중합체여도 된다.

그 중에서도, 식 (1) 로 나타내는 폴리머로는, 예를 들어 (a) 식 (2) :

[화학식 2]

[식 중, R₃ 은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R₄ 는, 탄소수 1 ∼ 10 의 포화 탄화 수소기를 나타낸다.] 로 나타내는 (메트)아크릴산계 단량체를 사용하여 얻어지는 호모폴리머 또는 코폴리머, 예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트 및 그 유도체 (메타크릴산메틸-아크릴산알킬에스테르 공중합체, 아크릴-스티렌 공중합체 등),

(b) 식 (3) :

[화학식 3]

[식 (3) 중, R₅ 는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R₆ 은 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 12 의 포화 또는 불포화의 사슬형 탄화수소기를 나타내고, R₆ 은, 방향 고리 상에 동일 또는 상이하게 1 개 또는 복수 결합하고 있어도 된다.] 으로 나타내는 스티렌계 단량체를 사용하여 얻어지는 호모폴리머 또는 코폴리머, 예를 들어, 폴리스티렌 및 그 유도체 (알킬 또는 아릴 치환 폴리스티렌, 폴리비닐벤질 등), (c) 폴리옥타데센 등을 들 수 있다. 메틸메타크릴레이트 또는 스티렌 등에 공중합시킬 수 있는 코모노머로는 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리스티렌의 성질을 저해하지 않는 것이면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 상기 폴리머 중에서도, 특히, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌이 바람직하다.

상기 식 (1) 의 반복 단위를 갖는 폴리머를 폴리에스테르에 첨가할 때에는, 임의의 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르의 중합 공정으로 실시해도 되고, 또한, 폴리에스테르와 상기 폴리머를 용융 혼합하고, 압출하여 냉각 후, 절단해서 칩화해도 된다. 또한, 양자를 칩상으로 혼합한 후, 그대로 용융 방사해도 된다. 용융 혼합하는 경우에는, 혼련도를 높이기 위해 스크루형 용융 압출기를 사용하는 것이 바람직하다. 어느 방식을 채용하더라도, 혼합을 충분히 실시하여, 첨가 폴리머가 폴리에스테르 중에 세밀하고 균일하게 분산 혼합되도록 배려하는 것이 중요하다.

본 발명에 있어서의 상기 식 (1) 의 반복 단위를 갖는 폴리머의 폴리에스테르에 대한 첨가량은, 폴리에스테르의 질량 기준으로 0.1 ∼ 5.0 질량％ 일 필요가 있고, 바람직하게는 0.15 ∼ 5.0 질량％, 보다 바람직하게는 0.2 ∼ 5.0 질량％, 더욱 바람직하게는 0.3 ∼ 5.0 질량％ 이다. 상기 식 (1) 의 반복 단위를 갖는 폴리머를 0.1 ∼ 5.0 질량％ 혼합해도, 얻어지는 폴리에스테르 수지의 고유 점도의 값에는 거의 영향을 미치지 않는다. 0.1 질량％ 미만에서는 본 발명의 효과는 확인되지 않고, 한편, 5.0 질량％ 를 초과하는 경우에는, 방사 공정에 있어서 예사성이 저하되어 실 끊김이 다발하는 결과, 권취 불량이 되어 실용성의 면에서 불충분해진다.

(단섬유 섬도)

상기 식 (1) 의 반복 단위를 갖는 폴리머를 0.1 ∼ 5.0 질량％ 혼합한 폴리에스테르 수지는 통상적인 방법에 의해 방사되어, 미연신으로 폴리에스테르 바인더 섬유가 형성된다. 상기 식 (1) 의 반복 단위를 갖는 폴리머가 혼합됨으로써, 폴리에스테르 단독보다 방사시의 예사성은 향상되어, 세섬도 (예를 들어, 0.01 ∼ 1.0 dtex) 의 미연신 폴리에스테르 섬유를 제조하는 것이 가능하고, 게다가 후술하는 실시예에서 나타내는 바와 같이 접합력이 우수한 미연신의 폴리에스테르 바인더 섬유를 얻을 수 있다. 폴리에스테르 바인더 섬유의 단섬유 섬도는 0.01 dtex 이상, 10 dtex 이하인 것이 바람직하고, 나아가서는 0.01 dtex 이상, 5.0 dtex 이하가 바람직하고, 0.01 dtex 이상, 1.0 dtex 이하가 보다 바람직하고, 0.01 이상, 1.0 dtex 미만이 더욱 바람직하다. 여기서, 예를 들어 카드기 등을 사용하는 건식 부직포의 제조에서는, 섬도가 지나치게 가늘면 실 끊김을 일으킨다. 이 때문에 건식 부직포를 제조하기 위한 미연신 폴리에스테르 바인더 섬유의 단섬유 섬도는 0.1 dtex 이상, 10 dtex 이하인 것이 바람직하다. 또 습식 부직포의 제조, 예를 들어 물로 섬유를 분산시켜 초지를 하는 방법은, 예를 들어 카드기에 의한 섬유의 기계적인 교락 (交絡) 을 실시하지 않으므로, 건식 부직포의 제조에 비해 실 끊김을 잘 일으키지 않는다. 이 때문에 습식 부직포를 제조하기 위한 미연신 폴리에스테르 바인더 섬유의 단섬유 섬도는 0.01 dtex 이상, 10 dtex 이하인 것이 바람직하다. 폴리에스테르 바인더 섬유의 단섬유 섬도가 지나치게 크면 섬유 1 개당 중량이 늘어난다. 이 때문에, 예를 들어 일정량의 겉보기 중량으로 종이를 제조하는 경우, 종이의 단위 면적당 바인더 섬유 구성 개수가 감소하기 때문에 바인더 섬유의 바인더 효과가 저감되어, 접합력이 저하되거나 혹은 균일한 접합력으로 형성된 습식 부직포나 종이 등의 섬유 구조체를 제조할 수 없게 되거나 하는 경향이 있어 바람직하지 않다. 또, 편직포를 제조하기 위한 미연신 폴리에스테르 바인더 섬유의 단섬유 섬도는 0.1 dtex 이상, 10 dtex 이하인 것이 바람직하다.

(결정화 온도)

본 발명에 있어서, 폴리에스테르 바인더 섬유는 시차열 측정에 있어서 결정화 온도를 갖고 있는 것이 바인더 섬유로서 기능하기 위해 필요하다. 미연신의 폴리에스테르 섬유는, 결정화 온도 이상으로 가열되는 과정에 있어서 접착성을 발현하고, 연신 폴리에스테르 섬유 등의 주체 섬유를 접합하여 섬유 구조체를 부여하므로 바인더 섬유로서의 기능을 갖지만, 연신 폴리에스테르 섬유는, 결정화 온도를 갖지 않기 때문에 바인더 섬유로서는 기능하지 않는다. 여기서 접착 후의 바인더 섬유를 포함하는 섬유 구조체는, 시차열 측정 (시차열 분석) 에 있어서 결정화 온도가 확인되지 않는 것이 바람직하다.

미연신의 폴리에스테르 바인더 섬유의 결정화 온도로는, 100 ℃ 이상, 250 ℃ 이하인 것이 필요하고, 바람직하게는 105 ℃ 이상, 220 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 105 ℃ 이상, 200 ℃ 이하이다. 결정화 온도가 100 ℃ 미만에서는 건조시에 결정화되어 목표로 하는 지력이 발현되지 않을 우려, 또, 취급시에 미연신의 폴리에스테르 바인더 섬유가 수용하는 열에 의해, 미연신의 폴리에스테르 바인더 섬유는 결정화 온도를 갖지 않게 될 우려가 있다. 또한, 결정화 온도가 250 ℃ 를 초과하면, 폴리에스테르 주체 섬유의 융점과 폴리에스테르 바인더 섬유의 결정화 온도가 근접함으로써, 가열 공정의 온도 제어가 어려워지고, 폴리에스테르 바인더 섬유의 접착성의 발현에 더하여 폴리에스테르 주체 섬유의 융해도 일어나기 때문에, 섬유 구조체를 형성할 수 없게 되므로 바람직하지 않다.

결정화 온도의 조절은, 칩 점도 (고유 점도), 단섬유 섬도, 방사시의 온도 조건을 변경함으로써 가능하다. 예를 들어 칩 점도를 낮추거나 (중합도를 낮춘다), 방사시의 온도를 올리거나, 또는 단섬유 섬도를 크게 하면 결정화 온도를 올릴 수 있다. 또, 칩 점도를 높이거나 (중합도를 높인다), 방사시의 온도를 낮추거나, 또는 단섬유 섬도를 작게 하면 결정화 온도를 낮출 수 있다.

(섬유 단면 형상)

본 발명에 있어서, 폴리에스테르 바인더 섬유의 방사는 통상적인 원형 노즐을 사용하여 실시해도 되고, 또, 적절히 이형 단면 형성용 노즐, 복합 섬유 (심초 복합 섬유 등) 형성용 노즐, 중공 섬유 형성용 노즐을 사용하여 실시해도 된다.

(섬유 길이)

또, 본 발명의 폴리에스테르 바인더 섬유의 섬유 길이는 0.5 ∼ 50 ㎜ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 25 ㎜, 더욱 바람직하게는 2 ∼ 15 ㎜ 이다. 예를 들어 습식 부직포의 일례인 종이를 제조하는 경우, 0.5 ㎜ 미만에서는 1 개의 바인더 섬유로 묶어 놓는 주체 섬유의 개수가 감소하기 때문에, 지력이 잘 발현되지 않게 된다. 한편, 50 ㎜ 를 초과하면 초지 중에 섬유끼리가 뒤엉켜, 그 부분이 종이의 결점으로서 나타나고, 종이의 지합 (地合) 불량이 발생하는 것 외에, 결점 부분에 바인더 섬유가 집중되어 공정 트러블의 발생, 지력 저하를 초래하는 경우가 있다. 또 카드기 등을 사용하는 건식 부직포의 제조에서는, 섬유로 구성된 웨브가 진행 방향에 대하여 끊김 없이 연속해서 라인을 통과할 필요가 있다. 이 때문에 건식 부직포의 제조에 있어서의 섬유 길이는 10 ∼ 50 ㎜ 가 바람직하고, 15 ∼ 50 ㎜ 가 보다 바람직하고, 20 ∼ 50 ㎜ 인 것이 더욱 바람직하다.

또, 다른 섬유 (예를 들어 결정화 온도를 갖지 않는 폴리에스테르 섬유) 와 바인더 섬유를 혼방하여, 편직포로 한 후에 가열해도 된다. 편직포로 하기 위한 바인더 섬유의 섬유 길이는, 0.5 ∼ 50 ㎜ 의 범위가 바람직하다.

(첨가물)

본 발명에 있어서, 폴리에스테르 바인더 섬유에는, 필요에 따라 광택 제거제, 열 안정제, 자외선 흡수제, 대전 방지제, 말단 정지제, 형광 증백제 등이 함유되어 있어도 된다.

(섬유 구조체)

본 발명의 폴리에스테르 바인더 섬유 (이하, 단순히 바인더 섬유라고 칭하는 경우가 있다) 는, 연신 폴리에스테르 섬유로 이루어지는 주체 섬유와 혼합되고 건식 부직포 바인더로서 이용되어 부직포를 형성할 수 있다. 또, 편직포, 퀼팅 중에 포함되어 바인더 기능을 발휘할 수도 있다. 건식 부직포의 제조에 있어서 바인더 섬유가 바인더 기능을 발휘하기 위해서는, 바인더 섬유는 주체 섬유에 대하여 5 ∼ 95 질량％ 배합되는 것이 바람직하다.

그리고 또한, 예를 들어 2 ∼ 15 ㎜ 길이로 커트되고, 연신 폴리에스테르 섬유 외에, 펄프, 다른 제지용 주체 섬유와 혼합되어 바인더 기능을 발휘하여, 습식 부직포를 형성할 수도 있다. 본 발명의 폴리에스테르 바인더 섬유를 사용하여 각종 섬유 구조물을 형성할 수 있는데, 그 중에서도, 습식 부직포가 가장 바람직한 양태이므로, 이것에 대해서 설명한다.

또한, 여기서 건식 부직포는, 예를 들어 카드기 등을 사용하여 물을 사용하지 않고 웨브를 형성 후, 웨브를 가열함으로써 바인더 섬유가 섬유끼리를 접합하여 얻을 수 있다. 또 습식 부직포는, 예를 들어 제조 공정에서 물을 사용하여 웨브를 형성 후, 필요에 따라 웨브를 건조 후, 웨브를 가열함으로써 바인더 섬유가 섬유끼리를 접합하여 얻을 수 있다. 제조 공정에서 물을 사용하여 웨브를 형성하는 구체적인 방법으로는, 수중에 섬유를 분산시켜 종이 형상의 웨브를 제조하는 초지 방식, 또는 물을 사용하지 않고 웨브를 형성 후, 물을 사용하여 웨브 중의 섬유를 얽히게 하는 수류 낙합 (絡合) 방식 등을 들 수 있다.

(초지)

본 발명의 폴리에스테르 바인더 섬유는, 주체 섬유인 연신 폴리에스테르 섬유 등과 혼초 (混抄) 되어 종이 등의 습식 부직포를 제조할 수 있다. 초지용의 폴리에스테르 바인더 섬유는, 방사 후, 커트 길이 0.5 ∼ 50 ㎜, 바람직하게는 커트 길이 2 ∼ 15 ㎜ 로 절단되어 초지기에 돌려진다. 커트 길이가 지나치게 짧으면, 주체 섬유를 접합하는 접합력의 면에서 충분하지 않은 경향이 있고, 또 커트 길이가 지나치게 길면 섬유끼리가 잘 엉켜, 수중 분산성이 악화되는 경향이 있다.

주체 섬유인 연신 폴리에스테르 섬유는, 미연신의 폴리에스테르 바인더 섬유에 사용되는 폴리에스테르를 주성분으로서 함유한다. 또한, 연신 폴리에스테르 섬유는, 통상적으로 식 (1) 로 나타내는 폴리머를 함유하지 않는다. 주체 섬유인 연신 폴리에스테르 섬유의 섬도는 0.01 dtex 이상, 20 dtex 이하가 바람직하고, 0.01 dtex 이상, 15 dtex 이하가 보다 바람직하고, 0.01 dtex 이상, 10 dtex 이하가 더욱 바람직하다. 상한을 초과하면 섬유 구성 개수가 적어져, 종이의 지력이 저하되기 쉽고, 하한 미만이면 섬유가 지나치게 가늘기 때문에 초지시에 엉켜, 결과적으로 엉킨 부분이 결점이 되어, 균일한 종이를 초지할 수 없게 된다.

습식 부직포를 구성하는 주체 섬유 (연신 폴리에스테르 섬유) 와 바인더 섬유의 질량 비율은 95/5 ∼ 5/95, 바람직하게는 80/20 ∼ 20/80, 보다 바람직하게는 75/25 ∼ 25/75, 더욱 바람직하게는 70/30 ∼ 30/70, 특히 바람직하게는 70/30 ∼ 50/50 이다. 바인더 섬유의 함량이 지나치게 적으면, 습식 부직포의 형태를 구성하는 접착점이 지나치게 적어져, 강도 부족이 되는 경향이 있고, 한편, 바인더 섬유의 함량이 지나치게 높으면, 접착점이 지나치게 많아져, 습식 부직포 그 자체가 딱딱해지기 쉬우므로 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서는, 주체 섬유와 혼합된 바인더 섬유는, 초지 후의 프레스 공정에서 통상적으로 180 ℃ 이상, 250 ℃ 이하의 고온에서 처리된다. 프레스 공정에서의 고온 처리의 시간은 15 분 이하가 바람직하고, 12 분 이하가 보다 바람직하고, 10 분 이하가 더욱 바람직하다. 프레스 공정에서의 고온의 처리 시간과 온도를 조정함으로써, 비정부를 갖는 바인더 섬유가 결정화 온도 이상의 온도가 됨으로써, 바인더 섬유는 주체 섬유를 묶어 놓은 채로 결정화되어, 결정화 온도를 소실한다. 그 결과, 높은 지력을 발현할 수 있다.

초지 방법으로는, 통상적인 방법에 따라 원망 초지 방식, 단망 초지 방법 등을 사용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다. 또한 본 발명에 있어서의 칩 점도 (고유 점도), 단섬유 섬도, 방사성, 지력, 종이 두께 등의 측정·평가는 이하의 방법에 의해 실시하였다.

(칩 점도 (고유 점도))

칩 점도 (고유 점도) (㎗/g) 를 JIS K7367-1 에 준거한 우베로데형 점도계 (하야시 제작소 제조 HRK-3 형) 를 사용하여, 측정을 실시하였다. 측정 용매는 30 ℃ 의 페놀/테트라클로로에탄 (체적비 1/1) 혼합 용매를 사용하였다.

(단면 형상)

방사 후, 권취한 실의 섬유의 길이 방향에 대하여, 면도칼을 사용하여 수직 방향으로 실을 절단하였다. 절단 후의 단면 형상을 KEYENCE 사 제조 마이크로 스코프 (VHX-5000) 를 사용하여 관찰하였다.

(단섬유 섬도)

단섬유 섬도 (dtex) 를 JIS L1015 「화학 섬유 스테이플 시험 방법 (8.5.1)」에 준하여 평가하였다.

(결정화 온도)

열중량·시차열 분석 장치로서 주식회사 리가쿠 제조 「Thermoplus TG8120」을 사용하여, JIS K7121-1987 에 기재된 방법으로 측정을 실시하였다.

(방사성)

방사성을 하기 판단 기준으로 평가를 실시하였다.

A : 실 끊김 등 트러블도 없고, 권취 가능.

B : 가끔 실 끊김은 있지만, 규정된 권취 속도로 권취 가능.

C : 규정된 권취 속도로 권취 불가능.

(지력 (인장 강도))

지력 (인장 강도) (㎏/15 ㎜) 을 JIS P8113 시험법에 준하여 측정하였다. 또한, 지력 (인장 강도) (㎏/15 ㎜) 은, 단위 (㎏/15 ㎜) 로서 얻어진 수치를 식

수치 × 66.7 × (1000/15)/9.8

에 의해, kN/m 으로 환산할 수 있다.

(종이 두께)

종이 두께 (㎜) 를 JIS P8118 시험법에 준하여 측정하였다.

(수중 사용 결과)

얻어진 종이를 25 ℃ 의 수중에 1 시간 침지시켜, 종이의 변화를 확인하였다. 결과를 표 1 에 기재하였다.

A : 외관상의 변화 없음.

B : 찢김 등의 변화가 발생.

(실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 4)

[폴리에스테르 바인더 섬유]

폴리에틸렌테레프탈레이트 칩 ((주) 쿠라레 제조 폴리에스테르 칩) 을 사용하여, 통상적인 방법으로 건조시킨 후, 이것에 폴리메틸메타크릴레이트 (이하, PMMA 라고 약칭하는 경우가 있다.) ((주) 쿠라레 제조 「PARAPET」(등록상표), HR-100L) 를 칩상으로 여러 가지 비율로 혼합 첨가하여, PMMA 가 폴리에틸렌테레프탈레이트 중에 균일하게 확산되도록 300 ℃ 에서 용융하였다. PMMA 의 첨가율 및 칩 점도를 표 1 에 나타내었다. 이어서, 용융한 폴리머를 계량 기어 펌프로 계량 후, 노즐 (공경 = φ0.16 : 홀 수 = 1880) (노즐 온도 : 300 ℃) 로부터 압출하고, 1400 m/min 으로 권취를 실시하여, 상기 열중량·시차열 분석 장치에 의해 측정된 결정화 온도가 120 ∼ 132 ℃ 인 미연신 폴리에스테르 섬유를 얻었다. 또한, 비교예 1 ∼ 3 에 있어서는, PMMA 를 혼합하지 않고 방사를 실시하였다. 얻어진 섬유의 방사성, 단면 형상, 단섬유 섬도를 표 1 에 나타내었다.

[초지]

5 ㎜ 로 커트된 바인더 섬유 및 폴리에스테르 주체 섬유 ((주) 쿠라레 제조 EP-053, 단섬유 섬도 : 0.8 dtex, 커트 길이 : 5 ㎜) 를, 바인더 섬유 : 주체 섬유 = 40 : 60 의 비율로, 이해기 (테스터 산업 (주) 제조) 에 투입하였다. 3000 rpm, 1 분간, 섬유를 분섬시킨 후, 태피 초지기 (쿠마가이 리키 공업 (주) 제조) 를 사용하여, 60 g/㎡ 의 겉보기 중량이 되도록 각 실시예 및 비교예의 바인더 섬유를 사용하여 초지를 실시하였다. 그 후 프레스 (쿠마가이 리키 공업 (주) 제조) 를 사용하여, 3.5 ㎏/㎠ 로 30 초간 프레스하여 수분 조정한 후, 회전식 드라이어 (쿠마가이 리키 공업 (주) 제조) 로 120 ℃, 1 분간 건조시키고, 이어서 얻어진 종이 형상의 습식 부직포를, 열 프레스 롤러 (220 ℃, 간극 : 0.1 ㎜) 를 통과시켜 3 초간 열처리를 실시함으로써 결정화 온도가 소실된 종이 (15 ㎜ × 100 ㎜ 의 단책) 를 얻었다.

얻어진 각 실시예·비교예의 종이에 대하여, 겉보기 중량, 종이 두께와 지력을 측정한 결과를 표 1 에 나타내었다.

표 1 의 결과로부터 하기 사항이 나타난다.

(1) PMMA 가 첨가되어 있지 않은 비교예 1 에서는, 방사 후에 있어서 단섬유 섬도 0.8 dtex 의 세섬도의 바인더 섬유를 얻을 수 없었다. 한편, PMMA 가 1.0 ％ 첨가된 실시예 1 의 경우에는, 단섬유 섬도 0.8 dtex 의 바인더 섬유를 얻을 수 있었다.

(2) PMMA 가 첨가되어 있지 않은 비교예 2 및 비교예 3 에서는, 각각 단섬유 섬도 1.0 dtex, 1.5 dtex 의 바인더 섬유를 얻을 수 있었지만, 지력을 측정한 결과로는, 단섬유 섬도 1.0 dtex 에서 지력 2.78 ㎏/15 ㎜, 단섬유 섬도 1.5 dtex 에서 지력 2.80 ㎏/15 ㎜ 이었던 것에 반해, PMMA 를 1.0 ％ 혼합한 섬유 (실시예 2, 실시예 3) 에서는, 단섬유 섬도 1.0 dtex 에서 지력 3.43 ㎏/15 ㎜, 단섬유 섬도 1.5 dtex 에서 3.10 ㎏/15 ㎜ 의 지력이 되어, PMMA 혼합에 의해 지력 증강의 효과가 현저하게 나타났다.

(3) 비교예 4 에서는, PMMA 첨가율 7.0 ％ 에서 바인더 섬유 (1.5 dtex) 를 얻고자 하였지만, 사상으로 되지 않았다.

(4) PMMA 첨가율 1.0 ％ 에서 바인더 섬유의 단섬유 섬도가 작을수록 (실시예 4 : 5.0 dtex → 실시예 1 : 0.8 dtex), 지력이 높아지는 것이 나타나 있다.

(5) PMMA 첨가율이 5.0 ％ 에서는 지력은 높지만 방사성이 약간 불충분해진다 (실시예 5).

(6) PMMA 첨가율이 0.1 ％ 인 경우에는 PMMA 의 양이 적기 때문에 지력은 2.86 ㎏/15 ㎜ 로 비교예 3 에 비해, 약간 강해지는 정도에 그쳤다 (실시예 6).

(7) PMMA 첨가율 1.0 ％ 에서 중공 섬유를 형성한 경우 (실시예 7) 에는, 단섬유 섬도가 크고, 또한 지력이 높아, 실시예 2 와 동 정도의 지력을 얻었다.

산업상 이용가능성

본 발명에 관련된 폴리에스테르 바인더 섬유는, 연신 폴리에스테르 섬유를 포함하는 섬유 구조체의 바인더 섬유로서 유용하다.

이상과 같이, 실시예를 나타내면서 본 발명을 구체적으로 설명했지만, 당업자라면 본 명세서를 보아, 자명한 범위 내에서 여러 가지 변경 및 수정을 용이하게 상정할 것이다. 따라서, 그러한 변경 및 수정은, 특허청구범위로부터 정해지는 발명의 범위 내의 것으로서 해석된다.

Claims

하기 식 (2) 로 나타내는 (메트)아크릴산계 단량체를 사용하여 얻어지는 호모폴리머 또는 코폴리머 0.1 ∼ 5.0 질량％ (폴리에스테르의 질량을 기준) 와 폴리에스테르를 포함하고, 미연신 섬유이고, 단섬유 섬도가 0.01 ∼ 5.0 dtex 이고, 또한 시차열 측정에 있어서 결정화 온도가 100 ℃ 이상, 250 ℃ 이하의 범위인 폴리에스테르 바인더 섬유.

여기서, R₃ 은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R₄ 는, 탄소수 1 ∼ 10 의 포화 탄화 수소기를 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 호모폴리머 또는 코폴리머가 폴리메틸메타크릴레이트인 폴리에스테르 바인더 섬유.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리에스테르가 폴리에틸렌테레프탈레이트인 폴리에스테르 바인더 섬유.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리에스테르의 고유 점도가 0.4 ∼ 1.1 ㎗/g 인 폴리에스테르 바인더 섬유.
제 1 항에 있어서,
섬유의 단면 형상이, 원형 단면 형상, 이형 단면 형상, 중공 단면 형상, 또는 복합 단면 형상인 폴리에스테르 바인더 섬유.
제 1 항에 있어서,
섬유 길이가 0.5 ∼ 50 ㎜ 의 범위인 폴리에스테르 바인더 섬유.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 폴리에스테르 바인더 섬유와, 결정화 온도를 갖지 않는 폴리에스테르 주체 섬유를 적어도 포함하고, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유가 상기 폴리에스테르 주체 섬유를 접합하여 이루어지는 섬유 구조체.
제 7 항에 있어서,
상기 섬유 구조체가 부직포인 섬유 구조체.
제 8 항에 있어서,
상기 부직포가 습식 부직포인 섬유 구조체.
제 9 항에 있어서,
상기 습식 부직포가 종이인 섬유 구조체.
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