KR102389445B1 - 섬유 제품의 열성형법 - Google Patents

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유니티카 가부시끼가이샤
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Abstract

[과제] 융착 부위의 내마모성이 우수하고, 또한 직물끼리나 타종 물품에 대한 접착력이 우수한 열성형체를 얻기 위한 열성형법을 제공한다.
[해결 수단] 폴리에틸렌 테레프탈레이트와, 온도 280℃ 및 하중 2.16kg의 측정 조건하에서의 멜트 플로 레이트가 10∼15g/10분인 폴리에틸렌을 준비한다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 심 성분으로 하고, 폴리에틸렌을 초 성분으로 해서, 복합 용융 방사법에 의해, 심 성분:초 성분=1∼4:1의 질량비의 심초형 복합 장섬유가 집속되어 이루어지는 멀티필라멘트사를 얻는다. 멀티필라멘트사를 이용하여, 제직, 제편, 편조 또는 제뉴를 행하여 섬유 제품을 얻는다. 이 섬유 제품을 가열하여, 폴리에틸렌을 용융시킴과 함께, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 당초의 섬유 형태를 유지한 상태로, 심초형 복합 장섬유 상호간을 융착시켜 열성형한다.

Description

섬유 제품의 열성형법
본 발명은, 심초형 복합 장섬유가 집속되어 이루어지는 멀티필라멘트사로 이루어지는 섬유 제품에, 열 및 필요에 따라 압력을 주어 열성형하는 방법에 관한 것으로, 특히, 내마모성이 우수하고, 또한 타종 물품에 첩착(貼着)시켰을 때의 박리 강력이 우수한 열성형체를 얻을 수 있는 열성형법에 관한 것이다.
종래부터, 심 성분이 폴리에틸렌 테레프탈레이트이고 초 성분이 폴리에틸렌으로 이루어지는 심초형 복합 장섬유가 집속되어 이루어지는 멀티필라멘트사를 이용하여, 직물이나 망지 등의 섬유 제품을 얻는 것은 알려져 있다. 또한, 이러한 섬유 제품을 메시 시트 등에 이용하는 것이 알려져 있다. 메시 시트의 경우에는, 직물이나 망지에 눈 어긋남이 생기지 않도록, 이들을 열성형하여, 심초형 복합 장섬유의 초 성분인 폴리에틸렌을 연화 또는 용융시켜, 직물이나 망지의 교점을 융착시키는 것도 알려져 있다. 이들 사항은 특허문헌 1에 기재되어 있다.
일본 특허공개 2009-299209호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 직물 등을 열성형하면, 융착 부위의 내마모성이 불충분하다는 것이 판명되었다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 직물끼리를 적층하고, 열성형하여 접착하면, 직물끼리의 접착력이 불충분하여 박리되기 쉬운 것도 판명되었다.
본 발명의 과제는, 열성형했을 때에 융착 부위의 내마모성이 우수하고, 또한 직물끼리나 타종 물품에 대한 접착력이 우수한 열성형체를 얻기 위한 열성형법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 심초형 복합 장섬유의 초 성분인 폴리에틸렌으로서, 멜트 플로 레이트가 낮은 것, 즉 용융했을 때의 유동성이 낮은 것을 채용하는 것에 의해, 상기 과제를 해결한 것이다. 즉, 본 발명은, 온도 280℃ 및 하중 2.16kg의 측정 조건하에서의 멜트 플로 레이트가 10∼15g/10분인 폴리에틸렌을 초 성분으로 하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 심 성분으로 해서, 복합 용융 방사법에 의해, 해당 심 성분과 해당 초 성분의 질량비가 심 성분:초 성분=1∼4:1인 심초형 복합 장섬유가 집속되어 이루어지는 멀티필라멘트사를 얻는 공정, 상기 멀티필라멘트사를 이용하여 섬유 제품을 얻는 공정, 및 상기 섬유 제품을 가열하여, 상기 폴리에틸렌을 용융시킴과 함께, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 당초의 섬유 형태를 유지한 상태로, 상기 심초형 복합 장섬유 상호간을 융착시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유 제품의 열성형법에 관한 것이다.
본 발명에 있어서는, 우선, 온도 280℃ 및 하중 2.16kg의 측정 조건하에서의 멜트 플로 레이트가 10∼15g/10분인 폴리에틸렌을 준비한다. 폴리에틸렌의 종류로서는, 선상 고밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌 또는 분기상 폴리에틸렌 등이 있고, 또한 그 분자량은 여러 가지이다. 본 발명은, 이들 폴리에틸렌 중에서, 상기한 특정 폴리에틸렌을 이용한다. 구체적으로는, 선상 저밀도 폴리에틸렌 중에서 분자량이 높은 것이 바람직하게 이용된다. 멜트 플로 레이트가 10g/10분 미만이면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 복합 용융 방사하기 어려워지므로, 바람직하지 않다. 또한, 멜트 플로 레이트가 15g/10분을 초과하면, 융착 부위의 내마모성이 저하됨과 함께, 타종 물품에 대한 접착력이 저하되므로, 바람직하지 않다. 멜트 플로 레이트의 측정은, 온도 280℃ 및 하중 2.16kg의 조건하에서, JIS K7210에 기재된 방법에 준거하여 행하는 것은 말할 필요도 없다. 한편, 본 발명의 실시예에서는, 도요 정기 제작소사제의 멜트 인덱서 G-01이라는 기기를 이용하여, 상기한 조건하에서 멜트 플로 레이트를 측정했다.
상기한 특정 폴리에틸렌과 함께, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 준비한다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트로서는, 종래 공지된 것이 이용된다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트는, 폴리에틸렌이 용융되는 온도에서는 용융되지 않고, 당초의 섬유 형태를 유지하는 것이다. 따라서, 융착 부위의 내마모성이나 접착력과는 무관계하므로, 그 멜트 플로 레이트는 임의이다. 그리고, 폴리에틸렌을 초 성분으로 하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 심 성분으로 해서, 복합 용융 방사법에 의해 심초형 장섬유를 얻은 후에, 이것을 집속하여 멀티필라멘트사를 얻는다. 복합 용융 방사법에 있어서, 심 성분과 초 성분의 질량비가 심 성분:초 성분=1∼4:1이 되도록, 노즐공의 형태 및 노즐공으로부터의 심 성분과 초 성분의 토출량을 조정한다. 초 성분의 질량비가 이 범위보다 낮으면, 융착 부위의 내마모성이나 접착력이 저하되므로, 바람직하지 않다. 또한, 초 성분의 질량비가 이 범위보다 높으면, 당초의 섬유 형태를 유지하고 있는 심 성분의 직경이 작아져, 열성형체의 인장 강도가 저하되므로, 바람직하지 않다. 한편, 심초형 복합 장섬유의 섬도는 임의이지만, 일반적으로 4∼20데시텍스 정도이고, 또한 멀티필라멘트사를 얻을 때의 심초형 복합 장섬유의 집속 본수도 임의이지만, 일반적으로 30∼400본 정도이다. 또한, 심초형 복합 장섬유의 심과 초는 대략 동심으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 편심되어 있으면, 열성형 시에 수축하기 쉬워져, 형태 안정성이 뒤떨어진다.
멀티필라멘트사를 이용하여 섬유 제품을 얻는다. 멀티필라멘트사는 무연이어도 되지만, 일반적으로 꼬임이 실시되어 있다. 섬유 제품으로서는, 예를 들어, 멀티필라멘트사를 날실 및 씨실로서 제직하여 직물을 얻어도 되고, 멀티필라멘트사를 경편기나 위편기에 걸어 편물을 얻어도 된다. 또한, 멀티필라멘트사를 복수본 서로 꼬면서, 결절 망지나 무결절 망지를 얻어도 된다. 또, 멀티필라멘트사를 복수본 짜서 끈을 얻어도 된다. 그 밖에, 여러 가지의 방법으로 종래 공지된 섬유 제품을 얻는다.
편직물 등의 섬유 제품을 제편직할 때에는, 멀티필라멘트사를 바디에 통과시키게 된다. 구체적으로는, 직물의 경우는 바디눈에 날실인 멀티필라멘트사를 통과시키게 되고, 경편의 경우는 바디의 가이드아이에 날실인 멀티필라멘트사를 통과시키게 된다. 이때, 멀티필라멘트사는 바디눈이나 가이드아이의 가장자리에 접촉하여 마찰이 생겨, 멀티필라멘트사에 마모가 생긴다. 본 발명에서 이용하는 멀티필라멘트사는, 이러한 상황에 있어서 내마모성이 우수한 것이다. 이는, 멀티필라멘트사를 구성하고 있는 심초형 복합 장섬유의 초 성분이 저(低) 멜트 플로 레이트이기 때문에, 바디눈이나 가이드아이의 가장자리와 접촉하는 초 성분이 마찰열로 용융 또는 연화되더라도, 바디눈이나 가이드아이의 가장자리에 부착되기 어려워, 초 성분이 깎아내지기 어렵기 때문이다. 특히, 초 성분에 스테아르산 마그네슘을 함유시켜 두면, 초 성분이 보다 바디눈이나 가이드아이의 가장자리에 부착되기 어려워진다. 초 성분 중에 있어서의 스테아르산 마그네슘의 함유량은 0.01∼1중량% 정도이면 된다. 따라서, 본 발명에 이용하는 멀티필라멘트사를 채용하면, 심초형 복합 장섬유 중의 초 성분의 손상을 방지하면서, 편직물 등의 섬유 제품이 얻어지고, 섬유 제품끼리를 열접착한 경우도 접착력이 향상된다.
다음으로, 얻어진 섬유 제품을 가열하여, 열성형을 실시한다. 가열 온도는 심초형 복합 장섬유의 초 성분인 폴리에틸렌의 융점 이상이고, 구체적으로는 140℃ 이상이다. 이 가열에 의해, 폴리에틸렌이 용융됨과 함께, 심 성분인 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 당초의 섬유 형태를 유지한 상태로, 심초형 복합 장섬유 상호간이 융착되어, 열성형체가 얻어진다. 예를 들어, 섬유 제품으로서 성긴 눈의 편직물 또는 망지를 채용하고, 이 편직물 또는 망지를 가열하여 폴리에틸렌을 용융시키면, 편직물 또는 망지의 교점에서 강고하게 융착된 열성형체가 얻어진다. 한편, 편직물 또는 망지의 교점이란, 예를 들어, 직물의 경우는 날실 및 씨실의 교차점이고, 편물이나 망지의 경우는 결절점이다. 이러한 열성형체는, 눈 어긋남이 일어나기 어려운 메시 시트나 박락 방지 시트 등으로서 건설 현장에서 양호하게 이용할 수 있다. 또한, 편직물 또는 망지의 교점뿐만 아니라, 전체에 융착시키면, 강성이 있는 열성형체가 되어, 정치망, 대바구니망 혹은 양식망 등의 어망으로서 적합하게 이용할 수 있다.
얻어진 섬유 제품끼리를 적층한 적층체를 가열하여, 열성형을 실시해도 된다. 예를 들어, 직물끼리, 직물과 망지 또는 편물과 망지를 적층하여, 열성형해도 된다. 이 경우, 적층체의 적층면에 있어서, 상층의 섬유 제품과 하층의 섬유 제품의 각 심초형 복합 장섬유 상호간이 융착되어 접착되어, 적층면에서 박리되기 어려운 복합 재료가 얻어진다. 또한, 섬유 제품과 타종 물품을 적층한 적층체를 가열하여, 열성형을 실시해도 된다. 이 경우, 섬유 제품 중의 심초형 복합 장섬유의 초 성분이 융착되어, 타종 물품과 접착된다. 타종 물품으로서는, 플라스틱제 물품, 금속제 물품 또는 세라믹제 물품 등의 임의의 물품을 들 수 있다. 특히, 타종 물품으로서, 폴리올레핀계 수지 등으로 형성된 하우징체를 이용하면, 심초형 복합 장섬유의 초 성분과 폴리올레핀계 수지가 강고하게 접착됨과 함께, 심 성분이 당초의 섬유 상태를 유지하고 있으므로, 보강된 하우징체가 얻어진다.
본 발명에 따른 섬유 제품의 열성형법은, 섬유 제품 중에 특정 폴리에틸렌을 초 성분으로 하는 심초형 복합 장섬유가 존재하므로, 이 폴리에틸렌으로 심초형 복합 장섬유 상호간을 융착시키면, 융착 부위의 내마모성이 향상된다는 효과를 나타낸다. 또한, 이 폴리에틸렌으로 융착시킨 심초형 복합 장섬유 상호간은, 접착력이 높아진다는 효과도 나타낸다. 따라서, 예를 들어, 본 발명에서 이용하는 섬유 제품과 타종 물품을 적층하여 융착시키면, 섬유 제품과 타종 물품이 박리되기 어려워진다.
실시예
실시예 1
[멀티필라멘트사의 준비]
초 성분으로서, 융점 126℃에서 멜트 플로 레이트 13.2g/10분의 폴리에틸렌(닛폰 폴리에틸렌 주식회사제, 품번 UJ960)을 준비했다. 한편, 심 성분으로서, 융점 256℃의 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 준비했다.
공경 0.6mm이고 공수 192개의 심초형 복합 방사 구금을 구비한 복합 용융 방사 장치에, 상기한 폴리에틸렌과 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 공급하고, 구금 온도를 280℃로 하고, 폴리에틸렌:폴리에틸렌 테레프탈레이트=1:3(질량비)으로 해서, 복합 용융 방사를 행했다. 얻어진 심초형 복합 장섬유 192본이 집속된 사조(絲條)에, 상용의 수단으로 냉각, 연신 및 이완 처리를 실시하여, 1670데시텍스/192필라멘트의 멀티필라멘트사를 얻었다.
[섬유 제품의 준비 및 열성형(그 1)]
얻어진 멀티필라멘트사에 꼬임수 60T/m의 꼬임을 걸고, 날실 및 씨실로 해서, 날실 밀도 및 씨실 밀도 모두 20본/인치의 평직물을 제직했다. 폭 40mm이고 길이 260mm의 크기로 절단한 평직물을 2매 적층하여 금형에 넣고, 온도 150℃, 시간 5분 및 압력 0.5MPa의 조건에서 열성형하여, 중앙 부분에 폭 20mm이고 길이 200mm의 융착 부위를 형성한 열성형체 A를 얻었다. 이 열성형체 A는, 그 중앙 부분에 있어서, 각 평직물 중의 심초형 복합 장섬유의 초 성분이 융착되어 이루어지는 것으로, 2매의 평직물이 강고하게 접착되어 이루어지는 것이었다.
[섬유 제품의 준비 및 열성형(그 2)]
얻어진 멀티필라멘트사에 꼬임수 60T/m의 꼬임을 걸고, 8타각(打角) 제뉴기(製紐機)에 도입하여, 8본 끈목을 얻었다. 그리고, 온도 150℃ 및 시간 10분의 조건에서, 끈목 중의 심초형 복합 장섬유의 초 성분을 융착시켜, 전체가 일체화된 열성형체 B를 얻었다. 이 열성형체 B는 내마모성이 우수한 것이었다.
실시예 2
초 성분으로서, 융점 127℃에서 멜트 플로 레이트 14.5g/10분의 폴리에틸렌(주식회사 프라임 폴리머제, 품번 SP4030)을 이용하는 것 외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 멀티필라멘트사를 얻었다. 이 멀티필라멘트사를 이용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로, 섬유 제품의 준비 및 열성형(그 1) 및 (그 2)를 행하여, 열성형체 A 및 B를 얻었다.
비교예 1
초 성분으로서, 융점 133℃에서 멜트 플로 레이트 65.3g/10분의 폴리에틸렌(닛폰 폴리에틸렌 주식회사제, 품번 HJ490)을 이용하는 것 외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 멀티필라멘트사를 얻었다. 이 멀티필라멘트사를 이용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로, 섬유 제품의 준비 및 열성형(그 1) 및 (그 2)를 행하여, 열성형체 A 및 B를 얻었다.
비교예 2
초 성분으로서, 융점 123℃에서 멜트 플로 레이트 59.8g/10분의 폴리에틸렌(닛폰 폴리에틸렌 주식회사제, 품번 UJ560)을 이용하는 것 외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 멀티필라멘트사를 얻었다. 이 멀티필라멘트사를 이용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로, 섬유 제품의 준비 및 열성형(그 1) 및 (그 2)를 행하여, 열성형체 A 및 B를 얻었다.
실시예 1, 2, 비교예 1 및 2에서 얻어진 열성형체 A에 대하여, 주식회사 시마즈 제작소제 오토그래프 AG50kNI를 이용하여, 열성형체 A의 폭의 일단에서 접착되어 있지 않은 각 평직물의 부위를 척으로 파지하고, 인장 속도 100mm/분으로 박리 시험을 행하여, 박리 강력을 측정했다. 박리 시험은 3점의 열성형체 A에 대하여 행하고, 박리 강력은 시험 중에 있어서 하중이 극대치를 나타내는 각 값의 평균치를 박리 강력으로 했다. 이 결과, 실시예 1에 따른 열성형체 A는 17.8N, 실시예 2에 따른 것은 15.7N, 비교예 1에 따른 것은 10.1N, 비교예 2에 따른 것은 13.1N이었다. 이로부터, 실시예 1 및 2에 따른 열성형체 A는 2매의 평직물의 접착력이 우수한 것을 알 수 있다.
실시예 1, 2, 비교예 1 및 2에서 얻어진 열성형체 B에 대하여, 주식회사 요네쿠라 제작소제의 내마모 시험기를 이용하여, 내마모성을 판정했다. 구체적으로는, 열성형체 B의 일단에 180g의 추를 매달고, 육각봉과 직각으로 접촉하도록, 타단을 척으로 파지했다. 그리고, 타단을 왕복 운동시켰다. 왕복 운동은, 왕복 횟수 30±1회/분으로, 스트로크 폭을 230mm±30mm로 했다. 이 결과, 실시예 1 및 2에 따른 열성형체 B에 비해서, 비교예 1 및 2에 따른 열성형체 B의 표면의 보풀 일어남이 현저했다. 또한, 추의 질량을 1kg으로 바꾸고, 약 20분 마모 시험을 계속하면, 실시예 1 및 2에 따른 열성형체 B는 파단되지 않았지만, 비교예 1에 따른 열성형체 B는 약 15분에 파단되었다. 또한, 비교예 2에 따른 열성형체 B는 파단은 되지 않지만, 열성형체 B의 융착이 풀려, 멀티필라멘트사가 노출되어 섬유상이 되었다. 이상으로부터, 실시예 1 및 2에 따른 열성형체 B는 내마모성이 우수한 것을 알 수 있다.
실시예 3
[멀티필라멘트사의 준비]
초 성분으로서, 융점 126℃에서 멜트 플로 레이트 13.2g/10분의 폴리에틸렌(닛폰 폴리에틸렌 주식회사제, 품번 UJ960)에, 스테아르산 마그네슘 0.05중량%를 첨가한 폴리에틸렌 조성물을 준비했다. 한편, 심 성분으로서, 융점 256℃의 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 준비했다.
공경 0.6mm이고 공수 128개의 심초형 복합 방사 구금을 구비한 복합 용융 방사 장치에, 상기한 폴리에틸렌 조성물과 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 공급하고, 구금 온도를 280℃로 하고, 폴리에틸렌 조성물:폴리에틸렌 테레프탈레이트=1:3(질량비)으로 해서, 복합 용융 방사를 행했다. 얻어진 심초형 복합 장섬유 128본이 집속된 사조에, 상용의 수단으로 냉각, 연신 및 이완 처리를 실시하여, 1830데시텍스/128필라멘트의 멀티필라멘트사를 얻었다.
얻어진 멀티필라멘트사에 꼬임수 60T/m의 꼬임을 걸고, 8타각 제뉴기에 도입하여, 8본 끈목을 얻었다. 그리고, 온도 180℃ 및 시간 2분의 조건에서, 끈목 중의 심초형 복합 장섬유의 초 성분을 융착시켜, 전체가 일체화된 열성형체를 얻었다. 이 열성형체는 내마모성이 우수한 것이었다.
또한, 스테인리스제 바디(바디 날개 44본/인치)를 3매 준비하여, 3매의 바디를 평행하게 배치함과 함께 한가운데의 바디의 위치를 비키어 놓고, 멀티필라멘트사가 한가운데에서 45°의 각도가 되도록 통과시켜, 멀티필라멘트사를 속도 1000m/분으로 10분간 주행시켰다. 그 후, 각 바디를 마이크로스코프로 관찰한 바, 깎임 부스러기가 부착되어 있지만, 그 양은 매우 적은 것이었다.

Claims (6)

  1. 온도 280℃ 및 하중 2.16kg의 측정 조건하에서의 멜트 플로 레이트가 10∼15g/10분인 폴리에틸렌을 초 성분으로 하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 심 성분으로 해서, 복합 용융 방사법에 의해, 해당 심 성분과 해당 초 성분의 질량비가 심 성분:초 성분=1∼4:1인 심초형 복합 장섬유가 집속되어 이루어지는 멀티필라멘트사를 얻는 공정,
    상기 멀티필라멘트사를 이용하여 섬유 제품을 얻는 공정, 및
    상기 섬유 제품을 가열하여, 상기 폴리에틸렌을 용융시킴과 함께, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 당초의 섬유 형태를 유지한 상태로, 상기 심초형 복합 장섬유 상호간을 융착시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유 제품의 열성형법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    섬유 제품이 편직물, 망지 및 끈으로 이루어지는 군으로부터 선택된 것인 섬유 제품의 열성형법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    섬유 제품끼리를 적층한 후에, 폴리에틸렌을 용융시킴과 함께, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 당초의 섬유 형태를 유지한 상태로, 해당 섬유 제품 중에 존재하는 심초형 복합 장섬유 상호간을 융착시킴과 함께, 해당 섬유 제품끼리를 일체화시키는 섬유 제품의 열성형법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    섬유 제품과 타종 물품을 적층한 후에, 폴리에틸렌을 용융시킴과 함께, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 당초의 섬유 형태를 유지한 상태로, 해당 섬유 제품 중에 존재하는 심초형 복합 장섬유 상호간을 융착시킴과 함께, 해당 섬유 제품과 해당 타종 물품을 일체화시키는 섬유 제품의 열성형법.
  5. 제 1 항에 기재된 섬유 제품의 열성형법에 이용하는 멀티필라멘트사로서,
    상기 멀티필라멘트사는 복수본의 심초형 복합 장섬유가 집속되어 이루어지고,
    상기 심초형 복합 장섬유의 심 성분은 폴리에틸렌 테레프탈레이트이고, 상기 심초형 복합 장섬유의 초 성분은 온도 280℃ 및 하중 2.16kg의 측정 조건하에서의 멜트 플로 레이트가 10∼15g/10분인 폴리에틸렌이며, 해당 심 성분과 해당 초 성분의 질량비는 심 성분:초 성분=1∼4:1인 것을 특징으로 하는 멀티필라멘트사.
  6. 제 5 항에 있어서,
    초 성분에 스테아르산 마그네슘이 함유되어 있는 멀티필라멘트사.
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