KR19990024919A - 열가소성 합성섬유 부직포 및 그의 제조 방법 - Google Patents

열가소성 합성섬유 부직포 및 그의 제조 방법

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Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야
본 발명은 각종 산업용 자재로 사용되는 내후성이 우수한 열가소성 합성섬유 부직포 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
본 발명은 내후성이 우수한 열가소성 합성섬유 부직포를 저렴한 제조원가, 간단한 공정 및 우수한 조업성으로 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
3. 발명의 해결 방법의 요지
폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌나프탈레이트의 공중합체(Copolymer) 또는 혼합물(Blender)을 용융 방사하여 열가소성 멀티필라멘트를 제조한 다음, 제조된 열가소성 멀티필라멘트를 랜덤하게 분산하여 다공질 콘베어상에 집적시켜 웹을 제조하고, 이들 웹에 부여하여 내후성이 우수한 열가소성 합성섬유 부직포를 제조한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명의 열가소성 합성섬유 부직포는 각종 건설 자재, 농업 자재, 자동차용 자재 및 위생용품 자재 등으로 사용된다.

Description

열가소성 합성섬유 부직포 및 그의 제조 방법
본 발명은 내후성이 우수한 열가소성 합성섬유 부직포 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
열가소성 합성섬유 부직포는 형태 안정성과 열안정성 등의 물성이 우수하므로 각종 건설자재, 농업 자재, 자동차용 자재, 메디칼용 자재, 위생용 자재 등으로 이용되고 있으며, 사용량도 급증하는 추세이다.
또한, 열가소성 합성섬유 부직포는 강력이 높고, 적당한 보온성, 통기성, 투습성, 흡습성 및 보수성(保水性)을 갖고, 소재와 색상을 적절하게 조합하는 경우에는 투광성 및 차광성을 조절할 수 있어서 온실의 내부 커텐용, 차광 및 차열용 및 배수용 덮개나 깔개로 널리 사용되고 있다.
이와 같은 열가소성 합성섬유 부직포는 지금까지 폴리에스테르, 나일론 또는 폴리프로필렌 단독 수지나 이들의 복합 수지로 제조되어 있다.
구체적으로는 폴리에스테르, 나일론 및/또는 폴리프로필렌 수지를 용융 방사하여 이들의 멀티필라멘트를 제조하고, 제조된 멜티필라멘트들을 고압의 공기로 다공질 콘베이어 상에 랜덤하게 분산시켜 웹(Web)을 제조하고, 이들을 연신 및 개섬한 후 열압착 방법, 니들펀칭 방법, 또는 수지결합 방법 등으로 교락하여 열가소성 합성섬유 부직포를 제조해 오고 있다.
이와 같이 제조된 종래 열가소성 합성섬유 부직포는 내후성능이 앞에서 설명한 여러 용도로 사용하기에는 부족한 문제가 있었다. 따라서 내후성 향상을 위해 산화 방지제, 내열제, 내후 안정제 또는 자외선 흡수제 등의 첨가제를 섬유내에 혼입시키거나 후가공 방법에 의해 섬유 표면에 부착시키는 여러 방법이 사용되어 왔으나 이들 모두 공정이 복잡하고 제조 원가가 상승하는 문제가 있다.
구체적으로 산화 방지제 등의 첨가제들을 섬유내부에 혼합시키는 일반적인 방법으로는 첨가제를 함유하지 않는 열가소성 수지 칩과 첨가제를 함유한 마스터 칩을 먼저 혼합한 후 이들을 용융 방사하는 것이다.
이와 같은 경우 첨가제가 방사 공정중에 열분해 되어 연기 등이 많이 발생될 뿐만 아니라 조업성 및 작업성이 저하된다. 특히 방사된 멀티필라멘트를 개섬시키는 공정에서는 다량의 공기를 사용하기 때문에 첨가제의 열분해로 발생되는 연기는 조업에 많은 어려움을 야기시킨다.
한편, 자외선 흡수제 등의 첨가제 물질을 용융 방사 단계에서 첨가하지 않고 후가공 방법에 의해 섬유 표면에 부착시키는 방법도 시도되고 있지만, 내후성의 지속주기 (내구성)가 짧고 공정이 복잡해지는 문제가 발생된다. 따라서 지금까지 설명한 여러 가지의 문제점을 해결함과 동시에 내후성이 우수한 열가소성 합성섬유 부직포를 제조하는 기술의 개발이 요구되어 왔다.
본 발명은 내후성 향상을 위한 각종 첨가제를 사용하지 않으므로써 방사 공정중 연기 발생으로 인한 작업성 및 조업성의 저하를 방지할 수 있고, 내후성의 지속주기가 길고, 제조 원가가 저렴하고, 제조 공정이 간단한 열가소성 합성섬유 부직포의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 내후성이 우수한 열가소성 합성섬유 부직포 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
더욱 구체적으로 본 발명은 열가소성 수지를 용융 방사하여 열가소성 멀티필라멘트를 제조하는 공정, 제조된 열가소성 멀티필라멘트를 랜덤하게 분산하여 다공질 콘베어상에 집적시키는 웹화 공정 및 웹에 교락을 부여하는 교락 공정을 거쳐 열가소성 합성섬유 부직포를 제조함에 있어서, 상기 열가소성 멀티필라멘트로서 폴리에틸렌테레프탈레이트 (이하 PET라고 한다.)와 폴리에틸렌나프탈레이트 (이하 PEN이라고 한다)의 공중합체(Copolymer) 또는 혼합물(Blender)를 용융 방사하여 제조한 멀티필라멘트를 사용함을 특징으로 하는 내후성이 우수한 열가소성 합성섬유 부직포의 제조 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 부직포를 구성하는 섬유가 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌나프탈레이트의 공중합체(Copolymer) 또는 혼합물(Blender)로 제조된 멀티필라멘트 또는 이들의 단섬유(Staple)이고, 내후성(인장 강도 유지율)이 70% 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 합성섬유 부직포에 관한 것이다.
본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 종래 부직포의 내후성 향상을 위해 섬유 내부에 첨가하거나 섬유 표면에 부착해 온 산화 방지제, 내열제, 내후 안정제 혹은 자외선 흡수제를 사용하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 열가소성 합성섬유 부직포는 열가소성 수지를 용융 방사하여 열가소성 멀티필라멘트를 제조하는 방사 공정, 제조된 열가소성 멀티필라멘트를 랜덤하게 분산하여 다공질 콘베어상에 집적시키는 웹(Web) 공정 및 교락 공정을 거쳐 제조한다.
또한 상기와 같이 제조된 열가소성 멀티필라멘트를 절단하여 단섬유(Staple)을 제조하는 공정, 이들 단섬유를 다공질 콘베어상에 집적시키는 웹 공정 및 교락 공정을 거쳐 제조할 수도 있다.
먼저 본 발명은 열가소성 합성섬유 부직포의 내후성 향상을 위해 장섬유(Multi Filament)를 제조하는 용융 방사 공정에 있어서 PET와 PEN의 공중합체 또는 혼합물을 사용한다. PEN은 2차 유리 전이온도(Tg)가 PET보다 높기 때문에 용융 방사시 PEN과 PET를 공중합 또는 혼합 사용하면, 종래의 각종 첨가제를 용융 방사 단계에서 첨가하거나 후가공 공정에서 섬유 표면에 부착하지 않고도 지속주기(내구성)이 반영구적인 내후성을 부직포에 부여할 수 있다. PET와 PEN의 혼합물(Blener)은 PET 칩과 PEN 칩을 계량 후 혼합하여 제조한다. PET와 PEN의 공중합체(Copolymer)는 디메틸테레프탈레이트, 에틸렌글리콜 및 디메틸-2, 6-나프탈렌디카복시레이트를 중합관에 투입한 후 승온하여 에스테르 교환 반응으로 메탄올을 유출시킨 다음 에스테르 교환 반응이 완료되면 촉매를 투입하여 제조한다.
본 발명에 사용되는 PET와 PEN이 공중합체(Copolymer)는 PET 80~99 몰%의 PEN 1~20몰%로 구성되는 것이 바람직하며, PET와 PEN의 혼합물은 PET 80~99중량%와 PEN 1~20중량%로 구성되는 것이 바람직하다. 만약 PEN이 20몰% 또는 20중량%를 초과할 경우에는 PET와의 상용성이 불균일하여 물성이 저하될 뿐만 아니라 PEN의 가격이 비싸기 때문에 비경제적이다. 또한 PEN이 1몰% 또는 1중량% 미만일 경우에는 열가소성 합성섬유 부직포의 내후성이 바람직한 수준까지 향상되지 않는다.
본 발명에서는 PET와 PEN의 공중합체 또는 혼합물을 용융 방사하여 단사섬도(모노 필라멘트의 섬도)가 0.5~20데니어인 열가소성 멀티필라멘트를 제조한다. 단사섬도가 너무 가늘 경우 연신 이젝터에서의 절사가 많아져 공정성이 저하되며 최종 제품의 강력도 저하될 수 있다.
반면에 단사섬도가 너무 굵을 경우에는 방사공정상에 있어서 원사의 냉각 불균일이 일어나 제품의 물성이 불균일해진다.
다음으로는 이상에서 설명한 바와 같이 PET와 PEN의 공중합체 또는 혼합물을 용융 방사하여 제조한 열가소성 멀티필라멘트를 에어이젝터에서 고압의 공기로 연신한 후 개섬 장치를 이용하여 연신된 멀티필라멘트를 이동하는 다공질 콘베어상에 균일하게 분산, 집적시켜서 웹(Web)을 제조한다. 개섬 장치는 정전기를 이용하는 코로나 방전 방법 등이 사용될 수 있다. 연신은 연신후의 단사섬도가 0.5~20데니어가 되도록 연신 조건을 조절하는 것이 바람직하다.
한편 용융 방사하여 제조된 열가소성 멀티필라멘트를 절단하여 단섬유(Staple)를 제조한 후, 단섬유(Staple)들을 이동하는 다공질 콘베어 상에 분산, 집적시켜서 웹을 제조할 수도 있다.
다음으로는 제조된 웹(Web)에 강력을 부여하기 위해서 열압접 방법, 니들 펀치법 및/또는 수지 결합법 등으로 교락을 부여한다. 일반적으로 부직포의 단위 중량이 100g/㎡ 이하일 경우에는 주로 열압접 방법을 이용하고, 100g/㎡ 이상일 경우에는 주로 니들 펀치법을 이용한다. 수지 결합법은 이들 방법들에 의해 제조된 부직포의 강력을 보강하는 보조수단으로 사용된다.
이와 같이 교락이 부여된 웹(Web)을 권취하여 본 발명의 열가소성 합성섬유 부직포를 제조한다.
본 발명의 열가소성 합성섬유 부직포는 2차 유리 전이온도(Tg)가 높은 PEN을 PET와 공중합 또는 브랜드 시킨 수지로 제조되기 때문에 종래의 각종 첨가제 사용 없이도 내후성이 매우 우수하며 내후성의 효과도 반영구적이다.
아울러 종래의 각종 첨가제를 사용하지 않기 때문에 방사 공정중 연기 발생으로 인한 작업성 및 조업성 저하를 방지할 수 있고, 제조 원가가 저렴하고, 제조 공정이 간소하다.
본 발명의 열가소성 합성섬유 부직포는 아래 평가 방법으로 측정한 내후성(인장 강도 유지율)이 70% 이상이다.
본 발명에 있어서 열가소성 합성섬유 부직포의 내후성, 조업성 및 인장 강력의 평가 방법은 아래와 같다.
· 내후성(인장 강도 유지율)
JIS L-1096 6.30 내후성 측정법(일본)에 준해서 JIS B 7752[자외선 카본아아크등(燈) 내후성 시험기] 또는 JIS B 7753[일광 카본아아크등(燈)내후성 시험기]에 정한 시험기를 이용해서 소정의 시간동안 노출(Ageing)한후 시험편을 취외하여 자연건조해서 표준상태로 조습한 시험편의 인장 강력을 인스트롱으로 측정한다. 또한 에이징 처리전의 시험편의 인장 강도를 인스트롱으로 측정한 후 아래식으로 내후성을 계산한다.
· 조업성 평가
스펀본드(Spubond)법에 있어서 24시간 조업성(수율) 및 방사 구금직하에서 연기 발생을 관찰하여 연기 발생 유무를 조사함.
· 인장 강력
JIS L-1096법 (일본)/KS K 0520 (한국)에 준해서 폭 50㎜, 길이 100㎜의 시편을 이용 300m/분 인장 속도에서 최대 인장 강력을 측정한다.
이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명이 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
[실시예1]
디메틸-2, 6-나프탈렌 디카르복실레이트(이하 2, 6-NDC라고 한다) 1몰%, 디메틸테레프탈레이트 (이하 DMT라고 한다) 99 몰% 및 과량의 에틸렌글리콜을 중합 반응기에 투입 후 이들을 공중합시켜 PET와 PEN의 공중합체를 제조한다. 제조한 공중합체를 용융 방사후 에어이젝터에서 연신하여 단사 섬도가 20데니어인 열가소성 멀티필라멘트를 제조한다. 열가소성 멀티필라멘트를 코로나 방전 방식의 개섬 장치로 개섬한 후 네트 콘베이어 상에 랜덤하게 분산시켜 웹(Web)을 형성한 다음, 제조한 웹을 200℃의 로울러로 열압착하여 단위 중량이 80g/㎡ 인장열가소성 합성섬유 부직포를 제조한다.
[실시예 2~ 실시예 5]
2, 6-NDC 및 DMT의 공중합 몰 비 단사 섬도를 표 1과 같이 변경한것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 공정으로 열가소성 합성섬유 부직포를 제조한다.
[실시예 6]
PEN 칩 1중량% 및 PET 칩 99중량%를 혼합하여 PET와 PEN의 혼합물(Blender)을 제조한다. 제조한 혼합물(Blender)를 용융 방사후 에어이젝트에서 연신하여 단사 섬도가 20데니어인 열가소성 멀티 필라멘트를 제조한다. 열가소성 멀티필라멘트를 코로나 방전 방식의 개섬장치로 개섬한 후 네트 콘베이어 상에 랜덤하게 분산시켜 웹(Web)을 형성한 다음, 제조한 웹을 200℃의 로울러로 열압착하여 단위 중량이 80g/㎟인 열가소성 합성섬유 부직포를 제조한다.
[실시예 7~ 실시예 9]
PET 칩 및 PET 칩의 혼합 중량비 및 단사 섬도를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 조건 및 공정으로 열가소성 합성섬유 부직포를 제조한다.
[비교실시예 1]
시바가이이사의 벤조페놀계 산화 방지제가 20ppm 첨가된 폴리에틸렌테레프탈레이트를 용융 방사한 후 에어이젝트에서 연신하여 단사 섬도가 15데니어인 PET 멀티필라멘트를 제조한다. 방사된 PET 멀피필라멘트를 코로나 방전 방식의 개섬 장치로 개섬한후 네트 콘베이어 상에 랜덤하게 분산시켜 웹(Web)을 형성한 다음, 제조한 웹을 200℃의 로울러로 열압착하여 단위 중량이 80g/㎡인 열가소성 합성섬유 부직포를 제조한다.
[비교실시예 2]
산화 방지제 대신에 자외선 안정제를 첨가한 것을 제외하고는 비교실시예 1과 동일한 조건 및 공정으로 열가소성 합성섬유 부직포를 제조한다.
[표 1] 제조 조건
실시예 및 비교실시예에서 제조한 열가소성 합성섬유 부직포의 조업성 및 내후성을 앞에서 설명한 평가 방법으로 평가한 결과는 표 2와 같다.
[표 2] 물성 평가 결과
본 발명의 열가소성 합성섬유 부직포는 2차 유리 전이 온도(Tg)가 비교적 높은 PEN을 PET와 공중합 또는 혼합한 수지로 제조되기 때문에 내후성이 70% 이상으로 우수함과 동시에 내수성이 반영구적으로 유지된다. 또한 본 발명에서는 열가소성 합성섬유 부직포 제조시 내후성 향상을 위해 자외선 안정제, 산화 방제제 및 내열제 등의 각종 첨가제를 사용하지 않아 방사 공정중 연기발생으로 인한 작업성 및 조업성의 저하를 방지할 수 있고, 제조 원가가 저렴하며, 공정도 간소화 된다.

Claims (4)

  1. 열가소성 수지를 용융 방사하여 열가소성 멀티필라멘트를 제조하는 공정, 제조된 열가소성 멀티필라멘트를 랜덤하게 분산하여 다공질 콘베어상에 집적시키는 웹화 공정 및 웹에 교락을 부여하는 교락 공정을 거쳐 열가소성 합성섬유 부직포를 제조함에 있어서, 상기 열가소성 멀티필라멘트로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)의 공중합체(Copolymer) 또는 혼합물(Blender)를 용융 방사하여 제조한 멀티필라멘트를 사용함을 특징으로 하는 내후성이 우수한 열가소성 합성섬유 부직포의 제조 방법.
  2. 1항에 있어서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)의 공중합체가 폴리에틸렌테레프탈레이트 80~99 몰%와 폴리에틸렌나프탈레이트 1~20 몰%로 구성됨을 특징으로 하는 내후성이 우수한 열가소성 합성섬유 부직포의 제조 방법.
  3. 1항에 있어서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)의 혼합물이 폴리에틸렌테레프탈레이트 80~99 중량%와 폴리에틸렌나프탈레이트 1~20 중량%로 구성됨을 특징으로 하는 내후성이 우수한 열가소성 합성섬유 부직포의 제조 방법.
  4. 부직포를 구성하는 섬유가 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)의 공중합체(Copolymer) 또는 혼합물(Blender)로 제조된 멀티필라멘트 또는 이들의 단섬유(Staple)이고, 내후성(인장 강도 유지율)이 70% 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 합성섬유 부직포.
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