KR20040081305A

KR20040081305A - 폴리 비닐 알코올계 바인더 섬유 및 그것을 함유하는 종이및 부직포

Info

Publication number: KR20040081305A
Application number: KR1020040015760A
Authority: KR
Inventors: 가마다히데끼
Original assignee: 가부시키가이샤 구라레
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2004-09-21
Also published as: US20040180198A1; ATE446396T1; EP1457590A1; EP1457590B1; DE602004023667D1; CN1570227A; CN100339518C; US6924030B2; KR100940478B1

Abstract

(과제) 열풍 건조 방식 (에어 스루 드라이어) 과 같은 고속 건조 설비나 멀티 실린더 방식과 같은 저온 건조 설비 등의 저열량의 건조 조건하에서도 높은 지력을 발현하는 PVA 계 바인더 섬유를 제공한다.

(해결수단) 섬유의 단면 충실도가 30% 이하이고, 30℃ 의 수중에서의 섬유의 팽윤도가 100% 이상, 또한 용출량이 20% 이하인 것을 특징으로 하는 PVA 계 바인더 섬유 및 그것을 사용하여 이루어지는 종이 또는 부직포.

Description

폴리 비닐 알코올계 바인더 섬유 및 그것을 함유하는 종이 및 부직포{POLYVINYL ALCOHOL BINDER FIBERS, AND PAPER AND NONWOVEN FABRIC COMPRISING THEM}

본 발명은, 열풍 건조 방식과 같은 고속 건조나 멀티 실린더 방식과 같은 저온 건조 등의 저열량의 건조 조건하에서 용해 가능하고, 얻어진 종이 또는 부직포가 높은 강도를 발현시키는 것을 특징으로 하는 폴리 비닐 알코올계 바인더 섬유 및 그것을 사용하여 이루어지는 종이 또는 부직포에 관한 것이다.

현재, 폴리 비닐 알코올 (이하, PVA 로 약기한다) 계 섬유는, 그 수용성과 강한 접착성을 갖는다는 특징을 살려 제지용 바인더 섬유로서 사용되고 있다. PVA 계 바인더 섬유의 충분한 접착성은, 초지 공정에 있어서 섬유가 분산된 수중에서 팽윤되고, 건조 공정의 열에 의해 충분히 용해되어, 건조시키면서 결정화하는 것에 의해 달성된다.

종래 PVA 계 섬유를 사용하여 종이 또는 부직포를 제조하는 경우, 건조 공정에 있어서 열드럼 방식의 양키 드라이어 (Yankee Dryer) 가 일반적으로 사용되고 있다. 양키 드라이어는 건조 열량이 크기 때문에 건조시에 PVA 계 바인더 섬유가 충분히 용해되어, 접착성을 발현한다. 그러나, 최근 들어 건조의 효율화나 생산성 향상을 위해, 에어 스루 드라이어 (Air-through Dryer) 등이 사용되는 케이스가 증가되고 있지만, 에어 스루 드라이어를 사용하여 건조시키는 경우, 에어 스루 드라이어는 건조 시간이 짧고 또한 건조 열량이 작기 때문에, 종래의 PVA 계 바인더 섬유에서는 충분히 용해되지 않아, 그 결과 충분한 접착성을 발현할 수 없다는 문제가 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 일반적으로 원료인 PVA 계 수지에 저비누화도의 수지를 사용하거나, 또는 PVA 계 수지에 카르복실기나 술폰산기, 실릴기 및 4 차 암모늄염 등의 양이온성 기 등의 이온성 관능기를 도입하는 것에 의해 용해도를 향상시키는 수법이 채용되고 있다. 예를 들어, 수지의 용해도를 향상시키기 위해 PVA 수지의 비누화도를 저하시키고, 또한 PVA 수지의 중합도를 저하시켜 용해도를 높이는 수법이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조). 또, PVA 수지에 실릴기를 도입하거나 에틸렌기를 도입함으로써, 용해도 및 접착 강도의 향상을 달성하는 기술이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 3, 4, 5 및 6 참조).

상기 특허문헌 1∼6 에서는, 바인더 섬유의 접착성 향상을 달성하기 위해 PVA 수지의 개질을 중심으로 한 검토가 이루어지고 있지만, 이들 바인더 섬유는 둥근 구멍의 방사 구금(口金)을 사용하여 용융 방사 또는 습식 방사에 의해 제조되기 때문에 섬유 단면 형상이 둥근 형∼누에고치형의 형상으로 되고, 섬유 단면으로부터 단면 충실도를 산출하는 식에 의해 계산한 단면 충실도가 35% 이상이 된다. 이 때문에, 특허문헌 1∼6 에서 얻어지는 바인더 섬유는 열드럼 방식의 양키 드라이어 방식과 같은 건조 열량이 큰 건조 방법에서는 충분한 접착성이 얻어지지만, 열풍 건조 방식과 같은 고속 건조나 멀티 실린더 방식과 같은 저온ㆍ저열량의 건조 조건하에서는 접착성이 불충분하다는 문제점이 있었다.

(특허문헌 1)

일본 공개특허공보 소51-96533호

(특허문헌 2)

일본 공개특허공보 소54-96534호

(특허문헌 3)

일본 공개특허공보 소60-231816호

(특허문헌 4)

일본 공개특허공보 평4-126818호

(특허문헌 5)

일본 공개특허공보 소58-220806호

(특허문헌 6)

일본 공개특허공보 2003-27328호

상기 과제점을 감안하여 본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 단면 충실도가 30% 이하가 되는 방사 구금을 사용하여 방사하고, 섬유 단면을 편평 형상으로하여 섬유의 표면적을 향상시키는 것에 의해, 종래의 열드럼 방식의 양키 드라이어 방식과 같은 건조 열량이 큰 건조 방법을 필요로 하지 않고, 저온ㆍ저열량의 건조 조건하에서도 높은 지력(紙力)을 얻을 수 있으며, 또한 건조의 효율화나 생산성의 향상을 실현할 수 있는 종이 또는 부직포가 얻어짐을 발견하였다.

도 1 은 편평 단면 섬유의 단면 형상 모식도이다.

즉 본 발명은, 섬유의 단면 충실도가 30% 이하이고, 30℃ 의 수중에서의 섬유의 팽윤도가 100% 이상, 또한 용출량이 20% 이하인 것을 특징으로 하는 PVA 계 바인더 섬유로서, 바람직하게는 섬유 단면이 편평 형상을 하고 있고, 그 긴 변의 길이를 A, 그 긴 변의 중앙부 (1/2A) 의 두께를 B, 그 긴 변의 단부로부터 1/4A 의 부분의 두께를 C 로 하였을 때에, A/B≥3 이고 O.6≤C/B≤1.2 인 상기 PVA 계 바인더 섬유로서, 보다 바람직하게는 긴 변의 중앙부 (1/2A) 의 두께 (B) 가 6㎛ 이하인 상기 PVA 계 바인더 섬유이고, 더욱 바람직하게는 PVA 계 수지가, 카르복시산기, 술폰산기, 에틸렌기, 실란기, 실라놀기, 아민기 및 암모늄기 중 임의의 하나가 0.1∼15몰% 공중합되어 이루어지는 수지인 상기 PVA 계 바인더 섬유에 관한 것으로, 또한 상기 PVA 계 바인더 섬유를 1∼50질량% 함유하여 이루어지는 종이 또는 부직포에 관한 것이다.

본 발명의 단섬유의 단면 충실도가 30% 이하이고, 30℃ 의 수중에서의 섬유의 팽윤도가 100% 이상 또한 용출량이 20% 이하인 PVA 계 바인더 섬유를 사용하는 것에 의해, 열풍 건조 방식과 같은 고속 건조나 멀티 실린더 방식과 같은 저온 건조 등의 저열량의 건조 조건하에서도 고강도의 종이 또는 부직포를 얻는 것이 가능해진다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

PVA 계 바인더 섬유의 충분한 접착성은, 초지 공정에 있어서 섬유가 분산된 수중에서 팽윤되고, 건조 공정의 열에 의해 충분히 용해되어, 건조시키면서 결정화하는 것에 의해 달성된다. 그러나 종래의 PVA 계 바인더 섬유에서는 최근 증가 경향이 있는 고속 건조, 저온 건조 등 저열량의 건조 조건에서는 용해도가 불충분하기 때문에 충분한 접착성을 얻기가 곤란하다. 종래의 기술에서는 용해도의 향상, 즉 그 지표인 결정 융해 온도를 저하시키기 위해, 상기한 바와 같이 비누화도의 저하나 변형된 기 도입에 의한 결정 사이즈의 저하를 이용했던 것에 대하여, 본 발명에서는 섬유의 단면 충실도를 대폭 저하시켜, 접착 면적을 증대시킴으로써 지력의 향상을 달성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 PVA 계 바인더 섬유는 섬유의 단면 충실도가 30% 이하인 단면 형상을 취할 필요가 있다. 섬유 단면을 단면 충실도가 30% 이하인 단면 형상으로 하여 섬유의 표면적을 향상시키는 것에 의해, 후술하는 바와 같이 본 발명의 PVA 계 바인더 섬유를 사용하여 종이 또는 부직포를 제조한 경우, 저온ㆍ저열량의 건조 조건하에서도 높은 지력을 얻는 것이 가능해진다. 바람직하게는 섬유의 단면 충실도가 27% 이하, 보다 바람직하게는 25% 이하이다. 섬유의 단면 충실도를 30% 이하로 하는 방법으로서 적합한 것은 편평 형상으로 하는 것이다. 바람직하게는 도 1 에 나타내는 바와 같이 편평 형상의 긴 변의 길이를 A, 그 긴 변의 중앙부 (1/2A) 의 두께를 B, 그 긴 변의 단부로부터 1/4A 의 부분의 두께를 C 로 하였을 때에, A/B≥3 그리고 0.6≤C/B≤1.2 인 것이 바람직하다. A/B<3 인 경우, 단면 충실도가 30% 보다도 커져 바람직하지 않다. 또한 C/B<0.6 또는 C/B>1.2 로 되는 경우에는 본 발명의 목적으로 하는 편평 형상을 형성하지 않기 때문에 바인더 섬유의 표면적이 저하되어, 효율적인 바인더 효과가 발현되지 않는다. 보다 바람직하게는 A/B≥5 그리고 O.8≤C/B≤1.2 이고, 더욱 바람직하게는 A/B≥6 그리고 0.9≤C/B≤1.1 이다. 또한 바람직하게는 두께 B 를 6㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5㎛ 이하로 함으로써 접착 효율이 한층 더 향상된다.

또한, 섬유의 단면 충실도 및 단면 형상은 주사형 전자 현미경에 의해 측정된 것을 나타낸다.

또한 본 발명의 PVA 계 바인더 섬유는 30℃ 의 수중에서의 섬유의 팽윤도가 100% 이상일 필요가 있다. 팽윤도가 100% 미만이면 바인더로서의 성능이 충분히 발현되지 않는다. 바람직하게는 120% 이상, 보다 바람직하게는 140% 이상이다.

본 발명에 있어서 사용되는 PVA 계 수지는 특별히 제한은 없고, 예를 들면 저비누화도 PVA 나 카르복시산기, 술폰산기, 에틸렌기, 실란기, 실라놀기, 아민기, 및 암모늄기 중 어느 하나 또는 둘 이상이 공중합되어 있어도 상관없지만, 그 중에서도 카르복시산기, 술폰산기, 에틸렌기, 실란기, 실라놀기, 아민기 및 암모늄기 중 어느 하나가 0.1∼15몰% 공중합되어 있는 것이 보다 바람직하다. 그러나 공중합 성분이 없는 PVA 계 수지 또는 상기 공중합 성분이 공중합된 PVA 계 수지로부터 얻어지는 본 발명의 PVA 계 바인더 섬유는, 30℃ 의 수중에서의 섬유의 용출량이 20% 이하일 필요가 있다. 용출량이 20% 를 초과하면, 수율 악화에 의한 비용의 상승, 백수 (白水; 초지 중에 사용하는 물) 에 용출되는 것에 의한 배수 부하의 상승이나, 예를 들어 종이로 한 경우, 용출된 PVA 의 재부착에 의한 종이 품위의 저하 (종이의 감촉이 딱딱해지는 등) 가 생긴다. 바람직하게는 섬유의 용출량은 10% 이하, 보다 바람직하게는 5% 이하이다.

본 발명에서 사용하는 PVA 계 수지의 중합도에 대해서는, 얻어지는 PVA 계 바인더 섬유의 용출량의 면에서는 300 이상, 한편 생산성 및 비용의 면에서는 3000 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 800∼2000 이다. 또한 PVA 의 비누화도에 대해서는 PVA 의 용출의 면에서는 95몰% 이상인 것이 바람직하다. PVA 의 비누화도가 95몰% 보다도 낮으면, 바인더 사용시의 PVA 의 용출이 현저하여 수율의 악화 및 배수로의 용출 등과 같은 문제가 발생하거나, 또한 바인더로서 사용된 후에도 내수성이 지극히 낮으며, 특히 습윤 조건에서 바인더 성능이 현저하게 저하된다. 보다 바람직하게는 비누화도 96∼99.9몰% 의 범위이다.

본 발명의 PVA 계 바인더 섬유는, 상기한 PVA 계 수지를 물에 대하여 8∼18질량% 용해시킨 방사 원액을, 상기 수지에 대하여 고화능(固化能)을 갖는 염류의 수용액으로 이루어지는 응고욕 중에 토출시켜 섬유 형상으로 한 후, 2∼5배 습식 연신을 실시하고, 건조시키는 것에 의해 얻어진다. 물에 용해하는 PVA 계 수지의 농도가 18질량% 보다 높은 경우, PVA 폴리머가 용해된 용액의 점도가 높아져, 방사가 불가능해진다. 바람직하게는 10∼16질량% 이다.

고화능을 갖는 염류의 수용액으로는, 황산나트륨 (망초(芒硝)), 황산암모늄및 탄산나트륨 등을 들 수 있다. 상기한 고화능을 갖는 염류의 수용액으로 이루어지는 응고욕 중에 토출시켜 섬유 형상으로 한 후 습식 연신을 실시하는데, 습식 연신 배율이 2 배 보다 낮으면 정상적인 방사가 이루어지지 않고, 한편 습식 연신 배율이 5 배를 초과하는 연신을 실시하면 PVA 분자의 배향이 현저하게 진행되기 때문에 결정 융해 온도가 상승하여, 얻어진 섬유는 물에 대한 팽윤도가 저하되어, 바인더로서 기능하지 않게 된다.

본 발명의 단면 형상이 단면 충실도 30% 이하인 PVA 계 바인더 섬유를 제조하기 위해서는 폭 80∼800㎛, 두께 20∼80㎛ 의 직사각형 구멍을 갖는 방사 구금을 사용하여 방사 원액을 고화능을 갖는 염류의 수용액 중에 토출시키고, 방사 구금의 금판면과 제 1 롤러 사이의 장력을 O.003∼O.01cN/dtex 의 범위가 되도록 하여 방사하는 것이 바람직하다. 이 장력이 0.003cN/dtex 미만이면, 섬유의 단면이 변형되어 단면 형상이 누에고치형으로 되어, 본 발명이 목적으로 하는 단면 형상의 섬유를 얻을 수 없다. 한편, 장력이 0.O1cN/dtex 이상이 되면 응고욕 중에서 섬유가 단사되어, 정상적으로 방사할 수 없다. 보다 바람직하게는 0.0035∼0.006cN/dtex 이다.

본 발명에서 사용되는 PVA 계 바인더 섬유의 단섬유의 평균 섬도에 특별히 제한은 없지만, 0.01∼50dtex 의 범위가 바람직하다. 평균 섬도가 0.01dtex 보다 작은 경우는 섬유의 제조가 어려워져 생산성이 저하되고, 비용이 상승된다. 한편, 평균 섬도가 50dtex 보다도 커지면, 단섬유의 섬유 직경 자체가 굵어지기 때문에 접착성이 저하되게 된다. 보다 바람직하게는 0.1∼5.0dtex 이다. 본발명의 섬유는 모든 형태로 사용할 수 있고, 예를 들어 커트 화이버, 필라멘트사(yarn) 및 방적사 등으로 하여도 상관없다.

본 발명의 PVA 계 바인더 섬유를 사용하여 종이 또는 부직포를 제조하는데, 종이 또는 부직포 중의 상기 PVA 계 바인더 섬유는 전체 고형분에 대하여 1∼50질량% 함유되어 있는 것이 바람직하다. 종이 또는 부직포 중의 상기 PVA 계 바인더 섬유의 함유량이 1질량% 보다도 적으면, 섬유의 구성 개수가 적기 때문에 바인더로서 기능하지 않고, 따라서 접착성이 발현되지 않게 된다. 한편, 종이 또는 부직포 중의 상기 PVA 계 바인더 섬유의 함유량이 50질량% 보다도 많으면, 바인더 섬유가 주체가 되기 때문에 바인더 섬유의 수축에 의한 종이 또는 부직포의 표면 평활성의 저하나, 감촉이 딱딱해지는 등과 같은 품위의 저하를 초래할 우려가 있다. 보다 바람직하게는 2∼30질량%, 보다 바람직하게는 5∼25질량% 이다.

이하 실시예에 의해 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것이 아니다. 또 본 발명의 실시예에 있어서, PVA 수지의 중합도, PVA 바인더 섬유의 단면 충실도, 단면 형상, 용출량, 팽윤도, 및 PVA 바인더 섬유를 사용하여 제조한 종이의 습식 열단(裂斷)길이 (WB), 건식 열단길이 (DB) 는 다음의 측정 방법에 의해서 측정된 것을 나타낸다.

[PVA 수지의 중합도]

PVA 계 폴리머를 1∼10g/l 의 농도 (Cv) 가 되도록 열수(熱水)로 용해시켜 얻어진 용액의 상대점도 (η_rel) 를 JlS K6726 시험법에 준거하여 30℃ 에서 측정하고, 하기 (1) 식으로부터 극한점도 [η] 를 구하여, 다시 (2) 식으로부터 중합도 (PA) 를 산출한다.

[η] = 2.303log(η_rel)/Cv …(1)

PA = ([η] ×104/8.29)×1.613 …(2)

[PVA 바인더 섬유의 단면 충실도 (%)]

주사형 전자 현미경 (Hitachi, Ltd. 제조) 에 의해 섬유의 단면 형상을 측정하고, 섬유의 단면적을 S1, 그 섬유를 둘러싸는 최소원의 면적을 S2 로 하여, 다음의 식에 의해 구한다.

단면 충실도(%) = (S1/S2)×100

[PVA 바인더 섬유의 단면 형상 A/B, C/B, B(㎛)]

주사형 전자 현미경 (Hitachi, Ltd. 제조) 에 의해 섬유의 단면 형상을 측정하여, 구하였다.

[PVA 바인더 섬유의 PVA 용출량 (%)]

섬유 중의 순수 PVA 수지분이 1g 이 되도록 환산량을 칭량한 후, 30℃ 의 물 100㎖ 중에 침지시키고, 액온을 30℃ 로 유지한 채 30 분 정치시킨다. 정치후, 미용해 부분을 제거한 상청액 50㎖ 을 채취하여, 수증기욕 상에서 증발 및 건조고화시킨 다음, 105℃ 의 건조기 속에서 4 시간 건조시켜, 건조후 건조 잔류분 a (g) 을 계량한다. 이 건조 잔류분에는 PVA 와 황산나트륨 등의 무기분이 포함되기 때문에, 추가로 500∼800℃ 에서 PVA 성분이 완전히 없어질 때까지 소성한다.소성후, 잔류분 b (g) 을 측정하여, 하기의 식으로부터 용출량을 구한다.

용출량(%) = (a - b)×200

[PVA 바인더 섬유의 팽윤도 (%)]

섬유 중의 순수 PVA 수지분이 1g 이 되도록 환산량을 칭량한 후, 30℃ 의 물 100㎖ 중에 침지시키고, 액온을 30℃ 로 유지한 채 30 분 정치시킨다. 정치후, 섬유분을 여과 채취하여 회전수 3000rpm 의 연신 탈수기에서 10 분간 탈수시켜, 탈수후의 질량 (M1) 을 측정한다. 질량 측정한 샘플을 105℃ 의 열풍 건조기 속에서 4 시간 건조시킨 후 질량 (M2) 을 측정하여, 다음의 식으로부터 팽윤도를 구한다.

팽윤도(%) = [(M1-M2)/M2]×100

[종이의 습식 열단길이 (WB) 및 건식 열단길이 (DB) (Nㆍm/g)]

종이의 습식 열단길이 (WB) 는 종이를 20℃ 의 수중에서 24 시간 흡수시킨 후, 폭 15㎜, 길이 170㎜ 의 시료를 파지 길이 100㎜ 및 인장속도 50㎜/분으로 측정한 강도 WS (N) 과 시료의 중량 W (g/m²) 으로부터 하기 식에 의해 구하였다.

WB = WS/(15×W)×1000(Nㆍm/g)

한편, 종이의 건식 열단길이 (DB) 는, 23℃×50% RH 의 실내에서 24 시간 습도를 조절한 후, 폭 15㎜, 길이 170㎜ 의 시료를 파지 길이 100㎜ 및 인장속도 50㎜/분으로 측정한 강도 DS (N) 과 시료의 중량 W(g/m²) 으로부터 하기 식에 의해 구하였다.

DB = DS/(15×W)×1000(Nㆍm/g)

[실시예 1]

(1) 평균 중합도 1700, 비누화도 98.0몰% 의 PVA 수지 14질량% 수용액으로 이루어지는 방사 원액을 구멍수 4000, 세로 30㎛×가로 180㎛ 의 직사각형상의 슬릿형 방사 구금으로부터 포화 황산나트륨으로 이루어지는 응고욕 중에 토출시키고, 방사 구금의 금판면과 제 1 롤러 사이의 장력이 0.035∼0.045cN/dtex 가 되도록 제 1 롤러로 권취한 후, 4 배의 습식 연신을 실시하여, 정장(定長) 건조기 중에서 120℃ 에서 10 분간 건조시켜, 표 1 에 나타낸 바와 같이 단면 충실도 23%, 단면 형상이 A/B = 6.3, C/B = 0.97, B=4.5㎛ 인 섬도 1.5dtex 의 편평 형상 PVA 섬유를 얻었다. 또 얻어진 편평 형상 PVA 섬유의 팽윤도는 182%, PVA 의 용출량은 6.9% 이었다.

(2) 상기 (1) 에서 얻어진 PVA 섬유를 3㎜ 로 커트한 것을 순수 섬유분으로서 20 질량부 및 유리 섬유 (ASAHI FIBER GLASS CO., LTD. 제조의 「GPO24」, 섬유 직경 9㎛, 섬유 길이 6㎜) 80 질량부를 혼합하여 균일하게 혼합 교반시켜 슬러리를 제조하였다. 이러한 슬러리를 사용하여 TAPPI 식 초지기 (抄紙機) 에 공급하여 초지를 제조한 후, 건조 온도 210℃ 의 네트식 에어 스루 드라이어를 사용하여 건조시키고, 중량 40g/m²의 종이를 제조하였다. 얻어진 종이의 DB 및 WB 는 표 1 에 나타낸 바와 같이 각각 4.59Nㆍm/g, 0.34Nㆍm/g 이었다.

[실시예 2]

(1) 평균 중합도 1700, 비누화도 98.0몰%, 에틸렌 함유량 5몰% 의 PVA 수지 14질량% 수용액으로 이루어지는 방사 원액을 실시예 1 과 동일한 조건으로 방사, 연신 및 열처리를 실시하여, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 단면 충실도 23%, 단면 형상이 A/B = 6.1, C/B = 0.97, B = 4.5㎛ 인 섬도 1.5dtex 의 편평 형상 PVA 섬유를 얻었다. 또 얻어진 편평 형상 PVA 섬유의 팽윤도는 154%, PVA 의 용출량은 2.3% 이었다.

(2) 상기 (1) 에서 얻어진 PVA 섬유를 실시예 1 과 동일한 조건으로 종이를 제조하였다. 얻어진 종이의 DB 및 WB 는 표 1 에 나타낸 바와 같이 각각 4.63Nㆍm/g 및 0.78Nㆍm/g 이었다.

[실시예 3]

(1) 평균 중합도 1700, 비누화도 99.9몰% 의 PVA 수지 14질량% 수용액으로 이루어지는 방사 원액을 실시예 1 과 동일 조건으로 방사, 연신 및 열처리를 실시하여, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 단면 충실도 23%, 단면 형상이 A/B = 6.2, C/B = 0.99, B = 4.4㎛ 인 섬도 1.5dtex 의 편평 형상 PVA 섬유를 얻었다. 또한 얻어진 편평 형상 PVA 섬유의 팽윤도는 143%, PVA 의 용출량은 0.9% 이었다.

(2) 상기 (1) 에서 얻어진 PVA 섬유를 실시예 1 과 동일한 조건으로 종이를 제조하였다. 얻어진 종이의 DB 및 WB 는 표 1 에 나타낸 바와 같이 각각 2.80Nㆍm/g 및 0.38Nㆍm/g 이었다.

[실시예 4]

(1) 평균 중합도 1700, 비누화도 98.0몰% 의 PVA 수지 14질량% 수용액으로이루어지는 방사 원액을 구멍수 4000, 세로 30㎛×가로 450㎛ 의 직사각형상의 슬릿형 방사 구금으로부터 포화 황산나트륨으로 이루어지는 응고욕 중에 토출시키고, 방사 구금의 금판면과 제 1 롤러 사이의 장력이 0.035∼0.045cN/dtex 가 되도록 제 1 롤러로 권취한 후, 4 배의 습식 연신을 실시하여, 정장 건조기 중에서 120℃ 에서 10 분간 건조시켜, 표 1 에 나타낸 바와 같이 단면 충실도 9%, 단면 형상이 A/B = 16, C/B = 0.98, B=4.5㎛ 인 섬도 3.8dtex 의 편평 형상 PVA 섬유를 얻었다. 또 얻어진 편평 형상 PVA 섬유의 팽윤도는 162%, PVA 의 용출량은 3.1% 이었다.

(2) 상기 (1) 에서 얻어진 PVA 섬유를 실시예 1 과 동일한 조건으로 종이를 제조하였다. 얻어진 종이의 DB 및 WB 는 표 1 에 나타낸 바와 같이 각각 4.48Nㆍm/g 및 0.35Nㆍm/g 이었다.

[실시예 5]

(1) 평균 중합도 1700, 비누화도 98.0몰% 의 PVA 수지 14질량% 수용액으로 이루어지는 방사 원액을 실시예 1 과 동일 조건으로 방사 및 습식 연신을 실시하고, 그 위에 15∼30℃ 의 수중에서 정장 물세정한 후, 정장 건조기 중에서 120℃ 에서 10 분간 건조시켜, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 단면 충실도 23%, 단면 형상이 A/B = 6.1, C/B = 0.97, B = 4.4㎛ 인 섬도 1.5dtex 의 솔트프리 (salt-free) 편평 형상 PVA 섬유를 얻었다. 또한 얻어진 편평 형상 PVA 섬유의 팽윤도는 160%, PVA 의 용출량은 1.1% 이었다.

(2) 상기 (1) 에서 얻어진 PVA 섬유를 실시예 1 과 동일한 조건으로 종이를 제조하였다. 얻어진 종이의 DB 및 WB 는 표 1 에 나타낸 바와 같이 각각 4.22Nㆍm/g 및 0.33Nㆍm/g 이었다.

[실시예 6]

(1) 평균 중합도 1700, 비누화도 98.0몰% 의 PVA 수지 18질량% 의 DMSO (디메틸술폭시드) 용액으로 이루어지는 방사 원액을 구멍수 20000, 세로 30㎛×가로 180㎛ 의 직사각형상의 슬릿형 방사 구금으로부터 메탄올로 이루어지는 고화욕 중에 토출시키고, 방사 구금의 금판면과 제 1 롤러 사이의 장력이 0.035∼0.045cN/dtex 가 되도록 제 1 롤러로 권취한 후, 3 배의 습식 연신을 실시하고, 정장 건조기 중에서 140℃ 에서 10 분간 건조시켜, 표 1 에 나타낸 바와 같이, 단면 충실도 25%, 단면 형상이 A/B = 5.5, C/B = 0.95, B = 4.7㎛ 인 섬도 2.2dtex 의 솔트프리 편평 형상 PVA 섬유를 얻었다. 또한 얻어진 편평 형상 PVA 섬유의 팽윤도는 170%, PVA 의 용출량은 3.3% 이었다.

(2) 상기 (1) 에서 얻어진 PVA 섬유를 실시예 1 과 동일한 조건으로 종이를 제조하였다. 얻어진 종이의 DB 및 WB 는 표 1 에 나타낸 바와 같이 각각 4.32Nㆍm/g 및 0.34Nㆍm/g 이었다.

[비교예 1]

(1) 평균 중합도 1700, 비누화도 99.9몰% 의 PVA 수지 14질량% 수용액으로 이루어지는 방사 원액을 구멍직경 60㎛, 구멍수 4000 의 방사 구금으로부터 포화 황산나트륨으로 이루어지는 응고욕 중에 토출시키고, 제 1 롤러로 권취한 후, 4 배의 습식 연신을 실시하고, 정장 건조기 중에서 120℃ 에서 10 분간 건조시켜, 표 1 에 나타낸 바와 같이, 단면 충실도 39%, 섬도 1.0dtex 인 누에고치형 형상의 PVA섬유를 얻었다. 또한 얻어진 누에고치형 형상의 PVA 섬유의 팽윤도는 145%, PVA 의 용출량은 1.0% 이었다.

(2) 상기 (1) 에서 얻어진 PVA 섬유를 실시예 1 과 동일한 조건으로 종이를 제조하였다. 얻어진 종이의 DB 및 WB 는 표 1 에 나타낸 바와 같이 각각 0.35Nㆍm/g 및 0.05Nㆍm/g 이고, 지력이 본 발명에서 얻어진 PVA 바인더 섬유를 사용한 종이 (실시예 1∼6) 와 비교하여 현저히 떨어지는 것이었다.

[비교예 2]

(1) 평균 중합도 1700, 비누화도 98.0몰%의 PVA 수지 14질량% 수용액으로 이루어지는 방사 원액을 비교예 1 과 동일 조건으로 방사, 연신 및 열처리를 실시하여, 표 1 에 나타낸 바와 같이, 단면 충실도 39%, 섬도 1.0dtex 인 누에고치형 형상의 PVA 섬유를 얻었다. 또한 얻어진 누에고치형 형상의 PVA 섬유의 팽윤도는 162%, PVA 의 용출량은 3.1% 이었다.

(2) 상기 (1) 에서 얻어진 PVA 섬유를 실시예 1 과 동일한 조건으로 종이를 제조하였다. 얻어진 종이의 DB 및 WB 는 표 1 에 나타낸 바와 같이 각각 1.52Nㆍm/g 및 0.29Nㆍm/g 이고, 지력이 본 발명에서 얻어진 PVA 바인더 섬유를 사용한 종이 (실시예 1∼6) 와 비교하여 떨어지는 것이었다.

[비교예 3]

PVA 바인더 섬유로서, NITIVY Co,. Ltd. 제조의 단면 충실도 43%, 단면 형상이 A/B = 3.7, C/B = 1.4, B = 7.1㎛ 인 덤벨형 단면 형상을 갖는 솔브론 「NL2003」을 사용하여 종이를 제조하였다. 표 1 에 나타낸 바와 같이 상기 바인더 섬유의 팽윤도는 160%, PVA 의 용출량은 10% 이고, 얻어진 종이의 DB 및 WB 는 각각 1.81Nㆍm/g, 0.01Nㆍm/g 이고, 지력이 본 발명에서 얻어진 PVA 바인더 섬유를 사용한 종이 (실시예 1∼6) 와 비교하여 현저히 떨어지는 것이었다.

	단면충실도 (%)	A/B	C/B	B(㎛)	팽윤도 (%)	용출량 (%)	DB(Nㆍm/g)	WB(Nㆍm/g)
실시예 1	23	6.3	0.97	4.5	182	6.9	4.59	0.34
실시예 2	23	6.1	0.97	4.5	154	2.3	4.63	0.78
실시예 3	23	6.2	0.99	4.4	143	0.9	2.80	0.38
실시예 4	9	16	0.98	4.5	162	3.1	4.48	0.35
실시예 5	23	6.1	0.97	4.4	160	1.1	4.22	0.33
실시예 6	25	5.5	0.95	4.7	170	3.3	4.32	0.34
비교예 1	39^*1	-	-	-	145	1.0	0.35	0.05
비교예 2	39^*1	-	-	-	162	3.1	1.52	0.29
비교예 3	43^*2	3.7	1.4	7.1	160	10	1.81	0.01
*1: 누에고치형 단면형상
*2: 덤벨형 단면형상

본 발명의 단섬유의 단면 충실도가 30% 이하이고, 30℃ 의 수중에서의 섬유의 팽윤도가 100% 이상 또한 용출량이 20% 이하인 PVA 계 바인더 섬유를 사용하는 것에 의해, 열풍 건조 방식과 같은 고속 건조나, 멀티 실린더 방식과 같은 저온 건조 등의 저열량의 건조 조건하에서도 고강도의 종이 또는 부직포를 얻는 것이 가능해진다.

Claims

섬유의 단면 충실도가 30% 이하이고, 30℃ 의 수중에서의 섬유의 팽윤도가 100% 이상, 또한 용출량이 20% 이하인 것을 특징으로 하는 폴리 비닐 알코올계 바인더 섬유.
제 1 항에 있어서, 섬유 단면이 편평 형상을 하고 있고, 그 긴 변의 길이를 A, 그 긴 변의 중앙부 (1/2A) 의 두께를 B, 그 긴 변의 단부로부터 1/4A 의 부분의 두께를 C 로 하였을 때에, A/B≥3 이고 O.6≤C/B≤1.2 인 폴리 비닐 알코올계 바인더 섬유.
제 2 항에 있어서, 긴 변의 중앙부 (1/2A) 의 두께 (B) 가 6㎛ 이하인 폴리 비닐 알코올계 바인더 섬유.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리 비닐 알코올계 수지가, 카르복시산기, 술폰산기, 에틸렌기, 실란기, 실라놀기, 아민기 및 암모늄기 중 어느 하나가 0.1∼15몰% 공중합되어 이루어지는 수지인 폴리 비닐 알코올계 바인더 섬유.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 폴리 비닐 알코올계 바인더섬유를 1 ∼ 50질량% 함유하여 이루어지는 종이 또는 부직포.