KR20050009979A - 폴리에스터 단섬유 및 이를 포함하는 부직포 - Google Patents

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데이진 화이바 가부시키가이샤
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Abstract

매트릭스 폴리에스터 중합체와 폴리올레핀 중합체를 0.5 내지 15 중량% 가지는 중합 블렌드를 함유하고, 50% 이상의 각 섬유의 표면적은 중합 블렌드로 생성되는 폴리에스터 단섬유는, 일례로 공기 레이드, 습윤 레이드 또는 카딩법인 각종 웹 형성법에 의해 제조되는 소프트 핸드 및 균일한 질감을 가지는 부직포 제조에 유용하다.

Description

폴리에스터 단섬유 및 이를 포함하는 부직포{POLYESTER STAPLE FIBER AND NONWOVEN FABRIC COMPRISING SAME}
폴리에스터 단섬유는, 우수한 기계적 특성 및 화학물질에 대한 저항성을 가져, 부직포에 널리 사용된다. 그러나, 통상의 폴리에스터 단섬유를 포함하는 부직포는, 나일론 또는 폴리올레핀 단섬유 포함 부직포에 비해, 직물이 불만족스러운 거친 질감과 불만족스러운 소프트 핸드를 가지는 단점이 있다.
카딩법 (carding method), 습윤 레이드법 (wet laid method) 또는 공기 레이드법에 의해 단섬유로부터 웹을 형성하고, 이후 웹 내의 단섬유를 니들 펀칭 또는 스펀레이싱 또는 하이드로 엮음 (hydro-entangling) 방법에 의해 서로 엮거나 또는 캘린더 또는 엠보서에 의한 압력 하에 열결합하거나 또는 바인더의 에멀젼으로 웹을 임프레그네이션하여 웹 내의 단섬유가 상호 화학 결합하게 하는 방법에 의해 단섬유로부터 부직포를 제조할 수 있음이 알려졌다. 상기 방법 중, 공기 레이드법에 의해 웹을 형성하는 경우, 폴리에스터 단섬유는, 나일론 또는 폴리올레핀 단섬유에 비해, 폴리에스터 단섬유의 부드러움이 감소되고, 권축시, 수득한 권축 섬유가 높은 백분율의 권축을 가지고 따라서 주변 공기 환경에서 섬유 열림 특성이낮아, 그 결과, 폴리에스터 단섬유로부터 균일한 질감의 부직포를 제조하기 어렵게 하는 문제가 있다. 이러한 경향은, 저 방향도 및 저결정도를 가져 바인더 섬유로 선호되는 비연신 폴리에스터 섬유 또는 공중합 폴리에스터 섬유가, 부직포 제조에 사용되는 경우에 특히 심각하다. 따라서, 균일 질감의 부직포를 바인더 섬유, 특히 100%의 바인더 섬유를 이용한 엡으로부터 공기 레이드법에 의해 제조하는데는 한계가 있다. 또한, 카딩법 또는 습윤 레이드법을 사용하는 경우에도, 표면 부드러움이 낮고 따라서 섬유 열림 특성이 낮은 폴리에스터 단섬유로부터 균일한 질감의 부직포를 제조하는 것은 곤란하다.
상기한 경향은, 웹이 카딩법에 의해 바인더 섬유로부터 제조된 경우 특히 심하다.
부직포 제조의 어려움은, 폴리에스터 단섬유의 높은 강직성 및 각 폴리에스터 단섬유간의 마찰에 기인하는 것으로 보인다. 이러한 문제 해결을 위해, 일본 심사 특허 출판 48-1480은, 디메틸실록산 화합물 또는 아민 개질된 실리콘 화합물을 폴리에스터 섬유 표면에 가하여 가한 화합물을 열가교시키는 방법을 개시한다. 그러나, 처리한 폴리에스터 단섬유를 일례로 카딩법에 의해 웹으로 형성시, 일본 출판의 단섬유는 섬유간의 마찰이 매우 적어 섬유 엮임 특성이 불충분하고 따라서 수득한 웹은 쉽게 파열된다. 이 경우, 웹을 습윤 레이드법으로 제조시, 일본 출판의 단섬유는 물을 튕겨 내므로, 섬유는 물을 고르게 분산하지 못한다. 또한, 공기 레이드법으로 형성한 웹에서, 정전기가 일본 출판 단섬유 상에서 발생하여, 수득한 웹 내에서, 단섬유는 고르게 분포되지 못한다. 나아가,일본 출판의 단섬유를 바인더 섬유로 사용시, 폴리에스터 단섬유의 표면에 가한 표면 처리제는 섬유의 열결합에 대한 장벽을 형성한다.
본 발명은, 폴리에스터 단섬유 및 이를 포함하는 부직포에 관련된다.
본 발명은, 상기 선행 기술의 문제를 해결한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 소프트 핸드 및 균일한 질감을 가지는 부직포를 가능하게 하는 폴리에스터 단섬유 및 폴리에스터 단섬유를 포함하는 부직포를 제공하는 것이다. 또한 본 발명은 공기 레이드법에 의해 폴리에스터 단섬유로부터 형성되며 상기 우수한 성질을 가진 웹으로부터 제조된 부직포를 제공하는 것이다.
본 발명의 발명자들은, 폴리에스터 및 폴리에스터에 혼합되고 분산된 폴리올레핀의 중합 블렌드에서 형성된 말단 표면의 일부를 가지는 폴리에스터 단섬유가, 단섬유간에 적절한 마찰을 나타내고, 소프트 핸드를 가질 뿐 아니라, 섬유내의 폴리올레핀의 함량이 특정 함량 범위로 성립될 때, 매우 균일한 질감을 얻을 수 있는 부직포가 수득됨을 발견하였다.
즉, 상기 목적은, 매트릭스 폴리에스터 중합체에 분산되며 혼합된 폴리올레핀 중합체의 질량으로 중합 블렌드를 0.5 내지 15% 함유하고, 50% 이상의 섬유 표면적은, 중합 블렌드로 생성되는 본 발명의 폴리에스터 단섬유에 의해 달성된다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유에서, 폴리올레핀 중합체는 바람직하게, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 폴리에틸렌 공중합체 및 폴리프로필렌 공중합체에서 선택되는 하나 이상의 멤버를 함유하며 여기에서 에틸렌 및 프로필렌과 상이한 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체는 블락 공중합 또는 그라프트 공중합되는 것이다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유에서, 매트릭스 폴리에스터 중합체는 바람직하게는 폴리알킬렌 테레프탈레이트 및 폴리알킬렌 테레프탈레이트-이소프탈레이트 공중합체로부터 선택된다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유는, 바람직하게는 20% 이하의 결정도 및 0.05 이하의 복굴절율을 가진다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유는 바람직하게 중심성 또는 이심성 (eccentric)의 시스 내 핵 (core-in-sheath) 공액 구조를 가지며, 여기에서 시스 부분은 중합 블렌드에 의해 형성된다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유는 바람직하게는 2-30mm의 섬유 길이, 평면 지그재그 타입 또는 오메가 (ω) 타입 권축을 3-13 권축/25mm의 수로 권축을 가지며 권축의 백분율은 3-15%이다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유는 바람직하게는, 30-200mm의 섬유 길이, 5-30 권축/25mm의 수로 권축을 가지며 권축의 백분율은 3-30%이다.
본 발명의 부직포 (1)는, 상기한 폴리에스터 단섬유의 다수를 함유하며, 공기 레이드 웹 형성법에 의해 제조된다.
본 발명의 부직포 (1)는, 바람직하게는 5% 이하의 닫힌 섬유 백분율을 가진다.
본 발명의 부직포 (2)는, 상기한 폴리에스터 단섬유의 다수를 함유하며, 습윤 레이드 웹 형성법에 의해 제조된다.
본 발명의 부직포 (3)은, 상기한 폴리에스터 단섬유의 다수를 함유하며, 카딩 웹 형성법에 의해 제조된다.
본 발명의 부직포 (1), (2) 및 (3)은 캔티레버법 (cantilever method)에 의해 측정한 바, 바람직하게는 70mm 이하의 굽힘 저항도를 가진다.
발명의 최적 실시 태양
본 발명의 단섬유는, 폴리에스터 단섬유의 50%의 표면적이, 매트릭스 폴리에스터 중합체 내에 혼합 및 분산된 폴리올레핀 중합체를 함유하는 중합 블렌드에 의해 형성된 것이다.
본 발명에서 사용 가능한 폴리에스터 중합체는 일례로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리알킬렌 테레프탈레이트와 일례로 폴리에틸렌 나프탈레이트인 폴리알킬렌 나프탈레이트와 같은 지방족 디올과 방향족 디카복시산의 폴리에스터; 일례로 폴리알킬렌 시클로헥산-디카복실레이트인 지방족 디올과 시클로지방족 디카복시산의 폴리에스터; 일례로 폴리시클로헥산디메탄올 테레프탈레이트인, 시클로지방족 디올과 방향족 디카복시산의 폴리에스터; 일례로, 폴리에틸렌 석시네이트, 폴리부틸렌 석시네이트, 폴리에틸렌 아디페이트 및 폴리부틸렌 아디페이트인, 지방족 디올과 지방족 디카복시산의 폴리에스터; 및 일례로 폴리락테이트 에스터 및 폴리히드록시벤조에이트 에스터인 폴리히드록시카복시레이트 에스터를 포함한다. 본 발명에서 사용 가능한 폴리에스터는, 일례로, 이소프탈산, 프탈산, 아디프산, 세바스산, α,β-(4-카복시페녹시)에탄, 4,4-디카복시페닐, 5-소듐 설포이소프탈산, 2,6-나프탈렌 디카복시산 및, 1,4-시클로헥산디카복시산인 산 성분에서 선택된 하나 이상의 공중합 성분을 함유하는 공폴리에스터 및 상기 산과 일례로, 디에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1-4, 부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸 글리콜, 1,4-시클로헥산 디메탄올 및 폴리알킬렌 글리콜인 디올 성분의 에스터를 포함한다. 공중합 성분은, 수득한 공폴리에스터가 분지쇄를 갖도록 하기위해, 일례로, 펜타에리쓰리톨, 트리메틸롤프로판, 트리멜리트산 및 트리메스산인, 3개 이상의 카복시산기 또는 히드록시기 함유 화합물로부터 선택된다. 본 발명에서, 상기한 폴리에스터 중합체 (공중합체)는, 단독 또는 그들 2 개 이상의 혼합물로 사용된다.
폴리에스터 중합체 및 폴리올레핀 중합체는, 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 하나 이상의 첨가제, 형광 표백제, 안정화제, 난연제, 난연 보조제, uv 광 흡수제, 항산화제 및 각종 착색 염료를 포함할 수 있다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유의 중합 블렌드에서, 매트릭스 폴리에스터 중합체에 혼합되어 분산되는 폴리올레핀 중합체의 함량은, 중합 블렌드 중량 기준으로, 0.5-15 중량%, 바람직하게는 1-10 중량%, 더 바람직하게는 2-7중량%, 더욱더 바람직하게는 2-5중량%이다. 폴리올레핀 중합체의 함량이 0.5 중량% 미만이면, 소프트 핸드와 균일 질감을 가지는 폴리에스터 단섬유 함유 부직포의 제조라는 본 발명의 목적이 도모될 수 없다. 또한, 폴리올레핀 중합체의 함량이 15 중량% 초과이면, 상기한 효과가 포화 또는 도모되지 않을 뿐 아니라, 수득한 중합 블렌드의 섬유 형성성이 손상되어, 본 발명의 목적 단섬유가 제조될 수 없다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유에서, 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 보다바람직하게는 90-100%의 섬유 표면적이 중합 블렌드로부터 형성되어야 한다. 중합 블렌드로 형성된 표면적의 비율이 50% 미만이며, 수득한 부직포의 부드러움이 떨어지고, 균일 질감 또한 부족하다. 상기 요건을 만족하는 단섬유는, 중합 블렌드 100 중량%로 형성된 단섬유 및, 섬유 표면적의 50% 이상이 중합 블렌드로 구성된 공액 단섬유를 포함한다. 공액 단섬유는, 중심성 시스 중 핵 타입, 이심성 시스 중 핵 타입, 병렬 (side-by-side) 타입 및 아일랜드-인-시 (island-in-sea) 타입 및 단편 파이 타입 공액 단섬유를 포함한다. 바람직하게, 70% 이상, 바람직하게는 100% 의 섬유 표면적이 중합 블렌드 시스 부분에 의해 형성된, 중심성 및 이심성 시스 내 핵 공액 단섬유를 본 발명에서 사용한다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유는, 빈섬유 또는 채워진 섬유이다. 본 발명의 폴리에스터 단섬유의 단면 프로필은 원형에 제한되는 것은 아니며, 일례로, 타원, 일례로 3-8 로브와 같은 다중 로브형 및 일례로 삼각형 내지 팔각형 프로필의 다각형의 불규칙 프로필로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 효과는, 0.05 이하의 복굴절율 또는 20% 이하의 결정도를 가지는 폴리에스터 단섬유에 의해 특히 도모된다.
0.05 이하의 복굴절율 또는 20% 이하의 결정도를 가지는 통상의 폴리에스터 단섬유에서, 섬유간의 마찰이 증가하는 경향이 있어, 수득한 부직포는 손상된 핸드, 감소된 섬유 열림성 및 따라서 섬유의 불만족스러운 질감 균일성을 가질 수 있다. 이러한 경향은, 2000m/분 이하의 낮은 권취 속도에서, 특히 이소프탈산 공중합된 폴리알킬렌 테레프탈레이트와 같은 용융 방사하여 제조한 폴리알킬렌 테레프탈레이트의 저 방향도 섬유에서 현저하다. 비연신 폴리알킬렌 테레프탈레이트 섬유 중, 상기 경향은, 산 성분 총 몰량 기재로 5-50 몰%의 이소프탈산을 가지는 공중합된 폴리에틸렌 테레프탈레이트와, 저결정도를 가지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트에서 제조된 섬유들에서 특히 현저하다. 상기한 폴리에스터 단섬유는, 압력 하에서 상호 열결합 가능하며, 부직포의 바인더 섬유로 사용 가능하다. 상기 폴리에스터 중합체를 본 발명 폴리에스터 단섬유의 매트릭스 중합체로 사용시, 수득한 폴리에스터 단섬유는 상기 문제를 일으키지 않고도 바인더 섬유로 사용 가능하다. 또한, 수득한 본 발명의 폴리에스터 단섬유는, 원하는 소프트 핸드 및 균일 질감을 가지는 부직포 제조에 유용하다.
본 발명의 폴리에스터 각각의 단섬유의 두께는 제한이 없다. 일반적으로 본 발명의 폴리에스터 단섬유의 두께는 바람직하게는 0.01-500 dtex이다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유는 일례로, 하기에 기재한 방법으로 제조 가능하다. 폴리올레핀 중합체와 폴리에스터 중합체의 중합 블렌드 용융물을 통상의 (용융) 방사 장치의 다수개의 방사구를 가지는 (용융) 방사기를 통해 압출하여, 압출된 필라멘트 용융 스트림을 용융 스트림 및 드래프팅을 향해 냉각 공기를 불어넣어 냉각 및 고체화하고, 고체화 필라멘트를 100-2000m/분의 속도로 권취하여 비연신 폴리에스터 다중 필라멘트 얀을 수득한다.
중합 블렌드의 용융물은, 정적 믹서 또는 다이나믹 믹서로 폴리올레핀 중합체의 용융물과 폴리에스터 중합체 용융물을 블렌딩하여 제조하거나, 폴리에스터 중합체 및 폴리올레핀 중합체의 펠릿을 목적 중량비로 상호 블렌딩하고, (용융) 압출기로 블렌드를 (용융)니딩하고, 수득한 블렌드 용융물을 (용융)방사기에 공급함으로써 제조한다.
비연신 폴리에스터 공액 필라멘트의 제조에서, 상기와 동일한 방법을 실시하되, 중합 블렌드의 용융물 및 폴리에스터 수지의 용융물을 (용융)방사기에 별개로 공급하여, 중합 블렌드와 폴리에스터 수지의 용융물이, 중합 블렌드에 의해 50% 이상 표면적이 형성되는 상호 공액 필라멘트를 형성하도록 결합시킨다.
수득한 비연신 필라멘트는 70-100℃ 온도의 온수 또는 100-125℃ 온도의 스팀 중에서 목적 연신률로 연신하고, 수득한 연신 필라멘트를 임의로 권축되게하고, 수득한 단섬유의 용도 및 목적을 고려하여 마감 오일로 오일링하고 건조하여 펴준다. 수득한 필라멘트를 목적 필라멘트 길이를 가지는 단섬유로 잘라, 목적 폴리에스터 단섬유를 수득한다. 이 과정에서, 오일링제는 본 발명의 목적 도모를 방해하지 않는 타입과 양인 실리콘 화합물을 함유 가능하다. 또한 복굴절률 0.05 이하 또는 결정도 20% 이하를 가지는 본 발명의 폴리에스터 단섬유는, 상기한 바와 동일한 방법이되, 연신법이 생략되고, 마감 오일을 비연신 필라멘트에 가하여, 건조 필라멘트의 결정도가 20%를 초과하지 않도록 하는 시간 및 온도에서 오일링된 비연신 필라멘트를 건조함으로써 제조할 수 있다. 본 발명의 폴리에스터 단섬유로부터의 부직포의 제조에서, 바람직하게 하기와 같이 섬유로부터 웹을 형성하는 방법에 대응하여 단섬유 길이를 조절하고 권축을 부여한다.
일례로, 웹이 공기 레이드법에 의해 형성되는 경우, 단섬유 길이는 바람직하게는 2-30mm, 더 바람직하게는 3-20mm로 조절된다. 섬유 길이를 2mm 이상으로조절함에 의해, 목적 단섬유가 만족할 만한 공정 안정도로 산업적으로 제조되며, 섬유 길이를 30mm이하로 조절함에 의해, 수득한 단섬유는 증가된 섬유 열림성을 가지고, 섬유 럼프의 생성에 대한 고저항성을 가진다. 폴리에스터 단섬유는 권축된 섬유 또는 권축되지 않은 섬유로, 이는 수득한 부직포의 용도에 따른다. 즉, 목적 부직포가 높은 벌키성을 가져야하는 경우, 단섬유는 바람직하게는 권축된 섬유이며, 목적 부직포가 에어 젯팅시 증가된 섬유 열림성 및 공기 제트에 의해 균일하게 산란되는 개선된 특성이 필요한 경우, 단섬유에는 권축을 부여하지 않는다. 권축된 단섬유를 웹 형성 공기 레이드법에 사용시, 바람직한 권축 개수는 3-13 권축/25mm이고, 권축의 백분율은 3-15%이다. 권축의 개수가 13권축/25mm 이하로 조절되고 권축의 백분율이 15% 이하로 조절되면, 수득한 부직포는 공기 블로우잉시에 만족할 만한 섬유 열림성을 가진다. 본 발명의 폴리에스터 단섬유가, 통상의 폴리에스터 단섬유보다 낮은 개수의 권축 및 권축 백분율을 가지므로, 권축의 개수 및 백분율을 상기 범위로 조절하는 것은 용이하다. 또한, 본 발명 폴리에스터 단섬유에 적절한 벌키성 도입을 위해, 바람직하게는, 권축의 개수 및 백분율을 각각 3 권축/25mm 이상 및 3% 이상으로 조절한다. 권축화 모드는 바람직하게는 평면 지그재그 또는 오메가 (ω) 형태로 이는 3차원 나선 권축 모드 대신 평면상에 형성되는 것으로, 이는 평면 지그재그 또는 오메가 권축 단섬유가, 나선 권축 단섬유보다 높은 섬유 열림성을 나타내기 때문이다.
상기한 바와 같이 권축의 개수와 백분율을 조절함으로써, 공기 레이드법에 의해 수득한 웹 내의 닫힌 단섬유의 함량을 5 중량% 이하로 낮출 수 있다.
부직포를 위한 웹이 습윤 레이드 웹 형성법에 의해 제조되는 경우, 상기 이유에 의해, 폴리에스터 단섬유의 섬유 길이는 바람직하게는 2-30mm, 더 바람직하게는 3-20mm이다. 단섬유는 권축되거나 권축되지 않는다. 즉, 권축은, 목적 부직포의 용도 및 목적에 따라 단섬유에 부여된다. 그러나, 습윤 레이드 웹 형성법을 위한 단섬유의 수성 슬러리 내에 분산된 단섬유의 균일한 분산 관점에서, 습윤 레이드 웹 형성법에서는 권축되지 않은 단섬유가 바람직하다.
목적 부직포를 위한 웹이 카딩 웹 형성법에 의해 제조되는 경우, 폴리에스터 단섬유의 길이는 바람직하게는 30-200mm, 더 바람직하게는 35-150mm이며, 더욱더 바람직하게는 40-100mm이다. 30mm 이하의 섬유 길이는, 단섬유 상호 간의 불충분한 엮임에 의해 수득한 웹이 파열되는 것을 방지 또는 감소시킬 수 있다. 또한, 200mm이하의 섬유 길이는, 카딩법 상의 수득한 단섬유의 열림성을 제고하고, 수득한 웹 조직의 균일성을 개선할 수 있다.
카딩 기계를 통한 단섬유의 통과성 제고를 위해, 권축된 폴리에스터 단섬유를 바람직하게 사용한다. 폴리에스터 단섬유에 부여되는 바람직한 권축의 개수 및 백분율은 각각 5-30 권축/25mm, 및 3-30%이다. 30 권축/25mm 이하 및 30% 이하로 조절된 권축의 개수 및 백분율은, 카딩 기계에서 수득한 폴리에스터 단섬유가 양호한 열림성을 갖게하며, 결과의 웹이 만족할만한 균일 촉감을 가지게 한다. 또한 5 권축/25mm 이상 및 3% 이상으로 조절된 권축의 개수 및 백분율은, 단섬유 상호간의 불충분한 엮임에 의한 수득한 웹의 파열을 방지 또는 감소 가능하게 한다. 권축화 방법은 통상의 평면 지그재그 또는 오메가 (ω) 법 또는 3차원 나선 노드이다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유를 함유하는 부직포는 부드러운 촉감 및 양호한 핸드를 가지고, 굽힘에 대한 저항을 나타내고, 이는 캔티레버법에 의해 측정시, 섬유 부드러움이 70mm 이하임을 나타낸다.
본 발명의 부직포는, 본 발명의 폴리에스터 단섬유 이외의 단섬유와 혼합된 본 발명의 폴리에스터 단섬유를 함유하는 부직포와, 상호 적층된, 본 발명의 폴리에스터 단섬유를 함유하는 하나 이상의 부직포와 본 발명의 폴리에스터 단섬유 이외의 단섬유를 함유하는 하나 이상의 추가의 부직포를 함유하는 부직포 적층을 포함한다.
특히, 본 발명의 폴리에스터 단섬유로 형성된 부직포는, 통상의 폴리에스터 단섬유를 함유하는 부직포의 그것에 비해 단독으로, 특정의 소프트 핸드를 나타내며 따라서 각종 용도에서 선호된다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유에서, 각 단섬유의 말단 표면적의 50% 이상은, 폴리올레핀 중합체의 중량으로 0.5-15%의 폴리에스터 중합체의 특정 중합 블렌드로부터 형성된다. 본 발명의 이러한 면은, 수득한 단섬유가, 섬유간 감소된 마찰을 가지고 따라서 증가된 섬유 열림성을 가짐으로써, 수득한 부직포가 소프트 핸드를 가지며 그 질감이 균일함을 나타내게 한다.
본 발명의 폴리에스터 단섬유 및 부직포의 효과를 실현하는 메커니즘은 아직 완전히 명백하게 규명되지 않았다. 그러나, 본 발명에서 사용 가능한 중합 블렌드 내에서, 폴리올레핀 중합체가 폴리에스터 중합체와 비상용성으로써, 폴리올레핀 중합체의 적정량이 폴리에스터 중합체로 이루어진 매트릭스 내에 혼합 및 분산될 때, 폴리올레핀 중합체가 매트릭스 폴리에스터 중합체로 이루어진 바다 내에 존재하는 다수개의 섬 (plurality of islands located in a sea)의 형태로 현탁되어, 중합 블렌드를 이용하여 각 섬유를 형성시, 각 개별 섬유의 말단 표면의 적어도 일부에서 섬의 일부가 나타나고 그에 따라 말단 표면을 거칠게 하여, 수득한 개개의 섬유가 섬유 말단 표면의 볼록한 부위에서 주로 상호 접촉하여 상호간 낮은 마찰계수를 나타내는 것으로 가정된다.
본 발명의 하기의 실시예에 의해 추가로 예시한다.
실시예 및 비교 실시예에서, 수득한 단섬유 및 부직포는, 하기한 측정법에 의해 하기 항목에 대해 테스트하였다.
(a) 섬유 두께
섬유 두께를, JIS L 1015-1992 7.5.1 Method A에 의해 측정하였다.
(b) 섬유 길이
단섬유 길이를, JIS L 1015-1992 7.4.1 Direct Method (method C)에 의해 측정하였다.
(c) 권축의 개수 및 권축의 백분율
권축된 단섬유의 권축 개수 및 백분율을 JIS L 1015-1992 7.12 에 의해 측정하였다.
(d) 폴리에스터 중합체의 고유 점도
폴리에스터 중합체의 고유 점도 ([η])를, 35℃ 온도에서 오르쏘클로로페놀 내에서 측정하였다.
(e) 폴리에스터 중합체 또는 폴리올레핀 중합체의 용융 지수 (MFR)
폴리올레핀 중합체 상의 폴리에스터 중합체의 MFR을, 조건 4로 JIS K 7210에 따라 측정하였다.
(f) 폴리에스터 중합체 또는 폴리올레핀 중합체의 유리 전이 온도 (Tg) 및 용융 온도 (Tm)
폴리에스터 중합체 또는 폴리올레핀 중합체의 유리 전이 온도 (Tg) 및 용융 온도 (Tm)를, 미분 스캐닝 칼로리메터 (model: DSC-7 Parkin-Elmer Co.)를 이용하여, 20℃/분의 온도 증가속도로 측정하였다.
(g) 섬유의 결정도
섬유의 결정도를, 25℃ 온도에서 사염화탄소와 n-헵탄의 혼합물을 함유한 밀도 구배 튜브를 사용하여, 섬유의 밀도 ρ를 g/cm3으로 측정하고, 섬유의 밀도 ρ를 수득하여 하기 식에 의해 계산하였다.
xc = ρc(ρ-ρa)/ρ (ρc-ρa)
상기 식 중, xc는 중량%로 나타낸 섬유의 결정도를 나타내고, ρc는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 결정 밀도, 즉 1.455g/cm3를 나타내고, ρa는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 무정형 밀도, 즉 1.335g/cm3를 나타내고, ρ는 섬유의 밀도를 나타낸다.
(h) 섬유의 복굴절율 (Δn)
섬유의 복굴절율 (Δn)을, 함침 용액으로서의 브로모나프탈렌 및 Belec 컴펜세이터를 사용하여 지연법에 의해, 문헌에 공지된 대로 (W.E. Morton 및 J.W.S. Hearle 'Physical Properties of Textile Fibers', 524-532 면, 22.2.1 굴절 지수 및 복굴절율 내지 22.2.3 복굴절율의 측정; Textile Institute Butter Worths, Manchester & London 출판) 측정하였다.
(i) 닫힌 섬유의 백분율 (u)
닫힌 섬유 럼프를 공기 레이드법에 의해 제조한 웹 10g으로부터 권취하여, 권취한 섬유 럼프의 중량 (x)를 측정하고, 웹 내의 닫힌 섬유 백분율 (u)를 하기 식에 따라 계산하였다.
u(%) = x/10 X 100
상기 식 중, x는 웹에서 권취한 닫힌 섬유 럼프의 중량을 나타내고, u는 웹 내의 닫힌 섬유의 백분율을 나타낸다.
(j) 굽힘에 대한 부직포의 저항성
부직포의 굽힘 저항성을, JIS L 1085-1992, 5.7. Method A (45° 캔티레버법)에 의해 측정하였다. 숫자가 낮을수록, 직물이 더 부드러운 것이다.
(k) 직포의 질감 평가
직포의 외관을 육안으로 관측하여 하기의 3 등급으로 평가하였다.
등급 직물의 질감
3 닫힌 섬유 럼프가 관측되지 않음
고르지 않은 덩어리 분포가 관측되지 않음
직물의 질감이 균일함
2 미약한 정도의 닫힌 섬유 럼프가 관측됨
고르지 않은 덩어리 분포가 육안으로 관측됨
1 닫힌 섬유 럼프가 매우 심함
고르지 않은 덩어리 분포가 매우 심함
직물의 질감이 균일하지 못함.
실시예 1
16시간 동안 120℃에서 진공하에 건조되고 고유 점도 [η] 0.61 및 용융 온도 (Tm) 256℃를 가지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 펠릿 및, 용융 지수 (MFR) 20g/10분 및 용융 온도 (Tm) 131℃를 가지는 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 펠릿을 97:3의 중량비로 상호 혼합하였다. 혼합물을 2축 압출기에서 용융시켜, 280℃ 온도의 수득한 용융물을 0.3mm의 내부 직경을 가지는 방사 원형 구멍 600 개를 가지는 (용융) 방사기를 통해, 200g/분의 속도로 압출하였다. 압출된 필라멘트 용융 스트림을 30℃의 온도의 냉각 공기로 냉각하여, 냉각 및 고체화된 비연신 다중필라멘트 얀을 1150m/분의 압출 속도로 감았다. 비연신 다중필라멘트 얀은,스터핑 박스 타입 권축기를 사용한 권축 처리에 걸어, 다중필라멘트 얀의 각 비연신 필라멘트에 대해 8권축/25mm 및 4%의 권축 개수 및 권축 백분율의 평면 지그재그 형성된 권축을 부여하였다. 권축된 다중필라멘트 얀을, 얀의 건조 중량 기준으로, 알킬 포스페이트 포타슘 염 및 폴리옥시에틸렌 개질된 실리콘 (중량비 80/20)를 함유한 오일링제 건조 중량으로 0.25%로 오일링하고, 45℃의 온도에서 뜨거운 공기를 불어넣어 건조하였다. 건조된 비연신 다중필라멘트를 5mm 길이의 섬유로 절단하였다. 수득한 폴리에스터 단섬유는 3.1dtex의 두께, 16%의 결정도 및 0.0035의 복굴절율을 가졌다.
단섬유를 공기 레이드 웹 형성법에 의해, 기본 중량 50g/m2을 가지는 웹을 제조하였다. 웹으로 200℃ 롤러 표면 온도를 가지는 플랫 캘린더 롤러 한 쌍을 사용한 캘린더링을 80kPaㆍm의 압력 및 20m/분의 속도로 실시하여, 공기 레이드 부직포를 제조하였다. 부직포는 50mm의 굽힘 저항성, 닫힌 섬유 백분율 (u) 0.5%, 및 부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
실시예 2
실시예 1의 방법과 동일하게 폴리에스터 단섬유, 공기 레이드 부직포를 제조하되, PET를 10 몰%의 공폴리에스터화된 이소프탈산을 함유하고, 220℃의 용융 온도를 가지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 이소프탈레이트 공중합체로 대체하였다. 수득한 폴리에스터 단섬유는 3.4dtex의 두께, 9%의 결정도 및 0.0027의 복굴절율을 가졌다. 수득한 부직포는 44mm의 굽힘 저항성, 닫힌 섬유 백분율 (u) 0.8%, 및부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
실시예 3
24시간 동안 50℃에서 진공 하에 건조되고 고유 점도 [η] 0.55 및 유리 전이 온도 (Tg) 65℃를 가지는 공중합된 이소프탈산 40몰%를 함유하는 무정형 폴리에틸렌 테레프탈레이트 이소프탈레이트 공중합체 펠릿 및, 용융 지수 (MFR) 20g/10분 및 용융 온도 (Tm) 131℃를 가지는 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 펠릿을 95:5의 중량비로 상호 혼합하였다. 혼합물을 2축 압출기에서 용융시켜, 250℃ 온도의 중합 블렌드 용융물을 제조하였다. 이와 별도로, 16시간 동안 120℃ 온도에서 건조되고 고유 점도 [η] 0.61을 가지는 PET 펠릿을, 압출기에서 용융하여, 280℃ 온도를 가지는 PET 용융물을 제조하였다.
중합 블렌드 용융물 및 PET 용융물을, 내부 직경 0.3mm의 1032 방사 구멍을 가진 중심성 시스 내 핵 타입 공액 필라멘트 형성 방사기를 사용하여 용융 방사시켜, 핵부분 (B)에 대한 시스 부분 (A)의 단면적비 (A/B)가 50:50인, PET 용융물에서 형성된 핵 부분 및 중합 블렌드 용융물에서 형성된 시스 부분을 가지는, 시스 내 핵 타입의 복합 필라멘트를 형성하였다.
중합 블렌드 용융물 및 PET 용융물의 시스 내 핵 타입 공액 스트림을, 방사기를 통해, 방사기 온도 285℃ 및 870g/분의 압출 속도로 압출하고, 30℃ 온도의 냉각 공기로 냉각하였다. 수득한 비연신 시스 내 핵 타입 공액 다중필라멘트 얀을, 1150m/분의 속도로 감았다. 비연신 공액 다중필라멘트 얀은, 80℃ 온도의 온수 내에서 3.75 연신비로 연신하여, 30℃ 온도의 수조로 연신된 공액 다중필라멘트 얀을 통과시켜 얀을 냉각함으로써, 연신된 각 필라멘트들이 서로 융합 접착되는 것을 막고, 냉각된 얀을, 알킬 포스페이트 포타슘 염 및 폴리옥시에틸렌 개질된 실리콘 (혼합 건조 중량비 80/20)를 함유한 건조 중량으로 0.2%의 오일링제로 오일링하였다. 오일링된 얀은, 스터핑 박스 타입 권축기를 사용하여, 각 공액 필라멘트에 대해 9권축/25mm 및 12%의 권축 개수 및 권축 백분율의 평면 지그재그 형성된 권축을 부여하였다. 권축된 필라멘트를 50℃ 온도에서 건조하여 5mm 길이의 섬유로 절단하였다. 수득한 공액 단섬유는 2.1dtex의 두께를 가졌다.
공액 단섬유를 공기 레이드 웹 형성법에 의해, 기본 중량 50g/m2을 가지는 웹을 제조하였다. 2분간 150℃ 온도에서 뜨거운 공기 블로우를 사용해 웹을 열결합 처리하여, 공액 단섬유 각각이 서로 교차하는 부위에서 접착되도록 하였다. 수득한 공기 레이드 부직포는 53mm의 굽힘 저항성, 닫힌 섬유 백분율 0.7%, 및 부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
비교예 1
실시예 3의 방법과 동일하게 폴리에스터 복합 단섬유 및 공기 레이드 부직포를 제조하되, 공액 섬유 시스 부분의 HDPE와 무정형 PET 공중합체의 중합 블렌드를 40 몰%의 공중합된 이소프탈산을 가지고, 고유 점도 [η] 0.55 및 Tg 65℃를 가지는 무정형 폴리에틸렌 테레프탈레이트 이소프탈레이트 공중합체로 대체하였다. 수득한 공액 단섬유는 2.1dtex의 두께를 가졌다. 수득한 부직포는 83mm의 굽힘 저항성, 닫힌 섬유 백분율 11%, 및 부직포의 질감 등급 1을 소지하였다.
비교예 2
실시예 3의 방법과 동일하게 시스 내 핵 타입의 공액 필라멘트의 시스 부분을 위한 중합 블렌드를 제조하되, HDPE에 대한 무정형 PET 공중합체 펠릿의 혼합 비율은 95:5에서 84:16으로 변화시켰다. 수득한 중합 블렌드는 필라멘트 형성성이 열악하고, 따라서 용융 방사법 실시가 불가능하였다.
실시예 4
실시예 3의 방법과 동일하게 폴리에스터 단섬유 및 부직포를 제조하되, 하기의 예외를 가진다. 공액 필라멘트의 시스 부분을 위한 중합 블렌드에서, HDPE는 MFR 30g/10분 및 Tm 160℃를 가지는 등방성 폴리프로필렌 수지로 대체되었다.
수득한 공액 단섬유는 2.2dtex의 두께를 가졌다. 수득한 부직포는 58mm의 굽힘 강도, 닫힌 섬유 백분율 1.3%, 및 부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
실시예 5
실시예 3의 방법과 동일하게 폴리에스터 단섬유 및 부직포를 제조하되, 하기의 예외를 가진다.
공액 필라멘트의 시스 부분을 위한 중합 블렌드에서, HDPE는 MFR 50g/10분 및 Tm 135℃를 가지며 에틸렌과 프로필렌 몰비가 37:63으로 공중합된 에틸렌프로필렌 랜덤 공중합체로 대체되었다.
수득한 공액 단섬유는 2.2dtex의 두께를 가졌다.
수득한 부직포는 58mm의 굽힘 저항성, 닫힌 섬유 백분율 1.3%, 및 부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
실시예 6
실시예 3의 방법과 동일하게 폴리에스터 단섬유 및 부직포를 제조하되, 하기의 예외를 가진다.
공액 필라멘트의 시스 부분을 위한 중합 블렌드에서, HDPE는 MFR 8g/10분 및 Tm 96℃를 가지며 말레산 무수물 3.5 중량%와 그라프트 공중합된 직쇄 저밀도 폴리에틸렌으로 대체되었다.
수득한 공액 단섬유는 2.2dtex의 두께를 가졌다.
수득한 부직포는 52mm의 굽힘 저항성, 닫힌 섬유 백분율 0.8%, 및 부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
실시예 7
실시예 3의 방법과 동일하게 폴리에스터 단섬유 및 부직포를 제조하되, 하기의 예외를 가진다.
공액 필라멘트의 핵 부분의 PET를, 35℃ 온도의 메타크레졸에서 측정한 고유 점도 1.34 및 Tm 215℃를 갖는 나일론 6로 대체하였다. 나일론 6 칩을 압출기 내에서 용융하여, 240℃ 온도의 나일론 6 용융물을 제조하였다. 시스 내 핵 타입의 공액 필라멘트의 용융 방사는, 압출 속도 500g/분으로 250℃의 온도의 방사기를 통해 실시하였다. 수득한 비연신 다중필라멘트 얀을, 상온에서 2.1 연신률로 연신하고 이후 55℃ 온도의 온수 내에서 1.05 연신률로 연신하였다. 연신된 다중필라멘트 얀을, 수조에 통과시켜 냉각하여, 실시예 3과 동일한 방법으로 오일링하였다. 오일링된 다중필라멘트 얀에, 12권축/25mm 및 6.5%의 권축 개수 및권축 백분율의 평면 지그재그 형성된 권축을 부여하고 45℃ 온도에서 건조하였다. 권축된 다중필라멘트를 실시예 3과 동일한 방식으로 단섬유로 절단하였다.
수득한 공액 단섬유는 2.2dtex의 두께를 가졌다.
수득한 부직포는 57mm의 굽힘 저항성, 닫힌 섬유 백분율 1.6%, 및 부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
실시예 8
실시예 3의 방법과 동일하게 폴리에스터 단섬유 및 부직포를 제조하되, 단섬유의 길이를 5mm에서 3mm로 변화시켰다.
수득한 부직포는 57mm의 굽힘 저항성, 닫힌 섬유 백분율 1.6%, 및 부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
실시예 9
실시예 3의 방법과 동일하게 폴리에스터 단섬유 및 부직포를 제조하되, 중심성 시스 내 핵 타입 공액 필라멘트 형성 방사기를 이심성 시스 내 핵 타입 공액 필라멘트 형성 방사기로 대체하고, 권축된 섬유의 권축 백분율을 12%에서 15%로 바꾸고 권축은 오메가 (ω)형을 가지도록 하였다.
수득한 공액 단섬유는 2.3dtex의 두께를 가졌다.
수득한 부직포는 55mm의 굽힘 저항성, 닫힌 섬유 백분율 0.9%, 및 부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
실시예 10
실시예 3의 방법과 동일하게 폴리에스터 단섬유 및 부직포를 제조하되, 연신된 복합 다중필라멘트 얀에 권축을 가하지 않았다.
수득한 부직포는 53mm의 굽힘 저항성, 닫힌 섬유 백분율 0.2% 및 부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
실시예 11
실시예 10의 방법과 동일하게 폴리에스터 단섬유를 제조하고, 80:20 중량비의 나무 펄프 섬유를 물에 완전 교반하에 현탁하고, 약 25cm x 약 25cm 크기를 가지면 건조 기준 중량 50g/cm2을 가지는 시트를, 정사각형 모양의 시트 형성기를 이용하여 수성 혼합 섬유 슬러리로부터 제조하였다. 24 시간 이상 실온에서 시트를 건조하고, 이후 구멍난 폴리테트라플루오로에틸렌 시트 상에 올려 놓고, 5분간 120℃ 온도의 공기 순환 타입 건조기 내에서 수축 가공하여 습윤 레이드 법에 의한 부직포를 제조하였다.
수득한 부직포는 38mm의 굽힘 저항성 및 부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
비교예 3
실시예 11의 방법과 동일하게 폴리에스터 단섬유 및 습윤 레이드 법에 의한 부직포를 제조하되, 연신된 다중필라멘트 얀의 권축 처리는 실시하지 않았다.
수득한 부직포는 38mm의 굽힘 저항성 및 부직포의 질감 등급 2를 소지하였다.
실시예 12
실시예 3의 방법과 동일하게 폴리에스터 단섬유를 제조하되, 단섬유의 섬유 길이를 5mm에서 51mm로 변화시켰다.
단섬유를, 롤러 카딩 기계를 이용하여 카딩법 처리함으로써 카드 웹을 제조하였다. 카딩법에서, 단섬유는 양호한 카딩 기계 통과능을 나타내었다. 카드 웹의 다수는 상호 겹쳐져서 기준 중량 50g/m2을 가지는 적층 웹을 형성하였다.
뜨거운 공기 스트림을 이용하여 실시예 3에서와 같이 동일한 열결합 법으로 적층 웹을 처리하여, 상호 교차 부분에서 단섬유가 열결합되게 하였다. 카딩법 열결합 부직포.
수득한 부직포는 58mm의 굽힘 저항성 및 부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
실시예 13
실시예 10의 방법과 동일하게 폴리에스터 단섬유를 제조하되, 단섬유의 섬유 길이를 5mm에서 51mm로 변화시켰다.
단섬유를, 실시예 12와 동일한 카딩법으로 처리함으로써 카드 웹을 제조하였다. 카딩법에서, 단섬유는 양호한 카딩 기계 통과능을 나타내었다. 카드 웹의 다수는 상호 겹쳐져서 실시예 12와 동일한 방법으로 열결합시켜 카딩법에 의한 열결합 부직포를 제조하였다.
수득한 부직포는 51mm의 굽힘 저항성 및 부직포의 질감 등급 3을 소지하였다.
본 발명은, 소프트 핸드 및 균일 질감을 가지는 부직포 형성에 유용한 특정 폴리에스터 단섬유를 제공한다. 또한 본 발명은 균일 질감뿐 아니라 소프트 핸드를 또한 가지는 부직포를 제공한다. 특히 공기 레이드 웹 형성법에 의해 본 발명의 폴리에스터 단섬유로부터 형성된 웹에서 제조한 부직포는, 닫힌 섬유의 백분율이 매우 낮고 우수한 질감 균일성을 가진다.
이에 따라, 특정의 폴리에스터 단섬유는, 단섬유로부터 제조된 수득한 부직포가 넓은 다양한 용도를 가짐으로써 높은 산업상 가치를 가지도록한다.

Claims (12)

  1. 매트릭스 폴리에스터 중합체 내에 혼합 및 분산된 0.5-15 중량%의 폴리올레핀 중합체를 함유하는 중합 블렌드를 포함하는 폴리에스터 단섬유로서, 섬유의 50% 이상의 표면적이 중합 블렌드에 의해 형성되는 폴리에스터 단섬유.
  2. 제 1 항에 있어서, 폴리올레핀 중합체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 폴리에틸렌 공중합체 및 폴리프로필렌 공중합체에서 선택되는 하나 이상의 멤버를 함유하며 여기에서 에틸렌 및 프로필렌과 상이한 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체는 블락 공중합 또는 그라프트 공중합된 것인, 폴리에스터 단섬유.
  3. 제 1 항에 있어서, 매트릭스 폴리에스터 중합체가, 폴리알킬렌 테레프탈레이트 및 폴리알킬렌 테레프탈레이트-이소프탈레이트 공중합체로부터 선택되는, 폴리에스터 단섬유.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 20% 이하의 결정도 또는 0.05 이하의 복굴절율을 가지는 폴리에스터 단섬유.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 중심성 또는 이심성(eccentric)의 시스 내 핵 (core-in-sheath) 공액 구조를 가지며, 시스 부분은 중합 블렌드로부터 형성되는 폴리에스터 단섬유.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 2-30nm의 섬유 길이 및, 3-13권축/25mm의 권축 개수 및 3-15%의 권축 백분율의 평면 지그재그 타입 또는 오메가 타입 권축을 가지는 폴리에스터 단섬유.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 30-200nm의 섬유 길이 및, 5-30권축/25mm의 권축 개수 및 3-30%의 권축 백분율의 권축을 가지는 폴리에스터 단섬유.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 폴리에스터 단섬유의 다수를 함유하며, 공기 레이드 웹 형성법에 의해 제조된 부직포.
  9. 제 8 항에 있어서, 5% 이하의 닫힌 섬유 백분율을 가지는 부직포.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 폴리에스터 단섬유의 다수를 함유하며, 습윤 웹 레이드 형성법에 의해 제조된 부직포.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항 및 제 7 항 중 어느 한 항의 폴리에스터 단섬유의 다수를 함유하며, 카딩 웹 형성법에 의해 제조된 부직포.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 캔티레버 (cantilever)법으로 측정하여 굽히 저항성 70mm 이하를 가지는 부직포.
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