KR20080096815A - 열접착성 복합 섬유 및 그 제조 방법 - Google Patents

열접착성 복합 섬유 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

과제
저배향, 고신도를 특징으로 하는 고접착성과 저열수축성을 겸비할 뿐만 아니라, 카드성이 매우 양호한 열접착성 복합 섬유를 제공하는 것.
해결 수단
섬유 형성성 수지 심 성분 및 그 심 성분보다 20℃ 이상 낮은 융점을 가지는 결정성 열가소성 열접착성 수지 초 성분으로 이루어지는 열 접착성 복합 섬유로서, 파단 신도가 60 ∼ 600%, 120℃ 건열 수축률이 -10 ∼ 1% 인 열 접착성 복합 섬유 및 150 ∼ 1800m/min 의 방사 속도에서 인취한 심초형 복합 미연신사를 양 수지 성분의 유리 전이점보다 높은 온도에서 긴장하 0.5 ∼ 1.3 배에서 정장 열처리하고, 그 후 그 정장 열처리 온도보다 5℃ 이상 높은 온도에 있어서 무긴장하에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유의 제조 방법.

Description

열접착성 복합 섬유 및 그 제조 방법{HEAT-BONDABLE CONJUGATED FIBER AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF}
본 발명은, 열접착 후의 접착 강력이 높고, 또한 열접착시의 열수축이 매우 적은 열접착성 복합 섬유와 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게 설명하면, 본 발명은 저배향, 고신도이면서 양호한 권축 성능을 가지고, 카드 통과성이 양호한 고접착성과 저열수축성을 겸비하는 열접착성 복합 섬유와 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 열접착성 수지 성분을 초(core)로 하고, 섬유 형성성 수지 성분을 심(sheath)으로 하는 심초(core-sheath)형 열접착 복합 섬유로 대표되는 열접착성 복합 섬유는 카드법이나 에어 레이드법, 습식 초지법 등에 의해 섬유 웹을 형성한 후, 열접착성 수지 성분을 융해시켜 섬유간 결합을 형성시켜 사용되고 있다. 즉, 유기 용제를 용매로 하는 접착제를 사용하지 않기 때문에 유해 물질의 배출이 적다. 또, 생산 속도 향상 및 그에 따른 비용 절감의 장점이 크기 때문에, 경면, 침대 매트 등의 섬유 구조체나 부직포 용도로 널리 사용되어 왔다. 또한, 부직포 강력의 향상 및 부직포 생산 속도 향상을 목표로, 열접착성 복합 섬유의 저온 접착성 또는 접착 강도의 향상이 검토되고 있다.
특허 문헌 1 에 있어서는, 프로필렌, 에틸렌 및 부텐-1 로 이루어지는 3 원 공중합체를 초 성분으로 하고, 결정성 폴리프로필렌을 심 성분으로 하여, 그것을 초 성분 중량 : 심 성분 중량 = 20 : 80 ∼ 60 : 40 으로 복합 방사하고, 다음으로 3.0 배 미만의 저배율 연신에 의해 얻은 열접착성 복합 섬유에 대해 개시되어 있다. 그 열접착성 복합 섬유는 종래보다 높은 접착 강력을 갖는 것이 개시되어 있다. 그러나 이와 같은 섬유는 연신 배율이 낮기 때문에, 단사 사이에 균일한 텐션이 가해지지 않고, 넥 변형의 편차가 크고, 섬도 불균일을 발생시킨다. 또한, 열수축률 및 열수축 불균일이 큰 결점이 있었다.
특허 문헌 2 에 있어서는, 고속 방사법에 의해 열접착성 수지 성분의 배향 지수가 25% 이하이고, 섬유 형성성 수지 성분의 배향 지수가 40% 이상이 되는 열접착성 복합 섬유가 개시되어 있다. 그 열접착성 복합 섬유는 접착점 강도가 강하고, 보다 저온에서 융착하며, 또한 열수축률이 작은 것이 개시되어 있다.
그러나, 이들 섬유는 비교적 저배향, 고신도이고, 연신에 의한 배향이 불충분하며, 또한 고속 방사로 배향 결정화가 진행된다. 따라서, 밀어넣기식 크림퍼 등에 의한 기계적인 권축 부여 방법으로는 일단 부여한 권축이 회복되어, 섬유 사이의 락합이 불량이 되기 쉽다. 따라서, 그 열접착성 복합 섬유는 카드 통과성이 나쁘다. 즉, 웹이 끊어지기 때문에 카드 통과 스피드를 높일 수 없다. 그래서, 부직포를 생산할 때에 생산량을 늘릴 수 없다는 문제가 있었다. 한편, 섬유 제조시에 있어서, 크림퍼를 통과하기 전에 가열을 실시하여, 섬유의 권축을 강하게 하는 방법이 있다. 그러나, 섬유의 강성이 작기 때문에 권축이 매우 세세해진다. 따라서, 섬유 간의 얽힘이 지나치게 강해지기 때문에, 오히려 카드 통과성이 나빠진다. 이와 같이, 저배향, 고신도의 열접착성 복합 섬유에 있어서, 카드 통과성의 양호한 섬유는 종래 제안되어 있지 않았다.
(특허 문헌 1) 일본 공개특허공보 평6-108310호
(특허 문헌 2) 일본 공개특허공보 2004-218183호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은, 상기 종래 기술을 배경으로 이루어진 것으로, 그 목적은 저배향, 고신도, 저열수축성, 고접착성을 가지고, 카드 통과성이 매우 양호한 열접착성 복합 섬유를 제공하는 것에 있다. 또 다른 목적은 접착 강력이 높고, 열수축이 적은, 부피가 큰 부직포 또는 섬유 구조체를 제조 가능하게 하는 열접착성 복합 섬유를 제공하는 것에 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 거듭한 결과, 심 성분과 초 성분의 수지 조성, 심성분 초비, 유동성, 편심 상태 등을 적절히 설정한 동심 심초형 또는 편심 심초형 복합 섬유의 미연신사를, 심과 초의 유리 전이 온도보다 높은 온도에서 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하고, 계속하여 더욱 높은 온도에서 이완 열처리함으로써, 종래 제안되어 온 저배향 고신도 열접착성 복합 섬유보다 카드 통과성이 양호한, 고접착성과 저열수축성을 겸비하는 열접착성 복합 섬유의 발명에 도달하였다.
보다 구체적으로는, 섬유 형성성 수지 성분 및 열접착성 수지 성분으로 이루어지는 복합 섬유로서, 열접착성 수지 성분이 섬유 형성성 수지 성분보다 20℃ 이상 낮은 융점을 가지는 결정성 열가소성 수지로 이루어지고, 파단 신도가 60 ∼ 600%, 120℃ 건열 수축률이 -10.0 ∼ 5.0% 인 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유에 의한 발명에 의해 상기 과제를 해결할 수 있다. 그리고 150 ∼ 1800m/min 의 방사 속도에서 인취한 복합 섬유의 미연신사를 열접착성 수지 성분의 주된 결정성 열가소성 수지의 유리 전이 온도와 섬유 형성성 수지 성분의 유리 전이 온도의 쌍방보다 높은 온도하에서 0.5 ∼ 1.3 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하고, 그 후 그 정장 열처리 온도보다 5℃ 이상 높은 온도에 있어서 무긴장하에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 에 기재된 열접착성 복합 섬유의 제조 방법에 의한 발명에 의해 상기 과제를 해결할 수 있다.
발명의 효과
본 발명은, 종래 제안되어 있던 저배향 타입의 고접착성 저열수축성의 열접착성 복합 섬유에서의 결점이었던 카드 통과성을 개선하여 부직포 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 열접착성 복합 섬유는 섬유 자체가 자기 신장성을 갖기 때문에, 열접착 후의 부직포가 부피가 크게 완성되어, 종래에 없던 텍스쳐가 우수하고 또한 부피가 큰 부직포의 상용 생산 확대에 크게 공헌하는 것이다. 또, 본 발명의 열접착성 복합 섬유는 웹 품위도 양호한 열접착 부직포의 제공을 가능하게 한다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 본 발명의 열접착성 복합 섬유는 섬유 형성성 성분 및 열접착성 성분으로 이루어진다. 또한, 열접착성 수지 성분은 섬유 형성성 수지 성분보다 20℃ 이상 낮은 융점을 가지는 결정성 열가소성 수지를 선택할 필요가 있다. 섬유 형성성 수지 성분과 열접착성 수지 성분의 융점 차이가 20℃ 미만이면, 열접착성 수지 성분을 융해하여 접착시키는 공정에서 섬유 형성성 수지 성분도 녹아, 강도가 높은 부직포 또는 섬유 구조체를 제조할 수 없다.
섬유 형성성 수지 성분의 수지로는 특별히 한정되지 않지만, 융점이 130℃ 이상인 결정성 열가소성 수지가 바람직하다. 구체적으로는, 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 아이소택틱폴리프로필렌 (PP) 또는 이들을 주성분으로 하는 공중합 폴리머 등의 폴리올레핀, 나일론-6 또는 나일론-66 등의 폴리아미드, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 상기와 같은 제조 방법으로 웹 또는 부직포에 적절한 강성을 부여할 수 있는 폴리에스테르류, 그 중에서도 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 가 바람직하게 사용된다.
또, 열접착성 수지 성분을 구성하는 결정성 열가소성 수지는 섬유 형성성 수지 성분보다 20℃ 이상 낮은 융점을 가지는 결정성 열가소성 수지를 선택할 필요가 있다. 결정성 열가소성 수지가 복수 종의 수지로 구성되는 경우에는, 주된 결정성 열가소성 수지의 융점이 상기 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 여기서 주된이란, 후술하는 바와 같은 열접착성 수지 성분이 폴리머 블렌드의 경우에, 본 발명의 복합 섬유의 특징을 전체적으로 잃지 않는 정도이다. 구체적으로는, 열접착성 수지 성분의 전체 중량에 대해 바람직하게는 55 중량% 이상, 보다 바람직하게는 60 중량% 이상이다. 열접착성 수지 성분이 비정성 열가소성 수지이면, 방사시에 배향된 분자 사슬이 융해와 동시에 무배향이 되는데 수반하여, 섬유가 크게 수축한다. 열접착성 수지 성분을 구성하는 결정성 열가소성 수지로는 특별히 한정을 받지 않지만, 폴리올레핀 수지나 결정성 공중합 폴리에스테르를 바람직한 예로서 들 수 있다.
그 폴리올레핀 수지의 구체예로는, 결정성 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌 등의 호모폴리올레핀을 들 수 있다. 또한, 열접착성 수지 성분을 구성하는 폴리올레핀 수지는 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 펜텐-1, 또는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 크로톤산, 이소크로톤산, 메사콘산, 시트라콘산 또는 힘산(himic acid) 혹은 이들 에스테르 또는 이들 산무수물로 이루어지는 불포화 화합물을 적어도 1 종 이상 상기의 호모폴리올레핀에 공중합된 공중합 폴리올레핀이어도 된다.
또, 결정성 공중합 폴리에스테르의 예로는 이하의 폴리에스테르를 바람직하게 들 수 있다. 즉 알킬렌테레프탈레이트에 이소프탈산, 나프탈렌-2,6-디카르복실산, 또는 5-술포이소프탈산염 등의 방향족 디카르복실산, 아디프산 또는 세바크산 등의 지방족 디카르복실산, 시클로헥사메틸렌디카르복실산 등의 지환족 디카르복실산, ω-히드록시알킬카르복실산, 폴리에틸렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등의 지방족 디올, 또는 시클로헥사메틸렌디메탄올 등의 지환족 디올을 목적으로 하는 융점을 나타내도록 공중합시킨 폴리에스테르를 들 수 있다. 그 알킬렌테레프탈레이트는 주된 디카르복실산 성분을 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로 하고, 주된 디올 성분을 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜 또는 이들 유도체 중에서 1 ∼ 3 종의 조합을 원료로 하여 얻어지는 폴리에스테르를 들 수 있다.
본 발명의 열접착성 복합 섬유의 형태는 섬유 형성성 수지 성분과 열접착성 수지 성분이 이른바 사이드 바이 사이드형으로 접합된 복합 섬유이어도 되고, 양 성분이 심초 구조를 가지는 심초형 복합 섬유 중 어느 것이어도 된다. 그러나, 섬유 축방향에 대해 직각인 모든 방향으로 열접착성 수지 성분이 배치될 수 있다는 점에서, 섬유 형성성 수지 성분을 심 성분, 열접착성 수지 성분을 초 성분으로 하는 심초형 복합 섬유인 것이 바람직하다. 또, 심초형 복합 섬유로는 동심 심초형 복합 섬유 또는 편심 심초형 복합 섬유를 들 수 있다.
본 발명의 열접착성 복합 섬유가 심초형 복합 섬유인 경우, 그 섬유 형성성 수지 성분과 열접착성 수지 성분의 중량 비율 (심 성분:초 성분) 은 60 : 40 ∼ 10 : 90 인 것이 카드 통과성이 양호해지는 권축 성능을 부여할 수 있다는 점에서 바람직하다. 그 중량 비율은 또한 55 : 45 ∼ 20 : 80 에 있는 것이 보다 바람직하다. 이 이유는 이하와 같이 생각된다. 즉, 이완 열처리를 할 때에 복합 섬유 중의 초 성분을 구성하는 수지가 연화되어 열수축을 일으키지만, 이 때 복합 섬유 중의 초 성분 수지의 중량 비율이 많을수록 복합 섬유 중의 심 성분 수지가 쉽게 변형된다. 따라서, 복합 섬유의 입체 권축이 발현되기 쉬워지기 때문이라고 생각된다. 초 성분의 중량 비율이 40 중량% 미만이면, 수축에 의해 심 성분의 수지를 변형시키는 힘이 작아지기 때문에 입체 권축이 발현되기 어려워진다. 반대로 초 성분 수지의 중량 비율이 90 중량% 를 초과하면 입체 권축이 지나치게 많아져, 카드 설비 내에서 섬유의 막힘이 발생되는 경향이 있다. 방사시의 쌍방의 수지 성분 공급량을 제어함으로써 섬유 형성성 수지 성분과 열접착성 수지 성분의 중량 비율의 범위를 제어할 수 있다.
본 발명의 열접착성 복합 섬유의 특징은, 파단 신도가 60 ∼ 600%, 120℃ 건열 수축률이 -10.0 ∼ 5.0% 이고, 접착 강력과 저열수축성 및 양호한 카드 통과성을 겸비하기 위해서 필요하다. 권축률과 권축수의 비 (권축률/권축수) 가 0.8 이상을 만족하는 것이 보다 바람직하다.
열접착성 복합 섬유의 파단 신도는 열접착성 수지 성분의 수지 배향을 낮게 억제하기 위해서 60 ∼ 600% 의 범위로 컨트롤할 필요가 있다. 바람직하게는 80 ∼ 500% 의 범위이고, 더욱 바람직하게는 130 ∼ 450% 의 범위이다. 파단 신도가 60% 미만이면, 열접착 성분의 배향이 높기 때문에 접착성이 떨어져, 부직포 강도가 저하된다. 또, 파단 신도가 600% 를 초과하면, 실질적으로 섬유 강도가 작기 때문에 열접착 부직포의 강도를 높일 수 없다.
또, 열접착성 복합 섬유의 120℃ 건열 수축률은 -10.0 ∼ 5.0% 의 범위로 하는 것이 필요하다. 보다 바람직하게는 120℃ 건열 수축률을 -10.0 ∼ 1.0% 의 범위로 하는 것이다. 120℃ 건열 수축률을 이 범위로 함으로써, 열접착시의 수축이 적어져, 섬유 사이의 교점에서의 접착점 어긋남이 적어, 접착점이 강고해진다. 또한, 120℃ 건열 수축률이 부 (負) 의 값이 되고, 섬유가 가열되면 약간의 자기 신장하는 상태가 되면 열접착 전에 부직포 중의 섬유 밀도가 저하되어, 부피가 크게 완성됨으로써 부드럽고 텍스쳐가 양호한 부직포가 생긴다. 120℃ 건열 수축률이 5.0% 를 초과하면, 열접착시에 접착 교점이 어긋나 접착 강도가 저하되는 방향으로, 목표로 하는 접착 강력의 향상에 기여하지 않는다. 한편, 복합 섬유의 120℃ 건열 수축률이 -10.0% 를 하회하는 자기 신장성이 되면, 역시 접착점 어긋남이 발생하여 부직포 강도는 저하되는 방향으로 이행한다.
전술한 바와 같은 높은 파단 신도와 낮은 120℃ 건열 수축률 쌍방의 특성을 갖는 복합 섬유를 제조하기 위해서는, 연신 드래프트로서 0.5 ∼ 1.3 배 정도의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리를 실시함으로써 달성된다. 또한, 연신 드래프트가 1.0 배 미만의 조건, 즉 구체적으로는 오버피드율을 크게 하거나 또는 이완 열처리의 온도를 높게 하면, 복합 섬유의 자기 신장률이 커지는 경향이 있다. 그러나, 적당한 자기 신장성이 부여된 복합 섬유를 사용하여 부직포를 제조한 경우에는, 그 부직포는 부피가 크게 완성되고, 섬유 구조체를 제조한 경우에는 그 섬유 구조체는 저밀도로 완성된다. 복합 섬유의 120℃ 건열 수축률의 바람직한 범위는 -8.0 ∼ -0.2%, 더욱 바람직하게는 -6.0 ∼ -1.0% 이다.
복합 섬유의 단면은 상기 서술한 바와 같이 동심 심초형 단면 또는 편심 심초형 단면이 바람직하다. 복합 섬유의 단면이 사이드 바이 사이드형 단면인 경우, 미연신사라도 입체 권축이 다수 발현되어, 권축 발현성을 작게 컨트롤하는 것이 어렵기 때문에, 얻어진 복합 섬유의 카드 통과성이 오히려 나빠진다. 또, 복합 섬유의 단면이 사이드 바이 사이드형인 경우에는, 복합 섬유의 접착 강도도 작아지는 경향이 있어, 본 발명이 목표로 하는 효과는 약간 감소된다.
또, 복합 섬유의 단면으로는, 중실 (中實) 섬유이어도 중공 (中空) 섬유이어도 되고, 외형은 둥근 단면으로 한정되지 않고, 타원 단면, 3 ∼ 8 매엽형 단면 등의 다엽형 단면, 3 ∼ 8 각형 등의 다각형 단면 등 이형 단면이어도 된다. 여기서 다엽형 단면이란, 중심부로부터 외주 방향으로 잎이 뻗어있듯이 복수의 볼록부를 가지는 단면 형상을 나타낸다. 섬도는 목적에 따라 선택하면 되고, 특별히 한정되지 않지만 일반적으로 0.01 ∼ 500 데시텍스 정도의 범위인 것이 바람직하다. 방사시에 수지가 토출되는 구금의 직경을 소정의 범위로 하는 것 등에 의해, 이 섬도 범위를 달성할 수 있다.
특히, 접착 강력을 높이기 위해서, 복합 섬유를 구성하는 초 성분의 열접착성 수지 성분은 멜트 플로우 레이트 (이하, MFR 이라고 기재한다) 가 1 ∼ 15g/10min 의 범위에 있는 것이 바람직하다. MFR 은 열 융해시 폴리머의 유동성을 나타내는 측면과 폴리머 분자량의 기준이 되는 측면이 있다. 일반적으로 MFR 이 클수록 폴리머의 유동성이 양호하고, 또는 폴리머의 분자량이 작은 경향이 있다. 종래의 열접착성 복합 섬유에서는 MFR 이 일정 이상 크지 않으면 열접착 온도에서의 초 성분의 유동성이 불충분하여, 강고한 열접착점을 형성하지 않는다고 생각되어 왔다. 다수의 경우에는 MFR 이 20g/10min 이상 (측정 온도 190℃, 하중 21.18N 하, 폴리프로필렌의 경우에는 측정 온도 230℃, 하중 21.18N 하) 인 것이 사용되고 있지만, 본 발명의 복합 섬유에 의하면 MFR 이 20g/10min 미만에서도 접착 온도에서의 유동성이 양호하고, 또한 분자량을 크게 할 수 있다. 따라서, 열접착성 수지 성분 그 자체의 파괴 강도를 높일 수 있기 때문에, 강고한 열접착점을 형성할 수 있다. MFR 이 20g/10min 이상이어도 그 효과는 동일하지만, 특히 본 발명의 특징을 살리려면 MFR 이 15g/10min 이하인 것이 바람직하다. 단, MFR 이 1g/10min 보다 작으면 용융 방사에 있어서의 충분한 예사성 (曳絲性) 이 떨어져, 방사시에 단사가 발생되기 쉽기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 바람직한 MFR 의 범위는 1 ∼ 15g/10min, 더욱 바람직한 범위는 2 ∼ 12g/10min 이다. 당업자이면 복합 섬유의 제조를 실시하기 전에 각 수지 성분의 MFR 을 측정함으로써, 상기의 범위에 합치하여 각각의 성분에 적절한 수지를 선택할 수 있다.
입체 권축의 발현성을 양호하게 하는 방법으로서, 열접착성 수지 성분을 구성하는 주된 결정성 열가소성 수지의 멜트 플로우 레이트 (MFR) 가 섬유 형성성 수지 성분의 MFR 보다 5g/10min 이상 작은 것도 유효한 수단이다. 이 요건을 만족하도록 설정하면, 용융 방사에 있어서 열접착성 수지 성분의 신장 점도가 섬유 형성성 수지 성분의 그것보다 높아진다. 따라서, 섬유 형성성 수지 성분의 배향이 불충분하여, 미연신사의 정장 열처리 후의 상태에 있어서 열수축되기 쉽고, 입체 권축을 쉽게 발현한다는 효과가 있다.
열접착성 수지 성분을 구성하는 주된 결정성 열가소성 수지의 MFR 과 섬유 형성성 수지 성분의 MFR 의 차이가 5g/10min 미만이면 섬유 형성성 수지 성분의 배향을 억제하는 효과가 작기 때문에, 입체 권축의 발현 효과가 적어진다. 바람직한 MFR 의 차이는 10g/10min 이상이다. 당업자이면 복합 섬유 제조를 실시하기 전에 각 수지 성분의 MFR 을 측정함으로써, 상기 범위에 합치하여 각각의 성분에 적절한 수지를 선택할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 열접착성 수지 성분은 결정성 열가소성 수지 A 가 100 ∼ 60 중량% 및 결정성 열가소성 수지 B 가 0 ∼ 40 중량% 로 이루어지는 폴리머 블렌드의 구성, 또는 3 종 이상의 결정성 열가소성 수지가 폴리머 블렌드의 구성이어도 된다. 또한, 고융점의 결정성 열가소성 수지가 100 ∼ 60 중량% 및 저융점의 결정성 열가소성 수지가 0 ∼ 40 중량% 로 이루어지는 폴리머 블렌드의 구성, 또는 각각 상이한 융점을 갖는 3 종 이상의 결정성 열가소성 수지이고, 가장 고융점인 결정성 열가소성 수지가 100 ∼ 60 중량% 로 이루어지는 폴리머 블렌드의 구성이어도 된다. 열접착성 수지 성분이, 결정성 열가소성 수지 A 또는 가장 융점이 높은 결정성 열가소성 수지의 융점과 결정성 열가소성 수지 B 또는 가장 융점이 낮은 결정성 열가소성 수지의 융점의 차이가 20℃ 이상이고, 또한 가장 융점이 낮은 결정성 열가소성 수지를 열접착성 수지 성분 중 40 중량% 이하인 폴리머 블렌드의 구성으로 하면, 열접착성 수지 성분 전체가 융해되기 전에 융점이 낮은 결정성 열가소성 수지가 융해되기 때문에 초 성분이 열수축을 일으켜, 복합 섬유에 입체 권축이 발현되기 때문에 보다 바람직하다. 단, 가장 융점이 낮은 결정성 열가소성 수지의 열접착성 수지 성분 중의 함유율이 40 중량% 를 초과하면 분산 구조가 역전되어, 입체 권축 발현성이 작아지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 가장 융점이 낮은 결정성 열가소성 수지의 열접착성 수지 성분 중의 바람직한 함유율은 3 ∼ 35 중량% 이다. 또, 저융점측의 결정성 열가소성 수지 (결정성 열가소성 수지 B 외) 대신에, 고융점측의 결정성 열가소성 수지 (결정성 열가소성 수지 A 외) 의 융점보다 20℃ 이상 낮은 유리 전이 온도를 가지는 비정성 열가소성 수지를 첨가해도 동일한 효과를 기대할 수 있다. 그 경우의 첨가량으로는 비정성 열가소성 수지를 열접착성 수지 성분의 중량에 대해 0.2 ∼ 10 중량%, 바람직하게는 1 ∼ 8 중량% 의 범위로 한정하는 것이 바람직하다. 비정성 열가소성 수지의 첨가량이 10 중량% 를 초과하면 열접착성 수지 성분의 수축이 커져, 본 발명의 특징인 저수축성을 만족하지 않는다. 한편, 그 첨가량이 0.2 중량% 를 하회하면 복합 섬유에 충분한 입체 권축이 발현되지 않는다.
열접착성 수지 성분이 상기와 같은 폴리머 블렌드의 형태인 경우, 결정성 열가소성 수지로서 사용하는 데에 바람직한 수지는 상기 서술한 열접착성 수지 성분을 구성하는 결정성 열가소성 수지 중에서 적절히 선택할 수 있다. 또, 비정성 열가소성 수지의 예로는, 이소프탈산을 디카르복실산 성분으로서 50 ∼ 20 몰% 공중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트, 어택틱폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타아크릴레이트를 들 수 있는데, 특히 유리 전이 온도가 60 ∼ 65℃ 정도이기 때문에, 이소프탈산 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트인 것이 바람직하다.
또, 이와 같은 폴리머 블렌드를 얻으려면, 열접착성 수지 성분을 구성하는 복수의 수지를 모든 수지의 융점 이상 또는 융점 및 유리 전이 온도 이상의 온도에서, 예를 들어 1 축 또는 2 축 압출기 중에서 용융 혼련함으로써 얻을 수 있다. 수지의 분산 상태를 제어하기 위해서는 수지의 배합량, 혼련 온도, 용융시의 체류 시간 등에 대해 충분히 배려하는 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 섬유의 제조 방법으로는 공지된 복합 섬유의 용융 방법이나 구금을 사용하여, 150 ∼ 1800m/min 이하의 방사 속도에서 인취한 미연신사를 열접착성 수지 성분의 주된 결정성 열가소성 수지의 유리 전이 온도와 섬유 형성성 수지 성분의 유리 전이 온도의 쌍방보다 높은 온도에서 0.5 ∼ 1.3 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하는 제조 방법에 의해 얻어진다. 방사 속도는 바람직하게는 300 ∼ 1500m/분 , 보다 바람직하게는 500 ∼ 1300m/분이다. 1800m/min 를 초과하면 미연신사의 배향이 높아져, 본 발명이 목표로 하는 고접착성을 저해하고, 또한 단사가 많아져 생산성이 나빠진다. 또, 방사 속도가 150m/min 보다 느린 경우에는 당연히 섬유의 생산성이 나빠진다.
여기서 말하는 정장 열처리는 용융 방사에 의해 얻은 미연신사를 0.5 ∼ 1.3 배의 연신 드래프트를 가한 상태에서 실시하는 열처리이다. 실질은, 열처리 전후에 섬유 축방향의 변형이 없도록 1.0 배의 연신 배율로 실시하지만, 수지의 성질상 미연신사에 열신장이 생기는 경우에는 연신기의 롤러 사이에서의 사조 (絲條) 의 느슨함을 방지하기 위해 1.0 배보다 큰 연신 드래프트를 가해도 된다. 또한, 수지의 조합에 의해서는 1.05 ∼ 1.3 배의 작은 연신 드래프트를 부여함으로써, 고도의 접착 성능과 저수축성을 유지하면서 적절히 높은 권축 성능을 부여할 수 있으므로 바람직하다. 연신 드래프트가 1.3 배를 초과하면 섬유를 크게 연신시키게 되고, 그 결과 복합 섬유의 건열 수축률이 5% 를 초과하여 본 발명이 목적으로 하는 저수축성과 고접착성을 만족하지 않게 된다. 또, 수지의 성질상, 방사·연신 조건에서 유래하여, 강한 열수축을 발생시키는 경우도 섬유의 배향을 높이는 방향이므로, 1.0 배보다 큰 연신 드래프트를 가하는 대신에 미연신사가 연신 중에 느슨함을 발생시키지 않는 정도의 1.0 배 미만의 드래프트 (오버피드) 를 가해도 관계없다. 바람직하게는 0.5 ∼ 0.9 배의 드래프트 (오버피드) 를 가하는 것이다. 단, 드래프트는 0.5 배 정도가 하한이고, 이것을 하회하면 대부분의 폴리머는 수축이 불충분하여 토우가 느슨해지기 쉬워지는 데다가, 복합 섬유의 신도를 600% 이하로 억제하는 것이 어려운 경우가 많다.
또 정장 열처리는 열접착성 수지 성분이 상기 서술한 바와 같은 폴리머 블렌드의 구성인 경우, 열접착성 수지 성분의 주된 결정성 열가소성 수지의 유리 전이 온도와 섬유 형성성 수지 성분의 유리 전이 온도의 쌍방보다 높은 온도에서 실시한다. 정장 열처리의 온도가 이 범위보다 낮으면 복합 섬유의 열접착시의 수축률이 커지므로 바람직하지 않다. 정장 열처리는 히터 플레이트 상에서, 열풍 분사하에서, 고온 공기 중에서, 수증기 분사하에서, 또는 온수 혹은 실리콘 오일 배스 등의 액체 열매 중에서 실시하면 된다. 그 중에서도 열효율이 양호하고, 그 후의 섬유 처리제 부여시에 세정할 필요가 없는 온수 중에서 실시하는 것이 바람직하다.
이들 정장 열처리에 이어, 밀어넣기형 크림퍼를 통과시키거나 또는 바이패스시켜 유제를 부여하는 것도 바람직하다. 그 후, 정장 열처리의 온도보다 5℃ 이상 더 높은 온도, 보다 바람직하게는 10℃ 이상 높은 온도, 또한 무긴장하에서 열처리 (이완 열처리) 를 실시한다. 이 조작에 의해 미연신사 또는 저배율 연신사가 입체 권축을 발현하고, 카드 통과성을 확보하기 위한 권축 성능이 발현한다. 밀어넣기형 크림퍼를 통과하지 않는 경우에는 스파이럴형의 삼차원 입체 권축이, 밀어넣기형 크림퍼를 통과시키고 단사에 좌굴을 가한 경우에는 오메가형의 평면 권축이 발현된다. 본 발명의 권축 성능의 범위 내에 있으면 이들 중에서 어느 방법을 채용하여도 된다. 이완 열처리시의 가열 방법은 열풍 중에서, 즉, 열풍을 섬유에 분사하여 실시하는 것이 열효율이 양호한 점과 섬유의 구속이 적어 섬유의 권축이 쉽게 발현된다는 점에서 바람직하다. 이완 열처리 온도는 얻고자 하는 섬유의 목표 권축 성능이나 부직포 또는 섬유 구조체의 열접착시에 나타내고자 하는 잠재 권축 성능의 요구에 따라 결정하면 된다. 이 정장 열처리 후에 이어서 실시하는 열처리가 무긴장하가 아닌 경우 및 열처리 온도가 정장 열처리 온도 보다 5℃ 이상 더 높은 온도가 아닌 경우에는, 복합 섬유에 충분한 권축을 부여할 수 없다. 따라서, 복합 섬유의 권축률/권축수를 소정의 값 이상으로 할 수 없다.
원래, 미연신사, 저연신사 또는 고속 방사에서 얻어진 실에 기계 권축을 부여하는 것은 어렵지만, 전술한 방법에 의해 권축수, 권축률 모두 높일 수 있다. 권축 성능의 설정으로는, 일본 공업 규격 L1015 : 8.12.1 ∼ 8.12.2 (2005) 로 정하는 권축률 (CD) 과 권축수 (CN) 의 비, 즉 CD/CN 이 0.8 이상, 바람직하게는 1.0 이상이 되도록 권축률을 크게 하면 된다. CN 의 범위로는 6 ∼ 25피크/25㎜ 이고, 더욱 바람직하게는 8 ∼ 20피크/25㎜ 이다. CD 의 범위로는 6 ∼ 40% 이고, 바람직하게는 8 ∼ 35% 이다. CD 가 이 범위 내에 있는 고속 카드 통과성과 웹의 텍스쳐를 양립할 수 있기 때문에 바람직하다. CN, CD 에 대해 이들의 상한을 초과하면 웹의 텍스쳐가 나빠지고, 하한을 하회하면 카드 통과에 의해 얻어진 웹이 끊어지기 쉬워져, 고속 카드 통과성이 떨어지게 된다. 또한, 권축수와 권축률의 밸런스를 조정하고, CD/CN 비를 상기의 범위 내로 할 목적으로, 크림퍼 전의 토우 온도를 스팀 가열이나 히터 가열, 온수 가열 등의 수단으로 높게 하는 방법이 실시된다. 여기에 들지 않은 다른 수법이라도 일반적으로 토우 온도를 높게 하면 권축률을 크게 조정할 수 있다.
또한, 열접착성 수지 성분의 조성이, 1) 열접착성 수지 성분을 구성하는 주된 결정성 열가소성 수지의 MFR 이 섬유 형성성 수지 성분의 MFR 보다 5g/10min 이상 작은 심초형 복합 섬유인 경우, 2) 열접착성 수지 성분이 결정성 열가소성 수지 A 가 100 ∼ 60 중량% 및 결정성 열가소성 수지 B 가 0 ∼ 40 중량% 로 이루어지는 폴리머 블렌드인 심초형 복합 섬유인 경우, 3) 열접착성 수지 성분이 결정성 열가소성 수지 A 가 99.8 ∼ 90 중량% 및 비정성 열가소성 수지 0.2 ∼ 10 중량% 로 이루어지는 폴리머 블렌드인 심초형 복합 섬유인 경우에 있어서도 상기와 동일한 제조 방법에 의해 본 발명의 복합 섬유를 제조할 수 있다.
본 발명의 열접착성 복합 섬유의 형태는 멀티 필라멘트, 모노 필라멘트, 스테이플 파이버, 촙, 토우 등 사용 목적에 따라 어느 형태도 취할 수 있다. 본 발명의 열접착성 복합 섬유를 카드 공정을 필요로 하는 스테이플 파이버로서 사용하는 경우에는, 그 열접착성 복합 섬유에 양호한 카드 통과성을 부여하기 위해서, 적절한 수치 범위의 권축수를 부여하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이로 인해 아무런 한정을 받는 것은 아니다. 또한, 실시예에 있어서의 각 항목은 다음의 방법으로 측정하였다.
(1) 고유 점도 (IV)
폴리에스테르의 고유 점도는 폴리머를 일정량 계량하고, o-클로로페놀에 0.012g/㎖ 의 농도로 용해하고 나서, 통상적인 방법에 따라 35℃ 에서 측정하였다.
(2) 멜트 플로우 레이트 (MFR)
폴리프로필렌 수지의 MFR 은 일본 공업 규격 K7210 조건 14 (측정 온도 230℃, 하중 21.18N) 에 준하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지의 MFR 은 일본 공업 규격 K7210 조건 20 (측정 온도 280℃, 하중 21.18N) 에 준하여, 그 이외 수지의 MFR 은 일본 공업 규격 K7210 조건 4 (측정 온도 190℃, 하중 21.18N) 에 준하여 측정하였다. 또한, MFR 의 측정에는 용융 방사 전의 펠릿을 시료로 하여 측정한 값이다.
(3) 융점 (Tm), 유리 전이 온도 (Tg)
폴리머의 융점 및 유리 전이 온도는, TA 인스트루먼트·재팬 (주) 사 제조의 서멀·애널리스트 2200 을 사용하여, 승온 속도 20℃/분으로 측정하였다.
(4) 섬도
복합 섬유의 섬도는 일본 공업 규격 L1015 : 8.5.1 A 법 (2005) 으로서 기재된 방법에 의해 측정하였다.
(5) 강도·신도
복합 섬유의 강도, 신도는 일본 공업 규격 L1015 : 8.7.1 법 (2005) 으로서 기재된 방법에 의해 측정하였다.
본 발명의 복합 섬유는 정장 열처리의 효율에 의해, 강신도에 편차를 쉽게 발생시키기 때문에, 단사에서 강도·신도를 측정하는 경우에는 측정 점수를 늘릴 필요가 있다. 측정 점수는 50 이상이 바람직하기 때문에, 여기서는 측정 점수를 50 으로 하여, 그 평균치를 강도·신도로서 정의한다.
(6) 권축수, 권축률
복합 섬유의 권축수, 권축률은 일본 공업 규격 L1015 : 8.12.1 ∼ 8.12.2 법 (2005) 으로서 기재된 방법에 의해 측정하였다.
(7) 120℃ 건열 수축률
복합 섬유의 120℃ 건열 수축률은 일본 공업 규격 L1015 : 8.15 b) 법 (2005) 으로서 기재된 방법에 있어서, 온도 120℃ 에서 측정하였다.
(8) 고속 카드 통과성
고속 카드 통과성은 토리고에 방기 주식회사 제조 JM 형 소형 고속 카드기를 사용하여 평가를 실시하였다. 열접착성 복합 섬유 100% 로 이루어지는 단위 면적당 중량 25g/㎡ 의 카드 웹을 방출할 때, 카드 웹이 끊어지기 시작하는 도퍼 속도보다 5m/min 작은 속도를 최대 카드 속도로 하였다. 이 값이 클수록 고속 카드 통과성이 양호하다고 평가한다.
(9) 웹의 텍스쳐
상기 고속 카드 통과성 시험 또는 에어 레이드 부직포 제조법에 의해 얻어진 웹의 품위를, 5 명의 패널리스트가 이하의 기준으로 평가하였다.
(레벨 1) 섬유 밀도가 균일하고 보풀이 있다는 외관의 결점도 눈에 띄지 않고, 양호한 외관을 나타낸다.
(레벨 2) 섬유 밀도가 약간 불균일하고, 밀도가 작은 부분이 약간 보여진다.
(레벨 3) 섬유의 조밀 (粗密) 이 많아, 외관이 나쁘다.
(10) 웹 면적 수축률
상기 고속 카드 통과성 시험에 있어서 얻어진 열접착성 복합 섬유 100% 로 이루어지는 웹, 또는 에어 레이드 부직포 제조법에 의해 얻은 열접착성 복합 섬유 100% 로 이루어지는 단위 면적당 중량 25g/㎡ 의 에어 레이드 웹을 30㎝ 사방으로 잘라, 소정의 온도로 유지한 열풍 건조기 (사타케 화학 기계 공업 주식회사 제조 열풍 순환 항온 건조기:41-S4) 중에 2 분간 방치하여 열처리를 실시하고, 복합 섬유끼리의 열접착을 실시하였다. 열접착시에 있어서의 가열 수축 처리 전의 웹 면적 A0 과 가열 수축 처리 후의 웹 면적 A1 로부터 하기의 식에 의해 구하여 면적 수축률로 한다.
면적 수축률 (%) =〔(A0-A1)/A0〕×100
(11) 부직포 강도 (접착 강도)
상기 열처리 후 웹으로부터, 폭 5㎝, 길이 20㎝ 의 시험편을 잘라내고, 파지 간격 10㎝, 신장 속도 20㎝/min 의 측정 조건으로 부직포의 인장 파단력을 측정하였다. 접착 강도는, 인장 파단력 (N) 을 시험편 중량 (g) 으로 나눈 값으로 하 였다.
(실시예 1)
심 성분 (섬유 형성성 수지 성분) 으로 IV=0.64dL/g, MFR=25g/10min, Tg=70℃, Tm=256℃ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 를, 초 성분 (열접착성 수지 성분) 으로 MFR=20g/10min, Tm=131℃ (Tg 는 0 도 미만) 의 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 을 사용하였다. 그들 수지를 각각 290℃, 250℃ 에서 용융한 후, 공지된 편심 심초형 복합 섬유용 구금을 사용하여, 심 성분:초 성분 = 50:50 (중량%) 의 중량 비율이 되도록 편심 심초형 복합 섬유를 형성하고, 토출량 0.71g/min/구멍, 방사 속도 1150m/min 의 조건으로 방사하여 미연신사를 얻었다. 그 미연신사를 심 성분 수지의 유리 전이 온도보다 20℃ 높은 90℃ 의 온수 중에서 1.0 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하였다. 계속하여 라우릴포스페이트칼륨염으로 이루어지는 유제의 수용액에 정장 열처리에서 얻어진 사조를 침지한 후, 밀어넣기형 크림퍼를 사용하여 11개/25㎜ 의 기계 권축을 부여하였다. 또한, 그 사조를 무긴장하 110℃ 의 열풍하에서 건조 (이완 열처리) 시킨 후, 섬유 길이 51㎜ 로 절단하였다. 그 결과, 권축 형태가 오메가형인 복합 섬유를 얻었다. 섬유 제조 조건, 섬유 물성, 최대 카드 속도 및 부직포 물성을 표 1, 3 에 나타내었다.
(실시예 2 및 실시예 3)
심 성분과 초 성분의 중량 비율을 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일 조건으로 복합 섬유를 제조하여, 각각 단사 섬도가 6.7 데시텍스, 6.5 데시텍스인 복 합 섬유를 얻었다. 결과를 표 1, 3 에 나타내었다.
(실시예 4)
토출량을 0.53g/min/구멍으로 변경하고, 정장 열처리시의 연신 배율을 0.7배로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일 조건으로 복합 섬유를 제조하여, 단사 섬도가 6.6 데시텍스인 복합 섬유를 얻었다. 결과를 표 1, 3 에 나타내었다.
(실시예 5 및 비교예 1)
구금을 동심 심초형 복합 섬유용 구금으로 변경한 것 이외에는 표 1 에 나타내는 조건으로 복합 섬유를 제조하였다. 결과를 표 1, 3 에 나타내었다.
(실시예 6)
심 성분 (섬유 형성성 수지 성분) 으로 IV=0.64dL/g, MFR=25g/10min, Tg=70℃, Tm=256℃ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트를, 초 성분 (열접착성 수지 성분) 으로 MFR=8g/10min, Tm=165℃ (Tg 는 0 도 미만) 의 아이소택틱폴리프로필렌 (PP) 을 사용하였다. 그들 수지를 각각 290℃, 260℃ 에서 용융한 후, 공지된 동심 심초형 복합 섬유용 구금을 사용하여 심 성분:초 성분 = 50:50 (중량%) 의 중량 비율이 되도록 동심 심초형 복합 섬유를 형성하고, 토출량 1.0g/min/구멍, 방사 속도 900m/min 의 조건으로 방사하여 미연신사를 얻었다. 그 미연신사를 심 성분 수지의 유리 전이 온도보다 20℃ 높은 90℃ 의 온수 중에서 1.25 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하였다. 계속하여 라우릴포스페이트칼륨염으로 이루어지는 유제의 수용액에 정장 열처리에서 얻어진 사조를 침지한 후, 밀어넣기형 크림퍼를 사용하여 11개/25㎜ 의 기계 권축을 부여하였다. 또한, 그 사조를 무긴장하 130℃ 의 열풍하에서 건조 (이완 열처리) 시킨 후, 섬유 길이 51㎜ 로 절단하였다. 그 결과 권축 형태가 오메가형이고, 단사 섬도가 8.8 데시텍스인 복합 섬유를 얻었다. 섬유 제조 조건, 섬유 물성, 최대 카드 속도 및 부직포 물성을 표 2, 4 에 나타내었다.
(실시예 7)
토출량을 0.8g/min/구멍으로 변경하고, 정장 열처리시와 동시에 실시하는 연신 배율을 1.0 배로 변경한 것 이외에는 실시예 6 과 동일 조건으로 복합 섬유를 제조하여, 단사 섬도가 8.7 데시텍스인 복합 섬유를 얻었다. 결과를 표 2, 4 에 나타내었다.
(실시예 8)
심 성분 (섬유 형성성 수지 성분) 으로 IV=0.64dL/g, MFR=25g/10min, Tg=70℃, Tm=256℃ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 를 사용하고, 초 성분 (열접착성 수지 성분) 으로 MFR=8g/10min, Tm=165℃ (Tg 는 0 도 미만) 의 아이소택틱폴리프로필렌 (PP) 을 80 중량% 와 MFR=8g/10min, Tm=98℃ (Tg 는 0 도 미만) 의 무수 말레산-아크릴산메틸 그래프트 공중합 폴리에틸렌 (무수 말레산 공중합률 = 2 중량%, 아크릴산메틸 공중합률 = 7 중량%, 이하 m-PE 로 약칭한다) 을 20 중량% 를 블렌드한 펠릿을 사용하였다. 그들 수지를 각각 290℃, 250℃ 에서 용융한 후, 공지된 동심 심초형 복합 섬유용 구금을 사용하여, 심 성분:초 성분 = 50:50 (중량%) 의 중량 비율이 되도록 동심 심초형 복합 섬유를 형성하고, 토출량 0.94g/min/구멍, 방사 속도 900m/min 의 조건으로 방사하여 미연신사를 얻었다. 그 미연신사를 심 성분 수지의 유리 전이 온도보다 20℃ 높은 90℃ 의 온수 중에서 1.2 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하였다. 계속하여 라우릴포스페이트칼륨염으로 이루어지는 유제의 수용액에 정장 열처리에서 얻어진 사조를 침지한 후, 밀어넣기형 크림퍼를 사용하여 11개/25㎜ 의 기계 권축을 부여하였다. 또한, 그 사조를 무긴장하 110℃ 의 열풍하에서 건조 (이완 열처리) 시킨 후, 섬유 길이 51㎜ 로 절단하였다. 그 결과, 권축 형태가 오메가형이고, 단사 섬도가 8.7 데시텍스인 권축의 복합 섬유를 얻었다. 결과를 표 2, 4 에 나타내었다.
(실시예 9)
초 성분에 대한 m-PE 의 블렌드량을 35 중량% 로 한 것 이외에는, 실시예 8 과 동일 조건으로 복합 섬유를 제조하여, 단사 섬도가 8.8 데시텍스인 복합 섬유를 얻었다. 결과를 표 2, 4 에 나타내었다.
(실시예 10)
MFR=8g/10min, Tm=165℃ (Tg 는 0 도 미만) 의 아이소택틱폴리프로필렌 (PP) 에 대해 MFR=45g/10min, IV=0.56dL/g, Tg=63℃ 의 비정성 공중합 폴리에스테르 (이소프탈산 40 몰%, 디에틸렌글리콜 4 몰% 공중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트, 이하, co-PET-1 로 약칭한다) 를 8 중량% 초 성분에 첨가하여 열접착성 수지 성분으로서 사용하였다. 또한, 토출량을 0.8g/min/구멍으로 변경하고, 정장 열처리와 동시에 실시하는 연신 배율을 1.0 배로 변경한 것 이외에는, 실시예 8 과 동일 조건으로 복합 섬유를 제조하여, 단사 섬도가 8.9 데시텍스인 오메가형 권축의 복합 섬유를 얻었다. 결과를 표 2, 4 에 나타내었다.
(실시예 11)
심 성분 (섬유 형성성 수지 성분) 으로 IV=0.64dL/g, MFR=25g/10min, Tg=70℃, Tm=256℃ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트를, 초 성분 (열접착성 수지 성분) 으로 MFR=40g/10min, Tm=152℃, Tg=43℃ 의 결정성 공중합 폴리에스테르 (이소프탈산 20 몰%, 테트라메틸렌글리콜 50 몰% 를 공중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트, 이하 co-PET-2 로 약칭한다) 를 사용하였다. 그들 수지를 각각 290℃, 255℃ 에서 용융한 후, 공지된 편심 심초형 복합 섬유용 구금을 사용하여 심 성분:초 성분 = 50:50 (중량%) 의 중량 비율이 되도록 편심 심초형 복합 섬유를 형성하고, 토출량 0.63g/min/구멍, 방사 속도 1250m/min 의 조건으로 방사하여 미연신사를 얻었다. 그 미연신사를 심 성분 수지의 유리 전이 온도보다 10℃ 높은 80℃ 의 온수 중에서 0.65 배의 저배율 연신 (오버피드를 실시) 과 동시에 정장 열처리하였다. 계속하여 라우릴포스페이트칼륨염으로 이루어지는 유제의 수용액에 정장 열처리에서 얻어진 사조를 침지한 후, 밀어넣기형 크림퍼를 사용하여 11개/25㎜ 의 기계 권축을 부여하였다. 또한, 그 사조를 무긴장하 90℃ 의 열풍하에서 건조 (이완 열처리) 시킨 후, 섬유 길이 51㎜ 로 절단하였다. 그 결과, 권축 형태가 오메가형이고, 단사 섬도가 7.8 데시텍스인 복합 섬유를 얻었다. 결과를 표 2, 4 에 나타내었다.
(비교예 2)
실시예 11 에 있어서, 동심 심초형 복합 섬유 구금을 사용하여 토출량을 2.05g/min/구멍, 방사 속도 700m/min, 및 70℃ 의 온수 중에서 4.35 배의 연신을 실시한 것 이외에는, 실시예 11 과 동일 조건으로 복합 섬유를 제조하여, 단사 섬도가 7.8 데시텍스인 기계 권축 (지그재그형) 의 복합 섬유를 얻었다. 결과를 표 2, 4 에 나타내었다.
Figure 112008063063123-PCT00001
Figure 112008063063123-PCT00002
Figure 112008063063123-PCT00003
Figure 112008063063123-PCT00004
Figure 112008063063123-PCT00005
(실시예 12)
심 성분 (섬유 형성성 수지 성분) 으로 IV=0.64dL/g, MFR=25g/10min, Tg=70℃, Tm=256℃ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 를, 초 성분 (열접착성 수지 성분) 으로 MFR=8g/10min, Tm=165℃ (Tg 는 0 도 미만) 의 아이소택틱폴리프로필렌 (PP) 을 사용하였다. 그들 수지를 각각 290℃, 260℃ 에서 용융한 후, 공지된 동심 심초형 복합 섬유용 구금을 사용하여 심 성분:초 성분 = 50:50 (중량%) 의 중량 비율이 되도록 동심 심초형 복합 섬유를 형성하고, 토출량 1.0g/min/구멍, 방사 속도 900m/min 의 조건으로 방사하여 미연신사를 얻었다. 그 미연신사를 심 성분 수지의 유리 전이 온도보다 20℃ 높은 90℃ 의 온수 중에서 1.0 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하였다. 계속하여 라우릴포스페이트칼륨염:폴리옥시에틸렌 변성 실리콘 = 80:20 (중량 비율) 으로 이루어지는 유제의 수용액에 정장 열처리에서 얻어진 사조를 침지한 후, 스터핑 박스를 사용하여 11개/25㎜ 의 기계 권축을 부여하였다. 또한, 그 사조를 95℃ 에서 건조 (이완 열처리) 시킨 후, 섬유 길이 5.0㎜ 로 절단하였다. 절단 전의 토우 상태에서 측정한 단사 섬도는 11.0 데시텍스, 강도 1.3cN/dtex, 신도 170%, 권축수 11.0개/25㎜, 권축률 9.5%, 권축률/권축수 0.86, 120℃ 건열 수축률 -1.9% 였다. 얻어진 복합 섬유로부터 에어 레이드 웹을 제조하고, 180℃ 에서 열접착시킨 웹 면적 수축률은 0%, 부직포 강력은 9.5kg/g, 웹의 텍스쳐는 레벨 1 이었다.
(비교예 3)
미연신사의 온수 중에서의 정장 열처리를 실시하지 않은 것 이외에는, 실시예 12 와 동일 조건으로 동심 심초형 복합 섬유를 제조하였다. 절단 전의 토우 상태에서 측정한 단사 섬도는 11.1 데시텍스, 강도 1.2cN/dtex, 신도 261%, 권축수 11.0개/25㎜, 권축률 8.4%, 권축률/권축수 0.76, 120℃ 건열 수축률 25.3% 였다. 얻어진 복합 섬유로부터 에어 레이드 웹을 제조하고, 180℃ 에서 열접착시킨 웹 면적 수축률은 25%, 부직포 강력은 8.3kg/g, 웹의 텍스쳐는 레벨 3 이었다.
(비교예 4)
토출량을 2.2g/min/구멍으로 변경하고, 미연신사를 온수 중에서 2.2 배로 연신한 것 이외에는, 실시예 12 와 동일 조건으로 동심 심초형 복합 섬유를 제조하였다. 절단 전의 토우 상태에서 측정한 단사 섬도는 11.0 데시텍스, 강도 2.5cN/dtex, 신도 73%, 권축수 11.1개/25㎜, 권축률 10.5%, 권축률/권축수 0.94, 120℃ 건열 수축률 8.2% 였다. 얻어진 복합 섬유로부터 에어 레이드 웹을 제조하고, 180℃ 에서 열접착시킨 웹 면적 수축률은 6.5%, 부직포 강력은 1.3kg/g, 웹의 텍스쳐는 레벨 2 였다.
(비교예 5)
토출량을 1.5g/min/구멍으로 변경하고, 미연신사를 온수 중에서 1.5 배로 연신한 것 이외에는, 실시예 12 와 동일 조건으로 동심 심초형 복합 섬유를 제조하였다. 절단 전의 토우 상태에서 측정한 단사 섬도는 10.8 데시텍스, 강도 1.8cN/dtex, 신도 122%, 권축수 10.8개/25㎜, 권축률 10.3%, 권축률/권축수 0.95, 120℃ 건열 수축률 18.9% 였다. 얻어진 복합 섬유로부터 에어 레이드 웹을 제조하고, 180℃ 에서 열접착시킨 웹 면적 수축률은 14%, 부직포 강력은 5.1kg/g, 웹의 텍스쳐는 레벨 2 였다.
(실시예 13)
심 성분 (섬유 형성성 수지 성분) 으로 IV=0.64dL/g, MFR=25g/10min, Tg=70℃, Tm=256℃ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 를, 초 성분 (열접착성 수지 성분) 으로 MFR=20g/10min, Tm=133℃ (Tg 는 0 도 미만) 의 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 을 사용하였다. 그들 수지를 각각 290℃, 250℃ 에서 용융한 후, 공지된 동심 심초형 복합 섬유용 구금을 사용하여 심 성분:초 성분 = 50:50 (중량%) 의 중량 비율이 되도록 동심 심초형 복합 섬유를 형성하여, 토출량 0.73g/min/구멍, 방사 속도 1150m/min 의 조건으로 방사하여 미연신사를 얻었다. 그 미연신사를 심 성분 수지의 유리 전이 온도보다 20℃ 높은 90℃ 의 온수 중에서 1.0 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하였다. 계속하여 라우릴포스페이트칼륨염:폴리옥시에틸렌 변성 실리콘 = 80:20 (중량 비율) 으로 이루어지는 유제의 수용액에 정장 열처리에서 얻어진 사조를 침지한 후, 밀어넣기형 크림퍼를 사용하여 11개/25㎜ 의 기계 권축을 부여하였다. 또한, 그 사조를 110℃ 에서 건조 (이완 열처리) 시킨 후, 섬유 길이 5.0㎜ 로 절단하였다. 절단 전의 토우 상태에서 측정한 단사 섬도는 6.5 데시텍스, 강도 0.8cN/dtex, 신도 445%, 권축수 11.2개/25㎜, 권축률 6.9%, 권축률/권축수 0.62, 120℃ 건열 수축률 -1.6% 였다. 얻어진 복합 섬유로부터 에어 레이드 웹을 제조하고, 150℃ 에서 열접착시킨 웹 면적 수축률은 0%, 부직포 강력은 7.9kg/g, 웹의 텍스쳐는 레벨 1 이었다.
(실시예 14)
심 성분 (섬유 형성성 수지 성분) 으로 IV=0.64dL/g, MFR=25g/10min, Tg=70℃, Tm=256℃ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 를 사용하고, 초 성분 (열접착성 수지 성분) 으로 MFR=8g/10min, Tm=165℃ (Tg 는 0 도 미만) 의 아이소택틱폴리프로필렌 (PP) 을 80 중량% 와 MFR=8g/10min, Tm=98℃ (Tg 는 0 도 미만) 의 무수 말레산-아크릴산메틸 그래프트 공중합 폴리에틸렌 (무수 말레산 공중합률 = 2 중량%, 아크릴산메틸 공중합률 = 7 중량%, 즉 m-PE) 을 20 중량% 를 블렌드한 펠릿을 사용하였다. 그들 수지를 각각 290℃, 250℃ 에서 용융한 후, 공지된 동심 심초형 복합 섬유용 구금을 사용하여 심 성분:초 성분 = 50:50 (중량%) 의 중량 비율이 되도록 동심 심초형 복합 섬유를 형성하고, 토출량 0.73g/min/구멍, 방사 속도 1150m/min 의 조건으로 방사하여 미연신사를 얻었다. 그 미연신사를 심 성분 수지의 유리 전이 온도보다 20℃ 높은 90℃ 의 온수 중에서 1.0 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하였다. 계속하여 라우릴포스페이트칼륨염:폴리옥시에틸렌 변성 실리콘 = 80:20 (중량 비율) 으로 이루어지는 유제의 수용액에 정장 열처리에서 얻어진 사조를 침지한 후, 밀어넣기형 크림퍼를 사용하여 11개/25㎜ 의 기계 권축을 부여하였다. 또한, 그 사조를 110℃ 에서 건조 (이완 열처리) 시킨 후, 섬유 길이 5.0㎜ 로 절단하였다. 절단 전의 토우 상태에서 측정한 단사 섬도는 11.1 데시텍스, 강도 1.2cN/dtex, 신도 150%, 권축수 11.0개/25㎜, 권축률 6.3%, 권축률/권축수 0.57, 120℃ 건열 수축률 -4.0% 였다. 얻어진 복합 섬유로부터 에어 레이드 웹을 제조하고, 180℃ 에서 열접착시킨 웹 면적 수축률은 0%, 부직포 강력은 11.4kg/g, 웹의 텍스쳐는 레벨 1 이었다.
(실시예 15)
심 성분 (섬유 형성성 수지 성분) 으로 IV=0.64dL/g, MFR=25g/10min, Tg=70℃, Tm=256℃ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 를, 초 성분 (열접착성 수지 성분) 으로 MFR=40g/10min, Tm=152℃, Tg=43℃ 의 결정성 공중합 폴리에스테르 (이소프탈산 20 몰%, 테트라메틸렌글리콜 50 몰% 를 공중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트, 즉, co-PET-2) 를 사용하였다. 그들 수지를 각각 290℃, 255℃ 에서 용융한 후, 공지된 동심 심초형 복합 섬유용 구금을 사용하여 심 성분:초 성분 = 50:50 (중량%) 의 중량 비율이 되도록 동심 심초형 복합 섬유를 형성하고, 토출량 0.71g/min/구멍, 방사 속도 1250m/min 의 조건으로 방사하여 미연신사를 얻었다. 그 미연신사를 심 성분 수지의 유리 전이 온도보다 20℃ 높은 90℃ 의 온수 중에서 1.0 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하였다. 계속하여 라우릴포스페이트칼륨염:폴리옥시에틸렌 변성 실리콘 = 80:20 (중량 비율) 으로 이루어지는 유제의 수용액에 정장 열처리에서 얻어진 사조를 침지한 후, 밀어넣기형 크림퍼를 사용하여 11개/25㎜ 의 기계 권축을 부여하였다. 또한, 그 사조를 95℃ 에서 건조 (이완 열처리) 시킨 후, 섬유 길이 5.0㎜ 로 절단하였다. 절단 전의 토우 상태에서 측정한 단사 섬도는 5.7 데시텍스, 강도 1.0cN/dtex, 신도 400%, 권축수 11.1개/25㎜, 권축률 7.5%, 권축률/권축수 0.68, 120℃ 건열 수축률 -3.5% 였다. 얻어진 복합 섬유로부터 에어 레이드 웹을 제조하고, 180℃ 에서 열접착시킨 웹 면적 수축률은 0%, 부직포 강력은 11.0kg/g, 웹의 텍스쳐는 레벨 1 이었다.
(비교예 6)
심 성분 (섬유 형성성 수지 성분) 으로 IV=0.64dL/g, MFR=25g/10min, Tg=70℃, Tm=256℃ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 를, 초 성분 (열접착성 수지 성분) 으로 MFR=40g/10min, Tg=63℃ (융점은 없음) 의 비정성 공중합 폴리에스테르 (이소프탈산 30 몰%, 디에틸렌글리콜 8 몰% 를 공중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트, 이하 co-PET-3 으로 약칭한다) 를 사용하였다. 그들 수지를 각각 290℃, 250℃ 에서 용융한 후, 공지된 동심 심초형 복합 섬유용 구금을 사용하여 심 성분:초 성분 = 50:50 (중량%) 의 중량 비율이 되도록 동심 심초형 복합 섬유를 형성하고, 토출량 0.71g/min/구멍, 방사 속도 1250m/min 의 조건으로 방사하여 미연신사를 얻었다. 그 미연신사를 65℃ 의 온수 중에서 1.0 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하였다. 계속하여 라우릴포스페이트칼륨염:폴리옥시에틸렌 변성 실리콘 = 80:20 (중량 비율) 으로 이루어지는 유제의 수용액에 정장 열처리에서 얻어진 사조를 침지한 후, 밀어넣기형 크림퍼를 사용하여 9개/25㎜ 의 기계 권축을 부여하였다. 또한, 그 사조를 55℃ 에서 건조 (이완 열처리) 시킨 후, 섬유 길이 5.0㎜ 로 절단하였다. 절단 전의 토우 상태에서 측정한 단사 섬도는 5.7 데시텍스, 강도 1.5cN/dtex, 신도 180%, 권축수 8.9개/25㎜, 권축률 9.3%, 권축률/권축수 1.04, 120℃ 건열 수축률 75% 였다. 얻어진 복합 섬유로부터 에어 레이드 웹을 제조하여 180℃ 에서 열접착시키면, 웹의 수축이 커서 웹 면적 수축률, 부직포 강력 모두 측정 불가능하였다.
본 발명의 열접착성 복합 섬유는 종래 제안되어 있던 저배향이고, 고접착성 또한 저열수축성의 열접착성 복합 섬유에서의 결점이었던 카드 통과성을 개선하는 것이다. 또, 본 발명의 열접착성 복합 섬유는 부직포 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라, 웹 품위도 양호한 열접착 부직포의 제공을 가능하게 한다. 나아가서 는, 본 발명의 열접착성 복합 섬유는 종래 제안되어 있는 고접착성 또한 저열수축성의 열접착성 복합 섬유에 비해, 열접착성 복합 섬유가 자기 신장성을 갖는 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명의 열접착성 복합 섬유를 제조할 때에, 고속 방사와 같은 프로세스를 필요로 하지 않기 때문에, 에너지 비용도 낮고, 도핑 전환의 손실이나 단사가 적기 때문에 수율이 향상되는 장점도 크다.
따라서, 본 발명의 열접착성 복합 섬유를 사용하여 부직포를 제조하면, 열접착 후의 부직포가 부피가 크게 완성되고, 텍스쳐가 우수하고 또한 부직포 강력이 높은 부직포를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 열접착성 복합 섬유를 사용한 부직포에서는 접착 강도를 높이기 위해서 열접착 온도를 높게 설정하는 것도 가능해지기 때문에, 열접착 부직포나 섬유 구조체를 고속에서 생산하는 것이 가능해진다. 또, 에어 레이드 부직포용 단섬유로 하여도 부직포 강도가 높고, 부직포 웹의 열수축이 작아, 품위가 양호한 에어 레이드 부직포를 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 섬유 형성성 수지 성분 및 열접착성 수지 성분으로 이루어지는 복합 섬유로서, 열접착성 수지 성분이 섬유 형성성 수지 성분보다 20℃ 이상 낮은 융점을 가지는 결정성 열가소성 수지로 이루어지고, 파단 신도가 60 ∼ 600%, 120℃ 건열 수축률이 -10.0 ∼ 5.0% 인 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유.
  2. 제 1 항에 있어서,
    권축률/권축수가 0.8 이상인 열접착성 복합 섬유.
  3. 제 1 항에 있어서,
    섬유 형성성 수지 성분이 심(core), 열접착성 수지 성분이 초(sheath)가 되는, 동심 심초(core-sheath)형 복합 섬유 또는 편심 심초형 복합 섬유인 열접착성 복합 섬유.
  4. 제 3 항에 있어서,
    심을 구성하는 수지 성분/초를 구성하는 수지 성분의 중량비가 60/40 ∼ 10/90 (중량비) 인 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유.
  5. 제 1 항에 있어서,
    열접착성 수지 성분을 구성하는 주된 결정성 열가소성 수지의 멜트 플로우 레이트 (MFR) 가 1 ∼ 15g/10min 인 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유.
  6. 제 1 항에 있어서,
    열접착성 수지 성분을 구성하는 주된 결정성 열가소성 수지의 멜트 플로우 레이트 (MFR) 가, 섬유 형성성 수지 성분의 MFR 보다 5g/10min 이상 작은 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유.
  7. 제 1 항에 있어서,
    열접착성 수지 성분이 2 종 이상의 열가소성 수지로 이루어지는 폴리머 블렌드체로 구성되는 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유.
  8. 제 7 항에 있어서,
    열접착성 수지 성분이, 결정성 열가소성 수지 A 가 100 ∼ 60 중량% 및 결정성 열가소성 수지 B 가 0 ∼ 40 중량% 로 이루어지는 폴리머 블렌드체로 구성되고 결정성 열가소성 수지 B 의 융점이 결정성 열가소성 수지 A 의 융점보다 20℃ 이상 낮은 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유.
  9. 제 7 항에 있어서,
    열접착성 수지 성분이, 결정성 열가소성 수지 A 가 99.8 ∼ 90 중량% 및 비 정성 열가소성 수지 0.2 ∼ 10 중량% 로 이루어지는 폴리머 블렌드체로 구성되고 비정성 열가소성 수지의 유리 전이 온도가 결정성 열가소성 수지 A 의 융점보다 20℃ 이상 낮은 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유.
  10. 제 1 항에 있어서,
    섬유 형성성 수지 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트인 열접착성 복합 섬유.
  11. 제 1 항에 있어서,
    열접착성 수지 성분의 주된 결정성 열가소성 수지가 폴리올레핀 수지인 열접착성 복합 섬유.
  12. 제 1 항에 있어서,
    열접착성 수지 성분의 주된 결정성 열가소성 수지가 결정성 공중합 폴리에스테르인 열접착성 복합 섬유.
  13. 150 ∼ 1800m/min 의 방사 속도에서 인취한 복합 섬유의 미연신사를 열접착성 수지 성분의 주된 결정성 열가소성 수지의 유리 전이 온도와 섬유 형성성 수지 성분의 유리 전이 온도의 쌍방보다 높은 온도하 0.5 ∼ 1.3 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하고, 그 후 그 정장 열처리 온도보다 5℃ 이상 높은 온도에 있어서 무긴장하에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 제 1 항에 기재된 열접착성 복합 섬유의 제조 방법.
  14. 열접착성 수지 성분을 구성하는 주된 결정성 열가소성 수지의 멜트 플로우 레이트가 섬유 형성성 수지 성분의 멜트 플로우 레이트보다 5g/10min 이상 작고, 150 ∼ 1800m/min 의 방사 속도에서 인취한 복합 섬유의 미연신사를 열접착성 수지 성분의 주된 결정성 열가소성 수지의 유리 전이 온도와 섬유 형성성 수지 성분의 유리 전이 온도의 쌍방보다 높은 온도하 0.5 ∼ 1.3 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하고, 그 후 그 정장 열처리 온도보다 5℃ 이상 높은 온도에 있어서 무긴장하에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 제 6 항에 기재된 열접착성 복합 섬유의 제조 방법.
  15. 열접착성 수지 성분이, 결정성 열가소성 수지 A 가 100 ∼ 60 중량% 및 결정성 열가소성 수지 B 가 0 ∼ 40 중량% 로 이루어지는 폴리머 블렌드체로 구성되고 결정성 열가소성 수지 B 의 융점이 결정성 열가소성 수지 A 의 융점보다 20℃ 이상 낮고, 150 ∼ 1800m/min 의 방사 속도에서 인취한 복합 섬유의 미연신사를 열접착성 수지 성분의 결정성 열가소성 수지 A 의 유리 전이 온도와 섬유 형성성 수지 성분의 유리 전이 온도의 쌍방보다 높은 온도하 0.5 ∼ 1.3 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하고, 그 후 그 정장 열처리 온도보다 5℃ 이상 높은 온도에 있어서 무긴장하에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 제 8 항에 기재된 열접착성 복합 섬유의 제조 방법.
  16. 열접착성 수지 성분이, 결정성 열가소성 수지 A 가 99.8 ∼ 90 중량% 및 비정성 열가소성 수지 0.2 ∼ 10 중량% 로 이루어지는 폴리머 블렌드체로 구성되고 비정성 열가소성 수지의 유리 전이 온도가 결정성 열가소성 수지 A 의 융점보다 20℃ 이상 낮고, 150 ∼ 1800m/min 의 방사 속도에서 인취한 복합 섬유의 미연신사를 열접착성 수지 성분의 결정성 열가소성 수지 A 의 유리 전이 온도와 섬유 형성성 수지 성분의 유리 전이 온도의 쌍방보다 높은 온도하 0.5 ∼ 1.3 배의 저배율 연신과 동시에 정장 열처리하고, 그 후 그 정장 열처리 온도보다 5℃ 이상 높은 온도에 있어서 무긴장하에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 제 9 항에 기재된 열접착성 복합 섬유의 제조 방법.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    정장 열처리를 온수 중에서, 무긴장하의 열처리를 열풍 중에서 실시하는 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유의 제조 방법.
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