KR20090010229A

KR20090010229A - 열접착성 복합 섬유 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20090010229A
Application number: KR1020087029803A
Authority: KR
Inventors: 히로노리 고다
Original assignee: 데이진 화이바 가부시키가이샤
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2009-01-29
Also published as: JP2007303035A; EP2022877B1; DE602007006180D1; HK1127376A1; EP2022877A4; JP4820211B2; EP2022877A1; MY151200A; CN101443491B; RU2008148973A; RU2440447C2; KR101357446B1; TW200809022A; US20090227166A1; HK1129431A1; ATE466122T1; CN101443491A; WO2007132905A1; TWI410540B

Abstract

본 발명의 목적은, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 섬유 형성성 수지 성분으로 한 저모듈러스인 자기 신장성 열접착성 복합 섬유를 제공하는 것에 있다.

섬유 형성성 수지 성분 및 열접착성 수지 성분으로 이루어지는 복합 섬유로서, 섬유 형성성 수지 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지고, 열접착성 수지 성분이 섬유 형성성 수지 성분보다 20℃ 이상 낮은 융점을 갖는 결정성 열가소성 수지로 이루어지고, 파단 신도가 130 ~ 600%, 100% 신장시의 인장 강도가 0.3 ~ 1.0cN/dtex, 120℃ 건열 수축률이 -1.0% 보다 작은 것을 특징으로 하는 자기 신장성 열접착성 복합 섬유 및 그 제조 방법에 의해 해결할 수 있다.

Description

열접착성 복합 섬유 및 그 제조 방법{HEAT-BONDABLE COMPOSITE FIBER AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 모듈러스가 낮고, 또한 열접착시에 자기 신장성을 가져, 열접착 부직포로 하였을 때에 유연한 질감을 나타내는, 자기 신장성 열접착성 복합 섬유와 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 열접착성 수지 성분을 초(sheath) 로 하고, 섬유 형성성 수지 성분을 심(core) 으로 하는 심초(core-sheath) 형 열접착 복합 섬유로 대표되는 열접착성 복합 섬유는, 카드법이나 에어레이드법, 습식 초지법 등에 의해 섬유 웹을 형성한 후, 열풍 드라이어 처리 또는 열롤 처리에 의해 열접착성 수지 성분을 융해시켜 섬유간 결합을 형성시켜 부직포로서 사용되고 있다. 요컨대, 유기 용제를 용매로 하는 접착제를 사용하지 않으므로, 유기 용제를 비롯한 유해 물질의 배출량이 적은 점을 이점으로서 들 수 있다. 또한, 생산 속도 향상 및 그것에 수반하는 비용 다운의 이점도 크기 때문에, 화이버 쿠션 (경면 (硬綿)), 침대 매트 등의 섬유 구조체나 부직포 용도에 널리 사용되어 왔다.

그 중에서도, 종이 기저귀 또는 생리용 냅킨 등의 위생 재료로 대표되는 열접착성 부직포에 대해서는 부직포가 피부에 직접 접하는 경우가 있으므로, 부직포 에 천과 같은 유연성이나 드레이프성을 갖고, 또한 페이퍼 라이크가 아닌 적당한 벌키성을 갖는 것이 요구되고 있다. 그리고 그러한 특성을 갖는 부직포가 이전부터 계속해서 검토되고 있다.

열접착성 섬유로부터 얻은 웹을 열접착시키는 방법 중 하나로, 엠보스롤 등에 의해 웹의 일부분을 열압착하여 연화 또는 용융시켜 접합하는 히트롤법이 있다. 이 방법에서는, 열압착 영역과 비열압착 영역의 경계 등에서 부직포가 절곡되기 쉬워, 얻어지는 부직포는 드레이프성이 우수하다. 그러나, 열압착 영역의 섬유가 압착에 의해 편평화되기 때문에, 압착된 부분이 경화되어 부직포의 벌키성이 소실되고, 얻어진 부직포는 페이퍼 라이크한 촉감에 그친다.

한편, 열접착성 섬유로부터 얻은 웹을 열접착시키는 방법의 다른 방법으로서, 웹 전체에 열풍을 분사하여 섬유의 교점을 연화 또는 용융시키는 에어스루법이 있다. 이 방법에서는 웹의 부피를 어느 정도 남긴 상태에서 열풍을 통과시키기 때문에, 얻어진 부직포에는 벌키성이 있고, 그 얻어진 부직포는 부분적으로 경화되는 영역이 없으며, 표면의 터치는 매끄러운 것이 된다. 한편, 부직포를 구부렸을 때에 부직포에 불규칙한 바깥쪽 금이 나오기 쉬워, 드레이프성이 떨어지는 부직포가 된다.

그 해결 수단으로서, 이하에 나타내는 수법이 특허 문헌 1 에 개시되어 있다. 즉 고속 방사법에 의해 열접착성 수지 성분의 배향 지수를 25% 이하로 하고, 섬유 형성성 수지 성분의 배향 지수를 40% 이상으로 함으로써, 접착점 강도가 강해 보다 저온에서 융착되고, 또한 열수축률이 작은 열접착성 복합 섬유가 얻어지 고 있다. 그 열접착성 복합 섬유와 비열접착성 섬유의 혼면 웹을 에어스루법에 의해 접착시킴으로써, 드레이프성과 벌키성이 있고, 또한 충분한 부직포 강도를 갖는 부직포를 제조하는 기술이다. 그러나, 고속 방사법은 현재의 단섬유 제조 프로세스는 공정 안정성이 아직 충분하다고는 할 수 없고, 수율이 나쁘다. 또한, 얻어진 단섬유의 성능을 고려하면, 코스트 퍼포먼스는 충분한 것이 아니어서, 고속 방사법에 의한 단섬유의 상업 생산에는 아직도 곤란한 과제가 많이 있다고 할 수 있다. 나아가서는, 열접착성 복합 섬유 단독으로 열접착 부직포를 형성한 경우에는, 부직포 중의 접착 교점 수가 많아지기 때문에, 부드러운 질감이 있는 부직포를 얻는 것은 어렵고, 드레이프성이 떨어지는 부직포가 얻어지는 경향이 있다. 그래서 일반적으로는, 접착 교점 수를 줄이는 목적으로 비열접착성 섬유를 혼면하여 부직포를 제조하고 있는데, 이 경우에는 부직포 중의 접착 교점 수가 적어지기 때문에 부직포 강력이 저하되는 경향이 있다. 따라서 반드시 부직포 강력과 부드러운 질감이 충분한 레벨은 아니었다.

또한, 섬유 형성성 수지 성분이 심 성분을 구성하는 복합 섬유로서, 그 심 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트 (이하, PET 라고 기재한다) 인 열접착성 복합 섬유를 나타낸 실시예는 특허 문헌 1 에는 개시되어 있지 않다. 열접착성 복합 섬유의 심 성분을 PET 로 하는 것은, 열접착성 복합 섬유의 심 성분이 폴리프로필렌 (이하, PP 라고 기재한다) 인 경우에 비해, 심 성분의 융점을 초 성분의 융점보다 충분히 높게 할 수 있기 때문에, 얻어지는 부직포의 열접착 강력을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한 이와 같은 심 성분을 PET 로 하는 복합 섬유는 비교적 강성 이 높기 때문에, 보다 부피가 큰 부직포가 얻어질 포텐셜을 갖고 있다. 그러나, 특허 문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같은 저배율 연신 처리를 한 복합 섬유 또는 단순한 미연신의 복합 섬유를 사용하여 부직포를 제조하여도, 사용하는 복합 섬유의 심 성분의 배향 결정성이 불충분하기 때문에 열수축은 큰 것이 되었다. 또한, 특허 문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같은 고속 방사를, 심 성분을 PET 로 하는 복합 섬유에 적용하면, 심 성분이 급속히 고화되는 것을 방지하기 위해 방사시에 복합 섬유의 심 성분의 용융 온도와 함께 복합 섬유의 초 성분의 용융 온도를 올릴 수 밖에 없다. 그러면 초 성분을 구성하는 폴리머의 열화 및 방사 드래프트가 크기 때문에 방사시에 단사 (斷絲) 가 매우 일어나기 쉬운 과제가 있었다.

(특허 문헌 1) 일본 공개특허공보 2005-350836호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은 상기 종래 기술을 배경으로 이루어진 것으로, 그 목적은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 섬유 형성성 수지 성분으로 하여, 접착 강력이 높고, 부피가 크고 또한 양호한 드레이프성을 갖는 부직포 또는 섬유 구조체를 제조 가능하게 하는 저모듈러스의 자기 신장성 열접착성 복합 섬유를 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 열접착성 수지 성분으로서 PET 보다 20℃ 이상 낮은 융점을 갖는 결정성 열가소성 수지를 사용하고, 1300m/min 이하의 방사 속도로 인취한 미연신사를 비가열 또는 냉매 중에서 냉각시키면서 1.05 ~ 1.30 배로 냉연신한 후, 열접착성 수지 성분의 유리 전이점과 섬유 형성성 수지 성분의 유리 전이점 쌍방보다 10℃ 이상 높은 온도에서 이완 열수축시킴으로써, 높은 접착 강도, 충분한 벌키성 및 드레이프성을 만족시키는, PET 를 섬유 형성성 수지 성분으로 하는 저모듈러스인 자기 신장성 열접착성 복합 섬유를 발명하기에 이르렀다.

보다 구체적으로는 상기 과제는, 섬유 형성성 수지 성분 및 열접착성 수지 성분으로 이루어지는 복합 섬유로서, 섬유 형성성 수지 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 로 이루어지고, 열접착성 수지 성분이 섬유 형성성 수지 성분보다 20℃ 이상 낮은 융점을 갖는 결정성 열가소성 수지로 이루어지고, 파단 신도 (伸度)가 130 ~ 600%, 100% 신장 응력이 0.3 ~ 1.0cN/dtex, 120℃ 건열 수축률이 -1.0% 보다 작은 것을 특징으로 하는 자기 신장성 열접착성 복합 섬유의 발명에 의해 해결할 수 있다. 또한 상기 과제는 1300m/min 이하의 방사 속도로 인취한 복합 섬유의 미연신사를 1.05 ~ 1.30 배로 냉연신한 후, 열접착성 수지 성분의 유리 전이점과 섬유 형성성 수지 성분의 유리 전이점 쌍방보다 10℃ 이상 높은 온도에서 이완 열수축시키는 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유의 제조 방법의 발명에 의해 해결할 수 있다.

발명의 효과

본 발명의 저(低)모듈러스인 자기 신장성 열접착성 복합 섬유를 사용하여 제조된 부직포는, 비열접착성 섬유를 혼면하는 것에 의한 접착 교점의 감소 조작을 하지 않아도, 열접착성 복합 섬유 자체의 저모듈러스 특성과 자기 신장성에 기초한 유연한 질감을 나타낸다. 또한 동시에, 그 부직포는 열접착성 복합 섬유 단독으로 이루어지는 열접착 부직포 특유의 높은 접착 강력을 유지할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 먼저, 본 발명은 섬유 형성성 수지 성분 및 열접착성 수지 성분으로 이루어지는 복합 섬유이다. 더욱 상세하게 설명하면, 그 섬유 형성성 수지 성분을 PET 로 하고, PET 보다 20℃ 이상 낮은 융점을 갖는 결정성 열가소성 수지를 그 열접착성 수지 성분으로 하는 저모듈러스인 자기 신장성 열접착성 복합 섬유이다. 여기서 PET 와 열접착성 수지 성분의 융점차가 20℃ 미만이면 열접착성 수지 성분을 융해시켜 접착시키는 공정에서 섬유 형성성 수지 성분도 용해되어, 접착 강도가 높은 부직포 또는 섬유 구조체를 제조할 수 없으므로 바람직하지 않다. 융점차의 범위는 20 ~ 180℃ 가 바람직한 범위이다.

이 복합 섬유는 공지된 복합 섬유의 용융 방법이나 구금(口金) 을 사용하여 방사 속도 100 ~ 1300m/min 로 미연신사를 얻고, 그 후 1.05 ~ 1.30 배로 냉연신하고, 추가로 PET 의 유리 전이점 (이하, Tg 라고 기재한다) 과 열접착성 수지 성분을 구성하는 열가소성 결정성 수지의 Tg 쌍방보다 10℃ 이상 높고, 열접착성 수지 성분의 융점보다 10℃ 이하의 낮은 온도, 바람직하게는 그들의 Tg 보다 20℃ 이상 높고, 열접착성 수지 성분의 융점보다 20℃ 이하의 낮은 온도에서 이완 열수축 처리함으로써 얻을 수 있다. 구체적으로는, PET 의 Tg 와 열접착성 수지 성분인 열가소성 결정성 수지의 Tg 쌍방보다 높은 온도란, 대부분의 경우에는 PET 의 Tg (약 70℃) 보다 높은 온도가 된다. 따라서 80℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 이상의 온도에서 이완 열수축 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 온도는 100℃ 이상이다. 이 이완 열수축 처리시의 온도는 열풍 중 또는 온수 중에서 실시할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 열접착성 수지 성분을 구성하는 결정성 열가소성 수지의 융점은 상기 서술한 바와 같이 PET 의 융점보다 20℃ 이상 낮으므로, 열접착성 수지 성분을 구성하는 열가소성 결정성 수지의 Tg 는 PET 의 Tg 보다 낮은 경우가 많기 때문이다. 이완 열수축 처리의 온도가 이 온도 범위보다 낮으면 복합 섬유의 열접착시의 수축률이 커지므로 바람직하지 않다. 이완 열수축 처리의 온도가 이 온도 범위보다 매우 지나치게 높으면, 열접착성 수지 성분의 수지가 연화되어 유사 교착할 가능성이 있다. 이완 열수축 처리는, 연신 후 토우를 텐션이 전혀 가해지지 않은 상태에서 열풍 중을 통과시키는 방법에 의해서도, 온수 중에서 텐션이 가해지지 않도록 0.5 ~ 0.85 배로 오버 피드시키는 방법이어도 된다.

상기 서술한 이완 열수축 처리에 의해, 저배율 연신을 실시한 섬유가 잔류 변형에 의해 섬유 축 방향으로 수축되면서, 섬유 축 방향으로부터 랜덤한 방향으로 경사진 결정 축을 갖는 결정을 형성하게 된다. 또한 그 섬유에 온도를 가함으로써 그 결정의 결정 사이즈가 커져, 서로 근처에 존재하는 결정끼리가 접촉한 상태가 되어도 더욱 결정 사이즈가 커진다. 이 때문에, 섬유가 신장된 것처럼 보이는 현상이 일어난다. 이 현상을 자기 신장성이라고 부르는데, 이 자기 신장성을 본 발명의 복합 섬유는 나타낸다.

이 현상은 방사 속도가 2000m/min 이상인 고속 방사에 있어서 보다 현저해지는 현상이다. 본 발명자의 검토에 의하면, 방사 속도가 1300m/min 이하에서 얻어진 미연신사의 경우, 근소한 배율로 연신을 실시하고, 그 후 이완 열수축을 시키는 방법에 의해, 자기 신장률을 보다 크게 할 수 있는 것을 발견하여 본 발명에 이르렀다. 예를 들어 심 성분이 PET (고유 점도 : Ⅳ = 0.64dL/g), 초 성분이 고밀도 폴리에틸렌 (MFR = 20g/10min) 인 심초형 복합 섬유를 방사 속도 1150m/min 로 인취한 경우에서는, 연신 배율이 1.00 배를 초과해 오면 자기 신장률은 증가하고, 연신 배율 1.20 배에서 자기 신장률은 극대를 나타내게 된다. 섬유의 자기 신장성을 발현시키려면 결정 후화 (厚化) 전에 결정 방향을 섬유 축에 대하여 어떻게 랜덤하게 배치할지가 포인트라고 생각되므로, 결정화시키기 전에 섬유를 크게 수축시키면 된다고 생각된다. 그래서, 섬유의 연신 공정에 있어서 온수, 증기 또는 플레이트형의 히터를 사용하여 실시하는 가열 연신 조작시의 연신 온도보다 더욱 낮은 연신 온도에서 1.05 ~ 1.30 배의 냉연신을 실시하면, 연신에 의한 배향 결정화를 억제하면서 비정 부분의 잔류 변형을 크게 할 수 있어, 본 발명의 복합 섬유를 얻는데 바람직하다. 여기서 「냉연신」이란 실온하에서 연신하는 것뿐만 아니라, 적극적으로 실온 이하의 온도까지 냉각된 분위기하에서 연신을 실시하는 것도 포함한다. 구체적으로는 실온하의 비가열 상태, 또는 실온 이하로 냉각된 냉매 중에서 연신하는 방법을 들 수 있다. 더욱 구체적으로는 공기 중에서의 냉연신이나 냉수욕 중에서 연신하는 방법 등을 바람직하게 들 수 있다. 냉매로는 상기 서술한 바와 같이 공기, 물 외에도, 본 발명의 복합 섬유를 형성하는 섬유 형성성 수지 성분 및 열접착성 수지 성분에 대하여 불활성이고, 팽윤·용해되지 않는 희가스, 질소, 이산화탄소 등의 기체, 또는 PET 및 열접착성 수지 성분에 대하여 용해성을 가지지 않는 각종 오일 등의 액체를 적절히 선택할 수 있다. 냉연신시의 냉매의 온도는 0 ~ 30℃, 바람직하게는 10 ~ 25℃ 를 들 수 있다.

따라서 복합 섬유의 120℃ 에 있어서의 자기 신장률이 1.0% 초과하는, 즉, 복합 섬유의 120℃ 에 있어서의 건열 수축률이 -1.0% 보다 작고, 또한 복합 섬유의 100% 신장시 인장 강도가 0.3 ~ 1.0cN/dtex 로 하기 위해서는, 연신 배율은 1.05 ~ 1.30 배의 범위에 있는 것이 필요하다. 연신 배율이 1.05 배를 하회하면, 100% 신장시 인장 강도는 1.0cN/dtex 이하가 되지만, 자기 신장률은 1.0% 미만이 되어, 본 발명의 목적을 달성할 수 없다. 연신 배율이 1.30 배를 초과하면, 100% 신장시 인장 강도가 1.0cN/dtex 를 초과한다. 그리고 그러한 열접착성 복합 섬유 100% 의 웹으로 이루어지는 열접착 부직포에 있어서는, 본 발명의 목적인 양호한 드레이프성을 갖는 부직포를 얻을 수 없다. 상기 연신 조작을 실시할 때에 연신 온도는 낮을수록 좋고, 냉수를 냉매로서 사용하는 경우, 0℃ 이상 25℃ 이하로 하는 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 저온에서 연신 조작을 실시하는 것은, 연신시에 복합 섬유로부터의 발열을 서열 (徐熱) 시킴으로써 배향·발열에 수반하는 결정화를 억제할 수 있으므로, 얻어진 복합 섬유의 열수축률을 크게 하는데 공헌한다. 상기 서술한 바와 같이 본 발명의 복합 섬유에 있어서는 100% 신장 응력을 0.3 ~ 1.0cN/dtex 로 할 필요가 있다. 100% 신장 응력이 0.3cN/dtex 보다 작으면 부직포 강도가 불충분하여 부직포의 질도 나빠지는 경향이 있고, 1.0cN/dtex 보다 크면 자기 신장성이나 유연성 (드레이프성) 이 떨어지게 되어 바람직하지 않다.

본 발명의 복합 섬유를 제조할 때에는, 방사 속도는 1300m/min 이하인 것이 필요하고, 바람직하게는 1200m/min 이하, 더욱 바람직하게는 100 ~ 1100m/min 이다. 방사 속도가 1300m/min 을 초과하면 미연신사의 배향이 향상되지만, 본 발명의 복합 섬유의 특징인 저배율 연신 조작에 의해 높은 자기 신장률을 발현시킨다는 효과는 적어진다.

본 발명의 저모듈러스인 자기 신장성 열접착성 복합 섬유의 형태는, 섬유 형성성 수지 성분과 열접착성 수지 성분이 이른바 사이드 바이 사이드형으로 접착된 복합 섬유이어도, 섬유 형성성 수지 성분이 심 성분이고 열접착성 수지 성분을 초 성분으로 하는 심초형 복합 섬유이어도 어느 것이어도 된다. 그러나, 섬유 축 방향에 대하여 직각 방향인 모든 방향으로 열접착성 수지 성분이 배치될 수 있는 점에서 섬유 형성성 수지 성분을 심 성분, 열접착성 수지 성분을 초 성분으로 하는 심초형 복합 섬유인 것이 바람직하다. 또한 심초형 복합 섬유로는 동심 (同芯) 심초형 복합 섬유 또는 편심 (偏芯) 심초형 복합 섬유를 들 수 있다.

열접착성 수지 성분은 결정성 열가소성 수지를 선택하는 것이 필요하다. 비정성 열가소성 수지이면, 방사시에 배향된 분자 사슬이 융해와 동시에 무배향이 됨에 수반하여 크게 수축된다. 결정성 열가소성 수지의 바람직한 예로는, 폴리올레핀계 수지나 결정성 공중합 폴리에스테르 등을 들 수 있다.

그 폴리올레핀계 수지의 예로는, 결정성 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 또는 선상 저밀도 폴리에틸렌 등의 결정성 폴리올레핀 수지를 들 수 있다. 또한 열접착성 수지 성분을 구성하는 결정성 열가소성 수지는 에틸렌, 프로필렌, 부텐-1, 펜텐-1 또는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 크로톤산, 이소크로톤산, 메사콘산, 시트라콘산 혹은 하이믹산 혹은 이들의 에스테르 혹은 이들의 산 무수물로 이루어지는 불포화 화합물을 적어도 1 종 이상 상기의 폴리올레핀에 공중합된 공중합 폴리올레핀이어도 된다.

또한 열접착성 수지 성분으로서 사용하는 결정성 공중합 폴리에스테르의 예로는, 이하의 폴리에스테르를 바람직하게 들 수 있다. 즉 알킬렌테레프탈레이트에, 이소프탈산, 나프탈렌-2,6-디카르복실산, 5-술포이소프탈산나트륨, 혹은 5-술포이소프탈산칼륨 등의 무치환 혹은 술폰산기가 있는 방향족 디카르복실산, 아디프산 혹은 세바크산 등의 지방족 디카르복실산, 1,4-시클로헥사메틸렌디카르복실산 등의 지환족 디카르복실산, ω-히드록시알킬카르복실산, 폴리에틸렌글리콜 혹은 폴리테트라메틸렌글리콜 등의 지방족 디올, 또는 시클로헥사메틸렌-1,4-디메탄올 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 이들의 유도체로부터 1 ~ 3 종의 조합을 원료로서 사용하여 얻어지는 폴리에스테르를 들 수 있다. 또한 에스테르 형성성 유도체로는, 탄소수가 1 ~ 6 개인 저급 디알킬에스테르, 탄소수가 6 ~ 10 개인 저급 디아릴에스테르를 들 수 있다. 바람직한 에스테르 형성성 유도체는 디메틸에스테르 또는 디페닐에스테르이다. 이들 성분의 공중합률은 목적으로 하는 융점을 나타내도록 공중합 성분에 의해 다양하게 조절하는 것이 바람직한데, 5 ~ 50 몰% 가 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서의 열접착성 수지 성분은, 섬유 형성성 수지 성분이 PET 인 경우에는, 융점이 PET 보다 20℃ 이상 낮은 결정성 열가소성 수지 2 종 이상이 폴리머 블렌드된 형태이어도 되고, 접착성이나 저열수축성을 현저하게 저해하지 않는 범위에서 비정성 열가소성 수지나 PET 의 융점차가 20℃ 미만인 결정성 열가소성 수지가 함유되어 있어도 된다.

본 발명의 저모듈러스인 자기 신장성 열접착성 복합 섬유의 파단 신도는, 130 ~ 600% 의 범위 내에 있는 것이 필요하고, 바람직하게는 170 ~ 450% 의 범위 내에 있는 것이다. 본 발명의 복합 섬유의 파단 신도가 130% 미만이면, 열접착성 수지 성분의 배향이 높기 때문에 접착성이 떨어지고, 부직포 강도가 저하된다. 또한, 본 발명의 복합 섬유의 파단 신도가 600% 를 초과하면, 실질적으로 복합 섬유의 강도가 지나치게 작아져, 열접착 부직포의 강도를 높일 수 없다.

복합 섬유의 파단 신도를 130 ~ 600% 의 범위 내로 컨트롤하는 방법으로는, 조합하는 폴리머의 종류, 용융 점도에 좌우되는데, 폴리머를 토출하는 노즐의 구멍 직경이나 방사 속도를 적절히 선택하는 방법을 들 수 있다. 이들 중에서도, 주로 방사 속도를 적절히 선택하는 효과가 크다. 또한 본 발명에 있어서 상기 범위 내로 파단 신도를 컨트롤하기 위해서는, 폴리머의 종류나 조합에 따라서도 다르지만, 방사 속도를 100 ~ 1300m/분의 범위로 하는 것이 바람직하며, 방사 속도를 크게 하면 파단 신도를 작게, 방사 속도를 작게 하면 파단 신도를 크게 할 수 있다.

본 발명의 저모듈러스인 자기 신장성 열접착성 복합 섬유의 120℃ 건열 수축률은 -1.0% 보다 작은 특징을 갖는다. 건열 수축률의 하한은 특별히 한정되지 않지만, -20.0% 정도가 하한으로 추정되고 있다. 열접착 부직포를 제조하는 경우, 열접착 전에 복합 섬유가 자기 신장됨으로써, 두께 방향에 대한 두께가 더욱 나올 뿐만 아니라, 그 부직포 중에서는 모듈러스가 낮은 섬유가 두께 방향으로 배향되게 되므로, 두께 방향의 압축을 고려하였을 때 유연한 질감이 되고, 위생 재료의 표면재로 사용한 경우 등, 피부에 대한 수직 방향으로의 압박감이 경감되며, 또한 드레이프성도 양호해진다.

본 발명의 열접착성 복합 섬유에 있어서, 복합 섬유의 섬유 단면은 동심 심초형 단면 또는 편심 심초형 단면이 바람직하다. 사이드 바이 사이드형 섬유 단면의 복합 섬유인 경우, 웹을 형성하였을 때에 입체 권축이 발현됨으로써 웹의 수축이 커진다. 또한 웹의 접착 강도도 작아져, 본 발명이 목표로 하는 효과는 약간 감소될 수 있다. 또한, 복합 섬유의 섬유 단면은 중실 (中實) 섬유이어도 되고 중공 섬유이어도 되며, 환 (丸) 단면에 한정되지 않고, 타원 단면, 3 ~ 8 엽 (葉) 단면 등의 다엽형 단면, 3 ~ 8 각형 등의 다각형 단면 등의 이형(異形) 단면이어도 된다. 여기서 다엽형 단면이란, 중심부에서 외주 방향으로 잎이 자라는 것처럼 복수의 볼록부를 갖고 있는 단면 형상을 나타낸다.

본 발명의 열접착성 복합 섬유에 있어서, 복합 섬유의 섬도는 목적에 따라 선택하면 되고, 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로 0.01 ~ 500 데시텍스 정도의 범위에서 사용된다. 방사시에 수지가 토출되는 구금의 직경을 소정의 범위로 하는 것 등에 의해, 이 섬도 범위를 달성할 수 있다.

섬유 형성성 수지 성분과 열접착성 수지 성분의 복합비는 특별히 한정되지 않지만, 목적으로 하는 부직포 또는 섬유 구조체의 강도, 부피 또는 열수축률의 요구에 따라 선택된다. 섬유 형성성 수지 성분과 열접착성 수지 성분의 비가 중량비로 10/90 ~ 90/10 정도인 것이 바람직하다.

섬유의 형태는, 멀티 필라멘트, 모노 필라멘트, 스테이플 화이버, 촙, 토우 등, 사용 목적에 따라 어느 형태도 취할 수 있다. 본 발명의 열접착성 복합 섬유를, 카드 공정을 필요로 하는 스테이플 화이버로서 사용하는 경우에는, 그 열접착성 복합 섬유에 양호한 카드 통과성을 부여하기 위해, 적절한 범위의 권축을 부여하는 것이 바람직하다. 본 발명의 열접착성 복합 섬유는 특히 섬유 구조가 랜덤한 부직포에 있어서 드레이프성 향상 효과가 현저하다. 따라서, 본 발명의 자기 신장성 열접착성 복합 섬유는, 그것 단독으로 이루어지는 부직포를 제조할 수 있다. 필요에 따라 다른 섬유와 혼합하여 부직포를 제조하여도 된다. 부직포를 얻는 방법으로는, 카드법, 에어레이법, 습식 초조법 등으로 웹상으로 하고, 이것을 열풍 건조기 내 또는 엠보스롤 등으로 소정의 열을 가하여 섬유끼리를 열접착시킴으로써, 캔틸레버값이 10㎝ 이하인 드레이프성이 우수한 유연한 열접착성 부직포를 얻을 수 있다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이것에 의해 조금도 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 용해시키고 나서 통상적인 방법에 따라 35℃ 에서 구하였다.

(2) 멜트플로우 레이트 (MFR)

멜트플로우 레이트는 일본 공업 규격 K-7210 조건 4 (측정 온도 190℃, 하중 21.18N) 에 준거하여 측정하였다. 또한, 멜트플로우 레이트는 용융 방사 전의 폴리머 펠릿을 시료로 하여 측정한 값이다.

(3) 융점 (Tm), 유리 전이점 (Tg)

폴리머의 융점 및 유리 전이점은 TA 인스트루먼트·재팬 (주) 사 제조의 서멀·애널리스트 2200 을 사용하여, 승온 속도 20℃/분으로 측정하였다.

(4) 섬도

복합 섬유의 섬도는 일본 공업 규격 L-1015 : 2005 8.5.1A 법에 기재된 방법에 의해 측정하였다.

(5) 강도·신도, 100% 신장 응력

복합 섬유의 강도·신도, 100% 신장 응력은 일본 공업 규격 L-1015 : 2005 8.7.1 법에 기재된 방법에 의해 측정하였다. 본 발명의 복합 섬유는 정장 (定長) 열처리의 효율에 의해, 강도·신도, 100% 신장 응력에 편차를 발생시키기 쉬우므로, 단사 (單絲) 에서 강도·신도, 100% 신장 응력을 측정하는 경우에는 측정점수를 늘릴 필요가 있다. 측정점수는 50 이상이 바람직하기 때문에, 여기서는 측정점수를 50 으로 하고, 그 평균값으로서 각각의 값을 정의한다. 또한 이 강도·신도 측정시의 하중-변형곡선의 신도 100% 시점의 응력을 판독하기 때문에 100% 신장 응력을 측정할 수 있었다.

(6) 권축 수, 권축률

복합 섬유의 권축 수, 권축률은 일본 공업 규격 L-1015 : 2005 8.12.1 ~ 8.12.2 법에 기재된 방법에 의해 측정하였다.

(7) 120℃ 건열 수축률

복합 섬유의 120℃ 건열 수축률은 일본 공업 규격 L-1015 : 2005 8.15 b) 에 있어서, 120℃ 에서 실시하였다.

(8) 웹 면적 수축률

복합 섬유 웹 면적 수축률은 이하의 수법에 의해 측정하였다. 섬유 길이 51㎜ 로 컷한 열접착성 복합 단섬유 100% 로 이루어지는 겉보기 중량 30g/㎡ 의 카드 웹을 제조하고, 그 웹을 25㎝ 사각으로 절단하였다. 다음으로 그 절단된 웹을 150℃ 로 유지한 열풍 건조기 (사타케 화학 기계 공업 주식회사 제조 열풍 순환 항온 건조기 : 41-S4) 중에서 2 분간 방치하여 열처리를 실시하고, 복합 섬유끼리의 열접착을 실시하였다. 열접착 후의 웹의 종횡 치수를 측정하여 곱함으로써 면적 A₁ 을 산출하고, 하기의 식에 면적 수축률을 구하였다.

면적 수축률 (%) = 〔(A₀ - A₁) / A₀〕 × 100

상기 식에 있어서, A₀ = 5㎝ × 5㎝ = 625 (㎠)

(9) 부직포 강력 (접착 강력)

상기 서술한 방법에 의해 얻은 열접착 후의 웹 (두께 5㎜) 으로부터, 머신 방향 (부직포 제조 공정의 섬유 또는 웹이 흐르는 방향) 으로 폭 5㎝, 길이 20㎝ 의 시험편을 잘라내고, 클램핑 간격 10㎝, 신장 속도 20㎝/min 으로 인장 강도를 측정하였다. 접착 강도는 인장 파단력을 시험편 중량으로 나눈 값으로 하였다.

(10) 강연성 (캔틸레버값)

상기 서술한 방법에 의해 얻은 열접착 후의 웹 (두께 5㎜) 으로부터 머신 방향으로 폭 2.5㎝, 길이 25㎝ 의 시험편을 잘라내고, 일본 공업 규격 L-1086 : 1983 6.12.1 의 방법에 의해 측정하였다. 머신 방향만의 캔틸레버값을 나타냈다.

캔틸레버값의 구체적인 측정 수법은 이하와 같다. 즉 일단이 45 도의 사면을 갖는 표면이 매끄러운 수평대 상에 대를 따라 잘라낸 시험편을 두었다. 다음으로 그 시험편의 일단을 수평대의 사면측 일단 (45 도의 사면과 수평대의 접합 부분) 에 정확하게 맞추고, 시험편의 타단의 위치를 그 45 도의 사면측 일단으로부터의 길이로서 측정한다. 시험편의 길이가 25㎝ 이므로, 이 값은 25㎝ 가 된다. 다음으로 적당한 방법에 의해 시험편을 사면 방향으로 완만하게 미끄러지게 하여, 시험편 일단의 중앙점이 그 사면과 동일한 면에 도달하였을 때에, 타단 의 위치를 그 45 도의 사면측 일단으로부터의 길이로서 측정한다. 이 값을 측정값 A 로 한다. 25㎝ 와 이 측정값 A 의 차이가 캔틸레버값이다. 각각 시험편 5 장의 표리에 대해 측정하고, 평균값을 그 시험편의 캔틸레버값으로 하였다. 이 캔틸레버값이 클수록 시험편이 단단하여, 시험편의 드레이프성이 나쁜 것을 나타내고, 이 캔틸레버값이 작을수록 시험편이 부드러워, 시험편의 드레이프성이 양호한 것을 나타낸다.

실시예 1

심 성분 (섬유 형성성 수지 성분) 에 Ⅳ = 0.64dL/g, Tg = 70℃, Tm = 256℃ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 를, 초 성분 (열접착성 수지 성분) 에 MFR = 20g/10min, Tm = 131℃ (Tg 는 0 도 미만) 의 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 을 사용하였다. 그들 수지를 각각 290℃, 250℃ 가 되도록 용융시킨 후, 공지된 심초형 복합 섬유용 구금을 사용하여 심 성분 중량 비율과 초 성분 중량 비율이 50wt% : 50wt% 의 중량 비율이 되도록 복합 섬유를 형성하고, 토출량 0.70g/min/구멍, 방사 속도 1150m/min 의 조건에서 방사하여 미연신사를 얻었다. 그 미연신사를 1.20 배로 냉연신을 한 후, 라우릴포스페이트칼륨염과 폴리옥시에틸렌 변성 실리콘이 80wt% : 20wt% 로 이루어지는 유제의 수용액에 냉연신 후의 사조 (絲條) 를 침지시키고, 스터핑 박스가 설치된 가압형 크림퍼를 사용하여 11 개/25㎜ 의 기계 권축을 부여하였다. 그리고 그 권축을 부여한 사조를 무긴장하에서, 심 성분의 유리 전이점보다 40℃ 높은 110℃ 의 열풍으로 이완 열수축 처리 및 건조 처리를 실시한 후, 섬유 길이 51㎜ 로 절단하였다. 얻어진 열접착성 복합 섬유의 단사 섬도는 6.4dtex, 강도 0.76cN/dtex, 신도 442%, 100% 신장 응력 0.37cN/dtex, 120℃ 건열 수축률 -2.6% 이었다. 이 열접착성 복합 섬유 100% 로 이루어지는 웹의 웹 면적 수축률은 -7.5%, 부직포 강력은 15.1㎏/g, 캔틸레버값은 8.50㎝ 이었다.

비교예 1

실시예 1 에서 얻은 미연신사를 70℃ 의 온수 중에서 2.5 배의 연신을 실시하고, 계속해서 90℃ 온수 중에서 1.2 배의 연신을 실시한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서 복합 섬유를 제조하였다. 얻어진 열접착성 복합 섬유의 단사 섬도는 2.6dtex, 강도 2.49cN/dtex, 신도 37.1%, 120℃ 건열 수축률 2.5% 이었다. 열접착성 복합 섬유의 신도가 100% 미만이었으므로, 100% 신장 응력은 측정할 수 없었다. 이 열접착성 복합 섬유 100% 로 이루어지는 웹의 웹 면적 수축률은 5%, 부직포 강력은 20.5㎏/g, 캔틸레버값은 12.90㎝ 이었다.

비교예 2

연신 처리를 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서 복합 섬유를 제조하였다. 얻어진 열접착성 복합 섬유의 단사 섬도는 6.47dtex, 강도 0.60cN/dtex, 신도 460.3%, 100% 신장 응력 0.37cN/dtex, 120℃ 건열 수축률 -0.7% 이었다. 이 열접착성 복합 섬유 100% 로 이루어지는 웹의 웹 면적 수축률은 -1.45%, 부직포 강력은 14.5㎏/g, 캔틸레버값은 7.90㎝ 이었다.

실시예 2

냉연신의 연신 배율을 1.1 배로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서 복합 섬유를 제조하였다. 얻어진 열접착성 복합 섬유의 단사 섬도는 6.41dtex, 강도 0.65cN/dtex, 신도 424.1%, 100% 신장 응력 0.41cN/dtex, 120℃ 건열 수축률 -1.9% 이었다. 이 열접착성 복합 섬유 100% 로 이루어지는 웹의 웹 면적 수축률은 -5.6%, 부직포 강력은 16.5㎏/g, 캔틸레버값은 8.10㎝ 이었다.

실시예 3

냉연신의 연신 배율 1.30 배로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서 복합 섬유를 제조하였다. 얻어진 열접착성 복합 섬유의 단사 섬도는 6.22dtex, 강도 0.72cN/dtex, 신도 381.8%, 100% 신장 응력 0.46cN/dtex, 120℃ 건열 수축률 -2.0% 이었다. 이 열접착성 복합 섬유 100% 로 이루어지는 웹의 웹 면적 수축률은 -6.1%, 부직포 강력은 17.1㎏/g, 캔틸레버값은 8.90㎝ 이었다.

비교예 3

냉연신의 연신 배율 1.4 배로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서 복합 섬유를 제조하였다. 얻어진 열접착성 복합 섬유의 단사 섬도는 6.14dtex, 강도 0.75cN/dtex, 신도 346.8%, 100% 신장 응력 0.53cN/dtex, 120℃ 건열 수축률 -0.6% 이었다. 이 열접착성 복합 섬유 100% 로 이루어지는 웹의 웹 면적 수축률은 -1.8%, 부직포 강력은 18.4㎏/g, 캔틸레버값은 10.1㎝ 이었다.

실시예 4

냉연신을 수온 20℃ 로 컨트롤한 물 배스 중에서 냉각시키면서 실시하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서 복합 섬유를 제조하였다. 얻어진 열접착성 복합 섬유의 단사 섬도는 6.52dtex, 강도 0.65cN/dtex, 신도 459.3%, 100% 신장 응력 0.39cN/dtex, 120℃ 건열 수축률 -3.2% 이었다. 이 열접착성 복합 섬 유 100% 로 이루어지는 웹의 웹 면적 수축률은 -9.5%, 부직포 강력은 15.3㎏/g, 캔틸레버값은 8.13㎝ 이었다.

실시예 5

이완 열수축 처리 및 열처리를 95℃ 의 온수 배스 중에서 0.7 배의 오버 피드를 가하여 실시하고, 그 후의 열풍 건조는 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서 복합 섬유를 제조하였다. 얻어진 열접착성 복합 섬유의 단사 섬도는 6.58dtex, 강도 0.68cN/dtex, 신도 443.3%, 100% 신장 응력 0.41cN/dtex, 120℃ 건열 수축률 -3.9% 이었다. 이 열접착성 복합 섬유 100% 로 이루어지는 웹의 웹 면적 수축률은 -11.4%, 부직포 강력은 14.9㎏/g, 캔틸레버값은 8.90㎝ 이었다.

실시예 6

심 성분 (섬유 형성성 수지 성분) 에 Ⅳ = 0.64dL/g, Tg = 70℃, Tm = 256℃ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 를, 초 성분 (열접착성 수지 성분) 에 MFR = 40g/10min, Tm = 152℃, Tg = 43℃ 의 결정성 공중합 폴리에스테르 (이소프탈산 20 몰%, 테트라메틸렌글리콜 50 몰% 를 공중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하여 각각 290℃, 255℃ 가 되도록 용융시킨 후, 공지된 심초형 복합 섬유용 구금을 사용하여 심 성분 중량 비율과 초 성분 중량 비율이 50wt% : 50wt% 의 중량 비율이 되도록 복합 섬유를 형성하고, 토출량 0.71g/min/구멍, 방사 속도 1250m/min 으로 방사하여 미연신사를 얻었다. 그 미연신사를 1.2 배로 냉연신한 후, 라우릴포스페이트칼륨염과 폴리옥시에틸렌 변성 실리콘이 80wt% : 20wt% 로 이루어지는 유 제의 수용액에 냉연신 후의 사조를 침지시킨 후, 스터핑 박스가 형성된 가압형 크림퍼를 사용하여 11 개/25㎜ 의 기계 권축을 부여하였다. 그리고 그 권축을 부여한 사조를 무긴장하, 90℃ 의 열풍 중에서 건조와 이완 열처리를 실시한 후, 섬유 길이 51㎜ 로 절단하였다. 얻어진 열접착성 복합 섬유의 단사 섬도는 5.7dtex, 강도 0.94cN/dtex, 신도 392%, 100% 신장 응력 0.35cN/dtex, 120℃ 건열 수축률 -3.8% 이었다. 이 열접착성 복합 섬유 100% 로 이루어지는 웹의 웹 면적 수축률 (단, 열접착 온도는 180℃ 로 변경하였다) 은 -11.2%, 부직포 강력은 12.3㎏/g, 캔틸레버값은 8.30㎝ 이었다.

본 발명의 저모듈러스인 자기 신장성 열접착성 복합 섬유는 PET 를 섬유 형성성 수지 성분으로서 사용하고, 또한 제조시의 방속(紡速)이 작기 때문에, 방사시의 단사가 현저하게 적다. 또한 그 복합 섬유를 사용하여 부직포를 제조하면, 고접착성, 고드레이프성 또한 질감이 양호한 부피가 큰 부직포를 얻을 수 있다.

Claims

섬유 형성성 수지 성분 및 열접착성 수지 성분으로 이루어지는 복합 섬유로서, 섬유 형성성 수지 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지고, 열접착성 수지 성분이 섬유 형성성 수지 성분보다 20℃ 이상 낮은 융점을 갖는 결정성 열가소성 수지로 이루어지고, 파단 신도가 130 ~ 600%, 100% 신장 응력이 0.3 ~ 1.0cN/dtex, 120℃ 건열 수축률이 -1.0% 보다 작은 것을 특징으로 하는 자기 신장성 열접착성 복합 섬유.
제 1 항에 있어서,

섬유 형성성 수지 성분이 심(core) 성분을 구성하고, 열접착성 수지 성분이 초(sheath) 성분을 구성하는 심초(core-sheath)형 복합 섬유인 열접착성 복합 섬유.
제 1 항에 있어서,

열접착성 수지 성분이 폴리올레핀계 수지인 열접착성 복합 섬유.
제 1 항에 있어서,

열접착성 수지 성분이 결정성 공중합 폴리에스테르인 열접착성 복합 섬유.
1300m/min 이하의 방사 속도로 인취한 미연신사를 1.05 ~ 1.30 배로 냉연신한 후, 열접착성 수지 성분의 유리 전이점과 섬유 형성성 수지 성분의 유리 전이점 쌍방보다 10℃ 이상 높은 온도하에서 이완 열수축시키는 것을 특징으로 하는 제 1 항에 기재된 열접착성 복합 섬유의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,

이완 열수축을 열풍 중에서 실시하는 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,

이완 열수축을 온수 중에서 실시하는 것을 특징으로 하는 열접착성 복합 섬유의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 자기 신장성 열접착성 복합 섬유 단독으로 이루어지는 캔틸레버값이 10㎝ 이하인 열접착 부직포.