KR20090057454A

KR20090057454A - 필터재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20090057454A
Application number: KR1020097008132A
Authority: KR
Inventors: 다쿠야 츠지모토; 미도리 히카사
Original assignee: 가부시키가이샤 구라레
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-06-05
Also published as: EP2065081A1; TW200824779A; EP2065081A4; JPWO2008035637A1; WO2008035637A1; US20100072126A1

Abstract

수용성 열가소성 수지 및 수불용성 열가소성 수지로 구성된 복합 장섬유의 부직포 또는 부직 웹으로부터 상기 수용성 열가소성 수지를 친수성 용매로 용해 또는 용출 처리하고, 상기 수용성 열가소성 수지의 일부를 잔존시킴으로써, 평균 섬유 직경이 0.05 ∼ 1.8㎛ 인 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재로서, 평균폭 3 ∼ 100㎛ 의 극세 장섬유 다발이 부직포 표면을 1 ∼ 20% 의 면적 비율로 점유하고, 또한 부직포의 종방향 및 횡방향의 인장 강도 (B)kgf/5㎝ 가 단위 면적당 질량 (A)g/㎡ 에 대하여 하기 식을 만족하는 필터재를 제조한다.

100×(B)/(A)≥5

이 필터재는 고도의 포집성 및 통액성을 갖고, 디젤 엔진 연료용 필터재 등의 액체 연료용 필터재에 적합하다.

필터재, 수용성 열가소성 수지, 수불용성 열가소성 수지, 복합 장섬유

Description

필터재 및 그 제조 방법{FILTER MEDIUM AND PROCESS FOR PRODUCTION OF THE SAME}

본 발명은 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 내구 성능이 우수하고, 연료 중의 미소 입자를 효율적으로 포집하는 것이 가능하고, 또한 미량 수분도 제거할 수 있는 연료용 필터재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

기체나 액체에 함유되는 미립자를 제거하기 위한 여과재로서, 종래부터 필라멘트, 부직포, 막 등이 필터재로서 사용되고 있다. 이들 중, 막계 필터재는 균일한 미소 공경을 갖고, 정밀한 여과가 가능하지만, 표면 여과가 되기 때문에, 먼지에 의한 압력 손실의 상승이 급격하여, 필터 교환을 빈번하게 할 필요가 있다. 이에 대하여, 섬유계 필터재는 그 섬유 직경이나 섬유 분포 상태가 불균일하기 때문에, 균일하고 미소 공경인 시트를 용이하게는 얻기 어렵다는 결점을 갖지만, 시트 내 공간이 많아, 포착된 먼지에 의한 압력 손실의 상승이 완만하여, 필터 수명이 길다는 장점을 갖기 때문에 범용되고 있다.

특히, 자동차 등의 차량에 있어서의 필터재 (예를 들어, 액체 연료용 필터재) 로서는, 섬유계 필터재, 예를 들어 셀룰로오스계 섬유, 스펀 본드 부직포, 멜 트 블론 부직포 등이 사용되며, 특히 액체 연료용 필터로서는 셀룰로오스계 섬유가 다용되고 있다. 또한, 액체 연료용 필터재에는, 종래부터 안정성 및 내구성에 추가하여, 약 10㎛ 의 미소 입자에 대한 포집성이 요구되어 왔는데, 연소 후의 검댕이나 질소산화물의 규제 강화가 진행되는 중, 액체 연료용 필터재에 대해서도, 보다 고성능화를 진행시키는 것이 중요시되고 있어, 수 ㎛ 이하의 미소 입자에 대한 포집성이 요구되고 있다. 특히, 액체 연료 중에서도 디젤 엔진의 연료로서 사용되는 경유의 경우에는, 배기 가스 규제의 점에서 보다 고도의 불순물 제거가 요구되고 있다. 고성능화의 방법으로서는, 섬유 직경을 보다 작게 함으로써, 부직포의 치밀성을 향상시키는 방법이 가장 효과적임이 밝혀져 있다.

이와 같은 상황하, 현재 상태의 셀룰로오스계 섬유를 사용한 필터에 의해서는 충분히 제거하지 못하고, 내구성의 점에서도 문제가 있다. 또한, 스펀 본드법에 의해 제조되는 장섬유 부직포는 기계적 강도는 우수하지만, 섬유 직경이 크기 때문에, 표면적이 작고, 포집성이 떨어진다.

또한, 멜트 블론 부직포는 섬유 직경이 작고, 이것에 의한 표면적의 크기를 살려, 필터재로서 폭넓게 이용되지만, 멜트 블론 부직포 단독으로는 기계적 강도가 작아, 특히 고도의 내구성이 요구되는 연료용 필터재로서는, 충분히 그 요구를 만족시킬 수 없기 때문에, 전술한 스펀 본드 부직포 등과 적층하여 이용되고 있다. 또한, 멜트 블론 부직포의 섬유 직경은 2㎛ 전후가 한계이며, 보다 미소한 먼지를 포착하기 위해서는, 캘린더 가공 등에 의해 밀도 조정을 실시하여, 포집률을 높이는 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 고밀도화된 부직포에서는 통액성이 저 해되기 쉽다.

이와 같은 배경에 대하여, 장섬유 부직포인 스펀 본드 부직포를 구성하는 섬유를 극세화하는 방법이 제안되어 있다. 구체적으로는, 보다 극세화를 진행시키는 방법으로서 알칼리 감량법이나 용제 추출법 등의 방법, 즉 비상용성의 2 성분 이상의 폴리머로 구성된 복합 섬유 부직포를 화학 약품으로 처리하고 구성 섬유를 길이 방향으로 분리하여 극세화하는 방법이 알려져 있다. 이 경우, 부직포 중에 2 종 이상의 성분이 존재하게 된다. 화학 약품을 사용하여 일방의 성분을 제거함으로써, 1 성분만으로 이루어지는 극세 섬유 부직포를 얻을 수 있지만, 제거하는 성분과는 별개의 성분이 바람직하지 않은 영향을 받기 때문에, 복합 섬유를 구성하는 성분의 조합이 한정되는 경우가 많아, 충분한 극세 섬유화가 곤란한 경우가 많다.

한편, 폴리비닐알코올 (이하, PVA 라 약기하는 경우도 있다) 은 수용성의 폴리머로서, 그 기본 골격과 분자 구조, 형태, 각종 변성에 의해 수용성의 정도를 변경할 수 있는 것이 알려져 있다. 또한, PVA 는 생분해성인 것이 확인되어 있어, 지구 환경적으로 합성물을 자연계와 어떻게 조화시키는가가 큰 과제가 되어 있는 현재, 이러한 기본 성능을 갖는 PVA 및 PVA 계 섬유는 많이 주목받고 있다.

본 발명자들은, 일본 공개특허공보 2001-262456호 (특허 문헌 1) 에 있어서, 용융 방사에 의해 PVA 와 다른 열가소성 폴리머의 복합 장섬유로 구성된 부직포를 제조하고, 이 부직포로부터 PVA 를 물로 추출 제거하여 얻어지는 이형 단면 또는 극세 섬도를 갖는 장섬유 부직포에 대하여 제안하고 있다. 또한, 일본 공개특 허공보 2006-89851호 (특허 문헌 2) 에서는, 특허 문헌 1 과 동일한 복합 장섬유로 구성된 부직포에 있어서의 추출 조건을 제어하여 PVA 의 일부를 부직포 내에 잔존 시킴으로써, 내구성이 우수한 친수성을 갖는 극세 장섬유 부직포를 얻는 방법이 제안되어 있다. 또한, 특허 문헌 2 에는, 이 방법에 의해 얻어진 극세 장섬유 부직포가 필터재로서 적합한 것도 기재되어 있다.

그러나, 이들 문헌의 방법에서는, 섬유의 극세화가 충분하지 않다. 따라서, 포집성과 통액성을 양립시킬 필요가 있는 액체 연료 필터 등의 고도의 필터 용도, 특히 배기 가스 규제의 점에서 보다 고도의 성능이 요구되고 있는 디젤 엔진 연료용 필터로서는 적합하지 않다.

또한, 유리 섬유를 사용하면, 1㎛ 이하의 섬유 직경의 섬유로 구성하는 필터재를 용이하게 얻는 것이 가능하고, 고효율인 포집 성능을 나타내지만, 시트상 성형품에는 바인더 성분이 함유되기 때문에, 필터의 사용 조건에 따라서는 용출물이 발생한다. 또한, 유리 섬유가 부러지는 것 등에 의해 섬유의 탈락이 발생하기 쉽다.

특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 2001-262456호 (단락 [0039], 실시예 14)

특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 2006-89851호 (청구항 1, 13 및 19)

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

따라서, 본 발명의 목적은 고도의 포집성 및 통액성을 갖는 필터재 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 장기간 사용해도 화학 물질의 용출이나 섬유의 탈락이 억제되고, 내구 성능도 우수한 필터재 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은, 추출 조건을 연구하여 극세 섬유의 분산성을 제어하고, 극세 장섬유로 구성되고, 또한 적당히 극세 장섬유 다발이 형성된 극세 장섬유 부직포를 제조함으로써, 고도의 포집성과 통액성을 겸비한 고성능 필터재의 제조가 가능함을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명의 필터재는 평균 섬유 직경이 0.05 ∼ 1.8㎛ 인 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재로서, 평균폭 3 ∼ 100㎛ 의 극세 장섬유 다발이 부직포 표면을 1 ∼ 20% 의 면적 비율로 점유하고, 또한 부직포의 종방향 및 횡방향의 인장 강도 (B)kgf/5㎝ 가 단위 면적당 질량 (A)g/㎡ 에 대하여 하기 식을 만족한다.

100×(B)/(A)≥5

이 필터재는, 상기 극세 장섬유가 수불용성 열가소성 수지 (예를 들어, 폴리에스테르계 수지) 로 구성되고, 또한 상기 부직포가 수용성 열가소성 수지 (예를 들어, 탄소수 4 이하의 α-올레핀 단위 및 C_1-4 알킬-비닐에테르 단위에서 선택된 적어도 1 종의 단위를 0.1 ∼ 20 몰% 함유하는 변성 폴리비닐알코올, 특히 에틸렌 단위를 3 ∼ 20 몰% 함유하는 변성 폴리비닐알코올) 를 0.01 ∼ 2 질량% 정도의 비율로 함유해도 된다. 상기 부직포는 니들 펀치 처리 또는 워터젯 처리에 의해 낙합되어 있어도 된다. 본 발명의 필터재는, 또한, 다른 직포 또는 부직포와 적층되어 있어도 된다. 또한, 본 발명의 필터재는 디젤 엔진 연료용 필터재 등의 액체 연료용 필터재로서 적합하다.

본 발명에는, 수용성 열가소성 수지 및 수불용성 열가소성 수지로 구성된 복합 장섬유의 부직포 또는 부직 웹으로부터 상기 수용성 열가소성 수지를 제거하고, 평균 섬유 직경이 0.05 ∼ 1.8㎛ 인 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 제조하는 방법으로서, 상기 복합 장섬유 부직포 또는 부직 웹으로부터 상기 수용성 열가소성 수지를 친수성 용매로 용해 또는 용출 처리함과 함께, 상기 수용성 열가소성 수지의 일부를 잔존시키는 필터재의 제조 방법도 포함된다. 이 제조 방법에서는, 상기 복합 장섬유 부직포의 상하를 통수성 시트로 덮고, 그 상태에서 수용성 열가소성 수지를 연속적으로 제거해도 된다. 또한, 수용성 열가소성 수지의 용해 또는 용출 처리는 60℃ 이하부터 개시하고, 서서히 온도를 높여 최종적으로 80 ∼ 110℃ 가 되는 온도에서 처리해도 된다. 또한, 상기 용해 또는 용출 처리는 계면 활성제 (특히 비이온성 계면 활성제) 의 존재하에서 행해도 된다.

발명의 효과

본 발명에서는, 극세 장섬유로 구성되고, 또한 적당히 극세 장섬유 다발이 존재하고 있기 때문에, 필터재로서 고도의 포집성 및 통액성 (낮은 통액 저항) 을 양립할 수 있다. 또한, 장기간 사용해도 화학 물질의 용출이나 섬유의 탈락이 억제되고, 내구 성능도 우수하다. 그 때문에, 고도의 성능이 요구되고 있는 액체 연료용 필터, 특히 디젤 엔진 연료용 필터의 필터재로서 적합하다.

도 1 은, 본 발명의 연료용 필터재를 제조하기 위하여 사용되는 복합 섬유의 일례를 나타내는 모식 단면도이다.

발명의 상세한 설명

본 발명의 필터재는, 극세 장섬유 부직포로 구성되어 있고, 그 평균 섬유 직경은 0.05 ∼ 1.8㎛ 정도이며, 바람직하게는 0.1 ∼ 1.5㎛, 더욱 바람직하게는 0.2 ∼ 1㎛ 정도이다. 극세 장섬유의 평균 섬유 직경이 1.8㎛ 보다 큰 경우에는, 극세화가 충분하지 않고, 섬유 표면적이 저하되고, 필터의 포집 효율이 현저히 저하된다. 또한, 평균 섬유 직경이 0.05㎛ 보다 작은 경우에는, 가공성이 저하되어, 안정적인 생산이 곤란해지기 쉽다.

상기 부직포는, 극세 장섬유로 구성된 소정 폭의 극세 장섬유 다발을 적당한 비율로 갖고 있다. 이 극세 장섬유 다발의 평균폭 (다발의 길이 방향에 있어서의 최대폭과 최소폭의 평균폭) 은 3 ∼ 100㎛ 정도이며, 바람직하게는 6 ∼ 90㎛, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 80㎛ (특히 20 ∼ 80㎛) 정도이다. 평균폭이 3㎛ 보다 작은 섬유 다발은 단섬유와 동일한 거동을 나타내어, 섬유 다발로서의 작용에는 그다지 영향을 미치지 않는다. 한편, 평균폭이 100㎛ 를 초과하는 섬유 다발은 필터로서 포집성을 저하시킬 뿐만 아니라, 부직포의 공극성도 오히려 저하시키기 때문에, 실질적으로 존재하지 않는 것이 바람직하다.

상기 부직포는 극세 장섬유 다발을 적당한 비율로 함유하고 있다. 즉, 상기 부직포는 평균폭 3 ∼ 100㎛ 의 극세 장섬유 다발이 부직포 표면을 1 ∼ 20% 의 면적 비율로 점유하고 있다. 상기 극세 장섬유 다발의 점유율은 용도에 따라 적절히 선택할 수 있고, 미소 먼지의 포집성을 중시하여 1 ∼ 5% 정도의 저비율이어도 되지만, 바람직하게는 3 ∼ 18%, 더욱 바람직하게는 5 ∼ 15% 정도이다. 이와 같은 부직포는 필터 (예를 들어, 액체 연료용 필터) 에서의 포집성, 통액성 및 내구성을 향상할 수 있다. 섬유 다발의 면적 점유율이 1% 보다 작은 경우, 섬유 다발이 거의 존재하지 않고, 극세 섬유가 단섬유로서 거의 완전히 분산된 상태임을 나타내는데, 그 경우에는 부직포 중의 공극성이 저하되어, 통액 저항이 크고 통액성이 작은 필터재가 된다. 한편, 섬유 다발의 면적 점유율이 20% 를 초과하는 경우에는, 극세 섬유로서의 기능이 충분히 발현되지 않아, 포집성이 작은 필터재가 된다. 또한, 본 발명에서는, 부직포 표면의 면적 점유율에 기초하여 상기 섬유 다발의 비율을 측정하고 있는데, 통상 부직포 전체에 있어서도 동일한 비율로 섬유 다발이 분포하고 있다.

구체적으로는, 극세 장섬유 다발의 점유율의 측정은 부직포 표면의 전자 현미경 사진에 기초하여 측정된다. 본 발명에서는, 부직포 표면의 현미경 사진에 있어서, 전술한 평균폭을 가질 뿐만 아니라, 복수개의 섬유가 10㎛ 이상의 길이에 걸쳐 동일한 방향 (예를 들어, 평행) 으로 평행 또는 중복하여 늘어선 섬유군을 섬DD유 다발로서 측정하였다.

상기 부직포는 장섬유로 구성되어 있는데, 장섬유 부직포는 다른 부직포, 예를 들어 단섬유로 구성된 웹을 니들 펀치나 수류 낙합(絡合)시켜 얻어지는 건식 부직포나, 물에 분산시킨 쇼트 컷 섬유를 떠 올려 건조시켜 얻어지는 습식 부직포에 비해, 매우 생산성이 높다. 또한, 장섬유 부직포는 장섬유로 구성되어 있기 때문에 부직포로부터 섬유의 탈락이 생기기 어려워, 필터재로서 적합하다. 또한, 장섬유 부직포는, 부직포의 강도가 단섬유로 구성된 부직포나 쇼트 컷 섬유로 구성된 부직포와 비교하여 일반적으로 높아, 이 점에서도, 강도가 요구되는 필터재에 적합하다.

상기 부직포는, 적당히 상기 섬유 다발을 갖고 있기 때문에, 기계적 특성도 우수하고, 종방향 및 횡방향의 인장 강도 (B) (단위 kgf/5㎝) 는, 단위 면적당 질량 (A) (단위 g/㎡) 에 대하여, 100×(B)/(A)≥5 일 필요가 있고, 바람직하게는 100×(B)/(A)≥10 (예를 들어, 100≥100×(B)/(A)≥10), 더욱 바람직하게는 100× (B)/(A)≥15 (예를 들어, 50≥100×(B)/(A)≥15) 이다. 100×(B)/(A)<5 인 경우, 극세 장섬유 부직포의 강도가 불충분하여, 단독으로 충분한 기능 (예를 들어, 연료용 필터에 필요한 강도) 을 다할 수 없다.

한편, 인장 강도 (B) (단위 kgf/5㎝) 와 단위 면적당 질량 (A) (단위 g/㎡) 는 100×(B)/(A)≤100 을 만족하는 것이 바람직하다. 100×(B)/(A) 가 너무 크면, 극세 장섬유 부직포의 유연성이 저하되는 경우가 있다. 또한, 100×(B)/(A) 의 값은 평균 섬유 직경, 방사 인취 속도, 섬유 낙합 및 열압착 조건 등에 따라 변경하는 것이 가능하고, 평균 섬유 직경을 크게 하거나, 방사 인취 속도를 크게 하거나, 혹은 섬유 낙합 및 열압착 조건을 강화하는 등에 의해, 100×(B)/(A) 의 값을 높게 할 수 있다.

상기 극세 장섬유 부직포에 있어서, 극세 장섬유가 수불용성 열가소성 수지 로 구성되고, 또한 수용성 열가소성 수지를 부직포에 대하여 소량 함유하고 있어도 된다. 이 경우, 수불용성 열가소성 수지로 구성된 섬유의 표면에 수용성 열가소성 수지가 부착되어 있어도 된다. 즉, 부직포 중에 수용성 열가소성 수지의 일부를 잔존시킴으로써 부직포 (섬유 표면) 에 친수성 또는 젖음성을 부여하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 상기 부직포는 수용성 열가소성 수지 및 수불용성 열가소성 수지로 구성된 복합 장섬유의 부직포 또는 부직 웹으로부터 상기 수용성 열가소성 수지를 제거하는 제조 방법에 의해 얻어지는 부직포가 특히 바람직하다. 본 발명에서는, 이러한 친수성을 부여함으로써, 수계의 액체 필터로서 사용한 경우에는, 초기 압력 손실을 대폭 억제할 수 있고, 액체 연료용 필터 등의 유계 액체 필터에 있어서, 연료에 있어서 불순물인 미량 수계 성분을 유효하게 제거할 수 있다.

또한, 수용성 열가소성 수지 (특히 수용성 열가소성 PVA) 의 일부를 잔존시킨 경우에는, 부직포에 수용성 열가소성 수지의 수용액을 부여하여 건조시킨 경우와 비교하여, 수용성 열가소성 수지의 내구성이 높고, 이와 같은 내구력을 갖는 친수성은, 후술하는 바와 같이, 특정 굵기의 극세 섬유로 구성된 부직포에 수용성 열가소성 수지가 잔존되고, 또한 그것이 특정 조건으로 건조되는 것 등에 의해 달성된다.

본 발명의 극세 장섬유 부직포 중에 존재하는 수용성 열가소성 수지의 비율은 부직포 중 4 질량% 이하 (예를 들어, 0.0001 ∼ 4 질량%) 이며, 예를 들어 0.01 ∼ 2 질량%, 바람직하게는 0.02 ∼ 1.5 질량%, 더욱 바람직하게는 0.03 ∼ 1 질량% (특히 0.05 ∼ 0.8 질량%) 정도이다. 수용성 열가소성 수지의 비율이 너무 많은 경우에는, 사용시에 수용성 열가소성 수지의 용출이 높아지고, 또한 극세 섬유의 분산이 낮아지고, 부직포의 유연성이 저하된다. 한편, 수용성 열가소성 수지의 비율이 너무 적으면, 부직포의 친수성이 충분하지 않고, 수계 성분의 포집성이 저하된다.

부직포에 잔존하는 수용성 열가소성 수지로서는, 상온에서 고체이면, 120℃ 이하의 온도에서 친수성 용매 (특히 물) 에 의해 용해 또는 용출 제거할 수 있고, 또한 용융 방사가 가능하면, 특별히 한정되지 않는다. 이와 같은 수용성 열가소성 수지로서는, 예를 들어 셀룰로오스계 수지 (메틸셀룰로오스 등의 C_1-3 알킬셀룰로오스에테르, 히드록시메틸셀룰로오스 등의 히드록시 C_1-3 알킬셀룰로오스에테르, 카르복시메틸셀룰로오스 등의 카르복시 C_1-3 알킬셀룰로오스에테르 등), 폴리알킬렌글리콜 수지 (폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드 등의 폴리 C_2-4 알킬렌옥사이드 등), 폴리비닐계 수지 (폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐에테르, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세탈 등), 아크릴계 공중합체 및 그 알칼리 금속염 ((메트)아크릴산, 히드록시에틸(메트)아크릴산에스테르 등의 (메트)아크릴산에스테르, (메트)아크릴아미드 등의 아크릴계 단량체로 구성된 단위를 함유하는 공중합체 등), 비닐계 공중합체 또는 그 알칼리 금속염 (이소부틸렌, 스티렌, 에틸렌, 비닐에테르 등의 비닐계 단량체와, 무수 말레산 등의 불포화 카르복실산 또는 그 무수물의 공중합체 등), 가용화 치환기를 갖는 수지 또는 그 알칼리 금속염 (술폰산기나 카르복실기, 히드록실기 등을 도입한 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리스티렌 등) 등을 들 수 있다. 이들 수용성 열가소성 수지는 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

이들 수용성 열가소성 수지 중에서도, 용융 방사 안정성이 우수하고, 또한 80℃ 수중에서 3 분간 침지 처리한 후의 흡수성이 특히 우수한 점에서, 폴리비닐알코올 (PVA) 등의 폴리비닐알코올계 수지, 특히 수용성 열가소성 PVA 가 바람직하다.

PVA 는 용융 방사 가능하면 특별히 한정되지 않고, 호모 폴리머 외에, 예를 들어 주쇄로서의 공중합, 말단이나 측쇄의 변성 등에 의해 관능기를 도입한 변성 PVA 도 포괄한다. 통상 일반적으로 시판되고 있는 PVA 는 용융 온도와 열분해 온도가 근접해 있기 때문에 용융 방사할 수 없고 (즉 열가소성이 아니고), 수용성 열가소성 PVA 로 하기 위해서는, 여러 가지의 연구가 필요하다.

수용성 열가소성 수지 (예를 들어, 수용성 열가소성 PVA 등) 의 점도 평균 중합도 (이하, 간단히 중합도라 약기한다) 는, 예를 들어 200 ∼ 800 정도이며, 바람직하게는 230 ∼ 600, 더욱 바람직하게는 250 ∼ 500 정도이다. 통상적인 섬유용으로 사용되는 수용성 열가소성 수지 (예를 들어, PVA 등) 는 중합도가 높을수록 고강도 섬유가 얻어지므로, 1500 이상의 중합도 (예를 들어, 약 1700 이나 약 2100 의 중합도 등) 가 일반적이다. 본 발명에서는, 매우 저중합도 (200 ∼ 800) 의 수용성 열가소성 수지 (예를 들어, 수용성 열가소성 PVA 등) 가 사용된다고 할 수 있다. 중합도가 또한 너무 작으면 방사시에 충분한 예사성 (曳絲性) 이 얻어지지 않고, 결과적으로 만족스러운 복합 장섬유 부직포가 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, 중합도가 너무 크면 용융 점도가 너무 높아 방사 노즐로부터 폴리머를 토출할 수 없어, 만족스러운 복합 장섬유 부직포를 얻을 수 없는 경우가 있다. 수용성 열가소성 수지의 중합도는 중합 반응에 있어서의 용매 농도, 중합 속도, 중합률, 중합 온도 등에 의해 결정되고, 중합도를 낮게 하기 위해서는 용매 농도 및 중합률을 높게 하면 된다.

수용성 열가소성 수지의 중합도 (P) 는 JIS-K6726 에 준하여 측정된다. 예를 들어, 수용성 열가소성 PVA 의 중합도는, 수용성 열가소성 PVA 를 완전히 재비누화하고, 정제한 후, 30℃ 의 수중에서 측정한 극한 점도 [η](㎗/g) 로부터 다음 식에 의해 구해진다.

P=([η]×10³/8.29)^(1/0.62)

본 발명에 사용되는 수용성 열가소성 PVA 의 비누화도는, 예를 들어 90 ∼ 99.99 몰%, 바람직하게는 92 ∼ 99.9 몰%, 더욱 바람직하게는 94 ∼ 99.8 몰% 정도이다. 비누화도가 너무 작으면, 수용성 열가소성 PVA 의 열안정성이 낮아, 열분해나 겔화에 의해 안정적인 복합 용융 방사를 실시할 수가 없는 경우가 있다. 한편, 비누화도가 너무 큰 수용성 열가소성 PVA 는 안정적으로 제조하는 것이 곤란하다. 비누화도를 높이기 위해서는 비누화 촉매량을 늘리고, 반응 온도를 높게 하고, 반응 시간을 길게 하면 된다.

수용성 열가소성 PVA 는 비닐에스테르계 중합체의 비닐에스테르 단위를 비누 화함으로써 얻어진다. 비닐에스테르 단위를 형성하기 위한 비닐 화합물 단량체로서는, 포름산비닐, 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 발레르산비닐, 카프르산비닐, 라우르산비닐, 스테아르산비닐, 벤조산비닐, 피발산비닐, 버사틱산비닐 등을 들 수 있다. 이들 비닐 화합물 단량체는 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중, 수용성 열가소성 PVA 의 생산성이 높은 점에서, 아세트산비닐이나 프로피온산비닐 등의 저급 지방족 카르복실산비닐이 바람직하며, 통상 아세트산비닐이다.

본 발명의 극세 장섬유 부직포를 구성하는 수용성 열가소성 수지 (예를 들어, 수용성 열가소성 PVA 등) 는, 호모 폴리머이어도 되고 공중합 단위를 도입한 변성 수지 (예를 들어, 변성 PVA 등) 이어도 되지만, 복합 용융 방사성, 친수성 등의 관점에서는, 공중합 단위를 도입한 변성 수지 (예를 들어, 변성 PVA 등) 를 사용하는 것이 바람직하다.

변성 PVA 에 있어서의 공중합성 단량체의 종류로서는, 예를 들어 α-올레핀류 (에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 이소부텐, 1-헥센 등의 α-C_2-10 올레핀 등), (메트)아크릴산 및 그 염, (메트)아크릴산에스테르류 [(메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산n-프로필, (메트)아크릴산i-프로필 등의 (메트)아크릴산 C_1-6 알킬에스테르 등], (메트)아크릴아미드 유도체 [(메트)아크릴아미드, N-메틸(메트)아크릴아미드, N-에틸(메트)아크릴아미드 등의 N-C_1-6 알킬(메트)아크릴아미드 등], 비닐에테르류 [메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, n-프로필비닐에테르, i-프로 필비닐에테르, n-부틸비닐에테르 등의 C_1-10 알킬비닐에테르 등], 히드록실기 함유의 비닐에테르류 [에틸렌글리콜비닐에테르, 1,3-프로판디올비닐에테르, 1,4-부탄디올비닐에테르 등의 C_2-10 알칸디올-비닐에테르 등], 알릴에스테르류 (알릴아세테이트 등), 알릴에테르류 [프로필알릴에테르, 부틸알릴에테르, 헥실알릴에테르 등의 C_1-10 알킬알릴에테르 등], 옥시알킬렌기를 갖는 단량체 [폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기, 폴리옥시부틸렌기 등의 폴리옥시 C_2-6 알킬렌기를 갖는 비닐계 단량체 등], 비닐실란류 (비닐트리메톡시실란 등의 비닐트리 C_1-4 알콕시실란 등), 히드록실기 함유의 α-올레핀류 및 그 에스테르화물 [아세트산이소프로페닐, 3-부텐-1-올, 4-펜텐-1-올, 5-헥센-1-올, 7-옥텐-1-올, 9-데센-1-올, 3-메틸-3-부텐-1-올 등의 C_3-12 알켄올 또는 그 에스테르화물 등], N-비닐아미드류 [N-비닐포름아미드, N-비닐아세트아미드, N-비닐피롤리돈 등], 불포화 카르복실산류 [푸마르산, 말레산, 이타콘산, 시트라콘산, 무수 말레인산, 무수 이타콘산, 무수 시트라콘산 등], 술폰산기를 갖는 단량체 [에틸렌술폰산, 알릴술폰산, 메타알릴술폰산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 등], 카티온기를 갖는 단량체 [비닐록시에틸트리메틸암모늄클로라이드, 비닐록시부틸트리메틸암모늄클로라이드 등의 비닐록시테트라 C_1-10 알킬암모늄클로라이드, 비닐록시에틸디메틸아민, 비닐록시메틸디에틸아민 등의 비닐록시트리 C_1-10 알킬아민, N-아크릴아미드에틸트리메틸암모늄클로라이드, N-아크릴아미드 부틸트리메틸암모늄클로라이드 등의 N-아크릴아미드테트라 C_1-10 알킬암모늄클로라이드, N-아크릴아미드디메틸아민 등의 N-아크릴아미드디 C_1-10 알킬아민, (메트)알릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 (메트)알릴트리 C_1-10 알킬암모늄클로라이드, 디메틸알릴아민 등의 디 C_1-3 알킬알릴아민, 알릴에틸아민 등의 알릴 C_1-3 알킬아민 등] 등을 들 수 있다.

이들 공중합성 단량체는 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 공중합성 단량체 단위의 함유량은 변성 PVA (또는 공중합 PVA) 를 구성하는 전체 단위의 몰수를 100% 로 했을 경우, 통상 전체의 몰수에 대하여 20 몰% 이하이다. 또한, 공중합의 장점을 발휘하기 위해서는, 0.01 몰% 이상이 상기 공중합 단위인 것이 바람직하다.

변성 PVA 에 있어서, 이들 공중합성 단량체 중에서도, 입수 용이성 등의 점에서, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 이소부텐, 1-헥센 등의 α-C_2-6 올레핀류, 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, n-프로필비닐에테르, i-프로필비닐에테르, n-부틸비닐에테르 등의 C_1-6 알킬비닐에테르류, 에틸렌글리콜비닐에테르, 1,3-프로판디올비닐에테르, 1,4-부탄디올비닐에테르 등의 C_2-6 알칸디올-비닐에테르, 알릴아세테이트 등의 알릴에스테르류, 프로필알릴에테르, 부틸알릴에테르, 헥실알릴에테르 등의 C_1-6 알킬알릴에테르류, N-비닐포름아미드, N-비닐아세트아미드, N-비닐피롤리돈 등의 N-비닐아미드류, 폴리옥시에틸렌 등의 옥시 C_2-4 알킬렌기를 갖는 단량체, 3-부텐-1-올, 4-펜텐-1-올, 5-헥센-1-올, 7-옥텐-1-올, 9-데센-1-올, 3-메틸-3-부텐-1-올 등의 C_3-10 알켄올류 등이 바람직하다.

특히, 공중합성, 혼합 용융 방사성, 섬유 물성 등의 점에서 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 이소부텐의 탄소수 4 이하인 α-올레핀류, 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, n-프로필비닐에테르, i-프로필비닐에테르, n-부틸비닐에테르 등의 C_1-4 알킬-비닐에테르류가 보다 바람직하다. 탄소수 4 이하인 α-올레핀류 및 C_1-4 알킬-비닐에테르류에서 유래하는 단위는 수용성 열가소성 PVA 중에 0.1 ∼ 20 몰% 존재하고 있는 것이 바람직하고, 0.5 ∼ 18 몰% 가 보다 바람직하다.

또한, α-올레핀이 에틸렌인 경우에는, 특히 섬유 물성이 높아지는 점에서 더욱 바람직하고, 특히 에틸렌 단위가 3 ∼ 20 몰% 존재하는 경우가 바람직하며, 보다 바람직하게는 5 ∼ 18 몰% 에틸렌 단위가 도입된 변성 PVA 를 사용하는 경우이다.

본 발명에서 사용하는 수용성 열가소성 수지 (예를 들어, 수용성 열가소성 PVA 등) 는, 괴상 중합법, 용액 중합법, 현탁 중합법, 유화 중합법 등의 공지된 방법을 들 수 있다. 이들 방법 중, 무용매 또는 알코올 등의 용매 중에서 중합하는 괴상 중합법이나 용액 중합법이 통상 채용된다. 예를 들어, 수용성 열가소성 PVA 의 용액 중합에 있어서 용매로서 사용되는 알코올로서는, 메틸알코올, 에틸알코올, 프로필알코올 등의 저급 알코올을 들 수 있다. 공중합에 사용되는 개 시제로서는, α,α'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸-발레로니트릴) 등의 아조계 개시제, 과산화벤조일, n-프로필퍼옥시카보네이트 등의 과산화물계 개시제 등의 공지된 개시제를 들 수 있다. 이들 개시제는 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 중합 온도에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 0 ∼ 200℃ (특히 20 ∼ 150℃) 정도의 범위가 적당하다.

본 발명에서 사용하는 수용성 열가소성 수지 (예를 들어, 수용성 열가소성 PVA 등) 에 있어서의 알칼리 금속 이온의 함유 비율은, 수용성 열가소성 수지 (예를 들어, 수용성 열가소성 PVA 등) 100 질량부에 대하여, 나트륨 이온 환산으로, 예를 들어 0.00001 ∼ 0.05 질량부, 바람직하게는 0.0001 ∼ 0.03 질량부, 더욱 바람직하게는 0.0005 ∼ 0.01 질량부 정도이다. 예를 들어, 수용성 열가소성 PVA 의 경우, 알칼리 금속 이온의 함유 비율이 0.00001 질량부 미만인 PVA 는 공업적으로 제조가 곤란하다. 또한, 알칼리 금속 이온의 함유량이 너무 많으면, 복합 용융 방사시의 폴리머 분해, 겔화 및 실끊김이 현저하여, 안정적으로 섬유화할 수 없는 경우가 있다. 또한, 알칼리 금속 이온으로서는, 칼륨 이온, 나트륨 이온 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 특정량의 알칼리 금속 이온을 수용성 열가소성 PVA 중에 함유시키는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 수용성 열가소성 PVA 에 대하여, 알칼리 금속 이온을 PVA 중에 함유시키는 방법을 예시하면, 예를 들어 PVA 를 중합한 후에 알칼리 금속 이온 함유의 화합물을 첨가하는 방법, 비닐에스테르의 중합체를 용매 중에서 비누화할 때, 비누화 촉매로서 알칼리 금속 이온을 함유하는 알칼 리성 물질을 사용함으로써 PVA 중에 알칼리 금속 이온을 배합하고, 비누화하여 얻어진 PVA 를 세정액으로 세정함으로써, PVA 중에 함유되는 알칼리 금속 이온 함유량을 제어하는 방법 등을 들 수 있고, 후자의 방법이 바람직하다. 또한, 알칼리 금속 이온의 함유량은 원자 흡광법으로 구할 수 있다.

비누화 촉매로서 사용하는 알칼리성 물질로서는, 수산화칼륨 또는 수산화나트륨 등을 들 수 있다. 비누화 촉매에 사용하는 알칼리성 물질의 비율 (몰비) 은, 폴리아세트산비닐 중의 아세트산비닐 단위 1 몰에 대하여 0.004 ∼ 0.5 몰이 바람직하고, 0.005 ∼ 0.05 몰 정도가 특히 바람직하다. 비누화 촉매는 비누화 반응의 초기에 일괄 첨가해도 되고, 비누화 반응의 초기에 첨가한 후, 도중에 추가로 첨가해도 된다.

비누화 반응의 용매로서는, 메탄올 등의 알코올류, 아세트산메틸 등의 에스테르류, 디메틸술폭시드 등의 술폭시드류, 디메틸포름아미드 등의 아미드류 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 용매 중에서도 메탄올 등의 알코올류가 바람직하고, 함수율을 0.001 ∼ 1 질량% (바람직하게는 0.003 ∼ 0.9 질량%, 더욱 바람직하게는 0.005 ∼ 0.8 질량%) 정도로 제어한 메탄올이 보다 바람직하다. 세정액으로서는, 메탄올 등의 알코올류, 아세톤 등의 케톤류, 아세트산메틸, 아세트산에틸 등의 에스테르류, 헥산 등의 탄화수소류, 물 등을 들 수 있고, 그 중에서도 메탄올, 아세트산메틸, 물의 단독 또는 혼합액이 더욱 바람직하다.

세정액의 양은, 알칼리 금속 이온의 함유 비율을 만족하도록 설정되지만, 통 상 수용성 열가소성 PVA 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 300 ∼ 10000 질량부, 더욱 바람직하게는 500 ∼ 5000 질량부 정도이다. 세정 온도는 바람직하게는 5 ∼ 80℃, 더욱 바람직하게는 20 ∼ 70℃ 정도이다. 세정 시간은 바람직하게는 20 분간 ∼ 100 시간, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 50 시간 정도이다.

또한, 본 발명의 목적이나 효과를 해치지 않는 범위에서, 수용성 열가소성 수지 (예를 들어, 수용성 열가소성 PVA 등) 에는 융점이나 용융 점도를 조정하는 등의 목적으로 가소제를 첨가하는 것이 가능하다. 가소제로서는, 종래 공지된 가소제를 사용할 수 있지만, 디글리세린, 폴리글리세린알킬모노카르복실산에스테르류, 글리콜류에 에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드를 부가한 화합물 등이 바람직하게 사용된다. 그 중에서도, 소르비톨 1 몰에 대하여 에틸렌옥사이드를 1 ∼ 30 몰% 정도 부가한 화합물이 바람직하다.

극세 장섬유를 구성하는 수불용성 열가소성 수지로서는, 친수성 용매 (특히 물) 에 의해 용해되지 않고, 또한 용융 방사가 가능하면, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 폴리에스테르계 수지 [방향족 폴리에스테르 (폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리헥사메틸렌테레프탈레이트 등의 폴리알킬렌아릴레이트계 수지 등), 지방족 폴리에스테르 (폴리락트산, 폴리에틸렌숙시네이트, 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리부틸렌숙시네이트아디페이트, 히드록시부티레이트-히드록시발릴레이트 공중합체, 폴리카프로락톤 등의 지방족 폴리에스테르 및 그 공중합체) 등], 폴리아미드계 수지 (폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 610, 폴리아미드 10, 폴리아미드 12, 폴리아미드-12 등의 지 방족 폴리아미드 및 그 공중합체 등), 폴리올레핀계 수지 (폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리부텐, 폴리메틸펜텐 등의 폴리올레핀 및 그 공중합체 등), 에틸렌 단위를 20 몰% 초과 70 몰% 이하 함유하는 수불용성의 변성 폴리비닐알코올, 열가소성 엘라스토머 (폴리스티렌계, 폴리디엔계, 폴리올레핀계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리아미드계의 엘라스토머 등), 할로겐화 비닐계 수지 (예를 들어, 염화비닐계 수지, 불소 함유 비닐계 수지 등) 등을 들 수 있다. 이들 수불용성 열가소성 수지는 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

이들 수불용성 열가소성 수지 중, 수용성 열가소성 수지 (특히 수용성 열가소성 PVA) 와 복합 방사하기 쉬운 점에서, 폴리에스테르계 수지 (특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지, 폴리프로필렌테레프탈레이트계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트계 수지 등의 폴리 C_2-4 알킬렌아릴레이트계 수지, 폴리락트산 등의 지방족 폴리에스테르계 수지 등), 폴리아미드계 수지 (특히, 폴리아미드 6, 폴리아미드 66 등의 지방족 폴리아미드계 수지), 폴리올레핀계 수지 (특히, 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지 등의 폴리 C_2-4 올레핀계 수지), 에틸렌 단위를 25 ∼ 70 몰% 함유하는 변성 폴리비닐알코올이 바람직하다. 친수성 용매로 추출 후, 부직포 중에 수용성 열가소성 수지 (예를 들어, 수용성 열가소성 PVA) 가 특정 비율로 잔존하기 쉬운 점에서는, 수불용성 열가소성 수지는 수용성 열가소성 수지에 대한 반응성기를 적당히 갖는 수지이어도 된다. 특히, 수용성 열가소성 PVA 의 경우에는, 수용성 열가소성 PVA 와 동일한 정도의 결정성을 갖고, 방사성이 우수한 점에서, 수불용성 열가소성 수지는 폴리에스테르계 수지, 변성 폴리비닐알코올 등이어도 되고, 특히 액체 연료용 필터재로서 요구되는 내열성이 우수한 점 등에서, 방향족 폴리에스테르계 수지이어도 된다.

방향족 폴리에스테르계 수지 중에서도, 융점이 비교적 낮고, 방사성이 우수한 점에서, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 변성 폴리 C_2-4 알킬렌아릴레이트계 수지 (예를 들어, 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지, 변성 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지 등) 가 바람직하다. 변성 폴리 C_2-4 알킬렌아릴레이트계 수지로서는, 예를 들어 다른 방향족 디카르복실산 (예를 들어, 이소프탈산, 5-소듐술포이소프탈산 등), 지방족 디카르복실산 (예를 들어, 세바스산, 아디프산 등) 등의 공중합 성분을 공중합시킨 폴리 C_2-4 알킬렌아릴레이트계 수지이다. 상기 공중합 성분의 비율은 폴리에스테르계 수지 중 50 몰% 이하 정도이며, 바람직하게는 0.1 ∼ 30 몰%, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 20 몰% (특히 1 ∼ 10 몰%) 정도이다. 변성 폴리 C_2-4 알킬렌아릴레이트계 수지로서는, 이소프탈산 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지, 이소프탈산 변성 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지 등을 들 수 있다.

극세 장섬유 부직포는 본 발명의 목적이나 효과를 해치지 않는 범위에서 필요에 따라 안정제 (열안정제, 자외선 흡수제, 광안정제, 산화 방지제 등), 미립자, 착색제, 대전 방지제, 난연제, 가소제, 윤활제, 결정화 속도 지연제 등의 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 이들 첨가제는 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 첨가제는, 수용성 열가소성 수지의 추출 제거 전의 공정에서 수불용성 열가소성 수지 및/또는 수용성 열가소성 수지에 첨가하거나, 수용성 열가소성 수지의 추출 제거 후의 공정에서 수불용성 열가소성 수지에 첨가할 수 있다. 특히, 가소제로서 글리세린계, 소르비톨계 등의 다가 알코올 화합물, 열안정제로서 힌다드페놀 등의 유기계 안정제, 요오드화구리 등의 할로겐화구리 화합물, 요오드화칼륨 등의 할로겐화 알칼리 금속 화합물을 사용하면, 섬유화시의 용융 체류 안정성이 향상되므로 바람직하다.

또한, 미립자, 특히 무기 미립자 등의 불활성 미립자를 상기 첨가제와 동일하게 첨가하면 방사성이나 연신성을 향상시킬 수 있다. 미립자의 평균 입자경은, 예를 들어 0.01 ∼ 5㎛ (예를 들어, 0.01 ∼ 1㎛), 바람직하게는 0.02 ∼ 3㎛, 더욱 바람직하게는 0.02 ∼ 1㎛ 정도이다. 미립자의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 규소 함유 화합물 (실리카 등), 금속 산화물 (산화 티탄 등), 금속 탄산염 (탄산칼슘 등), 금속 황산염 (황산바륨 등) 등의 무기 미립자를 들 수 있다. 미립자의 비율은 부직포 전체에 대하여, 예를 들어 0.05 ∼ 10 질량%, 바람직하게는 0.1 ∼ 5 질량% 정도이다. 이들 미립자는 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 미립자 중, 실리카 등의 산화규소, 특히 평균 입자경 0.02 ∼ 1㎛ 정도의 실리카가 바람직하다.

다음으로, 극세 장섬유 부직포의 제조 방법에 대하여 설명한다. 극세 장섬유 부직포는, 수용성 열가소성 수지와 수불용성 열가소성 수지로 구성된 복합 장 섬유로 형성된 부직포로부터, 상기 수용성 열가소성 수지를 친수성 용매로 용해 (추출) 또는 용출 처리하여 제거함으로써 제조할 수 있다.

수용성 열가소성 수지와 수불용성 열가소성 수지로 구성된 복합 장섬유 부직포는, 용융 방사와 부직포 형성을 직결시킨, 이른바 스펀 본드 부직포의 제조 방법에 의해 효율적으로 제조할 수 있다.

스펀 본드 부직포의 제조 방법으로서는, 예를 들어 다음과 같은 방법을 예 시할 수 있다. 먼저, 수용성 열가소성 수지와 수불용성 열가소성 수지를 각각 별도의 압출기로 용융 혼련시키고, 계속해서, 용융시킨 이들 폴리머의 흐름을 각각 방사두로 안내하여, 합류시키고, 유량을 계량하여, 방사 노즐공으로부터 토출시킨다. 다음으로, 이 토출 사조를 냉각 장치에 의해 냉각시킨 후, 에어젯 노즐 등의 흡인 장치를 이용하여, 목적의 섬유 직경이 되도록, 고속 기류에 의해 견인 세화시킨다. 그 후, 개섬시키면서 이동식 포집면 상에 퇴적시켜 부직 웹을 형성시킨다. 마지막으로, 이 웹을 부분 열압착하여 권취함으로써 복합 장섬유 부직포를 얻을 수 있다.

복합 장섬유 부직포를 구성하는 복합 장섬유의 횡단면 형상 (섬유의 길이 방향에 수직인 단면 형상) 은 특별히 한정되지 않고, 이형 단면 (예를 들어, 중공상, 편평상, 타원상, 다각 형상, 3 ∼ 14 엽 형상, T 자 형상, H 자 형상, V 자 형상, 도그 본 (I 자 형상) 등) 이어도 되지만, 통상 환형 단면이다. 본 발명에서는, 횡단면 내부는 극세 장섬유를 형성하기 위하여, 수불용성 열가소성 수지로 구성된 상과 수용성 열가소성 수지로 구성된 상으로 구성된 복합적인 구조이다.

구체적으로는, 복합 장섬유는 복합 장섬유의 축방향 (길이 방향) 으로 수용성 열가소성 수지와 수불용성 열가소성 수지가 분리 가능한 구조, 즉 수용성 열가소성 수지가 축방향으로 연속하여 용해 제거되고, 잔존하는 수불용성 열가소성 수지에 의한 극세 장섬유가 얻어지는 구조를 갖고 있을 필요가 있다. 따라서, 복합 장섬유는 축방향으로 연장되는 수용성 수지상과, 이 수용성 수지상과 동일한 축으로 연장되는 복수의 수불용성 수지상으로 구성되어 있고, 횡단면 형성에 있어서는, 수불용성 열가소성 수지로 구성된 극세 섬유 성분과, 극세 섬유 성분을 복수로 분할하기 위한 수용성 열가소성 수지로 구성되어 있다. 이와 같은 복합 장섬유의 복합 단면 구조로서는, 귤의 횡단면형 구조 또는 부채형 구조 (즉, 수불용성 열가소성 수지로 구성된 상과, 수용성 열가소성 수지로 구성된 상이, 단면의 중심으로부터 방사상으로 교대로 배열된 구조), 접합형 구조 (즉, 수불용성 열가소성 수지로 구성된 상과, 수용성 열가소성 수지로 구성된 상이, 직사각 형상으로 교대로 배열된 구조) 등이어도 되지만, 분할한 섬유의 극세성, 분산성, 균일성을 고려하면, 해도형 구조 (즉, 수용성 열가소성 수지로 구성된 해(海) 성분과, 수불용성 열가소성 수지로 구성된 도(島) 성분으로 이루어지는 구조) 가 바람직하다.

해도형 구조에 있어서, 극세 섬유 형성 성분인 도 성분의 수로서는, 생산성의 점에서 5 ∼ 1000 개 정도의 범위에서 선택할 수 있지만, 극세 섬유를 제조하는 점에서 도 성분의 수는 많은 것이 바람직하고, 예를 들어 50 ∼ 800 개, 바람직하게는 100 ∼ 500 개, 더욱 바람직하게는 200 ∼ 450 개 (특히 250 ∼ 400 개) 정도이다.

복합 장섬유에 있어서의 수불용성 열가소성 수지와 수용성 열가소성 수지의 비율 (질량비) 은 목적에 따라 적절히 설정되므로 특별히 제한은 없지만, 수불용성 열가소성 수지/수용성 열가소성 수지 = 5/95 ∼ 95/5 정도의 범위에서 선택할 수 있고, 예를 들어 10/90 ∼ 90/10, 바람직하게는 15/85 ∼ 85/15, 더욱 바람직하게는 30/70 ∼ 85/15 (특히 50/50 ∼ 80/20) 정도이다.

본 발명에 있어서, 복합 장섬유 부직포를 구성하는 복합 장섬유의 섬유화 조건은 폴리머의 배합, 복합 단면의 구조에 따라 적절히 설정할 필요가 있지만, 주로 이하와 같은 점에 유의하여 섬유화 조건을 결정하는 것이 바람직하다.

방사 구금 온도는, 복합 장섬유를 구성하는 폴리머 중 높은 융점을 갖는 폴리머의 융점을 Mp 로 할때, 예를 들어 (Mp+10)℃ ∼ (Mp+80)℃ 정도이고, 바람직하게는 (Mp+15)℃ ∼ (Mp+70)℃, 더욱 바람직하게는 (Mp+20)℃ ∼ (Mp+60)℃ 정도이다. 방사에 있어서의 전단 속도 (γ) 는, 예를 들어 500 ∼ 25000 sec^-1, 바람직하게는 1000 ∼ 20000 sec^-1, 더욱 바람직하게는 1500 ∼ 10000 sec^-1 정도이다. 방사에 있어서의 드래프트 (V) 는, 예를 들어 50 ∼ 2000, 바람직하게는 100 ∼ 1500 정도이다. 또한, 방사 안정성을 향상시키는 점에서, 복합 장섬유를 구성하는 폴리머의 조합 (수용성 열가소성 수지 및 수불용성 열가소성 수지의 2 종류의 폴리머) 에 대하여, 용융 점도가 근접한 조합으로 하는 것이 바람직하다. 상세하게는, 복합 장섬유를 구성하는 2 종류의 폴리머에 대하여, 용융 방사시의 구금 온도 및 노즐 통과시의 전단 속도의 조건하에서, 각각의 폴리머에 대하여 용융 점 도를 측정했을 때, 양 폴리머의 용융 점도가 근접한 조합, 예를 들어 구금 온도에 있어서, 전단 속도 1000 sec^-1 에 있어서의 양 폴리머의 용융 점도차가 2000 포아즈 (poise) 이내 (바람직하게는 1500 포아즈 이내) 인 조합이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 폴리머의 융점 Tm 이란, 시차 주사 열량계 (DSC: 예를 들어, 메틀러 (Mettler) 사 제조, 상품명 「TA3000」등) 로 관찰되는 주흡열 피크의 피크 온도이다. 전단 속도 (γ) 는, 노즐 반경을 r (cm), 단공당 폴리머 토출량을 Q (㎤/sec) 로 할 때, γ=4Q/πr³ 으로 계산된다. 또한 드래프트 V 는 인취 속도를 A (m/분) 로 할 때, V=A·πr²/Q 로 계산된다.

복합 섬유의 제조에 있어서, 방사 구금 온도가 복합 장섬유를 구성하는 폴리머 중 높은 융점을 갖는 폴리머의 융점에 비해 너무 낮으면, 폴리머의 용융 점도가 너무 높아, 고속 기류에 의한 예사·세화성에 떨어지고, 또한 상기 융점에 비해 너무 높으면, 수용성 열가소성 수지가 열분해되기 쉬워지기 때문에 안정적인 방사를 할 수 없다. 또한, 전단 속도가 너무 낮으면 실이 끊어지기 쉽고, 너무 높으면 노즐의 배압이 높아져 방사성이 저하된다. 또한, 드래프트가 너무 낮으면 섬유 직경의 편차가 커져 안정적으로 방사하기 어려워지고, 드래프트가 너무 높으면 실이 끊어지기 쉬워진다.

본 발명에 있어서, 에어젯 노즐과 같은 흡인 장치를 이용하여 토출 사조를 견인 세화시킬 때에, 500 ∼ 6000m/분 (바람직하게는 1000 ∼ 5000m/분) 정도의 사조 인취 속도에 상당하는 속도로 고속 기류에 의해 견인 세화시키는 것이 바람직하 다. 흡인 장치에 의한 사조의 인취 조건은, 방사 노즐공으로부터 토출하는 용융 폴리머의 용융 점도, 토출 속도, 방사 노즐 온도, 냉각 조건 등에 의해 적절히 선택하지만, 인취 속도가 너무 작으면, 토출 사조의 냉각 고화 지연에 의한 인접 사조간의 융착이 일어나는 경우가 있고, 또한 사조의 배향·결정화가 진행되지 않고, 얻어지는 복합 부직포는 조잡하고 기계적 강도가 낮은 부직포가 되기 쉽다. 한편, 인취 속도가 너무 크면, 토출 사조의 예사·세화성을 추종하지 못하여 사조의 절단이 발생하여, 안정적인 복합 장섬유 부직포를 제조할 수 없다.

또한, 복합 장섬유 부직포를 안정적으로 제조하기 위하여, 방사 노즐공과 에어젯 노즐 등의 흡인 장치의 간격은 30 ∼ 200㎝ (특히 40 ∼ 150㎝) 정도인 것이 바람직하다. 이와 같은 간격은 사용하는 폴리머, 조성, 전술한 방사 조건에 따라 달라지기도 하지만, 상기 간격이 너무 작은 경우에는, 토출 사조의 냉각 고화 지연에 의한 인접 사조간의 융착이 일어나는 경우가 있고, 또한 사조의 배향·결정화가 진행되지 않고, 얻어지는 복합 부직포는 조잡하고 기계적 강도가 낮은 것이 되어 버린다. 한편, 상기 간격이 너무 크면, 토출 사조의 냉각 고화가 너무 진행되어 토출 사조의 예사·세화성을 추종하지 못하여 사조의 절단이 발생하여, 안정적인 복합 장섬유 부직포를 제조할 수 없다.

에어젯·노즐 등의 흡인 장치로 세화된 복합 장섬유는, 포집용 시트면 상에 거의 균일한 두께가 되도록 분산 포집하여 웹을 형성한다. 흡인 장치와 포집면의 간격으로서는 30 ∼ 200㎝ (특히 40 ∼ 150㎝) 정도인 것이 생산성, 얻어지는 부직포의 섬유 물성의 관점에서 바람직하다. 또한, 웹의 단위 면적당 질량로서 는 5 ∼ 500g/㎡ (바람직하게는 10 ∼ 400g/㎡, 더욱 바람직하게는 50 ∼ 300g/㎡) 정도의 범위가 부직포의 생산성 및 후가공성의 점에서 바람직하다. 또한 흡인 세화된 웹 형성 복합 장섬유의 두께로서는 0.2 ∼ 8 dtex (바람직하게는 0.5 ∼ 7 dtex, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 6 dtex) 정도의 범위가 생산성의 점에서 바람직하다.

본 발명에서는, 복합 장섬유 부직포로부터 수용성 열가소성 수지를 친수성 용매로 추출 제거함으로써, 수불용성 열가소성 수지의 극세화가 가능하다. 친수성 용매로서는, 물 외에 알코올류 (메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등), 케톤류 (아세톤 등), 에테르류 (디옥산, 테트라히드로푸란 등), 셀로솔브류 (메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등), 카르비톨류 (카르비톨, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르 등) 등을 들 수 있다. 이들 친수성 용매는 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 친수성 용매 중 물, 에탄올 등의 C_1-3 알코올류, 아세톤 등의 케톤류, 물과 다른 친수성 용매의 혼합 용매 등이 바람직하고, 통상 물이 사용된다.

복합 장섬유 부직포로부터 수용성 열가소성 수지를 친수성 용매로 추출하는 방법에 관해서는 특별히 제약은 없고, 써큘러, 빔, 지거, 윈스 등의 배치형 염색기나, 딥-닙, 바이브로 워셔, 릴랙서 등의 연속형 열수 처리 설비를 사용하는 방법, 고압 수류를 분사하는 방법 등, 관용되는 방법을 적절히 선택할 수 있다. 이들 방법 중, 생산성이나 얻어지는 제품의 안정성 등의 점에서, 연속형 열수 처리 설비 를 사용하는 방법이 바람직하다. 친수성 용매로서 물을 사용하는 경우, 추출수는 중성이어도 되고, 알칼리 수용액, 산성 수용액이어도 된다.

본 발명에서는, 연속형 설비에 의해 수용성 열가소성 수지를 추출 제거할 때에, 공정 통과성이나 제품의 형태 안정성을 유지하는 목적으로 (즉, 극세 섬유 다발의 다발 상태를 유지하기 위하여), 복합 장섬유 부직포의 상하에 통수성 시트를 존재시켜 (통수성 시트로 부직포를 협지하여) 처리하는 것이 바람직하다. 통수성 시트를 이용한 처리는, 미리 추출 장치에 설치되어 연속적으로 적층 및 박리를 실시하는 순환식이어도 되고, 별도 권출 및 권취 장치를 이용하여 적층 및 박리하는 방법이어도 된다.

또한, 복합 장섬유 부직포의 상하에 통수성 시트를 존재시킨 상태에서 수용성 열가소성 수지를 추출 제거하는 것은, 필터재에 적당한 섬유 다발을 부여하는 점에서 중요하다. 즉, 통수성 시트를 이용하지 않는 경우, 또는 편면에만 통수성 시트를 존재시킨 상태에서, 니들 펀치 처리, 수류 낙합 처리, 또는 100℃ 이하의 경도의 엠보스 처리를 실시한 복합 장섬유 부직포로부터 수용성 열가소성 수지를 물로 제거하면, 복합 장섬유 부직포의 섬유 다발은 거의 분산되어, 적당한 섬유 다발을 존재시키는 것이 곤란해진다. 이에 대하여, 복합 스펀 본드 부직포의 상하에 통수성 시트가 존재하면, 적당히 시트가 고정되어, 섬유 다발의 극도의 분산 진행이 억제됨으로써, 적당한 섬유 다발을 존재시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 필터재 중에 적당한 공극이 생겨 통액성을 유지하는 것이 가능해진다.

통수성 시트의 종류에 제약은 없지만, 통수성 시트의 안팎에서 효율적으로 친수성 용매 (특히 물) 가 투과 가능할 필요가 있고, 또한 수용성 열가소성 수지의 추출 제거 후에는 용이하게 통수성 시트와 극세 장섬유 부직포가 분리 가능한 것이 중요하다. 이와 같은 점에서, 통수성 시트로서는 범용의 부직포나 직물, 메시 시트, 철망 등이 바람직하다. 통수성 시트의 소재는 통수성 시트 내부의 복합 장섬유 부직포에까지 충분히 친수성 용매가 침투하여, 추출성 및 섬유 다발의 분산성을 향상 가능한 점에서, 친수성 소재가 바람직하다. 또한, 수용성 열가소성 수지의 추출 제거의 처음부터 마지막까지 항상 장섬유 부직포의 상하가 통수성 시트로 덮여 있는 것이 바람직하고, 장섬유 부직포의 이동에 맞추어 통수성 시트도 동일한 속도로 이동하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 친수성 용매에 의한 수용성 열가소성 수지의 추출 제거에 있어서, 부직포 내에 수용성 열가소성 수지의 일부가 잔존하도록 제거 처리를 행함으로써, 미량 수분의 제거가 가능한 필터재에 적합한 부직포로 할 수 있다. 이와 같은 부직포는 적당히 섬유 다발이 존재하고, 또한 소량의 수용성 열가소성 수지가 잔존하고 있는데, 섬유 다발 및 수용성 열가소성 수지의 잔존량을 제어하기 위해서는, 미리 제거 처리에 사용하는 친수성 용매의 양, 처리 방법, 처리 시간, 처리 온도 등을 여러 가지 변경하여, 상기 특성이 얻어지도록 이들 조건을 결정해 두는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 수용성 열가소성 수지를 용해 제거할 때에 사용하는 친수성 용매의 비율은 복합 장섬유 부직포에 대하여 100 배 (질량 기준) 이상 (예를 들어, 100 ∼ 2000 배 정도) 이며, 바람직하게는 200 배 이상 (예를 들어, 200 ∼ 1000 배) 정도이다. 친수성 용매의 양이 너무 적으면, 수용성 열가소성 수지의 용해 제거가 불충분해져, 목적으로 하는 극세 장섬유 부직포가 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한, 추출 제거가 불충분한 경우에는, 수용성 열가소성 수지를 함유하지 않는 프레쉬한 친수성 용매를 이용하여, 다시 친수성 용매욕 중에서 수용성 열가소성 수지를 추출 제거하는 방법이 사용된다.

추출 처리 온도는 목적이나 용매의 종류에 따라 적절히 조정하면 되는데, 예를 들어 온수 또는 열수를 이용하여 추출하는 경우에는, 예를 들어 40 ∼ 120℃, 바람직하게는 60 ∼ 110℃, 더욱 바람직하게는 80 ∼ 100℃ 정도이다. 처리 온도가 너무 낮으면, 수용성 열가소성 수지의 추출성이 충분하지 않아 생산성이 저하된다. 또한, 처리 온도가 너무 높으면, 수용성 열가소성 수지의 용해 시간이 극단적으로 짧아져, 목적으로 하는 수용성 열가소성 수지의 비율에서의 안정적인 생산이 곤란한 경우가 있다. 또한, 일단 수용성 열가소성 수지가 부직포로부터 완전히 추출 제거된 경우에는, 그 후 수용성 열가소성 수지를 함유하는 용액을 부여하는 방법 등을 이용하여 수용성 열가소성 수지를 부직포에 첨가해도, 본 발명에서 규정하는 바와 같은 내구성이 우수한 친수성은 얻어지기 어렵다.

추출 처리 시간에 대해서도, 목적이나 사용하는 장치, 처리 온도에 따라 적절히 조정이 가능하지만, 생산 효율, 안정성, 얻어지는 극세 장섬유 부직포의 품질·성능 등을 고려하면, 배치 처리의 경우에는 합계로 10 ∼ 200 분 (특히 10 ∼ 150 분) 정도인 것이 바람직하고, 연속 처리의 경우에는 0.5 ∼ 50 분 (특히 1 ∼ 20 분 정도) 인 것이 바람직하다.

또한, 보다 고포집성의 필터재, 즉 섬유 다발의 분산성이 양호하고, 또한 균질한 공경의 부직포를 얻기 위해서는, 추출에 의해 부직포가 수축되는 것이 바람직하다. 부직포의 면적 수축률은, 예를 들어 1 ∼ 50% (특히 5 ∼ 40%) 정도인 것이 바람직하다. 면적 수축률이 너무 작으면 대폭적인 성능 향상이 보여지지 않고, 한편 면적 수축률이 너무 크면 안정적인 생산이 곤란해진다.

이와 같은 수축성을 효과적으로 발현시키는 수법으로서, 약제의 존재하에서, 친수성 용매에 의해 수용성 열가소성 수지를 용해 또는 용출 처리하는 것이 바람직하다. 약제의 첨가 방법은 특별히 한정되지 않고, 친수성 용매 중에 투입해도 되고, 복합 장섬유 부직포에 소정량 직접 부여해도 된다. 또한, 미리 첨가량을 여러 가지 변경하여, 본 발명에서 규정하는 수축률이 얻어지도록 첨가량을 결정해 두는 것이 바람직하다. 친수성 용매 중에 투입되는 경우, 약제의 농도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.01 ∼ 1 질량%, 바람직하게는 0.1 ∼ 0.5 질량% 정도이며, 부직포에 직접 부여하는 경우에도, 용매 중에서의 약제의 농도가 상기 범위가 되도록 부여해도 된다.

약제로서는, 수축성의 발현에 유효하면 특별히 한정되지 않지만, 그 후의 세정 처리 공정에 있어서, 부직포로부터 용이하게 제거할 수 있는 점에서, 계면 활성제가 바람직하다.

계면 활성제로서는, 예를 들어 음이온성 계면 활성제 (예를 들어, 지방산염, 알킬황산에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰산염, 알킬술포숙신산염, 폴리옥시에틸렌알킬황산에스테르염 등), 비이온성 계면 활성제 (예를 들어, 폴리옥 시에틸렌알킬에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 유도체, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬알칸올아미드 등), 카티온성 및 양성 이온계 계면 활성제 (예를 들어, 알킬아민염, 제 4 급 암모늄염, 알킬베타인, 아민옥사이드 등) 등을 들 수 있다. 이들 계면 활성제는 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 본 발명에서는, 이들의 계면 활성제 중, 열가소성 불용성 수지의 표면에 적당한 열가소성 수용성 수지를 잔존시키고, 또한 얻어지는 극세 섬유를 적당히 분산시킬 수 있는 점에서, 비이온성 계면 활성제가 바람직하다.

추출 처리 (특히, 물에 의한 추출 처리) 에 대해서는, 소량의 수용성 열가소성 수지를 잔존시키고, 복합 장섬유로부터 극세 장섬유로의 분할에 있어서, 극세 섬유 다발의 분산성을 향상시키는 목적으로, 70℃ 이하 (예를 들어, 10 ∼ 65℃ 정도) 의 온도로부터 추출 처리를 개시하고, 서서히 수온을 높여, 소정의 온도 (예를 들어, 80 ∼ 120℃ 정도), 바람직하게는 80 ∼ 110℃ 정도까지 승온시키고, 이 온도 범위에서 1 분 ∼ 2 시간 (특히 2 분 ∼ 1 시간) 정도 추출 처리를 실시하는 조작을 사용하는 것이 효과적이다. 서서히 승온시키는 속도로서는 0.5 ∼ 20℃/분 (특히, 1 ∼ 15℃/분) 정도가 바람직하다. 또한, 승온 방법으로서는, 하나의 조 중에서 연속적으로 승온시키는 방법 외에, 미리 단계적으로 제작한 온도가 상이한 조에 순차 침지시키는 배치적인 방법이어도 된다. 이와 같은 조건으로 서서히 승온시키면, 수용성 열가소성 수지 성분이 용해시에 수축되고, 그 결과 잔 존 성분인 수불용성 열가소성 수지로 구성된 극세 장섬유 다발의 분산성이 향상되어, 얻어지는 필터재의 포집성이 향상된다. 바람직한 종방향 및 횡방향의 부직포 수축률은 0.5 ∼ 30% (특히 2.5 ∼ 20%) 정도이다.

이와 같은 방법 이외에도, 복합 장섬유의 분산성을 향상시키는 방법으로서 고압 수류를 분사하는 방법, 유수욕 중을 통과시키는 방법, 가압 롤간을 통과시키는 방법 등 여러 가지의 방법이 적용 가능하고, 수용성 열가소성 수지를 추출 제거하는 방법과 병용하여 적용해도 된다.

수용성 열가소성 수지를 추출 처리한 후의 건조 온도는, 예를 들어 120℃ 이하 (예를 들어, 30 ∼ 120℃), 바람직하게는 115℃ 이하 (예를 들어, 40 ∼ 115℃), 더욱 바람직하게는 110℃ 이하 (예를 들어, 50 ∼ 100℃) 정도이다. 건조 온도가 너무 높으면, 잔존하는 수용성 열가소성 수지 (특히 수용성 열가소성 PVA) 의 결정화가 진행되어, 친수 성능이 저하된다. 또한, 실온에서 건조를 행해도 된다.

건조 시간에 대해서도, 목적이나 사용하는 장치, 건조 온도에 따라 적절히 조정이 가능하지만, 생산 효율, 안정성, 얻어지는 극세 장섬유 부직포의 품질·성능 등을 고려하면, 배치 처리를 실시하는 경우에는 24 시간 이내 (예를 들어, 1 분 ∼ 24 시간) 정도이며, 연속 처리의 경우에는 1 시간 이내 (예를 들어, 1 분 ∼ 1 시간) 정도이다.

본 발명에서 사용되는 수용성 열가소성 수지 중, 수용성 열가소성 PVA 등은 생분해성을 갖고 있어, 활성 오니 처리 혹은 토양에 묻어 두면, 물과 이산화탄소로 분해된다. PVA 를 용해시킨 후의 폐수 (배수) 의 처리에는 활성 오니법이 바람직하다. PVA 를 용해시킨 수용액을 활성 오니로 연속 처리하면 2 일간 내지 1 개월에 분해된다. 또한, 본 발명에 사용하는 PVA 는 연소열이 낮고, 소각로에 대한 부하가 작기 때문에, PVA 를 용해시킨 배수를 건조시켜 PVA 를 소각 처리해도 된다.

본 발명에서는, 이와 같이 하여 얻어진 극세 장섬유 부직포 (또는 극세 장섬유 부직포 웹) 는 필터재로서의 형태를 유지하기 위하여, 각종 접착·낙합 방법을 사용할 수 있다. 그러한 방법으로서는, 예를 들어 열 엠보스·캘린더법, 워터젯법, 니들 펀치법, 초음파 시일법, 스루 에어법, 스티치 본드법, 에멀젼 접착법, 분말 도트 접착법 등을 들 수 있다. 이들 방법 중, 부직포로서의 외관, 품질 등의 관점에서, 니들 펀치법, 워터젯법, 엠보스법, 캘린더법이 바람직하고, 극세 섬유 다발의 분산성을 제어하기 쉬운 점에서, 니들 펀치법, 워터젯법이 특히 바람직하다. 시트화하는 시기는 특별히 한정되지 않고, 필요에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 수용성 열가소성 수지를 친수성 용매로 추출하기 전이어도 되고, 추출한 후이어도 된다.

니들 펀치법에 있어서, 유제의 종류, 니들 형상, 니들 심도, 펀치수 등의 조건은 관용되는 조건으로부터 적절히 선택할 수 있다. 니들 형상은 바브수가 많은 편이 효율적이지만, 바늘이 부러지지 않는 범위에서 1 ∼ 9 바브 (특히 2 ∼ 8 바브) 정도가 바람직하고, 심도는 니들침의 바브가 부직포 표면까지 관통하는 조건이고 또한 니들 마크가 강하게 나오지 않는 범위가 바람직하다. 펀치수는 침 종, 유제 등의 선택에 따라 달라지지만, 부직포의 균질성 또는 유연성의 점에서 50 ∼ 5000 펀치/㎠ (특히 100 ∼ 4000 펀치/㎠) 정도이다.

워터젯 (수류 낙합) 법에 있어서는, 예를 들어 0.02 ∼ 0.4㎜ (특히 0.05 ∼ 0.2㎜) 정도의 노즐 직경 및 0.1 ∼ 5㎜ (특히 0.5 ∼ 2㎜) 정도의 피치로, 1 ∼ 3 열로 배열한 노즐 플레이트를 갖는 수류 낙합기를 이용하여, 수압 1 ∼ 300kgf/㎠ (특히 5 ∼ 200kgf/㎠) 정도의 수류로 1 회 또는 복수회 처리함으로써, 섬유를 분산시켜, 낙합시켜도 된다.

본 발명에서는, 니들 펀치법, 워터젯법이 특히 바람직하지만, 이들 방법으로 처리하기 전에, 예비적으로 다른 접착 방법 (예를 들어, 40 ∼ 80℃ 정도의 비교적 저온의 온도에 의한 열 엠보스·캘린더법 등) 으로, 간이하게 접착 처리해도 된다.

또한, 극세 장섬유 부직포는, 목적에 따라 일렉트렛 가공에 의한 대전 처리, 플라즈마 방전 처리나 코로나 방전 처리에 의한 친수화 처리 등의 후가공 처리를 실시해도 된다.

또한, 본 발명에서 얻어지는 극세 장섬유 부직포는 단독으로 사용할 뿐만 아니라, 다른 부직포 (장섬유 부직포나 단섬유 부직포 등) 나, 직포 (직물이나 편물 등) 등과 적층함으로써 적층물로서 사용하는 것도 가능하다. 다른 부직포나 직포와 적층함으로써, 용도에 따라 실용적인 기능을 추가로 부여할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 얻어진 극세 장섬유 부직포의 편면에 통상적인 섬유 직경을 갖는 스펀 본드 부직포를 적층하면, 형태 안정성을 향상시킬 수 있다.

부직포의 단위 면적당 질량은 생산성이나 가공성 등의 점에서, 예를 들어 5 ∼ 500g/㎡, 바람직하게는 10 ∼ 400g/㎡ 정도이며, 특히 연료용 필터로서 사용하는 경우 30 ∼ 300g/㎡ 정도가 바람직하다.

통기도는 여과 효율의 점에서, 예를 들어 20㎖/㎠·초 이하 (예를 들어, 0.1 ∼ 20㎖/㎠·초), 바람직하게는 0.2 ∼ 10㎖/㎠·초, 더욱 바람직하게는 0.3 ∼ 8㎖/㎠·초 (특히 0.5 ∼ 5㎖/㎠·초) 정도이다.

이와 같이 하여 얻어진 극세 장섬유 부직포는 표면적이 크고, 미소 먼지 (입자) 에 대한 포집성도 우수하여, 각종 필터, 제약 공업 분야, 전자 공업 분야, 식품 공업 분야, 자동차 공업 분야 등의 액체 필터나, 가전용 분야, 자동차 등의 캐빈용 분야, 마스크용 분야 등의 기체 필터로서 이용할 수 있다.

특히, 본 발명의 필터재는 부직포 중에 잔존하는 수용성 열가소성 수지에 의해 미량 수분의 포집률이 높고, 적당히 존재하는 섬유 다발에 의해 간극도 유지되고, 통액성 및 내구성이 모두 높기 때문에, 높은 수명과 필터 특성이 요구되는 액체 연료용 필터에 적합하다. 액체 연료용 필터는 자동차 분야나 엘렉트로닉스 분야 등의 폭 넓은 용도 분야에서 이용할 수 있고, 특히 자동차 분야에서는 가솔린 연료용, 디젤 엔진 연료용, 각종 오일용 필터 등에 이용할 수 있다.

그 중에서도, 최근 배기 가스가 큰 사회 문제가 되고 있는 디젤 엔진에 있어서는, 연료 (경유) 에 불순물이 존재하지 않을 것이 고도로 요구되고, 이 요구에 부응하는 필터로서 본 발명의 필터재가 특히 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 필터재는 경유 중 0.02 질량% 로 측정되는 JIS 8 종 먼지 10㎛ 이상의 포집 효 율이, 예를 들어 90% 이상 (특히 95% 이상) 이다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에 있어서의 각 물성치는 이하의 방법에 의해 측정하고, 특별히 언급이 없는 한, 실시예 중의 「부」 및 「%」는 질량 기준이다.

[PVA 의 분석 방법]

PVA 의 분석 방법은 특별히 기재된 없는 한 JIS-K6726 에 따랐다. 변성량은 변성 폴리비닐에스테르 또는 변성 PVA 를 이용하여 500㎒ 1H-NMR 장치 (닛폰전자 (JEOL) (주) 제조, GX-500) 에 의한 측정으로부터 구하였다. 또한, 알칼리 금속 이온의 함유량은 원자 흡광법으로 구하였다.

[융점]

PVA 의 융점은, DSC (메틀러사 제조, TA3000) 를 이용하여, 질소 중, 승온 속도 10℃/분으로 250℃ 까지 승온 후, 실온까지 냉각시키고, 다시 승온 속도 10℃/분으로 250℃ 까지 승온시킨 경우의 PVA 의 융점을 나타내는 흡열 피크의 피크 탑의 온도를 조사하였다.

[방사 상태]

용융 방사 상태를 육안으로 관찰하여 다음의 기준으로 평가하였다.

◎: 매우 양호

○: 양호

△: 약간 결점 있음

×: 불량

[부직포의 상태]

얻어진 부직포를 육안 관찰 및 손으로 만져 관찰하여 다음의 기준으로 평가하였다.

◎: 균질하여 매우 양호

○: 거의 균질하여 양호

△: 약간 결점 있음

×: 불량

[부직포 중의 수용성 열가소성 PVA 의 비율]

30㎝×30㎝ 의 부직포 시료를 오토 클레이브 중에서 2000㎖ 의 물에 침지시키고, 120℃ 에서 1 시간 가열 처리하였다. 처리 후, 열수 중으로부터 부직포를 꺼내 가볍게 짜고, 추출액을 교환하여 동일한 조작을 실시하였다. 합계 3 회의 반복 처리에 의해, 부직포 중의 수용성 열가소성 PVA 를 완전히 추출 제거하였다. 처리 전후의 질량 변화로부터 부직포 중의 수용성 열가소성 PVA 의 비율을 구하였다.

[평균 섬유 직경]

현미경에 의해 배율 1000 배로 촬영한 부직포 시료의 단면의 확대 사진으로부터, 무작위로 20 개의 섬유를 선택하고, 이들 섬유 직경을 측정하여, 그 평균치를 평균 섬유 직경으로 하였다.

[섬유 다발의 폭, 섬유 다발의 점유 면적]

현미경에 의해 배율 100 배로 촬영한 부직포 시료의 확대 사진을 추가로 10 배로 확대하고, 다발 상태의 섬유의 다발폭과 수량을 측정하여, 다발폭 3 ∼ 100㎛ 의 섬유 다발이 부직포의 표면적에 차지하는 비율을 산출하였다.

[단위 면적당 질량 및 인장 강도]

JIS L1906 「일반 장섬유 부직포 시험 방법」에 준하여 측정하였다.

[통기도]

JIS-L1906 「일반 장섬유 부직포 시험 방법」의 프레지어법에 준하여 측정하였다.

[평균 공경]

포로미터 (콜터 일렉트로닉스사 제조, 「colter POROMETERⅡ」) 를 이용하여 측정하였다.

[포집 효율]

JIS 8 종 먼지를 경유에 0.02% 의 비율로 혼합하고, 초음파 교반기 중에서 충분히 균일 분산시킨 후, 0.05㎫ 의 압력으로 통과시키고, 통과 전후의 액 중의 입도 분포를 측정하여, 10㎛ 이상의 입자의 포집 효율을 산출하였다.

[연료 중의 미량 수분 제거율]

경유를 0.05㎫ 의 압력으로 통과시키고, 통과 전후의 액 중의 함수율을 측정하여, 미량 수분의 제거 효율을 산출하였다.

합성예 1 (에틸렌 변성 PVA 펠릿: PVA-1)

교반기, 질소 도입구, 에틸렌 도입구 및 개시제 첨가구를 구비한 50 리터 가압 반응조에 아세트산비닐 15.0㎏ 및 메탄올 16.0㎏ 을 주입하고, 60℃ 로 승온시킨 후, 30 분간 질소 버블링에 의해 계 중을 질소 치환하였다. 이어서, 반응조 압력이 5.5kgf/㎠ (5.4×10⁵㎩) 가 되도록 에틸렌을 도입하였다. 개시제로서 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴) (AMV) 를 메탄올에 용해시킨 농도 2.8g/ℓ 용액을 조정하고, 질소 가스에 의한 버블링을 실시하여 질소 치환하였다. 상기의 중합조 내온을 60℃ 로 조정한 후, 상기의 개시제 용액 170㎖ 를 주입하고 중합을 개시하였다. 중합 중에는 에틸렌을 도입하여 반응조 압력을 5.6kgf/㎠ (5.5×10⁵㎩) 에, 중합 온도를 60℃ 로 유지하고, 상기의 개시제 용액을 이용하여 300㎖/hr 로 AMV 를 연속 첨가하여 중합을 실시하였다. 9 시간 후에 중합률이 68% 가 된 시점에 중합을 정지시켰다. 반응조를 개방하여 탈에틸렌시킨 후, 질소 가스를 버블링하여 탈에틸렌을 완전히 실시하였다. 이어서, 감압하에 미반응 아세트산비닐 모노머를 제거하여 폴리아세트산비닐의 메탄올 용액으로 하였다.

얻어진 폴리아세트산비닐 용액에 메탄올을 첨가하여 농도가 50% 가 되도록 조정한 폴리아세트산비닐의 메탄올 용액 2.0㎏ (용액 중의 폴리아세트산비닐 1.0㎏) 에 0.48㎏ (폴리아세트산비닐 중의 아세트산비닐 유닛에 대하여 몰비 (MR) 0.10) 의 알칼리 용액 (NaOH 의 10% 메탄올 용액) 을 첨가하여 비누화를 실시하였다. 알칼리 첨가하고, 약 5 분 경과한 후, 겔화물을 분쇄기로 분쇄하고, 60℃ 에서 3 시간 방치하여 비누화를 진행시킨 후, 0.5% 아세트산 농도의 물과 메탄올의 혼합 용액 (아세트산수/메탄올=20/80 (질량비)) 10.0㎏ 을 첨가하여 잔존하는 알칼리를 중화시켰다. 페놀프탈레인 지시약을 이용하여 중화의 종료를 확인 후, 여과 분별하여 얻어진 백색 고체의 PVA 에 물과 메탄올의 혼합 용액 (물/메탄올=20/80 (질량비)) 20.0㎏ 을 첨가하고 실온에서 3 시간 방치 세정하였다. 상기 세정 조작을 3 회 반복한 후, 추가로 메탄올 10.0㎏ 을 첨가하고 실온에서 3 시간 방치 세정하였다. 그 후, 원심 탈액하여 얻어진 PVA 를 건조기 중 70℃ 에서 2 일간 방치하여 건조 PVA (PVA-1) 를 얻었다.

얻어진 에틸렌 변성 PVA 의 비누화도는 98.9 몰% 였다. 또한, 이 변성 PVA 를 회화(灰化)시킨 후, 산에 용해시킨 것을 이용하여 원자 흡광 광도계에 의해 측정한 나트륨의 함유량은 변성 PVA 100 질량부에 대하여 0.0008 질량부였다.

또한, 중합 후, 미반응 아세트산비닐 모노머를 제거하여 얻어진 폴리아세트산비닐의 메탄올 용액을 n-헥산에 침전, 아세톤으로 용해시키는 재침 정제를 3 회 실시한 후, 80℃ 에서 3 일간 감압 건조를 실시하여 정제 폴리아세트산비닐을 얻었다. 이 정제 폴리아세트산비닐을 DMSO-d6 에 용해시키고, 500㎒ 프로톤 NMR (JEOL (주) 제조, 「GX-500」) 을 이용하여 80℃ 에서 측정한 결과, 에틸렌의 함유량은 8.5 몰% 였다.

상기의 폴리아세트산비닐의 메탄올 용액을 알칼리 몰비 0.5 로 비누화한 후, 분쇄시킨 것을 60℃ 에서 5 시간 방치하여 비누화를 진행시킨 후, 메탄올 속슬렛을 3 일간 실시하고, 이어서 80℃ 에서 3 일간 감압 건조를 실시하여 정제된 에틸렌 변성 PVA 를 얻었다. 이 PVA 의 평균 중합도를 통상적인 방법의 JIS K6726 에 준하여 측정한 결과 350 이었다. 또한, 이 정제된 변성 PVA 의 5% 수용액을 조제하고, 두께 10㎛ 의 캐스트제 필름을 작성하였다. 이 필름을 80℃ 에서 1 일간 감압 건조를 실시한 후에, DSC (메틀러사 제조, 「TA3000」) 를 이용하여, 전술한 방법에 의해 PVA 의 융점을 측정한 결과 211℃ 였다. 이들 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.

얻어진 PVA 를 2 축 압출기 (닛폰 제강소 (주) 제조, 30㎜φ) 를 이용하여, 설정 온도 220℃, 스크루 회전수 200rpm 으로 용융 압출함으로써 펠릿을 제조하였다.

합성예 2 및 3 (에틸렌 변성 PVA 펠릿: PVA-2 및 3)

합성예 1 에 준한 방법으로 표 1 에 나타내는 물성의 PVA 를 제작한 후, 얻어진 PVA 100 부에 대하여, 가소제 (소르비톨 1몰에 에틸렌옥사이드를 평균 2 몰 부가한 화합물) 를 5 부 또는 10 부 첨가하고, 2 축 압출기 (닛폰 제강소 (주) 제조, 30㎜φ) 를 이용하여, 설정 온도 240℃ 또는 200℃, 스크루 회전수 200rpm 으로 용융 압출함으로써 펠릿을 제조하였다.

합성예 4 (에틸렌 변성 PVA 펠릿: PVA-4)

합성예 1 에 준한 방법으로 표 1 에 나타내는 물성의 PVA 를 제작한 후, 얻어진 PVA 를 2 축 압출기 (닛폰 제강소 (주) 제조, 30㎜φ) 를 이용하여, 설정 온도 210℃, 스크루 회전수 200rpm 으로 용융 압출함으로써 펠릿을 제조하였다.

실시예 1

합성예 1 에서 얻어진 PVA (PVA-1) 펠릿과, 고유 점도가 0.7, 융점이 240℃ 인 이소프탈산 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트 (i-PET, 이소프탈산의 공중합 비율: 6 몰%) 를 준비하고, 각각의 폴리머를 별도의 압출기로 가열하여 용융 혼련시키고, 부직포를 구성하는 복합 장섬유의 질량비율이 i-PET/PVA=70/30 이 되도록 280℃ 로 가열한 해도형 (300 도) 복합 방사팩으로 안내하여, 노즐 직경 0.35㎜φ×1008 홀, 토출량 710g/분, 전단 속도 2500 sec^-1 의 조건으로 방사 구금로부터 토출시켰다. 토출시킨 방출 필라멘트군을 20℃ 의 냉각풍으로 냉각시키면서, 노즐로부터 80㎝ 의 거리에 있는 이젝터에 의해 고속 에어로 3000m/분의 인취 속도로 견인 세화시키고, 개섬된 필라멘트군을 엔드리스로 회전하고 있는 포집 컨베이어 장치 상에 포집 퇴적시켜, 장섬유 웹을 형성시켰다. 방사 상태는 실끊김은 전혀 보이지 않고 단면 형상도 매우 양호하였다.

얻어진 복합 장섬유의 단면도 (길이 방향에 대하여 수직 방향의 단면도) 를 도 1 에 나타낸다. 섬유의 단면 구조는, 수용성 열가소성 PVA 로 구성된 해상 1 과, 이소프탈산 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성된 도상 2 로 이루어지는 해도형 (300 도) 이다.

이어서, 이 웹을 60℃ 로 가열한 요철 무늬 엠보스 롤과 플랫 롤 사이에서, 선압 50kgf/㎝ (490N/㎝) 의 압력하에서 통과시켜, 엠보스 부분 열압착시킴으로써 형태를 유지한 후, 계속해서 니들 펀치 가공 (1 바브, 240 펀치/㎠) 을 실시함으로써, 단섬유 섬도 2.3 dtex 의 장섬유로 구성된 단위 면적당 질량 114g/㎠ 의 해도형 (300 도) 복합 장섬유 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포는 균질한 것으로 매우 양호하였다. 복합 장섬유 부직포의 제조 조건을 표 2 에 기재한다.

얻어진 복합 장섬유 부직포 약 50m 에 대하여, 연속식 다단 세정조 (딥-닙 방식, 수욕 400ℓ/조) 를 이용하여 PVA 성분의 추출 처리를 실시하였다. 세정조는 6 조식이고, 각각의 욕조 온도는 60℃ → 70℃ → 80℃ → 90℃ → 95℃ → 95℃ 로 설정하고, 추가로 1 조째 및 2 조째에는 비이온계 계면 활성제 (메이세이 화학 (주) 제조, 「유니솔트 1221」) 를 물에 대하여 3g/리터의 농도로 첨가하였다. 또한, 추출 처리는 통수성 시트로서 폴리아미드제 메시 (PA 메시, 200 메시) 를 이용하여, 복합 장섬유 부직포를 양측 (상하) 에서 통수성 시트로 샌드한 상태에서 실시하여, 닙압 0.1㎫, 속도 1m/분으로 연속 통과시켰다 (각 조에서의 체류 시간 1 분). 이어서, 이 장섬유 부직포를 연속 처리로 110℃ 에서 3 분간 열풍 건조시키고, 폴리아미드제 메시로부터 박리시킴으로써, 이소프탈산 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트의 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 추출 제거 후의 부직포 중 PVA 의 비율은 0.05% 였다.

얻어진 필터재는, 구성하는 극세 장섬유의 분산이 거의 균질하게 진행되어 있고, 또한 표면에 있어서의 폭 3 ∼ 100㎛ 의 섬유 다발의 면적 점유율은 8% 였다. 부직포의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

실시예 2 ∼ 7

표 2 에 나타내는 수불용성 폴리머 및 PVA 를 이용하여, 표 2 에 나타내는 복합 방사용 구금 및 방사 조건을 채용하여, 적절히 노즐-이젝터간 거리 및 라인넷 속도를 조정하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건하에서 복합 장섬유 부직포를 얻었다. 방사 상태를 표 2 에 나타낸다. 얻어진 복합 장섬유 부직포에 대하여, 실시예 1 과 동일하게 연속식 다단 세정조를 이용하여 PVA 성분을 추출하고, 110℃ 에서 3 분간 열풍 건조시킴으로써, 목적으로 하는 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 이들 필터재에 있어서도, 극세 장섬유는 충분히 분산된 상태에서 부직포를 구성하고 있었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

실시예 8

실시예 1 과 동일한 조건하에서 복합 장섬유의 제조를 실시한 후, 니들 펀치에 의한 시트화 대신에 워터젯 (노즐 직경 0.1㎜, 피치 0.6㎜, 3 열로 배열한 노즐 플레이트, 수압 40kgf/㎠ - 60kgf/㎠ - 80kgf/㎠, 부직포 통과 속도 5m/분) 에 의한 시트화를 적용한 것 이외에는 실시예 1 과 완전히 동일한 조건하에서 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

실시예 9

실시예 1 과 동일한 조건하에서 복합 장섬유의 제조 및 니들 펀치에 의한 시트화를 실시한 후, 통수성 시트로서 PET 호모 SB (스티렌-부타디엔고무 함유 폴리에틸렌테레프탈레이트제 부직포, 유니치카 (주) 제조, 「90153WSO」, 단위 면적당 질량 15g/㎡) 를 사용하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 PVA 추출하여, 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

실시예 10

실시예 1 과 동일한 조건하에서 복합 장섬유의 제조 및 니들 펀치에 의한 시트화를 실시한 후, 통수성 시트로서 면포 (야마미치 기획 (주) 제조, 「5088E (흰 삼나무)」) 를 사용하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 PVA 추출하여, 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

실시예 11

실시예 1 과 동일한 조건하에서 복합 장섬유의 제조 및 니들 펀치에 의한 시트화를 실시한 후, 연속식 다단 세정조의 욕조 온도를 모두 95℃ 로 설정하고 PVA 성분의 추출 처리를 실시하여, 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

실시예 12

실시예 1 과 동일한 조건하에서 복합 장섬유의 제조 및 니들 펀치에 의한 시트화를 실시한 후, 비이온계 계면 활성제를 첨가하지 않는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 PVA 추출하여, 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

실시예 13

실시예 1 과 동일한 조건하에서 복합 장섬유의 제조 및 니들 펀치에 의한 시트화를 실시한 후, 연속식 다단 세정조에 있어서의 각 층에서의 체류 시간을 2 분으로 하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 PVA 추출하여, 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

실시예 14

실시예 1 과 동일한 조건하에서 복합 장섬유의 제조 및 니들 펀치에 의한 시트화를 실시한 후, 통수성 시트로서 PET 호모 SB (스티렌-부타디엔 고무 함유 폴리에틸렌테레프탈레이트제 부직포, 유니치카 (주) 제조, 「90153WSO」, 단위 면적당 질량 15g/㎡) 를 이용하여, 상기 PET 호모 SB 와 복합 장섬유 부직포를 미리 적층시킨 상태에서 니들 펀치에 의해 시트화 (1 바브, 240 펀치/㎠) 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 PVA 추출하여, 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

실시예 15

실시예 1 과 동일한 조건하에서 복합 장섬유의 제조 및 니들 펀치에 의한 시트화를 실시한 후, 비이온계 계면 활성제 대신에 음이온계 계면 활성제 (메이세이 화학 (주) 제조, 「유니솔트 MT」)를 첨가하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 PVA 추출하여, 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

비교예 1

실시예 1 과 동일한 조건하에서 복합 장섬유의 제조 및 니들 펀치에 의한 시트화를 실시한 후, 통수성 시트를 사용하지 않고, 연속식 다단 세정조에 있어서의 각 층에서의 체류 시간을 5 분으로 하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 PVA 추출하여, 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

비교예 2

실시예 1 과 동일한 조건하에서 복합 장섬유의 제조 및 니들 펀치에 의한 시트화를 실시한 후, 통수성 시트로 하고, PET 호모 SB (스티렌-부타디엔 고무 함유 폴리에틸렌테레프탈레이트제 부직포, 유니치카 (주) 제조, 「90153WSO」, 단위 면적당 질량 15g/㎡) 를 사용함과 함께, 연속식 다단 세정조의 욕조 온도를 모두 95℃ 로 설정하고 PVA 성분의 추출 처리를 실시하여, 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

비교예 3

고유 점도가 0.7, 융점이 255℃ 인 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 를 준비하고, 압출기 내에서 가열하여 용융 혼련시키고, 280℃ 의 방사팩으로 안내하고, 노즐 직경 0.35㎜φ×1008 홀, 토출량 620g/분, 전단 속도 3000 sec^- ¹ 의 조건으로 방사 구금으로부터 토출시켰다. 토출시킨 방출 필라멘트군을 20℃ 의 냉각풍으로 냉각시키면서, 노즐로부터 80㎝ 의 거리에 있는 이젝터에 의해 고속 에어로 4000m/분의 인취 속도로 견인 세화시키고, 개섬된 필라멘트군을 엔드리스로 회전하고 있는 포집 컨베이어 장치 상에 포집 퇴적시켜, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성된 장섬유 부직포를 형성하였다.

이어서, 이 웹을 230℃ 로 가열한 요철 무늬 엠보스 롤과 플랫 롤 사이에서, 선압 50kgf/㎝ 의 압력하에서 통과시켜, 엠보스 부분 열압착시킴으로써, 단섬유 섬도 16.5㎛ 인 장섬유로 구성된 단위 면적당 질량 65g/㎡ 의 장섬유 부직포를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

비교예 4

멜트 플로우 레이트 (MFR) 가 400g/10 분인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 용융 압출기를 이용하여 280℃ 에서 용융 혼련시키고, 용융된 폴리머류를 멜트 블로우 다이 헤드로 안내하여, 기어 펌프로 계량하고, 직경 0.3㎜φ 의 구멍을 0.75㎜ 피치로 일렬로 나란히 형성한 멜트 블론 노즐로부터 토출시키고, 동시에 이 수지에 240℃ 의 열풍을 분사하여 토출시킨 섬유를 성형 컨베이어 상에 포집하여, 단위 면적당 질량 80g/㎡ 의 PET 계 극세 섬유 부직포를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

비교예 5

합성예 1 에서 얻어진 PVA (PVA-1) 펠릿과, 고유 점도가 0.7, 융점이 255℃ 인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 준비하고, 각각의 폴리머를 별도의 압출기로 가열하여 용융 혼련시키고, 부직포를 구성하는 복합 장섬유의 질량비율이 PET/PVA=85/15 가 되도록 280℃ 로 가열한 16 분할형 (귤형) 복합 방사팩으로 안내하여, 노즐 직경 0.35㎜φ×1008 홀, 토출량 1050g/분, 전단 속도 2500 sec^-1 의 조건으로 방사 구금로부터 토출시켰다. 토출시킨 방출 필라멘트군을 20℃ 의 냉각풍으로 냉각시키면서, 노즐로부터 80㎝ 의 거리에 있는 이젝터에 의해 고속 에어로 3000m/분의 인취 속도로 견인 세화시키고, 개섬된 필라멘트군을 엔드리스로 회전하고 있는 포집 컨베이어 장치 상에 포집 퇴적시켜, 장섬유 웹을 형성시켰다.

이어서, 이 웹을 180℃ 로 가열한 요철 무늬 엠보스 롤과 플랫 롤 사이에서, 선압 50kgf/㎝ (490N/㎝) 의 압력하에서 통과시켜, 엠보스 부분 열압착시킴으로써, 단섬유 섬도 3.2 dtex 의 장섬유로 이루어지는 단위 면적당 질량 119g/㎠ 의 16 분할형 복합 장섬유 부직포를 얻었다.

얻어진 복합 장섬유 부직포 약 50m 에 대하여, 통수성 시트를 사용하지 않는 것 이외는 실시예 1 과 동일하게 PVA 추출하여, 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

비교예 6

PET 와 PVA 의 질량비율을 PET/PVA=90/10 으로 하는 것 이외에는 비교예 5 와 동일하게 하여, 장섬유 웹을 형성하고, 이 섬유 웹을 니들 펀치에 의한 시트화 대신에 워터젯 (노즐 직경 0.1㎜, 피치 0.6㎜, 3 열로 배열한 노즐 플레이트, 수압 40kgf/㎠ - 80kgf/㎠ - 150kgf/㎠, 부직포 통과 속도 5m/분) 에 의한 시트화를 적용한 것 이외에는 실시예 1 과 완전히 동일한 조건하에서 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 얻었다. 얻어진 필터재의 각종 물성의 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

표 3 의 결과로부터, 실시예 1 ∼ 15 의 부직포는 포집 효율이 우수하고, 통기성이 양호한 연료용 필터재, 특히 디젤 엔진용의 연료 필터재가 얻어지는 것을 확인하였다.

비교예 1 의 부직포에 대해서는, 극세 섬유 다발의 점유율이 작아, 극세 섬유가 거의 완전히 분산되어 있어, 얻어진 필터재는 통기도가 매우 작고, 연료용 필터재로서 충분한 통액성을 나타내지 않았다.

비교예 2 의 부직포에 대해서는, 극세 섬유 다발이 다량으로 잔존하여, 극세 섬유의 효과가 발현되지 않고, 연료용 필터재로서 포집 효율이 열등한 것밖에 얻어지지 않았다.

비교예 3 의 부직포는, 섬유 직경이 크고, 연료용 필터재로서 포집 효율이 열등한 것밖에 얻어지지 않았다.

비교예 4 의 부직포는, 인장 강도가 작아, 연료용 필터재로서는 내구성이 충분하지 않았다.

비교예 5 의 부직포는, 섬유 직경이 크고, 섬유 다발도 거의 분섬되어 있지 않기 때문에, 인장 강도가 작고, 포집 효율도 충분하지 않기 때문에, 연료용 필터재로서 부적합하다.

비교예 6 의 부직포는, PVA 잔량이 많고, 섬유 직경도 크기 때문에, 포집 효율이 낮다.

Claims

평균 섬유 직경이 0.05 ∼ 1.8㎛ 인 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재로서, 평균폭 3 ∼ 100㎛ 의 극세 장섬유 다발이 부직포 표면을 1 ∼ 20% 의 면적 비율로 점유하고, 또한 부직포의 종방향 및 횡방향의 인장 강도 (B)kgf/5㎝ 가 단위 면적당 질량 (A)g/㎡ 에 대하여 하기 식을 만족하는 필터재.

100×(B)/(A)≥5.0
제 1 항에 있어서,

극세 장섬유가 수불용성 열가소성 수지로 구성되고, 또한 부직포가 수용성 열가소성 수지를 0.01 ∼ 2 질량% 의 비율로 함유하는 필터재.
제 2 항에 있어서,

수용성 열가소성 수지가 탄소수 4 이하의 α-올레핀 단위 및 C₁ _-4 알킬-비닐에테르 단위에서 선택된 적어도 1 종의 단위를 0.1 ∼ 20 몰% 함유하는 변성 폴리비닐알코올인 필터재.
제 2 항에 있어서,

수불용성 열가소성 수지가 폴리에스테르계 수지이며, 수용성 열가소성 수지 가 에틸렌 단위를 3 ∼ 20 몰% 함유하는 변성 폴리비닐알코올인 필터재.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

부직포가 니들 펀치 처리 또는 워터젯 처리에 의해 낙합되어 있는 필터재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

또한, 다른 직포 또는 부직포와 적층된 필터재.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

액체 연료용 필터재인 필터재.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

디젤 엔진 연료용 필터재인 필터재.
수용성 열가소성 수지 및 수불용성 열가소성 수지로 구성된 복합 장섬유의 부직포 또는 부직 웹으로부터 상기 수용성 열가소성 수지를 제거하고, 평균 섬유 직경이 0.05 ∼ 1.8㎛ 인 극세 장섬유 부직포로 구성된 필터재를 제조하는 방법으로서, 상기 복합 장섬유 부직포 또는 부직 웹으로부터 상기 수용성 열가소성 수지를 친수성 용매로 용해 또는 용출 처리함과 함께, 상기 수용성 열가소성 수지의 일부를 잔존시키는 필터재의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,

복합 장섬유 부직포의 상하를 통수성 시트로 덮고, 그 상태에서 수용성 열가소성 수지를 연속적으로 제거하는 제조 방법.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

수용성 열가소성 수지의 용해 또는 용출 처리가, 60℃ 이하부터 개시하고 서서히 온도를 높여 최종적으로 80 ∼ 110℃ 가 되는 온도에서 처리되는 제조 방법.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

계면 활성제의 존재하에서 수용성 열가소성 수지를 친수성 용매로 용해 또는 용출 처리하는 제조 방법.
제 12 항에 있어서,

계면 활성제로서 비이온성 계면 활성제를 이용하는 제조 방법.