KR20090092848A - 습식 부직포용 섬유 - Google Patents

Abstract

습식 부직포용 섬유가 제공되며, 이 섬유는 균일한 단위면적당 중량 및 균일한 섬유 분산성을 유지하며 종래에는 없었던 벌크성을 가지고 있는 초지의 원료가 될 수 있다. 습식 부직포용 섬유는 섬유직경이 3 내지 40 ㎛인 현재권축성섬유 30 내지 100 중량%와, 섬유직경이 3 내지 40 ㎛인 잠재권축성섬유 0 내지 70 중량%를 포함한다.

Description

습식 부직포용 섬유{FIBER FOR WETLAID NON-WOVEN FABRIC}

본 발명은, 벌크성 초지(抄紙))를 얻는데 바람직한 섬유에 관한 것이다. 여기서, 초지를 습식 부직포라고도 칭한다. 본 발명은, 특히 벌크성 습식 부직포를 얻는데 적합한 섬유에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 열처리 공정에 의한 섬유간 융착에 의해 벌크성을 유지할 수 있는 습식 부직포용 섬유에 관한 것이다.

일반적으로 벌크성 부직포를 얻기 위해서는, 카드법(carding method)이나 에어래이드법(airlaid method)과 같은 건식 가공법이 사용되고 있다. 건식법에 의하면, 섬유에 다양한 형상의 권축(crimp)을 부여하는 것에 의해 벌크성 부직포를 용이하게 얻을 수 있기는 하지만, 단위면적당 중량 및 섬유분산에 심각한 불규칙이 발생되므로, 높은 균일성을 달성할 목적으로는 건식 가공법을 이용하기가 어렵다. 예를 들면, 전지의 세퍼레이터에 적용되는 경우에는, 사용될 부직포의 단위면적당 중량 또는 섬유분산의 불규칙이 단락이나 전해액의 누출을 야기한다. 고성능 필터에 적용되는 경우에는 얇은 부분에서 유량의 불균일이 야기되고, 습포재에 적용되는 경우에는 약제 등의 누출이 야기될 수 있다.

또한, 벌크성 웹(web)을 열처리를 통해 부직포로 형성함으로써, 복합섬유 등의 합성섬유는 높은 부직포 강도를 얻을 수 있지만, 열 용융에 의한 섬유 성분의 평평화(flattening)가 일어나고, 섬유 성분과 다른 섬유와의 접착에 의해 자유도가 제어되어 벌크성이 감소하는 것으로 알려져 있다.

한편, 습식 초지법은 고래의 페이퍼프레싱 기술로부터 발전하였으며, 현재는 펄프 등의 천연섬유 외에, 저렴한 가격으로 적절하게 공급될 수 있다는 점에서, 합성섬유나 합성펄프가 비교적 많이 사용되고 있다. 습식 초지법은 이들 섬유상 물질을 물에 균일하게 분산시킨 다음, 상기 섬유상 물질을 카딩하여 다양한 특성을 부여함으로써, 단위면적과 두께면에서 높은 균일성을 가지고 있는 초지(습식 초지법을 통해 얻어지는 부직포)를 얻을 수 있다. 습식 초지법은 광범위하게 적용되는데, 예를 들면 범용의 슬라이딩 스크린페이퍼, 젖은 타월 등과, 고기능 용도로 균일한 막두께가 요구되는 고성능 필터, 및 막의 두께와 연관되어 높은 액체보유능력이 요구되는 전지 세퍼레이터 등이 있다.

이러한 초지의 섬유상 물질의 대부분은, 초지의 강도 또는 부가가치 특성을 제공하기 위해 기능성의 합성섬유를 포함한다. 물 중에서의 분산성을 개선하기 위해, 섬유끼리의 얽힘이 없이 용이하게 분산되도록 상기 합성섬유로서 스트레이트형의 단섬유가 많이 사용된다. 그 결과, 얻어지는 초지는, 스트레이트 섬유의 부피가 작은 것을 반영한 박지(thin paper)의 형태로 된다. 그러므로, 습식 초지법은 벌크성 부직포를 얻는 제법으로서는 적합하지 않은 것으로 여겨졌다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 예를 들어 일본특허출원공개(이하, JP 공개라고 함) 번호 소62-268900호에서는, 전지의 세퍼레이터에 사용되는 초지의 액체보유능력을 향상시키기 위해 강성이 매우 큰 무기 섬유, 특히 유기섬유를 혼합하는 방법이 제안되어 있다. 이것은, 미세한 유리섬유에 의해 치밀한 매트릭스를 형성하면서도, 일정한 부피 및 강성을 가지기 때문에, 액체를 보유하는 공극의 확보를 가능하게 한다. 또한, 예를 들어 JP 공개 2001-32139호에서는, 잠재권축섬유만을 사용하여 부직포를 제조하는 방법이 제안되어 있는데, 이 방법에서는 열수축에 의해 합성섬유에 3차원적인 권축이 만들어져 벌크성을 제공하는 것을 특징으로 한다. 그러나, 유리섬유를 사용하는 방법은 벌크성의 달성을 가능하게 하기는 하지만, 비용이 지나치게 높고, 유리섬유가 용이하게 폐기 또는 소각될 수 없다는 점에서 환경부하를 부여하는 물질이기 때문에, 바람직한 방법이라고 말하기는 어렵다. 또한, 잠재권축섬유만을 사용하는 방법은, 벌크성이 섬유의 수축에 의해 달성되기 때문에, 제품의 치수 안정성이 불량하고, 단위면적당 중량의 불규칙이 발생하기 쉬운 점 등의 조작성의 면에서 바람직한 방법이라고 말하기는 어렵다. 또한, 수축시에 섬유가 적당한 자유도를 가지고 이동할 수 있도록 하는 가공 장치의 도입이 필요한데, 이러한 장치에 대한 투자는 비용면에서 불리하다는 점을 피할 수 없다.

그러므로, 단위면적당 중량 및 섬유의 균일한 분산을 유지하면서 벌크성 부직포를 얻는 것은 매우 곤란했다.

도1은 편심 시쓰-코어형(sheath-core type) 복합섬유의 단면도를 나타낸다.

도2는 병렬형, 특히 초승달형 복합섬유의 단면도를 나타낸다.

도3은 병렬형, 특히 반달형 복합섬유의 단면도(섬유 단면적의 점유 비율을 가능한 한 맞춘 형태)를 나타낸다.

도4는 비원형(non-circular) 코어를 가지는 편심 시쓰-코어형 복합섬유의 단면도의 일례를 나타낸다.

도5는 동심의 시쓰-코어형 복합섬유의 단면도를 나타낸다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 섬유는, 적어도 초지의 벌크성에 기여하는 단섬유로서, 섬유직경이3 내지 40 ㎛인 현재권축성섬유(이하, 섬유(A)라고도 함)를 30 내지 100 중량%, 섬유직경이 3 내지 4O ㎛ 잠재권축성섬유(이하, 섬유(B)라고도 함)를 O 내지 7O 중량%의 범위로 포함하는 습식 부직포용 섬유이며, 초지를 블렌딩하여 웹을 형성하는 습식 초지법에 적절하게 사용되며, 열처리 및 접착과 기계적 교락(mechanical interlacing) 등의 공지의 가공법에 따라 부직포를 제조하는데 바람직하게 사용된다.

본 발명의 습식 부직포용 섬유는 현재권축성섬유(A)를 필수 성분으로 가지고 있다. 본 발명의 섬유는 얻어지는 습식 부직포의 벌크성을 더욱 개선하기 위해 잠재권축성섬유(B)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서, 또 다른 섬유(이하, 섬유(C)라고도 함)가 부직포 제조에 이용될 수도 있다. 그러나, 벌크성 면에서, 본 발명의 습식 부직포용 섬유가, 70 중량% 이상을 차지하는 것이 바람직하고, 특히, 80 중량% 이상을 차지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 습식 부직포용 섬유에 있어서, 현재권축성섬유(A)의 함량이 30 중량% 미만인 경우에는 의도하는 바의 벌크성을 얻지 못하고, 그러므로 충분한 강도를 유지하기가 어렵다. 또한, 잠재권축성섬유(B)가 70 중량%를 초과하면, 열가공에 의해 웹으로부터 부직포를 형성하는 단계에서, 섬유의 열수축이 심각하게 발생하여 웹이 파단되고, 초지를 얻을 수 없다.

본 발명의 현재권축성섬유(A)는 지그재그형, 스파이럴형, 오옴형 또는 그 이외의 3차원형의 현재권축을 가지는 열가소성 수지로 이루어지는 합성섬유이다. 현재권축성섬유(A)는 바람직하게는, 열융착성 섬유로서, 상기 현재권축섬유끼리의 교점(intersection) 및/또는 상기 현재권축섬유와 다른 초지를 구성하는 섬유와의 교점이 융착되도록 다양한 열가소성 수지를 섬유화함으로써 형성된, 단일섬유(단일섬유는 복합섬유에 대해 상대적인 의미를 가지며, 1종류의 균일 조성으로 이루어지는 섬유이며, 그 조성이 1종류의 수지이든 2종류 이상의 수지의 혼합물이든지의 여부는 문제되지 않으며, 이하 마찬가지임) 또는 복합섬유이다.

상기 열가소성 수지는, 방사 가능한 열가소성 수지이면 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 프로필렌과 다른 알파-올레핀의 2원 또는 다원 공중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 공중합체의 성분으로서 이소프탈산을 포함하는 저융점 폴리에스테르, 나일론6, 나일론66, 저융점 폴리아미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리트리플루오로클로로에틸렌, 폴리테트라 플루오로에틸렌 및 이들 혼합물이 사용될 수 있다.

본 발명에 있어서의 현재권축성섬유(A)가 열융착성의 복합섬유인 경우, 복수개의 열가소성 수지 간의 융점 차이가 10 ℃ 이상이고, 저융점 열가소성 수지가 섬유 표면의 적어도 일부를 형성하는 복합섬유를 사용할 수 있다. 상기 복합섬유의 예로서는, 섬유 단면의 형상이 시쓰-코어형, 병렬형, 해도형(sea island shape), 중공 형, 다분할형(multi-splittable shape) 등의 복합섬유가 있다. 그러나, 벌크성 면에서, 섬유에 강성을 제공하기 위해서 중실형(solid type)의 시쓰-코어형, 병렬형, 해도형이 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 스파이럴형의 3차원적 권축이 발현되기 쉬운 병렬형이나 시쓰-코어형의 고융점 열가소성 수지의 무게중심이 섬유 단면의 중심의 위치와 상이한 위치에 배치된 편심 시쓰-코어형이 보다 바람직하게 사용될 수 있다.

복합섬유를 구성하는 열가소성 수지의 조합의 예로는 고밀도 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 저밀도 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 프로필렌과 다른 알파-올레핀/폴리프로필렌의 2원 또는 다원 공중합체, 고밀도 폴리에틸렌/폴리에틸렌 테레프탈레이트, 저밀도 폴리에틸렌/폴리에틸렌 테레프탈레이트, 선형 저밀도 폴리에틸렌/폴리에틸렌 테레프탈레이트 등이 있다.

본 발명의 현재권축성섬유(A)가 열융착성 폴리올레핀 복합섬유인 경우, 고융점 열가소성 수지에 사용되는 성분은, 섬유의 강직성을 향상시키는 면에서, 융점이158 ℃ 이상인 결정성 폴리프로필렌 수지인 것이 바람직하다. 현재권축성섬유(A)에 있어서, 초지의 벌크성은 권축을 가지고 있는 섬유의 강직성에 의존하는 것으로 생각된다. 구체적으로는, 섬유의 강직성은, 열융착성 복합섬유에서는 저융점 열가소성 수지가 용융접착의 기능을 수행하기때문에, 섬유의 고융점 열가소성 수지의 성분에 의존하는 것으로 생각된다. 그러므로 고융점 수지에 관하여는, 고결정성 수지가 바람직한 것으로 생각된다. 그러나, 섬유의 방사성(spinnability)과 연신성(drawing ability), 및 습식 초지법을 통해 제조된 섬유의 분산성 면에서, 다른 폴리올레핀이 선택되는 경우도 있다.

또한, 현재권축성섬유(A)가 복합섬유인 경우, 구성하는 수지 성분, 즉 저융점 열가소성 수지/고융점 열가소성 수지의 면적 비(시쓰-코어형 복합섬유의 경우, 섬유를 축 방향과 직교하는 방향으로 절단하여 얻은 절단면에 있어서 시쓰성분인 저융점 열가소성 수지와 코어성분인 고융점 열가소성 수지의 면적 비)가, 70/30 내지 30/70의 범위에 있는 것이 바람직하고, 60/40 내지 40/60의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 섬유에 강직성을 제공하기 위해서는, 고융점 성분의 비율을 증가시켜 저융점 열가소성 수지/고융점 열가소성 수지의 비율이 50/50 내지 40/60의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 현재권축성섬유(A)가 복합섬유인 경우, 상기 섬유의 표면의 일부에 길이 방향을 따라 연속하여 노출되는 저융점 성분에, 반응성 작용기를 가진 비닐 모노머로 이루어지는 폴리머를 포함하는 수지(변성제)를 함유 시킬 수 있다.

변성제는, 반응성 작용기를 가진 수지이며, 상기 반응성 작용기의 예로는, 하이드록실기, 아미노, 니트릴, 니트릴로, 아미드, 카르보닐, 카르복실, 글리시딜기 등이 있다. 변성 폴리올레핀은, 상기 반응성 작용기를 가지는 비닐 모노머를 사용하여 중합가능하며, 블록, 랜덤, 래더(ladder) 공중합체, 그라프트 공중합체를 모두 사용할 수 있다. 반응성 작용기를 가지는 비닐 모노머의 예로서는, 무수 말레산, 말레인산, 아크릴산, 메타크릴 산, 푸마르산, 이타콘산 등으로부터 선택된 불포화 카르복시산, 그 유도체, 또는 그 무수물을 적어도 1종 포함하는 비닐 모노머, 스티렌, 알파-메틸 스틸렌 등의 스티렌류, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산 2-하이드록시에틸, 메타크릴산디메틸아미노에틸 등의 메타크릴산에스테르류, 이와 유사한 아크릴산 에스테르 등을 적어도 1종 포함하는 비닐 모노머, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 부텐카르복시산에스테르류, 알릴글리시딜에테르, 3.4-에폭시부텐, 5.6-에폭시-1-헥센, 비닐시클로 헥센 모노옥사이드 등을 적어도 1종 포함하는 비닐 모노머를 들 수 있다.

상기 변성제는 일반적으로 변성제의 총중량에 대하여 상기 반응성 작용기를 가지는 비닐 모노머를, 0.05 내지 2.0 mo1/kg의 변성율로 가지는 것이 바람직하고, 0.05 내지 0.2 mo1/kg의 변성율의 변성제를 이용하는 것이 보다 바람직하다.

상기 변성제가 혼합되는 열가소성 수지가 폴리올레핀 수지나 폴리에스테르 수지인 경우, 본 발명에 따르면, 불포화 카르복시산 또는 그 유도체로 이루어지는 비닐 모노머와 폴리올레핀으로 이루어지는 변성 폴리올레핀을 변성제로서 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 수지와 변정제를 혼합하여 얻은 섬유가 부직포로 가공되는 경우, 섬유와 다른 셀룰로오스 섬유 또는 무기물질간의 접착성이 높고, 섬유 표면이 작용기를 가짐에 따라 친수성이 향상되기 때문이다.

상기 변성 폴리올레핀 중에서, 그라프트 공중합체인 변성 폴리올레핀이, 폴리머 강도가 높고, 섬유 가공성이 양호하므로, 보다 바람직하게 이용될 수 있고, 변성율은, 섬유 가공성 및 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 가능한 한, 높은 것이 바람직하다.

변성 폴리올레핀의 트렁크(trunk) 폴리머로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐-1 등이 사용될 수 있다. 폴리에틸렌으로서는, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌이 사용될 수 있다. 이들은, 0.90 내지 0.97 g/cm³의 밀도와 10O 내지 135 ℃의 융점을 가지는 폴리머이다. 폴리프로필렌으로서는, 프로필렌 호모폴리머, 또는 프로필렌을 주성분으로 하는, 프로필렌과 다른 알파-올레핀과의 공중합체가 사용된다. 이들은, 약 130 내지 170 ℃의 융점을 가지는 폴리머이다. 포리부텐-1은, 약 110 내지 130 ℃의 융점을 가지는 폴리머이다.

이들 폴리머 중에서, 융점, 공중합 및 그라프트 공중합의 용이성 면에서 폴리에틸렌이 바람직하고, 부직포 강도를 향상시키기 위해서는, 고밀도 폴리에틸렌이 폴리머 강도가 높기 때문에, 보다 바람직하다.

상기 변성 폴리올레핀을 포함하는 저융점 성분으로서는, 변성 폴리올레핀 단독, 적어도 2종의 변성 폴리올레핀의 혼합물, 적어도 1종의 변성 폴리올레핀과 다른 열가소성 수지와의 혼합물 등을 이용할 수 있다.

변성 폴리올레핀과 미변성의 폴리올레핀과 비교해 보면, 변성 폴리올레핀의 폴리머 강도가 저하되는 경향이 있으므로, 섬유 강도를 보다 높게 유지하기 위해서는, 저융점 성분으로서, 고변성율을 가진 변성 폴리올레핀과 미변성의 폴리올레핀의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

변성제와 다른 열가소성 수지를 혼합하는 경우에는, 약 O.1 mo1/kg 이상의 고변성율의 변성제를 사용하는 것이 바람직하다. 변성제를 사용함으로써, 본 발명에 따라 습식 부직포용 섬유에 의해 제조되는 초지의 대전성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다. 또, 변성제를 구성하는 트렁크 폴리머와 같은 열가소성 수지와 변성제를 혼합하는 것이 바람직하다. 혼합될 다른 열가소성 수지로서는 상용성 면에서 변성 폴리올레핀의 트렁크 폴리머와 같은 폴리머를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명에 있어서의 현재권축성섬유(A)의 섬유직경은, 3 내지 40 ㎛이다. 습식 초지법을 이용하는 경우, 물 중의 섬유의 분산성이나, 후술하는 잠재권축성섬유(B) 또는 다른 섬유(C)와의 혼합성, 얻어지는 초지의 질감 등의 면에서 섬유직경은 10 내지 30 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 권축 섬유의 섬유직경이 클수록 섬유의 강직성이 높아지고 따라서 섬유의 벌크성이 향상된다. 그러므로 보다 두꺼운 섬유를 사용함으로써 벌크 초지을 얻는 것이 더 용이하기는 하지만, 섬유간 구멍의 직경이 엉성해져서 공극 수가 적은 초지가 만들어지게 되므로, 필터 또는 와이퍼에 적용되는 겨우에는 표적 물질을 포집할 수 없게 되고, 전지 세퍼레이터에 적용되는 경우에는 분리막의 기능을 구현할 수 없게 되어 본래의 기능을 손상시킬 우려가 있다.

본 발명의 습식 부직포용 섬유를 구성하는 섬유에 있어서 3 내지 40 ㎛의 섬유직경은 초지에 필요한 벌크성과 강성과 막 기능을 조합하기에 바람직한 섬유직경인 것으로 여겨진다.

본 발명에 따른 현재권축성섬유(A)는 지그재그형, 스파이럴형, 오옴형 중 적어도 1종류의 권축 형상을 길이 방향으로 연속하여 5-25개/인치 가지는 것이 바람직하다. 또한, 초지의 벌크성 면에서 권축 형태로서는 스파이럴형, 오옴형의 3차원 형태의 권축이 바람직하고, 습식 초지법에 있어서의 섬유의 분산성 면에서 권축수가 5-10개/인치인 것이 바람직하다. 또한, 초지의 벌크성 면에서, 권축을 부여하는 공정에 있어서 증기를 사용하여 권축의 형상을 고정한 섬유를 사용할 수 있다.

본 발명의 현재권축성섬유(A)의 섬유길이는, 얻어진 초지의 벌크성과 강도 면에서 3 내지 30 mm 인 것을 사용할 수 있다. 또한, 습식 초지법에 있어서의 물 중의 섬유의 분산성이나, 후술하는 잠재권축성섬유(B)나 다른 섬유와의 혼합성 면에서 3 내지 15 mm가 바람직하다. 또한, 권축수가 15-25개/인치이거나, 또는 증기를 사용하여 형상이 고정되고 3 내지 7 mm로 절단된 현재권축성섬유(A)가 바람직하게 사용된다.

본 발명의 습식 부직포용 섬유가, 잠재권축성섬유(B)를 포함하지 않도록 제조되는 경우, 본 발명의 벌크 효과는 현재권축성섬유(A)에 의존하므로 현재권축성섬유(A)의 권축의 형태를 증기를 사용하여 고정하거나 또는 권축수를 15-25개/인치 정도로 높게 하는 것이 바람직하다. 이 때, 섬유길이에 대하여는, 습식 초지법을 이용하는 경우 물 중의 섬유의 분산성이나 다른 섬유와의 혼합성 면에서 3 내지 7 mm로 절단한 것이 바람직하게 사용된다.

본 발명에 따른 잠재권축성섬유(B)는, 잠재권축성 복합섬유인 것이 적절하다. 상기 잠재권축성 복합섬유를 구성하는 제1 성분의 예로서는, 가공성 면에서, 비교적 저온에서 열수축되고 또한 섬유 형성성을 가지며, 융점 Tm (℃)이 110 ≤ Tm ≤ 147의 범위에 있는 프로필렌 공중합체가 있다. 이와 같은 프로필렌 공중합체는 프로필렌을 주성분으로 하고, 이것과 다른 알파-올레핀을 공중합함으로써 얻을 수 있다. 이와 같은 알파-올레핀의 예는, 에틸렌, 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 헵텐-1, 옥텐-1, 4-메틸펜텐-1 등을 포함하고, 또한 이들 알파-올레핀 중 2종 이상을 병용하는 것도 가능하다. 프로필렌 공중합체의 구체적인 예는 에틸렌프로필렌 2원공중합체, 프로필렌부텐-1 2원 공중합체, 에틸렌프로필렌부텐-1 테르공중합체, 프로필렌-헥센-1 2원 공중합체, 프로필렌옥텐1 2원 공중합체 등, 및 이들 혼합물을 포함한다. 이들 공중합체는 통상, 랜덤 공중합체이지만 블록 공중합체일 수도 있다.

본 발명의 잠재권축성 복합섬유인 섬유(B)의 제1 성분으로서 사용되는, 융점 Tm (℃)가 전술한 범위 내에 있는 프로필렌 공중합에 있어서, 90 내지 98 중량%의 프로필렌, 1 내지 7 중량%의 에틸렌, 1 내지 5 중량%의 부텐-1로 구성된 에틸렌프로필렌부텐-1 테르 공중합체, 및 90 내지 98 중량%의 프로필렌, 2 내지 10 중량%의 에틸렌으로 구성된 에틸렌프로필렌 2원 공중합체가 비용면에서 보다 바람직하고, 열을 이용한 수축가공을 행할 때의 저온 가공성 및 수축력의 관점에서, 제1 성분으로서, 90 내지 96 중량%의 프로필렌, 4 내지 10 중량%의 에틸렌으로 구성된 에틸렌프로필렌 2원공중합체, 및 90 내지96 중량%의 프로필렌, 3 내지 7 중량%의 에틸렌, 1 내지 5 중량%의 부텐-1로 구성된 에틸렌프로필렌부텐-1 테르 공중합체를 사용하는 것이 보다 바람직하다.

그리고, 이들 수지 중에서, 융점 Tm(℃가 11O ℃ 미만인 것은, 강한 고무 탄성을 가지고 있어서 얻어진 섬유의 물 중의 분산성에 악영향을 미치는 경향이 있다. 또한, 융점 Tm(ehTL가 147 ℃를 초과하는 프로필렌 공중합체를 제1 성분으로 사용한 경우에는, 얻어진 섬유의 수축력은 통상의 폴리프로필렌 단일성분 섬유, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 복합섬유 수준으로 저하되는 경향이 있다. 따라서, 조성이 전술한 범위 내에 있는 프로필렌 공중합체를 제1 성분으로서 사용함으로써, 섬유의 분산성과 열수축성을 모두 가진 잠재권축성섬유(B)를 바람직하게 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명의 섬유의 열수축성을 과도하게 저하시키지 않는 정도, 또는 열수축성을 약간 억제하는 정도인 한, 필요에 따라 제1 성분에 이산화 티탄, 탄산칼슘 및 수산화 마그네슘 등의 무기물이나, 난연제, 안료 및 그 외의 폴리머를 첨가할 수 있다는 점에도 주목해야 한다.

본 발명에서 사용되는 잠재권축성 복합섬유인 섬유(B)의 제2 성분으로서는, 융점이 158 ℃ 이상인 폴리프로필렌이 바람직하게 사용된다. 융점이 158 ℃ 이상인 폴리프로필렌은, 표면 평활성이 뛰어난 결정성 폴리프로필렌이며, 호모 폴리프로필렌 또는 프로필렌과 소량, 통상 2 중량% 이하의 알파-올레핀과의 공중합체이다.

이와 같은 폴리프로필렌의 예로서는, 범용의 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매 또는 메탈로센 촉매로부터 얻어지는 결정성 폴리프로필렌을 들 수 있다. 그 중에서도 방사성 및 잠재권축성 관점에서, 후술하는 방법에 따라 측정되는 Q치(중량 평균 분자량/수평균 분자량)가 작은, 즉 바람직하게는 4 이하, 보다 바람직하게는 3) 이하인, 분자량 분포가 좁은 결정성 폴리프로필렌이 바람직하게 사용될 수 있다.

본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 제2 성분으로서, 2종 이상의 이들 결정성 폴리프로필렌의 조합, 또는 상이한 분자량 분포, 또는 MFR을 가지는 다른 결정성 폴리프로필렌이나 열가소성 수지와 결정성 폴리프로필렌의 조합이 사용될 수 있으며, 또는 필요에 따라 이산화 티탄, 탄산칼슘 및 수산화 마그네슘 등의 무기물이나, 난연제, 안료 및 그 외의 폴리머가 첨가될 수도 있다.

본 발명의 잠재권축성섬유(B)에 있어서, 제2 성분이 융점이 158 ℃ 이상인 폴리프로필렌인 경우, 이러한 융점은 통상 제1 성분의 융점 Tm(℃)보다 높으므로, 제1 성분의 프로필렌 공중합체를 섬유의 열융착 성분으로서 이용할 수도 있다. 구체적으로는, 고압 수류에 의해 섬유끼리를 교락시킴으로써 만들어지는 웹에 엠보싱 가공, 또는 히트 핀 가공 방법에 의해 섬유끼리를 열 접착시키고, 부직포의 부드러운 터치감과 벌크성이 손상되지 않는 범위에서 부직포의 강도를 향상시키고 신축성을 조정하는 것도 가능하다. 특히 제2 성분의 폴리프로필렌의 융점인 158 ℃이하, 제1 성분의 프로필렌 공중합체의 융점 이상의 온도 범위에서 열처리를 실시한 경우에는, 부직포의 형성과 수축가공을 동시에 수행할 수 있어서, 부직포 제조 공정을 단순화시킬 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 성분 가느이 융점 Tm(℃의 차이가 13 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 23 ℃ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 잠재권축성 복합섬유인 섬유(B)의 제2 성분으로서도, 폴리에틸렌이 바람직하게 사용된다. 사용가능한 폴리에틸렌의 예로는, 후술하는 융점과 밀도에 의해 크게 구분되는 고밀도 폴리에틸렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌을 들 수 있다.

본 발명에 기재된 고밀도 폴리에틸렌은, 공지의 지글러-나타 촉매를 사용하여 저압공정으로 중합된, 에틸렌 호모폴리머 또는 소량, 통상은 2 중량% 이하의 비율로 C3 내지 C12의 고급 알켄을 코모노머로서 함유하는 에틸렌 공중합체이며, 일반적으로 0.941 내지 0.965 g/cm³의 밀도, 및 127 ℃ 이상의 융점을 가지는 폴리에틸렌이다.

본 발명에 기재된 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌은, 공지의 지글러-나타 촉매를 사용하여 중합된 것으로, 길다란 분지쇄를 실질적으로 가지지 않으며, 통상 15 wt% 이하의 비율로 C3 내지 C12의 고급 알켄을 코모노머로서 함유하는 에틸렌계 공중합체를 가리키는 것이며, 일반적으로 0.925 내지 0.940 g/cm³의 밀도, 및 127 ℃ 미만의 융점을 가지는 폴리에틸렌이다.

본 발명에 기재된 저밀도 폴리에틸렌은, 고압공정으로 중합된 것으로서, 일반적으로 0.910 내지 0.940 g/cm³의 밀도 및 120 ℃ 이하의 융점을 가지며, 많은 분지쇄를 가진 저결정성 폴리에틸렌이다.

또한, 메탈로센 촉매를 이용한 중합에 의해 얻어진 폴리에틸렌 수지는, 전술한 수지 보다 더 낮은 융점을 가지므로 섬유를 열접착하는 경우 저온 가공성 면에서 유리하며, 또한 좁은 분자량 분포를 가지고 있어서 방사 안정성에 크게 기여하기 때문에, 본 발명에 따른 제2 성분으로서 바람직하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 잠재권축성 복합섬유인 섬유(B)의 제2 성분은 저온 가공성과 공정 안정성을 가지고 있어서, 이들 폴리에틸렌으로부터 선택되는 여러종류의 수지가 조합될 수 있거나, 또는 본 발명의 목적의 달성을 방해하지 않는 한, 필요에 따라 이산화 티탄, 탄산칼슘 및 수산화 마그네슘 등의 무기물이나, 난연제, 안료 및 그 외의 폴리머가 첨가될 수도 있다.

본 발명에 따른 잠재권축성 복합섬유인 섬유(B)의 제2 성분에, 제1 성분의 융점 Tm(℃)보다 융점이 낮은 폴리에틸렌을 사용함으로써, 섬유에 열접착성을 부여하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 필요에 따라 제1 성분과 제2 성분에 융점의 차이를 발생시키는 수지를 적당히 선택하면, 고압 수류에 의해 섬유끼리를 교락시킨 웹에 엠보싱 가공, 히트 핀 가공 등의 방법에 의해 섬유를 열접착하고, 부직포의 부드러운감촉 및 벌크성을 손상시키지 않는 범위에서 부직포의 강도를 향상시키고, 신축성을 조정하는 것도 가능하다. 특히, 제1 성분의 융점 이하, 또는 제2 성분의 융점 이상의 온도 범위에서 열처리를 수행한 경우에는, 부직포 형성과 수축가공을 동시에 실시할 수 있어서, 부직포 제조 공정이 단순화될 수 있다. 그리고, 이 때, 제2 성분의 융점은 제1 성분의 융점 Tm(℃)보다 5 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 10 ℃ 이상 낮은 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 잠재권축성섬유(B)의 제1 성분과 제2 성분의 면적비(즉, 섬유를 섬유 축방향과 직교하는 방향으로 자른 절단면에서 시쓰 성분과 코어 성분의 면적 비)가, 35/65 내지 65/35의 범위에 있는 것이 바람직하고, 또한 45/55 내지 55/45의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 이 면적비가 35/65 이상(바람직하게는 45/55 이상)이면, 열처리시(수축가공 시)에 잠재권축성에 의해 생기는 수축력이 섬유에 충분한 권축을 제공할 수 있으므로 벌크성 부직포를 얻을 수 있다. 또한, 65/35 이하(바람직하게는 55/45 이하)이면, 섬유의 과잉 수축을 일으키지 않고 부직포가 균일하게 수축될 수 있으므로, 섬유 덩어리가 발생하지 않는다.

본 발명에 따른 잠재권축성섬유(B)의 단면도가 도 1 내지 4에 도시되어 있다. 본 발명에 따른 잠재권축성섬유(B)에 있어서 제1 성분과 제2 성분의 복합형태는, 제2 성분이 158 ℃ 이상의 융점을 가진 폴리프로필렌인 경우, 제1 성분을 시쓰 측에 배치한 편심 시쓰-코어형으로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 복합섬유가 편심 시쓰-코어형 구조를 가지는 경우에는, 열처리시에 벌크성을 충분히 발현할 수 있는 권축이 만들어지기 쉽기 때문이다. 편심 시쓰-코어형의 배치는, 일반적으로 도 1에 도시된 단면 형상으로 표현되지만, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 성분의 일부가 섬유의 표면에 노출되도록 편심성이 증가된다고 해도 잠재권축성이 개선될 수 있어서, 본 발명의 효과가 섬유 표면에 부분적으로 노출된 제2 성분의 마찰에 의해 방해되지 않는 한, 그러한 배치도 채용될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 노출된 제2 성분이 섬유 표면의 50%를 차지하는 경우에는 잠재권축성이 가장 크게 개선될 수 있으므로 본 발명의 섬유의 가공성 및 열접착성을 방해하지 않는 한, 이러한 배치도 채용될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 코어 성분의 단면 형상이 변형(비원형)된 경우 열수축의 차이에 의해 잠재권축성을 높일 수 있다.

본 발명에 있어서의 잠재권축성섬유(B)의 제2 성분이 폴리에틸렌의 경우, 제2 성분을 칼집 측에 배치한 편심시쓰-코어형으로 하는 것이 바람직하다. 이것은 복합섬유가 편심시쓰-코어형구조를 취한 경우에는, 열처리시에 벌크성를 충분히 발현할 뿐인 권축이 발현하기 쉽기 때문이다. 편심시쓰-코어형의 배치는, 도 1과 같은 단면 형상이 일반적이지만, 도 2와 같이 편심의 정도를 크게 하고, 제1 성분이 일부 섬유의 표면에 노출된 형상에서도, 잠재권축성을 높이는 것이

할 수 있으므로, 본 발명의 효과가 섬유 표면에 일부 노출된 제1 성분의 마찰에 의해 방해할 수 없는 정도이다면 채용할 수 있다. 또한, 도 3에 나타낸 바와 같이 노출된 제1 성분이 섬유 표면 위의 50%를 차지하는 형상에서는 가장 잠재권축성을 높일 수 있으므로 본 발명의 섬유의 가공성, 열접착성을 방해할 수 없는 정도이다면 채용할 수 있다. 또, 도 4에 나타낸 바와 같이, 코어 성분의 단면 형상이 이형(비원형)인 경우도 열수축의 차이에 의한 잠재권축성을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 잠재권축성섬유(B)는, 습식 초지법에 따라 잠재권축성섬가 웹으로 독립적으로 가공된 상태에서, 후술하는 방법에 따라 측정되는 열수축율로서, 적어도 30% 이상의 열수축율을 나타내는 것이 바람직하다. 열수축율이 30%를 크게 밑도는 경우, 권축의 발현이 충분하지 않기 때문에, 잠재권축성섬유(B)와 현재권축성섬유(A)에 의해 얻어지는 부직포의 벌크성은 낮아지는 경향이 있다.

본 발명에 따른 잠재권축성섬유(B)의 섬유직경은, 3 내지 40 ㎛이다. 잠재권축성섬유(B)의 직경이 40 ㎛를 초과하는 경우에는 섬유의 강직성이 증가하기 때문에, 열수축시의 잠재권축의 발현이 약해진다. 또한, 습식 초지법을 이용하는 경우 물 중의 섬유의 분산성이나, 전술한 현재권축성섬유(A) 또는 다른 섬유와의 혼합성 및 얻어지는 초지의 부드러운 감촉 등의 관점에서, 섬유직경은 10 내지 25 ㎛인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 잠재권축성섬유(B)로서, 열수축에 의해 발현하는 권축 이외에도, 본 발명의 효과가 방해되지 않는 한 지그재그형과 오옴형 중 적어도 1종류의 권축 형상이 길이 방향으로 연속하여 5-25개/인치의 권축을 가진 섬유를 사용할 수 있다. 그러나, 권축부여에 의해 발현되는 잠재권축의 수가 감소하는 점과 섬유의 분산 성 면에서, 지그재그형과 오옴형 중 적어도 1종류의 권축의 수가 5-10개/인치인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 잠재권축성섬유(B)의 섬유길이는, 얻어진 초지의 벌크성 또는 강도의 관점에서 3 내지 30 mm 인 것이 적당하다. 또한, 습식 초지법을 이용하는 경우 전술한 현재권축성섬유(A) 또는 다른 섬유와의 혼합성이나, 열수축에 의한 잠재권축의 발현성의 관점에서 3 내지 15 mm 인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 있어서 현재권축성섬유(A) 및 잠재권축성섬유(B)로서 사용되는, 열접착성 복합섬유를 제조하는 공정을 설명한다.

저융점 열가소성 수지가 섬유 표면 중 적어도 일부를 형성하도록 하기 위한 병렬형 방사노즐, 또는 저융점 열가소성 수지가 시쓰 성분을 구성하고 고융점 열가소성 수지가 코어성분을 구성하도록 하기 위한 시쓰-코어형 노즐, 또는 편심 시쓰-코어형 노즐을 사용하고, 통상 사용되는 용융 방사기에 의해 열가소성 수지를 방사(spining)한다. 이때, 노즐 바로 아래로 공기를 보내고, 반 용융 상태의 열가소성 수지로 급냉함으로써, 미연신 상태의 열접착성 복합섬유를 제조한다. 이때, 용융 열가소성 수지의 토출량 및 미연신사의 인취속도를 임의로 설정하고, 목표 섬도(target finess)에 대하여 1 내지 5배 정도의 섬유직경의 미연신사로 제조한다.

그리고, 섬유 표면을 형성하는 저융점 열가소성 수지의 비율이 섬유 단면 원주율로 50% 이상인 경우에 충분한 열접착력이 얻어지고, 특히 50 내지 100%인 경우에는 강력한 열접착력이 얻어져서 바람직하지만, 전기특성도 향상시키기 위해서는 저융점 열가소성 수지의 비율을 반드시 상기 범위로 제한할 필요는 없다. 얻어진 미연신사를 통상 사용되는 연신기에 의해 연신함으로써, 연신사(권축 가공 전의 열접착성 복합섬유)를 얻을 수 있다. 그리고, 통상의 경우, 40 내지 120 ℃로 가열된 롤을 이용하여, 롤간 속도비가 1:1 내지 1:5의 범위가 되도록 연신가공을 수행한다. 얻어진 연신사에 대해 필요에 따라 박스형의 권축가공기를 이용하여 권축을 부여하고 토우(toe)로 형성한다.

섬유 처리제의 부착은, 미연신사의 인취시 키스-롤(kiss-roll)을 이용한 부착방법, 미연신사의 연신시/연신후에 터치-롤 방법, 침지법, 분무법 등을 이용한 부착방법 중 적어도 한가지 방법에 의해 부착된다. 상기 토우는, 의도하는 용도에 따라 푸시커터(push cutter)에 의해 임의의 섬유길이로 절단된 다음 사용된다.

습식 부직포를 제조할 때, 본 발명의 습식 부직포용 섬유 외에 부가될 수 있는 다른 섬유(C)로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 및 폴리에틸렌/폴리프로필렌 복합섬유 등의 폴리올레핀 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 섬유, 나일론6, 나일론66 등의 폴리아미드 섬유, 폴리락트산, 폴리부틸렌 숙시네이트 등의 생분해성 섬유, 레이온 섬유, 인공 펄프 등의 합성섬유나, 침엽수 펄프, 활엽수 펄프, 펄프, 면, 마 등의 천연섬유 등이 의도하는 용도에 따라 이용될 수 있다.

벌크성 습식 부직포는, 본 발명의 습식 부직포용 섬유를 단독으로 또는 다른 섬유와 혼합하여 초지로 형성함으로써 얻어진 웹을, 열접착 또는 스펀레이스법(spun lace method) 을 포함하는 기계교락법 등의 공지의 가공법에 따라 부직포로 가공함으로써 제조된다. 기계교락 등에 의한 부직포 제조법은 초지용 웹을 섬유길이가 짧게 교락시키기에는 충분하지 않고, 열접착에 의해 섬유를 일체화시킬 때 보다 강한 교락력이 얻어질 수 있어서, 벌크성의 강도가 큰 초지를 얻기 위해서는 열처리 접착에 의한 부직포 제조방법이 바람직하다.

벌크성 습식 부직포를 제조하기 위해서는, 물을 매체로 하는 초지기를 이용하여 본 발명의 습식 부직포용 섬유를 단독으로 또는 다른 섬유와 조합하여 사용하여 웹을 형성한는다. 초지기로는 예를 들어, 실린더형 초지기, 장망형 초지기 등이 사용될 수 있다. 또한, 수조, 교반기, 스크린 등을 구비한 간이형 초지기도 사용될 수 있다. 얻어진 웹은 탈수처리, 압밀화 처리되거나, 또는 아무런 처리없이, 각종 열처리 또는 스펀레이스법을 포함하는 기계교락 등의 공지의 가공법에 따라 부직포로 형성되고 초지를 얻을 수 있다. 기계교락 등에 의한 부직포 형성법은, 섬유가 충분히 고정되어 있지 않기 때문에 벌크성을 쉽게 얻을 수 있지만, 초지용 웹의 섬유를 섬유길이가 짧게 교락시키기에는 충분하지 않고, 이 방법에서는 충부한 부직표 강도가 얻어지지 않을 수도 있는 반면, 열융착에 의해 섬유를 일체화시킬 때 보다 강한 교락력을 얻을 수 있다. 벌크성의 강도가 큰 초지를 얻기 위해서는, 열처리 접착에 의한 부직포 제조법이 바람직하다.

벌크성 습식 부직포를 제조하기 위해서는, 주로 습식 초지법을 이용하여 섬유를 혼합함으로써 얻은 웹에 열처리를 행하는 공정에서, 본 발명에 따른 현재권축성섬유(A)의 벌크 효과를 유지하면서, 잠재권축성 복합섬유(B)의 잠재권축을 발현시키는 동시에, 웹을 균일하게 열수축 및/또는 융착시켜 일체화할 필요가 있다.

가열 처리시, 범용의 열풍 순환장치나, 플로팅 드라이어 등의 가열 처리장치를 사용할 수 있지만, 웹에 열을 균일하게 전달할 수 있는 플로팅 드라이어를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 이 장치는 웹의 반송 공간의 상면 및 하면에 설치된 노즐로부터 열풍을 분출하고, 이 열풍에 의해 웹을 부유시켜, 공기 반송과 동시에 섬유의 열수축이 일어나게 함으로써 균일한 부직포를 얻을 수 있다. 그러나, 전술한 장치 중 어느 장치를 사용하는 경우에도, 웹이 절단되거나 섬유가 비산(scattering)되는 것을 방지하기 위하여, 니들펀칭법, 엠보스 롤법, 초음파 융착법 및/또는 고압수류 교락법 등의 공지의 부직포 가공법을 이용함으로써, 웹을 일시적으로 고정해 두는 것이 중요하다. 또한, 본 발명에 따른 현재권축성섬유(A)와 잠재권축성섬유(B)가 열융착 및/또는 수축을 일으키지 않는 저온에서 열접착되는 성분을 포함하도록 하여 웹을 일시적으로 접착시키는 방법도 바람직하다.

본 발명의 습식 부직포용 섬유를 사용하여 얻어지는 부직포의 단위면적당 중량은, 의도하는 용도에 따라 적절히 선택된다. 예를 들면, 젖은 타월, 슬라이딩-스크린페이퍼, 전지재료 등에 사용되는 경우에는, 5-10Og/m²의 범위, 필터재료나 토목자재에 사용되는 경우에는, 5O-2O0Og/m²의 범위가 각각 바람직하게 사용되지만, 단위면적당 중량이 상기 수치범위로만 제한되는 것은 아니다. 또한, 부직포는 목적에 따라, 카드 부직포나 에어레이드D 부직포 등의 단섬유 부직포, 또는, 스펀본드 부직포나 용융분사 부직포 등 장섬유 부직포와 적층을 이룰 수 있다.

본 발명의 습식 부직포용 섬유를 사용하면, 종래에 얻는 것이 곤란했던, 균일한 단위면적당 중량 및 균일한 섬유분산성을 가지며, 10cm²/g 이상, 특히, 13cm²/g 이상의 비용적(specific volume)을 가진 보다 강한 초지를 쉽게 얻을 수 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하고, 균일한 단위면적당 중량 및 섬유분산성을 유지하면서 종래에는 없었던 벌크성의 초지의 기본 성분이 되는, 습식 부직포용 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 연구를 거듭한 결과, 습식 초지법을 이용하여 벌크성 초지를 만들 수 있는, 하기 습식 부직포용 섬유를 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명은, 섬유직경이 3 내지 40 ㎛인 현재권축성섬유(apparently crimping fiber)를 30 내지100 중량%, 섬유직경이 3 내지 40 ㎛인 잠재권축성섬유(latently crimping fiber)를 0 내지70 중량%의 범위로 포함하는 습식 부직포용 섬유이다.

본 발명의 일 구현예로서, 잠재권축성섬유를 포함하지 않고, 현재권축성섬유의 섬유길이가 3 내지 7 mm인 전술한 습식 부직포용 섬유가 있다.

본 발명에서 사용하는 현재권축성섬유의 예로서는, 권축수가 5-25개/인치인 열가소성 수지로 형성되는 합성섬유로서, 지그재그형, 스파이럴형, 오옴형 권축형상 중에서 적어도 1종의 권축형상이 길이방향으로 연속하여 부여되어 있는 현재권축성섬유가 있다.

본 발명에서 사용하는 잠재권축성섬유의 예로서는, 융점 Tm(℃)이 110≤Tm≤147이고, 주성분인 프로필렌 이외에 1종 이상의 알파-올레핀을 공중합하여 얻어지는 프로필렌 공중합체를 제1 성분으로 포함하는 복합섬유로서, 제1 성분과 제2 성분의 복합형태가, 섬유 횡단면에 있어서의 제1 성분과 제2 성분의 면적 비가 65/35 내지 35/65의 범위에 있도록 되어 있는, 잠재권축성섬유를 들 수 있다. 본 발명에서 사용하는 복합섬유인 잠재권축성섬유의 제2 성분으로서는, 158 ℃ 이상의 융점을 가지는 폴리프로필렌을 들 수 있다. 본 발명에서 사용하는 복합섬유인 잠재권축성섬유의 다른 실시형태로서 제2 성분이 폴리에틸렌인 잠재권축성섬유가 있다.

본 발명의 습식 부직포용 섬유는, 종래에 없었던 벌크성, 높은 부직포 강도를 가지며 단위면적당 중량이 균일한 습식 부직포를 얻는데 매우 적합하다.

본 발명의 습식 부직포용 섬유에 의해 얻어지는 구체적인 작용 효과는 다음과 같다.

(1) 현재권축성섬유의 벌크성과 잠재권축의 발현에 의한 벌크성의 효과가 결합되어 유래가 없는 벌크 초지를 얻을 수 있다.

(2) 현재권축성섬유의 권축강도 또는 섬유길이를 조절하고 섬유를 구성하는 수지를 적절히 선택함으로써, 권축섬유를 습식 용도로 이용하는 경우에 양호한 섬유 분산성을 얻을 수 있고, 균일한 균일성을 유지할 수 있다.

(3) 부직포를 제조하기 위해 공지의 열처리법을 이용하는 경우에도, 유래가 없는 벌크성을 유지하고, 열접착에 의해 높은 초지강도를 가지는 초지를 얻을 수 있다.

본 발명의 습식 부직포용 섬유로부터 얻어진 벌크성 부직포는, 와이퍼 등의 소비재나 필터 재료나 전지용 재료 등의 공업제품에 바람직하게 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로만 한정되는 것은 아니다. 실시예 및 비교예에 있어서 사용되는 용어의 정의 및 측정 방법은 다음과 같다.

(1) 융점: (단위: ℃)

티.에이.인스트루먼츠(T. A. Instruments)사의 시차주사열량계 DSC-Q10을 이용하여 열가소성 폴리머를 10℃/분으로 승온할 때 얻어진 융해흡수곡선상의 피크에 대응하는 온도를 그 열가소성 폴리머의 융점으로 하였다.

(2) MFR: (단위: g/10분)

JIS-K-7210 조건14(230 ℃, 21.18N)에 준해 측정하였다. MFR은 열가소성 ㅍ폴리머를 시료로 하여 측정한 값이다.

(3) Q치: (중량평균 분자량/수평균 분자량)

Q치는 겔퍼미에이션크로마토그래피법에 의해 구한, 열가소성 폴리머의 중량평균 분자량(Mw)과 수평균 분자량(Mn)의 비(Mw/Mn)이다. 여기서는, 방사전의 열가소성 폴리머의 값을 나타낸다.

(4) 섬도: (단위: dtex)

JIS-L-1015에 준해 측정하였다.

(5) 섬유직경: (단위: ㎛)

섬도와 섬유를 구성하는 비중으로부터 하기 식에 의해 산출하였다.

섬유직경(㎛)=섬도(dtex)/(제1 성분 수지의 비중 x 섬유구성비+제2 성분 수지의 비중 x 섬유구성비)/10⁶/ 3.14〕x10⁴x 2

(6) 권축수: (단위: 권축수/2.54 cm)

단섬유 시료에 대하여, 10개의 섬유에 대하여, 2.54cm 당의 권축수를 세어 평균한 값을 여기서는 권축수라고 했다.

(7) 단사강도(strnegth per yarn): (단위: cN/dtexJ)

IS-L-1015에 준해 측정하였다.

(8) 열수축율: (단위: %)

간이 초지기(TAPPI)를 이용하여 약 80g/m²의 단위면적당 중량을 가진, 25x25 cm의 웹을 만들어 탈수처리한 후, 크라프트지에 놓고 145 ℃로 유지한 대류형 열풍 건조기에 넣어 5분간 가열 처리하였다. 열처리된 웹의 각각의 변의 길이를 측정하고, 열수축율을 다음 식에 의해 산출하였다.

열수축율(%)=(1-a/25) x 100

식 중의 a는 열처리된 웹의 각 변의 길이이다.

(9) 섬유 분산성

습식 섬유의 물 중의 분산성(섬유끼리의 스프레딩성, 섬유의 분산성)을 측정하고, 다음의 3단계로 평가했다.

양호(O): 섬유의 스프레딩성 및 분산상황이 가장 바람직한 것.

양(△): 섬유의 스프레딩성, 또는 분산성 중 어느 하나가 양호한 것.

불량(X): 섬유의 스프레딩성과 분산성이 불량한 것(섬유의 결속 및 얽힘)으로 관찰되는 것.

(10) 균일성

단위면적당 중량이 약 7Og/m²인 초지의 균일성에 대하여 다음과 같은 3단계를 기준으로 육안관찰판정하였다.

양호(0): 균일하게 열수축이 일어나, 균일성이 양호한 부직포.

양(△): 대략 균일하게 열수축이 일어나, 균일성이 약간 교란되었지만 실용상문제가 없는 부직포.

불량( X): 열수축이 균일하게 일어나지 않아 수축율이 작은 부직포

(11) 비용적: (단위: cm³/g)

단위면적당 중량이 약 7Og/m²인 초지를 2g/m²의 압력으로 측정하고 얻은 두께로부터 하기 계산식으로 비용적을 산출하고 벌크성을 비교하였다.

비용적(cm³/g = 두께(mm/단위면적당 중량(g/m²) x 100O

(12) 부직포 강도: (단위: N/5cm)

단위면적당 중량이 약 70g/m²인 초지를 15x15cm의 3개의 스트립으로 절단하고, 시마즈 정밀기계주식회사(Shimadzu Seiki Ltd.)의 인장 시험기에 의해 장단부의 상하 각 5 cm를 지퍼의 샌드위칭 마진으로서 취하고, 지퍼 사이의 10cm 부분에 대해 20Om²/sec의 속도로 상하로 인장시험을 실시하였다. 측정 결과로부터 부직포의 파단시의 최대응력과 신장도를 측정하였다.

실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4

(1) 본 발명에 따른 현재권축성섬유(A)로서 여러가지 현재권축성섬유(A-1, A-2) 및 (A-3)를 제조하였다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 상이한 값을 가진 임의의 결정성 폴리프로필렌을 제1 성분으로서 사용하고, 상이한 MFR을 가진 고밀도 폴리에틸렌을 제2 성분으로 사용하고, 압출기, 0.8 mm의 구멍직경을 가진 병렬형 방사노즐과 권취기 등을 구비한 방사장치와, 다단 가열롤러와 스터퍼박스크림퍼(증기에 의해 권축형상을 고정할 수 있음)를 구비한 연신장치를 사용하여 여러가지 복합섬유를 제조했다. (A-1)에 권축장비로 0.002 Mpa의 증기압을 부여하고, 권축형상에 대해 고정화처리를 행하였다.

(2) 본 발명에 따른 잠재권축성섬유(B)로서 여러가지 잠재권축성섬유(B-1, B-2) 및 (B-3)를 제조하였다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 에틸렌프로필렌 2원 공중합체를 제1 성분으로서 사용하고, Q 값이 작은 결정성 폴리프로필렌을 제2 성분으로 사용하고, 압출기, 0.8 mm의 구멍직경을 가진 병렬형 방사노즐과 권취기 등을 구비한 방사장치와, 다단 가열롤러와 필요에 따라 스터퍼박스크림퍼를 구비한 연신장치를 사용하여 여러가지 복합섬유를 제조했다.

(3) 비교를 위해, 현재권축이 없고, 잠재권축성도 거의 없는 섬유(C)인 여러가지 섬유(C-1, C-2) 및 (C-3)를 제조하였다.

표 1에 나타낸 바와 같이, Q 값이 작은 결정성 폴리프로필렌을 제1 성분으로 사용하고, 상이한 MFR을 가진 고밀도 폴리에틸렌을 제2 성분으로 사용하고, 압출기, 0.8 mm의 구멍직경을 가진 병렬형 방사노즐과 시쓰-코어형 방사노즐 중 어느 하나와권취기 등을 구비한 방사장치와, 다단 가열롤러를 구비한 연신장치를 사용하여 여러가지 복합섬유를 제조했다.

각각의 복합섬유에 대하여, 섬유를 구성하는 수지, 제조조건, 및 섬유의 형상을 표 1에 나타내고, 섬유사 재료, 섬유의 권축형상과 각각의 섬유의 물 중 분산성과 열수축 등의 데이터를 표 2에 나타내었다. 표 2에 나타낸 현재권축성섬유(A-2')는 (A-2)의 섬유길이을 변화시킴으로써 얻은 것이다.

표 1에 기재된 섬유의 구체적 단면 형상은, 도 2, 3 및 5에 도시되어 있다. 표에서, Homo-PP는 결정성 폴리프로필렌을 나타내고, HDPE는 고밀도 폴리에틸렌을 나타내고, co-PP는 밀도가 0.922g/cm³인 에틸렌-프로필렌 공중합체(에틸렌 성분이 3.5 중량%)를 나타낸다.

전술한 바와 같이 하여 얻어진 섬유(A), 섬유(B) 및/또는 일반적으로 얻어진 섬유(C)를, 표 3 내지 4에 나타낸, 실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 4에 기재된 비율로 습식 초지법에 따라 혼합하여 초지를 제조하고, 웹을 얻어서, 각각의 열처리조건으로 부직포화하여 초지를 얻었다. 얻어진 초지의 벌크성를 평가하기 위하여, 디지탈 두께두께 측정기(Toyo Seiki 제작소)를 사용하여 압력 2g/cm²로 JIS-K-6767에 따라 초지의 두께를 측정하고, 하기 식으로부터 비용적을 산출하였다.

비용적(cm³/g = 두께(mm) x 1000 / 단위면적당 중량(g/m²)

얻어진 각 초지의 결과가 표 3 및 4에 나타나 있다.

이하, 각각의 실시예 및 비교예에 있어서의 방법과 결과를 설명한다.

실시예 1

섬유(A-1)와 섬유(B-1)를 물 중에 균일하게 분산시켜 실린더형 초지기를 이용하여 웹을 만들고, 이 웹을 탈수, 건조공정을 거쳐, 흡입형 쓰루에어기(suction through-air machine)를 이용하여 130 ℃에서 열접착을 수행하여 목적으로 하는 초지를 얻었다. 웹의 섬유의 분산성이 양호하고, 열수축이 균일하게 발현되었다. 또한, 얻어진 초지의 비용적이 16.8cm³/g으로서, 이는 초지의 부피가 크다는 것을 나타내며, 초지강도는 54.1N)/ 5cm로 높았다.

실시예 2

섬유(A-2)와 섬유(B-1)를 물 중에 균일하게 분산시키고 실린더형 초지기를 이용하여 웹을 만들고, 이 웹을 탈수, 건조 공정을 거쳐, 흡입형 쓰루에어기를 이용하여 130 ℃에서 열접착을 수행하여 목적으로 하는 초지를 얻었다. 웹의 섬유의 분산성이 양호하고, 열수축이 균일하게 발현되었다. 또한, 얻어진 초지의 비용적이 18.4cm³/g으로서, 이는 초지의 부피가 크다는 것을 나타내며, 초지강도는 50.5N)/ 5cm로 높았다.

실시예 3

섬유(A-3)와 섬유(B-1)를 물 중에 균일하게 분산시키고 실린더형 초지기를 이용하여 웹을 만들고, 이 웹을 탈수, 건조 공정을 거쳐, 흡입형 쓰루에어기를 이용하여 130 ℃에서 열접착을 수행하여 목적으로 하는 초지를 얻었다. 웹의 섬유의 분산성이 양호하고, 열수축이 균일하게 발현되었다. 또한, 얻어진 초지의 비용적이 16.4cm³/g으로서, 이는 초지의 부피가 크다는 것을 나타내며, 초지강도는 67.75N)/ 5cm로 높았다.

실시예 4

섬유(A-3)와 섬유(B-1)를 물 중에 균일하게 분산시키고 실린더형 초지기를 이용하여 웹을 만들고, 이 웹을 탈수, 건조 공정을 거쳐, 흡입형 쓰루에어기를 이용하여 130 ℃에서 열접착을 수행하여 목적으로 하는 초지를 얻었다. 이때, 실시예 3에서 이용된 열풍의 풍속조건보다 빠른 풍속조건을 적용했다. 웹의 섬유의 분산성이 양호하고, 열수축이 균일하게 발현되었다. 또한, 얻어진 초지는 초지의 벌크성을 나타내는 13.74cm³/g의 비용적을 유지하면서 95.4N/5cm의 매우 높은 초지강도를 나타내었다. 실시예 3에 비해 섬유끼리의 열접착이 증진되어 벌크성이 저하된 것으로 생각된다.

실시예 5

섬유(A-1)와 섬유(B-2)를 물 중에 균일하게 분산시키고 실린더형 초지기를 이용하여 웹을 만들고, 이 웹을 탈수, 건조 공정을 거쳐, 흡입형 쓰루에어기를 이용하여 130 ℃에서 열접착을 수행하여 목적으로 하는 초지를 얻었다. 웹의 섬유의 분산성이 양호하고, 열수축이 균일하게 발현되었으나, 초지 표면에 보풀이 관찰되었다. 또한, 얻어진 초지는 초지의 벌크성을 나타내는 16.0cm³/g의 비용적을 나타내었으며, ㅊ초지강도는 61.5N/5cm로 매우 높았다. 잠재성권축을 가지는 섬유(B-2)에 현재권축이 부가되었기 때문에 잠재권축의 강도는 저하되었다고 해도 부가된 현재권축에 의해 섬유의 벌크성이 보상되었다. 표면의 표면에서 관찰되는 보풀은, 구성하는 섬유가 양쪽 모두 스파이럴 형상의 3차원적 권축을 가지고, 각 섬유의 융착 성분(저융점 성분)이 서로 접촉할 가능성이 감소됨으로써 섬유간 교점이 감소되기 때문인 것으로 여겨진다.

실시예 6

섬유(A-1)를 물 중에 균일하게 분산시키고 실린더형 초지기를 이용하여 웹을 만들고, 이 웹을 탈수, 건조 공정을 거쳐, 흡입형 쓰루에어기를 이용하여 130 ℃에서 열접착을 수행하여 목적으로 하는 초지를 얻었다. 웹의 섬유의 분산성은 양호했지만, 일부 섬유의 스프레딩성이 불량하였다. 또한, 얻어진 초지에서 잠재권축성섬유(B)의 열수축 효과가 관찰되지 않았지만, 비용적이 16.5cm³/g이고, 이는 초지의 부피가 크다는 것을 나타내는 것이며, 초지강도는 193.5N)/ 5cm로 높았다.

비교예 1

섬유(C-1)와 섬유(C-2)를 물 중에 균일하게 분산시키고 실린더형 초지기를 이용하여 웹을 만들고, 이 웹을 탈수, 건조 공정을 거쳐, 흡입형 쓰루에어기를 이용하여 130 ℃에서 열접착을 수행하여 목적으로 하는 초지를 얻었다. 웹의 섬유의 분산성이 양호하고, 열수축이 균일하게 발현되었다. 그러나, 얻어진 초지는 103.9N/5cm의 높은 강도를 나타냈지만, 비용적이 11.2cm³/g로 낮아서 목적으로 하는 벌크성은 얻어지지 않았다.

비교예 2

섬유(C-1)와 섬유(C-2)를 물 중에 균일하게 분산시키고 실린더형 초지기를 잉이용하여 웹을 만들었다. 이 웹을 탈수, 건조 공정을 거친 후, 열접착에 의한 벌크성의 저하를 완화시기키 위해, 흡입형 쓰루에어기를 이용하여 125 ℃에서 열접착을 수행하였다. 얻어진 웹에서 섬유의 분산성의 문제는 관찰되지 않았다. 또한, 초지의 비용적이 13.8cm³/g로 목적으로 하는 벌크성은 얻었지만, 강도가 34.1N/5cm로 낮아서 웹은 일시적으로 부착되었다.

비교예 3

섬유(C-1)와 섬유(C-3)를 물 중에 균일하게 분산시키고 실린더형 초지기를 이용하여 웹을 만들었다. 이 웹을 탈수, 건조 공정을 거친 후, 흡입형 쓰루에어기를 이용하여 130 ℃에서 열접착을 수행하였다. 얻어진 웹에서 섬유의 분산성의 문제는 관찰되지 않았다. 그러나, 초지의 비용적이 10.Ocm³/g으로 낮고, 농밀화된(thickened) 섬유의 섬도가 섬유에 벌크성을 가져오지 않고 벌크성을 감소시키는 결과를 초래했다. 섬유의 섬도를 농밀화시키는 효과는, 현재권축을 가지는 섬유에서는, 권축의 강성이 증진으로 두께 방향의 강성이 증가되어 벌크 효과를 발현하는 것으로 여겨지지만, 권축이 없는 농밀화된 섬도를 가진 섬유에서는, 구성 섬유의 개수가 감소되고, 두께 방향의 섬유의 충전 밀도가 낮아져서 두께 방향의 압력에 약하고, 가공 공정에서 벌크성이 저하되는 것으로 여겨진다.

비교예 4

섬유(B-1)와 섬유(C-2)를 물 중에 균일하게 분산시키고 실린더형 초지기를 이용하여 웹을 만들고, 이 웹을 탈수, 건조 공정을 거쳐, 흡입형 쓰룽에어기를 이용하여 140 ℃에서 열접착을 수행하여 목적으로 하는 초지를 얻었다. 웹의 섬유의 분산성이 양호하고, 열수축이 균일하게 발현되었다. 그러나, 얻어진 초지의 비용적은 10.3cm3/g으로 목적으로 하는 충분한 벌크성이 얻어지지 않았다. 일반 섬유(C-2)가 스파이럴형태 또는 그외의 형태로 3차원 권축을 가지지 않기 때문에, 섬유(B)를 혼합한다고 해도 초지의 강도는 충분했지만, 벌크 효과는 얻어지지 않는다는 것이 확인되었다.

비교예 5

섬유(B-1)와 섬유(C-1)를 물 중에 균일하게 분산시키고 실린더형 초지기를 이용하여 웹을 만들고, 이 웹을 탈수, 건조 공정을 거쳐, 흡입형 쓰루에어기를 이용하여 130 ℃에서 열접착을 수행하여 목적으로 하는 초지를 얻었다. 웹의 섬유의 분산성이 양호하고, 열수축도 균일하게 발현되었다. 그러나, 얻어진 초지의 비용적은 12.2cm³/g으로 목적으로 하는 충분한 벌크성이 얻어지지 않았다. 스파이럴형 권축을 가지는 일반 섬유(C-1)에 섬유(B)를 혼합함으로써, 어느 정도의 효과는 관찰되었지만 충분한 벌크 효과는 얻어지지 않았다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 편심 시쓰-코어형 복합섬유를 구성하는 제1 성분

2. 편심 시쓰-코어형 복합섬유를 구성하는 제2 성분

3. 병렬 복합섬유를 구성하는 제1 성분

4. 병렬형 복합섬유를 구성하는 제2 성분

5. 복합섬유를 구성하는 제1 성분

6. 복합섬유를 구성하는 제2 성분

본 발명의 습식 부직포용 섬유는, 종래에 없었던 벌크성, 높은 부직포 강도를 가지며 단위면적당 중량이 균일한 습식 부직포를 얻는데 매우 적합하다.

본 발명의 습식 부직포용 섬유로부터 얻어진 벌크성 부직포는, 와이퍼 등의 소비재나 필터 재료나 전지용 재료 등의 공업제품에 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (6)

1. 섬유직경이 3 내지 40 ㎛인 현재권축성섬유(apparently crimping fiber) 30 내지 100 중량%와, 섬유직경이 3 내지 40 ㎛인 잠재권축성섬유(latently crimping fiber) 0 내지 70 중량%를 포함하는 습식 부직포용 섬유.
2. 제1항에 있어서, 상기 잠재권축성섬유를 포함하지 않고, 상기 현재권축성섬유의 섬유길이가 3 내지 7 mm인, 습식 부직포용 섬유.
3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 현재권축성섬유가, 5-25개/인치의 권축수를 가진 열가소성 수지로 구성되는 합성섬유로서, 지그재그형, 스파이럴형, 오옴형 중 적어도 1종류의 권축형상이 길이 방향으로 연속하여 부여되어 있는, 습식 부직포용 섬유.
4. 제1항 또는 3항에 있어서, 상기 잠재권축성섬유가, 주성분인 프로필렌 이외에 1종 이상의 알파-올레핀을 공중합하여 얻어지는, 융점 Tm(℃)이 110≤Tm≤147인, 프로필렌 공중합체를 제1 성분으로 포함하는 복합섬유로서, 제1 성분과 제2 성분의 복합형태가, 섬유 횡단면에 있어서의 제1 성분과 제2 성분의 면적비가 65/35 내지 35/65의 범위에 있도록 되어 있는, 습식 부직포용 섬유.
5. 제4항에 있어서, 상기 잠재권축성섬유의 제2 성분이, 158 ℃ 이상의 융점을 가지는 폴리프로필렌인, 습식 부직포용 섬유.
6. 제4항에 있어서, 상기 잠재권축성섬유의 제2 성분이, 폴리에틸렌인 습식 부직포용 섬유.