KR20150016905A - 할섬성 복합 섬유 및 그의 제조 방법, 및 부직포 및 그의 제조 방법 - Google Patents

할섬성 복합 섬유 및 그의 제조 방법, 및 부직포 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로 할섬되고, 또한 할섬 후의 섬유가 극세인 할섬성 복합 섬유, 및 우수한 닦임성을 발휘하는 부직포를 제공한다.
성분 A 60질량% 이상 90질량% 이하, 성분 B 10질량% 이상 40질량% 이하를 포함하는 할섬성 복합 섬유로서, 성분 A와 성분 B는 비상용성이고, 성분 A 또는 성분 B가 아크릴로나이트릴계 중합체이며, 섬유축에 수직인 섬유 단면의 형상이 편평률 3 이상 20 이하의 편평 형상이고, 성분 A가 해부, 성분 B가 도부인 복합 구조를 갖는 할섬성 복합 섬유, 및 이 할섬성 복합 섬유를 이용하여 이루어지는 부직포로서, 이 할섬성 복합 섬유가 할섬되어 형성된 할섬부를 갖고, 상기 할섬부는 섬유 폭이 0.01㎛ 이상 1㎛ 이하인 부분을 갖는 부직포.

Description

할섬성 복합 섬유 및 그의 제조 방법, 및 부직포 및 그의 제조 방법{SPLITTABLE CONJUGATE FIBER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND NONWOVEN FABRICS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 할섬성(割纖性) 복합 섬유 및 그의 제조 방법, 및 해당 섬유를 이용한 부직포 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 부직포 와이퍼 등의 제품에는 할섬성을 갖는 아크릴 섬유가 사용되고 있다. 이들 제품의 대부분은, 길이가 5mm 이하인 섬유가 사용되고, 초지법(抄紙法)에 의해 제품으로 가공되어 있는 것이 일반적이며, 고해기(叩解機)에 의한 강한 힘을 섬유에 부여하는 것에 의해 섬유가 잘게 할섬되어 있다. 그 때문에, 상기 제품은, 닦임성은 좋지만, 바인더를 사용하고 있기 때문에, 종이와 유사하고 볼륨이 없어 단단한 촉감이었다.
그 때문에, 길이가 10mm 이상인 섬유를 이용하는 것이, 섬유 간에 얽힘을 발생시켜 부직포로 할 수 있으므로 바인더를 사용하지 않아도 되고, 부드러운 촉감이 얻어지기 때문에 바람직하다. 또한, 할섬 후의 섬유는 우수한 닦임성을 발휘시키기 때문에, 보다 가는 것이 바람직하다.
그러나, 섬유 길이가 긴 섬유를 이용하는 경우, 섬유를 할섬하는 공정에 비터 디스크 리파이너(Beater Disk Refiner) 등의 고해기를 이용하는 것은, 섬유가 서로 얽혀 섬유 볼을 형성해, 스크린 막힘이나 옷감의 품질을 악화시키는 등의 문제가 발생하여, 공업적으로 곤란하다.
섬유 길이가 긴 섬유의 할섬은 워터 젯(water jet) 등에 사용되는 고압 주상(柱狀) 수류를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 고압 주상 수류는 고해기에 비하여 할섬 능력이 작기 때문에, 이용하는 섬유는 고압 주상 수류의 힘으로 할섬 가능한 것이 요망된다. 한편, 종래의 할섬성을 갖는 아크릴 섬유의 대부분은, 고해기로는 용이하게 할섬되지만, 고압 주상 수류 정도의 외력으로는 충분한 할섬성이 얻어지지 않는 것이었다.
고압 주상 수류로 할섬할 수 있는 아크릴 섬유에 대한 제안(특허문헌 1)이 이루어져 있다. 이 아크릴 섬유를 할섬한 부분의 섬유 지름은 0.1dtex(직경 약 3㎛) 이상으로 굵은 것이고, 이 아크릴 섬유를 이용한 부직포는 닦임성에 과제가 남는다. 또한, 아크릴로나이트릴계 중합체와 셀룰로스 아세테이트를 해도(海島) 구조로 복합화한 섬유에 대한 제안(특허문헌 2)도 이루어져 있다. 그러나, 이 복합 섬유는 고압 주상 수류 정도의 힘으로 할섬할 수 없는 것이었다.
일본 특허공개 2004-115946호 공보 일본 특허공개 2003-89924호 공보
본 발명의 목적은, 고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로 할섬되고, 또한 할섬 후의 섬유가 극세하기 때문에, 부직포로 했을 때에 우수한 닦임성을 발휘하는 할섬성 복합 섬유를 제공하는 것에 있으며, 또한 이 할섬성 복합 섬유를 이용한 닦임성이 우수한 부직포를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유는, 성분 A 60질량% 이상 90질량% 이하, 성분 B 10질량% 이상 40질량% 이하를 포함하는 섬유로서, 성분 A와 성분 B는 비상용성이고, 성분 A 또는 성분 B는 아크릴로나이트릴계 중합체로 이루어지며, 섬유축에 수직인 섬유 단면의 형상이 이하에 규정하는 편평률 3 이상 20 이하의 편평 형상이고, 성분 A가 해부(海部), 성분 B가 도부(島部)인 복합 구조를 갖는다.
한편, 본 발명에 있어서의 편평률은, 섬유축에 수직인 섬유 단면에 있어서의 최장으로 되는 길이를 최대 폭, 상기 최대 폭 방향과 직교하는 두께 방향에 있어서 최장으로 되는 길이를 최대 두께로 해서, 최대 폭/최대 두께를 편평률로 한다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유에 있어서는, 성분 A 60질량% 이상 90질량% 이하, 성분 B 10질량% 이상 40질량% 이하를 포함하는 섬유로서, 성분 A와 성분 B는 비상용성이고, 성분 A가 아크릴로나이트릴계 중합체로 이루어지는 성분이며, 섬유축에 수직인 섬유 단면의 형상이 편평률 3 이상 20 이하의 편평 형상이고, 성분 A가 해부, 성분 B가 도부인 복합 구조를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유에 있어서는, 아크릴로나이트릴계 중합체로 이루어지는 성분에 대하여 비상용성인 성분이, 셀룰로스 아세테이트, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리염화바이닐 및 셀룰로스 아세테이트가 알칼리 처리된 셀룰로스의 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분인 것이 바람직하다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유에 있어서는, 단섬유의 섬유축에 수직인 섬유 단면에 있어서, 단위 섬도당 도부의 개수가 60개/dtex 이상 200개/dtex 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유에 있어서는, 단섬유 섬도가 1dtex 이상 20dtex 이하, 상기 편평 형상의 최대 두께가 1㎛ 이상 10㎛ 이하, 단섬유 신도가 10% 이상 50% 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유의 제조 방법은, 아크릴로나이트릴계 중합체인 성분 A가 용제 C에 용해된 용액과, 성분 A와 비상용성인 성분 B가 용제 C에 용해된 용액을, 성분 A와 성분 B의 질량 비율 A/B가 90/10∼60/40으로 되도록 혼합해 혼합 용액으로 하고, 방사 구금의 토출공 형상이 직사각형상이며, 상기 편평 형상의 장변 길이와 단변 길이의 비인 공경(孔徑)비(장변 길이/단변 길이)가 3 이상 20 이하인 토출공을 갖는 방사 구금으로부터, 용제 C를 포함하는 응고액 중에 상기 혼합 용액을 토출하는 할섬성 복합 섬유의 제조 방법이다.
또한, 본 발명의 할섬성 복합 섬유의 제조 방법은, 아크릴로나이트릴계 중합체인 성분 B가 용제 C에 용해된 용액과, 성분 B와 비상용성인 성분 A가 용제 C에 용해된 용액을, 성분 A와 성분 B의 질량 비율 A/B를 90/10∼60/40으로 혼합해 혼합 용액으로 하고, 방사 구금의 토출공 형상이 직사각형상이며, 상기 직사각형상의 장변 길이와 단변 길이의 비인 공경비(장변 길이/단변 길이)가 3 이상 20 이하인 토출공으로부터, 용제 C를 포함하는 수용액 중에 상기 혼합 용액을 토출하는 할섬성 복합 섬유의 제조 방법이다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유의 제조 방법에 있어서는, 아크릴로나이트릴계 중합체와 비상용성인 성분이 셀룰로스 아세테이트인 것이 바람직하다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유의 제조 방법에 있어서는, 상기 혼합 용액의 고형분 농도가 15질량% 이상 30질량% 이하이고, 상기 응고액의 용제 C의 농도가 20% 이상 60% 이하, 온도가 20℃ 이상 60℃ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 부직포는, 상기 할섬성 복합 섬유를 함유하는 부직포로서, 상기 할섬성 복합 섬유가 할섬된 할섬부를 갖고, 상기 할섬부는 섬유 폭이 0.01㎛ 이상 1㎛ 이하인 부분을 갖는다.
본 발명의 부직포에 있어서는, 상기 할섬성 복합 섬유의 섬유 길이가 25mm 이상 150mm 이하이고, 상기 할섬성 복합 섬유의 함유율이 20질량% 이상 100질량% 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 부직포에 있어서는, 상기 할섬성 복합 섬유를 20질량% 이상 80질량% 이하 함유하고, 부직포 표면의 5mm×5mm의 임의의 범위에 할섬부를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 부직포의 제조 방법은, 상기 할섬성 복합 섬유를 포함하는 웹(web)에, 토출구로부터 토출된 고압 주상 유체를 대어 할섬성 복합 섬유를 할섬 처리하고, 상기 고압 주상 유체의 압력이 5MPa 이상 30MPa 이하이며, 상기 고압 주상 유체의 토출구로부터 웹 표면까지의 거리가 10mm 이상 100mm 이하이다.
본 발명의 부직포의 제조 방법에 있어서는, 상기 고압 주상 유체를 토출하는 토출구의 직경이 80㎛ 이상 200㎛ 이하이고, 할섬성 복합 섬유의 할섬 처리가 행해지는 웹의 이송 속도가 5m/분 이상 200m/분 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 와이핑 클로스(wiping cloth)는 상기 부직포를 포함하는 와이핑 클로스이다.
본 발명에 의하면, 할섬성 복합 섬유가, 워터 젯 등에 사용되는 고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로 할섬되고, 또한 할섬 후의 할섬부가 극세한 섬유로 되어, 부직포로 했을 때에 우수한 닦임성을 발휘하는 할섬성 복합 섬유를 제공할 수 있다. 또한, 이 할섬성 복합 섬유를 포함함으로써, 닦임성이 우수한 부직포를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 부직포의 일례인 배율 100배에서의 전자 현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 부직포의 다른 예인 배율 100배에서의 전자 현미경 사진이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 있어서, 할섬성 복합 섬유는, 성분 A 60질량% 이상 90질량% 이하, 성분 A와 공통인 용제 C에 가용인 성분 B 10질량% 이상 40질량% 이하를 포함하는 섬유로서, 성분 A와 성분 B는 비상용성이고, 성분 A 또는 성분 B는 아크릴로나이트릴계 중합체이며, 섬유축에 수직인 섬유 단면(이하, 간단히 「섬유 단면」이라고도 한다)의 형상이 편평률 3 이상 20 이하의 편평 형상이다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유는 성분 A와 성분 B가 비상용성이기 때문에, 섬유 단면에 있어서, 질량 비율이 많은 성분 A가 해부, 질량 비율이 적은 성분 B가 도부로 되는 복합 구조가 되고, 이러한 복합 구조를 취하는 것에 의해 고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로 할섬하기 쉬워진다.
본 발명에 있어서, 비상용성이란, 성분 A가 용제 C에 용해된 용액 X와 성분 B가 용제 C에 용해된 용액 Y를 혼합했을 때에, 용액 X와 용액 Y는 계면을 갖고, 서로 분리되어 있는 것이 관찰되는 성질을 말한다.
성분 A 또는 성분 B는 아크릴로나이트릴계 중합체인 것이, 본 발명의 할섬성 복합 섬유를 함유하는 부직포가 친수, 친유의 양성을 갖기 때문에 바람직하다. 게다가, 성분 A가 아크릴로나이트릴계 중합체이기 때문에, 매우 가늘고 예각인 할(割)단면을 갖는 것에 의해, 다른 천연·화학 섬유를 이용했을 때보다도 우수한 닦임 성능이 얻어지기 쉬워진다. 또한, 할섬성 복합 섬유의 제조면에서, 연신하기 쉽고, 방사성이 양호해지기 쉽기 때문에 보다 바람직하다.
한편, 성분 B가 아크릴로나이트릴계 중합체여도, 성분 A의 방사성에 문제가 없고, 고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로 할섬성이 얻어지는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 여기서, 성분 A로서는, 셀룰로스 아세테이트, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리염화바이닐, 셀룰로스를 들 수 있다.
할섬성 복합 섬유 중의 성분 A의 질량 비율이 60질량% 이상이면, 할섬성 복합 섬유가 해도의 복합 구조가 되고, 90질량% 이하이면, 할섬성 복합 섬유는 할섬되기 쉬워진다.
또한, 이 할섬성 복합 섬유 중의 성분 B의 질량 비율이 10질량% 이상이면, 고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로 할섬성 복합 섬유는 할섬되기 쉽고, 상기 질량 비율이 40질량% 이하이면, 할섬성 복합 섬유는 해도의 복합 구조가 되기 쉬워, 방사 시에 연신 끊어짐의 횟수가 저하되어, 공정 통과성이 양호해지기 쉽다. 본 발명에 있어서, 약한 외력이란, 압력으로 30MPa 정도의 수류가 기준이 된다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유의 성분인 아크릴로나이트릴계 중합체는, 아크릴로나이트릴 단량체 및 이것과 공중합 가능한 불포화 단량체로 이루어지고, 아크릴로나이트릴 단위가 50질량% 이상 차지하는 중합체이다. 또한, 이와 같은 아크릴로나이트릴 단량체와 공중합 가능한 불포화 단량체로서, 아크릴산, 메타크릴산, 또는 이들의 알킬 에스터류, 아세트산 바이닐, 아크릴아마이드, 염화바이닐, 염화바이닐리덴, 나아가 목적에 따라서는 바이닐벤젠 설폰산 소다, 메탈릴 설폰산 소다, 알릴 설폰산 소다, 아크릴아마이드 메틸프로페인 설폰산 소다, 소듐 파라설포페닐메탈릴 에터 등의 이온성 불포화 단량체를 들 수 있다. 아크릴로나이트릴 단량체와 공중합 가능한 불포화 단량체는 아세트산 바이닐이 보다 바람직하다. 아세트산 바이닐을 채용함으로써, 염색성이 양호해지고, 제조 비용이 저렴해진다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유에 있어서의 아크릴로나이트릴계 중합체와 비상용성인 성분은, 아크릴로나이트릴계 중합체에 대하여 비상용성이고, 아크릴로나이트릴계 중합체를 용해시키는 용제에 용해되는 성분이면 특별히 제한은 없다. 상기 성분은, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리염화바이닐 및 셀룰로스 아세테이트가 알칼리 처리된 셀룰로스의 군으로부터 선택되는 성분인 것이 바람직하다.
이들 성분이면, 방사성이 양호하고, 해도 구조의 형성이 용이해지기 쉽다.
아크릴로나이트릴계 중합체와 비상용성인 성분은, 고압 주상 수류 정도의 약한 외력에서의 할섬성이 양호한 셀룰로스 아세테이트가 보다 바람직하다. 나아가, 상기 셀룰로스 아세테이트는, 흡수성의 관점에서, 평균 아세틸화도(acetylation degree, 酢化度)가 48.8% 이상 62.5% 이하인 셀룰로스 아세테이트가 바람직하고, 평균 아세틸화도가 48.8% 이상 56.2% 이하인 셀룰로스 다이아세테이트가 보다 바람직하다.
또한, 이들 셀룰로스 아세테이트의 전부 또는 일부를 알칼리 처리에 의해 셀룰로스화한 셀룰로스이면, 흡수성이 더욱 향상되기 때문에 보다 바람직하다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유는, 해도 구조에서 유래하는 할섬성을 손상시키지 않는 범위에서, 다른 중합체, 항균제, 제전제(制電劑), 방부제 등을 함유할 수 있다.
또한, 본 발명의 할섬성 복합 섬유는, 섬유 단면에 있어서, 편평률 3 이상 20 이하의 편평 형상을 이루는 것이 바람직하다. 섬유 단면에서의 상기 편평률이 3 이상이면, 고압 주상 수류의 외력을 받기 쉬워 할섬되기 쉬워지고, 상기 편평률이 20 이하이면, 할섬성 복합 섬유의 방사가 용이해진다. 상기 편평률은 4∼15인 것이 할섬성, 방사성의 관점에서 보다 바람직하고, 상기 편평률은 5∼10인 것이 더 바람직하다.
본 발명에 있어서 편평률이란, 후술하는 방법(편평률의 측정 방법)에 의해서 측정한 것이다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유에서는, 고압 주상 수류 정도의 약한 외력을 부여함으로써 할섬된다. 그 때문에, 할섬성 복합 섬유의 섬유 단면은 고압 주상 수류 정도의 약한 외력에 의한 충격을 받기 쉬운 편평 형상이 바람직하다. 또한, 할섬성 복합 섬유를 형성하는 중합체가 섬유축 방향으로 적절히 연신 배향되어, 할섬성 복합 섬유 내부에 이종(異種) 중합체 간에 계면을 형성하고 있는 것이 중요하다. 그 때문에, 본 발명의 할섬성 복합 섬유는 외력에 대하여 취성인 복합 구조로 되어 있어, 고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로도 효과적으로 할섬성 복합 섬유가 할섬된다고 하는 우수한 할섬성이 발휘된다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유는, 단섬유의 섬유 단면에 있어서, 단위 섬도당 도부의 개수가 60개/dtex 이상 200개/dtex 이하인 것이 바람직하다. 단위 섬도당 도부의 개수가 60개/dtex 이상이면, 2성분 간의 계면이 많아져 할섬성이 양호하기 때문에, 부직포로 했을 때의 닦임성이 양호해지고, 단위 섬도당 도부의 개수가 200개/dtex 이하이면, 할섬성 복합 섬유의 섬유 강도가 저하되기 어려워, 방사성이 양호해진다. 상기 단위 섬도당 도부의 개수는, 상기 관점에서, 70개 이상 130개 이하인 것이 바람직하고, 72개 이상 110개 이하가 보다 바람직하다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유는 단섬유 섬도가 1dtex 이상 20dtex 이하인 것이 바람직하다. 할섬성 복합 섬유의 단섬유 섬도가 1dtex 이상이면, 할섬성 복합 섬유의 방사가 용이해지기 쉽고, 상기 단섬유 섬도가 20dtex 이하이면, 섬유 단면의 두께가 작아져 고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로도 할섬하기 쉬워진다. 상기 단섬유 섬도는, 상기 관점에서, 2dtex 이상 10dtex 이하인 것이 보다 바람직하고, 3dtex 이상 6dtex 이하인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유는 섬유 단면의 편평 형상의 최대 두께(후술하는 (편평률의 측정)을 참조)가 1㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 최대 두께가 1㎛ 이상이면, 할섬성 복합 섬유를 이용한 부직포의 제조에 있어서, 고압 주상 수류를 대는 웹을 형성하는 카딩(carding) 공정에서의 단섬유 끊어짐이 적기 때문에 카딩 공정 통과성이 양호하고, 10㎛ 이하이면, 할섬성 복합 섬유는 고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로도 할섬되기 쉬워진다. 상기 최대 두께의 길이는, 상기 관점에서, 3㎛ 이상 8㎛ 이하가 보다 바람직하다. 한편, 웹이란, 복수의 단섬유가 당겨져 정렬되거나 또는 랜덤으로 적층되어 시트 형상이 된 것이다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유는 단섬유 신도가 10% 이상 50% 이하인 것이 바람직하다. 상기 단섬유 신도가 10% 이상이면, 할섬성 복합 섬유는 상기 카딩 공정에서 단섬유 끊어짐이 적기 때문에 카딩 공정 통과성이 양호하고, 상기 단섬유 신도가 50% 이하이면, 할섬성 복합 섬유는 고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로도 용이하게 할섬된다. 상기 단섬유 신도는, 상기 관점에서, 20% 이상 40% 이하인 것이 보다 바람직하고, 25% 이상 35% 이하인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유는 단섬유 강도가 1cN/dtex 이상 3cN/dtex 이하인 것이 바람직하다. 상기 단섬유 강도가 1cN/dtex 이상이면, 할섬성 복합 섬유를 이용하여 부직포로 형성할 때에 단섬유 끊어짐이 적기 때문에 카딩 공정 통과성이 양호하고, 상기 단섬유 강도가 3cN/dtex 이하이면, 고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로 용이하게 할섬한다. 상기 단섬유 강도는 1.5cN/dtex 이상 2.5cN/dtex 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유는 섬유 길이 25mm 이상 150mm 이하로 절단되어 있는 것이 바람직하다. 할섬성 복합 섬유의 섬유 길이가 25mm 이상이면, 카딩 공정에서 웹이 이어지기 쉽기 때문에 공정 통과성이 좋고, 할섬성 복합 섬유의 섬유 길이가 150mm 이하이면, 넵(nep)의 발생이 적어져 품질이 좋은 웹이 얻어지기 쉬워지며, 또한 할섬성 복합 섬유끼리가 교락(交絡)하기 쉬워져, 부직포의 강도를 얻기 쉬워진다. 할섬성 복합 섬유의 섬유 길이는, 상기 관점에서, 30mm 이상 120mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 35mm 이상 80mm 이하인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유의 제조 방법은, 아크릴로나이트릴계 중합체인 성분 A가 용제 C에 용해된 용액과, 성분 A와 비상용성인 성분 B가 용제 C에 용해된 용액을, 성분 A와 성분 B의 질량 비율 A/B를 90/10∼60/40으로 혼합해 혼합 용액으로 하고, 방사 구금의 토출공 형상이 직사각형상이며, 상기 직사각형상의 장변 길이와 단변 길이의 비인 공경비(장변 길이/단변 길이)가 3 이상 20 이하인 토출공으로부터, 용제 C를 포함하는 수용액 중에 상기 혼합 용액을 토출하는 할섬성 복합 섬유의 제조 방법이다.
또한, 본 발명의 할섬성 복합 섬유의 제조 방법은, 아크릴로나이트릴계 중합체인 성분 B가 용제 C에 용해된 용액과, 성분 B와 비상용성인 성분 A가 용제 C에 용해된 용액을, 성분 A와 성분 B의 질량 비율 A/B를 90/10∼60/40으로 혼합해 혼합 용액으로 하고, 방사 구금의 토출공 형상이 직사각형상이며, 상기 직사각형상의 장변 길이와 단변 길이의 비인 공경비(장변 길이/단변 길이)가 3 이상 20 이하인 토출공으로부터, 용제 C를 포함하는 수용액 중에 상기 혼합 용액을 토출하는 할섬성 복합 섬유의 제조 방법이다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유의 제조 방법은, 아크릴로나이트릴계 중합체가 용제 C에 용해된 용액과, 아크릴로나이트릴계 중합체와 비상용성인 성분이 용제 C에 용해된 용액을 혼합하는 것이 바람직하다. 아크릴로나이트릴계 중합체와, 아크릴로나이트릴계 중합체와 비상용성인 성분을 각각 용제에 용해시킨 후에 혼함함으로써, 해도 구조를 형성하는 섬유 단면에 있어서, 단위 섬도당 도부의 개수가 60개/dtex 이상 200개/dtex 이하로 되기 쉬워진다.
나아가, 성분 A와 성분 B의 질량 비율 A/B를 90/10∼60/40으로 혼합함으로써, 단위 섬도당 도부의 개수가 60개/dtex 이상 200개/dtex 이하로 되기 쉬워진다.
또한, 본 발명의 할섬성 복합 섬유의 제조 방법에 있어서는, 아크릴로나이트릴계 중합체와 비상용성인 성분이 셀룰로스 아세테이트, 폴리바이닐피롤리돈 및 폴리염화바이닐의 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분인 것이 바람직하고, 나아가 셀룰로스 아세테이트인 것이 보다 바람직하다.
용제 C는 성분 A의 아크릴로나이트릴계 중합체를 용해시키는 용제이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 무기계 용제, 유기계 용제 중 어느 것이어도 좋다. 이와 같은 용제로서, 예컨대 질산(수용액), 염화아연 수용액, 로단염 수용액, 다이메틸폼아마이드, 다이메틸아세트아마이드, 다이메틸설폭사이드, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, γ-뷰티로락톤, 아세톤 등을 들 수 있고, 특히 용해성, 취급성의 관점에서, 다이메틸아세트아마이드를 바람직한 것으로 들 수 있다.
방사 구금의 토출공 형상은 직사각형상이고, 할섬성 복합 섬유의 섬유 단면 형상이 편평률 3 이상 20 이하의 편평으로 되면, 방사 구금의 토출공의 공경비(장변 길이/단변 길이)에는 특별히 제한은 없지만, 상기 토출공 형상은 공경비가 3 이상 20 이하인 것이, 할섬성 복합 섬유의 섬유 단면 형상의 편평률이 3 이상 20 이하로 되기 쉽기 때문에 바람직하고, 공경비가 5 이상 15 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 방사 구금의 토출공 형상은 편평 형상이어도 좋다. 상기 토출공의 공경비는 섬유의 토출 속도, 연신 배율 등의 제조 조건에 따라 섬유에서의 편평의 정도의 발현율이 다르기 때문에, 바람직하게는 상기 공경비의 범위 내에서 목적으로 하는 섬유의 편평률과 제조 조건에 따라 적절히 선정한다.
혼합 용액의 중합체 농도는, 용제에 따라서도 다르지만, 유기 용제이면, 고형분 농도로 15질량% 이상 30질량% 이하인 것이 바람직하다. 상기 고형분 농도가 15질량% 이상이면, 섬유 단면의 형상이 편평 형상으로 되기 쉬워지고, 28질량% 이하이면, 혼합 용액의 점도가 지나치게 높아지지 않기 때문에, 공정 통과성이 양호해지기 쉽다. 상기 고형분 농도는 18질량% 이상 28질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 20질량% 이상 24질량% 이하인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유의 제조 방법은 습식 방사법, 건습식 방사용 및 건식 방사법 중 어느 것이나 이용할 수 있지만, 이들 중에서 습식 방사법이, 혼합 용액의 응고가 이르고, 섬유 단면이 편평 형상을 형성하기 쉽기 때문에 바람직하다. 또한, 습식 방사법은 섬유 표면에 다수의 주름이 생기기 쉬워져, 할섬시키기 쉬워지기 때문에 바람직하다.
습식 방사법 또는 건습식 방사법을 이용할 때의 응고액에는, 혼합 용액에 사용하는 용제와 동일한 용제의 수용액을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 응고액의 온도는 20℃ 이상 60℃ 이하, 용제 농도는 20질량% 이상 60질량% 이하인 수용액이 바람직하다. 응고액의 온도, 농도가 상기 범위이면, 혼합 용액의 응고가 지나치게 늦어지지 않아, 치밀한 섬유가 되기 어렵기 때문에 할섬되기 쉬워지고, 또한 응고가 지나치게 일찍 되지 않아, 섬유 표면에 과잉인 주름 구조가 생기기 어려워, 편평인 섬유 형상을 유지할 수 있어 바람직하다. 상기 응고액은 온도가 30℃ 이상 50℃ 이하, 용제 농도가 30질량% 이상 50질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
혼합 용액은, 방사 원액으로서, 토출공 형상이 직사각형상인 방사 구금을 이용하여, 응고액 중에 토출되어 섬유 형태로 부형(賦型)된 미연신 사(絲)로 하고, 이 미연신 사를 끓는 물 중에서 세정함과 동시에 연신 배율 3∼7배로 연신한다. 연신 배율이 3배 이상이면, 얻어지는 섬유의 기계적 강도가 저하되는 일 없이, 방적성, 제품의 내구성이 향상된다. 또한, 연신 배율이 7배 이하이면, 사 끊어짐 등의 공정 문제가 발생하기 어려워진다. 얻어진 연신 사에는, 통상적 방법에 의해 유제(油劑) 처리, 건조, 완화 열처리 등을 실시한다.
한편, 본 발명의 할섬성 복합 섬유의 제조 방법에 있어서는, 건조 치밀화하기 전의 응고 사, 세정 사 또는 연신 사에 대하여, 방오성, 항균성 등의 기능성 물질, 예컨대 불소계 화합물, 아민계 화합물 등의 물질이나 키틴, 키토산 등의 천연계 물질을 부여할 수도 있다.
또한, 본 발명의 할섬성 복합 섬유의 제조 방법에 있어서는, 상기와 같이 하여 얻어진 할섬성 복합 섬유에 알칼리 처리를 실시하여, 도부의 셀룰로스 아세테이트의 전부 또는 일부를 셀룰로스화할 수도 있다. 이 경우는, 셀룰로스 아세테이트의 전부 또는 일부가 셀룰로스화된 도부, 아크릴로나이트릴계 중합체가 해부로 되는 구조의 할섬성 복합 섬유를 얻을 수 있다.
상기 알칼리 처리는 토우(tow) 염색기, 면 염색기, 치즈 염색기, 실패 염색기 등으로 행할 수 있다. 상기 알칼리 처리 조건은, 할섬성 복합 섬유를, 예컨대 도부가 셀룰로스 다이아세테이트이면, 농도 12질량%, 온도 60℃의 가성 소다 수용액에 30분 정도 침지한다. 이러한 알칼리 처리에 의하면, 본 발명의 할섬성 복합 섬유는 도부의 셀룰로스 다이아세테이트의 전부가 셀룰로스화되고, 셀룰로스가 도부, 아크릴로나이트릴계 중합체가 해부인 복합 구조의 복합 섬유로 된다. 알칼리 처리 조건은, 사용 목적에 따라서, 가성 소다 등의 알칼리, 농도, 온도, 시간 등을 변경해도 좋다.
다음으로, 본 발명의 할섬성 복합 섬유를 이용한 부직포에 대하여 설명한다.
본 발명의 부직포는 할섬성 복합 섬유를 함유하는 부직포이고, 다른 섬유가 포함되어 있어도 좋다. 본 발명의 부직포는 할섬성 복합 섬유가 할섬되어 극세한 섬유로 된 할섬부를 갖고, 상기 할섬부의 섬유는 섬유 폭이 0.01㎛ 이상 5㎛ 이하의 범위 내에 있는 부분을 갖는다.
앞의 특허문헌 1에 기재되어 있는 할섬성 섬유의 할섬 후의 가장 가는 부분의 섬도가 0.1dtex(3㎛)인 데 비하면, 본 발명의 부직포에 있어서의 할섬부의 섬유는 섬유 폭이 0.01㎛ 이상 1㎛ 이하라는 더욱 가는 섬유를 갖고 있다.
본 발명의 부직포에 있어서의 할섬부는, 부직포의 제조 시, 웹에 고압 주상 수류를 대는 것에 의해 형성된 부분이고, 고압 주상 수류를 대기 전의 섬유의 원형을 남기고 있지 않을 정도로 할섬되어 극세한 섬유로 되어 있다. 또한, 이 할섬부에는, 셀룰로스 아세테이트 및/또는 셀룰로스 주체의 저친수성 내지 고친수성의 극세한 섬유와 아크릴로나이트릴계 중합체 주체의 소수성의 극세한 섬유가 혼재한다.
본 발명의 부직포의 할섬부의 섬유는 섬유 폭이 0.01㎛ 이상 5㎛ 이하인 섬유를 갖는 것이 바람직하다. 상기 섬유 폭이 0.01㎛ 이상이면, 할섬된 섬유부가 절단되기 어려워지고, 1㎛ 이하이면, 양호한 닦임성이 얻어지기 쉬워진다. 상기 섬유 폭은 0.1㎛ 이상 0.8㎛ 이하가 보다 바람직하고, 0.2㎛ 이상 0.5㎛ 이하가 더 바람직하다.
이와 같이 극세한 섬유로 이루어지는 할섬부를 갖는 부직포는 양호한 닦임 성능을 갖는 것이다. 따라서, 본 발명의 할섬성 아크릴 섬유를 이용한 부직포는 친수, 친유의 양성을 갖고, 섬유 폭이 0.01㎛ 이상 1㎛ 이하인 극세한 섬유를 갖는 것에 의해, 수성, 유성의 오염, 미세 입자의 흡착 오염에 대하여 우수한 닦임 성능이 얻어진다.
본 발명의 부직포는 섬유 길이가 25mm 이상 150mm 이하인 본 발명의 할섬성 복합 섬유를 함유하는 것이 바람직하다. 섬유 길이가 25mm 이상 150mm 이하이면, 교락하기 쉬워져, 부직포의 강도가 충분히 얻어지기 쉬워진다. 상기 섬유 길이는 30mm 이상 120mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 35mm 이상 80mm 이하인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 부직포는 본 발명의 할섬성 복합 섬유를 20질량% 이상 함유하는 것이 바람직하고, 40질량% 이상으로 함유하는 것이 보다 바람직하다. 20질량% 이상 함유하면, 닦임성이 양호해지는 할섬부를 부직포 중에 충분히 얻을 수 있다. 부직포의 물성에 문제가 없다면, 본 발명의 할섬성 복합 섬유의 함유율은 높은 편이 바람직하다. 본 발명의 부직포에는, 부직포에 필요한 물성을 얻기 위한 타 소재를 함유할 수 있다.
본 발명의 부직포는 부직포 표면의 가로 세로 5mm×5mm의 임의의 범위에 할섬부를 가짐으로써 부직포 전체에 균일하게 할섬부를 가지므로 닦임성이 양호해지기 때문에 바람직하다.
본 발명의 부직포는 평량이 30g/m2 이상 150g/m2 이하인 것이 바람직하다. 상기 평량의 범위이면, 부직포는 강도가 충분해져, 반복 사용할 수 있고, 원료 단가도 낮아진다. 상기 평량은 40g/m2 이상 100g/m2 이하인 것이 보다 바람직하고, 45g/m2 이상 75g/m2 이하인 것이 더 바람직하다.
또한, 본 발명의 부직포에 함유되는 다른 섬유로서는, 부직포 제조 설비에서 적용 가능한 섬유이면 특별히 한정은 없고, 아크릴 섬유, 폴리에스터 섬유, 폴리아마이드 섬유, 폴리바이닐알코올 섬유, 폴리올레핀 섬유 등의 합성 섬유, 레이온, 셀룰로스 아세테이트 섬유, 구리 암모니아 섬유 등의 화학 섬유, 면, 삼베, 양모, 비단 등의 천연 섬유를 들 수 있고, 부직포의 사용 목적에 따라 구분하여 쓰는 것이 바람직하다. 예컨대, 닦이는 대상이 유성 오염인 경우는 친유성의 합성 섬유, 흙 오염이나 땀 등의 수성 오염인 경우는 친수성의 화학 섬유나 천연 섬유가 본 발명의 부직포에 포함되는 것은 효과를 증강시키는 데에 있어서 바람직한 것이다.
본 발명의 부직포의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 부직포는 건식법 및 습식법을 채용할 수 있다. 건식법이란, 단섬유(섬유 길이 15mm∼100mm)를, 카딩기로 일정 방향으로 배열하는 방법 및 에어 레이(air-lay)라고 불리는 공기류로 랜덤으로 적층하는 방법이며, 웹이라고 불리는 단섬유가 적층된 시트상 물질로 하고, 그 웹에 액류 또는 기류에 의해 약한 외력을 부여하여 섬유끼리를 교락시켜 부직포로 하는 방법이다.
또한, 습식법이란, 단섬유(섬유 길이 6mm 이하)를 수중에 분산시켜 망상의 네트로 떠올려서 플리스(fleece)라고 불리는 종이상 물질로 하고, 그 플리스를 건조시켜 부직포로 하는 방법이다. 습식법에서는, 단섬유를 수중에 분산시켰을 때에, 고해 처리를 행함으로써 할섬성 복합 섬유에 고압 주상 수류의 외력보다 강한 외력을 부여할 수 있다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유는 고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로 할섬되기 때문에, 상기 습식법에 의해 부직포로 하는 방법에 적합하며, 다음으로 그 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 할섬성 복합 섬유를 포함하는 웹의 제작에는 소모(梳毛) 카딩, 랜덤 카딩, 에어 레이 방식, 초조(抄造) 방식 등이 이용된다. 할섬성 복합 섬유의 섬유 길이가 긴 경우는, 웹의 작성은 소모 카딩 또는 랜덤 카딩을 이용하는 것이 바람직하다.
웹의 평량은 30g/m2 이상 150g/m2 이하가 되도록 하여 적층하는 것이 바람직하다. 상기 평량이 30g/m2 이상이면, 부직포의 강도가 높아져 부직포의 취급성이 양호해지고, 150g/m2 이하이면, 웹 전체에 교락이 생겨, 두께 방향으로도 균일하게 할섬성 복합 섬유가 할섬되기 쉬워진다.
다음으로, 얻어진 웹은 네트 상에 올려지고, 고압 주상 수류를 웹에 부여하여, 섬유끼리의 교락과 할섬성 복합 섬유의 할섬을 행하는 장소로 이송된다. 고압 주상 수류는 웹의 이송 방향과 수직인 방향으로 배열되는 다수의 토출구로부터 토출된다.
할섬성 복합 섬유의 할섬 처리는, 정지하거나 또는 이동하는 금속제 또는 수지제의 네트 상에 웹을 올리고, 상기 웹에 토출구로부터 분사되는 고압 주상 수류를 대는 것이다. 고압 주상 수류를 분사하는 노즐의 구경, 수, 배치에 대해서는 본 발명의 할섬성 복합 섬유의 섬유 폭이 0.01㎛ 이상 1㎛ 이하의 범위 내까지 할섬되면 특별히 제한은 없다. 또한, 고압 주상 수류를 이용한 할섬 처리는 반복 처리해도 좋고, 노즐의 유닛을 다단으로 설치하여, 반복 처리 또는 수압을 바꾼 다단 처리로 해도 좋다.
웹에 부여하는 고압 주상 수류의 수압은 5MPa 이상 30MPa 이하인 것이 바람직하다. 상기 수압이 5MPa 이상이면, 할섬성 복합 섬유가 충분히 할섬되고, 30MPa 이하이면, 할섬된 섬유의 절단이나 부직포의 구멍 뚫림의 발생을 적게 할 수 있다. 상기 수압은, 상기 관점에서, 7MPa 이상 15MPa 이하인 것이 보다 바람직하다.
상기 고압 주상 수류를 토출하는 토출구가 배열되는 열을 복수로 하여 웹에 고압 주상 수류를 여러 차례 대는 것이 바람직하다. 고압 주상 수류를 웹에 여러 차례 댐으로써, 웹 중의 할섬성 복합 섬유의 섬유 폭을 0.01㎛ 이상 1㎛ 이하의 범위를 가질 때까지 할섬시키기 쉬워지고, 또한 웹 전체에 균일하게 할섬부를 얻기 쉬워진다.
할섬성 복합 섬유의 할섬 처리는 고압 주상 수류를 토출하는 토출구로부터 웹까지의 거리가 10mm 이상 100mm 이하인 것이 바람직하다. 상기 거리가 10mm 이상이면, 토출구와 웹이 접촉하기 어려워지기 때문에 웹의 상태를 흩뜨리기 어렵고, 100mm 이하이면, 웹에, 할섬에 필요한 외력을 충분히 부여하기 쉬워지기 때문에 할섬을 충분히 하기 쉬워진다. 상기 거리는 15mm 이상 50mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 15mm 이상 35mm 이하인 것이 더 바람직하다.
또한, 고압 주상 수류를 토출하는 토출구의 직경이 80㎛ 이상 200㎛ 이하인 것이 바람직하다. 80㎛ 이상이면, 고압 주상 수류가 웹을 관통하기 어렵기 때문에 부직포의 구멍 뚫림이 발생하기 어려워지고, 200㎛ 이하이면, 할섬에 필요한 외력을 높이기 쉬워지기 때문에 할섬성 복합 섬유를 할섬시키기 쉬워진다. 상기 직경은, 상기 관점에서, 100㎛ 이상 180㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 120㎛ 이상 160㎛ 이하인 것이 더 바람직하다.
나아가, 할섬성 복합 섬유의 할섬 처리를 행할 때의 웹이 이송되는 속도가 5m/분 이상 50m/분 이하인 것이 바람직하다. 상기 속도가 5m/분 이상이면, 생산성이 양호하고, 50m/분 이하이면, 임의의 점에 고압 주상 수류를 충분히 댈 수 있기 때문에 할섬시키기 쉬워진다. 상기 속도는 10m/분 이상 40m/분 이하인 것이 보다 바람직하고, 15m/분 이상 30m/분 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 부직포가 할섬성 복합 섬유 이외에 다른 섬유를 포함하는 경우, 할섬성 복합 섬유와 다른 섬유를 임의의 혼용 수단으로 혼합한 후에 웹으로 하고, 상기 웹에 고압 주상 수류를 대어 할섬성 복합 섬유를 할섬함과 더불어 교락 일체화하여 부직포로 한다.
다음으로, 본 발명의 부직포로 이루어지는 와이핑 클로스에 대하여 설명한다.
종래부터, 극세한 섬유의 부직포를 이용한 와이핑 클로스가 알려져 있고, 와이핑 클로스로서, 드라이 시트 타입의 와이핑 클로스나 웨트 시트 타입의 와이핑 클로스가 알려져 있다. 드라이 시트 타입의 와이핑 클로스는 시트를 형성하는 극세한 섬유가 피(被)닦임면과의 마찰에 의해 대전되는 것에 의해, 먼지나 실보푸라기를 흡착해 섬유에 묻혀서 포착한다. 한편, 웨트 시트 타입의 와이핑 클로스는 면이나 레이온, 큐프라(cupra) 등의 셀룰로스계 섬유로 형성되어 있고, 물, 또는 시트에 함침시킨 세제나 왁스제 등에 의해, 마루 등에 부착된 오염을 닦아낸다.
본 발명의 부직포로 이루어지는 와이핑 클로스는 드라이 시트 타입 또는 웨트 시트 타입이어도 좋다. 본 발명의 와이핑 클로스는 섬유 폭이 0.01㎛ 이상 1㎛ 이하의 범위 내에 있는 극세한 섬유를 포함하고 있다. 상기 섬유 폭의 극세한 섬유를 포함하고 있는 것에 의해, 드라이 시트 타입에서는, 먼지, 기름기 등의 오염과의 접촉 면적이 늘어나, 흡착에 의한 오염의 포착이나 오염 피막의 벗겨냄 등에 의해, 종래의 것보다도 우수한 닦임 성능을 발휘한다. 또한, 본 발명의 와이핑 클로스는 셀룰로스 아세테이트 및/또는 셀룰로스와 아크릴로나이트릴계 중합체의 할섬성 복합 섬유를 포함하기 때문에, 셀룰로스계 섬유의 친수성에 의해 웨트 시트 타입에서도 우수한 닦임 성능이 발휘된다. 본 발명의 와이핑 클로스는 우수한 닦임 성능을 가질 뿐만 아니라, 부직포의 제작 시에 특별한 기술이나 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 종래의 극세한 섬유를 사용한 와이핑 클로스보다 저렴하게 얻을 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 한편, 실시예에 있어서의 각 항목의 측정은 다음의 방법에 의거했다.
(편평률의 측정 방법)
약 200개의 할섬성 복합 섬유를 내경 1mm의 폴리에틸렌 튜브에 넣고, 그 후 건조기의 열풍을 쐬어, 할섬성 복합 섬유의 다발이 빠져 버리지 않을 정도로 폴리에틸렌 튜브를 수축시켰다. 여기서, 상기 폴리에틸렌 튜브는 둘레 방향으로만 줄어드는 것을 사용했다.
다음으로, 할섬성 복합 섬유가 가득찬 상기 폴리에틸렌 튜브를 미사용 면도칼로 축 방향에 대략 수직 방향으로 절단하여, 약 1cm의 길이로 했다.
상기 절단한 면의 한쪽을 양면 테이프로 대에 고정하고, 저온 이온 스퍼터링 장치(니혼덴시주식회사(JEOL Ltd)제, JFC-1100)를 사용하여, 1200V-5mA, 10분간의 조건으로, 절단면의 다른 쪽의 면에 있는 관찰면으로 하는 할섬성 복합 섬유의 절단면에 금을 증착시켜 샘플을 제작했다.
주사 전자 현미경(주식회사히타치제작소(Hitachi, Ltd)제, S-3500N)을 사용하여, 상기 샘플의 할섬성 복합 섬유의 섬유 단면을 배율 500배로 관찰하고, 튜브에 넣었을 때에 외력으로 편평 형상이 구부러진 것을 제외한 할섬성 복합 섬유를 25개 선택해서, 섬유 단면에 있어서의 최장이 되는 길이를 최대 폭, 상기 최대 폭 방향과 직교하는 두께 방향에 있어서 최장이 되는 길이를 최대 두께로 하여, 각각의 최대 폭과 최대 두께를 측정하고, 최대 폭/최대 두께를 편평률로 했다. 25개의 할섬성 복합 섬유의 섬유 단면의 편평률을 산출하여, 그 편평률의 평균값을 이용했다.
(단섬유 섬도의 측정)
할섬성 복합 섬유를 온도 25℃, 습도 65%의 환경 하에 60분간 정치한 후, 오토 바이브로식 섬도 측정기(서치제어전기주식회사(Search Co. Ltd)제, Denier Computer DC-11)를 사용하여, 온도 25℃, 습도 65%의 조건 하에서 측정했다. 측정은 25개의 할섬성 복합 섬유에 대하여 행하고, 그의 평균값을 사용했다.
(단위 섬도당 도부의 개수)
상기 편평률의 측정 방법과 마찬가지의 방법으로 샘플을 준비했다. 3개의 할섬성 복합 섬유에 대하여, 그의 섬유 단면을 배율 500배로 관찰하고, 섬유 단면 중의 도부의 개수를 세어, 그 도부의 수를 단섬유 섬도로 나누어 구했다. 이 측정은 3개의 할섬성 복합 섬유에 대하여 행하고, 그의 평균값을 이용했다.
(할섬성 평가)
각 실시예에서 얻은 부직포를 5mm×5mm의 크기로 절단하여, 양면 테이프로 대에 고정하고, 니혼덴시주식회사제 JFC-1100(저온 이온 스퍼터링 장치)을 사용하여, 1200V-5mA, 10분간의 조건으로, 관찰하는 측의 부직포 표면에 금을 증착시켜 샘플을 제작했다. 주사 전자 현미경(주식회사히타치제작소제, S-3500N)으로 100배의 배율로 관찰했다. 5개소의 표면을 관찰하고, 할섬성은 이하의 기준으로 판정했다.
○: 도 1의 D부에 나타내는 바와 같이, 섬유의 원형을 남기고 있지 않을 정도로 할섬되어 있는 부분을 갖는 것이 5개의 샘플 중 적어도 하나에 확인되는 경우
×: 도 1의 E부에 나타내는 바와 같이, 섬유의 원형을 남기고 있지 않을 정도로 할섬되어 있는 부분을 갖지 않고, 거의 완전히 원형을 남기고 있는 것이 5개의 샘플 모두에서 확인되는 경우
(할섬된 섬유의 섬유 폭(최대 폭과 최소 폭))
상기 할섬성 평가와 마찬가지의 방법으로 샘플을 준비했다. 작성한 부직포를 주사 전자 현미경에 의해 배율 100배로 관찰하여, 할섬부를 선정했다. 이 할섬부를 1500배로 관찰하여, 할섬한 섬유 중 가장 굵은 섬유와 가장 가는 섬유를 선정하고, 선정한 섬유에 대하여 8000배 확대 사진을 촬영해, 그 섬유의 폭을 측정했다. 여기서, 섬유 폭이란 섬유의 긴 방향에 대하여 직각인 폭 방향의 길이를 말한다.
이 측정은 10개소의 할섬부에 대하여 행하고, 그의 평균값을 이용했다.
(닦임성)
사쿠라크레파스사(SAKURA COLOR PRODUCTS CORP.)제, 매트 수채화 그림 물감(파랑)의 원액과 물을, 질량비로 1:1로 혼합한 수성 오염을 파스퇴르 피펫(pasteur pipette)으로 빨아 올려, 폭 25mm, 길이 75mm, 두께 1mm, 질량 (W0)g의 슬라이드 글래스의 끝으로부터 10mm 이상의 내측에 파스퇴르 피펫으로 1방울의 양을 부착시키고, 슬라이드 글래스와 수성 오염의 합계의 질량 (W1)g을 측정했다. 슬라이드 글래스 상의 수성 오염은 직경 약 10mm의 크기였다. 그 후 즉시, 2cm×2cm로 절단한 부직포 전체에 200g의 하중을 싣고, 상기 부직포를, 수성 오염 위를 지나도록 슬라이드 글래스 위를 1m/min의 속도로 이송시키면서 오염을 닦아냈다. 이어서, 닦아내기 후의 슬라이드 글래스의 질량 (W2)g을 측정했다. 닦아내어진 수성 오염의 질량 비율을 이하의 식으로 산출하고, 얻어진 값으로부터 닦임성을 구했다.
닦아내어진 수성 오염의 질량 비율(%) =〔1-(W2-W0)/(W1-W0)〕× 100
닦임성 평가는 닦아낸 오염의 질량 비율(%)을 하기의 기준으로 판정했다.
5급: 99% 이상, 4급: 98% 이상 99% 미만, 3급: 97% 이상 98% 미만, 2급: 96% 이상 97% 미만, 1급: 96% 미만
(상용성의 확인 방법)
아크릴로나이트릴계 중합체를 고형분 농도가 20질량%로 되도록 다이메틸아세트아마이드에 혼합하고, 80℃로 가열하여 용해시켜 200cc의 용액을 제작한다. 또한, 다른 한쪽의 성분을 고형분 농도가 20질량%로 되도록 다이메틸아세트아마이드에 혼합하고, 80℃로 가열하여 용해시켜 200cc의 용액을 제작한다. 상기 2개의 용액을 1개의 용기에 합하여 넣고, 25℃의 분위기 하에서, 쓰리 원 모터(three-one-motor)(이우치(iuchi)주식회사제, SCR-100)로 회전수 600rpm, 30분간 교반하여 혼합 용액으로 한다. 상기 혼합 용액을 슬라이드 글래스의 위에 약 5g 올리고, 광학 현미경을 사용하여 200배의 배율로 관찰한다. 비상용성이면 계면을 관찰할 수 있다.
(실시예 1)
성분 A로서, 아크릴로나이트릴 단위와 아세트산 바이닐 단위가 표 1에 나타내는 조성 비율이 되도록, 공지된 수계 현탁 중합법에 의해 아크릴로나이트릴계 중합체(성분 A1)를 얻었다. 상기 성분 A1을 다이메틸아세트아마이드(용제 C)에 성분 A1의 질량 비율이 24질량%가 되도록 혼합하고, 온도 80℃로 가열하여 성분 A1이 용제 C에 용해된 용액 P을 얻었다. 성분 B로서, 평균 아세틸화도 55.2%의 셀룰로스 다이아세테이트(성분 B1)를 다이메틸아세트아마이드(용제 C)에 성분 B1의 질량 비율이 18질량%가 되도록 혼합하고, 80℃로 가열하여 성분 B1이 용제 C에 용해된 용액 Q를 얻었다.
Figure pat00001
성분 A1과 성분 B1을 질량 비율이 70/30으로 되도록 용액 P와 용액 Q를 혼합하고, 성분 A1과 성분 B1이 균일하게 섞이도록 교반 혼합하여 혼합 용액을 조제했다. 이 혼합 용액을, 온도가 40℃, 다이메틸아세트아마이드의 농도가 35질량%인 수용액으로 이루어지는 응고액 중에, 장변 길이와 단변 길이의 비인 공경비가 10인 직사각형상의 토출공으로부터, 토출 선속도 30m/분으로 토출시켜 응고 사로 하고, 끓는 물 중에서 응고 사 중의 용제를 세정하면서 3배로 연신, 유제를 부여하고, 추가로 150℃에서 건조, 완화 열처리를 실시하여, 할섬성 복합 섬유를 얻었다. 얻어진 할섬성 복합 섬유를 40mm의 섬유 길이로 절단했다.
얻어진 할섬성 복합 섬유는, 표 2에 나타내는 바와 같이, 단섬유 섬도가 3.3dtex, 섬유 단면이 편평률 7의 편평 형상을 이루고, 섬유 단면에 있어서 아크릴로나이트릴계 중합체가 해부, 셀룰로스 다이아세테이트가 도부인 복합 구조를 이루어, 표 3에 나타내는 바와 같이, 우수한 할섬성을 갖는 것이었다.
40mm의 섬유 길이로 절단한 할섬성 복합 섬유를 소모 카딩에 통과시켜 웹을 얻었다. 이 웹을 20m/분으로 이송되는 네트 상에 올렸다. 토출구 직경이 150㎛인 토출구로부터, 수압 10MPa의 고압 주상 수류를, 이송되는 웹을 향해 토출시켜, 웹에 고압 주상 수류를 대었다. 상기 토출구로부터 웹까지의 거리는 30mm로 했다. 웹 중의 할섬성 복합 섬유를 고압 주상 수류로 할섬함과 더불어 할섬성 복합 섬유를 교락했다. 그 후, 110℃에서 3분간 건조하여 평량 50g/m2의 부직포를 얻었다.
이 부직포는 할섬성 복합 섬유가 할섬되어, 아크릴로나이트릴계 중합체 주체의 극세한 섬유와 셀룰로스 다이아세테이트 주체의 극세한 섬유가 혼재하는 할섬부를 갖고, 표 2에 나타내는 바와 같이, 할섬된 섬유는 섬유 폭의 최대 폭이 3.8㎛, 최소 폭이 0.02㎛인 극세한 섬유로 이루어지는 할섬부를 가지며, 또한 이 부직포는, 표 3에 나타내는 바와 같이, 극히 우수한 닦임성을 갖는 것이었다.
(실시예 2)
실시예 1에 있어서, 혼합 용액 중의 아크릴로나이트릴계 중합체(성분 A1)와 셀룰로스 다이아세테이트(성분 B1)의 질량 비율을 변경하여, 할섬성 복합 섬유 중의 아크릴로나이트릴계 중합체(성분 A1)와 셀룰로스 다이아세테이트(성분 B1)의 질량 비율을 표 1에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 할섬성 복합 섬유 및 부직포를 제작했다. 할섬성 복합 섬유, 부직포의 성상(性狀) 등은 표 2 및 표 3에 나타내는 바와 같았다.
(실시예 3)
성분 B를, 표 1에 나타내는 폴리바이닐피롤리돈(니혼쇼쿠바이주식회사(Nippon Shokubai Co., Ltd.)제, PVPK-79)으로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 할섬성 복합 섬유 및 부직포를 제작했다. 할섬성 복합 섬유, 부직포의 성상 등은 표 2 및 표 3에 나타내는 바와 같았다.
(실시예 4)
성분 B를, 표 1에 나타내는 폴리염화바이닐(미쓰비시화학주식회사(Mitsubishi Chemical Corporation)제, SG-1100)로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 할섬성 복합 섬유 및 부직포를 제작했다. 할섬성 복합 섬유, 부직포의 성상 등은 표 2 및 표 3에 나타내는 바와 같았다.
(실시예 5∼7)
부직포 중의 할섬성 복합 섬유의 함유율을 표 3에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 할섬성 복합 섬유 및 부직포를 제작했다. 할섬성 복합 섬유, 부직포의 성상 등은 표 2 및 표 3에 나타내는 바와 같았다.
부직포 중의 본 발명의 할섬성 복합 섬유 이외의 섬유로는, 단섬유 섬도 1.0dtex, 섬유 길이 40mm의 아크릴 섬유를 사용했다.
(실시예 8)
방사 시의 방사 구금의 토출공 형상을 변경하여, 섬유 단면의 편평률이 13인 할섬성 복합 섬유를 얻은 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 할섬성 복합 섬유 및 부직포를 제작했다. 방사 시의 방사 구금의 토출공 형상, 얻어진 할섬성 복합 섬유의 섬유 단면의 편평률, 할섬성, 및 부직포의 할섬부에서의 할섬한 섬유의 최대 폭과 최소 폭 및 닦임성을 표 2 및 표 3에 나타낸다.
(비교예 1∼3)
혼합 용액 중의 성분 A1인 아크릴로나이트릴계 중합체와 성분 B1인 셀룰로스 다이아세테이트의 질량 비율, 방사 구금의 토출공 형상을 표 2에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 복합 섬유 및 부직포를 제작했다. 비교예 1∼3에서 얻어진 복합 섬유는, 모두 그의 섬유 단면이 편평상을 이루는 것은 아니었다. 비교예 1∼3에서 얻어진 복합 섬유의 할섬성 및 닦임성을 표 3에 나타내지만, 얻어진 복합 섬유는 모두 전혀 할섬되어 있지 않았다.
(비교예 4)
섬유 중의 성분 A인 아크릴로나이트릴계 중합체와 성분 B인 셀룰로스 다이아세테이트의 질량 비율을 표 1에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 아크릴 섬유 및 부직포를 제작했다. 얻어진 아크릴 섬유의 할섬성 및 닦임성을 표 2에 나타내지만, 얻어진 아크릴 섬유는 전혀 할섬되어 있지 않았다.
Figure pat00002
Figure pat00003
본 발명의 할섬성 복합 섬유는, 워터 젯에 의한 섬유의 교락 처리에 사용되는 것과 같은 고압 주상 수류 정도의 약한 외력으로 할섬되고, 또한 할섬 후의 섬유가 극세함으로써, 부직포로 했을 때에 우수한 닦임성을 발휘하는 것에 의해, 직물과 유사하고 볼륨감이 있어 닦임성이 우수한 부직포의 소재로서 유용한 것이며, 또한 본 발명의 부직포는, 직물과 유사하고 닦임성이 우수한 와이핑 클로스로서 유용한 것이다.
또한, 본 발명의 할섬성 복합 섬유는, 특별한 방사 방법을 이용하는 일 없이, 통상의 아크릴 섬유의 제조 방법과 마찬가지인 습식 방사법으로 제조되어, 할섬도 부직포의 제조에 이용되는 고압 주상 수류에 의한 교락 처리의 과정에서 행해지기 때문에, 할섬성 복합 섬유도 부직포도, 나아가서는 와이핑 클로스도 저렴하게 얻는 것이 가능한 것이다.
D: 본 발명의 부직포에 있어서 복합 섬유가 섬유의 원형을 남기고 있지 않을 정도로 할섬되어 있는 부분
E: 본 발명의 부직포에 있어서 복합 섬유가 섬유의 원형을 남기고 있는 부분

Claims (17)

  1. 성분 A 60질량% 이상 90질량% 이하, 성분 B 10질량% 이상 40질량% 이하를 포함하는 섬유로서, 성분 A와 성분 B는 비상용성이고, 성분 A 또는 성분 B는 아크릴로나이트릴계 중합체로 이루어지는 성분이며, 섬유축에 수직인 섬유 단면의 형상이 편평률 3 이상 20 이하의 편평 형상이고, 성분 A가 해부(海部), 성분 B가 도부(島部)인 복합 구조를 갖는 할섬성(割纖性) 복합 섬유.
  2. 제 1 항에 있어서,
    성분 A 60질량% 이상 90질량% 이하, 성분 B 10질량% 이상 40질량% 이하를 포함하는 섬유로서, 성분 A와 성분 B는 비상용성이고, 성분 A가 아크릴로나이트릴계 중합체로 이루어지는 성분이며, 섬유축에 수직인 섬유 단면의 형상이 편평률 3 이상 20 이하의 편평 형상이고, 성분 A가 해부, 성분 B가 도부인 복합 구조를 갖는 할섬성 복합 섬유.
  3. 제 1 항에 있어서,
    아크릴로나이트릴계 중합체로 이루어지는 성분에 대하여 비상용성인 성분이, 셀룰로스 아세테이트, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리염화바이닐 및 셀룰로스 아세테이트가 알칼리 처리된 셀룰로스의 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분인 할섬성 복합 섬유.
  4. 제 1 항에 있어서,
    단섬유의 섬유축에 수직인 섬유 단면에 있어서, 단위 섬도당 도부의 개수가 60개/dtex 이상 200개/dtex 이하인 할섬성 복합 섬유.
  5. 제 1 항에 있어서,
    단섬유 섬도가 1dtex 이상 20dtex 이하인 할섬성 복합 섬유.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 편평 형상의 최대 두께가 1㎛ 이상 10㎛ 이하인 할섬성 복합 섬유.
  7. 제 1 항에 있어서,
    단섬유 신도가 10% 이상 50% 이하인 할섬성 복합 섬유.
  8. 아크릴로나이트릴계 중합체인 성분 A가 용제 C에 용해된 용액과, 성분 A와 비상용성인 성분 B가 용제 C에 용해된 용액을, 성분 A와 성분 B의 질량 비율 A/B를 90/10∼60/40으로 혼합해 혼합 용액으로 하고, 방사 구금의 토출공 형상이 직사각형상이며, 상기 직사각형상의 장변 길이와 단변 길이의 비인 공경(孔徑)비(장변 길이/단변 길이)가 3 이상 20 이하인 토출공으로부터, 용제 C를 포함하는 수용액 중에 상기 혼합 용액을 토출하는 할섬성 복합 섬유의 제조 방법.
  9. 아크릴로나이트릴계 중합체인 성분 B가 용제 C에 용해된 용액과, 성분 B와 비상용성인 성분 A가 용제 C에 용해된 용액을, 성분 A와 성분 B의 질량 비율 A/B를 90/10∼60/40으로 혼합해 혼합 용액으로 하고, 방사 구금의 토출공 형상이 직사각형상이며, 상기 직사각형상의 장변 길이와 단변 길이의 비인 공경비(장변 길이/단변 길이)가 3 이상 20 이하인 토출공으로부터, 용제 C를 포함하는 수용액 중에 상기 혼합 용액을 토출하는 할섬성 복합 섬유의 제조 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 혼합 용액의 고형분 농도가 15질량% 이상 30질량% 이하이고, 상기 응고액의 용제 C의 농도가 20질량% 이상 60질량% 이하, 온도가 20℃ 이상 60℃ 이하인 할섬성 복합 섬유의 제조 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    아크릴로나이트릴계 중합체와 비상용성인 성분이 셀룰로스 아세테이트, 폴리바이닐피롤리돈 및 폴리염화바이닐의 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분인 할섬성 복합 섬유의 제조 방법.
  12. 제 1 항에 기재된 할섬성 복합 섬유를 함유하는 부직포로서, 상기 할섬성 복합 섬유가 할섬된 할섬부를 갖고, 상기 할섬부는 섬유 폭이 0.01㎛ 이상 1㎛ 이하인 부분을 갖는 부직포.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 할섬성 복합 섬유의 섬유 길이가 25mm 이상 150mm 이하이고, 상기 할섬성 복합 섬유의 함유율이 20질량% 이상 100질량% 이하인 부직포.
  14. 제 12 항에 있어서,
    부직포 표면의 5mm×5mm의 임의의 범위에 할섬부를 갖는 부직포.
  15. 제 12 항에 기재된 부직포의 제조 방법으로서, 제 1 항에 기재된 할섬성 복합 섬유를 포함하는 웹에, 토출구로부터 토출된 고압 주상(柱狀) 유체를 대어 할섬성 복합 섬유를 할섬 처리하고, 상기 고압 주상 유체의 압력이 5MPa 이상 30MPa 이하이며, 상기 고압 주상 유체의 토출구로부터 웹 표면까지의 거리가 10mm 이상 100mm 이하인 부직포의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 고압 주상 유체를 토출하는 토출구의 직경이 80㎛ 이상 200㎛ 이하이고, 할섬성 복합 섬유의 할섬 처리가 행해지는 웹의 이송 속도가 5m/분 이상 200m/분 이하인 부직포의 제조 방법.
  17. 제 12 항에 기재된 부직포를 포함하는 와이핑 클로스(wiping cloth).
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