KR20160025561A

KR20160025561A - 난연성 부직포, 성형체 및 컴포지트 적층체

Info

Publication number: KR20160025561A
Application number: KR1020167001489A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 사사키; 야스히로 시로타니
Original assignee: 가부시키가이샤 구라레
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2016-03-08
Also published as: JPWO2014208671A1; EP3015586A1; US20160145782A1; CN105339541A; WO2014208671A1; EP3015586A4; US9963810B2; TW201509652A; KR102083054B1; TWI640427B; EP3015586B1; JP6329143B2; CN105339541B

Abstract

330 ℃ 에 있어서의 용융 점도가 100 ∼ 3000 ㎩·s 인 비정성 폴리에테르이미드를 주성분으로 하고, 평균 섬유 직경이 1 ∼ 10 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 섬유로 이루어지는 부직포에 의해, 난연성이 우수하고, 치밀하기 때문에 강도를 유지한 채로 5 ∼ 900 ㎛ 의 범위 내의 작은 두께로 할 수 있는 부직포를 제공할 수 있다.

Description

난연성 부직포, 성형체 및 컴포지트 적층체{FLAME-RETARDANT NONWOVEN FABRIC, MOLDED ARTICLE, AND COMPOSITE LAMINATE}

본 발명은, 난연성을 갖고, 또한 강도를 유지한 채로 박막화가 가능한 부직포 (난연성 부직포) 에 관한 것이다. 또 본 발명은, 이와 같은 본 발명의 부직포를 가열하여, 비정성 폴리에테르이미드 섬유의 일부 또는 전부를 열융착시킨 성형체, 그리고 본 발명의 부직포 또는 성형체를 포함하는 컴포지트 적층체에 관한 것이다.

극세 섬유로 이루어지는 부직포는, 분할 섬유를 사용한 것이나 플래시 방사법, 멜트 블로운법 등에 의해 제조되어, 필터 용도 등에 이용되고 있다. 그러나, 폴리프로필렌이나 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지가 주로 사용되고 있기 때문에, 난연성이나 내열성이 불충분하여, 고온에서의 사용에 적합하지 않다는 과제를 갖고 있었다. 또, 난연성 폴리머로 이루어지는 섬유를 사용하여 부직포를 제조하는 기술이 몇 가지 시도되고는 있지만, 극세 섬유를 얻고자 하면 멜트 프랙처의 발생이나, 멜트 텐션이 높거나 하는 문제가 발생하여, 양호한 생산성으로 난연성을 갖는 극세 섬유로 형성된 부직포를 얻는 것은 곤란하였다.

일본 공개특허공보 평3-180588호 (특허문헌 1) 에는, 난연성을 갖는 폴리에테르이미드 (이하, PEI 라고 하는 경우가 있다) 섬유 단독으로 이루어지는 부직포, PEI 섬유와 무기 섬유의 복합 부직포가 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1 의 부직포에서는, PEI 섬유끼리를 접착시키기 위해, 염화메틸렌이나 트리클로로메탄 등의 염소계 지방족 탄화수소 화합물의 함침이 필요하다고 하고 있으며, 용제를 사용함으로써, PEI 섬유의 특성에 영향을 미칠 우려가 있다. 또, 이들 용제는 최근 인체나 환경에 영향을 미칠 우려가 있는 것이 밝혀져, 환경 부하나, 용제 회수에 수반되는 비용 부하의 면에서도, 대체 기술의 개발이 요망되고 있었다.

또, PEI 섬유로 이루어지는 부직포로서, 특정 구조를 갖는 PEI 섬유를 주된 구성 성분으로 하고, 삼차원 교락되어 있는 부직포가 개시되어 있다 (일본 공개특허공보 2012-41644호 (특허문헌 2)). 비정성 PEI 는, 그 분자 골격으로부터 융점이 높아, 내열성이 우수할 뿐만 아니라, 난연성도 우수하며, 섬유나 엔지니어링 플라스틱스로서 이용되고 있지만, 특허문헌 2 의 실시예에서 개시되어 있는 것은 스펀 레이스법에 의한 부직포뿐이고, 섬유 직경은 2.2 dtex (15 ㎛ 에 상당) 로 비교적 섬도가 큰 것이다.

일본 공개특허공보 평3-180588호 일본 공개특허공보 2012-41644호

본 발명의 목적은, 난연성이 우수하고, 치밀하기 때문에 강도를 유지한 채로 5 ∼ 900 ㎛ 의 범위 내의 작은 두께로 할 수 있는 부직포를 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 330 ℃ 에 있어서의 용융 점도가 특정 범위 내인 비정성 PEI 를 주성분으로 하는 수지를 사용함으로써, 난연성이 우수하고, 치밀하기 때문에 강도를 유지한 채로 5 ∼ 900 ㎛ 의 범위 내의 작은 두께로 할 수 있는 부직포가 얻어지는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명의 제 1 실시형태는, 330 ℃ 에 있어서의 용융 점도가 100 ∼ 3000 ㎩·s 인 비정성 PEI 를 주성분으로 하고, 평균 섬유 직경이 1 ∼ 10 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 섬유로 이루어지는 부직포로서, 그 제조 방법이 멜트 블로운법 또는 스펀본드법으로 이루어지는 부직포여도 된다.

본 발명의 제 2 실시형태는, 상기 부직포를 가열함으로써, 비정성 PEI 섬유의 일부 또는 전부를 열융착시킨 것을 특징으로 하는 성형체이다.

본 발명의 제 3 실시형태는, 상기 부직포 또는 상기 성형체를 포함하는 컴포지트 적층체이다.

본 발명에 의하면, 주성분인 비정성 PEI 의 330 ℃ 에 있어서의 용융 점도를 특정 범위로 함으로써, 극세 섬유를 얻는 것이 가능해지고, 그 결과, 난연성에 추가하여, 두께를 5 ∼ 900 ㎛ 의 범위 내로까지 작게 하면서도 강도 유지를 양립시킬 수 있는 부직포를 얻을 수 있다. 또, 그 부직포 (또는 당해 부직포를 가열함으로써, 비정성 PEI 섬유의 일부 또는 전부를 열융착시킨 것을 특징으로 하는 성형체) 와 기재층을 적층시키거나 하여 컴포지트 적층체를 얻을 수도 있다.

도 1 은 실시예에 있어서의 강화 섬유 기재의 부형성 평가에 사용한 금형을 모식적으로 나타내는 도면이다.

[비정성 PEI]

이하, 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.

본 발명에서 사용하는 비정성 PEI 란, 지방족, 지환족 또는 방향족계의 에테르 단위와 고리형 이미드를 반복 단위로서 함유하는 폴리머로서, 비정성, 용융 성형성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 여기서,「비정성」인 것은, 얻어진 섬유를 시차 주사형 열량계 (DSC) 에 넣고, 질소 중, 10 ℃/분의 속도로 승온시켜, 흡열 피크의 유무로 확인할 수 있다. 흡열 피크가 매우 브로드하여 명확하게 흡열 피크를 판단할 수 없는 경우에는, 실사용에 있어서도 문제없는 레벨이므로, 실질적으로 비정성으로 판단해도 상관없다. 또, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위이면, 비정성 PEI 의 주사슬에 고리형 이미드, 에테르 결합 이외의 구조 단위, 예를 들어 지방족, 지환족 또는 방향족 에스테르 단위, 옥시카르보닐 단위 등이 함유되어 있어도 된다.

비정성 PEI 는, 하기 일반식으로 나타내는 폴리머가 바람직하게 사용된다. 단, 식 중 R1 은 6 ∼ 30 개의 탄소 원자를 갖는 2 가의 방향족 잔기, R2 는 6 ∼ 30 개의 탄소 원자를 갖는 2 가의 방향족 잔기, 2 ∼ 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기, 2 ∼ 20 개의 탄소 원자를 갖는 시클로알킬렌기, 및 2 ∼ 8 개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기로 연쇄 정지된 폴리디오르가노실록산기로 이루어지는 군에서 선택된 2 가의 유기기이다.

[화학식 1]

비정성 PEI 의 330 ℃ 에 있어서의 용융 점도는 100 ∼ 3000 ㎩·s 인 것이 필요하다. 100 ㎩·s 미만이면, 방사시에 풍면 (風綿) 이나, 섬유를 형성할 수 없었기 때문에 발생하는 쇼트로 불리는 수지 입자가 다발하는 경우가 있다. 3000 ㎩·s 를 초과하면, 극세 섬유화가 곤란하거나, 중합시에 올리고머가 발생하거나, 중합시나 조립시에 트러블이 발생하는 경우가 있다. 330 ℃ 에 있어서의 용융 점도는 200 ∼ 2700 ㎩·s 인 것이 바람직하고, 300 ∼ 2500 ㎩·s 인 것이 보다 바람직하다.

비정성 PEI 는, 그 유리 전이 온도가 200 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 유리 전이 온도가 200 ℃ 미만인 경우에는, 얻어지는 부직포의 내열성이 떨어지는 경우가 있다. 또, 비정성 PEI 의 유리 전이 온도가 높을수록, 내열성이 우수한 부직포가 얻어지므로 바람직하지만, 지나치게 높으면 융착시키는 경우에 그 융착 온도도 높아져, 융착시에 폴리머의 분해를 일으킬 가능성이 있다. 비정성 PEI 의 유리 전이 온도는 200 ∼ 230 ℃ 인 것이 보다 바람직하고, 205 ∼ 220 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다.

비정성 PEI 의 분자량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 얻어지는 섬유나 부직포의 기계적 특성이나 치수 안정성, 공정 통과성을 고려하면, 중량 평균 분자량 (Mw) 이 1000 ∼ 80000 인 것이 바람직하다. 고분자량의 것을 사용하면, 섬유 강도, 내열성 등의 면에서 우수하므로 바람직하지만, 수지 제조 비용이나 섬유화 비용 등의 관점에서, 중량 평균 분자량이 2000 ∼ 50000 인 것이 바람직하고, 3000 ∼ 40000 인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서는, 비정성 PEI 로서, 비정성, 용융 성형성, 비용의 관점에서, 하기 식으로 나타내는 구조 단위를 주로 갖는 2,2-비스[4-(2,3-디카르복시페녹시)페닐]프로판 2 무수물과 m-페닐렌디아민 또는 p-페닐렌디아민의 축합물이 바람직하게 사용된다. 이 PEI 는「울템」의 상표로서 사빅 이노베이티브 플라스틱사로부터 시판되고 있다.

[화학식 2]

[비정성 PEI 섬유]

본 발명의 부직포를 구성하는 비정성 PEI 섬유에는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 산화 방지제, 대전 방지제, 라디칼 억제제, 광택 제거제, 자외선 흡수제, 난연제, 무기물 등을 함유하고 있어도 된다. 이러한 무기물의 구체예로는, 카본 나노 튜브, 풀러렌, 탤크, 월라스토나이트, 제올라이트, 세리사이트, 마이카, 카올린, 클레이, 파이로필라이트, 실리카, 벤토나이트, 알루미나실리케이트 등의 규산염, 산화규소, 산화마그네슘, 알루미나, 산화지르코늄, 산화티탄, 산화철 등의 금속 산화물, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 돌로마이트 등의 탄산염, 황산칼슘, 황산바륨 등의 황산염, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 등의 수산화물, 유리 비드, 유리 플레이크, 유리 분말, 세라믹 비드, 질화붕소, 탄화규소, 카본 블랙 및, 흑연 등이 사용된다. 나아가서는, 섬유의 내가수 분해성을 개량할 목적으로, 모노 또는 디에폭시 화합물, 모노 또는 폴리카르보디이미드 화합물, 모노 또는 디옥사졸린 화합물, 모노 또는 디아지린 화합물 등의 말단기 봉쇄제를 함유하고 있어도 된다.

[비정성 PEI 부직포 (난연성 부직포)]

비정성 PEI 섬유로 이루어지는 본 발명의 부직포는, 난연성이 우수한 것이다. 이와 같은 본 발명의 부직포는, 플래시 방사법, 멜트 블로운법 등에 의해 얻어지는데, 극세 섬유로 이루어지는 부직포의 제조를 비교적 용이하게 할 수 있고, 방사시에 용제를 필요로 하지 않아 환경에 대한 영향을 최소한으로 할 수 있는 점에서 멜트 블로운법 혹은 스펀본드법이 바람직하다. 멜트 블로운법의 경우, 방사 장치는 종래 공지된 멜트 블로운 장치를 사용할 수 있으며, 방사 조건으로는, 방사 온도 350 ∼ 440 ℃, 열풍 온도 (1 차 에어 온도) 360 ∼ 450 ℃, 노즐 길이 1 m 당 에어량 5 ∼ 50 Nm³ 으로 실시하는 것이 바람직하다. 또, 스펀본드법의 경우, 방사 장치는 종래 공지된 스펀본드 장치를 사용할 수 있으며, 방사 조건으로는, 방사 온도 350 ∼ 440 ℃, 열풍 온도 (연신 에어 온도) 360 ∼ 450 ℃, 연신 에어는 500 ∼ 5000 m/분으로 실시하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하여 얻어지는 부직포를 구성하는 섬유의 평균 섬유 직경은, 1 ∼ 10 ㎛ 인 것이 필요하다. 부직포를 구성하는 섬유의 평균 섬유 직경이 1 ㎛ 미만에서는 풍면이 발생하거나, 웨브의 형성이 곤란해지고, 또, 10 ㎛ 를 초과하면 치밀성의 관점에서 바람직하지 않다. 평균 섬유 직경은 1.2 ∼ 9.5 ㎛ 인 것이 보다 바람직하고, 1.5 ∼ 9 ㎛ 인 것이 더욱 바람직하다.

부직포의 두께는 5 ∼ 900 ㎛ 인 것이 바람직하다. 본 발명의 부직포는, 치밀하기 때문에 강도를 유지한 채로 5 ∼ 900 ㎛ 의 범위 내의 작은 두께로 할 수 있다. 부직포의 두께가 5 ㎛ 미만인 경우, 강력이 낮아져 가공시에 파단될 가능성이 있고, 900 ㎛ 를 초과하는 경우, 섬유 간의 융착이 약하여, 웨브의 형성이 곤란해지는 경우가 있다. 부직포의 두께는 8 ∼ 800 ㎛ 인 것이 보다 바람직하고, 10 ∼ 500 ㎛ 인 것이 더욱 바람직하다.

부직포의 평량은 1 ∼ 1000 g/㎡ 인 것이 바람직하다. 부직포의 평량이 1 g/㎡ 미만인 경우, 강력이 낮아져 가공시에 파단될 가능성이 있고, 부직포의 평량이 1000 g/㎡ 를 초과하는 경우, 생산성의 관점에서 바람직하지 않다. 부직포의 평량은 2 ∼ 950 g/㎡ 인 것이 보다 바람직하고, 3 ∼ 900 g/㎡ 인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 부직포는, 상기 서술한 바와 같은 극세 섬유로 구성되어 있는 소재를 사용함으로써, 후술하는 컴포지트 적층체로서도 치밀한 구조체를 얻을 수 있다. 부직포의 치밀성이 부족하면, 후술하는 성형체를 제조할 때, 섬유량이 적은 부분에서 보이드가 발생하여 외관 불량이 되는 경우가 있다. 또, 부직포의 치밀성이 부족하면, 후술하는 컴포지트 적층체를 제조할 때, 섬유량의 편차에 의해, 보강재에 대한 용융시킨 섬유의 함침이 불균일해지는 경우가 있다. 이 때문에, 부직포의 통기도는 120 ㏄/㎠/sec 이하인 것이 바람직하다. 부직포의 통기도가 120 ㏄/㎠/sec 를 초과하는 경우, 치밀성이 부족해지는 경우가 있다. 부직포의 통기도는 100 ㏄/㎠/sec 이하인 것이 보다 바람직하고, 90 ㏄/㎠/sec 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또, 컴포지트 적층체 성형에 있어서의 가열 압축시에 에어가 빠지기 쉬운 관점에서는, 부직포의 통기도는 1 ㏄/㎠/sec 이상인 것이 바람직하다.

부직포의 종방향 강도는 2 N/15 ㎜ 이상인 것이 바람직하다. 부직포의 종방향 강도가 2 N/15 ㎜ 미만인 경우, 가공시에 파단될 가능성이 있다. 부직포의 강도는 5 N/15 ㎜ 이상인 것이 보다 바람직하고, 7 N/15 ㎜ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 절단 가공시 등의 절단 용이성의 관점에서는, 부직포의 종방향 강도는 100 N/15 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.

상기 제조법에 의해 얻어지는 부직포는, 스펀 레이스, 니들 펀치, 스팀 제트에 의해 삼차원 교락시켜도 된다.

[성형체]

또, 적절히 목적에 따라, 얻어진 부직포에 열 프레스 가공을 부가해도 된다. 본 발명은, 상기 서술한 바와 같은 본 발명의 부직포를 가열함으로써, 비정성 PEI 섬유의 일부 또는 전부를 열융착시킨 성형체에 대해서도 제공한다. 부직포의 가열 조건에 대해 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 200 ∼ 300 ℃ 의 범위 내의 온도에서, 10 ∼ 100 ㎫ 의 범위 내의 조건에서의 열압축 성형을 바람직한 예로서 들 수 있다. 이와 같은 성형체는, 예를 들어 보드상으로 성형되어, 단열재, 방호재, 절연재 등의 용도에 제공하는 것을 생각할 수 있다.

[컴포지트 적층체]

본 발명은, 상기 제조법에 의해 얻어지는 부직포 또는 성형체를 구성의 일부로 하는 컴포지트 적층체를 포함한다. 컴포지트 적층체의 제조 방법은, 특별히 제한은 없으며, 상기 부직포 또는 성형체를 기재층에 적층시켜 얻는 것도 가능하고, 또, 기재층 상에서 상기 부직포 또는 성형체를 직접 제조하여 얻을 수도 있다. 기재층을 구성하는 재료에는 특별히 제한은 없으며, 탄소 섬유, 유리 섬유, 합성 섬유 등에서 자유롭게 선택할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 전혀 이것들에 한정되는 것은 아니다.

[용융 점도]

토요 정기 캐필로그래프 1B 형을 사용하여, 온도 330 ℃, 전단 속도 r ＝ 1200 sec^-1 의 조건하에서 측정하였다.

[평균 섬유 직경 (㎛)]

부직포를 주사형 전자 현미경으로 확대 촬영하고, 임의의 100 개의 섬유의 직경을 측정하고, 평균값을 산출하여 평균 섬유 직경으로 하였다.

[부직포의 두께 (㎛)]

얻어진 연속 섬유 부직포를 표준 환경하 (온도 : 20 ℃, 상대 습도 : 65 ％) 에 4 시간 이상 방치한 후, PEACOCK Dial-Thickness Gauge H Type (주식회사 야스다 정밀 기계 제작소 제조 : φ10 ㎜ × 180 g/㎠) 으로 5 개 지점 두께를 측정하여, 평균값을 부직포의 두께로서 나타냈다.

[부직포의 평량 (g/㎡)]

JIS P 8124 에 준하여 측정하였다.

[부직포의 통기도 (㏄/㎠/sec)]

통기도 JIS L 1913 「일반 부직포 시험 방법」의 프라지르형법에 준거하여 측정하였다.

[방사성]

방사시의 폴리머 토출의 모습, 얻어진 부직포를 관찰하여, 하기의 기준에 따라 방사성을 평가하였다.

A : 풍면, 쇼트의 발생, 노즐 막힘이 없음,

B : 풍면, 쇼트의 발생 혹은 노즐 막힘 중 어느 것이 발생.

[난연성]

JIS A 1322 시험법에 준거하여, 45 ℃ 로 배치한 시료의 하단에 대하여, 시료의 하단으로부터 50 ㎜ 떨어진 메커 버너로 10 초간 가열하였을 때의 탄화 길이를 측정하였다. 그 탄화 길이의 결과로부터, 하기의 기준에 따라 난연성을 평가하였다.

a : 탄화 길이가 5 ㎝ 미만,

b : 탄화 길이가 5 ㎝ 이상.

[강도 (종방향)]

부직포를 폭 15 ㎜ 로 커팅하고, 시마즈 제작소 제조의 오토그래프를 사용하여, 종방향의 부직포 파단 강력을 인장 속도 10 ㎝/분으로 신장하여, 절단시의 하중값을 측정하였다.

[부직포의 종합 평가]

얻어진 부직포의 통기도가 120 ㏄/㎠/sec 이하, 방사성「A」, 난연성「a」의 전부를 만족시키는 경우를 합격으로 하고, 어느 것이 만족되지 않는 경우를 불합격으로 하였다.

[부직포의 프레스 성형성]

부직포의 프레스 성형성에 관하여, 얻어진 보드상의 성형체의 단면을 주사형 전자 현미경으로 확대 촬영하고, 단면 중의 보이드가 차지하는 면적 비율을 평가하였다.

[컴포지트 적층체의 굽힘 강도 (㎫), 굽힘 탄성률 (㎬)]

컴포지트 적층체에 관하여 ASTM790 에 준거하여 측정하였다.

[강화 섬유 기재의 부형성]

강화 섬유 기재의 부형성에 관하여, 도 1 에 모식적으로 나타내는 바와 같은 금형 (금형의 금속 프레임 (1) 및 금형의 상측 덮개 (2)) 을 사용하여 성형하였을 때, 얻어진 컴포지트 적층체의 외관을 관찰하여, 하기의 기준에 따라 평가하였다.

C : 외관에 주름 등을 보이지 않아, 양호하다.

D : 외관에 주름이나 구멍 등이 보여져, 불량이다.

[강화 섬유 기재의 함침성]

컴포지트 적층체에 사용한 강화 섬유 기재의 함침성에 관하여, 컴포지트 적층체의 단면을 주사형 전자 현미경으로 확대 촬영하여, 단면 중의 보이드가 차지하는 면적 비율을 평가하였다.

[실시예 1]

330 ℃ 에서의 용융 점도가 500 ㎩·s 인 비정성 폴리에테르이미드를 사용하여, 방사 온도 420 ℃ 에서 평량 25 g/㎡, 평균 섬유 직경이 2.2 ㎛ 인 멜트 블로운 부직포를 방사하였다. 그 후, 롤 온도 200 ℃, 접압 100 ㎏/㎝ 으로 캘린더 처리한 부직포의 물성을 표 1 에 나타낸다.

[실시예 2]

330 ℃ 에서의 용융 점도가 900 ㎩·s 인 비정성 폴리에테르이미드를 사용하여, 방사 온도 420 ℃ 에서 평량 24 g/㎡, 평균 섬유 직경이 5.7 ㎛ 인 멜트 블로운 부직포를 방사하였다. 그 후, 실시예 1 과 동일 조건에서 캘린더 처리한 부직포의 물성을 표 1 에 나타낸다.

[실시예 3]

330 ℃ 에서의 용융 점도가 2200 ㎩·s 인 비정성 폴리에테르이미드를 사용하여, 방사 온도 435 ℃ 에서 평량 27 g/㎡, 평균 섬유 직경이 8.2 ㎛ 인 멜트 블로운 부직포를 방사하였다. 그 후, 실시예 1 과 동일 조건에서 캘린더 처리한 부직포의 물성을 표 1 에 나타낸다.

[실시예 4]

실시예 1 과 동일한 비정성 폴리에테르이미드를 사용하여, 방사 온도 415 ℃ 에서 평량 24 g/㎡, 평균 섬유 직경이 5.1 ㎛ 인 스펀본드 부직포를 방사하였다. 그 후, 실시예 1 과 동일 조건에서 캘린더 처리한 부직포의 물성을 표 2 에 나타낸다.

[실시예 5]

실시예 2 와 동일한 비정성 폴리에테르이미드를 사용하여, 방사 온도 415 ℃ 에서 평량 27 g/㎡, 평균 섬유 직경이 6.8 ㎛ 인 스펀본드 부직포를 방사하였다. 그 후, 실시예 1 과 동일 조건에서 캘린더 처리한 부직포의 물성을 표 2 에 나타낸다.

[실시예 6]

실시예 3 과 동일한 비정성 PEI 수지를 사용하여, 방사 온도 435 ℃ 에서 평량 27 g/㎡, 평균 섬유 직경이 9 ㎛ 인 스펀본드 부직포를 방사하였다. 그 후, 실시예 1 과 동일 조건에서 캘린더 처리한 부직포의 물성을 표 2 에 나타낸다.

[실시예 7]

실시예 1 에서 제조한 부직포를 온도 240 ℃, 압력 20 ㎫ 하에서 1 분간 열압축 성형하여, 보드상의 성형체를 제조하였다.

[실시예 8]

실시예 1 에서 제조한 부직포를 탄소 섬유 직물 (토호 테낙스사 제조의「W-3101 : 3K 직물, 200 g/㎡ 겉보기 중량) 의 상하 양면에 각 4 장 중첩시킨 것을 1 세트로 하여 강화 섬유 기재를 얻었다. 그 섬유 기재를 6 장 적층시킨 후, 온도 240 ℃, 압력 20 ㎫ 하에서 3 분간 가열 압축 성형하여 평판을 성형하고, 컴포지트 적층체를 얻었다. 얻어진 컴포지트 적층체의 물성을 표 5 에 나타낸다.

[비교예 1]

330 ℃ 에서의 용융 점도가 80 ㎩·s 인 비정성 폴리에테르이미드를 사용하여, 방사 온도 420 ℃ 에서 멜트 블로운 부직포를 방사하였지만, 쇼트가 웨브 상에 다발하여, 상태가 양호하지 않았다. 얻어진 멜트 블로운 부직포는 평량 27 g/㎡, 평균 섬유 직경이 8.2 ㎛ 이며, 실시예 1 과 동일 조건에서 캘린더 처리한 부직포의 물성을 표 3 에 나타낸다.

[비교예 2]

330 ℃ 에서의 용융 점도가 3100 ㎩·s 인 비정성 폴리에테르이미드를 사용하여, 방사 온도 435 ℃ 에서 멜트 블로운 부직포의 방사를 시도하였지만, 용융 점도가 높기 때문에, 노즐 막힘이 발생하여, 상태가 양호하지 않았다. 얻어진 멜트 블로운 부직포는 평량 23 g/㎡, 평균 섬유 직경이 21 ㎛ 이며, 실시예 1 과 동일 조건에서 캘린더 처리한 부직포의 물성을 표 3 에 나타낸다.

[비교예 3]

330 ℃ 에서의 용융 점도가 900 ㎩·s 인 비정성 폴리에테르이미드를 사용하여, 방사 온도 390 ℃ 에서 섬유 직경 18 ㎛, 200 ℃ 에 있어서의 건열 수축률 : 3.5 ％ 의 멀티필라멘트를 얻었다. 얻어진 멀티필라멘트에 권축을 실시한 후, 절단하여 섬유 길이 51 ㎜ 의 단섬유를 제조하고, 이 단섬유를 카드에 넣어 평량 28 g/㎡ 의 섬유 웨브를 제조하고, 이 웨브를 수류 교락기의 지지 네트에 얹고, 수압력 20 ∼ 100 ㎏f/㎠ 의 물을 양면 분출하여, 스테이플끼리를 낙합, 일체화시킨 후, 온도 110 ∼ 160 ℃ 에서 건조 열처리를 실시하여, 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포의 물성을 표 3 에 나타낸다.

[비교예 4]

레이온 섬유 (유섬 직경 : 9 ㎛, 섬유 길이 : 40 ㎜, 융점 : 260 ℃) 를 사용하여, 비교예 3 과 동일한 방법으로 평량 28 g/㎡ 의 부직포를 제조하였다. 얻어진 부직포의 물성을 표 3 에 나타낸다.

[비교예 5]

비교예 1 에서 제조한 부직포를 실시예 7 과 동일한 조건으로 열압축 성형하여, 보드상의 성형체를 제조하였다.

[비교예 6]

비교예 1 에서 제조한 부직포를 실시예 8 과 동일한 조건으로 열압축 성형하여, 보드상의 적층체를 제조하였다.

표 1 ∼ 2 로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1 ∼ 6 에서 얻어진 부직포는, 난연성을 가지면서, 매우 얇음에도 불구하고, 고강도이고, 통기도가 낮고, 치밀성이 풍부하다.

또, 표 3 으로부터 분명한 바와 같이, 비교예 1, 2 는, 용융 점도가 100 ∼ 3000 ㎩·s 의 범위 외이기 때문에, 방사성이 나쁘고, 균정한 부직포를 얻을 수 없었다.

또, 표 3 으로부터 분명한 바와 같이, 비교예 3 은 비정성 PEI 섬유로 이루어지는 부직포이지만, 평균 섬유 직경이 굵기 때문에, 치밀한 구조를 얻을 수 없었다.

또, 표 3 으로부터 분명한 바와 같이, 비교예 4 는, 비정성 PEI 섬유를 함유하고 있지 않기 때문에, 난연성도 발현시킬 수 없었다.

추가로 실시예 7 과 비교예 5 를 비교하면, 실시예 7 쪽이 표면의 얼룩이 적고, 매우 치밀성이 풍부한 성형체를 얻을 수 있었다. 비교예 5 는 쇼트를 기인으로 하여 외관에 보이드가 발생하거나 프레스 얼룩이 다수 보여졌다.

또, 강화 섬유 기재와의 컴포지트 적층체인 실시예 8 과 비교예 6 을 비교하면, 비교예 6 은 쇼트를 기인으로 하여 보이드가 발생하였기 때문에, 굽힘 강도도 낮고 함침성, 부형성 모두 나쁜 결과가 되었지만, 실시예 8 은 보이드가 적기 때문에, 굽힘 강도가 높고 함침성, 부형성 모두 양호한 치밀한 성형체를 얻을 수 있었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 난연성 부직포 및 성형체는, 난연성, 치밀성을 겸비하고 있을 뿐만 아니라, 특별한 공정을 필요로 하지 않고 염가로 제조할 수 있는 점에서, 일반 산업 자재 분야, 전기 전자 재료 분야, 의료 재료 분야, 광학 재료 분야, 항공기·자동차·선박용 재료 분야, 어패럴 분야 등에 있어서, 특히 높은 온도 환경하에 노출될 기회가 많은 용도에 대하여 매우 유효하게 사용할 수 있다.

1 : 금형의 금속 프레임
2 : 금형의 상측 덮개

Claims

330 ℃ 에 있어서의 용융 점도가 100 ∼ 3000 ㎩·s 인 비정성 폴리에테르이미드를 주성분으로 하고, 평균 섬유 직경이 1 ∼ 10 ㎛ 인 섬유로 이루어지는 부직포.
제 1 항에 있어서,
멜트 블로운법 또는 스펀본드법에 의해 제조되는 부직포.
제 1 항에 기재된 부직포를 가열하여, 비정성 폴리에테르이미드 섬유의 일부 또는 전부를 열융착시킨 것을 특징으로 하는 성형체.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 부직포 또는 제 3 항에 기재된 성형체를 포함하는 컴포지트 적층체.