KR20160081617A - 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유 - Google Patents

수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유에 관한 것으로, 보다 상세하게는 섬유를 형성하는 중합체들의 결정성과 배향성을 억제하여 높은 융점을 가지는 섬유임에도 융점보다 현저히 낮은 온도에서 높은 접착력을 발현할 수 있는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유에 관한 것이다.

Description

수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유{Water easily soluble complex-fiber-derived polyester binder fiber for thin pape}
본 발명은 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유에 관한 것으로, 보다 상세하게는 섬유를 형성하는 중합체들의 결정성과 배향성을 억제하여 높은 융점을 가지는 섬유임에도 융점보다 현저히 낮은 온도에서 높은 접착력을 발현할 수 있는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유에 관한 것이다.
휴대폰, 노트북PC 등과 같은 휴대용 전자통신 기기들이 눈부신 발전을 하고 있다. 이에 따라, 이들을 구동할 수 있는 동력원으로서 리튬 이차전지의 수요가 나날이 증가하고 있다.
일반적으로 리튬 이차전지의 구조는 리튬-전이 금속 복합 산화물을 포함하는 양극, 리튬 이온을 흡장, 탈리할 수 있는 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막, 및 리튬 이온의 이동을 돕는 전해질로 구성되어 있다.
상기 분리막의 통상적인 역할은 양극과 음극을 격리하는 기능 외에 전해액을 유지시켜 높은 이온 투과성을 제공하는 것이며, 대한민국 특허출원 제2007-0119118호는 분리막의 이온투과성을 높이기 위해 분리막 표면을 하이드록실기로 개질시켜 2차 전지의 성능을 향상시키고 있다.
또한, 분리막은 부분적인 단락 등을 원인으로 대량의 전류가 흘렀을 때 전류를 차단하기 위하여 분리막의 일부가 용융되어 기공을 막는 셧다운 기능을 갖는 분리막이 최근 제안되고 있다. 그리고 양극과 음극의 극판보다 면적을 넓게 하여 극판간의 접촉을 방지하는 기술도 제안되고 있으나, 이 경우 전지 내부 온도가 상승으로 인한 분리막의 수축을 방지하여 두 극판이 접촉하는 전지 내부 단락이 일어나지 않는 기능을 추가적으로 가져야 한다. 특히 최근 추세에 따라 전지의 대형화, 고에너지 밀도화가 요구되는 리튬 이차전지는 지속적으로 고율 충방전 상태가 유지되어 전지 내 온도가 상승하게 되므로, 따라서 기존의 분리막에서 요구되는 것보다 높은 내열성과 열 안전성도 요구된다.
종래 분리막은 폴리에틸렌(PE) 혹은 폴리프로필렌(PP)과 같은 폴리올레핀계 고분자를 이용하여 시트로 제조한 다공성 막을 널리 사용해 왔다. 용융 온도가 130℃인 폴리에틸렌 또는 용융온도가 170℃인 폴리프로필렌으로 제조되는 분리막은 단락에 의해 전지 내에 과대한 전류가 흘렀을 때에 발생하는 발열이나 외부 요인에 의한 온도 상승에 의해 분리막 열수축/융해되고, 그것에 동반하여 미세다공이 폐쇄되므로 전류 흐름을 차단(셧다운)하는 역할을 하고 있다.
그러나 셧다운 특성과 함께 셧다운 후에 온도 상승이 계속된 경우의 분리막의 형상 유지력이 중요한 요소가 된다. 그러나 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 용융 온도 범위를 가진 분리막이 사용되었을 때 셧다운 후에도 내외부적인 요인으로 온도 상승이 지속된다면, 분리막 자체가 용융되어 분리막 형상을 잃어버리게 되고 전극의 단락을 초래하여 위험한 상태가 된다.
이에 따라 최근에는 분리막으로 종래의 폴리올레핀계 고분자보다 고융점인 고분자를 이용하여 분리막을 제조하는 시도가 계속되고 있으며, 기계적 특성, 전기적 특성, 내열성, 치수 안정성, 소수성 등이 우수한 물성 및 비용 우위성으로 인해 폴리에스테르 섬유를 원료의 일부 또는 전부에 사용한 합성 제지가 제조되고 있다.
상기 폴리에스테르 섬유를 합성지 형성성분으로 한 합성지는 바인더 섬유로서 종래는 폴리에틸렌계 섬유, 폴리비닐 알코올 섬유 등이 사용되고 있었지만, 상기 재질의 바인더 섬유들은 별도의 용제를 요구하는 경우가 있고, 용제의 사용은 환경오염의 문제가 있으며, 폴리에스테르 섬유와 바인더 섬유와의 상용성 문제로 인해 용제에 녹은 바인더가 합성지의 합성지 형성성분에 잘 침투하지 못하여 접착력이 부족한 문제점이 있었다.
또한, 상기 재질의 바인더 섬유들은 제조되는 합성지의 촉감을 거칠게하고, 작업환경이나 설비의 오염을 빈번히 발생시키는 등의 문제점이 있었다.
이에 따라, 최근에는 가열에 의해 섬유간을 접착시키는 방법이 합성제지의 제조에 많이 사용되고 있으며, 특히 상용성까지 고려하여 동종의 폴리에스테르를 바인더 섬유로써 많이 사용하고 있는 추세에 있다.
종래의 폴리에스테르 바인더 섬유의 경우 폴리에스테르 고분자 자체가 본래 융점이 높은 관계로 폴리에스테르 개질을 통해 연화점이나 융점을 낮춰 합성지용 바인더 섬유로 활용하는 방향으로 연구가 계속되어 왔다.
그러나 이러한 연구추세로 연구된 개질에 따른 합성지용 폴리에스테르 바인더 섬유는 저융점 또는 저연화점의 물성을 가지고 있음에 따라 이를 포함하는 폴리에스테르 합성지의 내열성을 현저하게 저하시켜 상술한 것과 같은 고내열성 및 열적 안정성이 요구되는 대용량 2차전지 분리막 등의 용도로 활용되기 어려운 문제점이 있다.
또한, 반대로 개질되지 않은 합성지용 폴리에스테르 바인더 섬유의 경우 200℃ 이상의 높은 융점을 가지고 있음에 따라 내열성 측면에서는 문제가 없으나 합성지 제조과정에서 150℃ 이하의 건조온도에서는 바인더로써 역할을 할 수 없거나 접착력이 있어도 그 강도가 약하여 찢어지는 등 온전한 건조된 초지를 제조할 수 없었고, 이에 따라 두께가 매우 얇은 초박지의 합성지를 제조할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 첫 번째로 해결하려는 과제는 섬유를 형성하는 중합체들의 결정성과 배향성을 억제하여 높은 융점을 가지는 섬유임에도 융점보다 현저히 낮은 온도에서 높은 접착력을 발현할 수 있음에 따라 저온의 건조과정만으로 매우 향상된 접착력을 가질 수 있는 동시에 낮은 평량으로 초박지 제조가 가능한 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 제공하는 것이다.
본 발명이 두 번째로 해결하려는 과제는 본 발명에 따른 특정한 조건을 만족하는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 통해 낮은 평량에도 불구하고 현저히 향상된 인열강도를 가지는 초박지를 제조할 수 있는 각종 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유집합체, 초박지용 바인더 단섬유, 초박지용 섬유집합체를 제공하는 것이다.
상술한 첫 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 융점이 200℃ 이상이며, 강도가 1.9 g/de’이하이고, 신도가 112% 이상이며, 하기의 관계식 (1)에 의한 폴리에스테르 바인더 섬유의 결정화된 면적값(%)이 38%이하를 만족하는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 제공한다.
[관계식 1]
Figure pat00001
이때, 상기 면적은 폴리에스테르 바인더 섬유에 대한 0 ~ 45° 앵글(2θ)로 X선 회절(XRD) 분석 시 측정된 결정화영역 또는 비결정화영역에 대한 적분값을 의미함.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유의 모노사 섬도는 0.001 ~ 0.5 데니어(Denier)일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유의 고유점도는 0.50 ~ 0.70 dl/g일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유는 미연신사일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유는 강도가 1.7 g/de’이하이고, 신도가 140% 이상이며, 상기 관계식 (1)에 의한 폴리에스테르 바인더 섬유의 결정화된 면적값(%)이 32% 이하일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유는 하기의 측정방법 1에 의한 130℃에서 최대하중이 40 g·f/15mm 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 g·f/15mm 이상일 수 있다.
[측정방법 1]
1.5mm로 커팅한 폴리에스테르 합성지 형성성분(융점 255℃, 모노사 섬도 1.5㎛)과 1.5mm로 커팅한 초박지용 폴리에스테르 바인더(모노사 섬도1.9㎛)를 6 : 4 중량비로 수초지를 형성 후 130℃ 온도로 40초간 2회 건조된 초지(크기 25cm×25cm, 평량 1.76 g/㎡)에 대해 유압식 만능재료시험기(MTM-001)를 이용하여 측정한 최대하중임.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유는 강도가 1.20 g/de’이상이고, 신도가 205% 이하일 수 있다.
한편, 상술한 두 번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 목관 또는 지관; 및 상기 목관 또는 지관에 소프트 와인딩된 본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유;를 포함하는 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유집합체를 제공한다.
또한, 상술한 두 번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 섬유장이 0.5 ~ 5mm인 본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 포함하는 초박지용 바인더 단섬유를 제공한다.
또한, 상술한 두 번째 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 섬유장이 0.5 ~ 5mm인 합성지 형성섬유; 및 본 발명에 따른 초박지용 바인더 단섬유;를 포함하는 초박지용 섬유집합체를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 합성지 형성섬유 및 초박지 제조용 바인더 단섬유는 8 : 2 ~ 2 : 8의 중량비로 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 합성지 형성섬유는 폴리에스테르계 섬유일 수 있다.
이하, 본 발명에서 사용한 용어에 대해 설명한다.
본 발명에서 사용한 용어인 「초지」는 최종 제지인 합성지 전단계로서, 열 및/또는 압력의 처리가 되지 않은 상태의 배수, 탈수 및/또는 건조 과정을 거친 상태의 종이를 의미한다.
본 발명에서 사용한 용어인 「초박지」는 평량이 낮은 초지를 의미하며, 평량이 20 g/㎡이하의 초지를 의미한다.
본 발명의 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유는 섬유를 형성하는 중합체들의 결정성과 배향성이 억제되어 높은 융점을 가지는 섬유임에도 융점보다 현저히 낮은 온도에서 높은 접착력을 발현할 수 있음에 따라 저온의 건조과정만으로 매우 향상된 접착력을 가질 수 있는 동시에 낮은 평량으로 초박지 제조가 가능하고, 초박지를 통해 제조된 합성지 역시 얇은 두께로 제조되어도 매우 향상된 기계적 강도를 보유할 수 있다. 또한, 본 발명의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 포함하는 합성지는 내열성 등 열적특성이 매우 우수하여 고열의 환경에서도 열수축 등 변형이 최소화되고, 내구성이 우수하며 이에 따라 2차전지 분리막, 필터용 분리막, 의료미용용 티슈 등에 널리 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유가 유래된 수 이용해성 복합섬유의 단면도이다.
도 2는 제지 제조에 사용되는 수초지기 장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 제지 제조 공정도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 종래 개질에 따른 폴리에스테르 저융점 또는 저연화점의 합성지용 바인더 섬유는 낮은 온도에서 접착력이 발현될 수 있으나, 현저히 낮은 열적특성으로 인해 이를 포함하는 폴리에스테르 합성지의 내열성을 현저하게 저하시켜 고내열성 및 열적 안정성이 요구되는 용도로 활용되기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 반대로 개질되지 않은 합성지용 폴리에스테르 바인더 섬유의 경우 200℃ 이상의 높은 융점을 가지고 있음에 따라 내열성 측면에서는 문제가 없으나 합성지 제조과정에서 150℃ 이하의 건조온도에서는 바인더로써 역할을 할 수 없거나 접착력이 있어도 그 강도가 약하여 찢어지는 등 온전한 건조된 초지를 제조할 수 없었고, 이에 따라 두께가 매우 얇은 초박지의 합성지를 제조할 수 조차 없는 문제점이 있었다.
이에 본 발명에서는 융점이 200℃ 이상이며, 강도가 1.9 g/de’이하이고, 신도가 112% 이상이며, 하기의 관계식 (1)에 의한 폴리에스테르 바인더 섬유의 결정화된 면적값(%)이 38%이하를 만족하는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 고융점을 가지는 초박지용 폴리에스테르 섬유에 대해 본 발명의 특정한 조건을 만족하는 경우 저온의 건조과정만으로 매우 향상된 접착력을 가질 수 있고, 낮은 평량으로 초지를 제조하는 경우에도 향상된 기계적 강도를 발현할 수 있다.
[관계식 1]
Figure pat00002
이때, 상기 면적은 폴리에스테르 바인더 섬유에 대한 0 ~ 45° 앵글(2θ)로 X선 회절(XRD) 분석 시 측정된 결정화영역 또는 비결정화영역에 대한 적분값을 의미한다.
본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유에 대해 설명하기에 앞서, 수 이용해성 복합섬유 유래에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유가 유래된 수 이용해성 복합섬유의 단면도로써, 수 이용해성 폴리머를 포함하는 해성분(40) 및 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 포함하는 도성분(41)을 포함하는 해도사를 나타낸다.
평량이 5 g/㎡이하의 초박지는 두께가 15 ~ 20㎛ 이하로써, 이러한 초박지의 제조를 위해 포함되는 섬유들 역시 마이크로파이버일 것이 요구된다. 그러나 통상의 화학방사를 통해서는 마이크로 파이버를 단독으로 방사하기 매우 어려움에 따라 현재의 기술수준으로는 도 1과 같은 해도형 복합섬유로 방사 후 해성분인 이용해성 폴리머를 감량시켜 목적하는 마이크로 단위의 섬도를 가지는 섬유를 수득하고 있다.
한편, 본 발명의 발명자는 해도형 복합섬유에 사용되는 이용성 폴리머로 상기 수 이용해성 폴리머 대신에 알칼리에 의해 쉽게 용해되는 알칼리 이용해성 폴리머를 사용해 방사된 해도형 복합섬유를 통해 폴리에스테르 바인더 섬유를 수득해 보았는데, 알칼리 이용해성 폴리머를 포함하는 복합섬유 유래의 폴리에스테르 바인더 섬유와 수 이용해성 폴리머를 포함하는 복합섬유 유래의 폴리에스테르 바인더 섬유가 동일하지 않은 물성을 나타냄을 확인하였다. 이는 알칼리 이용해성 폴리머를 감량시키기 위한 조건과 수 이용해성 폴리머를 감량시키기 위한 구체적 온도, 시간 조건은 사용되는 폴리머의 구체적 종류에 따라 상이하고, 이러한 조건의 상이함은 폴리에스테르 바인더 섬유를 형성하는 중합체들의 결정성과 배향성에 영향을 미침에 따라 감량 후 수득되는 폴리에스테르 바인더 섬유의 물성 차이가 발생할 수 있음을 의미한다.
따라서, 폴리에스테르 바인더 섬유가 어떠한 종류의 이용해성 폴리머를 포함하는 복합섬유에서 유래했는지 여부는 본 발명에 따른 폴리에스테르 바인더 섬유의 물성을 결정하는 인자 중 하나이며, 본 발명이 목적하는 물성의 발현여부에 영향을 미칠 수 있는 인자일 수 있다.
이하 설명하는 본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유는 수 이용해성 폴리머를 포함하는 복합섬유 유래임을 상정하고 본 발명이 목적하는 물성을 발현 가능하게 하는 구체적 조건에 대해 설명하겠다.
먼저, 본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유는 융점이 200 ℃ 이상이어야 한다.
상기 폴리에스테르 바인더 섬유가 융점이 200 ℃ 이상이라면 그 구체적 종류에 있어 제한이 없으며, 통상적인 폴리에스테르 섬유에서부터 폴리에스테르 고분자 내 특정 단량체가 부가, 치환된 개질된 폴리에스테르 섬유까지 비제한적으로 사용할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유의 융점은 250 ℃이상일 수 있고, 이를 통해 개질시켜 연화점 및/또는 융점을 현저히 낮춰서 바인더로써의 기능을 획득시킨 종래의 폴리에스테르 바인더 섬유가 가지고 있는 내열성을 상실의 문제점을 해결 가능하고, 내열성 등 열적 특성이 매우 우수하여 고내열을 요구하는 용도로 활용의 폭이 매우 넓은 이점이 있다.
다만, 통상의 폴리에스테르 섬유는 융점이 높아 융점보다 현저히 낮은 저온의 열을 가해서는 바인더로써 역할이 어려운 문제점이 있었다. 이에 따라 본 발명의 발명자들은 하기의 조건을 만족시킴으로써 200℃ 이상의 융점을 보유하여 우수한 내열성을 가지는 동시에 저온에서도 초박지용 바인더로써의 기능이 발휘되도록 하였다.
구체적으로 융점보다 현저히 낮은 온도에서 바인더로써의 성능 발현을 시키기 위해 강도가 1.9 g/de’이하이고, 신도가 112% 이상을 만족하며, 하기의 관계식 (1)에 의한 폴리에스테르 바인더 섬유의 결정화된 면적값(%)이 38%이하를 만족해야 한다.
상기 결정화된 면적값(%)이란 폴리에스테르 바인더 섬유에 대해 X선회절(XRD) 분석 시에 측정된 총영역의 면적 즉, 결정화영역과 비결정화 영역의 면적 총합에 대한 결정화영역 면적의 백분율(%)을 의미하며, 하기의 관계식 (1)에 의해 나타낼 수 있다.
[관계식 1]
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상기 본 발명에 따른 결정화된 면적값(%)의 계산 기초가 각 영역의 면적은 폴리에스테르 바인더 섬유를 0 ~ 45° 앵글(2θ)로 X선 회절(XRD) 분석 시 측정된 결정화 영역 또는 비결정화영역에 대한 적분값이다.
상기 결정화된 면적값(%)의 의미는 결정화된 면적값이 클수록 결정화도가 큰 바인더 섬유를 의미하고 결정성이 증가할수록 기계적 강도, 내열성, 내화학성 등의 물성이 향상될 수 있다. 다만, 결정성이 증가할수록 융점보다 낮은 온도에서 접착력이 저하되거나 접착력을 발휘조차 할 수 없어 바인더 섬유 특히, 초박지용 바인더 섬유로 기능하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유는 결정화된 면적값(%)이 38%이하를 만족하고, 바람직하게는 결정화된 면적값(%)이 32% 이하를 만족함으로써, 200℃ 이상의 높은 융점에도 불구하고 150 ℃이하의 온도에서 건조만으로도 매우 우수한 접착력을 가져 초박지의 찢어짐 등이 발생하지 않아 합성지 공정의 공정 통과성을 만족하고, 캘린더링 가공 후 최종 제품에서의 폴리에스테르 고유의 고내열성의 특성도 동시에 가질 수 있다. 만일 결정화된 면적값이 38%를 초과하는 경우 융점보다 현저히 낮은 저온에서 접착성능 자체를 발현하지 못해 바인더 섬유로 기능할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유는 동시에 강도가 1.9 g/de’이하이고, 신도가 112% 이상을 만족한다.
섬유의 강도와 신도는 섬유를 형성하는 중합체의 결정화 정도, 결정화된 중합체의 배향 정도에 따라 달라지며, 본 발명은 상술한 바와 같은 결정화된 면적값을 보유하는 동시에 강도 1.9g/de’이하 및 신도가 112% 이상을 만족해야 목적하는 물성을 발현하는 바인더 섬유로 기능할 수 있다. 만일 강도가 1.9g/de’초과 및/또는 신도가 112% 미만일 경우 이러한 섬유는 결정화된 중합체가 많아 결정화된 면적값이 큰 섬유 및/또는 결정화된 중합체가 섬유 길이방향으로 배향된 섬유이고, 통상적으로 결정화된 중합체가 섬유 길이방향으로 배향된 경우는 부분연신 또는 연신공정을 거친 섬유이며, 상기 부분연신 또는 연신공정은 부가적인 외부열이 섬유에 가해지는 바, 섬유의 표면 결정화도에 다시 영향을 미쳐 목적하는 물성이 더더욱 발현되기 어려울 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 강도, 신도, 결정화된 면적값을 만족하는 폴리에스테르 바인더 섬유는 융점보다 현저히 낮은 온도에서 접착성능이 발현됨에 따라 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 폴리에스테르 바인더 섬유는 하기의 측정방법 1에 의한 130℃ 에서 최대하중이 40g·f/15mm 이상으로 발현시킬 수 있다.
상기 측정방법 1에 따른 최대하중에 대해 구체적으로 살펴보면, 먼저, 1.5mm로 커팅한 폴리에스테르 합성지 형성성분(융점 255℃, 모노사 섬도 1.5㎛)과 1.5mm로 커팅한 초박지용 폴리에스테르 바인더(모노사 섬도1.9㎛) 섬유를 6 : 4 중량비로 혼합하여 수초지를 형성한 후 130℃ 온도로 40초간 2회 건조된 초지(크기 25cm×25cm, 평량 1.76 g/㎡)에 대해 유압식 만능재료시험기(MTM-001)를 이용하여 측정한 최대하중을 의미한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유는 상술한 측정방법 1에 따른 최대하중이 40g·f/15mm 이상이 되도록 접착성능을 발현하는데, 이는 융점이 200℃ 이상임에도 융점보다 현저히 낮은 130℃의 온도 조건 및 짧은 건조시간 조건에서 접착성능을 발현한다는 것을 의미한다. 또한, 측정방법 1을 통해 제조된 초지는 가로 세로 25cm×25cm의 평량이 1.76 g/㎡에 불과한 초박지임에도 최대하중이 40g·f/15mm 이상임에 따라 본 발명에 따른 폴리에스테르 바인더 섬유가 현저히 우수한 기계적 강도를 구현하고 있음을 나타낸다.
다만, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면 보다 더 향상된 저온에서의 접착성 발현 및 향상된 접착강도를 구현시키기 위해서 폴리에스테르 바인더 섬유는 1.7 g/de’이하이고, 신도가 140% 이상이며, 본 발명에 따른 관계식 (1)에 의한 폴리에스테르 바인더 섬유의 결정화된 면적값(%)이 32% 이하를 만족할 수 있고, 이러한 조건을 만족하는 폴리에스테르 바인더 섬유는 상술한 본 발명에 따른 측정방법 1에 의한 130℃에서 최대하중이 55g·f/15mm 이상을 만족할 수 있고, 보다 바람직하게는 130℃에서 100g·f/15mm 이상, 보다 더 바람직하게는 130g·f/15mm 이상일 수 있어 현저히 향상된 접착성능을 발현하고 있음을 확인할 수 있다.
또한, 보다 더 바람직하게는 상기 폴리에스테르 바인더 섬유는 강도가 1.2 ~ 1.9 g/de’이고, 신도가 112 ~ 205%일 수 있다. 만일 강도가 1.2 g/de’ 미만 및/또는 신도가 205%를 초과할 경우 이러한 폴리에스테르 바인더 섬유는 높은 접착강도를 발현할 수 있지만, 방사용이성이 매우 저하되어 생산성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 융점보다 현저히 낮은 온도에서 바인더로써의 성능 발현을 시키기 위해서는 바인더 섬유를 형성하는 중합체들의 낮은 결정성의 유지가 중요하다고 상술하였는데, 이에 대해 구체적으로 설명하면 이는 섬유를 형성하는 중합체의 열적거동과 연관되어 있다. 즉, 방사된 바인더 섬유는 방사 이후에도 연신공정에서 수반되는 열이나 감량공정에서 수반되는 열 등 외부열에 의해 표면 결정화도가 상승할 수 있고, 이러한 결정화도의 상승은 목적하는 저온에서의 바인더 성능 발현을 현저히 저하 시키는 부작용으로 작용한다.
한편, 섬유를 형성하는 중합체의 배향성 조절은 방사 후 연신공정을 통해 수행되게 되는데, 이러한 연신공정은 통상적으로 열을 가해주는 단계를 포함하고, 이러한 열은 상술한 표면 결정화도를 상승시킬 수 있으며, 이에 따라 저온에서의 바인더 성능 발현을 현저히 저하시킬 수 있다. 따라서, 목적하는 물성이 현저히 발현되기 위해서는 폴리에스테르 바인더 섬유의 결정화된 면적값이 낮아야 되고, 낮은 결정화된 면적값을 가지는 바인더 섬유라도 더 이상 결정화된 면적값의 상승을 방지하기 위해서는 별도의 연신공정을 통한 중합체의 배향을 억제할 필요가 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유는 바람직하게는 미연신사일 수 있다.
상기와 같은 결정화된 면적값(%) 및 강도/신도를 가지는 본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유는 바람직하게는 모노사 섬도가 0.001 ~ 0.5 데니어(Denier)일 수 있다.
종래의 제지용 폴리에스테르 바인더 섬유의 경우 0.6 데니어 이하의 극세섬유를 이용하여 제지 제조 시 접착강도의 제어가 매우 곤란한 문제점이 있었으나 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 모노사 섬도가 0.001 ~ 0.5 데니어인 초박지용 바인더 극세섬유일지라도 매우 우수한 접착강도를 발휘하여 이를 포함하는 합성지가 매우 우수한 내구성을 가지는 이점이 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 바인더 섬유는 고유점도가 바람직하게는 0.50 ~ 0.70dl/g일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.55 ~ 0.67dl/g일 수 있다. 종래의 합성지용 폴리에스테르 바인더 섬유의 경우 접착강도의 제어를 위해 점도 0.5 dl/g 미만의 폴리에스테르 수지를 이용하였으나 이 경우 지속적인 접착강도 및 내열성 유지가 어렵고, 특히 0.6 데니어 이하의 극세섬유를 이용하여 제지를 제조할 경우 더욱 더 접착강도 제어가 어려운 문제점이 있었다. 그러나 본 발명은 고유점도가 0.5 dl/g이상이어도 우수한 접착강도 및 내열성을 동시에 만족시킬 수 있고 극세섬유를 이용한 합성지 제조시에도 접착력 등에 문제점이 발생하지 않을 수 있다. 다만, 고유점도는 0.70dl/g를 초과하지 않는 것이 바람직한데, 만일 0.70dl/g를 초과하는 경우 양산화 수준의 공정율 확보가 어렵고, 별도의 추가 공정을 요할 수 있어 생산성에서 바람직하지 못할 수 있다.
또한, 본 발명의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유의 경우 섬유화 공정에서 냉연신, 열고정 등의 후처리 되지 않은 섬유일 수 있다. 종래의 합성지용 폴리에스테르 바인더 섬유의 경우 방사공정 후에 강도 향상 및 수축율 개선을 위하여 냉연신이나 열고정과 같은 별도의 공정을 더 거쳤으나, 본 발명에 따른 바인더 섬유의 경우 이러한 별도의 공정으로 오히려 접착강도가 저하될 수 있어 별도의 사가공 공정은 수행하지 않음이 바람직하고, 별도의 공정을 거칠 필요가 없어 제조공정이 간소화되고 설비, 비용 등의 절감에 이점이 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 폴리에스테르 바인더 섬유는 폴리에스테르 수지를 용융시키는 단계; 및 용융된 폴리에스테르 수지를 방사하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 통상적으로 합성지용 폴리에스테르 바인더 섬유에 사용되는 폴리에스테르 수지뿐만 아니라, 개질된 폴리에스테르 수지도 제한 없이 사용할 수 있고, 폴리에스테르 제조 시에 특정한 단량체의 부가사용여부를 불문한다. 다만, 우수한 내열성을 가지기 위해 융점(Tm)이 200℃ 이상이어야 한다.
또한, 상기 폴리에스테르 수지는 고유점도가 바람직하게는 0.50 ~ 0.70dl/g일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.55 ~ 0.67dl/g일 수 있다. 종래의 폴리에스테르 바인더 섬유의 경우 접착강도의 제어를 위해 점도 0.5 dl/g 미만의 폴리에스테르 수지를 이용하였으나 이 경우 지속적인 접착강도 및 내열성 유지가 어렵고, 특히 0.6데니어 이하의 극세섬유를 이용한 합성지의 제조일 경우 더욱 더 접착강도 제어가 어려운 문제점이 있다.
상기와 같은 폴리에스테르 수지를 융점이상의 온도로 용융시킨 후 용융된 폴리에스테르 수지를 방사시켜 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 제조할 수 있는데, 본 발명에 따른 폴리에스테르 바인더 섬유의 결정화된 면적값(%)은 상기 방사공정에서 온도, 방사속도 등의 인자를 동시에 조절함을 통해 목적하는 결정화된 면적값(%)을 수득할 수 있다.
상기 방사에 사용되는 구금의 경우 통상적으로 폴리에스테르 바인더 섬유의 제조 시에 사용되는 구금이 사용될 수 있다. 다만, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 모노사 섬도가 0.001 ~ 0.5 데니어인 폴리에스테르 바인더 섬유의 경우 극세섬유이므로 통상이 해도사 구금을 통해 수 이용해성 폴리에스테르계 폴리머와 함께 복합방사 되어 수 이용해성 복합섬유로 제조될 수 있다.
상기 방사공정 중 또는 방사 공정 후에 바인더 섬유에 냉연신, 열고정 등 별도의 처리가 가해지지 않을 수 있다. 종래의 제지용 폴리에스테르 바인더 섬유의 경우 방사공정 후에 강도 향상 및 수축율 개선을 위하여 냉연신이나 열고정과 같은 별도의 공정을 더 거쳤으나, 본원발명은 강도 향상 및 수축율 개선을 위하여 별도의 공정을 거칠 필요가 없어 제조공정이 간소화되고 설비, 비용 등의 절감에 이점이 있다.
상술한 과정을 통해 제조된 복합섬유는 감량공정을 통해 목적하는 극세 폴리에스테르 바인더 섬유로 수득될 수 있다.
상기 감량공정은 구체적으로 방사된 복합섬유를 50 ~ 300합으로 합사하여 감량공정을 수행할 수 있고, 감량공정의 효율성을 위해 보다 바람직하게는 합사된 복합섬유에 20 ~ 100TM의 꼬임을 부여하여 수행할 수 있다.
감량공정은 꼬임이 부여된 합사된 복합섬유를 지관 또는 목관에 권사하여 이를 물에 침지시켜 수행할 수 있다. 상기 지관 또는 목관은 바람직하게는 사염용 지관일 수 있고, 권사 시 용출이 용이하도록 소프트 와인딩하여 권사시킬 수 있다.
상기 감량공정 시 감량 온도는 40 ~ 80℃에서 수행하는 것이 바람직하고 보다 바람직하게는 40 ~ 60℃에서 수행할 수 있다. 만일 감량 온도가 80℃를 초과하는 경우 고온에 의해 수득하려는 폴리에스테르 바인더 섬유의 표면 결정화도가 상승해 접착성능이 상실할 수 있는 문제점이 있다. 이에 따라 복합섬유로 방사시에 사용될 수 이용해성 폴리머는 통상의 수 이용해성 폴리머를 통해서는 저온에서의 감량공정을 원활하게 수행할 수 없을 수 있으므로, 저온 특히 바람직하게는 40 ~ 60℃에서 감량공정 수행이 가능한 수 이용해성 폴리머를 사용함이 바람직하다.
또한, 감량시간은 60 ~ 120분이 바람직하고 만일 용출시간이 120분 초과하는 경우 수득하려는 폴리에스테르 바인더 섬유가 과수축되어 감량효율 저하에 따라 목적하는 바인더 섬유의 수득률이 현저히 낮을 수 있고, 감량공정이 원활하지 못해 염색 시에 염색이 불균일해지는 문제점이 있을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 폴리에스테르 바인더 섬유의 유래가 되는 수 이용해성 복합섬유는 감량공정에서 목관 또는 지관에 권사되어 감량공정을 실시함에 따라 감량공정 후에는 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유만이 목관 또는 지관에 권사되어 있을 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 목관 또는 지관; 및 상기 목관 또는 지관에 소프트 와인딩된 본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유;를 포함하는 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유집합체를 포함한다.
상기와 같은 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유집합체는 이후에 별도의 분산 유제처리 등의 공정을 더 거칠 수 있다. 상기 분산 유제처리는 초지 제조 시 수초지에서 폴리에스테르 바인더 섬유의 분산성을 향상시켜 베이스 섬유가 되는 폴리에스테르 섬유들의 접착을 보다 향상되게 할 수 있다. 상기 분산 유제는 바람직하게는 수분산 유제일 수 있고, 이는 당업계에서 공지관용으로 사용되는 통상적인 수분산 유제를 사용할 수 있어 본 발명에서는 특별히 한정하지 않는다.
이후, 폴리에스테르 바인더 섬유는 초박지 제조 용이성을 위해 단섬유로 커팅되는 공정을 거칠 수 있다. 이때, 컷팅의 효율 향상을 위해 10 ~ 50합으로 합사된 후 커팅될 수 있고, 커팅된 단섬유의 길이는 0.5 ~ 5mm일 수 있다.
상기 초박지용 바인더 단섬유는 합성지를 제조하기 위한 전 단계인 초박지를 제조하기 위해 합성지의 베이스 섬유가 되는 합성지 형성섬유와 블렌딩될 수 있다. 이때, 상기 합성지 형성섬유는 초박지용 바인더 단섬유와의 상용성을 위해 폴리에스테르계 섬유일 수 있고, 섬유장은 0.5 ~ 5mm일 수 있으며, 섬도는 0.5 ~ 3㎛일 수 있다.
상기와 같은 합성지 형성섬유는 초박지용 바인더 단섬유와 함께 초박지용 섬유집합체를 형성하며, 상기 합성지 형성섬유 및 초박지 제조용 바인더 단섬유는 8 : 2 ~ 2 : 8 의 중량비로 포함됨으로써 목적하는 내열성, 기계적 강도 등의 물성을 만족할 수 있는 초박지를 제조하기에 용이할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 이용한 바람직한 일실시예에 따른 합성지의 제조공정을 설명한다.
바람직한 일실시예에 따른 합성지는 (1) 합성지 형성성분 및 본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 혼합하여 수초지를 제조하는 단계;
(2) 상기 제조된 수초지를 건조시켜 초지를 제조하는 단계; 및 (3) 상기 제조된 초지에 대해 열 및 압력 중 어느 하나 이상을 가하여 캘린더링하는 단계; 를 포함하여 제조될 수 있다.
먼저, (1) 단계로써, 합성지 형성성분 와 본 발명에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 혼합하여 수초지를 제조하는 단계(도 2의 S100)를 포함한다.
상기 합성지 형성성분(주체섬유)은 제지용 폴리에스테르 바인더 섬유와의 상용성을 위해 바람직하게는 동종인 폴리에스테르 섬유를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 목적에 따라 이종의 합성섬유나 셀룰로오스 등의 천연섬유를 포함할 수 있다. 상기 합성지 형성성분의 섬도는 목적하는 합성지의 용도에 따라 달리 할 수 있어 특별히 한정하지 않는다.
상기 합성지 형성성분과 바인더 섬유는 바람직하게는 1 ~ 10 mm 섬유장으로 하여 혼합될 수 있으며, 혼합 시에 물 등의 용매에 분산시켜 수초지를 형성할 수 있다. 수초지를 형성하기 위해 합성지 형성성분과 바인더 섬유의 혼합비는 최종 합성지의 접착강도 등의 내구성을 고려하여 바람직하게는 합성지 형성성분에 대해 바인더 섬유를 1 : 0.1 ~ 1 중량비로 혼합시킬 수 있다.
상기 용매에 혼합된 합성지 형성성분 및 바인더 섬유의 균일 혼합을 위해 블렌딩 과정을 더 거칠 수 있으며, 분산성 향상 등을 위해 pH-조정 물질, 형성 보조제, 계면활성제, 소포제 등과 같은 다양한 기타 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 수초지의 제조는 초지기를 이용하여 제조할 수 있으며, 장망 초지기, 환망 초지기 등 초지기 종류에 한정하지 않고 목적에 따라 변경하여 사용할 수 있다.
구체적으로 장망초지기를 이용하여 하기 (2) 단계 이전의 단계를 설명한다. 도 2는 통상적인 쌍망식 초지기 장치로서 이를 참고하여 합성지 제조공정을 설명하면, 균일하게 분산된 수초지가 헤드박스(10)에 충전되어 있다. 헤드박스(10)에서 압출되는 수초지는 끝단의 노즐을 거쳐 두 개의 롤러(21,31)와 진공탈수장치를 통과하면서 내부지지와이어망(20)과 외부이송와이어망(30)에 의해 지지되면서 시트(1) 모양으로 형성된 다음 외부이송와이어망(30)을 따라 외부로 이송되어 펠트로 형성되고, 이후 건조단계를 위해 건조 장치 등으로 이송될 수 있다.
다음으로 (2) 단계로써 상기 제조된 수초지를 건조시켜 초지를 제조하는 단계(도3의 S200)를 포함한다.
상기 제조된 수초지에 대한 건조과정 이전에 배수과정을 더 거칠 수 있다. 또한, 상기 배수과정 이후 진공 또는 기타 압력에 의해 탈수과정을 더 거칠 수 있다. 배수, 탈수를 거친 수초지에 대해 건조기, 오븐, 또는 종이를 건조하기 위해 당업계에 공지된 유사한 장치를 사용하여 잔여 액체를 증발시킴으로써 초지를 제조할 수 있다.
다음으로 (3) 단계로써 상기 제조된 초지에 대해 열 및 압력 중 어느 하나 이상을 가하여 캘린더링하는 단계(도 3의 S300)를 포함한다.
상기 캘린더링 하는 단계 이전에 예비적으로 압축하는 단계를 더 거칠 수 있으며, 상기 열 및/또는 압력은 롤러를 가열시켜 압력을 가함으로써 동시에 이루어질 수도 있고, 각기 다른 공정으로써 이루어질 수도 있다. 다만, 열처리는 금속롤 또는 기타 고온의 표면에 종이를 닿게하는 방법에 의하는 등 임의의 가열 방법에 의할 수 있으며, 적외선 또는 오븐 중 고온 공기가열과 같은 통상적인 방법에 의해서도 달성될 수 있다. 상기 가해지는 열은 상기 합성지 형성성분 및 바인더 섬유를 고려하여 정할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예 1>
먼저, 고유점도가 0.65dl/g이며, 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜(EG)을 1: 1.2의 비율로 중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르 칩을 용융방사기의 제1 투입구에 투입하고, 제2 투입구에 50℃ 열수에서 100% 감량이 가능한 수 이용해성 코폴리에스테르(WSP, 도레이케미칼)칩을 투입하였다. 이후 방사속도를 2,100 mpm, 방사온도를 285℃로 복합방사하여 복합섬유를 제조하였다. 상기 복합섬유를 100개 합사하여 산업용 연사기를 통해 500TM 꼬임을 부여하였다. 꼬임이 부여된 합사된 복합섬유를 사염용 지관에 소프트와인딩 시켜 50℃ 열수에서 90분간 감량공정을 수행하여 하기 표 1과 같은 모노사 섬도가 0.06 데니어인 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 제조하였다.
<실시예 2 내지 8>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1의 조건으로 폴리에스테르 수지의 융점, 고유점도를 달리하거나 방사속도를 달리하여 표1과 같은 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 제조하였다.
<비교예 1 내지 2>
실시예 1과 동일하게 제조하되, 하기 표 2의 조건으로 폴리에스테르 수지의 방사속도를 달리하여 표 2와 같은 제지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 제조하였다.
<비교예 3>
실시예 1과 동일하게 제조하되, 수 이용해성 코폴리에스테르 대신에 알칼리 이용해성 코폴리에스테르(ESP, 도레이케미칼)을 사용하여 복합섬유를 제조한 후 상기 복합섬유를 100개 합사하여 산업용 연사기를 통해 500TM 꼬임을 부여하였다. 꼬임이 부여된 합사된 복합섬유를 사염용 지관에 소프트와인딩 시켜 50℃ 8wt% NaOH수용액에서 60분간 감량공정을 수행하여 하기 표 2와 같은 모노사 섬도가 0.06 데니어인 알칼리 이용성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 제조하였다.
<실험예 1>
결정화된 면적값(%)을 측정하기 위해 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에스테르 바인더 섬유에 대해 X선 회절(XRD)분석을 실시하였으며, 0 ~ 45° 앵글(2θ)에서의 결정화영역 및 비결정화 영역에 대한 적분값을 계산하여 하기의 관계식 1에 따라 결정화된 면적값(%)을 계산하여 하기 표 1 및 2에 나타내었다.
[관계식 1]
Figure pat00004

<실험예 2>
폴리에스테르 바인더 섬유의 강도와 신도를 평가하기 위해서, 자동 인장 시험기(Textechno 사)를 사용하여 50 cm/min의 속도, 50 cm의 파지 거리를 적용하여 측정하였다. 강도와 신도는 섬유에 일정한 힘을 주어 절단될 때까지 연신시켰을 때 걸린 하중을 데니어(Denier;de)로 나눈 값(g/de)을 강도, 늘어난 길이에 대한 처음 길이를 백분율로 나타낸 값(%)을 신도로 정의하여 표 1 및 2에 나타내었다.
<실험예 3>
폴리에스테르 바인더 섬유의 접착강도를 확인하기 위해서, 3mm로 커팅한 폴리에스테르 합성지 형성성분(융점 255℃, 모노사 섬도 1.5㎛)과 3mm로 커팅한 초박지용 폴리에스테르 바인더(모노사 섬도1.9㎛)를 6 : 4 중량비로 수초지를 형성 후 130℃ 온도로 40초간 2회 건조시켜 가로 세로 25cm×25cm, 평량 1.76 g/㎡인 초지를 제조하고, 제조된 초지에 대해 유압식 만능재료시험기(MTM-001)를 이용하여 최대하중을 측정하여 하기 표 1 및 2에 나타내었다.
<실험예 4>
폴리에스테르 바인더 섬유의 방사 작업성을 평가하기 위해서 원사 제조 공정의 설비 크기보다 1/10 축소된 용융방사기에 필터링 테스트를 실시하여 팩압 게이지의 계기 기록지 그래프 값 측정 및 원사 제조시 사절 빈도를 측정하여 평가하였고, 작업성이 매우 우수한 경우 ◎로 하여 표시하였고, 작업성이 저하될수록 ○, △, ×로 표 1 및 2에 표시하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7
융점(℃) 254 254 254 254 254 254 254
고유점도(dl/g) 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65
방사속도(mpm) 2105 1300 1505 1805 2400 2680 3100
결정화된 면적값(%) 22 5 13 16 27 30 36
강도(g/de') 1.40 1.03 1.15 1.29 1.64 1.69 1.82
신도(%) 183 257 221 194 162 144 112
초지 인열강도
(g·f/15mm)		 134 230 195 160 105 65 30
방사작업성 ◎ △ △ ○ ◎ ◎ ◎
비교예1 비교예2 비교예3
융점(℃) 254 254 254
고유점도(dl/g) 0.65 0.65 0.65
방사속도(mpm) 3998 5000 2400
결정화된 면적값(%) 41 43 29
강도(g/de') 2.04 3.65 1.22
신도(%) 94 32 104
초지 인열강도
(g·f/15mm)		 7 0 20
방사작업성 ◎ ◎ ◎
구체적으로 상기 표 1에서 비교예 1은 융점이 200℃ 이상으로 내열성을 확보할 수 있으나, 강도가 1.9 g/de’을 초과하고, 신도가 112% 미만이며, 결정화된 면적값이 40%임에 따라 접착강도가 7 g·f/15mm이어서 바인더 섬유로써 사용할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 비교예 2는 융점이 200℃ 이상으로 내열성을 확보할 수 있으나 강도가 1.9 g/de’을 초과하고, 신도가 112% 미만이며, 결정화된 면적값이 40%를 초과함에 따라 접착강도가 0 g·f/15mm이어서 바인더 섬유로써 사용할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 비교예 3은 수 이용성 폴리머를 포함하는 복합섬유 유래가 아닌 알칼리 이용해성 폴리머를 포함하는 바인더 섬유로써, 실시예5와 비교했을 때, 동일한 방사속도로 방사하고 결정화 면적값도 유사함에도 불구하고 제조된 초지의 인열강도가 현저히 낮음을 알 수 있다. 이는 알칼리에 의해 바인더 성분의 침해에 의해 바인더 섬유의 기계적 강도가 낮아진 것에 기인함을 예상할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 강도, 신도 및 결정화도를 만족하는 실시예 1 내지 7에서 강도가 1.7 g/de’이하이고, 신도가 140% 이상이며, 결정화된 면적값이 32% 이하인 실시예 1 ~ 6이 실시예 7보다 초지 인열강도가 현저히 커 접착성능의 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다. 다만, 강도가 1.20 g/de’미만이고, 신도가 205% 를 초과하는 실시예 2, 3은 실시예 1에 비해 방사작업성이 현저히 저하될 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims (13)

  1. 융점이 200℃ 이상이며, 강도가 1.9 g/de’이하이고, 신도가 112% 이상이며, 하기의 관계식 (1)에 의한 폴리에스테르 바인더 섬유의 결정화된 면적값(%)이 38%이하를 만족하는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유.
    [관계식 1]
    Figure pat00005

    이때, 상기 면적은 폴리에스테르 바인더 섬유에 대한 0 ~ 45° 앵글(2θ)로 X선 회절(XRD) 분석 시 측정된 결정화영역 또는 비결정화영역에 대한 적분값을 의미함.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 바인더 섬유의 모노사 섬도는 0.001 ~ 0.5 데니어(Denier)인 것을 특징으로 하는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 바인더 섬유의 고유점도는 0.50 ~ 0.70 dl/g인 것을 특징으로 하는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 바인더 섬유는 미연신사인 것을 특징으로 하는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 바인더 섬유는 강도가 1.7 g/de’이하이고, 신도가 140% 이상이며, 상기 관계식 (1)에 의한 폴리에스테르 바인더 섬유의 결정화된 면적값(%)이 32% 이하인 것을 특징으로 하는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 바인더 섬유는 하기의 측정방법 1에 의한 130℃ 에서 최대하중이 40 g·f/15mm 이상인 것을 특징으로 하는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유.
    [측정방법 1]
    1.5mm로 커팅한 폴리에스테르 합성지 형성성분(융점 255℃, 모노사 섬도 1.5㎛)과 1.5mm로 커팅한 초박지용 폴리에스테르 바인더(모노사 섬도1.9㎛)를 6 : 4 중량비로 수초지를 형성 후 130℃ 온도로 40초간 2회 건조된 초지(크기 25cm×25cm, 평량 1.76 g/㎡)에 대해 유압식 만능재료시험기(MTM-001)를 이용하여 측정한 최대하중임.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 바인더 섬유는 하기의 측정방법 1에 의한 130℃ 에서 최대하중이 55g·f/15mm 이상인 것을 특징으로 하는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유.
    [측정방법 1]
    1.5mm로 커팅한 폴리에스테르 합성지 형성성분(융점 255℃, 모노사 섬도 1.5㎛)과 1.5mm로 커팅한 초박지용 폴리에스테르 바인더(모노사 섬도1.9㎛)를 6 : 4 중량비로 수초지를 형성 후 130℃ 온도로 40초간 2회 건조된 초지(크기 25cm×25cm, 평량 1.76 g/㎡)에 대해 유압식 만능재료시험기(MTM-001)를 이용하여 측정한 최대하중임.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 바인더 섬유는 강도가 1.20 g/de’이상이고, 신도가 205% 이하인 것을 특징으로 하는 수 이용해성 복합섬유 유래의 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유.
  9. 목관 또는 지관; 및
    상기 목관 또는 지관에 소프트 와인딩된 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유;를 포함하는 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유집합체.
  10. 섬유장이 0.5 ~ 5mm인 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 초박지용 폴리에스테르 바인더 섬유를 포함하는 초박지용 바인더 단섬유.
  11. 섬유장이 0.5 ~ 5mm인 합성지 형성섬유; 및
    제10항에 따른 초박지용 바인더 단섬유;를 포함하는 초박지용 섬유집합체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 합성지 형성섬유 및 초박지 제조용 바인더 단섬유는 8 : 2 ~ 2 : 8의 중량비로 포함된 것을 특징으로 하는 초박지용 섬유집합체.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 합성지 형성섬유는 폴리에스테르계 섬유인 것을 특징으로 하는 초박지용 섬유집합체.
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