KR20190102290A - 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법 및 직물 - Google Patents

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Abstract

범용성이 우수한 수지 원료를 이용하면서, 종래 알려져 있지 않은 고신장인 특성을 나타내는 열가소성 수지 섬유를 제공한다. 이 섬유의 제조방법 및 이 섬유를 이용한 직물을 제공하는 것을 목적으로 하여, 본 열가소성 수지 섬유는, 폴리올레핀 수지와, 폴리아미드 수지와, 상용화제를 포함하며, 상용화제가, 폴리아미드 수지에 대한 반응성기를 가지는 변성 엘라스토머인 열가소성 수지로 이루어지며, 파단 신장도가 50% 이상이다. 본 직물은, 본 열가소성 수지 섬유를 이용하여 이루어진다. 본 방법은, 폴리아미드 수지 및 변성 엘라스토머의 용융 혼련물, 및, 폴리올레핀 수지를 용융 혼련하여 이루어지는 열가소성 수지 조성물을 방사하는 공정을 구비한다.

Description

열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법 및 직물
본 발명은, 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법 및 직물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 우수한 신장성을 가지는 열가소성 수지 섬유 및 그 제조방법 및 직물에 관한 것이다.
종래, 폴리에스테르 섬유 및 나일론 섬유 등은, 섬유로서 폭넓게 활용되고 있다. 그러나, 이와 같은 범용 섬유는 신장성이 우수한 섬유로서는 인식되지 않는다. 고신장인 특성을 발휘할 수 있는 섬유로서 폴리우레탄계 탄성 섬유가 알려져 있지만, 그 이외의 섬유 재료에 있어서 고신장인 특성을 가지는 섬유는 범용되어 있지 않은 것이 실정이다. 이 점에 있어서, 보다 광범위한 재료 선택을 가능하게 하며, 범용 가능한 고신장성의 섬유가 요구되고 있다. 하기 특허문헌 1~4에서는, 고신장성의 섬유를 얻고자 하는 시도가 이루어지고 있다.
일본국 공개특허 특개2004-107818호 공보 일본국 공개특허 특개2012-036519호 공보 일본국 공개특허 특개2013-067920호 공보 일본국 공개특허 특개2014-037642호 공보
상기 특허문헌 1에는, 고신장성의 획득을 목적으로서, 지방족 디아민 구성 단위와 디카르본산 구성 단위로 이루어지는 폴리아미드 원사를 적외선 광속(光束) 조사에 의해 가열 연화시켜서 연신(延伸)한 폴리아미드 섬유가 개시되어 있다. 그러나, 그 신장도는 20% 전후에 머무는 것이다.
상기 특허문헌 2에는, 열가소성 폴리아미드계 엘라스토머를 이용한 폴리아미드 수지 섬유가 개시되어 있지만, 그 신장도는 20% 전후에 머무는 것이다.
상기 특허문헌 3에는, 35~40%에 달하는 신장성을 나타내는, 소정 구조를 가지는 폴리이미드 섬유가 개시되어 있다. 그러나, 더욱, 신장도가 우수한, 보다 범용성이 높은 재질의 섬유가 요구된다.
하기 특허문헌 4에는, 파단 신장률이 341~434%에 달하는, 소정 구조의 폴리에테르폴리아미드를 함유한 폴리에테르폴리아미드 섬유가 개시되어 있다. 그러나, 이 재료는 범용 가능한 재질이라고는 하기 어려우며, 이용 범위가 한정되어 버린다고 하는 문제가 있다.
본 발명은, 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 폴리아미드 수지, 폴리올레핀 수지 및 변성 엘라스토머라고 하는 범용성이 우수한 원료를 이용하면서, 종래 알려져 있지 않은 고신장인 특성을 나타내는 열가소성 수지 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다. 아울러, 그와 같은 열가소성 수지 섬유의 제조방법, 및, 이와 같은 섬유를 이용하여 이루어지는 직물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 이하와 같다.
청구항 1에 기재된 열가소성 수지 섬유는, 폴리올레핀 수지와, 폴리아미드 수지와, 상용화제를 포함하며,
상기 상용화제가, 상기 폴리아미드 수지에 대한 반응성기를 가지는 변성 엘라스토머인 열가소성 수지로 이루어지며,
파단 신장도가 50% 이상인 것을 요지로 한다.
청구항 2에 기재된 열가소성 수지 섬유는, 청구항 1에 기재된 열가소성 수지 섬유에 있어서, 파단 강도가 0.5cN/dtex 이상 3.0cN/dtex 이하인 것을 요지로 한다.
청구항 3에 기재된 열가소성 수지 섬유는, 청구항 1 또는 2에 기재된 열가소성 수지 섬유에 있어서, 연신 전의 파단 강도를 S0(cN/dtex)이라고 하고, 연신 후의 파단 강도를 S1(cN/dtex)이라고 하였을 경우에, 이들의 비(S0/S1)가, 0.3 이상 1.15 이하인 것을 요지로 한다.
청구항 4에 기재된 열가소성 수지 섬유는, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 섬유에 있어서, 연신 전의 섬유 직경을 D0(㎜)이라고 하고, 연신 후의 섬유 직경을 D1(㎜)이라고 하였을 경우에, D0이 D1보다 큰 것을 요지로 한다.
청구항 5에 기재된 열가소성 수지 섬유는, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 섬유에 있어서, 상기 폴리올레핀 수지는, 연속상(A)을 이루며,
상기 폴리아미드 수지 및 상기 변성 엘라스토머는, 상기 연속상(A) 중에 분산된 분산상(B)을 이루고 있는 것을 요지로 한다.
청구항 6에 기재된 열가소성 수지 섬유는, 청구항 5에 기재된 열가소성 수지 섬유에 있어서, 상기 분산상(B)은, 상기 분산상(B) 내에 분산된 미(微)분산상(B2)을 가지는 것을 요지로 한다.
청구항 7에 기재된 직물은, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 섬유를 이용한 것을 요지로 한다.
청구항 8에 기재된 열가소성 수지 섬유의 제조방법은, 상기 폴리아미드 수지 및 상기 변성 엘라스토머의 용융 혼련물, 및, 상기 폴리올레핀 수지를 용융 혼련하여 이루어지는 열가소성 수지 조성물을 방사(紡絲)하는 방사 공정을 구비하는 것을 요지로 한다.
본 발명의 열가소성 수지 섬유에 의하면, 폴리아미드 수지, 폴리올레핀 수지 및 변성 엘라스토머라고 하는 범용성이 우수한 원료를 이용하면서, 종래 알려져 있지 않은 고신장인 특성을 나타내는 열가소성 수지 섬유로 할 수 있다.
본 발명의 직물에 의하면, 본 발명의 열가소성 수지 섬유가 가지는 고신장인 특성을 유효하게 활용할 수 있다.
본 발명의 열가소성 수지 섬유의 제조방법에 의하면, 폴리아미드 수지, 폴리올레핀 수지 및 변성 엘라스토머라고 하는 범용성이 우수한 원료를 이용하면서, 종래 알려져 있지 않은 고신장인 특성을 나타내는 열가소성 수지 섬유를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 열가소성 수지 섬유의 상구조를 설명하는 설명도이다.
도 2는 실시예 1~3 및 비교예 1~2와 관련되는 강도와 신장도의 상관을 나타내는 차트이다.
도 3은 실시예 1~3과 관련되는 강도와 신장도의 상관을 나타내는 차트이다.
여기에서 나타내는 사항은 예시적인 것 및 본 발명의 실시형태를 예시적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 원리와 개념적인 특징을 가장 유효면서 또한, 쉽게 이해할 수 있는 설명이라고 생각되는 것을 제공할 목적으로 서술한 것이다. 이 점에서, 본 발명의 근본적인 이해를 위해 필요한 정도 이상으로 본 발명의 구조적인 상세를 나타내는 것을 의도하고 있지 않으며, 도면과 맞춘 설명에 의해 본 발명의 몇가지의 형태가 실제로 어떻게 구체화되는지를 당업자에게 명확하게 하는 것이다.
[1] 열가소성 수지 섬유
본 발명의 열가소성 수지 섬유(이하, 단지 「본 섬유」라고도 한다)는, 폴리올레핀 수지와, 폴리아미드 수지와, 상용화제를 포함하며, 상용화제가 폴리아미드 수지에 대한 반응성기를 가지는 변성 엘라스토머인 열가소성 수지로 이루어지며, 파단 신장도가 50% 이상이다.
본 섬유의 파단 신장도는 50% 이상이다. 이와 같이, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지 및 상용화제(이들 3종의 재료만이어도 된다)라고 하는 범용성이 우수한 재료를 이용하면서, 파단 신장도가 50% 이상에도 도달하는 현저한 고신장도 특성을 발휘하는 열가소성 수지 섬유는, 종래, 전혀 알려져 있지 않다. 또한, 본 발명자들에 의한 열가소성 수지 등(일본국 공개특허 특개2013-129800, 일본국 공개특허 특개2013-147648, 일본국 공개특허 특개2013-147645, 일본국 공개특허 특개2013-147646, 일본국 공개특허 특개2013-147647, 일본국 공개특허 특개2014-025060)의 개시가 있지만, 성형체로 하였을 경우에 우수한 내충격성이 얻어지는 것에 관한 개시는 있지만, 섬유로 하였을 경우에, 종래, 알려져 있지 않은 정도의 현저한 고신장 특성을 나타내는 것에 관해서는 기재 및 시사는 없다.
본 섬유의 파단 신장도의 하한값은 한정되는 것은 아니지만, 또한, 55% 이상으로 할 수 있으며, 60% 이상으로 할 수 있으며, 65% 이상으로 할 수 있으며, 70% 이상으로 할 수 있으며, 75% 이상으로 할 수 있다. 한편, 파단 신장도의 상한값도 한정되지 않지만, 통상, 200% 이하이며, 180% 이하로 할 수 있으며, 160% 이하로 할 수 있으며, 140% 이하로 할 수 있으며, 120% 이하로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 파단 신장도는, JIS L1013(2010) 「화학 섬유 필라멘트사 시험 방법」에 기재된 「8.5 인장 강도 및 신장률」에 준거하여, 10개의 측정 섬유에 대하여, 정속 긴장형의 시험기를 이용하여, 잡는 간격 50cm, 인장 속도 30±2cm/분의 조건으로 측정하여 얻어지는 신장률의 최대값인 것으로 한다.
또한, 본 섬유의 파단 강도는, 특별하게 한정되지 않지만, 0.5cN/dtex 이상 3.0cN/dtex 이하로 할 수 있다. 이 파단 강도는, 또한, 0.6cN/dtex 이상 2.8cN/dtex 이하로 할 수 있으며, 0.7cN/dtex 이상 2.6cN/dtex 이하로 할 수 있으며, 0.8cN/dtex 이상 2.4cN/dtex 이하로 할 수 있으며, 1.0cN/dtex 이상 2.2cN/dtex 이하로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 파단 강도는, JIS L1013(2010) 「화학 섬유 필라멘트사 시험 방법」에 기재된 「8.5 인장 강도 및 신장률」에 준거하여, 10개의 측정 섬유에 대하여, 정속 긴장형의 시험기를 이용하여, 잡는 간격 50cm, 인장 속도 30±2cm/분의 조건으로 측정하여 얻어지는 인장 강도의 최대값을, 측정에 이용한 시험 섬유의 섬도(纖度)의 평균값으로 나눈 값인 것으로 한다.
또한, 본 섬유는, 연신 전의 파단 강도를 S0(cN/dtex)이라고 하고, 연신 후의 파단 강도를 S1(cN/dtex)이라고 하였을 경우에, 이들의 비(S0/S1)를 0.3 이상 1.15 이하로 할 수 있다. 즉, 연신 전후에서의 파단 강도의 차이가 대단히 적다고 하는 특이한 성질을 가지는 섬유로 할 수 있다. 이 비(S0/S1)는, 또한, 0.31≤S0/S1≤1.00으로 할 수 있으며, 0.32≤S0/S1≤0.90으로 할 수 있으며, 0.33≤S0/S1≤0.80으로 할 수 있으며, 0.34≤S0/S1≤0.70으로 할 수 있으며, 0.35≤S0/S1≤0.60으로 할 수 있다.
또한, 본 섬유는, 연신 전의 섬유 직경을 D0(㎜)이라고 하고, 연신 후의 섬유 직경을 D1(㎜)이라고 하였을 경우에, D0이 D1보다 큰 섬유로 할 수 있다. 즉, 연신에 의해, 섬유의 굵기를 작게 할 수 있다. 따라서, 상기 서술한 바와 같이, 비(S0/S1)가 0.85 이상 1.15 이하라고 하는 특성을 가지는 경우에는, 가늘고 신장도가 큰 섬유를 연신에 의해 제조할 수 있다고 하는 특이한 성질을 나타낼 수 있다.
이 D0과 D1의 비(D1/D0)는 구체적으로는 한정되지 않지만, 예를 들면, 1.05≤D0/D1≤10으로 할 수 있으며, 1.1≤D0/D1≤8로 할 수 있으며, 1.2≤D0/D1≤6으로 할 수 있으며, 1.3≤D0/D1≤4로 할 수 있으며, 1.4≤D0/D1≤2로 할 수 있다.
또한, D0 및 D1의 각각 측정은, 마이크로미터를 이용하여, 섬유 상으로부터 무작위로 선택한 10점에 있어서의 각 굵기의 실측값의 평균값으로 한다.
본 섬유를 구성하는 폴리올레핀 수지는, 올레핀의 단독 중합체, 및/또는, 올레핀의 공중합체이다. 본 섬유의 상구조는 특별하게 한정되지 않지만, 후술하는 바와 같이, 연속상(A)과 분산상(B)을 가지는 상구조를 이루는 경우에는, 폴리올레핀 수지는, 연속상(A)에 포함되는 것이 바람직하다.
폴리올레핀을 구성하는 올레핀은 특별하게 한정되지 않지만, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
즉, 폴리올레핀 수지로서는, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리1-부텐, 폴리1-헥센, 폴리4-메틸-1-펜텐 등을 들 수 있다. 이들 중합체는 1종만으로 이용하여도 되고, 2종 이상을 병용하여도 된다. 즉, 폴리올레핀 수지는 상기 중합체의 혼합물이어도 된다.
상기 폴리에틸렌 수지로서는, 에틸렌 단독 중합체, 및, 에틸렌과 다른 올레핀의 공중합체를 들 수 있다. 후자로서는, 에틸렌·1-부텐 공중합체, 에틸렌·1-헥센 공중합체, 에틸렌·1-옥텐 공중합체, 에틸렌·4-메틸-1-펜텐 공중합체 등을 들 수 있다(단, 전체 구성 단위 수 중 50% 이상이 에틸렌에 유래하는 단위이다).
또한, 폴리프로필렌 수지로서는, 프로필렌 단독 중합체, 및, 프로필렌과 다른 올레핀의 공중합체를 들 수 있다.
한편, 프로필렌과 다른 올레핀의 공중합체를 구성하는 것은, 다른 올레핀으로서는, 상기 서술한 각종 올레핀(단, 프로필렌을 제외한다)을 들 수 있다. 이 중, 에틸렌 및 1-부텐 등이 바람직하다. 즉, 프로필렌·에틸렌 공중합체, 프로필렌·1-부텐 공중합체가 바람직하다.
또한, 프로필렌과 다른 올레핀의 공중합체는, 랜덤 공중합체여도 되고, 블록 공중합체여도 된다. 이들 중에서는, 신장성이 우수한 섬유를 얻는다고 하는 관점에서 블록 공중합체가 바람직하다. 특히, 다른 올레핀이 에틸렌인 프로필렌·에틸렌 블록 공중합체인 것이 바람직하다. 이 프로필렌·에틸렌 블록 공중합체는, 예를 들면, 임팩트 코폴리머, 폴리프로필렌 임팩트 코폴리머, 헤테로페이직 폴리프로필렌, 헤테로페이직 블록 폴리프로필렌 등이라고도 칭해진다. 이 블록 공중합 폴리프로필렌은, 신장성이 우수한 섬유를 얻는다고 하는 관점에 있어서 바람직하다.
또한, 프로필렌과 다른 올레핀의 공중합체는, 전체 구성 단위 수 중 50% 이상이 프로필렌에 유래하는 단위이다.
폴리올레핀 수지의 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)에 의한 중량 평균 분자량(폴리스티렌 환산)도 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면, 10,000 이상 500,000 이하로 할 수 있으며, 100,000 이상 450,000 이하가 바람직하고, 200,000 이상 400,000 이하가 보다 바람직하다.
또한, 폴리올레핀 수지는, 후술하는 폴리아미드 수지에 대하여 친화성을 가지지 않는 폴리올레핀이며, 또한, 폴리아미드 수지에 대하여 반응할 수 있는 반응성기도 가지지 않는 폴리올레핀이다. 이 점에 있어서, 후술하는 변성 엘라스토머로서의 올레핀계 성분과는 다르다.
본 섬유를 구성하는 폴리아미드 수지는, 아미드 결합(-NH-CO-)을 개재하여 복수의 단량체가 중합되어 이루어지는 사슬형 골격을 가지는 중합체이다. 본 섬유의 상구조는 특별하게 한정되지 않지만, 후술하는 바와 같이, 연속상(A)과 분산상(B)을 가지는 상구조를 이루는 경우에는, 폴리아미드 수지는, 분산상(B)에 변성 엘라스토머와 함께 포함되는 것이 바람직하다.
폴리아미드 수지를 구성하는 단량체로서는, 6-아미노카프론산, 11-아미노운데칸산, 12-아미노도데칸산, 파라아미노메틸벤조산 등의 아미노산, ε-카프로락탐, 운데칸락탐, ω-라우릴락탐 등의 락탐 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
또한, 폴리아미드 수지는, 디아민과 디카르본산의 공중합에 의해 얻을 수도 있다. 이 경우, 단량체로서의 디아민에는, 에틸렌디아민, 1,3-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,6-디아미노헥산, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난, 1,10-디아미노데칸, 1,11-디아미노운데칸, 1,12-디아미노도데칸, 1,13-디아미노트리데칸, 1,14-디아미노테트라데칸, 1,15-디아미노펜타데칸, 1,16-디아미노헥사데칸, 1,17-디아미노헵타데칸, 1,18-디아미노옥타데칸, 1,19-디아미노노나데칸, 1,20-디아미노에이코산, 2-메틸-1,5-디아미노펜탄, 2-메틸-1,8-디아미노옥탄 등의 지방족 디아민, 시클로헥산디아민, 비스-(4-아미노시클로헥실)메탄 등의 지환식 디아민, 크실릴렌디아민(p-페닐렌디아민 및 m-페닐렌디아민 등) 등의 방향족 디아민 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
또한, 단량체로서의 디카르본산에는, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 운데칸2산, 도데칸2산, 브라실산, 테트라데칸2산, 펜타데칸2산, 옥타데칸2산과 같은 지방족 디카르본산, 시클로헥산디카르본산과 같은 지환식 디카르본산, 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카르본산과 같은 방향족 디카르본산 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
즉, 폴리아미드 수지로서는, 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 11, 폴리아미드 610, 폴리아미드 612, 폴리아미드 614, 폴리아미드 12, 폴리아미드 6T, 폴리아미드 6I, 폴리아미드 9T, 폴리아미드 M5T, 폴리아미드 1010, 폴리아미드 1012, 폴리아미드 10T, 폴리아미드 MXD6, 폴리아미드 6T/66, 폴리아미드 6T/6I, 폴리아미드 6T/6I/66, 폴리아미드 6T/2M-5T, 폴리아미드 9T/2M-8T 등을 들 수 있다. 이들의 폴리아미드는, 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 병용하여도 된다.
또한, 본 발명에서는, 상기 서술의 각종 폴리아미드 수지 중, 식물 유래 폴리아미드 수지를 이용할 수 있다. 식물 유래 폴리아미드 수지는, 식물유 등의 식물에 유래하는 성분으로부터 얻어진 단량체를 이용하는 수지이기 때문에, 환경보호의 관점(특히 카본 뉴트럴의 관점)으로부터 바람직하다.
식물 유래 폴리아미드 수지로서는, 폴리아미드 11(이하, 단지 「PA11」이라고도 한다), 폴리아미드 610(이하, 단지 「PA610」이라고도 한다), 폴리아미드 612(이하, 단지 「PA612」라고도 한다), 폴리아미드 614(이하, 단지 「PA614」라고도 한다), 폴리아미드 1010(이하, 단지 「PA1010」이라고도 한다), 폴리아미드 1012(이하, 단지 「PA1012」라고도 한다), 폴리아미드 10T(이하, 단지 「PA10T」라도 한다) 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
상기 중, PA11은, 탄소 원자수 11인 단량체가 아미드 결합을 개재하여 결합된 구조를 가진다. PA11에는, 단량체로서, 피마자유를 원료로 하는 아미노운데칸산을 이용할 수 있다. 탄소 원자수가 11인 단량체에 유래하는 구성 단위는, PA11 내에 있어서 전체 구성 단위 중 50% 이상인 것이 바람직하고, 100%여도 된다.
PA610은, 탄소 원자수 6인 단량체와, 탄소 원자수 10인 단량체가 아미드 결합을 개재하여 결합된 구조를 가진다. PA610에는, 단량체로서, 피마자유를 원료로 하는 세바스산을 이용할 수 있다. 탄소 원자수 6인 단량체에 유래하는 구성 단위와, 탄소 원자수 10인 단량체에 유래하는 구성 단위는, PA610 내에 있어서 그 합계가, 전체 구성 단위 중 50% 이상인 것이 바람직하고, 100%여도 된다.
PA1010은, 탄소 원자수 10인 디아민과, 탄소 원자수 10인 디카르본산이 공중합된 구조를 가진다. PA1010에는, 단량체로서, 피마자유를 원료로 하는 1,10-데칸디아민(데카메틸렌디아민) 및 세바스산을 이용할 수 있다. 이들의 탄소 원자수 10인 디아민에 유래하는 구성 단위와, 탄소 원자수 10인 디카르본산에 유래하는 구성 단위는, PA1010 내에 있어서 그 합계가, 전체 구성 단위 중 50% 이상인 것이 바람직하고, 100%여도 된다.
PA614는, 탄소 원자수 6인 단량체와, 탄소 원자수 14인 단량체가 아미드 결합을 개재하여 결합된 구조를 가진다. PA614에는, 단량체로서, 식물 유래이며 탄소 원자수 14의 디카르본산을 이용할 수 있다. 이들의 탄소 원자수 6인 단량체에 유래하는 구성 단위와, 탄소 원자수 14인 단량체에 유래하는 구성 단위는, PA614 내에 있어서 그 합계가, 전체 구성 단위 중 50% 이상인 것이 바람직하고, 100%여도 된다.
PA10T는, 탄소 원자수 10인 디아민과, 테레프탈산이 아미드 결합을 개재하여 결합된 구조를 가진다. PA10T에는, 단량체로서, 피마자유를 원료로 하는 1,10-데칸디아민(데카메틸렌디아민)을 이용할 수 있다. 이들의 탄소 원자수 10인 디아민에 유래하는 구성 단위와, 테레프탈산에 유래하는 구성 단위는, PA10T 내에 있어서 그 합계가, 전체 구성 단위 중 50% 이상인 것이 바람직하고, 100%여도 된다.
상기 5종의 식물 유래 폴리아미드 수지 중에서도, PA11은, 다른 4종의 식물 유래 폴리아미드 수지에 비하여, 저흡수성, 저비중 및 식물화도가 높은 관점에 있어서 보다 우수하다.
폴리아미드 610은, 흡수율, 내약품성, 및 충격 강도의 점에서는 PA11보다도 뒤떨어지지만, 내열성(융점) 및 강도의 관점에 있어서 우수하다. 나아가서는, 폴리아미드 6이나 폴리아미드 66과 비교하여, 저흡수성이며 치수 안정성이 좋기 때문에, 폴리아미드 6이나 폴리아미드 66의 대체재로서 사용할 수 있다.
폴리아미드 1010은, PA11에 비교하여, 내열성 및 강도의 관점에 있어서 우수하다. 나아가서는, 식물화도도 PA11과 동등하여, 보다 내구성이 필요한 부위에 사용할 수 있다.
폴리아미드 10T는, 분자 골격에 방향고리를 포함하기 때문에, 폴리아미드 1010에 비교하여, 보다 융점이 높으며 고강도이다. 그 때문에, 보다 가혹한 환경에서의 사용을 가능하게 할 수 있다.
본 섬유를 구성하는 변성 엘라스토머는, 폴리아미드 수지에 대한 반응성기를 가지는 엘라스토머이다. 본 섬유의 상구조는 특별하게 한정되지 않지만, 후술하는 바와 같이, 연속상(A)과 분산상(B)을 가지는 상구조를 이루는 경우에는, 변성 엘라스토머는, 분산상(B)에 폴리아미드 수지와 함께 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 이 변성 엘라스토머는, 폴리올레핀 수지에 대하여 친화성을 가지는 성분인 것이 바람직하다. 즉, 폴리아미드 수지와 폴리올레핀 수지에 대한 상용화 작용을 가지는 성분인 것이 바람직하다. 더욱 바꿔 말하면, 폴리아미드 수지와 폴리올레핀 수지의 상용화제인 것이 바람직하다.
이 반응성기로서는, 산무수물기(-CO-O-OC-), 카르복실기(-COOH) 및 에폭시기{-C2O(2개의 탄소 원자와 1개의 산소 원자로 이루어지는 3원환 구조)}, 옥사졸린기(-C3H4NO) 및 이소시아네이트기(-NCO) 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
변성 엘라스토머의 변성량은 한정되는 것이 아니며, 변성 엘라스토머는 1분자 중에 1 이상의 반응성기를 가지면 된다. 또한, 변성 엘라스토머는 1분자 중에 1 이상 50 이하의 반응성기를 가지는 것이 바람직하고, 3 이상 30 이하가 보다 바람직하고, 5 이상 20 이하가 특히 바람직하다.
변성 엘라스토머로서, 반응성기를 도입할 수 있는 각종 단량체를 이용한 중합체(반응성기를 도입할 수 있는 단량체를 이용한 중합에 의해 얻어진 변성 엘라스토머), 각종 중합체의 산화 분해물(산화 분해에 의해 반응성기가 형성된 변성 엘라스토머), 각종 중합체에 대한 유기산의 그래프트 중합물(유기산의 그래프트 중합에 의해 반응성기가 도입된 변성 엘라스토머) 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
반응성기를 도입할 수 있는 단량체로서는, 중합성 불포화 결합과 산무수물기를 가지는 단량체, 중합성 불포화 결합과 카르복실기를 가지는 단량체, 중합성 불포화 결합과 에폭시기를 가지는 단량체 등을 들 수 있다.
구체적으로는, 무수 말레산, 무수 이타콘산, 무수 숙신산, 무수 글루타르산, 무수 아디프산, 무수 시트라콘산, 테트라히드로 무수 프탈산, 부테닐 무수 숙신산 등의 산무수물, 및 말레산, 이타콘산, 푸마르산, 아크릴산, 메타크릴산 등의 카르본산을 들 수 있다. 이들은 1종만 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다. 이들의 화합물 중에서는, 산무수물이 바람직하고, 무수 말레산 및 무수 이타콘산이 보다 바람직하고, 무수 말레산이 특히 바람직하다.
또한, 변성 엘라스토머의 골격을 구성하는 수지(이하, 「골격 수지」라고 한다.)의 종류는 특별하게 한정되는 것이 아니며, 다양한 열가소성 수지를 이용할 수 있다. 이 골격 수지로서는, 폴리올레핀 수지로서 먼저 예시한 각종의 수지의 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다.
또한, 골격 수지로서는, 올레핀계 열가소성 엘라스토머, 및, 스티렌계 열가소성 엘라스토머를 이용할 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
이 중, 올레핀계 열가소성 엘라스토머로서는, 2종 이상의 올레핀을 공중합하여 이루어지는 것을 들 수 있다.
올레핀으로서는, 에틸렌, 프로필렌, 및 탄소수 4~8의 α-올레핀 등을 들 수 있다. 이 중 탄소수 4~8의 α-올레핀으로서는, 1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 올레핀계 열가소성 엘라스토머로서는, 에틸렌과 탄소수 3~8의 α-올레핀의 공중합체, 및, 프로필렌과 탄소수 4~8의 α-올레핀의 공중합체가 바람직하다.
즉, 에틸렌과 탄소수 3~8의 α-올레핀의 공중합체로서는, 에틸렌·프로필렌 공중합체(EPR), 에틸렌·1-부텐 공중합체(EBR), 에틸렌·1-펜텐 공중합체, 에틸렌·1-옥텐 공중합체(EOR)를 들 수 있다. 또한, 프로필렌과 탄소수 4~8의 α-올레핀의 공중합체로서는, 프로필렌·1-부텐 공중합체(PBR), 프로필렌·1-펜텐 공중합체, 프로필렌·1-옥텐 공중합체(POR) 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
한편, 스티렌계 열가소성 엘라스토머로서는, 스티렌계 화합물과 공액 디엔 화합물의 블록 공중합체, 및 그 수첨(水添)체를 들 수 있다.
상기 스티렌계 화합물로서는, 예를 들면, 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-t-부틸스티렌 등의 알킬스티렌, p-메톡시스티렌, 비닐나프탈렌 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
상기 공액 디엔 화합물로서는, 부타디엔, 이소프렌, 피피릴렌, 메틸펜타디엔, 페닐부타디엔, 3,4-디메틸-1,3-헥사디엔, 4,5-디에틸-1,3-옥타디엔 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
즉, 스티렌계 열가소성 엘라스토머로서는, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체(SIS), 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 공중합체(SEBS), 스티렌-에틸렌/프로필렌-스티렌 공중합체(SEPS) 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다. 이들 중에서도, SEBS가 바람직하다.
변성 엘라스토머의 분자량은 특별하게 한정되지 않지만, 중량 평균 분자량이, 10,000 이상 500,000 이하인 것이 바람직하고, 35,000 이상 500,000 이하인 것이 보다 바람직하고, 35,000 이상 300,000 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한, 중량 평균 분자량은 GPC법(표준 폴리스티렌 환산)에 의해 측정된다.
본 섬유에는, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지 및 변성 엘라스토머 이외에, 다른 열가소성 수지, 난연제, 난연조제, 충전제, 착색제, 항균제, 대전(帶電)방지제 등의 각종 첨가제를 배합할 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
다른 열가소성 수지로서는, 폴리에스테르계 수지(폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리에틸렌숙시네이트, 폴리젖산) 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
난연제로서는, 할로겐계 난연제(할로겐화 방향족 화합물), 인계 난연제(질소 함유 인산염 화합물, 인산 에스테르 등), 질소계 난연제(구아니딘, 트리아진, 멜라민, 및 이와 같은 유도체 등), 무기계 난연제(금속 수산화물 등), 붕소계 난연제, 실리콘계 난연제, 유황계 난연제, 적인계 난연제 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
난연조제로서는, 각종 안티몬 화합물, 아연을 포함하는 금속 화합물, 비스무트를 포함하는 금속 화합물, 수산화마그네슘, 점토질 규산염 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
충전제로서는, 글라스 성분(글라스 섬유, 글라스 비즈, 글라스 플레이크 등), 실리카, 무기 섬유(글라스 섬유, 알루미나 섬유, 카본 섬유), 흑연, 규산 화합물(규산 칼슘, 규산 알루미늄, 카올린, 탤크, 클레이 등), 금속 산화물(산화철, 산화티탄, 산화아연, 산화안티몬, 알루미나 등), 칼슘, 마그네슘, 아연 등의 금속의 탄산염 및 황산염, 유기 섬유(방향족 폴리에스테르 섬유, 방향족 폴리아미드 섬유, 불소 수지 섬유, 폴리이미드 섬유, 식물성 섬유 등) 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
착색제로서는, 안료 및 염료 등을 들 수 있다. 이들은 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다.
본 섬유의 상구조는 한정되지 않지만, 폴리올레핀 수지가 연속상(A)을 이루며, 폴리아미드 수지 및 변성 엘라스토머가 연속상(A) 중에 분산된 분산상(B)을 이루는 것이 바람직하다(도 1 참조). 이 상구조는, 폴리아미드 수지 및 변성 엘라스토머를 용융 혼련하여 얻어진 용융 혼련물과, 폴리올레핀 수지를 용융 혼련함으로써 얻을 수 있다. 또한, 분산상(B)은, 본 섬유의 길이 방향을 향하여 장립(長粒)화되어 있어도 된다.
또한, 본 섬유에서는, 분산상(B)을 구성하고 있는 폴리아미드 수지 및 변성 엘라스토머 중, 폴리아미드 수지가, 분산상(B) 내에서 연속상(B1)을 형성하고, 또한, 폴리아미드 수지 및 변성 엘라스토머 중 적어도 변성 엘라스토머가, 분산상(B) 내에서 미분산상(B2)을 형성할 수 있다. 즉, 분산상 내 연속상(B1) 내에 분산된 미분산상(B2)을 형성할 수 있다(도 1 참조). 이와 같은 미분산상(B2)을 가지는 다중의 상구조를 가지는 경우에는, 보다 우수한 신장성을 가지는 섬유로 할 수 있다.
또한, 본 섬유에서는, 폴리올레핀 수지로서, 에틸렌 블록의 분산상을 가지는 블록 공중합 폴리올레핀 수지를 이용하는 경우, 블록 공중합 폴리올레핀 수지를 구성하는 에틸렌 블록의 적어도 일부는, 연속상(A)과 분산상(B)의 계면에 응집시킬 수 있다(도 1 참조). 즉, 계면상(C)을 가질 수 있다. 계면상(C)은, 연속상(A)과 분산상(B)의 계면이 두텁게 형성된 부위이며, 상용화제 또는 그 반응물이 상계(相界)에 집적되어서 형성될 수 있다. 미분산상(B2)과 계면상(C)은, 같은 조성이어도 되고, 다른 조성이어도 된다. 이와 같이 계면상(C)을 가지는 경우에는, 보다 우수한 신장성을 가지는 섬유로 할 수 있다.
본 섬유의 연속상(A) 내에 포함된 분산상(B)의 크기는 특별하게 한정되어 있지 않다. 또한, 분산상(B)의 배치 밀도도 특별하게 한정되지 않지만, 10㎛ 사방에, 분산상(B)을 50개 이상 450개 이하 가지는 형태인 것이 바람직하다. 이 분산상(B) 수는, 또한, 80개 이상 400개 이하가 바람직하고, 100개 이상 350개 이하가 보다 바람직하고, 150개 이상 300개 이하가 특히 바람직하고, 200개 이상 300개 이하가 특별히 바람직하다.
또한, 본 섬유의 분산상(B) 내에 포함된 미분산상(B2)의 크기도 특별하게 한정되지 않지만, 그 평균 직경(평균 입자경)은, 5㎚ 이상 1000㎚ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5㎚ 이상 600㎚ 이하, 더 바람직하게는 10㎚ 이상 400㎚ 이하, 특히 바람직하게는 15㎚ 이상 350㎚ 이하이다.
또한, 본 섬유의 상구조는, 섬유의 단면(길이 방향에 평행한 단면이어도, 수직한 단면이어도 된다)을 100W에서 1분간의 산소 플라즈마 에칭 처리한 후에 오스뮴 코트 처리하고, 전계 방출형 주사형 전자 현미경에 의해 얻어지는 FE-SEM상에 있어서 확인된다. 또한, 각 상의 구성 성분은, 상기 FE-SEM상 취득 시에 에너지 분산형 X선 분석(EDS)을 행하여 특정할 수 있다.
마찬가지로, 상기의 분산상(B)의 밀도, 및, 미분산상의 평균 입경도, 상기 FE-SEM상으로부터 구해진다. 보다 구체적으로는, 분산상(B)의 배치 밀도는, 상기 FE-SEM상으로부터 무작위로 선택한 5개소의 10㎛ 사방에 있어서의 실측한 배치 밀도의 평균값인 것으로 한다.
또한, 미분산상(B2)의 평균 직경은, 상기 FE-SEM상 내의 다른 5개소에 있어서, 무작위로 선택한 20개의 미분산상(B2)의 각각의 최장 직경(장축 분산 직경)을 측정하여, 얻어진 최장 직경의 평균값을 제 1 평균값으로 하고, 또한, 5개소의 다른 영역에 있어서 측정된 제 1 평균값의 다른 평균값을 평균 직경으로 한다.
본 섬유에 있어서, 폴리올레핀 수지의 함유량을 WA라고 하고, 폴리아미드 수지와 변성 엘라스토머의 합계 함유량을 WB라고 하고, WA와 WB의 합계를 100질량%로 하면, WB의 비율은 70질량% 이하인 것이 바람직하다. 즉, 본 섬유가 상기 서술한 상구조를 가지는 경우, 연속상(A)과 분산상(B)의 합계를 100질량%로 하였을 경우에, 분산상(B)은 70질량% 이하인 것이 바람직하다. 이 범위에서는, 우수한 신장성을 얻을 수 있다. 이 비율은, 0.5질량% 이상 50질량% 이하가 바람직하고, 2질량% 이상 48질량% 이하가 보다 바람직하고, 4질량% 이상 45질량% 이하가 특히 바람직하다.
폴리아미드 수지와 변성 엘라스토머의 합계를 100질량%로 하였을 경우, 폴리아미드 수지의 함유 비율은, 10질량% 이상 80질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 범위에서는, 폴리올레핀 수지를 연속상(A)으로 하고, 폴리아미드 수지를 분산상(B)으로 하는 상구조를 얻기 쉽게 할 수 있다. 이에 의해, 우수한 신장성을 얻을 수 있다. 이 비율은, 12질량% 이상 78질량% 이하가 바람직하고, 14질량% 이상 75질량% 이하가 보다 바람직하고, 25질량% 이상 73질량% 이하가 더 바람직하고, 30질량% 이상 71질량% 이하가 보다 더 바람직하고, 34질량% 이상 68질량% 이하가 특히 바람직하고, 40질량% 이상 64질량% 이하가 보다 특히 바람직하다. 이 바람직한 범위에서는, 연속상(A) 내에, 폴리아미드 수지 및 변성 엘라스토머를, 분산상(B)으로서 보다 작게 분산시킬 수 있으며, 보다 우수한 신장성을 얻을 수 있다.
또한, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 및, 변성 엘라스토머의 합계를 100질량%로 하였을 경우에 있어서의 폴리아미드 수지의 함유량은, 0.5질량% 이상 30질량% 이하로 할 수 있다. 이 범위에서는 우수한 신장성을 얻을 수 있다. 이 비율은, 1질량% 이상 22질량% 이하가 바람직하고, 2질량% 이상 15질량% 이하가 보다 바람직하다.
또한, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지, 및, 변성 엘라스토머의 합계를 100질량%로 하였을 경우에 있어서의 변성 엘라스토머의 함유량은, 0.5질량% 이상 30질량% 이하로 할 수 있다. 이 범위에서는 우수한 신장성을 얻을 수 있다. 이 비율은, 1질량% 이상 22질량% 이하가 바람직하고, 2질량% 이상 15질량% 이하가 보다 바람직하다.
본 섬유의 비중은 특별하게 한정되지 않지만, 통상, 1.05 이하로 할 수 있다. 이 비중은, 본 섬유에 있어서의 폴리아미드 수지의 함유량이 1질량% 이상 40질량% 이하, 폴리프로필렌 수지의 함유량이 50질량% 이상 75질량% 이하, 또한, 변성 엘라스토머의 함유량이 5질량% 이상 30질량% 이하인 경우에, 특히 0.89 이상 1.05 이하로 할 수 있으며, 나아가서는 0.92 이상 0.98 이하로 할 수 있다. 즉, 본 섬유는, 올레핀 수지와 동등한 비중을 가지면서, 우수한 신장성을 가지는 섬유를 실현할 수 있다.
[2] 직물
본 발명의 직물은 본 섬유를 이용한 것을 특징으로 한다. 본 직물은, 상기 서술한 본 섬유에 기인한 높은 신축성을 가질 수 있다.
본 직물을 구성하는 본 섬유는, 미연신 섬유여도 되고, 연신이 끝난 섬유여도 된다. 본 직물은 본 섬유만으로 이루어져도 되며, 타섬유와 병용되어 있어도 된다. 병용인 경우, 직물 전체 100질량%에 대하여 본 섬유는 10질량% 포함되는 것이 바람직하다. 타섬유와 병용하는 경우의 타섬유의 종류는 한정되어 있지 않다.
본 직물은, 포(布)상이어도 되고, 면(綿)상이어도 된다. 이 중 포상인 경우로서는, 부직포, 직포 및 편포(編布) 등을 들 수 있다. 또한, 예를 들면, 부직포인 경우, 부직포는, 어떻게 형성되어도 되며, 건식 부직포, 습식 부직포, 스판 본드 부직포, 멜트 블로운 부직포, 에어 레이드 부직포, 케미컬 본드 부직포(레진 본드 부직포), 서멀 본드 부직포, 니들 펀치 부직포, 스판 레이스 부직포(수류교락 부직포), 스팀 제트 부직포 등을 들 수 있다.
또한, 본 직물에는, 유연성 부여 처리, 발수성 부여 처리, 방오(防汚)성 부여 처리, 항균성 부여 처리, 제전성 부여 처리 등의 후처리를 실시할 수 있다. 또한, 코팅, 라미네이트 등에 의한 투습 방수 가공 등을 실시할 수도 있다.
본 섬유 및 본 직물의 형상, 크기 등은 특별하게 한정되는 것이 아니며, 그 용도도 특별하게 한정되어 있지 않다. 본 섬유는, 널리 여러가지 용도에 있어서의 섬유로서 이용할 수 있다. 또한, 본 직물은, 널리 여러가지 용도에 있어서의 직물로서 이용할 수 있다.
그 중에서도, 본 섬유 및 본 직물은, 우수한 신장성을 활용하여, 자동차, 철도 차량(차량 전반), 항공기 기체(기체 전반), 선박·선체(선체 전반), 자전거(차체 전반) 등의 탈것에 이용되는 각종 용품 등으로서 이용할 수 있다.
이 중 자동차용의 내장 부품으로서는, 내장 부품의 표피재에 이용할 수 있다. 구체적으로는, 천정 표피, 시트 표피, 안감 및 오너먼트 표피 등을 들 수 있다.
또한, 자동차용의 엔진 부품으로서는, 여재, 여지(濾紙) 및 오일 필터(엘리먼트) 등을 들 수 있다.
또한, 본 섬유 및 본 직물은, 상기 서술의 탈것 이외의 비탈것 용도에 있어서도 각종 용품 등으로서 이용된다. 즉, 예를 들면, 로프, 부직포, 연마 브러시, 공업 브러시, 필터, 그 외 일반 자재 등의 공업·산업 자재;
서류 가방(atach case), 여행 가방 등의 수납 케이스, 및, 그들의 구조자재;
일용품, 생활 용품;
장난감 등의 오락품;
스포츠 웨어 제조용 섬유, 스포츠 웨어 봉제용 섬유, 테니스 라켓 스트링, 배드민턴 라켓 스트링 등의 스포츠 용품;
의료(衣料)품, 구두 제조용 섬유, 신발끈 등의 의료 관계 용품;
방탄 조끼, 방탄 부재 등의 방탄 용품;
농기구, 각종 로프 등의 농업용 자재, 어망 등의 어업용 자재;
또한, 각종 펠릿 형상으로 성형된 펠릿도 들 수 있다.
[3] 열가소성 수지 섬유의 제조방법
본 발명의 열가소성 수지 섬유의 제조방법은, 폴리아미드 수지 및 변성 엘라스토머의 용융 혼련물, 및, 폴리올레핀 수지를 용융 혼련하여 이루어지는 열가소성 수지 조성물을 방사하는 방사 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 제조에 있어서의 방사 방법은 한정되는 것이 아니며, 적절히, 공지의 방법을 이용할 수 있지만, 그 중에서도, 용융 방사가 바람직하다. 구체적으로는, 용융 상태의 열가소성 수지 조성물을 방사구금으로부터 방출(紡出)한 후, 냉매욕 또는 대기 중에서 거두어 들여 미연신 섬유를 얻을 수 있다.
용융 방사 온도는, 이용하는 열가소성 수지 조성물에 따라 적절히 설정할 수 있지만, 예를 들면, 190℃ 이상 250℃ 이하로 할 수 있으며, 또한, 200℃ 이상 235℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 205℃ 이상 220℃ 이하로 하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 방출 후에 냉매를 행할 경우의 냉각 온도도, 이용하는 열가소성 수지 조성물에 의해 적절히 설정할 수 있지만, 예를 들면, 60℃ 이상 85℃ 이하로 할 수 있으며, 또한, 65℃ 이상 80℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 70℃ 이상 80℃ 이하로 하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 본 섬유를 미연신 섬유로서 얻었을 경우에는, 이 미연신 섬유를 연신하는 연신 공정을 마련할 수 있다. 연신을 행할 경우, 미연신 섬유가 얻어진 채, 온도를 유지 또는 추가로 상승시켜서 행하여도 되고, 다른 공정에서 재가열 후, 행하여도 된다. 또한, 연신은 1회의 공정으로 행하여도 되며, 연신 배율을 바꾸어서 여러번으로 행하여도 된다. 여러번으로 연신을 행할 경우에는, 1회의 공정으로 행할 경우에 비하여 섬유 강도를 올릴 수 있다. 또한, 여러번으로 행할 경우에는, 연신 배율은, 후공정으로 이행될수록 감소하도록 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 연신 조건은, 한정되지 않지만, 65℃ 이상 150℃ 이하가 바람직하다. 또한, 보다 신장성이 우수한 섬유를 얻는다고 하는 관점에서는, 연신 온도는 70℃ 이상 115℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 75℃ 이상 110℃ 이하가 보다 바람직하고, 80℃ 이상 105℃ 이하가 특히 바람직하다.
또한, 얻어진 본 섬유에는, 필요에 따라, 또한, 각종의 열처리, 교락처리, 꼬임 가공(권축 처리 등)의 후가공을 실시할 수 있다.
본 섬유의 섬도(dtex)는 한정되는 것이 아니며, 방사 가능한 범위에서 적절히 선택할 수 있다. 또한, 본 섬유는, 1개의 필라멘트로 이루어지는 모노 필라멘트로 하여도 되고, 2개 이상의 필라멘트로 이루어지는 멀티 필라멘트로 하여도 된다. 본 섬유가 모노 필라멘트인 경우, 섬도는 10dtex 이상 10000dtex 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 섬유가 멀티 필라멘트인 경우, 섬도는 1dtex 이상 10000dtex 이하인 것이 바람직하다. 본 섬유가 멀티 필라멘트인 경우, 필라멘트 수는 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면, 2개 이상 1000개 이하로 할 수 있다.
또한, 본 섬유는, 섬도가 1dtex 이하의 마이크로 파이버로서 이용할 수도 있다. 이 경우, 본 섬유의 섬도는, 0.001dtex 이상 1dtex 이하로 할 수 있으며, 나아가서는, 0.005dtex 이상 0.50dtex 이하로 할 수 있다.
또한, 섬도는 JIS L0101에 의해 규정된다.
또한, 본 섬유의 단면형상은 특별하게 한정되는 것이 아니며, 원형상어도 되고, 이형 단면형상이어도 된다. 이형 단면형상으로서는, X형상, 편평형상, 다각형상(삼각형상, 사각형상, 오각형상, 육각형상 등), 별형상, 다엽(多葉)형상(3엽형상, 4엽형상, 5엽형상 등) 등을 들 수 있다.
섬유의 원료가 되는 열가소성 수지 조성물은, 폴리아미드 수지 및 변성 엘라스토머의 용융 혼련물과, 폴리올레핀 수지를 용융 혼련하여 얻을 수 있다. 이 때의 용융 혼련방법은 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면, 압출기(1축 스크류 압출기 및 2축 혼련 압출기 등), 니더 및 믹서(고속 유동식 믹서, 바들 믹서, 리본 믹서 등) 등의 혼련장치를 이용하여 행할 수 있다. 이들의 장치는 1종만을 이용하여도 되고 2종 이상을 병용하여도 된다. 또한, 2종 이상을 이용하는 경우에는 연속적으로 운전하여도 되고, 회분적으로(배치(batch)식으로) 운전하여도 된다. 또한, 각 성분은 일괄하여 혼합하여도 되고, 여러번에 나눠서 첨가 투입(다단 배합)하여 혼합하여도 된다.
또한, 이 때의 혼련 온도는 특별하게 한정되는 것이 아니며, 각 성분의 종류에 의해 적절히 조정할 수 있다. 특히, 모든 수지가 용융된 상태에서 혼련되는 것이 바람직한 것으로부터, 혼련 온도는 190℃ 이상 350℃ 이하가 바람직하고, 200℃ 이상 330℃ 이하가 보다 바람직하고, 205℃ 이상 310℃ 이하가 특히 바람직하다.
또한, 상기 서술의 얻어진 폴리아미드 수지 및 변성 엘라스토머의 용융 혼련물과, 폴리올레핀 수지를 용융 혼련할 때에도, 마찬가지로 행할 수 있다. 즉, 상기 서술한 용융 혼련물을 얻을 경우와 마찬가지의 장치, 운전 방법, 혼련 온도로 행할 수 있다.
(실시예)
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다.
[1] 섬유의 제조
<1> 원료 조성물의 조제
얻어지는 열가소성 수지 조성물 전체를 100질량%로 하였을 경우에, 폴리올레핀이 55질량%, 폴리아미드 수지가 25질량%, 변성 엘라스토머가 20질량%의 비율로 포함되는 내충격수지를 이하의 순서로 조제하였다.
하기 폴리아미드 수지의 펠릿과 하기 변성 엘라스토머의 펠릿을 드라이 블렌드한 후, 2축 용융 혼련 압출기(주식회사테크노벨제, 스크류 직경 15㎜, L/D=59)에 투입하고, 혼련 온도 210℃, 압출 속도 2.0kg/시간, 스크류 회전수 200회전/분의 조건으로 용융 혼련을 행하고, 펠리타이저를 개재하여, 용융 혼련물의 펠릿을 얻었다.
·폴리아미드 수지 : 나일론 11 수지, 아케마주식회사제, 품명 「Rilsan BMN O」, 중량 평균 분자량 18,000, 융점 190℃
·변성 엘라스토머 : 무수 말레산 변성 에틸렌·부텐 공중합체(변성 EBR), 미츠이화학주식회사제, 품명 「타프머 MH7020」, MFR(230℃)=1.5g/10분
상기에서 얻어진 용융 혼합물의 펠릿과, 하기 폴리올레핀 수지의 펠릿을 드라이 블렌드한 후, 2축 용융 혼련 압출기(주식회사테크노벨제, 스크류 직경 15㎜, L/D=59)에 투입하고, 혼련 온도 210℃, 압출 속도 2.0kg/시간, 스크류 회전수 200회전/분의 조건으로 혼합을 행하고, 펠리타이저를 개재하여, 열가소성 수지 조성물의 펠릿을 얻었다.
·폴리올레핀 수지 : 폴리프로필렌 수지, 호모폴리머, 일본폴리프로주식회사제, 품명 「노바테크 MA1B」, 중량 평균 분자량 312,000, 융점 165℃
<2> 열가소성 수지 섬유의 제조
방사기를 이용하여, 상기 <1>에서 얻어진 열가소성 수지 조성물의 펠릿을 원료로서 용융 방사(온도 210℃)를 행하였다. 이 때, 방출한 섬유는, 직후에, 온도 70~80℃에서 냉각을 행하여, 미연신 섬유(실시예 1)를 얻었다.
또한, 연신 섬유는, 상기 서술의 냉각에 이어, 온도 90℃ 또는 온도 120℃에서 연신 처리를 행하고, 온도 90℃에서 연신한 연신 섬유(실시예 2)와, 온도 120℃에서 연신한 연신 섬유(실시예 3)를 얻었다. 또한, 어느 섬유도, 182f의 멀티 필라멘트 필라멘트이다.
·실시예 1 : 미연신 섬유, 섬도 3962dtex
·실시예 2 : 연신 섬유(연신 온도 90℃), 섬도 1500dtex
·실시예 3 : 연신 섬유(연신 온도 120℃), 섬도 1400dtex
[2] 각 섬유의 평가
JIS L1013(2010) 「화학 섬유 필라멘트사 시험 방법」에 기재된 「8.5 인장 강도 및 신장률」에 준거하여, 정속 긴장형의 시험기를 이용하여, 강도 및 신장도의 측정을 행하였다. 측정은, 온도 25℃, 잡는 간격 50cm, 인장 속도 30±2cm/분의 조건으로 행하였다. 또한, 각 섬유(실시예 1~3) 10개에 대하여 측정을 행하고, 그 평균값을 산출하였다. 또한, 얻어진 강도 및 신장도의 최대값을 각각, 파단 강도 및 파단 신장도로 하였다.
상기 측정에 있어서, 얻어진 강도와 신장도의 상관을 나타내는 차트를 도 2 및 도 3에 나타냈다.
또한, 아울러 범용 섬유로서 하기의 나일론(나일론 66, 72f의 멀티 필라멘트 필라멘트, 주식회사효성재팬제) 및 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트, 182f의 멀티 필라멘트 필라멘트, 주식회사효성재팬제)로 이루어지는 섬유에 의한 마찬가지의 데이터를 도 2에 병기하였다.
·비교예 1 : 나일론 섬유, 섬도 470dtex
·비교예 2 : PET 섬유, 섬도 555dtex
[3] 실시예의 효과
상기 도 2 및 도 3으로부터, 실시예 1 및 실시예 2의 본 발명의 열가소성 수지 섬유가, 특이한 고신장성을 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 일반적인 나일론 섬유는, 비교예 1과 같이 높은 파단 강도를 가지지만, 신장도는 20% 정도이다. 마찬가지로, 일반적인 PET 섬유도, 비교예 2와 같이 높은 파단 강도를 가지지만, 신장도는 20% 정도이다. 이에 비하여, 본 발명의 열가소성 수지 섬유는, 80%초과~450%초과라고 하는 매우 우수한 신장성을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 측정으로 얻어진 실시예 1(미연신 섬유)의 파단 강도(S0)는 0.57cN/dtex였다. 한편, 실시예 2(연신 섬유, 연신 온도 90℃)의 파단 강도(S1)는 1.47cN/dtex이며, 실시예 3(연신 섬유, 연신 온도 120℃)의 파단 강도(S1)는 1.46cN/dtex였다. 이들로부터, 실시예 1의 열가소성 수지 섬유와, 실시예 2의 열가소성 수지 섬유의 파단 강도의 비(S0/S1)는 0.39로 큰 값이었다. 또한, 실시예 1의 열가소성 수지 섬유와, 실시예 3의 열가소성 수지 섬유의 파단 강도의 비(S0/S1)도 0.40으로 큰 값이었다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기의 구체적인 실시예에 기재된 것으로 한정되는 것이 아니며, 목적, 용도에 따라 본 발명의 범위 내에서 다양하게 변경한 실시예로 할 수 있다.
상기 서술한 예는 단지 설명을 목적으로 하는 것에 지나지 않으며, 본 발명을 한정하는 것이라고 해석되는 것이 아니다. 본 발명을 전형적인 실시형태의 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 기술 및 도시에 있어서 사용된 문언은, 한정적인 문언이 아니며 설명적 및 예시적인 것이라고 이해된다. 여기에서 상세히 설명한 바와 같이, 그 형태에 있어서 본 발명의 범위 또는 정신으로부터 일탈하는 일 없이, 첨부의 특허청구의 범위 내에서 변경이 가능하다. 여기에서는, 본 발명의 상세한 설명에 특정한 구조, 재료 및 실시예를 참조하였지만, 본 발명을 여기에서 드는 개시 사항으로 한정하는 것을 의도하는 것이 아니고, 오히려, 본 발명은 첨부의 특허청구의 범위 내에 있어서의, 기능적으로 동등의 구조, 방법, 사용의 모두에 미치는 것으로 한다.
A ; 연속상,
B ; 분산상,
B1 ; 분산상 내 연속상,
B2 ; 미분산상,
C ; 계면상.

Claims (8)

  1. 폴리올레핀 수지와, 폴리아미드 수지와, 상용화제를 포함하며,
    상기 상용화제가, 상기 폴리아미드 수지에 대한 반응성기를 가지는 변성 엘라스토머인 열가소성 수지로 이루어지며,
    파단 신장도가 50% 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 섬유.
  2. 제 1 항에 있어서,
    파단 강도가 0.5cN/dtex 이상 3.0cN/dtex 이하인 열가소성 수지 섬유.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    연신 전의 파단 강도를 S0(cN/dtex)이라고 하고, 연신 후의 파단 강도를 S1(cN/dtex)이라고 하였을 경우에, 이들의 비(S0/S1)가, 0.3 이상 1.15 이하인 열가소성 수지 섬유.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연신 전의 섬유 직경을 D0(㎜)이라고 하고, 연신 후의 섬유 직경을 D1(㎜)이라고 하였을 경우에, D0이 D1보다 큰 열가소성 수지 섬유.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지는, 연속상(A)을 이루며,
    상기 폴리아미드 수지 및 상기 변성 엘라스토머는, 상기 연속상(A) 중에 분산된 분산상(B)을 이루고 있는 열가소성 수지 섬유.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 분산상(B)은, 상기 분산상(B) 내에 분산된 미분산상(B2)을 가지는 열가소성 수지 섬유.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 열가소성 수지 섬유를 이용한 것을 특징으로 하는 직물.
  8. 제 1 항에 기재된 열가소성 수지 섬유의 제조방법에 있어서,
    상기 폴리아미드 수지 및 상기 변성 엘라스토머의 용융 혼련물, 및, 상기 폴리올레핀 수지를 용융 혼련하여 이루어지는 열가소성 수지 조성물을 방사하는 방사 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 섬유의 제조방법.
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