KR20190107658A

KR20190107658A - 열접착성 심초형 복합 섬유 및 트리코트 편지

Info

Publication number: KR20190107658A
Application number: KR1020197017284A
Authority: KR
Inventors: 유타 와타나베; 준지 사토; 미노루 후지모리
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-09-20
Also published as: WO2018147251A1; CN110268109A; CN110268109B; US20200040484A1; JP6610778B2; KR102502868B1; JPWO2018147251A1

Abstract

고차 공정에서의 보풀 발생이 적고, 트리코트 용도 등, 품질 품위 요구가 높은 용도에 있어서도 고차 통과성이 우수하고, 열접착 후의 직편물이 강도, 치수 안정성, 내구성이 우수하고, 액체 여과막의 유로재로서의 품위가 우수한 열접착성 심초형 복합 섬유로서, 이하의 섬유를 제공한다. 융점 250℃ 이상의 폴리에스테르를 심부로, 융점 215℃ 이상이고, 또한 심부를 구성하는 폴리에스테르보다 융점이 20~35℃ 낮은 폴리에스테르를 초부로 한 심초형 복합 섬유로서, 강도가 3.8cN/dtex 이상, 신도가 35% 이상인 것을 특징으로 하는 열접착성 심초형 복합 섬유.

Description

열접착성 심초형 복합 섬유 및 트리코트 편지

본 발명은 고차 공정에 있어서 보풀 발생이 적고, 트리코트 용도 등, 품질 품위 요구가 높은 용도에 있어서도 고차 통과성이 우수하고, 열접착 후의 직편물이 강도, 치수 안정성, 내구성이 우수하고, 액체 여과막의 유로재로서의 품위가 우수한 열접착성 심초형 복합 섬유에 관한 것이다.

폴리에스테르 섬유는 그 우수한 치수 안정성, 내후성, 기계적 특성, 내구성 및 비교적 저렴하게 대량 생산할 수 있는 생산성 등으로부터 의류, 산업 자재 등의 원료 섬유로서 적합하며, 다양한 분야, 용도로 사용되고 있다.

최근에는, 수처리 막의 유로재, 필터 등의 자재 용도, 의자 커버나 파티션 등의 인테리어 용도, 기타 각종 의료 용도 등에 있어서, 폴리에스테르 섬유를 직편물로 한 후, 캘린더 가공 등의 열처리를 실시함으로써 섬유를 부분적으로 용융시키고, 섬유끼리를 열접착시킴으로써 포백의 형태 유지성, 강성을 향상시킬 수 있는 열접착성 폴리에스테르 섬유의 이용이 진행되고 있다. 그 중에서도, 중동·아프리카 지역을 중심으로 인구 증가에 기인하는 심각한 물 부족의 해소를 위해서 수처리 막의 수요는 해마다 증가하고 있으며, 수처리 장치에 있어서 여과된 투과수의 유로가 되는 부재에 있어서, 폴리에스테르의 트리코트 편지를 열접착시킨 폴리에스테르 트리코트 유로재의 수요가 급증하고 있다.

상기 열접착성을 갖는 폴리에스테르 섬유로서는 융점 또는 연화점이 다른 2종류 이상의 폴리에스테르로 구성되는 사조가 적합하다. 그 형태로서, 예를 들면 필라멘트사로 이루어지는 혼섬사나, 심초형 또는 사이드 바이 사이드형의 복합 섬유가 예시된다. 융점이 다른 필라멘트를 단사 레벨로 혼합한 혼섬사에 비해, 필라멘트 단사가 융점이 다른 폴리머로 구성되는 복합 섬유가 열접착 후의 품위에 있어서 우위이다. 특히, 원사의 생산성이나 열처리 후의 포백의 표면 평활성 등 품위가 우수한 심초 복합사이고, 또한 초성분이 심성분보다 융점 또는 연화점이 낮은 성분으로 구성되는 열접착성 심초형 복합 섬유가 적극적으로 이용되고 있다.

상기 열접착성 심초형 복합 섬유로서 주된 반복 단위가 에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 폴리에스테르를 심부로 하고, 연화 온도가 130~200℃인 폴리머를 초부로 한 심초형 복합 섬유(특허문헌 1)가 제안되어 있다.

상기 심초형 복합 섬유에 의하면, 소정의 강신도 특성을 갖고, 열접착 교차점에서의 어긋남에 의한 주름, 구김이 발생하지 않고, 품위가 양호한 열접착 직편물을 얻을 수 있게 된다. 그러나, 초 성분에 사용하는 폴리머의 바람직한 조성으로서, 이소프탈산을 공중합시킨 폴리에스테르가 예시되어 있는 바와 같이, 초부의 상기 폴리머는 명확한 융점을 갖지 않는 결정성이 낮은 것이다. 이 때문에, 상기 심초형 복합 섬유로 이루어지는 직편물은 열접착 처리했을 때에 복합 섬유끼리의 접착에 불균일이 생겨 치수 안정성이나 포백의 강신도 편차 등이 생겨, 액체 여과막의 유로재로서 사용했을 경우의 품위가 떨어진다고 하는 문제가 있었다.

이것에 대해, 반복 단위의 90몰% 이상이 에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 폴리머를 심부로 하고, 반복 단위의 60~90몰%가 부틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 공중합 폴리부틸렌테레프탈레이트를 초부로 한 심초형 복합 섬유(특허문헌 2)가 제안되어 있다.

상기 심초형 복합 섬유에 의하면, 초 성분에 적당한 결정성이 부여되어 있으며, 또한 비수 수축률, 열수축 응력의 피크 온도 등의 섬유 물성이 양호하기 때문에 품위가 양호한 열접착된 직편물 제품을 얻을 수 있게 된다.

또한, 특허문헌 3 기재나 특허문헌 4 기재의 열접착성 심초형 복합 섬유를 사용한 트리코트 편지도 보고되고 있다. 이들 기술에서는 심 성분의 고융점 폴리에스테르에 대하여, 초 성분의 융점이 크게 낮은 폴리에스테르를 사용하고 있고, 심 성분 폴리에스테르의 융점으로만 방사 온도를 설정하면, 초 성분의 열열화가 진행되기 쉽다. 한편, 초 성분 폴리에스테르의 융점을 감안하여 방사 온도를 낮추면, 심 성분의 강신도 특성을 최대한 발휘할 수 없기 때문에, 복합 섬유는 강신도가 떨어진다.

일본 특허 공개 소62-184119호 공보 일본 특허 공개 2000-119918호 공보 일본 특허 공개 2011-245454호 공보 일본 특허 공개 2014-070279호 공보

특허문헌 2 기재된 심초형 복합 섬유는 강신도가 부족하므로, 고장력, 하이 스피드로 가공하고, 보풀 등 원사의 품질 결점이 포백의 결점으로서 현저하게 나타내어지는 트리코트 용도에의 전개가 어렵다고 하는 문제가 있었다. 또한, 초 성분의 융점이 낮기 때문에 직조짜기 후의 열접착 온도를 높게 할 수 없기 때문에 포백을 구성하는 복합 섬유의 수축이 불충분해져서 포백의 설계 상에 있어서 높은 치수 정밀도가 요구되는 수처리 막 유로재 등의 용도에 있어서는 고압 하에서 장기간 사용했을 경우의 치수 안정성에 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 3 기재나 특허문헌 4 기재의 열접착성 심초형 복합 섬유에서는 강신도가 떨어지기 때문에 고차 통과성이 낮을뿐 아니라 포백했을 때의 강신도가 불충분해져서, 유로재로서 장기간 사용했을 때의 내구성이 떨어진다고 하는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 2와 마찬가지의 이유로부터 직조짜기 후의 열접착 온도를 높게 할 수 없기 때문에 포백을 구성하는 섬유의 수축이 불충분해져서 포백의 설계에서 높은 치수 정밀도가 요구되는 수처리 막 유로재 등의 용도에 있어서, 고압 하에서 장기간 사용했을 경우의 치수 안정성에는 의연으로서 과제가 있었다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해소하고, 고차 공정에 있어서 보풀 발생이 적고, 트리코트 용도 등, 품질 품위 요구가 높은 용도에 있어서도 고차 통과성이 우수하고, 열접착 후의 직편물이 강도, 치수 안정성, 내구성이 우수하고, 액체 여과막의 유로재로서의 품위가 우수한 열접착성 심초형 복합 섬유를 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 다음의 구성으로 이루어진다.

(1) 융점 250℃ 이상의 폴리에스테르를 심부에 융점 215℃ 이상, 또한 심부를 구성하는 폴리에스테르보다 융점이 20~35℃ 낮은 폴리에스테르를 초부로 한 심초형 복합 섬유로서, 강도가 3.8cN/dtex 이상, 신도가 35% 이상인 것을 특징으로 하는 열접착성 심초형 복합 섬유.

(2)(1)에 있어서,

심초형 복합 섬유의 총 섬도가 30dtex 이상, 단사 섬도가 3.0dtex 이하인 열접착성 심초형 복합 섬유.

(3)(1) 또는 (2)에 기재된 열접착성 심초형 복합 섬유를 구성에 포함하는 트리코트 편지.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 고차 공정에 있어서 보풀 발생이 적고, 트리코트 용도 등, 품질 품위 요구가 높은 용도에 있어서도 고차 통과성이 우수하고, 열접착 후의 직편물이 강도, 치수 안정성, 내구성이 우수하고, 액체 여과막의 유로재로서의 품위가 우수한 열접착성 심초형 복합 섬유를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 있어서 바람직하게 사용되는 열접착성 심초형 복합 섬유의 단사 단면 형상의 일례를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 열접착성 심초형 복합 섬유의 단사 단면 형상의 일례로서, 단면 편심률을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 열접착성 심초형 복합 섬유에 대해서 상술한다.

본 발명의 심초형 복합 섬유는 심 성분의 융점이 250℃ 이상인 폴리에스테르, 초 성분의 융점이 215℃ 이상이고, 또한 심부를 구성하는 폴리에스테르의 융점보다 20~35℃ 낮은 폴리에스테르로 구성된다.

심 성분 폴리에스테르의 융점을 250℃ 이상으로 함으로써, 폴리에스테르가 갖는 강신도 특성을 최대한 발휘할 수 있는 정도로 방사 온도를 높게 할 수 있고, 포백으로 했을 때의 강도, 내구성이 우수하다. 심 성분 폴리에스테르의 융점은 실용 상의 상한으로부터 270℃ 이하인 것이 바람직하다. 심 성분 폴리에스테르의 융점이 270℃ 이하임으로써, 극단으로 고온 방사할 필요가 없고, 범용적인 용융 방사 장치를 이용하여 방사할 수 있기 때문에 바람직하다. 더욱 바람직하게는 253℃ 이상 260℃ 이하이다.

초 성분 폴리에스테르의 융점은 215℃ 이상이고, 250℃ 이하인 것이 바람직하다. 초 성분 폴리에스테르의 융점이 250℃ 이하이면 포백을 열접착할 때 범용적인 장치를 사용할 수 있고, 또한 열접착 처리에 있어서의 유제 성분에 기인하는 발연을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 더욱 바람직하게는 220℃ 이상 235℃ 이하이다. 초 성분 폴리에스테르와 심 성분 폴리에스테르의 융점차를 20℃ 이상으로 함으로써, 포백의 열접착 온도를 심 성분 폴리에스테르의 융점보다 충분히 낮은 온도로 할 수 있으며, 원사의 강도를 살린 고내구의 포백으로 할 수 있다. 또한, 융점차를 35℃ 이하로 함으로써, 방사 온도를 심 성분 폴리에스테르의 강신도를 최대한으로 끌어 내고, 또한 초 성분 폴리에스테르의 열열화를 극력 억제하는 온도로 설정할 수 있기 때문에 강신도가 우수하고, 원사 보풀이 적으며 품위가 우수한 복합 섬유가 된다. 초 성분 폴리에스테르와 심 성분 폴리에스테르의 융점차는 바람직하게는 23℃ 이상 30℃ 이하이다.

또한, 심 성분 폴리에스테르의 연화 온도는 245℃ 이상인 것이 바람직하고, 초 성분 폴리에스테르의 연화 온도는 205℃ 이상인 것이 바람직하다. 심 성분 폴리에스테르의 연화 온도가 245℃ 이상임으로써, 초 성분 폴리에스테르의 융점 이상으로 포백을 열접착 처리했을 때에 치수 변화가 적고, 포백의 형태가 안정되기 때문에 바람직하다. 심 성분 폴리에스테르의 연화 온도는 더욱 바람직하게는 250℃ 이상이다. 심 성분 폴리에스테르의 연화 온도의 상한 온도는 실용상 270℃이다.

초 성분 폴리에스테르의 연화 온도가 205℃ 이상임으로써, 가공 공정에 있어서의 열세팅시의 히터에의 융착이 없고, 고속 통과성이 안정하므로 바람직하다. 초 성분 폴리에스테르의 연화 온도는 더욱 바람직하게는 215℃ 이상이다. 초 성분 폴리에스테르의 융점을 215℃ 이상, 연화점을 205℃ 이상으로 함으로써, 포백으로 한 후의 열접착 온도를 충분히 높게 할 수 있기 때문에, 열접착 처리에 의해 심초 복합 섬유의 열수축이 진행되고, 최종 제품의 치수 안정성이 향상되기 때문에 바람직하다. 초 성분 폴리에스테르의 연화 온도의 상한 온도는 실용상 250℃이다.

심 성분 폴리에스테르로서는 융점이 상기 범위 내이면 임의의 폴리에스테르를 선택할 수 있지만, 치수 안정성, 강신도 특성으로부터 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET라고 칭함)로 하는 것이 바람직하다. PET란 테레프탈산을 주된 산 성분으로 하고, 에틸렌글리콜을 주된 글리콜 성분으로서 얻을 수 있는 폴리에스테르이다. 심 성분 폴리에스테르는 융점이 상술의 범위 내이면 적당히 공중합 성분을 포함하는 것이어도 좋다. 공중합 가능한 화합물로서는, 예를 들면 PET에 대하여, 이소프탈산, 숙신산, 시클로헥산디카르복실산, 아디프산, 다이머산, 세바스산, 5-나트륨술포이소프탈산 등의 디카르복실산류, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 부탄디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산디메탄올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 비스페놀A에틸렌옥시드 부가물 등의 디올류를 예시할 수 있지만, 치수 안정성, 강신도 특성으로부터 100%가 에틸렌테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 호모 PET인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 필요에 따라서 무광택제로서 이산화티탄 등의 무기 미립자, 윤활제로서 실리카 미립자 등을 첨가해도 좋다.

초 성분 폴리에스테르로서는 융점이 상기 범위 내이면 임의의 폴리에스테르를 선택할 수 있지만 PET 외, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트나 폴리부틸렌테레프탈레이트가 바람직하다. 심 성분 폴리에스테르로서 PET를 사용하는 경우, 복합 계면의 박리 억제를 고려하면 초 성분 폴리에스테르로서 PET를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 초 성분 폴리에스테르는 융점이 상술의 범위 내이면 임의의 공중합 성분을 임의의 비율로 첨가할 수 있지만, 70몰% 이상이 에틸렌테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 공중합 PET라고 하면, 폴리머에 적당한 결정성을 부여할 수 있으며, 방사의 조업성이 안정되기 때문에 바람직하다. 또한, 포백을 열접착했을 때에 열접착 불균일이 발생되기 어려워 바람직하다. 80몰% 이상이 에틸렌테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 공중합 PET이면 더욱 바람직하다. 초 성분 폴리에스테르로서 PET 이외의 폴리머를 사용하는 경우라도 원사 생산성이나 포백의 열접착 처리 후의 품위를 해치지 않는 범위에서 적절히 공중합 성분을 첨가 가능하다. 공중합 성분으로서는 상술의 공중합 성분 등 임의의 성분을 공중합할 수 있다. 또한, 선택한 폴리머종에 관계없이 필요에 따라 무광택제로서 이산화티탄 등의 무기 미립자, 윤활제로서 실리카 미립자 등을 첨가해도 좋다.

이어서, 복합 섬유의 고유 점도(이하, IV라고 함)는 0.55~0.75인 것이 바람직하다. IV가 0.55 이상이면 중합도가 너무 낮은 일도 없고, 복합 섬유가 실용에 견딜 정도로 충분한 터프니스가 달성될 수 있으므로 바람직하다. 한편, IV가 0.75 이하이면 방사시에 IV가 너무 높은 일도 없고, 극단적인 고온 방사를 할 필요도 없고, 용융 방사 중의 COOH량의 증대를 억제할 수 있으며, 멜트 프렉쳐가 발생하는 일도 없고, 균일한 복합 섬유가 얻어지며, 터프니스를 저하시키는 일도 없으므로 바람직하다. 보다 바람직하게는 IV는 0.60~0.70의 범위이다.

도 1은 본 발명의 심초형 복합 섬유의 단면 모식도이며, 심 성분(1)의 주위를 초 성분(2)으로 둘러싼 심초형 복합 섬유(10)이다.

복합 섬유의 단면 형상은 고융점 성분을 심부로, 저융점 성분을 심부를 덮는 초형으로 배치하면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 초 성분이 심 성분을 완전히 덮어 심 성분의 노출이 없으면 바람직하다. 또한, 원사의 생산성이나 우스터 불균일(U%) 등 물성의 안정성을 위해, 복합 섬유의 단면에 있어서 복합 섬유 전체의 중심에 대한 심 성분의 중심의 편심률은 5% 이하인 것이 바람직하다. 편심률이 5% 이하이면 심 성분과 초 성분의 폴리머의 조합이 수축차가 생기는 조합이었다고 해도 코일 형상의 권축이 발현하지 않아 포백 품위가 우수하기 때문에 바람직하다. 더욱 바람직하게는 편심률은 1% 이하이다.

또한, 복합 섬유의 단면 외주 형상은 원주 형상의 장경을 A, 단경을 B로 했을 때 A/B로 나타내어지는 편평률이 1.1 이하인 대략 원형으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 형상으로 함으로써 외부 장력을 받았을 때에 균일하게 힘을 분산하여 받을 수 있고, 복합 섬유의 S-S 커브에 있어서의 강신도 편차도 적어져서 바람직하다. 더욱 바람직하게는 편평률은 1.0이다.

심초형 복합 섬유에 있어서의 심 성분과 초 성분의 복합 비율은 단면적비가 심:초=40:60~90:10인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 55:45~75:25이다. 복합 비율을 상기 범위 내로 함으로써 복합 섬유가 안정 제사 가능하고, 강신도가 우수함과 아울러 보풀 발생이 적고, 포백을 열접착했을 때에도 강신도가 유지될 수 있기 때문에 바람직하다.

심 성분에 포함되는 무기 입자의 함유율은 3.0중량% 이하로 함으로써 터프니스가 향상되기 때문에 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5중량% 이하이다. 초 성분에 포함되는 무기 미립자의 함유율은 0.05중량% 이상이면 공정 통과성이 향상되기 때문에 바람직하다. 보다 바람직하게는 초 성분에 포함되는 무기 미립자의 함유율은 0.05중량% 이상 0.5중량% 이하가 공정 통과 중에 가이드를 과도하게 마모시키는 일이 없어 유로재로서 사용했을 때, 불필요한 무기 입자의 탈락이 없어 바람직하다. 무기 미립자는 산화티타늄이 복합 섬유로서의 공정 통과성의 면에서 바람직하다.

본 발명의 복합 섬유에 있어서, 총 섬도가 30dtex 이상이 바람직하다. 총 섬도를 30dtex 이상으로 함으로써, 열접착 처리해도 충분한 강도와 강성을 담보할 수 있고, 유로재로서 사용했을 때에는 수압이 작용해도 충분한 투과액의 통수량을 확보 가능해진다. 총 섬도는 바람직하게는 90dtex 이하이며, 더욱 바람직하게는 40dtex 이상이다. 총 섬도를 90dtex 이하로 함으로써, 포백의 박지화가 도모되고, 유로재로서 사용했을 때, 여과막과 유로재의 접합으로 이루어지는 단위당의 적층 수를 증가시켜 바람직하다.

또한, 복합 섬유의 단사 섬도는 3.0dtex 이하가 바람직하다. 단사 섬도를 3. 0dtex 이하로 함으로써 비표면적이 크고, 단시간의 열접착 처리에서도 균일하게 열접착할 수 있고, 열접착 처리에 의한 포백의 강도 저하를 억제할 수 있기 때문에 고내구의 포백을 얻을 수 있다. 단사 섬도는 바람직하게는 0.7dtex 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.5dtex 이상 2.5dtex 이하이다. 단사 섬도를 0.7dtex 이상으로 함으로써, 실 불균일이나 원사 보풀이 적고, 안정적으로 제사 가능하며, 또한 편성사 끊김이 적고 고차 통과성이 우수하고, 포백으로 했을 때에도 적당한 강성이 얻어지기 때문에 바람직하다.

복합 섬유의 강도는 3.8cN/dtex 이상, 신도는 35% 이상이다. 강도 3.8cN/dtex 이상으로 함으로써, 포백으로 했을 때에 그 강력이 높고, 유로재로서 사용했을 때의 내구성이 우수하다. 실용상의 상한은 강도 7.0cN/dtex이다. 또한, 신도를 35% 이상으로 함으로써, 원사의 보풀이 방지될 수 있고, 또한 직조짜기시의 정경 보풀, 편성시의 실 끊김이 적어 고차 통과성이 우수함과 아울러, 결점이 적은 품위가 우수한 포백이 된다. 신도는 35~50%인 것이 더욱 바람직하다. 신도를 50% 이하로 함으로써 얻어지는 직편물이 치수 안정성이 우수하기 때문에 바람직하다.

복합 섬유의 섬유 길이 방향의 두께 불균일의 지표인 우스터 불균일(U%)은 균일성이 높은 포백을 얻기 위해 1.4% 이하로 하는 것이 바람직하다. 우스터 불균일(U%) 1.4% 이하이면 열접착 후의 포백 표면이 평활해지고, 유로재로서 사용했을 때, 균일한 유로를 형성할 수 있으므로 바람직하다. 보다 바람직하게는 우스터 불균일(U%) 1.0% 이하이다.

복합 섬유의 건열 수축률은 20% 이하인 것이 바람직하다. 건열 수축률 20% 이하로 함으로써, 열접착 처리에 의한 치수 변화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 실용상의 하한은 건열 수축률 2.0%이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 제사 방법을 설명한다.

본 발명의 열접착성 심초형 복합 섬유의 용융 방사 방법에 사용되는 구금은 기존의 복합 방사용 구금을 사용할 수 있다.

용융 방법은 프레셔 멜터에 의한 방법, 익스트루더에 의한 방법이 예시되지만, 익스트루더에 의한 용융이 효율과 분해 억제의 관점에서 바람직하다. 용융 온도는 사용하는 폴리머의 융점보다 10~40℃ 고온으로 설정하는 것이 바람직하다.

바람직한 방사 온도는 280~295℃이다. 더욱 바람직하게는 방사 온도는 285℃~293℃이다. 이러한 방사 온도를 채용함으로써 고터프니스이고 제사성이 양호한 복합 섬유를 얻을 수 있다. 구금 바로 아래에서의 급랭을 완화하기 위해 구금 아래에 가열 히터를 설치해도 좋다.

용융으로부터 토출까지의 용융 통과 시간, 가열 시간은 최대한 짧게 함으로써 심 성분, 초 성분 각각의 분자량 저하를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 심 성분, 초 성분은 모두 개별적으로 용융 혼련되고, 가열존을 거쳐 정밀하게 토출 계량되고, 이물 보충의 여과층을 통과하여 심초형이 되도록 복합 구금을 이용하여 토출·사조화·냉각된다. 이 용융으로부터 토출까지의 통과 시간인 폴리머 체류 시간은 30분 이내이면, 폴리머의 열열화를 경감시킬 수 있고, IV 저하가 압박되어 실의 터프니스 저하를 방지할 수 있다. 또한, 복합 섬유 중의 COOH량의 증가를 억제할 수 있기 때문에 보풀이 억제되고, 내열성이 우수함과 아울러, 고차 통과성이 우수하고, 포백으로 했을 때의 내구성을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다. 보다 바람직하게는 폴리머 체류 시간 20분 이하이다.

강신도와 생산성의 밸런스로부터 구금면 온도는 270℃ 이상 290℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 구금면 온도는 270℃ 이상으로 함으로써, 심 성분의 특성을 최대한으로 끌어 낼 수 있으며, 강신도가 우수한 사조를 얻을 수 있다. 구금 면 온도를 290℃ 이하로 함으로써, 구금 바로 아래에서의 폴리머 가수분해물의 퇴적에 의한 실끊김 증가가 억제되고, 원사 생산성이 우수하므로 바람직하다.

본 발명의 심초형 복합 섬유는 토출된 폴리머를 미연신사로 해서 일단 권취한 후에 연신하는 2공정법 외에, 방사 및 연신 공정을 연속하여 행하는 직접 방사 연신법이나 고속 제사법 등의 1공정법, 어느 프로세스에 있어서도 제조할 수 있다.

연신 온도로서는 미연신사의 유리 전이 온도 부근인 60℃ 이상 100℃ 이하에서 행하는 것이 바람직하다. 연신 온도를 60℃ 이상으로 함으로써 균일 연신할 수 있고, 100℃ 이하로 함으로써 연신 롤에의 융착이나 섬유의 자발 신장에 의한 생산성 악화를 방지할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 연신 온도는 75℃ 이상, 95℃ 이하이다.

또한, 연신 후에는 미연신사의 결정 속도가 최대가 되는 온도에서 열세팅하는 것이 바람직하고, 110℃ 이상 180℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 110℃ 이상에서 열세팅함으로써 섬유의 결정화를 촉진하여 강도를 높게 할 수 있을뿐만 아니라, 수축 응력, 건열 수축률을 비롯해 각종 실 물성의 안정화가 도모되므로 바람직하다. 또한, 180℃ 이하에서 열세팅함으로써 열세팅 장치에의 복합 섬유의 융착에 의한 생산성 악화를 방지할 수 있기 때문에 바람직하다.

실시예

이하, 실시예를 들어 구체적으로 설명한다. 또한, 실시예의 주된 측정값은 이하의 방법에 의해 측정했다.

(1) 고유 점도(IV)

정의식의 ηr은 순도 98% 이상의 O-클로로페놀(OCP) 10mL 중에 시료를 0.8g 녹이고, 25℃의 온도에서 OSTWALD 점도계를 이용하여 상대 점도(ηr)를 하기 식에 의해 구하고, 고유 점도(IV)를 산출했다.

ηr=η/η0=(t×d)/(t0×d0)

고유 점도(IV)=0.0242ηr+0.2634

[η : 폴리머 용액의 점도, η0 : OCP의 점도, t : 용액의 낙하 시간(초), d : 용액의 밀도(g/㎤), t0 : OCP의 낙하 시간(초), d0 : OCP의 밀도(g/㎤)].

(2) 융점

TA Instruments사제 시차 주사 열량 측정(DSC) Q100을 사용하여, 건조한 시료를 10mg 칭량하고, 알루미늄 팬에 봉입 후, 질소 분위기 하에서 실온부터 300℃까지 승온 속도 16℃/분에서 측정했다. 1회째의 측정(1st run) 후, 5분간 유지한 후 실온까지 급랭하고, 연속해서 2회째의 측정(2nd run)을 실시하고, 2nd run에 있어서 그 융해 피크의 피크 톱 온도를 융점으로 했다.

(3) 연화 온도

Seiko Instruments Inc.사제 열적 기계적 장치(TMA/SS-6000)를 이용하여, 건조한 시료를 시료대에 설치하고, 선단지름 1.0mm의 침입 프로브를 사용하여 측정 하중 10g, 질소 분위기 하에서 실온부터 300℃까지 승온 속도 16℃/분으로 측정했다. 변위 개시시의 온도를 연화 온도로 했다.

(4) 단면 편심률

섬유의 단면을 Keyence Corporation제 microscope VHX-2000을 이용하여 관찰하고, 부속의 화상 해석 소프트웨어에 의해 각 값을 측정하고, 심 성분의 중심 위치를 C1(도 2의 3), 복합 섬유의 중심 위치를 Cf(도 2의 4)로 하고, 복합 섬유의 반지름을 rf(도 2의 5)라고 했을 때, 이하의 식으로부터 단면 편심률을 산출했다.

단면 편심률(%)={|Cf-C1|/rf}×100.

(5) 단면 편평률

(4)와 마찬가지의 방법에 의해 복합 섬유 단면을 관찰하고, 단면의 중심을 지나는 지름 중에서 최장을 장경(A), 최단을 단경(B)으로 하고, 이하의 식에 따라 단면 편평률을 산출했다.

단면 편평률=장경(A)/단경(B).

(6) 섬도, 강도, 신도, 터프니스

JIS L1013(2010, 화학 섬유 필라멘트사 시험 방법)에 따라 측정했다. 터프니스는 이하의 식으로 산출했다.

(터프니스)=(강도)×(신도)^0.5.

(7) 우스터 불균일(U%)

Zellweger사제 USTER TESTER 4-CX를 사용하고, 200m/분의 속도로 5분간 실을 급사하면서 노멀 모드에서 측정을 행했다.

(8) 비수 수축률, 건열 수축률

프레임 둘레 1.0m의 검척기를 이용하여 10회분의 카세트를 제작하고, 이하의 식에 따라 산출했다. 또한, 원 길이, 처리 후 길이 모두 측정시에는 하중{(표시 섬도(dtex)×2)g}을 가하여 측정했다. 수축 처리에 대해서, 비수 수축률은 비등수 중에 15분간 침지, 건열 수축율은 200℃에서 5분간 처리했다.

수축률(%)={(원 길이(L1)-처리 후 길이(L2))/원 길이(L1)}×100.

(9) 보풀 결점수

Toray Engineering Co., Ltd.제 플라이 카운터(MFC-120S)를 사용하여 실풀림 속도=500m/분, 측정 길이=50000m의 측정 조건에서 복합 섬유 48개를 측정하고, 검출된 보풀 개수를 카운팅했다. 카운팅된 보풀 개수에 의거해 이하의 점수로 했다.

3점 : 총 48개가 0개

2점 : 48개의 평균 개수가 0.1개 미만이고, 또한 48개 중 최대 개수가 1개

1점 : 48개의 평균 개수가 0.1개 이상 0.3개 미만이고, 또한 48개 중 최대 개수가 1개

0점 : 48개의 평균 개수가 0.3개 이상 또는 48개 중 최대 개수가 2개 이상.

(10) 고차 통과성

본 발명의 복합 섬유를 정경 후, 프론트사, 백사 모두 본 발명에 의해 얻어진 원사를 사용하고, 2장의 바디로 이루어지는 트리코트 편직기(36 게이지)를 사용하여 더블덴비 조직의 솔기로 편성했을 때의 정경 보풀 검지 개수, 편성사 끊김 회수에 대해 이하의 평가 점수로 했다.

3점 : 정경 보풀 0.3개/천만m 미만이고, 또한 편성사 끊김 0.5회/200m 미만

2점 : 정경 보풀 0.3개/천만m 이상 0.6개/천만m 미만이고, 또한 편성사 끊김 0.5회/200m 미만, 또는 정경 보풀 0.3개/천만m 미만이고, 또한 편성사 끊김 0.5회/200m 이상 1.0회/200m 미만

1점 : 정경 보풀 0.3개/천만m 이상 0.6개/천만m 미만이고, 또한 편성사 끊김 0.5회/200m 이상 1.0회/200m 미만

0점 : 정경 보풀 0.6개/천만m 이상, 또는 편성사 끊김 1.0회/200m 이상.

(11) 열접착 후의 포백의 강도

(10)의 방법에 의해 트리코트 편지를 제작하고, 무하중 상태에서 핀 텐터 건조기에서 초 성분의 융점+10℃에 의한 열처리를 실시하고, 열접착된 포백을 제작했다. 열접착 후의 포백의 밀도는 웨일 방향이 66개/2.54cm(=인치), 코스 방향이 53개/2.54cm(=인치)가 되도록 조정했다. 열접착 후의 포백 강도를 웨일(세로), 코스(가로) 방향 각각에 있어서, JIS 1096:2010(직물 및 편물의 생지 시험 방법)에 준하여 측정하고, 강도값에 의거해서 하기 점수로 했다.

3점 : 세로 600N/5cm 이상이고, 또한 가로 100N/5cm 이상

2점 : 세로 500N/5cm 이상 600N/5cm 미만이고, 또한 가로 100N/5cm 이상, 또는 세로 600N/5cm 이상이고, 또한 가로 80N/5cm 이상 100N/5cm 미만

1점 : 세로 500N/5cm 이상 600N/5cm 미만이고, 또한 가로 80N/5cm 이상 100N/5cm 미만

0점 : 세로 500N/5cm 미만 또는 가로 80N/5cm 미만.

(12) 유로재 내수 시험(염의 제거율(%), 조수량(㎥/일))

(11)과 마찬가지로 제작한 열접착 후의 트리코트 편지를 두께 150㎛의 RO 분리막 2장 사이에 끼워 스파이럴형 유닛을 형성하고, 직경이 0.2m, 길이 1m인 모듈에 장착하고, TDS(용해성 증발 잔류물)가 3.5중량%인 해수를 액체 온도 25℃에서 4.5MPa의 차압을 주고 5일간 여과했다. 5일 경과 후에 투과액의 전기 전도도를 측정하고, 황산마그네슘염의 제거율을 산출했다. 또한, 5일 경과 후의 투과액량을 측정하고, 1일당의 조수량을 산출했다. 시험의 결과를 근거로 해서 이하의 평가 점수로 했다.

3점 : 황산마그네슘염의 제거율이 99.8% 이상이고, 또한 조수량이 45㎥/일 이상

2점 : 황산마그네슘염의 제거율이 99.8% 이상이고, 또한 조수량이 40㎥/일 이상 45㎥/일 미만, 또는 황산마그네슘염의 제거율이 99.0% 이상 99.8% 미만이고, 또한 조수량이 45㎥/일 이상

1점 : 황산마그네슘염의 제거율이 99.0% 이상 99.8% 미만이고, 또한 조수량이 40㎥/일 이상 45㎥/일 미만

0점 : 황산마그네슘염의 제거율이 99.0% 미만, 또는 조수량이 40㎥/일 미만.

(13) 합격 여부 판정

(9)~(12)의 평가 항목에 있어서, 모두가 2점 이상인 경우를 합격으로 하고, 하나라도 1점 이하인 경우를 불합격으로 했다.

실시예 1

산화티타늄을 함유하지 않는 IV0.67의 호모 PET 폴리머(고융점 성분, 융점 255℃)와, 공중합 성분으로서 이소프탈산 및 비스페놀 A 에틸렌옥시드 부가물을 전체 산 성분에 대하여 각각 7.1몰%, 4.4몰% 공중합한 산화티타늄 함유율이 0.05wt%, IV0.65의 공중합 PET 폴리머(저융점 성분, 융점 230℃)를 준비하고, 고융점 성분은 익스트루더에 의해 285℃에서 용융하고, 저융점 성분은 익스트루더에 의해 260℃에서 용융하고, 방사 온도를 290℃로 설정하고, 계량 펌프에 의한 계량을 행하고, 팩내에서의 여과를 거쳐 구금 노즐에 의해 도 1과 같은 동심원 심초 단면 형상(단면 편심률이 0%, 단면 편평률이 1.0)이 되도록 복합 면적 비율 65:35의 심초 복합형 으로 토출시켰다. 이 때, 고융점 성분이 심으로, 저융점 성분이 초가 되도록 배치했다.

인출 장치로서는 연신, 권취까지 일괄적으로 행하는 직접 방사법(DSD)을 채용하고, 토출된 폴리머는 냉각부, 급유부를 거쳐 1728m/분의 속도, 85℃의 표면 온도로 설정된 인출 롤(제 1 HR)에 의해 인출하고, 일단 권취하지 않고 연속해서 4489m/분, 128℃로 설정된 열처리 롤(제 2 HR)로 권회하여 2.6배의 연신을 실시했다. 연신, 열처리된 사조는 각각 4549m/분, 4584m/분의 속도로 설정된 고뎃 롤러(제 3 GR, 제 4 GR)에 의해 장력 조정하고, 4500m/분의 속도로 0.20cN/dtex의 장력에 의해 치즈 형상 패키지를 권취하고, 56dtex-24 필라멘트의 심초형 복합 섬유를 얻었다. 얻어진 섬유에 대한 평가 결과를 표 1에 나타냈다. 우스터 불균일(U%)은 0.4%, 비수 수축률은 10.3%, 건열 수축률은 17.2%였다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 강신도, 터프니스가 우수하고, 원사 보풀의 발생이 적어 양호했다. 얻어진 원사를 프론트사, 백사 양쪽에 사용하여 2장 바디로 이루어지는 트리코트 편직기(36 게이지)를 사용하여 더블덴비 조직의 솔기에 의해 편성한 결과, 정경 보풀 발생, 편성 끊김이 적고 고차 통과성이 우수했다. 또한, 240℃(초 성분의 융점+10℃) 핀 텐더에 의한 열접착 처리 후의 포백 강도가 높고, 수처리 막의 유로재로서는 사용한 결과, 고온 열처리를 실시한 것에 기인하여 트리코 트 유로재 치수 안정성이 우수하고, 연속 사용에 있어서의 유로재의 파손이나 막힘 등도 없이 막 성능을 유지한 채 안정된 조수량을 확보할 수 있었다.

실시예 2~4, 비교예 1~3

실시예 2~4, 비교예 1~3은 심 성분 폴리에스테르, 초 성분 폴리에스테르의 융점을 각각 실시예 1의 초 성분에서 사용된 공중합 성분을 사용하여 공중합 비율을 변경하고, 표 1과 같은 융점으로 조정하고, 그것에 따라 각각 적절한 방사 온도를 채용한 것 이외에는 실시예 1에 준했다. 평가 결과는 표 1과 같다.

실시예 5

실시예 5는 방사기를 DSD로부터 2가지 공정법으로 변경하고, 부수적으로 방사 조건 등을 조정한 것 이외에는 실시예 1에 준했다. 평가 결과는 표 1과 같다.

실시예 6~7

실시예 6~7은 구금의 토출구 형상을 변경하고, 단면 형상과 심초의 편심률을 표 2과 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1에 준했다. 평가 결과는 표 2와 같다.

실시예 8~11

실시예 8~11은 복합 섬유의 섬도, 필라멘트수를 표 2와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1에 준했다. 평가 결과는 표 2와 같다.

실시예 12~14

실시예 12~14는 심 성분 폴리에스테르, 초 성분 폴리에스테르에 첨가하는 산화티타늄량을 표 3과 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1에 준했다. 평가 결과는 표 3과 같다.

실시예 15~17

실시예 15~17은 심 성분 폴리에스테르, 초 성분 폴리에스테르의 토출량을 변경하고, 표 3과 같은 심:초 비율로 한 것 이외에는 실시예 1에 준했다. 평가 결과는 표 3과 같다.

1 심 성분
2 초 성분
3 심 성분의 중심 위치
4 복합 섬유의 중심 위치
5 복합 섬유의 반지름
10 열접착성 심초 복합 섬유

Claims

융점 250℃ 이상의 폴리에스테르를 심부로, 융점 215℃ 이상이고, 또한 심부를 구성하는 폴리에스테르보다 융점이 20~35℃ 낮은 폴리에스테르를 초부로 한 심초형 복합 섬유로서, 강도가 3.8cN/dtex 이상, 신도가 35% 이상인 것을 특징으로 하는 열접착성 심초형 복합 섬유.
제 1 항에 있어서,
심초형 복합 섬유의 총 섬도가 30dtex 이상, 단사 섬도가 3.0dtex 이하인 열접착성 심초형 복합 섬유.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 열접착성 심초형 복합 섬유를 구성에 포함하는 트리코트 편지.