KR20200036848A - 권축 섬유, 스펀본드 부직포 및 그들의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 저비용으로, 볼륨성이 우수한 권축 섬유 및 스펀본드 부직포, 그리고 상기 권축 섬유를, 공업적으로 생산성과 안정성이 우수한 방법으로 제조할 수 있는 권축 섬유의 제조 방법, 및 스펀본드 부직포의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달하기 위해서, 본 발명의 권축 섬유는 이하의 구성을 갖는다. 즉, 폴리올레핀을 주성분으로 하는 섬유로서, 실질적으로 단일 원료로 구성되어 있고, 섬유 길이 방향에 대하여 수직인 단면에 계면이 존재하는 권축 섬유이다.

Description

권축 섬유, 스펀본드 부직포 및 그들의 제조 방법

본 발명은, 권축 섬유, 그것을 사용한 스펀본드 부직포, 권축 섬유의 제조 방법, 및 스펀본드 부직포의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 종이 기저귀나 생리대 등의 위생 재료용 부직포에는, 착용 시의 감촉을 위해, 볼륨성 및 유연성이 우수하다 라는 성능이 요구되고 있다. 특히, 피부에 직접 접촉하는 표면 부재에 있어서는, 볼륨성이 요구된다.

종래, 위생 재료의 표면 부재로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)/폴리에틸렌(PE) 복합 섬유를 대표로 하는 단섬유를, 카딩에 의해 시트화한 후, 열풍 처리에 의해 자기 융착한, 소위 에어스루 부직포가 적합하게 사용되고 있다. 이 에어스루 부직포는, 볼륨성과 유연성이 우수하다는 특징을 갖고 있는 점에서, 위생 재료 용도 등에 폭넓게 채용되고 있다. 그러나, 에어스루 부직포는 제조 프로세스가 복잡하고, 생산 속도가 느리다는 과제가 있다.

한편, 폴리프로필렌(이하, PP라 약기하는 경우가 있다.)을 대표로 하는 폴리올레핀계 수지 섬유를 원료로서 사용한 스펀본드 부직포는, 그의 프로세스로부터 생산성이 높고 저비용인 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 스펀본드 부직포를 구성하는 장섬유가 부직포의 면 방향으로 배향되는 구조인 점에서, 볼륨성이 떨어진다는 과제가 있다.

그래서, 스펀본드 부직포에 볼륨성을 부여하는 방법으로서, 부직포를 구성하는 섬유에 권축 섬유를 적용한다는 방법이 제안되어 있다.

예를 들어, 특허문헌 1에서는, 융점이 10℃ 이상 다른 2 성분의 폴리머로 구성되는 권축 복합 섬유가 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 2에서는, V형 단면 노즐을 사용한 이형 단면에 대하여, 토출 후의 섬유에 대하여 편측으로부터 냉각시키는 비대칭 냉각을 행하여, 권축을 발현시키는 방법이 제안되어 있다.

일본 특허 제5484564호 공보 일본 특허 공개 평11-292159호 공보

그러나, 특허문헌 1의 방법의 경우, 상이한 원료를 개별 압출기에 의해 압출하고, 방사 구금으로부터 토출할 필요가 있기 때문에, 설비 투자가 높아진다는 과제가 있다. 또한, 특허문헌 1의 방법으로는 융점이 10℃ 이상 다른 원료를 선정할 필요가 있고, 통상의 PP(소위 호모 PP)와 공중합 PP(소위 랜덤 PP)의 조합이 필요해진다. 일반적으로, 랜덤 PP는 호모 PP보다 원료 가격이 높기 때문에, 비용 상승이 되고, 또한 얻어지는 복합 섬유의 권축수에는 한도가 있기 때문에, 에어스루 부직포와 같은 볼륨성은 얻어지지 않았다.

또한, 특허문헌 2의 방법의 경우, 원료가 단성분이라도 권축이 발현된다는 특징은 있지만, 이 방법으로는, 냉각 풍속을 크게 하면, 실 흔들림·실 끊어짐이 일어나기 때문에, 생산 안정성의 관점에서 냉각 풍속을 작게 해야만 하여, 얻어지는 권축수는 작아지고, 위생 재료의 표면재에 적용할 수 있을 정도의 볼륨성은 얻어지지 않고 있는 것이 현상황이다.

따라서, 종래, 저비용이면서 또한 공업적으로 생산성과 안정성이 우수하고, 위생 재료로서 적합하게 사용되기 위해 만족할만한 레벨의 볼륨성이 우수한 권축 섬유 및 스펀본드 부직포는 얻어지지 않은 것이 현상황이다.

여기에서 본 발명의 목적은, 상기 과제를 감안하여, 저비용으로, 볼륨성이 우수한 권축 섬유 및 스펀본드 부직포를 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 본 발명의 권축 섬유를, 공업적으로 생산성과 안정성이 우수한 방법으로 제조할 수 있는 권축 섬유의 제조 방법, 및 스펀본드 부직포의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 권축 섬유는, 폴리올레핀을 주성분으로 하는 섬유로서, 실질적으로 단일 원료로 구성되어 있고, 섬유 길이 방향에 대하여 수직인 단면에 계면이 존재하는 권축 섬유이다.

본 발명의 스펀본드 부직포는, 본 발명의 권축 섬유를 포함하여 이루어지는 스펀본드 부직포이다.

본 발명의 권축 섬유의 제조 방법은, 본 발명의 권축 섬유를 제조하는 방법으로서, 폴리올레핀계 수지를 2개 원의 토출 구멍 면적에 차가 있는 덤벨형 노즐로부터 토출시키는 권축 섬유의 제조 방법이다.

본 발명의 스펀본드 부직포의 제조 방법은, 본 발명의 스펀본드 부직포를 제조하는 방법으로서, 본 발명의 권축 섬유의 제조 방법에 의해 얻어진 권축 섬유를 방사 직하에서 포집하고, 한 쌍의 롤을 사용하여 섬유를 압착시킴으로써 시트화하는 스펀본드 부직포의 제조 방법이다.

본 발명에 따르면, 저비용으로, 볼륨성이 우수한 권축 섬유 및 스펀본드 부직포가 얻어진다. 또한, 본 발명의 권축 섬유 및 본 발명의 스펀본드 부직포를, 공업적으로 생산성과 안정성이 우수한 방법으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 권축 섬유의 단면을 예시하는 사진이다.
도 2는 본 발명의 권축 섬유의 단면을 예시하는 사진의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 권축 섬유를 제조하기 위해 사용되는 방사 구금의 토출면을 예시하는 모식 단면도이다.

본 발명의 권축 섬유는, 폴리올레핀을 주성분으로 하는 섬유로서, 실질적으로 단일 원료로 구성되어 있고, 섬유 길이 방향에 대하여 수직인 단면에 계면이 존재한다.

본 발명의 권축 섬유는, 섬유 길이 방향에 대하여 수직인 단면에 계면이 존재하는 것이 중요하다. 이하, 「섬유 길이 방향에 대하여 수직인 단면」을, 단순히 「섬유 단면」이라 하는 경우가 있다. 본 발명에서 말하는 섬유 단면의 계면이란, 섬유 단면에 존재하는 줄무늬 형상으로 관찰할 수 있는 것을 가리킨다. 섬유 단면 내에 분자 배향차가 발생함으로써, 실질적으로 단일 원료로 구성되는 섬유에 있어서도, 섬유 단면 내에서의 굴절률차가 발생하기 때문에, 계면을 관찰할 수 있다. 그 때문에, 본 발명에서 말하는 계면은, 섬유 단면을 2분할 또는 그 이상으로 분할하게 되기 때문에, 계면의 시점과 종점은 섬유 단면의 외주 상에 존재한다. 따라서, 섬유 단면의 외주 상에 시점과 종점이 존재하지 않는 것은, 본 발명에서 말하는 계면으로부터 제외한다. 이 계면은 섬유를 에폭시 수지 등으로 고정하고, 마이크로톰을 사용하여 극박의 시료편으로 하였을 때에 관찰할 수 있다. 본 발명에서 말하는 계면은, 분자쇄 레벨의 구조차에 의해 관찰할 수 있기 때문에, 시료편의 제작 방법이 중요하다. 시험편의 제작에 있어서는, 간이적인 면도기날 등이 아니라, TEM 등의 현미경 관찰에 통상 사용하는 마이크로톰을 사용하여 제작하는 것이 중요하다.

도 1에 본 발명의 권축 섬유의 단면을 예시하는 사진을 나타낸다. 도 1의 (a)는, 후술하는 실시예 1에서 얻어진 권축 섬유의 단면 사진이다. 도 1의 (b)는, 덤벨형 노즐을 사용하여 얻어진, 도 1의 (a)와는 다른 본 발명의 권축 섬유의 단면 사진이다. 어느 단면 사진에 있어서도, 섬유 단면의 계면(10)이 존재한다.

또한, 도 2의 (a), (b)는 각각, 도 1의 (a), (b)의 단면 사진의 모식도이다.

본 발명의 권축 섬유는 실질적으로 단일 원료로 구성되는 것이 중요하다.

본 발명에서 말하는, 실질적으로 단일 원료로 구성된다는 것은, 소위 2 성분 이상의 원료로 구성되는 복합 섬유가 아니라, 주원료인 올레핀종이 1종류인 것을 의미한다. 통상 사용되고 있는 산화 방지제, 내후 안정제, 내광 안정제, 대전 방지제, 흐림 방지제, 블로킹 방지제, 활제, 핵제 및 안료 등의 첨가물 등은, 폴리머의 원료로서 카운트하지 않는다. 즉, 올레핀종이 1종류인 폴리머가, 이들 첨가물 등을 몇종류 포함하고 있어도, 해당 폴리머는 실질적으로 단일 원료로 구성된 폴리머가 된다. 또한, 복수의 원료를 칩의 상태로 혼합한 후에 방사하는, 소위 블렌드 방사는, 1대의 압출기 등에서 용융하여 방사 구금에 공급하는 점에서, 본 발명에 있어서는 단일 원료로 구성된 폴리머로서 취급한다.

본 발명에 있어서 「폴리올레핀을 주성분으로 하는」이란, 권축 섬유 중의 폴리올레핀의 함유율이 80질량％ 이상인 것을 말한다. 상기 함유율은 바람직하게는 90질량％ 이상, 보다 바람직하게는 95질량％ 이상이며, 100질량％인 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 권축 섬유 및 부직포를 구성하는 폴리올레핀으로서는, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 그들의 모노머와 다른 α-올레핀의 공중합체 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 강도가 강하고, 사용 시에 있어서 파단되기 어렵고, 또한 위생 재료의 생산 시에 있어서의 치수 안정성이 우수한 점에서, 폴리프로필렌을 사용하는 것이 바람직하다.

폴리프로필렌은, 일반적인 지글러 낫타 촉매에 의해 합성되는 폴리머여도 되고, 메탈로센으로 대표되는 싱글 사이트 활성 촉매에 의해 합성되는 폴리머여도 된다. 또한, 에틸렌 랜덤 공중합 폴리프로필렌도 사용할 수 있다. 에틸렌 함유량은, 에틸렌 랜덤 공중합체 프로필렌 전체 질량을 100질량％로 하여, 2질량％ 미만인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1질량％ 미만이다.

다른 α-올레핀으로서는, 탄소수 3 내지 10의 α-올레핀이 바람직하다. 구체적으로는 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥산, 4-메틸-1-펜텐 및 1-옥텐 등을 들 수 있다. 이들은 1종류 단독이어도 2종류 이상을 조합해도 된다.

강도와 치수 안정성 및 생산성과 비용의 관점에서, 호모폴리프로필렌을 주성분으로 하는 것이면 특히 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌의 용융 유속(이하, MFR이라 기재하는 경우가 있음; ASTM D-1238 A법 하중; 2160g, 온도; 230℃)은, 1 내지 1000g/10분인 것이 바람직하고, 10 내지 500g/10분인 것이 보다 바람직하고, 20 내지 200g/10분인 것이 더욱 바람직하다. 폴리프로필렌의 용융 유속을 상기 범위로 함으로써, 안정된 방사를 행하기 쉬워지고, 또한 배향 결정화가 진행되기 쉬워져, 높은 강도의 섬유가 얻어지기 쉬워진다.

본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌의 용융 유속(ASTM D-1238 A법 하중; 2160g, 온도; 190℃)은, 1 내지 1000g/10분인 것이 바람직하고, 10 내지 500g/10분인 것이 보다 바람직하고, 15 내지 200g/10분인 것이 더욱 바람직하다. 폴리에틸렌의 용융 유속을 상기 범위로 함으로써, 안정된 방사를 행하기 쉬워지고, 또한 배향 결정화가 진행되기 쉬워져, 높은 강도의 섬유가 얻어지기 쉬워진다.

본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌에는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 통상 사용되고 있는 산화 방지제, 내후 안정제, 내광 안정제, 대전 방지제, 흐림 방지제, 블로킹 방지제, 활제, 핵제 및 안료 등의 첨가물 또는 다른 중합체를 필요에 따라서 첨가할 수 있다.

본 발명의 스펀본드 부직포는, 본 발명의 권축 섬유를 포함하여 이루어진다. 일반적인 부직포의 제법으로서는, 예를 들어 니들펀치 부직포, 습식 부직포, 스펀레이스 부직포, 스펀본드 부직포, 멜트블로우 부직포, 레진본드 부직포, 케미컬본드 부직포, 서멀본드 부직포, 토우 개섬식 부직포 및 에어레이드 부직포 등의 다양한 제법이 있지만, 본 발명에서는 스펀본드법에 의한 부직포인 것이 중요하다. 스펀본드 부직포는, 생산성이나 기계적 강도가 우수하고, 또한 장섬유를 포함하기 때문에 단섬유 부직포에 비교하여 보풀이 일어나기 어려운 특징을 갖는다.

본 발명에 있어서, 폴리올레핀을 주성분으로 하는 섬유의 평균 단섬유 섬도는, 0.5dtex 이상 3.5dtex 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.7dtex 이상 3.2dtex 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.9dtex 이상 2.8dtex 이하이다. 방사 안정성의 관점에서, 평균 단섬유 섬도는 0.5dtex 이상인 것이 바람직하다. 한편, 섬도가 가늘수록, 스펀본드 부직포로서 실의 접착점이 많아지기 때문에 강도가 높고, 유연성이 양호해지기 쉽다. 위생 재료로서 사용하기 위해서는, 스펀본드 부직포의 강력의 관점에서, 평균 단섬유 섬도는 3.5dtex 이하인 것이 바람직한 양태이다. 상기 평균 단섬유 섬도는, 섬유 단면 사진에 있어서의 섬유 단면적 A(m²)와 폴리머 밀도 ρ(g/m³)로부터, 다음 식을 사용하여 산출할 수 있다.

·단섬유 섬도(dtex)=A(m²)×ρ(g/m³)×10000(m).

본 발명의 스펀본드 부직포는, 단위 면적당 중량이 3 내지 200g/m²인 것이 바람직하다. 상기 단위 면적당 중량은 보다 바람직하게는 5 내지 150g/m²이며, 더욱 바람직하게는 10 내지 100g/m²이다. 단위 면적당 중량을 상기 범위로 함으로써, 특히 위생 재료용 부직포로서 사용하는 경우에, 충분한 유연성이 얻어지기 쉬워진다.

본 발명의 스펀본드 부직포의 겉보기 밀도는 0.130g/cm³ 이하인 것이 바람직하다. 상기 겉보기 밀도는, 단위 면적당 중량을 두께로 제산함으로써 산출할 수 있다. 겉보기 밀도는 보다 바람직하게는 0.125g/cm³ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.100g/cm³ 이하이다. 겉보기 밀도를 상기 범위로 함으로써, 특히 위생 재료용 부직포로서 사용하는 경우에, 충분한 볼륨성이 얻어지기 쉬워진다.

방사 구금이나 이젝터의 형상으로서는, 원형이나 직사각형 등 다양한 것을 채용할 수 있다. 그 중에서도, 압축 에어의 사용량이 비교적 적고, 섬유끼리의 융착이나 찰과가 일어나기 어려운 점에서 직사각형 구금과 직사각형 이젝터의 조합이 바람직하게 사용된다.

본 발명의 권축 섬유의 제조 방법은, 본 발명의 권축 섬유를 제조하는 방법이며, 폴리올레핀계 수지를 2개 원의 토출 구멍 면적에 차가 있는 덤벨형 노즐로부터 토출시킨다. 상기 덤벨형 노즐의 2개의 토출 구멍 면적이, 대구멍 직경 면적/소구멍 직경 면적의 값(면적 비율)으로 1.2 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.5 이상이며, 더욱 바람직하게는 2.0 이상이다. 면적 비율을 상기 범위로 함으로써, 얻어지는 섬유에 구조차를 부여할 수 있다. 면적 비율의 값의 상한값은 특별히 한정되지 않지만, 면적 비율이 커짐에 따라서, 토출 직후의 실 구부러짐이 커져 방사가 불안정해지는 점에서, 면적 비율은 기껏 5.0 이하이다.

본 발명의 권축 섬유의 단면 형상을 얻는 방사 구금의 토출 구멍(노즐)은, 도 3에 예시되는 토출 구멍의 형상(본 발명에 있어서는, 덤벨형 노즐이라 칭함)을 하고 있는 것이 중요하다. 덤벨형 노즐의 토출 형상은, 직사각형의 양측에 각각 원이 배치되어 있는 형상이며, 원의 구멍 직경에 차가 있는 형상이다. 도 3에 예시되어 있는 토출 구멍에는, 토출 구멍(대구멍 직경측)(20)과 토출 구멍(소구멍 직경측)(30)이 나타나 있다.

용융하여 방사할 때의 방사 온도는, 200 내지 300℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 210 내지 280℃이고, 더욱 바람직하게는 220 내지 260℃이다. 방사 온도를 상기 범위로 함으로써, 안정된 용융 상태로 하여, 우수한 방사 안정성을 얻을 수 있다. 폴리올레핀 수지(원료)는 압출기에 의해 용융하여 계량되고, 방사 구금에 공급되어 구금 토출 구멍으로부터 방출된다.

방출된 장섬유의 섬유군을 냉각시키는 방법으로서는, 예를 들어 냉풍을 강제적으로 섬유군에 분사하는 방법, 섬유군 둘레의 분위기 온도에서 자연 냉각시키는 방법, 방사 구금과 이젝터간의 거리를 조정하는 방법, 및 이들의 조합을 채용할 수 있다.

냉각은, 섬유군의 측면에 대하여 상대하는 2 방향으로부터 냉각풍을 맞히거나, 또는 섬유군의 측면에 대하여 대칭인 3 방향 이상으로부터 냉각풍을 맞히거나, 또는 자연 냉각시키는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명의 권축 섬유의 제조 방법의 제1의 적합한 양태에 있어서는, 폴리올레핀계 수지를 덤벨형 노즐로부터 토출시킨 섬유군의 측면에 대하여 상대하는 2 방향으로부터 냉각풍을 맞혀 냉각시키거나, 또는 대칭인 3 방향 이상으로부터 냉각풍을 맞혀 냉각시키는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서 섬유군의 「측면」이란, 덤벨형 노즐로부터 토출된 섬유군의 진행 방향과 평행하고, 섬유군의 가장 외측의 섬유에 따라서 섬유군을 둘러싸는 가상의 면을 말한다. 또한, 「대칭인 3 방향 이상으로부터 냉각풍을 맞히는」이란, 섬유군의 진행 방법과 수직인 가상의 단면에 있어서, 인접하는 냉각풍의 풍향이 이루는 각이 대략 360/n도가 되는 n 방향으로부터 냉각풍을 맞히는 것을 가리킨다. 예를 들어, n=3의 경우, 섬유군의 진행 방향과 수직인 가상의 단면에 있어서, 인접하는 냉각풍의 풍향이 이루는 각이 대략 360/3=120도가 되는 3 방향으로부터 냉각풍을 맞히는 것을 가리킨다.

섬유군의 측면에 대하여 상대하는 2 방향으로부터 냉각풍을 맞히거나, 또는 대칭인 3 방향 이상으로부터 냉각풍을 맞힘으로써, 섬유군의 흔들림을 억제하여, 안정된 예사성을 얻을 수 있다. 또한, 후술하는 본 발명의 권축 섬유의 제조 방법 제2의 적합한 양태와 비교하여, 보다 단시간에 섬유군을 냉각시킬 수 있다.

편측으로부터 냉각풍을 맞히는, 소위 비대칭 냉각의 경우, 섬유군의 흔들림이 커짐으로써 실 끊어짐이 발생하기 쉬워지고, 또한 섬유간에서의 냉각 불균일이 발생하기 쉬워진다.

본 발명의 권축 섬유의 제조 방법의 제2의 적합한 양태에 있어서는, 본 발명의 권축 섬유를 제조하는 방법으로서, 폴리올레핀계 수지를 덤벨형 노즐로부터 토출시킨 섬유군을 자연 냉각시키는 것이 바람직하다. 자연 냉각을 행함으로써, 상술한 본 발명의 권축 섬유의 제조 방법의 제1의 적합한 양태의 경우와 동일하게, 섬유군의 흔들림을 억제하여, 안정된 예사성을 얻을 수 있다.

또한, 냉각 조건은, 방사 구금의 단공당 토출량, 방사하는 온도 및 분위기 온도 등을 고려하여 적절히 조정하여 채용할 수 있다.

이어서, 냉각 고화된 섬유군은, 이젝터로부터 분사하는 압축 에어에 의해 견인되어 연신되는 것이 바람직하다. 연신된 후에는 압축 에어에 의한 구속이 없어지기 때문에, 연신 섬유는 응력 완화의 영향을 받는다. 이 때, 섬유 단면의 구조차에서 기인하는 수축차에 의해, 섬유에 권축이 발현되기 쉬워진다.

본 발명의 스펀본드 부직포의 제조 방법은, 본 발명의 스펀본드 부직포를 제조하는 방법으로서, 본 발명의 권축 섬유의 제조 방법에 의해 얻어진 권축 섬유를 방사 직하에서 포집하고, 한 쌍의 롤을 사용하여 섬유를 압착시킴으로써 시트화한다.

본 발명에 있어서, 부직포는 상술한 바와 같이 스펀본드법으로 제조된다. 스펀본드법은, 원료 수지를 용융하고, 방사 구금으로부터 방사한 후, 냉각 고화한 섬유군을, 이젝터로 견인하여 연신하고, 이동하는 네트 상에 포집하여 부직웹화한 후, 열 접착하는 공정을 요하는 제조 방법이다.

상기 공정에 의해 연신된 후의 장섬유(연신 섬유)를 직하에서 이동하는 네트 상에 포집하여 부직웹화하고, 얻어진 부직웹을 열 접착에 의해 일체화함으로써 부직포를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 「방사 직하에서 포집하는」이란, 연신을 행하지 않는 경우에는 냉각 고화 직후, 연신을 행하는 경우에는 연신 직후에 포집하는 것을 가리킨다.

열 접착의 방법으로서는, 예를 들어 한 쌍의 롤 표면에 각각 조각(요철부)이 실시된 열 엠보스 롤, 한쪽 롤 표면이 플랫(평활)한 롤과 다른 쪽 롤 표면에 조각(요철부)이 실시된 롤의 조합을 포함하는 열 엠보스 롤, 한 쌍의 플랫(평활) 롤의 조합을 포함하는 열 캘린더 롤 등 각종 롤에 의한 열 압착이나, 초음파에 의한 융착을 적용할 수 있다.

그 중에서도 강도와 내마모성의 관점에서, 엠보스 롤을 사용한 열 접착을 바람직하게 채용할 수 있다. 또한, 한 쌍 중 어느 것에 조각(요철부)이 실시된 롤을 사용함으로써, 전체에 압력이 걸리기 어려워져, 권축 섬유에 의한 볼륨성이 손상되지 않기 때문에 바람직한 양태이다.

열 융착 시의 엠보스 접착 면적률은, 5 내지 30％인 것이 바람직하다. 엠보스 접착 면적률을 5％ 이상, 보다 바람직하게는 10％ 이상으로 함으로써, 부직포로서 실용에 제공할 수 있는 강도를 얻을 수 있다. 한편, 엠보스 접착 면적률을 30％ 이하, 보다 바람직하게는 20％ 이하로 함으로써, 권축 섬유에 의한 볼륨성을 유지할 수 있다.

여기에서 말하는 엠보스 접착 면적률이란, 한 쌍의 요철을 갖는 롤에 의해 열 접착하는 경우에는, 한쪽 롤의 볼록부와 다른 쪽 롤의 볼록부가 겹쳐져 부직웹에 맞닿는 부분의 부직포 전체에서 차지하는 비율을 말한다. 또한, 요철을 갖는 롤과 플랫 롤에 의해 열 접착하는 경우에는, 요철을 갖는 롤의 볼록부가 부직웹에 맞닿는 부분의 부직포 전체에서 차지하는 비율을 말한다.

열 엠보스 롤에 실시되는 조각의 형상으로서는, 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 평행사변형, 마름모꼴, 정육각형 및 정팔각형 등의 형상을 사용할 수 있다.

열 엠보스 롤의 표면 온도는, 사용하고 있는 수지의 융점에 대하여 -50 내지 -1℃로 하는 것이 바람직하다. 열 엠보스 롤의 표면 온도를 사용하고 있는 수지의 융점에 대하여 -50℃ 이상, 보다 바람직하게는 -30℃ 이상, 더욱 바람직하게는 -10℃ 이상으로 함으로써, 충분히 열 접착시켜 강도를 가지게 하여 보풀의 발생을 억제하기 쉽게 할 수 있다.

또한, 열 엠보스 롤의 표면 온도를 수지의 융점에 대하여 -1℃ 이하로 함으로써, 섬유의 융해에 의해 수지끼리의 박리가 발생하는 것을 방지하기 쉽게 할 수 있다.

열 접착 시의 열 엠보스 롤의 선압은, 5 내지 50kgf/cm인 것이 바람직하다. 상기 선압을 5kgf/cm 이상, 보다 바람직하게는 10kgf/cm 이상, 더욱 바람직하게는 15kgf/cm 이상으로 함으로써, 충분히 열 접착시킬 수 있다. 한편, 상기 선압을 50kgf/cm 이하, 보다 바람직하게는 40kgf/cm 이하, 더욱 바람직하게는 30kgf/cm 이하로 함으로써, 롤의 응력이 너무 가해지지 않음으로써 권축 섬유에 의한 볼륨성을 유지할 수 있다.

본 발명의 권축 섬유를 사용한 스펀본드 부직포는, 볼륨성이 매우 우수하고, 1회용 종이 기저귀나 냅킨 등의 위생 재료 용도에 적합하게 이용할 수 있다. 위생 재료 용도 중에서도, 특히 표면재에 적합하게 이용할 수 있다.

실시예

이어서, 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

(1) 섬유 단면의 계면 관찰

관찰용 섬유를 5개 준비하고, 에폭시 수지를 사용하여 고정하였다. 그 후, 마이크로톰(칼 짜이쓰사 HM360)을 사용하여, 두께 2㎛의 시험편을 채취하였다. 얻어진 시험편을 광학 현미경(키엔스사제 VHX-2000)에 의해 배율 5000배로 관찰하고, 섬유 단면에 계면이 존재하는지 여부를 평가하였다. 5개 측정한 중, 4개 이상에 계면이 확인할 수 있었던 경우를 「섬유 단면에 계면이 존재한다」로 하였다.

(2) 섬유의 권축수:

현미경(키엔스사제 VHX-5000)에 의해 촬영한 섬유의 화상으로부터, 권축수를 측정하였다. 단위 길이당 섬유의 산과 골의 수를 전부 세어, 그의 합계를 2로 나누고, 25mm당 수를 권축수로 하였다. 섬유 10개에 대하여 측정하고, 그의 평균을 구하였다. 권축수가 50개/25mm 이상을 권축도 (A), 권축수가 25개/25mm 이상 50개/25mm 미만을 권축도 (B), 권축수가 0개/25mm(권축하지 않는 것) 내지 25개/25mm 미만을 권축도 (C)라 하고, 권축수가 25개/25mm 이상인 것(A 및 B)을 합격으로 하였다.

(3) 부직포의 단위 면적당 중량:

JIS L1913(2010년)의 6.2 「단위 면적당 질량」에 기초하여, 20cm×25cm의 시험편을, 시료의 폭 1m당 3매 채취하고, 표준 상태에 있어서의 각각의 질량(g)을 재고, 그의 평균값을 1m²당 아크릴의 질량(g/m²)으로 나타내었다.

(4) 부직포의 두께:

JIS L 1908(2010년)에 준거하여, 부직포의 두께를 측정하였다. 2500mm²의 면적을 갖는 프레서풋을 준비하였다. 프레서풋의 직경의 1.75배 이상의 크기의 시험편에 대하여, 2kPa의 압력을 5초간 가한 후, 두께를 측정하였다. 시험편 10매분의 평균값을 산출하고, 그 값을 두께로 하였다. 이 수치가 높을수록, 볼륨성이 우수하다고 평가하였다.

(5) 부직포의 겉보기 밀도:

측정한 상기 단위 면적당 중량과 두께로부터, 부직포의 겉보기 밀도를 산출하였다. 이 수치가 낮을수록, 볼륨성이 우수하다고 평가하였다.

(실시예 1)

원료에, 용융 유속(MFR)이 60g/10분(하중; 2160g, 온도; 230℃)이며, 융점이 162℃인 폴리프로필렌(PP)을 사용하고, 이것을 압출기에서 용융하고, 방사 온도 235℃에서, 구멍 직경이 φ0.38mm와 φ0.27mm이며 양쪽 구멍의 중심 거리가 0.8mm인 토출 형상을 갖는 방사 구금으로부터 단공 토출량 0.6g/분으로 장섬유를 방출하였다. 방출된 장섬유군의 측면에, 상대하는 2 방향으로부터 냉각풍을 맞혀 냉각시킨 후, 이젝터에 통과시키고, 이젝터 압력 0.15MPa로 이젝터로부터 압축 에어를 분사시켜, 섬유군을 견인하고, 연신하여 권축을 발현시켰다. 얻어진 권축 섬유의 섬유 단면은, 도 1의 (a) 및 도 2의 (a)에 나타난 형상이었다. 또한, 도 1의 (a) 및 도 2의 (a)에 나타난 섬유 단면에 있어서, 섬유 단면의 계면(10)을 확인할 수 있었다.

권축을 발현시킨 섬유를 직하에서 이동하는 네트 상에 섬유를 포집하여 부직웹화하였다. 계속해서, 금속제의 물방울 무늬의 조각이 이루어진 상측 롤 및 금속제로 편평한 하측 롤로 구성되는 한 쌍의 접착 면적 10％의 엠보스 롤을 사용하여, 선압이 20kgf/cm, 열 접착 온도 135℃에서 열 접착 처리하여, 단위 면적당 중량이 20g/m²인 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포를 구성하는 섬유의 섬유 단면 계면의 유무, 권축수, 부직포의 단위 면적당 중량, 두께 및 겉보기 밀도를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 2)

원료에 MFR이 35g/10분(하중; 2160g, 온도; 230℃)이며, 융점이 162℃인 폴리프로필렌(PP)을 사용하고, 실시예 1과 동일하게 하여 권축 섬유를 얻었다. 얻어진 권축 섬유의 섬유 단면은, 도 1의 (b) 및 도 2의 (b)에 나타난 형상이었다. 또한 도 1의 (b) 및 도 2의 (b)에 나타난 섬유 단면의 계면(10)을 확인할 수 있었다. 얻어진 권축 섬유를 사용하고, 실시예 1과 동일하게 하여 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 3)

원료에 MFR이 33g/10분(하중; 2160g, 온도; 230℃), 융점이 149℃인 공중합 폴리프로필렌(공중합 PP)을 사용하고, 실시예 2와 동일하게 하여 권축 섬유를 얻었다. 얻어진 권축 섬유를 사용하고, 실시예 1과 동일하게 하여 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 4)

원료에 MFR이 18g/10분(하중; 2160g, 온도; 190℃)이며, 융점이 130℃인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 사용하고, 엠보스 롤의 열 접착 온도를 90℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 5)

원료에 MFR이 30g/10분(하중; 2160g, 온도; 190℃)이며, 융점이 130℃인 선상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 사용한 것 이외에는, 실시예 4와 동일하게 하여 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를, 표 2에 나타낸다.

(실시예 6)

사용하는 방사 구금을 구멍 직경이 φ0.35mm와 φ0.32mm이며 양쪽 구멍의 중심 거리가 0.8mm인 토출 형상을 갖는 방사 구금으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 2에 나타낸다.

(실시예 7)

원료에 MFR이 35g/10분(하중; 2160g, 온도; 230℃)이며, 융점이 162℃인 폴리프로필렌(PP)과, MFR이 25g/10분(하중; 2160g, 온도; 230℃)인 공중합 폴리프로필렌(PP)을 각 원료의 중량 비율 88:12로 한 혼합 원료를 사용하고, 실시예 2와 동일하게 하여 권축 섬유를 얻었다. 얻어진 권축 섬유를 사용하고, 실시예 1과 동일하게 하여 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 2에 나타낸다.

(실시예 8)

섬유군의 냉각을 자연 냉각으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 스펀본드 부직포를 얻었다. 결과를 표 2에 나타낸다.

(비교예 1)

사용하는 방사 구금의 토출 형상을, 종래 공지된 원형 형상(토출 구멍 직경 φ0.5mm)으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.

표 1, 표 2의 결과로부터, 실시예 1 내지 8은, 실질적으로 단일 원료로 구성되어 있음에도 불구하고, 섬유 단면에 계면이 존재하고 있으며, 섬유는 권축되고, 얻어진 스펀본드 부직포는 볼륨성이 매우 우수하며, 위생 재료의 표면 부재로서 매우 적합하게 사용되는 것이었다.

또한, 비교예 1은, 통상적인 원형 단면이며, 섬유 단면에 계면은 존재하지 않고, 섬유에 권축은 발현되지 않았다.

10: 섬유 단면의 계면
20: 토출 구멍(대구멍 직경측)
30: 토출 구멍(소구멍 직경측)

Claims (7)

1. 폴리올레핀을 주성분으로 하는 섬유로서, 실질적으로 단일 원료로 구성되어 있고, 섬유 길이 방향에 대하여 수직인 단면에 계면이 존재하는 권축 섬유.
2. 제1항에 기재된 권축 섬유를 포함하여 이루어지는 스펀본드 부직포.
3. 제1항에 기재된 권축 섬유를 제조하는 방법으로서, 폴리올레핀계 수지를 2개 원의 토출 구멍 면적에 차가 있는 덤벨형 노즐로부터 토출시키는 권축 섬유의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 덤벨형 노즐의 2개의 토출 구멍 면적이, 대구멍 직경 면적/소구멍 직경 면적의 값(면적 비율)으로 1.2 이상인 권축 섬유의 제조 방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 폴리올레핀계 수지를 덤벨형 노즐로부터 토출시킨 섬유군의 측면에 대하여, 상대하는 2 방향으로부터 냉각풍을 맞혀 냉각시키거나, 또는 대칭인 3 방향 이상으로부터 냉각풍을 맞혀 냉각시키는 권축 섬유의 제조 방법.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 폴리올레핀계 수지를 덤벨형 노즐로부터 토출시킨 섬유군을 자연 냉각시키는 권축 섬유의 제조 방법.
7. 제2항에 기재된 스펀본드 부직포를 제조하는 방법으로서, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 권축 섬유의 제조 방법에 의해 얻어진 권축 섬유를 방사 직하에서 포집하고, 한 쌍의 롤을 사용하여 섬유를 압착시킴으로써 시트화하는 스펀본드 부직포의 제조 방법.

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