KR20210012252A - 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 융점이 250℃ 보다 높은 폴리에스테르 수지를 함유하는 제1 폴리에스테르 섬유 및 연화점이 100℃ 내지 150℃인 저융점 폴리에스테르 수지를 함유하는 제2 폴리에스테르 섬유를 포함하며, 상기 제1 폴리에스테르 섬유는 진원율이 50~80%인 이형단면사이고, 상기 제2 폴리에스테르 섬유는 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분, 및 2-메틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 및 에틸렌글리콜로 이루어진 디올성분으로 형성되는 저융점 폴리에스테르 수지를 포함하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포에 관한 것이다.

Description

저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포{WET-LAID NONWOVEN FABRIC FOR FILTERS COMPRISING LOW MELTING POLYESTER FIBER}
본 발명은 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 신규한 저융점 폴리에스테르 수지가 포함된 섬유를 사용하여 여과효율이 우수하고 물성이 향상된 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포에 관한 것이다.
여과지는 기계설비 또는 실내에서 공기와 함께 유입되는 각종 유해분진을 제거 또는 차단하기 위한 수단으로, 여과지를 이용한 여과방식으로는 표면(Surface) 여과방식과 뎁스(Depth) 여과방식이 있다. 표면 여과방식은 여과지 표면에 미세 먼지를 결착시키거나 튀어 나가게 하여 여과하고, 뎁스 여과방식은 표면 여과방식에서 거르지 못해 여과지 내부로 들어오는 미세먼지를 외부로 빠져나가지 못하게 하여 포집용량에 이르기까지 포집하여 여과한다.
표면 여과방식은 표면에 붙은 미세먼지를 쉽게 제거할 수 있다는 장점이 있으나, 표면에 쌓인 먼지들을 제거하기 위해 주기적으로 압축공기를 분사하여 먼지 층을 제거해야 한다. 종래의 에어필터 여과지는 대표적인 표면여과방식에 의한 것이다. 에어필터 여과지는 주로 펄프가 섞인 두터운 특수 종이를 사용하는데, 상기 이유로 주기적으로 표면 먼지를 제거하기 위해 압축공기를 분사하여 먼지 층을 제거해야 한다. 하지만 펄프로 구성된 여과지는 압축공기에 의해 지분(紙粉)이 발생하고, 사용기간이 증대됨에 따라 내부로의 먼지 침투가 용이해지며 포집된 먼지의 증가로 사용기간이 단축되는 문제 등 여러 단점이 노출되고 있다.
대한민국 공개특허 제2007-0067884호인 '공기정화용 필터 소재 및 그의 제조방법'에서는 상기 문제를 극복하기 위해 펄프로 구성된 특수 종이 여과지 표면에 다공질 막이 형성되도록 폴리우레탄을 베이스로 한 수지층을 얇게 코팅한 자동차용 필터에 관하여 개시하고 있다. 본 발명의 필터는 장시간 사용 가능하고 여과효율 또한 우수하나, 주 기재가 펄프로 구성된 종이라는 면에서 일정 기간 사용 후 표면에 쌓인 먼지를 제거하기 위한 압축공기 분사시 지분(紙粉)이 발생하는 문제를 근본적으로 해결하기 어렵다는 한계가 있다.
또 다른 해결 방법으로 펄프 섬유를 대신하여 습식부직포용 합성섬유를 이용하여 여과지를 제작하고자 하는 시도가 있으나, 펄프와 다르게 합성섬유는 비표면적이 넓지 않아 여과효율이 낮아지는 문제가 존재한다.
이를 극복하기 위해 대한민국 등록특허 제1421317호인 '습식부직포 및 필터'에서는 열가소성 폴리머로 이루어진 도성분과 알칼리 수용액에 대하여 용해되기 쉬운 폴리머로 이루어진 해성분을 이용한 섬유를 개발하여, 알칼리 용해 후 남아 있는 섬도의 도성분을 이용하여 합성섬유 부직포가 가지는 낮은 여과효율을 개선하고자 하였다. 하지만 이를 이용하여 여과지를 제작할 경우 다량의 폴리에스테르 올리고머가 포함된 산업폐기물을 발생시켜 환경을 오염시키고 이러한 폐수처리를 위한 비용을 증가시켜 제조단가가 높아진 다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 열접착성이 향상되고 가공성이 우수하면서 물성이 향상된 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포는 높은 강도와 포집효율이 향상된 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 융점이 250℃ 보다 높은 폴리에스테르 수지를 함유하는 제1 폴리에스테르 섬유 및 연화점이 100℃ 내지 150℃인 저융점 폴리에스테르 수지를 함유하는 제2 폴리에스테르 섬유를 포함하며, 상기 제1 폴리에스테르 섬유는 진원율이 50~80%인 이형단면사이고, 상기 제2 폴리에스테르 섬유는 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분, 및 2-메틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 및 에틸렌글리콜로 이루어진 디올성분으로 형성되는 저융점 폴리에스테르 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포를 제공한다.
또한, 상기 제1 폴리에스테르 섬유 및 제2 폴리에스테르 섬유는 섬도가 0.5~6데니어이고, 섬유장이 3~50㎜인 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포를 제공한다.
또한, 상기 제2 폴리에스테르 섬유는 진원율이 50~80%인 이형단면사인 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포를 제공한다.
또한, 상기 제1 폴리에스테르 섬유는 3~8엽의 단면을 갖는 이형단면사인 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포를 제공한다.
또한, 상기 제2 폴리에스테르 섬유는 시스부와 코어부로 형성되는 바인더용 폴리에스테르 섬유로 상기 코어부는 일반 폴리에스테르 수지로 형성되고, 상기 시스부는 저융점 폴리에스테르 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포를 제공한다.
또한, 상기 저융점 폴리에스테르 수지의 2-메틸-1,3-펜탄디올은 디올성분 중 0.01~5몰%를 함유하는 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포를 제공한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포는 열접착성이 향상되고 가공성이 우수하면서 물성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포는 높은 강도와 포집효율이 향상되는 효과가 있다.
이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 융점이 250℃ 보다 높은 폴리에스테르 수지를 함유하는 제1 폴리에스테르 섬유 및 연화점이 100℃ 내지 150℃인 저융점 폴리에스테르 수지를 함유하는 제2 폴리에스테르 섬유를 포함하는 형성되는 여과지용 습식부직포에 관한 것이다.
상기 제1 폴리에스테르 섬유는 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와 에틸렌글리콜(EG)로 형성되는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)일 수 있으며, 기능성을 위해 기능성 화합물이 공중합된 공중합 폴리에스테르 수지일 수 있다.
상기 융점이 250℃ 보다 높은 폴리에스테르 수지는 융점이 높은 폴리에스테르 수지는 어느 것이나 사용할 수 있을 것이다.
또한, 상기 제1 폴리에스테르 섬유는 진원율이 50~80%인 이형단면사이다.
상기 제1 폴리에스테르 섬유는 진원율이 50~80%인 이형단면사는 어느 것이나 사용할 수 있으나, 3~8엽의 단면의 다엽을 갖는 이형단면사가 바람직하며, 포집성 및 제조공정성을 위해 십자형의 4엽 단면, 별 모양의 5엽 또는 6엽 단면인 것이 가장 바람직할 것이다.
상기 제2 폴리에스테르 섬유는 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분, 및 2-메틸-1,3-프로판디올(2-Methyl 1,3 Prorpanediol), 2-메틸-1,3-펜탄디올(2-Methyl 1,3 Pentanediol) 및 에틸렌글리콜(EG)로 이루어진 디올성분으로 형성되는 저융점 폴리에스테르 수지를 포함하는 섬유이다.
상기 제2 폴리에스테르 섬유는 상기 저융점 폴리에스테르 수지로 단독방사하여 형성되거나, 제2 폴리에스테르 섬유의 물성 향상을 위해 코어부는 일반 폴리에스테르 수지로 형성되고 시스부는 저융점 폴리에스테르 수지로 형성되는 시스-코어형 복합섬유일 수 있다.
상기 제2 폴리에스테르 섬유가 시스-코어형 복합섬유일 경우 상기 코어부를 형성하는 일반 폴리에스테르 수지는 어느 것이나 사용가능하나 테레프탈산과 에틸렌글리콜로 제조되는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 시스부는 상기 저융점 폴리에스테르 수지로 형성될 수 있을 것이다.
본 발명에서 사용되는 저융점 폴리에스테르 수지는 2-메틸-1,3-프로판디올은 두 번째 탄소에 메틸기가 결합되어 고분자 주쇄의 회전을 용이하게 하며 고분자 말단 부분인 것처럼 작용하여 주쇄 사이의 자유공간을 넓혀, 분자쇄 전체의 유동가능성을 증가시킨다. 이로 인해 고분자가 비정형이 되도록 하며 이소프탈산과 동일한 열적특성을 갖게 된다. 폴리머 주쇄에 존재하는 유연 분자쇄로 인해 탄성을 향상시켜 부직포 바인딩시 인열특성을 개선시키는 역할을 한다.
즉, 2-메틸-1,3-프로판디올은 테레프탈레이트에 결합된 에틸렌 사슬에 메틸기(-CH3)를 측쇄로 포함하여 중합된 수지의 주쇄가 회전할 수 있도록 공간을 확보함으로써 주쇄의 자유도 증가 및 수지의 결정성 저하를 유도하여 연화점(Ts) 및/또는 유리전이 온도(Tg)를 조절할 수 있다. 이는 종래 결정성 폴리에스테르 수지의 결정성을 저하시키기 위하여 비대칭 방향족 고리를 함유하는 이소프탈산(isophthalic acid, IPA)을 사용하는 경우와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
상기 2-메틸-1,3-펜탄디올은 상기 2-메틸-1,3-프로판디올과 같이 두 번째 탄소에 메틸기가 결합되어 고분자 주쇄의 회전을 용이하게 하며 폴리에스테르 수지에 저융점 특성을 부여하는 특성을 가지고 있으며, 2-메틸-1,3-프로판디올 보다 더 긴 분자 체인으로 폴리에스테르 수지의 용융점도를 증가시키면서 고온에서 용융점도가 급격하게 저하되는 것을 방지한다.
상기와 같은 디올성분으로 형성되는 본 발명의 저융점 폴리에스테르 수지는 저융점 특성 및 접착력 향상을 위해 상기 저융점 폴리에스테르 수지의 2-메틸-1,3-프로판디올은 디올성분 중 20~50몰% 함유되는 것이 바람직할 것이다.
상기 2-메틸-1,3-펜탄디올은 디올성분 중 0.01몰% 미만으로 함유되면 용융점도 향상효과가 미미하며, 5몰%를 초과하면 용융점도가 급격히 증가하여 방사공정성이 저하될 수 있는 것으로 2-메틸-1,3-펜탄디올은 디올성분 중 0.01~5몰%를 함유하는 것이 바람직할 것이다.
상기 2-메틸-1,3-펜탄디올은 0.05~2몰%를 함유하는 것이 가장 바람직할 것이다.
상기 2-메틸-1,3-펜탄디올을 함유하는 저융점 폴리에스테르 수지는 220℃의 용융점도 및 260℃의 용융점도의 차이가 600포이즈(poise)이하로 고온에서 용융점도가 급격하게 저하되지 않는 특정을 가진다.
상기 저융점 폴리에스테르 수지의 220℃의 용융점도 및 260℃의 용융점도의 차이는 낮으면 낮을 수록 바람직한 것으로 500포이즈이하인 것이 더욱 바람직할 것이다.
상기 제2 폴리에스테르 섬유를 상기의 저융점 폴리에스테르 수지를 시스부로 구성한 시스-코어형 복합섬유로 형성할 경우 방사공정에서 복합섬유의 방사성을 위해 상기 코어부의 일반 폴리에스테르 수지는 280℃의 용융점도가 2,000~4,000포이즈(poise)이고, 상기 시스부의 폴리에스테르 수지는 260℃의 용융점도가 500~1,400포이즈(poise)인 것이 바람직할 것이다.
상기 코어부의 일반 폴리에스테르 수지의 용융점도가 너무 높으면 방사공정성이 저하되어 사절현상이 발생될 수 있으며, 코어부의 용융점도가 시스부의 폴리에스테르 수지보다 낮으면 복합섬유의 형태안정성이 저하될 수 있다. 즉, 시스-코어형의 섬유단면이 형성되지 않을 수 있는 것으로 코어부의 일반 폴리에스테르 수지는 280℃의 용융점도가 2,000~4,000포이즈인 것이 바람직할 것이다.
상기 시스부의 저융점 폴리에스테르 수지의 용융점도가 너무 높으며 복합섬유의 형태안정성이 저하될 수 있으며, 시스부의 용융점도가 너무 낮으면 단면 불균일, 곡사 현상, 사절 현상 등이 발생될 수 있는 것으로 시스부의 폴리에스테르 수지는 260℃의 용융점도가 600~1,500포이즈인 것이 바람직하며, 260℃의 용융점도가 700포이즈 이상인 것이 더욱 바람직할 것이다.
상기 코어부를 형성하는 일반 폴리에스테르 수지의 용융점도와 시스부를 형성하는 폴리에스테르 수지의 용융점도는 일정 범위로 차이가 있는 것이 복합섬유의 형태안정성 및 방사공정성 향상에 유리한 것으로 상기 코어부를 형성하는 일반 폴리에스테르 수지의 280℃의 용융점도와 시스부를 형성하는 폴리에스테르 수지의 260℃의 용융점도의 차이가 700~2,500포이즈인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1,000~2,000포이즈 차이가 있는 것이다.
상기와 같이 2-메틸-1,3-프로판디올과 2-메틸-1,3-펜탄디올이 함유되는 본 발명의 저융점 폴리에스테르 수지는 연화온도가 100℃~150℃이고, 유리전이 온도는 50℃ 내지 90℃, 고유점도 0.50㎗/g이상으로 우수한 물성을 가지게 된다.
상기 제2 폴리에스테르 섬유도 진원율이 50~80%인 이형단면사를 사용하여 여과지용 습식부직포의 포집성을 더욱 향상시킬 수 있을 것이다.
상기 제2 폴리에스테르 섬유는 진원율이 50~80%인 이형단면사는 어느 것이나 사용할 수 있으나, 제1 폴리에스테르 섬유와 같이 3~8엽의 단면의 다엽을 갖는 이형단면사가 바람직하며, 포집성 및 제조공정성을 위해 십자형의 4엽 단면, 별 모양의 5엽 또는 6엽 단면인 것이 더욱 바람직할 것이다.
상기 제1 폴리에스테르 섬유와 제2 폴리에스테르 섬유는 단섬유로 습식부직포를 형성하는 것으로 상기 제1 폴리에스테르 섬유 및 제2 폴리에스테르 섬유는 섬도가 0.5~6데니어이고, 섬유장이 3~50㎜인 것인 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 제2 폴리에스테르 섬유의 함량이 너무 작으면 섬유간의 결합력이 저하되어 물성이 저하될 수 있으며, 제2 폴리에스테르 섬유의 함량이 너무 크면 제조되는 습식부직포의 강도, 신도 등의 기본 물성이 저하될 수 있으므로 상기 제1 폴리에스테르 섬유와 제2 폴리에스테르 섬유는 중량비 20:80 내지 80:20으로 혼합되는 것이 바람직할 것이다.
상기에서와 같이 본 발명은 제1 폴리에스테르 섬유와 제2 폴리에스테르 섬유를 포함하여 형성되는 여과지용 습식부직는 일반적인 습식공정(Wet-Laid)으로 제조될 수 있는 것으로 장망식 초지기, 환망식 초지기, 경사형 초지기로 수중에서 웹을 형성시키고, 건조 과정 중의 열에 의해 제2 폴리에스테르 섬유의 저융점 폴리에스테르 수지가 웹을 결합시켜 제조할 수 있을 것이다.
상기와 같이 이형단면을 갖는 제1 폴리에스테르 섬유와 열융착성을 갖는 제2 폴리에스테르 섬유를 포함하는 본 발명의 여과지용 습식부직포는 이형단면의 섬유로 인해 습식부직포 내부에 표면적이 증가하여 포집효율이 향상되며, 종래의 열융착 섬유보다 물성이 향상된 신규한 제2 폴리에스테르 섬유를 통해 강도 및 신도가 향상된 여과지용 습식부직포를 제공할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.
◈ 제2 폴리에스테르 섬유 제조
제조 예 1 내지 6
코어부로 280℃에서 용융점도가 약 2,300포이즈(poise)인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하였으며, 시스부는 저융점 폴리에스테르 수지를 사용하여 시스부 및 코어부의 중량비 50:50으로 일반적인 복합방사공정을 통해 본 발명의 공정성이 향상된 바인더용 폴리에스테르 섬유를 제조하였다.
상기 저융점 폴리에스테르 수지는 에스테르 반응조에 테레프탈산(TPA) 및 에틸렌글리콜(EG)을 투입하고, 258℃에서 통상적인 중합반응을 수행하여 반응율이 약 96%인 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합체(PET oligomer)를 제조하였다. 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 2-메틸-1,3-프로판디올은 디올성분 중 약 42몰%를 함유시켰으며, 2-메틸-1,3-펜탄디올을 하기 표 1에 나타낸 함량 비율로 혼합하고, 에스테르 교환 반응 촉매를 첨가하여 250±2℃에서 에스테르 교환 반응을 수행하였다. 그 후 얻어진 반응 혼합물에 축중합 반응 촉매를 첨가하고 반응조 내 최종 온도 및 압력이 각각 280±2℃ 및 0.1 mmHg이 되도록 조절하면서 축중합 반응을 수행하여 제조하였다.
제조 비교예 1
제조예 1과 같이 동일하게 코어부로 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하였으며, 시스부의 저융점 폴리에스테르 수지는 산성분으로 테레프탈산(66.5몰%) 및 이소프탈산(33.5몰%)을 사용하였으며, 디올성분으로 디에틸렌글리콜(10.5몰%), 에틸렌글리콜(89.5몰%)을 사용하여 제조하였다.
제조비교예 2
제조예 1과 같이 동일하게 코어부로 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하였으며, 시스부의 저융점 폴리에스테르 수지는 산성분으로 테레프탈산을 사용하였으며, 디올성분으로 2-메틸-1,3-프로판디올(42.5몰%), 에틸렌글리콜(57.5몰%)을 사용하여 제조하였다.
구분 연화점
(℃)		 Tg
(℃)		 IV
(dl/g)		 2-메틸-1,3-펜탄디올(몰%) 용융점도
220℃ 240℃ 260℃
제조예1 122 60.9 0.561 0.1 1254 1019 783
제조예2 119 61.8 0.562 0.5 1314 1078 864
제조예3 120 61.9 0.562 1.0 1528 1387 1196
제조예4 123 63.5 0.562 2.0 2271 1739 1444
제조예5 123 64.8 0.563 3.5 2833 2571 2213
제조예6 126 67.3 0.561 5.0 3341 3041 2733
제조비교예1 113 56.8 0.563 0 1011 739 467
제조비교예2 121 61.5 0.561 0 1197 992 664
표 1에서와 같이 2-메틸-1,3-펜탄디올의 함유량이 높아질수록 용융점도가 상승되는 것을 알 수 있으며, 제조예 1 내지 6는 260℃의 용융점도가 모두 700포이즈 이상으로 고온에서 높은 용융점도를 유지하는 것을 알 수 있다.
또한, 2-메틸-1,3-펜탄디올이 디올성분 중 0.5~2몰% 함유된 제조예 2 내지 4는 220℃의 용융점도 및 260℃의 용융점도의 차이가 300~500포이즈로 용융점도 차이가 684, 674 포이즈인 제조비교예 1,2 보다 낮을 것을 알 수 있다.
또한, 제조예 5,6과 같이 2-메틸-1,3-펜탄디올이 디올성분 중 3몰%이상 함유될 경우 260℃의 용융점도가 2,000포이즈 이상으로 용융점도가 급격히 증가되는 것을 알 수 있다.
▶ 제조예 및 제조비교예의 섬유 물성측정
상기 제조예 및 제조비교예에서 제조된 저융점 폴리에스테르 수지 및 바인더용 폴리에스테르 섬유의 하기와 같은 물성을 측정하여, 그 결과는 표 1, 2에 나타내었다.
(1) 연화점(또는 융점) 및 유리전이 온도(Tg) 측정
시차 주사 열량계(Perkin Elmer, DSC-7)를 이용하여 공중합 폴리에스테르 수지의 유리전이 온도(Tg)를 측정하였으며, 동적기계 분석기(DMA-7, Perkin Elmer)를 이용하여 TMA 모드에서 연화 거동을 측정하였다.
(2) 고유점도(IV) 측정
폴리에스테르 수지를 페놀 및 테트라클로로에탄을 1:1 중량비율로 혼합한 용액에 각각 0.5 중량%의 농도로 용해시킨 후 우베로드 점도계를 이용하여 35℃에서 고유점도(I.V)를 측정하였다.
(3) 용융점도 측정
폴리에스테르 수지를 측정온도로 용융시킨 후, Rheometric Scientific사의 RDA-Ⅲ을 이용하여 용융점도를 측정하였다. 구체적으로는, 설정한 온도에서 Frequency Sweep 조건에서 Initial Frequency = 1.0 rad/s 부터 Final Frequency = 500.0 rad/s까지 설정하여 측정하였을 때, 100 rad/s에서의 값을 용융점도로 산출하였다.
(4) 압축경도 측정
폴리에스테르 섬유 5g을 개섬하고 지름 10㎝의 원형의 성형틀에 5㎝ 높이로 쌓은 후에 설정된 온도에서 90초간 열접착하여 원기둥 형상의 성형품을 제조하였다. 제조된 성형품을 Instron을 통해 75%압축하여 압축에 걸리는 하중을 측정하여 압축경도를 측정하였다. 본 실험에서는 열접착 온도는 140℃, 150℃, 160℃에서 각각 열접착하여 압축경도를 측정하였다.
(5) 방사수율(%, 24hr) 측정
방사수율은 24시간 동안 사용된 폴리에스테르 수지의 양과 방사된 섬유의 양을 측정하여 하기의 식으로 계산하였다.
방사수율(%) = (방사된 섬유의 양(kg) / 사용 PET 수지의 양(kg)) * 100
(6) 상온 및 고온 접착성 측정
실시예 및 비교예의 폴리에스테르 섬유를 열융착하여 밀도가 2g/100㎠로 고정된 부직포를 준비하고, 준비된 부직포를 ASTM D1424에 따라 25±0.5℃(상온) 및 100±0.5℃(고온)에서의 접착력을 측정하였다.
(7) 고온수축성
바인더용 폴리에스테르 섬유를 단섬유로 제조한 후, 카딩 (Carding) 하여 원통형으로 제조한다. 170℃ 열을 3분간 가한 후 줄어든 부피를 측정한다， 기존 부피는 330㎤으로 부피가 많이 줄어들수록 형태안정성이 좋지 않다고 평가할 수 있다. 통상 250㎤ 이하이면 형태안정성이 떨어지는 수준이며 280㎤ 이상이면 우수하다고 평가할 수 있다.
구분 압축경도(kgf) 방사수율 접착력 형태안정성
140℃ 150℃ 160℃ (%, 24hr) 상온접착력
[kgf]		 고온접착력
[kgf]		 고온수축성
[㎤]
제조예1 0.55 0.72 0.98 98.5 56.2 4.1 268
제조예2 0.57 0.79 1.07 99.2 57.4 4.3 271
제조예3 0.62 0.88 1.21 99.3 57.3 4.7 275
제조예4 0.61 1.24 1.36 99.5 58.1 4.9 281
제조예5 0.73 1.39 1.55 95.6 58.3 5.1 274
제조예6 0.76 1.54 1.86 91.3 57.2 5.2 271
제조비교예1 0.41 0.57 0.74 97.8 55.3 3.2 254
제조비교예2 0.52 0.73 0.91 98.1 55.7 3.9 260
압축경도는 수치가 높을 수록 성형품의 섬유간의 열접착성이 우수한 것으로 상기 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 저융점 폴리에스테르 섬유인 제조예 1 내지 6은 제조비교예 1,2 보다 압축경도가 높은 것으로 열접착성이 우수한 것을 알 수 있으며, 실시예 1 내지 6 및 비교예의 저융점 폴리에스테르 수지는 상온접착력이 55kfg이상으로 모두 우수하게 측정되었으나, 본 발명의 제조예 1 내지 6가 제조비교예 1,2 보다 접착력이 우수한 것을 알 수 있다.
특히, 제조예 1 내지 6은 고온 접착력이 비교예 보다 우수한 것으로 본 발명의 따른 실시예는 고온접착력이 4.1~5.2kgf이나, 제조비교예는 3.2, 3.9로 본 발명의 실시예가 고온접착력이 매우 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 제조예 1 내지 6 및 제조비교예 모두 고온수축성이 260㎤이상으로 양호한 수준을 알 수 있으나, 제조예 1 내지 6이 제조비교예 1,2보다 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 220℃의 용융점도 및 260℃의 용융점도의 차이 낮은 제조예 2 내지 4는 방사수율에서도 더 높은 값을 갖는 것을 알 수 있는 것으로 본 발명의 바인더용 폴리에스테르 섬유가 공정성이 우수하고 높은 공정성으로 열접착성이 향상되는 것을 알 수 있다.
특히, 디올성분 중 0.5~2.0몰% 함유된 제조예 2 내지 4는 방사수율이 99%이상이며, 상온접착력, 고온접착력이 모두 우수하고 고온수축성에서도 매우 우수한 것으로 상기 2-메틸-1,3-펜탄디올은 디올성분 중 0.5몰~2.0몰% 함유되는 것이 바람직할 것이다.
◈ 여과용 습식부직포 제조
실시예 1
제1 폴리에스테르 섬유는 융점이 약 265℃의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하여 제조된 6엽 단면(진원율 68%)의 섬유를 사용하였으며, 제2 폴리에스테르 섬유는 상기 제조예 2의 저융점 폴리에스테르 섬유를 사용하였다.
상기 제1 폴리에스테르 섬유는 섬도 1.4데니어, 섬유장 6㎜이고, 제2 폴리에스테르 섬유는 섬도 2데니어, 섬유장 6㎜의 단섬유로 상기 제1 폴리에스테르 섬유 60중량%와 제2 폴리에스테르 섬유 40중량%를 물에 혼합 교반하고, 펄프 종이 표준규격인 TAPPI에 의거한 25X25cm의 수초지기에서 초지한 후 드럼 건조기를 이용하여 130℃ 3분간 건조한 후 평량 100gsm의 여과용 습식부직포를 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 제조하였으나, 제2 폴리에스테르 섬유는 상기 제조예 4의 저융점 폴리에스테르 섬유를 사용하여 여과용 습식부직포를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하게 제조하였으나, 제1 폴리에스테르 섬유는 십자형인 4엽 단면(진원율 72%)의 이형단면사를 사용하여 여과용 습식부직포를 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 2과 동일하게 제조하였으나, 제1 폴리에스테르 섬유는 십자형인 4엽 단면(진원율 72%)의 이형단면사를 사용하여 여과용 습식부직포를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일하게 제조하였으나, 제1 폴리에스테르 섬유는 원형 단면(진원율 100%)의 섬유를 사용하였으며, 제2 폴리에스테르 섬유는 상기 제조비교예 1의 저융점 폴리에스테르 섬유를 사용하여 여과용 습식부직포를 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일하게 제조하였으나, 제2 폴리에스테르 섬유는 상기 제조비교예 2의 저융점 폴리에스테르 섬유를 사용하여 여과용 습식부직포를 제조하였다.
▶ 실시예 및 비교예의 습식부직포 물성측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 여과용 습식부직포의 하기와 같은 물성을 측정하여, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
(1) 평량: 종이 1m²당 무게를 측정하였다.
(2) 두께: KS K 0506에 따라 두께를 측정하였다.
(3) 강도: 종이를 잡아 당겼을 때 견디는 힘으로 KS K 0520에 의해 측정하였다.
(4) 진원율 : 원사 단면의 외접원과 내접원의 면적 비율
진원율(%)= 내접원(B) 면적/외접원(A) 면적*100
Figure pat00001
# 진원율이 낮을수록 단면 이형도가 높음
(5) 여과율 및 투기도: 필터테스트 장치인 MFP-1000(제조사 Palas)로 측정하였다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2
평량(gsm) 50 50 50 50 50 50
두께(mm) 0.65 0.65 0.67 0.65 0.67 0.66
인장강도
(kgf)		 MD 6.23 6.31 6.18 6.24 5.47 5.59
CD 2.67 2.69 2.72 2.75 2.28 2.11
여과율(%) 99.3 99.4 99.1 98.9 94.5 96.4
투기도(cfm) 359 358 361 363 326 305
표 1에서와 같이 본 발명에 따른 여과용 습식부직포인 실시예 1 내지 4는 비교예 1,2 보다 강도, 신도 등의 물성값이 더욱 향상된 것으로 본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르 섬유를 사용할 경우 습식부직포의 기본 물성이 향상되는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 여과용 습식부직포인 실시예 1 내지 4는 비교예 1,2 보다 여과율, 투기도가 향상되는 것으로 이형단면사를 사용하고 본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르 섬유를 사용할 경우 습식부직포의 필터기능이 향상되는 것을 알 수 있다.

Claims (6)

  1. 융점이 250℃ 보다 높은 폴리에스테르 수지를 함유하는 제1 폴리에스테르 섬유 및 연화점이 100℃ 내지 150℃인 저융점 폴리에스테르 수지를 함유하는 제2 폴리에스테르 섬유를 포함하며,
    상기 제1 폴리에스테르 섬유는 진원율이 50~80%인 이형단면사이고,
    상기 제2 폴리에스테르 섬유는 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분, 및 2-메틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 및 에틸렌글리콜로 이루어진 디올성분으로 형성되는 저융점 폴리에스테르 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 폴리에스테르 섬유 및 제2 폴리에스테르 섬유는 섬도가 0.5~6데니어이고, 섬유장이 3~50㎜인 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 폴리에스테르 섬유는 진원율이 50~80%인 이형단면사인 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 폴리에스테르 섬유는 3~8엽의 단면을 갖는 이형단면사인 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 폴리에스테르 섬유는 시스부와 코어부로 형성되는 바인더용 폴리에스테르 섬유로 상기 코어부는 일반 폴리에스테르 수지로 형성되고, 상기 시스부는 저융점 폴리에스테르 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포.
  6. 제1항에서,
    상기 저융점 폴리에스테르 수지의 2-메틸-1,3-펜탄디올은 디올성분 중 0.01~5몰%를 함유하는 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르 섬유를 포함하는 여과지용 습식부직포.
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