KR20210098366A - 정사각형 중공 섬유 - Google Patents

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KR20210098366A
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시 웬 쳉
미하엘 헤스
시엔 팡 치오우
위에 렌 후앙
후안 시앙 린
폴커 뢰링크
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칼 프로이덴베르크 카게
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 정사각형 중공 영역을 포함하는 폴리머 섬유, 폴리머 섬유를 포함하는 필터 및 카펫, 폴리머 섬유를 포함하는 부직포, 폴리머 섬유의 용도 및 상기 폴리머 섬유를 제공하도록 설계된 구멍 배열의 패턴을 포함하는 모세관 방적돌기 오리피스에 관한 것이다.

Description

정사각형 중공 섬유{SQUARE HOLLOW FIBER}
본 발명은 적어도 하나의 정사각형 중공 영역을 포함하는 폴리머 섬유, 폴리머 섬유를 포함하는 필터 및 카펫, 폴리머 섬유를 포함하는 부직포, 폴리머 섬유의 용도 및 상기 폴리머 섬유를 제공하도록 설계된 배열된 구멍의 패턴을 포함하는 모세관 방적돌기 오리피스에 관한 것이다.
기술 수준
폴리머 섬유는 다양한 공지된 방사 공정에 의해 얻어진다. 가열 하에서 유동가능하고, 유연 가능하게 되는 폴리머, 특히 열가소성 물질로부터의 섬유는 용융 방사 공정에 의해 생산될 수 있다. 용융 방사는 폴리머 용융물을 얻기 위해 폴리머 물질을 용융시킨 후, 방적돌기, 즉, 연속 필라멘트를 형성하는데 사용되는 유형의 다이를 통과시키는, 특수화된 형태의 압출이다. 통상적인 구현예에서, 방적돌기는 폴리머 용융물이 응고 및 섬유 형성을 위해 공기 또는 액체로 통과되는 작은 구멍의 배열(패턴)을 갖는 금속판을 포함한다. 방적돌기의 디자인은 크게 달라진다. 통상적인 방적돌기 오리피스(orifice)는 원형이고 단면이 둥근 섬유를 생산한다. 모세관 방적돌기 오리피스는 직경이 1 데니어 이하의 작은 직경을 갖는 필라멘트를 압출할 수 있다. 방적돌기를 빠져 나가는 압출된 용융 필라멘트는 냉각되어 방적돌기 판의 출구 개구의 형상을 갖는 최종 섬유를 얻는다. 상이한 형상 및 다양한 성질을 갖는 섬유를 얻기 위해 형상화된 구멍을 갖는 방적돌기 오리피스를 사용하는 것이 공지되어 있다.
상이한 형상의 섬유, 및 다엽형 섬유(multi-lobal fiber)가 오래 동안 알려져 왔다. 공지된 섬유는 소위 삼엽형 섬유(trilobal fiber)라고 하는 삼각형 단면일 수 있다. 섬유는 정사각형 형상일 수 있고, 이들은 4 개, 5 개, 6 개 이상의 핑거를 갖는 별 형상 섬유일 수 있다. 또한, 편평한 타원형, T-자형, M-자형, S-자형, Y-자형 또는 H-자형 단면을 나타내는 섬유가 공지되어 있다.
단일 섬유(필라멘트)는 얀(yarn)으로 방사될 수 있고, 다수의 얀이 쓰레드(thread)를 생성하기 위해 함께 합체될 수 있다.
하나의 특별한 양태는 카펫 제조를 위한 폴리머 섬유의 용도이다. 터프팅된(tufted) 카펫은 다층의 파일 텍스타일(multilayer, pile textile)이다. 그것들은 파일 얀(pile yarn)이 베이스 층(base layer)과 결합되지만 니들에 의해 묶이지 않는, 특수 기계에서 제조되며, 카펫의 경우, 오늘날 거의 합성 섬유만으로 이루어진다. 파일 얀의 고정은 천연 또는 합성 고무, 또는 폴리비닐 클로라이드(PVC)로 베이스 층의 뒷면을 후속 코팅함으로써 달성된다. 또한, 고무 코팅은 대체로 엘라스토머 포움(foam) 또는 직포 또는 부직포 텍스타일 재료로 이루어진 소위 2차 배킹(backing)에 결합된다.
터프팅된 제품은 예를 들어, 카펫, 러너(runner), 텍스타일 타일, 침대 스프레드, 목욕 매트 등과 같은 많은 용도로 확인된다. 생산 과정에서, 베이스 층은 특히 상당히 중요하다. 베이스 층의 역할은 파일 얀의 안전한 고정이다.
용어 "터프팅(tufting)"은 3차원 텍스타일 시트의 생산 기술을 지칭한다. 이는 카펫 제조를 위해 전 세계적으로 가장 빈번히 사용되는 공정이다. 터프팅은 재봉틀의 원리에 따라 작동한다. 니들은 소위 파일 얀을 베이스 재료(직포 또는 부직포)에, 소위 1차 배킹 또는 지지체에 삽입한다. 니들은 베이스 재료를 통해 스티칭하고; 니들이 다시 돌아가기 전에 삽입된 파일 얀이 루퍼(looper)에 의해 유지된다. 이것은 터프팅 직물의 윗면에 루프(loop)(파일 매듭(pile knot))를 생성한다. 이러한 방식으로, 소위 루프 파일 카펫(loop-pile carpet)이 얻어진다. 루프가 나이프에 의해 절단되어 열리면, 벨벳 카펫(컷-파일 카펫(cut-pile carpet))이 형성된다. 종종 나이프가 루퍼에 이미 부착되어 있기 때문에, 파일의 유지 및 절단이 한 번의 작업으로 수행된다. 스티칭된 파일 얀을 단단히 유지하기 위해서는 2차 배킹 또는 라텍스 층이 적용되어야 한다. 이 공정은 라미네이션(lamination) 또는 인테그레이션(integration)으로서 지칭된다.
EP 1619283은 터프팅 부직포의 생산 방법을 기술하고 있으며, 여기서 원형 섬유 단면으로부터 분기되는 섬유가 터프트 배킹(tuft backing)에 사용된다.
EP 1878817은 기밀성 직물용 정사각형 섬유를 기술하고 있다. 개시된 섬유는 중공 또는 비-중공 섬유일 수 있다. 중공 직사각형 섬유는 오로지 한 가지 대안으로서 언급된다. 그러나, 섬유의 중공 영역의 모양 및 치수는 개시되어 있지 않다.
WO 2018/113767은 20.0% 내지 45.0% 범위의 단면 중공률을 갖는 중공 폴리에스테르 섬유를 기술하고 있다. 섬유 자체 및 중공은 주름진 형상을 갖는데, 여기서 주름진 형상의 곡률 반경은 10.0 mm 내지 50.0 mm이다.
WO 2006/133036 및 WO 2006/020109는 불투명성, 장벽 성질 및 기계적 성질의 개선을 제공하기 위한 다양한 형상의 섬유들의 혼합물을 기술하고 있다. 다양한 단면은 솔리드 원형 섬유, 중공 원형 섬유, 다엽형 솔리드 섬유, 중공 다엽형 섬유, 정사각형 형상 섬유, 초승달 형상 섬유, 및 이들의 임의의 조합을 포함한다.
CN 203999944는 정사각형 중공 섬유를 기술하고 있다. 정사각형 중공 섬유는 두 개의 L-자형 부분을 연결함으로써 형성된다. 측면 길이는 0.04 내지 1.00 mm이고, 너비 길이는 0.001 내지 0.009 mm이고, L-자형 구멍의 최소 거리는 0.001 내지 0.008 mm이고, L-자형으로 형성된 호의 내부 및 외부 반경은 0.001 내지 0.009 mm이고, 각도는 90°이다. 본 발명은 섬유의 정사각형 중공의 치수, 외경 및 형상에서 CN 203999944와 차이가 있다.
CN 101748501은 정사각형 중공 섬유 및 이의 생산 방법을 기술하고 있다. 섬유의 단면은 정사각형 중공 형상을 갖는다. 최장 측면 대 최단 측면의 길이비는 1 내지 2:1이고, 각도는 45 내지 135°이고, 섬유의 중공률은 12 내지 25%이다. 구별되는 특징은 5:1 내지 6:1인 최장 측면 대 최단 측면의 비이다.
US 2003/039827은 정사각형 단면 및 정사각형 형상의 중공률을 갖는 섬유에 관한 것이다. 측면은 약간 오목하다. 중공률은 5 내지 30%의 범위이다. US 2003/039827에 기재된 얀은 이로부터 제조된 카펫에 색 강도 및/또는 광택 효과를 줄 수 있다. 또한, 이 문헌은 중심점을 중심으로 한 4 개의 오리피스의 클러스터를 갖는 방적돌기 플레이트를 개시하고 있다. 각 오리피스는 한 쌍의 다리를 연장하는 일반적으로 이등변 삼각형 형상의 주요 부분을 포함하며, 하나의 각 다리는 갭을 한정하도록 인접한 오리피스의 다리로부터 이격되어 있다. US 2003/039827의 오리피스의 형상과 각도는 본 발명에 따른 오리피스와 상이하다. 오리피스의 설계로 인해, 4 내지 16 dtex 범위의 타이터(titer)를 갖는 미세 섬유를 방사하는 것은 실현 가능하지 않다.
CN 206494991은 특수-형상의 방적돌기 플레이트에 관한 것이고, 4 개의 사각형 구멍 간격 배열에 의해 형성된다. 둥근 정사각형 섬유는 정사각형 중공률을 갖는다. 중공률은 15 내지 18%이다. 섬유로 제조된 텍스타일은 방풍성 및 발수성일 수 있다. 오리피스의 설계로 인해, 4 내지 16 dtex 범위의 타이터를 갖는 미세 섬유를 방사하는 것은 실현 가능하지 않다.
JP 2932721은 폴리에스테르 얀에 관한 것이고, 여기서 섬유는 직사각형 형상인 것으로 보이며, 다각형 중공 단면을 갖는다. 중공 부분은 10 내지 40%이다. 폴리에스테르 얀은 이로부터 제조된 텍스타일 및 의류에 산뜻한 느낌과 광택이 있는 외관을 줄 수 있다. JP 2932721의 오리피스의 형상과 각도는 본 발명에 따른 오리피스와 상이하다. 오리피스의 설계로 인해, 4 내지 16 dtex 범위의 타이터를 갖는 미세 섬유를 방사하는 것은 실현 가능하지 않다.
CN 2883409는 직사각형 단면을 갖는 중공 섬유를 방사하기 위한 방적돌기를 개시하고 것이다. 섬유로 제조된 텍스타일은 방풍성 및 발수성일 수 있다. 방적돌기의 방적 구멍은 1, 2 또는 4 개의 슬릿이 있는 직사각형 바디이고; 직사각형 바디의 네 개의 모서리는 두 개의 수직으로 교차하는 긴 슬릿 및 외측으로 연장되는 짧은 슬릿을 포함한다. CN 2883409의 오리피스의 형상과 각도는 본 발명에 따른 오리피스와 상이하다. 오리피스의 설계로 인해, 4 내지 16 dtex 범위의 타이터를 갖는 미세 섬유를 방사하는 것은 실현 가능하지 않다.
CN 105714390은 고연성 복합 섬유 번들을 개시하고 있다. 복합 섬유 번들은 100 내지 200 개 모노필라멘트 섬유를 모아서 형성된 번들 구조를 갖는다. 각 모노필라멘트 섬유의 내부는 중공 원형 구조이다. 각 모노필라멘트 섬유의 외부는 정사각형 구조 층이다. 정사각형 구조 층의 각 측면에는 안쪽으로 오목한 호가 배열된다. 물 흡수 층은 각 모노필라멘트 섬유의 내부와 외부 사이에 배열된다. 섬유의 정체 공기량이 증가될 수 있도록 모노필라멘트 섬유들 사이에는 갭이 형성된다. 물 흡수 층은 각 모노필라멘트 섬유에 배열된다. CN 105714390의 오리피스의 형상과 각도는 본 발명에 따른 오리피스와 상이하다. 오리피스의 설계로 인해, 4 내지 16 dtex 범위의 타이터를 갖는 미세 섬유를 방사하는 것은 실현 가능하지 않다.
종래 기술로부터 공지된 공정에서, 중공 섬유는 원-클롯 연결 오리피스(one-clot connected orifice)를 통과함으로써 형성된다.
터프팅된 부직포 배킹을 위한 정사각형 중공 섬유의 사용은 종래 기술에 기술되어 있지 않다.
대부분의 터프팅된 부직포 배킹은 둥근 형상의 필라멘트이다. 둥근 형상은 터프팅 공정 동안 니들에 의해 배킹에 파일 얀이 삽입되는 동안 에지 상에 단일 접촉점만을 제공한다.
현재, 필라멘트와 파일 얀 사이의 접촉 및 마찰을 증가시키는, 더 가벼운 중량 및/또는 섬유를 갖는 섬유에 대한 요구가 있을 수 있다. 두 경우 모두에서, 터프팅 시 파일-고정 능력의 탁월한 성능의 유지가 요망된다. 따라서, 파일-홀딩 성능을 개선하면서 필라멘트와 파일 얀 사이의 접촉 및 마찰의 요구된 증가를 충족시키는 섬유의 개발이 요망된다.
따라서, 본 발명의 목적은 탁월한 파일-고정 성능을 제공하기 위해 필라멘트와 파일 얀 사이의 접촉 및 마찰의 증가 및 더 가벼운 중량 둘 모두를 갖는 최적화된 섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 근본적인 문제는 정방 정사각형 형상 단면적을 포함하는 중공 폴리머 섬유에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 폴리머 섬유는 하기 이점들을 갖는다:
- 본 발명의 섬유의 중공률과 정방형 단면적 둘 모두에 의해 섬유와 파일 얀 사이의 접촉면이 증가된다.
- 섬유의 중공률이 각 섬유의 외면을 증가시킨다.
- 섬유의 정방형 단면적이 섬유와 파일 얀의 접촉을 넓힌다.
- 파일 얀과 본 발명의 섬유 사이의 접촉면이 둥근 섬유에 비해 20 내지 60% 증가된다.
발명의 요약
본 발명은 정방형 단면적을 포함하는 중공 폴리머 섬유로서,
- 네 개의 모서리 점이 본질적으로 정사각형을 형성하고,
- 네 개의 가장자리 모두가 직선이거나 오목하고,
- 섬유가 12 내지 25% 범위의 단면적 중공률을 갖는, 중공 폴리머 섬유에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 정방형 단면적을 포함하는 중공 폴리머 섬유로서,
- 네 개의 모서리 점이 본질적으로 정사각형을 형성하고,
- 네 개의 가장자리 모두가 오목하거나 직선이고,
- 섬유가 12 내지 25% 범위의 단면적 중공률을 갖고,
- 섬유가 4 내지 16 dtex 범위의 타이터를 갖는, 중공 폴리머 섬유에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 및 하기에 정의된 바와 같은 폴리머 섬유를 포함하는 부직포에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 및 하기에 정의된 바와 같은 폴리머 섬유를 포함하는 카펫 타일에 관한 것이다.
본 발명은 또한 부직포의 제조를 위한 상기 및 하기에 정의된 바와 같은 폴리머 섬유의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 및 하기에 정의된 바와 같은 폴리머 섬유를 제공하도록 설계된 배열된 구멍의 패턴을 포함하는 모세관 방적돌기 오리피스에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 정사각형 중공 폴리머 섬유를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 정사각형 중공 폴리머 섬유와 원형 비-중공 섬유(고체 섬유)의 혼합물을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 정사각형 중공 폴리머 섬유를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 중공 폴리머 섬유를 형성시키는 방적돌기의 4 개의 슬롯의 상세도를 나타낸 것이다.
상세한 설명
본 발명의 의미에서 용어 "외부 원(outer circle)(ro)"은 섬유의 단면적을 완전히 둘러싸는 최소 원이다.
용어 "섬유"는 길이 치수가 폭 및 두께의 가로 치수보다 큰, 기다란 바디(elongated body)를 나타낸다. 따라서, 용어 "섬유"는 (단일) 필라멘트, 리본, 스팁 등을 포함한다. 섬유는 필라멘트로 지칭되는 스테이플 섬유 또는 연속 섬유를 의미하는 것으로 이해된다. 섬유는 또한 부직포를 위해 플리스, 특히, 결합 플리스를 형성시키도록 조합될 수 있다.
섬유:
본 발명에 따른 폴리머 섬유는 일반적으로 정방형 단면적, 바람직하게는 정사각형 단면적을 갖는다. 네 개의 외부 모서리 점의 각 인접 모서리 점이 가상의 선으로 연결되는 경우에 형성되는 면적은 본질적으로 정사각형이다. 각 외부 모서리 점은 직선 또는 오목한 연결 섹션으로 이의 인접한 두 개의 외부 모서리 점과 연결된다. 4 개의 외부 가장자리 모두는 서로 독립적으로 직선이거나 오목하다. 바람직하게는, 각 외부 모서리의 형상은 예각, 또는 본질적으로 직선이거나 오목한 다리를 갖는 직각과 유사하다. 따라서, 바람직하게는, 각각의 외부 모서리의 형상은 화살촉과 유사하며, 여기서 두 개의 직선 또는 오목한 선은 각 화살촉에서 시작하여 인접한 화살촉과 연결된다. 바람직한 구현예에서, 섬유의 외부 형상은 완전한 정방형(직선 가장자리)을 갖는다. 중공 폴리머 섬유는 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 15 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위의 사각형의 외부 원의 직경을 갖는다.
섬유는 섬유의 총 단면적을 기준으로 12 내지 25% 범위의 단면적 중공률을 갖는다. 섬유의 총 단면적은 중공의 단면적과 남은 섬유의 단면적의 합이다.
바람직하게는, 섬유는 섬유의 총 단면적을 기준으로 15 내지 20% 범위의 단면적 중공률을 갖는다.
내부 중공의 형상은 중요하지 않다. 따라서, 중공의 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 정방형, 정사각형, T-자형, M-자형, S-자형, Y-자형, 또는 H-자형일 수 있다.
추가의 구현예에서, 중공률은 둥근 형상을 갖는다.
바람직한 구현예에서, 본 발명에 따른 섬유는 단지 하나의 단일 구멍을 갖는다.
본 발명에 따른 폴리머 섬유는 방적돌기 오리피스를 통한 용융 또는 용액 방사에 의해 제조된다. 용융 방사를 위해, 용융 상태의 폴리머는 예를 들어 압출기에 의해 방적돌기 판에 공급될 수 있다. 바람직하게는, 하나의 단일 섬유가 방적돌기에서 4 개의 슬롯에 의해 형성되며, 여기서 슬롯은 연결되어 있지 않다. 따라서, 하나의 단일 섬유는 4 개의 슬롯을 빠져 나가는 합쳐진 가소화된 폴리머 용융물에 의해 형성된다. 다시 말해, 섬유 형상은 4 개의 슬롯 조각에 의해 형성되며, 여기서 오리피스의 모세관은 상기 설명된 바와 같은 화살촉 형상을 갖는다. 폴리머 용융물을 4 개의 부분 가닥으로 분할함으로써, 더 높은 중공률이 달성될 수 있다. 바람직하게는, 공기 흐름은 섬유 형상을 형성하는 각각의 측면의 4 개의 갭으로부터 주입된다. 특히, 하나의 섬유를 형성하는 4 개의 슬롯의 각 슬롯은 예각, 또는 본질적으로 직선이거나 오목한 다리를 갖는 직각과 유사한 형상을 갖는다. 특히, 각각의 네 개의 슬롯은 화살촉의 형태를 갖는다. 바람직하게는, 각 슬롯의 두 개의 다리의 길이는 0.4 내지 0.6 mm의 범위이다. 바람직하게는, 각 다리의 폭은 0.08 내지 0.13 mm의 범위이다. 사각형을 형성하는 4 개의 슬롯의 외부 원은 바람직하게는 0.98 내지 1.10 mm, 특히 0.95 내지 1.03 mm의 범위이다.
바람직하게는, 본 발명의 공정에서 방적돌기를 빠져 나가는 섬유는 1 단계 연신 공정(신장 공정)을 거친다. 연신 공정의 경우, 예를 들어, 방적돌기의 오리피스를 빠져 나가는 새로 형성된 섬유가 먼저 가열된 구역을 통과하며, 여기에서 이러한 온도는 섬유의 소성 변형을 야기할 수 있는 온도로 설정된다. 가열 구역 다음에 냉각 구역이 있을 수 있다. 이 구역에서, 섬유의 온도는 유리 전이 온도(Tg) 아래로 낮아진다. 냉각은 당업자에게 알려진 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 섬유 다발이 냉각 구역을 나갈 때, 다발의 온도는 섬유 또는 다발이 영구적으로 변형되지 않고 회전 또는 정적 안내 요소 위로 또는 이를 따라 지나갈 수 있을 정도로 충분히 낮아야 한다. 연신을 위해, 방적돌기 오리피스를 빠져 나가는 섬유의 속도(방사 속도), 및 존재하는 경우, 가열 및 냉각 구역은 고정된다. 속도는, 예를 들어, 하나 이상의 고데트(godet)에 걸쳐 섬유 다발을 여러 번 통과시킴으로써, 특정 값으로 설정될 수 있다. 요망하는 경우, 고데트는 가열될 수 있다. 신장 및/또는 연신에 의해, 섬유는 이들의 최종 기계적 성질 및 형태, 특히, 이들의 섬도를 얻는다.
본 발명에 따른 1 단계 연신 공정에서, 방사 속도가 고정된 직후에 섬유(즉, 방사된 그대로의 생성물)가 연신된다.
본 발명의 공정의 바람직한 구현예에서, 방적돌기를 빠져 나가는 섬유는 요망되는 강도를 얻기 위해 공기역학적으로 신장된다. 방적 공정에서 얻어진 필라멘트가 증착되어 부직포를 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 방사 공정에서 얻어진 필라멘트는 이들이 서로의 위에 놓이게 되는 증착 벨트 상에 증착된다.
본 발명의 공정의 추가 바람직한 구현예에서, 방사 공정은 멜트-블로운 공정으로 수행될 수 있고, 여기서 방적돌기로부터 빠져 나오는 용융물은 고온 및 고압에서 공기 흐름에 의해 혼입되고, 이로써 낮은 두께를 갖는 섬유가 형성된다. 이러한 섬유들은 또한 증착되어 부직포를 형성시킬 수 있다. 이는 주로 증착 드럼에서 이루어진다.
섬유가 1 단계로 연신되는 경우, 개선된 설계 및 개선된 적용 성질을 갖는 정사각형 중공 섬유가 얻어지는 것으로 밝혀졌다.
바람직하게는, 각 슬롯의 다리의 길이 대 폭의 비는 4:1 내지 6:1, 바람직하게는 4.5:1 내지 5.5:1의 범위이다.
섬유의 타이터는 선형 질량 밀도 (linear mass density), 즉, 주어진 길이의 섬유의 중량과 관련하여 측정될 수 있다. 본 발명에 따른 폴리머 섬유는 4 내지 16 dtex (SI-단위: 1 dtex = 1 g/10000 m) 범위의 타이터를 갖는 것이 바람직하다.
섬유의 재료:
원칙적으로, 본 발명에 따른 폴리머 섬유는 임의의 섬유-형성 폴리머, 즉 방적성(spinnability) 조건을 만족시키는 용융물 또는 용액으로 전환될 수 있는 폴리머로부터 형성될 수 있다.
열가소성 폴리머 물질이 본 발명에서 사용될 수 있다. 본 발명의 의미에서, 열가소성 폴리머는 특정 온도 초과에서 가역적으로 변형될 수 있고, 이로써 이 공정이 원하는 만큼 종종 반복될 수 있는 것들이다. 이 특정 온도 미만에서는, 이들은 변형될 수 없는 물질이다. 열가소성 폴리머 물질은 용융 방사에 적합한 유동학적 성질을 가져야 한다. 폴리머의 분자량은 폴리머 분자 사이의 얽힘을 가능하게하기에 충분해야 하지만 용융 방사 가능할 정도로 충분히 낮아야 한다. 용융 방사를 위해, 열가소성 폴리머는 약 1,000,000 g/mol 미만, 바람직하게는 약 5,000 g/mol 내지 약 750,000 g/mol, 더욱 바람직하게는 약 10,000 g/mol 내지 약 500,000 g/mol, 및 더욱 더 바람직하게는 약 50,000 g/mol 내지 약 400,000 g/mol의 분자량을 갖는다. 열가소성 폴리머 물질은 스테이플 섬유를 위한 스핀 연신 공정 또는 스펀본드 연속 섬유 공정과 같은 공지된 공정에서 전형적으로 직면되는 바와 같이, 바람직하게는 신장 흐름(extensional flow) 하에서 비교적 신속하게 고화될 수 있고, 열적으로 안정한 섬유 구조를 형성할 수 있어야 한다. 바람직한 폴리머 물질은 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리락테이트, 할로겐-함유 폴리머, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리설폰, 폴리옥시메틸렌, 이들로부터 유도된 폴리이미드 코폴리머 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
적합한 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(1-부텐), 폴리이소부틸렌, 폴리(1-펜텐), 폴리(4-메틸펜트-1-엔), 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 및 폴리올레핀 함유 블렌드로부터 선택된다. 적합한 폴리에틸렌은 HDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE; ULDPE 및 UHMW-PE로부터 선택된다. 적합한 폴리올레핀 블렌드는 적어도 하나의 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 에틸렌-프로필렌-코폴리머 및 적어도 하나의 상이한 폴리머를 포함한다. 상이한 폴리머는, 예를 들어, 폴리올레핀 및 α,β-불포화 카복실산 또는 카복실산 무수물, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리스티렌, 폴리아미드 또는 언급된 상이한 폴리머의 둘 이상의 혼합물로 제조된 그라프트 또는 코폴리머로부터 선택된다.
적합한 할로겐-함유 섬유-형성 폴리머는 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이다.
본 발명에 따른 폴리머 섬유는 또한 적어도 하나의 비열가소성 폴리머 물질을 포함하거나 이로 이루어질 수 있다. 적합한 비열가소성 폴리머 물질은 재생 셀룰로스(특히, 비스코스 레이온(viscose rayon), 리오셀(lyocell)), 면, 목재 펄프, 등, 및 이들의 혼합물이다. 비열가소성 폴리머 물질로부터의 폴리머 섬유는, 예를 들어, 용액 또는 용매 방사에 의해 생산될 수 있다. 재생 셀룰로스는 모세관을 통해 산 응고조로 압출함으로써 생산될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 폴리머 섬유는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 이들의 코폴리머 및 혼합물로부터 선택된 폴리머를 포함한다.
본 발명에 따른 폴리머 섬유는 단일- 또는 다성분 필라멘트로 구성될 수 있다. 적합한 구현예는 코어 물질로서 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 및 핑거 물질로서 코폴리에스테르를 갖는 다성분 필라멘트이다.
본 발명에 따른 폴리머 섬유는 필터로서 유리하게 사용될 수 있는 직물, 예를 들어, 부직포의 형성의 적합하다. 필터 기재는 단일 유형의 필라멘트 또는 상이한 유형의 필라멘트들의 조합으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 폴리머 섬유는 카펫 타일로서 유리하게 사용될 수 있는 직물, 예를 들어, 부직포의 형성의 적합하다. 카펫 타일 기재는 단일 유형의 필라멘트 또는 상이한 유형의 필라멘트들의 조합으로 이루어질 수 있다.
상이한 형상을 갖는 오리피스의 조합으로 되어 있는 방적돌기를 사용함으로써, 소위 다중-형상 방사에 의해 상이한 유형의 필라멘트를 1 단계로 생산할 수 있다. 이에 의해, 1 단계로 다층 직물을 생산할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상이한 공기 투과성을 갖는 상이한 층으로 되어 있는 필터를 생산하는 것이 가능하다. 예를 들어, 이에 따른 필터는 기류의 우회(indirection)가 보다 높은 공기 투과도에서 보다 낮은 공기 투과도의 구배를 갖는 층으로 이루어질 수 있다. 본 발명은, 공기 중의 입자를 제거하는 데 효과적이며 장시간 적용에 걸쳐 유지되는 낮은 압력 강하를 특징으로 하는 필터의 생산을 가능하게 한다.
필라멘트의 디자인 및 이에 따른 필터는 요구되는 공기 흐름/공기 침투에 따라 최적화될 수 있다.
상이한 형상 및/또는 상이한 크기의 섬유들을 조합하는 것이 가능하다: 예를 들어,
a) 동일한 형상을 갖지만 상이한 데니어 값(예를 들어, 12 내지 6 데니어)를 갖는 필라멘트, 예를 들어, 바람직하게는 하향식 배열의, 본 발명에 따른 섬유의 조합.
b) 상이한 형상, 예를 들어, 원형, 타원형, 삼각형, 정방형, 정사각형, T-자형, M-자형, S-자형, Y-자형, 또는 H-자형을 갖는 필라멘트들의 조합. 예를 들어, 바람직하게는 하향식 배열의, 원형 섬유와 본 발명에 따른 섬유의 조합 (2 층 직물).
c) 상이한 형상, 예를 들어, 원형, 타원형, 삼각형, 정방형, 정사각형, T-자형, M-자형, S-자형, Y-자형, 또는 H-자형을 갖는 필라멘트들의 조합. 예를 들어, 바람직하게는 하향식 배열의, 원형 섬유와 본 발명에 따른 섬유 및 원형 섬유의 조합 (3 층 직물).
d) 상이한 형상, 예를 들어, 원형, 타원형, 삼각형, 정방형, 정사각형, T-자형, M-자형, S-자형, Y-자형, 또는 H-자형을 갖는 필라멘트들의 조합. 예를 들어, 본 발명에 따른 섬유 및 원형 섬유 및 본 발명에 따른 섬유의 조합 (3 층 직물).
e) 상이한 형상을 갖는 필라멘트들, 예를 들어, 하향식 배열의, 본 발명에 따른 섬유 및 삼각형, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-꼭지 별, 타원, H-자형, 이중 H-자형 및 이들의 조합으로부터 선택된 형상의 조합(2층 및 다층 직물).
공정:
일 구현예에서 본 발명에 따른 폴리머 섬유는 스펀멜트(spunmelt) 섬유이다. 본 발명의 의미에서 용융 방사는 일종의 열가소성 압출이다. 용융 방사는 스펀레이드(spunlaid) 공정, 멜트블로운(meltblown) 공정 및 스펀본드(spunbond) 공정을 포함한다. 이러한 공정은 당업자에게 공지되어 있다.
섬유를 생산하는 첫 번째 단계는 일반적으로 컴파운딩(compounding) 또는 혼합 단계이다. 컴파운딩 단계에서, 원료는 전형적으로 전단 하에서 가열된다. 열 존재 하에서의 전단은 열가소성 물질 및 선택적인 비열가소성 물질의 균질한 용융물을 형성할 것이다. 이후, 얻어진 용융물을 압출기에 넣고, 압출기에서 재료를 혼합하고 모세관을 통해 운반하여 섬유를 형성한다. 이후, 섬유는 어테뉴에이션(attenuation)되고 수집된다. 섬유는 바람직하게는 실질적으로 연속적이며(즉, 약 2500:1보다 큰 길이 대 직경 비를 가짐), 스펀레이드 섬유로 지칭될 것이다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현예에서, 상기 정의된 바와 같이 폴리머 섬유를 제공하도록 설계된 배열된 구멍의 패턴을 형성하는 모세관 방적돌기 오리피스를 포함하는 방적돌기가 사용된다.
상기 정의된 바와 같은 폴리머 섬유를 제공하도록 설계된 배열된 구멍의 패턴을 포함하는 방적돌기는 또한 본 발명의 일 양태이다.
바람직한 구현예에서, 방적돌기는 4 개의 슬롯으로 이루어진 오리피스를 포함하고, 여기서 각 슬롯은 예각, 또는 본질적으로 직선이거나 오목한 다리(화살촉)를 갖는 직각과 유사한 형상을 갖는다.
섬유는 상이한 본딩 방법에 의해 직물로 전환될 수 있다. 스펀본드 또는 멜 트블로운 공정에서, 섬유는 공지된 산업 표준 기술을 사용하여 통합된다. 전형적인 본딩 방법은 캘린더(압력 및 열), 스루-에어 열(thru-air heat), 기계적 엉킴, 수력 엉킴, 니들 펀칭, 및 화학적 본딩 및/또는 수지 본딩을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 가압 열 및 스루-에어 열 본딩 방법의 경우, 열적으로 본딩 가능한 섬유가 필요하다. 섬유는 또한 직물 시트를 형성하기 위해 함께 직조될 수 있다. 이 본딩 기술이 기계적 인터로킹 방법이다. 이후, 섬유 직물은 물품에 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 예를 들어 본 발명에 따른 폴리머 섬유를 포함하는 직포, 편물, 레이드 스크림(laid scrim) 또는 부직포의 형태의 텍스타일 구조이다. 본 발명의 의미에서 텍스타일 구조는 섬유 또는 섬유 다발의 조합이다. 이는 단일 또는 다중 층을 이룰 수 있다. 본 발명의 맥락에서 텍스타일 구조는 적어도 하나의 층, 바람직하게는 하나 초과의 층으로 이루어진 직포, 단일 또는 다중 층 직포, 단일 또는 다중 층 부직포, 단일 또는 다중 층 편물, 단일 또는 다중 층 레이드 스크림 직물, 바람직하게는 얀, 트위스트(twist) 또는 로프(rope)의 평행 섬유 또는 섬유 다발로 이루어진 수 개의 층으로서 정의되며, 이에 의해 얀, 트위스트 또는 로프의 평행 섬유 또는 섬유 다발의 개별 층들은 서로, 또는 부직포에 대해 꼬일될 수 있다.
본 발명의 특정 양태는 본 발명에 따른 폴리머 섬유를 포함하는 부직포이다. 따라서, 본 발명의 추가의 양태는 부직포를 제조하기 위한 상기 정의된 바와 같은 폴리머 섬유의 용도이다.
부직포는 또한 스펀본드(spunbond) 부직포, 스펀레이드, 스펀본드 또는 스펀본디드 직물로 불린다.
일반적으로, 부직포는 실제로 무한 길이의 섬유로부터 제조되고, 하나의 연속 공정으로 제조된다.
부직포는 바람직하게는 멜트블로잉에 의해 얻어진 섬유로부터 열 결합에 의해 얻어진다. 따라서, 부직포는 바람직하게는 멜트 블로운 폴리머 섬유, 특히, 본 발명에 따른 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유를 포함한다. 특정 구현예에서, 부직포는 본 발명에 따른 적어도 하나의 폴리머 섬유 및 하기로부터 선택된 적어도 하나의 섬유를 포함한다:
- 본 발명에 따른 폴리머 섬유와 비교하여 상이한 데니어 값을 갖는 섬유,
- 본 발명에 따른 폴리머 섬유와 비교하여 상이한 형상을 갖는 섬유.
본 발명에 따른 섬유의 비율은 바람직하게는 섬유의 총 중량을 기준으로 1 내지 99 중량%이다.
본 발명에 따른 섬유와 상이한 섬유의 특정 단면 형상은 명시된 조건 하에 터프트 얀에 대한 네프 접착력이 명시된 범위에서 달성되는 한, 부차적인 역할을 한다. 삼각형 단면을 갖는 본 발명에 따른 중공 섬유와 상이한 섬유 (삼엽 섬유로 지칭됨), 4 개, 5 개 또는 그 초과의 아암으로 되어 있는 별 형상을 갖는 섬유, 또는 편평, 타원형, T-자형, M-자형, S-자형, Y-자형, 또는 H-자형 단면을 갖는 섬유가 사용될 수 있다.
부직포 기술 분야에서, 용어 "멜트블로잉"은 본질적으로 열가소성 섬유 형성 폴리머가 용융되고, 다이 홀을 통해 펌핑되고, 방사 노즐에서 빠져 나올 때 고속 공기 흐름으로 들어가는 방사 공정을 지칭한다. 뜨거운 공기의 흐름은 일반적으로 노즐의 측면으로부터 배출되고, 용융된 폴리머 흐름을 유도하고, 매우 미세한 필라멘트의 형성을 야기한다. 필라멘트는 컬렉터 스크린 상에 증착되고, 이에 의해 비교적 미세하고 전형적으로 자가-결합되는 부직포 웹이 형성된다. 멜트블로우 공정은 통상적인 스펀레이드 기술과 상이한데, 여기서 발생하는 폴리머 섬유는 방적돌기에서 노즐로부터 공기 흐름에 의해 유도되지 않고, 일반적으로는 흡입에 의해 컨베이어 벨트 상에서만 연신된다.
멜트블로운 폴리머 섬유가 멜트블로잉 장치 아래의 표면 상에 수집될 때, 부직포가 얻어진다. 후속적으로, 부직포는 열 결합되어 부직포가 된다. 공정은 단일 단계 공정이다.
더 넓은 섬유 직경 분포가 얻어지도록 멜트블로우 공정을 변형시키는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 이는 더 높은 난류에 주어지게 하고 강하게 와류되도록 생성되는 폴리머 섬유를 흡수하는, 공기 흐름을 조절함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 상이한 방사 장치로부터 상이한 직경을 갖는 섬유를 단일 부직포로 동시에 방사함으로써 상이한 섬유 직경이 얻어질 수 있다.
바람직한 구현예에서, 멜트블로잉은 동심원 공기 멜트블로잉 공정으로 수행된다. 본원에서 사용된 바와 같이, 이 용어는 여러 열의 방사 다이가 사용되고 이들 각각이 공기 노즐에 의해 둘러싸이는 멜트블로잉 공정을 지칭한다. 당업계에 기술된 바와 같이, 비교적 넓은 섬유 분포가 이에 따라 얻어질 수 있다.
바람직한 구현예에서, 멜트블로잉은 다중 열 멜트블로잉 공정으로 수행된다. 당업계에 기술된 바와 같이, 섬유 직경 분포는 다수의 방사 다이가 동시에 압출되는 이러한 다중-열 멜트블로우 공정에서 향상될 수 있다.
매우 바람직한 구현예에서, 멜트블로잉은 동심원 공기 다중 열 멜트블로잉 공정으로 수행된다. 이러한 구현예에서, 동심원 공기 멜트블로우 방법은 다중열 공정으로 수행된다. 이러한 방법은 넓은 섬유 직경 분포를 얻기에 특히 적합하다.
동심원 공기 다중 열 멜트블로잉 공정은 전형적으로 다음과 같이 수행된다. 용융된 폴리머 및 뜨거운 공기는 다중 다이 및 노즐의 어레이를 통해 방적돌기를 통해 동시에 공급된다. 생성되는 폴리머 섬유는 동심원 노즐에 의해 둘러싸이고, 이로부터 뜨거운 공기가 블로잉된다. 그러한 다이 개구로부터 배출된 후, 용융된 폴리머는 둘러싸인 노즐로부터 뜨거운 공기에 의해 즉시 신장된다. 전체 시스템은 높은 난류를 형성시키고, 이로써 작은 및 큰 섬유 직경을 갖는 섬유의 섹션이 형성된다. 섬유는 컬렉터 상에서 블로잉되고, 와류된다. 컬렉터는 흡입 수단을 포함할 수 있다. 섬유는 컬렉터 표면 상에 축적되어 부직포 웹을 얻고, 이는 이후 요망되는 경우 열 결합에 의해 부직포로 변환될 수 있다. 따라서, 부직포는 1 단계 연신 공정으로 제조된다.
대안적으로 또는 추가로, 상이한 폴리머 섬유를 동일한 부직포로 방사하기 위해 여러 개 (즉, 2 개, 3 개 또는 그 초과)의 다중 열 멜트블로잉 장치가 병렬로 배열될 수 있다. 이러한 공정에서, 다양한 장치로부터 방사된 모든 폴리머 섬유가 공정에서 혼합되고, 단일 컨베이어 벨트에 동시에 놓인다. 바람직하게는 균질한 상이한 섬유들을 포함하는 부직포가 얻어진다. 섬유 직경 분포는 상이한 폴리머 섬유를 생산하는 둘 이상의 멜트블로잉 장치를 조합함으로써 증가될 수 있다. 두 개의 다중 열 방적돌기가 특정 각도로 배열되는 경우, 폴리머 섬유는 컬렉터 상에 블로잉되어 강하게 교락되는 두 개의 상이한 섬유 유형의 혼성 부직포 웹을 생성시킨다.
부직포의 조성 및 성질을 조절하기 위한 다양한 공정 변형이 당업계에 공지되고 기술되어 있다. 각 방적돌기는 독립적인 압출기에 의해 공급될 수 있거나, 둘 모두의 방적돌기가 단일 압출기로부터 공급될 수 있다. 독립적인 압출기로, 두 개의 상이한 폴리머가 컬렉터 상에 방사되어 혼성 부직포 웹을 생산할 수 있다. 예를 들어, 저융점을 갖는 폴리머는 더 높은 융점을 갖는 또 다른 폴리머, 예컨대, 폴리에틸렌 및 폴리에스테르와 조합될 수 있다. 폴리에틸렌 및 폴리에스테르가 조합되고 캘린더링되는 경우, 폴리에틸렌은 용융되어 적어도 부분적으로 폴리에스테르 섬유를 서로에 대해 접착시켜; 부직포의 높은 강도 및 작은 공극 크기를 야기할 수 있다. 또한, 제1 방적돌기로부터 멜트블로잉된 비교적 미세한 섬유를 제2 방적돌기로부터 스펀레이드된 비교적 성긴 섬유와 조합하는 것이 가능하다. 이러한 방법은 높은 섬유 직경 다양성을 얻기 위해 이용될 수 있다. 더욱이, 예를 들어, 상이한 용융흐름 지수를 갖는 폴리머들을 조합함으로써 부직포에 특정 성질을 부여하는 폴리머 물질들이 조합될 수 있다. 예를 들어, 제1 멜트블로잉된 폴리머는 600 이하의 용융흐름 지수를 가질 수 있는 반면, 제2 폴리머는 600 이상의 용융흐름 지수를 가질 수 있다. 용융흐름 지수가 높을수록, 용융 점도는 낮아진다. 따라서, 더 높은 용융흐름 지수를 갖는 멜트블로잉된 폴리머로부터 더 미세한 섬유가 생성되고, 반면에 더 낮은 용융흐름 지수를 갖는 폴리머로부터 더 두꺼운 섬유가 얻어진다.
부직포는 또한 두 개의 상이한 섬유 유형이 동시에 방사되고 동일한 방사 공정으로 조합될 수 있는 다른 생산 공정에 의해 얻어질 수 있다. 예를 들어, 동심원 공기 다중 열 멜트블로잉 공정이 제2 방사 공정과 동시에 수행되는 경우, 교란된 섬유의 혼합 부직포가 단일 증착물 상에서 얻어질 수 있다. 예를 들어, 동심원 공기 다중 열 멜트블로잉 공정은 두 개의 방적돌기가 폴리머 섬유의 생산을 위해 동시에 적용되는 경우 통상적인 멜트블로잉 공정과 조합될 수 있다. 예를 들어, 이러한 방법은 비교적 미세한 섬유가 통상적인 멜트블로잉 공정으로부터 생성되는 부직포에 첨가되도록 조정될 수 있는 반면, 더 높은 직경을 갖는 섬유는 동심원 공기 다중 열 멜트블로잉 공정으로부터 첨가된다.
또 다른 구현예에서, 부직포는 2 개, 3 개 또는 그 초과의 상이한 유형의 폴리머 섬유가 수득되는 2 개, 3 개 또는 그 초과의 상이한 유형의 폴리머로부터의 단일 멜트블로잉 공정으로 제조된다. 이에 의해, 상이한 구조, 폴리머 조성 및/또는 기능적 성질을 갖는 둘 이상의 상이한 섬유를 포함하는 부직포가 얻어진다. 예를 들어, 상이한 폴리머 섬유는 상이한 방적돌기로부터, 또는 상이한 공급 라인으로 단일 방적돌기로부터 멜트블로잉에 의해 조합될 수 있다.
멜트블로잉 부직포는 부직포가 얻어지도록 열 결합된다. 당업계에 공지된 바와 같이, 이러한 열 결합은 부직포의 기본 섬유 구조를 적어도 부분적으로 유지하는 방식으로 수행될 수 있다. 따라서, 부직포 전체에 걸쳐 결합 부위가 형성되도록 섬유가 완전히 용융되지 않고 단지 연화될 수 있는 정도로 열이 가해진다. 바람직하게는, 기본 부직포 구조는 부직포의 적어도 일부에서, 특히, 내부에서 열 결합 단계로 유지된다.
또 다른 구현예에서, 열 결합은 캘린더링에 의해 수행된다. 이러한 표준 방법에서, 부직포는 전형적으로 가열되는 한 쌍의 캘린더 롤에 통과된다. 캘린더링 단계의 조건은 섬유의 단지 부분적인 용융만이 발생함으로써 부직포가 요망되는 정도로 열 결합되도록 조절된다. 결합의 양 및 결합 강도는, 예를 들어, 캘린더 롤의 속도, 가해지는 압력, 롤러 닙 간의 거리 및 적용되는 온도를 변경함으로써 조절될 수 있다. 이에 의해, 요망되는 기계적 강도가 얻어지게 하는 정도의 열 결합을 얻는 것이 가능하고, 이로써 특히 부직포의 코어에서 기본 섬유 구조가 본질적으로 유지되거나 적어도 요망되는 정도로 유지될 수 있다. 캘린더링은 롤러 표면이 패턴화되는 경우 부직포의 전표면, 또는 이의 일부에 걸쳐 수행될 수 있다. 본 발명에 따르면, 부직포의 기계적 강도가 증가될 수 있는 반면에 부직포의 섬유 구조가 본질적으로 유지될 수 있기 때문에 캘린더링은 열 결합에 바람직하다.
바람직하게는, 본 발명의 부직포는 본 발명에 따른 폴리머 섬유를 포함하는 터프트-배킹을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 부직포는 본 발명에 따른 폴리머 섬유 중 적어도 하나 및 하기로부터 선택된 섬유 중 적어도 하나를 포함하는 섬유 조성물을 함유하는 터프트-배킹을 포함한다:
- 본 발명에 따른 폴리머 섬유와 비교하여 상이한 데니어 값을 갖는 섬유,
- 본 발명에 따른 폴리머 섬유와 비교하여 상이한 형상을 갖는 섬유.
본 발명의 양태는 부직포의 제조를 위한 상기 정의된 바와 같은 폴리머 섬유의 용도이다.
부직포의 제조를 위한 방법에는 적어도 하나의 본 발명에 따른 중공 폴리머 섬유 또는 본 발명에 따른 섬유 조성물을 포함하는 섬유가 사용된다.
바람직하게는, 부직포는 오리피스의 패턴을 포함하는 방적돌기를 통해 섬유의 용융 또는 용액 방사에 의해 제조되며, 여기서 하나의 단일 섬유는 4 개의 슬롯의 배열에 폴리머 용융물을 통과시킴으로써 형성되고, 하나의 섬유를 형성시키는 4 개의 슬롯의 각 슬롯은 예각, 또는 본질적으로 직선이거나 오목한 다리를 갖는 직각과 유사한 형상을 갖고, 바람직하게는 각각의 4 개의 슬롯은 화살촉의 형태를 갖는다.
바람직하게는, 부직포는 오리피스의 패턴을 포함하는 방적돌기를 통해 섬유의 용융 또는 용액 방사에 의해 제조되며, 여기서 하나의 단일 섬유는 4 개의 슬롯의 배열에 폴리머 용융물을 통과시킴으로써 형성되고, 하나의 섬유를 형성시키는 4 개의 슬롯의 각 슬롯은 예각, 또는 본질적으로 직선이거나 오목한 다리를 갖는 직각과 유사한 형상을 갖고, 바람직하게는 각각의 4 개의 슬롯은 화살촉의 형태를 갖고, 방적돌기를 빠져 나오는 섬유는 1 단계 연신 공정으로 처리된다.
본 발명의 추가 양태는 터프팅된 부직포의 제조이고, 여기서 터프트 배킹에서 터프트를 위한 섬유는 본 발명에 따른 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태는 기술된 방법에 의해 제조된 터프팅된 부직포이다.
본 발명의 또 다른 양태는 본 발명에 따른 및 카펫의 제조를 위한 카펫 배킹으로서 상기 정의된 바와 같은 터프팅된 부직포의 용도이다.
본 발명에 따른 중공 폴리머 섬유가 폴리에스테르 및/또는 폴리아미드로부터 선택되는, 본 발명에 따른 및 카펫의 제조를 위한 카펫 배킹으로서 상기 정의된 바와 같은 터프팅된 부직포의 용도가 바람직하다.
바람직한 일 구현예에서, 상기 정의된 바와 같은 폴리머 섬유는 필터 및 카펫, 특히 카펫 타일, 바닥을 완전히 덮는 카펫(wall-to-wall carpet), 도어 매트, 스로인 매트(throw-in mat), 신발 카펫 등에 사용될 수 있으며, 여기서 자동차용 터프트 카펫(automotive tuft carpet)이 바람직하다.
본 발명에 따른 섬유의 터프트-배킹 층에서 파일 얀과 접촉되고 그것들을 기재에 고정한다(터프트 배킹). 섬유와 파일 얀 사이의 접촉 면적이 종래 기술로부터 공지된 일반적인 원형 섬유보다 현저히 높은 것이 본 발명의 이점이다.
섬유와 얀 루프(파일 얀) 사이의 접촉각이 바람직하게는 20 내지 90°, 특히 40 내지 90°, 특히 60 내지 90°인 터프트 배킹으로 본 발명에 따른 섬유를 배열하는 것이 가능하다.
본 발명의 특별한 구현예는 카펫 배킹 및 필터로서의 본 발명에 따른 폴리머 섬유의 용도이다.
본 발명의 추가의 특별한 구현예는 적어도 2 개의 상이한 폴리머 섬유를 포함하는 폴리머 섬유 조성물이고, 상기 섬유 중 적어도 하나는 상기 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 폴리머 섬유이다. 본 발명에 따른 적합하고 바람직한 섬유의 상기 언급된 정의가 본원에서 전반적으로 지칭된다.
적어도 두 개의 상이한 폴리머 섬유는 하기 성질들 중 적어도 하나가 상이하다:
- 단면적의 형상,
- 섬유의 타이터,
- 섬유의 화학적 조성.
다중 타이터, 단일 형상 필라멘트 또는 다중 형상 필라멘트가 바람직하다.
바람직한 구현예에서, 적어도 2개의 상이한 폴리머 섬유는 특히 하나의 단일 방적돌기를 사용하여 단일-단계 공정으로 제조된다.
본 발명의 추가의 구현예는 본 발명에 따른 상기 정의된 적어도 하나의 폴리머 섬유 및 하기로부터 선택되는 적어도 하나의 섬유를 포함하는 섬유 조성물이다:
- 바람직하게는 하향식 배열의, 본 발명에 따른 상기 정의된 폴리머 섬유와 비교하여 상이한 데니어 값을 갖는 섬유,
- 바람직하게는 하향식 배열의, 본 발명에 따른 상기 정의된 폴리머 섬유와 비교하여 상이한 형상을 갖는 섬유.
특정 구현예는 정방형 단면적을 포함하는 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유 및 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유와 상이한 적어도 하나의 섬유를 포함하는, 섬유 조성물로서, 상기 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유에서
- 네 개의 모서리 점이 본질적으로 정사각형을 형성하고,
- 네 개의 가장자리 모두가 오목하거나 직선이고,
- 섬유가 12 내지 25% 범위의 단면적 중공률을 갖는, 섬유 조성물이다.
특히, 정방형 단면적을 포함하는 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유 및 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유와 상이한 적어도 하나의 섬유를 포함하는, 섬유 조성물로서,
상기 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유가 오리피스의 패턴을 포함하는 방적돌기를 통해 용융 또는 용액 방사에 의해 제조되며, 여기서 하나의 단일 섬유가 4 개의 슬롯의 배열에 폴리머 용융물을 통과시킴으로써 형성되고, 하나의 섬유를 형성시키는 4 개의 슬롯의 각 슬롯이 예각, 또는 본질적으로 직선이거나 오목한 다리를 갖는 직각과 유사한 형상을 갖고,
- 네 개의 모서리 점이 본질적으로 정사각형을 형성하고,
- 네 개의 가장자리 모두가 오목하거나 직선이고,
- 섬유가 12 내지 25% 범위의 단면적 중공률을 갖고,
- 섬유가 4 내지 16 dtex 범위의 타이터를 갖는, 섬유 조성물이다.
특히, 정방형 단면적을 포함하는 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유 및 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유와 상이한 적어도 하나의 섬유를 포함하는, 섬유 조성물로서, 상기 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유에서
- 네 개의 모서리 점이 본질적으로 정사각형을 형성하고,
- 네 개의 가장자리 모두가 오목하거나 직선이고,
- 섬유가 12 내지 25% 범위의 단면적 중공률을 갖고,
상기 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유와 상이한 적어도 하나의 섬유가 고체인, 섬유 조성물이다.
특히, 정방형 단면적을 포함하는 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유 및 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유와 상이한 적어도 하나의 섬유를 포함하는, 섬유 조성물로서,
상기 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유가 오리피스의 패턴을 포함하는 방적돌기를 통해 용융 또는 용액 방사에 의해 제조되며, 여기서 하나의 단일 섬유가 4 개의 슬롯의 배열에 폴리머 용융물을 통과시킴으로써 형성되고, 하나의 섬유를 형성시키는 4 개의 슬롯의 각 슬롯은 예각, 또는 본질적으로 직선이거나 오목한 다리를 갖는 직각과 유사한 형상을 갖고,
- 네 개의 모서리 점이 본질적으로 정사각형을 형성하고,
- 네 개의 가장자리 모두가 오목하거나 직선이고,
- 섬유가 12 내지 25% 범위의 단면적 중공률을 갖고,
- 섬유가 4 내지 16 dtex 범위의 타이터를 갖고,
상기 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유와 상이한 적어도 하나의 섬유가 고체인, 섬유 조성물이다.
특히, 정방형 단면적을 포함하는 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유 및 적어도 하나의 섬유를 포함하는, 섬유 조성물로서, 상기 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유에서
- 네 개의 모서리 점이 본질적으로 정사각형을 형성하고,
- 네 개의 가장자리 모두가 오목하거나 직선이고,
- 섬유가 12 내지 25% 범위의 단면적 중공률을 갖고,
상기 적어도 하나의 섬유가
- 바람직하게는 하향식 배열의, 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유와 비교하여 상이한 데니어 값을 갖는 섬유,
- 바람직하게는 하향식 배열의, 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유와 비교하여 상이한 형상을 갖는 섬유로부터 선택되는, 섬유 조성물이다.
특히, 정방형 단면적을 포함하는 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유 및 적어도 하나의 섬유를 포함하는, 섬유 조성물로서,
상기 중공 폴리머 섬유가 오리피스의 패턴을 포함하는 방적돌기를 통해 용융 또는 용액 방사에 의해 제조되며, 여기서 하나의 단일 섬유가 4 개의 슬롯의 배열에 폴리머 용융물을 통과시킴으로써 형성되고, 하나의 섬유를 형성시키는 4 개의 슬롯의 각 슬롯이 예각, 또는 본질적으로 직선이거나 오목한 다리를 갖는 직각과 유사한 형상을 갖고,
- 네 개의 모서리 점이 본질적으로 정사각형을 형성하고,
- 네 개의 가장자리 모두가 오목하거나 직선이고,
- 섬유가 12 내지 25% 범위의 단면적 중공률을 갖고,
- 섬유가 4 내지 16 dtex 범위의 타이터를 갖고,
상기 적어도 하나의 섬유가
- 바람직하게는 하향식 배열의, 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유와 비교하여 상이한 데니어 값을 갖는 섬유,
- 바람직하게는 하향식 배열의, 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유와 비교하여 상이한 형상을 갖는 섬유로부터 선택되는, 섬유 조성물이다.
본 발명은 하기 실시예에서 보다 구체적으로 기술된다.
실시예
도 1은 본 발명에 따른 정사각형 중공 폴리머 섬유를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 정사각형 중공 폴리머 섬유와 원형 비-중공 섬유(고체 섬유)의 혼합물을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 정사각형 중공 폴리머 섬유를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 중공 폴리머 섬유를 형성시키는 방적돌기의 4 개의 슬롯의 상세도를 나타낸 것이다.
실시예 1:
폴리에스테르 스펀바운드 직물 (부직포)을 생산하였다. 본 발명에 따른 정사각형 중공 폴리머 섬유를 포함하는 상이한 섬유 형상 및 용융된 폴리머를 각 오리피스에 공급하기 위한 칭량 판을 함유하는, 특수 방적돌기를 사용하였다. 모세관을 0.12 mm 폭 및 0.6 mm 길이 및 0.99 mm 외경의 4 조각의 각 슬릿으로 지정하였다. 이에 의해 우수한 직각도 및 18%까지의 중공률이 얻어졌다. 얻어진 섬유를 사용하여 웹 형성에 의해 터프트 배킹을 생산하였고, 30%의 정사각형 중공 섬유를 단면에 수직으로 우측에 놓았다. 달성된 총 표면 접촉은 원형-고체 필라멘트에 비해 40 내지 50% 더 높았다.
실시예 2:
폴리에스테르 스펀바운드 직물 (부직포)을 생산하였다. 본 발명에 따른 정사각형 중공 폴리머 섬유를 포함하는 상이한 섬유 형상 및 용융된 폴리머를 각 오리피스에 공급하기 위한 칭량 판을 함유하는, 특수 방적돌기를 사용하였다. 모세관을 0.11 mm 폭 및 0.6 mm 길이 및 1.10 mm 외경의 4 조각의 각 슬릿으로 지정하였다. 이에 의해 우수한 직각도 및 22%까지의 중공률이 얻어졌다. 얻어진 섬유를 사용하여 웹 형성에 의해 터프트 배킹을 생산하였고, 60%의 정사각형 중공 섬유를 단면에 수직으로 우측에 놓았다. 달성된 총 표면 접촉은 원형-고체 필라멘트에 비해 28.5 내지 33.3% 더 높았다.

Claims (16)

  1. 정방형 단면적을 포함하는, 중공 폴리머 섬유로서,
    - 네 개의 모서리 점이 본질적으로 정사각형을 형성하고,
    - 네 개의 가장자리 모두가 오목하거나 직선이고,
    - 상기 섬유가 12 내지 25% 범위의 단면적 중공률을 갖고,
    - 상기 섬유가 4 내지 16 dtex 범위의 타이터(titer)를 갖는, 중공 폴리머 섬유.
  2. 제1항에 있어서, 각 모서리의 형상이 예각, 또는 본질적으로 직선이거나 오목한 다리(화살촉)를 갖는 직각과 유사한, 중공 폴리머 섬유.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 사각형의 외부 원의 직경이 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 15 ㎛ 내지 50 ㎛의 범위인, 중공 폴리머 섬유.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 오리피스(orifice)의 패턴을 포함하는 방적돌기를 통해 용융 또는 용액 방사에 의해 제조되고, 여기서 하나의 단일 섬유가 4 개의 슬롯의 배열에 폴리머 용융물을 통과시킴으로써 형성되고, 하나의 섬유를 형성시키는 상기 4 개의 슬롯의 각 슬롯이 예각, 또는 본질적으로 직선이거나 오목한 다리를 갖는 직각과 유사한 형상을 갖고, 바람직하게는 각각의 상기 4 개의 슬롯이 화살촉의 형태를 갖고; 바람직하게는 오리피스의 패턴을 포함하는 방적돌기를 통해 용융 또는 용액 방사에 의해 제조되고, 여기서 상기 방적돌기를 빠져 나오는 상기 섬유가 1 단계 연신 공정으로 처리되는, 중공 폴리머 섬유.
  5. 제4항에 있어서, 각 슬롯의 두 개의 다리의 길이가 0.4 내지 0.6 mm의 범위이고, 각 다리의 폭이 0.08 내지 0.13 mm의 범위인, 중공 폴리머 섬유.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 각 슬롯의 다리의 길이 대 폭의 비가 4:1 내지 6:1, 바람직하게는 4.5:1 내지 5.5:1의 범위인, 중공 폴리머 섬유.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유가, 바람직하게는 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리락테이트, 이들로부터 유래된 코폴리머 및 이들의 혼합물로부터 선택된 열가소성 폴리머로부터 선택되는, 중공 폴리머 섬유.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 폴리머 섬유 중 적어도 하나 및 하기로부터 선택된 섬유 중 적어도 하나를 포함하는, 섬유 조성물:
    - 바람직하게는 하향식 배열의, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 폴리머 섬유와 비교하여 상이한 데니어 값을 갖는 섬유,
    - 바람직하게는 하향식 배열의, 제1항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 폴리머 섬유와 비교하여 상이한 형상을 갖는 섬유.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 폴리머 섬유 또는 제8항에 정의된 바와 같은 섬유 조성물을 포함하는, 부직포.
  10. 부직포의 제조 방법으로서, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 적어도 하나의 중공 폴리머 섬유 또는 제8항에 정의된 바와 같은 섬유 조성물을 포함하는 섬유가 사용되고, 바람직하게는 상기 부직포가 오리피스의 패턴을 포함하는 방적돌기를 통해 섬유의 용융 또는 용액 방사에 의해 제조되고, 여기서 하나의 단일 섬유가 4 개의 슬롯의 배열에 폴리머 용융물을 통과시킴으로써 형성되고, 하나의 섬유를 형성시키는 상기 4 개의 슬롯의 각 슬롯이 예각, 또는 본질적으로 직선이거나 오목한 다리를 갖는 직각과 유사한 형상을 갖고, 특히 각각의 상기 4 개의 슬롯이 화살촉의 형태를 갖고, 특히 상기 방적돌기를 빠져 나오는 상기 섬유가 1 단계 연신 공정으로 처리되는, 방법.
  11. 제9항에 있어서, 터프팅(tufting)된 부직포의 형태인, 부직포.
  12. 제9항에 있어서, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 폴리머 섬유 또는 제8항에 정의된 바와 같은 섬유 조성물을 함유하는 터프팅-배킹을 포함하는, 부직포.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 폴리머 섬유 또는 제8항에 정의된 바와 같은 섬유 조성물을 포함하는, 카펫 타일.
  14. 부직포, 바람직하게는 카펫, 특히, 카펫 타일, 바닥을 완전히 덮는 카펫(wall-to-wall carpet), 도어 매트(door mat), 스로인 매트(throw-in mat) 또는 자동차용 터프트 카펫(automotive tuft carpet)의 제조를 위한 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 폴리머 섬유 또는 제8항에 정의된 바와 같은 섬유 조성물의 용도.
  15. 제14항에 있어서, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 폴리머 섬유 또는 제8항에 정의된 바와 같은 섬유 조성물이 카펫 배킹으로서 사용되는, 용도.
  16. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 폴리머 섬유를 제공하도록 설계된 배열된 구멍의 패턴을 형성시키는, 모세관 방적돌기 오리피스를 포함하는, 바람직하게는 네 개의 슬롯으로 이루어진 오리피스를 포함하는 방적돌기로서, 각각의 상기 슬롯이 직선이거나 오목한 다리(화살촉)를 갖는 예각, 또는 본질적으로 직각과 유사한 형상을 갖는, 방적돌기.
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