KR20210142608A

KR20210142608A - 연신복합섬유, 부직포 및 연신복합섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR20210142608A
Application number: KR1020217027671A
Authority: KR
Inventors: 사토시 구사카; 고타로 도미타
Original assignee: 우베 에쿠시모 가부시키가이샤
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2021-11-25
Also published as: CN113574217A; TW202104693A; JP7432994B2; US20220018044A1; JP2020165052A; WO2020203286A1; DE112020001647T5

Abstract

본 발명은, 섬도가 0.6dtex 이하이며, 열수축률이 낮고, 단사강도가 높은 연신복합섬유, 부직포 및 연신복합섬유의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 결정성 프로필렌계 중합체를 주성분으로 하고 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트가 10∼30g/10분인 수지를 심재로 하고, 심재보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 주성분으로 하는 수지를 초재로 하는 심초구조의 미연신섬유를 용융방사하고, 이 미연신섬유를 연신처리하여, 섬도가 0.6dtex 이하, 초재와 심재의 단면적비(초재/심재)가 50/50∼10/90, 단사 탄성률이 70cN/dtex 이상인 연신복합섬유를 얻을 수 있다.

Description

연신복합섬유, 부직포 및 연신복합섬유의 제조방법

본 발명은, 심초구조(core-sheath structure)의 연신복합섬유(延伸複合纖維), 부직포 및 연신복합섬유의 제조방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 섬도(纖度)가 0.6dtex 이하인 세섬도(細纖度)의 연신복합섬유와 그 제조방법, 및 이 세섬도의 연신복합섬유를 사용한 부직포에 관한 것이다.

특성이 다른 2종류의 올레핀계 수지를 사용하여 형성되는 심초구조의 복합섬유는, 열접착성을 구비하고 내약품성에 있어서도 우수하여, 다양한 분야에서 이용되고 있다. 이러한 심초구조의 복합섬유는, 예를 들면 용융방사(溶融紡絲)에 의하여 형성된 심초구조의 미연신섬유를 연신처리함으로써 제조할 수 있다.

한편 각종 필터 소재나 전지용 세퍼레이터 등에 이용되는 기능성 부직포에는, 박막(薄膜)이며 또한 기계적 강도가 높은 것이 요구된다. 박막이며 기계적 강도가 높은 부직포를 실현시키기 위해서는, 종래보다도 원료섬유의 섬도를 가늘게 함과 아울러 단사강도(單絲强度)를 향상시킬 필요가 있다. 연신복합섬유의 단사강도 및 탄성률(彈性率)을 증가시키는 방법으로서는, 일반적으로 연신배율의 증가를 들 수 있지만, 연신배율을 증가시키면, 연신 시에 실끊어짐이 발생하고, 연신 후에 섬유의 열수축률이 증가하여 부직포의 가공성이 저하되고, 또한 가공 후에 부직포의 외관이 열화된다는 문제가 있다.

그래서 종래에 연신배율의 증가 이외의 방법에 의하여 고강도이고 세섬도인 연신복합섬유를 제조하는 기술이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌1, 2 참조). 예를 들면 특허문헌1에 기재되어 있는 복합섬유에서는, 심재인 결정성 프로필렌계 중합체와 초재인 올레핀계 중합체의 중량평균분자량의 비, 초재나 심재의 멜트 플로 레이트(Melt Flow Rate : MFR) 등을 특정함으로써 복합섬유의 고강도화를 도모하고 있다.

또한 특허문헌2에 기재되어 있는 복합섬유의 제조방법에서는, 고강도이고 세섬도인 복합섬유를 얻기 위하여, 방사노즐로부터 토출된 심재의 멜트 플로 레이트를 특정함과 아울러 방사노즐로부터 토출된 심재의 멜트 플로 레이트와 방사노즐로부터 토출된 초재의 멜트 플로 레이트의 비(＝심재 MFR/초재 MFR)를 특정하고 있다.

특허문헌1 : 일본국 공개특허 특개2007-107143호 공보 특허문헌2 : 국제공개 제2015/012281호 공보

부직포의 제조에 있어서는, 두께, 중량, 충전율, 구멍지름 및 강도 등 목적으로 하는 특성에 대응하여 적당한 섬도의 원료섬유가 선택되어 사용되고 있다. 이때에, 하나의 원료섬유로 부직포를 제조하더라도 좋지만, 미세한 구멍지름과 부직포 강도 등과 같이 2개의 특성을 겸비하는 부직포를 얻기 위하여, 섬도가 0.1dtex 정도인 극세섬유와 섬도가 0.2∼0.6dtex 정도인 세섬도 섬유를 혼합하는 경우가 있다. 이와 같이 부직포의 강도를 향상시키기 위해서는, 원료가 되는 극세섬유 및 세섬도 섬유의 양방에 대하여 단사강도 및 탄성률 등의 물성을 높일 필요가 있다. 그러나 상기한 특허문헌1에 기재되어 있는 기술은, 섬도가 1dtex 전후인 복합섬유를 대상으로 하는 것이며, 또한 얻어지는 복합섬유는 열수축률이 10％ 이상으로 높다.

한편 특허문헌2에 기재되어 있는 제조방법에서는, 단사강도 5cN/dtex 이상, 영률(Young's modulus) 50cN/dtex 이상, 120℃에서의 열수축률 8％ 이하인 연신복합섬유를 얻을 수 있지만, 이 기술은 섬도가 0.3dtex 이하인 극세복합섬유를 대상으로 하고 있어, 그보다 굵은 세섬도 복합섬유에 대해서도 동등한 특성을 얻기는 어렵다. 또한 단사 및 부직포의 새로운 물성향상이 요구되는 중에, 종래기술에 개시되어 있는 방법으로 제조한 것을 연신공정에 의하여 고배율로 연신하여도, 단사강도 및 탄성률 등의 물성이 더 향상되기에는 한계가 있다.

그래서 본 발명은, 섬도가 0.6dtex 이하이고, 열수축률이 낮고, 단사강도가 높은 연신복합섬유, 부직포 및 연신복합섬유의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 연신복합섬유는, 결정성 프로필렌계 중합체를 주성분으로 하는 수지를 심재로 하고, 상기 심재보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 주성분으로 하는 수지를 초재로 하는 심초구조의 연신복합섬유로서, 섬도가 0.6dtex 이하이고, 상기 심재의 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트가 10∼30g/10분이고, 상기 초재와 상기 심재의 단면적비(초재/심재)가 50/50∼10/90이고, 단사 탄성률이 70cN/dtex 이상이다.

이 연신복합섬유에서는, 상기 심재의 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트와, 상기 초재의 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트의 비(심재/초재)가, 예를 들면 0.3∼1이다.

본 발명에 관한 부직포는, 상기한 연신복합섬유를 사용하여 형성된 것이다.

본 발명에 관한 연신복합섬유의 제조방법은, 용융방사에 의하여, 결정성 프로필렌계 중합체를 주성분으로 하는 수지를 심재로 하고, 상기 심재보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 주성분으로 하는 수지를 초재로 하는 심초구조의 미연신섬유를 얻는 방사공정과, 상기 미연신섬유를 연신처리하여 섬도가 0.6dtex 이하인 연신복합섬유를 얻는 연신공정을 구비하고, 상기 미연신섬유는, 섬도가 4.0dtex 이하, 상기 초재와 상기 심재의 단면적비(초재/심재)가 50/50∼10/90이고, 상기 심재는 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트가 10∼30g/10분이고, 상기 방사공정과 상기 연신공정을 연속으로 실시한다.

이 연신복합섬유의 제조방법에서는, 상기 심재의 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트와, 상기 초재의 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트의 비(심재/초재)를, 0.3∼1의 범위로 하더라도 좋다.

또한 상기 연신공정에 있어서의 상기 미연신섬유의 연신배율은, 예를 들면 2∼7배이다.

또한 본 발명에 있어서의 멜트 플로 레이트의 값은, JIS K7210의 A법에 의거하여 온도 : 230℃, 하중 : 21.18N의 조건에서 측정한 값이며, 특별한 언급이 없는 한 이하의 설명에 있어서도 동일하다.

본 발명에 의하면, 섬도가 0.6dtex 이하인 연신복합섬유에 대하여 열수축률을 증가시키지 않고 단사강도를 높일 수 있다.

도1은, 본 발명의 실시형태의 연신복합섬유의 단면 구조예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도2는, 본 발명의 실시형태의 연신복합섬유의 제조방법을 나타내는 플로차트이다.
도3은, 도2에 나타내는 각 공정을 연속으로 실시할 때의 장치 구성예를 나타내는 모식도이다.
도4의 A, B는 도2에 나타내는 각 공정을 각각 실시할 때의 장치의 구성을 나타내는 모식도로서, A는 방사공정, B는 연신공정을 나타낸다.

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한 본 발명은, 이하에 설명하는 실시형태에 한정되지 않는다. 도1은, 본 실시형태의 연신복합섬유(延伸複合纖維)의 단면 구조예를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도1에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 연신복합섬유는, 심부(1)와 그 주위에 형성된 초부(2)로 구성되는 심초복합섬유이며, 그 섬도는 0.6dtex 이하이고, 바람직하게는 0.2∼0.6dtex이다.

[심부(1)]

심부(1)는, 결정성 프로필렌계 중합체를 주성분으로 하고, 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트(MFR)가 10∼30g/10분인 수지(이하, 심재라고 한다)로 형성되어 있다. 심재의 MFR이 10g/10분 미만인 경우에, 용융수지의 용융장력(溶融張力)이 높아지기 쉬워, 목적으로 하는 섬도(纖度)의 미연신섬유를 얻는 것이 어려워지고, 또한 미연신섬유를 고배율로 연신하면 실끊어짐의 발생빈도가 증가하는 경향이 있다.

또한 심재의 MFR이 30g/10분을 넘으면, 용융수지의 용융장력이 낮아지기 때문에, 미연신섬유의 배향 결정화도(配向結晶化度)가 저하되고, 연신복합섬유의 단사강도(單絲强度)나 탄성률(彈性率)을 충분히 높일 수 없어, 목적으로 하는 단사물성을 얻기 어려워진다. 심재의 MFR은, 15∼25g/10분으로 하는 것이 바람직하고, 이 범위로 함으로써 미연신섬유의 섬도를 낮게 하면서 연신복합섬유의 강도를 발현시킬 수 있다.

심재의 주성분인 결정성 프로필렌계 중합체로는, 예를 들면 결정성을 구비하는 아이소택틱 프로필렌 단독 중합체, 에틸렌 단위의 함유량이 적은 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체, 프로필렌 단독 중합체로 이루어지는 호모부와 에틸렌 단위의 함유량이 비교적 많은 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체로 이루어지는 공중합부로 구성된 프로필렌 블록 공중합체, 또한 프로필렌 블록 공중합체에 있어서의 각 호모부 또는 공중합부가 부텐-1 등의 α-올레핀을 공중합한 것으로 이루어지는 결정성 프로필렌-에틸렌-α-올레핀 공중합체 등을 사용할 수 있고, 특히 연신성, 섬유물성 및 열수축 억제의 관점에서 아이소택틱 폴리프로필렌이 바람직하다. 이들 결정성 프로필렌계 중합체는, 단독으로 사용하더라도 좋고, 또한 2종 이상을 조합하여 사용하여도 좋다.

또한 심재에는, 핵제(核劑)나 산화방지제 등의 첨가제를 적절한 비율로 배합할 수 있다. 심재에 배합되는 첨가제는, 결정성 프로필렌계 중합체를 주성분으로 하는 수지와의 관계에 있어서, 같이 용융하여 친화되는 것 또는 완전하게는 용융되지 않지만 그 일부가 수지와 친화되는 것이 바람직하다.

[초부(2)]

초부(2)는, 심재보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 주성분으로 하는 수지(이하, 초재라고 한다)로 형성되어 있다. 초재의 주성분인 올레핀계 중합체로는, 예를 들면 고밀도·중밀도·저밀도 폴리에틸렌이나 직쇄상(直鎖狀)의 저밀도 폴리에틸렌 등의 에틸렌계 중합체, 프로필렌과 다른 α-올레핀의 공중합체, 구체적으로는 프로필렌-부텐-1-랜덤 공중합체, 프로필렌-에틸렌-부텐-1-랜덤 공중합체, 혹은 연질 폴리프로필렌 등의 비결정성 프로필렌계 중합체, 폴리-4-메틸펜텐-1 등을 사용할 수 있고, 특히 섬유물성의 점에서 고밀도 폴리에틸렌이 바람직하다. 이들 올레핀계 중합체는, 단독으로 사용하더라도 좋고, 또한 2종 이상을 조합하여 사용하여도 좋다.

또한 초재에는, 핵제나 산화방지제 등의 첨가제를 적절한 비율로 배합할 수 있다. 초재에 배합되는 첨가제는, 올레핀계 중합체를 주성분으로 하는 수지와의 관계에 있어서, 같이 용융하여 친화되는 것 또는 완전하게는 용융되지 않지만 그 일부가 수지와 친화되는 것이 바람직하다.

[심초비율]

본 실시형태의 연신복합섬유는, 심초비율, 즉 횡단면(길이방향에 수직인 단면)에 있어서의 심부(1)와 초부(2)의 면적비(초재/심재)가 50/50∼10/90이다. 횡단면에 있어서의 심부(1)의 비율이 50％ 미만인 경우에, 연신복합섬유의 단사강도나 탄성률이 부족하게 되고, 또한 열수축률도 증가한다. 또한 횡단면에 있어서의 심부(1)의 비율이 90％를 넘으면, 열융착에 기여하는 초재가 부족하게 되어, 부직포 등 가공품의 강도가 저하된다. 또한 횡단면에 있어서의 심부(1)의 비율이 지나치게 높으면, 연신공정에 있어서 연신배율이 저하되어 실끊어짐이 발생하기 쉬워진다.

[심재 MFR/초재 MFR]

본 실시형태의 연신복합섬유는, 심재(펠릿)의 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 MFR과, 초재(펠릿)의 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 MFR의 비(심재 MFR/초재 MFR)가, 0.3∼1인 것이 바람직하다. 심재 MFR/초재 MFR이 0.3 미만인 경우에, 용융수지의 용융장력이 높아지기 쉬워, 목적으로 하는 섬도의 미연신섬유를 제조하지 못할 수 있다. 또한 심재 MFR/초재 MFR이 1을 넘으면, 용융수지의 용융장력이 지나치게 낮아져 연신복합섬유의 단사강도나 탄성률이 저하되어, 목적으로 하는 단사물성을 얻지 못할 수 있다.

[단사 탄성률]

본 실시형태의 연신복합섬유는, 단사 탄성률이 70cN/dtex 이상이다. 연신복합섬유의 단사 탄성률이 70cN/dtex 미만이면, 박막의 부직포로 가공하였을 때에 부직포의 기계적 강도가 부족하여, 파단(破斷)이나 외관불량이 발생하기 쉬워진다.

[제조방법]

다음에 본 실시형태의 연신복합섬유의 제조방법에 대하여 설명한다. 도2는 본 실시형태의 연신복합섬유의 제조방법을 나타내는 플로차트이며, 도3은 도2에 나타내는 각 공정을 연속으로 실시할 때의 장치 구성예를 나타내는 모식도이다. 도2에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 연신복합섬유의 제조방법에서는, 용융방사에 의하여 심초구조의 미연신섬유를 얻는 방사공정(스텝S1)과, 미연신섬유를 연신처리하여 연신복합섬유를 얻는 연신공정(스텝S2)을 연속으로 실시한다.

<방사공정(S1)>

방사공정(S1)에서는, 섬도가 4.0dtex 이하, 바람직하게는 0.35∼4.0dtex이며, 심초비율(초재/심재)이 50/50∼10/90인 심초구조의 미연신섬유를 용융방사(溶融紡絲)한다. 이때에 심재로서는, 결정성 프로필렌계 중합체를 주성분으로 하고, 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트가 10∼30g/10분인 수지를 사용하고, 초재로서는, 심재보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 주성분으로 하는 수지를 사용한다. 또한 심재 MFR/초재 MFR은, 상기한 이유로 0.3∼1의 범위로 하는 것이 바람직하다.

(미연신섬유)

미연신섬유의 심초비율이 연신 후의 복합섬유의 심초비율이 되므로, 미연신섬유도 연신복합섬유와 마찬가지로 초재/심재＝50/50∼10/90으로 한다. 또한 미연신섬유의 섬도를 4.0dtex보다 굵게 하면, 연신 후의 복합섬유의 섬도를 0.6dtex 이하로 하기 위해서는 연신배율을 높일 필요가 있어, 연신 시에 실끊어짐이 발생하거나 연신섬유의 열수축률이 악화되기 쉬워지기 때문에, 본 실시형태의 연신복합섬유에 있어서는 미연신섬유의 섬도를 4.0dtex 이하로 한다.

또한 본 실시형태의 연신복합섬유에 있어서 심재로서 사용되는 MFR(230℃, 시험하중 21.18N)이 10∼30g/10분인 수지는, 용융수지로 하였을 때에 장력이 커지기 쉽기 때문에, 안정적으로 섬도가 0.35dtex 미만인 미연신섬유를 방사하는 것은 어렵다. 이 때문에 미연신섬유의 섬도는 0.35∼4.0dtex의 범위로 하는 것이 바람직하다.

<연신공정(S2)>

연신공정(S2)에서는, 미연신섬유를 연신처리하여 섬도가 0.6dtex 이하, 바람직하게는 0.2∼0.6dtex인 연신복합섬유를 얻는다. 이때에 연신배율이 2배 미만이면, 얻어지는 연신복합섬유의 단사강도나 탄성률이 저하되어, 목적으로 하는 단사물성을 얻지 못할 수 있다. 또한 연신배율이 7배를 넘으면, 실끊어짐이 발생하는 빈도가 증가하여, 생산성이 저하될 우려가 있다. 따라서 연신공정(S2)에 있어서의 연신배율은 2∼7배로 하는 것이 바람직하다.

<직접방사연신법>

본 실시형태의 연신복합섬유는, 상기한 방사공정(S1)과 연신공정(S2)을 연속으로 실시하는 직접방사연신법(스핀 드로우법)에 의하여 제조된다. 예를 들면 도3에 나타내는 장치의 경우에는, 방사노즐(11)로부터 토출된 심초구조의 미연신섬유(10)를 유입롤러(12)를 통하여 증기연신조(蒸氣延伸槽)(13)에 유입시켜 소정의 배율로 연신한 후에, 연신 후의 복합섬유(20)를 인출롤러(14)로 인출하고, 와인더(15)로 권취(捲取)한다.

2단 연신법 등과 같이 방사공정과 연신공정을 각각 따로따로 비연속으로 실시하는 경우에, 섬도가 가는 미연신섬유를 고배율로 연신하는 것이 어렵고, 또한 연신이 가능한 배율로는 목적으로 하는 강도 및 탄성률의 연신복합섬유를 얻을 수 없다. 이에 대하여 방사공정과 연신공정을 연속으로 실시하는 직접방사연신법(스핀 드로우법)은, 미연신섬유를 안정적이며 신속하게 연신공정으로 이행시킬 수 있기 때문에, 연신이 끊어지기 쉬운 세섬도(細纖度)의 미연신섬유이더라도 균질하고 신장이 쉬운 상태로 연신할 수 있어, 단사물성이 우수한 연신복합섬유를 얻을 수 있다. 그 결과, 섬도가 4.0dtex 이하인 미연신섬유로부터, 섬도가 0.6dtex 이하이고, 단사강도 및 단사 탄성률이 높고, 열수축률이 낮은 연신복합섬유를 제조할 수 있다.

상기한 방법에 의하여 제조된 연신복합섬유는, 유제처리나 건조처리를 거쳐서 직포용(織布用)으로 사용되는 장섬유 필라멘트의 형태로 제조할 수 있다. 또한 부직포용으로 사용되는 형태로 제조하기 위하여, 연신공정에 연속하여 유제처리, 권축가공처리 및 건조처리를 하여, 스테이플 파이버(staple fiber)로 제조하더라도 좋다. 또한 유제처리 후에, 건조처리를 하여 또는 건조처리를 하지 않고 단섬유로 절단하여, 촙드 파이버(chopped fiber)로 제조할 수도 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 연신복합섬유는, 심재의 MFR, 심초비율 및 단사 탄성률을 특정한 범위로 하고 있기 때문에, 0.6dtex 이하의 세섬도임에도 불구하고, 단사강도를 6cN/dtex 이상으로 함과 아울러 120℃에 있어서의 토우(tow)의 열수축률을 8％ 이하로 억제할 수 있다. 이와 같이 본 실시형태의 연신복합섬유는, 고강도 및 저열수축률이기 때문에 각종 부직포 용도, 전지 세퍼레이터 및 필터 등의 용도로 적합하게 사용할 수 있다. 그리고 본 실시형태의 연신복합섬유를 사용하여 형성된 박막 부직포는, 기계적 강도가 높고 가공 시의 열수축도 억제할 수 있기 때문에, 파단 등의 가공불량이나 외관불량의 발생도 없앨 수 있다.

(실시예)

이하에, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명의 효과에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 실시예에 있어서는, 하기의 방법으로 실시예 및 비교예의 연신복합섬유를 제작하여, 그 성능을 평가하였다.

[원료]

(1) 심재

A : 가부시키가이샤 프라임폴리머(Prime Polymer Co., Ltd.) 제품, 아이소택틱 폴리프로필렌「Y2005GP」

(MFR＝20g/10분, Q값＝4.7)

B : 가부시키가이샤 프라임폴리머 제품, 아이소택틱 폴리프로필렌「Y2000GV」

(MFR＝18g/10분, Q값＝3.0)

C : 가부시키가이샤 프라임폴리머 제품, 아이소택틱 폴리프로필렌「S119」

(MFR＝60g/10분, Q값＝2.8)

D : 가부시키가이샤 프라임폴리머 제품, 아이소택틱 폴리프로필렌「S137L」

(MFR＝30g/10분, Q값＝3.2)

(2) 초재

a : 게이요 폴리에틸렌 가부시키가이샤(KEIYO POLYETHYLENE CO., LTD.) 제품, 고밀도 폴리에틸렌「S6932」

(MFR＝40g/10분, Q값＝5.1)

b : 아사히카세이 케미칼즈 가부시키가이샤(Asahi Kasei Chemicals Corp.) 제품, 고밀도 폴리에틸렌「J300」

(MFR＝70g/10분, Q값＝4.3)

[평가·측정방법]

(1) 섬도

미연신섬유 및 연신복합섬유의 섬도는, JIS L1015에 준하여 측정하였다.

(2) MFR

심재 및 초재에 사용한 각 재료의 펠릿(pellet)에 대하여, JIS K7210의 A법에 의하여 시험온도 230℃, 시험하중 21.18N의 조건으로 MFR을 측정하였다.

(3) 연신복합섬유의 단사물성

JIS L1015에 준하는 방법으로, 연신복합섬유의 단사강도 및 탄성률을 측정하였다.

(4) 연신복합섬유의 토우물성

JIS L1015에 준하는 방법으로, 섬유다발(토우)의 열수축률을 측정하였다. 이때에, 필라멘트수를 12,018개, 열처리온도는 120℃, 열처리시간은 10분으로 하였다.

<실시예1>

도3에 나타내는 장치를 사용하여 방사공정 및 연신공정을 연속으로 실시하는 것에 의하여, 심초구조의 연신복합섬유를 제작하였다.

(1) 방사공정

심재A와 초재a를 사용하여, 용융방사에 의하여 섬도가 1.88dtex인 심초구조의 미연신섬유를 제작하였다. 이때에 심초형 복합 방사노즐을 사용하고, 심초비율(초재/심재)이 35/65가 되도록 하였다. 또한 방사조건은, 압출기 실린더의 온도를 255℃, 방사노즐의 온도를 270℃, 방사속도를 180m/분으로 하였다.

(2) 연신공정

상기한 방사공정으로부터 연속하여 연신공정을 실시하였다. 구체적으로는, 방사공정에서 얻은 미연신섬유(10)를 속도 180m/분의 유입롤러(12)에 유입시키고, 연신섬유 인출롤러(14)의 속도를 증가시켜서, 상압증기 100℃의 증기연신조(13)에서 연신하였다.

그 결과, 방사공정이나 연신공정에 있어서, 실끊어짐이 발생하지 않고 공업적으로 안정하게 연신할 수 있는 연신섬유 인출롤러(14)의 속도는 910m/분이며, 연신배율은 5.10배였다. 또한 이 조건으로 제조된 실시예1의 연신복합섬유의 섬도는 0.4dtex였다.

<실시예2>

심재A 대신에 심재B를 사용한 것 및 심초비율(초재/심재)을 25/75로 한 것 이외에는 실시예1과 동일한 방법 및 조건으로 하여, 섬도가 1.72dtex인 미연신섬유를 용융방사하고, 그 미연신섬유를 실시예1과 동일한 방법 및 조건으로 연신하였다.

그 결과, 방사공정이나 연신공정에 있어서, 실끊어짐이 발생하지 않고 공업적으로 안정하게 연신할 수 있는 연신섬유 인출롤러(14)의 속도는 841m/분이며, 연신배율은 4.67배였다. 또한 이 조건으로 제조된 실시예2의 연신복합섬유의 섬도는 0.4dtex였다.

<실시예3>

심초비율(초재/심재)을 50/50으로 한 것 이외에는 실시예1과 동일한 방법 및 조건으로 하여, 섬도가 1.60dtex인 미연신섬유를 용융방사하고, 그 미연신섬유를 실시예1과 동일한 방법·조건으로 연신하였다.

그 결과, 방사공정이나 연신공정에 있어서, 실끊어짐이 발생하지 않고 공업적으로 안정하게 연신할 수 있는 연신섬유 인출롤러(14)의 속도는 781m/분이며, 연신배율은 4.34배였다. 또한 이 조건으로 제조된 실시예3의 연신복합섬유의 섬도는 0.4dtex였다.

<실시예4>

심재A 대신에 심재D를 사용한 것 및 심초비율(초재/심재)을 50/50으로 한 것 이외에는 실시예1과 동일한 방법 및 조건으로 하여, 섬도가 0.80dtex인 미연신섬유를 용융방사하고, 그 미연신섬유를 실시예1과 동일한 방법·조건으로 연신하였다.

그 결과, 방사공정이나 연신공정에 있어서, 실끊어짐이 발생하지 않고 공업적으로 안정하게 연신할 수 있는 연신섬유 인출롤러(14)의 속도는 781m/분이며, 연신배율은 4.34배였다. 또한 이 조건으로 제조된 실시예4의 연신복합섬유의 섬도는 0.2dtex였다.

<실시예5>

심재D와 초재b를 사용하고, 심초비율(초재/심재)을 50/50으로 한 것 이외에는 실시예1과 동일한 방법 및 조건으로 하여, 섬도가 0.80dtex인 미연신섬유를 용융방사하고, 그 미연신섬유를 실시예1과 동일한 방법·조건으로 연신하였다.

그 결과, 방사공정이나 연신공정에 있어서, 실끊어짐이 발생하지 않고 공업적으로 안정하게 연신할 수 있는 연신섬유 인출롤러(14)의 속도는 781m/분이며, 연신배율은 4.34배였다. 또한 이 조건으로 제조된 실시예5의 연신복합섬유의 섬도는 0.2dtex였다.

<비교예1>

심재C와 초재b를 사용하고, 심초비율(초재/심재)을 50/50으로 한 것 이외에는 실시예1과 동일한 방법 및 조건으로 하여, 섬도가 1.60dtex인 미연신섬유를 용융방사하고, 그 미연신섬유를 실시예1과 동일한 방법·조건으로 연신하였다.

그 결과, 방사공정이나 연신공정에 있어서, 실끊어짐이 발생하지 않고 공업적으로 안정하게 연신할 수 있는 연신섬유 인출롤러(14)의 속도는 781m/분이며, 연신배율은 4.34배였다. 또한 이 조건으로 제조된 비교예1의 연신복합섬유의 섬도는 0.4dtex였다.

<비교예2>

심초비율(초재/심재)을 60/40으로 한 것 이외에는 실시예1과 동일한 방법 및 조건으로 하여, 섬도가 1.60dtex인 미연신섬유를 용융방사하고, 이 미연신섬유를 실시예1과 동일한 방법·조건으로 연신하였다.

그 결과, 방사공정이나 연신공정에 있어서, 실끊어짐이 발생하지 않고 공업적으로 안정하게 연신할 수 있는 연신섬유 인출롤러(14)의 속도는 781m/분이며, 연신배율은 4.34배였다. 또한 이 조건으로 제조된 비교예2의 연신복합섬유의 섬도는 0.4dtex였다.

<비교예3>

도4의 A, B에 나타내는 장치를 사용하여 방사공정 및 연신공정을 비연속으로 실시하는 것에 의하여, 심초구조의 연신복합섬유를 제작하였다.

(1) 방사공정

도4의 A에 나타내는 방사노즐(101)과, 롤러(102, 103)와, 권취장치(104)를 구비하는 용융방사장치를 사용하여, 비교예1과 동일한 조건으로 하여 섬도가 2.95dtex인 미연신섬유(110)를 용융방사하였다.

(2) 연신공정

도4의 B에 나타내는 3대의 롤러(111, 113, 115) 사이에 온수로 가열하는 예비연신조(112)와 가압포화수증기로 가열하는 본연신조(114)가 배치된 2단 연신장치를 사용하여 미연신섬유(110)를 연신함으로써, 연신복합섬유(120)를 얻었다. 구체적으로는, 방사공정에서 얻은 미연신섬유(110)를 수속(收束)한 토우(섬유다발)를, 유입롤러(111)의 속도를 10m/분, 예비연신 송출롤러(113)의 속도를 29m/분으로 하여, 예비연신조(112)에 있어서 93℃의 온수로 예비연신처리를 하였다. 이어서 연신섬유 인출롤러(115)의 속도를 증가시켜서, 본연신조(114)에 있어서 124℃의 가압포화수증기 중에서 본연신을 하고, 얻어진 연신복합섬유(120)를 와인더(116)로 권취하였다.

그 결과, 방사공정이나 연신공정에 있어서, 실끊어짐이 발생하지 않고 공업적으로 안정하게 연신할 수 있는 연신섬유 인출롤러(115)의 속도는 80m/분이며, 연신배율은 8.0배였다. 또한 이 조건으로 제조된 비교예3의 연신복합섬유의 섬도는 0.4dtex였다.

<비교예4>

심재A와 초재a를 사용한 것 이외에는 비교예3과 동일한 방법 및 조건으로 하여, 섬도가 2.95dtex인 미연신섬유를 용융방사하였다. 이 미연신섬유를, 방사공정과는 별도의 공정에 있어서 비교예3과 동일한 방법·조건으로 연신하였다.

그 결과, 방사공정이나 연신공정에 있어서, 실끊어짐이 발생하지 않고 공업적으로 안정하게 연신할 수 있는 연신섬유 인출롤러(115)의 속도는 80m/분이며, 연신배율은 8.0배였다. 또한 이 조건으로 제조된 비교예4의 연신복합섬유의 섬도는 0.4dtex였다.

<비교예5>

목적으로 하는 섬도가 되도록 기어펌프의 회전수를 적절하게 조정한 것 이외에는 비교예4와 동일한 방법 및 조건으로 하여, 섬도가 3.98dtex인 미연신섬유를 용융방사하였다. 이 미연신섬유를, 방사공정과는 별도의 공정에 있어서 비교예3과 동일한 방법·조건으로 연신하였다.

그 결과, 방사공정이나 연신공정에 있어서, 실끊어짐이 발생하지 않고 공업적으로 안정하게 연신할 수 있는 연신섬유 인출롤러(115)의 속도는 54m/분이며, 연신배율은 5.4배였다. 또한 이 조건으로 제조된 비교예5의 연신복합섬유의 섬도는 0.8dtex였다.

<비교예6>

(1) 방사공정

심초비율을 35/65로 한 것 이외에는 실시예1과 동일한 방법 및 조건으로 하여, 섬도가 1.88dtex인 미연신섬유를 용융방사하였다.

(2) 연신공정

2대의 롤러 사이에 온수연신조가 배치된 연신장치를 사용하여, 방사공정과는 별도의 공정에서 미연신섬유를 연신하였다. 구체적으로는, 방사공정에서 얻은 미연신섬유를 수속한 토우(섬유다발)를, 유입롤러의 속도 10m/분, 연신섬유 인출롤러의 속도 51m/분의 조건으로 하여, 온수연신조에 있어서 93℃의 온수로 연신처리하였다.

그 결과, 연신섬유 인출롤러의 속도가 51m/분인 때에 연신공정에 있어서 실끊어짐이 발생하여, 연신배율 5.1배의 설정으로 연신복합섬유를 얻는 것은 불가능하였다.

상기한 방법으로 제작한 실시예 및 비교예의 연신복합섬유의 평가결과를 하기 표1, 표2에 나타낸다.

상기 표2에 나타내는 바와 같이, 심재로 MFR이 30g/10분을 넘는 수지를 사용한 비교예1, 비교예3의 연신복합섬유는, 단사강도 및 탄성률이 낮았다. 또한 심초비율이 초재/심재＝60/40으로 심재가 적은 비교예2의 연신복합섬유는, 단사강도 및 탄성률이 낮았다. 방사공정과 연신공정을 별도의 공정에서 실시한 비교예4의 연신복합섬유는, 8배라는 고배율로 연신하고 있기 때문에 단사강도 및 탄성률은 높일 수 있었지만, 토우 열수축률도 증가하였다.

한편 방사공정과 연신공정을 별도의 공정에서 실시하고, 또한 연신배율을 5.4배로 낮게 설정한 비교예5의 연신복합섬유는, 토우 열수축률은 증가하지 않았지만, 단사강도 및 탄성률이 낮았다. 또한 연신공정과는 별도의 공정에서 실시예1과 동일한 섬도의 미연신섬유를 방사하고, 이 미연신섬유를 예비연신을 실시하지 않고 온수연신만 실시한 비교예6은, 필요한 연신배율에 도달하기 전에 연신공정에서 실끊어짐이 발생하여 버려, 평가용의 섬유를 제조할 수 없었다.

이에 대하여 상기 표1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 제작한 실시예1∼실시예5의 연신복합섬유는, 섬도가 0.6dtex 이하이더라도 120℃에서의 토우 열수축률이 8％ 이하, 단사강도가 6cN/dtex 이상이었다.

이상의 결과로부터, 본 발명에 의하면 섬도가 0.6dtex 이하의 범위에서 열수축률이 낮고 단사강도가 높은 연신복합섬유를 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.

1 : 심부
2 : 초부
10, 110 : 미연신섬유
11, 101 : 방사노즐
12, 111 : 유입롤러
13 : 연신조
14, 115 : 연신섬유 인출롤러
15, 116 : 와인더
20, 120 : 연신복합섬유
102, 103 : 롤러
104 : 권취장치
112 : 예비연신조
113 : 예비연신 송출롤러
114 : 본연신조

Claims

결정성 프로필렌계 중합체를 주성분으로 하는 수지를 심재로 하고, 상기 심재보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 주성분으로 하는 수지를 초재로 하는 심초구조(core-sheath structure)의 연신복합섬유(延伸複合纖維)로서,
섬도(纖度)가 0.6dtex 이하이고,
상기 심재의 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트(Melt Flow Rate)가 10∼30g/10분이고,
상기 초재와 상기 심재의 단면적비(초재/심재)가 50/50∼10/90이고,
단사 탄성률(單絲彈性率)이 70cN/dtex 이상인
연신복합섬유.
제1항에 있어서,
상기 심재의 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트와, 상기 초재의 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트의 비(심재/초재)가, 0.3∼1인 연신복합섬유.
제1항 또는 제2항의 연신복합섬유를 사용하여 형성된 부직포.
용융방사(溶融紡絲)에 의하여, 결정성 프로필렌계 중합체를 주성분으로 하는 수지를 심재로 하고, 상기 심재보다 융점이 낮은 올레핀계 중합체를 주성분으로 하는 수지를 초재로 하는 심초구조의 미연신섬유를 얻는 방사공정과,
상기 미연신섬유를 연신처리하여 섬도가 0.6dtex 이하인 연신복합섬유를 얻는 연신공정을
구비하고,
상기 미연신섬유는, 섬도가 4.0dtex 이하, 상기 초재와 상기 심재의 단면적비(초재/심재)가 50/50∼10/90이고,
상기 심재는, 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트가 10∼30g/10분이고,
상기 방사공정과 상기 연신공정을 연속으로 실시하는
연신복합섬유의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 심재의 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트와, 상기 초재의 230℃, 21.18N 하중에 있어서의 멜트 플로 레이트의 비(심재/초재)가, 0.3∼1인 연신복합섬유의 제조방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 연신공정은, 2∼7배의 연신배율로 상기 미연신섬유를 연신하는 연신복합섬유의 제조방법.