KR20220051504A - 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유, 이를 포함하는 습식 부직포 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 티타늄계 화합물을 중합촉매로 포함하여 제조된 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유, 이를 포함하는 습식 부직포에 관한 것으로, 상기 폴리에스테르 단섬유는 결점 형성이 현저히 적음에 따라 분산성이 우수하고, 이에 따라 우수한 기계적 강도를 가지는 습식 부직포 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.

Description

습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유, 이를 포함하는 습식 부직포 및 이의 제조방법{POLYESTER STAPLE FIBER FOR WET LAID NONWOVEN FABRICS, WET LAID NONWOVEN FABRICS INCLUDING THEREOF AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유 및 이를 포함하는 습식 부직포 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
폴리에스테르는 우수한 기계적 성질과 화학적 안정성, 높은 융점 등의 특징 때문에 오늘날 가장 널리 쓰이는 합성섬유의 소재일 뿐만 아니라 각종 플라스틱 제품의 재료가 되는, 상업적으로 매우 중요한 고분자 물질이다. 이러한 PET의 응용 범위를 확장하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있는데, 특히 고중합도와 낮은 카르복시기 함량을 갖는 PET를 보다 짧은 시간에 합성하여 여러가지 성질을 개선하고 생산성을 향상시키려는 시도는 꾸준하게 연구되고 있다.
한편, 상기 폴리에스테르 수지는, 예컨대 에스테르화 반응을 거쳐, 용융 중축합반응을 거치는데, 그 중축합반응에는 공업적 규모에서는 일반적으로 대부분이 안티몬 화합물 또는 게르마늄 화합물이 중합촉매로서 사용되고 있다. 그런데, 안티몬 화합물을 촉매를 중합촉매로서 사용하여 제조된 폴리에스테르 수지는 특유의 검은 색을 갖는 것이나, 안티몬 화합물에서 지적되고 있는 독성에 근거하는 안전위생성, 환경에 대한 배려 등의 점에서 문제가 있었고, 또, 게르마늄 화합물을 촉매로 한 폴리에스테르 수지는 투명성이나 안전위생성 등의 면에서는 적합하지만, 게르마늄 화합물 자체가 매우 고가이고 경제적으로 불리함을 피할 수 없는 등의 점에서, 이들에 대신하는 중축합 촉매의 출현이 강하게 요망되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 종래부터 안티몬 화합물이나 게르마늄 화합물을 대신하는 촉매로서 수많은 화합물이 제안되어 있고, 그 중에서도 티탄 화합물은 저가이고 안전위생성 등도 문제가 없는 점에서 여러 종류가 제안되어 있다. 그러나 티탄 화합물을 중합 촉매로 사용하여 제조된 폴리에스테르 수지는 특유의 황색을 띠고, 또한 열안정성이 떨어져, 예컨대 중축합시 및 용융성형시 등에서 분해반응 유래의 아세트알데히드를 다량으로 부생한다는 결점이 있었다.
특히, 습식 부직포의 경우 정수기 필터의 구성품 또는 티백 용도의 식품용 필터에 사용 되는데, 안티몬 촉매를 사용하여 제조된 폴리에스테르 섬유, 이로부터 제조된 습식 부직포는 먹는 물에 안티몬이 용출 될 수 있어 안전 위생상 적합하지 않다.
이에 대한 일례로, 일본 공개특허 제2002-194618 호에서는 안티몬 촉매를 사용하여 제조한 부직포용 섬유를 개시하고 있다. 그러나 상기한 바와 같이 상기 부직포가 습식 부직포에 이용될 경우 안전 위생상 적합하지 않은 문제가 있다.
한편, 티타늄계 화합물을 사용하여 제조된 폴리에스테르 섬유는 방사성이 좋지 않아 물에 분산시 결점을 형성하여 제지 및 필터 용도의 부직포로 적합하지 않았다.
또한, 세섬도의 폴리에스테르 섬유의 경우 방사 토출량이 낮고 연신비가 높은 특징으로 인해 방사성이 불량한 경우가 많아 이를 포함하는 습식 부직포의 물성 또한 불량한 문제가 있어 이에 대한 연구가 시급한 실정이다.
일본 공개특허 제2002-194618 호(2002.07.10.)
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 중합촉매로서 티타늄계 화합물을 사용하여 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유를 제조하고, 이를 포함하는 습식 부직포 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유는 섬도가 0.3 ~ 3.0de일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로써, 상기 폴리에스테르 단섬유는 하기 관계식 1에 의해 측정된 분산성이 10ppm 이하일 수 있다.
[관계식 1]
Figure pat00001
상기 관계식 1에서, 미분산 섬유개수는 온도 25℃인 물 1L에 수분율이 25중량%인 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유를 3g을 투입한 후, 600rpm의 조건 하에서 10분간 교반시킨 뒤 1분간 방치한 다음 미분산 섬유의 개수를 측정한 것이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로써, 상기 폴리에스테르 단섬유는 중합생성물을 방사한 방사물을 포함하며, 상기 중합생성물은 에스테르 반응생성물을 중합 반응시킨 반응 생성물이고, 상기 에스테르 반응생성물은 에스테르 반응물, 열안정제 및 하기 화학식 1로 표시되는 티타늄계 화합물을 포함하는 혼합물을 반응시킨 반응 생성물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 ~ 5의 직쇄형 알킬렌기 또는 탄소수 3 ~ 5의 분쇄형 알킬렌기이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로써, 상기 폴리에스테르 단섬유는 평균 섬유장이 3 ~ 12mm일 수 있다.
본 발명의 다른 목적으로, 습식 부직포는 상기 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유; 및 바인더 단섬유;를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로써, 상기 부직포는 상기 바인더 단섬유 및 상기 폴리에스테르 단섬유를 1 : 1.20 ~ 1 : 1.90의 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로써, 상기 부직포는 MD(Machine direction) 인장강도가 150 ~ 300N/15mm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로써, 상기 부직포는 MD(Machine direction) 인장강도 표준편차가 하기 관계식 2를 만족하는 것일 수 있다.
[관계식 2]
Figure pat00003
상기 관계식 2에서 N은 상기 부직포를 150mm ×100mm으로 절단한 시편을 N 등분한 영역 수이고, N=10이며, li는 제 i영역의 중앙 부분 MD 인장강도이고, μ는 N 등분한 영역의 MD 인장강도 평균이며,
Figure pat00004
이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로써, 상기 바인더 단섬유는 섬도가 0.3 ~ 3.0de이고, 평균 섬유장이 3 ~ 12mm일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적으로, 상기 부직포의 제조방법은 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유 및 바인더 단섬유를 혼합하여 수초지를 제조하는 1단계; 상기 수초지를 건조시켜 초지를 제조하는 2단계; 및 상기 초지에 대해 열 및 압력 중에서 선택된 어느 하나 이상을 가하여 캘린더링을 수행하여 습식 부직포를 제조하는 3단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로써, 상기 폴리에스테르 단섬유는 상기 폴리에스테르 단섬유는 산 성분, 디올 성분을 반응시켜 에스테르 반응물을 수득하는 1-1단계; 상기 에스테르 반응물, 열안정제 및 티타늄계 화합물을 포함하는 중합 반응물을 혼합 및 반응시켜 폴리에스테르 수지를 제조하는 1-2단계; 상기 폴리에스테르 수지를 방사하여 방사물을 제조하는 1-3단계; 상기 방사물을 연신하여 폴리에스테르 단섬유를 제조하는 1-4단계;를 포함하여 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로써, 상기 중합은 최종 온도 275 ~ 285℃로 승온하는 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로써, 상기 티타늄계 화합물은 상기 중합 반응물 전체 중량 중에서 티타늄 원소를 기준으로 10 ~ 20ppm으로 포함할 수 있다.
본 발명을 통해 티타늄계 화합물을 중합촉매로서 포함함으로써, 방사작업성이 우수하고 분산성이 향상된 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유를 제조할 수 있고, 이를 포함하는 기계적 강도가 균일한 습식 부직포를 제조할 수 있다.
이하, 습식 부직포의 제조방법을 통해 본 발명에 대해 더욱 자세히 설명한다.
본 발명의 습식 부직포 제조방법은 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유 및 바인더 단섬유를 혼합하여 수초지를 제조하는 1단계; 상기 수초지를 건조시켜 초지를 제조하는 2단계; 및 상기 초지에 대해 열 및 압력 중에서 선택된 어느 하나 이상을 가하여 캘린더링을 수행하여 습식 부직포를 제조하는 3단계;를 포함할 수 있다.
먼저, 1단계의 폴리에스테르 단섬유는 산 성분, 디올 성분을 반응시켜 에스테르 반응물을 수득하는 1-1단계; 상기 에스테르 반응물, 열안정제 및 티타늄계 화합물을 포함하는 중합 반응물을 혼합 및 반응시켜 폴리에스테르 수지를 제조하는 1-2단계; 상기 폴리에스테르 수지를 방사하여 방사물을 제조하는 1-3단계; 상기 방사물을 연신하여 폴리에스테르 단섬유를 제조하는 1-4단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
구체적으로는, 1-1단계의 에스테르 반응은 당업계에서 통상적으로 사용되는 에스테르화 반응 조건으로 수행할 수 있으며, 바람직한 일예로 상기 에스테르 반응은 200 ~ 260℃ 하에서 150 ~ 240분 동안 40 ~ 80rpm의 회전속도로 수행할 수 있고, 더욱 바람직하게는 210 ~ 250℃ 하에서 180 ~ 210분 동안 50 ~ 70rpm의 회전속도로 수행할 수 있다.
한편, 상기 산 성분 및 디올 성분을 1 : 1.0 ~ 1 : 1.5의 몰비로 포함할 수 있고, 바람직하게는 1 : 1.0 ~ 1 : 1.3의 몰비로 포함할 수 있다. 만일 상기 디올 성분이 1.0 몰비 미만일 경우 중합시 산도가 과도하게 높아져 부반응이 촉진될 수 있고, 1.5 몰비를 초과하는 경우 중합도가 높아지지 않는 문제가 발생할 수 있다.
이때, 상기 산성분은 테레프탈산을 포함하며, 이외에도 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산이나, 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산 및/또는 설폰산 금속염을 더 포함할 수 있다.
상기 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산은 폴리에스테르의 제조를 위해 사용되는 산성분으로써 공지된 것들을 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈산 및 디메틸이소프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산은 폴리에스테르의 제조를 위해 사용되는 산성분으로써 공지된 것들을 제한 없이 사용할 수 있으나, 이에 대한 비제한적인 예로써, 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 수베린산, 시트르산, 피메르산, 아젤라인산, 세바스산, 노나노산, 데카노인산, 도데카노인산 및 헥사노데카노인산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
한편, 상기 디올 성분은 에틸렌글리콜 및 하기 화학식 3으로 표현되는 성분을 포함할 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00005
다음으로, 1-2단계의 중합은 최종압력이 0.5torr가 되도록 서서히 감압하면서 최종 온도 275 ~ 285℃로 승온하고, 바람직하게는 최종 온도 277 ~ 283℃로 승온하여 수행할 수 있다.
만일 상기 중합의 최종 승온 온도가 275℃ 미만이거나 285℃를 초과하는 경우 섬유의 분산성이 과도하게 높아지고 부직포의 인장강도가 낮아질 뿐만 아니라 부직포의 두께 균일도가 불량해지는 문제가 발생할 수 있고, 부직포 표면의 터치감이 불량해지는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 열안정제는 상기 열안정제는 당업계에서 사용하는 일반적인 열안정제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 트리메틸인산(trimethylphosphate), 트리에틸인산(triethylphostphate), 트리부틸인산(tributyl phosphate), 트리부톡시에틸인산(Tributoxyethyl phosphate), 트리크레실인산(Tricresyl phosphate), 트리아릴포스페이트 이소프로필레이티드(Triarylphosphate isopropylated), 하이드로퀴논 비스-(디페닐 포스페이트)(Hydroquinone bis-(diphenyl phosphate)) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 열안정제는 상기 중합 반응물 전체 중량 중에서 인(P) 원소량 기준으로 10 ~ 30ppm으로 포함할 수 있고, 바람직하게는 15 ~ 25ppm으로 포함할 수 있다.
한편, 상기 중합 반응물에 보색제를 더 포함할 수 있다. 상기 보색제로 블루 및 레드 염료를 혼합된 것을 사용할 수 있으며, 상기 염료는 폐간질 섬유화를 유발하고 인체 발암성 물질로 분류된 코발트 화합물을 대체한 것으로 인체에 무해한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 보색제는 상기 중합 반응물에 1 ~ 10ppm으로 포함할 수 있고, 바람직하게는 3 ~ 7ppm으로 포함할 수 있다.
한편, 상기 티타늄계 화합물은 중합촉매로서 작용할 수 있고, 하기 화학식 1로 표현되는 티타늄계 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 하기 화학식 1로 표현되는 티타늄 킬레이트계 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00006
상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 ~ 5의 직쇄형 알킬렌기 또는 탄소수 3 ~ 5의 분쇄형 알킬렌기일 수 있고, 바람직하게는 탄소수 1 ~ 3의 직쇄형 알킬렌기 또는 탄소수 3 ~ 4의 분쇄형 알킬렌기일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표현되는 티타늄계 화합물은 물 분자의 존재 하에서도 안정하기 때문에 물이 다량으로 부생되는 에스테르 반응 이전에 첨가하여도 실활되지 않고, 그 결과 종래보다 단시간에 에스테르 반응 및 중축합 반응을 수행할 수 있어 착색을 억제할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 티타늄계 화합물은 낮은 중합 온도에서도 중합 반응성이 우수하고, 상대적으로 높은 중합도에 의하여 제조된 폴리에스테르 수지의 말단에 카르복시기(COOH)의 발생이 감소하여 방사 공정 중에 올리고머 및 모노머에 의한 노즐 표면의 오염을 줄일 수 있으며, 상기 노즐 표면을 클리닝하는 횟수를 줄일 수 있어 생산 수율의 향상 및 불량률 감소의 효과가 있다. 또한, 이를 통해 아세트알데하이드의 함유량을 줄인 인체 친화적인 폴리머 제조가 가능하다.
또한, 상기 티타늄계 화합물은 상기 중합 반응물 전체 중량 중에서 티타늄 원소를 기준으로 10 ~ 20ppm으로 포함할 수 있고, 바람직하게는 12 ~ 18ppm으로 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 14 ~ 16ppm으로 포함할 수 있다. 만일 10ppm 미만일 경우에는 섬유의 b치(b*)가 과도하게 높아져 섬유의 염색성 및 염착율이 불량해지고, 아세트알데하이드(Acetaldehyde) 발생량이 증가하여 인체 친화적인 폴리머 제조가 불가능하게 되는 문제가 있을 수 있으며, 20ppm을 초과할 경우에는 폴리에스테르 수지의 말단에 카르복시기(COOH)의 발생이 과도하게 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명의 폴리에스테르 단섬유를 제조하는데 있어, 보색제를 더 포함할 수 있다. 상기 보색제는 섬유로 방사된 후 진행되는 염색공정에서 염착되는 염료의 색상을 보다 강하고 좋게 하기 위한 색조 조정을 위한 것으로서, 섬유분야에서 공지된 것을 첨가할 수 있고, 이에 대한 비제한적인 예로서 원착용 염료, 안료, 건염염료, 분산염료, 유기 안료 등이 있다. 다만, 바람직하게는 블루 및 레드 염료가 혼합된 것을 사용할 수 있다. 이는 보색제로 일반적으로 사용되는 코발트 화합물의 경우 인체유해성이 커 바람직하지 못하기 때문인데 반해 블루 및 레드 염료가 혼합된 보색제는 인체에 무해하여 바람직하다. 또한, 블루 및 레드 염료를 혼합하여 사용되는 경우 색조를 미세하게 제어할 수 있는 이점이 있다. 상기 블루 염료는 일예로 solvent blue 104, solvent blue 122, solvent blue 45 등이 있을 수 있고, 상기 레드 염료는 일예로 solvent red 111, solvent red 179, solvent red 195 등이 있을 수 있다. 또한, 상기 블루 염료와 레드 염료는 1: 1.0 ~ 3.0 중량비로 혼합될 수 있고, 이를 통해 목적하는 미세한 색조 제어에 현저한 효과를 발현하기에 유리하다.
상기 보색제는 상기 중합 반응물 전체 중량을 기준으로 1 ~ 10ppm 구비될 수 있는데, 만일 1ppm미만으로 구비되는 경우 목적하는 수준의 보색 특성을 달성하기 어려울 수 있고, 10ppm을 초과하는 경우 L치가 감소하여 투명성이 저하되고 어두운 색을 띠는 문제점이 있을 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 고유점도가 0.60 ~ 0.80dl/g일 수 있고, 바람직하게는 0.63 ~ 0.77dl/g일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 수지는 PHOL 방법에 의해 측정된 카르복시기 개수가 30 ~ 40개일 수 있고, 바람직하게는 33 ~ 39개일 수 있다.
다음으로, 1-3단계의 방사는 방사구금(노즐)을 통해 수행할 수 있고, 상기 방사구금은 바람직하게는 ○형일 수 있으며, 270 ~ 300℃ 하에서 1,300 ~ 1,700mpm(meter per minute)의 방사 속도로 수행할 수 있고, 바람직하게는 275 ~ 295℃ 하에서 1,400 ~ 1,600mpm의 방사 속도로 수행할 수 있다.
다음으로, 1-4단계의 연신은 2.0 ~ 4.0의 연신비로 수행할 수 있고, 바람직하게는 2.5 ~ 3.5의 연신비로 수행할 수 있다.
이상에서 제조된 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유는 습식 부직포의 베이스 섬유로서 습식 부직포의 형상, 강도 등을 구현시키는 섬유일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 단섬유는 중합생성물을 방사한 방사물을 포함하며, 상기 중합생성물은 에스테르 반응생성물을 중합 반응시킨 반응 생성물이고, 상기 에스테르 반응생성물은 에스테르 반응물, 열안정제 및 티타늄계 화합물을 포함하는 혼합물을 반응시킨 반응 생성물일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 단섬유는 섬도가 0.3 ~ 3.0de일 수 있고, 바람직하게는 0.4 ~ 1.5de일 수 있다. 만일 폴리에스테르 단섬유의 섬도가 0.3de 미만인 경우 방사성이 불량해 질 수 있는 문제가 발생할 수 있고, 3.0de를 초과하는 경우 부직포 투기도가 과도하게 높아지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 단섬유는 평균 섬유장이 3 ~ 12mm일 수 있고, 바람직하게는 4 ~ 6mm일 수 있다. 만일 상기 평균 섬유장이 3mm 미만인 경우 부직포 물성 중 강도가 과도하게 낮아지는 문제가 발생할 수 있고, 12mm를 초과하는 경우 이러한 폴리에스테르 단섬유를 포함하는 초지의 결점 발생이 현격하게 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 단섬유는 하기 관계식 1에 의해 측정된 분산성이 10ppm 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.1 ~ 8.0ppm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 1.0 ~ 6.0ppm일 수 있다.
[관계식 1]
Figure pat00007
상기 미분산 섬유개수는 온도 25℃인 물 1L에 수분율이 25중량%인 폴리에스테르 단섬유를 3g을 투입한 후, 600rpm의 조건 하에서 10분간 교반 시킨 뒤 1분간 방치한 다음 미분산 섬유의 개수를 측정한 것이다.
만일 관계식 1에 따른 분산성이 10ppm을 초과할 경우 이러한 폴리에스테르 단섬유를 포함하여 제조된 습식부직포는 기계적 강도 균일성이 저하되고, 25℃이상의 온도인 물에 분산시킬 때 뭉쳐지는 폴리에스테르 단섬유의 개수가 현저하게 증가하고, 이를 통해 구현된 부직포는 촉감이 저하될 수 있으며, 부직포 내 결점 증가로 부직포의 기계적 강도가 불량해질 우려가 있다. 한편, 초지는 육안으로 관찰 시 외관의 미감, 촉감 등이 매우 중요한데, 수분산성이 소수점 단위로 변화하는 정도에도 그 결점은 현저히 증가할 수 있으므로 수분산성의 소수점 두(2)자리 이하로의 관리는 제품의 품질에 있어서 매우 중요할 수 있다.
상기 폴리에스테르 단섬유와는 별개로, 상기 바인더 단섬유는 상기 폴리에스테르 단섬유와 균일하게 분산된 뒤 폴리에스테르 단섬유와 바인더 단섬유 및/또는 바인더 단섬유 간을 열 접합시키는 섬유이며, 그 자체로서도 습식 부직포의 형상 구현 및 기계적 강도를 담보하는 섬유로서 사용될 수 있다.
또한, 상기 바인더 단섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)섬유 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유일 수 있다.
한편, 상기 바인더 단섬유는 산 성분 및 디올 성분을 에스테르 반응시켜 에스테르 반응물을 얻는 단계; 상기 에스테르 반응물을 중축합 반응시켜 폴리에스테르 바인더 수지를 제조하는 단계; 및 상기 폴리에스테르 바인더 수지를 방사시켜 바인더 단섬유를 제조하는 단계;를 포함하여 제조할 수 있다.
이에 대해 구체적으로 설명하면, 먼저, 상기 산 성분은 공지된 산 성분이면 제한없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 TPA(Terephthalic acid), IPA(Isophthalic acid)및 AA(Arachidonic acid) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 TPA(Terephthalic acid), IPA(Isophthalic acid)중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 상기 디올 성분은 공지된 디올 성분이면 제한없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 EG(Ethylene glycol), PEG(Poly(ethylene glycol)) 및 NPG(Neopentyl glycol)중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 EG(Ethylene glycol), PEG(Poly(ethylene glycol)중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 상기 산 성분 및 디올 성분을 1 : 1.0 ~ 1 : 1.5의 몰비로 포함할 수 있고, 바람직하게는 1 : 1.0 ~ 1 : 1.3의 몰비로 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 중합은 최종압력이 0.5torr가 되도록 서서히 감압하면서 275 ~ 285℃까지 승온하여 수행할 수 있고, 바람직하게는 277 ~ 283℃까지 승온하여 수행할 수 있다.
이상에서 제조된 상기 바인더 수지는 고유점도가 0.60 ~ 0.80dl/g 일 수 있고, 바람직하게는 0.63 ~ 0.77dl/g 일 수 있다.
다음으로, 상기 방사는 방사구금(노즐)을 통해 수행할 수 있고, 상기 방사구금은 바람직하게는 ○형일 수 있으며, 270 ~ 300℃ 하에서 1,700 ~ 2,100mpm(meter per minute)의 방사 속도로 수행할 수 있고, 바람직하게는 275 ~ 295℃ 하에서 1,800 ~ 2,000mpm의 방사 속도로 수행할 수 있다.
이상에서 제조된 바인더 단섬유는 연신 공정을 수행하지 않은 미연신사일 수 있다.
또한, 상기 바인더 단섬유는 섬도가 0.5 ~ 3.0de일 수 있고, 바람직하게는 0.8 ~ 1.8de일 수 있다.
또한, 상기 바인더 단섬유는 평균 섬유장이 3 ~ 12mm일 수 있고, 바람직하게는 4 ~ 6mm일 수 있다.
한편, 1단계의 수초지 제조는 상기에서 제조된 폴리에스테르 단섬유와 바인더 단섬유를 분산매에 고르게 분산시켜 제조될 수 있고, 상기 분산매는 물 등 공지된 분산매일 수 있다. 상기 분산매에 혼합된 섬유들은 균일 혼합을 위하여 블랜딩(blending) 과정을 더 거칠 수 있으며, 분산성 향상 등을 위해 pH-조정 물질, 형성 보조제, 계면활성제, 소포제 등과 같은 다양한 기타 물질을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수초지의 제조는 초지기를 이용하여 제조할 수 있으며, 장망 초지기, 환망 초지기 등 초지기 종류에 한정하지 않고 목적에 따라 변경하여 사용 할 수 있다.
이때, 상기 바인더 단섬유 및 폴리에스테르 단섬유는 1 : 1.20 ~ 1 : 1.90의 중량비로 포함할 수 있고, 바람직하게는 1 : 1.30 ~ 1 : 1.80의 중량비로 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 : 1.40 ~ 1 : 1.70의 중량비로 포함할 수 있다. 만일 상기 폴리에스테르 단섬유가 1.20 중량비 미만으로 포함할 경우 부직포의 터치가 뻣뻣해 지는 문제가 있을 수 있고, 1.90 중량비를 초과하여 포함할 경우 부직포 강도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 2단계의 건조 공정 이전에 분산매의 배수과정을 더 거칠 수 있다.
또한, 상기 배수과정 이후 진공 또는 기타 압력에 의해 탈수 과정을 더 거칠 수 있다. 배수, 탈수를 거친 수초지에 대해 건조기, 오븐, 또는 종이를 건조하기 위해 당업계에 공지된 유사한 장치를 사용하여 잔여 분산매를 증발시킴으로써 초지를 제조할 수 있다.
다음으로, 2단계의 건조는 90 ~ 110℃ 하에서 수행할 수 있고, 바람직하게는 95 ~ 105℃ 하에서 수행할 수 있다.
다음으로, 3단계의 캘린더링은 상기 제조된 초지에 대해 열 및 압력 중 어느 하나 이상을 가하여 수행할 수 있고, 상기 열 처리는 210 ~ 270℃ 하에서 수행할 수 있고, 바람직하게는 220 ~ 260℃ 하에서 수행할 수 있다.
한편, 상기 캘린더링 하는 단계 이전에 예비적으로 압축하는 단계를 더 거칠 수 있으며, 상기 열 및/또는 압력은 롤러를 가열시켜 압력을 가함으로써 동시에 이루어질 수도 있고, 각기 다른 공정으로써 이루어질 수도 있다. 다만, 열처리는 금속롤 또는 기타 고온의 표면에 종이를 닿게 하는 방법에 의하는 등 임의의 가열 방법에 의할 수 있으며, 적외선 또는 오븐 중 고온 공기 가열과 같은 통상적인 방법에 의해서도 달성될 수 있다. 상기 가해지는 열은 폴리에스테르 단섬유 및 바인더 단섬유의 열적 특성을 고려하여 정할 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
이상에서 제조된 습식 부직포는 MD(Machine direction) 인장강도 평균이 150 ~ 300N/15mm일 수 있고, 바람직하게는 150 ~ 200N/15mm일 수 있다.
또한, 상기 부직포는 단섬유 부직포일 수 있다.
또한, 상기 부직포는 평량이 60 ~ 90g/m2일 수 있고, 바람직하게는 65 ~ 85g/m2일 수 있다.
또한, 상기 부직포는 평균 두께가 0.050 ~ 0.10mm이고, 바람직하게는 0.070 ~ 0.090mm 일 수 있다.
또한, 상기 부직포는 MD(Machine direction) 인장강도 표준편차가 하기 관계식 2를 만족할 수 있다.
[관계식 2]
Figure pat00008
상기 관계식 2에서 σ는 표준편차를 의미하고, N은 상기 부직포를 150mm ×100mm으로 절단한 시편을 N 등분한 영역 수이고, N=10이며, li는 제 i영역의 중앙 부분 MD 인장강도이고, μ는 N 등분한 영역의 MD 인장강도 평균이며,
Figure pat00009
이다.
이때, 상기 관계식 2의 값은 바람직하게는 0.05 ~ 0.8N/mm일 수 있다. 만일, 상기 관계식 2의 값이 1.0N/15mm를 초과하는 경우 상기 부직포의 기계적 강도가 고르지 못해 제품으로의 이용이 어려운 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 부직포는 습식 부직포일 수 있다.
본 발명의 습식 부직포를 소정의 형상으로 포함하여 제지 및 필터를 제조할 수 있고, 상기 필터는 바람직하게는 역삼투(reverse osmosis) 필터일 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
[실시예]
실시예 1-1: 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유의 제조
(1)폴리에스테르 수지의 제조
에스테르 반응조에 산 성분으로 테레프탈산(TPA) 100몰%, 디올 성분으로 에틸렌글리콜(EG) 100몰%를 투입한 뒤, 250℃ 하에서 1,140torr의 압력으로 반응시켜 에스테르 반응물을 얻었다. 이때, 상기 산 성분 및 디올 성분은 1 : 1.2의 몰비로 투입되었다.
그리고, 상기 에스테르 반응물을 중축합 반응기로 이송하였다.
그리고, 상기 에스테르 반응물, 열안정제 및 티타늄계 화합물을 포함하는 중합 반응물을 혼합 및 중합 반응시켜 폴리에스테르 수지를 제조하였다.
상기 중합 반응은 최종압력 0.5torr가 되도록 서서히 감압하면서 최종온도 280℃로 승온하여 수행되었다.
이때, 상기 열안정제는 트리에틸인산을 상기 중합 반응물 전체 중량 중에서 인 원소를 기준으로 25ppm으로 포함하여 제조하였다.
또한, 상기 티타늄계 화합물로 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물을 사용하였으며, 중합 반응물 전체 중량 중에서 티타늄 원소를 기준으로 15ppm이 되도록 첨가하였으며, 중합 반응물 전체 중량 중에서 300ppm으로 포함하였다.
[화학식 1-1]
Figure pat00010
상기 화학식 1-1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1의 알킬기이다.
(2)폴리에스테르 단섬유의 제조
상기 폴리에스테르 수지를 ○형의 방사 구금을 통해 285℃ 하에서 1,500ppm의 방사 속도로 방사하여 방사물을 제조하였다.
그리고, 상기 방사물을 3.0의 연신비로 연신하여 폴리에스테르 단섬유를 제조하였다.
이때, 상기 폴리에스테르 단섬유는 평균 섬유장이 5mm이고, 섬도가 1.2de이다.
실시예 1-2 ~ 실시예 1-9 ~ 비교예 1-1 ~ 비교예 1-8: 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유의 제조
실시예 1-1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 단섬유를 제조하되, 중합 온도(최종 승온 온도), 티타늄계 화합물의 투입량(Ti 원소 기준), 단섬유의 섬도 또는 단섬유의 평균 섬유장을 하기 표 1 ~ 표 3과 같이 하여 실시예 1-2 ~ 실시예 1-9 및 비교예 1-1 ~ 비교준비예 1-8을 실시하였다.
비교예 1-9 ~ 비교예 1-12: 습식 부직포용폴리에스테르 단섬유의 제조
실시예 1-1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 단섬유를 제조하되, 중합 온도(최종 승온 온도), 중합촉매의 종류 또는 촉매의 투입량(Ti 원소 기준)을 하기 표 4와 같이 하여 비교예 1-9 ~ 비교예 1-12를 실시하였다.
실시예 2-1: 바인더 단섬유의 제조
테레프탈산(TPA) 100몰%, 디올 성분으로 에틸렌글리콜(EG) 100몰%를 을 에스테르 반응조에 투입한 뒤, 250℃ 하에서 1,140torr의 압력으로 반응시켜 에스테르 반응물을 얻었다. 이때, 상기 산 성분 및 디올 성분은 1 : 1.2의 몰비로 투입하였다.
그리고, 상기 에스테르 반응물을 중축합 반응기로 이송하였다.
그리고, 상기 에스테르 반응물을 최종압력 0.5torr가 되도록 서서히 감압하면서 280℃까지 승온하는 중축합 반응을 통해 폴리에스테르 바인더 수지를 제조하였다.
그리고, 상기 폴리에스테르 바인더 수지를 ○형의 방사 구금을 통해 285℃ 하에서 1,900ppm의 방사 속도로 방사하여 바인더 단섬유를 제조하였다.
이때, 상기 폴리에스테르 바인더 단섬유는 평균 섬유장이 5mm이고, 섬도가 1.2de이었다.
실험예 1: 폴리에스테르 수지 및 폴리에스테르 단섬유의 물성 평가
실시예 1-1 ~ 실시예 1-9 및 비교준비예 1-1 ~ 비교준비예 1-12에서 제조된 폴리에스테르 수지(중간 생성물) 및 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유를 다음과 같은 방법으로 물성 평가하여 그 결과를 하기 표 1 ~ 표 4에 나타내었다.
(1)고유점도(IV)
폴리에스테르 수지를 오르쏘-클로로 페놀(Ortho-Chloro Phenol) 용매에 2.0g/25ml의 농도로 110℃하에서 30분 동안 용융한 후, 25℃에서 30분간 항온하여 캐논(CANON) 점도계가 연결된 자동 점도 측정 장치를 이용하여 고유점도를 측정하였다.
(2)카르복시기 말단기 정량
폴리에스테르 수지의 카르복시기 개수를 PHOL의 방법에 따라 측정하였다. 구체적으로는 20메시(mesh) 크기로 분쇄한 중합 생성물 분말 0.1250g을 정밀하게 달아 시험관에 넣고 5ml의 벤질알코올을 가하여 초소형 교반기로 교반하면서 약 135초 동안 210℃하에서 가열 및 용해시켰다. 용해 직후 시험관을 25℃의 물에 6초 동안 담가 급냉시키고, 10ml의 클로로포름이 들어있는 50ml의 비커에 내용물을 부은 후, 다시 5ml의 벤질알코올을 시험관에 넣어 60초간 교반시키면서 남아있는 수지 용액을 완전히 헹구어 비커에 즉시 가했고, 이를 피적정액으로 사용하였다. 카르복시기 함량은 페놀레드 (0.1% 벤질알코올 용액)을 지시약으로 하여 0.1N 수산화나트륨 벤질알코올 용액을 미량주사기(mycrosyringe, 100㎕의 용량)를 사용하여 중화 적정하고 적정결정치를 적정 시약에 대한 바탕시험 결과에 따라 보정하여 하기 관계식 1에 따라 계산하였다.
[관계식 3]
Figure pat00011
단, f는 0.1N 수산화나트륨 벤질알코올 용액의 농도계수이다.
(3)방사작업성 평가
방사작업성은 폴리에스테르 단섬유의 방사 가공 중 드립(구금을 통과하는 섬유가닥들이 일부 융착되거나 사절 이후 가닥들이 불규칙하게 융착되어 형성된 덩어리를 의미함) 발생 수치를 드립 감지기를 통해 카운팅하였고, 실시예1-1에서의 드립발생 수치를 100으로 기준해서 나머지 실시예 및 비교예에서 발생한 드립 개수를 상대적인 백분율로 표시하였다.
(4)와이핑(Wiping) 주기(횟수) 측정
폴리에스테르 단섬유의 제조공정에서, 하루에 방사구금의 와이핑(wiping)이 몇 번 수행되는지 계산하였다. 와이핑 주기의 값이 커질수록 방사구금에 이물이 끼거나 더러워진 것으로 판단하였다.
(5)b치(b*) 측정
폴리에스테르 단섬유를 측색기를 통해 색상을 분석하여 b치를 측정하였다. 측정 방법은 분광법을 기반으로 하였으며, CIE표준광원과 표준관측자를 사용하여 색도좌표를 산출해내는 방법을 사용하였다.
(6)분산성 측정
하기 관계식 1에 의해 분산성을 계산하였다.
[관계식 1]
Figure pat00012
상기 미분산 섬유개수는 온도 25℃인 물 1L에 수분율이 25 중량%인 폴리에스테르 단섬유를 3g을 투입한 후, 600rpm의 조건 하에서 10분간 교반시킨 뒤 1분간 방치한 다음 미분산 섬유의 개수를 측정한 것이다.
이때, 분산성이 높을수록 미분산된 섬유의 개수가 많아지는 것으로 판단하여, 불량한 것으로 판단하였다.
실시예1-1 실시예1-2 실시예1-3 실시예1-4 실시예1-5 실시예1-6
제조공정 촉매 종류 화학식1-1 화학식1-1 화학식1-1 화학식1-1 화학식1-1 화학식1-1
Ti 원소기준함량(ppm) 15 15 15 10 20 15
중합온도 280 275 285 280 280 280
수지 IV(dl/g) 0.64 0.62 0.64 0.60 0.64 0.64
카르복시기(ea) 33 35 37 33 39 33
단섬유 섬도(de) 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 0.3
평균섬유장(mm) 5 5 5 5 5 5
방사작업성(%) 100 100 100 100 100 110
와이핑 주기
(회/일)		 1 1 2 1 2 3
b* 4.2 4.3 5.1 4.3 4.0 4.2
분산성(ppm) 5.4 6.8 8.6 9.2 9.8 4.9
실시예1-7 실시예1-8 실시예1-9 비교예1-1 비교예1-2 비교예1-3
제조공정 촉매 종류 화학식1-1 화학식1-1 화학식1-1 화학식1-1 화학식1-1 화학식1-1
Ti 원소기준함량(ppm) 15 15 15 15 15 5
중합온도 280 280 280 270 290 280
수지 IV(dl/g) 0.64 0.64 0.64 0.61 0.64 0.54
카르복시기(ea) 33 33 33 40 49 31
단섬유 섬도(de) 3.0 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
평균섬유장(mm) 5 3 12 5 5 5
방사작업성(%) 85 100 100 100 100 100
와이핑 주기
(회/일)		 1 1 1 2 6 1
b* 4.2 4.2 4.2 4.5 6.2 5.9
분산성(ppm) 6.9 5.1 7.5 10.5 37.9 11.3
비교예
1-4		 비교예1-5 비교예1-6 비교예1-7 비교예
1-8
제조공정 촉매 종류 화학식
1-1		 화학식1-1 화학식1-1 화학식1-1 화학식
1-1
Ti 원소기준함량(ppm) 25 15 15 15 15
중합온도 280 280 280 280 280
수지 IV(dl/g) 0.66 0.64 0.64 0.64 0.64
카르복시기(ea) 45 33 33 33 33
단섬유 섬도(de) 1.2 0.1 3.2 1.2 1.2
평균섬유장(mm) 5 5 5 2 13
방사작업성(%) 80 215 80 100 100
와이핑 주기
(회/일)		 5 9 1 1 1
b* 3.9 4.2 4.2 4.2 4.2
분산성(ppm) 16.9 4.5 7.6 4.9 8.1
비교예1-9 비교예1-10 비교예1-11 비교예1-12
제조공정 촉매 종류 Antimony Trioxide Antimony Trioxide Antimony Trioxide Antimony Trioxide
원소기준함량(ppm) 15 20 20 25
중합온도 290 290 300 290
수지 IV(dl/g) 0.59 0.64 0.68 0.67
카르복시기(ea) 65 63 80 67
단섬유 섬도(de) 1.2 1.2 1.2 1.2
평균섬유장(mm) 5 5 5 5
방사작업성(%) 100 100 100 100
와이핑 주기(회/일) 6 5 7 6
b* 5.8 5.5 9.1 6.1
분산성(ppm) 35.3 19.6 45.8 40.5
상기 표 1 ~ 표 4를 살펴보면, 실시예 1-1 ~ 실시예 1-9는 우수한 물성을 가지는 것을 알 수 있었다.
반면에, 최종 승온 온도(중합 온도)가 275℃ 미만인 비교예 1-1은, 최종 승온 온도(중합 온도)가 275℃인 실시예 1-2와 비교했을 때, 분산성이 10ppm을 초과하는 문제가 있었다.
또한, 최종 승온 온도(중합 온도)가 285℃를 초과하는 비교예 1-2는, 최종 승온 온도(중합 온도)가 285℃인 실시예 1-3과 비교했을 때, 수지에 카르복시기가 40개 이상 측정되어 오염이 높은 것을 알 수 있었고, 섬유의 분산성이 현격하게 높아졌을 뿐만 아니라, 방사구금이 쉽게 오염되어 와이핑 주기가 짧아지는 문제가 있었고, b치(b*)가 높아 노란 빛이 도는 섬유임을 알 수 있었다.
또한, 티타늄계 화합물의 타타늄(Ti) 원소 기준 함량이 10ppm 미만인 비교예 1-3은, 티타늄계 화합물의 타타늄(Ti) 원소 기준 함량이 10ppm인 실시예 1-4와 비교했을 때, b치가 과도하게 높아 부직포의 상업적 이용이 불가능한 문제가 있었고, 분산성 또한 10ppm을 초과하는 것을 알 수 있었다.
또한, 티타늄계 화합물의 타타늄(Ti) 원소 기준 함량이 20pm을 초과하는 비교예 1-4는, 티타늄계 화합물의 타타늄(Ti) 원소 기준 함량이 20ppm인 실시예 1-5와 비교했을 때, 수지의 카르복시기가 과도하게 많이 측정되었으며, 오염으로 인한 와이핑 횟수가 현격하게 증가하였고, 분산성이 과도하게 높은 것을 알 수 있었다.
또한, 폴리에스테르 단섬유의 섬도가 0.3de 미만인 비교예 1-5는, 0.3de인 실시예 1-6과 비교했을 때, 와이핑 주기가 가장 잦은 것으로 나타났는데, 이는 과도하게 세섬화됨에 따라 발생한 문제로 예측된다.
또한, 티타늄계 화합물 대신 안티몬계 촉매를 사용한 비교예 1-9 ~ 비교예 1-12는 카르복시기가 과도하게 많이 검출되었고, b치가 높을 뿐만 아니라, 분산성이 과도하게 높음에 따라 습식 부직포로의 이용이 불가능한 것을 확인할 수 있었다.
제조예 1: 습식 부직포 제조
실시예 1-1에서 제조된 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유와 실시예 2-1에서 제조된 바인더 단섬유를 준비했다.
그리고, 상기 바인더 단섬유 및 폴리에스테르 단섬유를 1 : 1.50 중량비로 물에 분산시킨 뒤 물을 배수한 후 100℃ 하에서 건조한 뒤,
240℃ 하에서 캘린더링 하여 평량이 75g/m2이고, 평균 두께가 0.08mm인 습식 부직포를 제조하였다.
제조예 2 ~ 제조예 11 및 비교제조예 1 ~ 비교제조예 14: 습식 부직포 제조
제조예 1과 동일한 방법으로 습식 부직포를 제조하되, 실시예 1-2 ~ 실시예 1-9 또는 비교예 1-1 ~ 비교예 1-12에서 제조된 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유를 사용하거나, 바인더 단섬유 및 폴리에스테르 단섬유의 중량비를 하기 표 5 ~ 표 9와 같이 하여 제조예 2 ~ 제조예 11 및 비교제조예 1 ~ 비교제조예 14를 실시하였다.
실험예 2: 습식 부직포의 물성 평가
제조예 1 ~ 제조예 11 및 비교제조예 1 ~ 비교제조예 14에서 제조된 습식 부직포를 150mm ×100mm로 절단하여 시편을 제조하였다. 그리고, 상기 시편을 하기와 같은 방법으로 실험 수행하였고, 그 결과를 하기 표 5 ~ 표 9에 나타내었다.
(1)MD(Machine direction) 인장강도 평균 측정
MD 인장강도는 상기 시편을 온도 25℃에서, 20mm/min 의 속도로 인장강도시험기(HZ-1007E, MMS)를 통해 10회 실험 수행하여 그 평균값을 평균 인장강도로 하였다.
(2)MD(Machine direction) 인장강도의 표준편차 측정
MD 인장강도의 표준편차를 하기 관계식 2-1에 의해 계산하였다.
[관계식 2-1]
Figure pat00013
상기 관계식 2-1에서 σ는 표준편차를 의미하고, N은 상기 부직포를 150mm ×100mm으로 절단한 시편을 N 등분한 영역 수이고, N=10이며, li는 제 i영역의 중앙 부분 MD 인장강도이고, μ는 N 등분한 영역의 MD 인장강도 평균이며,
Figure pat00014
이다.
(4)표면 터치감(촉감) 평가
손에 의한 감촉으로 8명의 패널이 관능 평가하여 하기와 같이 상대 평가하였다.
1: 매우 부드러움, 2: 보통, 3: 뻣뻣하거나 거칠음.
제조예1 제조예2 제조예3 제조예4 제조예5
폴리에스테르 단섬유 실시예1-1 실시예1-2 실시예1-3 실시예1-4 실시예1-5
바인더 단섬유 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1
중량비(바인더 단섬유 : 단섬유) 1:1.50 1:1.50 1:1.50 1:1.50 1:1.50
부직포 MD 인장강도
(N/15mm)		 평균 156 153 150 154 150
표준편차 0.08 0.52 0.73 0.86 0.94
터치감 1 1 1 2 2
제조예6 제조예7 제조예8 제조예9 제조예10
폴리에스테르 단섬유 실시예1-6 실시예1-7 실시예1-8 실시예1-9 실시예1-1
바인더 단섬유 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1
중량비(바인더 단섬유 : 단섬유) 1:1.50 1:1.50 1:1.50 1:1.50 1:1.20
부직포 MD 인장강도
(N/15mm)		 평균 161 150 151 160 159
표준편차 0.15 0.11 0.11 0.14 0.12
터치감 1 1 1 2 2
제조예11 비교제조예1 비교제조예2 비교제조예3 비교제조예4
폴리에스테르 단섬유 실시예1-1 비교예1-1 비교예1-2 비교예1-3 비교예1-4
바인더 단섬유 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1
중량비(바인더 단섬유 : 단섬유) 1:1.90 1:1.50 1:1.50 1:1.50 1:1.50
부직포 MD 인장강도
(N/15mm)		 평균 152 148 132 143 139
표준편차 0.13 1.01 1.75 1.06 1.23
터치감 1 3 3 3 3
비교제조예5 비교제조예6 비교제조예7 비교제조예8 비교제조예9
폴리에스테르 단섬유 비교예1-5 비교예1-6 비교예1-7 비교예1-8 비교예1-9
바인더 단섬유 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1
중량비(바인더 단섬유 : 단섬유) 1:1.50 1:1.50 1:1.50 1:1.50 1:1.50
부직포 MD 인장강도
(N/15mm)		 평균 166 139 136 165 140
표준편차 0.16 0.09 0.13 0.13 0.32
터치감 1 2 1 2 3
비교제조예10 비교제조예11 비교제조예12 비교제조예13 비교제조예14
폴리에스테르 단섬유 비교예1-10 비교예1-11 비교예1-12 실시예1-1 실시예1-1
바인더 단섬유 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1 실시예2-1
중량비(바인더 단섬유 : 단섬유) 1:1.50 1:1.50 1:1.50 1:1.10 1:2.00
부직포 MD 인장강도
(N/15mm)		 평균 140 132 142 164 144
표준편차 0.32 0.29 0.46 0.11 0.13
터치감 3 3 3 3 1
표 5 ~ 표 9를 살펴보면, 제조예 1 ~ 제조예 11은 우수한 물성을 가지는 부직포인 것을 알 수 있었다.
반면에, 비교제조예 1 ~ 비교제조예 14는 부직포의 인장강도가 150N/15mm 미만이거나, 인장강도의 표준편차가 1.0N/15mm를 초과하거나, 부직포 표면의 터치감이 불량한 것을 알 수 있었다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 섬도가 0.3 ~ 3.0de이고, 하기 관계식 1에 의해 측정된 분산성이 10ppm 이하인 것을 특징으로 하는 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유:
    [관계식 1]
    Figure pat00015

    상기 관계식 1에서, 미분산 섬유개수는 온도 25℃인 물 1L에 수분율이 25중량%인 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유를 3g을 투입한 후, 600rpm의 조건 하에서 10분간 교반시킨 뒤 1분간 방치한 다음 미분산 섬유의 개수를 측정한 것이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 단섬유는 중합생성물을 방사한 방사물을 포함하며,
    상기 중합생성물은 에스테르 반응생성물을 중합 반응시킨 반응 생성물이고,
    상기 에스테르 반응생성물은 에스테르 반응물, 열안정제 및 하기 화학식 1로 표시되는 티타늄계 화합물을 포함하는 혼합물을 반응시킨 반응 생성물인 것을 특징으로 하는 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유:
    [화학식 1]
    Figure pat00016

    상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 1 ~ 5의 직쇄형 알킬렌기 또는 탄소수 3 ~ 5의 분쇄형 알킬렌기이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 단섬유는 평균 섬유장이 3 ~ 12mm인 것을 특징으로 하는 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유.
  4. 제1항 내지 제3항 중에서 선택된 어느 한 항에 따른 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유; 및 바인더 단섬유;를 포함하고,
    상기 바인더 단섬유 및 상기 폴리에스테르 단섬유를 1 : 1.20 ~ 1 : 1.90의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 부직포.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 부직포는 MD(Machine direction) 인장강도가 150 ~ 300N/15mm인 것을 특징으로 하는 습식 부직포.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 부직포는 MD(Machine direction) 인장강도 표준편차가 하기 관계식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 습식 부직포:
    [관계식 2]
    Figure pat00017

    상기 관계식 2에서, N은 상기 부직포를 150mm ×100mm으로 절단한 시편을 N 등분한 영역 수이고, N=10이며, li는 제 i영역의 중앙 부분 MD 인장강도이고, μ는 N 등분한 영역의 MD 인장강도 평균값이며,
    Figure pat00018
    이다.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 바인더 단섬유는 섬도가 0.3 ~ 3.0de이고, 평균 섬유장이 3 ~ 12mm인 것을 특징으로 하는 습식 부직포.
  8. 습식 부직포용 폴리에스테르 단섬유 및 바인더 단섬유를 혼합하여 수초지를 제조하는 1단계;
    상기 수초지를 건조시켜 초지를 제조하는 2단계; 및
    상기 초지에 대해 열 및 압력 중에서 선택된 어느 하나 이상을 가하여 캘린더링을 수행하여 습식 부직포를 제조하는 3단계;를 포함하고,
    상기 폴리에스테르 단섬유는 산 성분과 디올 성분을 반응시켜 에스테르 반응물을 수득하는 1-1단계;
    상기 에스테르 반응물, 열안정제 및 티타늄계 화합물을 포함하는 중합 반응물을 혼합 및 반응시켜 폴리에스테르 수지를 제조하는 1-2단계;
    상기 폴리에스테르 수지를 방사하여 방사물을 제조하는 1-3단계;
    상기 방사물을 연신하여 폴리에스테르 단섬유를 제조하는 1-4단계;를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 습식 부직포의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 중합은 최종 온도 275 ~ 285℃로 승온하는 것을 특징으로 하는 습식 부직포의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 티타늄계 화합물은 상기 중합 반응물 전체 중량 중에서 티타늄 원소를 기준으로 10 ~ 20ppm으로 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 부직포의 제조방법.
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