KR20220095155A - 심초형 스펀본드 부직포 및 그 제조 방법 - Google Patents
심초형 스펀본드 부직포 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220095155A KR20220095155A KR1020210189933A KR20210189933A KR20220095155A KR 20220095155 A KR20220095155 A KR 20220095155A KR 1020210189933 A KR1020210189933 A KR 1020210189933A KR 20210189933 A KR20210189933 A KR 20210189933A KR 20220095155 A KR20220095155 A KR 20220095155A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sheath
- core
- nonwoven fabric
- spunbond nonwoven
- filament
- Prior art date
Links
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims abstract description 134
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims abstract description 134
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims abstract description 39
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 33
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 61
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 51
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 51
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 50
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 41
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 26
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 claims description 16
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 12
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 12
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 12
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 10
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 10
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 9
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 4
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000417 polynaphthalene Polymers 0.000 claims description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 28
- 239000000306 component Substances 0.000 description 18
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- JTPNRXUCIXHOKM-UHFFFAOYSA-N 1-chloronaphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(Cl)=CC=CC2=C1 JTPNRXUCIXHOKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 1
- 238000009960 carding Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000007786 electrostatic charging Methods 0.000 description 1
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 150000007529 inorganic bases Chemical class 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- QHGVXILFMXYDRS-UHFFFAOYSA-N pyraclofos Chemical compound C1=C(OP(=O)(OCC)SCCC)C=NN1C1=CC=C(Cl)C=C1 QHGVXILFMXYDRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
- D04H3/005—Synthetic yarns or filaments
- D04H3/009—Condensation or reaction polymers
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/28—Formation of filaments, threads, or the like while mixing different spinning solutions or melts during the spinning operation; Spinnerette packs therefor
- D01D5/30—Conjugate filaments; Spinnerette packs therefor
- D01D5/34—Core-skin structure; Spinnerette packs therefor
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
- D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
- D01F8/14—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyester as constituent
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
- D01F8/18—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from other substances
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
- D04H3/005—Synthetic yarns or filaments
- D04H3/009—Condensation or reaction polymers
- D04H3/011—Polyesters
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
- D04H3/018—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the shape
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
- D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
- D04H3/14—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic yarns or filaments produced by welding
- D04H3/147—Composite yarns or filaments
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
- D10B2331/04—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyesters, e.g. polyethylene terephthalate [PET]
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
- D10B2331/30—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polycondensation products not covered by indexing codes D10B2331/02 - D10B2331/14
- D10B2331/301—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polycondensation products not covered by indexing codes D10B2331/02 - D10B2331/14 polyarylene sulfides, e.g. polyphenylenesulfide
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Multicomponent Fibers (AREA)
Abstract
본 발명에 따르면 우수한 기계적 물성을 가지며, 내열성 및 내화학성이 향상된 폴리페닐렌 설파이드 소재의 시스부 및 고융점 폴리에스테르 소재의 코어부로 이루어진 심초형 스펀본드 부직포 및 스펀본드 법에 의해 폴리페닐렌 설파이드 소재의 심초형 부직포를 연속적으로 제조할 수 있는 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 기계적 물성이 우수하고, 내열성 및 내화학성이 향상된 심초형 스펀본드 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.
폴리페닐렌 설파이드(PPS)는 벤젠 고리에 황이 결합한 주쇄 구조를 갖는 결정성 엔지니어링 플라스틱으로서, 우수한 내화학성과 내열성을 나타낸다.
폴리페닐렌 설파이드 소재의 부직포는 주로 폴리페닐렌 설파이드를 용융 방사에 의해 섬유화(filament 또는 staple)한 다음 습식 공정에 의한 wet-laid 부직포 공정, 또는 staple 섬유의 carding 후 결합공정(니들펀칭 또는 열접착)에 의한 건식 부직포 공정에 의해 제조된다.
상기 폴리페닐렌 설파이드 소재의 상용 부직포는 주로 단섬유(staple 섬유)를 사용하여 제조된 것이다. 그런데, 상기 폴리페닐렌 설파이드의 경우 스펀본드 방사 시, 과도한 결정화에 의해 방사 공정상의 안정성이 저하되거나 열접착성의 부족으로 기계적 물성이 저하되는 문제가 있었다. 또한, 종래 폴리페닐렌 설파이드 소재의 부직포는 PET 섬유에 비해 고가의 제품으로 가격 경쟁력이 부족하다.
상기 PET 소재의 스펀본드 부직포의 경우, 내열성 및 내화학성이 부족하고, 고온 다습한 환경에서는 쉽게 가수분해를 일으켜 석탄화력발전소, 시멘트 공장, 소각설비, 환경집진설비, 산업폐기물 처리설비 등에 사용되는 난연/내열성의 백필터나 자동차 엔진룸용, 배기계용 내장재 및 강산/강알칼리에 대한 내구성이 요구되는 액체여과용 필터에 적용하기가 어려웠다.
상기 문제를 해결하고자, 본 명세서에서는 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 내열성 및 내화학성이 종래보다 향상된, 폴리페닐렌 설파이드 소재의 시스부 및 고융점 폴리에스테르 소재의 코어부로 이루어진 심초형 스펀본드 부직포 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 명세서에서는,
700 내지 3000 poise의 용융점도(300℃ 하에 1,000 shear rate에서 측정)를 갖는 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트를 포함한 시스부 10 내지 30 중량%; 및
250℃ 이상의 융점을 갖는 폴리에스테르 필라멘트를 포함한 코어부 70 내지 90 중량%;가 혼합되어 이루어진 심초형 복합섬유의 부직포 웹을 포함하는,
심초형 스펀본드 부직포를 제공한다.
또한, 본 명세서에서는, 시스부로 700 내지 3000 poise의 용융점도(300℃ 하에 1,000 shear rate에서 측정)를 갖는 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트, 및 코어부로 250 ℃ 이상의 융점을 갖는 폴리에스테르를 복합 용융 방사하여, 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트를 포함한 시스부 10 내지 30 중량% 및 폴리에스테르 필라멘트를 포함한 코어부 70 내지 90 중량%를 포함하는 심초형 복합 필라멘트를 얻는 단계;
상기 심초형 복합 필라멘트들을 연속 컨베이어 벨트상에 적층하여 섬유 웹(Web)을 형성하는 단계; 및
상기 섬유 웹을 열접착시키는 단계;
를 포함하는, 심초형 스펀본드 부직포의 제조 방법을 제공한다.
이하, 발명의 구현 예들에 따른 스펀본드 부직포 및 이의 제조방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
그에 앞서, 본 명세서에서 명시적인 언급이 없는 한, 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 '포함'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
그리고, 본 명세서에서 '제1' 및 '제2'와 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용되며, 상기 서수에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위 내에서 제1 구성요소는 제2 구성요소로도 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
발명의 일 구현예에 따라, 700 내지 3000 poise의 용융점도(300℃ 하에 1,000 shear rate에서 측정)를 갖는 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트를 포함한 시스부 10 내지 30 중량%; 및 250℃ 이상의 융점을 갖는 폴리에스테르 필라멘트를 포함한 코어부 70 내지 90 중량%;가 혼합되어 이루어진 심초형 복합섬유의 부직포 웹을 포함하는, 심초형 스펀본드 부직포가 제공될 수 있다.
본 발명자들은 종래 폴리페닐렌 설파이드 소재의 단섬유로 이루어진 부직포의 내열성 및 내화학성이 부족한 문제를 해결하고자 계속적인 연구를 진행한 결과, 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트 및 폴리에스테르 필라멘트를 사용하여 시스(sheath)-코어(core) 형태의 복합방사를 실시함에 따라, 상기 시스부는 폴리페닐렌설파이드 수지로 구성되고, 상기 코어부는 고융점 폴리에스테르 수지로 구성된 복합섬유를 제공함으로써, 스펀본드 부직포의 내열성과 내화학성이 향상될 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 명세서에 따른 심초형 스펀본드 부직포는 단섬유로부터 제조되는 부직포의 적용 한계를 극복할 수 있으며, 기존 대비 동등 이상의 기계적 물성도 확보하여 폴리페닐렌 설파이드 소재 부직포의 다양한 응용이 가능하다.
이러한 상기 심초형 스펀본드 부직포는 폴리페닐렌 설파이드 함유 복합방사 섬유로 이루어진 스펀본드 부직포를 의미하며, 구체적으로 시스부는 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트를 포함하고, 코어부는 폴리에스테르 필라멘트를 포함한다.
구체적으로, 상기 심초형 스펀본드 부직포는 특정 파라미터 물성을 갖는 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트를 포함한 시스부; 및 250℃ 이상의 고융점을 갖는 폴리에스테르 필라멘트를 포함한 코어부;가 복합 방사되어 이루어진 섬유 웹을 포함한다.
상기 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트는 700 내지 3000 poise의 용융점도(300℃ 하에 1,000 shear rate에서 측정)를 갖는 폴리페닐렌 설파이드(PPS)로 이루어진다. 더 구체적으로, 상기 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트의 용융점도는 700 내지 2500 poise 또는 700 내지 1000 poise (300 ℃하에 1,000 shear rate에서 측정) 일 수 있다. 상기 용융점도가 700 poise 이하이면 방사된 필라멘트의 기계적 물성이 저하되어 사절이 발생하면서 방사성이 저하되고, 부직포 웹의 균제도도 저하되는 문제가 있고, 3000 poise를 초과하면 방사팩의 압력이 높아지게 되어 압출량을 감소시키게 되며, 이로 인해 생산성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 폴리페닐렌 설파이드는 융점 275℃ 이상, 혹은 275 내지 285℃의 융점을 갖는 선형 PPS가 적용될 수 있다.
일반적으로 PPS는 중합과정에서 가열 경화시킨 가교형 PPS와 가열 경화 과정을 거치지 않은 선형 PPS로 구분된다. 상기 가교형 PPS는 갈색의 자연 색상을 가지며, 상기 선형 PPS는 베이지 또는 밝은 회색의 자연 색상을 가진다. 그 중 상기 선형 PPS는 상기 가교형 PPS에 비하여 섬유의 제조에 유리하다. 따라서, 상기 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트는 상기 선형 PPS로 이루어진 것이 바람직하다. 이하에서 명시적인 언급이 없는 한, PPS라 함은 상기 선형 PPS를 의미한다.
구체적으로, 상기 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트는 융점 275℃ 이상, GPC(겔 침투 크로마토그래피) 측정값에 의한 30,000 내지 90,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw) 및 60 내지 80초의 결정화 속도 (240℃ 하에 측정)를 갖는 폴리페닐렌 설파이드를 포함할 수 있다. 이러한 물성을 갖는 폴리페닐렌 설파이드를 이용하는 것이 기계적 물성 확보와 가공성 측면에서 유리하다. 상기 용융점도는 12 mm의 피스톤 직경 및 20 mm(L) x 1 mm(D)의 구금 규격을 갖는 장치를 이용하여 310 ℃하에서 1,000 shear rate로 측정된 값이다.
일 구현예에 따라, 상기 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트는 275 내지 285 ℃의 융점을 가지고, GPC(겔 침투 크로마토그래피) 측정값에 의한 40,000 내지 60,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw), 및 60 내지 80초의 결정화 속도 (240℃ 하에 측정)를 갖는 선형 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트가 적용될 수 있다.
이러한 특성을 갖는 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트가 심초형 스펀본드 부직포의 시스부에 포함됨으로써, 스펀본드 방사시, 방사성이 안정하고 우수하여, 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있다.
보다 구체적으로, 시스부에 상기 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트(PPS 성분)을 사용함으로써, PPS의 우수한 특성을 가지면서도 높은 가격의 PPS 사용을 최소화하여 경제성이 있는 제품을 제조할 수 있다. 또한, 상기 시스부에 상기 물성을 갖는 PPS가 포함됨에 따라, 스펀본드 고속방사 시의 PPS 섬유의 절사를 줄여 방사 안정성을 개선할 수 있다.
본 명세서에서, 고분자의 중량 평균 분자량은 GPC법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량을 의미한다. 상기 GPC법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량을 측정하는 과정에서는, 통상적으로 알려진 분석 장치와 시차 굴절 검출기(refractive index detector) 등의 검출기, 및 분석용 컬럼이 사용될 수 있으며, 통상적으로 적용되는 온도 조건, 용매, flow rate가 적용될 수 있다. 상기 측정 조건의 구체적인 예로, 210 ℃의 온도, 1-클로로나프탈렌(1-chloronaphthalene) 용매, 및 1 mL/min의 flow rate를 들 수 있다.
상기 폴리에스테르 필라멘트는 250℃ 이상, 혹은 250 내지 280 ℃의 융점을 갖는 폴리에스테르로 이루어진다.
예를 들어, 250℃ 이상의 융점을 갖는 상기 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리나프탈렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 중합체를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스테르 필라멘트는 250℃ 이상의 융점을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 필라멘트는, 0.6dl/g이상 0.7 dl/g이하의 고유점도 (IV), 300 내지 500초의 결정화 속도 (210℃ 하에 측정), GPC(겔 침투 크로마토그래피) 측정값에 의한 50,000 내지 65,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw), 40 내지 60 g/10min 혹은 45 내지 50 g/10min의 용융흐름지수(280℃ 하에 하중 2.06 kg에서 측정) 및 400 내지 600 poise의 용융점도(300℃ 하에 1,000 shear rate에서 측정)를 갖는 폴리에스테르를 포함할 수 있다.
상기 물성 특징을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필라멘트를 코어부 재료로 사용해야, 상기 시스부와 혼합시 보다 우수한 난연성 및 높은 내화학성, 열에 대한 장기적인 안정성의 효과를 제공할 수 있다.
상기 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트 및 폴리에스테르 필라멘트의 각 물성 값은 불활성 기체 하에 120 내지 130℃의 온도에서 9 내지 11시간 건조한 후의 물성 값을 나타낸다.
상기 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트와 상기 폴리에스테르 필라멘트의 섬도(denier) 및 단면은 형상은 특별히 제한되지 않는다. 비한정적인 예로, 상기 필라멘트들은 각각 1 내지 10 데니어(D)의 섬도와 원형 단면을 가질 수 있다.
한편, 상기 심초형 스펀본드 부직포에 포함되는 상기 섬유 웹은, 10 내지 30 중량%의 상기 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트를 포함한 시스부 및 70 내지 90 중량%의 상기 폴리에스테르 필라멘트를 포함한 코어부로 구성될 수 있다.
상기 시스부의 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트의 함량이 전체 복합섬유 중량 대비 30 중량%를 초과할 경우 방사 공정상의 안정성이 저하되고, PPS의 과도한 결정화에 의한 열접착성의 부족으로 기계적인 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 고가인 PPS를 많이 사용함으로써 생산비용의 증가 및 부직포의 경제성을 저하시킬 수 있다.
또한 상기 시스부의 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트의 전체 복합섬유 중량 대비 10 중량% 이하일 경우 필라멘트 방사시 코어부가 섬유상에서 한쪽으로 치우치는 편심화가 발생하거나 코어부가 섬유표면에 노출되어 부직포의 내열성 및 내화학적 특성이 저하될 수 있다.
따라서, 시스부의 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트를 10 내지 30중량%로 구성하면, 상기 문제점을 해결함과 동시에 기능성 부직포 제조를 통한 기존 제품의 대체 및 신규 제품군의 개발이 가능하다.
그리고, 상기 섬유 웹의 형태 안정성 확보를 위하여, 상기 폴리에스테르 필라멘트는 상기 섬유 웹에 70 중량% 이상 90중량% 이하의 함량으로 포함되도록 한다.
그리고, 우수한 기계적 물성의 확보를 위하여, 상기 폴리페닐렌 설파이드 혼섬 스펀본드 부직포는 70 내지 150 g/m2, 혹은 80 내지 120 g/m2, 혹은 90 내지 110 g/m2의 단위면적당 중량을 가질 수 있다.
상기 심초형 스펀본드 부직포는 상기 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트 및 상기 폴리에스테르 필라멘트가 복합방사로 이루어진 복합 섬유 웹을 포함함에 따라, 우수한 기계적 물성은 물론, 종래보다 내열성 및 내화학성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 심초형 스펀본드 부직포는 100 g/m2의 단위면적당 중량을 기준으로 KS K ISO TR 12960 : 2011의 표준 시험법에 따른 액체 저항성이 96% 이상이고, KS K 0936 : 2007의 표준 시험법에 따른 가수해저항성이 97% 이상이고, 열수축률이 0.5% 이하이고 열수축률이 0.5% 이하이고 (20cmХ20cm 크기의 무늬가 그려진 30cmХ30cm 크기의 부직포 시편을 220℃에서 3분간 오븐에서 열처리한 후의 부직포 시편에서의 종방향(MD) 및 횡방향(CD)에서 수축된 길이를 통해 측정), 시간당 1회 미만의 절사 횟수 (스펀본드 제조 과정에서 1시간 동안 방사시 필라멘트가 절사되는 횟수 측정)를 나타낼 수 있다.
또한, 상기 심초형 스펀본드 부직포는 100 g/m2의 단위면적당 중량을 기준으로 KS K 0521의 표준 시험법에 따른 20.0 kgf/5cm 이상의 종방향(MD) 인장강도, 20.0 kgf/5cm 이상의 횡방향(CD) 인장강도를 가지며, 원형 단면을 가질 수 있다.
구체적인 일례에 따라, 상기 심초형 스펀본드 부직포는 100 g/m2의 단위면적당 중량을 기준으로 KS K ISO TR 12960 : 2011의 표준 시험법에 따른 액체 저항성이 96% 이상 혹은 96.5 내지 99.5%일 수 있다.
또, 상기 심초형 스펀본드 부직포는 100 g/m2의 단위면적당 중량을 기준으로 KS K 0936 : 2007의 표준 시험법에 따른 가수해저항성이 97% 이상 혹은 97 내지 99%일 수 있다.
상기 심초형 스펀본드 부직포는 100 g/m2의 단위면적당 중량을 기준으로 열수축률이 0.5% 이하 혹은 0.1 내지 0.5% (20cmХ20cm 크기의 무늬가 그려진 30cmХ30cm 크기의 부직포 시편을 220℃ 에서 3분간 오븐에서 열처리한 후, 열처리된 부직포 시편의 종방향(MD) 및 횡방향(CD)에서 수축된 길이를 통해 평균 측정, 3회 측정 평균값)일 수 있다.
상기 심초형 스펀본드 부직포는 100 g/m2의 단위면적당 중량을 기준으로 시간당 1회 미만의 절사 횟수 (스펀본드 제조 과정에서 1시간 동안 방사시 필라멘트가 절사되는 횟수 측정)를 나타내어, 우수한 방사성을 확보할 수 있다.
한편, 발명의 다른 일 구현 예에 따르면,
시스부로 700 내지 3000 poise의 용융점도(300℃ 하에 1,000 shear rate에서 측정)를 갖는 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트, 및 코어부로 250℃ 이상의 융점을 갖는 폴리에스테르를 복합 용융 방사하여, 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트를 포함한 시스부 10 내지 30 중량% 및 폴리에스테르 필라멘트를 포함한 코어부 70 내지 90 중량%를 포함하는 심초형 복합 필라멘트를 얻는 단계;
상기 심초형 복합 필라멘트들을 연속 컨베이어 벨트상에 적층하여 섬유 웹(Web)을 형성하는 단계; 및
상기 섬유 웹을 열접착시키는 단계;
를 포함하는, 심초형 스펀본드 부직포의 제조 방법이 제공된다.
본 명세서에 따른 심초형 스펀본드 부직포는, 시스부의 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트와 코어부의 폴리에스테르 필라멘트가 일정 조건에서 복합 방사되어 이루어진 섬유 웹을 포함하는 것으로서, 스펀본드 법에 의해 제조된다.
상기 스펀본드 법에 있어서, 상기 폴리페닐렌 설파이드 및 상기 폴리에스테르는 각각 독립적으로 용융되어 이종 수지의 토출공 수 조절이 가능한 하나의 혼섬용 방사 구금을 통해 방사되고, 상기 용융 방사에 의해 얻어진 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트 및 폴리에스테르 필라멘트가 혼섬됨으로써 상기 심초형 복합 필라멘트가 얻어질 수 있다.
또는, 상기 스펀본드 법에 있어서, 상기 시스부의 폴리페닐렌 설파이드 및 코어부의 상기 폴리에스테르는 각각 독립적으로 용융되어 별도의 방사 구금을 통해 방사되고, 상기 용융 방사에 의해 얻어진 시스부의 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트 및 코어부의 폴리에스테르 필라멘트가 혼섬됨으로써 상기 심초형 복합 필라멘트가 얻어질 수 있다.
또한, 상기 심초형 스펀본드 부직포의 제조방법은 연속 압출기를 사용하여 진행될 수 있어서, 효과적으로 기계적 물성, 내열성 및 내화학성이 우수한 부직포를 연속적으로 제조할 수 있다.
구체적으로, 본 명세서에 따르면, 275℃ 이상의 융점을 갖는 PPS 와 250℃ 이상의 융점을 갖는 폴리에스테르를 복합 방사하는 단계; 상기 심초형 복합 필라멘트들로 섬유 웹(Web)을 형성하는 단계, 및 상기 섬유 웹을 열접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심초형 스펀본드 부직포의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 복합방사에 의해 형성된 필라멘트들은 심초형(Sheath and Core) 구조를 가질 수 있으며, 이 경우 상기 PPS는 상기 심초형 구조의 시스부 성분(Sheath Component)을 형성하고, 상기 PET는 상기 심초형 구조의 코어부 성분(Core Component)을 형성한다.
여기서, 상기 시스부의 폴리페닐렌 설파이드 및 상기 코어부의 폴리에스테르의 구성에 대한 구체적인 내용은 상술한 심초형 스펀본드 부직포에 대한 내용으로 갈음한다.
이때, 앞서 설명한 바와 같이 상기 시스부와 코어부로 사용되는 원료들은 모두 불활성 기체, 예를 들어 질소 분위기 중에서 120 내지 130℃의 온도에서 9 내지 11시간 건조하여 사용할 수 있다.
일례를 들면, 코어부의 소재로 사용하는 폴리에스테르 (구체적으로, PET)의 경우에는 중합체의 가수분해에 의한 분자량 저하 방지 및 칩(Chip)간의 분자량 차이를 균일하게 하고자 건조 공정을 수행한다. 구체적으로, 상기 건조 공정을 통해 코어부 원료는 100ppm 이하로 수분율을 제어하여 사용할 수 있다.
또한, 시스부의 소재로로 사용하는 PPS의 경우에는 흡습성이 적고 고온에서 가수분해 안정성 및 열안전성을 갖지만, 미량의 수분에 의해 발생할 수 있는 물성 저하나 방사 안정성의 저하가 발생될 수 있다. 따라서, 상기 PPS의 건조 공정을 수행함에 따라, 미량 수분에 의한 PPS의 물성 저하 및 방사안정성을 방지할 수 있다.
이러한 상기 심초형 복합 필라멘트는 700 내지 3000 poise의 용융점도(300℃ 하에 1,000 shear rate에서 측정)를 갖는 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트를 포함한 시스부 10 내지 30 중량% 및 250℃ 이상의 융점을 갖는 폴리에스테르 필라멘트를 포함한 코어부 70 내지 90 중량%를 포함한다.
상기 시스부 및 코어부 성분의 복합 용융 방사시, 각 재료는 연속 압출기에 투입후, 원료가 갖는 융점보다 10 내지 40℃ 보다 높은 온도에서 용융시킨 후, 심초형 복합 방사가 수행될 수 있다. 이러한 방법을 통해, 각 성분의 용융이 효과적으로 이루어져 심초형 복합 방사가 연속적으로 보다 원활히 진행될 수 있다.
상기 복합 방사 온도는 290℃ 내지 320℃일 수 있다.
또한, 상기 심초형 복합 필라멘트를 이용하여 섬유 웹을 형성하기 전에 고화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 섬유 웹을 형성하는 단계는, 상기 복합방사에 의해 형성된 심초형 복합 필라멘트들을 연신하는 단계, 상기 연신된 복합 필라멘트들을 개섬하는 단계, 및 상기 개섬된 복합 필라멘트들을 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 상기 복합 용융 방사를 통해 방출된 필라멘트들은 냉각풍으로 고화한 후 고압의 공기를 사용한 연신 장치를 거친 후 개섬 및 적층하면 심초형 복합섬유로 구성된 섬유 웹이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 고화는 퀀칭 컨디셔너(Quenching Conditioner)의 온도가 25 내지 35℃ 혹은 25 내지 30℃인 조건의 냉각풍을 사용하여 수행될 수 있다. 상기 퀀칭 컨디셔너(Quenching Conditioner)의 온도가 25℃ 미만이면 방사 공정 중 절사로 인하여 부직포 제조가 불가능한 문제가 있고, 35℃ 이상이면 온도가 높아져서 냉각이 잘되지 않고 균일 냉각이 어려워지거나, 섬유의 냉각이 불충분하여 절사가 증가하는 문제가 발생될 수 있다.
상기 연신은 1kgf/cm2 이상 혹은 1 내지 4 kgf/cm2의 압력 조건하에 공기 연신 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 심초형 복합 필라멘트는 정전기대전법, 충돌판법, 기류확산법 등 통상의 개섬법에 의해 연속 이동하는 컨베이어 벨트(예를 들어, 금속제 네트) 상에 적층하여 섬유 웹을 형성한다.
상기 연신된 복합 필라멘트들을 개섬하는 단계는. 상기 연신된 복합 필라멘트들을 토출하는 단계, 및 확산된 상기 필라멘트들을 컨베이어 벨트에 포집하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 섬유 웹을 열 접착에 의해 결합함으로써 상기 폴리페닐렌 설파이드를 포함한 심초형 스펀본드 부직포가 제공된다.
이러한 과정으로, 컨베이어 벨트에 포집되는 복합 필라멘트들이 적층되면서 섬유 웹을 형성하고, 이어서 상기 섬유 웹을 열접착시킴으로써 본 발명의 스펀본드 부직포가 제조된다.
구체적으로, 상기 열 접착은 캘린더 롤 또는 열풍 방식을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 열 접착은 상기 폴리에틸렌 필라멘트를 열 접착에 의해 고정시킬 수 있는 온도 범위 하에서 수행될 수 있다.
더 구체적으로, 상기 열접착은 가열된 롤러 사이에 섬유 웹을 압착 통과시키는 캘린더링 방법에 의해 수행될 수 있다. 또는, 뜨거운 공기가 웹을 통과하도록 하는 열풍 방법에 의해 상기 열접착이 수행될 수도 있다.
발명의 일 구현예에 따라, 상기 심초형 스펀본드 부직포 제조 방법에 대한 바람직한 실시 형태는 다음과 같다.
먼저, 상술한 물성 특성을 갖는 PPS 및 PET 수지를 각각의 압출기로 용융한 후, Sheath/Core 중량비에 맞추어 토출하고, 방사 온도 290℃ 내지 320℃에서 구멍 지름 φ0.4㎜ 내지 φ0.6mm의 심초형 복합방사 구금으로부터 복합섬유를 방출한다.
이어서, 구금에서 토출된 섬유는 퀀칭 컨디셔너(Quenching Conditioner)의 온도를 25℃ 이상 혹은 25 내지 35℃로 설정 후 Quenching Air를 통해 고화하고, 상기 구금으로부터 거리 1,500 mm 의 위치에 설치한 Ejector에 통과시킨다.
이어서, 1.0kgf/cm2 이상의 연신 공기로 Ejector로부터 분사시켜 필라멘트를 연신하는 방법이 PPS 섬유 부분의 결정화를 효율적으로 제어할 수 있어 방사 공정상의 안정성을 향상시킬 수 있는 점에서 바람직하다.
계속하여, 연신되어 분사된 멀티 필라멘트들은 컨베이어 벨트 상에서 포집하여 웹을 형성하고, 얻어진 웹을 열접착하여 부직포를 제조한다.
이상과 같이 제공되는 심초형 스펀본드 부직포는 우수한 기계적 물성을 나타내고, 종래보다 향상된 내열성 및 내화학성을 나타내어, 석탄화력발전소, 시멘트 공장, 소각설비, 환경집진설비, 산업폐기물 처리설비 등에 사용되는 난연/내열성의 백필터나 자동차 엔진룸용, 배기계용 내장재 및 강산/강알칼리에 대한 내구성이 요구되는 액체여과용 필터로 사용되기에 적합하다.
본 발명에 따르면 우수한 기계적 물성과 내열성 및 내화학성을 갖는 폴리페닐렌 설파이드 소재의 심초형 스펀본드 부직포 및 스펀본드 법에 의해 폴리페닐렌 설파이드 소재의 심초형 부직포를 연속적으로 제조할 수 있다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
실시예 1
스크류와 가열체를 가지는 2기의 연속 압출기, 이종 수지의 토출공 수 조절이 가능한 혼섬용 방사 구금, 압축 공기 발생 장치, 공기 연신 장치, 금속제 네트 컨베이어, 캘린더 롤, 열풍 건조기, 장력 조절장치, 및 권취기가 구비된 스펀본드 부직포 제조용 장치를 준비하였다.
시스부 (A성분): PPS 원료는 질소 분위기 중에서 130℃의 온도에서 10시간 건조하여 시스부(Sheath)로 사용했으며, 건조 후의 융점이 280℃, 중량평균분자량(Mw)는 50,000, 용융점도가 700 Poise (300℃, Shear rate 1000 1/s), 결정화속도(@240℃)가 70초이었다.
코어부 (B성분): PET 원료는 질소 분위기 중에서 130℃의 온도에서 10시간 건조하여 성분 코어부(Core)로 사용했으며, 건조 후의 융점이 250℃, 중량평균분자량(Mw)는 55,000, 용융점도가 450 Poise (300℃, Shear rate 1000 1/s), 용융흐름지수가 45~50g/10min(@280℃), 고유점도(IV)가 0.65dl/g, 결정화속도(@210℃)가 400초이었다.
상기 PPS 15 중량%와 PET 85 중량%를 각각의 연속 압출기에 투입하여 가열 용융하고 복합 방사하였다. 구체적으로, 280℃의 융점을 갖는 PPS는 290℃에서 용융시키고, 250℃의 융점을 갖는 PET는 284℃에서 용융시킨 후 심초형 복합방사를 수행하였다.
이때, 연신 후 형성되는 복합 필라멘트들이 3 내지 9 데니어 수준이 되고, 15 중량%의 PPS 필라멘트 및 85 중량%의 PET 필라멘트가 방사되도록 중량비에 맞추어 토출하였다.
방사 구금을 통해 방출된 필라멘트들을 25℃의 분위기 하에서 Quenching Air를 통해 고화한 후(즉, 퀀칭 컨디셔너(Quenching Conditioner, Q/C) 온도 25℃), 상기 구금으로부터 거리 1,500 mm의 위치에 설치한 Ejector에 통과시키고, 공기 연신 장치를 이용하여 1.0kgf/cm2 이상의 에어로 연신시켜 원형 단면을 갖는 심초형 복합 필라멘트를 얻었다.
이어서 통상의 개섬법에 의해 상기 혼합 복합 필라멘트를 연속 이동하는 금속제 네트 컨베이어 상에 적층하여 부직포의 단위면적당 중량이 100 g/m2이 되도록 섬유 웹을 형성시켰다.
형성된 섬유 웹을 210 ℃로 가열된 상/하 캘린더 롤(nip 압력 30 N/cm)에 통과시켜 열 접착하여 심초형 스펀본드 부직포가 얻어졌다.
실시예 2
복합 방사시, 상기 PPS의 투입량이 10중량%이고 PET 투입량이 90중량%이었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하였다
실시예 3
복합 방사시, 상기 PPS의 투입량이 30중량%이고 PET 투입량이 70중량%이었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하였다
실시예 4
복합 방사시, 상기 퀀칭 컨디셔너(Quenching Conditioner, Q/C) 온도가 35℃이었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하였다
실시예 5
복합 방사시, 상기 PPS의 용융점도가 3000 Poise이었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하였다
참고예 1
퀀칭 컨디셔너(Quenching Conditioner, Q/C) 온도가 15℃인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 방사를 실시하였다. 그러나, 이러한 경우 방사 과정에서 절사가 발생하여 부직포를 제조할 수 없었다.
비교예 1
복합 방사시, 상기 PPS의 용융점도가 4000 Poise 이었다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 방사를 실시하였다. 그러나, 이러한 경우 Pack 압력이 과도하게 상승하여 실험을 중단함에 따라 부직포를 제조할 수 없었다
비교예 2
PET를 사용하지 않고 PPS만으로 단독 방사하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 방사를 실시하였다. 그러나, 상기 PPS 단독 섬유로 이루어진 경우 방사 과정에서 절사가 발생하여 부직포를 제조할 수 없었다.
비교예 3
복합 방사시, 상기 PPS의 투입량이 5중량%이고 PET 투입량이 95중량%이었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하였다
비교예 4
복합 방사시, 상기 PPS의 투입량이 40중량%이고 PET 투입량이 60중량%이었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하였다
비교예 5
시스부(Sheath)에는 280℃의 융점을 갖는 PPS 대신에 250℃의 융점을 갖는 PET를 사용하였고, 코어부(Core)에는 250℃의 융점을 갖는 PET 대신에 214℃의 융점을 갖는 저융점 PET를 사용하였다. 또한, 시스부(Sheath)의 투입량이 85중량%이고 코어부(Core)의 투입량이 15 중량%이었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 복합방사를 실시하였다.
비교예 6
복합 방사시, 상기 PPS의 용융점도가 650 Poise이었다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 방사를 실시하였다.
참고예 2
퀀칭 컨디셔너(Quenching Conditioner, Q/C) 온도가 40℃인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 방사를 실시하였다. 그러나, 이러한 경우 방사 과정에서 절사가 발생하여 부직포를 제조할 수 없었다.
[시험예]
상기 실시예, 참고예 및 비교예에 대하여, 아래 평가 항목별 측정 방법에 따라 물성을 측정하여, 그 결과를 표 1 또는 표 2에 나타내었다.
[시험예 1. 용융점도]
12 mm의 피스톤 직경 및 20 mm(L) x 1 mm(D)의 구금 규격을 갖는 장치를 이용하여 300℃ 하에서 1,000 shear rate의 조건하에, 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리에틸렌테레프탈레이트의 용융 점도를 각각 측정하였다.
[시험예 2. 인장강력(kgf/5cm)]
Instron사의 만능시험기를 이용하여 KS K 0521의 표준 시험법에 따라 인장강력을 측정하였다 (단위: kgf/5cm)
구체적으로, 실시예 및 비교예의 각 부직포에 대하여, MD와 CD방향으로 가로 5㎝Х세로 20㎝ 크기의 시편을 제조한 후, Instron사의 측정장비를 이용하여 인장속도 200㎜/min.으로 인장강력을 측정하였다.
[시험예 3. 액체저항성(KS K ISO TR 12960 : 2011)]
인장강력 측정시와 동일한 크기의 시편을 준비하였다. 이후, 무기산(방법A)과 무기염기(방법B)에 대해 아래와 같은 처리조건으로 대조 시험편과 손상 시험편을 제조하였고, KS K 0743 : 2016 시험방법을 이용하여 대조 시험편 대비 손상 시험편의 인장강력(kgf/5cm) 비율을 계산하여, 액체 저항성을 평가하였다.
처리조건
(1) 방법 A
대조 시험편 - 0.025M 황산, (60±1)℃, 1 h 침지
손상 시험편 - 0.025 M 황산, (60±1)℃, 144 h 침지
(2) 방법 B
대조 시험편 - 수산화칼슘[Ca(OH)2], 리터당 2.5 g의 포화 현탁액, (60±1)℃, 1 h 침지
손상 시험편 - 수산화칼슘[Ca(OH)2], 리터당 2.5 g의 포화 현탁액, (60±1)℃, 144 h 침지
[시험예 4. 가수분해저항성(KS K 0936 : 2007)]
인장강력 측정시와 동일한 크기의 시편을 준비하였다. 이후, 스펀본드 부직포에 대하여 고온의 물에 노출시키고자, 아래와 같은 처리조건으로 대조 시험편과 손상 시험편을 제조하였고, KS K 0743 : 2016 시험 방법을 이용하여 대조 시험편 대비 손상 시험편의 인장강력(kgf/5cm) 비율을 계산하여, 가수분해 저항성을 평가하였다.
처리조건
대조 시험편 - 물 온도, (80±1)℃, 1 h 처리
손상 시험편 - 물 온도, (80±1)℃, 28 일 처리
[시험예 5. 열수축률]
MDХCD = 30cmХ30cm 크기의 부직포 시편에 20cmХ20cm 크기의 무늬를 그린 후, 이를 마티스 오븐(MATHIS OVEN, DaeLim starlet 社)을 이용하여 예열판에서 220℃, 3분간 열처리 후 꺼내어, 열처리 전 시편 대비 수축된 길이를 측정하는 방법을 통해 열수축률을 계산하였다.
[시험예 6. 방사성]
상기 실시예, 참고예 및 비교예에서 제조된 스펀본드 부직포의 제조 과정에서의 방사 안정성을 1 시간 동안 방사시 절사 횟수를 측정하는 방법으로 평가하였다.
평가 기준
1시간 당 절사 횟수가 1 회 미만인 경우: 좋음(○)
1시간 당 절사 횟수가 1 내지 3 회인 경우: 보통(△)
1시간 당 절사 횟수가 3 회 초과인 경우: 나쁨(X)
| 구분 | 방사방법 | 수지 | Q/C 온도 (℃) |
PPS용융점도 (Poise) |
인장강력 | |||
| A 성분 | B 성분 | 중량비 (A:B) | MD (kgf/5cm) | CD (Kgf/5cm) | ||||
| 실시예1 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 25 | 700 | 24.3 | 25.2 |
| 실시예2 | 복합 | PPS | PET | 10 : 90 | 25 | 700 | 20.3 | 21.1 |
| 실시예3 | 복합 | PPS | PET | 30 : 70 | 25 | 700 | 26.1 | 24.2 |
| 실시예4 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 35 | 700 | 23.2 | 24.5 |
| 실시예5 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 35 | 3000 | 24.9 | 25.7 |
| 참고예1 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 15 | 700 | 절사에 의한 부직포 제조불가 | |
| 비교예1 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 25 | 4000 | Pack 압력 상승에 의한 테스트 불가 | |
| 비교예2 | 단독 | PPS | 100 | 25 | 700 | 절사에 의한 부직포 제조불가 | ||
| 비교예3 | 복합 | PPS | PET | 5 : 95 | 25 | 700 | 20.6 | 18.4 |
| 비교예4 | 복합 | PPS | PET | 40 : 60 | 25 | 700 | 절사에 의한 부직포 제조불가 | |
| 비교예5 | 복합 | PET | Co-PET | 85 : 15 | 25 | - | 38.2 | 36.1 |
| 비교예6 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 15 | 650 | 절사에 의한 부직포 제조불가 | |
| 참고예2 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 40 | 700 | 절사에 의한 부직포 제조불가 | |
| 구분 | 방사방법 | 수지 | 부직포 | 방사성 | |||||||||
| 액체저항성 | 가수분해저항성 | 열수축률 | |||||||||||
| 방법A | 방법B | ||||||||||||
| A 성분 | B 성분 | 중량비 (A:B) | MD (%) | CD (%) | MD (%) | CD (%) | MD (%) | CD (%) | MD (%) | CD (%) | ○/△/X | ||
| 실시예1 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 98.2 | 99.4 | 97.6 | 98.2 | 99.1 | 98.9 | 0.3 | 0.2 | ○ |
| 실시예2 | 복합 | PPS | PET | 10 : 90 | 96.6 | 98.5 | 96.9 | 96.5 | 97.6 | 97.3 | 0.5 | 0.4 | ○ |
| 실시예3 | 복합 | PPS | PET | 30 : 70 | 99.1 | 99.5 | 97.5 | 97.9 | 98.9 | 98.8 | 0.3 | 0.2 | ○ |
| 실시예4 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 97.8 | 98.4 | 96.9 | 97.8 | 98.2 | 98.6 | 0.4 | 0.6 | △ |
| 실시예5 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 97.8 | 98.2 | 97.9 | 98.1 | 97.6 | 97.1 | 0.4 | 0.3 | △ |
| 참고예1 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 절사에 의한 부직포 제조불가 | X | |||||||
| 비교예1 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | Pack 압력 상승에 의한 테스트 불가 | X | |||||||
| 비교예2 | 단독 | PPS | 100 | 절사에 의한 부직포 제조불가 | X | ||||||||
| 비교예3 | 복합 | PPS | PET | 5 : 95 | 95.1 | 97.5 | 93.5 | 94.7 | 96.2 | 96.5 | 0.9 | 0.5 | ○ |
| 비교예4 | 복합 | PPS | PET | 40 : 60 | 절사에 의한 부직포 제조불가 | X | |||||||
| 비교예5 | 복합 | PET | Co-PET | 85 : 15 | 90.8 | 96.4 | 85.9 | 87.6 | 91.2 | 90.3 | 3.0 | 1.8 | ○ |
| 비교예6 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 절사에 의한 부직포 제조불가 | X | |||||||
| 참고예2 | 복합 | PPS | PET | 15 : 85 | 절사에 의한 부직포 제조불가 | X | |||||||
상기 표 1 및 2의 결과에서 보면, 실시예들은 특정 용융점도를 만족하는 PPS를 시스부로 포함하고 고융점의 PET를 코어부로 포함하며, PPS 함량도 10 내지 30 중량%로 사용됨에 따라, 비교예들보다 방사안정성이 우수하고 기계적 물성이 우수함이 확인되었다. 또한, 실시예들은 비교예들에 비해, 액체저항성 96% 이상, 가수분해저항성 97% 이상 및 열수축률 0.5% 이하로 우수함이 확인되었다. 반면, 참고예 1 경우, 상술한 바대로, 방사후 고화 과정에서 퀀칭 컨디셔너(Quenching Conditioner)의 온도가 15℃로 너무 낮아서 방사가 잘 이루어지지 않고 절사가 발생되어 부직포를 제조할 수 없었다.또한, 비교예 1은 시스부 소재인 PPS의 용융점도가 너무 높아서 방사 팩의 압력 상승으로 부직포를 제조할 수 없어서, 부직포의 물성과 방사성을 평가할 수 없었다. 비교예 2 및 4는 PPS만으로 단독 방사하거나 PPS 투입량이 너무 많아서 방사 공정에서 절사 발생으로 인해 부직포를 제조할 수 없어 역시 물성 및 방사성을 평가할 수 없었다. 비교예 3은 상기 PPS의 함량이 너무 낮아서 열수축률이 높고 실시예 1 내지 5에 비해, 부직포의 액체저항성 및 가수분해 저항성이 불량하였다. 비교예 5도 PET 소재로만 시스부 및 코어부를 형성하여 실시예 1 내지 5에 비해, 부직포의 액체저항성 및 가수분해 저항성이 불량하였다.
부가하여, PPS의 용융점도 범위가 650 poise인 비교예 6은 본원 발명에 따른 시스부의 PPS의 용융점도 범위를 벗어나서 절사가 발생으로 인해 부직포 제조가 불가하였다. 또한, 퀀칭 컨디셔너 온도가 40 ℃인 참고예 2도, 본원발명의 고화 온도 조건 범위를 벗어나서 절사로 인해 부직포를 제조할 수 없었다.
Claims (15)
- 700 내지 3000 poise의 용융점도(300℃ 하에 1,000 shear rate에서 측정)를 갖는 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트를 포함한 시스부 10 내지 30 중량%; 및
250℃ 이상의 융점을 갖는 폴리에스테르 필라멘트를 포함한 코어부 70 내지 90 중량%;가 혼합되어 이루어진 심초형 복합섬유의 부직포 웹을 포함하는,
심초형 스펀본드 부직포.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트는,
융점 275 ℃이상, GPC(겔 침투 크로마토그래피) 측정값에 의한 30,000 내지 90,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw) 및 60 내지 80초의 결정화 속도 (240℃ 하에 측정)를 갖는 폴리페닐렌 설파이드를 포함하는, 심초형 스펀본드 부직포.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 필라멘트는 0.6dl/g이상 0.7 dl/g이하의 고유점도 (IV), 300 내지 500초의 결정화 속도 (210℃ 하에 측정), GPC(겔 침투 크로마토그래피) 측정값에 의한 50,000 내지 65,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw), 40 내지 60 g/10min 혹은 45 내지 50 g/10min의 용융흐름지수(280 ℃하에 하중 2.06 kg에서 측정) 및 400 내지 600 poise의 용융점도(300 ℃하에 1,000 shear rate에서 측정)를 갖는 폴리에스테르를 포함하는, 심초형 스펀본드 부직포.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 필라멘트는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리나프탈렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 중합체를 포함하는, 심초형 스펀본드 부직포.
- 제1항에 있어서,
KS K ISO TR 12960 : 2011의 표준 시험법에 따른 액체 저항성이 96% 이상이고,
KS K 0936 : 2007의 표준 시험법에 따른 가수해저항성이 97% 이상이고,
열수축률이 0.5% 이하이고 (20cmХ20cm 크기의 무늬가 그려진 30cmХ30cm 크기의 부직포 시편을 220℃에서 3분간 오븐에서 열처리한 후의 부직포 시편에서의 종방향(MD) 및 횡방향(CD)에서 수축된 길이를 통해 측정),
시간당 1회 미만의 절사 횟수 (스펀본드 제조 과정에서 1시간 동안 방사시 필라멘트가 절사되는 횟수 측정)
를 가지는, 심초형 스펀본드 부직포.
- 제1항에 있어서,
KS K 0521의 표준 시험법에 따른 20.0 kgf/5cm 이상의 종방향(MD) 인장강도, 20.0 kgf/5cm 이상의 횡방향(CD) 인장강도를 가지며, 원형 단면을 가지는, 심초형 스펀본드 부직포.
- 제1항에 있어서,
70 내지 150 g/m2의 단위면적당 중량을 가지는, 심초형 스펀본드 부직포.
- 시스부로 700 내지 3000 poise의 용융점도(300℃ 하에 1,000 shear rate에서 측정)를 갖는 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트, 및 코어부로 250℃ 이상의 융점을 갖는 폴리에스테르를 복합 용융 방사하여, 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트를 포함한 시스부 10 내지 30 중량% 및 폴리에스테르 필라멘트를 포함한 코어부 70 내지 90 중량%를 포함하는 심초형 복합 필라멘트를 얻는 단계;
상기 심초형 복합 필라멘트들을 연속 컨베이어 벨트상에 적층하여 섬유 웹(Web)을 형성하는 단계; 및
상기 섬유 웹을 열접착시키는 단계;
를 포함하는, 심초형 스펀본드 부직포의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 심초형 복합 필라멘트를 이용하여 섬유 웹을 형성하기 전에 고화하는 단계를 더 포함하는, 심초형 스펀본드 부직포의 제조방법.
- 제9항에 있어서,
상기 고화는 퀀칭 컨디셔너(Quenching Conditioner)의 온도가 25 내지 35℃인 조건의 냉각풍을 사용하여 수행되는 심초형 스펀본드 부직포의 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 섬유 웹을 형성하는 단계는, 상기 복합방사에 의해 형성된 심초형 복합 필라멘트들을 연신하는 단계, 상기 연신된 복합 필라멘트들을 개섬하는 단계, 및 상기 개섬된 복합 필라멘트들을 적층하는 단계를 포함하는 심초형 스펀본드 부직포의 제조방법.
- 제11항에 있어서,
상기 연신은 1kgf/cm2 이상의 압력 조건하에 공기 연신 장치를 이용하여 수행되는, 심초형 스펀본드 부직포의 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 폴리페닐렌 설파이드 필라멘트는,
융점 275℃ 이상, GPC(겔 침투 크로마토그래피) 측정값에 의한 30,000 내지 90,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw) 및 60 내지 80초의 결정화 속도 (240℃ 하에 측정)를 갖는 폴리페닐렌 설파이드가 사용되는, 심초형 스펀본드 부직포의 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 폴리에스테르 필라멘트는, 0.6dl/g이상 0.7 dl/g이하의 고유점도 (IV), 300 내지 500초의 결정화 속도 (210℃ 하에 측정), GPC(겔 침투 크로마토그래피) 측정값에 의한 50,000 내지 65,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw), 40 내지 60 g/10min 혹은 45 내지 50 g/10min의 용융흐름지수(280℃ 하에 하중 2.06 kg에서 측정) 및 400 내지 600 poise의 용융점도(300℃ 하에 1,000 shear rate에서 측정)를 갖는 폴리에스테르가 사용되는, 심초형 스펀본드 부직포의 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 열 접착은 캘린더 롤 또는 열풍 방식을 이용하여 수행되는, 심초형 스펀본드 부직포의 제조 방법.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2021/020105 WO2022146004A1 (ko) | 2020-12-29 | 2021-12-29 | 심초형 스펀본드 부직포 및 그 제조 방법 |
| TW110149364A TWI813117B (zh) | 2020-12-29 | 2021-12-29 | 具有鞘芯結構之紡絲黏合不織布以及其製造方法 |
| JP2023537173A JP2023554653A (ja) | 2020-12-29 | 2021-12-29 | 芯鞘型スパンボンド不織布およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20200186036 | 2020-12-29 | ||
| KR1020200186036 | 2020-12-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220095155A true KR20220095155A (ko) | 2022-07-06 |
| KR102617464B1 KR102617464B1 (ko) | 2023-12-27 |
Family
ID=82400102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210189933A KR102617464B1 (ko) | 2020-12-29 | 2021-12-28 | 심초형 스펀본드 부직포 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102617464B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009155764A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Toyobo Co Ltd | 長繊維不織布とその製造方法 |
| KR101783325B1 (ko) * | 2016-05-04 | 2017-10-23 | 주식회사 휴비스 | 쉬스-코어 복합방사로 제조된 폴리페닐렌 설파이드 복합섬유 |
-
2021
- 2021-12-28 KR KR1020210189933A patent/KR102617464B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009155764A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Toyobo Co Ltd | 長繊維不織布とその製造方法 |
| KR101783325B1 (ko) * | 2016-05-04 | 2017-10-23 | 주식회사 휴비스 | 쉬스-코어 복합방사로 제조된 폴리페닐렌 설파이드 복합섬유 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102617464B1 (ko) | 2023-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8652977B2 (en) | Heat-resistant nonwoven fabric | |
| EP2899303B1 (en) | Polyphenylene sulfide composite fiber and non-woven fabric | |
| KR102238287B1 (ko) | 폴리페닐렌 설파이드 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단 | |
| KR20120089089A (ko) | 전단농화유체를 포함하는 복합섬유의 제조방법 | |
| KR101920161B1 (ko) | 저융점 시스-코어 복합원사의 제조방법 | |
| KR101267458B1 (ko) | 저융점 폴리에스테르사 및 그의 제조방법 | |
| KR101143519B1 (ko) | 열융착 고탄성 복합섬유 및 그 제조방법 | |
| KR101865965B1 (ko) | 전선용 폴리에스테르 부직포의 제조방법 | |
| KR101778131B1 (ko) | 장섬유형 탄성부직포 및 이를 이용한 마스크 시트 | |
| US5286557A (en) | Composite sheet moldable material | |
| KR102183246B1 (ko) | 폴리페닐렌 설파이드 복합 멀티필라멘트 및 그의 제조방법 | |
| KR101915810B1 (ko) | 고효율 필터용 이형단면 복합섬유 부직포 | |
| KR102617464B1 (ko) | 심초형 스펀본드 부직포 및 그 제조 방법 | |
| KR101783325B1 (ko) | 쉬스-코어 복합방사로 제조된 폴리페닐렌 설파이드 복합섬유 | |
| KR101802130B1 (ko) | 폴리에스테르 스펀본드 부직포의 제조방법 | |
| Ziabicki | Effects of molecular weight on melt spinning and mechanical properties of high-performance poly (ethylene terephthalate) fibers | |
| TWI813117B (zh) | 具有鞘芯結構之紡絲黏合不織布以及其製造方法 | |
| EP1417361B1 (en) | Filament draw jet apparatus and process | |
| KR101483368B1 (ko) | 열안정성과 기계적 물성이 우수한 장섬유 니들펀칭 부직포 및 그 제조방법 | |
| KR100957687B1 (ko) | 폴리에스테르 중공 장섬유 방사형 부직포 및 그의 제조방법 | |
| KR20210064938A (ko) | 폴리페닐렌 설파이드 혼섬 스펀본드 부직포 및 그 제조 방법 | |
| US11913923B2 (en) | Method for evaluating properties of melt-blown plastic resin | |
| KR101641898B1 (ko) | 이형단면 중공섬유 및 이를 이용한 섬유 집합체 | |
| KR102534975B1 (ko) | 탄소 섬유를 포함하는 습식 부직포 및 이의 제조방법 | |
| KR102632325B1 (ko) | 폴리에테르이미드 및 폴리페닐렌 설파이드 복합 멀티필라멘트 및 그의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |