KR20230150795A - 스펀본드 부직포 및 코어-시스형 복합 섬유 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 유연성이나 촉감이 우수하고, 지합이 균일하고, 실용에 견디는 충분한 강도를 갖고, 또한 생산성이 우수한 스펀본드 부직포를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명은, 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 코어-시스형 복합 섬유를 포함하는 스펀본드 부직포이며, 상기한 스펀본드 부직포는 융착부와 비융착부를 갖고, 상기한 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc에 대한 상기한 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs의 비율 (Ofs/Ofc)가 0.10 내지 0.90인, 스펀본드 부직포이다.
Description
본 발명은, 폴리에틸렌 스펀본드 부직포 및 코어-시스형 복합 섬유에 관한 것이다.
일반적으로, 종이 기저귀나 생리대 등의 위생 재료용의 부직포에는, 촉감, 유연성 및 높은 생산성이 요구되고 있다. 특히, 종이 기저귀의 톱 시트는 피부에 직접 접촉하는 소재인 점에서, 이들 요구가 높은 용도의 하나이다.
이와 같이, 촉감이나 유연성을 향상시키는 수단으로서, 종래부터 탄성률이나 마찰 계수가 폴리프로필렌보다도 낮은, 폴리에틸렌을 사용하는 검토가 이루어져 있다. 예를 들어, 밀도가 다른 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌을 혼합한 수지 조성물을 포함하는 폴리에틸렌 스펀본드 부직포가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조.).
또한 별도로, 밀도가 0.930 내지 0.965g/㎤이고, 평균 단섬유 직경이 8.0 내지 16.5㎛인 폴리에틸렌 섬유를 포함하고, 온도가 230℃이고 6.23rad/sec에 있어서의 복소 점도가 90㎩·sec 이하인 폴리에틸렌 스펀본드 부직포가 제안되어 있다(특허문헌 2 참조.).
확실히, 이들 부직포는 폴리에틸렌 수지의 특성에 의해, 높은 유연성을 갖는 것이다.
그러나, 폴리에틸렌 수지를 포함하는 스펀본드 부직포는, 종래부터 충분한 강도를 부여하는 것이 큰 과제이고, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 개시된 방법으로도, 실용에 제공할 수 있는 강도를 실현하는 것이 곤란하다.
그래서, 본 발명의 목적은, 유연성이나 촉감이 우수하고, 지합(地合)이 균일하고, 실용에 견디는 충분한 강도를 갖고, 또한 생산성이 우수한 스펀본드 부직포를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 유연성이나 촉감이 우수하고, 또한 우수한 방사 안정성과 열 접착성을 겸비한 복합 섬유를 제공하는 데 있다.
본 발명의 스펀본드 부직포는, 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 코어-시스형 복합 섬유를 포함하는 스펀본드 부직포이며, 상기한 스펀본드 부직포는 융착부와 비융착부를 갖고, 상기한 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc에 대한 상기한 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs의 비율 Ofs/Ofc가 0.10 내지 0.90이다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 바람직한 형태에 의하면, 상기 융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Obs가 1.2 내지 3.0이고, 또한 상기 융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Obc가 2.0 내지 10.0이다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 코어-시스형 복합 섬유의 고체 밀도가 0.935g/㎤ 이상 0.970g/㎤ 이하이다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 바람직한 형태에 의하면, 상기 Ofs가 2.0 이상 8.0 이하이다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 스펀본드 부직포가 시차 주사형 열량 측정에 있어서 100℃ 이상 150℃ 이하의 범위 내에 단일의 융해 피크 온도를 갖는다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 위사 방향의 인장 강력이 0.20(N/25㎜)/(g/㎡) 이상이다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 경사 방향의 5％ 신장 시 응력이 0.20(N/25㎜)/(g/㎡) 이상이다.
또한, 본 발명의 코어-시스형 복합 섬유는, 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 코어-시스형 복합 섬유이며, 상기한 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc에 대한 상기한 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs의 비율 Ofs/Ofc가 0.1 내지 0.9이다.
본 발명의 코어-시스형 복합 섬유의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 코어-시스형 복합 섬유의 고체 밀도가 0.935g/㎤ 이상 0.970g/㎤ 이하이다.
본 발명의 코어-시스형 복합 섬유의 바람직한 형태에 의하면, 상기 Ofs가 2 이상 8 이하이다.
본 발명의 코어-시스형 복합 섬유의 바람직한 형태에 의하면, 상기한 코어-시스형 복합 섬유가 시차 주사형 열량 측정에 있어서 100℃ 이상 150℃ 이하의 범위 내에 단일의 융해 피크 온도를 갖는다.
본 발명에 따르면, 유연성이나 촉감이 우수하고, 지합이 균일하고, 실용에 제공할 수 있는 충분한 강도를 갖고, 또한 생산성이 우수한 폴리에틸렌 스펀본드 부직포가 얻어진다. 이들 특성으로부터, 본 발명의 스펀본드 부직포는, 특히 위생 재료 용도로서 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 유연성이나 촉감이 우수하고, 또한 우수한 방사 안정성과 열 접착성을 겸비한 코어-시스형 복합 섬유가 얻어진다. 본 발명의 코어-시스형 복합 섬유를 사용하여 이루어지는 스펀본드 부직포는, 상기한 우수한 특성을 갖는다.
본 발명의 스펀본드 부직포는, 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 코어-시스형 복합 섬유를 포함하는 스펀본드 부직포이며, 상기한 스펀본드 부직포는 융착부와 비융착부를 갖고, 상기한 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc에 대한 상기한 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs의 비율 Ofs/Ofc가 0.10 내지 0.90이다.
이와 같이 함으로써, 유연성이나 촉감이 우수하고, 지합이 균일하고, 실용에 제공할 수 있는 충분한 강도를 갖고, 또한 생산성이 우수한 폴리에틸렌 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 코어-시스형 복합 섬유는, 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 코어-시스형 복합 섬유이며, 상기한 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc에 대한 상기한 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs의 비율 Ofs/Ofc가 0.10 내지 0.90이다.
이와 같이 함으로써, 유연성이나 촉감이 우수하고, 또한 우수한 방사 안정성과 열 접착성을 겸비한 코어-시스형 복합 섬유로 할 수 있고, 본 발명의 코어-시스형 복합 섬유를 사용하여 이루어지는 스펀본드 부직포는, 유연성이나 촉감이 우수하고, 지합이 균일하고, 실용에 제공할 수 있는 충분한 강도를 갖고, 또한 생산성이 우수한 폴리에틸렌 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
이하에, 이들 본 발명의 구성 요소에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 한, 이하에 설명하는 범위에 전혀 한정되는 것은 아니다.
[폴리에틸렌계 수지]
본 발명의 코어-시스형 복합 섬유 및 본 발명의 스펀본드 부직포를 구성하는 코어-시스형 복합 섬유(이하, 이것들을 통합하여 「본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유」라고 칭하는 경우가 있다.)는, 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하여 이루어진다. 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 함으로써, 우수한 방사 안정성과 열 접착성을 겸비한 코어-시스형 복합 섬유로 할 수 있다. 또한, 유연성이나 촉감이 우수한 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
폴리에틸렌계 수지란, 반복 단위로서 에틸렌 단위를 갖는 수지를 의미하고, 에틸렌의 단독 중합체 혹은 에틸렌과 각종 α-올레핀의 공중합체 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 방사 안정성이나 강도의 저하를 방지하기 위해, 에틸렌의 단독 중합체가 바람직하다.
에틸렌과 각종 α-올레핀의 공중합체를 사용하는 경우, 공중합 성분으로서는, 방사 안정성이 우수하다는 점에서, 헵텐이나 옥텐이 바람직하고, 옥텐이 보다 바람직하다. 또한, 공중합 비율은, 방사 안정성이나 강도의 저하를 방지하기 위해, 5mol％ 이하가 바람직하고, 3mol％ 이하가 보다 바람직하고, 1mol％ 이하가 더욱 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌계 수지에 대하여, 에틸렌의 단독 중합체의 비율이 60질량％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70질량％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 80질량％ 이상이다. 이렇게 함으로써 양호한 방사성을 유지하고, 또한 강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌계 수지로서는, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌(이하, HDPE라고 약칭하는 경우가 있다.) 또는 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(이하, LLDPE라고 약칭하는 경우가 있다.) 등을 들 수 있다. 방사성이 우수하다는 점에서, LLDPE가 바람직하게 사용된다.
또한, 본 발명에서 사용하는 폴리에틸렌계 수지는 2종 이상의 혼합물이어도 되고, 또한 폴리프로필렌, 폴리-4-메틸-1-펜텐 등의 다른 폴리올레핀계 수지, 열가소성 엘라스토머, 저융점 폴리에스테르 및 저융점 폴리아미드 등의 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수도 있다. 단, 폴리에틸렌의 특성을 충분히 발현시키기 위해, 혼합하는 다른 열가소성 수지의 비율은 5질량％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 1질량％ 이하이다.
본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌계 수지에는, 촉감이나 유연성을 향상시키기 위해, 탄소수 23 이상 50 이하의 지방산 아미드 화합물이 함유되어 있는 것이 바람직하다. 상기 지방산 아미드 화합물의 탄소수를 바람직하게는 23 이상, 보다 바람직하게는 30 이상으로 함으로써, 지방산 아미드 화합물이 과도하게 섬유 표면에 노출되는 것을 억제하고, 방사성과 가공 안정성이 우수한 것으로 하여, 높은 생산성을 유지할 수 있다. 한편, 상기 지방산 아미드 화합물의 탄소수를 바람직하게는 50 이하, 보다 바람직하게는 42 이하로 함으로써, 지방산 아미드 화합물이 섬유 표면으로 이동하기 쉬워져, 스펀본드 부직포에 미끄럼성과 유연성을 부여할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 탄소수 23 이상 50 이하의 지방산 아미드 화합물로서는, 포화 지방산 모노아미드 화합물, 포화 지방산 디아미드 화합물, 불포화 지방산 모노아미드 화합물 및 불포화 지방산 디아미드 화합물 등을 들 수 있다.
더 구체적으로는, 테트라도코산산아미드, 헥사도코산산아미드, 옥타도코산산아미드, 네르본산아미드, 테트라코사펜타엔산아미드, 니신산아미드, 에틸렌비스라우르산아미드, 메틸렌비스라우르산아미드, 에틸렌비스스테아르산아미드, 에틸렌비스히드록시스테아르산아미드, 에틸렌비스베헨산아미드, 헥사메틸렌비스스테아르산아미드, 헥사메틸렌비스베헨산아미드, 헥사메틸렌히드록시스테아르산아미드, 디스테아릴아디프산아미드, 디스테아릴세바스산아미드, 에틸렌비스올레산아미드, 에틸렌비스에루크산아미드 및 헥사메틸렌비스올레산아미드 등을 들 수 있고, 이것들은 복수 조합하여 사용할 수도 있다.
본 발명에서는, 지방산 아미드 화합물 중에서도, 높은 미끄럼성이나 유연성을 부여할 수 있고, 방사성도 우수하다는 점에서, 특히 포화 지방산 디아미드 화합물인 에틸렌비스스테아르산아미드가 바람직하게 사용된다.
본 발명에서는, 상기 폴리에틸렌계 수지에 대한 상기 지방산 아미드 화합물의 첨가량은, 0.01질량％ 내지 5질량％인 것이 바람직하다. 지방산 아미드 화합물의 첨가량을 바람직하게는 0.01질량％ 내지 5질량％, 보다 바람직하게는 0.1질량％ 내지 3질량％, 더욱 바람직하게는 0.1질량％ 내지 1질량％로 함으로써, 방사성을 유지하면서 적당한 미끄럼성과 유연성을 부여할 수 있다.
여기서 말하는 첨가량이란, 본 발명의 스펀본드 부직포를 구성하는 모든 폴리에틸렌계 수지 중의 지방산 아미드 화합물의 질량 분율을 말한다. 예를 들어, 코어-시스형 복합 섬유를 구성하는 시스부 성분에만 지방산 아미드 화합물을 첨가하는 경우라도, 코어-시스 성분 전체량에 대한 첨가 비율을 산출하고 있다.
폴리에틸렌계 수지를 포함하는 섬유에 대한 지방산 아미드 화합물의 첨가량을 측정하는 방법으로서는, 예를 들어, 상기한 섬유로부터 첨가제를 용매 추출하고, 액체 크로마토그래프 질량 분석(LS/MS) 등을 사용하여 정량 분석하는 방법을 들 수 있다. 이때 추출 용매는 지방산 아미드 화합물의 종류에 따라 적절히 선택되는 것이지만, 예를 들어 에틸렌비스스테아르산아미드의 경우에는, 클로로포름-메탄올 혼합액 등을 사용하는 방법을 일례로서 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌계 수지에는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 통상 사용되는 산화 방지제, 내후 안정제, 내광 안정제, 내열 안정제, 대전 방지제, 대전 보조제, 방담제, 블로킹 방지제, 폴리에틸렌 왁스를 포함하는 활제, 결정 핵제 및 안료 등의 첨가물, 혹은 다른 중합체를 필요에 따라 첨가할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌계 수지의 융점 Tmr은, 100℃ 내지 150℃인 것이 바람직하다. Tmr을 바람직하게는 100℃ 이상, 보다 바람직하게는 110℃ 이상, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상으로 함으로써, 실용에 견딜 수 있는 내열성을 얻기 쉬워진다. 또한, Tmr을 바람직하게는 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 140℃ 이하, 더욱 바람직하게는 135℃ 이하로 함으로써, 구금으로부터 토출된 사조를 냉각하기 쉬워져, 섬유끼리의 융착을 억제하여 가는 섬유 직경이라도 안정된 방사가 행해지기 쉬워진다. 여기서 융점 Tmr이란, 수지를 시차 주사형 열량 측정법(DSC)에 의해 측정하여 얻어지는, 최대의 융해 피크 온도를 가리킨다.
본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌계 수지의 멜트 플로 레이트(이하, MFR이라고 약칭하는 경우가 있다.)는, 1g/10분 내지 300g/10분인 것이 바람직하다. 폴리에틸렌계 수지의 MFR을 바람직하게는 1g/10분 이상, 보다 바람직하게는 10g/10분 이상, 더욱 바람직하게는 30g/10분 이상으로 함으로써, 가는 섬유 직경이라도 안정적으로 방사할 수 있고, 촉감이 우수하고, 지합이 균일하고, 또한 실용에 견디는 충분한 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 한편, 폴리에틸렌계 수지의 MFR을 바람직하게는 300g/10분 이하로 함으로써, 단사 강도의 저하를 억제함과 함께, 열 접착 시에 과도하게 연화되기 쉬워져 열 롤에 첩부되는 등의 조업상의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유는, 코어 성분의 폴리에틸렌계 수지의 MFR이 1g/10 내지 100g/10분인 것이 바람직하다. 코어 성분의 폴리에틸렌계 수지의 MFR이 바람직하게는 1g/10분 이상, 보다 바람직하게는 10g/10분 이상, 더욱 바람직하게는 30g/10분 이상인 것에 의해, 가는 섬유 직경이라도 안정적으로 방사할 수 있고, 촉감이 우수하고, 지합이 균일하고, 또한 실용에 견디는 충분한 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 한편, 폴리에틸렌계 수지의 MFR이 바람직하게는 100g/10분 이하, 보다 바람직하게는 80g/10분 이하, 더욱 바람직하게는 60g/10분 이하인 것에 의해, 코어-시스형 복합 섬유의 단사 강도의 저하를 억제하여, 실용에 견디는 충분한 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유는, 시스 성분의 폴리에틸렌계 수지의 MFR이, 코어 성분의 폴리에틸렌계 수지의 MFR보다도 5g/10분 내지 200g/10분 큰 것이 바람직하다. 시스 성분의 폴리에틸렌계 수지의 MFR을, 코어 성분의 폴리에틸렌계 수지의 MFR보다도 바람직하게는 5g/10분 이상, 보다 바람직하게는 10g/10분 이상, 더욱 바람직하게는 20g/10분 이상 크게 함으로써, 방사 시에 코어 성분에 방사 응력을 집중시켜, 코어 성분의 분자 배향을 촉진시킴과 함께, 시스 성분의 분자 배향을 억제시킬 수 있다. 한편, 시스 성분의 폴리에틸렌계 수지의 MFR이, 코어 성분의 폴리에틸렌계 수지의 MFR보다도 200g/10분을 초과하여 크면, 코어-시스형 복합 섬유의 단사 강도가 저하됨과 함께, 열 접착 시에 과도하게 연화되기 쉬워져, 열 롤에 첩부되는 등의 조업상의 문제가 발생하기 때문에 바람직하지 않다.
폴리에틸렌계 수지의 MFR은, ASTM D1238(A법)에 의해 측정되는 값을 채용한다. 이 규격에 의하면, 폴리에틸렌은 하중 2.16㎏, 온도 190℃에서 측정하는 것이 규정되어 있고, 본 발명에 관한 폴리에틸렌계 수지도 동일한 하중, 온도에서 측정하는 것으로 한다.
물론, MFR이 다른 2종류 이상의 수지를 임의의 비율로 블렌드하여, 본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌계 수지의 MFR을 조정할 수도 있다. 이 경우, 주가 되는 폴리에틸렌계 수지, 즉 폴리에틸렌계 수지에 있어서 가장 큰 질량 분율을 차지하는 폴리에틸렌계 수지에 대하여 블렌드하는 수지의 MFR은, 10 내지 1000g/10분인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 800g/10분, 더욱 바람직하게는 30 내지 600g/10분이다. 이와 같이 함으로써, 블렌드한 폴리에틸렌계 수지에 부분적으로 점도 불균일이 발생하는 것을 방지하여, 단섬유 직경이나 단섬유 섬도를 균일화하거나, 가는 섬유라도 안정적으로 방사하거나 할 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌계 수지에는, 폴리에틸렌계 수지를 분해하여 MFR을 저하시키는 것, 예를 들어 과산화물, 특히, 디알킬과산화물 등의 유리 라디칼제 등을 첨가하지 않는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 불균일한 분해나 겔화에 기인하는 부분적인 점도 불균일의 발생을 방지하여, 단섬유 섬도를 균일화하거나, 가는 섬유라도 안정적으로 방사하거나 할 수 있다. 또한 분해 가스에 의한 기포로 방사성이 악화되는 것을 방지할 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌계 수지의 고체 밀도는, 0.935g/㎤ 내지 0.970g/㎤인 것이 바람직하다. 폴리에틸렌계 수지의 고체 밀도를 바람직하게는 0.935g/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 0.940g/㎤ 이상, 더욱 바람직하게는 0.945g/㎤ 이상으로 함으로써, 열 접착 시에 과도하게 연화되기 쉬워져 열 롤에 첩부되는 등의 조업상의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 폴리에틸렌계 수지의 고체 밀도를, 바람직하게는 0.970g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 0.965g/㎤ 이하, 더욱 바람직하게는 0.96g/㎤ 이하로 함으로써, 방사성을 향상시켜, 가는 섬도에서도 안정적으로 방사할 수 있다.
[코어-시스형 복합 섬유]
본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유에는, 해도형 복합 섬유도 포함되는 것으로 한다. 해도형 복합 섬유의 경우에 있어서는, 복합 섬유의 코어 성분 또는 시스 성분의 폴리에틸렌계 수지의 특성값을 측정·해석 등을 할 때는, 「시스 성분」이라는 것을 「바다 성분」이라고, 「코어 성분」이라는 것을 「섬 성분」이라고 대체한 후, 측정 등을 행하기로 한다.
본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유는, 시스 성분의 질량 비율이 20질량％ 내지 80질량％인 것이 바람직하다. 시스 성분의 질량 비율이 바람직하게는 20질량％ 이상, 보다 바람직하게는 30질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 40질량％ 이상인 것에 의해, 열 접착 시에 시스 성분끼리가 견고하게 융착되어, 실용에 견디는 충분한 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 한편, 시스 성분의 질량 비율이 바람직하게는 80질량％ 이하, 보다 바람직하게는 70질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 60질량％ 이하인 것에 의해, 고배향인 코어 성분의 비율을 증가시키고, 코어-시스형 복합 섬유의 단사 강도를 향상시켜, 실용에 견디는 충분한 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
본 발명의 코어-시스형 복합 섬유 및 본 발명의 스펀본드 부직포의 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유는, 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc에 대한 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs의 비율 Ofs/Ofc가 0.10 내지 0.90이다.
여기서, 본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유의 배향 파라미터란, 수치가 클수록 코어-시스형 복합 섬유를 구성하는 폴리에틸렌계 수지의 분자쇄가 특정한 방향으로 배향되어 있는 것을 나타내고, 수치가 작을수록 분자쇄가 랜덤하게 배향되어 있는 것을 나타내는 지표(단위 없음)이다. 또한, 이 배향 파라미터는 완전히 랜덤하게 배향되어 있을 때, 1.2가 된다.
Ofs/Ofc가 0.10 이상, 바람직하게는 0.15 이상, 보다 바람직하게는 0.20 이상인 것에 의해, 방사 시에 코어 성분이 존재하는 섬유 내층에 과도하게 연신 응력이 집중되어 방사 안정성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 한편, Ofs/Ofc가 0.90 이하, 바람직하게는 0.70 이하, 보다 바람직하게는 0.50 이하인 것에 의해, 열 접착 시에 섬유 표층만을 연화시킬 수 있다. 이와 같이 함으로써, 섬유 내층의 분자 배향을 잔류시키면서, 섬유끼리를 견고하게 열 접착시킬 수 있다. 그리고 본 발명의 스펀본드 부직포의 점에서 보면, 유연성이나 촉감이 우수하고, 지합이 균일하고, 실용에 견디는 충분한 강도를 갖고, 또한 생산성이 우수한 폴리에틸렌 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs 및 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc는, 이하의 방법으로 측정된다.
(1) 코어-시스형 복합 섬유 또는 스펀본드 부직포의 시료를 비스페놀계 에폭시 수지로 수지 포매한다.
(2) 수지가 경화된 후, 마이크로톰에 의해 절편을 잘라낸다. 절편 두께는 2㎛로 한다. 이때, 절단면이 타원형이 되도록 섬유축으로부터 비스듬히 절단하고, 이후에는 타원형의 단축의 두께가 일정 두께를 나타내는 개소를 선택하여 측정한다. 또한, 절단 각도를 4° 이내로 함으로써, 2㎛의 막 두께 내에서는 섬유축과 평행이라고 간주할 수 있다.
시료가 스펀본드 부직포인 경우는,
(2) 수지가 경화된 후, 스펀본드 부직포의 비융착부의 중앙 부근(주위의 융착부로부터 대략 등거리가 되는 개소)이 절단면이 되도록 마이크로톰에 의해 절편을 잘라낸다. 절편 두께는 2㎛로 한다. 비융착부의 복합 섬유이고, 또한 절단 각도가 섬유축으로부터 4° 이내인 개소를 선택하여 이후의 측정을 행한다.
(3) 코어-시스형 복합 섬유의 절편의 섬유 표층으로부터 중심부에 걸쳐서, 섬유축과 평행한 편광을 입사하여, 라만 스펙트럼의 라인 측정을 행한다.
(4) 코어 성분, 시스 성분 각각의 위치에 있어서의 1130㎝-1 부근 및 1060㎝-1 부근의 라만 밴드 강도 I1130 및 I1060을 산출하고, 그 강도비로부터, 이하의 식 (d)에 기초하여 배향 파라미터를 산출한다. 코어 성분이 독립된 복수의 영역으로 분할되어 있는 경우는, 모든 영역에서 배향 파라미터를 측정하여, 가장 높은 값을 채용한다.
(5) 코어-시스형 복합 섬유의 축방향으로 장소를 바꾸어 3군데에서 마찬가지의 측정을 행하여, 배향 파라미터의 평균값을 산출하고, 소수점 이하 둘째자리를 반올림한다.
시료가 스펀본드 부직포인 경우는,
(5) 스펀본드 부직포의 다른 비융착부에 대하여 3군데에서 마찬가지의 측정을 행하여, 배향 파라미터의 평균값을 산출하고, 소수점 이하 둘째자리를 반올림한다.
본 발명의 코어-시스형 복합 섬유 및 본 발명의 스펀본드 부직포의 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유는, 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs가 2 내지 8인 것이 바람직하다. Ofs가 바람직하게는 2.0 이상, 보다 바람직하게는 2.5 이상, 더욱 바람직하게는 3.0 이상인 것에 의해, 열 접착 시에 섬유 표층이 과도하게 연화되어 열 롤에 첩부되는 등의 조업상의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 한편, Ofs가 바람직하게는 8.0 이하, 보다 바람직하게는 7.0 이하, 더욱 바람직하게는 6.0 이하인 것에 의해, 열 접착 시에 섬유 표층이 연화되기 쉬워져, 섬유끼리를 견고하게 열 접착시킬 수 있기 때문에, 실용에 견디는 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
Ofs는, 상기한 폴리에틸렌계 수지의 MFR, 융점, 첨가제, 복합 섬유의 시스 성분의 질량 비율, 및/또는, 후술하는 방사 온도, 방사 속도 등에 의해 제어할 수 있다.
본 발명의 코어-시스형 복합 섬유 및 본 발명의 스펀본드 부직포의 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유는, 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc가 6 내지 18인 것이 바람직하다. Ofc가 바람직하게는 6.0 이상, 보다 바람직하게는 7.0 이상, 더욱 바람직하게는 8.0 이상인 것에 의해, 섬유 내층의 강도를 향상시켜, 열 접착 후에 실용에 견디는 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 또한 열 접착 시에 섬유 표층이 과도하게 연화되어 열 롤에 첩부되는 등의 조업상의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 한편, Ofc가 바람직하게는 18.0 이하, 보다 바람직하게는 16.0 이하, 더욱 바람직하게는 14.0 이하인 것에 의해, 방사 시의 섬유 내층에 대한 과도한 연신 응력 집중을 억제하여, 방사 안정성을 향상시킬 수 있다.
Ofc는, 상기한 폴리에틸렌계 수지의 MFR, 융점, 첨가제, 복합 섬유의 코어 성분의 질량 비율, 및/또는, 후술하는 방사 온도, 방사 속도 등에 의해 제어할 수 있다.
본 발명의 코어-시스형 복합 섬유 및 본 발명의 스펀본드 부직포의 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유는, 표층의 연화 온도 Tss(℃)와 내층의 연화 온도 Tsc(℃)가 하기의 식 (a)를 충족시키는 것이 바람직하다.
Tsc(℃)가 바람직하게는 (Tss+5)℃ 이상, 보다 바람직하게는 (Tss+7)℃ 이상, 더욱 바람직하게는 (Tss+10)℃ 이상인 것에 의해, 열 접착 시에 섬유 표층을 형성하는 성분만을 연화시킬 수 있다. 그리고, 이와 같이 함으로써, 섬유 내층의 분자 배향을 잔류시키면서, 섬유끼리를 견고하게 열 접착시킬 수 있기 때문에, 실용에 견디는 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 한편, Tsc(℃)가 바람직하게는 (Tss+30)℃ 이하, 보다 바람직하게는 (Tss+25)℃ 이하, 더욱 바람직하게는 (Tss+20)℃ 이하인 것에 의해, 열 접착 시에 섬유 표층이 과도하게 연화되어 열 롤에 첩부되는 등의 조업상의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
Tss(℃)와 Tsc(℃)는, 나노 스케일 열 기계 분석법(nanoscale-Thermomechanical Analysis; nano-TMA)에 의해, 하기의 수순에 의해 산출된다. 이 nano-TMA는 서브마이크론 영역에서의 열분석이 가능하고, 원자간력 현미경(AFM)의 프로브(캔틸레버)에 가열 히터를 구비한 온도 센서를 설치한 장치를 사용한다.
본 발명의 스펀본드 부직포에 있어서는, 상기 비융착부의 Tss(℃) 및 Tsc(℃)는, 스펀본드 부직포의 비융착부로부터 코어-시스형 복합 섬유를 20개 채취한 후, 하기의 수순에 따라 측정·산출된다.
(1) 코어-시스형 복합 섬유를 시료대에 고정하고, 섬유 직경 방향의 중앙 부근에, 가열 히터를 구비한 온도 센서를 갖는 AFM 프로브를 고정한다.
(2) 프로브를 25℃부터 150℃까지, 승온 속도 10℃/초로 승온하여, 프로브의 높이 변화(a.u.)를 측정한다.
(3) 프로브의 높이 변화로부터 시료 중으로 프로브가 침입하는 온도(연화 온도(℃))를 측정하여, 저온으로부터 관측된 순으로 Ts1, Ts2, Ts3…이라고 하자.
(4) 마찬가지의 측정을 20개의 섬유에서 행하고, Ts1의 평균값의 소수점 이하 둘째자리를 반올림하여, Tss(℃)라고 하자. 또한 Ts2의 평균값의 소수점 이하 둘째자리를 반올림하여, Tsc(℃)라고 하자. 또한, AFM 프로브의 접촉 위치에 의해 일부의 코어-시스형 복합 섬유에서 Ts2가 관측되지 않는 경우가 있지만, 이 경우는 관측된 Ts2만을 평균하여, 내층의 연화 온도 Tsc(℃)를 구한다.
Tss 및 Tsc는, 상기한 폴리에틸렌계 수지의 MFR, 융점, 첨가제, 코어-시스형 복합 섬유를 구성하는 시스 성분의 질량 비율, 및/또는, 후술하는 방사 온도, 방사 속도 등에 의해 제어할 수 있다.
본 발명의 코어-시스형 복합 섬유 및 본 발명의 스펀본드 부직포는, 시차 주사형 열량 측정(DSC)에 있어서 단일의 융해 피크 온도 Tm을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 「코어-시스형 복합 섬유가 시차 주사형 열량 측정에 있어서 단일의 융해 피크 온도 Tm을 갖는다」, 「스펀본드 부직포가 시차 주사형 열량 측정법으로 단일의 융해 피크 온도 Tm을 갖는다」란, 하기의 측정 방법의 (3)에 기재된 융해 흡열 피크가, 실질적으로 하나의 피크밖에 관측되지 않는 것을 말한다. 이와 같이 함으로써, 본 발명의 코어-시스형 복합 섬유를, 예를 들어 스펀본드 부직포를 구성하는 섬유로서 사용하는 경우에는, 또한 본 발명의 스펀본드 부직포에 있어서는, 열 접착 시에 저융점 성분이 용융되어 열 롤에 첩부되는 등의 조업상의 문제를 발생시키지 않고, 섬유끼리를 충분한 온도에서 견고하게 열 접착시킬 수 있기 때문에, 실용에 견디는 강도를 갖는 스펀본드 부직포가 얻어지기 쉬워진다.
시차 주사형 열량 측정법(DSC)에 의해 얻어지는 코어-시스형 복합 섬유 또는 스펀본드 부직포의 융해 피크 온도 Tm은, 이하의 수순에 의해 산출되는 값을 채용하는 것으로 한다.
(1) 코어-시스형 복합 섬유 또는 스펀본드 부직포의 섬유편을 시료량 0.5 내지 5㎎ 샘플링한다.
(2) 시차 주사형 열량 측정법(DSC)을 사용하여, 승온 속도 20℃/분으로, 상온으로부터 온도 200℃까지 승온하여 DSC 곡선을 얻는다.
(3) DSC 곡선으로부터 융해 흡열 피크의 피크 톱 온도를 판독하여, 융해 피크 온도 Tm(℃)라고 하자.
또한, 본 발명의 코어-시스형 복합 섬유를, 본 발명의 스펀본드 부직포를 구성하는 섬유로서 사용하는 경우에는, 당해 코어-시스형 복합 섬유의 Tm과, 당해 스펀본드 부직포의 Tm은, 동일한 값을 나타내는 것이라고 생각할 수 있다.
그리고, 본 발명의 코어-시스형 복합 섬유 및 본 발명의 스펀본드 부직포는, 하기의 식 (b) 및 (c)를 만족시키는 것이 바람직하다.
이렇게 함으로써, 실용에 견디는 내열성과 강도를 갖고, 또한 방사 안정성과 조업 안정성이 우수한 코어-시스형 복합 섬유 및 스펀본드 부직포를 얻을 수 있다.
먼저, 식 (b)에 관하여, 시차 주사형 열량 측정법(DSC)에 의한 코어-시스형 복합 섬유의 융해 피크 온도 Tm(℃)에 대해서는, 100℃ 이상 150℃ 이하인 것이 바람직하다. 융해 피크 온도 Tm(℃)이 바람직하게는 100℃ 이상, 보다 바람직하게는 110℃ 이상, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상인 것에 의해, 실용에 견디는 내열성을 부여할 수 있다. 또한, 융해 피크 온도 Tm(℃)이 바람직하게는 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 140℃ 이하, 더욱 바람직하게는 135℃ 이하인 것에 의해, 구금으로부터 토출된 사조를 냉각하기 쉬워져, 섬유끼리의 융착을 억제하여 가는 섬유 직경이라도 안정된 방사를 행하기 쉬워진다.
이어서, 식 (c)에 관하여, 상기 코어-시스형 복합 섬유의 표층의 연화 온도 Tss(℃)가, (Tm-40)℃ 이상 또한 (Tm-10)℃ 이하인 것이 바람직하다. 상기한 표층의 연화 온도 Tss(℃)가 바람직하게는 (Tm-40)℃ 이상, 보다 바람직하게는 (Tm-35)℃ 이상, 더욱 바람직하게는 (Tm-30)℃ 이상인 것에 의해, 열 접착 시에 섬유 표층이 과도하게 연화되어 열 롤에 첩부되는 등의 조업상의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 한편, Tss(℃)가 바람직하게는 (Tm-10)℃ 이하, 보다 바람직하게는 (Tm-15)℃ 이하, 더욱 바람직하게는 (Tm-20)℃ 이하인 것에 의해, 열 접착 시에 섬유끼리를 견고하게 열 접착시킬 수 있어, 실용에 견디는 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유는, 코어-시스형 복합 섬유의 연화가 진행된 후에 용융되기 때문에, 내층의 연화 온도 Tsc(℃)는 시차 주사형 열량 측정법(DSC)에 의한 융해 피크 온도 Tm(℃)보다도 작아진다. 그리고, 상기한 코어-시스형 복합 섬유의 내층 연화 온도 Tsc(℃)가, (Tm-20)℃ 이상 또한 (Tm-1)℃ 이하인 것이 바람직하다. 내층의 연화 온도 Tsc(℃)가 바람직하게는 (Tm-20)℃ 이상, 보다 바람직하게는 (Tm-15)℃ 이상, 더욱 바람직하게는 (Tm-10)℃ 이상인 것에 의해, 섬유 내층의 강도를 향상시켜, 열 접착 후에 실용에 견디는 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 한편, Tsc(℃)가, 바람직하게는 (Tm-1)℃ 이하, 보다 바람직하게는 (Tm-3)℃ 이하, 더욱 바람직하게는 (Tm-5)℃ 이하인 것에 의해, 열 접착 시에 섬유끼리를 견고하게 열 접착시킬 수 있어, 실용에 견디는 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유의 복합 형태로서는, 예를 들어 동심 코어-시스형, 편심 코어-시스형 및 해도형 등의 복합 형태를 사용할 수 있다. 그 중에서도, 방사성이 우수하고, 열 접착에 의해 섬유끼리를 균일하게 접착시킬 수 있는 점에서, 코어-시스형의 복합 형태로 하는 것이 바람직하고, 동심 코어-시스형의 복합 형태로 하는 것이 보다 바람직한 양태이다.
본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유의 단면 형상으로서는, 환단면, 편평 단면 및 Y형이나 C형 등의 이형 단면을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 편평 단면이나 이형 단면과 같은 구조 유래의 구부리기 어려움이 없이, 폴리에틸렌 수지가 갖는 유연성을 살린 스펀본드 부직포로 할 수 있는 점에서, 환단면이 바람직한 양태이다. 또한 단면 형상으로서 중공 단면을 적용할 수도 있지만, 방사성이 우수하고, 가는 섬유 직경이라도 안정적으로 방사할 수 있는 점에서, 중실 단면이 바람직한 양태이다.
본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유는, 평균 단섬유 섬도가 0.5dtex 내지 3.0dtex인 것이 바람직하다. 평균 단섬유 섬도를 바람직하게는 0.5dtex 이상, 보다 바람직하게는 0.6dtex 이상, 더욱 바람직하게는 0.7dtex 이상으로 함으로써, 방사성의 저하를 방지하여, 생산 안정성이 우수한 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 한편, 평균 단섬유 섬도를 바람직하게는 3.0dtex 이하, 보다 바람직하게는 2.4dtex 이하, 더욱 바람직하게는 2.0dtex 이하로 함으로써, 촉감이 우수하고, 지합이 균일하고, 또한 실용에 견디는 충분한 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
평균 단섬유 섬도는, 후술하는 방사 온도, 단공 토출량, 방사 속도 등에 의해 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유는, 평균 단섬유 직경이 8 내지 20㎛인 것이 바람직하다. 평균 단섬유 직경을 바람직하게는 8㎛ 이상, 보다 바람직하게는 9㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이상으로 함으로써, 방사성의 저하를 방지하여, 생산 안정성이 우수한 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 한편, 평균 단섬유 직경을 바람직하게는 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 18㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 16㎛ 이하로 함으로써, 촉감이 우수하고, 지합이 균일하고, 또한 실용에 견디는 충분한 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기한 코어-시스형 복합 섬유의 평균 단섬유 직경(㎛)은, 이하의 수순에 의해 산출되는 값을 채용하는 것으로 한다.
(1) 코어-시스형 복합 섬유에 대하여, 마이크로스코프 또는 주사형 전자 현미경으로 500 내지 2000배의 표면 사진을 촬영하고, 상이한 총 100개의 코어-시스형 복합 섬유의 폭(직경)을 측정한다. 코어-시스형 복합 섬유의 단면이 이형인 경우에는 단면적을 측정하여, 동일한 단면적을 갖는 정원(正円)의 직경을 구한다.
(2) 측정한 100개의 직경의 값을 평균하고, 소수점 이하 둘째자리를 반올림하여 평균 단섬유 직경(㎛)이라 하자.
또한 본 발명은, 상기한 스펀본드 부직포를 구성하는 코어-시스형 복합 섬유의 평균 단섬유 직경(㎛)은, 이하의 수순에 의해 산출되는 값을 채용하는 것으로 한다.
(1) 스펀본드 부직포로부터 랜덤하게 소편 샘플(100×100㎜)을 10개 채취한다.
(2) 마이크로스코프 또는 주사형 전자 현미경으로 500 내지 2000배의 표면 사진을 촬영하고, 각 샘플로부터 10개씩, 총 100개의 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 폭(직경)을 측정한다. 코어-시스형 복합 섬유의 단면이 이형인 경우에는 단면적을 측정하여, 동일한 단면적을 갖는 정원의 직경을 구한다.
(3) 측정한 100개의 직경의 값을 평균하고, 소수점 이하 둘째자리를 반올림하여 평균 단섬유 직경(㎛)이라 하자.
평균 단섬유 직경은, 후술하는 방사 온도, 단공 토출량, 방사 속도 등에 의해 제어할 수 있다.
본 발명에 있어서의 코어-시스형 복합 섬유는, 그 고체 밀도가, 0.935g/㎤ 내지 0.970g/㎤인 것이 바람직하다. 폴리에틸렌계 수지의 고체 밀도를, 바람직하게는 0.935g/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 0.940g/㎤ 이상, 더욱 바람직하게는 0.945g/㎤ 이상으로 함으로써, 열 접착 시에 과도하게 연화되기 쉬워져 열 롤에 첩부되는 등의 조업상의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 폴리에틸렌계 수지의 고체 밀도를, 바람직하게는 0.970g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 0.965g/㎤ 이하, 더욱 바람직하게는 0.960g/㎤ 이하로 함으로써, 방사성을 향상시켜, 가는 섬도에서도 안정적으로 방사할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기한 복합 섬유의 고체 밀도(g/㎤)는, 이하의 수순에 의해 산출되는 값을 채용하는 것으로 한다.
(1) 복합 섬유의 시험편을 에탄올에 침지하여 세정하고, 대기 중에서 건조시킨다.
(2) 복합 섬유의 시험편에 대하여, 물-에탄올 혼합액계를 사용하여, 부침법에 의해 밀도를 구한다.
(3) 마찬가지의 측정을 다른 시험편을 사용하여 5회 행하여, 측정한 밀도의 값(g/㎤)을 평균하고, 소수점 이하 넷째자리를 반올림하여 복합 섬유의 고체 밀도(g/㎤)라고 하자.
또한, 상기한 스펀본드 부직포를 구성하는 복합 섬유의 고체 밀도(g/㎤)는, 이하의 수순에 의해 산출되는 값을 채용하는 것으로 한다.
(1) 스펀본드 부직포로부터 랜덤하게 소편을 5장 채취한다.
(2) 소편을 에탄올에 침지하여 세정하고, 대기 중에서 건조시킨다.
(3) 스펀본드 부직포의 소편에 대하여, 물-에탄올 혼합액계를 사용하여, 부침법에 의해 밀도를 구한다.
(4) 마찬가지의 측정을 5장의 소편으로 행하여, 측정한 밀도의 값(g/㎤)을 평균하고, 소수점 이하 넷째자리를 반올림하여 복합 섬유의 고체 밀도(g/㎤)라고 하자.
[스펀본드 부직포]
본 발명의 스펀본드 부직포는, 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 코어-시스형 복합 섬유를 포함한다.
본 발명의 스펀본드 부직포는, 융착부와 비융착부를 갖는다. 이러한 형태로 함으로써, 폴리에틸렌계 수지 유래의 유연성이나 촉감을 유지하면서, 실용에 견디는 충분한 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 융착부란 코어-시스형 복합 섬유끼리가 융착되어 있는 개소를 가리키고, 비융착부란 코어-시스형 복합 섬유끼리가 융착되어 있지 않고 단면 형상을 유지하고 있는 개소를 가리킨다.
본 발명의 스펀본드 부직포는, 상기 융착부의 코어-시스형 복합 섬유에 있어서, 시스 성분의 배향 파라미터 Obs가 1.2 내지 3.0인 것이 바람직하다. Obs가 바람직하게는 1.2일 때, 분자쇄는 완전히 랜덤하게 배향되어 있는 상태이고, 이것보다도 작은 값이 되는 경우는 없다. 한편, 시스 성분의 배향 파라미터 Obs가 바람직하게는 3.0 이하, 보다 바람직하게는 2.5 이하, 더욱 바람직하게는 2.0 이하인 것에 의해, 섬유 표층을 형성하는 시스 성분끼리가 견고하게 열 접착되어, 실용에 견디는 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
융착부의 코어-시스형 복합 섬유에 있어서의 시스 성분의 배향 파라미터 Obs는, 상기한 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs, 및/또는, 후술하는 열 접착의 조건(온도, 선압(線壓) 등) 등을 적절하게 조정함으로써 제어할 수 있다.
본 발명의 스펀본드 부직포는, 상기 융착부의 코어-시스형 복합 섬유에 있어서, 코어 성분의 배향 파라미터 Obc가 2 내지 10인 것이 바람직하다. Obc가 바람직하게는 2.0 이상, 보다 바람직하게는 2.5 이상, 더욱 바람직하게는 3.0 이상인 것에 의해, 코어 성분의 강도를 향상시켜, 실용에 견디는 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 또한 열 접착 시에 섬유 표층이 과도하게 연화되어 열 롤에 첩부되는 등의 조업상의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 한편, Obc가 바람직하게는 10.0 이하, 보다 바람직하게는 9.0 이하, 더욱 바람직하게는 8.0 이하인 것에 의해, 방사 시의 코어 성분에 대한 과도한 연신 응력 집중을 억제하여, 방사 안정성을 향상시킬 수 있다.
융착부의 코어-시스형 복합 섬유에 있어서의 코어 성분의 배향 파라미터 Obc는, 상기한 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc, 및/또는, 후술하는 열 접착의 조건(온도, 선압 등) 등을 적절하게 조정함으로써 제어할 수 있다.
Obs 및 Obc는, 이하의 수순에 의해 측정된다.
(1) 스펀본드 부직포의 시료를 비스페놀계 에폭시 수지로 수지 포매한다.
(2) 수지가 경화된 후, 스펀본드 부직포의 융착부의 중앙 부근이 절단면이 되도록 마이크로톰에 의해 절편을 잘라낸다. 절편 두께는 2㎛로 한다. 절단 각도가 섬유축으로부터 4° 이내인 개소를 선택하여 이후의 측정을 행한다. 또한, 섬유축의 방향의 판별이 곤란한 경우는, 동일점에 있어서 편광 방위를 15도씩 회전시켜 각 방위에서 편광 라만 스펙트럼을 취득하고, 배향 파라미터가 최대를 나타내는 방위를 섬유축 방향으로 한다.
(3) 융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 절편의 중심부에 있어서, 섬유축과 평행한 편광을 입사하여, 라만 스펙트럼의 라인 측정을 행한다.
(4) 융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분, 코어 성분 각각의 위치에 있어서의 1130㎝-1 부근 및 1060㎝-1 부근의 라만 밴드 강도 I1130 및 I1060을 산출하고, 그 강도비로부터, 이하의 식 (d)에 기초하여 배향 파라미터를 산출한다. 코어 성분이 독립된 복수의 영역으로 분할되어 있는 경우는, 모든 영역에서 배향 파라미터를 측정하여, 가장 높은 값을 채용한다.
(5) 스펀본드 부직포의 다른 융착부에 대하여 3군데에서 마찬가지의 측정을 행하여, 배향 파라미터의 평균값을 산출하고, 소수점 이하 둘째자리를 반올림한다.
본 발명의 스펀본드 부직포는, 적어도 편면의 KES법에 의한 표면 조도 SMD가 1.0 내지 3.0㎛인 것이 바람직하다. KES법에 의한 표면 조도 SMD가 바람직하게는 1.0㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1.3㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 1.6㎛ 이상인 것에 의해, 스펀본드 부직포가 과도하게 치밀화되어 지합이 악화되거나, 유연성이 손상되거나 하는 것을 방지할 수 있다. 한편, KES법에 의한 표면 조도 SMD가 바람직하게는 3.0㎛ 이하, 보다 바람직하게는 2.8㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 2.5㎛ 이하인 것에 의해, 표면이 매끄럽고 까칠한 느낌이 작아, 촉감이 우수한 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
KES법에 의한 표면 조도 SMD는, 상기한 코어-시스형 복합 섬유의 평균 단섬유 직경, 스펀본드 부직포의 지합, 및/또는, 후술하는 열 접착의 조건(접착부의 형상, 압착률, 온도 및 선압 등) 등을 적절하게 조정함으로써 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 KES법에 의한 표면 조도 SMD는, 이하와 같이 측정된다.
(1) 스펀본드 부직포로부터 폭 200㎜×200㎜의 시험편을, 스펀본드 부직포의 폭 방향 등간격으로 3장 채취한다.
(2) 시험편을 시료대에 세트한다.
(3) 10gf의 하중을 가한 표면 조도 측정용 접촉자(소재: φ0.5㎜ 피아노선, 접촉 길이: 5㎜)로 시험편의 표면을 주사하여, 표면의 요철 형상의 평균 편차를 측정한다.
(4) 상기한 측정을, 모든 시험편의 경사 방향(부직포의 길이 방향)과 위사 방향(부직포의 폭 방향)에서 행하고, 이들 총 6점의 평균 편차를 평균하여 소수점 이하 둘째자리를 반올림하여, 표면 조도 SMD(㎛)라고 하자.
본 발명의 스펀본드 부직포의 KES법에 의한 마찰 계수 MIU는, 0.01 내지 0.30인 것이 바람직하다. 마찰 계수 MIU가 바람직하게는 0.30 이하, 보다 바람직하게는 0.20 이하, 더욱 바람직하게는 0.15 이하인 것에 의해, 부직포 표면의 미끄럼성을 향상시켜, 촉감이 우수한 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 한편, 마찰 계수 MIU가 바람직하게는 0.01 이상, 보다 바람직하게는 0.03 이상, 더욱 바람직하게는 0.05 이상인 것에 의해, 방사한 사조를 포집 컨베이어에 포집할 때 사조끼리가 미끄러져 지합 균일성이 악화되는 것을 방지할 수 있다.
KES법에 의한 마찰 계수 MIU는, 상기한 폴리에틸렌계 수지의 첨가제, 코어-시스형 복합 섬유의 평균 단섬유 직경, 스펀본드 부직포의 지합, 및/또는, 후술하는 열 접착의 조건(접착부의 형상, 압착률, 온도 및 선압 등) 등을 적절하게 조정함으로써 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 KES법에 의한 마찰 계수 MIU는, 이하와 같이 측정된다.
(1) 스펀본드 부직포로부터 폭 200㎜×200㎜의 시험편을, 스펀본드 부직포의 폭 방향 등간격으로 3장 채취한다.
(2) 시험편을 시료대에 세트한다.
(3) 50gf의 하중을 가한 접촉 마찰자(소재: φ0.5㎜ 피아노선 20개 병렬), 접촉 면적: 1㎠)로 시험편의 표면을 주사하여, 마찰 계수를 측정한다.
(4) 상기한 측정을, 모든 시험편의 경사 방향(부직포의 길이 방향)과 위사 방향(부직포의 폭 방향)에서 행하고, 이들 총 6점의 평균 편차를 평균하고 소수점 이하 넷째자리를 반올림하여, 마찰 계수 MIU라고 하자.
본 발명의 스펀본드 부직포의 MFR은, 1g/10분 내지 300g/10분인 것이 바람직하다. 스펀본드 부직포의 MFR이 바람직하게는 1g/10분 이상, 보다 바람직하게는 10g/10분 이상, 더욱 바람직하게는 30g/10분 이상인 것에 의해, 가는 섬유 직경이라도 안정적으로 방사할 수 있고, 촉감이 우수하고, 지합이 균일하고, 또한 실용에 견디는 충분한 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 한편, 폴리에틸렌계 수지의 MFR이 바람직하게는 300g/10분 이하인 것에 의해, 강도의 저하를 억제함과 함께, 열 접착 시에 과도하게 연화되기 쉬워져 열 롤에 첩부되는 등의 조업상의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 스펀본드 부직포의 MFR은, ASTM D1238(A법)에 의해 측정되는 값을 채용한다. 이 규격에 의하면, 폴리에틸렌은 하중 2.16㎏, 온도 190℃에서 측정하는 것이 규정되어 있다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량은, 10g/㎡ 내지 100g/㎡인 것이 바람직하다. 단위 면적당 중량이 바람직하게는 10g/㎡ 이상, 보다 바람직하게는 13g/㎡ 이상, 더욱 바람직하게는 15g/㎡ 이상인 것에 의해, 실용에 제공할 수 있는 충분한 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 한편, 단위 면적당 중량이 바람직하게는 100g/㎡ 이하, 보다 바람직하게는 50g/㎡ 이하, 더욱 바람직하게는 30g/㎡ 이하인 것에 의해, 위생 재료용의 부직포로서의 사용에 적합한 유연성을 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량은, JIS L1913:2010 「일반 부직포 시험 방법」의 「6.2 단위 면적당의 질량」에 준하고, 이하의 수순에 의해 측정되는 값을 채용하는 것으로 한다.
(1) 20㎝×25㎝의 시험편을, 시료의 폭 1m당 3장 채취한다.
(2) 표준 상태에 있어서의 각각의 질량(g)을 계량한다.
(3) 그 평균값을 1㎡당의 질량(g/㎡)으로 나타낸다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 두께는, 0.05㎜ 내지 1.5㎜인 것이 바람직하다. 두께가 바람직하게는 0.05 내지 1.5㎜, 보다 바람직하게는 0.08 내지 1.0㎜, 더욱 바람직하게는 0.10 내지 0.8㎜인 것에 의해, 유연성과 적당한 쿠션성을 구비하여, 위생 재료용의 스펀본드 부직포로서, 특히 종이 기저귀 용도로의 사용에 적합한 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 스펀본드 부직포의 두께(㎜)는, JIS L1906:2000 「일반 장섬유 부직포 시험 방법」의 「5.1」에 준하고, 이하의 수순에 의해 측정되는 값을 채용하는 것으로 한다.
(1) 직경 10㎜의 가압자를 사용하여, 하중 10㎪로 부직포의 폭 방향 등간격으로 1m당 10점의 두께를 0.01㎜ 단위로 측정한다.
(2) 상기 10점의 평균값의 소수점 이하 셋째자리를 반올림한다.
또한, 본 발명의 스펀본드 부직포의 겉보기 밀도는, 0.05g/㎤ 내지 0.30g/㎤인 것이 바람직하다. 겉보기 밀도가 바람직하게는 0.30g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 0.25g/㎤ 이하, 더욱 바람직하게는 0.20g/㎤ 이하인 것에 의해, 섬유가 밀하게 패킹되어 스펀본드 부직포의 유연성이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 겉보기 밀도가 바람직하게는 0.05g/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 0.08g/㎤ 이상, 더욱 바람직하게는 0.10g/㎤ 이상인 것에 의해, 보풀 생성이나 층간 박리의 발생을 억제하여, 실용에 견딜 수 있는 충분한 강도나 취급성을 구비한 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
겉보기 밀도는, 코어-시스형 복합 섬유의 평균 단섬유 직경, 및/또는, 후술하는 열 접착의 조건(접착부의 형상, 압착률, 온도 및 선압 등) 등을 적절하게 조정함으로써 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 겉보기 밀도(g/㎤)는, 상기한 반올림 전의 단위 면적당 중량과 두께로부터, 다음 식에 기초하여 산출하고, 소수점 이하 셋째자리를 반올림한 것으로 한다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 강연도는, 60㎜ 이하인 것이 바람직하다. 강연도가 바람직하게는 60㎜ 이하, 보다 바람직하게는 50㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 40㎜ 이하인 것에 의해, 위생 재료용의 스펀본드 부직포로서, 특히 종이 기저귀 용도로의 사용에 적합한 우수한 유연성을 얻을 수 있다. 또한, 강연도가 극단적으로 낮으면 취급성이 떨어지기 때문에, 강연도는 10㎜ 이상인 것이 바람직하다.
강연도는, 상기한 폴리에틸렌계 수지의 MFR, 첨가제, 코어-시스형 복합 섬유의 평균 단섬유 직경, 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량, 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc에 대한 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs의 비율 Os/Oc, 및/또는, 후술하는 열 접착의 조건(접착부의 형상, 압착률, 온도 및 선압 등) 등을 적절하게 조정함으로써 제어할 수 있다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 위사 방향의 인장 강력은, 0.20(N/25㎜)/(g/㎡) 이상인 것이 바람직하고, 0.20(N/25㎜)/(g/㎡) 내지 2.00(N/25㎜)/(g/㎡)인 것이 보다 바람직하다. 단위 면적당 중량당의 인장 강력이 바람직하게는 0.20(N/25㎜)/(g/㎡) 이상, 보다 바람직하게는 0.25(N/25㎜)/(g/㎡) 이상, 더욱 바람직하게는 0.30(N/25㎜)/(g/㎡) 이상인 것에 의해, 실용에 견디는 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다. 한편, 단위 면적당 중량당의 위사 방향의 인장 강력이 바람직하게는 2.00(N/25㎜)/(g/㎡) 이하인 것에 의해, 스펀본드 부직포의 유연성이 저하되거나, 지합이 손상되거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 스펀본드 부직포의 인장 강력은 경사 방향과 위사 방향이 있지만, 일반적으로는 위사 방향의 인장 강력의 쪽이 경사 방향의 인장 강력보다도 작아지는 점에서, 단위 면적당 중량당의 위사 방향의 인장 강력이 0.2 내지 2.00(N/25㎜)/(g/㎡)인 것에 의해, 경사 방향에 있어서도 실용에 견디는 강도를 갖는 스펀본드 부직포로 할 수 있다.
단위 면적당 중량당의 위사 방향의 인장 강력은, 상기한 폴리에틸렌계 수지의 MFR, 첨가제, 코어-시스형 복합 섬유의 평균 단섬유 직경, 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc에 대한 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs의 비율 Os/Oc, 및/또는, 후술하는 방사 속도, 열 접착의 조건(접착부의 형상, 압착률, 온도 및 선압 등) 등을 적절하게 조정함으로써 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 위사 방향의 인장 강력은, JIS L1913:2010 「일반 부직포 시험 방법」의 「6.3 인장 강도 및 신장률(ISO법)」에 준하여, 이하의 수순에 의해 측정되는 값을 채용하는 것으로 한다.
(1) 25㎜×200㎜의 시험편을, 장편측이 부직포의 위사 방향(부직포의 폭 방향)이 되도록, 부직포의 폭 1m당 3장 채취한다.
(2) 시험편을 그립 간격 100㎜로 인장 시험기에 세트한다.
(3) 인장 속도 100㎜/분으로 인장 시험을 실시하여, 최대 강력을 측정한다.
(4) 각 시험편에서 측정한 최대 강력의 평균값을 구하고, 다음 식에 기초하여 단위 면적당 중량당의 인장 강력을 산출하고, 소수점 이하 셋째자리를 반올림한다.
본 발명의 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 경사 방향의 5％ 신장 시 응력은, 0.20(N/25㎜)/(g/㎡) 이상인 것이 바람직하고, 0.20(N/25㎜)/(g/㎡) 내지 2.00(N/25㎜)/(g/㎡)인 것이 보다 바람직하다. 단위 면적당 중량당의 경사 방향의 5％ 신장 시 응력이 바람직하게는 0.2(N/25㎜)/(g/㎡) 이상, 보다 바람직하게는 0.25(N/25㎜)/(g/㎡) 이상, 더욱 바람직하게는 0.30(N/25㎜)/(g/㎡) 이상인 것에 의해, 스펀본드 부직포의 생산 시나 위생 재료 용도로서의 가공 시의 장력에 의한 신장을 억제하여, 높은 수율로 안정적으로 생산할 수 있다. 또한 단위 면적당 중량당의 경사 방향의 5％ 신장 시 응력이 바람직하게는 2.00(N/25㎜)/(g/㎡) 이하인 것에 의해, 스펀본드 부직포의 유연성이 저하되거나, 지합이 손상되거나 하는 것을 방지할 수 있다.
단위 면적당 중량당의 경사 방향의 5％ 신장 시 응력은, 상기한 폴리에틸렌계 수지의 MFR, 첨가제, 코어-시스형 복합 섬유의 평균 단섬유 직경, 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc에 대한 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs의 비율 Os/Oc, 및/또는, 후술하는 방사 속도, 열 접착의 조건(접착부의 형상, 압착률, 온도 및 선압 등) 등을 적절하게 조정함으로써 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 경사 방향의 5％ 신장 시 응력은, JIS L1913:2010 「일반 부직포 시험 방법」의 「6.3 인장 강도 및 신장률(ISO법)」에 준하여, 이하의 수순에 의해 측정되는 값을 채용하는 것으로 한다.
(1) 25㎜×200㎜의 시험편을, 장편측이 부직포의 경사 방향(부직포의 길이 방향)이 되도록, 부직포의 폭 1m당 3장 채취한다.
(2) 시험편을 그립 간격 100㎜로 인장 시험기에 세트한다.
(3) 인장 속도 100㎜/분으로 인장 시험을 실시하여, 5％ 신장 시의 응력(5％ 신장 시 응력)을 측정한다.
(4) 각 시험편에서 측정한 5％ 신장 시 응력의 평균값을 구하고, 다음 식에 기초하여 단위 면적당 중량당의 경사 방향의 5％ 신장 시 응력을 산출하고, 소수점 이하 셋째자리를 반올림한다.
[스펀본드 부직포의 제조 방법]
이어서, 본 발명의 스펀본드 부직포를 제조하는 방법의 바람직한 형태에 대하여, 구체적으로 설명한다.
본 발명의 스펀본드 부직포는, 스펀본드법에 의해 제조되는 장섬유 부직포이다. 스펀본드법은, 생산성이나 기계적 강도가 우수한 것 외에, 단섬유 부직포에서 일어나기 쉬운 보풀 생성이나 섬유의 탈락을 억제할 수 있다. 또한, 포집한 스펀본드 부직 섬유 웹 혹은 열 압착한 스펀본드 부직포를 복수층 적층하는 것도, 생산성이나 지합 균일성이 향상되기 때문에 바람직한 양태이다.
스펀본드법에서는, 먼저 용융한 열가소성 수지를 방사 구금으로부터 장섬유로서 방출하고, 이것을 이젝터에 의해 압축 에어로 흡인 연신한 후, 이동하는 네트 위에 섬유를 포집하여 부직 섬유 웹을 얻는다. 또한 얻어진 부직 섬유 웹에 열 접착 처리를 실시하여, 스펀본드 부직포가 얻어진다.
방사 구금이나 이젝터의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 원형이나 직사각형 등, 다양한 형상의 것을 채용할 수 있다. 그 중에서도, 압축 에어의 사용량이 비교적 적어 에너지 비용이 우수한 것, 사조끼리의 융착이나 찰과가 일어나기 어렵고, 사조의 개섬도 용이한 점에서, 직사각형 구금과 직사각형 이젝터의 조합이 바람직하게 사용된다.
본 발명에서는, 폴리에틸렌계 수지를 압출기에 있어서 용융하고, 계량하여 방사 구금으로 공급하고, 장섬유로서 방출한다. 폴리에틸렌계 수지를 용융하여 방사할 때의 방사 온도는, 180℃ 내지 250℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 190℃ 내지 240℃이고, 더욱 바람직하게는 200℃ 내지 230℃이다. 방사 온도를 상기 범위 내로 함으로써, 안정된 용융 상태로 하여, 우수한 방사 안정성을 얻을 수 있다.
방출된 장섬유의 사조는, 다음에 냉각된다. 방출된 사조를 냉각하는 방법으로서는, 예를 들어, 냉풍을 강제적으로 사조에 분사하는 방법, 사조 주위의 분위기 온도에서 자연 냉각하는 방법 및 방사 구금과 이젝터 사이의 거리를 조정하는 방법 등을 들 수 있고, 또는 이들 방법을 조합하는 방법을 채용할 수 있다. 또한, 냉각 조건은, 방사 구금의 단공당의 토출량, 방사 온도 및 분위기 온도 등을 고려하여 적절히 조정하여 채용할 수 있다.
이어서, 냉각 고화된 사조는, 이젝터로부터 분사되는 압축 에어에 의해 견인되어, 연신된다.
방사 속도는, 3000m/분 내지 6000m/분인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3500m/분 내지 5500m/분이고, 더욱 바람직하게는 4000m/분 내지 5000m/분이다. 방사 속도를 3000m/분 내지 6000m/분으로 함으로써, 높은 생산성을 갖게 되고, 또한 섬유의 배향 결정화가 진행되어, 고강도의 장섬유를 얻을 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 코어-시스형 복합 섬유는, 방사 안정성이 우수하고, 빠른 방사 속도에서도 안정적으로 생산할 수 있다.
계속해서, 얻어진 장섬유를, 이동하는 네트 위에 포집하여 부직 섬유 웹을 얻는다.
본 발명에서는, 상기한 부직 섬유 웹에 대하여, 네트 위에서 그 편면으로부터 열 플랫 롤을 맞닿게 하여 임시 접착시키는 것도 바람직한 양태이다. 이와 같이 함으로써, 네트 위를 반송 중에 부직 섬유 웹의 표층이 젖혀지거나 날려지거나 하여 지합이 악화되는 것을 방지하거나, 사조를 포집하고 나서 열 압착할 때까지의 반송성을 개선할 수 있다.
계속해서, 얻어진 부직 섬유 웹을, 융착시킴으로써 융착부를 형성시켜, 의도하는 스펀본드 부직포를 얻을 수 있다.
부직 섬유 웹을 융착시키는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 상하 한 쌍의 롤 표면에 각각 조각(요철부)이 실시된 열 엠보스 롤, 한쪽의 롤 표면이 플랫(평활)한 롤과 다른 쪽의 롤 표면에 조각(요철부)이 실시된 롤의 조합을 포함하는 열 엠보스 롤 및 상하 한 쌍의 플랫(평활) 롤의 조합을 포함하는 열 캘린더 롤 등, 각종 롤에 의해 열 융착시키는 방법, 혼의 초음파 진동에 의해 열 융착시키는 방법 및 부직 섬유 웹에 열풍을 관통시켜 코어-시스형 복합 섬유의 표면을 연화 또는 융해시켜, 섬유 교점끼리를 열 융착시키는 등의 방법을 들 수 있다.
그 중에서도, 상하 한 쌍의 롤 표면에 각각 조각(요철부)이 실시된 열 엠보스 롤, 또는 한쪽의 롤 표면이 플랫(평활)한 롤과 다른 쪽의 롤 표면에 조각(요철부)이 실시된 롤의 조합을 포함하는 열 엠보스 롤을 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 생산성 높게, 스펀본드 부직포의 강도를 향상시키는 융착부와, 지합이나 촉감을 향상시키는 비융착부를 마련할 수 있다.
열 엠보스 롤의 표면 재질로서는, 충분한 열 압착 효과를 얻고, 또한 한쪽의 엠보스 롤의 조각(요철부)이 다른 쪽의 롤 표면에 전사하는 것을 방지하기 위해, 금속제 롤과 금속제 롤을 쌍으로 하는 것이 바람직한 양태이다.
이러한 열 엠보스 롤에 의한 엠보스 접착 면적률은, 5 내지 30％인 것이 바람직하다. 접착 면적을 바람직하게는 5％ 이상, 보다 바람직하게는 8％ 이상, 더욱 바람직하게는 10％ 이상으로 함으로써, 스펀본드 부직포로서 실용에 제공할 수 있는 강도를 얻을 수 있다. 한편, 접착 면적을 바람직하게는 30％ 이하, 보다 바람직하게는 25％ 이하, 더욱 바람직하게는 20％ 이하로 함으로써, 위생 재료용의 스펀본드 부직포로서, 특히 종이 기저귀 용도로의 사용에 적합한 적당한 유연성을 얻을 수 있다. 초음파 접착을 사용하는 경우에도, 접착 면적률은 마찬가지의 범위인 것이 바람직하다.
여기서 말하는 접착 면적이란, 접착부가 스펀본드 부직포 전체에 차지하는 비율의 것을 의미한다. 구체적으로는, 한 쌍의 요철을 갖는 롤에 의해 열 접착하는 경우는, 상측 롤의 볼록부와 하측 롤의 볼록부가 겹쳐서 부직 섬유 웹에 맞닿는 부분(접착부)의 스펀본드 부직포 전체에 차지하는 비율의 것을 의미한다. 또한, 요철을 갖는 롤과 플랫 롤에 의해 열 접착하는 경우는, 요철을 갖는 롤의 볼록부가 부직 섬유 웹에 맞닿는 부분(접착부)의 스펀본드 부직포 전체에 차지하는 비율의 것을 의미한다. 또한, 초음파 접착하는 경우는, 초음파 가공에 의해 열 용착시키는 부분(접착부)의 스펀본드 부직포 전체에 차지하는 비율의 것을 의미한다. 열 접착 시에 접착부에 충분한 열이 가해져, 접착부의 코어-시스형 복합 섬유 전체가 융착되어 있는 경우, 접착부와 융착부의 면적은 동등하다고 간주할 수 있다.
열 엠보스 롤이나 초음파 접착에 의한 접착부의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 평행사변형, 마름모꼴, 정육각형 및 정팔각형 등을 사용할 수 있다. 또한 접착부는, 스펀본드 부직포의 길이 방향(반송 방향)과 폭 방향으로 각각 일정한 간격으로 균일하게 존재하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 스펀본드 부직포의 강도의 변동을 저감시킬 수 있다.
열 접착 시의 열 엠보스 롤의 표면 온도는, 사용하고 있는 열가소성 수지의 융점 Tm(℃)에 대하여 30℃ 낮은 온도로부터 10℃ 높은 온도, 즉 Tm-30℃ 이상 Tm+10℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 열 롤의 표면 온도를 Tm-30℃ 이상, 보다 바람직하게는 Tm-20℃ 이상, 더욱 바람직하게는 Tm-10℃ 이상으로 함으로써, 견고하게 열 접착시켜 실용에 견디는 강도의 스펀본드 부직포를 얻을 수 있다. 또한, 열 엠보스 롤의 표면 온도를 바람직하게는 Tm+10℃ 이하, 보다 바람직하게는 Tm+5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 Tm 이하로 함으로써, 과도한 열 접착을 억제하여, 위생 재료용의 스펀본드 부직포로서, 특히 종이 기저귀 용도로의 사용에 적합한 적당한 유연성을 얻을 수 있다.
열 접착 시의 열 엠보스 롤의 선압은, 50N/㎝ 내지 500N/㎝로 하는 것이 바람직하다. 롤의 선압을 바람직하게는 50N/㎝ 이상, 보다 바람직하게는 100N/㎝ 이상, 더욱 바람직하게는 150N/㎝ 이상으로 함으로써, 견고하게 열 접착시켜 실용에 견디는 강도의 스펀본드 부직포를 얻을 수 있다. 한편, 열 엠보스 롤의 선압을 바람직하게는 500N/㎝ 이하, 보다 바람직하게는 400N/㎝ 이하, 더욱 바람직하게는 300N/㎝ 이하로 함으로써, 위생 재료용의 스펀본드 부직포로서, 특히 종이 기저귀 용도로의 사용에 적합한 적당한 유연성을 얻을 수 있다.
또한 본 발명에서는, 스펀본드 부직포의 두께를 조정할 것을 목적으로, 상기한 열 엠보스 롤에 의한 열 접착 전 및/혹은 후에, 상하 한 쌍의 플랫 롤을 포함하는 열 캘린더 롤에 의해 열 압착을 실시할 수 있다. 상하 한 쌍의 플랫 롤이란, 롤의 표면에 요철이 없는 금속제 롤이나 탄성 롤이고, 금속제 롤과 금속제 롤을 쌍으로 하거나, 금속제 롤과 탄성 롤을 쌍으로 하거나 하여 사용할 수 있다.
또한, 여기서 탄성 롤이란, 금속제 롤과 비교하여 탄성을 갖는 재질을 포함하는 롤이다. 탄성 롤로서는, 예를 들어 페이퍼, 코튼 및 아라미드 페이퍼 등의 소위 페이퍼 롤이나, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에스테르계 수지 및 경질 고무 및 이것들의 혼합물을 포함하는 수지제의 롤 등을 들 수 있다.
본 발명의 스펀본드 부직포는, 유연성이나 촉감이 우수하고, 지합이 균일하고, 실용에 견디는 충분한 강도를 갖고, 또한 생산성이 우수하다는 점에서, 위생 재료, 의료 재료, 생활 자재 및 공업 자재 등에 폭넓게 사용할 수 있다. 특히 위생 재료에서는 1회용 기저귀, 생리 용품 및 습포재의 기포 등, 의료 재료에서는 방호복이나 서지컬 가운 등으로서 적합하게 사용할 수 있다.
실시예
이어서, 실시예에 기초하여, 본 발명의 스펀본드 부직포에 대하여 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 물성의 측정에 있어서, 특별한 기재가 없는 것은, 상기한 방법에 기초하여 측정을 행한 것이다.
[측정 방법]
(1) 수지의 멜트 플로 레이트(MFR)(g/10분)
수지의 MFR은, 하중이 2.16㎏이고, 온도가 190℃인 조건에서 측정했다.
(2) 스펀본드 부직포를 구성하는 코어-시스형 복합 섬유의 평균 단섬유 직경(㎛)
가부시키가이샤 키엔스제 전자 현미경 「VHX-D500」을 사용하여, 상기한 방법에 의해 측정했다.
(3) 스펀본드 부직포를 구성하는 복합 섬유의 고체 밀도(g/㎤)
복합 섬유의 고체 밀도는, 상기한 방법에 의해 측정했다.
(4) 방사 속도(m/분)
상기한 평균 단섬유 직경과 사용하는 수지의 고체 밀도로부터, 길이 10000m당의 질량을 평균 단섬유 섬도(dtex)로 하여, 소수점 이하 둘째자리를 반올림하여 산출했다. 평균 단섬유 섬도와, 각 조건에서 설정한 방사 구금 단공으로부터 토출되는 수지의 토출량(이하, 단공 토출량이라고 약기한다.)(g/분)으로부터, 다음의 식에 기초하여, 방사 속도를 산출했다.
(5) 코어-시스형 복합 섬유의 연화 온도(℃) 및 스펀본드 부직포의 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 연화 온도(℃)
측정 장치에는 Analysis Instruments사제 Nano-TA 장치 「Nano-TA2」를, AFM 장치에는 PACIFIC NANOTECHNOLOGY사제 「Nano-R」을, 프로브에는 Analysis Instruments사제 「PNI-AN2-300」을 사용하여, 상기한 방법에 의해 측정했다. 측정 조건은, 다음과 같이 실시했다.
· 측정 방법: nano-TMA(나노 열 기계 분석)
· 측정 온도: 25 내지 150℃
· 승온 속도: 10℃/초(600℃/분)
· 측정 환경: 대기 중.
(6) 코어-시스형 복합 섬유의 배향 파라미터, 스펀본드 부직포의 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 배향 파라미터 및 스펀본드 부직포의 융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 배향 파라미터
측정 장치에는, 아타기 붓산 가부시키가이샤제 트리플 라만 분광 장치 「T-64000」을 사용하여, 상기한 방법에 의해 측정했다. 측정 조건은, 다음과 같이 실시했다.
· 측정 모드: 현미 라만(편광 측정)
· 대물 렌즈: ×100
· 빔 직경: 1㎛
· 광원: Ar+ 레이저/514.5㎚
· 레이저 파워: 100㎽
· 회절 격자: Single 1800gr/㎜
· 크로스 슬릿: 100㎛
· 검출기: CCD/Jobin Yvon 1024×256.
(7) 스펀본드 부직포의 융해 피크 온도 Tm(℃)
측정 장치에는 Perkin-Elmer사제 「DSC8500」을 사용하여, 상기한 방법에 의해 측정했다. 측정 조건은, 다음과 같이 실시했다.
· 장치 내 분위기: 질소(20mL/분)
· 온도·열량 교정: 고순도 인듐(Tm=156.61℃, ΔHm=28.70J/g)
· 온도 범위: 20℃ 내지 200℃
· 승온 속도: 20℃/분
· 시료량: 약 0.5 내지 4㎎
· 시료 용기: 알루미늄제 표준 용기.
(8) 스펀본드 부직포의 경사 방향의 강연도(㎜)
스펀본드 부직포의 강연도는, JIS L1913:2010 「일반 부직포 시험 방법」의 「6.7 강연도(JIS법 및 ISO법)」의 「6.7.4 걸리법」에 기재된 방법에 준하여, 부직포의 경사 방향(길이 방향)의 측정을 행하였다. 또한, 어느 스펀본드 부직포라도, 경사 방향(길이 방향)의 강연도의 쪽이 위사 방향(폭 방향)의 강연도보다도 컸다. 경사 방향의 강연도는 50㎜ 이하를 합격이라 했다.
(9) 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 인장 강력 및 단위 면적당 중량당의 5％ 신장 시 응력(N/25㎜/(g/㎡))
측정 장치에는 가부시키가이샤 에이앤디(A&D)제 「RTG-1250」을 사용하여, 상기한 방법에 의해 측정했다. 단위 면적당 중량당의 위사 방향의 인장 강력은 0.2(N/25㎜)/(g/㎡) 이상을 합격이라고 하고, 단위 면적당 중량당의 위사 방향의 5％ 신장 시 응력은 0.2(N/25㎜)/(g/㎡) 이상을 합격이라고 했다.
[실시예 1]
멜트 플로 레이트(MFR)가 30g/10분, 융점이 128℃, 고체 밀도 0.955g/㎤인 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)의 호모 폴리머를 포함하는 폴리에틸렌계 수지를 코어 성분으로서, MFR이 60g/10분, 융점이 127℃, 고체 밀도 0.940g/㎤인 LLDPE의 호모 폴리머를 포함하는 폴리에틸렌계 수지를 시스 성분으로서 사용하여, 각각 압출기에서 용융하고, 구멍의 직경이 0.40㎜이고, 구멍 심도가 8㎜인 방사 구금으로부터, 방사 온도가 220℃, 단공 토출량이 0.50g/분이고, 시스 성분의 비율이 40질량％인 동심 코어-시스형 복합 섬유를 방출했다.
방출한 사조를 냉각 고화한 후, 이것을 이젝터에 있어서 압축 에어에 의해 견인, 연신하고, 이동하는 네트 위에 포집하여, 폴리에틸렌계 장섬유를 포함하는 스펀본드 부직 섬유 웹을 형성했다. 형성한 부직 섬유 웹을 구성하는 코어-시스형 복합 섬유의 특성은, 평균 단섬유 직경은 11.6㎛, 고체 밀도는 0.949g/㎤이고, 이것으로부터 환산한 방사 속도는 5000m/분이었다. 방사성에 대해서는, 1시간의 방사에 있어서 실 끊김은 보이지 않아 양호했다.
계속해서, 형성한 부직 섬유 웹을, 이하의 상부 롤, 하부 롤로 구성되는 상하 한 쌍의 열 엠보스 롤을 사용하여, 선압 300N/㎝, 열 접착 온도 126℃의 조건에서 열 접착하여, 단위 면적당 중량 30g/㎡의 스펀본드 부직포를 얻었다.
상부 롤: 금속제로 물방울 무늬의 조각이 이루어진, 접착 면적률 11％의 엠보스 롤
하부 롤: 금속제 플랫 롤
얻어진 스펀본드 부직포는 지합이 균일하고, 촉감이 우수한 것이었다. 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
시스 성분의 비율을 50질량％로 하고, 이젝터의 압축 에어의 유량을 저감시킨 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 스펀본드 부직포를 얻었다. 형성한 스펀본드 부직 섬유 웹을 구성하는 섬유의 특성은, 평균 단섬유 직경은 13.7㎛, 고체 밀도는 0.948g/㎤이고, 이것으로부터 환산한 방사 속도는 3600m/분이었다. 방사성에 대해서는, 1시간의 방사에 있어서 실 끊김은 보이지 않아 양호했다. 얻어진 스펀본드 부직포는 지합이 균일하고, 촉감이 우수한 것이었다. 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
시스 성분 비율을 30질량％로 하고, 이젝터의 압축 에어의 유량을 저감시킨 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 스펀본드 부직포를 얻었다. 형성한 스펀본드 부직 섬유 웹을 구성하는 섬유의 특성은, 평균 단섬유 직경은 15.5㎛, 고체 밀도는 0.951g/㎤이고, 이것으로부터 환산한 방사 속도는 2800m/분이었다. 방사성에 대해서는, 1시간의 방사에 있어서 실 끊김은 보이지 않아 양호했다. 얻어진 스펀본드 부직포는 지합이 균일하고, 촉감이 우수한 것이었다. 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
MFR이 30g/10분, 융점이 128℃, 고체 밀도 0.955g/㎤인 LLDPE의 호모 폴리머를 포함하는 폴리에틸렌계 수지를 코어 성분으로서, MFR이 50g/10분, 융점이 128℃, 고체 밀도 0.950g/㎤인 LLDPE의 호모 폴리머를 포함하는 폴리에틸렌계 수지를 시스 성분으로서 사용한 것 이외는 실시예 2와 동일한 방법에 의해, 스펀본드 부직포를 얻었다. 형성한 스펀본드 부직 섬유 웹을 구성하는 섬유의 특성은, 평균 단섬유 직경은 13.7㎛, 고체 밀도는 0.953g/㎤이고, 이것으로부터 환산한 방사 속도는 3600m/분이었다. 방사성에 대해서는, 1시간의 방사에 있어서 실 끊김이 수회 발생했다. 얻어진 스펀본드 부직포에 대하여 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 5]
방사 구금을 변경하고, 편심 코어-시스형 복합 섬유로 한 것 이외는 실시예 2와 동일한 방법에 의해, 스펀본드 부직포를 얻었다. 형성한 스펀본드 부직 섬유 웹을 구성하는 섬유의 특성은, 평균 단섬유 직경은 13.7㎛, 고체 밀도는 0.948g/㎤이고, 이것으로부터 환산한 방사 속도는 3600m/분이었다. 방사성에 대해서는, 1시간의 방사에 있어서 실 끊김은 보이지 않아 양호했다. 얻어진 스펀본드 부직포는 지합이 균일하고, 촉감이 우수한 것이었다. 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
MFR이 30g/10분, 융점이 128℃, 고체 밀도 0.955g/㎤인 LLDPE의 호모 폴리머를 포함하는 폴리에틸렌계 수지만을 사용하여 단성분으로 방사한 것 이외는 실시예 2와 동일한 방법에 의해, 스펀본드 부직포를 얻었다. 형성한 스펀본드 부직 섬유 웹을 구성하는 섬유의 특성은, 평균 단섬유 직경은 13.9㎛, 고체 밀도는 0.955g/㎤이고, 이것으로부터 환산한 방사 속도는 3500m/분이었다. 방사성에 대해서는, 1시간의 방사에 있어서 실 끊김이 다발하여 불량이었다. 얻어진 스펀본드 부직포에 대하여 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 2]
MFR이 60g/10분, 융점이 127℃, 고체 밀도 0.940g/㎤인 LLDPE의 호모 폴리머를 포함하는 폴리에틸렌계 수지만을 사용하여 단성분으로 방사하고, 열 접착 온도를 120℃로 한 것 이외는 실시예 2와 동일한 방법에 의해, 스펀본드 부직포를 얻었다. 형성한 스펀본드 부직 섬유 웹을 구성하는 섬유의 특성은, 평균 단섬유 직경은 13.7㎛, 고체 밀도는 0.940g/㎤이고, 이것으로부터 환산한 방사 속도는 3600m/분이었다. 방사성에 대해서는, 1시간의 방사에 있어서 실 끊김은 보이지 않아 양호했다. 또한, 열 접착 온도를 126℃로 하면, 열 엠보스 롤로의 첩부에 의해 시트 끊김이 발생하여, 생산 불가였다. 얻어진 스펀본드 부직포에 대하여 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 3]
특허문헌 2(일본 특허 공개 제2019-26954호 공보)에 개시된 방법을 참고로, MFR이 100g/10분, 융점이 115℃, 고체 밀도 0.933g/㎤인 LLDPE의 호모 폴리머를 포함하는 폴리에틸렌계 수지만을 사용하고, 단성분으로 방사한 것 이외는 실시예 2와 동일한 방법에 의해, 스펀본드 부직포를 얻었다. 형성한 스펀본드 부직 섬유 웹을 구성하는 섬유의 특성은, 평균 단섬유 직경은 15.2㎛, 고체 밀도는 0.933g/㎤이고, 이것으로부터 환산한 방사 속도는 3500m/분이고, 특허문헌 2의 실시예 1과 동등했다. 방사성에 대해서는, 1시간의 방사에 있어서 실 끊김은 보이지 않아 양호했다. 얻어진 스펀본드 부직포에 대하여 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 4]
MFR이 30g/10분, 융점이 128℃, 고체 밀도 0.955g/㎤인 LLDPE의 호모 폴리머를 포함하는 폴리에틸렌계 수지를 코어 성분으로서, MFR이 40g/10분, 융점이 128℃, 고체 밀도 0.950g/㎤인 LLDPE의 호모 폴리머를 포함화는 폴리에틸렌계 수지를 시스 성분으로서 사용한 것 이외는 실시예 2와 동일한 방법에 의해, 스펀본드 부직포를 얻었다. 형성한 스펀본드 부직 섬유 웹을 구성하는 섬유의 특성은, 평균 단섬유 직경은 13.7㎛, 고체 밀도는 0.953g/㎤이고, 이것으로부터 환산한 방사 속도는 3600m/분이었다. 방사성에 대해서는, 1시간의 방사에 있어서 실 끊김이 다발되어 불량이었다. 얻어진 스펀본드 부직포에 대하여 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 1 내지 5의, 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 코어-시스형 복합 섬유를 포함하고, 비융착부의 Ofc에 대한 Ofs의 비율 Ofs/Ofc가 0.10 내지 0.90을 만족시키는 스펀본드 부직포는, 유연성이나 촉감이 우수하고, 지합이 균일하고, 실용에 견디는 충분한 강도를 갖고, 또한 생산성이 우수한 것이었다.
한편, 비교예 1 내지 4에 나타내는 스펀본드 부직포는, 단위 면적당 중량당의 위사 방향의 인장 강력이나 단위 면적당 중량당의 경사 방향의 5％ 신장 시 응력이 낮아, 강도가 떨어지는 것이었다.
Claims (11)
- 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 코어-시스형 복합 섬유를 포함하는 스펀본드 부직포이며, 상기 스펀본드 부직포는 융착부와 비융착부를 갖고, 상기 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc에 대한 상기 비융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs의 비율 Ofs/Ofc가 0.10 내지 0.90인, 스펀본드 부직포.
- 제1항에 있어서, 상기 융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Obs가 1.2 내지 3.0이고, 또한 상기 융착부의 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Obc가 2.0 내지 10.0인, 스펀본드 부직포.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코어-시스형 복합 섬유의 고체 밀도가 0.935g/㎤ 이상 0.970g/㎤ 이하인, 스펀본드 부직포.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Ofs가 2.0 이상 8.0 이하인, 스펀본드 부직포.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스펀본드 부직포가 시차 주사형 열량 측정에 있어서 100℃ 이상 150℃ 이하의 범위 내에 단일의 융해 피크 온도 Tm을 갖는, 스펀본드 부직포.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 위사 방향의 인장 강력이 0.20(N/25㎜)/(g/㎡) 이상인, 스펀본드 부직포.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스펀본드 부직포의 단위 면적당 중량당의 경사 방향의 5％ 신장 시 응력이 0.20(N/25㎜)/(g/㎡) 이상인, 스펀본드 부직포.
- 폴리에틸렌계 수지를 주성분으로 하는 코어-시스형 복합 섬유이며, 상기 코어-시스형 복합 섬유의 코어 성분의 배향 파라미터 Ofc에 대한 상기 코어-시스형 복합 섬유의 시스 성분의 배향 파라미터 Ofs의 비율 Ofs/Ofc가 0.10 내지 0.90인, 코어-시스형 복합 섬유.
- 제8항에 있어서, 상기 폴리에틸렌계 수지의 고체 밀도가 0.935g/㎤ 이상 0.970g/㎤ 이하인, 코어-시스형 복합 섬유.
- 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 Ofs가 2.0 이상 8.0 이하인, 코어-시스형 복합 섬유.
- 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어-시스형 복합 섬유가 시차 주사형 열량 측정에 있어서 100℃ 이상 150℃ 이하의 범위 내에 단일의 융해 피크 온도 Tm을 갖는, 코어-시스형 복합 섬유.
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