TW201915044A - 用於壓縮成形物的短切纖維、使用其的壓縮成形物及其製備方法 - Google Patents

用於壓縮成形物的短切纖維、使用其的壓縮成形物及其製備方法 Download PDF

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Abstract

本發明涉及一種用於壓縮成形物的短切纖維及其製備方法，更具體而言，涉及與由與本發明的短切纖維的組分不同的組分構成的纖維和/或粉末等之間的粘合力和相容性優異且聲音吸收性、聲音分散性、水分吸收性、水分散性等良好的纖維聚集體和/或壓縮成形物。

Description

用於壓縮成形物的短切纖維、使用其的壓縮成形物及其製備方法
本發明涉及可提供機械性能優異且聲音和水分吸收性良好的應用產品的短切纖維、以高產率製備上述短切纖維的方法、使用上述短切纖維製備的壓縮成形物及上述壓縮成形物的製備方法。
通常，如非織造物等的纖維聚集體的應用產品已用於各種目的，例如衛生、醫療、農業或工業目的等，尤其，在用於工業目的非織造織物的情況下，拉伸強度是非常重要的因素。為了滿足這些要求且獲得高拉伸強度的產品，通常使用增加每單位面積的重量來生產的方法。然而，在如上所述增加重量來生產的情況下，由於產品的厚度也同時增加，因此存在難以應用於同時需要小厚度和韌度的產品的問題。
因此，通過將玻璃纖維、碳纖維等的無機纖維與其它纖維混合和混纖化來彌補使用纖維聚集體的應用產品的不足機械性能，從而具有與塑料產品的機械性能類似或更高的機械性能的如CFRP，GFRP等的纖維增強複合材料被製造和銷售。然而，在這種纖維增強複合材料的情況下，存在在加工工序中玻璃纖維和碳纖維等從產品脫離並飛散以污染工作環境的問題。而且，據報告，如玻璃纖維等的無機纖維會引起肺癌，因此，最近對開發具有與使用玻璃纖維的產品的物理性能等同或更高的物理性能的產品而不使用玻璃纖維的要求正在增加。
而且，為了防止無機纖維的脫離，使用纖維增強複合材料來在加工的產品上形成覆蓋層。目前，已經積極地進行對除了防止無機纖維脫離的簡單的覆蓋作用之外還具有各種特性和功能性的覆蓋層材料的研究。
並且，如真空吸塵器、洗碗機、洗衣機、空調、空氣凈化器、電腦、投影儀等的噪聲源的類型變得更加多樣化，結果，噪音污染問題日益嚴重。因此，阻止或減少由在現代生活中的上述各種噪聲源產生的噪聲的努力仍在繼續，在發達國家，用於規定如公寓等共同住宅的層間噪音和住戶間噪音水平的法律法規正變得越來越嚴格。
並且，近來，由於消費者的情感品質的提高，如汽車和火車等運輸機的NVH（噪音、振動、粗糙度）性能的提高已成為時代的需求，並且NVH相關部件的需求迅速增長。具有代表性的引入到各種運輸機室內的噪音是由發動機產生並通過車身或空氣傳遞的發動機噪音和車輪與地面之間的摩擦音，為了抑制這種噪音而使用發動機罩和絕緣罩，最近，由於需要大面積的部件等而吸音和隔音材料的應用正在擴大。
作為以往常規使用的吸聲和隔音材料，主要使用毛氈（felt）、海綿、聚氨酯泡沫等，除此之外，還可列舉通過將熱塑性樹脂或熱固性樹脂浸漬到壓縮纖維、玻璃纖維、岩綿或再生纖維中而獲得的吸聲材料。然而，上述大多數吸聲材料的隔音性能不足，且大多數吸音材料含有對人體有害的成分。而且，目前，用於各種運輸內外部材料的毛氈型纖維材料通過使用干法成網非織造織物製造工藝來以與粘合纖維物理交絡的狀態製造，這種干法成網非織造織物的問題在於，通過成型工藝確定產品的外形，製造工藝複雜，導致經濟效率差。
近年來，關於環境友好性和可回收性的各國規定逐漸增強，因此基於熱塑性樹脂的纖維吸收材料的使用比例有增加的趨勢。並且，為了減少二氧化碳，車輛燃油效率的規定也變得越來越嚴格。由於通過減輕部件的重量來可以實現燃料效率的提高，因此有必要開發具有改進性能的輕量化吸聲材料。
因此，已經積極地進行了對人體無害、減小厚度、有效地吸收和降低噪音、具有卓越的吸音功能的吸聲材料的研究和開發。
作為以往研究並開發的吸音材料，公開了一種吸音材料，上述吸音材料通過在一般熔噴纖維中含有10％重量或更多的直徑為10μm或更大的捲曲的普通短纖維，且呈網狀（美國公開專利第1954-433600號）。並且，已經發明了一種用於汽車的雙層型吸聲材料，上述吸聲材料由面積密度不同的第一吸聲層和第二吸聲層組成，但存在輕量化不充分，成型性差的問題。
並且，已經公開了一種作為通過熔噴微細纖維來製成的三維非織造纖維網的吸音材料，但由於其大孔隙率，三維非織造纖維網的組織結構不緻密，因此耐久性不足，而且，由於三維非織造纖維網的特性，為了提供足夠的吸音效果，不僅需要顯着增加上述三維非織造纖維網的厚度，而且製造如上所述的由三維構成的非織造纖維網很複雜，導致製造成本顯着增加。除此之外，已經公開了一種吸音材料，其通過在熔噴纖維中含有能夠通過加熱熔接的定長纖維（staple fiber）而成，以賦予空間穩定性，但這種吸音材料仍然存在隔音性能不足的問題。另外，已經公開了一種同時使用具有多個空間的蜂窩狀結構物和熔噴纖維而成的吸聲材料，但這種吸音材料的隔音性能不足，並且由於缺乏柔韌性而其用途受到較大限制。 （現有技術文獻） （專利文獻） （專利文獻1）韓國授權專利第10-0899613號（授權日: 2009. 5. 20） （專利文獻2）韓國授權專利第10-1304879號（授權日: 2013. 09. 02）
發明要解決的問題
本發明是為了解決上述問題而研製的，本發明的目的在於，提供可以提供機械性能優異且聲音吸收性、聲音分散性、水分吸收性、水分散性等良好的應用產品的短切纖維，且提供具有高商業性的上述短切纖維的製備方法。
並且，即使不使用玻璃纖維，也由纖維長度為三旦尼爾的纖維長度較短的上述短切纖維構成的纖維聚集體可因足夠的結合力而加工成具有優異彈性的壓縮成形物，因此，可以替代使用玻璃纖維和其他無機纖維的現有產品。
用於解決問題的方案
為了達到上述目的，本發明的用於壓縮成形物的短切纖維，其特徵在於，包括以1:1~1.25的摩爾比例聚合對苯二甲酸和二醇而成的聚合物。
在本發明的一優選實施例中，本發明的用於壓縮成形物的短切纖維的上述聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂的固有粘度可以為0.64~0.80dl/g且熔點為250~260℃。
在本發明的一優選實施例中，本發明的用於壓縮成形物的短切纖維的平均纖度可以為0.5~5de且平均纖維長度可以為1~20mm。
在本發明的一優選實施例中，本發明的用於壓縮成形物的短切纖維的韌度可以為3.5~7.0g/d且伸度可以為20~50%。
在本發明的一優選實施例中，本發明的用於壓縮成形物的短切纖維的表面可以用親水改性劑或疏水改性劑改性。
在本發明的一優選實施例中，本發明的用於壓縮成形物的短切纖維的全部或部分表面可以包括親水塗層或疏水塗層。
在本發明的一優選實施例中，本發明的用於壓縮成形物的短切纖維的乾熱收縮率可以為2~6%。
本發明的另一目的在於涉及如上所述的用於壓縮成形物的短切纖維的製備方法，上述方法可以包括：步驟1，將由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂製成的聚對苯二甲酸乙二醇酯芯片熔融並紡絲，然後通過冷卻製備未拉伸分絲束；及步驟2，在熱水和蒸汽條件下對上述未拉伸分絲束進行拉伸和定長熱處理，然後進行切割。
在本發明的一優選實施例中，在步驟1中的上述聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂可以包括以1:1~1.25的摩爾比例聚合對苯二甲酸和二醇而成的聚合物。
在本發明的一優選實施例中，在上述步驟1中的熔融可在270~300℃下進行。
在本發明的一優選實施例中，在上述步驟1中的紡絲可以在紡絲溫度為275~295℃且卷繞速度為700~1,300m/min的條件下進行。
在本發明的一優選實施例中，在步驟2中的拉伸可以通過在70~90℃的溫度下將未拉伸分絲束拉伸至2~4倍來進行。
在本發明的一優選實施例中，上述定長熱處理可以在160~220℃下進行。
在本發明的一優選實施例中，上述定長熱處理可以通過使用熱鼓（Hot drum）或加熱輥（Heating Roller）來進行。
在本發明的一優選實施例中，在步驟2的切割中，可以對熱固定的分絲束進行切割，使得分絲束成為平均纖維長度為1~20mm的短切纖維。
本發明的再一目的在於提供在使用上述本發明的用於壓縮成形物的短切纖維來製備纖維聚集體時所用的纖維聚集體組合物。
在本發明的一優選實施例中，本發明的纖維聚集體組合物可以包括：分散液，包含如上所述的各種形狀的上述短切纖維、短切粘合纖維及水；及粘合劑樹脂。
在本發明的一優選實施例中，上述分散液可以包括0.02~2重量%的上述短切纖維、0.001~1重量%的上述短切粘合纖維及余量的水。
在本發明的一優選實施例中，上述短切粘合纖維可以為將多個上述短切纖維部分粘合的皮芯粘合纖維。
在本發明的一優選實施例中，上述短切粘合纖維的平均纖度可以為1~12de且平均纖維長度可以為3~30mm。
在本發明的一優選實施例中，皮芯粘合纖維的皮部分可以包括熔點為155~185℃的聚丙烯樹脂，芯部分可以包括固有粘度為0.65~0.80dl/g且熔點為250~260℃的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂。
在本發明的一優選實施例中，上述粘合劑樹脂的含量相對於100重量份的短切纖維和短切粘合纖維的總合量可以為5~20重量份。
在本發明的一優選實施例中，上述粘合劑樹脂可以包括丙烯酸類粘合劑樹脂。
本發明的再一目的在於提供壓縮成形物，本發明的壓縮成形物包括通過對將濕法成網非織造織物堆疊成單層或多層的堆疊體進行壓縮而成的壓縮物，上述濕法成網非織造織物通過對將在造紙機中用上述纖維聚集體組合物而得到的織物進行乾燥來製備。
在本發明的一優選實施例中，上述堆疊體還可包括包含與構成上述濕法成網非織造織物的纖維不同的種類的纖維的濕法成網非織造織物。
在本發明的一優選實施例中，當本發明的壓縮成形物的厚度為2㎜時，上述壓縮成形物的平均面密度可以為1,050~1,420g/m2 。
在本發明的一優選實施例中，當本發明的壓縮成形物的厚度為2㎜且平均面密度為1,150~1,250g/m2 時，上述壓縮成形物的拉伸強度可以為19~25Mpa。
在本發明的一優選實施例中，當本發明的壓縮成形物的厚度為2㎜且平均面密度為1,150~1,250g/m2 時，若基於ISO R 354 的alpha cabin方法測量吸聲係數，則在1,000Hz下的吸聲係數可以為0.52~0.68，在2,000Hz下的吸聲係數可以為0.55~0.75。
在本發明的一優選實施例中，當本發明的壓縮成形物的厚度為2㎜且平均面密度為1,150~1,250g/m2 時，若基於ISO R 354 的alpha cabin方法測量吸聲係數，則在3,150Hz下的吸聲係數可以為0.65~0.85，在5,000Hz下的吸聲係數可以為0.80~0.95。
在本發明的一優選實施例中，當本發明的壓縮成形物的厚度為2㎜且平均面密度為1,150~1,250g/m2 時，在1,000Hz下的穿透損失可以為23.5~25.5dB，在2,000Hz下的穿透損失可以為24.5~27.8dB，在3,150Hz下的穿透損失可以為32.0~40.0dB，在5,000Hz下的穿透損失可以為40.0~50.0dB。
本發明的再一目的在於涉及上述壓縮成形物的製備方法，上述方法包括：步驟1，將如上所述的本發明的短切纖維、短切粘合纖維及水混合來製備分散液；步驟2，將上述分散液和粘合劑樹脂混合來製備混合液；步驟3，在造紙機中用上述混合液來製備織物；步驟4，將上述織物乾燥來製備濕法成網非織造織物；步驟5，製備將上述濕法成網非織造織物堆疊成多層的堆疊體，然後進行熱處理；步驟6，對經過熱處理的堆疊體進行冷壓縮；及步驟7，對冷壓縮物進行乾燥。
在本發明的一優選實施例中，在上述步驟4中的乾燥可以在160~190℃下進行。
在本發明的一優選實施例中，在上述步驟6中的熱處理可以在180~220℃下進行1~2分鐘。
本發明的再一目的在於上述壓縮成形物的應用產品，即，涉及使用上述壓縮成形物的纖維增強複合材料、吸隔聲材料、衛生材料和/或保溫材料。
在本發明的一優選實施例中，上述纖維增強複合材料和/或吸隔聲材料可以應用於運輸機的內部和外部材料、如冰箱、空調等的電子電氣設備。
發明的效果
本發明的短切纖維被控制為具有低收縮率，因此在纖維聚集體的成型加工過程中尺寸變化率很小，從而可以表現出穩定的工序通過性和高商業性。並且，由與本發明的短切纖維組分不同的組分構成的纖維和/或由不同的組分組成的粉末之間的粘合力和相容性優異，加工性良好，且適合應用於需要具有聲音吸收性、聲音分散性、水分吸收性、水分散性等的纖維聚集體、壓縮成形物的應用產品。
下面，對本發明的複合纖維進行更詳細的說明。
本發明的用於壓縮成形物的短切纖維（下面稱為短切纖維）包括聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂，上述聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂的固有粘度為0.65~0.80dl/g且熔點為250~260℃，優選地，固有粘度為0.65~0.75dl/g且熔點為252~256℃。此時，若固有粘度小於0.65dl/g，則可能存在紡絲工作性差且物理性能降低的問題，若固有粘度大於0.80dl/g，則由於在纖維化時的加工性降低且熔融和紡絲溫度控制得高，因此存在製造成本增加的問題。
而且，聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂可以為以1:1~1.25的摩爾比例聚合對苯二甲酸和二醇而成的聚合物。
而且，本發明的短切纖維的平均纖度可以為0.5~5de且平均纖維長度可以為1~20mm，優選地，平均纖度可以為1~3de且平均纖維長度可以為5~15mm。此時，若短切纖維的平均纖度小於1de，則可能存在產率和纖維聚集體的物理性能降低的問題，若平均纖度大於5de，則每單位重量構成纖維聚集體的短切纖維的數量減少，且纖維之間的結合因素減少，因此可能存在物理性能降低和外觀變差的問題。並且，若短切纖維的平均纖維長度小於5mm，則可能存在纖維間粘合力降低的問題，若平均纖維長度大於20mm，則分散性降低，導致纖維聚集體的外觀和物理性質劣化，結果，最終成型品的物理性能也會劣化。
並且，本發明的短切纖維可以通過用親水改性劑或疏水改性劑對纖維的表面進行改姓來賦予功能性，或者，可以通過在纖維的表面的全部或部分表面形成親水塗層或疏水塗層來賦予功能性。更具體而言，通過如上所述賦予功能性，可以進一步改善與由其他組分組成的纖維和/或由其他組分組成的粉末之間的粘合力和相容性。
如上所述的本發明的短切纖維的韌度可以為3.5~7.0g/d且伸度可以為20~50%，優選地，韌度可以為4.0~6.0g/d且伸度可以為25~40%。
並且，本發明的短切纖維的乾熱收縮率可以為2~6%，優選地，可以為2~5%。
如上所述的本發明的短切纖維可以通過進行包括如下步驟的工序來製備：步驟1，將由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂製成的聚對苯二甲酸乙二醇酯芯片熔融並紡絲，然後通過冷卻製備未拉伸分絲束；及步驟2，在熱水和蒸汽條件下對上述未拉伸分絲束進行拉伸和定長熱處理，然後進行切割。
上述在步驟1中的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂的特徵和種類與上面說明的特徵和種類相同。
在步驟1中的熔融可以在270~300℃下進行，優選地，可以在285~295℃下進行。
在步驟1中的紡絲可以在紡絲溫度為275~295℃且卷繞速度為700~1,300m/min的條件下進行，優選地，在紡絲溫度為280~290℃且卷繞速度為800~1,200m/min的條件下進行。此時，若紡絲溫度小於275℃，則可能存在包裝（pack）內壓增加和紡絲工作性降低的問題，若紡絲溫度大於295℃，則聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂的固有粘度會降低，導致短切纖維的物理性能降低。並且，若卷繞速度小於700m/min，則可能存在因未拉伸分絲束的穩定性下降且伸度增加而短切纖維和/或使用該短切纖維的應用產品的物理性能降低的問題，若卷繞速度大於1,300 m/min，則可能存在因未拉伸分絲束不均勻地堆疊在罐而拉伸工作性降低的問題。
在步驟2中的拉伸可以通過本領域的常規拉伸方法進行，優選地，可以將未拉伸分絲束在70~100℃的溫度下拉伸，優選地，將未拉伸分絲束在70~90℃的溫度下拉伸至2.5~4倍，優選地，拉伸至2.8~3.8倍。此時，若拉伸比小於2.5倍，則因伸度增加而使用複合纖維的應用產品的物理性能會降低，若拉伸比大於4倍，則有可能出現斷絲問題，因此，優選在上述範圍內進行拉伸。
在步驟2中的定長熱處理是用於在捲曲之前提高分絲束的穩定性的工序，其可以通過使用多個熱鼓或加熱輥來進行。舉具體例子，可以將分絲束接觸到熱鼓表面約5~30秒來進行熱處理，以增加分絲束的結晶度，從而提高收縮率和彈性率。
而且，切割是根據將使用本發明的切割纖維的加工產品通過本領域的常規切割方法進行使得纖維具有合適的纖維長度，可以以使纖維的平均纖維長度在1~20mm範圍內的方式進行切割，優選地，可以以使纖維的平均纖維長度在2~15mm範圍內的方式進行切割。
通過上述製備方法，如上所述，可以製備平均纖度為0.5~5de且平均纖維長度為1~20mm的本發明的短切纖維。
並且，通過上述方法製備的本發明的短切纖維的表面可以用親水改性劑或疏水改性劑改姓，或者，可以在纖維的全部或部分表面形成親水塗層或疏水塗層。
可以通過使用如上所述的本發明的複合纖維來製備如非織造織物等的纖維聚集體。此時，上述非織造織物可以為濕法成網（wet-laid）非織造織物或氣流成網（air-laid）非織造織物，優選地，可以為濕法成網非織造織物。上述的用於製備纖維聚集體的組合物包括：分散液，包含短切纖維、短切粘合纖維及水；及粘合劑樹脂。
其中，上述短切纖維如上所述。
而且，短切粘合纖維可以為將多個上述短切纖維部分粘合的皮芯粘合纖維。
而且，上述短切粘合纖維的皮部分可以包括熔點為155~185℃的聚丙烯樹脂，優選地，可以包括熔點為160~175℃的聚丙烯樹脂，更優選地，可以包括熔點為160~170℃的聚丙烯樹脂。此時，若皮部分的熔點大於185℃，則當使用該短切粘合纖維來製備作為纖維聚集體的非織造織物時，在乾燥工序中皮部分不溶解，導致與短切纖維之間的粘合性降低，無法防止短切纖維脫離，而且，製備的壓縮成形物的機械性能會降低。而且，若皮部分的熔點小於155℃，則在上述乾燥工序中，皮部分過度溶解，反而導致壓縮成形物的機械性能和/或吸隔音性降低。
而且，短切粘合纖維的芯部分包括固有粘度為0.65~0.80dl/g且熔點為250~260℃的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂，優選地，使用具有與用於製備上述短切纖維的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂的物理性能和組成相同的範圍的物理性能和組成的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂。
在針對短切纖維保持適當粘合劑功能且提高壓縮成形物的拉伸強度和吸隔音性特性等方面，優選使用平均纖度為1~12de且平均纖維長度為3~30mm的短切粘合纖維，優選地，使用平均纖度為1~6de且平均纖維長度為3~25mm的短切粘合纖維，更優選地，使用平均纖度為1~4de且平均纖維長度為3~18mm的短切粘合纖維。
作為纖維聚集體組合物的分散液可以包括0.02~2重量%的上述短切纖維、0.001~1重量%的上述短切粘合纖維及余量的水，優選地，可以包括0.02~1.5重量%的上述短切纖維、0.01~0.8重量%的上述短切粘合纖維及余量的水。此時，若短切纖維含量小於0.02重量%，則因含量太小而無法通過造紙機順利地形成織物，若短切纖維含量大於2重量%，則即使可以順利形成織物，但因從製備的濕法成網非織造織物脫離的短切纖維增加而加工性會降低。而且，若短切粘合纖維的含量小於0.001重量%，則因短切粘合纖維的使用量太小而短切纖維之間的結合力降低，導致壓縮成形物的機械性能下降，若短切粘合纖維的含量大於1重量%，則吸隔音性會降低，因此優選在上述含量範圍內使用。
而且，在組合物的組分中，上述粘合劑樹脂的含量相對於100重量份的在分散液中的短切纖維和短切粘合纖維的總合可以為5~20重量份，優選地，可以為5~15重量份，更優選地，可以為5~10重量份。此時，若粘合劑樹脂的使用量小於5重量份，則可能難以確保壓縮成形物的充分的拉伸強度，若粘合劑樹脂的使用量大於20重量份，則即使拉伸強度高，但可能存在壓縮成形物的柔韌性變差且吸隔音性降低的問題。
而且，粘合劑樹脂可以為本領域的常規粘合劑樹脂，優選地，可以為丙烯酸類粘合劑樹脂。
下面，對本發明的壓縮成形物的製備方法進行說明。
本發明的壓縮成形物可包括通過對將濕法成網非織造織物堆疊成單層或多層的堆疊體進行壓縮而成的壓縮物，上述濕法成網非織造織物通過對將在造紙機中用上述纖維聚集體組合物而得到的織物進行乾燥來製備。上述堆疊體還可包括包含與構成上述濕法成網非織造織物的纖維不同的種類的纖維的濕法成網非織造織物。
如上所述的本發明的壓縮成形物可以通過進行包括如下步驟的工序來製備：步驟1，將短切纖維、短切粘合纖維及水混合來製備分散液；步驟2，將上述分散液和粘合劑樹脂混合來製備混合液；步驟3，在造紙機中用上述混合液來製備織物；步驟4，將上述織物乾燥來製備濕法成網非織造織物；步驟5，製備將上述濕法成網非織造織物堆疊成多層的堆疊體，然後進行熱處理；及步驟6，對經過熱處理的堆疊體進行冷壓縮。
在步驟1中的上述分散液的組成、組成比及組成的特徵和在步驟2中用於混合液的分散液和粘合劑樹脂的組成、組成比及特徵如上所述。
在步驟3的造紙機可以使用本領域的常規方法來使用。
在步驟4中的乾燥在160~190℃下針對步驟3的織物進行，優選地，在高於用於短切粘合劑樹脂的皮部分的聚丙烯樹脂的熔點的溫度下進行。
而且，在步驟5中，將如上所述製備的濕法成網非織造織物堆疊或介入2層以上，優選地，5~20層，更優選地，約5~15層來製備堆疊體，然後在180~220℃下進行熱處理1~2分鐘，優選地，在190~210℃下進行熱處理1~2分鐘。
而且，在步驟6中，可以將步驟5的堆疊體通過本領域的常規方法冷壓縮來製備壓縮成形物。
當如上所述製備的本發明的壓縮成形物的厚度為2㎜時，平均面密度可以為1,050~1,420g/m2 ，優選地，可以為1,100~1,350g/m2 ，更優選地，可以為1,120~1,300g/m2 。
並且，當本發明的壓縮成形物的厚度為2㎜且平均面密度為1,150~1,250g/m2 時，當基於ASMT D638測量時，在相對濕度為50%且溫度為23℃的情況下，拉伸強度可以為19~25Mpa，優選地，拉伸強度可以為19.5~24Mpa，更優選地，可以為20~23.5Mpa。
並且，當本發明的壓縮成形物的厚度為2㎜且平均面密度為1,150~1,250g/m2 時，當基於ASMT D790測量時，在相對濕度為50%且溫度為23℃的情況下，彎曲強度可以為7.5~12Mpa且彎曲彈性率可以為450~600Mpa，優選地，彎曲強度可以為8~11Mpa且彎曲彈性率可以為470~580Mpa，更優選地，彎曲強度可以為8.5~10.5Mpa且彎曲彈性率可以為490~560Mpa。
而且，當本發明的壓縮成形物的厚度為2㎜且平均面密度為1,150~1,250g/m2 時，若基於ISO R 354 的alpha cabin方法測量吸聲係數，則在1,000Hz下的吸聲係數可以為0.52~0.68，優選地，可以為0.54~0.67，更優選地，可以為0.55~0.65。並且，在2,000Hz下的吸聲係數可以為0.55~0.75，優選地，可以為0.56~0.74，更優選地，可以為0.59~0.74。並且， 在 3,150Hz下的吸聲係數可以為0.65~0.85，優選地，可以為0.68~0.80，更優選地，可以為0.70~0.80。並且， 在 5,000Hz下的吸聲係數可以為0.80~0.95，優選地，可以為0.82~0.94，更優選地，可以為0.85~0.93。
並且，當本發明的壓縮成形物的厚度為2㎜且平均面密度為1,150~1,250g/m2 時，在1,000Hz下的穿透損失可以為23.5~25.5dB，優選地，可以為23.8~25.2dB，更優選地，可以為24.0~24.8dB。並且，在2,000Hz下的穿透損失可以為24.5~27.8dB，優選地，可以為25.0~27.5dB，更優選地，可以為25.0~27.0。並且，在3,150Hz下的穿透損失可以為32.0~40.0dB，優選地，可以為34.0~39.0dB，更優選地，可以為34.5~38.0dB。在5,000Hz下的穿透損失可以為40.0~50.0dB，優選地，可以為43.0~49.0dB，更優選地，可以為45.0~48.5dB。
如上所述的本發明的壓縮成形物可以使用包含無機纖維的纖維增強複合材料來應用於加工產品的覆蓋層。
進而，使用本發明的短切纖維的纖維聚集體和/或壓縮成形物具有優異的機械性能和聲音吸收性、聲音分散性、水分吸收性及水分散性，因此可以應用於建築物內部和外部材料、土木工程材料、如飛機和船舶等運輸單元的內部和外部材料、如尿布、衛生巾和口罩等的衛生材料、如空氣過濾器和液體過濾器等的過濾器等。
在下文中，將參考實施例更詳細地描述本發明，然而，以下實施例不應被解釋為限制本發明的範圍，並且應該被解釋為有助於理解本發明。
[實施例]
實施例1-1 : 用於壓縮成形物的短切纖維的製備
準備由以1:1.2的摩爾比例包括對苯二甲酸和作為二醇的甘醇的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂製成的聚對苯二甲酸乙二醇酯芯片，上述聚對苯二甲酸乙二醇酯芯片的固有粘度為0.65dl/g且熔點為255℃。
其次，將上述聚對苯二甲酸乙二醇酯芯片投入到紡絲噴頭並在290℃下熔融，然後在紡絲溫度為285℃且卷繞速度為1,000m/min的條件下進行紡絲，經過卷繞工序，加載於罐（can）。
在將加載於罐的未拉伸分絲束老化8小時或更長時間后，進行穩定化，以使整體纖度為200萬旦尼爾的方式準備罐數。
其次，在80℃的熱水中將上述未拉伸分絲束拉抻成3.15倍，使用熱鼓來在180℃下進行定長熱處理20秒。在進行定長熱處理的過程中，在總共4個區域的第一區域和第三區域，將熱鼓的張力調整為0.97倍，在其餘區域，將熱鼓的張力調整為1.0倍，最終控制聚對苯二甲酸乙二醇酯短切纖維的收縮率。
其次，進行切割以製備平均纖度為1.5旦尼爾（de）且平均纖維長度為12mm的用於壓縮成形物的短切纖維，此時，韌度為5.1g/d且伸度為35%。而且，乾熱收縮率為2.8%。製備的短切纖維如圖1所示，並且，該短切纖維的截面掃描式電子顯微鏡（scanning electron microscope；SEM）測量照片如圖2所示。
實施例1-2~1-6和比較例1-1~1-6
除了如下表1所示改變聚對苯二甲酸乙二醇酯芯片的種類或短切纖維的纖度和纖維長度之外，其餘與上述實施例1-1相同的方法製備各個短切纖維，以執行實施例1-2~實施例1-6和比較例1-1~1-6。
在下表1中，至於韌度和伸度，基於JIS L1013: 2010所記載的方法，在樣品長度為100㎜且拉伸速度為50㎜/分鐘的條件下，使用英斯特朗（Instron）公司的萬能拉伸測試儀器來每個級別進行10次測量，通過平均值測量韌度（g/denier）和伸度（%）。 表1
參照上表1的實驗結果，在實施例1-1~1-6的情況下，韌度為 5.5~6.1g/d，伸度為 38~46%，乾熱收縮率為4.9~5.1%，由此可知，具有適當的物理性能。與此相反，在平均纖度大於6.0de的比較例1-1的情況下，存在伸度大於50%的問題，在平均纖度小於0.5de的比較例1-2的短切纖維和由固有粘度過低的聚對苯二甲酸乙二醇酯芯片製成的比較例1-5的短切纖維的情況下，存在乾熱收縮率大於6%的問題。
在平均纖度大於5de的比較製備例1-2和由固有粘度大於0.80dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯芯片製成的比較例1-6的情況下，當製備短切纖維時，不能順利地進行紡絲。
實施例2-1 : 短切粘合纖維的製備
準備與上述纖維材料相同的固有粘度為0.65dl/g且熔點為255℃的聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂。
並且，準備將在差熱分析（differential thermal analysis；DSC）分析時的溶解晶體所需的焓值為94J/g且熔點為165℃的聚丙烯樹脂製成芯片的聚丙烯芯片。
其次，在290℃下熔融上述聚對苯二甲酸乙二醇酯芯片，在260℃下熔融聚丙烯芯片，然後將上述兩個芯片投入到複合紡絲噴頭來進行紡絲，冷卻，以製成皮芯型未拉伸分絲束。
此時，在紡絲溫度為275℃且卷繞速度為950m/min的條件下進行複合紡絲之後，通過卷繞工序加載到罐中。
其次，在85℃下將上述未拉伸分絲束拉伸成3.2倍之後，使用熱鼓來在170℃下進行定長熱處理20秒。
其次，進行切割，以製備平均纖度為2旦尼爾且平均纖維長度為12mm的用於粘合劑的皮芯型短切粘合纖維，此時，韌度為4.3g/d且伸度為50%。而且，皮和芯的截面積比為1:1，其中，皮由聚丙烯樹脂構成，芯由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂構成。
實施例2-2~2-3和比較例2-1~2-4
除了如下表2所示改變芯組分和皮組分之外，其餘與上述實施例2-1相同的方法製備各個短切粘合纖維，以執行實施例2-2~2-3和比較例2-1~2-4。 表2 製備例1 : 壓縮成形物的製備
其次，將上述實施例1-1的低收縮聚對苯二甲酸乙二醇酯短切纖維和實施例2-1的聚丙烯/聚對苯二甲酸乙二醇酯短切纖維分別以0.04重量%的濃度分散在水中，以製備分散液。其次，在分散液中，相對於100重量份的短切纖維，添加7重量份的丙烯酸粘合劑。然後，將上述分散液攪拌並混合來在造紙機形成織物。其次，在180℃條件下乾燥所形成的織物，以製備平均面密度為100g/m2 的濕法成網非織造織物。
其次，將上述非織造織物堆疊成10張，在200℃下進行熱處理90秒，進行冷壓縮，以製備平均面密度為1,200g/m2 的壓縮成形物（平均厚度為2mm）。
製備例2~8和比較製備例1~8 : 壓縮成形物的製備
除了如下表3所示改變短切纖維或短切粘合纖維之外，其餘與上述製備例1相同的方法製備各個壓縮成形物，以分別進行製備例2~8和比較製備例1~10。 表3 實驗例 : 壓縮成形物的物理性能測量
在上述製備例和比較製備例中製備的壓縮成形物的彎曲彈性率、彎曲強度、拉伸強度、吸音性能、隔音性能及減振性能進行測量，其結果示於下表5和表6。 （1） 彎曲彈性率和彎曲強度測量方法 根據ASMT D790，在相對濕度為50%且溫度為23℃的條件下，測量彎曲彈性率和彎曲強度。 （2） 拉伸強度（Load at Tensile Strength，MPa） 準備寬度為100㎜、長度為20㎜、高度為10㎜的壓縮成形物，然後根據ASMT D638在相對濕度為50%且溫度為23℃的條件下測量拉伸強度。 （3） 根據頻率的吸音係數測量 為了測量吸音係數，以能夠應用於ISO R 354的Alpha Cabin法的樣品的形式分別製備3張的壓縮成形物（1.2m×1.0m（寬×長）），在0℃和25℃的外部溫度下放置30分鐘，然後測量吸音係數。測量設備使用英斯特朗R（InstronR）。 （4） 根據頻率的穿透損失（dB）測量 將壓縮成形物切成寬度為0.84m且長度為0.84m的尺寸來準備各個樣品，使用APAMAT-II （Autoneum公司）設備，測量穿透損失。 （5） 產率、工作性及操作性評價 根據評價與投入的原料量相比判斷為良好的最終產品的產率的方法評價產率，且根據計算因每小時發生斷絲導致的措施的頻率的方法評價工作性和操作性。而且，評價結果是通過綜合評價以良好的順序表示為◎＞○＞△。 表4 表5 表6
參照上表4~表6的實驗結果，可以確認製備例1~8的壓縮成形物整體上具有優異的機械性能優異、吸音性能及隔音性能。
與此相反，使用比較例1-1的短切纖維的比較製備例1與製備例1相比存在拉伸強度降低的問題。
並且，在使用比較例1-3的短切纖維的比較製備例2的情況下，因短切纖維的分散性差而濕法成網非織造織物製造不良率過高，導致無法製備壓縮成形物。
並且，使用比較例1-4的短切纖維的比較製備例3和使用比較例1-5的短切纖維的比較製備例4與製備例相比存在機械性能整體上很差的問題。
而且，在使用比較例2-1~2-2的粘合纖維的比較製備例5~6的情況下，壓縮成形物的機械性能較差，使用比較例3的粘合纖維來製備的比較製備例7存在在高頻率下的吸音性能低的問題。並且，在使用比較例4的粘合纖維的比較製備例7的情況下，因纖維太長而粘合纖維凝聚，分散性差，因此濕法成網非織造織物的不良率很高。
通過上述實施例和實驗例，可以確認通過使用本發明的短切纖維能夠製備機械性能優異且聲音和水分吸收性良好的壓縮成形物。如上所述的本發明的上述壓縮成形物可以應用於在如汽車等的輸送機的內部和外部材料、電子電氣產品中所用的吸隔聲材料、用於衛生材料的吸水材料等的產品。
圖1為在實施例1中製備的短切纖維的照片。 圖2為在實施例1中製備的短切纖維的截面的光學顯微鏡測量照片。

Claims (20)

  1. 一種用於壓縮成形物的短切纖維，其特徵在於，包括聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂，上述聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂包括以1:1~1.25的摩爾比例聚合對苯二甲酸和二醇而成的聚合物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於壓縮成形物的短切纖維，其特徵在於，上述聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂的固有粘度為0.64~0.80dl/g且熔點為250~260℃。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於壓縮成形物的短切纖維，其特徵在於，平均纖度為0.5~5de且平均纖維長度為1~20mm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於壓縮成形物的短切纖維，其特徵在於，短切纖維的韌度為3.5~7g/d且伸度為20~50%。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於壓縮成形物的短切纖維，其特徵在於，短切纖維的表面用親水改性劑或疏水改性劑改性。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用於壓縮成形物的短切纖維，其特徵在於，短切纖維的全部或部分表面包括親水塗層或疏水塗層。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之用於壓縮成形物的短切纖維，其特徵在於，乾熱收縮率為2~6%。
  8. 一種用於壓縮成形物的短切纖維的製備方法，其特徵在於，包括： 步驟1，將由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂製成的聚對苯二甲酸乙二醇酯芯片熔融並紡絲，然後通過冷卻製備未拉伸分絲束；及 步驟2，在熱水和蒸汽條件下對上述未拉伸分絲束進行拉伸和定長熱處理，然後進行切割。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之用於壓縮成形物的短切纖維的製備方法，其特徵在於，上述聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂包括以1:1~1.25的摩爾比例聚合對苯二甲酸和二醇而成的聚合物。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之用於壓縮成形物的短切纖維的製備方法，其特徵在於，在步驟2中的拉伸通過在70~90℃的溫度下將未拉伸分絲束拉伸至2~4倍來進行。
  11. 一種纖維聚集體組合物，其特徵在於，包括： 分散液，包含如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之短切纖維、短切粘合纖維及水；及 粘合劑樹脂。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之纖維聚集體組合物，其特徵在於， 分散液包括0.02~2重量%的上述短切纖維、0.001~1重量%的上述短切粘合纖維及余量的水。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之纖維聚集體組合物，其特徵在於， 上述粘合劑樹脂的含量相對於100重量份的短切纖維和短切粘合纖維的總合量為5~20重量份。
  14. 一種壓縮成形物，其特徵在於，包括通過對將濕法成網非織造織物堆疊成單層或多層的堆疊體進行壓縮而成的壓縮物，上述濕法成網非織造織物通過對將在造紙機中用如申請專利範圍第11項所述之纖維聚集體組合物而得到的織物進行乾燥來製備。
  15. 一種壓縮成形物的製備方法，其特徵在於，包括： 步驟1，將如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之短切纖維、短切粘合纖維及水混合來製備分散液； 步驟2，將上述分散液和粘合劑樹脂混合來製備混合液； 步驟3，在造紙機中用上述混合液來製備織物； 步驟4，將上述織物乾燥來製備濕法成網非織造織物； 步驟5，製備將上述濕法成網非織造織物堆疊成多層的堆疊體，然後進行熱處理； 步驟6，對經過熱處理的堆疊體進行冷壓縮；及 步驟7，對冷壓縮物進行乾燥。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之壓縮成形物的製備方法，其特徵在於， 在上述步驟4中的乾燥在160~190℃下進行， 在上述步驟6中的熱處理在180~220℃下進行1~2分鐘。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之壓縮成形物的製備方法，其特徵在於，在上述步驟4中的濕法成網非織造織物的平均面密度為70~140g/m2， 在上述步驟7中進行乾燥的冷壓縮物的厚度為2㎜時，平均面密度為1,050~1,420g/m2 。
  18. 一種纖維增強複合材料，其特徵在於，包括如申請專利範圍第14項所述之壓縮成形物。
  19. 一種汽車內部和外部材料，其特徵在於，包括如申請專利範圍第14項所述之壓縮成形物。
  20. 一種吸隔聲材料，其特徵在於，包括如申請專利範圍第14項所述之壓縮成形物。
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