TWI650343B - 提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維，黏結劑用聚酯纖維由鞘部和芯部形成，其特徵在於，上述芯部由普通聚酯樹脂形成，鞘部由通過使用2-甲基-1,3-丙二醇來形成的低熔點共聚物聚酯樹脂形成，常溫黏結力為50kgf以上，高溫黏結力為4kgf為以上。
Description
本發明涉及提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維，更詳細地涉及在常溫及高溫下均維持高黏結力的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維。
為了使形成無紡布的網(Web)或片的細絲或多個短纖維而使用的熱熔黏結劑纖維應使熱黏結加工溫度達到140~150℃且應具有與普通聚對苯二甲酸乙二酯纖維類似的玻璃轉化溫度，但要做到這一點，則需要去除高分子內的結晶結構，使高分子結構形成非結晶形態。
為此，在合成聚酯樹脂的過程中，代表性的方法為將間苯二甲酸用作共聚物成分來與對苯二甲酸進行共聚合，但此時，以酯的莫耳為准，添加20~45莫耳百分比的間苯二甲酸，由於這樣合成的聚酯樹脂具有非結晶形態的分子結構，最終熔點將在145~180℃的溫度範圍，因此可用作黏結劑用聚酯纖維。
美國授權專利第4,129,675號公開了以對苯二甲酸和間苯二甲酸為主要成分的低熔點聚酯黏結劑，但是，當進行熱黏結時，由於需要使溫度達到200℃以上，因此並不經濟。
美國授權專利第4,166,896號公開了使不飽和二羧酸等在解
聚聚酯的低分子物中共聚合來製備不飽和聚酯的方法，但是，上述專利中的纖維不僅經濟性低，而且過度的高熔點及高結晶性造成不宜用作黏結劑的缺點。
美國授權專利第4,065,439號公開了通過使用對苯二甲酸/間苯二甲酸/己二酸(或癸二酸)及乙二醇/新戊二醇得到的低熔點聚酯，但是上述黏結劑的熔點為45℃~60℃，由於熔點太低，不僅很難用作服裝用芯，而且在高溫條件中的形態穩定性也差。
另一方面，韓國公開專利第2001-11548號提供通過使對苯二甲酸和鄰苯二甲酸酐的二羧酸成分及乙二醇和二甘醇的二醇成分縮聚來達到與聚酯之間的黏結力優秀且黏結後不會產生變黃現象的聚酯類纖維用黏結劑，但是上述黏結劑存在如下的缺點，即，由於直接使用鄰苯二甲酸酐，而反應機制複雜，由此為了防止共聚物聚酯的顏色發生不良的問題而需要降低縮聚溫度。並且，像這樣的低溫的縮聚反應會使工作效率下降。
並且，現有的聚酯類黏結劑纖維在常溫維持黏結性，但是在高溫下黏結性急劇下降，因此存在無法使用於多種產業領域的問題。
本發明為了解決如上所述的現有技術的問題而發明，其目的在於，提供在常溫及高溫下均維持高黏結力的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維。
並且，本發明的目的在於提供如下的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維，即，通過玻璃轉化溫度為60℃以上的低熔點共聚物聚酯樹脂，
來可在延伸工序中借助黏結劑用聚酯纖維的低玻璃轉化溫度改善相鄰纖維間相緊貼的問題。
本發明提供提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維，黏結劑用聚酯纖維由鞘部和芯部形成，其特徵在於，上述芯部由普通聚酯樹脂形成，鞘部由低熔點共聚物聚酯樹脂形成，上述低熔點共聚物聚酯樹脂的形成成分包括由對苯二甲酸或它的酯形成性衍生物組成的酸成分以及由2-甲基-1,3-丙二醇(MPD)、二甘醇(DEG)及乙二醇(EG)組成的二醇成分，在上述二醇成分中，若將2-甲基-1,3-丙二醇的莫耳百分比設為A、將二甘醇的莫耳百分比設為B，則滿足下述式(1)、式(2)，常溫黏結力為50kgf以上，高溫黏結力為4kgf以上，式(1)：30A+B50，式(2)：1.0A/B。
本發明提供提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維，黏結劑用聚酯纖維由鞘部和芯部形成，其特徵在於，上述芯部由普通聚酯樹脂形成，鞘部由低熔點共聚物聚酯樹脂形成，上述低熔點共聚物聚酯樹脂的形成成分包括由對苯二甲酸和間苯二甲酸或它們的酯形成性衍生物組成的酸成分以及由2-甲基-1,3-丙二醇、二甘醇及乙二醇組成的二醇成分，在上述酸成分中，若將間苯二甲酸或它的酯形成性衍生物的莫耳百分比設為A、將上述二醇成分中的2-甲基-1,3-丙二醇的莫耳百分比設為B、將二甘醇的莫耳百分比設為C，則滿足式(1)至式(3)，且常溫黏結力為50kgf以上，高溫黏結力為4kgf以上，式(1)：40A+B+C60，式(2)：0.5A/B2.0，式(3)：1.0B/C。
並且，本發明提供的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維的特
徵在於，在上述低熔點共聚物聚酯樹脂中，2-甲基-1,3-丙二醇在二醇成分中占20~40莫耳百分比，二甘醇在二醇成分中占10~20莫耳百分比。
並且，本發明提供的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維的特徵在於，在上述低熔點共聚物聚酯樹脂中，間苯二甲酸或它的酯形成性衍生物在酸成分中占10~20莫耳百分比，2-甲基-1,3-丙二醇在二醇成分中占10~40莫耳百分比，二甘醇在二醇成分中占10~20莫耳百分比。
並且，本發明提供的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維的特徵在於，上述低熔點共聚物聚酯樹脂的軟化溫度為110~130℃。
並且，本發明提供的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維的特徵在於，上述低熔點共聚物聚酯樹脂的玻璃轉化溫度為60℃至70℃。
並且，本發明提供無紡布，其特徵在於，包含上述的黏結劑用聚酯纖維。
如上所述，本發明的提高黏結強度的黏結劑聚酯纖維具有如下效果，即，在常溫下具有高的黏結力，並在高溫下也具有維持規定以上的黏結力。
並且，本發明具有如下的效果，即，形成上述黏結劑用聚酯纖維的鞘部的低熔點共聚物聚酯樹脂的玻璃轉化溫度(Tg)為60℃以上，因此提高了紡絲工序的穩定性，並且可長期保管或預防運送中可發生的纖維間的附著現象。
以下，詳細說明本發明的較佳一實施例。首先，在說明本發明的過程中，為了不混淆本發明的要旨而省略對有關的公知功能或構成的具體說明。
在本發明中所使用的表示程度的術語“約”、“實質上”等是指當對所提及的含義提示固有的製備允許誤差及物質允許誤差時採用相應數值或接近相應數值的含義，用於防止不法侵害者不正當使用為了有助於理解本發明而涉及準確數值或絕對數值的公開內容。
本發明涉及由鞘部和芯部形成的黏結劑用聚酯纖維，屬於上述芯部由普通聚酯樹脂形成且鞘部由低熔點共聚物聚酯樹脂形成的複合纖維。
形成上述芯部的普通聚酯樹脂可使用任一種，但較佳地，使用由對苯二甲酸和乙二醇製備的聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)樹脂。
在本發明中，形成鞘部的低熔點共聚物聚酯樹脂為將2-甲基-1,3-丙二醇用作二醇成分的共聚物聚酯樹脂，區分為第一實施例及第二實施例。
在第一實施例中，形成鞘部的複合纖維為由如下的酸成分及如下的二醇成分形成的聚酯樹脂，即，上述酸成分由對苯二甲酸或它的酯形成性衍生物組成，上述二醇成分由2-甲基-1,3-丙二醇、二甘醇及乙二醇組成，在第二實施例中，形成鞘部的複合纖維為由如下的酸成分及如下的二醇成分形成的聚酯樹脂，即，上述酸成分由對苯二甲酸(TPA)和間苯二甲
酸(IPA)或它們的酯形成性衍生物組成的酸成分及由2-甲基-1,3-丙二醇(MPD)、二甘醇(DEG)及乙二醇(EG)組成的二醇成分形成的聚酯樹脂為形成鞘部的複合纖維。
對上述第一實施例的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維進行說明。
在用於本發明的複合纖維的鞘部的2-甲基-1,3-丙二醇中，由於甲基結合在第二位碳，可使高分子主鏈的旋轉容易，且起到與高分子末端部分一樣的作用，從而擴大主鏈之間的自由空間，增加整個分子鏈的流動可能性。由此，使高分子呈非晶形，具有與間苯二甲酸相同的熱特性。借助存在於聚合物主鏈的軟性分子鏈來提高彈性，從而起到黏結無紡布時改善撕裂特性的作用。
即，2-甲基-1,3-丙二醇通過在與對苯二甲酸酯相結合的丙烯鏈中包含甲基(-CH3)作為側鏈來以可使聚合的樹脂的主鏈旋轉的方式確保空間，從而，可通過誘導主鏈的自由度增加及樹脂的結晶性下降，來調節軟化點(Ts)和/或玻璃轉化溫度(Tg)。這可以與以往為了降低結晶性聚酯樹脂的結晶性而使用的含有非對稱芳香族環間苯二甲酸(isophthalic acid，IPA)的情況具有相同的效果。
上述二甘醇(DEG)與上述2-甲基-1,3-丙二醇一樣，通過起擴大主鏈之間的自由空間的作用來改善熱特性。
在第一實施例中，通過調節作為二醇成分使用的2-甲基-1,3-丙二醇(MPD)、二甘醇(DEG)含量，來調節低熔點共聚物聚酯樹脂的軟化溫度及玻璃轉化溫度(Tg)。
並且，為了提高在本發明中使用的低熔點共聚物聚酯樹脂的黏結力，較佳地，在上述低熔點共聚物聚酯樹脂中，2-甲基-1,3-丙二醇在二醇成分中占20~40莫耳百分比，二甘醇在二醇成分中占10~20莫耳百分比，更詳細地，在上述二醇成分中，若將2-甲基-1,3-丙二醇的莫耳百分比設為A、將二甘醇的莫耳百分比設為B，則滿足下述式(1)、式(2)，式(1)：30A+B50，式(2)：1.0A/B。
如上述式(1)所示，在2-甲基-1,3-丙二醇和二甘醇的總含量(A+B)小於二醇成分中的30莫耳百分比的情況下，高溫黏結力可能會下降，在大於50莫耳百分比的情況下，低熔點共聚物聚酯樹脂的物性可能會下降。
如上述式(2)所示，在A/B小於1.0的情況下，即，二甘醇的含量大於2-甲基-1,3-丙二醇的情況下，由於玻璃轉化溫度(Tg)下降，有可能在使用上受限。
對上述第二實施例的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維。
在第二實施例中，通過調節包含在酸成分的間苯二甲酸(IPA)或它的酯形成性衍生物及包含在二醇成分的2-甲基-1,3-丙二醇(MPD)、二甘醇(DEG)含量，來調節形成鞘部的低熔點共聚物聚酯樹脂的軟化溫度及玻璃轉化溫度(Tg)。
並且，為了提高第二實施例的低熔點共聚物聚酯樹脂的黏結力，較佳地，在上述低熔點共聚物聚酯樹脂中，間苯二甲酸或它的酯形成性衍生物在酸成分中占10~20莫耳百分比，2-甲基-1,3-丙二醇在二醇成分
中占10~40莫耳百分比，二甘醇在二醇成分中占10~20莫耳百分比，更詳細地，在上述酸成分中，若將間苯二甲酸或它的酯形成性衍生物的莫耳百分比設為A、將上述二醇成分中的2-甲基-1,3-丙二醇的莫耳百分比設為B、將二甘醇的莫耳百分比設為C，則滿足式(1)至式(3)，式(1)：40A+B+C60，式(2)：0.5A/B2.0，式(3)：1.0B/C。
如上述式(1)所示，在間苯二甲酸或它的酯形成性衍生物、2-甲基-1,3-丙二醇及二甘醇的總含量(A+B+C)小於40莫耳百分比的情況下，高溫黏結力可能會下降，在大於60莫耳百分比的情況下，低熔點共聚物聚酯樹脂的物性可能會下降。
如上述式(2)所示，在A/B小於0.5的情況下，即，在與間苯二甲酸或它的酯形成性衍生物相比，2-甲基-1,3-丙二醇的含量在包含2倍以上的情況下，高溫黏結力可能會下降，在A/B大於2.0的情況下，即，間苯二甲酸或它的酯形成性衍生物的含量為2-甲基-1,3-丙二醇的含量的2倍以上的情況下，經濟性可能會下降，且在聚合工序中作為副反應生成物的環型化合物的生成性變高。作為上述式(2)的A/B值的最佳數值為1.0A/B2.0。
如上述式(3)所示，在B/C小於1.0的情況下，即，在二甘醇的含量大於2-甲基-1,3-丙二醇的情況下，由於玻璃轉化溫度(Tg)下降，有可能在使用上受限，且製備成無紡布時，形態穩定性可能會下降。
在上述2-甲基-1,3-丙二醇的含量在含有二醇成分中20莫耳
百分比以上的情況下，具有抑制在聚酯聚合工序中生成作為副反應生成物的環型化合物的效果。
如上所述，在用於形成2-甲基-1,3-丙二醇和二甘醇的含量被調節的本發明的複合纖維的鞘部的低熔點共聚物聚酯樹脂中，軟化溫度被調節為110~130℃，玻璃轉化溫度為60℃至70℃，固有黏度為0.55dl/g以上，因而具有優秀的物性。
如上所述，使用低熔點共聚物聚酯樹脂形成鞘部的本發明的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維的常溫黏結力為50kgf以上，具有優秀的黏結力，並使高溫黏結力達到4kgf以上，因而在高溫下保規定水準以上的黏結力。
如上所述，本發明的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維不僅可在適用於現有黏結劑纖維的溫度和類似範圍的低溫中進行熱黏結，而且還因使玻璃轉化溫度達到60℃以上，因而即使在如同汽車內裝用產品等需在高溫氣氛中維持耐久性及形態穩定性的情況下，也保持強力，並在模塑用無紡布中也具有可在高溫氣氛下預防下垂現象的優點，因此可用作多種用途的無紡布用。
以下，示出用於製備本發明的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維的方法的實施例，但是本發明並不限定於實施例。
實施例1至實施例3
作為芯部使用聚對苯二甲酸乙二酯，鞘部使用低熔點共聚物聚酯樹脂，通過普通的複合紡絲工序來製備本發明的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維。
上述低熔點共聚物聚酯樹脂的製備如下：在酯反應槽中投入對苯二甲酸(TPA)及乙二醇(EG)，並在258℃的溫度下通過進行普通的聚合反應，來製備反應率約為96%的聚對苯二甲酸乙二酯聚合物(PET oligomer)。在製備的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)中，以下述表1所示的含量的比率混合2-甲基-1,3-丙二醇(MPD)和二甘醇(DEG)，通過添加酯交換反應催化劑來在250±2℃的溫度下進行酯交換反應。隨後，在所獲得的反應混合物中添加縮聚反應催化劑，將反應槽內最終溫度及壓力分別調節至280±2℃及0.1mmHg，並進行縮聚反應。
實施例4至實施例6
作為芯部使用聚對苯二甲酸乙二酯，鞘部使用低熔點共聚物聚酯樹脂，通過普通的複合紡絲工序製備本發明的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維。
上述低熔點共聚物聚酯樹脂的製備如下：在酯反應槽中投入對苯二甲酸(TPA)及乙二醇(EG)，並在258℃的溫度下通過進行普通的聚合反應，來製備反應率約為96%的聚對苯二甲酸乙二酯聚合物(PET oligomer)。在製備的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)中，以下述表1所示的含量的比率混合2-甲基-1,3-丙二醇(MPD)、二甘醇(DEG)及間苯二甲酸(isophthalic acid，IPA)，通過添加酯交換反應催化劑來在250±2℃的溫度下進行酯交換反應。隨後，在所獲得的反應混合物中添加縮聚反應催化劑，將反應槽內最終溫度及壓力分別調節至280±2℃及0.1mmHg並進行縮聚反應。
比較例1
與實施例1相同地，作為芯部使用聚對苯二甲酸乙二酯，鞘部使用低熔點共聚物聚酯樹脂，但在鞘部的低熔點共聚物聚酯樹脂中，酸成分使用對苯二甲酸(TPA)，二醇成分中有30莫耳百分比的二甘醇(DEG)、70莫耳百分比的乙二醇(EG)。
比較例2
與實施例4相同地，作為芯部使用聚對苯二甲酸乙二酯，鞘部使用低熔點共聚物聚酯樹脂，但在鞘部的低熔點共聚物聚酯樹脂中，酸成分中有70莫耳百分比的對苯二甲酸(TPA)、30莫耳百分比的間苯二甲酸(isophthalic acid，IPA)，二醇成分中有15莫耳百分比的二甘醇(DEG)、85莫耳百分比的乙二醇(EG)。
測定在上述實施例及比較例中製備的低熔點共聚物聚酯樹
脂及黏結劑用聚酯纖維的如下的物性，其結果如下述表2所示：
(1)測定軟化點(Ts)及玻璃轉化溫度(Tg)
利用差示掃描量熱儀(珀金埃爾默(Perkin Elmer)，DSC-7)測定共聚物聚酯樹脂的玻璃轉化溫度(Tg)，利用動態機械分析儀(DMA-7，珀金埃爾默(Perkin Elmer))在熱機械分析(TMA)模式下測定軟化變化。
(2)測定固有黏度(IV)
將在實施例及比較例中得到的聚酯樹脂分別以0.5重量百分比的濃度溶解於以1：1的重量比混合苯酚及四氯乙烷的溶液後，利用烏伯婁德黏度計在35℃的溫度下測定固有黏度(I.V)。
(3)測定常溫黏結性及高溫黏結性
通過對實施例及比較例的聚酯纖維進行熱熔，來準備密度被固定為2g/100cm2的無紡布，按照ASTM D1424測定在25±0.5℃(常溫)及100±0.5℃(高溫)的溫度下的無紡布黏結力。
(4)高溫收縮性
利用短纖維製備黏結劑用聚酯纖維後，通過梳理(Carding)製備成圓筒形。將170℃的熱量施加3分鐘後，測定所減少的體積。現有體積為330cm3，若體積減少得越多，則可被評價為形態穩定性不佳。通常，若在250cm3以下，則是形態穩定性下降的水準，若在280cm3以上，則可評價為優秀。
如上述表2所示，在實施例1至實施例6中，可知本發明的低熔點共聚物聚酯樹脂軟化點為110~130℃，具有優秀的低熔點特性，玻璃轉化溫度(Tg)均為60℃以上，高於比較例1，可知非常優秀。
並且，在黏結劑用聚酯纖維的黏結力方面，在實施例1至實施例6及比較例中，常溫黏結力為55kfg以上，均被測定為優秀，但是在高溫黏結力方面，在實施例1至實施例3中達到4.0kfg以上，可知，與比較例1的1.8kfg、比較例2的3.2kfg相比，非常優秀。
並且，在製備無紡布時，實施例1至實施例6及比較例均使高溫收縮性達到250cm3以上，可知達到良好的水準，尤其，2-甲基-1,3-丙二醇含量高的實施例1的高溫收縮性達到285cm3，可知非常優秀。
Claims (6)
- 一種提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維，黏結劑用聚酯纖維由鞘部和芯部形成，其特徵在於，上述芯部由普通聚酯樹脂形成，鞘部由低熔點共聚物聚酯樹脂形成，上述低熔點共聚物聚酯樹脂的形成成分包括由對苯二甲酸或它的酯形成性衍生物組成的酸成分以及由2-甲基-1,3-丙二醇、二甘醇及乙二醇組成的二醇成分，在上述二醇成分中，若將2-甲基-1,3-丙二醇的莫耳百分比設為A、將二甘醇的莫耳百分比設為B，則滿足下述式(1)、式(2)，常溫黏結力為50kgf以上，高溫黏結力為4kgf以上，式(1)：30A+B50，式(2)：1.0A/B，及上述低熔點共聚物聚酯樹脂的軟化溫度為110~130℃。
- 一種提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維，黏結劑用聚酯纖維由鞘部和芯部形成，其特徵在於，上述芯部由普通聚酯樹脂形成，鞘部由低熔點共聚物聚酯樹脂形成，上述低熔點共聚物聚酯樹脂的形成成分包括由對苯二甲酸和間苯二甲酸或它們的酯形成性衍生物組成的酸成分以及由2-甲基-1,3-丙二醇、二甘醇及乙二醇組成的二醇成分，在上述酸成分中，若將間苯二甲酸或它的酯形成性衍生物的莫耳百分比設為A、將上述二醇成分中的2-甲基-1,3-丙二醇的莫耳百分比設為B、將二甘醇的莫耳百分比設為C，則滿足式(1)至式(3)，且常溫黏結力為50 kgf以上，高溫黏結力為4kgf以上，式(1)：40A+B+C60，式(2)：0.5A/B2.0，式(3)：1.0B/C，及上述低熔點共聚物聚酯樹脂的軟化溫度為110~130℃。
- 根據申請專利範圍第1項所述的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維，其特徵在於，在上述低熔點共聚物聚酯樹脂中，2-甲基-1,3-丙二醇在二醇成分中占20~40莫耳百分比，二甘醇在二醇成分中占10~20莫耳百分比。
- 根據申請專利範圍第2項所述的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維，其特徵在於，在上述低熔點共聚物聚酯樹脂中，間苯二甲酸或它的酯形成性衍生物在酸成分中占10~20莫耳百分比，2-甲基-1,3-丙二醇在二醇成分中占10~20莫耳百分比，二甘醇在二醇成分中占10~20莫耳百分比。
- 根據申請專利範圍第1項或第2項所述的提高黏結強度的黏結劑用聚酯纖維，其特徵在於，上述低熔點共聚物聚酯樹脂的玻璃轉化溫度為60℃至70℃。
- 一種無紡布，其特徵在於，包含申請專利範圍第1項或第2項所述的黏結劑用聚酯纖維。
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