KR20000040990A - 가공성 및 촉감이 우수한 부직포용 복합방사섬유 및 이로부터제조된 단섬유 부직포 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가공성 및 촉감이 우수한 부직포용 복합방사 섬유 및 이로부터 제조된 단섬유 부직포에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시드-코어형 복합방사 섬유에 있어서 0.965g/㎤ 이상의 고밀도, 고유동성 및 저 F/E의 특성을 지닌 고밀도 폴리에틸렌을 저융점 성분으로 사용함으로써, 고온 복합방사시 단사 현상이 없어 가공성이 우수하고, 촉감이 유연한 복합방사 섬유 및 이로부터 제조된 단섬유 부직포에 관한 것이다.

Description

가공성 및 촉감이 우수한 부직포용 복합방사 섬유 및 이로부터 제조된 단섬유 부직포
본 발명은 가공성 및 촉감이 우수한 부직포용 복합방사 섬유 및 이로부터 제조된 단섬유 부직포에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시드-코어형 복합방사 섬유에 있어서 0.965g/㎤ 이상의 고밀도, 고유동성 및 저 F/E(fish eye)의 특성을 지닌 고밀도 폴리에틸렌을 저융점 성분으로 사용함으로써, 고온 복합방사시 단사 현상이 없어 가공성이 우수하고, 촉감이 유연한 복합방사 섬유 및 이로부터 제조된 단섬유 부직포에 관한 것이다.
단위 면적당 중량이 50g/㎤ 이하의 부직포는 종이 기저귀, 생리대 등 일회용품과 의료용품의 표면재로서 사용된다. 일회용품과 의료용품에 사용되는 부직포는 최근 몇년동안 필요한 성능들이 계속 개발되어 왔으며, 특히 경량화에 중점을 두어 왔다. 최근에는, 생활수준 향상에 따른 고급품 지향 추세에 따라 가능한 한 중량을 낮추고, 강도는 유지하며 촉감이 유연한 부직포가 요구되고 있으며, 특히 촉감의 경우 천연 섬유에 가까울 정도로 부드러운 제품이 요구되고 있다.
이런 요구를 만족시키기 위해 시드-코어형(sheath-core)(도 1) 복합방사 섬유가 개발되었다. 이들 복합방사 섬유를 구성하는 고융점 성분으로는 주로 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 사용되었고, 저융점 성분으로는 주로 폴리에틸렌이 사용되었다.
이들 중에서 저밀도 폴리에틸렌을 사용하는 경우 촉감은 부드러우나 방사가 어렵고, 강도가 떨어지며 소섬(card) 작업시 카드기에서 작업이 불량한 등의 문제가 있다.
이 때문에 저밀도 폴리에틸렌에 이오노머를 소량 배합하거나, 저융점 성분으로 고밀도 폴리에틸렌을 사용하는 복합방사 섬유들이 소개되었다. 예를 들면, 일본특허출원 공개 평8-74128호에서는 저융점 성분으로 밀도가 0.950~0.965g/㎤이고, 분자량 분포(Q값)가 4.5 이하인 고밀도 폴리에틸렌을 사용하였고, 일본특허출원 공개 평9-49122호에서는 저융점 성분으로 밀도가 0.940~0.965g/㎤이고, 분자량 분포(Q값)가 4.8 이하인 고밀도 폴리에틸렌을 사용하였다.
그러나, 복합방사시 고융점 성분의 용융점이 폴리에틸렌 보다 40℃ 이상 높기 때문에 저융점 성분도 260℃ 이상의 고온에서 방사해야 하는데, 이때 밀도가 0.965g/㎤ 이하인 폴리에틸렌의 경우 260℃ 이상의 고온 방사시에 용융 장력이 낮아 단사현상이 심하게 발생한다. 이 때문에 가공성이 극히 불량하며, 제조되는 복합방사 섬유의 물성이 저하되는 문제점을 갖고 있다.
이에, 본 발명자들은 밀도 0.965g/㎤ 이하의 고밀도 폴리에틸렌 사용에 따른 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 종래의 0.965g/㎤ 이하의 고밀도 폴리에틸렌을 대체할 수 있는 새로운 저융점 성분을 탐색하게 되었다. 그 결과 0.965g/㎤ 이상의 고밀도 폴리에틸렌을 저융점 성분으로서 사용함으로써, 시드-코어형 복합방사 섬유에 요구되었던 높은 강도 및 부드러운 촉감을 충족하면서도 고온 방사시에 단사 현상이 발생하지 않음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 시드-코어형 복합방사 섬유 제조에 있어서, 복합방사시 단사 현상이 없어 가공성이 우수하고, 촉감이 유연한 복합방사 섬유 제조용 수지 조성물을 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은 상기한 수지 조성물을 복합방사하여 얻은 촉감이 유연한 부직포용 복합방사 섬유를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 상기한 복합방사 섬유로 제조된 촉감이 유연한 단섬유 부직포를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기한 목적 및 다른 목적들은 하기의 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 시드-코어형(sheath-core) 복합방사 섬유의 구조를 보여주는 도해도이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 복합방사 섬유 제조용 수지 조성물은, 시드-코어형 복합방사 섬유 제조용 수지 조성물에 있어서, 저융점 성분으로서 용융지수(MI)가 16~24g/10분이고, 밀도가 0.965g/㎤ 이상이며, F/E가 20개 이하인 고밀도 폴리에틸렌을 함유함을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 복합방사 섬유 제조용 수지 조성물은, 시드-코어형 복합방사 섬유 제조용 수지 조성물에 있어서, 고융점 성분으로서, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를; 저융점 성분으로서, 하기 조건을 만족하는 고밀도 폴리에틸렌을 함유함을 특징으로 한다 :
① 용융지수(MI) : 16~24g/10분,
② 밀도 : 0.965g/㎤ 이상,
③ F/E가 20개 이하.
본 발명에서 구성의 특징부로 하고 있는 저융점 성분인 고밀도 폴리에틸렌으로서, 밀도 0.965g/㎤ 이상의 에틸렌 단독 중합체, 또는 에틸렌과 프로필렌 또는 1-부텐 1중량% 이하의 이원 공중합체로서 상기한 ①용융지수, ②밀도, ③F/E 조건을 만족하는 것을 사용할 수 있다.
상기한 수지 조성물은 260℃ 이상의 고온 방사시에 단사현상을 유발하지 않으며, 복합방사하여 얻은 섬유로 제조된 부직포는 높은 강도 및 부드러운 촉감을 갖고 있다.
이하 각종 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
하기의 실시예 및 비교예에서 채택한 각종 조성물의 물성 평가방법은 다음 시험법에 의해 행하였다.
(1) 용융지수는 ASTM D-1238법으로 190℃에서 측정하였다.
(2) 밀도는 ASTM D-1505 밀도구배관법으로 측정하였다.
(3) F/E는 호남석유화학(주) 측정법에 의해 측정하였다. F/E는 압출성형한 필름 시트상에 생기는 고기눈(fish eye)을 닮은 미세한 돌기 수치를 나타내며, 최종 제품 검사에 목적이 있다.
<측정방법> 20×30㎠의 시편을 취한다 → 시편에서의 F/E를 크기에 따라 분류하여 카운팅한다 → 3개의 시편에 대해 평균을 계산한다.
<카운팅> ·300㎛ 이상 : 1개로 카운팅
·200~300㎛ 사이 : ½개로 카운팅
·200㎛ 이하 : 카운팅하지 않음
(4) 부직포의 촉감은 관능 실험으로 평가하였다.
(5) 부직포의 강도는 JIS L 1085(부직포 심지에 대한 시험)에 따라 측정하였다.
(6) 에틸렌 함량 측정은 적외선 분광기(FT-IR)와 핵자기 공명(NMR) 장치를 사용하여 측정하였다.
(7) 가공성(성형성)은 다음과 같이 크게 두 단계로 나누어 평가하였다 :
·1단계 : 복합섬유를 방사, 제조하는 단계에서
섬유를 방사 구금(spinnerette)을 통하여 압출할 때, 압출량 및 단사의 발생정도, 연신 및 컷팅시 불량 발생여부를 통해 4단계로 세분화하여 성형성을 평가하였다.
·2단계 : 부직포 성형단계에서
웹 성형 및 엠보싱, 권취 작업 등을 통해 3단계로 세분화하여 평가하였다.
각 작업 단계마다 이상 여부를 체크한 후 다음과 같이 등급을 부여하였다 :
◎ : 7단계 전부 이상이 없었으며, 특히 방사시 흐름성이 우수하고 단사 발생 빈도가 극히 적은 경우;
○ : 7단계 전부에서 이상 없음;
△ : 7단계 중 1단계에서 문제 발생;
× : 7단계 중 2단계 이상에서 문제 발생.
<실시예 1~5>
먼저 하기 표 1에 명시된 에틸렌 단독 중합체, 또는 에틸렌과 프로필렌 혹은 1-부텐을 공중합시켜 제조한 고밀도 폴리에틸렌을 저융점 성분으로 하고; 용융점이 250~260℃이고, 고유점도가 0.7인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 고융점 성분으로 사용하여, 시드-코어형 다이로부터 압출하여 고융점 대 저융점 성분의 중량비가 60/40인 시드-코어형 복합방사 섬유를 형성하였다.
형성된 복합방사 섬유를 약 90℃에서 연신시키고 권취한 다음, 약 80℃에서 어닐링하여 수축을 억제하고, 길이 약 50㎜의 스테이플로 절단하였다.
이렇게 하여 만들어진 복합섬유 스테이플을 카드기를 통과시켜 웹을 형성하고 엠보 롤을 사용하여 부직포를 만든 후, 물성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
<실시예 6>
실시예 2에서 고융점 성분으로서 용융점이 163℃이고, 230℃에서의 용융지수가 30g/10분인 폴리프로필렌(PP)을 사용하는 것을 제외하고는 동일한 조건에서 동일한 방법으로 부직포를 만든 후, 물성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
<비교예 1>
실시예 1에서 저융점 성분으로서 용융지수가 19g/10분이고 밀도가 0.920g/㎤인 저밀도 폴리에틸렌을 사용하는 것을 제외하고는 동일한 조건에서 동일한 방법으로 부직포를 만든 후, 물성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
<비교예 2~4>
실시예 1에서 저융점 성분으로서 표 1에 명시된 에틸렌과, 프로필렌 혹은 1-부텐을 공중합시켜 제조한 밀도 0.965g/㎤ 이하의 고밀도 폴리에틸렌을 사용하는 것을 제외하고는 동일한 조건에서 동일한 방법으로 부직포를 만든 후, 물성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
<비교예 5>
실시예 1에서 저융점 성분으로서 표 1에 명시된 에틸렌과 1-부텐을 공중합시켜 제조한 용융지수가 17g/10분이고 밀도가 0.969g/㎤ 및 F/E가 40개인 고밀도 폴리에틸렌을 사용하는 것을 제외하고는 동일한 조건에서 동일한 방법으로 부직포를 만든 후, 물성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
구성성분(중량부) 용융지수(MI)(g/10분) 밀도(g/㎤) F/E(개수) 비 고
에틸렌 프로필렌 1-부텐
실시예 1 100 - - 21 0.970 18 고밀도 PE
2 99.9 0.1 - 20 0.967 15 〃
3 99.5 - 0.5 19 0.966 18 〃
4 99.5 0.5 - 18 0.966 20 〃
5 99.1 0.9 - 19 0.965 20 〃
6 99.9 0.1 - 20 0.967 15 〃
비교예 1 100 - - 19 0.920 30 저밀도 PE
2 97.3 - 2.7 25 0.952 70 고밀도 PE
3 98.5 1.5 - 18 0.958 50 〃
4 98.9 - 1.1 16 0.960 30 〃
5 99.8 - 0.2 17 0.969 40 〃
고융점 성분 저융점 성분 섬도(Denier) 강도(g/Denier) 신도(%) 촉감 가공성(성형성)
PET PP
실시예 1 60 - 40 5.0 2.3 102 ◎ ○
2 60 - 40 5.0 2.2 102 ◎ ◎
3 60 - 40 5.0 2.1 105 ◎ ◎
4 60 - 40 5.1 2.0 110 ○ ○
5 60 - 40 5.1 2.0 100 ○ ○
6 - 60 40 5.0 2.2 102 ○ ○
비교예 1 60 - 40 5.0 1.4 134 ○ ×
2 60 - 40 5.0 1.8 120 △ ×
3 60 - 40 5.1 1.9 124 ○ ×
4 60 - 40 5.1 2.1 111 ○ △
5 60 - 40 5.0 2.2 101 ○ ×
본 발명에 따른 복합방사 섬유용 수지 조성물은 강도가 높고 고온 복합방사시 단사 현상이 없어 가공성이 우수하며, 촉감이 유연한 시드-코어형 복합방사 섬유 및 이로부터 제조되는 단섬유 부직포를 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 시드-코어형 복합방사 섬유 제조용 수지 조성물에 있어서,
    고융점 성분으로서, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트;
    저융점 성분으로서, 하기 조건을 만족하는 고밀도 폴리에틸렌 :
    ① 용융지수(MI) : 16~24g/10분,
    ② 밀도 : 0.965g/㎤ 이상,
    ③ F/E가 20개 이하
    을 함유함을 특징으로 하는 복합방사 섬유 제조용 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 저융점 성분인 고밀도 폴리에틸렌으로서, 밀도 0.965g/㎤ 이상의 에틸렌 단독 중합체, 또는 에틸렌과 프로필렌 또는 1-부텐 1중량% 이하의 이원 공중합체로서 밀도가 0.965g/㎤인 것을 사용함을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제 1항에 기재된 수지 조성물을 복합방사하여 얻은 부직포용 복합방사 섬유.
  4. 제 3항에 기재된 복합방사 섬유로 제조된 단섬유 부직포.
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