KR950007814B1

KR950007814B1 - 습식 부직포 및 이에 사용되는 초미세 폴리에스테르 섬유

Info

Publication number: KR950007814B1
Application number: KR1019900701381A
Authority: KR
Inventors: 미끼오 다시로; 쓰까사 고바야시; 류지 우에무라
Original assignee: 데이진가부시끼가이샤; 이다가끼 히로시
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1995-07-20
Also published as: US5204041A; WO1990004666A1; EP0396771A1; DE68926341D1; DE68926341T2; KR900702095A; EP0396771B1; EP0396771A4

Abstract

내용 없음.

Description

습식 부직포 및 이에 사용되는 초미세 폴리에스테르 섬유

[도면의 간단한 설명]

본 발명은 도면에 나타난 바람직한 구현예를 참고로 더욱 상세히 설명한다.

제 1도 내지 제 6도는 각각 본 발명에 따른 초미세 폴리에스테르 섬유의 단면의 확대도를 나타낸다.

[발명의 상세한 설명 ]

기술분야

본 발명은 바람직한 부드러운 촉감 및 우수한 기계적 강도 및 신장율을 갖는 부직포 및 그의 제조에 사용될 수 있는 폴리에스테르 섬유에 관한 것이다.

배경기술

짧게 절단된 미세 섬도 폴리에스테르 섬유(chopped fine polyester fiber)를 사용하는 습식 부직포의 제조 기술은 일본국 특개소 57-112099로, 57-16916호 또는 57-139554호에 개시된 바와 같이, 당업계에 공지되어 있다. 이러한 미세 폴리에스테르 섬유를 종래의 방법으로 제조하면 낮은 방사구당 섬유의 배출 속도로 인한 낮은 생산성과 더 미세한 섬유 두께로 인한 방사 공정중의 높은 섬유 파단율의 문제가 발생하며, 이들은 생산 비용을 증가시킨다. 또한, 생성된 부직포는 원하는 부드러운 촉감을 .가지고 있지만 제지 공정(paper making process)동안 발생하는 많은 결점으로 인해 만족스러운 품질을 제공할 수 없다.

유동 연신 공정을 통한 미세 폴리에스테르 섬유의 수득 방법은 일본국 특허 공보 소 28-617, 36-20772, 43-16670, 55-6734 및 55-14171호에 개시되어 있지만, 이들 공정에서 수득된 섬유를 습식 부직포용 재료로서 사용하는 것에 대해서는 아무런 시사도 없다. 그 이유는 유동 연신 공정에서 수득된 미세 폴리에스테르 섬유는 점착성이고, 개섬성이 빈약하며, 따라서 제지 공정동안 많은 결점이 발생하는 경향이 있기 때문이다.

또한, 미연신 폴리에스테르 섬유로 습식 부직포를 제조하는 것이 공지되어 있지만, 종래의 방사 시스템에 의해 수득된 미연신 폴리에스테르 섬유는 1 데니어 이상의 두께를 가지며, 만일 더 얇은 섬유가 요구된다면, 일본국 특공소 56-17921호에 기재된 바와 같이, 특별한 냉각 장치가 방사시스템에서 사용되어야만 한다. 그럼에도 불구하고,, 방사 상태는 그러한 장치를 사용하여도 만족스럽지 못하다.

발명의 개시

본 발명의 목적은 상기 선행 기술의 단점을 해결하고 습식 부직포를 제조하는데 사용할 수 있는 초미세 폴리에스테르 섬유를 유동 연신 공정을 통해 제조하는 신규 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 고유 점도가 0.35 내지 0.50이고, 0.5몰% 내지 7.0몰%의 5-소듐 술포이소프탈산 및 0.5몰% 내지 10몰%의 이소프탈산을 함유하는 에틸렌-테레프탈레이트 주로 구성된 반복 단위를 갖는 코폴리에스테르를 용융 방사시켜 미연신 섬유를 수득하는 단계 및 미연신 섬유를 5배 이상의 연신비로 용융-연신시키는 단계로 구성되는 초미세 폴리에스테르 섬유를 제조하는 본 발명의 방법에 의해 달성된다.

상기 방법의 하나의 변형예에서, 1.05배 이상의 유동 연신을 통해 수득된 초미세 폴리에스테르 섬유를 넥 연신 공정시켜 더욱 수축 가능한 섬유를 제조할 수도 있다.

넥 연신 공정으로 수득된 섬유는 섬유를 2% 내지 40%까지 수축하도록 조절된 습식 가열을 사용하는 수축 공정을 수행하여 더 낮은 수축율을 갖는 변성 섬유를 수득할 수도 있다.

유동 연신 공정은 바람직하기로는 0.02 내지 5.0중량%의 폴리에스테르/폴리에테르 블록 중합체를 섬유에 제공하면서 수행한다.

상기 수득된 폴리에스테르 섬유는 모노 필라멘트 두께가 1 데니어 이하, 바람직하기로는 0.5 데니어 이하, 더욱 바람직하기로는 0.3 데니어 이하이고, 또한 바람직하기로는 그의 외면에 돌기가 있는 비원형 단면을 갖는다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 수득된 초미세 폴리에스테르 섬유의 특성에서 유래한 탁월한 품질을 갖는 습식 부직포를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 양상에 따르면, 습식 부직포는 세가지 유형의 초미세 폴리에스테르 섬유 A,B 및 C중 하나 이상으로 구성된 재료를 사용함으로써 재지 공정을 통해 제공되는데 ; 섬유 A는 유동 연신 공정을 통해서만 제조되며, 섬유 B는 유동 연신 공정후, 넥 연신 공정을 통해 제조되고, 섬유 C는 유동 연신 공정 및 넥 연신 공정을 수행한 후, 한정 수축 공정을 통해 제조되며 ; 각각의 섬유를 짧게 절단하여 길이가 15mm 이하인 스태플 섬유를 형성시키고, 필요하다면 10중량% 이상의 비율로 기타 섬유와 혼합한다.

바람직하기로는 섬유 A,B 및 C중의 임의의 두가지를 선택하고, 서로 20/80 내지 80/20의 비율로 혼합한다.

필요하다면, 본 발명의 섬유와 혼합되는 또다른 섬유는 바람직하기로는 정규 유형(regular type) 폴리에스테르 섬유, 목재 펌프 및 유리 섬유로부터 선택된다.

바람직하기로는 수득된 부직포를 재지 공정후에 165℃ 이상의 온도에서 캘린더 공정을 수행한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 초미세 폴리에스테르 섬유는 특별한 코폴리에스테르로부터 제조되기 때문에, 방사 공정에 뒤따른 유동 연신 공정 도중에 더 높은 연신비가 채택될 수 있다. 따라서. 생성된 섬유는 서로에 점착되지 않고 개선된 개섬성 및 바람직한 수분산성을 갖는다.

이런 성질들은 습식 부직포의 제조를 위해 적당하다.

따라서, 이들 섬유로부터 제조된 부직포는 균일한 외관 및 탁월한 기계적 강도 및 신장을 및 부드러운 촉감과 우수한 불투명도를 갖는다.

발명을 수행하기 위한 최선의 방식

본 발명에 있어서, 특정 조성을 갖는 코폴리에스테르를 사용한다. 즉, 5-소듐술포이소프탈산 성분만을 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 종래의 코폴리에스테르로부터 수득된 미연신사를 유동 연신 공정시키면, 생성된 제품은 점착성이 거의 없다. 그럼에도 불구하고, 연신비가 5배 이상 정도로 높을 때에는 안정 생산이 되기 어려운데, 이는 섬유가 방사 도중에 연신 온도 또는 연신 속도의 약간의 변화에도 파열되고, 운전 로울러 주위로 권취되는 경향이 있기 때문이다. 비록 이소프탈산 성분을 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 경우에는 유동 연신율이 양호하고, 생성 섬유의 기계적 강도가 높지만, 섬유가 유동 연신 공정도중에 서로 점착하기 쉽고, 따라서 만일 섬유를 부직포 제조용으로 사용된다면 섬유의 수분산성이 빈약하여 수득된 부직포의 품질은 열화된다.

본 발명자들은 5-소듐술포이소프탈산 성분 및 이소프탈산 성분을 특정 조성비로 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하면 유동 염신성 및 각 섬유 사이의 점착 방지성을 모두 현저하게 향상시키는 것을 발견하였다. 5-소듐술포이소프탈산 성분 및 이소프탈산 성분을 동시에 폴리에틸렌테레프탈레이트와 공중합시킬 수 있거나 서로 혼합하기 전에 개별적으로 공중합시킬 수 있다.

여기서, 5-소듐술포이소프탈산 성분은 0.5몰% 내지 7몰%, 바람직하게는 2.5몰% 내지 6몰%의 비율로 함유되어야 한다. 만일, 함량이 0.5몰% 미만인 경우, 유동 연신성은 상당히 열화된다. 또한, 함량이 상항가인 7몰%를 초과하는 경우에도 해당된다. 0.5몰% 및 7몰% 사이의 범위내에서 유동 연신성 뿐만 아니라, 섬유 점착 방지성의 향상은 0.5몰%% 10몰%의 범위의 이소프탈산 성분을 사용하면 달성될 수 있고, 그로인해 최종 제품인 습식 부직포의 기계적 강도도 향상된다. 이소프탈산 성불의 함량에 대해서는 2몰% 내지 6몰%가 바람직하다. 함량이 0.5몰% 미만이면, 유동 연신성은 극히 저하되고, 반대로 10몰%를 초과하면 연신성 또한 열화되며, 또한 5-소듐술포이소프탈산이 함유되어 있어도 섬유의 점착이 발생한다.

본 발명에 사용되는 폴리에스테르는 상기 변성 성분을 함유해야 하고, 그의 고유 점도(중합체 배합물의 경우, 배합된 재료에 대해 측정된 값)는 0.35 내지 0.50의 범위내여야 한다. 만일, 상기 범위 밖이면 유동 연신성이 악화되어 5배 이상의 연신이 불가능하다.

본 발명에 따르면, 미연신사는 종래의 용융-방사 공정을 통해 상기 코폴리에스테르로부터 수득된다. 방사 섬유의 단면 형태는 원형 또는 비원형 중 어느 하나이나, 비원형 형태가 더 부드러운 유동 연신을 위해 바람직한데, 그 이유는 섬유들 사이의 접촉 마찰은 원형 단면을 갖는것 보다 비원형 단면을 갖는 것이 더 작기 때문이다. 특히. 제 1도~제 6도에 기재된 바와 같이, 그 표면상에 날카로운 돌기들을 갖는 단면 형상을 가지는 섬유를 습식 부직포용 재료로서 사용하는 경우, 생성된 부직포는 와이핑 직물에 적절한데, 이는 돌기들이 표면으로부터 오염물을 스크래핑하는데 효과적이기 때문이다.

미연신 섬유는 다수의 필라멘트가 모여 사(yam)를 형성시킨 다중-필라멘트, 단일 섬유로 형성된 모노-필라멘트, 또는 더 두꺼운 섬유 다발을 형성하는 토우(tow)일 수도 있다.

본 발명에 따른 초미세폴리에스테르 섬유를 수득하기 위한 제 1단계는 상기 코폴리에스테르의 용융-방사에 의해 제조된 미연신 섬유를 유동 연신시키는 것이다.

상기 유동 연신 공정은 오일을 함유할 수도 있는 온수조내에서 70℃ 내지 100℃, 바람직하기로는 78℃ 내지 95℃에서 수행한다. 상기 온도 범위내에서 운동 연신은 분자 배향없이 수행될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 미연신 섬유는 우수한 유동 연신성을 가지며 5배 이상의 연신비에서 안정하게 연신시킬 수 있다. 생성된 섬유는 서로와의 점착성이 거의 없으며, 탁월한 수분산성을 갖는다.

유동 연신 공정 도중에 폴리에스테르/폴리에테르 볼록 공중합체를 미연신 섬유에 가하는 것은 그에 의해 유동 연신 효과 및 섬유 점착 방지효과가 더욱 향상되기 때문에 바람직하다. 이들 효과 이외에도, 섬유의 수분산성이 습식 제지 공정 도중 섬유에 점착하는 블록 공중합체에 따라서 또한 개선되며, 그에 의해 제품의 품질이 개선된다. 상기 효과를 가지는 이유는 볼록 공중합체가 섬유 표면에 분산 형태로 점착되고, 인접 섬유들 사이에 개재하여 그들 사이의 마찰력을 감소시키는 로울로서 작용하기 때문이라고 추정된다. 상기 블록 공중합체는 온수조내에서 미크로-입자 형태로 분산되기 때문에, 폴리에스테르 섬유의 유동 연신에 요구되는 높은 온도로 가열하여도 가열하여도 응집되지 않는다. 이것은 또한 상기 효과를 유발하는 인자로서 간주된다.

블록 공중합체는 바람직하기로는 방사 직후, 급유 수단에 의해 폴리에스테르 미연신 섬유에 제공되거나, 또는 유동 연신 공정 도중에 온수조내에서 분산된 상태로 섬유에 제공된다.

블록 공중합체로는 테레프탈산 및/또는 이소프탈산 및/또는 메타소듐술폰산 또는 그의 저급알킬에스테르, 저급 알킬렌글리콜 및 폴리알킬렌글리콜 및/또는 폴리알킬렌글리콜모노에테르로 구성된 폴리에스테르/폴리에테르 블록 공중합체, 예를 들면 테레프탈산-알킬렌글리콜-폴리알킬렌글리콜, 테레프탈산-이소프탈산-알킬렌 글리콜-폴리알킬렌글리콜, 테레프탈산-알킬렌 글리콜-폴리알킬렌글리콜모노에테르, 테레프탈산-이소프탈산-알킬렌글리콜-폴리 알킬렌글리콜모노에테르, 테레프탈산-메타소듐술포이소프탈산-알킬렌글리콜-폴리알킬렌글리콜, 테레프탈산-이소프탈산-메타소듐술포이소프탈산-알킬렌글리콜-폴리알킬렌글리콜이 있다.

유동 연신 공정 도중에 섬유 점착 방지성을 향상시키기 위해, 테레프탈레이트 단위 및 이소프탈레이트 단위 및/또는 메타소듐술포이소프탈레이트 단위의 합계 사이의 비율은 바람직하기로는 100 : 0 내지 90 : 50(몰%)이다. 폴리에스테르 섬유의 수분산성을 향사시키기 위해서, 상기 비율은 특히 바람직하기로는 90 : 10 내지 50 : 50이다.

일반적으로 상기 블록 공중합체에서 테레프탈레이트 단위와 이소프탈레이트 또는 메타소듐술포이소프탈레이트 단위의 합계 및 폴리알킬렌글리콜 단위사이의 비율은 2 : 1 내지 15 : 1(몰비율)이다. 유동 연신 공정 도중의 섬유 점착 방지성 및 섬유의 수분산성을 더욱 향상시키기 위한 비율은 3 : 1 내지 8 : 1(몰비율)이다.

상기 블록 공중합체의 제조용으로 사용되는 알킬렌글리콜은 2 내지 10개의 탄소원자를 갖는 것, 예를들면 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜. 테트라메틸렌글리콜, 데카메틸렌글리콜이다. 폴리알킬렌글리콜은 바람직하기로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜 공중합체, 폴리에틸렌글리콜-폴리테트라 메틸렌글리콜 공중합체, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜의 모노메틸에테르, 모노에틸에테르 및 모노페닐에테르이며, 각각 600 내지 12,000 바람직하기로는 1,000 내지 5,000의 평균 분자량을 갖는다. 특히, 폴리에틸렌글리콜의 모노에테르가 섬유의 수분산성을 위해 바람직하다.

상기 블록 공중합체의 평균 분자량은 2,000 내지 20,000이고, 바람직하기로는 3,000 내지 13,000이지만, 이것은 사용되는 폴리알킬렌글리콜의 분자량에 따라 변할수도 있다. 만일, 평균 분자량이 상기 범위밖이면, 유동 연신성, 섬유의 수분산성 및 볼록 공중합체를 적용할 미연신 섬유의 섬유 점착 방지성이 열등하다. 바람직하기로는 분자량을 조절하는데 사용되는 폴리알킬렌글리콜은 그의 말단기중의 하나가 블로킹된 것, 예를 들면 모노메틸에테르, 모노에틸에테르 또는 모노페닐에테르이다.

블록 공중합체를 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 포스페이트의 알칼리 금속염, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르 술페이트의 알칼리 금속염 및/또는 그의 암모늄염 및 알칸올 아민염과 같은 계면활성제를 사용하여 물에 분산시킨다. 블록 공중합체는 본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유를 기준으로 0.02% 내지 5.0%, 바람직하기로는 0.1% 내지 3.0%의 범위에서 사용한다.

상기 수득된 본 발명에 따른 유동 연신 폴리에스테르 섬유(A형 섬유)는 끓는 물중에서 40% 내지 70%의 높은 수축성을 가지며, 습식 부직포 제조용으로 적절한 1 데니어 이하의 두께를 가진다. 이 섬유는 0.05 데니어 내지 0.2 데니어의 두께를 갖는 초미세 섬유로서 안정하게 방사될 수 있다. 유동 연신을 통해 수득된 섬유는 미연신 섬유와 동일한 수준 이하의 분자 배향을 가지기 때문에 상기 섬유를 미연신 섬유 대신에 부직포용 바인더로서 사용할 수 있다. 특히, 고온 핫 프레스를 부직포이 후공정에 도입시키면 점착 효과가 향상된다.

상술한 바와 같이, A형 섬유 그 자체를 본 발명에 따른 부직포 제조용 재료로서 사용할 수 있는 반면, 상기 섬유를 유동 연신한 후에 넥연신 공정을 더 수행함으로써(B형 섬유), 더 개선된 기계적 강도 및 신장율을 산출할 수 있다. 넥 연신의 공정 조건은 종래의 폴리에스테르 섬유의 제조시에 적용되는 것들과 동일할 수 있는데 ; 예를 들면, 유동 연신후에 섬유를 55℃ 내지 95℃로 유지된 온수조내에서 1.05배 이상, 바람직하기로는 1.5배 내지 5배의 연신비로 넥 연신시킨다. 수득된 B형 섬유는 미연신 섬유에 비해 더 높은 인장 강도 및 더 낮은 신장율을 가지며, 그외 저급은 후공정에서 더욱 용이해진다. 그럼에도 불구하고, 열수축성은 크게 개선되지 않고 높은 정도로 남는다. 따라서. 상기 유형의 섬유는 열 수축성이 요구되지 않거나 바람직하지 않은 용도에 대해서는 적절하지 않다.

넥 연신 폴리에스테르 섬유를 이완된 상태에서 열처리시켜 그의 열 안정성을 향상시켜야 하지만, 섬유는 뜨거운 공기를 이용한 열처리에 의해 서로 점착하기 쉽고, 이것은 본 발명에 따른 습식 부직포의 제조 공정 도중의 섬유의 분산성을 열화시키고 더 낮은 품질의 제품이 수득된다는 것이 공지되어 있다. 본 발명자들은 섬유의 점착을 방지할 수 있고, 만일 섬유를 습식 가열 환경에서 2% 내지 40%의 한정 수축 처리에 이행시킨다면 끊는 물에서의 섬유 수축성을 40% 이하로 억제할 수 있음을 발견하였다. 즉, 미연신 섬유를 유동 연신 및 넥 연신시킨 후, 생성된 섬유를 50℃ 내지 95℃의 온도로 유지되는 온수조내에서 한정 수축 처리시키고, 그에 따라 개선된 열수축성을 갖는 C형 섬유를 수득한다.

상기 수득된 본 발명에 따른 A, B 및 C형 폴리에스테르 섬유는 종래의 방법을 통해 수득된 폴리에스테르 섬유에 비해 더 낮은 수준의 인장강도 및 모듈러스를 갖는다. 이것은 그의 촉감(hand)을 매우 부드럽게 만들고, 따라서 그에 의해 제조된 부직포의 감촉(touch)은 부드럽다.

상기와 관련하여, 유동 연신 공정을 통한 각각의 섬유는 종래의 폴리에스테르 섬유보다 약 10% 낮은, 즉 1 데니어 당 5g 이하의 인장 강도를 가지며, 반면에 그 비중은 종래의 폴리에스테르 보다 더 작고, 1.250 내지 1.375이다.

유동 연신 공정을 통해 수득된 본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유(넥 연신 공정 및 한정 수축 처리가 더 행해진 섬유도 포함)는 1 데니어 이하의 두께 및 부드러운 촉감을 가지며, 따라서 그로 부터 수득된 부직포는 부드러운 감촉을 갖는다. 특히, 상기 특색은 섬유가 두께가 0.5 데니어 이하일 때 현저하게 나타난다.

벌크성(bulkiness)이 요구된다면 20/25mm 이하의 크림프(crimp)를 텍스쳐 가공 처리를 통해 넥 연신 공정이 행해진 본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유에 제공될 수 있다. 크림프의 수가 상기 값을 초과하면, 섬유로 부터 수득된 부직포의 품질은 수분산성의 열화로 인해 저하된다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유를 길이 15mm 이하의 스태플 섬유로 절단한다. 만일, 섬유 길이가 15mm를 초과하는 경우, 수분산성은 열화된다. 섬유가 길이가 짧을수록, 라지 공정 도중의 수분산성은 더 우수해지며, 수득된 부직포에 바람직한 효과를 부여한다. 그럼에도 불구하고, 만일 섬유 길이가 3mm 미만과 같이 매우 짧다면, 절단 공정 도중에 재단기와 섬유 사이에서 발생하는 마찰열로 인해, 섬유 점착이 일어나기 쉽다. 이러한 현상은 유동 연신 공정만을 이행시킨 섬유에 현저한다. 미연신 섬유를 폴리에스테르/폴리에테르 블록 공중합체의 적용 후에 유동 연신 공정에 이행시킬 때, 본 발명에 따라 수득된 섬유의 섬유 점착은 섬유들 사이에 상기 블록 공중합체의 개입으로 인해 섬유 절단 공정 도중에 방지된다. 또한, 섬유는 제지 공정 도중에 개선된 수분산성을 갖는다.

상술한 바와 같이. 상기 블록 공중합체는 유동 연신 공정 이전 또는 도중에 수분산액 상태로 미연신 섬유에 바람직하게 적용되지만, 상기 목적을 위해서는 섬유가 재단기에 의해 절단되어 스태플 섬유를 형성하기 전에 상기 설명한 방법으로 수득된 섬유에 적용할 수도 있다.

미연신 섬유를 유동 연신시켜 제조된 A형 섬유로부터 수득된 스태플 섬유는 탁월한 수분산성 및 우수한 점착력을 가지므로, 습식 제지 공정을 통해 기타 섬유들과 혼합하면서 수득된 부직포는 불평탄성이 거의 없고 탁월한 점착 강도, 신장율 및 불투명도를 갖는다.

미연신 섬유를 유동 연신시킨 다음, 넥 연신시켜서 제조된 B형 섬유로 부터 수득된 스태플 섬유는 높은 인장 강도 및 낮은 신장율과 같은 개설된 기계적 성질을 가지므로, 그들은 정보 기기용 프린터 종이, 접착 라벨, 벽지, 필터, 와이퍼. 타월 또는 티슈 종이 등의 제조에 적절하다.

미연신 섬유를 유동 연신 넥 연신시킨 다음, 한정 수축 처리에 이행시켜 제조된 C형 섬유로 부터 수득된 스태플 섬유는 종래의 저수축성 섬유와 동일한 수준의 열에 대한 개선된 치수 안정성을 가지므로, 그로 부터 제조된 부직포는 열처리를 이행시켜도 어떠한 수축성 불평탄성을 형성하지 않는다.

본 발명에 따른 이들 스태플 섬유들은 그들의 공통 특색, 즉 부드러운 촉감이 생성된 제품의 품질에 유효한 정도로, 즉 10중량% 이상, 바람직하기로는 30중량% 이상의 비율로 기타 섬유와 혼합하면서 습식 부직포를 제조하는데 사용된다.

상술한 바와 같이, 이들 섬유의 두께는 1 데니어 이하, 바람직하기로는 0.5 데니어 이하이다. 구성 섬유의 수는 수득된 부직포에서 증가되었기 때문에, 섬유 사이의 엉킴은 치밀해지고 이에 의해 인장강도와 신장율과 같은 기계적 성질은 개선되고, 더나아가서 필터에 필수불가결한 은폐성도 향상된다. 또한, 섬유사이의 간격에 의해 야기되는 모세관작용으로 인하여 흡수성이 개선되며, 부드러운 감촉은 섬유 굽힘 강연도의 저하로 인해 수득된다.

섬유 표면을 폴리에스테르/폴리에테르 블록 공중합체로 피복하면. 섬유의 수분산성이 습식 제직 시스템 도중에 강화되고 부직포의 품질, 특히 인장 강도, 신장율 및 불투명성이 크게 개선된다. 상기 블록 공중합체는 본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유와의 친화성이 우수하므로 제지 공정이 행해진 후에도 0.03중량% 내지 0.15중량% 비율로 섬유 표면상에 여전히 잔류하며, 이것이 직물 품질, 특히 흡수성 및 부드러운 감촉을 개선시킨다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유가 제 1도 내지 제 6도에 나타난 것과 같이 그의 주위에 돌기를 갖는 비원형 단면을 가지면, 수득된 부직포는 와이핑 직물의 제조에 적절한데, 이는 돌기들이 와이핑 작용을 하기 때문이다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유로부터 부직포를 제조할 때, 바람직하기로는 적어도 2가지 유형의 섬유를 상기 유형의 섬유에서 선택하여 서로 혼합하는데, 상기 혼합된 용도에 따라 각 섬유의 특성은 생성된 부직포에서 잘 균형잡힌 방식으로 나타난다.

혼합 비율은 어떠한 조성 A/B, B/C 또는 C/A에 있어서도 바람직하기로는 20/80 내지 80/20(중량비), 더욱 바람직하기로는 40/60 내지 60/40(중량비)이다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유와 혼합하는 기타 섬유로는 유동 연신공정을 통해 제조되지 않는 정규 유형의 고배향 폴리에스테르 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리아크릴계 섬유, 폴리 올레핀 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리비닐클로라이드 섬유와 같은 합성 섬유 ; 레이온, 유기 섬유와 같은 무기 섬유와 같은 재생 섬유 ; 및 목재 펄프로 부터 제조된 천연 섬유가 있다. 이 중에서, 목재 펄프 또는 유리 섬유가 실질적인 부분을 구성하고, 본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유를 그것과 혼합시킨 습식 부직포는 본 발명의 섬유가 없는 부식포에 비해 탁월한 기계적 강도를 갖는다. 이것은 본 발명에 따른 섬유를 구성하는 코폴리에스테르가 물에서의 높은 내구성뿐만 아니라, 목재 펄프 또는 유리 섬유에 대한 우수한 친화성을 가지고 있기 때문이다.

본 발명에 따른 부직포는 캘린더 로울을 사용하여 핫 프레스 처리를 수행할 수도 있고, 필요하다면 그에 의해 그의 기계적 강도를 더욱 향상시킨다. 특히, 부직포는 165℃ 이상으로 처리될 때 수많은 미크로-공극을 갖는 필름형 구조가 된다. 이러한 제품은 포스터, 봉투 또는 카드와 같은 상업 인쇄 분야 및 지도, 책, 박리 페이퍼, 포장지 또는 전기 절연체와 같이 습식 부직포와 폴리에틸렌필름의 적층 시이트가 종래로부터 사용되고 있는 분야에 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유를 재료의 일부로서 사용하여 수득한 습식 부직포는 종래의 제품에 비해 더 부드러운 촉감, 더 높은 기계적 강도 및 더 우수한 물 흡수성을 갖는다. 그의 적절한 용도는 예를 들면 PPC지, 연속 슬릿지, 열전사 기록지, 잉크-제트 색기록지 ; 점착 라벨, 시일(Seal), 벽지, 장식 재료, 식품 포장지, 예를들어 공기 청정기, 오일 필터, 공기 필터, 액체 필터, 가정용 필터(티백, 커피 필터, 오일 스트레이닝지 및 전기식 청정기 필터)용의 각종 필터지 ; 내부식지, 방충지, 종이 기저귀, 1회용 와이퍼, 의료용지 및 화장용지이다. 특히, 그것은 미세한 조직(texture)을 갖는 박막 형태의 것에 적절하다.

실시예

본 발명의 이점 및 특색은 본 발명의 하기 실시예로 부터 더욱 분명해질 것이다.

이들 실시 예에서 섬유 및 부직포의 각각의 특성은 다음과 같이 측정하였다 :

1. 유동 연신성

유동 연신 공정 도중에 발생하는 필라멘트 파단 및 로울 주위로 섬유감김을 탁월, 우수 및 불량의 3가지 수준으로 평가하였다.

2. 수분산성

0.5중량%의 비율로 물에 혼합된 섬유의 분산 상태를 육안 관측으로 탁월, 우수, 보통, 불량의 4등급으로 평가하였다.

3. 촉감

촉감은 부직포의 시험편을 유사한 예들의 시험군에서 선택된 표준물과 비교하여 관능 시험(organoleptic test)으로 평가하였다.

이와 관련하여, 각 실험군에 대한 표준은 다음과 같다 : 실험 1-19로 구성된 군에 대해서는 실험 6의 제품 ; 실험 20-24로 구성된 군에 대해서는 실험 24의 제품 ; 실험 25-29로 구성된 군에 대해서는 실험 25의 제품 ; 및 실험 30-36으로 구성된 군에 대해서는 실험 31의 제품.

4. 외관

부직포 외관의 평탄성(evenness)을 육안에 의한 관능 시험을 통해 우수 및 보통의 두가지 수준으로 평가하였다.

5. 강도

종단 및 횡단 파열 강도를 일정 속도 유형 인장 시험기에 의해 JIS-P-8113에 규정된 조건하에 측정하였다. 두값의 평균치를 강도의 척도로서 사용하였다.

6. 신장율

종단 및 횡단 파단 신장율을 일정 속도 유형 인장 시험기에 의해 JIS-P-8113에 규정된 조건하에 측정하였다. 두 값의 평균치를 신장율의 척도로서 사용하였다.

7. 부직포의 기본 중량 및 두께는 JIS-P-8118에 준하여 측정하였으며, 하기식으로 그의 밀도를 결정하였다.

[수학식 1]

밀도=기본 중량(g/m²) / (두께 (mm) × 1000)g/cm³

이에 관해서는 밀도가 더 높을수록 부직포의 은폐성은 더 크게 개선된다.

8. 물흡수성

JIS-P-8141에 규정된 클램(clemm)법에 따라 부직포의 종단 및 횡단 방향을 따라 두 종류의 시험편을 제조하였다. 각 시험편의 한쪽 말단을 물에 1분 동안 침지시키고, 시험편을 통해 흡수되고 상승된 물의 높이를 측정하였다. 두개의 평균치를 결정하였다.

9. 와이핑 성질

담배 연기를 유리제 플레이트상에 48시간 동안 불어넣어 오염물 시료를 준비하고, 부직포의 시료를 중량 200g의 10cmψ×5cm 플라스틱 실린더의 표면 주위에 권취시켰다. 시료로 코우팅된 실린더를 오염물 샘플 위에 위치시키고, 유리 플레이트 위에서 실린더가 회전하지 않도록 하면서 한번에 20cm를 왕복 운동 방식으로 미끄러지게 하여, 오염물을 시료에 의해 유리 플레이트로부터 와이핑시켰다. 상기 와이핑 시험 전후에 유리 플레이트 상의 오염물을 육안으로 비교하여 와이핑 성질을 평가하였다.

10. 절연성 방전 전압

JIS-C-2110에 따라, 부적포의 절연성 방전 전압(dielectic breakdown voltage)를 20℃의 온도 및 65%의 상대 습도에서 스테인레스 스틸 전극을 사용하여 측정하였다.

실시예 1

고유 점도가 0.4이고, 5-소듐 술포이소프탈산 및 이소프탈산과 여러가지 비율로 공중합된 풀리에틸렌-테레프탈레이트 폴리에스테르로 부터 290℃의 온도에서 용융하면서 900홀의 방사구를 통해 900m/min의 속도로 270℃에서 섬유를 방사시켰다. 방사 도중, 폴리에스테르/폴리에테르 볼록 공중합체의 수성 분산액(이후, 오일 X라 칭함)을 미연신 섬유에 방사 오일로서 제공하였다.

오일 X는 10%의 유효 성분을 갖는 수성 분산액이며, 여기에는 테레프탈산/이소프탈산/에틸렌글리롤/폴리에틸렌클리콜 공중합체(테레프탈산 단위 : 이소프탈산 단위=70 : 30, 테레프탈산 단위+이소프탈산 단위 : 폴리에틸렌글리콜 단위=5 : 1, 폴리에틸렌글리콜의 분자량=2,000, 블록 공중합체의 평균 분자량=10,000)과 계면 활성제 POE(10몰)노닐페닐에테르 술페이트 칼륨염이 80 : 20의 비율로 결합되었다.

방사 오일을 POE(10몰) 노닐페닐에테르 술페이트 칼륨염(이후, 오일 Y라 칭함)으로 대체시킨 것을 제외하고는 동일 조건하에 다른 미연신 섬유를 수득하였다.

토우를 각각의 미연신 섬유로 부터 형성시키고, 이를 다시 90℃로 유지시킨 온수조내에서 생성된 토우의 총 두께가 600,000데니어가 되도록 여러가지 연신비로 유동 연신시켰다. 즉, 각각 다른 모노필라멘트 두께를 갖는 여러가지 토우를 수득하였다. 온수조내애서, 각각의 미연신 섬유를 방사시켰을 때 사용한 것과 동일한 오일 X 또는 Y를 0.3%농도로 가하였다.

이어서, 연신된 토우를 유동 연신에서 사용된 것과 동일한 오일이 가해진 침지 배쓰를 통과시켜서, 오일 X중의 0.4중량%의 유효 성분 또는 오일 Y중의 0.2중량%의 유효 성분을 토우에 부착시켰다. 상기 수득된 토우를 여러가지 스태플 길이로 절단하여 표 1에 나타낸 폴리에스테르 섬유 A-1~A-11을 형성시켰다. 이들중에서, A형 폴리에스테르 섬유 및 그의 비교 섬유도 포함되어 있다.

표에서 알 수 있는 바와 같이, 비교 섬유 A-7 및 A-9~A-11은 본 발명의 범주에 속하지 않는 코폴리에스테르에서 제조하였으며, 열등한 유동 연신성을 가지며, 그 결과 많은 섬유 파열을 수반하는 불안정한 제품을 만든다. 이소프탈산으로만 공중합된 폴리에스테르에서 제조된 비교 섬유 A-8의 경우에는 그 유동연신성은 문제가 되지 않지만 수득된 섬유는 서로 점착성이며 수분산성이 열등하다.

또한, 스태플 길이가 20mm인 비교 섬유 A-3은 수분산성에 문제가 있으며 습식 부직포의 제조에는 부적절하다.

반대로, 본 발명의 범위내의 섬유 A-1,2,4,5 및 6은 유동 연신성 및 수분산성이 모두 탁월하다. 특히, 오일 X가 오일 Y에 비해 더 좋은 결과를 나타낸다.

[표 1]

실시예 2

고유 점도가 0.35이고, 4몰%의 5-소듐술포이소프탈산과 공중합된 폴리에틸렌-테레프탈레이트 및 고유점도가 0.60이고, 8몰%의 이소프탈산과 공중합된 폴리에틸렌-테레프탈레이트로부터 5-소듐술포이소프탈산 성분 및 이소프탈산 성분이 표2에 나열된 바의 여러 가지 비율로 배합되도록 상기 두개를 혼합하여 재료를 제조하였다. 미연신 섬유를 실시예 1에서와 동일한 조건하에 재료로부터 방사시키고, 이 섬유를 유동연신시키고 스태플 섬유로 절단하여 각각의 섬유 A-12~A-15를 표2에 나타난 바와 같이 수득하였다.

표에서 알 수 있는 바와 같이, 섬유 A-12~A-13은 유동 연신성 및 수분산성 면에서 모두 탁월한 결과를 나타내며, 그 섬유에서 배합된 조성물 중의 5-소듐술포이소푸탈산 및 이소프탈산의 비율은 본 발명의 범위에 포함된다.

[표 2]

실시예 3

미연신 섬유를 실시예 1과 동일한 재료로부터 섬유 A-1~A-6과 동일한 조건하게 수득하였다. 미연신섬유를 여러가지 연신비로 유동 연신시킨 다음, 65℃로 유지시킨 온수조내애서 넥 연신시키고, 연신된 토우를 절단하여 표3에 나열된 바와 같이 본 발명에 따른 B형 섬유 B-1~B-4를 형성시켰다. 특히, 섬우 B-4는 십자형상의 방사홀을 갖는 방사구를 사용하기 때문에 제 1도에 기재된 바와 같은 단면을 가졌다.

[표 3]

미연신 섬유를 실시예3에서와 동일한 방식으로 수득하였으며, 넥 연신후에 90℃로 유지된 온수조내에서 한정 수축 처리에 이행시킨 다음, 절단하여 표4에 나열된 바와 같이 본 발명에 따른 C형 섬유 C-1~C-3을 형성시켰다.

[표 4]

실시예 5

고유 점도가 0.64인 폴리에틸렌-테레프탈레이트 부스러기를 300℃에서 용융시키고 3,000방사홀을 갖는 방사구를 롱해 방사시키고, 총 1,200,000 데니어의 미연신된 토우로서 1,000m/min의 속도로 권취하였다.

토우를 65℃로 유지된 온수조내에서 2.6배의 연신비로 넥 연신시킨 다음, 자유 상태에서 140℃로 유지된 대기중에서 수축시켜 모노필라멘트 두께가 0.5 데니어인 연신 토우를 형성시켰다. 두가지를 길이 5mm인 스태플 섬유로 절단하였다. 상기 수득된 섬유를 정규 유형 폴리에틸렌-테레프탈레이트 섬유 R-1으로 표5에 나타내었다. 이와 관련해서 오일 Y를 방사 및 연신 공정 도중에 사용하였다.

또한, 미연신 토우를 연신 공정 이전에 길이 5mm인 스태플 섬유로 절단하여 또다른 섬유 R-2를 형성 시켰다.

이들 섬유 R-1 및 R-2를 시험 1~4에서 수득된 각각의 섬유와 혼합하고 습식 부직포의 제조용 재료로서 사용한다. 표5에서 알 수 있는 바와 같이. 이들 섬유의 수분산성은 비록 본 발명에 따를 A,B 및 C 유형의 폴리에스테르 섬유보다 약간 저열하지만 실질적인 사용에서는 문제점없이 우수한 수준으로 남게 된다.

[표 5]

실시예 6

습식 부직포 제조용 재료는 실시에 1-5에서 수득된 각각의 섬유를 여러가지 비율로 목재 펌프 또는 유기섬유와 혼합하여 제조하였다. 각각의 재료를 섬유 농도가 0.4중량% 이하가 되도록 물에 분산시키고 실린더형 망상 초지 제조기에 공급하고 미국식 건조기로 120℃에서 건조 및 가열 처리하여 기본 중량이 50-80g/m²인 습식 부직포를 형성시켰다.

이와 관련하여 실험 37~40에서 건조/가열 처리 후에 200kg/cm의 압력하 200℃에서 1.9m/min의 이송속도로 부직포에 대해 캘린더 정리 공정을 수행하였다.

각각의 실험에서의 섬유의 혼합비 및 수득된 부직포의 성질을 표6에 나타낸다.

실험 1~9에 따르면, 모노필라멘트 두께가 1 데니어 이하인 본 발명에 따른 유동 연신된 폴리에스테르 섬유와 혼합된 부직포는 균일한 외관 및 부드러운 감촉 및 개선된 기계적 강도 및 물흡수성을 갖는다. 특허, 모노필라멘트 두께가 0.2 데니어인 A형 섬유를 혼합한 실험 1에 따른 부직포는 강도 및 물흡수성이 모두 탁월하다. 반대로, 모노필라멘트 두께가 1.2 데니어인 A형 섬유를 혼합한 실험 4에 따른 부직포 및 실험 6과 7에 따른 부직포는 딱딱한 감촉 및 기계적 강도와 물흡수성 모두 낮은 값을 갖는다. 실험 9에서, 점착성 섬유 R-2는 둘다 비점착성인 본 발명에 따른 C형 섬유와 정규 유형 폴리에틸렌-테레프탈레이트 섬유 R-1사이에서 바인더로서 작용하기 때문에 부직포는 C형 섬유의 특성에 기인하는 탁월한 강도 및 물 흡수성을 갖는다.

실험 10~14는 다만 A,B 및 C형 섬유중 어느 두가지로부터 부직포를 형성시킨 구현예이다. 이 경우, A형 섬유를 혼합한 본 발명에 따른 부직포는 더 큰 강도 및 신장율 값을 가짐을 특징으로 한다.

실험 15~19는 정규 유형 폴리에틸렌-테레프탈레이트 섬유와 혼합한 A,B 및 C형 섬유중 어느 두가지로부터 부직포를 형성시킨 구현예이다.

실험 20~24는 목재 펄프를 재료중의 하나로서 사용한 구현예이다. 본 발명에 따라 섬유와 혼합된 부직포는 부드러운 감촉 뿐만 아니라 더 큰 강도를 가지고 있음이 분명하다.

실험 25~27은 평균 직결이 0.5mm인 유리섬유(유리 울(wool)을 다른 한편일 섬유로서 사용한 구현예이다.

실험 28 및 29에 따르면. 본 발명의 섬유를 사용하지 않고 다만 유리 섬유만을 습식 제지용으로 사용한다. 그러나, 점착력의 부족으로 인해 제지가 불가능하였다.

실험 30~36은 각각 유동 연신 공정을 통해 수득된 A,B 및 C형 섬유중의 하나에서 제조되고 정규 폴리에틸렌-테레프탈레이트 섬유와 배합된 부직포들의 와이핑 성질을 서로에 대해 비교한 구현예이다. 이들 실험에 따르면 본 발명의 범주내의 섬유를 10중량% 이상 포함하는 부직포는 탁월한 와이핑 특성을 나타냄은 명백할 것이다. 특허, 실험 4에 기재된 바와 같이 제 1도에 나타낸 단면을 갖는 섬유를 포함하는 부직포는 뛰어난 성질을 갖는다.

실험 37~40은 각각 본 발명에따른 A 및 B헝 섬유중의 하나로 제조되고 정규 폴리에틸렌-테레프탈레이트 섬유와 여러 가지 비율로 배합시킨 부직포의 방전 전압을 캘린더 공정이 수행된 후 서로 비교한 구현예이다. 그 결과로부터, 배합비가 10중량% 이상일 때, 더 큰 방전 전압이 수득되는 것이 명백해진다. 이것은 부직포가 균일한 조성을 가지고 그의 표면상에 미크로 공극이 거의 없기 때문이다.

[표 6]

* 제지 공정은 점착성의 결핍으로 인해 불가능

[표 7]

[표 8]

발명의 효과

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 특별한 조성을 갖는 코폴리에스테르를 우수한 유동 연신성을 갖는 미연신 섬유 제조용 재료로서 사용하고, 이를 유동 연신 공정시키고, 스태플 섬유로 절단시킨 다음, 다른 섬유와 소정의 비율로 혼합함으로써 습식 부직포 제조용 재료를 형성시킨다. 상기 수득된 부직포는 종래의 직물에 비해 부드러운 촉감, 더욱 균일한 외관, 더 우수한 기계적 강도를 갖는다

Claims

고유 점도가 0.35 내지 0.50이고, 0.5몰% 내지 7.0몰%의 5-소듐 술포이소프탈산 및 0.5몰% 내지 10몰%외 이소프탈산을 함유하는 에틸렌-테레프탈레이트로 주로 구성된 반복 단위를 갖는 코폴리에스테르를 용융-방사시켜 미연신 섬유를 수득하는 단계 및 미연신 섬유를 5배 이상의 연신비로 유동 연신시키는 단계로 구성되는 초미세 폴리에스테르 섬유의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 폴리에스테르 섬유는 더나아가서 유동 연신 후에 1.05배 이상의 연신비로 넥 연신시키는 방법.
제 1항에 있어서, 폴리에스태르 섬유를 유동 연신 후에, 1.05배 이상의 연신비로 넥 연신시킨 다음, 한정 수축 처리에 이행시키고, 여기서 섬유는 습식 가열 환경에서 길이가 2% 내지 40%까지 수축되는 방법.
제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 유동 연신은 폴리에스테르/폴리에테르 블록 공중합체가 0.02중량% 내지 5.0중량%외 비율로 미연신 섬유에 부여되는 동안 수행되는 방법.
섬유 두께가 1 데니어 이하인 제1 내지 3항 중 어느 한 방법으로 수득된 폴리에스테르 섬유.
제 5항에 있어서, 섬유 두께가 0.5 데니어 이하인 폴리에스테르 섬유.
제 5항에 있어서, 그의 단면은 그의 외면에 돌기 또는 돌기들을 가지는 폴리에스테르 섬유.
길이 15mm 이하의 스태플 섬유로 절단하고, 하기 3가지 이외의 섬유 또는 섬유들("기타 섬유"로 칭함)과 상기 기타 섬유를 기준으로 10중량% 이상의 비율로 혼합될 수도 있는, 유동 연신 공정(A형 섬유), 유동 연신과 넥 연신 공정(B형 섬유) 및 유동 연신, 넥 연신과 한정 수축 처리(C형 섬유)를 통해 수득된 초미세 폴리에스테르 섬유중의 하나로 구성된 섬유 재료로부터 제조된 습식 부직포.
제 8항에 있어서, A,B 및 C형 섬유중의 어느 두가지를 20/80 내지 80/20의 중량비로 서로 혼합시킨 습식 부직포.
제8항에 있어서, 기타 섬유는 정규 폴리에스테르 섬유, 목재 펄프 및 유리 섬유의 군에서 선택되는 습식 부직포.
제 8항에 있어서, 제지 공정으로 수득된 반가공 부직포를 165℃ 이상의 온도에서 캘린더 공정에 이행시킨 습식 부직포.