KR100587122B1 - 저온 융착성이 개선된 열접착성 복합섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열융착성 복합섬유에 관한 것으로서, 저융점성분과 고융점 성분으로 되며, 상기 저융점 성분이 섬유방향으로 섬유표면의 적어도 일부를 연속적으로 형성하며 유리전이온도가 60℃ 이상이고 50∼70몰%가 폴리에틸렌테레프탈레이트 단위로 되어 있는 공중합 폴리에스테르와 폴리올레핀과의 혼합물로 구성됨을 특징으로 하며, 이러한 열융착성 복합섬유는 방사와 연신에 지장을 주지 않고 저온에서의 열융착문제가 방지된다.

Description

저온 융착성이 개선된 열접착성 복합섬유 {Thermally fusible composite fiber}

본 발명은 열접착성 복합섬유에 관한 것으로서, 특히 저온에서 열융착문제가 개선된 열접착성 복합섬유에 관한 것이다.

직물밀도 10∼45g/㎡의 저밀도 부직포는 종이기저귀, 위생냅킨 등의 표면재료로 사용된다. 부직포의 용도가 다양화됨에 따라, 부직포에 요구되는 특성 또한 엄격하게 되고, 부드러운 촉감을 유지하면서 고강도를 보유하는 부직포에 대한 요구가 있어왔다. 이러한 요구에 부응하기 위하여 미세하고 열접착성이 있으며, 저융점 성분이 충분한 열접착강도를 제공할 뿐만아니라 유연성을 부여하는 복합섬유가 필요하게 된다.

종래 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 성분을 저융점성분으로 하고 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 성분을 고융점성분으로 하는 시쓰-코아형 또는 사이드 바이 사이드형 복합섬유는 기존에 많이 알려져 있다.

예를 들어, 미국특허 5,866,488호에는 제1성분이 폴리에틸렌으로 되고 제2성분이 폴리에스테르로 되며, 상기 폴리에틸렌은 길이방향으로 섬유 표면의 적어도 일부를 연속적으로 점유하며 그 분자쇄에 1.5개/탄소수 1000 이하의 메틸 분기를 가지고, 밀도가 0.940∼0.965g/㎤, Q값(중량평균분자량/수평균분자량)이 4.8 이하인 열융착성 복합섬유가 제시된다. 또한 미국 특허 제5,798,305호에는 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌으로 되는 고융점 성분과 폴리에틸렌으로 되는 저융점 성분으로 이루어지며, 폴리에틸렌이 섬유방향으로 섬유표면의 적어도 일부를 연속적으로 형성하며 분자쇄에 0∼1.5 메틸분기/탄소수 1000을 가지고, 밀도가 0.950∼0.965g/㎤, Q값(중량평균분자량/수평균분자)이 4.5 이하인 핫멜트접착성 복합섬유가 제시된다.

이와 같은 폴리에스테르 열접착 복합섬유는 유리전이 온도가 통상 60에서 70℃로 나타나며 110 ~ 120℃의 온도에서 서서히 용융이 일어나는 폴리머로서 침대 매트리스와 같은 견면에 주로 적용되며 테레프탈산과 이소프탈산을 공중합체로 하고 있는 사이드 바이 사이드 또는 시쓰-코아 형태의 복합섬유 이다.

이와 같은 폴리머는 140℃ 이상의 가공온도에서 열을 받아 용융이 일어나야 하는 데 가공업체로 이송하기 위해 컨테이너로 운반하게 되면 베일 내에서 섬유가 융착되어 본 가공을 하기 전에 카딩불량이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 특히 여름철에 고온의 대기조건에서는 컨테이너가 70℃ 이상 상승하여 베일내의 섬유가 융착이 많이 발생하는 단점이 있어 사용에 제한을 받는다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 유리전이온도를 상승시켜야하는 데 폴리에틸렌테레프탈레이트 단독 의 경우조차도 80℃ 이상을 유지하지 못하며 공중합체의 비율을 줄이는데에도 한계가 있어 70℃ 이상을 유지하기가 어려워 다른 대처 방안이 요구되어진다.

따라서 본 발명은 방사와 연신에 지장을 주지 않고 저온에서의 열융착문제가 개선된 열접착성 복합섬유를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 과제를 해결한 본 발명에 의하면 저융점성분과 고융점 성분으로 되며, 상기 저융점 성분이 섬유방향으로 섬유표면의 적어도 일부를 연속적으로 형성하며 유리전이온도가 60℃ 이상이고 50∼70몰%가 폴리에틸렌테레프탈레이트 단위로 되어 있는 공중합 폴리에스테르 80∼99중량%와 폴리올레핀 20∼1중량%와의 혼합물로 구성됨을 특징으로 하는 열융착성 복합섬유가 제공된다.

또한 본 발명에 의하면 상기한 저융점 성분이 시스(sheath)부분을 형성하고 고융점 성분이 코어(core)부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 열융착성 복합섬유가 제공된다.

이하 본 발명의 열접착성 복합섬유를 바람직한 구현인 시스코어형태를 예로 들어 보다 상세하게 설명하기로 한다. 물론 본 발명의 복합섬유는 시스코어형에 제한 되지 않으며, 예를 들어 사이드-바이-사이드 형태 등과 같은 복합섬유 형태에도 적용될 수 있는 것이다.

본 발명에 따르는 시스코어형 열접착 복합섬유는 시스부분에 통상의 융점 분석기기로 융점이 나타나지 않는 비결정성 폴리에스테르 공중합체를 포함하며, 코어성분으로는 바람직하게 상대적으로 고융점 성분을 사용하는 열접착성 복합섬유이다.

바람직하게 시스부분에 포함되는 폴리에스테르 공중합체는 유리전이온도가 60℃ 이상이고 50∼70몰%가 폴리에틸렌테레프탈레이트 단위로 되어 있는 공중합 폴리에스테르이다. 공중합 산성분으로는 이소프탈산이 바람직하나, 그 외에도 통상의 디카르복실산은 모두 가능하다. 예를 들면 프탈산 또는 무수 프탈산 등과 같은 방향족 디카르복실산과 아디프산 또는 석신산 등의 지방족 디카르복실산 등이 가능하다. 또한 디올 성분으로는 에틸렌글리콜이외에도, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸 글리콜 등과 같은 지방족 다가알코올, 사이클로디메탄올(CHDM) 등과 같은 지환족 다가알코올 등도 가능하다.

본 발명에 의하면 이러한 공중합 폴리에스테르 80∼99중량%, 바람직하기로는 97∼90중량%와 폴리올레핀 20∼1중량%, 바람직하게 10∼3중량%의 비율로 배합하여 시스부분을 구성한다.

폴리올레핀의 경우 융점이 80℃에서 135℃까지 다양하며 분자량의 경우도 그 폭이 넓으므로 본 발명에서는 가장 적합한 올레핀을 밝히고자 한다. 올레핀의 경우 결정성 폴리머이면서 폴리에스테르 공중합체와 비슷한 융점을 가지고 있으므로 특히 문제가 되는 60∼80℃의 고온에서도 용융이 일어나지 않아 폴리에스테르의 열융착 문제를 해결할 수 있었다.

본 발명에 이용될 수 있는 폴리올레핀으로서는 고밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-비닐-아세테이트 공중합체 등이 가능하며 이의 단독 또는 블렌드가 가능하다. 특별히 어느 한 종류의 폴리올레핀으로 한정하는 것은 아니다. 폴리올레핀 중에서 가장 바람직하기로는 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)이 폴리에스테르와의 상용성 뿐만 아니라 용융성 측면에서도 가장 바람직하다.

특히 폴리올레핀은 용융흐름지수가 1∼45, 바람직하기로는 15∼30정도인 것이 바람직하다. 용융지수가 너무 낮으면 너무 폴리에스테르와의 점도 차이가 생겨 용융성이 저하되며 너무 높으면 방사성이 저하된다.

또한 폴리올레핀의 용융점도도 중요한 척도로 작용하는 바 점도가 실제가공온도인 150℃에서 측정한 결과 500에서 10,000 Pa.S의 점도가 바람직하며 더욱 바람직하기로는 1,000에서 3,000 Pa.s이 적당하다.

코아 성분으로 사용하는 고융점 성분으로는 융점이 160℃ 이상인 폴리머가 적합하며, 그 사용가능한 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리 아마이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체 및 폴리프로필렌 등이 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다.

하기 실시예에서 나타낸 용어의 정의 및 물리적 성질의 시험 방법은 다음과 같다.

* 방사성 : 30분 동안 단일 섬유가 1회 이상 파단 되는 생성물을 방사상태 불량으로 하였으며 그 반대의 경우를 양호한 것으로 간주하였다.

* 열 융착성 테스트 : 열 접착 섬유를 개섬 과정을 거쳐 50g을 취하여 가로×세로 10cm×10cm인 비닐 백에 넣은 후 스틸밴드(steel band)로 동여 매어 75℃의 열풍 건조기에 밤새 방치 한다. 약 24시간이 경과한 후 밴드를 풀고 섬유의 융착상태를 관찰하여 그 융착 정도를 상/중/하로 구분하였으며 이때 하는 완전히 융착된 상태이다.

* 용융흐름지수 : ASTM D1238을 적용하였으며 190℃에서 2160g의 추를 이용하였다.

* 용융점도 : 피지카(Physica) 측정 기기를 이용하였으며 전단속도 1 l/s로 분당 5℃씩 승온하여 측정하였다.

[실시예 1 ~ 3]

고 융점 코아성분으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(고유 점도 0.63)를 제1 압출기로 방사 온도 290도에서 방사하며 저융점 성분으로 표1과 같이 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 무정형 폴리에스테르 공중합체(A-PET: 테레프탈산과 이소프탈산을 6:4의 비율로 혼합한 후 에틸렌글리콜을 디올 성분으로 통상의 폴리에스테르 중합과정을 거쳐 제조한 고유점도 0.60이며 유리전이 온도 65℃의 무정형 폴리에스테르 공중합체)와 블랜드하여 제 2압출기로 250도에서 830 m/min로 방사하여 시쓰 코아 형태의 복합사를 얻은 후 4.3배로 연신하여 권축시키고, 수축을 방지하기 위해 85℃에서 열처리한 후 51mm의 길이로 절단하여 4.5De' 열접착성 복합섬유 스테이플을 제조하였다. 본 예에서 시스성분과 코아성분의 복합비는 5 : 5 이었다.

[실시예 4]

선형저밀도 폴리에틸렌으로 융융지수(MI) 12의 LLDPE를 이용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

[실시예 5]

선형저밀도 폴리에틸렌 대신에 고밀도 폴리에텔렌(HDPE)를 이용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

[비교 예 1]

저 융점 성분으로 무정형 폴리에스테르 공중합체만을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

[비교 예 2]

선형저밀도 폴리에틸렌으로 융융지수(MI) 1의 LLDPE를 이용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

[비교 예 3]

HDPE의 함량이 30인 것을 제외하고 실시예 5와 동일한 절차를 반복하였다.

구분	시스성분					방사성	열융착성
	폴리올레핀				A-PET
	종류	용융지수	용융점도	함량 (wt%)	함량 (wt%)
실시예 1	LLDPE	20	1,500	3	97	양호	상
실시예 2	LLDPE	20	1,500	5	95	양호	상
실시예 3	LLDPE	20	1,500	10	90	양호	상
실시예 4	LLDPE	12	3,500	3	97	양호	상
실시예 5	HDPE	20	3,000	3	97	양호	상
비교예 1	-	-	-	-	100	양호	하
비교예 2	LLDPE	1	1,500	3	97	불량	하
비교예 3	HDPE	20	3,000	30	70	불량	-

위에 설명한 바와 같이 본 발명에 따르는 열융착성 복합섬유는 방사와 연신에 지장을 주지 않고 열융착성이 우수할 뿐만아니라 저온에서의 열융착문제를 일으키지 않는다.

Claims (3)

1. 열융착성 복합섬유에 있어서, 저융점성분과 고융점 성분으로 되며, 상기 저융점 성분이 섬유방향으로 섬유표면의 적어도 일부를 연속적으로 형성하며 유리전이온도가 60℃ 이상이고 50∼70몰%가 폴리에틸렌테레프탈레이트 단위로 되어 있는 공중합 폴리에스테르 80∼99중량%와 폴리올레핀 20∼1중량%와의 혼합물로 구성됨을 특징으로 하는 열융착성 복합섬유.
2. 제 1 항에 있어서, 폴리올레핀의 용융흐름지수가 1∼45, 용융점도가 500∼10,000 Pa.S인 것을 특징으로 하는 열융착성 복합섬유.
3. 제 1 항에 있어서, 상기한 저융점 성분이 시스(sheath)부분을 형성하고 고융점 성분이 코어(core)부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 열융착성 복합섬유.