KR101138567B1

KR101138567B1 - 필러 고착 섬유, 섬유 구조물, 섬유 성형체 및 그들의제조방법

Info

Publication number: KR101138567B1
Application number: KR1020067002051A
Authority: KR
Inventors: 히사토시 모토다; 고우키 시게타
Original assignee: 다이와보 홀딩스 가부시키가이샤
Priority date: 2003-08-04
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2012-05-10
Anticipated expiration: 2024-08-02
Also published as: WO2005012605A2; HK1091244A1; WO2005012605A3; US20070128434A1; KR20060059990A

Abstract

본 발명의 필러고착 섬유는, 섬유(2)와, 그 표면의 바인더 수지(1)와, 상기 바인더 수지(1)에 고착된 필러(3)를 포함하는 필러고착 섬유로서, 상기 바인더 수지(1)는 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지이고, 상기 필러(3)는 상기 습열겔화수지가 겔화된 겔화물에 의해 고착되어 있다. 이에 의해, 섬유(2)는 섬유의 형태를 유지하면서, 습열겔화수지가 겔화되어 필러(3)를 고착시키는 바인더로서의 작용기능을 발휘한다.

Description

필러 고착 섬유, 섬유 구조물, 섬유 성형체 및 그들의 제조방법{FILLER-FIXED FIBER, FIBER STRUCTURE, MOLDED FIBER, AND PROCESSES FOR PRODUCING THESE}

본 발명은, 필러를 섬유 표면에 고착한 필러고착 섬유, 섬유 구조물, 섬유 성형체 및 그들의 제조방법에 관한 것이다.

종래부터, 섬유의 표면에 필러를 부착시키는 방법으로서, 부직포의 표면에 건식법으로 입자를 담지시킨 후, 섬유의 연화점 이상의 온도로 가열하여 입자를 부착시키는 방법이 제안되어 있다(하기 특허문헌 1). 또, 입자를 함유하는 수분산용액에 시트형상 또는 블록섬유 성형물을 함침, 압착 후, 섬유의 융점 내지 융점보다 60℃를 넘지 않는 온도로 가열하여 입자를 부착시키는 방법이 제안되어 있다(하기 특허문헌 2).

그리고, 종래부터 필러를 섬유 표면에 부착한 섬유제품은, 여러가지 용도로 사용되고 있다. 예를 들어, 연마나 청정화를 목적으로 하는 섬유나 천은, 청정화를 목적으로 하는 섬유로서 치아 사이를 닦는 필라멘트 섬유(덴탈 플로스)가 일반적으로 잘 알려져 있다. 또한, 공업용도로서는 렌즈, 반도체, 금속, 플라스틱, 세라믹, 유리 등 여러가지 분야에서 연마포 또는 연마지가 사용되고 있다. 또, 가정용 또는 업무용 키친 등에 있어서도 연마포는 사용되고 있다.

또한, 휘발성 유기화합물(이하, VOC라 약칭함)의 흡입에 의한 시크하우스 증후군 등의 알레르기 증상의 발생이 증가하기 때문에, VOC가스 등의 유해가스를 흡착하는 가스흡착재가 요망되고 있다. 상기 가스흡착재로서는, 예를 들어 특허문헌 3에 VOC가스 전반에 대해 흡착효과를 갖는 가스흡착시트가 제안되어 있다. 특허문헌 3에 제안된 가스흡착시트는, 2장의 시트재의 사이에 활성탄 입자를 협지시켜 고정화시키는 것과 함께, 상기 시트재 중 적어도 한쪽의 시트재에 흡착제 입자를 고정화시키고 있다. 흡착제 입자의 고정화 방법으로서는, (1) 바인더 수지용액에 흡착제 입자를 혼합하여 한쪽의 시트재에 코팅하고, 그 위에 다른 쪽의 시트재를 중첩하는 방법이나, (2) 미리 한쪽의 시트재에 핫멜트제 등을 코팅하고, 그 위에 흡착제 입자를 산포하며, 또 그 위에 다른 쪽의 시트재를 중첩하는 방법 등이 예시되어 있다.

또, 공장폐수 등을 정화하는 수질정화재로서, 섬유형상의 활성탄, 즉 활성탄소 섬유를 사용한 여러가지 수질정화재가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 4 등). 그러나, 활성탄소 섬유를 사용한 수질정화재에서는, 사용중에 활성탄소 섬유를 구성하는 활성탄이 탈락하여 정화성능이 열화될 우려가 있다. 또, 정화 후의 액체 내에 탈락한 활성탄이 혼입될 우려가 있다. 한편, 활성탄 입자 등의 유기물흡착성 입자를, 불용성의 바인더를 개재하여 시트형상 부재에 고착시킨 수질정화필터가 특허문헌 5에 제안되어 있다.

또한, 필러를 섬유 표면에 부착한 섬유제품으로서 섬유 성형체의 형태를 가 진 것이 있다. 예를 들어, 입자와 바인더 수지를 섬유 재료에 혼합하여 플리스(fleece)를 형성하고, 바인더 수지로 융착한 숭고매트를 제조한 후, 소정의 형상으로 프레스 성형하는 섬유 성형체의 제조방법이 제안되어 있다(하기 특허문헌 6). 또, 식물섬유, 열융착성 섬유 및 분체형상 또는 섬유형상의 기능성 재료로 이루어지는 기능성 섬유시트를 열성형에 의해 성형한 입체 성형체가 제안되어 있다(하기 특허문헌 7).

[특허문헌 1] 일본특허공개 평7-268767호 공보

[특허문헌 2] 일본특허공고 소51-22557호 공보

[특허문헌 3] 일본특허공개 2000-246827호 공보

[특허문헌 4] 일본특허공개 평9-234365호 공보

[특허문헌 5] 일본특허공개 평9-201583호 공보

[특허문헌 6] 일본특허공개 평9-254264호 공보

[특허문헌 7] 일본특허공개 2004-52116호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1 ~ 2 와 같이, 섬유를 연화점 또는 융점 이상의 온도로 가열하면, 섬유는 수축하여 딱딱해지고, 게다가 연화점 정도에서는 입자를 섬유에 유효하게 고착시킬 수 없으며, 융점 이상의 온도로 할 필요가 있고, 이와 같이 하면 섬유형태를 유지할 수 없게 되는 문제도 있다. 또, 섬유는 수축하여 딱딱해지고, 나아가서는 부직포로 했을 때에 수축을 동반하여 부직포형태를 유지할 수 없게 되는 문제가 있다.

또한, 상기 특허문헌 3 에 제안된 가스흡착시트에서의 상기 (1)의 고정화 방 법에서는, 흡착제 입자가 바인더 수지용액에 매몰되어 버려 충분한 가스흡착효과를 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 상기 (2)의 고정화 방법에서는, 핫멜트제와 흡착제 입자의 접촉면적이 적기 때문에, 흡착제 입자가 탈락할 우려가 있다. 또, 특허문헌 4 에 제안된 가스흡착시트는, 통기성을 높이기 위해서 상기 2장의 시트재 중 적어도 한쪽에 다공질 시트재를 사용하고 있는데, 상기 2장의 시트재의 사이에 활성탄 입자를 협지시킬 때, 활성탄 입자가 탈락하지 않도록 활성탄 입자의 입경을 다공질 시트재의 최대 공경(孔俓)보다 크게 할 필요가 있다. 그 때문에, 활성탄 입자로는 1OO㎛～1000㎛의 입경의 것이 사용되고, 활성탄 입자의 비표면적이 작기 때문에 충분한 가스흡착효과를 얻을 수 없게 될 우려가 있다.

상기 특허문헌 5 에 제안된 수질정화필터에서는, 유기물흡착성 입자가 바인더에 매몰되어 버려 유기물흡착성 입자의 비표면적이 감소하여,충분한 정화성능을 얻을 수 없게 될 우려가 있다.

상기 특허문헌 6 에 제안된 성형체는, 입자와 바인더 수지를 미리 혼합하여 섬유 표면에 입자를 고착하므로, 입자가 바인더 수지에 매몰되어 입자가 갖는 기능을 충분히 발휘할 수 없다는 문제가 있다. 또, 상기 특허문헌 7 은 열융착성 섬유를 용융시켜 입자형상의 기능성 재료를 고착하려고 시험하였는데, 상기 방법에서는 열융착성 섬유를 상당한 고온으로 용융시키지 않으면 입자를 고착할 수 없고, 고온으로 용융하면 수축을 동반할 우려가 있으며, 균일한 성형체를 얻는 것이 곤란한 경우가 있다. 또한, 딥 드로잉의 성형체를 제작하는 것이 곤란한 경우가 있다.

본 발명은, 상기 종래의 문제를 해결하기 위해, 본래의 섬유의 성질을 유지한 채로 섬유 표면에 필러를 유효하게 고착한 필러고착 섬유를 제공하는 것, 섬유 표면에 고착된 필러의 탈락을 방지하고, 필러의 비표면적의 감소를 억제할 수 있는 연마재, 가스흡착재, 수질정화재 등에 유용한 섬유 구조물을 제공하는 것, 및 필러를 섬유 표면에 유효하게 고착할 수 있고, 성형이 균일하며, 딥 드로잉의 형상을 얻을 수 있고, 일반적 용도에 있어서도 성형비용을 저렴하게 할 수 있는 섬유 성형체 및 그들의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 필러고착 섬유는, 섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유로서, 상기 바인더 수지는 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열(濕熱)겔화수지이고, 상기 필러는 상기 습열겔화수지가 겔화된 겔화물에 의해 고착되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 섬유 구조물은, 섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유를 함유하는 섬유 구조물로서, 상기 바인더 수지는 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지이고, 상기 필러는 상기 습열겔화수지가 겔화된 겔화물에 의해 고착되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 섬유 성형체는, 섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러고착 섬유를 포함하는 섬유 구조물이 성형되어 이루어지는 섬유 성형체로서, 상기 바인더 수지는 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지를 포함하고, 상기 섬유 구조물은 상기 습열겔화수지를 습열겔화한 겔화물에 의해 상기 섬유가 고정되는 것과 함께 소정의 형상으로 성형되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 필러고착 섬유의 제조방법은, 섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유의 제조방법으로서, 상기 섬유 및 상기 바인더 수지가 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화섬유이고, 상기 필러를 용액에 분산시킨 필러분산용액을 상기 습열겔화섬유에 부여하며, 다음에 습열분위기에서 상기 습열겔화섬유를 습열처리하여, 상기 습열겔화섬유를 겔화시키고, 겔화물에 의해 상기 필러를 섬유 표면에 고착하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 필러고착 섬유의 다른 제조방법은, 섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유의 제조방법으로서, 상기 섬유 및 상기 바인더 수지는 다른 섬유와 습열겔화수지이고, 상기 다른 섬유에 상기 습열겔화수지를 부여한 후 필러를 부여하거나 또는 상기 필러 및 상기 습열겔화수지를 용액에 분산시킨 필러분산용액을 상기 다른 섬유에 부여하며, 다음에 습열분위기에서 습열처리하여 상기 습열겔화수지를 겔화시키고, 겔화물에 의해 상기 필러를 다른 섬유 표면에 고착하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 섬유 구조물의 제조방법은, 섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유를 함유하는 섬유 구조물의 제조방법으로서, 상기 바인더 수지가 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지이고, 상기 섬유 및 상기 바인더 수지가

(I) 습열겔화수지 섬유성분과 다른 열가소성 합성섬유성분을 포함하는 복합 섬유,

(II) 상기 복합섬유와 다른 섬유를 혼합한 것,

(III) 상기 복합섬유와 습열겔화수지를 혼합한 것, 및

(IV) 습열겔화수지와 다른 섬유를 혼합한 것

에서 선택되는 적어도 하나의 조합이며, 상기 섬유 및 상기 바인더 수지로 섬유 구조물을 제작하고, 상기 필러를 용액에 분산시킨 필러분산용액을 상기 섬유 구조물에 부여하며, 다음에 습열 분위기에서 상기 습열겔화수지를 습열처리하여 상기 습열겔화수지를 겔화시키고, 겔화물에 의해 상기 필러를 섬유 표면에 고착하여 필러고착 섬유를 형성시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 섬유 성형체의 제조방법은, 섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러고착 섬유를 포함하는 섬유 구조물이 성형되어 이루어지는 섬유 성형체의 제조방법으로서, 상기 바인더 수지가 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지를 포함하고, 상기 섬유 및 바인더 수지를 포함하는 섬유 구조물을 형성하며, 상기 섬유 구조물을 금형 내에서 습열분위기로 상기 습열겔화수지를 습열겔화시켜서 습열성형가공하는 것을 특징으로 한다.

도 1a～c는 본 발명의 일실시형태에서의 필러고착 섬유의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시형태에서의 3층 구조의 부직포의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제조방법의 일례 공정도이다.

도 4a는 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 부직포를 나타내는 주사전자현미경 평면사진(배율 100)이다.

도 4b는 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 부직포를 나타내는 주사전자현미경 단면사진(배율 100)이다.

도 4c는 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 부직포 표면의 섬유표면 확대사진(배율 1OOO)이다.

도 4d는 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 다른 부분의 부직포를 나타내는 주사전자현미경 평면사진(배율 100)이다.

도 4e는 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 다른 부분의 부직포를 나타내는 주사전자현미경 단면사진(배율 100)이다.

도 4f는 본 발명의 실시예 1에서 얻어진 다른 부분의 부직포 표면의 섬유표면 확대사진(배율 1000)이다.

도 5a는 본 발명의 실시예 6에서 얻어진 부직포를 나타내는 주사전자현미경 평면사진(배율 100)이다.

도 5b는 본 발명의 실시예 6에서 얻어진 부직포를 나타내는 주사전자현미경 단면사진(배율 100)이다.

도 5c는 본 발명의 실시예 6에서 얻어진 부직포 표면의 섬유표면 확대사진(배율 1000)이다.

도 6은 물순환식 간이시험기의 개략 사시도이다.

도 7은 본 발명의 일실시형태에서의 부직포에의 수분부여의 일례 공정도이 다.

도 8은 본 발명의 일실시형태에서의 섬유 성형체(마스크)의 사시도이다.

도 9는 본 발명의 일실시형태에서의 섬유 성형체(공기청정기 필터의 플리츠(pleats) 가공품)의 사시도이다.

도 10은 본 발명의 제조방법의 다른 실시예에서의 공정도이다.

도 11a는 본 발명의 실시예 7에서 얻어진 부직포를 나타내는 주사전자현미경 평면사진(배율 200)이다.

도 11b는 본 발명의 실시예 7에서 얻어진 부직포 표면의 섬유표면 확대사진(배율 2000)이다.

1 : 초성분(바인더 수지)

2 : 심(芯)성분

3 : 필러

4 : 바인더 수지

5, 6, 9 : 복합섬유

7 : 에틸렌-비닐알코올 공중합 수지(바인더 수지)

8 : 폴리프로필렌

11 : 필러고착 섬유층

12 : 레이온 섬유층

20 : 물순환식 간이시험기

21 : 스탠드

22a, 22b : 고정지그

23 : 용기

23a : 개구

24 : 펌프

24a, 24b : 관

25 : 소편(小片)

26 : 차팩

27 : 시험용 샘플

28 : 와이어

31 : 섬유 또는 부직포

32 : 수조

33 : 필러분산용액

34 : 드로잉 롤

35 : 스티머

36 : 석션

37 : 가열 롤

38 : 패터닝용 캔버스 롤

39 : 권취기

40 : 마스크

41 : 건조기

50 : 공기청정기 필터의 플리츠 가공품

본 발명에 있어서는, 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 바인더 수지로서 습열겔화수지를 사용한다. 습열겔화수지의 형태는 파우더형상, 칩형상, 섬유형상 등을 들 수 있다. 특히, 습열겔화수지는 섬유형상인 것이 바람직하다. 섬유형상의 습열겔화수지(이하, 「습열겔화섬유」라 함)로서는, 습열겔화수지 단독의 섬유나, 또는 습열겔화수지 섬유성분과 다른 열가소성 합성섬유성분을 포함하는 복합섬유(이하, 「습열겔화 복합섬유」라 함)를 사용한다. 이에 의해, 다른 섬유 또는 적어도 다른 열가소성 합성섬유성분은, 섬유의 형태를 유지하면서 습열겔화수지가 겔화되어 필러를 고착시키는 바인더로서의 작용기능을 발휘한다. 그리고, 필러는 습열겔화수지 섬유성분 또는 섬유의 표면에 고착된 습열겔화수지가 습열겔화된 겔화물에 의해 고착되어 있다. 바람직하게는, 필러는 노출되어 고착되어 있다. 또한, 습열겔화수지 섬유성분 또는 섬유의 표면에 고착된 습열겔화수지가 습열겔화된 겔화물에 의해, 습열겔화섬유끼리 및/또는 다른 섬유는 고정되어 있다.

또한, 본 발명의 섬유 성형체는, 금형 내에서 섬유 구조물을 겔화시킨 상태로 습열성형함으로써, 소정의 형상의 성형체로 성형할 수 있다. 습열겔화수지의 형태는 파우더형상, 칩형상, 섬유형상 등을 들 수 있다. 특히, 성형 가공성을 고려하면, 섬유형상, 즉 습열겔화섬유인 것이 바람직하다.

상기 습열겔화수지의 바람직한 겔화온도는 50℃ 이상이다. 보다 바람직한 겔화온도는 80℃ 이상이다. 50℃ 미만에서 겔화할 수 있는 수지를 사용하면, 겔 가공 시, 롤, 금형 등에의 점착이 심해져서 섬유 구조물 및 섬유 성형체의 생산이 어려워지거나, 여름철이나 고온 환경하에서의 사용이 불가능해지는 경우가 있다. 또, 「겔 가공」이란, 습열겔화수지를 겔화시키는 가공을 말한다.

상기 습열겔화수지는 에틸렌-비닐알코올 공중합수지인 것이 바람직하다. 습열에 의해 겔화할 수 있고, 다른 섬유 및/또는 다른 열가소성 합성섬유성분을 변질 시키지 않기 때문이다. 에틸렌-비닐알코올 공중합수지란, 에틸렌-초산비닐 공중합수지를 염화함으로써 얻어지는 수지로서, 그 염화도는 95% 이상이 바람직하다. 보다 바람직한 염화도는 98% 이상이다. 또한, 바람직한 에틸렌 함유율은 20몰% 이상이다. 바람직한 에틸렌 함유율은 50몰% 이하이다. 보다 바람직한 에틸렌 함유율은 25몰% 이상이다. 보다 바람직한 에틸렌 함유율은 45몰% 이하이다. 염화도가 95% 미만에서는 겔 가공시, 롤, 금형 등에의 점착에 의해 섬유 구조물 및 섬유 성형체의 생산이 어려워지는 경우가 있다. 또한, 에틸렌 함유율이 20몰% 미만의 경우도 마찬가지로, 겔 가공시, 롤, 금형 등에의 점착에 의해 섬유 구조물 및 섬유 성형체의 생산이 어려워지는 경우가 있다. 한편, 에틸렌 함유율이 50몰%를 넘으면,습열겔화온도가 높아지고, 가공온도를 융점 근방까지 올리지 않을 수 없으며, 그 결과 섬유 구조물 및 섬유 성형체의 치수 안정성에 악영향을 미치는 경우가 있다.

상기 섬유 및 상기 바인더 수지의 바람직한 조합으로서는,

(II) 상기 복합섬유와 다른 섬유를 혼합한 것,

(III) 상기 복합섬유와 습열겔화수지를 혼합한 것, 및

(IV) 습열겔화수지와 다른 섬유를 혼합한 것

에서 선택되는 적어도 하나를 들 수 있다(이하, 「형태(I)～(IV)」라 함). 상기 형태(I)는, 「바인더 수지」를 습열겔화수지 섬유성분으로 하고, 「섬유」를 다른 열가소성 합성섬유성분으로 한 습열겔화 복합섬유이다. 상기 형태(II)는, 「바인더 수지」를 습열겔화 복합섬유로 하고, 「섬유」를 다른 섬유로 하여 이를 혼합한 것이다. 상기 형태(III)는, 「섬유」를 습열겔화 복합섬유로 하고, 또 「바인더 수지」를 습열겔화수지로 하여 이를 혼합한 것이다. 상기 형태(IV)는, 「바인더 수지」를 상기 습열겔화 복합섬유 이외의 형태를 채택하는 습열겔화수지(예를 들어, 습열겔화수지 단독의 섬유)로 하고, 「섬유」를 다른 섬유로 하여 이를 혼합한 것이다.

상기 형태(I)～(III)에 사용되는 습열겔화 복합섬유는, 습열겔화수지 섬유성분이 노출되어 있거나 또는 부분적으로 구분되어 있는 복합섬유인 것이 바람직하다. 그 복합형상은 동심원형, 편심심초형, 병렬형, 분할형, 해도형(海島型) 등을 나타낸다. 특히 동심원형은 필러가 섬유 표면에 고착되기 쉬우므로 바람직하다. 또한, 그 단면형상은 원형, 중공, 이형, 타원형, 성형(星形), 편평형 등 어느 것이어도 되지만, 섬유제조의 용이함으로부터 원형인 것이 바람직하다. 분할형 복합섬유는 미리 고압수류 등을 분사하여 부분적으로 분할해 두는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 분할된 습열겔화수지 섬유성분은 습열처리에 의해 겔화하고, 겔화물을 형성하여 다른 섬유의 표면에 부착하며, 필러를 고착한다. 즉, 바인더로서 기능한 다.

상기 습열겔화 복합섬유에 차지하는 습열겔화수지 섬유성분의 비율은, 10질량%g 이상 90질량%이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 습열겔화수지 섬유성분의 함유량은 30질량%이상이다. 보다 바람직한 습열겔화수지 섬유성분의 함유량은 70질량%이하이다. 습열겔화수지 섬유성분의 함유량이 1O질량%미만이면, 필러가 고착되기 어려워지는 경향이 있다. 습열겔화수지 섬유성분의 함유량이 90질량%를 넘으면, 복합섬유의 섬유형성성이 저하하는 경향이 있다.

상기 습열겔화 복합섬유에서의 다른 열가소성 합성섬유성분은, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 등 어떠한 것이어도 되지만, 바람직하게는 폴리올레핀이다. 습열겔화수지 섬유성분으로서 에틸렌-비닐알코올 공중합수지를 사용한 경우, 용융방사에 의한 복합섬유(컨주게이트 섬유)를 형성하기 쉽다.

또한, 다른 열가소성 합성섬유성분으로서, 습열겔화수지 섬유성분을 겔화시키는 온도보다도 높은 융점을 갖는 열가소성 합성섬유성분을 사용하는 것이 바람직하다. 다른 열가소성 합성섬유성분이 겔화물을 형성시키는 온도보다도 낮은 융점을 갖는 열가소성 합성섬유성분이면, 다른 열가소성 합성섬유성분 자체가 용융되어 딱딱해지는 경향이 있고, 예를 들어 섬유성형체로 했을 때에 수축을 동반하여 불균일해지는 경우가 있다.

상기 습열겔화 복합섬유가 섬유 구조물에 차지하는 비율은, 필러를 고착할 수 있는 양이면 특히 한정되지 않지만, 겔화물에 의해 섬유를 고정하는 및/또는 필러를 유효하게 고착하는 데에 필요로 하는 복합섬유의 비율은 1O질량%이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 복합섬유의 비율은 30질량%이상이다. 더 바람직한 복합섬유의 비율은 50질량%이상이다. 예를 들어, 섬유 구조물에 있어서, 복합섬유를 포함하는 웹이 양 표면에 존재하고, 내부에 다른 섬유가 존재하는 경우, 복합섬유를 포함하는 웹에서의 함유량을 나타낸다.

상기 형태(III)에서는, 상기 습열겔화 복합섬유에 습열겔화수지를 더 함유시켜 복합섬유의 표면에 겔화물을 형성시키는 것도 가능하다. 이에 의해, 필러의 고착효과를 보다 향상시킬 수 있다.

상기 형태(II) 또는 상기 형태(IV)에 사용되는 다른 섬유로서는, 레이온 등의 화학섬유, 코튼, 마, 울 등의 천연섬유 등, 폴리올레핀수지, 폴리에스테르수지,폴리아미드수지, 아크릴수지, 폴리우레탄수지 등의 합성수지를 단독 또는 복수 성분으로 하는 합성섬유 등 임의의 것을 선택하여 사용할 수 있다.

상기 형태(IV)에 있어서, 습열겔화수지는 섬유 구조물에 대해 1질량%이상 90질량%이하의 범위 내에서 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 함유량은 3질량%이상이다. 보다 바람직한 함유량은 70질량%이하이다. 습열겔화수지의 함유량이 1질량%미만이면, 겔화물에 의해 다른 섬유를 고정하는 것이 곤란하게 되거나, 혹은 필러를 고착하기 어려워지는 경향이 있다. 습열겔화수지의 함유량이 90질량%를 넘으면, 섬유형상이 소실하여 필름형상으로 되거나, 혹은 필러가 겔화물에 매몰되는 경우가 있다.

상기 필러는, 입자이면 어떠한 것이어도 사용할 수 있다. 예를 들어, 필러로서는 무기입자인 것이 바람직하다. 무기입자이면, 연마제로서 사용한 경우, 연마작 용이 크기 때문이다. 상기 무기입자로서는 알루미나, 실리카, 트리폴리, 다이아몬드, 코런덤(corundum), 에머리(emery), 가넷(garnet), 플린트(flint), 합성다이아, 질화붕소, 탄화규소, 탄화붕소, 산화크롬, 산화세륨, 산화철, 규산 콜로이드, 탄소, 그라파이트, 제올라이트 및 이산화티탄, 카오린, 점토 등을 들 수 있다. 이들 입자는 적절히 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기 필러가 가스흡착성 입자의 경우, 가스흡착성 입자는 공기 중의 기체물질을 흡착하는 기능을 갖는 것이면 특히 한정되지 않지만, 활성탄입자, 제올라이트, 실리카겔, 활성백토, 층형상 인산염 등의 다공질입자, 이들의 다공질입자에 화학흡착제를 담지시킨 다공질입자 등이 바람직하다. 다공질입자 중에서는, 활성탄 입자가 특히 바람직하다.

상기 필러가 유기물흡착성 입자의 경우, 유기물흡착성 입자는 액체 내의 유기물을 흡착하는 기능을 갖는 것이면 특히 한정되지 않지만, 활성탄 입자, 제올라이트, 실리카겔, 활성백토, 층형상 인산염 등의 다공질입자, 이들의 다공질입자에 유기물흡착제를 담지시킨 다공질입자 등이 바람직하다. 다공질입자 중에서는, 활성탄 입자가 특히 바람직하다.

또, 상기 연마제, 가스흡착성 입자 및 유기물흡착성 입자 이외에도, 예를 들어 건조제로서의 실리카겔, 광촉매로서 이산화티탄, 바이러스흡착/분해제, 항균제, 소취제, 도전제, 제전제, 조습제, 방충제, 방미제, 난연(難燃)제 등의 기능성 필러를 1 또는 2 이상 사용할 수 있다.

상기 필러의 평균입경은 O.01～1OO㎛의 범위인 것이 바람직하다. 보다 바람 직한 평균입경은 0.5㎛이상이고, 더 바람직한 평균입경은 1㎛이상이다. 보다 바람직한 평균입경은 80㎛이하이다. 평균입경이 0.01㎛미만에서는, 필러가 겔화물에 매몰되는 경우가 있다. 한편, 평균입경이 100㎛을 넘는 경우는 필러의 비표면적이 작아지고, 충분한 필러의 기능, 예를 들어 가스흡착효과를 얻을 수 없게 되는 경우가 있다.

상기 섬유 구조물은, 상기 섬유 및 상기 바인더 수지를 포함하는 것이다. 여기서 말하는 섬유 구조물이란, 섬유다발, 섬유덩어리, 부직포, 직편물, 네트 등의 섬유에 의해 형성된 것을 말한다. 특히, 부직포는 가공성이 높기 때문에, 여러가지의 용도에 적용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 섬유 구조물에 액체를 포함시키는 연마부직포로서 사용하는 경우, 필러고착 섬유가 양 표면에 웹형상으로 존재하고, 내부에 친수성 섬유를 존재시키는 것이 바람직하다. 상기 친수성 섬유는 레이온 섬유, 코튼 섬유 및 펄프에서 선택되는 적어도 하나의 섬유인 것이 바람직하다. 물, 계면활성제, 세정제 등의 액체를 부여하여 연마할 때에, 수분의 유지성이 높기 때문이다.

본 발명의 일실시형태로서, 예를 들어 필러로서 가스흡착성 입자를 사용한 가스흡착재는 부직포에 한정되지 않고, 상기 필러고착 섬유를 복수로 묶어서 형성된 섬유다발을 가스흡착부로 하는 가스흡착모듈로 해도 된다. 또한, 상기 필러고착 섬유의 집합물을 원통형상으로 둘러 감은 것이나, 플리츠형상으로 성형한 것을 가스흡착필터로서 사용할 수도 있다. 또한, 필러로서 유기물흡착성 입자를 사용한 수질정화재는 부직포에 한정되지 않고, 상기 필러고착 섬유를 복수로 묶어서 형성된 섬유다발을 유기물흡착부로 하는 수질정화모듈로 해도 된다. 또, 상기 필러고착 섬유의 집합물을 원통형상으로 둘러 감은 것이나, 플리츠형상으로 성형한 것을 수질정화필터로서 사용할 수도 있다.

또한, 섬유 구조물을 금형으로 성형가공하는 데는, 섬유 구조물은 부직포인 것이 바람직하다. 부직포이면, 제조비용이 저렴하고, 가공하기도 쉬우며, 성형가공시에 수분을 포함시켰을 때 적절하게 신장하여 금형의 형상을 따르기 쉬워지고, 딥 드로잉의 성형체를 얻기 쉽다.

섬유 구조물의 바람직한 무게는, 20g/㎡이상 600g/㎡이하이다. 섬유 구조물의 바람직한 두께(2.94cN/㎠ 하중시)는, 0.1mm 이상 3mm 이하의 범위이다.

상기 섬유 구조물은, 필러의 기능성을 효율적으로 발휘시키기 위해서, 상기 필러의 고착량이 섬유 구조물 1㎡ 당 2g 이상인 것이 바람직하고, 10g 이상인 것이 보다 바람직하며, 20g 이상인 것이 특히 바람직하다.

다음에, 본 발명의 필러고착 섬유 및 섬유 구조물의 제조방법에 대해서 설명한다. 본 발명에서의 습열처리는 습열분위기에서 행해진다. 여기서 말하는 「습열분위기」란, 수분을 포함하고, 가열된 분위기를 말한다. 상기 습열처리란, 바인더 수지를 부여한 섬유, 습열겔화 섬유성분을 포함하는 섬유, 또는 이들의 섬유를 포함하는 섬유 구조물에, 예를 들어 필러를 포함하는 필러분산용액을 부여한 후에 가열하는 처리나, 상기 필러분산용액을 부여하면서 가열하는 처리를 나타낸다. 가열의 방법은, 가열분위기 내에 노출되는 방법, 가열공기 중을 관통시키는 방법 및 가열체에 접촉시키는 방법 등을 들 수 있다.

상기 필러분산용액을 부여한 후에 가열하는 경우는, 습열처리에서의 섬유 또는 섬유 구조물에 부여하는 수분의 비율(이하,「수분율」이라 함)이 20질량%～800질량%인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 수분율은 30질량%이상이다. 보다 바람직한 수분율은 700질량%이하이다. 더 바람직한 수분율은 40질량%이상이다. 더 바람직한 수분율은 600질량%이하이다. 수분율이 20질량%미만이면, 습열겔화가 충분히 일어나지 않는 경우가 있다. 한편, 수분율이 800질량%를 넘으면, 습열처리가 섬유 구조물의 표면과 내부의 사이에서 균일하게 행해지지 않아 습열겔화의 정도가 불균일해지는 경향이 있다. 또, 수분의 부여방법으로서는 스프레이, 수조에의 침지 등 공지의 방법으로 행할 수 있다. 특히, 필러분산용액을 섬유 구조물에 함침시키는 방법은, 섬유 구조물 내에 필러를 많이 도입하기 쉬워 바람직하다. 수분이 부여된 섬유 또는 섬유 구조물은, 드로잉 롤 등으로 압착하는 등의 방법으로 소정의 수분율로 조정할 수 있다.

상기 필러분산용액을 부여하면서 가열하는 경우는, 습열겔화수지의 겔화가 수분의 부여와 동시에 진행하므로, 상기 필러분산용액 중의 필러의 농도와 상기 필러분산용액의 온도를 조정하여 필러의 고착량을 조정하면 된다. 구체적으로는, 필러를 포함하는 열수 내(90℃ 이상)에 섬유 또는 섬유 구조물을 함침함으로써, 필러를 섬유 표면에 고착할 수 있다.

상기 습열처리하기 전의 섬유 구조물에는 친수처리를 실시해도 된다. 친수처리를 실시하면, 섬유 구조물이 소수성 섬유를 포함하는 경우에 섬유 구조물을 대략 균일하게 수분을 부여할 수 있다. 그 결과, 복합섬유가 대략 균일하게 습열겔화되 어 필러가 고착되기 쉬워 바람직하다. 친수처리로서는, 계면활성제 처리, 코로나 방전법이나 글로방전법, 플라즈마 처리법, 전자선 조사법, 자외선 조사법,

선 조사법, 포톤법, 프레임법, 불소 처리법, 그래프트 처리법 및 술폰화 처리법 등을 들 수 있다.

상기 습열처리에서의 습열처리온도는, 습열겔화수지 또는 습열겔화수지 섬유 성분(이하, 양자를 함께 「바인더 수지」라고도 함)의 겔화온도 이상 융점-20 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 습열처리온도는 50℃ 이상이다. 더 바람직한 습열처리온도는 80℃ 이상이다. 한편, 보다 바람직한 습열처리온도는 바인더 수지의 융점-30 ℃ 이하이다. 더 바람직한 습열처리온도는 바인더 수지의 융점-40 ℃ 이하이다. 습열처리온도가 바인더 수지의 겔화온도 미만이면, 필러를 유효하게 고착할 수 없는 경우가 있다. 습열처리온도가 바인더 수지의 융점-20 ℃를 넘으면, 바인더 수지의 융점에 가까워지기 때문에 섬유 구조물로 했을 때에 수축을 일으키는 경우가 있다.

상기 습열처리에 있어서, 가열체에 접촉시키는 경우, 면압(面壓)이 0.01～0.2 MPa인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 면압의 하한은 0.02MPa이다. 보다 바람직한 면압의 상한은 0.08MPa이다. 또한, 가열체가 열 롤에 의한 압축성형처리인 경우, 열 롤의 선압은 10～400N/cm인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 열 롤의 선압은 50N/cm이다. 보다 바람직한 열 롤의 선압의 상한은 200N/cm이다. 이러한 방법에 의하면, 순식간에 습열겔화수지 섬유성분을 습열겔화할 수 있는 것과 함께 겔화물을 확대시킬 수 있으므로, 넓은 면적에 걸쳐 필러를 고착할 수 있다. 또한, 이러한 방법에 의하면, 습열겔화했을 때, 필러가 겔화물에 밀어넣어져 섬유 표면에 필러를 보다 강고하게 고착시킬 수 있다.

섬유 구조물에 숭고성(嵩高性) 및/또는 유연성을 주는 경우, 상기 섬유 및 상기 습열겔화수지를 포함하는 웹 등을 스팀처리함으로써, 습열겔화수지를 겔화한 겔화물을 형성하여 필러를 고착할 수 있다. 스팀처리의 방법으로서는, 예를 들어 웹 등의 위 및/또는 아래에서 스팀을 내뿜는 방법, 오토클레이브 등으로 스팀에 노출하는 방법 등을 들 수 있다. 이러한 방법에 의하면, 겔 가공시 필요 이상으로 섬유 구조물에 압력이 가해지지 않는다. 그 결과, 섬유 구조물은, 섬유형태를 유지하면서 필러를 섬유 표면에 노출시킨 상태로 고착할 수 있다.

다음에, 본 발명의 섬유 성형체의 제조방법에 대해서 설명한다. 본 발명에 있어서, 습열성형가공이란, 섬유 구조물에 필러분산용액을 부여한 후에 가열하는 처리, 또는 필러분산용액을 부여하면서 가열하고, 소정의 형상으로 성형하는 것을 나타낸다. 가열의 방법은 가열분위기 내에 노출하는 방법, 가열체에 접촉시키는 방법 등을 들 수 있다. 상기 섬유 구조물에 필러분산용액을 부여할 때의 수분율은, 상술한 수분율와 동일하여 설명을 생략한다.

상기 습열성형가공에 있어서는, 필러분산용액을 포함하는 섬유 구조물을 한쌍의 금형 내에 삽입하고, 가열 가압처리하는 것이 바람직하다. 수분을 포함시킨 상태로 가열하면, 부직포 자체가 적절하게 신장하여 금형의 형상을 따르기 쉬워져서 딥 드로잉의 성형체를 얻기 쉽다. 상기 필러분산용액을 부여하면서 가열하는 경우, 예를 들어 한쌍의 금형 내에 섬유 구조물을 삽입하고, 열수 중(90℃ 이상)에 함침함으로써 성형체를 얻을 수 있다.

습열성형가공은 습열분위기에서 실시된다. 습열성형가공 온도는, 겔화수지의 겔화온도 이상 융점-20 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 습열성형가공 온도는 50℃ 이상이다. 더 바람직한 습열성형가공 온도는 80℃ 이상이다. 한편, 보다 바람직한 습열성형가공 온도는 습열겔화수지의 융점-30 ℃ 이하이다. 더 바람직한 습열성형가공 온도는 습열겔화수지의 융점-4O ℃ 이하이다. 습열성형가공 온도가 습열겔화수지의 겔화온도 미만이면, 겔화물을 형성시키는 것이 곤란하다. 습열성형가공 온도가 습열겔화수지의 융점-20 ℃를 넘으면, 습열겔화수지의 융점에 가까워지기 때문에 성형체가 불균일해지는 경우가 있다.

본 발명에 있어서는, 습열분위기에서 상기 습열겔화수지를 습열겔화시킬 때에, 금형 내에서 접촉압 성형가공하여 섬유 성형체를 제조하는 것이 바람직하다. 여기서, 접촉압 성형가공이란, 섬유 구조물과 금형이 접촉할 정도로 압력을 가하는 가공을 말한다. 접촉압이란, 섬유 구조물과 금형이 밀착했을 때 금형의 자중이 걸리게 되는데, 여기까지의 압력을 포함하는 개념이다. 상기 습열겔화수지는 습열분위기에서 겔화시키면 부드러워지므로, 단순한 성형만의 경우, 성형 압력은 그만큼 높지 않아도 된다. 접촉압 성형가공에 의하면, 섬유 성형체는 섬유의 형태를 유지하면서 겔화물에 의해 섬유가 고정되므로, 숭고하고 유연한 성형체가 얻어진다. 상기 금형은 예를 들어, 스테인레스 스틸판과 같은 가볍고 얇은 금형으로 충분하며, 치밀한 메쉬형상 금형이어도 된다.

본 발명에 있어서, 섬유 성형체에 딱딱함을 요구하는, 혹은 습열겔화수지를 확대하여 막형상의 겔화물을 요구하는 경우에는, 통상의 섬유 성형체를 제조하는 압력으로 가열 가압가공할 수 있다.

다음에, 본 발명에 대해서 도면을 사용하여 설명한다. 도 1a～c는 본 발명의 일실시형태에서의 필러고착 섬유의 단면도이다. 도 1a는 폴리프로필렌을 심성분(2)으로 하고, 에틸렌-비닐알코올 공중합수지를 초성분(1)으로 한 복합섬유(5)로서, 초성분(1)은 바인더 수지로서 기능하고, 초성분(1) 내에 필러(3)를 고착시킨 예이다. 도 1b는 폴리프로필렌을 심성분(2)으로 하고, 에틸렌-비닐알코올 공중합수지를 초성분(1)으로 한 복합섬유(6)로서, 초성분(6)의 외측에 에틸렌-비닐알코올 공중합수지를 바인더(4)로서 부착시키며, 이 바인더(4) 내에 필러(3)를 혼합시킨 예이다.도 1c는 폴리프로필렌(8)과 에틸렌-비닐알코올 공중합수지(7)를 다분할로 배치한 복합섬유(9)로 하고, 에틸렌-비닐알코올 공중합수지(7)는 바인더 수지로서 기능하며, 그 주변부 내에 필러(3)를 고착시킨 예이다.

도 2는 본 발명의 일실시형태에서의 3층 구조의 부직포의 단면도로서, 외측에 필러고착 섬유층(11, 11)을 배치하고, 내측에는 레이온 섬유층(12)을 배치시킨 예이다.

도 3은 본 발명의 제조방법의 일례 공정도이다. 섬유 또는 부직포(31)를, 수조(32) 내의 필러를 포함하는 필러분산용액 또는 필러와 에틸렌-비닐알코올 공중합수지를 포함하는 필러분산용액(33)에 함침하고, 드로잉 롤(34)로 압축하며, 스티머(35)와 석션(36)의 사이에서 습열처리하여 그대로 권취하거나, 또는 부직포의 경우는 한쌍의 가열 롤(37, 37)에 걸친 패터닝용 캔버스 롤(38, 38)에 의해 압축성형하 고, 부직포 표면에 소정의 패턴모양을 부여하며, 그 후, 권취기(39)에 권취한다. 스티머(35)와 석션(36)에 대신하여, 상하의 열판을 이용하여 예를 들어 온도 150℃, 5분간의 가압처리를 행해도 된다. 다른 실시형태로서는, 스티머(35) 없이 한쌍의 가열 롤만으로 압축성형하는 방법, 스티머(35) 없이 한쌍의 가열 롤(37, 37)에 걸친 패터닝용 캔버스 롤(38, 38)만으로 압축성형하는 방법도 있다.

도 4a～f는 본 발명의 일실시예에서 얻어진 부직포와 그 구성섬유에 필러가 고착되어 있는 상태를 나타내고, a는 부직포를 나타내는 주사전자현미경 평면사진(배율 100), b는 상기 부직포를 나타내는 주사전자현미경 단면사진(배율 100), c는 상기 부직포 표면의 섬유표면 확대사진(배율 1000), d는 상기 부직포, 다른 부분의 부직포를 나타내는 주사전자현미경 평면사진(배율 100), e는 상기 부직포, 다른 부분의 부직포를 나타내는 주사전자현미경 단면사진(배율 100), f는 상기 부직포, 다른 부분의 부직포 표면의 섬유표면 확대사진(배율 1000)이다.

도 5a～c는 본 발명의 다른 실시예에서 얻어진 부직포와 그 구성섬유에 필러가 고착되어 있는 상태를 나타내고, a는 부직포를 나타내는 주사전자현미경 평면사진(배율 100), b는 상기 부직포를 나타내는 주사전자현미경 단면사진(배율 100), c는 상기 부직포 표면의 섬유표면 확대사진(배율 1000)이다.

도 7은 본 발명의 섬유 성형체의 일실시형태에서의 수분 및 필러를 포함하는 부직포의 제조방법의 일례 공정도이다. 부직포 원반(31)을, 수조(32) 내의 필러를 포함하는 필러분산용액 또는 필러와 에틸렌-비닐알코올 공중합수지를 포함하는 필러분산용액(33)에 함침하고, 드로잉 롤(34)로 압축한다. 이에 의해, 부직포에 수분 및 필러가 약 500질량% 부여된다. 다음에, 두께 0.3mm의 스테인레스 스틸판제의 금형에 밀착시켜 접촉압상태로 하여, 가공온도 140℃의 열풍건조기에 넣고 10분간 열처리하여 접촉압가공을 하였다. 성형체는, 도 8에 나타내는 인체의 입과 코를 덮는 마스크(40)와, 도 9에 나타내는 공기청정기용 필터의 플리츠 가공품(50)을 제작하였다.

도 10은 본 발명의 다른 실시형태에서의 필러고착 섬유 또는 부직포의 제조방법의 일례 공정도이다. 섬유 또는 부직포 원반(31)을, 수조(32) 내의 필러(예를 들어, 가스흡착성 입자)를 포함하는 수계액 또는 필러(예를 들어, 가스흡착성 입자)와 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 포함하는 필러 분산액(33)에 함침하고, 드로잉 롤(34)로 압축하며, 아래부터 증기가 뿜기 시작하는 스티머(35)에서 스팀처리하고, 건조기(41)에서 건조시켜 권취기(39)로 권취한다. 도 11a, b는 본 발명의 일실시예에서 얻어진 부직포와 그 구성섬유에 필러가 고착되어 있는 상태를 나타내고, a는 부직포를 나타내는 주사전자현미경 평면사진(배율 200), b는 상기 부직포 표면의 섬유표면 확대사진(배율 2000)이다.

실시예

이하, 실시예를 이용하여 더 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

연마 부직포로서 이하의 것을 준비하였다.

(부직포)

하기의 3층 구성의 수류 교락(交絡) 부직포를 형성하였다.

제1층과 제3층은, 초성분 에틸렌-비닐알코올 공중합수지(EVOH, 에틸렌 38몰%, 융점 176℃)와 심성분 폴리프로필렌이 50:50의 비율의 심초형 복합섬유(섬도:2.8dtex, 섬유길이:51mm)로 이루어지는 카드 웹으로, 무게는 각층 모두 30g/㎡로 하였다.

제2층은, 레이온 섬유(섬도:1.7dtex, 섬유길이:40mm)로 이루어지는 카드 웹으로, 무게는 3Og/㎡로 하였다.

상기 3층 구성의 수류 교락 부직포의 무게는 9Og/㎡이었다. 이 부직포는, 제1층/제2층/제3층의 순으로 중첩되고, 6MPa의 고압 수류처리를 하여 두께방향의 섬유를 교락시켰다.

(필러분산용액)

필러로서 일본 경금속사제의 "알루미나"(평균입경 0.7㎛)를 3질량%의 비율로 물에 현탁시켜서 필러분산용액(연마제 용액)으로 하였다.

(연마제의 부여와 겔 가공)

상기 부직포를 상기 연마제 용액 내에 침지하고, 맹글(mangle) 롤로 압축하였다. 픽업률은 약 500% 전후로 조정하여, 고착하는 필러량을 표 1에 나타내는 수치가 되도록 조정하였다. 또, 픽업률이란, 부직포의 질량에 대한 수분량과 필러량의 합에 100을 곱한 값이다. 그 후, 120℃로 가열한 상하의 열판에 캔버스 네트를 붙이고, 그 사이에 상기 부직포를 개재하여 0.064MPa의 압력으로 2초간의 겔 가공을 하였다. 다음에 10O℃의 열풍으로 건조하였다.

(연마특성 평가시험)

하기의 잉크를 스테인레스판과 도기그릇에 도포하고, 건조한 후에 각 연마재를 이용하여 오물의 제거를 행하였다. 오물의 제거는 사람의 손으로 각 샘플 모두 동일한 힘을 가하여 마찰하였다. 잉크와 평가물체 및 평가점은 다음과 같이 하였다.

(1) 잉크

A : 데라니시 화학공업사제 유성잉크(No.500)

B : 샤치하타사제 유성잉크(artline)

C : 제브라사제 유성잉크(하이?막키)

D : 미츠비시연필사제 유성잉크(미츠비시 마커피스)

E : 사쿠라크레파스사제 유성잉크(마이네임)

(2) 평가물체와 연마재의 상태

a : 스테인레스판

b : 도기그릇

dry : 마른 상태로 사용

wet : 물에 담가 짜낸 상태로 사용

(3) 평가점

6점 : 마찰횟수 5회로 완전히 오물이 없어졌다.

5점 : 마찰횟수 10회로 완전히 오물이 없어졌다.

4점 : 마찰횟수 20회로 완전히 오물이 없어졌다.

3점 : 마찰횟수 30회로 완전히 오물이 없어졌다.

2점 : 마찰횟수 30회로 부분적으로 약간 오물이 남아 있다.

1점 : 마찰횟수 30회로 오물이 반정도 남아 있다.

0점 : 마찰횟수 30회로 오물이 거의 떨어지지 않는다.

또, 평가샘플은 각 5개 시험을 하였다. 연마성시험의 결과는 다음에 정리하여 표 1에 나타낸다.

또한, 얻어진 부직포와 그 구성섬유에 필러가 고착되어 있는 상태를 도 4a～f에 나타낸다.

(비교예 1)

하기의 3층 구성의 수류 교락 부직포를 형성하였다.

제1층과 제3층은, 에틸렌-초산비닐 공중합수지(EVA, 융점 101℃)와 폴리프로필렌이 50:50의 비율의 심초복합섬유(섬도:2.2dtex, 섬유길이:51mm)로 이루어지는 카드 웹으로, 무게는 각층 모두 3Og/㎡로 하였다.

제2층은, 레이온 섬유(섬도:1.7dtex, 섬유길이:40mm)로 이루어지는 카드 웹으로, 무게는 30g/㎡로 하였다.

상기 3층 구성의 수류 교락 부직포의 무게는 90g/㎡이었다. 이 부직포는 제1층/제2층/제3층의 순으로 중첩되고, 6MPa의 고압수류처리를 하여 두께방향의 섬유를 교락시켰다.

연마제의 부여 등 그 밖의 조건은 실시예 1과 같이 하였다. 연마성시험의 결과는 다음에 정리하여 표 1에 나타낸다.

(비교예 2)

하기의 3층 구성의 수류 교락 부직포를 형성하였다.

제1층과 제3층은, 에틸렌-아크릴산메틸 공중합체수지(EMA, 융점 86℃)와 폴리프로필렌이 50:50의 비율의 심초복합섬유(섬도:2.2dtex, 섬유길이:45mm)로 이루어지는 카드 웹으로, 무게는 각층 모두 30g/㎡로 하였다.

(종래품 1)

시판의 연마입자부착의 부직포 수세미(3M사제)를 이용하여 실시예 1과 같이 연마성 시험을 하였다. 결과는 다음에 정리하여 표 1에 나타낸다.

(종래품 2)

시판의 연마입자부착의 스폰지 수세미(에스테화학사제)를 이용하여 실시예 1과 같이 연마성 시험을 하였다. 결과는 다음에 정리하여 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 필러고착 섬유를 함유하는 부직포는, 시판의 연마재와 거의 동일한 레벨의 연마성을 나타냈다. 게다가, 본 실시예의 필러고착 섬유를 함유하는 부직포는, 필러가 탈락하지 않아 내구성이 좋은 결과가 얻어졌다. 필러의 탈락이 없는 것은, 렌즈나 반도체의 연마 등에 특히 유용하다.

(실시예 2)

(부직포)

실시예 1의 심초형 복합섬유로 이루어지는 무게 100g/㎡의 수류 교락 부직포(수압 6MPa의 고압 수류처리)를 사용하였다.

(가공순서 및 조건)

상기 부직포를 계면활성제(알킬기의 탄소수가 9인 폴리옥시에틸렌 알킬페놀에테르)를 O.1질량% 포함하는 수용액에 침지하고, 짜냄으로써 전처리하였다. 다음에, 에틸렌-비닐알코올 공중합수지(EVOH) 파우더(일본 합성화학사제, 상품명「소아놀」, 파우더 타입 B-7, 에틸렌 29몰%, 융점 188℃)와, 활성탄(쿠라레케미컬사제, 상품명「쿠라레 콜」PL-D)의 수분산용액에 침지하고, 맹글 롤로 압축하였다. 그 후, 열판 유압(油壓) 프레스기(상, 하의 열판을 가열)를 사용하여 캔버스 네트 사이에 부직포를 개재하여 겔 가공을 실시하였다. 가열온도는 120℃, 프레스 압력은 0.032MPa, 가열시간은 2분으로 하였다. 그 후, 잉여분의 필러를 씻어내고, 100℃의 열풍으로 건조하였다.

상기 활성탄은 강고하면서 균일하게 고착하였다. 얻어진 필러고착 섬유를 함유하는 부직포의 결과를 표 2에 정리하여 나타낸다.

(실시예 3)

레이온 섬유 1.7dtex, 51mm로 이루어지는 60g/㎡의 수류 교락 부직포(수압 6MPa의 고압수류처리)를 사용한 것 이외에는 실시예 2와 같이 처리하였다.

상기 활성탄은 강고하면서 균일하게 고착하였다. 얻어진 필러고착 부직포의 결과를 표 2에 정리하여 나타낸다.

(실시예 4)

폴리에스테르 섬유 1.7dtex, 51mm로 이루어지는 50g/㎡의 수류 교락 부직포(수압 6MPa의 고압수류처리)를 사용한 것 이외에는 실시예 2와 같이 처리하였다.

(실시예 5)

폴리프로필렌 섬유 1.7dtex, 51mm로 이루어지는 60g/㎡의 수류 교락 부직포(수압 6MPa의 고압수류처리)를 사용한 것 이외에는 실시예 2와 같이 처리하였다.

(실시예 6)

제1층과 제3층은, 실시예 1의 에틸렌-비닐알코올 공중합수지(EVOH)와 실시예 1의 폴리프로필렌이 50:50의 비율의 분할형 복합섬유(섬도:3.3dtex, 섬유길이:51mm)로 이루어지는 카드 웹으로, 무게는 각층 30g/㎡로 하였다. 제1층과 제3층의 사이의 제2층은, 실시예 1의 레이온 섬유와 폴리에스테르 섬유(섬도:1.7dtex, 섬유길이:51mm)를 1:1로 혼합한 카드 웹으로, 무게는 30g/㎡로 하였다. 이하, 실시예 1과 같은 방법으로 수류 교락 부직포로 하고, 겔 가공하였다. 실시예 1과 같이 필러는 강고하면서 균일하게 고착하였다. 얻어진 부직포와 그 구성섬유에 필러가 고착되어 있는 상태를 도 5a～c에 나타낸다.

(실시예 7)

(부직포원반의 제작)

초성분이 에틸렌-비닐알코올 공중합수지(EVOH, 에틸렌 함유량 38몰%, 융점176℃)이고, 심성분이 폴리프로필렌(PP, 융점 161℃)이며, EVOH:PP가 50:50의 비율(용적비)인 심초형 복합섬유(섬도 3.3dtex, 섬유길이 51mm)를 준비하였다. 또, 초성분이 폴리에틸렌(PE, 융점 132℃)이고, 심성분이 폴리프로필렌(PP, 융점 161℃)인 섬도 2.2dtex, 섬유길이 51mm의 건열접착성 복합섬유(다이와방적제, NBF(H))를 준비하였다.

상기 심초형 복합섬유를 75질량%, 상기 건열접착성 섬유를 25질량%를 혼합하고, 세미 랜덤 카드기로 개섬(開纖)하여 무게 45g/㎡의 카드 웹을 제작하였다. 그 후, 상기 카드 웹을 90메쉬의 평직 지지체에 탑재하고, 상기 카드 웹의 폭방향으로 일렬로 오리피스(지름:0.12mm, 피치:0.6mm)가 배치된 노즐에서 상기 카드 웹으로 향하여 수류를 수압 3MPa로 분사한 후, 수압 4MPa로 더 분사하였다. 이어서, 상기 카드 웹을 이반(裏返)하여, 상기 노즐로부터 수압 4MPa로 수류를 분사하여 수류 교락 부직포원반을 제작하였다.

(필러의 준비)

필러로서, 활성탄 입자:「다이코 SA1000」(니무라화학제, 평균입경 1O㎛)을 사용하였다.

(필러고착 섬유를 함유하는 부직포의 제작)

상기 부직포원반을, 수중에 8질량%의 상기 활성탄 입자를 분산시킨 필러분산용액(20℃)에 침지하고, 맹글 롤을 이용하여 선압 약 60N/cm의 드로잉압력으로 픽업률을 조정하였다. 그 후, 필러분산용액을 함침시킨 상기 부직포원반을, 부직포원반의 하부로부터 스팀이 불어 나오는 스티머를 이용하여 수조 내 온도 102℃, 가공시간 15초에서 스팀처리를 실시하고, 열풍 드라이어(100℃)로 건조하여 본 발명의 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포의 무게는 68g/㎡이고, 약 23g/㎡의 필러가 고착하였다. 얻어진 부직포와 그 구성섬유에 필러가 고착되어 있는 상태를 도 11a, b에 나타낸다. 얻어진 부직포는 섬유형태를 유지하고, 필러가 섬유 표면에 노출된 상태로 고착하였다.

(실시예 8～11)

가스흡착재로서, 이하의 것을 준비하였다.

(부직포원반의 제작)

초성분이 에틸렌-비닐알코올 공중합수지(EVOH, 에틸렌 함유량 38몰%, 융점 176℃)이고, 심성분이 폴리프로필렌(PP, 융점 161℃)이며, EVOH:PP가 50:50의 비율(용적비)인 심초형 복합섬유(섬도 2.8dtex, 섬유길이 51mm)를 준비하였다.

상기 심초형 복합섬유를 세미 랜덤 카드기로 개섬하여, 표 3에 나타내는 무게를 갖는 카드 웹을 제작하였다. 그 후, 상기 카드 웹을 90메쉬의 평직 지지체에 탑재하고, 상기 카드 웹의 폭방향으로 일렬로 오리피스(지름:0.12mm, 피치:0.6mm)가 배치된 노즐에서 상기 카드 웹으로 향하여 수류를 수압 3MPa로 분사한 후, 수압 4MPa로 더 분사하였다. 이어서, 상기 카드 웹을 이반하여, 상기 노즐로부터 수압 4MPa로 수류를 분사하여 실시예 8～11에 사용되는 수류 교락 부직포원반을 제작하였다.

(필러의 준비)

필러로서 가스흡착성 입자를 준비하였다. 가스흡착성 입자로서는, 활성탄 입자:「쿠라레 콜 PL-D」(쿠라레케미컬제, 야자껍질탄, 평균입경 40～50㎛)을 사용하였다.

(필러고착 섬유를 함유하는 부직포의 제작)

상기 부직포원반을, 수중에 1O질량%의 상기 활성탄 입자를 분산시킨 필러분산용액(20℃)에 침지하고, 맹글 롤의 드로잉 압력으로 픽업률을 조정하여, 상기 활성탄 입자의 고착량을 표 3에 나타내는 수치가 되도록 조정하였다. 또, 픽업률이란, 부직포원반의 질량에 대한 수분량과 활성탄 입자량의 합에 100을 곱한 값이다. 그 후, 필러분산용액을 함침시킨 상기 부직포원반을 선경(線徑):0.3mm, 메쉬수:세로 30개/inch×가로 25개/inch의 2장의 평직의 플라스틱 네트(세로 40cm×가로 40cm)로 협지하여 150℃로 가열한 핫플레이트에 탑재하고, 또, 상측의 상기 플라스틱 네트를 알루미늄 시트(1g/㎠)로 덮어 15분간 습열처리를 하였다. 얻어진 부직포를 물로 씻고, 열풍 드라이어(100℃)로 건조하여 본 발명의 부직포(가스흡착재)를 얻었다.

(실시예 12)

실시예 8에 사용되는 수류 교락 부직포원반과 같은 부직포원반을, 수중에 5질량%의 상기 활성탄 입자를 분산시킨 필러분산용액(95℃)에 30초간 침지한 후, 끌어올렸다. 그리고, 상기 부직포원반의 온도가 50℃가 될 때까지 상기 부직포원반을 지지하였다. 그 후, 상기 부직포원반을 물로 씻고, 열풍 드라이어(100℃)로 건조하여 본 발명의 부직포(가스흡착재)를 얻었다.

표 3에, 실시예 8～12의 부직포(가스흡착재)에 대해서, 부직포원반의 무게, 활성탄 입자의 고착량, 활성탄 입자의 고착률 및 부직포(가스흡착재)의 무게를 나타내었다.

(비교예 3)

자기가교형 아크릴산 에스테르 에멀젼(일본 카바이드공업제, 상품명「니카졸 FX-555A」)을 15질량%와 상기 활성탄 입자를 10질량% 함유한 필러분산용액을 준비하였다. 다음에, 상기 용액에 전술한 실시예 8에 사용되는 수류 교락 부직포원반과 같은 부직포원반을 침지하고, 맹글 롤로 압축하며, 열풍 건조기를 이용하여 온도 14O℃, 처리시간 15분으로 건조시키는 것과 함께 경화시켜, 활성탄 입자의 고착량이 38g/㎡인 케미컬본드 부직포를 얻었다.

(비교예 4)

비교예 4로서, 표면에 소취제가 고정된 2장의 스판본드 부직포 사이에, 활성탄 입자가 핫멜트제로 고정된 VOC가스흡착시트(아사히화성섬유제, 상품명「세미아V」, 무게 134g/㎡, 활성탄 입자의 고착량 약 40g/㎡)를 준비하였다.

(VOC가스흡착 시험방법)

실시예 8～12 및 비교예 3, 4의 시트를 각각 세로 10cm×가로 10cm의 크기로 절단하고, 용량이 5리터의 공해분석용 백(상품명「테드라백」)에 넣어, 표 4～6에 나타내는 초기농도가 되도록 공기와 조합된 각 VOC가스를 주입하였다. 그리고, 주입시점을 개시시간으로 하고, 시간이 흐를 때마다 가스검지관으로 백 내의 각 VOC가스의 농도를 측정하였다. 결과를 표 4～6에 나타낸다. 또, 표 4～6에 있어서, 「ND」란, 각VOC가스의 농도가 사용한 가스검지관의 측정한계(2ppm) 미만이 된 경우를 나타낸다.

(결과)

표 4～6에 나타내는 바와 같이, 실시예 8～11의 부직포를 사용한 경우는, 비교예 3, 4에 비해 각 VOC가스의 농도의 감소속도가 빠르고, 가스의 흡착성능이 향상하였다. 또한, 표 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 12는, 비교예 3에 비해 활성탄 입자의 고착량이 적음에도 불구하고, 비교예 3과 동등한 포름알데히드의 흡착성능을 나타냈다. 또, 표 5, 6에 나타내는 바와 같이, 실시예 12는, 비교예 4에 비해 활성탄 입자의 고착량이 적음에도 불구하고, 가스의 흡착성능이 향상하였다. 이는, 실시예 8～12의 부직포 내의 활성탄 입자(가스흡착성 입자)가 섬유 표면의 습열겔화된 겔화물에 의해 고착되어 있기 때문에, 가스흡착성 입자가 표면에 노출된 상태로 고착되고, 비교예 3, 4에 비해 가스흡착성 입자의 비표면적의 감소가 억제됨에 따른 것이라고 생각된다. 또, 실시예 8～12의 부직포는, 섬유형상을 유지하고, 겔 가공시에 부직포가 수축하는 경우는 없었다. 또한, 실시예 8～12의 부직포는, 가스흡착성 입자의 탈락이 없었다.

(실시예 13)

수질정화재로서, 이하의 것을 준비하였다.

(부직포원반의 제작)

상기 심초형 복합섬유를 세미 랜덤 카드기로 개섬하여, 무게 101g/㎡의 카드 웹을 제작하였다. 그 후, 상기 카드 웹을 90메쉬의 평직 지지체에 탑재하고, 상기 카드 웹의 폭방향으로 일렬로 오리피스(지름:0.12mm, 피치:0.6mm)가 배치된 노즐에서 상기 카드 웹으로 향하여 수류를 수압 3MPa로 분사한 후, 수압 4MPa로 더 분사하였다. 이어서, 상기 카드 웹을 이반하여, 상기 노즐로부터 수압 4MPa로 수류를 분사하여, 실시예 1에 사용되는 수류 교락 부직포원반을 제작하였다.

(필러의 준비)

필러로서 유기물흡착성 입자를 준비하였다. 유기물흡착성 입자로서는, 활성탄 입자:「쿠라레 콜 PL-D」(쿠라레케미컬제, 야자껍질탄, 평균입경 40～50㎛)을 사용하였다.

(필러고착 섬유를 함유하는 부직포의 제작)

상기 부직포원반을, 수중에 1O질량%의 상기 활성탄 입자를 분산시킨 필러분산용액(20℃)에 침지하고, 맹글 롤의 드로잉 압력으로 픽업률을 조정하여, 상기 활성탄 입자의 고착량을 표 7에 나타내는 수치가 되도록 조정하였다. 그 후, 필러분산용액을 함침시킨 상기 부직포원반을, 선경:0.3mm, 메쉬수:세로 30개/inch×가로 25개/inch의 2장의 평직의 플라스틱 네트(세로 40cm×가로 40cm)로 협지하여 150℃로 가열한 핫플레이트에 탑재하고, 또, 상측의 상기 플라스틱 네트를 알루미늄 시트(1g/㎠)로 덮어 15분간 습열처리를 하였다. 얻어진 부직포를 물로 씻고, 열풍 드라이어(100℃)로 건조하여 본 발명의 부직포(수질정화재)를 얻었다.

(실시예 14)

무게 40g/㎡의 카드 웹을 사용하여, 상기 활성탄 입자를 고착시킬 때에 수분산액 내의 상기 활성탄 입자의 농도를 5질량%로 하고, 맹글 롤로 픽업률을 조정하여 상기 활성탄 입자의 고착량을 표 1에 나타내는 수치가 되도록 조정한 것 이외에는, 실시예 13과 같은 방법으로 본 발명의 부직포(수질정화재)를 얻었다.

표 7에, 실시예 13 및 실시예 14의 부직포(수질정화재)에 대해서, 부직포원반의 무게, 활성탄 입자의 고착량, 활성탄 입자의 고착률 및 부직포(수질정화재)의 무게를 나타냈다. 실시예 13, 14의 부직포는 섬유형상을 유지하고, 겔 가공시에 부직포가 수축되는 경우는 없었다.

(비교예 5)

비교예 5로서, 활성탄소 섬유 부직포(쿠라레케미컬제, 상품명「쿠라쿠티브」 무게 약 180g/㎡)를 준비하였다.

(수질정화성능 시험방법)

실시예 13, 14 및 비교예 3, 5에 대해서, 도 6에 나타내는 물순환식 간이시험기로 수질정화성능시험을 행하였다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 물순환식 간이시험기(20)는 스탠드(21)와, 스탠드(21)에 부착된 고정지그(22a, 22b)와, 고정지그(22a)에 의해 스탠드(21)에 고정된 바닥이 있는 원통형상의 용기(23)와, 용기(23) 내의 물을 순환하는 펌프(24)를 구비하고 있다. 그리고, 펌프(24)는 용기(23)의 저부의 개구(23a)에 부착된 관(24a)과, 고정지그(22b)에 의해 스탠드(21)에 고정된 관(24b)을 구비하고, 용기(23)의 개구(23a)로부터 관(24a)에 의해 용기(23) 내의 물을 흡인하며, 흡인한 물을 관(24b)에 의해 용기(23)의 상부로 배출한다. 또, 본 시험에 있어서, 실시예 13 및 비교예 5에 대해서는, 용기(23) 내에 화학적 산소요구량(COD)이 40ppm이 되는 공장폐수를 넣어 행하고, 실시예 14 및 비교예 3에 대해서는, COD가 20ppm이 되는 공장폐수를 넣어 행하였다. 또한, 펌프(24)에 접속한 전력조정장치(도시생략)에 의해, 물의 순환유량을 6리터/분으로 하고, 시험중에 있어서 용기(23) 내의 상기 공장폐수의 액량을 1리터로 유지하였다.

(시험용 샘플의 제작방법)

실시예 13, 14 및 비교예 3, 5의 각각의 부직포를 3cm×3cm의 소편(25)(도 6 참조)으로 절단하였다. 다음에, 실시예 13, 14 및 비교예 3, 5의 각각에 대해서, 활성탄량이 10g이 되도록 소편(25)을 칭량하고, 칭량한 소편(25)을 시판의 차팩(26)(도 6 참조)에 넣어 시험용 샘플(27)(도 6 참조)을 제작하였다. 또, 수질정화성능시험 때는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 시험용 샘플(27)을 용기(23) 내의 상기 공장폐수에 침지하고, 와이어(28)에 의해 고정지그(22b)에 고정하였다.

(COD농도의 측정방법)

COD농도는, 측정시간마다 용기(23) 내의 상기 공장폐수를 스포이트로 비커에 채취하고, 공립이화학연구소제의 간이수질분석제품「팩 테스트」(WAK-COD, 측정범위 0～100mg/리터)로 표준색과 색을 비교하여 측정하였다. 결과를 표 8에 나타낸다.

(결과)

표 8에 나타내는 바와 같이, 실시예 13, 14의 부직포를 사용한 경우는, 비교예 3, 5에 비해 COD농도의 감소속도가 빠르고, 양호한 수질정화성능을 나타냈다. 특히, 측정개시부터 120분 후에 있어서, 실시예 14의 COD농도는 비교예 3의 COD농도의 절반이 되고, 수질정화성능이 향상하였다. 이는, 실시예 14의 부직포 내의 활성탄 입자(유기물흡착성 입자)가 섬유의 표면에 고정된 습열겔화된 겔화물에 의해 고착되어 있기 때문에, 유기물흡착성 입자가 표면에 노출된 상태로 고착되고, 비교예 3에 비해 유기물흡착성 입자의 비표면적의 감소가 억제됨에 의한 것으로 생각된다.

(활성탄 탈락률)

실시예 14 및 비교예 5에 대해서, 이하에 나타내는 방법으로 활성탄 탈락률을 측정하였다.

실시예 14 및 비교예 5의 각각의 부직포를 활성탄량이 1.21g이 되도록 절단하였다. 절단한 샘플의 사이즈는 실시예 14가 30cm×20cm이고, 비교예 5가 6.6cm×10cm이었다. 다음에, 3리터의 비커에 2리터의 물을 넣고, 실시예 13 및 비교예 5의 상기 샘플을 각각 비커 내의 물에 넣어 마그넷 교반기에서 4시간 교반하였다. 그 후, 샘플을 추출하여 비커 내의 잔존액을, 미리 질량을 측정해 둔 유리여지(濾紙)(동양여지사제, 상품명「아드반텍」, 형번「GLASS FIBER GS25」, 직경 47mm)를 사용하여 흡인여과하고, 여과한 유리여지를 건조한 후, 건조 후의 유리여지의 질량을 측정하였다. 그리고, 얻어진 유리여지의 질량으로부터 활성탄의 탈락량 및 탈락률을 구하였다. 또, 활성탄의 탈락량은, 건조 후의 유리여지의 질량에서 여과 전의 유리여지의 질량을 뺀 값으로 하였다. 또한, 활성탄의 탈락률은, 상기 활성탄의 탈락량을 시험 전의 활성탄량(1.21g)으로 나눈 값에 100을 곱한 값으로 하였다. 결과를 표 9에 나타낸다.

(결과)

표 9에 나타내는 바와 같이, 실시예 14의 부직포는, 비교예 5에 비해 활성탄의 탈락량 및 탈락률을 억제할 수 있다. 이는, 실시예 14의 부직포 중의 활성탄(활성탄 입자)이 섬유의 표면에 고정된 습열겔화된 겔화물에 의해 고착되어 있기 때문에, 비교예 5에 비해 활성탄을 보다 강고하게 유지할 수 있기 때문이라고 생각된다.

(실시예 15)

(부직포원반의 제작)

상기 심초형 복합섬유를 세미 랜덤 카드기로 개섬하여, 무게 40g/㎡의 카드 웹을 제작하였다. 그 후, 상기 카드 웹을 90메쉬의 평직 지지체에 탑재하고, 상기 카드 웹의 폭방향으로 일렬로 오리피스(지름:0.12mm, 피치:0.6mm)가 배치된 노즐에서 상기 카드 웹으로 향하여 수류를 수압 3MPa로 분사한 후, 수압 4MPa로 더 분사하였다. 이어서, 상기 카드 웹을 이반하여, 상기 노즐로부터 수압 4MPa로 수류를 분사하여 수류 교락 부직포원반을 제작하였다.

(필러의 준비)

필러로서는, 활성탄 입자:「쿠라레 콜 PL-D」(쿠라레케미컬제, 야자껍질탄, 평균입경 40～50㎛)을 사용하였다.

(필러고착 습열성형가공)

상기 부직포원반을, 수중에 1O질량%의 상기 활성탄 입자를 분산시킨 필러분산용액(20℃)에 침지하고, 맹글 롤의 드로잉 압력으로 픽업률을 조정하였다.

수분 및 필러를 포함하는 부직포를 두께 0.3mm의 스테인레스 스틸판제의 한쌍의 금형 사이에 개재하여 밀착시키고, 가공온도 14O℃의 열풍 건조기에 넣어 10분간 접촉압으로 열처리를 하였다. 성형체는 완(椀)형의 금형을 이용하여 도 8에 나타내는 인체의 입과 코를 덮는 마스크(40)와, 플리츠형의 금형을 이용하여 도 9에 나타내는 공기청정기용 필터의 플리츠 가공품을 제작하였다. 얻어진 마스크 및 플리츠 가공품의 활성탄 입자의 고착률을 구하면, 모두 약 100질량%이었다.

도 8에 나타내는 마스크는, 적당한 유연성을 갖고, 섬유형태를 유지하며, 섬유가 균일하게 분산된 딥 드로잉 압력의 완형의 성형체이었다. 겔화물에 의해 고정된 활성탄 입자는, 성형체로부터 탈락하는 경우는 없었다. 또한, 마스크를 장착하여도 숨이 가쁜 것을 느끼는 경우는 없었다. 도 9의 플리츠 가공품은, 섬유형태를 유지하고, 섬유가 균일하게 분산되어 있으며, 플리츠의 산곡(금)이 명료한 딥 드로잉 압력의 성형체이었다. 겔화물에 의해 고정된 활성탄 입자는, 성형체로부터 탈락하는 경우는 없었다. 도 9의 플리츠 가공품은 단단히 접혀져 있으므로, 플리츠형 카트리지 필터에의 가공성도 양호하였다.

본 발명은, 본래의 섬유의 성질을 유지한 채로, 또한 필러가 갖는 기능을 유효하게 발휘할 수 있는 필러고착 섬유, 섬유 구조물, 섬유 성형체 및 그들의 제조방법을 제공할 수 있다.

본 발명은, 섬유 표면에 필러가 겔화물에 의해 고착되어 있기 때문에, 필러가 쉽게 탈락하지 않고, 섬유 표면에 노출된 상태로 고착할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 섬유 구조물을 가스흡착재에 사용한 경우, 가스흡착성 입자가 섬유 표면의 겔화물에 의해 고착되어 있기 때문에, 가스흡착성 입자를 표면에 노출시킨 상태로 고착할 수 있다. 이에 의해, 섬유 표면에 고착된 가스흡착성 입자의 탈락을 방지하면서, 가스흡착성 입자의 비표면적의 감소를 억제할 수 있기 때문에, 종래의 가스흡착재에 비해 가스의 흡착성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 섬유 구조물을 수질정화재에 사용한 경우, 유기물흡착성 입자가 섬유 표면의 겔화물에 의해 고착되어 있기 때문에, 유기물흡착성 입자를 표면에 노출시킨 상태로 고착할 수 있다. 이에 의해, 섬유 표면에 고착된 유기물흡착성 입자의 탈락을 방지하면서, 유기물흡착성 입자의 비표면적의 감소를 억제할 수 있기 때문에, 종래의 수질정화재에 비해 정화성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 섬유 성형체는, 바인더 수지는 습열겔화수지를 포함하고, 섬유 구조물은 섬유가 습열겔화수지를 습열겔화한 겔화물에 의해 고정되어 소정의 형상으로 성형됨으로써, 의료(衣料)용도의 경우는 인체의 피부에 직접 또는 간접적으로 접촉해도 유연하다. 또한, 성형이 균일하고 딥 드로잉의 형상을 얻을 수 있다. 또, 필러를 섬유 표면에 유효하게 고착할 수 있다.

또한, 본 발명의 섬유 성형체의 제조방법은, 섬유와 습열겔화수지를 포함하는 섬유 집합물을 형성하고 습열성형 가공함으로써, 균일하게 성형할 수 있고, 딥 드로잉의 형상으로도 용이하게 성형할 수 있다. 일반적인 용도에 있어서도 성형비용을 저렴하게 할 수 있다.

본 발명의 필러고착 섬유 및 섬유 구조물은, 치아 사이를 닦는 필라멘트 섬 유(덴탈 플로스), 공업용 연마재로서 렌즈, 반도체, 금속, 플라스틱, 세라믹, 유리 등 여러가지 분야의 연마재, 가정용 또는 업무용 키친 등에서 사용하는 연마재, 유해가스 등을 흡착하는 가스흡착재, 항균재, 소취재, 이온교환재, 오수처리용재, 흡유재, 금속흡착재, 전지세퍼레이터용 부직재, 도전성재, 제전성(대전방지)재, 조습재, 제습(결로방지)재, 흡음재, 방음재, 방충재, 방미재, 항바이러스재 등에 유용하다. 예를 들어, 가스흡착재, 항바이러스재는 건재의 양생시트, 벽지, 마스크, 공기조절용 등의 필터 등에 사용할 수 있다.

본 발명의 섬유 성형체는, 의료용도의 경우, 예를 들어 어깨패드, 유방패드, 자켓의 깃심지, 소매심지, 포켓심지, 옷의 앞모습, 뒷모습, 안단, 바지의 허리심지 등이 있다. 또한, 비의료용도의 경우, 마스크, 공기청정기나 크린 룸에 사용하는 필터여과재의 플리츠 가공품, 공기조절된 공기배관의 단열재, 배관, 파이프, 플레이트, 캘린더 가공된 표면요철모양을 갖는 시트 등 여러가지 형태로 성형할 수 있다.

Claims

섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유로서,

상기 바인더 수지는 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지이고,

상기 필러는 상기 습열겔화수지가 스팀처리에 의해 겔화한 겔화물에 의해 상기 섬유 표면에 노출하여 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 필러고착 섬유.
제1항에 있어서,

상기 습열겔화수지가 에틸렌-비닐알코올 공중합수지인 것을 특징으로 하는 필러고착 섬유.
제1항에 있어서,

상기 필러의 평균입경이 0.01～100㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 필러고착 섬유.
섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유를 함유하는 섬유 구조물로서,

상기 바인더 수지는 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지이고,

상기 필러는 상기 습열겔화수지가 스팀처리에 의해 겔화한 겔화물에 의해 상기 섬유 표면에 노출하여 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제4항에 있어서,

상기 습열겔화수지가 에틸렌-비닐알코올 공중합수지인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제4항에 있어서,

상기 섬유 및 상기 바인더 수지는,

(I) 습열겔화수지 성분과 다른 열가소성 합성섬유성분을 포함하는 복합섬유,

(II) 상기 복합섬유와 다른 섬유를 혼합한 것,

(III) 상기 복합섬유와 습열겔화수지를 혼합한 것, 및

(IV) 습열겔화수지와 다른 섬유를 혼합한 것

에서 선택되는 적어도 하나의 조합을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제4항에 있어서,

상기 필러의 평균입경이 0.01～100㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제4항에 있어서,

상기 필러가 무기입자인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제8항에 있어서,

상기 무기입자가 알루미나, 실리카, 트리폴리, 다이아몬드, 코런덤(corundum), 에머리(emery), 가넷(garnet), 플린트(flint), 합성다이아, 질화붕소, 탄화규소, 탄화붕소, 산화크롬, 산화세륨, 산화철, 규산콜로이드, 탄소, 그라파이트, 제올라이트, 이산화티탄, 카오린, 점토 및 실리카 겔에서 선택되는 적어도 하나의 입자인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제9항에 있어서,

상기 필러가 연마제이고, 상기 섬유 구조물이 연마부직포인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제4항에 있어서,

상기 필러가 다공질 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제11항에 있어서,

상기 다공질 입자가 활성탄 입자인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제12항에 있어서,

상기 섬유 구조물이 가스흡착재인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제12항에 있어서,

상기 섬유 구조물이 수질정화재인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제4항에 있어서,

상기 필러고착 섬유가 양 표면에 존재하고, 내부에 친수성 섬유를 존재시킨 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제15항에 있어서,

상기 친수성 섬유가 레이온 섬유, 코튼 섬유 및 펄프에서 선택되는 적어도 하나의 섬유인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제4항에 있어서,

상기 섬유 구조물이 두께방향으로 압축성형되어 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러고착 섬유를 포함하는 섬유 구조물이 성형되어 이루어지는 섬유 성형체로서,

상기 바인더 수지는 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지를 포함하고,

상기 섬유 구조물은, 상기 습열겔화수지를 스팀처리에 의해 겔화한 겔화물에 의해 상기 필러가 상기 섬유 표면에 노출하여 고정되는 것과 함께 소정의 형상으로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 성형체.
제18항에 있어서,

상기 섬유 성형체는 접촉압 성형가공에 의해 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 성형체.
섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유의 제조방법으로서,

상기 섬유 및 상기 바인더 수지가 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화섬유이고,

상기 필러를 용액에 분산시킨 필러분산용액을 상기 습열겔화섬유에 부여하며,

다음에, 습열분위기에서 상기 습열겔화섬유를 스팀처리하여, 상기 습열겔화섬유를 겔화시키고, 겔화물에 의해 상기 필러를 섬유 표면에 고착하는 것을 특징으로 하는 필러고착 섬유의 제조방법.
제20항에 있어서,

상기 습열겔화섬유가 습열겔화수지 단독, 또는 습열겔화수지 성분과 다른 열가소성 합성섬유성분을 포함하는 복합섬유인 것을 특징으로 하는 필러고착 섬유의 제조방법.
제20항에 있어서,

상기 습열분위기가 상기 습열겔화수지의 겔화온도 이상 융점-20 ℃ 이하의 온도범위인 것을 특징으로 하는 필러고착 섬유의 제조방법.
섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유의 제조방법으로서,

상기 섬유 및 상기 바인더 수지는 다른 섬유와 습열겔화수지이고,

상기 다른 섬유에 상기 습열겔화수지를 부여한 후에 필러를 부여하거나, 또는 상기 필러 및 상기 습열겔화수지를 용액에 분산시킨 필러분산용액을 상기 다른 섬유에 부여하며,

다음에, 습열분위기에서 스팀처리하여 상기 습열겔화수지를 겔화시키고, 겔화물에 의해 상기 필러를 다른 섬유 표면에 고착하는 것을 특징으로 하는 필러고착 섬유의 제조방법.
섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유를 함유하는 섬유 구조물의 제조방법으로서,

상기 바인더 수지가 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지이고,

상기 섬유 및 상기 바인더 수지가,

(I) 습열겔화수지 섬유성분과 다른 열가소성 합성섬유성분을 포함하는 복합섬유,

(II) 상기 복합섬유와 다른 섬유를 혼합한 것,

(III) 상기 복합섬유와 습열겔화수지를 혼합한 것, 및

(IV) 습열겔화수지와 다른 섬유를 혼합한 것

에서 선택되는 적어도 하나의 조합이며,

상기 섬유 및 상기 바인더 수지로 섬유 구조물을 제작하고,

상기 필러를 용액에 분산시킨 필러분산용액을 상기 섬유 구조물에 부여하며,

다음에, 습열분위기에서 상기 습열겔화수지를 스팀처리하여, 상기 습열겔화수지를 겔화시키고, 겔화물에 의해 상기 필러를 섬유 표면에 고착하여 필러고착 섬유를 형성시키는 것을 특징으로 하는 섬유 구조물의 제조방법.
제24항에 있어서,

상기 습열분위기가 상기 습열겔화수지의 겔화온도 이상 융점-20 ℃ 이하의 온도범위인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물의 제조방법.
삭제
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제24항에 있어서,

상기 필러분산용액이 수용액 또는 습열겔화수지를 포함하는 수용액인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물의 제조방법.
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섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유로서,

상기 바인더 수지는 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지이고,

상기 필러는 상기 습열겔화수지가 겔화한 겔화물에 의해 고착되어 있으며, 상기 필러가 다공질 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 필러고착 섬유.
섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유를 함유하는 섬유 구조물로서,

상기 바인더 수지는 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지이고,

상기 필러는 상기 습열겔화수지가 겔화한 겔화물에 의해 고착되어 있으며, 상기 필러가 다공질 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제33항에 있어서,

상기 다공질 입자가 활성탄 입자인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제34항에 있어서,

상기 섬유 구조물이 가스흡착재인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
제34항에 있어서,

상기 섬유 구조물이 수질정화재인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물.
섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러고착 섬유를 포함하는 섬유 구조물이 성형되어 이루어지는 섬유 성형체로서,

상기 바인더 수지는 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지를 포함하고,

상기 섬유 구조물은, 상기 습열겔화수지를 습열겔화한 겔화물에 의해 상기 섬유가 고정되는 것과 함께 소정의 형상으로 성형되어 있고,

상기 필러가 다공질 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 성형체.
섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유의 제조방법으로서,

상기 섬유 및 상기 바인더 수지가 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화섬유이고,

상기 필러를 용액에 분산시킨 필러분산용액을 상기 습열겔화섬유에 부여하고,

다음에, 습열분위기에서 상기 습열겔화섬유를 습열처리하여, 상기 습열겔화섬유를 겔화시키고, 겔화물에 의해 상기 필러를 섬유 표면에 고착하며,

상기 필러가 다공질 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 필러고착 섬유의 제조방법.
섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유의 제조방법으로서,

상기 섬유 및 상기 바인더 수지는 다른 섬유와 습열겔화수지이고,

상기 다른 섬유에 상기 습열겔화수지를 부여한 후에 필러를 부여하거나, 또는 상기 필러 및 상기 습열겔화수지를 용액에 분산시킨 필러분산용액을 상기 다른 섬유에 부여하고,

다음에, 습열분위기에서 습열처리하여 상기 습열겔화수지를 겔화시키고, 겔화물에 의해 상기 필러를 다른 섬유 표면에 고착하며,

상기 필러가 다공질 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 필러고착 섬유의 제조방법.
섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러를 포함하는 필러고착 섬유를 함유하는 섬유 구조물의 제조방법으로서,

상기 바인더 수지가 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지이고,

상기 섬유 및 상기 바인더 수지가,

(I) 습열겔화수지 섬유성분과 다른 열가소성 합성섬유성분을 포함하는 복합섬유,

(II) 상기 복합섬유와 다른 섬유를 혼합한 것,

(III) 상기 복합섬유와 습열겔화수지를 혼합한 것, 및

(IV) 습열겔화수지와 다른 섬유를 혼합한 것

에서 선택되는 적어도 하나의 조합이며,

상기 섬유 및 상기 바인더 수지로 섬유 구조물을 제작하고,

상기 필러를 용액에 분산시킨 필러분산용액을 상기 섬유 구조물에 부여하며,

다음에, 습열분위기에서 상기 습열겔화수지를 습열처리하여, 상기 습열겔화수지를 겔화시키고, 겔화물에 의해 상기 필러를 섬유 표면에 고착하여 필러고착 섬유를 형성시키며,

상기 필러가 다공질 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 구조물의 제조방법.
제40항에 있어서,

상기 습열처리가 두께방향으로 압축성형하는 처리인 것을 특징으로 하는 섬유 구조물의 제조방법.
섬유와, 그 표면의 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 고착된 필러고착 섬유를 포함하는 섬유 구조물이 성형되어 이루어지는 섬유 성형체의 제조방법으로서,

상기 바인더 수지가 수분 존재하에서 가열함으로써 겔화하는 습열겔화수지를 포함하고,

상기 섬유 및 바인더 수지를 포함하는 섬유 구조물을 형성하고,

상기 섬유 구조물을 금형 내에 있어서 습열분위기에서 상기 습열겔화수지를 습열겔화시켜 습열성형가공하며,

상기 필러가 다공질 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 성형체의 제조방법.
제42항에 있어서,

상기 습열성형가공이, 수분과 필러를 포함하는 섬유 구조물을 한 쌍의 금형 내에 삽입하고, 가열 가압처리하는 가공인 것을 특징으로 하는 섬유 성형체의 제조방법.
제42항에 있어서,

상기 습열성형가공이 섬유 구조물과 금형이 접촉하는 압력으로 가공하는 접촉압 성형가공인 것을 특징으로 하는 섬유 성형체의 제조방법.