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KR20020061648A - 융용 방사 폴리에스테르 부직 시트 - Google Patents

융용 방사 폴리에스테르 부직 시트 Download PDF

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KR20020061648A
KR20020061648A KR1020027007886A KR20027007886A KR20020061648A KR 20020061648 A KR20020061648 A KR 20020061648A KR 1020027007886 A KR1020027007886 A KR 1020027007886A KR 20027007886 A KR20027007886 A KR 20027007886A KR 20020061648 A KR20020061648 A KR 20020061648A
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KR
South Korea
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sheet
fiber
fibers
filament
poly
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020027007886A
Other languages
English (en)
Inventor
비잘 반잘
마이클 씨. 데이비스
에드가 엔. 루디실
Original Assignee
이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 filed Critical 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Publication of KR20020061648A publication Critical patent/KR20020061648A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

본 발명은, 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 30 중량% 이상을 함유하는 용융 방사가능한 중합체를 압출시키고, 압출된 섬유 필라멘트를 6000m/분 이상의 속도로 연신시키고, 수집 표면 위에 섬유 필라멘트를 배치시키고, 섬유 필라멘트들을 함께 접착시켜 부직 시트를 형성함으로써, 실질적으로 연속적인 용융 방사된 섬유의 부직 시트를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명은 또한, 0.62 dl/g 미만의 고유 점도를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 30중량% 이상을 포함하고, 125 g/m2미만의 기본 중량 및 0.7 N/(g/m2)이상의 그랩 인장 강도를 갖는 부직 시트를 제공한다.

Description

융용 방사 폴리에스테르 부직 시트{MELT SPUN POLYESTER NONWOVEN SHEET}
부직 섬유 구조는 수 년간 존재해 왔으며, 오늘날 여러 상이한 부직 기술이 통상적으로 사용되고 있다. 새로운 용도 및 경쟁적 이점을 찾아냄으로써 부직 기술이 계속 발전하고 있다. 부직 시트는 일반적으로 용융 방사 열가소성 중합체 섬유로부터 만들어진다.
용융 방사 섬유는, 방사구의 미세하고 통상 원형인 다수의 모세관으로부터 용융된 열가소성 중합체 물질을 필라멘트로서 압출시킴으로써 형성되는 소 직경 섬유이다. 용융 방사 섬유는 일반적으로 연속적이고, 통상 약 5 마이크론 이상의 평균 직경을 갖는다. 실질적으로 연속적인 스펀본드 섬유는 고속 용융 방사 공정, 예컨대 미국 특허 3,802,817호; 5,545,371호 및 5,885,909호에 개시된 고속 방사 공정을 사용하여 제조되었다. 고속 용융 방사 공정에서, 하나 이상의 압출기가 용융된 중합체를 스핀 팩에 공급하고, 이곳에서 중합체가 일렬의 모세관 구멍을 통해 통과할 때 섬유화되어 필라멘트의 막을 형성한다. 필라멘트가 모세관을 나온 후에공기 냉각 구역에서 필라멘트를 부분적으로 냉각된다. 필라멘트를 공기역학적으로 연신시켜 크기를 감소시키고 필라멘트에 증가된 강도를 부여한다.
폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에스테르와 같은 용융 방사가능한 중합체를 용융 방사함으로써 부직 시트가 제조되었다. 용융 방사 공정에 따르면, 용융 방사된 섬유를 이동 벨트, 스크림 또는 기타 섬유층 위에 침착시키는 것이 일반적이다. 침착된 섬유는 통상 서로 결합되어 실질적으로 연속적인 섬유의 시트를 형성한다.
부직 시트를 형성하기 위해 용융 방사되는 폴리에스테르 중합체는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함한다. 부직 시트 구조와 같은 용융 방사에서 사용되는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)폴리에스테르의 고유 점도는 0.65 내지 0.70 dl/g의 범위이다. 중합체의 고유 점도 또는 중합체의 "IV"는 중합체의 분자량의 지표이고, 더욱 높은 IV는 더욱 높은 분자량의 지표이다. 약 0.62dl/g 미만의 IV를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)는 "저고유 점도" 폴리에스테르인 것으로 간주된다. 저고유 점도 폴리에스테르는 전통적으로 용융 방사 부직 시트 재료로 사용되지 않았다. 그 이유는, 효율적으로 배치(lay down)될 수 있고 접착되어 부직 시트를 생성할 수 있는 필라멘트를 용융 방사하기에는, 저고유 점도 폴리에스테르가 너무 약한 것으로 간주되었기 때문이다. 저고유 점도 폴리에스테르로부터 용융 방사된 섬유는 너무 약하고 불연속적이어서 용융 방사된 시트를 제조하는 고속 공정을 견딜 수 없는 것으로 생각되어 왔다. 또한, 더욱 짧은 중합체 사슬의, 저고유 점도 폴리에스테르는 IV가 보통인 폴리에스테르로부터 방사된 섬유 내의 더욱 긴 중합체사슬에 비해 서로간에 상호작용이 적기 때문에, 저고유 점도 폴리에스테르로부터 용융 방사된 부직 시트가 매우 적은 강도를 갖는 것으로 기대되었다.
낮은 고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 섬유는 와인드 업(wind up) 기계를 통해 압출되어 실패 위로 수집되었다. 예를 들어, 미국 특허 5,407,621호는 4.1 km/분의 방사 속도로 0.60 dl/g IV 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로부터 방사된 필라멘트당 0.5 데니어 (dpf) 실 다발을 개시하고 있다. 미국 특허 4,818,456호는 0.58 dl/g IV 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로부터 5.8 km/분의 방사 속도로 방사된 2.2 dpf 실 다발을 개시하고 있다. 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 섬유 및 실은 저고유 점도 폴리에스테르로부터 제조되는 반면, 낮은 데니어 필라멘트를 가진 강한 부직 시트는 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)폴리에스테르로부터 용융 방사되지 않았다.
발명의 요약
본 발명은, 0.62 dl/g 미만의 고유 점도를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 30 중량% 이상 함유한 용융 방사가능한 중합체를 스핀 블록내의 다수의 모세관 구멍을 통해 압출시켜 실질적으로 연속적인 섬유 필라멘트를 형성하는 단계; 섬유 입구, 에어 제트가 필라멘트가 이동하는 방향으로 필라멘트를 잡아당기는 섬유 통로, 및 연신된 필라멘트가 연신 제트로부터 방출되어지는 섬유 출구를 포함하는 연신 제트(draw jet)내로 압출된 섬유 필라멘트를 공급하여 섬유 필라멘트에 연신 장력을 가함으로써 압출된 섬유 필라멘트를 연신시키는 단계; 연신된 섬유 필라멘트를 연신 제트의 섬유 출구를 통해 실질적으로 연속적인 섬유 필라멘트로서6000m/분 이상의 속도로 하향 방출시키는 단계; 연신 제트의 섬유 출구로부터 방출된 섬유 필라멘트가 수집 표면 위에 놓이도록 하며, 이때 섬유 필라멘트는 약 90 평방 마이크론 미만의 평균 단면적을 가지는 단계; 섬유 필라멘트들을 함께 접착시켜 부직 시트를 형성하는 단계를 포함하는, 실질적으로 연속적인 용융 방사 섬유의 부직 시트의 제조 방법을 제공한다. 부직 시트는 125 g/m2미만의 기본 중량을 갖고, 기본 중량에 대해 표준화되고 ASTM D5034에 따라 측정된 기계 및 횡 방향 양쪽에서의 그랩 인장 강도(grab tensile strength)가 0.7 N/(g/m2) 이상이다.
바람직하게는, 부직 시트의 섬유 필라멘트의 75중량% 이상이 0.62 dl/g 미만의 고유 점도를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 주성분으로서 갖는다. 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 고유 점도는 더욱 바람직하게는 0.40 내지 0.60 dl/g, 가장 바람직하게는 0.45 내지 0.58 dl/g의 범위이다. 부직 시트의 섬유 필라멘트는 변동 계수에 의해 측정시에 25% 이상의 평균 데니어 가변성을 갖는다. 부직 시트는 바람직하게는 5% 미만의 정련(boil off) 수축률을 갖는다.
본 발명의 방법에서, 연신된 섬유 필라멘트는 연신 제트의 섬유 출구를 통해 7000 또는 8000 m/분 이상의 속도로 하향 방향으로 방출될 수도 있다. 연신 제트의 섬유 입구는 바람직하게는 상기 스핀 블록내의 상기 모세관 구멍으로부터 30 cm 이상의 거리로 떨어져있고, 섬유 필라멘트가 스핀 블록내의 모세관 구멍으로부터 연신 제트의 섬유 입구로 통과할 때 5 내지 25℃ 범위의 온도를 가진 냉각 공기 기류에 의해 급냉되는 것이 바람직하다. 또한, 연신 제트의 섬유 출구로부터 방출된섬유 필라멘트는, 섬유가 연신 제트의 섬유 출구로부터 방출되는 방향에 대해 평행한 방향으로 연신 제트로부터 뻗어진 연장 판에 의해 유도되고, 이때 섬유 필라멘트는 1 cm의 연장 판 내에서 5 cm 이상의 거리에 걸쳐 통과하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 0.62 dl/g 미만의 고유 점도를 가진 30 중량% 이상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)이고, 약 90 평방 마이크론 미만의 평균 단면적을 갖는, 75중량% 이상의 용융 방사된 실질적으로 연속적인 섬유(A)로 이루어진 부직 시트를 제공한다. 부직 시트는 125 g/m2미만의 기본 중량을 갖고, 기본 중량에 대해 표준화되고 ASTM D5034에 따라 측정된 기계 및 횡 방향 양쪽에서의 그랩 인장 강도가 0.7 N/(g/m2) 이상이다. 바람직하게는, 섬유(A)는 0.62 dl/g 미만, 더욱 바람직하게는 0.40 내지 0.60 dl/g의 범위, 가장 바람직하게는 0.45 내지 0.58 dl/g의 범위의 고유 점도를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 주 성분으로서 갖는다.
본 발명의 부직 시트의 섬유(A)는, 하나의 성분이 주로 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)인 다 성분 섬유일 수도 있다. 섬유(A)의 다른 성분은 폴리에틸렌일 수도 있다. 본 발명의 부직 시트는 와이핑 재료로서 사용될 수 있다. 본 발명은 또한, 시트의 층들이 여기에 기재된 본 발명의 부직 시트로 구성된 복합 시트에 관한 것이다.
본 발명은 부직 섬유 구조, 더욱 특별하게는 제직되거나 편성되지 않은 채로 결합되어 있는 미세한 용융 방사 폴리에스테르 섬유로부터 형성된 직물 및 시트 구조에 관한 것이다.
본 발명은 도면을 포함하여 본 발명의 상세한 설명에 의해 더욱 쉽게 이해될 것이다. 따라서, 본 발명을 설명하기에 특히 적합한 도면이 첨부된다. 이러한 도면은 단지 설명을 위한 것이고 반드시 본 발명을 판단하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다. 도면은 다음과 같이 간단하게 설명된다:
도 1은 본 발명의 부직 시트를 제조하기 위한 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 부직 시트를 제조하기 위한 본 발명의 장치의 일부에 대한 개략도이다.
도 3은 외피-코어(sheath-core) 이성분 섬유의 확대된 단면도이다.
정의
여기에서 사용된 용어 "중합체"는 일반적으로 단독중합체, 공중합체 (예를 들어, 블록, 그라프트, 랜덤 및 교대 공중합체), 삼원공중합체 등, 및 이들의 배합물 및 변형물을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 구체적으로 달리 한정되지 않는 한, 용어 "중합체"는 물질의 가능한 모든 기하 배위를 포함하는 것이다. 이러한 배위는 동일배열, 교대배열 및 랜덤한 대칭을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
여기에서 사용된 용어 "폴리에틸렌"은 에틸렌의 단독중합체 뿐만 아니라, 반복 단위의 75% 이상이 에틸렌 단위인 공중합체를 포함하는 것으로 이해된다.
여기에서 사용된 용어 "폴리에스테르"는 반복 단위의 85% 이상이 카르복실산과 디히드록시 알콜의 축합 생성물이고 중합체 연결이 에스테르 단위의 형성에 의해 발생된 중합체를 포함하는 것으로 이해된다. 이는 방향족, 지방족, 포화 및 불포화 산 및 디-알콜을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 여기에서 사용된 용어 "폴리에스테르"는 공중합체 (예컨대 블록, 그라프트, 랜덤 및 교대 공중합체),이들의 배합물 및 변형을 포함한다. 폴리에스테르의 일반적인 예는 에틸렌 글리콜과 테레프탈산의 축합 생성물인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)이다.
여기에서 사용된 용어 "폴리(에틸렌 테레프탈레이트)"는 반복 단위의 대부분이 에틸렌 글리콜과 테레프탈산의 축합 생성물이고 중합체 연결이 에스테르 단위의 형성에 의해 발생된 중합체 및 공중합체를 포함하는 것으로 이해된다.
여기에서 사용된 용어 "용융 방사된 섬유"는, 용융된 열가소성 중합체 물질을 방사구의 미세하고 통상 둥근 모양의 다수의 모세관으로부터 용융된 열가소성 중합체 물질을 필라멘트로서 압출한 다음, 압출된 필라멘트의 직경을 급속히 감소시킴으로써 형성되는 소 직경 섬유를 의미한다. 용융 방사된 섬유는 일반적으로 연속적이고 약 5 마이크론 이상의 평균 직경을 갖는다.
여기에서 사용된 용어 "부직포, 시트 또는 웹"은, 편직물에서와 같이 동일하게 확인가능한 패턴을 갖지 않는 평면 재료를 형성하기 위하여, 랜덤한 방식으로 위치한 개별적인 섬유 또는 실의 구조물을 의미한다.
여기에서 사용된 바와 같이, "기계 방향"은 시트의 평면 내의 길이 방향, 다시말해서 시트가 제조되는 방향이다. "횡 방향"은 기계 방향에 대해 실질적으로 수직인 시트의 평면내 방향이다.
여기에서 사용된 용어 "단일 섬유 시트"는, 구조물 전체에서 동일한 유형의 섬유 또는 섬유 배합물로 만들어진 직물이나 부직포 또는 시트를 의미하며, 이때 섬유는 구별가능한 적층 또는 기타 지지 구조를 갖지 않는 실질적으로 균일한 층을 형성한다.
여기에서 사용된 용어 "와이핑 재료"는 물체로부터 입자 또는 액체를 제거하기 위해 사용되는 하나 이상의 섬유층으로 만들어진 직물 또는 부직포를 의미한다.
시험 방법
상기 설명 및 하기 비-제한적 실시예에서, 여러 종류의 기록된 특징 및 성질을 결정하기 위해 하기 시험 방법을 사용하였다. ASTM은 미국의 시험 및 재료 협회 (American Society for Testing and Materials)를 말하고, INDA는 부직포 공업 협회(Association of the Nonwovens Fabric Industry)를 말하며, IEST는 환경 과학 기술 연구소 (Institute of Environmental Sciences and Technology)를 말하고, AATCC는 미국 직물 화학자 및 염색자 협회(American Association of Textile Chemists and Colorists)를 말하는 것이다.
섬유 직경은 광학 현미경을 통해 측정되었으며 마이크론으로의 평균값으로서 기록된다.
변동 계수(CV)는 일련의 수에서의 변동을 측정한 것이며, 다음과 같이 계산되었다:
CV=표준편차/평균 × 100%
섬유 크기는 섬유 9000미터의 중량(그램)이며, 광학 현미경 및 중합체 밀도를 통해 측정된 섬유 직경을 사용하여 계산되고, 데니어로 기록된다.
섬유 단면적은 둥근 섬유 단면을 기초로 하여 광학 현미경을 통해 섬유의 직경을 사용하여 계산되었으며, 평방 마이크론으로서 기록된다.
방사 속도는 방사 공정 동안에 섬유 필라멘트에 의해 달성된 최대 속도이다.방사 속도는, 하기 식에 따라서, g/분으로 표현되는 모세관 구멍당 중합체 방출량 및 g/9000m (1데니어 = 1g/9000m)으로 표현되는 섬유크기로부터 계산된다.
방사속도(m/분)=[구멍당 중합체 방출량(g/분)](9000) / [섬유크기(g/9000m)]
두께는 시트의 한쪽 표면과 시트의 반대쪽 표면 사이의 거리이고, ASTM D 5729-95에 따라 측정되었다.
기본 중량은 직물 또는 시트의 단위 면적당 질량을 측정한 것이고, ASTM D3776 (여기에서 참고를 위해 포함됨)에 의해 결정되며 g/m2으로 기록된다.
그랩 인장 강도는 시트의 파단 강도를 측정한 것이고, ASTM D5034(여기에서 참고를 위해 포함됨)에 따라 수행되었으며 뉴튼(Newton)으로 기록된다.
신도는 그랩 인장 강도 시험에서 파손(파괴)되기 전에 시트가 연신되는 양을 측정한 것이고, ASTM D5034(여기에서 참고를 위해 포함됨)에 따라 수행되었으며, %로 기록된다.
정수압 수두(hydrostatic head)는 정압하에서 시트가 액체 상태의 물에 의한 침투를 견디는 저항성의 측정이다. 시험은 AATCC-127 (여기에서 참고를 위해 포함됨)에 따라 수행되었으며, cm로 기록된다. 본 출원에서, 시트가 충분한 수의 강한 섬유를 포함하지 않는다면 측정이 이루어질 수 없도록 하여, 여러 시트 예에 대해 비지지된 정수압 수두를 측정하였다. 즉, 비지지된 정수압 수두의 존재는, 시트가 정수압 수두를 뒷받침하기에 충분한 고유 강도를 갖는다는 것을 암시하는 것이다.
프래져 투과성은 시트의 표면들 사이의 정해진 압력 차이 하에서 시트를 통해 통과하는 공기 흐름을 측정한 것이며, ASTM D737 (여기에서 참고를 위해 포함됨)에 따라 수행되고 m3/분/m2으로 기록된다.
물 충격은 시트가 충격에 의한 물의 침투를 견디는 저항성을 측정한 것이며, AATCC 42-1989 (여기에서 참고를 위해 포함됨)에 따라 수행되고, 그램으로 기록된다.
혈액 배어남(Blood Strike Through)은 연속적으로 증가하는 기계적 압력 하에서 시트가 인공 혈액에 의한 침투를 견디는 저항성의 측정이며, ASTM F1819-98에 따라 측정되었다.
알콜 반발성은 시트가 알콜 및 알콜/물 용액에 의한 습윤 및 침투를 견디는 저항성을 측정한 것이고, 직물이 견딜 수 있는 이소프로필 알콜 용액의 최대 퍼센트로서 표현되며 (10포인트 단계로 표현됨 - 10은 순수한 이소프로필 알콜이다), INDA IST 80.6-92에 따라 수행되었다.
분무 등급은 시트가 물에 의한 습윤을 견디는 저항성의 측정이고, AATCC 22-1996에 따라 수행되었으며, 퍼센트로 기록된다.
수증기 투과율은 직물을 통해 수증기가 확산되는 속도의 측정이고, ASTM E96-92, B 수직 컵에 따라 수행되었으며, g/m2/24 시간으로 기록된다.
사다리꼴 인열(Trapezoid Tear)은 인열이 미리 시작된 직물의 인열 강도의 측정이고, ASTM D 5733에 따라 수행되었으며, 뉴톤 단위로 기록된다.
고유 점도(IV)는 중합체 용액이 유동되는데 대한 고유의 저항성의 측정이다.IV는 모세관 점도계에서 25℃에서 측정시에 오르토클로로페놀 중의 중합체 견본 1% 용액의 점도를 순수 용매의 점도와 비교함으로써 결정된다. IV는 dl/g으로 기록되고 하기 식을 사용하여 계산된다.
IV = ηs/c
상기 식에서,
ηs = 비점도 = 용액의 유동시간/용매의 유동시간 - 1
c = 용액의 농도 (g/100ml)
GATS는 시트의 흡수율 및 흡수 용량의 척도이고 %로서 기록된다. 시험은 미국 메사츄세츠주 댄버스의 M/K 시스템스 인코포레이티드에 의해 제조된 중량 흡수성 시험 시스템(Gravimetric Absorbency Testing System)(GATS) 모델 M/K 201에서 수행된다. 712 그램의 압축, 중성 압력 차이, 하나의 구멍 시험판 및 탈이온수를 사용하여, 하나의 2인치 직경 둥근 시험편 위에서 시험을 수행하였다. GATS 흡수율은 총 흡수 용량의 50%로 기록되었다.
흡수전도(wicking)는, 시험 조각의 바닥 3mm가 액체에 침지되어 수직되어 매달려있는 부직 시트의 시험 조각 (25 mm 폭 ×100∼150 mm 길이)에서, 여러 종류의 액체들 중의 하나가 수직으로 25mm 위로 흡수되어 올라가는데 얼마나 많은 시간이 걸리는지를 나타내는 척도이고, IST 10.1∼92에 따라 수행되었다.
섬유는, 탈이온수 중에서 기계적 응력을 받은 부직 견본으로부터 방출되어지는, 100㎛ 이상의 길이를 갖는 섬유의 수를 측정한 것이다. 견본을 600ml의 탈이온수를 함유하는 단지에 넣는다. 단지를 미국 노쓰캐롤리나주 가스토니아의 더블유.에스.타일러(W.S.Tyler)로부터 구입가능한 이축 진탕기 모델 RX-86에 위치시킨다. 단지로부터 견본을 제거하고, 단지의 액체 내용물을 휘저은다. 진공 깔때기를 사용하여, 탈이온수로 미리 세척된 격자 필터막, 0.45㎛, 47mm 블랙 (밀리포어 HABG 04700)을 통해, 100ml 분취량의 액체를 여과한다. 필터 막 위의 내용물을 파괴시키지 않도록 주의하면서, 깔때기의 벽을 탈이온수로 헹군다. 진공 깔때기로부터 필터 막을 제거하고, 열판 위에서 170℃에서 건조시킨다. 필터 막을 현미경 하에 놓고, 길이 100㎛를 초과하는 섬유의 수를 센다. 샘플 cm2당 100㎛를 초과하는 길이의 섬유의 수를 하기 식에 따라 계산한다.
섬유 (>100㎛/cm2)=(F)(Vt)/(Vs)(A)
상기 식에서,
F = 전체 섬유 수
Vt = 견본이 진탕된 액체의 부피
Vs = 시험되는 견본 액체의 부피
A = 견본의 면적 (cm2)
입자-이축 진탕 시험은 탈이온수의 습윤 작용 및 진탕기의 기계적 교반에 기인하여 탈이온수 중에 방출되는 부직 견본으로부터의 입자의 수를 측정한 것이다. IEST-RP-CC004.2, 5.2절에 따라 시험을 수행하였다. 처음에, 탈이온수 및 장치로부터 제공된 입자의 배경 계수를 결정하기 위해 블랭크를 제조한다. 80ml의 깨끗한 탈이온수를 단지내에 붓고 알루미늄 호일로 밀봉한다. 단지를 노쓰캐롤리나주가스토니아의 더블유.에스.타일러로부터 구입가능한 이축 진탕기 모델 RX-86에 위치시키고 1 분동안 진탕시킨다. 알루미늄 호일을 제거하고, 시험을 위해 200ml의 액체를 제거한다. 액체를 3 분량으로 나누어, 입자 계수기를 사용하여 직경 0.5㎛ 이상의 입자의 수를 시험한다. 입자의 블랭크 수준을 결정하기 위해 결과를 평균낸다. 이어서, 나머지 600ml의 탈이온수와 함께 견본을 단지에 넣었다. 다시 단지를 알루미늄 호일로 밀봉한다. 단지를 이축 진탕기에서 5분간 진탕한다. 알루미늄 호일을 제거하고, 견본으로부터의 물을 10초동안 단지내에 떨어뜨린 후에 단지로부터 견본을 제거한다. 액체를 3분량으로 나누어, 입자 계수기를 사용하여 0.5㎛ 이상의 직경을 가진 입자의 수를 시험한다. 견본내 입자의 수준을 결정하기 위해 결과를 평균낸다. 습윤 견본의 길이 및 폭을 cm로 측정하고 면적을 계산한다. 견본 cm2당 0.5㎛ 이상의 입자의 수를 하기 식에 따라 계산한다.
입자 (≥0.5㎛)/cm2= (C-B)(Vt)/(Vs)(A)
C = 견본 수의 평균
B = 블랭크 수의 평균
Vt = 견본이 진탕된 액체의 부피
Vs = 시험된 견본 액체의 부피
A = 견본 면적(cm2)
흡수성은 1분 후에 부직 견본이 얼마나 많은 탈이온수를 보유할 수 있는지를측정한 것이고, 견본 m2당 유체의 cm3로 표현된다. 2500mm2면적을 가진 사다리꼴 형태 25 mm ×88mm ×112mm로 절단된 견본을, 종이 클립으로부터 만들어진 갈라진 후크에 부착한다. 견본과 후크를 측량한다. 이어서, 견본이 충분히 습윤될 시간동안 견본을 물 용기에 침지시킨다. 이어서, 견본을 물로부터 제거하고, 1분동안 배수를 위해 수직으로 매단 다음, 여전히 후크를 부착시킨 채로 측량한다. 침지 및 측량 과정을 2회 이상 반복한다. 견본 m2당 물 cc로의 흡수성을 하기 식에 따라 계산한다.
흡수성(cc/m2) = [(M1+M2+M3)/3]-M0/ (D)(A)
상기 식에서,
M0=습윤 전에 견본 및 후크의 질량 (그램)
M1, M2, M3=습윤 및 배수 후에 견본 및 후크의 질량 (그램)
D = 물의 밀도 (그램/cm3)
A = 시험 견본의 면적 (mm2)
비흡수성(Specific Absorbency)은 다른 견본에 비하여 1분후에 부직 견본이 얼마나 많은 탈이온수를 보유할 수 있는지를 측정한 것이고, 견본 그램당 물의 cm3로 표현된다. 견본 그램당 물 cc로의 비흡수성은 하기 식에 따라 계산된다.
비흡수성 (cc/g) = 흡수성(cc/m2) / 견본의 기본 중량(g/m2)
1/2 수착 시간은 부직 견본이 포화된 용량 또는 흡수성의 1/2에 도달하는데 필요한 초를 측정한 것이다. 견본의 1075×10-6m2면적을 분리시키는 의류 검사 어댑터를 사용하여, 견본을 개질된 밀리포어 크린룸 모니터 필터 홀더(Millipore Clean Room Monitor Filter Holder) (No. XX5004740)에 고정시킨다. 상기 견본 크기가 보유할 수 있는 물의 부피의 반을 하기 식에 따라 계산한다.
㎕ = 1/2 (cc/mm2로의 흡수성)(1000㎕/cc) (1075×10-6m2)
계산된 부피의 물을 마이크로리터 주사기로 견본의 중심에 전달하였다. 물방울이 표면의 바닥에 모여 떨어지는 것을 방지하면서 "거울 반사"가 소실되지 않도록 하는 속도로 유체를 전달해야 한다. 스톱워치를 사용하여 "거울 반사"가 소실되기 전의 시간을 초로 측정한다. 견본의 2개의 다른 부분에 대해 시험을 반복한다. 측정을 평균내고 1/2 수착 시간을 초로 기록한다.
추출성은 탈이온수 또는 2-프로판올(IPA) 중에서 부직 견본의 비-휘발성 잔류물의 %추출성을 측정한 것이다. 견본을 2" × 2" 조각으로 절단하고 측량한다. 견본을 비등 용매 200ml의 비이커 내에 5분간 넣었다. 이어서, 견본을 추가 5 분동안 비등 용매 200ml의 다른 비이커로 옮긴다. 첫번째 비이커로부터의 용매를 여과지를 통해 여과한다. 이어서, 비이커를 추가의 용매로 헹군다. 두번째 비이커로부터의 용매를 유사하게 여과한다. 양쪽 비이커로부터의 여액을 약 10 내지 20ml의 작은 부피까지 증발시킨다. 잔류 용매를 미리 측량된 알루미늄 접시에 붓는다. 용매를 건조 오븐에서 또는 열판 위에서 완전히 증발시킨다. 접시를 실온으로 냉각하고 측량한다. 여과지가 추출성 시험에 얼마나 많은 기여를 하는지를 결정하기 위해 여과지 위에서 블랭크를 제조한다. 하기 식에 따라 용매 중의 중량% 추출성을 계산한다.
% 추출성 = (A1-A2-B)/S ×100%
상기 식에서,
A1= 알루미늄 접시 및 잔류물의 중량
A2= 알루미늄 접시의 중량
B = 블랭크에 기인한 잔류물의 중량
S = 견본의 중량
금속 이온(나트륨, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘)은 부직 견본중에 존재하는 금속 이온의 수를 ppm으로 측정한 것이다. 견본을 1/2 인치2으로 절단하고 측량한다. 견본을 2 내지 5 그램으로 측량해야 한다. 견본을 관에 넣는다. 25 ml의 0.5M HNO3를 관에 첨가한다. 관 내용물을 교반하고 30분동안 정치시킨 다음 다시 교반한다. 이후에 결정하기에 농도가 너무 높다면 용액을 희석할 수도 있다. 원자 흡수 분광광도계 (AAS)를 사용하는 제법에서, 측정되어지는 특정한 이온에 대해 적절한 표준을 제조한다. 일정 부피의 견본 용액을 분광광도계 내로 흡인시키고, 특정 금속의 이온의 수를 ppm으로 기록한다. 분광광도계를 통해 물을 주행시킨 후에, 추가 부피의 견본 용액을 분광광도계 내에 흡인시킨다. 금속 이온의 양을 ppm으로 기록하고 하기 식에 따라 계산한다.
금속 이온(ppm) = (AAS로부터의 평균 ppm값)(견본 부피(cc))(DF) / (견본중량(g))
상기 식에서, DF =희석인자 (존재하는 경우)
본 발명은 낮은 점도의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)섬유로부터 용융 방사된 낮은 데니어 섬유로 구성되고 높은 강도를 나타내는 부직 시트에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 부직 시트의 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 시트 재료는, 시트가 양호한 공기 투과성 및 양호한 액체 차단 성질을 나타내어야 하는, 보호 의류 직물과 같은 최종 용도에서 유용하다. 이러한 시트는 또한 와이핑 재료로서 유용하고, 특히 낮은 조면(linting), 낮은 입자 오염도 및 양호한 흡수성이 요구되는 청정실과 같은 제어된 환경에서 사용하기 위해 유용하다. 본 발명의 부직 시트는 또한 여과 매질로서 또는 기타 최종 용도에서 유용할 수도 있다.
본 발명의 부직 시트는, 약 0.62 dl/g 미만의 고유 점도를 가진 30 중량% 이상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)인 중합체로부터 용융 방사된, 실질적으로 연속적인 중합체 섬유의 75 중량% 이상으로 이루어진다. 시트의 섬유들은 크기 범위에 있고, 약 90 평방마이크론 미만의 평균 단면적을 갖는다. 시트는 125 g/m2미만의 기본 중량을 갖고, 기본 중량에 대해 표준화되고 ASTM D5034에 따라 측정된 기계및 횡 방향 양쪽에서의 그랩 인장 강도가 0.7 N/(g/m2) 이상이다. 바람직하게는, 시트의 섬유들은 변동 계수에 의해 측정시에 25% 이상의 평균 데니어 가변성을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 본 발명의 부직 시트는, 약 0.62 dl/g 미만의 고유 점도를 가진 50중량% 이상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)인 중합체로부터 용융 방사된, 실질적으로 연속적인 섬유의 75 중량% 이상으로 이루어진다.
본 발명의 부직 시트에서 매우 미세하고 강한 섬유를 형성하기 위해서는 약 0.62 dl/g 미만의 고유 점도를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 중합체가 사용될 수 있음을 알아내었다. 약 0.62 dl/g 미만의 IV를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)는 저고유 점도 폴리에스테르인 것으로 간주되고, 전통적으로 부직 시트의 용융 방사에서 사용되지 않았다. 본 출원인들은, 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)가 방사되고, 미세 섬유로 연신되고, 배치 및 접착되어, 양호한 강도를 가진 부직 시트를 제조할 수 있다는 것을 알아내었다. 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 사용하면, 0.8 dpf 미만의 미세한 폴리에스테르 섬유의 부직 시트를 용융 방사할 수 있고 6000 m/분을 초과하는 속도로 섬유를 방사할 수 있다. 놀랍게도, 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 용융 방사된 섬유는, 섬유 크기에 대해 표준화된 보통의 IV 폴리에스테르로부터 직접적으로 방사된 더욱 큰 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)섬유와 균등한 정도의 양호한 강도를 갖는다는 것을 알아내었다.
본 발명의 부직 시트에서의 섬유는 작은 데니어 중합체 섬유이고, 시트 구조로 만들어질 때 다수의 매우 작은 공극을 형성한다. 섬유는 4 내지 12㎛ 범위의 직경 가변성을 갖고, 이는 모든 섬유들이 동일한 크기 범위에 있는 유사한 크기의 섬유를 사용했을때 가능한 것보다 더욱 조밀한 부직 시트를 형성할 수 있도록 한다. 일반적으로, 본 발명의 부직포의 용융방사된 섬유는 실 용도를 위해 방사된 섬유에 비해 더욱 큰 직경 가변성을 갖는다. 용융 방사된 실에서 섬유 직경의 가변성의 척도인 변동 계수는 일반적으로 약 5% 내지 15%의 범위이다. 본 발명의 부직포에서 섬유 직경의 변동 계수는 일반적으로 약 25% 이상이다. 부직 섬유 구조를 형성하기 위해 이러한 용융 방사된 미소섬유를 사용할 때, 시트가 뛰어난 액체 차단 및 시트 강도를 제공하면서 매우 높은 공기 투과성을 나타낼 수 있도록 하는 미세한 공극을 가진 직물 시트를 제조할 수 있다. 부직 시트 재료가 일반적으로 연속적인 필라멘트로 구성되기 때문에, 시트 재료는 또한 청정실 의류 및 와이퍼와 같은 최종 용도를 위해 바람직한 낮은 조면(linting) 특징을 나타낸다.
부직 시트의 성질은 부분적으로 섬유의 물리적 크기에 의해, 그리고 부분적으로 부직포내의 상이한 크기 섬유들의 분포에 의해 결정되는 것으로 생각된다. 본 발명의 부직 시트내의 바람직한 섬유는 약 20 내지 약 90㎛2범위의 단면적을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 섬유는 약 25 내지 70㎛2의 단면적을 갖고, 가장 바람직하게는 약 33 내지 60㎛2의 단면적을 갖는다. 섬유 크기는 통상적으로 데니어 또는 데시텍스로 표현된다. 데니어 및 데시텍스는 긴 길이의 섬유의 중량에 관련되기 때문에, 중합체의 밀도는 데니어 또는 데시텍스 값에 영향을 미칠 수 있다. 예를들면, 2개의 섬유가 동일한 단면적을 갖지만, 하나가 폴리에틸렌으로 만들어지고 다른 하나는 폴리에스테르를 포함한다면, 폴리에스테르 섬유가 폴리에틸렌에 비해 더욱 촘촘하기 때문에 더욱 큰 데니어를 가질 것이다. 그러나, 일반적으로, 섬유 데니어의 바람직한 범위는 약 1 미만 또는 거의 1이라고 말할 수 있다. 시트에서 사용될 때, 섬유들이 상이한 단면적 범위를 나타내는 조밀한 섬유 단면은, 크기가 작지만 폐쇄된 것은 아닌 공극을 가진 시트를 생성하는 것으로 보인다. 본 발명의 부직 시트를 제조하기 위해, 둥근 단면 및 상기 단면적을 가진 섬유들이 사용되어 왔다. 그러나, 섬유의 단면 형태를 변화시킴으로써 본 발명의 부직 시트가 향상될 수도 있는 것으로 기대된다.
스크림을 지지하는 유형을 필요로 하지 않고, 따라서 추가의 재료와 이러한 지지 재료의 비용을 절감하면서, 차단 직물을 형성하기 위해 충분한 강도를 가진 매우 미세한 용융 방사된 폴리에스테르 섬유의 부직 시트를 제조할 수 있음을 알아내었다. 이는 양호한 인장 강도를 가진 섬유를 사용함으로써, 예를 들어 약 1.5 g/데니어 이상의 최소 인장 강도를 가진 섬유를 사용함으로써 달성될 수 있다. 이러한 섬유 강도는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)폴리에스테르 섬유에 대해 약 182 MPa이상의 섬유 강도에 상응한다. 멜트블로운 섬유는 전형적으로 섬유 내의 중합체 배향의 부족으로 인해 약 26 내지 약 42 MPa의 인장 강도를 가질 것으로 기대된다. 본 발명의 복합 부직 시트의 그랩 인장 강도는 사용되는 접착 조건에 의존하여 변할 수도 있다. 바람직하게는, 기본 중량에 대해 표준화된 시트의 인장 강도(기계 방향 및 횡 방향 양쪽에서)는 0.7 내지 5 N/(g/m2), 더욱 바람직하게는 0.8 내지 4 N/(g/m2), 가장 바람직하게는 0.9 내지 3 N/(g/m2)이다. 1.5 g/데니어 이상의 인장 강도를 가진 섬유는 기본 중량에 대해 표준화된 0.7 N/(g/m2) 초과의 그랩 강도를 제공해야 한다. 본 발명의 시트의 강도는, 시트를 강화시키지 않고도, 대부분의 최종 용도에 적응된다.
섬유 강도가 중요한 성질이긴 하지만, 섬유 안정성도 또한 중요하다. 낮은 수축률을 나타내는, 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로부터 고속으로 용융 방사된 미세 섬유를 제조할 수 있음을 알아내었다. 10% 미만의 평균 정련 수축률을 가진 섬유를 사용하여 본 발명의 바람직한 시트가 제조된다. 도 1에 관련하여 하기 기재된 고속 용융 방사 공정에 의해 시트가 제조될 때, 5% 미만의 정련 수축률을 가진, 강하고 미세한 데니어의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)섬유의 시트가 형성될 수 있음을 알아내었다.
본 발명의 하나의 구현양태에 따르면, 시트의 섬유들을 접착시키기 위해 부직 시트를 가열된 닙으로 처리할 수도 있다. 접착된 시트의 섬유들은 그들의 기본 단면 형태를 소실하지 않으면서 서로 겹쳐 쌓이는 것으로 보인다. 각각의 섬유는 변형되지 않거나 공극을 폐쇄시키도록 실질적으로 납작하게 되지 않기 때문에, 이것도 본 발명의 관련된 측면인 것으로 생각된다. 그 결과, 높은 공극 비율, 낮은 밀도 및 높은 프래져(Frazier) 투과성을 유지하면서, 정수압 수두(hydroststic head)에 의해 측정시에 양호한 차단 성질을 가진 시트를 제조할 수 있다.
본 발명의 부직 시트의 섬유들은, 낮은 고유 점도를 가진 합성 용융 방사가능한 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 상당 부분에 포함된다. 바람직한 섬유는 75% 이상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로 이루어진다. 섬유들은 다양한 종류의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론, 엘라스토머, 및 필라멘트당 약 1.1 데니어 (1.2 데시텍스) 미만의 섬유로 방사될 수 있는 기타 용융 방사가능한 중합체의 하나 이상을 포함할 수도 있다.
부직 시트의 섬유들은 섬유들의 중합체 내에 배합된 하나 이상의 첨가제와 함께 방사될 수도 있다. 부직 시트의 섬유들의 일부 또는 전부로 유리하게 방사될 수 있는 첨가제로는, 플루오로카본, 자외선 에너지 안정화제, 가공 안정화제, 열 안정화제, 산화방지제, 습윤제, 안료, 항균제 및 정전기 형성 방지제가 포함된다. 항균 첨가제가 일부 건강관리 용도에서 적절할 수도 있다. 태양광과 같은 자외선 에너지에 노출되기 쉬운 다수의 최종 용도를 위해 안정화제 및 산화방지제가 제공될 수도 있다. 전기의 형성이 가능하고 이것이 바람직하지 못한 최종 용도를 위해서 정전기 방출 첨가제가 사용될 수도 있다. 적절할 수도 있는 다른 첨가제는, 시트 재료를 와이퍼 또는 흡수제로서 사용하기에 적절하게 만들거나 또는 매우 미세한 고체가 시트 재료의 미세 공극에 수집되도록 하면서 액체는 직물을 통해 유동되도록 하는 습윤제이다. 대안적으로, 부직 시트의 성질을 변경시키기 위하여 본 발명의 부직 시트를 마감제로 국소적으로 처리할 수도 있다. 예를 들면, 섬유 표면의 표면 에너지를 감소시키고, 이에 의해 특히 시트가 낮은 표면 장력 액체에 대한 장벽으로서 작용해야 하는 경우에 직물의 액체 투과 저항성을 증가시키기 위하여,불소화합물 코팅을 부직 시트에 도포할 수도 있다. 전형적인 불소화합물 마감제는 조닐(ZONYL)(R)불소화합물 (미국 델라웨어주 윌밍톤의 듀퐁(DuPont)으로부터 구입가능함) 또는 리퍼얼(REPEARL)(R)불소화합물 (미국 뉴욕의 미쓰비시 인터내셔날 코포레이션(Mitsubishi Int. Corp.)으로부터 구입가능함)을 포함한다.
본 발명의 부직 시트에서, 섬유들은 50 중량% 이상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)인 하나의 중합체 성분 및 하나 이상의 다른 별개의 중합체 성분을 포함할 수도 있다. 이러한 중합체 성분들은 외피-코어 배열, 병행식(side-by-side) 배열, 분할된 파이 배열, "해도(islands in the sea)" 배열, 또는 다 성분 섬유를 위해 공지된 기타 배열로 배열될 수도 있다. 다 성분 섬유들이 외피-코어 배열을 갖는 경우에, 외피를 구성하는 중합체가 코어를 구성하는 중합체에 비해 더욱 낮은 융점을 갖도록, 예를 들어 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 코어 및 폴리에틸렌의 외피를 가진 이성분 섬유를 형성하도록 중합체를 선택할 수도 있다. 이러한 섬유들은 섬유 인장 강도를 희생시키지 않으면서 더욱 용이하게 열 접착될 수 있다. 또한, 섬유들이 방사된 후에, 다 성분 섬유로서 방사된 소 데니어 섬유들을 더욱 미세한 섬유로 분할할 수도 있다. 다-성분 섬유들을 방사하는 한가지 장점은, 다-성분 섬유들을 분할하기 위한 메카니즘에 따라 더욱 높은 생산율이 달성될 수 있다는 것이다. 이렇게 하여 분할된 각각의 섬유는 파이-형태 또는 다른 형태의 단면을 가질 수도 있다.
섬유(80)를 단면으로 나타낸 도 3에서 외피-코어 이성분 섬유가 도시되어 있다. 외피 중합체(82)는 코어 중합체(84)를 둘러싸고 있으며, 코어 중합체(84)가 섬유의 총 단면적의 50% 이상 또는 미만을 차지할 수 있도록 중합체의 상대량이 조절될 수 있다. 이러한 배열에서, 다수의 관심을 끄는 대안을 만들어 낼 수 있다. 예를 들면, 외피 중합체(82)를 코어에서 소모되지 않는 안료와 배합함으로써, 적절히 착색된 재료를 얻으면서 안료에 대한 비용을 절감할 수 있다. 또한, 최소의 비용으로 원하는 액체 반발성을 얻기 위하여, 플루오로카본과 같은 소수성 물질을 외피 중합체로 방사할 수도 있다. 상기 언급된 바와 같이, 코어 중합체가 연화되지 않으면서 접착 동안에 용융될 수 있도록, 더욱 낮은 융점을 가진 중합체를 외피로서 사용할 수도 있다. 하나의 관심을 끄는 예는 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)폴리에스테르를 코어로서 사용하고 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)폴리에스테르를 외피로서 사용하는 외피 코어 배열이다. 이러한 배열은 분해되지 않으면서 e-비임 및 감마선 살균과 같은 방사선 살균을 위해 적합하다.
본 발명의 부직포 내의 다성분 섬유는 0.62 dl/g 미만의 고유 점도를 가진 적어도 30중량%의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함한다. 외피-코어 섬유에서, 코어는 적어도 50중량%의 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로 이루어지고, 코어가 전체 섬유의 40 내지 80 중량%를 차지하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 코어는 90 중량% 이상의 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로 이루어지고, 코어가 전체 섬유의 50 중량% 이상을 차지한다. 다-성분 섬유 및 섬유들의 배합물의 기타 조합을 고려할 수도 있다.
본 발명의 부직 시트의 섬유는 바람직하게는 고 강도 섬유이고, 이는 통상적으로 양호한 강도 및 낮은 수축률을 제공하기 위해 충분히 연신되고 어닐링된 섬유로서 만들어진다. 본 발명의 부직 시트는 섬유를 어닐링하고 연신시키는 단계없이 형성될 수도 있다. 고속 용융 방사에 의해 강화된 섬유가 본 발명을 위해 바람직하다. 본 발명의 부직 시트의 섬유들은 열 캘린더 접착, 통기(through-air) 접착, 증기 접착, 초음파 접착 및 접착제 접착과 같은 공지된 방법에 의해 함께 접착될 수도 있다.
본 발명의 부직 시트는 스펀본드(spunbond)-멜트블로운(meltblown)-스펀본드 ("SMS") 복합 시트와 같은 복합 시트 구조내에 스펀본드 층으로서 사용될 수 있다. 통상적인 SMS 복합 구조에서, 외부층은 전체 복합 구조에 강도를 부여하는 스펀본드 섬유층인 반면, 코어 층은 차단 특성을 제공하는 멜트블로운 섬유층이다. 본 발명의 부직 시트가 스펀본드 층을 위해 사용될 때, 스펀본드 섬유층은 강도를 부여하는 것 이외에도 복합 시트에 추가의 차단 성질을 제공할 수 있다.
본 발명의 부직 시트는 미국 특허 3,802,817호; 5,545,371호; 및 5,885,909호 (이들은 여기에서 참고문헌으로 포함된다)에 개시된 고속 방사 공정과 같은 고속 용융 방사 공정을 사용하여 제조될 수도 있다. 바람직한 고속 용융 방사 공정에 따르면, 하나 이상의 압출기가 용융된 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 중합체를 스핀 팩에 공급하고, 이곳에서 중합체가 구멍을 통과할 때 섬유화되어 필라멘트 막을 형성한다. 필라멘트를 공기역학적으로 연신시키면서 공기 급냉 영역에서 부분적으로 냉각시켜, 그들의 크기를 감소시키고 증가된 강도를 부여한다. 필라멘트를 이동 벨트, 스크림 또는 기타 섬유 층 위에 침착시킨다. 바람직한 고속 용융 방사 공정에 의해 생성된 섬유는 실질적으로 연속적이고 5 내지 11 마이크론의 직경을 갖는다. 이러한 섬유들은 단일 성분 섬유로서, 다 성분 섬유로서, 또는 이들의 일부 조합으로서 생성될 수 있다. 다 성분 섬유들은 병행식, 외피-코어, 분할된 파이, 또는 해도 형태를 포함한 여러 공지된 단면 형태로 형성될 수 있다.
고 강도 이성분 용융 방사된 섬유를 고속으로 생성하기 위한 장치를 도 1에 개략적으로 나타낸다. 이 장치에서, 2개의 열가소성 중합체를 각각 호퍼(140) 및 (142)내에 공급한다. 호퍼(140)내의 중합체를 압출기(144)내에 공급하고, 호퍼(142)내의 중합체를 압출기(146)내에 공급한다. 압출기(144) 및 (146)는 각각 중합체를 용융 및 가압하고, 각각 필터(148) 및 (150)와 계량 펌프(152) 및 (154)를 통해 그것을 밀어낸다. 호퍼(140)로부터의 중합체를, 상기 언급된 원하는 이성분 필라멘트 단면을 생성하기 위해 공지된 방법에 의해, 예를 들어 미국 특허 5,162,074호 (여기에서 참고문헌으로 포함됨)에 개시된 다 성분 스핀 팩을 사용함으로써 스핀 팩(156)내의 호퍼(142)로부터의 중합체와 조합한다. 필라멘트가 외피-코어 단면을 갖는 경우에, 열 접착을 증가시키기 위하여 외피 층을 위해 더욱 낮은 융점의 중합체를 사용하는 것이 전형적이다. 원한다면, 동일한 중합체를 양쪽 호퍼(140) 및 (142)에 넣음으로써, 도 1에 나타낸 다 성분 장치로부터 단일 성분 섬유를 방사시킬 수 있다.
용융된 중합체는 방사구(158)의 표면에 있는 다수의 모세관 구멍을 통해 스핀 팩(156)에서 나온다. 모세관 구멍은, 구멍들 간의 거리를 생산성 및 섬유 급냉을 최적화하도록 설정한 상태로, 통상적인 패턴 (직사각형, 엇갈린 형태 등)으로 방사구 표면에 배열될 수도 있다. 구멍들의 밀도는 전형적으로 팩의 폭 1m당 500 내지 8000개 구멍의 범위이다. 구멍 당 전형적인 중합체 배출량은 0.3 내지 5.0 g/분의 범위이다. 둥근 섬유를 원하는 경우에 모세관 구멍은 둥근 단면을 가질 수도 있다.
스핀 팩(156)으로부터 압출된 필라멘트(160)를 냉각 공기(162)로 먼저 냉각시킨 다음, 배치에 앞서서 공기역학적 연신 제트(164)에 의해 연신시킨다. 냉각 공기는 필라멘트에 대해 공기를 보내는 하나 이상의 통상적인 냉각통에 의해 5 내지 25℃ 범위의 온도에서 약 0.3 내지 2.5 m/초의 속도로 공급된다. 전형적으로, 일렬의 필라멘트의 양쪽으로부터 서로 마주보는 2개의 냉각통을, 병류 공기 배열로서 공지된 배열로 사용한다. 모세관 구멍과 연신 제트 사이의 거리는 원하는 섬유 특성에 의존하여 30 내지 130 cm의 어느 것 일 수도 있다. 급냉된 필라멘트를 공기역학적 연신 제트(64)에 들여보내고, 이곳에서 필라멘트를 공기(166)에 의해 6000 내지 12000 m/분의 범위의 섬유 속도로 연신시킨다. 이렇게 필라멘트를 견인하는 것은, 필라멘트가 냉각 영역을 통과할 때 필라멘트를 연신시키고 신장시킨다.
임의로, 공기역학적 연신 제트(164)의 말단은 도 2에 나타낸 것과 같이 연신 제트 연장부(188)를 포함할 수도 있다. 연신 제트 연장부(188)는 바람직하게는 매끄러운 직사각형 판이고, 이것은 연신 제트에서 나오는 필라멘트(167)의 막에 대해 평행한 방향으로 연신 제트(164)로부터 연장된다. 연신 제트 연장부(188)는, 필라멘트가 동일한 위치에서 배치 표면에 더욱 일정하게 부딪히도록 배치 표면으로 필라멘트를 유도하고, 이는 시트 균일성을 개선시킨다. 바람직한 구현양태에서, 연신 제트 연장부는, 필라멘트가 일단 배치 벨트(168) 위에 놓여진 다음 이들이 이동하는 방향쪽의 필라멘트의 면에 위치한다. 바람직하게는, 연신 제트 연장부는 연신 제트 말단으로부터 약 5 내지 50cm 아래로 뻗어있고, 더욱 바람직하게는 연신 제트의 말단으로부터 약 10 내지 25cm, 가장 바람직하게는 약 17cm 아래로 뻗어있다. 대안적으로, 연신 제트 연장부를 필라멘트 막의 다른쪽 면 위에 위치시킬 수 있거나, 또는 필라멘트의 막의 양쪽 면에서 연신 제트 연장부를 사용할 수 있다. 본 발명의 다른 바람직한 구현양태에 따르면, 필라멘트 뭉침을 감소시키고 더욱 균일한 시트를 만들기 위해 필라멘트를 분산시키는 것을 돕는 미세한 정도의 물흐름을 발생시키기 위하여, 필라멘트에 면해있는 연신 제트 표면이 홈 또는 둥근 돌출부를 갖도록 짜여질 수 있다.
연신 제트(164)에서 나오는 연신된 필라멘트(167)는 스핀 팩(156)으로부터 압출되었을때의 필라멘트보다 더욱 얇고 더욱 강하다. 섬유 필라멘트(167)는 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로 이루어지지만, 섬유들은 약 1.5 gpd 이상의 인장 강도를 가지면서 동시에 5 내지 11 마이크론의 유효 직경을 가진 실질적으로 연속적인 필라멘트이다. 필라멘트(167)는 실질적으로 연속적인 섬유 필라멘트로서 배치 벨트 또는 성형 스크린(168)위에 침착된다. 연신 제트(164)의 출구와 배치 벨트 사이의 거리는 부직 웹에서 원하는 성질에 따라 변하고, 일반적으로 13 내지 76 cm의 범위이다. 벨트 위에 섬유 웹을 고정시키는 것을 돕기 위하여 배치 벨트(168)를 통해 진공 흡입을 적용할 수도 있다. 원한다면, 접착된 웹(176)으로서 롤(178) 위에 수집되기 전에, 얻어진 웹(170)을 열 접착 롤(172) 및 (174) 사이로 통과시킬 수 있다. 섬유가 벨트 위에 랜덤하게 배열될 때 어느 정도의 조절을 유지하기 위하여, 바람직하게는 공기 조절판을 포함한 적절한 유도를 제공할 수 있다. 섬유를 조절하기 위한 하나의 추가의 대안은, 섬유를 정전기적으로 충전시키고 아마도 벨트를 반대 전하로 충전시켜, 섬유가 일단 배치되면 벨트에 고정되도록 하는 것일 수도 있다.
그 후에, 섬유의 웹을 함께 접착시켜 직물을 형성한다. 열 접착 또는 접착제 접착을 포함한 적절한 기술에 의해 접착을 달성할 수도 있다. 열풍 접착 및 초음파 접착은 매력적인 대안을 제공할 수도 있지만, 도시된 롤(172) 및 (174)을 사용한 열 접착이 바람직하다. 또한, 시트가 더욱 부드러운 마감제와 완전히 표면 접착되는 것이 바람직한 기타 최종 용도가 존재할 수도 있지만, 직물과 같은 손 촉감을 제공하기 위한 많은 용도를 위해서는 시트 재료가 점 접착될 수 있는 것으로 이해된다. 점 접착 마감제를 사용하면, 섬유 유리 및 필링을 조절하는 것 뿐만 아니라 시트 드레이프, 유연성 및 강도와 같은 기타 요건을 조절하도록, 접착되는 시트 재료의 접착 패턴 및 퍼센트가 결정될 것이다.
바람직하게는, 접착 롤(172) 및 (174)은 웹에 있는 중합체의 가장 낮은 융점 중합체의 + 또는 - 20℃ 내의 온도로 유지되는 가열된 롤이고, 접착 라인 속도는 20 내지 100 m/분의 범위이다. 일반적으로 105 내지 260℃ 범위의 접착 온도와 35 내지 70 N/mm범위의 접착 압력을 적용하여 양호한 열 접착을 수득한다. 주로 저고유 점도 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 섬유로 이루어진 부직 시트를 위해서는,170-260℃ 범위의 접착 온도 및 35-70 N/mm 범위의 접착 압력을 적용하여 양호한 열 접착을 수득한다. 시트가 상당량의 낮은 융점 중합체, 예컨대 폴리에틸렌을 함유한다면, 양호한 열 접착을 수득하기 위해 105-135℃ 범위의 융점 및 35-70 N/mm 범위의 접착 압력을 적용할 수도 있다.
웹에 불소화합물 코팅과 같은 국소 처리를 적용하는 경우에, 처리를 적용하기 위한 공지된 방법을 사용할 수도 있다. 이러한 적용 방법은 분무 도포, 롤 코팅, 발포체 도포 및 딥-압착(dip-squeeze) 도포 방법을 포함한다. 국소 마무리 공정은 직물 제조와 함께 또는 별개의 공정 단계로 수행될 수 있다.
본 발명은 하기 비제한적 실시예에 의해 예증되며, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하지 않는다.
하기 실시예에서, 도 1에 나타낸 공정과 관련하여 상기 설명된 고속 용융 방사 공정을 사용하여 부직 시트를 제조하였다.
실시예 1
도 1에 관련하여 상기 기재된 공정 및 장치를 사용하여 생성된 용융 방사 섬유로부터 부직 시트를 제조하였다. 듀퐁(DuPont)으로부터 크리스타(Crystar)(R)폴리에스테르(Merge 1988)로서 구입가능한, 0.58 dl/g의 고유 점도를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)폴리에스테르 수지로부터 섬유를 방사하였다. 폴리에스테르 수지를 180℃의 온도에서 결정화시키고, 사용 전에 50 ppm 미만의 수분 함량까지 120℃의 온도에서 건조시켰다. 이 폴리에스테르를 2개의 별개의 압출기에서 290℃로 가열하였다. 폴리에스테르 중합체를 압출하고, 여과하고, 각각의 압출기로부터 295℃로 유지된 이성분 스핀 팩으로 계량해 넣고, 외피-코어 필라멘트 단면을 형성하도록 구성하였다. 그러나, 양쪽 중합체 공급물이 동일한 중합체를 포함하기 때문에, 단일성분 섬유가 생성되었다. 스핀 팩은 0.5 m 너비와 9인치 (22.9cm) 깊이를 갖고 스핀 팩 너비에서 1 m 당 6720개의 모세관을 갖는다. 각각의 모세관은 0.23 내지 0.35mm 의 직경을 가진 둥근 형태였다. 스핀 팩 모세관 당 전체 중합체 배출량은 0.5 g/분이었다. 15 인치(38.1 cm)길이의 냉각 영역에서 양쪽 반대편의 냉각 통으로부터 12℃의 온도 및 1 m/초의 속도로 제공되는 냉각 공기로 필라멘트를 냉각시켰다. 스핀 팩의 모세관 구멍 아래에서 20인치 (50.8 cm) 떨어져 있는 공기역학적 연신 제트내로 필라멘트를 통과시키고, 이곳에서 필라멘트를 약 9000m/분의 속도로 연신시켰다. 이렇게 하여 얻어진 더욱 작고, 더욱 강한 실질적으로 연속적인 필라멘트를, 연신 제트 출구 아래 36 cm에 위치한 배치 벨트상에 침착시켰다. 벨트 위에 섬유를 고정시키는 것을 돕기 위하여, 배치 벨트는 진공 흡입을 사용하였다. 90개의 필라멘트의 직경을 측정하여, 0.71㎛ 평균 직경, 0.29㎛ 의 표준 편차 및 41%의 변동 계수를 제공하였다 (다른 예에서의 필라멘트 직경은 샘플당 10개 섬유에 대한 측정으로부터 계산되었다).
오일로 가열된 전각면 금속 캘린더 롤과 오일 가열된 평활면 금속 캘린더 롤 사이에서 웹을 열 접착시켰다. 양쪽 롤은 466mm의 직경을 가졌다. 조각 롤은0.466mm2의 점 크기, 0.86mm의 점 깊이, 1.2mm의 점 간격 및 14.6%의 접착 면적을 가진 다이아몬드 패턴으로 크롬 코팅된 비-경화 강철 표면을 가졌다. 평활 롤은 경화된 강철 표면을 가졌다. 웹을 250℃의 온도, 70N/mm의 닙 압력 및 50m/분의 라인 속도에서 접착시켰다. 접착된 시트를 롤 위에 수집하였다.
부직 시트를 불소 화합물 마감제로 처리하여 섬유 표면의 표면 에너지를 감소시키고, 이렇게 하여 액체 침투에 대한 직물의 저항성을 증가시켰다. 시트를 2%(w/w) 조닐(Zonyl) 7040 (듀퐁으로부터 수득됨), 2%(w/w) 프리펠(Freepel) 1225 (비.에프. 굿리치 (B.F.Goodrich)로부터 수득됨), 0.25%(w/w) 젤렉(Zelec) TY 대전방지제 (스테판(Stepan)으로부터 수득됨), 0.18% (w/w) 알칸올 6112 습윤제(듀퐁으로부터 수득됨)의 수성 욕조내에 침지시켰다. 이어서, 시트를 압착시켜 과다한 액체를 제거하고, 건조시키고, 168℃의 오븐에서 2분동안 경화시켰다.
섬유 및 시트의 방사 속도와 물리적 성질을 표 1에 기록한다.
실시예 2
사용된 중합체 수지가, 0.58 dl/g의 고유 점도를 갖고 직경 100 나노미터 미만의 전형적인 입자 크기를 가진 0.6 중량% 탄산칼슘을 함유하는 필름용 등급의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)폴리에스테르인 것 이외에는, 실시예 1의 절차에 따라 부직 시트를 형성하였다. 섬유 및 시트의 방사 속도 및 물리적 성질을 표 1에 기록한다.
비교예 A
사용된 중합체 수지가, 듀퐁으로부터 크리스타(R)폴리에스테르(Merge 3934)로서 구입될 수 있는 0.67 dl/g의 고유 점도를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)폴리에스테르인 것 이외에는, 실시예 1의 절차에 따라 부직 시트를 형성하였다. 또한, 시트 융점은 250℃ 대신에 180℃이었다. 섬유 및 시트의 방사 속도 및 물리적 성질을 표 1에 기록한다.
실시예 1 및 2와 비교예 A에서 제조된 부직 시트의 섬유들을 고속으로 용융 방사하고 연신시켜, 전체 방사 연속성을 유지하면서 매우 미세한 섬유 크기를 제공하였다. 실시예 1 및 2에서 사용된 낮은 고유 점도의 폴리에스테르는, 비교예 A의 높은 고유 점도 폴리에스테르를 사용하여 형성된 섬유에 비해 더욱 낮은 데니어를 갖고 냉각 영역에서 물흐름에 대해 덜 민감한 섬유를 생성하였다. 또한, 실시예 1 및 2의 더욱 낮은 고유 점도 폴리에스테르를 사용하면, 비교예 A의 더욱 높은 점도 중합체를 사용했을 때에 비해 방사가 더욱 강하였다 (다시말해서, 파괴된 필라멘트가 인접한 필라멘트들을 파괴시키지 않았다). 고속으로 용융 방사된 낮은 고유 점도 폴리에스테르는, 통상적인 속도로 용융 방사된 낮은 고유 점도 폴리에스테르를 사용한 경우에 비하여, 더욱 양호한 필라멘트 강도를 유지하였다. 실시예 1 및 2에서, 0.58 dl/g의 낮은 고유 점도를 가진 폴리에스테르 중합체는, 0.67 dl/g의 높은 고유 점도를 가진 비교예 A의 폴리에스테르 중합체에 비해, 더욱 작은 크기의 섬유 및 일반적으로 더욱 강한 섬유를 형성하였다.
실시예 3
1.5 중량% 코발트-알루미네이트 기재의 청색 안료를, 이성분 방사 장치의 외피 부분을 제공하는 압출기 내에 공급된 중합체에 첨가하는 것 이외에는, 실시예 1의 절차에 따라 부직 시트를 형성하였다. 2개의 압출기로부터의 중합체를, 50중량% 외피 및 50중량% 코어로 이루어진 이성분 섬유를 형성하기 위한 상대 공급 속도로, 스핀 팩에 공급하였다. 외피 중합체에 첨가된 안료는 얻어진 직물에 색과 추가의 불투명성을 제공하였다. 섬유 및 시트의 방사 속도 및 물리적 성질을 표 1에 기록한다.
실시예 4
이성분 외피-코어 섬유를 생성하기 위해 상이한 중합체들을 2개의 압출기에 넣는 것 이외에는, 실시예 1의 절차에 따라 부직 시트를 형성하였다. 듀퐁에 의해 크리스타(R)코-폴리에스테르 (Merge 4442)로서 생성되고, 0.61 dl/g의 고유 점도를 갖는 저 융점 17% 개질된 디메틸 이소프탈레이트 코-폴리에스테르를 외피에서 사용하고, 듀퐁으로부터 크리스타(R)폴리에스테르 (Merge 3949)로서 구입가능한 0.53 dl/g의 고유 점도를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 폴리에스테르를 코어에서 사용하였다. 외피는 섬유 단면의 약 30%를 차지하고 코어는 섬유 단면의 약 70%를 차지하였다. 시트를 250℃ 대신에 150℃에서 접착시켰다. 섬유 및 시트의 방사 속도 및 물리적 성질을 표 1에 기록한다.
실시예 5
도 2에 관련하여 상기 기재된 연신 제트 연장부를 추가하는 것 이외에는, 실시예 4의 절차에 따라 부직 시트를 형성하였다. 연신 제트 연장부는, 필라멘트가 일단 배치 벨트 위에 놓여진 다음 이들이 이동하는 방향쪽의 필라멘트 막의 면 위에서, 연신 제트의 출구로부터 아래쪽으로 뻗은 17cm 길이, 매끄러운 표면의 직사각형 판이었다. 시트는 150℃ 대신에 210℃의 온도에서 접착되었다. 섬유 및 시트의 방사 속도 및 물리적 성질을 표 1에 기록한다.
실시예 6
연신 제트 연장부를 제거하는 것 이외에는, 실시예 5의 절차에 따라 부직 시트를 형성하였다. 섬유 및 시트의 방사 속도 및 물리적 성질을 표 1에 기록한다.
실시예 5 및 6은, 부직 시트의 방사 동안에 연신 제트 연장부를 사용할 때 (실시예 5), 시트의 정수압 수두 및 인장 특성이 상당히 개선됨을 증명한다.
실시예 1 2 3 4 5 6 A
방사 속도(m/분) 6618 7714 6818 7258 8333 7895 4765
섬유 외피 중합체 2GT 2GT 2GT co-2GT co-2GT co-2GT 2GT
섬유 외피 IV (dl/g) 0.58 0.58 0.58 0.61 0.61 0.61 0.67
섬유 코어 중합체 2GT 2GT 2GT 2GT 2GT 2GT 2GT
섬유 코어 IV (dl/g) 0.58 0.58 0.58 0.53 0.53 0.53 0.67
섬유 직경 (㎛) 8.6 8.6 8.3 8.1 7.5 7.6 9.4
섬유 크기 (데니어) 0.71 0.70 0.66 0.62 0.54 0.57 0.85
단면적 (㎛2) 58 58 54 51 44 45 70
두께 (mm) 0.36 0.30 0.36 0.34 0.33 0.31 0.30
기본 중량 (g/m2) 71 58 71 73 78 78 62
정수압 수두 (cm) 39 40 40 38 48 42 20
혈액 배어남(psig) 2.0 1.8 2.2 1.2
물 충격(g) 0.00 0.06 0.05 0.08 0.09 1.50
알콜 반발성 10 10 10 10
분무율(%) 100 100 100 100
프래져 공기 투과성 (m3/min-m2) 24 39 21 23 18 24 61
수증기 투과율 (g/m2/24시간) 1338 1204 1425 1448
물렌 버스트 (Mullen Burst) (N/m2) 0.22 0.28 0.59 0.24
그랩 인장 MD (N) 117 125 126 222 304 259 62
그랩 인장/BW MD (N/g/m2) 1.6 2.2 1.8 3.1 3.9 3.3 1.0
신도 MD (%) 23 48 21 17 27
그랩 인장 XD (N) 82 82 69 129 228 175 62
그랩 인장/BW XD (N/g/m2) 1.2 1.4 1.0 1.8 2.9 2.2 1.0
신도 XD(%) 29 72 31 17 56
사다리꼴 인열 MD (N) 13 18 11 13
사다리꼴 인열 XD(N) 8 7 8 12
IV = 고유 점도2GT =폴리(폴리(에틸렌 테레프탈레이트)co-2GT =다른 폴리에스테르와 배합된 폴리(폴리(에틸렌 테레프탈레이트)
실시예 7
마감제를 적용하지 않는 것 이외에는, 실시예 3의 절차에 따라 부직 시트를 형성하였다. 흡수성 및 흡수전도 데이타를 표 2에 기록한다.
실시예 8
물에 의해 습윤가능하게 만들기 위해 계면활성제 마감제로 처리하는 것 이외에는, 실시예 7의 절차에 따라 부직 시트를 형성하였다. 시트를 0.6%(w/w) 테르기톨(Tergitol)(R)15-S-12 (유니온 카바이드(Union Carbide)로부터 수득됨)의 수성 욕조에 침지시켰다. 이어서, 시트를 압착하여 과량의 액체를 제거하고, 건조시키고, 150℃의 오븐에서 3분간 경화시켰다. 흡수성 및 흡수전도 데이타를 표 2에 기록한다.
실시예 9
접착 온도가 150℃ 대신에 190℃이고 마감제를 적용하지 않는 것 이외에는, 실시예 4의 절차에 따라 부직 시트를 형성하였다. 흡수성 및 흡수전도 데이타를 표 2에 기록한다.
실시예 10
물에 의해 습윤가능하게 만들기 위해 계면활성제 마감제로 처리하는 것 이외에는, 실시예 9의 절차에 따라 부직 시트를 형성하였다. 시트를 0.6%(w/w) 테르기톨(Tergitol)(R)15-S-12 (유니온 카바이드(Union Carbide)로부터 수득됨)의 수성 욕조에 침지시켰다. 이어서, 시트를 압착하여 과량의 액체를 제거하고, 건조시키고, 150℃의 오븐에서 3분간 경화시켰다. 흡수성 및 흡수전도 데이타를 표 2에 기록한다.
실시예 11
다음과 같은 변화 이외에는, 실시예 1의 절차에 따라 부직 시트를 형성하였다. 불소 화합물 마감제를 적용하지 않았다. 접착 라인 속도는 28m/분이었으며 122 g/m2의 기본 중량이 얻어졌다. 시트를 청정실 세정 공정으로 처리하였다. 이 공정은 시트를 열수(최소 120℉(49℃))중에서 비-이온성 계면활성제와 교반하는 것을 포함하였다 (시트 재료 1파운드당 약 1.8 갤론 물(15리터/킬로그램)). 역삼투압 처리에 의해 열수를 정제하고 4 내지 6 μmhos/cm의 전도성을 가졌다. 이어서, 시트를 탈이온수로 헹구었다 (시트 재료 1파운드당 약 1.2 갤론 물(10리터/킬로그램)). 탈이온수는 약 18 megohms/cm의 저항성을 가졌다. 양쪽 유형의 물을 0.2 마이크론까지 여과하였다. 와이핑 재료로서의 성능에 관련된 데이타를 포함한 시트 성질 데이타를 표 3에 기록한다.
실시예 12
다음과 같은 변화 이외에는, 실시예 4의 절차에 따라 부직 시트를 형성하였다. 불소 화합물 마감제를 적용하지 않았다. 접착 라인 속도는 28m/분이었으며 122 g/m2의 기본 중량이 얻어졌다. 시트를 청정실 세정 공정으로 처리하였다. 이 공정은 시트를 열수(최소 120℉(49℃))중에서 비-이온성 계면활성제와 교반하는 것을 포함하였다 (시트 재료 1파운드당 약 1.8 갤론 물(15리터/킬로그램)). 역삼투압 처리에 의해 열수를 정제하고 4 내지 6 μmhos/cm의 전도성을 가졌다. 이어서, 시트를 탈이온수로 헹구었다 (시트 재료 1파운드당 약 1.2 갤론 물(10리터/킬로그램)). 탈이온수는 약 18 megohms/cm의 저항성을 가졌다. 양쪽 유형의 물을 0.2 마이크론까지 여과하였다. 와이핑 재료로서의 성능에 관련된 데이타를 포함한 시트 성질 데이타를 표 3에 기록한다.
부직 시트의 와이핑 특성
실시예 11 12
섬유 (>100㎛/cm2) 0.37 0.16
입자 (×103/cm2) 2.4 1.6
흡수성 (cc/cm2) 394 614
비흡수성 (cc/g) 3.0 4.2
1/2 수착 시간 (s) 1 2
추출성 (%w/물) 0.03 0.03
추출성 (%w/IPA) 0.27 0.51
나트륨 (ppm) 1.3 1.2
칼륨 (ppm) 0.15 0.07
칼슘 (ppm) 1.2 1.1
마그네슘 (ppm) 0.04 0.03
상기 설명 및 도면들은 일반적인 이해의 기초를 제공하기 위해 본 발명을 설명하고 기술한 것이다. 이러한 인식 및 이해를 제공하는데 기여하는 대신에 독점배타적인 권리가 추구되고 존중되어야 한다. 이러한 독점배타적인 권리는, 표시될수 있는 특정한 항목 및 바람직한 배열에 의해 어떠한 방식으로도 그 범위가 한정되거나 범위가 좁혀져서는 안된다. 본 출원에 수여된 특허권의 범위는 하기 청구의 범위에 의해서 판정되고 결정되어야만 한다.

Claims (24)

  1. 0.62 dl/g 미만의 고유 점도를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 30 중량% 이상 함유한 용융 방사가능한 중합체를, 스핀 블록내의 다수의 모세관 구멍을 통해 압출시켜 실질적으로 연속적인 섬유 필라멘트를 형성하는 단계;
    섬유 입구, 필라멘트가 이동하는 방향으로 에어 제트가 필라멘트를 잡아당기는 섬유 통로, 및 연신된 필라멘트가 연신 제트로부터 방출되어지는 섬유 출구를 포함하는 연신 제트 내로 압출된 섬유 필라멘트를 공급하여 섬유 필라멘트에 연신 장력을 가함으로써 압출된 섬유 필라멘트를 연신시키는 단계;
    연신된 섬유 필라멘트를 연신 제트의 섬유 출구를 통해 실질적으로 연속적인 섬유 필라멘트로서 6000m/분 이상의 속도로 하향 방출시키는 단계;
    연신 제트의 섬유 출구로부터 방출된 섬유 필라멘트가 수집 표면 위에 놓이도록 하며, 이때 섬유 필라멘트는 약 90 평방마이크론 미만의 평균 단면적을 가지는 단계; 및
    섬유 필라멘트들을 함께 접착시켜 부직 시트를 형성하는 단계들을 포함하며,
    상기 부직 시트가 125 g/m2미만의 기본 중량을 갖고, 기계 방향과 횡 방향을 가지며, 기본 중량에 대해 표준화되고 ASTM D5034에 따라 측정된 기계 및 횡 방향 양쪽에서의 그랩 인장 강도가 0.7 N/(g/m2) 이상인, 실질적으로 연속적인 용융 방사 섬유의 부직 시트를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부직 시트의 섬유 필라멘트의 75중량% 이상이 0.62 dl/g 미만의 고유 점도를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 주성분으로서 갖는 것인 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 고유 점도가 0.40 내지 0.60 dl/g 범위내인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 고유 점도가 0.45 내지 0.58 dl/g 범위내인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 부직 시트의 섬유 필라멘트가 변동 계수에 의해 측정시에 25% 이상의 평균 데니어 가변성을 갖는 것인 방법.
  6. 제2항에 있어서, 시트가 5% 미만의 정련 수축률을 갖는 것인 방법.
  7. 제2항에 있어서, 0.62 dl/g 미만의 고유 점도를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 주성분으로서 갖는 상기 부직 시트의 섬유 필라멘트의 75중량%가, 5% 미만의 정련 수축률을 갖는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 연신된 섬유 필라멘트가 연신 제트의 섬유 출구를 통해 7000 m/분 이상의 속도로 하향 배출되는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 연신된 섬유 필라멘트가 연신 제트의 섬유 출구를 통해 8000 m/분 이상의 속도로 하향 배출되는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 연신 제트의 섬유 입구가 스핀 블록내의 모세관 구멍으로부터 30cm 이상의 거리를 두고 떨어져 있는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 섬유 필라멘트가 상기 스핀 블록내의 모세관 구멍으로부터 연신 제트의 섬유 입구쪽으로 통과할 때, 5℃ 내지 25℃ 범위내의 온도를 가진 냉각 공기의 흐름에 의해 섬유 필라멘트를 급냉시키는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 섬유가 연신 제트의 섬유 출구로부터 방출되는 방향에 대해 평행한 방향으로 연신 제트로부터 뻗어나온 연장판을 써서, 연신 제트의 섬유 출구로부터 방출된 섬유 필라멘트를 유도하며, 상기 섬유 필라멘트가 5 cm 이상의 거리에 걸쳐 상기 연장판으로부터 1 cm 거리 내에서 통과하는 방법.
  13. 30 중량% 이상이 고유 점도 0.62 dl/g 미만의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)인 용융 방사된 실질적으로 연속적인 섬유(A)를 75 중량% 이상 포함하고, 상기 섬유가 약 90 평방마이크론 미만의 평균 단면적을 갖는 부직 시트로서, 125 g/m2미만의 기본 중량을 가지며, 기계 방향과 횡 방향을 갖고, 기계 및 횡 방향 양쪽에서 ASTM D 5034에 따라 측정되고 기본 중량에 대해 표준화된 0.7 N/(g/m2)이상의 그랩 인장 강도를 갖는 부직 시트.
  14. 제13항에 있어서, 상기 섬유(A)가 0.62 dl/g 미만의 고유 점도를 가진 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 주성분으로서 갖는 것인 부직 시트.
  15. 제14항에 있어서, 상기 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 고유 점도가 0.40 내지 0.60 dl/g 범위내인 시트.
  16. 제15항에 있어서, 상기 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 고유 점도가 0.45 내지 0.58 dl/g 범위내인 시트.
  17. 제13항에 있어서, 상기 섬유(A)가 변동 계수에 의해 측정시에 25% 이상의 평균 데니어 가변성을 갖는 것인 시트.
  18. 제13항에 있어서, 시트가 5% 미만의 정련 수축률을 갖는 것인 시트.
  19. 제13항에 있어서, 상기 섬유(A)가 5% 미만의 정련 수축률을 갖는 것인 시트.
  20. 제13항에 있어서, 상기 섬유(A)가 다성분 섬유이고, 그중 한 성분이 상기 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)인 시트.
  21. 제20항에 있어서, 상기 섬유(A)의 한 성분이 폴리에틸렌인 시트.
  22. 제13항의 부직 시트로 만들어진 와이핑 재료.
  23. 제13항의 부직 시트로 구성된 첫번째 시트 층 및 합성 중합체로부터 멜트블로운된 섬유로 주로 구성된 두번째 시트 층으로 이루어지고, 상기 두번째 시트층이 첫번째 및 두번째 대향 면을 갖고, 상기 두번째 시트층의 첫번째 면이 상기 첫번째 시트층에 접착되어 있는 복합 시트.
  24. 제23항에 있어서, 제13항의 부직 시트로 이루어진 세번째 시트층을 포함하고, 상기 두번째 시트층의 두번째 면이 상기 세번째 시트층에 접착되어 있는 복합 시트.
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