KR900000141B1 - 2성분 복합사의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

2성분 복합사의 제조방법

본 발명은 2성분 복합사의 제조방법에 관한 것으로서 특히 심색성과 향필링성이 우수하고 촉감과 표면광택이 자연스러우며 스판-실키(Spun-silky)조 풍합 및 풍부한 볼륨감과 하이드레이프(High-Drape)성을 갖는 2성분계 복합사를 제조하는데 그 목적이 있다.

합성섬유를 천연섬유화하는 기술중에서 방적사조 외관 및 풍합을 갖도록 하는 제조기술로는 사조를 에어제트등으로 공기교락시켜 루프를 발현시키는 제트노즐법, 필라멘트사를 연사기로서 연사하여 이때 발생하는 발루닝(Ballooning)의 외면에 마찰체를 접촉시켜 기모하는 방법, 또는 필라멘트사에 가연가공을 할때 가연부분에 마찰체를 접촉시켜 사조표면의 필라멘트를 절단시켜 모우를 부여하는 방법등이 있다.

또한 견방조외관 및 풍합을 갖도록 하는 제조기술로는 원사단면의 이형화, 이수축혼섬 및 저굴절률화등의 방법이 시도되었으며 가성소다 용액을 이용한 직물감량가공등의 기술이 개발 이용되고 있다. 특히 이 수축혼섬기술은 가성소다 감량가공과 병행하면 견방조 풍합에 가장 가깝게 접근할 수 있는 방법으로 각광을 받고 있다.

그리고 합성섬유 특히 폴리에스테르섬유의 가장 큰 단점중의 하나인 발색성을 개선하려는 시도 또한 끊임없이 계속되어 왔는바 그 대표적인 기술로는 섬유표면에 프라즈마처리에 의한 미세한 요철을 형성시키는 방법, 섬유표면에 저굴절율 성분의 박막을 부여하는 방법, 또는 실리카놀등이 미립자 첨가 제조한 폴리에스테르섬유를 알카리 감량처리하여 특수표면구조를 부여하는 방법등이 있다.

그러나 위의 방법들은 모두 부분적인 개선에 불과하였으며 개선결과도 제조원가의 상승 및 공정화의 어려움등으로 인하여 만족할 만한 결과를 얻지 못하였다. 이에 본 발명자등은 상기와 같은 제조기술등을 종합검토한 결과 기존의 복합방사 장치 및 제사장치를 그대로 이용하되 2성분 열가소성 합성수지의 특성, 제사공정에서의 제조조건에 따른 물성과 구조적변화 및 알카리 감량처리를 행할 때 발생되는 섬유의 취화 현상등을 종합하여 상호관련성을 검토함으로써 본 발명에 이르렀다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 상호 비상용성인 2종의 섬유형성성 열가소성 합성수지를 이용하여 2성분계 복합사를 제조하되, 제1성분은 디메틸테레프탈레이트에 대해 0.5 내지 10몰 퍼센트의 디메틸이소프탈레이트를 함유하며 동시에 평균직경이 100mμ이상 150mμ이하인 무기입자를 0.3중량 퍼센트 이상 0.8중량 퍼센트 이하 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 열가소성 합성수지이며, 제2성분의 폴리아마이드계 열가소성 합성수지로 구성되어 있으며, 또한 교호병렬형의 단면을 구성하고 있는 제1성분의 단면적 점유율이 전체단면적에 대하여 50퍼센트이상 75퍼센트 이하가 되도록 상기 두성분을 용융방사한 다음 통상의 방사사속인 1000m/min 내지 2500m/min로 권취하여 미연신사를 제조하고 계속해서 80℃ 이상 90℃이하의 연신온도 및 전기 미연신사 최대절단신도의 75퍼센트 내지 85퍼센트의 연신배율로 연신한 후 100℃ 내지 130℃의 열고정온도로 히트세팅하여 불완전 연신필라멘트사를 제조하고 이를 포지상태에서 중량감소율 20퍼센트 이하로 알카리감량처리하여 전기 제1성분의 무기입자를 용출제거함으로써 凹부를 형성시키고 형성된 凹부의 형태가 연신부분은 폭 8-17x10^-2μ, 길이 2-5μ, 미연신부분은 폭 0.5-1.5μ, 길이 1-3μ이고 동시에 제1성분과 제2성분이 분할되어 극세섬유화 되는 것을 특징으로 하는 제2성분 복합사의 제조방법인 것이다.

이하 본 발명은 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 있어서는 복합방사 단계에서 안정된 조업성, 양호한 단면형성성 및 물성을 유지시키고, 극세섬유화 단계에서 분할이 용이하게 되도록 하기 위해 제1성분은 우선 디메칠렌테레프탈레이트에 대해 0.5 내지 10몰 퍼센트의 디메칠이소프탈레이트를 공중합시켜서 변성폴리에스테르 수지를 제조하되 폴리머의 중합이 완료될 때 까지의 임의의 단계에서 평균 1차입자 직경이 100mμ 이상 150mμ 이하인 무기입자를 그 폴리머에 0.3 중량 퍼센트 이상 0.8중량 퍼센트 이하 첨가 함유시켜 중합을 완결시켰다.

또한 제2성분은 제1성분과는 상호 비상용성이면서 물리, 화학적 특성이 다른 섬유형성성 폴리아마이드계 열가소성 합성수지를 사용하였는데 예를 들면 나일론 6, 나일론 6 6, 나일론 4 6, 나일론 6 10, 나일론 6 12등을 말한다. 다만 제1성분과의 양호한 단명형성성 및 안정된 조업성을 얻기위해서는 두성분의 용융정도의 균형에 유의할 필요가 있다.

만일 제1성분에 있어서 디메칠이소프탈레이트의 함유량이 0.5몰 퍼센트 이하이면 극세섬유화 단계에서의 분할이 어렵게 되며, 10몰 퍼센트 이상이면 용융점도의 급격한 상승으로 인하여 유동성이 저하되므로 방사가 어려워지게 되며 내열성의 저하로 인하여 후가공시 취화현상이 크고 내구성이 저하하게 된다.

가장 좋은 범위는 3몰 퍼센트 내지 8몰 퍼센트이다. 한편 제1성분에 있어서 또다른 한성분이 무기입자는 평균직경이 100mμ 이상 150mμ이하 이어야 하고 그 함유량이 0.3중량 퍼센트 이상 0.8중량 퍼센트 이하 함유되어 있는 것을 특징으로 하는데 함유된 무기입자의 종류는 산화규소 또는 알루미늄계인 것이 바람직하다.

그 이유는 본 발명에 있어서의 무기입자는 폴리에스테르섬유 내부에 균일하게 분산되는 필러(Filler)로서 본 연신사를 사용한 포지의 가공공정중의 하나인 감량공정에서 용출제거됨으로써 섬유표면에 불규칙한 凹부를 형성하게 되는데 일반적으로 사용되는 산화티탄은 평균직경이 1000mμ이상이어서 필터로서의 역할이 불충분할 뿐만 아니라 제사공정중에서 불필요하게 큰 결정을 형성시키게 되므로 방사공정중의 가장 중요한 드라프트 현상의 불안정화를 일으키게 되므로 좋지 않다. 만일 무기입자의 함유량이 0.3중량 퍼센트 이하이면 본 발명의 효과가 불충분하게 되며 0.8중량 퍼센트 이상이면 조업성이 불량하게 되어 물성이 저하하게 된다.

본 발명에서는 상기와 같은 2성분의 열가소성 합성수지를 이용하여 교호병렬형의 단면을 형성시킨후 통상의 방사사속인 1000m/min 내지 2500m/min 권취하여 미연신사를 제조하였는데 교호병렬형의 단면은 분할후의 세그먼트(Segment)의 개수가 6개 내지 13개 정도가 바람직하며 또한 단면내의 전기 제1성분의 단면적 점유율이 50내지 75퍼센트 되도록 함을 필수적으로 한다.

만일 제1성분의 단면적 점유율이 50퍼센트 이하이면 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 되면 75퍼센트 이상이면 방사공정중에서 단면불량률이 높아 조업성을 크게 저하시키게 된다.

상기와 같이 제조한 미연신사는 계속해서 80℃ 이상 90℃ 이하의 연신온도 및 미연사의 최대절단신도의 75퍼센트 내지 85퍼센트의 연신배율로 연신한후 100℃내지 130℃의 열고정온도로 히트세팅하여 불완전 연실필라멘트사를 제조한다.

일반적으로 저온 저배율의 연신을 하게 되면 연신사의 길이방향으로 미연신부분과 연신부분이 불규칙하게 존재하게 되며 또한 미연신부분과 연신부분의 내부구조적 차이로 인하여 감량가공 및 염색후에 독특한 외관을 나타내게 되는바 본 발명자등은 이와 같은 제사기술을 이용하되 양호한 연신조업성 및 감량가공후의 섬유의 취화현상을 최소화하고 염색후의 외관상 단점 즉 염반발생을 방지하고 본 발명의 효과를 극대화 하기위해 연신 온도를 80℃ 이상 90℃이하로, 연신배율을 미연신사 최대절단신도의 75퍼센트 내지 85퍼센트로, 그리고 열고정온도를 100℃ 내지 130℃로 설정하였다.

만일 연신온도를 80℃이하로 하면 연신후 연신사의 섬도 불균제도가 높아 염색후 포지표면의 외관이 조악해지며 90℃이상일 경우에는 배향결정화 과정에서 비결정 영역의 내부구조 완화로 결정영역 및 비결정영역간의 내부구조차가 커지게 되어 알칼리 감량처리시 두 구조간의 용해속도차가 매우 크게 나타나기 때문이다.

한편 연신배율을 미연신사 최대절단신도의 75퍼센트 내지 85퍼센트로 제한 시킨 것은 알카리 감량처리후의 섬유의 강력저하를 방지하면서 연신부분과 미연신부분의 구조차로 인해 섬유표면에 형성된 凹부의 형태가 연신부분과 미연신부분이 다르게 되며 이로 인하여 염색후의 발색성 및 심색성의 효과를 더해주게 되고 우아한 광택을 나타내도록 하기 위함이다.

또한 본 발명에 있어서는 연신부의 열고정온도를 100℃내지 130℃로 하여야 하는데 100℃ 이하일 경우에는 섬도의 불균제도가 높을 뿐 아니라 두 원료성분사이의 수축률차이가 커져 연신사에 루프(loop)를 형성시켜 제직공정중에 문제점을 야기시킨다. 또한 130℃이상일 경우는 분할처리시의 분할이 어렵게 된다.

상기와 같은 방법으로 제조된 2성분 복합사로 포지를 만든 다음 중량감소율 20퍼센트 이하로 알카리 감량처리 하면 상기 제1성분의 무기입자가 용출됨과 동시에 제1성분과 제2성분이 자연 분할되어 극세섬유화 되며, 형성된 불균일 凹부의 형태는 연신부분은 폭 8-7x10^-2μ, 길이 2-5μ, 미연신부분은 폭 0.5-1.5μ, 길이 1-3μ이다. 만일 중량감소율을 20퍼센트 이상으로 하면 미연신부분에서의 모우발생이 심하여 섬유의 취화 현상이 크게 나타나므로 실용성이 저하된다.

본 발명으로 제조된 2성분 복합사는 종래의 합성섬유에 비해 다음과 같은 특성을 갖는다.

첫째로, 제1성분과 2성분의 물리, 화학적 특성의 차이 및 제사공정중에서의 열이력 차이로 인하여 서로 다른 수축력을 갖게 되므로 섬유의 극세화가 용이할 뿐만 아니라 볼륨감이 풍부하고 우수한 촉감을 갖게 된다.

둘째, 제사공정에서 형성된 연신부분과 미연신부분의 내부구조의 차이 즉 배향도의 차이 및 알카리 감량공정에서의 전기 연신부분과 미연신부분의 감량속도차이에 의해 극세섬유화된 미연신부분의 선택적 용해도 미연신부분의 피브릴화가 이루어지므로 스판-실키조의 자연스러운 외관을 나타내고 항필링성이 우수하다.

셋째로, 섬유표면에 형성된 불균일한 凹부로 인하여 양호한 발색성을 나타내며 특히 형성된 불균일 凹부의 형태가 연신부분 및 미연신부분이 각기 다르기 때문에 광의 산란 및 난반사효과의 차이에 의해 심색성 및 독특한 외관을 갖게 된다.

[실시예 1-5, 비교실시예 1-3]

디메칠테레프탈레이트에 대해 5몰 퍼센트의 디메칠이소프탈레이트를 함유하고 동시에 평균입자 직경이 120mμ인 산화규소를 0.5중량 퍼센트 함유하는 고유점도가 0.63(25℃의 OCP용매로 측정)인 폴리에틸렌테레프탈레이트 열가소성 합성수지를 제1성분으로 하고, 상대점도가 2.50(25℃의 H₂SO₄용매로 측정)인 폴리아마이드계 열가소성 합성수지를 제2성분으로 하였으며, 24개의 토출공을 갖는 구금을 이용하여 교호병렬형의 단면내의 제1성분의 단면적 점유율이 68퍼센트가 되도록 290℃의 방사온도로 용융방사한 다음 표 1과 같은 방사속으로 권취하여 미연신사를 제조하였다. 각 방사사속별 미연신사의 최대절단신도를 표 1에 표시하였다.

[표 1]

방사사속별 미연신사의 최대절단신도

상기와 같은 미연신사를 이용하여 표 2와 같은 연신조건으로 연신하여 75d/24f의 연신사를 제조하였으며 제조된 연신사의 물성을 표 3에 나타내었다.

다음에 실시예 2,4,5에 의해 제조된 미연신사를 이용하여 표 2의 비교예 1, 2, 3 과 같은 연신조건으로 연신하여 제조된 연신사의 물성을 표3에 나타내었다.

[표 2]

연신조건

[표 3]

연신사 물성

또한 실시예 2,4,5 및 비교예 1,2,3 의 연신사를 경.위사로 사용하여 평직으로 제직한 직물을 NaOH 40g/1 수용액내에서 98℃의 온도로 중량감소율이 15퍼센트가 되도록 처리한후 염색한 직물의 특성을 표 4에 나타냈다.

[표 4]

직물특성

표 4에서 보는 바와 같이 비교예 1,2의 직물은 본 발명의 방법에 의한 직물특성에는 크게 미치지 못하며, 비교예 3의 경우는 실용성이 없었다.

또한 본 발명의 방법에 의한 직물은 촉감이 우수하고 선명성이 양호할 뿐만아니라 볼륨감이 풍부하고 스판-실키조의 외관을 가졌다.

Claims (7)

1. 디메칠테레프탈레이트에 대하여 0.5 내지 10몰%의 디메칠이소프탈레이트를 함유하며 동시에 평균직경이 100mμ 이상 150mμ이하인 무기입자를 0.3중량% 이상 0.8중량%이하 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트수지를 제1성분으로 하고, 폴리아마이드계 수지를 제2성분으로 하여 통상의 방사속도로 용융방사하여서 교호병렬형 단면을 가지는 미연신사를 제조한 다음, 상기 미연신사를 최대절단신도 이하의 연신배율로 연신하고 열처리하여 불완전 연신사를 제조하고, 상기 불완전 연신사로된 포지를 알카리 감량처리하는 2성분 복합사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 제1성분의 단면적 점유율이 50%이상 75%가 되도록 하는 2성분 복합사의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 방사속도가 1000m/min-2,500m/min 인 2성분 복합사의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 연신온도가 80℃ 이상 97℃ 이하인 2성분 복합사의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 연신배율을 미연신사의 최대절단신도의 75%-85%로 하는 2성분 복합사의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 알카리 감량처리는 포지상태에서 중량감소율이 20%이하가 되도록 하는 2성분 복합사의 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 알카리 감량처리를 하여서 형성되는 凹부가 연신부분에서는 폭 8-17x10^-2μ, 길이 2-5μ, 미연신부분에서는 폭 0.5-1.5μ, 길이 1-3μ이 되도록 하는 2성분 복합사의 제조방법.