JP4074076B2 - カーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)bcf異型断面糸 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)(Poly(trimethylene terephthalate)以下”PTT”という)BCF異型断面糸に関するものであり、より詳細には異型度、各面の長さ及びアーム角を調節した変形されたY字形ノズルを使用して紡糸され、物性が均一でバルキング性及び紡糸作業性が優秀なカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)(Poly(methylene terephthalate))BCF異型断面糸に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的にカーペット製造に使われるBCF(バルク連続フィラメント;Bulked Continuous Filament)の合成繊維素材としてはナイロン、ポリプロピレン、ポリ(エチレンテレフタレート)などが使われてきているし、カーペットの光沢、高い被服度、触感、防汚性などの特徴を発現させるために多様な形態の断面を有するカーペット用フィラメントが開発されてきた。しかし、その間発明されたカーペット用異型断面糸は大部分ポリアミド糸に適合したものであって、強度が顕著に低いポリ(トリメチレンテレフタレート)素材には適合しない異型度を有している。
【0003】
一例で、韓国特許第25283号はポリアミド糸に対してY字形異型断面糸の製造方法を提案しているが、このような方法は紡糸口金内の口金孔等の大きさを別にすることによって冷却時に平らな断面積が出てくるようにすることができると説明されているが、実際の工程で冷却される位置で糸の移動速度やエアー量と冷却温度を勘案する時、フィラメント断面積変動にほとんど影響を与えられなくて、むしろ不均一した断面積形成でケーブリングと同じ後工程でピン糸をたくさん発生させてタフティング時にカッティング性も落として後工程の諸般作業性を低下させる問題点を誘発する。
【0004】
一方、韓国特許第27228号は異型度とアーム角を皆考慮したカーペット用三角断面合成フィラメントを提案しているが、前記特許による合成フィラメントは異型度対比アーム角が過度に大きく設定されて糸の断面が三角断面に近くなる。したがって、異型度が大きい場合発現できる高バルキング性が充分に発現できない限界がある。また、前記特許で規定されたものと同じ断面形態を有するポリアミドY型異型断面糸は異型度が大きい範囲で優秀なバルキング性を示すが、強度が低いポリ(トリメチレンテレフタレート)の場合は紡糸ガイドに接触される部分で摩擦に耐える力が弱くて紡糸性が急激に落ちるために、前記特許技術はポリ(トリメチレンテレフタレート)に対しては適用できない。
【0005】
家庭用または事務用カーペットは食物等による汚染を抑制できる防汚性が強調されるのに、ポリ(トリメチレンテレフタレート)フィラメントで製造されたカーペットは弾性(resiliency)、防汚性、及び分散染料に対する染色性が優秀で、ポリ(エチレンテレフタレート)またはポリ(ブチレンテレフタレート)カーペットに比べて優秀な弾性回復率及びパイル高さ保存性(pile height retention)を有しているためにカーペットの新しい素材として注目されている。
【0006】
米国特許5,662,980号はポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸により製造されたカーペットを提案しているが、前記特許でカーペット製造に利用されるポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸は防汚性が他素材に比べて飛び抜けて優秀な曲がり性とパイル高さ保存性を有する。しかし前記特許は異型度が1.7で低いノズルを使用することによって糸のバルキング性が落ちて最終カーペット製品の弾性回復率を低下させ、これはカットパイル(cut pile)の構造を有するカーペット製品の染色性を低下させるだけでなく見かけの比重も落ちてカーペットの外観が不良になる問題点を有する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は詳述したように従来技術の問題点を克服するために案出されたものであり、本発明の目的は異型度及びアーム角を調節した変形されたY字形ノズルを使用して製造されて物性が均一で、バルキング性及び紡糸作業性が優秀なカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸及びそれの製造方法を提供することである。
【0008】
本発明の他の目的は後工程でのタフティング作業性が優秀で、秀麗な外観と触感、及び光沢を有するカーペットで製造できるカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸及びそれの製造方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
すなわち、詳述した目的を達成するための本発明の一つの様態はY字形断面を有するカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸であり、異型度及びアーム角が図3に図示されたグラフの平行四辺形ABCDの範囲内であることを特徴とするカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸を提供することである。
【0010】
詳述した目的を達成するための本発明の他の様態はカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸を製造するにおいて、Y型断面に異型度及びアーム角が図3に図示されたグラフの平行四辺形ABCDの範囲内に設計されたノズルを使用して紡糸することを特徴とするカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸の製造方法である。
【0011】
本発明のまた他の様態はカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸を製造するにおいて、低いもしくは高い異型度で問題になったY型断面糸を各面長さ比を調節して設計されたノズルを使用することによって既存に発生される問題点を解決して、さらに高いバルキング性を発現できるカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸の製造方法である。
【0012】
以上のような本発明の目的と別の特徴及び長所などは次ぎに参照する本発明の好適な実施例に対する以下の説明から明確になるであろう。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下で本発明を添付図面を参考してより詳細に説明する。
本発明を詳細に説明するために、まず、本願で使われる用語を定義すると次のようである。
【0014】
図1を参照すれば、本発明で”異型度”とは、Y字形断面の糸の1フィラメントの内接円の直径(r)に対する外接円の直径(R)の比率(異型度=R/r)を意味する。
【0015】
図1を参照すれば、本発明で”アーム角”とは、Y字形断面の糸の1フィラメントの一つのアームの両側面の延長線により形成される鋭角を意味する。
【0016】
図2を参照すれば、本発明で”各面長さの比”とは、口金孔の中心軸から各アームの長さ比で同じ二面の長さ(b)に対する他の一面の長さ(a)の比(b:a)を意味する。
【0017】
本発明のカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸はY字形断面を有して、異型度及びアーム角が図3に図示されたグラフ上の平行四辺形ABCDの内部に属することを特徴とする。
【0018】
本発明のカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸の異型度が1.5未満ならば紡糸作業性には大きい問題がないが、異型断面による充分なバルキング性を持てなくて、3.5を超過する場合には糸の強伸度が急激に落ちて糸切りが頻繁に発生し正常な紡糸作業が難しくなる。
【0019】
一方、本発明のカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸はアーム角が5〜40゜の範囲内であることが必要で、前記アーム角が5゜未満であるか40゜を超過する場合には異型度及び各面長さの比にもかかわらずバルキング性及び作業性向上効果が充分でなくなる。
【0020】
従来の異型断面糸の場合異型度が1.8以下であるか2.5以上の場合、作業性及び品質面で問題されたが、本発明はこのような従来技術の問題点をフィラメントの各断面の長さの比を調節することによって克服した。すなわち、本発明のカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸は口金孔の中心軸から同じ二断面の長さ(b)に対する他の一断面の長さ(a)の比(b:a)が1:0.6〜1.8の範囲内で調節されてバルキング性と作業性が優秀な利点を有する。本発明で一断面の長さと同じ他の2面の長さ比が1:0.6未満であるか1:1.8を超過すればフィラメント断面差がひどく現れて正常な紡糸作業が難しくなるために糸切りが頻繁に発生される。
【0021】
次に、図4を参照して本発明のポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸の製造方法に関して説明する。本発明の方法でポリ(トリメチレンテレフタレート)異型断面糸はY型断面に異型度及びアーム角が図3のグラフの平行四辺形ABCDの内部に属するように設計されたノズルを使用する。具体的に、異型度が1.5〜3.5で、アーム角は5゜ないし40゜の範囲内にならなければならなく、40ホール以上のノズルを使用しなければならない。
【0022】
原料としては固有粘度0.8〜1.2、水分が50ppm以下のポリ(トリメチレンテレフタレート)を使用してこれを1500〜4000m/minの紡糸速度で溶融紡糸することが望ましい。本発明のカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)異型断面糸の特有な断面形態は紡糸ノズルの形態だけでなく、使われた重合体の相対粘度、冷却条件などのような多様な要因により左右される。本発明のカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸は通常の装置により製造することができる。
【0023】
具体的に、本発明の一つの実施例によるカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸の製造時にはまず、固有粘度が0.8〜1.2、水分が50ppm以下のPTTポリマーを245〜265℃で溶融紡糸して紡糸口金1を通過させる。この時、ノズルはY型断面であり、40ホール以上、異型度及びアーム角が図3に図示された平行四辺形ABCDの内部に属するように設計されたものを使用する。
【0024】
次いで、紡糸されたフィラメント2を冷却区域3で冷却させて、フィニッシアプリケート4でオイリングする。この段階以後の紡糸時に途絶えた糸を吸い込む糸吸入ノズル5を通過させて、650〜850m/min速度の供給ローラ6と1500〜4000m/min速度の延伸ローラ7の間で延伸する。延伸ローラ7を通過したフィラメントはテクスチャリングノズルがあるバルキングユニット(Bulking unit)8を通過させてクリンプを付与する。この時、クリンプ率は10〜60%となる。
【0025】
テクスチャリングノズルを通過したフィラメントを冷却ドラム9を通過させて冷却して第4ゴデットローラ10を経て交絡器11を通過させて10〜45回/mで結び目を付与する。この時、交絡を10回/m未満で付与する場合一般原糸では集束力が落ちて糸くずやピン糸がたくさん発生するためにタフティング段階では糸のカッティング性が落ち、これによってシヤリング段階を経た最終カーペットのパイル端解けで外観が良くなくなって、耐久性も落ちる。一方、40回/mを超過して多くの交絡を与える時は染色、後加工をたどっても交絡が解けない状態がそのまま維持されてカーペットの外観を損傷させる。交絡後に第5ゴデットローラ12と糸ガイド(Yarn guide)13を経て最終捲取器14に巻き取る。
【0026】
本発明によるポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸はカーペット用途によって原着糸で製造することができる。一般的に原着糸は防汚性及び耐摩耗性などが優秀で事務室用途のカーペットに適合して、後染を行なったカーペットは家庭用、ホテルなどの高級な用途に適している。本発明のポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸を原着糸で製造する方法は上で説明した工程と同一であるが、ただし、原料供給時にベースチップ投入量対比カラーマスターバッチ(color master batch)を2〜5%投入してブレンディング紡糸することによって原着糸を製造することができる。このような本発明の原着糸により製造されるカーペットは洗濯堅牢度、日光堅牢度、摩擦堅牢度面で一般カーペットより優秀で後染をしたカーペットでたびたび発生されるストレイクなどが発生しなくて不良率が低い。
【0027】
本発明のポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸はケーブリング(Cabling)、熱固定などの過程をたどりタフティングしてカーペットで製造することができる。
【0028】
本発明により製造されたポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸はバルキング性が優秀で紡糸作業性が飛び抜けて、カット−パイル、ループ−パイル、及び組合せ型カーペット、マット、絨毯などの製造に有用に利用することができる。
【0029】
以下で実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、このような実施例は単に本発明を説明するためのものであり)、本発明を制限するものとして解釈されてはならない。
【0030】
<BCFの物性評価方法>
(1)強度
KS K0412(フィラメント糸の強度及び伸度試験方法)規格により実験したし、測定前実験条件は試料長は20cm、引張速度は200m/mm、初荷重は20g、、絡まりは8回/10cmで実験した。
(2)クリンプ率
周りが1mのリール(reel)に次の基準で糸を巻いてスカイン(skein)を作った。
初期スカインの長さ(LO)を測定した次ぎに130℃の乾燥オブンで5分間糸を入れておいてから、オブンで糸を取り出して1分程度コンディショニングさせる。この後、50gの錘をぶら下げて30秒後にスカイン長さ(Ll)を測定して下の式によりクリンプ率(%)を算定した。
(3)紡糸作業性:糸切り率で総3トン生産時の生産量に対する糸切り回数で評価した。
(4)タフティング作業性:パイルのカッティング性を表してタフティング作業性
【0031】
<カーペット物性評価方法>
(1)圧縮率/圧縮弾性率:KS K 0818規格中A法により試験した。
(2)ペンシルポイント(Pencil Point):パイルの端解け程度を肉眼で観察して次の通りに3等級で評価した(A:良好、B:普通、C:不良)。
(3)日光堅牢度:63℃で40時間の間処理してKS K0700規格により試験し、ISOブルースケールで判定した。
(4)洗濯堅牢度:40℃で処理してKS K 0430規格中A−1法により試験した。
(5)摩擦堅牢度:KS K 0650規格により評価した。
(6)ストレイク性:カーペットのストレイク(streak)程度を肉眼で観察して次の通りに3等級で評価した(A:良好、B:普通、C:不良)
【0032】
実施例1
紡糸ケパー(capa.)が日産3トンのbarmag紡糸器を利用して固有粘度が0.92、水分率40ppmのPTTポリマーをY断面、68ホール、異型度2.0でアーム角が33゜で設計されたノズルを使用して250℃で1300デニール、68フィラメントで溶融紡糸した。次いで冷却区域で0.5m/minの速度で16℃で冷却させて供給ローラと延伸ローラの温度は各々60℃、160℃としてローラ速度は各々700m/min、2300m/minとして延伸した。バルキングユニット(Bulking unit)の内部温度は200℃としてクリンプを与えて、以後冷却ドラム(cooling drum)で16℃で冷却した。集束装置では4.Okg/m2の圧力で20回/m絡まりを付与した。最後の捲き取り時に巻取器の速度は1950m/minとして本発明のポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸を製造した。
【0033】
製造されたBCF糸をケーブルツイスター(Cable twister)で194/m、Z絡まりで2合した後スーパーバーユニット(Superba unit)で熱固定した。熱固定された糸を1/10ゲージのタフティング機器でポリプロピレン基布上に植毛した。この時、パイルはカットパイルとして高さは12mm、ステッチ(stichi)は13/インチとしたし原糸重量は4kg/坪になるようにした。
【0034】
以上のようにして製造されたBCF異型断面糸の紡糸作業性、クリンプ率、タフティング(tufting)作業性及び強度を評価してその結果を下記表1に表した。
【0035】
実施例2〜3及び比較例1〜2
実施例2〜3及び比較例1〜2は異型度及びアーム角が下記表1のように設計されたノズルを使用することを除いては実施例1と同一に実施してポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸を製造して、製造された糸の紡糸作業性とクリンプ率、タフティング(tufting)作業性を評価してその結果を下記表1に共に表した。
【表1】
【0036】
前記表1の内容を通じて確認されるように、実施例1、2及び3により製造された本発明のポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸はバルキング性、紡糸作業性とタフティング作業性皆優秀であったし、そのうち異型度が2.0で最も優秀な結果を表した。これと対照的に、比較例1では強度は実施例と類似であったが、バルキング性及びタフティング作業性が低かったし、比較例2では異型度が4.0であるとき作業途中ずっと糸切りが発生して正常な紡糸作業が不可能であった。また、前記表1の結果を通じて本発明のポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸は異型度が1.5で低いか3.5である場合にも強度面で問題が無いことを確認することができる。
【0037】
実施例4〜5
実施例4は異型度が1.5で口金孔の中心軸からの各面間の長さ比で同一の二面の短軸長さ(b):長軸長さ(a)=1:1.4で設計されたノズルを使用して、実施例5は異型度3.5で糸ガイド(yarn guide)との摩擦を減らすことができるように各面の長さの比が1:0.8で設計されたノズルを使用したことを除いては実施例1と同一に実施してポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸を製造して、製造された糸の紡糸作業性とクリンプ率、タフティング(tufting)作業性及び強度を評価してその結果を下記表2に共に表した。
【0038】
比較例3〜4
比較例3及び比較例4の異型度は実施例4及び5と同一であるが、各面の長さの比が1:1で設計されたノズルを使用することを除いては実施例1と同一に実施してポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸及び物性評価用カーペット試片を製造し、製造された糸の紡糸作業性とクリンプ率、タフティング(tufting)作業性及び強度を評価してその結果を下記表2に共に表した。
【表2】
【0039】
実施例4では既存に異型度が少ない場合に問題になった低いバルキング性が改善されて、実施例5では正常な紡糸作業が可能でバルキング性が高いながらも作業性が優秀なポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸を製造することができた。これと対照的に比較例3の場合は紡糸作業中に糸切りが多数発生したし、タフティング作業性は普通であり、比較例4の場合には紡糸作業中ずっと糸切りが発生して正常な紡糸作業が不可能であった。また、前記表2の結果を通じて本発明のポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸は異型度が1.5で低いか3.5である場合にも強度面で問題が無いことを確認することができる。
【0040】
実施例6〜7及び比較例5〜6
本実施例では最も優秀な結果を表した異型度2.0であるノズルを使用したし、分離された交絡装置で交絡回数を下記表3のように別にして実験した。その他の条件は前記実施例1と同一にしてポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸を製造して同一にタフティングした。
【0041】
タフトされたカーペットは分散染料DIANIXコンビを使用して常圧下でキャリアなしでベック(beck)染色するものの、OWF(織物対比投入される染料の量)は0.01%、液比は20:1として、分散剤は0.5g/lを添加し染色して染色温度は98℃として染色した。染色されたタフトカーペットをベースラテックス35%、CaCo360%、その他分散剤、増粘剤を添加してラテックスコーティング後2次基布地である黄麻布に接着した。以後最後の工程であるシヤリング段階でスパイラルナイフ(spiral knife)でシヤリングした。以上のようにして製造されたカーペットのタフティング作業性及びペンシルポイント(pencil point)を評価して、その結果を下記表3に表した。
【表3】
【0042】
実施例6及び7は交絡数を各々20及び25回/mで調整し作業したものであり、タフティング作業性及びペンシルポイント(Pencil point)が皆優秀であった。一方、比較例5は交絡数10回/mとしたものであり、タフティング作業時に正常なカッティングがなされなくて、シヤリング段階まで進行させられなかったし、比較例6はバルキングユニット(bulking unit)内でバルク化と同時に20回/mで交絡を与えたものであり、パイル(Pile)の端解けが過度に発生して外観が不良であった。
【0043】
実施例8及び比較例7
原着糸を製造するために、原料供給時PTTベースチップ投入量対比カラーマスターバッチ(color master batch)を3%投入したものの他には実施例1と同一に実施してポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸を製造してタフティングして物性評価用カーペット試片を製造した。ただ、原着糸であるために別途染色工程をたどることはなかった。比較例7は対照用で実施例1で生産された原糸で実施例4の染色、ベッキング、シヤリング工程をたどりカーペットを製造した。実施例8により製造された原着BCFカーペットを比較例7の一般カーペットと物性を比較評価してその結果を下記表4に表した。
【表4】
【0044】
実施例8により製造された本発明の原着BCFカーペットの場合洗濯堅牢度、日光堅牢度及び摩擦堅牢度で後染カーペットより優秀で、ストレイク(Streak)性は比較例7と同じA級であるが、多少より優勢であることを確認することができる。一方、染色をたどらなくて染色工程で発現される潜在バルクの成長がない関係で圧縮率や圧縮弾性率面では多少不利なことを見られる。
【0045】
【発明の効果】
本発明のカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸は物性が均一とバルキング成及び紡糸作業性が優秀で、本発明のポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸により製造されたカーペットはナイロンの長所の優秀な弾性回復率、秀麗な外観、タッチ感、耐摩耗性とポリエステルの長所の防汚性、静電気防止性を皆揃えるだけだけなく、後工程作業性が優秀な利点を有する。したがって、本発明のポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸はカーペットの品質及び経済性を向上させる顕著な効果を提供する。
【0046】
以上では本発明を実施例によって詳細に説明したが、本発明は実施例によって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)異型断面糸の異型度とアーム角範囲を説明するための説明図である。
【図2】本発明によるカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)異型断面糸の各面長さの比を説明するための説明図である。
【図3】本発明によるカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)異型断面糸の異型度及びアーム角範囲を表した図面である。
【図4】本発明のカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)異型断面糸の製造方法の工程概略図である。
【符号の説明】
1 紡糸口金
2 フィラメント
3 冷却区域
4 フィニッシアプリケート
5 糸吸入ノズル
6 第1ゴデットローラ(供給ローラ)
7 延伸ローラ
8 テクスチャリングノズル
9 冷却ドラム
10 第4ゴデットローラ
11 交絡器
12 第5ゴデットローラ
13 ガイドローラ
14 捲取器
Claims (4)
- カーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸を製造するにおいて、Y型断面に異型度及びアーム角が図3に図示されたグラフの平行四辺形ABCDの範囲内であって、該異型度が1.5〜3.5で、該アーム角は25゜ないし35゜の範囲内に設計されたノズルを使用し、異型断面糸の各面長さの比が1:0.6〜1.8とされるように設計されたノズルを使用する過程を含み、テクスチャーノズルを通過したフィラメントを、バルク化とは異なる時に交絡器を通過させて10〜45回/mで結び目を付与する過程を含むことを特徴とするカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸の製造方法。
- 前記方法が固有粘度0.8〜1.2、水分が50ppm以下のポリ(トリメチレンテレフタレート)を使用してこれを1500〜4000m/minの紡糸速度で溶融紡糸する過程を含むことを特徴とする請求項1に記載のカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸の製造方法。
- 前記方法が延伸した後テクスチャーノズルを通過させて10〜60%のクリンプ率を付与する過程をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載のカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸の製造方法。
- 前記方法が原料供給時ベースチップ投入量対比カラーマスターバッチ(color masterbatch)を2〜5%投入してブレンディング紡糸する過程をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載のカーペット用ポリ(トリメチレンテレフタレート)BCF異型断面糸の製造方法。
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