KR0132355B1 - 자발 고권축성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명응 고유점도차가 0.5 이하이고 용융점도차가 1,500포아스 이하인 2종의 폴리에스테르 호모 롤리머를 0.4∼2.4인 3가지 이상의 혼합비율로, 모양변형비가 2∼100인 슬릿형 방사공을 통하여 3,500m/min 이상의 방사속도로 용융방사하여 연신비 1.5 이하로 연신한 후 통상의 방법으로 열처리하여 얻음으로써 단위필라멘트별로 크림프수가 다를 뿐만아니라 많은 크림프가 생성되므로 뛰어난 숭고성과 함께 천연섬유와 같은 촉감과 광택이 발현되는 자발 고권축성 편평단면 복합섬유를 양호한 작업성으로 제조할 수 있었다.

Description

자발 고권축성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법

제1도는 편평단면 방사공의 모양변형비를 설명하기 위한 도면이고,

제2도는 본 발명에서 사용된 방사구금 장치의 종단면 확대도이며,

제3도는 본 발명에서 제조된 편평 복합섬유의 용출후 확대단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 폴리에틸렌테레프탈레이트 B : 변성 폴리에스테르 공중합체

본 발명은 자발 고권축성을 지니는 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법에 관한 것으로, 상호 고유점도가 다른 이조의 섬유 형성성이 우수한 폴리에스테르계 호모 롤리머를 섬유의 길이방향으로 슬릿형 사이드 바이 사이드(Side by side) 단면형태를 지 니도록 일정하게 복합, 배열하여 제조함으로써 우수한 드라이터치(Dry Touch)감, 냉감, 천연섬유와 같은 촉감 등을 지닐 뿐만아니라 및 이와 열처리 공정에서 자발 고권축 특성을 나타내는 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법에 관한 것이다.

편평단면사의 제조방법은 일본 특공소62-21842, 일본특개평4-34013 등의 문헌에 의하여 여러 가지 방법이 제안된 바 있다. 일본 특공소62-21842는 방사구금의 모양변형비가 6∼15인 폴리에스테르 편평섬유의 제조방법에 관한 것으로 단일모양 변형비를 사용하여 자동차시트(Car Seat)용의 벨빗(Velvet)용 입모섬유로 사용되는 편평섬유에 관한 것이며, 일본특개평4-34013은 모양변형비가 8 이상이고, 장축방향과 단축방향의 복굴절률 차이를 이용한 폴리에스테르 편평섬유의 제조방법에 관한 것이다.

그러나, 상기 제조방법들은 한가지의 폴리머를 이용한 모양변형비를 가지며, 오양변형비가 커질수록 크림프수는 많아지지만 편평사 내의 모노필라멘트를 이루는 섬유 하나하나가 모두 같은 크림프(Crimp)수를 가질 뿐만아니라, 많은 크림프수를 형성하는데 한계가 있으므로, 무질서한 크림프를 갖는 천연섬유와 같은 우아한 광택, 촉감 및 숭고성 등을 얻기가 힘들었다.

이와 같은 단점을 극복하기 위하여 최근에는 수축성이나 고유특성이 다른 이종의 폴리머를 함께 복합방사하여 단일 필라멘트의 횡단면을 편심 시스-코어(Sheath-Core) 또는 사이드 바이 사이드(Side-by-side)형으로 배열시킨 복합섬유를 얻은 후, 이완 열처리시에 각 폴리머의 수축 특성을 이용하여 균일한 나선상의 고권축성을 rw는 섬유를 제조함으로써 천연섬유에 가까운 물성을 얻을 수 있었다.

그러나, 이종의 폴리머로 조성되는 복합섬유의 제조방법, 예를들면 폴리에스테르와 폴리아마이드를 사용한 복합방사법을 이용하여 조합한 복합섬유의 경우에는 양성분의 열적특성의 불균형, 염색성의 차이에 따른 염색불균형 및 열수축성의 차이에 의한 권축 특성의 부족과 상호 폴리머간의 낮은 상용성에 기인한 계면에서의 낮은 접착성 때문에 방사후의 섬유에 가해지는 외력에 의한 양성분의 계면분리현상이 생기는 등의 여러 가지 문제점을 지니고 있다.

최근에는 이성분간의 분리에 따른 상기의 문제점을 해결할 수 있는 방법으로 이성분의 복합 제조시 단면형태를 사이드 바이 사이드 형태가 아닌 편심 시스-코어형태로 하는 것이 제안되고 있지만, 이 경우는 사이드 바이 사이드형에 비하여 권축특성이 떨어지고 섬유로 제조하기 위한 방사구금 장치도 복잡할 뿐만아니라 섬유제조 작업성도 떨어지는 단점을 지니고 있다.

따라서, 고권축 특성을 지니고 있고, 권축 내구성 및 섬유제조 작업성등이 우수한 권축성 복합섬유를 제조하기 위해서는 복합섬유를 구성하는 이성분의 폴립머로서 무엇을 선택하여야 하는지는 기술적, 경제적으로 아직 중요한 문제점으로 남아 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 곡사발생이 없으며, 방사성이 양호하고 신축성, 권축성 및 작업성이 우수한 자발 고권축성 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적뿐만아니라 용이하게 표출되는 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 고유점도가 다른 동일계 호모 폴리머를 사용하고, 동일방사구금에 이성분의 혼합비율이 0.4∼2.4인 방사공이 3가지 이상 혼재 배열된 모양변형비가 2∼100인 슬릿형 사이드 바이 사이드 복합방사노즐을 통해 토출시킴으로써 무질서한 크림프를 형성하는 편평단면 복합섬유를 얻을 수 있었다.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1도는 편평단면 복합방사공의 모양 변형비를 설명하기 위한 것으로, 모양변형비는 슬릿의 장축(a)과 단축(b)의 비에 의하여 다음과 같이 정의된다.

모양 변형비 = a/b

일반적으로 모양변형비가 커질수록 크림프 수가 증가한다.

제2도는 본 발명에서 사용된 방사구금 장치의 종단면 확대도이고, 제3도는 본 발명에서 제조된 편평 복합섬유의 용출후 확대단면도이다.

본 발명에서는 제1성분으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트와 제2성분으로서 변성 폴리에스터 공중합체를 사용하되 양성분의 고유점도차가 0.5 이하이고, 방사온도 285^oC 에서 용융점도차가 1,500포아스 이하인 2종의 폴리에스테르계 호모 폴리머를 사용하고, 동일 방사구금내 이성분의 혼합비율이 0.4∼2.4에서 3가지 이상 혼재 배열된 모양변형비가 2∼100 사이인 슬릿형 사이드 바이 사이드 복합 방사노즐을 통해 3,500m/min 이상의 방사속도로 권취한 후 별도의 열고정장치 없이 연신비 1.5 이하로 연신하여 열처리된 자발 고권축성 편평 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.

본 발명에 의한 폴리에스테르계 자발 고권축성 편평 복합섬유를 제조하기 위한 방법으로서는 섬유 형성성이 우수한 동일계 홉모 폴리며 2성분간의 고유점도차를 이용하는 것으로서 사용된 2종의 폴리애스테르계 폴리머 성분이 섬유의 횡단면에 3가지 이상의 혼합비율로 사이드 바이 사이드(side-by-side) 구조로 배열되도록 하고 2성분으로서는 고유점도가 높은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 다른쪽 성분으로 고유점도가 낮은 변성 폴리에스터 공중합체를 사용하며 2성분간의 고유점도차는 0.5 이하이고, 방사시 2성분의 용융 점도차가 1,500포아스 이하인 것을 사용함을 특징으로 한다.

이때 사용되는 2성분의 용융점도차가 1,500포아스 이상이 되면 방사 공정시 토출공 직하에 있어서 사조가 용융점도가 높은 쪽으로 편곡하는 곡사현상이 발생하여 방사성을 저하시킬 뿐만아니라 때로는 방사구금판에 접착하여 작업에 어려움이 있으며, 얻어진 원사의 권축발현성도 떨어지게 되는 문제점을 지니고 있다. 또한, 사용되는 2성분 폴리머에 있어서 고유점도가 낮은 폴리머의 고유점도가 0.4 이하 또는 고유점도가 높은 폴리머의 고유점도가 0.9 이상일 경우에는 방사성 및 연신성이 불량하고, 2성분간의 고유점도차가 0.5 이상일 경우에는 얻어진 원사의 권축발현성은 양호하나 방출사조가 고유점도가 높은 폴리머 방향으로 치밀어 곡사를 일으키게 되므로 장시간의 안정된 방사가 곤란하며 동시에 작업성도 좋지 않게 된다.

이에 본 발명에서는 섬유화를 위한 방사공정으로 동일방사구금내 혼합배율이 3가지 이상인 사이드 바이 사이드 형태의 슬릿형 복합방사 구금장치를 사용하고, 방사속도는 3,500m/min 이상으로 하고, 방사온도는 280^oC ∼310^oC 로 하며 특히, 방사온도는 2성분간의 용융 점도차의 크기에 따라서 적정 조건을 설정할 수 있다.

본 발명에서는 편평단면 방사공의 모양변형비가 2∼100인 것을 채택하였으며, 더욱 양호하게는 2∼50의 것을 사용하였다. 만일, 모양변형비가 2 미만인 경우에는 고분자의 탄성효과 때문에 섬유의 모양이 원형에 가까워져 본 발명의 목적을 달성할 수 없고, 100을 초과하면 슬릿 끝부분에 용융체가 흐르지 않게 된다. 또한, 제1성분인 변성 폴리에스테르에 대한 제2성분인 폴리에스테르의 혼합비율이 0.4∼2.4인 것을 최소한 3가지 이상 채택하여 동일 방사구금내에 혼재시킨 것으로 더욱 양호하게는 0.6∼1.5인 것을 특징으로 하는 것으로 일정 모양변형비를 갖는 편평단면 방사공을 통해 방사하여 편평 복합섬유를 제조함으로써 앞에서 언급한 한가지 종류의 폴리머를 이용하여 제조된 편평단면사의 결점인 우아한 광택의 부족 및 크림프수의 동질성으로 인하여 천연섬유와 같은 촉감을 나타내지 못하는 점을 완전히 해결하게 되었다. 즉, 본 발명에 있어서, 동일 방사구금내에 3가지 이상의 혼합비율로 혼재 배열된 슬릿형 방사공을 통하여 토출된 편평 복합섬유는 각기 다른 크림프수를 갖는 섬유로 구성된 모노필라멘트(monofilament)로 구성되어져 있기 때문에 천연섬유와 같은 촉감과 우아한 광택을 얻을 수 있는 것이다.

이렇게 하여 제조된 필라멘트를 연신기에서 별도의 열고정장치 없이 연신비 1.5 이하에서 연신 공정을 거친 후 권축성능을 부여하기 위하여 건열이나 습열로 이완 열처리를 함으로서 물리적 성질이 우수하며 자발 고권축 특성을 지니는 편평복합 섬유를 제조할 수 있었다.

본 발명의 효과를 확인하기 위해서 한가지의 폴리머를 사용하여 만든 편평사와 제3도에서와 같이 3가지 이상의 혼합비율로 구성된 방사구금을 통하여 3,500m/min 이상의 방사속도로 제조된 편평 복합섬유를 100^oC 의 끊는 물에서 30분간 침지시켜 40%의 열수축율을 가했다.

본 발명에서는 위에서와 같이 40% 열수축시킨 후 편평 복합섬유의 중심부분과 가장자리 부분의 배향도 차이 뿐만아니라 이성분의 점도차에 의해 해초의 가장자리에서 발견되는 파형권축형태가 생기게 되는데, 편평 복합섬유 단면내에서 복굴절률의 차이가 클수록, 또한 이종의 폴리머의 점도차가 클수록 편평 복합섬유의 센티미터당 크림프수가 증가되었다. 편평 복합섬유 단명의 부분별 복룰절율의 차이는 편광현미경을 사용하여 확인하였다.

다음의 실시예 및 비교예에서 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하고자 한다.

[실시예 1∼9]

제1성분은 고유점도가 0.64인 폴리에틸렌테레프탈레이트이고, 제2성분은 고유점도가 0.48인 변성 폴리에스테르 공중합체로서 양성분의 고유점도차가 0.16이고, 방사온도에서의 용융점도차가 400포아스인 것을 사용하고, 모양변형비가 2∼100이고 동일 방사구금내에서 이성분의 성분비가 0.6, 1.0, 1.5인 3가지의 혼합비율을 갖는 슬릿형 사이드 바이 사이드 구조의 편평 복합방사형 노즐을 이용하여 4,500m/min의 방사속도로 권취함으로서 편평복합 필라멘트를 제조한다. 이렇게 하여 제조한 필라멘트를 연신 배율 1.15배의 조건에서 연신 공정을 실시하고, 연신후 이완열처리는 습열(수) 80^oC 에서 5분간 처리한다. 이렇게 하여 얻은 사의 특성을 표 1에 나타내었다.

[비교실시예 1∼9]

한가지 폴리머를 사용하여 일정 모양변형비를 갖는 편평단면 방사공 24개를 원주상으로 배열한 방사구금을 통하여 실시예 1∼9과 동일한 조건으로 방사, 연신, 열수축하여 편평단면 연신사를 얻었다. 각 모양변형비별 편평단면 필라멘트사의 크림프수 및 천연섬유와 같은 촉감도를 표 1에 나타내었다.

◎는 우수, ○는 양호, △는 보통, ×는 불량

Claims (2)

1. 제1성분으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트를, 제2성분으로서 변성 폴리에슨테르 공중합체를 사용하고 제1성분과 제2성분의 혼합비율이 0.4∼2.4인 방사공이 동일방사구금에 적어도 3가지 형태 이상이 존재하며, 모양변형비가 2∼100인 슬릿형 사이드 바이 사이드 복합 방사노즐을 통해 3,500m/min 이상의 방사속도로 방사, 권취한 후 연신비 1.5 이하로 연신함을 특징으로 하는 자발 고권축성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 제1성분과 제2성분의 고유점도차가 0.5 이하이고, 방사온도 285^oC 에서 용융점도차가 1,500포아스 이하인 폴리머를 사용하는 것을 특징으로 하는 자발 고권축성 폴리에스테르 복합섭유의 제조방법.