KR0132921B1 - 물성 및 권축특성이 우수한 초극세사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 상용성이 없고 용제에 대해 이용해성인 적어도 2종 이사의 폴리머를 복합방사하여 편심형 비대칭 단면구조를 갖는 복합섬유를 제조함에 있어서, 사단면 중심으로 부터 편심되어 있는 복합부분 B에는 단일 성분 폴리머가 존재하고, 나머지 복합부분 A에는 피브릴 성분과 애트릭스 성분이 혼재되도록 복합방사함을 특징으로 하는 물성 및 권축특성이 우수한 초극세사의 제조방법을 제공하는 것으로, 본 발명에 의해 제조되는 초극세사는 물성이 우수하고 권축특성이 탁월한 이점을 갖는다.

Description

물성 및 권축특성이 우수한 초극세사의 제조방법

제1도는 본 발명에 의한 섬유의 횡단면도,

제2도는 본 발명에 의한 섬유의 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 복합부분A 2 : 해성분

3 : 도성분 4 : 복합부분 B

본 발명은 성질이 서로 다른 2 종류의 열가소성 폴리머를 복합방사하여 초극세사를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혼합방사 및 복합방사 기술을 조합하여 복합섬유의 단면을 비대칭적으로 특수하게 설계하므로써 섬유의 물성 및 권축(crimp) 발현성을 향상시킨 초극세사의 제조방법에 관계한다.

최근 화섬업계에서는 고부가가치를 갖는 차별화 소재의 개발이 활발하게 추진되고 있는데, 이러한 추세의 일환으로 단사섬도가 0.0001∼0.05 데니아인 초극세사가 많이 개발되고 있다.

용제에 대한 용해성이 상이하고 성질이 다른 2 종류 이상의 폴리머를 사용하여 방사, 가공하므로써 섬도가 0.0001∼0.05 데니아인 초극세섬유를 제조하는 방법으로는 혼합방사 및 복합방사 기술이 주지되어 있다.

이들 중 혼합방사기술은 합성섬유의 개질 등을 목적으로 해서 종래로부터 잘 알려져 있는 것으로, 가장 일반적인 혼합방사방법으로는 서로 다른 종류의 폴리머를 칩(chip) 상태로 혼합해서 이것을 용융압출기를 이용해서 방사하는 것이다. 이러한 방법은 간편하고 경제적인 방법으로 인식되어 왔다. 이러한 혼합방사방법의 예로서 일본공개 특허 소 61-614호 및 동 63-243314호는 피브릴 성분(Fibril)이 폴리아미드 또는 폴리에스터등이고 매트릭스 성분(Matrix)이 폴리올레핀이 되도록 혼합방사하는 고강력 혼합방사섬유의 제조방법에 관하여 기술하고 있다. 여기에서 섬유를 구성하는 매트릭스 성분은 피브릴 성분을 둘러싸고 있으며 연속상으로 구성되어 있고, 그 내부에 다수의 피브릴 서분이 섬유의 길이방향으로 불연속적으로 배열되어 있다.

그런데, 이러한 혼합방사방법에 의하여 제조된 섬유를 단섬유화하기 위해서는 기계적 권축부여 및 고정,절단 등의 공정을 거쳐야 되는데, 해성분이라고도 할 수 있는 매트릭스 성분의 용융온도가 140^oC 를 넘지 않는 경우에는 권축부여 후 통상 100^oC 가 넘는 온도로 열고정을 하게 되면 섬유간 융착이 발생되는 문제점이 있다. 따라서, 섬유간 융착을 방지하기 위해서 온도를 낮추게 되면 권축형태가 고정되지 않기 때문에 카아딩(carding)등과 같은 후공정에서 섬유에 외력이 가해지면 궈눅이 풀려 회복되지 않는다. 그 결과로 웸(web)의 포합성이 떨어져 웸이 늘어나고 이전성도 불량해지므로 중량조절이 어렵고 균제도도 저하되는 문제점이 있다.

또한, 피브릴 성분이 불연속적으로 배열되어 있기 때문에 섬유 물성이 저하되는 문제점도 갖고 있다.

한편, 초극세섭유를 제조하는 복합방사방법으로, 일본 특개소 57-39209호 및 등 51-37374호는 해도형 복합섬유의 방사방법 및 장치를 개시하고 있다. 해도형 복합섬유는 고분자상호배열체섬유로도 불리우는 것으로, 그 단면형상을 보면 한 종류의 성분이 다른 성분중에 다수 분산되어 있고 섬유축방향으로 실질상 연속적으로 되어 있어, 마치 바다 한가운데 작은 섬들이 다수 존재하는 것처럼 보이기 때문에 해도형 복합섬유라 불리운다. 상기 일본 특개소 제 57-39209호는 해도형 복합섬유의 방사방법에 있어서, 상류(上流)에서 해도형 복합류(海圖型複合流)를 만들고, 그것을 제 1차 로드상부에서 집합시켜 집합한 흐름을 하류에 있어서 다른 해도형복합류로 감싸도록 합류시켜, 당해 합류한 흐름을 더 하류측의 제 2차 로드상부에서 집합시켜 토출공으로 부처 방출하는 것을 특징으로 하는 초다도형 복합섬유의 방사방법을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 복합방사법을 이용하여 도성분이 폴리아미드 또는 폴리에스터이고 해성분이 용융온도 140^oC 이하의 폴리올레핀인 해도형 복합섬유를 제조하는 경우에는, 도성분의 초극세화(0.0001∼0.05 데니아)가 어려울뿐만 아니라 상기의 혼합방사로 제조된 섬유와 마찬가지로 권축고정을 위해 열을 가해줄 수 없으므로 권축이 기계적인 외력에 의해 폴리는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 종래기술상의 문제점들을 극복하는 것으로, 강력 및 권축발현성이 우수하고 웹의 포합성이 향상된 초극세사의 제조방법을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 서로 상용성이 없고 용제에 대해 이용해성인 적어도 2종 이상의 폴리머를 복합방사하여 편심형 비대칭 단면구조를 갖는 복합섬유를 제조함에 있어서, 사단면의 중심에서 편심되어 있는 원형의 복합부분 B에는 단일 성분 폴리머가 존재하고, 나머지 복합부분 A에는 피브릴 성분과 매트릭스 성분이 혼재되도록 복합방사함을 특징으로 하는 물성 및 권축특성이 우수한 초극세사의 제조방법을 제공하는 것이다.

이하에 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 섬유의 횡단면도이고, 제2도는 본 발명에의한 섬유의 종단면도이다. 본 발명 방법의 특징은 사단면의 중심에서 편심되어 있는 복합부분 B(4 )와 나머지 복합부분 A(1)를 복합방사함에 있어, 복합부분 A(1)에 적어도 2 성분의 폴리머가 혼재하도록 혼합방사기술을 접목시키는 것이다. 복합방사된 복합사를 후가공공정에서 화학적으로 처리하여 해성분(3)을 제거하고 나면 0.0001∼0.05데니아의 초극세사가 수득된다. 여기서 복합부분 A(1)는 도성분(3)과 해성분(2)으로 구성되며, 도성분(3) 폴리머로는 폴리아미드계 또는 폴리에스테르계가 바람직하다. 한편, 해성분(2)은 용융지수 20 이상의 폴리에틸렌계이며, 복합부분 A(1)를 형성하는 도성분(3)과 해성분(2)의 무게조합비는 20:80∼70:30이 바람직하고, 더욱 바람직하기로는 35:65∼60:40이다.

본 발명에서 복합부분 A(1)는 해성분(2)과 도성분(3)이 칩(chip) 상태로 혼합되어 압출기를 거치면서 용융되어 방사구금장치를 통하여 방사되며, 방사구금을 통과하여 나올 때 복합부분 A(1)에 분포되는 도성분(3)의 개수는 최소한 100개 이상이 되어야 하며, 이러한 도성분(3)은 제 2도에 도시된 바와 같이 불연속적인 피브릴상이 된다. 이 때 도성분(3)의 개수는 사용되는 도성분(3)과 해성분(2) 폴리머의 점도비, 방사온도, 구금직경, 폴리머 조성비, 토출량 등에 의존하여 달라지게 되는데, 이러한 변수는 도성분(3)의 피브릴화와도 밀접한 관련이 있다. 따라서, 상기 변수들을 조합하여 도성분(3)의 개수가 100개 미만이 되도록 할 수는 있으나, 그렇게 할 경우에는 초극세사가 제조되지 않는다.

본 발명에서 복합부분 A(1)와 복합부분 B(4)의 무게조성비는 95:5∼50:50이 바람직하고, 더욱 바람직하기로는 90:10∼80:20이다. 이 때 복합부분 B(4)는 폴리아미드계 또는 폴리에스테르계이며, 복합부분 A(1)의 도성분(3)과 동일한 폴리머를 사용할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으며 연속상으로 구성된다.

본 발명 방법에 의해 제조되는 초극세섬유는 연신, 권축부여, 절단의 공정을 거쳐 단섬유로 제조된 수 있으며 이렇게 제조된 단섬유는 카아딩, 니들펀칭 등의 공정을 거쳐 부직포로 제조될 수 있다.

일반적으로 혼합방사법을 이용하여 제조된 섬유의 도성분은 불연속적으로 섬유내에 분포되므로 강력이 저하되는 단점이 있으나, 본 발명 방법에 의해 제조되는 섬유는 섬유내에 길이 방향으로 연속적인 태데니어 섬유 성분을 포함하고 있기 때문에 강력을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 해성분이 용융온도 140^oC 이하의 폴리올레핀일 경우, 종래의 혼합방사 섬유나 복합방사 섬유는 단섬유화함에 있어 권축부여 후 융착방지를 위해 100^oC 이상의 열을 가할 수 없기 때문에 권추고정이 안되는데 반하여, 본 발명 방법에 의해 수득되는 섬유는 섬유단명이 비대칭형으로 되어 있기 때문에 폴리머의 특성에 의한 이수축효과에 의하여 자연적인 권축특성이 발현되므로 고온열고정이 불필요하며 고온열고정시 발생하는 섬유간 융착도 방지할 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명에 의한 섬유를 연신, 권축, 절단 등의 공정을 거쳐 단섬유로 만들고 카아딩 및 니들펀칭하여 부직포로 제조할 경우, 단섬유의 권축발현성이 우수하여 섬유간 벌키(bulky)성이 유지되므로 개섬이 원활하게 이루어질 수 있고, 웸의 뭉침 방지와 함께 균제도를 향상시칼 수 있다. 또한, 섬유의 권축회복 특성 및 웸의 포합성이 우수하여 웸의 과다한 신장 및 그로 인한 균제도 저하를 방지할 수 있다.

이하에서 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하나 본 발명이 하기 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

[실시예 1]

제1도에 도시된 바와 같은, 단면형태 대로 복합부분 A(1)에 나이론 6과 멜트인덱스 45인 저밀도 폴리에틸렌을 50:50 무게비로 조합하여 방사하고, 사단면 중심에서 편심되어 있는 복합부분 B(4)에 나이론 6을 복합부분 A(1)의 무게 대비 10%를 280^oC 에서 0.25mm 직경을 갖는 방사구금을 통하여 복합방사한 후 연신, 권축, 절단하여 51mm 길이의 단섬유로 만든 후 카아딩 및 니들펀칭하여 부직포를 제조하고 그 물성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

복합부분 A(1) 및 복합부분 B(4)에 실시예 1의 나이론 대신에 고유점도가 0.64인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하고 방사온도를 295^oC 로 한것외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 그 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.

[비교예 1

통상의 혼합방사방법으로 나이론 6과 멜트인덱스 45인 저밀도 폴리에틸렌을 50:50 무게비로 조합하여 280℃에서 0.25mm 직경을 갖는 방사구금을 통하여 복합방사한 후 연시, 권축, 절단하여 51mm 길이의 단섬유로 만든 후 카아딩 및 니돌펀칭하여 부직포를 제조하고 그 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.

[비교예 2]

비교예 1의 나이론 6 대신에 고유점도가 0.64인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한 것외에는 비교예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 그 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.

[비교예 3]

통상의 복합방사방법으로 나이론 6과 멜트인덱스 45인 저밀도 폴리에틸렌을 60:40 무게비로 조합하여 290^oC 에서 0.25mm 직경을 갖는 방사구금을 통하여 도성분이 나이론 6이고 해성분이 저밀도 폴리레틸렌이며 일반적인 해도형 단면구조를 갖도록 복합방사한 후 연신, 권축, 절단하여 51mm 길이의 단섬유로 만든 후 카아딩 및 니들펀칭하여 부직포를 제조하고 그 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.

비교예 3의 나이론 6 대신에 고유점도가 0.64인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한 것외에는 비교예 3과 동일한 방법으로 부직포를 제조하고 그 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.

Claims (4)

1. 서로 상용성이 없고 용제에 대해 이용해성인 적어도 2종 이상의 폴리머를 복합방사하여 편심형 비대칭 단면구조를 갖는 복합섬유를 제조함에 있어서, 사단면 중심으로 부터 편섬되어 있는 복합부분 B에는 단일성분 폴리머가 존재하고, 나머지 복합부분 A에는 피브릴 성분과 매트릭스 성분이 혼재되도록 복합방사함을 특징으로 하는 물성 및 권축특성이 우수한 초극세사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 복합부분 A의 도성분과 해성분의 무게 조합비가 20:80∼70:30이고, 복합부분 A와 복합부분 B의 무게 조합비가 95:5∼50:50임을 특징으로 하는 물성 및 권축특성이 우수한 초극세사의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 해성분으로는 요융지수 20 이성의 폴리에틸렌계를 사용하고, 도성분과 복합부분 B로는 폴리아미드계 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용함을 특징으로 하는 물성 및 권축특성이 우수한 초극세사의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 방사구금을 통과하여 나올 때 상기 복합부분 A에 분포되는 도성분의 개수가 100개 이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 물성 및 권축특성이 우수한 초극세사의 제조방법.