KR0155661B1 - 폴리에스터 섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면에 요철구조를 가지는 폴리에스터 섬유에 관한 것으로서, 폴리에스터 섬유표면에 평균 10㎛ 이하의 크기를 갖는 요철구조로 된 마이크로크레이터와 섬유축방향으로 하여 직경이 약 1∼5㎛이고 길이가 약 40∼80㎛인 마이크로그루우브가 혼재되어 구성되어 있는 것을 특징으로 하며, 이러한 특징의 폴리에스터 섬유는 건조하면서 부드러운 촉감을 보유하며 깊은 색조나 밝은 색조를 구현하기에 적합한 고부가가치의 섬유이다.

Description

폴리에스터 섬유 및 그 제조방법

제1도는 마이크로크레이터 구조만을 갖는 기존의 폴리에스터 섬유의 전자현미경 사진.

제2도는 본 발명에 따라 마이크로크레이터 구조와 마이크로그루우브 구조를 갖는 폴리에스터 섬유의 전자현미경 사진.

본 발명은 폴리에스터 섬유에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 표면에 요철구조를 가지는 폴리에스터 섬유에 관한 것이다.

폴리에스터 섬유의 경우 우수한 물리적, 화학적 특성을 가지며 가격이 낮고 대량생산이 가능한 장점을 가지고 있으나 타섬유에 비하여 촉감이 부드럽지 못하고 또한 깊은 색조나 밝은 색조를 구현하는 데는 많은 제약이 있다.

이러한 단점을 제거하기 위하여 여러가지 방법이 시도되어졌고 특히 단사표면에 마이크로크레이터(micro-crater)를 인공적으로 만들어 표면적차에 의해 촉감을 개선하고 또한 이러한 요철구조의 난반사를 이용, 심색을 가능하게 하는 섬유가 출현하였다.

현재 사 표면에 요철구조를 가지는 섬유를 만들기 위하여 사용되는 방법은 표면구조를 변화시키는 방법으로 방사시 무기질 입자를 첨가하여 NaOH처리시 이러한 무기질 입자에서의 반응성 증가와 플라스마처리에 의한 표면구조의 변경 등이 사용되어지고 있다.

NaOH처리방법에 의한 표면구조변경의 원리는 무기입자를 섬유내부에 충입하고 제사한 후 NaOH수용액상에 처리하여 무기입자가 NaOH반응의 매개물로 작용하여 정상 폴리에스터섬유에 비하여 NaOH에 의한 용해성능이 높고 그결과 섬유표면에 요철구조가 형성되는 것이다.

특히 무기질 입자를 첨가하여 제사하고 이후의 공정에서 NaOH로 처리하여 표면구조를 개질시키는 방법은 플라스마 처리에 비하여 가격이 저렴하고 공정이 안정하여 많이 사용되어지는 방법이다.

그러나 이러한 방법을 사용할 경우 마이크로크레이터의 크기가 15㎛ 이하의 크기밖에 없는 단점을 내포하고 있어 드라이터치(dry touch)면에서는 양호한 결과를 보이나, 소프트터치(soft touch)면에서는 한계가 있다.

따라서 본 발명은 이러한 마이크로크레이터의 크기가 한정되어져 있는 단점을 제거하여 건조하면서 동시에 부드러운 촉감이 양호한 폴리에스터 섬유를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면 무기입자를 함유하는 폴리에스터(이하 폴리머-A라 약함)과, 폴리머-A에 비해 점도 80poise 이상 낮은 이용출성(易溶出性) 폴리머(이하 폴리머-B라 약함)를 폴리머-B의 함량이 전체중량에 대하여 5∼45중량% 되게 혼합방사하여 섬유를 제조한 후 용해처리하는 공정들을 포함하는 폴리에스터의 제조방법이 제공된다.

본 방법에 있어서, NaOH 및 기타의 유기용제에 의한 용해처리시 용해속도가 빠른 폴리머-B 및 무기입자가 용출되어 표면함몰 부분인 크기 10㎛ 이하의 마이크로크레이터 및 사축방향 함몰부분인 직경 1~5㎛, 길이 40∼80㎛ 크기의 마이크로그루우브가 형성된다.

이 때 무기입자 함량이 2중량% 미만일 경우에는 마이크로크레이터에 의한 효과가 떨어지며 5중량%를 초과할 경우에는 마이크로크레이터가 많아져 섬유의 내구성이 떨어지게 된다.

본 방법에 있어서, 폴리머-A는 마이크로크레이터사 제조에 통상적으로 사용되는 폴리에스터가 사용될 수 있으며, 특별히 한정하는 것은 아니지만 여기에 함유되는 무기입자로는 SiO₂가 바람직하고 그 배합량은 폴리머-A에 대하여 2∼5중량%가 바람직하다.

이용출성 폴리머-B로는 폴리에틸렌, 공중합 폴리에스터 등이 바람직하다. 이용출성 공중합 폴리에스터는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주성분으로 하고 5-소디움술포 이소프탈산, 수평균 분자량 400∼20,000인 폴리에틸렌 글리콜, 이소프탈산, 알킬 아릴술포네이트를 1종 또는 2종이상을 선택하여 최소 6몰% 이상 공중합 시킨 것이 바람직하며, 폴리머-A인 일반 폴리에스테르보다 점도차가 80∼400Poise 차이가 나야한다.

이러한 이종의 폴리머를 혼합방사하여 섬유를 제조하는 데 있어서 특히 고려되어져야 할 점은 다음과 같다.

① 마이크로그루우브구조를 형성하는 이용출성 성분인 폴리머-B가 공중합 폴리에스터이고 불용출성 성분이 폴리머-A인 경우, 공중합 폴리에스터의 용출속도를 4배이상으로 하는 것이 중요하다. 만일 용출속도차가 4배 이상 나지 않을 경우 공중합 폴리에스터를 제거하여 마이크로그루우브를 형성하기 위하여 NaOH처리시 폴리머-A 부분 역시 용해가 시작되고 이로 인해 원사의 강도가 현저히 저하되며, 특히 전 부분에 걸친 용해의 진행으로 SiO₂무기입자를 함유한 폴리머-A 부분까지 용해되어 마이크로크레이터의 평균 크기가 10㎛ 보다 훨씬 크게 되어 빛의 난반사 효과가 현저히 저하된다.

② 이용출성 폴리머-B의 혼합비율은 5∼45% 이내이어야 하는데 이보다 비율이 높을 경우 심각한 사질의 저하를 가져오고 또한 용출 후 남아있는 폴리머-B 부분이 적어 원단의 밀도가 심하게 저하되며, 원단자체의 내구성이 떨어지게 된다. 또한 폴리머-B의 혼합비율이 5% 미만인 경우 마이크로그루우브의 형성이 적어지며, 그 결과 효과가 반감하게 된다.

③ 폴리머-B의 점도는 폴리머-A의 점도에 비해 80 이상, 바람직하게 80∼400Poise 정도 작아야 한다. 점도차가 너무 작을 경우에는 상용성이 커져서 본 발명에서 요구하는 마이크로그루우브보다 직경 및 길이가 커지고 빛의 난반사 효과가 떨어지며 피브릴구조로 발달하기 쉬워지고, 점도차가 너무 클 경우에도 마이크로그루우브가 제대로 형성이 안된다.

한편, 혼합방사시에 두 물질의 상이성으로 연신비(DR)를 높게 하는 경우 함유된 무기입자가 결점으로 작용하여 절사의 요인이 되므로 적정수준의 DR선정이 필요하다.

위의 방법으로 제조된 사의 NaOH 또는 기타의 유기용제 처리시 거동을 보면 기존의 마이크로크레이터 구조를 갖는 섬유와 유사한 거동을 보이며, 특히 마이크로크레이터의 평균크기가 20㎛까지 형성되며 또한 마이크로그루우브 형태의 요철구조도 사 표면에 형성되는 특징을 갖는다. 이로 인해 감량율 25∼30% 정도에서 심색성 및 표면 촉감이 기존 마이크로크레이터 사 보다 우수한 특성을 갖는다.

이하, 본 발명을 비한정적인 실시예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다.

[실시예 1]

용출속도가 상이한 두 폴리머를 칩 상태에서의 혼합하고, 방사속도 1,300m /min 속도로 미연신사를 권취한다. 이 때 사용된 두 폴리머는 무기입자를 함유하는 폴리에스터 칩(MV 1000Poise, 무기입자인 SiO₂를 2.5중량% 함유)에 폴리에틸렌(MV 900Poise) 칩을 전체 중량에 대해 30% 혼합하여 사용하였으며, 방사온도는 285℃로 하였다. 이 때 MV(용융점도: melt viscosity)는 점도계(인스트론사 모델 4201-3210)를 사용하여, 측정온도는 295℃, 시어속도(shear rate) 1000 1/초에서 측정한 것이다.

이 미연신사를 연신온도 130℃에서 2.831 연신배율로 연신하여 제사하였다. 이렇게 하여 얻어진 사를 8% NaOH × 95℃에서 SiO₂를 추출하고 톨루엔으로 PE를 용출시켜 마이크로크레이터와 마이크로그루우브를 갖는 원사를 제조하였다.

본 실시예에 따라 제조된 원사와 기존의 마이크로크레이터 사(비교예 1)의 물성을 측정하여 하기 표1에 나타내었다.

[실시예 2]

실시예 1의 폴리에틸렌 대신에 이용출성 공중합 폴리에스터를 사용하여 동일한 조건으로 미연신사를 제조하였다. 이 때 사용된 이용출성 공중합 폴리에스터는 디메틸테레프탈레이트 161.17부, 디메틸이소프탈레이트 14부, 5-소디움디메틸테레프탈레이트 15부, 에틸렌글리콜 120부로 에스테르 교환반응을 시킨 후 폴리 에틸렌글리콜(수평균 분자량 : 4,000) 5.7부를 첨가하여 중합시킨 점도 880Poise의 것을 사용하였다.

이 미연신사를 연신온도 135℃에서 2.972 및 2.853 연신배율로 연신하여 제사한다. 이렇게 하여 얻어진 사를 100℃, NaOH 농도 80g/L×95℃, 60분 처리하여 마이크로크레이터와 마이크로그루우브를 갖는 원사를 제조하였다. 제조된 원사의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[비교예 2]

이용출성 공중합 폴리에스터의 배합량을 5%로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 절차를 반복하여 원사를 제조하였다. 제조된 원사의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

Claims (4)

1. 무기입자를 함유한 폴리에스터(폴리머-A)와 폴리머-A보다 점도가 80∼400Poise 작은 이용출성 폴리머-B를 폴리머-B의 함량이 전체중량에 대하여 5∼45중량% 되게 혼합방사하여 섬유를 제조한 후 용해처리하는 공정들을 포함하는 폴리에스터의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 폴리머-A에 포함된 무기입자가 SiO₂이고 함량이 폴리머-A에 대하여 2∼5중량%인 것을 특징으로 하는 폴리에스터 섬유의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 이용출성 폴리머-B는 공중합 폴리에스터 또는 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 폴리에스터 섬유의 제조방법.
4. 폴리에스터 섬유표면에 평균 10㎛ 이하의 크기를 갖는 요철구조로 된 마이크로크레이터와 섬유축방향으로 하여 직경이 약 1∼5㎛이고 길이가 약 40∼80㎛인 마이크로그루우브가 혼재되어 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 섬유.