KR100253018B1 - 중공 섬유직물 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

20% 이상의 높은 중공비를 가지며 단일 성분의 중합체로 구성되는 중공 섬유를 포함하는 중공 섬유 직물로서, 중공 섬유가 제거된 중합체의 흔적인 슬릿을 가지며 슬릿은 중공 부분에 통해 있는 상태로 섬유의 세로 방향에 형성되어 있는 중공 섬유 직물. 20% 이상의 높은 중공비를 가지며 단일 성분의 중합체로 구성되는 중공 섬유를 포함하는 중공 섬유 직물을 중합체를 용해시키는 용매 또는 용액으로 처리하여, 중공 섬유의 세로 방향에 위치한 저배향성 및/또는 변형율이 집중된 부분의 중합체를 부분적으로 용해시킴으로써 중공 부분에 통해 있는 상태로 중공 섬유의 세로 방향에 제거된 중합체의 흔적인 슬릿을 형성시키는 방법으로 직물을 제조한다.

Description

[발명의 명칭]

중공 섬유 직물 및 이의 제조방법

[기술분야]

본 발명은 중공 섬유 직물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 섬유에 작용성을 부여하는 시약을 직물을 구성하는 중공 섬유의 중공 부분에 도입하는 신규한 구조를 갖는 직물에 관한 것이다.

[배경기술]

섬유의 표면으로부터 그의 중공 부분까지 통하는 구멍을 갖는 중공 섬유에 관해 많은 제안이 있었다. 예컨대, 일본 특허 공고 제 61-60188 호에는 흡수성 섬유가 공개되어 있는데, 여기서 유기 술폰산 금속염과 혼합된 폴리에스테르 중공 섬유에 알칼리 처리를 행하여 유기 술폰산 금속염을 용해시키고, 제거된 염의 흔적인 직경이 5㎛이고 중공 부분에 통해 있는 마이크로 포어를 형성시킨다.

그러나, 이 방법으로 수득한 통해 있는 포어는 극히 가늘기 때문에, 중공 섬유에 대한 손의 감촉에 거의 영향을 주지 않으며, 또한 흡수성의 향상에도 제한이 있다는 문제점들이 있다. 또한, 미세 포어가 이 방법에 따른 섬유의 전체 단면을 통해 거의 균일하게 형성되어 있기 때문에, 섬유가 그의 물리적 특성을 저하시키는 피브릴이 되기 쉽다는 문제점이 있다.

이러한 문제점들을 해결하기 위해, 그루브(마이크로그루브) 또는 틈(슬릿)을 통해 섬유 표면으로부터 그의 중공 부분까지 형성되는 중공 섬유가 제안되었다. 예컨대, 일본 특허 공개 제 56-169817 호에는 폴리에스테르로 덮힌 나일론을 용매로 처리하여 섬유 표면으로부터 그안의 중공 부분까지 통과하며 섬유 축과 평행한 틈을 나일론이 형성시키는 겉과 속(sheath-core) 형태의 복합 섬유를 처리함으로써 우수한 흡수성을 갖는 섬유를 수득하는 것이 공개되어 있다. 또한, 일본 특허 공고 제 60-37203 호에는 상기의 구조를 갖는 복합 섬유에 꼬임력을 가한 후, 코어의 일부분을 용해시켜 수득하는 흡수성 섬유를 공개한다. 또한 추가로, 일본 특허 공개 제 5-44160 호에는 상기의 복합 섬유중의 코어 성분의 일부를 노출시켜 코어 성분의 용해를 쉽게 하는 것이 공개되었다.

말하자면, 상기 언급한 모든 제안중에서, 쉬드(sheath) 부분중의 중합체가 코어 부분과는 다른 알칼리에 대한 감량율을 갖는 겉과 속 형태의 섬유때문에, 복합 방적이라 부르는 방적 기술에서 극도로 복잡한 단계를 사용하여야 한다. 게다가, 이러한 방법에는 코어 부분의 중합체를 완전히 제거할 수 없고 코어 부분중의 중합체의 제거비가 분산되는 피할 수 없는 어려움들이 발생되기 때문에, 비평준화된 건조가 발생하며 물리적 특성 및 중공섬유 자체의 내마모성의 저하가 발생하여서, 섬유를 실용적으로 사용할 수 없을 것이다.

[발명의 공개]

본 발명의 목적은 각기 다른 용해성을 갖는 중합체의 사용으로부터 야기되는 종래의 방법에서와 같은 그러한 문제점들을 극복하는 것으로: 즉 (1) 방적 단계가 복잡하고 제조비가 상승하는 문제: (2) 코어 부분의 완전한 제거를 보장할 수 없으며, 비평준화된 건조 및 질 저하가 코어 부분에 남아있는 중합체 때문에 발생하는 문제; 및 (3) 중공 섬유로서의 물리적 특성이 저하된다는 문제점이다.

본 발명의 다른 목적은 향상된 "스크루피(scroopy) 감촉"과 흡수성을 갖는 중공 섬유 직물 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 목적하는 작용을 하는 중공 섬유 직물 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명가들의 성실한 연구의 결과로서, 복수개의 슬릿 구멍으로 구성된 중공 섬유 방적 돌기(spinnerets)를 통해 돌출된 복합 섬유에서, 중공비가 20% 보다 높아지는 방적시, 불가피하게 형성되는 중합체의 저배향성 부분, 및/또는 변형율이 방적, 신장, 또는 제직 또는 편성시에 가해지는 응력에 의해 집중되는 부분은 중합체의 용매나 용액으로 분별적으로 용해되고, 목적하는 중공 섬유를 전체로 섬유의 물리적 특성을 저하시킬 염려없이 수득할 수 있음을 발견하여 본 발명을 도출하였다.

따라서 본 발명은 20% 이상의 높은 중공비를 가지며 단일 성분의 중합체로 구성된 중공 섬유를 포함하는 중공 섬유 직물을 제공하는 것이며, 중공 섬유는 제거된 중합체의 흔적인 슬릿을 가지며 슬릿은 중공 부분과 통하는 상태에서 섬유의 세로 방향으로 형성되어 있다.

또한, 본 발명은 20% 이상의 높은 중공비를 가지며 단일 성분의 중합체로 구성된 중공 섬유를 포함하는 직물을 중합체를 용해시키는 용매 또는 용액으로 처리하여, 중합체의 저배향성 부분, 및/또는 중공 섬유의 세로 방향에 위치한 변형율이 집중된 부분을 부분적으로 용해시켜 슬릿이 중공 부분과 통하는 상태에서 중공 섬유의 길이 방향으로 제거된 중합체의 흔적인 슬릿을 형성시키는 단계를 포함하는 중공 섬유 직물의 제조 방법에 관한 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명인 직물의 일부 이상을 구성하는 중공 섬유의 측면도로서 슬릿의 형태를 보여준다.

제2도는 제1도에 나타낸 중공 섬유와 같은 측면도의 전자 마이크로그래프이다.

제3도는 본 발명인 직물의 일부 이상을 구성하는 중공의 단면도로서, 세로 방향으로 뻗어있는 4개의 슬릿이 중공 부분과 통해있는 것을 보여준다.

제4도는 제3도에 나타낸 것과 같은 중공 섬유 단면의 전자 마이크로 그래프이다.

제5도는 중공 섬유를 방적하기 위한 원형 노즐의 예를 보여주는 단면도이다.

제6도는 압력이 가해진 후 중공 섬유의 단면의 예를 보여주는 그림이다.

제7도는 압력이 제거되고 탄성력이 회복된 후 중공 섬유의 단면을 보여주는 그림이다.

[본 발명을 실행하는 최선의 형태]

하기에 본 발명을 상세히 예시한다.

본 명세서에서, 원형 단면의 중공 섬유를 예로서 설명한다. 중공섬유는 제 5 도와 같이 슬릿같은 구멍 S₁'에서 S₄'까지의 복수개의 집합으로 구성된 방적 노즐을 사용하여 수득한다. 즉, 인접 구멍들의 모서리 부분들 사이에 작은 틈 C('홈'으로 지칭함)가 있으나, 각 구멍들로부터 돌출된 중합체는 이 부분에서 바루스 효과(Barus Effect)에 의해 결합되어 중공 섬유를 형성한다.

제 1 도는 폴리에스테르 중공 섬유를 포함하는 직물을 알칼리로 처리한 후 중공 섬유의 측면도를 예증하며, G₁에서 G₄(G₃및 G₄은 이 측면도에는 나와 있지 않다) 까지는 섬유의 세로 방향으로 뻗어있는 슬릿을 나타낸다.

또한, 제 3 도는 제 1 도 중의 A-A'선을 따라간 단면을 예증한다. 제 3 도에서, S₁에서 S₄는 중공 섬유의 얇은 표피 부분을 가리키며, G₁에서 G₄는 섬유의 세로 방향으로 뻗어있는 슬릿을 가리키며, 이 부분은 저 배향성 부분 및/또는 알칼리 처리에 의해 제 5 도에 나타낸 S₁에서 S₄까지 슬릿같은 구멍으로부터 돌출된 중합체의 변형율이 집중된 부분을 분별적으로 용해시킴으로써 형성된다.

"저배향성 부분"은 얇은 표피 부분의 두께가 중합체 돌출시 돌출의 비평준화 등에 기인하여 그 주위와 비교했을 때 더 얇아지는 부분 및 중합체의 흐름이 충분히 발생하지 않고 기타의 섬유 형성 부분과 비교했을 때 분자 배향성이 낮아지는 부분을 말한다.

또한, "변형율이 집중된 부분"은 변형율이 방적 및 신장, 또는 제직 또는 편성 단계에서 섬유축에 수직인 방향으로 가해진 응력에 기인하여 발전한 부분을 의미하며; 특별하게는 중공 섬유의 단면이 다각형인 경우에 각 정점의 부근을 의미하거나, 돌출된 중합체가 바루스 효과로 인해 서로 충돌하는 중합체 이음 부분을 말한다(제 5 도에서 C의 각 부분에 상응). 또한, 이들 저배향성 및/또는 변형율이 집중된 부분의 부근에서, 상기 언급한 슬릿 이외에 추가의 슬릿을 제조할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 중합체는 높은 중공비의 중공 섬유 제조에 적합하다. 중합체는 섬유로 형성된 후에 용매나 용액으로 용해될 수 있는 열가소성 중합체일 수 있으며; 바람직하게는 폴리에스테르 및 폴리아미드를 예로 들 수 있다. 또한, 중공 섬유는 본 발명에서 단일 성분의 중합체로 구성되어 있는 반면, 여기서 사용된 단일 성분 중합체로 구성된 중공 섬유는 중공 섬유가 2개 이상의 성분을 갖는 중합체로 구성된 복합 섬유를 포함하지 않음을 의미하며, 따라서 중합체 조성 자체는 2개 이상의 중합체로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에서 사용하는 중합체는 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한 예컨대, 변경제, 항산화제, 방염제(flame retardant), 대전 방지제, 미세포어 형성제, 발색제, 안정화제, 및 무기 미세 입자와 혼합할 수 있다. 그러나, 일본 특허 공고 제 61-60188 호에 제안된 유기 술폰산 금속염을 첨가하는 경우, 피브릴화가 발생하며, 섬유 특성이 저하될 수 있다.

다음으로, 상기 언급한 중합체에 1000 ~ 4000 m/분의 속도에서 종래의 방법에 의한 용융 방적을 실행할 수 있으며, 이어서 필요하다면, 신장되어 20% 이상의 중공비를 갖는 중공 섬유를 수득한다. 여기서, "중공비"는 중합체로 채워져 있고 중공 섬유의 단면중의 중공 부분 부근에 존재하는 부분의 면적을 S₁, 단면의 중공 부분의 면적을 S₂라 할때, {S₂/(S₁+S₂)}×100으로 표현되는 수치를 의미한다. 이 비는 500배 확대에서 중공 섬유의 단면 사진으로부터 20개 섬유의 평균치로 계산한다. 중공비가 20% 미만인 경우, 저배향성 및/또는 변형율이 집중된 부분은 거의 용해되지 않으며 목적하는 중공 섬유를 수득할 수 없다. 중공비의 상한은 섬유로서 물리적 특성을 보장하는 측면에서 적합하게는 최고 약 70%이다. 중공비는 바람직하게는 30 ~ 50%이다.

상기 언급한 신장에서, 돌출된 섬유는 그의 자연 연신비(NDR) 미만의 신장비에서 신장되어 비신장된 두꺼운 부분과 신장된 얇은 부분이 혼합물중에 존재하는 딕 앤드 딘(thick-and-thin) 중공 섬유를 형성할 수 있다. 이 경우, 두꺼운 부분과 얇은 부분의 양 부분에서 슬릿을 형성할 수 있는 반면, 배향 정도가 두꺼운 부분에서 특히 낮기 때문에 적당히 용해의 화학적 처리 조건을 조절함으로써 얇은 부분보다 두꺼운 부분에서 더 많은 슬릿이 형성될 수 있다. 슬릿이 두꺼운 부분에 선택적으로 형성되는 경우, "스크루피 감촉"이 더욱 강조되고 외부의 응력에 대한 저항이 증가되기 때문에 내마모성(피브릴화에 대한 내성) 및 기타를 포함하는 섬유의 물리적 특성이 더욱 향상된다.

상기 언급한 딕 앤드 딘 중공 섬유의 필라멘트의 딕 앤드 딘 비(두꺼운 부분의 직경 대 얇은 부분의 직경 비)는 바람직하게는 1.9 미만이다. 딕 앤드 딘비가 1.9를 초과하는 경우, 마이크로그루브는 너무 커져 피브릴화 내성이 저하될 수 있다.

중공 섬유의 단면형태에는 특별한 제한은 없으며, 원형의 단면외에도 삼각형, 판-모양, 별-모양, 및 초승달-모양의 형태를 자유로이 채택할 수 있다. 이 경우, 중공 부분의 형태는 섬유 단면의 주변 형태와 동일하거나, 상이할 수 있다.

본 발명에서, 상기 언급한 중공 섬유에 중합체를 용해시키는 용매나 용액으로 용해 처리(화학적 용해 처리)를 행하여 섬유를 제직이나 편성 또는 또다른 적당한 방법으로 직물로 전환시킨 후에 섬유의 세로 방향으로 슬릿을 형성시킨다.

이들 슬릿은 중공 섬유 단면에 얇은 표피를 갖는 부분상의 하나 이상의 지점에 존재하는 제거된 저배향성 및/또는 변형율이 집중된 부분의 흔적으로서 섬유의 세로 방향에 형성되며; 특히 직물이 직포인 경우, 슬릿은 과도의 응력이 가해지는 경사와 위사의 교차 부분 또는 그 부근에서 주로 형성된다; 직물이 편성포인 경우, 슬릿은 과도의 응력이 가해지는 매듭 부분 또는 그 부근에서 형성되며, 양 경우에 슬릿은 아래의 섬유의 중공 부분으로 통하게 된다.

직물로 만들어지면, 중공 섬유는 단일:직포, 단일 편성포, 혼합 섬유 방적, 또는 합성 섬유와 복합된 필라멘트사, 면 및 모와 같은 천연 섬유, 레이온과 같은 재생 섬유, 및 딱딱한 세그먼트로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 형태의 폴리에스테르를 또한 부드러운 세그먼트로서 폴리옥시부틸렌 글리콜 형태의 폴리에스테르를 갖는 블록 공중합체의 폴리에테르 에스테르 탄성 섬유와 결합된 필라멘트사의 형태로 사용할 수 있다.

중공 섬유가 대략 균일한 두께를 갖는 경우, 상기의 슬릿은 그의 너비가 0.2 ~ 10㎛ 및 길이가 5 ~ 200㎛ 이도록 형성된다. 또한, 중공 섬유가 딕 앤드 딘 섬유인 경우, 그 너비가 0.5 ~ 15㎛ 및 길이가 200㎛ 초과이나 2000㎛ 미만이 되도록 형성된다. 슬릿의 너비가 0.2㎛ 미만이거나 길이가 5㎛ 미만인 경우, "스크루피 감촉" 및 흡수성을 수득할 수 없을 뿐 아니라 섬유에 작용성을 주는 하기 시약의 침투도 달성하기 어렵다. 다른 한편, 너비가 15㎛를 초과하거나 길이가 2000㎛를 초과하는 경우, 섬유의 표면은 피브릴로스가 되기 쉬어, 내마모성은 감소하고, 중공 부분의 유지가 어렵게 된다.

예컨대, 사용하는 섬유가 폴리에스테르인 경우, 슬릿을 형성하기 위한 용해 처리는 종래에 사용했던 알칼리로 감량시키는 처리로 실행하는 것이 적당하나, 감량시키는 통상의 알칼리 처리와 비교했을 때 섬유의 중량을 급속히 감소시키기 위해 알칼리 처리를 실행함으로써 슬릿의 제조 빈도를 적절히 조절할 수 있다. 이 경우, 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨과 같은 알칼리 수용액의 농도를 40 ~ 250g/1로 하고 80 ~ 140℃에서 2 ~ 60분간 실행하는 것이 적당하다. 알칼리를 사용한 감량을 위해, 이미 공지인 방법, 예컨대 서스펜딩 감량, 냉각 배치, 젯(jet) 염색 기계를 사용하는 배치감량, 또는 증기나 과열 증기를 사용하는 연속 감량과 같은 방법을 자유로이 사용할 수 있다.

슬릿의 형성에서, 상기의 알칼리 감량 이후 고압 염색 처리를 실행할 수 있다. 특히 고압 염색 처리에서 젯 염색 기계의 사용은 승온 효과와 주름 효과가 바람직하게는 상승작용하기 때문에 바람직하다.

또한, 본 발명에서, 상기의 용해 처리 전에 직물을 압착할 수 있다. 변형율이 압착에 의해 중공 섬유의 세로 방향에 존재하는 저배향성 및/또는 변형율이 집중된 부분에 집중되어 있으며, 또한 부분적인 용해 처리가 미세한 틈의 발생으로 가속화되기 때문에, 슬릿의 형성은 더 쉬워지는 경향이 있다. 바람직한 압착 방법으로서, 면과 금속으로 이루어진 롤을 사용하는 캘린더 공정을 언급할 수 있으며, 특히 상부 및 하부 롤의 속도가 다른 소위 마찰롤을 사용하는 경우 용해의 뚜렷한 가속 효과가 나타날 수 있다. 사용할 롤로서, 평평한 표면을 갖는 것이나 패턴이 새겨진 양각 롤을 목적에 따라 적당히 선택할 수 있다.

가열 온도는 적당하게는 중공 섬유의 2차 전이 온도보다 낮으며, 중공 섬유가 폴리에스테르로 구성된 경우, 50℃ 보다 낮은 것이 더욱 바람직하다. 압착 온도가 2차 전이점을 초과하는 경우, 중공 섬유를 구성하는 중합체는 유동하기 쉬워지고, 중공 부분의 붕괴 및 섬유의 물리적 특성의 저하가 발생하기 쉽다. 이 때의 압력은 바람직하게는 선압력의 면에서 5 ~ 60㎏/㎝ 이다. 선압력이 5㎏/㎝ 미만인 경우, 부분적 용해 처리의 가속 효과는 불충분하며, 반면, 선압력이 60㎏/㎝를 초과하는 경우, 중공 섬유는 평평해지고, 직물을 사용할 수 없을 정도로 직물의 광택이 증가한다.

캘린더 공정 이외에 압착 방법으로서, 스톤 워시(stone wash) 공정을 언급할 수 있다. 이 방법에서, 직물을 구성하는 섬유에 돌과 같은 고체로 부분적으로 또한 무작위로 압착을 살행한다.

섬유에 작용성을 주는 시약을 단면에 얇은 표피를 갖는 부분에서 형성된 슬릿을 통해 상기의 방법으로 수득한 직물을 구성하는 중공 섬유의 중공 부분에 존재하게 할 수 있다. 여기서, 섬유에 작용성을 주는 시약은 섬유에 첨가시 몇가지 화학적 작용성을 발전시킬 수 있는 물질을 의미하며, 그의 예로서 다음을 언급할 수 있다 :

(1) 식물과 식물 단백질의 추출물

물이나 알킬렌 글리콜 수용액 (예컨대, 프로필렌 글리콜의 45% 수용액)으로 추출하여 식물로부터 수득한 추출물 또는 수용액을 건조한 후 갈음으로써 한 가지 형태의 물질을 수득할 수 있다.

예컨대, 알로에, 쿠드즈(kudzu) 뿌리(arrowroot), 밀, 쌀, 차(홍차나 녹차), 토마토, 당근, 수세미외, 은행 나무, 및 소인경(clove)이 있다.

(2) 동물 단백질

예컨대, 게딱지, 우유, 실크, 맥주 효모, 우유 원액, 카세인, 및 소의 혈액을 언급할 수 있다.

(3) 세라믹 미세 입자

금속 산화물, 탄화물, 질소화물, 또는 규소화물을 포함하는 단일 성분을 가지며 평균 주요 입경이 0.01 ~ 1㎛인 미세 입자 또는 그의 혼합 미세 입자를 언급할 수 있다. 예로는 산화 티타늄, 산화 아연, 콜로이드성 실리카, 산화철, 및 산화 알루미늄이 있다.

(4) 항세균성 또는 탈취성을 갖는 화합물

흰가루병 방지성, 방부성, 세균에 대한 내성, 살균성, 또는 곤충, 또는 진드기를 격퇴하는 성질을 갖는 화합물이나, 탈취성을 갖는 화합물, 예컨대, 옥타카르보이론 프탈로시아닌, 디메틸 프탈레이트 및 디에틸 프탈레이트를 언급할 수 있다.

(5) 방향성을 갖는 화합물

예컨대, 리켄 퍼퓸사(Riken Perfume Industry Co., Ltd.) 제조의 러시(FC5696) 및 쟈스민(FC5698)을 언급할 수 있다.

(6) 흡수성 또는 흡습성을 갖는 화합물

예컨대, 폴리에틸렌 글리콜과 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 공중합체, 산화 폴리알킬렌 사슬을 갖는 기가 폴리알킬렌폴리아민 형태의 골격과 연결되어 있고 6.0 ~ 16.0의 HLB를 갖는 화합물, 및 카르복실기 또는 그의 중합체 또는 그의 금속염을 포함하는 불포화 비닐 단량체를 언급할 수 있다.

여기서 언급하는 금속염을 구성하는 금속 이온은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한, 나트륨, 칼륨과 같은 알칼리 금속 이온, 칼슘 및 마그네슘과 같은 알칼리 토금속 이온, 아연, 철, 니켈, 및 코발트와 같은 전이 금속 이온 및 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 구리, 및 은과 같은 기타의 이온; 및 임의의 금속염을 사용할 수 있다.

바람직한 화합물로서, 예컨대, 하기 일반식(I)로 나타내는 수용성 단량체를 중합하여 제조한 수불용성 중합체를 언급할 수 있다 :

(식 중, X는 수소 원자 또는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기를 나타내며 Y는 유기기의 수가 1 ~ 80인 유기기를 나타낸다).

중공 섬유의 표면이나 섬유간 틈에 존재하지 않고, 중공 섬유의 중공 부분에만 존재하는 경우 직물에 대한 원래의 손의 감촉을 손상하지 않고 흡수성 및 흡습성의 지속성을 향상시킬 수 있기 때문에, 상기 언급한 수불용성 중합체가 특히 바람직하다.

단지 그의 중공 부분중에 수불용성 중합체를 채우는 방법으로서, 예로는 (i) 상기 수용성 단량체를 섬유의 중공 부분에 채우고 히드로퀴논 및 히드로퀴논 모노메틸 에테르와 같은 중합 저해제를 중공 부분의 중합전에 중공 섬유의 표면에 적용하는 방법; 및 (ii) 수용성 단량체를 섬유의 중공 부분에 채우고, 50 ~ 130℃, 바람직하게는 70 ~ 100℃에서 열 물중탕중에 함침하고, 중공부분의 단량체를 중합하고 중공 부분의 표면 및 섬유간 틈에 존재하는 수용성 단량체를 세척하는 방법이 있다.

상기 언급한 수용성 단량체의 특별히 바람직한 예로서, 하기 식(Ⅱ) ~ (Ⅳ)를 언급할 수 있다 :

(7) 발수성을 갖는 화합물

예컨대, 그 부사슬에 하기 식으로 나타내는 퍼플루오로알킬과 같은 플루오로카본기를 갖고 그 주사슬에 폴리아크릴산 에스테르 또는 메트아크릴산 에스테르 형태의 중합체를 갖는 불소 함유 중합체, 및 디메틸폴리실옥산 또는 그의 공중합체와 같은 실리콘 형태의 수지가 있다 :

(식 중, R₁은 수소 원자 또는 메틸기이며, n은 3 ~ 21의 정수이다).

(8) 기타

셀룰로오스, 키틴, 키토산, 알긴산, 및 기타의 것을 언급할 수 있다.

섬유에 작용성을 주는 시약 (이하, 편이를 위해 섬유 작용성화 시약으로 지칭함)을 슬릿을 통해 중공 섬유의 중공부분에 채우는 방법으로서, 바람직하게는 (i) 탄성 한계내의 압력을 중공 섬유에 적용한 후에 탄성을 회복함으로써 공기를 섬유 작용성화 시약을 함유하는 용액 또는 분산액 (에멀젼 포함)이나, 액상의 섬유 작용화제와 같은 액체로 치환하여 중공 부분을 채우는 방법, 및 : (ii) 중공 섬유 직물을 폐쇄 용기에 놓고 감압한 후, 섬유 작용성화 시약을 주입하여 공기를 제거하는 방법이 있다. 이들 용액이나 분산액 (에멀젼 포함)에 사용하는 매질은 바람직하게는 물과 20 중량% 미만의 유기 용매가 혼합된 혼합 용매이다.

탄성 한계내의 압력은 중공 섬유 중의 중공 부분의 붕괴 또는 섬유의 물리적 성질의 저하가 실질적으로 일어나지 않는 대략의 압력이며, 이 압력은 사용할 중공 섬유의 성분, 형태 및 중공비에 근거하여 결정된다.

보통, 상기 압력이 적용되는 경우, 제 6 도에 나타낸 것과 같은 형태를 갖는 중공 섬유내에서, 중공 부분의 내부는 제 7 도에 나타낸 것과 같이 서로 접촉하거나 제 7 도에 나타낸 형태와 유사하게 되며, 섬유는 압력이 제거된 후 그들 원래의 중공 형태 (제 6 도)로 탄성적으로 회복한다. 이 경우, 섬유 작용성화 시약을 함유하는 액체는 압력이 제거된 후 섬유가 원래의 형태로 되돌아감에 따라 흡수되어 섬유의 중공 부분을 채운다. 가압중의 온도는 바람직하게는 100℃ 미만이다. 압력이 가해지는 시간은 10초 미만이 바람직하며 더욱 바람직하게는 2초 미만이다. 10초를 초과하면, 회복에 요하는 시간이 연장될 뿐 아니라, 압력이 가해졌을 때 중공 부분의 파괴도 일어날 수 있다.

가압은 바람직하게는 섬유 작용성화 시약을 함유하는 액체내에서 실행되나, 중공 부분이 그의 원래 상태를 탄성적으로 회복하는 데 수초에서 약 1분이 필요하기 때문에 압력이 가해진 후 액체중에 중공 섬유를 함침시킬 수 있다. 압력을 가하는 수단으로서, 섬유를 압착하거나 롤로 비트는 방법 및 섬유를 칼 같은 것의 모서리로 긁는 방법을 사용할 수 있다.

열, 진동, 또는 주름 작용을 동시에 적용하는 경우, 중공 부분은 더욱 빨리 채워진다. 여기서, 가열은 실온에서 100℃로 섬유 작용성화 시약을 함유하는 액체를 가열함을 의미한다. 온도가 높아지면, 용액의 점도가 감소하고 슬릿의 통과도 쉬워진다. 진동은 섬유 또는 직물이 직접 진동하거나, 직물 주위의 용액이 진동하는 것을 의미한다. 예컨대, 진동기, 초음파, 또는 노즐로부터 용액을 블로잉하는 것을 사용할 수 있다. 특히 바람직한 방법은 용액을 액체내에 설치된 파이프의 구멍으로부터 섬유 또는 직물을 향해 블로잉하는 것이다. 이 경우, 구멍의 직경은 바람직하게는 2㎜미만이다.

섬유 작용성화 시약을 함유하는 액체를 상기 방법 중 하나로 중공 부분에 채운 후에, 섬유 작용성화 시약을 함유하는 액체 매질을 열처리 또는 기타의 방법으로 제거하고, 건조하며, 중공 부분에 섬유 작용성화 시약을 고정시키기 위해 경화시킨다.

이미 설명했듯이, 본 발명은 중공 부분이 동일 성분의 중합체로 구성된 반면, 20% 이상의 중공비를 갖는 중공 섬유내에 극도로 높은 화학적 감량성이 저배향성 및/또는 변형율이 집중된 부분에서 나타난다는 지식을 기초로, 저배향성 및/또는 변형율이 집중된 부분이 중공 섬유에 존재함을 관찰함으로써 완성되었다.

제 5 도는 중공 섬유를 방적하기 위한 노즐의 단면 (여기서는 원형 단면)을 보여주며, 중공 섬유를 방적하기 위한 이 노즐은 본질적으로 복수개의 슬릿같은 구멍 (여기서는 4개의 구멍)으로 구성된다. 중합체가 슬릿같은 구멍 (S'₁에서 S'₄) 각각으로부터 돌출된 경우, 대개 돌출 속도의 약간의 차이가 불가피하게 일어나며, 이 차이는 돌출 후 냉각중의 비평준화에 의해 증대되며, 저배향성 부분은 얇은 표피를 갖는 중공 섬유의 부분에서 섬유의 세로 방향을 따라 존재하게 된다. 이러한 섬유에 화학적 감량 처리를 행함으로써, 예컨대 폴리에스테르로 구성된 중공 섬유에 알칼리 처리를 행함으로써, 섬유의 세로 방향으로 신장된 슬릿은 제 1 도와 같이 형성된다. 두꺼운 부분과 얇은 부분을 갖는 딕 앤드 딘 섬유를 중공 섬유로서 사용하는 경우, 중공비와 두꺼운 부분과 얇은 부분의 딕 앤드 딘 비를 각각 적절히 조절함으로써 슬릿 형성의 빈도를 임의로 조절할 수 있다.

또한, 화학적 감량 처리를 대부분의 중공 섬유에 변형이 행해지는 부분에서 실행하는 경우, 상기의 슬릿이 뚜렷하게 형성되는 것이 발견되었는데, 즉, 직포에서 경사와 위사의 교차 부분이나 그 부근, 또는 편성포에서 중공섬유의 매듭 부분 또는 그 부근이 그 곳인데, 이것은 중공 섬유에 방적 및 신장 단계에서 섬유 축에 수직인 방향으로 변형이 가해져서, 직물로 전환된 후 변형율이 집중되거나 중공 섬유가 압착된 부분에 주로 형성되기 때문이다. 인간과 접촉하는 직물 부분은 주로 위사-경사 교차 부분이거나 매듭 부분이라는 사실을 고려할 때, 이것은 손의 감촉이나 흡수성이 뚜렷이 향상되고, 상쾌한 감촉을 주는 직물을 제공할 수 있음을 의미한다. 당연한 것으로, 직물의 부가적 가치는 슬릿을 통해 목적하는 섬유 작용성화 시약을 도입함으로써 더욱 증가시킬 수 있다.

본 발명을 다음의 실시예를 참고로 설명할 것이나, 본 발명이 이들 실시예에 제한되는 것은 아니다 :

다음의 실시예에서, 슬릿의 형성 빈도, 슬릿의 너비 및 길이, 손의 감촉, 흡수율, 및 내마모성은 다음의 방법으로 결정하였다.

(1) 슬릿의 형성 빈도

형성 빈도는 주사형 전자 현미경을 사용하여 750 ~ 1500배 확대로 섬유의 표면 사진을 관찰함으로써 수득한다.

슬릿의 형성 빈도는 100개의 필라멘트 중의 슬릿이 형성되는 직포의 경우 경사와 위사의 교차 부분 또는 그 부근, 또는 편성포의 경우, 매듭 부분 또는 그 부근의 필라멘트의 수를 세어 계산하며, 다음의 등식을 이용하여 계산한다 :

형성 빈도(%) = {(슬릿이 형성되는 팔라멘트의 수)/100}×100

(2) 슬릿의 너비와 길이

이것은 20개 이상의 필라멘트에서 주사형 전자 현미경 장치를 사용하여 3000배 확대의 섬유 표면의 사진을 관찰하여 수득하며 평균치를 구한다.

(3) 손의 감촉 (스크루피 감촉)

슬릿에 의한 스크루피 감촉을 4 등급으로 감촉을 평가한다 : 우수, 양호, 보통, 및 불량.

(4) 흡수성 (심지 작용)

JIS L1079-66, 1018-70에 따르면, 샘플상에 물 한방울을 뷰렛 끝으로 부터 적하하고, 물의 적하에 의한 거울 반사가 나타나지 않는 시간(초)을 측정한다. 따라서, 수치가 작을수록, 흡수성이 더 좋음을 의미한다.

(5) 내마모성

문지름에 대한 견뢰도 시험을 위해 문지르는 천으로 100% 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유로 구성된 지오르겟(Georgette)을 사용하여, 샘플 천에 가쿠신형(Gakushin type) 표면 마모 시험기로 500g의 하중하에 표면 마찰을 200회 실시하고, 변색의 전개 정도를 색 변화용 그레이 스케일을 사용하여 측정한다. 내마모성(피브릴화에 대한 내성)이 극도로 낮은 경우는 1 등급으로 하고, 극도로 높은 경우는 5 등급으로 한다. 실용상은 4 이상이 바람직하다.

[실시예 1]

0.3 중량%의 산화 티타늄을 함유하고 고유 점도가 0.61인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 용융시키고, 제 5 도와 같이 중공 섬유 방적용 노즐로부터 돌출시킨 후, 1400m/분의 속도로 감는다. 돌출시킬 중합체의 양은 신장 및 열처리 후 총 데니어가 50 데니어가 되도록 조절한다. 이렇게 수득한 비신장 필라멘트의 자연 연신비는 2.1배이고, 이 필라멘트를 60℃로 가열된 공급롤과 신장롤 사이에서 하기 표 1에 나타낸 신장비에서 신장시키고, 연속하여 180℃에서 비접촉 가열기로 열처리하여, 35%의 중공비 및 원형 단면을 갖는 다섬조사(multi-filament yarn)를 수득하고, 두꺼운 부분에서 35%의 중공비 및 원형 단면을 갖는 딕 앤드 딘 중공 다섬조사 (50 데니어 /20 필라멘트)를 수득한다.

평직은 종래의 방법으로 다섬조사 각각으로부터 제조하며, 이것에 정련 처리 및 프리-세팅을 행한다. 이렇게 수득한 직물에 50 g/1의 수산화 나트륨을 함유하는 열수(105℃) 중에서 10분간 처리하여 15% 감량시킨 후, 다음의 조건하에 염색시킨다 :

조건

스미칼론 네이비 블루(Sumikalon Navy Blue) S-2GL (스미또모 화학사 (제))

4% o.w.f.

CH₃COOH 0.3 g/1

디스퍼 (Disper) VG (메이세이 화학사 (제)) 0.5 g/1

130℃에서 60분간 염색시킨 후, 직물을 100℃에서 5분간 건조시킨다.

수득한 각각의 직물에 대해 흡습성, 내마모성, 및 손의 감촉을 평가한다.

또한, 각각의 샘플 직물로부터 다섬조사를 취하고, 그의 표면을 전자 현미경으로 관찰하여 슬릿의 형성 빈도, 및 슬릿의 너비와 길이를 결정한다.

딕 앤드 딘 비와 두꺼운 부분과 얇은 부분의 길이도 태세 장식사(think-and-thin yarm)에 대해 측정한다.

결과는 하기 표 1 및 2에 나타내었으며; 큰 슬릿은 직물의 중공 부분에 형성되었으며; 직물은 양호한 스크루피 감촉, 및 높은 흡수성과 내마모성을 나타내었다.

특히 중공 섬유가 딕 앤드 딘 섬유인 경우 (실험 번호 2 ~ 5), 필라멘트의 직경의 딕 앤드 딘 비가 1.9 미만인 양호한 섬유를 수득하였다 (실험 번호 2 ~ 4).

상기의 평직의 밀도는 경사 100 필라멘트/inch 및 위사 80 필라멘트/inch이며, 따라서, 교차수는 8000/in²이다.

[실시예 2]

실시예 1의 3번 실험에서, 딕 앤드 딘 중공 섬유의 두꺼운 부분의 중공비는 하기 표 3과 같이 변화하였다.

결과는 표 3과 같으며; 중공비가 20% 미만인 경우 (실험 번호. 6), 충분한 슬릿이 형성되지 않으며, 스크루피 감촉도 불량하며, 충분한 흡수성이 수득되지 않았다. 또한, 중공비가 너무 크면, 내마모성이 감소되는 경향을 알 수 있다.

[실시예 3]

2.5 중량%의 산화 티타늄을 함유하고 고유 점도가 0.61인 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 용융시키고, 중공 섬유 방적용의 20개의 노즐을 갖는 스피네렛으로부터 돌출시킨 후, 신장 및 열처리하여 중공비가 38%인 50 데니어/15필라멘트의 다섬조사를 수득한다.

이 다섬조사를 사용하여, 종래의 방법으로 평직을 제조하고 정련, 완화, 건조 및 프리세팅을 행한다.

다음으로, 상기의 직물에 거울 표면 롤과 페이퍼 롤을 갖는 캘린더링(calendaring) 장치를 이용하여 40℃, 선압력 50 ㎏/㎝, 및 10 m/분의 조건하에 압착 처리를 행한다.

그 후, 이 직물에 40 g/1의 수산화나트륨 수용액 중에서 60분간 보일링 처리를 행하여, 20% 감량시키고, 이어서 실시예 1과 같은 방법으로 염색시킨다.

수득한 직물로부터 다섬조사를 취하고, 그 표면을 전자 현미경으로 관찰하여 65%의 빈도에서 너비가 0.2 ~ 2.0㎛이고 길이가 10 ~ 150㎛인 슬릿을 전자 현미경으로 관찰한다. 또한, 이 직물은 "우수" 등급에 상응하는 스크루피 감촉을 나타내며, 흡수성은 2.0초이고 내마모성은 4등급이다.

[실시예 4]

실시예 3에서 수득한 직물을, 압착하지 않고, 50 g/1의 수산화나트륨 수용액 중에서 20분간 보일링 처리하여 20% 감량한 후, 실시예 1과 같이 염색시킨다.

수득한 직물로부터 다섬조사를 취하고, 그 표면을 전자 현미경으로 관찰하여 49% 빈도에서 너비가 0.5 ~ 5.0㎛이고, 길이가 40 ~ 120㎛인 슬릿을 관찰한다.

이어서, 이 직물을 피롤리돈카르복실산 나트륨과 섬유 작용성화 시약으로서 모노운데실아실 글리세롤(Tendre DC-87, 다이와(Daiwa) 화학사 제)의 혼합물의 10% 수용액 중에 90℃에서 1분간 함침시킨다.

이 직물을 용액으로부터 취할 때 픽업비는 98%였다. 그 후, 이 직물을 상온에서 5분간 물로 세척하여 섬유사이에 붙은 섬유 작용성화 시약을 분리하고, 100℃에서 5분간 건조한 후, 160℃에서 1분간 경화시킨다.

이 직물을 투과 형태의 광학 현미경(올림푸스(Olympus)광학사 제)으로 관찰하여 고체 Tendre DC-87이 충분히 성분 섬유의 중공 부분으로 채워져 있음을 확인한다.

직물은 부드럽고 끈끈한 감촉을 주며, 하기 표 4에 나타낸 높은 흡수성 이외에도 우수한 흡습율과 대전 방지성을 갖는다.

또한, 이 손의 감촉, 흡수성, 및 흡습율은 20회의 세척 후에도 거의 변하지 않는다.

[비교예 1]

15%의 중공비를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 다섬조사를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 4를 반복한다.

수득한 직물로부터 다섬조사를 취하고 그 표면을 전자 현미경으로 관찰하였으나, 슬릿이 거의 관찰되지 않았다 (형성 빈도 5%).

또한, 수득한 직물을 투과 형태의 전자 현미경 (올림푸스 광학사 제)으로 관찰하여 고체 Tendre DC-87이 단지 약간만 성분 섬유의 중공 부분에 채워져 있음을 발견하였다.

이 직물은 표 4와 같이 초기 흡수성, 흡습율, 및 대전 방지성에서 우수하나, 이 특성들은 세척으로 인해 저하되며 직물은 내구성이 떨어진다.

표 4에서, 흡습율과 대전 방지성은 다음의 방법으로 결정한다. 또한, 세척은 JIS L-1018-776.36 H에 의한 방법으로 행하고, 최대 20회 반복한다.

(6) 흡습율

시험 천을 50℃에서 2시간 예비 건조한 후, 105℃에서 2시간 건조한다. 이 때의 중량을 측정하여 W_O로 한다. 이어서, 시험 천을 20℃, 90% RH에서 72시간 동안 데시케이터에 놓고; 그 중량을 측정하여 W₁으로 하고; 흡습율을 다음의 등식으로 계산한다:

흡습율 (%) = {(W₁- W_O)/W_O}×100

(7) 대전 방지성 (마찰 대전 전압)

로우터리 정전 시험기(교토 대학, 화학 연구소 형태)를 사용하여, 샘플과 면으로 된 넓은 천을 다음 조건하에 문지름 처리하고, 1분 후 레코오더의 수치를 읽는다. 이 수치가 작을수록, 대전 방지성은 더 좋다.

조건

드럼 회전 속도 70 rpm

대전 평형 시간 1분

접촉 압력 하중 600g

측정 대기 20℃, 40% RH

[실시예 5]

피롤리돈카르복실산 나트륨과 모노운데실아실 글리세롤의 혼합물 대신에 진드기 방지제인 유기산 에스테르 분산액 (다이와 화학사 제, 상품명: Anincene CBT)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 4를 반복한다.

이 직물을 용액으로부터 취했을 때 픽업비는 55%였다.

진드기 방지제는 수득한 직물의 섬유의 중공 부분에 존재하며, 부드러운 감촉과 높은 진드기 방지성을 나타낸다(Dermatophagoides pteronyssinus에 대한 격퇴율 92.8%).

진드기 방지성 시험은 다음의 방법으로 행한다:

(8) 진드기 방지성 시험 방법

직경 4㎝, 높이 0.6㎝인 플라스틱 페트리 디쉬를 접착시트상에 놓고, 디쉬 주위에 동일한 형태의 페트리 디쉬를 6개의 모든 디쉬가 중앙 페트리 디쉬와 접촉하게 놓는다.

중앙 페트리 디쉬에, 생존 진드기 수로 약 3000인 진드기 배지를 도입하고; 중앙 페트리 디쉬 주위의 6개의 페트리 디쉬에 진드기를 도입하고, 처리한 영역과 비처리한 영역의 샘플을 교대로 놓고; 각 샘플상에, 진드기를 포함하지 않는 0.05g의 분말 피드를 놓는다. 이것을 27×13×9㎝의 플라스틱 용기에 접착 시트와 함께 도입하고, 포화 염수를 도입한 후, 닫고; 용기내의 습도는 약 75%로 유지하고; 26℃±1℃에서 인큐베이터로 도입하여 하루 동안 짜낸다.

다음 날, 샘플상의 분말 피드용 포화 염수 부유법 및 샘플용 세척 방법으로 진드기를 채집하고, 각각 수를 센 후, 다음 등식을 이용하여 격퇴율을 계산한다. 분산액을 고려하여, 시험을 3회 실시한다. 진드기로서, Dermatophagoides pteronyssinus를 사용한다.

격퇴율(%) = {1-(처리된 영역의 진드기 수/대조 영역의 진드기 수)}×100

[산업상이용가능성]

본 발명은 스크루피 감촉 및 흡수성에서 우수한 중공 섬유로 구성되고 목적하는 작용성을 갖는 직물 및 그 제조 방법을 제공하기 때문에 산업상 이롭게 이용할 수 있다.

Claims (5)

1. 20% 이상의 높은 중공비를 가지고, 단일 성분의 중합체로 구성되며, 중공 섬유의 세로 방향을 따라, 저 배향성 및 또는 변형율이 집중된 부분의 흔적으로서 슬릿을 가지며, 이러한 슬릿의 너비는 0.2 ~ 10㎛이고, 길이가 5 ~ 200㎛이며, 슬릿은 중공 부분에 통해 있는 상태로 있는 거의 균일한 두께의 중공 섬유를 포함하는 중공 섬유 직물.
2. 20% 이상의 높은 중공비를 가지고, 단일 성분의 중합체로 구성되며, 중공 섬유의 세로 방향을 따라, 저 배향성 및/또는 변형율이 집중된 부분의 흔적으로서 슬릿을 가지며, 이러한 슬릿의 너비는 0.5 ~ 15㎛이고, 길이가 200㎛ 초과 내지 2000㎛ 미만이며, 슬릿은 중공 부분에 통해 있는 상태로 있는, 두꺼운 부분과 얇은 부분을 갖는 중공 섬유를 포함하는 중공 섬유 직물.
3. 제5항에 있어서, 직물이 직포이며 슬릿이 주로 경사와 위사의 교차 부분 또는 그 부근에 위치함을 특징으로 하는 중공 섬유 직물.
4. 제5항에 있어서, 직물이 편성포이며, 슬릿이 주로 매듭 부분 또는 그 부근에 위치함을 특징으로 하는 중공 섬유 직물.
5. 제5항에 있어서, 섬유에 작용성을 주는 시약이 중공 섬유의 중공 부분에 존재함을 특징으로 하는 중공 섬유 직물.