KR100294902B1 - 폴리에스테르분할형복합사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하는 폴리에스테르(A)와 제 3성분이 공중합된 폴리에스테르 (B)로 구성된 분할형 복합섬유로서, A성분과 B성분의 비등수축률차가 10~50%인 것을 특징으로하는 폴리에스테르 분할형 복합사(여기서 비등수축률은 끓는물에 15분간 처리후 처리전 길이에 대한 수축길이의 백분율임)에 관한 것으로, 공중합 폴리에스테르에 의한 이수축효과에 의해서 기존의 극세사에서는 얻을 수 없었던 촉감의 직물을 제조할 수 있다.

Description

폴리에스테르 분할형 복합사

본 발명은 폴리에스테르 분할형 복합사에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공중합 폴리에스테르와 폴리에틸렌테레프탈레이트의 수축률차에 의해서 복합 구조사가 분할되고 이수축 혼섬효과를 동시에 얻을 수 있는 폴리에스테르 분할형 복합사에 관한 것이다.

일반적으로 천연섬유에 존재하지 않는 합섬 독자적인 감성 소재를 개발하기 위해서 사의 굵기, 즉 섬도를 낮추고자 하는 연구가 꾸준히 진행된 결과, 현재는 상당한 수준에 이르고 있는 실정이다.

섬도가 1데니어 이하인 경우를 통칭 극세섬유라고 하는데, 이와 같은 극세섬유를 제조하는 방법으로는 단일 성분을 직접 혹은 특수 방사하는 방법과 다성분을 복합 혹은 혼합방사후 분할 또는 추출하는 방법으로 크게 2가지 방법으로 분류되고 있다.

위의 방법중 후자의 방법은 다성분 섬유를 분할 시키는 방법 (화학적방법, 물리적방법)과 복합섬유의 단면 형태에 따라서 매우 복잡하게 전개되어 있다.

특히 전기의 극세사 제조 방법들중 다성분 섬유의 분할방법 (물리적 방법)은 두성분 혹은 그 이상의 성분들간의 상분리현상, 그리고 수축률차 등을 고려하여서, 폴리아미드와 폴리에스테르계를 주로 이용해왔다.

이러한 폴리아미드와 폴리에스테르와의 상분리현상을 이용한 기술은 현재에도 상당히 많이 적용되고 있는데, 일본 특개 소 56-73115호 에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리아미드인 나이론6, 나이론 66를 적용하고 있다.

그러나 이와같은 기술들은 극세사의 구성 폴리머들이 폴리아미드와 폴리에스테르로 구성 되어 있기 때문에, 이러한 두 구성성분의 화학구조의 상이성, 열적특성, 그리고 물성차에 기인되어 제직성, 후가공성, 염색성에서 조건설정이 곤란하고 또한 각 구성성분의 특성을 발현시키기에 상당한 어려움이 내제하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결한 것으로 폴리아미드 대신에 폴리에스테르와 상분리를 이루고 또한 수축률차가 매우 큰 공중합 폴리에스테르를 적용하여, 이수축효과에 의해서 기존의 극세사에서는 얻을 수 없었던 촉감을 발현하는 분할형 복합사를 제조하는데 그 목적이 있다.

제1a 내지 e도는 여러 가지 분할형 복합사의 횡단면도들이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

A : 폴리에티렌테레프탈레이트를 주성분으로하는 폴리에스테르

B : 제 3성분이 공중합된 폴리에스테르

상기한 목적을 달성한 본 발명에 의하면, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하는 폴리에스테르(A)와 제 3성분이 공중합된 폴리에스테르(B)로 구성되며, 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 분할형 복합사가 제공된다.

수학식 1에서, Sa-Sb(%)는 A 성분의 비등수축률(Sa)과 B 성분의 비등수축률(Sb)의 차이며, 각각의 비등수축률(S%)은 끓는 물에서 15분간 처리후 처리전의 길이에 대한 수축길이(= 처리전 길이 - 처리후 길이)의 백분율, 즉

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

자연 분할형 복합사를 제조하기 위해서는 기본적으로 두 폴리머간에 친화성이 없어야 하고, 분할시 두 폴리머간의 수축률차가 존재하여야 하는 특성을 지녀야 한다. 따라서, 이와같은 특성을 지니고 있는 폴리머의 조합은 폴리아미드와 폴리에틸렌테레프탈레이트로서, 종래의 자연 분할형 복합사의 제조에 대한 기초적인 폴리머 조합으로 이용되어왔다. 그러나 이와 같은 폴리아미드와 폴리에틸렌테레프탈레이트의 조합은 제사공정- 제직공정-후가공공정 (분할 공정)-염색공정 등에서 여러 문제점을 일으키고 있는데, 이러한 문제점들은 다음과 같다.

첫째, 폴리아미드와 폴리에틸렌테레프탈레이트간의 친화성이 없기 때문에, 분할성이 너무 커서 정작 분할시키고자 하는 공정 이전의 공정, 특히 가연공정중에 분할되는 경향이 매우 크며,

둘째, 폴리아미드와 폴리에틸렌테레프탈레이트의 열적특성 즉 유리전이온도와 용융온도의 차가 매우 크기 때문에 연신공정-가연공정-후가공공정 등에서 가공 온도의 조절이 매우 어렵고, 또한 가공성이 매우 까다롭기 때문에 가공률이 떨어지고, 효과도 저하되며,

셋째, 폴리아미드와 폴리에틸렌테레프탈레이트간의 염색기구, 즉 각각의 폴리머에 적합한 산성염료와 분산염료의 차이에 따른 염색공정의 복잡함과 염색성이 떨어지는 단점을 지니고 있으며, 또한 동시에 각 폴리머간의 염색성차를 유발하며,

넷째, 특히 각각의 폴리머의 성분비에 따라서 수축률차를 크게 하기 위해서 벤질알코올을 사용하는 특수 감량공정이 추가되어 제조원가의 상승을 유발시킨다.

위와같은 문제점들을 인식하고 있던 본 발명자들은 분할형 복합사를 제조함에 있어서, 폴리아미드와 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같이 극단적인 비상용성을 필요로 하지 않고, 제사공정의 온도영역 250~300℃, 체류시간 30분 이내의 조건하에서 폴리에틸렌테레프탈레이트와 비상용성을 지니고 또한 동시에 폴리에틸렌테레프탈레이트와의 수축률차가 크다면 공중합 폴리에스테르도 적용가능함을 인식하게 되었다. 이와같이 공중합 폴리에스테르와 폴리에틸렌테레프탈레이트를 적용한 자연 분할형 복합사는 다음과 같은 특징을 지니고 있다.

1) 공중합 폴리에스테르와 폴리에틸렌테레프탈레이트는 동일한 염색 기구, 즉 분산염료에 의해서 염색되는 특징을 지니고 있으므로 한 종의 염료를 적용시킬 수 있으며, 폴리아미드를 적용했을 경우와 달리 염색성이 증진되고, 또한 염색공정 조건변화가 거의 없다.

2) 공중합 폴리에스테르와 폴리에틸렌테레프탈레이트의 수축률차에 의해서 복합구조사가 분할될 뿐만 아니라, 수축률차가 매우 큼에 따른 이수축 혼섬효과를 동시에 얻을 수 있으므로, 기존의 폴리아미드에서는 얻을 수 없는 촉감을 얻을 수 있다.

3) 특히, 가연 공정에서 조건설정의 용이성 뿐만 아니라, 가연공정성이 향상되고, 또한 가연공정에서 분할되는 경우가 거의 없다.

위와 같은 특성을 유발시키기 위한 공중합 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 폴리알킬렌글리콜, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 이소부틸알콜, 1,4-사이클로헥산디카르복실레이트, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2,2-비스-(4-(2-히드록시에톡시)페놀 프로판 아디프산계, 이소프탈산계, 나프탈렌디카르본산계의 관능성산계 등과 같은 제 3 성분을 단독 혹은 복합적으로 2~20중량%로 공중합시킨 공중합 폴리에스테르이다.

이와 같은 공중합 폴리에스테르는 알카리 용액에 대한 용해성은 폴리에틸렌테레프탈레이트와 크게 차이가 나지않고, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 수축률차가 10~50% 정도이어야 한다.

여기서 수축률차, 즉 A성분의 비등수축률(Sa)과 B성분의 비등수축률(Sb)의차, 즉 Sa-Sb가 10% 미만일 때는 분할성이 매우 적기 때문에 극세효과를 얻기 힘들고, 또한 이수축 효과가 거의 없어서 촉감 및 숭고성이 매우 저하된다. 그리고 Sa-Sb가 50%를 초과할 경우에는 분할률이 매우 커서 가연공정에서 분할되는 경향이 크고, 또한 공중합 폴리에스테르의 과다 수축에 의한 고무와 같은 촉감을 얻어지게 된다.

또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트(A)에 대한 공중합 폴리에스테르(B) 의 성분비 Vb/Va(B성분에 대한 A성분의 부피분율)은 10/90~70/30가 적당하다.

여기서 Vb/Va가 10/90 미만의 경우에는, 공중합 폴리에스테르의 성분이 작기 때문에 이수축 효과가 작아서 촉감이 저하 되며, Vb/Va가 70/30보다 클 경우에는, 공중합 폴리에스테르 성분이 커서 가공성 및 제사성이 저하되고, 또한 과다 수축될 가능성이 매우 크다.

도 1(a) 내지 (e)에는 본 발명에 의해 제조될 수 있는 여러 가지 분할형 복합사의 단면구조가 예시된다. 물론 본 발명은 이러한 단면구조의 분할형 복합사로 제한되는 것이 아니다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

A 성분으로는 고유점도 0.65인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하고 B 성분으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고 2,2-디메틸-1,3-프로판디올을 10중량% 첨가하여 제조된 고유점도 0.64인 공중합 폴리에스테르를 사용하여, 성분비(Vb/Va)=35/65, 방사온도 290℃, 방사속도 1000 MPM으로 방사하여 미연신사를 제조하고, 연신속도 600M/분, 연신배율 2.93배로 연신하여 연신사를 제조한 후, 가연온도 170℃, 가연수 2000T/M의 조건하에서 가연한 후 평하부타이 조직으로 위사로 적용하여 제직한 후 연속 정련기에서 100℃, 15분간 이완 열처리 하고, 180℃의 건열 하에서 예비세트를 행하였다. 다시 이러한 예비세트지를 일반적인 폴리에스테르 섬유의 염색방법으로 염색한 후, 170℃의 건열 중에서 최종적인 세트를 행하였다.

[실시예 2]

A 성분으로는 고유점도 0.65인 폴리에틸렌탈레이트를 사용하고, B 성분으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고 2,2-비스-4-(2-히드록시에톡시)페놀)프러판 5중량% 첨가하여 제조된 고유점도 0.70인 공중합 폴리에스테르를 사용하여, 성분비(Vb/Va)=35/65, 방사온도 290℃, 방사속도 1,000MPM으로 방사하여 미연신사를 제조하고, 연신속도 600m/분, 연신배율 2.93배로 연신하여 연신사를 제조한 후, 가연온도 170℃, 가연수 2,000T/M의 조건하에서 가연한 후 평하부타이 조직으로 위사로 적용하여 제직한 후 연속 정련기에서 100℃, 15분간 이완 열처리 하고, 180℃의 건열하에서 예비세트를 행하였다. 다시 이러한 예비세트지를 일반적인 폴리에스테르 섬유의 염색방법으로 염색한 후, 170℃의 건열 중에서 최종적인 세트를 행하였다.

[실시예 3]

A 성분으로는 고유점도 0.65인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하고, B 성분으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고 분자량 2,000인 폴리에틸렌글리콜를 10중량% 첨가하여 제조된 고유점도 0.70인 공중합 폴리에스테르를 사용하여, 성분비(Vb/Va)=35/65, 방사온도 290℃, 방사속도 1,000MPM으로 방사하여 미연신사를 제조하고, 연신속도 600m/분, 연신배율 2.93배로 연신하여 연신사를 제조한 후, 가연온도 170℃, 가연수 2,000T/M의 조건하에서 가연한 후 평하부타이 조직으로 위사로 적용하여 제직한 후 연속 정련기에서 100℃, 15분간 이완 열처리 하고, 180℃의 건열하에서 예비세트를 행하였다. 다시 이러한 예비세트지를 일반적인 폴리에스테르 섬유의 염색방법으로 염색한 후, 170℃의 건열중에서 최종적인 세트를 행하였다.

[비교예 1]

A 성분으로는 고유점도 0.65인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하고, B 성분으로는 상대점도 2.45인 폴리아미드6(= Nylon 6)사용하여, 성분비 (Vb/Va)=35/65, 방사온도 285℃, 방사속도 1,000MPM으로 방사하여 미연신사를 제조한 후, 연신속도 600m/분, 연신배율 2.93배로 연신하여 연신사를 제조한 후, 가연온도 170℃, 가연수 2,000T/M의 조건으로 가연한 후 평하부타이 조직으로 위사로 적용하여 제직한 후 연속정련기에서 100℃, 15분간 이완 열처리 하고, 180℃의 건열하에서 예비세트를 행하였다. 다시 이러한 예비세트지를 일반적인 폴리에스테르 섬유의 염색방법으로 염색한 후, 170℃의 건열 중에서 최종적인 세트를 행하였다.

[비교예 2]

A 성분으로 고유점도 0.65인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하고, B 성분으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트을 주성분으로 하고 분자량 1,000인 폴리에틸렌글리콜을 1중량% 첨가하여 제조된 고유점도 0.64인 공중합 폴리에스테르를 사용하여, 성분비(Vb/Va)=35/65, 방사온도 290℃, 방사속도 1,000MPM으로 방사하여 미연신사를 제조하고, 연신속도 600m/분, 연신배율 2.93배로 연신하여 연신사를 제조한 후, 가연온도 170℃, 가연수 2,000T/M의 조건하에서 가연한 후 평하부타이 조직으로 위사로 적용하여 제직한 후 연속정련기에서 100℃, 15분간 이완 열처리 하고, 180℃의 건열하에서 예비세트를 행하였다. 다시 이러한 예비세트지를 일반적인 폴리에스테르섬유의 염색방법으로 염색한 후, 170℃의 건열 중에서 최종적인 세트를 행하였다.

[비교예 3]

A 성분으로 고유점도 0.65인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하고 B 성분으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트을 주성분으로 하고 2,2-디메틸-1,3-프로판디올을 24중량% 첨가하여 제조된 고유점도 0.64인 공중합 폴리에스테르를 사용하여, 성분비(Vb/Va)=35/65, 방사온도 290℃, 방사속도 1,000 MPM으로 방사하여 미연신사를 제조하고, 연신속도 600m/분, 연신배율 2.93배로 연신하여 연신사를 제조한 후, 가연온도 170℃, 가연수 2,000 T/M의 조건하에서 가연한 후, 평하부타이 조직으로 위사로 적용하여 제직한 후, 연속 정련기에서 100℃, 15분간 이완 열처리 하고, 180℃의 건열하에서 예비세트를 행하였다. 다시 이러한 예비세트지를 일반적인 폴리에스테르 섬유의 염색방법으로 염색한 후, 170℃의 건열 중에서 최종적인 세트를 행하였다.

상기 실시예 및 비교예의 각성분의 조성비 및 비등수축률과 특성을 다음 표1에 나타내었다.

* 총촉감계수 : 직물의 풍합을 수치화시킨 가와바다 시스템에 의한 측정값.

○ : 3.4~5, △ : 1.5~3.5, × : 0~1.5

* 염차 : 염색후 최종적인 세트를 행한 후, 염차의 발생을 나타냄.

○ : 염차발생없음, × : 염차발생

* 기분할성 : 원사의 연신-가연공정에서 발생된 분할된 원사의 비율.

○ : 5% 미만, × : 5% 이상

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 폴리에스테르와 상분리를 이루고 또한 수축률차가 매우 큰 공중합 폴리에스테르를 적용하여, 이수축효과에 의해서 기존의 극세사에서는 얻을 수 없었던 촉감을 발현하는 분할형 복합사를 제공할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로하는 폴리에스테르(A 성분)와; 폴리알킬렌글리콜, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 이소부틸알콜, 1,4-사이클로헥산디카르복실레이트, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2,2-비스-(4-(2-히드록시에톡시)페놀 프로판, 아디프산, 이소프탈산 및 나프탈렌디카르본산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 제 3성분이 공중합된 폴리에스테르(B 성분)로 구성되며, 상기 A성분과 B성분은 하기 수학식 1의 비등수축률차를 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 분할형 복합사:

   10≤Sa-Sb≤50

   (여기서, Sa-Sb(%)는 A 성분의 비등수축률(Sa)과 B 성분의 비등수축률(Sb)의 차이며, 각각의 비등수축률은 끓는 물에서 15분간 처리후 처리전의 길이에 대한 수축길이(= 처리전 길이 - 처리후 길이)의 백분율임].
2. 제1항에 있어서, B 성분 중 제 3성분의 함량은 2~20중량%임을 특징으로 하는 폴리에스테르 분할형 복합사.
3. 제1항에 있어서, A 성분에 대한 B 성분의 성분비(Vb/Va)가 10/90~70/30인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 분할형 복합사.