KR100313363B1

KR100313363B1 - 분할성이 우수한 다층편평형 복합섬유 및 그 방사구금 장치

Info

Publication number: KR100313363B1
Application number: KR1019990033460A
Authority: KR
Inventors: 최세환; 송하영
Original assignee: 조민호; 주식회사 휴비스
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2001-11-14
Also published as: KR20010017787A

Abstract

본 발명은 폴리에스테르와 폴리아미드로 되어 있는 다수의 세그먼트들이 병열상으로 접합되어 있는 다층편평형 복합섬유및 그 방사구금장치에 관한 것이다. 본 발명의 분할형 복합섬유는 연신 후에 7 ∼ 20개의 편평상 세그먼트로 분할되어서0.5 데니어 이하의 극세사로 될 수 있으며, 본 발명의 방사구금 장치는 상기한 바와 같은 분할형 복합섬유를 제조하기에 적합한 것이다.

본 발명의 복합섬유는 후가공 공정시 분할성이 매우 우수하며, 가연공정을 거치지 않아도 기존의 복합사와 같은 극세효과를 가지며 소프트한 터치와 드레이프성이 뛰어난 극세 편평사를 제공한다.

Description

분할성이 우수한 다층편평형 복합섬유 및 그 방사구금 장치 {Divisible composite fiber composed of multi flat segment and its spining pack}

본 발명은 폴리에스테르와 폴리아미드로 되어 있는 다수의 세그먼트들이 병열상으로 접합되어 있는 분할성이 우수한 다층편평형 복합섬유 및 그 방사구금장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 본 발명의 분할형 다층 편평형 복합섬유는 연신후에 7 ∼ 20개의 편평상 세그먼트로 분할되어서 0.5 데니어 이하의 극세사로 될 수 있으며, 본 발명의 방사구금 장치는상기한 바와 같은 분할형 다층 편평형 복합섬유를 제조하기에 적합한 것이다.

종래, 일본 특허 공고 소 46 - 3817, 소 46 - 26723 등에서는 비상용성 고분자를 해도상 단면으로 복합 방사하여 해성분을 제거하는 방법을 제안하고 있지만, 이 경우 방사구금이 고가이고 제조공정이 복잡하며 한 성분을 결국 제거해야 하기 때문에 제조원가면에서 유리한 방법이라 할 수 없다. 한편 일본 특허 공고 소 48 - 28005, 소 48 - 37044, 일본 특허 공개 소 51 - 130317 등에 공개된 바와 같이 비상용성 고분자를 다층 방사상 접합형 단면을 갖는 복합섬유로 만들고 이것을 박리, 분할하는 방법은 원사의 제조방법이 간단하고 각 고분자가 고유의 극성을 가지면서 섬유를 형성하는 잇점이 있다.그러나 다층 방사상 복합섬유는 세그먼트들이 방사상으로 배열되어 있으므로 박리, 분할이 불균일하여 가연, 기모 등의 기계적 분리방법을 사용하는 경우에 분리도가 서로 달라져서 염색반의 원인이 될 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 다층 방사상 복합섬유의 문제점을 해결한 것으로서 분할 후의 사단면 형태가 극세 편평 단면형태가 되며 분할성이 우수하고 방사, 연신 작업성이 양호한 다층 편평형 복합극세사와 그 방사구금장치를 제공하는데 목적이 있는 것이다.

도 1 은 본 발명 방사구금 장치의 종단면도.

도 2 는 본 발명으로 제조한 다층 편평형 복합섬유 단면도로서, (A)는 폴리에스테르, (B)는 나이론 성분을 나타낸다.

도 3 은 도 1 의 X-X 선 단면도로서 제 3 분배판 하부의 유출구 측에서 본 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

I, Ⅱ, Ⅲ ; 제 1, 제 2, 제 3 분배판

1, 2 ; 저장실 3, 4 ; 분배공 5 ; 저수조

6 ; 분배공 스리트 Ⅳ ; 노즐 7 ; 노즐공

본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 관련되는 다층 편평형 복합섬유를 제조하기 위한 구금장치의 상세도이다.

제 1 성분을 A 라 하고, 제 2 성분을 B 라 하면, A 성분은 제 1 분배판(Ⅰ)의 유입구(P1)로, B 성분은 제 1 분배판(Ⅰ)의 유입구(P2) 로 유입시켜 제 2 분배판(Ⅱ)의 유로(1')(2')를 통과시킨 후, 제 3 분배판(Ⅲ)의 상부에 있는 분배공(3),(4)에서 각 성분이 병렬형태로 분배되고 하부에 있는 저수조(5)를 통해 두 폴리머가 다층 편평의 병렬상으로 접합된 다음에 노즐(Ⅳ)의 유입구에서 집속된 후 원형의 노즐공(7)으로 토출된다.

이때, 제 1 분배판(I)은 제 1 성분 (A) 및 제 2 성분 (B) 가 유입되는 저장실(1),(2)를 가지며, 이 저장실 (1),(2)에 산모양을 주어 A, B 성분의 유동특성을 개선함으로써 데드 스페이스(Dead Space)로 인한 고분자의 정체 가능성을 줄여 주었다. 제 3 분배판(Ⅲ) 하부의 저수조(5)는 노즐공을 따라서 원형의 유로를 형성하고 있으며 다수의 분배공이 제 3 분배판(Ⅲ) 하부의 저수조(5)에 환상으로 천공되어 있다. 제 3 분배판(Ⅲ)의 분배공(3)에 유입된 폴리머 A가 병열상 스리트인저수조(5)에 공급되고, 분배공(4)에 유입된 폴리머 B는 분배공 스리트(6)에 공급되며, A, B의 두가지 폴리머는 동시에 노즐공(7)을 향해 다층 병열상으로 접합하면서 유입하게 된다.

이때 일반적인 원형노즐공(7)을 사용하여 방사할 경우, 노즐공(7)의 직경은 0.25 ∼ 0.35mm의 범위로 하고, 노즐 드래프트(V/VO)를 70 ∼ 140 으로 할때 방사작업성이 가장 양호함을 알 수 있었다. 이때 노즐 드래프트의 계산식은 다음과 같다.

V/VO = ρπDa²Ve/4Q

식중, Ve는 고분자 토출속도(=4Q/ρπDa²), Q는 분당토출량, Da는 노즐공 직경이다.

도 2는 본 발명에 따라 제조되는 다층편평형 복합섬유의 단면을 나타낸 것으로서, 여기서 L은 복합섬유의 장경, 즉 복합섬유 횡단면의 장축길이를 가리키고, ω는 복합섬유의 단경(접합장), 즉 복합섬유 횡단면의 단축길이를 가리키며, a 는 분할 성분(세그먼트)의 폭을 가리킨다.

가장 이상적인 분할형 복합섬유는 두 성분이 방사 및 연신시에는 분할이 되지 않을 만큼의 점착력을 가지며, 제직, 제편공정에서 두 성분이 완전하게 분할될 수 있을 만큼의 점착력을 갖는 것이다.따라서 본 발명에 관련되는 폴리아미드와 폴리에스테르계로 된 분할형 복합섬유에 있어서 두 성분의 점착력을 조절하는 것이 가장 중요하다. 이에 본 발명은 섬유 횡단면에 있어서 장축 길이(L)에 대한 단축의 길이(ω)의 비 ω/L이 1/2 이상 2 이하가 되도록 하였다. 박리성이 나쁜 섬유에서 ω/L이 2 를 초과하면 분할수, 복합비, 복합 폴리머 선정에 제약을 받고 분할 후 단섬유의 형상이 극단적으로 편평하게 되어 제편공정을 악화시키기 쉽다. 한편 ω/L이 너무 작으면 제사가 곤란하고 특히 연신공정에서 단사가 발생하기 쉽기 때문에 1/2 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 분할 후 단사의 단면 형상에 있어서 도 2 에 나타낸 것처럼 단축의 길이(ω)과 세그먼트의 폭(a)과의 비가 1/20 이상 1/2 이하인 것이 바람직하다. a/ω가 1/2를 초과하면 편평도가 커져 제사가 곤란해지고 특히 연신공정에서 단사절이 증가하기 쉽다. 또한 a/ω가 1/20 미만에서는 폴리머사이의 팽윤박리성이 떨어지고 분할이 용이하지 못하다. 본 발명에서 이종 폴리머로 구성된 단면은 분할수가 7 이상 20 이하로 할 필요가 있다. 분할수가 적으면 분할 후 섬도가 0.5 데니어 이하의 극세사를 얻을 수 없으며 분할 섬유로서 본래의 취지에 맞지 않다. 또한 분할수가 20 이 넘으면 복합 방사장치가 복잡해지고 대형화되어 필라멘트 제조상 실용성이 낮다.

도 3 은 본 발명의 제 3 분배판(Ⅲ) 하부의 유출구 측에서 본 평면도로서, 도 1 의 X-X'선 단면이다.

[실시예 1]

25℃ 오르소크로로페놀 극한점도가 0.63인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 70 중량% 를 제 1 성분(A)으로, 25℃ 황산 상대점도가 3.1 인 나이론 30 중량% 를 제 2 성분(B)으로 하여, 도 1 의 방사장치를 이용하여 분배판에 두 폴리머의 복합비(A/B)를 70/30 으로 하여 공급하고 11개의 세그먼트로 분할 분해한 다음 1000m/분의 속도로 방사한 후 82℃ 의 가열롤러를 통하여 연신비 2.9 배로 연신하여 도 2 와 같은 단면을 가진 120 데니어 / 48 필라멘트, 강도 4.5g/d의 복합사를 얻었다. 이때 방사온도는 285℃, 직경이 0.3mm, 공수는 48이고, ω/L 은 1, a /ω가 1/10 이었다. 이렇게 제조된 원사를 위사에 사용하고, 폴리에스터 75 데니어 / 36 필라멘트를 경사로 사용하여 경사밀도 139본/인치, 위사밀도 133본/인치의 주자직을 얻었다. 이 직물을 가성소다 35g/ℓ 수용액에서 95℃×20 분 가수분해시킨 후, 160℃×45 초간 열처리 후 건조시키고, 복합섬유로 사용된 위사부분을 현미경으로 관찰하여 분할율을 구하고 그 결과를 표 1 에 나타내었다.

[실시예 2]

폴리머 (A), (B) 의 복합비를 70/30으로 하고, 세그먼트수를 9개로, ω/L 는 1/2, a /ω가 1/5, 기타는 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 분할율과 종합평가를 하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.

[실시예 3]

폴리머 (A), (B) 의 복합비를 70/30 으로 하고, 세그먼트수를 13개로, ω/L 이 2, a /ω가 1/20, 290℃로 방사하고, 기타는 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 분할율과 종합평가를 하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.

[실시예 4]

폴리머 (A), (B) 의 복합비를 50/50으로 하고, 세그먼트수를 9개, ω/L 이 1, a /ω가 1/10, 기타는 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 분할율과 종합평가를 하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.

[실시예 5]

폴리머 (A), (B) 의 복합비를 60/40으로 하고, 세그먼트수를 13개, ω/L 이 1, a /ω가 1/13, 기타는 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 분할율과 종합평가를 하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.

[비교예 1]

폴리머 (A), (B) 의 복합비를 70/30으로 하고, 세그먼트수를 11개, ω/L 이 4, a /ω가 1/40, 기타는 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 분할율과 종합평가를 하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.

[비교예 2]

폴리머 (A), (B) 의 복합비를 70/30으로 하고, 세그먼트수를 9개, ω/L 이 4, a /ω가 1/35, 기타는 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 분할율과 종합평가를 하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.

[비교예 3]

폴리머 (A)/(B)의 복합비를 70/30으로 하고, 세그먼트수를 13개, ω/L 이 4, a /ω가 1/42, 기타는 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 분할율과 종합평가를 하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.

[비교예 4]

폴리머 (A)/(B)의 복합비를 60/40으로 하고, 세그먼트수를 13개, ω/L 이 8, a /ω가 1/60, 기타는 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 분할율과 종합평가를 하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.

[비교예 5]

폴리머 (A)/(B)의 복합비를 60/40으로 하고, 세그먼트수를 9개, ω/L 이 1/4, a /ω가 2/5, 기타는 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 분할율과 종합평가를 하였다. 그 결과는 표 1 과 같다.

※ 방사성 : 풀보빈(Full bobbin)율 90% 이상 - 양호, 90 ∼ 85% - 보통, 85% 미만 - 불량.

※연신성 : 사절 및 모우 발생율 2% 이하 - 양호, 2 ∼ 4% 보통, 4% 이상 - 불량.

※방사, 연신성, 단면형성성 : ○ - 우수, △ - 보통, × - 불량.

※분할율 : 복합섬유로 사용된 위사 부분을 무작위로 채취하여 현미경으로 관찰되는 총 세그먼트수에 대한 분할된 세그먼트수의 백분율.

본 발명의 다층 편평형 복합극세사는 분할율이 93% 이상으로서 매우 우수하며 방사, 연신성도 매우 양호하다.

또 본 발명의 방사구금장치는 상기한 바와 같은 장점을 가지는 다층 편평형 복합극세사를 용이하게 제조할 수 있게 해준다.

Claims

제1 성분(A)으로서 섬유형성성 폴리에스테르와 제 2 성분(B)으로서 섬유형성성 폴리아미드가 횡단면상으로 편평형태로 교호로 접합된 것에 있어서, 제 1 성분(A)의 유입구(P1)와 제 2 성분(B)의 유입구(P2)를 가지며, 상기 유입구(P1)(P2)와 연결되어 있는 산(山) 모양의 저장실(1),(2)을 포함하는 제 1 분배판(Ⅰ)과; 유로(1')(2')를 가진 제 2 분배판(Ⅱ)과; 분배공(3)(4), 저수조(5) 및 분배공 스리트(6)을 가진 제 3 분배판(Ⅲ)과; 원형 노즐공(7)을 가진 노즐(Ⅳ)이 결합되어 있는 방사구금장치로 제1성분과 제2성분을 함께 방사하는 것에 의해 제조되며, 섬유 횡단면 단축길이/섬유 횡단면 장축길이 비(ω/L)가 1/2 ∼ 2이고, 세그먼트 폭/섬유 횡단면 단축길이 비(a/ω)가 1/20 ~ 1/2인 것을 특징으로 하는 분할성이 우수한 다층편평형 복합섬유.
제 1 성분(A)의 유입구(P1)와 제 2 성분(B)의 유입구(P2)를 가지며, 상기 유입구(P1)(P2)와 연결되어 있는 산(山) 모양의 저장실(1),(2)을 포함하는 제 1 분배판(I)과; 유로(1')(2')를 가진 제 2 분배판(Ⅱ)과; 분배공(3)(4), 저수조(5) 및 분배공 스리트(6)을 가진 제 3 분배판(Ⅲ)과; 원형 노즐공(7)을 가진 노즐(Ⅳ)이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 분할성이 우수한 다층편평형 복합섬유 제조용 방사구금장치.