KR100315512B1 - 폴리에스터 태세복합혼섬사의 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에스터 태세복합혼섬사의 제조에 관한 것으로서, 구금으로부터 2개의 필라멘트군으로 용융방사 한후 제일필라멘트군은 제일권취롤러중 유리전이온도보다 5℃ 높은 온도영역(A)과 제이권취롤러 일단부(6b)를 경유 연신시킨후, 제이필라멘트군은 제일권취롤러중 유리전이온도(Tg) 이하의 온도영역(B)과 제이권취롤러 이단부(6a)를 경유 연신시켜 태세사를 형성시키고 제일필라멘트군과 제이필라멘트군을 집속하여 혼섬시킴을 특징으로 하며, 이러한 방법에 의하면 청량한 촉감과 윤택한 농담염의 외관을 갖는 천연 마와 같은 특성을 지닌 폴리에스터 섬유를 얻을 수 있게 된다.

Description

폴리에스터 태세복합혼섬사의 제조방법 및 장치

본발명은 청량한 촉감과 윤택한 농담염의 외관을 갖는 천연마와 같은 특성을지닌 폴리에스터 섬유에 관한 것이다.

폴리에스터를 이용하여 합성 섬유를 제조하는 섬유 연구자들은 실크, 면, 마등 천연섬유가 갖고 있는 독특하고 우수한 성질들을 면밀히 관찰하고 연구한 끝에 근래에는 이러한 천연 섬유의 장점을 포함하고 천연 섬유에서는 나타내지 못하는 합성섬유의 특성을 함께 갖는 우수한 폴리에스테르 섬유가 개발 되어지고 있다.

또한 최근에는 개성이 강조되고 소비자의 요구도 다양화되고 있다. 이에따라 섬유 공업의 기술도 다양한 제품을 생산할 수 있도록 기술이 진보되고 있다. 이러한 차별화 기술중에서 대표적으로 성공한 기술이 태세복합사이다. 태세복합사의 출발은 품질은 우수하지만 공급량의 제한을 갖고 있는 천연마를 대체하고자 하는 것이다.

주된 효과로는 청량한 촉감과 윤택한 농담염의 외관을 갖는다는 것이다. 그러나 태세복합혼섬사는 특수한 제품이 아닌 일반적인 제품으로서 인지되고 있으며 그러한 만큼 태세복합혼섬사의 제조공법의 경제성이 관심의 초점으로 부각되고 있다.

지금까지 알려진 태세복합혼섬사의 제조공법은 무수히 많지만 핵심기술로서 분류하면 다음과 같다 할 수 있으며, 또한 다음과 같은 단점을 내포하고 있는 것이 사실이다.

첫번째로 태세사와 일반사를 별도로 방사 연신한후 별도의 공정을 통하여 혼섬하는 가장 기초적인 방법이 있다. 이 방법은 경제성이 열악하다 할 수 있으며, 두번째 방법은 태세사의 방사 조건을 조절한후 연신 단계에서 일반사와 합연단계에서 합치는 합연신 기술이 있다. 그러나 이러한 방법은 태세사의 방사조건 설정시 생산량의 감소와 연신시 조업성의 불량등으로 바람직하지 못한 방법으로 알려져 있다.

마지막으로 일본 공개특허 소화 60-88107에서와 같이 태섬도사와 세섬도사를 동시에 방사하면서 직접 연신을 수행하여 단순 이섬도 특성을 부여하는 방법으로서경제적인 측면에서는 상당한 효과를 볼 수 있으나 단순한 태섬도와 세섬도사의 효과가 발현되어 본 발명에서 요구하는 청량한 촉감 및 윤택한 농담염의 외관과는 거리가 먼 효과만 발생한다. 더욱이 어떤 경우에는 염색반이 발생할 경우가 매우 높다. 이러한 방법은 합섬섬유의 페이퍼라이크한 촉감을 약간 개선한데 지나지 않는다고 할 수 있다.

본발명은 전기의 종래기술 및 공지의 기술들에서는 달성하기 어려운 청량한 촉감과 윤택한 농담효과를 발휘하며 전기의 종래기술 및 공지의 기술들의 단점인 경제성을 보완하고 천연 마의 촉감을 능가하는 효과를 발현할 수 있는 혁신적인 공법으로서 태세사와 일반사로 구성된 폴리에스테르계 태세복합혼섬사를 동시 방사 및 직접 연신 방법으로 제조하는 방법에 관한 것이다.

본발명의 요점은 열가소성 폴리에스테르계 수지를 이용하여 태세사와 일반사로 구성된 태세복합 혼섬사를 제조함에 있어서, 구금 중심선에 대칭적으로 천공된 구금을 통하여 2개의 필라멘트군을 동시에 방사하고 연속적으로 제일필라멘트군과 제이필라멘트군을 유리전이 온도보다 5℃ 이상의 온도와 유리전이 온도 이하의 온도를 갖으며 권취 속도가 분당 1000에서 1650m인 제일권취롤러를 통한뒤 계속해서제일권취롤러의 구동 모터 속도보다 2.8배 내지 4배 빠르게 회전하는 구동모터가 부착된 계단식 제이권취롤러를 통한다.

이때 제이권취롤러는 불안정한 폴리머를 충분히 고정시켜줄 수 있는 충분한 온도로 가열되어 있으며 제일필라멘트군은 제이권취롤러의 제일단을 통과하고 제이필라멘트군은 제이권취롤러의 제이단을 통과한다. 제 2 도는 제일권취롤러를 나타내며 제 3 도는 계단식의 제이권취롤러를 나타낸다.

본 장치에서 제일권취롤러의 제일필라멘트군의 통과부분의 온도(A), 제일권취롤러의 제이필라멘트군의 통과부분의 온도(B), 제이권취롤러의 일단부의 직경(D1), 제이권취롤러의 이단부의 직경(D2)은 다음과 같은 조건을 만족하여야 한다.

A > 유리전이온도 + 5℃

B < 유리전이온도

0.75 × D1 ≤ D2 ≤ 0.85 × D1

폴리에스터의 유리전이온도는 일반적으로 약 73 - 80℃ 임

본발명에 의하면 종래의 방법에 의한 제품보다 청량감 및 윤택한 염색성을 갖는 섬유제품을 제조하기 위하여 원사 길이방향으로 섬도가 불규칙한 태세사(제이필라멘트군)와 원단의 고시감을 나타내며 태세사의 부족한 물성을 극복시켜 제직 준비 및 제직 공정에서 원활한 작업이 이루어지게 하는 일반사(제일필라멘트군)를 동일 구금을 통하여 동시 방사한후 제일필라멘트군은 제일권취롤러(그림2)의 A부분과 제이권취롤러의 일단부 사이에서 자연연신비의 85% 이상 연신되고 제이필라멘트군은 제일권취롤러의 B부분과 제이권취롤러의 이단부 사이에서 자연연신비의 75% 이상 85% 이하로 연신시킨다.

두 필라멘트군을 다른 연신비로 연신하는 방법으로 제 3 도와 같이 제이권취롤러를 직경이 다른 계단식 롤러를 사용한다. 또한 제이권취롤러는 제일필라멘트군 및 제이필라멘트군이 제일권취롤러와 제이권취롤러 사이에서 연신되면서 발생한 불안정성을 해소해주기 위하여 충분한 열을 공급하여 열고정을 행한다.

제이권취롤러는 제 3도에서와 같이 직경이 다른 계단식 롤러로서 이단부의 직경 D2는 일단부의 직경 D1의 0.75 에서 0.85배로서 같은 구동 모터로 회전할때 일단부에 비해 이단부는 상대적으로 0.75에서 0.85배 만큼의 실질적인 주행속도 저하가 발생한다.

제일필라멘트군을 자연연신비의 85% 이상으로 연신하려면 제이권취롤러의 일단부의 주행속도는 제일권취롤러의 주행속도보다 2.8 내지 4배의 속도가 되어야 한다.

2.8배보다 작거나 4배 이상이되면 강도등의 물성의 저하 현상이나 조업의 안정성을 유지하기가 불가능하다 할 수 있다. 즉 제이필라멘트군은 제일권취롤러와 제이권취롤러 사이에서 불완전 연신이 발생하게되어 길이방향으로 섬도가 불규칙한태세사(T&T)가 만들어지게 되는 것이다. 이때 제일권취롤러는 두 부분의 온도로 나누어지며 제일필라멘트가 통과하는 A부분은 유리전이 온도보다 5℃이상 이어야 한다. 그렇지 않으면 연신시 불완전 연신부가 발생할 가능성이 높다.

또한 제이필라멘트군이 통과하는 B부분은 유리전이 온도보다 낮아야 하며 높을 경우는 오히려 태세부의 형성에 나쁜 영향을 미치게 된다. 이러한 공정을 거치면 제일필라멘트군은 일반사와 동일한 물성을 가지며 제이필라멘트군은 길이 방향으로 섬도가 불규칙하게 된다.

이러한 태세사와 일반사를 제이권취롤러를 통과한 후 유체교락 장치를 통해 합사와 동시에 예를 들어 미터당 30개의 교락을 갖게한후 권취하여 태세복합혼섬사를 제조하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점들은 후술되는 비한정적인 실시예의 기개로부터 보다 명백하게 될 것이다.

[실시예 1 - 5 및 비교예 1 - 3]

원형의 단면 형상을 지닌 24개의 토출공과 36개의 토출공이 구금 중심선에 대하여 대칭적으로 천공되어 있는 구금을 이용하여 제일필라멘트군은 75데니어 24필라멘트로 구성하고 제이필라멘트군은 75데니어 36필라멘트의 태세사로 구성하여 최종적으로 150데니어 60필라멘트의 태세복합혼섬사를 동시 방사, 직접 연신법으로 제조함에 있어서 고유점도 0.658의 단일한 폴리에틸렌테레프탈레이트수지를 이용하여 286℃ 의 온도 조건하에서 용융 압출하고, 용융 토출된 2개군의 필라멘트군을 그림1과 같이 냉각 고화 및 유제 부착을 한후 연속적으로 제일필라멘트군은 제일권취롤러의 A부분을 제이필라멘트군은 제일권취롤러의 B부분을 주행한후 각각 제이권취롤러의 일단부와 이단부를 주행하며 각각의 연신온도와 연신배율로 직접 연신하고 제이권취롤러를 129℃ 로 가열하여 연신후 열고정을 수행하였다. 연속적으로 압축 유체 노즐을 통과하여 40개/m의 교락점을 부가하여 권취하였다.

표1은 상기 공정에서의 2개의 필라멘트군의 직접 연신 조건에 따른 본발명자의 실험 결과를 잘 보여주고 있다. 표1에서 알 수 있듯이 본발명의 요건을 충족한 경우에는 공정 안정성이 뛰어나고, 동시에 물성이 우수한 태세복합혼섬사를 제조할 수 있었지만 그렇지 않은 경우에는 공정 안정성이 떨어지고 물성도 의류용으로는 부적합한 수준으로써 불량하였다.

[표 1]

단, 유리전이온도 : 78℃

제일권취롤러의 주행속도 : 1350 m/min

[ 실시예 6-8 및 비교예 4-5 ]

전술한 실시예 및 비교예의 150데니어 60필라멘트의 원사를 이용하여 110℃로 사이징하여 경서빔을 만들고 일반적인 75데니어 72필라멘트를 2800 T/M으로 연사하여 위사로 사용하여 경사 밀도 43올/cm, 위사밀도 29올/cm로 제직하였다.

이렇게 제직한 생지를 연속 정련기에서 95℃ 15분간 이완 열처리하고 또 계속적으로 정련지를 190℃의 건열하에서 예비 세트를 행한후 계적으로 예비세트를 4Og/l 농도의 가성소다 수용액에서 95℃ 60분간의 조건으로 25% 감량한후 190℃의 건열하에서 예비 세트를 행하였다. 다시 이러한 감량지를 일반적인 폴리에스테르 섬유의 염색 방법으로 염색한후 180℃ 의 건열중에서 최종적인 세트를 행하였다. 표2는 본발명의 요건을 충족한 경우에는 작업 효율이 좋을뿐아니라 최종 가공지 상에서의 직물 풍합도 우수한 것을 보여주고 있다.

[표 2]

- 염색얼룩 : ○ 자연스런 염색얼룩

△ 자연스럽지는 못하나 광택이 약간 개선된 상태

× 긴 염반등 조악한 염색 얼룩

- 총촉감계수 : KS SYSTEM에 의해 측정한 총촉감계수

(1 - 불량 ∼ 5 - 우수)

제 1 도는 본 발명의 바람직한 구현에 의한 폴리에스터태세복합혼섬사의 제조장치의 구성도.

제 2 도는 제 1 도 장치에서 제일권취롤러의 평면도.

제 3 도는 제 1 도 장치에서 제이권취롤러의 측면도.

* 도면의 주요부에 대한 부호 설명 *

1 : 구금 2 : 제일필라멘트군

3 : 제이필라멘트군 4 : 집속 및 유제부착장치

5 : 제일권취롤러 6 : 제이권취롤러

6a : 이단부 6b : 일단부

7 : 압축유체노즐 8 : 태세복합혼섬사

A : 유리전이온도(Tg)+5℃

B : 유리전이온도 이하

Claims (4)

1. 폴리에스터 태세복합혼섬사의 제조에 있어서,

   구금으로부터 2개의 필라멘트군으로 용융방사 한후 제일필라멘트군은 제일권취롤러중 유리전이온도보다 5℃ 높은 온도영역(A)과 제이권취롤러 일단부(6b)를 경유 연신시킨후, 제이필라멘트군은 제일권취롤러중 유리전이온도(Tg) 이하의 온도영역(B)과 제이권취롤러 이단부(6a)를 경유 연신시켜 태세사를 형성시키고 제일필라멘트군과 제이필라멘트군을 집속하여 혼섬시킴을 특징으로 하는 폴리에스터태세복합혼섬사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 제일필라멘트군의 연신비율이 자연연신비의 85% 이상, 제이필라멘트군은 자연연신비의 75 ∼ 85%인 것을 특징으로 하는 폴리에스터태세복합혼섬사의 제조방법.
3. 폴리에스터태세복합혼섬사 제조장치에 있어서, 폴리에서 폴리머를 2개의 필라멘트군으로 용융방사하는 구금과 2개의 온도영역으로 구분된 권취롤러(5)와 직경이 다른 단부를 갖는 귄취롤러(6)와 혼섬장치로 구성된 것을 특징으로 하는 폴리에스터태세복합혼섬사의 제조장치.
4. 제1항에 있어서, 직경이 다른 단부를 갖는 권취롤러(6)의 일단부(6b)에 대하여 이단부(6a)의 직경비율이 0.75 ∼ 0.85인 것을 특징으로 하는 폴리에스터태세복합혼섬사의 제조장치.