KR100408560B1

KR100408560B1 - 기모 편물용 해도형 복합섬유

Info

Publication number: KR100408560B1
Application number: KR10-2001-0028236A
Authority: KR
Inventors: 윤준영; 최영백; 이성관
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2003-12-06
Also published as: KR20020089068A

Abstract

본 발명은 기모 편물용 해도형 복합섬유에 관한 것으로서, 해성분인 이용해성 폴리머와 도성분인 통상의 폴리에스테르를 사용하여 반연신사(POY)를 제조하는 복합방사공정과, 상기 복합방사공정과는 불연속적으로 반연신사(POY)를 연신한 후 치이즈(Cheese) 상으로 권취하는 공정을 거쳐 제조된 해도형 복합섬유에 있어서, 전단속도 9,000에서의 해성분과 도성분간 용융점도 차이 (ΔMV_9,000)가 전단속도 500에서의 해성분과 도성분간의 용융점도 차이(ΔMV₅₀₀)의 19%∼71%인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 원사는 해성분 용출이나 기모공정에서도 원사 물성의 저하가 최소화되어 촉감 및 외관이 양호한 기모 편물지를 제조 할 수 있다.

Description

기모 편물용 해도형 복합섬유 {A sea-island typed composite fiber for knit fabric treated raising}

본 발명은 해성분 용출후 도성분 원사의 물성이 우수하여 최종 제품인 기모 편물지의 품질 및 물성을 향상시킬 수 있는 기모 편물용 해도형 복합섬유에 관한 것이다.

해도형 복합섬유는 이용해성(易容解性) 폴리머를 해성분으로 사용하고 섬유형성성 폴리머를 도성분으로 사용하여 이들을 해도형으로 복합 방사하여 제조되며, 주로 극세섬유를 제조하기 위한 목적으로 생산되고 있다. 다시 말해 해도형 복합섬유 제조후 이를 알칼리 용액 등으로 처리하여 이용해성 폴리머인 해성분을 용출하므로서 도성분만으로 구성되는 극세섬유를 제조하게 된다.

이와 같이 해도형 복합섬유로부터 극세섬유를 제조하는 방법은 직접방사로 극세섬유를 제조하는 방법에 비해 방사 및 연신조업성이 우수하고 보다 세섬도인 극세섬유를 얻을 수 있는 장점이 있는 한편, 제직 또는 편직후 가공공정에서 해성분 폴리머를 유기용제 등으로 용출, 제거하는 공정이 필요하다. 따라서 해성분 폴리머는 유기용제 또는 용액에서 쉽게 용해되는 특성이 매우 중요하다.

일반적으로 해도형 복합섬유에 사용되는 해성분 폴리머로는 알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르가 주로 사용된다. 그 이유는 특수 장치 및 회수 처리 비용이 많이 드는 유기용제를 사용하지 않고도 일반 폴리에스테르 직물의 감량 가공에 널리 적용되는 알칼리 용액 및 감량 설비에서 해성분의 용출이 가능하기 때문이다.

도성분 폴리머가 나일론인 경우 해성분 용출시 나일론이 알칼리 용액에 의해 침해되는 정도가 매우 낮기 때문에 해성분의 용출 속도는 크게 중요하지 않으나, 도성분이 폴리에스테르인 경우는 알칼리에 취약하므로 해성분의 용출 속도가 낮은 경우 해성분이 완전히 용출되기 전에 도성분이 침해되어 용출후 원사강도가 급격히 저하된다. 이로 인해 기모성이 불량하게 되며 목표하는 최종 제품의 외관,촉감이 발현되기 곤란하다.

반면 해성분의 용출속도가 빠르면 상기 문제들의 발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 알칼리 농도,용출온도 및 시간을 감소시킬 수 있기 때문에 용출 비용의 절감과 함께 생산성을 증대시킬 수 있는 장점도 있다. 그러나 해성분의 용출 속도를 높이기 위해서는 공중합 화합물의 함량을 증가시켜야 하나, 과다하게 공중합 화합물의 함량이 증가하면 용출성은 향상되는 반면 폴리머의 융점이 없어지고 연화점만이 존재하는 무정형 폴리머가 되어 제사하는 것이 곤란하게 된다. 또한 원사의 용출전 강도가 저하되어 기모시 기모가 서로 엉키는 불량이 발생하며 공중합 화합물의 투입 증가로 폴리머 제조원가가 상승하는 단점이 발생한다.

해도형 복합섬유 제조에 사용되는 알칼리 이용출성 폴리에스테르를 제조하는 종래 기술로서는, 첫째 폴리에스테르 중합공정 중에 디메틸이소프탈레이트 술포네이트 솔트(이하 "DMIS"라고 한다) 또는 저분자량의 폴리알킬렌글리콜(이하 "PAG"라고 한다)을 공중합 시키는 방법과, 둘째 폴리에스테르와 고분자량의 PAG를 블랜딩 하는 방법, 셋째 폴리에스테르 공중합체와 고분자량의 PAG를 블랜딩 하는 방법 등이 알려져 있다.

이상에서 설명한 종래의 알칼리 이용출성 폴리에스테르 들은 알칼리 용출속도가 느려 해성분 용출공정이 복잡해지거나 해성분 용출로 인해 도성분까지 손상되어 해성분 용출공정 후에 원사물성이 현저하게 저하되는 문제가 있었다. 특히 상기 종래의 알칼리 이용출성 폴리에스테르를 해성분 폴리머로 사용하여 제조한 해도형 복합섬유로 기모처리된 편물(이하 "기모 편물"이라고 한다)을 제조 할 경우에는 해성분 용출로 인한 원사물성 저하로 기모성이 나빠지고 제품의 촉감 및 외관이 불량하게 되는 문제가 있었다.

기모 편물의 경우 제품의 외관 및 촉감을 향상시키기 위해서는 기모공정에서의 원사손상을 최소화 하는 것이 매우 중요하다. 본 발명의 목적은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 해성분 용출후에서 양호한 원사물성을 유지 할 수 있어 기모 편물용 원사로 특히 적합한 해도형 복합섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 해성분과 도성분의 용융점도 특성을 일정 범위내로 적절히 조절하여 해성분 용출후의 원사물성 저하가 미미한 기모 편물용 해도형 복합섬유를 제공하고자 한다. 또한 본 발명은 해성분 용출후의 원사물성 저하가 미미하여 마모성이 우수하고, 제품의 촉감 및 외관을 향상시킬 수 있어서 기모 편물 제조용 원사로 특히 적합한 해도형 복합섬유를 제공하고자 한다.

도 1은 본 발명의 해도형 복합섬유를 구성하는 각 성분별로 용융점도와 전단속도의 상관관계를 나타내는 그래프 이다.

도 2는 전단속도에 따른 본 발명의 해성분/도성분 간 용융점도 차이(ΔMV) 변화를 나타내는 그래프 이다.

※ 도면중 주요부분에 대한 부호설명

1 : 도성분 2 : 해성분

3 : 해성분/도성분 간 용융점도 차이

이와 같은 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 기모 편물용 해도형 복합섬유는, 해성분인 이용해성 폴리머와 도성분인 통상의 폴리에스테르를 사용하여 반연신사(POY)를 제조하는 복합방사공정과, 상기 복합방사공정과는 불연속적으로 반연신사(POY)를 연신한 후 치이즈(Cheese) 상으로 권취하는 공정을 거쳐 제조된 해도형 복합섬유에 있어서, 전단속도 9,000에서의 해성분과 도성분간 용융점도 차이(ΔMV_9,000)가 전단속도 500에서의 해성분과 도성분간의 용융점도 차이(ΔMV₅₀₀)의 19%∼71%인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

일반적으로 섬유는 방사 공정중에 익스트루더에서 스피너렛까지 가해지는 압력에 의해 전단 유동이 발생하게 되고, 유동속도 및 전단속도는 익스트루더에서는 느리고 스피너렛에서는 매우 빠르게 작용한다. 이러한 전단속도에 따른 전단응력을 용융점도(MV)라 하며 이는 폴리머 특성에 따라 다르게 나타난다. 그런데 2종류 이상의 폴리머를 복합방사하여 제조하는 해도형 극세섬유에 있어서 해도성분간에 용융점도가 다르기 때문에 전단응력의 차이가 발생하고 이로 인하여 극세섬유의 해도 형성상태 및 원사의 물성이 영향을 받게 된다.

따라서 균일한 해도 단면형성 및 용도에 요구되는 원사 물성을 갖게 하기 위해서는 적절한 용융점도를 갖는 해도성분 폴리머 선정이 요구된다. 특히 기모 편물 제품용인 경우에 기모성 및 극세사의 외관, 촉감 발현을 위해서는 해도형 극세섬유에 사용되는 폴리머는 각각의 용융점도보다 이들 서로간의 상대적인 점도가 잘 유지되어야 한다.

본 발명의 해도형 복합섬유는 해성분인 알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르와 도성분인 통상의 폴리에스테르를 사용하여 반연신사(POY)를 제조하는 복합방사공정(1단계 공정)과, 상기 반연신사(POY)를 연신한 후 대용량의 치이즈(Cheese) 상으로 권취하는 공정(2단계 공정)을 순차적으로 거쳐 제조 된다. 상기 1단계공정과 2단계 공정은 서로 불연속적으로 실시한다.

복합방사공정(1단계 공정)에서는 해성분으로 폴리에틸렌테레프탈레이트에 DMIS를 3∼15몰% 공중합 하고, 여기에 다시 수평균 분자량이 8,000 이상인 폴리에틸렌글리콜 4∼20중량을 첨가하여 제조한 공중합 폴리에스테르를 사용하는 것이 바람직 하다. 또한 해성분으로 수용성인 폴리비닐알콜 또는 폴리스타이렌 등을 사용 할 수도 있다. 폴리스타이렌을 사용하는 경우에는 해성분 용출을 위해 용매를 사용해야 하므로 환경오염 문제가 발생된다. 이때 방사속도는 2,000~3,800m/분 수준이다.

본 발명에서는 상기 해성분과 도성분 상호간의 용융점도 특성을 적절하게 조절하여, 기모성 및 원사단면 형상 특성 등을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명의 해성분과 도성분은 전단속도 9,000에서의 해성분과 도성분간 용융점도 차이(이하 "ΔMV_9,000" 이라고 한다)가 전단속도 500에서의 해성분과 도성분간의 용융점도 차이(이하 "ΔMV₅₀₀" 이라고 한다)의 19%∼71% 이다. 다시말해 스피너렛에서의 △MV값은 익스트루더에서의 △MV값보다 작아져야 한다. 즉 전단속도 증가에 따른 해도성분간 용융점도 차이(△MV)가 감소해야 한다. 그렇지 않으면 도성분의 배향성이 떨어지게 되고 충분한 연신이 어려워 원사의 강도가 취약해지는 원인이 된다. 이로 인해 편물 기모시 기모가 서로 엉키는 불량이 발생하게 된다.

도 2는 전단속도 증가에 따른 ΔMV의 변화를 나타내는 그래프 이다. 도2에서 전단속도가 증가할수록 본 발명은 해성분과 도성분 간의 용융점도 차이(ΔMV)가 점차 감소되는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 해도형 복합섬유를 구성하고 있는 해성분과 도성분은 전단속도 500∼9,000(1/s)에서 해성분의 용융점도(이하 "MVs"라고 한다)가 도성분의 용융점도(이하 "MVi"라고 한다) 이하[MVs≤MVi]인 것이 바람직 하다. 도 1은 각 성분별 용융점도와 전단속도의 상관관계를 나타내는 그래프 이다.

만약, 해성분 폴리머의 용융점도(MVs)가 도성분 폴리머의 용융점도(MVi)보다 크게 되면 해도형 섬유의 단면형성이 곤란해 질 수 있다. 이는 도성분 수가 적어지거나 불균일한 도성분 형성의 원인이 되며 이로 인해 편물 기모시 기모성이 불량하게 되고 목표하는 최종제품의 외관,촉감이 발현이 어렵게 될 수 있다.

또한 본 발명의 해성분과 도성분 간의 용융점도 차이(이하 "ΔMV"라고 한다)는 1,000포아즈 이하[ΔMV≤1,000]로 하는 것이 바람직 하다. 만약, 해도성분간의 용융점도 차이(△MV)가 1,000포아즈를 초과하는 경우에는 방사중에 도성분끼리 붙게 되고 용출후에도 도성분이 분할되지 않는 미분할 섬유가 발생하게 되는 원인이 될 수 있다. 이로 인해 편물 기모시 입모상태가 불균일 해지고 외관이 깨끗하지 못하며 라이팅 이펙트가 약하고 촉감이 거칠어질 우려가 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 해도형 복합섬유는 해도성분 간의 용융점도 특성이 적절하게 조화되어 있다. 그 결과 원사단면 형성성, 기모성 및 촉감 등이 우수하며, 기모 및 해성분 용출시 원사물성 저하가 최소화 된다. 그 결과 본 발명의 해도형 복합섬유는 편물, 특히 기모 편물 제조용 원사로 특히 적합하다.

본 발명에 있어서 용융점도는 인스트롱(INSTRON)회사의 캐필러리 레오미터(Capillary Rheometer) 기기(스펙 : L=25.38mm, D=0.762mm, L/D=33.31mm)를 이용하여 시료(칩)에 전단응력을 가하면서 전단속도에 따른 용융점도를 측정 하였다. 이때 폴리머의 용융온도는 290℃, 전단속도 범위는 500에서 9,000(1/s)까지 연속적으로 변경 하였고, 도성분 및 해성분의 건조조건은 150℃×5시간으로 각각 설정 하였다.

또한 해도단면 형성성은 원사단면을 채취하여 500개의 샘플을 준비하고 광학현미경으로 단면형태 균일성 및 분할 상태를 관찰하여 평가 한다. 구체적으로 단면형태가 균일하고 미분할된 도성분이 2개 이하이면 우수로, 단면형태가 불균일하고 미분할된 도성분이 2개 이하이면 양호로, 단면형태가 균일하고 미분할된 도성분이 3∼4개이면 보통으로, 미분할된 도성분이 5개 이상이면 불량으로 평가 한다.

또한 기모성은 기모 편물을 염색한 다음 평방미터당 불량부분(예 : 기모뭉침, 기모이탈 등) 발생수를 육안으로 관찰하여 평가 한다. 구체적으로 평방미터당 불량부분 발생수가 2개 이하이면 우수, 불량부분 발생수가 3개 이면 양호, 불량부분 발생수가 4∼6개이면 보통, 불량부분 발생수가 7개 이상이면 불량으로 평가 한다.

이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

디메틸이소프탈레이트설포네이트 나트륨이 4몰% 공중합 되어있는 공중합 폴리에스테르에 수평균 분자량이 8,500인 폴리에틸렌글리콜 8중량%를 첨가하여 MV₅₀₀값이 700, MV₉₀₀₀값이 300인 알칼리 이용해성 폴리머를 제조한다. 제조된 상기 알칼리 이용해성 폴리머를 해성분으로 사용하고, MV₅₀₀값이 1,200, MV₉₀₀₀값이 500인 통상의 폴리에스테를 도성분으로 사용하여 이들을 288℃에서 도성분 수가 36개인 해도형 복합방사 구금을 통해 3,000m/분의 방사속도로 방사하여 120데니어 24필라멘트의 반연신사(POY)를 제조한다. 다음으로 상기 반연신사(POY)를 연신·권취기(Draw-winder)에서 1.6배의 연신배율로 연신하고 치이즈 상에 권취하여 75데니어 24필라멘트의 해도형 복합섬유를 제조한다. 상기 해도형 복합섬유로 경편지를 제조한 다음, 해성분을 용출하고 기모하여 기모 편물지를 제조한다. 해도형 복합섬유의 해도단면 형성성 및 기모 편물지의 기모성을 앞에서 설명한 육안 평가 방법으로 평가한 결과는 표 2와 같다.

실시예 2 ∼ 실시예 3 및 비교실시예 1 ∼ 비교실시예 2

도성분 및 해성분의 용융점도 특성을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 해도형 복합섬유를 제조한다. 상기 해도형 복합섬유로 경편지를 제조한 다음, 해성분을 용출하고 기모하여 기모 편물지를 제조한다. 해도형 복합섬유의 해도단면 형성성 및 기모 편물지의 기모성을 앞에서 설명한 육안 평가 방법으로 평가한 결과는 표 2와 같다.

제조조건

구 분	도성분	해성분	△MV₅₀₀	△MV₉₀₀₀
구 분	MV₅₀₀	MV₉₀₀₀	△MV₅₀₀	△MV₉₀₀₀	MV₅₀₀	MV₉₀₀₀
실시예 1	1200	500	700	300	500	200
실시예 2	1200	500	400	180	800	320
실시예 3	1000	450	700	300	300	150
비교실시예 1	1000	450	1100	500	-100	-50
비교실시예 2	1450	600	400	180	1050	420
비교실시예 3	1200	500	600	400	600	100

물성평가 결과

구 분	해도단면 형성성	기모성
실시예 1	우수	우수
실시예 2	우수	우수
실시예 3	양호	양호
비교실시예 1	보통	불량
비교실시예 2	불량	불량
비교실시예 3	보통	불량

본 발명은 해성분 용출이나 기모공정으로 인한 원사강도 손상이 최소화 되어 제품의 외관 및 촉감이 우수하다. 아울러 본 발명은 해도형 섬유 단면형성 및 해성분 용해가 용이하여, 기모상태 및 기모성이 양호하다.

Claims

해성분인 이용해성 폴리머와 도성분인 통상의 폴리에스테르를 사용하여 반연신사(POY)를 제조하는 복합방사공정과, 상기 복합방사공정과는 불연속적으로 반연신사(POY)를 연신한 후 치이즈(Cheese) 상으로 권취하는 공정을 거쳐 제조된 해도형 복합섬유에 있어서, 전단속도 9,000에서의 해성분과 도성분간 용융점도 차이 (ΔMV_9,000)가 전단속도 500에서의 해성분과 도성분간의 용융점도 차이(ΔMV₅₀₀)의 19%∼71%인 것을 특징으로 하는 기모 편물용 해도형 복합섬유.
1항에 있어서, 전단속도 500~9,000(1/s)에서 해성분의 용융점도(MVs)가 도성분의 용융점도(MVi)를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 기모 편물용 해도형 복합섬유.
1항에 있어서, 해성분과 도성분간의 용융점도 차이(ΔMV)가 1,000포아즈 이하인 것을 특징으로 하는 기모 편물용 해도형 복합섬유.