KR100408957B1 - 제전성중공섬유의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전기 제거 효과가 우수한 제전중공 섬유의 제조방법에 관한 것으로 특수하게 설계된 방사구금을 통하여 (제 1도 및 제 2도)특정유기 용매에 대한 용해성이 다른 2종의 고분자중 쉬스부(Sheath)(6)에는 카아본블랙등 도전성 피그먼트가 4 내지 8 중량% 함유된 열가소성 폴리머를 사용하고 코어부(Core)(7)에는 특정 유기용매에 용해성이 우수한 코폴리머를 사용하여 서로 복합방사한 후 코어부(7)를 용출시켜 "C"형 단면의 제전성능에 우수한 중공섬유를 제조하는 방법에 관한 것으로 본 발명에 따라 제조된 중공섬유는 우수한 흡습성 및 도전성에 의하여 정전기 제거능이 우수하고 보온성, 경량성이 우수한 원단제조가 가능하게 된다.

Description

제전성 중공섬유의 제조방법.

본 발명은 정전기 제거 효과가 우수한 제전 중공섬유의 제조방법에 관한 것으로, 보다상세하게는 특수하게 설계된 방사구금(Sheath - Core Type)을 통하여 특정 유기용매에 대한 용해성이 서로다른 2종의 고분자중 쉬스부(Sheath)(6)에는 카아본블랙(Carbon Black) 등 도전성 피그먼트(Piment) 가 4 내지 8 중량% 함유된 열가소성 폴리머를 사용하고 코어부(Core) (7)에는 특정 유기용매에 용해성이 우수한 코폴리머(Copolymer)를 이용하여 서로 복합방사한 후 후공정에서 코어부(7)를 용출시켜 "C" 형 단면의 중공사를 제조함으로써 보온성 뿐만아니라 수분 및 카아본 블랙등에 의해 우수한 제전 성능이 발현되는 중공섬유에 관한 것이다.

지금까지 알려진 중공섬유는 섬유내부에 공기층을 형성함으로써 원사 차체의 경량감과 볼륨강, 은은한 광택등 여러가지 장점을 지니고 있어 겨울용 소재로 가장 각광 받고 있는 소재이나 국내와 같이 겨울철 상대습도가 낮아 정전기 피해가 심한 지역에서는 우수한 장점에도 불구하고 제한적으로 이용되고 있다.

이러한 정전기 피해를 최소화 하기 위하여 사용되는 제전사 (혹은 도전사)는 정전기 문제들을 효과적으로 해결 할 수 있는 것으로 알려져 있는데 지금까지 사용된 제전섬유 제조방법은, 원사자체의 흡습율을 높여 수분에 의한 통전성을 부여하는 방법과 도전성 무기질 피그먼트를 원사내에 혼입하여 원사자체에 통전성을 부여하는 방법이 주로 사용되어져 왔다.

먼저 원사자체의 흡습율을 높이는 방법은 주로 원사 자체에 유기성 계면활성제를 혼입함으로써 공기중의 수분을 흡습하여 흡습율이 뛰어난 원사를 제조하는 기술이 주가 되는데 이러한 계면활성제의 투입은 원사의 물성과 염료의 발색단 성능을 저하시켜 염색 불량의 원인이 되어 고난도의 분산기술 및 원사제조 기술이 적용되어야만 상업화 생산에 가능한 단점과 도전성능에 있어서도 도전사를 이용한 제품대비 떨어지는 단점이 있다. 또한, 도전성 피그먼트를 혼입하여 도전성을 부여하는 방법은 도전성능 효과를 위해 10 중량% 이상의 무기질을 섬유내부에 혼입하여야 하므로 물성저하 및 공정성 저하가 나타나 상업화 양산시 많은 애로를 겪게된다.

따라서, 본 발명은 도전성능 향상 및 중공사가 갖고 있는 고유기능을 살린 새로운 원사를 제조하기 위해 제전성 초중공섬유를 고안하게 되었다.

일반적인 초중공섬유는 섬유내부에 모세관을 형성하고 있어 흡습율이 일반사 대비 4배 이상 우수하므로 이와같은 초중공섬유의 흡습율이 높은 장점을 살리면서 쉬스-코어 타입(Sheath - Core Type)의 "C"형 복합중공단면에서 쉬스부(Sheath)(6)의 폴리머에 도전성 물질인 카아본 블랙 및 금속산화물을 적정 비율 혼입하여 도전성을 부여하면 수분에 의한 도전성 향상 및 상승작용을 하며 보다 우수한 도전성능을 발휘하게 되고 적은 양의 무기질 도전성 피그먼트를 혼입하여 높은 도전성을 획득할 수 있으므로 원사물성 및 공정성을 안정시키면서 상업적 생산이 가능하게 된다.

본 발명은 무기계 피그먼트가 4 내지 8중량% 함유된 열가소성 폴리머를 쉬스부(Sheath)(6)로 하고, 이용성 폴리에스터를 코어부(Core)(7)로 하여 하기의 식(1)과 (2)를 만족하는 제 1도 및 제 2도의 분배판 및 방사노즐(4)을 이용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 제전성 중공섬유의 제조방법에 관한 것이다.

상기에서, L_i는 쉬스 폴리머 유입구(8)의 폭

R₁은 방사 노즐 홀의 전체반경,

R₂는 코어부의 반경,

W는 코어부의 슬릿폭,

n은 1 내지 3의 정수이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

제 1도는 2종의 폴리머가 분리되어 공급되어지는 분배판 (1,2,3) 및 방사노즐 (4) 을 나타낸 것으로 3개의 폴리머 유입구중 중앙부에 위치한 유입구(2)에 코어부의 폴리머가 유입되어 홀 캐필러리(hole capillary) 인 방사노즐(4)에서 만나게 됨으로써 본 발명에서 획득하고자 하는제전성 중공섬유의 용출전 단면 (제3도)을 수득할 수 있다.

제 2도는 제 1도중 분배판의 구조를 더욱 상세히 나타내고 있는데, 이부분에서 원사 단면이 결정되므로 폴리머의 유동특성 및 점성에 의한 상호간섭등을 고려하여 설계하여야만 원하는 단면을 획득할 수 있고 특히 W로 표기된 코어부의 슬릿폭 및 길이에 의해 용출가능한 단면의 형성여부가 결정되기 때문에 이부분의 폭 및 길이에 대한 주의가 요구된다. 또한, 슬릿의 끝부분에서 쉬스부의 폴리머 유입에 의한 변형이 문제가 되는데 이 부분을 최소화해 형태 안정성을 높이는 것이 중요하다.

따라서, 이러한 형태 안정성을 보장하기 위해서는 하기의 식을 만족하는 W를 갖추어야 하는데 W의 범위는 하기의 범위가 바람직하다.

여기서 W가 0.1 보다 작게되면 개구부로 돌출되는 코어부의 크기가 작아져 용출속도가 떨어져 원하는 단면을 획득하기 어렵고, 2πR₂보다 크게 되면 개구부가 너무커져 안정된 형태의 중공사 제조가 불가능하다. 다만, W의 크기는 복합비 및 목표 중공율에 따라 값이 결정되게 되는데 윗식을 만족하는 범위에서는 안정적으로 30% 이상의 중공단면 획득이 가능하다.

본 발명에서는 상기의 식들을 만족하는 분배판(1,2,3)과 방사 노즐(4)을 이용하여 제전효과가 우수한 중공섬유를 제조하였는데, 여기에 사용되는 원료로서는 쉬스부(Sheath)(6)에 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트등과 도전성 카아본블랙 및 산화금속류등을 4 내지 8 중량% 첨가한 폴리머를 사용하고, 코어부(Core)(7)에는 특정유기용매에 용해성이 뛰어난 이용성 폴리에틸렌테레프탈레이트를 이용하였다.

이와같이 제조된 제전 중공사는 그림 제 3도와 같이 원형 단면의 2층의 복합사로 제조되며, 이후 일반사와 같은 공법에 의해 사가공 및 제직공정을 완료한 후 염색가공 공정에서 이용성 폴리에스터를 용출하여 제 4도와 같이 "C"형 단면의 중공사를 얻을 수 있다.

이와같은 쉬스- 코어 형태(Sheath - Core Type)의 복합방사법에 의해 제조된 제전성 중공사는 서로 다른 2종의 폴리머를 이용하기 때문에 사용목적 및 최종용도에 따라 자유로운 중공의 선택이 가능하고 계절에 따라 도전성 피그먼트의 함량 조절이 가능하므로 다양한 용도 및 경제성 있는 원사 제조가 가능하며, 또한 원사제조시에는 원형단면의 복합사 형태를 유지 하므로 공정성이 안정된 원사의 제조가 가능한 장점이 있다.

또한, 후가공 공정에서도 코어부의 코 폴리머는 용출되기 전까지 원형을 유지하고 있으므로 연사, 가연, 혼섬 등이 가능하여 중공사와 제전사가 하나로 결합되는 효과가 나타나 용도 다양화가 가능하고 원형단면의 형태를 취함으로써 사용방법도 일반사와 같이 취급할 수 있어 활용도가 우수한 잇점을 갖는다.

본 발명에 따라 제조된 중공섬유는 우수한 흡습성 및 도전성에 의하여 정전기를 완벽히 제거할 수 있고 보온성 및 경량성이 우수한 원단제조가 가능해 동절기에 특히 유리한 소재이며, 정전기 피해가 많은 사업장, 예를들면 반도체등 정밀전자부품 제조현장, 인화물질 취급 화학공장, 분진이 많은 공장등의 작업복 소재로 유용한 원단제조가 가능하다.

이하 실시예 및 비교예를 들어 본 발명에 대하여 살펴보기로 한다.

실 시 예 1

나일론6 (상대점도 2.5, 황산 95%)에 입경이 0.3㎛인 카아본블랙을 균일하게 4 중량% 혼합하여 블랜딩한 후 쉬스 부(6)의 폴리머로 사용하고, 이용성 폴리에스터를 코어부로 하여 복합비 7 : 3 조성으로 제 1도, 제 2도에 나타난 분배판 및방사 노즐(4)을 이용하여 원사를 제조한 후 편직물을 제조하고 코어부(7)를 용출하여 중공제전사를 만든 후 일반 제전사 원단과 마찰 대전압, 경량성, 본온성등의 성능 차이를 비교하고 이를 표.1에 나타내었다.

비 교 예 1

나일론6 (상대점도3.0, 황산95%) 를 쉬스부로 사용하고, 코어부에 카아본 함량이 40중량%인 카아본블랙 마스터뱃치(Carbon Black Masterbatch)를 복합비 85 : 15로 방사하여 원사 75 데니어를 제조한 후 일반 나일론원사와 33 : 1로 교직하여 편직물을 만들고 이것을 실시예 1과 비교하여 표.1 에 나타내었다.

비 교 예 2

나일론6( 상대점도 2.5, 황산95%) 를 쉬스부로 하고 이용성 폴리에스터를 코어부로 사용하여 복합비 7 : 3 원사로 편직물을 제조한 뒤 이용성 폴리에스터를 용출하여 중공율 30%의 일반원사를 제조한 후 실시예 1과 성능을 비교하여 표.1에 나타내었다.

표.1

[평가 방법]

(1) 마찰대전압은 나일론포와의 마찰특성을 Volt로 나타내었다.

(2) 경량성은 겉보기 비중으로 나타내었다.

(3)보온성은 ASTMD 1518에 준해 평가 하였다.

제 1도는 본 발명에 사용된 분배판 및 방사노즐의 개략도

제 2도는 제 1도(1,2,3) 분배판의 상세도

제 3도는 본 발명에 의해 제조된 제전성 중공섬유의 용출전 단면도

제 4도는 본 발명에 의해 제조된 제전성 중공섬유의 단면도

* 도면의 주요 부분 부호에 대한 설명 *

1,2,3 : 분배판 4: 방사노즐

6 : 쉬스부(Sheath) 7 : 코어부(Core)

8 : 쉬스폴리머 유입구

L₁,L₂,L₃: 쉬스폴리머의 유입구 폭

R₁: 방사노즐 홀의 전체반경

R₂: 코어(Core)부의 반경 W : 코어부의 슬릿(Slit) 폭

Claims (3)

1. 쉬스부(Sheath)(6) 폴리머로서 무기계 피그먼트가 4 내지 8 중량% 함유된 열가소성 폴리머 및, 코어부(Core)(7) 폴리머로서 이용성 폴리에스터를, 3개의 유입구(1, 2, 3), 상기 유입구들이 연결된 분배관 및 분배관과 연결된 방사노즐(4)를 통해 쉬스-코어 타입의 C형 복합단면을 가진 섬유로 방사한 후 코어부의 이용성 폴리에스터를 용출시켜 제전성 중공섬유를 제조함에 있어, 상기 분배판은 코어부(7), 코어부 슬릿, 쉬스부(6), 및 쉬스부 유입구(8)로 이루어진 단면을 가지고, 상기 분배판의 단면은 하기 식을 만족하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 제전성 중공섬유 제조방법:

   (상기 식 (1)및 (2)에서, L_i는 쉬스폴리머 유입구(8)의 폭이고, R₁은 방사노즐 홀의 전체반경이며, R₂는 코어부의 반경이고, W는 코어부의 슬릿 폭이며, n은 1 내지 3의 정수이다).
2. 제 1항에 있어서, 상기 분배판에 있어 코어부의 슬릿폭 W는 하기식 (3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 제전성 중공섬유의 제조방법:
3. 제 1항에 있어서,

   상기 무기계 피그먼트는 카아본 블랙 혹은 산화 금속류이고, 쉬스부(6)를 형성하는 열가소성 폴리머는 나일론6, 나일론66, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트 임을 특징으로 하는 제전성 중공섬유의 제조방법