KR100411770B1 - 염색견뢰도가 우수한 해도형 복합섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 염색견뢰도가 우수한 해도형 복합섬유에 관한 것으로서, 이용해성 폴리머인 해성분과 섬유축 방향에 대해 연속적으로 배열되어 있는 0.001~0.3데니어의 폴리에스테르 도성분으로 구성되는 해도형 복합섬유에 있어서, 상기 해도형 복합섬유 내측에는 태섬도 도성분(2)이 존재하며 상기 해도형 복합섬유 외측에는 세섬도 도성분(1)이 존재하고, 상기 태섬도 도성분(2)과 세섬도 도성분(1) 간의 단면적 비가 아래식(Ⅰ)을 만족하는 것을 특징으로 한다.

상기 식에서, S1은 세섬도 도성분(1)의 단면적이고, S2는 태섬도 도성분(2)의 단면적 이다.

본 발명의 해도형 복합섬유의 내측에는 방사연신시 결정배향이 작아서 염색특성이 우수한 태섬도 도성분이 위치하므로 세탁 및 일광견뢰도 등이 우수하게 되고, 외측에는 세섬도 도성분이 위치하므로 가공후 제품 촉감이 향상 된다. 본 발명의 해도형 복합섬유는 여성용 의류제조에 사용되는 경편지용 원사로 유용하다.

Description

염색견뢰도가 우수한 해도형 복합섬유 {A sea-island typed conjugate fiber with excellent dying endurance}

본 발명은 직편물 제조시 일광 및 세탁견뢰도 등을 향상시킬 수 있는 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 직접방사로극세섬유를 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 중요할 뿐만 아니라 원사 강도도 요구된다.

일반적으로 해도형 복합섬유에 사용되는 해성분 폴리머로는 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.

상기 문제점들을 해결하기 위하여, 해도형 복합섬유 제조에 사용되는 알칼리 이용출성 폴리에스테르는 다음과 같은 여러 방법으로 제조되고 있다. 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 방법과, 셋째 폴리에스테르 중합공정 중에 DMIS와 PAG를 공중합 및 블랜딩시키는 방법으로 알칼리 이용출성 폴리에스테르(해성분)을 제조 하였다.

상기와 같은 종래 방법으로 제조된 해도형 복합섬유들은 도성분들의 섬도가 아주 낮기 때문에 염색 농도 발현을 위해서는 원사 대비 20중량%의 염료를 사용해야 하므로 비경제적이며, 세탁견뢰도도 1~2급 수준으로 매우 낮은 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 방사시 해도형 복합섬유의 내측과 외측에 각각 섬도가 상이한 도성분들을 위치시켜 직편물제조시 각종 견뢰도를 크게 증진시킬 수 있는 해도형 복합섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 의류용 직편물 제조시 적은 염료 투입으로도 농색 발현이 가능하며, 촉감과 염색견뢰도를 동시에 향상시킬 수 있는 해도형 복합섬유를 제공하고자 한다.

도 1 ~ 도 2는 본 발명인 해도형 복합섬유의 단면상태를 나타내는 개략도 이다.

※ 도면 중 주요부분에 대한 부호 설명

1 : 세섬도 도성분 2 : 태섬도 도성분 3 : 해성분

이와 같은 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 염색견뢰도가 우수한 해도형 복합섬유는 이용해성 폴리머인 해성분과 섬유축 방향에 대해 연속적으로 배열되어 있는 0.001~0.3데니어의 폴리에스테르 도성분으로 구성되는 해도형 복합섬유에 있어서, 상기 해도형 복합섬유 내측에는 태섬도 도성분(2)이 존재하며 상기 해도형복합섬유 외측에는 세섬도 도성분(1)이 존재하고, 상기 태섬도 도성분(2)과 세섬도 도성분(1) 간의 단면적 비가 아래식(Ⅰ)을 만족하는 것을 특징으로 한다.

상기 식에서, S1은 세섬도 도성분(1)의 단면적이고, S2는 태섬도 도성분(2)의 단면적 이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 해도형 복합섬유는 이용해성 폴리머인 해성분과 섬유축 방향에 대해 연속적으로 배열되어 있는 0.001~0.3데니어의 폴리에스테르 도성분으로 구성된다. 상기 도성분은 섬도가 서로 상이한 2종의 도성분, 다시말해 섬도가 상대적으로 높은 도성분(이하 "태섬도 도성분"이라고 한다)과 섬도가 상대적으로 낮은 도성분(이하 "세섬도 도성분"이라고 한다) 들로 구성된다.

이때 상기 태섬도 도성분(2)들은 도 1 ~ 도 2와 같이 해도형 복합섬유의 내측에 위치하고, 상기 세섬도 도성분(1)들은 해도형 복합섬유의 외측에 위치한다. 상기 태섬도 도성분(2)과 세섬도 도성분(1) 간의 단면적 비는 아래식(Ⅰ)을 만족 한다.

상기 식에서, S1은 세섬도 도성분(1)의 단면적이고 S2는 태섬도 도성분(2)의 단면적 이다.

상기 단면적비(S1/S2)가 0.2 미만인 경우에는 태섬도 도성분(2)과 세섬도 도성분(1) 간의 단사 섬도 차이(표면적 차이)가 너무 커져 이들간 염색특성 차이가 심하게 발생된다. 구체적으로 염색칼라를 태섬도 도성분(2)에 맞추게 되면 세섬도 도성분(1)은 아주 담염이 되고, 염색칼라를 세섬도 도성분(1)에 맞추게 되면 태섬도 도성분(2)이 너무 진하게 염색되어 세탁견뢰도가 매우 나빠지게 된다. 또한 방사시 원사의 단면형성성 및 조업성도 저하되는 문제가 발생한다.

한편, 상기 단면적비(S1/S2)가 0.8을 초과할 경우에는 태섬도 도성분(2)과 세섬도 도성분(1) 간의 단사 섬도 차이(표면적 차이)가 너무 작아져, 이들의 단사 섬도가 높을 경우(0.3데니어에 근접할 경우) 촉감이 저하되고, 이들의 단사 섬도가 낮을 경우(0.001데니어에 근접할 경우)에는 세탁견뢰도가 낮아진다.

이때, 전체 도성분의 총섬도 대비 세섬도 도성분의 총섬도 비율은 40~80%인 것이 바람직 하다. 여기서 전체 도성분의 총섬도는 해도형 복합섬유 내에 존재하는 모든 태섬도 도성분들과 세섬도 도성분들의 섬도를 모두 합한 총섬도를 의미하며, 세섬도 도성분의 총섬도는 해도형 복합섬유 내에 존재하는 세섬도 도성분들의 섬도를 모두 합한 총섬도를 의미한다.

상기 섬도 비율이 40% 미만인 경우에는 태섬도 도성분(2)이 원단 표면으로 부출되어 제품의 촉감이 거칠어 질 수 있고 염색후 태섬도 도성분(2)과 세섬도 도성분(1) 간의 염색특성 차이로 인해 표면이 지저분해지는 문제가 발생 될 수 있다. 한편 상기 섬도 비율이 80%를 초과할 경우에는 세섬도 도성분(1)들이 너무 많아[태섬도 도성분(2)이 너무 적어] 세탁견뢰도 상승효과가 미미해 질 수도 있다.

한편, 해성분 용출후의 도성분 단사 섬도는 0.001~0.3데니어인 것이 바람직 하다. 단사 섬도가 0.3데니어를 초과하는 경우에는 입모성 및 입모의 내구성은 향상되나 촉감이 하드해지고 라이팅 이펙트 효과가 저하될 수 있다. 도성분 단사 섬도가 0.001데니어 미만인 경우에는 촉감은 소프트해지나 마찰에 의해 입모들이 쉽게 탈락되거나 엉켜붙어서 외관이 불량하게 될 수 있다. 원착 해도형 복합섬유내 도성분의 개수는 8개 이상인 것이 바람직 하다.

한편, 해성분은 해성분 용출후의 원사(도성분) 강도유지율을 높여 기모 공정시 원사손상을 최소화 시키기 위해서 해성분으로 알칼리 용출속도가 매우 우수한 공중합 폴리에스테르를 사용하는 것이 가장 바람직 하다. 구체적인 예로서 (ⅰ) 주성능부인 에틸렌테레프탈산의 에스테르 단위에 금속 술포네이트를 함유하는 에스테르 단위가 공중합된 공중합 폴리에스테르와, (ⅱ) 수평균 분자량이 8,000 이상인 폴리에틸렌글리콜이 블랜딩된 조성의 해성분을 사용할 수 있다.

이때 상기 해성분 내의 공중합 폴리에스테르 함량은 80∼96중량% 이고, 폴리에틸렌글리콜 함량은 4∼20중량%로 하는 것이 더욱 바람직 하다.

또한 상기 공중합 폴리에스테르 내의 금속 술포네이트를 함유하는 에스테르 단위 함량은 3∼15몰%인 것이 좋다. 만약 상기 함량이 3몰% 미만인 경우에는 해성분의 용출속도가 저하되어 도성분이 침해되는 문제가 발생될 수 있고, 15몰%를 초과하는 경우에는 과량의 공중합 화합물에 의해 무정형 폴리머가 되어 제사가 곤란하고 제조원가가 상승하는 문제가 발생될 수 있다. 더욱 바람직 하기로는 상기 해성분 내에 공중합된 화합물과 블랜딩된 화합물의 총량이 전체 해성분 중량대비 20중량% 이하인 것이 좋다.

본 발명의 알칼리 이용해성 해성분을 제조하는 일예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트에 DMIS를 3∼15몰% 공중합 하고 여기에 수평균 분자량이 8,000 이상인 폴리에틸렌글리콜 4∼20중량%를 첨가하여 해성분을 제조 할 수 있다.

또한 해성분으로 수용성인 폴리비닐알콜 또는 폴리스타이렌 등을 사용 할 수도 있다. 폴리스타이렌을 사용하는 경우에는 해성분 용출을 위해 용매를 사용해야 하므로 환경오염 문제가 발생된다.

본 발명의 해도형 복합섬유는 폴리에스테르 도성분과 이용해성 폴리머인 해성분을 통상의 해도형 복합방사 장치로 복합방사하여 제조 할 수 있다. 이때 해도형 복합방사 장치 내의 폴리머 유로 및 분배판을 적절하게 조절하여 본 발명과 같은 원사단면을 형성 할 수 있다. 이때 방사속도를 고속으로 하여 방사직접연신 방식으로 해도형 복합섬유를 제조 할 수도 있고, 방사속도를 1,500~3,500m/분 수준으로 하여 미연신 또는 반연신 상태의 해도형 복합섬유를 제조 할 수도 있다.

본 발명의 해도형 복합섬유를 제직시 경사 및/또는 위사로 사용하여 직물을 제직하거나, 표면조직원사 등으로 사용하여 경편지나 환편지를 제편, 후처리한 다음, 이를 알칼리 수용액 등에서 감량처리하여 해도형 복합섬유내 해성분을 용출하므로서 극세화 한다.

본 발명의 해도형 복합섬유는 내부에 태섬도 도성분(2)들이 위치하기 때문에 최종 가공후 촉감 향상에는 다소 불리하게 작용 될 수 있지만, 농색 염색이 가능하여 세탁견뢰도가 크게 향상 된다. 또한 본 발명의 해도형 복합섬유는 외주면에세섬도 도성분(1)들이 위치하기 때문에 최종 가공후 이들이 직편물 표면에 부출되어 촉감이 소프트 하게 된다.

이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴 보기로 한다. 그러나 본 발명이 아래 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

디메틸이소트탈레이트술포네이트 나트륨이 5몰% 공중합 되어있는 공중합 폴리에스테르에 수평균 분자량이 8,900인 폴리에틸렌글리콜 9중량%를 블랜딩하여 알칼리 이용해성 폴리머를 제조한다. 상기의 알칼리 이용해성 폴리머를 해성분으로 30중량%를 사용하고, 고유점도가 0.65인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 도성분으로 70중량%를 사용하여, 이들을 288℃에서 사속 4,200m/분으로 방사하여 도 1과 같은 단면을 갖는 75데니어 24필라멘트의 해도형 복합섬유를 제조 하였다. 상기 복합방사시 해도형 복합섬유 외부에는 단면적(S1)이 0.05㎛인 세섬도 도성분을 위치 시키고, 해도형 복합섬유 내부에는 단면적(S2)이 0.10㎛인 태섬도 도성분을 위치 시켰으며, 전체 도성분 총섬도 대비 세섬도 도성분 총섬도 비율은 45%로 조절 하였다. 상기의 원사를 표면조직의 원사로 사용하고, 50데니어 24필라멘트의 폴리에스테르 멀티필라멘트 원사를 이면조직의 원사로 하여, 밀도가 23본/cm인 경편지를 제조 하였다. 이때 경편지내 표면조직과 이면조직 원사의 비율을 45중량% : 55중량%가 되도록 하였다. 이렇게 제조된 경편지를 50분 동안 감량하고, 버핑 및 최종 셋팅(180℃)하여 가공 경편지를 제조 하였다. 상기의 가공경편지를 일반 레피드 염색기에서 블랙분산 염료로 120℃×45분간 염색(pH=4.5)하고 환원세정 후 160℃에서 최종 셋팅 하였다. 이때 염료의 농도는 데이터칼라회사의 스펙트라 플레쉬 600으로 L치를 측정하여 L치가 20.0이 되도록 염료 농도를 조절 하였다. 방사성 및 가공 경편지 특성을 평가한 결과는 표 2와 같다.

실시예 2 ~ 실시예 6 및 비교실시예 1 ~ 비교실시예 6

태섬도 도성분의 단면적(S2), 세섬도 도성분의 단면적(S1), 단면형태 및 전체 도성분 총섬도 대비 세섬도 도성분 총섬도의 비율을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 해도형 복합섬유 및 그의 가공 경편지를 제조 하였다. 방사성 및 가공 경편지 특성을 평가한 결과는 표 2와 같다.

제조 조건

구 분	S1(㎛)	S2(㎛)	S1/S2	전체 도성분 총섬도 대비세섬도 도성분 총섬도 비율(%)	단면형태
실시예 1	0.05	0.10	0.50	0.45	도 1
실시예 2	0.05	0.20	0.25	0.7	도 1
실시예 3	0.07	0.30	0.23	0.55	도 1
실시예 4	0.03	0.09	0.33	0.45	도 2
실시예 5	0.05	0.10	0.50	0.50	도 2
실시예 6	0.05	0.20	0.25	0.60	도 2
비교실시예 1	0.05	-	-	-	도성분 섬도 균일
비교실시예 2	0.10	-	-	-	도성분 섬도 균일
비교실시예 3	0.30	-	-	-	도성분 섬도 균일
비교실시예 4	0.008	0.07	0.11	0.85	도 2
비교실시예 5	0.05	0.06	0.83	0.65	도 1
비교실시예 6	0.03	0.20	0.15	0.80	도 2

방사성 및 가공 경편지 특성

구 분	방사성(%)	세탁견뢰도(급)	촉감(소프트성)	외관
실시예 1	97.5	3.0	◎	◎
실시예 2	98.3	2.5	◎	◎
실시예 3	96.7	3.0	◎	◎
실시예 4	92.4	2.0	◎	◎
실시예 5	96.0	2.5	◎	◎
실시예 6	97.5	2.5	◎	◎
비교실시예 1	91.0	1.5	◎	◎
비교실시예 2	93.2	2.5	△	△
비교실시예 3	93.4	3.0	×	△
비교실시예 4	76.4	1.0	◎	×
비교실시예 5	89.7	1.5	◎	△
비교실시예 6	68.4	10.	△	△

본 발명에 있어서 경편지의 품질특성은 아래 방법으로 평가한다.

·세탁견뢰도: KS K 0430 A1 법으로 측정 하였다.

·촉감 및 외관: 10명의 전문가에 의한 관능검사결과를 기준으로 한다. 8명 이상이 양호하다고 판단할 경우를 ◎, 5~7명이 양호하다고 판단할 경우를 △, 4명 이상이 불량하다고 판단한 경우를 ×로 구분하였다.

·방사성(%): 해도형 복합섬유 6kg 드럼 600개를 생산하는 동안의 완전 권취 비율로 구한다.

본 발명의 해도형 복합섬유는 직물/편물 제조시 촉감 및 세탁견뢰도가 동시에 우수하다.

Claims (3)

1. 이용해성 폴리머인 해성분과 섬유축 방향에 대해 연속적으로 배열되어 있는 0.001~0.3데니어의 폴리에스테르 도성분으로 구성되는 해도형 복합섬유에 있어서, 상기 해도형 복합섬유 내측에는 태섬도 도성분(2)이 존재하며 상기 해도형 복합섬유 외측에는 세섬도 도성분(1)이 존재하고, 상기 태섬도 도성분(2)과 세섬도 도성분(1) 간의 단면적 비가 아래식(Ⅰ)을 만족하는 것을 특징으로 하는 염색견뢰도가 우수한 해도형 복합섬유.

   상기 식에서, S1은 세섬도 도성분(1)의 단면적이고, S2는 태섬도 도성분(2)의 단면적 이다.
2. 1항에 있어서, 전체 도성분의 총섬도 대비 세섬도 도성분의 총섬도 비율이 40~80%인 것을 특징으로 하는 염색견뢰도가 우수한 해도형 복합섬유.
3. 1항에 있어서, 이용해성 폴리머가 공중합 폴리에스테르, 폴리비닐알콜 또는 폴리스타이렌인 것을 특징으로 하는 염색견뢰도가 우수한 해도형 복합섬유.