KR100426592B1 - 스티리키 효과가 우수한 해도형 복합섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티리키(streaky) 효과가 우수한 해도형 복합섬유에 관한 것으로서, 이용해성 폴리머인 해성분 내에 폴리에스테르 도성분들이 섬유축 방향으로 연속적으로 배열되어 있는 해도형 복합섬유에 있어서, 상기 해도형 복합섬유(해성분 용출전)의 직경이 10~21㎛이고, 해성분 용출후의 도성분 단사들을 단사직경을 기준으로 ±3% 오차범위 내를 동일 그룹으로 구분시 3개 그룹 이상의 이섬도 도성분 단사들이 서로 혼재되어 있고, 상기 도성분 단사들의 직경이 0.3~6.0㎛ 범위 내에 속하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 해도형 복합섬유에는 3개 그룹의 이섬도 도성분들이 서로 혼재되어 있기 때문에 직편물 제조시 양호한 촉감과 라이트닝이펙트는 물론 스티리키 효과도 우수하게 발현 된다. 본 발명의 해도형 복합섬유는 여성용 의류제조에 사용되는 경편지용 원사로 유용하다.

Description

스티리키 효과가 우수한 해도형 복합섬유 {A sea-island typed conjugate fiber with excellent streaky effect}

본 발명은 직편물 제조시 촉감, 라이트닝이펙트 및 스트리키(streaky)를 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 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 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 해성분 내에 동일한 섬도의 도성분들이 배열되어 있고, 도성분들의 섬도가 아주 낮기 때문에 염색 농도 발현을 위해서는 원사 대비 20중량%의 염료를 사용해야 하므로 비경제적인 문제가 있었다.

또한 종래 해도형 복합섬유는 불균일 연신으로 원사의 결정배향차, 섬도차 등을 유도하여 불균일한 염색효과(이하 "스트리키 효과"라고 한다)를 발현하기 매우 곤란 하였다. 그 이유는 불균일 연신을 부여시 직경이 6㎛ 이하인 초극세 모노필라멘트 간의 염색특성 차이는 크게 나타나지만, 비표면적이 넓은 멀티필라멘트 상태에서는 염색특성 차이가 아주 미미하기 때문이다.

본 발명의 목적은 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 방사시 해도형 복합섬유에 3종 이상의 이섬도(異纖度) 도성분들을 혼재 시켜서 직편물제조시 스트리키효과를 크게 증진시킬 수 있는 해도형 복합섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 의류용 직편물 제조시 적은 염료 투입으로도 농색 발현이 가능하며, 촉감, 라이트닝이펙트는 물론 스트리키 효과도 향상시킬 수 있는 해도형 복합섬유를 제공하고자 한다.

도 1 ~ 도 2는 본 발명의 해도형 복합섬유의 단면상태를 나타내는 확대 예시도.

도 3은 도 1의 해도형 복합섬유 내 해성분을 용출한 후의 원사 단면상태를 나타내는 확대도.

도 4는 도 2의 해도형 복합섬유 내 해성분을 용출한 후의 원사 단면상태를 나타내는 확대도.

도 5(a) ~ 도 5(c)는 도성분 단사의 단면상태에서 장축(A), 단축(B)을 나타내는 확대도.

이와 같은 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 스트리키 효과가 우수한 해도형 복합섬유는 이용해성 폴리머인 해성분 내에 폴리에스테르 도성분들이 섬유축 방향으로 연속적으로 배열되어 있는 해도형 복합섬유에 있어서, 상기 해도형 복합섬유(해성분 용출전)의 직경이 10~21㎛이고, 해성분 용출후의 도성분 단사들을 단사직경을 기준으로 ±3% 오차범위 내를 동일 그룹으로 구분시 3개 그룹 이상의 이섬도 도성분 단사들이 서로 혼재되어 있고, 상기 도성분 단사들의 직경이 0.3~6.0㎛ 범위 내에 속하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 해도형 복합섬유는 이용해성 폴리머인 해성분 내에 단사직경을 기준으로 구분시 3개 그룹 이상의 이섬도 도성분들이 섬유축 방향으로 연속적으로 배열된 구성을 갖는다. 다시말해 본 발명의 해도형 복합섬유는 해성분 내에 3종 이상의 이섬도 도성분들이 서로 혼재되어 있다.

본 발명에 있어서, 해성분 용출후의 도성분 단사들을 단사직경을 기준으로 구분하는 기준은 단사 직경의 ±3% 오차범위 내를 동일섬도의 도성분 단사 그룹으로 판단 한다. 아울러, 단면직경 측정 단위는 0.05㎛로 한다. 해도형 복합섬유 내 도성분의 단면형태는 도 2와 같이 모두 원형일 수도 있고, 도 1과 같이 일부는 원형이고 나머지 일부는 이형일 수도 있다. 만약 도성분의 단면형태가 이형일 경우에는 아래식에 의해 도성분의 단면 직경을 구한다.

상기 식에서 A는 단면 장축 직경이고, B는 단면 단축 직경이고, 상기 환산 단면 직경(d)는 등가 부피 직경이다.

해도형 복합섬유 내에 서로 직경이 상이한 3개 그룹 미만의 도성분들이 존재하는 경우에는 스트리키 패턴이 단조로워 직편물 제조시 자연스러운 스트리키를 얻을 수 없고, 일직선 상의 긴 스트리키가 많이 발생 될 수 있다.

본 발명의 해도형 복합섬유(해성분 용출전 상태)의 직경은 10~21㎛ 이며, 해성분 용출후의 도성분 단사 직경은 0.3~6.0㎛ 범위를 갖는다.

도성분 단사 직경이 0.3㎛ 미만인 경우에는 가공이 어렵고 도성분이 해성분에 밀려 해도형 복합섬유 내부에 불연속적으로 존재할 가능성이 있다. 이러한 현상은 해도형 복합섬유 내에서 해성분과 도성분의 용융점도 간의 평형이 깨져 결국 단면 형성성이 깨어지는 결과가 나타날 수 있다. 이러한 현상은 방사공정성에도 영향을 주어 공정성이 낮아 진다.

도성분 단사 직경이 6.0㎛를 초과하는 경우에는 단사섬도가 너무 커 후가공 완료시 직편물의 촉감에 영향을 주게 되며, 초극세 원단의 고유한 특성인 소프트한촉감과 라이트닝이펙트가 저하 될 수 있다. 따라서 용출후 도성분 단사 직경은 0.3~6.0㎛ 내에서 골고루 혼재되어 있는 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 장치를 일부 개량하여 제조 할 수 있다. 구체적으로 복합방사장치 내 도성분 파이프(도성분 유로)의 크기를 적절하게 변화시켜 본 발명의 해도형 복합섬유를 제조 할 수 있다. 또한 도성분 파이프의 입구 단면적보다 출구 단면적을 크게 설계하여 복합방사장치 내 압력이 부족하도록 하여 복합섬유의 단면 변동율을 크게 조절 할 수 있다.

복합방사시 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 섬유에는 섬유축 방향으로 연속적으로 서로 섬도(직경)가 상이한 3종 이상의 도성분들이 혼재하고 있기 때문에 직편물 제조시 자연스러운 스트리키(streaky) 효과가 발현 될 수 있다. 아울러 상기 도성분들의 단사 직경이 아주 가늘어 촉감 및 라이트닝이펙트도 매우 양호하다. 따라서 본 발명의해도형 복합섬유는 여성 의류용 직물 또는 편물 제조에 유용하다.

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 직경이 서로 상이한(다른 그룹으로 구분되는) 3종의 이섬도 도성분을 해성분 내에 섬유축 방향으로 연속적으로 배열 하였다. 구체적으로 제 1그룹의 도성분 단사 직경(d1)은 1.8㎛, 제 2그룹의 도성분 단사 직경(d2)은 3.2㎛, 제 3그룹의 도성분 단사 직경(d3)은 5.0㎛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

직경이 서로 상이한 도성분의 그룹 개수, 각 도성분의 직경 들을 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	이섬도도성분그룹 개수	도성분의 그룹별 단면 직경(㎛)	도성분단면형태
		제1그룹(d1)		제2그룹(d2)	제3그룹(d3)	제4그룹(d4)	제5그룹(d5)
실시예 1	3	1.8	3.2	5.0	-	-	도 1
실시예 2	4	1.2	2.5	3.2	5.4	-	도 1
실시예 3	5	2.1	2.9	4.2	5.0	5.7	도 1
실시예 4	3	0.7	2.5	3.6	-	-	도 2
실시예 5	4	0.8	1.9	3.0	4.2	-	도 2
실시예 6	5	2.2	3.5	4.3	4.9	5.4	도 2
비교실시예 1	1	4.5	-	-	-	-	원형
비교실시예 2	1	10.1	-	-	-	-	원형
비교실시예 3	1	6.0	-	-	-	-	이형
비교실시예 4	2	4.5	5.2	-	-	-	도 2
비교실시예 5	4	0.25	1.5	2.3	5.2	-	도 1
비교실시예 6	4	2.5	4.5	5.3	7.2	-	도 2

방사성 및 가공 경편지 특성

구 분	방사성(%)	촉감(소프트성)	외관
실시예 1	97.5	◎	◎
실시예 2	98.3	◎	◎
실시예 3	96.7	◎	◎
실시예 4	92.4	◎	◎
실시예 5	90.0	◎	◎
실시예 6	97.5	◎	◎
비교실시예 1	91.0	◎	×
비교실시예 2	93.2	△	△
비교실시예 3	93.4	×	△
비교실시예 4	76.4	◎	×
비교실시예 5	57.3	△	△
비교실시예 6	68.4	△	×

본 발명에 있어서 경편지의 품질특성은 아래 방법으로 평가한다.

·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.

·필라멘트 단면 직경: 눈금자가 포함된 광학사진을 촬영하여 측정 한다.

본 발명의 해도형 복합섬유는 직물/편물 제조시 촉감 및 라이트닝이펙트가 우수함과 동시에 자연스러운 스트리키 효과가 발현 된다.

Claims (4)

1. 공중합 폴리에스테르, 폴리비닐알코올 및 폴리스타이렌 중에서 선택된 이용해성 폴리머인 해성분 내에 폴리에스테르 도성분들이 섬유축 방향으로 연속적으로 배열되어 있는 해도형 복합섬유에 있어서, 상기 해도형 복합섬유(해성분 용출전)의 직경이 10~21㎛이고, 해성분 용출후의 도성분 단사들을 단사직경을 기준으로 ±3% 오차범위 내를 동일 그룹으로 구분시 3개 그룹 이상의 이섬도 도성분 단사들이 서로 혼재되어 있고, 상기 도성분 단사들의 직경이 0.3~6.0㎛ 범위 내에 속하는 것을 특징으로 하는 스티리키(streaky) 효과가 우수한 해도형 복합섬유.
2. 1항에 있어서, 도성분의 단면형태가 모두 원형인 것을 특징으로 하는 스티리키(streaky) 효과가 우수한 해도형 복합섬유.
3. 1항에 있어서, 도성분 중 일부의 단면형태는 원형이고 나머지 일부의 단면형태는 이형인 것을 특징으로 하는 스티리키(streaky) 효과가 우수한 해도형 복합섬유.
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