KR100466879B1 - 심색성 폴리에스테르 직물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콜드패드배치식 알칼리 처리방법에 의해 감량가공을 진행함으로써 폴리에스테르 표면에 미세한 요철구조를 갖게 하고, 그 결과로써 난반사에 의한 심색성과 드라이한 촉감을 갖도록 하는 폴리에스테르 직물의 제조방법에 관한 것으로, 기존의 고온 알칼리 처리방법에 의한 심색성 폴리에스테르 직물 제조방법과 유사한 물성 및 심색성을 얻으면서도, 기존의 방법 보다 저온에서 이루어지고 제조공정이 간단하므로 제조원가의 절감 및 조업조건 안전성 측면에서 유리한 장점이 있다.

Description

심색성 폴리에스테르 직물의 제조방법{Method for polyester having a deep color}

본 발명은 심색성 폴리에스테르 직물의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 개질 폴리에스테르 섬유를 포함하는 원사로 제조한 직물을 가공하여 심색성 폴리에스테르 직물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

폴리에스테르 섬유는 결정성이 높고, 섬유구조가 치밀하여 섬유의 굴절율이 크며, 섬유표면이 평활하여 광의 표면반사가 크다. 게다가 염색시 사용되는 분산염료의 분자흡광계수가 낮아 고발색이 어려운 소재로 알려져 있다.

이러한 폴리에스테르 직물에 심색성을 부여하기 위하여, 사(絲) 또는 포(布)의 표면을 조면화(粗面化)하여 표면반사율을 낮춰 심색화하는 방법과 제사, 사가공, 후가공의 각 단계에서 심색화하는 방법 등 다양한 방법이 연구되어 왔다.

조면화하여 표면반사율을 낮춤으로써 심색화하는 방법은 폴리에스테르 제조단계에서 실리카겔 등의 불활성 무기미립자를 분산시킨 개질 폴리에스테르를 방사하여 사를 만들고 이 폴리에스테르 섬유 또는 직물을 감량시 폴리에스테르 섬유와 미립자의 알칼리에 대한 용해속도차에 의해 섬유표면에 미세요철을 형성시키는 방법(일본특허공보 소57-53474호 및 일본특허공보 소62-6576호), 폴리에스테르 섬유표면에 저온 플라즈마를 조사하여 미세요철을 형성시키는 물리적인 에칭법 등이 있다. 이와 같은 방법으로 가공된 직물은 형성된 요철구조에 의해 표면 반사광이 감소하고 내부반사광이 증가하여 심색효과를 나타낸다.

염료 및 염색 기술의 개발에 의한 심색화 방법은 새로운 고발색 염료의 개발에 의해 기존의 분산염료의 단점인 낮은 분자 흡광계수를 극복할 수 있도록 하는 방법이다.

또 다른 심색화 방법으로는 불소계, 실리콘계, 우레탄, 비닐중합물, 실리카등의 저굴절율 화합물로 섬유에 피막을 형성시켜 표면 반사율을 저하시키는 것에 의해 심색효과를 얻는 것도 있다 (참조: 일본특허공보 소58-51557호 및 일본특허공보 소61-35309호)

일반적으로 심색성 폴리에스테르 직물은 개질 폴리에스테르로 직물을 제직후정련, 축소를 통하여 준비공정에 부여된 유제, 호제 등을 제거하고, 예비세트(Pre-set) 공정에 의해 제품의 규격과 열적성질을 부여하며, 감량을 하여 원하는 품질의 촉감을 발현하고, 염색한 후 건조, 열고정(F-SET)의 공정을 거쳐 제조된다. 이 공정 중에서 감량가공을 할 때 알칼리에 의해 사가 감량되면서 무기미립자가 빠져나와 그 부분에 요철이 생기게 되며, 이 때 생기는 요철에 의해 빛에 의한 난반사가 증가하게 되어 심색효과가 나오게 되는 것이다.

그러나 기존의 알칼리 감량의 경우 고농도의 알칼리 용액에 고온으로 직물을 처리하여 왔는데, 이와 같은 가혹한 조건에서 알칼리 감량을 하게 되면 사의 강도저하 등의 문제가 발생하고, 균일한 표면미세요철 형성이 어렵게 되는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 문제점을 감안하여 사의 강도 저하 등의 문제점을 일으키지 않으며 균일한 표면미세요철을 형성시킴으로써 고 품질의 심색성 폴리에스테르 직물을 제조할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명자의 연구에서 개질 폴리에스테르 섬유를 포함하는 원사로 제조한 직물의 염색가공에서 알칼리 감량을 콜드 패드 배치법으로 수행한 결과 사물성의 저하없이 균일한 표면미세요철이 형성되어 우수한 심색성을 나타내는 직물을 제조할 수 있게 된다는 사실을 알게 되었다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 콜드 패드 배치법에 의하여 제조한 섬유의 표면을 촬영한 광학현미경 사진이고,

도 2는 종래의 액류 배치방식에 의하여 제조한 섬유의 표면을 촬영한 광학현미경 사진이다.

그러므로 본 발명에 의하면, 개질 폴리에스테르 섬유 단독으로 되거나 또는 이러한 섬유를 일부 포함하는 폴리에스테르 직물을 염색가공중에 알칼리 감량하여 심색성 폴리에스테르 직물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 알칼리 감량을 콜드 패드 배치법(Cold-Pad-Batch: CPB)에 의해 저온에서 알칼리 처리하여 수행하는 것을 것을 특징으로 하는 심색성 폴리에스테르 직물의 제조방법이 제공된다.

또한 본 방법은 상기 개질폴리에스테르 섬유가 무기물을 중합중에 혼입시켜 방사하는 외부입자법에 의해 제조된 마이크로크레이터사 또는 유기 미립자 성분의 전구물질을 중합시 투입하여 중합공정중 반응 석출되도록 하는 내부입자법에 의해 제조된 마이크로크레이터사인 것을 특징으로 한다.

또한 본 방법은 CPB 알칼리 처리시 첨가하는 계면활성제로서 폴리에틸렌 글리콜형 비이온 계면활성제, 다가 알코올형 비이온 계면활성제, 음이온 계면 활성제등을 첨가하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 방법은 CPB 알칼리 처리조건이 알칼리 처리농도 10∼53%, 처리온도 20∼70℃, 처리시간 1∼24시간, 계면활성제 첨가량을 0.5g/L 이상인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 폴리에스테르의 감량을 진행시켜 표면에 미세요철구조를 만들어 농색화하는 가공에 있어서 CPB법에 의해 알칼리를 저온에서 처리함으로써 섬유의 손상을 최대한 적게 하고 섬유전체에 표면미세요철이 균일하게 형성하는 것을 주된요지로 한다.

본 발명에서는 개질 폴리에스테르 직물을 저온에서 CPB 처리방법에 의해 알칼리 처리하게 된다. 알칼리 처리시 침지액으로 사용되는 알칼리 수용액은 농도 10∼53%가 적당하며, 이러한 알칼리 수용액에는 계면활성제를 0.5g/L이상 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 직물을 CPB법으로 알칼리 처리하는 방법의 구체적인 일예를 들어 설명하면, 우선 10 ~ 53wt%의 알칼리 수용액에 계면활성제 0.5g/L이상 첨가하여 침지액을 준비하고, 준비된 수용액에 직물을 침지하여 50∼100% 웨트 픽업(Wet Pick-up)시킨 후 저장롤(Roll)에 권취한 뒤 20℃이상 70℃이하에서 1∼24시간 에이징(aging) 처리한 후 수세하여 감량한다. 이와 같이 하면 사물성의 저하없이 균일하게 표면미세요철이 형성되어 심색성이 우수한 폴리에스테르 직물이 얻어지게 된다.

알칼리 처리시 온도는 20∼70℃가 바람직한데, 만일 이 온도가 20℃ 보다 낮은 경우에는 반응이 불충분하며, 70℃를 초과하는 경우에는 불균일 반응과 분자쇄 절단이 일어나게 된다.

알칼리 농도는 10∼53%가 바람직한데, 만일 알칼리 농도가 10% 보다 낮을 때에는 반응이 느려 에이징 시간이 오래 걸리며, 53%를 초과하는 경우에는 알칼리가 포화수용액이 되어 침전이 발생하게 된다.

알칼리 처리액에는 계면활성제를 첨가하는 것이 바람직하다. 계면활성제는 알칼리의 내부 침투를 용이하게 함으로써 균일한 반응이 이루어지도록 하며, 섬유의 강도 저하도 방지하는 작용을 한다. 알칼리 처리액중 계면활성제 첨가량은 0.5g/L 이상이 바람직하다. 계면활성제의 첨가량이 0.5g/L 보나 적은 경우에는 계면활성제의 작용효과가 미흡하게 되며, 가장 좋기로는 1g/L 정도이다. 그 이상에서는 첨가효과의 차이가 두드러지게 나타나지 않는다.

또한 알칼리 처리에 의한 섬유의 감량율은 15∼30% 정도가 적당하다. 이러한 정도의 감량율에서 표면 미세요철 형성이 좋게 나타난다. 감량율이 15% 보다 낮은 경우에는 감량율 부족으로 인해 표면 미세요철형성이 떨어질 수 있으며, 30%를 초과하는 경우에는 과감량으로 인해 섬유의 강도저하 등의 문제가 발생할 수도 있다.

본 발명에 따라 처리되는 폴리에스테르 직물의 소재사의 일부 또는 전부로 개질 폴리에스테르사를 사용한다. 이러한 개질 폴리에스테르사의 바람직한 예로는 알칼리 처리에 의해 용출이 쉽게 되는 물질이 사 내부에 존재하는 마이크로크레이터사를 들 수 있다. 이러한 마이크로크레이터사의 예로는 TiO₂, SiO₂, Al₂O₃, BaSO₄등과 같은 무기물을 중합공정에서 혼입,분산시킨 후 방사하는 방법인 외부입자법에 의해 제조된 섬유 또는 미립자 성분의 유기전구물질을 중합시 투입하여 중합공정 중 반응 석출되도록 하고 이들이 방사후 알칼리 감량에 의해 표면에 요철이 부여되도록 하는 방법인 내부입자법에 의해 제조된 섬유 등을 들 수 있다.

또한 본 발명에 따르는 CPB법에 의한 알칼리 처리시에 사용될 수 있는 알칼리화합물의 예로는 수산화나트륨 등과 같은 알칼리금속수산화물; 수산화칼슘 등과 같은 알칼리토금속류 수산화물; 탄산나트륨 등과 같은 알칼리 금속탄산염, 또는이들중 2종 이상의 혼합물 등을 들 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 알칼리 처리액에는 상기한 알칼리 화합물 이외에 계면활성제를 첨가할 수도 있다. 사용할 수 있는 계면활성제의 예로는 폴리에틸렌글리콜형 비이온 계면활성제, 다가 알코올형 비이온 계면활성제, 음이온 계면 활성제등을 들 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다. 단 본 발명이 하기 실시예로 제한되는 것은 아니다.

하기 실시예에서 마이크로크레이터직물의 감량율 및 염색성은 다음과 같은 방법으로 측정한 것이다.

* 감량율 : 알칼리 처리전/후의 시료의 중량변화를 측정하여 다음식으로 구하였다. 감량율(%) = (처리전 중량-처리후 중량) / (처리전 중량) × 100

* 염색성(심색도, K/S) : 분산염료인 포말론 블랙 시에스이(Formalon Black CSE)를 5% owf 농도로 130℃에서 30분 동안 염색한 후 상법으로 80℃에서 환원세정하여 염색을 완료하였다. 얻어진 염색물을 분광광도계(Color-Eye 7000A, Machbeth,미국)를 사용하여 반사율(R : Reflectance)을 측정한 후 이를 식 K/S=(1-R)²/2R에 대입하여 K/S값을 구하고 이 값으로 염색성을 평가하였다.

* 강도보존율(%) : 알칼리 처리전/후의 원사의 절단강도를 측정하여 다음식으로 구하였다. 강도보존율(%) = (처리전 원사의 절단강도 -처리후 원사의 절단강도) / (처리전 원사의 절단강도) × 100

[실시예 1]

모노 필라멘트의 섬도가 2데니어, 총 섬도가 75데니어인 유기미립자 전구물질사용 내부입자법에 의해 제조된 마이크로크레이터사[(주)휴비스 제품]를 경사 와 위사로 사용하여 평직으로 제직한 후 정련, 축소공정을 거쳐 유제 등을 제거한 후 예비세트에 의해 규격을 맞춘 후 계면활성제 1g/L를 첨가한 가성소다 30% ows수용액에 직물을 침지시켜 가성소다 용액의 웨트 픽업(Wet Pick-up)이 70%가 되도록 처리한 후 저장 롤에 권취한 후 20℃에서 24시간 에이징처리한 후 수세조에서 수세하여 잔류 알칼리를 제거하고 섬유를 건조시켰다. 이러한 감량공정을 통해 초기 섬유중량 대비 감량율이 26%인 섬유를 얻었다. 감량된 섬유를 광학현미경으로 촬영한 사진은 도 1에 제시된다.

얻어진 직물을 분산염료(Formalon Black CSE 5% owf)로 염색한 후 분광광도계를 이용하여 측색하였다.

[비교예 1]

실시예 1과 동일한 평직물을 제직한 후 정련, 축소공정을 거쳐 유제등을 제거한 후 예비세트에 의해 규격을 맞춘 후 가성소다 5% ows수용액에 98℃에서 20분 처리한 후 냉각시키고, 수세하여 잔류 알칼리를 제거하고 건조시켰다. 이러한 감량공정을 통해 초기 섬유중량대비 감량율이 26%인 섬유를 얻었다. 감량된 섬유를 광학현미경으로 촬영한 사진은 도 2에 제시된다.

얻어진 직물을 실시예 1과 동일한 방법으로 염색한 후 분광광도계를 이용하여 측색하였다.

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 얻어진 염색 직물의 심색성(Color L치) 및 원사의 강도보존율을 측정하여 표1에 나타내었다.

구분	알칼리 처리 조건	염색성(K/S)	강도보존율(%)
	가성소다 수용액농도 (%,ows)			알칼리처리온도(℃)	감량율(%)
실시예 1	30	20	26	11.6	98
비교예 1	5	98	26	11.7	85

상기한 실험결과로부터 명백하게 되는 바와 같이, 본 발명에 따라 저온에서 CPB(Cold-Pad-Batch) 알칼리 처리를 이용하는 심색성 폴리에스테르 직물의 제조방법은 기존의 고온 알칼리 처리방법에 의한 심색성 폴리에스테르 직물 제조방법과 유사한 물성 및 심색성을 얻으면서도, 기존의 방법 보다 저온에서 이루어지고 제조공정이 간단하므로 제조원가의 절감 및 조업조건 안전성 측면에서 유리한 장점이 있는 것이다.

Claims (5)

1. 개질 폴리에스테르 섬유 단독으로 되거나 또는 이러한 섬유를 일부 포함하는 폴리에스테르 직물을 염색가공중에 알칼리 감량하여 심색성 폴리에스테르 직물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 알칼리 감량을 콜드 패드 배치법에 의해 저온에서 알칼리 처리하여 수행하는 것을 것을 특징으로 하는 심색성 폴리에스테르 직물의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기한 개질 폴리에스테르 섬유가 무기물을 중합중에 혼입시켜 방사하는 외부입자법에 의해 제조된 마이크로크레이터사 또는 유기 미립자 성분의 전구물질을 중합시 투입하여 중합공정중 반응 석출되도록 하는 내부입자법에 의해 제조된 마이크로크레이터사인 것을 특징으로 하는 심색성 폴리에스테르 직물의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 알칼리 처리시에 사용하는 알칼리 수용액에 계면활성제를 0.5g/L 이상 첨가하는 것을 특징으로 하는 심색성 폴리에스테르 직물의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 계면활성제가 폴리에틸렌글리콜형 비이온 계면활성제, 다가 알코올형 비이온 계면활성제 또는 음이온 계면 활성제인 것을 특징으로 하는 심색성 폴리에스테르 직물의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어, 상기 알칼리 처리조건이 알칼리 처리농도 10∼53%, 처리온도 20∼70℃, 처리시간 1∼24시간인 것을 특징으로 하는 심색성 폴리에스테르 직물의 제조 방법.