KR100467652B1 - 흡습성이 우수한 신축성 직물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치환도 2.0~2.75인 저수축 셀룰로오스 디아세테이트 사를 효과사로 하고, 고수축 폴리에스테르 잠재권축사를 심사로 하여 유체 교락 처리한 후 긴장 열처리하여 이수축 혼섬사를 제조하고, 제조한 원사를 사용하여 제직한 직물을 알칼리 처리하여 레이온/폴리에스테르 이수축 혼섬 직물을 제조하는 방법을 제공하며,

본 직물은 우수한 부품성, 드레이프성 및 부드러운 촉감을 가지며, 흡습성 및 신축성이 뛰어나다.

Description

흡습성이 우수한 신축성 직물의 제조방법{Method of producing elasticitic fiber which has a excellent hygroscopicity}

본 발명은 저수축 셀룰로오스 디아세테이트 사를 효과사로 하고, 고수축 폴리에스테르 잠재권축사를 심사로 하여 유체 교락 처리한 후 긴장 열처리하여 이수축 혼섬사를 제조하고, 제조한 원사로 제직한 직물을 알칼리 처리하여 흡습성이 우수한 신축성 직물을 제조하는 방법에 관한 것으로,

셀룰로오스 디아세테이트 섬유의 레이온화 가공 공정에서 발생하는 수축율과 폴리에스테르 잠재권축사의 이수축 특성을 이용하여, 직물상태에서의 부품성 및 드레이프성이 우수할 뿐만 아니라, 부드러운 촉감과 자연스러운 외관을 갖으면서, 흡수성이 우수한 신축성 직물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래의 신축성 직물 제조방법으로는 스판덱스 원사를 극세사로 커버링한 가공사로 제조하는 방법, 이소프탈산 및 그의 유도체등을 공중합시켜 제조한 고수축 폴리에스테르 원사를 이용하여 제조하는 방법, 이수축 혼섬사로 제조하는 방법등이 있다.

그러나, 위의 방법들로 신축성 직물을 제조하는 경우 신축성 직물의 흡습성 및 제전성이 떨어져 의류용으로 사용시 촉감이 나빠지는 문제점이 발생하며, 스판덱스 원사를 사용하여 신축성 직물을 제조하는 경우에는 스판덱스의 가격이 높아 생산원가가 상승하게 된다.

신축성 직물을 제조하기 위한 또 다른방법으로는 기존의 레이온과 폴리에스테르 잠재권축사를 이수축 혼섬사로 제조하는 경우가 있다.

그러나, 위와 같은 방법도 레이온의 염색균일성 저하로 경사로 사용하지 못하게 됨으로써 양방향 신축성을 가지지 못하는 단점을 보이며, 게다가, 직물로 사용되는 레이온 섬유 구성비에 있어서 한계를 보임으로서 흡습성 개선의 효과가 저하된다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 문제점이 없이 레이온/폴리에스테르 이수축 혼섬사로 우수한 부품성, 드레이프성 및 부드러운 촉감을 가지며, 흡습성이 뛰어난 신축성 직물을 제조하는 새로운 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에서 사용되는 폴리에스테르 잠재권축사 복합방사의 사이드-바이-사이드 (side-by-side)형태도.

상기한 목적을 달성한 본 발명에 의하면 치환도 2.0~2.75인 저수축 셀룰로오스 디아세테이트사를 효과사로 하고, 고수축 폴리에스테르 잠재권축사를 심사로 하는 이수축 혼섬사를 긴장 열처리하는 공정, 긴장열처리된 혼섬사로 직물을 제직하는 공정, 제직된 직물을 알칼리 처리하여 셀룰로오스 디아세테이트사를 레이온화 하는 공정을 포함하며, 검화 후에 효과사(저수축사)와 심사(고수축사)가 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 신축성 직물의 제조 방법을 제공한다.

SSP(H)-SSP(L) 27

SSP(H)는 긴장 열처리후 검화공정에서의 고수축사의 수축율(%)

SSP(L)은 긴장 열처리후 검화공정에서의 저수축사의 수축율(%)

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에서 제조되는 직물은 저수축 셀룰로오스 디아세테이트 사를 효과사로 하고, 고수축 폴리에스테르 잠재권축사를 심사로 하는 혼섬사를 원료로 한다.

상기 셀룰로오스 디아세테이트 사는 치환도 2.0~2.75의 치환도를 갖는 것이 바람직한데, 그 이유는 이 범위내에 있을 때에 본 발명에서 달성하고자 하는 부품성, 드레이프성 및 부드러운 촉감을 가지며, 흡습성이 뛰어난 신축성 레이온/폴리에스테르 이수축 혼섬 직물을 제공할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명에서 레이온/폴리에스테르 이수축 혼섬사는 폴리에스테르 잠재권축사를 심사로 하는데, 상기 잠재권축사는 이종의 폴리에스테르 폴리머를 서로 다른 온도범위로 공급하여 방사한 후 권취하여 각기 다른 수축에 따라 발생하는 수축차에 의하여 크림프(crimp)가 형성되어 신축성이 발현되도록 한 섬유이다.

상기 폴리에스테르 잠재권축사는 폴리에스테르 폴리머(A)와 폴리에스테르 공중합 폴리머(B)를 복합방사하여 제사하는 것이 바람직하며, 상기 폴리에스테르 공중합 폴리머(B)는 폴리에스테르 중합시 전체 디올 성분에 대해 2,2-비스(4-(2-히드록시에톡시)페닐)프로판,1,3-디(히드록시에톡시)벤젠, 1{2(2-히드록시에톡시)에톡시,3(2-히드록시에톡시}벤젠, 1,3-디{2(2-히드록시에톡시)에톡시}벤젠, 2,2-디메틸

-1,3프로판디올 및 1,3비스(베타-히드로에톡시)-2,2-디메틸 프로판 디올로 구성되는 그룹중에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 3~10몰% 첨가하거나 전체 산 성분에 대해 이소프탈산 또는 그의 유도체를 5~12몰%첨가하여 제조한 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 폴리에스테르 폴리머 (A),(B)의 중량비가 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는데, 이는 잠재권축사를 구성하는 폴리에스테르 폴리머(A)와 고수축성 폴리에스테르 폴리머(B)의 중량비가 20:80~80:20 범위 내에 있을 때에 본 발명에서 목적하는 흡습성이 우수한 신축성 레이온/폴리에스테르 이수축 혼섬 직물을 제조할 수 있기 때문이다.

(A):(B)=20:80~80:20

(A):폴리에스테르 잠재권축사를 구성하는 폴리에스테르 폴리머의 중량비

(B):폴리에스테르 잠재권축사를 구성하는 폴리에스테르 공중합 폴리머의 중량비

또한, 상기 폴리에스테르 잠재권축사의 복합형태는 도1에서 보여주는 바와 같은 사이드-바이-사이드(Side-by-Side)형태 또는 한 성분이 다른 한 성분의 단면 중심에 편재된 심초형 형태가 바람직하다.

본 발명에서 이수축 혼섬사는 그 효과사와 심사가 수학식 1를 만족하는 것을 특징으로 한다.

이는 효과사인 저수축 셀룰로오스 디아세테이트 사와 심사인 고수축 폴리에스테르 잠재권축사를 혼섬하여 긴장 열처리 후 검화 공정에서 발생하는 고수축사와 저수축사의 수축율(%)차가 8이상, 27이하이어야 바람직하다는 것을 의미하는 것으로, 8이하일 경우 수축율차가 적어 이수축효과로서의 부품성, 드레이프성, 부드러운 촉감 및 신축성을 가질 수 없게 된다. 예를 들어 셀룰로오스 디아세테이트의 수축율은 19~20%이고, 폴리에스테르 잠재권축사의 수축율은 42~47%이었을 때 상기 범위의 이수축 혼섬사가 된다.

상기 수축율은 열수수축율(Boiling water shrinkage)로서 다음과 같이 측정하였다. 측정하고자 하는 원사를 물레에 감아 길이 측정이 가능한 타래로 제작 후시료에 0.05g/De의 초하중을 단 후 그 길이(L₀)를 측정한 후 초하중을 제거한 후 시료를 끓는 물에 넣어 30분간 열수 처리한다. 이를 꺼낸 후 다시 0.05g/De의 하중으로 길이(L₁)을 측정하고 이들 측정값을 수학식 3에 대입하여 구한 것이며, 측정값들은 5회 평균값이다.

본 발명의 공정 중 검화로 인하여 수축뿐만 아니라, 폴리에스테르 섬유도 알칼리에 의한 감량이 일어나지만, 디아세테이트와 복합되었을 경우에는 아세테이트에서만 선택적으로 감량이 일어나게 되며, 알칼리의 양 조절을 통해 폴리에스테르 섬유의 감량이 일어나지 않도록 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 폴리에스테르 잠재권축사는 감량되지 않으면서 수축이 일어나게 하였다.

본 발명에서는 셀룰로오스 디아세테이트 사와 고수축 폴리에스테르 잠재권축사를 교락 혼섬하게 된다. 교락의 방법은 공기교락이 바람직한데, 특별히 제한하지는 않는다.

또한, 본 발명은 상기 혼섬사를 이용하여 제직된 직물을 알칼리처리하여 셀룰로오스 디아세테이트 섬유를 레이온 섬유로 전환시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 셀룰로오스 디아세테이트 섬유에 대해 20~40wt%의 알칼리 수용액을준비하고, 준비된 수용액에 직물을 침지한 후 70^oC 이상 130^oC 이하에서 1~120분 동안 1회 내지 2회 처리하여 셀룰로오스 디아세테이트 섬유를 레이온 섬유로 전환시키는 것이 적당하다.

셀룰로오스 디아세테이트를 알칼리 처리하면 아세틸기가 히드록시기로 전환되는 검화가 일어나게 되는데 이때 무정형으로 존재하던 디아세테이트 섬유의 분자쇄들의 폴딩(folding)과 패킹(packing) 등의 재배열로 결정화가 일어난다. 일반적으로 천연의 셀룰로오스는 셀룰로오스Ⅰ의 결정구조를 가지게 되며 재생 셀룰로오스 섬유의 경우는 셀룰로오스Ⅱ의 구조를 가지는 데 반해 셀룰로오스 디아세테이트의 검화에 의해 제조된 셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스Ⅱ와 Ⅵ가 혼합된 결정구조를 가지게 되며, 결정화도(비중법) 14~34%, 복굴절율 0.012~0.024이다.

셀룰로오스 디아세테이트 섬유의 검화에 의해 얻어지는 셀룰로오스 섬유도 일종의 레이온 섬유이다. 이러한 셀룰로오스 섬유의 물성은 비중이 1.48~1.51gm/cm³, 인장강도 1.2~2.5gf/de, 신도 20~50%, 표준상태 수분율 12~16%로 일반 레이온과 유사한 성능을 보인다.

본 발명에서 검화 혹은 알칼리 처리에는 강알칼리 단독 처리 또는 강알칼리와 약알칼리의 동욕처리 또는 이욕처리 방법을 이용할 수 있다.

검화 과정에서 사용될 수 있는 알칼리화합물의 예로는 수산화나트륨등과 같은 알칼리금속수산화물, 수산화칼슘 등과 같은 알칼리토금속류수산화물, 탄산나트륨등과 같은 알칼리 금속탄산염 등이 있다. 이러한 알칼리 화합물은 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 검화촉진제를 병용하여 사용할 수도 있다. 검화촉진제로는 포스포늄계 검화촉진제와 4급암모늄계 검화촉진제가 잘 알려져 있다. 검화촉진제의 시중 구입가능한 예로는 포스포늄계인 네오레이트 엔씨비(NEORATE NCB : 한국정밀제품) ; 제4급암모늄계인 케이에프 네오레이트 엔에이-40(KF NEORATE NA-40 : 한국정밀제품), 디와이케이-1125[DYK-1125 : 일본의 일방사(一方社)제품], 카세린PES, 카세린 PEL, 카세린 PEF[이상 일본의 명성화학(明成化學)제품], 스노겐 피디에스(SNOGEN PDS : 한국의 대영화학제품)등을 들수 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 실시예 및 비교예에서 제시되는 물성은 다음과 같은 같은 방법으로 측정된 것이다.

◎ 감량율 : 알칼리 처리 전/후의 시료의 중량변화를 측정하여 처리 전후의 시료중량차이를 처리 전 시료중량으로 나눈 값의 백분율로 나타낸 것이다.

[실시예 1]

아세틸 치환도 2.0~2.75의 셀룰로오스 디아세테이트 섬유(SK케미칼産, 韓國) 75d/20f 원사와 폴리에스테르 잠재권축사(Teijin産, 日本) 50d/36f 원사를 공기(Air)노즐을 통하여 2.0kg/cm²의 압력으로 처리하여 40개/m의 교락을 부여하여셀룰로오스 디아세테이트/폴리에스테르 잠재권축사 혼섬사를 제조하였다.

위의 혼섬사를 80℃에서 30분 동안 긴장열처리 한 후 경사 및 위사로 사용하여 제직된 새틴(Satin)직물(경사밀도 21본/inch, 위사밀도 88본/inch)을 액류염색기에 물을 넣고 디아세테이트 대비 20wt%의 소다회와 검화촉진제 1g/L를 투입하고 30^oC에서 2^oC/min 승온속도로 승온하여 100^oC에서 30분동안 처리한 뒤 30^oC까지 2^oC/min 냉각속도로 냉각시키고 배액, 수세하여 1차 감량하였다.

1차 감량한 직물을 물을 넣은 액류염색기에 넣고 디아세테이트 대비 31wt%의 가성소다와 검화촉진제 1g/L를 투입하여 1차 감량과 같은 방법으로 2차 감량하였다.

이러한 검화공정을 통해 초기 아세테이트 섬유 중량 대비 감량율이 40.05%이고, 초기 폴리에스테르 섬유 중량 대비 감량율은 0~1%이내인 혼섬 직물을 얻었다.

또한 두 섬유의 각각의 감량율을 알아보기 위해 셀룰로오스 디아세테이트 섬유와 폴리에스테르 잠재권축사를 혼섬하지 않고 액류기에 넣어 위와 같은 방법으로 처리하여 측정하였다.

상기 사용 원사의 수축율 및 이들의 수축율차를 표 1에 나타내었다.

또한 상기에서 제직한 직물에 대한 부드러움, 드레이프성, 반발탄성, 부품성 및 외관들의 물성을 평가하여 등급으로 나타내어 표 1에 제시하였다.

불량은 X, 보통은 △, 양호인 경우는 Ｏ, 매우 양호한 경우는 ◎로 표시하여 4등급으로 나타내었다.

또한, 흡습성은 가네보제 STC-1 마찰대전압 측정기로 측정하여 표 1에 나타내었다.

또한, 초기 셀룰로오스 디아세테이트 원사의 적외선 분광 스펙트럼 분석 결과 1760cm^-1에서 아세틸기의 카르보닐 피크를 볼 수 있었으며, 실시예 1에서 제조한 레이온 섬유의 적외선 분광 스펙트럼 분석 결과 1760cm^-1에서 아세틸기의 카르보닐 피크가 사라짐에 따라서, 완전한 레이온 섬유가 제조되었음을 알 수 있었다.

[실시예 2]

1차 감량공정에서 소다회 투입량을 30wt%, 2차 감량공정에서 가성소다의 투입량을 23wt%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다. 아세테이트 감량율은 39.67%였다.

상기 사용 원사의 수축율 및 직물의 기타 물성들을 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

비스코스레이온(아사히産, 日本)75d/20f 원사와 폴리에스테르 잠재권축사 (Teijin産, 日本) 50d/36f 원사를 공기(Air)노즐을 통하여 2.0kg/cm²의 압력으로 처리하여 40개/m의 교락을 부여하여 레이온/폴리에스테르 잠재권축사 혼섬사를 제조하였다.

위의 혼섬사를 80^oC 에서 30분동안 긴장 열처리한 후 경사 및 위사로 사용하여 제직된 새틴(Satin)직물(경사밀도 21본/inch, 위사밀도 88본/inch)을 1g/L의 소다회와 0.5g/L의 정련제를 첨가하여 100^oC 온도에서 30분 동안 정련하였다.

정련하여 얻은 직물을 분산 및 반응성 염료로 염색한 후 180^oC에서 1분 동안 텐터(Tenter)에서 열고정 처리하였다.

상기 사용원사의 수축율 및 직물의 기타 물성 등을 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.

구분	실시예 1	실시예 2	비교예 1
수축율(%)	셀룰로오스사	19	20	5
	폴리에스테르사	42	47	43
	수축률 차이	23	27	38
부드러움	Ｏ	◎	Ｏ
드레이프성	Ｏ	◎	△
반발탄성	Ｏ	◎	Ｏ
부품성	Ｏ	◎	X
흡습성	0.5kV	0.5kV	2.5kV

상기한 표에서 보는 바와 같이 비교예의 경우 레이온 섬유와 폴리에스테르 섬유의 수축율 차에 의한 이수축 효과는 나타나지만, 부드러움 및 드레이프성의 개선효과가 없으며, 레이온의 염색 불균일로 인해 외관상 보기에 좋지 않은 단점을 보인다. 반면에 실시예의 경우 레이온화 공정을 통해 셀룰로오스 아세테이트 섬유의 수축이 발생하여 수축율 차에 의한 이수축 혼섬 효과를 가져와 우수한 드레이프성, 부품성, 반발탄성, 흡습성 기타의 물성 나타내었다.

상기한 실험결과로부터 명백하게 되는 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 레이온/폴리에스테르 혼섬직물은 셀룰로오스 디아세테이트 섬유가 셀룰로오스 섬유로 전환되면서 폴리에스테르 잠재권축사와 셀룰로오스 섬유의 수축율 차이로 인하여 양방향으로 신축성을 가지며, 이를 사용한 직물이 기존의 레이온/폴리에스테르 잠재권축사로 구성된 직물에 비해 우수한 외관, 부드러움, 드레이프성 및 흡습성을 발현하게 된다.

Claims (6)

1. 치환도 2.0~2.75인 저수축 셀룰로오스 디아세테이트사를 효과사로 하고 고수축 폴리에스테르 잠재권축사를 심사로 하는 이수축 혼섬사를 긴장 열처리하는 공정, 긴장열처리된 혼섬사로 직물을 제직하는 공정, 제직된 직물을 알칼리 처리하여 셀룰로오스 디아세테이트사를 레이온화 하는 공정을 포함하며, 검화 후에 효과사(저수축사)와 심사(고수축사)가 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 신축성 직물의 제조방법.

   [수학식 1]

   8SSP(H)-SSP(L)27

   SSP(H)는 긴장 열처리후 검화공정에서의 고수축사의 수축율(%)

   SSP(L)은 긴장 열처리후 검화공정에서의 저수축사의 수축율(%)
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리에스테르 잠재권축사가 서로 다른 2종의 폴리에스테르계 중합체를 복합 방사하여 제조한 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 신축성 직물의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서, 폴리에스테르 잠재권축사를 구성하는 폴리에스테르 폴리머 (A), (B)의 중량비가 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 신축성 직물의 제조방법.

   [수학식 2]

   (A):(B)=20:80~80:20

   (A):폴리에스테르 잠재권축사를 구성하는 폴리에스테르 폴리머의 중량비

   (B):폴리에스테르 잠재권축사를 구성하는 폴리에스테르 공중합 폴리머의 중량비
4. 제 1 항에 있어서, 상기 알칼리 처리온도를 70~130^oC로 하고, 알칼리 처리시간을 1~120분으로 하며, 알칼리 농도를 셀룰로오스 아세테이트 사 대비 20~40wt%로 1회 내지 2회 처리하는 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 신축성 직물의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 알칼리가 강알칼리 단독 처리 또는 강알칼리와 약알칼리의 동욕 또는 이욕처리인 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 신축성 직물의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 알칼리 처리에 알칼리와 검화촉진제를 병용하는 것을 특징으로 하는 흡습성이 우수한 신축성 직물의 제조방법.