KR100476471B1 - 이수축 혼섬사 및 그의 제조방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 이수축 혼섬사 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 이수축 혼섬사는 트리메틸렌테레프탈레이트기가 95 몰% 이상인 고수축성의 심사와 폴리에스테르계 합성섬유인 저수축성의 효과사가 혼섬되어 아래 식(Ⅰ)∼(Ⅲ)과 같은 조건의 수축특성을 갖는다.

- 아 래 -

10% ≤ S₁ ≤ 50% (Ⅰ)

10% ≤ S₂ ≤ 50% (Ⅱ)

0.6 ≤ S₂/S₁ ≤ 3.0 (Ⅲ)

여기서, S₁은 100℃의 끓는 물에서 무장력 상태로 15분간 수축시킨 비등수 수축율이고, S₂는 100℃의 끓는 물에서 무장력 상태로 수축시킨 후 충분히 건조한 다음 170℃의 건열하에서 무장력 상태로 15분간 수축시킨 잔류 수축율이다.

본 발명의 이수축 혼섬사는 건열 수축율이 13∼30%이고 15% 이하 신장시 신축회복율이 80% 이상인 고수축성의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트사(심사)와 건열 수축율이 3∼5%인 저수축성의 폴리에스테르계 원사(효과사)를 공기교락하여 제조된다.

Description

이수축 혼섬사 및 그의 제조방법.

본 발명은 촉감, 벌키성 및 제직 등의 후가공 공정성이 우수한 이수축 혼섬사 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 이수축 혼섬사는 저수축성 섬유와 고수축성 섬유의 혼섬에 의하여 제조되며, 원사 또는 포지 상태에서 단계적 열처리 즉, 정련, 축소-감량-예비 세트-염색-최종 세트 공정과 같은 단계적 열처리를 통하여 저수축성 섬유와 고수축성 섬유간의 수축율 차이를 발현시켜서 촉감과 볼륨감이 우수한 고품위의 원단을 제조하는데 사용되고 있다. 폴리에스테르 이수축 혼섬사를 제조하는 종래 기술로서는 가공지상에서 자발신장하는 폴리에스테르 고배향 미연신사와 폴리에스테르사를 각각 심사와 효과사로 사용하여, 이들을 공기교락으로 혼섬시키는 방법이 많이 사용되고 있다. 그러나 상기 방법으로 제조된 이수축 혼섬사는 다음과 같은 문제가 있다.

첫 번째로 심사로 사용되는 폴리에스테르 고배향 미연신사는 일반 연신사에 비해 원사 제조단계에서 부터 불량율이 높으며, 경시 변화가 있고, 와인딩시 드럼의 내외층차가 발생되는 등 원사품질 불균일이 많다.

두 번째로 상기 폴리에스테르 고배향 미연신사는 사가공시 보통 연신사에 비해 취급이 매우 까다로우며 약간의 장력 불균일이나 열처리 불균일에 의해 쉽게 원사의 변형이 일어나 최종 가공지상에 중대한 결점으로 나타나게 되는 경우가 빈번히 발생되고 있는 실정이다.

세 번째로 제직준비인 연사, 연지 및 사이징 등의 각 공정마다 각별한 주의를 기울이지 않으면 공정통과성이 저하되는 문제가 있다.

마지막으로 염색시 정규 연신사와의 염색성 차이에 의한 색차발생 우려가 높아 제품의 품위를 떨어뜨리는 문제도 있다.

한편 현재까지 사용되고 있는 이수축 혼섬사들은 정련축소 공정과 같은 비수수축단계에서 수축율을 향상시키는데 중점을 두고 있었다. 그 대신에 정련축소 이후의 감량-예비 세트-염색 최종 세트 공정과 같은 여러 단계 열처리 공정의 수축조절을 간과함으로서, 저수축성 섬유와 고수축성 섬유의 수축율 차이를 충분히 발현하는데 실패하였다.

이러한 결점을 하기 위해서 일본공개특허 49-72418호에서는 저수축성 원사(효과사)와 고수축성 원사(심사)를 공기교락하여 이수축 혼섬사를 제조함에 있어서, 고수축 섬유와 저수축성 섬유의 수축율 차이를 충분하게 발현할 수 있도록, 끓는 물 중에서는 수축율이 낮고 건열중에서는 수축율이 높은 이수축 혼섬사를 제조하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 이러한 방법으로도 정련 축소 공정 이후의 감량-예비 세트-염색-최종 세트 공정에서 수축을 최대한 발현시켜서 촉감과 볼륨감이 향상된 고품위의 원단을 제조하기에는 부족한 점이 많았다. 그 이유는 끓는 물 중의 수축율을 낮게하면 전체 수축율을 높게 할 수 없기 때문에 감량-예비 세트-염색-최종 세트 공정에서 충분하게 수축을 발현시킬 수 없기 때문이다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하여 원단 제조시 촉감 및 벌키성이 우수하고 후가공 공정이 양호한 폴리에스테르계 이수축 혼섬사를 제조하고자 한다.

본 발명은 원단제조시 원단의 촉감 및 벌키성이 우수하며, 제직 등의 공정통과성이 양호한 폴리에스테르계 이수축 혼섬사 및 그의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 촉감 및 벌키성이 우수하고 후공정 통과성이 양호한 이수축 혼섬사 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 이수축 혼섬사 제조시 초기 모듈러스가 낮아 촉감 및 탄성회복율이 우수한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트사를 심사로, 경우에 따라서는 심사 및 효과사로 사용함과 동시에, 정련이후의 후공정에서도 수축이 발현될 수 있도록 이수축 혼섬사의 비등수 수축율(S₁)과 잔류 수축율(S₂)을 적절하게 조절함을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명은 트리메틸렌테레프탈레이트기가 95 몰% 이상인 고수축성의 심사와 폴리에스테르계 합성섬유인 저수축성의 효과사가 혼섬되어 아래 식(Ⅰ)∼(Ⅲ)과 같은 조건의 수축특성을 갖는다.

- 아 래 -

10% ≤ S₁ ≤ 50% (Ⅰ)

10% ≤ S₂ ≤ 50% (Ⅱ)

0.6 ≤ S₂/S₁ ≤ 3.0 (Ⅲ)

여기서, S₁은 100℃의 끓는 물에서 무장력 상태로 15분간 수축시킨 비등수 수축율이고, S₂는 100℃의 끓는 물에서 무장력 상태로 수축시킨 후 충분히 건조한 다음 170℃의 건열하에서 무장력 상태로 15분간 수축시킨 잔류 수축율이다.

본 발명의 이수축 혼섬사의 비등수 수축율(S₁)은 10% 이상 50% 이하이다. 만약 10% 미만인 경우에는 정련후의 공정에서 추가적인 수축발현이 미진하여 촉감 및 벌키성이 저하되고, 비등수 수축율이 50%를 초과할 경우에는 정련, 축소 공정에서 과도하게 수축하여 섬유의 경화 현상이 발생하며, 또한 과도한 수축으로 인한 수축반 때문에 염반 및 염차가 발생하여 최종제품의 품위를 저하시키는 결정적인 요인이 되기도 한다.

한편 잔류 수축율(S₂)은 10% 이상 50% 이하이다. 만약 10% 미만인 경우에는 예비 세트 공정에서의 추가적인 수축발현이 미진하여 촉감과 볼륨감 향상이 부족하고, 50%를 초과할 경우 비등수 수축율에서와 같이 과도한 수축으로 인하여 섬유의 경화 현상 및 수축반이 발생하는 문제점이 있다.

또, 본 발명에서 비등수 수축율(S₁)과 잔류 수축율(S₂)과의 상대적 비율은 정련, 축소-예비 세트 공정에서의 수축거동을 가장 효과적으로 조절할 수 있는 인자로서 상기 식(Ⅲ)보다 작으면 잔류 수축이 미미하여 예비 세트 공정에서 수축율 향상이 이루어지지 않아 촉감과 볼륨감을 향상시킨 고품위의 원단을 제조할 수가 없다. 또한 상기 식(Ⅲ)을 초과할 경우에는 잔류 수축율이 너무 크기 때문에 예비 세트 공정에서 원단의 주름을 펴주는 본래의 세트 기능을 달성할 수 없어서 작업의 어려움이 있음은 물론이고 경사방향으로의 주름살의 제거가 곤란하여 염색반이 발생하게 된다.

또한 본 발명은 심사와 효과사를 공기교락처리하여 이수축 혼섬사를 제조함에 있어서, 건열 수축율이 13∼30%이고 15% 이하 신장시 신축회복율이 80% 이상인 고수축성의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트사를 심사로 사용하고, 건열 수축율이 3∼5%인 저수축성의 폴리에스테르계 원사를 효과사로 사용함을 특징으로 하는 이수축 혼섬사의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서 심사로 사용하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트사는 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트와 1,3-프로판디올을 축중합하여 제조된 식(Ⅳ)의 중합체를 방사한 후 연신하여 제조한다.

여기서 n은 50∼600의 정수이다.

일반적으로 폴리트리메틸렌테레프탈레이트는 중합방법 및 화학적 구조가 폴리에틸렌테레프탈레이트와 매우 유사하지만 열적, 기계적 특성에 있어서는 많은 차이가 있다. 폴리트리메틸렌테레프탈레이트는 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리부틸렌테레프탈레이트사에 비해 신축성, 촉감, 내알카리성 및 염색성 등이 우수하다. 특히 폴리트리메틸렌테레프탈레이트는 초기 모듈러스가 나일론 수준으로 비교적 낮아 탄성회복성이 우수하며 소프트한 촉감을 갖는다.

본 발명에서는 건열 수축율이 13∼30%이고, 15% 이하 신장시 신축회복율이 80% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트사를 심사로 사용한다. 만약 건열 수축율이 13% 미만이거나 15% 이하 신장시 신축회복율이 80% 미만인 경우에는 촉감 및 벌키성이 저하하게 되고 건열 수축율이 30%를 초과하는 경우에는 기계적 물성이 저하되며 제사공정성이 나빠진다.

또한 본 발명에서 효과사로 사용되는 저수축성의 폴리에스테르계 원사는 도 1과 같이 건열 수축율이 10∼30%인 폴리에틸렌테레프탈레이트 연신사, 폴리에틸렌테레프탈레이트 해도형 극세사 또는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트사(1)를 고온의 열처리장치(4)에서 순간 열처리하여 제조한다.

상기 열처리는 150∼250℃의 온도에서 0.05∼1초 동안 실시하는 것이 바람직하다. 열처리 온도가 150℃ 미만이거나 열처리 시간이 0.05초 미만인 경우에는 수축율 저하가 부족하게 될 수도 있고, 열처리 온도가 250℃를 초과하거나 열처리 시간이 1초를 초과하는 경우에는 원사가 융착될 우려가 있다. 그러나 본 발명은 열처리 온도 및 시간을 특별하게 한정하는 것은 아니다. 열처리시 원사의 과급율은 -3∼15% 정도가 바람직하다. 효과사의 건열 수축율은 3∼5% 범위로 한다. 효과사의 건열 수축율이 3% 미만일 경우에는 공정통과성이 나빠지고 5%를 초과하는 경우에는 심사와의 수축율 차이가 적게되어 촉감 및 벌키성이 저하된다. 이와 같이 제조한 심사 및 효과사를 제 2공급 로울러(5)를 통해 공기교락장치(6) 내로 공급한 후 이들을 1∼3.5㎏의 공기압으로 공기교락혼섬하여 본 발명의 이수축 혼섬사를 제조한다.

본 발명은 이수축 혼섬사 제조시 심사로서 또는 경우에 따라서는 심사 및 효과사로서 촉감 및 신축성이 우수한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트사를 사용함과 동시에 정련이후 공정에서도 수축이 발현되도록 이수축 혼섬사의 비등수 수축율(S₁)과 잔류 수축율(S₂)을 적절하게 조절하므로서, 원단 제조시 원단의 촉감 및 벌키성(부품성)이 우수하게 된다.

본 발명에 있어서 총 촉감계수, 비등수 수축율, 잔류 수축율 및 건열 수축율은 다음과 같이 측정한다.

ㆍ 총 촉감계수

가와바다 시스템으로 측정한다.

ㆍ 비등수 수축율(%)

이수축 혼섬사를 100℃ 끓는 물에서 무장력 상태로 15분간 수축시킨 후의 길이(ℓ₁)와 수축처리 전의 이수축 혼섬사 원래 길이(ℓ₀)를 각각 측정한 다음, 이들을 아래 식에 대입하여 구한다.

비등수 수축율(%) = ₀₁₀ × 100

ㆍ 잔류 수축율(%)

이수축 혼섬사를 100℃ 끓는 물에서 무장력 상태로 수축시킨 후 길이(ℓ₂)를 측정하고, 이를 충분히 건조시킨 다음 170℃의 건열하에서 무장력 상태로 15분간 수축시킨 후 길이(ℓ₃)를 측정한 다음, 이들을 아래 식에 대입하여 구한다.

잔류 수축율(%) = ₂₃₂ × 100

ㆍ 건열 수축율(%)

이수축 혼섬사를 170℃의 건열하에서 무장력 상태로 30분간 수축시킨 후의 길이(ℓ₄)와 수축처리 전의 이수축 혼섬사 원래 길이(ℓ₀)를 각각 측정한 다음, 이들을 아래 식에 대입하여 구한다.

건열 수축율(%) = ₀₄₀ × 100

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 살펴본다. 그러나 본 발명이 아래 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

건열 수축율이 15%인 100 데니어/192 필라멘트의 폴리에틸렌테레프탈레이트 연신사를 과급율 1%로 하향식 접촉 히터에 공급하고, 225℃에서 0.2초 동안 열처리하여 건열 수축율을 3%로 저하시킨 후 이를 효과사로 공기교락장치에 공급한다. 이와 동시에 상기 공기교락장치에 건열수축율이 14%이고 15% 신장시 신축회복율이 85%인 100 데니어/192 필라멘트의 폴리트리메틸렌테프탈레이트사를 심사로 공급한 후 이들을 2㎏의 공기압으로 공기교락하여 이수축 혼섬사를 제조한다. 공기교락시 사속은 400m/분으로 한다. 상기 이수축 혼섬사를 경위사로 사용하여 경위사 밀도가 45본×40본/㎝인 평직물을 제직한 다음 통상적인 조건으로 염가공하여 가공지를 제조한다. 제조한 이수축 혼섬사 및 가공지의 물성을 평가한 결과는 표 2와 같다.

실시예 2∼3 및 비교실시예 1∼2

표 1과 같이 제조조건을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 이수축 혼섬사 및 가공지를 제조한다. 제조한 이수축 혼섬사 및 가공지의 물성을 평가한 결과는 표 2와 같다.

< 표 1 > 제조조건

구 분	효 과 사			심 사
	종 류	열처리전건열수축율(%)	열처리후건열수축율(%)	종 류	건열수축율(%)	15% 신장시신축회복율(%)
실 시 예 1	PET 연신사	15	3	PTT	14	85
실 시 예 2	PET 해도형극세사	20	4	PTT	20	88
실 시 예 3	PTT	25	5	PTT	25	83
비교실시예 1	PET 연신사	15	5	PET 고배향 미연신사	15	65
비교실시예 2	PET 해도형 극세사	20	10	PET 고배향미연신사	20	68

표 1에서 PET는 폴리에틸렌테레프탈레이트이고, PTT는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트이다.

또한 실시예 2∼비교실시예 2에서 사용한 심사 및 효과사의 데니어/필라멘트는 실시예 1과 동일하다.

< 표 2 > 물성평가 결과

구 분	이수축 혼섬사			가 공 지
	비등수수축율(S1,%)	잔류수축율(S2,%)	S2/S1	벌크밀도(g/㎤)	총 촉감계수
실 시 예 1	10.1	14.6	1.45	0.428	4.2
실 시 예 2	14.0	20.8	1.49	0.419	4.4
실 시 예 3	23.5	15.1	0.64	0.430	4.2
비교실시예 1	33.5	6.8	0.20	0.439	3.9
비교실시예 2	25.0	6.7	0.27	0.431	3.8

본 발명의 이수축 혼섬사는 원단 제조시 정련이후 공정에서도 충분한 수축이 발현될 수 있고, 심사의 초기 모듈러스가 낮기 때문에 원단의 촉감 및 벌키성이 우수하며, 제직 등의 공정통과성이 우수하다.

도 1은 본 발명의 공정개략도이다.

* 도면중 주요 부분에 대한 부호 설명

1 : 효과사용 원사 2 : 심사

3 : 제 1공급 로울러 4 : 열처리장치

5 : 제 2공급 로울러 6 : 공기교락장치

7 : 제 3공급 로울러 8 : 권취 로울러

Claims (3)

1. 트리메틸렌테레프탈레이트기가 95 몰% 이상인 고수축성의 심사와 폴리에스테르계 합성섬유인 저수축성의 효과사가 혼섬되어 아래 식(Ⅰ)∼(Ⅲ)과 같은 조건의 수축특성을 갖는 이수축 혼섬사.

   - 아 래 -

   10% ≤ S₁ ≤ 50% (Ⅰ)

   10% ≤ S₂ ≤ 50% (Ⅱ)

   0.6 ≤ S₂/S₁ ≤ 3.0 (Ⅲ)

   여기서, S₁은 100℃의 끓는 물에서 무장력 상태로 15분간 수축시킨 비등수 수축율이고, S₂는 100℃의 끓는 물에서 무장력 상태로 수축시킨 후 충분히 건조한 다음 170℃의 건열하에서 무장력 상태로 15분간 수축시킨 잔류 수축율이다.
2. 심사와 효과사를 공기교락처리하여 이수축 혼섬사를 제조함에 있어서, 건열 수축율이 13∼30%이고, 15% 이하 신장시 신축회복율이 80% 이상인 고수축성의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트사를 심사로 사용하고, 건열 수축율이 3∼5%인 저수축성의 폴리에스테르계 원사를 효과사로 사용함을 특징으로 하는 이수축 혼섬사의 제조방법.
3. 2항에 있어서, 효과사는 건열 수축율이 10∼30%인 폴리에틸렌테레프탈레이트 연신사, 폴리에틸렌테레프탈레이트 해도형 극세사 또는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트사를 150∼250℃에서 0.05∼1초 동안 열처리한 것임을 특징으로 하는 이수축 혼섬사의 제조방법.