KR100481094B1 - 다층분할형 복합섬유 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이용성 폴리머 성분과 섬유형성성 폴리머성분으로 되고, 이용성 폴리머성분 대 섬유형성성 폴리머성분의 복합비가 15:85∼50:50이며, 상기 두 폴리머가 다층의 형태로 섬유 단면상에 병렬상으로 배열된 다층분할형 복합섬유에 관한 것으로서, 본 섬유는 이용성 폴리머의 용출후 섬유형성성 폴리머가 고 편평도를 가지며 또한 모노 필라멘트 섬도 0.1 ~ 1.0데니어 수준의 극세사로 되므로, 세섬사에 의한 인조 스웨드 터치와 고 편평도에 의한 하쉬감과 드라이감이 우수하고, 고 편평도 극세사에 의한 고급스런 특유한 광택을 낼 수 있어서 고급 의류용이나 고급 차량 실내 내장재 등에 효과적으로 응용될 수 있다.

Description

다층분할형 복합섬유 및 그 제조 방법{Multi-layered split type composite fiber and preparation thereof}

본 발명은 분할형 복합섬유에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 이용성 폴리머의 용출후 섬유형성성 폴리머가 고편평도의 극세사로 되는 다층분할형 복합섬유에 관한 것이다.

종래, 분할형 복합섬유의 제조시, 분할을 용이하게 시키기 위하여 용해도 파라미터(solubility parameter)가 상이한 폴리에스테르와 폴리아미드를 사용하여 극세 분할사를 제조하여 왔다. 그리고 이러한 분할형 복합사의 대부분은 다층 형태가 아니라 방사상으로 형성된 분배판을 통하여 두 성분(폴리에스테르와 폴리아미드)이 방사되어 도 2에 예시되는 바와 같은 단면형태의 복합섬유가 얻어지기 때문에 고 편평도의 섬유을 얻을 수 없고, 제사후 후공정을 거치더라도 두 성분이 존재하기 때문에 염색시 한쪽 성분이 염색이 되고, 다른 한쪽 성분은 단지 오염되는 정도의 염색밖에 되지 않은 단점이 있고, 특히 폴리아미드의 경우는 일광 견뢰도가 극히 떨이지는 단점이 있다.

기존에 편평사는 한 성분으로 단독 방사하여 제조하여 왔다. 그러나 이러한 편평사의 편평도는 2 ~ 6 수준이어서 편평도 10 이상의 고 편평도로 제사 할 수 없고 모노 필라멘트의 섬도도 3 ~ 8데니어 수준이고 1.0 데니어 이하의 세섬사를 만드는 것이 어려운 단점이 있다.

따라서 본 발명은 용출후 고 편평도의 극세사로 되는 새로운 복합섬유를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명자의 연구에서, 섬유형성성 폴리머와 이용성 폴리머를 다층 분할 타입 복합방사법으로 방사하여, 연신 및 가연 공정을 거친 후 후가공을 통해서 제 2 폴리머인 이용성 폴리머를 용해시키면 극세섬도의 편평사를 얻을 수 있게 된다는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하게 된 것이다.

그러므로 본 발명에 의하면, 이용성 폴리머 성분과 섬유형성성 폴리머성분으로 되고, 이용성 폴리머성분 대 섬유형성성 폴리머성분의 복합비가 15:85∼50:50이며, 상기 두 폴리머가 다층의 형태로 섬유 단면상에 병렬상으로 배열된 것을 특징으로 하는 다층분할형 복합섬유가 제공된다.

또한 본 발명에 의하면, 상기한 복합섬유를 제조하기 위한 방법으로서, 이용성 폴리머 대 섬유형성성 폴리머의 복합비 15:85∼50:50으로 상기 두 폴리머를 다층분할타입 복합방사법으로 방사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층분할형 복합섬유의 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 다층분할령 복합섬유는 도 1에 예시되는 바와 같이 이용성 폴리머(A)와 섬유형성성 폴리머(B)가 다층의 형태로 섬유 단면상에 병렬상으로 배열된 구조를 갖는다.

본 섬유에 있어서, 이용성 폴리머와 섬유형성성 폴리머는 서로 상용성이 있는 것, 특히 용해도 파라미터가 비슷한 것을 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들어 섬유형성성 폴리머로 내알칼리성인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하는 경우 이용성 폴리머로는 알칼리 가수분해 속도가 빠른 공중합 폴리에스테르를 사용하는 것이 바람직하다. 알칼리 가수분해 속도가 빠른 공중합 폴리에스테르의 대표적인 예로는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주성분으로 하고 여기에 5-소디움 술포이소프탈산, 디메틸술포네이트 및/또는 폴리에틸렌글리콜이 테레프탈산 대비 3∼20몰% 공중합된 폴리에스테르를 들 수 있다. 또한, 본 발명의 섬유에 항균성, 소취성, 방취성 등의 기능을 부여하고자 하는 경우 섬유형성성 폴리머의 중합시 상기한 기능을 부여하는 첨가제(예: 광촉매나 항균제) 등을 첨가할 수도 있다.

이와 같이 서로 용해도 파라미터가 비슷한 폴리머를 사용하면 제사한 후에 서로 분할이 일어나지 않아서 직물이나 편물로 제직시 제직 불량 문제를 일으키지 않는 장점이 있다.

이와 같은 이용성 폴리머와 섬유형성성 폴리머를 다층분할타입 복합방사를 통해 제사하여, 연신이나 가연 공정후 후가공시 알칼리에 의한 감량 공정을 통해서 이용성 폴리머 성분을 용출시키면 섬유형성성 폴리머성분만 남게 되는데, 이 섬유형성성 성분의 섬유 단면 형태가 6∼15의 편평도를 형성하고 모도 필라멘트의 섬도가 0.1 ~ 1.0 데니어 수준의 극세사를 얻을 수 있게 된다. 도 3은 용출후 분할된 섬유형성성 성분의 세그먼트 형태를 도시한 것으로, 여기서, 편평도= b/a이다.

한편, 복합방사를 하지 않고 단독방사에서 편평사을 제사할 경우 각각의 모노 필라멘트의 편평도를 다르게 하기 위해서는 방사구금(노즐)의 형태를 각각 다르게 제작해야 되는 단점이 있지만, 본 발명에 따르는 다층 분할 단면의 경우는 단면 모양이 타원형이기 때문에 가운데 부분의 세그먼트의 편평도가 가장 높고(편평도:12 ~ 16) 양쪽 사이드 부분의 편평도가 가장 낮아서(편평도 : 8 ~ 12) 굳이 방사구금(노즐)의 형태를 다르게 하지 않아도 여러 편평도을 지닌 섬유를 얻을 수 있다.

본 발명 섬유에 있어서, 섬유 단면형성성 및 용출후 분할성은 이용성 폴리머와 섬유형성성 폴리머의 복합비(즉, 토출비)로 조절할 수 있다. 이용성폴리머 대 섬유형성성 폴리머의 복합비는 15:85∼50:50의 범위, 보다 바람직하게 20:80∼

40:60의 범위 내에서 조절하는 것이 적당하다. 만일, 이용성 폴리머의 복합비율이 너무 적게 되면 편평도는 높아질 수 있으나 용출후 분할성이 불량하게 될 수 있고, 너무 크게 되면 용출후 분할성은 양호하게 될 수 있으나 편평도가 낮아질 수 있다.

용출후 분할성은 분할율(%)로 평가할 수 있으며, 분할율은 섬유단면상의 섬유형성성 성분의 전체 세그먼트수당 용출후 섬유단면상의 분할된 섬유형성성 성분의 세그먼트 수의 백분율로 나타낸다.

본 발명의 섬유는 가연사나 극세사의 제조에 이용할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 섬유를 벨트 또는 디스크 타입의 가연기에서 가연속도 400∼700m/min, 가연연신비 1.2∼2.0, 가연온도 100∼200℃의 조건에서 가연하여 가연사로 이용할 수도 있으며, 본 발명의 섬유를 이펙트(effect)사로 사용하고 스핀드로우사(SDY)를 코어사로 사용하여 이들을 연신기를 통하여 교락을 부여함으로써 복합사로 이용할 수도 있다.

특별히 제한하기 위한 것은 아니지만 본 제조방법에서 방사권취속도는 1600∼4000 m/min이 적당하며, 연신온도는 70∼100℃, 열처리온도는 140∼250℃가 적당하며, 연신 D/R은 최종원사의 신도가 20∼40%가 되도록 설정해주는 것이 방사작업성 및 권축성능 향상에 유리하다. 또한, 냉각은 노즐직하 5∼120cm에서 수행하는 것이 바람직하며, 유제부착량은 0.5∼1.1중량% 정도가 적당하다.

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

[실시예 1]

이용성 폴리머 성분으로 에틸렌 글리콜과 테레프탈산과의 중합시 디메틸 설포네이트와 폴리에틸렌글리콜을 공중합하여 얻은 고유점도 0.53수준의 공중합 폴리에스테르를 사용하였고, 섬유형성성 폴리머 성분으로 고유점도가 0.63인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하였다. 상기한 폴리머들의 고유점도는 120℃ 의 오르토-클로로 페놀에 1% 농도로 충분히 용해시킨 후 30℃ 항온조에서 우벨로드형 점도계를 사용하여 측정한 값이다.

상기 이용성 폴리머 성분 대 섬유형성성 폴리머 성분의 토출비를 25:75로 설정하여 다층분할타입 복합방사를 통해 3000m/min의 방사속도로 제사한 후, 연신 배율 1.6배, 연신온도 90℃, 열 고정온도 180℃에서 연신한 하여 다층분할형 복합섬유를 제조하였다. 제조된 복합섬유의 사단면 형성성을 측정하였고, 또한 제조된 복합섬유를 경,위사로 사용하여 100g/㎡의 직물로 제직한 후 알칼리처리하여 분할성을 측정하였다. 이때 알칼리 처리 조건은 NaOH 농도 1.5%, 온도 98℃, 처리시간 30분으로 하였다.

[실시예 2]

이용성 폴리머 성분으로 에틸렌 글리콜과 테레프탈산과의 중합시 디메틸 설포네이트와 폴리에틸렌글리콜을 공중합하여 얻은 고유점도 0.64 수준의 공중합 폴리에스테르를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

[실시예 3]

이용성 폴리머 성분 대 섬유형성성 폴리머 성분의 토출비를 15:85로 설정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

[실시예 4]

이용성 폴리머 성분 대 섬유형성성 폴리머 성분의 토출비를 15:85로 설정한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 절차를 반복하였다.

[실시예 5 내지 8 및 비교예 1 내지 4]

이용성 폴리머 성분과 섬유형성성 폴리머 성분의 종류 및 그 토출비를 하기 표 1에 제시된 바와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

상기 실시예 및 비교예의 방사 공정성 및 용출후 극세사의 편평도, 분할율 등은 하기 표 1에 제시된다.

구분	폴리머 고유점도		폴리머 토출비		공정성	편평도	분할율(%)
	이용성폴리머	섬유형성성폴리머	이용성폴리머	섬유형성성폴리머
실시예 1	0.53	0.63	25	75	우수	11	85
실시예 2	0.64	0.63	25	75	우수	11	50
실시예 3	0.53	0.63	15	85	보통	14	50
실시예 4	0.64	0.63	15	85	보통	14	30
실시예 5	0.53	0.63	40	60	우수	9	90
실시예 6	0.64	0.63	40	60	우수	9	55
실시예 7	0.53	0.63	50	50	보통	7	95
실시예 8	0.64	0.63	50	50	보통	7	60
비교예 1	0.53	0.63	10	90	불량	15	40
비교예 2	0.64	0.63	10	90	불량	15	20
비교예 3	0.53	0.63	60	40	불량	8	95
비교예 4	0.64	0.63	60	40	불량	8	60

상기 표 1로부터 명백하게 되는 바와 같이 본 발명에 의해 제조된 다층분할형 복합섬유는 이용성 폴리머의 용출후 편평도가 10이상인 고 편평도를 가지며 또한 모노 필라멘트의 섬도가 0.1 ~ 1.0데니어 수준의 극세사로 되므로, 세섬사에 의한 인조 스웨드 터치와 고 편평도에 의한 하쉬감과 드라이감이 우수하고, 고 편평도 극세사에 의한 고급스런 특유한 광택을 낼 수 있어서 고급 의류용이나 고급 차량 실내 내장재 등에 효과적으로 응용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 다층분할형 복합섬유의 용출전 단면도이고,

도 2는 기존의 분할형 복합섬유의 용출전 단면도이다.

도 3은 용출후 분할된 섬유형성성 성분의 세그먼트 형태를 도시한 것이다.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명

A: 이용성 폴리머 세그먼트

B: 섬유형성성 폴리머 세그먼트

Claims (5)

1. 이용성 폴리머 성분과 섬유형성성 폴리머성분으로 되고, 이용성 폴리머성분 대 섬유형성성 폴리머성분의 복합비가 15:85∼50:50이며, 상기 두 폴리머가 다층의 형태로 섬유 단면상에 병렬상으로 배열된 것을 특징으로 하는 다층분할형 복합섬유.
2. 제 1 항에 있어서, 이용성 폴리머 성분의 용출후 섬유형성성 폴리머 성분이 편평도 6 ~ 15, 모노 필라멘트 섬도 0.1 ~ 1.0의 극세사로 되는 것을 특징으로 하는 다층분할형 복합섬유.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 섬유형성성 폴리머에 항균성, 소취성 또는 방취성 첨가제가 함유된 것을 특징으로 하는 다층분할형 복합섬유.
4. 다층분할형 복합섬유의 제조에 있어서, 이용성 폴리머 대 섬유형성성 폴리머의 복합비 15:85∼50:50으로 상기 두 폴리머를 다층분할타입 복합방사법으로 방사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층분할형 복합섬유의 제조방법.
5. 청구항 1 기재의 다층분할형 복합섬유를 이용한 가연사 또는 연신사.