KR100483810B1 - 레이온/심색성 폴리에스테르 복합직편물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 셀룰로오스 디아세테이트 섬유와 개질 폴리에스테르 섬유를 저온에서 콜드-패드-배치식 알칼리 처리방법에 의해 감량가공을 진행함으로써 셀룰로오스 디아세테이트 섬유의 레이온화와 개질 폴리에스테르 섬유 표면에 미세한 요철구조를 동시에 갖게 하여 난반사에 의한 심색성과 드라이한 촉감을 얻게 하는 것으로, 감량공정 온도를 낮춤으로써 감량으로 인한 셀룰로오스 섬유 및 폴리에스테르 섬유의 물성저하를 적게 하여, 비스코스 레이온 섬유와 유사한 특성을 가져 의류용도로 매우 적합하고 샤리감이 우수한 레이온 섬유를 제공할 수 있게 됨과 동시에 개질 폴리에스터 섬유는 효과적으로 표면 요철을 형성시켜 심색성 및 촉감이 우수한 폴리에스테르 섬유를 얻게 되어 직물을 얻을 수 있게 된다.

Description

레이온/심색성 폴리에스테르 복합직편물의 제조방법 {Method for producing fabric of Rayon/Deep color polyester composite yarn}

본 발명은 레이온/폴리에스테르 복합직편물의 제조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 레이온의 물성저하 없이 폴리에스테르에 균일하게 심색성을 부여할 수 있는 새로운 레이온/심색성 폴리에스테르 복합직편물의 제조방법에 관한 것이다.

이러한 폴리에스테르 직물에 심색성을 부여하기 위하여, 사(絲) 또는 포(布)의 표면을 조면화(粗面化)하여 표면 반사율을 저하시켜 심색화하는 방법, 그리고 제사, 사가공, 후가공의 각 단계에서 심색화하는 방법등 다양한 방법이 연구되어 왔다.

조면화방법으로는 폴리에스테르 제조단계에서 실리카겔등의 불활성무기 미립자를 분산시킨 개질 폴리에스테르를 방사하여 사를 만들고 이 폴리에스테르 섬유 또는 직물을 감량시 폴리에스테르 섬유와 미립자의 알칼리에 대한 용해속도차에 의해 섬유표면에 미세요철을 형성시키는 방법(일본특허공보 昭 57-53474 및 일본특허공보 昭 62-6576), 폴리에스테르 섬유표면에 저온 플라즈마를 조사하여 미세요철을 형성시키는 물리적인 에칭법등이 있다. 이렇게 하여 만들어진 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 방법으로는 불소계, 실리콘계, 우레탄, 비닐중합물, 실리카등의 저굴절율 화합물로 섬유에 피막을 형성시켜 표면 반사율을 저하시키는 것에 의해 심색효과를 얻는 것도 있다.(일본특허공보 昭 58-51557 및 일본특허공보 昭 61-35309)

일반적으로 심색성 폴리에스테르 직물은 개질 폴리에스테르로 직물을 제직후 정련, 축소를 통하여 준비공정에 부여된 유제, 호제등을 제거하고, 예비세트(Pre-set)공정에 의해 제품의 규격과 열적성질을 부여하며, 감량을 하여 원하는 품질의 촉감을 발현하고, 염색한 후 건조, 열고정의 공정을 거쳐 제조된다. 이 공정중에서 감량가공을 할 때 알칼리에 의해 사에서 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 처리하게 됨으로써 레이온섬유의 강도저하등의 문제가 발생하고, 폴리에스테르사의 균일한 표면미세요철 형성이 어렵게 되는 등의 문제가 발생하였다.

따라서 본 발명은 레이온의 물성저하 없이 폴리에스테르에 균일하게 심색성을 부여할 수 있는 레이온/심색성 폴리에스테르 복합직편물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 연구에서, 본 발명자는 레이온 대신에 셀룰로오스 디아세테이트 섬유를 사용하고 이를 개질 폴리에스테르 섬유와 복합하여 제조한 복합직편물을 콜드-패드-배치방식에 의한 알칼리 처리를 하게 되면 셀룰로오스 디아세테이트 섬유의 레이온화와 개질 폴리에스테르 섬유 표면에 미세한 요철구조를 동시에 갖게 해 난반사에 의한 심색성을 갖게 되어, 결국 레이온의 물성저하 없이 레이온/심색성 폴리에스테르 복합직편물을 제조하는 것이 가능하게 된다는 사실을 알게 된 것이다.

본 발명에 의하면 레이온/심색성 폴리에스테르 복합직편물의 제조에 있어서, 치환도 2.0 ~ 2.75(초산화도 45 ~ 59.5%)의 셀룰로오스 디아세테이트 섬유와 개질 폴리에스테르 섬유로 이루어진 복합직편물을 계면활성제의 존재 또는 부재 하에 콜드패드배치방식에 의한 알칼리 처리로 셀룰로오스 디아세테이트 섬유를 레이온 섬유로 전환시키면서, 개질 폴리에스테르 섬유의 표면에 미세 요철을 형성시켜 심색성을 부여하는 것을 특징으로 하는 레이온/심색성 폴리에스테르 복합직편물의 제조방법이 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따라 셀룰로오스 디아세테이트 섬유와 개질 폴리에스테르 섬유로 이루어진 복합직편물을 알칼리 처리하게 되면 셀룰로오스 디아세테이트 섬유는 그 분자중의 아세틸기가 하이드록시기로 전환되는 검화가 일어나게 되는데 이때 무정형으로 존재하던 디아세테이트 섬유의 분자쇄들이 재배열되어 폴딩(folding)과 패킹(packing)등으로 결정화가 일어난다. 일반적으로 천연의 셀룰로오스는 셀룰로오스 I의 결정구조를 가지게 되며 재생 셀룰로오스 섬유의 경우는 셀룰로오스 II의 구조를 가지는 데 반해 셀룰로오스 디아세테이트의 검화에 의해 제조된 레이온 섬유는 셀룰로오스 II와 IV가 혼합된 결정구조를 가지게 되며, 14~34%의 결정화도(비중법) ,0.012~0.024의 복굴절율을 나타낸다. 셀룰로오스 디아세테이트의 검화에 의해 제조된 레이온 섬유는 비중이 1.48-1.51 gm/㎤, 인장강도 1.2~2.5 gf/de, 신도 20~50%, 표준상태 수분율 12∼13%로 일반 레이온과 유사한 성능을 보인다.

일반적인 폴리에스테르 섬유는 결정성이 높고, 섬유구조가 치밀하여 섬유의 굴절율이 크고, 섬유표면이 평활하여 광의 표면반사가 크며, 염색시 사용되는 분산염료의 분자흡광계수가 적어서 고발색이 어려운 소재로 알려져 있다. 본 발명에서 출발물질로 사용하는 복합직편물을 구성하는 개질 폴리에스테르 섬유는 알칼리 처리에 의해 표면요철을 부여할 수 있는 것이다. 이러한 개질 폴리에스테르 섬유의 예로는 섬유 내부에 알칼리 처리에 의해 용출이 쉽게 되는 물질이 존재하는 마이크로크레이터사가 있다. 이러한 마이크로크레이터사로는 TiO2 , SiO2, Al2O3, BaSO4 등의 무기입자를 폴리에스테르 중합공정에서 혼입하여 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 등이 있다.

개질 폴리에스테르 섬유의 경우 섬유의 감량율 15~30%정도에서 표면 미세요철 형성이 가장 양호한데, 15%이하에서는 감량율 부족으로 인해 표면미세요철형성효과가 떨어지며 30%이상에서는 과감량으로 인해 폴리에스테르 섬유의 강도저하 등의 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 폴리에스테르의 감량을 진행시켜 표면에 미세요철구조를 만들어 심색화하는 가공에 있어서 CPB법에 의해 알칼리를 저온에서 처리함으로써 셀룰로오스 디아세테이트 섬유를 레이온 섬유로 전환시키고 이에 의해 레이온 섬유의 손상을 최대한 적게 할 수 있고 폴리에스테르 섬유전체에 표면미세요철을 균일하게 형성시킬 수 있어 폴리에스터에 우수한 심색성을 부여할 수 있게 된다.

본 발명에서는 셀룰로오스 디아세테이트와 개질 폴리에스테르로 이루어진 직물을 콜드-패드-배치법에 의해 저온에서 연속적으로 알칼리 처리하게 된다. 콜드-패드-배치법에 의한 연속적 알칼리 처리의 바람직한 조건은 25 ~ 53wt%의 알칼리 수용액에 셀룰로오스 디아세테이트/개질 폴리에스테르 복합직편물을 침지하여 50 ~ 100% 웨트 픽업(Wet Pick-up) 시킨 후 저장롤러에 권취한 뒤 20℃이상 70℃ 이하에서 1 ~ 48시간동안 처리한 후 수세하는 것이다. 이와 같이 처리하면, 셀룰로오스 디아세테이트 섬유가 레이온 섬유로 전화됨과 동시에, 개질 폴리에스테르의 표면에 미세요철을 형성되어 심색성을 부여하는 것이 용이하게 된다.

상기 알칼리 처리 온도가 20℃ 보다 낮은 경우에는 반응이 불충분하며 70℃를 초과하는 경우에는 불균일 반응과 섬유의 분자쇄 절단이 일어날 수 있어 부적합하다. 또한, 알칼리 농도가 25% 보다 낮은 경우에는 반응이 느려 에이징(Aging)시간이 오래 걸리며, 53% 보다 높은 경우에는 가성소다가 포화수용액이 되어 침전이 발생할 수 있어 부적합하다.

특히, 콜드-패드-배치법에 의한 연속적 알칼리 처리는 계면활성제의 존재하에 수행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 첨가되는 계면활성제는 알칼리의 내부 침투를 용이하게 함으로써 폴리에스테르 섬유 내부까지 균일한 반응이 일어나도록 하며, 동시에 셀룰로오스 디아세테이트 섬유의 강도 저하도 방지하는 작용을 한다. 알칼리 처리시 계면활성제의 바람직한 첨가량은 0.5 ∼ 10g/ℓ이다. 계면활성제의 첨가량이 0.5g/ℓ 미만이면 알칼리의 내부침투효과가 떨어져 균일한 반응이 어렵고, 10g/ℓ초과시에는 공정성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명에 사용될 수 있는 알칼리화합물의 예로서는 수산화나트륨등과 같은 알칼리금속수산화물, 수산화칼슘 등과 같은 알칼리토금속류수산화물, 탄산나트륨등과 같은 알칼리 금속탄산염 또는 이들중 2종 이상의 혼합물이 있다. 이러한 알칼리 화합물은 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 계면활성제와 병용하여 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 계면활성제로는 폴리에틸렌글리콜형 비이온 계면활성제, 다가 알코올형 비이온 계면활성제 및 음이온 계면활성제 중 어느 하나를 사용할 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 셀룰로오스 디아세테이트 및 개질 폴리에스테르 섬유의 감량율등은 다음과 같은 방법으로 측정한 것이다.

* 감량율 : 알칼리 처리전/후의 시료의 중량변화를 측정하여 다음식으로 구하였다.

감량율(%)= {(처리전시료중량 - 처리후시료중량)/(처리전 시료중량)} X 100

* 염색성 : 분산염료인 포말론블랙(Formalon Black CSE)을 5%owf 농도로 130℃에서 30분 염색한 후 상기와 동일한 방법으로 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 개질 폴리에스테르의 염색성을 평가하였다.

[실시예 1]

경사로 아세틸 치환도 2.55(초산화도 56.9%)의 셀룰로오스 디아세테이트 75d/20f (SK케미칼산, 한국)섬유를 사용하고, 위사로 내부입자법에 의해 제조된 마이크로크레이터사 75d/36f(HUVIS, 한국산, 유기미립자 전구물질사용)를 사용하여 새틴 직물(경사밀도 201본/inch, 위사밀도 82본/inch)을 제직한 후 정련, 축소공정을 거쳐 유제 등을 제거한 후 예비세트(Pre-Set)에 의해 규격을 맞춘 후 계면활성제 1g/ℓ를 첨가한 가성소다 40% owf수용액에 직물을 침지시켜 가성소다 용액의 웨트픽업 (Wet Pick-up)이 70%가 되도록 처리한 후 저장 롤러에 권취한 후 20℃에서 24시간 에이징처리한 후 수세조에서 수세하여 잔류 알칼리를 제거하고 섬유를 건조시켰다. 이 때 아세테이트 부분의 감량율은 40%이고, 마이크로크레이터사의 감량율은 30%이었다. 또한 두 섬유 각각의 감량율을 알아보기 위해 셀룰로오스 디아세테이트 섬유와 마이크로크레이터섬유를 제직하지 않고 CPB 감량기에 넣어 위와 같은 방법으로 처리하여 측정하였다.

원료 섬유와 검화에 의해 감량된 섬유를 각각 적외선 분광 스펙트럼으로 분석한 결과 원료로 사용된 셀룰로오스 디아세테이트 섬유는 1760cm-1에서 아세틸기의 카르보닐 밴드가 크게 나타나는 반면, 실시예1의 섬유는 1760cm-1의 카르보닐 밴드가 완전히 사라지고 3400cm-1의 히드록시기 스트레칭(Hydroxy Stretching)이 증가하여 모든 아세틸기가 히드록시기로 치환되었음을 알 수 있었다. 또한 알칼리 처리후 마이크로크레이터 섬유를 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 표면을 측정한 결과, 표면에 미세 요철이 형성된 것을 확인할 수 있었다.

실시예 1에 의해 제조된 마이크로크레이터 섬유의 표면사진을 그림1에 나타내었다. 얻어진 직물을 분산염료 포말론블랙(Formalon Black CSE)5% owf로 염색한 후 분광광도계를 이용하여 측색하였다.

[비교예 1]

경사로 비스코스 레이온(아사히산, 일본) 75d/20f를 사용하고, 내부입자법에 의해 제조된 마이크로크레이터사 75d/36f(HUVIS, 한국산, 유기미립자 전구물질사용)를 사용하여 사용하여 제직된 새틴 직물(경사밀도 201본/inch, 위사밀도 82본/inch)를 정련 건조한 후 액류 염색기에 가성소다 40%용액을 투입하고 30℃에서 2℃/min로 승온하여 98℃에서 30분간 처리한 후, 30℃까지 2℃/min로 냉각시키고 배액하였다. 이 때 비스코스 레이온 섬유의 감량율은 14.4%였고, 마이크로크레이터사 부분의 감량율은 15.8%였다. 또한 실시예 1과 마찬가지로 두 섬유 각각의 감량율을 알아보기 위해서 비스코스 레이온 섬유와 마이크로크레이터사를 제직하지 않고 감량기에 넣어 위와 같은 방법으로 처리하여 측정하였다. 얻어진 직물을 실시예1과 동일한 방법으로 염색한 후 분광광도계를 이용하여 측색하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 섬유의 처리조건 및 심색성(Color L치)을 측정하여 표1에 나타내었다.

	아세테이트감량율(%)	레이온감량율(%)	개질폴리에스테르감량율(%)
실시예1	40	-	30.0
비교예1	-	14.4	15.8

상기한 실험결과로부터 명백하게 알수 있듯이, 본 발명에 의해 셀룰로오스 디아세테이트 섬유와 개질 폴리에스테르로 이루어진 직편물을 저온에서 CPB알칼리 처리방법에 의해 레이온/심색성 폴리에스테르 복합직물을 제조할 수 있게 되며, 제조된 복합직편물은 기존의 알칼리처리와 같은 셀룰로오스 디아세테이트 섬유의 물성저하가 없이 비스코스 레이온 섬유와 유사한 특성을 가지는 의류용도로 매우 적합하고 샤리감이 우수한 레이온 섬유를 제공할 수 있게 되며, 동시에 마이크로크레이터사의 표면미세요철 형성효과가 우수하여 폴리에스테르 섬유의 촉감 및 심색성이 향상되며, 또한 저온에서 CPB법에 의해 처리하여 제조함으로써 제조공정이 간단해지고, 제조원가의 절감효과와, 안전한 조업조건에서 제조할 수 있는 장점이 있는 것이다.

도 1은 실시예 1에 따라 알칼리 처리된 마이크로크레이터 섬유의 표면을 주사전자현미경으로 촬영한 사진이고, 도 2는 비교예 1에 따라 알칼리 처리된 마이크로크레이터 섬유의 표면을 주사전자현미경으로 촬영한 사진이다.

Claims (4)

1. 레이온/심색성 폴리에스테르 복합직편물의 제조에 있어서, 치환도 2.0 ~ 2.75(초산화도 45 ~ 59.5%)의 셀룰로오스 디아세테이트 섬유와 개질 폴리에스테르 섬유로 이루어진 복합직편물을 계면활성제의 존재 또는 부재하에 콜드패드배치방식에 의한 알칼리 처리로 셀룰로오스 디아세테이트 섬유를 레이온 섬유로 전환시키면서, 개질 폴리에스테르 섬유의 표면에 미세 요철을 형성시켜 심색성을 부여하는 것을 특징으로 하는 레이온/심색성 폴리에스테르 복합직편물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 개질 폴리에스테르가 무기입자를 외부입자법에 의해 중합중에 혼입시켜 방사하여 제조된 마이크로크레이터사 또는 유기 미립자 성분의 전구물질을 내부입자법에 의해 중합시 투입하여 중합공정중 반응, 석출되도록 하여 제조된 마이크로크레이터사인 것을 특징으로 하는 레이온/심색성 폴리에스테르 복합직편물의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제가 폴리에틸렌글리콜형 비이온 계면활성제, 다가 알코올형 비이온 계면활성제 및 음이온 계면활성제 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레이온/심색성 폴리에스테르 복합직편물의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 처리조건이 알칼리 처리농도 25 ∼ 53%, 처리온도를 20 ∼ 70℃, 처리시간 1 ~ 48시간, 계면활성제 첨가량 0.5 ∼ 10g/ℓ이상인 것을 특징으로 하는 레이온/심색성 폴리에스테르 복합직편물의 제조방법.