KR100507688B1 - 해도형 복합사 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 극세사용 해도형 복합사 및 그 제조방법에 관한 것으로, 폴리에스터와 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리스티렌의 혼합물을 제1성분(도성분)으로 하고, 알칼리이용해성 코폴리에스터를 제2성분(해성분)으로 복합방사하여, 우수한 생산성과 염색성을 가지며, 후공정성이 우수한 해도형 극세섬유를 제조하는데 있다.
Description
본 발명은 해도형 복합사 및 그 제조방법에 관한 것이다.
더욱 구체적으로는 본 발명은 우수한 생산성을 가지며, 후공정성이 우수한 해도형 극세섬유를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조한 해도형 복합섬유에 관한 것이다.
통상의 폴리에스터/알칼리이용해성 코폴리에스터의 해도형 복합섬유는 폴리에스터와 알칼리이용해성 코폴리에스터의 2성분을 복합방사하여 제조되며, 이렇게 만들어진 복합섬유는 후공정을 통하여 해(海)성분인 알칼리이용해성 부분을 녹여내어 최종적으로 단사섬도가 0.1 데니어이하의 초극세사로 제조된다.
해도형 복합섬유는 극세사의 특성에 따른 우수한 촉감으로 인하여 클리너, 인공피혁등의 고부가가치 제품으로 제조되어 사용되고 있다.
이러한 해도형 복합섬유를 제조함에 있어서, 생산성과 후공정성을 높이며 염색성을 향상 시킬 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요청되고 있는 실정이다.
폴리에스터의 생산성을 높이기 위한 방법으로는 이종폴리머를 첨가하여 방사공정중에 원사의 배향을 억제시키는 방법이 알려져 있다.
폴리에스터는 방사속도의 증가에 반비례하여서 제조되는 반연신사의 신도가 감소하며, 그 결과 후공정 연신비도 또한 감소하기 때문에 일반적으로 방사속도의 증가에 따른 생산성의 증대효과는 미미하다.
하지만, 폴리에스터의 생산성을 증가시키기 위해 이종폴리머를 첨가하여 방사공정중에 원사의 배향을 억제시키면 방사속도의 증가에도 불구하고 제조되는 원사의 신도는 감소하지 않으므로 생산성의 증대효과를 높일 수 있다.
이와같이 이종폴리머를 첨가하여 방사하는 미국 특허 4,609,710의 방법은 복합방사가 아닌 1데니어 이상의 일반 단일성분의 방사시에 폴리메틸메타크릴레이트 등의 첨가제를 투입하여 1,500∼8,000m/분에서 120%이상의 신도를 가지는 반연신사를 제조하는 방법이며, EP 0.080.274는 폴리에스터에 비상용성 폴리머인 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 글리콜, 알칼리 이용해성 코폴리에스터 등을 첨가하여 생산성을 높이는 방법이다.
이러한 종래의 기술들은 1데니어급 이상의 일반 단일성분의 방사시에 생산성을 높이는 방법을 다루고 있다.
폴리에스터에 이종폴리머를 첨가시키는 방법은 생산성을 증가시키는 장점은 있으나 첨가되는 이종폴리머로 인하여 방사작업성이 저하되고, 염색성과 물성이 불량해지는 문제점이 있다.
폴리에스터와 알칼리 이용해성 코폴리에스터를 복합방사하여서 해도형 복합섬유를 생산성이 좋게 제조하는 방법으로는 방사속도를 증가시키는 방법이 통상적으로 알려지고 있으나, 이 방법은 해도형 복합섬유의 성분중 중량비가 높은 폴리에스터의 특성인 방사속도 증가에 따른 신도감소효과 때문에 방사속도 증가에 따른 생산성 향상 효과가 감소되며, 또한 방사속도 증가에 따른 물성변화로 인하여 방사작업성 및 가연작업성등의 후공정성을 불량하게 하며 염색성에도 나쁜영향을 주었다.
본발명은 폴리에스터와 알칼리 이용해성 코폴리에스터의 해도형 복합사에 이종폴리머를 첨가하여 높은 방사속도에서 생산성이 높게 반연신사를 제조함에 있어서 방사작업성 및 가연작업성등의 후공정성 불량과 염색균일성 저하의 문제점을 해결하는데 기술적 과제를 두고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 제 1성분(도성분)인 폴리에스터 용융멜트에 첨가제로 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리스티렌을 0.1∼5중량부 좋기로는 0.1∼2중량부 첨가하고, 제 2성분(해성분)으로는 알칼리 이용해성 코폴리에스터를 사용하여 통상의 방법으로 제조한 해도형 복합사 및 그 제조방법이다.
이때, 제 1성분과 제 2성분의 비는 65∼90중량부 대 35∼10중량부 이며, 방사속도는 2,500m/분이상 5,000m/분까지이며, 좋기로는 3,000m/분 이상에서 4,200m/분까지이다.
본 발명에서 알칼리 이용해성 코폴리에스터는 금속 설포네이트염을 함유하는 디메틸 아이소프탈레이트 성분(화학식 1)을 에틸렌 글리콜과 반응시켜 제조한 금속 설포네이트염을 함유하는 비스하이드록시 에틸 아이소프탈레이트를 중합물내 디에시드 성분의 1∼6몰부, 아이소프탈산 성분(화학식 2)을 중합물 내 디에시드 성분의 0.01∼5중량부, 분자량 1,000∼20,000인 폴리알킬렌 에테르 글리콜을 중합물 대비 3∼15중량부 되게 만든 코폴리에스터이다.
단, M은 알칼리 금속으로서 Na, Li, K등을 나타낸다.
단, R은 H(H인 경우 아이소프탈산)나 CH3등의 알킬기(CH3인 경우 디메틸아이소프탈레이트)이다.
폴리에스터 용융멜트에 첨가제를 투입하기 위하여 사이드 피딩 설비(도 1)를 이용하거나 통상적으로 사용되는 폴리에스터(폴리에틸렌테레프탈레이트) 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트에 첨가제를 10∼35 중량부 분산시킨 마스터 배치를 최종적으로 목적하는 첨가제의 함량인 0.1∼5중량부가 되도록 적정량 첨가시켜주며, 알칼리 이용해성 코폴리에스터 용융멜트에는 별도로 첨가제를 투입하지 않는다.
알칼리 이용해성 코폴리에스터부에 첨가제를 첨가하였을 경우 해성분의 물성저하로 방사작업성이 불량하여지며, 알칼리감량공정에서도 감량속도가 저하되는 문제점이 생길수 있다.
해도형 복합사의 형태는 제1성분이 복합섬유단면에서 도(島)상으로 분산되어 있으며, 제2성분이 제1성분들 사이의 빈곳을 채워주도록 해(海)상으로 분산되어 있는 형태이다.
제1성분인 도(island)의 개수는 16∼50개가 되도록 하여 해도형 복합사를 제조한다(도 2).
이렇게 만들어진 폴리에스터와 알칼리 이용해성 코폴리에스터의 해도형 복합사 의 반연신사를 바람직한 원사의 물성(인장강도 특성)을 발현하기에 충분한 연신비와 온도로 연신 또는 가연하여 해도형 복합섬유를 제조한다.
이때, 폴리에스터와 알칼리 이용해성 코폴리에스터의 해도형 복합사의 연신비는 1.3에서 1.7이며, 온도는 130℃에서 190℃이다.
본 발명에서는 도성분에 이종폴리머로 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리스티렌을 0.1∼5.0중량%투입하여 방사속도의 증가에 따른 복합사의 신도저하를 억제하여 생산성을 증대시킬 수 있었으며, 폴리에스터와 알칼리 이용해성 코폴리에스터의 두 성분을 복합방사함으로서 이종폴리머 투입에 따르는 방사작업성 및 가연작업성등의 후공정성 감소와 염색균일성의 저하를 막을수 있었다.
이때, 폴리에스터부에 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리스티렌을 5중량%를 초과하여 첨가하였을 경우 방사작업성이 불량하여지며, 제조된 원사의 염색성도 저하되며 제조원가도 상승하는 단점이 있다.
또한 0.1중량%미만을 첨가할 경우에는 생산성 향상의 효과가 거의 없다.
방사속도는 일반적인 해도형복합사의 반연신사의 방사속도인 2,500m/분 이상으로 하는 것이 좋다.
그러나 5,000m/분을 초과하면 사절수의 증가로 권취하는데 어려움이 있으므로 5,000m/분 이하의 속도로 방사하는 것이 바람직하다.
<측정방법>
해도형 복합사의 후공정 용출성 및 염색성의 판정은 원사를 환편기로 20∼30cm길이가 되도록 편직한 시료를 이용하여 다음과 같이 판정하였다.
후공정용출성 : 편직시료를 100℃ 수산화나트륨 2% 수용액에 교반상태로 10분간 방치한 뒤 순수로 세척후 원사의 분할정도를 전자현미경으로 측정하여 비교평가하였다.
염색시험 : 분산염료 코우-네이비(S Type)을 염료농도 1% o.w.f로 만든후 분산제(VGT) 1g/L, pH 4.5∼5.5(초산), 액비 1 대 15로 조제한후 염색온도를 30℃에서 125℃까지 1℃/분로 균일하게 승온시킨 후 125℃에서 30분간 유지하였다.
염색균일성 : 염색이 끝난 시료를 충분히 건조시킨 후 백색판을 넣어 육안으로 염색등급을 판정하였다.
일반적인 원사의 등급을 보통으로 판정하고, 이것과 상대적으로 비교하여 매우 우수한 경우, 우수한 경우, 불량한 경우로 나누어 단계적으로 평가하였다.
생산성 향상 : 종래의 방법으로 제조한 원사와 동일한 물성을 가지면서 종래방법보다 빠른 속도로 방사가 가능하면 높은 생산성을 가진다고 할수 있다.
종래기술과 대비하여 방사속도 증가를 계산한 것으로 아래와 같은 식으로 계산하였다.
생산성 향상(%) = (본 발명의 방사속도 - 종래 기술의 방사속도)
÷종래 기술의 방사속도 ×100
실시예 1∼2, 비교예 1∼4
도성분으로 폴리에스터부에 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리스티렌을 첨가하되 그 함량을 변화시킨 해도형 복합사의 반연신사의 물성을 표1에 나타내었다.
이때, 해성분으로 사용하는 알칼리 이용해성 코폴리에스터부 중합물은 금속 설포네이트염을 함유하는 비스하이드록시 에틸 아이소프탈레이트를 테레프탈산 성분의 2.7몰부, 아이소프탈산 성분을 테레프탈산 성분의 2중량부, 평균 분자량이 4,000인 폴리알킬렌에테르글리콜을 중합물 대비 10중량부 투입한 것을 사용하였다.
폴리에스터부의 방사온도는 290℃, 알칼리 이용해성 코폴리에스터부의 방사온도는 265℃, 방사구금은 37 해도형으로 직경은 0.23mm(구멍수 36)이며, 냉풍속도 0.4m/sec로 복합사의 반연신사의 섬도가 120데니어가 되도록 토출량을 조절하여 폴리에스터부/알칼리 이용해성 코폴리에스터부의 비율이 75/25중량비가 되도록 하고, 방사속도를 2,600m/분에서 4,000m/분으로 방사하였다.
이러한 원사를 히터온도 155℃, 연신속도 500m/분의 조건에서 연신비 1.55로 가연하여 해도형 복합사의 가연사를 제조하였다.
본 실시예 1∼2 및 비교예 1∼4의 결과는 표 1에 나타내었다.
< 표 1 >
| 구분 | 단위 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | |
| 폴리에스터부 | 폴리메틸메타크릴레이트 함량 | 중량% | 1 | 0 | 1.4 | 0 | 0 |
| 폴리스티렌함량 | 중량% | 0 | 2 | 0 | 0 | 0 | |
| 방사속도 | m/분 | 3,500 | 3,500 | 4,000 | 2,600 | 3,500 | |
| 반연신사물성 | 강도 | g/de | 2.2 | 2.3 | 2.2 | 2.2 | 3.6 |
| 신도 | % | 139 | 134 | 138 | 137 | 75 | |
| 공정성및염색성 | 방사공정성 | - | ◎ | ◎ | Ｏ | Ｏ | Ｏ |
| 후공정용출성 | - | ◎ | ◎ | ◎ | Ｏ | Ｏ | |
| 염색균일성 | - | ◎ | Ｏ | Ｏ | △ | △ | |
| 생산성향상 | 유/무 | 유 | 유 | 유 | 무 | 무 | |
(◎ : 매우우수, Ｏ : 우수, △ : 보통, × : 불량)
표 1의 실시예 1, 2, 3에서 보이는 바와 같이 도성분인 폴리에스터부에 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리스티렌을 1∼2중량%첨가하여 방사한 경우 우수한 공정성으로 균일한 염색이 가능한 해도형 복합섬유를 제조할 수 있었다.
실시예 1과 비교예 1을 보면 실시예 1은 폴리에스터부에 폴리메틸메타크릴레이트를 1 중량부 첨가한 것으로서 비교예 1의 기존기술에 의한 해도형 복합사의 방사속도인 2,600m/분 보다 빠른 3,500m/분에서 우수한 방사공정성, 후공정용출성, 염색균일성을 가지는 해도형 복합사를 제조할수 있으며, 비교예1과 거의 유사한 물성을 가지면서도 빠른 방사속도로 제조할 수 있으므로 생산성 향상이 가능하다. 생산성향상은 약 35%이다.
실시예 2에서도 폴리에스터부에 폴리스티렌만 2중량부 첨가하고 알칼리 이용해성 코폴리에스터부에 첨가제를 투입하지 않은경우도 마찬가지로 생산성 및 방사공정성, 후공정용출성, 염색균일성이 향상된다.
비교예1은 종래의 방법처럼 폴리에스터부에 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리스티렌을 첨가하지 않았으며, 2,600m/분에서 방사하여 비교기준이 되도록 하였다.
본 발명에 의한 실시예 1,2,3의 경우는 3,500m/분에서 4,000m/분의 고속방사시에도 비교예1과 유사한 반연신사의 물성을 나타내었다. 그러나 종래기술에 의한 중합물을 3,500m/분에서 방사한 비교예2의 경우 방사속도의 증가로 강도는 증가하였으나 신도는 감소하여 기준이 되는 비교예1의 물성과 차이가 발생하였으며 생산성 향상 효과가 없다.
본 발명은 우수한 생산성을 가지며, 후공정성이 우수한 해도형 극세섬유를 제조할 수 있다.
본 발명에 의한 해도형 복합사는 우수한 방사공정성, 염색성, 분할성을 가지며, 높은 생산성으로 제조 할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 도성분의 방사공정을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 의한 복합사의 확대 횡단면도.
Claims (6)
- 폴리에스터에 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리스티렌 중에서 선택한 한 성분을 혼합시킨 것을 제1성분(도성분)으로 하고, 통상의 알칼리 이용해성 코폴리에스터를 제 2성분(해성분)으로 하여 제조하는 것을 특징으로 하는 해도형 복합사의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 제 1성분은 95 ~ 99.9중량%가 폴리에스터, 0.1 ~ 5중량%가 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리스티렌 중에서 선택한 성분임을 특징으로 하는 해도형 복합사의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 제 2성분이 복합섬유 전체에서 차지하는 비율이 10~ 35중량%인 것을 특징으로 하는 해도형 복합사의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 방사속도는 3,000m/분 이상 5,000m/분 이하인 것을 특징으로 하는 해도형 복합사의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 제 2성분인 알칼리 이용해성 코폴리에스터 중합물은 화학식 (1)로 대표되는 금속 설포네이트염을 함유하는 비스하이드록시 에틸 아이소프탈레이트 성분을 중합시 중합물내 디에시드 성분의 1∼6몰% 투입하고, 화학식 (2)로 대표되는 아이소프탈산 성분을 중합물내 디에시드 성분의 0.01∼5중량%, 평균 분자량이 1,000∼20,000인 폴리 알킬렌 에테르 글리콜을 중합물 대비 3∼15중량%를 투입하여 제조하는 것을 특징으로 하는 해도형 복합사의 제조방법.단, M은 알칼리 금속으로서 Na, Li, K 등을 나타낸다.단, R은 H(H인 경우 아이소프탈산)나 CH3 등의 알킬기(CH3인 경우 디메틸 아이소프탈레이트)이다.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 해도형 복합사
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| KR101079804B1 (ko) | 2007-12-21 | 2011-11-03 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 폴리에스터 장섬유 스펀본드 부직포 및 그의 제조방법 |
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