KR100532552B1

KR100532552B1 - 후가공성이 우수한 복합섬유 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100532552B1
Application number: KR10-2003-7010047A
Authority: KR
Inventors: 고야나기다다시; 아베다까오; 마쯔오데루히꼬; 미쯔모리요우세이
Original assignee: 아사히 가세이 셍이 가부시키가이샤
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2005-12-02
Also published as: US6555220B1; JP2009046800A; KR20030077597A; CN1243861C; TW571008B; US6949210B2; JPWO2002063080A1; EP1365049A4; JP4612717B2; EP1365049A1; ATE325209T1; CN1489649A; ES2258614T3; DE60211125D1; JP4353698B2; EP1365049B1; WO2002063080A1; MXPA03005962A; JP2006342488A; US20030232194A1

Abstract

본 발명은 두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형 또는 편심 쉬스/코어형으로 접합된 단사군으로 이루어지고, 이 단사를 구성하는 폴리에스테르 성분의 적어도 한쪽이 폴리트리메틸렌테레프탈레이트이며, 또한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 중의 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 2.5wt% 이하이고, 섬유-섬유 간 동마찰계수가 0.2∼0.4이며, 교락도가 2∼60개/m 및/또는 꼬임수가 2∼60T/m이고, 섬도 변동값 U%가 1.5% 이하인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유를 제공한다.

Description

후가공성이 우수한 복합섬유 및 그 제조방법 {COMPLEX FIBER EXCELLENT IN POST-PROCESSABILITY AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}

본 발명은 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.

폴리트리메틸렌테레프탈레이트(이하, PTT라고 함) 섬유는 J. Polymer Science: Polymer Physics Edition Vol.14 p263-274(1976) 및 Chemical Fibers International Vol.45, p110-111, 4월 (1995) 등의 선행 문헌에 의해 알려졌다.

이들 선행 문헌에는, PTT 섬유의 응력-신장 특성에 대한 기본 특성이 기재되어 있고, PTT 섬유는 초기 모듈러스가 작고 탄성 회복성이 우수하므로 의료 용도나 카페트 용도 등에 적합함이 시사되어 있다.

일본 특허공보 소43-19108호, 공개특허공보 평11-189923호, 공개특허공보 2000-239927호, 공개특허공보 2000-256918호, EP1059372A 공보 등에는, 적어도 한쪽 또는 양쪽이 PTT로 이루어진 사이드 바이 사이드형 복합섬유가 개시되어 있다.

이들 선행 문헌에는, 적어도 한쪽 성분에 PTT를 사용하며, 사이드 바이 사이드형 또는 편심 쉬스/코어형으로 복합시킨 복합섬유(이하, PTT계 복합섬유라고 함)는, 잠재 권축성을 가지며 열처리함으로써 권축이 현재화(顯在化)되어 양호한 스트레치성과 소프트한 감촉을 나타내는 것이 개시되어 있다.

그러나, 본 발명자들의 검토에 따르면, PTT계 복합섬유는 스트레치성이나 소프트성과 같은 양호한 성질을 나타내는 제품이 수득되지만, 그 편직공정이나 염색공정 등의 후가공공정 및 염색 균일성에 관해서 다음 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ에 설명한 바와 같은 문제점이 있음이 밝혀졌다.

Ⅰ. 편직공정에서의 문제점

편직의 준비공정으로서 편물에서는 경사 정경공정, 직물에서는 경사 준비나 연사 준비공정 등이 채택된다.

PTT계 복합섬유를 경 편성에 사용하면, 편성공정에서 편성 중의 장력 변동에 의해 「단사의 흐트러짐」이 발생하여, 그 결과 인접하는 섬유끼리 서로 엉켜 실이 끊긴다.

또, 연사하여 직물에 사용하면, 연사시 또는 제직시에 가이드류에 백색 분말이 퇴적되어 실이 끊기는 문제점이 발생한다.

도 1은 연사 후 습열에서 꼬임 고정한 PTT계 복합섬유의 표면을 주사형 전자현미경으로 관찰한 사진의 일례를 알기 쉽게 모사한 도면이다. 백색 분말은 단사 표면에 거의 일정하게 부착되어 있고, 이런 점은 도 1에서도 알 수 있다.

도 2는 직기의 텐서 가이드에 부착된 백색 분말을 시차주사 열량측정(DSC)으로 측정한 측정 곡선의 일례를 나타내는 도면이다.

이 측정 곡선에는 약 230℃와 약 250℃에서 흡열피크가 관찰된다. 이 피크들 중에서 약 230℃의 피크는 PTT의 융해 온도에, 약 250℃의 피크는 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 융해 온도에 합치된다. 따라서, 가이드류에 부착된 백색 분말은 PTT나 그 부생성물인 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머임을 알 수 있다.

현재(顯在) 권축의 권축률이 높아질수록 또한 꼬임수가 늘어날수록 PTT 유래의 백색 분말이 증가한다. 꼬임수가 1000T/m 이상인 경우에는, 주사형 전자현미경으로 찰과 흔적을 확인할 수 있을 정도로 마찰 찰과가 현저해지므로, PTT계 복합섬유를 강연으로 사용하기가 어려워진다.

또, 연사 후의 꼬임 고정 온도가 고온일수록 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머 유래의 백색 분말이 증가한다.

이와 같은 백색 분말이 발생하는 이유는 명확하지 않지만, 다음과 같이 추정된다.

PTT계 복합섬유, 그 중에서도 높은 스트레치성을 갖는 복합섬유는 그 권축이 잠재성일 뿐아니라 열처리 이전에도 권축이 발현되었고, 즉 현재 권축성을 갖는 것이 특징이다. 이와 같은 현재 권축성을 갖는 사이드 바이 사이드형 복합섬유에서는, 상기 편직의 준비공정에서 가이드류와의 접촉 저항이 비현재 권축성을 갖는 복합섬유와 비교하여 현저히 높아지기 때문에, 백색 분말이 발생하는 것으로 추정된다.

또, 연사 후의 꼬임 고정시에 PTT계 복합섬유 중에 함유되는 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머가 실 내부에서 표면으로 석출됨으로써 백색 분말이 발생하는 것으로 추정된다.

WO99/39041호 공보에는, PTT 섬유에 특정한 마무리제를 부여함으로써, 방사시 또는 가연가공시의 실 끊김을 해소하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 권축이 현재화된 현재 권축성을 갖는 PTT계 복합섬유에 대해서는 전혀 기재되어 있지 않다.

또, 상기 선행문헌에는, 편성시에 발생되는 섬유의 엉킴이나 편직시에 발생되는 백색 분말의 발생과 같은 문제의 존재조차 기재되어 있지 않고, 더구나 그 해결방법에 대해서는 개시도 시사도 되어 있지 않다.

Ⅱ. 염색시의 문제점

편직물의 염색방법으로서 후염법이나 프린트 염색법 이외에 선염법이 공지되어 있다.

선염법에 의해 수득되는 편직물은 섬유마다 배색을 달리하여 모양을 형성하기 때문에, 고급감이나 패션성이 우수한 편직물을 수득할 수 있는 것이 특징이다.

선염법으로는, 보빈에 감아 염색하는 방법 또는 치즈 형태로 감아 염색하는 방법이 있는데, 염색의 경제성 면에서 후자가 주류를 이룬다.

PTT계 복합섬유를 치즈 염색으로 선염(이하, 단순히 치즈 염색이라고 함)하여 수득되는 편직물은, PTT나 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET라고 함)의 가연가공사와 비교하여 염색시의 권축 현재화가 쉽다. 따라서, 치즈 염색한 PTT계 복합섬유를 편직물에 사용하면, 높은 권축에 기초하여 양호한 스트레치성이 얻어지는 것이 특징이다.

그러나, 이러한 특징이 있는 한편, PTT계 복합섬유의 치즈 염색에서는, 섬유에서 추출된 올리고머가 염색 치즈에 석출되고, 염색 균일성이 손상되는 문제가 발생함이 밝혀졌다.

즉, 염색액이 치즈의 내측에서 외측으로 치즈 중을 순환할 때에, PTT계 복합섬유에서 염색액으로 용출된 올리고머가 석출되어 섬유에 부착된다. 이 올리고머가 부착된 섬유 부분에는 염색 얼룩이나 색의 칙칙함이 발생하는 문제가 있다. 올리고머에 의한 염색시의 문제점은 치즈 염색에 한정되지 않고, 후염에서도 동일한 문제를 발생시킨다.

본 발명자들의 해석에 따르면, 올리고머의 주 성분은 트리메틸렌테레프탈레이트의 환상 다이머임이 밝혀졌다.

PTT계 복합섬유에서 환상 다이머의 석출량이 많은 이유는 명확하지 않지만, PTT계 복합섬유는 PTT의 배향도가 낮기 때문에 환상 다이머가 섬유 표면으로 이동하는 것을 쉽게 하는 것으로 추정된다.

일본 특허 제3204399호 공보에는, 방사 구금의 토출구멍의 오염을 억제하는 것을 목적으로 하여 올리고머 함유량으로 언급된 PTT 섬유가 개시되어 있다. 그러나, 그 함유율도 높고 더구나 PTT계 복합섬유를 연사-열 고정하여 제직할 때에 발생되는 백색 분말의 문제나 염색시의 올리고머의 문제에 대해서는 전혀 시사되어 있지 않다.

따라서, 염색시의 문제점 발생이 없는 PTT계 복합섬유가 강하게 요구되고 있다.

Ⅲ. 염색 균일성

PTT계 복합섬유에서는 제품의 염색 균일성은 중요한 요건이다.

PTT계 복합섬유의 공업적 제조에서 염색 균일성을 저하시키는 원인으로서 다음 두가지 문제가 밝혀졌다.

하나는 실 구부러짐의 문제다. 스트레치성이나 스트레치백성을 향상시키기 위해서, 사용되는 두 종류의 폴리머의 고유점도 차이를 크게 하면, 방사시에 토출된 두 종류의 폴리머의 용융점도 차이에서 기인하여 실 구부러짐(벤딩)이 발생하여 수득되는 복합섬유의 실 길이방향으로 섬도의 변동이 발생한다.

다른 하나는 용융 폴리머의 토출구멍이 오염되는 문제다. PTT의 방사에서는 방사 시간의 경과와 함께 토출구멍 주변에 폴리머가 부착되어 「눈곱」이라는 오염이 발생한다. 이 오염은 PTT 특유의 현상이고, 또한 두 종류의 폴리머의 고유점도 차이가 클수록 토출구멍 오염이 현저하다. 「눈곱」이 생기면, 토출되는 실이 불균일해져(이른바, 울퉁불퉁해져) 방사안정성이 손상될 뿐아니라 수득되는 복합섬유의 섬도 변동값 U%가 커지는 것이 분명해졌다. 섬도 변동이 큰 PTT계 복합섬유는 포백으로 했을 때에 염색 균일성이 나빠서 상품의 품위를 크게 손상시키게 된다.

실 구부러짐의 해소를 목적으로 일본 특허공보 소43-19108호, BP 965,729호 공보, 일본 공개특허공보 2000-136440호 등에는, 두 종류의 폴리머의 유로를 기울인 토출구멍을 갖는 방사 구금을 사용한 방사방법이 제안되어 있다.

그러나, 이들 선행기술에서는, 고유점도 차이를 갖는 두 종류의 폴리머가 합류된 후 바로 구멍에서 토출되는 방식이기 때문에, 양자의 용융 점성 차이를 크게 한 경우에는, 편류를 충분히 방지할 수 없고, 그 결과 섬도의 변동을 충분히 억제하지 못함이 밝혀졌다.

따라서, 편직공정에서의 실 끊김 문제점이나 치즈 염색시의 염색 문제점을 개량하고, 또한 높은 스트레치성과 스트레치백성 및 염색 균일성을 갖는 PTT계 복합섬유 및 그 제조방법의 개발이 강하게 요구되었다.

도 1은 연사 후 꼬임 고정한 PTT계 복합섬유 표면의 주사전자현미경 사진의 일례를 알기 쉽게 모사한 도면이다.

도 2는 직기에 부착된 백색 분말의 시차주사 열량측정(DSC)의 측정 차트의 일례이다.

도 3은 PTT계 복합섬유의 신장-응력 곡선의 일례이다.

도 4는 본 발명의 제조방법에 사용되는 방사 설비의 토출구멍의 일례의 개략도이다.

도 5는 본 발명의 제조방법에 사용되는 방사 설비의 일례의 개략도이다.

도 6은 본 발명의 제조방법에 사용되는 연신기의 일례의 개략도이다.

발명의 개시

본 발명의 과제는 편성공정에서의 섬유끼리의 엉킴에 의한 실 끊김 또는 제직공정에서의 폴리머나 올리고머에서 기인하는 백색 분말에 의한 실 끊김 등 편직공정에서의 문제점, 그리고 올리고머 석출에 의한 염색 얼룩이나 칙칙함 등의 염색시의 문제점 등의 문제가 없고, 제편직의 준비공정이나 염색공정 등의 후가공성이 우수한 PTT계 복합섬유를 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제는 종래 기술 수준에서는 전혀 인식되지 않고, 특히 스트레치성이나 스트레치백성이 우수한 현재 권축성을 갖는 PTT계 복합섬유에서 본 발명자들에 의해 처음 발견된 신규 해결 과제이다.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 섬유에 함유되는 환상 다이머량과 섬유의 표면 특성, 집속형태 특성을 특정함으로써, 상기 과제가 해결되는 것을 발견하여 본 발명을 완성시키는 데에 이르렀다.

즉, 본 발명은 다음과 같다.

1. 두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형 또는 편심 쉬스/코어형으로 접합된 단사군으로 이루어지고, 이 단사를 구성하는 폴리에스테르 성분의 적어도 한쪽이 PTT이며, 또한 다음 (1)∼(4) 요건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 PTT계 복합섬유.

(1) PTT 중의 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 2.5wt% 이하이다.

(2) 섬유-섬유 간 동마찰계수가 0.2∼0.4이다.

(3) 교락(交絡)도가 2∼60개/m 및/또는 꼬임수가 2∼60T/m이다.

(4) 섬도 변동값 U%가 1.5% 이하이다.

2. 단사를 구성하는 폴리에스테르 성분의 한쪽이 PTT이고, 다른쪽이 PTT, PET, 폴리부틸렌테레프탈레이트에서 선택된 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 상기 1에 기재된 PTT계 복합섬유.

3. 두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형으로 접합된 단사군으로 이루어지고, 또한 다음 (1)∼(6) 요건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 상기 1에 기재된 PTT계 복합섬유.

(1) 폴리에스테르 성분이 모두 PTT이다.

(2) PTT 중의 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 2.2wt% 이하이다.

(3) 섬유-섬유 간 동마찰계수가 0.3∼0.4이다.

(4) 교락도가 10∼35개/m 및/또는 꼬임수가 10∼35T/m이다.

(5) 섬도 변동값 U%가 1.2% 이하이다.

(6) 현재 권축의 최대 권축 신도가 50% 이상이다.

4. 복합섬유의 단사를 구성하는 두 종류의 폴리에스테르 성분이 양쪽 모두 90몰% 이상이 PTT이고, 또한 이 복합섬유의 평균 고유점도가 0.7∼1.2㎗/g, 파단 신도가 30∼50%, 파단 강도가 2.5cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1∼3 중 어느 하나에 기재된 PTT계 복합섬유.

5. 두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형으로 접합된 단사군으로 이루어지고, 이 단사 단면의 접합 계면의 곡률 r(㎛)이 10d^0.5 미만(단, d는 단사 섬도(데시텍스)를 표시함)인 것을 특징으로 하는 상기 1∼4 중 어느 하나에 기재된 PTT계 복합섬유.

6. 현재 권축의 최대 권축 신도가 50% 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1∼5 중 어느 하나에 기재된 PTT계 복합섬유.

7. 비등수 처리 후의 권축의 신장 회복 속도가 15m/초 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1∼6 중 어느 하나에 기재된 PTT계 복합섬유.

8. 두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형 또는 편심 쉬스/코어형으로 접합된 단사군으로 이루어지고, 이 단사를 구성하는 폴리에스테르 성분의 적어도 한쪽이 PTT인 PTT계 복합섬유를 용융 방사법으로 제조함에 있어서, 다음 (a)∼(d) 요건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 PTT계 복합섬유의 제조방법.

(a) 용융 온도를 240∼280℃, 또한 용융 시간을 20분간 이하로 한다.

(b) 두 종류의 폴리에스테르가 합류된 후의 토출구멍당 토출 조건을, 평균 고유점도[η](㎗/g)와 토출 선속도 V(m/분)의 곱이 3∼15(㎗/g)ㆍ(m/분) 범위로 한다.

(c) 토출된 폴리에스테르를 냉각 고화시킨 후, 필라멘트에, 마무리제로서 지방산 에스테르 및/또는 광물유를 10∼80wt% 함유하는 마무리제 또는 분자량이 1000∼20000인 폴리에테르를 50∼98wt% 함유하는 마무리제를 0.3∼1.5wt% 부여한다.

(d) 최종 권취까지의 어느 한 단계에서 교락 및/또는 꼬임을 부여한다.

9. 두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형으로 접합된 단사군으로 이루어진 복합섬유를 용융 방사법으로 제조함에 있어서, 다음 (a)∼(f) 요건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 PTT계 복합섬유의 제조방법.

(a) 양쪽 성분으로서 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 1.1wt% 이하인 PTT를 사용한다.

(b) 용융 온도를 255∼270℃, 또한 용융 시간을 20분간 이하로 한다.

(c) 두 종류의 폴리에스테르가 합류된 후의 토출구멍당 토출 조건으로서 토출구멍 직경 D와 구멍 길이 L의 비(L/D)가 2 이상이고, 토출구멍이 연직방향에 대하여 15∼35도의 경사를 갖는 방사 구금을 사용한다.

(d) 두 종류의 폴리에스테르가 합류된 후의 토출구멍당 토출 조건을, 평균 고유점도[η](㎗/g)와 토출 선속도 V(m/분)의 곱이 5∼10(㎗/g)ㆍ(m/분) 범위로 한다.

(e) 토출된 폴리에스테르를 냉각 고화시킨 후, 필라멘트에, 마무리제로서 지방산 에스테르 및/또는 광물유를 10∼80wt% 함유하는 마무리제 또는 분자량이 1000∼20000인 폴리에테르를 50∼98wt% 함유하는 마무리제를 0.3∼1.5wt% 부여한다.

(f) 최종 권취까지의 어느 한 단계에서 교락 및/또는 꼬임을 부여한다.

10. 복합섬유의 단사를 구성하는 두 종류의 폴리에스테르 성분이 양쪽 모두 90몰% 이상이 PTT이고, 평균 고유점도가 0.7∼1.2㎗/g인 것을 특징으로 하는 상기 8 또는 9에 기재된 PTT계 복합섬유의 제조방법.

다음에, 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형 또는 편심 쉬스/코어형으로 접합된 단사군으로 이루어지고, 이 단사를 구성하는 폴리에스테르 성분의 적어도 한쪽이 PTT이다. 예컨대, 두 종류의 폴리에스테르 성분으로는 PTT와 다른 폴리에스테르의 조합이나 PTT끼리의 조합을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 PTT계 복합섬유는 다음 (1)∼(4) 요건을 만족시킨다.

(2) 섬유-섬유 간 동마찰계수가 0.2∼0.4이다.

(3) 교락도가 2∼60개/m 및/또는 꼬임수가 2∼60T/m이다.

(4) 섬도 변동값 U%가 1.5% 이하이다.

상기 종래의 문제점 Ⅰ∼Ⅲ 중에서 상기 요건 (1)∼(3)은 문제점 Ⅰ∼Ⅲ을 해결하는 데에 중요한 요건이고, 요건 (4)는 문제점 Ⅲ을 해결하는 데에 중요한 요건이다.

이들 요건에 대해서 다음에 설명한다.

본 발명에 사용되는 PTT는 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 2.5wt% 이하이고, 바람직하게는 2.2wt% 이하, 보다 바람직하게는 1.1wt% 이하, 더욱 바람직하게는 1.0wt% 이하, 가장 바람직하게는 0이다. 또, 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율은 후술하는 ¹H-NMR법에 의해 해석되는 측정값이다.

트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 상기 범위이면, 편직시에 가이드류에 백색 분말이 부착되지 않아 실 끊김나 보풀이 발생하지 않으므로 안정된 편직이 가능하고, 또 염색시에 환상 다이머의 부착에 의한 염색 문제점이 발생하지 않는다. 특히, 치즈 염색시에 염색 이상 등의 결점을 회피하기 위해서는, 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 2.2wt% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.8wt% 이하이다.

본 발명에서 PTT로는 PTT 호모폴리머 또는 90몰% 이상이 PTT이며 10몰% 이하가 그 밖의 에스테르 반복 단위를 포함하는 공중합 PTT인 것이 바람직하다.

공중합 성분의 대표예로는 다음 것을 들 수 있다.

산성분으로는, 이소프탈산이나 5-나트륨술포이소프탈산으로 대표되는 방향족 디카르복실산, 아디프산이나 이타콘산으로 대표되는 지방족 디카르복실산 등이다. 또, 히드록시 벤조산 등의 히드록시 카르복실산도 그 예이다. 글리콜 성분으로는 에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등이다. 이들 복수가 공중합될 수도 있다.

본 발명에 사용되는 PTT는 공지된 방법으로 제조된 것이어도 된다. 예컨대, 용융 중합만으로 소정의 중합도로 하는 1 단계법이나 일정한 중합도까지는 용융 중합으로 중합시키고, 계속해서 고상 중합으로 소정의 중합도까지 올리는 2 단계법을 들 수 있다. 후자의 고상 중합을 조합하는 2 단계법에 의한 제조법이 환상 다이머의 함유율을 감소시키는 목적에서 바람직하다. 또, 1 단계법에 의해 제조된 PTT는 방사공정에 공급하기 이전에 추출처리 등에 의해 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머를 감소시켜 두는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에서 단사를 구성하는 폴리에스테르 성분의 다른쪽 폴리에스테르 성분으로는, 상기 PTT 이외에 PET, 폴리부틸렌테레프탈레이트(이하, PBT라고 약칭함) 또는 이들에 제 3 성분을 공중합시킨 것이 바람직하다.

제 3 성분의 대표예로는 다음 것을 들 수 있다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 섬유-섬유 간 동마찰계수가 0.2∼0.4이고, 바람직하게는 0.3∼0.4이다.

섬유-섬유 간 동마찰계수가 상기 범위이면, 복합섬유를 펀 또는 치즈 형상으로 권취할 때에 권취 형상이 붕괴되지 않으므로 안정된 형상으로 권취할 수 있고, 또한 편직공정에서 백색 분말이 발생하지 않으므로 안정된 편직을 할 수 있다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 교락도가 2∼60개/m 및/또는 꼬임수가 2∼60T/m이고, 바람직하게는 교락도가 5∼50개/m 및/또는 꼬임수가 5∼50T/m이다.

교락도 및/또는 꼬임수가 상기 범위이면, 복합섬유의 단사가 흐트러지는 일이 없으므로, 편직시에 실 끊김이나 보풀이 발생하지 않고 충분한 파단 강도와 우수한 가공성 및 스트레치성을 얻을 수 있다. 교락도 및/또는 꼬임수는 많을수록 편직시의 가공성이 양호해지지만, 너무 많으면 PTT계 복합섬유의 파단 강도가 저하되는 경향이 있다. 또, 꼬임수가 너무 많으면 권축 발현이 억제되어 스트레치성이 저하되는 경향이 있다.

경 편성(트리코트)시의 실 엉킴에 의한 실 끊김을 억제하여 양호한 제편성을 확보하기 위해서는, 꼬임수가 10∼35T/m 뿐 아니라 교락도가 10∼35개/m인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 섬도 변동값 U%가 1.5% 이하이고, 바람직하게는 1.2% 이하, 더욱 바람직하게는 1.0% 이하이다. 섬도 변동값 U%가 1.5% 이하이면, 양호한 염색 품위의 포백을 수득할 수 있다. 또, 섬도 변동값 U%는 후술하는 균제도 시험기 (evenness tester) 에 의해 측정된다.

본 발명에서 PTT계 복합섬유의 평균 고유점도는 0.7∼1.2㎗/g 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8∼1.2㎗/g이다.

평균 고유점도가 상기 범위이면, 수득되는 복합섬유의 강도가 높아 기계적 강도가 높은 포백을 수득할 수 있으므로, 강도가 요구되는 스포츠 용도 등에 사용할 수 있고, 또한 실 끊김이 없어 안정적으로 복합섬유를 제조할 수 있다.

본 발명에서는 단사를 구성하는 성분이 두 성분 모두 PTT인 것이 우수한 스트레치백성을 발현할 수 있으므로 바람직하다. 두 성분이 모두 PTT인 경우에는, 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 모두 1.1wt% 이하인 것이 복합섬유 중의 환상 다이머 함유율을 저감시키는 목적에서 바람직하다.

또, 두 성분의 고유점도 차이가 0.1∼0.4㎗/g이고, 또 평균 고유점도가 0.8∼1.2㎗/g인 것이 더욱 바람직하다. 고유점도 차이가 상기 범위이면, 권축이 충분히 발현되어 우수한 스트레치성을 얻을 수 있고, 또 토출시의 실 구부러짐이나 토출구멍의 오염이 없어 섬도 변동이 작은 PTT계 복합섬유을 수득할 수 있다. 고유점도 차이는 보다 바람직하게는 0.15∼0.30㎗/g이다.

본 발명에서 고유점도가 다른 두 종류의 폴리에스테르의 단사 단면의 비율(wt비)은 고점도 성분과 저점도 성분의 비율이 40/60∼70/30인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 45/55∼65/35이다. 고점도 성분과 저점도 성분의 비율이 상기 범위이면, 권축성이 우수하며 강도가 2.5cN/dtex 이상인 PTT계 복합섬유를 수득할 수 있으므로, 충분한 인열 강도를 갖는 포백이 된다.

본 발명에서 두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형으로 접합된 단사군으로 이루어진 복합섬유에서는, 단사 단면의 접합 계면의 곡률 r(㎛)이 10d^0.5 미만인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4d^0.5∼9d^0.5이다. 여기서, d는 단사 섬도(데시텍스)를 표시한다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 현재 권축의 최대 권축 신도가 50% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100% 이상이다. 현재 권축은 우수한 스트레치성과 스트레치백성을 실현시키기 위한 중요한 요건으로, 그 최대 권축 신도는 높을수록 바람직하지만 현재 기술로는 300% 정도가 상한이다.

최대 권축 신도는 후술하는 측정법으로 수득되는 권축의 신도로, 예컨대 도 3에 나타낸 신장-응력 곡선에서 권축부가 다 신장될 때까지의 신도를 의미한다. 도 3에서 곡선은 권축부가 신장되는 영역(X)과 섬유 자체가 신장되는 영역(Y)으로 구별된다. 최대 권축 신도란 권축부가 신장되고, 그 이후 섬유 자체가 신장되기 시작할(도 3 중의 A 점) 때까지의 신도를 말한다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 비등수 처리 이전에 권축이 이미 현재되어 있는 점에, 종래의 사이드 바이 사이드형 복합섬유와는 명확한 차이가 있다. 반면에, 종래의 잠재 권축성 복합섬유는 비등수 처리함으로써 비로소 권축이 발현된다. 또, 공지된 가연가공사는 비등수 처리에 의해 권축이 증가하지만, 비등수 처리 이전에도 권축이 현재되어 있다. 본 발명자들의 측정에 따르면, 가연가공사에 현재되어 있는 최대 권축 신도는 약 20∼30%이다.

즉, 본 발명의 PTT계 복합섬유는 가연가공사에 필적할만한 현재 권축을 갖고 있음을 알 수 있다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 이와 같이 권축이 현재되어 있음으로써, 우수한 스트레치성과 스트레치백성이 있는 권축 특성이 확보되어 있는 것으로 추정된다.

또, 본 발명의 PTT계 복합섬유가 우수한 현재 권축성을 발현시키는 이유는 후술하는 바와 같이 특정한 토출구멍을 채택하고, 특정한 토출 조건에서 방사한다는 본 발명의 제조법 상의 특징에 의한 것이다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 비등수 처리 후의 최대 권축 신도가 바람직하게는 100% 이상, 보다 바람직하게는 150% 이상, 더욱 바람직하게는 200% 이상이고, 또한 최대 권축 응력을 부여한 후의 권축의 신장 회복 속도가 15m/초 이상인 것이 바람직하다. 또, 비등수 처리 후의 최대 권축 신도, 최대 권축 응력을 부여한 후의 권축의 신장 회복 속도는 모두 높을수록 바람직하지만, 현재 기술로는 각각 600% 정도, 40m/초 정도가 상한이다.

비등수 처리 후의 최대 권축 신도는 포백의 스트레치성을 보증하기 위한 지표로, 그 값이 클수로 포백의 스트레치성이 커진다.

최대 권축 응력을 부여한 후의 권축의 신장 회복 속도는 예컨대 도 3의 권축 멀티필라멘트의 신장-응력 곡선에서 A 점까지 응력을 부여한 후의 신장 회복 속도로, 포백의 스트레치백성을 보증하기 위한 지표이다. 즉, 스트레치백성이란 포백에 응력을 부여하여 신장시킨 후, 응력을 해제한 직후에 순간적으로 원래 치수로 되돌릴 때의 회복 속도이다. 따라서, 신장 회복 속도가 빠를수록 스트레치백성이 우수하다고 할 수 있다. 본 발명자들은 이 신장 회복 속도를 후술하는 고속 비디오 촬영법에 의해 비로소 측정에 성공한 것이다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 이 신장 회복 속도가 15m/초 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20m/초 이상이다. 25m/초 이상이면, 스판덱스(폴리우레탄계 탄성섬유)에 필적할만한 스트레치백성을 갖고 있다고 할 수 있다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 건열 수축 응력 측정에서 응력 발현 개시온도가 50℃ 이상이고, 또 100℃에서의 수축 응력이 0.1cN/dtex 이상인 것이 바람직하다.

건열 수축 응력의 발현 개시온도는 후술하는 건열 수축 응력 측정에서 수축 응력이 발현되기 시작하는 온도이다. 이 응력 발현 개시온도가 50℃ 이상이면, 복합섬유가 펀이나 패키지 등의 권사체에 감겨 장기간 보관되는 경우에도, 복합섬유의 현재 권축이 완화되지 않으므로 현재 권축률이 저하되지 않는다. 응력 발현 개시온도는 고온일수록 바람직하고, 60℃ 이상인 것이 더욱 바람직한데, 현재 기술로는 90℃ 정도가 상한이다.

본 발명에서는 상기 응력 발현 개시온도에 추가로 100℃에서의 수축 응력이 0.1cN/dtex 이상인 것이 바람직하다. 100℃에서의 수축 응력은 포백의 정련공정 등의 후가공공정에서 권축을 현재화시키기 위한 요건으로, 0.1cN/dtex 이상이면 포백의 구속력을 넘어 권축이 충분히 발현될 수 있다. 100℃에서의 수축 응력은 0.15cN/dtex 이상인 것이 더욱 바람직한데, 현재 기술로는 0.3cN/dtex 정도가 상한이다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 파단 신도가 30∼50%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 35∼45%이다.

파단 신도는 편직의 공정 안정성을 실현시키는 것, 포백의 신장 회복성을 양호하게 하기 위한 요건이다. 파단 신도가 상기 범위이면, 신장 회복성이 양호하고, 게다가 복합섬유의 제조과정에서 실 끊김나 보풀의 발생이 없고, 편직공정에서도 보풀이나 실 끊김의 발생이 없으므로, 공정의 안정성이 유지되고 또한 현재 권축의 최대 권축 신도가 커서 스트레치성이나 스트레치백성이 우수한 포백이 수득된다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 파단 강도가 2.5cN/dtex 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2.6cN/dtex 이상이다. 파단 강도가 2.5cN/dtex 이상이면, 편직시에 가이드류와의 접촉에 의한 보풀이나 실 끊김의 발생이 없다. 또, 파단 강도는 높을수록 바람직한데, 현재 기술로는 4.0cN/dtex 정도가 상한이다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 펀 형상으로 감겨 있는 경우에는, 권취 경도가 80∼90인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 85∼90이다.

권취 경도는 장기간의 보관에서도 현재 권축을 유지하기 위한 요건이다. 범용되는 PET 섬유의 연신 펀은 통상 권취 경도가 90 이상인 것과 비교하면, 본 발명의 PTT계 복합섬유의 연신 펀의 권취 경도는 매우 작음을 알 수 있다. 권취 경도는 상기 범위이면, 수송 등 취급시에 펀 형상이 흐트러지는 일 없이 장기간의 보관에 의해서도 실의 질이 변화하지 않고 본 발명의 특징인 현재 권축이 유지된다.

본 발명의 PTT계 복합섬유의 섬도나 단사 섬도는 특별히 한정되지 않지만, 복합섬유의 섬도는 20∼300dtex, 단사 섬도는 0.5∼20dtex가 바람직하게 사용된다.

또, 단사의 단면 형상은 특별히 한정되지 않고, 원형 및 Y자형, W자형 등의 이형 단면이나 중공 단면 형상 등이어도 된다.

본 발명의 PTT계 복합섬유에는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 산화티탄 등의 광택소거제나 열안정제, 산화방지제, 정전기방지제, 자외선흡수제, 항균제, 각종 안료 등의 첨가제를 함유 또는 공중합하여 함유할 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 PTT계 복합섬유의 제조방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 제조방법에는 다음에 설명한 방사 구금 이외에는, 공지된 이축 압출기를 갖는 복합방사용 설비를 사용하여 제조할 수 있다.

본 발명의 제조방법에 사용되는 복합방사용 설비의 일례로서 도 5에 방사 설비, 도 6에 연신기의 개략도를 각각 나타낸다.

다음에, 도 5 및 도 6에 따라 본 발명의 제조방법의 일례를 설명한다.

먼저, 한쪽 폴리에스테르 성분인 PTT 펠릿을 건조기(1)에서 20ppm 이하의 수분율로까지 건조시키고, 240∼280℃의 온도로 설정된 압출기(2)에 공급하여 용융시킨다. 다른쪽 폴리에스테르 성분도 마찬가지로 건조기(3)에서 건조시키고, 압출기(4)에 공급하여 용융시킨다.

용융된 PTT와 다른 폴리에스테르는 벤드(5 및 6)를 거쳐 240∼280℃로 설정된 스핀헤드(7)에 보내져 기어펌프에서 각각 계량된다. 그 다음, 스핀팩(8)에 장착된 복수개의 토출구멍을 갖는 방사 구금(9)에서 두 종류의 성분이 합류되어 사이드 바이 사이드로 접합된 후, 멀티필라멘트(10)로서 방사 챔버 내에 압출된다.

방사 구금 바로 아래에 형성된 비송풍영역(11)을 통과시킨 후, 방사 챔버 내에 압출된 멀티필라멘트(10)는 냉각풍(12)에 의해 실온으로까지 냉각 고화되고, 소정 속도로 회전하는 인취 고데트 롤(13,14)에 의해 소정 섬도의 미연신사 패키지(15)로서 감긴다.

미연신사 패키지(15) 의 미연신사는 인취 고뎃 롤(13)에 접하기 전에 마무리제 부여장치(16)에 의해 마무리제가 부여된다. 마무리제로는 수계 에멀젼 타입이 바람직하고, 농도는 15wt% 이상이 바람직하며, 20∼35wt%가 보다 바람직하다.

미연신사 제조에서 권취 속도는 3000m/분 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1000∼2000m/분, 더욱 바람직하게는 1100∼1800m/분이다.

미연신사는 다음에 연신공정에 공급되어 도 6에 나타낸 바와 같은 연신기에서 연신된다. 연신공정에 공급할 때까지 미연신사의 보존 환경은 분위기 온도를 10∼25℃, 상대습도 75∼100%로 유지해 두는 것이 바람직하다. 또, 연신기 상의 미연신사는 연신 중을 통과하여 이 온도, 습도로 유지하는 것이 바람직하다.

연신기 상에서는 미연신사 패키지(15)는 먼저 45∼65℃로 설정된 공급 롤(17) 상에서 가열된다. 공급 롤의 온도는 보다 바람직하게는 50∼60℃, 더욱 바람직하게는 52∼58℃이다. 이어서, 공급 롤(17)과 연신 롤(20)의 둘레속도비를 이용하여 소정 섬도까지 연신된다. 실은 연신 후 또는 연신 중에 100∼150℃로 설정된 열판(19)에 접촉하면서 주행하고 긴장 열처리를 받는다. 연신 롤을 나온 실은 스핀들의 트래블러(21)에 의해 꼬임이 가해지면서 연신사 펀(22)으로서 권취된다.

필요에 따라 공급 롤(17)과 열판(19) 사이에 연신 핀(18)을 형성하고 연신을 행할 수도 있다. 이 경우에는, 연신 롤의 온도를 바람직하게는 50∼60℃, 보다 바람직하게는 52∼58℃가 되도록 엄밀하게 관리하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제조방법에서는 PTT의 용융 방사 온도를 240∼280℃, 또한 용융 시간을 20분간 이내로 한다.

이 범위의 조건이면, PTT계 복합섬유에 함유되는 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 2.5wt% 이하로 되어 본 발명의 목적이 달성된다. 본 발명자들은 PTT 중에 함유되는 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 양이 용융 방사 과정에서 증가하는 것을 발견하여 용융 방사 조건을 특정 범위로 함으로써, 이 환상 다이머 함유율의 증가를 억제할 수 있음을 발견한 것이다.

트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율을 더 저감시키기 위해서는, 용융 방사 온도는 250∼270℃인 것이 바람직하다.

용융 시간은 짧을수록 바람직하고, 공업적으로는 15분간 이내인 것이 바람직한데, 현재의 용융 방사 기술로는 통상 5분간 정도가 하한이다.

두 종류의 폴리에스테르 성분의 양쪽이 PTT인 경우에는, 용융 방사 온도를 바람직하게는 255∼270℃, 보다 바람직하게는 255∼265℃, 용융 시간을 바람직하게는 20분간 이내, 보다 바람직하게는 15분간 이내로 함으로써, PTT계 복합섬유에 함유되는 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율을 2.0% 이하로 할 수 있게 되어 더욱 바람직하다.

본 발명의 제조방법에서는 특정한 방사 구금을 사용하는 것이 바람직하다. 바람직한 방사 구금의 일례를 도 4에 나타낸다.

도 4에서 (a)는 분배판이고, (b)는 방사 구금이다. 두 종류의 폴리에스테르 또는 고유점도가 다른 A, B의 PTT는 분배판(a)에서 방사 구금(b)으로 공급된다.

방사 구금(b)에서 양자가 합류된 후, 연직방향에 대하여 θ도의 경사를 갖는 토출구멍에서 토출된다. 토출구멍의 구멍 직경은 D, 구멍 길이는 L로 표시된다.

본 발명에서는 토출구멍의 직경 D와 구멍 길이 L의 비(L/D)가 2 이상인 것이 바람직하다. L/D가 2 이상이면, 두 종류의 폴리에스테르가 합류된 후에, 두 성분의 접합상태가 안정적이므로, 구멍에서 토출될 때에 폴리머의 용융 점도 차이에서 기인하는 흔들림이 발생하지 않기 때문에, 섬도 변동값 U%를 본 발명의 범위로 유지할 수 있다. L/D는 클수록 바람직하지만, 구멍 형성 용이성 면에서 2∼8인 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2.5∼5이다.

본 발명에 사용되는 방사 구금의 토출구멍은 연직방향에 대하여 10∼40도의 경사를 갖고 있는 것이 바람직하다. 토출구멍의 연직방향에 대한 경사각이란 도 4의 각도 θ(도)를 가리킨다.

토출구멍의 연직방향에 대한 경사각은 두 종류의 폴리에스테르를 토출할 때에, 폴리머의 용융 점도 차이에서 기인하는 실 구부러짐을 억제하기 위한 중요한 요건이다.

일반적인 방사 구금과 같이 토출구멍이 경사를 갖고 있지 않는 경우에는, 예컨대 PTT끼리의 조합에서는 중합체의 용융 점도 차이가 크면, 토출 직후의 필라멘트가 용융 점도가 높은 방향으로 구부러지는 현상, 이른바 벤딩 현상이 발생하여 안정된 방사가 어려워진다.

도 4에 나타낸 바와 같은 토출구멍에서는 용융 점도가 높은 폴리머를 A측에, 용융 점도가 낮은 폴리머를 B측에 공급하여 토출하는 것이 바람직하다.

예컨대, 고유점도 차이가 약 0.1 이상인 PTT끼리에서는 벤딩을 해소시켜 안정된 방사를 실현시키기 위해서는, 토출구멍이 연직방향에 대하여 적어도 10도 이상 경사져 있는 것이 바람직하다. 두 종류의 폴리머의 고유점도 차이가 더욱 큰 경우에는, 경사 각도를 더 크게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 경사 각도가 너무 크면 토출부가 타원형으로 되어 안정된 방사가 어려워지는 경향이 있고, 또 구멍 형성 그 자체에도 어려움을 수반하므로, 경사 각도의 상한은 40도 정도가 바람직하다.

본 발명에서는 바람직한 경사 각도는 15∼35도, 더욱 바람직하게는 20∼30도이다.

본 발명에서는 이 경사 각도가 15∼35도이고 또한 토출구멍의 구멍 직경과 구멍 길이의 비(L/D)가 2 이상인 경우에, 토출의 안정 효과가 한층 더 유효하게 발휘된다.

본 발명의 제조방법에서는 상기와 같은 방사 구금을 사용하여 두 종류의 폴리에스테르가 합류한 후의 토출구멍당 토출 조건을 평균 고유점도[η](㎗/g)와 토출 선속도 V(m/분)의 곱이 3∼15(㎗/g)ㆍ(m/분) 범위, 바람직하게는 5∼10(㎗/g)ㆍ(m/분) 범위에서 방사한다.

이 토출 조건은 장시간의 방사에 의해 토출구멍 주변에 부착되는 「눈곱」에 의한 토출구멍의 오염을 방지하여 섬도 변동값 U%를 본 발명의 범위로 하기 위해 중요한 요건이다.

평균 고유점도와 토출 선속도의 곱이 너무 작으면, 토출구멍의 오염은 감소하지만 토출속도와 권취 속도의 비가 과대해져 섬도 변동값이 1.5%를 초과하는 경향이 있고, 또 평균 고유점도와 토출 선속도의 곱이 너무 크면, 토출구멍의 오염이 증가하여 안정된 연속 생산이 어려워지는 경향이 있다.

본 발명의 제조방법에서는, 방사 구금에서 토출된 멀티필라멘트를 50∼250㎜의 비송풍영역을 통과시킨 후, 냉각풍으로 실온으로까지 냉각 고화시킨 후, 연신할 때에 0.1∼0.4cN/dtex의 연신 응력으로 연신하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 범위를 갖는 비송풍영역을 형성함으로써, 고유점도가 다른 두 종류의 폴리에스테르의 접합이 양호해지고, 특히 고유점도가 높은 성분의 배향이 억제되어 높은 현재 권축과 강도 및 작은 섬도 변동값 U%를 겸비한 PTT계 복합섬유를 수득할 수 있게 된다.

비송풍영역의 길이가 너무 작으면 충분히 배향이 억제되지 못하고, 너무 길면 과도로 배향이 억제되어 실 흔들림이 커져 섬도 변동이 커지는 경향이 있다. 비송풍영역의 바람직한 범위는 100∼200㎜이다.

본 발명의 제조방법에서는, 냉각 고화된 필라멘트에, 마무리제로서 지방산 에스테르 및/또는 광물유를 10∼80wt% 함유하는 마무리제 또는 분자량이 1000∼20000인 폴리에테르를 50∼98wt% 함유하는 마무리제를 섬유에 대하여 0.3∼1.5wt%, 바람직하게는 0.5∼1.0wt% 부여한다. 이와 같은 마무리제를 부여함으로써, PTT계 복합섬유의 섬유-섬유 간 동마찰계수를 0.2∼0.4로 할 수 있게 된다.

지방산 에스테르 및/또는 광물유의 비율이 너무 작으면 섬유-섬유 간 동마찰계수가 0.4를 초과하여 본 발명의 목적이 달성되지 않고, 또 그 비율이 너무 크면 정전기 발생에 따라 가공시에 필라멘트가 흐트러지는 등 여러가지 문제점이 발생한다.

폴리에테르의 분자량이 너무 작으면 섬유-섬유 간 동마찰계수가 0.4를 초과하여 본 발명의 목적이 달성되지 않고, 또 너무 크면 후가공시에 폴리에테르가 분리되어 석출되는 등 문제점이 발생한다. 바람직한 분자량 범위는 2000∼10000이다.

또, 폴리에테르의 함유율이 너무 적으면 섬유-섬유 간 동마찰계수를 0.4 이하로 하는 것이 어려워진다. 바람직한 함유율은 60∼80wt%이다.

본 발명의 제조방법에서는, 최종 권취까지의 어느 한 단계에서 교락 및/또는 꼬임을 부여한다. 교락을 부여하는 단계는 예컨대 도 5에서는 마무리제 부여 후부터 미연신사 패키지 권취 사이의 어느 한 단계이면 된다. 또, 예컨대 도 6에서는 연신 롤(20) 다음에 교락부여장치(23)를 형성하면 된다.

교락부여장치로는 예컨대 공지된 인터레이서를 채택할 수 있다.

꼬임을 부여하기 위해서는, 예컨대 도 6에서는 연신 롤(20)의 표면 속도와 펀의 회전수의 비를 설정하여 소정 꼬임수가 되도록 할 수 있다.

본 발명의 제조방법에서 미연신사를 연신할 때에는 연신 응력을 0.1∼0.4cN/dtex로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.15∼0.35cN/dtex로 하는 것이다. 연신 응력은 PTT계 복합섬유의 현재 권축을 발현시키는 데에 유효한 요건이다.

연신 응력이 너무 작으면 현재 권축이 충분히 발현되지 못하고, 너무 크면 연신시에 실 끊김이나 보풀이 발생하여 안정된 제조가 어려워지는 경향이 있다.

연신 응력의 설정은 구체적으로 평활성이나 연신배율, 연신온도 및 열처리온도에 따라 결정할 수 있다.

연신 후의 PTT계 복합섬유의 권취에 있어서는, 펀 형상으로 권취하는 경우의 벌루닝(ballooning) 장력을 0.03∼0.15cN/dtex로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05∼0.10cN/dtex로 하는 것이다.

벌루닝 장력은 PTT계 복합섬유의 권축 특성을 장기간 보관에 걸쳐서도 안정적으로 유지하는 데에 유용한 요건이다.

벌루닝 장력이 너무 크면 펀 경도가 90를 초과하여 장기간 보관에 의해 현재 권축성이 저하되는 경향이 있고, 또 너무 작으면 펀 경도가 80 미만으로 되어 수송시에 펀 형상이 붕괴되는 등 장해가 발생하는 경향이 있다.

본 발명에서는 용융 폴리머를 방사 구금에서 토출하여 냉각 고화시켜 일단 미연신사로서 권취하고, 그 다음 연신하는 방법, 이른바 방사-연신을 2 단계에서 행하는 방법이 바람직하다. 이 미연신사 패키지 보관에서는, 미연신사의 수분 함유율이나 보관 중의 온도에 유의하는 것이 바람직하다. 미연신사의 수분 함유율이 높은 경우나 보관 중의 온도가 높으면, 패키지 단면부의 미연신사에 섬도의 주기적 변동이 발생하여 섬도가 불균일해져 섬도 변동값 U%가 1.5%를 초과할 우려가 있다. 미연신의 수분 함유율은 2wt% 이하가 바람직하고, 1wt% 이하가 더욱 바람직하다. 보관 온도는 25℃ 이하가 바람직하고, 22℃ 이하가 더욱 바람직하다.

본 발명의 제조방법에서는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 한 방사-연신을 연속적으로 행하는 직접 방사 연신법을 채택할 수도 있다. 직접 방사 연신법에서는 미연신을 일단 권취하지 않고 연속적으로 연신이 이루어진다. 이 연신에서도 연신 응력을 0.2∼0.4cN/dtex로 하는 것이 바람직하다.

또, 연신사를 치즈 형상 패키지로 권취할 때에는, 권취 장력을 0.03∼0.15cN/dtex로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 그대로 제편직하여 포백으로 할 수 있고, 염색 얼룩이 없는 양호한 품위와 우수한 스트레치성 및 스트레치백성을 갖는 포백을 수득할 수 있다.

또, 가연가공이나 연사, 태슬란 가공 등의 후가공을 실시할 수도 있고, 양호한 가공성을 발휘한다.

또한, 커팅하여 단섬유로서도 이용할 수 있다.

본 발명의 PTT계 복합섬유는 단독으로 사용하거나 또는 다른 섬유와 복합하여 사용할 수도 있고, 어느 경우에도 본 발명의 효과를 발휘할 수 있다.

복합되는 다른 섬유로는, 예컨대 다른 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 아크릴 섬유, 큐프라 섬유, 레이온 섬유, 아세테이트 섬유, 폴리우레탄 탄성섬유 등과 같은 화학섬유나 합성섬유, 면, 마, 비단, 울 등과 같은 천연섬유가 선택되는데, 이들에 한정되지 않는다. 또, 복합되는 섬유는 장섬유이거나 단섬유일 수도 있다.

복합방법은 예컨대 교연, 교직, 인터레이서에 의한 혼섬 등의 방법을 채택할 수 있다. 또, 단섬유의 경우에는 카드 단계에서 혼섬할 수도 있다.

본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태

다음에, 실시예를 들어 본 발명을 더 설명하는데, 물론 본 발명은 실시예에 의해 한정되지는 않는다.

또, 측정방법, 평가방법 등은 다음과 같다.

(1) 고유점도

고유점도[η](㎗/g)는 다음 식의 정의에 기초하여 구해지는 값이다.

식 중, ηr은 순도 98% 이상의 o-클로로페놀 용매로 용해시킨 PTT의 희석용액의 35℃에서의 점도를, 동일 온도에서 측정한 상기 용매의 점도로 나눈 값으로, 상대점도로 정의되는 것이다. C는 g/100㎖로 표시되는 폴리머 농도이다.

(2) 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율

¹H-NMR법으로 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율을 측정하였다. 측정 장치, 측정 조건은 다음과 같다.

측정 장치: Bruker사 제조, FT-NMR DPX-400

용매: 중수소화 트리클로로아세트산

시료 농도: 2.0wt%

측정 온도: 25℃

화학적 이동 기준: 테트라메틸실란 (TMS) 을 0 ppm 으로 하였다.

적산 회수: 256회

대기 시간: 3.0초

섬유를 물로 세정한 후, 실온에서 24시간 동안 건조시킨 것을 시료로 하고, 그 시료의 ¹H-NMR 스펙트럼을 측정하였다.

트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 벤젠고리 유래의 시그널을 사용하여 PTT 및/또는 다른 폴리에스테르의 벤젠고리 유래의 시그널과의 적분값의 비율로부터 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율을 구하였다.

각 시료에 대해서 3회 측정하여 평균값을 구하였다.

(3) 섬유-섬유 간 동마찰계수

길이가 690m인 섬유를, 직경이 5.1㎝, 길이가 7.6㎝인 원통 둘레에 능각 15도로 약 15g의 장력을 가하여 감았다. 이어서, 그 원통 상에 길이가 30.5㎝인 상기와 동일한 섬유를 원통의 축과 수직방향이 되도록 걸었다.

원통 상에 건 섬유의 총 섬도의 0.04배에 상당하는 중량(g)을 갖는 추를, 원통에 건 섬유의 일측 단에 연결하고, 타측 단에는 스트레인 게이지를 연결시켰다.

다음으로, 이 원통을 18m/분의 둘레속도로 회전시켜 장력을 스트레인 게이지로 측정하였다. 이와 같이 해서 측정한 장력으로부터 섬유-섬유 간 동마찰계수 f를 다음 식으로 구하였다. 또, 25℃에서 측정하였다.

f=(1/π)×ln(T₂/T₁)

식에서, T₁은 섬유에 건 추의 중량(g), T₂는 적어도 25회 측정했을 때의 평균장력(g), ln은 자연 로그, π는 원주율을 나타낸다.

(4) 교락도

JIS-L-1013에 따라 측정하였다.

(5) 섬도 변동값 U%

다음과 같은 방법으로 섬도 변동값 차트(그래프: Diagram Mass)를 구하는 동시에 U%를 측정하였다.

측정기: 균제도 시험기 (Zellweger Uster사 제조의 USTER TESTER UT-3)

실 속도: 100m/분

디스크 텐션 강도(Tension force): 12.5%

텐션 설정(Tension): 1.0(입력값)

입력 압력(Entry Pressure): 2.5hp

꼬임(Twist): Z 1.5(눈금)

측정 실 길이: 250m/분

스케일: 실의 섬도 변동에 따라 설정

섬도 변동값 U%는 변동 차트 및 표시되는 변동값을 직독하였다.

(6) 파단 강도, 파단 신도, 최대 권축 신도

JIS-L-1013에 따라 측정하였다.

현재 권축의 최대 권축 신도의 측정은 복합섬유를 펀으로부터 보빈에 감아 온도 20±2℃, 상대습도 65±2% 하에 무하중에서 24시간 동안 방치시킨 후, 최대 권축 신도를 측정하였다. 최대 권축 신도는 권축된 복합섬유에 초기 하중 0.9×10^-3cN/dtex를 가한 후, 인장시험으로 신장-응력 곡선을 측정하였다. 에컨대 도 3에 나타낸 신장-응력 곡선으로부터 권축이 완전히 신장된 점(도 3의 A 점)의 신장률을 최대 권축 신도로 하였다.

비등수 처리 후의 최대 권축 신도의 측정은 복합섬유를 무하중에서 98℃의 비등수 중에 20분간 침지시킨 후, 무하중에서 24시간 동안 자연 건조시킨 시료를 사용하였다. 이 시료에 최초 하중 0.9×10^-3cN/dtex의 하중을 가하고, 인장시험으로 상기와 동일하게 하여 최대 권축 신도를 구하였다.

(7) 신장 회복 속도

JIS-L-1013에 따라 다음과 같이 측정하였다.

비등수 처리 후의 최대 권축 신도의 측정과 동일하게 하여 권축된 복합 멀티필라멘트를 인장시험으로 예컨대 도 3에 나타낸 신장-응력 곡선의 A점까지 신장하였다.

도 3의 A점까지 신장된 상태에서 인장을 정지시키고 3분간 유지한 후에, 하부의 파지점 바로 위에서 가위로 실을 절단하였다.

가위로 절단된 복합섬유가 수축되는 속도는 고속 비디오카메라(분해능: 1/1000초)를 사용하여 촬영하는 방법으로 구하였다. ㎜ 단위의 정규를 복합섬유와 10㎜의 간격을 두고 병렬로 고정시키고, 절단한 복합섬유 절편의 선단에 초점을 맞춰 복합섬유 절편의 선단의 회복 모습을 촬영하였다. 고속 비디오카메라를 재생시켜 복합섬유 절편의 선단의 시간당 변위(㎜/m초)를 판독하여 회복 속도(m/초)를 구하였다.

(8) 건열 수축 응력

열응력 측정 장치(예컨대, 가네보 엔지니어링사 제조: KE-2)를 사용하여 측정 환경은 JIS-L-1013에 준하였다.

연신사를 펀 또는 치즈로부터 꺼내어 20㎝ 길이로 절취하고, 이것의 양단을 연결하여 고리를 만들어 측정기에 장전하였다. 최초 하중 0.044cN/dtex, 승온속도 100℃/분의 조건에서 측정하여 건열 수축 응력의 온도 변화를 차트에 그리게 하였다.

측정에 의해 수득된 차트로부터 열수축 응력이 발현 개시되는 온도를 응력 발현 개시온도로 하였다. 열수축 응력은 고온영역에서 산형 곡선을 그리지만, 100℃에서의 응력을 읽어 그 값을 100℃ 수축 응력으로 하였다.

(9) 권취 경도

연신사 펀의 경도 측정은 경도계로서 테크로크사㈜ 제조의 GC 타입-A를 사용하며, 연신사 펀의 표면을 상하방향으로 4등분, 원주방향으로 90도마다 4등분, 합계 16군데의 경도를 측정하여 그 평균값을 권취 경도로 하였다.

(10) 방사 안정성

1 추 당 4 엔드의 방사 구금을 장착한 용융 방사기를 사용하여 각 실시예마다 2일간의 용융 방사와 연신을 행하였다.

이 기간 중의 실 끊김의 발생 회수와 수득된 연신사 패키지에 존재하는 보풀의 발생 빈도(보풀이 발생한 패키지 수의 비율)로부터 다음 기준으로 판정하였다.

◎: 실 끊김 0회, 보풀의 발생 빈도 5% 이하

○: 실 끊김 2회 이내, 보풀의 발생 빈도 10% 미만

×: 실 끊김 3회 이상, 보풀의 발생 빈도 10% 이상

(11) 경 편성성

32 게이지의 트리코트 편기를 사용하여 편성성을 평가하였다. 편 조직은 다음과 같이 하였다.

편 조직: 하프 트리코트

러너 길이: 프론트 바디(reed): 151㎝/480 코스

백 바디: 105㎝/480 코스

각 실시예마다 24시간 동안 연속적으로 편성하고, 그 사이에 단사 엉킴에 의한 실 끊김 회수로부터 다음 기준으로 판정하였다.

◎: 실 끊김 0회

○: 실 끊김 1∼2회

×: 실 끊김 3회 이상

(12) 치즈 염색

복합섬유에 이탈리아 연사기로 120T/m 꼬임을 부여한 후, 가미츠 제작소 제조의 소프트 바인더를 사용하여 직경이 81㎜인 지관에 권취 밀도 0.25g/㎤로 권취하였다. 이 치즈를 외경이 69㎜인 염색 튜브에 바꿔 넣어 치즈 염색기(히사카 제작소㈜ 제조의 소형 치즈 염색기)로 염색하였다.

[염색조건]

염료: 분산 염료(Dianix Blue AC-E): 1% omf

분산제: 디스퍼 TL: 0.5g/ℓ

PH: 5.0(아세트산으로 조정)

유량: 40ℓ/분(인-아웃으로 염색액을 순환)

온도, 시간: 120℃, 30분간

[환원 세정 조건]

히드로술파이트: 1g/ℓ

산모르 RC-700(닛카 화학사 제조): 1g/ℓ

수산화나트륨: 1g/ℓ

유량: 40ℓ/분

온도, 시간: 80℃, 30분간

(13) 연사 및 제직시의 백색 분말의 발생

공지된 더블 트위스터를 사용하여 2000T/m으로 연사한 후, SBR형 스팀세터를 사용하여 80℃에서 꼬임 고정하였다.

이와 같이 해서 연사된 실을 위사로 사용하며 다음과 같은 조건에서 제직하고 2일간 연속적으로 제직했을 때의 가이드, 바디 주변의 백색 분말의 발생 상황을 관찰하였다.

경사로 56dtex/24f의 PTT 연신사(「소로」: 아사히 화성㈜의 상표)를 사용하며 위사로 본 발명의 PTT계 복합섬유를 사용하여 평직물을 제작하였다. 제직 조건은 다음과 같다.

경사 밀도: 97개/2.54㎝

위사 밀도: 98개/2.54㎝

직기: 츠다코마 공업사 제조의 워터젯 룸 ZW-303

제직 속도: 450회전/분

백색 분말의 발생은 다음과 같은 기준으로 평가하였다.

◎: 백색 분말의 부착 없음

○: 백색 분말의 부착은 있으나 실 끊김 없음

×: 백색 분말의 부착이 현저하여 실 끊김이 발생

(14) 포백의 평가

수득된 생기 (gray fabric) 를 폭확대 릴랙스 정련 후, 염색, 마무리, 폭내기 열 세팅의 일련된 처리를 행하였다.

수득된 포백을 숙련된 검사기술자가 검사하여 위사 방향의 염색 품위를 다음 기준으로 판정하였다.

◎: 얼룩 등의 결점이 없어 매우 양호

○: 얼룩 등의 결점이 없어 양호

×: 얼룩이 있어 불량

(15) 종합 평가

◎: 방사 안정성, 후가공성 및 포백 품위 모두 매우 양호

○: 방사 안정성, 후가공성 및 포백 품위 모두 양호

×: 방사 안정성, 후가공성 및 포백 품위 모두 불량

[실시예 1∼4, 비교예 1]

본 실시예에서는 양쪽 성분이 PTT로 이루어진 사이드 바이 사이드형 복합섬유에서, 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율의 영향에 대해서 설명한다.

(방사 조건)

펠릿 건조 온도 및 도달 수분율: 110℃, 15ppm

압출기 온도: A축: 250℃(고고유점도측)

B축: 250℃(저고유점도측)

스핀헤드 온도: 265℃

용융 체류 시간: 12분간

토출구멍 직경: 0.50㎜φ

토출구멍 길이: 1.25㎜

토출구멍의 연직방향에 대한 경사 각도: 35도

토출구멍 수: 12홀

비송풍영역의 길이: 225㎜

냉각풍의 온도 및 상대습도: 22℃, 90%

냉각풍 속도: 0.5m/초

마무리제 조성:

탄소수 24의 지방산 에스테르: 65wt%

폴리옥시에테르: 30wt%

음이온계 대전방지제: 5wt%

마무리제 에멀젼: 수계 에멀젼: 농도 30wt%

인취 속도: 1100m/분

(미연신사)

섬도: 연신 후의 섬도가 56dtex가 되도록 설정

수분 함유율: 0.5wt%

보관 온도: 22℃

(연신 조건)

연신 속도: 800m/분

스핀들 회전수: 8000회/분

연신 롤 온도: 55℃

열판 온도: 140℃

연신 응력: 0.25cN/dtex

교락 노즐: 산요 정기 제조의 M3C-B형, 압력: 0.2MPa

벌루닝 장력: 0.07cN/dtex

(연신사 펀)

섬도/필라멘트 수: 56.2dtex/12f

섬유-섬유 간 동마찰계수: 0.32

권취량: 2.5㎏

꼬임수: 10T/m

교락도: 25개/m

펀 경도: 86

트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 다른 두 종류의 PTT를 표 1에 나타낸 바와 같이 조합하였다. 수득된 PTT계 복합섬유 중의 환상 다이머의 함유율을 표 1에 나타낸다.

표 1에서 알 수 있듯이 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 본 발명의 범위 내인 PTT계 복합섬유(실시예 1∼4)는 양호한 후가공성을 가졌다.

또한, 본 발명의 PTT계 복합섬유는 열 처리 이전에도 높은 현재 권축을 나타내고, 그 결과로서 양호한 스트레치성과 스트레치백성을 가지며, 포백은 염색 균일성이 뛰어났다.

[실시예 5∼8, 비교예 2 및 3]

본 실시예에서는 용융 조건의 효과에 대해서 설명한다.

용융 시간을 표 2에 나타낸 바와 같이 다르게 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 PTT 복합섬유를 수득하였다. 수득된 PTT 복합섬유와 그 후가공성의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2에서 알 수 있듯이 본 발명에서 규정하는 용융 조건(실시예 5∼8)이면, 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율 증가가 억제되어 후가공성이 우수한 PTT 복합섬유가 수득됨이 판명되었다.

비교예 2 및 3은 환상 다이머의 함유율이 높아 제직시에 백색 분말의 발생이나 염색 불량의 문제점이 발생하였다.

[실시예 9∼12, 비교예 4]

본 실시예에서는 토출구멍의 연직방향에 대한 경사 각도의 효과에 대해서 설명한다.

토출구멍의 연직방향에 대한 경사 각도를 표 3에 나타낸 바와 같이 다르게 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 방사를 행하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.

표 3에서 알 수 있듯이 본 발명에서 규정하는 경사 각도를 갖는 토출구멍의 경우(실시예 9∼12)에는, 양호한 방사성과 양호한 섬도 변동값 U%를 나타냈다. 반면에, 비교예 4는 섬도 변동값 U%가 크고 염색 품위가 불량하였다.

[실시예 13 및 14, 비교예 5]

본 실시예에서는 토출구멍 직경과 구멍 길이의 비의 효과에 대해서 설명한다.

토출구멍 직경과 구멍 길이의 비를 표 4에 나타낸 바와 같이 다르게 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 방사를 행하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.

표 4에서 알 수 있듯이 토출구멍 직경과 구멍 길이의 비가 본 발명의 범위인 실시예 13 및 14는 양호한 방사성과 양호한 섬도 변동값 U%를 나타냈다. 반면에, 비교예 5는 섬도 변동값 U%가 크고 염색 품위가 불량하였다.

[실시예 15∼17, 비교예 6 및 7]

본 실시예에서는 평균 고유점도와 토출 선속도의 곱의 효과에 대해서 설명한다.

토출구멍 직경을 표 5에 나타낸 바와 같이 다르게 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 방사를 행하였다. 결과를 표 5에 나타낸다.

표 5에서 알 수 있듯이 평균 고유점도와 토출 선속도의 곱이 본 발명의 범위 내(실시예 15∼17)이면, 양호한 방사성과 양호한 섬도 변동값 U%를 가지며, 직물의 염색 품위도 양호하였다. 반면에, 비교예 6 및 7은 섬도 변동값 U%가 불량하고 염색 품위가 저하되었다.

[실시예 18∼20, 비교예 8]

본 실시예에서는 교락도의 효과에 대해서 설명한다.

도 6에 나타낸 연신기의 연신 롤(20) 하부에 형성된 교락부여설비(23)에 의해 표 6에 나타낸 바와 같은 교락도를 부여하였다. 결과를 표 6에 나타낸다.

표 6에서 알 수 있듯이 실시예 18∼20에서는 편성시에 단사의 엉킴이 발생하지 않고 양호한 가공성을 나타내며, 또한 편물의 염색 품위도 양호하였다. 반면에, 비교예 8은 교락을 부여하지 않았기 때문에 편성시에 단사의 엉킴에 의해 실 끊김이 발생하였다.

[실시예 21∼23, 비교예 9 및 10]

본 실시예에서는 마무리제의 종류와 부여량의 효과에 대해서 설명한다.

표 7에 나타낸 조성을 갖는 마무리제를 조정하고, 이를 사용하여 방사를 행하였다. 결과를 표 7에 나타낸다.

표 7에서 알 수 있듯이 본 발명에서 규정하는 범위의 마무리제를 부여한 PTT계 복합섬유(실시예 21∼23)는 섬유-섬유 간 동마찰계수가 작아 제직시에 백색 분말이 발생하지 않아 양호한 제직성을 나타냈다. 반면에, 비교예 9는 마무리제의 부여량이 적기 때문에, 그리고 비교예 10은 마무리제 조성이 본 발명에서 규정하는 범위 밖이기 때문에, 섬유-섬유 간 동마찰계수가 커서 제직시에 백색 분말이 발생하여 연속적으로 제직하기 어려웠다.

[실시예 24∼26]

본 실시예에서는 본 발명에 사용되는 다른 성분의 종류에 대해서 설명한다.

표 8에 나타낸 바와 같이 다른 폴리에스테르를 조합하여 실시예 1과 동일한 방법으로 PTT계 복합섬유를 수득하였다. 결과를 표 8에 나타낸다.

표 8에서 알 수 있듯이 다른 폴리에스테르가 PET, PBT인 경우에도 양호한 후가공성과 염색 품위를 가졌다.

[실시예 27∼30]

본 실시예에서는 실시예 1에서 A 성분과 B 성분의 비율이 다른 경우의 효과에 대해서 설명한다.

배합 비율을 표 9에 나타낸 바와 같이 다르게 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 PTT계 복합섬유를 수득하였다. 결과를 표 9에 나타낸다.

표 9에서 알 수 있듯이 배합 비율이 60/40∼65/35이고, 양호한 파단 강도와 스트레치성 및 스트레치백성을 가졌다.

[실시예 31∼34]

본 실시예에서는 본 발명의 바람직한 태양인 비송풍영역의 효과에 대해서 설명한다.

비송풍영역의 길이를 표 10에 나타낸 바와 같이 다르게 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 PTT계 복합섬유를 수득하였다. 결과를 표 10에 나타낸다.

표 10에서 알 수 있듯이 본 발명의 바람직한 범위의 비송풍영역이면, 양호한 방사성과 높은 현재 권축성을 가지며 직물의 염색 품위도 양호하였다.

[실시예 35∼38]

본 실시예에서는 본 발명의 제조방법의 바람직한 태양인 연신 응력의 효과에 대해서 설명한다.

연신 응력을 표 11에 나타낸 바와 같이 다르게 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 PTT계 복합섬유를 수득하였다. 결과를 표 11에 나타낸다.

표 11에서 알 수 있듯이 본 발명의 바람직한 범위의 연신 응력이면, 우수한 현재 권축성과 양호한 섬도 변동값 U%를 가지며 직물의 염색 품위도 양호하였다.

[실시예 39∼41]

본 실시예에서는 단사 섬도가 다른 PTT계 복합섬유에서, 두 종류의 PTT의 고유점도 및 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율의 효과에 대해서 설명한다.

두 종류의 PTT의 고유점도 및 각각에 함유되는 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 표 12에 나타낸 바와 같은 PTT를 조합하여 84dtex/12f의 PTT계 복합섬유를 수득하였다.

방사 조건은 다음과 같다.

(방사 구금)

토출구멍 직경: 0.50㎜φ

토출구멍 길이: 1.25㎜

토출구멍 직경과 구멍 길이의 비: 2.5

토출구멍의 연직방향에 대한 경사 각도: 35도

토출구멍 수: 12

두 종류의 폴리머의 비율은 50:50으로 하고, 연신 후의 섬도 및 필라멘트 수는 84dtex/12f로 하였다.

(방사 조건)

펠릿 건조 온도 및 도달 수분율: 110℃, 15ppm

압출기 온도: A축: 260℃

B축: 260℃

스핀헤드 온도: 265℃

폴리머 토출량: 연신사의 섬도가 84dtex가 되도록 각 조건마다 설정

비송풍영역: 125㎜

냉각풍의 온도 및 상대습도: 22℃, 90%

냉각풍 속도: 0.5m/초

마무리제 조성: 폴리에테르에스테르를 주성분으로 하는 수계 에멀젼: 농도 30wt%

인취 속도: 1500m/분

(미연신사)

섬도: 연신 후의 섬도가 84데시텍스가 되도록 설정

수분 함유율: 0.5wt%

보관 온도: 22℃

(연신 조건)

연신 속도: 400m/분

스핀들 회전수: 8000회/분

연신 롤 온도: 55℃

열판 온도: 140℃

벌루닝 장력: 0.07cN/dtex

(연신사 펀)

섬도/필라멘트 수: 84.2dtex/12f

권취량: 2.5㎏

꼬임수: 20T/m

펀 경도: 84

수득된 PTT 복합섬유의 물성을 표 12에 나타낸다.

표 12에서 알 수 있듯이 단사 섬도가 달라도 양호한 권축 특성을 가졌다.

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1
A 성분	고유점도(㎗/g)	1.26	1.26	1.00	0.92	1.00
A 성분	환상 다이머량(wt%)	0.8	0.8	1.0	1.1	2.6
B 성분	고유점도(㎗/g)	0.92	0.82	0.82	0.72	0.72
B 성분	환상 다이머량(wt%)	1.1	1.1	1.1	2.5	2.3
[η]×V(㎗/gㆍm/분)		6.6	6.3	5.6	5.0	5.2
연신 응력(cN/dtex)		0.15	0.17	0.19	0.17	0.16
방사성		◎	◎	◎	◎	◎
환상 다이머 함유율(wt%)		1.9	1.8	1.7	2.2	2.8
현재 권축의 최대 권축 신도(%)		170	180	150	120	150
상승온도(℃)		57	58	59	58	52
100℃에서의 수축 응력(cN/dtex)		0.16	0.18	0.22	0.21	0.16
U%(%)		1.0	1.1	0.9	0.9	1.1
파단 강도(cN/dtex)		2.8	2.7	2.7	2.5	2.3
파단 신도(%)		38	39	36	37	35
비등수 처리 후의 최대 권축 신도(%)		480	370	350	390	260
신장 회복 속도(m/초)		26	25	21	19	19
제직시의 백색 분말		◎	◎	◎	○	×
염색 품위		◎	◎	◎	◎	×
종합 평가		◎	◎	◎	○	×

	실시예 5	실시예 6	실시예 7	비교예 2	실시예 8	비교예 3
용융 온도(℃)	265	265	265	265	275	285
용융 시간(분)	10	15	20	25	15	15
환상 다이머 함유율(wt%)	1.4	1.8	2.4	2.7	2.3	2.9
제직시의 백색 분말	◎	◎	○	×	○	×
염색 품위	◎	◎	○	×	○	×
종합 평가	◎	◎	○	×	○	×

		비교예 4	실시예 9	실시예 10	실시예 11	실시예 12
토출구	구멍 직경(㎜φ)	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
토출구	경사 각도(도)	0	10	20	30	40
방사성		×	○	◎	◎	○
현재 권축의 최대 권축 신도(%)		140	166	173	175	147
U%(%)		1.8	1.3	1.1	0.9	0.9
염색 품위		×	○	◎	◎	○
종합 평가		×	○	◎	◎	○

		비교예 5	실시예 13	실시예 14
토출구	구멍 길이(㎜)	0.40	0.40	0.40
	구멍 직경(㎜φ)	0.40	1.00	1.60
	L/D	1.0	2.5	4.0
방사성		×	◎	◎
현재 권축의 최대 권축 신도(%)		175	170	175
U%(%)		1.6	0.9	0.9
염색 품위		×	◎	◎
종합 평가		×	◎	◎

	비교예 6	실시예 15	실시예 16	실시예 17	비교예 7
토출구 직경(㎜)	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7
토출 선속도(m/분)	16.9	9.5	6.1	4.2	3.1
평균 고유점도[η](㎗/g)	0.95	0.95	0.95	0.95	0.95
[η]×V(㎗/gㆍm/분)	16.0	9.0	5.8	4.0	2.9
방사성	×	◎	◎	○	×
현재 권축의 최대 권축 신도(%)	170	175	160	150	110
U%(%)	1.7	1.0	1.0	1.3	1.8
염색 품위	○	◎	◎	○	×
종합 평가	×	◎	◎	○	×

	비교예 8	실시예 18	실시예 19	실시예 20
교락도(개/m)	0	10	20	35
방사성	◎	◎	◎	◎
현재 권축의 최대 권축 신도(%)	174	170	170	165
U%(%)	1.1	1.0	1.0	0.9
편성시의 실 끊김	×	◎	◎	◎
염색 품위	◎	◎	◎	◎
종합 평가	×	◎	◎	◎

	실시예 21	실시예 22	실시예 23	비교예 9	비교예 10
성분 A	62	75	20	62	20
성분 B	10	10	60	10	25
성분 C	11	5	10	11	15
성분 D	17	10	10	17	40
부착률(wt%)	0.6	0.6	0.6	0.2	0.6
섬유-섬유 간 동마찰계수	0.30	0.31	0.38	0.42	0.43
방사성	◎	◎	◎	○	○
제직시의 백색분말	◎	◎	◎	×	×
주) 마무리제 성분성분 A: 폴리에테르(양 말단이 부틸기, 메틸기로 봉쇄되고, 프로필렌옥시드/에틸렌옥시드=50/50이며, 분자량 2000)성분 B: 폴리에테르(프로필렌옥시드/에틸렌옥시드=40/60이고, 분자량 10000)성분 C: 탄소수 15의 알칸술포네이트나트륨염성분 D: 폴리옥시에틸렌이 10 단위 연결된 올레일에테르

		실시예 24	실시예 25	실시예 26
다른쪽의 폴리에스테르 성분		PET	PET	PBT
PTT	고유점도(㎗/g)	1.00	1.26	1.26
PTT	환상 다이머량(wt%)	1.0	0.8	0.8
다른쪽의 폴리에스테르 성분	고유점도(㎗/g)	0.50	0.50	1.00
다른쪽의 폴리에스테르 성분	환상 다이머량(wt%)	-	-	-
용융 온도(℃)		280	280	265
[η]×V(㎗/gㆍm/분)		4.6	5.4	6.9
환상 다이머 함유율(wt%)		1.9	1.8	1.4
현재 권축의 최대 권축 신도(%)		32	34	165
100℃에서의 수축 응력(cN/dtex)		0.11	0.17	0.15
U%(%)		1.3	1.1	1.0
파단 강도(cN/dtex)		2.5	3.2	3.1
파단 신도(%)		36	36	36
비등수 처리 후의 최대 권축 신도(%)		130	180	360
신장 회복 속도(m/초)		17	18	21
제직시의 백색 분말		◎	◎	◎
염색 품위		○	◎	◎
종합 평가		○	◎	◎
주)PTT: 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 PET: 폴리에틸렌테레프탈레이트 PBT: 폴리부틸렌테레프탈레이트

	실시예 27	실시예 28	실시예 29	실시예 30
고점도/저점도의 폴리머 비율	60/40	65/35	70/30	75/25
방사성	◎	◎	○	○
단사 단면의 곡률	8d^0.5	7d^0.5	6d^0.5	6d^0.5
현재 권축의 최대 권축 신도(%)	150	110	80	35
U%(%)	0.9	1.0	1.1	1.3
파단 강도(cN/dtex)	2.7	2.9	3.1	3.2
파단 신도(%)	35	38	36	36
비등수 처리 후의 최대 권축 신도(%)	310	290	274	90
신장 회복 속도(m/초)	21	20	18	15
염색 품위	◎	◎	○	○
종합 평가	◎	◎	○	○

	실시예 31	실시예 32	실시예 33	실시예 34
비송풍영역의 길이(㎜)	50	100	150	180
방사성	○	◎	◎	◎
U%(%)	1.3	0.9	0.9	1.0
파단 강도(cN/dtex)	2.3	2.5	2.6	2.7
파단 신도(%)	28	35	37	37
비등수 처리 후의 최대 권축 신도(%)	180	170	168	165
염색 품위	○	◎	◎	◎
종합 평가	◎	◎	◎	◎

		실시예 35	실시예 36	실시예 37	실시예 38
연신 응력(cN/dtex)		0.31	0.18	0.13	0.05
파단 신도(%)		31	36	44	54
현재 권축의 최대 권축 신도(%)		182	148	95	19
건열 수축 응력	상승온도(℃)	60	58	55	53
건열 수축 응력	100℃에서의 응력(cN/dtex)	0.20	0.17	0.12	0.07
U%(%)		0.8	0.9	1.3	1.5
염색 품위		◎	◎	○	○
종합 평가		◎	◎	◎	○

		실시예 39	실시예 40	실시예 41
A 성분	고유점도(㎗/g)	0.88	0.84	0.90
A 성분	환상 다이머량(wt%)	1.1	1.1	1.0
B 성분	고유점도(㎗/g)	0.64	0.64	0.70
B 성분	환상 다이머량(wt%)	2.4	2.4	1.1
[η]×V(㎗/gㆍm/분)		7.6	7.4	8.0
연신 응력(cN/dtex)		0.15	0.17	0.17
방사성		○	◎	◎
환상 다이머 함유율(wt%)		2.3	2.1	2.0
현재 권축의 최대 권축 신도(%)		170	150	150
상승온도(℃)		57	58	58
100℃에서의 수축 응력(cN/dtex)		0.16	0.18	0.21
U%(%)		1.0	0.9	0.9
파단 강도(cN/dtex)		2.0	2.5	2.1
파단 신도(%)		41	39	41
비등수 처리 후의 최대 권축 신도(%)		420	370	390
신장 회복 속도(m/초)		20	18	19
제직시의 백색 분말		○	○	◎
염색 품위		◎	◎	◎
종합 평가		○	○	◎

본 발명에 따라 편직공정에서의 실 끊김 문제점이나 염색시의 문제점이 없고, 우수한 스트레치성과 스트레치백성 및 염색 균일성을 겸비한 PTT계 복합섬유를 공업적으로 안정적으로 수득할 수 있다.

Claims

두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형 또는 편심 쉬스/코어형으로 접합된 단사군으로 이루어지고, 이 단사를 구성하는 폴리에스테르 성분의 고 고유점도측이 90몰% 이상의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트이며, 또한 다음 (1)∼(4) 요건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유:

(1) 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 중의 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 2.5wt% 이하이고;

(2) 섬유-섬유 간 동마찰계수가 0.2∼0.4이며;

(3) 교락도가 2∼60개/m 및/또는 꼬임수가 2∼60T/m이고;

(4) 섬도 변동값 U%가 1.5% 이하이다.
제 1 항에 있어서, 단사를 구성하는 폴리에스테르 성분의 한쪽이 폴리트리메틸렌테레프탈레이트이고, 다른쪽이 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트에서 선택된 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유.
제 1 항에 있어서, 두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형으로 접합된 단사군으로 이루어지고, 또한 다음 (1)∼(6) 요건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유:

(1) 폴리에스테르 성분이 모두 폴리트리메틸렌테레프탈레이트이고;

(2) 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 중의 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 2.2wt% 이하이며;

(3) 섬유-섬유 간 동마찰계수가 0.3∼0.4이고;

(4) 교락도가 10∼35개/m 및/또는 꼬임수가 10∼35T/m이며;

(5) 섬도 변동값 U%가 1.2% 이하이고;

(6) 현재 권축의 최대 권축 신도가 50% 이상이다.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 복합섬유의 단사를 구성하는 두 종류의 폴리에스테르 성분이 양쪽 모두 90몰% 이상이 폴리트리메틸렌테레프탈레이트이고, 또한 이 복합섬유의 평균 고유점도가 0.7∼1.2㎗/g, 파단 신도가 30∼50%, 파단 강도가 2.5cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형으로 접합된 단사군으로 이루어지고, 이 단사 단면의 접합 계면의 곡률 r(㎛)이 10d^0.5 미만(단, d는 단사 섬도(데시텍스)를 표시함)인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 현재(顯在) 권축의 최대 권축 신도가 50% 이상인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 비등수 처리 후의 권축의 신장 회복 속도가 15m/초 이상인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유.
두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형 또는 편심 쉬스/코어형으로 접합된 단사군으로 이루어지고, 이 단사를 구성하는 폴리에스테르 성분의 적어도 한쪽이 폴리트리메틸렌테레프탈레이트인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유를 용융 방사법으로 제조함에 있어서, 다음 (a)∼(d) 요건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유의 제조방법:

(a) 용융 온도를 240∼280℃, 또한 용융 시간을 20분간 이하로 하고;

(b) 두 종류의 폴리에스테르가 합류된 후의 토출구멍당 토출 조건을, 평균 고유점도[η](㎗/g)와 토출 선속도 V(m/분)의 곱이 3∼15(㎗/g)ㆍ(m/분) 범위로 하며;

(c) 토출된 폴리에스테르를 냉각 고화시킨 후, 필라멘트에, 마무리제로서 지방산 에스테르 및/또는 광물유를 10∼80wt% 함유하는 마무리제 또는 분자량이 1000∼20000인 폴리에테르를 50∼98wt% 함유하는 마무리제를 0.3∼1.5wt% 부여하고;

(d) 최종 권취까지의 어느 한 단계에서 교락 및/또는 꼬임을 부여한다.
두 종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형으로 접합된 단사군으로 이루어진 복합섬유를 용융 방사법으로 제조함에 있어서, 다음 (a)∼(f) 요건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유의 제조방법:

(a) 양쪽 성분으로서 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 다이머의 함유율이 1.1wt% 이하인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 사용하고;

(b) 용융 온도를 255∼270℃, 또한 용융 시간을 20분간 이하로 하며;

(c) 두 종류의 폴리에스테르가 합류된 후의 토출구멍당 토출 조건으로서 토출구멍 직경 D와 구멍 길이 L의 비(L/D)가 2 이상이고, 토출구멍이 연직방향에 대하여 15∼35도의 경사를 갖는 방사 구금을 사용하고;

(d) 두 종류의 폴리에스테르가 합류된 후의 토출구멍당 토출 조건을, 평균 고유점도[η](㎗/g)와 토출 선속도 V(m/분)의 곱이 5∼10(㎗/g)ㆍ(m/분) 범위로 하며;

(e) 토출된 폴리에스테르를 냉각 고화시킨 후, 필라멘트에, 마무리제로서 지방산 에스테르 및/또는 광물유를 10∼80wt% 함유하는 마무리제 또는 분자량이 1000∼20000인 폴리에테르를 50∼98wt% 함유하는 마무리제를 0.3∼1.5wt% 부여하고;

(f) 최종 권취까지의 어느 한 단계에서 교락 및/또는 꼬임을 부여한다.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 복합섬유의 단사를 구성하는 두 종류의 폴리에스테르 성분이 양쪽 모두 90몰% 이상이 폴리트리메틸렌테레프탈레이트이고, 평균 고유점도가 0.7∼1.2㎗/g인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트계 복합섬유의 제조방법.