KR100544351B1 - 이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수축율이 서로 다른 2 이상의 필라멘트 섬유를 별도의 혼섬, 합사과정을 거치지 않고 이종의 폴리머를 사용하여 동일 방사구금을 통해 동일 멀티 필라멘트 사조내에 혼재하도록 복합방사함에 있어서, 3,500m/분 이상의 방사속도로 용융방사 및 냉각후 재가열 영역을 도입하는 것을 특징으로 하는 이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조방법에 의하면 강도 3.5g/Den. 이상 및 건열수축율 15% 이상, 고수축부와 저수축부의 수축율차 10% 이상으로 치수안정성, 연신사로서의 요구물성 및 공정 품질이 향상된 폴리에스터 이수축 혼섬 필라멘트사의 제조가 가능해진다.

이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트사, 이종의 폴리머

Description

이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조방법{PROCESS FOR MANUFACTURING A POLYESTER BLENDED FILAMENT YARN OF DIFFERENT SHRINKAGE}

본 발명은 이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수축율이 서로 다른 2 이상의 필라멘트 섬유를 별도의 혼섬, 합사과정을 거치지 않고 이종의 폴리머를 사용하여 동일 방사구금을 통해 동일 멀티 필라멘트 사조내에 혼재하도록 복합방사함에 있어서, 3,500m/분 이상의 방사속도로 용융방사 및 냉각후 재가열 영역을 도입하는 것을 특징으로 하는 이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 이수축혼섬사는 별도의 공정을 통해 제조한 원사를 혼섬 또는 합사공정을 통하여 제조하여 왔다. 이와 같은 이수축혼섬사의 제조방법은 공정이 복잡하고 생산단가가 높아질 뿐만 아니라 서로 다른 소재사간의 불균일 분포로 색차가 발생하여 직물의 품위가 떨어지는 문제점이 있었다.

상기 문제점 중 복잡한 생산공정을 1단계 공정으로 개선하기 위한 해결방안으로 일본 특개소 63-235513호에서는 동일 폴리머를 사용하여 방사함에 있어서 한 사종은 일반적인 스핀드로우(방사직결연신) 공법으로 연신사를 제조하고, 다른 한사종은 첫 번째 고뎃로울러를 통과하지 않고 별도로 설치된 로울러를 바이패스하여 연신되지 않도록 한 후, 두 번째 고뎃로울러 이후에 합사 및 혼섬함으로써 이수축혼섬사를 제조하는 방법이 제안되어 있다. 그러나 이 방법은 원사상에서는 고수축부의 수축율이 얻어질 수 있다고 하더라도 후공정에서 열을 받은 후에 수축율이 크게 감소하여 직물상에서 효과가 적을 뿐만 아니라 복잡한 사도 구성으로 인한 공정성 저하, 그리고 두사조의 불균일 분포로 인한 직물상의 품위저하가 발생하는 단점이 있다. 그리고, 일본 특개소 61-34217호, 동 64-33212호 등에서는 스핀드로우 공법에 있어서 오일링방법 차이에 의한 이수축혼섬사의 제조방법이 제안되어있으며, 일본 특개소 60-252711호에서는 방사구금과 냉각부까지의 거리차를 통한 2종의 사조를 방사하여 합사 및 혼섬하는 제조방법이 제안되었으나, 이 또한 효과가 불충분할 뿐만 아니라 서로 다른 두사조를 합사 및 혼섬하면서 발생하는 염색결점으로 직물상의 품위가 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 1단계 방사공정만으로도 수축이 다른 필라멘트를 멀티필라멘트 사조안에서 한쪽으로 몰림이 없이 혼재 시켜 혼섬사를 제조함으로써 후공정에서 열처리하였을 때 이수축효과가 향상되어 부피감이 우수할 뿐만 아니라 염색결점 없이 직물상에서 우아한 품위를 갖는 이수축혼섬사의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 열적특성이 서로 다른 이종 폴리머를 사용하여 동일 방사구금을 통해 동일 멀티 필라멘트 사조내에 혼재하도록 복합방사함에 있어서, 용융방사 및 냉각후 재가열 영역을 통과시켜 염색결점 없이 후공정에서도 이수축 효과가 향상된 폴리에스터 혼섬사를 1단계 공정만으로 제조하는 이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

즉, 수축성이 큰 성분과 수축성이 작은 성분의 폴리머를 동일 방사구금내에 혼재하는 별개의 방사공으로 각각 용융방사하고 80℃ 이하로 냉각한 후, 다시 100∼150℃의 재가열영역부를 통과시키고, 순차적으로 오일링 및 공기교락을 하여 3,500m/분이상의 속도로 권취하는 이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조방법을 제공하는 것이다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 폴리에스터 혼섬사중 동일방사구금내에 혼재된 별개의 방사공으로 용융되어 토출된 고수축 성분의 폴리머에 의한 필라멘트는 3,500m/분 이상의 권취속도에서 100℃∼150℃의 재가열영역부를 통과함에 의한 건열수축율(150℃의 공기중에서 30분간 열처리후 측정한 수축율)이 10% 이상, 바람직하게는 15% 이상, 더욱 바람직하게는 20% 이상의 폴리에스터 섬유를 의미한다. 고수축 성분의 폴리머로써는 통상의 폴리에스터, 예를 들면 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주성분으 로하는 방향족 폴리에스터를 공지의 제조방법에 의해 제조함에 있어서 제3성분으로써 이소프탈산 또는 그 방향족에스터류, 또는 비스페놀A를 주골격으로 하는 화합물, 또는 네오펜틸글로콜 계통의 개질제들중 하나 이상의 화합물을 공중합시켜 얻어진다. 고수축성분의 폴리머에 공중합시키는 제3성분의 첨가량은 3∼20 중량%이며, 3 중량%보다 적으면 충분한 수축특성을 얻을 수 없으며, 20 중량% 보다 많으면 폴리머의 기계적, 열적특성의 저하될 뿐만 아니라 가공성 및 제품성이 떨어지는 문제점도 발생한다.

본 발명에 의한 폴리에스터 혼섬사중 동일방사구금내에 혼재된 별개의 방사공으로 용융방사된 저수축 성분의 폴리머에 의한 필라멘트는 건열수축율이 10% 미만, 좋게는 8% 이하의 폴리에스터 섬유를 말한다. 저수축 성분의 폴리머로써는 통상의 폴리에스터, 예를 들면 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주성분으로하는 방향족 폴리에스터를 공지의 제조방법에 의해 제조함에 있어서 제 3 성분을 첨가하지 않고 그대로 사용하거나, 또는 고수축 성분의 폴리머에 사용되는 화합물을 사용하여 고수축 성분과 저수축 폴리머의 첨가량 차이가 적어도 3 중량% 이상이 되도록 하면서 저수축 성분의 폴리머에 제 3 성분의 첨가량이 3 중량% 미만으로 공중합한 폴리에스터 폴리머를 사용한다.

고수축 성분과 저수축 성분의 폴리머에 제 3 성분을 공중합시킨 경우에 첨가량의 차이가 3 중량% 보다 적으면 고수축과 저수축의 수축측정차를 충분히 얻기 힘들며, 직물상에서 이수축 특성 및 부피감이 발현되지 않는다.

고수축 성분의 폴리머에 의한 필라멘트들의 단사섬도는 2 데니아 이상, 바람 직하게는 3∼5 데니아, 저수축 성분의 섬도에 따라서는 5 데니아 이상이 되도록 방사공수와 토출량을 조절하여, 가급적 큰 굽힘강성을 갖도록 설계하여 직물에서 탄력성을 부여하며, 저수축 성분의 폴리머에 의한 필라멘트들의 단사섬도는 2 데니아 이하, 바람직하게는 1.5 데니아 이하가 되도록 방사공수와 토출량을 조절하여 직물상에서 부드러운 촉감을 부여하며, 저수축 성분의 필라멘트 전체 섬도가 고수축사보다 1배 이상, 바람직하게는 1.5배 이상이 되도록 한다. 또한 고수축 성분의 폴리에스터 폴리머는 안쪽에 배열된 방사공에, 저수축 성분의 폴리에스터 폴리머는 바깥쪽에 배열된 방사공으로 방사하면 더욱 효과가 좋다.

상기와 같이 동일방사구금내의 혼재된 별개의 방사공으로 용융되어 토출된 고수축 성분과 저수축 성분의 폴리머에 의한 각각의 필라멘트는 80℃ 이하로 냉각 후 3,500/분 이상의 권취속도에서 100℃∼150℃의 재가열영역부를 통과함에 의해 1단계 공정만으로 연신사 물성을 확보하면서 폴리머간의 열적특성의 상이함에 의한 이수축 혼섬사가 제조된다. 재가열영역부의 온도가 100℃ 미만이 되면 연신사 물성을 확보할 수 없고, 형태 안정성이 크게 떨어져 후가공에서 장력변화에 매우 민감하여 그대로는 사용할 수 없는 원사가 되고, 재가열 영역부의 온도가 150℃ 보다 높을 경우 고수축성분 필라멘트의 건열수축율이 10% 보다 작게 되어 고수축과 저수축의 수축특성차를 충분히 얻기 힘들며, 직물상에서 이수축 특성 및 부피감이 발현되지 않는다.

또한, 고속방사임에도 불구하고 종래의 통상적인 기술인 유제부여를 방사실에서 하지 않고 권취실에서 행한다. 즉, 냉각부 다음의 재가열 영역과 첫 번째 인 취로울러 사이에서 가이드 오일링 설비와 공기교락장치를 순차적으로 설치하여 유제부여 및 공기교락함으로써 제사성 및 사질도 더욱 향상시킬 수 있다. 종래 기술대로 가열영역 이전에 오일링을 실시할 경우에는 열전달 효과가 불충분하여 폴리에스터 섬유의 물성 불안정을 야기시킬 뿐만 아니라 오일링 불균형에 의한 염색불량까지 유발시키는 문제점이 나타난다.

본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 폴리에스터 이수축 혼섬사는 강도 3.5g/Den. 이상 및 건열수축율 15% 이상, 고수축부와 저수축부의 수축율차 10% 이상으로 치수안정성, 연신사로서의 요구물성 및 공정 품질이 향상된 이점을 갖는다.

이하에서 실시예에 의해서 본 발명을 상세히 설명하게 되나, 이는 예시적인 의미에 한하며 본 발명의 특허청구범위를 제한하고자 하는 것이 아니다.

실시예 1

네오펜틸그리콜이 8.0 중량% 공중합된 고유점도(I.V.) 0.64인 고수축성분의 폴리에스터 폴리머와 고유점도(I.V.) 0.63의 통상의 폴리에스터 폴리머를 동일한 방사구금내에 존재하는 방사공을 통해 방사온도 290℃로 용융방사함에 있어서, 고수축성분의 최종사의 섬도가 30데니어가 되도록 토출량을 조절하여 12개의 방사공을 통하여 토출되도록하고, 저수축성분의 최종사의 섬도는 50데니아가 되도록 토출량을 조절하여 36개의 방사공을 통하여 토출되도록 하여 권취속도 5,000m/분에서 용융방사하였다. 냉풍은 0.40m/초로 조정하였고, 재가열영역은 방사구금으로부터 1.0m되는 지점(냉각부 직하)에서 부터 2.5m까지의 재가열영역(1.5m)과 재가열영역 직하에서 0.5m 하부에 오일링 가이드를 설치하였고, 가열영역의 온도는 120℃로 설정하여 제조하였으며, 냉각부 다음의 재가열영역과 인취로울러 사이에 가이드 오일링 설비와 공기교락장치를 순차적으로 설치하여 유제부여 및 공기교락하되, 유제부착량(O.P.U)은 0.85%가 되도록 하였으며, 제1 공기교락장치의 압력은 0.5kg/㎤, 제2 공기교락장치의 압력은 2.5kg/㎤으로 제조하였다. 제조된 폴리에스터 섬유의 원사물성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 2-4

이소프탈산 10.5 중량% 공중합된 고유점도(I.V.) 0.62인 고수축성분의 폴리에스터 폴리머와 고유점도(I.V.) 0.63의 통상의 폴리에스터 폴리머를 동일한 방사구금내에 존재하는 방사공을 통해 방사온도 290℃로 용융방사함에 있어서, 고수축성분의 최종사의 섬도가 50데니어가 되도록 토출량을 조절하여 12개의 방사공을 통하여 토출되도록 하고, 저추숙성분의 최종사의 섬도는 75데니아가 되도록 토출량을 조절하여 36개의 방사공을 통하여 토출되도록 하여 권취속도 5,000m/분에서 용융방사하였다. 또한 비스하이드록시페닐프로판디올(B.H.P.P.) 7.5 중량% 공중합된 고유점도(I.V.) 0.62인 고수축성분의 폴리에스터 폴리머를 사용하여 고유점도(I.V.) 0.63의 통상의 폴리에스터 폴리머와 동일한 방사구금내에 존재하는 방사공을 통해 상기와 동일한 방사조건으로 권취속도 5,000m/분에서 용융방사하였다. 또한 제3성분으로 6.0 중량%의 이소프탈산과 4.0 중량%의 비스하이드록시페 닐프로판디올(B.H.P.P.)을 동시에 첨가하여 공중합된 고유점도(I.V.) 0.63인 고수 축성분의 폴리에스터 폴리머를 사용하여 고유점도(I.V.) 0.63 통상의 폴리에스터 폴리머와 같은 조건으로 방사하였다. 냉풍은 0.45m/초로 조정하였고, 재가열영역은 방사구금으로부터 1.0m되는 지점(냉각부 직하)에서 부터 2.5m까지의 재가열 영역(1.5m)과 재가열영역 직하에서 0.3m 하부에 오일링 가이드를 설치하였고, 재가열영역의 온도는 110℃로 설정하여 제조하였으며, 냉각부 다음의 가열영역과 인취로울러 사이에 가이드 오일링 설비와 공기교락장치를 순차적으로 설치하여 유제부여 및 공기교락하되, 유제부착량(O.P.U.)은 0.85%가 되도록 하였으며, 제1 공기교락장치의 압력은 0.5kg/㎤, 제2 공기교락장치의 압력은 3.0kg/㎤을 제조하였다. 제조된 폴리에스터 섬유의 원사물성 및 공정성을 평가하고 그 각각의 결과를 표 1에 나타내었다.

구분	제3 성분공중합물 종류				첨가량 (중량%)				재가열 영역온도 (℃)	물성					미연신 특성 유무
										데니어 (Den)	데니어 (Den)	신도 (%)	수축율 (%)	수축율차 (%)
실시예 1	네오펜틸 글리콜				8.0				120	80	4.2	35	23	16	무
실시예 2	이소프탈산				10.5				110	125	4.3	34	24	13	무
실시예 3	B.H.P.P				7.5				110	125	4.0	38	29	20	무
실시예 4	이소프탈산				4.0				110	125	4.0	40	32	23	무
	B.H.P.P				6.0

비교예 1-2

실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에스터 혼섬사를 제조하되, 재가열영역의 온도를 상온 30℃, 180℃로 설정하여 권취속도 5,000m/분에서 용융방사하여 제조한 후, 그 물성을 평가하여 표2에 함께 나타내었다.

비교예 3

이소프탈산 2.0 중량% 공중합된 고유점도(I.V.) 0.63인 고수축성분의 폴리에스터 폴리머와 고유점도(I.V.) 0.63의 통상의 폴리에스터 폴리머를 동일한 방사구금내에 존재하는 방사공을 통해 실시예 2와 동일한 방법으로 용융방사하여 제조한 후, 그 물성을 평가하여 표2에 함께 나타내었다.

[ 표 2 ]

구분	제3 성분공중합물 종류	첨가량 (중량%)	재가열 영역온도 (℃)	물성					미연신 특성 유무
				데니어 (Den)	강도 (g/Den)	신도 (%)	수축율 (%)	수축율차 (%)
비교예 1	네오펜틸 글리콜	8.0	30	80	3.6	69	42	35	유
비교예 2	네오펜틸 글리콜	8.0	180	80	4.3	31	13	7	무
비교예 3	이소프탈산	2.0	110	125	4.6	33	14	6	무

물성 평가방법

*수축률 시험 : 150℃의 가열된 공기중에 시료를 30분간 처리한 후, 0.1g/Den.의 초하중을 부여하여 수축전후의 섬유의 길이를 측정하고 백분율로 환산하여 구하였다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조방법에 의하면 강도 3.5g/Den. 이상 및 건열수축율 15% 이상, 고수축부와 저수축부의 수축율차 10% 이상으로 치수안정성, 연신사로서의 요구물성 및 공정 품질이 향상된 폴리에스터 혼섬사를 제조할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (2)

1. 수축성이 큰 성분과 수축성이 작은 성분의 폴리머를 동일 방사구금내에 혼재하는 별개의 방사공으로 각각 용융방사하고 80℃ 이하로 냉각한 후, 3,500m/분 이상의 권취속도에서 다시 100∼150℃의 재가열영역부를 통과시키고, 순차적으로 오일링 및 공기교락을 실시하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   수득된 섬유의 수축율이 15% 이상, 고수축사 성분과 저수축 성분의 필라멘트간 수축율차가 10% 이상임을 특징으로 하는 이수축 혼섬 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조방법.