KR100587118B1

KR100587118B1 - 톤 효과를 갖는 폴리에스테르 섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR100587118B1
Application number: KR1019990058863A
Authority: KR
Inventors: 김정철; 박호진; 손성균; 김도균
Original assignee: 주식회사 휴비스
Priority date: 1999-12-18
Filing date: 1999-12-18
Publication date: 2006-06-07
Also published as: KR20010056223A

Abstract

본 발명은 톤 효과를 가지는 저온염색성 폴리에스테르 섬유의 제조에 관한 것으로서, 고유점도 0.60∼0.65의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 70∼95중량%와 고유점도 0.80∼1.0의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 30∼5중량%로 되는 블랜드를 연신비 신도 45% 이상, 제1고뎃롤러 온도(연신온도) 50∼70℃, 제2고뎃롤러온도(열처리온도) 100∼150℃의 조건으로 방사하는 것을 특징으로 하며, 이러한 방법으로 제조되는 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 방사공정성이 양호하면서 저온염색가능하고 소프트니스가 양호할 뿐만아니라, 톤 효과를 발현하는 등의 효과가 있는 인너웨어 용도로 매우 적합한 고부가가치의 섬유이다.

Description

톤 효과를 갖는 폴리에스테르 섬유의 제조방법{Preparation of polyester fiber with tone effect}

본 발명은 폴리에스테르사에 관한 것으로서, 보다 구제적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 블랜드 방사에 의한 톤 효과를 갖는 저온염색성 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

폴리에스테르 섬유의 대표적인 예인 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 130℃가 상용의 염색온도이나, 이와 같은 온도로 염색을 행하게되면 섬유의 열화가 발생하여 촉감이 까칠하게 되므로 의류용, 특히 인너웨어 용도로의 사용에 제한이 있는 것이다.

이 때문에 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 저온 가염화의 시도로서 고속 방사하는 방법(예를 들면, 미국 특허 제4,134,883호)과 공중합에 의한 개질방법(예를 들면, 일본특원소 61-226510호 공보) 등이 제안되어 있다.

고속 방사 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 염색온도가 낮아지기는 한 것이나 짙은 색의 염색에 110∼120℃의 염색온도가 요구되고, 이러한 염색온도에서는 섬유의 촉감이 까칠하게 되어 인너웨어의 용도로는 부적합하다.

한편，공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 염색의 내광견뢰도가 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 보다 낮고，염료 선택에 제약이 있다. 또한 이러한 섬유는 저온염색성이 있으나 짙은 색의 염색에는 105℃ 이상의 고온이 필요하고 염색된 섬유는 촉감이 까칠하게 되어 인너웨어의 용도로는 부적합하게 된다.

또한 폴리에스테르 섬유에 톤 효과를 부여하는 것은 주로 날염법에 의해서 이루어져 왔다. 이러한 날염법은 일정한 점도를 가지는 날염호에 염료를 첨가해서 직물에 무늬를 부여한 후 증열처리에 의해 염료를 고착하고 수세에 의해 호제를 제거함에 의해서 직물에 다색성의 무늬를 부여하는 방법으로 공정이 복잡할 뿐만아니라 무늬의 세선효과 및 촉감의 발현을 위해 통상적으로 3,000∼10,000 센티포아즈의 고점도의 염료를 사용하여야 하기 때문에 이로 인한 폐수 발생이 많은 등의 단점이 있을 뿐만 아니라 염색이 고온에서 이루어지므로 전술한 바와 같은 이유로 인너웨어에는 적용하는 것이 불가능한 것이다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 제반 문제점을 감안하여 저온에서 염색가능하고 부드러우며 톤 효과를 가지는 폴리에스테르 섬유를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명자의 연구에서 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 블랜드하여 방사하고, 연신비율, 연신온도 및 열처리온도를 특별히 제어하면 톤 효과를 가지면서 이염성 및 소프트니스가 우수한 폴리에스테르 섬유를 제조할 수 있게 된다는 사실을 알게되었고, 그 결과 본 발명을 완성하게 된 것이다.

그러므로 본 발명에 의하면 고유점도 0.60∼0.65의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 70∼95중량%와 고유점도 0.80∼1.0의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 30∼5중량%로 되는 블랜드를 연신비 신도 45% 이상, 제1고뎃롤러 온도(연신온도) 50∼70℃, 제2고뎃롤러온도(열처리온도) 100∼150℃의 조건으로 방사하는 것을 특징으로 하는 톤 효과를 갖는 저온염색성 폴리에스테르 섬유의 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 폴리에스테르 섬유가 톤 효과를 가지며, 낮은 온도에서 염색가능하고 소프트니스가 양호한 등의 특성을 갖게 하기 위하여, 소재를 고유점도 0.60∼0.65의 폴리에틸렌테레프탈레이트 70∼95중량%와 고유점도 0.80∼1.0의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 30∼5중량%를 함유하는 폴리머 블랜드로 설계한다. 만일 폴리머 블랜드중 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 비율이 5중량% 보다 적은 양으로 함유되는 경우에는 원하는 정도의 염색온도 및 소프트니스를 얻을 수 없게 되고, 30중량%를 초과하는 경우에는 융점이 지나치게 낮아지거나 또는 융점이 사라지게 되어 (즉, 비결정화되어) 섬유로서의 폴리에틸렌테레프탈레이트의 우수한 특성이 상실되므로 부적합하게 된다. 그러나 본 발명에 따라 압출방사되는 폴리머 블랜드중 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 비율이 5∼30중량%이면 섬유로서의 폴리에틸렌테레프탈레이트의 우수한 특성을 적정수준으로 유지하면서도 원하는 정도의 염색온도, 바람직하게 90∼100℃, 우수한 소프트니스, 바람직하게 영율 400∼700㎏/㎟을 만족하는 폴리에스테르 섬유의 제조를 가능하게 한다. 또한 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 고유점도는 0.60∼0.65이고 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 고유점도는 0.80∼1.0이어야 한다. 만일 각각의 고유점도가 상기한 범위를 벗어나면 동일온도에서 점도의 차이가 커져서 방사성이 불량하게 되므로 원하는 물성의 섬유를 제조하는 것이 곤란하게 된다.

폴리트리메틸렌테레프탈레이트는 테레프탈산 또는 테레프탈산 디메틸로 대표되는 테레프탈산의 저급 알코올 에스테르와 트리메틸렌 글리콜(1,3-프로판디올)을 중축합시키고 얻을 수 있는, 최근에야 비로서 상업적인 생산이 가능하게 된 고분자물질이다.

본 발명에 이용한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌테레프탈레이트에는 필요에 따라 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 산 성분으로서 이소프탈산，호박산，아디핀산，2,6-나프탈렌디카르본산 등이나 ，글리콜 성분으로서 에틸렌 글리콜，1,4-부탄디올，1,6－헥산디올，폴리옥시 알킬렌 글리콜등의 글리콜 성분이 공중합되고 있어도 좋다．또，필요에 따라 각종의 첨가제，예를 들면 무광택제，열 안정제，난연제，대전 방지제，소포제 등을 함유해도 좋다．

폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 블랜드는 예를 들어 로타리 건조기를 사용하여 준비하거나, 또는 별도의 칩 호퍼로부터 계량하여(예를 들어 로타리 밸브를 사용하여) 준비하거나, 또는 도우징 머신(dozing machine)을 사용하여 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 사이드 피딩하는 것으로 준비할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 블랜드를 통상의 PET 섬유 제조조건으로 방사하되, 톤 발현을 조절하기 위한 수단으로 연신비(D/R), 연신온도 및 열처리온도를 특별히 제어된 범위로 유지시킨다. 즉, 연신비를 신도 45% 이상, 바람직하게 45∼70%로 제어하고, 제1고뎃롤러온도를 50∼70℃로 제어하며, 제2고뎃롤러온도를 100∼150℃로 제어함으로써 제조되는 폴리에스테르 섬유가 톤 효과를 발현하도록 하는 것이다.

만일 연신비, 연신온도 및 열처리온도가 상기한 범위를 벗어나게 되면 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다. 즉, 연신비를 신도 45% 미만으로 제어하면 톤 발현이 제대로 일어나지 않는 문제점이 발생하고, 연신온도가 50℃ 보다 낮으면 연신성이 나빠져 방사시 사절율이 높아지는 문제점이 발생하고, 70℃ 보다 높으면 톤 발현이 어려워지는 문제점이 발생하고, 열처리온도가 100℃ 보다 낮으면 비수수축율이 너무 높아지는 문제점이 발생하고, 150℃ 보다 높으면 비수수축율이 너무 낮아지는 문제점이 발생하게 된다.

특별히 제한하기 위한 것은 아니지만, 기타 방사조건은 방사온도 280∼290℃, 방사기내 체류시간 10∼20분으로 유지시키는 것이 적당하다. 특히 방사기내 체류시간이 중요한데, 만일 방사기내 체류시간이 10분 미만이면 블랜드 효과가 미흡하게 되고, 20분을 초과하는 경우에는 열분해가 발생되어 제조되는 섬유의 물성 을 손상시키게 되므로 상기한 범위로 유지시키는 것이 필요하다.

이와 같은 본 발명에 의하여 제조되는 폴리에스테르 섬유는 톤 효과를 가지며, 보통 120∼130℃에 이루어지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 보다 훨씬 낮은 온도인 90∼100℃의 온도에서 염색이 가능하고, 소프트니스가 우수하게 된다. 의류용 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 보통 영율이 보통 1,000㎏/㎟ 정도로 소프트니스가 불량한데 반하여 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 이 보다 훨씬 낮은 400∼700㎏/㎟ 정도로 우수한 소프트니스를 나타낸다.

상술한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다. 단, 본 발명은 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

하기 실시예에서 제시되는 물성치들은 다음과 같은 방법으로 측정한 것이다.

* 톤 효과 : 블루칼라(blue color)의 분산염료를 2.0 owf 사용하여 98℃에서 30분간 염색후 육안판정하여 톤 발생 유/무로 평가하였다.

* 이염성 : 블루칼라의 분산염료를 1.0 owf 사용하여 다양한 온도에서 30분간 염색한 후 측색기를 이용하여 630nm에서 K/S값을 측정하여 염착을 비교하였다. K/S값이 높을수록 염색이 잘되는 것이며 K/S값이 특정온도에서 안정화되기 시작하면 그 온도가 염색가능한 온도가 된다.

* 영율(Young's modulus) : 만능시험기(UTM)를 사용하여 파지거리 200㎜, 크로스헤드(crosshead) 속도 400㎜/min의 조건하에서 측정.

* 염색균일성 : 블루칼라의 분산염료를 사용하여 98℃에서 30분간 염색후 육 안으로 균일과 불균일로 판정.

*신도 : UTM으로 측정

[실시예 및 비교예]

통상의 폴리에스테르 섬유제조용 스핀드로우 방사기에서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)칩과 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)칩을 진공식 회전 건조기에 투입하고 150℃에서 10시간동안 건조하면서 블랜딩하였다. 이때 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트칩과 폴리트리메틸렌테레프탈레이트칩의 고유점도 및 블랜드 비은 하기 표 1과 같이 하였다.

이와 같이 건조된 블랜딩칩을 직경이 0.27㎜이고, 길이가 0.5㎜인 36홀의 방사노즐을 통하여 방사온도 285℃에서 방사한후, 속도가 1,500mpm이고 온도가 표 1과 같은 제1고뎃롤러 및 속도가 4,500mpm이고 온도가 120℃인 제2고뎃롤러를 사용하여 75데니어/36필라멘트의 폴리에스테르 섬유를 제조하였다. 폴리에스테르 섬유의 신도는 하기 표 2에 나타난 바와 같다.

방사기내 체류시간은 검정색의 원착칩을 방사중에 소량 투입하여 측정하였으며 그 결과는 표 1와 같다.

제조된 폴리에스테르 섬유의 80℃, 90℃, 100℃ 및 110℃에서의 K/S값, 톤 발현 효과, 영율 및 방사공정성을 측정 및 평가하여 표 2에 나타내었다.

구분	PET 고유점도	PTT 고유점도	PET 블랜드비 (중량%)	PTT 블랜드비 (중량%)	방사기내 체류시간(분)	제1고뎃롤러 온도(℃)
실시예 1	0.63	0.92	90	10	10	70
실시예 2	0.63	0.92	80	20	10	70
실시예 3	0.63	0.92	70	30	10	70
실시예 4	0.63	0.92	80	20	20	70
실시예 5	0.63	0.92	80	20	10	50
실시예 6	0.63	0.92	80	20	10	60
실시예 7	0.63	0.82	80	20	10	70
실시예 8	0.63	0.82	80	20	10	50
비교예 1	0.63	0.92	60	40	10	60
비교예 2	0.63	0.92	80	20	10	80
비교예 3	0.63	0.92	80	20	5	80
비교예 4	0.63	0.92	80	20	25	80
비교예 5	0.63	0.92	80	20	10	60
비교예 6	0.63	0.72	80	20	10	60
비교예 7	0.63	1.14	80	20	10	60

구분	K/S 값				신도 (%)	톤 발현	방사공정성	영율 (㎏/㎟)	비고
구분	80℃	90℃	100℃	110℃	신도 (%)	톤 발현	방사공정성	영율 (㎏/㎟)	비고
실시예 1	17.3	18.5	18.6	18.6	50∼55	양호	양호	660	-
실시예 2	17.6	18.6	18.7	18.7	50∼55	양호	양호	510	-
실시예 3	17.7	18.5	18.6	18.6	50∼55	양호	양호	430	-
실시예 4	17.5	18.6	18.5	18.6	50∼55	양호	양호	430	-
실시예 5	17.5	18.5	18.6	18.6	50∼55	양호	양호	430	-
실시예 6	17.6	18.5	18.5	18.6	60∼65	양호	양호	430	-
실시예 7	17.7	18.5	18.6	18.5	50∼55	양호	양호	430	-
실시예 8	17.6	18.6	18.6	18.6	50∼55	양호	양호	430	-
비교예 1	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	50∼55	측정불가	불량	측정불가	물성불량
비교예 2	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	50∼55	불량	양호	측정불가	-
비교예 3	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	50∼55	불량	양호	측정불가	-
비교예 4	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	50∼55	보통	불량	측정불가	-
비교예 5	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	35∼40	불량	양호	측정불가	-
비교예 6	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	50∼55	양호	불량	측정불가	-
비교예 7	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	50∼55	양호	불량	측정불가	-

상기한 실시예 및 비교예의 결과들로부터 명백하게 되는 바와 같이, 본 발명에 의해 제조되는 폴리에스테르 섬유는 저온염색가능하고 소프트니스가 양호할 뿐만 아니라, 톤 효과를 발현하는 등의 효과가 있는 인너웨어 용도로 매우 적합한 고부가가치의 섬유이다.

Claims

폴리에스테르 섬유의 제조에 있어서, 고유점도 0.60∼0.65의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 70∼95중량%와 고유점도 0.80∼1.0의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 30∼5중량%로 되는 블랜드를 연신비 신도 45% 이상, 제1고뎃롤러 온도(연신온도) 50∼70℃, 제2고뎃롤러온도(열처리온도) 100∼150℃의 조건으로 방사하는 것을 특징으로 하는 톤 효과를 갖는 저온염색성 폴리에스테르 섬유의 제조방법.