KR100601296B1 - 섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트 및 그의 제조방법 - Google Patents

섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공급로울러와 드로로울러 사이에서 미연신사를 연신시킬때 주면상에 장방형의 홈들이 형성된 공급로울러를 사용하므로서 아래 조건들을 만족하는 섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트를 제조한다.
- 아 래 -
·스펙트로그람에서 나타나는 주기 최대치에 해당하는 파장(λ) 길이:5~35cm
·태부와 세부의 단면적비(태부단면적/세부단면적) : 1.2~1.6
·태부와 세부의 복굴절율비(세부복굴절율/태부복굴절율) : 1.2~2.4
본 발명의 폴리아미드계 필라멘트는 주로 의류용 원사로 사용된다.
폴리아미드, 필라멘트, 섬도 불균일, 태세부, 연신, 공급로울러, 장방형 홈, 신도표준편차

Description

섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트 및 그의 제조방법 {A thick and thin polyamide filament, and a process of preparing for the same}
도 1은 본 발명의 공정 개략도 이다.
도 2는 도 1 중 공급로울러(2)의 단면 확대도 이다.
도 3은 도 1 중 공급로울러(2)의 사시도 이다.
※ 도면중 주요부분에 대한 부호설명
1 : 폴리아미드 미연신사 2 : 공급로울러
3 : 제1드로우로울러 4 : 제2드로우로울러
5 : 연신사 권취보빈 6 : 가이드로울러
2a : 공급로울러 주면상에 형성된 장방형의 홈(Slit)
a : 공급로울러의 홈(2a) 넓이 b : 공급로울러의 직경
본 발명은 섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
염가공된 포지상에 자연스러운 이염(異染) 효과를 부여하기 위하여 제직용 원사로서 섬유 축 방향으로 섬도가 굵은 부분(이하 "태부"라고 한다)과 섬도가 가는 부분(이하 "세부"라고 한다)이 불규칙하게 반복되는, 다시말해 섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트를 사용해 오고 있다
섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트를 제조하는 종래 기술로서 일본 특개소 58-36210호에서는 이차전이점(Tg)이 80℃ 이상인 열가소성 중합체와 폴리아미드 중합체를 일정 비율로 혼합 방사한 다음, 방사된 섬유의 이차전이점(Tg) 이하 온도에서 저배율로 연신하는 방법을 제안하고 있다.
그러나 상기 방법은 방사 장치가 복잡할 뿐만 아니라 조업성이 나쁜 문제가 있다. 또한 일본 특개소 59-157310호에서는 폴리아미드 등의 열가소성 합성섬유에 장력을 부여한 상태에서 레이져 광을 투사하여 섬유의 복굴절율을 0.005 이상 변화시키는 방법을 제안하고 있으나, 설비가 고가일 뿐만 아니라 원가가 비싸 상업적 생산은 사실상 불가능 하다.
또한 대한민국 공개특허 99-7915호에서는 미연신사를 공급로울러와 드로우로울러 사이에서 가연처리한 후 저배율 연신하는 방법을 제안하고 있으나, 가연장치가 복잡하고 제조원가도 상승하는 문제가 있다.
또한 대한민국 공고 특허 90-4910호에서는 미연신사를 공급로울러와 드로우로울러 사이에서 연신시, 주면상에 장방형의 홈(Slit)들이 일정조건으로 형성된 드로우로울러를 사용하는 방법을 제안하고 있다. 상기 방법의 경우 장치는 간편 해지는 장점이 있으나 제조된 원사가 최종 가공지 상에서 자연스러운 이염효과를 충분하게 발현하지 못하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하므로서 간단한 장치로 가공지 상에서 자연스러운 이염효과를 발현 할수 있는 폴리아미드계 필라멘트를 제조하기 위한 것이다.
본 발명은 제직 및 염가공시 포지상에 자연스러운 이염(異染)효과를 발현하는 섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트를 제공하고자 한다. 아울러 간단한 제조장치를 이용하여 상기 폴리아미드계 필라멘트를 높은 생산성으로 제조하는 방법도 제공하고자 한다.
본 발명은 염가공지 상에서 자연스러운 이염(異染)효과를 발현하는 섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
더욱 구체적으로 본 발명은 섬유 축 방향으로 섬도가 굵은 부분(태부)과 섬도가 가는 부분(세부)이 불규칙적으로 반복되며, 아래 조건들을 만족하는 섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트에 관한 것이다..
- 아 래 -
·스펙트로그람에서 나타나는 주기 최대치에 해당하는 파장(λ) 길이:5~35cm
·태부와 세부의 단면적비(태부단면적/세부단면적) : 1.2~1.6
·태부와 세부의 복굴절율비(세부복굴절율/태부복굴절율) : 1.2~2.4
또한 본 발명은 90 이하의 방사드라프트로 방사된 폴리아미드계 미연신사(1)를 주면상에 장방형의 홈(2a)들이 아래 조건을 만족하도록 형성되어 있는 공급로울러(2)와 제1드로우로울러(3) 사이에서 1.5~2.5배의 연신비로 연신하고, 계속해서 제1드로우로울러(3)와 제2드로우로울러(4) 사이에서 1.01~2.20배의 연신비로 연신함을 특징으로 하는 섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트의 제조방법에 관한 것이다.
- 아 래 -
5mm ≤ a ≤ 30mm
0.2 ≤
Figure 111999015493495-pat00001
≤ 2.6
[여기서, a는 공급로울러에 형성된 홈(2a)의 넓이 이고, ∑a는 공급로울러에 형성된 홈(2a)들의 전체넓이 이고, b는 공급로울러의 직경이다]
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저 90 이하의 방사드라프트로 방사된 폴리아미드계 미연신사(1)를 도 1과 같이 공급로울러(2)와 제1드로우로울러 (3) 사이에서 1.5~2.5배의 연신비로 연신한 후 계속해서 제1드로우로울러(3)와 제2드로우로울러(4) 사이에서 1.01~2.20배의 연 신비로 연신한다.
상기 방사와 연신공정은 연속적인 1공정으로 실시하는 것이 바람직 하다. 이때 공급로울러(2)로서는 주면상에 장방형의 홈(2a)들이 아래 조건을 만족하도록 형성된 것을 사용한다.
- 아 래 -
5mm ≤ a ≤ 30mm
0.2 ≤
Figure 111999015493495-pat00002
≤ 2.6
[여기서, a는 공급로울러에 형성된 홈(2a)의 넓이 이고, ∑a는 공급로울러에 형성된 홈(2a)들의 전체넓이 이고, b는 공급로울러의 직경이다]
이때 90을 초과하는 방사드라프트로 방사된 미연신사를 사용하면 연신추별로 연신효과가 서로 상이하게 되어 제품 관리상 문제가 발생된다. 공급로울러에 형성된 홈의 넓이(a)가 30mm를 초과하면 태부의 길이가 너무 길게 형성되고, 5mm 미만이면 태부의 길이가 너무 짧게 형성되어 이염효과가 나빠진다.
또한 공급로울러 상에 형성된 홈들의 전체 넓이/공급로울러의 직경 (∑a/b)이 2.6을 초과할 경우에는 연신시 슬립이 과다하여 태부와 세부의 주기가 불균일하게 되고, 0.2 미만인 경우에는 태부의 갯수가 너무 적어 이염효과가 저하된다.
여기서 제1드로우로울러의 역할은 태세사를 만드는 1차 수단이고, 제2드로우로울러(4)의 역할은 데니어를 낮추어 주는 역할이다. 제1드로우로울러의 연신 비가 1.5배 미만의 경우 연신비가 낮아 태세부의 차이가 크지않아 이염효과가 크지않고, 2.5배를 초과할 경우 연신비가 너무 높아 태세효과가 저하된다.
제1드로우로울러의 적정 연신비(1.5~2.5)에서 제2드로우로울러로 연신할 경우 데니어를 낮추어 주는 역할을 하며, 연신비 2.2를 초과할 경우에는 제1드로우로울러에서 발생한 태부가 너무 많이 연신되어 태세효과가 저하되고, 제2드로우로울러에서 제1드로우로울러 대비 1.01배 미만인 경우 태세효과는 양호하나 데니어를 낮출수 없게 된다.
상기와 같이 홈이 형성된 공급로울러에 의해 미연신사는 제1 및 제2드로우로울러로 적정하게 연신시 슬립작용과 연신작용을 교호로 반복하게 된다. 그 결과 섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트를 제조할수 있다. 본 발명에 있어서 폴리아미드계 필라멘트로는 폴리아미드 6 필라멘트, 폴리아미드 66 필라멘트 등이 있다.
상기 방법으로 제조한 본 발명의 폴리아미드 필라멘트는 섬유 축 방향으로 태부와 세부가 불규칙하게 반복되며 아래 조건의 특성을 갖는다.
- 아 래 -
·스펙트로그람에서 나타나는 주기 최대치에 해당하는 파장(λ) 길이:5~35cm
·태부와 세부의 단면적비(태부단면적/세부단면적) : 1.2~1.6
·태부와 세부의 복굴절율비(세부복굴절율/태부복굴절율) : 1.2~2.4
여기서 스펙트로그람에서 나타나는 주기 최대치에 해당하는 파장(λ) 길이(Pmax 최대치)가 5cm 미만의 경우 태세부 주기 길이가 너무 짧아 농담부의 구 분이 명확하지 않고 35cm를 초과할 경우 태세부 주기 길이가 너무 길어 이염효과가 자연스럽지 못하다. 또한 태세부 단면적비가 1.2 미만의 경우 태세부 차이가 적어 농담부가 명확하지 않으며, 1.6을 초과할 경우 태세효과가 너무 강하여 자연스럽지 못하다. 복굴절율비의 경우도 1.2 미만의 경우 농담부가 명확하지 않으며, 2.2를 초과할 경우 태세효과가 너무 강하여 자연스러운 얼룩감을 나타내지 못한다.
본 발명의 폴리아미드계 필라멘트는 평균 U%가 1.5~5.0% 이고, 10% 신장점의 모듈러스가 35~105kg/㎟이고, 신도표준편차가 4~35% 이다.
10% 신장점의 모듈러스가 105kg/㎟를 초과할 경우에는 태부와 세부 발생이 적어 이염효과(얼룩효과)가 저하되고, 35kg/㎟ 미만인 경우에는 원사의 기계적 물성이 저하되는 문제가 있다.
또한 신도표준편차가 35%를 초과할 경우에는 태부와 세부의 주기 길이가 너무 길어 이염효과가 자연스럽지 못하고, 4% 미만일 경우에는 태부와 세부의 주기 길이가 너무 짧아 농염부와 담염부 구분이 명확하지 않게 된다.
본 발명에 있어서 원사 물성은 아래와 같은 기준으로 평가한다.
a. 평균 U%
유스터 테스터(USTER-TEST:KEISOKKI 社 KET-80C 타입)로 측정한다. 실의 속도 25m/분, 차트 스피드 25cm/분, 트위스트(TWIST) Z 1.5, 실의 장력 1.5g/d, 측정 모드 하프 이너트(HELF INERT), 범위(Range) 12.5%, 측정시간 3분으로 데이터와 차트를 기록한다. 평균 U% 는 각기 다른 샘플 5개를 측정하여 그 평균치를 구한다.
b. 평균 굵기 변동 피크수
a항 U% 차트에서 5% 이상 굵기 변동 피크수를 측정하여 실 길이 1m 당 피크수를 산출한 후 샘플 5개의 평균치를 계산한다.
c.평균 굵기 변동 최저 피크수 및 평균 굵기 변동 최대 피크수
b항에서 측정한 샘플 5개중 최저값과 최대값을 나타낸다.
d. 스팩트로그람에서 나타나는 주기 최대치(Pmax)에 해당하는 파장 길이
유스터 테스트(USTER TESTER - ZELLWEGER USTER)로 측정한다. 실의 속도 50m/분, 측정시간 5분, 슬로트 2, 공기압 3.2바, 실의 장력 5.2g/d, 트위스트 S 30으로 측정하여 스팩트로그람의 최대 파장주기를 측정한다.
e. 연신사 표준편차
각기 다른 10개의 원사 시료를 인스트롱 인장력 시험기(INSTRON-4301 TYPE)로 시료길이 5cm로 하여 측정한 신도의 표준편차를 산출한다.
f. 모듈러스
인스트롱 인장시험기로 시료길이 5cm의 하중-신장곡선(Stress-Strain Curve)을 차트에 기록하고 10% 신장점에서 모듈러스를 계산한다. 이때 인스트롱 인장조건은 시료길이 5cm, 인장속도 250mm/분으로 한다. 시료 5개의 평균 데이터를 이용한다.
모듈러스(kg/㎟) =
Figure 111999015493495-pat00003
× 102.6
g. 태세부 복굴절율비
염가공지의 태부(농염부)와 세부(담염부)의 각각 임의의 5개소를 샘플링하여 컴펜세이터 법으로 측정한다. 태부 복굴절율 데이터 5개를 평균하고, 세부 복굴절율 데이터 5개를 평균한 후, 세부복굴절율을 태부복굴절율로 나눈값을 나타낸다.
h. 태세부 단면적비
염가공지의 태부(농염부)와 세부(담염부)의 각각 임의의 5개소를 샘플링하여 단면 사진을 촬영한다. 태부 단면사진에서 멀티 필라멘트 중 가장 큰 단면 5개를 선정하여 단면적을 산출하여 평균하고, 세부 단면사진에서 멀티 필라멘트 중 가장 작은 단면 5개를 선정하여 단면적을 산출하여 평균한다. 태세부 단면적비는 태부 단면적을 세부 단면적으로 나눈값을 나타낸다. 단 정확한 단면적 계산에 어려움이 있는 이형 단면은 그 외접원의 단면적을 산출하여 계산한다.
i. 방사 드라프트
방사드라프트는 하기 식으로 계산한다.
방사드라프트=(방사 사속 × 구금 홀 단면적 × 폴리머 비중)/ 홀당 토출량
이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
상대점도가 2.55인 폴리아미드 6 폴리머를 260℃에서 방사드라프트가 90인 폴리아미드 6 미연신사를 제조한다.
다음으로 상기 미연신사를 주면상에 장방형의 홈이 형성되어 있는 공급로울러(2)와 제1드로우로울러(3) 사이에서 2.2배의 연신배율로 연신한 후 제2드로우로울러(4)에서 다시 1.2배의 연신배율 및 700m/분의 연신속도로 연신한 후 권취하여 연신사를 제조한다.
상기 공급로울러에 형성된 홈의 넓이(a)는 5mm이고 공급로울러 상에 형성된 홈의 전체넓이/공급로울러의 직경 [∑a/b]은 0.20 이다. 상기 연신사를 경사 및 위사로 하여 평직으로 직물을 제직(경사 밀도 : 113본/인치, 위사 밀도 : 66본/인치) 한 다음 정련 및 염가공하여 가공지를 제조한다. 제조한 연신사 및 가공지의 물성을 측정한 결과는 표 2와 같다.
실시예 2 ~ 실시예 5 및 비교실시예 1 ~ 비교실시예 3
미연신사의 방사드라프트, 제1 및 제2 연신배율, 공급로울러 상에 형성된 홈의 넓이(a) 및 ∑a/b를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 연신사 및 가공지를 제조한다. 제조한 연신사 및 가공지의 물성을 측정한 결과는 표 2와 같다.
실시예 6 ~ 실시예 8 및 비교실시예 4 ~ 비교실시예 7
공급로울러에 형성된 홈 넓이(a)는 30mm이고 공급로울러 상에 형성된 홈의 전체넓이/공급로울러의 직경(∑a/b)이 2.60인 공급로울러를 사용하고, 제1, 제2 연신배율을 표 3과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 연신사 및 가공지를 제조한다. 제조한 연신사 및 가공지의 물성을 측정한결과는 표 4와 같다.
제조조건
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교 실시예1 비교 실시예2 비교 실시예3
방사드라프트 90 90 90 80 70 90 90 100
연신속도(m/분) 700 700 700 700 700 700 700 700
제1드로우로울러 연신비(배) 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2
제2드로우로울러 연신비(배) 1.2 1.2 1.2 1.4 1.4 1.2 1.2 1.2
물성측정 결과
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교 실시예1 비교 실시예2 비교 실시예3
연신 데니아 160 170 180 150 150 140 200 160
공급로울러 홈(a) 넓이(mm) 5 15 30 20 20 3 35 20
공급로울러 홈 개수 상수(∑a/b) 0.20 1.00 2.60 1.70 1.70 0.16 2.80 1.70
연신사 신도(%) 140 140 180 170 190 100 210 150
연신사 신도 표준편차(%) 4 17 35 20 25 3 40 15
평균 U% 1.7 2.5 3.5 3.0 5.0 1.4 4.5 1.8
5% 이상 굵기변동 최저피크수(개/m) 1.5 3.0 1.5 2.0 3.0 0.5 1.0 0.5
5% 이상 굵기변동 최대피크수(개/m) 3.5 5.0 3.5 4.0 6.0 2.5 3.0 2.0
스펙트로그람 Pmax 파장길이(cm) 5~10 10~20 15~35 10~25 15~30 2~5 30~90 5~10
태세부 단면적비(배) 1.2 1.4 1.6 1.5 1.5 1.1 1.7 1.1
10% 신장점의 모듈러스(kg/㎟) 95 85 75 80 55 120 34 85
태세부 복굴절율비(배) 1.2 1.6 2.2 2.2 2.4 1.1 2.7 1.4
자연 가공지상 자연스런 얼룩감 양호 양호 양호 양호 양호 불량 불량 불량
제조조건
구분 실시예6 실시예7 실시예8 비교 실시예4 비교 실시예5 비교 실시예 6 비교 실시예7
방사드라프트 90 90 90 90 90 90 90
연신속도(m/분) 700 700 700 700 700 700 700
제1드로우로울러 연신비(배) 1.7 2.3 2.5 1.4 2.7 2.5 2.5
제2드로우로울러 연신비(배) 2.2 2.2 2.2 1.0 1.0 2.5 1.0
물성측정 결과
구분 실시예6 실시예7 실시예8 비교 실시예4 비교 실시예5 비교 실시예 6 비교 실시예7
연신 데니아 110 100 90 250 140 80 210
공급로울러 홈(a) 넓이(mm) 30 30 30 30 30 30 30
공급로울러 홈 개수 상수(∑a/b) 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60 2.60
연신사 신도(%) 100 90 80 210 150 100 190
연신사 신도 표준편차(%) 13 10 7 3 13 6 35
평균 U% 3.0 2.5 2.4 1.2 3.0 1.5 3.2
5% 이상 굵기변동 최저피크수(개/m) 1.5 1.5 1.5 2.8 2.8 0.5 2.0
5% 이상 굵기변동 최대피크수(개/m) 3.0 2.8 2.0 4.8 4.8 1.5 4.0
스펙트로그람 Pmax파장길이(cm) 10~20 8~13 5~10 2~5 2~5 2~5 15~35
태세부 단면적비(배) 1.4 1.3 1.2 1.1 1.1 1.1 1.6
10% 신장점의 모듈러스(kg/㎟) 80 85 90 40 80 120 40
태세부 복굴절율비(배) 2.0 1.8 1.7 1.2 1.2 1.1 1.7
가공지상 자연 스런 얼룩감 양호 양호 양호 불량 불량 불량 양호
본 발명의 제조방법은 제조장치가 간단하며 생산성이 매우 높다. 아울러 본 발명의 폴리아미드계 필라멘트는 제직 및 염가공시 포지 상에 자연스러운 이염(異染)효과를 발현하여 의류용 원사로 유용하다.

Claims (6)

  1. 섬유 축 방향으로 섬도가 굵은 부분(태부)과 섬도가 가는 부분(세부)이 불규칙적으로 반복되며, 아래 조건들을 만족하는 섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트.
    - 아 래 -
    ·스펙트로그람에서 나타나는 주기 최대치에 해당하는 파장(λ) 길이:5~35cm
    ·태부와 세부의 단면적비(태부단면적/세부단면적) : 1.2~1.6
    ·태부와 세부의 복굴절율비(세부복굴절율/태부복굴절율) : 1.2~2.4
    ·평균 u% : 1.5~5.0%
    ·10% 신장점의 모듈러스 : 35~105㎏/㎟
    ·신도표준편차 : 4~35%
  2. 1항에 있어서, 평균 굵기 변동 최대 피크수가 2.0개/m 이상이고, 평균 굵기 변동 최저 피크수가 1.5개/m 이상인 섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 90 이하의 방사드라프트로 방사된 폴리아미드계 미연신사(1)를 주면상에 장방형의 홈(2a)들이 아래 조건을 만족하도록 형성되어 있는 공급로울러(2)와 제1드로우로울러(3) 사이에서 1.5~2.5배의 연신비로 연신하고, 계속해서 제1드로우로울러(3)와 제2드로우로울러(4) 사이에서 1.01~2.20배의 연신비로 연신함을 특징으로 하는 섬도가 불균일한 폴리아미드계 필라멘트의 제조방법.
    - 아 래 -
    5mm ≤ a ≤ 30mm
    0.2 ≤
    Figure 111999015493495-pat00004
    ≤ 2.6
    [여기서, a는 공급로울러에 형성된 홈(2a)의 넓이 이고, ∑a는 공급로울러에 형성된 홈(2a)들의 전체넓이 이고, b는 공급로울러의 직경이다]
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