KR100649541B1 - 분할형 폴리에스테르 복합섬유 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제 1성분의 연화점이 제 2성분의 연화점보다 20℃ 이상 낮은 폴리에스테르계 복합섬유로 상기 제 1성분이 질소 분위기 아래서 10℃/분의 승온속도로 가열하는 시차열분석법으로 융점 피크를 발생하지 않는 실질적으로 비정질 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합섬유 및 그 복합섬유를 사용한 포백(fabric)이다. 이들 포백은 가열처리(텐터가공)에 의해서 뛰어난 열 접착성 및 형태 안정성을 갖는다.

연화점, 복합섬유, 폴리에스테르, 형태안정성, 분할형

Description

분할형 폴리에스테르 복합섬유 및 이의 제조방법{Splittable Polyester Conjugate fibers and Manufaturing Method thereof}

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 분할형 포리에스테르 복합섬유의 단면도이다.

본 발명은 복합섬유를 사용한 포백으로, 수지 코팅 등을 실시하지 않아도 열접착에 의하여 형태 안정성을 갖는 포백을 제공하는 것 및 그에 사용되는 신규한 분할형 복합섬유를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 열세팅에 의해 원사가 융착함으로서 인접하는 원사의 교락점끼리 서로 접착하여 형태 안정성을 갖는 포백 및 이에 사용되는 분할형 폴리에스테르 복합섬유에 관한 것이다.

종래부터 초(sheath)성분에 저융점 폴리머를 사용한 심초형의 형상을 갖는 복합섬유를 사용한 포백으로 열처리에 의해 경사 및 위사의 교락점을 융착하여 고정시킨 포백(fabric)은 여러 목적으로 사용되고 있다.

그러나, 이와 같은 포백은 촉감이 뺏뻣하고 저융점 폴리머 성분이 직물 표 면에 나타나므로 염색견뢰도가 저하되거나 염색성이 떨어지는 문제가 많다. 또한 열처리에 의한 초성분의 융착에 의해 경사 및 위사의 교락점이 서로 융착하여 고정된다 하더라도 그 초성분의 함량이 심성분의 함량에 비하여 더 낮은 경우가 일반적이므로 충분한 열접착성이 확보되지 않았고, 이로 인하여 형태 안정성이 떨어져 포백의 밀도가 낮은 경우를 실현하기가 어려운 단점이 있다. 그렇다고 하여 초성분의 함량을 심성분의 함량보다 더 높게 한다면 열처리에 의한 융착에서 그만큼의 많은 초성분이 녹아내림으로서 원사나 포백의 표면이 거칠어지고 섬도가 낮아지거나 불균일해짐으로서 결과적으로 원사나 포백의 품위가 많이 손상되는 문제가 있다.

상대적으로, 심(core)성분에 저융점 폴리머를 사용한 심초형 복합섬유를 사용한 직물로서는 몇몇 예가 있다. 일본국 공개특허공보 제(평)6-220770호에서는 포백 표면에 명확한 주름 형태의 요철효과와 색차를 갖는 포백을 얻기 위해서 심성분에 에틸렌-초산 비닐 공중합체를 사용하고 초성분에 폴리아미드 성분을 사용한 역전 심초형 복합섬유를 사용하고 있으며, 일본국 공개특허공보 제(평)4-11006호에서는 내마찰 용융성을 향상시킨 스포츠 의류의 개발을 목적으로 하여 심성분에 저융점 폴리머를 배치한 역전 심초형 복합섬유로 이루어진 가연가공사의 사용을 개시하고 있다. 앞의 포백은 굴곡 열고정된 것이나 열처리 조건을 엄격하게 제어하지 않으면 섬유의 촉감이 나빠지거나 굴곡부의 고정이 약해지며 표면에 주름형태의 요철 효과를 부여하는 제품 이외에 다른 특별한 용도로 사용되지는 못하였다. 또 후자는 슬라이딩 등에 의한 마찰로 손상되지 않는 의료의 개발을 목적으로 한 것이며 심성분에 저융점 폴리머를 사용한 역전 심초형 복합섬유를 사용하였다고는 하지만 이 복합섬유가 포백이나 의료의 성능 등에 특별한 효과를 주는 것은 아니었다.

한편, 플리츠(pleat) 가공, 경화가공 등에 있어서 형태안정성을 제공하거나 우산지 등에 적합한 방수포를 얻기 위해서는 종래 포백 표면에 멜라민 수지, 아크릴계 수지 등을 코팅하는 것이 필수였다. 그러나 이들 수지 코팅은 촉감이 뻣뻣해지거나 수지에 따라서는 열성형 할 때에 악취 등의 폐해가 발생하는 결점이 있다.

또한 아크릴계 수지 등의 코팅에서는 코팅면에 있어서 염료의 이행이 일어나기 쉽다. 예를 들면, 승용차의 리어 윈도우부에 방치된 우산은 곧 염료가 이행하여, 우산의 색이 얼룩이 지거나 프린트 무늬가 불선명하게 되는 등 상품으로서는 치명적인 결함을 발생시킨다.

본 발명은, 열세팅에 의해 원사가 융착함으로써 인접하는 원사의 교락점끼리 서로 접착하여 형태 안정성을 갖는 포백 및 이에 사용되는 폴리에스테르 분할형의 열접착 복합섬유로서, 열처리에 의해 제 1성분이 융착되고 제 2성분은 융착되지 않음으로써, 초성분이 융착되고 심성분은 융착되지 않는 심초형의 열접착 복합섬유에 비해 융착되어 서로 접착되는 원사 간 인접부위의 면적이 증가하는 현저한 효과를 가지므로 직물 또는 편물 기타 포백을 구성하는 원사 간 접착력이 우수하고 밀도를 낮춘 경우에도 그 형태안정성이 우수하다는 특징을 가진다. 따라서, 수지 코팅 등을 실시하지 않아도 형태 안정성이 우수한 포백을 제공하는 것이 가능하다.

본 발명은, 제 1성분의 연화점이 제 2성분의 연화점보다 20℃ 이상 낮은 폴리에스테르계 분할형 복합섬유로 위와 같은 제 1성분이 질소 분위기 아래서 10℃/ 분의 승온속도로 가열하는 시차열분석법으로 융점 피크를 발생하지 않는 실질적으로 비정질 폴리머로 이루어진 열접착성과 형태안정성이 우수한 분할형 복합섬유와 이를 열처리한 포백을 제공한다.

본 발명의 복합섬유는 그 단면이 분할형이며 시차 열분석법으로 측정한 결과 제 1성분의 연화점이 제 2성분의 연화점보다 20℃이상 낮고, 위와 같은 제 1성분이 질소 분위기 아래서 10℃/분의 승온 속도로 가열하는 시차 열분석법에서 융점 피크를 발생시키지 않는 실질적으로 비정질인 폴리머로 이루어진 폴리에스테르계 분할형 복합섬유에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 비정질 분할형 복합섬유를 사용하여 제조한 열접착성과 형태안정성이 우수한 포백을 포함한다.

이러한 분할형 복합섬유는 제 1성분에 결정화도가 낮고 실질적으로 비정질의 폴리머를 사용하고 있으므로 가열에 의한 열고정성이 매우 양호하다. 또한, 본 발명은 열가소성 합성섬유의 멀티 필라멘트에 의해 직조된 천을 가열하여 융착시킨 직물 또는 편물, 기타 포백에 있어서 경사 또는 위사에 위에 기재한 분할형 복합섬유로 구성된 멀티필라멘트를 사용하는 것을 특징으로 하는 열접착성과 형태안정성이 뛰어난 열융착 가공 포백을 포함한다. 상기 직물은 저연화점 및 비정질의 폴리머로 이루어진 제 1성분만을 융착에 의해 열접착시켜 형태안정성을 부여하는 것이다.

분할형 복합섬유는 제 1성분의 연화점이 제 2성분의 연화점보다 20℃ 이상 낮은 분할형 복합섬유로 위에 기재된 제 1성분이 질소 분위기 하에서 10℃/분의 승 온 속도로 가열하는 시차 열분석법으로 융점 피크를 발생시키지 않는 실질적으로 비정질의 폴리머로 이루어지며, 특히 제 2성분이 폴리에스테르계로 이루어지는데, 제 2성분이 60 내지 80℃의 유리 전이점을 갖고 더욱이 연화점이 200℃ 이하인 공중합 폴리에스테르계 폴리머로 이루어진다.

제 1성분의 연화점이 제 2성분의 연화점보다 20℃ 이상 낮지 않거나 연화점이 200℃ 이하가 되지 않으면, 분할형 복합섬유로 구성된 직물 또는 편물, 기타 포백을 열처리하여 융착에 의한 열접착을 시킴에 있어서 제 1성분만 녹고 제 2성분은 녹지 않아야 하는데 이러한 적정 열처리 온도를 설정하기가 어려워지거나 또는 잘못 세팅하여 결국 제 1성분과 제 2성분이 모두 녹아버리거나 모두 녹지 않는 결과를 초래하게 된다.

제 1성분에 이용되는 공중합 폴리에스테르로서 대표적인 것은 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주성분으로 하고, 공중합 성분으로서 산성분에 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 호박산(succinic acid), 아디프산(adipic acid), 아제라인산(azelaic acid), 세바신산(sebacic acid), 프탈산(phthalic acid), 이소프탈산(isophthalic acid), 나프탈렌 디카르본산(naphthalenedicarboxylic acid), 디페닐에테르디카르본산(diphenyl ether dicarboxylic acid) 등의 디카르본산 성분의 1종 또는 2종 이상을, 또 디올 성분에 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리알킬렌글리콜, 1,4-사이클로헥산디메탄올 등의 디올성분의 1종 또는 2종 이상을 사용한 것으로 20몰% 내지 40몰% 비율로 공중합된 것이 바람직 하며, 그 밖의 공중합 성분으로서 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등이 첨가되어도 좋다. 또, 공중합 폴리에스테르는 상기 공중합 성분을 바람직한 연화점이 되도록 방사 및 가공조업성을 잃지 않는 물성 범위 내에서 적절히 선택하여 사용하는 것이 좋으나 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주성분으로 하고 공중합 성분으로서 이소프탈산을 사용하는 것이 공업적으로 비용이 저렴하고 입수가 안정적이며 게다가 폴리머 물성도 양호하여 바람직하다. 이소프탈산 공중합 폴리에스테르에는 이소프탈산 성분이 20 내지 40몰%인 것이 바람직하며 분할형 복합섬유의 제 1성분/제 2성분의 비율은 복합섬유의 횡단면의 면적비율로 15/85 내지 50/50, 더욱 좋게는 30/70 내지 50/50 정도인 것이 바람직하다. 또한 복합섬유의 단면형상은 도면1과 같은 분할형 구조를 갖는데 8분할, 16분할, 32분할 모두 적용가능하다.

상기한 공중합 성분이 20몰% 미만이면 제 1성분의 융착온도가 너무 높아지기 때문에 이 분할형 복합사로 만든 직물 또는 편물, 기타 포백은 열처리에 의하더라도 제대로 융착되지 않는 문제점이 생기고, 공중합 성분이 40몰% 초과이면 제 1성분의 융착온도가 너무 낮아지기 때문에 방사 또는 사가공 기타 원사나 포백을 처리하는 공정에서 원사나 포백이 녹아버리는 문제가 발생할 뿐만 아니라, 중합 제조공정에서도 문제가 생기게 된다.

분할형 복합섬유의 제 1성분의 비율이 복합섬유의 횡단면의 면적비율로 15% 미만이면 열처리에 의한 융착으로 서로 접착하는 제 1성분의 양이 너무 적기 때문에 접착성과 직물 또는 편물 기타 포백의 형태안정성이 떨어지게 되고, 반대로 면적비율이 50% 초과이면 너무 많은 양의 제 1성분이 융착하여 접착하기 때문에 오히 려 경제적인 측면에서 이롭지 못하고 열접착성이나 형태안정성 면에서는 별다른 이점이 없기 때문에 바람직하지 못하다.

복합섬유의 단면이 심초형인 경우에는 초성분이 융착되고 심성분은 주로 원형의 형태로 그대로 유지되지만, 그 단면이 분할형인 경우에는 제 1성분이 융착되어 흘러내리면서 제 2성분의 튀어나온 부분들을 서로 융착시켜 주므로 직물 또는 편물 기타 포백 상태의 교락점에서 인접하는 원사들이 서로 융착하는 면적이 넓어지기 때문에 접착성과 형태안정성이 우수해진다. 한편 제 2성분이 제 1성분에 파묻히지 못하고 외부로 노출되는 부분이 많아지면 융착에 의한 열접착 성능이 떨어지게 되어 바람직하지 못하다.

[실시 예 1]

이소프탈산(IPA)이 산성분의 30몰%를 점유하고 질소분위기 하에서 10℃/분의 승온속도에서 가열하는 시차열분석법(DSC법)으로 융점피크를 발생시키지 않는 실질적으로 비정질의 연화점 140℃의 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트를 제 1성분으로 하고, 산성분이 테레프탈산 100%인 폴리에틸렌테레프탈레이트(융점 255℃, 연화점 240℃)를 제 2성분으로 하는 분할형 복합섬유를 복합비율(제 1성분/제 2성분 용적비) 40/60으로 방사하여, 8분할 형상의 50d/24f 원사를 얻었다. 이 원사를 직물의 경사와 위사로 사용하여 통상의 평직물을 제직하고 160℃의 가열처리(텐터가공)를 행하였다.

[실시 예 2]

이소프탈산(IPA)이 산성분의 24몰%를 점유하고 비정질의 연화점을 160℃로 한 것 이외에는 실시 예 1과 동일하다.

[실시 예 3]

이소프탈산(IPA)이 산성분의 27몰%를 점유하고 비정질의 연화점을 150℃로 한 것 이 외에는 실시 예 1과 동일하다.

[실시 예 4]

이소프탈산(IPA)이 산성분의 25몰%를 점유하고 비정질의 연화점을 157℃로 한 것 이 외에는 실시 예 1과 동일하다.

[비교 예 1]

이소프탈산(IPA)이 산성분의 15몰%를 점유하고 비정질의 연화점이 203℃으로 한 것 이 외에는 실시 예 1과 동일하다.

[비교 예 2]

이소프탈산(IPA)이 산성분의 27몰%를 점유하고 비정질의 연화점이 150℃이며 복합비율을 10/90으로 방사한 것 이 외에는 실시 예 1과 동일하다.

[비교 예 3]

이소프탈산(IPA)이 산성분의 27몰%를 점유하고 비정질의 연화점이 150℃이며 복합비율을 60/40으로 방사한 것 이 외에는 실시 예 1과 동일하다.

[비교 예 4]

이소프탈산(IPA)이 산성분의 27몰%를 점유하고 비정질의 연화점이 150℃이며 산성분이 테레프탈산 100%인 폴리에틸렌테레프탈레이트(융점 255℃, 연화점 240℃)를 제 2성분으로 하는 심초형 복합섬유를 복합비율(초/심 용적비) 40/60으로 방사한 것 이 외에는 실시 예 1과 동일하다.

［표 1］

	열접착성	형태안정성
실시 예 1	◎	◎
실시 예 2	◎	◎
실시 예 3	○	○
실시 예 4	○	○
비교 예 1	△	×
비교 예 2	×	×
비교 예 3	△	△
비교 예 4	×	×

◎: 매우우수, ○: 우수, △: 보통, ×: 불량

본 발명의 분할형 복합섬유는 뛰어난 열접착성과 형태안정성을 가지므로 플리츠를 한 커튼이나 의료(衣料), 조화, 부채, 전등 갓, 레인 코트, 윈드 블레이커, 우산, 텐트, 자동차 커버, 가방, 장갑, 깃발(carp streamer), 랜턴 등의 여러 가지 용도로 매우 효과적으로 사용할 수 있으며, 일정형상으로 성형한 상태에서 열세트 하는 것에 의해 형태 안정성을 갖는 제품을 얻는 것이 가능하다.

본 발명의 포백은, 직물, 편물, 부직포의 어느 것이든 포함하는 것이며 위에서 기재한 바와 같이 분할형 복합섬유는 이들 포백을 구성하는 실의 적어도 일부에 사용되는 것으로 족하다.

Claims (4)

1. 폴리에스테르계 분할형 복합섬유에 있어서, 제 1성분의 연화점이 제 2성분의 연화점보다 20℃이상 낮으며, 상기 제 1성분이 질소 분위기 하 10℃/분의 승온속도로 가열하는 시차 열분석법으로 융점 피크를 발생하지 않는, 실질적으로 비정질의 폴리에스테르계 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 분할형 폴리에스테르 복합섬유.
2. 제 1항에 있어서, 제 1성분이 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주성분으로 하고 공중합 성분으로서 산성분에 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 호박산(succinic acid), 아디프산(adipic acid), 아제라인산(azelaic acid), 세바신산(sebacic acid), 프탈산(phthalic acid), 이소프탈산(isophthalic acid), 나프탈렌 디카르본산(naphthalenedicarboxylic acid), 디페닐에테르디카르본산(diphenyl ether dicarboxylic acid)으로 이루어진 디카르본산 성분 그룹에서 선택된 1종 또는 2종이상을, 또 디올 성분에 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리알킬렌글리콜, 1,4-사이클로헥산디메탄올으로 이루어진 디올성분 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 20몰% 내지 40몰% 사용한 것으로서 실질적으로 비정질의 폴리에스테르계 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 분할형 폴리에스테르 복합섬유.
3. 제 1항에 있어서, 제 1성분과 제 2성분이 복합비 15 대 85 내지 50 대 50의 분할형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 분할형 폴리에스테르 복합섬유.
4. 제 1항 내지 제 3항 기재의 분할형 폴리에스테르 복합섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열 접착성 과 형태 안정성이 우수한 포백(fabric).

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