KR100667626B1 - 미세 다공질 합성섬유 및 그의 제조방법 - Google Patents

미세 다공질 합성섬유 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세 다공질 합성섬유 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명의 미세 다공질 합성섬유는, 섬유 단면상에 (ⅰ) 미세기포를 갖는 미세 다공 셀이 107개/㎤ 이상의 밀도로 형성되어 있는 섬유형성성 고분자(1)와 (ⅱ) 상기 미세 다공 셀이 형성되지 않은 섬유형성성 고분자(2)가 복합방사 방식에 의해 복합되어 있는 것을 특징으로 한다
상기 미세 다공질 합성섬유는 압출기에 섬유형성성 고분자와 초임계 유체를 도입하여 제조한 균일 농도의 단일상 섬유형성성 고분자 용융액-초임계 유체 용액과 압출기에 섬유형성성 고분자만 도입하여 제조한 섬유형성성 고분자 용융액을 복합방사 구금을 통해 복합방사한 다음, 복합방사된 토출물을 토출 직후에 냉각매체로 급냉 시켜 제조한다
본 발명은 우수한 공정 안정성 및 작업성으로 경량성과 촉감이 뛰어나고 기 계적 물성 저하가 적은 미세 다공질 합성섬유를 제조할 수 있다.
미세 다공질, 합성섬유, 복합방사, 경량성, 촉감, 작업성, 공정성.

Description

미세 다공질 합성섬유 및 그의 제조방법{Micro porous synthetic fiber and method of manufacturing for the same}
도 1∼도 4는 본 발명에 따른 미세 다공질 합성섬유 또는 이를 구성하는 모노필라멘트의 단면도.
*도면 중 주요 부분에 대한 부호 설명
1 : 미세 다공 셀이 형성된 섬유형성성 고분자.
2 : 미세 다공 셀이 형성안된 섬유형성성 고분자.
본 발명은 미세 다공질 합성섬유 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 미세 다공 셀이 일정 밀도 이상으로 형성된 섬유형성성 고분자와 미세 다공 셀이 형성되지 않은 섬유형성성 고분자가 섬유 단면상에 복합되어 경량감과 촉감이 뛰어난 미세 다공질 합성섬유 및 이를 우수한 공정 안정성으로 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적인 다공질 고분자 물질 혹은 제품은 고분자 제품의 무게를 줄임으로써 가볍게 하거나 고분자의 소요 양을 절약하기 위하여 오래전부터 공업적으로 많이 이용되고 있다. 대표적인 것이 폴리스타이렌 발포 제품으로써 광범위한 용도로 이용되고 있다. 하지만 종래의 다공질 고분자 물질 혹은 제품은 다공의 크기가 100 마이크론 수준이며, 다공 밀도가 106개/㎤으로 매우 낮기 때문에 균일한 물성의 연속적인 섬유상으로 제조하기가 곤란하였다
한편, 미국특허 제5,866,053호에서는 이와 같은 문제점을 개선하기 위해서 고분자 물질을 연속적으로 압출하는 과정에서 초임계유체, 주로 CO2를 주입하여 고분자용융액/초임계유체 용액을 만들고 이를 고압으로 유지한 상태에서 급격한 압력 강하 속도를 부여함으로써 다공의 크기가 10㎛ 수준이고 다공 밀도가 109개/㎤인 미세 다공질 물질을 제조하는 방법을 제안하고 있다. 상기 방법으로 제조된 미세 다공질 물질은 다공의 크기가 고분자 내부에 존재하는 흠보다도 작은 수준이기 때문에 기계적 물성의 저하가 없고 제조 원가를 절감할 수 있어서 혁신적인 방법으로 평가되고 있으며, 주로 사출 성형과 같은 공정에 이용되고 있는 실정이다.
하지만, 상기 방법은 미세 다공질의 저밀도섬유를 제조하는 방법으로는 불충분한 미완성의 기술이라 할 수 있다. 그 이유는 섬유, 특히 연속된 섬유인 필라멘트는 구금으로부터 토출 된 이후에 매우 큰 변형을 수반하여 세화되는 과정을 거치지 않으면 안되기 때문에 미국특허 제5,866,053호에서 제시한 방법, 즉 성형된 미세 다공 토출물을 성형 직후 분위기 조건으로 방출시키는 방법은 섬유화 공정, 즉 필라멘트 방사공정에는 부적합하다 할 수 있다. 또한 현재까지 용융 방사 공법이 널리 적용되어서 대량 생산되고 있는 의류용 나일론이나 폴리에스테르 고분자들은 용융강도가 비교적 낮은 편에 속하기 때문에 토출 직후에 미세 다공 내부의 기포가 외부로 유출되는 문제점이 있으며, 그로 인하여 미세 다공질의 저밀도섬유의 제조가 어려운 것으로 알려져 있다. 이러한 용융강도 저하에 따른 문제점을 해결하기 위하여 브렌칭 등의 화학적인 개질을 통한 개선 노력이 있는 것으로 알려져 있지만, 브렌칭 고분자의 경우에는 섬유화 공정 중에서, 특히 연신 공정에서의 연신 배율 저하등과 같은 문제점이 있어서 연속된 섬유로 제조하기가 곤란한 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 미세 다공 셀이 균일하게 107개/㎤ 이상의 밀도로 형성되어 있는 섬유형성성 고분자와 미세 다공 셀이 형성되지 않은 섬유형성성 고분자가 섬유 단면상에 복합되어 있어서 경량성과 촉감이 뛰어남과 동시에 기계적 물성 저하가 적고 제조시 공정안정성과 작업성도 뛰어난 미세 다공질 합성섬유 및 그의 제조방법을 제공하고자 한다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 미세 다공질 합성 섬유는 섬유 단면상에 (ⅰ) 미세기포를 갖는 미세 다공 셀이 107개/㎤ 이상의 밀도로 형성되어 있는 섬유형성성 고분자(1)와 (ⅱ) 상기 미세 다공 셀이 형성되지 않은 섬유형성성 고분자(2)가 복합방사 방식에 의해 복합되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 미세 다공질 합성섬유의 제조방법은 압출기에 섬유형성성 고분자와 초임계 유체를 도입하여 제조한 균일 농도의 단일상 섬유형성성 고분자 용융액-초임계 유체 용액과 압출기에 섬유형성성 고분자만 도입하여 제조한 섬유형성성 고분자 용융액을 복합방사 구금을 통해 복합방사한 다음, 복합방사된 토출물을 토출 직후에 냉각매체로 급냉 시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 미세 다공질 합성섬유는 도 1∼도 4에 도시된 바와 같이 섬유 단면상에 (ⅰ) 미세기포를 갖는 미세 다공 셀이 107개/㎤ 이상의 밀도로 형성되어 있는 섬유형성성 고분자(1)와 (ⅱ) 상기 미세 다공 셀이 형성되지 않은 섬유형성성 고분자(2)가 복합방사 방식에 의해 복합되어 있는 것을 특징으로 한다.
도 1∼도 4는 본 발명에 따른 미세 다공질 합성섬유 또는 이를 구성하는 모노필라멘트의 단면도이다.
상기의 섬유형성성 고분자로는 폴리아미드계 수지, 개질된 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 개질된 폴리에스테르계 수지 및 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 또는 2종이다.
상기 미세 다공질 합성섬유가 멀티필라멘트인 경우, 이를 구성하는 모노필라멘트의 직경은 10∼120㎛인 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명에 따른 미세 다공질 합성섬유는 압출기에 섬유형성성 고분자와 초임계 유체를 도입하여 제조한 균일 농도의 단일상 섬유형성성 고분자 용융액-초임계 유체 용액과 압출기에 섬유형성성 고분자만 도입하여 제조한 섬유형성성 고분자 용융액을 복합방사 구금을 통해 복합방사한 다음, 복합방사된 토출물을 토출 직후에 냉각매체로 급냉 시킨 다음, 이를 연속적으로 권취하여 제조한다.
상기 초임계 유체로는 이산화탄소를 사용하고, 냉각 매체로는 냉각 공기 또는 물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 방사된 토출물을 구금하면으로 부터 냉각 매체로 급냉 시키는 것이 바람직하다.
구체적으로 토출물에 물을 스프레이 하거나, 토출물을 물속에 통과시켜 토출물을 급냉시킬 수 있다.
또한, 복합방사시의 방사드래프트는 후술하는 바와 같이 2∼300인 것이 바람직 하다.
보다 구체적으로 본 발명의 제조방법을 살펴본다.
본 발명의 최종적인 목표는 미세다공질의 저밀도 섬유를 제조하는 것이라 할 수 있다. 그러므로 균일한 농도의 단일상 고분자용융액-기체용액을 만드는 것은 기초적으로 확보되어야 하는 것은 당연하며, 일반적인 용융방사에서와 같이 연속 압출 공정을 채택하는 것이 효율적인 것은 주지의 사실이라 할 수 있다. 통상의 섬유형성성 고분자, 특히 나일론 혹은 폴리에스테르 수지를 연속 압출하여 방사하는 일 반적인 합성섬유 방사공정에서, CO2 혹은　 N2 등의 초임계유체를 압출기에 도입하여 압출기내의 스크류의 혼련작용에 따라서 균일한 농도의 단일상 고분자용융액-기체용액을 만들고, 이러한 단일상 고분자용융액-기체용액을 고분자 용융액 흐름통로를 통하여 각각의 계량 펌프로 이송하고, 연속하여 각 구금으로 이송하고, 구금의 토출공을 통하여 급격한 압력강하 속도를 부여하여 섬유상 미세 다공 압출물로 토출한다. 이때 구금당 토출공이 한 개 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하기로는 두 개 이상의 멀티필라멘트용 구금인 것이 좋다. 구금의 토출공에서의 압력강하 속도는 미세다공, 즉 생성되는 셀의 밀도와 밀접한 관계가 있으며, 압력강하 속도가 급격할수록 셀의 밀도가 높아지는 것으로 알려져 있다. 경량성을 특징으로 하는 미세 다공질 저밀도 섬유로서의 성능을 충분히 발휘하고, 균일하고 크기가 작은 미세 다공이 형성되기 위해서는 셀 밀도 107개/㎤ 이상의 섬유상 미세 다공 압출물로 토출 되어야 한다. 그렇지 아니하고 셀 밀도가 107개/㎤ 미만으로 토출될 경우에는 중공사 등에 비하여 그 효과가 크지 않기 때문에 상품적인 가치가 충분하지 않은 것으로 판단되고 있다.
또한, 토출 직후 냉각 매체를 이용하여 급격하게 냉각하여야 한다. 그렇지 않으면 미세 다공 셀 내에 포함된 미세기포가 표면으로 이동하여 급기야 표면 밖으로 빠져나가기가 쉬워지고, 그 결과에 의하여 셀 합침과 셀 붕괴라는 두 가지 나쁜 현상이 발생하게 된다. 최종적으로는 셀 밀도가 107개/㎤ 미만으로 저하되기 때문에 중공사 등에 비하여 그 효과가 크지 않기 때문에 상품적인 가치가 충분하지 않는 것이 문제가 된다. 전술한 두 가지 나쁜 현상을 보다 상세하게 설명하면, 섬유형성성 고분자의 경우에는 대부분 방사 온도부근에서의 용융강도가 낮은 문제점이 있다. 그러므로 토출 직후에 짧은 시간 내에 급격하게 냉각시키지 않으면 낮은 용융강도로 인하여 미세기포의 확산 속도가 빨라지고, 압력이 낮은 대기중으로, 즉 토출물의 표면으로 미세기포가 이동하여 표면 밖으로 빠져나가는 현상이 발생하며, 이로 인하여 인접한 셀들끼리 합쳐지는 셀 합침 현상 (Cell Coalescence)에 의한 셀 밀도 저하가 발생 된다. 또 하나의 현상은 미세기포의 확산 및 표면으로의 유출에 의하여 셀의 크기가 점차로 적어지고 결국은 셀이 없어지는 셀 붕괴(Cell Collapse)에 의한 셀 밀도 저하현상이 발생하게 된다. 이와 같은 두 가지 나쁜 현상은 셀 밀도의 저하는 물론이고, 셀 형태의 불균일을 유발하고 물성의 저하 및 불량의 원인이 될 수 있는 치명적인 약점으로 작용할 수 있다.
또한 방사 드래프트는 2∼300인 것이 바람직하다. 방사 드래프트는 용융방사 공정에서 공정제어 인자로서 아주 중요한 항목이라 할 수 있으며, 초기속도에 대한 최종 속도(즉, 권취 속도)의 비를 나타내는 것으로써, 권취속도가 빠르거나 초기 토출 속도가 아주 느린 경우에는 방사 드래프트가 크게 나타나며, 반대로 권취속도가 느리거나 초기 토출 속도가 빠른 경우에는 방사 드래프트가 작게 나타날 수 있다. 본 발명에서는 셀의 형성이 아주 많이 이루어지는 경우에는 초기 토출 속도가 느려지므로 방사 드래프트가 커지게 되고 또한 권취속도가 빨라지면 방사 드래프트가 커지게 된다. 방사드래프트가 300을 초과하면 과도한 방사 드래프트에 의한 사 절의 발생 등과 같은 작업성의 저하를 수반 하게되고, 방사 드래프트가 2 미만이면 배향 결정화가 충분히 이루어지지 않아서, 강도 부족과 같은 섬유용으로 적합한 물성을 발현하기 어렵다 할 수 있다.
또한 10∼6000m/분의 권취속도로 연속적으로 권취하여 섬유형태 혹은 다음 공정을 위한 중간재로 만들어야 한다. 본 발명의 미세 다공질 섬유는 섬유 내부의 미세 다공인 셀의 밀도, 크기 및 분포에 따라서 권취 속도가 넓은 범위에서 달라질 수 있다. 셀 밀도가 매우 높고 셀의 크기가 비교적 큰 경우에는 권취속도를 상승시키기가 어려우므로 분당　 10m 이상으로 권취하여야 하며, 분당　 10m 미만은 상업적 가치가 떨어지므로 큰 의미를 부여 할 수 없다고 할 수 있으며, 더욱 좋기로는 분당 50m 이상의 일정한 속도로 연속적으로 권취하는 것이 바람직하다 할 수 있다. 반면에 셀의 밀도가 매우 낮고 셀의 크기가 비교적 작고, 균일한 분포를 가진 경우에는 권취속도를 빨리 할 수 있으며 분당 6000m까지 가능하고, 분당 6000m을 초과할 경우에는 작업성이 불량하게 될 수도 있다.
또한 본 발명의 미세 다공질 합성섬유는 균일하고 미세한 기포들이 다량 분포되어 있으므로 경량성과 촉감이 극히 우수한 효과를 발휘할 수 있으며, 내의 및 외의용으로 다양한 용도로 적용이 가능한 섬유로서 기술의 우수성이 입증되고 있다.
한편, 섬유상 미세 다공 압출물로 토출함에 있어서 2개 이상의 토출공이 천공되어 있는 방사구금을 통하여 토출하는 것이 더욱 바람직하다 하겠다. 모노 필라멘트로서도 용도가 충분하지만, 본 발명의 목적인 내의 및 외의용으로 다양한 용도 로의 적용이 가능하려면 멀티필라멘트가 보다 유리할 것은 자명한 사실이라 할 수 있다.
또한 토출 직후 냉각매체를 이용하여 급격하게 냉각함에 있어서, 냉각매체를 이용하는 것이 효과적으로 토출된 섬유 표면을 급속히 고화시킴으로써 토출된 섬유내부에 미세하게 분포되어 있는 미세기포의 표면으로의 유출을 방지할 수 있다. 냉각매체는 냉각 공기를 사용하는 것이 효과적이고 방사 속도를 향상시킬 수 있는 좋은 방법이 될 수 있다. 한편, 사용하는 고분자에 따라서는 냉각공기에 의한 급속 냉각보다도 더욱 빠른 속도의 냉각이 필요한 경우가 있으며, 이러한 경우에는 냉각매체를 물을 사용하여 물 스프레이나 물통 속을 통과함으로써 급격하게 냉각하는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 초임계 유체는 이산화탄소(CO2)인 것이 제조 방법의 안정성 측면에서 더욱 바람직하다 할 수 있으며, 초임계 유체의 도입량은 대상 섬유형성성 폴리머의 10중량% 이하 수준으로 하는 것이 좋다. 이때 초임계 유체의 용해도는 대상 섬유형성성 폴리머의 압출압력과 온도에 따라 달라지는데 압출 압력이 높고 온도가 낮을수록 초임계 유체의 용해도는 증가한다.
하지만 미세기포가 균일하게 형성되지 않는 경우 표면으로 미세기포가 이동하여 밖으로 빠져나가는 현상이 발생하며, 이로 인하여 인접한 셀들끼리 합쳐지는 셀 합침 현상 (Cell Coalescence)이나 셀 붕괴(Cell Collapse)에 의한 셀 밀도 저하현상이 발생하게 된다. 이와 같은 현상은 셀 밀도의 저하는 물론이고, 셀 형태의 불균일을 유발하고 물성의 저하 및 불량의 원인이 되고 방사사조의 절단과 같은 극단적인 상황에 도달하게 된다.
이러한 문제점을 개선하기 위해서 본 발명에서는 압출기에 섬유형성성 고분자와 초임계 유체를 함께 도입하여 제조한 균일 농도의 단일상 섬유형성성 고분자 용융액-초임계 유체 용액과 압출기에 섬유형성성 고분자만 도입하여 제조한 섬유형성성 고분자 용융액을 도 1∼도 4에 도시한 단면형태로 복합 방사 함으로써 섬유 단면상에 미세 다공 셀 107개/㎤ 이상의 밀도로 형성되어 있는 섬유형성성 고분자(1)와 상기 미세 다공 셀이 형성되지 않은 섬유형성성 고분자(2)가 복합되도록 한다.
미세 다공 셀이 형성되지 않는 섬유형성성 고분자(2)는 지지체 역할을 하여 어느정도 셀 붕괴나 셀 함침이 발생하더라도 합성섬유(멀티필라멘트)의 절단 현상이나 물성 불균일 현상을 극복할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
실시예 1
상대점도가 3.5인 나일론 수지(섬유형성성 고분자)와 상기 나일론 수지 중량 대비 3중량%의 이산화탄소를 함께 압출기에 투입한 후 250℃의 온도로 용융 및 혼련하여 나일론 수지 용융액-이산화탄소 혼합 용액을 제조하였다.
한편, 상대점도가 3.5인 나일론 수지(섬유형성성 고분자)를 또 다른 압출기에 투입한 후 250℃의 온도로 용융 및 혼련하여 나일론 수지 용융액을 제조하였다.
다음으로, 상기와 같이 제조된 나일론 수지 용융액-이산화탄소 혼합용액을 7g/분의 속도로 도 1과 같은 섬유단면을 형성시키는 노즐을 갖는 복합방사장치에 공급함과 동시에 상기와 같이 제조된 나일론 수지 용융액을 3g/분의 속도로 동일한 상기 복합방사장치에 공급하여 이들을 7.2의 방사드래프트로 복합방사 하였다.
이때, 상기 복합방사장치 구금 직경은 0.25m이고, 토출공의 길이는 2.5mm이고, 토출공의 개수는 5개이다.
계속해서, 구금면 1cm 지점에서 복합 방사된 토출물에 20℃의 물을 스프레이하여 상기 토출물을 급냉한 다음, 300m/분의 권취속도로 권취하여 권량이 3kg인 미세 다공질 섬유 드럼 600개를 생산하였다.
제조된 미세 다공질 섬유의 단면형태, 방사안정성 및 미세 다공 셀이 형성된 부분의 미세 다공 셀의 밀도를 측정한 결과는 표 2와 같다.
실시예 2∼ 실시예 9
냉각매체의 종류, 급냉 방식, 방사드래프트, 권취속도, 섬유단면 형태 및 섬유형성성 고분자의 종류를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 전량이 3kg인 미세 다공질 섬유 드럼 600개를 생산하였다.
제조된 미세 다공질 섬유의 단면형태, 방사안정성 및 미세 다공 셀이 형성된 부분의 미세 다공 셀의 밀도를 측정한 결과는 표 2와 같다.
제조조건
구분 냉각매체종류 급냉방식 방사드래프트 권취속도 (m/분) 섬유형성성 고분자 섬유 단면
실시예 1 20℃물 스프레이 7.2 300 나일론 수지 (상대점도:3.5) 도 1
실시예 2 20℃물 스프레이 19.2 800 나일론 수지 (상대점도:3.5) 도 1
실시예 3 20℃물 스프레이 24.0 1,000 나일론 수지 (상대점도:3.5) 도 1
실시예 4 20℃물 물속 통과 2.5 100 나일론 수지 (상대점도:3.5) 도 1
실시예 5 20℃물 물속 통과 5.0 200 나일론 수지 (상대점도:3.5) 도 2
실시예 6 14℃냉각 공기 풍속 1.0m/초 50.0 2,000 나일론 수지 (상대점도:3.5) 도 3
실시예 7 14℃냉각 공기 풍속 1.0m/초 74.0 3,000 나일론 수지 (상대점도:3.5) 도 4
실시예 8 14℃냉각 공기 풍속 1.0m/초 123.0 5,000 나일론 수지 (상대점도:3.5) 도 1
실시예 9 25℃물 스프레이 28.0 1,000 폴리에틸렌테레프탈레이트 (고유점도 : 1.1) 도 1
비교실시예 1
상대 점도가 3.5인 나일론 수지(섬유형성성 고분자)와 나일론 수지 중량 대비 3중량%의 이산화 탄소를 함께 투입한 후 250℃의 온도로 용융 및 혼련하여 나일론 수지 용융액-이산화탄소 혼합용액을 제조하였다.
계속해서, 상기와 같이 제조된 나일론 수지 용융액-이산화 탄소 혼합용액을 10g/분의 속도로 원형노즐 단면을 갖는 통상의 방사장치에 공급하여 12의 방사드래프트로 방사한 다음, 이를 냉각 매체 없이 실온에서 자연 냉각 한 후, 500m/분의 권취속도로 권취하여 권량이 3kg인 미세 다공질 섬유 드럼 600개를 생산하였다.
제조한 미세 다공질 섬유의 단면형태, 방사안정성 및 미세 다공 셀의 밀도를 측정한 결과는 표 2와 같다.
비교실시예 2
상대 점도가 3.5인 나일론 수지(섬유형성성 고분자)와 나일론 수지 중량 대비 3중량%의 이산화 탄소를 함께 투입한 후 250℃의 온도로 용융 및 혼련하여 나일론 수지 용융액-이산화탄소 혼합용액을 제조하였다.
계속해서, 상기와 같이 제조된 나일론 수지 용융액-이산화 탄소 혼합용액을 10g/분의 속도로 원형노즐 단면을 갖는 통상의 방사장치에 공급하여 24의 방사드래프트로 방사한 다음, 이를 냉각 매체 없이 실온에서 자연 냉각 한 후, 1000m/분의 권취속도로 권취하여 권량이 3kg인 미세 다공질 섬유 드럼 600개를 생산하였다.
제조한 미세 다공질 섬유의 단면형태, 방사안정성 및 미세 다공 셀의 밀도를 측정한 결과는 표 2와 같다.
비교실시예 3
고유점도가 1.1인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(섬유형성성 고분자)와 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 중량 대비 3중량%의 이산화 탄소를 함께 투입한 후 250℃의 온도로 용융 및 혼련하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 용융액-이산화탄소 혼합용액을 제조하였다.
계속해서, 상기와 같이 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 용융액-이산화 탄소 혼합용액을 10g/분의 속도로 원형노즐 단면을 갖는 통상의 방사장치에 공급하여 28의 방사드래프트로 방사한 다음, 여기에 25℃의 물을 스프레이 하여 급냉한 다음, 1,000m/분의 권취속도로 권취하여 권량이 3kg인 미세 다공질 섬유 드럼 600개를 생산하였다.
제조한 미세 다공질 섬유의 단면형태, 방사안정성 및 미세 다공 셀의 밀도를 측정한 결과는 표 2와 같다.
물성 측정 결과
구분 섬유단면형태 미세 다공 셀 밀도(개/㎤) 만권율(방사안정성) (%)
실시예 1 도 1 2×109 97
실시예 2 도 1 1×109 95
실시예 3 도 1 1×109 93
실시예 4 도 1 4×109 90
실시예 5 도 2 3×109 93
실시예 6 도 3 9×108 90
실시예 7 도 4 6×108 90
실시예 8 도 1 6×108 92
실시예 9 도 1 7×108 90
비교실시예 1 원형(복합섬유아님) 2×106 33
비교실시예 2 원형(복합섬유아님) - 권취불가
비교실시예 3 원형(복합섬유아님) 3×109 72
여기서 셀 밀도는 주사전자현미경으로 미세 다공질 섬유의 단면을 관찰하고, 그 결과를 하기의 식에 대입하여 셀 밀도(ρc)를 계산한다.
셀 밀도(ρc) = (nℓ × 10㎛/ℓ)3/2×109×부피팽창계수
상기식에서, nℓ 는 주사전자현미경으로 관찰한 결과로서 한 변이 ℓ cm인 정사각형 내부에 존재하는 미세다공의 개수이다.
본 발명의 미세 다공질 합성섬유는 촉감 및 경량성이 뛰어나고, 미세 다공 셀에 의한 기계적 물성 저하가 적고, 제조시 공정안정성과 작업성도 우수하다.

Claims (9)

  1. 섬유 단면상에 (ⅰ) 미세기포를 갖는 미세 다공 셀이 107개/㎤ 이상의 밀도로 형성되어 있는 섬유형성성 고분자(1)와 (ⅱ) 상기 미세 다공 셀이 형성되지 않은 섬유형성성 고분자(2)가 복합방사 방식에 의해 복합되어 있는 것을 특징으로 하는 미세 다공질 합성 섬유.
  2. 1항에 있어서, 미세 다공질 합성 섬유가 직경이 10∼120㎛인 모노 필라멘트들로 이루어진 멀티 필라멘트인 것을 특징으로 하는 미세 다공질 합성섬유.
  3. 1항에 있어서, 섬유형성성 고분자가 폴리아미드계 수지, 개질된 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 개질된 폴리에스테르계 수지 및 폴리프로필렌계 수지로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 또는 2종인 것을 특징으로 하는 미세 다공질 합성섬유.
  4. 압출기에 섬유형성성 고분자와 초임계 유체를 도입하여 제조한 균일 농도의 단일상 섬유형성성 고분자 용융액-초임계 유체 용액과 압출기에 섬유형성성 고분자만 도입하여 제조한 섬유형성성 고분자 용융액을 복합방사 구금을 통해 복합방사한 다음, 복합방사된 토출물을 토출 직후에 냉각매체로 급냉 시키는 것을 특징으로 하는 미세 다공질 합성 섬유의 제조방법.
  5. 4항에 있어서, 토출물을 구금하면으로 부터 냉각매체로 급냉 시키는 것을 특징으로 하는 미세 다공질 합성섬유의 제조방법.
  6. 4항에 있어서, 초임계 유체가 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 미세 다공질 합성섬유의 제조방법.
  7. 4항에 있어서, 냉각매체가 냉각 공기 또는 물인 것을 특징으로 하는 미세 다공질 합성섬유의 제조방법.
  8. 4항에 있어서, 토출물에 물을 스프레이 하거나 토출물을 물속으로 통과시켜 토출물을 급냉 시키는 것을 특징으로 하는 미세 다공질 합성섬유의 제조방법.
  9. 4항에 있어서, 복합방사의 방사 드래프트가 2∼300인 것을 특징으로 하는 미세 다공질 합성섬유의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116770456A (zh) * 2023-06-06 2023-09-19 中山大学 一种热塑性弹性体中空多孔纤维及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63219613A (ja) 1987-03-03 1988-09-13 Mitsubishi Rayon Co Ltd 不均質微多孔質中空繊維及びその製造方法

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