KR100807368B1

KR100807368B1 - 폴리에스테르 심초형사

Info

Publication number: KR100807368B1
Application number: KR1020070133265A
Authority: KR
Inventors: 이형재; 손양국
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2008-02-28

Abstract

본 발명은 종래 폴리에스테르 심초형사보다 외부 힘에 대하여 변형률이 낮은 힘-변형 곡선을 가지는 폴리에스테르 심초형사를 제공하여, 본 발명의 폴리에스테르 심초형사를 이용한 원단에 우수한 형태안정성을 제공하려고 한다. 또한 원단 소재 본래의 소재감을 상실하지 않고, 온도 및 습도에 의한 변형이 없는 원단을 제공하려고 한다. 본 발명의 심초형 폴리에스테르사는 (a) 건조 상태에서 측정된 원사가 3.5g/d의 응력에 처해졌을 때 25% 미만 신장하며, (b) 3.5g/d로부터 사가 절단될 때까지의 응력구간에서 15% 내지 40% 신장하는 힘-변형 곡선을 가진다.

본 발명은 3.5g/d의 응력에 처해졌을 때 종래의 폴리에스테르 심초형사보다 신장률이 낮은 힘-변형 곡선을 가지는 폴리에스테르 심초형사를 제공하여, 스크린용 원단으로 열융착 가공 시에도 원단의 소재감은 그대로 살리면서, 제조된 원단의 형태안정성은 향상시킬 수 있다.

심초형사, 원단, 난연사, 스크린, 힘-변형 곡선

Description

폴리에스테르 심초형사{Polyester core-sheath filament}

본 발명의 특정 힘-변형 곡선을 가지는 심초형 폴리에스테르사는 종래의 심초형 폴리에스테르사보다 통상의 외부 압력에 처해졌을 때 변형이 적게 일어나기 때문에, 본 발명의 심초형 폴리에스테르사와 난연사를 제직 처리 및 열융착 가공으로 제조한 스크린용 원단은 우수한 형태안정성을 지니게 된다.

스크린용 원단은 일반적으로 우수한 난연성과 함께 고도의 형태안정성이 요구된다. 종래에는 스크린용 원단을 제조하기 위해서는 폴리에스테르 등의 혼방 제품을 제직 가공한 원단에 난연성 아크릴 수지를 코팅하여, 스크린용으로 적합한 하드한 감촉과 경직성을 부여할 뿐만 아니라 난연성도 부여해 왔다. 그런데 아크릴 수지를 코팅하는 방식은 원단 구성 소재의 본래의 소재감이 상실되는 경우가 많고, 또한 습기나 오염 등에 취약하다는 문제점이 있었다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위하여 아크릴 수지로 코팅하는 방식을 사용하지 않고, 저융점 폴리에스테르사를 포함하는 폴리에스테르 심초형사와 난연사를 열처리하여 스크린용 원단을 제조하는 방식도 제안되었다.

본 발명은 종래 폴리에스테르 심초형사보다 외부 힘에 대하여 변형률이 낮은 힘-변형 곡선을 가지는 폴리에스테르 심초형사를 제공하여, 본 발명의 폴리에스테르 심초형사를 이용한 원단에 우수한 형태안정성을 제공하려고 한다.

또한 본 발명은 비할로겐계 난연제를 사용한 난연사를 원단의 원료로 사용하여 난연성이 우수하면서도 연소시 유독가스가 발생하지 않는 스크린 원단을 제공하려고 한다.

또한 원단 소재 본래의 소재감을 상실하지 않고, 온도 및 습도에 의한 변형이 없는 원단을 제공하려고 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 심초형 폴리에스테르사의 초부는 융점이 없고 연화점은 120~130℃인 비결정성 폴리에스테르사이고 그리고 심부는 통상의 융점을 가지는 폴리에스테르사이고, 그리고 상기 심초형 폴리에스테르사는 (a) 건조 상태에서 측정된 원사가 3.5g/d의 응력에 처해졌을 때 25% 미만 신장하며, (b) 3.5g/d 이상에서 사가 절단될 때까지의 응력구간에서 15% 내지 40% 신장하는 힘-변형 곡선을 가지는 심초형 폴리에스테르사가 제공된다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 본 발명의 힘-변형 곡선을 가지는 심초형 폴리에스테르사와 비할로겐계 난연사를 제직 후 열처리하여 제조되는 스 크린용 원단이 제공된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 심초형 폴리에스테르사와 난연사로 이루어진 스크린용 원단은 심초형 폴리에스테르사의 심초부 혼합 비율, 폴리에스테르사와 난연사의 혼합 비율 및 직물의 단위 중량에 따라 온도 범위를 180~230℃, 그리고 열처리 시간을 20~100초 범위에서 조절하면서 열처리를 실시한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 직물의 단위 중량이 150~250g/m²인 직물은 210℃에서 20~60초간 열처리하는 것이 바람직하다. 또한 직물의 조직 및 용도에따라 온도를 180~190℃에서 20~100초간 처리하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 직물의 단위 중량이 250~300g/m²인 직물은 220℃에서 20~60초간 열처리하는 것이 바람직하다. 또한 직물의 조직 및 용도에 따라 온도를 180~190℃에서 20~100초간 처리하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 직물의 단위 중량이 300g/m² 이상인 직물은 230℃에서 20~100초간 열처리하며 또한 직물의 조직 및 용도에 따라 온도를 180~190℃에서 20~100초간 처리하는 것이 바람직하다.

본 발명은 3.5g/d 이하의 응력에 처해졌을 때 종래의 폴리에스테르 심초형사 보다 신장률이 낮은 힘-변형 곡선을 가지는 폴리에스테르 심초형사를 제공하여, 스크린용 원단으로 열융착 가공시에도 원단의 소재감은 그대로 살리면서, 제조된 원단의 형태안정성은 향상시킬 수 있다. 또한 비할로겐계 난연사를 사용하여 화재 발생 등에 의한 연소시 유독가스를 전혀 발생시키지 않는다는 장점이 있다.

이하, 본 발명을 도면과 함께 상세히 설명한다.

본 발명의 심초형 폴리에스테르사는 (a) 건조 상태에서 측정된 원사가 3.5g/d 의 응력에 처해졌을 때 25% 미만 신장하며, (b) 3.5g/d의 인장강도로부터 사가 절단될 때까지 15% 내지 40% 신장하는 힘-변형 곡선을 가지는 것이 특징이다. 이러한 힘-변형 곡선을 가지는 심초형 폴리에스테르사는 종래 폴리에스테르 심초형사보다 3.5g/d 이하의 응력에 처해졌을 때 25% 미만 신장하여, 변형되는 정도가 낮기 때문에, 종래 심초형 폴리에스테르사가 낮은 힘에 대해서도 쉽게 변형이 일어나는 단점을 해소할 수 있다. 또한, 본 발명의 폴리에스테르사는 3.5g/d의 인장강도로부터 사가 절단될 때까지의 응력구간에서 15% 내지 40% 신장하는 것을 특징이다. 15% 미만 신장하면 스크린 원단으로 사용하기에는 사의 질김 정도가 부족하며, 40% 초과 신장하면 원단의 품위가 떨어진다.

상기한 힘-변형 곡선을 가지는 심초형 폴리에스테르사를 제조하기 위해서, 본 발명은 심초형사의 구성 성분을 종래와 달리 융점이 없는 폴리에스테르사를 사용하였다. 본 발명의 심초형 폴리에스테르사의 초(sheath)부는 시차열분석에서 융점이 나타나지 않는 비결정성 원사이면서 연화점이 120~130℃(Fisher사제조 연화점 측정기로 측정)인 폴리에스테르 공중합체이고 그리고 심(core)부는 통상의 융점을 가지는 폴리에스테르인 것이 바람직하다. 이때 초부와 심부의 비율은 중량비로 10:90 내지 40:60으로 할 수 있고, 30:70으로 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명의 심초형 폴리에스테르사는 방적사 또는 필라멘트사로 제조될 수 있지만, 상기한 힘-변형 곡선을 가지게 하기 위해서는 필라멘트사로 제조하는 것이 보다 바람직하다.

상기한 힘-변형 곡선을 가지는 심초형 폴리에스테르사를 제조하기 위하여, 본 발명은 통상의 심초형 폴리에스테르사의 제조 공정에 있어서, 심초형 폴리에스테르 미연신사의 냉각공정시에 급속 냉각되게 하여 무정, 무배향 상태를 최대한 유지시켜 높은 연신비로 연신시킬 수 있게 하는 것이 필요하다.

또 본 발명의 힘-변형 곡선에 영향을 주는 인자는 미연신사를 고배율 연신하는 것이다. 본 발명에서 고배율 연신은 최종 원사가 갖는 유제의 함량보다 200% ~ 500% 정도의 유제를 미연신사에 적용한 후, 미연신사가 고배율로 연신되는 고뎃드 롤러에서 최종 필라멘트사가 갖는 유제의 150% ~ 300%에 해당하는 유제 함량을 갖게 함으로써 가능하다. 만약 미연신사의 유제량이 최종 원사 대비 200% 보다 적거나, 고배율 연신이 진행되는 고뎃드 롤러에서 사의 유제가 최종 원사 대비 150% 보다 적으면 멀티필라멘트 간에 불균일한 열전달이 일어나며, 동시에 유제 불균일성이 발생하여 연신성이 저하되므로, 본 발명의 힘-변형 곡선을 가지는 폴리에스테르사를 얻는 것이 어렵게 된다. 반대로 미연신사의 유제가 최종 원사 대비 500% 보다 많거나, 고배율 연신이 진행되는 고뎃드 롤러에서 사의 유제가 최종 원사 대비 300% 보다 많으면, 작업성에 있어서 핀사 유발과 같은 문제가 발생하여 바람직하지 않다.

도 1(실시 예 1)은 본 발명에 따라 제조된 폴리에스테르 심초형사의 힘-변형 곡선의 일예를 나타낸 그래프이고, 도 3(비교 예1)는 종래의 폴리에스테르 심초형사의 힘-변형 곡선의 일예를 나타낸 그래프이다. 도 1과 도 3를 보면 3.5g/d 이하의 응력에 처해졌을 때, 본 발명의 심초형 폴리에스테르사는 25% 미만 신장하는데 비하여 종래의 심초형 폴리에스테르사는 25% 이상 신장한다. 또 3.5g/d에서 사가 절단될 때까지의 응력구간에서 본 발명의 심초형 폴리에스테르사는 15% 이상 40% 미만 신장하는데 비하여 종래의 심초형 폴리에스테르사는 15% 미만 신장한다. 즉 종래의 폴리에스테르사에 비하여 본 발명의 폴리에스테르사가 상대적으로 낮은 힘에 처해졌을 때는 변형의 정도가 낮다는 것을 알 수 있다. 따라서 높은 형태안정성을 요구하는 스크린용 원단에 보다 적합하게 적용될 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 심초형 폴리에스테르사는 외부 힘에 대하여 높은 형태안정성을 가지므로, 스크린용 원단 등으로 사용되기에 적합하다.

본 발명에서는 심초형 폴리에스테르사와 비할로겐계 난연사로 이루어진 스크린용 원단을 제공한다.

본 발명의 심초형 폴리에스테르사와 난연사는 혼방 또는 폴리에스테르사와 난연사를 여러 가지 방식으로 교차 배열하여 제직 가공하여 일정 온도에서 열처리하여 스크린용 원단으로 제조된다.

본 발명에서 사용되는 난연사는 특별히 제한되지 않지만, 난연제로 비할로겐 계 난연제인 인계 난연제, 인-질소계 난연제, 수화금속계 난연제, 멜라민계 난연제 등의 할로겐이 포함되지 않은 난연제를 사용하여 제조된 난연사를 사용한다. 할로겐계 난연제는 화재 발생 등의 연소시 유독가스가 발생하여 바람직하기 않기 때문이다.

심초형 폴리에스테르사와 난연사의 혼합 비율은 15 ~ 50중량% 대 50 ~ 85 중량%로 하는 것이 형태안정성과 난연성 면에서 바람직하다.

혼방 또는 배열하는 방식으로 제직 가공한 원단의 열처리는 심초형 폴리에스테르사의 심초부 혼합 비율, 폴리에스테르사와 난연사의 혼합 비율 및 직물의 단위 중량 및 조직, 용도에 따라 180~230의 범위에서 적절하게 조절하면서 처리할 수 있다. 폴리에스테르사의 심부의 비율이 높을수록, 난연사의 비율이 높을수록, 그리고 직물의 단위 중량이 높을수록 열처리 온도는 높아지는 것이 바람직하다. 직물의 단위 중량에 따라서는 바람직한 예로 150~250g/m²직물은 210℃에서, 250~300g/m²직물은 220℃에서, 그리고 300g/m² 이상의 직물은 230℃에서 열처리하는 것이 원단의 형태안정성을 더 향상되게 한다. 조직 및 용도에 따라 180~190℃로 온도를 낮추어서 처리하는 경우도 있다.

열처리 시간도 심초형 폴리에스테르사의 심초부 혼합 비율, 폴리에스테르사와 난연사의 혼합 비율 및 직물의 단위 중량에 따라 20~100초 범위 내에서 조절하면서 처리할 수 있다. 폴리에스테르사의 심부의 비율이 높을수록, 난연사의 비율이 높을수록, 그리고 직물의 단위 중량이 높을수록 열처리 시간은 길어지는 것이 바람 직하다.

본 발명의 심초형 폴리에스테르사와 난연사로 제직되는 롤스크린용 원단에는 난연성 이외에 내광 견뢰도를 우수하게 하기 위해 벤조트리아졸계, 벤조페논계 등의 자외선 흡수제, 또 종래부터 일반적으로 사용되는 대전방지제, 발수발유제, 오염방지제, 항균제, 수분흡수제, 슬립 방지제 등과 같은 섬유용 가공제를 첨가할 수 있다.

제직이 완료된 직물은 210~230℃의 온도 범위에서 20~100초 동안 적절하게 조절하여 열처리한다. 가장 바람직한 열처리 조건은 직물의 단위 중량이 150~250g/m²인 직물은 210℃에서 20~60초간, 직물의 단위 중량이 250~300g/m²인 직물은 220℃에서 20~60초간, 직물의 단위 중량이 300g/m² 이상인 직물은 230℃에서 20~100초간 열처리하는 것이다. 조직 및 용도에 따라 180~190℃로 온도를 낮추어서 처리하는 경우도 있다.

아래에서 본 발명은 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 된다. 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

실시 예 및 비교 예의 물성 평가는 아래와 같이 측정 또는 평가하였다.

(1) 원사의 강신도 측정방법

원사를 표준상태인 조건, 즉 25℃ 온도와 상대습도 65%인 상태인 항온 항습실에서 24시간 방치 후 ASTM 2256 방법으로 시료를 인장 시험기를 통해 측정한다. 10개의 멀티필라멘트로부터 측정된 10개의 값 중에서 최대값 및 최소값을 각각 1개씩 제외한 나머지 8개의 평균값으로 멀티필라멘트 물성을 측정하였다.

(2) 유제함량(속스렛법 : OPU)

채취한 시료 2∼5g을 평량병에 넣고 125℃ 건조기에서 30분간 건조시키고 데시케이타에서 20분간 냉각시켜 시료무게를 칭량한다. 칭량된 시료를 속스렛 추출기에 넣은 후 속스렛 추출기 스위치를 켜고 온도를 70∼80℃로 유지하고 냉각수 라인 밸브를 열어서 석유에테르가 증발되도록 한다. 속스렛 추출기에서 사이펀이 1분간에 140-170회/분 발생하게 하여 유제를 30분 동안 추출한다. 석유에테르가 묻은 시료를 속스렛 추출기에서 꺼내어 평량병에 담아 125℃ 건조기에 30분간 건조하고 데시케이타에서 20분간 냉각한다. 추출 후의 무게를 칭량한다.

(처음 시료 무게 - 추출 후 시료 무게)/추출 후 시료무게 ×100 =

OPU(Oil Pick UP)(%)

(3) 작업성

방사기의 한 장소에서 24시간 동안 관찰하여 고뎃드 롤러상에서 사절이 발생하는 개수를 파악한다.

[실시 예 1]

초부를 시차열분석에서 융점이 나타나지 않는 비결정성 원사이면서 연화점이 120~130℃인 폴리에스테르 공중합체로 하고, 심부를 통상의 융점을 가지는 폴리에스테르로 하여, 심초 비율을 70:30이 되게 하여, 냉각온도 15℃, 유제 함량을 270%로 하여 통상의 심초형 폴리에스테르 제조방법에 따라 제조하였다. 제조한 심초형 폴리에스테르사(50d/24f)의 물성을 평가하여 표 1 및 도 1에 나타내었다.

[실시 예 2]

심초 비율을 50:50, 유제 함량을 290%로 한 것을 제외하고는 실시 예 1에 따라 심초형 폴리에스테르사를 제조하였다. 제조한 심초형 폴리에스테르사의 물성을 평가하여 표 1 및 도 2에 나타내었다.

[비교 예 1]

초부를 융점 온도가 175℃인 저융점 폴리에스테르 공중합체로 하고, 심부를 통상의 융점을 가지는 폴리에스테르로 하여 심초 비율을 50:50으로 하고, 유제 함량을 195%가 되게 하여 공지의 심초형사 제조방법에 따라 제조하였다. 제조한 심초형 폴리에스테르사(50d/24f)의 물성을 평가하여 표 1 및 도 3에 나타내었다.

[표 1]

	심초형 폴리에스테르사
	작업성 (개수/일)	미연신사 유제 함량(%) (최종 원사 대비)	고뎃롤러상에서 사 유제 함량(%) (최종 원사 대비)	강도 (g/d)	신도 (%)	3.5g/d에서 신장률(%)	3.5g/d~ 절단시까지의 응력구간에서 신장률(%)
실시예 1	0	270	189	4.9	37.6	12.7	24.9
실시예 2	0	290	197	4.8	41.6	13.9	27.7
비교예 1	5	195	139	4.7	36.0	29.8	6.2

[실시 예 3]

실시 예 1에서 제조된 심초형 폴리에스테르사와 LOI 지수 30의 난연사를 30:70의 비율로 배열하여 원단을 제직하였다. 제직된 원단을 210℃에서 40초 동안 열처리하여 200g/m²의 직물 중량을 가지는 스크린 원단을 제조하였다.

[실시 예 4]

실시 예 2에서 제조된 심초형 폴리에스테르사와 LOI 지수 30의 난연사를 30:70의 비율로 배열하여 원단을 제직하였다. 제직된 원단을 220℃에서 30초 동안 열처리하여 직물 단위 중량이 270g/m²인 스크린 원단을 얻었다.

[실시 예 5]

실시 예 1에서 제조된 심초형 폴리에스테르사와 LOI 지수 30의 난연사를 30:70의 비율로 혼방하여 원단을 제직하였다. 제직된 원단을 230℃에서 40초 동안 열처리하여 직물 단위 중량이 320g/m²인 스크린 원단을 얻었다.

[비교 예 2]

비교예 1에서 제조된 폴리에스테르사를 사용하여 원단을 실시 예3과 같이 제조하였다.

실시 예 3 내지 5, 그리고 비교 예 2에서 제조된 스크린용 원단의 형태안정성을 육안 및 촉감으로 평가하였다. 또한 난연성에 대하여서도 평가하였다. 그 결과, 실시 예 3 내지 5의 원단은 형태안정성 및 난연성은 우수하였지만, 비교 예 2의 원단은 난연성은 우수하였지만, 실시 예 3 내지 5의 원단에 비하여 형태안정성은 부족하였다.

도 1은 본 발명의 실시 예1에서 제조된 폴리에스테르 심초형사의 힘-변형 곡선을 나타낸 그래프이다.

도 2은 본 발명의 실시 예 2에서 제조된 폴리에스테르 심초형사의 힘-변형 곡선을 나타낸 그래프이다.

도 3는 비교 예1의 종래의 폴리에스테르 심초형사의 힘-변형 곡선의 일예를 나타낸 그래프이다.

Claims

심초형 폴리에스테르사에 있어서,

상기 폴리에스테르사의 초부는 융점이 없고 연화점은 120~130℃인 비결정성 폴리에스테르사이고 그리고 심부는 통상의 융점을 가지는 폴리에스테르사이고,

상기 심초형 폴리에스테르사는 (a) 건조 상태에서 측정된 원사가 3.5g/d의 응력에 처해졌을 때 25% 미만 신장하며, (b) 3.5g/d로부터 사가 절단될 때까지의 응력구간에서 15% 내지 40% 신장하는 힘-변형 곡선을 가지는 것을 특징으로 하는 심초형 폴리에스테르사.
제1항의 심초형 폴리에스테르사와 비할로겐계 난연사를 제직 후 열처리하여 제조되는 스크린용 원단.
제2항에 있어서, 심초형 폴리에스테르사와 난연사로 이루어진 스크린용 원단은 심초형 폴리에스테르사의 심초부 혼합 비율, 폴리에스테르사와 난연사의 혼합 비율 및 직물의 단위 중량에 따라 온도 범위를 180~230℃ 그리고 열처리 시간을 20~100초에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 스크린용 원단.
제3항에 있어서, 직물의 단위 중량이 150~250g/m²인 직물은 210℃에서 20~60초간 또는 180℃~190℃에서 20~100초간 열처리하는 것을 특징으로 하는 스크린용 원단.
제3항에 있어서, 직물의 단위 중량이 250~300g/m²인 직물은 220℃에서 20~60초간 또는 180℃~190℃에서 20~100초간 열처리하는 것을 특징으로 하는 스크린용 원단.
제3항에 있어서, 직물의 단위 중량이 300g/m² 이상인 직물은 230℃에서 20~100초간 또는 180℃~190℃에서 20~100초간 열처리하는 것을 특징으로 하는 스크린용 원단.