KR100939023B1

KR100939023B1 - 폴리에스테르 파일 직물용 가공사

Info

Publication number: KR100939023B1
Application number: KR1020070115571A
Authority: KR
Inventors: 김성주; 손양국
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2010-01-27
Also published as: KR20090049345A

Abstract

본 발명은 이산화티탄을 함유하는 사산편평형 폴리에스테르 파일 직물용 가공사에 관한 것으로, 가공사를 (a) 건조 상태에서 측정된 가공사가 1.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 5% 미만 신장하며, (b) 1.0g/d에서 4.0g/d까지의 응력 구간에서 17% 미만 신장하며, (c) 4.0g/d의 인장 강도로부터 사가 절단될 때까지 17% 이상 신장하고, 파단신도는 25% 이하인 힘-변형 곡선을 가지게 하여 우수한 촉감, 직립성 및 기모성을 가지는 사산편평형 폴리에스테르 파일 직물용 가공사를 제공한다.

초기 응력, 초기 모듈러스, 힘-변위 곡선, 파일, 직립성, 기모성, 사산 편평사

Description

폴리에스테르 편평 가공사{Flat finished yarn of polyester}

본 발명은 촉감, 직립성 및 기모성이 우수한 사산편평형 폴리에스테르 파일 직물용 가공사에 관한 것으로, 구체적으로는 가공사의 힘-변형곡선을 적절하게 조절하여 고강력 및 고모듈러스를 가지게 하여 제조된 파일 직물이 낮은 굽힘 강성으로 인한 부드러운 촉감 및 난반사에 의한 미려한 광택을 가지는 것을 특징으로 하는 사산편평형 폴리에스테르 파일 직물용 가공사에 관한 것이다.

종래, 폴리에스테르 섬유를 사용한 파일 직물은 제직성, 제편성, 개섬성 면에서 문제가 있었다. 때문에 일반적으로 섬유의 제직성, 제편성을 향상시키기 위해서는 사에 꼬임을 주든가, 인터레이스 처리를 하는 등의 섬유집속성 향상 수단이 사용되지만, 폴리에스테르 섬유의 경우는 사의 꼬임 형태, 인터레이스에 의한 섬유의 형태 등과 같은 섬유구조의 형태를 고정하기 위해 그 후 공정에서 기모 및 해모 가공 처리를 하더라도, 염색 등에 의하여 집속되어 있는 섬유를 개섬시켜 직립시키는 것이 곤란해지고, 결과적으로 파일 직물 표면의 품위가 저하된다. 폴리에스테르 섬유가 가지는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 편평 단면을 가지는 폴리에스테르 섬유를 사용하는 것이 제안되었다. 예를 들면 일본 특개소56-107044호에는 “편평 단면형 폴리에스테르 섬유로 이루어진 길고 짧은 파일사를 가지는 인조모피”에 대해서 개시하고 있는데, 이는 슬라이버 니트로 불리는 직물에 관한 것으로, 제직성, 제편성, 개섬성에 관한 폴리에스테르섬유 특유의 문제가 충분히 해결되었다고 볼 수 없었다.

또 일본 특개소63-12737호에는 “이산화티탄을 0.2중량% 이상 함유하고 편평 단면을 가진 파일사를 포함한 폴리에스테르 직물로 이루어진 파일 직물로, 파일 길이를 5mm 이하로 한정하여 입모감을 향상시키는 것”에 대하여 기재하고 있다. 또한 대한민국 특허공개 2006-0123820호에는 “구성섬유의 단면을 아령형으로 하여 은은한 광택을 유지하면서 굽힘 탄발력을 극대화하여 우수한 입모성과 광택을 지닌 벨벳직물용 이형 단면 폴리에스테르 섬유”에 대하여 개시하고 있다.

그런데, 파일 직물의 경우 파일의 직립성이나 파일을 포함하는 최종 제품인 기포지의 특성은 파일의 길이보다는 파일을 구성하는 사의 10% 모듈러스에 좌우된다는 점에 착안하여, 본 발명자들은 사산 편평형 폴리에스테르 파일 직물용 가공사를 낮은 신도 및 10% 신장 시 높은 강도를 발현하게 하도록, 가공사의 힘-변형 곡선을 적절하게 조절함으로써 파일 직물을 구성하는 파일사의 직립성 증대, 더 나아가 가공 후 기포지의 품질 및 외관을 우수하게 발현시킨 파일 직물용 염색 가공사를 제공하려고 한다.

본 발명은 폴리에스테르 파일 직물용 가공사의 힘-변형 곡선을 적절하게 조절하여, 직립성 및 기모성이 우수한 파일 직물용 가공사를 제공하려고 한다.

또한 본 발명은 (a) 건조 상태에서 측정된 가공사가 1.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 5% 미만 신장하며, (b) 1.0g/d에서 4.0g/d까지의 응력 구간에서 17% 미만 신장하며, (c) 4.0g/d의 인장 강도로부터 사가 절단될 때까지 17% 이상 신장하고, 파단신도는 25% 이하인 힘-변형 곡선을 가지는 폴리에스테르 파일 직물용 가공사를 제공하려고 한다.

더 나아가 직립성, 기모성, 촉감 및 광택 등이 우수한 폴리에스테르 파일 직물용 가공사를 제공하려고 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이산화티탄을 함유하는 사산 편평형 폴리에스테르 파일 직물용 가공사에 있어서, (a) 건조 상태에서 측정된 가공사가 1.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 5% 미만 신장하며, (b) 1.0g/d에서 4.0g/d까지의 응력 구간에서 17% 미만 신장하며; (c) 4.0g/d의 인장 강도로부터 사가 절단될 때까지 17% 이상 신장하고, 파단신도는 25% 이하인 힘-변형 곡선을 가지는 사산 편평형 폴리에스테르 파일 직물용 가공사를 제공한다.

또한, 상기 가공사는 이산화티탄을 원사 중량 대비 2.5중량% 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가공사는 수평균분자량(Mn) 15,000 ~ 20,000, 중량평균분자량(Mw) 35,000 ~ 45,000이고, 다분산지수(PDI)는 1.8 ~ 2.6인 것이 바람직하다.

또한, 상기 가공사를 포함하는 폴리에스테르 파일 직물을 제공한다.

본 발명에 따라 제조된 폴리에스테르 파일 직물용 염색 가공사는 힘-변형 곡선을 적절하게 조절하여, 가공사의 직립성 및 기모성이 우수하고, 낮은 굽힘 강성으로 인하여 부드러운 촉감을 가진다. 또한 사산 편평형 단면을 가지고 있으므로 난반사에 의한 숭고성의 광택을 발현한다. 비침이 방지되고, 사산 편평형 단면 때문에 원사 중첩 시 단순 편평형에 비하여 원사 두께가 감소되어 박지 파일 직물을 제조할 수 있는 이점도 가진다.

따라서 본 발명의 폴리에스테르 파일 직물용 원사는 의류용 및 내자용 파일 직물, 환편 보아류, 박지 직물, 양방향 신축직물, 자동차 시트 및 경편물의 제조에 널리 사용될 수 있다. 특히, 자동차 내장재의 경우는 고급스러운 내장용 파일 직물에 대한 요구가 커지고 있는 실정이므로, 더욱 유용하게 사용할 수 있을 것으로 예상된다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 폴리에스테르 파일 직물용 가공사가 낮은 신도 및 10% 신장 시 높은 강도를 가지도록 하기 위하여, 제조되는 가공사의 힘-변형 곡선을 조절한다. 상온에서 측정된 본 발명에 따른 가공사의 힘-변형 곡선은 (a) 건조 상태에서 측정된 가공사가 1.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 5% 미만 신장하며, (b) 1.0g/d에서 4.0g/d까지의 응력 구간에서 17% 미만 신장하며, (c) 4.0g/d의 인장 강도로부터 사가 절단될 때까지 17% 이상 신장하고, 파단신도는 25% 이하인 힘-변형 곡선을 가지는 것이 바람직하다.

파일 가공사의 직립성은 직립한 가공사의 내구성과 관련되므로, 파일 직물에 있어서는 가공사의 직립성은 품질을 좌우하는 매우 중요한 요소이다. 직립성이 우수한 원사를 제조하기 위하여 본 발명에 따른 폴리에스테르 파일 직물용 원사는 1.3g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 5% 미만 신장하는 것이 바람직하다. 가공사가 1.3g/d의 초기 응력에 대하여 5% 이상 신장하게 되면, 기모 시 균일한 파일부 형성 가공사의 절단이 어렵게 되어, 요철 형태의 표면상태가 된다. 또한 본 발명의 원사는 1.3g/d에서 4.0g/d까지의 응력 구간에서 17% 미만 신장하는 것이 바람직하다. 만약 17% 이상 신장하면 가공사의 가공 안정성이 저하되어 파일직물용 가공사로서 사용되기 어렵다. 또 절단 신도가 30% 이상이 되면 파일부분의 가공사 기모 시 불규칙한 수축으로 인하여 요철형태의 불균일한 표면의 불량이 발생한다.

본 발명의 폴리에스테르 파일 직물용 가공사는 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합물로 이루어지고, 이산화티탄을 함유하는 것이 바람직하다.

폴리에틸렌테레프탈레이트 중합물은 최소한 85몰%의 에틸렌테레프탈레이트 단위를 함유하며, 바람직하게는 에틸렌테레프탈레이트 단위만으로 구성된다. 선택적으로, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 에틸렌글리콜 및 테레프탈렌 디카르복실산 혹은 이들의 유도체 이외의 하나 또는 그 이상의 에스테르 형성 성분으로부터 유도된 소량의 유니트를 공중합체 유니트로서 편입할 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 유니트와 공중합 가능한 다른 에스테르 형성 성분의 예로는 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 등과 같은 글리콜과, 테레프탈산, 이소프탈산, 헥사하이드로테레프탈산, 스틸벤 디카르복실산, 비벤조산, 아디프산, 세바스산, 아젤라산과 같은 디카르복실산을 포함한다.

폴리에스테르 염색 가공사에 포함되는 이산화티탄의 함유량은 0.2 ~ 4.0 중량% 함유하는 것이 바람직하고, 2.5중량% 함유하는 것이 가장 바람직하다. 함유량이 0.2중량% 미만이면, 사의 표면에서의 광반사가 커지게 되어 번들번들한 광택을 가지게 되는 단점이 있다. 그리고 함유량이 4.0중량%를 초과하게 되면 심색성은 우수해지지만, 사의 방사성 및 물성이 저하되는 문제가 있다.

첨가되는 이산화티탄은 종래에 폴리에스테르 섬유에 첨가할 수 있는 크기의 입경을 가지는 것을 사용할 수 있는데, 0.6㎛ 이하이면 바람직하다.

본 발명에서 폴리에틸렌테레프탈레이트 가공사는 수평균분자량(Mn)은 15,000

~ 20,000, 중량평균분자량(Mw)은 35,000 ~ 45,000인 것이 바람직하다. 그리고 다분산지수(PDI)는 1.8 ~ 2.6인 것이 바람직하고, 2.0 ~ 2.4가 되는 것이 더 바람직하다. PDI가 1.8 미만이 되면, 높은 신도를 가지게 되어 직립성이 불량해지고 또한 기모성도 불량해져서 바람직하지 않다. 그리고 PDI가 2.6을 초과하면, 낮은 신도에 기인하여 단사절이 발생하고, 방사성 및 기모성이 불량해지는 문제가 있어 바람직하지 않다. 따라서 폴리에틸렌테레프탈레이트의 중합 조건을 적절하게 하여, PDI를 상기 값으로 조절하는 것이 중요하다.

본 발명의 가공사의 단면은 도 1에 도시한 바와 같이, 4개의 산을 가진 사산 편평형이다. 본 발명의 사산 편평형 원사는 단순히 편평한 장방형의 사에 비하여 파일이 측면 방향으로 쉽게 굽어지는 단점을 극복할 수 있기 때문에 직립성이 향상되는 장점이 있다. 파일 가공사의 단면의 길이(L)와 폭(W)의 비(L/W)는 2~6이 되는 것이 바람직하다. L/W가 2 미만이 되면 개섬성이 나쁘고, L/W가 6을 초과하게 되면 유연함이 지나치게 되어 직립성이 나쁘게 된다.

도 2는 본 발명의 폴리에스테르 원사를 제조하기 위한 공정을 나타낸 것으로, 이산화티탄을 함유하고, 고유점도 0.5 ~ 0.8 범위의 폴리에스테르 칩을 익스투르더(1)의 온도 조건을 낮게 설정하여 용융시킨다.

이때 용융된 폴리머의 온도를 270 ~ 295℃로 하고 기어펌프(2)의 보온을 위해 온도를 부여하는 데 이때도 기어펌프(2)의 설정 온도를 낮게 하여 기어펌프(2)를 통과하는 폴리머의 온도가 270 ~ 295℃가 될 수 있도록 조정하여 발열이나 고온에 의한 열분해가 최대한 일어나지 않도록 하게 하여, 폴리머 자체가 가지고 있는 특성을 최대한 잃지 않게 한다.

방사 구금(3)의 노즐 단면은 일정한 간격의 4개의 바를 가진 형태로, 노즐 홀의 길이(L)와 폭(W)의 비(L/W)를 2~6으로 하여 방사 드래프트를 일정 수준으로 유지하고, 방사온도는 270~295℃, 방사속도 3,500~4,000m/min으로 하여 스핀 드로 공법으로 방사하였다. 방사되는 사는 냉각풍에 의하여 냉각된 후, 오일링(4) 된다.

오일링 된 사는 고뎃드 롤러(GR) 1(5)과 GR 2(6)에서 연신이 되게 하는데, GR 2 전에 일정한 형태의 가이드를 적용하여 GR 2 상의 롤러 표면에 사가 접촉하는 넓이를 1,000 ~ 10,000 cm² 정도 되게 만들어 사의 퍼짐을 일정하게 유지할 수 있게 한다. 연신된 사를 릴랙스를 시킨 후 와인더(8)에 권취한다.

권취한 사는 130℃에서 30분간 열처리된 후, 본 발명의 가공사가 얻어진다.

본 발명의 폴리에스테르 가공사의 힘-변형곡선을 얻기 위해서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 가공사의 다분산지수를 조절하는 것이 중요하다. 따라서 본 발명은 수평균분자량(Mn)은 15,000 ~ 20,000, 중량평균분자량(Mw)은 35,000 ~ 45,000인 폴리에틸레테레프탈레이트 중합물을 사용하여 가공사의 다분산지수가 1.8 ~ 2.6의 범위로 되도록 통상의 방법으로 조절한다.

본 발명의 폴리에스테르 가공사의 힘-변형곡선을 얻기 위해서는 연신 시 접촉하는 고뎃드 롤러와 사의 접촉 면적을 조절하는 것이 중요하다. 연신이 일어나는 GR 1과 GR 2에서의 사의 접촉 넓이는 1,000 ~ 10,000 cm² 인 것이 바람직하다. 만약 연신이 일어나는 고뎃드 롤러 표면에 오일링된 사가 접촉하는 넓이가 1,000cm² 보다 작으면 사 간에 균일한 열전달이 안 되고 그리고 유제 불균일로 연신성의 저하를 초래하고, 반대로 연신이 일어나는 고뎃드 롤러 표면에 사가 접촉하는 넓이가 10,000cm² 보다 크면, 사 간 접촉에 의한 핀사 유발 및 타르(Tar) 발생과 같은 문제가 일어난다. 고뎃드 롤러 표면에 사가 접촉하는 넓이에 영향을 주는 인자는 여러 가지가 있는데, 먼저 접촉하는 넓이는 연신 GR에 권취된 사의 권취 회수(turn 수) 에 비례하여 증가한다. 즉 권취 회수를 조절하여 접촉 넓이를 조절할 수 있다. 또 다른 중요한 인자로는 GR 사이에 사의 퍼짐을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 일정한 형태의 가이드를 적용하여 GR에 권취된 사폭을 조절할 수 있다. 예를 들면 가이드 형태가 좁은 브이 홈 형태이면 사폭이 줄어들어 결국 접촉 넓이가 줄어들고, 가이드가 플랫한 형태이면 사폭이 커져 접촉 넓이가 증가한다. 접촉 넓이를 조절하는 또 다른 인자는 롤러의 연신장력, 연신온도 및 유제량 등이 있다.

본 발명은 상기 여러 가지 인자를 유기적으로 결합시킴으로써 연신시 고뎃드 롤러 표면에 접촉하는 사의 넓이를 4,000 ~ 8,000 mm²로 조절함으로써 바람직한 염색 가공사의 힘-변형 곡선을 얻을 수 있다.

이와 같은 공정을 거쳐서 제조된 폴리에스테르 파일 직물용 염색 가공사는 직립성 및 기모성이 우수하여 의류용 및 내장용 파일 직물, 환편 보아(Voa)류, 박지 직물, 양방향 신축 직물, 자동차 시트, 경편물 등의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 가지고 본 발명의 구성을 더 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

[실시예 1 ~ 3]

이산화티탄을 함유하고, 고유점도 0.65인 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 폭이 0.6mm, 길이와 폭의 비(L/W)가 3인 4개의 바를 가진 노즐을 통해 용융 폴리머를 압출하였다. 방사된 사를 15℃의 공기로 냉각시킨 다음 집속시켜 오일링하고, 고뎃 롤러 GR 1과 GR 2의 사이에 설치된 플랫 형태의 가이드 홈의 폭이 4mm인 가이드를 거치게 하여 연신하였다. 연신된 사는 권취기에 권취하였다. 권취된 사를 130℃에서 30분간 열처리 하였다. 다른 방사조건은 표 1과 같고, 제조된 가공사의 물성은 표 2와 같다.

[비교예 1 ~ 3]

상기 실시 예 1, 2, 3과 주요한 조건은 같으며 고뎃 롤러 GR 2 전의 가이드 형태가 넓은 플랫 형태이며 가이드 홈의 폭은 6.5mm인 것을 사용하였다. 다른 방사 조건은 표 1과 같다. 제조된 가공사의 물성은 표 2와 같다.

[표 1]

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
이산화티탄 함량(wt%)	2.5	2.0	1.9	2.5	2.0	2.0
PET 가공사 Mn	18,260	17,900	18,500	14,000	21,000	19,000
PET 가공사 Mw	40,680	39,900	41,440	26,600	40,950	40,950
용융 폴리머 온도 (℃)	290	285	280	285	310	310
기어 펌프상 폴리머 온도(℃)	295	290	287	285	315	315
냉각 공기압(mmAq)	90/100	110/120	110/120	50/60	130/140	130/140
GR 접촉면적(mm²)	6000	7000	5000	11000	500	100
연신비	2.1	2.0	1.9	3.4	1.7	1.5
데니어 스펙	75D/36F	75D/36F	75D/36F	75D/36F	75D/36F	75D/36F

[표 2]

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
가공사의 PDI	2.2	2.3	2.4	1.8	1.9	2.1
가공사의 파단신도(%)	24	23.8	24.9	12	34.8	37.4

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명의 사산편평형 폴리에스테르 파일 직물용 가공사의 단면을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 사산편평형 폴리에스테르 파일 직물용 가공사의 제조공정을 개략적으로 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 사산편평형 폴리에스테르 파일 직물용 가공사의 힘-변형(Stress-Strain) 곡선의 예를 나타낸 그래프이다.

도 4는 종래의 폴리에스테르 가공사의 힘-변형 곡선의 예를 나타낸 그래프이다.

Claims

이산화티탄을 함유하는 사산 편평형 폴리에스테르 파일 직물용 가공사에 있어서,

(a) 건조 상태에서 측정된 가공사가 1.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 5% 미만 신장하며, (b) 1.0g/d에서 4.0g/d까지의 응력 구간에서 17% 미만 신장하며, (c) 4.0g/d의 인장 강도로부터 사가 절단될 때까지 17% 이상 신장하고, 파단신도는 25% 이하인 힘-변형 곡선을 가지며, 그리고

상기 가공사는 수평균분자량(Mn) 15,000 ~ 20,000, 중량평균분자량(Mw) 35,000 ~ 45,000이고, 다분산지수(PDI)는 1.8 ~ 2.6인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 파일 직물용 가공사.
제 1항에 있어서, 상기 이산화티탄은 원사 중량 대비 2.5중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 파일 직물용 가공사.
삭제
제 1항의 가공사를 함유하는 파일 직물.