KR100996353B1 - 흡수성이 우수한 폴리에스테르 이형단면사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에스테르 이형단면사의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 지연냉각부의 길이를 50 mm이하, 냉각공기 취출면과 필라멘트간의 거리를 2 mm 내지 30 mm로 설정하여 방사함으로써 방사구금 하부의 지연냉각부 및 냉각공기 취출면과 사조간 거리를 제어하고, V자 모양으로 제작된 이형단면 방사구금을 사용함으로써 흡수성이 우수하고 심색성을 지니는 폴리에스테르 이형단면사의 제조방법이 제공된다.

폴리에스테르, 이형단면사, 비대칭형 단면, 흡수성, 지연냉각

Description

흡수성이 우수한 폴리에스테르 이형단면사의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF POLYESTER FIBER WITH GOOD WATER ABSORPTION PROPERTY}

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 방사구금의 단면도이다.

도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일실시예에 의한 방사구 방향을 나타낸 개략도이다.

* 도면의 부호 설명

a : 방사구의 내각

본 발명은 폴리에스테르 이형단면사의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 폴리에스테르 이형단면 섬유를 용융방사함에 있어서, 방사구금 하부의 지연냉각부 길이 및 냉각공기 취출면과 사조간 거리를 제어하고 V자 모양의 형태로 특수하게 제작된 이형단면 방사구금을 사용하여 수득하는 이형단면사의 제조방법에 관한 것이다.

최근 폴리에스테르 섬유업계에서는 고부가가치를 갖는 차별화 소재의 개발의 일환으로 중합물 개선 및 단면차별화를 중점적으로 연구하고 있다. 그 중 단면차별 화는 투자비용 및 투자시간에 비해 큰 효과를 거둘 수 있다는 측면에서 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재 기능성 소재 중에서 활동시 쾌적함과 청량감을 부여하는 흡한속건기능소재가 크게 각광받고 있다. 이러한 소재들은 주로 단면 이형화를 통해 원사의 공극을 극대화하여 땀의 흡수와 발산을 빠르게 하는 것들이 많았다(일본특허공개 2004-218092, 국내특허공개 2003-0047192). 하지만 이들 대부분의 발명은 대칭형 방사구금을 이용하여 단면 이형화를 추구하고 있는데, 이는 비대칭형 방사구금을 사용할 경우 방사작업성 저하 및 염색성 불균일 등의 문제점을 야기시킬 수 있기 때문이다. 따라서 비대칭형 방사구금을 통한 고유한 이형단면을 갖는 이형단면사의 제조가 제한되기 때문에 흡한속건기능소재의 획득에 제한이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 특수한 형태, 즉 V자형태의 방사구금을 이용하여 이형단면을 갖는 원사를 제조하여, 방사구금(Nozzle)의 방사구(hole) 배열 및 지연냉각부의 길이, 냉각공기 취출면과 필라멘트간의 거리를 제어하여 필라멘트들간의 냉각을 균일하게 유지시킴으로써, 방사작업성의 저하 및 불균일한 단면형성 등의 문제점을 해결하고 흡수성 및 심색성이 우수한 폴리에스테르 이형단면사의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 이하의 발명의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하 본 발명에 따른 폴리에스테르 이형단면사의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 폴리에스테르 중합체를 V자 형태의 방사구로 이루어진 이형단면 방사구금을 사용하여 용융방사한 후, 방사구금 직하에 설치된 50 mm이하의 지연 냉각부를 통과시켜 지연 냉각시킨 다음, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 2 ∼ 30 mm로 제어된 냉각부를 통과시키는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 이형단면사의 제조방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 V자 형태의 방사구로 이루어진 이형단면 방사구금을 사용하여 용융방사하고, 지연냉각부를 조절하여 지연 냉각시킨 다음, 냉풍취출면과 필라멘트간의 거리를 제어하여 냉각시킴으로써 냉각균일성을 유지하고, 흡수성 및 심색성이 우수한 폴리에스테르 이형단면사의 제조방법을 제공하는 것이다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 용융방사 공정에서는 축중합하여 제조된 폴리에스터 중합물을 건조시켜 용융방사에 사용한다. 섬유형성성 및 제조된 섬유의 물성을 고려할 때, 중합물의 바람직한 고유점도는 0.3 ∼ 1.2dl/g이다.

본 발명에서 바람직한 용융방사온도는 250℃ ∼ 280℃이다. 용융방사온도가 250℃미만인 경우에는 수득하는 원사강도가 낮아지고 방사시 팩압이 상승할 수 있어 바람직하지 않으며, 용융방사온도가 280℃를 초과하는 경우에는 폴리머의 열분해로 원사 강신도 및 염색성이 나빠질 수 있다.

본 발명에서 특징적으로 사용하는 방사구금은 V형 이형단면 방사구금을 사용하는바, 그 상세내역은 도 1에 도시하였다.

이 때 도 1의 방사구금에서 a로 표시되는 방사구의 내각은 30 ∼ 150°가 바람직한데, 각도가 30°미만인 경우에는 수득하는 원사의 단면이 원형에 가까워 흡수성 개선 효과가 미미하게되고, 각도가 150°를 초과하는 경우에는 단면이 불균일해지는 문제가 생긴다.

한편 상기한 바와 같은 방사구금을 사용해서 이형도가 높은 폴리에스테르 이형단면사를 제조하기 위해서는 냉풍이 모든 필라멘트와 균일하게 접촉해야하며, 또한 냉풍간이나 냉풍과 사조간의 충돌에 의한 와류를 제어해야한다.

본 발명에서는 이를 위해 방사구금 직하의 지연냉각부의 길이를 비교적 짧게 하고, 냉풍 취출면과 필라멘트간의 거리를 짧게 제어함으로써 필라멘트간의 균일 냉각을 가능케하여 이형단면 형성성, 방사작업성 및 물성 불균일을 개선할 수 있었다. 이때 지연 냉각부의 길이는 50 mm이하, 냉풍 취출면과 필라멘트간의 거리는 2 ∼ 30 mm로 제어하는 것이 바람직함을 확인하였다. 방사구금 직하 지연 냉각부의 길이가 50 mm를 넘으면 공정성이 저하되고 단면간 균일성 확보가 어려웠다.

냉풍 취출면과 필라멘트간의 거리는 2 ∼ 30 mm로 제어하는 것이 바람직한데, 냉풍 취출면과 필라멘트간의 거리가 2 mm미만이면 냉각효과는 좋으나 공정작업관리에 어려운 문제점이 있으며, 냉풍 취출면과 필라멘트간의 거리가 30 mm를 초과하면 물성이 불균일해지고 공정성도 저하되는 것을 확인하였다.

또한, 각 필라멘트의 균일한 냉각을 위해 연구한 결과 방사구금내 방사구 (hole)의 배열방향이 냉풍 취출면을 기준으로 하여, 도 2a와 같이 할 경우는 방사작업성이 우수하고 단면형성이 용이하나, 도 2b 및 도 2c의 경우는 곡사발생으로 인해 방사작업성이 저하되고 원하는 단면 형성이 불가능하므로 도 2a의 배열방향을 취하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 바람직한 방사속도는 특별히 한정하지 않지만 롤러 속도 기준으로 1,000 ∼ 4,500 m/min의 범위가 바람직하다. 방사속도가 1,000 m/min 미만인 경우에는 생산성이 저하되어 바람직하지 않고 방사속도가 4,500 m/min을 초과하는 경우에는 섬유의 결정영역이 파괴되어 원사의 물성 발현이 제대로 되지 않는 문제가 있다. 방사와 동시에 연신하는 1-단계 공법이나, 미연신사 제조후 연신 또는 가연하는 2-단계 공법이 모두 가능하다.

실시예

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1

도 1에서 방사구 내각(a)이 80°이고, 도 2a와 같은 배열의 방사구로 이루어진 방사구금을 사용하여 고유점도 1.0dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 방사온도 290℃, 방사속도 4000 m/min의 조건으로 용융 방사하였다. 냉각지연부는 방사구금 직하에 설치하여 그 길이를 50 mm로 조정하였다. 또한 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리가 30 mm가 되도록 조정하였다. 0.50 m/s의 냉풍으로 냉각한 후, 제1롤러( 온도 85℃, 속도 2000 m/min)와 제2롤러(온도 125℃, 속도 4000 m/min)를 통하여 연신한 후 권취하여 섬유를 얻었다. 원사의 물성 및 기능성은 표1에 표시하였다.

실시예 2

도 1에서 방사구 내각(a)이 130°인 방사구금을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 3

도 1에서 방사구 내각(a)이 50°인 방사구금을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 1

지연냉각부의 길이를 90 mm, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 20 mm로 조정한 것외엔 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 2

도 2b와 같은 배열의 방사구로 이루어진 방사구금을 사용한 것 외엔 실시예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 3

도 2c와 같은 배열의 방사구로 이루어진 방사구금을 사용한 것 외엔 실시예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 4

도 1에서 방사구 내각(a)이 160°인 방사구금을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 5

도 1에서 방사구 내각(a)이 20°인 방사구금을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[ 표 1 ]

물성 평가 방법

실시예에서 물성의 측정방법은 다음과 같이 나타내었다.

1) 방사 작업성 평가 내용 (사절 회수/日)

사절회수 0회/日 ⇒ 방사작업성 ◎

사절회수 1 ∼ 3회/日 ⇒ 방사작업성 ○

사절회수 3회초과/日 ⇒ 방사작업성 ×

2) 기능성 평가

- 흡수성: JIS L 1096(바이렉法)로 측정하였다.

- 심색성: 원사를 환편기로 20cm길이가 되도록 편직하여, 분산염료인 코우-네이비(S-type) 염료 1% o.w.f, 분산제(VGT : 상품명, 명성화학(일본)) 1g/L, pH 5.0(초산), 액비 1대 15로 조제한 염욕에서 염색한 후, 스펙트로포토미터를 이용하여 K/S값을 측정하였다. 원형단면의 레귤러 원사를 “5”라고 놓았을 때의 값을 기준으로 환산하여 표기하였다.

본 발명에 의하면 폴리에스테르 이형단면 섬유를 제조하는데 있어, 방사구금 하부의 지연냉각부 및 냉각공기 취출면과 사조간 거리를 제어하고 방사구금의 구금설계 최적화를 통해 우수한 흡수성과 심색성을 지니고, 공정성 및 물성이 우수한 폴리에스테르 이형단면 섬유를 제조할 수 있다.

Claims (3)

1. 폴리에스테르 이형단면 섬유의 제조방법에 있어서, 폴리에스테르 중합체를 V자 형태의 방사구로 이루어진 이형단면 방사구금을 사용하여 용융방사한 후, 방사구금 직하에 설치된 50mm 이하의 지연 냉각부를 통과시켜 지연 냉각시킨 다음, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 2~30mm로 제어된 냉각부를 통과시키며, 상기V자 형태의 방사구의 굽은 부분의 안쪽면이 냉풍취출면을 향하도록 방사구금내에서 배열되어 있는 이형단면 방사구금을 이용하여 용융방사하는 것을 특징으로 하는 흡수성이 우수한 폴리에스테르 이형단면사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 V자 형태의 방사구는 방사구의 내각(V자로 굽어진 부분의 각도)이 30 ∼ 150°인 것을 특징으로 하는 흡수성이 우수한 폴리에스테르 이형단면사의 제조방법.
3. 삭제

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