KR101022336B1 - 이수축효과가 우수한 분할형 복합필라멘트 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이종의 폴리머, 즉 나일론 6 폴리머와 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 별도로 용융시킨 후, 분할형 방사구금을 통해 토출시켜 고화한 후, 오일링, 집속 및 연신한 후 권취하여 이수축효과가 우수한 분할형 복합필라멘트를 제공하는 것으로서 본 발명에 의해 원사의 외관특성 및 해사성의 문제를 발생하지 않으면서 이수축효과가 우수한 분할형 복합필라멘트를 제공할 수 있으며, 직물제직시 마이크로 촉감과 경량감이 있으면서도 발수성, 낮은 공기투과도, 높은 투습도 등의 기능성이 우수하여 스포츠 및 캐주얼 자켓 용도에 적합한 나일론 경량직물을 제공할 수 있다.

Description

이수축효과가 우수한 분할형 복합필라멘트 및 그 제조방법{Divisible Conjugate Filament With Different Shrinkage effect And Process Of Producing Thereof}
본 발명은 이종의 폴리머, 즉 나일론 6 폴리머와 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 별도로 용융시켜 분할형 방사구금을 통해 방사하여 이수축효과가 우수한 분할형 복합필라멘트를 제공하는 것이다.
이수축혼섬사에 대한 연구는 폴리에틸렌테레프탈레이트 소재를 이용하여 1980년대 이후부터 국·내외적으로 다용도에 따른 복합제조조건, 설비이용 등에 따라서 체계적으로 연구가 되어왔다. 이수축혼섬사의 이론적인 측면은 저수축 원사와 고수축 원사를 이용하여 수축차이에 의한 표면효과를 발휘하는 복합사를 제조하는 것이 그 목표였다. 이 소재의 가장 기본적인 기술적인 면은 "수축특성의 거동"의 이론적인 메카니즘을 바탕으로 진행되며 이에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다.
종래에는 수축률 10% 수준의 일반 폴리에스테르 필라멘트사를 심사로, 수축률 60% 수준의 부분배향사(복합단계에서 열처리에 의한 자발신장효과)를 효과사로 사용하여 단순 교락에 의해 제조된 복합사가 가장 범용적으로 사용되었으며, 최근에는 이수축효과를 극대화시켜 직편물의 부품감과 부드러움을 향상시키기 위해 심사로 기존 일반 폴리에스테르 필라멘트를 사용하지 않고 15%정도 수축률을 향상시킨 공중합 폴리에스테르 고수축사를 심사로 활용하여 이수축 효과를 극대화함으로서 직편물의 부품감을 향상시키는 제조방법이 많이 이용되고 있다.
폴리에스테르 이수축혼섬사에 대한 연구는 다양하나, 나일론 소재는 이에 비해 개발된 소재의 종류는 매우 미약한 수준이다. 보통 나일론/폴리에스테르분할사의 경우, 제품의 용도는 와이퍼(Wiping Cloth), 극세사 타울, 항진드기용 침장용 등의 소재로 많이 사용되고 있으며, 대부분 50~120d/36~48f의 태섬사 마이크로 소재중심으로 개발되어 왔으나, 이수축혼섬효과가 잘 발현될 수 있고 세섬도인 20~40d/18~20f급의 원사는 아직 개발되지 못하고 있다.
나일론 이수축혼섬사 제조기술과 관련된 기술과 관련하여 대한민국특허등록 제10-0752449호에서는 폴리아미드계 이수축혼섬사의 제조방법 및 그 제조물에 대하여 특허등록된 바 있으나, 이는 나일론 중수축사와 일반 나일론사 POY(Partially Oriented Yarn) 또는 SDY(Spin Draw Yarn)와 복합 인터레이스에 의해 이수축혼섬사를 제조하는 방법으로서 2가지의 실을 복합하여 태번수 이수축혼섬사 제조가 가능하나 경량직물 개발을 위한 세 번수 이수축혼섬사 제조는 불가능하다는 단점이 있고, 2가지의 실을 복합하는 공정이 추가되는 단점이 있다.
그러므로 본 발명에서는 방사단계에서 나일론과 고수축 폴리에스테르를 복합방사하여 나일론 폴리머의 비율을 높여 나일론고유의 마이크로 촉감 및 기능이 많이 발현되면서 이수축효과가 우수한 세섬도 분할형 복합필라멘트를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면 나일론 6 폴리머와 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 2개의 익스트루더에 각각 별도로 공급하여 폴리머를 용융시킨 후,
방사온도 270~280℃의 분할형 방사구금을 통해 나일론 6 폴리머 60~80중량%와 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머 20~40중량%를 방사속도 3800~4200 m/분으로 토출시키고,
상기 토출된 용융상태의 폴리머를 0.40~0.45m/sec, 18~20℃의 냉각풍이 형성되는 냉각부를 통과시키면서 고화한 후, 오일링 및 집속을 하고 제1고뎃롤러와 제2고뎃롤러 사이에서 연신비 2.5~3.5로 연신한 후 권취하는 것을 특징으로 하는 이수축효과가 우수한 분할형 복합필라멘트의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 이종의 폴리머, 즉 나일론 6 폴리머와 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 별도로 용융시킨 후, 분할형 방사구금을 통해 토출시켜 고화한 후, 오일링, 집속 및 연신한 후 권취하여 이수축효과가 우수한 분할형 복합필라멘트를 제공하는 것이다.
본 발명에서는 나일론 6용 익스트루더 및 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트용 익스트루더에 의해 나일론 6칩과 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트칩을 각각 용융시켜 별도의 폴리머공급도관으로 이송하여 방사구금에 공급하게 된다. 상기 익스트루더는 통상의 합성섬유방사에 사용하는 익스트루더를 사용할 수 있으며, 투입되는 칩의 종류에 따라 적정한 용융조건을 조절하여 상기 2종의 칩을 용융시킬 수 있다. 용융된 나일론 폴리머의 온도는 265~275℃, 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머의 온도는 288~295℃로 조절하는 것이 단사절이 없이 균일하게 방사되는데 바람직하다.
이렇게 별도로 용융된 2종의 폴리머는 방사온도 270~280℃의 분할형 방사구금을 통해 방사속도 3800~4200m/분으로 토출되는데, 상기 분할형 방사구금은 통상의 분할형 복합섬유를 방사하기 위한 구금을 사용한다. 홀부분이 폴리에스테르, 슬릿부분이 나일론으로 이루어지도록 방사구금에 공급하는 것이 바람직하다.
방사되는 복합필라멘트 전체대비 슬릿부분의 나일론 6 폴리머는 60~80중량%, 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머는 20~40중량%가 되도록 미터링펌프(Metering Pump)의 투입량을 조절하는 것이 바람직한데, 나일론 폴리머가 80중량%를 초과하면 이수축 효과가 떨어지고 방사성이 좋지 못한 문제점이 발생하고, 나일론 폴리머가 60중량%미만이면 복합필라멘트의 촉감과 기능이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 나일론 6 폴리머는 상대점도 2.4~2.7 ㎗/g, 용융온도 210~225℃ 및 유리전이온도 35~45℃인 나일론 6이고, 상기 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머는 테레프탈산 대비 이소프탈산이 7~9mol% 공중합된 것으로서 상대점도가 0.64~0.66 ㎗/g, 용융온도 230~238℃ 및 유리전이온도 75~80℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하는 것이 방사를 안정적으로 할 수 있다.
이후 상기 토출된 용융상태의 폴리머를 0.40~0.45m/sec, 18~20℃의 냉각풍이 형성되는 냉각부를 통과시키면서 고화한 후, 오일링 및 집속을 하고 제1고뎃롤러와 제2고뎃롤러 사이에서 연신비 2.5~3.5로 연신한 후 권취하여 본 발명의 분할형 복합필라멘트를 제공할 수 있다. 제1고뎃롤러와 제2고뎃롤러 사이에서 연신비가 2.5미만에서는 사절단신도특성이 떨어지고, 3.5초과시는 단사절증가 및 수축특성저하의 우려가 있다. 상기 제1고뎃롤러의 온도는 65~70℃로 조절하면 롤러에 사감김현상 및 사떨림 현상을 줄일 수 있어 작업성을 향상시킬 수 있으며, 제2고뎃롤러의 온도는 115~125℃인 것이 폴리에스테르 소재부분의 열고정에 의한 균일한 물성제어측면에서 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 의해 절단강도 5.40~5.70gf/d, 절단신도 35~38%, 습열수축율 17~19%인 것을 특징으로 하는 이수축효과가 우수한 분할형 복합필라멘트가 제공된다.
본 발명에 의해 원사의 외관특성 및 해사성의 문제가 발생하지 않으면서 염색가공 공정에서 나일론6 부분과 고수축 폴리에스테르 부분이 서로 분할되면서 나일론 부분이 부풀어 오르도록 한 이수축효과가 우수한 분할형 복합필라멘트를 제공할 수 있으며, 직물제직시 마이크로 촉감과 경량감이 있으면서도 발수성, 낮은 공기투과도, 높은 투습도 등의 기능성이 우수한 나일론 경량직물을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 분할형 복합필라멘트의 현미경사진이며,
도 2는 본 발명의 실시예 2의 분할형 복합필라멘트의 현미경사진이며,
도 3은 본 발명의 실시예 1의 분할형 복합필라멘트의 사진이며,
도 4는 본 발명의 분할형 복합필라멘트의 제조시 사용되는 방사구금의 평면도이며,
도 5는 본 발명의 분할형 복합필라멘트로 제직한 직물의 사진이다.
도 6은 본 발명의 분할형 복합필라멘트로 제직한 직물의 확대사진이다.
이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 이수축효과가 우수한 분할형 복합필라멘트의 제조방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
두개의 익스트루더에 의해 상대점도 2.5㎗/g, 용융온도 216℃ 및 유리전이온도 40℃인 나일론 6폴리머를 270℃로 용융시키고, 테레프탈산 대비 이소프탈산이 8 mol% 공중합된 것으로서 상대점도가 0.66㎗/g, 용융온도 238℃ 및 유리전이온도 75℃인 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 290℃로 용융시킨 후, 홀과 슬릿을 가지는 통상의 분할형 복합방사용 방사구금에 나일론6 : 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트의 투입비율(중량비)을 70 : 30으로 공급한 후, 방사온도 280℃, 방사속도 4170 m/분으로 토출시킨 후, 0.45m/sec, 20℃의 냉각풍이 형성되는 냉각부를 통과시키면서 고화한 후, 오일링 및 집속을 하고 제1고뎃롤러(속도 : 1350m/min)와 제2고뎃롤러(속도 : 4170m/min) 사이에서 연신비 3.0으로 연신한 후 권취하여 5분할형 복합필라멘트(40d/20f)를 제조하였다. 이때, 제1고뎃롤러 온도는 70℃로 셋팅하였고, 제2고뎃롤러의 열고정 온도는 118℃로 하였다.
[실시예 2]
나일론6 : 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트의 투입비율(중량비)을 68 : 32로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 복합필라멘트를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 2에 의해 얻은 필라멘트의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.
구분 절단강도
(gf/d)		 절단신도
(%)		 습열수축률
(%)		 최대열응력
(℃/g)		 U%
실시예 1 5.60 36.23 17.3 150 / 24.9 1.60
실시예 2 5.43 37.32 18.4 146 / 25.32 0.69
실시예 1 및 실시예 2의 필라멘트를 경사 및 위사로 사용하여 아래 표 2와 같이 제직하고 가공하고 직물의 물성을 측정하여 표 3에 나타내었다.
구분 밀 도 성폭/제직폭 조직 가공방법

실시예 1		 10,500본
62.0“/60.5“
Plain		 전처리(3회)
보일오프, 염색(1욕)
가공(발수)
80T

실시예 2		 13,750본
65.0“/62“
Plain
상동
138T
구분 실시예 1
직물		 실시예 2 직물
발수도 (급) 4, 4, 4 4, 4, 4
투습도 (g/㎡·h) 280 278
공기투과도 (㎤/㎠/sec) 1.3 1.1
세탁견뢰도 (급) 4 4
일광견뢰도 (급) 3-4 3-4

Claims (5)

  1. 상대점도 2.4~2.7 ㎗/g, 용융온도 210~225℃ 및 유리전이온도 35~45℃인 나일론 6 폴리머와 테레프탈산 대비 이소프탈산이 7~9 mol% 공중합된 것으로서 상대점도가 0.64~0.66 ㎗/g, 용융온도 230~238℃ 및 유리전이온도 75~80℃인 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 2개의 익스트루더에 각각 별도로 공급하여 폴리머를 용융시킨 후,
    방사온도 270~280℃의 분할형 방사구금을 통해 나일론 6 폴리머 60~80중량%와 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머 20~40중량%를 방사속도 3800~4200 m/분으로 토출시키고,
    상기 토출된 용융상태의 폴리머를 0.40~0.45m/sec, 18~20℃의 냉각풍이 형성되는 냉각부를 통과시키면서 고화한 후, 오일링 및 집속을 하고 온도 65~70℃인 제1고뎃롤러와 온도 115~125℃인 제2고뎃롤러 사이에서 연신비 2.5~3.5로 연신한 후 권취하는 것을 특징으로 하는 이수축효과가 우수한 분할형 복합필라멘트의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항의 제조방법에 의해 제조되고 절단강도 5.40~5.70gf/d, 절단신도 35~38% 및 습열수축율 17~19%인 것을 특징으로 하는 이수축효과가 우수한 분할형 복합필라멘트.
  5. 제 4항 기재의 분할형 복합필라멘트를 사용한 직물.
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