KR101136694B1

KR101136694B1 - 권축성이 우수한 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사의 제조방법

Info

Publication number: KR101136694B1
Application number: KR1020090032276A
Authority: KR
Inventors: 조대현; 한재성; 권순택; 김희동
Original assignee: 한국섬유개발연구원
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2012-04-19
Also published as: KR20100113785A

Abstract

본 발명은 권축성이 우수한 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사에 관한 것으로서, 고유점도가 서로 상이한 2종의 폴리에스테르계 폴리머들이 모노필라멘트의 단면상에 사이드 바이 사이드형(Side by side type)으로 배열되어 있는 모노필라멘트들로 구성되며, 상기 모노필라멘트의 단면 중앙에는 단면 전체 면적 대비 5~30%의 면적으로 원형의 중공부가 형성되어 있고, 상기 모노필라멘트의 단사섬도가 2.0~4.5데니어인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 양모 같은 권축특성을 구비하여 직물 및 편물 제조시 신축성, 촉감, 벌키성 및 스트레치성이 우수하다.

복합사, 폴리에스테르, 권축성, 사이드 바이 사이드, 촉감, 벌키성.

Description

권축성이 우수한 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사의 제조방법{Process Of Producing Side by side type polyester conjugated yarn with excellent crimp property}

본 발명은 권축성이 우수한 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 양모와 같은 권축특성을 구비하여 열수처리시 자발적으로 나선형 구조가 되어 양모와 같은 촉감과 신축성 등을 발현하는 사이드 바이 사이드형(Side by side type) 폴리에스테르 복합사에 관한 것이다.

합성섬유는 천연섬유에 비해 짧은 역사를 가지고 있지만 거듭되는 기술개발로 일부 특성에 있어서는 천연섬유에 못지않은 수준에 도달 하였다. 그러나, 권축성은 합성섬유가 쉽게 발현할 수 없는 특성으로서 양모와 같은 천연섬유의 고유 특성으로 간주되고 있다.

합성섬유에 권축성을 부여하는 종래 기술로서는 (ⅰ) 신장특성의 차이가 큰 2종의 합성섬유(원사)를 합사-가연-열고정하여 이수축 복합가연사를 제조하는 방법과, (ⅱ) 직편물 제조시 길이방향으로 신축성이 우수한 폴리우레탄 섬유와 기타 합성섬유를 혼용하는 방법과, (ⅲ) 2종의 폴리머를 복합방사하여 복합섬유를 제조하는 방법들이 알려져 있다.

상기 방법들 중에서 이수축복합가연사를 제조하는 방법은 신장특성의 차이가 큰 2종의 원사를 합사-가연-열고정하여 잠재적인 수축율 차이를 부여하는 방법이다. 즉, 가연영역에서의 변형율과 해연후 잔류 변형율의 차이를 최대한 이용하는 것으로 심사와 초사중 초사가 상대적으로 더 크게 변형되어 심사와 혼섬교락 된다.

상기 이수축복합가연사는 후처리 공정에서 열처리시 심사와 초사 간의 신장특성의 차이로 양호한 권축성을 발현하게 된다. 그러나, 상기방법은 권축의 발현상태가 불균일하고, 심사와 초사의 결합력이 공기교락 등에 의존하기 때문에 비교적 약해 후공정 중에 가해지는 물리력에 의해 한 성분 원사가 이탈, 제거되거나 권축특성이 감소되는 단점이 있었다.

또한 상기의 이수축복합가연사의 제조방법은 2종 이상의 원사들을 조합하기 때문에 세섬도화가 어렵고, 이미 생산된 2종 이상의 원사를 다시 해사, 합사해야 하기 때문에 공정이 복잡해지고 제조원가가 상승하게 되는 문제가 있었다.

한편, 직편물 제조시 폴리우레탄 섬유와 기타 합성섬유를 혼용하는 방법은 폴리우레탄 섬유의 물리, 화학적 특성과 상이하여 가공이 어려운 단점이 있다. 예를들면 폴리에스테르 섬유는 분산염료를 사용하여 염색하는 반면에 폴리우레탄 섬유는 분산염료로 염색시 세탁견뢰도가 크게 저하되기 때문에 산성염료나 함금속염료로 염색해야 한다.

따라서, 직편물 제조시 폴리에스테르 섬유와 폴리우레탄 섬유를 혼용하는 경우에는 염색시 클로로벤젠계 또는 메틸나프탈렌계 염색용 캐리어(Carrier)를 반드시 사용해야 하며, 최종 제품은 염소계 표백제에 취약하고 가성소오다에 의해 쉽게 가수분해되는 등의 많은 문제점이 있었다.

복합방사에 의한 잠재권축사의 제조방법으로는 (ⅰ) 서로 점도가 다른 두 종류의 폴리머를 이용하는 방법과 (ⅱ) 물에 의한 팽윤의 정도가 서로 다른 두 종류의 폴리머를 이용하여 권축을 발현하는 방법이 있다.

이중 팽윤의 정도의 차이에 의한 잠재권축사는 물에 의한 팽윤의 정도가 서로 다른 동일계의 폴리머를 사이드 바이 사이드(Side by side) 형태의 단면을 가지도록 방사하여 두 종류의 폴리머를 계면에서 접착시켜 원사를 제조한 후, 이를 물에 의해 팽윤시켜 팽윤 정도의 차이에 의해 권축을 발현하게 하는 방법이다.

상기 방법은 물에 의한 팽윤 정도의 차이를 유발하는 수지를 따로 중합하여야 적용이 가능하며 특히, 팽윤차를 나타내기 위해서는 적어도 한 폴리머가 다른 폴리머보다 이온(Ion)화기를 더 많이 함유하여야 한다.

다음으로, 서로 다른 점도를 가지는 동일계 폴리머를 이용하여 복합방사형 잠재권축사를 제조하는 방법은 점도가 상이한 두 종류의 폴리머를 사이드 바이 사이드(Side by side) 형태로 방사하여 점도가 다른 두 폴리머를 길이 방향의 계면에서 서로 접착시켜 원사를 제조한 후, 이를 이완상태에서 열처리함으로써 2종의 폴리머의 점도차에 의한 수축응력의 차이에 의해 스프링 형태의 권축을 발현시키는 방식이다.

이러한 복합방사에 의한 잠재권축사는 동일계의 폴리머를 사용함에 따라 염색 및 후가공이 용이하며 특유의 부드러운 촉감을 나타내 최근 많이 사용하고 있는 방법이다. 그 결과, 상기와 같이 점도가 상이한 두 종류의 폴리머를 복합방사하는 방법은 종래 여러 방법들의 문제점들을 해결할 수 있고, 작업공정성의 단축, 원가의 절감과 더불어 우수한 신축성, 부드러운 촉감을 발현하는 장점을 가져 직물 뿐만 아니라 편물에도 폭넓게 적용이 가능하다.

상기 방법으로 제조된 종래의 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사는 도 2에 도시된 바와 같이 고점도 폴리에스테르 폴리머(A)와 저점도 폴리에스테르 폴리머(B)가 섬유단면상에 사이드 바이 사이드형으로 접합된 단면을 갖는다. 상기 종래의 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사는 양모와 비교할때 밀도가 상대적으로 높아 탄력감, 촉감 등이 양모보다는 나쁜 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점들을 해결하여 잠재권축성이 우수하여 열수처리시 자발적으로 3차원 나선형 구조를 나타내며, 단면 중앙부에 중공부를 갖고 있어서 촉감, 벌키성, 탄력감 등이 양모와 유사한 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사는, 고유점도 차이가 0.1~0.2㎗/g인 2종의 폴리에스테르계 폴리머(A,B)들이 모노필라멘트의 단면상에 사이드 바이 사이드형(Side by side type)으로 배열되어 있는 모노필라멘트들로 구성되며, 상기 모노필라멘트의 단면 중앙에는 단면 전체 면적 대비 5~30%의 면적으로 원형의 중공부(C)가 형성되어 있고, 상기 모노필 라멘트의 단사섬도가 2.0~4.5데니어이고, 밀도가 1.30~1.35g/㎠, 열응력이 0.55~0.57 g/d 및 열수수축율이 12~14%인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사는 고유점도가 상이한 2종의 폴리에스테르 폴리머(A,B)들이 모노필라멘트의 단면상에 사이드 바이 사이드형(Side by side type)으로 배열되어 있는 모노필라멘트들로 구성된다.

상기 모노필라멘트의 단면 중앙에는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 단면 전체면적 대비 5~30%의 면적으로, 다시 말해 5~30%의 중공율로 원형의 중공부(C)가 형성되어 있다.

중공율이 상기 범위를 벗어날 경우에는 원사 밀도가 양모의 밀도와 비슷한 수준이 되지 않아 탄력감 등이 저하될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사의 단면 모식도이며, 도 4는 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사의 단면현미경사진이다.

상기 모노필라멘트의 단사섬도는 양모와 비슷한 수준인 2.0~4.5데니어이다.

그로 인해 형태안정성과 탄력감은 더욱 증대된다.

또한 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사는 10~16개의 모노필라멘트들로 구성되며 총 섬도는 30~50 데니어인 것이 바람직하다.

고유점도가 서로 상이한 2종의 폴리에스테르 폴리머(A,B)들 간의 고유점도 차이는 0.1~0.2㎗/g이다. 고유점도 차이가 0.1㎗/g 미만인 경우에는 크림프 형성이 나빠지고, 0.2㎗/g을 초과하는 경우에는 방사성이 저하된다.

고유점도가 서로 상이한 2종의 폴리에스테르 폴리머들 중에서 상대적으로 고유점도가 높은 폴리에스에르 폴리머(A, 이하 "고점도 폴리머"라고 한다)의 고유점도는 0.60~0.65㎗/g이고, 상대적으로 고유점도가 낮은 폴리에스테르 폴리머(B, 이하 "저점도 폴리머"라고 한다)의 고유점도는 0.460~0.520인 것이 바람직하다.

상기 2종의 폴리에스테르 폴리머(A,B)에는 소광제, 자외선 차단제 등의 첨가제를 소량 첨가할 수도 있다.

본 발명에 따른 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사는 고유점도가 서로 상이한 2종의 폴리에스테르계 폴리머(A,B)들을 도 1과 같은 공정으로 도 4의 단면형태를 갖도록 복합방사한 후 방사된 복합사를 연신 및 열/처리하여 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사를 제조하는 공정개략도이다.

고유점도가 서로 상이한 2종의 폴리에스테르 폴리머를 2개의 익스트루더(1,2)에 각각 별도로 공급하여 폴리머를 용융시킨 후, 보온부(4)를 가진 방사구금(3)을 통해 용융된 폴리머를 토출시키고, 토출된 용융상태의 폴리머는 냉각부(5)를 통과하면서 섬유형태로 고화된다.

본 발명의 상기 방사구금(3)은 도 5에 도시된 바와 같은 용융상태의 폴리머가 토출되는 방사노즐(20)이 반달형 슬릿모양으로 된 것으로서, 반달형의 고점도 폴리머용 슬릿과 상기 고점도 폴리머용 슬릿보다 면적이 상대적으로 큰 저점도 폴리머용 슬릿이 한 쌍으로 마주보도록 이루어진 2슬릿형 방사구금을 사용하는데, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 한 쌍의 슬릿으로 이루어진 방사노즐은 방사구금상에 12쌍이상 형성되어 있다. 본 발명에서 상기 방사노즐(20)은 도 6에 도시된 바와 같이 반달형의 고점도 폴리머용 슬릿(100)과 저점도 폴리머용 슬릿(200) 한 쌍이 마주보도록 이루어지고, 고점도 폴리머용 슬릿(100)은 외측호(110)가 지름 0.39~0.41㎜, 내측호(120)가 지름 0.16~0.17㎜인 반달모양이고, 상기 저점도 폴리머용 슬릿(200)은 외측호(210)가 직경 0.43~0.45㎜, 내측호(220)가 직경 0.13~0.15㎜인 반달모양이며, 상기 양슬릿간의 간격(230)이 0.05~0.07㎜인 것이 원료폴리머의 고유점도차이를 고려할 때 원형의 중공부가 안정되게 형성될 수 있다. 본 발명의 방사구금(3)에서는 상기 고점도 폴리머용 슬릿(100)이 방사구금의 외주면쪽에 위치하고, 저점도 폴리머용 슬릿(200)은 방사구금의 중심쪽으로 형성되도록 이루어질 수 있다.

상기 냉각부는 0.3~0.5m/sec 의 냉각풍이 형성되도록 하는 것이 바람직한데, 냉각풍은 원료 폴리머의 Tg 이하의 온도가 바람직하다.

이후 필라멘트에 오일링(6)을 하고, 제1고뎃로울러(7)와 제2고뎃로울러(8)를 거치면서 필요한 경우에 연신을 한 후 와인더(9)에 감게 된다.

본 발명의 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사는 직편물 제조시 양모와 같이 특유의 미세 크림프를 발현하여 양호한 신축성을 부여하고 부드러운 촉감 과 반발탄력성도 발현하는 장점이 있다.

이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

고유점도가 0.630㎗/g인 통상의 의류용 폴리에스테르 수지를 고점도 폴리머로 사용하고, 고유점도가 0.495인 폴리에스테르 수지를 저점도 폴리머를 사용하여 이들을 외측호(110) 지름이 0.41㎜, 내측호(120) 지름이 0.17㎜인 반달형 고점도 폴리머용 슬릿(100)과, 외측호(210) 지름이 0.44㎜, 내측호(220) 지름이 0.14㎜인 반달형 저점도 폴리머용 슬릿(200)이 양슬릿간의 간격(230)이 0.07㎜가 되도록 마주보는 2슬릿형 방사구금을 통해 도 3과 같이 단면 중앙에 중공율이 10%인 중공부(C)를 갖는 사이드 바이 사이드 형태로 복합방사한 후, 0.4m/sec 의 냉각풍조건의 냉각부를 통과하고, 권취하여 모노필라멘트의 단사섬도가 2.5데니어인 30데니어/12필라멘트의 폴리에스테르 복합사를 제조하였다.

상기와 같이 제조된 폴리에스테르 복합사는 밀도가 1.33g/㎠로 양모의 밀도와 유사하였고, 열응력이 0.55 g/d 및 열수수축율이 12%로 높아 잠재권축성능이 잘 발현될 수 있으며 그로 인해 탄력감이 우수하였다.

[실시예 2]

고유점도가 0.630㎗/g인 통상의 의류용 폴리에스테르 수지를 고점도 폴리머 로 사용하고, 고유점도가 0.495인 폴리에스테르 수지를 저점도 폴리머를 사용하여 이들을 도 3과 같이 단면 중앙에 중공율이 20%인 중공부(C)를 갖는 사이드 바이 사이드 형태로 복합방사한 후, 0.4m/sec 의 냉각풍조건의 냉각부를 통과하고, 권취하여 모노필라멘트의 단사섬도가 4.16데니어인 50데니어/12필라멘트의 폴리에스테르 복합사를 제조하였다.

상기와 같이 제조된 폴리에스테르 복합사는 밀도가 1.30g/㎠로 양모의 밀도와 유사하였고, 열응력이 0.57 g/d 및 열수수축율이 14%로서 탄력감이 우수하였다.

[비교예 1]

고유점도가 0.630㎗/g인 통상의 의류용 폴리에스테르 수지를 고점도 폴러미로 사용하고, 고유점도가 0.495인 폴리에스테르 수지를 저점도 폴리머를 사용하여 이들을 도 2와 같이 단면 중앙에 중공부(C)가 없는 사이드 바이 사이드 형태로 복합방사 및 권취하여 모노필라멘트의 단사섬도가 2.5데니어인 30데니어/12필라멘트의 폴리에스테르 복합사를 제조하였다.

상기와 같이 제조된 폴리에스테르 복합사는 밀도가 1.38g/㎠으로 양모의 밀도보다 높아 탄력감이 저하되었으며, 열수수축율이 6%로 수축율이 낮은 문제가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사를 제조하는 일례의 공정 개략도이며,

도 2는 종래 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사의 단면 모식도이며,

도 3은 본 발명에 따른 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사의 단면 모식도이며,

도 4는 본 발명에 따른 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사의 단면현미경사진이며,

도 5는 본 발명에 따른 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사의 방사장치 중 방사구금의 평면도이며,

도 6은 방사구금에 형성되고 2슬릿을 가지는 방사노즐의 모식도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,2 : 익스트루더 3 : 방사구금

4 : 보온부 5 : 냉각부

6 : 오일링 장치 7 : 제1고뎃로울러

8 : 제2고뎃로울러 9 : 와인더 20 : 방사노즐

100 : 고점도 폴리머용 슬릿 200 : 저점도 폴리머용 슬릿

A : 고점도 폴리머 B : 저점도 폴리머 C : 중공부

Claims

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고유점도가 서로 상이한 2종의 폴리에스테르 폴리머를 2개의 익스트루더에 각각 별도로 공급하여 폴리머를 용융시킨 후, 외측호가 지름 0.39~0.41㎜, 내측호가 지름 0.16~0.17㎜인 반달모양의 고점도 폴리머용 슬릿과 외측호가 직경 0.43~0.45㎜, 내측호가 직경 0.13~0.15㎜인 반달모양으로 상기 고점도 폴리머용 슬릿보다 면적이 상대적으로 큰 저점도 폴리머용 슬릿이 한 쌍으로 마주보고 양슬릿간의 간격이 0.05~0.07㎜가 되도록 이루어진 2슬릿형 방사구금을 통해 용융된 폴리머를 토출시키고, 토출된 용융상태의 폴리머를 0.3~0.5m/sec의 냉각풍이 형성되는 냉각부를 통과시키면서 고화한 후, 오일링을 하고 권취하는 것을 특징으로 하는 권축성이 우수한 사이드 바이 사이드형 폴리에스테르 복합사의 제조방법.
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