KR101151596B1 - 이색조 경량직물용 나일론 6/염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트사의 균일혼섬방사방법 - Google Patents

이색조 경량직물용 나일론 6/염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트사의 균일혼섬방사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2종의 나일론 폴리머를 동일한 방사구금을 통하여 동시에 방사하여 연신 및 권취함으로써 2종의 나일론 필라멘트를 균일혼섬을 하면서 방사하는 방법에 관한 것으로서, 특히 나일론 6 필라멘트와 염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트의 방사방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하여 2종의 상이한 나일론 필라멘트의 균일한 혼섬을 할 수 있게 되어 직물제조시 기존 나일론 직물에서 볼 수 없는 이색 효과를 가지며, 인열강력이 우수하고, 기존 나일론 원단의 촉감보다 매우 소프트(SOFT)한 특성을 가지며, 직물중량이 가벼워 착용감이 우수할 뿐만 아니라, 내수도, 발수도, 견뢰도가 우수한 고기능성 직물을 제공할 수 있다.
나일론 6, 염기성염료 가염형 나일론 6, 이색조, 경량직물, 균일혼섬

Description

이색조 경량직물용 나일론 6/염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트사의 균일혼섬방사방법{Process Of Spining Nylon 6/Cation Dyeable Nylon 6 Mixed Filament For Melange Tone Ligtht Fabric}
본 발명은 2종의 나일론 폴리머를 동일한 방사구금을 통하여 동시에 방사하여 균일혼섬을 하는 방법에 관한 것으로서, 특히 나일론 6 필라멘트와 염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트의 방사방법에 관한 것이다.
최근, 섬유업계에서 나일론 제품의 트랜드추세는 박지화 및 경량화 추세에 있으며 이러한 나일론 경량박지제품은 스포츠웨어 시장에서 큰 붐을 이루고 있다. 스포츠웨어 시장은 우수한 고발색성, 반발탄력성, 강도의 특성을 가진 나일론 소재를 이용하여 골프웨어용, 바람막이용, 다운프루프용, 등산용, 각종 스포츠제품으로 용도전개가 이루어지고 있다.
한편, 소비자의 다양한 수요욕구에 대응하여 이색조효과를 가지는 멜란지직물이 다량 개발되어 시장에서 각광을 받고 있다. 현재까지 멜란지 소재는 PET 소재를 중심으로 상기 PCD, 원착사와의 태데니아중심의 복합사가공, 인터레이스 기술, 방사혼섬 기술에 의해 멜란지 특수 복합사용으로 생산되고 있으며 주로 바지, Suit 용도로 사용이 되어지고 있다. 이러한 멜란지 소재복합에 사용되는 PCD(Cationic dyeable PET)섬유는 1970년대 복합사가공 신합섬용 소재를 생산하기 위해 사용되어지기 시작하여, 현재까지 원사메이커에서 만들어진 단독소재 사용하여 다양한 복합사가공, 인터레이스 기술에 의해 특수 복합사용으로 생산되고 있다.
한편, 용도상의 차이에서 종래의 폴리에스터 멜란지 직물과는 달리, 나일론으로 멜란지직물을 필요로 하는 경우가 있다. 이러한 나일론 멜란지직물을 얻기 위해서는 일반 나일론과 다른 염색성을 가지는 염기성염료 가염성 나일론사와 일반나일론사를 혼용함으로써 100% 나일론 조성의 이색효과의 원단을 후염으로 얻을 수 있다.
이러한 나일론 이색조 멜란지 소재를 개발하기 위해서 나일론 6사를 경사로 사용하고 염기성염료 가염성 나일론사를 위사배열로 사용하여 교직물 형태로 이색 효과가 발현되는 직물이 개발되었으나, 이색효과는 발현이 되었지만 줄형태의 규칙성이 없는 톤 발현으로 결점처럼 보일 수 있는 단점이 발생하였다.
또한, 이색 멜란지 톤 발현을 위해 염기성염료 가염성 나일론사와 나일론 6사와의 균일혼섬 복합이 가능한 사가공 단계에서의 ATY(Air Texturing Yarn) 또는 인터레이스(Interlace) 복합연사 방법을 개발하였으나, 공정원가 상승 및 직물경량화실패의 문제점이 발생하였다.
이와 같이 교직물, ATY(Air Texturing Yarn) 및 인터레이스(Interlace) 복합연사 방법에서는 색상발현의 한계 및 세섬화의 한계로 경량직물 개발에는 적용하기가 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 상기 종래기술의 문제점을 해결하여 염착성이 상이한 2종의 나일론 6 폴리머를 이용하여 방사단계에서 균일혼섬을 이룸으로써 나일론 경량 직물제품에 적용시에도 이색 멜란지 효과를 부여할 수 있는 세섬도 혼섬소재를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
그러므로 본 발명에서는 나일론 6 폴리머와 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머를 두개의 익스트루더에 의해 각각 용융시켜 하나의 방사구금에 공급한 후,
상기 방사구금을 통하여 방사온도 255 ~ 270 ℃, 방사속도 3900 ~ 4200 m/분으로 동시에 용융방사된 나일론 6 사조 및 염기성염료 가염형 나일론 6 사조를 구금직하의 사조냉각구간을 통과시키면서 15~18℃의 냉각풍으로 냉각시킨 다음, 오일부여 및 집속을 하고, 제1고뎃롤러와 제2고뎃롤러 사이에서 연신비 1.8 ~ 2.2로 연신한 후 권취하는 것을 특징으로 하는 이색조 경량직물용 나일론 6/염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트사의 균일혼섬방사방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 2종의 나일론 폴리머를 동일한 방사구금을 통하여 동시에 방사하 여 연신 및 권취함으로써 2종의 나일론 필라멘트를 균일혼섬을 하면서 방사하는 방법에 관한 것으로서, 특히 나일론 6 필라멘트와 염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트의 방사방법에 관한 것이다.
본 발명의 균일혼섬방사방법은 도 1과 같이 크게 용융단계, 방사단계, 냉각단계, 연신단계 및 권취단계로 이루어진다. 용융단계에서는 나일론 6용 익스트루더(1) 및 염기성염료 가염형 나일론 6용 익스트루더(2)에 의해 나일론 6칩과 염기성염료 가염형 나일론 6칩을 각각 용융시켜 별도의 폴리머공급도관으로 이송하여 다음단계인 방사단계에 공급하게 된다. 상기 익스트루더는 통상의 합성섬유방사에 사용하는 익스트루더를 사용할 수 있으며, 투입되는 칩의 종류에 따라 적정한 용융조건을 조절하여 상기 2종의 칩을 용융시킬 수 있다.
상기 나일론 6 폴리머는 수분함유율 100 ~ 500ppm, 용융온도 210 ~ 225℃ 및 유리전이온도 35 ~ 45℃인 나일론 6 폴리머이고, 상기 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머는 수분함유율 100 ~ 500ppm 인 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머를 사용하는 것이 방사를 안정적으로 할 수 있다.
특히, 방사구금에 공급되는 용융된 나일론 6 폴리머의 온도는 270~275℃이고, 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머의 온도는 275~280℃인 것이 바람직한데, 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머의 온도가 275℃보다 낮으면 방사시에 단사절 발생으로 방사성이 좋지 못한 단점이 있으며, 280℃를 초과하면 폴리머의 열변형이 발생할 수 있다. 나일론 6 폴리머와 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머의 중량비는 40 : 60 ~ 60 : 40이 되도록 조절하는 것이 바람직한데, 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머의 함량이 40중량%미만이면 나일론 6 성분이 과다하여 최종제품의 이색성이 저하되고 염색후 멜란지효과를 향상시킬 수 없으며, 60중량%를 초과하면 이색조효과가 뚜렷이 발현되지 못한다.
상기 각각 용융된 나일론 6 폴리머와 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머는 동일한 방사구금(5)에 공급되어 동시에 방사되는데, 상기 방사구금은 투입되는 상기 2종의 폴리머가 서로 혼합되지 않도록 설계된 것을 사용하여 방사액이 토출되는 각각의 방사구(11,12)에서는 한종류의 방사액만이 토출되도록 해야 한다. 도 2에 나타난 바와 같이 설계된 방사구금을 사용하여 2종의 방사액이 방사액투입구(3,4)로 투입되어 각각의 방사구(11,12)를 통해 토출될 수 있도록 할 수 있다.
상기 방사구금에서의 방사온도는 255 ~ 270℃로 조절하는 것이 상기 2종의 나일론을 동시에 방사하는데 적합하다.
상기 방사구금을 통해 방사속도 3900 ~ 4200 m/분으로 동시에 용융방사된 나일론 6 사조 및 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머 사조는 통상적인 방법과 같이 구금직하의 사조냉각구간(6)을 통과시키면서 냉각시켜 고화하게 되는데, 본 발명에서는 15~18℃의 냉각풍으로 냉각시켜 나일론 6 사조 및 염기성염료 가염형 나일론 6 사조를 냉각시킨다.
상기 사조냉각구간을 통과하면서 고화된 필라멘트(7)들은 오일을 부여하면서 집속을 하여 나일론 6 필라멘트 및 염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트를 혼합시키게 된다.
이후, 상기 필라멘트들을 제1고뎃롤러(8)와 제2고뎃롤러(9)를 통과시키면서 공정통과성을 확보할 수 있는 연신비 1.8 ~ 2.2로 연신한 후 권취롤러(10)에서 권취하게 된다. 연신비가 1.8미만인 경우에는 필라멘트의 충분한 인장강신도 물성이 반영되지 아니하며, 연신비가 2.2보다 높으면 권취된 필라멘트의 표면에 모우 및 루프가 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 제1고뎃롤러의 온도는 20~50℃이고, 제2고뎃롤러의 온도는 110 ~ 130℃인 것이 바람직한데, 제1고뎃롤러의 온도가 50℃ 초과시에는 제1고뎃롤러에서 사떨림(HUNTING)현상이 발생하여 작업성이 나빠지는 문제점이 있으며, 제2고뎃롤러의 온도가 110℃미만인 경우에는 균일한 열셋팅이 안되는 문제점이 발생하며, 130℃ 초과시에는 사 표면의 루프가 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 균일혼섬방사방법으로 제조된 필라멘트는 나일론 6 필라멘트와 염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트가 혼섬된 상태의 혼합필라멘트로서 경량이며, 인열강도가 우수하고 염색후 이색조효과가 우수한 장점을 가진다.
따라서 본 발명의 균일혼섬방사방법에 의하면 2종의 상이한 나일론 필라멘트 의 균일한 혼섬을 할 수 있게 되어 직물제조시 기존 나일론 직물에서 볼 수 없는 이색 효과를 가지며, 인열강력이 우수하고, 기존 나일론 원단의 촉감보다 매우 소프트(SOFT)한 특성을 가지며, 직물중량이 가벼워 착용감이 우수할 뿐만 아니라, 내수도, 발수도, 견뢰도가 우수한 고기능성 직물을 제공할 수 있어 경량박지직물, 스포츠웨어, 여성의류용으로 폭넓게 응용할 수 있다. 또한, 컬러의 다양성, 생산공정의 단축을 통하여 고생산성을 이룰 수 있다.
이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 나일론 6/염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트사의 균일혼섬방사방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
하기 표 1의 물성을 가지고, 수분함유율 400ppm인 나일론 6 폴리머와 수분함유율 500ppm인 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머를 두개의 익스트루더에 의해 각각 용융시켜 나일론 6 폴리머의 온도는 270℃, 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머의 온도는 275℃로 하고, 나일론 6 폴리머와 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머의 중량비를 50 : 50으로 하여 하나의 방사구금에 공급한 후, 방사온도 269℃로 방사속도 4000 m/분으로 동시에 용융방사된 나일론6 사조 및 염기성염료 가염형 나일론 6 사조를 구금직하의 사조냉각구간을 통과시키면서 17℃의 냉각풍으로 냉각시킨 다음, 오일부여 및 집속을 하고, 온도 50℃인 제1고뎃롤러와 온도 120℃인 제2고뎃롤러 사이에서 연신비 2.015로 연신한 후 권취하여 나일론 6/염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트사(N/NCD SDY 38/36)를 제조하였다.
제조된 나일론 6/염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트사의 물성은 아래 표 2에 나타내었다.
구 분 나일론 6칩 염기성염료 가염형 나일론 6 칩
Tm(℃) 220 220
Tg(℃) 50 50
염색온도(℃) 100 100
염료 산성염료 염기성 염료
광택 SD, FD, BR BR
구분 번수(d) 절단강도(g/d) 절단신도(%) 습열수축률(%)
실시예 1 37.9 6.22 42.27 14.5
상기 제조된 나일론 6/염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트사로 Air-Jet(Toyoda) 고밀도 직기에서 위사방향으로 직기 사속 500R.P.M으로 표 3과 같은 직물설계조건으로 박지직물을 제직한 후, 1차적으로 염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트부분을 염색하기 위해 상온에서 원단을 투입한 뒤, 버퍼(Buffer)와 PH 조절제를 염욕(Bath)에 투입하여 중 PH가 5.5가 될 수 있도록 Mixing하여 투입하고 이염방지제와 염료를 순차적으로 투여하고 난 후, 상온에서 승온하여 98℃에서 40분간 염색이 완료된 후 냉각하여 수세한 후 나일론 6 필라멘트부분을 염색하기 위해 버퍼(Buffer)와 PH 조절제를 염욕(Bath)에 투입하여 염욕 중 PH가 4가 될 수 있도록 조정한 뒤 균염제, 이염방지제 및 염료를 순차적으로 투입하고 98℃에서 40분간 염색 후 냉각하여 수세한 후 산성염료의 고착을 위해 고착처리를 실시하고 수세/건조하여 염색을 완료하였다. 완성된 직물의 물성은 표 4에 나타내었다.
경사 위사 경사본수 위사밀도 조직 성폭(인치)
Nylon6 SDY 20/7 N/NCD SDY 38/36 13750 120 평직 62
항목 단위 측정치 평가방법
직물무게 g/m2 55 KS K 0514
공기투과도 cm3/cm3/sec 0.1 ASTM D737
인열강력 N 2.5 KS K 0535
발수도 급 5 KS K 0590
세탁견뢰도. 급 4 KS K 0430
일광견뢰도 급 4 ISO 105 B02
[비교예 1]
나일론 6사(20d/7fila)를 경사로 사용하고 염기성염료 가염성 나일론 6사(40d/13fila)를 위사로 사용하여 교직물을 제조한 후, 상기 실시예 1과 동일한 순서로 염색하였으며, 직물의 표면사진은 도 4와 같다.
도 1은 본 발명의 균일혼섬방사의 공정도이며,
도 2는 본 발명의 균일혼섬방사시 사용되는 일례의 방사구금의 저면도이며,
도 3은 본 발명의 이색조 경량직물용 나일론 6/염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트사로 제직되고 염색된 실시예 1의 직물표면사진이며,
도 4는 나일론 6사를 경사로 사용하고 염기성염료 가염성 나일론사를 위사로 사용하여 제직한 비교예 1의 직물표면사진이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 나일론6용 익스트루더
2 : 염기성염료 가염형 나일론6용 익스트루더
3, 4 : 폴리머공급도관
5 : 방사구금 6 : 사조냉각구간
7 : 필라멘트 8 : 제1고뎃롤러
9 : 제2고뎃롤러 10 : 권취롤러
11, 12 : 방사구

Claims (4)

  1. 나일론 6 폴리머와 염기성염료 가염형 나일론 6폴리머를 두개의 익스트루더에 의해 나일론 6 폴리머의 온도는 270~275℃, 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머의 온도는 275~280℃로 각각 용융시켜 나일론 6 폴리머와 염기성염료 가염형 나일론 6 폴리머의 중량비를 40 : 60 ~ 60 : 40으로 하여 하나의 방사구금에 공급한 후,
    상기 방사구금을 통하여 방사온도 255 ~ 275 ℃, 방사속도 3900 ~ 4200 m/분으로 동시에 용융방사된 나일론 6 사조 및 염기성염료 가염형 나일론 6 사조를 구금직하의 사조냉각구간을 통과시키면서 15~18℃의 냉각풍으로 냉각시킨 다음, 오일부여 및 집속을 하고, 제1고뎃롤러와 제2고뎃롤러 사이에서 연신비 1.8 ~ 2.2로 연신한 후 권취하는 것을 특징으로 하는 이색조 경량직물용 나일론 6/염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트사의 균일혼섬방사방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제1고뎃롤러의 온도는 20~50℃이고, 제2고뎃롤러의 온도는 110 ~ 130℃인 것을 특징으로 하는 이색조 경량직물용 나일론 6/염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트사의 균일혼섬방사방법.
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