KR101324826B1

KR101324826B1 - 극세 이형 단면사 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101324826B1
Application number: KR1020120004745A
Authority: KR
Inventors: 양승갑; 김대희; 김민철
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2013-11-01
Also published as: KR20130084044A

Abstract

본 발명은 종래의 이형단면사를 이용하여 원단의 촉감 및 광택을 부여하는 경우 염색의 균일성이 불량해지고 방사조업성이 불량해지는 문제점을 해결하여 촉감 및 광택이 더욱 우수하게 되는 사의 제조방법에 관한 것으로 상기 본 발명에 사용한 구금은 특정 식을 만족시키며 변부가 요입된 삼각단면로 제조되어짐을 특징으로 한다.
상기와 같은 방사 구금을 이용하여 환상냉각 장치를 이용하여 방사 냉각함으로써 단면변동률을 최소화하여 염색균일성 및 방사조업성을 확보하여 종래의 문제점을 해결하였으며, 단면변동률이 우수한 0.1데니어 미만의 극세이형단면사를 제조함으로써 원단의 촉감 및 광택을 더욱 우수하게 한다.

Description

극세 이형 단면사 및 그 제조방법{Manufacturing method of the microfiber shaped yarn}

본 발명은 극세 이형 단면사 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 폴리에스터와 같은 열가소성 폴리머를 이용하여 방사구금의 이형화와 극세화를 통해 직물 또는 편물의 촉감을 부드럽게 하고 은은한 광택을 가지는 섬유제조를 위한 극세 이형 단면사 및 그 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 섬유에 은은한 표면 광택성을 발현시키기 위해 필라멘트 방사 시 방사구금으로 이형단면 특히 삼각단면사를 사용하는 경우가 많다. 하지만, 삼각단면사는 원형 단면사 대비 단면변동률이 높아 염색 불균일을 초래할 수 있으며 또한 고급 직물지로 사용시 관리가 까다로운 단점이 있다. 예를 들어, 대한민국 특허공개공보 제1997-0021390호에서는 필라멘트 간 공극 형성이 용이한 삼각 내지 칠각 단면을 개시하고 있으며, 대한민국 특허공개공보 제1997-0021385호에서는 토출구의 전체적 외형이 삼각형이면서 토출구 3개로 이루어진 단면을 이용하여 반발성이 우수하고 표면광택과 촉감이 우수한 필라멘트를 생산하는 방법을 개시하고 있으나, 상기 방법으로 생산된 원사의 내경에 대한 외경의 비 값의 변동이 심하여 방사 연신성이 현저히 불량하고 필라멘트의 물성도 저하되는 결점이 있으며 이들을 다시 가공할 경우 더욱 조업성이 하락하는 문제점이 발생하고 있다.

따라서, 본 발명자 등은 상기한 종래의 문제점을 해결하여, 연속중합 직접 방사공정을 이용하여 동일한 설비로 방사, 냉각, 급유, 연신, 권취 조건 등의 최적화를 통해 균일한 염색성을 가지고 방사 조업성도 우수한 동시에 극세화를 통해 부드러운 촉감과 고급스러운 광택을 가지는 극세 이형 단면사를 제공하는기 위해 예의 연구한 결과 본 발명을 완성하게 되었다.

특허문헌 1: 대한민국 특허공개공보 제1997-0021390호 특허문헌 2: 대한민국 특허공개공보 제1997-0021385호

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 방사 조업성 및 염색균일성이 우수하면서도 은은한 광택 및 부드러운 촉감을 가지는 이형 단면사의 생산방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명에 따른 이형 단면사의 생산방법에 의해 생산된 은은한 광택 및 부드러운 촉감을 가지는 이형 단면사를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적은 방사구금을 개량하고 방사조건 및 냉각 조건을 최적화하므로 달성될 수 있었다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 극세 이형단면사의 제조방법은;

이형 단면사의 제조방법에 있어서, 상기 방법은 삼각형상의 토출 홀의 변부가 중심으로 요입된 형태를 가지는 방사구금을 사용하며, 상기와 같이 변부가 요입됨으로 삼각 단면의 꼭지점 방향으로 폴리머가 토출됨에 따라 이형도가 우수한 삼각형상의 사 단면으로 토출하여 사를 제조함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 변부가 중심으로 요입된 방사구금은 삼각 단면을 가지고, 하기 식 (1), (2), (3) 및 (4)를 만족하는 것을 특징으로 한다:

0.040≤a≤0.060............(1)

d<c<0.50b..................(2)

1.0<b/a<2.5................(3)

Hn/An≤0.06................(4)

[상기식에서 a : 꼭지점의 라운드 처리된 직경(mm)

b : 꼭지점과 중심과의 거리

c : 중심에서 변부에서 요입된 지점까지 거리

d : 중심에서 Y형으로 요입된 지점까지 거리

Hn : 천공된 홀 수

An : 천공가능한 구금의 면적(mm²)임].

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 제조방법은 상기와 같은 특징을 갖는 방사구금을 이용하여 열가소성 폴리머를 200 내지 300℃의 온도로 방사된 원사를 인-아웃(In-Out)이나 아웃-인(Out-In) 방식의 환상챔버(Radial Chamber)를 사용하여 구금하부 20 내지 50mm가 되는 지점에서 0.2 내지 0.4m/s범위로 냉각시키고, 고뎃롤 사이에서 연신시킨 후 권취기에서 4000m/min 내지 6000m/min으로 권취시키는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이형 단면사는;

삼각형상의 토출 홀의 변부가 중심으로 요입된 형태를 가지는 방사구금을 사용하여 제조하고, 이형도가 우수한 삼각형상의 사 단면을 갖고 단사 섬도가 1.0데니어 이하인 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 극세 이형단면사는 본 발명에 따른 특정한 방사구금을 이용하여 환상침니를 통해 방사함으로서 1.0데니어 미만의 극세사를 균일하게 냉각하여 방사 조업성과 염색균일성이 우수한 사를 생산할 수 있을 뿐 아니라, 또한 이와 같이 단면의 형상을 특정한 형태로 개량함으로 인해 은은한 광택 및 부드러운 촉감을 가지는 사를 생산할 수 있게 하며 방사조건, 특히 냉각조건 최적화를 통해 방사 조업성을 더욱 양호하고 염색이 균일하게 하여, 고급직물지 또는 파일물에 적용시 우수한 품질 특성을 나타낼 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 삼각 단면사 토출 홀의 개략도이고,
도 2는 본 발명에 사용된 아웃-인(Out-in) 방식의 환상냉각에 대한 개략설명도이고,
도 3은 본 발명에 사용된 인-아웃(In-out) 방식의 환상냉각에 대한 개략설명도이다.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참고로 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 삼각 단면사 토출 홀의 개략도로, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 방사구금은 변부가 중심으로 요입된 삼각 단면을 가지는 것으로, 하기 식 (1), (2), (3) 및 (4)를 만족한다:

0.040≤a≤0.060............(1)

d<c<0.50b..................(2)

1.0<b/a<2.5................(3)

Hn/An≤0.06................(4)

[상기식에서 a : 꼭지점의 라운드 처리된 직경(mm)

b : 꼭지점과 중심과의 거리

c : 중심에서 변부에서 요입된 지점까지 거리

d : 중심에서 Y형으로 요입된 지점까지 거리

Hn : 천공된 홀 수

An : 천공가능한 구금의 면적(mm²)이다]

이때, 단위 꼭지점의 라운드 처리된 직경(a)이 0.04mm 미만일 경우 방사구금의 제작 정밀도가 떨어지고 구금 세정이 매우 어려운 문제가 있으며, 0.06mm를 초과할 경우 토출홀의 면적이 증가로 단위면적당 토출량이 감소되어 1.0데니어 미만의 극세사의 제조가 불가능하여 바람직하지 않다.

또한, 삼각 형태의 이형단면사를 얻기 위해 중심에서 변부에서 요입된 지점까지 거리(C)는 중심에서 Y형으로 요입된 지점까지 거리(d)보다는 크게 해야 하며 꼭지점과 중심과의 거리(b)의 0.50배보다는 작게 해야 한다. 중심에서 변부에서 요입된 지점까지 거리가 중심에서 Y형으로 요입된 지점까지 거리보다 짧을 경우 홀 중심부에 토출불균일이 일어나 방사 조업성이 불량해지고 꼭지점과 중심과의 거리(b)의 0.50배보다 클 경우 원형에 가까워져 광택 및 촉감효과가 반감하게 되어 바람직하지 않게 된다. 꼭지점과 중심과의 거리(b)와 꼭지점의 라운드 처리된 직경(a)의 비가 1보다 커야 광택 및 촉감이 우수한 극세이형단면사를 얻을 수 있으며 2.5보다 클 경우 토출불균일이 일어나 방사 조업성이 불량해지고 단면변동률이 저하되어 균일한 염성을 얻을 수 없게 되어 바람직하지 않다.

극세사 제조에 있어서, 방사 안정성 및 품질을 확보하기 위해서는 균일한 냉각이 필수 조건이다. 균일한 냉각을 위해서 슬리트 형태의 천공 홀 밀도를 식(4)를 만족하도록 설계해야 한다.

0.1데니어 미만의 극세 이형단면사는 일반적인 편면 냉각 방식으로 방사할 경우 불균일 냉각으로 단면이 불균일해져 염색성이 불량하고, 방사 조업성이 불량해지는 문제점이 있다. 이러한 편면 냉각방식의 문제점을 개선하기 위해 냉각방식을 인-아웃(In-Out) 또는 아웃-인(Out-In) 방식의 환상 냉각으로 변경할 경우 홀 밀도가 0.06개/㎟ 이하에서는 안정된 품질 및 작업성의 확보가 가능하게 된다. 그러나, 환상냉각 방식에도 홀 밀도가 0.06개/㎟를 초과할 경우에는 편면냉각 방식과 동일한 문제점을 발생시킨다. 따라서, 환상냉각 방식에 있어서 극세 이형단면사의 구금의 홀 밀도는 0.06개/㎟ 이하가 되어야 하고, 안정된 품질과 우수한 작업성을 얻기 위해서는 0.05개/㎟가 이하가 더욱 바람직하다.

구금에서 토출된 사는 환상형의 냉각풍에 의해 고화되며, 이때 냉각풍의 온도는 19 내지 25℃가 되도록 조절하고, 냉각은 구금하부 20 내지 50mm가 되는 지점에서 시작하고 풍속은 0.2 내지 0.4m/s범위가 되도록 조절한다. 고화된 사는 구금표면에서 800 내지 1400mm 아래에 설치된 오일가이드에서 방사유제로 처리된다. 이때 방사유제로는 하이멀티사에 사용되는 일반 유제로 처리하고, 연신에 필요한 온도, 즉 폴리에스터의 글라스 전이 온도 이상으로 열을 받고 고뎃롤의 표면속도차에 의해 연신된 후, 열처리 되고 4,000m/min 이상 6,000m/min 이하의 속도로 권취하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예로 보다 자세히 설명하지만 본 발명의 범주가 이들 실시예에 한정하는 것은 아님은 물론이다.

실시예에 있어서 각종 물성 및 특성은 다음과 같은 방법으로 측정 또는 평가 하였다:

(1) 방사 작업성은 풀보빈(Full Bobbin)률(이하, "F.B률"로 표기)로 평가하였다:

○ : 95%이상

△ : 90%이상, 95%미만

× : 90%미만

(2) 단면 변동율은 평균단면적에 대한 편차의 비로 평가하였으며 분석기기는 BRIGHT INSTRUMENT COMPANY의 OPTIPOT-2 Model과 Image Analyzer를 사용하였다.

○ : 10%미만

△ : 10%이상, 13%미만

× : 13%이상

(3) 광택성

○ : 양호, △ :보통, ×:불량

(4) 촉감

○ : 양호, △ :보통, ×:불량

실시예 1

이산화티탄 함량이 0.4중량%인 극한점도(η)=0.652 수준의 폴리에스터를 방사온도 285℃로 도 1과 같이 꼭지점의 라운드 처리된 직경이 0.05mm, 꼭지점에서 꼭지점과 중심과의 거리 0.100mm, 중심에서 변부에서 요입된 지점까지 거리가0.040mm인 구금을 이용하여 방사하였다.

방사된 사는 구금하부 40mm 지점에서 환상 냉각(IN→OUT )으로 0.3mps로 냉각시켰다. 고화된 사는 고뎃롤 사이에서 1.75배로 연신한 다음 123℃로 열처리 한 후 4500m/min 속도로 권취하여 삼각 형태의 단면을 가지는 연신사 (50de/72f)를 얻었다. 얻어진 연신사의 물성 및 특성을 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 2

이산화티탄 함량이 0.4중량%인 극한점도(η)=0.652 수준의 폴리에스터를 방사온도 285℃로 도 1과 같이 꼭지점의 라운드 처리된 직경이 0.05mm, 꼭지점에서 꼭지점과 중심과의 거리 0.100mm, 중심에서 변부에서 요입된 지점까지 거리가 0.050 mm 인 구금을 이용하여 방사하였다.

실시예 3

이산화티탄 함량이 0.4중량%인 극한점도(η)=0.652 수준의 폴리에스터를 방사온도 285℃로 도 1과 같이 꼭지점의 라운드 처리된 직경이 0.05mm, 꼭지점에서 꼭지점과 중심과의 거리 0.100mm, 중심에서 변부에서 요입된 지점까지 거리가 0.040 mm 인 구금을 이용하여 방사하였다.

방사된 사는 구금하부 40mm 지점에서 환상 냉각(IN→OUT )으로 0.3mps로 냉각시켰다. 고화된 사는 고뎃롤 사이에서 1.75배로 연신한 다음 123℃로 열처리 한 후 4500m/min 속도로 권취하여 삼각 형태의 단면을 가지는 연신사 (30de/72f)를 얻었다. 얻어진 연신사의 물성 및 특성을 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 4

이산화티탄 함량이 0.4중량%인 극한점도(η)=0.652 수준의 폴리에스터를 방사온도 285℃로 도 1과 같이 꼭지점의 라운드 처리된 직경이 0.05mm, 꼭지점에서 꼭지점과 중심과의 거리 0.080mm, 중심에서 변부에서 요입된 지점까지 거리가 0.030 mm 인 구금을 이용하여 방사하였다.

비교예 1

이산화티탄 함량이 0.4중량%인 극한점도(η)=0.652 수준의 폴리에스터를 방사온도 285℃로 도 1과 같이 꼭지점의 라운드 처리된 직경이 0.08mm, 꼭지점에서 꼭지점과 중심과의 거리 0.100mm, 중심에서 변부에서 요입된 지점까지 거리가 0.050 mm 인 구금을 이용하여 방사하였다.

비교예 2

이산화티탄 함량이 0.4중량%인 극한점도(η)=0.652 수준의 폴리에스터를 방사온도 285℃로 도 1과 같이 꼭지점의 라운드 처리된 직경이 0.05mm, 꼭지점에서 꼭지점과 중심과의 거리 0.100mm, 중심에서 변부에서 요입된 지점까지 거리가 0.060 mm 인 구금을 이용하여 방사하였다.

방사된 사는 구금하부 60mm 지점에서 환상 냉각(IN→OUT )으로 0.3mps로 냉각시켰다. 고화된 사는 고뎃롤 사이에서 1.75배로 연신한 다음 123℃로 열처리 한 후 4500m/min 속도로 권취하여 삼각 형태의 단면을 가지는 연신사 (50de/72f)를 얻었다. 얻어진 연신사의 물성 및 특성을 다음 표 1에 나타내었다.

비교예 3

비교예 4

방사된 사는 구금하부 50mm 지점에서 편면냉각으로 0.3mps로 냉각시켰다. 고화된 사는 고뎃롤 사이에서 1.75배로 연신한 다음 123℃로 열처리 한 후 4500m/min 속도로 권취하여 삼각 형태의 단면을 가지는 연신사 (50de/72f)를 얻었다. 얻어진 연신사의 물성 및 특성을 다음 표 1에 나타내었다.

항목			실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비고예3	비교예4
구금 규격	섬도	de	50	50	30	50	50	50	50	50
	가닥수	f	72	72	72	72	72	72	72	72
	a	mm	0.050	0.050	0.050	0.050	0.080	0.050	0.050	0.050
	b	mm	0.100	0.100	0.100	0.080	0.100	0.100	0.100	0.100
	c	mm	0.040	0.050	0.040	0.030	0.050	0.060	0.060	0.040
	0.5b	mm	0.050	0.050	0.050	0.040	0.050	0.050	0.050	0.050
	b/a	-	2.000	2.000	2.000	1.600	1.250	2.000	2.000	2.000
	d	mm	0.029	0.029	0.029	0.029	0.046	0.029	0.029	0.029
가동 조건	냉각방식	-	환상	환상	환상	환상	환상	환상	환상	편면
	보온장	mm	40	40	30	40	40	60	40	50
	풍속	mps	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
×가동 결과	작업성	-	○	○	○	○	×	△	○	×
	단면변동률	-	○	△	○	○	-	△	○	×
	광택	-	○	△	○	○	-	△	△	△
	촉감	-	○	○	○	△	-	△	△	△

상기 표에서;

a : 꼭지점의 라운드 처리된 직경(mm)

b : 꼭지점과 중심과의 거리

c : 중심에서 변부에서 요입된 지점까지 거리

d : 중심에서 Y형으로 요입된 지점까지 거리

Claims

삭제
삼각형상의 토출 홀의 변부가 중심으로 요입된 형태를 가지는 방사구금을 사용하는 이형 단면사의 제조방법에 있어서, 상기 삼각형상의 토출 홀의 변부가 중심으로 요입된 형태를 가지는 방사구금은 하기 식 (1) 내지 (4)를 만족하는 것을 특징으로 하는 극세 이형단면사의 제조방법:
0.040≤a≤0.060............(1)
d<c<0.50b..................(2)
1.0<b/a<2.5................(3)
Hn/An≤0.06................(4)
[상기식에서 a : 꼭지점의 라운드 처리된 직경(mm)
b : 꼭지점과 중심과의 거리
c : 중심에서 변부에서 요입된 지점까지 거리
d : 중심에서 Y형으로 요입된 지점까지 거리
Hn : 천공된 홀 수
An : 천공가능한 구금의 면적(mm²)임].
제 2항에 있어서, 상기 제조방법은 상기한 방사구금을 이용하여 열가소성 폴리머를 200 내지 300℃의 온도로 방사된 원사를 인-아웃(In-Out)이나 아웃-인(Out-In) 방식의 환상챔버(Radial Chamber)를 사용하여 구금하부 20 내지 50mm가 되는 지점에서 0.2 내지 0.4m/s범위로 냉각시키고, 고뎃롤 사이에서 연신시킨 후 권취기에서 4000m/min 내지 6000m/min으로 권취시키는 것을 특징으로 하는 극세 이형단면사의 제조방법.