KR101433843B1 - 직접투입법에 의한 온도조절형 복합섬유 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도제어가 가능한 복합섬유의 제조방법에 있어서, 시스성분부와 코아성분부가 30/70 내지 70/30중량%로 이루어지고 상기 코아성분부의 기질고분자에 상대적으로 저점도의 상전이물질을 직접투입하고 이들간의 균일혼련을 위해 코아성분부의 고분자도관 내부에 슐쳐타입의 스택틱믹서를 장착시킨 설비를 이용하여 복합방사하는 온도조절형 복합섬유의 제조방법을 제공한다.

상전이물질, 온도제어, 복합섬유

Description

직접투입법에 의한 온도조절형 복합섬유 및 이의 제조방법{CONJUGATED FIBER CAPABLE OF CONTROLLING TEMPERATURE AND PROCESS THEREOF}

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스태틱 믹서가 장착된 복합방사 설비의 개략도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스태틱 믹서의 확대도.

본 발명은 온도조절이 가능한 복합섬유 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 용융방사공정중에 용융된 기질고분자에 저점도의 상전이물질을 직접투입하여 체온에 의하여 자동온도 조절이 가능한 인공지능형 복합섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 혼련하고자 하는 두 물질간에 점도차이가 클 경우 종래의 일반적인 혼련기 및 혼련방법으로는균일하게 혼련이 안되는 기술적인 어려움이 있어왔다. 본 발명에 사용되는 물질에 있어서도 상당히 저점도인 상전이물질을 고점도인 기질 고분자와 균일 용융혼련을 시켜야 하는데, 이들간의 점도차가 매우 커서 마찬가지로 일반적인 혼련기 및 혼련방법에 의해서는 균일하게 혼련이 안되는 기술적인 문제를 가지고 있고, 이러한 불균일 혼련된 상전이물질이 고온의 복합방사 공정중에 열분해 또는 열변형되어 가스상으로 분출되거나 탄화되어 방사성을 떨어뜨리는 기술적인 문제를 가지고 있었다.

상기 문제점을 해결하고자 미국특허 제6,793,856호에서는 용융방사가 가능한 상전이 고분자 마스터배치의 제조기술의 시도로서 저점도인 상전이물질을 열에 안정한 멜라민수지 등을 사용하여 코아-셀구조의 마이크로캡슐형태의 상전이물질를 만들고, 이를 고점도의 기질고분자에 직접 용융혼련시키던지 아니면 미리 균일한 혼련/분산이 되도록 점도조절제와 미리 용융혼련을 시켜서 최종적으로 기질고분자와 용융혼련시키는 기술 및 다단계의 용융혼련과정을 통하여 상전이물질을 직접 기질고분자에 용융혼련시키는 방법이 개시되었다. 그러나 상기 방법과 같이 마이크로캡슐된 상전이물질을 이용하여 용융혼련시킬 경우 및 다단계에 의한 특수 혼련방법을 이용할 경우라도, 용융혼련시 강한 전단력에 의하여 마이크로캡슐이 손상을 입어 깨질 우려가 많으며, 손상이 없더라도 방사공정시 여전히 상전이물질을 함유한 마이크로캡슐의 재응집현상이 일어나 거대입자들이 생겨 방사 팩필터에서 걸러지게 되어 방사 팩압의 상승을 초래하여 방사공정성을 저하시키게 하는 문제점을 초래거나 워낙 저점도인 상전이물질과 펠렛형태의 기질고분자와의 접촉하는 비표면 면적의 거대한 차이로 일부는 기질고분자에 웨팅되어 혼련되지만, 상당량은 상전이물질끼리 유동하다가 가스형태로 분출되는 불균일한 혼련을 초래할 소지가 크다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 상전이물질을 기질고분자에 직접투입하여 제조된 온도조절형 복합섬유 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 상기 상전이물질이 용융방사되기 전에 균일하게 혼합되어 섬유상에 균일하게 분포될 수 있는 온도조절형 복합섬유 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 온도제어가 가능한 복합섬유의 제조방법에 있어서, 시스성분부와 코아성분부가 30/70 내지 70/30중량%로 이루어지고 상기 코아성분부의 기질고분자에 비해 상대적으로 저점도인 상전이물질을 직접투입하고 이들간의 균일혼련을 위해 코아성분부의 고분자도관 내부에 슐쳐타입의 스택틱믹서를 장착시킨 설비를 이용하여 복합방사하는 온도조절형 복합섬유의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 코아성분부를 이루는 기질고분자의 점도가 용융흐름지수(melt flow index, MFI)가 10 내지 20(g/10min, 온도 230도)인 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 상전이물질의 용융흐름지수가 100 내지 1000(g/10min, 온도 37도)인 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 시스성분부를 이루는 기질고분자가 폴리에틸렌테레프탈 레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트 및 이들의 공중합체와 폴리락틱산 등의 지방족 폴리에스테르와 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 포함하는 폴리올레핀계 고분자 및 나일론6를 포함한 나일론으로 이루어진 군으로부터 1이상 선택된 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 코아성분부가 기질고분자와 점도조절제의 혼합물로서 상기 코아성분부 기질고분자와 점도조절제는 30/70 내지 70/30중량%의 비율로 혼합된 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 코아성분부의 기질고분자가 연화점이 110 내지 220℃인 나일론 및 그 유도체와 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 개질된 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리락틱산을 포함하는 지방족폴리에스테르로 이루어진 군에서 1이상 선택된 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 코아성분부에 저점도인 상전이물질과의 균일 용융혼련을 유도하기 위하여 팰렛화된 점도조절제를 동결분쇄공정을 거쳐서 평균입경이 0.1 내지 2㎜의 크기를 갖도록 분말화하여 코아성분부에 첨가하는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 점도조절제의 점도가 용융흐름지수가 15 내지 30(g/10min, 온도 200도)인 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 점도조절제가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌-아크릴릭산의 공중합체, 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌-이소프탈산테레프탈레이트의 공중합체로 이루어진 군으로부터 일 이상 선택된 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 상전이물질이 코아성분부 기질고분자 100중량부에 대하여 5 내지 40 중량부로 직접투입하고, 이들간의 균일혼련을 도모하기 위하여 코아성분부의 고분자도관내부에 슐쳐타입의 스태틱믹서를 장착시킨 설비를이용하여, 시스-코아형 복합방사의 코아성분부에 혼입하는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 상전이물질이 분자량이 500 내지 1,000인 폴리알킬렌글리콜-지방족산공중합체 또는 카본수가 13 내지 23개인 폴리에틸렌유도체인 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 코아성분부 기질고분자에 고온에서의 용융혼련 및 방사공정시 열분해 및 인화가 되는 것을 방지하기 위하여 열안정제가 더 포함되고, 바람직하게는 인계 열안정제인 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 열안정제가 상전이물질 100중량부을 기준으로 1 내지 3중량부가 포함되는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 방법으로 제조된 온도조절형 복합섬유를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 온도조절형 복합섬유가 단섬유인 경우 크림프수가 10 내지 12개, 섬도가 1.5 내지 10d, 섬유장이 38 내지 61mm사이인 온도조절형 복합섬유를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 온도조절형 복합섬유가 장섬유인 경우 모노필라멘트의 섬도가 1.5 내지 10d 이며, 인장강력이 3 내지 6 g/d 이고, 신율이 20% 내지 100%인 온도조절형온도조절형 제공한다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상 세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 복합섬유는 시스-코어(sheath-core)형 복합섬유일 수 있어, 시스성분부와 코아성분부로 이루어질 수 있다. 또한 상기 코아성분부는 상전이물질이 혼입된 것일 수 있으며 선택적으로 점도조절제가 더 포함될 수 있다.

본 발명에 있어서 시스성분부 기질고분자로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트 및 이들의 공중합체와 폴리락틱산 등의 지방족 폴리에스테르와 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을포함하는 폴리올레핀계 고분자 및 나일론6를 포함한 나일론으로 이루어진 군으로부터 1이상 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 코아성분부의 기질고분자로는 연화점이 110 내지 220℃인 나일론 및 그 유도체와 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴 산, 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 개질된 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리락틱산을 포함하는 지방족폴리에스테르로 이루어진 군에서 1이상 선택된 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예와 같이, 비교적 저점도이면서 열안정성이 약한 상전이물질을 점도가 높은 기질고분자와 용융혼련함에 있어서는 어떻게 상전이물질을 기질고분자에 균일하게 혼련하는 것이 중요한데, 기질고분자에 비하여 폴리에틸렌계 유도체와 폴리알킬렌글리콜류의 상전이물질 자체가 상당히 저점도이므로 일반적인 혼련방법으로는 균일 고분자 마스터배치를 제작하기가 어렵다. 따라서 본 발명에서는 2축 혼련시의 열안정성을 보강하기 위하여 인계 열안정제가 포함된 상전이물질을 사용하였고, 점도가 높은 기질고분자와의 균일 용융혼련을 유도하기 위하여 상전이물질과 기질고분자의 중간정도의 점도를 갖는 점도조절제를 사용하였으며, 저점도인 상전이물질과의균일 분산/혼련을 위하여 점도조절제 및 기질고분자를 일정 크기를 갖도록 펠렛형태에서 분말화시켜서 사용할 수 있다. 기존의 펠렛형태의 기질고분자 혹은 점도조절제 고분자에 저점도의 상전이물질을 혼련시킬 경우, 상전이물질은 펠렛의 표면에 웨팅이 된 후에는 상전이물질 자기들끼리 존재하여 펠렛은 펠렛대로 따로 혼련되는 불균일 혼련을 초래할 가능성이 크다.

본 발명에서는 단독방사보다는 복합방사를 하는 것이 바람직한데, 단독방사의 경우에는 상전이물질이 외부에 노출될 가능성이 크므로, 염색 등 후가공에서 염색반 등의 문제점을 초래할 수가 있다. 본 발명의 복합방사에 있어서는 인체피부온도의 상호작용에 의하여 민감하게 반응하도록 하기 위하여, 시스-코아(sheath- core)형 복합방사에서는 코아성분이 30 내지 70 중량%가 되도록 조절하였다. 코아성분의 비율이 30중량비 미만이면 코아성분의 함량이 너무 적어 온도 민감성이 떨어지며, 코아성분의 비율이 70중량비를 초과하면 시스성분의 함량이 적게 되어 시스성분의 깨짐현상이 일어나 코아성분의 상전이물질이 노출되어 후공정에서 염색반을 초래할 염려가 있다.

한편 복합섬유의 단면구조는, 본 발명의 일실시예에 따른 온도제어섬유가 적용되는 최종용도에 맞게 설계될 수 있으며, 그 예로 상기 시스-코아형 외에 해도단면구조를 가질 수 있으며, 원형단면외에 삼엽, 사엽단면과 삼각형, 사각형, 오각형 단면구조를 가질 수도 있다.

한편, 상기 코아성분부는 코아성분부 기질고분자와 점도조절제의 혼합물일 수 있다. 이 경우 상기 코아성분부를 형성함에 있어 코아성분부 기질고분자와 점도조절제는 30/70 내지 70/30중량%의 비율로 혼합될 수 있다.

상기 점도조절제로는 코아성분부의 기질고분자와의 균일혼련을 유도하기 위하여 상용성이 좋은 고분자를 선택할 수 있으며, 저점도인 상전이물질과 고점도인 기질고분자의 중간 정도의 점도일 수 있다. 또 단시간내에 비교적 저점도인 상전이물질과의 균일 용융혼련을 유도하기 위하여 팰렛화된 점도조절제를 동결분쇄공정을 거쳐서 평균입경이 0.1 내지 2㎜의 크기를 갖도록 분말화시켜 사용할 수 있다. 평균입경이 0.1㎜미만의 경우에는 입경이 너무 작아 2차 응집 등 상전이물질과의균일분산이 어렵고, 입경이 2㎜초과의 경우에는 입경이 너무 커서 펠렛은 펠렛대로 섞이고, 상전이물질은 상전이물질대로 따로 섞여서 혼련되는 불균일 혼련을 초래할 수가 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 점도조절제 고분자로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌-아크릴릭산의 공중합체, 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌-이소프탈산테레프탈레이트의 공중합체로 이루어진 군으로부터 일 이상 선택된 것을 사용할 수 있다.

용융방사 공정 중에 상기 코아성분부의 기질고분자보다 상대적으로 저점도의 상전이물질을 코아성분부의 고분자도관에 직접투입할 수 있도록 별도의 저점도 투입장치를 장착하여 투입할 수 있다. 이 때 저점도의 상전이물질을 상기 기질고분자 100에 대하여 5 내지 40 중량부로 직접투입한다. 상전이물질 함량이 5중량부 미만이면 상전이에 따른 흡/발열 효과가 적어 상전이에 의한 잠열효과가 거의 없고, 40중량부 초과의 경우에는 상전이에 의한 잠열효과는 크지만 열적으로 불안정하며, 점도저하가 심하고, 사물성저하를 초래한다 또한 원가측면의 문제와 기질고분자와의 혼련시 상전이물질이 외부로 노출되어 시스단독성분 또는 코아단독성분의 원사가 생성될 가능성과 코아단독성분끼리 달라붙는 문제점이 발생된다.

상전이물질은 융점과 잠복열의 크기에 따라 섬유에 적용하였을 때 인체에서 발산되는 많은 양의 에너지를 흡수, 저장 그리고 방출하는 기능에 따라 많은 차이가 있다. 일반적으로 신체가 운동 등의 활동으로 인하여 많은 양의 열을 발생시키면, 자동적으로 땀을 방출시킴으로써체온을 떨어뜨리는 신진대사의 기능을 하게 된다. 이에 따라 발생된 땀은 입고 있는 의류로 흡수 이동되는데, 흡한속건등의 특수한 기능이 없는 경우에 의류는 축축한 느낌을 주어 불쾌감을 주게 된다. 따라서 운 동 등의 활동으로 발생된 많은 양의 열을 어떤 매개체로 하여금 흡수,저장토록 하고 다시 추위를 느끼면 다시 방출하여 체온을 일정한 온도로 조절하여, 우리 신체를 항상 쾌적한 온도로 유지시켜 주는 기능을 하게 된다. 본 발명에서의 상기 상전이물질은 융점과 잠복열의 크기에 따라 인체에서 발산되는 많은 양의 에너지를 흡수, 저장 및 방출하는 기능을 발휘할 수 있다.

본 발명에서의 상기 상전이물질은 분자량이 500 내지 1,000인 폴리알킬렌글리콜-지방족산공중합체 또는 카본수가 13 내지 23개인 폴리에틸렌유도체 일 수 있다. 상기 상전이물질의 구성물질 중 폴리알킬렌글리콜-지방족산공중합체의 수평균분자량은 500 내지1,000 정도임이 바람직한데, 분자량이 500미만이면 융점이 너무 낮아 인체피부온도와의 상호작용이 없으며, 분자량이 1,000을 초과하면 융점이 너무 높아 인체피부온도와의 상호작용이 없어진다. 또한 상기 상전이물질에는 탄소수가 13 내지 23개인 폴리에틸렌유도체를 사용하는 것이 바람직한데, 탄소수가 13개 미만이면 융점이 너무 낮아 인체피부온도와 상호작용이 없으며, 탄소수가 23개를 넘으면 융점이 너무 높아 인체피부온도와 상호작용이 없어진다. 여기서 컴파운딩작업 및 방사공정단계에서 상전이물질의 열안정성을 부여코자 인계 열안정제를 첨가할 수 있다.

한편 상기 상전이물질은 고온에서의 용융혼련 및 방사공정시 열분해 및 인화가 되는 것을 방지하기 위하여 인계 열안정제를 포함시킬 수 있는데 상기 열 안정재는 상전이 물질 100에 대하여 1 내지 3중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 열안정제는 1중량부 미만일 경우에는 열정안성의 효과가 떨어지고, 3중량부를 초과할 때에는 원가의 상승을 초래한다.

본 발명의특징 중의 하나는 서로 다른 점도의 기질고분자, 상전이물질이 균일하게 혼련시킬 수 있다는 점이다. 이를 위하여 기질고분자의 점도는 용융흐름지수(melt flow index, MFI)가 10 내지 20(g/10min, 온도 230도)임이 바람직한데 10미만은 너무 고점도이고, 21이상은 너무 저점도여서 복합방사의 시스 부분의 고분자와 점도균형이 맞지 않아 방사공정시 비출사 발생이 많이 발생하는 등 출사성이 좋지 않은 문제점이 있다. 또한 상전이물질의 용융흐름지수는 너무 저점도여서고온(230도)에서는 측정이 불가능하고 비교적 저온에서 측정한 값이100 내지 1000(g/10min, 온도 37도)임이 바람직하다. 한편 점도조절제가 포함될 경우 점도조절제의 점도는 용융흐름지수가 15 내지 30(g/10min, 온도 200도)임이 바람직한데, 15미만은 너무 고점도이고 30이상은 너무 저점도여서매우 저점도인 상전이물질과 기질폴리머(고점도)와의혼련시 점도저하의 효과를 발휘하지 못해 균일 혼련이 불가능한 문제점이 있다.

또한 본 발명은 상기 균일혼련을 더하기 위해 코아성분부의 고분자도관내부에 슐쳐타입의 스태틱믹서를 장착시킨 설비를 이용하여, 시스-코아형 복합방사의 코아성분부에 혼입되도록 용융방사하여 제조할 수 있다. 상기 슐쳐타입은 도 2에 도시된 바와 같이 X자 형으로 서로 엇갈린 바(bar)가 1구획을 형성하고 다음 구획에서는 동일한 구조의 바(bar)가 상기 1구획에 대하여 90도로 직교된 방향으로 배열된 2구획을 형성한다. 이 후 상기 1구획과 2구획의 구조가 반복되고, 2구획과 1구획이 또 반복된다. 따라서 구조는 1구획-2구획-1구획-2구획-2구획-1구획-2구획-1 구획을 구조로 이루어질 수 있다. 이와 같은 구조를 채택한 것은 본 발명에 의한 복합섬유에서 기질고분자, 점도조절제, 상전이물질이 서로 다른 점도특성을 가지고 있어 균일혼련에 큰 어려움이 있기 때문이다. 상기 구조로 이루어진 믹서를 채택한 결과 상기 물질들이 혼합물내에서 매우 균일하게 랜덤 분포할 수 있다.

한편 본 발명에 의한 복합섬유는 장섬유와 단섬유로 제조될 수 있는데 장섬유의 경우 모노필라멘트의 섬도가 1.5 내지 10d 이며, 인장강력이 3 내지 6 g/d 이고, 신율이 20% 내지 100%일 수 있으며, 단섬유의 경우 크림프수가 10 내지 12개, 섬도가 1.5 내지 10d, 섬유장이 38 내지 61mm사이일 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예 및 비교예로부터 보다 명백하게 될 것이다. 단, 본 발명은 하기 실시예로 제한되지 않는다.

실시예 1

용융방사공정중에 저점도의 상전이물질을 고점도의 기질고분자에 코아성분부의 고분자도관에 직접투입할 수 있도록 장착하여, 저점도의 상전이물질을 코아성분부의 기질고분자 및 점도조절제에 직접투입하고, 이들간의 균일혼련을 도모하기위하여 코아성분부의 고분자도관내부에 슐쳐타입의 스태틱믹서를 장착시킨 설비를 이용하여 시스-코아복합방사기의 코아성분부에 혼입되도록 복합방사를 하였다. 코아성분부의 기질고분자로는 용융흐름지수가18인 폴리프로필렌을 사용하였으며 저점도의 상전이물질과의 균일 혼련을 위하여 평균입경이 0.5미리미터의 크기를 갖도록 분말화시켜 시용하였다. 또한 저점도의 상전이물질과의 균일혼합을 도모하기 위하여 사용한 점도조절제로는 용융흐름지수가 20이고, 비닐함량이 25중량비인 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체를 사용했는데, 저점도의 상전이물질과의 균일 혼련을 위하여 평균입경이 0.5미리미터의 크기를 갖도록 분말화시켜 시용하였다. 코아성분부 기질고분자와 점도조절재의 혼합비율은 각각 50중량비로 혼합하였고, 상전이물질로는 탄소수가 18개인 폴리에틸렌계유도체를 사용하였다. 20중량비로 첨가하였다. 한편, 시스성분부의 고분자로는 고유점도가 1.02 dl/g인 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트를 사용하여 시스-코아 복합방사기를 통해 시스/코아 성분비가 50/50중량%가 되도록 복합방사를 하였다. 복합방사의 방사온도는 시스성분부는 260℃로, 코아성분부의 방사온도는 240℃로 조절하였고, 방사속도 1000m/min, 풍량 4㎏/㎠로 하여 방사한 후, 제1연신온도 45℃, 제2연신온도 65℃에서 연신비 3.0, 방적용유제로 오일처리하면서 연신한 후 크림핑공정을 거쳐 크림프수가 10∼12정도 갖게 하여 섬도가 2.5de, 섬유장이 40미리미터가 되도록 커팅한 후, 카딩공정에서 두께 50㎜의 웹을 만들어 슬라이버 고정을 거쳐 방적사를 제조하였다. 한편 상기 제작된 웹을 100m/min의 속도로 움직이는 망상형 컨베이어벨트위에 올려놓고 니들펀칭기를 이용하여 부직포를 제조하였다.

실시예2

실시예 1과 동일하고, 다만 시스성분과 코아성분의 비율이 70/30 중량%로 로 제조하였다.

실시예3

실시예 1과 동일하고, 다만 시스성분과 코아성분의 비율이 60/40 중량%로 로 제조하였다.

실시예4

실시예 1과 동일하고, 다만 시스성분과 코아성분의 비율이 40/60 중량%로 로 제조하였다.

실시예5

실시예 1과 동일하고, 다만 상전이물질의 함량을 5중량부로 제조하였다.

실시예6

실시예 1과 동일하고, 다만 상전이물질의 함량을 40중량부로 제조하였다. 실시예7

실시예 1과 동일하고, 다만 코아성분부 고분자가 연화점이 130℃인 개질된 폴리에틸렌테레프탈레이트인 것으로 제조하였다.

실시예 8

실시예 1과 동일하고, 다만 코아성분부 고분자가 연화점이 150℃인 개질된 폴리에틸렌테레프탈레이트인 것으로 제조하였다.

실시예 9

실시예 1과 동일하고, 다만 코아성분부 고분자가 연화점이 180℃인 개질된 폴리에틸렌테레프탈레이트인 것으로 제조하였다.

실시예10

실시예 1과 동일하고, 다만 코아성분부 고분자가 융점이 160℃인 지방족 폴 리에스테르인 폴리락틱산인 것으로 제조하였다.

실시예11

실시예 1과 동일하고, 다만 코아성분부 고분자가 연화점이 130℃인 폴리에틸렌인 것으로 제조하였다.

실시예 12

실시예 1과 동일하고, 상전이물질로서 카본수가 13개에서 18개가 혼합된 것으로 제조하였다.

실시예13

실시예 1과 동일하고, 상전이물질로서 카본수가 18개에서 23개가 혼합된 것으로 제조하였다.

실시예14

실시예 1과 동일하고, 상전이물질로서 분자량이 500 내지 1,000인 폴리알킬렌글리콜-지방족산공중합체를 20중량부인 것으로 제조하였다.

실시예15

실시예 1과 동일하고, 코아성분부의 기질고분자와 점도조절재의 비율이 각각 70 : 30중량%로 사용하여 제조하였다.

실시예16

실시예 1과 동일하고, 코아성분부의 기질고분자와 점도조절재의 비율이 각각 60 : 40중량%로 사용하여 제조하였다.

실시예17

실시예 1과 동일하고, 코아성분부의 기질고분자와 점도조절재의 비율이 각각 40 : 60중량%로 사용하여 제조하였다.

실시예18

실시예 1과 동일하고, 코아성분부의 기질고분자와 점도조절재의 비율이 각각 30 : 70중량%로 사용하여 제조하였다.

비교예1

상전이물질을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

비교예2

상전이물질이 4중량부인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

비교예 3

상전이물질이 40중량부인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

비교예4

코아성분의 비율이 20중량비인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

비교예 5

코아성분부에 점도조절제없이기질고분자로서 폴리프로필렌 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

비교예 6

코아성분부의 고분자로서 점도조절제와 기질고분자를 분말화하지 않고 펠렛형태로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

비교예7

코아성분부에 상전이물질의 함량이 40중량부인 것을 제외하고는 비교예 6과 동일한 절차를 반복하였다.

상기 실시예 및 비교예에 의거하여 얻은 복합섬유의 온도응답성 및 세탁에 따른 내구성을 측정하였다. 그 결과는 표1에 제시되고, 측정방법은 다음과 같다.

측정방법

* 열적특성: 상전이물질의 융점과 잠열을 퍼킨-엘머 시차주시열량계 (DSC)로 승온속도를 분당 10℃로 하여 측정하였다. DSC로 측정된 융해피크의 온도범위가 더 넓다는 말은 그 물질이 더 많은 양의 열을 흡수하고 저장, 방출할 수 있다는 것으로 상전이효과가 크다는 것을 의미한다.

* 온도응답성: 열화상측정기를 이용하여 인체피부와의 상호작용에 의하여 36℃에서 33℃까지의 온도변화에 걸리는 시간을 측정하였다.

* 상전이물질 픽업율: 상전이물질 투입장치에 의하여 코아성분부에 투입하는 상전이물질의 투입량대비 실제 최종 섬유에 잔존하는 비율로 100%의 경우에는 투입량 전부가 최종 섬유에 들어있다는 것을 나타낸다.

* 내세탁성: 중성세제를 사용하여 40℃에서 5회 세탁후에 온도 응답성을 측정하여, 세탁전과 후의 온도 응답성 수치를 비교하였다.

상기한 표 1의 결과로부터 명백하게 되는 바와 같이, 본 발명에 의한 복합섬유 및 이의 제조방법은 서로 다른 점도의 물질이 균일혼련되기 위한 최적의 조건을 제시하고 있다. 이로서 상기 상전이물질을 함유한 복합섬유는 균일한 혼련성과 양호한 상전이 픽업률을 나타낸다.

또한 상기 실시예에서와 같이 본 발명에 의한 복합섬유는 온도응답성과 세탁내구성이 우수하여 스포츠웨어나 군수품을 비롯하여 적도나 극지방과 같은 극한조건에서 요구되는 용도로 이용이 가능하다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (16)

1. 온도제어가 가능한 복합섬유의 제조방법에 있어서,

   시스성분부와 코아성분부가 30/70 내지 70/30중량%로 이루어지고, 상기 코아성분부의 기질고분자에 비해 상대적으로 저점도인 상전이물질을 직접투입하고, 이들간의 균일혼련을 위해 코아성분부의 고분자도관 내부에 슐쳐타입의 스택틱믹서를 장착시킨 설비를 이용하여 복합방사하는 온도조절형 복합섬유의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 코아성분부를 이루는 기질고분자의 점도는 용융흐름지수(melt flow index, MFI)가 10 내지 20(g/10min, 온도 230도)인 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 상전이물질의 용융흐름지수는 100 내지 1000(g/10min, 온도 37도)인 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 시스성분부를 이루는 기질고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트 및 이들의 공중합체와 폴리락틱산 등의 지방족 폴리에스테르와 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 포함하는 폴리 올레핀계 고분자 및 나일론6를 포함한 나일론으로 이루어진 군으로부터 1이상 선택된 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 코아성분부는 기질고분자와 점도조절제의 혼합물로서 상기 코아성분부 기질고분자와 점도조절제는 30/70 내지 70/30중량%의 비율로 혼합된 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 코아성분부의 기질고분자는 연화점이 110 내지 220℃인 나일론및 그 유도체와 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 개질된 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리락틱산을 포함하는 지방족폴리에스테르로 이루어진 군에서 1이상 선택된 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 코아성분부에 저점도인 상전이물질과의 균일 용융혼련을 유도하기 위하여, 팰렛화된 점도조절제를 동결분쇄공정을 거쳐서 평균입경이 0.1 내지 2㎜의 크기를 갖도록 분말화하여 코아성분부에 첨가하는 방법.
8. 제5항에 있어서,

   상기 점도조절제의 점도는 용융흐름지수가 15 내지 30(g/10min, 온도 200도) 인 방법.
9. 제5항에 있어서,

   상기 점도조절제는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌-아크릴릭산의 공중합체, 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌-이소프탈산테레프탈레이트의 공중합체로 이루어진 군으로부터 일 이상 선택된 방법.
10. 제1항에 있어서,

    상기 상전이물질은 코아성분부 기질고분자 100중량부에 대하여 5 내지 40 중량부로 직접투입하고, 이들간의 균일혼련을 도모하기 위하여 코아성분부의 고분자도관내부에 슐쳐타입의 스태틱믹서를 장착시킨 설비를 이용하여, 시스-코아형 복합방사의 코아성분부에 혼입하는 방법.
11. 제1항에 있어서,

    상기 상전이물질은 분자량이 500 내지 1,000인 폴리알킬렌글리콜-지방족산공중합체 또는 카본수가 13 내지 23개인 폴리에틸렌유도체인 방법.
12. 제1항에 있어서,

    상기 코아성분부 기질고분자에는 고온에서의 용융혼련 및 방사공정시 열분해 및 인화가 되는 것을 방지하기 위하여 열안정제가 더 포함하는 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 열안정제는 상전이물질 100 중량부을 기준으로 1 내지 3중량부가 포함되는 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 의한 방법으로 제조된 온도조절형 복합섬유.
15. 제14항에 있어서,

    상기 온도조절형 복합섬유가 단섬유인 경우 크림프수가 10 내지 12개, 섬도가 1.5 내지 10d, 섬유장이 38 내지 61mm사이인 온도조절형 복합섬유.
16. 제14항에 있어서,

    상기 온도조절형 복합섬유가 장섬유인 경우 모노필라멘트의 섬도가 1.5 내지 10d 이며, 인장강력이 3 내지 6 g/d 이고, 신율이 20% 내지 100%인 온도조절형 복합섬유.

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