KR101458293B1 - 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법 및 그에 의해서 제조된 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유 - Google Patents

양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법 및 그에 의해서 제조된 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제 1 성분으로 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 중합물 및 제 2 성분으로 양이온 염료 가염성 나일론 중합물을 10 내지 90wt% 대 90 내지 10wt%로 분할형 복합방사하는 것을 특징으로 하는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 염색 추가 비용 및 염색 가공 시간을 개선하여 염색 및 가공 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 염색 공정 적용 후 차별화된 멜란지 효과가 발생하여 부가가치를 높일 수 있다.

Description

양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법 및 그에 의해서 제조된 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유{METHOD FOR PREPARING CATION DYEABLE POLYESTER/NYLON COMPOSITE FIBER AND CATION DYEABLE POLYESTER/NYLON COMPOSITE FIBER PREPARED THEREBY}
본 발명은 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법 및 그에 의해서 제조된 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르와 양이온 염료 가염성 나일론을 함께 분할형 복합방사하여 1욕 염색으로 양이온 염료 가염 특성을 발현시킬 수 있고, 두 종류의 중합물의 차이에 따른 멜란지 투톤(melange 2-tone) 염색이 가능한 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법 및 그에 의해서 제조된 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유에 관한 것이다.
분할형 복합섬유는 극세사의 특성에 기인한 우수한 촉감으로 인하여 클리너, 인공피혁 등의 고부가가치 제품에 활용되고 있다. 이러한 분할형 복합섬유를 고부가가치 제품으로 적용함에 있어서 기존의 분할형 복합섬유와 차별화된 특성을 가지도록 하는 기술이 개발되고 있다.
한편, 양이온 염료 가염성 폴리에스테르는 분산염료의 단점인 염색 오염을 방지하기 위해 일반 폴리에스테르와 함께 사용되어 그 특성을 발현한다. 또한, 양이온 염료 가염성 나일론도 기존의 나일론과 함께 쓰여서 그 특성을 발현한다. 종래에는 이러한 특성을 갖는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 및 양이온 염료 가염성 나일론을 혼용하여 사용하였으며, 일반 사종의 단방사 및 해도형 복합섬유에 적용되어 그 특성을 부분적으로 이용하였다. 이 경우 염가공시 두 가지 염료 및 두 가지 염색법을 적용시켜야 하기 때문에 비용 증가 및 가공 시간이 길어지는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 양이온 염료 가염성 폴리에스테르와 양이온 염료 가염성 나일론을 함께 분할형 복합방사하여 1욕 염색으로 양이온 염료 가염 특성을 발현시킬 수 있고, 두 종류의 중합물의 차이에 따른 멜란지 투톤 염색이 가능한 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 1욕 염색으로 양이온 염료 가염 특성을 발현시킬 수 있고, 염색 공정 후 차별화 멜란지 효과를 가질 뿐 아니라 원단 촉감이 매우 부드러운 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은,
제 1 성분으로 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 중합물 및 제 2 성분으로 양이온 염료 가염성 나일론 중합물을 중량비로 10 내지 90wt% 대 90 내지 10wt%로 분할형 복합방사하는 것을 특징으로 하는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양상은 상기 제조방법에 의해 제조되어, 양이온 염료 가염성 폴리에스테르와 양이온 염료 가염성 나일론을 10 내지 90wt% 대 90 내지 10wt%로 포함하고, 알칼리 감량 가공 후에 상기 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 및 양이온 염료 가염성 나일론의 단사섬도가 0.1 내지 0.5데니어인 것을 특징으로 하는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 및 양이온 염료 가염성 나일론을 함께 사용하여 분할형 복합섬유를 제조함으로써 염색 추가 비용 및 염색 가공 시간을 개선하여 염색 및 가공 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 염색 공정 적용 후 차별화된 멜란지 효과가 발생하여 부가가치를 높일 수 있다. 또한, 섬유의 극세화에 의해 원단 촉감이 매우 부드럽고 독특한 효과가 발현된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의해서 제조되는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 단면 구조도이다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 제 1성분인 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 중합물과 제 2성분인 양이온 염료 가염성 나일론 중합물을 중량비로 10 내지 90wt% 대 90 내지 10wt%로 하여 분할형 복합방사함으로써 복합섬유를 제조한다.
이 때, 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 또는 양이온 염료 가염성 나일론 중합물이 10 중량% 미만이면 단면형성이 불량하게 되어 원하는 단면형태를 얻을 수 없을 뿐 아니라, 전체 단면중 차지하는 비율이 적어져서 방사 공정조건이 불안정해지며 물성이 불량하게 될 우려가 있다.
본 발명의 용융단계에서는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 중합물 및 양이온 염료 가염성 나일론 중합물을 제조한 후, 각각의 성분을 별도의 압출기에 투입하여 용융한다. 융융된 각각의 중합물은 정량으로 압출하기 위해 방사 기어펌프를 거쳐 요구하는 최종 섬도 및 각각의 조성비가 결정된다.
다음으로 방사 단계에서는 스핀 블록에 장착된 분할 복합 단면 노즐을 사용하여 상기 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 중합물 및 상기 양이온 염료 가염성 나일론 중합물 중 하나의 중합물의 단면 구조는 방사형(放射形)이고, 다른 하나의 중합물의 단면 구조는 부채꼴 형상인 웨지(wedge)-코어 구조를 갖도록 방사한다. 이 때, 방사속도는 1,500m/분 내지 5,000m/분 인 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명에 의하면 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 및 양이온 염료 가염성 나일론을 함께 사용하여 분할형 복합섬유를 제조함으로써 염색 추가 비용 및 염색 가공 시간을 개선하여 염색 및 가공 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 염색 공정 적용 후 차별화 멜란지 효과가 발생하여 부가가치를 높일 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 폴리에스테르는 반방향족 폴리에스테르, 예컨대 폴리(부틸렌 테레프탈레이트) (PBT), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET), 폴리(1,3-프로필렌 테레프탈레이트) (PPT), 폴리(에틸렌나프탈레이트) (PEN) 및 폴리(시클로헥산디메탄올 테레프탈레이트) (PCT)와 지방족 폴리에스테르, 예컨대 폴리(락트산) 및 이들의 공중합체가 포함된다. 바람직한 폴리에스테르에는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(에틸렌 나프탈레이트) 또는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)/폴리(에틸렌 나프탈레이트)가 있다. 또한, 바람직한 폴리에스테르의 고유 점도는 오르토-클로로페놀 중에서 측정시 약 0.5 이상이다.
본 발명에서 사용될 수 있는 나일론은 나일론 4, 나일론 46, 나일론 6, 나일론 66, 나일론 11 및 나일론 12로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상이다.
본 발명에서 상기 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 중합물 및 양이온 염료 가염성 나일론 중합물 내의 지방족 이염기산의 함량은 전체 이염기산 성분의 1 내지 20몰%이고 양이온 염료와 이온 결합할 수 있는 개질제인 금속 설포네이트염을 함유하는 비스하이드록시 에틸 아이소프탈레이트의 함량은 전체 이염기산 성분의 1.0 내지 2.0 몰%인 것이 바람직하다.
또한, 상기 양이온 염료 가염성 중합물에 분산 조제, 폴리머 친화조제, 산화방지제, 안정제, 난연제, 착색제, 항균제, 자외선 흡수제 등의 개질제 및 기능성을 부여하는 첨가제들이 첨가될 수 있다.
용융된 폴리머를 방사노즐에 의해 방사한 후 냉각장치를 통과시켜 냉각시킨다. 이때, 냉각장치는 환상 배출형 냉각장치(ROQ: Rotational Outflow Quenching)를 사용할 수 있다. 편면 냉각장치는 냉각 공기 송출부로부터 사조까지 가까운 부분과 멀리 있는 부분의 냉각 속도 및 냉각효율 편차에 의해 원사의 불균일 냉각 문제로 균제도 및 원사 물성 편차가 발생하는 단점이 있지만, 환상 배출형 냉각장치를 채택함으로써 필라멘트의 불균일 냉각을 최소화할 수 있다. 이때 냉각장치의 특성에 따른 근접 냉각에 의한 노즐 표면 온도 저하로 인한 방사 조업성 저하를 막기 위하여 방사노즐 하단에 노즐 보온 히터를 설치하여 사용한다.
섬유 연신단계에서는 상기 냉각된 폴리머를 통상의 연신 설비를 이용하여 연신하여 양이온 염료 가염성 나일론 및 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 각각의 단사섬도가 0.1 내지 0.5 데니어가 되도록 복합섬유를 연신한다. 즉, 제1 고뎃 롤러(Godet Roller)와 제2 고뎃 롤러 사이에서 1.5 내지 3.5의 연신비로 연신되며, 이때 균일 연신을 위해 제1 고뎃 롤러 이전에 집속 오일링 장치에 의해 오일링할 수 있다. 연신이 완료되면 최종 수득된 원사는 권취 장치에 권취된다.
도 1은 이와 같이 제조된 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 단면 구조도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 복합섬유(10)의 단면 구조는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르부(11) 및 양이온 염료 가염성 나일론부(12)의 이중구조이며, 이 때, 상기 양이온 염료 가염성 폴리에스테르부(11)의 단면 구조는 부채꼴 형상이고, 상기 양이온 염료 가염성 나일론부(12)의 단면 구조는 방사형(放射形)인 웨지-코어 구조이다. 상기 방사형 구조의 방사상으로 분지된 쐐기의 개수는 8 내지 16개인 것이 바람직하다. 상기 개수가 8개 미만이거나 16을 초과하는 경우 중합물의 양이 어느 한 쪽으로 치우쳐지기 때문에 방사 공정조건이 불안정해지며 물성이 불량하게 될 우려가 있다.
한편, 본 발명의 다른 구현예에 의하면, 상기 복합섬유(10)의 단면 구조는 양이온 염료 가염성 나일론부(11) 및 양이온 염료 가염성 폴리에스테르부(12)의 이중구조이며, 이 때, 상기 양이온 염료 가염성 나일론부(11)의 단면 구조는 부채꼴 형상이고, 상기 양이온 염료 가염성 폴리에스테르부(12)의 단면 구조는 방사형(放射形)인 웨지-코어 구조일 수 있다. 즉, 도면부호 11 및 12로 표시되는 부분이 각각 양이온 염료 가염성 폴리에스테르부 또는 양이온 염료 가염성 나일론부가 될 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르와 양이온 염료 가염성 나일론을 10 내지 90wt% 대 90 내지 10wt%로 포함하고, 알칼리 감량 가공 후에 상기 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 및 양이온 염료 가염성 나일론의 단사섬도가 0.1 내지 0.5데니어이다. 따라서, 섬유의 극세화에 의해 원단 촉감이 매우 부드럽고 독특한 효과가 발현된다.
이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위가 이들로 제한되는 것은 아니다.
실시예 1: 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조
제 1 성분으로 양이온 염료 가염성 폴리에스테르(PET, 고유점도 0.64, 이산화티탄 0.3중량%)를 사용하고, 제 2 성분으로 양이온 염료 가염성 나일론(나일론 6, 고유점도 2.4, 이산화티탄 0.3중량%)을 사용하되, 중량비는 80:20로 하여 분할형 복합섬유를 방사하였다. 폴리에스테르부 방사온도 290℃, 나일론부는 방사온도 270℃, 방사속도 2,800m/분 이고, 복합사의 섬도가 85데니어가 되도록 토출량을 조절하여 미연신사를 수득하였다. 수득된 미연신사를 히터온도 155℃, 연신속도 700m/분의 조건에서 연신비 1.7로 연신하여 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유를 제조하였다. 수득된 복합섬유의 물성, 공정성 및 기능성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2 : 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조
사용한 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 및 양이온 염료 가염성 나일론의 중량비를 20:80으로 하고, 복합사 최종 섬도인 50데니어를 연신 공정이 없는 원-스텝 스핀 드로우(1-step spin draw) 공법으로 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하고, 제조된 복합섬유의 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
비교예 1: 복합섬유의 제조
제 1 성분으로 양이온 염료 가염성 폴리에스테르(PET, 고유점도 0.64, 이산화티탄 0.3중량%)를 사용하고, 제 2 성분으로 일반 폴리에틸렌테레프탈레이트(고유점도 0.64, 이산화티탄 0.3중량%)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하고, 제조된 섬유의 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예1
제1성분(중량비) 양이온 염료 가염성 폴리에스테르(80) 양이온 염료 가염성 폴리에스테르(20) 양이온 염료 가염성 폴리에스테르(80)
제2성분(중량비) 양이온 염료 가염성 나일론(20) 양이온 염료 가염성 나일론(80) 일반 폴리에스테르(20)
복합사 파단신도(%) 35 42 28
복합사 강도(g/d) 4.2 4.8 4.5
감량률(%) 13 19 23
염색성(멜란지 효과) ○ ○ △
<<물성 평가 방법>>
(1) 가공사의 파단신도: 섬유강신도 시험기를 통해 시험편 원사 길이를 100mm로 하여 200mm/분의 속도로 인장시켜 절단시의 늘어난 길이를 측정
(2) 강도(g/den): 파단신도시의 강력÷원사 데니어
(3) 감량율: 제조된 섬유를 환편기로 환편하여 3% NaOH 수용액에 95℃로 20분간 처리하여 감량율을 구하였다.
(4) 염색성 평가 방법: ○ - 멜란지 효과 우수, △ - 멜란지 효과 보통,
X - 멜란지 효과 없음
- 시료: 원사를 환편기로 20cm 길이가 되도록 편직하였다.
- 염욕: 일본화약의 분산형 카치온염료인 Kayacryl Blue염료를 염료농도
1% o.w.f.로 만든 후, 액비 1대 15로 조제하였다.
- 염색시험: 시료를 염욕에 넣고, 염색온도를 100℃까지 1℃/분으로 일정하게
승온하여 100℃에서 30분간 유지하면서 염색하였다. 염색이 끝난 시료를 충분히
건조시킨 후, 백색판을 넣어 육안으로 멜란지 투톤 효과를 판정하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 예로 들어 상세하게 설명하였으나, 이러한 설명은 단순히 본 발명의 예시적인 실시예를 설명 및 개시하는 것이다. 당업자는 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어남이 없이 상기 설명 및 첨부 도면으로부터 다양한 변경, 수정 및 변형예가 가능함을 용이하게 인식할 것이다. 따라서 본 발명의 이러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 복합섬유
11: 양이온 염료 가염성 폴리에스테르부 또는 양이온 염료 가염성 나일론부
12: 양이온 염료 가염성 폴리에스테르부 또는 양이온 염료 가염성 나일론부

Claims (7)

  1. 제 1 성분으로 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 중합물 및 제 2 성분으로 양이온 염료 가염성 나일론 중합물을 중량비로 10 내지 90wt% 대 90 내지 10wt%로 하여 상기 제 1성분 및 제 2성분을 각각 별도의 압출기에 투입하여 용융하는 단계; 및
    스핀 블록에 장착된 분할 복합 단면 노즐을 사용하여 상기 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 중합물 및 상기 양이온 염료 가염성 나일론 중합물 중 하나의 중합물의 단면 구조는 방사형(放射形)이고, 다른 하나의 중합물의 단면 구조는 부채꼴 형상인 웨지(wedge)-코어 구조를 갖도록 방사하는 단계를 포함하는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 방사형 구조의 방사상으로 분지된 쐐기의 개수는 8 내지 16개인 것을 특징으로 하는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 중합물 및 양이온 염료 가염성 나일론 중합물 내의 지방족 이염기산의 함량은 전체 이염기산 성분의 1 내지 20몰%이고, 금속 설포네이트염을 함유하는 비스하이드록시 에틸 아이소프탈레이트의 함량은 전체 이염기산 성분의 1.0 내지 2.0 몰%인 것을 특징으로 하는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법.
  5. 제1항, 3항, 제4항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되어, 양이온 염료 가염성 폴리에스테르와 양이온 염료 가염성 나일론을 10 내지 90wt% 대 90 내지 10wt%로 포함하고, 알칼리 감량 가공 후에 상기 양이온 염료 가염성 폴리에스테르 및 양이온 염료 가염성 나일론의 단사섬도가 각각 0.1 내지 0.5데니어인 것을 특징으로 하는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 복합섬유의 단면 구조는 양이온 염료 가염성 나일론부 및 양이온 염료 가염성 폴리에스테르부의 이중구조이며, 상기 양이온 염료 가염성 폴리에스테르부의 단면 구조는 부채꼴 형상이고, 상기 양이온 염료 가염성 나일론부의 단면 구조는 방사형(放射形)인, 웨지-코어 구조인 것을 특징으로 하는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 복합섬유의 단면 구조는 양이온 염료 가염성 나일론부 및 양이온 염료 가염성 폴리에스테르부의 이중구조이며, 상기 양이온 염료 가염성 나일론부의 단면 구조는 부채꼴 형상이고, 상기 양이온 염료 가염성 폴리에스테르부의 단면 구조는 방사형(放射形)인, 웨지-코어 구조인 것을 특징으로 하는 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유.
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