KR101475649B1 - 자외선차단성이 우수한 쉬쓰／코어형 나일론 6 복합필라멘트의 제조방법 - Google Patents

자외선차단성이 우수한 쉬쓰／코어형 나일론 6 복합필라멘트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나일론 6계 폴리머와 무기입자를 함유한 나일론 6계 폴리머의 복합방사방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의해 강신도 저하가 없는 자외선 차단 기능성을 함유한 필라멘트를 제공할 수 있어, 경량성을 최대한 유지하면서 감성적이며 기능적인 보완을 통해 통기성 및 신축성이 우수하며 스포츠 및 야외 활동시 자외선을 차단할 수 있는 아웃도어용 직물류 및 니트류로 사용될 수 있는 복합필라멘트를 제공할 수 있다.

Description

자외선차단성이 우수한 쉬쓰／코어형 나일론 6 복합필라멘트의 제조방법{Process Of Producing Nylon 6 Sheath／Core Type Filament Having Excellent UV­Blocking Property}
본 발명은 2종의 나일론 폴리머를 동일한 방사구금을 통하여 동시에 방사하여 쉬쓰/코어형 나일론 6 복합필라멘트를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 나일론 6계 폴리머와 무기입자를 함유한 나일론 6계 폴리머의 복합방사방법에 관한 것이다.
아웃도어 의류는 타 의류에 비해 신체 활동이 활발한 상태에서 착용하는 제품으로서 가장 중요한 기능은 편안한 착용감이라 할 수 있다. 이러한 특성은 의복을 입었을 때 몸에 끼지 않아야 하며, 스포츠 활동을 하여도 불편한 부분이 없이 편안한 착용감이 지속되어야 한다. 이러한 특성을 고려할 때 아웃도어용 의류에 사용되는 소재로는 직물에 비해 신축성이 우수한 니트가 착용감이 더 우수할 것으로 예상되지만 경량성 및 코팅기술에 대한 개발이 직물에 비해 미흡한 실정이다.
아웃도어 패션 소재의 주요 기능성은 크게 쾌적성, 경량성, 보온성, 자외선 차단성 등으로, 패션소재 업체들은 아웃도어 패션시장에서 시장 우위를 선점하기 위해 지속적으로 차별화 된 소재 개발을 추진하고 있다. 이에 기존 초경량 Nylon 소재의 기본특성을 바탕으로 기능성을 함유한 신기능 소재의 개발이 필요한 실정이다.
자외선 차단성의 기능성을 부여하기 위한 방법으로서 대한민국공개특허제10-2005-0036078호에서는 변형된 왕(王)자형 방사구금공으로 방사하되, 폴리아미드계 중합체 용융물에 징크옥사이드(ZnO)를 혼합, 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 하는 자외선차단-흡한속건성 나일론 섬유의 제조방법을 제시하고 있으나, 이러한 이형단면형의 필라멘트는 폴리머내의 무기입자의 크기에 따른 분산성문제와 이형단면 단축부가 장축부에 비해 확연히 짧은 관계로 가연이나 연사시 단축부의 이형형태가 없어지는 등의 문제가 생길 우려가 있으며, 방사 작업성 저하, 강신도 저하 및 염색 후 염색 차 발생 등의 문제가 있을 수 있었다.
대한민국공개특허제10-2005-0036078호
따라서 본 발명에서는 종래 기술의 문제점을 해결하여 코어부에 혼합되는 무기입자의 크기범위와 쉬쓰/코어의 중량비를 조절함으로써 강신도의 저하가 없고, 가연이나 연사시 문제를 일으키지 않으며 자외선차단성능을 발현할 수 있는 쉬쓰/코어형 복합필라멘트를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 쉬쓰/코어형 복합필라멘트의 제조방법에 있어서, 상기 쉬쓰성분으로 나일론 6계 폴리머를 공급하고, 상기 코어성분으로 나일론 6계 폴리머 80~90중량%와 입자크기 0.1~1.0㎛인 이산화티탄 무기입자가 10~20중량%가 혼합된 혼합 나일론 6계 폴리머를 공급하여 쉬쓰코어형방사구금을 통하여 쉬쓰/코어의 중량비 70:30~50:50, 방사온도 260~270℃, 방사속도 2300~3300m/분으로 동시에 용융방사하고 사조를 구금직하의 사조냉각구간을 통과시키면서 냉각시킨 후 오일부여 및 집속을 하고 권취하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 자외선차단성이 우수한 쉬쓰/코어형 나일론 6 복합필라멘트의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 2종의 합성섬유를 동일한 방사구금을 통하여 동시에 방사하여 연신 및 권취하는 복합방사방법에 관한 것으로서, 특히 나일론 6계 폴리머와 무기입자를 함유한 나일론 6계 폴리머의 복합방사방법에 관한 것이다.
본 발명의 복합방사방법은 크게 용융단계, 방사단계, 냉각단계 및 권취단계로 이루어진다. 용융단계에서는 나일론 6계 폴리머칩과 무기입자를 함유한 나일론 6계 폴리머칩을 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 6계 폴리머는 상대점도 2.45~2.55dl/g, 수분함유율 0.03~0.07%인 나일론 6인 것을 사용하는 것이 방사를 안정적으로 할 수 있고 제조되는 복합필라멘트의 자외선 차단 및 신축성 발현에 좋다. 상기 코어성분으로 공급되는 혼합 나일론 6계 폴리머에 혼합된 무기입자는 이산화티탄 무기입자로서 화장품 및 식품의 포장에도 사용되는 화합물로써 살균 및 자외선 차단 작용을 한다.
상기 무기입자의 크기는 0.1~1.0㎛인 것이 방사 작업성 및 원사 물성 저하를 방지할 수 있다. 0.1㎛미만인 경우는 폴리머 내에 무기입자의 분산이 골고루 되지 않으므로 엉킴 현상을 극복하기 어렵고, 1.0㎛를 초과하는 경우에는 방사 중 절사 및 공정 저하의 직접적인 원인이 되며 방사 노즐 내에 여과층이 쌓이게 되는 문제점이 된다.
쉬쓰/코어의 중량비는 70:30~50:50인 것이 가장 바람직한데, 코어의 비율이 30% 미만인 경우에는 용출시의 온도 및 시간이 많이 걸려 작업성이 저하될 수 있으며, 코어의 비율이 50% 초과인 경우는 방사 작업성의 저하와 함께 제조된 복합필라멘트의 강도 저하로 정경, 편성시 쉽게 사절이 발생하게 된다.
상기 각각 용융된 나일론 6계 폴리머와 혼합 나일론 6계 폴리머는 통상적으로 사용되는 쉬쓰/코어용 방사구금에 공급되어 동시에 방사되는데, 상기 방사구금은 투입되는 상기 2종의 폴리머가 서로 혼합되지 않도록 설계된 것을 사용하여 방사액이 토출되는 각각의 방사구에서는 한종류의 방사액만이 토출되도록 해야한다.
상기 방사구금에서의 방사온도는 260~270℃로, 방사속도는 2300~3300m/분이 조절하는 것이 나일론 6계 폴리머와 혼합 나일론 6계 폴리머를 동시에 방사하는데 적합하며, 원사생산성 및 방사작업성측면에서 바람직하다.
상기 방사구금을 통해 동시에 용융방사된 복합필라멘트사조는 통상적인 방법과 같이 구금직하의 사조냉각구간을 통과시키면서 냉각시켜 고화하게 된다. 상기 사조냉각구간을 통과하면서 고화된 필라멘트들은 오일을 부여하면서 집속을 하게 된다. 이후, 상기 필라멘트들을 제1고뎃롤러와 제2고뎃롤러를 통과시킨후 권취부에서 권취하게 된다.
상기 쉬쓰/코어형 나일론 6 복합필라멘트는 섬도 14/12fila~16d/12fila, 강도 4.0~5.0g/d, 신도 60~70%인 것으로서 자외선 차단 기능성을 가지면서도 강신도 저하가 없는 효과를 가진다.
그러므로 본 발명의 쉬쓰/코어형 복합필라멘트의 제조방법에 의하면, 강신도 저하가 없는 자외선 차단 기능성을 함유한 필라멘트를 제공할 수 있어, 경량성을 최대한 유지하면서 감성적이며 기능적인 보완을 통해 통기성 및 신축성이 우수하며 스포츠 및 야외 활동시 자외선을 차단할 수 있어 아웃도어용 직물류 및 니트류로 사용될 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 쉬쓰/코어형 나일론 6 복합필라멘트의 제조방법에 의해 제조된 복합필라멘트의 단면사진이다.
이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 쉬쓰/코어형 나일론 6 복합필라멘트의 제조방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
표 1의 물성을 가지는 나일론 6계 폴리머를 쉬쓰성분으로 공급하고, 상기 코어성분으로 표 1의 물성을 가지는 나일론 6계 폴리머 80중량%와 입자크기 0.17㎛인 이산화티탄 무기입자가 20중량%가 혼합된 혼합 나일론 6계 폴리머를 공급하여 쉬쓰코어형방사구금을 통하여 표 2의 조건과 같이 쉬쓰/코어의 중량비 50:50, 방사온도 265℃, 방사속도 3300m/분으로 동시에 용융방사하고 사조를 구금직하의 사조냉각구간을 통과시키면서 냉각시킨 후 오일부여 및 집속을 하고 권취하여 15de'/12fila급 복합필라멘트를 제조하였다. 이렇게 제조된 복합필라멘트의 물성은 표 3에 표시한바와 같다.
구분 단위 Nylon 6 chip
(제1성분: Semi Dull)
Relative viscosity - 2.50
TiO2 Content % 0.325
Moisture Content % 0.05
Na함량 % -
Amine End group(NH2) meq/kg 48
방사온도
(℃)		 투입비율
(N/NCD)		 GR1속도
(m/min)		 GR2속도
(m/min)		 GR1온도
(℃)		 GR2온도
(℃)		 Winding
(m/min)		 고화
POY 15/12 265 50:50 2329 3250 - - 3300 20℃/0.40
비율 섬도
(d)		 절단강도
(gf/d)		 절단신도
(%)		 자외선차단율
(%)
50 : 50 15.2 4.82 63.53 95%

Claims (3)

  1. 쉬쓰/코어형 복합필라멘트의 제조방법에 있어서,
    상기 쉬쓰성분으로 나일론 6계 폴리머를 공급하고,
    상기 코어성분으로 나일론 6계 폴리머 80~90중량%와 입자크기 0.1~1.0㎛인 이산화티탄 무기입자가 10~20중량%가 혼합된 혼합 나일론 6계 폴리머를 공급하여 쉬쓰코어형방사구금을 통하여 쉬쓰/코어의 중량비 70:30~50:50, 방사온도 260~270℃, 방사속도 2300~3300m/분으로 동시에 용융방사하고 사조를 구금직하의 사조냉각구간을 통과시키면서 냉각시킨 후 오일부여 및 집속을 하고 권취하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 자외선차단성이 우수한 쉬쓰/코어형 나일론 6 복합필라멘트의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 나일론 6계 폴리머는 상대점도 2.45~2.55, 수분함유율 0.03~0.07%인 나일론 6인 것을 특징으로 하는 자외선차단성이 우수한 쉬쓰/코어형 나일론 6 복합필라멘트의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 쉬쓰/코어형 나일론 6 복합필라멘트는 섬도 14/12fila~16d/12fila, 강도 4.0~5.0g/d, 신도 60~70%인 것을 특징으로 하는 자외선차단성이 우수한 쉬쓰/코어형 나일론 6 복합필라멘트의 제조방법.
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