KR101547537B1 - 신축성 및 기능성이 우수한 잠재권축성 폴리에스터 섬유와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 신축사의 높은 신축효과 발현을 위하여 고유점도만 다른 동일한 2종의 폴리에스터 적용보다는 고수축 특성을 갖는 공중합 폴리에스테르계 폴리머를 고점도로하고 일반 폴리에스테르계 폴리머를 저점도로 사용하여 십자형 노즐을 통해 복합 용융방사한 후 연신공정을 거쳐 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 폴리에스터 신축사는 2종의 폴리머로 구성된 잠재권축 복합방사 제조에 있어서, 고점도 폴리머로 고유점도가 0.6~0.85이며 고수축 특성을 갖는 폴리에스테르 공중합체를 사용하고, 저점도 폴리머로 고유점도가 0.4~0.55를 갖는 일반 폴리에스테르 폴리머를 사용하여 십자형 단면을 갖는 노즐에서 복합방사한 잠재권축성 복합방사 필라멘트에 관한 것이다. 상기 고점도 폴리머는 폴리에스테르 공중합체로 고수축 특성을 부여하기 위해 네오펜틸글리콜 1~30mol% 폴리에스테르 공중합체 또는 아이소프탈릭에시드 1~20mol%, 및 비스페놀에이 변성체 1~10mol%로 구성되는 폴리에스테르 공중합체가 바람직하다.

Description

신축성 및 기능성이 우수한 잠재권축성 폴리에스터 섬유와 그 제조 방법{High Self-crimping and Functional Conjugate Yarn and Method Preparing Same}

본 발명은 신축성 및 기능성을 특징으로 하는 폴리에스테 섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 조성 및 물성이 상이한 2종의 고분자를 복합방사법에 의하여 십자형 단면으로 방사하여 잠재 권축 성능과 우수한 흡한 속건 성능을 동시에 갖는 기능성 신축 폴리에스테르 필라멘트에 관한 것이다.

의류의 경우 활동성을 위해 신축성을 요구하는 원단에 대한 요구가 많아 스판덱스가 꾸준히 이용되고 있다. 하지만 스판덱스의 경우 내화학성에 문제가 되고 있어 단독으로 사용하기보다는 커버링 공정이 추가적으로 필요하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하는 방안으로 일반적으로 의류용으로 많이 사용되는 폴리에스테르를 복합방사하여 크림프를 발현시켜 물리적인 신축성을 발현시킨 섬유가 잠재 권축성 폴리에스테르 섬유이다.

신축성을 목적으로 하는 잠재 권축을 부여시키기 위한 일반적인 방법으로는 상이한 성질을 가진 2종의 폴리머를 복합방사 방식으로 용융하여 섬유의 길이방향으로 사이드 바이 사이드 단면 형태 혹은 편심된 심초형으로 복합 방사하여, 후공정의 이완공정을 거치면서 이완 열처리를 하게 되면 열팽창계수가 상이한 바이메탈의 원리와 같이 자발적으로 균일한 나선상의 고권축 특성이 발현되도록 하는 것이 일반적이다. 다수의 특허에서 이와 같이 방사된 섬유에 대한 제조방법이 알려져 있으며 이와 같이 방사된 섬유의 권축 발현 원리로서 연신을 통하여 건열이나 습열로 이완 열처리를 하면 원사상태는 단순한 플랫얀(Flat Yarn)이지만 두 고분자의 열수축 차이에 의하여 크림프가 형성되어 신축을 나타내는 효과가 있다.

이러한 방법으로는, 첫째, 각각 수축성이 다른 섬유를 각각 방사한 후 이수축 혼섬방식으로 하여 고권축성을 발현시키는 복합섬유를 제조하는 방법, 둘째, 고유점도만 다른 동일한 폴리머를 사용하는 방법, 셋째, 동일계 폴리머로 수축 특성이 서로 다른 공중합체, 예를 들어, 고수축 특성을 갖는 공중합 폴리에스테르계 폴리머와 일반 폴리에스테르계 폴리머를 사용하는 방법 등이 있다. 이와 같은 방법으로 방사, 연신프로세스를 거쳐 제조된 잠재권축 복합섬유는 후가공을 거쳐 고권축 특성을 발현할 뿐만 아니라, 부드러운 촉감 및 드레이프성과 벌키성이 우수한 직편물을 제조하는데 사용된다.

합성섬유의 경우 소수성이기 때문에 의류로 사용하는 경우 인체에서 발생하는 땀의 흡수와 배출을 용이하게 하지 못하여 불쾌감을 느끼게 한다. 때문에 섬유 단면의 형태를 바꾸어 이러한 단점을 극복한다. 일반적으로 단면을 이형화하거나 세섬화는 방법이 많이 적용되며 인체에서 발생된 땀(수분)을 모세관 현상에 의해 빠르게 흡수하고 외부로 확산, 방출시킨다. 하지만 대부분의 잠재 권축사의 경우 특성이 다른 2종의 폴리머를 동시에 복합 용융방사하는 방식이므로 곡사, 닐링의 발생 및 공정의 어려움으로 인해 일반적으로 원형단면으로 상업화되어있다. 때문에 신축특성을 갖는 반면 수분조절 성능이 불량하며, 원형단면에 의해 미끈거리고 금속광택을 나타내는 단점이 있다.

이러한 단점을 해결하고자 한 일례로서, 대한민국공개특허 제2003-0054278호에서는 잠재 권축사에 십자형 이형단면을 적용하였으나 2종의 폴리머를 고유점도만 다른 동일한 폴리에스터를 사용한 권축사를 개시한다. 그러나 이 권축사는 낮은 권축 성능을 나타내었다.

종래에 권축 특성을 발휘하는 복합방사 잠재권축 소재의 경우, 부드러운 촉감과 볼륨감이 있고 신축성이 우수한 직편물을 제조할 수 있으나, 물성이 상이한 이종 폴리머의 복합방사 공정의 어려움으로 단면형태의 변경에 의한 기능성 부여가 어려웠다. 때문에 일반적으로 사이드-바이-사이드(side-by-side) 혹은 편심 형태의 원형단면으로 생산되어 이형단면에 의한 수분조절 기능을 부여하기 어려웠다. 뿐만 아니라 원형단면의 한계로 인해 광택뿐만 미끈거리는 외관과 감성을 나타내며 단면 변형에 의한 심미감 변경이 어려웠다.

이에 본 발명자들은, 폴리에스테르 섬유 기존의 잠재권축 폴리에스테르와는 달리, 물리적 권축에 의한 신축발현뿐만 아니라 십자형단면에 의한 흡수성, 속건 성능을 나타내어 수분조절 능력을 가지며 이형단면에 의해 청량한 터치감(Touchness)과 톤(Tone)을 제공하는 본 발명의 권축사를 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 잠재권축사의 장점인 높은 신축성을 갖는 잠재 권축 폴리에스테르 섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 잠재권축사의 장점인 높은 신축성을 유지하면서 양호한 수분조절 기능을 갖는 잠재 권축 폴리에스테르 섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기한 바와 같은 선행 소재들의 문제점을 보완, 잠재 권축에 의한 신축특성과 동시에 우수한 수분조절 성능, 청량한 터치감, 은은한 색조(Tone)를 갖는 폴리에스테르 섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 신축사의 높은 신축효과 발현을 위하여 고유점도만 다른 동일한 2종의 폴리에스터 적용보다는 고수축 특성을 갖는 공중합 폴리에스테르계 폴리머를 고점도로하고 일반 폴리에스테르계 폴리머를 저점도로 사용하여 십자형 노즐을 통해 복합 용융방사한 후 연신공정을 거쳐 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 폴리에스터 신축사는 2종의 폴리머로 구성된 잠재권축 복합방사 제조에 있어서, 고점도 폴리머로 고유점도가 0.6~0.85이며 고수축 특성을 갖는 폴리에스테르 공중합체를 사용하고, 저점도 폴리머로 고유점도가 0.4~0.55를 갖는 일반 폴리에스테르 폴리머를 사용하여 십자형 단면을 갖는 노즐에서 복합방사한 잠재권축성 복합방사 필라멘트에 관한 것이다.

상기 고점도 폴리머는 폴리에스테르 공중합체로 고수축 특성을 부여하기 위해 네오펜틸글리콜 1~30mol% 폴리에스테르 공중합체 또는 아이소프탈릭에시드 1~20mol%, 및 비스페놀에이 변성체 1~10mol%로 구성되는 폴리에스테르 공중합체가 바람직하다.

상기 노즐의 십자형 단면은 고점도와 저점도의 2종의 폴리머의 사이드-바이-사이드 형으로 구성되며, 두 폴리머의 비율이 각각 30~70% 및 70~30%로 구성된는 것이 바람직하다. 십자형 노즐의 이형도는 고점도 부분(a)에 대한 저점도 부분(b)의 직경비(a/b)를 1.0~1.8사이의 값을 갖는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기 상세히 설명한다.

본 발명은 공중합 폴리에스터를 적용하여 고권축에 의한 신축성과 십자형 이형단면의 모세관 현상에 의한 수분조절 성능, 청량한 촉감과 은은한 색조(Tone) 발현의 심미감을 특징으로 하는 신축성 잠재권축 폴리에스테르사와 그 제조방법을 제공한다. 본 발명을 통해 내화학성이 좋은 폴리에스터사에 신축성 및 기능성, 감성적 특징을 부여하여 적용 용도를 확대할 수 있다. 본 발명을 통해 공중합 폴리머를 활용한 고신축 잠재 권축사에 십자형 단면의 적용 통해 빠른 속도로 피부 표면의 수분(땀)을 흡수하고 건조시킴으로써 피부의 수분상태를 관리해주며 시원한 감성, 쾌적성을 제공할 수 있다. 또한 의복 세탁 후 빠른 속도로 건조되므로 의복관리가 용이하다. 뿐만 아니라 또한 십자형 단면의 요철감에 의해 청량한 촉감과 원단 표면의 색조에 의한 독특한 심미감을 제공한다.

본 발명과 같이 고신축 특성을 갖는 잠재 권축사에 십자형 이형단면을 적용하여 복합 용융방사, 연신공정할 경우 수분조절 능력 및 청량한 촉감, 심미감을 갖는 신축 폴리에스테르사의 제공이 가능하며 다양한 직물 또는 편물에 응용될 수 있는 장점이 있다.

제1도는 본 발명에서 사용된 십자형 이형단면 노즐 단면을 예시한 도면이다.

본 발명은 신축성 및 기능성을 특징으로 하는 폴리에스테 섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로, 조성 및 물성이 상이한 2종의 고분자를 복합방사법에 의하여 십자형 단면으로 방사하여 잠재 권축 성능과 우수한 흡한 속건 성능을 동시에 갖는 기능성 신축 폴리에스테르 필라멘트에 관한 것이다. 본 발명은 고점도의 고수축 공중합 폴리에스테르 폴리머와 일반 폴리에스테르 저점도 폴리머를 십자형 단면으로 복합방사 후 연신공정을 거치는 것을 특징으로 한다.

이종의 폴리머로 이루어진 복합방사 필라멘트의 제조방법에 있어서, 십자형 단면을 취하며 단면을 좌, 우 대칭으로 나누어 고점도 고수축 폴리머와 저점도 저수축 폴리머로 구성된다. 이때 2종의 폴리머는 각각 30~70%, 70~30% 비율로 토출시켜 용융방사하여 제조한다. 고점도 폴리머는 고수축 특성을 부여한 고유점도 0.6~0.85의 공중합 폴리에스테르이며, 저점도 폴리머는 고유점도 0.4~0.55를 갖는 일반 폴리에스테르로 구성된다. 이때 고점도로 사용된 폴리머는 고수축 특성을 부여하기 위해 네오펜틸클리콜 1~30mol% 폴리에스테르 공중합체 또는 아이소프탈릭에시드 1~20mol% 및 비스페놀에이 변성체 1~10mol%로 구성되어 있는 폴리에스테르 공중합체를 사용한다. 이러한 고수축 특성을 갖는 폴리에스테르 공중합체로 제조된 섬유의 경우 열수에서 12~20%의 수축률을 나타낸다. 공중합체의 함량이 높을수록 높은 수축특성을 나타내지만 제사시 이물발생 및 단사발생으로 인해 공정성 불량을 야기할 수 있다.

또한, 고점도와 저점도의 두 폴리머의 고유점도 차는 0.1~0.3 수준이 좋다. 고유점도 차이가 높을수록 수축차이에 의한 권축발현 효과가 높아져 높은 신축성을 나타내지만, 물성 차이가 클수록 두 폴리머의 열적 유동학적(Rheology) 특성 차이가 커져 방사시 노즐 면에서 곡사 현상이 심해진다. 때문에 단면형성성이 불량해짐은 물론 방사 공정성이 불량해진다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여 점도차이를 0.1이하로 하게 될 경우 두 폴리머의 수축차이에 의한 권축형성이 어려워 신축성을 얻기 힘들다.

이러한 구성에 의한 2종의 폴리머를 십자형 방사구금을 통해 복합 용융방사하여 기능성 잠재권축사를 제조한다. 이때 복합방사용 방사구금은 십자 형태로 특수하게 제조하여 두 가지 고분자가 방사구금을 통과하면서 십자형의 이형단면을 갖도록 하였으며 이때 용융점도 차이에 의해 단면의 불균형과 공정불량을 제어하기 위하여 방사노즐의 토출구 중에서 고점도 부분(a)에 대한 저점도 부분(b)의 직경비(a/b)를 1.0~1.8 사이의 값을 갖도록 하였다. 직경비가 1.0이하일 경우 저점도 고분자의 토출량이 많아져 완전한 십자형 단면을 갖기 어려우며, 공정이 불량하게 된다. 1.8이상을 경우는 고점도 고수축 폴리머의 토출량이 높아져 방사노즐 토출구에서 고점도 쪽으로 휘어지는 곡사현상이 공정에 영향을 미칠 정도로 발생하며 권취후 원사의 권축 발현에 불리하게 작용된다.

특수하게 설계된 십자형 방사구금을 통하여 2종의 폴리머를 반연신사 형태로 복합 용융방사 후 연신공정을 거쳐 고신축 기능성 잠재권축사의 제조가 가능하다. 이때 방사속도 2,500~3,500m/min의 반연신사 형태로 방사, 권취한다. 방사시 두 개의 고뎃롤러(Godet Roller)의 온도는 OFF 상태로 하며, 두 롤러 사이의 속도비는 1.0~1.2로 설정하여 반연신사를 제조한다. 권취된 십자형 잠재 권축 반연신사를 연신비 1.5~2.5, 가열롤러 온도 70~100℃, 가열 플레이트 온도 160~250℃로 연신하는 것을 특징으로 한다. 연신비를 1.5~2.5로 하여 방속 2,500~3,000m/min의 반연신사로 방사한다. 이때 연신비를 1.5 이하로 할 경우 고점도와 저점도 두 폴리머의 배향도 차이가 적어져 권축발현이 효과가 떨어지며, 연신비가 2.5 이상 초과할 경우 사절을 발생시켜 공정에 악영향을 끼치고, 최종제품에 모우를 발생, 외관불량을 나타낸다.

본 발명에 의해 제조된 십자형 이형단면 잠재 권축사는 일반적인 직물 또는 편물로 사용가능하며 고수축 고점도 폴리머 적용에 의해 우수한 신축성능 효과를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 기존 잠재권축사에 비해 단면에 의한 흡수성 및 건조속도가 우수하여 수분조절 성능이 갖으며, 이형단면에 의한 청량한 촉감과 독특한 심미감을 갖는다. 이에 따라 바지, 자켓, 이너웨어 등 다양한 의류용 소재로 사용이 가능하다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 더욱 잘 이해될 수 있다. 하기 실시예는 본 발명의 일례를 설명하기 위한 것으로 특허청구범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.

하기 표와 같은 조건으로 기능성 잠재권축사를 제조하고 신축성, 흡수거리, 건조속도에 대한 기능성과 청량감에 대한 감성평가를 진행하였다.

실시예 1-3 및 비교예 1-3

하기 표 1과 같은 조성 및 조건으로 기능성 잠재권축사를 제조하고 신축성, 흡수거리, 건조속도에 대한 기능성과 청량감에 대한 감성평가를 진행하였다.

[표 1]

*고유점도(IV, Intrinsic Viscosity): 각 폴리머를 120℃의 오르토-클로로페놀에 1% 농도로 충분히 용해시킨 후, 30℃의 항온조에서 우벨로드형 점도계를 사용하여 측정

*권축율 (Tc, %): 3,000÷섬도÷4만큼의 길이만큼 1m길이의 타래로 시료를 취한다. 이 시료를 열수 처리시 권축발현이 이루어질 때, 각 섬유가닥의 엉킴이 발생하지 않는 수준의 하중인 1g의 하중을 부여한 상태에서 열수(100℃)에서 20분간 처리후 하중을 제거한 후 4시간동안 방치하여 자연 건조시킨다. 자연건조후 시료에 6g의 하중을 부여한후 1분경과후 길이 L1을 측정한 후 600g의 하중을 부여, 1분 경과후 길이 L2를 측정한다. 이와 같이 측정된 값을 하기와 같은 수식에 의해 권축율을 구한다.

*흡수속도: KS K 0815 6.27.1 B법에 의해 흡수 거리를 측정하였다. 시험편을 20*2.5cm의 크기도 웨일, 코스 방향으로 각각 5매 이상 재취하여 각 시험편을 증류수가 담긴 용기의 수면에 한쪽 끝이 닿도록 하여 일정한 높이로 수평봉을 정지시킨다. 이렇게 하여 10분 후 모세관 현상에 의해 물이 상승된 높이의 평균값을 구한다.

*건조속도: KS K 0815 6.28.1 A법에 의해 건조 시간을 측정하였다. 시료를 40*40cm의 크기로 3매 채취하여 증류수에 침지시켜 충분히 흡수하게 한 후, 수주에서 꺼내어 물방울이 더 이상 떨어지지 않을 때 건조시간 측정 장치에 고정시키고 표준상태에서 방치시켜 자연건도 될 때까지의 시간(min) 을 측정하여 평균값을 구한다.

* 공정성 평가: 1등급 생산량/전체 생산량*100= 수율(중량기준)

* 신축성 및 청량감 평가: 5명의 전문가에 의한 상대적 관능평가 실시

실시예 1~3은 기능성 잠재권축사의 우수한 특성을 나타내었다. 비교예 1과 2는 고수축 고점도 폴리머와 저점도 폴리머를 십자형 단면으로 복합 방사한 후 연신공정을 거친 잠재권축사의 특성이다. 비교예 1과 같이 일반적인 원형단면의 사이드 바이 사이드형 복합방사하였을 때보다 흡수거리, 건도시간의 수분조절 성능과 청량한 촉감이 우수하였다. 비교예 2와 비교하였을 경우는 고수축 고점도 폴리머 뿐만아니라 저점도 폴리머의 고유점도에 의해 두 폴리머의 고유점도 차이가 신축성능에 중요한 요소임을 확인할 수 있다. 본 발명은 고점도의 고수축 특성, 고점도와 저점도의 고유점도차이, 섬유의 단면 변경에 의한 신축성 및 수분조절 성능, 청량감 향상의 결과를 나타내었다.

Claims (7)

1. 2종의 폴리머로 구성된 잠재권축 복합방사에 있어서, 고점도 폴리머로 고유점도가 0.6~0.85이며 고수축 특성을 갖는 폴리에스테르 공중합체를 사용하고, 저점도 폴리머로 고유점도가 0.4~0.55를 갖는 일반 폴리에스테르 폴리머를 사용하여 십자형 단면을 갖는 노즐에서 복합방사하여 제조되고,
   상기 고점도 폴리머는 폴리에스테르 공중합체로 고수축 특성을 부여하기 위해 네오펜틸글리콜 1~30mol%를 포함하고,
   상기 노즐의 십자형 단면은 고점도와 저점도의 2종의 폴리머의 사이드-바이-사이드 형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 잠재권축성 복합방사 필라멘트.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 십자형 노즐의 이형도는 고점도 부분(a)에 대한 저점도 부분(b)의 직경비(a/b)를 1.0~1.8사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 잠재권축성 복합방사 필라멘트.
   
5. 제1항 또는 제4항에 따른 잠재권축성 복합방사 필라멘트로 제조된 연신사.
   
6. 제1항 또는 제4항에 따른 잠재권축성 복합방사 필라멘트로 제조된 가연사.
7. 삭제

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