KR101556042B1 - C형 복합섬유를 포함한 원단 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 C형 복합섬유를 포함한 원단 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원단에 포함된 C형 복합섬유가 우수한 강도를 보유하여 원단의 제조공정에서 중공의 파괴가 없어 보온성, 경량성이 온전히 발휘되면서도 우수한 신도를 가져 유연성이 향상된 유연성을 가지며, 기계적 물성이 향상된 원단을 제조할 수 있다. 또한, 원단에 포함된 C형 복합섬유가 종래의 복합섬유의 코어부 단면적율에 비해 크게 향상된 코어부 단면적율을 가짐으로써 원단의 보온성 및 경량성 등의 효과를 극대화할 수 있다. 원단에 포함된 본 발명의 특정조건을 만족하는 C형 복합섬유는 종래의 복합섬유에 비해 향상된 코어부 단면적율을 가지는 동시에 우수한 강도 및 신도를 가져 코어부 단면적율이 증가해도 감량공정에서 용출속도를 동시에 증가시킬 수 있어 원단의 감량공정 시간 단축 및 불균일 용출로 인한 염색불량, 중공감소 등이 발생하지 않아 원단의 품질이 우수한 C형 복합섬유를 포함한 원단 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

C형 복합섬유를 포함한 원단 및 그 제조방법{Fabric comprising a complex fiber with C-shaped cross-section and method for manufacturing thereof}
본 발명은 C형 복합섬유를 포함한 원단 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원사가 종래보다 향상된 강도 및 신도를 보유함에 따라 제직과정에서 중공의 파괴, 변형이 최소화됨과 동시에 원단이 우수한 기계적 강도를 가지며 섬유유연성이 향상된 C형 복합섬유를 포함한 원단 및 그 제조방법에 관한 것이다.
폴리에스테르나 폴리아미드 등의 합성섬유는, 그 우수한 물리적 및 화학적 특성에 의해, 의류용뿐만 아니라, 산업용에도 널리 사용되고 있고, 공업적으로 중요한 가치를 지니고 있다. 그러나, 이들 합성섬유는, 그 단사섬도가 단일한 분포를 가지며, 보온성에서 마, 면 등의 천연섬유와 차이가 큰 결점이 있었으며, 이러한 결점을 개선하기 위해, 합성섬유를 중공화하는 것이 널리 행해지고 있다.
중공사는 1956년에 이미 기본적인 특허가 출원되어 있을 정도로 오래된 기술로서 중공사의 장점은 중공부에 대한 무게 감소로 인한 비중 감소로 경량감을 느낄 수 있다는 점을 들 수 있다. 또한 중공부에 공기가 존재함으로서 공기의 열전도율이 낮은 것을 이용하여 보온성을 또한 유지할 수가 있다. 섬유 집합체로서의 의복에 보온성을 주는 목적은 가볍고, 얇으면서도 보온성이 우수한 소재를 얻는데 있었다. 따라서 겨울철 옷이 두꺼워짐에 따라서 그 무게도 높아지고, 무게를 줄이면 보온성이 떨어지는 단점을 해결하기 위해서 중공사가 많이 이용되고 있다
일반적으로 중공률이 높은 중공사 섬유는 많은 공기층을 함유하므로 비중이 작고, 보온성이 우수하다. 따라서, 가벼우면서도 따뜻한 느낌을 주는 우수한 특성을 가지며, 등산복, 운동복, 기능성의류, 이불, 보온용 이불, 침낭, 등에 많이 사용되고 있다.
일반적인 중공사의 제조방법은 연결되지 않은 슬릿으로부터 폴리머를 토출시키고 완전히 고화되기 전에 융착이 이루어지도록 하여 외기를 중앙부에 포함시켜 중공을 만드는 방법이 널리 사용되고 있다.
한편, 상기와 같이 연결되지 않은 슬릿을 통해 폴리머를 토출한 후 완전 고화되기 전에 융착시키는 방법으로 제조한 중공사는 중공율이 30% 이상인 경우 가연공정 등 후가공과정을 거치면 그 단면이 쉽게 붕괴, 즉 합착(중공부의 소멸)될 수 있기 때문에 대부분 필라멘트 상태로 사용되거나 스테이플(단섬유)로 커팅 후에 방적을 통해서 사용하게 된다.
그러나 필라멘트로 사용할 경우, 중공을 통한 반발탄성력이 증대되어 의류용 일반 환편물, 직물로 사용하기에는 미끈거리는 촉감과 드레이프성이 떨어지게 되어 의류용으로 용도 전개가 어려워 일부 국한된 용도로만 사용되고 있다. 또한 기모물의 경우에도 벌키성이 떨어지고 중공사의 표면이 매끈거리며 반발 탄성력이 우수하기 때문에 기모성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 그리고 다른 섬유와의 복합의 경우에도 중공의 특성인 경량성과 보온성이 반감되며, 원사의 복합화에 따른 원단의 후도가 증가하고, 촉감 개선이 미미한 문제가 있었다.
또 다른 방법으로는 스테이플로 단섬유화 하여 방적을 하는 방법이 있다. 방적을 할 경우에는 촉감이 우수하며, 강도가 증가하고 타섬유와의 복합이 용이하여 다양한 용도로의 전개가 가능하나 스테이플(단섬유)화 하는데 제조비용이 높으며, 필링성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 방적이란 2차 공정을 다시 거쳐야하기 때문에 방적 설비를 별도로 갖추어야하고, 공정 추가로 인한 시간과 비용적 부담도 발생하게 된다.
일반 의류용 필라멘트의 경우, 위와 같은 문제점을 보완하기 위해서 사가공, 즉 가연공정 등의 후가공과정을 거쳐 촉감을 개선하기도 한다. 하지만 이러한 가연공정은 높은 온도에서 많은 장력을 통해서 꼬임을 부여하기 때문에 중공사의 경우에는 중공이 찌그러지는 단점을 가지고 있다. 특히, 중공사의 중공율이 30%이상인 경우에는 중공부를 감싸고 있는 섬유외곽의 벽이 얇기 때문에 상대적으로 더 쉽게 합착 현상이 발생하는 문제가 있었다. 한편, 중공사의 중공부가 중공율이 30% 미만인 경우에는 가연공정 등 후가공과정을 거친 중공 필라멘트가 가지고 있는 중공율도 낮기 때문에 가연공정 후에는 중공율이 5%이하로 떨어져 중공을 찾아보기가 어렵게 된다. 한국특허출원 제2007-0051838호는 인열강도 및 내마모성이 우수한 폴리에스테르 중공사 및 그의 제조방법에 관한 것으로 서로 떨어져 배열된 2개 이상의 슬릿들로 구성된 방사 구금을 이용하여 제조된 중공섬유를 개시하고 있다. 그러나 상기 선행기술은 직접 중공섬유를 방사함에 따라 우수한 중공률을 가지지 못하고 중공섬유의 기계적 강도도 매우 좋지 않은 문제점이 있어 상술한 후가공 과정을 거치기 어려운 문제점이 있다.
한편, 중공섬유를 이용하여 원단을 제직하는 경우 종래의 중공섬유는 상기와 같이 제직과정 등을 견딜 강도가 보유되지 않아 중공이 파괴가 빈번하여 통상적으로 원단으로 제조 후에 용출(감량)공정을 거치는 것이 일반적이었다.
그러나 제직 후 용출공정을 거침으로써 중공의 붕괴를 최소화하려고 해도 종래의 용출 전 중공섬유의 경우 그 강도 등의 기계적 물성이 좋지 않고, 용출이 완료되면 시스부만 남게 되면서 강도가 더욱 낮아져 원사의 중공붕괴 및 이를 포함하는 원단의 인열강도가 매우 낮아지는 문제가 있다. 또한, 종래의 C형 중공섬유의 경우 1개의 개방된 슬릿을 포함하고 있는 경우로서 슬릿이 없는 중공섬유에 비해 외부의 힘에 의해 중공이 변형, 파괴되기 쉽고, 나아가 중공이 중공섬유의 한쪽에 개방된 슬릿쪽으로 편향된 경우 더더욱 중공의 붕괴가 발생되기 쉬운 문제점이 있었다. 나아가, 이러한 문제점을 가지는 중공섬유를 포함하는 원단의 경우 원단자체의 불량으로 이어지는 문제점이 있다.
또한, 종래 중공섬유의 중공률 또는 중공섬유로 용출 전의 복합섬유 코어부단면적율은 30% 미만 수준밖에 되지 않아 이러한 중공섬유 또는 복합섬유를 포함하는 원단의 경우 보온성, 경량성 등의 효과를 기대하기 어렵다는 문제점이 있다.
나아가, 원단의 보온성, 경량성을 극대화하기 위해 종래에 중공률이 향상된 중공섬유를 포함하는 원단을 제조하려는 시도들이 있었으나, 원사로써 중공률이 30% 이상인 중공섬유 자체를 제조하기조차 어려운 문제점이 있었다. 또한, 중공률을 증가시킨 복합섬유를 제조해도 복합섬유의 강도 등 기계적 물성이 현저히 저하되는 문제점이 있으며, 중공율만 증가시켰을 경우 알칼리 용액을 이용한 용출공정에서 용출시간이 길어지고 용출이 제대로 이루어지지 않아 용출 불균일에 따른 염색불량, 중공감소, 등의 문제점이 빈번하여, 원단의 품질저하, 불량의 문제점에 직결되고, 원단의 보온성, 경량성이 온전히 발휘될 수 없다는 문제점을 가지고 있다.
더 나아가 상기 연장된 용출공정시간은 원단에 포함된 C형 복합섬유의 섬유형성성분에 알칼리 침해를 발생시켜 C형 복합섬유 및 이를 포함하는 원단의 품질저하 및 불량을 야기시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 첫 번째로 해결하려는 과제는 종래의 복합섬유에 비해 현저히 향상된 코어부 단면적율을 가지는 C형 복합섬유를 포함하는 원단을 제조함으로써 보온성 및 경량성 등이 우수한 원단을 제조하는 동시에 원단에 포함된 C형 복합섬유가 우수한 강도를 보유하여 제직과정에서 중공의 변형, 파괴가 없고, 우수한 신도를 보유하여 섬유 유연성이 향상된 C형 복합섬유를 포함한 원단의 제조방법을 제공하는 것이다. 또한, 용출공정에서 코어부 단면적율이 증가해도 용출속도 또한 증가됨으로써 용출공정 소요시간을 균일하게 할 수 있어 용출시간의 장기화에 따른 섬유의 알칼리침해를 최소화한 C형 복합섬유를 포함한 원단의 제조방법을 제공하는 것이다.
두 번째로 해결하려는 과제는 본 발명의 특정조건을 만족하는 C형 복합섬유는 우수한 강도 및 신도를 가져 중공의 파괴 및 중공의 형태변화가 없어 이를 포함하는 원단이 보온성, 경량성을 온전히 달성할 수 있고 이에 더 나아가 종래의 복합섬유보다 향상된 코어부 단면적율을 가지는 C형 중공섬유를 이용함으로써 보온성 경량성이 극대화된 원단을 제공하는 것이다. 또한, 원단에 포함된 C형 복합섬유의 중공부분이 전량 용출될 수 있고, 염색의 불량이 발생하지 않는 품질이 우수한 원단을 제공하는 것이다.
상술한 첫 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, (1) 폴리에스테르계 및 폴리아미드계 중 어느 하나 이상의 성분이 포함된 시스부, 및 테레프탈산(TPA)을 포함하는 산성분, 에틸렌글리콜(EG)을 포함하는 디올성분 및 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염(DMSIP)을 포함하여 반응된 에스테르화 반응물과 폴리알킬렌글리콜을 중·축합시킨 공중합체를 포함하는 폴리에스테르계 성분이 포함된 코어부를 준비하는 단계; (2) 상기 코어부가 상기 시스부의 일측에서 외부로 노출되도록 복합방사 하는 단계; 및 (3) 복합 방사된 섬유를 제직(weaving) 또는 편성(knitting)하여 원단을 제조하는 단계;를 포함하여 원단을 제조하되, 상기 (2) 단계 이후의 복합방사된 섬유는 하기의 조건 (a) 내지 (d)을 만족하는 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법을 제공한다.
(a) 30 ≤ 코어부 단면적율(%)≤ 65
(b) 20° ≤ 슬릿각도(θ) ≤ 30°
(c)
Figure 112013121324775-pat00001
(d)
Figure 112013121324775-pat00002
단, 코어부 단면적율(%)은 C형 복합섬유의 전체 단면적에 대한 상기 복합섬유에 포함된 코어부의 단면적의 백분율이며, 슬릿각도(θ)는 코어부의 중심과 시스부의 불연속한 양 지점을 각각 연결한 직선의 사이각이고, 슬릿간격(d)은 시스부의 불연속한 양 지점 사이의 거리(μm)이며, 편심거리(s)는 C형 복합섬유 전체 단면의 중심에서 코어부 중심 간의 거리(μm)이고, R1은 C형 복합섬유의 단면 전체의 직경(μm)이며, R2는 C형 복합섬유 중 코어부 단면의 직경(μm)을 의미함.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (2) 단계와 (3) 단계 사이에, 상기 복합섬유를 후가공 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계 시스부의 폴리에스테르계 성분은 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계 시스부의 폴리아미드계 성분은 나일론 6,나일론 66, 나일론 6.10 및 아라미드(Aramid)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계 코어부는, 1-1) 테레프탈산을 포함하는 산성분 및 에틸렌글리콜을 포함하는 디올성분이 1 : 1.1 ~ 2.0의 몰비로 포함되고, 상기 테레프탈산을 포함하는 산성분과 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염의 전체 몰수에 대비하여 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 0.1 ~ 3.0 몰%로 포함하여 반응된 에스테르화 반응물을 제조하는 단계; 및 1-2) 상기 에스테르화 반응물 100 중량부에 대해 폴리알킬렌글리콜을 7 내지 14 중량부를 혼합하여 중·축합된 공중합체를 제조하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (2) 단계에서 상기 시스부와 코어부의 중량비는 70 : 30 내지 35 : 65일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 후가공은 가연(DTY)법, 공기분사법 및 찰과법(나이프에지법)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (3)단계 이후 (4)단계로써, 원단에 포함된 C형 복합섬유의 코어부를 알칼리 용액을 통해 용출시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 (4) 단계는 80 내지 100℃에서 1 내지 5 중량%의 수산화나트륨 수용액을 통하여 원단에 포함된 C형 복합섬유의 코어부를 용출할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (3)단계의 원단은 상기 (2) 단계의 복합 방사된 섬유와 이종의 원사가 교직(mixed weaving) 또는 교편(mixed knitting)된 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 (2) 단계 이후 복합방사된 섬유는 하기의 조건 (f)를 더 만족할 수 있다.
(f)
Figure 112013121324775-pat00003

한편, 상술한 두 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, C형 복합섬유를 포함하는 원단으로서, 상기 C형 복합섬유는 코어부 및 상기 코어부를 감싸는 시스부를 포함하며, 횡단면이 C 자형이고, 상기 코어부가 시스부의 일측에서 외부로 노출되며, 하기의 조건을 모두 만족하는 C형 복합섬유를 포함한 원단을 제공한다.
(a) 30 ≤ 코어부 단면적율(%)≤ 65
(b) 20° ≤ 슬릿각도(θ) ≤ 30°
(c)
Figure 112013121324775-pat00004
(d)
Figure 112015049497980-pat00005

단, 코어부 단면적율(%)은 C형 복합섬유의 전체 단면적에 대한 상기 복합섬유에 포함된 코어부의 단면적의 백분율이며, 슬릿각도(θ)는 코어부의 중심과 시스부의 불연속한 양 지점을 각각 연결한 직선의 사이각이고, 슬릿간격(d)은 시스부의 불연속한 양 지점 사이의 거리(μm)이며, 편심거리(s)는 C형 복합섬유 전체 단면의 중심에서 코어부 중심 간의 거리(μm)이고, R1은 C형 복합섬유의 단면 전체의 직경(μm)이며, R2는 C형 복합섬유 중 코어부 단면의 직경(μm)을 의미함.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 C형 복합섬유가 하기의 조건 (f)를 더 만족할 수 있다.
(f)
Figure 112013121324775-pat00006
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 C형 복합섬유에서 시스부는 폴리에스테르계, 폴리아미드계 중 어느 하나 이상의 합성수지를 포함하고, 상기 코어부는 테레프탈산(TPA)을 포함하는 산성분, 에틸렌글리콜(EG)을 포함하는 디올성분 및 디메틸설퍼이소프탈리에트 소듐염(DMSIP)을 포함하여 반응된 에스테르화 반응물과 폴리알킬렌글리콜을 중·축합시킨 공중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 C형 복합섬유는 부분연신사(POY), 연신사(SDY), 가연사(DTY), 에어텍스쳐사(ATY), 에지 크림프사(Edge Crimped yarn) 및 복합사(ITY)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 C형 복합섬유가 부분연신사(POY)인 경우 섬도는 50 내지 200 데니어이고, 18 내지 100 필라멘트일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 C형 복합섬유가 연신사(SDY)인 경우 섬도는 50 내지 200 데니어이고, 18 내지 100 필라멘트일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 C형 복합섬유가 가연사인 경우 섬도는 50 내지 1000 데니어이고 18 내지 720 필라멘트일 수 있다.
이하, 본 발명에서 사용한 용어에 대해 설명한다.
본 발명에서, 사용되는 용어인 ‘섬유’는 '사(絲, Yarn)' 또는 '실'을 의미하며, 통상적인 다양한 종류의 사 및 섬유를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어인 ‘편심거리’는 C형 복합섬유 단면의 중심에서 상기 단면에 포함된 코어부의 중심 간의 거리를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어인 ‘복합섬유’는 복합방사하여 제조된 원사 그 자체 또는 이를 연신, 부분연신, 가연신 등의 후가공 공정을 거친 복합가공섬유를 포함하며 중공섬유를 제조하기 위한 감량공정을 거치지 않은 원사를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어인 “감량공정”은 중공섬유를 제조하기 위해 복합섬유에 포함된 코어부를 알칼리 용액에 의해 용출시키는 공정 또는 복합섬유를 원단으로 제조한 뒤 원단상태에서 복합섬유에 포함된 코어부를 알칼리 용액에 의해 용출시키는 공정을 모두 포함하는 의미로 사용하며, 용출공정과 동일한 의미이다.
본 발명에서 사용되는 용어인 원단은 직물과 편물을 모두 포함하는 의미이다.
본 발명의 C형 복합섬유를 포함한 원단 및 그 제조방법은 원단에 포함된 C형 복합섬유가 우수한 강도를 보유하여 원단의 제조공정에서 중공의 파괴가 없어 보온성, 경량성이 온전히 발휘되면서도 우수한 신도를 가져 유연성이 향상된 유연성을 가진 원단을 제조할 수 있다. 또한, 원단에 포함된 C형 복합섬유가 종래의 복합섬유의 코어부 단면적율에 비해 크게 향상된 코어부 단면적율을 가짐으로써 원단의 보온성 및 경량성 등의 효과를 극대화할 수 있다. 원단에 포함된 본 발명의 특정조건을 만족하는 C형 복합섬유는 종래의 복합섬유에 비해 향상된 코어부 단면적율을 가지는 동시에 우수한 강도 및 신도를 가져 코어부 단면적율이 증가해도 감량공정에서 용출속도를 동시에 증가시킬 수 있어 원단의 감량공정 시간 단축 및 불균일 용출로 인한 염색불량, 중공감소 등이 발생하지 않아 원단의 품질이 우수하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 C형 복합섬유의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 C형 복합섬유의 감량 후 중공섬유 모식도이다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 코어부 단면적율이 30%인 복합섬유의 감량 후 C형 중공섬유 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 코어부 단면적율이 40%인 복합섬유의 감량 후 C형 중공섬유 단면도이다.
도 3c는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 코어부 단면적율이 50%인 복합섬유의 감량 후 C형 중공섬유 단면도이다.
도 3d는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 코어부 단면적율이 60%인 복합섬유의 감량 후 C형 중공섬유 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가연 처리된 코어부 단면적율이 30%인 C형 복합섬유의 감량 후 C형 중공섬유 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가연 처리된 코어부 단면적율이 40%인 C형 복합섬유의 감량 후 C형 중공섬유 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가연 처리된 코어부 단면적율이 50%인 C형 복합섬유의 감량 후 C형 중공섬유 단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가연 처리된 코어부 단면적율이 60%인 C형 복합섬유의 감량 후 C형 중공섬유 단면도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 종래의 C형 복합섬유를 포함한 원단은 감량공정 이후 시스부만 남게 됨에 따라 원사의 기계적 강도가 현저히 낮아 이를 포함하는 원단의 인열강도가 매우 낮아지는 문제가 있었다.
또한, 종래 복합섬유의 코어부 단면적율은 30% 미만 수준밖에 되지 않아 이를 포함하는 원단은 보온성, 경량성 등의 효과를 기대하기 어렵다는 문제점이 있었다.
나아가, 원단의 보온성, 경량성을 극대화하기 위해 종래에 코어부 단면적율이 향상된 C형 복합섬유를 포함하는 원단을 제조하려는 시도들이 있었으나, 원사로써 코어부 단면적율이 30% 이상인 복합섬유 자체를 제조하기조차 어려운 문제점이 있었다. 또한, 코어부 단면적율을 증가시킨 복합섬유를 제조해도 복합섬유의 강도 등 기계적 물성이 현저히 저하되는 문제점이 있었으며, 코어부 단면적율만 증가시켰을 경우 알칼리 용액을 이용한 용출공정에서 용출시간이 길어지고 용출이 제대로 이루어지지 않아 용출 불균일에 따른 염색불량, 중공감소, 등의 문제점이 빈번하여, 원단의 품질저하, 불량의 문제점에 직결되고, 원단의 보온성, 경량성이 온전히 발휘될 수 없다는 문제점을 가지고 있었다.
마지막으로 상기 연장된 용출공정시간은 C형 중공섬유의 시스부에 포함된 성분의 알칼리 침해를 발생시켜 C형 중공섬유 및 이를 이용해 제직한 원단의 품질저하와 연결되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은, (1) 폴리에스테르계 및 폴리아미드계 중 어느 하나 이상의 성분이 포함된 시스부, 및 테레프탈산(TPA)을 포함하는 산성분, 에틸렌글리콜(EG)을 포함하는 디올성분 및 디메틸설퍼이소프탈리에트 소듐염(DMSIP)을 포함하여 반응된 에스테르화 반응물과 폴리알킬렌글리콜을 중·축합시킨 공중합체를 포함하는 폴리에스테르계 성분이 포함된 코어부를 준비하는 단계; (2) 상기 코어부가 상기 시스부의 일측에서 외부로 노출되도록 복합방사 하는 단계; 및 (3) 복합 방사된 섬유를 제직(weaving) 또는 편성(knitting)하여 원단을 제조하는 단계;를 포함하여 원단을 제조하되, 상기 (2) 단계 이후의 복합방사된 섬유는 하기의 조건 (a) 내지 (d)를 만족하는 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법을 제공함으로서 상술한 문제의 해결을 모색하였다.
(a) 30 ≤ 코어부 단면적율(%)≤ 65
(b) 20° ≤ 슬릿각도(θ) ≤ 30°
(c)
Figure 112013121324775-pat00007
(d)
Figure 112013121324775-pat00008
이를 통해 종래와 다르게 원단에 포함되는 C형 복합섬유가 우수한 강도를 보유하고, 나아가 원단 상태에서 감량공정 수행 후의 중공섬유 자체의 기계적 강도도 우수하여 제조공정에서 중공의 파괴가 없고, 원단이 우수한 인열강도를 가지며 원단의 보온성 및 경량성을 온전히 발휘할 수 있다. 또한, 원단에 포함된 C형 복합섬유의 코어부 단면적율을 조정하여 크게 향상된 코어부 단면적율을 가짐으로써 원단의 보온성 및 경량성 등의 효과를 극대화할 수 있다. 나아가, 제조된 C형 복합섬유의 코어부 부분 물질이 전량 용출되어 용출 불균일로 발생되는 염색불량이 발생하지 않아 원단의 품질이 크게 향상되고, C형 복합섬유 내부에 용출되지 않는 잔여물질로 인한 중공감소가 없어 원단의 기능감소를 최소화할 수 있다.
먼저 (1) 단계로서 시스부 및 코어부를 준비한다.
상기 시스부에 포함되는 성분을 설명한다. 본 발명에서 상기 시스부에는 폴리에스테르계 성분, 폴리아미드계 성분 중 어느 하나 이상의 성분을 포함한다.
구체적으로 상기 시스부의 폴리에스테르계 성분은 통상적으로 C형 복합섬유에 사용되는 것이면 제한 없이 사용될 수 있지만 바람직하게는 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며 보다 바람직하게는 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET) 일 수 있다. 다만 상기 기재된 폴리에스테르계 성분 종류에 한정되는 것은 아니며 기능성이 추가된 폴리에스테르계 성분이 사용될 수도 있다.
다음으로 상기 시스부의 폴리아미드계 성분은 통상적으로 C형 복합섬유에 사용되는 것이면 제한 없이 사용될 수 있지만 바람직하게는 나일론 6, 나일론 66, 나일론 6.10 및 아라미드(Aramid)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며 보다 바람직하게는 나일론 6 일 수 있다. 다만 상기 기재된 폴리아미드게 성분 종류에 한정되는 것은 아니며 기능성이 추가된 폴리아미드계 성분이 사용될 수 있다.
다음으로 상기 코어부에 포함되는 성분에 대해 설명한다.
상기 코어부에는 테레프탈산(TPA)을 포함하는 산성분, 에틸렌글리콜(EG)을 포함하는 디올성분 및 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염(DMSIP)을 포함하여 반응된 에스테르화 반응물과 폴리알킬렌글리콜을 중·축합시킨 공중합체를 포함하는 폴리에스테르계 성분이 사용될 수 있다.
상기 공중합체를 포함하는 폴리에스테르계 성분을 사용하는 경우 다른 종류의 공중합체를 사용하는 경우에 비해 복합방사시 방사 공정에서 잦은 사절과 팩압 상승으로 인한 방사조업성의 감소를 방지할 수 있고, 제조된 복합섬유의 코어부 용출공정에서 코어부 불균일 감량으로 인한 염색 균일성 저하의 문제점을 방지할 수 있는 이점이 있다.
구체적으로 상기 코어부의 테레프탈산(TPA)을 포함하는 산성분, 에틸렌글리콜(EG)을 포함하는 디올성분 및 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 포함하여 반응된 에스테르화 반응물과 폴리알킬렌글리콜을 중·축합시킨 공중합체를 포함하는 폴리에스테르계 성분은 하기의 제조방법을 통해 제조될 있다. 다만, 하기의 제조방법은 바람직한 일실시예일 뿐 이에 제한되는 것은 아니다.
먼저 1-1) 단계로서, 테레프탈산을 포함하는 산성분 및 에틸렌글리콜을 포함하는 디올성분이 1 : 1.1 ~ 2.0의 몰비로 포함되고, 상기 테레프탈산을 포함하는 산성분과 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염의 전체 몰수에 대비하여 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 0.1 ~ 3.0 몰%로 포함하여 반응된 에스테르화 반응물을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 코어부에 포함되는 성분은 테레프탈산(TPA)을 포함하는 산성분, 에틸렌글리콜(EG)을 포함하는 디올성분 및 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 단량체로 포함한다.
상기 단량체 중 먼저 테레프탈산을 포함하는 산성분에 대해 설명한다.
본 발명은 산성분으로 테레프탈산(TPA)을 반드시 포함하며, 테레프탈산 이외에 통상의 알칼리 이용해성 폴리에스테르를 포함하는 복합섬유에 사용되는 산성분인 경우 제한 없이 포함될 수 있다. 바람직하게는 상기 산성분에는 테레프탈산(TPA)이 50 몰% 이상 포함될 수 있다.
구체적으로 상기 산성분으로 부가적으로 테레프탈산 이외의 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산을 포함할 수 있고, 비제한적인 예로써 디메틸테레프탈산 또는 이소프탈산 등을 단독 또는 혼합하여 포함할 수 있다. 다만, 디메틸테레프탈산은 에스테르화 반응성이 약해 추가적인 촉매들을 요구하고 원료의 원가가 테레프탈산에 비해 약 20% 높으며, 이소프탈산의 경우 제조되는 코폴리에스테르의 내열성 저하를 유발할 수 있는 바, 부가적으로 다른 방향족 다가 카르복실산을 포함시키는 경우 본 발명이 달성하려는 물성을 감소시키지 않는 범위에서 적절한 양이 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 산성분으로 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산을 더 포함할 수 있으며, 이의 비제한적 예로써, 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 수베린산, 시트르산, 피메르산, 아젤라인산, 세바스산, 노나노산, 데카노인산, 도데카노인산 및 헥사노데카노인산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 다만, 지방족 다가 카르복실산을 포함시킬 경우 제조되는 코폴리에스테르의 내열성 저하를 유발할 수 있는바, 부가적으로 다른 지방족 다가 카르복실산을 포함시키는 경우 본 발명이 달성하려는 물성을 감소시키지 않는 범위에서 적절한 양이 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 산성분으로 헤테로고리를 포함하는 디카르복실산, 지방족 다가 카르복실산으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있으며, 이의 비제한적 예로써, 2,5-퓨란디카르복실산, 2,5-사이오펜디카르복신산 및 2,5-피롤디카르복실산으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
다음으로 다른 단량체인 에틸렌글리콜을 포함하는 디올성분에 대해 설명한다.
본 발명은 디올성분으로 에틸렌글리콜(EG)을 반드시 포함하며, 상기 디올성분에는 에틸렌글리콜(EG)을 포함하며 에틸렌글리콜 이외에 통상의 알칼리 이용해성 폴리에스테르를 포함하는 복합섬유에 사용되는 디올성분인 경우 제한 없이 포함될 수 있다. 바람직하게는 상기 디올성분에는 에틸렌글리콜(EG)이 50 몰% 이상 포함될 수 있다.
구체적으로 상기 디올성분으로 부가적으로 에틸렌글리콜 이외의 탄소수 2 내지 14의 지방족 디올성분을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 탄소수 2 내지 14의 지방족 디올성분은 디에틸렌 글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 프로필렌글리콜, 트리메틸글리콜, 테트라메킬렌글리콜, 펜타메틸글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 헵타메틸렌클리콜, 옥타메틸렌글리콜, 노나메틸렌글리콜, 데카메틸렌글리콜, 운데카메틸렌글리콜, 도데카메틸렌글리콜 및 트리데카메틸렌글리콜으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 중 어느 하나 이상일 수 있다. 다만, 상기 디에틸렌글리콜은 방사공정에서 사절과 팩압상승을 유도하며 복합섬유의 감량 및 염색 공정에서 감량 불균일에 따른 염색 불균일의 불량을 발생시킬 수 있는 바, 부가적으로 첨가시킬 경우 본 발명이 목적하는 물성을 저해하지 않는 범위에서 적절한 양이 혼합됨이 바람직하다.
다음으로 또 다른 단량체인 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염에 대해 설명한다.
본 발명은 설폰산 금속염인 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 반드시 포함하며, 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 포함시킴으로써 물분자의 흡착을 유도하여 알칼리 이용출성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 만일 설폰산 금속연으로 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염 이외의 다른 설폰산 금속염을 사용하는 경우 알칼리 이용출의 향상이 미약한 문제점이 있다.
상기 단량체들 즉, 테레프탈산, 에틸렌글리콜 및 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염은 에스테르화 반응을 통해 에스테르화 반응물을 형성한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 1-1)단계로써, 상기 에스테르화 반응물은 테레프탈산 및 에틸렌글리콜이 1 : 1.1 ~ 2.0의 몰비로 포함되고, 상기 테레프탈산과 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염의 전체 몰수에 대비하여 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염이 0.1 ~ 3.0 몰%로 포함될 수 있다.
먼저, 상기 반응물에서 테레프탈산 및 에틸렌글리콜이 1 : 1.1 ~ 2.0의 몰비로 포함됨으로써 섬유 제조를 위한 방사시 높은 기계적 강도와 형태안정성을 유지할 수 있는 이점이 있다. 만일 에틸렌글리콜이 테레프탈산에 대해 2.0 몰비를 초과하여 포함될 경우 반응 시 산도가 높아져 부반응이 촉진되어 부산물인 디에틸글리콜이 다량으로 발생할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 만일 1.1 몰비 미만으로 포함할 경우 반응성 저하로 중합도가 저하되고 목표로 하는 고분자량의 코어부의 성분을 수득할 수 없는 문제점이 있을 수 있다.
다음으로, 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염은 상기 테레프탈산과 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 포함하는 산성분의 전체 몰수에 대비하여 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염이 0.1 ~ 3.0 몰%로 포함될 수 있다. 만일 상기 테레프탈산과 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 포함하는 산성분의 총 몰수에 대비하여 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염이 0.1 몰% 미만으로 포함되는 경우 알칼리 이용출 특성이 저하되어 알칼리 감량 공정 시간의 증가 및 이로 인한 섬유형성성 폴리머의 알칼리 침해를 유발할 수 있으며, 균일한 용출이 되지 않아 섬유의 염색공정에서 불균일 염색에 따른 불량률이 증가하는 문제점이 있을 수 있다.
또한, 만일 테레프탈산과 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염의 총 몰수 대비하여 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염이 3.0 몰%를 초과하여 포함될 경우 반응 안정성 저하로 부반응물인 디에틸글리콜(DEG)의 다량 발생에 따른 방사공정 시 사절의 빈번한 발생과 팩압이 상승하여 방사 조업성이 저하되고, 알칼리 이용출 특성이 너무 높아서 균일한 이용출 특성을 얻을 수 없어 가공된 섬유의 염색 불균일을 유발 및/또는 기계적 강도의 저하 원인이 될 수 있는 문제점이 있다.
상기 에스테르화 반응물을 제조하기 위해 테레프탈산, 에틸렌글리콜 및 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염의 혼합시기는 비제한적이며, 테레프탈산 및 에틸렌글리콜의 에스테르화 반응 중에 첨가될 수 있고, 반응 시작 시부터 첨가될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일실시에 따르면, 상기 1-1)단계의 에스테르화 반응물은 금속아세테이트 촉매하에서 제조될 수 있다. 상기 금속아세테이트 촉매는 리튬, 망간, 코발트, 소듐, 마그네슘, 아연 및 칼슘으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속을 포함하는 금속아세테이트 단독 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 금속아세테이트 촉매의 투입량은 바람직하게는 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염 100 중량부에 대하여 금속아세테이트 촉매를 0.5 ~ 20 중량부를 투입할 수 있다. 만일 금속아세테이트 촉매가 0.5 중량부 미만으로 포함될 경우 에스테르화 반응율이 저하되고 반응시간이 길어지는 문제점이 있을 수 있으며, 만일 20 중량부를 초과하면 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염의 반응제어가 어려워져 부산물인 디에틸글리콜의 함량 조절이 어려운 문제점이 있을 수 있다.
상기 1-1) 단계의 에스테르화 반응물은 바람직하게는 200 ~ 270℃의 온도 및 1100 ~ 1350 토르(Torr)의 압력 하에서 제조될 수 있다. 상기 조건을 만족하지 않는 경우 에스테르화 반응 시간이 길어지거나 고온의 영향으로 부반응물이 디에틸글리콜이 다량 형성될 수 있으며, 반응성 저하로 중·축합 반응에 적합한 에스테르화 반응물을 형성할 수 없는 문제가 발생하는 문제점이 있을 수 있다.
다음으로 상술한 에스테르화 반응물과 폴리알킬렌글리콜의 중·축합을 통한 공중합체 제조방법에 대해 설명한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 1-2) 단계로써 상술한 에스테르화 반응물 100 중량부에 대해 폴리알킬렌글리콜이 7 ~ 14 중량부 포함될 수 있다.
먼저, 폴리알킬렌글리콜에 대해 설명한다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 폴리알킬렌글리콜은 폴리에틸렌글리콜일 수 있으며, 상기 폴리알킬렌글리콜의 분자량은 1,000 ~ 10,000일 수 있다. 만일 분자량이 1,000 미만일 경우 알칼리 이용출성 저하로 알칼리 감량 공정 시간의 증가 및 이로 인한 섬유형성성 폴리머의 알칼리 침해를 유발할 수 있으며, 균일한 용출이 되지 않아 섬유의 염색공정에서 불균일 염색에 따른 불량률이 증가하는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 만일 분자량이 10,000을 초과하는 경우 중합반응성이 저하되고 형성된 코폴리에스테르의 유리전이온도가 현저히 저하되어 열특성이 저하되고, 방사가 용이하지 않을 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상술한 에스테르화 반응물 100 중량부에 대해 폴리알킬렌글리콜이 7 ~ 14 중량부로 중·축합될 수 있는데, 만일 폴리알킬렌글리콜이 7 중량부 미만으로 포함될 경우 알칼리 이용출성이 저하되는 문제점이 있으며, 폴리알킬렌글리콜이 14 중량부를 초과하여 포함될 경우 중합도가 저하되고 알칼리 이용성 코폴리에스테르의 유리전이온도가 현저히 저하되어 열특성이 저하되며, 알칼리 이용출 특성이 너무 높아서 균일한 이용출 특성을 얻을 수 없어 가공된 섬유의 염색 불균일을 유발 및/또는 기계적 강도의 저하 원인이 될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리알킬렌글리콜의 투입시기는 비제한적이며, 상기 에스테르화 반응물의 에스테르화 반응 단계에서 투입될 수 있으며, 에스테르화 반응이 완료된 반응물에 혼합될 수도 있다.
바람직하게는 상기 1-2) 단계의 공중합체는 250 ~ 300℃ 온도 및 0.3 ~ 1.0 토르(Torr) 압력 하에서 제조될 수 있으며, 만일 상기 조건을 만족하지 못하는 경우 반응시간 지연, 중합도 저하 및 열분해 유발 등의 문제점이 발생할 수 있다.
상기 1-2) 단계는 중·축합반응 시 촉매를 더 포함할 수 있다. 상기 촉매는 적정한 반응성 확보와 생산단가의 낮추기 위해 안티몬화합물 및 열분해에 의한 고온에서 색상의 변색을 억제하기 위해 인화합물 등을 사용할 수 있다.
상기 안티몬 화합물로는 삼산화안티몬, 사산화안티몬, 오산화안티몬 등과 같은 산화안티몬류, 삼황화안티몬, 삼불화안티몬, 삼염화안티몬 등과 같은 할로겐화 안티몬류, 안티몬트리아세테이트, 안티몬벤조에이트, 안티몬트리스테아레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 촉매로 안티몬화합물의 사용량은 중합 후에 수득되는 중합물 총 중량을 기준으로 100 내지 600ppm을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 인화합물로는 인산, 모노메틸인산 트리메틸인산, 트리부틸인산 등 인산류 및 그의 유도체들을 사용하는 것이 좋으며, 이 중에서도 특히 트리메틸인산 또는 트리에틸인산 또는 트리페닐아인산이 그 효과가 우수하여 바람직하고, 인화합물의 사용량은 중합 후에 수득되는 중합물 총 중량을 기준으로 100 내지 500ppm을 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 제조방법에 의해 제조된 알칼리 이용성 코폴리에스테르는 고유점도가 바람직하게는 0.6 ~ 1.0 dl/g일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 0.850 ~ 1.000 dl/g일 수 있으며, 부반응물인 디에틸글리콜이 3.6wt%이하로 포함될 수 있다.
만일 고유점도가 0.6 dl/g 미만일 경우 방사 공정에서 복합섬유의 기계적 강도의 저하로 사절의 빈번한 발생에 따른 방사용 이성이 떨어지는 문제점이 있으며, 이용출성이 과도하여 균일한 용출이 어렵거나 섬유형성성 폴리머의 알칼리 침해를 유발할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 고유점도가 1.00 dl/g 초과할 경우 높은 기계적 강도로 인하여 방사 작업성은 좋으나 알칼리 이용출이 현저히 저하되어 감량공정의 소요시간 상승 및 불균일 용출 등의 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 상기 코폴리에스테르에 포함되는 디에틸글리콜은 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 반응에서 부가적으로 발생하는 부반응물로써, 종래에 부반응물인 디에틸글리콜을 감소시키려는 많은 시도가 있어왔는데, 본 발명은 바람직하게는 디에틸글리콜의 함량이 3.6wt%, 보다 바람직하게는 3.3wt% 이하로 부반응물에 따른 알칼리용액에서 감량속도를 조절하기 어려운 문제점, 방사작업성의 저하 및 용출불균일에 따른 염색공정에서 불량이 발생할 수 있는 문제점을 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 코어부의 성분은 중합 공정에서 가격이 저렴한 테레프탈산(TPA)를 주로 사용하면서 에스테르화된 설퍼이소프탈레이트 글리콜 에스테르의 사용 없이도 공정이 간단하고, 경제적인 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염(DMSIP)을 사용함에도 안정된 반응성과 우수한 반응률을 가져 부반응물인 디에틸글리콜(DEG)의 발생과 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염(DMSIP)의 이온성 작용기에 의한 이물 발생이 최소화되어 복합방사시에 사절 및 팩압 상승이 없이 안정된 복합 방사가 가능하며 원단의 알칼리 수용액에서 용출공정 시에 원단에 포함된 C형 복합섬유의 균일한 용출이 가능하여 용출공정 후의 원단은 균일하고 조밀한 조직을 가져 균일한 염색성과 소프트 터치가 우수한 효과를 가질 수 있다. 나아가, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 복합섬유의 경우 종래의 다른 이용성 폴리머를 포함하는 복합섬유에 비해 향상된 강도를 보유케 하여 복합섬유의 가연신 등 후가공 공정 및 제직 등의 공정에서 중공의 변형을 최소화할 수 있게 하는 이점이 있다.
다음으로 (2) 단계로서 상기 코어부가 상기 시스부의 일측에서 외부로 노출되도록 복합방사 하는 단계;를 포함한다.
상기 (2) 단계에서 상기 시스부와 코어부의 중량비는 70 : 30 내지 35 : 65 일 수 있다. 만일 시스부에 포함된 폴리에스테르계 성분 또는 폴리아미드계 성분이 65 중량%를 초과하면 복합섬유의 용출 후 강도가 저하되어 원단의 인열강도가 낮아져 쉽게 찢어지는 문제점이 있을 수 있고, 30 중량% 미만일 경우 코어부 단면적율이 작아 향후 복합섬유를 통해 제조되는 중공섬유의 경량성, 보온성 등의 효과가 저하될 수 있는 문제점이 있을 수 있다.
상기 (2) 단계의 C형 복합섬유 전체 단면적(A) 대비 코어부의 단면적(B) 비율은
[관계식 1]
Figure 112013121324775-pat00009
를 만족할 수 있다. 이를 통해 본 발명은 코어부의 중량%를 조절함으로써 코어부의 단면적(향후 중공섬유의 중공)을 조절 및 증가시킬 수 있으며 향후 복합섬유에서 코어부가 용출된 후의 C형 중공섬유 중공직경을 상기 단계에서 목적에 따라 조절 및 증가시킬 수 있다.
상기 시스(sheath)부에 폴리에스테르계 성분이 포함되는 경우 폴리에스테르계 성분은 275 내지 305 ℃로, 시스부에 폴리아미드계 성분이 포함되는 경우 폴리아미드계 성분은 235 내지 275 ℃로 용융되어 복합방사될 수 있다.
또한, 코어(Core)부에 포함될 테레프탈산(TPA)을 포함하는 산성분, 에틸렌글리콜(EG)을 포함하는 디올성분 및 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 포함하여 반응된 에스테르화 반응물 과 폴리알킬렌글리콜을 축중합시킨 공중합체를 포함하는 폴리에스테르계 성분은 255 내지 290 ℃로 용융되어 복합방사될 수 있다.
상기 복합방사되어 섬유상 응고된 그대로의 섬유는 섬유 내의 분자의 배향이 좋지 못하기 때문에 바람직하게는 복합방사된 C형 복합섬유를 연신 또는 부분연신 할 수 있다.
구체적으로 상기 C형 복합섬유를 연신사(SDY)로 방사하는 방법은 방사되는 C형 복합섬유의 시스부가 폴리에스테르계 성분인 경우 1100 내지 1700 mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제1 권취와 4000 내지 4600mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제2 권취로 연신할 수 있다. 또한, C형 복합섬유의 시스부가 폴리아미드계 성분인 경우 1000 내지 1400 mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제1 권취와 3800 내지 4400mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제2 권취로 연신할 수 있다.
상기 C형 복합섬유를 부분연신사(POY)로 방사하는 방법은 방사되는 C형 복합섬유의 시스부가 폴리에스테르계 성분인 경우 2500 내지 3300 mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제1 권취와 2500 내지 3400mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제2 권취로 부분연신할 수 있다. 또한, C형 복합섬유의 시스부가 폴리아미드계 성분인 경우 2300 내지 2800 mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제1 권취와 2300 내지 2900mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제2 권취로 부분연신할 수 있다.
바람직하게는 상기 연신사(SDY) 및 부분연신사(POY)로 방사 시에 권취는 고뎃 롤러(Godet roller, G/R)를 사용할 수 있다.
상기 연신사(SDY) 제조단계에 고뎃 롤러를 이용하여 제1 권취 및 제2 권취를 할 경우 바람직하게는 고뎃 롤러의 표면온도를 제1 권취에서는 70 내지 90℃로, 제2 권취에서는 100 내지 140℃로 유지시킨 후 권취할 수 있다. 이를 통해 연신 중에 발생하는 사절현상을 방지할 수 있다.
상기와 같이 방사된 연신사 또는 부분연신사는 사용의 편의성 및 공정 용이성을 위해 바람직하게는 섬도 50 내지 200 데니어, 18 내지 100 필라멘트로 제조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 포함되는 C형 복합섬유의 모식도를 나타내고 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 C형 중공섬유를 나타내는 모식도를 나타낸다.
상기 (2) 단계를 통해 제조되는 C 형 복합섬유는 도 1에 나타난 바와 같이 폴리에스테르계 성분 또는 폴리아미드계 성분을 포함하는 시스(Sheath)부(100) 및 테레프탈산(TPA)을 포함하는 산성분, 에틸렌글리콜(EG)을 포함하는 디올성분 및 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 포함하여 반응된 에스테르화 반응물과 폴리알킬렌글리콜을 중·축합시킨 공중합체를 포함하는 폴리에스테르계 성분이 포함된 코어(Core)부(200)를 포함하며, 상기 시스부는(200)는 코어부(100)를 외부에서 감싸는 형태로 C형 단면으로 형성되며, 코어부(100)는 상기 시스부(200)의 일측에서 외부로 노출되어 있는 형상으로 복합방사 된다.
이때, 상기 코어부(100)가 상기 시스부(200)의 일측에 노출됨으로써 이후 원단상태에서의 복합섬유에 포함된 코어부 용출단계에서 코어부의 용출이 용이할 수 있으며 코어부가 외부로 용출되면 도 2와 같이 C형 중공섬유가 제조될 수 있다.
바람직하게는 상기 코어부(100)는 시스부(200)의 C 형 단면 형상에서 불연속한 일측으로 편향되어 위치할 수 있으며, 이를 통해 코어부의 용출을 더 원활하게 할 수 있다. 다만, 코어부를 시스부의 일측으로 편향되게 복합방사할 경우 발생할 수 있는 시스부에 포함된 성분의 팽윤현상을 방지하게 위해 본 발명의 발명자에 의한 한국특허출원 제2012-0142203호에서 개시하고 있는 C형 방사구금을 사용할 수 있다.
한편, 상기 (2) 단계를 통해 복합방사된 C형 복합섬유는 하기의 조건 (a) 내지 (d)를 만족해야 한다.
(a) 30 ≤ 코어부 단면적율(%)≤ 65
(b) 20° ≤ 슬릿각도(θ) ≤ 30°
(c)
Figure 112013121324775-pat00010
(d)
Figure 112013121324775-pat00011
단, 코어부 단면적율(%)은 C형 복합섬유의 전체 단면적에 대한 상기 복합섬유에 포함된 코어부의 단면적의 백분율이며, 슬릿각도(θ)는 코어부의 중심과 시스부의 불연속한 양 지점을 각각 연결한 직선의 사이각이고, 슬릿간격(d)은 시스부의 불연속한 양 지점 사이의 거리(μm)이며, 편심거리(s)는 C형 복합섬유 전체 단면의 중심에서 코어부 중심 간의 거리(μm)이고, R1은 C형 복합섬유의 단면 전체의 직경(μm)이며, R2는 C형 복합섬유 중 코어부 단면의 직경(μm)을 의미한다.
먼저 조건 (a)로써, 코어부 단면적율(%)이 35 ~ 65%를 만족한다.
만일 코어부 단면적율(%)이 30 % 미만일 경우 원단에서 감량공정 이후에 원단의 보온성, 경량성 등이 낮아 중공섬유로서의 기능을 미약한 문제가 있고, 코어부 단면적율(%)이 65%를 초과할 경우 원단에서 감량공정 이후 시스부의 얇은 구조로 인해, 강도가 저하되어 원단의 인열강도가 낮아져 최종제품이 쉽게 찢어지는 문제점이 있을 수 있다. 구체적으로 복합섬유의 감량공정 이후에 원사의 중공율(%)이 70%인 경우(표 7, 비교예 6) 강도가 3.68g/de로 중공율(%)이 60%인 경우(표 4, 실시예 4)의 경우에 비해 11% 정도 강도가 저하되었음을 확인할 수 있고 이를 통해 이러한 원사가 포함된 원단의 인열강도 등 기계적 강도가 현저히 저하될 수 있음을 예상할 수 있다.
다음으로 조건 (b)로써, 슬릿각도(θ)가 20° ~ 30°를 만족한다.
구체적으로 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 C형 복합섬유의 용출공정 이후 중공섬유의 중공율에 따른 단면도를 나타낸다. 도 3에서 볼 수 있듯이 중공섬유의 중공율(%)에 관계없이 일정한 슬릿각도(도 3d의 θ)를 가지는 것을 확인할 수 있다.
본 발명이 코어부 단면적율(%)에 관계없이 일정한 슬릿각도(θ)를 가질 수 있는 이유는 본 발명에 따른 C형 복합섬유는 코어부 단면적율(%)이 작을 때는 복합섬유 전체 단면에서 코어부단면 중심이 C형 복합섬유의 개방된 슬릿쪽으로 편향되어 있으나 코어부 단면적율(%)이 커질수록 복합섬유 전체 단면에서 코어부단면 중심이 C형 복합섬유의 전체 단면 중심쪽으로 이동하기 때문이다.
만일 슬릿각도(θ)가 20° 미만일 경우 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 C형 복합섬유를 포함하는 원단의 용출공정을 수행하는 과정에서 원단내 포함된 복합섬유의 코어부의 용출시간이 길어져 용출공정 시간이 연장되는 문제점이 있을 수 있고 상기 길어진 용출공정 시간은 C형 복합섬유 시스부의 알칼리 침해를 유발하여 원단의 품질이 저하되는 치명적인 문제점이 있을 수 있다. 또한, 코어부 단면적율(%)을 크게 증가시켰을 경우 슬릿각도가 20°미만일 경우 원단 내 포함된 복합섬유의 코어부의 용출시간이 더더욱 길어지는 문제점이 있을 수 있다. 나아가 원단에 포함된 복합섬유의 코어부의 용출과정에서 용출되지 않은 잔여 코어부가 존재할 수 있어 중공이 감소할 수 있고 이로써 원단의 경량성, 보온성 등의 효과가 저하될 수 있는 문제점이 있다. 더 나아가, 용출 불균일에 따른 염색불량이 발생하여 원단의 품질저하 우려의 문제점이 있을 수 있다. 구체적으로 슬릿각도가 17°인 경우(표 7 비교예 7) 슬릿각도가 25°인 경우(표 4 실시예 3)에 비해 용출시간이 길어짐을 확인할 수 있다.
만일 슬릿각도(θ)가 30°를 초과하는 경우 원형 구조를 잃게 되어 중공에 공기층을 효과적으로 부여할 수 없어 원단의 보온성 저하의 문제점이 있을 수 있고, 복합섬유 또는 감량공정 이후의 C형 중공섬유의 강도가 저하될 수 있어 원단의 인열강도가 낮아지는 문제점이 있을 수 있다. 또한 중공율(%)에 따라서 슬릿각도가 변화될 경우에 용출조건이 상이하게 되므로 후가공 공정시 작업성 저하의 문제점이 있을 수 있다.
다음으로 조건 (c)으로써,
Figure 112013121324775-pat00012
를 만족한다.
구체적으로 상기 슬릿간격(d)은 도 3d의 D에 해당하는 간격을 의미한다. 본 발명의 원단에 포함되는 C형 복합섬유는 코어부 단면적율(%)과 슬릿간격(d)사이에 상기의 조건을 만족하며 코어부 단면적율(%)이 증가할수록 슬릿간격(d) 또한 증가하게 되어 상기의 조건을 만족한다.
상기와 같은 조건을 만족함에 따라 C형 복합섬유를 포함하는 원단의 용출공정에서 복합섬유의 코어부의 용출시간이 코어부 단면적율에 관계없이 균일할 수 있으며 이를 통해 코어부 단면적율이 큰 경우에도 코어부 단면적율이 작은 경우와 같이 빠르고, 보다 원활히 코어부가 용출됨으로써 본 발명의 원단에 포함되는 C형 복합섬유의 시스부가 알칼리에 의한 침해가 최소화된 품질이 우수한 원단일 수 있다.
만일 상기의 (c) 조건을 불만족할 경우 용출과정에서의 제조시간이 연장되는 문제점이 있으며, 원단의 감량공정 이후 원사로 남게 되는 C형 중공섬유의 중공부분에 코어부 잔여물이 남아 용출 불균일로 인한 염색불량이 발생되어 원단의 품질이 저하될 수 있는 문제점이 있고 용출되지 않는 코어부 잔여물로 인한 중공감소로 원단의 기능저하 또는 상실을 유발할 수 있다. 또한, 용출공정시간의 연장으로 인해 C형 복합섬유의 시스부가 알칼리 침해되어 품질이 저하된 원단일 수 있는 문제점이 있다.
다음으로 조건 (d)로써,
Figure 112013121324775-pat00013
을 만족한다.
상기 편심거리(s)는 C형 복합섬유 단면의 중심에서 코어부 단면의 중심 간의 거리(μm)이고, R1은 C형 복합섬유의 단면 전체의 직경(μm)이며, R2는 C형 복합섬유 중 코어부 단면의 직경(μm)을 의미한다.
만일 상기의 (d) 조건을 만족하지 않는 경우 즉 동일한 코어부 단면적율을 가지는 C형 복합섬유에서 코어부의 위치가 시스부의 개방된 슬릿쪽이 아닌 C형 복합섬유 단면 중심으로 이동하는 경우(편심거리가 작아지는 경우) 코어부의 용출속도 저하 및/또는 용출시간이 연장되어 용출공정의 시간연장, 불균일 용출로 인한 염색불량의 발생 및 C형 복합섬유의 시스부가 알칼리 침해받아 원단 품질이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
구체적으로 상기 조건 (d)를 만족하지 못하는 경우(표 7, 비교예 9) 용출시간이 조건 (d)를 만족하는 경우에 비해 현저히 많게 소요됨을 확인할 수 있고 이 경우 C형 복합섬유의 시스부 알칼리 침해가 발생하여 원단의 품질저하가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 원단에 포함되는 C형 복합섬유의 경우 상기의 (a) 내지 (d) 조건을 모두 만족해야되며 단 하나의 조건이라도 만족하지 못한다면 본 발명의 목적하는 원단 내 포함되는 C형 복합섬유가 감량공정을 거친 이후에 중공의 파괴 및 변형이 없는 동시에 염색불량 최소화, 용출불량 최소화 및 경량성, 보온성 기능 발휘 및 이를 극대화시킨 C형 복합섬유를 포함한 원단을 제공할 수 없는 문제점이 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 원단에 포함되는 C형 복합섬유는 조건 (f)로써,
Figure 112013121324775-pat00014
를 더 만족할 수 있다.
상술한 (a) 내지 (d) 조건 외에 (f)의 조건을 더 만족하면 C형 복합섬유 코어부 용출공정에서 코어부 단면적율(%)에 관계없이 균일한 용출시간을 가질 수 있고, 상술한 (a) 내지 (d) 조건을 만족하는 경우보다 용출시간이 줄어들어 원단의 감량공정에서 소요시간 감축을 통한 C형 복합섬유의 시스부 알칼리 침해가 최소화 되어 우수한 품질의 원단을 제공할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 조건 (f)를 만족하는 하기 표 4의 실시예 3 및 7에서 본 발명의 조건 (f)를 만족하지 못하는 하기 표 5의 실시예 9 및 10 보다 용출시간이 적게 소요됨을 확인할 수 있고 이를 통해 조건 (f)를 만족하는 경우 그렇지 못한 경우에 비해 용출시간을 단축할 수 있고 이를 통해 알칼리 침해가 최소화된 우수한 품질의 C형 복합섬유가 포함된 원단임을 알 수 있다.
다음으로 본 발명이 바람직한 일실시예에 따르면 상기 (2) 단계 이후 하기의 (3) 단계 이전에 상기 복합섬유를 후가공하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 후가공은 통상적인 C형 복합섬유의 제조공정에서 사용되는 것으로 적합한 후가공의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 다만, 바람직하게는 상기 후가공은 가연(DTY)법, 공기분사법 및 찰과법(나이프에지법)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 방법에 의할 수 있다. 상기와 같이 후가공을 하는 목적은 신축성을 향상시키고 함기량을 크게 하여 필라멘트사의 단점을 개선하기 위함이다.
구체적으로 상기 C형 복합섬유를 가연사(DTY)로 후가공하는 방법은 C형 복합섬유를 상기와 같이 연신사(SDY) 또는 부분연신사(POY)로 방사 후에 이를 400 내지 600m/min의 사속, 3000 내지 3600 TM(twist/m)의 꼬임수 및 150 내지 180℃의 열고정을 통해 후가공 할 수 있다. 이때 상기 연신사 또는 부분연신사의 경우 가공직물의 용도에 따라 원사의 집속력을 향상시켜 이후의 원단으로 편성 또는 제직공정에서 공정 용이성을 가지기 위해 2 내지 10합을 합사한 후에 가연공정을 진행할 수도 있다. 바람직하게는 사용편의성 및 공정용이성을 위해 최종 가연사의 경우 섬도는 30 내지 1000 데니어로 제조할 수 있다.
상술한 구체적인 가연법은 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 후가공 방법일 뿐이며, 상기의 후가공 방법이 상술한 기재에 제한되는 것 또한 아니고 다양한 사가공으로 여러 종류의 사(絲, Yarn)로 제조될 수 있을 것이다.
다음으로 (3) 단계로써 상기 방사된 C형 복합섬유를 제직(weaving) 또는 편성(knitting)하여 원단을 제조하는 단계;를 포함한다.
상기 제직은 평직, 능직, 수자직 및 이중직으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 이루어질 수 있다.
상기 평직, 능직 및 수자직을 삼원조직이라 할 때 삼원조직 각각의 구체적인 제직방법은 통상적인 제직방법에 의하며, 삼원조직을 기본으로 하여 그 조직을 변형시키거나 몇 가지 조직을 배합하여 변화있는 직물일 수 있고, 예를들어 변화평직으로 두둑직, 바스켓직 등이 있고, 변화능직으로 신능직, 파능직, 비능직, 산형능직 등이 있으며, 변화수자직으로 변칙수자직, 중수자직, 확수자직, 화강수자직 등이 있다.
상기 이중직은 경사 또는 위사의 어느 한쪽이 2중으로 되어있거나 양쪽이 모두 2중으로 된 직물의 제직방법으로 구체적인 방법은 통상적인 이중직의 제직방법일 수 있다.
다만, 상기 직물조직의 기재에 한정되지 않으며, 제직에서의 경위사 밀도의 경우 특별하게 한정하지 않는다.
바람직하게는 상기 편성은 위편성 또는 경편성의 방법에 의할 수 있으며, 상기 위편성과 경편성의 구체적인 방법은 통상적인 위편성 또는 경편성의 편성방법에 의할 수 있다.
상기 위편성을 통해 구체적으로 평편, 고무편, 펄편 등의 위편성물이 제조될 수 있고, 상기 경편성을 통해 구체적으로 트리코, 밀러니즈, 라셸 등의 경편성물이 제조될 수 있다.
또한, 상기 (3)단계의 원단은 상기 (2) 단계에서 복합방사된 C형 복합섬유와 이종의 원사가 교직(mixed weaving) 또는 교편(mixed knitting)된 것일 수 있다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 원단은 제조하려는 원단의 목적, 새로운 기능의 부여를 위해 이종의 원사와 교직 또는 교편될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 (3)단계를 통해 제조된 원단은 (4)단계로써, 원단에 포함된 C형 복합섬유의 코어부를 알칼리 용액을 통해 용출시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 용출과정에 사용하는 알칼리 용액은 바람직하게는 1 내지 5%의 수산화나트륨 용액일 수 있는데, 만일 1% 미만의 수산화나트륨(NaOH) 수용액에서 용출시키는 경우 용출시간이 장시간 소요되며, 5%를 초과하는 수산화나트륨(NaOH) 수용액에서 용출시키는 경우 시스부에 포함된 폴리에스테르계 성분, 폴리아미드계 성분 중 어느 하나 이상의 성분이 알칼리 침해를 받아 용출공정 후의 원단에 포함된 C형 중공섬유에 결점이 생성되어 강도가 저하되어 원단의 기계적 물성이 약해지는 문제점이 있을 수 있다.
상기 용출과정에서 수산화나트륨(NaOH) 수용액에서 용출시간은 수산화나트륨 수용액의 농도에 따라 달라질 수 있으나 바람직하게는 10 내지 120분일 수 있다. 바람직하게는 상기 용출 온도는 상압일 경우 80 내지 100 ℃, 고압일 경우 60 내지 120 ℃일 수 있다. 만일 압력에 따른 용출 온도가 상기의 범위를 만족하지 못하는 경우 용출 불균일에 따른 중공률 감소 및 염색 불균일에 따른 원단의 품질저하 문제점이 있을 수 있다.
한편, 본 발명은 C형 복합섬유를 포함하는 원단으로서, 상기 C형 복합섬유는 코어부 및 상기 코어부를 감싸는 시스부를 포함하며, 횡단면이 C 자형이고, 상기 코어부가 시스부의 일측에서 외부로 노출되며, 하기의 조건을 모두 만족하는 C형 복합섬유를 포함한 원단을 포함한다.
(a) 30 ≤ 코어부 단면적율(%)≤ 65
(b) 20° ≤ 슬릿각도(θ) ≤ 30°
(c)
Figure 112013121324775-pat00015
(d)
Figure 112013121324775-pat00016
상기 코어부 단면적율 등 각 용어에 대한 설명은 상술한 바와 동일한바, 이하 생략하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 원단은 직물 또는 편성물일 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 상술한 바와 같은바 이하 생략하기로 한다.
다음으로 본 발명의 원단에 포함되는 C형 복합섬유는 하기의 조건 (a) 내지 (d)를 만족해야 한다.
먼저 조건 (a)로써, 코어부 단면적율(%)이 35 ~ 65%를 만족한다.
만일 코어부 단면적율(%)이 30 % 미만일 경우 원단에서 감량공정 이후에 원단의 보온성, 경량성 등이 낮아 중공섬유로서의 기능을 미약한 문제가 있고, 코어부 단면적율(%)이 65%를 초과할 경우 원단에서 감량공정 이후 시스부의 얇은 구조로 인해, 강도가 저하되어 원단의 인열강도가 낮아져 최종제품이 쉽게 찢어지는 문제점이 있을 수 있다. 구체적으로 복합섬유의 감량공정 이후에 원사의 중공율(%)이 70%인 경우(표 7, 비교예 6) 강도가 3.68g/de로 중공율(%)이 60%인 경우(표 4, 실시예 4)의 경우에 비해 11% 정도 강도가 저하되었음을 확인할 수 있고 이를 통해 이러한 원사가 포함된 원단의 인열강도 등 기계적 강도가 현저히 저하될 수 있음을 예상할 수 있다.
다음으로 조건 (b)로써, 슬릿각도(θ)가 20° ~ 30°를 만족한다.
구체적으로 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 C형 복합섬유의 용출공정 이후 중공섬유의 중공율에 따른 단면도를 나타낸다. 도 3에서 볼 수 있듯이 중공섬유의 중공율(%)에 관계없이 일정한 슬릿각도(도 3d의 θ)를 가지는 것을 확인할 수 있다.
본 발명이 코어부 단면적율(%)에 관계없이 일정한 슬릿각도(θ)를 가질 수 있는 이유는 본 발명에 따른 C형 복합섬유는 코어부 단면적율(%)이 작을 때는 복합섬유 전체 단면에서 코어부단면 중심이 C형 복합섬유의 개방된 슬릿쪽으로 편향되어 있으나 코어부 단면적율(%)이 커질수록 복합섬유 전체 단면에서 코어부단면 중심이 C형 복합섬유의 전체 단면 중심쪽으로 이동하기 때문이다.
만일 슬릿각도(θ)가 20° 미만일 경우 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 C형 복합섬유를 포함하는 원단의 용출공정을 수행하는 과정에서 원단 내 포함된 복합섬유의 코어부의 용출시간이 길어져 용출공정 시간이 연장되는 문제점이 있을 수 있고 상기 길어진 용출공정 시간은 C형 복합섬유 시스부의 알칼리 침해를 유발하여 원단의 품질이 저하되는 치명적인 문제점이 있을 수 있다. 또한, 코어부 단면적율(%)을 크게 증가시켰을 경우 슬릿각도가 20°미만일 경우 원단 내 포함된 복합섬유의 코어부의 용출시간이 더더욱 길어지는 문제점이 있을 수 있다. 나아가 원단에 포함된 복합섬유의 코어부의 용출과정에서 용출되지 않은 잔여 코어부가 존재할 수 있어 중공이 감소할 수 있고 이로써 원단의 경량성, 보온성 등의 효과가 저하될 수 있는 문제점이 있다. 더 나아가, 용출 불균일에 따른 염색불량이 발생하여 원단의 품질저하 우려의 문제점이 있을 수 있다. 구체적으로 슬릿각도가 17°인 경우(표 7 비교예 7) 슬릿각도가 25°인 경우(표 4 실시예 3)에 비해 용출시간이 길어짐을 확인할 수 있다.
만일 슬릿각도(θ)가 30°를 초과하는 경우 원형 구조를 잃게 되어 중공에 공기층을 효과적으로 부여할 수 없어 원단의 보온성 저하의 문제점이 있을 수 있고, 복합섬유 또는 감량공정 이후의 C형 중공섬유의 강도가 저하될 수 있어 원단의 인열강도가 낮아지는 문제점이 있을 수 있다. 또한 중공율(%)에 따라서 슬릿각도가 변화될 경우에 용출조건이 상이하게 되므로 후가공 공정시 작업성 저하의 문제점이 있을 수 있다.
다음으로 조건 (c)으로써,
Figure 112013121324775-pat00017
를 만족한다.
구체적으로 상기 슬릿간격(d)은 도 3d의 D에 해당하는 간격을 의미한다. 본 발명의 원단에 포함되는 C형 복합섬유는 코어부 단면적율(%)과 슬릿간격(d)사이에 상기의 조건을 만족하며 코어부 단면적율(%)이 증가할수록 슬릿간격(d) 또한 증가하게 되어 상기의 조건을 만족한다.
상기와 같은 조건을 만족함에 따라 C형 복합섬유를 포함하는 원단의 용출공정에서 복합섬유의 코어부의 용출시간이 코어부 단면적율에 관계없이 균일할 수 있으며 이를 통해 코어부 단면적율이 큰 경우에도 코어부 단면적율이 작은 경우와 같이 빠르고, 보다 원활히 코어부가 용출됨으로써 본 발명의 원단에 포함되는 C형 복합섬유의 시스부가 알칼리에 의한 침해가 최소화된 품질이 우수한 원단일 수 있다.
만일 상기의 (c) 조건을 불만족할 경우 용출과정에서의 제조시간이 연장되는 문제점이 있으며, 원단의 감량공정 이후 원사로 남게 되는 C형 중공섬유의 중공부분에 코어부 잔여물이 남아 용출 불균일로 인한 염색불량이 발생되어 원단의 품질이 저하될 수 있는 문제점이 있고 용출되지 않는 코어부 잔여물로 인한 중공감소로 원단의 기능저하 또는 상실을 유발할 수 있다. 또한, 용출공정시간의 연장으로 인해 C형 복합섬유의 시스부가 알칼리 침해되어 품질이 저하된 원단일 수 있는 문제점이 있다.
다음으로 조건 (d)로써,
Figure 112013121324775-pat00018
을 만족한다.
상기 편심거리(s)는 C형 복합섬유 단면의 중심에서 코어부 단면의 중심 간의 거리(μm)이고, R1은 C형 복합섬유의 단면 전체의 직경(μm)이며, R2는 C형 복합섬유 중 코어부 단면의 직경(μm)을 의미한다.
만일 상기의 (d) 조건을 만족하지 않는 경우 즉 동일한 코어부 단면적율을 가지는 C형 복합섬유에서 코어부의 위치가 시스부의 개방된 슬릿쪽이 아닌 C형 복합섬유 단면 중심으로 이동하는 경우(편심거리가 작아지는 경우) 코어부의 용출속도 저하 및/또는 용출시간이 연장되어 용출공정의 시간연장, 불균일 용출로 인한 염색불량의 발생 및 C형 복합섬유의 시스부가 알칼리 침해받아 원단 품질이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
구체적으로 상기 조건 (d)를 만족하지 못하는 경우(표 7, 비교예 9) 용출시간이 조건 (d)를 만족하는 경우에 비해 현저히 많게 소요됨을 확인할 수 있고 이 경우 C형 복합섬유의 시스부 알칼리 침해가 발생하여 원단의 품질저하가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 원단에 포함되는 C형 복합섬유의 경우 상기의 (a) 내지 (d) 조건을 모두 만족해야되며 단 하나의 조건이라도 만족하지 못한다면 본 발명의 목적하는 원단 내 포함되는 C형 복합섬유가 감량공정을 거친 이후에 중공의 파괴 및 변형이 없는 동시에 염색불량 최소화, 용출불량 최소화 및 경량성, 보온성 기능 발휘 및 이를 극대화시킨 C형 복합섬유를 포함한 원단을 제공할 수 없는 문제점이 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 원단에 포함되는 C형 복합섬유는 조건 (f)로써,
Figure 112013121324775-pat00019
를 더 만족할 수 있다.
상술한 (a) 내지 (d) 조건 외에 (f)의 조건을 더 만족하면 C형 복합섬유 코어부 용출공정에서 코어부 단면적율(%)에 관계없이 균일한 용출시간을 가질 수 있고, 상술한 (a) 내지 (d) 조건을 만족하는 경우보다 용출시간이 줄어들어 원단의 감량공정에서 소요시간 감축을 통한 C형 복합섬유의 시스부 알칼리 침해가 최소화 되어 우수한 품질의 원단을 제공할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 조건 (f)를 만족하는 하기 표 4의 실시예 3 및 7에서 본 발명의 조건 (f)를 만족하지 못하는 하기 표 5의 실시예 9 및 10 보다 용출시간이 적게 소요됨을 확인할 수 있고 이를 통해 조건 (f)를 만족하는 경우 그렇지 못한 경우에 비해 용출시간을 단축할 수 있고 이를 통해 알칼리 침해가 최소화된 우수한 품질의 C형 복합섬유가 포함된 원단임을 알 수 있다.
상기 C형 중공섬유는 바람직하게는 폴리에스테르계 및 폴리아미드계 중 어느 하나 이상의 성분이 포함될 수 있으며 이에 대한 상세한 설명은 상기 제조방법에서 상술한 바와 같다.
상기 C형 복합섬유는 부분연신사(POY), 연신사(SDY), 가연사(DTY), 에어텍스쳐사(ATY), 에지 크림프사(Edge Crimped yarn) 및 복합사(ITY)로 이루어진 군에서 선택된 중공섬유일 수 있다. 바람직하게는 연신사(SDY), 가연사(DTY) 및 복합사(ITY) 일 수 있다.
상기와 같은 후가공된 복합섬유의 경우 신축성 향상, 함기량 향상 등의 향상된 효과를 가지는 원단을 제공할 수 있는 이점이 있다.
상기 C형 복합섬유가 부분연신사(POY), 연신사(SDY)인 경우 사용의 편의성 및 공정 용이성을 위해 섬도는 50 내지 200 데니어이고, 18 내지 100 필라멘트일 수 있다.
또한, 상기 C형 복합섬유가 가연사인 경우 사용의 편의성 및 공정 용이성을 위해 섬도는 30 내지 1000 데니어이고 18 내지 720 필라멘트일 수 있다.
다만, 상기 기재에 한정되지는 않으며, 제조하려는 실의 종류 및 목적에 따라 다양한 가공사로 될 수 있고 상기 가공사의 섬도 및 필라멘트수는 변할 수 있다.
구체적으로 도 4 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가연 처리된 C형 복합섬유를 감량공정 처리한 후의 중공섬유의 단면도로, 도면을 통해 확인할 수 있듯이 가연후에도 단면에서 중공이 전혀 붕괴되지 않은 C형 복합섬유임을 확인할 수 있고 이를 통해 제직된 원단 역시 감량공정을 거치더라도 중공이 전혀 붕괴되지 않아 원단의 보온성, 경량성이 우수함을 알 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예 1>
먼저 시스부를 준비하기 위해 시스부에 포함될 폴리에스테르계 합성수지로 폴리에틸렌테레프탈레이트를 290℃로 용융했다. 또한, 코어부를 준비하기 위해 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜(EG) 화합물을 1:1.2몰비로 조절하고, 테레프탈산(TPA)과 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염(DMSIP) 총 몰수 대비하여 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 1.5 몰%로 조절하였다. 촉매로써, 리튬아세테이트를 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염(DMSIP) 100 중량부를 기준으로 10.0중량부 혼합하여 250℃에서 1140 토르(Torr) 압력 하에서 에스테르화 반응시켜 에스테르 반응물을 얻었고, 그 반응률은 97.5%였다. 형성된 에스테르 반응물을 축중합 반응기에 이송하고 여기에 에스테르 반응물 100중량부에 대하여 분자량 6000의 폴리에틸렌글리콜(PEG) 10.0 중량부를 첨가한 후, 축중합 촉매로 삼산화 안티몬 400ppm을 투입하여 최종압력 0.5 Torr가 되도록 서서히 감압하면서 285℃까지 승온하여 축중합반응을 통해 공중합체를 제조하였다.
상기 테레프탈산(TPA), 에틸렌글리콜(EG) 및 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 포함하여 반응된 에스테르화 반응물과 폴리에틸렌글리콜을 축중합시킨 공중합체를 270℃로 용융 후, 상기 용융된 폴리에틸렌테레프탈레이트와 상기 공중합체를 각각 70 : 30 중량비로 복합 방사하여 하기 표 1 조건으로 표 4에 따른 필라멘트수가 36이며 섬도가 75 데니어인 연신사(SDY)를 제조하였다. 하기 표 1의 G/R은 고뎃롤러를 의미한다.
사 형태 방사 온도(℃) G/R1속도
(mpm, m/min)		 G/R1 온도(℃) G/R2속도
(mpm, m/min)		 G/R2 온도(℃)
연신사(SDY) 285 1500 90 4400 125
이후 제조된 C형 복합섬유를 Picanol GTM 사의 Rapier제직기를 이용해 경사 및 위사로 경사 밀도 156개/인치, 위사 밀도 102개/인치의 평직물을 제직했다. 제직한 평직물을 통상의 방법으로 정련(CPB 정련) 후 수세(B/O)하고, 이후 원단을 상압 95℃ 4 중량%의 수산화나트륨 수용액에서 감량공정을 수행하여 원단에 포함된 C형 복합섬유의 코어부를 용출하였다. 이후 200℃ 온도에서 40m/min 의 조건으로 프리세팅하였으며, 이후 염색(RAPID, 125℃, 60min) 및 가공(190℃, 40m/min) 공정을 거쳐 원단을 제조하였다.
<실시예 2 내지 4>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 시스부와 코어부의 중량비를 각각 60 : 40, 50 : 50, 40 : 60으로 하여 복합방사 후 연신 중공섬유(SDY)를 제조하였고 이를 이용하여 원단을 제조하였다.
<실시예 5 내지 8>
각각 실시예 1 내지 4와 동일하게 실시하여 제조하되, 필라멘트수가 36이며 섬도가 100 데니어인 연신 복합섬유(SDY)를 제조하였고 이를 이용하여 원단을 제조하였다.
<실시예 9>
실시예 3과 동일하게 실시하여 제조하되, 표 4의 조건 중 편심거리를 2.14 μm 대신에 각각 1.5μm로 하여 표 5에 따른 C형 복합섬유를 제조하였고 이를 이용하여 원단을 제조하였다.
<실시예 10>
실시예 7과 동일하게 실시하여 제조하되, 표 4의 조건 중 편심거리를 2.47 μm 대신에 1.5μm로 하여 표 5에 따른 C형 복합섬유를 제조하였고 이를 이용하여 원단을 제조하였다.
<실시예 11 내지 14>
각각 실시예 1 내지 4와 동일하게 실시하여 제조하되, 연신사(SDY)가 아닌 하기 표 2의 조건으로 표 5에 따른 섬도 123 데니어, 36 필라멘트인 부분연신사(POY)를 제조하였다.
사 형태 방사 온도(℃) G/R1속도
(mpm, m/min)		 G/R1 온도(℃) G/R2속도
(mpm, m/min)		 G/R2 온도(℃)
부분연신사(POY ) 285 2930 - 3030 -
이후 제조된 부분연신사(POY)를 1합사, 2합사, 4합사, 6합사, 8합사하여 500m/min의 사속, 3300~3500 TM(twist/m) Z연의 꼬임수 및 160~165℃의 열고정 조건으로 하여 표 5에 따른 가연 복합섬유(DTY)를 제조하였고 이를 이용하여 원단을 제조하였다.
<실시예 15>
실시예 3과 동일하게 실시하여 제조하되, 시스부에 폴리에틸렌텔레프탈레이트 대신에 나일론 6을 250℃로 용융하여 하기 표 3의 조건으로 표 6에 따른 섬도 75 데니어 36 필라멘트인 나일론 연신 복합섬유(SDY)를 제조하여 원단을 제조하였다.
사 형태 방사 온도(℃) G/R1속도
(mpm, m/min)		 G/R1 온도(℃) G/R2속도
(mpm, m/min)		 G/R2 온도(℃)
연신사(SDY ) 275 1200 80 4000 120
<비교예 1 내지 4>
실시예 1 내지 4와 동일하게 실시하여 제조하되, 코어부를 테레프탈산(TPA), 에틸렌글리콜(EG) 및 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 포함하는 에스테르화 반응물과 폴리알킬렌글리콜을 축중합시킨 공중합체를 포함하는 폴리에스테르계 합성수지 대신에 KB SEIREN사의 Bellpure를 275℃로 용융하여 복합방사를 통해 C형 복합섬유를 제조하였고 이를 이용하여 원단을 제조하였다.
<비교예 5, 6>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 시스부와 코어부의 중량비가 70 : 30 대신에 각각 73 : 27, 30 : 70 으로 하여 표 7의 조건에 따른 C형 복합섬유를 제조하였고 이를 이용하여 원단을 제조하였다.
<비교예 7, 8>
실시예 3과 동일하게 실시하여 제조하되, 슬릿각도를 각각 17°, 37°로 하여 표 7의 조건에 따른 C형 복합섬유를 제조하였고 이를 이용하여 원단을 제조하였다.
<비교예 9>
실시예 3과 동일하게 실시하여 제조하되, 편심거리(s)를 1.3μm로 하여 표 7의 조건에 따른 C형 복합섬유를 제조하였고 이를 이용하여 원단을 제조하였다.
<실험예 1>
하기의 조건 (a) 내지 (f)를 만족하도록 제조된 실시예 1 내지 8, 실시예 11 내지 15 및 비교예 1 내지 4와 하기의 조건 (a) 내지 (d)를 만족하도록 제조된 실시예 9, 10과 하기의 조건 (a) 내지 (d) 중 어느 하나를 만족하지 않도록 제조된 비교예 5 내지 9의 C형 복합섬유 및 원단에 대해 하기의 물성을 측정하여 표 4 내지 7에 나타냈다.
또한, 원단이 향상된 기계적 물성을 가지고 감량공정 이후에도 중공의 붕괴, 변형이 없음을 살펴보기 위해, 실시예 및 비교예를 통해 제조된 C형 복합섬유에 대해 하기의 방법을 통해 감량공정을 실시하여 하기의 물성평가를 동일하게 진행하여 표 4 내지 7에 나타내었다. C형 중공섬유 자체가 향상된 기계적 물성을 가질 경우 감량공정을 거친 원단 역시 향상된 기계적 물성을 가지며, 중공의 붕괴, 변형이 없어 우수한 경량감, 보온성을 가지는 원단으로 볼 수 있다.
1. C형 복합섬유의 감량공정
C형 복합섬유를 사염용 지관에 소프트와인딩(soft winding) 후 상압 95℃ 2 중량%의 수산화나트륨 수용액에서 용출시켜 C형 중공섬유를 제조하였다.
2. 조건만족여부 평가
(a) 30 ≤ 코어부 단면적율(%)≤ 65
(b) 20° ≤ 슬릿각도(θ) ≤ 30°
(c)
Figure 112013121324775-pat00020
(d)
Figure 112013121324775-pat00021
(f)
Figure 112013121324775-pat00022

3. 강도 및 신도
본 발명에서 복합섬유 및 중공섬유의 강도 및 신도의 측정은 자동 인장 시험기(Textechno 사)를 사용하여 50 cm/min의 속도, 50 cm의 파지 거리를 적용하여 측정하였다. 강도와 신도는 섬유에 일정한 힘을 주어 절단될 때까지 연신시켰을 때 걸린 하중을 데니어(Denier;de)로 나눈 값(g/de)을 강도, 늘어난 길이에 대한 처음 길이를 백분율로 나타낸 값(%)을 신도로 정의하였다.
구체적으로 하기 표 4 내지 7을 살펴보면, 본 발명 바람직한 일실시예에 따른 테레프탈산(TPA), 에틸렌글리콜(EG) 및 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 포함하여 반응된 에스테르화 반응물과 폴리에틸렌글리콜을 축중합시킨 공중합체를 코어부로 포함하는 실시예 1 내지 4의 경우 KB SEIREN 사의 Bellpure를 코어부로 포함하는 비교예 1 내지 4에 비해 C형 복합섬유 및 코어부가 용출된 후의 C형 중공섬유에서도 강도와 신도가 매우 우수함을 확인할 수 있다. 이에 따라 비교예 1 내지 4는 실시예 1 내지 4에 비해 기계적 강도의 저하에 따라 제직공정 중 절사에 의한 제직기의 중단 횟수도 증가함을 알 수 있다.
3. 코어부 용출 시간
본 발명에서 코어부의 용출 시간의 경우 C형 복합섬유를 상압 100℃에서 2중량%의 수산화나트륨 수용액에 용출시켜 C형 복합섬유에 포함된 코어부 중량 대비하여 코어부 전량이 용출되는 시간을 측정하였다.
구체적으로 하기의 표 4 내지 7을 살펴보면, 실시예 1 내지 8을 통해 동일한 섬도에서 코어부 단면적율(%)에 관계없이 용출시간이 균일함을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 조건 (f)를 만족하는 실시예 3 및 7에서 본 발명의 조건 (F)를 만족하지 못하는 실시예 9 및 10 보다 용출시간이 적게 소요됨을 확인할 수 있고 이를 통해 조건 (f)를 만족하는 경우 그렇지 못한 경우에 비해 용출시간을 단축할 수 있음을 알 수 있다.
4. 코어부 용출성(%)
본 발명에서 코어부 용출성의 경우 C형 복합섬유를 상압 100℃에서 2중량%의 수산화나트륨 수용액에 18분 동안 용출시킨 후 용출 전 복합섬유 무게와 용출 후의 무게를 측정하여 하기의 계산식으로 계산하였다.
용출성(%) =
Figure 112013121324775-pat00023
동일한 중공율을 가지는 C형 중공섬유에서 용출성이 높을수록 경량성 및 보온성이 높고 염색불량 등의 품질 저하가 적다.
구체적으로 하기 표 4 내지 7을 살펴보면, 실시예 1 내지 4의 경우 18분 동안 상기의 조건으로 용출시킨 경우 용출성이 100%로 전량 용출되었음을 알 수 있고, 이를 상기의 용출시간 측정 실험과 연관시킬 때 본 발명의 경우 코어부 단면적율(%)이 증가해도 전량 용출에 소요되는 시간이 코어부 단면적율(%)이 작은 경우와 거의 동일함으로써 본 발명에 따른 복합섬유의 시스부에 포함되는 성분의 알칼리 침해를 최소화할 수 있다. 또한, 전량 용출에 따라 용출 후 제조되는 C형 중공섬유는 경량성 및 보온성이 우수하고 염색불량이 발생하지 않아 품질저하가 발생하지 않았다.
5. 방사용이성
본 발명에서 방사용이성은 C형 복합섬유(연신사 또는 부분연신사) 9kg 드럼을 만권으로 하여 방사하였을 때의 절사 없는 C형 복합섬유의 수율로서,
Figure 112013121324775-pat00024
로 계산되며 수율이 100~95%이면 ◎로, 95~90% 이면 ○로, 90% 미만의 경우 ×로 각각 구분하였다.
구체적으로 하기 표 4 내지 7을 살펴보면, 실시예에 비해 비교예의 경우 방사 도중 절사가 생기는 경우가 많이 발생하였으며 특히, 코어부 단면적율(%)이 본 발명의 조건 (a)을 만족하지 못한 비교예 6, 슬릿각도가 본 발명의 조건 (b)를 만족하지 못한 비교예 7 및 본 발명의 조건 (d)를 만족하지 못한 비교예 9의 경우 방사 용이성이 좋지 못함을 알 수 있다.
6. 보온성
본 발명에서 보온성의 경우 시험원단 50cm× 50cm의 시료를 준비하여 KS K 0560 방법과 KS K 0466 방법에 의거하여 보온율을 측정하였다.
구체적으로 하기 표 4 내지 7을 살펴보면, 코어부 단면적율이 증가할수록 보온성이 증가하는 것을 알 수 있으며(실시예 1 ~ 4 참조), 동일한 코어부 단면적율을 가지더라도 합사가 많이된 원사로 제직되는 경우 보온성이 증가하는 것을 확인할 수 있다.(실시예 11 ~ 15 참조)
또한, 비교예 6, 7, 9의 경우 방사용이성이 좋지 못하여 원단을 제조할 수 있을 만큼 필라멘트사로 제조되지 못하여 원단으로 제직하지 못하였고 이에 따라 보온성을 측정할 수 없었다.
7. 제직성(회)
원단 가로 1.76m, 세로 91.44m를 제직하는 과정에서 발생되는 절사에 의한 제직기의 정지 횟수로 평가하였다.
제직성은 하기 표 4 내지 7에서 확인할 수 있듯이, 복합섬유 및 중공섬유의 강도에 영향을 많이 받는 것을 확인할 수 있으며, 동일한 코어부단면적율에서 비교했을 때 강도 등이 우수한 실시예(실시예 1 내지 4 참조)가 비교예(비교예 1 내지 4 참조) 보다 제직성이 우수함을 확인할 수 있다.
또한, 비교예 6, 7, 9의 경우 방사용이성이 좋지 못하여 원단을 제조할 수 있을 만큼 필라멘트사로 제조되지 못하여 원단으로 제직하지 못하였고 이에 따라 제직성을 측정할 수 없었다.
8. 염색불균일 여부
제조된 원단 가로 1.76m, 세로 91.44m 원단에서 염색불균일성을 육안으로 관능평가하였으며, 염색불균일이 발생하지 않은 경우를 0, 발생한 경우 그 정도에 따라 1 내지 5로 평가하였다.
염색 불균일성은 하기 표 4 내지 7에서 확인할 수 있듯이, 용출성이 우수할수록 덜 발생함을 확인할 수 있다. 다만, 용출성이 100%일지라도 염색불균일이 발생하는 것은, 용출성의 계산식으로는 전량용출로 보이지만 실제는 코어부가 일부 용출되지 않고, 용출되지 않은 코어부의 중량만큼 C형 복합섬유의 시스부인 섬유형성성분에 알칼리 침해가 발생하여 결과적으로 용출성이 100% 로 계산된 것으로 예상할 수 있다. 이는 코어부에 포함된 알칼리 이용성 코폴리에스테르의 알칼리 이용해성에 있어 성능차이가 그 원인 중 하나일 것으로 예상되며, 이는 실시예 1 내지 4에 비해 비교예 1 내지 4의 경우 염색불균일성이 나타난다는 결과를 통해 뒷받침된다.
또한, 비교예 6, 7, 9의 경우 방사용이성이 좋지 못하여 원단을 제조할 수 있을 만큼 필라멘트사로 제조되지 못하여 원단으로 제직하지 못하였고 이에 따라 염색불균일성을 측정할 수 없었다.
Figure 112013121324775-pat00025
Figure 112013121324775-pat00026
Figure 112013121324775-pat00027
Figure 112013121324775-pat00028

Claims (18)

  1. (1) 폴리에스테르계 및 폴리아미드계 중 어느 하나 이상의 성분이 포함된 시스부, 및 테레프탈산(TPA)을 포함하는 산성분, 에틸렌글리콜(EG)을 포함하는 디올성분 및 디메틸설퍼이소프탈리에트 소듐염(DMSIP)을 포함하여 반응된 에스테르화 반응물과 폴리알킬렌글리콜을 중·축합시킨 공중합체를 포함하는 폴리에스테르계 성분이 포함된 코어부를 준비하는 단계;
    (2) 상기 코어부가 상기 시스부의 일측에서 외부로 노출되도록 복합방사 하는 단계; 및
    (3) 복합 방사된 섬유를 제직(weaving) 또는 편성(knitting)하여 원단을 제조하는 단계;를 포함하여 원단을 제조하되,
    상기 (2) 단계 이후의 복합방사된 섬유는 하기의 조건 (a) 내지 (d)를 만족하는 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법.
    (a) 30 ≤ 코어부 단면적율(%)≤ 65
    (b) 20° ≤ 슬릿각도(θ) ≤ 30°
    (c)
    Figure 112013121324775-pat00029

    (d)
    Figure 112013121324775-pat00030

    단, 코어부 단면적률(%)은 C형 복합섬유의 전체 단면적에 대한 상기 복합섬유에 포함된 코어부의 단면적의 백분율이며, 슬릿각도(θ)는 코어부의 중심과 시스부의 불연속한 양 지점을 각각 연결한 직선의 사이각이고, 슬릿간격(d)은 시스부의 불연속한 양 지점 사이의 거리(μm)이며, 편심거리(s)는 C형 복합섬유 전체 단면의 중심에서 코어부 중심 간의 거리(μm)이고, R1은 C형 복합섬유의 단면 전체의 직경(μm)이며, R2는 C형 복합섬유 중 코어부 단면의 직경(μm)을 의미함.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (2) 단계와 (3) 단계 사이에,
    상기 복합방사된 섬유를 후가공 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (1) 단계 시스부의 폴리에스테르계 성분은 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (1) 단계 시스부의 폴리아미드계 성분은 나일론 6, 나일론 66, 나일론 6.10 및 아라미드(Aramid)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (1) 단계 코어부는,
    1-1) 테레프탈산을 포함하는 산성분 및 에틸렌글리콜을 포함하는 디올성분이 1 : 1.1 ~ 2.0의 몰비로 포함되고, 상기 테레프탈산을 포함하는 산성분 및 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염 전체 몰수에 대비하여 디메틸설퍼이소프탈레이트 소듐염을 0.1 ~ 3.0 몰%로 포함하여 반응된 에스테르화 반응물을 제조하는 단계; 및
    1-2) 상기 에스테르화 반응물 100 중량부에 대해 폴리알킬렌글리콜을 7 내지 14 중량부를 혼합하여 중·축합된 공중합체를 제조하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (2) 단계에서 상기 시스부와 코어부의 중량비는 70 : 30 내지 35 : 65인 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 후가공은 가연(DTY)법, 공기분사법 및 찰과법(나이프에지법)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법인 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 (3)단계 이후
    (4) 원단에 포함된 C형 복합섬유의 코어부를 알칼리 용액을 통해 용출시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 (4) 단계는,
    80 내지 100℃에서 1 내지 5 중량%의 수산화나트륨 수용액을 통하여 원단에 포함된 C형 복합섬유의 코어부를 용출하는 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 (3)단계의 원단은 상기 (2) 단계의 복합 방사된 섬유와 이종의 원사가 교직(mixed weaving) 또는 교편(mixed knitting)된 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 (2) 단계 이후 복합방사된 섬유는 하기의 조건(f)를 더 만족하는 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단 제조방법.
    (f)
    Figure 112015049497980-pat00031
  12. C형 복합섬유를 포함하는 원단으로서,
    상기 C형 복합섬유는 코어부 및 상기 코어부를 감싸는 시스부를 포함하며, 횡단면이 C 자형이고, 상기 코어부가 시스부의 일측에서 외부로 노출되며, 하기의 조건을 모두 만족하는 C형 복합섬유를 포함한 원단.
    (a) 30 ≤ 코어부 단면적율(%)≤ 65
    (b) 20° ≤ 슬릿각도(θ) ≤ 30°
    (c)
    Figure 112015049497980-pat00032

    (d)
    Figure 112015049497980-pat00033

    단, 코어부 단면적률(%)은 C형 복합섬유의 전체 단면적에 대한 상기 복합섬유에 포함된 코어부의 단면적의 백분율이며, 슬릿각도(θ)는 코어부의 중심과 시스부의 불연속한 양 지점을 각각 연결한 직선의 사이각이고, 슬릿간격(d)은 시스부의 불연속한 양 지점 사이의 거리(μm)이며, 편심거리(s)는 C형 복합섬유 전체 단면의 중심에서 코어부 중심 간의 거리(μm)이고, R1은 C형 복합섬유의 단면 전체의 직경(μm)이며, R2는 C형 복합섬유 중 코어부 단면의 직경(μm)을 의미함.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 C형 복합섬유가 하기의 조건 (f)를 더 만족하는 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단

    (f)
    Figure 112015049497980-pat00034
  14. 제12항에 있어서,
    상기 C형 복합섬유에서 시스부는 폴리에스테르계, 폴리아미드계 중 어느 하나 이상의 합성수지를 포함하고, 상기 코어부는 테레프탈산(TPA)을 포함하는 산성분, 에틸렌글리콜(EG)을 포함하는 디올성분 및 디메틸설퍼이소프탈리에트 소듐염(DMSIP)을 포함하여 반응된 에스테르화 반응물과 폴리알킬렌글리콜을 중·축합시킨 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 C형 복합섬유는 부분연신사(POY), 연신사(SDY), 가연사(DTY), 에어텍스쳐사(ATY), 에지 크림프사(Edge Crimped yarn) 및 복합사(ITY)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 C형 복합섬유가 부분연신사(POY)인 경우 섬도는 50 내지 200 데니어이고, 18 내지 100 필라멘트인 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 C형 복합섬유가 연신사(SDY)인 경우 섬도는 50 내지 200 데니어이고, 18 내지 100 필라멘트인 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 C형 복합섬유가 가연사(DTY)인 경우 섬도는 50 내지 1000 데니어이고 18 내지 720 필라멘트인 것을 특징으로 하는 C형 복합섬유를 포함한 원단.
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