KR101582981B1 - 중공형 이형단면사용 방사구금 및 이를 이용하여 제조되는 이형단면사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시스-코어형으로 코어부가 용출되어 중공을 형성하는 중공형 이형단면사용 방사구금에 있어서, 상기 방사구금의 시스부는 단면현상이 5~8엽의 날개를 갖고, 상기 방사구금의 코어부는 상기 시스부의 날개와 날개사이에 상기 코어부가 용출되는 하나의 용출구가 형성되는 중공형 이형단면사용 방사구금 및 및 이를 이용하여 제조되는 이형단면사에 관한 것이다.

Description

중공형 이형단면사용 방사구금 및 이를 이용하여 제조되는 이형단면사{Spinneret for hollow fiber of non-circular cross-section and manufacturing method using thereof}

본 발명은 중공형 이형단면사용 방사구금 및 이를 이용하여 제조되는 섬유에 관한 것으로 중공율이 우수하고 수분 흡수성이 우수한 중공형 이형단면사를 제조할 수 있는 방사구금 및 이를 이용하여 제조되는 섬유에 관한 것이다.

일반적으로 합성섬유의 단면은 원형이 많으나 특수한 목적으로 원형이 아닌 삼각형, 사각형, 별형, 십자형 등 다양한 모양으로 주어질 수 있다. 이러한 원형 이외의 단면을 갖는 합섬사를 이형단면사라 한다. 이형단면사는 표면적이 넓고, 견과 같은 광택이나 촉감을 줄 수 있으며, 굴곡탄성, 내오성, 보온성, 흡한속건성 등을 개량하는 데 이용된다.

상기와 같은 이형단면사를 제조하는 방법은 크게 방사구금을 이형화하거나 이성분방사법을 통해 일성분을 용출하는 방법으로 구분할 수 있고, 이형단면의 방사구금을 이용하는 것이 일반적이다. 이형단면사는 특히 심색화나 흡한속건성 등의 기능향상을 위해 다수 사용되고 있다.

특히 폴리에스테르사는 가공후 번들거리는 경향이 있어 실크와 같은 은은한 광택을 부여하기 위해 이형단면사의 개발이 다수 시도된 바 있다. 6엽 형상의 이형단면사는 난반사 효과를 일으켜 심색성이나 광택 특성이 우수한 특징이 있어 이러한 형태의 방사구금 및 필라멘트 개발이 이루어져 왔다.

상기 이형단면사의 하나로 중공율이 높은 중공섬유는 중공율이 높은 섬유는 많은 공기층을 함유하므로 비중이 작고, 보온성이 우수하다. 따라서, 가벼우면서도 따뜻한 느낌을 주는 우수한 특성을 가지며, 단열옷, 이불, 보온용 이불, 침낭 등에 많이 사용되어지고 있으나, 지금까지 개발되어온 중공섬유는 방사시 방사공 상부의 압력 불균형이나, 방사된 고분자 용융체를 냉각시키는 과정에서 공기와류에 의해 원사가 개환되거나 반복 사용시 중공사가 개환되어 공기층을 잃게 되므로 반발성, 숭고성, 보온성 및 염색성이 떨어지는 결점이 있다.

종래에 중공섬유의 중공율을 크게 하는 방법으로는 대한민국 등록특허 제0062548호에서는 구금공의 세변이 반지름이 R인 원(圓)의 일부인 원호모양으로 되어 있으며, 상기 구금공은 세변의 꼭짓점으로부터 돌출된 3개의 돌기부를 가지며, 또 세변의 각 구금공 사이에는 간극을 가지며 전체적으로 구금공의 형상이 3각형으로 되어 있는 삼각단면 중공섬유 제조용 방사구금을 이용하여 중공섬유를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

이러한, 만곡된 슬릿(slit) 두 개 이상을 원형으로 배열한 방사구금을 이용하여 구금의 지름, 슬릿폭, 만곡슬릿과 슬릿간의 길이, 고분자 용융체의 점도, 토출량, 방출사조의 냉각방식을 조절하는 방법이 알려져 있으나, 이와같은 방법만으로는 웰딩포인트(welding point)가 떨어지는 문제점을 완전히 해결할 수 없었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 대한민국 공개특허 제2013-0130952호에서는 도 1에서와 같이 코어부 외부로 노출되는 형태의 시스-코어형의 복합섬유로 코어부는 이용성 폴리머를 사용하여 섬유 제조 후, 코어부를 용출하여 C형 단면의 중공섬유를 형성하는 중공섬유가 제안되었으나, 중공형태의 안정성에 좋으나 광택이 미흡한 문제가 있었다.

대한민국 공개특허 제1993-23497호에서는 토출방사공의 구금형상을 6엽으로 설계한 극세이형단면 섬유제조용 방사구금 및 이를 이용한 폴리에스테를 섬유의 제조방법에 관한 기술이 개시되어 있는데, 구체적으로 방사구금공의 외접원의 반경 R과 내접원의 반경 r의 비가 3.5≤R/r≤4.5이고, 방사구름토출공의 슬릿폭(T)과 슬릿길이(L)의 비가 1 : 4이며 슬릿폭(T)은 0.05∼0.08mm이고 슬릿 길이는 0.20∼0.35mm인 이형단면 섬유제조용 방사구금을 사용하는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 이형단면사가 개시되어 있으나, 상기와 같은 구조의 방사구금을 통한 제조방법은 이형단면사의 변형률이 높지 않아 광택발현은 물론 단면 안정성 등의 문제가 있어 실제 제품으로는 적합하지 않은 점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 발명으로 이형단면을 갖고 시스-코어형의 복합섬유로 제조 후, 코어부를 용출하여 중공을 안정적으로 형성할 수 있고 광택 특성이 향상된 중공형 이형단면사용 방사구금을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 단면형상의 안정성이 향상되고 별도의 추가설비 없이 중공안정성이 뛰어나고 광택특성이 향상된 중공형 이형단면사를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 시스-코어형으로 코어부가 용출되어 중공을 형성하는 중공형 이형단면사용 방사구금에 있어서, 상기 방사구금의 시스부는 단면현상이 5~8엽의 날개를 갖고, 상기 방사구금의 코어부는 상기 시스부의 날개와 날개사이에 상기 코어부가 용출되는 하나의 용출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사용 방사구금을 제공한다.

또한, 상기 중공형 이형단면사용 방사구금은 하기 조건식 (1) 및 (2)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사용 방사구금을 제공한다.

(1) 2B<D≤C

(2) D'-D<C

(단, B는 시스부 날개의 폭, C는 시스부 날개 길이, D는 코어부 내측면의 지름, D'는 코어부 외측면의 지름, 도 2 내지 4 참조)

또한, 상기 중공형 이형단면사용 방사구금은 하기 (ㄱ) 내지 (ㅁ)의 범위를 만족시키는 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사용 방사구금을 제공한다.

(ㄱ) 0.3㎜≤A≤0.9㎜

(ㄴ) 0.03㎜≤B≤0.06㎜

(ㄷ) 0.08㎜≤C≤0.3㎜

(ㄹ) 0.07㎜≤D≤0.22㎜

(ㅁ) 0.14㎜≤D'≤0.3㎜

(단, A는 방사구금의 전체 지름, B는 시스부 날개의 폭, C는 시스부 날개의 길이, D는 코어부 내측면의 지름, D'는 코어부 외측면의 지름, 도 2 내지 4 참조)

또한, 상기 날개는 5엽, 또는 6엽, 또는 8엽인 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사용 방사구금을 제공한다.

또한, 상기 방사구금은 2이상의 슬릿으로 형성되는 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사용 방사구금을 제공한다.

또한 상기의 중공형 이형단면사용 방사구금을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사를 제공한다.

상기 중공형 이형단면사는 중공율은 5%이상인 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사를 제공한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 중공형 이형단면사의 방사구금은 중공 안정성이 뛰어나고 광택 특성이 향상된 중공형 이형단면사용 방사구금을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 방사구금을 이용하여 중공형 이형단면사는 원단제조시 흡수속도가 매우 뛰어난 효과가 있다.

도 1은 종래기술인 C형 단면을 갖는 이형단면사의 방사구금을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 중공형 이형단면사용 방사구금의 5엽 이형단면사의 방사구금을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 중공형 이형단면사용 방사구금의 6엽 이형단면사의 방사구금을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 중공형 이형단면사용 방사구금의 8엽 이형단면사의 방사구금을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 중공형 이형단면사의 코어부 용출 전, 후를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 중공형 이형단면사용 방사구금이 3개의 슬릿으로 구성된 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 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 발명에서 사용되는 '원단'은 직기로 제조되는 직물, 편물로 제조되는 편직물, 단섬유로 제조되는 부직포 및 섬유로 제조되는 시트지를 모두 포함하는 의미이다.

도 2는 본 발명에 따른 중공형 이형단면사용 방사구금의 5엽 이형단면사의 방사구금을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 중공형 이형단면사용 방사구금의 6엽 이형단면사의 방사구금을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 중공형 이형단면사용 방사구금의 8엽 이형단면사의 방사구금을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 중공형 이형단면사의 코어부 용출 전, 후를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 중공형 이형단면사용 방사구금이 3개의 슬릿으로 구성된 도면이다.

도 2 내지 4에서와 같이 본 발명은 시스-코어형으로 복합방사하여 섬유제조 후에 코어부 용출을 통해 중공이 형성되는 중공형 이형단면사를 제조할 수 있는 중공형 이형단면사용 방사구금에 관한 것이다.

상기 방사구금의 시스부(200)는 도 2 내지 4에서와 같이 단면현상이 5 내지 8엽 중 선택되는 수의 날개를 갖도록 형성된다.

상기 시스부(200)의 날개(210)는 5엽, 또는 6엽, 또는 8엽으로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

상기 방사구금의 코어부(100)에는 상기 시스부(200)의 날개(210)와 날개(210)사이에 상기 코어부(100)가 용출되는 하나의 용출구(300)가 형성된다.

본 발명의 방사구금을 통해 제조되는 이형단면사는 상기 용출구(300)로 인해 코어부가 외부로 노출되는 형태의 복합섬유로 제조되어 용출공정에서 용출액이 이형단면사의 코어부에 직접 접해지고, 용출된 코어부가 용출되는 통로를 형성하게 된다.

상기와 같이 5~8엽의 날개를 갖는 중공형 이형단면용 방사구금은 폴리에스터계 수지, 폴리아미드계 수지 등의 합성수지를 통해 5~8엽의 날개를 갖는 중공형 이형단면사로 제조할 수 있다.

상기 이형단면용 방사구금은 도 2 내지 4에서와 같이 A는 방사구금의 전체 지름, B는 시스부 날개의 폭, C는 시스부 날개의 길이, D는 코어부 내측면의 지름, D'는 코어부 내측면의 지름이라고 할 때, 하기 조건식 (1) 및 (2)을 만족하는 것이 바람직할 것이다.

(1) 2B<D≤C

(2) D'-D<C

본 발명의 방사구금은 방사시 제조되는 이형단면사의 중공의 안정성 및 고중공성을 위해 상기 조건식 (1)을 만족하는 것이 바람직할 것이다.

즉, 상기 중공 내측면의 지름(D)이 날개 길이(C) 보다 크면 제조되는 이형단면사의 형태안정성이 떨어질 수 있으며, 중공 내측면의 지름(D)이 날개의 폭(B)의 2배보다 작다면 중공율이 저하되어 중공의 효과가 저하될 수 있다.

또한, 상기 방사시 제조되는 이형단면사의 날개의 형태 안정성을 위해 상기 조건식 (2)를 만족시키는 것이 바람직할 것이다.

즉, D'-D는 이형단면사의 중공을 형성하는 두께를 나타내는 것으로 D'-D가 날개 길이(C) 보다 크면 섬유제조시 스웰링 현상으로 날개의 형성이 미흡하여 이형단면사의 날개로 인해 발휘되는 섬유의 광택의 효과 및 흡수속도(흡수거리)가 미흡할 수 있다.

또한, 상기 중공형 이형단면사용 방사구금은 제조되는 이형단면사의 섬도, 강도 등의 물성이나 중공율, 흡수속도 등을 고려하여 방사구금의 전체 지름(A), 시스부 날개의 폭(B), 시스부 날개의 길이(C), 코어부 내측면의 지름(D), 코어부 내측면의 지름(D')을 조절하는 것이 바람직하며, 물성이나 중공율 등을 고려 할 때 본 발명의 중공형 이형단면사용 방사구금은 하기 (ㄱ) 내지 (ㅁ)의 범위를 만족시키는 것이 바람직할 것이다.

(ㄱ) 0.3㎜≤A≤0.9㎜

(ㄴ) 0.03㎜≤B≤0.06㎜

(ㄷ) 0.08㎜≤C≤0.3㎜

(ㄹ) 0.07㎜≤D≤0.22㎜

(ㅁ) 0.14㎜≤D'≤0.3㎜

상기와 같이 형성되는 본 발명의 중공형 이형단면사용 방사구금은 도 2 내지 4에서와 같이 하나의 슬릿으로 형성될 수 있으나, 방사구금의 제조의 용이성을 위해 2이상의 슬릿으로 형성되는 것이 바람직할 것이다. 도 5는 6엽의 날개는 갖는 본 발명의 중공형 이형단면사용 방사구금의 하나의 실시예로 3개의 슬릿으로 형성되는 것을 나타낸 도면이다.

상기와 같이 형성되는 본 발명의 중공형 이형단면사용 방사구금를 통해 섬유를 제조할 경우에는 도 6의 (a)와 같이 시스-코어형의 이형단면사로 제조되며, 코어부의 용출을 통해 도 6의 (b)와 같은 중공형 이형단면사로 제조할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 중공형 이형단면사용 방사구금을 통해 중공형 이형단면사를 제조하기 위해 상기 시스부는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 (PTT) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등의 폴리에스테르계 수지 또는 나일론 6, 나일론 66 등의 폴리아미드계 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 코어부는 용출성이 우수한 이용성 수지를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 이용성 수지는 알칼리에 쉽게 가수분해되어 현재 많은 분야에서 사용되는 이용성 폴리에스테르계 합성수지를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 이용성 폴리에스테르계 합성수지는 일예로 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주성분으로 하고, 여기에 5-소디움 술포이소프탈산, 디메틸술포네이트 및/또는 폴리에틸렌글리콜이 테레프탈산 대비 3∼20몰% 공중합된 폴리에스테르를 사용할 수 있을 것이다.

상기 이용성 수지는 상기에 제시된 이용성 폴리에스테르계 합성수지 이외에 용출성이 우수한 합성수지는 어느 것이나 사용할 수 있을 것이다.

상기와 같이 날개가 형성된 이형단면사는 광택이 우수하고, 이러한 이형단면사로 제조된 사(絲) 이나 원단으로 제조하면, 이형단면사의 날개와 중공에서 모세관 형상이 발현되어 흡수속도(흡수거리)가 증가되어 뛰어난 흡수속건성을 가지게 된다.

이하 본 발명에 따른 중공형 이형단면사용 방사구금 및 이를 이용하여 제조되는 이형단면사를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 4

표 1의 규격을 갖는 중공형 이형단면사용 방사구금을 이용하여 중공형 이형단면사를 제조하였다.

상기 이형단면사 제조시 시스부는 폴리에스테르계 수지를 이용하였으며, 코어부는 이용성 폴리에스테르 수지를 사용하였다.

이형단면사 제조 후, 알칼리를 이용한 용출공정을 통해 본 발명에 따른 중공형 이형단면사를 제조하였다.

구분	실시예 1	실시예 2		실시예 3			실시예 4			비교예
A(㎜)	0.3	0.5		0.7			0.9			0.6
B(㎜)	0.03	0.04		0.05			0.06			-
C(㎜)	0.08	0.15		0.2			0.3			-
D(㎜)	0.07	0.11		0.2			0.22			0.4
D'(㎜)	0.14	0.2		0.3			0.3			0.6
방사구금 중공율(%)	25	30.3		44.4			53.8			44.4
단면형태	5엽	6엽	8엽	5엽	6엽	8엽	5엽	6엽	8엽	C형
중공형태	원형	원형	원형	원형	원형	원형	원형	원형	원형	원형

* 중공율, 흡수속도 및 광택 측정평가

(1) 중공율 측정

방사구금 중공율은 방사구금의 규격을 통해 하기의 식으로 계산하였다.

섬유 중공율은 실시예들을 통해 제조된 중공형 이형단면사의 중공율을 하기의 식으로 계산하였다.

중공율(%) = [{π x (D/2)²}/ {π x (D'/2)²}]X 100

(2) 흡수속도 및 광택 측정평가

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예에서 제조된 이형단면사를 이용하여 편물을 제조한 후, 흡수속도 및 광택을 평가하였다.

상기 흡수속도는 KS K 0815_2013의 흡수속도 측정방법으로 측정하였으며, 광택은 20명의 관능평가로 편물의 광택을 평가하였다.

구분	실시예 1	실시예 2		실시예			실시예 4			비교예
단면형태	5엽	6엽	8엽	5엽	6엽	8엽	5엽	6엽	8엽	C형
방사구금 중공율(%)	25	30.3		44.4			53.8			44.4
섬유 중공율(%)	8	16		28			42			18
흡수속도 (㎜)	120	155	160	175	180	190	178	191	197	70
광택	○	○	◎	○	○	◎	○	◎	◎	△
광택 평가 △ : 보통 ○ : 좋음 ◎ : 아주 좋음

표 2에서와 같이 방사구금을 통해 계산된 중공율과 실제섬유의 중공율과는 차이가 있음을 알 수 있으며, 실시예 1 내지 4는 모두 비교예 보다 흡수속도가 매우 우수한 것을 알 수 있으며, 광택이 우수한 것을 알 수 있다.

또한, 이형단면사의 날개의 수가 많아질수록 광택이 우수한 것을 알 수 있다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>
100 : 코어부 200: 시스부
300 : 용출구

Claims (7)

1. 시스-코어형으로 코어부가 용출되어 중공을 형성하는 중공형 이형단면사용 방사구금에 있어서,
   상기 방사구금의 시스부는 단면현상이 5~8엽의 날개를 갖고,
   상기 방사구금의 코어부는 상기 시스부의 날개와 날개사이에 상기 코어부가 용출되는 하나의 용출구가 형성되되,
   상기 중공형 이형단면사용 방사구금은 하기 조건식 (1) 및 (2)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사용 방사구금.
   (1) 2B<D≤C
   (2) D'-D<C
   (단, B는 시스부 날개의 폭, C는 시스부 날개의 길이, D는 코어부 내측면의 지름, D'는 코어부 외측면의 지름, 도 2 내지 4 참조)
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 중공형 이형단면사용 방사구금은 하기 (ㄱ) 내지 (ㅁ)의 범위를 만족시키는 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사용 방사구금.
   (ㄱ) 0.3㎜≤A≤0.9㎜
   (ㄴ) 0.03㎜≤B≤0.06㎜
   (ㄷ) 0.08㎜≤C≤0.3㎜
   (ㄹ) 0.07㎜≤D≤0.22㎜
   (ㅁ) 0.14㎜≤D'≤0.3㎜
   (단, A는 방사구금의 전체 지름, B는 시스부 날개의 폭, C는 시스부 날개의 길이, D는 코어부 내측면의 지름, D'는 코어부 외측면의 지름, 도 2 내지 4 참조)
4. 제1항에 있어서,
   상기 날개는 5엽, 또는 6엽, 또는 8엽인 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사용 방사구금.
5. 제1항에 있어서,
   상기 방사구금은 2이상의 슬릿으로 형성되는 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사용 방사구금.
6. 제1항, 제3항, 제4항, 제5항 중 어느 한 항의 중공형 이형단면사용 방사구금을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사.
7. 제6항에 있어서,
   상기 중공형 이형단면사는 중공율은 5%이상인 것을 특징으로 하는 중공형 이형단면사.

Images