KR101920161B1

KR101920161B1 - 저융점 시스-코어 복합원사의 제조방법

Info

Publication number: KR101920161B1
Application number: KR1020170090377A
Authority: KR
Inventors: 권순택
Original assignee: 한국섬유개발연구원
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2018-11-19

Abstract

본 발명은 시스-코어 복합사 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면 융점이 서로 다른 폴리에스테르 칩을 이용하고, 시스부에 저융점 칩의 비율을 최대한 높임으로써 저온에서 융착 효과 증대 및 물성 균일 효과를 나타내는 시스-코어 복합사 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

저융점 시스-코어 복합원사 및 이의 제조방법{Low melting sheath-core composite yarn and Manufacturing method thereof}

본 발명은 융점 차이를 큰 PET 수지를 각각 사용하여 시스부와 코어부 소재로 도입하며 시스부의 저융점 중량비를 높임으로써 융착 효율 증대 및 저온 융착이 가능하고, 물성이 균일하게 유지되는 저융점 시스-코어 복합원사 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 합성섬유는 융점이 높아 용도가 제한되는 경우가 적지 않다. 특히 섬유 등의 접착용도에 있어서 심지 등의 용도나 테이프상의 직물 사이에 삽입하여 가압접착하게 되는 접착제로 사용되는 경우에는 가열에 의해 섬유 직물 자체가 열열화되는 일이 있고, 고주파 미싱 같은 특수한 장비를 사용해야만 하는 번거로움이있기 때문에, 이러한 특수 장비를 이용하지 않고도 통상의 간단한 가열 프레스에 의해 용이하게 접착하는 것이 요망되고 있다.

종래의 저융점 폴리에스테르 단섬유는 매트리스, 자동차용 내장재 또는 각종 부직포 패팅 용도로 제조시 사용되는 상호 섬유구조물에 있어 이종의 섬유를 접착하는 목적으로 핫멜트(Hot Melt)형 바인더 섬유가 폭넓게 사용되어 왔다.

따라서, 폴리에스테르(Polyester)계 수지에 있어서 저융점화한 것의 요구가 높고, 바인더(binder) 섬유나 접착제 등에 사용되며, 이와 같은 용도에는 일반적으로 공중합한 폴리에스테르(Polyester)가 사용되고 있다.

예를 들어 미합중국 등록특허 4,129,675호에는 테레프탈산(terephthalic acid: TPA)과 이소프탈산(isophthalic acid: IPA)을 이용하여 공중합된 저융점 폴리에스테르가 소개되어 있으며, 일본 공개특허 평10-298271호에서는 결정성과 내열성을 높이기 위해 중합 제조과정에서 테레프탈산 대신에 아디핀산(Adipic Acid)을 사용하고, 에틸렌글리콜 대신에 디올(Diol)성분으로 1,4-부탄디올(BD)을 사용하여 접착성을 높여 주고 고온에서도 섬유의 강도 저하가 적은 섬유를 제공하고 있다.

상기와 같이 개발된 저융점 폴리에스테르는 융점(또는 연화점)이 100 ~ 200℃을 가지고 있다. 상기 저융점 폴리에스테르는 단독으로 사용하기에는 물성이 떨어지는 문제로 일반 폴리에스테르와 복합방사되어 복합원사로 사용되고 있으며 180℃ 미만인 저융점 폴리에스테르는 복합방사되어 단섬유로 사용되고, 180℃ 이상의 저융점 폴리에스테르는 복합방사되어 필라멘트사로 사용되고 있다.

상기 180℃ 이상의 저융점 폴리에스테르를 사용한 복합사는 직물이나 원단에 사용되어 바인더로 사용하기 위해서는 높은 온도(210℃ 이상)에서 가공하여야 하며, 높은 온도에서 가공에 따른 폴리에스테르의 경화 등으로 일반 폴리에스테르의 물성이 저하되는 문제점이 있었다.

미국 등록특허번호 4,129,675호(등록공고일 1978.12.12)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점과 필요성의 해결을 위해 수많은 실험과 연구 끝에 완성된 발명으로서, 저융점 폴리에스테르 복합원사의 물성을 개선하고자 시스부 보다 코어부의 융점이 100℃ 이상 높은 고융점 폴리에스테르를 도입하여 일정한 강도 물성을 유지하게 함으로써 후 가공시 폴리에스테르의 경화 등 물성의 저하를 방지하는 저융점 시스-코어 복합원사 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 시스-코어 복합사는 저융점 PET(Polyethylene terephthalate) 칩(chip) 및 고융점 PET 칩을 각각 준비한 후, 이를 각각 건조시키는 1단계; 건조된 저융점 PET 칩 및 건조된 고융점 PET 칩 각각을 용융시키는 2단계; 용융된 저융점 PET 수지 및 고융점 PET 수지를 복합방사시켜서 시스-코어 복합섬유를 제조하는 3단계; 복합방사된 섬유를 냉각시킨 후, 오일링(oiling) 처리하는 4단계; 오일링 처리한 시스-코어 복합섬유를 연신공정을 수행하는 5단계; 연신시킨 복합섬유를 인터레이싱(interlacing) 처리하여 복합사를 제조하는 6단계; 및 제조한 복합사를 권취하는 7단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 시스-코어 복합사로서, 저융점 PET 수지를 포함하는 시스부; 및 고융점 PET 수지를 포함하는 코어부;를 포함하며, 시스부 및 코어부는 35 ~ 40 : 60 ~ 65 중량비를 가지며, 상기 저융점 PET 수지 및 고융점 PET 수지의 융점 차이가 100 ~ 160℃인 시스-코어 복합원사를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 시스-코어 복합사는 우수한 강도 및 신도를 가질 뿐만 아니라, 저온에서도 융착 가능한 우수한 효과가 있는 바, 스크린, 벽지, 메쉬직물 등의 용도로 등으로 사용하기에 매우 적합하다.

이하에서 본 발명의 시스-코어(sheath-core) 복합원사를 제조하는 방법을 통해서 본 발명을 더욱 자세하게 설명을 한다.

본 발명의 시스-코어 복합원사는 저융점 PET(Polyethylene terephthalate) 칩(chip) 및 고융점 PET 칩을 각각 준비한 후, 이를 각각 건조시키는 1단계; 건조된 저융점 PET 칩 및 건조된 고융점 PET 칩 각각을 용융시키는 2단계; 용융된 저융점 PET 수지 및 고융점 PET 수지를 복합방사시켜서 시스-코어 복합섬유를 제조하는 3단계; 복합방사된 섬유를 냉각시킨 후, 오일링(oiling) 처리하는 4단계; 오일링 처리한 시스-코어 복합섬유를 연신공정을 수행하는 5단계; 연신시킨 복합섬유를 인터레이싱(interlacing) 처리하여 복합사를 제조하는 6단계; 및 제조한 복합사를 권취하는 7단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.

1단계에서 상기 저융점 PET 칩은 복합사의 시스부를 구성하는 소재로서, 융점은 100 ~ 200℃, 바람직하게는 115 ~ 140℃이다. 이때, 저융점 PET 칩의 융점이 100℃ 미만이면 고융점 PET칩과의 온도 편차가 크므로 방사 스핀빔에서 온도설정시 점도 유지가 어려워지는 문제가 있을 수 있고, 200℃를 초과하면 후가공 공정 중 저온에서 융착 성능이 저하되는 문제가 있을 수 있다.

그리고, 저융점 PET 칩의 고유점도(Ⅳ)는 1단계의 고융점 PET 칩의 고유점도와 차이 절대값이 0 ~ 0.3인 것이, 바람직하게는 0 ~ 0.25인 것이, 더욱 바람직하게는 0 ~ 0.10인 것이 좋으며, 이때, 저융점 PET 칩의 고유점도와 고융점 PET 칩의 고유점도 차이 절대값이 0.3을 초과하면 PET 칩의 용융공정에서 점도 유지가 안되어 팩압력 확보 등 복합원사 제조가 어려운 문제점이 발생할 수 있다.

그리고, 1단계에서 저융점 PET 칩은 건조는 80 ~ 90℃ 하에서 16 ~ 20시간 동안, 바람직하게는 82 ~ 88℃ 하에서 17 ~ 19시간 동안 저온 진공건조를 수행하는 것이 좋은데, 이때, 건조온도가 80℃ 미만이면 건조시간이 너무 길어져서 경제성이 떨어지고, 건조온도가 90℃를 초과하면 건조과정에서 저융점 칩 수분이 증발되면서 칩 상호간에 융착 현상이 발생하여 칩 건조가 불가능한 문제가 있을 수 있다.

1단계에서 상기 고융점 PET 칩은 복합사의 코어부를 구성하는 소재로서, 상기 저융점 PET 칩과의 융점 차이 절대값이 60 ~ 160℃인 것을, 바람직하게는 융점 차이 절대값이 100 ~ 150℃인 것을, 더욱 바람직하게는 융점 차이 절대값이 100 ~ 130℃인 것을 사용하는 것이 좋다. 이때, 저융점 PET 칩과의 융점 차이 절대값이 60℃ 미만이면 저온에서의 융착 효과가 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 융점 차이 절대값이 160℃를 초과하면 저융점 복합원사 제조상의 문제가 있을 수 있다. 구체적인 예를 들면, 고융점 PET 칩은 융점 250 ~ 270℃인 것을, 바람직하게는 258 ~ 262℃인 것을 사용할 수 있다.

그리고, 상기 고융점 PET 수지의 고유점도(Ⅳ)는 0.610 ~ 0.640인 것을, 바람직하게는 0.620 ~ 0.640인 것을, 더욱 바람직하게는 0.625 ~ 0.635인 것을 사용하는 것이 좋으며, 이때, 고융점 PET 수지의 고유점도(Ⅳ)가 0.610 미만이면 복합원사의 물성 저하가 발생하는 문제가 있을 수 있고, 고유점도가 0.640을 초과하면 방사시 융융 온도를 과다하게 높여야 하고, 폴리머 열분해가 일어날 수 있는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내의 고유점도를 가지는 것을 사용하는 것이 좋다.

1단계에서 고융점 PET 칩의 건조는 열풍건조 또는 진공건조를 통해 수행할 수 있으며, 구체적인 일례를 들면, 120 ~ 130℃ 하에서 1시간 30분 ~ 2시간 30분 동안 예비 건조를 수행한 후, 150 ~ 160℃ 하에서 2시간 30분 ~ 3시간 30분 동안 열풍건조 또는 진공건조를 수행할 수 있다.

다음으로, 2단계는 건조된 저융점 PET 칩 및 고융점 PET 칩 각각을 별개의 용융 압출기에서 용융시키는 공정으로서, 저융점 PET 수지는 240 ~ 260℃ 하에서 용융을 시키며, 고융점 PET 수지는 270 ~ 290℃ 하에서 용융시켜서 수지화시킨다.

다음으로, 3단계는 용융된 저융점 PET 수지 및 고융점 PET 수지 각각을 별개의 이송로를 통해 복합방사구금으로 이송시킨 후, 복합방사구금의 각각 다른 구금에 투입한 후, 복합방사를 수행하여 시스-코어 복합섬유를 제조하는 공정이다.

복합방사에 사용되는 복합방사구금은 복합섬유의 단면이 시스-코어형태를 나타내도록 하며, 또한 편심이 발생하지 않게 하기 위하여 시스부에 핀(Pin)의 형태를 투입하여 시스 형상을 유지할 수 제작된 것을 사용할 수 있다. 그리고, 복합방사구금은 L/D(length/diameter)는 2.5 ~ 3.0 비인 것을, 바람직하게는 2.6 ~ 2.9 비인 사용하며, 복합방사구금의 코어부분은 핀 타입(Pin type)으로 제작함으로써 코어부의 진원도를 높이며, 용융된 폴리머의 흐름을 고려하여 분배판의 유로 형성을 향상시킴으로서, 폴리머 데드(polymer death) 없애고, 폴리머의 탄화를 방지한다.

그리고, 복합방사는 방사팩 온도 250 ~ 290℃, 방사속도 1,000 ~ 1,700mpm(meter per minute) 및 방사팩(pack) 압력 50 ~ 150kgf/cm² 하에서 복합방사를 수행을 하며, 바람직하게는 방사팩 온도 260 ~ 275℃, 방사속도 1,100 ~ 1,400mpm 및 방사팩 압력 90 ~ 120kgf/cm² 하에서 복합방사를 수행할 수 있다. 이때, 방사팩 온도가 250℃ 미만이면 고점도 PET 칩이 용융되지 않아 토출되지 않는 문제가 있을 수 있고, 방사팩 온도가 290℃를 초과하면 저융점 PET 칩의 점도 저하로 복합방사 원사 제조가 불가한 문제가 있을 수 있다. 또한, 방사속도가 1,000mpm 미만이면 복합원사의 강도 물성을 올리거나 유지시키는데 어려움이 발생하는 문제가 있을 수 있고, 방사속도가 1,700mpm을 초과하면 구금 하부에서 토출된 필라멘트 단사절이 발생할 수 있으며, 연신비 및 권취속도를 높여야 하는 문제가 있을 수 있다. 또한, 방사팩 압력이 50kgf/cm² 미만이면 구금에서 배면압이 낮아지므로 용융된 칩이 정상적인 토출이 되지 않는 문제가 있을 수 있고, 방사팩 압력이 150kgf/cm²를 초과하면 팩 내부에서 누유(leak)가 발생하는 문제가 있을 수 있다.

그리고, 방사팩 내부에는 복합방사구금과 샌드(SAND) 및 필터(FILTER) 등이 들어가는데, 용융된 폴리머가 팩 내부로 이동하면서 폴리머 내에 있는 이물질 제거 및 팩 내부압력을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 특히, 방사팩 내부에 투입되는 샌드의 입자크기(MESH) 및 투입량에 따라 방사팩 압력에 영향을 크게 미치며, 샌드의 평균입자는 40 ~ 150메시(Mesh), 바람직하게는 50 ~ 130메쉬인 것을 사용하는 것이 좋으며, 필터는 50 ~ 300메쉬의 필터를 3매~5매를 겹쳐서 제작하여 사용할 수 있으며, 일례를 들면, 50메쉬, 200메쉬, 300메쉬, 200메쉬 및 50메쉬를 차례대로 적층시킨 복합필터(50*200*300*200*50)이거나, 50메쉬, 250메쉬, 300메쉬, 250메쉬 및 50메쉬의 필터를 차례대로 적층시킨 복합필터(50*250*300*250*50)를 사용할 수 있다. 그리고, 50메쉬 필터는 압력을 지지층으로 사용되며, 200메쉬 및/또는 300메쉬 필터는 폴리머 내에 있는 이물질을 필터링하고, 팩압력을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 여기서, 상기 메쉬란 정방형 2.54cm 길이 안에 구멍의 개수를 의미하며, 메쉬 숫자가 클수록 조밀함을 의미한다.

3단계의 복합방사를 통해 시스부 및 코어부를 가지는 복합섬유를 방사되며, 시스부는 저융점 PET를 포함하고, 코어부는 고융점 PET를 포함하게 된다. 이때, 상기 복합섬유는 시스부 및 코어부가 35 ~ 40 : 60 ~ 65 중량비를 가지게 되며, 이러한 복합섬유의 시스부 및 코어부의 중량비는 최종제품인 복합사에도 유지하게 된다. 이때, 시스부의 중량비가 35 중량비 미만이면 제조된 복합원사의 상온 융착성이 떨어져서 제조된 복합방사의 용도 제한이 발생하며, 40 중량비를 초과하면 복합방사설비의 스핀빔(spinbeam) 온도를 셋팅(setting)함에 있어서 어려움이 있고, 복합방사성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.

다음으로, 4단계는 복합방사된 섬유를 냉각시킨 후, 오일링(oiling) 처리하는 단계로서, 냉각에어의 온도는 20 ~ 24℃, 상대습도(RH) 62 ~ 68%, 바람직하게는 63 ~ 67% 하에서 냉각에어 풍속 0.4 ~ 0.5m/sec의 속도로 냉각시키는 방법으로 수행할 수 있다. 그리고, 오일링 처리는 오일 인젝션(injection) 방식을 통한 구금 하에서 1.0 ~ 1.8m 거리에서, 바람직하게는 1.2 ~ 1.6m 거리에서 유제를 부여하여 수행한다. 그리고, 유제의 농도는 10 ~ 15 부피%, 바람직하게는 11 ~ 14.5 부피% 조건 하에서 수행할 수 있다.

다음으로, 5단계는 오일링 처리한 시스-코어 복합섬유를 연신공정을 수행하는 단계로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 방법을 통해 연신을 수행할 수 있으며, 바람직한 일구현예를 들면, 2종의 PET 칩을 용융하여 팩압력을 일정하게 유지시킨 후 구금 하부에서 토출되는 복합섬유를 연신비 3.0 ~ 4.0배로, 바람직하게는 3.0 ~ 3.7의 연신비로 연신시킬 수 있다. 이때, 연신비가 3.0배 미만이면 물성 강도가 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 연신비가 4.0배를 초과하면 연신 존(ZONE)(1,2 고뎃롤러)에서 절사가 발생하는 문제가 있을 수 있다.

다음으로, 6단계는 연신된 복합섬유를 여러 가닥 필라멘트간의 단사절 방지 및 집속성을 부여하기 위하여 필라멘트 통과지점에 에어를 공급하여 필라멘트간의 교락부를 형성하여 접속성을 부여하기 위해 인터레이싱 처리하여 공정으로서, 이때, 인터레이싱 처리는 2차 고뎃롤러 후단에 설치하여 에어(air)의 공급 압력 2.0 ~ 4.0kgf/cm²으로, 바람직하게는 3.2 ~ 3.7kgf/cm²으로 에어를 공급하면서 수행할 수 있다.

다음으로, 7단계는 제조한 복합사를 스핀빔(spinbeam) 온도 250 ~ 290℃ 및 권취속도 4,000 ~ 5,000mpm(meter per minute)의 조건 하에서, 바람직하게는 온도 270 ~ 290℃ 및 권취속도 4,000 ~ 4,500mpm 조건 하에서 권취하는 공정이다. 이때, 권취속도가 4,000mpm 미만이면 생산성 및 경제성이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 권취속도가 5,000mpm을 초과하면 고속권취로 인한 사절현상이 증가하는 문제가 있을 수 있으므로, 상기 범위 내의 속도로 권취를 수행하는 것이 좋다.

이러한 공정을 통해 제조된 시스-코어 복합사는 시스부 및 코어부가 35 ~ 40 : 60 ~ 65 중량비를 가진다.

그리고, 본 발명의 시스-코어 복합사는 섬도 40 ~ 150de(denier) 및 필라멘트 12 ~ 48F(filament)를, 바람직하게는 섬도 48 ~ 120de 및 18 ~ 40F를 가질 수 있다.

이러한, 본 발명의 시스-코어 복합사는 섬도 50de 및 필라멘트 24F 일때, 강도 4.0 ~ 4.5g/de 및 신도 40 ~ 45%일 수 있다.

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

융점 120℃ 및 고유점도 0.610인 저융점 PET 칩(제조사 H사, 상품명 : low melting 폴리에스터) 및 융점 260℃ 및 고유점도 0.630인 고융점 PET 칩(제조사 H사, 상품명 : 폴리에스터 semidull chip)을 각각 준비하였다.

다음으로, 저융점 PET 칩을 84 ~ 86℃ 하에서 18시간 동안 저온 진공공정을 수행하여 건조시켰다. 그리고, 고융점 PET 칩은 124 ~ 126℃ 하에서 2시간 동안 예비 건조를 수행한 다음, 154 ~ 156℃ 하에서 3시간 동안 진공공정을 수행하여 건조시켰다.

다음으로, 저융점 PET 칩 및 고융점 PET 칩을 각각 별개의 용융 압출기에 투입한 후, 저융점 PET 칩은 255℃ 하에서 용융시키고, 고융점 PET 칩은 285℃ 하에서 용융시켰다.

다음으로, 용융된 저융점 PET 수지 및 고융점 PET 수지를 방사팩의 복합방사구금으로 이송한 후, 방사팩 온도 270℃, 방사속도 1,200mpm(meter per minute) 및 방사팩(pack) 압력 100kgf/cm² 조건 하에서 복합방사시켜서 시스-코어 형태의 복합섬유를 방사시켰다. 이때, 상기 복합방사구금은 편심이 발생하지 않게 하기 위하여 코어부분은 핀 타입으로 제작되어 있으며, 복합방사구금은 L/D(length/diameter)가 2.7이였다. 또한, 방사팩은 평균입자크기 90메쉬의 샌드를 사용하고, 50메쉬, 200메쉬, 300메쉬, 200메쉬 및 50메쉬의 필터를 겹쳐서 제작한 필터(복합필터)가 설치되어 있다. 또한, 복합방사시 시스부와 코어부의 중량비는 38 : 62 중량비였다.

다음으로, 복합방사된 복합섬유를 21℃, 상대습도 65% 및 0.45m/sec 조건 하에서 크로스 퀀칭하여 냉각시킨 후, 오일 인젝션 처리 조건 하에서 오일링 처리를 하였다. 이때, 오일 인젝션은 구금 하에서 1.4m 거리에서 유제를 부여하였으며, 유제 농도는 13 부피%였다.

다음으로, 오일링 처리한 시스-코어 복합섬유를 정상적인 용융 토출조건 하에서 3.5배 연신비로 연신시켰다.

다음으로, 연신된 복합섬유를 고뎃롤러 후단에 설치된 노즐 조건 하에서 에어공급량 3.5kgf/cm²으로 인터레이싱 공정을 수행한 후, 스핀빔(spinbeam) 온도 270℃ 및 권취속도 4,200mpm(meter per minute)의 조건으로 권취시켜서, 최종 시스-코어 복합원사를 제조하였다.

제조된 시스-코어 복합원사는 섬도가 50de이고, 필라멘트가 24F였다.

실시예 2 ~ 11 및 비교예 1 ~ 6

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시스-코어 복합원사를 제조하되, 하기 표 1과 같이 연신비를 달리하여 시스-코어 복합원사를 각각 제조하여 실시예 2 ~ 5 및 비교예 1 ~ 2를 실시하였다.

또한, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시스-코어 복합원사를 제조하되, 하기 표 1과 같이, 실시예 6 ~ 9는 저융점 PET 칩의 종류를 달리하여 시스-코어 복합원사를 각각 제조하였고, 비교예 3은 고융점 PET 칩의 종류를 달리하여 실시하였다.

그리고, 실시예 10 ~ 11 및 비교예 4 ~ 5는 시스부 및 코어부의 중량비를 하기 표 1과 같이 달리하여 각각 실시하였다.

또한, 비교예 6은 복합방사시, 방사속도를 1,000mpm 미만인 880mpm으로 실시하였다.

비교예 7

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시스-코어 복합원사를 제조하되, 저융점 PET 칩은 건조를 95℃에서 18시간 동안 진공건조를 시킨 것을 사용하였는데, 저융점 PET 칩 내 수분이 너무 적은 관계로 칩 상호간 융착이 발생하는 문제가 있었다.

비교예 8

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시스-코어 복합원사를 제조하되, 권취시 권취속도 5,200mpm에서 수행을 하였는데, 고속권취로 인한 복합원사가 사절이 많이 발생하는 문제가 있어서 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.

구분	저융점 PET		고융점 PET		연신비 (D/R)	방사속도 (mpm)	시스부:코어부 중량비
구분	융점(℃)	고유점도	융점(℃)	고유점도	연신비 (D/R)	방사속도 (mpm)	시스부:코어부 중량비
실시예 1	120	0.610	258	0.630	3.5	1,200	38:62
실시예 2	120	0.610	258	0.630	3.0	1,200	38:62
실시예 3	120	0.610	258	0.630	3.3	1,200	38:62
실시예 4	120	0.610	258	0.630	3.5	1,200	38:62
실시예 5	120	0.610	258	0.630	4.0	1,200	38:62
실시예 6	140	0.618	258	0.630	3.5	1,200	38:62
실시예 7	160	0.622	258	0.630	3.5	1,200	38:62
실시예 8	180	0.625	258	0.630	3.5	1,200	38:62
실시예 9	140	0.628	258	0.630	3.5	1,200	38:62
실시예 10	120	0.610	258	0.630	3.5	1,200	35:45
실시예 11	120	0.610	258	0.630	3.5	1,200	40:60
비교예 1	120	0.610	258	0.630	2.8	1,200	38:62
비교예 2	120	0.610	258	0.630	4.3	1,200	38:62
비교예 3	120	0.610	263	0.648	3.5	1,200	38:62
비교예 4	120	0.610	258	0.630	3.5	1,200	32:68
비교예 5	120	0.610	258	0.630	3.5	1,200	43:57
비교예 6	120	0.610	258	0.630	3.7	880	38:62

실험예 : 기계적 물성 측정

실시예 및 비교예에서 제조한 시스-코어 복합원사(50de/24F) 의 강도 및 신도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

이때, 강도 및 신도는 KS K 0412 방법에 의해 측정하였다.

구분	강도(g/de)	신도(%)	비고
실시예 1	4.45	44.0	-
실시예 2	4.10	48.5	-
실시예 3	4.25	47.0	-
실시예 4	4.45	44.0	-
실시예 5	4.70	38.5	-
실시예 6	4.47	43.2	-
실시예 7	4.48	43.0	-
실시예 8	4.50	42.5	-
실시예 9	4.50	42.4	-
실시예 10	4.28	44.4	-
실시예 11	4.43	43.7	-
비교예 1	3.80	50.5	-
비교예 2	4.82	37.5	-
비교예 3	-	-	-
비교예 4	4.55	42.5	-
비교예 5	-	-	권취불가
비교예 6	4.80	38.0	-

상기 표 2를 살펴보면, 실시예 1 ~ 11의 복합원사는 강도 4.0 ~ 5.0g/de 및 신도 35 ~ 45% 범위의 적정 물성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 연신비가 3 미만인 비교예 1의 경우, 신도가 너무 높은 문제가 있었다. 이에 반해, 연신비가 4를 초과한 비교예 2의 경우, 적정 강도와 신도를 가졌으나 사절이 많이 되는 문제가 있어서 생산성이 떨어졌다.

또한, 시스부가 35 중량비 미만인 비교예 4의 경우 기존의 30 중량비와 방사공정상의 문제점은 없었으며, 시스부가 40 중량부를 초과한 비교예 5의 경우 저융점 칩의 량이 증가할수록 융점차이에 의한 권취가 어려워지는 현상이 나타나며 원사를 제조하기 어려웠다. 또한, 방사속도가 1,000mpm 미만으로 수행했던 비교예 6의 경우 동일 연신비(3.5)에서는 고뎃롤러2와 권취 와인더의 속도를 조정하여 연신비를 동일하게 유지하여야만 권취가 가능하였으며, 단순히 방사속도(고뎃롤러1)의 속도를 1000mpm 이하로 낮출 경우 연신비가 너무 높게 되어 연신과정에서 필라멘트가 사절되어 권취가 불가능 하는 문제점이 있었다.

Claims

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융점 115 ~ 180℃이고, 고유점도 0.610 ~ 0.628인 저융점 PET(Polyethylene terephthalate) 칩(chip) 및 융점 250 ~ 270℃이고, 고유점도 0.610 ~ 0.635인 고융점 PET 칩을 각각 준비한 후, 이를 각각 건조시키는 1단계;
건조된 저융점 PET 칩 및 건조된 고융점 PET 칩 각각을 용융시키는 2단계;
용융된 저융점 PET 수지 및 고융점 PET 수지를 복합방사구금에 각각 투입한 후, 방사팩 온도 260 ~ 275℃, 방사속도 1,100 ~ 1,400mpm(meter per minute) 및 방사팩(pack) 압력 90 ~ 120kgf/cm² 하에서 복합방사시켜서 시스-코어 복합섬유를 제조하는 3단계;
복합방사된 섬유를 냉각시킨 후, 오일링(oiling) 처리하는 4단계;
오일링 처리한 시스-코어 복합섬유를 3.0 ~ 3.7의 연신비로 연신공정을 수행하는 5단계;
필라멘트 통과지점에 3.2 ~ 3.7 kg/cm²의 에어(air)를 공급하면서 연신시킨 복합섬유를 인터레이싱(interlacing) 처리하여 복합사를 제조하는 6단계; 및
제조한 복합사를 스핀빔(spinbeam) 온도 270 ~ 290℃ 및 권취속도 4,000 ~ 4,500 mpm의 조건 하에서 권취하는 7단계;를 포함하며,
상기 저융점 PET 수지는 시스부를 구성하며, 상기 고융점 PET 수지는 코어부를 구성하고, 시스부 및 코어부가 35 ~ 40 : 60 ~ 65 중량비이며,
상기 저융점 PET 칩 및 고융점 PET 칩의 고유점도(Ⅳ) 차이는 0 ~ 0.25이고,
1단계의 저융점 PET 칩의 건조는 82 ~ 88℃ 하에서 17 ~ 19시간 동안 진공건조를 수행하며,
1단계의 고융점 PET 칩의 건조는 120 ~ 130℃ 하에서 1시간 30분 ~ 2시간 30분 동안 예비 건조를 수행한 후, 150 ~ 160℃ 하에서 2시간 30분 ~ 3시간 30분 동안 열풍건조 또는 진공건조를 수행하고,
3단계의 복합방사구금은 L/D(length/diameter)가 2.5 ~ 3.0이며, 복합방사구금의 코어부분은 핀 타입(Pin type)이며,
3단계의 방사팩은 50 ~ 300 메쉬의 필터를 3매 ~ 5매 겹쳐서 제작한 복합필터를 사용하고,
4단계의 오일링 처리는 오일 인젝션 방식을 통한 구금 하에서 1.0 ~ 1.8m 거리에서 유제를 부여하여 수행하고,
제조된 시스-코어 복합원사는 섬도 48 ~ 120 de 및 필라멘트 18 ~ 40F이며,
복합원사는 섬도 50de 및 필라멘트 24F일 때, 강도 4.0 ~ 5.0g/de 및 신도 40 ~ 48.5%인 것을 특징으로 하는 저융점 시스-코어 복합원사의 제조방법.
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