KR101939942B1 - 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 심초형 필라멘트사 - Google Patents

광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 심초형 필라멘트사 Download PDF

Info

Publication number
KR101939942B1
KR101939942B1 KR1020180031813A KR20180031813A KR101939942B1 KR 101939942 B1 KR101939942 B1 KR 101939942B1 KR 1020180031813 A KR1020180031813 A KR 1020180031813A KR 20180031813 A KR20180031813 A KR 20180031813A KR 101939942 B1 KR101939942 B1 KR 101939942B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
core
pet
filament yarn
fine particles
fastness
Prior art date
Application number
KR1020180031813A
Other languages
English (en)
Inventor
송민규
김희동
이상현
장근훈
서기오
두해림
Original Assignee
한국섬유개발연구원
(주)브리즈텍스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국섬유개발연구원, (주)브리즈텍스 filed Critical 한국섬유개발연구원
Priority to KR1020180031813A priority Critical patent/KR101939942B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101939942B1 publication Critical patent/KR101939942B1/ko

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/28—Formation of filaments, threads, or the like while mixing different spinning solutions or melts during the spinning operation; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/30—Conjugate filaments; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/34—Core-skin structure; Spinnerette packs therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/62—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/14—Dyeability
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2501/00—Wearing apparel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Multicomponent Fibers (AREA)

Abstract

본 발명은 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 PET 심초형 필라멘트사에 관한 것으로, 레귤러 PET와, 무기미입자가 혼입된 레귤러 PET를 심초형으로 복합방사하여 심초형으로 제조한 광발열 PET 심초형 필라멘트사에 관한 것이다. 특히 본 발명은 상기 광발열 PET 심초형 필라멘트사의 심부에만 무기미립자가 혼입됨으로써, 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 것을 특징으로 한다.

Description

광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 심초형 필라멘트사 {Polyethylene terephthalate filament having excellent light heat generation performance and color fastness}
본 발명은 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수하며, 무기미립자를 함유한 광발열 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, 이하 PET) 심초형 필라멘트사 에 관한 것으로서, 특히 레귤러 PET 필라멘트 원사를 이용하여 제조한 원단에 비하여 2℃ ∼ 10℃ 정도의 발열 효과를 갖는다. 또한 본 발명은 염색이 가능하고 특히 염색견뢰도가 우수한 광발열 PET 심초형 필라멘트사에 관한 것이다.
고유가 시대에 에너지 효율성이 지속적으로 강조되면서 에너지 효율을 증대 시킬 수 있는 기능의 인테리어 제품이 시장을 선점할 것으로 예상되고, 단순 기능성을 탈피하여 에너지의 효율을 효과적으로 증대할 수 있는 제품 개발이 요구되고 있는 실정이다.
또한, 최근 기상이변으로 인한 역대 최저기온의 기후적인 변화와 산업의 고도화, 레저문화의 사회적인 변화로 인하여 겨울철에도 외부온도에 의한 변화가 증가하게 되면서 기존의 단열/보온소재와 다른 새로운 신소재의 개발을 요구하고 있는 실정이어서 국내외 섬유산업계에서는 원사소재개발 및 후가공 기술을 접목하여 신개념의 단열/보온성을 갖는 섬유제품의 개발에 노력하고 있다.
이러한 발열특성을 가지는 소재들로는 다양한 물질들이 있으나 인체내 유입, 환경문제, 단가, 미립자 분산 및 가공방법의 문제점으로 인해 섬유에 활용할 수 있는 발열소재는 매우 한정되어 있는 실정이다.
광에 의한 발열성능을 가진 탄소소재는 다른 발열소재와는 달리 인체 친화적인 소재로서 공급이 안정적이고, 분산 및 가공이 용이한데, 이러한 무채색 중심의 광 발열 탄소소재를 원사내에 혼입할 경우 색상발현에 한계를 가지는 문제점을 발생시킬 수 있다. 또한 염색공정이 까다로워 제품의 디자인 설계 및 심미성 발현에 제약을 줄 수 있으며, 염색후에도 탄소 소재로 인하여 견뢰도가 불량하게 되는 문제점이 있었다.
대한민국공개특허 10-2017-0135539호(이하 '선행발명 1')에는 탄소 도핑된 텅스텐세슘산화물 미립자를 함유하여 광열기능성이 뛰어나고, 4,000m/분 이상의 권취속도로 고속방사가 가능하며, 세탁 및 일광 견뢰도가 우수한 폴리에스테르 섬유가 개시되어 있다. 또한 대한민국등록특허 10-1577403호(이하 '선행발명 2')에는 광에 의해 발열하는 산화철 화합물과 탄소 화합물을 포함하는 발열 원단이 개시되어 있다.
그러나 상기 선행발명 1에는 광발열 입자로서 탄소 도핑된 텅스텐세슘산화물 미립자를 사용하나 이는 가격이 매우 비싸서 최종 의류 제품의 가격이 매우 비싸게 제조되는 단점이 있다. 또한 섬유 내부에 상기 탄소 도핑된 텅스텐세슘산화물 미립자가 분산되어 있어, 일광 견뢰도는 우수하나, 상기 섬유 내부에 분산된 탄소 도핑된 텅스텐세슘산화물로부터 탄소 성분이 탈락됨으로써, 세탁 견뢰도 등이 매우 불량하게 된다.
또한 선행발명 2는 카본 블랙 과 숯 분말 등의 탄소 화합물을 포함하는 섬유로서 섬유 제품의 제조시 탄소 화합물에 의해 견뢰도가 불량하게 된다. 또한 카본 블랙 등의 탄소 화합물이 원사 내부에 포함되어 있어, 섬유 제품의 색상이 블랙 색상으로 제한되는 단점을 갖는다.
또한 광발열 특성을 갖는 무기 미립자를 섬유 내부에 혼입하는 경우 상기 무기 미립자의 함량이 낮으면 목적하는 광발열 특성을 얻을 수 없고, 반대로 상기 무기 미립자의 함량이 높으면 방사 작업성이 저하되며, 특히 염색견뢰도가 불량하게 되는 문제가 있다.
따라서 본 발명에서는 방사 작업성 및 광발열 특성이 우수하며, 특히 염색이 가능하고, 또한 염색견뢰도가 우수한 광발열 PET 심초형 필라멘트사를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 광발열 특성이 우수하면서 방사 조업성이 양호한 광발열 PET 심초형 필라멘트사를 제공하는 것이다. 특히 섬유제품 제조공정에서 염색이 가능하며, 염색견뢰도가 우수한 광발열 PET 심초형 필라멘트사를 제공하기 위한 것이다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 PET 심초형 필라멘트사는 무기미립자가 혼입된 레귤러 PET 폴리머를 심부로 하고, 레귤러 PET 폴리머를 초부로 하여 용융방사하여 제조되며, 상기 무기미립자는 ZrC, Al2O3, 그라파이트, ATO, ZnO 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 무기미립자의 평균입도는 1 μm 이하이며, 상기 PET 심초형 필라멘트사의 발열온도는 2℃ 내지 10℃이며, 상기 PET 심초형 필라멘트사의 염색견뢰도는 4 급 이상인 것이 바람직하다.
그리고 본 발명은 상기 광발열특성 및 염색견뢰도가 우수한 PET 심초형 필라멘트 원사를 사용하여 제조되는 의류 제품을 포함한다.
본 발명에 따른 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 광발열 PET 심초형 필라멘트사는 태양광에 의해 자체적으로 발열하므로 별도의 발열장치가 없어도 의류제품에 보온효과를 제공할 수 있고, 보온 유지성이 우수하여 외기온도의 변화에 의해 인체가 받는 영향이 줄어들어 우수한 광발열 특성을 나타낸다. 또한 광발열 특성을 갖는 무기 미립자를 심초형 필라멘트사의 심부에 혼입하여 그 농도를 적절히 조절함으로써, 방사 조업성이 우수하며, 염색공정이 가능하다. 특히 염색 후에는 4급 이상의 우수한 염색견뢰도를 나타낸다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PET 심초형 필라멘트사 방사 장치의 구성도이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PET 심초형 필라멘트사의 구조를 나타내는 개념도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 PET 심초형 필라멘트사의 발열 메커니즘을 설명하기 위한 개념도이며,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PET 심초형 필라멘트사의 단면 사진 및 필라멘트사의 확대도이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PET 심초형 필라멘트사를 이용한 제품의 광발열 특성을 측정하기 위한 시험 장치의 사진이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실험예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실험예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실험예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실험예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 PET 심초형 필라멘트사에 대하여 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하기로 한다. 본 발명에 첨부된 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 심초형 필라멘트사 방사 장치의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 심초형 필라멘트사의 구조를 나타내는 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 심초형 필라멘트사의 발열 메커니즘을 설명하기 위한 개념도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 심초형 필라멘트사의 단면 사진 및 필라멘트사의 확대도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PET 심초형 필라멘트사를 이용한 제품의 광발열 특성을 측정하기 위한 시험 장치의 사진이다.
본 발명은 PET 폴리머를 방사구금을 통하여 심초형으로 복합방사하여 제조되는 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 PET 심초형 필라멘트사에 관한 것으로서, 특히 레귤러 PET 폴리머와, 평균입도 1 μm 이하인 광발열 특성을 갖는 무기미립자가 혼입된 레귤러 PET 폴리머를 심초형으로 방사하여 제조되는 광발열 PET 심초형 필라멘트사에 관한 것이다.
본 발명의 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 PET 심초형 필라멘트사의 제조방법은 크게 용융, 방사, 냉각 및 권취 단계로 이루어진다.
용융단계에서는 합성섬유 방사용 익스트루더에 심부를 이루는 무기미립자가 함유된 레귤러 PET 폴리머와, 초부를 이루는 레귤러 PET 폴리머를 도징 시스템에 의해 공급한 후 용융시켜 다음단계인 방사 단계에 공급하게 된다. 상기 익스트루더는 통상의 합성섬유 방사에 사용하는 익스트루더를 사용할 수 있으며, 투입되는 칩(chip)의 종류에 따라 적정한 용융조건을 설정하여 상기 칩을 용융시킬 수 있다.
상기 레귤러 PET 폴리머는 고유점도 0.6 ~ 0.65 dl/g, 수분함유율 1,000ppm 이하, 용융온도 255 ~ 260℃ 및 유리전이온도 70 ~ 80℃인 폴리머이고, 상기 무기미립자가 함유된 PET 폴리머는 고유점도 0.75 ~ 0.80㎗/g, 수분함유율 20 ~ 30ppm, 용융온도 260 ~ 270℃ 및 유리전이온도 70 ~ 80℃인 폴리머를 사용하는 것이 방사공정을 안정화할 수 있고, 섬유 형성능 및 방사 조업성에 바람직하다.
상기 레귤러 PET 폴리머와 무기미립자가 함유된 레귤러 PET 폴리머는 고유점도 차이가 0.1 ~ 0.15 ㎗/g인 것이 방사공정에서 흐름성과 무기미입자의 농도 조절에 바람직하다. 이후에 방사공정에서 상기 무기미립자가 함유된 레귤러 PET 폴리머는 심초형 필라멘트사의 심부를 형성하게 되고, 레귤러 PET 폴리머는 심초형 필라멘트사의 초부를 형성하게 된다.
상기 무기미립자가 함유된 레귤러 PET 폴리머는 평균입도 1 μm 이하인 무기미립자를 심부의 중량 대비 0.2 ~ 2.0 중량% 함유하도록 하여 광 조사시 발열작용을 일으킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
참고로 상기 무기미립자가 함유된 레귤러 PET 폴리머는 상기 무기미립자를 폴리머 내부에 균일하게 분산시키기 위하여 그 원료인 레귤러 PET 칩과, 상기 평균입도 1 μm 이하인 무기미립자를 적당량 혼입하여 컴파운딩 공정을 거쳐 마스터배치(master batch)를 제조하여 사용할 수 있다.
상기 무기미립자의 평균입도가 1 μm 를 초과하는 경우에는 응집이 심해져 분산이 어렵고, 약사 형성 및 능락 현상 등이 발생하게 되어 방사조업성이 불량하게 된다.
또한 본 발명에서 광발열 특성을 갖는 무기미립자는 심초형 필라멘트사의 심부에만 혼입되는 것이 바람직하다. 이와 같이 심부에만 무기미립자가 혼입되면 방사조업성이 양호하며, 방사공정시 무기미립자에 의한 가이드의 마모현상을 방지할 수 있다. 또한 심부에만 무기미립자가 혼입됨으로써, 원사의 표면 색상을 유지할 수 있으며, 이후에 염색공정을 통해 색상의 부여가 가능하다.
상기 종래 광발열 섬유는 섬유 전체에 광발열 미립자가 혼입되고, 이에 따라 방사공정 중 가이드 마모가 심하고, 섬유내 혼입되는 무기물 미립자들이 서로 응집하는 등 분산성이 떨어져, 고속방사가 불가능하거나 고속방사시 방사공정성과 조업성이 저하되는 문제점이 있다. 또한 섬유 내부로 혼입되는 무기미립자 고유의 색상으로 인해 제조되는 원단에 다양한 색상을 구현하기 어렵고 섬유제품의 염색견뢰도가 불량하게 되는 문제점 등이 있었다.
따라서 본 발명의 PET 심초형 필라멘트사는 심부만에 무기미립자를 혼입함으로써, 상기와 같은 방사조업성 및 염색견뢰도를 개선할 수 있으며, 염색이 가능하여 다양한 색상의 발현이 가능하다.
즉, 본 발명의 광발열 PET 심초형 필라멘트사는 심부와 초부의 중량비는 35:65 내지 65:35인 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 심부와 초부의 중량비에서 광발열 특성 및 염색견뢰도가 가장 우수하다. 즉, 초부를 구성하는 레귤러 PET 폴리머의 비율이 높으면 광발열 특성이 저하되고, 반면 심부를 구성하는 무기미립자가 함유된 레귤러 PET 폴리머의 비율이 20 중량%를 초과하면 방사공정시 홀 막힘, 약사발생 등 방사조업성 및 원사의 물성이 저하된다. 상기 2종의 PET 폴리머에는 소광제, 자외선 차단제 등의 첨가제를 소량 첨가할 수도 있다.
상기와 같은 심부 대 초부의 비율로 제조되는 PET 심초형 필라멘트사에 있어서, 심부에 혼입되는 무기미립자의 함량은 심부의 중량 대비 0.2 내지 2.0중량%인 것이 바람직하다. 즉, 심부에 혼입되는 무기미립자의 함량이 심부의 중량 대비 0.2 중량% 미만인 경우에는 광발열 특성이 저하되는 문제점이 발생하며, 2.0 중량% 초과시에는 심부의 내부에서 무기미립자의 분산성이 불량하게 되어 방사조업성이 불량하게 되며, 강도 및 신도 등의 원사의 물성이 감소하는 문제점이 발생할 수 있다.
그리고 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 심초형 필라멘트사의 심부에 혼입되는 무기미립자는 광발열 특성이 우수한 ZrC, Al2O3, 그라파이트, ATO, ZnO 등이 2 이상이 혼합되어 사용하는 것이 바람직하다. 상기 무기미립자의 특성은 아래의 표 1과 같다.
무기입자 색상 굴절률 분광반사율(%) 열전도율
(W/m℃)
자외선 가시광선 근적외선 원적외선
Al2O3 백 1.77 95-100 87-100 72-92 87 36-46
ZnO 백 1.95 3-5 85-100 96-98 85 -
ZrC 흑 - 13-16 13-15 15-75 76 12
ATO 파 1.467 80-95 20-25 20-30 30 -
C(Graphite) 흑 - 1 1 1 100 -
상기 표 1에 개시된 바와 같이, 광발열 특성을 갖는 무기미립자는 각각 분광반사율과 열전도율 등의 광발열 특성이 상이하다. 따라서 상기 무기미립자의 광발열 특성을 상호 보완하여 양호한 발열특성을 나타내기 위하여 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 혼합된 용융된 폴리머는 방사구금에 공급되어 방사되는데, 본 발명에서는 심초형 방사구금을 사용하였다. 즉, 심초형사는 도 2에 도시된 바와 같이, 섬유 단면의 중심부에 심부가 위치하고, 상기 심부의 외곽부에 초부가 위치하는 단면형태를 갖는다. 본 발명에서 무기미립자는 상기 심초형 필라멘트사의 심부만에 혼입되는 것이 바람직하다. 즉, 무기미립자를 심초형사의 심부에 혼입됨으로써, 섬유의 방사시 가이드의 마모를 방지할 수 있다. 또한 심부에만 무기미립자를 혼입함으로써, 원사의 색상을 기존의 PET와 동일하게 유지가 가능하게 되어 염색공정을 통해 다양한 색상의 부여가 가능하게 된다. 또한 심부에 위치하는 무기미립자의 외부로의 탈락을 방지할 수 있고, 이에 따라 의류 등의 섬유제품의 제조시 염색견뢰도를 높힐 수 있는 효과를 갖는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PET 심초형 필라멘트사를 제조하기 위한 복합 방사 장치(100)의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 상기 복합 방사 장치(100)는 제1 및 제2 압출기(110, 120), 제1 및 제2 기어 펌프(130, 140), 스핀 블록(150), 제1 및 제2 고뎃 롤러(160, 170) 및 와인더(winder, 180)를 포함한다.
도 1에 도시된 복합 방사 장치(100)는 본 발명의 일실시예에 따른 것일 뿐이며, 본 발명에 따른 복합 방사 장치는 도 1에 도시된 구성요소 이외의 다른 구성요소를 가질 수도 있고 도 1에 도시된 구성요소를 포함하지 않을 수도 있다. 이하에서는 상기 구성요소들에 대해 보다 상세히 살펴본다.
레귤러 PET는 상기 제 1 압출기(110)에서 용융되어 압출된 다음 제 1 기어 펌프(130)를 경유하여 상기 스핀 블록(150)으로 전달되며, 무기미립자를 포함하는 레귤러 PET는 마스터배치로 공급되어 상기 제 2 압출기(120)와 상기 제 2 기어 펌프(140)를 경유하여 상기 스핀 블록(150)으로 전달된다.
그러면 레귤러 PET 및 무기미립자가 혼입된 레귤러 PET가 스핀 블록(152)에서 심초형 방사 노즐에 의하여 심초형으로 복합 방사되어 출력된 다음 공기에 의하여 냉각되며, 그런 다음 상기 제 1 및 제 2 고뎃 롤러(160, 170)를 거쳐 와인더(180)에 권취됨으로써 최종적으로 본 발명의 광발열 PET 심초형 필라멘트사가 제조된다.
한편, 도 1에 도시되지는 않았으나 상기 복합 방사 장치(100)는 복합 방사되는 필라멘트에 일정한 꼬임을 주는 가공을 수행할 수 있다. 이와 같이 상기 광발열 필라멘트사는 방사 과정에서 일정한 꼬임이 가해진 SDY(Spindle Drawn Yarn) 또는 DTY(Draw Textured Yarn)일 수 있다.
도 1에 도시된 복합 방사 장치에서 방사노즐은 레귤러 PET 폴리머와 무기미립자가 함유된 레귤러 PET 폴리머를 혼합하여 방사할 수 있는 심초형 방사노즐로서, 구금 홀은 12 ∼ 72홀로 구성할 수 있다.
상기와 같은 심초형 방사노즐에 의해 제조된 심초형 필라멘트사의 심부에는 도 3과 같이 광발열 특성의 무기미립자가 형성되어 있어서 광의 조사시 발열특성을 나타내고 단사섬도가 0.5 ~ 3.0데니어 수준으로 형태안정과 발열특성의 기능성이 뛰어난 특징이 있는 필라멘트사를 제공할 수 있다.
상기 방사노즐에서의 방사온도는 300 ~ 315 ℃로 무기미립자로 인하여 일반 점도를 유지하기 위하여 일반 폴리머보다 약 5 ~ 20℃ 높여 작업하는 것이 적합하다. 상기 심초형 방사노즐을 통해 동시에 용융방사된 사조는 통상적인 방법과 같이 구금 직하의 사조냉각구간을 통과시키면서 냉각시켜 고화하게 되는데, 본 발명에서는 20 ~ 25℃의 냉각풍으로 냉각시킨다. 상기 사조냉각구간을 통과하면서 고화된 필라멘트들은 오일을 부여하면서 집속을 한 후 제1고뎃롤러와 제2고뎃롤러를 통과시키면서 공정 통과성을 확보할 수 있는 연신비 1.5 ~ 2.0으로 연신한 후 권취부에서 권취하여 본 발명의 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 PET 심초형 필라멘트사를 완성하게 된다.
도 2는 본 발명의 일시시예에 따라 제조된 광발열 PET 심초형 필라멘트사(200)의 구조를 나타내는 개념도이다. 도 2를 참조하면 상기 광발열 PET 심초형 필라멘트사(200)는 레귤러 PET로 구성된 초부(210)와 무기미립자가 혼입된 레귤러 PET로 구성되는 심부(220)로 구성될 수 있음을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 광발열 PET 심초형 필라멘트사(200)의 광발열 메커니즘을 설명하기 위한 개념도이다. 도 3의 (a)는 가시광선이 조사되어 상기 광발열 필라멘트사의 심사에 혼입된 무기미립자에 의하여 광변환 축열 기능이 개시되는 것을 나타내며, 도 3의 (b)는 조사된 가시광선에 의한 광발열로 섬유의 온도가 2 내지 10 ℃ 상승되는 것을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일실시에에 따라 제조된 광발열 심초형 PET 필라멘트사(200)의 단면 사진(a) 및 필라멘트(b)의 확대도이다. 도 4의 (a)를 참조하면 본 발명에 따라 제조된 PET 심초형 필라멘트사가 75데니어 굵기에 48개의 필라멘트로 구성될 수 있음을 알 수 있다. 그리고 도 4의 (b)를 참조하면 상기 심초형 필라멘트사를 이루는 필라멘트의 심부에는 무기미립자가 혼입되어 있는 것을 알 수 있다.
이하, 비교예 및 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
[비교예 1]
비교예 1은 고유점도 0.75 ㎗/g, 수분함유율 30 ppm, 용융온도 270 ℃ 및 유리전이온도 80 ℃인 레귤러 PET 폴리머를 무기미립자의 혼입없이 심초형이 아닌 일반 원사의 형태로 방사하여 시험편으로 사용하였다.
즉, 상기 레귤러 PET 폴리머를 용융방사장치(방사구 길이 : 0.45 ㎜, 지름 : 0.25 ㎜, 구금 홀 : 48 홀)를 이용하여 방사하였으며, 방사구금에서의 방사온도는 315 ℃로 조절하고 20 ~ 25 ℃ 의 냉각풍으로 냉각시킨후 오일을 부여하면서 집속을 한 후 제1 고뎃 롤러(160)와 제2 고뎃 롤러(170)를 통과시키면서 와인더(180)에서 권취하여 원사섬도가 240de/48fila인 부분 미연신 필라멘트(Partially oriented yarn, POY)를 제조하였다.
상기 방사방법에 의해 제조된 부분 미연신 필라멘트를 디스크타입의 가연기로 185℃의 제1히터를 통과시켜 제1차 열처리를 한 후, 연신비 1.60로 연신하였다. 제1피드롤러와 제2피드롤러간의 오버피드율은 2.10%로 설정하였고, 이후 공기압 1.8㎏/㎤으로 교락한 후, 160℃의 제2히터를 통과시켜 제2차 열처리를 한 후 권취하여 가연사를 제조한 후, 경사밀도 120本/inch, 위사밀도 60本/inch의 평직으로 제직한 후, 통상의 조건에 따라 정련, 알칼리감량, 염색 및 건조하여 시험편으로 사용하였다.
[실시예 1~9]
고유점도 0.65 ㎗/g, 수분함유율 1,000 ppm 이하, 용융온도 260 ℃ 및 유리전이온도 80 ℃인 레귤러 PET 폴리머와, 평균입도 1 μm인 무기미립자를 아래의 표 2와 같은 비율로 혼입하여 심부용 PET 폴리머를 준비하였고, 고유점도 0.75 ㎗/g, 수분함유율 30 ppm, 용융온도 270 ℃ 및 유리전이온도 80 ℃인 레귤러 PET 폴리머를 초부용 PET 폴리머로 준비하였다. 즉, 표 2에 기재된 무기미립자의 함량은 본 발명의 광발열 PET 심초형 필라멘트사를 구성하는 심부의 중량 대비 무기미립자의 함량을 나타낸 것이다.
또한 상기 초부용 PET 폴리머와 심부용 PET 폴리머는 고유점도차이가 0.1 ㎗/g인 것을 사용하였다. 또한 상기 초부용 PET 폴리머는 본 발명의 심초형 필라멘트사의 초부를 구성하며, 무기미립자가 함유된 심부용 PET 폴리머는 심부를 구성하게 된다. 상기 심부용 PET 폴리머는 제조시 무기미립자를 폴리머 내부에 균일하게 분산시키기 위하여 컴파운딩 공정을 통해 마스터배치를 제조하여 사용하였다.
상기 심부용 PET 폴리머와 초부용 PET 폴리머의 2종의 폴리머간의 중량비는 45:55로 하여 용융된 폴리머를 도징시스템을 이용하여 방사구금에 공급하여 원형의 심초형 방사구금을 사용하여 광발열 PET 심초형 필라멘트사를 제조하였다. 이하 방사 조건 및 시험편 제조 방법은 비교예 1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하여 사용하였다.
표 2 에는 비교예 1 및 실시예 1~9에 따라 제조된 원사의 인장강도 및 인장신도 측정결과를 추가로 나타내었다.
구분 무기미립자
(심부 대비 함량)		 인장강도
(g/de.)		 인장신도
(%)
비교예 1 - 2.76 142.13
실시예 1 ZrC (0.1 중량%) Al2O3 (0.1 중량%) 2.49 135.12
실시예 2 ZrC (0.2 중량%) Graphite (0.2 중량%) 2.38 134.55
실시예 3 ZrC (0.5 중량%) ATO (0.5 중량%) 2.52 136.24
실시예 4 Al2O3 (1.0 중량%) Graphite (1.0 중량%) 2.50 137.80
실시예 5 Al2O3 (0.1 중량%) ATO (0.1 중량%) 2.47 136.54
실시예 6 Al2O3 (0.2 중량%) ZrC (0.2 중량%) 2.46 135.50
실시예 7 Graphite (0.5 중량%) ATO (0.5 중량%) 2.37 137.81
실시예 8 Graphite (1.0 중량%) ZrO (1.0 중량%) 2.36 138.12
실시예 9 ATO (0.5 중량%) ZrO (0.5 중량%) 2.41 139.21
그리고 상기 비교예 1 및 실시예 1-9의 시험편에 대하여 광발열 특성 및 염색견뢰도를 아래와 같은 방법으로 측정하였다.
1) 광발열 특성
상기 광발열 특성은 아래의 표와 같은 조건으로 측정하였으며, 측정 장비는 그림 5와 같다. 즉, 온도가 20±2℃이고, 습도가 65±4% R.H인 쳄버 내에 상기 비교예 1 및 실시예 1~9의 시험편을 각각을 설치한 후, 상기 시험편으로부터 50㎝ 떨어진 지점에 위치하는 발열체 (Iwasakki사 200V / 500W / 3200K 전구)에서 발산되는 광선을 60분 동안 상기 비교예 1 및 실시예 1~9의 시험편 표면에 조사한 후 상기 비교예 1 및 실시예 1~9의 시험편의 이면온도를 각각 측정한 다음, 측정값을 아래식에 대입하여 원단의 발열온도를 구하였다.
원단의 발열온도 = (실시예 시험편의 △T) - (비교예 시험편의 △T)
상기 식에서, △T는 광조사 후 원단의 온도와 광조사 전 원단의 온도 차이 이다.
2) 염색견뢰도
염색견뢰도를 측정하기 위하여 시험편의 염색은 C. I. Disperse Red 60을 사용하여 1% (o.w.f) 농도로 실시하였다. 염색은 IR 염색기를 사용하여 40℃에서 염색을 시작하였으며, 3℃/min의 승온 속도로 130℃까지 온도를 올린 후 50분간 염색하였다. 상기와 같이 염색을 완료한 후, 냉수로 수세하고, 건조하여 염색견뢰도를 측정하였다.
상기 염색견뢰도의 측정시 땀견뢰도는 KS K ISO 105-E04(텍스타일－염색견뢰도 시험－제E04부：땀 견뢰도), 세탁견뢰도는 KS K ISO 105-C09(텍스타일 - 염색 견뢰도 시험 - 제C09부: 가정용 및 상업용 세탁 견뢰도), 마찰견뢰도는 KS K 105-X12(텍스타일 - 염색 견뢰도 시험 - 제X12부: 마찰 견뢰도)에 의거하여 시험하였다.
구분 염색견뢰도(급) 발열온도
(℃)
세탁 땀 마찰
알칼리성 산성
비교예 1 4 4 4-5 4 0
실시예 1 4 4 4 4-5 7
실시예 2 4-5 4-5 5 4 8
실시예 3 5 4 4 4 9
실시예 4 4 5 4 4 10
실시예 5 4 4-5 4-5 4-5 2
실시예 6 4 4 4 4 5
실시예 7 4-4 4 4-5 4 8
실시예 8 4 4 4 4 9
실시예 9 4 4-5 4-5 5 5
상기 표 3을 살펴보면, 무기미립자의 2종 이상을 혼합하여 PET 심초형 필라멘트사의 심부에 혼입한 경우에는 광발열 특성이 특히 우수한 것으로 나타났다. 즉, 무기미립자가 혼입되지 않은 비교예 1의 시험편의 경우에는 발열온도가 0℃로 측정되었다. 본 발명의 무기미립자 2종을 혼합하여 0.2중량% 내지 2.0중량%를 혼입한 실시예 1-9의 시험편의 경우에는 발열온도가 최저 2 ℃ 내지 최대 10℃인 것으로 측정되었다. 특히 표 2에 기재한 바와 같이, 본 발명의 광발열 PET 심초형 필라멘트사의 인장강도 및 인장신도 또한 비교예 1과 유사한 정도를 나타내어, 원사의 물성이 감소하는 문제점이 발생하지 아니하였다.
또한 표 3을 살펴보면, 비교예 1의 시험편의 경우에는 세탁견뢰도와 땀견뢰도 및 마찰견뢰도 모두 4급으로 측정되었다. 그런데 본 발명의 실시예 1-9의 시험편 또한 모두 4급 이상으로 우수한 염색견뢰도를 나타내었다.
본 발명은 도면에 도시된 실험예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실험예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 복합 방사 장치 110: 제1 압출기, 120: 제2 압출기, 130: 제1 기어 펌프, 140: 제2 기어 펌프 150: 스핀 블록, 160 : 제1 고뎃 롤러, , 170: 제2 고뎃 롤러, 180; 와인더, 200: 광발열 PET 심초형 필라멘트사 210: 초부, 220: 심부

Claims (6)

  1. 무기미립자가 혼입된 레귤러 PET 폴리머를 심부로 하고, 레귤러 PET 폴리머를 초부로 하여 용융방사하여 제조하되,
    상기 무기미립자는 ZrC, Al2O3, 그라파이트, ATO, ZnO 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 2종 이상이며,
    상기 무기미립자가 혼입된 레귤러 PET 폴리머의 고유점도는 0.75 ~ 0.80 ㎗/g 이며, 상기 레귤러 PET 폴리머의 고유점도는 0.6 ~ 0.65 dl/g이며, 상기 무기미립자가 혼입된 레귤러 PET 폴리머와 레귤러 PET 폴리머의 고유점도 차이가 0.1 ~ 0.15 ㎗/g인 것을 특징으로 하는 광발열특성 및 염색견뢰도가 우수한 PET 심초형 필라멘트사.

  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기미립자의 평균입도는 1 μm 이하인 것을 특징으로 하는 광발열특성 및 염색견뢰도가 우수한 PET 심초형 필라멘트사.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 PET 심초형 필라멘트사의 발열온도는 2℃ 내지 10℃인 것을 특징으로 하는 광발열특성 및 염색견뢰도가 우수한 PET 심초형 필라멘트사.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 PET 심초형 필라멘트사의 염색견뢰도는 4 급 이상인 것을 특징으로 하는 광발열특성 및 염색견뢰도가 우수한 PET 심초형 필라멘트사.
  6. 청구항 1, 3-5 중 어느 한 항의 광발열특성 및 염색견뢰도가 우수한 PET 심초형 필라멘트사를 사용하여 제조되는 의류 제품.
KR1020180031813A 2018-03-20 2018-03-20 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 심초형 필라멘트사 KR101939942B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180031813A KR101939942B1 (ko) 2018-03-20 2018-03-20 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 심초형 필라멘트사

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180031813A KR101939942B1 (ko) 2018-03-20 2018-03-20 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 심초형 필라멘트사

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101939942B1 true KR101939942B1 (ko) 2019-01-17

Family

ID=65279868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180031813A KR101939942B1 (ko) 2018-03-20 2018-03-20 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 심초형 필라멘트사

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101939942B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0633319A (ja) * 1992-07-09 1994-02-08 Kuraray Co Ltd 中空複合繊維およびその製造方法
JP2015209617A (ja) * 2014-04-30 2015-11-24 三菱レイヨン株式会社 電磁波吸収発熱繊維を用いたシート状物および布帛
KR20160129139A (ko) * 2015-04-29 2016-11-09 한국섬유개발연구원 광발열성능이 우수한 이성분 필라멘트 가연사의 제조방법
KR101788975B1 (ko) * 2016-05-31 2017-10-24 한국섬유개발연구원 가시광선 반응형 광발열 복합 필라멘트사 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0633319A (ja) * 1992-07-09 1994-02-08 Kuraray Co Ltd 中空複合繊維およびその製造方法
JP2015209617A (ja) * 2014-04-30 2015-11-24 三菱レイヨン株式会社 電磁波吸収発熱繊維を用いたシート状物および布帛
KR20160129139A (ko) * 2015-04-29 2016-11-09 한국섬유개발연구원 광발열성능이 우수한 이성분 필라멘트 가연사의 제조방법
KR101788975B1 (ko) * 2016-05-31 2017-10-24 한국섬유개발연구원 가시광선 반응형 광발열 복합 필라멘트사 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9938642B2 (en) Preparation method for multifunctional polyester fibre
CN102071488B (zh) 一种皮芯型抗菌有色聚丙烯纤维及其制备方法
WO2017071201A1 (zh) 一种功能性尼龙66面料及其制备方法
JP6973079B2 (ja) 吸湿性に優れた海島型複合繊維、仮撚糸および繊維構造体
CN1083500C (zh) 具有粗细节纱的聚酰胺系纤维及其制造方法
WO2017114313A1 (zh) 芯鞘型复合纤维、假捻丝和纤维构造体
CN109477254B (zh) 由可染性聚烯烃纤维形成的假捻加工丝
JP2018504531A (ja) 蓄熱保温性フリース及びその製造方法
CN101476175A (zh) 可染及抗静电性聚丙烯纤维及其制备方法
KR101232405B1 (ko) 기능성 폴리에스터 섬유의 제조방법 및 그에 의해서 제조된 폴리에스터 섬유
JP5718045B2 (ja) 染色性に優れたポリエステル繊維および繊維集合体
JP5735844B2 (ja) 染色性に優れたカチオン可染ポリエステル繊維および繊維集合体
KR101939942B1 (ko) 광발열 특성 및 염색견뢰도가 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 심초형 필라멘트사
TW201012991A (en) Fine denier partially oriented bicomponent fibers and flat and textured yarns for use in apparel
CN105821550A (zh) 一种色纱空气包覆丝的生产工艺
TWI454601B (zh) A dyed-core type composite fiber, a method for producing the same, and a garment made using the same
CN108149341A (zh) 一种易染海岛ptt长丝及其制备方法
KR101713415B1 (ko) 섬세한 멜란지 발현성이 우수한 태세섬도 혼합가연사의 제조방법
KR20140093466A (ko) 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유의 제조방법 및 그에 의해서 제조된 양이온 염료 가염성 폴리에스테르/나일론 복합섬유
KR20110054695A (ko) 이색조 경량직물용 나일론 6/염기성염료 가염형 나일론 6 필라멘트사의 균일혼섬방사방법
JPS6240444B2 (ko)
CN111676533B (zh) 多功能纤维及其制备方法、纱线、面料、服装和纺丝组件
JP2005048309A (ja) ポリアミド繊維、ポリアミド織物およびそれよりなる繊維製品
WO2022148357A1 (zh) 一种由混合聚酯制成的化学纤维材料
JP7268365B2 (ja) 吸湿性芯鞘型複合繊維および繊維構造体

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant