KR102274388B1 - 폴리에스테르와 코폴리에스테르가 혼합 방사된 아세테이트조 재생 복합섬유의 제조방법, 재생 복합섬유 및 이를 이용한 섬유제품 - Google Patents
폴리에스테르와 코폴리에스테르가 혼합 방사된 아세테이트조 재생 복합섬유의 제조방법, 재생 복합섬유 및 이를 이용한 섬유제품 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 폴리에스테르(polyester)와 코폴리에스테르(co-polyester)를 혼합하여 방사하고 감량처리를 통해 아세테이트 섬유와 유사한 까실까실한 촉감, 우수한 심색성과 드레이프성이 발현되고, 버려지는 폐폴리에스테르 제품을 사용하여 자원을 재활용함으로써 친환경적인 아세테이트조 재생 복합섬유를 제조하는 방법과 이에 의해 제조되는 재생 복합섬유 및 이를 이용한 섬유제품에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폴리에스테르(polyester)와 코폴리에스테르(co-polyester)를 혼합하여 방사하고 감량처리를 통해 아세테이트 섬유와 유사한 까실까실한 촉감, 우수한 심색성과 드레이프성이 발현되고, 버려지는 폐폴리에스테르 제품을 사용하여 자원을 재활용함으로써 친환경적인 아세테이트조 재생 복합섬유를 제조하는 방법과 이에 의해 제조되는 재생 복합섬유 및 이를 이용한 섬유제품에 관한 것이다.
폴리에스테르 섬유는 우수한 기계적, 화학성 특성으로 인해 의류용, 산업용 섬유에 널리 사용되어 왔다. 그러나 합성섬유 특유의 금속광택 및 미끌거리는 감촉과 현저히 낮은 흡습성 때문에 천연섬유나 반합성섬유인 아세테이트에 비해 제품성이 크게 떨어지는 단점을 지니고 있다.
이와 같은 폴리에스테르 섬유의 단점을 개선하기 위하여 폴리에스테르 표면이 자연스러운 촉감과 질감을 갖게 하는 연구가 최근 활발히 전개되고 있다.
대한민국 공개특허 제2017-0111200호에는 심사인 폴리에스테르사 주위에 폴리에스테르 풀덜사인 초사가 감겨지도록 하여 길이방향으로 굵은 부위와 가는 부위가 반복되도록 함으로써 아세테이트섬유와 유사한 촉감을 발현토록 하고 있다.
하지만 상기 기술은 심사와 초사를 별도로 공급하고 심사 주위에 초사를 일정한 수로 가연해야 함에 따라 제조공정이 복잡하며, 더욱이 이와 같은 제조된 섬유는 사용 후 버려지면 환경에 유해한 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명은 아세테이트 섬유와 유사한 자연스런 촉감과 우수한 심색성과 드레이프성이 발현되는 복합섬유를 친환경적이며 용이하게 제조할 수 있는 제조방법과 이에 의해 제조되는 복합섬유 및 섬유제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 폴리에스테르 재생 칩과 코폴리에스테르 칩을 혼합하는 단계, 상기 칩을 복합 방사구금에 투입하여 상기 폴리에스테르 재생칩을 심사로 상기 폴리에스테르 재생칩과 코폴리에스테르 칩의 혼합칩을 초사로 용융 방사하는 단계 및, 방사된 상기 복합섬유를 감량하여 상기 초사의 표면에 마이크로 슬릿(micro-slit)을 형성하는 단계를 포함하는 아세테이트조 복합섬유의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 이와 같이 제조되는 아세테이트조 복합섬유와 섬유제품을 또한 제공한다.
본 발명에 따른 복합섬유는 심사와 초사가 폴리에스테르 계열로 이루어져 계면이 안정적으로 접합되고, 특히 폴리에스테르와 코폴리에스테르가 혼합된 초사는 감량공정에 의해 서로 다르게 용출되어 미세한 슬릿(slit)이 전 표면에 형성됨에 따라 아세테이트 섬유 특유의 까실까실한 촉감과 우수한 심색성과 드레이프성이 발현되며, 더욱이 심사와 초사의 단면적 비율, 폴리에스테르와 코폴리에스테르의 조성비에 따라 초사 표면에 형성되는 슬릿의 크기와 면적을 조절할 수 있어 용도에 따라 초사 표면에 슬릿을 다양한 형태로 발현시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 복합섬유 제조방법은 폴리에스테르계 수지를 복합 방사구금에 투입하여 심사와 초사로 일체로 용융 방사시켜 제조함에 따라 간편한 제조공정으로 생산성을 향상할 수 있으며, 특히 본 발명은 폐기물로 버려지는 폴리에스테르 제품을 재활용함으로써 환경보호에 기여할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 섬유제품은, 아세테이트 섬유 특유의 까실까실한 촉감과 우수한 심색성과 드레이프성이 발현되어 심미감이 요구되는 여성용 정장이나 자켓과 같은 고급 의류에 우수한 가격경쟁력으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 아세테이트조 재생 복합섬유 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 아세테이트조 재생 복합섬유의 방사공정을 간략하게 도시한 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 아세테이트조 재생 복합섬유의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 아세테이트조 재생 복합섬유의 실시예와 비교예의 표면을 확대한 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 아세테이트조 재생 복합섬유의 방사공정을 간략하게 도시한 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 아세테이트조 재생 복합섬유의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 아세테이트조 재생 복합섬유의 실시예와 비교예의 표면을 확대한 전자현미경(SEM) 사진이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어 지는 것으로서, 도면에서의 요소의 형상, 요소의 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되거나 축소되어 표현될 수 있다.
그리고, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 아세테이트조 재생 복합섬유 제조방법의 순서도로, 이를 참조하면 본 발명은 폴리에스테르 재생칩과 코폴리에스테르 칩을 혼합하는 단계(S110), 폴리에스테르 재생칩과 혼합칩을 시스(sheath)-코어(core)형태의 복합 방사구금에 투입하여 각각 심사와 초사로 용융방사하는 단계(S120), 복합 방사된 복합섬유를 감량하여 초사의 표면에 마이크로 슬릿(micro-slit)을 형성하는 단계(S130)를 포함하여 이루어진다.
상기 S110 단계에서, 혼합되는 폴리에스테르 재생칩은 버려진 폴리에스테르 페트병 등과 같이 폐폴리에스테르 제품을 수거 용융시켜 제조될 수 있다. 이와 같이 제조된 폴리에스테르 재생칩은 코폴리에스테르 칩과 혼합되는데, 칩에 잔존하는 수분에 의해 점도가 저하되면 후속하는 방사단계에서 압출 성형성이 나빠짐에 따라 혼합되기 전에 칩에 잔존하는 수분을 제거하도록 건조되는 것이 바람직하다.
이를 위해, 폴리에스테르 재생칩과 코폴리에스테르 칩을 히터가 설치된 건조기에 투입하고, 건조기 내부로 수분이 유입되지 않도록 건조기 내부를 진공상태로 형성한 후 가열하여 건조시킨다. 이때, 건조기 내부에서 신속하게 건조가 이루어지도록 질소가스나 아르곤 가스와 같은 불활성 가스를 주입하여 히터에 의한 열이 가스기류에 의하여 확산이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 건조기의 온도는 50℃~150℃로 하여 칩에 잔존하는 수분율을 0.05 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 건조기 온도가 50℃ 미만이면 목표하는 잔존 수분율에 도달하는데 장시간 소요되는 문제가 있고, 건조기 온도가 150℃ 초과하면 칩이 용융되어 서로 엉겨 붙는 문제가 있다.
이와 같이 혼합된 칩은 후술하는 바와 같이 복합 방사구금에서 용융되어 복합섬유의 초사로 형성된다. 코폴리에스테르는 느슨한 주쇄의 구조 및 결정성을 가지는 지방족 폴리에스테르로, 융점 및 고유점도(intrinsic viscosity: IV)가 낮아 가열시 용융 흐름지수가 높다. 따라서, 코폴리에스테르가 융융되어 섬유상으로 형성되기 위하여 초사 중량을 기준으로 폴리에스테르 재생칩 50~95 중량%에 코폴리에스테르 칩 5~50 중량%으로 혼합되는 것이 바람직하다.
코폴리에스테르 칩이 5 중량% 미만으로 혼합되면, 후술하는 복합 방사시 복합섬유 표면에 코폴리에스테르의 발현이 제대로 이루어지지 않아 아세테이트 섬유 느낌이 연출되지 않으며, 코폴리에스테르 칩이 50 중량% 초과하여 혼합되면 상술한 바와 같이 용융 흐름지수가 높아져 섬유상으로 형성되기 어렵고, 섬유물성에 악영향을 미칠 수 있다. 한편, 코폴리에스테르로는 폴리글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리락타이드 등이 있으며, 폴리에스테르 중합 공정에 지방족 디카르복실산 및 설폰산기 등이 공중합되어 제조될 수도 있다.
S110 단계를 통하여 얻어진 혼합 칩은 복합 방사구금에 투입되어 복합섬유의 초사를 형성하는데, 이후 감량공정에 의해 서로 다르게 용출되어 마이크로 슬릿(slit)이 전 표면에 형성됨에 따라 아세테이트 섬유와 같은 촉감과 형태가 발현된다. 특히, 심사와 초사의 단면적 비율, 폴리에스테르와 코폴리에스테르의 조성비에 따라 초사 표면에 형성되는 슬릿(slit)의 크기와 면적을 조절할 수 있어 용도에 따라 초사 표면에 슬릿(slit)을 다양한 형태로 발현시킬 수 있다.
S120 단계는, 폴리에스테르 재생칩과 혼합칩을 시스(sheath)-코어(core)형 복합 방사구금에 투입하여 용융 방사하는 단계이다. 도 2는 S120 단계에 따른 아세테이트조 재생 복합섬유의 방사공정을 간략하게 도시한 공정도로, 이를 참조하면 건조한 폴리에스테르 재생칩을 복합 방사구금(10)의 심사 투입구(11)에 투입하고, 폴리에스테르와 코폴리에스테르 혼합 칩을 초사 투입구(12)로 투입한 후, 복합 방사구금(10)을 280℃~300℃로 가열하여 용융시킨 후 방사노즐(13)을 통해 방사된다. 이때 방사속도는 2,500~4,500mpm의 방속으로 방사하는 것이 바람직하데, 2,500mpm 미만이면 복합섬유에 충분한 장력이 실리지 못하여 원활한 권취가 불가능한 문제가 있을 수 있고, 4,500mpm 초과하면 복합섬유에 과도한 장력이 부여되어 사절이 발생하는 문제가 있을 수 있다. 복합 방사구금(10)에서 방사된 복합섬유는 냉각존(14)에서 풍속이 8~40m/min인 10℃~15℃의 냉각공기로 급냉되며, 가열롤러(15)에 의해 연신된 후 권취롤(16)에 권취된다.
S130 단계는, 전 단계를 거쳐 복합방사된 복합섬유를 감량하는 공정이다. 이는 방사된 복합섬유를 수산화나트륨(NaOH) 수용액이 담겨진 감량 액조에 일정시간 복합섬유를 침지시킴으로써 초사의 표면에 마이크로 슬릿(micro-slit)을 형성하는 단계이다. 본 발명에 따른 복합섬유의 초사는 전술한 바와 같이 폴리에스테르와 코폴리에스테르가 혼합되어 수산화나트륨(NaOH)에 의해 서로 다르게 용출되어 초사 표면에 미세한 크기의 마이크로 슬릿(micro-slit)이 형성된다. 이와 같이 형성된 마이크로 슬릿(micro-slit)으로 인하여 까실까실한 촉감과 우수한 드레이프성과 심색성이 발현된다.
S130 단계에서, 5~50%의 수산화나트륨(NaOH) 수용액에서 80~120℃에서 20~80분간 감량하는 것이 바람직한데, 수산화나트륨의 농도가 5%미만에서 미감량되어 초사 표면에 마이크로 슬릿(micro-slit)이 충분히 형성되지 않고, 수산화나트륨의 농도가 50% 초과하면 코폴리에스테르 뿐만 아니라 폴리에스테르도 감량되어 복합섬유의 강도가 크게 저하되는 문제가 있다.
이와 같이 제조된 복합섬유(100)의 단면이 도 3에 도시되어 있는데, 이를 참조하면, 복합섬유(100)의 심사(20)는 폴리에스테르 재생 수지로 이루어지고, 복합섬유(100)의 초사(30)는 폴리에스테르 수지 50~95 중량%와 코폴리에스테르 수지 5~50 중량%가 혼합된 혼합 수지로 이루어진다. 여기서, 복합섬유 단면의 중심을 기준으로 심사(20)의 전체 면적 대비 면적비는 25~95%으로 형성함으로써 재생 폴리에스테르 칩 사용에 따른 친환경성을 향상하는 것이 바람직하다. 이와 같이 제조된 복합섬유(100)의 강도는 2.0 g/d ~ 5.0 g/d이고, 신도가 20% ~ 150%일 수 있다.
이하 본 발명에 따른 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
<실시예 1>
폐폴리에스테르 페트병을 파쇄하여 폴리에스테르 재생칩을 제조한 후, 폴리에스테르 재생칩을 복합 방사구금(10)의 심사 투입구(11)에 투입하고, 95 중량%의 폴리에스테르 재생칩과 5 중량%의 코폴리에스테르 칩을 혼합하여 복합 방사구금(10)의 초사칩 투입구(12)로 투입하였다. 그런 다음, 복합 방사구금(10)을 290℃에서 가열하여 상기 칩을 용융시킨 후 방사노즐(13)을 통해 4,000m/min 속도로 방사하였다. 방사된 복합섬유를 풍속이 24m/min인 10℃의 냉각공기로 냉각한 후 연신하여 심사와 초사의 단면적 비가 50:50인 50데니어36필라멘트 폴리에스테르를 제조하였다.
<비교예 1>
폴리에스테르 칩을 복합 방사구금에 투입하여 실시예1과 같은 조건으로 용융방사하고, 냉각 및 연신하여 심초사 50데니어36필라멘트 폴리에스테르사를 제조한 후 농도가 5%인 수산화나트륨 수용액에 95℃에서 20분간 감량한 후 수세하였다.
<실시예 2>
실시예 1과 폴리에스테르 재생칩과 코폴리에스테르 칩의 혼합비(15 중량%의 폴리에스테르 재생칩과 85 중량%의 코폴리에스테르 칩을 혼합)를 달리하여 복합섬유를 제조한 후 농도가 5%인 수산화나트륨 수용액에 95℃에서 20분간 감량한 후 수세하였다.
<실시예 3>
실시예 1과 감량조건(농도가 5%인 수산화나트륨 수용액에 100℃에서 40분간 감량)을 달리하여 복합섬유를 제조하였다.
<실시예 4>
실시예 1과 폴리에스테르 재생칩과 코폴리에스테르 칩의 혼합비(15 중량%의 폴리에스테르 재생칩과 85 중량%의 코폴리에스테르 칩을 혼합)와 감량조건(농도가 5%인 수산화나트륨 수용액에 100℃에서 30분간 감량)을 달리하여 복합섬유를 제조하였다.
<실험결과 : 실시예와 비교예 표면의 마이크로 슬릿 비교>
도 4는 실시예와 비교예의 표면을 확대한 전자현미경(SEM) 사진으로, 도 5를 살펴보면 실시예1 내지 4는 초사의 길이방향을 따라 마이크로 슬릿(slit)이 전 표면에 확연하게 형성되었음을 확인할 수 있었다. 이와 비교하여, 비교예 1은 초사 표면이 매끈하여 마이크로 슬릿(slit)이 거의 확인되지 않음을 알 수 있다. 그리고, 실시예 1에 비해 코폴리에스테르 혼합비와 감량비율이 높은 실시예 2,3에서의 마이크로 슬릿(slit)이 보다 크게 넓게 형성됨을 확인할 수 있었으며, 실시예1와 코폴리에스테르 혼합비와 감량비율이 모두 높은 실시예 4에서 마이크로 슬릿(slit)이 가장 크게 넓게 형성됨을 알 수 있었다.
이와 같이, 본 발명의 복합섬유(100)의 심사(20)와 초사(30)는 폴리에스테르 계열로 이루어져 심사(20)와 초사(30)는 계면정합이 이루어져 계면이 안정적으로 접합되고, 초사(30)의 표면은 감량공정에서 서로 다르게 용출되는 폴리에스테르와 코폴리에스테르에 의해 마이크로 슬릿(slit)이 형성됨에 따라 아세테이트 섬유와 유사한 까실까실한 촉감, 우수한 심색성과 드레이프성이 발현된다.
또한, 본 발명의 복합섬유는 폴리에스테르계 수지를 복합 방사구금(10)을 통하여 심사(20)와 초사(30)로 일체로 방사시켜 제조함에 따라 간편한 제조공정으로 생산성을 향상할 수 있다. 또한, 본 발명은 폐기물로 버려지는 폴리에스테르 제품을 재활용하고 생분해되는 소재를 사용함으로써 환경보호에 기여할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 복합 방사구금 11: 심사칩 투입구
12: 초사칩 투입구 13: 방사노즐
14: 냉각존 15: 가열롤러
16: 권취롤 20: 심사
30: 초사 100: 복합섬유
12: 초사칩 투입구 13: 방사노즐
14: 냉각존 15: 가열롤러
16: 권취롤 20: 심사
30: 초사 100: 복합섬유
Claims (8)
- 아세테이트 섬유와 같은 촉감을 발현하도록 심사와 초사로 이루어진 복합섬유의 제조방법에 있어서,
상기 초사 전체 중량을 기준으로 50~95 중량% 폴리에스테르 재생칩과 5~50 중량%의 코폴리에스테르 칩을 혼합하는 단계;
혼합된 상기 폴리에스테르 재생칩과 코폴리에스테르 칩을 내부가 진공상태인 건조기에 투입한 후, 질소 가스 또는 아르곤 가스 중에서 선택된 불활성 가스를 주입하여 상기 건조기 내부의 히터에 의한 열이 확산이 이루어지도록 하여 50℃~150℃인 건조기 내부에서 상기 칩에 잔존하는 수분율을 0.05 중량% 이하로 건조하는 단계;
상기 칩을 복합 방사구금에 투입하여 상기 폴리에스테르 재생칩을 심사로 상기 폴리에스테르 재생칩과 코폴리에스테르 칩의 혼합칩을 초사로 용융 방사하는 단계; 및,
방사된 상기 복합섬유를 농도 5~50%의 수산화나트륨(NaOH) 수용액에서 80~120℃에서 처리하여 감량하여 상기 초사의 표면에 마이크로 슬릿(micro-slit)을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 아세테이트조 복합섬유의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 복합섬유 단면의 중심을 기준으로 상기 심사의 전체 면적 대비 면적비는 25~95%인 것을 특징으로 하는 아세테이트조 복합섬유의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 복합섬유의 강도는 2.0 g/d ~ 5.0 g/d이고, 신도가 20% ~ 150%인 것을 특징으로 하는 아세테이트조 복합섬유의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 심사와 초사는 2,500~4,500m/min의 방사속도로 용융 방사하는 것을 특징으로 하는 아세테이트조 복합섬유의 제조방법. - 청구항 제1항, 제4항, 제5항, 제6항 중 어느 하나의 방법으로 제조되는 복합섬유.
- 청구항 제7항의 복합섬유로 제조되는 섬유제품.
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Citations (2)
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| JP2000328369A (ja) * | 1999-05-21 | 2000-11-28 | Nippon Ester Co Ltd | 再生ポリエステル含有ポリエステルマルチフィラメント |
| KR100678501B1 (ko) | 2006-03-08 | 2007-02-02 | 주식회사 새 한 | 그루브가 생성된 시스-코어형 피브릴 폴리에스테르 복합섬유 및 그 제조방법 |
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2019
- 2019-08-12 KR KR1020190097945A patent/KR102274388B1/ko active IP Right Grant
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