KR102274423B1 - 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 및 이의 제조방법. - Google Patents

Abstract

본 발명의 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 및 이의 제조방법은 염색성이 우수하여 고발색이 가능하며, 이와 동시에 원사의 낮은 수축률로 인하여 제직 염가공 후에도 부드러운 촉감을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 제조방법은 간단한 공정만으로 우수한 염색 견뢰도를 가지고 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유를 제조할 수 있다.

Description

터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 및 이의 제조방법. {POLYESTER FIBER WITH IMPROVED SOFTNESS AND HIGH VISIBILITY, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낮은 수출율을 가져 염색성이 뛰어남과 동시에 부드러운 촉감을 가져 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

점차 다양해지는 사회환경에 맞춰 개인들도 자신의 개성을 표출하기 위해 고민하고 방법을 찾아가는 현시대에 자신의 개성을 효과적으로 표현할 수 있는 방법으로 다양하고 특색 있는 의류 제품등이 요구된다. 또한 이런 현상에 맞춰 의류제품의 사용주기는 점차 짧아지며 이에 맞는 의류 제품 개발 및 수요량을 맞추기 위해서 합성섬유는 필수불가결한 상황이다.

합성섬유 중 폴리에스터 섬유는 우수한 물리,화학적 특성 지녔으며 현 시대의 수요를 감당할 수 있는 생산성과 소비자에게 쉽게 받아 들일 수 있는 가격 경쟁력을 지녔다고 볼 수 있다. 하지만 일반적인 폴리에스터 섬유는 구조적으로 염색에 관여할 수 있는 작용기(Function group)가 없으므로 섬유 내 비결정영역에 염료가 침투 및 고착이 되는 분산염료에 의해서만 염색이 가능하다. 폴리에스터 특성상 다른 합성섬유에 비해 굴절율이 낮아 고발색이 어렵다 따라서 이런 문제를 해결하기 위해 분산염료의 염착량을 증가시킬 수 있도록 폴리에스터 섬유의 비결정영역을 확대하기 위한 다양한 방법들이 연구되었다. 하지만 분산염료의 염착량 증가시키기 위해서 폴리에스터 섬유의 비결정영역을 확대시키기만 한다면 폴리에스터의 우수한 열적성질 및 염색견뢰도가 저하, 과다한 수축 등의 문제가 발생하게 된다.

이와 관련하여 대한민국 등록특허 10-1474691에서는 PEG-600을 함유하는 상압 상온 가염성(EDP) 폴리에스터 중합물을 이용 방사 연신 열처리하여 고발색성 원사를 제조하였지만 개질된 폴리에스터 중합물을 이용하여 일반적인 방사 연신 열처리를 하여 원사를 제조시 수축율이 높아 직물 제직 염가공 후 부드러운 촉감을 얻기 어려움 문제점 있었다.

또한 대한민국 등록특허 10-0519164에서는 사이클로헥산 1,4-디메탄올을 함유하는 폴리에스터 중합물을 이용하여 심색성 폴리에스터 해도형 복합사를 제조하였다. 하지만 해도형 복합사를 가지게 되는 경우 원사 섬도가 가늘고 가닥수가 증가함으로써 직물상태에서 부드러운 촉감을 얻을 수 있으나, 섬도가 가늘어지고 가닥수가 많아지게 되므로 입사된 빛의 반사특성에 의해 심색성을 얻기 어려우며 사이클로 헥산 1,4-디메탄올 개질됨으로써 비결정영역이 증가되어 분산염료가 염착량이 증가되어도 염색견뢰도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 염색성을 현저히 향상시켜 고발색이 가능함과 동시에 낮은 수축율로 인해 제직 염가공 후에도 부드러운 촉감을 가지는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 (1) 다가 카르복실산을 포함하는 산성분;및 2-메틸-1,3-프로판디올을 포함하는 디올 성분;을 단량체로 포함하여 코폴리에스테르 중·축합하는 단계;및 (2) 상기 중·축합된 코폴리에스테르를 4000 mpm 이상의 방사속도로 고속 방사하여 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계;를 포함하며, 연신 및 열처리 공정을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 제조방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 연신공정을 수행하지 않는 조건은 (3) 상기 고속방사된 폴리에스테르 섬유가 제1 고뎃롤러와 제2고뎃롤러간의 속도차이가 없도록 하여 권취되는 단계;를 포함하여 수행하는 것일 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면 상기 열처리 공정을 수행하지 않는 조건은 상기 (3) 단계에서 폴리에스테르 섬유의 결정영역을 안정화시키기 위한 제2 고뎃롤러의 열처리 공정을 수행하지 않는 것일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면 상기 (1) 단계의 코폴리에스테르의 고유점도는 0.60 ~ 0.70dl/g이고, 용융온도는 180 ~ 240 ℃일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면 상기 (2) 단계의 고속 방사 수행 시 방사온도는 230 ~ 300 ℃일 수 있다.

또한, 본 발명은 다가 카르복실산을 포함하는 산성분;및 2-메틸-1,3-프로판디올을 포함하는 디올 성분;을 단량체로 포함하여 중·축합된 코폴리에스테르를 포함하되, 코어(CORE) 층 및 상기 코어층을 감싸는 스킨(SKIN)층을 포함하고 상기 코어층의 배향이 스킨층의 배향보다 작으며, 상기 코어층의 결정화도가 스킨층보다 작은 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유를 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 2-메틸-1,3-프로판디올은 상기 디올 성분에 대해 3 ~ 15 몰%로 포함되며, 상기 산성분과 디올성분은 1: 1 ~ 2 몰비 로 포함될 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면 상기 2-메틸-1,3-프로판디올은 상기 디올 성분에 대해 3 ~ 10 몰%로 포함될 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면 상기 폴리에스테르 섬유의 비수수축율이 3 ~ 8%일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면 상기 폴리에스테르 섬유는 하기의 인용표준 중 어느 하나에 따른 염색견뢰도가 4급 이상일 수 있다.

*인용표준

세탁견뢰도 KSK 0430- 판정 KS K 0903 염색 견뢰도 시험 방법 통칙

마찰견뢰도 KSK 0650 - 판정 KSK0650

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면 상기 다가 카르복실산은 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈산 및 디메틸이소프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면 상기 폴리에스테르 섬유의 섬도는 50 ~ 180 데니어이고, 필라멘트수는 12 ~ 96일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기의 어느 하나의 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유를 포함하는 혼섬 가공사를 제공한다.

나아가, 본 발명은 상기의 어느 하나의 따른 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유를 포함하는 원단을 제공한다.

본 발명의 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 및 이의 제조방법은 염색성이 우수하여 고발색이 가능하며, 이와 동시에 원사의 낮은 수축률로 인하여 제직 염가공 후에도 부드러운 촉감을 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 제조방법은 간단한 공정만으로 우수한 염색 견뢰도를 가지고 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 폴리에스테르 섬유 제조공정흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 폴리에스테르 섬유의 제조공정 모식도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 폴리에스테르 섬유 단면의 모식도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이 종래의 고발색성 원사는 일반적인 방산 연신 열처리를 수행하여 수축율이 높아 직물 제직 염가공 후 터치감이 저하되는 문제점이 있었고, 해도형 복합사로 제조하는 경우에는 부드러운 촉감은 얻을 수 있으나 염색견뢰도가 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명에서는 (1) 다가 카르복실산을 포함하는 산성분;및 2-메틸-1,3-프로판디올을 포함하는 디올 성분;을 단량체로 포함하여 코폴리에스테르 중·축합하는 단계;및 (2) 상기 중·축합된 코폴리에스테르를 4000 mpm 이상의 방사속도로 고속 방사하여 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계;를 포함하며, 연신 및 열처리 공정을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 제조방법을 제공한다.

이를 통해 염색견뢰도가 높아 고발색이 가능함과 동시에 낮은 수축률로 인하여 부드러운 터치감을 만족하는 폴리에스테르 섬유를 얻을 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 고속방사 공정을 수행하여 스킨(SKIN)-코어(CORE)층 구조의 섬유를 형성하고 결정배향들의 차이로 인해 염색성이 향상될 수 있으며, 연신 및 열처리 공정을 수행하지 않음으로 인해 원사의 수축률이 낮아 염가공 후에도 부드러운 촉감을 얻을 수 있게 되는 것이다.

구체적으로 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 폴리에스테르 섬유 제조공정흐름도이다. 상기 도면을 통해서, 본 발명의 폴리에스테르 섬유를 제조하기 위해서 코폴리에스테르를 중·축합하는 단계(S100)를 수행한 후, 상기 코폴리에스테르를 고속방사하는 단계(S200)를 수행할 수 있다.

먼저, (1) 다가 카르복실산을 포함하는 산성분;및 2-메틸-1,3-프로판디올을 포함하는 디올성분;을 단량체로 포함하여 코폴리에스테르 중·축합하는 단계(S100)를 설명한다.

먼저 산성분에 대해 설명하면, 상기 산성분은 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산을 포함할 수 있다. 상기 탄소수 6 내지 12의 방향족 다가 카르복실산은 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈산 및 디메틸이소프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 섬유의 기계적 강도, 원가 측면에서 테레프탈산일 수 있다. 또한, 상기 산성분은 방향족 다가 카르복실산 이외에 헤테로 고리를 포함하는 다가 카르복실산 또는 지방족 다가 카르복실산 등을 더 포함할 수 있다. 다만, 섬유의 강도저하 방지, 내열성 저하 방지 측면에서 방향족 다가 카르복실산을 포함하는 것이 더 바람직할 수 있고, 보다 더욱 바람직하게는 테레프탈산을 포함하는 것이 섬유의 원사강도 향상 측면에서 바람직할 수 있다.

다음으로, 디올성분에 포함되는 2-메틸-1,3-프로판디올에 대해 설명한다.

종래의 개질 폴리에스테르는 설폰산 금속염을 포함시켜 상압에서 염기성 염료에 대해 염색이 가능하도록 하였으나, 이러한 개질 폴리에스테르를 포함하는 섬유는 염색성 발색성등은 만족하나 설폰산 금속염을 포함시킬 경우 방향족 카르복실산을 이용하기 때문에 폴리머 규칙성이 떨어져 방속 4000 mpm이상 고속방사시 사절, 모우발생등 제사 작업성 및 사품질이 떨어지는 문제점이 있었다. 이에 본 발명의 발명자는 이를 해결하기 위해 연구를 계속하던 중 2-메틸-1,3-프로판디올을 포함시킬 경우, 이러한 원사를 이용하는 경우에 개질 방향족 카르복실산에 비해 긴 사슬구조를 취하기 때문에 방속 4000 mpm이상 고속방사시 현저히 사절 모우 발생등 방지하고 우수한 견뢰도로 인해 우수한 발색성 및 염색성을 만족함과 동시에 드레이프성, 반발탄력성, 소프트성, 우수한 촉감을 만족할 수 있음을 알게 되어 본 발명에 이르게 되었다.

2-메틸-1,3-프로판디올은 통상적인 1,3-프로판다이올의 두번째 탄소에 메틸기가 추가로 결합된 것으로, 두번째 탄소의 메틸기로 인해 고분자 주쇄가 회전을 하는데 용이하게 하고 고분자의 말단 부분인 것처럼 작용하여 주쇄 사이의 자유공간을 넓힌다. 이는 이소프탈산의 메타-구조가 고분자 주쇄에 꺾임 구조를 형성하여 결정성 고분자가 되는 것을 방해하고 비정형 분자구조를 갖도록 하는 것과 동일한 효과를 나타낸다. 즉, 2-메틸-1,3-프로판디올로 개질된 폴리에스테르 중합물은 폴리에스테르의 비결정영역을 증가시켜 분산 염료의 침투, 이염 및 흡착량을 향상시킬 수 있어 염색성 및 발색성을 향상 시키는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 2-메틸-1,3-프로판디올은 상기 디올성분에 대해 3 ~ 15 몰%로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 3 ~ 10 몰%로 포함될 수 있다. 만일 2-메틸-1,3-프로판디올을 디올성분 대비 3몰% 미만으로 포함하는 경우 분산 염료의 침투, 이염 및 흡착이 용이하지 않아 염색성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있고, 15몰%를 초과하여 포함되는 경우에는 비결정영역이 과도하게 증가함에 따라 염색견뢰도가 저하되고, 원사 제품의 수축율이 높아져 부드러운 터치감을 만족하기 어려운 문제점이 발생할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 사용될 수 있는 디올성분은 통상적으로 폴리에스테르를 제조하기 위하여 공지된 디올성분인 경우 제한 없이 사용할 수 있다. 일예로, 상기 디올성분은 탄소수 2 내지 14의 지방족 디올성분일 수 있다. 구체적으로 상기 지방족 디올성분은 에틸렌글리콜, 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 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 중 어느 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는 안정한 방사 조업성 확보 및 우수한 원사 강도를 확보하기 위한 측면에서 에틸렌글리콜일 수 있다.

다음으로, 상기 (1) 단계를 통해 중·축합되는 코폴리에스테르는 상기 산성분과 디올성분을 반복단위로 포함하여 공중합된 것으로써, 상기 산성분 및 디올성분은 1 : 1 ~ 2 의 몰비로 반응된 것일 수 있고, 보다 바람직하게는 1 : 1 ~ 1.5의 몰비로 반응된 것일 수 있다. 만일 디올성분이 산성분에 대하여 1 : 1 몰비 미만으로 포함되는 경우 반응성 저하로 중합도가 저하되는 문제점이 있으며, 1 : 2 몰비를 초과시 디에틸렌글리콜 등의 부반응물이 발생할 수 있고, 방사 공정시 사절을 유발하여 작업성을 현저히 저하 시킬 수 있으며 과량의 디올 사용에 따른 제조비용의 상승을 초래할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 상기 코폴리에스테르는 고유점도가 0.6 ~ 0.7 ㎗/g일 수 있으며, 보다 바람직하게는 고유점도가 0.62 ~ 0.68㎗/g 일 수 있다. 이를 통해 후술하는 바와 같이 고속방사(S200)를 수행하는 경우에 구금에서의 낮은 배면압, 고 드래프트를 방지할 수 있고 원활한 작업성을 달성할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

만일 고유점도가 0.6㎗/g 미만일 경우 구금에서 균일한 배면압 형성이 어려워 섬도 편차가 발생할 수 있고, 방사시 고 드래프트에 의해 사절 등이 발생할 수 있어 작업성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 고유점도가 0.70㎗/g를 초과할 경우 원사의 결정화도가 증가하게 되어 염색공정 수행 시 발색성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 상기 코폴리에스테르는 용융온도가 180 ~ 240 ℃일 수 있다. 만일 용융온도가 180 ℃ 미만일 경우 내열성이 좋지 않아 방사조업성이 불량해 지는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 용융온도가 240 ℃를 초과하는 경우 섬유 제조에 적절한 수준의 융용점도를 유지하기 위해서 방사온도를 높게 설정하여야 하며 이에 따라 제조 비용이 상승하는 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 상기 코폴리에스테르의 유리전이온도(Tg)는 65 ~ 75℃이어야 한다. 이를 통해 추후 건조 단계 수행 시 건조가 용이해지는 장점이 있다. 만일 유리전이온도가 65℃ 미만인 경우 중합물의 용융방사를 하기 위한 건조 수행 시에 중합물 간의 표면 융착에 의해 건조 효율이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 만일 유리전이온도가 75℃를 초과하는 경우에는 고속방사시 결정형성이 원활하지 못하여 섬유 물성 취하되는 문제가 발생할 수 있다.

다음으로, (2) 상기 중·축합된 코폴리에스테르를 4000mpm 이상의 방사속도로 고속 방사하여 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계(S200)를 설명한다.

상기 고속 방사 단계(S200)의 방사속도는 4000mpm이상이어야 하며 이를 통해 후술하는 바와 같은 스킨(SKIN)- 코어(CORE)층 구조로 형성되며, 상기 코어층의 배향이 스킨층의 배향보다 작으며, 상기 코어층의 결정화도가 스킨층보다 작게 형성될 수 있어 염색성을 향상시킬 수 있음과 동시에 원사의 물성이 안정한 상태로 제조될 수 있게 된다. 또한, 고속 방사를 수행함으로써 후술하는 바와 같이 연신 및 열처리 공정을 수행하지 않게 되어 개질된 코폴리에스테르를 사용함에도 낮은 수축율을 가져 염색성을 좋게 유지하면서도 부드러운 터치감을 만족할 수 있는 효과를 가진다.

상기 방사속도는 4000mpm 이상이며, 바람직하게는 4000 ~ 7000mpm일 수 있고, 보다 바람직하게는 5000 ~ 7000 mpm일 수 있으며, 보다 바람직하게는 5500 ~ 7000mpm일 수 있다. 만일 방사속도가 4000mpm 미만인 경우 방사 수행 시 결정화도가 작은 영역의 배향만이 발생하여 원사의 물성이 불안정해지는 문제점이 발생할 수 있으며, 7000 mpm을 초과하는 경우에는 방사시 사절 등이 발생하여 작업성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 고속 방사(S200) 수행 시 방사온도는 230 ~ 300℃일 수 있고, 보다 바람직하게는 코폴리에스테르의 용융점보다 ±30 ~ 50℃ 일 수 있다. 만일 방사온도가 230℃ 미만이거나 300℃를 초과하는 경우에는 코폴리머의 용융 흐름성이 방사하기에 적합하지 않아 원사 물성 저하나 작업성 저하 등의 문제점이 발생할 수 있다.

구체적으로 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 폴리에스테르 섬유의 제조공정 모식도이다. 상기 도면을 살펴보면, 본 발명은 코폴리에스테르 투입부(100)에 코폴리에스테르를 투입하고, 방사부(200)에서 용융방사를 수행하며, 냉각부(300)에서 냉각을 수행할 수 있다. 나아가, 제1 고뎃롤러(400) 및 제2 고뎃롤러(500)을 통해 권취부(600)에서의 권취를 수행하여 목적하는 폴리에스테르 섬유를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명에 따르면 방사된 폴리에스테르 섬유를 냉각부(300)에서 냉각하는 단계(S300)를 수행할 수 있다. 이 때 냉각 공기의 풍속은 10 ~ 40m/sec, 냉각 공기의 온도는 15 ~ 25 ℃로 하고, 바람직하게는 냉각 공기의 풍속을 20 ~ 30 m/sec, 온도를 18 ~ 22℃로 하는 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 냉각 단계(S300) 수행 시 냉각 방식은 상기 도 2를 통해 알 수 있듯이 일방향에서 나오는 방식일 수 있다. 이를 통해서 섬유 외층과 내층의 결정화 정도의 차이가 발생하게 되어 스킨(SKIN)- 코어(CORE)층 구조가 형성되게 되며, 이에 따라 염색 가공을 수행하는 경우에 일반 방사 제품에 비해 염착량이 현저히 증가하게 되어 발색성이 우수해지는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 상기 고속 방사 단계(S200)를 수행함으로써 연신 및 열처리 공정을 수행하지 않아 간단한 공정만으로 개질된 코폴리에스테르를 포함하는 원사의 수축율을 낮게 할 수 있어 고발색성을 가지면서도 터치감이 우수한 장점이 있다.

상기 연신공정을 수행하지 않는 조건은, (3) 상기 고속방사된 폴리에스테르 섬유가 제1 고뎃롤러와 제2고뎃롤러간의 속도차이가 없도록 하여 권취되는 단계;를 포함하여 수행하여 만족될 수 있다. 구체적으로 상기 도 2를 참조하면, 제1 고뎃롤러(400) 및 제2 고뎃롤러(500)를 동일한 속도로 거쳐 권취부(600)에 권취될 수 있는 것이다. 또한, 상기 제1 고뎃롤러 및 제2 고뎃롤러의 속도는 5000 ~ 6000 mpm인 것이 바람직하며, 5200 ~ 5800 mpm인 것이 보다 바람직하며, 이 때 온도는 상온 조건으로 함이 바람직하다.

이 때 상기 권취부(600)에서의 권취 시 권취속도는 5000 ~ 5800 mpm일 수 있다.

또한, 상기 열처리 공정을 수행하지 않는 조건은 바람직하게는 상기 (3) 단계에서 폴리에스테르 섬유의 결정영역을 안정화시키기 위한 제2 고뎃롤러의 열처리 공정을 수행하지 않는 것일 수 있다.

즉, 본 발명은 고속 방사 단계(S200)를 수행함으로써 상술한 연신 및 열처리 공정을 수행하지 않게 되고, 이를 통해 2-메틸-1,3-프로판디올로 개질된 코폴리에스테르를 이용한 원사임에도 낮은 수축율을 만족할 수 있어 소프트한 터치감을 가지는 효과를 가질 수 있다.

또한, 본 발명은 다가 카르복실산을 포함하는 산성분;및 2-메틸-1,3-프로판디올을 포함하는 디올 성분;을 단량체로 포함하여 중·축합된 코폴리에스테르를 포함하되, 코어(CORE) 층 및 상기 코어층을 감싸는 스킨(SKIN)층을 포함하고 상기 코어층의 배향이 스킨층의 배향보다 작으며, 상기 코어층의 결정화도가 스킨층보다 작은 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유를 제공한다.

이를 통해 본 발명은 염색성이 우수하여 고발색이 가능하며, 이와 동시에 원사의 낮은 수축률로 인하여 제직 염가공 후에도 부드러운 촉감을 가지는 폴리에스테르 섬유를 제공할 수 있다.

이하 상술한 내용과 중복되는 내용을 제외하고 상세히 설명한다.

구체적으로 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 폴리에스테르 섬유 단면의 모식도이다. 상기 도면을 통해서, 본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유는 코어(10)층 및 이를 감싸는 스킨층(20) 구조로 형성됨을 알 수 있고, 상기 코어층(10)의 배향율은 스킨층(20) 보다 작으며, 결정화도도 작다.

이러한 스킨-코어층 구조를 형성함으로써 상기 양 층 간의 배향율 및 결정화도의 차이로 인하여 다소 완만한 웨이브 형태의 크림프(cripm) 또는 컬(curl)이 발생하게 되고, 이로 인해 신축성은 향상시키지 않되 볼륨감을 부여할 수 있어 부드러운 터치감을 만족할 수 있게 된다. 즉, 낮은 수축율로 인해 부드러운 터치감을 만족할 수 있음에 더하여, 상기의 스킨-코어층 구조의 형성을 통해 터치감을 더욱 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유는 상술한 제조방법에 따라 상술한 구조로 형성되게 되고, 이에 따라 2-메틸-1,3-프로판디올로 개질된 코폴리에스테르를 이용함에도 불구하고 비수수축율이 3 ~ 8%일 수 있다. 본 발명의 고발색성 폴리에스테르 섬유는 상기 비수수축율을 만족함에 따라 부드러운 터치감을 가져 우수한 터치감을 만족하는 효과가 있다.

상기 비수수축율은 보다 바람직하게는 3 ~ 6%일 수 있고, 더욱 바람직하게는 3 ~ 4%일 수 있다. 만일 비수수축율이 3% 미만인 경우에는 동일한 물성을 가지는 원사에 비해 수축이 지나치게 적게 되어 상대적으로 염색 후 색이 옅어보여 발색성이 다소 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 만일 비수수축율이 8%를 초과하는 경우에는 제직 염가공 수행 시에 원사의 과다한 수축으로 인해 부드러운 촉감의 원단을 얻기 어려운 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 바람직하게는 상기 폴리에스테르 섬유는 하기의 인용표준 중 어느 하나에 따른 염색견뢰도가 4급 이상이어야 우수한 터치감을 만족함과 동시에 고발색성을 만족하며 여러가지 작용에 대해서도 고발색성을 유지할 수 있게 된다.

*인용표준

세탁견뢰도 KSK 0430- 판정 KS K 0903 염색 견뢰도 시험 방법 통칙

마찰견뢰도 KSK 0650 - 판정 KSK0650

또한, 본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유의 강도는 2.5~5.0 g/de임이 바람직하다. 만일 강도가 2.5 g/de 미만인 경우에는 직물 제직 염가공 수행 시 사절이 발생하여 공정 통과성 및 직물의 품위가 저하되는 문제점이 발생할 수 있으며, 5.0 g/de를 초과하는 경우에는 부드러운 촉감을 발현이 어려워 우수한 터치감을 만족할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 상기 폴리에스테르 섬유의 신도는 25 ~ 80%임이 바람직하다. 만일 신도가 25% 미만인 경우에는 제조된 폴리에스테르 섬유 원사의 결정화도가 낮은 부분인 코어층(10)이 충분히 형성되지 않아 염색성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있으며, 80%를 초과하는 경우에는 염색견뢰도가 저하되어 섬유의 사용 시 고발색성을 유지하기 어려운 문제점이 발생할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유의 섬도는 50 ~ 180 데니어(de)이고, 필라멘트수는 12 ~ 96임이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 만일 섬도가 50 데니어 미만인 경우에는 염색 후 원단의 드레이프성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있으며, 섬도가 180 데니어를 초과하는 경우에는 원단이 부드러운 촉감을 가지기 어려워 우수한 터치감을 만족할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.

나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유를 포함하는 혼섬 가공사를 제공한다.

상기 혼섬은 상기 섬유 중 어느 하나를 심사로 하고 다른 하나를 초사로 하여 혼섬하거나 심사 및 초사의 구분없이 이종의 섬유를 혼섬할 수도 있다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유를 포함하는 원단을 제공한다.

본 발명에서 사용한 용어인 상기 원단은 직물 또는 편물을 모두 포함하는 의미이다.

먼저, 상기 원단은 본 발명에 따른 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유를 경사 및 위사 중 어느 하나 이상으로 사용하여 제직(weaving)된 직물일 수 있다. 상기 제직은 평직, 능직, 수자직 및 이중직으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 직물조직의 기재에 한정되지 않으며, 제직에서의 경위사 밀도의 경우 특별하게 한정하지 않는다.

또한, 상기 원단은 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유를 원사로 포함하여 편성(knitting)된 편물일 수 있다. 상기 편성은 위편성 또는 경편성의 방법에 의할 수 있으며, 상기 위편성과 경편성의 구체적인 방법은 통상적인 위편성 또는 경편성의 편성방법에 의할 수 있다.

이하, 하기의 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

산성분으로 테레프탈산(Terephthalic acid) 및 디올성분으로 에틸렌글리콜(Ethylene glycol)을 1 : 1.2의 몰비로 투입하였으며, 상기 디올성분은 전체 디올성분 대비 2-메틸-1,3-프로판디올을 7 mol% 포함하도록 하였다. 이후, 중합 반응을 수행하여 코폴리에스테르를 얻었다. 상기 코폴리에스테르의 고유점도는 0.67 dl/g이며, 용융온도는 231이다. 상기 코폴리에스테르를 방사온도 275℃, 방사속도 5500ppm으로 고속 방사하며, 제1 고뎃롤러와 제2 고뎃롤러의 속도는 5450mpm으로 동일하게 하여 권취하여 폴리에스테르 섬유를 제조하였다.

실시예 2 ~ 13

하기 표 1 내지 3과 같이 2-메틸-1,3-프로판디올의 함유량 내지 방사 조건을 달리하여 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

비교예 1

실시예 1과 동일하게 실시하되, 고속 방사시 방사속도를 3500 mpm으로 하여 실시하였다.

비교예 2

실시예 1과 동일하게 실시하되, 하기 표 3 의 조건으로 연신 및 열처리 공정을 수행하여 실시하였다.

비교예 3 ~ 7

하기 표 3 내지 4 의 조건으로 실시하되 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

실험예 1. 염색성 (K/S) 측정 -표면 염착농도

염색성을 판정하기 위해, 표면 염착농도를 측정하였는데 제조된 원사를 환편하여 Kuralon Navy Blue로 130℃에서 염색하고 염색된 원단의 색강도는 스펙트로포토미터(Spectrophotometer)를 이용하여 표면 반사율 측정함으로써 판정하였다. 상기 표면 반사율로부터 하기의 Kubelka-Munk 식에 따라서 K/S값을 측정하였다. 이 때 K/S 값은 직물의 앞뒷면을 2회씩 총 4회 측정하여 평균값으로 계산하였다. α값이 클수록 심색성 양호함을 의미한다.

α = K / S =

2R

(K : 흡수 계수, S : 산란 계수, R : 반사계수(0＜R≤1))

실험예 2. 염색견뢰도 측정

염색견뢰도를 하기의 시험방법에 따라 측정하엿다.

* 시험방법: 세탁견뢰도: KSK 0430, 마찰견뢰도: KSK 0650

실험예 3. 강도 및 신도

강도 및 신도의 측정은 자동 인장 시험기(Textechno 사)를 사용하여 200 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.

실험예 4. 비수수축율 측정

비수수축률은 섬도(데니어)*2g의 하중을 걸어 원사의 길이를 측정하고, 이후 100 ℃ 온도의 비등수에 원사를 30분간 처리하여 건조 후의 원사의 길이를 측정하여 비수수축률(%) =

로 계산하였다.

실험예 5. 부드러운 터치감 평가

관능적인 평가로 수치화가 어려워 전문가 10 명이 제조된 (폴리에스테르 섬유를 경사 및 위사로 하여 제직한 직물)을 항목별로 평가하여 감성적인 평가 결과를 아래의 기준에 의거하여 판정하였다.

◎　: 9 명 이상, ○ : 6~8 명, △　: 3~5 명, ×　: 2 명 이하

실험예 6. 방사조업성 ( % )

방사조업성을 평가하기 위해 만관율(%)을 통해 측정하였으며, 만관율은 본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유 9kg 드럼을 만권으로 하여 방사하였을 때의 절사없는 폴리에스테르 섬유의 수율로서,

만관율(%) =

으로 계산하였다.

표 1.

표 2.

표 3.

표 4.

상기 표 1을 살펴보면, 실시예 1과 같이 본 발명의 폴리에스테르 섬유가 2-메틸-1,3-프로판디올(이하, MPO)을 디올성분 대비 7 몰% 포함하여 5500mpm의 고속 방사를 수행하여 제조되며, 연신 및 열처리 공정을 수행하지 않고 제조되는 경우에는 비수수축율이 3%로 매우 낮게 나타나며, 이에 따라 부드러운 터치감을 만족함을 알 수 있다. 또한 염색성 및 염색견뢰도가 우수하여 고발색성도 동시에 만족할 수 있 알 수 있다. 뿐만 아니라, 강도가 2.5 ~ 5.0 g/de 범위에 속하고 신도가 25 ~ 80% 범위에 속하여 목적하는 물성을 만족하는 섬유를 제조할 수 있음을 알 수 있다.

이와 마찬가지로 실시예 2 ~ 6의 경우에도 비수수축율이 낮아 부드러운 터치감을 만족할 수 있으나, 실시예 5 및 6의 경우에는 실시예 1 ~ 4에 비하여 비수수축율이 약간 높게 나타남을 알 수 있다. 또한, 실시예 12 및 13의 경우와 같이 MPO가 1몰% 또는 17몰%로 지나치게 적거나 많게 포함되는 경우에는 방사조업성이 저하되거나 비수수축율이 약간 높게 나타남을 알 수 있다. 이를 통해 MPO가 디올성분 대비 3 ~ 15몰%로 포함되이 바람직하며, 3 ~ 10 몰% 포함됨이 보다 바람직함을 알 수 있다.

또한, 실시예 10 및 11의 경우 방사속도가 7500mpm 이상으로 보다 빠른 속도로 고속 방사하였는데, 이 경우에 방사조업성이 저하되며, 부드러운 터치감도 약간은 저하됨을 통해 방사속도가 4000mpm 이상이되, 7000mpm 이하임이 보다 바람직함을 알 수 있다.

비교예 1 및 2의 경우에는 방사속도를 느리게 하여 고속 방사를 하지 않고 섬유를 제조하였는데, 표 3을 통해 알 수 있듯이 이 경우에는 비수수축율이 현저히 향상?? 부드러운 터치감을 만족하기가 어려움을 알 수 있다.

또한, 비교예 3 및 4의 경우에 고속 방사를 하되, 연신 공정 또는 열처리 공정을 실시하였는데 이 경우에도 방사조업성이 저하되거나 부드러운 터치감을 만족하기 어려움을 확인할 수 있다.

뿐만 아니라, 표 4를 통해 비교예 5 ~ 6의 경우와 같이 고속 방사를 하지 않으면서 연신 및 열처리 공정을 수행하는 경우에는 염색성도 다소 저하되고 부드러운 터치감이 현저히 저하되어 염색성 및 부드러운 터치감을 동시에 만족하기 어려움을 알 수 있다.

10 코어층
20 스킨층
100 코폴리에스테르 투입부
200 방사부
300 냉각부
400 제1 고뎃롤러
500 제2 고뎃롤러
600 권취부

Claims (14)

1. 코어(CORE) 층 및 상기 코어층보다 결정화도가 높은 스킨(SKIN)층을 포함하는 폴리에스테르 섬유를 제조하는 방법에 있어서,
   (1) 다가 카르복실산을 포함하는 산성분;및 2-메틸-1,3-프로판디올을 3 ~ 10몰%과 잔량의 탄소수 2 내지 14의 지방족 디올을 포함하는 디올 성분;을 단량체로 포함하여 코폴리에스테르를 중·축합하는 단계; 및
   (2) 상기 중·축합된 코폴리에스테르를 5,000 ~ 7,000mpm의 방사속도로 고속 방사하여 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계;를 포함하는 공정을 수행하며,
   연신 및 열처리 공정을 수행하지 않고,
   상기 탄소수 2 내지 14의 지방족 디올은 에틸렌글리콜, 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 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연신공정을 수행하지 않는 조건은
   (3) 상기 고속방사된 폴리에스테르 섬유가 제1 고뎃롤러와 제2고뎃롤러간의 속도차이가 없도록 하여 권취되는 단계;를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 연신 및 열처리 공정을 수행하지 않는 조건은
   (3) 상기 고속방사된 폴리에스테르 섬유를 제2고뎃롤러의 열처리 공정을 수행하지 않고 제1 고뎃롤러와 제2고뎃롤러간의 속도차이가 없도록 하여 권취되는 단계;를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 (1) 단계의 코폴리에스테르의 고유점도는 0.60 ~ 0.70dl/g이고, 용융온도는 180 ~ 240 ℃인 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 (2) 단계의 고속 방사 수행 시 방사온도는 230 ~ 300 ℃인 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유 제조방법.
   
6. 비수수축율이 3 ~ 4%인 미연신 폴리에스테르 섬유로서,
   상기 미연신 폴리에스테르 섬유는 코폴리에스테르를 방사시킨 섬유를 포함하고,
   상기 코폴리에스테르는 다가 카르복실산을 포함하는 산성분; 및 2-메틸-1,3-프로판디올을 3 ~ 10 몰%와 잔량의 탄소수 2 내지 14의 지방족 디올을 포함하는 디올 성분;을 단량체로 포함하여 중·축합시킨 중·축합물이며,
   상기 산성분 및 디올 성분은 1 : 1 ~ 2의 몰비로 포함되고,
   상기 탄소수 2 내지 14의 지방족 디올은 에틸렌글리콜, 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 이상을 포함하며,
   코어(CORE)층 및 상기 코어층을 감싸는 스킨(SKIN)층을 포함하고 상기 코어층의 배향이 스킨층의 배향보다 작으며, 상기 코어층의 결정화도가 스킨층보다 작은 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제6항에 있어서,
    상기 미연신 폴리에스테르 섬유는 하기의 인용표준 중 어느 하나에 따른 염색견뢰도가 4급 이상인 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유.
    *인용표준
    세탁견뢰도 KSK 0430- 판정 KS K 0903 염색 견뢰도 시험 방법 통칙
    마찰견뢰도 KSK 0650 - 판정 KSK0650
    
11. 제6항에 있어서,
    상기 다가 카르복실산은 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈산 및 디메틸이소프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유.
    
12. 제6항에 있어서,
    상기 미연신 폴리에스테르 섬유의 섬도는 50 ~ 180 데니어이고, 필라멘트수는 12 ~ 96인 것을 특징으로 하는 터치감이 우수한 고발색성 폴리에스테르 섬유.
    
13. 제6항, 10항, 11항 및 제12항 중에서 선택된 어느 한 항의 고발색성 폴리에스테르 섬유를 포함하는 혼섬 가공사.
    
14. 제6항, 10항, 11항 및 제12항 중에서 선택된 어느 한 항의 고발색성 폴리에스테르 섬유를 포함하는 원단.
    

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