KR102277678B1 - 편심 심초 복합 섬유 및 혼섬사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트레치성능과 내마모성능을 겸비하고, 또한 주름이나 줄무늬가 없는 균일한 외관을 갖고, 매끄럽고 섬세한 감촉을 갖는 섬유 소재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 2종의 폴리머로 이루어지는 복합 섬유의 횡단면에 있어서, A성분이 B성분으로 완전히 덮여져 있고, A성분을 덮고 있는 B성분의 두께의 최소 두께(S)와 섬유 지름(D)의 비(S/D)가 0.01∼0.1이며, 또한 최소 두께(S)보다 두께가 1.05배 이내의 부분의 섬유의 주위길이가 섬유 전체의 주위길이의 1/3 이상인 것을 특징으로 하는 편심 심초 복합 섬유에 관한 것이다.

Description

편심 심초 복합 섬유 및 혼섬사

본 발명은 심초 복합 섬유에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 2종의 다른 성분의 수축차를 이용한 잠재 권축성을 갖고, 내마모성이 양호하며, 또한 주름이나 줄무늬가 없는 균일하며 매끄러운 외관이 우수한 포백특성을 제공할 수 있는 편심 심초 복합 섬유에 관한 것이다.

또한, 다른 단면형태를 가진 2종류 이상의 단사가 실다발 중에 혼재하는 혼섬사에 있어서, 스트레치성을 가지면서도 풍만감이 있는 기분 좋은 감촉과 네추럴한 얼룩조의 외관을 갖는 직편물에 적합한 혼섬사에 관한 것이다.

폴리에스테르나 폴리아미드 등의 열가소성 폴리머를 사용한 섬유는 역학적 특성, 치수안정성을 비롯해 여러가지 우수한 특성을 갖고 있다. 그 때문에 의료용도를 비롯해, 인테리어, 차량내장, 산업자재 등의 각종 분야에서 이용되고 있다. 섬유의 용도가 다양화됨에 따라 그 요구 특성도 다양한 것으로 되어 오고 있다.

특히 최근에 있어서는 착용시의 속박감의 억제나 동작의 추수성이 요구되어지게 되고, 의복을 비롯해서 스트레치 성능에 관한 요구가 높다. 또한 새로운 기능 추가로서 심미성, 감촉, 경량성, 벌키성, 발색성 등의 복합적인 기능이 요구되고 있고, 세섬도사의 특징인 감촉 특히 심미성이나 매끄러운 감촉, 소프트성에의 요구가 높다.

포백을 구성하는 원사에 스트레치를 부여하는 방법도 지금까지 여러가지 제안되고, 섬유에 임시꼬임 가공을 실시하고, 가연/해연 토크를 발현시킨 섬유를 사용함으로써, 직편물에 스트레치성을 부여하는 방법이 있다. 그러나, 이 토크는 직물 표면의 주름으로 전이되기 쉬운 경향이 있어 직물 결점이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 이러한 결점을 개선하기 위해서, 열처리나 S/Z 꼬임으로 함으로써 토크 밸런스를 취하고, 스트레치성과 주름 발생에 의한 결점을 밸런스시키는 것도 행해지고 있지만, 대략 스트레치성이 크게 저하되는 것이 문제로 되고 있었다.

또한 직물 중에 고무탄성을 갖는 폴리우레탄계의 섬유를 혼용하여 스트레치성을 부여하는 방법이 있다. 그러나, 폴리우레탄계 섬유는 폴리우레탄 고유의 성질로서 감촉이 단단하고, 직물의 감촉이나 드레이프성이 저하된다는 문제가 있었다. 또한, 폴리우레탄계 섬유는 폴리에스테르용의 염료에는 염색되기 어렵고, 폴리에스테르 섬유와 병용했다 해도 염색 공정이 복잡해질 뿐만 아니라 소망의 색채로 염색하는 것이 곤란했다.

폴리우레탄계 섬유나 임시꼬임 가공사를 사용하지 않는 방법으로서, 사이드 바이 사이드 복합을 이용한 잠재 권축 발현성 섬유가 여러가지 제안되어 있다. 잠재 권축 발현성 섬유란 열처리에 의해 권축이 발현되거나, 또는 열처리전보다 미세한 권축이 발현되는 능력을 갖는 섬유인 것을 말하고, 기계적으로 섬유에 굴곡을 기억시킨 임시꼬임 가공사 등의 가공사와는 구별되는 것이다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 점도차가 있는 2성분의 폴리머를 사이드 바이 사이드형으로 접합한 복합 섬유에 의한 잠재 권축성 복합 섬유가 제안되어 있다.

이 잠재 권축성 복합 섬유를 사용하면, 열처리후에 섬유가 고수축 성분측으로 크게 만곡하게 되므로, 이것이 연속함으로써 3차원적인 스파이럴 구조를 취한다. 이 때문에, 상기 구조가 스프링과 같이 신축함으로써 포백에 스트레치성을 부여할 수 있다.

그러나, 특허문헌 1에 있어서는, 단순 접합 구조인 점에서, 마찰이나 충격에 의해 계면에 있어서 박리가 생기고, 부분적으로 흰 줄무늬 형상의 백화현상이나 보풀 발생 등으로 포백 품위가 저하된다는 과제가 있었다. 또, 단사 섬도는 기껏 4.1d(4.6dtex)이며, 포백은 텐션이나 탄력이 강해지고, 포백을 단단하게 느끼는 경우가 있고, 또 과잉의 스트레치성 때문에, 구속감을 느끼는 경우가 있었다.

특허문헌 2에는, 제1성분과 제2성분을 포함하는 복합 섬유의 섬유 단면에 있어서, 제2성분의 무게중심 위치는 섬유의 무게중심 위치로부터 어긋나 있는 현재 권축성 복합 단섬유가 제안되어 있다.

이러한 단면을 가진 섬유에 있어서는, 토출시의 실구부러짐은 억제되며, 파형상 권축 및 나선상 권축을 가진 양호한 촉감의 현재 권축성 복합 단섬유가 얻어지고 있다. 그러나, 권축수가 기껏 16개/25mm이며, 통상의 잠재 또는 현재 권축의 발현이 되지 않는 섬유에서의 스터핑 박스형 크림퍼에서의 권축수와 같은 정도이다. 따라서, 단순한 편심 심초 복합 섬유에 있어서의 권축 발현에서는 가장 중요한 스트레치 성능으로서는 떨어져서 만족스러운 스트레치 성능을 가진 소재라고는 하기 어렵다. 또한 편심한 심성분의 위치의 약간의 어긋남으로 권축 얼룩이 생기므로 주름 발생이나 줄무늬 얼룩이 발생한다고 하는 과제가 있다. 또, 세섬도로 한 경우, 스트레치 성능이 한층 떨어진다는 과제가 있다.

한편, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하는 폴리에스테르 섬유는 신장 회복율이 높고, 영률이 낮은 것에 의한 우수한 소프트성을 갖고 있다. 이것을 사이드 바이 사이드형 복합 섬유에 사용함으로써 소프트성의 부가가치를 준 스트레치성 소재로 할 수 있으므로, 의료용도로부터 비의료용도까지 광범위로 왕성히 연구개발이 이루어지고 있다.

예를 들면, 특허문헌 3이나 특허문헌 4 등이 있고, 2종류의 폴리에스테르계 중합체로 이루어지고, 적어도 한쪽에 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 주체로 한 폴리에스테르를 사용함으로써 높은 벌키성과 우수한 권축 발현력을 나타내고, 고품위이며 소프트 스트레치성이 우수한 포백을 얻는 것이 가능해졌다.

그러나, 특허문헌 3이나 특허문헌 4에 있어서도, 단순 접합 구조인 점에서 마찰이나 충격에 의해 계면에 있어서 박리가 생기고, 부분적으로 흰 줄무늬 형상의 백화현상이나 보풀 발생 등으로 포백품위가 저하된다는 과제가 있었다. 또한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트는, 폴리에틸렌테레프탈레이트보다 내열성이 낮아 폴리머 자체에 과제가 있다. 이것이 상세하게 함으로써 비표면적이 증대되므로 내열성적으로 불리한 조건으로 제조하게 된다. 그 후의 공정에서 외측에 노출되어 있는 열영향을 받은 폴리머가 찰과 등에 의해, 보풀 등이 발생하는 등해서 포백 품위가 저하된다는 과제가 있었다. 또, 이러한 방법으로 세섬도화를 꾀하면 구금 토출 직후에 실구부러짐이 생기므로, 실시예의 단사 섬도는 2.3dtex 정도이다.

한편, 울이나 면 등의 천연섬유는 일반적으로는 섬유길이가 짧기 때문에, 수개의 단섬유를 서로 합쳐서 1개의 긴 실로 하는 (방적)을 행함으로써 사용되고 있다. 이 방적사 1개는 열이나 물에 대한 응답이 다른 단섬유에 의해 구성되어 있고, 고차 가공을 거쳐 실길이 차에 따른 벌키감이나 풍만함이 있는 기분 좋은 촉감, 또한 천연물 특유의 복잡한 섬유구조에 의한 우수한 흡습성이나 보온성을 가진 직편물로 만들 수 있다. 이 때문에, 이들 천연섬유는 의료용의 직편물로 한 경우에는, 우수한 착용 쾌적성을 낳게 된다.

또한 이들 기능성에 추가해서, 구성하는 단섬유의 특성이나 방적사 1개의 여러곳에서 굵기나 형상이 변화되므로, 사람들을 매료하는 적합한 얼룩감, 소위 천연조의 외관을 발휘하여 현재에 있어서도, 이너부터 아우터까지 천연섬유가 폭넓게 사용되고 있다.

그러나, 현재의 이상 기상이나 전염병의 발생에 의해, 그 공급량이 크게 변동하고, 가격의 상승에 추가해서, 불안정한 공급량이 문제시되고 있다. 또한 천연섬유의 사용에는, 선별, 소독, 탈지 등 많은 공정을 거칠 필요가 있고, 안정 공급 등이 가능한 합성 섬유에 의한 천연조 소재의 개발이 왕성히 행해지고 있다.

폴리에스테르나 폴리아미드 등의 열가소성 폴리머로 이루어지는 합성 섬유는 역학특성이나 치수 안정성 등의 기본 특성이 높고, 그 밸런스가 우수하다는 특징이 있다.

합성 섬유에 관한 신규기술의 개발은 천연소재의 모방을 모티베이션으로 해서 기술혁신이 이루어져 왔다라고 해도 과언이 아니다. 천연의 복잡한 구조형태에 유래한 기능을 합성 섬유에 의해 발현시키기 위해서 옛부터 여러가지 기술제안이 이루어지고 있고, 예를 들면, 실크의 단면을 모방한 특이한 감촉(삐걱거림, 유연성)의 발현 등 여러가지의 것이 존재한다.

최근의 합성 섬유에 의한 개발 사례를 감안하면, 천연조 외관에 추가해서, 착용시의 속박감의 억제나 동작의 추수성이 요구되며, 천연섬유의 방적시에 부여되는 꼬임이나 권축 가공 등만으로는 부여할 수 없는 신축성, 소위 스트레치 소재의 개발이 왕성히 행해지고 있다.

포백을 구성하는 원사에 스트레치를 부여하는 방법이 지금까지 여러가지 제안되고, 섬유에 임시꼬임 가공을 실시하고, 가연/해연 토크를 발현시킨 섬유를 사용하거나, 직물 중에 고무탄성을 갖는 폴리우레탄계의 섬유를 혼용하거나 하는 방법이 있지만, 스트레치성이 부족하거나, 타소재를 혼용하기 위해서, 염색 공정이 복잡해지는 등이 과제가 되는 경우가 있었다.

이들 과제에 대해서 다른 폴리머를 사이드 바이 사이드형으로 접합하고, 이 수축차에 의해 스파이럴 구조를 발현시키는 잠재 권축 발현성 섬유에 관한 기술의 개시가 있다.

예를 들면, 특허문헌 5에서는 고유 점도차 또는 극한 점도차를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 사이드 바이 사이드 복합사, 특허문헌 6에는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)와 PET를 이용한 사이드 바이 사이드 복합사라는 잠재 권축 섬유가 제안되어 있다.

이들 잠재 권축 섬유에 있어서는 각 폴리머의 수축률차를 이용함으로써 단사가 3차원적인 스파이럴 구조를 형성하는 점에서 스트레치성을 가진 섬유가 얻어지고 있다.

그러나, 이러한 잠재 권축 섬유를 단독으로 사용할 경우, 염색했을 때에 색조가 균일하고 단조롭기 때문에, 천연섬유와 같이 색의 농담차를 표현하는 것은 매우 곤란했다. 또한, 합성 섬유 특유의 광택감을 가지므로, 포백의 광택이 발생하여 외관이 부자연스러워져 버린다는 경우가 있었다. 또한, 잠재 권축 섬유 단독에서는 실다발의 집속성이 비교적 높고, 풍만감이 부족한 감촉이 되는 경우도 있다.

그래서, 잠재 권축 섬유에 천연섬유와 같은 얼룩감이나 풍만감에 의한 부드러운 감촉을 부여하기 위해서, 수축성이나 염색성이 다른 섬유 등을 혼섬한 혼섬사가 제안되어 있다.

예를 들면, 특허문헌 7이나 8 등이 있고, 잠재 권축 섬유와 염색성이 다른 섬유를 각각 방사한 후에 별도의 공정에서 혼섬함으로써 스트레치성에 추가해서 실길이차에 의한 풍만감의 부여나 얼룩조의 표현이 가능해진다라는 기재가 있다.

그러나, 후혼섬에 의한 혼섬사에 있어서는, 혼섬사 내에서 구성하는 단사의 분산성은 좋다고는 하기 어렵고, 동일 조성의 단사가 혼섬사 중에서 편재되게 되고, 상기 혼섬사로 이루어지는 포백을 염색한 경우에는, 한쪽의 섬유만이 표면에 떠 있음으로써, 농담차가 명료해지고, 내추럴한 조화된 얼룩조를 발휘하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.

또한, 후혼섬에 의한 혼섬사는 섬유의 집속성이 나쁘기 때문에, 느슨함이나 실갈라짐 등이 생기기 쉽고, 보풀이나 단사 끊어짐, 전사 끊어짐이 발생하고, 고차 가공 통과성이 악화되는 결과, 보풀이나 염색 얼룩 등의 문제가 생기는 경우가 있었다. 인터레이스 노즐 등을 사용하여 교락에 의해 구성하는 단사의 분산을 촉진하는 것도 고려되지만, 단사의 분산성을 충분하게 하기 위해서는, 과잉의 교락을 부여할 필요가 있고, 단사 끊어짐 등에 의한 실강도의 저하나 고차 통과성을 저하시키는 경우가 있다.

일본국 특허 공개 평 09-157941호 공보(특허청구의 범위) 일본국 특허공개 2016-106188호 공보(특허청구의 범위) 일본국 특허공개 2002-339169호 공보(특허청구의 범위) 일본국 특허공개 2002-061031호 공보(특허청구의 범위) 일본국 특허공개 2014-198917호 공보(특허청구의 범위) 일본국 특허공개 2005-113369호 공보(특허청구의 범위) 일본국 특허공개 2003-247139호 공보(특허청구의 범위) 일본국 특허공개 2004-225227호 공보(특허청구의 범위)

본 발명은 종래 기술의 과제를 극복하고, 충분한 스트레치 성능과 내마모성을 유지하고, 또한 주름이나 줄무늬가 없는 균일하며 매끄러운 외관을 가진 포백을 제공할 수 있는 섬유소재에 관한 것이다.

또한, 혼섬사를 구성하는 단사의 분산성을 제어하고, 개선함으로써 충분한 스트레치 성능과 기분 좋은 촉감 및/또는 색조차에 따른 자연스러운 얼룩조를 갖는 섬유소재를 제공하는 것이다.

상기 과제는 이하의 수단에 의해 해결된다.

(1)A성분 및 B성분의 2종의 폴리머로 이루어지는 복합 섬유의 횡단면에 있어서, A성분이 B성분으로 완전히 덮여져 있고, A성분을 덮고 있는 B성분의 두께의 최소 두께(S)와 섬유 지름(D)의 비(S/D)가 0.01∼0.1이며, 또한 최소 두께(S)보다 두께가 1.05배 이내의 부분의 섬유의 주위길이가 섬유 전체의 주위길이의 1/3 이상인 것을 특징으로 하는 편심 심초 복합 섬유.

(2)신축 신장률이 20∼70%이며, 또한 적어도 1성분이 폴리에스테르인 (1)에 기재된 편심 심초 복합 섬유.

(3)단사 섬도가 1.0dtex 이하, 섬도 편차(U%)가 1.5% 이하인 (1) 또는 (2)에 기재된 편심 심초 복합 섬유.

(4)다른 단면형태를 가진 2종류 이상의 단사가 분산되어 혼재하는 혼섬사에 있어서, 적어도 1종류의 단사가 50Pa·s 이상 용융 점도가 다른 2종류의 폴리머의 조합으로 이루어지는 (1)기재의 편심 심초 복합 섬유로 이루어지고, 다른쪽의 단사와의 교락수가 1개/m 이상 100개/m 이하로 집속되어 있는 것을 특징으로 하는 혼섬사.

(5)다른 단면형태를 가진 2종류 이상의 단사가 분산되어 혼재하는 혼섬사에 있어서, 적어도 1종류의 단사가 50Pa·s 이상 용융 점도가 다른 2종류의 폴리머의 조합으로 이루어지는 복합사이며, 다른쪽의 단사와의 교락수가 1개/m 이상 100개/m 이하로 집속되어 있는 것을 특징으로 하는 혼섬사.

(6)복합사가 편심 심초형의 복합 단면을 갖고, 또한 3차원적인 스파이럴 구조를 발현하는 것을 특징으로 하는 (4) 또는 (5)에 기재된 혼섬사.

(7)혼섬사에 있어서, 다른쪽의 단사가 단일성분으로 이루어지는 단독사인 것을 특징으로 하는 (4)∼(6) 중 어느 1항에 기재된 혼섬사.

(8)복합사가 혼섬사의 30중량% 이상 80중량% 이하인 것을 특징으로 하는 청구항 (4)∼(7) 중 어느 1항에 기재된 혼섬사.

(9)(4)∼(8) 중 어느 1항에 기재된 혼섬사가 적어도 일부에 포함되는 섬유 제품.

(발명의 효과)

본 발명의 편심 심초 복합 섬유는 충분한 스트레치 성능을 갖고, 접합 계면에서의 박리를 억제하고, 내마모성이 향상된 잠재 권축 복합 섬유이다.

또한 본 발명의 편심 심초 복합 섬유는 A성분이 B성분으로 완전히 덮여져 있음으로써, 스트레치성과 내마모성을 구비하고, 또한 주름이나 줄무늬가 없는 균일하고 매끄러운 외관을 가진 포백을 제공할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 혼섬사는, 균질하게 분산되어서 혼재하는 단사간의 실길이차에 의한 감촉(기분 좋은 촉감)과 스트레치성을 가지면서도 색조차에 따른 얼룩조 등을 발현하는 스판조의 내추럴한 외관을 갖는 직편물을 고차 가공의 통과성 좋게 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 편심 심초 복합 섬유의 섬유 횡단면의 일례를 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 2는 본 발명의 편심 심초 복합 섬유의 일례이며, 그 섬유 단면에 있어서의 무게중심 위치를 설명하기 위한 섬유 횡단면이다.
도 3은 본 발명의 편심 심초 복합 섬유 및 복합사의 섬유 단면에 있어서의 섬유 지름(D)과 최소 두께(S)를 설명하기 위한 섬유 단면이다.
도 4는 본 발명의 편심 심초 복합 섬유의 섬유 단면에 있어서의 IFR(섬유 단면에 있어서의 A성분과 B성분의 계면의 곡률반경)을 설명하기 위한 섬유 단면이다.
도 5는 본 발명 외의 편심 심초 복합 섬유의 섬유 단면의 일례이다.
도 6은 본 발명의 혼섬사의 섬유 횡단면의 일례를 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 7은 최종 분배 플레이트에 있어서의 분배 구멍 배치의 실시형태예이다.

이하, 본 발명에 대해서, 바람직한 실시형태와 함께 상세하게 설명한다.

본 발명의 편심 심초 복합 섬유는 그 섬유 횡단면이 A성분과 B성분의 2종의 폴리머로 구성되어 있다.

여기에서 말하는 폴리머란 섬유 형성성의 열가소성 중합체가 적합하게 사용되며, 본 발명의 목적을 감안하여, 가열 처리를 실시했을 때에 수축차를 발생하는 폴리머의 조합이 적합하며, 조합하는 폴리머의 용융 점도차가 10Pa·s 이상이 되는 분자량 또는 조성이 다른 폴리머의 조합이 적합하다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해서 적합한 폴리머로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리락트산, 열가소성 폴리우레탄, 폴리페닐렌설파이드를 들 수 있다. 이들의 분자량을 변경해서 도 2에 나타내는 A성분에 고분자량 폴리머를, 또 B성분에 저분자량 폴리머를 사용하거나, 또는 한쪽 성분을 호모 폴리머로 하고, 다른쪽 성분을 공중합 폴리머로서 사용할 수도 있다.

또한 폴리머 조성이 다른 조합에 대해서도, 예를 들면, A성분/B성분으로 폴리부틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌테레프탈레이트, 열가소성 폴리우레탄/폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 여러가지 조합을 들 수 있다. 이들 조합에 있어서는, 스파이럴 구조에 의한 양호한 벌키성을 얻을 수 있다.

특히, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이 바람직하게 사용되며, 그 중에서도 폴리에스테르는 역학특성 등도 겸비하므로, 보다 바람직하다. 여기에서 말하는 폴리에스테르란 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트나, 이들에 디카르복실산 성분, 디올 성분 또는 옥시카르복실산 성분이 공중합된 것, 또는 이들 폴리에스테르를 혼합한 것을 들 수 있다.

또한 생분해성 폴리에스테르로서 알려지는 폴리락트산, 폴리부틸렌석시네이트, 폴리ε-카프로락탐 등의 지방족 폴리에스테르이어도 좋다. 이들 폴리머에 있어서는, 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서, 산화티탄 등의 윤기제거제, 난연제, 활제, 항산화제, 착색 안료 등으로서 무기 미립자나 유기 화합물, 카본블랙을 필요에 따라 함유시킬 수 있다.

본 발명의 편심 심초 복합 섬유에 있어서의 A성분과 B성분의 섬유 횡단면에 있어서의 복합 면적 비율은 권축 발현으로부터 감안하면 A성분인 고수축 성분의 비율을 많게 함으로써 미세한 스파이럴 구조를 실현할 수 있다. 또한 편심 심초 복합 섬유로서 우수한 물리특성을 갖고 있을 필요성도 있으므로, 양 성분의 비율은 A성분:B성분=70:30∼30:70(면적비)의 범위가 바람직하고, 65:35∼45:55의 범위가 보다 바람직하다.

본 발명에서는, 2종의 다른 폴리머가 접합되어 이루어지는 복합 단면을 갖고 있는 것이 필요하며, 폴리머 특성이 다른 2종의 폴리머가 실질적으로 분리되지 않고 접합된 상태로 존재하고, B성분이 A성분을 완전히 덮고 있는 편심 심초형일 필요가 있다.

여기에서, 본 발명에서 말하는 편심이란 복합 섬유 단면에 있어서 A성분 폴리머의 무게중심점 위치가 복합 섬유 단면 중심과 다른 것을 가리키고, 도 2를 사용하여 설명한다.

도 2에 있어서, 수평 해칭이 B성분이며, 30deg 해칭(우상향 경사)이 A성분이며, 복합 섬유 단면에 있어서의 A성분의 무게중심점이 무게중심(a)이며, 복합 섬유 단면의 무게중심이 무게중심점(C)이다.

본 발명에 있어서는 무게중심(a)과 복합 섬유 단면의 무게중심점(C)이 떨어져 있는 것이 중요하며, 이것에 의해 열처리 후에 섬유가 고수축 성분측으로 크게 만곡되게 된다. 이 때문에, 복합 섬유가 섬유 축방향으로 계속해서 만곡함으로써, 3차원적인 스파이럴 구조를 취하고, 양호한 권축 발현하게 되는 것이다. 여기에서, 무게중심 위치가 떨어져 있을수록 보다 양호한 권축이 발현하고, 양호한 스트레치 성능이 얻어지는 것이다.

본 발명에 있어서는, B성분이 A성분을 완전히 덮음으로써, 섬유나 포백에 마찰이나 충격이 가해져도 백화현상이나 보풀 발생 등이 생기는 일이 없으므로 포백 품위를 유지할 수 있다. 또한, 종래의 단순 접합 구조에서는 표면 노출해서 복합 섬유의 결점이 되는 고분자량 폴리머나 고탄성 폴리머 등에 대해서도 복합 섬유의 한쪽 성분으로서 사용할 수 있는 것이다.

또한 한쪽의 A성분은 다른쪽의 B성분으로 완전히 덮여져 있으므로, 예를 들면, 내열성이나 마모성이 낮은 폴리머, 또는 흡습성의 폴리머 등을 이용해도 섬유특성을 양호하게 유지할 수 있는 효과도 구비할 수 있다.

이상의 효과를 달성하는 본 발명의 편심 심초 복합 섬유는 A성분을 덮고 있는 B성분의 최소가 되는 두께(S)와 섬유 지름(복합 섬유의 지름)(D)의 비(S/D)가 0.01∼0.1일 필요가 있다. 바람직하게는 0.02∼0.08이다. 이 범위이면, 보풀 등에 의한 포백 품위 저하를 억제할 수 있고, 충분한 권축 발현력과 스트레치 성능을 얻을 수 있다.

여기에서 권축사는 본래 각각의 폴리머는 접합 계면에서만 접하고 있음으로써 양호한 스트레치 성능을 얻을 수 있는 것이며, 고수축 성분이 저수축 성분으로 덮여져 있으면 스트레치 성능이 저하된다. 그런데, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, B성분의 두께를 본 발명의 범위로 함으로써 스트레치 성능과 내마모성의 양 특성을 만족하는 복합 섬유로 하는 것이 가능해졌다.

도 3에 나타낸 섬유 단면을 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 여기에서 심초 복합 섬유에 있어서의 B성분의 최박부가 최소 두께(S)이다.

또한, 최소 두께(S)의 1.05배 이내의 두께의 부분의 복합 섬유의 전체의 주위길이의 1/3 이상을 차지하고 있는 것이 중요하다. 이것은 섬유의 윤곽을 따라 A성분이 존재하고 있는 것을 의미하고 있고, 동일 면적비의 종래의 편심 심초 복합 섬유와 비교하면, 본 발명이 섬유 단면에 있어서 각각의 성분의 무게중심 위치가 보다 떨어져 있고, 미세한 스파이럴을 형성하고, 양호한 권축을 발현한다.

보다 바람직하게는, 최소 두께(S)의 1.05배 이내의 두께의 주위길이를 섬유 전체의 주위길이의 2/5 이상으로 함으로써 권축 편차가 없고 양호한 스트레치 성능이 얻어진다. 또한, 권축 발현시의 섬유 1개 1개의 스파이럴 구조가 균등해지는 점에서 섬도 편차가 없고 충분한 스트레치 성능을 얻을 수 있고, 주름이나 줄무늬 등이 없는 양호한 외관이며 매끄럽고 섬세한 감촉의 포백을 얻을 수 있는 것이다.

또한, 섬유 단면에 있어서의 A성분과 B성분의 계면의 곡률반경(IFR)으로서 섬유 지름(D)을 2로 나눈 값(R)으로 했을 때 하기 식 1을 만족하는 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 곡률반경(IFR)이란 도 4에 나타내듯이 섬유 횡단면에 있어서, A성분을 덮고 있는 B성분의 두께의 최대 두께가 되는 A성분과 B성분의 계면의 곡률에 접하는 원(쇄선)의 반경을 가리킨다.

(IFR/R)≥1···(식 1)

이것은 계면이 보다 직선에 가까운 것을 의미하고 있다. 본 발명은 종래의 접합형 권축사의 단면에 가까운 형태로 A성분과 B성분의 계면을 직선에 가까운 곡선으로 함으로써 종래의 편심 심초 복합 섬유에서는 이룰 수 없었던 높은 권축을 발현할 수 있으므로 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.2 이상이다.

여기에서 말하는 A성분을 덮고 있는 B성분의 두께가 최소가 되는 최소 두께(S) 및 섬유 지름(D), 계면의 곡률반경(IFR), 면적비는 이하와 같이 구한다.

즉, 편심 심초 복합 섬유로 이루어지는 멀티 필라멘트를 에폭시 수지 등의 포매제로 포매하고, 이 횡단면을 투과형 전자현미경(TEM)으로 10개 이상의 섬유를 관찰할 수 있는 배율로 해서 화상을 촬영한다. 이 때, 금속염색을 실시하면 폴리머간의 염색차를 이용하여 A성분과 B성분의 접합부의 콘트라스트를 명확하게 할 수 있다. 촬영된 각 화상으로부터 동일 화상 내에서 무작위로 추출한 10개의 외접원 지름을 측정한 값이 본 발명에서 말하는 섬유 지름(D)에 해당된다. 여기에서, 10개 이상의 관찰이 불가능한 경우에는, 다른 섬유를 포함해서 합계로 10개 이상을 관찰하면 좋다. 여기에서 말하는 외접원 지름이란 2차원적으로 촬영된 화상으로부터 섬유축에 대해서 수직방향의 단면을 절단면으로 하고, 이 절단면에 2점 이상에서 가장 많이 외접하는 진원의 지름을 의미한다.

또한 섬유 지름(D)을 측정한 화상을 이용하여, 10개 이상의 섬유에 대해서 A성분을 덮고 있는 B성분의 최소가 되는 두께를 측정한 값이 본 발명에서 말하는 최소 두께(S)에 해당된다. 또한, 이들 섬유 지름(D)과 최소 두께(S), 곡률반경(IFR)에 대해서는 단위를 ㎛로서 측정하고, 소수 제3자리 이하를 사사오입한다. 이상의 조작을 촬영한 10화상에 대해서 측정한 값 및 그 비(S/D)의 단순한 수평균값을 구한다.

또한 면적비는 상술에서 촬영한 화상, 및 화상 해석 소프트 미타니 쇼지사제 「WinROOF2015」를 사용하고, 섬유 전체의 면적 및 A성분, B성분의 면적을 구한 후, 면적비를 구한다.

본 발명의 편심 심초 복합 섬유는 JISL1013(2010) 8.11항 C법(간편법)에 나타내는 신축 신장률이 20∼70%인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 40%∼65%이다. 이것은 권축의 정도를 나타내는 값이며, 높으면 높을수록 스트레치 성능이 양호한 것을 나타내고 있다.

본 발명의 편심 심초 복합 섬유는 섬유 길이 방향의 굵기 편차 소위 섬도 편차의 지표인 우스터 편차 U%가 1.5% 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의해 포백의 염색 얼룩을 회피할 수 있을 뿐만 아니라, 포백의 수축 편차에 의한 품위의 저하를 회피하고, 양호한 포백 품위를 얻을 수 있다. 보다 바람직하게는 1.0% 이하이다.

본 발명의 편심 심초 복합 섬유의 단사 섬도는 1.0dtex 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.8dtex 이하이다. 이것에 의해 단위면적당 실량을 적게 할 수 있으므로, 포백의 경량성이 향상되고, 또한 섬유의 강성도 작아지고, 소프트성도 한층 부여할 수 있다. 또한 본 발명의 편심 심초 복합 섬유의 권축성능에 의한 미세한 스파이럴 구조와 더불어 치밀한 포백 표면 형태가 되는 점에서 포백 외관이 매끄럽고 섬세한 감촉을 가진 지금까지 없는 스트레치 소재가 되는 것이다.

또한 포백 구속력에 극복해서 안정적으로 권축을 발현시키기 위해서는 수축응력 및 수축응력의 최대값을 나타내는 온도가 중요한 특성이 된다. 수축응력은 높을수록 직물 구속 하에서의 권축 발현이 좋고, 수축응력의 최대값을 나타내는 온도가 높을수록 마무리 공정에서의 취급이 용이하게 된다. 따라서, 권축 발현을 보다 높이기 위해서는, 수축응력의 최대값을 나타내는 온도는 110℃ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 130℃ 이상이며, 수축응력의 최대값은 0.15cN/dtex 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.20cN/dtex 이상이다.

본 발명에 있어서의 편심 심초 복합 섬유는 고차 가공에 있어서의 공정 통과성이나 실질적인 사용을 생각하면, 일정 이상의 인성을 갖는 것이 적합하며, 섬유의 강도와 신도를 지표로 할 수 있다. 여기에서 말하는 강도란, JIS L1013(2010)에 나타내어지는 조건으로 섬유의 하중-신장 곡선을 구하고, 파단시의 하중값을 초기 섬도로 나눈 값이며, 신도란 파단시의 신장을 초기 시험 길이로 나눈 값이다. 또한 초기 섬도란 섬유의 단위길이의 중량을 복수회 측정한 단순한 평균값으로부터 10000m당 중량을 산출한 값을 의미한다.

본 발명의 복합 섬유의 강도는 0.5∼10.0cN/dtex, 신도는 5∼700%인 것이 바람직하다. 본 발명의 편심 심초 복합 섬유에 있어서, 강도의 실시 가능한 상한값은 10.0cN/dtex이며, 신도의 실시 가능한 상한값은 700%이다. 또한 본 발명의 편심 심초 복합 섬유를 이너나 아우터 등의 일반 의료 용도로 사용하는 경우에는 강도가 1.0∼4.0cN/dtex, 신도가 20∼40%로 되는 것이 바람직하다. 또한 사용 환경이 과혹한 스포츠 의료용도 등에서는 강도가 3.0∼5.0cN/dtex, 신도가 10∼40%로 되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명의 섬유에서는, 그 강도 및 신도를 목적으로 하는 용도 등에 따라, 제조 공정의 조건을 제어함으로써, 조정하는 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 혼섬사에 대해서, 바람직한 실시형태와 함께 상세하게 설명한다.

본 발명의 혼섬사는 그 실다발 중에서 다른 단면형태를 가진 2종류 이상의 단사가 분산되어서 혼재하고 있는 상태에 있을 필요가 있다.

본 발명에서 말하는 다른 단면형태란, 단사의 횡단면에 있어서, 구성하는 폴리머의 종류나 배치 상태가 다른 것을 가리키지만, 이들 복수 종류의 단사가 실다발 중에서 분산되어서 혼재하고 있는 상태에 있는 것이 본 발명의 중요한 요건이 된다.

여기에서 말하는 분산되어서 혼재하는 상태란, 실다발의 단면을 관찰했을 때에, 복수 종류의 섬유가 치우치지 않고 존재하고 있는 것을 의미하고 있다. 즉, 본 발명의 혼섬사에 있어서는, 통상의 후혼섬 등으로 발생하는 단사의 존재 비율에 치우침이 없고, 복수 종류의 단사가 혼섬사 중에 분산되어서 균등하게 존재하는 상태인 것이 특징이 된다. 이 특징적인 혼섬상태에 있음으로써, 임의의 단사의 주위에 별도 조성의 단사가 존재하게 되고, 제사 공정이나 고차 공정의 열셋트 등에 의해 가해지는 열에 의해, 열수축에 의한 실길이차를 발현함으로써 단사끼리가 서로 구속되게 된다. 이 때문에, 본 발명의 혼섬사는 집속성이 양호하게 되고, 종래 기술의 과제였던 보풀이나 줄무늬 등의 포백 결점을 억제할 수 있는 것이다.

여기에서 말하는 2종류 이상의 단사가 분산되어서 혼재하는 상태란 혼섬사를 구성하는 적어도 1개의 종류의 섬유의 인접 필라멘트군 비율을 봄으로써 평가할 수 있다. 여기에서 말하는 인접 필라멘트군이란 혼섬사의 횡단면에 있어서 인접해서 연결되는 5개 이상의 동일 조성의 단사의 집합이며, 인접 필라멘트군 비율이란 인접 필라멘트군을 구성하는 단사의 총수를 Ns로 하고, 상기 섬유의 단사의 총수를 N으로 한 경우, Ns/N으로 나타내어지는 것이다.

또 단사가 인접해서 연결된다란, 도 6의 1-(a)와 1-(b)와 같이, 임의의 단사와 가장 거리가 가까운 동일 조성의 단사 사이에, 별도 조성의 단사가 존재하지 않는 것이다. 또한 1-(c)와 같이, 이들이 5개 이상 인접해서 연결된 경우, 그 집합을 인접 필라멘트군이라고 정의한다. 또한, 이 인접 필라멘트군이 혼섬사의 횡단면에 있어서 복수 존재하는 경우에는, 이들을 구성하는 단사의 총수가 인접 필라멘트군을 구성하는 단사의 총수(Ns)가 된다.

이 인접 필라멘트군 비율이란 이하와 같이 구하는 것이다.

즉, 디지털 마이크로스코프 등으로 실다발의 섬유축에 대해서 수직인 횡단면을 구성하는 단사를 관찰할 수 있는 배율로서 화상을 촬영한다. 실다발의 횡단면을 관찰하는 방법으로서는 실다발 또는 직편물로 가공한 샘플을 섬유축에 대해서 수직으로 절단하고, 그 절단면을 관찰하는 방법이 있다. 실다발의 절단면을 관찰하는 경우에는 실다발을 에폭시 수지 등의 포매제로 포매해서 절단하면, 구성하는 단사가 절단시에 고정되므로, 간이하게 양호한 실다발의 절단면을 채취할 수 있다. 또한, 절단 전후에서 금속 염색 등을 실시하면 단사간에 염색차가 있으므로, 구성하는 단사나 폴리머간의 계면을 명확하게 할 수 있다.

사조 상에서 무작위로 추출한 10개소에 대해서, 상기 실다발 절단면을 촬영한 각 화상으로부터 인접 필라멘트군을 구성하는 단사수를 카운트하고, 측정 결과를 기초로 인접 필라멘트군 비율=(인접 필라멘트군을 구성하는 단사수)/(착안한 단사의 총수)×100(%)을 산출한다. 10개소의 계측 결과의 단순한 수평균의 소수점 제1위치 이하를 사사오입한 값을 본 발명에서 말하는 인접 필라멘트 비율로 했다.

본 발명에 있어서는, 적어도 1개의 종류의 단사의 인접 필라멘트군 비율이 10∼50%의 범위인 것이 바람직하고, 이러한 범위이면, 동일 조성의 단사끼리는 혼섬사 중에서 편재하지 않고, 적당하게 분산되어 있다고 간주할 수 있다. 구성하는 단사의 염색성에 차가 있는 경우에는, 포백으로 했을 때, 포백 표면에 한쪽의 단사만이 나타나지 않고, 복수의 조성의 단사가 적당하게 나타나므로, 자연스러운 얼룩조를 가진 포백이 얻어지므로, 인접 필라멘트군 비율이 20∼40%의 범위인 것이 보다 바람직하다. 또한 구성하는 단사의 염색성에 차가 있는 혼섬사에 있어서, 이러한 범위이면, 혼섬사를 구성하는 단사의 배치 어레인지에 따라서는 단사의 분산의 정도를 변경할 수 있으므로, 얼룩조의 피치나 색조를 제어하는 것도 가능하다.

본 발명의 혼섬사를 구성하는 복합사에 관해서는, 2종류의 폴리머가 복합화된 단면형태를 갖고, 이 조합하는 2종의 폴리머는 용융 점도가 50Pa·s 이상 다른 것이 필요하다.

여기에서 말하는 폴리머란, 섬유 형성성의 열가소성 중합체가 적당하게 사용되며, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 그 공중합체, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드, 폴리락트산, 열가소성 폴리우레탄 등의 용융 성형 가능한 폴리머를 들 수 있다. 특히 폴리에스테르나 폴리아미드로 대표되는 중축합계 폴리머는 융점이 높아 보다 바람직하다. 폴리머의 융점은 165℃ 이상이면 내열성이 양호하여 보다 바람직하다.

또한 상기 폴리머에 있어서는, 산화티탄, 실리카, 산화바륨 등의 무기질, 카본블랙, 염료나 안료 등의 착색제, 난연제, 형광증백제, 산화방지제, 또는 자외선 흡수제 등의 각종 첨가제를 폴리머중에 포함하고 있어도 좋다.

본 발명에서 말하는 용융 점도란 칩형상의 폴리머를 진공 건조기에 의해, 수분율을 200ppm 이하로 하고, 변형 속도를 단계적으로 변경해서 측정하고, 측정 온도를 방사 온도와 동일하게 한 경우의 변형 속도 1216s^-1에 있어서의 값이다. 복합사를 구성하는 폴리머의 용융 점도가 50Pa·s 이상 다르다고 하는 것은, 예를 들면, 방사선에 있어서 용융 점도가 높은 폴리머 성분에 응력이 집중되게 된다. 그 때문에 심초형 단면이나 해도형 단면의 경우에는, 주요 폴리머에 응력이 집중되고, 우수한 역학특성을 발현하거나, 접합형 단면 등의 경우에는 조합한 성분의 배향에 의해 현저한 차가 생기게 되고, 적합한 권축을 발현시키는 것이 가능해진다.

권축 발현 등을 고려하면, 조합하는 폴리머의 용융 점도차는 보다 큰 것이 적합하며, 용융 점도차가 100Pa·s 이상인 것을 바람직한 범위로서 들 수 있다. 이 관점을 추진하면, 용융 점도차를 높이는 것이 적합하게 되지만, 특성발현과 제어할 수 있는 방사선에서의 신장 변형차를 고려하면 본 발명에 있어서는 조합하는 폴리머의 용융 점도차가 100∼400Pa·s인 것이 특히 바람직한 범위가 된다.

본 발명의 혼섬사에 있어서, 실길이차에 의한 촉감과 풍만감의 향상을 노리는 경우, 다른 단면형태를 가진 복합사를 조합하는 것이 바람직하다. 본 발명의 혼섬사를 구성하는 복합사는 본 발명의 목적을 감안하여, 가열 처리를 실시했을 때에 3차원적인 스파이럴 구조를 형성한다. 혼섬사의 복합사에 있어서 단면형태가 다르면, 3차원적인 스파이럴 구조는 다른 위상이나 크기를 가지므로, 서로를 배척하고, 벌키성이 좋은 실을 얻을 수 있는 것이다. 또한, 실길이차에 의해 권축률이 낮은 단사가 완만한 권축을 형성하면서, 표면에 분산되어 뜨므로, 감촉이 우수한 포백이 얻어지는 것이다.

본 발명의 혼섬사에 포함되는 복합사의 단사는 단면형상에 있어서 심성분(A성분)이 초성분(B성분)으로 완전히 덮여져 있는 편심 심초형이 바람직하다.

또한 심성분(A성분)과 초성분(B성분)의 조합으로서, 폴리에스테르끼리의 조합은 양호한 권축과 역학특성을 갖고, 습도나 기온변화에 대한 치수 안정성이 우수한 점에서 보다 바람직하다.

특히 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 A성분으로서 사용함으로써, 양호한 권축을 갖고, 품위가 좋은 포백이 얻어지므로 특히 바람직하다. 즉, PBT는 폴리머의 특성으로서 수축률이 높기 때문에, 예를 들면, PET와 조합한 경우에는, 수축률차가 커지므로 권축 발현력이 크고, 포백으로 했을 때, 높은 스트레치 성능을 나타낸다. 또한, PBT는 매우 높은 결정성을 갖고 있는 점에서 섬유형태에서의 치수 안정성이 우수하고, 장력이나 온도의 편차로부터 생기는 포백의 줄무늬 결점 등의 억제가 가능해지는 것이다.

본 발명의 혼섬사에 있어서는, 복수 종류의 단사가 분산되어서 혼재하고 있기 때문에, 혼섬사의 집속성은 양호하게 된다. 이것은 단사간의 교락수로서 간파할 수 있다. 즉, 본 발명의 혼섬사에서는 혼섬 공정에 있어서 섬유축과 수직인 방향으로 힘을 받고, 각 단사가 조화될 때에, 자연히 교락이 부여되는 것이다. 한편, 단사의 분산성이 양호한 혼섬사를 얻을려면, 혼섬 공정에 있어서 인터레이스 노즐 등을 사용하고, 교락을 부여하는 것도 고려되지만, 상기 방법에서는 단사의 분산성을 양호하게 하기 위해서는, 과잉의 교락을 부여할 필요가 있다.

이러한 관점으로부터, 본 발명의 혼섬사에 있어서는 교락수가 1개/m 이상 100개/m 이하의 범위인 것이 중요하다. 교락수가 상기 범위이면, 혼섬사 중의 복수 종류의 단사는 분산되어서 혼재하고 있게 되므로, 알맞게 조화된 자연스러운 얼룩조를 갖는 포백을 얻을 수 있다. 또한, 혼섬사의 집속성이 양호하기 때문에, 느슨해짐이나 보풀이 억제되어 양호한 포백 품위가 된다.

교락수가 1개/m 미만의 경우, 단사는 혼섬사 중에 편재하게 되고, 각각 집속하기 쉽고, 실갈라짐이나 느슨해짐을 발생하고, 고차 가공의 공정 통과성이 악화되는 경우가 있다. 한편, 교락수가 많아지면, 낙합점에 응력이 집중되기 쉽고, 파단 강도의 저하나 줄무늬나 보풀이라는 포백 결점이 생기는 경우가 있다. 또한, 미개섬부가 과다해짐으로써 포백으로 했을 때에 감촉의 경화가 발생하는 경우가 있다. 이러한 관점으로부터, 단사간의 교락수는 1개/m∼100개/m인 것이 중요하게 된다. 한편, 교락수의 증대에 따라, 단사의 분산성이 늘면, 포백의 얼룩조의 콘트라스트는 보다 옅어지게 되어 버린다. 이러한 관점으로부터 교락수는 1개/m∼50개/m가 보다 바람직한 범위이다. 여기에서, 교락수란 JIS L1013(2010)에 의거하여 측정되는 것이다.

본 발명의 혼섬사에 있어서, 단일 성분으로 이루어지는 단독사를 사용하는 경우에는, 목적으로 하는 용도 등에 따라, 상술한 용융 성형 가능한 폴리머로부터 선택하는 것이 적합하다.

예를 들면, 복합사와 염색성이 다른 폴리머를 사용할 경우, 포백으로 했을 때, 색조차에 따른 얼룩조가 얻어진다. 또한 공중합 폴리에스테르와 같이, 가열 처리시의 수축률이 높은 폴리머를 사용한 경우에는, 가열 처리후에는 단사간에서의 실길이차가 크고, 수축률이 낮은 단사가 표면에 부상하므로 감촉이 우수한 포백을 얻을 수 있다. 또한, 알칼리 원료 처리후에 섬유 표면에 미크로 요철이 형성되는 실리카 등의 무기입자를 첨가한 폴리에스테르를 사용한 경우, 섬유 표면 반사광 억제 효과에 의해 심색성의 향상이 가능해지는 것이다. 또한, 단독사의 형상을 Y형으로 한 경우, 섬유형상에 기인해서 입사한 광을 반사하기 쉽고, 독특한 광택감이 생기므로 실크조의 포백의 제작도 가능해지는 것이다.

이렇게, 혼섬사 중에 1종류 이상의 단독사가 포함되는 경우에는, 사용하는 폴리머나 형상을 자유롭게 선택할 수 있고, 혼섬사에 다양한 기능을 부여할 수 있으므로 바람직하다.

본 발명에 있어서의 혼섬사에서는 구성하는 복합사의 중량비가 30∼80중량%의 범위로 되는 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 복합사의 중량비란 혼섬사를 구성하는 수종류의 섬유 중, 복합사의 총섬도를 Tc, 혼섬사의 섬도를 Ta로 했을 때에 Tc/Ta로 나타내어지는 것이다.

본 발명의 혼섬사를 구성하는 복합사의 섬도(Ta)는 복합사만을 상기 혼섬사와 동일한 조건으로 제작하고, 임의의 방법을 이용하여, 섬도를 측정함으로써 구할 수 있다. 또한 본 발명의 혼섬사를 제조할 때의 복합사의 토출량과 혼섬사의 토출량 및 방사속도, 연신 배율로부터 간이적으로 산출해도 좋다.

이러한 실다발 형태의 설계 지침에 따르면, 복합사의 중량비를 변화시킴으로써 얻어지는 포백의 색조 등을 제어하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 폴리에스테르계의 복합사와 양이온 가염성 폴리에스테르의 단독사를 조합한 경우, 복합사의 중량비율을 50∼70중량%의 범위로 하면, 포백으로 하고, 양이온 염색했을 때에는 염, 담염이 되는 복합사의 시인성이 높고, 울조의 얼룩조가 얻어진다. 한편, 복합사의 중량비율을 30∼45중량%의 범위로 하면, 마찬가지로 포백으로 하고, 양이온 염색했을 때, 농염, 담염의 시인성이 동등하게 되므로 조화가 좋은 자연스러운 멜란지조의 얼룩조가 얻어진다.

본 발명에 있어서의 혼섬사는 고차 가공에 있어서의 공정 통과성이나 실질적인 사용을 고려하면, 일정 이상의 인성을 갖는 것이 적합하며, 섬유의 강도와 신도를 지표로 할 수 있다. 여기에서 말하는 강도란 JIS L1013(2010)에 나타내어지는 조건으로 섬유의 하중-신장 곡선을 구하고, 파단시의 하중값을 초기 섬도로 나눈 값이며, 신도란 파단시의 신장을 초기 시험 길이로 나눈 값이다. 여기에서, 초기 섬도란 섬유의 단위길이의 중량을 복수회 측정한 단순한 평균값으로부터 10000m당 중량을 산출한 값을 의미한다.

본 발명의 혼섬사의 강도는 0.5∼10.0cN/dtex, 신도는 5∼700%인 것이 바람직하다. 본 발명의 혼섬사에 있어서, 강도의 실시 가능한 상한값은 10.0cN/dtex이며, 신도의 실시 가능한 상한값은 700%이다. 또한 본 발명의 혼섬사를 이너나 아우터 등의 일반 의료용도에 사용할 경우에는, 강도가 1.0∼4.0cN/dtex, 신도가 20∼40%로 되는 것이 바람직하다. 또한 사용 환경이 과혹한 스포츠 의료용도 등에서는 강도가 3.0∼5.0cN/dtex, 신도가 10∼40%로 되는 것이 바람직하다.

본 발명의 혼섬사의 복합사는 권축률이 20∼80%의 범위로 되는 것이 바람직하다. 권축률은 권축의 정도를 나타내는 값이며, 높으면 높을수록 스트레치성이 양호한 것을 나타내고 있다. 본 발명의 혼섬사의 복합사의 권축률을 20∼80%의 범위로 하면, 혼섬사에 있어서도 양호한 스트레치 성능을 발현하므로 바람직하다. 보다 바람직하게는 40∼70%의 범위이다.

여기에서 말하는 복합사의 권축률이란 이하와 같이 해서 구할 수 있다.

우선 본 발명의 혼섬사를 구성하는 복합사만을 상기 혼섬사와 동일한 방사조건으로 제작한다. 제작한 복합사를 10m 타래 감기하고, 0.1g/d의 하중을 가해서 원길이(L0)를 측정한다. 하중을 제거한 후, 실질적으로 무하중의 상태로 비등수 중에 침지하고, 15분간 처리를 행한다. 그리고 이 처리사를 충분히 건조시킨 후에, 다시 0.1g/d의 하중을 가해서 30초후에 처리후 길이(L1)를 측정한다. 계속해서 하중을 제거하고, 2분간후의 길이(L2)를 측정한다. 이하의 식을 이용하여, 권축률을 산출했다.

권축률(%)=[(L1-L2)/L1]×100

또한 직물 구속력에 극복해서 안정적으로 권축을 발현시키기 위해서는 수축응력 및 수축응력의 최대값을 나타내는 온도가 중요한 특성이 된다. 수축응력은 높을수록 직물 구속 하에서의 권축 발현이 좋고, 수축응력의 최대값을 나타내는 온도가 높을수록 마무리 공정에서의 취급이 용이하게 된다. 따라서, 권축 발현을 보다 높이기 위해서는 수축응력의 최대값을 나타내는 온도는 110℃ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 130℃ 이상이며, 수축응력의 최대값은 0.15cN/dtex 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.20cN/dtex 이상이다.

이상과 같이 본 발명의 혼섬사에서는 그 강도 및 신도를 목적으로 하는 용도 등에 따라, 제조공정의 조건을 제어함으로써, 조정하는 것이 적합하다.

본 발명의 혼섬사는 섬유 권취 패키지나 등나무, 컷 파이버, 솜, 파이버 볼, 코드, 파일, 직편, 부직포 등 다양한 중간체로서 여러가지 섬유 제품으로 하는 것이 가능하다. 여기에서 말하는 섬유 제품은 재킷, 스커트, 팬츠, 속옷 등의 일반의료로부터 스포츠 의료, 의료자재, 카페트, 소파, 커튼 등의 인테리어 제품, 카시트 등의 차량 내장품, 화장품, 화장품 마스크, 와이핑 크로스, 건강용품 등의 생활 용도나 연마포, 필터, 유해물질 제거 제품, 전지용 세퍼레이터 등의 환경·산업자재용도나, 봉합사, 스캐폴드, 인공혈관, 혈액 필터 등의 의료용도에 사용할 수 있다.

다음에 본 발명의 편심 심초 복합 섬유의 바람직한 제조 방법에 대해서 서술한다.

본 발명의 편심 심초 복합 섬유는 토출된 폴리머를 미연신사로서 일단 권취한 후에 연신하는 2공정법 외에, 방사 및 연신 공정을 연속해서 행하는 직접 방사 연신법이나 고속 제사법 등, 어느 프로세스에 있어서나 제조할 수 있다. 또한 고속 제사법에 있어서의 방사속도의 범위는 특별히 규정하지 않으므로, 반연신사로서 권취한 후에 연신하는 공정이어도 좋다. 또한, 필요에 따라 임시꼬임 등의 실가공을 행할 수도 있다.

본 발명의 편심 심초 복합 섬유를 2공정법으로 제사할 경우, 핫롤-핫롤 연신이나 열 핀을 사용한 연신 외에 모든 공지의 연신 방법을 사용할 수 있다. 또한 용도에 따라 교락이나 임시꼬임을 가하면서 연신해도 좋다. 보풀 발생이나 양 성분의 박리 등의 복합 이상을 억제하기 위해서, 연신사의 잔류 신도는 25∼50%가 되도록 연신하는 것이 바람직하다.

스트레치 상태로 열 세팅을 행하고, 긴장을 유지한 채 유리전이온도 이하로 냉각해서 분자쇄를 구조 고정하면, 수축응력을 높게 할 수 있어 포백의 감촉 향상에 유효하다. 구체적으로는 0.3∼3.0% 정도의 스트레치 상태 그대로 냉롤을 통과시키면, 높은 수축응력이 얻어지므로 바람직하다. 또, 권축을 발현시키기 위해서 수축하는 폴리머측(예를 들면, 본 발명의 A성분)에 응력 변형을 준 상태로 제사, 권취를 행하므로, 권취 후의 포백 형성전에 점탄성적인 거동에 의해 지연 수축이 발생하고, 포백에 줄무늬가 생기는 경우가 있었다.

한편, 본 발명에서는 한쪽의 성분을 다른쪽의 성분으로 완전히 덮고 있음으로써 지연 수축을 억제할 수 있고, 균일한 포백을 얻는 것에도 기여할 수 있다. 또한 고수축 성분으로서 지금까지 사용할 수 없었던 고분자량 폴리머나 고탄성 폴리머 등을 사용할 수 있고, 새로운 심초 복합 섬유를 얻을 수도 있는 것이다.

방사 온도는 폴리머 융점보다 +20∼+50℃ 높은 온도에서 설정하는 것이 바람직하다. 폴리머 융점보다 +20℃ 이상 높게 설정함으로써 폴리머가 방사기 배관 내에서 고화해서 폐색되는 것을 막을 수 있고, 또한 높게 설정하는 온도를 +50℃ 이하로 함으로써 폴리머의 과도한 열열화를 억제할 수 있으므로 바람직하다.

본 발명의 편심 심초 복합 섬유는 용해 방사법에 의해 바람직하게 얻어지지만, 구금은 품질 및 조업 안정적으로 방사하는 것이 가능하면, 공지의 어느 내부구조의 것이어도 좋고, 특히 일본국 특허공개 2011-174215호 공보나 일본국 특허공개 2011-208313호 공보, 일본국 특허공개 2012-136804호 공보에 예시되는 분배판 방식 구금을 적합하게 사용해서 소망으로 하는 단면형상으로 할 수 있다.

여기에서, 본 발명의 편심 심초 복합 섬유는 도 2와 같이 B성분으로 A성분을 완전히 덮고 있는 것이 중요하다. 본 발명의 단면으로 함으로써 구금 토출시의 2종의 폴리머의 유속차 때문에 일어나는, 토출선 구부러짐(니잉 현상)을 억제할 수 있는 것이다.

또한 종래의 단순 접합 구조(바이메탈 구조)의 경우에서는 구금 토출후의 방사선 상에서의 세화시의 각각의 폴리머에 가해지는 응력 밸런스에 차가 생기고, 신장 변형에 편차가 생기고, 이것이 섬도 편차로서 현재화되고, U%가 커지는 경우가 있었다. 이 경향은 점도차가 큰 폴리머의 조합이나, 토출량을 좁히는 등 해서 세섬도화하는 경우에는 매우 현저하게 나타나는 것이지만, 본 발명에 있어서는, 한쪽의 폴리머로 덮여져 있음으로써 응력 밸런스가 섬유 단면 내에서 균형화되어 섬도 편차를 억제할 수 있는 것이다.

또한, A성분에 고분자량 폴리머를 사용하고, B성분에 저분자량 폴리머를 사용하는 경우에는, B성분으로 완전히 덮여져 있음으로써 고속 제사 안정성이 우수한 것도 찾아내어지고 있다. 이것은 저분자량 폴리머가 외측에 배치됨으로써 구금 토출후의 신장 변형에 고분자량 폴리머가 추종되기 쉬워진 효과이다.

이것에 의해 세섬도사에 있어서도 스트레치 성능 향상 이외의 부가가치 향상이나 제사 안정성 향상을 위한 폴리머 선택의 자유도가 비약적으로 높아지고, 생산성의 향상에도 기여한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 단면 형상으로 함으로써 섬도 편차를 억제할 수 있는 것이다.

이 때, 방사 드래프트는 300배 이하로 하면 필라멘트간에서의 물성 편차가 억제된 균질한 섬유가 얻어져서 바람직하다. 필라멘트수는 구금의 사이즈에 의해 적당하게 설정할 수 있지만, 필라멘트의 토출 구멍 간격을 10mm 이상으로 유지하면, 필라멘트의 냉각 고화를 원활하게 행할 수 있어서 균질한 섬유를 얻기 쉬우므로 바람직하다.

본 발명의 편심 심초 복합 섬유의 하기 식으로 나타내어지는 방사 드래프트는 50∼300이 바람직하다.

방사 드래프트=Vs/V0

Vs:방사속도(m/분)

V0:토출선 속도(m/분)

방사 드래프트를 50 이상으로 함으로써 구금 구멍으로부터 토출된 폴리머류가 장시간 구금 바로 아래에 머무는 것을 방지하고, 구금면 오염을 억제할 수 있는 점에서 제사성이 안정된다. 또한 방사 드래프트를 300 이하로 함으로써 과도한 방사장력에 의한 실 끊어짐을 억제하는 것이 가능해지고, 편심 심초 복합 섬유를 안정된 제사성으로 얻을 수 있으므로 바람직하다. 보다 바람직하게는 80∼250이다.

본 발명의 편심 심초 복합 섬유의 방사장력은 0.02∼0.15cN/dtex로 하는 것이 바람직하다. 방사장력을 0.02cN/dtex 이상으로 함으로써 방사시의 실 흔들림에 의한 단사간에서의 사조 간섭이 없고, 제1롤러인 인취 롤러에 역권취되는 일도 없기 때문에 안정 주행이 가능해진다. 또한 방사장력을 0.15cN/dtex 이하로 함으로써 제사 안정적으로 편심 심초 복합 섬유를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 방사장력의 보다 바람직한 범위는 0.07∼0.1cN/dtex이다.

본 발명의 편심 심초 복합 섬유를 조업·품질 안정적으로 제사함에 있어서, 토출된 폴리머의 냉각 고화를 엄밀하게 제어하는 것이 바람직하다. 세섬도화에 따라 토출 폴리머량을 억제하면, 폴리머의 세화 및 냉각 고화가 구금에 가까워지므로(상류로 이동하므로), 종래 기술에서 상정되는 냉각 방법에서는 길이 방향의 실얼룩이 많은 섬유밖에 얻어지지 않는다. 또한 고화한 섬유에 의한 수반 기류가 증대하고, 방사장력이 커지므로 이들을 저감하는 기술이 필요해진다. 방사장력의 증대를 저감하는 방법으로서, 냉각 개시점을 구금면으로부터 20∼120mm로 하는 것이 바람직하다. 냉각 개시점이 20mm 이상이면 냉각풍에 의한 구금의 면온도 저하를 억제할 수 있고, 저온사, 구금 구멍 막힘이나 복합 이상, 토출 편차라는 여러 문제를 회피할 수 있으므로 바람직하다. 또한 냉각 개시점은 120mm 이하로 함으로써 길이 방향에서의 실얼룩이 적은 고품질의 편심 심초 복합 섬유를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 냉각 개시점의 보다 바람직한 범위는 25∼100mm이다.

또한 냉각풍에 의한 구금면 온도의 저하를 억제하기 위해서, 필요에 따라 냉각풍의 온도관리나, 구금 주변부에 가열 장치를 설치해도 좋다.

구금 토출면으로부터 급유 위치까지의 거리는 1300mm 이하인 것이 바람직하다. 구금 토출면으로부터 급유 위치까지의 거리를 1300mm 이하로 함으로써 냉각풍에 의한 사조 흔들림폭을 억제하고, 섬유 길이 방향에서의 실얼룩을 개선할 수 있는 것 외에, 사조의 수속에 이르기까지의 수반 기류를 억제할 수 있으므로 방사장력을 저감할 수 있고, 보풀이나 실 끊어짐이 적은 안정된 제사성을 얻기 쉬우므로 바람직하다. 편심 심초 복합 섬유의 방사 공정에 있어서의 급유 위치의 보다 바람직한 범위는 1200mm 이하이다.

다음에 본 발명의 혼섬사의 바람직한 제조 방법에 대해서 서술한다.

본 발명의 혼섬사를 얻기 위해서는, 방사 혼섬법을 사용하는 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 방사 혼섬법이란 복수 종류의 단사를 동일 방사 구금으로부터 송출하고, 동시에 권취를 행하는 제조 방법이다.

방사 혼섬법에 있어서는, 권취시에 복수 종류의 단사가 동시에 집속되므로, 각각의 단사는 혼섬사 중에 분산되기 쉽고, 본 발명의 목적으로 하는 혼섬사를 제조하기 위해서는 바람직한 것이다. 또한 방사 혼섬법에 있어서는, 방사 구금 상에서 각 단사에 해당되는 토출 구멍의 수량이나 배치를 변화시킴으로써 혼섬사 중에서의 분산의 정도를 변화시키는 것도 가능하며, 예를 들면, 얼룩조 발현을 목적으로 하는 경우에 있어서는, 단사의 분산의 정도에 따라, 농담의 피치나 전체의 색조를 제어하는 것도 가능해진다.

한편, 각각 방사한 후에 별도 공정에서 혼섬을 행한 후 혼섬법으로 혼섬사를 얻는 것도 불가능하지는 않다. 단, 상기 제조법의 경우, 한번 사조마다 유제가 부여되어서, 집속되는 것에 추가해서 일단 권취된 판을 해서할 때 등에 약간의 실연이 사조에 부여되므로 공지의 수단으로 혼섬을 행할 경우, 어떤 단사를 혼섬사 중에 치우침 없이 분산시키기에는 한계가 있고, 특수한 가공 등이 필요하게 되어 온다라는 점에서 생각하면, 본 발명의 혼섬사를 얻기 위해서는, 상기한 방사 공정에서의 2종류 이상의 단사를 혼섬시키는 방사 혼섬법이 적합하다.

방사 온도는 혼섬사에서 사용하는 폴리머 중, 주로 고융점이나 고점도의 폴리머가 유동성을 나타내는 온도로 하는 것이 적합하다. 이 유동성을 나타내는 온도로서는, 분자량에 따라서도 다르지만, 그 폴리머의 융점이 목표로 되고, 융점+60℃ 이하에서 설정하면 좋다. 융점+60℃ 이하이면, 방사 헤드 또는 방사팩 내에서 폴리머가 열분해되지 않고 분자량 저하가 억제되므로 바람직하다.

또한 본 발명의 혼섬사는, 특히 복합사에 있어서, 초 두께나 박피부의 주위 길이를 정밀하게 제어하는 것이 바람직하고, 일본국 특허공개 2011-174215호 공보나 일본국 특허공개 2011-208313호 공보, 일본국 특허공개 2012-136804호 공보에 예시되는 분배 플레이트를 사용한 방법이 적합하게 사용된다. 종래 공지의 복합 구금을 이용하여 편심 심초형의 단면을 갖는 복합사를 제조할 경우, 심의 무게중심 위치나 초 두께의 정밀한 제어가 매우 곤란하게 되는 경우가 많다. 예를 들면, 초 두께가 얇아지고, 심성분이 노출된 경우에는, 마찰이나 충격에 의한 포백의 백화현상이나 보풀의 원인이 되고, 반대로 초 두께가 두꺼워져 버린 경우에는, 권축 발현이 저하되므로, 스트레치 성능이 저하된다는 문제가 생기는 경우가 있다.

이러한 분배 플레이트를 사용한 방법에서는, 복수매로 구성되는 분배 플레이트 중 가장 하류에 설치된 최종 분배 플레이트에 있어서의 분배 구멍의 배치에 의해, 단사의 단면형태를 제어할 수 있다. 또, 단독사의 경우에는, 모든 분배 플레이트에 동 구멍 지름의 구멍을 형성하면 좋다.

복합사에 대해서는, 심성분을 이루는 폴리머(A성분) 및 초성분을 이루는 폴리머(B성분)의 분배 구멍의 배치에 의해 단면형태를 제어할 수 있다. 구체적으로는, 도 7에 예시하듯이, 편심 심초형의 복합 단면에 있어서의 심성분을 이루는 폴리머(A성분)의 분배 구멍(5-(c))을 둘러싸도록 초성분을 이루는 폴리머(B성분)의 분배 구멍(5-(a),동 5-(b))을 배치함으로써 본 발명에서 필요해지는 편심 심초형의 복합 단면형성이 가능하여 바람직하다.

여기에서, 박피를 형성하는 폴리머(B성분)의 분배 구멍(5-(a))의 구멍수는 심성분의 완전 피복 및 박피 두께의 균일화라는 관점으로부터, 6개 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 박피를 형성하는 분배 구멍(5-(a))의 분배 구멍수나 분배 구멍 근처의 폴리머의 토출량을 변경하도록 어레인지함으로써 복합사의 단면에 있어서, S/D나 최소 두께 부분의 길이를 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 복합사 단면의 초 두께나 무게중심 어긋남이 다르도록 배치한 복수의 분배 구멍군을 동일 분배 플레이트 상에 설치함으로써 단면형태가 다른, 즉, 권축률이 다른 편심 심초형의 복합사를 동일 구금으로 제조할 수 있다.

이렇게, 분배 플레이트에 의해 단면 형성된 폴리머류는 축류되어, 방사 구금 의 토출 구멍으로부터 토출된다. 이 때, 토출 구멍은 복합 폴리머류의 유량, 즉 토출량을 다시 계량하는 점과 방사선 상의 드래프트(=인취 속도/토출선 속도)를 제어하는 목적이 있다. 구멍지름 및 구멍길이는 폴리머의 점도 및 토출량을 고려해서 결정하는 것이 적합하다. 본 발명의 혼섬사를 제조할 때에는, 토출 구멍 지름은 0.1∼2.0mm, L/D(토출 구멍 길이/토출 구멍 지름)은 0.1∼5.0의 범위에서 선택할 수 있다.

여기에서, 본 발명의 혼섬사를 구성하는 복합사는 상술한 바와 같지만, 도 2와 같이 B성분으로 A성분을 완전히 덮고 있는 것이 바람직하다. 본 발명과 같은 단면으로 함으로써 구금 토출시의 2종의 폴리머의 유속차 때문에 일어나는 토출선 구부러짐(니잉현상)을 억제할 수 있는 것이다. 즉, 초성분이 존재함으로써 폴리머류가 구부러지는 방향과는 역방향으로의 힘이 생기는 결과, 구금 토출시의 2종의 폴리머의 유속차로부터 생기는 방사선과 수직방향으로의 힘을 억제할 수 있는 것이다.

또한 토출선 구부러짐의 억제라는 관점에 있어서는, 본 발명의 복합사에 사용하는 폴리머의 용융 점도차도 중요해진다. 용융된 복합사를 이루는 2종류의 폴리머는 축류될 때, 2종류의 폴리머의 압력손실을 일치시키기 위해서, 폴리머 유동 방향과 수직단면에 있어서 단면적을 변화시키는 결과, 유속차를 발생하고, 이들이 무게중심의 치우침을 갖고 토출되므로, 토출선 구부러짐을 발생시키는 것이다.

즉, 용융 점도가 높은 폴리머는, 단면적이 커지므로 유속은 느리고, 반대로, 용융 점도가 낮은 폴리머는 단면적이 작아지므로 유속은 빨라지는 것이다. 이 때문에, 사용하는 폴리머의 용융 점도차를 작게 함으로써 폴리머간의 유속차가 완화되어, 토출선 구부러짐을 억제할 수 있는 것이다. 이 관점을 추진하면, 조합하는 폴리머의 용융 점도차는 보다 작은 것이 적합하지만, 본 발명의 복합사에서는 권축 발현 등을 고려하면, 조합하는 폴리머의 용융 점도차는 보다 큰 것이 적합하다. 이상을 감안하여, 조합하는 폴리머의 용융 점도차는 100∼400Pa·s인 것이 특히 바람직한 범위가 된다.

이렇게 해서 토출선 구부러짐이 억제되면, 방사선 상에서의 단사끼리의 간섭을 억제할 수 있으므로, 방사 구금 상에서의 토출 구멍 밀도의 증대, 즉 구금당 토출 구멍수를 증가시키는 것이 가능해지고, 다사조화에 의한 고도화나 생산 효율의 향상을 달성할 수 있다.

또한 방사 혼섬법의 경우에 있어서는, 각 단사의 토출 구멍의 배치를 자유도가 높게 설계하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 구멍 배치 변경에 의한 얼룩조 표현의 제어가 가능해지는 것이다. 염색성이 다른 단사를 단면 방향으로 교대로 배치하는, 소위 하운즈투스 체크형 배치로 하면, 각 단사는 혼섬사 중에 양호하게 분산되므로, 이염색계가 균일하게 혼섬사 표면에 나타나고, 알맞게 조화된 멜란지조의 얼룩조를 발휘할 수 있다. 또한 염색성이 다른 단사를 각각 합쳐서 배치하는, 소위 그루핑 배치로 하면, 일부의 단사는 어느 정도 합쳐져서 존재하는 경우가 있고, 이들을 포백으로 했을 때는, 단사가 합쳐진 부분의 시인성이 강하고, 거친 얼룩조를 발휘하는 것이 가능해진다. 이렇게, 구금면 상에서 각 단사의 토출 배치를 자유도가 높게 설계할 수 있으므로, 소망의 얼룩조 표현에 따라, 각 단사의 구멍수나 구멍 배치를 결정하는 것이 바람직하다.

여기에서, 토출된 폴리머류는 냉각 과정에 있어서, 냉각풍 등에 의해 휘어짐이 생기지만, 그 정도는, 용융 점도나 폴리머종, 단사의 섬도에 따라 다르기 때문에, 방사 혼섬법을 고려한 경우, 단사간의 휘어짐의 차에 의해, 서로 간섭한 결과, 실 얼룩의 악화나 단사의 느슨해짐이 생기는 경우가 있다. 이러한 관점으로부터, 냉각과정에서의 단사의 간섭이 우려되는 경우에는, 단사의 휘어짐을 고려하여 간섭이 일어나지 않는 구멍 배치로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 혼섬사를 방사할 때의 토출량은 안정되고, 토출할 수 있는 범위로서는 토출 구멍당, 0.1g/min/hole∼20.0g/min/hole을 들 수 있다. 이 때, 토출의 안정성을 확보할 수 있는 토출 구멍에 있어서의 압력손실을 고려하는 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 압력손실은 0.1㎫∼40㎫를 목표로 폴리머의 용융 점도, 토출 구멍 지름, 토출 구멍 길이와의 관계로부터 토출량을 이러한 범위로부터 결정하는 것이 바람직하다.

또한 토출량은 권취 조건이나 연신 배율 등을 고려하여 소망으로 하는 섬도에 따라, 결정하는 것이 바람직하다. 본 발명의 혼섬사에 있어서는, 방사 혼섬법을 사용할 경우, 복수 종류의 단사가 집속될 때에, 방사응력의 차에 의해, 단사의 분산성이 향상되지만, 이 때, 단사 섬도도 중요한 요소가 된다. 즉, 섬도가 작은 단사는 다른 단사 사이에 들어가기 쉽고, 단사의 분산성을 촉진한다고 하는 점에서는 단사의 섬도가 작은 것을 갖는 것이 적합한 것이다.

그러나, 구성하는 섬유에 있어서, 단사의 섬도가 극단적으로 작은 것이 존재하면, 그 단사의 방사응력은 현저하게 증가하므로, 방사선에서의 단사의 휘어짐의 정도에 큰 차가 생기고, 서로 간섭한 결과, 실 얼룩의 악화나 단사의 느슨해짐을 발생시키는 경우가 있다. 또한, 방사 혼섬법을 고려한 경우, 권취되는 각 단사에 따라 권취 장력이 다른 점에서 느슨해짐이 생기는 경우가 있다. 이러한 관점으로부터, 구성하는 단사의 섬도비는 1.0∼5.0의 범위인 것이 바람직하다.

여기에서 말하는 단사의 섬도비란 본 발명의 혼섬사를 구성하는 단사의 섬도 중, 최대가 되는 것을 Tmax, 최소가 되는 것을 Tmin으로 했을 때, Tmax/Tmin으로 나타내어지는 것이다. 단사의 섬도비가 이러한 범위 내이면, 냉각과정에서의 실간섭이 작고, 또한 권취 장력의 차도 작게 할 수 있으므로, 본 발명의 혼섬사를 안정되게 제조하는 것이 가능해지는 것이다.

이렇게 토출된 폴리머류는 풍속, 온도가 일정하게 유지된 냉각풍에 의해 냉각 고화된다. 냉각풍은 사조의 냉각효율이나 고화점 분위기의 안정화를 고려해서 풍속이나 온도를 결정하면 좋다. 그러나, 방사 혼섬을 고려한 경우, 혼섬사를 구성하는 단사는 그 종류에 따라, 방사선에서의 휘어짐의 정도에 큰 차가 생기므로, 단사의 간섭이 우려되는 경우에는, 각 단사의 폴리머 구성, 방사 온도, 구멍 배치 등을 고려해서 간섭이 일어나지 않도록 냉각 방식을 결정하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 구멍 배치가 그루핑형의 배치이면, 냉각풍의 풍상과 풍하에서 각 단사가 겹치지 않는 방향으로부터 냉각풍을 불게 하면 좋다. 또한 어느 단사군을 둘러싸도록 다른 단사를 배치한 심초형의 배치의 경우에 있어서는, 사조에 대해서 수직인 방향으로부터 냉각풍을 분사하면 사조가 간섭하는 경우가 있으므로, 사조의 외측으로부터 내측으로 냉각풍을 분사하는 것이 바람직하다.

이렇게 냉각 고화된 사조는 동시에 집속되고, 유제가 부여된다. 여기에서, 각 단사는 집속될 때에, 혼섬사 중에 확산되므로, 본 발명의 혼섬사와 같이, 단사의 분산성이 양호한 혼섬사를 얻기 위해서는, 모든 사조를 동시에 집속하는 것이 바람직하다. 또한 사용하는 유제는 권취 조건이나 고차 가공, 공정 통과성 등을 고려해서 급유 방식이나 부착량, 종류를 결정하면 좋다. 또한, 유제의 균일 부착을 촉진하기 위해서, 인터레이스 노즐 등에 의해, 본 발명의 목적이 손상되지 않는 정도의 경도의 교락을 부여해도 좋다.

이렇게 냉각 고화되어서 집속되고, 유제가 부여된 폴리머류는 주속이 규정된 롤러에 의해 인취됨으로써, 혼섬사가 된다. 여기에서, 인취 속도는 토출량 및 목적으로 하는 섬유 지름, 고차 가공 프로세스 등으로부터 결정하면 좋지만, 본 발명의 혼섬사를 안정되게 제조하기 위해서는 100∼7000m/min의 범위로 하는 것이 바람직하다.

이 혼섬사는 고배향으로 하고 역학특성을 향상시킨다고 하는 관점으로부터, 일단 권취된 후에 연신을 행하는 것도 좋고, 일단, 권취하지 않고, 계속해서 연신을 행하는 것도 좋다.

이 연신 조건으로서는, 예를 들면, 한쌍 이상의 롤러로 이루어지는 연신기에 있어서, 일반적으로 용해 방사 가능한 열가소성을 나타내는 폴리머로 이루어지는 섬유이면, 유리전이온도 이상 융점 이하 온도로 설정된 제1롤러와 결정화 온도 상당으로 한 제2롤러의 주속비에 의해, 섬유축 방향으로 무리없이 잡아 늘려지고, 또한 열 세팅되어서 권취된다. 또한 유리전이를 나타내지 않는 폴리머의 경우에는, 복합 섬유의 동적 점탄성 측정(tanδ)을 행하고, 얻어지는 tanδ의 고온측의 피크 온도 이상의 온도를 예비 가열 온도로서 선택하면 좋다.

여기에서, 본 발명의 혼섬사는 수종류의 단면형태가 다른 단사로 구성되므로, 연신 공정의 권취시, 단사간의 장력에 차이가 생기고, 그 차이가 큰 경우에는, 일부의 단사가 표면에 늘어지므로 단사 끊어짐이나 보풀이 발생하고, 공정 통과성을 손상시켜 버리는 경우가 있다. 그래서, 단사간의 권취 장력을 균일화하기 위해서, 방사선 상의 드래프트(=인취 속도/토출선 속도)를 조정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 혼섬사를 구성하는 각 단사의 연신전의 파단신도가 모두 같은 정도가 되도록, 토출 구멍 지름과 방사속도를 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 단사간의 권취 장력을 균일화하기 위해서, 연신 공정에 있어서, 릴렉스 처리를 실시하는 것도, 느슨해짐 억제에는 유효한 수단이며, 바람직하다. 예를 들면, 열 세팅 롤러의 속도보다 그 다음의 롤러 속도를 낮게 설정하고, 릴렉스 처리를 실시하면, 혼섬사를 구성하는 단사는 장력이 균일해지는 상태에서 열 세팅되므로 권취시의 느슨해짐의 억제에 유효하다. 여기에서, 과도한 릴렉스 상태로 열 세팅을 행하면, 느슨해진 상태에서 분자쇄가 구조고정되므로, 수축응력이 낮아지고, 포백의 스트레치성을 손상하는 경우가 있는 점에서, 충분한 수축응력을 담보할 수 있는 릴렉스율을 선택하는 것이 바람직하다. 또한 와인더 직전의 롤러의 속도보다 와인더의 속도를 낮게 설정하고, 릴렉스시키면서 권취하는 것도, 권취시의 느슨해짐의 억제에 유효하다. 이 때, 릴렉스율은 클수록 권취 장력이 균일화되고, 느슨해짐의 억제가 가능해지지만, 과잉으로 크게 하면, 롤 상으로의 역권취가 발생하고, 공정 통과성을 악화시킬 경우가 있으므로, 릴렉스율은 10% 이내로 하는 것이 바람직하다.

여기에서 본 발명의 혼섬사의 스트레치성의 보다나은 향상을 노리는 경우에는, 임시꼬임을 행하여 권축을 부여하는 것이 적합하다. 여기에서, 고차 가공에 있어서 연신 임시꼬임 가공을 행하는 경우에는, 히터 내에서의 융착방지나 가공속도의 고속화, 연신 장력 저하에 의한 보풀의 억제라는 관점으로부터, 미연신사에 부분 배향사를 사용하는 것이 바람직하다. 부분 배향사는 배향 비결정과 결정 전구체를 가지므로, 결정화속도가 빠르고, 히터 내에서의 융착의 방지에 추가해서 열처리 시간의 단축에 의한 가공속도의 상승도 가능해지는 것이다. 그래서, 혼섬사를 구성하는 각 단사에 대해서 온수 수축률이나 복굴절을 측정하고, 부분 배향사가 얻어지는 인취 속도를 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 폴리에스테르의 경우에서는 단사 섬도나 폴리머 품종, 점도에 따라 다소의 차이는 있지만, 본 발명자 등의 검토에 있어서는, 인취 속도는 2000∼3500m/min의 범위로부터 선택함으로써 우수한 스트레치성을 가지면서도 양호한 얼룩조를 발현하는 가공사를 제조할 수 있다.

또한, 포백으로 했을 때의 얼룩조의 강약을 보다 명확하게 하고 싶은 경우에는, 불균일 연신을 행해도 좋다. 권취한 혼섬사의 불균일 연신을 행함으로써 단사간의 염색성의 차에 추가해서 연신부와 미연신부에서도 염색성의 차이가 생기므로, 색의 농담이 보다 강조되고, 명확한 얼룩조를 표현할 수 있다. 또한, 혼섬사의 섬유 방향으로 농담을 부여할 수 있으므로, 얼룩조의 섬유방향의 농담 피치를 바꿀 수 있는 것이다. 여기에서, 본 발명의 혼섬사에 불균일 연신을 실시할 경우, 미연신사를 부분 배향사로 함으로써 미연신부의 역학특성과 열내성을 담보할 수 있으므로 바람직한 것이다. 연신 배율은 미연신사의 자연 연신 배율의 0.9∼0.99배의 범위로 함으로써 자연스럽고 또한 명료한 얼룩조를 얻을 수 있으므로 바람직하고, 소망의 얼룩조에 따라, 배율을 결정하는 것이 바람직하다.

또한 용도에 따라 본 발명의 혼섬사에 꼬임을 부여해도 좋다. 예를 들면, 본 발명의 혼섬사에 1000회/m 정도의 꼬임을 부여하면, 얼룩조의 피치를 짧게 할 수 있으므로, 보다 농담이 조화된 멜란지조의 얼룩조를 표현할 수 있다.

또한 이상에서 서술한 모든 공정에 있어서는, 필요에 따라서, 인터레이스 노즐 등을 사용하여 교락을 부여하는 것이 적합하다.

이상과 같이, 본 발명의 혼섬사의 제조 방법을 일반의 용해 방사법에 의거하여 설명했지만, 멜트 블로우법 및 스판 본드법으로도 제조 가능한 것은 말할 필요도 없고, 또한, 습식 및 건습식 등의 용액 방사법 등에 의해 제조하는 것도 가능하다.

실시예

이하 실시예를 들어서, 본 발명의 편심 심초 복합 섬유에 대해서 구체적으로 설명한다. 실시예 및 비교예에 대해서는 하기의 평가를 행했다.

(1)폴리머의 용융 점도

칩형상의 폴리머를 진공 건조기에 의해, 수분율 200ppm 이하로 하고, 도요세이키제 캐피로그래프 1B에 의해, 변형속도를 단계적으로 변경하고, 용융 점도를 측정했다. 또, 측정 온도는 방사 온도와 동일하게 하고, 실시예 또는 비교예에는 1216s^-1의 용융 점도를 기재하고 있다. 즉, 가열로에 샘플을 투입하고나서 측정 개시까지를 5분으로 하고, 질소 분위기 하에서 측정을 행했다.

(2)섬도

프레임 둘레 1.0m의 검척기를 이용하여 100회분의 타래를 제작하고, 하기 식에 따라서 섬도를 측정했다.

섬도(dtex)=100회분의 타래중량(g)×100

(3)섬유의 강도, 파단신도, 터프니스

시료를 인장시험기(오리엔테크제 "텐실론"(TENSILON)UCT-100)으로 JIS L1013(2010) 8.5.1 표준시 시험에 나타내어지는 정속 신장 조건으로 측정했다. 이 때의 파지 간격은 20cm, 인장 속도는 20cm/분, 시험 횟수 10회였다. 또, 파단신도는 S-S 곡선에 있어서의 최대 강력을 나타낸 점의 신장으로부터 구했다. 터프니스는 이하의 식으로부터 구했다.

터프니스=강도(cN/dtex)×√(신도(%))

(4)편심 심초 복합 섬유의 U%

섬도 편차 측정 장치 Zellweger제 (UT-4)를 사용하고, 공사 속도 200m/분, 트위스터 회전수 20000rpm, 측정길이 200m의 조건으로 U%(H)를 측정했다.

(5)신축 신장률(스트레치성)

JIS L1013(2010) 8.11항 C법(간편법)에 따라 신축 신장률을 구했다.

(6)수축응력

인텍사제(구 가네보 엔지니어링사제) KE-2S 열응력 측정기로 승온속도 150℃/분으로 측정했다. 샘플은 0.1m×2루프로 하고, 초기장력은 섬도(dtex)×0.03cN으로 했다. 또, 수축응력이 최대값이 되었을 때의 온도가 최대값 온도(℃)이다.

(7)제사 안정성

각 실시예에 대한 제사를 행하고, 1000만m당의 실 끊어짐 횟수로부터 제사 안정성을 3단계 평가했다.

극히 양호 ◎:0.8회/1000만m 미만

양호 ○:0.8회/1000만m 이상, 2.0회/1000만m 미만

불량 ×:2.0회/1000만m 이상

(8)편심 심초 복합 섬유의 포백 평가

3.5인치×280개의 편성 바늘의 편성기에 샘플길이 5cm의 편성지를 제작하고, 다음의 염색 조건으로 염색했다.

염료:테라실 네이비 블루 SGL(치바가이기제) 0.4%

조제:테트로신 PEC(세이켄 카코우제) 5.0%

분산제:산소르트#1200(닛카 가가쿠제) 1.0%

염색 조건:50℃×20분 →98℃×20분

숙련된 검사자(5명)의 촉감에 의해 직물의 표면 균일성(특히 주름이나 줄무늬), 감촉(특히 매끄러움이나 소프트성), 염색 균일성을 상대 평가했다. 각 항째에 대해서 종합적으로 매우 좋다(4점), 좋다(3점), 그다지 좋지 않다(2점), 나쁘다(1점)의 4단계로 관능 평가해서 그 합계값(최고점은 12점)을 산출하고, 각 검사자의 합계값의 평균값으로 하기와 같이 평가를 했다.

극히 양호 ◎:10점 이상

양호 ○:10점 미만 8점 이상

불량 ×:8점 미만

(9)내마모성 평가

지름 10cm로 자른 포백 샘플을 10매 준비하고, 2매씩의 셋트로 하고, 각각 평가용 홀더에 세팅한다. 한쪽의 샘플을 증류수로 완전히 습윤시킨 후, 2매 샘플을 서로 겹쳐서 압박압 7.4N을 가하면서 마모시키고, 단섬유의 보풀 발생(피브릴화) 및 백화의 모양을 (주)기엔스사제 마이크로스코프 VHX-2000으로 50배로 관찰했다. 이 때, 마모 처리 전후의 샘플 표면 변화를 확인하고, 피브릴화와 백화의 모양을 종합해서 3단계 평가했다. 처리 전후에서 샘플 표면 전체에 피브릴화 또는 백화가 발생한 경우에는, 불가로서 「C」, 일부에 발생이 확인되는 경우에는 가로서 「B」, 발생이 확인되지 않는 경우에는 양호로서 「A」로 했다.

(10)인접 필라멘트군 비율

디지털 마이크로스코프(기엔스사제, VHX-2000)로 실다발의 섬유축에 대해서 수직인 횡단면을 구성하는 단사를 관찰할 수 있는 배율로서 10화상 이상 촬영하고, 각 화상으로부터 무작위로 추출한 10개소에 대해서 인접 필라멘트군을 구성하는 단사수를 카운트하고, 측정 결과를 바탕으로 인접 필라멘트군 비율=(인접 필라멘트군을 구성하는 단사수)/(착안한 단사의 총수)×100(%)을 산출한다. 10개소의 계측 결과의 단순한 수평균의 소수점 제1자리 이하를 사사오입해서 평가한 실다발의 인접 필라멘트 비율을 평가했다.

(11)교락수

롯실드사(Rothschild사, 스위스)제의 인탱글먼트 테스터(Entanglement Tester Type R2072)를 사용하고, 이하와 같이 교락수를 구했다.

사조에 바늘을 찌른 채 초장력 10g을 가해서 일정 속도 5m/min으로 주행시키고, 교락점에서 장력이 규정값(트립 레벨)의 15.5cN까지 도달하는 길이(개섬길이)를 30회 측정하고, 30회분을 평균한 길이(평균 개섬길이:mm)에 의거하여 하기 식을 사용하여 사조 1m당 교락도(CF값)를 구하고, 소수점 제2자리 이하는 사사오입하는 것이다.

교락도(CF값)=1000/평균 개섬길이

(12)혼섬사의 직물평가(스트레치성, 감촉, 얼룩조)

횡사에 혼섬사, 종사에 56dtex-18 필라멘트의 폴리에스테르 섬유를 사용하고, 횡사 밀도 113개/inch로 1/3 트윌 조직의 직물을 제작하고, 80℃에서 20분의 정련을 행하고, 다음의 염색 조건으로 염색했다.

염료:NICHILON BLUE(닛세이 카세이제) 3.0% owf

조제:울트라 N-2(미테지마 가가쿠제) 0.5g/L

분산제:RAP-250(메이세이 가가쿠제) 0.5g/L

염색 조건:50℃×20분 →100℃×30분

상기에서 제작한 직물 샘플을 숙련자 10명에 의해, 촉감에 의해 포백의 스트레치성(◎, ○, ×로 판정), 감촉(특히 풍만감과 표면의 촉감, ◎, ○, ×로 판정), 및 육안에 의해 포백의 얼룩조를 다음 4단계 판정법으로 평가했다.

◎: 조화된 얼룩조

○: 약간 조화된 얼룩조

△: 약간 거친 얼룩조

×: 거친 얼룩조

실시예 1

A성분으로서 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT1 용융 점도:160Pa·s), B성분으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET1용융 점도:140Pa·s)로 하고, A성분의 폴리머와 B성분의 폴리머를 모두 익스트루더를 이용하여 각각 270℃, 280℃에서 용융 후, 펌프에 의한 계량을 행하고, 각각의 폴리머에서 가장 융점이 높은 해성분의 융점보다 30℃ 높은 290℃를 방사 온도로 해서, 온도를 유지한 채 구금에 유입시켰다. A성분과 B성분의 중량 복합비는 50/50으로 하고, 토출 구멍수 72의 편심 심초 복합 섬유용 방사 구금에 유입시켰다. 각 폴리머는 구금 내부에서 합류하고, B성분의 폴리머 중에 A성분의 폴리머가 포함된 편심 심초 복합 형태를 형성하고, 구금으로부터 토출했다. 또, 실시예 1의 방사에 있어서는, 도 1에 나타내는 편심 심초 복합 섬유가 얻어지는 분배판 방식의 구금을 사용했다.

구금으로부터 토출된 사조는 공냉 장치에 의해 냉각, 유제 부여 후, 와인더에 의해 방사 드래프트가 220이 되도록 1500m/분의 속도로 권취하고, 150dtex-72 필라멘트의 미연신사로서 안정적으로 권취했다. 이 때, 냉각 개시점은 구금 토출면으로부터 97mm로 설정하고, 또한 급유 위치를 구금 토출면으로부터 1130mm로 함으로써 방사응력은 0.10cN/dtex가 되고, 긴 실얼룩의 억제와 제사성의 안정을 꾀했다.

계속해서, 얻어진 미연신사를 300m/분의 속도로 연신 장치로 송사하고, 연신 온도 90℃, 신도 20∼40% 정도가 되도록 연신 배율 2.63배로 연신한 후, 130℃에서 열 세팅하고, 방사, 연신 공정을 통해서 안정적으로 강도 3.6cN/dtex, 신도 32%의 56dtex-72 필라멘트의 연신사를 얻었다.

얻어진 편심 심초 복합 섬유를 사용해서 행한 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 섬유 단면에 있어서의 S/D는 0.02이며, 최소 두께 부분이 섬유 원주 상의 40%를 차지하고 있었다. 상기 편심 심초 복합 섬유의 스트레치 성능 지표인 신축 신장률이 63%이며, 섬유형태는 부피가 크고, 임시꼬임 가공을 실시한 것처럼 권축으로 되어 있고 충분한 스트레치 성능을 갖고, 내마모성 평가에 있어서도 피브릴화나 백화가 확인되지 않고, 또한 주름이나 줄무늬가 없는 균일한 포백 품위가 좋은 매끄럽고 섬세한 감촉의 지금까지 없는 포백이 얻어졌다.

실시예 2∼11

실시예 2∼4는 A성분 및 B성분의 조합, 실시예 5∼7은 S/D의 크기, 실시예 8∼11은 복합 비율을 각각 표 1과 같이 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 해서 편심 심초 복합 섬유를 얻었다. 모두 충분한 스트레치 성능과 내마모성을 갖고, 또한 주름이나 줄무늬가 없는 균일한 포백 품위이며 매끄럽고 섬세한 감촉의 포백이 얻어졌다.

비교예 1∼4

표 1과 같이, 비교예 1 및 2는 일본국 특허공개 평 09-157941호 공보에 기재된 구금을 사용하고, 비교예 3은 복합 형태가 도 5와 동일하게 되도록 한 구금을 사용하고, 비교예 4는 종래의 심초 복합 구금을 이용하고, 그 이외는 실시예 1과 동일하게 했다. 모두 만족할 수 있는 원사는 아니었다.

실시예 12

혼섬사를 구성하는 복합사의 A성분으로서, 용융 점도 160Pa·s의 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT1), B성분으로서, 용융 점도 30Pa·s의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET4)로 하고, 조합하는 단독사에 폴리에틸렌테레프탈레이트에 아디프산 디메틸을 4.5중량%, 나트륨술포이소프탈산을 0.4중량% 공중합한 양이온 가염성 PET(CD-PET1)를 사용했다. 이들 폴리머를 개별적으로 용융한 후에, 펌프에 의한 계량을 행하고, 동일한 방사팩에 별도 유입시키고, 방사 온도 280℃로 하고, 구금에 형성된 토출 구멍으로부터 토출했다. 또, 토출 구멍 형상은 복합사, 단독사 모두 둥글게 하고, 구금의 토출 구멍수는 PBT1과 PET4로 이루어지는 복합사용이 24홀, 단독사용이 48홀이며, 구금면 내에서 복합사의 토출 구멍군을 단독사의 토출 구멍군으로 둘러싸도록 배치된 동심원 구멍 배치의 구금을 사용했다. 또, 실시예 12의 복합사는 도 7에 예시한 분배 플레이트에 의해, A성분과 B성분의 중량 복합비는 50/50의 B성분 폴리머 중에 A성분 폴리머가 포함된 편심 심초형(도 2)의 복합 단면을 형성하는 것이다. 방사 드래프트(인취 속도/토출선 속도)는 복합사 45, 단독사 101이 되도록 토출 구멍 지름에 의해 조정하고, 토출사조를 냉각 고화한 후, 모든 단사를 동시에 집속해서 유제를 부여하고, 방사속도 1500m/min으로 권취함으로써 365dtex-72필라멘트의 미연신로 했다(복합사:24필라멘트, 단독사:48필라멘트).

도 7에 나타낸 분배 플레이트에 의해 복합 폴리머류를 정밀하게 제어하면서 토출함으로써 구금면 바로 아래에 보여지는 토출 폴리머류의 구부러짐은 극히 작은 것으로 억제되어 있고, 토출 안정성이 우수한 것이었다.

방사 온도와 방사 드래프트를 적정하게 조정함으로써, 복합사의 실흔들림에 의한 단사 간섭에 의한 보풀 발생은 없고, 복합사와 단독사의 권취 장력차에 의한 보빈 상에서의 단사의 느슨해짐은 보여지지 않고, 품위가 우수한 미연신사 패키지를 안정적으로 얻을 수 있었다. 계속해서 권취한 미연신사를 90℃와 150℃로 가열한 롤러간에서 연신 속도 600m/min으로 연신하고, 135dtex-72필라멘트의 본 발명의 혼섬사를 얻었다(복합사의 중량비:35중량%). 미연신사의 품위가 우수하므로, 연신 공정 중에 있어서도 단사 끊어짐은 보여지지 않고, 안정된 연신성을 갖고 있고, 연신사 패키지에 있어서도 느슨해짐 등의 발생이 없는 우수한 품위를 갖고 있는 것이었다.

얻어진 혼섬사는 강도 3.5cN/dtex, 신도 34%로 실용에 견딜 수 있는 충분한 역학특성을 갖고 있고, 교락수는 4.4개/m, 실다발의 단면관찰에서는 복합사의 인접 필라멘트군 비율은 39%이며, 고차 가공의 공정 통과성을 확보할 수 있는 적합한 집속성을 가지면서 실다발 내에서의 복합사 분산성이 우수한 것이었다.

상기 혼섬사를 포백으로 하고, 염색한 결과, 복합사가 3차원적인 스파이럴 구조를 발현하고, 양호한 스트레치 성능을 갖고 있었다(스트레치성 평가:○). 또한 복합사와 단독사의 실길이차와 복합사의 3차원적인 스파이럴 구조 발현에 의한 단사끼리의 배제 효과 때문에, 풍만감이 있는 감촉과 매끄러운 표면 촉감을 갖고 있었다(감촉 평가:◎). 염색 샘플에서는 염색의 농담이 적당하게 조화된 외관을 갖고 있고, 본 발명의 목적으로 하는 종래에는 없는 자연스러운 얼룩조를 표현하는 것이었다(얼룩조 평가:◎). 결과를 표 4에 나타낸다.

실시예 13∼15

실시예 12에 기재되는 방법으로부터, 토출량을 조정함으로써 복합사의 중량비를 45중량%(실시예 13), 50중량%(실시예 14), 65중량%(실시예 15)로 단계적으로 변경한 것 이외는 모두 실시예 12에 따라 실시했다.

실시예 13∼15의 혼섬사는 어느 것에 있어서나 사조의 주행 안정성 등에서 우수한 것이며, 양호한 패키지로 감아 올리는 것이 가능했다. 또한 실 가이드 등에 단사가 얽히는 등도 일어나기 어렵고, 고차 가공에 있어서도 높은 공정 통과성을 갖고 있었다.

실시예 13∼15에서는 혼섬사에 있어서의 복합사의 중량비를 증대시킴에 따라 담염부의 시인성이 강해지고, 농담의 콘트라스트가 강조되는 것이었다. 이 때문에, 이들 혼섬사로 이루어지는 포백을 염색하면, 실시예 13에서는, 담염부의 시인성이 낮아지고, 농담이 세세하게 섞인 멜란지조의 얼룩조를, 실시예 15에서는, 농담이 세세하게 섞이면서도 담염부의 시인성이 강조되기 위해서 울조의 얼룩조를 갖고 있는 것이며, 복합사가 3차원적인 스파이럴 구조를 형성하는 힘이 강하고, 스트레치성과 벌키성이 우수한 것이었다. 또한 실시예 14에 있어서는, 실시예 13과 실시예 15의 중간의 얼룩조으로 되고, 담염부에 그라데이션을 가진 독특한 외관을 갖고, 스트레치성도 우수한 것이었다. 결과를 표 4에 나타낸다.

실시예 16, 17

실시예 12에 기재되는 방법으로부터, 복합사와 단독사의 토출 구멍 배치를 하운즈투스 체크(실시예 16), 그루핑(실시예 17)으로 변경한 것 이외는 모두 실시예 12에 따라 실시했다.

실시예 16 및 17의 혼섬사는 적당한 교락수를 갖고 있고, 느슨해짐이나 보풀은 보여지지 않는 양호한 패키지로 감아 올리는 것이 가능하며, 높은 고차 가공 통과성을 갖고 있었다.

실시예 16에서는 토출 구멍 배치가 하운즈투스 체크형인 점에서 인접 필라멘트군 비율이 낮고, 혼섬사 중의 복합사의 분산성이 극히 양호하기 때문에, 초감이 우수한 포백으로 되었다. 또한 상기 포백을 염색하면, 농담이 극히 조화된 메니톤조의 특징이 되는 얼룩조를 갖고 있었다.

실시예 17에서는 토출 구멍 배치를 그루핑 배치로 함으로써 혼섬사 중에 복합사가 적당하게 접근한 상태로 분산되어 있고, 농담의 콘트라스트가 강한 얼룩조를 갖고 있었다. 결과를 표 4에 나타낸다.

실시예 18∼22

복합사에 사용하는 A성분 및 B성분의 폴리머를 표 3에 나타내는 바와 같이 변경하고, 각 실시예에서 얻어지는 혼섬사의 신도가 30∼40%가 되도록 방사조건 및 연신조건을 설정한 것 이외는 모두 실시예 12에 따라 실시했다.

실시예 18의 혼섬사는 복합사의 고수축 성분에 고점도의 PBT2(용융 점도:250Pa·s)를 사용함으로써 복합사의 권축률이 높아지고, 스트레치성이 우수한 포백으로 되었다. 또한 실시예 18의 혼섬사의 인접 필라멘트군 비율이 32%이며, 복합사의 분산성이 양호하기 때문에, 상기 혼섬사로 이루어지는 포백은 염색 후에 자연스러운 조화로운 얼룩조를 표현하는 것이었다.

실시예 19의 혼섬사는 복합사의 고수축 성분에 고점도의 PET5(용융 점도:290Pa·s)를 사용함으로써 복합사의 영률이 높고, 포백으로 하면 스트레치백성이 강하고, 적당하게 텐션, 탄력이 느껴지는 포백으로 되었다. 또한 단독사로서 CO-PET2를 사용하고 있고, 제사 공정에 있어서, 심 배치에 있는 복합사의 방사응력이 높고, 사조의 수속시에 초 배치에 있는 단독사가 조화롭기 어려운 점에서 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 정도이지만, 인접 필라멘트군 비율이 약간 낮아지고, 염색한 포백에서는 농담의 콘트라스트가 강조된 얼룩조가 되었다.

실시예 20의 혼섬사는, 복합사의 고수축 성분이 3GT가 됨으로써 소프트하며 기분 좋은 스트레치성을 발현하는 것이며, 3GT의 저영률 때문에, 부드러운 감촉의 포백이 얻어졌다. 또한 인접 필라멘트군 비율이 낮고, 복합사의 분산성이 양호하기 때문에, 자연스러운 조화로운 얼룩조를 표현하는 것이었다.

실시예 21의 혼섬사에서는, 복합사의 저수축 성분에 PET6(용융 점도:110Pa·s)을 사용함으로써 스트레치성은 약간 저하되지만, 복합사의 영률이 오르고, 포백으로 하면, 텐션, 탄력이 있는 포백이 얻어졌다. 또한 실시예 21에서는 인접 필라멘트군 비율이 약간 높고, 복합사의 분산성은 낮아지므로, 염색을 행하면, 농담의 콘트라스트가 강조된 얼룩조가 되었다.

실시예 22의 혼섬사에서는 복합사의 고수축 성분에 PBT2(용융 점도:250Pa·s), 저수축 성분에 PBT1(용융 점도:160Pa·s)을 사용하고 있기 때문에, 3차원적인 스파이럴 구조에 의한 스트레치성에 추가해서, PBT의 폴리머 기인의 스트레치성이 가해지고, 포백으로 했을 때는, 다른 실시예에서 예시한 혼섬사로 이루어지는 포백과 비교해서 독특한 스트레치성을 나타냈다. 결과를 표 4에 나타낸다.

실시예 23

A성분을 덮고 있는 B성분의 최소가 되는 두께(S)와 복합사의 단사의 지름(D)의 비(S/D)를 변경하는 것을 목적으로 해서 A성분과 B성분의 중량 복합비를 70/30으로 변경한 것 이외는, 모두 실시예 12에 따라 실시했다.

고수축 성분의 비율이 높은 점에서 방사 및 연신 공정에 있어서, 고수축 성분으로의 응력집중이 현저하게 되고, 복합사의 권축률이 상승하므로, 포백으로 했을 때는, 약간 감촉이 경화되지만, 스트레치성이 우수한 것이었다. 결과를 표 4에 나타낸다.

실시예 24, 25

연신 공정의 권취 직전에 인터레이스 노즐을 설치하고, 혼섬 교락을 부여한 것 이외는 모두 실시예 12에 따라 실시했다. 실시예 24에서는 인터레이스 노즐의 압공압을 0.20㎫, 실시예 25에서는, 인터레이스 노즐의 압공압을 0.40㎫로 했다.

혼섬사의 교락수는 실시예 24에서는 45.0개/m, 실시예 25에서는 85.6개/m로 되고, 교락수가 증가함으로써, 사조의 집속성은 극히 양호하며, 얻어진 혼섬사에 느슨해짐이나 보풀은 보여지지 않는 양호한 패키지로 감아 올리는 것이 가능했다. 또한 미개섬부에서 교락에 의해 복합사가 구속되고, 고차 가공에서의 실걸기성 등도 우수한 것이었다.

얻어진 혼섬사는 모두 복합사의 분산성은 양호했지만, 사조의 개섬부에서는 미개섬부와 비교해서 복합사의 분산성이 보다 높고, 혼섬사는 섬유축 방향의 개섬부, 미개섬부의 주기에 따라, 복합사의 분산성의 주기를 갖고 있었다. 이들 혼섬사를 포백으로 하고, 염색하면, 개섬부, 미개염부의 주기에 따라, 얼룩의 세세한 부분과 농담이 극히 분산되어 있기 때문에, 1색으로 보이는 부분이 존재하고 섬유축 방향으로 주기성을 갖는 얼룩조를 표현했다.

실시예 26

실시예 1에 기재되는 방법에 추가에서 1000회/m의 꼬임을 가하고, 80℃ 스팀에 의해 꼬임 중지 세팅을 행했다. 혼섬사에 꼬임이 가해짐으로써 염색의 농담이 특히 조화로운 얼룩조가 되었다. 또한, 섬유축 방향의 농담의 피치가 변화되고, 도트형상으로 농담을 갖는 얼룩조를 표현했다. 결과를 표 4에 나타낸다.

실시예 27

혼섬사를 구성하는 복합사의 A성분으로서, PBT1(용융 점도:160Pa·s), B성분으로서, PET4(용융 점도:30Pa·s)로 하고, 조합하는 단독사에 CD-PET1을 사용했다. 이들 폴리머를 개별적으로 용융한 후에, 펌프에 의한 계량을 행하고, 동일한 방사팩에 별도 유입시켜서, 방사 온도 280℃로 하고, 구금에 형성된 토출 구멍으로부터 토출했다. 또, 토출 구멍 형상은 복합사, 단독사 모두 둥글게 하고, 구금의 토출 구멍수는 PBT1과 PET4로 이루어지는 복합사용이 24홀, 단독사용이 48홀이며, 구금면 내에서 복합사의 토출 구멍군을 단독사의 토출 구멍군으로 둘러싸도록 배치된 동심원 구멍 배치의 구금을 사용했다. 또, 복합사는 도 2에 나타내는 편심 심초형의 복합 단면을 형성하는 것이다. 토출사조를 냉각 고화한 후, 모든 단사를 동시에 집속해서 유제를 부여하고, 방사속도 3000m/min으로 권취함으로써 140dtex-72필라멘트의 부분 배향사를 채취했다.

상기 부분 배향사를 180℃로 설정된 히터로 예비 가열하고, 연신 속도 100m/min으로 연신을 행하면서, 프릭션 디스크에 의해 임시꼬임을 실시하고, 100dtex-72필라멘트의 본 발명의 혼섬사를 얻었다(복합사의 중량비:35중량%).

또, 얻어진 혼섬사는 임시꼬임 가공전의 부분 배향사의 품위가 우수하므로, 임시꼬임 공정 중에 있어서도, 단사 끊어짐이나 단사끼리의 융착은 보여지지 않고, 보풀이나 넵 등이라는 결점이 없는 실 품위와 공정 통과성이 우수한 것이었다.

얻어진 혼섬사는 임시꼬임 가공에 의해, 복합사와 단독사의 실길이차와 더불어, 벌키성이 우수한 것이었다. 또한 포백으로 했을 때는, 부피가 크고, 풍만감이 있는 감촉을 갖고 있었다. 또한 임시꼬임 가공함으로써 혼섬사를 구성하는 단사간의 공극이 보다 커지고, 혼섬사 중의 복합사는 3차원적인 스파이럴 구조를 형성하기 쉽고, 랜덤인 권축구조를 발현하게 되므로, 매우 스트레치성이 우수하고, 또한 특징적인 표면 촉감이 얻어지는 것이었다. 또한 혼섬사 중의 복합사의 분산성이 우수하고, 염색하면, 농담이 적합하게 조화되고, 내추럴한 얼룩조를 갖고 있었다.

실시예 28

임시꼬임 가공 공정에 있어서, 75℃로 가열한 핫 핀을 사용하고, 1.20배로 불균일 연신을 한 후에, 180℃로 설정된 히터로 예비 가열하고, 연신 속도 100m/min으로 연신을 행하면서, 프릭션 디스크에 의해 임시꼬임을 실시한 것 이외는 모두 실시예 27에 따라 실시했다.

얻어진 혼섬사는 불균일 연신 및 임시꼬임 가공전의 부분 배향사의 품위가 우수하므로, 불균일 연신 공정 및 임시꼬임 공정 중에 있어서도, 핫 핀에의 권취나 히터의 찰과에 의한 단사 끊어짐이나 단사끼리의 융착은 보여지지 않고, 보풀이나 넵 등이라는 결점이 없는 실 품위와 공정 통과성이 우수한 것이었다. 불균일 연신을 행함으로써, 단독사와 복합사간의 염색 농담차 뿐만 아니라, 연신부와 미연신부의 농담차가 섬유축 방향으로 랜덤으로 출현하게 되고, 섬유축 방향으로도 농담의 피치를 갖고, 또한 다색 얼룩을 표현했다.

비교예 5

복합사의 폴리머를 PBT1(용융 점도:160Pa·s)과 PET4(용융 점도:30Pa·s), 단독사의 폴리머를 CD-PET1로 하고, 복합사와 단독사를 개별적으로 방사하고, 방사속도 1500m/min으로 일단 각 미연신사의 권취를 행하고, 연신기에 공급할 때에 복합사와 단독사의 합사를 행함으로써 합사 연신을 행하고, 복합사와 단독사로 이루어지는 후혼섬사를 얻은 것 이외는 모두 실시예 14에 따라 실시했다(135dtex-72필라멘트, 복합사의 중량비:50중량%).

얻어진 혼섬사는 인접 필라멘트군 비율이 88%로 매우 높은 것이며, 복합사의 단사의 분산성이 나쁘고, 후혼섬사를 보빈으로부터 해서하면, 복합사와 단독사가 바로 분리되고, 조대한 느슨해짐을 발생하는 것이었다. 이 때문에, 제직시의 실 이송을 정밀하게 제어하지 않는 경우에는, 복합사의 존재 비율이 높은 장소에서 주름이나 염색 얼룩이 발생하는 경우가 있었다.

또한 상기 후혼섬사로 이루어지는 포백을 염색하면, 스트레치성은 확인되지만, 롱피치의 명료한 흰 줄무늬를 갖는 것이며, 한쪽의 종류의 단사가 편재하고, 포백 표면에 떠오른 개소에서는 꺼끌거리는 촉감으로 되는 것이었다. 결과를 표 4에 나타낸다.

비교예 6

복합사의 폴리머를 PBT1(용융 점도:160Pa·s)과 PET4(용융 점도:30Pa·s), 단독사의 폴리머를 CD-PET1로 하고, 복합사와 단독사를 개별적으로 방사하고, 방사속도 1500m/min으로 일단 각 미연신사의 권취를 행하고, 각각 연신기에 공급함으로써 복합사와 단독사의 연신사를 얻었다. 계속해서, 복합사와 단독사의 합사를 행한 후에 인터레이스 노즐로 혼섬 교락을 행하고(압공압:0.5㎫), 혼섬 교락사를 얻은 것 이외는 모두 실시예 12에 따라 실시했다(135dtex-72필라멘트, 복합사의 중량비:35중량%).

얻어진 혼섬 교락사는 강고한 교락이 부여되어 있으므로(교락수:108.0개/m), 보빈 상에서의 단사의 느슨해짐은 보여지지 않는 것이었다. 상기 혼섬 교락사로 이루어지는 포백은 스트레치성에는 문제 없지만, 염색하면 롱피치의 명료한 흰 줄무늬를 갖는 것이었다. 또한 포백에 있어서 한쪽의 단사가 편재되는 경우가 있고, 여기에서는 표면이 꺼끌거린 촉감으로 되고, 양호한 감촉이라고는 하기 어려운 것이었다. 결과를 표 4에 나타낸다.

비교예 7

비교예 6에 기재되는 방법에 추가에서 1000회/m 꼬임을 가하고, 80℃ 스팀으로 꼬임 중지 세팅을 행하고, 혼섬 연사를 얻었다. 상기 혼섬 연사를 포백으로 하면, 흰 줄무늬는 단피치화되었지만, 농담의 콘트라스트가 과잉이며, 본 발명과 같은 내추럴한 얼룩조로는 되지 않았다.

비교예 8

A성분과 B성분에 같은 PET6(용융 점도:110Pa·s)를 이용하여 PET6 단독사를 채취할 수 있도록 하고, 양이온 가염성 PET로서 폴리에틸렌테레프탈레이트에 나트륨술포이소프탈산을 0.3중량%, 폴리에틸렌글리콜을 1.0중량% 공중합한 CD-PET2를 사용하고, 방사 온도를 290℃로 한 것 이외는 모두 실시예 16에 따라 실시하고, PET6 단독사와 CD-PET2 단독사의 혼섬 가연사를 얻었다(100dtex-72필라멘트, PET6단독사의 중량비율:35중량%).

상기 혼섬 가연사는 복합사를 포함하지 않으므로, 스트레치성을 거의 발현하지 않는 것이며, 벌키성도 낮고, 본 발명의 혼섬사와 비교하면, 감촉(촉감)이 나쁜 것이었다. 또한 인접 필라멘트군 비율은 92%로 실다발 중에서 단사의 분산성이 낮고, 염색하면 흰 줄무늬의 쇼트 피치가 되지만, 색의 농담의 콘트라스트가 강하고, 부자연스러운 얼룩조로 되었다.

본 발명을 특정 양태를 이용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 여러가지 변경 및 변형이 가능한 것은 당업자에게 있어서 명백하다. 또 본 출원은 2016년 12월 14일자로 출원된 일본 특허출원(특원 2016-242514) 및 2017년 5월 30일자로 출원된 일본 특허출원(특원 2017-106632)에 의거하고 있고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

(산업상의 이용 가능성)

이 소재는 충분한 스트레치 성능을 갖고, 내마모성이 우수하고, 주름이나 줄무늬가 없는 균일하며 매끄러운 외관을 가진 포백이며, 스포츠 용도 의료나 아우터 소재 등에 폭넓게 이용할 수 있고 지금까지 없는 섬세한 감촉이나 소프트감을 살린 새로운 소재로서, 폭넓고 적합하게 사용할 수 있고, 아웃도어, 수영복의 스포츠 의료는 물론, 일반 의료용에도 적합한 소재이다.

또한 이 혼섬사는 충분한 스트레치 성능을 가지면서도 풍만감이 있는 기분 좋은 촉감과 천연조의 내추럴한 외관을 갖는 직편물이며, 신축성과 심미성이 요구되는 스포츠 용도 의료부터 이너나 아우터라는 일반 어패럴 의료까지 폭넓게 이용할 수 있고, 지금까지 없는 천연섬유를 모방한 스트레치 소재를 생산성 좋게 제공할 수 있는 것이다.

a: 복합 섬유 단면에 있어서의 A성분의 무게중심점
C: 복합 섬유 단면의 무게중심점
S: B성분의 최소 두께
D: 섬유 지름
IFR: 복합 섬유 단면에 있어서의 A성분과 B성분의 계면의 곡률반경
1-(a), (b): 혼섬사 단면에 있어서 인접해서 이어지는 동종의 단사의 일례
1-(c): 혼섬사 단면에 있어서의 인접 필라멘트군의 일례
5-(a): 최종 분배 플레이트에 있어서의 분배 구멍 중, 박피를 형성하는 B성분의 분배 구멍
5-(b): 최종 분배 플레이트에 있어서의 분배 구멍 중, 5-(a) 이외의 B성분의 분배 구멍
5-(c): 최종 분배 플레이트에 있어서의 분배 구멍 중, A성분의 분배 구멍

Claims (9)

1. A성분 및 B성분의 2종의 폴리머로 이루어지는 복합 섬유의 횡단면에 있어서, A성분이 B성분으로 완전히 덮여져 있고, A성분을 덮고 있는 B성분의 두께의 최소 두께(S)와 섬유 지름(D)의 비(S/D)가 0.01∼0.1이며, 또한 최소 두께(S)보다 두께가 1.05배 이내의 부분의 섬유의 주위길이가 섬유 전체의 주위길이의 1/3 이상이고, 섬유 단면에 있어서의 A성분과 B성분의 계면의 곡률반경(IFR)으로서 섬유 지름(D)을 2로 나눈 값(R)으로 했을 때 하기 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 편심 심초 복합 섬유.
   (IFR/R)≥1···(식 1)
2. 제 1 항에 있어서,
   신축 신장률이 20∼70%이며, 또한 적어도 1성분이 폴리에스테르인 편심 심초 복합 섬유.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   단사 섬도가 1.0dtex 이하, 섬도 편차(U%)가 1.5% 이하인 편심 심초 복합 섬유.
4. 다른 단면형태를 가진 2종류 이상의 단사가 분산되어 혼재하는 혼섬사에 있어서, 적어도 1종류의 단사가 50Pa·s 이상 용융 점도가 다른 2종류의 폴리머의 조합으로 이루어지는 제 1 항에 기재된 편심 심초 복합 섬유로 이루어지고, 다른쪽의 단사가 단일성분으로 이루어지는 단독사이며, 적어도 1종류의 단사의 인접 필라멘트군 비율이 10∼50%의 범위이고, 다른쪽의 단사와의 교락수가 1개/m 이상 100개/m 이하로 집속되어 있는 것을 특징으로 하는 혼섬사.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 편심 심초 복합 섬유가 3차원적인 스파이럴 구조를 발현하는 것을 특징으로 하는 혼섬사.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 편심 심초 복합 섬유가 혼섬사의 30중량% 이상 80중량% 이하인 것을 특징으로 하는 혼섬사.
7. 제 4 항 또는 제 5 항에 기재된 혼섬사가 적어도 일부에 포함되는 섬유 제품.
8. 삭제
9. 삭제

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