KR102294470B1 - 원착 탄성 모노필라멘트 섬유 및 그의 제조방법 - Google Patents

원착 탄성 모노필라멘트 섬유 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

20 내지 40g/10min의 용융지수를 갖는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(Thermo Plastic Polyester Elastomer) 수지 및 칼라 안료를 포함하고, 0.20 mm 이하의 평균 직경을 갖는 원착 탄성 모노필라멘트 섬유 및 이의 제조방법이 제시된다.

Description

원착 탄성 모노필라멘트 섬유 및 그의 제조방법{Dope dyed elastic monofilament fiber and manufacturing method the same}
본 발명은 원착 탄성 모노필라멘트 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머(TPEE) 수지를 원료로하여 일광견뢰도가 4급인 0.20mm 이하의 세섬도를 가지는 원착 탄성 모노필라멘트 섬유 및 제조방법에 관한 것이다.
열가소서 엘라스토머(Thermoplastic Elastomer, TPE)는 플라스틱과 고무의 특성을 나타내는 원료가 합성되어 있어 상온에서는 고무의 특성을 나타내며, 고온에서는 열가소성 플라스틱의 특성을 나타내어 간단한 가공(Processing)으로 성형이 가능한 고분자 재료이다. TPE 중에서 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머(Thermoplastic Polyester Elastomer, TPEE)의 탄성 메커니즘은 스판덱스, 즉 폴리우레탄계 엘라스토머(TPU)와는 차이가 있으며 그 탄성 메커니즘은 도 1을 참조하면 다음 같다.
TPEE는 높은 융점을 갖는 결정성 블록인 경질부(A) (하드 세그멘트, Hard Segment)와 극히 낮은 유리전이 온도를 갖는 유연한 비결정성 블록인 연질부(B) (소프트 세그멘트, Soft Segment)로 구성된 세그멘트화 블록 코폴리에테르에스테르로 구성된다. 이렇게 구성된 폴리머 내에 경질부인 폴리에스테르 블록이 연질부인 폴리에테르 매트릭스 내에 분산상으로 존재하며, 물리적인 가교점(Cross-linking Point) 역할을 하여 고무탄성을 발현한다.
편안함을 추구하는 패션 경향의 파급에 따라, 최근 TPEE 나 TPU 같은 소재를 이용한 신축성 제품이 다양한 분야에서 크게 각광을 받고 있다. 그중에서도 신축성과 경량성, 내마모성을 요구하는 신발용 섬유에서 TPEE 모노필라멘트 섬유소재의 시장수요가 증가하고 있다.
TPEE 모노필라멘트 섬유를 생산하는 방법은 일반적인 열가소성 고분자의 섬유화 제조방식인 용융방사 제조방식을 사용한다. 상업적으로 생산되는 TPEE 섬유의 제조방법는 직경 1~2 mm의 방사 노즐을 이용하여 용융 압출 후 4배 이상 연신하여 직경 0.5mm 이상 굵기의 모노 필라멘트사를 제조하는 방식을 사용하는데, TPEE의 경우 분자량분포가 넓어서 TPEE 수지내에 고분자량 미용융물인 겔이 많이 분포하여 방사 공정시 노즐에서 절사가 심하게 발생함에 따라 신발용에서 요구하는 직경 0.20 mm 수준까지 낮추는 데 한계가 있다. 또한 제사된 원사는 제직 또는 편직과정을 거쳐서 직물로 제조된 후 분산염색을 하여 사용하는 데 Soft Segment 인 폴리에테르폴리올의 에테르 결합이 산화되어 분자 체인의 분해가 일어나 일광견뢰도가 1~2급 까지 떨어지게 된다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0081584호에서는 탄성이 우수한 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머에 내구성 증진을 위해 열안정제를 혼합하고, 내후성 증진을 위해 자외선 흡수제 및 힌다드 아민계 광안정제를 혼합하여 이러한 문제를 해결하였다.
위와 같이 수지원료에 자외선 안정제 처방을 하여 염색물의 일광견뢰도를 증진시키는 경우도 최대 3급 정도까지의 한계를 보여준다.
또한, 현재 시중에서 사용되는 직경 0.5 mm 이상의 TPEE 폴리프로필렌 모노필라멘트 섬유는 경량성을 특히 요구하는 Running Shoes용에는 중량이 많이 나가고 착용감이 뻣뻣한 문제점이 있다.
이에 신축성은 기본으로하면서 원사제조단계에서 안료를 통한 착색을 부여함으로써 4급 수준의 우수한 일광견뢰도를 가지면서 또한 경량성을 요구로 하는 신발용에 필요한 0.20 mm 이하의 원착 탄성 모노 필라멘트의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 기존 TPEE 소재 탄성 모노필라멘트섬유가 가지고 있는 낮은 일광견뢰도와 신발용으로는 직경이 너무 굵은 단점을 해결하고자 별도의 설비 변경 없이 특정의 조성물을 적정 공정 조건하에서 제조하여 일광견뢰도가 우수하면서 0.20mm 이하의 직경을 가지는 원착 탄성 모노필라멘트 섬유를 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 구현예에 따르면,
20 내지 40g/10min의 용융지수를 갖는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(Thermo Plastic Polyester Elastomer) 수지 및 칼라 안료를 포함하고, 0.20 mm 이하의 평균 직경을 갖는 원착 탄성 모노필라멘트 섬유가 제공된다.
본 발명의 제2 구현예에 따르면, 제1 구현에에 있어서,
상기 원착 탄성 모노필라멘트가 상기 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 99 내지 99.95 중량% 및 상기 안료 0.05 내지 1 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 구현예에 따르면, 제1 구현예 또는 제2 구현예에 있어서,
상기 칼라 안료가 유기안료, 무기안료, 형광안료, 또는 이들 중 2 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 구현예에 따르면,
(S1) 칼라마스터배치 1 내지 5 중량%와 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 95 내지 99 중량%를 포함하는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 조성물을 압출기 내에서 용융 혼련하고 방사노즐로 방사하여 미연신사를 형성하는 단계로서, 상기 방사 과정 중 상기 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 조성물을 상기 압출기부터 상기 방사노즐까지 3단계의 필터를 통과시키는 단계;
(S2) 상기 미연신사를 냉각하는 단계;
(S3) 상기 냉각된 미연신사를 다단연신하는 단계; 및
(S4) 상기 연신된 결과물을 열고정, 이완, 및 권취하는 단계를 포함하는 제1 구현예의 원착 탄성 모노필라멘트 섬유의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제5 구현예에 따르면, 제4 구현예에 있어서,
상기 칼라마스터배치가 칼라 안료 5 내지 20 중량% 및 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 80 내지 95 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 제6 구현예에 따르면, 제4 구현예 또는 제5 구현예에 있어서,
상기 용융방사가 220 내지 250℃의 압출온도 및 20 내지 100m/min의 방사속도로 실시될 수 있다.
본 발명의 제7 구현예에 따르면, 제4 구현예 내지 제6 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 3단계의 필터가 압출기 후단, 방사팩 상단, 및 방사노즐 상부에 위치할 수 있다.
본 발명의 제8 구현예에 따르면, 제4 구현예 내지 제7 구현예 중 어느 한 구현예있어서,
상기 (S2)단계의 냉각온도가 50℃ 이하일 수 있다.
본 발명의 제9 구현예에 따르면, 제4 구현예 내지 제8 구현예 중 어느 한 구현예있어서,
상기 (S3)단계의 다단연신의 연신비가 4.0 내지 6.0일 수 있다.
본 발명의 제10 구현예에 따르면, 제4 구현예 내지 제9 구현예 중 어느 한 구현예있어서,
상기 (S4)단계의 열 고정온도가 100 내지 200℃일 수 있다.
본 발명의 제11 구현예에 따르면, 제4 구현예 내지 제10 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 원착 탄성 모노필라멘트 섬유가 4급 일광견뢰도 및 0.20 mm 이하의 평균 직경을 가질 수 있다.
본 발명은 별도의 설비 변경 없이 적정 공정조건 하에서 내구성이 우수한 원착 탄성 모노필라멘트 섬유를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 의한 원착 탄성 모노필라멘트 섬유는 일광견뢰도가 4급이고, 0.20mm 이하의 평균 직경을 가짐으로써 신발용 원단으로 사용시 기존 제품 대비 경량성과 착용감이 향상되며 내마모성과 신축성, 탄성회복율도 우수한 효과가 있다.
본 발명의 일 구현예에 의한 원착 탄성 모노필라멘트는 특히 신발, 의자, 카시트 등의 신축성을 요구하는 산업소재로 사용될 수 있다.
첨부된 도면은 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 것으로, 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다. 한편, 본 명세서에 수록된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 축척 또는 비율 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장될 수 있다.
도 1은 열가소성 폴리에스테르계 엘라스토머의 탄성 메커니즘을 예시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 원착 탄성 모노필라멘트 섬유를 제조하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 원착 탄성 모노필라멘트 섬유제조방법에 적용하는 3단계 필터를 나타낸 모식도이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 원착 탄성 모노필라멘트 섬유에 관한 것으로 칼라 안료가 후가공에서 처리되는 것이 아닌 방사 공정 전에 칼라마스터배치가 조성물에 포함되는 것으로 일광견뢰도가 우수하다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
20 내지 40g/10min의 용융지수를 갖는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(Thermo Plastic Polyester Elastomer) 수지 및 칼라 안료를 포함하고, 0.20 mm 이하의 평균 직경을 갖는 원착 탄성 모노필라멘트 섬유가 제공된다.
상기 원착 탄성 모노필라멘트 섬유의 용융지수가 20g/10min 미만인 경우 멜트프랙처 현상이 심하고 방사장력이 높아져 방사 공정성이 불량하고, 40g/10min 을 초과하면 낮은 분자량으로 인해서 강도 발현이 어려운 문제가 있다. 상기 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지의 용융지수는 230℃, 2.16kgf 하중조건에서 ASTM D1238법으로 10분간 흐르는 양으로 측정할 수 있다. 상기 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지의 용융지수는 더 바람직하게는 22 내지 38 g/10min, 또는 25 내지 35 g/10min일 수 있다.
상기 원착 탄성 모노필라멘트 섬유의 평균 직경이 0.20 mm 초과인 경우에는 이러한 원착 탄성 모노필라멘트 섬유가 적용되는 제품(예를 들어 신발 제품 등)의 중량이 무거워 착용감이 불편한 문제가 생길 수 있어 바람직하지 않다.
상기 원착 탄성 모노필라멘트 섬유의 평균 직경은 접촉식 두께 게이지 장치를 이용하여 측정하고자 하는 시료가 놓인 편평한 두 평행판사이의 거리를 재는 방법으로 측정할 수 있다.
상기 원착 탄성 모노필라멘트 섬유의 평균 직경은 0.20 mm 이하이고, 더 바람직하게는 0.15 mm 이하 일 수 있다
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 원착 탄성 모노필라멘트는 상기 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 99 내지 99.95 중량%, 또는 99.5 내지 99.9 중량% 및 상기 안료 0.05 내지 1 중량%, 또는 0.1 내지 0.5 중량%를 포함할 수 있다. 상기 원착 탄성 모노필라멘트가 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 및 안료를 이러한 범위로 포함하는 경우에, 균일한 색상 품질의 제품을 얻을 수 있는 점에서 유리할 수 있다.
상기 칼라 안료는 유기안료, 무기안료 또는 형광안료 중 어느 하나 또는 병용한 것을 사용할 수 있다. 상기 칼라 안료는 유기합성 안료로 용융점이 250℃ 이상으로 열적 안정성이 우수한 것을 사용함이 바람직하고, TPEE 수지 내에 분산성을 향상시키기 위해 소량의 분산제를 첨가할 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 원착 탄성 모노필라멘트 섬유의 제조방법은,
(S1) 칼라마스터배치 1 내지 5 중량%와 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 95 내지 99 중량%를 포함하는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 조성물을 압출기 내에서 용융 혼련하고 방사노즐로 방사하여 미연신사를 형성하는 단계로서, 상기 방사 과정 중 상기 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 조성물을 상기 압출기부터 상기 방사노즐까지 3단계의 필터를 통과시키는 단계;
(S2) 상기 미연신사를 냉각하는 단계;
(S3) 상기 냉각된 미연신사를 다단 연신하는 단계; 및
(S4) 상기 연신된 결과물을 열고정, 이완, 및 권취하는 단계를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 원착 탄성 모노필라멘트 섬유를 제조하는 공정을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 칼라마스터배치 1 내지 5중량%와 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 95 내지 99중량%를 포함하는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 조성물을 압출기(1) 내에서 용융 혼련하고 방사노즐로 방사하여 미연신사를 형성하고, 상기 미연신사를 냉각조(2)를 통과시키면서 냉각하고, 롤러(3)를 이용하여 상기 냉각된 미연신사를 다단연신하고, 상기 연신 후 열풍오븐(5)에서 열고정한 후 이완 및 권취하는 단계를 거쳐서 원착 탄성 모노필라멘트 섬유가 제조될 수 있다.
이하, 각 단계 별로 살펴보겠다.
먼저, 상기 (S1)단계는 칼라마스터배치 1 내지 5 중량%와 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 95 내지 99 중량%를 포함하는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 조성물을 압출기(1) 내에서 용융 혼련하고 방사노즐로 방사하여 미연신사를 형성하는 단계로서, 상기 방사 과정 중 상기 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 조성물을 상기 압출기부터 상기 방사노즐까지 3단계의 필터를 통과시키는 단계이다.
상기 칼라마스터배치가 1 중량% 미만이면 칼라 구현이 어렵고, 5 중량%를 초과하면 물성저하 및 공정성이 불량해지는 문제가 있다. 또한, 칼라마스터배치에 포함되는 칼라 안료의 비율은 5 내지 20중량%가 바람직한데, 5중량% 미만이면 분산성은 우수하나 칼라 구현이 어렵고 20중량%를 초과하면 분산성이 불량하여 방사공정성에 문제를 일으킬 수 있다.
상기 용융방사는 압출온도 220 내지 250℃, 더 바람직하게는 225 내지 245℃이고, 방사속도는 20 내지 100m/min, 더 바람직하게는 25 내지 50 m/min일 수 있다. 상기 압출온도가 이러한 범위를 만족하게는 경우, 용융온도가 낮아 불균제도의 문제가 초래되거나 노즐 내에서 과다한 전단응력이 발생하여 멜트프랙처 현상이 심해지는 문제점을 방지할 수 있고, 또한, TPEE 용융물의 열분해가 가속화되어 황색으로 변색이 일어나며 후공정에서 사용하기에 강도가 낮아지는 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 방사 과정 중 상기 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 조성물을 상기 압출기부터 상기 방사노즐까지 3단계의 필터를 통과시키는 것을 특징으로 한다. 상기 압출기부터 상기 방사노즐까지 필터가 4단계 이상으로 구비될 경우에는 설비 비용의 증가 및 폴리머 체류시간 증가의 문제가 발생하고, 상기 압출기부터 상기 방사노즐까지 필터가 2단계 이하로 구비될 경우에는 필터링 효과 부족 문제가 있다.
일반적으로 모노필라멘트 제조공정에서는 방사팩에서 100 메쉬(100#) 금망필터를 주로 사용하지만 본 발명에서는 TPEE 수지내의 고분자 겔을 없애기 위하여 압출기부터 방사노즐까지 3단계의 필터링을 통하여 안정된 방사공정성을 확보할 수 있었다.
이때, 본 발명의 일 구현예서 사용되는 필터의 사양은 100 메쉬 내지 1,000 메쉬일 수 있다.
또한, 도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 원착 탄성 모노필라멘트 섬유제조방법에 적용하는 3단계 필터를 나타낸 모식도이다. 본 발명의 일 구현에에 따르면, 상기 3단계의 필터(51, 52, 53)가 압출기(10) 후단, 방사팩(30) 상단, 및 방사노즐(40) 상부에 위치할 수 있다.
다음으로, 상기 (S2)단계는 상기 미연신사를 냉각하는 단계이다.
상기 냉각은 수조 침지, 냉각 기체 분사 등의 방법을 이용하여 진행할 수 있고, 상기 냉각온도는 50℃ 이하, 또는 10 내지 50℃일 수 있다.
일반적으로 용융 폴리머는 방사 배향도를 올리기 강화된 냉각조건, 구체적으로 50℃ 이하의 냉각온도로 냉각을 실시함이 바람직하다. 상기 냉각온도보다 높은 경우 섬유의 충분한 배향결정화가 이루어지지 않아 최종 연신 후에 강도가 저하되는 문제점이 있다.
상기 (S3)단계는 상기 냉각된 미연신사를 다단 연신하는 단계이다.
본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 다단연신은 열수조에서 1차 연신 후 열풍오븐에서 연속적으로 2차 연신하는 공정으로 진행할 수 있고, 그 결과 작업성이 우수한 효과가 있다.
상기 다단 연신의 총 연신비는 4.0 내지 6.0, 또는 4.5 내지 5.5일 수 있다. 상기 연신비가 이러한 범위를 만족하는 경우 적정한 섬유 배향도가 확보되어 강도 발현이 용이하며, 연신장력이 높아서 0.20mm 이하의 낮은 직경을 가지는 제품의 생산에 있어서 발생하는 사절현상이 방지될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 다단 연신에서 1차 연신의 연신비는 2 내지 4, 또는 3 내지 3.5일 수 있고, 2차 연신의 연신비는 1.1 내지 2.5, 또는 1.5 내지 2.0일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 다단 연신의 연신온도는 50 내지 90℃, 또는 60 내지 80℃일 수 있다. 상기 연신온도가 이러한 범위를 만족하면, 원사에 전달 되는 열량이 충분하지 못하여 연신 효율이 떨어져서 연신 사절현상이 발생하는 문제를 방지할 수 있으며, 초연신현상이 발생하여 강도 증가없는 배향현상이 발생하는 문제를 방지할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 다단 연신은 열수조 등에서 진행될 수 있다.
상기 (S4)단계는 상기 상기 연신된 결과물을 열고정, 이완, 및 권취하는 단계이다.
상기 열고정 온도는 100 내지 200℃, 또는 120 내지 180℃일 수 있다. 상기 열고정 온도가 이러한 범위를 만족하는 경우, 원사에 전달 되는 열량이 충분하지 못하여 최종 원사의 수축율이 높아서 신발원단 가공시 과도한 수축으로 뒤틀림현상이(Wrinkle) 발생하는 문제를 방지하며, 열풍오븐내에서 필라멘트간의 융착에 의한 사절 발생의 문제를 방지할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 열고정은 열풍 오븐에서 진행될 수 있다.
이하 본 발명을 이용한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 이는 본 발명의 예시일 뿐이며 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아님이 당업자들에게 자명하다.
실시예 및 비교예 중의 측정법을 이하에 나타낸다.
1. 용융지수 (Melt index, M.I)
용융지수의 측정 대상인 수지나 섬유를 짧게 분쇄한 후 230℃, 2.16kgf 하중조건에서 ASTM D1238법으로 10분간 흐르는 양을 측정한다.
2. 원사의 강신도 측정방법
원사를 표준상태, 즉 온도 25℃ 와 상대습도 65%인 상태의 항온ㅇ항습실에서 24시간 동안 방치한 후에 ASTM D-22565의 방법으로 시료를 인장시험기를 통해 측정한다.
3. 열수 수축률 측정방법
원사를 표준상태, 즉 온도 25℃와 상대습도 65%의 항온ㅇ항습실에서 24시간 동안 방치한다. 100℃의 열수에 5분 동안 담근 후 탈수한 뒤 원사를 표준상태에서 24시간 동안 방치한다. 원사의 줄어든 수축률을 하기 수학식에 따라 측정 한다.
[수학식]
열수 수축률(%) ＝(L0 ―L1) / L0 × 100
상기 수학식에서,
L0은 시료를 표준상태에서 24시간 동안 방치한 후에 초하중(0.01g/d)하에서 측정한 길이이고, L1은 일정시간 열수처리 후에 초하중(0.01g/d)하에서 줄어든 시료의 길이이다.
4. 방사성 평가
노즐에서 방사되는 필라멘트 중에서 냉각 도중이나 연신과정에서 사절되는 갯수를 사절감지센서나 육안으로 관찰하여 시간당 기록한다.
5. 평균 직경의 측정방법 ( KS K ISO 5084 )
일본 미쓰도요사 (MITUTOYO)의 두께 측정기를 이용하여 모노필라멘트 1 가닥을 편평한 두 게이지 사이에 끼운 후 디스플레이에 나오는 숫자를 0.001 mm 단위까지 측정하여 5회 평균값을 기록한다.
6. 일광견뢰도 측정방법 (KS K ISO 105-B02)
염색물이 햇빛의 자외선에 의해 색소가 파괴되어 색상이 퇴색되는 정도를 측정하는 시험방법 시험편과 표준 청색염포을 제논아크 인공광원하에서 20시간 조사 후 시험편과 표준 청색염포의 시험 전후 의 변퇴 정도를 비교하여 등급을 결정한다.
결과표시 방법은 다음과 같다.
시험이 완료된 시험편을 조광된 부분과 조광되지 않은 부분을 비교하여 색변화, 즉 색상, 농담의 변화가 표준퇴색되었는가를 확인하여 판정한다. 표준퇴색이라고 하는 정도는 변퇴색용 표준회색색표 4급과 동일하거나 표준청색염포 L4를 20시간 조광하였을 때의 퇴색과 같은 정도를 말한다.
실시예 1 내지 3
카본함량이 20중량%인 블랙칼라 마스터배치 및 용융지수 30g/10min의 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPEE) 수지를 포함하는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 조성물을 압출온도 230℃에서 폴리머 기어펌프를 이용하여 분당 50g의 토출량으로 구멍이 48개인 노즐을 통해 용융폴리머를 압출시키고, 10℃의 냉수조에서 냉각시킨 다음, 계속해서 다단 롤러에서 다단 연신을 거친 후 열풍오븐에서 열처리를 행하여 최종적으로 평균 직경 0.14mm (180 데니어 섬도)로 권취하였다. 이때 다단 연신은 구체적으로 1차 연신은 3에서 3.5 연신비로, 2차 연신은 1.1에서 1.5 연신비로 실시하였다.
그 외, 구체적인 칼라마스터 배치의 함량, 압출온도, 냉각온도, 연신비, 연신온도는 하기 표 1의 조건으로 실시하였으며, 그에 따라 얻어진 원사의 물성(강도, 신도, 열수수축율)과 상기원사로 제편된 시료의 일광견뢰도를 측정하여 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3
칼라마스터배치의 함량
(중량%)		 4 5 4
압출기 후단필터
팩상단 필터
노즐상부 필터		 200# 필터
200# 필터
400# 필터		 300# 필터
200# 필터
400# 필터		 200# 필터
300# 필터
200# 필터
수지 용융지수(M.I)
(g/10min)		 30 20 35
연신비 4.5 4.5 5.0
열고정온도(℃) 180 190 170
강력(g) 450 500 470
열수수축율(%) 10 9 11
방사성 시간당 0회 사절 시간당 0회 사절 시간당 0회 사절
일광견뢰도 4 4 4
상기 표 1에서 나타난 바와 같이 실시예에 의한 원착 탄성 모노필라멘트 섬유는 방사공정 중 사절이 없었으며 강력 400g 이상, 열수수축율 9~11%, 일광견뢰도가 4급으로 확인되었다.
비교예 1 내지 3
실시예와 동일하되, 하기 표 2의 조건으로 실시하였으며, 그에 따라 얻어진 원사의 물성과 일광견뢰도를 평가하였다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3
칼라마스터배치의 함량
(중량%)		 사용안함 4 4
압출기 후단필터
팩상단 필터
노즐상부 필터		 200# 필터
200# 필터
400# 필터		 사용안함
사용안함
100#		 200# 필터
200# 필터
400# 필터
수지 용융지수(M.I)
(g/10min)		 30 30 10
연신비 4.5 4.5 4.0
열고정온도(℃) 170 170 170
강력(g) 500 480 600
열수수축율(%) 11 10 10
방사성 시간당 0회 사절 시간당 3회 사절 시간당 1회 사절
일광견뢰도 2 2 4
상기 표 2에서 나타난 바와 같이 비교예는 실시예와 대비하여 방사성과 일광견뢰도가 떨어지는 것으로 분석되었다.
비교예 1은 칼라마스터칩을 사용하지 않고 생산된 원사를 염색한후 일광견뢰도를 평가한 결과 2급 수준으로 옥외에서 장기간 사용에는 부적합하였다. 비교예 2는 통상적인 모노필라멘트 제조공정처럼 노즐상부에서만 필터를 끼우고 사용한 결과 수지내 고분자겔이 방사시 사절을 계속 발생시켜서 정상적인 생산작업이 곤란하였다.
비교예 3은 용융지수가 낮은 수지를 사용하여 원사의 강력은 우수하나 노즐에서의 과다한 전단응력으로 인해 일부 노즐 구멍에서 멜트프랙처가 발생하여 방사시 사절이 자주 발생하는 것을 관찰할 수 있었다.
본 발명의 일실시예에 의해 제조된 원착 탄성 모노필라멘트 섬유는 방사공정성이 양호하여 0.20 mm 이하의 생산작업이 가능하고 일광견뢰도도 4급으로 우수한 효과가 있다.
[부호의 설명]
1, 10 : 압출기 2 : 냉각조 3 : 롤러 4 : 열수조 5 : 열풍오븐
20: 연결기 30: 방사팩 40: 방사노즐 51, 52, 53: 필터

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 원착 탄성 모노필라멘트 섬유의 제조방법으로서,
    (S1) 칼라마스터배치 1 내지 5 중량%와 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 95 내지 99 중량%를 포함하는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 조성물을 압출기 내에서 용융 혼련하고 방사노즐로 방사하여 미연신사를 형성하는 단계로서, 상기 방사 과정 중 상기 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 조성물을 상기 압출기부터 상기 방사노즐까지 3단계의 필터를 통과시키고,
    상기 칼라마스터배치가 무기 칼라 안료 5 내지 20 중량% 및 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 80 내지 95 중량%를 포함하고,
    상기 3단계의 필터가 압출기 후단, 방사팩 상단, 및 방사노즐 상부에 위치하고,
    상기 필터의 사양이 100 메쉬 내지 1,000 메쉬인 단계;
    (S2) 상기 미연신사를 냉각하는 단계;
    (S3) 상기 냉각된 미연신사를 다단 연신하는 단계; 및
    (S4) 상기 연신된 결과물을 열고정, 이완, 및 권취하는 단계를 포함하고,
    상기 냉각하는 단계나 연신하는 단계에서 사절되는 개수가 0개이고,
    상기 원착 탄성 모노필라멘트 섬유가 20 내지 35g/10min의 용융지수를 갖는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 수지 99 내지 99.95 중량% 및 무기 칼라 안료 0.05 내지 1 중량%를 포함하고, 0.20 mm 이하의 평균 직경과 4급의 일광 견뢰도를 갖는 원착 탄성 모노필라멘트 섬유의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 용융방사가 220 내지 250℃의 압출온도 및 20 내지 100m/min의 방사속도로 실시되는 것을 특징으로 하는 원착 탄성 모노필라멘트 섬유의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제4항에있어서,
    상기 (S2)단계의 냉각온도가 50℃ 이하인 것을 특징으로 하는 원착 탄성 모노필라멘트 섬유의 제조방법.
  9. 제4항에있어서,
    상기 (S3)단계의 다단연신의 연신비가 4.0 내지 6.0인 것을 특징으로 하는 원착 탄성 모노필라멘트 섬유의 제조방법.
  10. 삭제
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