KR102575877B1

KR102575877B1 - 흡습성, 주름방지성이 우수한 심초 복합 단면섬유

Info

Publication number: KR102575877B1
Application number: KR1020187006770A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 요시오카; 켄타로 타카기; 요시후미 사토
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2016-11-01
Publication date: 2023-09-07
Also published as: TW201734273A; CN108138378A; KR20180079288A; EP3375918A1; CA3003107A1; JP6213693B2; AU2016351997A1; AU2016351997B2; CN108138378B; JPWO2017082110A1; US20190024264A1; EP3375918A4; EP3375918B1; WO2017082110A1

Abstract

심부 폴리머가 열가소성 폴리머이며, 초부 폴리머가 세바신산 단위를 주성분으로 하는 디카르복실산 단위를 갖는 폴리아미드이며, 비등수 수축률이 6.0∼12.0%, 섬유의 인장시험에 있어서의 3% 신장시의 단위섬도당 응력이 0.60cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 심초 복합 단면섬유. 흡습성능과 주름방지성이 우수하고, 또한 세탁해도 흡습성능을 유지하는 심초 복합 단면섬유를 제공한다.

Description

흡습성, 주름방지성이 우수한 심초 복합 단면섬유

본 발명은 흡습성, 주름방지성이 우수한 심초 복합 단면섬유에 관한 것이다.

폴리아미드나 폴리에스테르 등의 열가소성 수지로 이루어지는 합성 섬유는 강도, 내약품성, 내열성 등이 우수하므로, 의료용도나 산업용도 등에 폭넓게 사용되고 있다.

특히 폴리아미드 섬유는 그 독특한 부드러움, 높은 인장 강도, 염색시의 발색성, 높은 내열성 등의 특성에 추가해서, 흡방습 성능이 우수해서 이너 웨어, 스포츠 웨어 등의 용도에 널리 사용되고 있다. 그러나, 폴리아미드 섬유는 면 등의 천연섬유와 비교하면 흡방습 성능은 충분하다고는 할 수 없고, 또한 축축함이나 달라붙는 느낌이라는 문제점을 갖고, 착용 쾌적성의 면에서 천연섬유에 뒤떨어지는 것이 문제로 되고 있다.

그러한 배경으로부터 축축함이나 달라붙는 느낌을 방지하기 위한 우수한 흡방습 성능을 나타내고, 천연섬유에 가까운 착용 쾌적성을 갖는 합성 섬유가 주로 이너 용도나 스포츠 의료 용도에 있어서 요망되고 있다.

그래서, 특허문헌 1에는 심부와 초부로 이루어지고 심부가 섬유 표면에 노출되지 않는 형상의 심초 복합 단면섬유이며, 하드 세그먼트가 폴리카프로아미드인 폴리에테르블록아미드 공중합체를 심부로 하고, 폴리카프로아미드를 초부로 한 섬유 횡단면에 있어서의 심부와 초부의 면적비율이 3/1∼1/5인 심초 복합 단면섬유가 개시되어 있다.

또한 특허문헌 2에는 열가소성 폴리머를 심부로 하고, 섬유형성성 폴리아미드를 초부로 한 심초 복합 단면섬유로서, 상기 심부를 형성하는 열가소성 폴리머의 주성분이 폴리에테르에스테르아미드 공중합체이며, 또한 심부의 비율이 복합 섬유 전체 중량의 5∼50중량%인 것을 특징으로 하는 흡방습 성능이 우수한 심초 복합 단면섬유가 개시되어 있다.

또한 특허문헌 3에는 폴리에테르블록아미드 공중합체를 심부로 하고, 폴리아미드나 폴리에스테르 등의 섬유형성성 폴리머를 초부로 한, 심부를 노출 각도로 5°∼90°의 범위에서 노출시키고 있는 제전 성능, 흡수 성능, 접촉 냉감이 우수한 심초 복합 단면섬유가 개시되어 있다. 이들 특허문헌 1∼3의 심초 복합 단면섬유는 이너나 스포츠 용도에서 직편물로서의 사용이 진행되고 있다.

국제공개 제2014/10709호 일본 특허공개 평 6-136618호 공보 국제공개 제2008/123586호

그러나, 특허문헌 1∼3의 심초 복합 단면섬유는 심성분 폴리머의 높은 흡습성능에 의해, 흡방습성이 우수하지만, 수축 특성이 높고, 유연성이 있는 폴리머인 점에서 염색 공정에서 섬유가 변형되기 쉽고, 주름이 생기기 쉬운 것이 과제였다. 또한 세탁시에 있어서도 같은 현상이 일어나기 쉬웠다. 또한, 심부가 반복의 실사용에 의해 열화되어 반복 사용에 의한 흡습성능의 저하도 과제였다.

본 발명은 상기 종래 기술의 과제를 극복해서 흡방습 성능과 주름방지성이 우수한 심초 복합 단면섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 세탁해도 흡습성능을 유지하는 심초 복합 단면섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 하기의 구성으로 이루어진다.

(1)심부 폴리머가 열가소성 폴리머이며, 초부 폴리머가 세바신산 단위를 주성분으로 하는 디카르복실산 단위를 갖는 폴리아미드이며, 비등수 수축률이 6.0∼12.0%, 섬유의 인장시험에 있어서의 3% 신장시의 단위섬도당 응력이 0.60cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 심초 복합 단면섬유.

(2)초부의 α결정 배향 파라미터가 2.10∼2.70인 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 심초 복합 단면섬유.

(3)비등 처리 전후에서의 섬유의 인장시험에 있어서의 3% 신장시의 단위섬도당 응력유지율이 60% 이상인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 심초 복합 단면섬유.

(4) (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 심초 복합 단면섬유를 적어도 일부에 갖는 포백.

(5) (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 심초 복합 단면섬유를 적어도 일부에 갖는 섬유 제품.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 흡습성능과 주름방지성이 우수하고, 또한 세탁해도 흡습성능을 유지하는 심초 복합 단면섬유를 제공할 수 있다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 초부 폴리머에 세바신산 단위를 주성분으로 하는 디카르복실산 단위를 갖는 폴리아미드, 심부 폴리머에 높은 흡습성능을 갖는 열가소성 폴리머를 사용한다.

초부의 세바신산 단위를 주성분으로 하는 디카르복실산 단위를 갖는 폴리아미드란 소위 탄화수소가 주쇄가 아미드 결합을 통해 연결된 고분자량체로 이루어지는 폴리머이며, 구체적으로는 폴리펜타메틸렌세바카미드, 폴리헥사메틸렌세바카미드 등이나 이들의 공중합체를 들 수 있지만, 경제적인 면, 제사가 비교적 용이한 점이나 염색성, 기계특성이 우수한 점 등으로부터 이러한 폴리아미드로서는 주로 폴리헥사메틸렌세바카미드로 이루어지는 폴리아미드인 것이 바람직하다.

초부의 세바신산 단위를 주성분으로 하는 디카르복실산 단위를 갖는 폴리아미드에는 각종 첨가제, 예를 들면, 윤기제거제, 난연제, 산화방지제, 자외선흡수제, 적외선흡수제, 결정핵제, 형광증백제, 대전방지제, 흡습성 폴리머, 카본 등을 총첨가물 함유량이 0.001∼10중량%의 사이에서 필요에 따라 공중합 또는 혼합되어 있어도 좋다.

심부의 높은 흡습성능을 갖는 열가소성 폴리머란 펠릿 형상으로 측정한 ΔMR이 10% 이상인 폴리머를 가리키고, 폴리에테르에스테르아미드 공중합체나 폴리비닐알콜, 셀룰로오스계 열가소성 폴리머 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 열안정성이나 초부의 폴리아미드와의 상용성이 좋고 내박리성이 우수한 관점으로부터 폴리에테르에스테르아미드 공중합체가 바람직하다.

여기에서 말하는 ΔMR이란 펠릿을 칭량병에 1∼2g 정도 칭량하고, 110℃에서 2시간 건조시킨 후의 중량(W0)을 측정하고, 다음에 펠릿을 20℃, 상대습도 65%에서 24시간 유지한 후의 중량(W65)을 측정한다. 그리고, 펠릿을 30℃, 상대습도 90%에서 24시간 유지한 후의 중량(W90)을 측정한다. 그리고, 이하의 식에 따라 계산한 것이다.

MR65(%)=[(W65-W0)/W0]×100

MR90(%)=[(W90-W0)/W0]×100

ΔMR(%)=MR90-MR65.

폴리에테르에스테르아미드 공중합체란 동일 분자쇄내에 에테르 결합, 에스테르 결합 및 아미드 결합을 갖는 블록 공중합체이다. 보다 구체적으로는 락탐, 아미노카르복실산, 디아민과 디카르복실산의 염으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 폴리아미드 성분(A) 및 디카르복실산과 폴리(알킬렌옥사이드)글리콜로 이루어지는 폴리에테르에스테르 성분(B)을 중축합 반응시켜서 얻어지는 블록 공중합체 폴리머이다.

폴리아미드 성분(A)으로서는 ε-카프로락탐, 도데카노락탐, 운데카노락탐 등의 락탐류, 아미노카프론산, 11-아미노운데칸산, 12-아미노도데칸산 등의 ω-아미노카르복실산, 폴리헥사메틸렌아디파미드, 폴리헥사메틸렌세바카미드, 폴리헥사메틸렌도데칸아미드 등의 전구체인 디아민-디카르복실산의 나일론 염류가 있고, 바람직한 폴리아미드 성분은 ε-카프로락탐이다.

폴리에테르에스테르 성분(B)은 탄소수 4∼20의 디카르복실산과 폴리(알킬렌옥사이드)글리콜로 이루어지는 것이다. 탄소수 4∼20의 디카르복실산으로서는 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 세바신산, 도데칸산 등의 지방족 디카르복실산, 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산 등의 방향족 디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산 등의 지환식 디카르복실산 등을 들 수 있고, 1종 또는 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있다. 바람직한 디카르복실산으로서는 아디프산, 세바신산, 도데칸산, 테레프탈산, 이소프탈산이다. 또 폴리(알킬렌옥사이드)글리콜로서는 폴리에틸렌글리콜, 폴리(1,2- 및 1,3-프로필렌옥사이드)글리콜, 폴리(테트라메틸렌옥사이드)글리콜, 폴리(헥사메틸렌옥사이드)글리콜 등을 들 수 있고, 특히 양호한 흡습성능을 갖는 폴리에틸렌글리콜이 바람직하다.

폴리(알킬렌옥사이드)글리콜의 수 평균 분자량은 300∼10000이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500∼5000이다. 분자량이 300 이상이면 중축합 반응 중에 계외로 비산되기 어렵고, 흡습성능이 안정된 섬유가 되므로 바람직하다. 또한 10000 이하이면 균일한 블록 공중합체가 얻어져서 제사성이 안정되므로 바람직하다.

폴리에테르에스테르 성분(B)의 구성비율은 몰비로 20∼80%인 것이 바람직하다. 20% 이상이면, 양호한 흡습성이 얻어지므로 바람직하다. 또한 80% 이하이면, 양호한 염색 견뢰성이나 세탁 내구성이 얻어지므로 바람직하다.

이러한 폴리에테르에스테르아미드 공중합체로서 알케마사제 "MH1657"이나 "MV1074" 등이 시판되고 있다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 비등수 수축률이 6.0∼12.0%인 것이 필요하다. 비등수 수축률이 12.0%를 초과할 경우, 염색 공정에서 섬유가 변형되기 쉽고, 주름이 생기기 쉽다. 또한 비등수 수축률이 6.0% 미만인 경우, 주름방지성은 우수하지만, 제사 공정에서의 조업성 악화, 품질 저하를 야기하는 경우가 있다. 비등수 수축률을 상기 범위로 함으로써, 주름방지성이 우수하다. 바람직하게는 6.0∼10.0%이다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 섬유의 인장시험에 있어서의 3% 신장시의 단위섬도당 응력이 0.60cN/dtex 이상인 것이 필요하다. 섬유의 인장시험에 있어서의 3% 신장시의 응력은 시료를 JIS L1013(화학섬유 필라멘트사 시험 방법, 2010년)에 나타내어지는 정속 신장 조건으로 인장시험을 행하고, 인장강도-신장 곡선에 있어서의 시료가 3% 신장한 점에서의 강력으로부터 구한다. 이 강력을 섬유의 섬도로 나눈 것이 섬유의 인장시험에 있어서의 3% 신장시의 단위섬도당 응력이다.

섬유의 인장시험에 있어서의 3% 신장시의 단위섬도당 응력은 인장강도-신장 곡선의 상승 부분이며, 섬유의 강직성을 나타내는 파라미터이다. 이 값이 클수록(인장강도-신장 곡선의 상승이 급구배일수록) 강직한 섬유이다. 즉, 섬유의 인장시험에 있어서의 3% 신장시의 단위섬도당 응력을 0.60cN/dtex 이상으로 함으로써, 염색 공정에서의 섬유의 변형이 억제되어 주름방지성이 우수한 섬유로 할 수 있다. 바람직하게는 0.70cN/dtex 이상이다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 초부의 폴리아미드의 α결정 배향 파라미터가 2.10∼2.70인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 2.20∼2.60이다. α결정은 안정된 결정형이며, 높은 응력이 가해졌을 때에 α결정이 형성되는 것이 일반적으로 알려져 있다. 초부의 폴리아미드의 α결정 배향 파라미터를 이러한 범위로 함으로써 초부의 폴리아미드에 방사로부터 인취시의 연신 및 인취 롤러간에서의 연신이 우선적으로 가해져서 안정된 결정형인 α결정이 충분히 존재하는 것이 가능해진다. 그 결과, 용융 방사시에 연신력이 초부의 폴리아미드에 집중되고, 심부의 높은 흡습성능을 갖는 열가소성 폴리머의 결정화가 억제되어 심초 복합 섬유의 흡습성능을 보다 높일 수 있음과 아울러, 초부의 강직성이 증가하여 심초 복합 섬유의 인장응력을 보다 높일 수 있다.

초부의 폴리아미드의 α결정 배향 파라미터가 2.10 이상이면, 초부의 폴리아미드의 결정화가 진행되어 심초 복합 단면섬유로서의 3% 신장시의 인장응력이 양호하게 되고, 또한, 심부의 높은 흡습성능을 갖는 열가소성 폴리머의 결정화가 진행되지 않아 흡방습 성능도 양호해진다. 한편, α결정 배향 파라미터가 2.70 이하이면, 초부의 폴리아미드의 결정화가 진행되지 않아 고차 가공 공정에서의 실의 끊어짐이나 보풀의 발생을 억제할 수 있으므로 생산성이 향상된다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 비등수 처리 전후에서의 섬유의 인장시험에 있어서의 3% 신장시의 단위섬도당 응력 유지율이 60% 이상인 것이 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 염색 공정에서의 섬유 구조 변화 및 결정 배향도 변화가 적고, 섬유의 수축이 억제됨과 아울러 섬유의 강직성도 유지하기 쉬워 주름방지성이 우수한 섬유로 할 수 있다. 섬유를 비등수 처리하면, 주로 비결정부에 섬유 구조 변화가 생기고, 비결정부의 아미드 결합간의 수소결합이 절단되고, 분자쇄의 운동성이 향상되고, 배향도가 저하된다. 그 결과, 비결정부의 섬유 구조 변화 및 배향도가 변화됨으로써, 섬유가 수축함과 아울러, 섬유의 강직성이 저하된다. 그 때문에 섬유의 수축을 가능한 한 억제하는 것, 비등수 전후에서 섬유의 강직성을 가능한 한 유지시킴으로써 염색 공정에서의 섬유의 변형이 억제되어 주름방지성이 향상된다. 또한 세탁시에 있어서도 섬유의 변형이 억제되어 주름방지성이 향상된다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유를 구성하는 심부의 높은 흡습성능을 갖는 열가소성 폴리머는 결정성이 낮고, 강직성이 부족한 폴리머이다. 그 때문에 비등수 처리에 의해 수축 특성이 높아져서 유연성을 증가시키기 쉬운 폴리머이기도 하다. 그래서, 본 발명의 심초 복합 단면섬유는 초부 폴리머에 폴리아미드 중에서도 비교적 강직성이 높고, 수축성이 낮은 폴리헥사메틸렌세바카미드로 이루어지는 폴리아미드를 선택함으로써 초부에 강성을 주고, 또한 후술하는 바와 같이 특정 제사조건(열 셋트 온도나 급유 위치 등)으로 섬유화함으로써 수축 특성을 억제하고, 강성을 향상시킴으로써 주름방지성과 흡습성능을 향상시키는 것이다. 더 바람직하게는 70% 이상이다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 인장강도가 3.0cN/dtex 이상인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3.5∼5.0cN/dtex이다. 이러한 범위로 함으로써 실용 내구성이 우수한 제품을 제공하는 것이 가능해진다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 신도가 35% 이상인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 40∼65%이다. 이러한 범위로 함으로써 제직, 제편, 가연이라는 고차 공정에서의 통과성이 양호하게 된다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 착용시에 양호한 쾌적성을 얻기 위해서 의복내의 습도를 조절하는 기능을 갖는 것이 필요하다. 습도조정의 지표로서 경∼중 작업 또는 경∼중 운동을 행했을 때의 30℃×90% RH로 대표되는 의복내 온습도와, 20℃×65% RH로 대표되는 외기 온습도에 있어서의 흡습율의 차로 나타내어지는 ΔMR을 사용한다. ΔMR은 크면 클수록 흡습성능이 높아 착용시의 쾌적성이 양호한 것에 대응한다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 ΔMR이 5.0% 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 7.0% 이상, 더 바람직하게는 10.0% 이상이다. 이러한 범위로 함으로써 착용시의 축축함이나 달라붙는 느낌을 억제할 수 있이 쾌적성이 우수한 의료가 제공 가능해진다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 세탁 20회후의 ΔMR의 유지율이 90% 이상 100% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 95% 이상 100% 이하이다. 이러한 범위로 함으로써 실사용에 견딜 수 있는 세탁 내구성이 얻어지므로, 우수한 쾌적성을 유지한 의료를 제공 가능해진다. 또한, ΔMR이 5.0% 이상 또한 세탁 20회후의 ΔMR의 유지율이 90% 이상을 충족시키는 것이 실사용에 견딜 수 있는 세탁 내구성을 가진 쾌적성이 우수한 의료를 제공하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 필라멘트, 스테이플 어느 쪽이라도 좋고, 용도에 따라 선택된다. 또한 총섬도, 필라멘트 개수(장섬유인 경우), 길이·권축수 (단섬유인 경우)도 특별히 한정은 없지만, 의료용 장섬유 소재로서 사용하는 것을 고려하면, 총섬도는 5∼235dtex, 필라멘트수는 1∼144개가 바람직하다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 용융 방사, 복합 방사의 방법에 의해 얻을 수 있지만, 예시하면 이하와 같다. 예를 들면 폴리아미드(초부)와 높은 흡습성능을 갖는 열가소성 폴리머(심부)를 따로따로 용융해서 기어 펌프로 계량·수송하고, 그대로 복합류를 형성해서 용융 방사 구금으로부터 토출하고, 침니 등의 사조 냉각 장치에 의해 사조를 실온까지 냉각하고, 급유 장치로 급유·집속하고, 제1유체 교락 노즐 장치로 교락하고, 인취 롤러와 연신 롤러의 둘레속도의 비에 따라 연신한다. 또한 사조를 연신 롤러에 의해 열 셋트하고, 와인더(권취장치)로 권취한다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유를 얻기 위해서는 적절한 분자구조의 폴리아미드를 선택하는 것, 적합한 인취 속도, 급유 위치, 연신후의 열 셋트 온도를 채용하면 바람직하게 제어할 수 있다. 이들에 대해서, 이하 상세하게 설명한다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유에 사용하는 폴리아미드는 상술한 바와 같이, 초부에 세바신산 단위를 주성분으로 하는 디카르복실산 단위를 갖는 폴리아미드, 소위 탄화수소가 주쇄에 아미드 결합을 통해 연결된 고분자량체로 이루어지는 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 초부에 아미드 결합간에서의 수소결합의 형성능이 높은 폴리아미드를 선택함으로써 100℃를 초과하는 고온염색이나 건조에 있어서도, 비결정부의 아미드 결합간의 수소결합이 절단되기 어렵고, 초부의 섬유 구조 변화가 적어져서 염색시의 포백의 주름방지성이 우수한 심초 복합 단면섬유가 얻어진다. 여기에서 말하는 아미드 결합간의 수소 결합 형성능은 폴리아미드 분자 주쇄의 자유도의 크기, 즉 아미드 결합 1개당 메틸렌기의 수의 많음에 의해 정해진다. 따라서, 초부에 이러한 범위의 폴리아미드를 선택함으로써 염색시의 포백의 주름방지성이 우수한 심초 복합 단면섬유가 얻어진다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유에 사용하는 폴리아미드에는 각종 첨가제, 예를 들면 윤기제거제, 난연제, 산화방지제, 자외선흡수제, 적외선흡수제, 결정핵제, 형광증백제, 대전방지제, 흡습성 폴리머, 카본 등을 총첨가물 함유량이 0.001∼10중량%로 필요에 따라 공중합 또는 혼합되어 있어도 좋다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유에 사용하는 폴리아미드 칩의 황산 상대 점도는 2.30∼3.30인 것이 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써 초부의 폴리아미드에 적절한 연신을 가하는 것이 가능해진다. 초부의 폴리아미드의 황산 상대 점도가 2.30 이상이면, 실용 가능한 섬유의 강신도가 얻어진다. 한편, 황산 상대 점도가 3.30 이하이면, 방사에 적합한 용융 점도이기 때문에, 용융 방사시의 예사성이 향상되어 실의 끊어짐이 없는 안정된 생산이 가능해진다. 더 바람직하게는 2.50∼3.10이다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유의 심부의 비율은 복합 섬유 100중량부에 대해서 20중량부∼80중량부인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 30중량부∼70중량부이다. 이러한 범위로 함으로써, 초부의 폴리아미드에 적절한 연신을 가하는 것이 가능해진다. 또한 양호한 염색 견뢰성, 흡습성능이 얻어진다.

용융 공정에 있어서, 초부에 사용하는 세바신산 단위를 주성분으로 하는 디카르복실산 단위를 갖는 폴리아미드에 대해서 폴리헥사메틸렌세바카미드 칩인 경우에는 250∼290℃, 심부에 사용하는 높은 흡습성능을 갖는 열가소성 폴리머에 대해서 알케마사제 "MH1657"인 경우에는 220∼260℃인 것이 바람직하다.

인취 공정에 있어서, 인취 속도는 2500∼3400m/min인 것이 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써 심부 폴리머의 배향 결정화를 적당하게 진행시키고, 심부 폴리머의 결정화를 적당하게 억제시킴으로써 3% 신장시의 단위섬도당 응력과 비등수 수축률을 바람직한 범위로 제어할 수 있어 흡습성능과 주름방지성이 우수하고, 또한 세탁해도 흡습성능을 유지할 수 있다. 3400m/min을 초과하는 경우, 방사장력에 의해 연신될 때에 초부의 폴리아미드의 배향 결정화가 진행되지만, 기계연신 배율이 낮아지므로, 초부의 폴리아미드의 α결정 배향 파라미터는 저하되고, 초부 폴리머의 강직성이 저하되어 주름이 생기기 쉽다. 2500m/min 미만인 경우, 기계연신 배율이 높게 되지만, 방사장력에 의한 연신이 불충분하기 때문에, 초부의 폴리아미드의 α결정 배향 파라미터는 저하되고, 초부 폴리머의 강직성이 저하되어 주름이 생기기 쉬운 섬유가 된다. 또한 심부 폴리머의 배향 결정화가 진행되어 흡습성능이 저하된다. 더 바람직하게는 2700∼3200m/min이다.

급유 공정에 있어서, 구금 하면으로부터의 급유 위치는 800∼1500mm인 것이 바람직하다. 구금으로부터 토출된 폴리머는 냉각 장치에 의해 냉각풍을 분사하여 사조를 고화하고, 고화 위치로부터 급유 위치까지의 사이는 수반류를 수반하는 방사장력에 의해 연신되고, 그 후 인취 롤러와 연신 롤러간에서 기계연신한다. 본 발명의 심초 복합 단면섬유는 초부 폴리머의 배향 결정화를 촉진시켜서 강직성을 높이기 위해서는 기계연신 배율을 높게, 심부 폴리머의 배향 결정화를 억제시켜서 흡습성능을 높이기 위해서는 방사장력을 작게 하는 것이 포인트가 된다. 즉, 급유 위치를 이러한 범위로 함으로써 섬유의 인장시험에 있어서의 3% 신장시의 단위섬도당 응력을 크게 할 수 있어 주름방지성과 흡습성능이 우수한 섬유가 얻어진다. 급유 위치가 800mm 미만인 경우, 구금-급유 위치간의 굴곡이 커짐과 아울러, 사조가 충분히 고화되지 않는 상태에서 사조에 급유하는 점에서 실의 끊어짐이 다발하여 조업성이 저하되는 경우가 있다. 또한 급유 위치가 1500mm를 초과하는 경우, 방사장력이 높아지므로 심부 폴리머의 배향 결정화가 진행되어 흡습성능이 저하될 뿐만 아니라, 기계연신 배율이 낮아지므로 초부 폴리머의 강직성이 저하되므로 주름이 생기기 쉬운 섬유가 되는 경우가 있다. 더 바람직하게는 1000∼1300mm이다.

연신 공정에 있어서, 연신후의 열 셋트 온도는 165∼180℃인 것이 바람직하다. 롤러간의 연신에 의해, 배향 결정화가 진행된 섬유는 가열 롤러 상에서의 고온열 셋트 처리에 의해 더 결정화가 진행되어 섬유구조가 안정화된다. 비등수 수축률은 섬유의 비결정부의 수축, 결국은 비결정부의 비율에 의한다. 또, 본 발명에서 말하는 열 셋트 온도란 가열 롤러의 설정 온도를 나타낸다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유를 구성하는 심부의 높은 흡습성능을 갖는 폴리머는 비결정성이 높고, 수축성이 큰 점에서 단독 폴리머로 섬유화했을 경우에서의 비등수 수축률은 큰 것이 예상된다. 그래서, 본 발명의 심초 복합 단면섬유는 초부 폴리머에 폴리아미드 중에서도 비교적 강직성이 높고, 수축성이 낮은, 세바신산 단위를 주성분으로 하는 디카르복실산 단위를 갖는 폴리아미드를 사용함으로써 초부에 강성을 주고, 심부의 수축성을 억제함과 아울러, 이러한 범위의 온도에서 연신후에 열 셋트함으로써 섬유구조가 안정되고, 비등수 수축률을 6. 0∼12.0%로 컨트롤 할 수 있어 주름방지성이 우수한 섬유가 얻어진다. 열 셋트 온도가 165℃ 미만인 경우, 초부의 폴리아미드의 결정화가 불충분하고 섬유구조가 안정되지 않아 주름이 생기기 쉬운 섬유가 되는 경우가 있다. 또한 열 셋트 온도가 180℃를 초과할 경우, 주름방지성이 우수한 섬유가 얻어지지만, 가열 롤러 상에 방사유제의 분해물 등의 오염이 촉진되고, 품위의 악화나 방사의 실 끊어짐이 다발하여 조업성이 악화됨과 아울러, 고차 가공 공정 통과성이 악화되는 경우가 있다. 더 바람직하게는 170∼175℃이다.

본 발명의 심초 복합 단면섬유는 흡습성능이 우수하므로 의료품에 바람직하게 사용되며, 포백형태로서는 직물, 편물, 부직포 등 목적에 따라서 선택할 수 있다. 전술한 바와 같이, ΔMR은 크면 클수록 흡습성능이 높고, 착용시의 쾌적성이 양호한 것에 대응한다. 따라서, 본 발명의 심초 복합 섬유를 적어도 일부에 갖는 포백은 ΔMR이 5.0% 이상이 되도록 본 발명의 복합 섬유의 혼률을 조정함으로써 쾌적성이 우수한 의료를 제공할 수 있다. 의료품으로서는 이너 웨어, 스포츠 웨어 등의 각종 섬유 제품으로 할 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어서 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 또 실시예에 있어서의 특성값의 측정법 등은 다음과 같다.

(1)황산 상대 점도

폴리아미드 칩 시료를 농도 98중량%의 황산 100ml에 대해서 1g이 되도록 용해하고, 오스왈드형 점도계를 이용하여 25℃에서의 유하시간(T1)을 측정했다. 계속해서, 농도 98중량%의 황산만의 유하시간(T2)을 측정했다. T2에 대한 T1의 비, 즉 T1/T2를 황산 상대 점도로 했다.

(2)오르소클로로페놀 상대 점도(OCP 상대 점도)

폴리에테르에스테르아미드 공중합체 칩 시료를 오르소클로로페놀 100ml에 대해서 1g이 되도록 용해하고, 오스왈드형 점도계를 이용하여 25℃에서의 유하시간(T1)을 측정했다. 계속해서, 오르소클로로페놀만의 유하시간(T2)을 측정했다. T2에 대한 T1의 비, 즉 T1/T2를 오르소클로로페놀 상대 점도로 했다.

(3)섬도

1.125m/둘레의 검척기에 섬유시료를 셋트하고, 200회전시켜서, 루프상 실패를 작성하고, 열풍건조기로 건조후(105±2℃×60분), 칭량 천칭으로 실패중량을 칭량하고, 공정 수분율을 곱한 값으로부터 정량 섬도를 산출했다.

(4)강도, 신도

섬유시료를 오리엔테크(주)제 "TENSILON"(등록상표), UCT-100으로 JIS L1013(화학섬유 필라멘트사 시험 방법, 2010년)에 나타내어지는 정속 신장 조건으로 측정했다. 신도는 인장 강도-신장 곡선에 있어서의 최대 강력을 나타낸 점의 신장으로부터 구했다. 또한 강도는 최대 강력을 정량 섬도로 나눈 값을 강도로 했다. 측정은 10회 행하고, 평균값을 강도 및 신도로 했다.

(5)3% 신장시의 단위섬도당 응력(3% 신장시 응력)

상기 (4)항의 방법으로 섬유시료의 인장시험을 행하고, 인장 강도-신장 곡선에 있어서의 시료가 3%의 신장을 나타낸 점에서의 강력을 구하여 3% 신장시 응력으로 했다. 측정은 10회 행하고, 평균값을 3% 신장시 응력으로 했다.

(6)α결정 배향 파라미터

섬유시료를 레이저 라만 분광법으로 측정하고, 1120cm^-1부근에 확인되는 나일론의 α결정에 유래하는 라만 밴드의 평행 편광에서의 강도비(I1120)평행)와, 수직 편광에서의 강도비(I1120)수직)의 비를 취함으로써 배향도 평가의 파라미터로 했다. 또한 배향에 대한 이방성이 작은 CH 변각 밴드(1440cm^-1부근)의 라만 밴드 강도를 기준으로 하여 각 편광 조건(평행/수직)의 산란 강도를 규격화했다.

α결정 배향 파라미터=(I1120/I1440)평행/(I1120/I1440)수직

또, 배향 측정용의 섬유시료는 수지 포매후(비스페놀계 에폭시 수지, 24시간 경화), 마이크로톰에 의해 절편화했다. 절편두께는 2.0㎛로 했다. 절편시료는 절단면이 타원형이 되도록 섬유축으로부터 약간 기울여서 절단하고, 타원형의 단축의 두께가 일정 두께가 되는 개소를 선택해서 측정했다. 측정은 현미 모드로 행하고, 시료위치에 있어서의 레이저의 스폿 지름은 1㎛이다. 심, 초층 중심부의 배향성 해석을 행하고, 배향의 측정은 편광 조건하에서 행했다. 편광방향이 섬유축과 일치하는 경우를 평행 조건, 직행하는 경우를 수직조건으로 해서 각각 얻어지는 라만 밴드 강도의 비로부터 배향의 정도를 평가했다. 또, 각 측정점에 대해서 3회 측정을 행하고, 그 평균값을 사용했다. 상세조건을 이하에 나타낸다.

레이저 라만 분광법

장치:T-64000(Jobin Yvon/아타기붓산)

조건:측정 모드;현미 라만

대물렌즈:×100

빔 지름:1㎛

광원:Ar+레이저/514.5nm

레이저 파워:50mW

회절격자:Single 600gr/mm

슬릿:100㎛

검출기:CCD/Jobin Yvon 1024×256.

(7)비등수 수축률

JIS L1013:2010 8. 18. 1(B법)에 준하여 측정했다.

(8)직물의 제조

본 발명에 있어서의 심초 복합 단면섬유를 경사, 위사에 사용하고, 경밀도 188개/2.54cm, 위밀도 155개/2.54cm로 설정하고, 워터젯룸 직기로 평조직으로 제직했다.

얻어진 생기지를 상법에 따라 1리터당 2g의 가성소다(NaOH)를 포함하는 용액으로 오픈 소퍼에 의해 정련하고, 실린더 건조기로 120℃에서 건조하고, 이어서 170℃에서 프리셋트했다. 그 후에 내압성의 드럼형 염색기로 2.0℃/분의 속도로 120℃까지 승온시키고, 120℃의 설정 온도에서 60분간 염색을 행했다. 염색후에는 유수로 20분간 수세하고, 탈수, 건조를 행하여 경밀도 200개/2.54cm, 위밀도 160개/2.54cm인 직물을 얻었다.

(9)주름방지성 평가

상기 (8)에서 얻어진 직물을 JIS L1059-2(섬유 제품의 주름방지성 시험 방법-제2부:주름 생김후의 외관평가(링클법), 2009년)의 9항에 기재된 방법으로 행하고, 5급 (가장 매끄러운 외관 )부터 1급(가장 주름의 많은 외관)으로 판정했다. 3급 이상인 경우, 주름방지성이 우수하다고 판단했다.

(10)ΔMR

상기 (8)에서 얻어진 직물을 칭량병에 1∼2g 정도 칭량하고, 110℃에 2시간 유지하여 건조시켜서 중량을 측정하고(W0), 다음에 대상물질을 20℃, 상대습도 65%로 24시간 유지한 후 중량을 측정한다(W65). 그리고, 이것을 30℃, 상대습도 90%로 24시간 유지한 후 중량을 측정한다(W90). 그리고, 이하의 식에 따라 계산했다.

MR65=[(W65-W0)/W0]×100% ·····(1)

MR90=[(W90-W0)/W0]×100% ·····(2)

ΔMR=MR90-MR65··········(3).

(11)세탁후 ΔMR

상기 (8)에서 얻어진 직물을 JIS L0217(1995) 부표 1기재의 번호 103 기재의 방법으로 반복 20회 세탁을 실시한 후, 상기 (10)기재의 ΔMR을 측정하여 산출했다.

ΔMR이 5.0% 이상인 경우, 착용시에 양호한 쾌적성이 얻어진다고 판단했다.

(12)세탁후 ΔMR 유지율

세탁 전후의 ΔMR의 변화 지표로서 세탁후의 ΔMR 유지율을 하기 식으로 산출했다.

(세탁 처리후의 ΔMR-세탁 처리전의 ΔMR)/세탁 처리전의 ΔMR×100

ΔMR 유지율이 90% 이상인 경우에는 세탁 내구성 있음으로 판단했다.

(13)고차 가공 공정 통과성

본 발명의 심초 복합 단면섬유를 이용하여, 워터젯룸 직기로 직기 회전수 750rpm, 위사 길이 1620mm로 평직물을 10필(1000m/필) 제직했을 때의 직기의 실의 끊어짐에 의한 정대 횟수를 평가하고, 실의 끊어짐이 2회 이하인 경우, 양호한 공정 통과성이라고 판단했다.

(실시예 1)

오르소클로로페놀 상대 점도가 1.69인 폴리에테르에스테르아미드 공중합체(알케마사제, MH1657(칩ΔMR:18.9))를 심부로 하고, 황산 상대 점도가 2.72인 나일론610을 초부로 하고, 각각 270℃에서 용융하고, 동심원 심초 복합용 구금으로부터 심/초비율(중량부)=50/50이 되도록 방사했다.

이 때, 얻어지는 심초 복합사의 총섬도가 56dtex가 되도록 기어 펌프의 회전수를 선정하고, 각각 22g/min의 토출량으로 했다. 그리고 사조 냉각 장치로 사조를 냉각 고화하고, 급유 장치에 의해 구금 하면으로부터의 급유 위치 1000mm에서 비함수 유제를 급유한 후, 제1유체 교락 노즐 장치로 교락을 부여하고, 제1롤인 인취 롤러의 둘레속도를 2800m/min, 인취 롤러와 연신 롤러간의 연신 배율을 1.50배로 연신, 연신 롤러의 설정 온도를 170℃로 해서 열 셋트를 행하고, 권취 속도를 4000m/min으로 권취하고, 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

얻어진 심초 복합 단면섬유에 대해서, 섬도, 강도, 신도, 3% 신장시의 단위섬도당 응력, 비등수 수축률, 비등수 처리 전후에서의 3% 신장시의 단위섬도당 응력의 유지율, α결정 배향 파라미터에 대해서 측정했다. 또한 얻어진 직물에 대해서, 주름방지성, ΔMR, 세탁후 ΔMR, 세탁후 ΔMR 유지율에 대해서 평가했다. 이들의 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 2)

가열 롤러의 열 셋트 온도를 180℃로 한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

얻어진 심초 복합 단면섬유에 대해서, 섬도, 강도, 신도, 3% 신장시의 단위섬도당 응력, 비등수 수축률, 비등수 처리 전후에서의 3% 신장시 응력의 유지율, α결정 배향 파라미터에 대해서 측정했다. 또한 얻어진 직물에 대해서, 주름방지성, ΔMR, 세탁후 ΔMR, 세탁후 ΔMR 유지율에 대해서 평가했다. 이들의 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 3)

가열 롤러의 열 셋트 온도를 165℃로 한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

얻어진 심초 복합 단면섬유사에 대해서, 섬도, 강도, 신도, 3% 신장시의 단위섬도당 응력, 비등수 수축률, 비등수 처리 전후에서의 3% 신장시 응력의 유지율, α결정 배향 파라미터에 대해서 측정했다. 또한 얻어진 직물에 대해서, 주름방지성, ΔMR, 세탁후 ΔMR, 세탁후 ΔMR 유지율에 대해서 평가했다. 이들의 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 4)

급유 위치를 구금 하면으로부터 1500mm, 권취 속도를 3900m/min으로 권취한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

(실시예 5)

급유 위치를 구금 하면으로부터 800mm로 한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

(실시예 6)

급유 위치를 구금 하면으로부터 1500mm, 인취 롤러와 연신 롤러간의 연신 배율을 1.45배, 권취 속도를 3900m/min으로 권취한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

(실시예 7)

급유 위치를 구금 하면으로부터 800mm, 인취 롤러와 연신 롤러간의 연신 배율을 1.55배, 권취 속도를 4100m/min으로 권취한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

(실시예 8)

제1롤인 인취 롤러의 둘레속도를 2500m/min, 인취 롤러-연신 롤러간의 연신 배율을 1.65배, 권취 속도를 3900m/min으로 권취한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

(실시예 9)

제1롤인 인취 롤러의 둘레속도를 3400m/min, 인취 롤러-연신 롤러간의 연신 배율을 1.20배, 권취 속도를 3900m/min으로 권취한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

(비교예 1)

가열 롤러의 열 셋트 온도를 190℃로 한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면사를 얻었다.

얻어진 심초 복합 단면섬유에 대해서, 섬도, 강도, 신도, 3% 신장시의 단위섬도당 응력, 비등수 수축률, 비등수 처리 전후에서의 3% 신장시 응력의 유지율, α결정 배향 파라미터에 대해서 측정했다. 또한 얻어진 직물에 대해서, 주름방지성, ΔMR, 세탁후 ΔMR, 세탁후 ΔMR 유지율에 대해서 평가했다. 이들의 결과를 표 2에 나타낸다.

가열 롤러의 열 셋트 온도가 높은 본 수준에 있어서는 흡습성능과 주름방지성이 우수하고, 또한 세탁해도 흡습성능을 유지하고 있지만, 가열 롤러 상에 방사유제의 분해물 등의 오염이 촉진되고, 고차 가공 공정에서의 실의 끊어짐이 다발하여 공정 통과성이 떨어지는 결과였다.

(비교예 2)

연신 롤러의 설정 온도를 150℃로 한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

가열 롤러의 열 셋트 온도가 낮은 본 수준에 있어서는 초부 나일론610과 심부 폴리에테르에스테르아미드 공중합체의 수축 특성과의 밸런스가 무너지고, 비등수 수축률이 15.0%로 높아 주름이 있는 직물이 되었다.

(비교예 3)

급유 위치를 구금 하면으로부터 1800mm, 인취 롤러와 연신 롤러간의 연신 배율을 1.30배, 권취 속도를 3500m/min으로 권취한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

구금 하면으로부터 급유 위치까지의 거리가 긴 본 수준에 있어서는 초부 나일론610의 강직성이 저하되고, 심부 폴리에테르에스테르아미드 공중합체의 수축 특성과의 밸런스가 무너지고, 3% 신장시의 단위섬도당 응력이 0.58cN/dtex로 낮아 주름이 있는 직물이 되었다.

(비교예 4)

제1롤인 인취 롤러의 둘레속도를 2200m/min, 인취 롤러-연신 롤러간의 연신 배율을 1.80배, 권취 속도를 3800m/min으로 권취한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

인취 속도가 느린 본 수준에 있어서는 초부 나일론610의 강직성이 저하되고, 심부 폴리에테르에스테르아미드 공중합체의 수축 특성과의 밸런스가 무너지고, 비등수 수축률이 12.3%로 되어 주름이 있는 직물이 되었다.

(비교예 5)

제1롤인 인취 롤러의 둘레속도를 3700m/min, 인취 롤러-연신 롤러간의 연신 배율을 1.05배, 권취 속도를 3700m/min으로 권취한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 얻었다.

인취 속도가 빠른 본 수준에 있어서는 초부 나일론610의 강성이 저하되고, 심부 폴리에테르에스테르아미드 공중합체의 수축 특성과의 밸런스가 무너지고, 3% 신장시의 단위섬도당 응력이 0.54cN/dtex로 낮아 주름이 있는 직물로 됨과 아울러, 고차 가공 공정에서의 실의 끊어짐이 다발하여 공정 통과성이 떨어지는 결과였다.

(비교예 6)

황산 상대 점도가 2.40인 나일론6을 초부로 하고, 가열 롤러의 열 셋트 온도를 150℃로 한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 56dtex 24필라멘트의 심초 복합 단면섬유를 채취했다.

초부 폴리아미드가 나일론6인 본 수준에 있어서는 초부 나일론6의 강성이 낮고, 심부 폴리에테르에스테르아미드 공중합체의 수축 특성과의 밸런스가 무너지고, 3% 신장시의 단위섬도당 응력이 0.53cN/dtex로 낮아 주름이 있는 직물로 되었다.

Claims

심부 폴리머가 폴리에테르에스테르아미드 공중합체이며, 초부 폴리머가 세바신산 단위를 포함하는 디카르복실산 단위를 갖는 폴리아미드이며, 비등수 수축률이 6.0∼12.0%, 섬유의 인장시험에 있어서의 3% 신장시의 단위섬도당 응력이 0.60cN/dtex 이상인 것을 특징으로 하는 심초 복합 단면섬유.
제 1 항에 있어서,
초부의 α결정 배향 파라미터가 2.10∼2.70인 것을 특징으로 하는 심초 복합 단면섬유.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
비등수 처리 전후에서의 섬유의 인장시험에 있어서의 3% 신장시의 단위섬도당 응력 유지율이 60% 이상인 것을 특징으로 하는 심초 복합 단면섬유.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 심초 복합 단면섬유를 적어도 일부에 갖는 포백.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 심초 복합 단면섬유를 적어도 일부에 갖는 섬유 제품.