KR102643954B1 - 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 및 그 제조 방법 - Google Patents

볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 혼합시켜 형성된 코어층과 고비중 폴리에스테르사로 형성된 시스층을 복합 방사하여 형성되는 것에 의해, 신축성이 우수하여 볼륨감을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 시스층의 표면에 국부적으로 형성된 방오 돌기 패턴층에 의해 우수한 내오염성을 확보할 수 있는 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 및 그 제조 방법{Complex yarn for high strength sheath-coe type wig raw yarn with excellent volume and stain resistance and manufacturing method thereof}
본 발명은 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 혼합시켜 형성된 코어층과 고비중 폴리에스테르사로 형성된 시스층을 복합 방사하여 형성되는 것에 의해, 신축성이 우수하여 볼륨감을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 시스층의 표면에 국부적으로 형성된 방오 돌기 패턴층에 의해 우수한 내오염성을 확보할 수 있는 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 가발 원사는 합성섬유의 소재인 PVC(polyvinylchlride), 모다크릴(Modacryl), PET(polyethyleneterephthalate), PP(polypropylene) 등으로 제조되고 있다. 이러한 합성섬유 소재들은 난연성, 내열성, 컬형성성, 광택성, 촉감성 등의 기능적인 요소와 미적 요소를 충족시키기 위하여 지속적으로 개발되고 있다.
이 중, PVC는 용융방사 방식으로 개발되어 널리 사용되는 가발 원사로서 형태 안정성이 좋고 촉감이 좋으나 무겁고 볼륨감이 떨어지는 단점이 있다. 아울러, 모다크릴은 난연성의 장점을 살려 컬 형성이 잘 되고 볼륨감이 있으나 구김이 잘 생기고 가볍고, 아크릴계 섬유는 유리전이온도가 낮아 열 안정성이 저하되는 문제가 있다.
이와 달리, 내열성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트로 대표되는 폴리에스테르를 주성분으로 하는 섬유는 높은 유리전이온도에 의한 우수한 컬 능력과 스타일 안정성, 탄성율, 색상 및 광택성의 양호와 열 고착 후 세팅이 용이한 장점으로 다른 가발 원사용 섬유보다 우수한 소재로 평가되고 있다.
그러나, 폴리에스테르계 수지는 높은 탄성율로 인한 감촉의 불량과 염색의 어려움, 정전기로 인한 엉킴의 발생과 함께 착화 후 급속한 연소가 일어나는 단점을 가지고 있는 관계로 광범위한 적용 범위를 위하여 난연성을 부여해야 하는 등의 개선이 필요한 상황이다.
이러한 폴리에스테르 섬유에 난연성을 향상시키는 방법으로는 폴리에스테르 중합시 원료와 함께 반응성 난연제를 투입하여 난연성을 부여하거나 성형시 폴리에스테르 수지와 함께 난연 첨가제를 혼합하는 방법이 있다. 이때, 난연 첨가제로는 할로겐함유 화합물, 금속산화물의 혼합물, 질소 함유 화합물 및 인 함유 화합물이 있다. 이들 중 할로겐계 난연제는 난연성의 발현이 비교적 용이하나 독성 및 변색 등의 문제가 발생하고, 인계 난연제는 자체 열적 안정성이 낮고 중합도의 상승이 어려워 가공성이 떨어지는 등의 문제가 있다.
따라서, 인공 모발의 특성상 높은 내열성의 요구로 인하여 고온에서 처리하거나 난연제 함량을 높이거나 난연 처리 시간을 길게 하는 등으로 인한 비용 상승, 생산성 저하 또는 물성 저하와 같은 문제가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0038951호(2016.04.08. 공개)
본 발명의 목적은 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 혼합시켜 형성된 코어층과 고비중 폴리에스테르사로 형성된 시스층을 복합 방사하여 형성되는 것에 의해, 신축성이 우수하여 볼륨감을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 시스층의 표면에 국부적으로 형성된 방오 돌기 패턴층에 의해 우수한 내오염성을 확보할 수 있는 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사는 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 혼합시켜 형성된 코어층; 상기 코어층의 표면을 덮으며, 고비중 폴리에스테르사로 형성된 시스층; 및 상기 시스층의 표면에 국부적으로 형성된 방오 돌기 패턴층;을 포함하며, 상기 시스층은 난연제 10 ~ 30 중량%, 열 안정제 0.01 ~ 3.0 중량%, 공정 안정제 0.1 ~ 2.0 중량%, 강도 보강제 5 ~ 15 중량% 및 나머지 폴리에스테르 수지를 포함하고, 상기 강도 보강제는 황산바륨, 텅스텐 카바이드, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 및 마그네시아 중 적어도 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고점도 폴리에스테르 수지는 고유점도 0.75 ~ 0.90dl/g인 것이 이용되고, 상기 저점도 폴리에스테르 수지는 고유점도 0.50 ~ 0.60dl/g인 것이 이용되며, 상기 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르는 1 : 1 ~ 3 : 1의 중량비로 혼합된다.
상기 강도 보강제는 0.05 ~ 2.0㎛의 제1 평균 직경을 갖는 제1 강도 보강제; 및 상기 제1 평균 직경보다 큰 3.0 ~ 6.0㎛의 제2 평균 직경을 갖는 제2 강도 보강제;를 포함한다.
상기 고비중 폴리에스테르사는 1.5 ~ 1.7의 비중을 갖는다.
상기 방오 돌기 패턴층은 바인더 수지 30 ~ 50 중량%, 방오제 3 ~ 10 중량%, 슬립제 0.1 ~ 2.0 중량% 및 나머지 잔량의 불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머를 포함하고, 상기 방오 돌기 패턴층은 150 ~ 500nm의 두께를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 제조 방법은 (a) 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 혼합시킨 제1 마스터 칩과, 난연제, 열 안정제, 공정 안정제, 강도 보강제 및 폴리에스테르 수지를 혼합한 제2 마스터 칩을 준비하는 단계; (b) 상기 제1 및 제2 마스터 칩을 용융 및 혼련시킨 상태에서 복합방사구금의 시스용 방사구금 및 코어용 방사구금으로 각각 공급한 후, 복합 압축 및 방사하여 시스-코어 필라멘트를 형성하는 단계; (c) 상기 시스-코어 필라멘트를 10 ~ 50배의 드래프트 비율로 드래프팅하는 단계; 및 (d) 상기 드래프팅된 시스-코어 필라멘트의 표면에 국부적으로 방오 코팅 조성물을 코팅한 후, 건조하여 방오 돌기 패턴층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계에서, 상기 제1 마스터 칩은 상기 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 1 : 1 ~ 3 : 1의 중량비로 혼합시킨 것이 이용되고, 상기 제2 마스터 칩은 상기 난연제 10 ~ 30 중량%, 열 안정제 0.01 ~ 3.0 중량%, 공정 안정제 0.1 ~ 2.0 중량%, 강도 보강제 5 ~ 15 중량% 및 나머지 폴리에스테르 수지를 포함한다.
상기 고점도 폴리에스테르는 고유점도 0.75 ~ 0.90dl/g인 것이 이용되고, 상기 저점도 폴리에스테르는 고유점도 0.50 ~ 0.60dl/g인 것이 이용된다.
상기 (d) 단계에서, 상기 방오 돌기 패턴층은 바인더 수지 30 ~ 50 중량%, 방오제 3 ~ 10 중량%, 슬립제 0.1 ~ 2.0 중량% 및 나머지 잔량의 불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머를 포함하고, 상기 방오 돌기 패턴층은 150 ~ 500nm의 두께를 갖는다.
본 발명에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 및 그 제조 방법은 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 혼합시켜 형성된 코어층과 고비중 폴리에스테르사로 형성된 시스층을 복합 방사하여 형성되는 것에 의해, 신축성이 우수하여 볼륨감을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 시스층의 표면에 국부적으로 형성된 방오 돌기 패턴층에 의해 우수한 내오염성을 확보할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 및 그 제조 방법은 가발 원사로 활용할 시 방오성이 우수하여 오염 물질이 잘 부착되지 않을 뿐만 아니라, 우수한 기계적 물성 및 볼륨감 확보로 컬 유지성 및 컬 탄력성을 향상시킬 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 및 그 제조 방법은 섬도 50 데니어(de)일 때, 강도 3.0 ~ 4.0g/de 및 신도 70 ~ 78%를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사를 나타낸 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사(100)는 코어층(120), 시스층(140) 및 방오 돌기 패턴층(160)을 포함한다.
코어층(120)은 시스-코어형 가발 원사용 복합사(100)의 중심부에 위치한다.
이러한 코어층(120)은 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 혼합시켜 형성된다.
고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르는 모두 폴리에텔렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지, 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT) 수지 및 폴리나프탈렌테레프타레이트(PEN) 수지 중 선택된 1종 이상이 각각 이용될 수 있으며, 이 중 PET 수지를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
여기서, 고점도 폴리에스테르는 고유점도 0.75 ~ 0.90dl/g인 것이 이용되고, 저점도 폴리에스테르 수지는 고유점도 0.50 ~ 0.60dl/g인 것이 이용되는 것이 바람직하다. 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르 간의 고유점도 차이가 높을수록 수축차이에 의한 권축발현 효과가 높아져 높은 신축성으로 볼륨감을 향상시킬 수 있지만, 물성 차이가 클수록 두 폴리머의 열적 유동학적(Rheology) 특성 차이가 커져 복합 방사시 노즐 면에서 곡사 현상이 심해지기 때문에 단면형태 안정성이 떨어지는데 기인하여 방사 공정성이 저하되는 문제가 있다.
이러한 코어층(120)은 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르가 원형 또는 땅콩형의 사이드-바이-사이드형일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르는 1 : 1 ~ 3 : 1의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 코어층(120)은 시스-코어형 가발 원사용 복합사(100)의 외관 품질 향상을 위해 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르 외에 PCT(polycyclohexylene dimethylene terephthalate)가 더 첨가될 수 있다. PCT의 함량은 고점도 폴리에스테르 100 중량부에 대하여 1 ~ 10 중량부를, 보다 바람직하게는 5 ~ 10 중량부를, 가장 바람직하게는 6 ~ 9 중량부를 포함할 수 있다. 이때, PCT의 함량이 고점도 폴리에스테르 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만일 경우에는 그 첨가량이 너무 적어서 가발 원사용 복합사(100)의 외관 품질 향상 효과가 거의 없고, 10 중량부를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 PET의 함량이 상대적으로 적어져서 가발 원사용 복합사(100)의 물성이 저하되는 문제를 야기할 수 있다.
시스층(140)은 코어층(120)의 표면을 덮으며, 고비중 폴리에스테르사로 형성된다. 이러한 시스층(140)은 코어층(120)의 표면 전체를 덮도록 형성될 수 있다. 이때, 고비중 폴리에스테르사는 1.5 ~ 1.7의 비중을 갖는 것이 바람직하다.
이를 위해, 고비중 폴리에스테르사는 난연제 10 ~ 30 중량%, 열 안정제 0.01 ~ 3.0 중량%, 공정 안정제 0.1 ~ 2.0 중량%, 강도 보강제 5 ~ 15 중량% 및 나머지 폴리에스테르 수지를 포함한다.
난연제는 일반적으로 가발 원사 제조에 사용되는 난연제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 인계 난연제 및 고분자형 브롬계 난연제 중에서 선택된 1종 또는 2종을 혼합하여 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 고분자형 브롬계 난연제를 사용하는 것이 좋다.
본 발명에서, 난연제는 시스층(140) 전체 중량의 10 ~ 30 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 15 ~ 25 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 보다 바람직하다. 이러한 난연제의 첨가량이 시스층(140) 전체 중량의 10 중량% 미만이면 충분한 난연성을 확보하지 못할 수 있고, 30 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 기계적 물성이 저하되는 문제가 있다.
고분자형 브롬계 난연제는 브롬 함량 40 ~ 80 중량%, 바람직하게는 브롬 함량 55 ~ 75 중량%, 더욱 바람직하게는 58 ~ 70 중량%인 고분자형 브롬계 난연제를 사용할 수 있다. 이때, 고분자형 브롬계 난연제는 중량평균분자량(Mw) 10,000 ~ 120,000, 바람직하게는 Mw 30,000 ~ 95,000, 더욱 바람직하게는 Mw 55,000 ~ 95,000인 것이, 가발 원사의 자기소화성, 멜트드립핑 억제성, 섬유 형성성, 가발 원사의 양호한 내열 변형 온도 측면에서 유리하다. 만일, 고분자형 브롬계 난연제의 Mw가 10,000 미만이면 자기소화성은 얻을 수 있지만 인화시 멜트드립성 억제(anti-dripping) 기능을 발휘할 수 없을 수 있다.
이러한 고분자형 브롬계 난연제는 구체적으로는 폴리스티렌브로모 난연제, 폴리브로모에폭시 난연제, 폴리브롬 페녹시 난연제, 폴리브로모카보네이트 난연제 및 폴리브로모아크릴레이트 난연제 중 선택된 1종 이상을 사용할 수 있고, 바람직하게는 브롬화비스페놀A 디글리시딜에테르 및 브롬화비스페놀A의 중합물로 구성된 폴리브로모에폭시 또는 폴리브로모페녹시 난연제를 사용하는 것이 좋다.
고분자형 브롬계 난연제는 용융 온도가 200 ~ 230℃이고, 폴리에스테르 수지의 용융방사 온도는 약 270 ~ 330℃ 범위이기 때문에 난연제 용융 온도보다 폴리에스테르 수지의 용융 온도가 70 ~ 100℃ 정도 높기 때문에 압출기의 실린더 내부에서 큰 전단력을 받으면서 혼련되므로 열분해가 일어나기 쉽다. 열분해가 일어나면 3차원 가교 물질이 형성되며 겔화를 일으키게 된다. 장시간 운전하는 경우 이러한 물질이 미세한 노즐 홀을 막게 되어 방사 불가능 상태에 이르게 되며, 노즐 홀을 통과한 미세한 물질은 노즐 홀 주위에 쌓이게 되어 결국 폴리머 흐름에 방해 요소로 작용하여 세사, 곡사를 유발하여 사절의 원인이 되며, 이로 인하여 생산성의 저하와 생산되는 가발사의 섬도 불균일을 초래한다.
열 안정제 및 공정 안정제는 시스사(140)의 수지 열분해 생성물인 라디칼 생성을 최소화시키고, 폴리에스테르 수지와 난연제 상호 간의 상용성을 개선하고 난연제의 용융 압출기의 실린더, 스크류 및 노즐 등 금속 표면에서의 점착을 방지하기 위하여 첨가된다. 이때, 열 안정제로는 이가녹스 1010을 사용할 수 있고, 공정 안정제로는 스트룩톨 TR 065를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 열 안정제 및 공정 안정제는 폴리브로모에폭시 난연제 또는 폴리브로모페녹시 난연제를 사용하는 경우 현저한 개선 효과를 얻을 수 있다.
열안정제는 시스층(140) 전체 중량의 0.01 ~ 3.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 공정 안정제는 시스층(140) 전체 중량의 0.1 ~ 2.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
강도 보강제는 시스층(140)의 강도 보강 및 비중을 증가시키기 위해 첨가된다. 강도 보강제로는 황산바륨, 텅스텐 카바이드, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 및 마그네시아 중 적어도 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 강도 보강제는 0.05 ~ 2.0㎛의 제1 평균 직경을 갖는 제1 강도 보강제 및 제1 평균 직경보다 큰 3.0 ~ 6.0㎛의 제2 평균 직경을 갖는 제2 강도 보강제를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
여기서, 제1 강도 보강제와 제2 강도 보강제는 1 : 2 ~ 1 : 4의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 상대적으로 평균 직경이 큰 제2 강도 보강제를 다량 첨가하고, 상대적으로 평균 직경이 작은 제1 강도 보강제를 소량 첨가하는 이유는 큰 사이즈의 제2 강도 보강제를 다량 첨가해야 작은 사이즈의 제1 강도 보강제가 큰 사이즈의 제2 강도 보강제의 사이 공간에 채워지는 것이 용이하여 충진밀도를 크게 향상시켜 강도 증대 및 고비중 확보에 유리하기 때문이다.
강도 보강제는 시스층(140) 전체 중량의 5 ~ 15 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 8 ~ 12 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 보다 바람직하다. 이러한 강도 보강제의 첨가량이 시스층(140) 전체 중량의 5 중량% 미만이면 강도 보강 및 비중 증가 효과를 제대로 발휘할 수 없고, 15 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 내열성 등의 물성이 저하될 우려가 크다.
폴리에스테르 수지는 폴리에텔렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지, 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT) 수지, 폴리나프탈렌테레프타레이트(PEN) 수지 및 폴리사이클로헥산디메탄올테레프탈레이트(PCT) 수지 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다. 이 중, 폴리에스테르 수지로는 PET 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 시스층(140)은 충격보강제 0.5 ~ 3 중량%를 더 포함할 수 있다. 이러한 충격보강제는 시스층(140)의 내충격성을 보다 향상시키기 위하여 첨가된다. 이때, 시스층(140)은 통상적인 수지 조성물에 비해 충격보강제의 함량이 낮으면서도 높은 내충격성을 발휘하며, 충격보강제의 첨가량이 감소함에 따라 내스크래치 특성이 저하되는 것을 방지한다.
충격보강제로는 고무변성 그라프트 공중합체 또는 올레핀계 공중합체를 사용할 수 있다. 고무변성 그라프트 공중합체는 고무질 중합체에 그라프트 공중합이 가능한 단량체를 그라프트 중합시켜 제조할 수 있으며, 고무변성 그라프트 공중합체 중 고무의 함량은 30 ~ 70 중량%인 것이 바람직하다.
고무질 중합체는 디엔계 고무, 아크릴레이트계 고무 및 실리콘계 고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상일 수 있다. 구체적으로, 디엔계 고무에는 부타디엔이 대표적인 단량체로 이용되며, 이소프렌 등이 적용될 수 있다. 아크릴레이트계 고무는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타아크릴레이트 등의 단량체를 사용한다. 실리콘계 고무는 사이클로실록산으로부터 제조될 수 있으며, 사이클로실록산의 예로는 헥사메틸 사이클로트리실록산, 옥타메틸 사이클로테트라실록산, 데카메틸 사이클로펜타실록산, 도데카메틸 사이클로헥사실록산, 트리메틸트리페닐 사이클로트리실록산, 테트라메틸테트라페닐 사이클로테트로실록산, 옥타페닐 사이클로테트라실록산 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 이외에도 에틸렌/프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔의 삼원공중합체(EPDM) 등의 폴리올레핀계 고무를 이용할 수 있다.
고무질 중합체와 그라프트 공중합이 가능한 단량체로는 스티렌, α-메틸스티렌 및 알킬치환 스티렌을 포함하는 스티렌계 단량체, 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴을 포함하는 니트릴계 단량체, 메틸 메타크릴레이트 및 메틸 아크릴레이트를 포함하는 (메타)아크릴레이트계 단량체, 무수말레인산을 포함하는 산무수물, 알킬 또는 페닐 핵치환 말레이미드 등이 사용될 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 여기서, 충격보강제는 고무변성 그라프트 공중합체 또는 올레핀계 공중합체인 것이 바람직하다.
이러한 충격보강제의 첨가량이 시스층(140) 전체 중량의 0.5 중량% 미만일 경우에는 충격보강제의 효과가 떨어지고, 3 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 내스크래치 특성 및 난연성 등이 저하될 수 있다.
방오 돌기 패턴층(160)은 시스층(140)의 표면에 국부적으로 형성된다. 이에 따라, 방오 돌기 패턴층(160)은 복수개가 일정한 간격으로 이격되도록 배치되어, 방오 돌기 패턴층(160)이 형성되지 않은 부분의 시스층(140) 일부가 외부로 노출된다.
이러한 방오 돌기 패턴층(160)은 시스층(140)의 표면적 100vol%에 대하여 40 ~ 60vol%를 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 방오 돌기 패턴층(160)이 시스층(140) 표면적 100vol%에 대하여 40vol% 미만을 덮도록 형성될 경우에는 방오 기능을 제대로 발휘하지 못할 우려가 있고, 60vol%를 초과할 경우에는 내구성을 저하시킬 우려가 있다.
방오 돌기 패턴층(160)은 바인더 수지 30 ~ 50 중량%, 방오제 3 ~ 10 중량%, 슬립제 0.1 ~ 2.0 중량% 및 나머지 잔량의 불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머를 포함한다.
바인더 수지는 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르술폰, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate) 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
바인더 수지가 방오 돌기 패턴층(160) 전체 중량의 30 중량% 미만일 경우에는 분산성 확보에 어려움이 따를 수 있고, 50 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 상대적으로 방오제의 함량이 감소하게 되어, 방오 기능 확보에 어려움이 따를 수 있다.
방오제는 오염물의 부착방지와 부착된 오염물의 제거를 용이하게 하기 위해 사용된다. 방오제로는 불소함유 알킬 화합물, 불소함유 알칸올, 불소함유 실란 커플링제 및 불소함유 규소 화합물 등이 이용될 수 있다.
방오제는 방오 돌기 패턴층(160) 전체 중량의 3 ~ 10 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 7 ~ 9 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 보다 바람직하다. 방오제의 첨가량이 방오 돌기 패턴층(160) 전체 중량의 3 중량% 미만일 경우에는 방오기능을 제대로 구현하지 못할 우려가 있고, 10 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 내구성을 저하시킬 우려가 있다.
슬립제는 미세 입자들이 균일하게 분포되어 있는 유기 또는 무기 입자로 도막에 균일하게 도포시켜 미세돌기를 형성하여 높은 수접촉각을 나타내고, 슬립성, 내마모성, 내스크래치성 등 표면물성을 향상시키기 위한 목적으로 사용된다. 이러한 슬립제로는 올레핀계, 실리콘계, 불소계 및 불소함유 올레핀, 우레탄, 아크릴의 공중합체 등이 사용될 수 있다.
슬립제는 방오 돌기 패턴층(160) 전체 중량의 0.1 ~ 2.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 1.0 ~ 1.5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 보다 바람직하다.
슬립제의 첨가량이 방오 돌기 패턴층(160) 전체 중량의 0.1 중량% 미만일 경우에는 슬립성, 내마모성, 내스크래치성이 향상되지 않으며, 2.0 중량%를 초과할 경우에는 점도가 높아져 유동성이 저하되어 입자간 재 응집이 발생하여 분산성이 저하되는 문제가 있다.
불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머는 접착성을 향상시키고, 도막의 내구성을 강화시키기 위하여 사용되는 것으로, 구체적으로 디카르복실산 성분, 글리콜 성분, 디이소시아네이트 성분으로 되는 폴리우레탄 성분과 OH기와 COOH기를 함유하는 폴리에스테르 성분을 공중합시켜 제조된다.
불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머의 각 성분은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나 구체적으로 우레탄 성분과 에스테르 성분이 1 : 1의 중량비로 공중합된 것을 이용할 시, 접착성 및 내구성을 향상시키는데 가장 바람직하다는 것을 알아내었다.
이러한 불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머는 방오 돌기 패턴층(160) 전체 중량의 20 ~ 70 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머의 첨가량이 방오 돌기 패턴층(160) 전체 중량의 20 중량% 미만이면 내구성을 구현할 수 없고, 70 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 방오 기능을 저하시키는 문제가 있다.
방오 돌기 패턴층(160)은 150 ~ 500nm의 두께를 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 250 ~ 350nm의 두께를 제시할 수 있다. 방오 돌기 패턴층(160)의 두께가 150nm 미만으로 너무 얇을 경우에는 방오 기능을 제대로 발휘하기 어렵고, 방오 돌기 패턴층(160)의 두께가 500nm를 초과하여 너무 두껍게 형성될 경우에는 강도를 저하시키는 문제가 있다.
또한, 방오 돌기 패턴층(160)은 디페닐-이소-옥틸-포스파이트(diphenyl-iso-octyl-phosphite) 0.5 ~ 2.5 중량%를 더 포함할 수 있다.
디페닐-이소-옥틸-포스파이트(diphenyl-iso-octyl-phosphite)는 방오 돌기 패턴층(160)에 첨가되어 신도 감소 없이 강도를 향상시키기 위해 첨가된다. 이러한 디페닐-이소-옥틸-포스파이트(diphenyl-iso-octyl-phosphite)의 첨가량이 방오 돌기 패턴층(160) 전체 중량의 0.5 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미하여 강도 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵고, 2.5 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 강도 향상 효과는 미미하면서 신도가 급격히 저하될 우려가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사는 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 혼합시켜 형성된 코어층과 고비중 폴리에스테르사로 형성된 시스층을 복합 방사하여 형성되는 것에 의해, 신축성이 우수하여 볼륨감을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 시스층의 표면에 국부적으로 형성된 방오 돌기 패턴층에 의해 우수한 내오염성을 확보할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사는 가발 원사로 활용할 시 방오성이 우수하여 오염 물질이 잘 부착되지 않을 뿐만 아니라, 우수한 기계적 물성 및 볼륨감 확보로 컬 유지성 및 컬 탄력성을 향상시킬 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사는 섬도 50 데니어(de)일 때, 강도 3.0 ~ 4.0g/de 및 신도 70 ~ 78%를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 제조 방법은 제1 및 제2 마스터 칩 준비 단계(S110), 복합 압축 및 방사 단계(S120), 드래프팅 단계(S130)와 코팅 및 건조 단계(S140)를 포함한다.
제1 및 제2 마스터 칩 준비 단계
제1 및 제2 마스터 칩 준비 단계(S110)에서는 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 혼합시킨 제1 마스터 칩과, 난연제, 열 안정제, 공정 안정제, 강도 보강제 및 폴리에스테르 수지를 혼합한 제2 마스터 칩을 준비한다.
여기서, 제1 마스터 칩은 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 1 : 1 ~ 3 : 1의 중량비로 혼합시킨 것이 이용된다.
고점도 폴리에스테르는 고유점도 0.75 ~ 0.90dl/g인 것이 이용되고, 저점도 폴리에스테르는 고유점도 0.50 ~ 0.60dl/g인 것이 이용되는 것이 바람직하다.
제2 마스터 칩은 난연제 10 ~ 30 중량%, 열 안정제 0.01 ~ 3.0 중량%, 공정 안정제 0.1 ~ 2.0 중량%, 강도 보강제 5 ~ 15 중량% 및 나머지 폴리에스테르 수지를 포함한다.
여기서, 강도 보강제는 강도 보강 및 비중을 증가시키기 위해 첨가된다. 강도 보강제로는 황산바륨, 텅스텐 카바이드, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 및 마그네시아 중 적어도 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 강도 보강제는 0.05 ~ 2.0㎛의 제1 평균 직경을 갖는 제1 강도 보강제 및 제1 평균 직경보다 큰 3.0 ~ 6.0㎛의 제2 평균 직경을 갖는 제2 강도 보강제를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
제1 강도 보강제와 제2 강도 보강제는 1 : 2 ~ 1 : 4의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 상대적으로 평균 직경이 큰 제2 강도 보강제를 다량 첨가하고, 상대적으로 평균 직경이 작은 제1 강도 보강제를 소량 첨가하는 이유는 큰 사이즈의 제2 강도 보강제를 다량 첨가해야 작은 사이즈의 제1 강도 보강제가 큰 사이즈의 제2 강도 보강제의 사이 공간에 채워지는 것이 용이하여 충진밀도를 크게 향상시켜 강도 증대 및 고비중 확보에 유리하기 때문이다.
강도 보강제는 제2 마스터 칩 전체 중량의 5 ~ 15 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 8 ~ 12 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 보다 바람직하다. 이러한 강도 보강제의 첨가량이 제2 마스터 칩 전체 중량의 5 중량% 미만이면 강도 보강 및 비중 증가 효과를 제대로 발휘할 수 없고, 15 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 내열성 등의 물성이 저하될 우려가 크다.
또한, 제2 마스터 칩은 충격보강제 0.5 ~ 3 중량%를 더 포함할 수 있다. 이러한 충격보강제는 내충격성을 보다 향상시키기 위하여 첨가된다.
복합 압축 및 방사
복합 압축 및 방사 단계(S120)에서는 제1 및 제2 마스터 칩을 용융 및 혼련시킨 상태에서 복합방사구금의 시스용 방사구금 및 코어용 방사구금으로 각각 공급한 후, 복합 압축 및 방사하여 시스-코어 필라멘트를 형성한다.
본 단계에서, 제1 마스터 칩은 210 ~ 230℃로 용융 및 혼련시켜서 수지화시킬 수 있고, 제2 마스터 칩은 270 ~ 330℃로 용융 및 혼련시켜서 수지화시킬 수 있다.
드래프팅
드래프팅 단계(S130)에서는 시스-코어 필라멘트를 10 ~ 50배의 드래프트 비율로 드래프팅한다.
드래프트란 용융된 폴리머가 노즐 홀을 나와서 권취되기까지 원사의 신장률을 의미한다. 즉, 노즐 홀에서의 용융 폴리머의 토출 속도 및 방사 속도로 표시할 수 있다. 이때, 균일한 섬도를 갖기 위해서는 드래프트 비율이 중요하다. 드래프트 비율이 10배 미만일 경우에는 생산성이 현저히 감소하며 노즐 직하부에서 사조 흔들림을 제어하기가 어렵기 때문에 사절 발생이 오히려 증가하는 문제가 있고, 드래프트 비율이 50배를 초과할 경우에는 사절 발생이 증가하며 섬도 불균일 문제가 발생되어 강도가 현저히 감소하며 가발 원사로 사용하기 어려울 수 있다.
코팅 및 건조
코팅 및 건조 단계(S140)에서는 드래프팅된 시스-코어 필라멘트의 표면에 국부적으로 방오 코팅 조성물을 코팅한 후, 건조하여 방오 돌기 패턴층을 형성한다.
여기서, 방오 돌기 패턴층은 바인더 수지 30 ~ 50 중량%, 방오제 3 ~ 10 중량%, 슬립제 0.1 ~ 2.0 중량% 및 나머지 잔량의 불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머를 포함한다.
이러한 방오 돌기 패턴층은 시스-코어 필라멘트의 표면에 국부적으로 형성된다. 이에 따라, 방오 돌기 패턴층은 복수개가 일정한 간격으로 이격되도록 배치되어, 방오 돌기 패턴층이 형성되지 않은 부분의 시스-코어 필라멘트의 일부가 외부로 노출된다.
여기서, 방오 돌기 패턴층은 시스사의 표면적 100vol%에 대하여 40 ~ 60vol%를 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 방오 돌기 패턴층이 시스사 표면적 100vol%에 대하여 40vol% 미만을 덮도록 형성될 경우에는 방오 기능을 제대로 발휘하지 못할 우려가 있고, 60vol%를 초과할 경우에는 내구성을 저하시킬 우려가 있다.
방오 돌기 패턴층은 150 ~ 500nm의 두께를 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 250 ~ 350nm의 두께를 제시할 수 있다. 방오 돌기 패턴층의 두께가 150nm 미만으로 너무 얇을 경우에는 방오 기능을 제대로 발휘하기 어렵고, 방오 돌기 패턴층의 두께가 500nm를 초과하여 너무 두껍게 형성될 경우에는 강도를 저하시키는 문제가 있다.
또한, 방오 돌기 패턴층은 디페닐-이소-옥틸-포스파이트(diphenyl-iso-octyl-phosphite) 0.5 ~ 2.5 중량%를 더 포함할 수 있다.
본 단계에서, 코팅은 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 콤마코팅 등에서 선택된 하나 이상의 방법이 이용될 수 있으나, 본 발명이 이러한 방법에 제한되는 것은 아니다.
아울러, 건조는 70 ~ 90℃에서 1 ~ 20시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 건조 온도가 70℃ 미만이거나, 건조 시간이 1시간 미만일 경우에는 충분한 건조가 이루어지지 못하여 강도 확보에 어려움이 따를 수 있고, 건조 온도가 90℃를 초과하거나, 건조 시간이 20시간을 초과할 경우에는 더 이상이 효과 상승 없이 제조비용만을 상승시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
상술한 방법으로 제조된 본 발명의 가발 원사용 복합사는 섬도 50 데니어(de)일 때, 강도 3.0 ~ 4.0g/de 및 신도 70 ~ 78%를 나타낸다. 아울러, 본 발명의 가발 원사용 복합사는 컬 형성성이 우수할 뿐만 아니라, 형성된 컬 유지성이 매우 우수하다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 제조 방법은 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 혼합시켜 형성된 코어층과 고비중 폴리에스테르사로 형성된 시스층을 복합 방사하여 형성되는 것에 의해, 신축성이 우수하여 볼륨감을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 시스층의 표면에 국부적으로 형성된 방오 돌기 패턴층에 의해 우수한 내오염성을 확보할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 제조된 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사는 가발 원사로 활용할 시 방오성이 우수하여 오염 물질이 잘 부착되지 않을 뿐만 아니라, 우수한 기계적 물성 및 볼륨감 확보로 컬 유지성 및 컬 탄력성을 향상시킬 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 제조된 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사는 섬도 50 데니어(de)일 때, 강도 3.0 ~ 4.0g/de 및 신도 70 ~ 78%를 나타낸다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시스-코어형 가발 원사용 복합사 제조
실시예 1
고유점도(IV) 0.80dl/g인 고점도 폴리에스테르 수지와 고유점도(IV)인 0.54dl/g인 저점도 폴리에스테르 수지를 2 : 1의 중량비로 혼합시킨 제1 마스터 칩과 난연제로서 브롬화비스페놀A 디글리시딜에테르 및 브롬화비스페놀A의 중합물로 구성된 폴리브로모에폭시(Mw=70,000, 브롬 함량 약 67.8중량%) 20 중량%, 열안정제(상품명:이가녹스 1010) 2.0 중량%, 공정 안정제(상품명:스투툭트 065) 0.5 중량%, 강도 보강제로서 평균 직경 1.0㎛의 황산바륨 2.5 중량%와 평균 직경 4.5㎛ 텅스텐 카바이드 5.5 중량% 및 잔량의 폴리에스테르 수지를 포함하는 제2 마스터 칩을 준비하였다.
다음으로, 제1 및 제2 마스터 칩을 270℃로 용융 및 혼련시켜서 수지화시킨 상태에서 복합방사구금의 시스용 방사구금 및 코어용 방사구금으로 각각 공급한 후, 복합 압축 및 방사하여 시스-코어 필라멘트를 제조하였다.
다음으로, 시스-코어 필라멘트를 25배의 드래프트 비율로 드래프팅한 후, 드래프팅된 시스-코어 필라멘트의 표면에 국부적으로 방오 코팅 조성물을 스프레이 코팅하고, 85℃에서 12시간 동안 건조하여 300nm 두께로 방오 돌기 패턴층을 형성하여 시스-코어형 가발 원사용 복합사를 제조하였다.
이때, 방오 돌기 패턴층은 폴리이미드 수지 40 중량%, 불소함유 알킬 화합물 6 중량%, 슬립제(상품명:BYK-333, BYK社) 1.0 중량% 및 나머지 잔량의 불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머를 포함하는 방오 코팅 조성물을 스프레이 코팅하여, 시스사의 표면적 100vol%에 대하여 52vol%를 덮도록 형성하였다.
실시예 2
고유점도(IV) 0.79dl/g인 고점도 폴리에스테르 수지와 고유점도(IV)인 0.52dl/g인 저점도 폴리에스테르 수지를 3 : 1의 중량비로 혼합시킨 제1 마스터 칩을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시스-코어형 가발 원사용 복합사를 제조하였다.
실시예 3
고유점도(IV) 0.82dl/g인 고점도 폴리에스테르 수지와 고유점도(IV)인 0.56dl/g인 저점도 폴리에스테르 수지를 3 : 1의 중량비로 혼합시킨 제1 마스터 칩을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시스-코어형 가발 원사용 복합사를 제조하였다.
실시예 4
난연제로서 브롬화비스페놀A 디글리시딜에테르 및 브롬화비스페놀A의 중합물로 구성된 폴리브로모에폭시(Mw=70,000, 브롬 함량 약 67.8중량%) 22 중량%, 열안정제(상품명:이가녹스 1010) 2.0 중량%, 공정 안정제(상품명:스투툭트 065) 0.5 중량%, 강도 보강제로서 평균 직경 1.0㎛의 황산바륨 2.0 중량%와 평균 직경 4.5㎛ 텅스텐 카바이드 6.0 중량% 및 잔량의 폴리에스테르 수지를 포함하는 제2 마스터 칩을 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시스-코어형 가발 원사용 복합사를 제조하였다.
실시예 5
난연제로서 브롬화비스페놀A 디글리시딜에테르 및 브롬화비스페놀A의 중합물로 구성된 폴리브로모에폭시(Mw=70,000, 브롬 함량 약 67.8중량%) 25 중량%, 열안정제(상품명:이가녹스 1010) 2.0 중량%, 공정 안정제(상품명:스투툭트 065) 0.5 중량%, 강도 보강제로서 평균 직경 1.5㎛의 알루미나 2.5 중량%와 평균 직경 5.0㎛ 탄산칼슘 6.0 중량% 및 잔량의 폴리에스테르 수지를 포함하는 제2 마스터 칩을 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시스-코어형 가발 원사용 복합사를 제조하였다.
실시예 6
폴리이미드 수지 42 중량%, 불소함유 알킬 화합물 8 중량%, 슬립제(상품명:BYK-333, BYK社) 1.0 중량% 및 나머지 잔량의 불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머를 포함하는 방오 코팅 조성물을 스프레이 코팅하여, 시스사의 표면적 100vol%에 대하여 56vol%를 덮도록 방오 돌기 패턴층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시스-코어형 가발 원사용 복합사를 제조하였다.
실시예 7
폴리이미드 수지 38 중량%, 불소함유 알킬 화합물 9 중량%, 슬립제(상품명:BYK-333, BYK社) 1.0 중량%, 디페닐-이소-옥틸-포스파이트(diphenyl-iso-octyl-phosphite) 0.7 중량% 및 나머지 잔량의 불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머를 포함하는 방오 코팅 조성물을 스프레이 코팅하여, 시스사의 표면적 100vol%에 대하여 54vol%를 덮도록 방오 돌기 패턴층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시스-코어형 가발 원사용 복합사를 제조하였다.
실시예 8
폴리이미드 수지 43 중량%, 불소함유 알킬 화합물 7 중량%, 슬립제(상품명:BYK-333, BYK社) 1.0 중량%, 디페닐-이소-옥틸-포스파이트(diphenyl-iso-octyl-phosphite) 2.3 중량% 및 나머지 잔량의 불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머를 포함하는 방오 코팅 조성물을 스프레이 코팅하여, 시스사의 표면적 100vol%에 대하여 52vol%를 덮도록 방오 돌기 패턴층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시스-코어형 가발 원사용 복합사를 제조하였다.
비교예 1
고유점도(IV) 0.80dl/g인 고점도 폴리에스테르 수지와 고유점도(IV)인 0.54dl/g인 저점도 폴리에스테르 수지를 2 : 1의 중량비로 혼합시킨 제1 마스터 칩과 난연제로서 브롬화비스페놀A 디글리시딜에테르 및 브롬화비스페놀A의 중합물로 구성된 폴리브로모에폭시(Mw=70,000, 브롬 함량 약 67.8중량%) 20 중량%, 열안정제(상품명:이가녹스 1010) 2.0 중량%, 공정 안정제(상품명:스투툭트 065) 0.5 중량% 및 잔량의 폴리에스테르 수지를 포함하는 제2 마스터 칩을 준비하였다.
다음으로, 제1 및 제2 마스터 칩을 270℃로 용융 및 혼련시켜서 수지화시킨 상태에서 복합방사구금의 시스용 방사구금 및 코어용 방사구금으로 각각 공급한 후, 복합 압축 및 방사하여 시스-코어 필라멘트를 제조하였다.
다음으로, 시스-코어 필라멘트를 25배의 드래프트 비율로 드래프팅하여 시스-코어형 가발 원사용 복합사를 제조하였다.
비교예 2
난연제로서 브롬화비스페놀A 디글리시딜에테르 및 브롬화비스페놀A의 중합물로 구성된 폴리브로모에폭시(Mw=70,000, 브롬 함량 약 67.8중량%) 20 중량%, 열안정제(상품명:이가녹스 1010) 2.0 중량%, 공정 안정제(상품명:스투툭트 065) 0.5 중량%, 강도 보강제로서 평균 직경 3.0㎛의 황산바륨 5.0 중량% 및 잔량의 폴리에스테르 수지를 포함하는 제2 마스터 칩을 준비한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 시스-코어형 가발 원사용 복합사를 제조하였다.
2. 물성 평가
표 1 및 표 2는 실시예 1 ~ 8 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시스-코어형 가발 원사용 복합사의 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
1) 강도 및 신도
자동 인장 시험기(Textechno 사)를 사용하여 50cm/min의 속도, 50cm의 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.
2) 컬 형성성 및 컬 유지성
컬 형성성은 집속된 가발원사 다발 40,000 데니어(160가닥×50데니어×5가닥)인 가발원사를 30cm 길이로 잘라서 클램프에 고정시킨 후 200℃로 가열한 전기 고데기에 5회 감은 다음, 5초간 유지한 후 고데기를 빼어 컬 형성 직후의 컬 상태를 평가하였다. 이는 천연모발 100 중량부로 제조한 가발 원사의 컬형성 길이를 기준으로 하였다. (◎: 천연모발로 제조한 인조가발사의 컬형성 길이와 동일한 경우, ○: 기준대비 1 ~ 2cm 늘어진 상태, △: 기준대비 3 ~ 4cm 늘어진 상태, ×: 기준대비 5cm 이상 늘어진 상태)
컬 유지성은 컬 형성성 평가에 사용된 가발원사를 찬물로 세척 및 건조를 10회 반복한 후, 형성된 컬의 유지 여부 상태를 평가하였다. (◎: 컬 유지 매우 우수, ○: 컬 유지 우수, △: 보통, ×: 컬이 풀림)
3) 접촉각
물접촉각을 Phoenix 300(SEO사)을 이용하여 각각 측정하였다.
4) 내오염성
유성펜(모나미사 blue color 네임펜)을 쓰거나 지울때의 목시검사 수준을 평가하였다. 이때, 내오염성 평가는 쓰기/지우기를 기준으로 평가하였다. (◎: 매우 우수, ○: 우수, △: 보통, ×: 불량)
5) 사절횟수
복합방사를 통한 제조 공정시 24시간 동안 발생한 사절횟수를 세어서 측정하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
강도(g/de) 3.31 3.37 3.41 3.62 3.63
신도(%) 74.2 74.6 73.2 73.9 74.3
컬 형성성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
컬 유지성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
접촉각 107 106 107 107 106
내오염성 ◎/◎ ◎/○ ◎/◎ ○/◎ ◎/◎
사절횟수(회/24시간) 0 0 1 0 0
구분 실시예 6 실시예 7 실시예 8 비교예 1 비교예 2
강도(g/de) 3.71 3.74 3.85 2.68 2.79
신도(%) 73.2 75.9 76.8 72.8 70.9
컬 형성성 ◎ ◎ ◎ △ △
컬 유지성 ◎ ◎ ◎ △ ×
접촉각 109 112 116 93 92
내오염성 ◎/◎ ◎/◎ ◎/◎ △/X △/△
사절횟수(회/24시간) 0 0 0 3 5
표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 ~ 8에 따른 시스-코어형 가발 원사용 복합사는 강도 3.0 ~ 4.0g/de 및 신도 70 ~ 78%를 만족하는 우수한 기계적 물성을 가지면서, 컬 형성성 및 컬 유지성이 우수할 뿐만 아니라 사절횟수가 1회 이하로 측정되어 생산성이 우수함을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1 ~ 2에 따른 시스-코어형 가발 원사용 복합사는, 실시예 1 ~ 8에 비하여, 강도가 낮고, 컬 형성성 및 컬 유지성이 좋지 않으며, 사절횟수가 3회 이상으로 측정되어 생산성이 좋지 않은 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 ~ 8에 따른 시스-코어형 가발 원사용 복합사는 접촉각이 106°이상으로 높게 측정되었는데 반해, 비교예 1 ~ 2에 따른 시스-코어형 가발 원사용 복합사는 접촉각이 93° 이하로 낮게 측정된 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 7 ~ 8에 따른 시스-코어형 가발 원사용 복합사의 접촉각이 112° 및 116°로 각각 측정되었으며, 특히 실시예 8이 112°로 가장 높게 측정한 것을 확인할 수 있는데, 이는 디페닐-이소-옥틸-포스파이트(diphenyl-iso-octyl-phosphite)를 최적의 함량비로 첨가한데 기인한 것으로 판단된다.
이상과 같이 본 발명의 실시예와 비교예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.
100 : 시스-코어형 가발 원사용 복합사
120 : 코어층
140 : 시스층
160 : 방오 돌기 패턴층
S110 : 제1 및 제2 마스터 칩 준비 단계
S120 : 복합 압축 및 방사 단계
S130 : 드래프팅 단계
S140 : 코팅 및 건조 단계

Claims (9)

  1. 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 혼합시켜 형성된 코어층;
    상기 코어층의 표면을 덮으며, 고비중 폴리에스테르사로 형성된 시스층; 및
    상기 시스층의 표면에 국부적으로 형성된 방오 돌기 패턴층;을 포함하며,
    상기 시스층은 난연제 10 ~ 30 중량%, 열 안정제 0.01 ~ 3.0 중량%, 공정 안정제 0.1 ~ 2.0 중량%, 강도 보강제 5 ~ 15 중량% 및 나머지 폴리에스테르 수지를 포함하고,
    상기 강도 보강제는 황산바륨, 텅스텐 카바이드, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 및 마그네시아 중 적어도 2종 이상을 포함하고,
    상기 강도 보강제는 0.05 ~ 2.0㎛의 제1 평균 직경을 갖는 제1 강도 보강제; 및 상기 제1 평균 직경보다 큰 3.0 ~ 6.0㎛의 제2 평균 직경을 갖는 제2 강도 보강제;를 포함하되, 상기 제1 강도 보강제와 제2 강도 보강제는 1 : 2 ~ 1 : 4의 중량비로 혼합되고,
    상기 방오 돌기 패턴층은 바인더 수지 30 ~ 50 중량%, 방오제 3 ~ 10 중량%, 슬립제 0.1 ~ 2.0 중량%, 디페닐-이소-옥틸-포스파이트(diphenyl-iso-octyl-phosphite) 0.5 ~ 2.5 중량% 및 나머지 잔량의 불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머를 포함하고,
    상기 방오 돌기 패턴층은 150 ~ 500nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고점도 폴리에스테르 수지는 고유점도 0.75 ~ 0.90dl/g인 것이 이용되고, 상기 저점도 폴리에스테르 수지는 고유점도 0.50 ~ 0.60dl/g인 것이 이용되며,
    상기 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르는 1 : 1 ~ 3 : 1의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고비중 폴리에스테르사는
    1.5 ~ 1.7의 비중을 갖는 것을 특징으로 하는 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사.
  5. 삭제
  6. (a) 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 혼합시킨 제1 마스터 칩과, 난연제, 열 안정제, 공정 안정제, 강도 보강제 및 폴리에스테르 수지를 혼합한 제2 마스터 칩을 준비하는 단계;
    (b) 상기 제1 및 제2 마스터 칩을 용융 및 혼련시킨 상태에서 복합방사구금의 시스용 방사구금 및 코어용 방사구금으로 각각 공급한 후, 복합 압축 및 방사하여 시스-코어 필라멘트를 형성하는 단계;
    (c) 상기 시스-코어 필라멘트를 10 ~ 50배의 드래프트 비율로 드래프팅하는 단계; 및
    (d) 상기 드래프팅된 시스-코어 필라멘트의 표면에 국부적으로 방오 코팅 조성물을 코팅한 후, 건조하여 방오 돌기 패턴층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 (a) 단계에서, 상기 제2 마스터 칩은 상기 난연제 10 ~ 30 중량%, 열 안정제 0.01 ~ 3.0 중량%, 공정 안정제 0.1 ~ 2.0 중량%, 강도 보강제 5 ~ 15 중량% 및 나머지 폴리에스테르 수지를 포함하고,
    상기 강도 보강제는 0.05 ~ 2.0㎛의 제1 평균 직경을 갖는 제1 강도 보강제; 및 상기 제1 평균 직경보다 큰 3.0 ~ 6.0㎛의 제2 평균 직경을 갖는 제2 강도 보강제;를 포함하되, 상기 제1 강도 보강제와 제2 강도 보강제는 1 : 2 ~ 1 : 4의 중량비로 혼합되고,
    상기 (d) 단계에서, 상기 방오 돌기 패턴층은 바인더 수지 30 ~ 50 중량%, 방오제 3 ~ 10 중량%, 슬립제 0.1 ~ 2.0 중량%, 디페닐-이소-옥틸-포스파이트(diphenyl-iso-octyl-phosphite) 0.5 ~ 2.5 중량% 및 나머지 잔량의 불소 성분을 함유한 우레탄 올리고머를 포함하고,
    상기 방오 돌기 패턴층은 150 ~ 500nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 제1 마스터 칩은 상기 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 1 : 1 ~ 3 : 1의 중량비로 혼합시킨 것이 이용되는 것을 특징으로 하는 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고점도 폴리에스테르는 고유점도 0.75 ~ 0.90dl/g인 것이 이용되고,
    상기 저점도 폴리에스테르는 고유점도 0.50 ~ 0.60dl/g인 것이 이용되는 것을 특징으로 하는 볼륨감 및 내오염성이 우수한 고강도 시스-코어형 가발 원사용 복합사 제조 방법.
  9. 삭제
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