KR20000056746A - 폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직물에 있어 드레이프(drape)성, 반발탄력성 및 소광효과가 우수한 폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법에 관한 것으로, PET 에 이소프탈릭엑시드와 비스페놀에이형을 첨가하여 방사 제조한 고수축 개질 부분연신사를 185℃ 내지 195℃ 의 온도에서 열처리하면서 연신하고 PET 에 고비중 소광제를 첨가하여 제조한 고비중 개질 폴리에스테르 부분연신사를 무연신 비열처리하여 연신기에서 균일한 장력하에서 공기교락하여 이루어진다.

Description

폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법{Manufactured process of polyester mixed yarn}

본 발명은 직물에 있어 드레이프(drape)성, 반발탄력성 및 소광효과가 우수한 폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 드레이프성 및 소광효과를 향상시킬 수 있는 고비중 개질폴리에스테르를 2,500 내지 3,500 m/min 으로 방사하여 제조한 부분연신사는 비열처리와 무연신하여 사용하고, 수축특성이 우수한 고수축 개질폴리에스테르를 2,500 내지 3,500 m/min 으로 방사하여 제조한 부분연신사를 사용하며, 통상의 연신기를 이용하여 고수축사의 열적응력이 우수한 조건으로 연신배율 및 온도를 조절하고, 균일한 교락을 부여할 수 있는 장력조절장치와 공기교락장치를 이용하여 혼섬하여 직물에 있어 은은한 광택을 발현하며, 드레이프성 및 반발탄력성이 탁월한 폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 기술에서는 통상의 폴리에스테르 반연신사와 고수축 개질폴리에스테르 반연신사를 연신기에서 이수축혼섬하여 제조하는 방법이 일본특허공보 소58-28373호에 제안되고, 고비중 세라믹입자를 첨가한 개질폴리에스테르 반연신사와 고수축 개질폴리에스테르 반연신사를 연신기에서 혼섬하여 제조하는 방법이 한국특허공고 제95-7815호에 제안되어 있다.

그러나 전자의 방법에서는 고수축사의 개질시 원료자체에 미립자를 첨가함으로써 천연의 광택을 발현하는데는 성공하였으나 비중이 통상의 폴리에스테르의 비중 1.38 g/cm³과 유사하기 때문에 제직 후 직물의 드레이프성이 낮은 단점이 있었다.

한편 후자의 경우에는 고비중 개질폴리에스테르를 제조하기 위하여 비중이 높은 황산바륨과 같은 세라믹입자를 첨가하여 중합 제조한 반연신사와 수축특성이 우수한 고수축 개질폴리에스테르를 통상의 연신기에서 동시에 일정온도와 연신비로 분자상태를 재배열하고, 공기교락장치를 이용하여 인터레이스를 1미터당 70 내지 100개로 조정하여 혼섬하여 드레이프성이 우수한 직물을 나타내었으나, 이 경우에는 고비중 개질폴리에스테르 제조시 제조비용이 높고, 또한 고비중사 및 고수축사의 제조시 방사속도가 1,250 m/min 내지 1,500 m/min 으로 너무 낮은 미연신사로 제조되어 경시변화로 인한 물성불안정과 고수축사의 비수수축율이 20% 이상으로 비수축율이 너무 클 경우 편차발생이 커서 직물염색시 염색반이 나타난다. 또한, 연신기에서 혼섬시 고비중사와 고수축사를 동시에 연신하기 때문에 저수축사인 고비중사의 저수축효과가 극대화되지 못하여 이수축 효과가 저하된다.

따라서, 본 발명의 목적은 드레이프성 및 반발탄력성이 우수하면서 은은한 광택을 지닌 폴리에스테르 직물을 제조하기 위하여, 원료에 소광효과와 고비중 효과가 있는 무기미립자를 첨가시킨 고비중 개질폴리에스테르 부분연신사와 수축특성이 우수한 고수축 개질폴리에스테르 부분연신사를 제조한 다음, 연신기에서 고수축사를 수축특성이 우수하도록 열적응력을 갖는 연신배율과 온도를 부여하여 연신사화 한후, 연신되지않은 고비중 개질폴리에스테르 부분연신사와 혼섬하여, 드레이프성이 우수하며 은은한 광택을 발현하는 폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법은 PET 에 이소프탈릭엑시드와 비스페놀에이형을 첨가하여 방사 제조한 고수축 개질 부분연신사를 185℃ 내지 195℃ 의 온도에서 열처리하면서 연신하고 PET 에 고비중 소광제를 첨가하여 제조한 고비중 개질 폴리에스테르 부분연신사를 무연신 비열처리하여 연신기에서 균일한 장력하에서 공기교락하여 이루어진다.

도1은 본 발명의 이수축혼섬사의 제조방법을 도시하는 도면

〈도면의 부호에 대한 설명〉

1: 고수축 개질폴리에스테르 2: 고비중 개질폴리에스테르

3: 제1 고뎃로울러 4: 비접촉식 히터

5: 제2 고뎃로울러 6: 공기 교락장치

7: 이수축혼섬사

본 발명의 폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법을 상세히 설명한다.

일반적으로 폴리에스테르 섬유는 그 구조가 치밀하여 자체적으로는 비중을 높일수 있는 구조가 아니기 때문에 통상적으로 미립자를 첨가하여 섬유의 비중을 높이는데, 중합시에는 미립자가 무겁기 때문에 침지된다. 또한 미립자를 과다하게 첨가할 경우에는 중합시 균일분산이 어려워 합성이 불충분하며 중합물의 물성이 불균일하여 방사시에는 팩압이 상승하고 연신사에는 부분 미연신반이 발생하여 최종직물로서 사용이 불가능하다.

따라서, 본 발명에서는 폴리머의 중합반응단계에서 적절한 첨가제를 슬러리조에 투입하여 슬러리상태에서 균일한 분산이 일어나도록 분산효과를 높여 축중합반응시켜 고비중 폴리머를 제조하고, 이로부터 얻은 고비중 폴리머를 방사공정중 팩압력이 상승하지 않도록 적절한 필터를 채택하여 상업 생산성 향상을 얻고 원사내에 고비중 미립자들이 균일하게 분산되게 하면서 가장 물성이 안정한 부분 연신사 형태로 제조한다.

또한, 본 발명에 쓰인 고수축사는 폴리에스테르 섬유가 지니고 있는 우수한 물리적 성질 및 화학적 성질을 유지하면서 수축율을 향상시킨 고수축성 개질폴리에스테르를 사용한다.

고수축 특성을 나타내는 고수축 개질폴리에스테르는 통상적인 폴리에스테르 제조시 중합단계에서 통상의 폴리에스테르 구조를 변경시켜 비결정 영역을 확대시켜 분자상호간에 가교구조를 갖도록 첨가제를 사용하고, 이 때 첨가제로 인한 물성저하 방지를 위하여 비스페놀에이를 첨가한다. 또한 이 때 얻어진 고수축 폴리머를 적절한 방사온도를 설정하여 가장 물성이 안정한 부분 연신사를 제조한다.

이렇게 얻어진 각각의 부분 연신사를 연신기를 이용하여 열응력이 우수한 연신된 고수축사를 제조하고, 동시에 연신되지않은 고비중 폴리에스테르를 제조하여 이들을 균일한 장력조절장치와 공기교락장치를 이용하여 균일한 인터레이스를 부여하고 혼섬한 이수축혼섬사를 제조한다.

고수축성 개질폴리에스테르 제조시 사용되는 첨가제로는 이소프탈릭엑시드를 사용하며, 첨가량은 폴리에스테르에 6 내지 10 mole% 가 바람직하고, 물성저하방지제로는 폴리에스테르에 2 내지 5 mole% 를 첨가하는 것이 바람직하다.

첨가제가 2% 미만일 경우 충분한 수축율울 발현하지 못하게 되며, 5% 이상 초과시에는 폴리머의 물성저하가 발생되어 방사성이 극히 나쁘게 된다.

제조된 고수축성 폴리에스테르의 비수수축율은 편차발생이 작은 10 내지 18% 가 좋으며, 비수수축율 보다는 직물에 수축특성을 나타내는 원사의 열응력이 0.5 g/d 이상이 발현되는 조건이 더욱 중요하다.

수축은 분자쇄가 가장 안정한 구조를 갖고 있어도 분자쇄를 구성하는 세그먼트의 본드주위의 회전에 의해 분자쇄의 양단에 수축력이 작용하고, 결국 섬유의 수축력으로 작용한다.

본 발명에 있어서 고비중 개질폴리에스테르 공중합체는 통상의 폴리에스테르 중합시 폴리에스테르의 비중을 증가시키기 위해서 기존에 사용되고 있는 소광제인 티타늄옥사이드를 첨가하여 제조한다.

이 때 사용되는 티타늄옥사이드는 통상 사용되어지고 있는 입자 사이즈보다 극소화하여 사용하며, 크기가 극소하면 표면적이 넓어져 입자들끼리의 친화성이 좋아지고 이로 인하여 뭉침현상이 발생하기 쉬우므로 낮은 비표면적과 입도분포가 양호하여 분산성이 우수한 것을 첨가제로 선택하여야 한다.

첨가량은 폴리에스터 중합체 중량에 대해 2 내지 3 wt% 가 적당하며, 이를 초과할 시 분산성 불량으로 사절 등이 발생하고, 그 이하일 경우에는 소광효과 및 드레이프성이 떨어지는 단점이 있다.

한편, 발색성은 섬유의 단면 및 첨가제 양에 따라 좌우되므로 은은한 광택을 위하여는 원사단면이 원형이 좋고 입사광이 요철부에서 산란, 흡수되므로 알칼리 감량가공에 의해 표면 요철을 나타내며, 첨가제의 굴절율이 크므로 소광효과가 크다고 할 수 있다.

또한, 티타늄옥사이드 이외의 다른 첨가제를 선택할 시 중합고유점도가 급격히 떨어져 제사성이 불량하게 된다. 적어도 양호한 제사성을 위하여는 통상의 폴리에스테르의 고유점도와 동일하거나 0.6 이상은 되어야 한다.

상술한 바와 같이 고수축, 고비중 폴리에스테르 중합체를 합성한 다음 제조된 칩을 통상의 부분연신사 제조공법으로 제사한다. 이 때 각각의 폴리머의 융점들이 틀리므로 방사시 방사온도의 재설정이 필요하다. 고비중 폴리머는 통상의 폴리에스테르와 동일한 물성을 나타내므로 별도의 방사온도 설정은 필요치 않으나, 첨가제의 균일한 분산효과 극대화를 위하여 팩내의 필터개선이 필요하다. 이는 제사시 팩압력 상승의 원인 및 염색불량의 원인이 되기 때문이다.

고수축사와 고비중사를 제조할 경우 방사속도가 1200 내지 1800 m/min 수준일 경우 분자간의 비결정영역이 많아져서 생산 후 시간이 경과함에 따른 경시변화가 발생되어 물성불안정이 되어 염색가공시 경사줄 발생의 원인으로 작용되며, 경시변화 관리에 많은 시간을 소비하여야 하는 문제가 있다.

첨부된 도면에 따라 본 발명의 제사공정을 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 이수축혼섬사의 제조방법을 도시하는 공정 예시도로서, 고수축사의 성분으로는 고수축 개질 폴리에스테르 반연신사(1)를, 저수축사의 성분으로는 고비중 개질 폴리에스테르 반연신사(2)를 각각 사용한다.

고수축 반연신사(1)는 분자배열을 균일하게 하기 위하여 제1 고뎃로울러(3)를 75 내지 85℃로 통과시키고 비접촉식 히터(4)를 지나 제2 고뎃로울러(5)를 지나게 한다.

제1 고뎃로울러(3)와 제2 고뎃로울러(5)의 연신비를 열적응력이 가장 양호한 1.6 내지 1.7 수준으로 하며, 스리트 비접촉식 히터(4)는 배향된 분자를 고정시키도록 180 내지 200℃ 의 온도를 부여하여 열처리한다.

고비중 폴리에스테르 반연신사(2)는 열처리 없이 직접 공기 교락장치(6)로 고수축 반연신사(1)와 합하여 장력조절장치(도시 생략)를 통과한 후 이수축혼섬사 (7)로서 권취된다.

이 때 사의 장력은 10 내지 15 g 정도가 적당하며, 장력이 15 g 을 넘으면 고비중 폴리에스테르 반연신사(2)에 장력이 부여되어 연신효과가 발생되어 염색시 부분미연신 효과가 생기고 장력이 10 g 이하가 되면 장력저하로 연신된 고수축사와 연신안된 고비중 폴리에스테르사와의 장력 불균일로 교락형태가 불균일하면서 크게 나오며 그로 인하여 염색시 교락반형태로 나타나게 된다.

또한 공기교락시 인터레이스 개수를 미터당 60 내지 80개 정도로 하면 해사성과 직물촉감이 우수하고 모우발생이 없다. 만일 60개 이하이면 직물의 피치스킨 효과가 매우 적으며, 80개를 초과할 시에는 해사불량 및 교락반이 발생할 수 있다.

본 발명을 좀더 구체적으로 설명하기 위해서 실시예 및 비교예를 제시하나, 이들은 본 발명의 범주를 제한하지 않는다.

실시예1

일반적인 PET 제조단계에서 이소프타릭엑시드를 7 mole%, 수축특성제로 비스페놀에이를 2 mole% 첨가하여 제조한 비수수축율이 15% 이며, 열응력이 5 g/d 인 고수축 개질 부분연신사와 PET 제조시 티타늄옥사이드를 2.5 wt% 첨가하여 제조한 고비중 폴리에스테르 부분연신사를 개조된 연신기에서 고수축사는 연신배율 1.67 로 연신하면서 제1 연신 고뎃로울러의 온도를 85℃ 로 하고, 190℃ 의 비접촉식 가열판을 통과한 후, 연신되지않은 고비중 폴리에스테르와 동시에 장력이 15 g 정도로 장력조절장치를 거쳐 공기교락장치에서 인터레이스 개수를 미터당 60개 정도로 한 후 권취하였다.

이 때 제조된 이수축혼섬사를 연사한 후 트윌조직으로 직조한 직물의 물성을 평가하여 표1 에 나타내었다.

비교예1

고비중 폴리에스테르 부분연신사 대신에 일반적인 폴리에스테르 부분연신사를 사용한 것외에는 실시예1 과 동일하게 하였으며 물성을 평가하여 표1 에 나타내었다.

비교예2

고비중 폴리에스테르 부분연신사 대신에 일반적인 폴리에스테르 부분연신사를, 고수축 폴리에스테르 대신에 일반적인 폴리에스테르를 연신기에서 온도조정을 통하여 비수수축율 18% 인 반연신사로 한 것을 사용한 것외에는 실시예1 과 동일하게 하였으며 물성을 표1 에 나타내었다.

비교예3 및 4

비교예3 은 장력조절장치에서 장력을 10 g 이하인 8 g 으로 한 것, 비교예4 는 장력조절장치를 사용하지 않은 것외에는 실시예1 과 동일하게 하였으며, 각각의 물성을 표2 에 나타내었다.

비교예5 및 6

비교예5 는 공기교락장치에서 미터당 인터레이스 개수를 80개 이상인 90개로 한 것, 비교예6 은 미터당 인터레이스 개수를 40개 이하로 한 것외에는 실시예1과 동일하게 하였으며, 그 결과를 표3에 나타내었다.

비교예7

통상의 PET 를 사용하여 고수축사 부분연신사로 제조한 것외에는 실시예1과 동일하게 하였으며, 그 결과를 표1에 나타내었다.

비교예8

실시예1 과 동일한 폴리에스테르를 사용하고, 혼섬한 상태로 연신기에서 연신하고 그 외의 것은 실시예1 과 동일하게 한 것을 표4 에 나타내었다.

표1

구 분	심 사	효 과 사	장력조절장치	공기교락처리장치	열수축율(%)	비중(g/cm3)	염색성	직물촉감	Drape 성	반발탄력성
실시예1	고수축개질폴리에스테르부분연신사	고비중개질폴리에스테르부분연신사	사용	사용	35%	1.43	양호	매우우수	양호	양호
비교예1	고수축개질폴리에스테르부분연신사	일반적인폴리에스테르부분연신사	사용	사용	35%	1.38	양호	우수	불량	양호
비교예2	일반적인폴리에스테르부분연신사	일반적인폴리에스테르부분연신사	사용	사용	35%	1.38	불량	불량	불량	불량
비교예7	일반적인폴리에스테르부분연신사	고비중개질폴리에스테르부분연신사	사용	사용	35%	1.43	불량	불량	보통	불량

표2

구 분	장력조절장치	장력(g)	작업성	원사외관	염색성
실시예 1	사용	15	양호	양호	양호
비교예 3	사용	8	불량	불량	염색반
비교예 4	무사용	30	불량	보통	염색반

표3

구 분	공기교락장치	인터레이스 갯수	해사성	모우발생	염색성	직품촉감
실시예 1	사용	60개/m	양호	없슴	양호	우수
비교예 5	사용	90개/m	불량	있슴	염색반	불량
비교예 6	사용	40개/m	불량	없슴	양호	불량

표4

구 분	심 사	효 과 사	연신방법	열수축율(%)	염색성	직물 촉감	Drape 성	반발탄력성
실시예1	고수축개질폴리에스테르부분연신사	고비중개질폴리에스테르부분연신사	심사:연신 효과사:무연신	35	양호	매우 우수	양호	매우 우수
비교예8	고수축개질폴리에스테르부분연신사	고비중개질폴리에스테르부분연신사	심사:연신 효과사:연신	20	양호	우수	양호	우수

상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 장력이 10 g 이하가 되면 권취된 원사외관에서 루프(loop) 발생이 심하여 외관이 불량하게 되어 제직준비 작업시 결점으로 작용하고, 공기교락처리시에 미터당 인터레이스 개수가 60 내지 80 개일 경우에만 해사성, 모우발생이 양호하고 직물에 있어 촉감 및 염색성이 양호한 것으로 나타났으며, 일반적인 폴리에스테르를 사용한 직물과 비교시 은은한 광택, 드레이프성, 반발탄력성 등이 우수하여 고품질의 직물을 얻을 수 있는 것으로 평가 되었다.

또한 연신기에서 동시에 연신한 이수축혼섬사로 직물을 제조할 경우 저수축사의 효과가 저하되어 드레이프성은 양호하나 직물촉감 및 반발탄력성이 부족한 것으로 나타났다.

본 발명의 폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법에 따르면, 고비중 개질폴리에스테르를 2,500 내지 3,500 m/min 으로 방사하여 제조한 부분연신사와 수축특성이 우수한 고수축 개질폴리에스테르를 2,500 내지 3,500 m/min 으로 방사하여 제조한 부분연신사를 통상의 연신기를 이용하여 고수축사의 열적응력이 우수한 조건으로 연신배율 및 온도를 조절하고, 고비중 폴리에스테르 부분연신사는 비열처리와 무연신하여 균일한 교락을 부여할 수 있는 장력조절장치와 공기교락장치를 이용하여 혼섬하여 직물에 있어 은은한 광택을 발현하며, 드레이프성 및 반발탄력성이 탁월한 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. PET 에 이소프탈릭엑시드와 비스페놀에이형을 첨가하여 방사 제조한 고수축 개질 부분연신사를 185℃ 내지 195℃ 의 온도에서 열처리하면서 연신하고 PET 에 고비중 소광제를 첨가하여 제조한 고비중 개질 폴리에스테르 부분연신사를 무연신 비열처리하여 연신기에서 균일한 장력하에서 공기교락하여 이루어지는 폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 공기교락시 권취장력을 10 내지 15 g 으로, 공기교락처리시 미터당 인터레이스 개수가 60 내지 80 개로 조절되는 폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 고수축사의 비수수축율이 10 내지 15% 이고, 고비중 폴리에스테르가 연신되지않은 상태로 혼섬되는 폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 고수축사와 고비중사의 방사속도가 2,500 내지 3,500 m/min 로 조절되는 폴리에스테르 이수축혼섬사의 제조방법.