KR20010047525A - A multi-hollow fiber, and a process of preparing for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인공피혁 제조시 경량성, 인장강도 및 인열강도 등의 물성을 향상 시킬 수 있는 다중 중공섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-hollow fiber and a method for manufacturing the same, which can improve physical properties such as lightness, tensile strength and tear strength in the manufacture of artificial leather.
종래 도 1과 같이 섬유단면 상에 1개의 중공부를 갖는 중공섬유가 주로 인공피혁 제조용 원사로 사용되어 왔다. 상기 중공섬유로는 한국 공개 특허 1998-71556호에는 폴리에스테르 수지로 구성되어 단사섬도가 0.1~8.0데니어 이고, 중공율이 40~85% 이고, 결정화도가 20% 이상인 중공섬유가 제안되고 있다.Conventionally, hollow fibers having one hollow portion on a fiber cross section as in FIG. 1 have been mainly used as yarn for artificial leather production. As the hollow fiber, Korean Unexamined Patent Publication No. 1998-71556 proposes a hollow fiber composed of a polyester resin having a single yarn fineness of 0.1 to 8.0 denier, a hollow ratio of 40 to 85%, and a crystallinity of 20% or more.
상기 중공섬유는 폴리에스테르 수지를 중공부 형성이 가능한 특수한 방사구금을 통해 압출한 후 방사구금 직하에서 급속냉각 하고, 200~400 드래프트비로 연신 후 1000~1800m/분의 권취속도로 권취하는 방법으로 제조 하였다.The hollow fiber is manufactured by extruding a polyester resin through a special spinneret capable of forming a hollow part, and then rapidly cooling the spinneret directly under the spinneret, and stretching it at a draft ratio of 200 to 400 and winding it at a winding speed of 1000 to 1800 m / min. It was.
이와 같이 종래 중공섬유는 구금직하에서 급냉후 서냉하는 제조방법으로 제조되기 때문에 특수한 냉각장치가 필요할 뿐만 아니라 중공부 형성을 위한 특수한 방사설비도 필요하여 장치가 복잡한 문제가 있었다.Thus, since the conventional hollow fiber is manufactured by a manufacturing method of quenching and then quenching under a direct detention, not only a special cooling device is required, but also a special spinning facility for forming a hollow part has a complicated problem.
또한 종래 중공섬유에는 중공부가 1개만 존재하기 때문에 부직포 제조시 니들펀칭 또는 폴리우레탄 함침 등의 공정중 로울러 압착에 의해 중공부의 변형 및 손상이 발생하게 된다. 그 결과 인조피혁의 경량성이 저하됨과 동시에 인장강도 및 인열강도 등의 기계적 물성도 약해지는 문제가 발생하였다.In addition, since only one hollow part exists in the conventional hollow fiber, deformation and damage of the hollow part may occur due to roller compression during a process such as needle punching or polyurethane impregnation when manufacturing the nonwoven fabric. As a result, the lightness of the artificial leather is deteriorated and mechanical properties such as tensile strength and tear strength are also weakened.
이와 같은 문제는 종래 중공섬유내 중공부는 방사 직후부터 중공상태로 존재하기 때문에 더욱 심각하게 부각되는 것이다.This problem is more serious because the hollow part in the conventional hollow fiber exists in a hollow state immediately after spinning.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점들을 해결하므로서 인공피혁 제조시 제품의 경량감과 인장강도 및 인열강도 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 다중 중공섬유를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a multi-hollow fiber that can improve the mechanical properties such as light weight and tensile strength and tear strength of the product in the manufacture of artificial leather by solving these problems.
본 발명은 경량감과 인장강도 및 인열강도 등의 기계적 물성이 우수한 인공피혁 제조에 특히 유용한 다중 중공섬유를 제공하고자 한다. 또한 본 발명은 상기 다중 중공섬유를 간단한 제조장치로 제조할 수 있는 방법도 제공하고자 한다.The present invention is to provide a multi-hollow fiber is particularly useful in the manufacture of artificial leather excellent in mechanical properties such as light weight and tensile strength and tear strength. In another aspect, the present invention is to provide a method capable of manufacturing the multi-hollow fiber with a simple manufacturing apparatus.
도 1은 종래 중공섬유의 단면 상태도 이다.1 is a cross-sectional state diagram of a conventional hollow fiber.
도 2는 본 발명 다중 중공섬유의 단면 상태도 이다.Figure 2 is a cross-sectional state diagram of the present invention multiple hollow fiber.
※도면 중 주요부분에 대한 부호 설명※ Explanation of the main parts of the drawings
1 : 중공부 2 : 섬유 폴리머1 hollow part 2 fiber polymer
본 발명은 인공피혁 제조용 원사로 주로 사용되는 다공 중공섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a porous hollow fiber mainly used as a yarn for manufacturing artificial leather and a manufacturing method thereof.
더욱 구체적으로 본 발명은 폴리에스테르 또는 폴리아미드 수지로 구성되며, 섬유단면 상에 동심원 형태의 중공부가 5~100개 존재하고, 섬유단면적 대비 중공부 면적 비율이 35~75중량% 이고, 단사섬도가 0.1~6.0데니어인 것을 특징으로 하는 다중 중공섬유에 관한 것이다.More specifically, the present invention is composed of a polyester or polyamide resin, 5 to 100 concentric circular hollows on the fiber cross-section, the proportion of the hollow area to the fiber cross-sectional area is 35 to 75% by weight, single yarn fineness It relates to a multiple hollow fiber, characterized in that 0.1 to 6.0 denier.
또한 본 발명은 알카리 이용해성 폴리머를 도성분으로 하고 폴리아미드 또는 폴리에스테르를 해성분으로 하여, 섬유단면상 상기 도성분들이 해성분 중에 동심원 형태로 5~100개 존재하도록 복합방사 및 연신하여 해도형 복합섬유를 제조한 다음, 상기 해도형 복합섬유 중 도성분들을 알카리 수용액으로 용출함을 특징으로 하는 다중 중공섬유의 제조방법에 관한 것이다.In addition, the present invention is an island-in-the-sea composite by using the alkali-soluble polymer as a island component and polyamide or polyester as a sea component, so that the island components on the fiber cross-section is 5 to 100 concentric in the sea component After preparing the fiber, the present invention relates to a method for producing a multi-hollow fiber, characterized in that the island-in-the-sea component of the island-in-the-sea composite fiber is eluted.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
먼저, 통상의 해도형 복합섬유 방사장치 내에 알카리 이용해성 폴리머를 도성분으로, 폴리아미드 또는 폴리에스테르를 해성분으로 공급하여 섬유단면상 상기 도성분들이 해성분 중에 여러개의 동심원 형태로 존재하도록 복합방사 한다. 이때 이용해성 폴리머로서는 이소프탈산, 5-소디움술포이소프탈산 및 에틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상의 화합물 3~20몰%가 공중합된 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하는 것이 바람직 하다. 상기 이용해성 폴리머의 알카리용해성은 일반 폴리에스테르 보다 5배 이상 우수하다.First, in the conventional islands-in-the-sea composite fiber spinning apparatus, an alkali-soluble polymer is supplied as a island component, and polyamide or polyester is supplied as a sea component so that the island components exist in the form of a plurality of concentric circles in the sea cross-section. . At this time, as the usable polymer, it is preferable to use polyethylene terephthalate in which 3 to 20 mol% of at least one compound selected from isophthalic acid, 5-sodium sulfoisophthalic acid and ethylene glycol are copolymerized. The alkali solubility of the water-soluble polymer is five times better than that of ordinary polyester.
복합방사시 상기 동심원 형태의 도성분을 해성분 중에 5~100개 분산 배열 시킨다. 더욱 바람직 하기로는 15~70개 분산 배열 시키는 것이 도성분의 완전용출에 유리하다. 섬유단면 내 용출성분(도성분)의 중량비율은 35~70중량%로 하는 것이 좋다. 더욱 바람직 하기로는 40~60중량%로 한다.In the case of complex spinning, 5 to 100 dispersions of concentric islands are dispersed in sea components. More preferably, 15 to 70 dispersed arrangements are advantageous for the complete dissolution of the island component. The weight ratio of the elution component (figure component) in the fiber cross section is preferably set to 35 to 70% by weight. More preferably, it is 40 to 60 weight%.
본 발명은 기존의 해도형 초극세사용 복합방사 장치를 그대로 사용할 수 있어서 별도의 방사팩이나 냉각장치를 구비할 필요가 없다.The present invention can use the existing island-in-the-sea ultra-fine composite spinning device as it is, there is no need to provide a separate spinning pack or cooling device.
다음으로 복합방사된 해도형 복합섬유를 연신 또는 토우연신하여 단사섬도가 0.5~6.0데니어인 필라멘트 또는 스테이플 상의 해도형 복합섬유를 제조하고, 후공정에서 알카리 용액으로 섬유내 도성분(용출성분)을 제거하면 본 발명의 다중 중공섬유가 제조된다.Next, the island-in-the-sea composite fiber in which the single yarn fineness is 0.5 ~ 6.0 denier is prepared by stretching or tow stretching the conjugated islands-in-sea composite fiber. Upon removal, multiple hollow fibers of the present invention are produced.
본 발명의 방법으로 복합방사된 해도형 복합섬유로 인공피혁을 제조하는 방법을 살펴본다.It looks at the method of manufacturing artificial leather with islands-in-the-sea composite fiber spun by the method of the present invention.
먼저, 복합방사된 해도형 복합섬유를 토우 연신하여 스테이플상 단섬유를 제조한 후, 이를 카딩 및 니들펀칭하여 300~600g/㎡의 부직포를 제조한다. 부직포 제조시 통상의 나일론이나 폴리에스테르 스테이플을 10~50중량% 정도 혼용할 수도 있다.First, tow-stretched the composite spun island-like composite fibers to prepare staple-like short fibers, and then carded and needle punched to prepare a nonwoven fabric of 300 ~ 600g / ㎡. In the production of nonwoven fabrics, conventional nylon or polyester staples may be mixed in an amount of about 10 to 50% by weight.
상기 니들펀칭시 부직포를 구성하는 스테이플에는 중공부가 아직 없으므로, 다시말해 도성분과 해성분이 아직 그대로 존재하므로 종래 중공부가 변형 및 파손되는 문제가 발생되지 않는다.Since the hollow part is not yet present in the staples constituting the nonwoven fabric at the time of needle punching, in other words, since the island component and the sea component are still present, there is no problem that the conventional hollow part is deformed and broken.
상기 부직포를 5~10% 농도의 알카리 수용액으로 처리하면 부직포를 구성하는 단섬유는 이들중 도성분들이 용출되어 비로소 본 발명의 다중 중공섬유가 된다. 다중 중공섬유로 구성된 부직포를 10% 농도의 폴리비닐알콜 용액으로 처리한 후, 이를 9~15% 농도의 폴리우레탄 용액 내에 디핑시켜 폴리우레탄 부직포 내에 함침 시킨다. 폴리비닐알콜 용액 처리는 폴리우레탄 함침시 공극을 형성시키기 위해 실시한다.When the nonwoven fabric is treated with an alkaline aqueous solution of 5 to 10% concentration, the short fibers constituting the nonwoven fabric are eluted components among them to become the multiple hollow fibers of the present invention. After the nonwoven fabric composed of multiple hollow fibers is treated with a 10% polyvinyl alcohol solution, it is dipped into a 9-15% polyurethane solution and impregnated into a polyurethane nonwoven fabric. Polyvinyl alcohol solution treatment is carried out to form voids during polyurethane impregnation.
계속해서 폴리우레탄이 함침된 부직포를 200~600메쉬의 샌드페이퍼로 버핑하고, 여기에 선택적으로 코팅층을 형성시켜 인공피혁을 제조한다. 상기 알카리수용액 처리는 폴리우레탄 함침공정 후에 실시할 수도 있다. 상기 알카리 수용액 처리를 폴리우레탄 함침공정전에 할 경우에는 물성은 우수하나 촉감이 나빠지고, 폴리우레탄 함침공정 후에 할 경우에는 촉감은 개선되나 물성이 다소 저하된다.Subsequently, the polyurethane-impregnated nonwoven fabric is buffed with sandpaper of 200 to 600 mesh, and a coating layer is selectively formed thereon to prepare artificial leather. The alkaline aqueous solution treatment may be carried out after the polyurethane impregnation step. When the alkaline aqueous solution treatment is performed before the polyurethane impregnation process, the physical properties are excellent but the feel is poor. When the alkali solution is treated after the polyurethane impregnation process, the feel is improved but the physical properties are somewhat reduced.
본 발명의 다중 중공섬유로 제조한 인공피혁은 경량성이 매우 우수하며, 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하여 운동화, 구두 등 신발용 인공피혁이나 가방, 지갑 등 잡화용 인공피혁으로 매우 유용하다.Artificial leather made of the multi-hollow fiber of the present invention is very excellent in light weight, excellent in mechanical properties such as tensile strength is very useful as artificial leather for sneakers, shoes, shoes, artificial leather for bags, wallets and other goods.
알카리 용액 처리로 도성분이 용출된 본 발명의 다공섬유는 폴리에스테르 또는 폴리아미드 수지로 구성되며, 섬유단면 상에 동심원 형태의 중공부가 5~100개 존재하고, 섬유단면적 대비 중공부 면적 비율이 35~75중량% 이고, 단사섬도가 0.1~6.0데니어 이다.Porous fiber of the present invention eluted by alkaline solution treatment is composed of polyester or polyamide resin, and 5 to 100 concentric circles are formed on the fiber cross section, and the hollow portion area ratio is 35 to the fiber cross section. 75 weight%, single yarn fineness is 0.1-6.0 denier.
본 발명에 있어서 인공피혁의 물성은 다음과 같은 방법으로 측정한다.In the present invention, the physical properties of artificial leather are measured by the following method.
·용출성분(도성분) 중량비Elution component weight ratio
도성분 용출전후의 섬유무게를 측정하여 산출한다.The fiber weight before and after the elution of the island component is measured and calculated.
·인공피혁 중량Artificial leather weight
KSK 0514방법으로 4회 측정하여 평균값을 구한다.Measure four times with KSK 0514 method to get the average value.
·인공피혁 후도After artificial leather
KSK 0506방법으로 4회 측정하여 평균값을 구한다.Measure four times with KSK 0506 method to get the average value.
·인공피혁 인장강도 및 절단신도Artificial leather tensile strength and elongation at break
인공피혁의 길이 및 폭방향 인장강도 및 절단신도를 KSK 0520 방법으로 측정한다.The length and width tensile strength and the elongation at break of artificial leather are measured by KSK 0520 method.
·인공피혁 인열강도Artificial leather tear strength
인공피혁의 길이 및 폭방향 인열강도를 KSK 0536 방법으로 측정한다.The length and width tear strength of artificial leather are measured by KSK 0536 method.
이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited only to the following examples.
실시예 1Example 1
상대점도가 2.55인 폴리아미드를 해성분으로, 오르토클로로페놀 25℃ 용액에서의 고유점도가 0.55이며 이소프탈산이 5몰% 공중합된 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트를 도성분으로 하여, 이들을 통상의 해도형 복합방사 장치로 복합방사 한다. 이때 해성분과 도성분의 중량비는 50:50으로 하고, 해성분 내 도성분을 동심원 형태로 16개 배열한다.Polyamide having a relative viscosity of 2.55 as a sea component, copolymerized polyethylene terephthalate copolymerized with 5 mol% of isophthalic acid in a solution of 0.55 intrinsic viscosity in a 25 ° C solution of orthochlorophenol, and a conventional island-in-the-sea composite spinning Compound spinning with the device. At this time, the weight ratio of sea component and island component is 50:50, and 16 island components in sea component are arranged in concentric circles.
방사된 해도형 복합섬유를 1000m/분의 권취속도로 권취하여 미연신사를 제조하고, 3.50배의 연신배율로 연신 및 커팅하여 단사섬도가 3.0데니어 이고 길이가 51mm인 스테이플을 제조한다. 상기 스테이플을 카딩 및 니들펀칭하여 420g/㎡인 부직포를 제조하고, 이를 10% 농도의 알카리 수용액으로 처리하여 부직포내 도성분을 용출한다.Unstretched yarn is prepared by winding the spun island-like composite fiber at a winding speed of 1000 m / min, and drawn and cut at a draw ratio of 3.50 times to prepare staples having a single yarn fineness of 3.0 denier and a length of 51 mm. Carding and needle punching the staples to produce a non-woven fabric of 420g / ㎡, it is treated with an aqueous alkali solution of 10% concentration to elute the coating component in the nonwoven fabric.
계속해서 상기 부직포를 농도 5%의 폴리비닐알코올 용액으로 처리한 후 이를 에스테르계 폴리우레탄 용액에 디핑시켜 폴리우레탄을 33중량% 함침한다. 계속해서 이들 표면 및 이면을 300메쉬의 샌드페이퍼로 각각 2회 버핑하여 인공피혁을 제조한다. 제조한 인공피혁의 물성을 평가한 결과는 표 2와 같다.Subsequently, the nonwoven fabric is treated with a 5% polyvinyl alcohol solution and then dipped into an ester-based polyurethane solution to impregnate 33% by weight of polyurethane. Subsequently, these surfaces and the back surface are buffed twice each with 300 mesh sandpaper to produce artificial leather. The results of evaluating the physical properties of the manufactured artificial leather are shown in Table 2.
실시예 2 ~ 실시예 8 및 비교실시예 1Example 2-Example 8 and Comparative Example 1
제조조건을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 인공피혁을 제조한다. 제조한 인공피혁의 물성을 평가한 결과는 표 2와 같다.Artificial leather is manufactured by the same process and conditions as in Example 1 except for changing the manufacturing conditions as shown in Table 1. The results of evaluating the physical properties of the manufactured artificial leather are shown in Table 2.
<표 1> 제조조건<Table 1> Manufacturing Conditions
<표 2> 물성 측정 결과<Table 2> Property Measurement Results
본 발명의 다중 중공섬유는 알카리감량 공정으로 용출성분(도성분)이 용출되기 까지는 섬유단면 상에 중공부가 존재하지 않는다. 그 결과 인공피혁 제조공정인 니들펀칭시 니들이나 폴리우레탄 함침시 압착로울러의 압력 등에 의해 중공부가 변형 및 손상되지 않는다. 이로 인해 최종제품인 인공피혁의 경량감이 향상되고, 인장강도 및 인열강도 등의 기계적 물성도 향상된다. 또한 본 발명의 제조방법은 상기 다중 중공섬유를 보다 간단한 장치로 제조할 수 있다.In the multi-hollow fiber of the present invention, the hollow portion does not exist on the fiber cross section until the eluted component (equivalent component) is eluted by the alkali reduction process. As a result, the hollow part is not deformed or damaged by the pressure of the pressing roller during impregnation of the needle or polyurethane during artificial needle manufacturing. This improves the lightness of the final product artificial leather, and also improves mechanical properties such as tensile strength and tear strength. In addition, the production method of the present invention can be produced in a simple device of the multiple hollow fiber.
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