KR20030035657A

KR20030035657A - 탄성회복율이 우수한 해도형 복합섬유

Info

Publication number: KR20030035657A
Application number: KR1020010068060A
Authority: KR
Inventors: 이용환; 최영백; 윤준영
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-05-09
Also published as: KR100426589B1

Abstract

본 발명은 탄성회복율이 우수한 해도형 복합섬유에 관한 것으로서, 해성분 내에 도성분들이 분산 배열되어 있는 해도형 복합섬유에 있어서, 상기 해성분이 이용해성(易容解性) 폴리머이고 도성분이 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)이며, 해성분 용출후 도성분의 단사섬도가 0.001~0.3 데니어인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 해도형 복합섬유는 도성분이 고신축성을 갖는 폴리머로 구성되기 때문에 탄성회복율이 40~85%로 매우 우수하다. 본 발명의 해도형 복합섬유는 직물용 원사로 특히 유용하다.

Description

탄성회복율이 우수한 해도형 복합섬유 {A sea-island typed conjugate fiber with excellent elasticity recovery}

본 발명은 직편물 제조시 신축성을 향상시킬 수 있는 해도형 복합섬유에 관한 것이다.

해도형 복합섬유는 이용해성(易容解性) 폴리머를 해성분으로 사용하고 섬유형성성 폴리머를 도성분으로 사용하여 이들을 해도형으로 복합 방사하여 제조되며, 주로 극세섬유를 제조하기 위한 목적으로 생산되고 있다. 다시 말해 해도형 복합섬유 제조후 이를 알칼리 용액 등으로 처리하여 이용해성 폴리머인 해성분을 용출하므로서 도성분만으로 구성되는 극세섬유를 제조하게 된다.

이와 같이 해도형 복합섬유로부터 극세섬유를 제조하는 방법은 직접방사로 극세섬유를 제조하는 방법에 비해 방사 및 연신조업성이 우수하고 보다 세섬도인 극세섬유를 얻을 수 있는 장점이 있는 한편, 제직 또는 편직후 가공공정에서 해성분 폴리머를 유기용제 등으로 용출, 제거하는 공정이 필요하다. 따라서 해성분 폴리머는 유기용제 또는 용액에서 쉽게 용해되는 특성이 매우 중요할 뿐만 아니라 원사 강도도 요구된다.

일반적으로 해도형 복합섬유에 사용되는 해성분 폴리머로는 이용해성 공중합 폴리에스테르가 주로 사용 되었다. 그 이유는 특수 장치 및 회수 처리 비용이 많이 드는 유기용제를 사용하지 않고도 일반 폴리에스테르 직물의 감량 가공에 널리 적용되는 알칼리 용액 및 감량 설비에서 해성분의 용출이 가능하기 때문이다.

한편, 도성분 폴리머로는 나일론 또는 폴리에스테르가 주로 사용 되었다. 도성분 폴리머가 나일론인 경우 해성분 용출시 나일론이 알칼리 용액에 의해 침해되는 정도가 매우 낮기 때문에 해성분의 용출 속도는 크게 중요하지 않으나, 도성분이 폴리에스테르인 경우는 알칼리에 취약하므로 해성분의 용출 속도가 낮은 경우 해성분이 완전히 용출되기 전에 도성분이 침해되어 용출후 원사강도가 급격히 저하된다. 이로 인해 기모성이 불량하게 되며 목표하는 최종 제품의 외관,촉감이 발현되기 곤란하다.

반면 해성분의 용출속도가 빠르면 상기 문제들의 발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 알칼리 농도,용출온도 및 시간을 감소시킬 수 있기 때문에 용출 비용의 절감과 함께 생산성을 증대시킬 수 있는 장점도 있다.

상기 문제점들을 해결하기 위하여, 해도형 복합섬유 제조에 사용되는 알칼리 이용출성 폴리에스테르는 다음과 같은 여러 방법으로 제조되고 있다. 첫째 폴리에스테르 중합공정 중에 디메틸이소프탈레이트 술포네이트 솔트(이하 "DMIS"라고 한다) 또는 저분자량의 폴리알킬렌글리콜(이하 "PAG"라고 한다)을 공중합 시키는 방법과, 둘째 폴리에스테르와 고분자량의 PAG를 블랜딩 하는 방법과, 셋째 폴리에스테르 중합공정 중에 DMIS와 PAG를 공중합 및 블랜딩시키는 방법으로 알칼리 이용출성 폴리에스테르(해성분)을 제조 하였다.

한편, 해성분 폴리머로서 폴리비닐알콜 또는 폴리스타이렌 등을 사용하기도 하였다.

상기와 같은 종래 방법으로 제조된 해도형 복합섬유들은 이용해성 해성분과 폴리에스테르 또는 나일론의 도성분으로 구성되기 때문에, 직편물 제조시 신축성이 다소 저하되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 해도형 복합섬유의 도성분으로 고신축성을 갖는 폴리머를 사용하므로서 해도형 복합섬유의 신축성(탄성회복율)을 크게 증진시킬 수 있는 해도형 복합섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 고신축성을 갖는 폴리머를 도성분으로 사용하여 해도형 복합섬유의 신축성(탄성회복율)을 크게 향상시키고자 한다.

이와 같은 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 탄성회복율이 우수한 해도형 복합섬유는 해성분 내에 도성분들이 분산 배열되어 있는 해도형 복합섬유에 있어서, 상기 해성분이 이용해성(易容解性) 폴리머이고 도성분이 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)이며, 탄성회복율이 40~85% 이고, 해성분 용출후 도성분의 단사섬도가 0.001~0.3 데니어인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 해도형 복합섬유는 고신축성 폴리머인 도성분과 이용해성 폴리머인 해성분으로 구성된다.

본 발명의 도성분은 폴리부틸렌테레프탈레이트(이하 "PBT"라고 한다) 구성된다. 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)는 아래식(Ⅰ)과 같은 반복구조를 갖고, 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트와 부틸렌글리콜을 중축합하여 제조한다.

[ 상기 식에서, n은 50~600의 정수이다 ]

폴리부틸렌테레프탈레이트는 폴리에틸렌테레프탈레이트보다 지방족인 메틸렌 (-CH₂-) 구조가 길어서 탄성회복성이 더 우수하다. 이와 같이 본 발명의 도성분은 탄성회복성이 우수한 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)로 구성되기 때문에 최종 해도형 복합섬유의 신축성(탄성회복율)이 향상된다.

한편, 해성분 용출후의 도성분 단사섬도는 0.001~0.3데니어인 것이 바람직 하다. 단사섬도가 0.3데니어를 초과하는 경우에는 직편물 제조시 입모성 및 입모의 내구성은 향상되나 촉감이 하드해지고 라이팅 이펙트 효과가 저하될 수 있다. 도성분 단사섬도가 0.001데니어 미만인 경우에는 직편물 제조시 촉감은 소프트해지나 마찰에 의해 입모들이 쉽게 탈락되거나 엉켜붙어서 외관이 불량하게 될 수 있다. 해도형 복합섬유내 도성분의 개수는 8개 이상인 것이 바람직 하다.

한편, 해성분은 해성분 용출후의 원사(도성분) 강도유지율을 높여 기모 공정시 원사손상을 최소화 시키기 위해서 해성분으로 알칼리 용출속도가 매우 우수한공중합 폴리에스테르를 사용하는 것이 가장 바람직 하다. 구체적인 예로서 (ⅰ) 주성능부인 에틸렌테레프탈산의 에스테르 단위에 금속 술포네이트를 함유하는 에스테르 단위가 공중합된 공중합 폴리에스테르와, (ⅱ) 수평균 분자량이 8,000 이상인 폴리에틸렌글리콜이 블랜딩된 조성의 해성분을 사용할 수 있다.

이때 상기 해성분 내의 공중합 폴리에스테르 함량은 80∼96중량% 이고, 폴리에틸렌글리콜 함량은 4∼20중량%로 하는 것이 더욱 바람직 하다. 폴리에틸렌글리콜 함량이 4중량% 미만일 경우에는 해성분의 용출속도, 특히 초기 용출속도가 느려지는 문제가 발생될 수 있고, 20중량%를 초과하는 경우에는 폴리머 중합시 돌비문제가 발생하여 중합이 곤란하게 될 수 있다.

또한 상기 공중합 폴리에스테르 내의 금속 술포네이트를 함유하는 에스테르 단위 함량은 3∼15몰%인 것이 좋다. 만약 상기 함량이 3몰% 미만인 경우에는 해성분의 용출속도가 저하되어 도성분이 침해되는 문제가 발생될 수 있고, 15몰%를 초과하는 경우에는 과량의 공중합 화합물에 의해 무정형 폴리머가 되어 제사가 곤란하고 제조원가가 상승하는 문제가 발생될 수 있다. 더욱 바람직 하기로는 상기 해성분 내에 공중합된 화합물과 블랜딩된 화합물의 총량이 전체 해성분 중량대비 20중량% 이하인 것이 좋다.

본 발명의 알칼리 이용해성 해성분을 제조하는 일예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트에 DMIS를 3∼15몰% 공중합 하고 여기에 수평균 분자량이 8,000 이상인 폴리에틸렌글리콜 4∼20중량%를 첨가하여 해성분을 제조 할 수 있다.

또한 해성분으로 수용성인 폴리비닐알콜 또는 폴리스타이렌 등을 사용 할 수도 있다. 폴리스타이렌을 사용하는 경우에는 해성분 용출을 위해 용매를 사용해야 하므로 환경오염 문제가 발생된다.

본 발명의 해도형 복합섬유는 상기 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)의 도성분과 이용해성 폴리머인 해성분을 통상의 해도형 복합방사 장치로 복합방사 후, 120~150℃에서 1.2~3.2배로 연신하여 제조 할 수 있다.

이때 방사속도를 고속으로 하여 방사직접연신 방식으로 해도형 복합섬유를 제조 할 수도 있고, 방사속도를 1,500~3,500m/분 수준으로 하여 미연신 또는 반연신 상태의 해도형 복합섬유를 제조한 다음, 120~150℃에서 1.2~3.2배의 연신배율로 연신하여 제조 할 수도 있다. 이와 같이 제조된 본 발명의 해도형 복합섬유는 40~85%의 탄성회복율을 갖는다.

해성분 용출전인 해도형 복합섬유의 단사섬도를 2~4데니어로 조절하는 것이 제직성 또는 제편성 향상에 바람직 하다. 방사, 연신된 해도형 복합섬유를 통상의 가연 가공 방법으로 가연처리 할 수도 있다. 가연 가공 처리된 가공사의 권축성은 20~40% 수준이다.

본 발명의 해도형 복합섬유 또는 그의 가연사를 제직시 경사 및/또는 위사로 사용하여 직물을 제직하거나, 표면조직원사 등으로 사용하여 경편지나 환편지를 제편, 후처리한 다음, 이를 알칼리 수용액 또는 수중에서 감량처리하여 해도형 복합섬유내 해성분을 용출하므로서 극세화 한다.

한편, 본 발명의 해도형 복합가연사를 고수축성 폴리에스테르 원사와 인터레이싱하여 복합사를 제조한 후 이를 경사 및 위사로 사용 할 수도 있다.

또한 본 발명의 해도형 복합섬유로 제조된 직물 또는 편물은 극세원사(도성분)가 고신축성 폴리머로 구성되기 때문에 직편물의 탄성회복율이 매우 우수하다. 본 발명의 해도형 복합섬유는 40~85%의 탄성회복율을 갖는다. 본 발명의 해도형 복합섬유는 여성의류용 직물 제조에 특히 유용하다.

이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴 보기로 한다. 그러나 본 발명이 아래 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

통상의 해도형 복합방사 장치에 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)를 도성분으로 공급하고, 폴리에틸렌글리콜 5몰%, 디메틸-5-술포이소프탈레이트 5몰%, 이소프탈릭에시드 5몰% 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 85몰%로 조성되는 알카리 이용해성의 공중합 폴리에스테르를 해성분으로 공급한 후 2,000m/분의 방사속도로 복합방사한 다음, 130℃에서 1.5배의 연신배율로 연신하여 130데니어/48필라멘트의 해도형 복합섬유를 제조한다. 이때 도성분과 해성분의 중량비를 7:3으로 조절 하였다. 계속해서 상기 해도형 복합섬유를 가공속도 350m/분, 연계수(K) 28,000, 히터온도 160℃ 및 장력 0.15g/데니어의 가연 가공 조건으로 가연처리하여 해도형 복합가연사를 제조한다. 계속해서 상기 해도형 복합 가연사를 고수축성 폴리에스테르 원사와 인터레이싱하여 170데니어/72필라멘트의 복합사를 제조한다. 이와같이 제조된 복합사를 위사로 사용하고, 75데니어/36필라멘트의 폴리에스테르 원사를 경사로 사용하여 직물을 제직한다. 이때 경사 본수는 145본/인치로 하고 위사 본수는 80본/인치로 하였다. 다음으로 제직된 원단을 1.5% 농도 및 130℃의 가성소오다 수용액에서 30분간 감량하고, 염색 및 기모처리하여 가공 직물을 제조한다. 감량가공시 원단중량 : 가성소오다 수용액의 중량비를 1:10으로 조절 하였다. 해도형 복합섬유, 그의 가공사 및 가공 직물의 물성을 평가한 결과는 표 2와 같다.

실시예 2 ~ 실시예 3 및 비교실시예 1 ~ 비교실시예 2

도성분 폴리머의 종류, 해성분과 도성분의 중량비 및 알칼리 감량비율을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 해도형 복합섬유, 그의 가공사 및 가공직물을 제조한다. 제조된 원사 및 가공 직물의 물성을 평가한 결과는 표 2와 같다.

제조조건

구 분	도성분 폴리머	해성분과 도성분 중량비(해성분:도성분)	알칼리 감량비율(%)
실시예 1	폴리부틸렌테레프탈레이트	30:70	33
실시예 2	폴리부틸렌테레프탈레이트	20:80	24
실시예 3	폴리부틸렌테레프탈레이트	40:60	46
비교실시예 1	폴리에틸렌테레프탈레이트	30:70	34
비교실시예 2	폴리에틸렌테레프탈레이트	40:60	55

원사 및 가공직물 물성

구 분	해도형 복합섬유	해도형 복합 가공사	가공원단
구 분	탄성회복율(%)	권축율(%)	신축성	외관	촉감
실시예 1	63	28	◎	◎	◎
실시예 2	74	32	◎	◎	◎
실시예 3	55	22	◎	◎	◎
비교실시예 1	25	15	△	◎	△
비교실시예 2	23	13	△	△	△

본 발명에 있어서 원사 및 직물의 물성 및 품질은 아래 방법으로 평가한다.

·외관, 신축성 및 촉감

50명의 전문가에 의한 관능검사결과를 기준으로 한다. 40명 이상이 양호하다고 판단할 경우를 ◎, 20~39명이 양호하다고 판단할 경우를 △, 20명 이상이 불량하다고 판단한 경우를 ×로 구분하였다.

·탄성회복율(%)

길이가 200mm인 시료(해도형 복합섬유)를 인스트롱 시험기에서 200mm/분의 상승속도로 시료의 신장율이 40%가 될때까지 신장시킨 다음, 40% 신장 상태에서 1분간 방치하고, 다시 200mm/분의 하강속도로 신장을 제거한 후, 시료에 다시 0.002g/d의 초하중을 부여하여 시료 잔류 신장(L)을 측정한다. 이와 같이 측정된 잔류신장(L)을 아래식에 대입하여 탄성회복율(%)을 계산한다.

·권축율

0.1g/d의 권취장력으로 물레에 10회 감아 타래를 만든다. 95℃ 이상의 끓는 물에서 30분간 크림프를 발현 시킨다. 물기를 제거한 후 표준상태에서 자연 건조 시킨다. 20±2℃의 물에서 0.1g/d의 정하중과 0.002g/d의 초하중을 부가하여 2분간 방치후 길이(L₀)를 측정한 후, 0.1g/d의 정하중을 즉시 제거한후 초하중만 걸린상태에서 3분간 방치후 길이(L₁)를 측정한 후 다음식으로 계산한다.

본 발명의 해도형 복합섬유는 탄성회복율이 매우 우수하여 직물 제조용 원사로 매우 유용하다.

Claims

해성분 내에 도성분들이 분산 배열되어 있는 해도형 복합섬유에 있어서, 상기 해성분이 이용해성(易容解性) 폴리머이고 도성분이 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT)이며, 탄성회복율이 40~85% 이고, 해성분 용출후 도성분의 단사섬도가 0.001~0.3 데니어인 것을 특징으로 하는 탄성회복율이 우수한 해도형 복합섬유.
1항에 있어서, 해성분 용출전인 해도형 복합섬유의 단사섬도가 2~4 데니어인 것을 특징으로 하는 탄성회복율이 우수한 해도형 복합섬유.
1항에 있어서, 이용해성 폴리머가 공중합폴리에스테르, 폴리비닐알콜 또는 폴리스타이렌인 것을 특징으로 하는 탄성회복율이 우수한 해도형 복합섬유.
1항에 있어서, 해도형 복합섬유가 권축성이 20~40%인 가연사인 것을 특징으로 하는 탄성회복율이 우수한 해도형 복합섬유.