KR20040029137A - 높은 위킹 속도를 갖는 이성분 섬유 - Google Patents

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KR20040029137A KR10-2004-7003106A KR20047003106A KR20040029137A KR 20040029137 A KR20040029137 A KR 20040029137A KR 20047003106 A KR20047003106 A KR 20047003106A KR 20040029137 A KR20040029137 A KR 20040029137A
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제임스 엠. 호웰
미첼 에이치. 왓킨스
클라우디아 스컬츠
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

본 발명은 약 30:70 이상 및 약 70:30 이하의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 대 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 중량비; 나란한 및 이심성 시스-코어(sheath-core)로 이루어진 군으로부터 선택된 가리비 모양의 타원형 단면; 단면 장축; 단면 장축에 실질적으로 평행한, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 사이의 경계; 및 복수 개의 세로 홈을 갖는, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 이성분 섬유를 제공한다.

Description

높은 위킹 속도를 갖는 이성분 섬유{BICOMPONENT FIBERS WITH HIGH WICKING RATE}
폴리에스테르 이성분 섬유는 미국 특허 제3,671,379호 및 공개된 일본 특허 출원 JP08-060442에 기재되어 있고, 비-원형 폴리에스테르 섬유가 미국 특허 제3,914,488호, 제4,634,625호, 제5,626,961호, 제5,736,243호, 제5,834,119호 및 제5,817,740호에 개시되어 있다. 그러나, 상기 섬유는 충분한 권축 수준 및(또는) 위킹 속도가 결핍되어 있을 수 있고, 개선된 위킹을 갖는 섬유가, 특히 오늘날의 의복에 요구되는 높은 스트레치와 함께 건성 안락감(dry comfort)에 여전히 요구되고 있다.
발명의 요약
본 발명은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 대 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 중량비가 약 30:70 이상 및 약 70:30 이하이고,
(a) 나란한 및 이심성 시스-코어(sheath-core)로 이루어진 군으로부터 선택된 가리비 모양의 타원형 단면;
(b) 단면 장축;
(c) 단면 장축에 실질적으로 평행한, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(메틸렌 테레프탈레이트) 사이의 경계; 및
(d) 복수 개의 세로 홈을 갖는,
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)와 접촉하는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 이성분 섬유를 제공한다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하고,
폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 대 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 중량비가 약 30:70 이상이고,
폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 대 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 중량비가 약 70:30 이하이고,
나란한 및 이심성 시스-코어로 이루어진 군으로부터 선택된 가리비 모양의 타원형 단면을 갖고,
단면 장축을 갖고,
단면 장축에 실질적으로 평행한, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 사이의 중합체 경계를 갖고,
복수 개의 세로 홈을 갖는,
완전히 연신된 연속 필라멘트, 완전히 배열된 연속 필라멘트, 부분적으로 배열된 연속 필라멘트, 및 완전히 연신된 스테이플로 이루어진 군으로부터 선택된 이성분 섬유를 제공하며,
상기 섬유가 완전히 연신된 필라멘트인 경우, 열처리 후 권축 수축값이 약 30% 이상이고,
상기 섬유가 완전히 배열된 필라멘트인 경우, 열처리 후 권축 수축값이 약 20% 이상이고,
상기 섬유가 부분적으로 배열된 이성분 필라멘트인 경우, 연신시 열처리 후 권축 수축값이 약 10% 이상이고,
상기 섬유가 완전히 연신된 스테이플인 경우, 토우 권축 테이크업 값이 약 10% 이상이다.
관련 출원의 상호 참조
본원은 2001. 8. 30.자 출원된 미국 가출원 제60/315,888호로부터 우선권의 이익을 주장한다.
본 발명은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 이성분 섬유, 특히, 복수 개의 세로 홈을 갖는 상기 섬유에 관한 것이다.
도 1 및 2는 본 발명의 이성분 필라멘트의 단면임.
도 3은 본 발명의 이성분 섬유의 이상적인 단면을 나타냄.
도 4A 및 4B는 본 발명의 섬유의 단면 치수를 나타냄.
도 5는 본 발명의 섬유를 제조하기 위해 사용될 수 있는 방적돌기 (spinneret)를 예시함.
도 6은 본 발명의 이성분 스테이플 섬유 단면의 현미경사진임.
도 7은 본 발명의 섬유를 제조하는데 사용될 수 있는 스핀 팩을 나타냄.
본원에서 사용될 때, "이성분 섬유"는 2개의 폴리에스테르가 나란하거나 이심성의 시스-코어 관계에 있는 섬유를 의미하고, 권축 섬유 및 아직 실현되지 않은 잠재적 권축을 갖는 섬유 둘 다를 포함한다.
"단면 가로세로비"는 단면 장축의 길이를 최대 단면 단축의 길이로 나눈 것을 의미한다.
"홈 비"는 홈을 갖는 섬유 단면의 최외측 벌지(bulge)의 표면 사이의 평균 길이를 섬유 단면의 홈 사이의 평균 길이로 나눈 것을 의미한다.
"섬유"는 연속 필라멘트 및 스테이플 섬유를 포함한다. 용어 "나란한" 단면은 이성분 섬유의 두 성분이 한 성분의 어느 작은 부분도 다른 성분의 오목한 부분 내에 존재하지 않는 것을 의미한다.
본 발명의 섬유는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) ("2G-T") 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) ("3G-T")를 포함하고, 그의 표면에 복수 개의 세로 홈을 갖는다. 상기 섬유는, 예를 들면 도 3에 나타낸 형태의 "가리비모양의 타원형" 단면을 갖는 것으로 생각될 수 있다. 내부 벌지의 평균 벌지 각, 즉, 단면 표면에 접하고 내부 벌지 각각의 각 측면 상의 굴곡점(측면이 평평한 홈을 갖는 섬유에서는, 홈의 "가장 깊은" 부분)에 놓인 2개 선 사이의 평균 각 θ이 약 30도 이상이고, 2개 선이 각을 측정할 벌지와 동일한 섬유 측면에서 교차하는 것이 바람직하다. 4개의 상기 홈을 갖는 본 발명의 섬유는 "테트라채널", 6개의 홈은 "헥사채널", 8개의 홈은 "옥타채널" 등으로 지칭될 수 있다. 이성분 섬유에서 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 대 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 중량비는 약 30:70 내지 70:30, 바람직하게는 40:60 내지 60:40이다.
섬유가 예를 들어 1500 내지 8000 m/분의 방적 속도로 부분적으로 배열된 연속 필라멘트로 방적된 다음, 예를 들어 1.1x 내지 2x, 특히 시험 목적에서 1.6x의 연신비로 연신될 경우, 연신시 열처리 후 권축 수축 값은 약 10% 이상이다. 특히, 병류(co-current flow) 냉각 기체가 사용될 경우, 연신비는 4x를 초과할 수 있고, 열처리 후 권축 수축 값은 높은 방적 속도에서 제조된 섬유의 경우에도 약 30% 이상이다. 섬유가 병류 냉각 기체의 실질적인 부재 하에서, 예를 들어 약 4000 m/분의 방적 속도로 임의로 별도 연신 단계없이 완전히 배열된(스핀-배열된) 연속 필라멘트로 제조될 경우, 열처리 후 권축 수축 값은 약 20% 이상이다. 섬유가 예를 들어 약 500 내지 1500 m/분 미만의 방적 속도로 완전히 연신된 연속 필라멘트로 제조되고, 예를 들어 약 50-185℃(바람직하게는, 약 100-200℃) 및 2x 내지 4.5x의 연신비로 연신되고, 예를 들어 약 140-185℃(바람직하게는, 약 160-175℃)에서 열처리될 경우, 열처리 후 권축 수축 값은 약 30% 이상이다. 섬유가 완전히 연신된 스테이플 섬유인 경우, 토우 권축 테이크업 값은 약 10% 이상이다.
섬유의 단면 가로세로비가 약 1.45:1 이상 및 약 3.00:1 이하이고, 홈 비가 약 0.75:1 이상(더 바람직하게는, 약 1.15:1 이상) 및 약 1.90:1 이하인 것이 바람직하다. 홈 비가 약 1.15:1 이상일 경우, 단면 가로세로비는 약 1.10:1 이상일 수 있다. 홈 비가 너무 낮으면, 섬유의 위킹이 불충분할 수 있고, 너무 높으면, 섬유가 너무 쉽게 찢어질 수 있다. 섬유가 4개 이상의 세로 홈을 갖는 것이 바람직하고, 테트라채널 단면을 갖는 것이 더 바람직하다.
폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 사이의 중합체 경계는 섬유의 단면 장축에 실질적으로 평행하다. 중합체 경계는 단지 중합체 사이의 접촉선이다. 본원에서 사용될 때, "실질적으로 평행한"의 의미는 단면 장축과 일치하는 것을 포함하고, 특히 명백하게 섬유 표면에 인접해 있을 수 있는 평행관계로부터의 이탈을 제외하지 않는다. 상기 이탈이 명백할 경우에도, 대부분의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)와 다른 쪽의 장축에 있을 수 있고, 그 반대일 수 있다. 폴리에스테르 이성분 섬유, 예를 들어 이심성 시스-코어 단면을 갖는 것에서 때때로 그럴 수 있듯이, 중합체 경계가 구부러지거나 다소 불규칙한 경우, 경계의 가장 긴 요소의 우세한 방향을 장축과 비교함으로써, 단면 장축에 대한 중합체 경계의 실질적인 평행관계를 평가할 수 있다. 상기 우세한 방향의 예가 도 1에서 선 "A"이다.
폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 고유 점도("IV")가 약 0.45-0.80 dl/g이고, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 IV가 약 0.85-1.50 dl/g인 것이 더 바람직하다. 더 바람직하게는, IV가 각각 약 0.45-0.60 dl/g 및 약 0.95-1.20 dl/g일 수 있다.
각각 34 연속 필라멘트인 약 70 데니어(78 decitex) 섬유만을 포함하고 기초 중량이 약 190 g/m2인 정련된 단일 저지 원형 직물 상에서 측정시, 본 발명의 섬유의 초기 위킹 속도가 약 3.5 cm/분 이상인 것이 더욱 더 바람직하다.
본 발명의 섬유를 포함하는 폴리에스테르의 하나 또는 둘 다는 코폴리에스테르일 수 있고, "폴리(에틸렌 테레프탈레이트)" 및 "폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)"는 상기 코폴리에스테르를 그의 의미 내에 포함한다. 예를 들면, 코폴리에스테르를 제조하기 위해 사용된 공단량체가 4-12개 탄소 원자의 선형, 환형 및 분지형 지방족 디카르복실산(예, 부탄디온산, 펜탄디온산, 헥산디온산, 도데칸디온산 및 1,4-시클로헥산디카르복실산); 테레프탈산 이외의 8-12개 탄소 원자의 방향족 디카르복실산(예, 이소프탈산 및 2,6-나프탈렌디카르복실산); 3-8개 탄소 원자의 선형, 환형 및 분지형 지방족 디올(예, 1,3-프로판디올, 1,2-프로판디올, 1,4-부탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올 및 1,4-시클로헥산디올); 및 4-10개 탄소 원자의 지방족 및 아르지방족 에테르 글리콜(예, 히드로퀴논 비스(2-히드록시에틸)에테르, 또는 디에틸렌에테르 글리콜을 비롯한 분자량이 약 460 이하인 폴리(에틸렌에테르)글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 코폴리(에틸렌 테레프탈레이트)가 사용될 수 있다. 공단량체는 본 발명의 이점을 손상시키지 않는 정도로, 예를 들어 총 중합체 성분을 기준으로 하여 약 0.5-15 몰% 수준으로 존재할 수 있다. 이소프탈산, 펜탄디온산, 헥산디온산, 1,3-프로판 디올 및 1,4-부탄디올이 바람직한 공단량체이다.
코폴리에스테르(들)은, 다른 공단량체가 섬유의 위킹 특성에 역효과를 미치지 않는다면, 상기 공단량체의 소량과 함께 제조될 수 있다. 상기 다른 공단량체는 5-소듐-술포이소프탈레이트, 3-(2-술포에틸)헥산디온산의 나트륨염, 및 그의 디알킬 에스테르를 포함하고, 총 폴리에스테르를 기준으로 하여 약 0.2-4 몰%로 함유될 수 있다. 산 염색의 개선을 위해, 코폴리에스테르(들)은 2차 아민 중합체 첨가제, 예를 들면, 폴리(6,6'-이미노-비스헥사메틸렌 테레프탈아미드) 및 그의 헥사메틸렌디아민과의 코폴리아미드, 바람직하게는, 그의 인산 및 아인산염과 혼합될 수도 있다.
본 발명의 섬유는 정전기방지제, 항산화제, 항생제, 난연제, 염료, 광 안정화제, 및 이산화티탄과 같은 윤빼기 가공제와 같은 통상의 첨가제를, 이들이 본 발명의 이점을 손상시키지 않는 한, 포함할 수 있다.
도 1 및 2는 각각 실시예 3 및 1C에 따라 제조된 섬유의 현미경사진이다. 도 3은 2개의 폴리에스테르가 다르게 교차된 평행선 무늬로 표시되어 있고, 이들 사이의 중합체 경계가 참고번호 7로 표시되어 있는, 본 발명의 이성분 테트라채널 섬유의 이상적인 단면을 나타낸다.
도 3A는 바이채널 이성분 섬유(종종 '뼈다귀' 단면으로 불림)를 나타내고, 도 3B는 중합체 경계가 섬유의 단면 장축과 실질적으로 일치하는 테트라채널 이성분 섬유를 나타내고, 도 3C는 중합체 경계가 섬유 단면의 장축에 실질적으로 평행한 헥사채널 이성분 섬유를 나타낸다.
도 4A는 본 발명의 섬유의 단면을 나타내고, 'a'는 단면의 장축의 길이를 나타내고, 'b'는 단면의 단축의 길이를 나타낸다. 도 4B는 본 발명의 섬유의 단면을 나타내고, 'd1' 및 'd2'는 섬유의 최외측 벌지 사이의 거리를 나타내고, 'c1' 및 'c2'는 섬유의 홈 사이의 거리를 나타낸다. 도 4B는 단면 표면에 접하고 내부 벌지의 각 측면 상의 굴곡점에 놓인 2개 선에 의해 형성된 각 θ을 나타낸다. 실시예에서 섬유의 단면 가로세로비 및 홈 비는 섬유 단면의 현미경 사진으로부터 측정하였다. 평균 비는 5개 이상의 섬유로부터 계산하였다. 도 4A를 참조하여, 테트라채널 섬유의 가로세로비는 a/b로 계산하였다. 도 4B를 참조하여, 테트라채널 섬유의 홈 비는 (d1/c1 + d2/c2)/2로 계산하였다.
도 5A에 나타낸 방적돌기에서, 2개의 폴리에스테르는 지지체(4)에 의지하는 인서트(3)의 홀(1 및 2)로 별도로 공급될 수 있다. 홀(1 및 2) 쌍은 동심원으로 배열될 수 있다. 폴리에스테르는 나이프-엣지(5)에 의해 분리된 후에야, 도 5B에 그 모양이 나타나 있는 모세관(6)의 상부에 도달할 수 있고, 나란한 이성분 섬유가 상기 방적돌기로부터 방적될 수 있다.
도 6은 실시예 4에서 방적된 스테이플 섬유의 단면을 나타내는 현미경사진이다.
본 발명의 섬유를 제조하는데 유용한 스핀 팩이 도 7A에 예시되어 있으며, 용융된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)가 먼저 각각 홀(2a 및 2b)에서 제1 분배판(1)으로 도입되고, 대응하는 채널(3a 및 3b)을 거쳐 계량판(5)의 홀(4a 및 4b)로 도입된다. 계량판(5)을 떠날 때, 폴리에스테르는 에칭된 제2 분배판(7)의 홈(6a 및 6b)으로 도입되고, 홀(8a 및 8b)을 빠져나가, 이들이 방적 돌기 카운터보어(9)에 도입될 때 서로 만난다. 방적돌기 모세관의 단축이 (10)으로 표시되어 있다. 도 7B는 분배판(1)의 하류 면을 나타내고, 도 7C는 에칭된 판(6)의 상류 면을 나타낸다.
실시예 1C에서 제조된 이성분 테트라채널 연속 필라멘트의 연신시 권축 수축 값은 다음과 같이 측정되었다. 실시예 1C에 기술된 조건 하에서 1.6x로 연신된 각 샘플을 약 0.1 gpd(0.09 dN/tex)의 장력에서 스케인 릴로 총 5000 ±5 데니어(5550 dtex)의 스케인으로 형성하였다. 스케인을 최소 16시간 동안 70 ±2℉(21 ±1℃) 및 65 ±2% 상대 습도로 조절하였다. 스케인을 스탠드로부터 실질적으로 수직으로 매달고, 1.5 mg/den(1.35 mg/dtex) 추 (예, 5550 dtex 스케인의 경우 7.5 그램)를 스케인의 바닥에 매달고, 추가 달린 스케인을 15초 동안 평형 길이가 되게 하고, 스케인의 길이를 1 mm 내까지 측정하고, "Cb"로 기록하였다. 1.35 mg/dtex 추를 시험 동안 스케인 상에 두었다. 다음으로, 500 그램의 추(100 mg/d; 90 mg/dtex)를 스케인의 바닥에 매달고, 스케인의 길이를 1 mm 내까지 측정하고, "Lb"로 기록하였다. 권축 수축 값(%)(이 시험에 대해 하기 기술된 바와 같이, 열처리 전), "CCb"를 하기 식에 따라 계산하였다:
CCb= 100 x (Lb -Cb)/Lb.
500 그램의 추를 제거하고, 스케인을 랙에 매달고, 1.35 mg/dtex 추를 여전히 놓아둔 채 약 250℉(121℃)에서 5분 동안 오븐에서 열처리한 후, 랙 및 스케인을 오븐으로부터 꺼내고, 5분 이상 동안 냉각시켰다. 이 단계는 이성분 섬유에서 최종 권축으로 하기 위한 한 방법인 상업적인 건조 열처리를 모방하기 위해 설계되었다. 스케인의 길이를 상기와 같이 측정하고, 그 길이를 "Ca"로 기록하였다. 500 그램의추를 다시 스케인에 매달고, 스케인 길이를 상기와 같이 측정하고, "La"로 기록하였다. 열처리 후 권축 수축 값(%) "CCa"를 하기 식에 따라 계산하였다:
CCa= 100 x (La -Ca)/La.
5개의 샘플에 대해 시험을 수행하고, 결과를 평균하였다. 완전히 연신된 이성분 연속 필라멘트의 열처리 후 권축 수축 값은 스케이닝 단계에서부터 시작하여 동일한 방법에 의해 얻어질 수 있다.
실시예 4에서 제조된 홈이 있는 섬유의 토우 권축 테이크업 값은 다음과 같이 결정하였다. 매듭이 있는 루프를 토우의 샘플 각 말단에 묶었다. 루프 사이의 샘플에 장력을 훈련될 때까지 인가하고, 움직이지 않는 금속 클램프를 각 말단 근처에서 샘플에 고정하고, 한 쌍의 보비 핀을 클램프 사이에 각각으로부터 66cm 떨어져서 토우 샘플에 고정하였다. 샘플의 중간이 장력 하에 있게 하면서, 샘플을 클램프와 매듭이 있는 루프 사이에서 90 cm 떨어진 두 곳에서 절단하였다. 샘플을 클램프로부터 회수하고, 수직으로 매달아, 그 길이를 장력 인가 후 30초에 측정하고, 이완된 길이 L로서 cm로 기록하였다. 권축 테이크업("CTU")을 다음 식으로부터 계산하였다:
CTU(%) = [100 X (66 - L)]/66.
각 보고된 값에 대해, 2 이상의 샘플을 시험하였고, 평균을 계산하였다.
실시예 2에서 직물의 위킹 속도는 정련 직물의 1 인치(2.5 cm) 폭 조각의 바닥 1.8 인치(4.6 cm)를 탈이온수에 수직으로 침지시키고, 직물에 위킹업된 물의 높이를 육안으로 측정하고, 높이를 시간의 함수로 기록함으로써 측정하였다. "초기 위킹 속도"는 위킹 시험의 처음 2분 동안의 평균 위킹 속도를 의미한다.
실시예 2에서 직물의 '핸드-스트레치'를 측정된 10 cm 길이 및 약 1 cm 폭의 두겹 직물을 엄지 손가락과 넷째 손가락 사이에 끼우고, 직물을 룰러에 인접하게 고정하면서 균일하고 재생가능한 스트레칭 힘을 직물에 가하고, 관찰된 % 스트레치를 기록함으로써 시험하였다.
실시예 1
A. 미국 특허 제5,171,898호에 개시된 바와 같이, 산성 양이온 교환 촉매의 존재 하에서 아크롤레인을 수화시켜 3-히드록시프로피온알데히드를 형성함으로써 1,3-프로판디올("3G")을 제조하였다. 촉매 및 임의의 미반응 아크릴레인을 공지의 방법에 의해 제거하고, 3-히드록시프로피온알데히드를 (예를 들면, 미국 특허 제3,536,763호에 개시된 바와 같은) 라니 니켈 촉매를 사용하여 촉매적으로 수소화하였다. 생성물 1,3-프로판디올을 수용액으로부터 회수하고, 공지의 방법에 의해 정제하였다.
B. 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 중합체를 기준으로 60 ppm의 테트라이소프로필 티타네이트 촉매, Tyzor(등록상표) TPT(이. 아이. 듀퐁 디 네모아 앤드 캄파니의 등록 상표)를 사용하여, 이 실시예의 파트 A에 기재된 1,3-프로판디올 및 디메틸테레프탈레이트("DMT")로부터 2-용기 공정으로 제조하였다. 용융된 DMT를 185℃에서 트랜스에스테르화 용기 중의 3G 및 촉매에 첨가하고, 메탄올을 제거하면서 온도를 210℃로 올렸다. 생성된 중간체를, 압력이 1 millibar(10.2 kg/cm2)로 감소된 중축합 용기로 옮기고, 온도를 255℃로 올렸다. 목적하는 용융 점도에 도달되었을 때, 압력을 증가시키고, 중합체를 압축하고, 냉각하고, 펠렛으로 절단하였다. 전도 건조기에서 펠렛을 더 고상 중합화하여, 고유 점도가 1.3 dl/g이 되게 하였다.
C. 폴리에스테르를 방적하여 도 2에 나타낸 바와 같은 본 발명의 이성분 테트라채널 필라멘트를 제공하였다. IV가 0.53 dl/g인 Crystar(등록상표) 4449 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(이. 아이. 듀퐁 디 네모아 앤드 캄파니의 등록 상표)를 용융하고, 최대 287℃에서 압출하고, 이 실시예의 파트 B로부터의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 용융하고, 최대 267℃에서 압출하였다. 2개의 중합체를 약 282℃의 스핀-블록 온도 및 2G-T:3G-T 50:50 부피비(52:48 중량비)에서 도 5에 예시한 예비-합체 34-모세관 방적돌기를 통해 교류 공기 냉각 내로 용융 방적하였다. 필라멘트를 2560-2835 m/분의 공급 롤 및 2555-2824 m/분의 강하 롤 주위에 통과시키고, 35 psi에서 공기-제트와 얽히게 하였다. 수성 유제 피니시를 섬유의 중량을 기준으로 하여 0.5 중량%로 가하고, 섬유를 2510-2811 m/분으로 권취하였다. 방적시 부분적으로 배열된 섬유의 선형 밀도는 약 110 데니어(122 decitex)였고, 점성은 1.8 dN/tex였다. 섬유를 제2 롤이 400 m/분으로 작동하는 160℃로 가열된 판 위의 2개의 롤 사이에서 1.6x로 연신시켰다. 연신시 선형 밀도는 67 데니어(74 dtex)였고, 섬유의 점도는 4.0 gpd(3.5 dN/tex), 연신시 열처리후 권축 수축값("CCa")은 16%였다. 필라멘트의 평균 단면 가로세로비는 1.53:1이었고, 평균 벌지 각은 약 125도, 평균 홈 비는 0.82:1이었다.
비교 실시예 1
테트라채널 일성분 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 비교 필라멘트를, 실질적으로 실시예 1 파트 B에 기술된 바와 같이 제조되었으나 IV가 1.02 dl/g인 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)로부터 제조하였다. 압출기의 최대 온도는 250℃였고, 전송 라인 온도는 254℃였고, 방적돌기 블록 온도는 260℃였다. 용융된 중합체를 도 5B에 나타낸 단면을 갖는 34-홀 방적돌기 및 방적돌기 면 바로 아래에 위치한 1 인치(2.54 cm) 길이의 고형 벽을 갖는 튜브를 통해 방적하였다. 이어서, 냉각 가스가 필라멘트와 냉각 기체 공급 플리넘 사이에 위치한 유공 분배 실린더로부터 방사상으로 공급되고, 방적돌기 바로 아래의 낮은 값으로부터 중간 위치에서의 높은 값으로 증가한 다음 냉각 챔버의 출구를 향한 곳에서 감소하는 다공성을 갖는 방사상 냉각 시스템으로 필라멘트가 도입된다. 2.54 cm 튜브를 사용하지 않는 상기 방사상 냉각이 본원에 참고문헌으로 인용된 미국 특허 제4,156,071호에 기재되어 있다. 공급 롤 속도는 2050 야드/분(1875 m/분), 하강 롤 속도는 2042 야드/분(1867 m/분), 권취 속도는 2042 야드/분(1867 m/분)이었다. 통상의 피니시가 섬유 중량을 기준으로 하여 0.5 중량%로 사용되었다. 방적시 섬유는 106 데니어(118 dtex)의 평균 선형 밀도를 나타내었고, 폴리우레탄 디스크가 구비된 헛꼬임 직조기로 500 m/분 및 180℃에서 1.54x 연신-직조되었다. 평균 연신시 섬유 선형 밀도는 75데니어(83 dtex)였고, 평균 단면 가로세로비는 1.79:1, 평균 홈 비는 1.35:1이었다.
실시예 2
동일한 조건 하에서, 비교 실시예 1에서 방적된 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 테트라채널 일성분 필라멘트(비교 실시예 1), 헛꼬임 직조된 34-필라멘트 Dacron(등록상표) 938T 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 테트라채널 섬유(이. 아이. 듀퐁 디 네모아 앤드 캄파니의 등록 상표; 비교 실시예 2), 또는 실시예 1 파트 C의 이성분 테트라채널 섬유(실시예 1, 본 발명)만으로부터 단일 저지 직물을 원형 직조하였다.
비교 실시예 1 및 2를 2.0 g/l(염욕 부피를 기준으로 함) Lubit(등록상표) 64(바이엘로부터의 염욕 윤활제), 0.5 g/l Merpol(등록상표) LFH (낮은 거품 계면활성제; 이. 아이. 듀퐁 디 네모아 앤드 캄파니의 등록 상표) 및 0.5 g/l 트리소듐 포스페이트로 190℉(88℃)에서 30분 동안 정련하였다. 이어서, 직물을 1.0 g/l Lubit(등록상표) 64 및 1.0 중량% Merpol(등록상표) LFH의 존재 하에서 0.128 중량%(직물 중량을 기준으로 함) 인트라스퍼스 바이올렛 2RB(요크셔 아메리카) 및 0.070 중량% 레솔린 레드 FB(디스타)로 pH 5.3-5.5(아세트산)에서 (비교 실시예 1의 경우 245℉(118℃), 비교 실시예 2의 경우 265℉(129℃)에서) 30분 동안 신선한 배스에서 염색하였다. 직물을 0.5 g/l Merpol(등록상표) LFH 및 0.5 g/l 트리소듐 포스페이트로 180℉(82℃)에서 15-20분 동안 (과량의 염료 및 윤활제를 제거하기 위해) 후-정련하고, 0.5 g/l 아세트산으로 120℉(40℃)에서 10분 동안 세정하고,200℉(93℃)에서 이완된 상태로 건조시키고, 325℉(163℃)(비교 실시예 1) 또는 350℉(177℃)(비교 실시예 2)에서 30초 동안 열처리하였다.
샘플 1을 0.5 g/l Merpol(등록상표) LFH 및 0.5 g/l 트리소듐 포스페이트로 160℉에서 20분 동안 정련하고, 1.0 중량% Merpol(등록상표) LFH의 존재 하에서 8 중량% 레솔린 블랙 LEN(디스타)으로 255℉ 및 pH 5.0-5.5(아세트산)에서 45분 동안 염색하고, 4.0 g/l 소듐 디티오나이트(폴리클리어 NPH, 헨켈 코포레이션) 및 3.0 g/l 소다 회로 160℉에서 20분 동안 후-정련하고, 1.0 g/l 아세트산으로 실온에서 10분 동안 세정하고, 건조시키고, 일정한 폭에서 340℉에서 30초 동안 열처리하였다.
실 샘플을 피니시 처리된 직물로부터 회수하였고, 선형 밀도는 87 데니어(샘플 1) 및 82 데니어(비교 샘플 1 및 2)로 결정되었다. 이것을 표 1에 보고하였다.
직물의 위킹 속도 및 스트레치 특성을 결정하여 표 1에 보고하였다.
비교 샘플 1 비교 샘플 2 샘플 1
기초 중량(g/m2) 185 163 188
두께(cm) 0.06 0.06 0.05
섬유 decitex (직물에서) 91 91 97
사용된 겹 1 1 1
직물 밀도 (g/cm3) 0.31 0.27 0.36
핸드-스트레치
코스 방향 70% 73% 75%
기계 방향 52% 32% 65%
위킹 속도(cm)
분:0 0.0 0.0 0.0
2 6.1 5.3 8.9
4 6.9 6.1 9.9
6 7.9 6.9 12.2
8 8.6 7.9 12.4
10 9.1 8.6 12.7
12 9.4 9.7 12.7
14 9.7 10.2 12.7
16 10.2 10.9 12.7
18 10.4 11.4 12.7
20 10.7 11.9 12.7
22 10.9 12.4 12.7
24 11.2 12.7 12.7
초기 위킹 속도(cm/분) 3.0 2.7 4.4
표 1의 데이타는 본 발명의 섬유가 놀라울 정도로 빠른 위킹 속도 및 더 높은 스트레치(직물의 기계 방향에서 특히 현저함)를 갖는다는 것을 나타낸다.
실시예 3
비교 실시예 1에 기재된 방사상 냉각 방적 시스템을 사용하여, Crystar(등록상표) 4415 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (0.54 dl/g IV)를 사용한 것을 제외하고 실시예 1 및 도 5와 동일한 방적돌기로 동일한 중량 비의 동일한 3G-T로부터 도 1에 예시한 본 발명의 테트라채널 이성분 필라멘트를 방적하였다. 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 위한 압출기의 최대 온도는 286℃였고, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 위한 압출기의 최대 온도는 266℃였으며, 스핀 블록 온도는 278℃였다.공급 롤은 2835 m/분으로, 하강 롤은 2824 m/분으로, 권취는 2812 m/분으로 작동되었다. 부분적으로 배열된, 방적시 섬유는 111 데니어(123 dtex)의 선형 밀도를 나타내었고, 평균 단면 가로세로비는 1.77:1, 평균 벌지 각은 82도, 평균 홈 비는 1.12:1이었다.
실시예 4
본 발명의 테트라채널 폴리에스테르 나란한 이성분 스테이플 섬유를 IV가 0.67 dl/g이고 0.3 중랑% 이산화티탄을 함유하는 Crystar(등록상표) 3956 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 실질적으로 실시예 1 파트 B에서처럼 제조되고 IV가 1.04 dl/g인 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)로부터 제조하였다. 최대 압출기 온도는 2G-T의 경우 290℃, 3G-T의 경우 250℃였고, 2G-T:3G-T 부피비는 70:30(71:29 중량비)였으며, 스핀 블록의 용융 온도는 285℃였다. 스핀 팩은 도 7에 나타낸 바와 같았다. 예비-합체 방적돌기는 도 5B에 나타낸 것과 동일한 단면의 144 모세관을 함유하였다. 필라멘트를 800 m/분으로 방적하였다. 60 방적돌기로부터의 말단을 약 22,500 데니어(25,000 dtex)의 토우로 합하고, 상기 토우를 85℃ 수조에서 100 야드/분(91 m/분)으로 2.7x 연신하고, 15 psi(1.1 Kg/m2)로 스터퍼-박스 크림핑하고, 100℃에서 8분 동안 1.4x 이완시켜, 최종 선형 밀도가 2.6 데니어(2.9 dtex)이고 토우 권축 테이크업 값이 12%인 완전히 연신된 섬유를 생성하였다. 토우를 룸머스 릴(Lummus Reel) 스테이플 절단기로 15 인치(3.8 cm)로 절단하였다. 평균 단면 가로세로비는 1.85:1, 평균 홈 비는 1.58:1이었다. 섬유 단면의 현미경사진을도 6에 나타내었다.

Claims (10)

  1. 약 30:70 이상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 대 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 중량비;
    약 70:30 이하의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 대 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 중량비;
    나란한 및 이심성 시스-코어(sheath-core)로 이루어진 군으로부터 선택된 가리비 모양의 타원형 단면;
    단면 장축;
    단면 장축에 실질적으로 평행한, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 사이의 경계; 및
    복수 개의 세로 홈을 갖는,
    폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 이성분 섬유.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬유가 완전히 연신된 필라멘트인 경우, 열처리 후 권축 수축값이 약 30% 이상이고,
    상기 섬유가 완전히 배열된 필라멘트인 경우, 열처리 후 권축 수축값이 약 20% 이상이고,
    상기 섬유가 부분적으로 배열된 이성분 필라멘트인 경우, 연신시 열처리 후 권축 수축값이 약 10% 이상이고,
    상기 섬유가 완전히 연신된 스테이플인 경우, 토우 권축 테이크업 값이 약 10% 이상인 섬유.
  3. 제1항에 있어서,
    단면 가로세로비가 약 1.45:1 이상이고;
    단면 가로세로비가 약 3.00:1 이하이고;
    홈 비가 약 0.75:1 이상이고;
    홈 비가 약 1.90:1 이하인 섬유.
  4. 제1항에 있어서, 초기 위킹 속도가 약 3.5 cm/분 이상인 섬유.
  5. 제1항에 있어서, 테트라채널(tetrachannel) 단면을 갖는 섬유.
  6. 제1항에 있어서,
    단면 가로세로비가 약 1.10:1 이상이고;
    단면 가로세로비가 약 3.00:1 이하이고;
    홈 비가 약 1.15:1 이상이고;
    홈 비가 약 1.90:1 이하인 섬유.
  7. 제6항에 있어서, 완전히 연신된 연속 필라멘트인 섬유.
  8. 제6항에 있어서, 완전히 연신된 스테이플 섬유인 섬유.
  9. 제6항에 있어서, 부분적으로 배열된 연속 필라멘트인 섬유.
  10. 제6항에 있어서, 완전히 배열된 연속 필라멘트인 섬유.
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