KR20040034974A - A microcellular foamed fiber - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 섬유내에 미세다공(셀)이 형성되어 경량감과 촉감이 매우 우수한 미세다공질 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to a microporous fiber in which micropores (cells) are formed in the fiber and are excellent in lightness and touch.
보다 구체적으로 본 발명은 섬유형성성 고분자를 연속 압출하여 방사함에 있어서, 초임계 기체를 압출기 내로 도입하여 균일한 농도의 단일상 고분자 용융액-기체용액을 제조한 다음, 이를 방사구금의 토출공으로 방사, 급냉하는 공정으로 제조되어 미세다공(셀)의 밀도가 높고 균일하며 부피팽창 비율과 셀의 직경에 대한 길이 비율도 양호한 미세다공질 섬유에 관한 것이다.More specifically, the present invention in the continuous extrusion of the fiber-forming polymer spinning, by introducing a supercritical gas into the extruder to produce a single-phase polymer melt-gas solution of uniform concentration, and then spinning it into the discharge hole of the spinneret, The present invention relates to a microporous fiber which is prepared by a quenching process and has a high and uniform density of micropores (cells) and a good ratio of volume expansion and length to the diameter of the cell.
일반적인 다공질 고분자 제품은 고분자 제품을 경량화하고, 또한 고분자의 소요량을 절약하기 위하여 오래전부터 공업적으로 많이 이용되고 있다. 대표적인 것이 폴리스타이렌 발포 제품으로서 광범위한 용도로 이용되고 있다.General porous polymer products have been widely used industrially for a long time in order to reduce the weight of the polymer products and to reduce the requirements of the polymers. Representative polystyrene foam products are used for a wide range of applications.
하지만 이러한 일반적인 다공질 고분자 제품은 다공의 크기가 100㎛ 수준이기 때문에 연속적인 섬유상으로 제조하기 곤란하였고, 다공밀도가 106개/㎤로 매우낮기때문에 촉감 및 경량성도 저조하고 균일한 물성을 얻기도 어려운 문제가 있었다.However, such a porous polymer product is difficult to manufacture in a continuous fibrous form because the pore size is 100㎛ level, the porosity is very low (10 6 pieces / ㎠), so the touch and light weight is low and difficult to obtain uniform physical properties There was a problem.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 미국특허 5,866,053호 및 6,051,174호 등에서는 고분자를 압출기에서 용융, 혼련시에 CO2등의 초임계 기체를 압출기 내로 도입하여 단일상 고분자 용융액-기체용액을 제조한 다음, 이를 고압으로 유지한 상태에서 다이(Die)를 통해 압출할 때 급격한 압력 강하 속도를 부여하여 미세다공을 다수 형성시키면서 대기중으로 압출하여 미세다공질 고분자 압출물을 제조하는 방법이 기재되어 있다.In order to solve such a problem, US Pat. Nos. 5,866,053 and 6,051,174, etc., prepare a single-phase polymer melt-gas solution by introducing supercritical gas such as CO 2 into the extruder when the polymer is melted and kneaded in an extruder. A method of producing a microporous polymer extrudates is described by applying a rapid pressure drop rate when extruded through a die while maintaining it at a high pressure to extrude into the air while forming a plurality of micropores.
상기 방법으로 제조된 미세다공질 압출물은 다공의 크기가 10㎛ 이하 수준으로 고분자 내부에 존재하는 흠보다 작아 기계적 물성의 저하가 일어나지 않으며, 다공밀도도 109개/㎤ 수준으로 높아 고분자의 수요량도 절약할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 상기 방법은 미세다공이 다수 형성된 용융액을 대기(실온) 중으로 압출시켜 서서히 냉각시키기 때문에 미세다공질 섬유의 제조에는 부적합 하다.Microporous extrudate prepared by the above method is not smaller than the lowering of the mechanical defect to the size of the pore present in the polymer to below the level 10㎛ physical properties occur, pore density of 10 9 / ㎤ high level also demand for polymer There is an advantage to save. However, the method is not suitable for the production of microporous fibers because the molten liquid formed with a large number of micropores is extruded into the air (room temperature) and gradually cooled.
다시말해 섬유, 특히 연속된 상태의 섬유인 필라멘트는 방사구금으로부터 방사된 압출물이 매우 큰 변형을 거쳐 세화되는 과정을 거쳐야하기 때문에 미세다공이 다수 형성된 용융액을 압출후 서냉시키는 상기 방법은 섬유화 공정, 즉 필라멘트 방사공정에는 부적합 하다.In other words, the filament, which is a fiber, especially a continuous fiber, has to undergo a process in which the extrudate spun from the spinneret undergoes a very large deformation and is refined. In other words, it is not suitable for filament spinning process.
또한, 상기 방법으로 제조한 용융물을 용융방사하여 폴리아미드 필라멘트 또는 폴리에스테르 필라멘트와 같은 의류용 필라멘트를 제조하는 경우에는, 방사된필라멘트의 용융강도가 낮아 방사(토출) 직후 미세다공 내 기체(가스)가 폴리머 밖으로 유출되기 때문에 미세다공(셀)의 밀도가 높은 의류용 필라멘트(섬유)를 제조하기 어려웠다.In addition, in the case of manufacturing a garment filament such as polyamide filament or polyester filament by melt spinning the melt prepared by the above method, the melt strength of the spun filament is low so that the gas (gas) in the microporous immediately after spinning (ejection) It is difficult to produce a garment filament (fiber) having a high density of micropores (cells) because of the outflow of the polymer.
이와 같은 미세다공 내 기체(가스)의 유출문제를 해결하기 위하여 폴리머를 화학적으로 개질하여 방사된 필라멘트의 용융강도를 향상시키는 방법도 일부 시도되고 있으나, 이 경우 섬유화공정, 특히 연신공정에서의 연신배율 저하 등과 같은 새로운 문제가 발생되어 미세다공질 섬유의 제조가 곤란하였다.In order to solve the problem of outflow of gas (gas) in the micropores, some methods have been tried to improve the melt strength of the spun filament by chemically modifying the polymer, but in this case, the draw ratio in the fiberization process, especially the stretching process New problems such as degradation have arisen, making it difficult to produce microporous fibers.
본 발명의 목적은 미세다공(셀)들이 107개/㎤ 이상의 밀도로 형성되어 경량감과 촉감이 우수한 의류용 미세다공질 섬유를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a microporous fiber for clothing excellent in light weight and feel is formed by the density of micropores (cells) 10 7 / cm 3 or more.
본 발명은 미세다공(셀)이 높은 밀도로 균일하게 형성되어 있어서 경량감과 촉감이 우수함과 동시에, 양호한 부피팽창율과 셀의 길이에 따른 직경 비율을 갖고 있어서 강도 등의 기계정 물성도 우수한 미세다공질 섬유를 제공하고자 한다.In the present invention, microporous (cell) is uniformly formed at a high density, which is excellent in lightness and feel, and has a good volume expansion ratio and a diameter ratio according to the length of the cell. To provide.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 미세다공질 섬유는, 섬유형성성 고분자 내에 초임계 기체가 도입되어 107개/㎤ 이상의 밀도로 미세다공(셀)들이 형성되어 있고, 부피팽창 비율이 1.2~50이고, 미세다공(셀)의 직경에 대한 길이 비율이 2 이상이고, 단섬유(Monofilament)의 직경이 5㎛ 이상인 것을 특징으로 한다.In the microporous fiber of the present invention for achieving the above object, the supercritical gas is introduced into the fiber-forming polymer to form micropores (cells) at a density of 10 7 / cm 3 or more, and the volume expansion ratio is 1.2 to It is 50, the length ratio with respect to the diameter of a micropore (cell) is 2 or more, and the diameter of a short fiber (Monofilament) is characterized by being 5 micrometers or more.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
먼저, 본 발명의 미세다공질 섬유를 제조하는 방법을 상세하게 살펴보면, 본 발명은 섬유형성성 고분자를 연속 압출하여 방사하는 통상의 합성섬유 방사공정에 있어서, 섬유형성성 고분자를 압출기에서 용융, 혼련할 때 초임계 기체(Supercritical gas)를 압출기내로 도입하여 균일한 농도의 단일상 고분자 용융액-기체용액을 제조한다.First, the method for producing the microporous fiber of the present invention will be described in detail. In the general synthetic fiber spinning process in which the fiber-forming polymer is continuously extruded and spun, the fiber-forming polymer is melted and kneaded in an extruder. Supercritical gas is introduced into the extruder to produce a single phase polymer melt-gas solution of uniform concentration.
상기 섬유형성성 고분자로는 (ⅰ) 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 등과 같은 폴리올레핀계 수지, (ⅱ) 폴리아미드 6, 폴리아미드 66 및 제 3성분이 공중합되거나 블랜딩된 폴리아미드 등과 같은 폴리아미드계 수지, (ⅲ) 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 제 3성분이 공중합되거나 브랜딩된 폴리에스테르 등과 같은 폴리에스테르계 수지 등을 사용한다.Examples of the fiber-forming polymer include (iii) polyolefin resins such as polypropylene and polyethylene, (ii) polyamide resins such as polyamide 6, polyamide 66 and polyamide copolymerized or blended with a third component, ) Polyester resins such as polyesters copolymerized or branded with polyethylene terephthalate and the third component are used.
섬유형성성 고분자로는 상대점도 3.0 이상의 폴리아미드 6 또는 고유점도 0.8 이상의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하는 것이 미세다공(셀)의 크기, 밀도, 분포 등의 입체적 구성 측면은 물론 강도 등의 기계적 물성 측면에서 더욱 바람직 하다.As the fiber-forming polymer, polyamide 6 having a relative viscosity of 3.0 or higher or polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.8 or higher may be used in terms of three-dimensional configuration such as size, density, and distribution of microporous cells, as well as mechanical properties such as strength. More preferred.
폴리아미드 6의 상대점도가 3.0 미만이거나 폴리에틸렌테레프탈레이트의 고유점도가 0.8 미만인 경우에는, 셀 밀도가 107개/㎤ 미만으로 저하될 수 있고, 셀의 크기도 불균일하게 될 수 있다.If the relative viscosity of polyamide 6 is less than 3.0 or the intrinsic viscosity of polyethylene terephthalate is less than 0.8, the cell density may be lowered to less than 10 7 / cm 3, and the size of the cell may also be uneven.
섬유형성성 고분자로 브렌칭된 폴리아미드 6 및 브렌칭된 폴리에스테르 수지 등도 사용될 수 있다.Polyamide 6 branched with fiber-forming polymers, branched polyester resins, and the like can also be used.
또한 초임계 기체로는 이산화탄소(CO2) 또는 질소(N2) 등을 사용할 수 있으나, 이산화탄소(CO2)를 사용하는 것이 제조공정의 안정성 측면에서 더욱 바람직 하다.In addition, carbon dioxide (CO 2 ) or nitrogen (N 2 ) may be used as the supercritical gas, but it is more preferable to use carbon dioxide (CO 2 ) in terms of stability of the manufacturing process.
초임계 기체의 도입량은 섬유형성성 고분자에 대하여 10중량% 이하 수준으로 하는 것이 좋다. 섬유형성성 고분자 내에 초임계 기체가 용해되는 량은 압출기의 압력 및 온도에 의해 달라진다. 구체적으로 압출기의 압력이 높고 온도가 낮을수록 초임계 기체의 용해량은 증가하게 된다.The amount of supercritical gas introduced may be 10% by weight or less based on the fiber-forming polymer. The amount of supercritical gas dissolved in the fiber-forming polymer depends on the pressure and temperature of the extruder. Specifically, as the pressure of the extruder is high and the temperature is low, the dissolution amount of the supercritical gas increases.
다음으로는, 압출기 내에서 제조된 단일상 고분자 용융액-기체용액을 계량펌프 및 방사구금으로 이송한 다음, 연속해서 급격한 압력강하 속도가 부여되도록 방사구금의 토출공을 통하여 토출(방사)하여 미세다공 토출물을 제조한다. 이때 방사구금으로는 토출공이 2개 이상 천공된 것을 사용하는 것이 의류용 섬유제조에 보다 바람직 하다.Next, the single-phase polymer melt-gas solution prepared in the extruder is transferred to the metering pump and the spinneret, and then discharged (spun) through the discharge hole of the spinneret so as to give a rapid pressure drop rate. Prepare the discharge. At this time, it is more preferable to use a garment fabricated with two or more discharge holes as spinnerets.
모노필라멘트 보다 멀티필라멘트가 의류용 섬유로 더 적합함은 이미 공지된 사실이다.It is already known that multifilaments are more suitable as apparel fibers than monofilaments.
방사구금의 토출공에서의 압력강하 속도는 미세다공, 즉 생성되는 셀의 밀도와 밀접한 관계가 있다. 압력강하 속도가 급격할수록 셀의 밀도가 높아지는 것으로 알려져 있다. 경량성을 특징으로하는 미세다공질 섬유로서의 성능을 충분히발휘하고, 균일하고 크기가 작은 미세다공이 형성되기 위해서는 셀 밀도 107개/㎤ 이상의 섬유상 미세다공 토출물로 토출되는 것이 바람직하다. 만약 셀 밀도가 107개/㎤ 미만으로 토출될 경우에는 중공사 등에 비하여 경량화 효과가 별로 향상되지 않아 상품적인 가치가 충분하지 못하다.The rate of pressure drop in the discharge hole of the spinneret is closely related to the fine porosity, that is, the density of the generated cells. It is known that the sharper the pressure drop speed, the higher the cell density. In order to sufficiently exhibit the performance as a microporous fiber characterized by lightness and to form uniform and small micropores, it is preferable to be discharged with a fibrous microporous discharge having a cell density of 10 7 cells / cm 3 or more. If the cell density is discharged at less than 10 7 / cm 3, the weight reduction effect is not much improved compared to that of hollow fiber, and thus the commercial value is not sufficient.
방사구금의 토출공에서의 압력강화 속도는 0.18GPa/s(26,100 psi/s) 이상 수준인 것이 바람직 하다.The pressure-increasing rate at the discharge hole of the spinneret is preferably at least 0.18 GPa / s (26,100 psi / s).
다음으로는, 연속해서 상기와 같이 토출(방사)된 미세다공 토출물(섬유)을 토출직후 냉각매체로 급냉하여 미세다공(셀) 내의 기체가 밖으로 빠져나가는 것을 방지한다.Next, the microporous discharged products (fibers) continuously discharged (spun) as described above are quenched with a cooling medium immediately after the discharge to prevent the gas in the microporous (cells) from escaping out.
상기와 같이 급냉처리하지 않는 경우에는 미세다공(셀) 내에 포함된 기체가 표면으로 이동하여 급기야 섬유 밖으로 빠져나가기가 쉬워지고, 그로인해 셀합침과 셀붕괴라는 두가지 나쁜현상이 발생하게 된다.If the quenching process is not performed as described above, gas contained in the micropores (cells) moves to the surface and easily escapes from the fiber of the air field, thereby causing two bad phenomena such as cell aggregation and cell collapse.
최종적으로 셀 밀도가 107개/㎤ 미만 수준으로 저하되기 때문에 중공사 등에 비하여 경량화 효과가 크지 않기 때문에 상품적인 가치가 충분하지 않은 것이 문제가 된다.Finally, since the cell density is lowered to a level of less than 10 7 / cm 3, there is a problem that the commercial value is insufficient because the weight reduction effect is not large compared to that of hollow fiber.
전술한 두가지 나쁜 현상을 보다 상세하게 설명하면, 섬유형성성 고분자의 경우에는 대부분 방사 온도 부근에서의 용융강도가 낮은 문제점이 있다. 그러므로 토출 직후에 짧은 시간내에 급격하게 냉각시키지 않으면 낮은 용융강도로 인하여 기체의 확산 속도가 빨라지고, 압력이 낮은 대기중으로, 즉 토출물의 표면으로기체가 이동하여 표면 밖으로 빠져나가는 현상이 발생하며, 이로 이하여 인접한 셀들끼리 합쳐지는 셀합침 현상(Cell Coalescence)에 의한 셀 밀도 저하가 발생된다.The two bad phenomena described above in more detail, in the case of the fiber-forming polymer, there is a problem in that the melt strength near the spinning temperature in most cases. Therefore, if it is not rapidly cooled within a short time immediately after the discharge, the diffusion rate of the gas is increased due to the low melt strength, and the gas moves to the low pressure atmosphere, that is, the gas escapes to the surface of the discharged material and falls out of the surface. The cell density decreases due to cell coalescence that is adjacent to each other.
또 하나의 현상은 기체의 확산 및 유출에 의하여 셀의 크기가 점차로 작아지고 결국은 셀이 없어지는 셀 붕괴(Cell Collapse)에 의한 셀밀도 저하현상이 발생하게 된다.Another phenomenon is that the cell density decreases due to cell collapse, in which cell size gradually decreases due to gas diffusion and outflow, and eventually the cell disappears.
이와 같은 두가지 나쁜현상은 셀밀도의 저하는 물론이고, 셀 형태의 불균일을 유발하고 물성의 저하 및 불량의 원인이 될 수 있는 치명적인 약점으로 작용할 수 있다.These two bad phenomena, as well as a decrease in the cell density, may cause a fatal weakness that can cause cell type non-uniformity, deterioration of physical properties and defects.
상기 냉각매체로는 사용하는 섬유형성성 고분자의 종류에 따라 냉각공기 또는 물을 선택적으로 사용한다. 보다 빠른속도로 냉각이 필요한 경우에는 냉각공기 보다는 물을 사용하는 것이 바람직 하다.As the cooling medium, cooling air or water is selectively used according to the type of fiber-forming polymer used. If cooling is required at a higher speed, water is preferable to cooling air.
냉각공기를 사용하는 경우에는 토출 직후의 토출물에 냉각 공기를 분사시켜주며, 물을 사용하는 경우에는 토출 직후의 토출물에 물을 스프레이 시켜주거나 상기 토출물을 물속에 침지시켜 준다. 냉각공기를 냉각매체로 사용하는 것이 방사속도를 높히는데는 바람직 하다.In the case of using the cooling air, cooling air is injected into the discharge immediately after the discharge, and in the case of using water, water is sprayed into the discharge immediately after the discharge or the water is immersed in the discharge. It is desirable to use cooling air as a cooling medium to increase the spinning speed.
다음으로는, 연속해서 급냉처리된 토출물(섬유)을 방사드래프트가 2~300이 되도록 10~6,000 m/분의 권취속도로 권취하여 미세다공질 섬유를 제조한다.Next, the continuously quenched discharge (fiber) is wound at a winding speed of 10 to 6,000 m / min so that the spin draft is 2 to 300 to produce microporous fibers.
방사드래프트는 용융방사 공정에서 아주 중요한 공정제어 인자로서 초기 방사속도에 대한 권취속도의 비를 나타내는 것이다. 권취속도가 빠르거나 초기 방사속도가 느린경우에는 방사드래프트가 커지고, 권취속도가 느리거나 초기 방사속도가 빠른 경우에는 방사드래프트가 작아진다.Spin draft is a very important process control factor in the melt spinning process and represents the ratio of the winding speed to the initial spinning speed. When the winding speed is fast or the initial spinning speed is slow, the spinning draft becomes large. When the winding speed is slow or the initial spinning speed is fast, the spinning draft becomes small.
본 발명에서는 방사드래프트를 2~300으로 조절한다. 방사드래프트가 300을 초과하는 경우에는 과도한 방사드래프트에 의한 사절이 많이 발생되어 작업성이 나빠지고, 방사드래프트가 2 미만인 경우에는 배향결정화가 충분하게 이루어지지 않아 강도 등의 물성이 저하된다.In the present invention, the spinning draft is adjusted to 2 to 300. When the spinning draft exceeds 300, the threading due to excessive spinning draft occurs a lot, resulting in poor workability, and when the spinning draft is less than 2, orientation crystallization is not sufficiently performed, and physical properties such as strength are lowered.
또한 본 발명에서는 권취속도를 10~6,000m/분, 보다 바람직하기로는 50~6,000m/분으로 조절한다. 권취속도는 미세다공(셀)의 밀도, 크기 및 분포에 따라 탄력적으로 조절한다. 미세다공(셀)의 밀도가 매우 높고 크기가 비교적 큰 경우에는 권취속도를 빨리하기 어렵다. 그러나, 권취속도가 10m/분 미만인 경우에는 상업성이 결여된다.In the present invention, the winding speed is adjusted to 10 ~ 6,000m / min, more preferably 50 ~ 6,000m / min. The winding speed is elastically adjusted according to the density, size, and distribution of the micropores (cells). If the density of micropores (cells) is very high and the size is relatively large, it is difficult to speed up the winding. However, if the winding speed is less than 10 m / min, there is a lack of commercial.
한편, 미세다공(셀)의 밀도가 매우 낮고 크기가 비교적 작고 균일하게 분포된 경우에는 권취속도를 6,000m/분 까지 상승시킬 수 있다. 그러나, 권취속도가 6,000m/분을 초과하는 경우에는 작업성이 저하되는 문제가 발생한다.On the other hand, when the density of the micropores (cells) is very low and relatively small and uniformly distributed, the winding speed can be increased to 6,000 m / min. However, when the winding speed exceeds 6,000 m / min, workability deteriorates.
상기와 같은 방법 등으로 제조된 본 발명의 미세다공질 섬유는 미세다공(셀) 들이 107개/㎤ 이상의 밀도로 균일하게 형성되어 있다. 따라서, 경량성 및 촉감이 우수하며 미세기공으로 인한 강도 등의 물성저하 문제도 없다.The microporous fibers of the present invention prepared by the method as described above are uniformly formed with a density of micropores (cells) of 10 7 / cm 3 or more. Therefore, it is excellent in light weight and feel and there is no problem of deterioration of physical properties such as strength due to micropores.
또한 본 발명의 미세다공 섬유는 부피팽창율이 1.2~50 이하이고, 셀의 직경에 대한 길이 비율이 2 이상이고, 단섬유(Monofilament)의 직경이 5㎛ 이상이다.In addition, the microporous fibers of the present invention have a volume expansion ratio of 1.2 to 50 or less, a length ratio to a diameter of the cell of 2 or more, and a diameter of short fibers (Monofilament) of 5 µm or more.
부피팽창율이 1.2 미만인 경우에는 중공율이 20% 정도인 중공사 수준의 경량성 밖에 확보할 수 없어서 실용성이 없고, 부피팽창율이 50을 초과하는 경우에는 과도한 부피팽창으로 강도저하가 일어나고, 작업성도 저하되어 제사가 불가능하게 될 수 있다.If the volume expansion ratio is less than 1.2, only the hollow fiber level light weight of 20% can be secured, so it is not practical. If the volume expansion ratio exceeds 50, the strength decreases due to excessive volume expansion and the workability is also reduced. The sacrifice may be impossible.
또한, 미세다공(셀)의 직경에 대한 길이 비율이 2 미만인 경우에는 의류용 원사에 요구되는 최소한의 강도를 충족시킬 수 없는 문제가 발생한다.In addition, when the length ratio to the diameter of the micropores (cells) is less than 2, a problem arises in that it cannot satisfy the minimum strength required for the yarn for clothes.
상기 직경에 대한 길이 비율이 2배 이상이라는 것은 상기 섬유가 2배 이상 연신되었다는 것과 거의 동일한 의미이다.A length ratio of two or more to the diameter means almost the same as that of the fiber is stretched two or more times.
즉, 최초로 생성된 셀은 대칭성이 있는 구형 혹은 벌집모양의 형상을 가지며 셀의 직경에 대한 길이 비율이 거의 1에 가깝지만, 권취 속도를 빨리 할수록 섬유 축방향으로 늘어지는 형상의 셀로 변형되고, 후속의 연신공정이 수반되면 축방향으로의 변형이 매우 커지게 된다.That is, the first cell produced has a symmetrical spherical or honeycomb shape and the length ratio to the diameter of the cell is close to 1, but as the winding speed is increased, the cell is deformed to be stretched in the axial direction of the fiber. When the stretching process is involved, the deformation in the axial direction becomes very large.
그러한 결과로서 구성 고분자의 배향과 그에 따른 결정화 현상이 발생하고 강도 등의 기게적 물성의 향상이 이루어진다 할 수 있다. 그러므로 셀의 직경에 대한 길이 비율이 2 이상인 것은 최소한의 미세다공질 섬유의 강도를 발현하기 위한 조건이며 이를 충족하지 못할 경우에는 의류용을 비롯한 최종 용도에 대한 적용이 어렵다 할 수 있다.As a result, the orientation of the constituent polymer and the crystallization phenomenon accordingly occur, and mechanical properties such as strength can be improved. Therefore, the length ratio of the cell to the diameter of 2 or more is a condition for expressing the strength of the minimum microporous fiber, and if it is not satisfied, it may be difficult to apply to the end use including the garment.
또한, 단섬유의 직경이 5㎛ 미만인 경우에는 1㎛ 수준이 셀의 평균직경에 대하여 단섬유 직경이 충분하지 못해서 안정적으로 미세다공질 섬유의 구조를 형성하기 어렵게 된다.In addition, when the diameter of the short fibers is less than 5㎛, 1μm level is not enough short fiber diameter with respect to the average diameter of the cell, it is difficult to form the structure of the microporous fiber stably.
이와 같이 본 발명의 방법으로 제조한 미세다공질 섬유는 균일하고 미세한다공(셀)들이 다량 균일하게 분포되어 있어서, 경량성과 촉감이 매우 우수하다. 그 결과 내의 및 외의 등과 같은 의류용 섬유로 매우 유용하다.As described above, the microporous fibers produced by the method of the present invention are uniformly and finely divided into fine pores (cells), and are excellent in light weight and touch. As a result, it is very useful as a garment for clothing such as inner and outer.
본 발명에 있어서 각종 물성은 아래 방법으로 각각 평가 하였다.Various physical properties in the present invention were evaluated in the following manner.
·부피팽창 비율(Φ)Volume expansion ratio (Φ)
폴리머의 부피(VP), 폴리머의 중량(mP), 폴리머의 비중(PP) 및 미세다공질 섬유의 부피(Vf)를 각각 측정한 다음, 측정값들을 하기 식에 대입하여 부피팽창비율을 계산한다.The volume of the polymer (V P ), the weight of the polymer (m P ), the specific gravity of the polymer (P P ) and the volume of the microporous fiber (V f ) were measured, respectively, and then the measured values were substituted into the following formulas to determine the volume expansion ratio. Calculate
·셀 밀도(개/㎤)Cell density (pieces / cm 3)
주사전자현미경으로 미세다공질 섬유의 단면을 관찰하고, 그 결과를 하기 식에 대입하여 셀밀도(ρc)를 계산한다.The cross section of the microporous fiber was observed with a scanning electron microscope, and the result was substituted into the following formula to calculate the cell density (ρc).
상기 식에서, nℓ는 주사전자현미경 관찰 결과로서 한 변이 ℓcm인 정사각형 내부에 존재하는 미세다공 개수 이다.In the above formula, nL is the number of micropores existing inside the square whose side is Lcm as a result of scanning electron microscopy.
·셀의 직경에 대한 길이 비율Length ratio to the diameter of the cell
주사전자현미경으로 미세다공질 섬유의 단면과, 단면에 수직인 방향으로의 길이를 각각 측정하여 이들의 비율을 구한다.The cross section of the microporous fibers and the length in the direction perpendicular to the cross section are respectively measured by a scanning electron microscope to determine their ratios.
·경량감 및 촉감Light weight and feel
전문가의 관능검사로 평가한다. 구체적으로, 전문가 10명 중 8명 이상이 우수하다고 판정하면 ◎, 전문가 10명 중 7명 이하가 우수하다고 판정하면 △으로 각각 구분 하였다.Evaluate by expert sensory test. Specifically, when 8 or more out of 10 experts were judged to be excellent, they were classified into ◎ and △ when they were judged to be excellent by 7 out of 10 experts.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다. 그러나, 본 발명은 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 3.4인 폴리아미드 6 수지를 250℃ 온도의 압출기에서 정지형 혼련기로 용융, 혼련함과 동시에 상기 압출기에 이산화탄소를 3중량%(수지 중량 대비) 도입하여 균일한 농도의 단일상 고분자 용액-기체용액을 제조 하였다. 연속해서, 상기 단일상 고분자 용액-기체용액을 직경이 0.25mm 이고, 길이가 2.5mm인 방사구금(토출공수 : 5개)을 통하여 10g/분의 토출량으로 토출하여 급격한 압력강하 속도를 부여하므로서 섬유상 미세다공 토출물을 제조 하였다. 연속해서, 방사구금 바닥면으로 부터 1cm 아래 지점에서 상기 섬유상 미세다공 토출물에 25℃의 물을 스프레이하여 급냉시킨 다음 방사드래프트가 12가 되도록 500m/분의 권취속도로 권취하여 단섬유 직경이 15㎛인 미세다공질 섬유를 제조 하였다. 제조한 미세다공질 섬유의 각종 물성을 평가한 결과는 표 2와 같다.A polyamide 6 resin with a relative viscosity of 3.4 was melted and kneaded in an extruder at 250 ° C. with a stationary kneader, and at the same time, 3 wt% (by weight of resin) of carbon dioxide was introduced into the extruder to obtain a uniform concentration of a single-phase polymer solution-gas. The solution was prepared. Subsequently, the single-phase polymer solution-gas solution was discharged at a discharge amount of 10 g / min through a spinneret having a diameter of 0.25 mm and a length of 2.5 mm (the number of discharged balls: 5) to give a rapid pressure drop rate. Microporous discharges were prepared. Subsequently, the fibrous microporous discharge was quenched by spraying water at 25 ° C. at a point below 1 cm from the bottom surface of the spinneret, and then wound at a winding speed of 500 m / min so that the spin draft became 12. A microporous fiber was prepared. The results of evaluating various physical properties of the prepared microporous fiber are shown in Table 2.
실시예 2 및 비교실시예 1 ~ 비교실시예 2Example 2 and Comparative Example 1 to Comparative Example 2
섬유형성성 폴리머의 종류, 방사온도, 기체종류 및 기체 도입량을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 미세다공질 섬유를 제조 하였다. 제조한 미세다공질 섬유의 각종 물성을 평가한 결과는 표 2와같다.A microporous fiber was prepared in the same process and conditions as in Example 1 except that the type, spinning temperature, type of gas, and amount of gas introduced into the fiber-forming polymer were changed as shown in Table 1. The results of evaluating various physical properties of the prepared microporous fiber are shown in Table 2.
본 발명의 미세다공질 섬유는 미세다공(셀)이 높은 밀도로 균일하게 형성되어 있어서 경량성과 촉감이 우수함과 동시에 미세다공(셀)으로 인한 기계적 물성저하가 없다. 더욱, 본 발명의 미세다공 섬유는 양호한 부피팽창율과 셀의 길이에 대한 직경 비율을 갖고 있어서 강도 등의 기계적 물성이 우수하고, 제사성도 향상된다.The microporous fiber of the present invention is uniformly formed with high density of micropores (cells), so it is excellent in light weight and touch and there is no deterioration in mechanical properties due to micropores (cells). Further, the microporous fiber of the present invention has a good volume expansion ratio and a diameter ratio with respect to the cell length, and thus is excellent in mechanical properties such as strength, and also improves sandability.
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