KR20040086729A

KR20040086729A - 아크릴계 합성섬유용 합성수지, 이것으로 이루어진아크릴계 합성섬유 및 아크릴계 합성섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR20040086729A
Application number: KR10-2003-7015827A
Authority: KR
Inventors: 이와부치토시유키
Original assignee: 가네보 가부시키가이샤; 가네보 고센 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2004-10-12
Also published as: JPWO2003072618A1; WO2003072618A1; CN1516710A

Abstract

본 발명은 하이파일, 보아, 모포, 매트, 카펫과 같은 파일상 직물 전반에 사용되고, 직물에 볼륨감을 부여할 수 있는 레귤러 아크릴계 합성섬유와 그의 제조방법에 관한 것이다. 즉, 아크릴로니트릴을 주성분으로 하는 아크릴계 합성섬유용 합성수지로서, 열가소성분이 13∼22 중량%, 설폰산기 함유 비닐 모노머가 0.3∼2.0 중량%이고, 식 1로 표시되는 점도 평균 분자량(Mη)이 43000∼60000인 것을 특징으로 하는 아크릴계 합성섬유용 합성수지 및 이 수지로부터 제조되는 아크릴계 합성섬유와 그의 제조방법이다:

[식 1]

Mη=(S/B-1)×53/6×10000

단, B는 오스트발트 점도관으로 측정한 (30 ℃) N,N-디메틸포름아미드(DMF)의 점도(초)로 하고, S는 동일하게 측정한 폴리머 0.2 g을 DMF에 용해시켜 50 ㎖로 만든 용액의 점도(초)로 한다.

Description

아크릴계 합성섬유용 합성수지, 이것으로 이루어진 아크릴계 합성섬유 및 아크릴계 합성섬유의 제조방법{Synthetic resin for acrylic synthetic fiber, acrylic synthetic fiber formed from the same, and process for producing acrylic synthetic fiber}

아크릴계 합성섬유로 하이파일천을 제조할 때에는 색이 다른 털이 되는 대섬도 섬유(통상 17∼33 dtex의 난연섬유)와 소섬도 섬유(통상 2.2∼4.4 dtex 정도)를 혼합하여 사용한다. 경우에 따라서는 이들의 중간 섬도인 섬유(7.8∼11 dtex 정도)도 혼합하기도 한다. 그 중, 소섬도 섬유에 고수축(건열수축률 25% 이상, 바람직하게는 30% 이상) 섬유를 사용하면 하이파일천의 볼륨감을 증가시킬 수 있다. 이것은 하이파일천의 후처리공정(털빠짐 방지용 접착제의 건조공정)에서 소섬도 섬유가 수축하고 대, 중섬도 섬유를 떠받치는 형태가 되어, 대, 중섬도 섬유가 쓰러지기 어려워지기 때문이다. 소섬도 섬유에 비수축 또는 수축률이 작은 섬유를 사용한 경우에는 대, 중섬도 섬유를 떠받칠 수 없거나 그 효과가 작기 때문에 쉽게 쓰러져 볼륨감이 부족하다. 또한, 특별히 기재가 없는 한 「섬유」란 아크릴계 합성섬유를 가리킨다. 또한, 쟈가드 편물기를 사용하면 비수축섬유천에 수축섬유로 모양을 이룰 수 있어, 후처리공정(털빠짐 방지용 접착제의 건조공정)에서 수축섬유부분만이 수축하여 입체적인 모양으로 만들 수 있다.

소섬도의 고수축섬유는 대부분의 경우 난연섬유인데, 그 이유는 수축률, 특히 건열수축률을 얻기 쉽기 때문이다. 그러나, 일반적으로 난연 아크릴계 합성섬유는 난연성분으로서 염화비닐리덴, 염화비닐 등의 고비중 성분을 많이 함유하기 때문에, 섬유비중이 커서 같은 섬도의 레귤러(비난연) 섬유에 비해 섬유의 실제 직경이 작아진다. 그 때문에, 천의 볼륨감을 떨어뜨리는 경우가 많다. 실제 직경이 큰 섬유를 사용한 경우에는 천이 무거워져 버린다.

또한, 이하 본 명세서는 할로겐화비닐 성분과 같은 난연성분을 함유하지 않은 아크릴계 합성섬유를 「레귤러 섬유」라 한다.

한편, 염화비닐리덴. 염화비닐 등의 고비중 성분을 함유하지 않는 레귤러 섬유에도 고수축 섬유는 있다. 다만, 이것은 보아, 모포, 매트, 카펫 등에 혼방사용하는 섬유로 습열수축률은 25% 정도인데, 건열 120∼130℃, 1∼2분동안 처리하는 통상의 하이파일 제조공정(털빠짐 방지용 접착제의 건조공정)에서는 충분한 건열수축률(25% 이상)을 얻을 수 없다(일본국 특허공개 소60-110910호 공보, 일본국 특허공개 소53-17691호 공보).

일본국 특허공개 평8-74119호 공보에는 하이파일용도용 건열고수축 레귤러섬유의 예가 있다. 이에 따르면, 방사연신·건조치밀화후, 110∼150℃, 바람직하게는 115∼135℃의 가압수증기하에서 30% 이상의 수축후, 건열 100∼140℃에서 1.6∼2.2 배 연신한다고 하지만, 열가소성분이 적은 통상의 폴리머이며 통상 이루어지는 연속방식에서는 이 온도에서 30% 이상 수축하는 것은 어렵다. 또한, 가소성분이 적기 때문에 수축후에 이것만 연신하는 것은 어렵다. 또한, 건열수축률의 측정방법도 130℃×10분 가열과 실제의 하이파일 제조공정과 차이가 크게 난다.

한편, 대섬도 섬유도 난연섬유인 것이 많다. 이것은 통상, 난연섬유는 레귤러 섬유에 비해 폴리머 자체가 유연하고, 크림프를 제거하기 쉽기 때문이다. 그러나, 수축섬유의 경우와 마찬가지로 섬유비중이 커서 같은 섬도의 레귤러(비난연) 섬유에 비해 섬유의 실제 직경(단면적)이 작아진다. 그 때문에 천의 볼륨감이 부족해지는 경우가 많다. 또, 그 단면은 편평한 것이 많다. 이것은 섬유들끼리 얽히기 어렵고 보슬보슬한 좋은 느낌의 천을 얻기 쉽기 때문이다. 그러나, 편평섬유는 반대로 섬유가 쓰러지기 쉬워 볼륨감을 얻기 어렵다는 결점이 있다. 크림프 해제성이 우수한 난연섬유이지만, 염색한 경우에는 섬유가 수축하여 고정화되기 때문에 크림프 해제성이 악화된다. 염색시의 크림프 해제성을 향상시키기 위해 일본국 특허공개 2001-181926호 공보, 일본국 특허공개 2001-181937호 공보, 일본국 특허공개 2001-181927호 공보에 있는 방법은 크림프 부여전에 충분한 이완공정을 실시함으로써 아크릴 섬유의 잔류수축(염색 등의 열가공시에 발생하는 수축)을 한없이 작게 하는 것을 목적으로 하고 있고, 확실히 이 방법에서 수득된 섬유는 크림프 해제성이 우수하지만, 섬유를 구성하는 폴리머 자체가 굳는 종래의 레귤러 섬유에서는 유효성이 낮다.

또, 보아, 모포, 매트 등에서는 섬유를 혼면·방적한 후, 염색하고 직조하여 제품으로 가공한다. 이때, 습열수축섬유를 혼합하면 염색시에 수축섬유가 수축하여 비수축섬유를 말려들게 하여 스프링상이 되어 볼륨감이 증가한다. 종래, 이와 같은 방적사에 사용되는 수축성섬유의 습열수축률은 20∼25% 정도이고, 볼륨감은 얻을 수 있지만 강하지는 않다. 발명자들은 이 습열수축률을 30% 이상으로 높이면 파일에 의해 강한 볼륨감을 부여할 수 있고, 40%를 초과하면 반대로 직물이 너무 단단해지는 것을 밝혀내었다.

또, 벨로아 카펫은 5.5∼17 dtex의 비수축섬유를 염색한 후, 미염색 수축섬유를 혼면하여 방적한 후 직조한다. 직조후의 후가공은 하이파일과 거의 동일하고 털빠짐 방지용 접착제의 건조공정으로 혼면한 수축섬유를 수축시킨다. 이 때문에, 수축섬유의 수축률이 25% 이상, 바람직하게는 30% 이상이면 비수축섬유를 효과적으로 떠받칠 수 있어 볼륨감을 부여할 수 있다.

앞서 기재한 주로 하이파일에 사용되는 건열수축률로 25% 이상의 섬유를 보아, 모포, 매트 등에 사용한 경우에는 방적사의 염색공정에서 과잉(50% 이상)으로 수축하여 제품 느낌이 너무 딱딱해진다. 연신배율을 조정하는 등 하여, 어느 정도는 수축률을 억제할 수 있지만, 그래도 적절한 범위(습열수축률 30∼40%)로 하는 것은 어렵다. 그 때문에, 종래는 주로 하이파일에 사용되고 건열로 수축시키는 섬유와 주로 보아, 모포, 매트에 사용되고 습열(염색)로 수축시키는 섬유를 따로따로 폴리머로 분리제작하였다.

전술한 보아, 모포, 매트, 벨로아 카펫에서도 수축성 소섬도 섬유와 동시에 대 또는/및 중섬도 섬유를 사용하지만, 이것은 레귤러 섬유인 것이 많다. 그 이유는 이들 제품은 그 위를 걷거나 자거나 하는 등 큰 압력이 가해지기 때문에, 특히 볼륨감이 요구되기 때문이다. 몇 번이나 설명한 바와 같이 난연섬유에서는 크림프가 제거하기 쉬워 느낌이 좋아지지만 볼륨감이 부족한 경향이 있다.

본 발명은 하이파일(high pile), 보아(boa), 모포, 매트, 카펫과 같은 파일상 직물 전반에 사용되고, 직물에 볼륨감을 부여할 수 있는 레귤러(regular) 아크릴계 합성섬유에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 ① 파일상 직물 전반에 볼륨감을 부여할 수 있는 건열에 대하여 우수한 고속수축성, 고수축성(25% 이상, 바람직하게는 30% 이상)을 가진 섬유, 마찬가지로 ② 볼륨감이 우수하고 너무 단단해지지 않는 보아, 모포, 매트, 카펫 등을 얻기 위한 적절한 습열수축률(30∼40%, 바람직하게는 35∼40%)을 가진 섬유, ③ 이들과 조합시키는 우수한 볼륨감·크림프 제거성을 겸비한 섬유 및 이들을 동일 폴리머로부터 제조하는 방법을 제공하는데 있다. 또한, 본 명세서에서 말하는 고속신축성(률)이란 하이파일 제조공정 가운데, 털빠짐 방지용 접착제의 건조공정(텐터(tenter))의 통과시간 1∼2 분내에서의 수축성(률)인 것을 가리킨다. 그 때문에, 실시예, 비교예 중에 기재되어 있는 건열수축률이란 고속수축성(률)을 나타내고 있다.

상기 목적은 아크릴로니트릴을 주성분으로 하는 열가소성분이 13∼22 중량%, 설폰산기 함유 비닐 모노머가 0.3∼2.0 중량%이고, 점도 평균 분자량(Mη)이 43000∼60000인 폴리머를 습식방사, 수세한 후, 건조치밀화공정으로 0.85∼0.95 배로 수축한 후에 건열로 1.3∼2.7 배로 연신함으로써 달성된다. 보아, 모포, 매트, 카펫 등 방적사로 하여 사용할 섬유를 만드는 경우에는 동일 폴리머를 습식방사, 수세, 건조치밀화 공정 또는 그 후에 건열로 0.9∼1.3 배로 수축·연신한다. 그리고, 크림프 제거성이 우수한 섬유는 건조치밀화후, 습열로 1.1∼2.0 배 연신하고, 그 후 습열로 0.6∼0.9 배로 수축시킨다.

또한, 본 명세서에서 수축배율 또는 연신배율이란 그 공정에의 입력 속도에 대한 출력 속도의 비율을 나타낸다. 예를 들어, 연신배율 1.4는 공정으로부터의 출력 속도가 입력 속도에 대하여 1.4 배인 것을 나타내고, 수축배율 0.8은 공정으로부터의 출력 속도가 입력 속도에 대해 0.8 배인 것을 나타낸다. 보다 상세히 설명하면 10 m/분으로 연신공정에 들어가는 섬유속을 1.4 배 연신한 직후에 0.8 배 수축시키는 경우에는 연신공정의 출력속도는 14 m/분이 되고, 직후의 수축공정의 출력속도는 이 속도에 대하여 0.8 배가 되어 최종속도는 11.2 m/분이 된다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하에 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 합성수지는 아크릴로니트릴을 주성분으로 하고, 열가소성분이 13∼22 중량%, 설폰산기 함유 비닐 모노머가 0.3∼2.0 중량%이며, 점도 평균 분자량(Mη)이 43000∼60000이다.

열가소성분이 13 중량% 미만이면 섬유를 구성하는 폴리머의 유연성이 저하되고, 방사시의 연신성 및 제품의 수축성, 그리고 크림프 제거성이 악화되며, 느낌이 저하한다. 22 중량%를 초과하면 폴리머의 유연성은 증가하고 크림프 제거성 및 느낌은 향상하지만, 섬유들끼리의 교착이 심해져 섬유화가 어렵다. 또, 바람직하게는 15∼18 중량%, 더욱 바람직하게는 15∼17 중량% 이다. 열가소성분 공중합량이제한됨에 따라, 방사시의 연신성 및 제품의 수축성과 섬유교착의 밸런스가 이루어져 바람직한 것이 된다.

열가소성분으로는 아크릴산, 메타크릴산 또는 이들의 알킬에스테르류, 아세트산비닐 등을 사용할 수 있고 이들에 한정되지 않지만, 아크릴산 또는 그의 알킬에스테르류, 아세트산비닐이 바람직하며, 코스트·취급 용이성 등으로부터 아크릴산메틸이 더욱 바람직하다.

염색성 부여를 위해 설포산기 함유 비닐 모노머를 0.3∼2.0 중량% 공중합시킨다. 0.3 중량% 미만이면 염색성이 부족하고, 2.0 중량%를 초과하면 염색성(염료의 흡착)이 강해져 염색이 현저히 빨라지며 염색 반점이 발생한다. 설폰산기 함유 비닐 모노머에는 알릴설폰산 나트륨, 메타릴설폰산 나트륨, 스티렌설폰산 나트륨, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판설폰산 나트륨 등을 들 수 있지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 폴리머 분자량, 섬유백도, 코스트, 중합조업성 등으로부터 메타릴설폰산 나트륨과 2-아크릴아미드-2-메틸프로판설폰산 나트륨을 병용하며, 그 중량비율은 1:3∼5가 바람직하다.

아크릴로니트릴, 설폰산기 함유 비닐 모노머, 열가소성분 이외의 비닐 모노머를 섬유화능, 조업성, 수축률을 손상시키지 않는 범위에서 공중합할 수 있다.

또한, 점도 평균 분자량(Mη)은 43000∼60000일 필요가 있다. 바람직하게는, 47000∼50000이다. 43000 미만이면 방사시의 연신성, 제품의 수축성 및 크림프 제거성은 좋지만 교착이 강해지고, 60000을 초과하면 교착은 저하되지만 방사시의 연신성, 제품의 수축성 및 크림프 제거성이 저하하여 목적하는 섬유를 얻을 수없다. 또한, 중합시 폴리머 용액의 점도가 너무 높아져 다루기 어려워진다. 점도저하를 위해 농도를 저하시킨 경우에는 중합효율이 저하된다. 일반적으로 열가소성분이 많은 경우에는 분자량을 높게, 적은 경우에는 낮게 한다. 분자량은 중합개시제량, 모노머 농도, 중합온도·시간 및 설폰산기 함유 비닐 모노머의 종류·공중합량 등에 따라 조절한다.

상기 폴리머를 공지의 습식방사법으로 섬유화한다. 즉, 상기 폴리머를 디메틸포름아미드(DMF), 로던염 수용액, 디메틸설폭사이드 등의 용매에 23∼32 중량%의 농도로 용해시켜 방사원액으로 만든다. 단, 용매는 이들에 한정되는 것은 아니다. 이때, 이 방사원액에 방사조업성, 섬유형성능, 연신성을 손상시키지 않는 범위로 항균제, 안료, 내광제 등의 첨가제를 가할 수도 있다. 이 방사원액을 구금(口金)으로부터 용매을 포함하는 수중(응고욕)으로 방출(紡出)한다. 방출되어 겔상태에 있는 토우(tow)를 순차로 용매농도가 저하하는 여러 단계의 연신욕으로 3∼7 배, 바람직하게는 4∼6 배로 연신하고, 수세·오일 부여를 실시하여 건조치밀화한다.

하이파일 등에 사용하는 건연수축률 25% 이상의 섬유를 생산하는 경우에는 먼저 건조치밀화공정으로 0.85∼0.95 배로 수축시킨다. 0.85 배 미만에서는 섬유가 느슨해지는 경향이 있어 조업이 어렵다. 0.95 배를 넘는 경우에는 최종제품의 건열수축률이 저하한다.

그 후, 건열로 1.3∼2.7 배 연신한다. 1.3 배미만에서는 수축률이 저하하고, 2.7 배를 넘는 배율에서는 수축률은 거의 향상되지 않을 뿐만 아니라, 섬유절단 등이 발생하여 조업이 어렵다. 이 범위내라면 제품 수축률과 조업성을 양립시키기 쉽다. 또한, 연신온도는 토우 온도가 120 ℃ 전후가 되도록 한다. 극도로 온도가 낮은 경우, 동일한 연신배율에서도 수축률은 향상되지만 조업성(연신성)이 악화된다. 높은 경우, 조업성은 양호하지만 동일한 연신배율에서도 수축률이 저하된다.

한편, 보아, 모포, 매트, 카펫 등 방적사로 만들어 사용하기 위해, 습열수축률 30∼40%가 필요한 경우에는 수세·오일 부여후의 건조치밀화공정 또는 그 후의 건열연신(수축)공정에 있어서 0.9∼1.3 배로 수축 또는 연신한다. 또한, 연신온도는 토우 온도가 120 ℃ 전후가 되도록 하는 것이 바람직하다.

게다가, 크림프 제거성이 우수한 섬유를 얻기 위해서는 수세, 건조치밀화한 후, 1.1∼2.0 배 연신하고, 그 후 0.6∼0.9 배로 수축시킨다. 0.6 배 미만에서는 크림프 제거성이 좋아지지만, 토우가 느슨해지는 경향이 있어 조업성이 악화된다. 0.9 배를 넘으면 크림프 제거성이 불충분해진다. 그 이유는 이완처리가 불충분하면 염색시에 수축(잔류수축)하기 때문에 크림프가 고정되기 때문이다.

그 후, 필요에 따라 유제를 부여하는데, 건조공정에서의 수축을 방지하기 위해 유제부여는 실시하지 않거나, 실시하는 경우에도 가능한한 수분량이 올라가지 않도록 하는 것이 바람직하다. 유제부여후, 크림프 부여·컷트·곤포하여 제품으로 만든다. 또한, 동일한 이유에서 크림프 부여는 가능한한 저온에서 수행하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예에 따라 구체적으로 설명한다. 또한, 건열수축률은 단섬유를 무하중에 130 ℃의 건열 분위기에서 1 분간 처리하고, 습열수축률은 단섬유를 무하중의 상태에서 끓는 물(100 ℃)로 30 분간 처리하여, 처리전후의 섬유 길이를 측정하여 식 2에 따라 계산하였다. 점도 평균 분자량(Mη)은 이하의 식 1에 따라 구했다.

[식 1]

Mη=(S/B-1)×53/6×10000

(단, B는 오스트발트 점도관으로 측정한 (30 ℃) N,N-디메틸포름아미드(DMF)의 점도(초)로 하고, S는 동일하게 측정한 폴리머 0.2 g을 DMF에 용해시켜 50 ㎖로 만든 용액의 점도(초)로 한다.)

[식 2]

건열, 습열 수축률(%)=(수축전의 길이-수축후의 길이)/수축전의 길이×100

(단, 수축전후의 길이는 1 tex 당 2.94 mN의 하중을 걸어 측정한다.)

(표 1, 실시예 1∼4, 비교예 1,2)

DMF를 용매로 한 용액중합법에 따라 표 1에 나타낸 공중합비로 아크릴로니트릴(AN)/아크릴산메틸(MA)/메타릴설폰산나트륨(SMAS)/2-아크릴아미드-2-메틸프로판설폰산나트륨(SAM)으로 구성되는 폴리머를 수득하였다. 점도 평균 분자량(Mη)은 모두 48000∼53000의 범위였다.

중합종료후의 폴리머 용액으로부터 미반응 모노머를 제거하고, 폴리머 농도가 25 중량%가 되도록 조정하였다. 이 방사원액을 공경 0.04 ㎜×기공수 4000개의 구금으로부터 DMF 53% 수용액으로 방출하였다. 응고하여 겔 상태에 있는 토우를 순차로 DMF 농도가 저하하는 3 단계의 욕으로 4.5배 연신하였다. 그 후, 수세·유제부여·건조치밀화를 실시하였다. 건조치밀화 공정으로 0.95 배로 수축시켰다. 이어, 히터롤러, 건조열풍으로 토우 온도가 120 ℃이 되도록 가열하고, 1.6 배로 연신하였다. 연신후, 크림프 부여, 커트를 실시하여 2.2 dtex×32 ㎜의 섬유를 수득하였다.

이렇게 하여 수득된 건열고수축 섬유 40 중량%와 그 단면의 편평율이 1:6인 17 dtex×51 ㎜의 난연 편평 아크릴계 합성섬유 60 중량%를 혼면·직조하여 공지의 방법으로 후가공하고, 파일 길이 20 ㎜, 섬유중량 600 g/㎡의 하이파일천을 수득하였다. 또한, 털빠짐 방지용 접착제의 건조는 130 ℃×1.5 분으로 실시하였다.

섬유교착은 건조치밀화후의 토우를 육안으로 E:교착이 매우 극심함, D:교착이 극심함, C:교착기미, B: 양호, A:매우 양호인 5 단계로 평가, B 및 A가 이후의 조업 및 제품사용이 문제없는(합격) 레벨이다.

조업성은 섬유절단 및 느슨해짐의 유무에 따라 E:나쁨, C:양호, A:매우 양호인 3 단계로 판단하였다.

건열수축률은 25% 이상을 합격으로 한다. 하이파일의 볼륨감은 유식자 5인에 의해 E:동규격(섬도, 섬유길이)의 비수축섬유를 사용한 경우와 같은 정도, C:동규격의 비수축섬유를 사용한 경우보다 볼륨감이 약간 강함, A:C보다 볼륨감이 더강한 3 단계로 판단하였다.

	폴리머 조성AN/MA/SAM/SMAS(중량%)	섬유교착	조업성	건열수축률(%)	하이파일천의볼륨감
실시예 1	85.45/13/1.2/0.35	A	A	30	A
실시예 2	82.95/15.5/1.2/0.35	A	A	33	A
실시예 3	81.45/17/1.2/0.35	B	A	35	A
실시예 4	78.45/20/1.2/0.35	B	C	37	A
비교예 1	87.45/11/1.2/0.35	A	A	20	E
비교예 2	75.45/23/1.2/0.35	E	-	-	-

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 열가소성분인 아크릴산메틸 공중합량이 13∼22 중량% 범위인 실시예 1∼4는 교착도 없고 조업성도 양호하며 건열수축률도 30% 이상이다. 실시예 3, 4의 섬유교착은 실시예 1, 2에 비해 약간 떨어지지만, 이것도 이후 연신·권축부여에서 실시예 1, 2와 동일한 레벨이 된다. 한편, 열가소성분이 적은 비교예 1은 섬유교착, 조업성 모두 문제가 없지만, 건열수축률이 낮다. 반대로, 열가소성분이 많은 비교예 2는 건조치밀화 공정에서의 교착이 극심하고 리본상이 되어, 이후의 조업이 어려워져 섬유화할 수 없었다. 또한, 건열수축률이 30% 이상인 실시예 1∼4의 섬유를 이용한 하이파일천은 볼륨감이 강하게 느껴졌지만, 건열수축률 20%인 비교예 1의 섬유를 사용한 천에서는 비수축열을 사용한 경우와 거의 동일한 정도의 볼륨감밖에 느낄 수 없었다.

(표 2, 실시예 5∼8, 비교예 3)

실시예 1∼4 및 비교예 1과 동일한 방사원액을 0.504 ㎜×0.063 ㎜, 기공수650 개의 구금으로부터 DMF 53% 수용액으로 방출하였다. 응고하여 겔 상태에 있는 토우를 순차로 DMF 농도가 저하하는 3 단계의 욕으로 6 배 연신하였다. 그 후, 수세·유제부여·건조치밀화를 실시하였다(연신·수축도 없음). 이어, 110 ℃의 증기로 가열하여 1.4 배로 연신하였다. 연신후, 140 ℃의 증기로 가열하여 0.7 배로 수축시켰다. 그 후, 권축부여, 컷트를 실시하여 17 dtex×51 ㎜, 단면형상이 1:7인 장방형의 섬유를 수득하였다. 수득된 섬유를 98 ℃×30 분의 조건하에 보라색으로 염색하고, 이 염색면 60 중량%와 실시예 2의 건열고수축면 40 중량%를 혼면·직조하고, 공지의 방법으로 후가공하여 파일 길이 20 ㎜, 섬유중량 600 g/㎡의 하이파일천을 수득하였다.

하이파일천의 느낌은 유식자 5 인에 의해, E:불량, C:동규격의 난연섬유를 사용한 경우와 같은 정도, A:동규격의 난연섬유를 사용한 경우보다 우수한 3 단계로 판단하였다. C 및 A를 합격으로 한다.

표 2에서의 볼륨감은 유식자 5 인의 판정에 의해 E:볼륨감 불량, C:동규격의 난연섬유를 사용한 경우와 동등, A:동규격의 레귤러 섬유를 사용한 경우와 동일로 하고 A를 합격으로 한다. 잔류수축률은 염색공정에서의 수축률을 빼고, 측정은 습열수축률과 같은 방법으로 수행하고, 7% 이하를 합격으로 한다.

	폴리머 조성AN/MA/SAM/SMAS(중량%)	잔류수축률(%)	하이파일천의 느낌	하이파일천의볼륨감
실시예 5	85.45/13/1.2/0.35	2	C	A
실시예 6	82.95/15.5/1.2/0.35	3	C	A
실시예 7	81.45/17/1.2/0.35	5	A	A
실시예 8	78.45/20/1.2/0.35	6	A	A
비교예 3	87.45/11/1.2/0.35	2	E	A

표 2에 있는 실시예 5∼8, 비교예 3은 섬유교착 및 조업성은 실시예 1∼4 및 비교예 1과 동일하였다. 잔류수축률은 열가소성분 MA량이 많은 것일수록 컸다. 느낌도 MA량이 많을수록 양호했지만, 실시예 5∼8은 모두 양호했다. 볼륨감은 실시예 5∼8, 비교예 3 모두 양호했다. 비교예 3은 잔류수축률은 작았지만, 크림프성이 해제되기 어렵고, 하이파일천의 느낌이 불량했다. 게다가, 비교예 3의 폴리머는 비교예 1과 동일하였지만, 표 1에 있는 바와 같이 건열 고수축면(수축률 25% 이상)을 만들 수 없다.

(표 3, 실시예 9∼12, 비교예 4)

실시예 1∼4 및 비교예 1과 동일한 방사원액을 φ0.04 ㎜×기공수 4000 개의 구금으로부터 DMF 53% 수용액으로 방출하였다. 응고하여 겔 상태에 있는 토우를 순차로 DMF 농도가 저하하는 3 단계의 욕으로 5 배 연신하였다. 그 후, 수세·유제부여를 실시하였다. 건조치밀화 공정으로 표 3에 있는 배율로 수축 또는 연신하였다. 그 후, 권축부여, 커트를 행하여 2.2 dtex×102 ㎜ VC (80∼120 ㎜) 섬유를 수득하였다. 수득된 섬유 40 중량%와 비수축섬유(2.2 dtex×102 ㎜ VC) 60 중량%를 혼면·방적(28번 쌍실)하고 보라색으로 염색하였다. 염색한 방적사를 직조하고 공지의 방법으로 후가공하여 파일길이 12 ㎜, 섬유중량 450 g/㎡인 보아천을 수득하였다.

보아의 볼륨감은 유식자 5인에 의해, E:동규격의 종래의 수축섬유(습열수축률 20∼25% 정도)를 사용한 경우와 동일한 정도, C:동규격의 종래의 수축섬유를 사용한 경우보다 볼륨감이 약간 강함, A:C보다 볼륨감이 더 강한 3 단계로 판단하였다. 표 3에서 연신·수축배율이 1.0 미만인 경우는 수축을, 1.0을 초과하는 경우는 연신을 나타낸다(1.0은 연신·수축모두 없음).

표 3의 실시예 9∼12는 습열수축률은 30∼40%가 되고 볼륨감도 강해졌다. 한편, 비교예 4는 수축률이 낮기 때문에, 종래의 제품과 같은 정도의 볼륨감밖에 없었다. 비교예 4의 폴리머는 열가소성분 MA 공중합량이 낮기 때문에 연신배율을 높이더라도 수축률은 향상하지 않는다.

	폴리머 조성AN/MA/SAM/SMAS(중량%)	연신·수축배율	습열수축률(%)	보아의볼륨감
실시예 9	85.45/13/1.2/0.35	1.3	30	A
실시예 10	82.95/15.5/1.2/0.35	1.2	30	A
실시예 11	81.45/17/1.2/0.35	1.1	32	A
실시예 12	78.45/20/1.2/0.35	0.9	35	A
비교예 4	87.45/11/1.2/0.35	1.3	25	E

(표 4, 실시예 2, 비교예 5, 6)

실시예 2의 폴리머 및 표 4중 비교예 5, 6의 조성을 가진 폴리머를 실시예 1∼4와 동일한 조건으로 섬유화하여 2.2 dtex×32 ㎜의 섬유를 수득하였다.

표 4에 있는 바와 같이 실시예 2의 폴리머는 설폰산기 함유 비닐 모노머인 SAM/SMAS의 공중합량 및 비율이 알맞기 때문에, 분자량이 43000∼60000 범위가 되고, 방사시의 섬유교착도 일어나지 않으며, 조업성도 양호하고, 게다가 이들로 이루어지는 섬유를 하이파일이나 보아에 사용된 경우에도 볼륨감 및 느낌을 동규격의종래의 섬유보다 향상시킬 수 있다. 한편, SAM/SMAS 비가 작은(SAM이 적은) 비교예 5는 분자량이 60000을 초과하고 섬유교착은 없지만, 연신성이 악화되어 섬유화가 어려워졌다. SAM/SMAS비가 큰(SAM이 많은) 비교예 6은 분자량이 43000 미만이 되고, 섬유교착이 발생하여 이후의 공정(연신 등)이 어려워졌다.

	폴리머 조성AN/MA/SAM/SMAS(중량%)	SAM/SMAS공중합량비	분자량
실시예 2	82.95/15.5/1.2/0.35	3.4	51000
비교예 5	82.95/15.5/0.9/0.65	1.4	61000
비교예 6	82.95/15.5/1.3/0.25	5.2	42000

	섬유교착	연신성	건열수축률(%)	하이파일천의 볼륨감
실시예 2	A	A	33	A
비교예 5	A	E	-	-
비교예 6	C	A	-	-

(표 5, 실시예 2, 13∼16, 비교예 7∼10)

실시예 2의 폴리머 및 조건으로 방사하고 수세·유제부여한다. 그 후, 표 5의 조건하에 건조치밀화공정으로 수축, 건열연신공정으로 연신하고, 크림프부여·컷트하여 2.2 dtex×32 ㎜의 섬유를 수득하였다.

수축배율이 0.85∼0.95, 이후의 연신배율이 1.3∼2.7 배인 실시예 2 및 13∼16은 조업성, 건열수축률 모두 양호했지만, 연신배율이 낮은 비교예 7은 건열수축률이 낮고, 연신배율이 과대한 비교예 8은 섬유절단으로 조업할 수 없었다. 건조치밀화 공정에서의 수축배율이 낮은(과대하게 수축시킨) 비교예 9는 느슨해짐이 발생하여 조업이 어려워졌고, 수축시키지 않았던 비교예 10은 건열수축률이 저하되었다.

	건조치밀화공정에서의 수축배율	건열연신배율	조업성	건열수축률(%)
실시예 2	0.95	1.6	A	33
실시예 13	0.95	1.45	A	30
실시예 14	0.85	1.7	A	34
실시예 15	0.85	2.0	A	35
실시예 16	0.85	2.4	A	36
비교예 7	0.95	1.2	A	20
비교예 8	0.85	2.8	E	-
비교예 9	0.80	-	E	-
비교예 10	1.00	1.6	A	28

(표 6, 실시예 17, 비교예 11, 12)

실시예 2의 폴리머 및 조건으로 방사하고 수세·유제부여·건조치밀화한다. 그 후, 표 6의 조건하에 건열로 연신 또는 수축시킨다. 수축후, 크림프부여·컷트하여 2.2 dtex×102 ㎜ VC 의 섬유를 수득하였다. 표 6에 있어서, 연신·수축배율이 1.0 미만인 경우는 수축을, 1.0을 넘는 경우에는 연신을 나타낸다(1.0은 연신·수축 모두 없음).

연신·수축배율이 0.9∼1.3 배 범위인 실시예 17은 습열수축률이 적절한 범위로 되고, 보아천의 볼륨감도 향상되며, 너무 단단해지지도 않았다. 너무 수축시킨 비교예 11은 수축률이 저하되어 볼륨감 향상도 크지 않았다. 연신배율이 너무 큰 비교예 12는 수축률이 너무 커서 천이 너무 단단해졌다.

	수축·연신 배율	습열수축률	보아천의 볼륨감
실시예 17	1.0	31	A
비교예 11	0.8	29	C
비교예 12	1.4	42	E

(표 7, 실시예 7, 비교예 13, 14)

실시예 7(실시예 2와 동일)과 동일한 조건하에 방사·수세·유제부여·건조치밀화를 실시하였다. 이어, 110 ℃의 증기로 1.4 배로 연신, 그 후 140 ℃의 증기로 가열하여 표 7의 배율로 수축시켰다. 그 후, 권축부여, 컷트를 실시하여 17 dtex×51 ㎜, 단면형상이 1:7인 장방형의 섬유를 수득하였다. 수득된 섬유 60 중량%와 실시예 2의 건열고수축률 40 중량%를 혼면·직조하고, 공지된 방법으로 후가공하여 파일 길이 20 ㎜, 섬유중량 600 g/㎡인 하이파일천을 수득하였다.

수축배율이 0.6∼0.9 배 범위인 실시예 18은 느낌·볼륨감 모두 양호하였지만, 수축배율이 작은(과대하게 수축시킨) 비교예 13은 섬유가 느슨해져 조업이 어려웠다. 한편, 배율이 큰(거의 수축시키지 않은) 비교예 14는 잔류수축이 커서 염색시에 섬유가 단단해져 느낌이 악화되엇다.

	수축배율	조업성	잔류수축률	하이파일천의느낌	하이파일천의볼륨감
실시예 18	0.75	A	3	A	A
비교예 13	0.55	E	-	-	-
비교예 14	0.95	A	10	E	A

(표 8, 실시예 6, 비교예 15, 16)

표 8에 있는 조성이 되도록 비교예 15 및 16을 중합하였다. 미반응 모노머를 제거하고 실시예 6과 동일한 방법·조건으로 방사, 수세, 오일부여, 건조치밀화, 연신, 수축, 크림프부여 및 컷트하여 섬유를 수득하였다.

염색성은 염색액에 섬유중량에 대하여 3%가 되도록 흑색 염료를 가하여 98℃×30 분 염색한 후, 염색액의 착색을 육안으로 판정. 착색이 관찰되는(잔류염료가 있는) 것은 E(불합격), 육안으로는 착색이 관찰되지 않는 것을 A(합격)로 한다. 염색 반점은 염색액에 섬유중량에 대하여 0.5%가 되도록 보라색 염료를 가하고, 98 ℃×30 분 염색한 후, 보라색면의 반점을 육안으로 판정, 보라색 반점이 없는 것을 A(합격), 염색 반점이 있는 것을 E(불합격)으로 하였다.

실시예 6은 염색성도 좋고 반점도 없는 것에 비해, 설폰산기 함유 비닐 모노머가 적은 비교예 15는 염색성이 나쁘고, 염료가 흡착되지 않고 남았다. 한편, 설폰산기 함유 비닐 모노머가 많은 실시예 16은 염색성은 좋았지만, 염색 반점이 많았다.

	폴리머 조성AN/MA/SAM/SMAS(중량%)	염색성	염색반점
실시예 6	82.95/15.5/1.2/0.35	A	A
비교예 15	84.26/15.5/0.18/0.06	E	A
비교예 16	82.00/15.5/2.00/0.50	A	E

본 발명의 폴리머 및 제조방법을 사용함으로써 파일상 직물 전반에 볼륨감을 부여할 수 있는 건열에 대하여 우수한 신속수축성, 고수축성(25% 이상, 바람직하게는 30% 이상)을 갖는 섬유, 마찬가지로 볼륨감이 우수하고 너무 단단하지 않는 보아, 모포, 매트, 카펫 등을 얻기 위한 적절한 습열수축률(30∼40%, 바람직하게는 35∼40%)을 가지는 레귤러 아크릴 섬유, 또한 이들과 조합시킨 우수한 볼륨감·크림프 제거성을 겸비한 섬유 및 이들을 동일한 폴리머로부터 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims

아크릴로니트릴을 주성분으로 하는 아크릴계 합성섬유용 합성수지로서, 열가소성분이 13∼22 중량%, 설폰산기 함유 비닐 모노머가 0.3∼2.0 중량%이고, 식 1로 표시되는 점도 평균 분자량(Mη)이 43000∼60000인 것을 특징으로 하는 아크릴계 합성섬유용 합성수지.

[식 1]

Mη=(S/B-1)×53/6×10000

단, B는 오스트발트 점도관으로 측정한 (30 ℃) N,N-디메틸포름아미드(DMF)의 점도(초)로 하고, S는 동일하게 측정한 폴리머 0.2 g을 DMF에 용해시켜 50 ㎖로 만든 용액의 점도(초)로 한다.
제 1 항에 있어서, 열가소성분이 15∼18 중량%인 아크릴계 합성섬유용 합성수지.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열가소성분이 아크릴산메틸인 아크릴계 합성섬유용 합성수지.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 설폰산기 함유 비닐 모노머가 메타릴설폰산 나트륨 및 2-아크릴아미드-2-메틸프로판설폰산 나트륨이고, 중량비율이 1:3∼5인 것을 특징으로 하는 아크릴계 합성섬유용 합성수지.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 기재된 수지로 이루어지고, 건열 130 ℃×1 분 처리시의 수축률이 25% 이상인 것을 특징으로 하는 아크릴계 합성섬유.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 기재된 수지로 이루어지고, 끓는 물 100 ℃×30 분 처리시의 수축률이 30∼40%인 것을 특징으로 하는 아크릴계 합성섬유.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 기재된 수지로 이루어지고, 잔류수축률이 7% 이하인 것을 특징으로 하는 아크릴계 합성섬유.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 기재된 수지를 습식방사할 때, 수세한 후 건조치밀화 공정에서의 수축배율이 0.85∼0.95 이고, 그후 1.3∼2.7 배로 건열연신하는 것을 특징으로 하는 아크릴계 합성섬유의 제조방법.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 기재된 수지를 습식방사, 수세한 후, 건조치밀화 공정 또는 그 후에 건열연신공정으로 0.9∼1.3 배로 수축 또는 연신하는 것을 특징으로 하는 아크릴계 합성섬유의 제조방법.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 기재된 수지를 습식방사, 수세, 건조치밀화한 후, 1.1∼2.0 배 연신하고, 그 후 0.6∼0.9 배로 수축시키는 것을 특징으로 하는 아크릴계 합성섬유의 제조방법.