KR20050016455A - 복합 섬유 및 그의 제조 방법 - Google Patents

복합 섬유 및 그의 제조 방법

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KR20050016455A
KR20050016455A KR10-2004-7019201A KR20047019201A KR20050016455A KR 20050016455 A KR20050016455 A KR 20050016455A KR 20047019201 A KR20047019201 A KR 20047019201A KR 20050016455 A KR20050016455 A KR 20050016455A
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다다시 고야나기
아끼라 야마시따
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아사히 가세이 셍이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 2종의 폴리에스테르 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 쉬쓰-코어형으로 복합된 단사군을 포함하고, 단사를 구성하는 적어도 한쪽 성분이 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트이며, (1) 비수 처리 전에 발현되어 있는 권축의 신축 신장률이 20％ 이하이고, (2) 파단 신도가 25 내지 100％이고, (3) 건열 수축 응력의 최대 응력치가 0.01 내지 0.24 cN/dtex인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유를 제공한다.

Description

복합 섬유 및 그의 제조 방법 {Composite Fiber and Process for Producing the Same}
본 발명은 직접 방사 연신법에 의해 얻어지는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유로서, 균염성과 이염성(易染性)이 우수하고 고속 가연 가공에 적합한 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유, 및 그것을 공업적으로 안정하게 제조하는 제조 방법에 관한 것이다.
최근 편직물, 그 중에서도 신장 성능을 부여한 신장 편직물이 착용감면에서 강하게 요구되고 있다.
이러한 요구를 충족시키기 위해, 예를 들면 폴리우레탄계 섬유를 혼합함으로써 신장성을 부여한 편직물이 많이 사용되고 있다.
그러나, 폴리우레탄계 섬유는 폴리에스테르계 염료에 쉽게 물들지 않기 때문에 염색 공정이 번잡하고, 장기간의 사용에 의해 취화되어 성능이 저하되는 등의 문제가 있었다.
이러한 결점을 피할 목적으로, 폴리우레탄계 섬유 대신에 폴리에스테르계 섬유의 권축사를 응용하는 것이 검토되고 있다.
권축사로는 2종의 중합체를 사이드-바이-사이드형 또는 편심적으로 복합한 것으로서, 열처리 후에 권축이 발현되는 잠재 권축 섬유가 다수 제안되고 있다. 특히, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(이하, PTT라고 함)의 신장 회복성에 착안한 잠재 권축 섬유가 제안되어 있다.
PTT계 잠재 권축 섬유에 대한 선행 문헌으로는, 예를 들면 일본 특허 공고 (소)43-19108호 공보, 일본 특허 공개 제2000-239927호 공보, 일본 특허 공개 제2000-256918호 공보, 일본 특허 공개 제2001-55634호 공보, 일본 특허 공개 제2001-131837호 공보, 유럽 특허(EP) 제1059372호 공보, 미국 특허(US) 제6306499호 명세서, 일본 특허 공개 제2001-40537호 공보, 일본 특허 공개 제2002-61031호 공보, 일본 특허 공개 제2002-54029호 공보 등이 있다.
이들 선행 문헌에는 적어도 한쪽 성분에 PTT를 사용하거나, 양쪽 성분에 고유 점도가 다른 PTT를 사용한 사이드-바이-사이드형 2 성분계 복합 섬유, 및 편심 쉬쓰-코어형 복합 섬유(이하, 상기 두 복합 섬유를 PTT계 복합 섬유라고 함)가 개시되어 있다. 이 PTT계 복합 섬유는 부드러운 감촉과 양호한 권축 발현 특성을 갖는 것이 특징이다. 이들 선행 문헌에는 PTT계 복합 섬유의 우수한 신축성과 신장 회복성을 살려 여러가지 신장 편직물, 또는 벌크성 편직물에의 응용이 가능하다고 기재되어 있다.
PTT계 복합 섬유의 제조 방법으로는 방사 공정과 연신 공정을 2 단계로 행하는 방법과, 이것을 연속하여 행하는 1 단계 방법이 있다.
방사-연신을 연속하여 행하는 1 단계 방법은 일반적으로 직접 방사 연신법이라고 하며, 일본 특허 공개 제2001-131837호 공보나, 일본 특허 공개 제2001-348734호 공보, 일본 특허 공개 제2002-61031호 공보 등에 개시되어 있다. 직접 방사 연신법은 방사-연신을 2 단계로 실시하는 방법에 비하여 PTT계 복합 섬유의 제조 비용을 저렴하게 낮출 수 있다는 이점이 있다.
직접 방사 연신법으로서, PTT를 사용하지 않는 복합 섬유의 제조 방법에 대해서는 일본 특허 공개 (평)8-337916호 공보, 일본 특허 공개 (평)9-87922호 공보, 일본 특허 공개 제2001-288620호 공보 등에 공지되어 있다. 이들 문헌에는 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET라고 함)계 복합 섬유의 제조에 있어서, 제2 고뎃 롤과 제3 고뎃 롤 사이에 섬유를 긴장시켜 고권축성 복합 섬유를 얻는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 직접 방사 연신법으로 얻어지는 PET계 복합 섬유는 PTT계 복합 섬유에 비하여 염색성이 낮기 때문에 모 등의 천연 섬유와의 혼용에 부적합하고, 게다가 신장성이 매우 약하기 때문에 용도가 한정된다는 결점이 있었다.
한편, 직접 방사 연신법은 PTT계 복합 섬유를 저렴한 제조 비용으로 제조할 수 있는 반면, 제조시나 얻어지는 섬유에 대해 PTT로부터 유래하는 이하와 같은 문제점이 있다는 것이 밝혀졌다.
[PTT계 복합 섬유의 제조시 문제점]
(Ⅰ) 권취 안정성
일본 특허 공개 제2001-131837호 공보에는 직접 방사 연신법에 의해 제조되는 PTT계 복합 섬유는, 권축 발현을 높일 목적에서 연신사의 열수축 응력을 높이는 것이 바람직하다고 기재되어 있다. 또한, 이 공보에는 열수축 응력치를 0.25 cN/dtex 이상으로 함으로써 3.5 × 10-3 cN/dtex의 하중 하에서도 10％ 이상의 권축률을 갖는 PTT계 복합 섬유가 기재되어 있다. 구체적으로는 실시예 11에 열수축 응력 0.30 cN/dtex를 갖는 PTT계 복합 섬유가 기재되어 있고, 이 복합 섬유는 강연 직물 또는 조직 구속력이 큰 직물에 사용했을 경우에도 높은 권축성을 발현한다고 기재되어 있다.
그러나, 0.25 cN/dtex 이상의 높은 열수축 응력치를 나타내는 PTT계 복합 섬유는 제조시 방사나 권취상의 문제점이 있었다. 특히, 직접 방사 연신법에 의해 높은 열수축 응력을 나타내는 PTT계 복합 섬유를 패키지에 권취할 때는 이하와 같은 문제점이 발생하였다.
권축성 향상을 목적으로 PTT계 복합 섬유의 열수축 응력을 높이면, PTT 특유의 현상인 탄성 회복성이 높아져 권취 중에 PTT계 복합 섬유가 수축되어 패키지 형태가 불량해지거나, 권체(卷締; package tightening)에 의해 권취기로부터 패키지를 취출하는 것이 곤란해진다. 또한, 열수축 응력이 높은 PTT계 복합 섬유는 권취 중의 패키지 측면에 실 누락(짜임 누락(wound yarn edge drop)이라고도 함)이 발생해 패키지로부터 복합 섬유를 해사할 때 실이 끊어지기 쉽다. 또한, 높은 권취 장력으로 권취되기 때문에 패키지의 자동 전환 성공률이 저하된다는 문제도 있었다. 따라서, 높은 열수축 응력치를 나타내는 PTT계 복합 섬유의 공업적인 제조는 이제까지 매우 곤란하였다.
(II) 염색 품질
일본 특허 공개 제2001-348734호 공보에는 PTT계 복합 섬유의 권취에서 상기와 같은 문제점을 해결할 목적으로 제2 가열 롤과 권취기 사이에 비가열 감속 롤 (relaxation roll)을 설치하여 감속시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 본 발명자들이 실시한 결과에 의하면, 비가열 감속 롤의 온도가 제2 핫롤에 의해 가열된 섬유에 의해 반입된 열의 영향을 받아 약 40 내지 50 ℃로 상승된다는 것이 판명되었다.
이 온도는 PTT의 유리 전이 온도와 합치되기 때문에 약간의 온도 차이가 권취 장력이나 PTT계 복합 섬유 품질에 크게 영향을 미친다는 것이 밝혀졌다. 공업적인 생산에서는 다수개의 스핀들로 제조되는 것이 필수적이기 때문에, 상기 온도 차이에 의해 스핀들 사이에서의 PTT계 복합 섬유의 염색 수준에 차이가 생기고, 그 결과 염색의 균일성이 저하된다는 문제점이 있었다.
[후가공시의 문제]
(III) 고속 가연 가공성
직접 방사 연신법으로 얻어지는 PTT계 복합 섬유는 그대로 편직물에 사용이 가능하지만, 가연 가공사로 함으로써 직물 구속력이 높은 고밀도 직물에 있어서도 높은 신장성을 발현시킬 수 있다(WO02/086211호 공보 등 참조).
가연 가공에 있어서도 생산성 향상을 위해서는 가공 속도를 고속으로 하는 것이 요구된다. 이러한 고속 가연 가공에 있어서, 공지된 PTT계 복합 섬유, 일본 특허 공개 제2001-131837호 공보에 개시되어 있는 높은 열수축 응력을 나타내는 PTT계 복합 섬유, 또는 일본 특허 공개 제2002-61031호 공보에 개시되어 있는 벌크성 PTT계 복합 섬유를 고속으로 연사 가공하고자 할 경우, PTT계 복합 섬유에 발현되어 있는 권축이 장애가 되어 가연 가공기의 가이드류와의 접촉 저항이 커지게 된다. 따라서, 가공 장력이 변동함으로써 실이 끊어지거나, 얻어지는 가연 가공사에 염색 불균일이 생긴다는 것이 밝혀졌다.
(IV) 테일 엔드(tail end) 이행성
가연 가공에서는 가연 가공을 연속적으로 행하기 때문에 통상적으로 테일 엔드 이행에 의해 패키지의 전환이 이루어진다. 일본 특허 공개 제2001-131837호 공보에 개시된 높은 열수축 응력을 나타내는 PTT계 복합 섬유는, 일반적으로 열수축 응력의 시작(발현 개시)이 약 50 ℃ 이하의 저온에서부터 시작되기 때문에 테일 엔드 이행이 매우 곤란하다. 구체적으로, 실 연결을 위해 패키지로부터 벗겨진 PTT계 복합 섬유가 실온에서 급속하게 권축이 발현되어 실-실의 결절 작업이 곤란해진다. 또한, 결절되기 어렵기 때문에 실-실의 결절 강도가 약해지고 쉽고, 그 결과 테일 엔드 이행시에 실 끊김이 빈발한다는 것이 밝혀졌다.
이러한 가연 가공시의 문제점은 가공 속도가 약 400 m/분 이상인 고속 가연 가공시에는 공업적인 생산이 곤란해질 정도로 중대한 문제가 된다.
(V) 신장성
가연 가공사는 단순히 높은 벌크성(bulkiness) 뿐만 아니라, 높은 신장성을 발현시키는 것이 요구된다. 선행 문헌 "필라멘트 가공 기술 매뉴얼: 상권"(일본 섬유 기계 학회편: 제190면: 1976년 발행)에는 한쪽 성분이 PET이고, 다른쪽 성분이 공중합 PET로 이루어진 복합 섬유의 가연 가공사가 기재되어 있다. 이 선행 문헌에 의하면, PET/공중합 PET의 복합 섬유를 가연 가공하여 얻어지는 가연 가공사의 신장성은 각 성분들을 단독으로 가연 가공한 신장성과 동등한 정도에 불과하다고 기술되어 있다. 사실, 상술한 일본 특허 공개 (평)8-337916호 공보, 일본 특허 공개 (평)9-87922호 공보, 일본 특허 공개 (평)2001-288620호 공보에 기재된 PET계 복합 섬유는 가연 가공에 의해서도 신장성의 향상을 보이지 않았다.
최근, 일본 특허 공개 제2002-327341호 공보, 일본 특허 공개 제2003-55846호 공보에서 PTT계 복합 섬유의 고배향 미연신사를 연신 가연 가공하는 것이 제안되었다. 그러나, 본 발명자들의 검토에 의하면, 이러한 고배향 미연신사는 파단 신도가 100 내지 250％로 높기 때문에 고배율의 연신 가연 가공에 의해 2종의 성분 사이의 열수축성이 유사해져 본 발명이 목적으로 하는 고밀도 직물에 적응 가능한 높은 신장성을 나타내는 가연 가공사는 얻을 수 없다는 것이 판명되었다.
따라서, 균염성과 이염성이 우수하고, 고속 가연 가공에 적합한 PTT계 복합 섬유, 및 그것을 직접 방사 연신법으로 안정하게 제조하는 제조 방법이 강하게 요구된다.
도 1은 건열 수축 응력 곡선의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 2는 동적 점탄성 측정에 의한 손실 정접 곡선의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 복합 섬유를 방사할 때 사용하는 방사구금의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 복합 섬유를 제조하는 복합 방사 설비의 일례를 나타낸 개략도이다.
<발명의 실시를 위한 최선의 형태>
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
또한, 측정 방법, 평가 방법 등은 하기와 같다.
(1) 고유 점도
고유 점도[η]는 하기 수학식의 정의에 기초하여 구해지는 값이다.
식 중, ηr은 순도 98％ 이상의 o-클로로페놀 용매로 용해한 PTT 중합체의 희석 용액의 35 ℃에서의 점도를 동일한 온도에서 측정한 상기 용매의 점도로 나눈 값이며, 상대 점도로 정의된다. C는 g/100 ㎖로 표시된 중합체 농도이다.
(2) 발현된 권축의 신축 신장률(Vc)
실을 둘레 길이 1.125 m의 검척기(counter reel)로 10 회 타래로 감아 JIS-L31-1013에 정해진 항온항습실에 무부하 상태로 하룻밤 정치하였다. 이어서, 타래에 이하에 나타낸 하중 하에서 타래 길이를 측정하고, 하기 수학식으로부터 발현된 권축의 신축 신장률(Vc)을 측정하였다.
신축 신장률(％) =〔(L2 - L1) / L1〕× 100
L1은 1 × 10-3 cN/dtex 하중 부가시의 타래 길이
L2는 0.18 cN/dtex 하중 부가시의 타래 길이
(3) 파단 강도, 파단 신도, 10％ 신장시의 응력치의 차이
JIS-L-1013에 기초하여 측정하였다.
10％ 신장시의 응력치의 차이는 실 길이 방향으로 신장-응력 측정을 100 회 측정하고, 10％ 신장시의 응력(cN)을 측정하였다. 측정치의 최대치와 최소치를 판독하고, 이 차이를 섬도(dtex)로 나누어 10％ 신장시의 응력치의 차이(cN/dtex)로 하였다.
(4) 건열 수축 응력의 최대 응력치
열 응력 측정 장치(KE-2: 가네보 엔지니어링사 제조)를 이용하여 측정하였다. 섬유를 약 20 cm 길이로 절단하고, 그 양단을 연결하여 고리를 만들어 측정기에 장전하였다. 최초 하중 0.05 cN/dtex, 승온 속도 100 ℃/분의 조건에서 측정하고, 열 응력의 온도 변화를 차트에 기재하였다. 건열 수축 응력은 고온 영역에서 산 모양의 곡선을 그렸다. 이 피크치의 판독치(cN)로부터 하기 수학식으로 구해지는 값을 최대 응력치(cN/dtex)라고 하였다.
최대 응력치 = {〔피크치의 판독치(cN)〕/〔섬도(dtex) × 2〕} - 최초 하중(cN/dtex)
(5) 비수 처리 후의 신축 신장률(CE3.5)
실을 둘레 길이 1.125 m의 검척기로 10 회 타래로 감아 3.5 × 10-3 cN/dtex의 하중을 건 상태로 비등수 중에서 30 분간 처리하였다. 이어서, 동일한 하중을 건 상태로 건열 180 ℃에서 15 분간 건열처리하였다. 건열처리 후, JIS-L-1013에 정해진 항온항습실에 하룻밤 정치하였다. 이어서, 타래에 이하에 나타낸 하중 하에서타래 길이를 측정하고, 하기 수학식으로부터 신축 신장률을 측정하였다.
비수 처리 후의 신축 신장률(％) = 〔(L2 - L1) / L1〕× 100
L1은 1 × 10-3 cN/dtex 하중 부가시의 타래 길이
L2는 0.18 cN/dtex 하중 부가시의 타래 길이
(6) 이염성
이염성의 평가로서 염료 흡진율을 측정하였다.
PTT계 복합 섬유 또는 그의 가연 가공사를 1구 편직하고, 스카우어롤(Scourol) 400을 2 g/ℓ 포함하는 온수를 사용하여 70 ℃에서 20 분간 정련 처리하여 텀블러에서 건조시켰다. 이어서, 핀 텐터를 이용하여 180 ℃에서 30 초간의 열 세팅을 행한 것을 평가용 시료로 하였다.
염료 흡진율은 40 ℃에서 100 ℃로 승온한 후, 다시 그 온도로 1 시간 유지한 후의 염료 흡진율로 평가하였다. 염료는 가야론 폴리에스테르 블루-3RSF(닛본 가야꾸(주) 제조)를 사용하여 6％omf, 욕비 1 : 50으로 염색하였다. 분산제는 닛까 선솔트(Sunsolt) 7000(닛까 가가꾸(주) 제조)을 0.5 g/ℓ 사용하고, 아세트산 0.25 ㎖/ℓ 및 아세트산 나트륨 1 g/ℓ를 첨가하여 pH 5로 조정하였다.
염료 흡진율은 염료 원액의 흡광도 A, 염색 후의 염색액의 흡광도 a를 분광 광도계로부터 구하고, 하기 수학식에 의해 구하였다. 또한, 흡광도는 해당 염료의 최대 흡수파장인 580 nm에서의 값을 이용하였다.
염료 흡진율(％) = 〔(A - a) / A〕× 100
상기 측정에서 염료 흡진율이 80％ 이상이면 양호한 이염성을 갖는다고 판정하였다.
(7) 가연 가공사의 3 × 10-3 cN/dtex 부하시의 신축 신장률
둘레 길이 1.125 m의 검척기로 가연 가공사를 10 회 타래로 감아 3 × 10-3 cN/dtex의 하중을 건 상태로 비등수 중에서 30 분간 처리하였다. 이어서, 동일한 하중을 건 상태로 건열 180 ℃에서 15 분간 건열 처리하였다. 건열 처리 후, JIS-L-1013에 정해진 항온항습실에 하룻밤 정치하였다. 이어서, 타래에 이하에 나타낸 하중 하에서타래 길이를 측정하고, 하기 수학식으로부터 신축 신장률을 측정하였다.
3 × 10-3 cN/dtex 부하시의 신축 신장률(％)
=〔(L4 - L3) / L3〕× 100
L3은 1 × 10-3 cN/dtex 하중 부가시의 타래 길이
L4는 0.18 cN/dtex 하중 부가시의 타래 길이
(8) 가연 가공사의 신장 회복 속도
둘레 길이 1.125 m의 검척기로 가연 가공사를 10 회 타래로 감아 비등수 중에서 30 분간 무부하 상태로 처리하였다. 처리 후의 가연 가공사는 무부하 상태에서 하룻밤 정치하여 시료로 하였다. 시료의 가연 가공사에 대해 JIS-L-1013에 준하여 이하의 측정을 행하였다.
가연 가공사를 인장 시험기로 0.15 cN/dtex의 응력까지 신장한 상태에서 인장을 정지하고 3 분간 유지한 후, 하부의 파지점 바로 위에서 가위로 실을 절단하였다. 가위로 절단된 가연 가공사가 수축하는 속도는 고속 비디오 카메라(분해능: 1/1000 초)를 이용하여 촬영하는 방법에 의해 구하였다. 밀리 단위의 자를 가연 가공사와 10 ㎜의 간격을 두어 병렬로 고정하고, 절단한 가연 가공사의 절편 선단에 초점을 맞춰 이 절편 선단의 회복 상태를 촬영하였다. 고속 비디오 카메라를 재생하고, 가연 가공사의 절편 선단의 시간당 변위(㎜/밀리초)를 판독하여 회복 속도(m/초)를 구하였다.
(9) 방사 안정성
1 스핀들 당 8 엔드의 방사구를 장착한 용융 방사-연속 연신기를 이용하여 각 실시예마다 2 일간의 용융 방사-연속 연신을 행하였다. 이 기간 중의 실 끊김 발생 횟수 및 얻어진 복합 섬유 패키지에 존재하는 보풀 발생 빈도(보풀 발생 패키지 수의 비율)로부터 이하와 같이 판정하였다.
◎; 실 끊김 0 회, 보풀 발생 패키지 수의 비율 5％ 이하
○; 실 끊김 2 회 이내, 보풀 발생 패키지 수의 비율 10％ 미만
×; 실 끊김 3 회 이상, 보풀 발생 패키지 수의 비율 10％ 이상
(10) 가연 가공 안정성
하기 조건에서 가연 가공을 행하였다.
가연 가공기: 33H 가연기(무라따 기까이 세이사꾸쇼(주) 제조)
96 스핀들/대를 사용하였다.
가연 조건: 실 속도; 500 m/분
가연수; 3230 T/m
연신비; 가공사의 신도가 약 40％가 되도록 설정
제1 피드율; -1％
제1 히터 온도; 170 ℃
가연 가공 안정성의 판정은 이하의 기준으로 행하였다.
◎; 가연사의 끊긴 가닥수가 10 회/일·대 미만
○; 가연사의 끊긴 가닥수가 20 내지 10 회/일·대
×; 가연사의 끊긴 가닥수가 20 회 /일·대 초과.
(11) 염색 품질
PTT계 복합 섬유 또는 가연 가공사를 1구 편직한 후, 정련·염색하여 이하의 기준으로 품질을 판정하였다.
◎; 염색 불균일 등의 결점 없이 매우 양호
○; 염색 불균일 등의 결점 없이 양호
×; 염색 불균일이 있어 불량
(12) 직물의 신장율과 회복율
직물의 제조는 이하와 같이 행하였다.
경사에 84 dtex/24f의 PTT 단일 섬유("솔로텍스(Solotex)": 아사히 가세이 가부시끼가이샤 제조)의 꼬임이 없고 풀을 바른 실을 사용하고, 위사에 본 발명의 각 실시예 또는 비교예에서 얻은 PTT계 복합 섬유 또는 가연 가공사를 사용하여 평직물(경사 밀도: 97 가닥/2.54 cm, 위사 밀도: 88 가닥/2.54 cm)을 제조하였다.
방직기는 워터젯 룸(water jet loom) ZW-303(쯔다꼬마 고교사 제조)을 사용하며, 제직 속도는 450 회전/분으로 행하였다.
얻어진 생지(生地)를 오픈 소퍼(open soaper)로 95 ℃에서 이완 정련한 후, 액류 염색기로 120 ℃에서 염색하였다. 이어서, 170 ℃에서 마무리하고 폭을 내고 열 세팅하는 일련의 처리를 행하였다. 마무리 후의 직물의 경·위사의 밀도는 경사 밀도가 160 가닥/2.54 cm이며, 위사 밀도가 93 가닥/2.54 cm였다.
얻어진 직물을 사용하여 이하의 방법으로 신장율과 회복율을 평가하였다.
시마즈 세이사꾸쇼(주) 제조의 인장 시험기를 사용하여 고정폭 2 cm, 고정 간격 10 cm, 인장 속도 10 cm/분으로 시료를 위사 방향으로 신장시켰으며, 2.94 N/cm 응력하에서의 신도(％)를 신장율로 하였다. 그 후, 다시 동일한 속도로 고정 간격 10 cm까지 수축시킨 후, 다시 응력-변형 곡선을 그려 응력이 발현되기까지의 신도를 잔류 신도 (A)라고 하였다. 회복율은 하기 수학식으로 구하였다.
회복율(％) =〔(10-A)/10〕× 100
(13) 종합 평가
◎; 방사 안정성, 가연 가공 안정성, 가공사 품질 모두 매우 양호
○; 방사 안정성, 가연 가공 안정성, 가공사 품질 모두 양호
×; 방사 안정성, 가연 안정성, 가공사 품질 중 어느 하나가 불량
<실시예 1 내지 4, 비교예 1>
본 실시예에서는 고속 가연 가공에 바람직한 PTT계 복합 섬유에 관하여 2종의 성분의 고유 점도 차이의 효과에 대해 설명한다.
한쪽 성분으로서 표 1에 나타낸 바와 같이 산화티탄 0.4 중량％, 환상 이량체 0.9 중량％를 포함하는 높은 고유 점도의 PTT를 사용하고, 다른쪽 성분으로서 산화티탄 0.4 중량％, 환상 이량체 1.8 중량％를 포함하는 낮은 고유 점도의 PTT를 사용하여 각각의 펠릿을 도 4에 나타낸 복합 방사기에 공급하고, 84 dtex/24 필라멘트의 PTT계 복합 섬유의 권취 중량 6 kg의 패키지를 제조하였다.
방사 조건은 하기와 같다.
(방사 조건)
펠릿 건조 온도 및 도달 수분율: 110 ℃, 15 ppm
압출기 온도: A축 255 ℃, B축 250 ℃
스핀 헤드 온도: 265 ℃
방사구금 구멍의 직경: 0.50 ㎜Φ
구멍의 길이: 1.25 ㎜
L/D: 2.5
구멍의 경사 각도: 35 도
냉각풍 조건: 22 ℃, 상대 습도 90％, 속도 0.5 m/초
비송풍 영역: 225 ㎜
마무리제: 폴리에테르 에스테르를 주성분으로 하는 수계 에멀젼(농도 10 중량％)
방사구금으로부터 마무리제 부여 노즐까지의 거리: 90 cm
방사 장력: 0.08 cN/dtex
(권취 조건)
제1 가열 롤: 55 ℃, 속도 2000 m/분
제2 가열 롤: 120 ℃, 속도는 파단 신도가 50％가 되는 배율로 설정
제3 가열 롤: 60 ℃
권취기: AW-909(데진 세끼(주) 제조)
보빈축과 접촉 롤의 양축이 자가구동함
제3 가열 롤과 권취 사이의 감속율: 0％
권취 속도: 모두 2500 내지 3000 m/분으로 실시
권취 트래버스 각도: 권취 두께 0 ㎜ 내지 5 ㎜; 4.4 도
권취 두께 5 ㎜ 내지 70 ㎜; 9.2 도
권취 두께 70 ㎜ 내지 110 ㎜; 6.4 도
권취 장력: 0.05 cN/dtex
권취시의 패키지 온도: 25 ℃
측정 및 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 표 1에서 명확한 바와 같이, 2종의 성분 사이의 고유 점도 차이가 본 발명의 범위 내에 있으면 가연 가공사의 가공사는 양호한 신장성과 신장 회복성을 나타내었다.
<실시예 5 내지 7, 비교예 2 및 3>
본 실시예에서는 가연 가공에 바람직한 PTT 복합 섬유에 관하여 파단 신도 및 발현되어 있는 권축의 신축 신장률의 효과에 대해 설명한다.
실시예 2에 나타낸 고유 점도의 복합에서 제1 가열 롤과 제2 가열 롤 사이의 속도비, 즉, 연신 배율을 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 다르게 하여 복합 섬유를 얻었다.
얻어진 복합 섬유 및 가연 가공사의 물성을 표 2에 나타내었다. 표 2에서 명확한 바와 같이, 복합 섬유의 파단 신도 및 발현되어 있는 권축의 신축 신장률이 본 발명의 범위 내에 있으면 양호한 방사 안정성 및 가연 가공 안정성을 나타내었다. 이에 대해 비교예 2, 3과 같이 파단 신도가 본 발명의 범위 밖에 있으면 가연 가공시 실이 끊어져 공업적 생산이 곤란하였다.
<실시예 8 내지 11, 비교예 4>
본 실시예에서는 가연 가공하지 않은, 편직물에 바람직한 PTT계 복합 섬유에 관하여 고유 점도 차이의 효과에 대해 설명한다.
한쪽 성분으로서 하기 표 3에 나타낸 바와 같이 산화티탄 0.4 중량％, 환상 이량체 0.9 중량％를 포함하는 높은 고유 점도의 PTT를 사용하고, 다른쪽 성분으로서 산화티탄 0.4 중량％, 환상 이량체 2.4 중량％를 포함하는 낮은 고유 점도의 PTT를 사용하여 각각의 펠릿을 도 4에 나타낸 복합 방사기에 공급하고, 56 dtex/24 필라멘트의 PTT 복합 섬유의 권취 중량 6 kg의 패키지를 제조하였다. 또한, 비교예 4에서는 복합 방사가 아닌 단일 성분에서의 방사를 행하였다.
방사 조건은 하기와 같다.
(방사 조건)
펠릿 건조 온도 및 도달 수분율: 110 ℃, 15 ppm
압출기 온도: A축 250 ℃, B축 250 ℃
스핀 헤드 온도: 265 ℃
방사구금 구멍의 직경: 0.50 ㎜ φ
구멍의 길이: 1.25 ㎜
L/D: 2.5
구멍의 경사 각도: 35 도
냉각풍 조건: 22 ℃, 상대 습도 90％, 속도 0.5 m/초
비송풍 영역: 125 ㎜
마무리제: 지방산 에스테르 55 중량％, 폴리에테르 10 중량％, 비이온성 계면 활성제30 중량％, 대전방지제 5 중량％를 포함하는 마무리제의 수계 에멀젼(농도 10 중량％)
방사구금으로부터 마무리제 부여 노즐까지의 거리: 90 cm
방사 장력: 0.07 cN/dtex
(권취 조건)
제1 가열 롤: 55 ℃, 속도 2500 m/분
표면 조도: 0.2S 경면
입구~출구 테이퍼율: 3％ 점증
제2 가열 롤: 120 ℃
속도는 파단 신도가 40％가 되는 배율로 설정
제3 가열 롤: 150 ℃
권취기: AW-909(데진 세끼(주) 제조)
보빈축과 접촉 롤의 양축이 자가구동함
권취 속도: 모두 2500 내지 3000 m/분으로 실시
권취 트래버스 각도: 권취 두께 0 ㎜ 내지 5 ㎜; 4.4 도
권취 두께 5 ㎜ 내지 70 ㎜; 9.2 도
권취 두께 70 ㎜ 내지 110 ㎜; 6.4 도
권취 장력: 0.05 cN/dtex
권취시의 패키지 온도: 25 ℃
측정 및 평가 결과를 표 3에 나타내었다. 표 3에서도 명확한 바와 같이 2종의 성분 사이의 고유 점도 차이가 본 발명의 범위에 있으면 직물은 양호한 신장성과 신장 회복성을 나타내었다.
<실시예 12 내지 15, 비교예 5 및 6>
본 실시예에서는 가연 가공하지 않은, 편직물에 바람직한 PTT계 복합 섬유에 관하여 파단 신도, 발현되어 있는 권축의 신축 신장률, 및 비수 처리 후의 신축 신장률(CE3.5)의 효과에 대해 설명한다.
실시예 9에 나타낸 고유 점도의 복합에서 제1 가열 롤과 제2 가열 롤 사이의 속도비, 즉, 연신 배율을 하기 표 4에 나타낸 바와 같이 다르게 하여 복합 섬유를 얻었다.
얻어진 복합 섬유 및 직물의 물성을 표 4에 나타내었다. 표 4에서 명확한 바와 같이, 복합 섬유의 파단 신도, 발현되어 있는 권축의 신축 신장률 및 비수 처리 후의 신축 신장률이 본 발명의 범위 내에 있으면 양호한 방사 안정성 및 직물 품질을 나타내었다.
이에 대하여, 비교예 5에 나타낸 바와 같이 파단 신도가 본 발명의 범위 밖에 있으면 부하시의 신축 신장률(CE3.5)이 낮고, 신장성이 부족하였다. 또한, 비교예 6에 나타낸 바와 같이 파단 신도가 본 발명의 범위 밖에 있으면 방사시 실이 끊어져 공업적 생산이 곤란하였다.
<실시예 16 내지 20, 비교예 7>
본 실시예에서는 가연 가공하지 않은, 편직물에 바람직한 PTT계 복합 섬유에 관하여 건열 수축 응력의 효과에 대해 설명한다.
제2 가열 롤과 제3 가열 롤 사이의 열처리 장력, 또는 제3 가열 롤의 온도를 하기 표 5에 나타낸 바와 같이 다르게 한 것 이외에는, 실시예 9와 동일하게 하여 PTT계 복합 섬유를 제조하였다.
얻어진 복합 섬유 및 직물의 물성을 표 5에 나타내었다. 표 5에서 명확한 바와 같이, 복합 섬유의 건열 수축 응력 및 파단 신도가 본 발명의 범위 내에 있으면 양호한 방사성과 직물 품질을 나타내었다.
<실시예 21 내지 23, 비교예 8>
본 실시예에서는 복합 섬유 제조에 사용하는 중합체 종류의 효과에 대해 설명한다.
2종의 중합체 복합을 하기 표 6에 나타낸 바와 같이 한 것 이외에는, 실시예 9와 동일하게 하여 복합 섬유를 얻었다.
얻어진 복합 섬유 및 직물의 물성을 표 6에 나타내었다. 표 6에서 명확한 바와 같이, 적어도 한쪽 성분에 PTT를 사용한 복합 섬유는 양호한 직물 품질, 신장성 및 신장 회복성을 나타내었다. 이에 대하여, 비교예 8은 PTT를 포함하지 않기 때문에 신장성이 부족하였다.
<실시예 24 내지 26, 비교예 9 및 10>
본 실시예에서는 방사 속도의 효과에 대해 설명한다.
고유 점도의 복합을 실시예 9에 나타낸 바와 같이 하여 제1 가열 롤의 속도, 즉, 방사 속도를 표에 나타낸 바와 같이 다르게 하여 복합 섬유를 얻었다.
얻어진 복합 섬유의 물성을 하기 표 7에 나타내었다. 표 7에서 명확한 바와 같이, 방사 속도가 본 발명의 범위 내에 있으면 가공사의 염색 품질이 양호하였다. 비교예 9, 10은 방사 속도가 본 발명의 범위 밖에 있기 때문에 가공사의 염색 품질이 불량하고, 방사 안정성이 부족하였다.
비교예 1 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
고점도 성분
중합체 종류 PTT PTT PTT PTT PTT
[η] ㎗/g 0.95 1.26 1.26 1.26 1.26
저점도 성분
중합체 종류 PTT PTT PTT PTT PTT
[η] ㎗/g 0.92 1.02 0.92 0.82 0.65
점도차 ㎗/g 0.03 0.24 0.34 0.44 0.61
(권취조건)
방사 속도 m/분 2000 2000 2000 2000 2000
권취 속도 m/분 2250 2580 2580 2580 2580
방사 안정성 ◎ ◎ ◎ ◎ ○
(복합섬유의 물성)
파단 강도 cN/dtex 2.8 2.7 2.1 2.4 2.1
파단 신도 ％ 105 52 53 51 50
10％ 신장시 응력치 차이 cN/dtex 0.40 0.25 0.23 0.24 0.26
건열 수축 응력의 최대 응력 cN/dtex 0.15 0.12 0.10 0.09 0.08
건열 수축 응력 발현 개시 온도 ℃ 57 58 59 60 60
발현되어 있는 권축의 신축 신장률 Vc ％ 0 7 8 9 16
비수 처리 후의 신축 신장률 CE3.5％ 0 2 3 4 5
교락수 20 8 5 4 3
손실 정접의 Tmax ℃ 103 92 92 92 92
손실 정접의 Tmax의 반값폭 ℃ 33 33 34 34 35
염료 흡진율 ％ 65 85 85 85 84
염색 품질 ○ ◎ ◎ ◎ ◎
직물의 위사 방향 신장율 ％ 4 11 12 13 15
직물의 신장 회복율 ％ 60 82 89 91 91
가연 가공 안정성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
(가연 가공사의 물성)
하중 부하시의 신축 신장율 ％ 13 61 89 94 104
신장 회복 속도 m/초 14 20 28 29 31
염료 흡진율 ％ 65 81 85 82 83
염색 품질 ◎ ◎ ◎ ◎ ○
직물의 위사 방향 신장율 ％ 10 25 30 35 42
직물의 신장 회복율 ％ 61 88 92 94 93
종합 평가 × ◎ ◎ ◎ ○
비교예 2 실시예 5 실시예 6 실시예 7 비교예 3
고점도 성분
중합체 종류 PTT PTT PTT PTT PTT
[η] ㎗/g 1.26 1.26 1.26 1.26 1.26
저점도 성분
중합체 종류 PTT PTT PTT PTT PTT
[η] ㎗/g 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92
점도차 ㎗/g 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34
(권취조건)
방사 속도 m/분 2000 2000 2000 2000 2000
권취 속도 m/분 2100 2260 2580 2900 4100
연신 배율 1.01 1.13 1.31 1.50 2.13
감속율 ％ -5.0 -1.3 -0.4 0.0 0.0
방사 안정성 ○ ◎ ◎ ◎ ×
(복합섬유의 물성)
파단 강도 cN/dtex 1.5 1.6 1.8 2.0 3.5
파단 신도 ％ 120 79 59 46 21
10％ 신장시 응력치 차이 cN/dtex 0.33 0.25 0.18 0.24 0.41
건열 수축 응력의 최대 응력 cN/dtex 0.01 0.05 0.08 0.16 0.3
건열 수축 응력 발현 개시 온도 ℃ - 80 75 65 45
발현되어 있는 권축의 신축 신장률 Vc ％ 0 2 3 9 28
비수 처리 후의 신축 신장률 CE3.5％ 0 2 2 5 28
교락수 4 5 5 5 2
손실 정접의 Tmax ℃ 89 90 91 92 100
손실 정접의 Tmax의 반값폭 ℃ 40 36 35 34 34
염료 흡진율 ％ 88 88 85 84 81
염색 품질 ○ ◎ ◎ ◎ ×
직물의 위사 방향 신장율 ％ - - 4 11 30
직물의 신장 회복율 ％ - - 80 83 90
가연 가공 안정성 × ◎ ◎ ◎ ×(테일엔드 절단)
(가연 가공사의 물성)
하중 부하시의 신축 신장율 ％ 66 67 82 85 측정 불능
신장 회복 속도 m/초 10 26 28 29
염료 흡진율 ％ - 84 85 85
염색 품질 - ◎ ◎ ◎
직물의 위사 방향 신장율 ％ - 40 41 43
직물의 신장 회복율 ％ - 90 91 90
종합 평가 × ◎ ◎ ◎ ×
비교예 4 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11
고점도 성분
중합체 종류 PTT PTT PTT PTT PTT
[η] ㎗/g 0.93 1.27 1.26 1.26 1.26
저점도 성분
중합체 종류 - PTT PTT PTT PTT
[η] ㎗/g - 1.02 0.92 0.81 0.64
점도차 ㎗/g - 0.25 0.34 0.45 0.62
(권취조건)
방사 속도 m/분 2000 2000 2000 2000 2000
권취 속도 m/분 2870 2870 2870 2870 2870
연신 배율 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51
연신 응력 cN/dtex 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
2GD~3GD 사이의 열처리 장력 cN/dtex 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
3GD 온도 ℃ 150 150 150 150 150
감속율 ％ 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
방사 안정성 ◎ ◎ ◎ ◎ ○
(복합섬유의 물성)
파단 강도 cN/dtex 2.9 2.6 2.3 2.2 2.0
파단 신도 ％ 37 38 38 37 38
10％ 신장시 응력치 차이 cN/dtex 0.40 0.25 0.25 0.23 0.20
건열 수축 응력의 최대 응력 cN/dtex 0.15 0.13 0.12 0.10 0.08
건열 수축 응력 발현 개시 온도 ℃ 55 58 58 60 62
발현되어 있는 권축의 신축 신장률 Vc ％ 0 4 6 9 13
비수 처리 후의 신축 신장률 CE3.5％ 1 11 15 20 25
교락수 23 24 25 25 25
손실 정접의 Tmax ℃ 102 95 92 91 91
손실 정접의 Tmax의 반값폭 ℃ 34 35 35 35 34
염료 흡진율 ％ 60 82 85 86 87
염색 품질 ◎ ◎ ◎ ◎ ○
직물의 위사 방향 신장율 ％ 3 10 16 23 28
직물의 신장 회복율 ％ 60 85 85 90 90
가연 가공 안정성 ◎ ◎ ◎ ◎ ○
(가연 가공사의 물성)
하중 부하시의 신축 신장율 ％ 13 65 103 105 108
신장 회복 속도 m/초 14 25 31 33 34
염료 흡진율 ％ 65 82 84 83 84
염색 품질 ◎ ◎ ◎ ◎ ○
직물의 위사 방향 신장율 ％ 5 20 22 28 30
직물의 신장 회복율 ％ 62 88 89 93 93
종합 평가 × ◎ ◎ ◎ ○
비교예 5 실시예 12 실시예 13 실시예 14 실시예 15 비교예 6
고점도 성분
중합체 종류 PTT PTT PTT PTT PTT PTT
[η] ㎗/g 1.26 1.26 1.26 1.26 1.26 1.26
저점도 성분
중합체 종류 PTT PTT PTT PTT PTT PTT
[η] ㎗/g 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92
점도차 ㎗/g 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34
(권취조건)
방사 속도 m/분 1000 2600 2000 2000 2000 2000
권취 속도 m/분 1500 2930 2500 3000 3350 4150
연신 배율 1.32 1.13 1.31 1.6 1.75 2.15
연신 응력 cN/dtex 0.2 0.25 0.3 0.45 0.2 0.2
2GD~3GD 사이의 열처리 장력 cN/dtex 0.06 0.09 0.11 0.35 0.06 0.06
3GD 온도 ℃ 60 60 150 150 60 60
감속율 ％ -11.9 -1.0 1.1 1.3 0 0.0
방사 안정성 ×(실 변동) ◎ ◎ ◎ ○ ×
(복합섬유의 물성)
파단 강도 cN/dtex 1.5 1.8 2.1 2.5 2.7 3.5
파단 신도 ％ 120 79 50 33 29 23
10％ 신장시 응력치 차이 cN/dtex 0.40 0.30 0.25 0.26 0.25 0.43
건열 수축 응력의 최대 응력 cN/dtex 0.01 0.05 0.08 0.15 0.22 0.30
건열 수축 응력 발현 개시 온도 ℃ 81 70 68 52 51 40
발현되어 있는 권축의 신축 신장률 Vc ％ 0 2 3 5 10 28
비수 처리 후의 신축 신장률 CE3.5％ 0 2 7 13 15 28
교락수 60 20 40 20 25 10
손실 정접의 Tmax ℃ 89 90 91 92 95 98
손실 정접의 Tmax의 반값폭 ℃ 35 36 34 34 35 36
염료 흡진율 ％ 90 88 86 84 85 82
염색 품질 × ○ ◎ ◎ ◎ ×
직물의 위사 방향 신장율 ％ 4 8 12 23 28 29
직물의 신장 회복율 ％ 76 80 85 91 92 90
가연 가공 안정성 × ◎ ◎ ◎ ◎ ×(보풀)
(가연 가공사의 물성)
하중 부하시의 신축 신장율 ％ 66 85 98 101 103 -
신장 회복 속도 m/초 24 28 29 30 31 -
염료 흡진율 ％ 78 82 83 84 83 -
염색 품질 × ○ ◎ ◎ ○ -
직물의 위사 방향 신장율 ％ 6 28 29 30 31 -
직물의 신장 회복율 ％ 77 84 89 92 93 -
종합 평가 × ○ ◎ ◎ ○ ×
실시예 16 실시예 17 실시예 18 실시예 19 실시예 20 비교예 7
고점도 성분
중합체 종류 PTT PTT PTT PTT PTT PTT
[η] ㎗/g 1.26 1.26 1.26 1.26 1.26 1.26
저점도 성분
중합체 종류 PTT PTT PTT PTT PTT PTT
[η] ㎗/g 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92
점도차 ㎗/g 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34
(권취조건)
방사 속도 m/분 2000 2000 2000 2000 2000 2000
권취 속도 m/분 2870 2820 2870 2870 2810 2820
연신 배율 1.51 1.51 1.51 1.51 1.51 1.41
연신 응력 cN/dtex 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
2GD~3GD 사이의 열처리 장력 cN/dtex 0.12 0.47 0.44 0.25 0.03 0.50
3GD 온도 ℃ 150 150 90 200 150 30℃(실온)
감속율 ％ 1.6 -9.1 0.7 0.7 9.0 0.0
방사 안정성 ◎ ○ ◎ ○ ◎ ×(권체)
(복합섬유의 물성)
파단 강도 cN/dtex 2.3 2.4 2.4 2.3 2.3 2.4
파단 신도 ％ 38 37 38 37 39 37
10％ 신장시 응력치 차이 cN/dtex 0.24 0.23 0.25 0.23 0.25 0.35
건열 수축 응력의 최대 응력 cN/dtex 0.10 0.24 0.20 0.09 0.05 0.30
건열 수축 응력 발현 개시 온도 ℃ 59 52 55 59 70 45
발현되어 있는 권축의 신축 신장률 Vc ％ 4 6 8 8 2 29
비수 처리 후의 신축 신장률 CE3.5％ 11 13 14 9 5 15
교락수 10 20 28 11 10 12
손실 정접의 Tmax ℃ 92 92 93 92 92 92
손실 정접의 Tmax의 반값폭 ℃ 35 34 35 34 34 35
염료 흡진율 ％ 84 85 85 84 84 83
염색 품질 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ×
직물의 위사 방향 신장율 ％ 13 16 16 16 7 권취량 부족 측정 불능
직물의 신장 회복율 ％ 85 85 85 85 80
가연 가공 안정성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
(가연 가공사의 물성)
하중 부하시의 신축 신장율 ％ 100 104 105 102 92 -
신장 회복 속도 m/초 26 29 29 27 22 -
염료 흡진율 ％ 84 85 84 84 84 -
염색 품질 ◎ ◎ ◎ ○ ◎ -
직물의 위사 방향 신장율 ％ 14 17 18 18 8 -
직물의 신장 회복율 ％ 89 89 88 88 89 -
종합 평가 ◎ ○ ◎ ○ ○ ×
실시예 21 실시예 22 실시예 23 비교예 8
고점도 성분
중합체 종류 PTT PTT PTT PET
[η] ㎗/g 1.26 1.26 1.02 0.65
저점도 성분
중합체 종류 PBT PET PET PET
[η] ㎗/g 1.0 0.5 0.5 0.5
점도차 ㎗/g 0.26 0.76 0.52 0.15
방사 안정성 ◎ ◎ ◎ ◎
(복합섬유의 물성)
파단 강도 cN/dtex 2.4 3.2 3.4 4.1
파단 신도 ％ 41 41 40 28
10％ 신장시 응력치 차이 cN/dtex 0.23 0.25 0.28 0.33
건열 수축 응력의 최대 응력 cN/dtex 0.09 0.10 0.10 0.26
건열 수축 응력 발현 개시 온도 ℃ 59 58 58 57
발현되어 있는 권축의 신축 신장률 Vc ％ 6 4 5 0
비수 처리 후의 신축 신장률 CE3.5％ 15 12 13 3
교락수 20 20 21 23
손실 정접의 Tmax ℃ 95 133 135 130
손실 정접의 Tmax의 반값폭 ℃ 35 40 43 23
염료 흡진율 ％ 84 82 82 70
염색 품질 ◎ ◎ ○ ○
직물의 위사 방향 신장율 ％ 20 17 14 3
직물의 신장 회복율 ％ 89 82 80 53
가연 가공 안정성 ◎ ○ ○ ○
(가연 가공사의 물성)
하중 부하시의 신축 신장율 ％ 15 12 13 5
신장 회복 속도 m/초 25 26 29 14
염료 흡진율 ％ 83 82 82 40
염색 품질 ◎ ◎ ○ ○
직물의 위사 방향 신장율 ％ 25 22 19 4
직물의 신장 회복율 ％ 91 85 84 55
종합 평가 ◎ ○ ○ ×
비교예 9 실시예 24 실시예 25 실시예 26 비교예 10
고점도 성분
중합체 종류 PTT PTT PTT PTT PTT
[η] ㎗/g 1.26 1.26 1.26 1.26 1.26
저점도 성분
중합체 종류 PTT PTT PTT PTT PTT
[η] ㎗/g 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92
점도차 ㎗/g 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34
(권취조건)
방사 속도 m/분 1000 1500 2500 3000 3500
권취 속도 m/분 2180 2360 2800 2900 4050
연신 배율 2.2 1.6 1.2 1.1 1.2
감속율 ％ 0.4 1.2 0.7 5.2 2.4
방사 안정성 ○ ◎ ◎ ◎ ×
(복합섬유의 물성)
파단 강도 cN/dtex 2.3 2.2 2 2 1.8
파단 신도 ％ 54 55 55 54 32
10％ 신장시 응력치 차이 cN/dtex 0.3 0.25 0.23 0.22 0.35
건열 수축 응력의 최대 응력 cN/dtex 0.05 0.04 0.05 0.03 0.02
건열 수축 응력 발현 개시 온도 ℃ 70 71 70 73 75
발현되어 있는 권축의 신축 신장률 Vc ％ 0 2 3 1 27
비수 처리 후의 신축 신장률 CE3.5％ 1 4 5 5 15
교락수 60 20 25 10 1
손실 정접의 Tmax ℃ 98 95 92 90 101
손실 정접의 Tmax의 반값폭 ℃ 34 35 35 34 37
염료 흡진율 ％ 80 83 83 84 80
염색 품질 × ○ ◎ ◎ ◎
직물의 위사 방향 신장율 ％ 40 41 43 41 40
직물의 신장 회복율 ％ 88 85 90 91 89
가연 가공 안정성 ◎ ◎ ◎ ◎ ×(보풀)
(가연 가공사의 물성)
하중 부하시의 신축 신장율 ％ 67 82 85 86 85
신장 회복 속도 m/초 20 26 31 32 32
염료 흡진율 ％ 81 82 82 83 82
염색 품질 × ○ ◎ ◎ ◎
직물의 위사 방향 신장율 ％ 41 44 47 46 42
직물의 신장 회복율 ％ 89 89 93 94 92
종합 평가 × ○ ◎ ◎ ×
본 발명의 목적은 직접 방사 연신법에 의해 얻어지는 PTT계 복합 섬유로서, 균염성과 이염성이 우수하고 고속 가연 가공에 적합한 PTT계 복합 섬유, 및 그것을 공업적으로 안정하게 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 상기 복합 섬유를 가연 가공함으로써 높은 신장성, 염색 품질 및 이염성이 우수한 가연 가공사를 얻을 수 있는 PTT계 복합 섬유, 및 그의 안정적인 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기한 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 하기와 같다.
1. 2종의 폴리에스테르 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 쉬쓰-코어형으로 복합된 단사군을 포함하고, 단사를 구성하는 적어도 한쪽 성분이 PTT이며,
(1) 비수 처리 전에 발현되어 있는 권축의 신축 신장률이 20％ 이하이고,
(2) 파단 신도가 25 내지 100％이고,
(3) 건열 수축 응력의 최대 응력치가 0.01 내지 0.24 cN/dtex인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
2. 2종의 폴리에스테르 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 쉬쓰-코어형으로 복합된 단사군을 포함하고, 단사를 구성하는 적어도 한쪽 성분이 PTT이며,
(1) 비수 처리 전에 발현되어 있는 권축의 신축 신장률이 20％ 이하이고,
(2) 파단 신도가 25 내지 55％이고,
(3) 건열 수축 응력의 최대 응력치가 0.01 내지 0.24 cN/dtex이고,
(4) 3.5 × 10-3 cN/dtex의 하중 하에서 비수 처리한 후 측정되는 신축 신장률(CE3.5)이 2 내지 50％인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
3. 상기 1 또는 2에 있어서, 건열 수축 응력의 발현 개시 온도가 50 내지 80 ℃인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
4. 상기 1 또는 3에 있어서, 파단 신도가 45 내지 100％인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
5. 상기 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 비수 처리 전에 발현되어 있는 권축의 신축 신장률이 10％ 이하인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
6. 상기 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 3.5 × 10-3 cN/dtex의 하중 하에서 비수 처리한 후 측정되는 신축 신장률(CE3.5)이 12 내지 30％인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
7. 상기 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 복합 섬유의 건열 수축 응력의 최대 응력치가 0.05 내지 0.24 cN/dtex이고, 파단 신도가 30 내지 55％인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
8. 상기 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 복합 섬유의 건열 수축 응력의 최대 응력치가 0.02 내지 0.15 cN/dtex인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
9. 상기 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 신장-응력 측정에서 10％ 신장시의 응력치의 실 길이 방향을 따른 최대값과 최소값의 차이가 0.30 cN/dtex 이하인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
10. 상기 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 교락수가 2 내지 50 개/m인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
11. 상기 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 단사를 구성하는 2종의 성분이 모두 PTT인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
12. 상기 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 단사를 구성하는 다른쪽 성분이 폴리부틸렌 테레프탈레이트 또는 PET인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
13. 상기 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 단사를 구성하는 다른쪽 성분이 PTT 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트가며, 동적 점탄성 측정에 의한 손실 정접(loss tangent)의 최대 온도 Tmax가 80 내지 98 ℃인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
14. 상기 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 단사를 구성하는 다른쪽 성분이 PET이고, 동적 점탄성 측정에 의한 손실 정접의 최대 온도 Tmax의 반값폭이 25 내지 50 ℃인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
15. 상기 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 직접 방사 연신법에 의해 제조되어, 패키지 형상으로 감겨 있는 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유.
16. 2종의 폴리에스테르 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 쉬쓰-코어형으로 접합된 단사군을 포함하고, 단사를 구성하는 적어도 한쪽 성분이 PTT인 복합 섬유를 직접 방사 연신법에 의해 제조함에 있어서, 냉각 고화한 후, 일단 권취하지 않고 3개 이상의 가열 롤을 사용하여 연신 및 열처리를 행하며, 이 때,
(A) 고유 점도 차이가 0.05 내지 0.9 ㎗/g인 2종의 폴리에스테르 성분을 방사 속도 1500 내지 3000 m/분으로 용융 방사하고,
(B) 냉각 고화 후 연신 및 열처리하고,
(C) 권취 속도 4000 m/분 이하로 권취하는 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유의 제조 방법.
17. 상기 16에 있어서, 2종의 폴리에스테르 성분을 합류시킨 후, 토출 구멍 직경과 구멍 길이의 비가 2 이상이고, 토출 구멍이 연직 방향에 대해 10 내지 60 도의 경사를 갖는 방사구금을 이용하여 방사하는 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유의 제조 방법.
18. 상기 16 또는 17에 있어서, 토출된 복합 섬유를 냉각 고화한 후, 방사구금으로부터 0.5 내지 1.5 m의 위치에서 단사군을 수렴하는 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유의 제조 방법.
19. 상기 16 내지 18 중 어느 한 항에 있어서, 제1 가열 롤의 전 또는 후에 교락 부여 장치를 설치하는 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유의 제조 방법.
20. 상기 16 내지 19 중 어느 한 항에 있어서, 제1 가열 롤 도입부의 장력을 0.01 내지 0.30 cN/dtex로 하는 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유의 제조 방법.
21. 상기 16 내지 20 중 어느 한 항에 있어서, 제1 가열 롤과 제2 가열 롤 사이의 연신 배율이 1 내지 2배인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유의 제조 방법.
22. 상기 16 내지 21 중 어느 한 항에 있어서, 제2 가열 롤과 제3 가열 롤 사이에서 0.02 내지 0.5 cN/dtex의 장력으로 열처리하는 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유의 제조 방법.
23. 상기 16 내지 22 중 어느 한 항에 있어서, 제2 가열 롤과 제3 가열 롤 사이의 감속율(relaxation ratio)이 + 10 내지 -10％인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유의 제조 방법.
24. 상기 16 내지 23 중 어느 한 항에 있어서, 제3 가열 롤의 롤 온도가 50 내지 200 ℃인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유의 제조 방법.
25. 상기 16 내지 24 중 어느 한 항에 있어서, 제3 가열 롤의 롤 온도가 90 내지 200 ℃인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유의 제조 방법.
26. 상기 16 내지 25 중 어느 한 항에 있어서, 권취 속도가 2000 내지 3800 m/분인 것을 특징으로 하는 PTT계 복합 섬유의 제조 방법.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 2종의 폴리에스테르 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 쉬쓰-코어형으로 복합된 단사군을 포함하는 복합 섬유로서, 단사를 구성하는 적어도 한쪽 성분이 PTT이다. 즉, PTT와 다른 폴리에스테르의 복합, 또는 PTT 끼리의 복합을 대상으로 한다.
본 발명에 있어서, 적어도 한쪽 성분인 PTT는 PTT 단독중합체, 또는 바람직하게는 10 몰％ 이하의 다른 에스테르 반복 단위를 포함하는 공중합 PTT이다.
상기한 공중합 성분의 예로서는 이하와 같은 것을 들 수 있다.
산 성분으로는 이소프탈산이나 5-나트륨술포이소프탈산으로 대표되는 방향족 디카르복실산, 아디프산이나 이타콘산으로 대표되는 지방족 디카르복실산 등을 들 수 있다. 글리콜 성분으로는 에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 또한, 히드록시벤조산 등의 히드록시카르복실산도 들 수 있다. 이들 중 복수가 공중합되어 있을 수도 있다.
PTT계 복합 섬유를 구성하는 단사의 다른쪽 폴리에스테르 성분으로는 PTT 이외에, 예를 들면 PET, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(이하, PBT라고 함), 또는 이들에 제3 성분을 공중합시킨 것이 사용된다.
제3 성분의 예로서는 이하와 같은 것을 들 수 있다.
산 성분으로는 이소프탈산이나 5-나트륨술포이소프탈산으로 대표되는 방향족 디카르복실산, 아디프산이나 이타콘산으로 대표되는 지방족 디카르복실산 등을 들 수 있다. 글리콜 성분으로는 에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 또한, 히드록시벤조산 등의 히드록시카르복실산도 들 수 있다. 이들 중 복수가 공중합되어 있을 수도 있다.
본 발명에 있어서, PTT계 복합 섬유의 평균 고유 점도는 0.7 내지 1.2 ㎗/g의 범위인 것이 바람직하고, 0.8 내지 1.2 ㎗/g의 범위인 것이 보다 바람직하다.
고유 점도가 상기한 범위에 있으면 얻어지는 복합 섬유의 강도가 충분하고, 기계적 강도가 높은 직물을 얻을 수 있기 때문에 강도가 요구되는 스포츠 용도 등에의 사용이 가능하며, 복합 섬유의 제조 단계에서 실 끊김이 없어 안정적인 제조가 가능하다.
본 발명에서 사용하는 PTT 중합체의 제조 방법은 공지된 방법을 적용할 수 있으며, 예를 들면, 용융 중합만으로 목적하는 고유 점도에 상당하는 중합도로 하는 1 단계 방법이나, 일정한 고유 점도까지는 용융 중합으로 중합도를 높이고, 이어서 고상 중합으로 목적하는 고유 점도에 상당하는 중합도까지 올리는 2 단계 방법 등이 있다. 후자의 고상 중합을 복합하는 2 단계 방법을 이용하는 것이 환상 이량체의 함유율을 감소시킬 수 있어 바람직하다. 1 단계 방법으로 중합도를 목적하는 고유 점도로 하는 경우에는, 방사에 공급하기 전에 추출 처리 등에 의해 환상 이량체를 감소시켜 두는 것이 바람직하다.
환상 이량체의 함유율이 지나치게 많으면 섬유에 악영향을 미치기 때문에, 본 발명에서 사용하는 PTT 중합체는 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 이량체의 함유율이 2.5 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 1.1 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 1.0 중량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 환상 이량체의 함유율은 적을수록 바람직하며, 0인 것이 가장 바람직하다.
본 발명에서는 단사를 구성하는 2종의 폴리에스테르 성분이 두 성분 모두 PTT인 것이 보다 바람직하다. 두 성분 모두 PTT이면 우수한 신장 회복성을 발현할 수 있다. 또한, 양쪽 성분이 PTT인 경우에는 트리메틸렌테레프탈레이트 환상 이량체의 함유율이 모두 2.5 중량％ 이하인 PTT를 사용하는 것이 복합 섬유 중의 환상 이량체 함유율을 감소시킬 수 있어 바람직하다.
복합 섬유에 포함되는 환상 이량체의 함유율이 2.5 중량％ 이하이면 가연 가공시 히터 출구의 가이드류에의 환상 이량체의 석출을 피할 수 있고, 가연 가공시의 실 끊김이 감소한다는 이점이 있다. 복합 섬유에 포함되는 환상 이량체의 함유율은 2.5 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 2.2 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 양쪽 성분의 고유 점도 차이가 0.05 내지 0.9 ㎗/g이고, 평균 고유 점도가 0.8 내지 1.2 ㎗/g인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서, 고유 점도가 다른 2종의 폴리에스테르의 단사 단면에서의 배합 비율은 고점도 성분과 저점도 성분의 비율이 40/60 내지 70/30인 것이 바람직하고, 45/55 내지 65/35인 것이 더욱 바람직하다. 고점도 성분과 저점도 성분의 비율이 상기 범위에 있으면 실의 강도가 2.5 cN/dtex 이상이 되어 충분한 인열 강도를 가진 직물을 얻을 수 있고, 높은 권축 성능을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 2종의 폴리에스테르 성분이 사이드-바이-사이드형으로 접합된 단사군을 포함하는 복합 섬유에서는, 단사 단면의 접합 계면의 곡률 r(㎛)이 10 d0.5 미만인 것이 바람직하고, 4 내지 9 d0.5인 것이 보다 바람직하다. 여기에서, d는 단사의 섬도(dtex)를 나타낸다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 비수 처리 전에 발현되어 있는 권축의 신축 신장률이 20％ 이하이다. 비수 처리 전에 발현되어 있는 권축의 신축 신장률이 20％를 초과하면 가연 가공시 가연 가공기의 가이드류와의 접촉 저항에 의해 장력 변동이 커져 염색 불균일이 발생하거나, 테일 엔드 이행시 실 끊김이나 보풀이 발생하여 공업적으로 안정된 가연 가공이 곤란해진다. 발현되어 있는 권축이 작을수록 가연 가공성이 양호해진다. 비수 처리 전에 발현되어 있는 권축의 신축 신장률은 0 내지 10％가 바람직하고, 1 내지 5％가 보다 바람직하다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 발현되어 있는 권축이 작기 때문에, 트리코트(tricot) 등의 경편에 사용하면 경편시의 경사끼리의 얽힘이 발생하지 않고, 양호한 정경성(warpability)을 나타낸다는 이점을 갖는다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 파단 신도가 25 내지 100％이다. 파단 신도가 25％ 미만에서는 공업적으로 필요한 가연 가공 속도에서의 안정된 가연 가공이 곤란해진다. 파단 신도가 100％를 초과하면 가연 가공사에 짙고 옅은 염색 불균일이 발생하기 쉽다. 또한, 가연 가공시에는 1.8 배 이상의 연신을 행하기 때문에 가연 가공사의 신장성이 저하된다. 파단 신도는 45 내지 100％가 바람직하고, 46 내지 80％가 보다 바람직하며, 50 내지 80％가 더욱 바람직하다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유를 가연 가공하지 않고 그대로 편직물에 사용하는 경우에는 파단 신도가 25 내지 55％인 것이 바람직하고, 30 내지 55％인 것이 보다 바람직하다. 파단 신도 25％ 미만에서는 직접 방사 연신시에 실 끊김이 발생하기 쉬워 안정된 방사 연신이 곤란해지는 경향이 있고, 55％를 초과하면 파단 강도가 약 2 cN/dtex 이하가 되어 용도가 제한되는 경우가 있다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 건열 수축 응력의 최대 응력치가 0.01 내지 0.24 cN/dtex이고, 바람직하게는 0.03 내지 0.20 cN/dtex이며, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.15 cN/dtex이다. 최대 응력치가 0.24 cN/dtex를 초과하면 패키지에 감긴 PTT계 복합 섬유가 경시적으로 수축하여 권체가 생기고, 권체에 의해 권취기로부터 패키지를 취출하는 것이 곤란해진다. 또한, 권취 중에 패키지 측면에 짜임 누락이 생겨 가연 가공시 해사 장력의 변동을 일으켜 염색 불균일이나 실 끊김이 생기므로 안정된 가연 가공이 곤란해진다. 최대 응력치가 0.01 cN/dtex 미만에서는 PTT계 복합 섬유의 제조시 안정된 권취가 곤란해진다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 건열 수축 응력의 발현 개시 온도가 50 내지 80 ℃인 것이 바람직하고, 55 내지 75 ℃인 것이 보다 바람직하다. 건열 수축 응력의 발현 개시 온도는 도 1에 나타낸 바와 같이 건열 수축 응력의 측정 차트에 기준선 (iii)을 그었을 때, 이 기준선으로부터 건열 수축 응력 곡선이 멀어지는 온도이다. 도 1에서 건열 수축 응력 곡선 (i)은 본 발명의 PTT계 복합 섬유의 예이고, 건열 수축 응력 곡선 (ii)는 종래의 섬유의 일례이다. 건열 수축 응력의 발현 개시 온도가 50 내지 80 ℃이면 가연 가공에서 테일 엔드부의 섬유가 거의 수축되지 않기 때문에 실 연결이 용이하며, 테일 엔드 이행의 성공률이 높고, PTT계 복합 섬유가 정련 공정이나 염색 공정 등의 후 가공 공정에서 적절하게 수축되기 때문에, PTT계 복합 섬유를 사용한 직물의 표면이 성기지 않고 표면 품질이 양호해진다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 건열 수축 응력의 최대 온도가 140 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 150 내지 200 ℃인 것이 보다 바람직하다. 건열 수축 응력의 최대 온도는 도 1에 나타낸 건열 수축 응력 차트에서 응력치가 최대가 되는 온도를 말한다. 건열 수축 응력의 최대 온도가 140 ℃ 이상이면 가연 가공시의 실 끊김이 감소된다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 복합 섬유의 신장-응력 측정에서의 10％ 신장시의 응력의 실 길이 방향을 따른 최대치와 최소치의 차이(이하, 10％ 신장 응력치 차이라고 함)가 0.30 cN/dtex 이하인 것이 바람직하고, 0.20 cN/dtex 이하인 것이 보다 바람직하다. 신장-응력 측정에서의 10％ 신장시의 응력치는 섬유의 배향도나 결정화도 등의 미세 구조에 따라 다른 값을 나타낸다. 본 발명자들은 상기 10％ 신장 응력치 차이가 직물의 염색 품질과 잘 대응하고, 실 길이 방향을 따른 차이가 작을수록 염색의 균일성이 우수하다는 것을 발견하였다. 10％ 신장 응력치 차이가 0.30 cN/dtex 이하이면 직물의 염색 품질이 양호해진다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 3.5 × 10-3 cN/dtex의 하중 하에서 비수 처리한 후에 측정되는 신축 신장률(CE3.5)이 2 내지 50％인 것이 바람직하다. 이 신축 신장률(CE3.5)이 상기한 범위에 있으면 일반적인 직물에 사용했을 경우라도 직물의 신장율이 크고, 직물 표면에 줄무늬 크레이프 효과를 갖는 주름이 발생하지 않기 때문에 상품 가치가 높은 직물을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 복합 섬유를 신장 직물에 사용하는 경우 신축 신장률(CE3.5)은 5 내지 50％가 바람직하고, 12 내지 30％가 더욱 바람직하다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 교락수가 2 내지 50 개/m인 것이 바람직하다. 본 발명의 PTT계 복합 섬유를 가연 가공용으로 공급하는 경우에는, 교락수를 적게 해 두는 것이 가연 가공사에 미해연(non-untwisting) 등의 결점을 발생시키지 않는다는 이유에서 바람직하다. 이 경우에는 교락수가 2 내지 10 개/m인 것이 바람직하다.
PTT계 복합 섬유를 그대로 편직물에 공급하는 경우에는 교락수가 5 내지 50 개/m인 것이 바람직하고, 10 내지 40 개/m인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에서는 단사를 구성하는 다른쪽 성분이 PTT 또는 PBT인 것이 바람직하다. 단사를 구성하는 양쪽 성분이 PTT인 것이 섬유의 이염성을 얻을 수 있어 바람직하다. 양쪽 성분이 PTT인 경우에는 동적 점탄성 측정에 의한 손실 정접의 최대 온도 Tmax가 80 내지 98 ℃인 것이 바람직하다. 동적 점탄성 측정에 의한 손실 정접의 최대 온도 Tmax는, 도 2에 나타낸 바와 같이 점탄성 측정 차트에서 손실 정접이 피크를 나타내는 온도를 가리킨다. 이 피크 온도가 저온이라는 것은 보다 저온에서 염색이 가능하며 이염성을 갖는다는 것을 의미한다. 공지된 PET 섬유의 최대 온도 Tmax가 약 130 ℃라는 점으로부터도 본 발명의 PTT계 복합 섬유가 양호한 이염성을 갖는다는 것이 뒷받침된다.
단사를 구성하는 다른쪽 성분이 PET인 경우에는, 동적 점탄성 측정에 의한 손실 정접의 반값폭 t(℃)가 25 내지 50 ℃인 것이 바람직하고, 25 내지 40 ℃ 인 것이 보다 바람직하다. 동적 점탄성 측정에 의한 손실 정접의 반값폭은 도 2에서 최대 온도 Tmax에 수직선을 그어, 수직선 h와 기준선 L의 교점의 1/2 높이〔(1/2)h〕에서의 저온측의 온도폭 t(℃)를 가리킨다. 이 반값폭이 클수록 염료 흡착량이 많다는 것을 의미한다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 섬도 변동치 U％ 측정에서 실 길이 2000 m에 걸쳐 측정을 행했을 경우, 실 길이 20 내지 60 m 주기 불균일의 섬도 변동 계수(CV치)가 0.5 이하인 것이 바람직하고, 0.4 이하인 것이 보다 바람직하다. 실 길이 20 내지 60 m 주기 불균일은 고유 점도가 0.8 이상인 PTT를 복합 섬유의 한 성분으로서 사용했을 경우 특징적으로 발생하는 섬도 변동의 주기적인 불균일이다. 이 주기적인 섬도 불균일은 PTT계 복합 섬유에 꼬임을 주지 않고 직물 위사에 사용했을 때, 밴드상의 염색 불균일 결점을 발생시키는 원인이 된다. 섬도 변동 계수(CV치)가 작을수록 직물의 품질이 양호해진다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 패키지 형상으로 감겨져 있는 것이 바람직하다. 패키지 형상으로 감겨 있음으로써 고속 가연 가공시 패키지로부터 PTT계 복합 섬유를 해사할 때의 해사 장력 변동이 적기 때문에 바람직하다. 패키지의 권취 중량은 통상 0.5 내지 20 kg이고, 바람직하게는 1 내지 10 kg인 것이 사용된다.
또한, 패키지에 감겨진 본 발명의 PTT계 복합 섬유는 패키지에 짜임 누락 등의 결점이 없기 때문에 우수한 해사성을 갖는다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유의 섬도나 단사 섬도는 특별히 한정되지 않지만, 멀티필라멘트 섬도는 바람직하게는 20 내지 300 dtex, 단사 섬도는 바람직하게는 0.5 내지 20 dtex가 사용된다. 모노필라멘트 섬도는 바람직하게는 50 내지 2000 dtex가 사용된다. 물론, 본 발명의 PTT계 복합 섬유는 절단하여 단섬유로서 사용할 수도 있다. 예를 들면, 5 내지 200 ㎜로 절단하여 스테이플로서 사용할 수도 있다. 본 발명의 PTT계 복합 섬유는 발현되어 있는 권축이 작기 때문에 스테이플이 양호한 카딩기 통과성을 발휘하는 것도 본 발명의 특징이다.
또한, 단사의 단면 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 환형, Y자형이나 W 자형의 이형 단면이나, 중공 단면 형상 등일 수도 있다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유에는 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 산화티탄 등의 광택 제거제, 열안정제, 산화 방지제, 대전방지제, 자외선 흡수제, 항균제, 여러가지 안료 등의 첨가제를 함유하고 있을 수도 있고, 또는 공중합에 의해 포함하고 있을 수도 있다. 광택 제거제 등의 첨가제는 PTT 성분 또는 다른쪽 폴리에스테르 성분 중 어느 한쪽, 또는 양쪽 성분에 함유되어 있을 수도 있다.
이어서, 본 발명의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명은 2종의 폴리에스테르 성분이 사이드-바이-사이드형, 또는 편심 쉬쓰-코어형으로 복합된 단사군을 포함하며, 단사를 구성하는 적어도 한쪽 성분이 PTT인 복합 섬유를 직접 방사 연신법에 의해 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제조 방법에서는 냉각 고화한 후, 일단 권취하지 않고 3개 이상의 가열 롤을 사용하여 연신 및 열처리를 행하는 것이 중요하다. 3개 이상의 가열 롤을 사용하여 연신 및 열처리를 행함으로써 비수 처리 전에 발현되어 있는 권축의 신축 신장률을 20％ 이하로 할 수 있다. 특히, 후술하는 바와 같이 제2 가열 롤과 제3 가열 롤 사이의 열처리 장력, 및 제3 가열 롤의 온도를 엄격히 선택하여 발현된 권축을 제어하는 것이 중요하다.
본 발명의 제조 방법에서는 고유 점도 차이가 0.05 내지 0.9인 2종의 폴리에스테르 성분을 용융 방사한다. 고유 점도 차이가 0.05 보다 작으면 가연 가공사로 했을 경우 충분한 신장성을 얻을 수 없다. 또한, 3.5 × 10-3 cN/dtex의 하중 하에서 비수 처리한 후 측정되는 신축 신장률(CE3.5)은 2％ 미만이 된다. 한편, 고유 점도 차이가 0.9 ㎗/g을 초과하면 방사구의 설계나 토출 조건을 변경하여도 토출시의 실 굽힘이나 토출 구멍의 오염이 충분히 해소되지 않고, PTT계 복합 섬유의 섬도 변동치 U％의 주기적인 불균일이 커져 염색 균일성이 손상된다. 바람직한 고유 점도 차이는 0.1 내지 0.6 ㎗/g이다. 양쪽 성분이 PTT인 경우에는 고유 점도 차이가 0.1 내지 0.4인 것이 바람직하다.
본 발명의 제조 방법에서는 방사 속도를 1500 내지 3000 m/분으로 방사하여 연신한 후 열처리한다. 방사 속도가 1500 m/분 미만에서는 PTT계 복합 섬유나 그 후의 가연 가공사에 짙고 옅은 염색 불균일이 발생한다. 방사 속도가 3000 m/분을 초과하면 연신 후의 PTT계 복합 섬유의 파단 강도가 약 2 cN/dtex 이하가 되어, 강도가 요구되는 스포츠 용도 등에의 적용이 제약된다. 또한, 3.5 × 10-3 cN/dtex의 하중을 가해 비수 처리한 후 측정되는 신축 신장률(CE3.5)은 2％ 미만이 된다. 바람직한 방사 속도는 1600 내지 2500 m/분이다.
본 발명의 제조 방법에서는 방사된 복합 섬유를 3개 이상의 가열 롤을 사용하여 연신 및 열처리하고, 권취 속도를 4000 m/분 이하로 하여 권취하는 것이 중요하다. 권취 속도가 4000 m/분을 초과하면 패키지에 짜임 누락이 생기거나, 권취 후의 패키지가 경시적으로 수축하여 안정된 권취가 곤란해질 뿐만 아니라, 권체에 의해 가연 가공시의 장력 변동을 초래하여 가연 가공사의 염색 균일성이 손상된다. 또한, 복합 섬유의 배향도가 높아지고, 건열 수축 응력의 최대 응력치가 0.24 cN/dtex를 초과한다. 권취 속도는 2000 내지 3800 m/분이 바람직하고, 2200 내지 3400 m/분이 보다 바람직하다.
물론, 공업적이 아닌 실험실적으로 패키지의 권취 중량을 0.5 kg 미만으로 권취할 때에는, 권취시의 상기한 바와 같은 여러가지 문제가 발현되지 않는 경우가 있다. 이러한 권취에 있어서는 4000 내지 7000 m/분의 권취 속도를 이용할 수도 있다.
본 발명의 제조 방법에서는 도 3에 나타낸 방사구금을 사용하는 것 이외에, 공지된 2축 압출기를 갖는 복합 방사용 설비를 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제조에 바람직한 방사구금의 개략도이다. 도 3에서 (a) 는 분배판이고, (b)는 방사구금이다. 2종의 폴리에스테르 성분 A, B는 각각 분배판 (a)로부터 방사구금 (b)로 공급된다.
방사구금 (b)에서 두 성분이 합류시킨 후, 연직 방향에 대하여 θ 도의 경사를 갖는 토출 구멍으로부터 토출된다. 토출 구멍의 직경은 D, 구멍 길이는 L로 표시된다.
본 발명에서는 상기 토출 구멍 직경 D와 구멍 길이 L의 비율(L/D)이 2 이상인 것이 바람직하다. 토출 구멍 직경 D와 구멍 길이 L의 비율이 2 이상이면 조성 또는 고유 점도가 다른 2개의 폴리에스테르가 합류시킨 후, 토출 구멍으로부터 토출할 때 중합체의 용융 점도 차이에 기인하는 변동(fluctuation)이 생기지 않기 때문에 두 성분의 접합 상태가 안정되고, 염색성이 균일한 복합 섬유를 얻을 수 있다. 토출 구멍 직경과 구멍 길이의 비율은 클수록 바람직하지만, 구멍 제조가 용이하다는 점에서 2 내지 8이 바람직하고, 2.5 내지 5가 보다 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 방사구금의 토출 구멍은 연직 방향에 대하여 θ가 10 내지 60 도의 경사를 갖는 것이 바람직하다. 토출 구멍의 연직 방향에 대한 경사각이란 도 3에서의 θ(도)를 가리킨다. 연직 방향에 대하여 구멍이 경사되어 있는 것은 조성 또는 고유 점도가 다른 2개의 폴리에스테르를 토출할 때, 용융 점도 차이에 기인하는 실 굽힘을 해소하기 위한 중요한 요건이다. 토출 구멍이 경사를 갖지 않는 경우에는, 예를 들면 PTT끼리의 복합에서는 고유 점도 차이가 확대될수록 토출 직후의 필라멘트가 고유 점도가 높은 방향으로 굽는, 이른바 벤딩(bending) 현상이 발생하여 안정된 방사가 곤란해진다.
도 3에서는 고유 점도가 높은 PTT 중합체를 A측에, 고유 점도가 낮은 다른 폴리에스테르 또는 PTT 중합체를 B측에 공급하여 토출하는 것이 바람직하다. 예를 들면, PTT 중합체끼리에서 고유 점도 차이가 약 0.1 이상인 경우에는 벤딩을 해소하여 안정된 방사를 실현하기 위해서는, 토출 구멍이 연직 방향에 대하여 10 도 이상 경사되어 있는 것이 바람직하다. 고유 점도 차이가 더 큰 경우, 경사 각도는 더 크게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 경사 각도가 60 도를 초과하면 토출부가 타원형이 되어 안정된 방사가 곤란해진다. 또한, 구멍의 제조 그 자체도 곤란해지는 경향이 있다. 경사 각도는 15 내지 45 도가 바람직하고, 20 내지 35 도가 더욱 바람직하다.
본 발명의 상기 경사 각도는 토출 구멍의 직경과 구멍 길이의 비율이 2 이상인 복합의 경우 보다 유효하게 효과를 발휘할 수 있고, 경사 각도를 상기한 범위로 조정함으로써 항상 토출 안정 효과를 얻을 수 있다.
도 4에 본 발명의 제조 방법에서 사용하는 복합 방사 설비의 일례에 대한 개략도를 나타내었다.
우선, 한쪽 성분인 PTT 펠릿을 건조기 (1)에서 20 ppm 이하의 수분율까지 건조한 후, 250 내지 280 ℃의 온도로 설정된 압출기 (2)에 공급하여 용융한다. 동일하게 하여 다른쪽 성분을 건조기 (3)에서 건조하고, 압출기 (4)에 공급하여 용융한다. 용융된 두 성분은 각각 벤드 (5) 및 (6)을 거쳐 250 내지 285 ℃로 설정된 스핀 헤드 (7)로 이송되어 기어 펌프에서 개별적으로 계량된다. 이어서, 스핀팩 (8)에 장착된 복수개의 구멍을 갖는 방사구금 (9)에서 2종의 성분이 합류하여 사이드-바이-사이드형으로 접합된 후, 멀티필라멘트 (10)으로서 방사 챔버 내에 압출된다. 압출기 및 스핀 헤드의 온도는 두 성분(PTT 펠릿 등)의 고유 점도나 형상에 의해 상기한 범위에서 최적인 것을 선택한다.
방사 챔버 내에 압출된 PTT 멀티필라멘트 (10)은 길이 50 내지 300 ㎜의 비송풍 영역 (11)을 거친 후, 냉각풍 (12)에 의해 실온까지 냉각 고화되고, 마무리제 부여 장치 (13)에서 마무리제가 부여된다. 그 후, 목적하는 속도로 회전하는 인취 고뎃 롤 겸 연신 롤 (14)(도 4에서는 제1 가열 롤)에 의해 인취되고, 일단 권취되지 않고 이어서 제2 가열 롤 (15)와의 사이에서 연속적으로 연신된 후, 제3 가열 롤 (16)에 의해 신장되어 열처리된 후, 권취기에 의해 목적하는 섬도의 복합 섬유 패키지 (17)로서 권취된다.
상기 마무리제로서는 수계 에멀젼 형태를 사용하는 것이 바람직하다. 수계 에멀젼의 농도는 바람직하게는 10 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 15 내지 30 중량％가 이용된다.
마무리제 부여 장치 (13)(필라멘트 수렴 장치를 겸함)을 방사구금로부터 아랫쪽 0.5 내지 1.5 m에 설치하여 멀티필라멘트를 수렴하는 것이 제1 가열 롤 (14)의 장력을 감소시킨다는 목적에서 바람직하다.
제1 가열 롤 (14)의 장력은 0.01 내지 0.30 cN/dtex인 것이 바람직하다. 제1 가열 롤 (14)의 장력이 이 범위에 있으면 안정된 연신이 가능해져 PTT계 복합 섬유의 염색이 균일해진다.
본 발명의 제조 방법에서는 제1 가열 롤 (14)의 전 또는 후에 교락 부여 장치 (18)을 설치하여 교락을 부여하는 것이 바람직하다. 교락 부여 장치 (18)로서는 공지된 인터레이스 노즐이 이용된다. 교락을 부여할 때의 공기압은 0.05 내지 0.9 MPa의 범위가 바람직하다. 이 범위에 있으면 복합 섬유의 교락도가 2 내지 50 개/m가 되어 패키지로부터의 해사성이 양호해진다. 또한, 0.9 MPa을 초과하는 공기압으로 교락수를 더 늘릴 수도 있다.
본 발명의 제조 방법에서는 3개 이상의 가열 롤이 사용된다. 예를 들면, 도 4에서 제1 가열 롤 (14) 앞에 한 쌍의 예비장력 롤을 설치할 수도 있다.
본 발명에서는 제1 가열 롤 (14)와 제2 가열 롤 (15) 사이에서 연신을 행하는 것이 바람직하다. 연신은 제1 가열 롤 (14)와 제2 가열 롤 (15)의 주속도를 다르게 함으로써 행해진다. 연신 배율은 1 내지 2배가 바람직하고, 1.2 내지 2배가 보다 바람직하다. 연신 배율이 이 범위에 있으면 얻어지는 PTT계 복합 섬유가 양호한 이염성을 갖는다.
연신 응력은 0.1 내지 0.5 cN/dtex로 하는 것이 바람직하고, 0.3 내지 0.5 cN/dtex로 하는 것이 보다 바람직하다. 연신 응력이란 제1 가열 롤 (14)와 제2 가열 롤 (15) 사이의 섬유의 단위 섬도(dtex)당 장력이며, 제1 가열 롤 (14)의 온도와 연신 배율의 선택에 의해 조정된다. 연신 응력이 상기한 범위에 있으면 PTT계 복합 섬유의 강도가 약 2 cN/dtex 이상이 되어 충분한 기계적 강도의 직물을 얻을 수 있으며, 파단 신도가 25％ 이상이 되어 공업적으로 안정하게 생산할 수 있다. 또한, 건열 수축 응력의 최대 응력치가 0.24 cN/dtex 이하가 된다.
연신시에는 제1 가열 롤을 바람직하게는 50 ℃ 이상 90 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 55 ℃ 이상 70 ℃ 이하의 온도로 가열하는 것이 바람직하다.
연신된 복합 섬유는 제2 가열 롤 (15) 및 제3 가열 롤 (16)에서 필요한 열처리가 실시된다. 제2 가열 롤 (15)의 온도는 바람직하게는 80 내지 160 ℃, 보다 바람직하게는 100 내지 140 ℃가 이용된다.
제2 가열 롤 (15)와 제3 가열 롤 (16) 사이의 열처리시의 장력은 0.02 내지 0.5 cN/dtex가 바람직하고, 0.12 내지 0.44 cN/dtex가 보다 바람직하며, 0.12 내지 0.35 cN/dtex가 더욱 바람직하다. 열처리 장력이 상기한 범위에 있으면 열수축 응력치가 0.24 cN/dtex 이하가 되어 패키지의 안정된 권취가 가능해지고, 양호한 가연 가공성을 얻을 수 있으며, 신축 신장률(CE3.5)이 2％ 이상이 되어 충분한 신장성을 얻을 수 있다.
본 발명의 제조 방법에서는 제2 가열 롤 (15)와 제3 가열 롤 (16) 사이의 감속율이 +10 내지 -10％인 것이 바람직하고, +2 내지 -10％인 것이 보다 바람직하며, 0 내지 -6％인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 감속율(％)은 하기 수학식으로 정의된다.
감속율 = {〔(제2 가열 롤의 주속도)-(제3 가열 롤의 주속도)〕/(제2 가열 롤의 주속도)} × 100
감속율이 상기한 범위에 있으면 제2 가열 롤 (15)와 제3 가열 롤 (16) 사이의 복합 섬유에 걸리는 응력이 파단 강도를 초과하는 경우가 없기 때문에 실 끊김이 발생하지 않고, 공업적으로 안정하게 복합 섬유를 제조할 수 있으며, 3.5 × 10-3 cN/dtex의 하중 하에서 비수 처리한 후 측정되는 신축 신장률이 2％ 이상이 되어 충분한 신장성을 갖는 직물을 얻을 수 있다.
본 발명의 제조 방법에서는 제3 가열 롤 (16)의 온도가 50 내지 200 ℃인 것이 바람직하고, 90 내지 200 ℃인 것이 보다 바람직하며, 120 ℃ 내지 160 ℃인 것이 더욱 바람직하다. 제3 가열 롤 (16)의 온도가 50 ℃ 이상이면 제3 가열 롤 (16) 상에서의 열 세팅, 즉, 이완 처리 효과가 충분하기 때문에 복합 섬유의 건열 수축 응력치가 0.24 cN/dtex 이하가 되어 패키지의 권체가 발생하지 않으며, 건열 수축 응력의 발현 개시 온도가 50 ℃ 이상이 되어 양호한 가연 가공성을 얻을 수 있고, 염색 불균일이 거의 발생하지 않는다. 제3 가열 롤의 온도가 200 ℃ 이하이면 복합 섬유의 건열 수축 응력의 발현 개시 온도가 80 ℃ 이하가 되어 신장성이 양호한 편직물을 얻을 수 있다. 또한, 제3 가열 롤의 온도가 지나치게 높으면 PTT의 융점이 약 230 ℃인 것에 기인한, 롤 상에서의 복합 섬유의 국부적 융해가 발생하기 때문에 실 끊김이 발생하여 복합 섬유를 공업적으로 안정하게 제조하는 것이 곤란해지지만, 200 ℃ 이하이면 실 끊김이 없어 복합 섬유를 공업적으로 안정하게 제조할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 제3 가열 롤 (16)에 의해 PTT계 복합 섬유를 상기 온도로 가열함에 따른 효과로서는 패키지의 품질, 즉, "짜임 누락"의 해소 및 패키지 권취시의 전환 성공률의 향상을 들 수 있다. PTT계 복합 섬유를 권취기로 권취할 때에는 트래버스 각도(traverse angle)에 따른 장력 변동을 적지 않게 일으켜, 이 장력 변동에 의해 패키지 측면에 "짜임 누락"이 발생하는 경우가 있다. "짜임 누락"된 패키지는 패키지로부터 PTT계 복합 섬유를 해사할 때 해사 장력 이상의 원인이 되며, 고속 가연 가공을 행할 때 실 끊김이 발생한다.
권취시의 장력 변동의 주기는 하기 수학식에 의해 쉽게 구할 수 있다.
장력 변동 주기(Hz) = (v/60 × tanθ)/H
H; 권취기의 트래버스 스트로크(m)
v; 권취 속도(m/분)
θ; 트래버스 각도(도)
예를 들면, H = 0.085(m), v = 3000(m/분), θ= 7.0(도)일 때 장력 변동 주기는 72(Hz)가 된다.
본 발명자들은 외부로부터의 응력에 대한 복합 섬유의 완화 거동은 동적 점탄성 측정에 의해 추정할 수 있다는 것을 확인하였다. 즉, 장력 변동 주기와 거의 동일한 주파수로 동적 점탄성 측정을 행함으로써 손실 정접을 얻을 수 있다. 최종 롤과 권취기 사이에서 복합 섬유를 상기 손실 정접의 피크 온도 부근 이상의 온도로 가열하면 장력 변동의 진폭이 감소하며, 그 결과 패키지의 "짜임 누락"도 감소한다는 것을 발견하였다. 이 현상은 다른 합성 섬유에서도 보여지지만, 본 발명의 PTT계 복합 섬유의 경우, 패키지의 권체를 억제하기 위해 권취 장력을 바람직하게는 0.02 내지 0.1 cN/dtex로 낮추기 때문에 짜임 누락의 억제 효과가 보다 현저하게 나타난다.
또한, 상기한 손실 정접의 피크 온도 부근 이상의 온도로 복합 섬유를 가열하면, 장력 변동의 진폭이 감소됨과 동시에 패키지의 자동 전환 순간, 즉, 완전히 감긴 패키지에서 비어있는 보빈으로 섬유가 전환되는 순간의 장력 변동도 완화되기 때문에 패키지 권취시의 전환 성공률도 향상되는 효과가 있다는 것을 발견하였다. 예를 들면, PTT/PTT의 중량비가 50/50인 복합 섬유의 손실 정접의 피크 온도는 약 90 ℃이다. 따라서, PTT계 복합 섬유를 제3 가열 롤로 50 ℃ 미만의 온도로 가열했을 경우에는 "짜임 누락"의 해소 효과 및 전환 성공률이 저하된다.
본 발명에서는 각 가열 롤의 표면 조도를 경면(鏡面) 내지 8S의 공단 가공으로 하는 것이 바람직하다. 특히, 제1 가열 롤은 0.8S 이하의 경면 롤인 것이 바람직하다. 제2 가열 롤 및 제3 가열 롤의 표면 조도는 경면보다 0.8 내지 8S의 공단인 것이 실 끊김이나, 권취시 "짜임 누락"의 해소 및 전환 성공률의 향상이라는 관점에서 보다 바람직하다.
또한, 필요에 따라 각 가열 롤은 롤 입구로부터 출구를 향하여 직경이 점증하거나 또는 점감하는 테이퍼 롤일 수도 있다. 특히, 제1 가열 롤이 직경이 점증하는 테이퍼 롤인 경우에는 PTT계 복합 섬유의 염색 균일성의 향상 효과가 크다.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 권취는 패키지로부터의 PTT계 복합 섬유의 해사성을 양호하게 한다는 목적에서, 패키지의 권취 개시로부터 종료까지의 사이에 권취 직경에 따라 트래버스 각도를 3 내지 10 도의 범위로 달리하여 권취하는 것이 바람직하며, 4 도 내지 9 도가 보다 바람직하다. 트래버스 각도는 권취 속도와 트래버스 속도의 조정에 의해 설정할 수 있다. 트래버스 각도가 상기한 범위에 있으면 권취 붕괴없이 정상적인 권취가 가능하고, 또한 연신사의 건열 수축 응력이나 권취시의 냉각을 조정함으로써 패키지의 양단이 높아지는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에서는 내층의 트래버스 각도보다 중간층의 트래버스 각도를 크게 하는 것이 바람직하다. 여기서, 패키지의 내층이란 보빈에서부터의 권취 두께가 약 10 ㎜ 이내인 적층부를 말한다. 트래버스 각도를 권취 직경에 따라 다르게 권취하는 바람직한 예는 권취 개시, 즉, 패키지의 내층에서 트래버스 각도를 낮추고, 권취 직경의 증가와 함께 트래버스 각도를 서서히 높여 패키지의 중층에서 가장 높게 한 후, 외층에 이르러서는 다시 트래버스 각도를 작게 하는 것이다. 이와 같이 권취 직경에 의해 트래버스 각도를 변화시켜 권취함으로써 패키지가 불룩해지는 현상과 양단이 높아지는 현상 모두를 충분히 작게 할 수 있게 된다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유를 사용하여 가연 가공사를 얻기 위한 가연 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 핀 형태, 마찰 형태, 닙 벨트 형태, 에어 가연 형태 등의 방법을 들 수 있다. 가열 히터는 접촉식 히터, 비접촉식 히터 중 어느 하나일 수 있다.
가연수(T1)는 하기 수학식으로 계산되는 가연수의 계수 K1의 값이 21000 내지 33000인 것이 바람직하고, 25000 내지 32000인 것이 더욱 바람직하다. 가연수의 계수 K1의 값이 상기한 범위에 있으면 우수한 권축성과 신장 성능을 갖는 가공사를 얻을 수 있고, 가연 공정에서의 실 끊김이 적다.
T1(T/m) = K1/〔원사의 섬도(dtex)〕1/2
본 발명에 의해 얻어지는 PTT계 복합 섬유를 가연 가공한 가연 가공사를 사용함으로써, 염색 줄무늬나 염색 약화 등의 결점이 없는 양호한 품질 및 부드러운 감촉을 갖는 편직물을 얻을 수 있다. 또한, 상기 가연 가공사는 부하를 건 상태에서의 열처리에 의해서도 높은 권축 발현이 실현된다는 특성을 갖기 때문에 직물의 구속력이 높은 직물 용도로서 바람직하다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유를 가연 가공하여 얻어지는 PTT계 가연 가공사는 비수 처리 후에 측정되는 신장 회복 속도가 20 내지 40 m/초로 매우 커서 스판덱스의 30 내지 50 m/초에 필적하는 회복 속도를 갖는다. 이러한 특성에 의해 의복으로 했을 때 탁월한 신장성 및 신속한 신장 회복성, 즉, 우수한 운동 추종성을 갖는 편직물이 제공된다.
본 발명에 의해 얻어지는 PTT계 가연 가공사를 사용한 직물은 착용시 착압이 작기 때문에 장시간 착용해도 피로해지지 않는다. 또한, 운동 추종성이 우수하기 때문에 팬츠(바지)나 스커트 등에 사용하면 무릎 뒤나 엉덩이 주위에 발생하는 접힌 구김이 발생하지 않는다는 특징이 있다. 따라서, 팬츠나 스커트, 유니폼 등에 매우 적합하다.
편물에 사용하는 경우에는 경편, 횡편 등으로 대표되는 여러가지 편물에 적용할 수 있다. 구체적으로는 양복감(jersey), 수영복, 스타킹 등에 매우 적합하다. 이들 제품에서는 스판텍스 섬유에 필적하는 피부적 감각의 운동 추종성을 갖는다는 것이 큰 특징이 된다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유에 의해 얻어지는 가연 가공사를 편직물에 사용할 때에는 무연 상태일 수도 있고, 또는 수렴성을 높일 목적으로 교락 또는 꼬임을 부여할 수도 있다.
꼬임을 부여하는 경우에는 가연 방향과 동일한 방향 또는 다른 방향으로 꼬임을 부여하는 것이 바람직하다. 이 경우, 꼬임 계수를 5000 이하로 하는 것이 바람직하다. 꼬임 계수 k는 하기 수학식으로 표시된다.
꼬임수 T(회/m) = k/〔가연 가공사의 섬도(dtex)〕1/2
본 발명의 PTT계 복합 섬유에 의해 얻어지는 가연 가공사는 단독으로 사용할 수도 있으며, 또는 다른 섬유와 복합하여 사용하여도 본 발명의 효과를 발휘할 수 있다. 복합하는 경우에는 장섬유 상태일 수도 있고, 또는 단섬유로서 사용할 수도 있다. 복합되는 다른 섬유로서는, 예를 들면 다른 폴리에스테르 섬유, 나일론, 아크릴, 큐프라, 레이온, 아세테이트, 폴리우레탄 탄성 섬유 등의 화합섬유나, 면, 마, 견, 모 등의 천연 섬유가 선택되지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 복합하는 다른 섬유는 장섬유일 수도 있고, 또는 단섬유일 수도 있다.
또한, 가연 가공사와 다른 섬유를 혼섬 복합하여 혼섬 복합사로 하기 위해서는 가연 가공사와 다른 섬유를 인터레이스 혼섬, 인터레이스 혼섬 후 연신 가연, 어느 한쪽만 가연한 후 인터레이스 혼섬, 양쪽 개별적으로 가연한 후 인터레이스 혼섬, 어느 한쪽을 타슬란(Taslan) 가공한 후 인터레이스 혼섬, 인터레이스 혼섬 후 타슬란 가공, 타슬란 혼섬 등의 여러가지 혼섬 방법에 의해 제조할 수 있다. 이러한 방법에 의해 얻은 혼섬 복합사에는 교락수 10 개/m 이상, 바람직하게는 15 내지 50 개/m의 교락을 부여하는 것이 바람직하다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 가연 가공을 실시하지 않고 그대로 편직물에 사용할 수도 있다. 이 경우에도 본 발명의 PTT계 복합 섬유를 단독으로 사용할 수 있으며, 다른 섬유와 혼섬 복합하여 사용할 수도 있다. 가연 가공을 실시하지 않고 편직물에 사용할 때의 이점은 우수한 이염성을 얻을 수 있다는 것이다. 또한, 그대로 편직하여 직물으로 할 수 있으며, 잔주름이나 염색 불균일이 없는 양호한 품질을 가진 편직물을 얻을 수 있다.
직물의 조직으로는 평직, 능직, 주자직을 비롯하여 이들로부터 유도된 각종 변화 조직을 적용할 수 있다. 직물에는 경사 또는 위사 중 어느 하나에만, 또는 경사와 위사 양쪽 모두에 본 발명의 PTT계 복합 섬유의 가연 가공사를 사용할 수 있다. 이들 직물은 신장율이 10％ 이상이고, 바람직하게는 20％ 이상이며, 보다 바람직하게는 25％ 이상이다. 신장율이 20％ 이상이면 스포츠 의류 등에 사용했을 경우, 국부적 내지 순간적인 운동 변위에 대하여 순간적으로 추종할 수 있기 때문에 본 발명의 효과가 유효하게 발휘된다.
직물의 회복율은 80 내지 100％가 바람직하고, 85 내지 100％가 보다 바람직하다.
또한, 직물을 신장할 때의 신장 응력이 작다는 것도 본 발명의 PTT계 복합 섬유의 특징이다. 예를 들면, 20％ 신장시의 응력이 150 cN/cm 이하이면 착용시의 착압감이 작아 바람직하다. 20％ 신장시의 응력은 50 내지 100 cN/cm인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 PTT계 복합 섬유는 균염성과 이염성이 우수하여 고속 가연 가공에 적합하며, 높은 신장성과 염색 품질이나 이염성이 우수하다는 효과 중 하나 이상의 효과를 갖는다. 따라서, 스포츠 의류 등에 사용했을 경우, 국부적이거나 순간적인 운동 변위에 대하여 순간적으로 추종할 수 있다는 우수한 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명에 의해 PTT계 복합 섬유를 직접 방사 연신법에 의해 공업적으로 안정하게 제조할 수 있고, 종래 고속 가연 가공시의 문제점이었던 실 끊김을 해소하여 우수한 가연 가공사를 제조할 수 있다.

Claims (26)

  1. 2종의 폴리에스테르 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 쉬쓰-코어형으로 복합된 단사군을 포함하고, 단사를 구성하는 적어도 한쪽 성분이 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트이며,
    (1) 비수 처리 전에 발현되어 있는 권축의 신축 신장률이 20％ 이하이고,
    (2) 파단 신도가 25 내지 100％이고,
    (3) 건열 수축 응력의 최대 응력치가 0.01 내지 0.24 cN/dtex인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  2. 2종의 폴리에스테르 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 쉬쓰-코어형으로 복합된 단사군을 포함하고, 단사를 구성하는 적어도 한쪽 성분이 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트이며,
    (1) 비수 처리 전에 발현되어 있는 권축의 신축 신장률이 20％ 이하이고,
    (2) 파단 신도가 25 내지 55％이고,
    (3) 건열 수축 응력의 최대 응력치가 0.01 내지 0.24 cN/dtex이고,
    (4) 3.5 × 10-3 cN/dtex의 하중 하에서 비수 처리한 후 측정되는 신축 신장률(CE3.5)이 2 내지 50％인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 건열 수축 응력의 발현 개시 온도가 50 내지 80 ℃인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 파단 신도가 45 내지 100％인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 비수 처리 전에 발현되어 있는 권축의 신축 신장률이 10％ 이하인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 3.5 × 10-3 cN/dtex의 하중 하에서 비수 처리한 후 측정되는 신축 신장률(CE3.5)이 12 내지 30％인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 섬유의 건열 수축 응력의 최대 응력치가 0.05 내지 0.24 cN/dtex이고, 파단 신도가 30 내지 55％인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 섬유의 건열 수축 응력의 최대 응력치가 0.02 내지 0.15 cN/dtex인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 신장-응력 측정에서 10％ 신장시의 응력치의 실 길이 방향을 따른 최대값과 최소값의 차이가 0.30 cN/dtex 이하인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 교락수가 2 내지 50 개/m인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 단사를 구성하는 2종의 성분이 모두 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 단사를 구성하는 다른쪽 성분이 폴리부틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 단사를 구성하는 다른쪽 성분이 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트이고, 동적 점탄성 측정에 의한 손실 정접(loss tangent)의 최대 온도 Tmax가 80 내지 98 ℃인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 단사를 구성하는 다른쪽 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트이고, 동적 점탄성 측정에 의한 손실 정접의 최대 온도 Tmax의 반값폭이 25 내지 50 ℃인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 직접 방사 연신법에 의해 제조되어, 패키지 형상으로 감겨 있는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유.
  16. 2종의 폴리에스테르 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 쉬쓰-코어형으로 접합된 단사군을 포함하고, 단사를 구성하는 적어도 한쪽 성분이 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트인 복합 섬유를 직접 방사 연신법에 의해 제조할 때, 냉각 고화한 후, 일단 권취하지 않고 3개 이상의 가열 롤을 사용하여 연신 및 열처리를 행하며, 이 때,
    (A) 고유 점도 차이가 0.05 내지 0.9 ㎗/g인 2종의 폴리에스테르 성분을 방사 속도 1500 내지 3000 m/분으로 용융 방사하고,
    (B) 냉각 고화 후 연신 및 열처리를 행하고,
    (C) 권취 속도 4000 m/분 이하로 권취하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 2종의 폴리에스테르 성분을 합류시킨 후, 토출 구멍 직경과 구멍 길이의 비가 2 이상이고, 토출 구멍이 연직 방향에 대해 10 내지 60 도의 경사를 갖는 방사구금을 이용하여 방사하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유의 제조 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 토출된 복합 섬유를 냉각 고화한 후, 방사구금으로부터 0.5 내지 1.5 m의 위치에서 단사군을 수렴하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유의 제조 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 가열 롤의 전 또는 후에 교락 부여 장치를 설치하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유의 제조 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 가열 롤 도입부의 장력을 0.01 내지 0.30 cN/dtex로 하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유의 제조 방법.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 가열 롤과 제2 가열 롤 사이의 연신 배율이 1 내지 2배인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유의 제조 방법.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 가열 롤과 제3 가열 롤 사이에서 0.02 내지 0.5 cN/dtex의 장력으로 열처리하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유의 제조 방법.
  23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 가열 롤과 제3 가열 롤 사이의 감속율(relaxation ratio)이 + 10 내지 -10％인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유의 제조 방법.
  24. 제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 가열 롤의 롤 온도가 50 내지 200 ℃인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유의 제조 방법.
  25. 제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 가열 롤의 롤 온도가 90 내지 200 ℃인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유의 제조 방법.
  26. 제16항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 권취 속도가 2000 내지 3800 m/분인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트계 복합 섬유의 제조 방법.
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