KR20050116537A - 난연성이 우수한 2성분 복합섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난연성이 우수한 폴리에스테르계 2성분 복합섬유에 관한 것으로서, 섬유형성성 성분이 인계 난연제를 함유하는 폴리에스테르계 수지로서 KS M 3032 방법으로 측정한 섬유형성성 성분의 산소지수(LOI)가 26이상이고, KS K 0581 방법에 따라 섬유형성성 성분 만으로 이루어진 편물의 연소도 시험시 불연소 단계, 점화 직후 소화단계 또는 부분연소 단계로 평가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 난연성 및 외관이 우수하며, 방사성등의 제조 공정성도 양호하다.

본 발명은 가구, 커튼, 자동차 시트 등의 제조에 사용되는 인조 스웨이드용 원사로 유용하다.

Description

난연성이 우수한 2성분 복합섬유 {A conjugated fiber with excellent flame retardant composed two component}

본 발명은 난연성이 우수한 2성분 복합섬유에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 섬유형성성 성분에 인계 난연제를 함유하여 양호한 난연성을 갖는 2성분 복합섬유에 관한 것이다.

최근 2성분 복합섬유를 이용한 스웨이드는 고품격을 요구하는 수요의 고급화 추세와 동물 보호 인식의 확산에 힘입어 그 생산량과 사용량이 날로 증가하고 있으며, 그 용도 또한 다양하게 개발되어 가고 있다.

스웨이드는 본래 가축의 가죽을 가공하여 제조한 것으로 고급 장갑이나 여자용 구두 등에 사용되어 왔다. 그러나, 천연의 스웨이드는 그 공급원이 동물로 그 개체의 수가 한정적이어서 대량으로 생산할 수 없으며, 도축에 따른 환경오염 등 심각한 부작용을 가지고 왔다. 또, 이러한 과정에서의 고비용을 그대로 제품의 가격에 전가하여야 하므로 그 가격 또한 매우 비싸 대중화되기 어려운 소재였다. 이러한 천연 스웨이드는 대량으로 공급된다 할지라도 물세탁이 어려워 의류용으로 적용 시 관리하기가 매우 어려운 단점을 가지고 있다.

그러나, 합성섬유의 발전은 이러한 천연 스웨이드의 단점을 획기적으로 보완하는 전기를 마련케 했다. 즉, 합성섬유의 발전으로, 보다 저가에 스웨이드 조의 제품들이 생산되게 되었던 것이다. 합성섬유를 이용한 인조스웨이드는 대량생산이 가능하고 오염이 적으며 동물을 도축하지 않아도 되며, 물세탁이 가능하여 취급이 편리하고, 다양한 칼라의 구현이 가능하였다. 이러한 합성섬유를 이용한 스웨이드 조의 제품은 의류뿐만 아니라 각종 가구와 소파, 커튼 등의 인테리어 제품에도 많이 적용되고 있다. 최근에는 염색성과 견뢰도가 많이 개선되어 카시트 및 소파 등의 각종 가구류, 지하철, 극장의 좌석 등에도 적용되고 있다. 특히, 스웨이드 조의 의류는 기존의 점퍼와 코트 등의 용도뿐만 아니라 최근에는 속옷에도 적용되고 있다.

이러한 합성섬유를 이용한 스웨이드 조의 제품(이하 인조 스웨이드라고 한다.)을 제조함에 있어 사용되는 섬유가 바로 2성분 복합섬유이다. 스웨이드는 그 표면으로 미세한 굵기의 모우가 일어나 있음을 특징으로 하는 만큼 그러한 특징을 나타내게 하기 위해서는 직접 용융방사한 세섬도의 필라멘트나 분할 극세사에 의한 것 보다 2성분 복합섬유를 이용하는 것이 유리하다.

한편, 이러한 2성분 복합섬유에 의한 인조 스웨이드는 화재 시 미세 모우에 의한 넓은 표면적 때문에 연소 속도를 증가시키는 작용을 하여 피해를 증가시킨다. 뿐 만 아니라, 합성섬유 연소 시에 발생하는 고유의 유독성 연기로 인해 인명 구조 작업에 큰 지장을 초래한다.

이러한 단점을 극복하기 위해 스웨이드를 비롯한 각종 직편물의 가공 공정에 있어 가공제로써의 난연제를 처리함으로써 난연성을 부여하는 기술이 개발되어 난연성을 필요로 하는 많은 경우에 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 가공 공정에서의 난연 처리에 사용되는 난연 가공제는 대부분이 염소, 브롬과 같은 할로겐원소를 함유하고 있어 화재 시 연소자체는 억제하여 연소속도를 늦추어주나 할로겐 원소가 산화하면서 발생하는 불연성 가스가 유독하여, 유럽 등에서는 사용을 규제하고 있는 것이 현실이다. 이에 따라, 대한민국 공개특허 제2003-10803호에서는 폴리에스테르의 중합 단계에서 인계 난연제를 투입하여 중합하고 방사하여 인계 난연제를 함유하는 난연성 폴리에스테르 세섬도사를 제조하는 방법을 게재하고 있다. 그러나, 상기 방법으로 제조되는 원사는 복합방사하여 제조한 2성분 복합섬유가 아니라 단사 섬도가 0.1내지 0.5 데니어인 원사이기 때문에 미세모우에 의한 고급스러운 외관을 가지는 스웨이드로 적용시키는 데에는 한계를 가진다. 또한 대한민국 공개특허 제1995-8855호에서는 함침용 폴리우레탄 탄성체에 난연제를 분산시켜 이를 부직포에 함침시켜 난연성 스웨이드조 인공피혁을 제조하는 방법을 게재하고 있다.

그러나, 상기 방법은 난연성 물질을 함유하는 폴리우레탄 수지를 2성분 복합 섬유로 이루어진 부직포에 함침시켜 제조하는 방법으로 표면으로 돌출되어 있는 모우의 연소는 방지하기 어려우며 폴리우레탄을 함침하지 않는 커튼 및 의류용으로 적용하는 데에 한계가 있다.

본 발명의 목적은 인계 난연제를 투입하여 중합한 폴리에스테르계 수지를 섬유형성성 성분으로 하여 2성분 복합섬유를 제조함으로서 일반 2성분 복합섬유와 같이 방사성이 우수하고 제직, 제편이 용이하며 기모 가공 후의 스웨이드 원단의 외관이 우수함과 동시에 난연성이 우수한 2성분 복합섬유를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 난연성이 우수한 폴리에스테르계 2성분 복합섬유는, 섬유형성성 성분이 인계 난연제를 함유하는 폴리에스테르계 수지로서 KS M 3032 방법으로 측정한 섬유형성성 성분의 산소지수(LOI)가 26이상이고, KS K 0581 방법에 따라 섬유형성성 성분 만으로 이루어진 편물의 연소도 시험시 불연소 단계, 점화 직후 소화단계 또는 부분연소 단계로 평가되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 폴리에스테르계 2성분 복합섬유는 알칼리 이(易)용해성인 용출성분과 알칼리 불용해성인 섬유형성성 성분으로 이루지며, 상기 섬유형성성 성분에는 인계 난연제가 함유되어 있다.

다시말해, 상기 섬유형성성 성분은 인계 난연제를 첨가하여 중합한 개질 폴리에스테르계 수지로서 용출성분 용출 후 섬유형성성 성분의 단사섬도가 0.001~0.5데니어 이다.

섬유형성성 성분 중합시에는 상기 인계 난연제와 함께 자외선차단체나 소광제등을 선택적으로 첨가할 수도 있다.

상기 용출성분은 소디움 하이드록 사이드와 같은 알칼리 수용액에 가용성인 공중합 폴리에스테르계 수지 또는 그의 블렌딩 수지등이다.

섬유형성성 성분 중합시 첨가되는 상기 인계 난연제로는 하기 일반식(Ⅰ)의 구조를 갖는 화합물을 사용하는 것이 좋다.

상기식[Ⅰ]에서, R₁과 R₂는 서로 같거나 다른 기로서 각각 수소기, 하이드록시 에틸기 또는 하이드록시 프로필기이다.

상기 일반식(Ⅰ)의 구조를 갖는 화합물로는 3-히드록시 페닐포스피닐 프로판 카르본산 또는 (2-히드록시에틸)-3-히드록시 페닐포스피닐 프로판 에스테르 등과 같은 아릴 포스피닐 카르본산 또는 그의 유도체등이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명에서는 인계 난연제의 종류를 특별하게 한정하는 것은 아니다.

섬유형성성 성분내 인계 난연제의 함량은 섬유형성성 성분내 인 원자를 기준으로, 다시말해 섬유형성성 성분내 인 함량은, 1,000~10,000ppm인 것이 바람직하다.

인함량이 1,000ppm미만인 경우에는 난연성이 저하되고, 10,000ppm을 초과하는 경우에는 원사의 기계적 물성이 떨어져 방사 조업성이 나빠지고 기모품질도 떨어질 수 있다.

본 발명은 복합방사시 섬유형성성 성분과 용출성분의 중량비를 특별히 한정하지 않으나, 생산원가 및 환경오염 문제를 고려시 섬유형성성 성분과 용출성분을 70중량부와 30중량부로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 난연성 2성분 복합섬유로 직물 또는 편물을 제직 또는 제편한 후, 소디움하이드록사이드 수용액 등으로 직물 또는 편물내 용출성분을 용출한 다음, 이를 염색, 기모하여 인조 스웨이드를 제조할 수 있다.

본 발명의 2성분 복합섬유를 사용원사의 전부 또는 일부로 사용하여 상기와 같이 제조된 인조 스웨이드도 본 발명의 권리범위에 포함한다.

본 발명의 2성분 복합섬유를 구성하는 섬유형성성 성분은 아래와 같은 방법으로 측정/평가한 섬유형성성 성분의 산소지수(LOI)가 26이상이고, 섬유형성성 성분 만으로 이루어진 편물의 연소도 시험시 불연소 단계, 점화 직후 소화 단계 또는 부분연소 단계로 평가됨을 특징으로 한다.

·섬유형성성 성분의 산소지수(LOI)

2성분 복합섬유로 부터 섬유형성성 성분만을 취하여 KS M 3032 방법으로 섬유형성성 성분의 산소지수(LOI)를 측정하였다.

·편물의 연소도 시험 평가

한국공업규격의 난연성 평가방법인 직물의 연소도 시험방법(30°경사법, KS K 0581)에 따라 평가하였다. 구체적으로 용출성분 용출 후 길이가 40㎝인 섬유형성성 성분 만으로 이루어진 환편시료를 상기 한국공업규격에 명시한 틀을 이용하여 연소시험하고, 그 결과를 완전연소, 부분연소, 점화직후 소화, 불연소로 4단계로 구분 평가 하였다.

·인장강도

KS K 0412 방법에 의해 측정하였다.

이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다. 그러나, 본 발명은 하기 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

소디움하이드록사이드 수용액으로 용출이 가능한 이온성 공중합 폴리에스테르를 용출성분으로 사용하고, 에틸렌글리콜과 테레프탈산을 중합시 3-히드록시 페닐포스피닐프로판 카르본산을 인 원자 기준으로 인 함량이 1,500±200ppm이 되도록 투입하여 제조한 개질 폴리에스테르를 섬유형성성 성분으로 사용하여 이들을 2성분 복합방사 장치에서 스핀드로우 방식으로 복합방사하여 75데니어 24 필라멘트의 2성분 복합섬유를 제조하였다. 이때 필라멘트 당 섬유형성성 성분의 갯수는 36개로 하였고, 섬유형성성 성분과 용출성분의 사용비는 7:3으로 하였다.

이와같이 제조된 2성분 복합 섬유로 부터 섬유형성성 성분만을 취하여 앞에서 설명한 방법으로 섬유형성성 성분의 산소지수(LOI) 및 인장강도를 측정하였다.

또한, 제조한 2성분 복합섬유를 2합하여 튜브니팅기에서 제편하여 길이가 40㎝인 환편지를 제조하고, 이를 98℃의 1% 소디움하이드록사이드 수용액(액비 80:1)에 60분간 침지하여 용출성분을 용출, 제거 한 다음, 상온에서 24시간 건조하고, 80℃의 열풍건조기에서 5시간 동안 건조한 다음, 앞에서 설명한 방법으로 연소도를 평가하였다.

난연성 및 인장강도 평가 결과는 표 2와 같다.

실시예 2 ~ 실시예 6 및 비교 실시예 1

인계 난연제의 종류 및 함량을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정으로 2성분 복합섬유 및 환편지를 제조하고 이들의 난연성 및 인장강도를 평가하여 표 2에 나타내었다.

제조조건

구분	인계난연제 종류	인계 난연제 함량(인원자 기준 - ppm)
실시예 1	3-히드록시 페닐포스피닐프로판 카르본산	1,500±200
실시예 2	3-히드록시 페닐포스피닐프로판 카르본산	5,000±200
실시예 3	3-히드록시 페닐포스피닐프로판 카르본산	9,500±200
실시예 4	(2-히드록시에틸)-3-히드록시 페닐포스피닐프로판 에스테르	1,500±200
실시예 5	(2-히드록시에틸)-3-히드록시 페닐포스피닐프로판 에스테르	5,000±200
실시예 6	(2-히드록시에틸)-3-히드록시 페닐포스피닐프로판 에스테르	9,500±200
비교 실시예 1	인계 난연제 사용안함	0

물성측정 결과

구분	난연성		인장강도(g/d)
	편물의 연소들	섬유형성성 성분의 산소지수(LOI)
실시예 1	부분연소	27	3.9
실시예 2	불연소	29	3.7
실시예 3	불연소	30	3.5
실시예 4	점화 직후 소화	28	3.8
실시예 5	불연소	30	3.7
실시예 6	불연소	32	3.5
비교 실시예 1	완전연소	19	4.0

본 발명은 난연성 및 외관이 우수하고, 방사작업성이 우수하고, 제직 또는 제편 작업이 용이하고, 기모 가공성도 우수하다. 그 결과 본 발명으로 제조된 스웨이드는 의류 뿐만 아니라 소파, 자동차 시트, 커튼등의 소재로 유용하다.

도 1은 본 발명에 따른 2성분 복합섬유의 단면상태를 나타내는 주사전자현미경 사진.

도 2는 본 발명에 따른 2성분 복합섬유로 제직된 후 용출성분 용출 공정을 거친 생지(직물)의 단면상태를 나타내는 주사전자현미경 사진.

도 3은 본 발명에 따른 2성분 복합섬유로 제직된 후 용출성분 용출 공정, 염색공정 및 기모 공정을 차례로 거친 스웨이드조 원단의 표면 상태를 나타내는 주사전자현미경 사진.

도 4는 본 발명에 따른 2성분 복합섬유로 환편된 후, 용출성분이 용출되어 섬유형성성 성분만으로 이루어진 환편시료에 불꽃을 접촉한 후 1분이 경과한 상태를 나타내는 사진.

도 5는 종래의 2성분 복합섬유로 환편된 후, 용출성분이 용출되어 섬유형성성 성분만으로 이루어진 환편시료에 불꽃을 접촉한 후 1분이 경과한 상태를 나타내는 사진.

Claims (5)

1. 용출성분과 섬유형성성 성분으로 이루어진 폴리에스테르계 2성분 복합섬유에 있어서, 상기 섬유형성성 성분이 인계 난연제를 함유하는 폴리에스테르계 수지로서 KS M 3032 방법으로 측정한 섬유형성성 성분의 산소지수(LOI)가 26이상이고, KS K 0581 방법에 따라 섬유형성성 성분 만으로 이루어진 편물의 연소도 시험시 불연소 단계, 점화 직후 소화 단계 또는 부분연소 단계로 평가되는 것을 특징으로 하는 난연성이 우수한 폴리에스테르계 2성분 복합섬유.
2. 1항에 있어서, 인계 난연제가 하기 일반식[Ⅰ]의 구조를 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 난연성이 우수한 폴리에스테르계 2성분 복합섬유.

   상기식[Ⅰ]에서, R₁과 R₂는 서로 같거나 다른 기로서 각각 수소기, 하이드록시 에틸기 또는 하이드록시 프로필기이다.
3. 1항 또는 2항에 있어서, 인계 난연제가 3-히드록시 페닐포스피닐프로판 카르본산 또는 (2-히드록시에틸)-3-히드록시 페닐포스피닐프로판 에스테르인 것을 특징으로 하는 난연성이 우수한 폴리에스테르계 2성분 복합섬유.
4. 1항에 있어서, 인계 난연제의 함량이 인 원자를 기준으로 1,000~10,000ppm인 것을 특징으로 하는 난연성이 우수한 폴리에스테르계 2성분 복합섬유.
5. 1항의 폴리에스테르계 2성분 복합섬유를 전체 사용원사의 전부 또는 일부로 사용하여 제조된 인조 스웨이드.