KR20060112437A - 고신축성 추출형 복합섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추출성분과 섬유형성성 성분으로 이루어진 고신축성 추출형 복합섬유에 관한 것으로서, 상기 추출성분이 이용해성(易容解性) 폴리머이고, 섬유형성성 성분이 폴리에테르에스테르 블록 공중합체이고, 추출성분의 추출(용출)후 섬유형성성 성분의 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 신축성이 매우 우수하며, 100℃ 이하에서 분산염료로 염색이 용이하여 직편물등의 제조용 원사로 유용하다.

신축성, 추출형, 복합섬유, 섬유형성성, 염색성, 상암, 폴리에테르에스테르.

Description

고신축성 추출형 복합섬유 {Extraction type conjugate fiber with high shrinkage}

본 발명은 직편물이나 부직포등의 제조시에 이들의 신축성을 크게 향상 시킬수 있는 고신축성 추출형 복합섬유에 관한 것이다.

추출형 복합사는 이용해성(易容解性) 폴리머인 추출성분과 섬유형성성 폴리머를 복합방사하여 제조되며, 주로 극세사를 제조하기 위한 목적으로 생산되고 있다. 일반적으로 추출성분 폴리머로는 공중합 폴리에스테르가 주로 사용되는데, 그 이유는 특수 장치 및 회수처리 비용이 많이드는 유기용제를 사용하지 않고도 일반 폴리에스테르의 감량 가공에 널리 적용되는 알칼리 용액 및 감량설비에서 추출성분의 용출이 가능하기 때문이다.

섬유형성성 성분의 폴리머로는 폴리아미이드, 폴리에스테르가 주로 사용되었으며, 최근에는 기능성을 부여할 목적으로 셀룰로오스 에스테르, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 등이 사용되고 있다.

추출성분 폴리머로 사용되는 알칼리 이용출성 폴리에스테르는 여러가지 방법 으로 제조되고 있다. 첫째 폴리에스테르 중합공정 중에 디메틸이소프탈레이트 술포네이트 솔트 또는 저분자량의 폴리알킬렌글리콜을 공중합 시키는 방법과, 둘째 폴리에스테르와 고분자량의 폴리알킬렌글리콜를 블랜딩하는 방법과, 셋째 폴리에스테르 중합공정 중에 디메틸이소프탈레이트 술포네이트 솔트와 폴리알킬렌글리콜를 공중합 또는 블랜딩시키는 방법 등이 있다. 이외에도 앞서 언급한 용제에 의해 용해되는 폴리머로 폴리스티렌 또는 폴리에틸렌 등이 주로 사용되고 있다.

섬유형성성 성분으로 나일론 또는 폴리에스테르를 사용한 종래의 추출형 복합섬유는 직편물 또는 부직포 제조시에 신축성이 저조하며, 특히 섬유형성성 성분이 폴리에스테르인 경우에는 추출성분의 용출시 섬유형성성 성분도 알킬리 수용액에 취하되어 물성이 저하되며 분산염료로 염색시 고온염색이 필요한 등의 문제가 있었다.

한편, 섬유형성성 성분으로 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트를 사용한 종래의 추출형 복합섬유는 신축성이 다소 향상되나 그 정도가 미미한 수준에 불과한 문제가 있었다.

본 발명은 신축성능이 저조한 종래의 추출형 복합섬유의 문제점을 해결하는 방법으로, 추출형 복합섬유의 섬유형성성 성분으로 탄성이 우수한 고신축성 폴리머를 사용하므로서 추출형 복합사의 신축성을 크게 증진시킬 수 있으며, 100℃ 이하의 저온에서도 분산염료 염색이 용이한 새로운 추출형 복합사를 제공하고자 한다.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 고신축성 추출형 복합섬유는, 추출성분과 섬유형성성 성분으로 이루어지며, 상기 추출성분이 이용해성(易容解性) 폴리머이고, 섬유형성성 성분이 폴리에테르에스테르 블록 공중합체이고, 추출성분의 추출(용출)후 섬유형성성 성분의 단사섬도가 0.001~0.3데니어인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 고신축성 추출형 복합섬유는 고탄성폴리머인 섬유형성성 성분과 이용해성(易容解性) 폴리머인 추출성분으로 구성된다.

상기의 섬유형성성 성분은 폴리에스테르에스테르 블록공중합체이다.

상기의 폴리에테르에스테르 블록 공중합체가 하기 구조식(Ⅰ)의 하드 세그멘트와 하기 구조식(Ⅱ)의 소프트 세그멘트의 랜덤 블록형 공중합체 이다.

(상기식에서, D는 탄소수 2~8의 지방족 디올 화합물 및 지환족 디올 화합물중에서 선택된 1성분 또는 2성분 이상의 혼합물에서 2개의 하이드록실기가 제거된 라디칼 형태의 디올 화합물이고, R은 분자량이 500이하인 방향족 디카르본산, 지방 족 디카르본산 및 지환족 디카르본산 중에서 선택된 1성분 또는 2성분 이상의 혼합물에서 2개의 카르복실기가 제거된 라디칼 형태의 디카르본산 화합물이고, G는 분자량이 300~400인 폴리(알킬렌 옥사이드)글리콜 중에서 선택된 1성분 또는 2성분 이상의 혼합물에서 2개의 하이드록실기가 제거된 라디칼 형태의 폴리에테르 화합물이다.)

보다 구체적으로, 상기 구조식(Ⅰ)에서 D는 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올등 이다.

한편, 상기 구조식(Ⅰ) 내지 (Ⅱ)에서 R은 테레프탈산, 이소프탈산, 올드프탈산, 아디픽산, 서베릭산, 아제라익산, 세바식산, 1,4-사이클로헥산 디카르복실산등이다.

한편, 상기 구조식(Ⅱ)에서 G는 폴리(에틸렌옥사이드)글리콜, 폴리(프로필렌옥사이드)글리콜, 폴리(테트라메틸렌옥사이드)글리콜 등이다.

상기와 같은 폴리에테르에스테르 블록 공중합체는 구성성분의 다양성 때문에 우수한 유연성과 탄성 회복력을 가지면서, 저온내충격성, 내약품성 및 기계적 물성면에서는 고무를 능가한다. 이러한 우수한 성능과 가공성은 고무의 저밀도 가교결합 대신 열가소성이 우수한 물리적 가교결합이 존재하기 때문이다.

한편 추출 용출후의 섬유형성성 성분 단사섬도는 0.001~0.3 데니어인 것이 바람직하다. 단사섬도가 0.3 데니어를 초과하는 경우에는 직편물, 인공피혁 제조시 입모성 및 입모의 내구성은 향상되나 촉감이 하드해지고 라이팅 이펙트 효과가 저 하될 수 있다. 섬유형성성 성분 단사섬도가 0.001 데니어 미만인 경우에는 직편물, 인공피혁 제조시 촉감은 소프트해지나 마찰에 의해 입모들이 쉽게 탈락되거나 엉켜붙어서 외관이 불량하게 되며, 염색이 어려운 문제가 있다. 추출형 복합사내 섬유형성성 성분의 개수는 8개 이상인 것이 바람직하다.

한편, 추출성분은 추출성분 용출후의 섬유형성성 성분의 강도유지율을 높여 기모 혹은 버핑공정시 원사손상을 최소화 시키기 위해서 추출성분으로 알칼리 용출 속도가 매우 우수한 공중합 폴리에스테르를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 구체적인 예로서 주성능부인 에틸렌테레프탈산의 에스테르 단위에 금속 술포네이트를 함유하는 에스테르 단위가 공중합된 공중합 폴리에스테르와 수평균 분자량이 8,000 이상인 폴리에틸렌글리콜이 블랜딩 된 조성물등을 추출성분으로 사용할 수 있다.

이때 상기 추출성분 내의 공중합 폴리에스테르 함량은 80~96중량%이고, 폴리에틸렌글리콜 함량은 4~20중량%로 하는 것이 더욱 바람직하다.

폴리에틸렌글리콜 함량이 4중량% 미만일 경우에는 추출성분의 용출속도가 느려지는 문제가 발생될 수 있고, 20중량%를 초과하는 경우에는 폴리머 중합시 돌비문제가 발생하여 중합이 곤란하게 될 수 있다.

또한 상기 공중합 폴리에스테르 내의 금속 술포네이트를 함유하는 에스테르 단위 함량은 3~15몰%인 것이 좋다. 만약 상기 함량이 3몰% 미만인 경우에는 추출성분의 용출속도가 저하되어 섬유형성성 성분이 침해되는 문제가 발생될 수 있고, 15몰%를 초과하는 경우에는 과량의 공중합 화합물에 의해 무정형 폴리머가 되어 제사가 곤란한 문제가 있다. 더욱 바람직 하기로는 상기 추출성분 내에 공중합된 화합 물과 블랜등된 화합물의 총량이 전체 추출성분 중량대비 20중량% 이하인 것이 좋다.

본 발명의 알킬리 이용해성 추출성분을 제조하는 일예로는, 폴리에틸렌테레프탈이에트에 디메틸이소프탈레이트 술포네이트 솔트를 3~15몰% 공중합하고 여기에 수평균 분자량이 8,000 이상인 폴리에틸렌글리콜 4~20중량%를 첨가하여 추출성분을 제조할 수 있다.

한편, 추출성분으로 수용성인 폴리비닐알콜 또는 폴리스타이렌, 폴리에틸렌 등을 사용 할 수 있다. 폴리스타이렌 또는 폴리에틸렌을 사용하는 경우에는 추출성분의 용출을 위해 유기용제를 사용해야 하므로 환경오염의 문제가 있다.

본 발명의 추출형 복합섬유는 상기 폴리에테르에스테르 블록 공중합체의 섬유형성성 성분과 이용해성 폴리머인 추출성분을 통상의 복합방사 장치로 복합방사 후, 120~150℃에서 2~4배로 연신하여 제조할 수 있다.

추출성분 용출전인 추출형 복합섬유의 단사섬도를 1~5데니어로 조절하는 것이 제직성, 제편성, 용출성 향상에 바람직하다. 방사, 연신된 추출형 복합섬유를 통상의 가연가공 방법으로 가연처리 할 수도 있다. 가연가공 처리된 가공사의 권축성은 20~40% 수준이다.

본 발명의 추출형 복합섬유는 해도형 복합섬유인 것이 바람직하다.

본 발명의 추출형 복합섬유 또는 그의 가연사를 제직시 경사 및/또는 위사로 사용하여 직물을 제직하거나, 표면조직원사 등으로 사용하여 경편지나 환편지를 제편하거나, 원사를 적층하여 부직포를 제조한 다음, 이를 알칼리 수용액 또는 수중 에서 감량처리하여 추출형 복합섬유내 추출성분을 용출하므로서 극세화한다.

또한 본 발명의 추출형 복합섬유로 제조된 직편물 또는 부직포는 극세원사(섬유형성성 성분)가 고신축성 폴리머로 구성되기 때문에 직편물 또는 부직포의 탄성회복율이 매우 우수하다. 본 발명의 추출형 복합섬유는 40~98%의 탄성회복율을 갖는다. 또, 섬유형성성 성분으로 사용되는 폴리에테르에스테르는 유리전이온도(Tg)가 일반적인 폴리에스테르보다 낮으므로 저온염색이 가능하다.

본 발명의 추출형 복합섬유는 의류용 직편물 또는 인공피혁 제조에 특히 유용하다.

이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴 보기로 한다. 그러나, 본 발명이 아래 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

통상의 해도형 복합방사 장치에 디메틸테레프탈레이트(DMT), 1,4-부탄디올(BD), 폴리테트라메틸렌옥사이드글리콜[PTMG(분자량 1,000)]을 중축합하여 제조한 폴리에테르에스테르 공중합체를 도성분(섬유형성성 성분)으로 공급하고, 폴리에틸렌글리콜 5몰%, 디메틸-5-술포이소프탈레이트 5몰%, 이소프탈릭에시드 5몰%, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 85몰%로 조성되는 알킬리 이용해성의 공중합 폴리에스테르를 해성분(추출성분)으로 공급한 후 2,000m/분의 방사속도로 복합방사한 다음, 130℃에서 1.5배의 연신배율로 연신하여 130데니어/48필라멘트의 해도형 복합사를 제조한다. 이때 도성분과 해성분의 중량비를 7:3으로 조절하였다. 계속해서 상기 해 도형 복합사를 가공속도 350m/분, 연계수(K) 28,000, 히터온도 160℃ 및 장력 0.15g/데니어의 가연가공 조건으로 가연처리하여 해도형 복합가연사를 제조한다.

계속해서 상기 해도형 복합가연사를 고수축성 폴리에스테르 원사와 인터레이싱하여 170데니어/72필라멘트의 복합사를 제조한다. 이와 같이 제조된 복합사를 위사로 사용하고, 75데니어/36필라멘트의 폴리에스테르 원사를 경사로 사용하여 직물을 제직한다. 이때 경사 본수는 145본/인치로 하고 위사 본수는 80본/인치로 하였다. 다음으로 제직된 원단을 1.5% 농도 및 130℃의 가성소오다 수용액에서 30분간 감량하고, 염색 및 기모처리하여 가공직물을 제조한다.

감량가공시 원단중량:가성소오다 수용액의 중량비를 1:10으로 조절하였다. 해도형 복합사, 그의 가공사 및 가공직물의 물성을 평가한 결과는 표 2와 같다.

또한, 염색온도에 따른 염료 잔류량을 측정한 결과는 표 3과 같다.

실시예 2 ~ 실시예 5 및 비교실시예 1 ~ 비교실시예 2

도성분 폴리머의 종류, 해성분과 도성분의 중량비 및 알칼리 감량비율을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 해도형 복합사, 그의 가공사 및 가공직물을 제조한다. 제조된 원사 및 가공 직물의 물성을 평가한 결과는 표 2와 같다. 또한 염색온도에 따른 염료 잔류량을 측정한 결과는 표 3과 같다.

제조조건

구분	도성분 폴리머 종류 (하드세그멘트와 소프트세그멘트 중량비)	중량비 (해성분:도성분)	감량비율 (%)
실시예 1	폴리에테르에스테르 (60:40)	30:70	31
실시예 2	폴리에테르에스테르 (50:50)	30:70	33
실시예 3	폴리에테르에스테르 (40:60)	30:70	34
실시예 4	폴리에테르에스테르 (60:40)	20:80	22
실시예 5	폴리에테르에스테르 (60:40)	40:60	44
비교실시예 1	폴리에틸렌테레프탈레이트	30:70	34
비교실시예 2	폴리에틸렌테레프탈레이트	40:60	47

원사 및 가공직물 물성

구분	해도형복합사	해도형 복합 가공사	가공원단
	탄성회복율(%)	권축율(%)	신축성	외관	촉감
실시예 1	91	42	◎	◎	◎
실시예 2	85	36	◎	◎	◎
실시예 3	70	29	◎	◎	◎
실시예 4	94	45	◎	◎	◎
실시예 5	88	38	◎	◎	◎
비교실시예 1	27	16	△	◎	△
비교실시예 2	21	14	△	△	△

염색온도에 따른 염료 잔류량 측정결과

구분	염색온도에 따른 염료 잔류량 (%)
	90℃	100℃	110℃	120℃
실시예 1	91	20	10	8
실시예 2	46	19	9	6
실시예 3	34	15	7	5
비교실시예 1	96	91	62	14
비교실시예 2	95	90	63	15

본 발명에 있어서 원사 및 직물의 물성 및 품질은 아래 방법으로 평가한다.

탄성회복율(%)

24~36개의 가닥으로 구성된 총 섬도가 60~150데니어인 추출형 복합사로부터 추출성분을 용출후 길이가 200㎜의 시료를 준비한 다음, 상기시료를 인스트롱 시험기에서 200㎜/분의 상승속도로 시료의 신장율이 40%가 될때까지 신장시킨다음, 40% 신장 상태에서 1분간 방치하고, 다시 200㎜/분의 하강속도로 신장을 제거한 후, 시료에 다시 0.002g/d의 초하중을 부여하여 시료 잔류신장(L)을 측정한다. 이와 같이 측정된 잔류신장(L)을 아래식에 대입하여 탄성회복율(%)을 계산한다.

권축율(%)

0.1g/d의 권취장력으로 물레에 10회 감아 타래를 만든다. 90℃ 이상의 끊는 물에서 30분간 크림프를 발현 시킨다. 물기를 제거한 후 표준상태에서 자연건조 시킨다.

20±2℃의 물에서 0.1g/d의 정하중과 0.002g/d의 초하중을 부가하여 2분간 방치후 길이(L_o)를 측정한 후, 0.1g/d의 정하중을 즉시 제거하고 초하중이 걸린상태에서 3분간 방치후 길이(L₁)를 측정하여 다음식으로 계산한다.

신축성, 외관, 촉감

50명의 전문가에 의한 관능검사결과를 기준으로 한다. 40명 이상이 양호하다고 판단할 경우를 ◎, 20~39명이 양호하다고 판단할 경우를 △, 20명 미만이 양호하다고 판단할 경우를 ×로 구분하였다.

본 발명은 직편물이나 부직포등을 제조시 뛰어난 신축성을 발현하며 100℃ 이하의 온도에서 분산염료로 염색이 가능한 장점이 있다.

그로인해, 본 발명은 의류용 원단 또는 인공피혁용 원사로 특히 유용하다.

Claims (3)

1. 추출성분과 섬유형성성 성분으로 이루어진 추출형 복합섬유에 있어서, 상기 추출성분이 이용해성(易容解性) 폴리머이고, 섬유형성성 성분이 폴리에테르에스테르 블록 공중합체 이고, 추출성분의 추출(용출)후 섬유형성성 성분의 단사섬도가 0.001~0.3데니어 인 것을 특징으로 하는 고신축성 추출형 복합섬유.
2. 1항에 있어서, 폴리에테르에스테르 블록 공중합체가 하기 구조식(Ⅰ)의 하드 세그멘트와 하기 구조식(Ⅱ)의 소프트 세그멘트의 랜덤 블록형 공중합체인 것을 특징으로 하는 고신축성 추출형 복합섬유.

   

   

   (상기식에서, D는 탄소수 2~8의 지방족 디올 화합물 및 지환족 디올 화합물중에서 선택된 1성분 또는 2성분 이상의 혼합물에서 2개의 하이드록실기가 제거된 라디칼 형태의 디올 화합물이고, R은 분자량이 500이하인 방향족 디카르본산, 지방족 디카르본산 및 지환족 디카르본산 중에서 선택된 1성분 또는 2성분 이상의 혼합물에서 2개의 카르복실기가 제거된 라디칼 형태의 디카르본산 화합물이고 G는 분자 량이 300~400인 폴리(알킬렌 옥사이드)글리콜 중에서 선택된 1성분 또는 2성분 이상의 혼합물에서 2개의 하이드록실기가 제거된 라디칼 형태의 폴리에테르 화합물이다.)
3. 1항에 있어서, 이용해성 폴리머가 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌, 폴리스타이렌 및 공중합 폴리에스테르 중에서 선택된 폴리머인 것을 특징으로 하는 고신축성 추출형 복합섬유.