KR20070020042A

KR20070020042A - 고강력 견절 가공사 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20070020042A
Application number: KR1020067024555A
Authority: KR
Inventors: 요리히사 야마구치; 고타로 다키우에
Original assignee: 데이진 테크노 프로덕츠 가부시키가이샤
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2007-02-16
Also published as: WO2005103353A1; CN100575577C; JPWO2005103353A1; EP1741813A1; CA2564128A1; CN1977074A; US20080003428A1; TW200540305A

Abstract

폴리파라페닐렌테레프탈아미드, 폴리파라페닐렌벤조옥사졸, 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올 및 전방향족 폴리에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 폴리머로 이루어지고, 그 강도가 14cN/dtex 이상인 고강력 단섬유로 구성되는 견절 가공사로서, 그 고강력 단섬유의 평균 단사 길이가 50∼90㎝ 이며, 또한 평균단사 길이의 변동 계수 (CV) 가 50% 이하이다.

Description

고강력 견절 가공사 및 그 제조 방법 {HIGH-STRENGTH YARN MADE THROUGH STRETCH BREAKING AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 견절 (牽切) 가공사 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 자세하게는 원사의 강력 유지율이 높고, 또한, 강력의 편차가 적은 견절 가공사 및 그 견절 가공사를 안정적으로 생산하는 것이 가능한 제조 방법에 관한 것이다.

파라형 전방향족 폴리아미드 섬유로 대표되는 고강력 섬유는, 고내열성인데다가 내절창성 (耐切創性) 도 높기 때문에, 의료 용도 분야에서는 방적사로서 방호 의료 용도로 전개되고 있다. 그러나, 종래의 고강력 섬유를 이용한 방적사는, 가공 전의 원사에 비해 가공사의 강도가 현저하게 작고 (강도 유지율이 낮다), 또 방적사 특유의 표면 보풀이 많다는 결점이 있다. 그 때문에, 고강력이고 또한 표면 보풀이 적은 방적사를 필요로 하는 용도로의 전개는 곤란했다.

통상 방적사의 강력은, 그 방적사를 구성하는 단사 (單絲) (원사) 의 강력과, 단사의 평균 실 길이에 비례한다. 그러나, 원사의 강력을 높이는 데에는 한계가 있기 때문에, 구성 단사의 평균 실 길이를 길게 하여 원사의 강도 유지율을 높게 하는 것이 바람직하다고 되어 있지만, 종래의 방적사에 있어서는, 일반적으로 단사 길이는 1OO㎜ 이하이고, 이러한 단섬유 (短纖維) 로 구성되는 방적사의 강도 유지율은 높더라도 50% 이하가 된다.

그러나, 이보다 긴 단사 (단섬유) 를 이용하는 것은, 방적사의 제조상 곤란해질 뿐만 아니라, 단지 단사 길이를 길게 한 것 만으로는 고강력 섬유 특유의 강직성이 발현되어, 균일하게 배향시킬 수 없게 되기 때문에, 강도 유지율은 오히려 낮아진다는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 일본 특허공고공보 평1-16932호에는, 연속 사조 (絲條) 를 당김 절단 방식으로 단섬유화 하여, 평균 단사 길이가 130∼600㎜ 의 섬유로 이루어지는, 포합성 (抱合性) 이 부여된 전방향족 폴리아미드 방적 사양 사조가 제안되어 있다. 그러나, 본 발명자들의 연구에 의하면 상기 공보에 기재되어 있는 조건으로, 예를 들어 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 섬유의 방적 사양 사조를 제조하고자 하면, 강도 유지율 및 표면 보풀수가 변동하기 쉽다는 문제가 있는 것이 판명되었다. 즉, 전방향족 폴리아미드 섬유로서 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 섬유를 사용한 경우에는, 견절 가공할 때에, 단사끼리의 마찰에 의해 발생한 정전기에 의해 토우가 현저하게 확대되고, 또한 이것이 롤러 상에서 흐트러지기 때문에, 균일하게 견절하는 것이 곤란해진다. 그 결과, 단사 길이의 변동이 커져 강도 유지율이 작아지기 때문에, 고강력 섬유를 이용해도 그 가공사의 강도는 저하하여, 강도의 편차도 커지고, 나아가서는 표면 보풀도 현저하게 증가한다는 문제가 발생한다.

상기 강도 유지율 저하의 문제는 평균 단사 길이를 길게하면 개선되지만, 그러기 위해서는 견절 길이를 길게 하는 것이 필요해지고, 롤러 간에 토우가 더욱 확 대되기 쉬워져 공급 롤러나 견절 롤러에 감겨 붙기 쉬워진다는 문제가 발생하여, 안정적으로 견절 가공하는 것은 곤란해진다.

이와 같이, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 섬유와 같은, 단사끼리의 마찰에 의해 정전기가 발생하기 쉬운 섬유를 이용하여, 평균 단사 길이가 길고, 또한 그 단사 길이의 편차가 작은 고품위인 고강력 견절 가공사 및 그 제조 방법은 아직도 제안되어 있지 않은 것이 실정이다.

발명이 개시

본 발명의 목적은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하여, 원사의 강력 유지율이 높고, 또한 그 단사 길이의 편차가 작은 고품위인 고강력 견절 가공사 및 그 가공사를 안정적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 검토를 거듭한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 목적은 폴리파라페닐렌테레프탈아미드, 폴리파라페닐렌벤조옥사졸, 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올 및 전방향족 폴리에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 폴리머로 이루어지며, 그 강도가 14cN/dtex 이상인 고강력 단섬유으로 구성되는 견절 가공사로서, 그 고강력 단섬유의 평균 단사 길이가 50∼90㎝ 이며, 또한 평균 단사 길이의 변동 계수 (CV) 가 50% 이하인 것을 특징으로 하는 고강력 견절 가공사, 및 폴리파라페닐렌테레프탈아미드, 폴리파라페닐렌벤조옥사졸, 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올 및 전방향족 폴리에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 폴리머로 이루어지며, 그 강도가 14cN/dtex 이상인 고강력 섬유를, 그 롤러 간 거리가 100∼200㎝ 인 한 쌍의 공급 롤러와 견절 롤러 사이에서 습도가 80% 이상인 습윤 유체를 부여하여 당김 절단하고, 이어서 유체 노즐에서 포합하여 인취하는 것을 특징으로 하는 고강력 견절 가공사의 제조 방법에 따라 달성된다.

도 1 은, 본 발명의 고강력 견절 가공사의 제조에 사용되는 견절 가공 장치의 1 예를 나타내는 측면도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 견절 가공사를 구성하는 고강력 단섬유는, 그 강도가 14cN/dtex 이상, 바람직하게는 18∼50cN/dtex 의 범위일 필요가 있다. 그 강도가 14cN/dtex 미만인 경우에는, 견절 가공사로서의 강도가 불충분해져, 본 발명의 목적을 달성할 수 없다. 바람직하게 사용되는 고강력 단섬유로는, 예를 들어 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 단섬유, 폴리파라페닐렌벤조옥사졸 단섬유, 고강력 폴리에틸렌 단섬유, 고강력 폴리비닐알코올 단섬유, 전방향족 폴리에스테르 단섬유 등을 들 수 있고, 이들은 2 종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 그 중에서도 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 단섬유가 바람직하다.

고강력 단섬유의 단사 섬도는 지나치게 크면 견절 가공사의 구성 단사 갯수가 적어지고, 단사끼리의 얽힘이 감소하여 견절 가공사의 강도가 저하하기 쉬워지 기 때문에, 2.5dtex 이하, 바람직하게는 1.1dtex 이하, 더욱 바람직하게는 0.8dtex 이하로 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 견절 가공사를 구성하는 상기 고강력 단섬유의 평균 단사 길이는, 50∼90㎝ 의 범위, 특히 60∼80㎝ 의 범위로 할 필요가 있다. 그 평균 단사 길이가 50㎝ 미만인 경우에는, 단섬유 (원사) 의 강도에 대한 견절 가공사의 강도 유지율 (견절 가공사의 강도/단섬유의 강도) 이 작아져, 원사의 강도가 충분히 발휘되지 않게 된다. 한편, 평균 단사 길이가 90㎝ 를 초과하는 경우에는, 그러한 견절 가공사를 얻기 위해서는 견절 가공시의 견절 길이를 2.0m 이상으로 할 필요가 있고, 그 결과 견절 부분에서의 토우가 현저하게 개섬 (開纖) 되고, 롤러에 대한 감겨 붙음이 많이 발생하여 안정적으로 견절 가공할 수 없게 된다.

또, 본 발명의 고강력 견절 가공사는 그 단사 길이의 변동 계수 (CV) 가 50% 이하, 특히 40% 이하일 필요가 있다. 이 변동 계수 (CV) 가 50% 를 초과하면, 단사 길이의 편차가 지나치게 크기 때문에, 견절 가공사의 강도가 편차, 즉 강도의 표준 편차가 커져, 균일하고 고품위인 견절 가공사를 제공한다는 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다.

또한, 본 발명의 고강력 견절 가공사는 그 강도 유지율이 70% 이상이 바람직하다. 단, 여기서 말하는 강도 유지율은 견절 가공사가 복수 종류의 단섬유로 구성되어 있는 경우에는, 강도가 낮은 단섬유의 강도에 대한 유지율이다. 그 유지율이 70% 미만인 경우에는, 단섬유 (원사) 가 갖는 강도가 효과적으로 발휘되어 있지 않을 뿐만 아니라, 구성 단사 길이도 짧기 때문에 표면 보풀이 많아져, 그 견절 가공사의 이용 용도를 한정해 버리게 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 견절 가공사의 바람직한 제조 방법에 대하여, 도 면을 이용하여 자세하게 설명한다. 도 1 은 본 발명의 고강력 견절 가공사의 제조에 바람직하게 이용되는 견절 가공 장치를 나타낸다. 도면부호 "1" 은 공급 닙 롤러, 도면부호 "2" 는 슈터, 도면부호 "3" 은 견절 닙 롤러, 도면부호 "4" 는 흡인성 공기 노즐, 도면부호 "5" 는 선회성 포합 (抱合) 노즐, 도면부호 "6" 은 딜리버리 롤러, 도면부호 "7" 은 권취 견절 가공사, 도면부호 "8" 은 고강력 섬유이다.

고강력 섬유는 공급 닙 롤러의 앞에서 원하는 갯수가 정렬되어 중첩되면서 공급 닙 롤러를 통과한 후, 슈터 중에서 견절 (당김 절단 가공) 된다. 이 때, 습도가 80% 이상인 습윤 유체, 예를 들어 습윤 공기가 슈터 내에 공급되어 고강력 섬유에 부여된다. 다음으로, 흡인성 공기 노즐에 의해 견절 닙 롤러로부터 인출되고, 이어서 선회성 포합 노즐에 의해 얽힘이나 보풀 감겨 붙음에 의한 포합성이 부여된 후에 딜리버리 롤러에 의해 인취된다.

여기서 사용되는 고강력 섬유는 상기한 바와 같이 견절 가공에 의해 단섬유로 되기 때문에, 그 강도는 14cN/dtex 이상, 바람직하게는 18∼50cN/dtex 의 범위로 할 필요가 있다. 그 강도가 14cN/dtex 미만인 경우에는, 견절 가공 후의 단섬유 강도가 불충분해져, 본 발명의 견절 가공사를 얻을 수 없다. 바람직하게 이용되는 고강력 섬유는, 상기 기술한 바와 같이 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 섬유, 폴리파라페닐렌벤조옥사졸 섬유, 고강력 폴리에틸렌 섬유, 고강력 폴리비닐알 코올 섬유, 전방향족 폴리에스테르 섬유 등이며, 이들은 2 종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 그 중에서도 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 섬유가 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 고강력 섬유에는 유제가 섬유 중량을 기준으로 하여 0.05∼0.5중량% 부착되어 있는 것이 바람직하고, 나아가서는 그 부착 유제의 수분 함유율이 7.0중량% 이하인 것이 바람직하다. 유제 부착량이 0.05중량% 미만인 경우에는, 후술하는 당김 절단 가공시에 섬유가 대전하기 쉬워지고, 정전기에 의한 반발로 토우가 흩어져 단사가 많이 발생하기 쉬워져, 안정적으로 견절 가공하는 것이 곤란해진다. 한편, 유제 부착량이 0.5중량% 를 초과하는 경우에는, 유제에 의한 섬유 수속 효과 때문에, 견절 가공시에 토우가 충분하게 개섬되지 않게 되어, 견절사를 구성하는 단사 길이의 편차가 커지기 쉽다. 또, 부착 유제의 수분 함유율이 7.0중량% 를 초과하는 경우에는, 그 수분에 의한 섬유 수습 효과 때문에, 유제 부착량이 0.5중량% 를 초과한 경우와 동일한 현상이 나타나기 쉬워진다.

본 발명에 있어서는, 상기 고강력 섬유를 공급 롤러 상과 견절 롤러 사이에 당김 절단 방식에 의해 단섬유화한 후, 그 섬유 배열의 흐트러짐을 방지하면서 그 단섬유 사조를 길이 방향 (인취 방향) 으로 빠지지 않도록 유체 노즐에서 포합하여 인취할 필요가 있다. 이 당김 절단 처리시에, 당김 절단된 단섬유의 배열을 가능한 한 흐트러지지 않게 하기 위해 깔때기 형상의 가이드로 커버하는 등의 방법을 부가하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 이 당김 절단 처리시에 그 고강력 섬유에 습도가 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 특히 바람직하게는 95% 이상의 습윤 유체, 바람직하게는 습윤 공기를 부여하는 것이 중요하다. 그 습윤 유체의 습도가 80% 미만인 경우에는, 섬유 표면에 대전하고 있는 정전기를 방전하는 효과가 적어지고, 섬유끼리의 반발에 의해 토우가 흩어져 공급 롤러나 견절 롤러에 단사가 감겨 붙기 쉬워져, 안정적으로 견절 가공할 수 없게 되기 때문에 바람직하지 않다. 또, 견절 길이의 편차를 줄이기 위해서는, 견절 롤러 표면에 있어서 섬유를 균일하게 개섬할 필요가 있지만, 과도하게 개섬시키면 공급 롤러나 견절 롤러에 단사가 감겨 붙기 쉬워지기 때문에 이 습윤 유체의 부여가 중요해진다.

한 쌍의 공급 롤러와 견절 롤러 사이의 거리 (견절 길이) 는, 100∼200㎝ 의 범위, 바람직하게는 120∼175㎝ 의 범위로 할 필요가 있다. 그 견절 길이가 1OO㎝ 미만인 경우에는, 얻어진 견절 가공사의 평균 단사 길이가 40㎝ 미만이 되고, 원사의 강력 유지율이 70% 미만으로 작아져 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다. 한편, 견절 길이가 200㎝ 를 초과하는 경우에는, 공급 롤러와 견절 롤러 사이에서의 토우 폭이 현저하게 확대되기 때문에, 견절 롤러에 단사를 감겨 붙기 쉽고, 안정적으로 견절 가공할 수 없게 되기 때문에 바람직하지 않다.

이상에서 설명한 본 발명의 견절 가공사는 적당히 연사한 후, 이것을 경사 (經絲) 또는 위사 (緯絲) 에 이용하여 원하는 밀도로 직제하여, 정련, 열세트, 릴렉스, 캘린더 가공 등을 행하여 직물로 할 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 실시예에 있어서의 각 물성은 다음의 방법으로 구했다.

(1) 섬도, 절단 강도, 절단 신도, 탄성률

JIS-L1013 에 준거하여 측정했다. 단, 꼬임수는 250t/m 로 했다.

(2) 단사 길이

견절 가공사로부터, 120 개의 단사가 절단되지 않도록 랜덤하게 뽑아내고, 그 단사의 길이를 연신한 상태에서 측정된 값의 평균값으로 했다.

(3) 단사 길이의 변동 계수 (CV)

상기 방법에 의해 구한 120 개의 단사 길이의 표준 편차 (σ) 와, 그 평균 실 길이 (X) 로부터 다음 식을 이용하여 계산한다.

단사 길이의 변동 계수 (CV) (%) =σ/X×100

(4) 단사 횟수

공정 상태의 지표로서, 8 시간 견절 가공을 실시했을 때의 단사 횟수 (공급 롤러 또는 견절 롤러에 대한 감겨 붙는 단사) 를 단사 횟수로 했다.

[실시예 1∼3, 비교예 1∼3]

도 1 에 나타내는 장치를 이용하여 표 1 에 기재된 단사 섬도와 유제 부착량을 갖고, 총 섬도가 1100dtex, 강도가 21cN/dtex 인 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 섬유 (트와론 : 테이진 트와론 제조) 를 2 개 구비하고, 롤러 간의 거리 (견절 길이) 및 습윤 공기의 습도를 표 1 에 기재한 바와 같이 변화시켜, 공급 닙 롤러, 슈터, 견절 닙 롤러 사이에서 습윤 공기를 부여하면서 견절률 약 10 배가 되도록 300m/분의 속도로 당김 절단하여 단섬유 다발로 했다.

이어서 흡인성을 갖는 공기 노즐과 선회류를 갖는 포합 노즐에, 견절 닙 롤러와 딜리버리 롤러의 속도비가 100:99.5 가 되도록 통과시키고, 얽힘을 부여함과 함께 단섬유의 보풀을 랜덤하게 감아 붙여 약 220dtex 의 견절 가공사를 얻었다. 얻어진 가공사의 물성을 표 1 에 나타낸다.

[비교예 4]

도 1 에 나타내는 장치를 이용하여 단사 섬도가 0.84dtex, 총 섬도가 1100dtex, 강도가 25cN/dtex, 유제 부착량이 0.2중량% 인 코폴리파라페닐렌·3,4'-옥시디페닐렌테레프탈아미드 섬유 (테크놀러 : 테이진 테크노 프로덕트 제조) 를 2 개 정렬하고, 롤러 간의 거리 (견절 길이) 를 120㎝ 로 하여, 공급 닙 롤러, 슈터, 견절 닙 롤러 사이에서 습도 50% 의 습윤 공기를 부여하면서, 견절률이 약 10 배가 되도록 300m/분의 속도로 당김 절단하여 단섬유 다발로 했다.

이어서 흡인성을 갖는 공기 노즐과 선회류를 갖는 포합 노즐에 견절 닙 롤러와 딜리버리 롤러의 속도비를 100 : 99.5 가 되도록 통과시키고, 얽힘을 부여함과 함께 단섬유의 보풀을 랜덤하게 감아 붙여 약 220dtex 의 견절 가공사를 얻었다. 얻어진 가공사의 물성을 모아 표 1 에 나타낸다.

		단위	실시예 1	실시예 2	실시예 3
원사	원사 종류		트와론	트와론	트와론
	단사 섬도	dtex	1.1	1.1	1.1
	유제 부착량	중량%	0.2	0.2	0.2
견절 조건	견절 길이	㎝	120	150	175
견절 조건	습윤 공기 온도	%	95	95	95
견절 가공사	섬도	dtex	221	222	220
	강도	cN/dtex	15.4	16.1	16.8
	평균 단사 길이	㎝	51	61	75
	단사 길이 변동 계수	%	34	35	39
	강도 유지율	%	73	77	80
	강도 표준 편차	cN/dtex	1.1	1.2	1.5
	단사 횟수 (8h)	회/h	0	0	0

		단위	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
원사	원사 종류		트와론	트와론	트와론	테크놀러
	단사 섬도	dtex	1.1	1.1	1.1	1.1
	유제 부착량	중량%	0.2	0.2	0.2	0.2
견절 조건	견절 길이	㎝	40	80	150	120
견절 조건	습윤 공기 습도	%	95	95	50	50
견절 가공사	섬도	dtex	222	223	218	221
	강도	cN/dtex	11.1	12.1	15.9	19.8
	평균 단사 길이	㎝	19	42	55	50
	단사 길이 변동 계수	%	30	31	63	34
	강도 유지율	%	44	48	76	79
	강도 표준 편차	cN/dtex	1.3	1.1	3.5	1.3
	단사 횟수 (8h)	회/h	0	0	3	0

본 발명에 의하면, 종래의 견절 가공사와 비교하면, 고강력 단섬유의 강도에 대하여 가공사의 강력 유지율이 높고, 게다가 그 단사 길이의 편차가 작은 견절 가 공사가 얻어지기 때문에, 예를 들어 방호 의료 분야 등에서 고품위인 방호 의료를 제공할 수 있다. 또, 본 발명의 제조 방법에 의하면 상기 고강력 견절 가공사를 안정적으로 생산할 수 있다.

Claims

폴리파라페닐렌테레프탈아미드, 폴리파라페닐렌벤조옥사졸, 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올 및 전방향족 폴리에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 폴리머로 이루어지고, 그 강도가 14cN/dtex 이상인 고강력 단섬유로 구성되는 견절 가공사로서, 그 고강력 단섬유의 평균 단사 길이가 50∼90㎝ 이며, 또한 평균단사 길이의 변동 계수 (CV) 가 50% 이하인 것을 특징으로 하는 고강력 견절 가공사.
제 1 항에 있어서,

견절 가공사의 고강력 단섬유에 대한 강도 유지율이 70% 이상인 고강력 견절 가공사.
폴리파라페닐렌테레프탈아미드, 폴리파라페닐렌벤조옥사졸, 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올 및 전방향족 폴리에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 폴리머로 이루어지고, 그 강도가 14cN/dtex 이상인 고강력 섬유를, 그 롤러 간 거리가 100∼200㎝ 인 한 쌍의 공급 롤러와 견절 롤러의 사이에서 습도가 80% 이상인 습윤 유체를 부여하여 당김 절단하고, 다음으로 유체 노즐에서 포합 (抱合) 하여 인취하는 것을 특징으로 하는 고강력 견절 가공사의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,

고강력 섬유의 유제 부착량이 0.05∼0.5중량% 인 고강력 견절 가공사의 제조 방법.