KR20070048165A

KR20070048165A - 복합 섬유

Info

Publication number: KR20070048165A
Application number: KR1020077001305A
Authority: KR
Inventors: 마사토 요시모토; 시게루 모리오카; 사토시 야스이
Original assignee: 데이진 화이바 가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-05-08
Also published as: CA2576775A1; JPWO2006025610A1; EP1788127A1; TW200622049A; CN100523326C; KR101345434B1; ATE507332T1; DE602005027710D1; ES2365522T3; JP4870795B2; US7654071B2; CN101010454A; EP1788127A4; HK1099349A1; US20090004469A1; JP2009228204A; EP1788127B1; JP4354994B2; CA2576775C; WO2006025610A1

Abstract

권축을 발현시켰을 때, 그 권축률은 습도에 의해 가역적으로 변화되고, 염색·마무리 등의 공정을 거친 후에도 상기의 우수한 권축률 변화 특성을 유지할 수 있어 매우 실용성이 우수하고, 꿉꿉함을 제어하는 쾌적성 포백을 용이하게 얻을 수 있는 복합 섬유는, 폴리에스테르 성분과 폴리아미드 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 심-초형에 접합된 복합 섬유로서, 이 복합 섬유를 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 30 분간 비등수 처리하고, 게다가 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 100℃ 에서 30 분간 건열 처리하여 권축을 안정화시키고, 이것을 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 160℃ 에서 1 분간 건열 처리한 섬유의, 권축률 DC 가 1.3%∼15.0% 이고, 20∼30℃ 의 수중에 10 시간 수침지 후의 권축률 HC 가 0.5∼10% 이며, 이들의 권축률의 차 ΔC 가 0.5∼7.0% 이다.

복합 섬유

Description

복합 섬유{COMPOSITE FIBER}

본 발명은, 권축을 가지며, 습도에 의해 가역적으로 권축률이 크게 변화되는 복합 섬유에 관한 것이다. 더욱 상세하게 말하면, 본 발명은, 염색이나 마무리 공정을 거쳐도 우수한 권축률 변화 특성을 유지하고 발휘하는 포백(布帛)을 구성할 수 있는 복합 섬유에 관한 것이다.

수면(水綿)·양모·우모(羽毛) 등의 천연 섬유는, 습도 변화에 의해 가역적으로 형태 및 권축률을 변화시킬 수 있다는 것은 종래 잘 알려져 있다. 합성 섬유에 관련된 기능을 갖게 하는 연구가 예전부터 실시되고 있고, 나일론 6 과 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트에 의해 사이드 바이 사이드형 복합 섬유를 형성한다는 제안이 이미 특허 문헌 1 및 2 등에서 이루어지고 있다. 이들 복합 섬유에서는 습도 변화에 의한 가역적인 권축률의 변화가 작기 때문에, 실용적이지 않다.

그 후, 열처리 조건을 개량한 특허 문헌 3 및 4 등이 제안되고 있다. 게다가, 특허 문헌 5∼8 등, 상기 종래 기술을 응용한 것이 제안되고 있다. 그러나, 상기의 종래 기술에는 염색이나 마무리 등의 공정을 거치면, 권축률의 변화가 작아지고, 실용적인 레벨에 도달할 수 없게 된다는 문제가 있다.

이에 대하여, 특허 문헌 9 에는 폴리에스테르 성분과 폴리아미드 성분을 편평상으로 형성하여 이것을 사이드-바이-사이드형으로 접합하고, 또한, 폴리아미드 성분으로서 나일론 (4) 과 같이 흡습률이 높은 폴리아미드를 이용하여 상기 기술한 과제를 개선하는 시도도 이루어지고 있지만, 나일론 (4) 의 제사(製絲) 안정성이 나쁘고, 권축 성능이 열처리를 거칠 때마다 저하되기 때문에, 이러한 복합 섬유로도 실용성에 있어서 한계가 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허공보 소45-28728호

[특허 문헌 2] 일본 특허공보 소46-847호

[특허 문헌 3] 일본 공개특허공보 소58-46118호

[특허 문헌 4] 일본 공개특허공보 소58-46119호

[특허 문헌 5] 일본 공개특허공보 소61-19816호

[특허 문헌 6] 일본 공개특허공보 2003-82543호

[특허 문헌 7] 일본 공개특허공보 2003-41444호

[특허 문헌 8] 일본 공개특허공보 2003-41462호

[특허 문헌 9] 일본 공개특허공보 평3-213518호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은, 상기 종래 기술을 배경으로 이루어진 것으로, 그 목적은, 권축을 가지고, 습도에 의해 권축률이 가역적으로 크게 변화되어 염색·마무리 등의 공정을 거친 후에도 상기의 우수한 권축률 변화 특성을 유지할 수 있고, 따라서 매우 실용성이 우수하고, 꿉꿉함을 제어하는 쾌적성 포백을 구성하는데 바람직한 복합 섬유를 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명의 복합 섬유는, 폴리에스테르 성분과 폴리아미드 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 심-초(core-sheath)형 구조로 접합되어 있는 복합 섬유로서, 상기 복합 섬유를 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 30 분간 비등수 처리하고, 게다가 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 100℃ 에서 30 분간 건열 처리하여 권축을 안정화시키고, 이것을 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 160℃ 에서 1 분간 건열 처리했을 때의 섬유의 권축률 DC 가 1.3∼15.0% 이고, 이 권축 복합 섬유를 20∼30℃ 의 수중에 10 시간 침지한 후의 섬유의 권축률 HC 가 0.5∼10.0% 이며, 하기 식

ΔC (%) = DC (%) - HC (%)

로 나타내어지는 권축률 DC 와 HC 의 차 ΔC 가 0.5∼7.0% 인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 복합 섬유에 있어서, 폴리에스테르 성분이, 고유 점도 (IV) 가 0.30∼0.43 인 5-나트륨술포이소프탈이 산성분을 기준으로 하여 2.0∼4.5 몰% 공중합되고 있는 변성 폴리에스테르인 것이 바람직하다.

본 발명의 복합 섬유에 있어서, 복합 섬유의 10% 신장시의 인장 응력이, 1.6∼3.5cN/dtex 인 것이 바람직하다.

본 발명의 복합 섬유에 있어서, 인장 강도가 3.0∼4.7cN/dtex 인 인장 강도를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 혼섬사 (1) 은, 청구항 1 에 기재된 복합 섬유와, 이것보다 비수(沸水) 수축률이 작은 이종(異種) 섬유를 포함하는 것이다.

본 발명의 혼섬사 (2) 는, 청구항 1 에 기재된 복합 섬유와, 이것보다 비수 수축률이 큰 이종 섬유를 포함하는 것이다.

본 발명의 가연 가공사는, 폴리에스테르 성분과 폴리아미드 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 심-초형 구조로 접합되어 있는 복합 섬유를 가연 가공에 제공하여 얻어지고, 가연 가공사를 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 30 분간 비등수 처리하고, 게다가 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 100℃ 에서 30 분간 건열 처리하여 권축을 안정화시키고, 이것을 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 160℃ 에서 1 분간 건열 처리했을 때의 가연 가공사 중의 섬유의 권축률 TDC 가 10∼30% 이며, 이 권축 가연 가공사를 20∼30℃ 의 수중에 10 시간 침지한 후의 가연 가공사 중의 섬유의 권축률 THC 가 5∼17% 이며, (TDC (%) - THC (%)) 로 나타내어지는 권축률 차 ΔTC 가 3∼15% 인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 가연 가공사에 있어서, 상기 가연 가공에 제공된 상기 복합 섬유는, 그것을 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 30 분간 비등수 처리하고, 게다가 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 100℃ 에서 30 분간 건열 처리하여 권축을 안정화시키고, 이것을 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 160℃ 에서 1 분간 건열 처리했을 때의 상기 복합 섬유의 섬유의 권축률 DC 가 1.3∼15.0% 이고, 이 권축 복합 섬유를 20∼30℃ 의 수중에 10 시간 침지한 후의 상기 복합 섬유의 권출률 HC 가 0.5∼10.0% 이고, 또한 상기 DC 와 상기 HC 의 차 ΔC 가 0.5∼7.0% 인 것이 바람직하다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, 비등수 처리 등을 실시하여 권축을 발현시킴으로써, 습도에 의해 권축률이 가역적으로 크게 변화되는 복합 섬유를 제공할 수 있고, 그 복합 섬유로부터는 꿉꿉함이 없는 쾌적성이 우수한 포백을 얻을 수 있다. 특히 종래의 복합 섬유가 염색·마무리 공정을 거친 후 권축률 변화 특성이 현저하게 저하되는 것에 대하여, 본 발명의 복합 섬유는, 이러한 공정을 거친 후에도 높은 권축률 변화 특성을 유지하고 있기 때문에, 매우 실용적이고, 의료 등의 최종 제품으로서 종래에 없는 높은 쾌적성을 제공할 수 있다는 효과를 나타내는 것이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 감습 복합 섬유를 구성하기 위해서 사용되는 폴리에스테르 성분으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등을 들 수 있고, 그 중에서도 비용 및 범용성의 관점으로부터 폴리에틸렌테레프탈레이트가 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 폴리에스테르 성분은 5-나트륨술포이소프탈산이 공중합되고 있는 변성 폴리에스테르인 것이 바람직하다. 그때, 5-나트륨술포이소프탈의 공중합 양이 지나치게 많으면, 폴리아미드 성분과 폴리에스테르 성분의 접합 계면에서 박리가 생기기 어려워지는 반면, 우수한 권축 성능이 얻어지기 어려워진다. 반대로, 상기 공중합 양이 지나치게 적으면, 결정화는 진행되기 쉬워지고, 우수한 권축 성능은 얻어지기 쉬운 반면, 폴리아미드 성분과 폴리에스테르 성분의 접합 계면에서의 박리가 생기기 쉬워진다. 이때문에, 5-나트륨술포이소프탈산의 공중합 양은, 2.0∼4.5 몰% 가 바람직하고, 2.3∼3.5 몰% 가 보다 바람직하다.

또, 폴리에스테르 성분의 고유 점도가 지나치게 낮으면, 결정화가 진행되기 쉬워지므로 우수한 권축 성능이 얻어지는 반면, 제사성이 저하됨과 함께 보풀이 발생되기 쉬워져 공업적인 생산 및 품질 면에서 바람직하지 않다. 반대로, 상기 고유 점도가 지나치게 높으면, 결정화가 진행되기 어려워져 우수한 권축 성능이 얻어지기 어렵고 또한, 공중합 성분인 5-나트륨술포이소프탈산의 증점도 효과로 방사시의 용융 점도가 지나치게 높아지기 때문에 방사성 및 연신성이 저하되어 보풀이나 단사도 발생되기 쉬워진다. 따라서, 폴리에스테르 성분의 고유 점도는 0.30∼0.43 이 바람직하고, 0.35∼0.41 이 보다 바람직하다.

한편, 폴리아미드 성분은, 주 사슬 중에 아미드 결합을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 나일론 4, 나일론 6, 나일론 66, 나일론 46, 나일론 12 등을 들 수 있고, 그 중에서도 제사 안정성, 범용성의 관점으로부터 특히 나일론 6, 나일론 66 이 바람직하다. 또, 상기 폴리아미드 성분에는, 이들을 베이스로 하여 다른 성분이 공중합되어 있어도 된다.

또, 상기에 설명한 폴리에스테르 및 폴리아미드 양 성분에는, 산화 티탄이나 카본블랙 등의 안료, 공지된 항산화제, 대전방지제 내광제 등이 각각 함유되어 있어도 된다.

본 발명의 복합 섬유는, 상기의 폴리에스테르 성분과 폴리아미드 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 심-초형 복합 섬유 구조로 접합된 형상을 갖는 복합 섬유이다. 폴리아미드 성분과 폴리에스테르 성분의 복합 형태로는, 양 성분이 사이드-바이-사이드형으로 접합한 형태가 권축 발현의 관점에서 바람직하다. 상기 복합 섬유의 단면 형상으로는, 원형 단면이어도 비(非)원형 단면이어도 되며, 비원형 단면에서는 예를 들어 삼각 단면이나 사각 단면 등을 채용할 수 있다. 또한, 상기 복합 섬유의 단면 내에는 중공부가 존재하고 있어도 관계없다.

또, 섬유 횡단면에 있어서의 폴리에스테르 성분과 폴리아미드 성분의 비율로는, 양 성분의 중량비를 기준으로 하여 폴리에스테르 성분/폴리아미드 성분이 30/70∼70/30 이 바람직하고, 60/40∼40/60 이 보다 바람직하다. 본 발명의 복합 섬유가 편심 심-초형 구조를 갖는 경우, 심부는 폴리에스테르 성분 및 폴리아미드 성분의 어느 것이어도 된다. 심부는, 초부 중에 편심하여 배치된다.

본 발명에 있어서는, 상기 복합 섬유를 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 30 분간 비등수 처리하고, 게다가 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 100℃ 에서 30 분간 건열 처리하여 권축을 안정화시키고, 이것을 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 160℃ 에서 1 분간 건열 처리한 섬유가, 다음에 서술하하는 권축률 DC, 20∼30℃, 10 시간의 수(水)침지 후의 권축률 HC, 및 이들의 권축률의 차 ΔC 에 관한 요건을 동시에 만족하고 있는 것이 중요하다. 본 발명자들이 검토한 결과, 이러한 권축 특성을 갖는 복합 섬유는 흡습에 의해 통기성이 향상되고, 게다가 염색이나 마무리 등의 공정을 거친 후에도 그 특성이 저하되지 않는 것을 발견하였다.

즉, 권축률 DC 를 1.3∼15.0%, 바람직하게는 2.0∼10.0%, 보다 바람직하게는 2.5∼8.0% 로 할 필요가 있다. 상기 권축률 DC 가 지나치게 작으면, 수침지 후의 권축률 HC 가 커져 포백으로 했을 경우에 흡습에 의해 눈이 막힌 포백이 되고, 그 결과, 흡습으로 인해 통기성이 저하되는 성능이 된다. 한편, 권축률 DC 는 기본적으로는 높은 쪽이 좋지만 흡습에 의한 권축의 피로에는 한계가 있으므로, 적당히 억제할 필요가 있다. 또, 권축률 DC 가 지나치게 커지면, 수침지 후의 권축률 HC 도 커지는 경향이 있어 포백의 통기성 향상에도 한계가 있다.

또, 수침지 후의 권축률 HC 를 0.5∼10.0%, 바람직하게는 0.5∼5.0%, 보다 바람직하게는 0.5∼3.0% 로 할 필요가 있다. 상기 권축률 HC 는 0 에 가까울수록 통기성 변화의 관점으로부터 바람직하지만, 0.5% 이하로 컨트롤하는 경우에는, 권축률 DC 도 작게 할 필요가 있고, 조건 설정을 잘못하면 흡습에 의해 통기성이 높아지는 포백이 되는 경우가 있어 공업적인 면에서의 품질 컨트롤이 매우 어려워진다. 한편, 권축률 DH 가 10.0% 를 초과하는 경우에는, 흡습해도 권축이 남기 때문에 통기성이 우수한 포백을 얻기 어렵다.

게다가, 하기 식으로 나타내어지는 권축률 DC 와 권축률 HC 의 차 ΔC 를 0.5∼7.0%, 바람직하게는 1.0∼5.5%, 더욱 바람직하게는 1.5∼5.0% 로 할 필요가 있다. ΔC 가 0.5% 미만인 경우에는, 건조 상태로부터 흡습 상태로 변화했을 때의 포백의 통기성 변화가 작아진다. 한편, ΔC 는 큰 편이 좋지만, 7.0% 를 초과하는 경우에는 권축률 DC 자체가 높아지고, 그 결과 권축률 HC 도 높아지므로, 흡습에 의해 통기성이 크게 향상되는 포백을 얻기 어렵다.

ΔC (%) = DC (%) - HC (%)

상기와 같은 권축 특성을 갖는 본 발명의 복합 섬유를 제조하기 위해서는, 상기 기술한 바와 같이, 폴리에스테르 성분으로서 고유 점도가 0.30∼0.43 인 5-나트륨술포이소프탈산이 산성분을 기준으로 하여 2.0∼4.5 몰% 공중합되고 있는 변성 폴리에스테르를 채용하는 것이 바람직한데, 또한, 섬유 구조면으로부터 복합 섬유의 기계 특성을 특정 범위로 설계함으로써 용이하게 달성할 수 있다.

즉, 복합 섬유의 10% 신장 응력을 1.6∼3.5cN/dtex, 바람직하게는 1.8∼3.0cN/dtex, 보다 바람직하게는 2.0∼2.8cN/dtex 로 하는 것이 바람직하다. 상기 10% 신장 시의 응력이 1.6cN/dtex 미만인 경우에는, 견고한 권축 성능을 갖는 복합 섬유를 얻기 어렵고, 권축률 DC 가 낮아져 흡습에 의해 포백의 통과성이 저하되는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 10% 신장시의 응력이 3.5cN/dtex 를 초과하는 경우에는, 권축률 DC 가 지나치게 커지고, 이때, 수침지 후의 권축률 HC 도 커져 포백의 통기성이 저하되는 경향이 있다.

또, 복합 섬유의 강도를 3.0∼4.7cN/dtex, 바람직하게는 3.3∼4.3cN/dtex, 보다 바람직하게는 3.4∼4.0cN/dtex 로 하는 것이 바람직하다. 상기 강도가 3.0cN/dtex 미만인 경우에는, 섬유 형성시의 연신 효과가 불충분하고 건조시의 권축률 DC 가 낮아져 흡습에 의해 포백의 통과성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 강도가 4.7cN/dtex 를 초과하는 경우에는, 권축률 DC 가 지나치게 커지고, 수침지 후의 권축률 HC 도 동시에 커져 포백의 통기성이 저하되는 경향이 있다.

본 발명의 복합 섬유의 총섬도는, 통상의 의료용 소재로서 사용되는 것은 40∼200dtex, 단사 섬도는 1∼6dtex 인 것을 이용할 수 있다. 또한, 필요에 따라 교락(交絡) 처리를 실시해도 된다.

본 발명의 단면 형상을 갖는 복합 섬유를 제조하기 위해서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2000-144518호에 기재되어 있는 바와 같이, 고점도 성분측과 저점도측의 토출 구멍을 분리하고, 또한, 고점도측의 토출 선속도를 작게 설정한 (토출 단면적을 크게 한) 방사구금을 이용하고, 고점도측 토출 구멍에 용융 폴리에스테르를 통과시키고 저점도측 토출 구멍측에 용융 폴리아미드를 통과시켜 접합시키고, 냉각 고화시킴으로써 얻을 수 있다. 인취한 방출사조의 연신은, 일단 이것을 권취한 후 연신, 필요에 따라 열처리하는 별연(別延) 이외에, 일단 권취하지 않고 연신, 필요에 따라 열처리하는 직연(直延)의 어떠한 방법도 채용할 수 있다. 방사 속도로는 1000∼3500m/분을 바람직하게 채용할 수 있다. 또, 예를 들어, 2 개의 롤러를 설치한 연중기로 직접 연신법에 의해 연신·열세트를 실시하는 경우에는, 제 1 롤러에서 50∼100℃ 에서 사조를 예열하고, 다음으로 제 2 롤러에 의해 145∼170℃ 에서 열세트하는 방법을 채용할 수 있다. 또, 제 1 롤러와 제 2 롤러 사이에서 실시하는 연신의 배율은 2.75∼4.0 배가 바람직하다. 상기와 같이 열세트 온도, 연신 배율 (예를 들어 제 2 롤러 연신 속도에 의해 조정) 등을 조절함으로써, 인장 강도를 3.0∼4.7cN/dtex 로, 10% 신장시의 인장 응력을 1.6∼3.5cN/dtex 로, 절단 신장률을 15∼50% 로 조절할 수 있다. 또, 취급성이나 후술하는 혼섬사로서 사용하는 경우를 고려하면, 비수 수축률을 6∼18% 로 하는 것이 바람직하고, 6∼15% 로 하는 것이 보다 바람직하다.

포백의 마무리에는, 100℃ 이상의 온도 및 세트에서의 구속력이 걸린다. 즉, 그 염색에 있어서는 120℃ 의 습열이 가해지고, 그 세트는 160℃ 의 건열과 세트시의 장력이 가해지므로, 그 권축 성능은 이것을 극복해야 한다. 종래의 기술에서는, 120℃ 혹은 160℃ 의 구속력 하에서는 권축이 신장되어 성능이 발현되지 않았다. 이것을 극복해야 하고, 원사의 특성으로서 그에 상당하는 하중 하에서의 열처리를 부여해도 권축 성능이 남으면, 목적의 성능을 갖는 것을 발견하였다. 먼저, 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 30 분간 비등수 처리한다. 이때 폴리아미드 성분이 폴리에스테르 성분보다 고수축이기 때문에, 폴리아미드 성분을 내측에 배치한 권축이 발생된다. 이때, 물을 함유하고 있으므로 흡수로 폴리아미드 성분이 신장되어 시간과 함께 권축이 저하된다. 그것을 방지하는 목적으로 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 100℃ 에서 30 분간 건열 처리하여, 수분을 제거하고, 건조 상태에서의 권축을 안정화시킨다. 다음으로, 160℃ 의 세트에서도 권축이 남는 것을 확인하는 목적으로 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 160℃ 에서 1 분간 건열 처리하여, 고온 및 구속력 하에서도 권축이 존재하는 것을 확인하는 것이 권축 성능 상 중요하다. 또한, 수침지로 NY 가 비교적 단시간 신장되지만, 안정 평형의 관점으로부터 침지 시간은 10 시간으로 충분하고, 그 물의 온도도 NY 의 유리 전이 온도 이하 (35℃ 이하) 의 20∼30℃ 의 온도가 바람직하다. 이와 같은 가혹한 조건 하에서도 그에 상당하는 권축 성능을 갖기 때문에, 실제의 포백 마무리 공정을 거쳐도 목적으로 하는 성능을 발휘할 수 있다. 상기의 이유에 의해, 이러한 본 발명의 복합 섬유로부터는, 상기와 같은 마무리 공정 등의 열처리를 경과해도, 꿉꿉함이 종래의 것에 비해 현저하게 개선되어 있고, 실용성 면에서 매우 우수한 포백을 얻을 수 있다.

본 발명의 복합 섬유는 단독으로 사용할 수 있는 것은 물론, 타섬유와 혼섬한 혼섬사로서도 사용할 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 복합 섬유를 이것보다 비수 수축률이 낮은, 바람직하게는 비수 수축률이 5% 미만, 보다 바람직하게는 4% 미만인 저수축 섬유와 혼섬하고, 바람직하게는 이때 고수축 섬유측이 되는 복합 섬유가 심부에 배치된 혼섬사로 할 수 있다. 또, 반대로, 본 발명의 복합 섬유를 이것보다 비수 수축률이 높은, 바람직하게는 비수 수축률이 18% 이상, 보다 바람직하게는 20% 이상인 고수축 섬유와 혼섬하고, 이때 저수축 섬유측이 되는 복합 섬유가 초부에 배치된 혼섬사로 할 수도 있다. 이들의 혼섬사는 질감이 어떠하던지 벌크성이 양호하고, 감성과 기능의 양면에서 우수하다.

상기의 복합 섬유보다 저수축인 섬유로는, 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트를 용융 방사하여 저수축으로 할 수 있도록 모든 방사 연신한 섬유를 바람직하게 예시할 수 있고, 구체적으로는, 방사 속도 2800∼3500m/분으로 권취한 미연신사 (즉 POY) 를 이완 열처리하여 수축률을 5% 미만으로 한 것이 바람직하다.

한편, 상기의 복합 섬유보다 고수축인 섬유로는, 이소프탈산 등을 공중합시켜 고수축화한 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 섬유가 바람직하다.

또한, 상기의 혼섬사는 본 발명의 복합 섬유와, 이것보다 고수축인 섬유, 혹은 이것보다 저수축인 섬유를 혼섬 교락 처리함으로써 제조할 수 있다. 이러한 혼섬 교락 처리에는 특히 특별한 장치를 필요로 하지 않고, 공기에서 교락하는 공지된 방법을 채용할 수 있다. 또, 이때, 혼섬사의 교락 수는 10∼80 개/m 가 바람직하다.

또, 본 발명의 복합 섬유는 필요에 따라 추가로 가연 가공을 실시하고 가연 가공사로서도 사용할 수 있다. 상기 가연 가공사는, 이것을 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 30 분간 비등수 처리하고, 게다가 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 100℃ 에서 30 분간 건열 처리하여 권축을 안정화시키고, 이것을 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 160℃ 에서 1 분간 건열 처리했을 때의 가연 가공사 중의 섬유의 권축률 TDC 가 10∼30% 이고, 상기 권축 발현 가연 가공사를 20∼30℃ 에서 10 시간 수침지 후의 가연 가공사 중의 섬유의 권축률 THC 가 5∼17% 이며, (TDC (%) - THC (%)) 로 나타내어지는 이들의 권축률의 차 ΔTC 가 3∼15% 인 것이 바람직하다.

상기 권축률 TDC 가 10% 미만인 경우에는, 얻어지는 가연 가공사 중의 섬유의 권축값이 지나치게 적으므로 이러한 가연 가공사로부터 벌크성이 우수한 직편물을 얻을 수 없다. 한편, 권축률 TDC 가 30% 를 초과하는 경우에는, 벌크성의 관점으로부터는 바람직하지만, 권축률을 높이기 위해서 권축 발현 조건이 가연 효과를 주는 가연 가공 조건과 동일해지고, 그 결과, 폴리아미드 성분과 폴리에스테르 성분의 계면에 박리가 생긴다. 권축률 TDC 는, 보다 바람직하게는 15∼25% 이며, 보다 바람직하게는 18∼23% 이다.

또, 권축률 THC 는 0 에 가까울수록 통기성의 향상을 위해서는 바람직하지만, 가연 가공사에 있어서는, 그 벌크성을 높이기 위해서는 권축률 자체를 높일 필요가 있다. 권축률 THC 를 5% 미만으로 컨트롤하는 경우, 권축률 TDC 도 작게 할 필요가 있고, 이와 같이 하면 벌크성이 우수한 직편물을 얻을 수 없다. 한편, 권축률 TDH 가 17% 를 초과하는 경우에는, 흡습해도 권축이 남기 때문에 습윤시에 통기성이 우수한 직편물을 얻기 어렵다. 수침지 후의 권축률 THC 는, 보다 바람직하게는 6∼15%, 더욱 바람직하게는 7∼13% 이다.

게다가 권축률 TDC 와 권축률 THC 의 차 ΔTC 가 3% 미만인 경우에는, 건조 상태로부터 흡습 상태로 변화했을 때의 직편물의 통기성의 변화가 작기 때문에 바람직하지 않다. ΔTC 는 큰 편이 바람직하지만, 15% 를 초과하는 경우에는 권축률 TDC 자체가 높아지고, 이 결과 권축률 THC 도 높아지므로, 흡습에 의해 통기성이 크게 향상되는 직편물을 얻기 어렵다. ΔTC 는, 보다 바람직하게는 5∼12%, 더욱 바람직하게는 6∼11% 이다.

상기 가연 가공사에 있어서는, 높은 권축 특성을 얻기 위해, 충분히 배향도를 높여 고강도의 가연 가공사로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 가연 가공사의 인장 강도는 2.2∼3.6cN/dtex, 바람직하게는 2.4∼3.4cN/dtex, 보다 바람직하게는 2.5∼3.2cN/dtex 이다. 인장 강도가 2.2cN/dtex 미만인 경우에는, 섬유 형성시의 연신 효과가 불충분하고 권축률 (DC) 이 10% 미만이 되어 벌크성이 우수한 포백을 얻을 수 없는 경우가 있다. 한편, 인장 강도가 3.6cN/dtex 를 초과하는 경우에는 연신 열처리 공정 혹은 가연 공정에서의 실끊김이 많아지는 경우가 있다.

상기의 가연 가공사는, 전술한 방법으로 방사한 복합 섬유를 가연 가공함으로써 제조할 수 있다. 가연 가공 방법으로는, 고강도 타입의 가연 가공사로 하는 것이 바람직하고, 먼저 연신하여 강도를 충분히 높인 원사를 제조하고, 다음으로 가연 가공을 실시하는, 이른바 아웃드로우 방식이 보다 바람직하다. 가연 가공에 이용하는 실꼬기 장치로는, 디스크식 혹은 벨트식의 마찰식 실꼬기 장치가 실을 꼬기 쉽지만, 핀 방식의 실꼬기 장치이어도 된다.

가연수는, 식:가연수

식에 있어서, α= 0.7∼1.1 이 바람직하고, 통상은 α= 0.9 의 값을 이용한다. 또, 가연 가공시의 온도이지만 사용하는 장치에 의해 기본적으로 상이하고 권축 성능 및 가연 공정에서의 실끊김의 관점으로부터 적정화되면 되고, 핀 방식에 있어서는 120∼200℃, 바람직하게는 140∼180℃, 보다 바람직하게는 145∼175℃ 로 함으로써 가연 가공사를 안정적으로 제조할 수 있다.

본 발명의 복합 섬유, 혼섬사, 가연 가공사는 의료용의 각종 용도로 사용할 수 있고, 예를 들어, 각종 스포츠 웨어·인너 소재·유니폼 등 쾌적성이 요구되는 용도에 있어서, 특히 바람직하게 사용할 수 있다.

본 복합 섬유와 천연 섬유의 조합에 의해, 더욱 효과를 발휘할 수 있고, 또한 우레탄 혹은 폴리트리메틸렌테레프탈레이트와의 조합에 의해, 추가로 스트레치성을 부여하여 이용해도 된다.

하기 실시예에 의해, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 또한, 각 실시예에서 하기의 측정을 실시하였다.

(1) 폴리아미드 및 폴리에스테르의 고유 점도

폴리아미드는 m-크레졸을 용매로 사용하여 30℃ 에서 측정하였다. 또, 폴리에스테르는 오르토클로로페놀을 용매로 사용하여 35℃ 에서 측정하였다.

(2) 제사성

양호:10 시간 연속 방사를 실시했을 때, 실끊김 수가 0∼1 회로서 제사성은 양호하다.

약간 불량:10 시간 연속 방사를 실시했을 때, 실끊김 수가 2∼4 회로서 제사성은 약간 나쁘다.

불량:10 시간 연속 방사를 실시했을 때, 실끊김 수가 5 회 이상으로서 제사성은 매우 나쁘다.

(3) 폴리아미드 성분과 폴리에스테르 성분의 계면 박리

복합 섬유의 단면에 대하여, 1070 배의 컬러 단면 사진을 찍고, 이 단면 사진에 대한 폴리아미드 성분과 폴리에스테르 성분의 계면 박리의 상황을 조사하였다.

없음:계면에서의 박리가 거의 (0∼1 개) 존재하지 않았다.

약간 있음:계면에서의 박리가 2∼10 개 복합 섬유에 존재하고 있었다.

있음:거의 모든 복합 섬유에 계면에서의 박리가 존재하고 있었다.

(4) 인장 강도 (cN/dtex), 절단 신장률 (%)

섬유 시료를 기온 25℃, 습도 60% 의 항온 항습으로 유지된 방에 하루 방치한 후, 샘플의 길이 100㎜ 를 (주) 시마즈 제작소 제조 인장 시험기 텐시론에 세트하고, 200㎜/분의 속도로 신장하여, 파단시의 강도 및 신장률을 측정하였다.

(5) 10% 신장 응력 (cN/dtex)

상기의 인장 강도 및 절단 신장률을 측정한 응력-신장도 곡선에 있어서, 10% 신장시의 응력을 구하고, 그 값을 복합 섬유의 섬도 (dtex) 의 수치로 제거한 값으로부터 구하였다.

(6) 권축률 DC, 수침지 후의 권축률 HC, 및 그들의 차 ΔC

샘플 복합 섬유에 의한 굵기:3330dtex 의 실패를 만들고, 이 실패를 6g (1.76×10^-3cN/dtex) 의 경하중 하에서 비등수 중에서 30 분간 처리하였다. 실패를 비등수로부터 끌어올려 여과지로 수분을 가볍게 제거하고, 이어서 6g (1.76×10^-3cN/dtex) 의 경하중 하에서 100℃ 의 건열을 실시하고 30 분간 건조시켜 수분을 제거하였다. 게다가, 이 실패를 6g (1.76×10^-3cN/dtex) 의 경하중 하에서 160℃ 에서 1 분간 건열 처리하여 측정 시료로 하였다.

(a) 권축률 DC (%)

상기 처리를 실시한 측정 자료 (실패) 를 6g (1.76×10^-3cN/dtex) 의 하중 하에서 5 분 처리하고, 이어서, 이 실패를 꺼내고, 게다가 600g (합계 606g:1.76×10^-3cN/dtex + 1.76cN/dtex) 의 하중을 가하고 1 분 방치하여 그 실패의 길이 L0 을 구하였다. 이어서, 600g 의 하중을 제거하고, 6g (1.76×10^-3cN/dtex) 의 하중 하에서 1 분 방치하여 그 길이 L1 을 구하였다. 하기의 계산식으로부터, 권축률 DC 를 구하였다.

DC (%) = LO-L1/LO×100

(b) 수침지 후의 권축률 HC (%)

권축률 DC 를 구한 후의 동일 실패를 이용하고, 6g (1.76×10^-3cN/dtex) 의 하중 하에서 수중 (실온) 에서 10 시간 처리하였다. 이 실패를 여과지로 물을 닦아내고, 게다가 600g (합계 606g:1.76×10^-3cN/dteX + 1.76cN/dtex) 의 하중을 추가로 더하여 1 분 방치하여 그 실패의 길이 L2 를 구하였다. 이어서, 600g 의 하중을 제거하고 6g (1.76×10^-3cN/dteX) 의 하중 하에서 1 분 방치하여 그 길이 L3 을 구하였다. 하기의 계산식으로부터, 수침지 후의 권축률 DC 를 구하였다.

HC (%)= L2-L3/L2×100

(c) ΔC (%)

상기의 권축률 DC 와 수침지 후의 권축률 HC 의 차 ΔC 는 다음의 식에 의해 구하였다.

ΔC (%) = DC (%) - HC (%)

(7) 가연 가공사 중의 섬유의 권축률 TDC, 수침지 후의 권축률 THC, 및 그들의 차 ΔTC

가연 가공사의 권축률 TDC, 수침지 후의 권축률 THC, 그들의 차 ΔTC 에 대해서도, 상기의 복합 섬유의 권축률 TDC, 수침지 후의 권축률 THC, 및 그들의 차 ΔTC 의 측정과 동일하게 측정하였다.

(8) 비수 수축률 (%)

섬유 또는 혼섬사를 비등수 중에서 무하중 상태에서 30 분 처리하고, 비등수로부터 끌어올려, 여과지로 물을 닦아내고 1 시간 방치한 후, 29.1×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서, 비등수 처리 전의 섬유 길이 L4 와 비등수 처리 후의 섬유 길이 L5 를 구하였다. 게다가 하기의 계산식에 의해, 비수 수축률을 구하였다.

비수 수축률 (%) = (L4-L5)/L4×100

(9) 통편(筒編)의 형태 변화

복합 섬유를 통편하여 양이온 염료에 의해 비등 온도에서 염색을 실시하고, 수세 후, 160℃ 의 건열 분위기 중에서 1 분간의 꼬임 세트를 실시하여 측정 시료로 하였다. 이 통편 시료에 물을 적하하고, 통편의 측면 사진 (배율 200) 을 찍고, 물방울에 의한 습윤 부분 및 그 주변의 상황을 조사하여 물방울 습윤에 의한 그물코의 팽윤 혹은 수축 상황, 및 통편의 투명도를 육안으로 판정하였다.

(a) 그물코 변화

양호:물방울에 의해 그물코가 현저하게 팽창되어 있다.

약간 불량:물방울에 의한 그물코 변화는 거의 보이지 않는다.

불량:물방울에 의해 그물코가 오히려 줄어들어 있다.

(b) 투명도

양호:물방울 습윤 부분의 투명도가 매우 커져 있다.

약간 불량:물방울 습윤에 의한 투명도의 변화는 보이지 않는다.

불량:물방울 습윤에 의해 투명도가 저하되고 있다.

(10) 가연 가공성

10 시간 연속 가연 가공을 실시하고, 실끊김의 상황에 따라 하기 3 단계에서 평가하였다.

양호:실끊김이 0∼1 회이다.

약간 불량:실끊김이 2∼4 회이다.

불량:실끊김이 5 회 이상이다.

[실시예 1]

고유 점도 [η] 가 1.3 의 나일론 6 과, 고유 점도 [η] 가 0.39 이고 3.0 몰% 의 5-나트륨술포이소프탈산을 공중합시킨 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트를 각각 270℃, 290℃ 에서 용융하고, 일본 공개특허공보 2000-144518호에 기재된 (방사 구멍은 실질적으로 동일 원주상에 간격 (d) 로 배치된 2 개의 원호상 슬릿 A 및 B 로 구성되고, 그 원호상 슬릿 A 의 면적 SA, 슬릿폭 A_I, 원호상 슬릿 B 의 면적 SB, 슬릿폭 B_I, 그리고 원호상 슬릿 A 및 B 의 내주면으로 둘러싸인 면적 SC 가 하기 식 ①∼④ 를 동시에 만족하는 방사 노즐 구멍이다.

① B_I<A_I

② 1.1≤SA/SB≤1.8

③ 0.4≤(SA+SB)/SC≤10.0

④ d/A_I≤3.0복합 방사구금을 이용하여, 각각 12.7g/분의 토출량으로 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트를 슬릿 A 측으로부터, 또 상기 나일론 6 을 슬릿 B 측으로부터 압출하고, 사이드 바이 사이드형 미연신 복합 사조를 형성시켰다. 이 미연신 사조에 냉각 고화하고 유제를 부여한 후에, 이 사조를 속도 1000m/분, 온도 60℃ 의 제 1 롤러로 예열하고, 이어서, 제 1 롤러와, 속도 3050m/분, 온도 150℃ 로 가열된 제 2 롤러 사이에서 연신 열처리 (연신 배율 3.05 배) 를 실시하고, 권 취하여 86dtex24fil 의 복합 섬유를 얻었다. 상기 제사 공정에 있어서의 제조 효율은 매우 양호하고, 10 시간의 연속 방사에 있어서의 실끊김은 전혀 없었다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 2∼7, 비교예 1∼9]

실시예 1 과 동일하게 하여 복합 섬유를 제조할 수 있었다. 단, 폴리에스테르 성분을 표 1 에 나타내는 공중합량의 5-나트륨술포이소프탈산을 공중합시킨 변성 폴리에틸렌테레프탈레이트로서, 표 1 에 나타내는 고유 점도를 갖는 것으로 변경하고, 방사에 있어서의 각 성분의 토출량 (폴리에스테르 성분, 폴리아미드 성분과도 동일 양), 제 2 롤러 속도를 표 1 과 같이 변경하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 8]

고유 점도 0.64 이며 무광택제로서 이산화 티탄을 0.3% 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 290℃ 에서 용융하고, 토출량 25g/분으로 압출하고, 냉각고화하여 유제를 부여한 후, 방사 속도 3000m/분으로 권취하여 미연신사를 얻었다. 이 미연신사를 비접촉 히터를 구비한 연신기에 의해, 속도 500m/분, 연신 배율 0.98 배, 연신 온도 130℃, 세트 온도 230℃ 에서 이완 열처리하여 84dtex24fi1 의 섬유를 얻었다.

이어서 실시예 1 에서 얻어진 복합 섬유를 고수축 섬유 성분으로 하고, 상기 섬유를 저수축 섬유 성분으로 하여 양자를 정렬시키고, 이 정렬사 조에 공기 교락 처리를 실시한 후, 이것을 권취하여 168dtex48fil 의 혼섬사를 얻었다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

[비교예 10]

실시예 8 과 동일하게 하여 혼섬사를 얻었다. 단, 저수축 섬유 성분을 비교예 1 의 복합 섬유로 변경하였다. 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

[실시예 9]

고유 점도 0.64 이며 이소프탈산이 10 몰% 공중합되고, 광택 제거제로서 이산화 티탄을 0.3% 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 285℃ 에서 용융하고, 토출량 25g/분으로 압출하고, 냉각 고화하여 유제를 부여한 후, 방속 1200m/분으로 권취 100dtex12fi1 의 미연신사를 얻었다. 이 미연신사를 비접촉 히터를 구비한 연신기에 의해 속도 500m/분, 연신 배율 3.0 배, 연신 온도 80℃ 에서 연신하여 33dtex12fil 의 섬유를 얻었다.

다음으로 실시예 1 에서 얻어진 복합 섬유를 저수축 섬유 성분으로 하고, 상기 섬유를 고수축 섬유 성분으로 하여 양자를 정렬하고, 이 정렬사 조에 공기 교락 처리를 실시한 후, 이것을 권취하여 117dtex36fi1 의 혼섬사를 얻었다. 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

[비교예 11]

실시예 9 와 동일하게 하여 혼섬사를 얻었다. 단, 저수축 섬유 성분을 비교예 1 의 복합 섬유로 변경하였다. 평가 결과를 표 3 에 나타낸다.

[실시예 10]

원사로서 실시예 1 에서 얻어진 복합 섬유를 이용하고, 그 원사에 핀 가연 방식으로 가공 속도 80m/분, 가공 배율 0.99, 꼬임 수 3355, 꼬임 계수 α=0.9, 히터 온도 160℃ 로 하여 가연 가공을 실시하여 84dtex24fi1 의 가연 가공사를 얻었다. 결과를 표 4 에 나타낸다.

[비교예 12]

실시예 10 과 동일하게 하여 혼섬사를 얻었다. 단, 원사를 비교예 1 의 복합 섬유로 변경하였다. 평가 결과를 표 4 에 나타낸다.

본 발명에 의하면, 비수 처리 등을 실시하여 권축을 발현시킴으로써, 습도에 의해 권축률이 가역적으로 변화되는 복합 섬유를 제공할 수 있다. 본 발명의 복합 섬유로부터는, 꿉꿉함이 없는 쾌적성이 우수한 포백을 얻을 수 있다. 특히 종래의 복합 섬유가 염색·마무리 공정을 거친 후 권축률 변화 특성이 현저하게 저하된 것에 대해, 본 발명의 복합 섬유는, 이러한 공정을 통한 후에도 높은 권축률 변화 특성을 유지하고 있어 매우 실용적이며, 의료 등의 최종 제품으로서 종래에 없는 높은 쾌적성을 발휘할 수 있는 것이기 때문에 산업적 가치가 매우 높은 것이다.

Claims

폴리에스테르 성분과 폴리아미드 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 심-초(core-sheath)형 구조로 접합되어 있는 복합 섬유로서, 상기 복합 섬유를 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 30 분간 비등수 처리하고, 게다가 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 100℃ 에서 30 분간 건열 처리하여 권축을 안정화시켜, 이것을 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 160℃ 에서 1 분간 건열 처리했을 때의 섬유의 권축률 DC 가 1.3∼15% 이고, 이 권축 복합 섬유를 20∼30℃ 의 수중에 10 시간 침지한 후의 섬유의 권축률 HC 가 0.5∼10% 이며, 하기 식:

ΔC (%) = DC (%) - HC (%)

로 나타내어지는 권축률 DC 와 HC 의 차 ΔC 가 0.5∼7.0% 인 것을 특징으로 하는 복합 섬유.
제 1 항에 있어서,

폴리에스테르 성분이 고유 점도 (IV) 가 0.30∼0.43 인 5-나트륨술포이소프탈산이 산성분을 기준으로 하여 2.0∼4.5 몰% 공중합되어 있는 변성 폴리에스테르인 복합 섬유.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

복합 섬유의 10% 신장시의 인장 응력이, 1.6∼3.5cN/dtex 인 복합 섬유.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

인장 강도가 3.0∼4.7cN/dtex 의 인장 강도를 갖는 복합 섬유.
제 1 항에 기재된 복합 섬유와, 이것보다 비수(沸水) 수축률이 작은 이종(異種) 섬유를 포함하는 혼섬사.
제 1 항에 기재된 복합 섬유와, 이것보다 비수 수축률이 큰 이종 섬유를 포함하는 혼섬사.
폴리에스테르 성분과 폴리아미드 성분이 사이드-바이-사이드형 또는 편심 심-초형 구조로 접합되어 있는 복합 섬유를 가연 가공에 제공하여 얻어지고, 가연 가공사를 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 30 분간 비등수 처리하고, 게다가 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 100℃ 에서 30 분간 건열 처리하여 권축을 안정화시키고, 이것을 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 160℃ 에서 1 분간 건열 처리했을 때의 가연 가공사 중의 섬유의 권축률 TDC 가 10∼30% 이며, 이 권축 가연 가공사를 20∼30℃ 의 수중에 10 시간 침지한 후의 가연 가공사 중의 섬유의 권축률 THC 가 5∼17% 이며, (TDC (%) - THC (%)) 로 나타내어지는 권축률 차 ΔTC 가 3∼15% 인 것을 특징으로 하는 가연 가공사.
제 7 항에 있어서,

상기 가연 가공에 제공된 복합 섬유가 그것을 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 30 분간 비등수 처리하고, 게다가 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 100℃ 에서 30 분간 건열 처리하여 권축을 안정화시키고, 이것을 1.76×10^-3cN/dtex 의 하중 하에서 160℃ 에서 1 분간 건열 처리했을 때의 상기 복합 섬유의 권축률 DC 가 1.3∼15% 이고, 이 권축 복합 섬유를 20∼30℃ 의 수중에 10 시간 침지한 후의 상기 복합 섬유의 권축률 HC 가 0.5∼10.0% 이며, 또한 상기 DC 와 상기 HC 의 차 ΔC 가 0.5∼7.0% 인 가연 가공사.