KR20080059848A

KR20080059848A - 폴리에스테르계 잠재권축성 분섬용 섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR20080059848A
Application number: KR1020060133642A
Authority: KR
Inventors: 이형재; 손양국
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-07-01

Abstract

본 발명은 극한점도차이가 0.5 내지 1.1 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 2종의 폴리머를 각각 용융시켜 별개의 토출공을 통해 방사하는 단계와 방사된 개개의 섬유상 폴리머를 방사구금 바로 밑에서 접합시켜 사이드-바이-사이드(side by side) 단면을 가지도록 제조하는 단계로 이루어지며 단사섬도가 10~30데니어인 잠재권축성 분섬용 섬유의 제조방법에 관한 것임.

본 발명에 의한 분섬용 섬유는 별도로 가연공정을 통해 권축을 부여하지 않더라도 분사 후 신축성을 발현하므로, 권축 꼬임에 의한 분사작업성 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제편성 향상과 분섬사의 제조비용을 절감 시킬 수 있는 효과를 가지게 된다.

잠재권축분섬용 섬유, 복합섬유, 신축성, 크림프, 분사성, PET, PTT

Description

폴리에스테르계 잠재권축성 분섬용 섬유의 제조방법 { Method for preparing polyester conjugated fiber with latent crimping characteristics for splitting into monofilament }

도 1은 본 발명에 따른 섬유 제조에 사용된 방사구금의 측방향 단면도이다.

도 2는 제조된 섬유의 횡단면을 나타내는 그림이다.

본 발명은 폴리에스테르계 잠재권축 특성을 갖는 분섬용 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단사섬도가 10~30데니어인 분섬용 섬유를 제조함에 있어, 극한점도차이가 0.5 내지 1.1 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 2종의 폴리머를 각각 용융시켜 별개의 토출공을 통해 토출시킨 후 개개의 섬유상 폴리머를 방사구금 바로 밑에서 접합시켜 사이드-바이-사이드(side by side) 횡단면을 가지는 분섬용 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 분사공정을 거친 후 직편물을 형성하고 후공정인 염색 가공 공정 등의 습열 또는 건열 열처리를 하였을 때 권축특성을 발현시키게 되는 폴리에스테르계 잠재권축성 분섬용 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.

분섬사는 멀티 필라멘트 형태의 분섬용 섬유(분섬모사)를 분사기에 의해 각각의 단사(mono filament)로 분사하여 제조되는 섬유로서, 분사공정의 특성상 각 단사간의 물성편차, 섬도 편차가 조금만 있어도 사절이 발생하여 분사작업성이 크게 저하되는 경향이 있다.

따라서, 어떠한 기능성을 갖는 분섬사를 제조하는 것은 용이하지 않았으며, 특히 종래 신축성을 갖는 분섬사를 제조하기 위해서 통상의 분섬용 섬유를 가연가공하여 권축을 부여한 후 분사하는 방법을 이용하였는데, 이 경우 권축이 부여된 분섬용 섬유에 대해 분사를 실시하게 되므로, 분사공정에서 권축꼬임에 의하여 사절이 빈번하게 발생하므로 분사작업이 원활히 이루어지지 못했다.

더구나, 권축을 부여하기 위해 별도의 가연공정을 거쳐야 하므로 생산성이 매우 떨어지고 제조비용이 높은 문제점이 있다.

본 발명자들은 상술한 바와 같이 종래의 가연분섬사의 낮은 생산성, 높은 제조비용의 문제점을 해결한 것으로서, 본 발명은 권축 특성이 우수하고 동시에 방사 공정성 및 물성이 우수한 잠재권축 분섬용 섬유의 제조방법을 제공하는데 기술적 과제를 둔 것이다.

본 발명은 단사섬도가 10~30데니어이며, 잠재권축성을 갖는 폴리에스테르계 잠재권축성 분섬용 섬유의 제조방법 및 그로부터 제조된 분섬사에 관한 것이다.

보다 상세하게는 극한점도 차이가 0.5 내지 1.1 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈 레이트(PET)와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 2종의 폴리머를 각각 용융시켜 별개의 토출공을 통해 방사하여 토출된 개개의 섬유상 폴리머를 방사구금 바로 밑에서 접합시켜 사이드-바이-사이드(side by side) 단면을 가지는 복합섬유를 1-Step으로 방사 및 연신하여 단사섬도가 10 내지 30데니어인 잠재권축성 분섬용 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

이하 본 발명을 자세히 설명하면 다음과 같다

극한점도차이가 0.5 내지 1.1 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 2종의 폴리머를 각각 용융시켜, 별개의 토출공을 통해 방사하여 2 종의 섬유상 폴리머를 얻는다.

본 발명에 사용된 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머는 테레프탈산과 에틸렌글리콜로부터 제조된 것이며, 필요에 따라, 각 성분이 15몰% 이하의 범위에서 이소프탈산 등의 다른 공중합물로 치환된 것일 수도 있다.

폴리트리메틸렌테레프탈레이트 폴리머는 테레프탈산과 1,3 프로판디올의 중축합반응에 의해 제조된 것이다.

이 경우, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 극한점도는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 극한점도보다 0.5 내지 1.1dl/g 높아야 한다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 폴리머의 극한점도를 다양하게 조합하여 원사 및 직물의 신축특성을 시험할 경우, 두 폴리머간의 극한점도차를 크게 해 주는 것이 크림프의 형태, 균일성 및 신축특성 발현에 유리하다.

물론 섬유의 방사에 있어서는 폴리머 자체의 극한점도 외에도 용융점도가 중요한 인자이나, 폴리머의 수분율이 일정하게 유지되고, 방사온도가 폴리머의 열분해를 최소화하도록 적절하게 설정되어 유지되는 상태에서는 결국 극한점도가 용융점도에 영향을 미치게 되므로, 극한점도와 원사물성을 직접 관련지을 수 있는 것이다.

각 폴리머의 바람직한 극한점도는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 경우 0.40~0.65dl/g, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 경우 0.90~1.5dl/g로서, 두 폴리머간 극한점도차는 0.5~1.1dl/g 수준을 유지하는 것이 원사 및 직물의 신축특성 및 방사공정성에 있어 바람직하다.

극한점도차가 0.5dl/g 미만이면, 높은 신축특성을 기대하기가 어려우며 크림프의 형태가 불균일해지고, 1.1dl/g을 초과하면 제사성이 저하되는 문제가 있다.

폴리머의 용융온도는 PET는 285~300℃, PTT는 255~275℃ 정도가 바람직하며, 토출공을 통한 방사온도는 250~290℃ 정도가 가능하나, 방사공정성과 PTT의 열분해문제를 고려하여, 바람직하게는 260~285℃ 의 범위로 한다.

토출된 개개의 섬유상 폴리머를 방사구금 바로 밑에서 접합시켜 사이드-바이-사이드(side by side) 단면의 복합섬유를 얻는다.

도 1의 방사구금을 통해 각각 다른 토출공을 통해 토출된 2개의 섬유상의 폴리머는 방사구금직하에서 도 2처럼 사이드 바이 사이드형으로 접합된다.

즉, 통상의 복합섬유는 2종 이상의 폴리머가 분배판을 지나 방사구금으로 들어가면서 합쳐지게 되나, 잠재권축형 복합섬유에 있어서는 폴리머간 극한점도차가 너무 큰 경우 폴리머가 방사구금을 나오는 순간 심한 곡사현상이 발생하여 제사성이 급격하게 저하된다.

본 발명에서는 이 문제를 해결하기 위해 도1의 방사구금을 사용하여 2종의 폴리머를 각각의 토출공을 통과시킨 후에 방사구금 직하에서 접합시키는 공법을 택하였다.

본 방법에 의해 제조된 섬유는 도 2의 횡단면형상을 가지게 되는데, 일반적인 경우는 도 2-(가)의 형상을 나타내나, 폴리머의 점도 및 방사조건 등에 따라서는 도 2-(나)의 횡단면을 갖기도 한다.

도 2의 복합섬유는 횡단면상에서 장축 대 단축의 길이비(a/b)가 1.5 내지 3.0인 것이 신축성이나 작업성 측면에서 바람직하다.

방사시, 냉풍온도 18~20℃, 냉풍속도는 0.3~1.0m/sec 정도가 적당한데, 특히 단사섬도가 큰 분섬용 섬유에 있어서는 단사 간 균일한 냉각이 매우 중요하다.

바람직하게는 각 필라멘트와 냉각공기 취출면과의 거리를 일정하게 하기 위해 방사구금의 구금공을 적절히 배열하는 것을 고려할 수 있다.

제1고데트롤러는 속도 1000m/분 수준으로 하는 것이 바람직하다.

특히, 제1,2고데트롤러의 속도는 제조된 섬유의 신축특성, 열응력, 최대열응력에서의 온도, 수축율 등과 직접적인 관련을 갖기 때문에 사용 폴리머, 단사섬도 및 사종에 따라 적합한 조건을 설정하는 것이 중요하다.

두 종류의 성분간 중량비(단면 면적비)는 9 : 1에서 5 : 5 까지로 하여 잠재권축특성 및 방사공정성을 평가하였는데, 두 성분 간의 중량비(단면적비)가 커질 경우 잠재권축특성 및 방사공정성이 떨어지므로 적절한 중량비(단면적비)는 7 : 3에서 5 : 5가 바람직하다.

단사섬도는 10~30데니어가 되어야 분섬사로서의 용도에 적합하다.

본 발명의 잠재권축성 분섬용 섬유는 연신 열처리 후에 무장력하 이완상태에서는 약간의 권축을 가지기는 하나, 분사공정, 후가공공정 등 장력이 걸리는 긴장상태에서 권축이 풀어지며, 직편물로 형성된 후 염색가공 등의 습열 또는 건열 열처리를 거친 후에 비로소 조밀한 권축을 발현하며 우수한 신축성을 나타낸다.

따라서, 분사작업시에는 권축이 거의 없는 상태로서 분사작업성에 영향을 미치지 않다가, 직편물로 형성된 후 열처리를 거치면서 우수한 신축성을 발현하게 된다.

본 발명에 있어서 원사의 물성은 아래와 같은 방법으로 측정하였다

(1) 권축특성 :

분사가 끝난 분섬사를 통상의 가연사 권축 특성 측정기를 이용하여 C.C(Crimp concentration 와 C.D(Crimp durability)값을 10회 측정하여

그 평균값으로 평가하였다.

(2) 방사공정성 :

10Kg 패키지(package)를 600개를 생산할 때의 만관율(%)로 측정 하였다

(3) 분사공정성 :

10Kg 패키지(package) 분섬용 섬유(mother yarn) 200본 분사시 사절 율(%)로 측정 하였다.

이하 실시예 및 비교예를 통하여 본발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

다만 본발명은 아래 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

폴리에스테르계 잠재권축형 분섬용 복합섬유를 제조함에 있어서, 극한점도 0.64dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트와 극한점도 1.50dl/g의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 중량비 5:5의 비율로 도1의 방사구금 직하에서 접합시켜 사이드 바이 사이드형의 단면(도2)으로 단사섬도가 20데니어가 되도록 분섬용 섬유(200d/10f)를 방사속도 1000m/min으로 냉각 고화시킨 후 적정량의 유제를 부착하여 98℃의 열을 가하면서 연신비 4.0으로 연신과 동시에 135℃의 열로 열고정을 실시한 후 적정한 권취조건하에서 권취 하였다.

이 원사를 통상의 분사기를 통하여 모노사로 분사한 후 그 결과를 <표 1>에 나타내었다.

실시예 2

폴리에스테르계 잠재권축형 분섬용 복합섬유를 제조함에 있어서, 극한점도 0.64dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트와 극한점도 1.30dl/g의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 중량비 4 : 6의 비율로 도1의 방사구금 직하에서 접합시켜 사이드 바이 사이드형(도2)의 단면으로 단사섬도가 20데니어가 되도록 원사를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 행하였다.

실시예 3

폴리에스테르계 잠재권축형 분섬용 복합섬유를 제조함에 있어서, 극한점도 0.64dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트와 극한점도 1.20dl/g의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 중량비 7:3의 비율로 도1의 방사구금 직하에서 접합시켜 사이드 바이 사이드형의 단사섬도가 20데니어가 되도록 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 행하였다.

비교예 1

폴리에스테르계 잠재권축형 복합섬유를 제조함에 있어서, 극한점도 0.64dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트와 극한점도 1.50dl/g의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 중량비 9:1의 비율로 도1의 방사구금 직하에서 접합시켜 사이드 바이 사이드형의 단면(도2)으로 단사섬도가 20데니어가 되도록 원사를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 행하였다.

비교예 2

폴리에스테르계 잠재권축형 복합섬유를 제조함에 있어서, 극한점도 0.64dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트와 극한점도 0.90dl/g의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 중량비 5:5의 비율로 도1의 방사구금 직하에서 접합시켜 사이드 바이 사이드 형의 단면(도2)으로 단사섬도가 20데니어가 되도록 원사를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 행하였다.

비교예 3

폴리에스테르계 잠재권축형 복합섬유를 제조함에 있어서, 극한점도 0.64dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트와 극한점도 0.90dl/g의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 중량비 7:3의 비율로 도1의 방사구금 직하에서 접합시켜 사이드 바이 사이드형의 단면(도2)으로 단사섬도가 20데니어가 되도록 원사를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 행하였다.

<표 1>

본 발명에 의한 잠재권축성 분섬용 섬유는 별도의 가연공정 없이도 충분한 권축발현이 이루어지므로 우수한 신축성을 가지며, 분사시 권축이 부여되어 있지 않으므로 분사작업성이 우수하다.

또 본 발명은 저렴한 제조비용으로 폴리에스테르계 잠재권축성 분섬사를 제조할 수 있다.

Claims

단사섬도가 10~30데니어인 폴리에스테르계 잠재권축성 분섬용 섬유의 제조방법에 있어서, 극한점도차이가 0.5 내지 1.1 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 2종의 폴리머를 각각 별개의 토출공을 통과시킨 후 각각의 섬유상 폴리머를 방사구금 바로 밑에서 접합시켜 두 성분간의 중량비가 7:3~5:5인 사이드-바이-사이드(side by side)형의 횡단면을 갖도록 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 잠재권축성 분섬용 섬유의 제조방법
제 1항에 있어서, 상기 잠재권축사의 횡단면이 도 2에 도시된 바와 같은 둥근 모서리를 가지는 직사각형의 형태를 가지며 장축 대 단축의 길이비(a/b)가 1.5 내지 3.0 임을 특징으로 하는 폴리에스테르계 잠재권축성 분섬용 섬유의 제조 방법.
제 1항 또는 제 2항 중 한 항의 방법으로 제조된 분섬용 섬유로부터 분사 되어진 폴리에스테르계 잠재권축성 분섬사.