KR20100078452A - 폴리에스테르 원착사 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리에스테르 원착사 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 표면에 평균입경 15 nm 이하의 카본 블랙이 분산된 폴리에스테르 원사 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 폴리에스테르 원사는 우수한 심색도 및 견뢰도에 의해 탈염, 이염 등의 염려가 없고 원착사의 장점을 살린 여러 가지 패턴도 가능하기 때문에 가방지 및 텐트지로의 전개는 물론, 내구성과 리사이클링성 등 다양한 기능성을 이용한 카펫트, 쇼파 커버, 자동차의 시트 커버나 시트 벨트(Seat Belt), 슬링(Sling), 로프(Rope) 등의 다양한 분야 제품을 제조할 수 있다.
폴리에스테르, 원착사, 카본 블랙, 적색 색조, 심색성, 일광견뢰도

Description

폴리에스테르 원착사 및 그의 제조방법 {POLYESTER SPUN DYED YARN AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 폴리에스테르 원착사 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명은 심색도 및 견뢰도가 우수한 폴리에스테르 원사 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 폴리에스테르 섬유는 우수한 특성 때문에 의류용, 인테리어용, 산업자재 등의 분야에 널리 이용되고 있으며, 시트 벨트 등의 다양한 제품으로 제조시에 종래의 백색 원사를 제직, 수세, 염색, 히트 세트 및 마무리 수지 처리 등의 공정을 거치게 된다.
그러나, 폴리에스테르는 염색하기가 쉽지 않아 균일한 색조로 염색하는 것은 대단한 기술을 필요로 하고, 폴리에스테르 섬유가 고 에너지 분산 염료를 흡수하기 위해서는 소정 압력 하에서 고온을 필요로 한다. 이같이 백색의 폴리에스테르 원사를 사용한 가공 공정은 복잡한 여러 단계를 거치므로 제조 비용의 상승과 별도의 염색 공정에 의한 염액 폐수의 처리 비용 증가와 폐수에 의한 환경 문제 등의 문제가 야기될 수 있는 단점이 있다.
이러한 폴리에스테르 백색 원사의 가공 공정상 문제를 해결하기 위하여 폴리에스테르의 중합반응 동안 또는 중합반응으로부터 섬유 형성까지의 어느 단계에서 섬유 자체에 착색제 등을 혼합하는 방법이 시도되었다. 그렇지만, 상기 착색제로 카본 블랙을 사용하여 얻어진 폴리에스테르 원사 및 그로부터 제조된 직물은 대부분 청색 색조를 나타내며, 흑색 염료로 후-염색된 것들과 비교하여 충분한 붉은 색조를 얻기 어렵다. 또한, 기존의 카본 블랙은 폴리에스테르 원사의 제조 공정에서 응집 등을 일으켜, 방사단계에서 여과기 폐색, 필라멘트 파열 등이 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 카본 블랙을 직접 첨가하여 폴리에스테르 섬유를 제조함에 있어서, 카본 블랙의 응집 등을 방지하며 원사 자체에 만족스러운 적색 색조를 확보하고, 의도한 바대로 소망하는 짙은 흑색성을 갖는 폴리에스테르 원사 개발에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 시트 벨트 등의 다양한 제품 제조시 별도의 염색 공정 등을 생략할 수 있으며, 원사에 충분한 적색 색조 특성을 확보하고 짙은 흑색성 및 견뢰도가 우수한 폴리에스테르 원사 및 그의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 표면에 평균입경 15 nm 이하의 카본 블랙이 분산된 폴리에스테르 원사를 제공한다.
본 발명은 또한, a) 폴리에스테르 칩에 평균입경 15 nm 이하의 카본 블랙을 혼합하여 블랙 마스터 칩을 제조하는 단계, 및 b) 상기 블랙 마스터 칩과 폴리에스테르 칩을 함께 투입하여 용융 방사하고 연신하는 단계를 포함하는 폴리에스테르 원사의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 기존의 폴리에스테르 칩에 카본 블랙을 포함하는 마스터 배치를 일정 비로 혼합하여 용융 방사 및 제사 공정을 거쳐 제조하는 폴리에스테르 원착사(Spun Dyede Yarn)에 관한 것이다.
특히, 본 발명자들은 기존에 굵은 입자의 카본 블랙을 사용하여 폴리에스테르 섬유를 제조하는 경우에 카본 블랙의 응집 등이 발생하고, 이로부터 방사단계에서 여과기 폐색, 필라멘트 파열 등을 일으키기 쉽고, 이같이 얻어진 폴리에스테르 원사에서 수많은 굵은 입자가 관측되는 문제가 발생한다는 것을 알게 되었다. 이에 따라, 본 발명은 폴리에스테르 원착사에서 카본 블랙의 평균 입경을 최적화함으로써, 원사에 목적하는 바에 따라 충분한 붉은 색조를 제공하며 공정 효율을 향상시킬 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명의 폴리에스테르 원사는 표면에 평균입경 15 nm 이하의 카본 블랙이 분산된 것을 특징으로 하며, 상기 카본 블랙은 바람직하게는 2 내지 15 nm, 좀더 바람직하게는 5 내지 15 nm, 더욱 바람직하게는 8 내지 15 nm의 평균입경을 가질 수 있다. 상기 카본 블랙의 평균 입경이 15 nm를 초과하는 경우에는 제조된 폴리에스테르 원사에 충분한 적색 색조를 갖는 짙은 흑색성을 부여할 수 없으며, 또한 과도한 비표면적으로 인하여 마스터 칩 제조 시 자체 응집으로 인한 균일 분산이 어렵고 그러한 이유로 공정상 문제를 유발할 가능성이 크기 때문에, 카본 블랙의 평균입경을 상기 범위로 조절하는 것이 매우 중요하다.
또한, 상기 카본 블랙의 비표면적은 700 m2/g 이하, 바람직하게는 90 내지 550 m2/g, 좀더 바람직하게는 110 내지 400 m2/g, 더욱 바람직하게는 150 내지 350 m2/g가 될 수 있으며, 원착사의 충분한 색조 유지 및 카본 블랙의 응집을 방지하기 위해서는 상기 범위의 비표면적을 갖는 것이 바람직하다.
상기 원사내 카본 블랙의 함량은 원사의 총중량에 대하여 0.05 내지 8.0 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5.0 중량%, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 2.0 중량%가 될 수 있으며, 과도한 카본 블랙 투입에 따른 카본 입자의 응집 및 그에 따른 절사 또는 모우 증가 등의 조업 불량 방지 측면에서 상기 함량 범위를 유지하는 것이 바 람직하다.
본 발명의 폴리에스테르 원사는 통상의 폴리에스테르 중에서도 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 원사인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 PET를 70 중량% 이상 포함하는 PET 원사인 것이 바람직하다.
상기 폴리에스테르 원사는 고유점도가 0.5 내지 2.0 dl/g, 바람직하게는 0.6 내지 1.5 dl/g, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 1.2 dl/g가 될 수 있다. 고유점도는 상기 폴리에스테르 원사가 충분한 강도를 유지하도록 하기 위하여 상기 범위로 확보되어야 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 폴리에스테르 원사는 짙은 흑색도와 함께 충분한 적색 색조를 갖는 것을 특징으로 하는 것으로, 예컨대, 심색도 L값이 5.0 내지 30.0, 바람직하게는 8 내지 25, 더욱 바람직하게는 10 내지 20이 될 수 있고, 색도좌표상 a*값이 -0.3 내지 0.5 바람직하게는 -0.5 내지 0.4, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.3가 될 수 있으며, 색도좌표상 b*값이 -3.0 내지 0.5 바람직하게는 -2.5 내지 0.2, 더욱 바람직하게는 -1.5 내지 -0.5가 될 수 있다.
상기 색도 범위는 컬러 규격화 표색계에 따라 측정한 값으로, 일반적으로 L값은 색좌표에서 명도를 나타내는 것으로 범위는 0~100이며, 그 값이 0이면 완전 블랙, 100이면 백색을 의미한다. 따라서, L값이 낮을수록 흑색 심색도가 좋다는 것을 의미한다. 또한, 색좌표상 a*가 양의 값이면, 즉, "+"이면 적색(red)이고, 음의 값이며, 즉, "-"이면 초록색(green)이고, 색좌표상 a*가 양의 값이면, 즉, "+"이면 적색(red)이고, 음의 값이며, 즉, "-"이면 초록색(green)이고, 색좌표상 b*가 양의 값이면, 즉, "+"이면 황색(yellow)이고, 음의 값이며, 즉, "-"이면 청색(blue)이다.
본 발명의 폴리에스테르 원사는 특히, 우수한 심색도와 의도하는 바에 따라 만족스러운 적색 색조 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 것으로, 원사 자체의 균일한 색 발현 및 직물상에서의 색 편차를 최소화하기 위한 측면에서 상기와 같은 범위의 L값, a*값, b*값을 갖는 것이 바람직하다.
특히, 기존의 카본 블랙 원착사는 대부분 a*가 음의 값을 나타내며 청색 색조로 제조되었으나, 본 발명은 카본 블랙의 입경을 최적화하여 짙은 흑색도와 함께 충분한 적색 색조를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 원사는 우수한 농색 발현 및 일광견뢰도를 갖는 것을 특징으로 하는 것으로, 바람직하게는 변형KES D-C 301A 7.7.2(Modified KES D-C 301A 7.7.2) 방법으로 측정한 일광견뢰도가 4급 이상, 좀더 바람직하게는 5급이 될 수 있다. 이로써, 본 발명의 폴리에스테르 원사는 시트 벨트 또는 다양한 직물로 제조시, 우수한 색상 등의 외관 유지 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 카본 블랙을 사용하여 폴리에스테르 원사를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 폴리에스테르 원사의 제조 방법은 a) 폴리에스테르 칩에 평균입경 15 nm 이하의 카본 블랙을 혼합하여 블랙 마스터 칩을 제조하는 단계, 및 b) 상기 블랙 마스터 칩과 폴리에스테르 칩을 함께 투입하여 용융 방사하고 연신하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 폴리에스테르 제조 공정의 실시 형태를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라, 상기 블랙 마스터 칩과 폴리에스테르 칩을 투입하여 용융 분산하는 장치를 나타낸 도면이다. 폴리에스테르 칩에 상기 카본 블랙을 혼합하여 블랙 마스터 칩을 제조하고, 이렇게 제조된 블랙 마스터 칩과 폴리에스테르 칩을 함께 투입하여 폴리에스테르 칩에 대해 블랙 마스터 칩을 일정 혼합비로 압출기(Extruder)내에 공급 하는 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따라, 상기 도 1의 장치를 사용한 용융 방사 및 연신 단계를 포함하는 폴리에스테르 원사 제조공정을 모식적으로 나타낸 공정도이다. 도 2에서 보는 바와 같이 본 발명의 폴리에스테르 원사의 제조 방식은 전술한 바와 같은 방식으로 제조된 블랙 마스터 칩과 폴리에스테르 칩을 함께 투입하여 용융시키며, 구금을 통해 방사된 용융 고분자를 급냉 공기(quenching-air)로 냉각시키고, 유제 롤(120)(또는 오일-젯)을 이용하여 미연신사에 유제를 부여하고, 전-집속기(pre-interlacer)(130)를 사용하여 일정한 공기압력으로 미연신사에 부여된 유제를 원사의 표면에 균일하게 분산시킬 수 있다. 이후, 다단의 연신장치(141~146)를 통하여 연신과정을 거친 후, 최종적으로 세컨드 집속기(2nd Interlacer, 150)에서 일정한 압력으로 원사를 인터밍글(intermingle)시켜 권취기(160)에서 권취하여 원사를 생산할 수 있다.
상기 공정에서 연신 과정은 폴리에스테르 장섬유 부분연신사(POY)를 5~6배 수준의 총연신비로 다단 연신시키며 수행할 수 있다. 특히, 종래에는 카본 블랙의 균일한 입도 확보가 어렵고 카본 블랙의 응집에 따른 균일 분산의 어려움으로 인하여 상기의 고(高)연신비를 적용한 연신 수행이 불가하였다. 그러나, 본 발명에서는 최적 입경 범위로 균일한 카본 블랙을 사용하여 5~6배의 고연신 수행을 통하여 기존에는 달성하기 어려운 고강력의 폴리에스테르 원사를 제조할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에서 상기 a) 단계의 카본 블랙 마스터 칩을 제조하는 단계는 미립자의 카본 블랙이 폴리에스테르 칩에 효과적으로 분산되도록 하는 수행하는 것이 바람직하며, 필요한 경우, 초음파 장치 또는 트윈스크류(Twin Screw)와 같은 교반기 등을 이용하여 카본 블랙의 초기 분산을 용이하도록 유도하거나, 또는 상기 혼합 공정을 2회 이상 여러 단계로 다시 세분화하여 폴리에스테르 칩 내에 카본 블랙이 효과적으로 균일하게 분산될 수 있도록 반복 수행하며 진행할 수도 있다.
상기 a) 단계에서 상기 카본 블랙의 함량은 원사의 총중량에 대하여 0.05 내지 8.0 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5.0 중량%, 좀더 바람직하게게는 0.3 내지 2.0 중량%가 되도록 혼합할 수 있다. 이를 위하여, 바람직하게는 상기 카본 블랙은 폴리에스테르 칩 100 중량부에 대하여 15 내지 25 중량부가 될 수 있으며, 좀더 바람직하게는 10 내지 20 중량부, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 중량부의 함량으로 혼합할 수 있다.
특히, 카본 블랙의 함량은 너무 과량으로 혼합시 과도한 농축에 의하여 폴리에스테르 칩 내에 카본 블랙의 분산이 용이하지 못하며, 너무 소량 혼합시에는 원 하는 색조 및 흑색도를 달성하기 어려워, 이를 감안하여 최적 범위로 투입하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 a) 단계는 250 내지 305 ℃, 바람직하게는 255 내지 300 ℃, 더욱 바람직하게는 260 내지 290 ℃에서 수행할 수 있으며, 열분해 및 이에 따른 고유점도 유지 측면에서 상기 공정 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 하는 폴리에스테르 원사의 제조방법.
본 발명의 제조 방법에서 상기 b) 단계는 블랙 마스터 칩과 폴리에스테르 칩을 1:10 내지 1:30의 중량 비율로 함께 투입할 수 있으며, 바람직하게는 1:14 내지 1:27, 더욱 바람직하게는 1:17 내지 1:24의 중량 비율로 투입하여 수행할 수 있다. 이를 위하여, 바람직하게는 상기 블랙 마스터 칩은 폴리에스테르 칩 100 중량부에 대하여 5 내지 10 중량부로 투입될 수 있으며, 좀더 바람직하게는 4 내지 7 중량부, 더욱 바람직하게는 3 내지 6 중량부의 함량으로 투입될 수 있다. 상기 블랙 마스터 칩과 폴리에스테르 칩의 혼합 비율은 최종 원사의 색조와 물성 측면에서 상기 범위로 유지되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 b) 단계는 최종 원사의 균일 색상 발현 및 일정한 강도 유지 측면에서 실시간으로 정량 투입 비를 유지하는 것이 바람직하다.
이같이 본 발명은 기존의 폴리에스테르 칩에 카본 블랙을 포함하는 마스터 배치를 일정 비로 혼합하여 폴리에스테르 원착사(Spun Dyede Yarn)를 제조함으로써, 선염, 후염의 공정을 생략할 수 있으며 선염, 후염 공정을 거친 제품 대비 세탁 견뢰도 및 일광 견뢰도가 우수한 특성을 지니고 있다.
본 발명의 폴리에스테르 원사는 시트 벨트(Seat Belt), 슬링(Sling), 로프(Rope) 등에 효과적으로 적용할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.
본 발명의 폴리에스테르 원사는 표면에 평균입경 15 nm이하의 카본 블랙을 효과적으로 분산시킴으로써, 시트 벨트 등의 다양한 제품 제조시 별도의 염색 공정 등을 생략할 수 있으며, 원사에 충분한 적색 색조 특성과 함께 짙은 흑색성을 나타내며, 장시간의 일광에 대하여도 우수한 견뢰도를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
고유점도 1.0 g/dL이고 폴리에틸렌테레프탈레이트를 70 중량% 이상 포함하는 폴리에스테르 칩 100 중량부에 대하여, 평균입경 10 nm, 비표면적 550 m2/g의 카본 블랙(Degussa社) 10 중량부의 함량으로 100:10의 중량비가 되도록 260 ℃에서 트윈스크류(Twin Screw)로 혼합하여 블랙 마스터 칩을 제조하였다.
도 1에 나타낸 바와 같은 장치를 사용하여, 상기 블랙 마스터 칩을 상기 폴리에스테르 칩 100 중량부에 대하여 10 중량부의 함량으로, 폴리에스테르 칩과 블랙 마스터 칩의 중량비가 100:10이 되도록 투입하여 약 270 ℃의 온도에서 용융하여 방사 구금을 통해 방사하고, 프리-인터레이서에 통과시키고, 고데트 롤러를 이용하여 방사속도 3500 m/min, 연신비 6 배, 이완율 2.0%, 열처리 온도 60~150 ℃의 조건으로 연신하였다.
상기 연신 후에, 2단 인터레이서를 이용하여, 상기 연신된 폴리에스테르 원사에 공기압력 3.0 kg/cm2로 인터밍글을 부여하고, 권취기로 권취하여 원사의 총중량에 대하여 약 0.8%의 함량으로 카본 블랙이 표면에 분산된 폴리에스테르 원사를 제조하였다.
실시예 2
평균입경이 15 nm, 비표면적 260 m2/g의 카본 블랙(Degussa社)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 원사의 총중량에 대하여 약 0.8%의 함량으로 카본 블랙이 표면에 분산된 폴리에스테르 원사를 제조하였다.
실시예 3
상기 블랙 마스터 칩을 30 중량부로 폴리에스테르 칩과 블랙 마스터 칩의 중량비가 100:30이 되도록 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 원사의 총중량에 대하여 약 2.4%의 함량으로 카본 블랙이 표면에 분산된 폴리에스테르 원사를 제조하였다.
실시예 4
상기 블랙 마스터 칩을 제조하는 공정에서 초음파 장치를 사용하여 카본 블랙과 폴리에스테르 칩의 혼합을 수행한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로, 원사의 총중량에 대하여 약 0.8%의 함량으로 카본 블랙이 표면에 분산된 폴리에스테르 원사를 제조하였다.
실시예 5
상기 블랙 마스터 칩을 제조하는 공정에서 상기 카본 블랙을 폴리에스테르 칩과 혼합하는 것을 공정상 3회 반복 실시한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로, 원사의 총중량에 대하여 약 0.8%의 함량으로 카본 블랙이 표면에 분산된 폴리에스테르 원사를 제조하였다.
비교예 1
평균입경이 30 nm, 비표면적 90 m2/g의 카본 블랙(Degussa社)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로, 원사의 총중량에 대하여 약 0.8%의 함량으로 카본 블랙이 표면에 분산된 폴리에스테르 원사를 제조하였다.
비교예 2
상기 카본 블랙의 함량을 30 중량부로 폴리에스테르 칩과 카본 블랙의 중량비가 100:30이 되도록 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로, 원사의 총중량에 대하여 약 2.4%의 함량으로 카본 블랙이 표면에 분산된 폴리에스테르 원사를 제조하였다.
비교예3
카본 블랙이 분산된 블랙 마스터 칩이 아닌 폴리에스테르 칩만을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 원사를 제조한 후에 염색 공정을 거쳐 블랙 색상을 나타내는 폴리에스테르 원사를 제조하였다.
상기 실시예 1~5 및 비교예 1~3에 따라 제조된 폴리에스테르 원사의 물성을 아래와 같은 방법으로 측정하였으며, 이렇게 측정된 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
강도 및 신도
인스트롱사의 저속 신장형 인장 시험기를 이용하여 시료길이 5 cm, 인장속도 50 cm/분의 조건으로 측정하였다.
일광견뢰도
변형 KES D-C 301A 7.7.2(KATRI의뢰) 방법으로 측정하였다.
L값( 심색도 ), 색도좌표상 a*값 및 b*값
분광광도계(Color-Eye 30000, Mecbeth사)를 사용하여 원사의 반사율을 측정한 후, 이를 CIE 76 CIE Lab 색차식의 계산식을 이용하여 계산하였다.
구분 카본블랙평균입경
(nm)		 강도
(g)		 신도
(%)		 L값 a*값 b*값 일광
견뢰도
(급)
실시예 1 10 8.5 14.0 17.20 0.18 -0.80 4-5
실시예 2 15 8.4 13.7 17.48 0.10 -1.10 4
실시예 3 10 8.1 13.2 16.88 0.07 -1.30 4
실시예 4 15 8.6 14.1 17.49 0.02 -1.0 4
실시예 5 15 8.7 14.1 17.60 0.01 -1.28 4
비교예 1 30 8.4 14.0 17.37 -0.10 -1.20 3-4
비교예 2 30 8.2 13.2 17.06 -0.18 -1.50 3-4
비교예 3 -/염색사 8.0 14.7 16.80 0.20 -0.60 3-4
이러한 물성 평가와 함께, 상기 실시예 1~5 및 비교예 1~3에 따라 제조된 폴리에스테르 원사에 대한 L값(심색도), 색도좌표상 a*값, 및 b*값을 그래프로 표시하여 도 3에 나타내었다. 또한, 상기 실시예 5 및 비교예 1에 따라 제조된 폴리에스테르 원착사 단면에서 카본 블랙의 분포도를 나타낸 사진을 각각 도 4a및 도 4b로 나타내었다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 표면에 평균입경 15 nm 이하의 카본 블랙이 분산된 실시예 1~5의 폴리에스테르 원사는 특히 심색도 L값 10.0~20.0, a*값 0.01~0.3, 및 b*값 -1.5~-0.5으로 짙은 흑색도와 함께 붉은 색조를 나타냄과 동시에, 장기간의 일광 하에서도 4 급 이상의 우수한 일광견뢰도를 갖는 것을 알 수 있다. 또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1~5의 카본 블랙 원착사는 모두 a*가 양의 값을 갖는 것으로 균일한 색 발현 및 직물상에서의 색 편차를 최소화할 수 있음을 알 수 있으며, 특히, 카본블랙의 입자 크기가 작을수록 그리고 원사내 함량이 적을수록 짙은 흑색과 함께 적색 색조 발현에 유리함을 나타냄을 알 수 있다.
반면에, 기존 방식으로 굵은 입자의 카본 블랙을 사용한 비교예 1~2의 폴리에스테르 원사는 도3에 나타낸 바와 같이 표색값이 적색조(a*) 측면에서 현저히 떨어지며 오히려 청색 색조를 나타내는 것을 알 수 있다. 다만, 기존의 염색 공정을 적용한 비교예 3의 염색사의 경우에 a*가 양의 값으로 붉은 색조의 블랙 색상을 나타내기는 한다.
그러나, 상기 비교예 1~3 의 폴리에스테르 원사는 모두 일광견뢰도 평가 결과가 3-4급 정도 밖에 되지 않아, 자동차의 시트 커버나 시트 벨트(Seat Belt) 등과 같이 장기간으로 장착하여 사용하는 경우에 탈염 및 이염이 발생할 수 있다. 특히, 비교예 1~2의 폴리에스테르 원사는 본 발명과 같이 원사내 카본 블랙이 분산된 원착사 형태이지만 카본 블랙을 기존의 굵은 입자 형태로 사용함으로써, 원사내 카본 블랙이 효과적으로 이뤄지지 않고 공정 및 가공 도중에 굵은 입자들이 탈락되어 보다 우수한 일광견뢰도를 확보하지 못하게 되는 것으로 보인다.
더욱이, 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 5에 따른 폴리에스테르 원착사(도 4a)가 비교예 1의 원착사(도 4b)에 비해 폴리에스터 원사 내 카본 블랙이 보다 균일하게 분산되어 있음을 알 수 있다. 특히, 도 4b에서 점선으로 표시한 바와 같이 비교예 1의 원착사는 카본 블랙이 균일하게 분산되지 않고 뭉쳐져 있는 것을 알 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 폴리에스테르 원착사는 카본 블랙이 효과적으로 분산되어야 우수한 물성 확보가 가능하고 미분산 입자에 따른 절사 횟수를 줄이고 모우 감소 등의 조업성을 확보할 수 있으며, 또한, 원사를 이용하여 제직시 직물상에서 균일한 색상을 확보할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 폴리에스테르 원사의 표면에 미립자의 카본 블랙을 효과적으로 분 산시킴으로써, 다양한 제품으로 가공시 별도의 염색 공정 등을 생략할 수 있으며, 우수한 심색도 및 견뢰도에 의해 탈염, 이염 등의 염려가 없고 원착사의 장점을 살린 여러 가지 패턴도 가능하기 때문에 가방지 및 텐트지로의 전개는 물론, 내구성과 리사이클링성 등 다양한 기능성을 이용한 카펫트, 쇼파 커버, 자동차의 시트 커버나 시트 벨트(Seat Belt), 슬링(Sling), 로프(Rope) 등의 다양한 분야 제품으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 블랙 마스터 칩과 폴리에스테르 칩을 투입하여 용융 분산하는 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리에스테르 원사의 제조공정을 모식적으로 나타낸 공정도.
도 3은 본 발명의 실시예 1~5 및 비교예 1~3에 따른 폴리에스테르 원사의 CCM 분석 결과를 나타낸 도표.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실시예 5 및 비교예 1에 따른 폴리에스테르 원착사 단면을 SEM으로 촬영한 사진.

Claims (12)

  1. 표면에 평균입경 15 nm 이하의 카본 블랙이 분산된 폴리에스테르 원사.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카본 블랙의 비표면적은 700 m2/g 이하인 폴리에스테르 원사.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원사내 카본 블랙의 함량은 0.05 내지 8.0 중량%인 폴리에스테르 원사.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 원사는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 70 중량% 이상 포함하는 것인 폴리에스테르 원사.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원사는 고유점도가 0.5 내지 2.0 dl/g인 폴리에스테르 원사.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 원사는 심색도 L값이 5.0 내지 30.0이며, 색도좌표상 a*값이 -0.3 내지 0.5이며, 및 b*값이 -3.0 내지 0.5인 폴리에스테르 원사.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원사는 변형 KES D-C 301A 7.7.2(Modified KES D-C 301A 7.7.2) 방법으로 측정한 일광견뢰도가 4급 이상인 폴리에스테르 원사.
  8. a) 폴리에스테르 칩에 평균입경 15 nm 이하의 카본 블랙을 혼합하여 블랙 마스터 칩을 제조하는 단계, 및
    b) 상기 블랙 마스터 칩과 폴리에스테르 칩을 함께 투입하여 용융 방사하고 연신하는 단계
    를 포함하는 폴리에스테르 원사의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 a) 단계에서 카본 블랙은 폴리에스테르 칩 100 중량부에 대하여 15 내지 25 중량부의 함량으로 혼합하는 폴리에스테르 원사의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 a) 단계를 250 내지 305 ℃로 수행하는 폴리에스테르 원사의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 블랙 마스터 칩과 폴리에스테르 칩을 1:10 내지 1:30의 중량 비율로 함께 투입하는 폴리에스테르 원사의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 블랙 마스터 칩은 폴리에스테르 칩 100 중량부에 대하여 5 내지 10 중량부로 투입하는 폴리에스테르 원사의 제조방법.
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