KR20110076122A - 우수한 흡한속건성 및 스트레치 특성을 갖는 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유 - Google Patents

우수한 흡한속건성 및 스트레치 특성을 갖는 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리부틸렌테레프탈레이트 중합물을 용용 방사하여 미연신사를 제조하고, 이를 가연하여 폴리부틸렌테레프탈레이트 가연사를 제조함에 있어서, 미연신사의 단면 및 섬도를 조정하여 흡한속건성, 스트레치성 및 염색성이 우수한 복합기능성 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유에 관한 것으로, 본 발명의 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유는 우수한 흡한속건성 및 스트레치 특성을 가지므로 기능성 스포츠웨어, 캐쥬얼웨어 및 이너웨어 등에 사용이 가능하다.
기능성 섬유, 폴리에스터, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 이형단면사, 흡한속건성, 스트레치성, 염색성

Description

우수한 흡한속건성 및 스트레치 특성을 갖는 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유{Polybutyleneterephthalate fiber with modified cross-section having superior sweat-absorbing, quick-drying & stretch properties}
본 발명은 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유에 관한 것으로, 폴리부틸렌테레프탈레이트 중합물을 용용 방사하여 미연신사를 제조하고, 이를 가연하여 폴리부틸렌테레프탈레이트 가연사를 제조함에 있어서, 미연신사의 단면 및 섬도를 조정하여 흡한속건성, 스트레치성 및 염색성이 우수한 복합기능성 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유에 관한 것이다.
최근 섬유 업계에서는 소비자들의 다양한 욕구에 따라, 고부가가치를 가지는 차별화 소재에 의한 다양한 종류의 기능성 섬유에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이러한 기능성 섬유를 제조하는 방법으로는 서로 점도가 다른 2 종류의 폴리머를 사이드-바이-사이드 형태의 단면상으로 복합 방사하여 복합 섬유를 제조하거 나, 용해도가 서로 다른 2 종류의 폴리머를 사용하여 해도형 복합 섬유를 제조하는 방법 등이 공지되어 있으며, 이러한 기능성 섬유의 소재로는 폴리에스테르 수지가 널리 사용되고 있다.
한편, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유는 폴리에스테르 섬유와 대비하여 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 즉, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유는 폴리에스테르 섬유에 비하여 탄성(스트레치성)이 우수하며, 이는 폴리부틸렌테레프탈레이트를 100%로 보았을 때 폴리에스테르 섬유는 55% 수준으로 알려져 있다. 또한 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유는 폴리에스테르 섬유에 비하여 터치감이 부드러우며, 저온 염색(100℃)이 가능한 소재라는 장점도 가지고 있다.
그러나, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유는 이러한 장점을 가지고 있음에도 불구하고 폴리부틸렌테레프탈레이트 중합물을 용융 방사하여 원형단면의 미연신사를 제조하고 이를 가연할 경우에는 소재 특성에 의한 스트레치 특성은 발현되나, 모세관 현상이 발현될 수 있는 원사 단면내 채널 형성이 되지 않아 흡수성 및 속건성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 폴리부틸렌테레프탈레이트의 장점인 우수한 스트레치 특성 및 염색성을 그대로 유지하는 한편, 이형단면을 적용하여 흡한속건 기능성을 동시에 갖는 복합기능성 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 폴리부틸렌테레프탈레이트 중합체를 하기 (1) 내지 (4)의 조건을 만족하는 방사구금을 사용하여 용융방사함으로써 미연신사를 제조하는 단계 및 상기 미연신사를 연신시키는 단계를 포함하여 제조되며, 단사 섬도가 1.0~3.0 데니어인 것을 특징으로 하는 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유에 관한 것이다.
(1) B ≥ 2 x A
(2) C ≥ 2.5 x B
(3) 방사구금 단면적(㎟) ≤ 날개수(3 또는 4) x 0.04
(4) 단면 형태 : 삼엽 또는 사엽
(여기에서 A는 각 삼엽 또는 사엽 방사구금에서 중간 부분의 엽 폭, B는 각 삼엽 또는 사엽 방사구금에서 말단 원형 부분의 직경, C는 각 삼엽 또는 사엽 방사 구금에서 엽 길이이다)
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유는, 흡수성이 80 mm/10분 이상, 건조성이 5 g/202.5㎠ 이상이며, 스트레치성이 35% 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유에 있어서, 상기 미연신사는 방사속도 2,000~2,600 m/분으로 방사되어 제조되며, 110~120%의 신도 및 2.5~3.0 g/데니어의 물성을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유에 있어서, 상기 미연신사를 연신시키는 단계는 가연속도 500 m/분, 연신비 1.3~1.4, 가연 벨트선속도/사속비 1.45~1.55, 핫플레이트 온도 170~190 ℃ 조건으로 가연하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유는, 폴리부틸렌테레프탈레이트 중합물을 용용 방사하여 미연신사를 제조하고 이를 가연하여 가연사를 제조함에 있어서, 미연신사의 단면 및 섬도를 조정하여 흡한속건성(흡수성 80mm/10분 이상, 건조성 5 g/202.5cm2 이상), 스트레치성(권축 35% 이상) 및 염색성이 우수한 복합기능성을 구현하는 것이 가능하다.
이하에서 도면 및 실시예 등을 참고하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 다만 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 목적일 뿐, 본 발명이 여기에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 방사구금의 삼엽 단면 개략도이고, 도 2는 사엽 단면 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유는, 폴리부틸렌테레프탈레이트 중합체를 하기 (1) 내지 (4)의 조건을 만족하는 방사구금을 사용하여 용융방사함으로써 미연신사를 제조하는 단계 및 상기 미연신사를 연신시키는 단계를 포함하여 제조되며, 단사 섬도가 1.0~3.0 데니어 범위에 있다.
(1) B ≥ 2 x A
(2) C ≥ 2.5 x B
(3) 방사구금 단면적(㎟) ≤ 날개수(3 또는 4) x 0.04
(4) 단면 형태 : 삼엽(三葉) 또는 사엽
(여기에서 A는 각 삼엽 또는 사엽 방사구금에서 중간 부분의 엽 폭, B는 각 삼엽 또는 사엽 방사구금에서 말단 원형 부분의 직경, C는 각 삼엽 또는 사엽 방사구금에서 엽 길이이다)
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유를 제 조하는 방법은, 먼저 통상의 폴리부틸렌테레프탈레이트 중합물을 상기 (1)~(4)의 조건을 만족하는 도 1 또는 도2에 도시된 방사구금을 사용하여 2000~2600 m/분의 속도로 방사하여 110~120%의 신도, 2.5~3.0 g/데니어의 물성을 갖도록 미연신사를 제사한다
이때 상기 미연신사는 방사구금에서 용융 방사된 후, 방사구금 직하에 설치된 20mm이하의 지연 냉각부를 통과시켜 지연 냉각시킨 다음, 냉풍취출면과 필라멘트 간의 최대 거리가 2~30mm로 제어된 냉각부를 통과시키는 것이 바람직하다. 상기와 같이 노즐 직하의 지연 냉각부의 길이를 짧게 하고, 냉풍 취출면과 필라멘트간의 거리를 짧게 제어함으로써 필라멘트간의 균일 냉각을 가능하게 하여 섬유 제조의 공정성 및 물성을 개선할 수 있다. 노즐 직하 지연 냉각부의 길이가 20mm를 넘으면 공정성이 저하되며, 냉풍취출면과 필라멘트 간의 거리가 30mm를 초과하면 물성이 불균일해지고 공정성도 저하되는 문제가 있다.
이어서, 상기 미연신사를 가연(Draw-Texturing)속도 500 m/분, 연신비 1.3~1.4, 가연 벨트선속도/사속비 1.45~1.55, 핫플레이트 온도 170~190℃ 조건으로 가연하여 이형단면 섬유를 최종적으로 제조한다. 상기 최종 가연사의 단사섬도는 1 ~ 3 데니어인 것이 바람직하다.
폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면이 아닌 원형단면 미연신사를 가연할 경우에는 소재 특성에 의한 스트레치 특성은 발현되나, 모세관 현상이 발현될 수 있는 원사 단면내 채널 형성이 되지 않아 흡수성 및 속건성이 저하되는 문제가 있다. 이형단면 방사구금을 적용할 경우에 단사섬도가 1 데니어 미만일 경우에는 흡수성 및 속건성은 확보되나 스트레치 특성이 저하되며, 단사섬도가 3 데니어를 초과할 경우에는 흡수성 및 속건성과 스트레치 특성이 같이 저하되고 염색성도 불량해지는 문제가 있다.
본 발명에 따른 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유는, 상기와 갖은 제조 공정을 거침으로써, 폴리부틸렌테레프탈레이트의 장점인 우수한 스트레치 특성 및 염색성을 그대로 유지하는 한편, 이형단면을 적용하여 흡한속건 기능성을 동시에 구현할 수 있다. 상기와 같이 제조된 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유는, 흡수성이 80 mm/10분 이상, 건조성이 5 g/202.5㎠ 이상이며, 스트레치성이 35% 이상의 물성을 가진다.
본 발명에 의해 제조된 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유는 우수한 흡한속건성 및 스트레치 특성을 가지므로 기능성 스포츠웨어, 캐쥬얼웨어 및 이너웨어 등에 사용이 가능하다.
         
이하에서는 다음과 같이 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명할 것이나, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1
고유점도 0.84의 폴리부틸렌테레프탈레이트 중합물을 방사온도 260℃, 방사 구금 치수는 A, B, C가 각각 0.07/0.16/0.40mm, 방사구금 길이가 0.5mm이며 최종 가연사의 단사섬도가 1.4 데니어가 되도록 토출량을 조절하여 방사속도 2,400m/분에서 용융 방사하였다.  이 미연신사를 가연(Draw-Texturing)속도 500 m/분, 연신비 1.35, 가연 벨트선속도/사속비 1.50, 핫플레이트 온도 180℃ 조건으로 가연하여 폴리부틸렌테레프탈레이트 가연사를 제조하였다.
미연신사 물성, 연신조건 및 연신사 물성 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 2
가연사의 최종 단사섬도를 2.3 데니어로 적용한 것 외엔 실시예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 1
미연신사를 홀직경 0.23mm, 홀길이 0.46mm인 원형단면 방사구금을 사용하여 적용한 것 외엔 실시예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 2
가연사의 최종 단사섬도를 0.7 데니어로 적용한 것 외엔 실시예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 3
가연사의 최종 단사섬도를 4.0 데니어로 적용한 것 외엔 실시예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.
<표 1>
Figure 112009081173553-PAT00001
** 물성 측정방법 **
1) 흡수성 및 건조성 측정방법 : JIS L 1096
2) 권축(CR%) 측정방법
[측정 기기]
- Texturm at ME(MAGAZINE)
- 드라이 오븐
- 데니어 릴(둘레 1 M)
[측정 방법]
- 시료 상태 : 타래 형태, 2,500 dtex(약 2,800 den)
- 열처리 : 120 ℃에서 10분간 건열 처리, 열처리시 초하중5g(0.0018 g/d)
- 길이 측정( Lg → Lz 순으로 측정, 도 3 참조)
* Lg : 열처리 후 초하중5g(0.0018 g/d) 및 본하중 250 cN(0.09 g/d)을 부여하고 10초간 방치한 길이
* Lz : Lg 측정한 다음 본하중을 제거하고 10분간 방치 후 권축에 의해 회복된 길이
[산출 인자]
- 권축 회복율(Climp Contraction)=(Lg-Lz)/Lg x 100%
- Aerocool 기준 권축 회복율 13-14% 수준 발현됨.
3) 염색성
   우수 : ●, 양호 : ▲, 불량 : X
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유(실시예 1, 2)는 단면이 원형으로 이루어진 통상적인 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유에 비하여 스트레치 특성은 비슷하나 흡수성 및 속건성이 월등하게 향상됨을 알 수 있다. 또한, 최종 단사 섬도가 0.7인 비교예 2의 경우 최종 단사 섬도가 1.4 및 2.3인 본 발명에 따른 실시예 1 및 2에 비하여 흡수성 및 속건성은 확보되나 스트레치 특성이 저하됨을 알 수 있다. 또한 최종 단사 섬도가 4.0인 비교예 3의 경우 흡수성 및 속건성과 스트레치 특성이 같이 저하되고 염색성도 불량해지는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 방사구금의 삼엽 단면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 방사구금의 4엽 단면 개략도이다.
도 3은 권축 측정 기기에서 열처리 후 하중 부여 전후 권축의 회복된 정도를 도시한 도면이다.

Claims (4)

  1. 폴리부틸렌테레프탈레이트 중합체를 하기 (1) 내지 (4)의 조건을 만족하는 방사구금을 사용하여 용융방사함으로써 미연신사를 제조하는 단계 및 상기 미연신사를 연신시키는 단계를 포함하여 제조되며, 단사 섬도가 1.0~3.0 데니어인 것을 특징으로 하는 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유.
    (1) B ≥ 2 x A
    (2) C ≥ 2.5 x B
    (3) 방사구금 단면적(㎟) ≤ 날개수(3 또는 4) x 0.04
    (4) 단면 형태 : 삼엽 또는 사엽
    (여기에서 A는 각 삼엽 또는 사엽 방사구금에서 중간 부분의 엽 폭, B는 각 삼엽 또는 사엽 방사구금에서 말단 원형 부분의 직경, C는 각 삼엽 또는 사엽 방사구금에서 엽 길이이다)
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유는 흡수성이 80 mm/10분 이상, 건조성이 5 g/202.5㎠ 이상이며, 스트레치성이 35% 이상인 것을 특징으로 하는 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유.
  3. 제1항에 있어서, 상기 미연신사는 방사속도 2,000~2,600 m/분으로 방사되어 제조되며, 110~120%의 신도 및 2.5~3.0 g/데니어의 물성을 갖는 것을 특징으로 하 는 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유.
  4. 제1항에 있어서, 상기 미연신사를 연신시키는 단계는 가연속도 500 m/분, 연신비 1.3~1.4, 가연 벨트선속도/사속비 1.45~1.55, 핫플레이트 온도 170~190 ℃ 조건으로 가연하는 것을 특징으로 하는 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유.
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