KR20110076349A - 중공 분할형 복합섬유용 방사구금, 이를 이용하여 제조된 복합섬유 및 이의 제조방법 - Google Patents

중공 분할형 복합섬유용 방사구금, 이를 이용하여 제조된 복합섬유 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중공 분할형 복합섬유용 방사구금, 이를 이용하여 제조된 복합섬유 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 중공 분할형 복합섬유용 방사구금에 있어서, 환상 횡단면의 원주 방향으로 슬릿이 소정 간격을 두고 1개 내지 8개로 배치되어 홀을 구성하고,(1)구금 홀의 중공률(%)과 (2)구금 홀의 면적률(%)이 하기 범위를 만족하여 방사조업성이 우수한 중공 분할형 복합섬유용 방사구금에 관한 것이고, 이를 사용하여 섬유 표면에 모우, 핌사 등의 결점이 없으며, 분할성능이 우수하며, 부드러운 터치를 갖는 직물 또는 편물을 제조할 수 있는 중공 분할형 복합섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
(1) 50≤(r/R)×100≤80
(2) 30≤(πr2/πR2)×100≤70
r : 구금 홀의 내측 원의 반지름(cm)
R : 구금 홀의 외측 원의 반지름(cm)
중공 분할형 복합섬유, 폴리에스테르, 폴리아미드, 방사 구금, 중공률, 홀 단면적, 배면압, 방사 조업성, 부드러운 터치

Description

중공 분할형 복합섬유용 방사구금, 이를 이용하여 제조된 복합섬유 및 이의 제조방법{MODIFIED SPINNERET FOR HOLLOW SEPARATE TYPE COMPOSITE FIBER, COMPOSITE FIBER MANUFACTURED BY USING THE SPINNERET AND METHOD OF MANUFACTURING THE COMPOSITE FIBER}
본 발명은 중공 분할형 복합섬유용 방사구금, 이를 이용하여 제조된 복합섬유 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 중공 분할형 복합섬유용 방사구금을 사용하여 방사 작업성이 우수하고, 이를 이용하여 우수한 박리 분할 성능과 부드러운 터치를 나타내는 중공 분할형 복합섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
종래로부터 폴리에스테르 성분과 폴리아미드 성분의 두 가지 폴리머를 사용하여 복합방사 제품을 제조한 후, 직물 및 편물로 만들어 분할 가공 처리하여 촉감이 부드러운 분할형 복합 섬유 직물을 제조하는 방법은 많이 알려져 왔다.
기존에는 주로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 폴리아미드(나일론, Nylon 6)의 분할형 복합섬유를 이용하여 벤질알코올로 나일론을 팽창시키고, 열수축하는 것에 의하여 분할 처리 하는 제조방법이 알려져 있다. 또한, 일본특허공개 제1995-3634호에서는 중공 횡단면을 가지고 폴리에스테르(PET)성분 및 폴리아미 드(Polyamide)성분이 환상 횡단면의 원주 방향에 교대로 배치되는 분할형 복합 섬유를 제직 또는 편직 후에 염색한 색 가공 공정으로 복합섬유를 분할하고 극세 섬유를 제조하는 방법에 있어서, 마이크로파 조사 장치 부착 상압 스티머를 이용하고, 확포 상태로 알칼리 감량 가공 및 폴리아미드 팽창 처리를 1공정 연속 처리로 행하는 것을 특징으로 하는 분할형 복합섬유의 제조방법을 제안하였다. 또한, 일본특허공개 제1995-3638호에서는 상기 일본특허공개 제1995-3634호와 마찬가지로 중공 횡단면을 가지는 복합섬유를 제조한 후, 알칼리 감량 가공하여 이소프로필 알코올 및 물의 혼합액으로 처리하여 분할하는 것을 특징으로 하는 분할형 복합섬유의 제조방법을 제안하였다.
그러나, 상기 가공 공법을 사용하기 전에 사용되는 섬유인 폴리에스테르(Polyester) 성분 및 폴리아미드(Polyamide) 성분이 환상 횡단면의 원주 방향에 교대로 배치되는 분할형 복합섬유를 제조하기 위해서는 일반적인 방사 구금 및 방사 조건을 사용하게 되면 여러 가지 문제점이 발생한다. 특히, 방사 시 구금에서 폴리머 토출 이후 폴리머가 끊어지는 현상(Blow-out) 및 방사 사절 발생으로 인하여 방사 조업성이 불량하며, 사절이 발생하지 않고 권취기에 권취된 섬유 또한 섬유 표면에 모우 및 핌사 등에 의한 결점이 발생하기 쉬우며, 특히 환상 횡단면의 원주 방향에 교대로 배치되는 분할형 복합섬유 단면을 형성하기 어려운 문제점들을 가지고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 섬유의 단면 형태가 중공 환상 단면을 갖도록 하는 단면 형태로 방사 작업성이 우수한 방사구금을 제공하고, 이러한 특수한 형태의 방사구금을 사용하여 폴리에스테르계 성분과 폴리아미드계 성분의 두 가지 성분이 중공 환상 횡단면의 원주 방향에 교대로 배열되는 분할 성능이 우수한 중공 분할형 복합섬유 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 섬유 표면에 모우, 핌사 등의 결점이 없는 복합섬유 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 복합섬유를 사용하여 미리 설계된 조건으로 알칼리 감량 가공을 하여 분할시키거나 폴리아미드계 성분을 팽윤시키는 팽윤제를 사용하여 분할시키는 방법을 사용하여 종래 기술 수준 이상의 박리 분할 효과와 부드러운 터치를 나타내는 직물 또는 편물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 중공 분할형 복합섬유용 방사구금에 있어서, 환상 횡단면의 원주 방향으로 슬릿이 소정 간격을 두고 1개 내지 8개로 배치되어 홀을 구성하고,(1)구금 홀의 중공률(%)과 (2)구금 홀의 면적률(%)이 하기 범위를 만족하는 중공 분할형 복합섬유용 방사구금을 제공한다.
(1) 50≤(r/R)× 100≤80
(2) 30≤(πr2/πR2)× 100 ≤70
r: 홀의 내측 원의 반지름(cm)
R: 홀의 외측 원의 반지름(cm)
또한, 본 발명은 중공 분할형 복합섬유의 제조방법에 있어서, 폴리에스테르계 성분과 폴리아미드계 성분의 두 가지 폴리머를 각각 용융하여 각각의 용융물을 형성하는 용융단계; 상기 용융단계를 거친 각각의 용융물을 상기의 방사구금의 슬릿에 투입하여(3)구금 홀의 배면압(P, 단위: Kgf/cm2)이 하기 범위를 갖도록 방사하는 복합방사 단계; 를 포함하는 중공 분할형 복합섬유의 제조방법을 제공한다.
(3) 20≤{(2× B2× L×Q×u)/(A3× 10-7)}× K≤150
B: 홀의 둘레길이(cm)
L: 캐필러리 심도(cm)
Q: 홀 당 토출량(g/sec)
u: 점도(poise)× 밀도(g/cm2)
A: 홀의 단면적(cm2)
K: 10.1972(상수)
또한, 본 발명은 상기 복합방사 단계이후 15 내지 40mpm의 속도로 진행되는 냉각 및 고화단계; 및 상기 냉각 및 고화단계를 거쳐 600 내지 2,500mpm의 1차 고뎃롤러 속도 와 3,000 내지 5,000mpm의 2차 고뎃롤러 속도의 연신단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조된 중공 분할형 복합섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 중공 분할형 복합섬유를 알칼리 감량가공 또는 폴리아미드계 성분을 팽윤시키는 팽윤제를 사용하여 분할된 섬유를 포함하는 직물 또는 편물을 제공한다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 복합섬유 제조 시 특수한 형태의 방사구금을 사용하여 섬유의 단면 형태를 형성하며, 본 발명의 방사구금을 사용하고, 특정한 방사조건을 설정하는 방법으로 방사작업성이 우수하며 섬유 표면에 모우, 핌사 등의 결점이 없는 우수한 복합섬유를 제조할 수 있고, 이렇게 제조된 복합섬유를 이용하여 분할성능이 우수하고 부드러운 터치를 갖는 직물 또는 편물을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사구금 홀의 횡단면도이다. 도 1을 참조하면, 환상 횡단면의 원주 방향으로 슬릿(S)의 개수나 모양을 달리하여 (a)~(f)와 같이 다양하게 구성한 홀의 단면 형태를 예시한 것이다. 이러한 홀의 형태를 달리하여 방사 조업성을 조절하여 섬유에 결점이 없는 중공 분할형 복합섬유를 제조할 수 있다. 여기서, S는 슬릿이고, r은 내측 원의 반지름이고, R은 외측 원의 반지름이다.
본 발명은 폴리에스테르(Polyester) 성분 및 폴리아미드(Polyamide) 성분이 환상 횡단면의 원주 방향에 교대로 배치되는 형태의 중공 분할형 복합섬유의 단면을 제조하기 위해서는 아래의 두 가지 값(중공률 및 면적률)을 동시에 만족하여야 한다. 즉, 본 발명은 중공 분할형 복합섬유용 방사구금에 있어서, 환상 횡단면의 원주 방향으로 폴리머 토출을 위한 슬릿이 소정 간격을 두고 1개 내지 8개로 배치되어 방사구금 1개의 홀(Hole)을 구성하고, (1)구금 홀의 중공률(%)과 (2)구금 홀의 면적률(%)이 하기 범위를 만족하는 중공 분할형 복합섬유용 방사구금을 제공한다.
(1) 50≤(r/R)ㅧ 100≤80
(2) 30≤(πr2/πR2)ㅧ 100 ≤70
r: 홀의 내측 원의 반지름(cm)
R: 홀의 외측 원의 반지름(cm)
구체적으로 설명하면, 본 발명의 환상 횡단면의 원주 방향에 교대로 배치되 는 분할형 복합섬유를 제조하기 위하여 본 발명의 방사구금 1개의 홀을 구성하는 슬릿의 개수가 1 내지 8개, 좋기로는 2개 내지 4개인 것이 좋다. 슬릿의 개수가 1미만인 것은 방사 자체가 불가능하고, 슬릿의 개수가 8을 초과하면 구금 제작 작업이 어려워지고, 제작비용 또한 많이 높아지며, 방사 작업 시 많은 슬릿으로 인하여 서로 간섭을 받아 방사조업성이 불량해질 우려가 있다.
또한, (1)구금 홀의 내측원과 외측원의 반지름에 의한 구금 홀의 중공률이 50% 내지 80%을 만족하는 것이 바람직하다. 좋기로는 60% 내지 70%이다. 구금 홀의 중공률이 50%미만이면, 환상 횡단면의 원주 방향에 각 성분이 교대로 배치되는 단면이 아닌 하나의 성분 안에 중공이 가두어지는 형태가 발생하기 쉬우며, 80%를 초과하고 중공률이 너무 높아 중공을 형성하기 위하여 떨어져서 배치되어 있는 슬릿에서 폴리머가 토출되면서 원활히 붙지 않아 중공 형성이 제대로 되지 않는 (중공파괴) 현상이 발생하기 쉬우며, 그로 인하여 방사 사절 및 섬유 표면에 결점(모우, 핌사 등)을 발생시키는 요인이 될 수 있다.
또한, (2) 구금 홀의 내측 원과 외측 원의 반지름에 의한 면적률이 30% 내지 70%를 만족하는 것이 바람직하다. 좋기로는 40% 내지 60%이다. 면적률이 30%미만인 경우, 각 성분이 환상 횡단면의 원주 방향에 교대로 배치되는 단면이 아닌 하나의 성분 안에 중공이 가두어지는 형태가 발생하기 쉬우며, 70%를 초과하면 면적률이 너무 높아 중공을 형성하기 위하여 떨어져서 배치되어 있는 슬릿에서 폴리머가 토출되면서 원활히 붙지 않아 중공 형성이 제대로 되지 않는 (중공파괴) 현상이 발생하기 쉬우며, 그로 인하여 방사 사절 및 섬유 표면에 결점(모우, 핌사 등)을 발생 시키는 요인이 되기도 한다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 방사구금을 사용하여 하기의 방법으로 중공 분할형 복합섬유를 제조하는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 복합방사 장치의 모식도이다. 도 1을 참조하면, 각각 다른 원료가 투입되는 압출기(1,2)를 통과하는 용융단계 S100을 거쳐 토출공을 통해 방사된 개개의 섬유상 중합체를 각각의 방사구금과 상기 방사구금 바로 밑에서 중공 분할형의 방사구금을 포함하는 방사팩(3)을 통과하는 방사단계 S200를 거쳐 냉각 및 고화부(4)에서 고화 공정 중 유제공급부(5)에서 유제가 공급되며 냉각 및 고화단계 S300이 진행된 후 1차고뎃롤러(6)와 2차고뎃롤러(7)를 통해 연신단계 S400를 거쳐 권취부(8)에서 권취하여 중공 분할형 복합섬유를 수득하게 된다.
본 발명의 제조방법을 구체적으로 설명하면, 우선, 폴리에스테르계 성분(A 성분)과 폴리아미드계 성분(B 성분)의 두 가지 폴리머를 각각 용융하여 각각의 용융물을 형성하는 용융단계 S100를 진행하되, 원사 단면을 형성하는 두 폴리머 중 B성분(폴리아미드계 성분)의 함량은 10 내지 90중량%, 좋기로는 25 내지 65중량%로 포함되도록 하는 것이 최종 섬유 제조 시 부드러운 터치를 나타내기에 좋다. 각 성분을 칩화하여 용융하는 경우, 용융에 앞서 A성분(폴리에스테르계 칩(Chip))을 수분율 0~400ppm이하, 바람직하게는 100ppm이하가 되도록 60 내지 180℃에서 건조를 진행한다. 좋기로는 100 내지 160℃이다. 폴리머 중합 이후 칩화 하지 않고 직접 방사기로 이송하여 방사를 진행할 경우 건조 공정이 필요 없다. 또 다른 한 종류인 B성분(폴리아미드계 칩)은 수분율 0~800ppm이하, 바람직하게는 200ppm이하가 되도록 40 내지 160℃에서 건조를 진행한다. 좋기로는 80 내지 120℃이다. 폴리아미드계 칩은 건조기가 없어, 건조를 진행하기 원활하지 않은 경우, 건조를 진행하지 않아도 큰 영향을 주지 않는다. 건조이후, A성분(폴리에스테르계 성분) 및 B성분(폴리아미드계 성분) 각각을 별도의 용융 압출기에 투입하여 A성분(폴리에스테르계 성분)의 경우 온도 250 내지 320℃, 좋기로는 270 내지 300℃에서 용융하는 것이 좋고, B성분(폴리아미드계 성분)의 경우 200 내지 280℃, 좋기로는 220 내지 260℃에서 용융하여 용융단계를 진행하는 것이 각 성분이 원활하게 용융이 되어 방사성을 높이는데 좋다.
상기 용융단계를 거친 각각의 용융물을 방사팩을 거쳐 250 내지 320℃, 좋기로는 265 내지 290℃ 온도에서 방사단계를 진행한다. 용융단계를 거친 용융물은 방사조업성 및 점도 저하를 방지하기 위하여 1~30분의 체류시간을 가지며, A성분과 B성분의 두 가지 폴리머를 복합방사 하므로, 각 폴리머의 점도 저하 및 열분해 등을 감안하여 상기 범위의 방사 온도에서 방사시키는 것이 좋다. 왜냐하면, 상기 체류시간이 너무 길어지거나 방사 온도가 높으면 열분해로 인한 점도저하(IV drop)나타날 우려가 있기 때문이다.
특히 본 발명은 방사단계에서, 상기에 기술한 본 발명의 방사구금의 슬릿에 투입하여(3)구금 홀의 배면압(P, 단위: Kgf/cm2)이 하기 범위를 갖도록 방사하는 복합방사단계 S200;를 진행하는 것이 방사조업성이 우수하며, 섬유에 결점이 없는 복 합섬유를 제조할 수 있다.
(3) 20≤{(2× B2×L× Q×u)/(A3×10-7)}×K≤150
B: 홀의 둘레길이(cm)
L: 캐필러리 심도(cm)
Q: 홀 당 토출량(g/sec)
u: 점도(poise)×밀도(g/cm2)
A: 홀의 단면적(cm2)
K: 10.1972(상수)
상기와 같이 구금 배면압을 산출했을 때, 구금배면압이 20 내지 150 Kgf/cm2를 만족하는 것이 바람직하다. 좋기로는 30 내지 80 Kgf/cm2이다. 구금배면압이 150 Kgf/cm2를 초과하면 방사 시작 시 초기 팩 내압이 높으며, 방사 시간이 경과함에 따라 팩 내압도 지속적으로 같이 상승하며 일정시간 이후에는 그 상승 폭이 급격히 올라가게 되어 방사조업성이 불량해지는 원인이 된다. 20 Kgf/cm2 미만인 경우 구금 상부 면에 폴리머 체류가 생겨 폴리머 흐름 상태가 나빠질 수 있으며, 이에 따라 제조되는 섬유의 데니어 이상, 균제도 불량, 품질 불량, 방사 사절의 증가 등의 문제를 야기 시킬 우려가 있다.
상기 복합방사단계 이후, 냉각 및 고화(Quenching)단계 S300이 진행될 수 있는데, 단면의 형태를 제어하고 섬유의 균제도 향상을 위해 15 내지 40mpm(meter per minute;m/min)의 속도로 진행시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 방사구금과 냉각 영역 사이에 230 내지 350℃, 좋기로는 260 내지 320℃ 사이의 온도를 유지시키는 추가 히터(Heater)를 구금 아래 배치하여 두 폴리머의 결정화 속도 차이를 제어하게 된다. 또한, 냉각 및 고화 공정 이후 원활한 방사 및 권취를 위하여 유제가 공급될 수 있는데, 유제공급은 고화 영역에 가이드를 설치한 가이드에서 유제 분사 방식이나 오일 롤러 방식이 사용될 수 있으며, 두 방식 중 어떤 방식을 사용하더라도 무관하다.
상기 냉각 및 고화, 유제 공급 공정 이후 600 내지 2,500mpm의 1차 고뎃롤러 속도 와 3,000 내지 5,000mpm의 2차 고뎃롤러 속도의 연신단계 S400가 진행될 수 있다. 상기 1차 고뎃 롤러(Godet Roller) 속도는 600 내지 2,500, 좋기로는 1,000 내지 2,000mpm, 온도는 40 내지 100℃, 좋기로는 50 내지 90℃에서 진행되는 것이 바람직하다. 상기 1차고뎃롤러의 연신속도가 600mpm 미만인 경우, 원사의 경시별 물성 변화가 생길 우려가 있고, 1차 고뎃 롤러에 진입하는 힘이 부족하여 안정적인 조업이 어려울 우려가 있으며, 2,500mpm을 초과하면, 모우 또는 단사절이 발생될 우려가 있다. 또한, 1차 고뎃 롤러의 온도가 40℃ 미만이면, 연신 온도가 너무 낮아 A성분의 연신에 의한 분자쇄의 배향이 충분히 일어나지 않을 우려가 있으며, 100℃를 초과하면, 고뎃 롤러에서 사 떨림이 커져 연신 시 사절이 발생될 우려가 있다.
또한, 2차 고뎃 롤러 속도는 3,000 내지 5,000mpm, 좋기로는 3,500 내지 4,500mpm이 방사조업성을 고려하면 안정적이며, 열고정 온도는 80 내지 140℃, 좋기로는 100 내지 120℃에서 진행되는 것이 바람직하다. 상기 2차 고뎃 롤러 속도가 3,000mpm 미만인 경우, 방사된 원사의 물성, 특히 강신도가 낮아지고 생산성이 저하되게 되며, 5,000mpm을 초과하면 사도상 원사 떨림이 발생할 우려가 있으며, 권취 시 적정 장력을 관리하기 위하여 2차 고뎃 롤러와 권취기와의 속도 차이가 커져야 하므로 이후 사절 발생 및 원사 케?? 형태의 안정성이 떨어질 우려가 있다. 또한, 상기 연신 시 2차 고뎃 롤러의 열고정 온도가 80℃미만인 경우, 경시에 따른 강신도 등의 물성 변화가 발생할 우려가 있으며, 140℃를 초과하면 고뎃 롤러 상에서 사 떨림이 커져 안정한 조업이 곤란할 우려가 있다.
또한, 상기 연신단계가 진행됨에 있어서, 연신비는 1.5 내지 5.0이 바람직하며, 상기 연신비가 1.5 미만인 경우, 섬유의 강신도가 저하될 우려가 있으며, 5.0을 초과하면 방사시 사절이 발생하거나 최종 원사에 있어서 결점이 나타날 우려가 있다.
이와 같이 제조된 중공 분할형 복합섬유는 폴리에스테르계 성분과 폴리아미드계 성분의 두 가지 성분이 중공 환상 횡단면의 원주 방향에 교대로 배열된 형태이며, 이러한 형태의 복합섬유를 알칼리 감량 가공을 하여 분할시키거나 폴리아미드계 성분을 팽윤시키는 팽윤제를 사용하여 분할시키는 방법을 사용하여 복합섬유가 제조되며, 이를 이용하여 부드러운 터치를 지니는 직물 또는 편물로 제조될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예의 방법에 따라 제조된 중공 분할형 복 합섬유의 단면형태를 나타낸 SEM 사진이다. 도 3을 참조하면, (a)중공 분할형 복합섬유의 분할 전의 섬유 한 가닥의 형태이고,(b)는 통상의 알칼리 감량으로 분할 후의 섬유 복수개의 형태로서, A는 폴리에스테르계 섬유, B:는 폴리아미드계 섬유를 나타낸다.
상술한 바와 같이 본 발명은 방사구금의 중공률, 구금 홀면적률 및 방사단계에서의 구금 배면압 제어를 통해 방사조업성 매우 뛰어나고, 섬유 표면에 모우, 핌사 등의 결점이 없으며, 분할성능이 우수한 복합섬유를 제조할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 제조 방법으로 제조된 복합섬유를 이용하여 부드러운 터치를 갖는 직물 또는 편물을 제조할 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.
실시예 1
2개의 고뎃 롤러를 가지는 통상의 스핀 드로우 복합방사 설비를 이용하여 A성분은 폴리에스테르 칩을 사용(함량 70 %)하고, B성분은 나일론 6 칩을 사용(함량 30 %)하여 복합방사 섬유를 제조하였다. 방사단계에서 방사 구금의 배면압이 43 Kgf/cm2이 걸리는 구금을 사용하였으며, 섬유 한 개의 필라멘트를 구성하는 구금에서의 한 홀을 구성하는 슬릿(slit)은 2개로 구성되고, 구금홀의 중공률 65%와 면적 률 43%을 갖는 방사구금을 사용하였다. 278℃의 방사온도에서 방사 후, 25mpm의 풍량 속도로 냉각 및 고화시키는 공정을 거쳤다. 이후 오일 롤러를 사용하여 유제를 부착하였으며, 연신공정에서 1차 고뎃 롤러 속도 1,300mpm, 60℃에서 1차 열처리를 하고, 2차 고뎃 롤러에서 속도 3,700mpm, 온도 110℃에서 2차 열고정을 하며, 연신비 2.85로 연신한 후 3,640mpm에서 권취하는 공정을 거쳤다. 이렇게 하여 50데니어/24필라멘트의 폴리에스테르/나일론 복합섬유를 얻었으며, 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 2
구금의 한 개 홀을 구성하는 슬릿이 4개인 방사구금을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예 3
방사단계에서 방사 구금의 배면압이 80 Kgf/cm2이 걸리는 구금을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교예 1
구금 홀 중공률 40%, 구금 홀 면적율 25% 를 갖는 방사구금을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교예 2
방사단계 시 구금의 배면압이 10 Kgf/cm2 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교예 3
방사단계 시 구금의 배면압이 210 Kgf/cm2 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
※ 시험 방법
(1) 섬도
1회 회전 시 1m인 타래를 90m 감아 무게를 측정하고 9,000m로 환산하여 구하였다.
(2) 섬도 불량률(%)
100회 측정을 기준으로, 목표 섬도 50.0 De' 의 관리 범위 ±2.5를 설정했을 때, 벗어나는 횟수를 구하였다. 5％ 이상 발생 시 불량으로 판정함
(3) 강도와 신도
섬유의 강도와 신도의 측정은 자동 인장 시험기(Textechno 사)를 사용하여 50 cm/min의 속도, 50 cm의 파지 거리를 적용하여 측정하였다.
강도와 신도는 섬유에 일정한 힘을 주어 절단될 때까지 연신시켰을 때 걸린 하중을 데니어(Denier;de)로 나눈값(g/de)을 강도, 늘어난 길이에 대한 처음 길이를 백분율로 나타낸 값(%)을 신도로 정의하였다.
(4) 비수
평가 시료를 물 100℃에서 30분 열처리 후 측정길이와 원래 상태의 길이와의 차이를 계산한다.
비수(%)=(처음 시료길이-열처리 후 시료길이)/처음 시료길이 × 100
(5)방사 작업성(방사 조업성)(%) : 원사 100 개 생산 기준
(총 생산된 원사 개수-사절된 원사 개수)/총 생산된 원사 개수×100
방사 조업성 90% 이상은 양호, 80% 이상이며 90% 미만은 보통, 80 % 이하는 불량으로 판정함
(6) 원사 단면 형태 판정
환상 횡단면의 원주 방향에 교대로 배치되는 단면 형성 유무
양호, 불량으로 판정함
(7) 원사 결점 발생률(%)
100개 측정 기준으로, 4 Kg 권취량 기준에서의 원사 결점(원사 표면 모우, 루프) 1개 이상이 발생한 시료의 발생률
2% 이상 발생 시 불량으로 판정함
[표 1]
구분 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
구금 홀 슬릿 개수 2 4 2 2 2 2
구금 배면압 kgf/cm2 43 43 80 43 10 210
구금 홀 중공률 % 65 65 65 40 65 65
구금 홀 면적률 % 43 43 43 25 43 43
폴리아미드 함량 % 30 30 30 30 30 30
섬도 De' 49.59 49.20 50.20 50.33 48.95 50.11
강도 g/de' 4.60 4.55 4.48 4.62 4.40 4.58
신도 % 48.20 49.50 48.60 52.04 50.33 48.80
비수 % 8.85 9.05 9.20 8.50 8.80 9.42
섬도 불량률 % 0 0 0 2 10.5 3.2
양호/
불량		 양호 양호 양호 양호 불량 양호
방사작업성 % 95 92 90 92 45 60
양호/
불량		 양호 양호 양호 양호 불량 불량
원산단면형태 양호/불량 양호 양호 양호 불량 불량 양호
원사결점
발생률		 % 0.2 0.3 0.2 0.5 3.5 10.8
양호/
불량		 양호 양호 양호 양호 불량 불량
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 방사구금 홀의 횡단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 복합방사 장치의 모식도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 중공 분할형 복합섬유의 단면형태를 나타낸 SEM 사진.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
A; 폴리에스테르계 성분 B; 폴리아미드계 성분
r: 홀의 내측 원의 반지름 R: 홀의 외측 원의 반지름
S; 슬릿
1; A성분 용융부 2; B성분 용융부
3; 방사팩 4; 냉각 및 고화부
5; 유제 공급부 6; 1차 고뎃 롤러
7; 2차 고뎃 롤러 8; 권취부

Claims (5)

  1. 중공 분할형 복합섬유용 방사구금에 있어서,
    환상 횡단면의 원주 방향으로 슬릿이 소정 간격을 두고 1개 내지 8개로 배치되어 홀을 구성하고,(1)구금 홀의 중공률(%)과 (2)구금 홀의 면적률(%)이 하기 범위를 만족하는 중공 분할형 복합섬유용 방사구금.
    (1) 50≤(r/R)× 100≤80
    (2) 30≤(πr2/πR2)× 100 ≤70
    r: 홀의 내측 원의 반지름(cm)
    R: 홀의 외측 원의 반지름(cm)
  2. 중공 분할형 복합섬유의 제조방법에 있어서,
    폴리에스테르계 성분과 폴리아미드계 성분의 두 가지 폴리머를 각각 용융하여 각각의 용융물을 형성하는 용융단계;
    상기 용융단계를 거친 각각의 용융물을 제1항의 방사구금의 슬릿에 투입하여(3)구금 홀의 배면압(P, 단위: Kgf/cm2)이 하기 범위를 갖도록 방사하는 복합방사단계;
    를 포함하는 중공 분할형 복합섬유의 제조방법.
    (3) 20≤{(2× B2×L× Q× u)/(A3×10-7)}×K≤150
    B: 홀의 둘레길이(cm)
    L: 캐필러리 심도(cm)
    Q: 홀 당 토출량(g/sec)
    u: 점도(poise)× 밀도(g/cm2)
    A: 홀의 단면적(cm2)
    K: 10.1972(상수)
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복합방사단계이후 15 내지 40mpm의 속도로 진행되는 냉각 및 고화단계; 및
    상기 냉각 및 고화단계를 거쳐 600 내지 2,500mpm의 1차 고뎃롤러 속도 와 3,000 내지 5,000mpm의 2차 고뎃롤러 속도의 연신단계;
    를 더 포함하는 중공 분할형 복합섬유의 제조방법.
  4. 제2항 또는 제3항의 방법으로 제조된 중공 분할형 복합섬유.
  5. 제4항의 중공 분할형 복합섬유를 알칼리 감량가공 또는 폴리아미드계 성분을 팽윤시키는 팽윤제를 사용하여 분할된 섬유를 포함하는 직물 또는 편물.
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