KR20110120861A - 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고유점도가 0.65~1.30 dl/g의 고점도 폴리에스테르계 수지와 0.40~0.60 dl/g인 저점도 폴리에스테르계 수지를 중량비 30:70~70:30으로 제조되는 사이드 바이 사이드(side by side)형 섬유로 형성되되, 상기 섬유는 연사 후, 열처리 및 이완열처리하여 균제도(CV%)가 1.0~10.0%이고 크림프율이 10~20%인 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유에 관한 것이다.

Description

잠재권축성 폴리에스테르 단섬유 {THE LATENT CRIMPING POLYESTER STAPLE FIBER}
본 발명은 폴리에스테르 단섬유에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 고유점도가 다른 2종의 폴리에스테르계 수지를 사이드 바이 사이드(side by side)형으로 섬유를 제조하여 균제도가 우수한 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 치수안정성, 내광성, 내산성(耐酸性)·내알칼리성이 우수하고 기계적 강도가 크고 내구성도 뛰어난 폴리에스테르계 수지는 특성과 물성에 따라 다양한 종류가 개발되어 여러 산업분야에서 사용되고 있다. 이러한 다양한 특성의 폴리에스테르계 수지 중 고유 점도가 서로 상이한 두 종류의 폴리에스테르계 수지를 이용하여 잠재권축성을 갖는 복합 섬유 및 그 제조방법은 여러 개발업체에서 개발되어 의류, 의료, 생활용품 등의 많은 산업분야에서 사용되고 있다.
대한민국 등록특허 제0502567호에서는 극한점도 차이가 0.5 내지 1.1 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 2 종의 폴리에스테르 수지를 이용하여 사이드-바이-사이드(side by side)형의 단면의 복합섬유로 권축율 및 탄성회복율이 각각 60% 이상 및 70%이상인 폴리에스테르계 섬유가 소개되고 있으며, 대한민국 특허출원 제2003-0026094호에서는 복합방사하여 제조되는 잠재권축성이 우수한 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법에 관한 것으로 고유 점도 차이가 큰 2종의 폴리머로 구성된 사이드 바이 사이드 형태의 폴리에스테르계 복합섬유를 제1성분 폴리머로서 고유점도 0.45∼0.65인 폴리에틸렌테레프탈레이트와 제2성분 폴리머로서 고유점도 0.90∼1.10인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 사용하여 경사각 원형노즐을 통해 스핀드로우방식으로 제조한다.
일본특허출원 제2003-182736호에서는 제1성분 폴리머 및 제2성분 폴리머로 구성된 사이드 바이 사이드 형태의 폴리에스테르계 복합 단섬유로 제1성분 폴리머는 고유점도가 0.96~1.20인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)이고, 제2성분 폴리머는 고유점도가 0.40~0.60인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 중 선택된 어느 하나이고, 상기 제1성분과 제2성분의 중량비가 2:8~8:2인 것으로서 크림프 회복율 (CR:Crimp recovery, %): 10~50% ㆍ크림프 탄성율 (CE: Crimp Elasticity, %): 30~80%인 자발 고권축 폴리에스테르계 복합 단섬유에 관한 것이다.
상기에 언급한 권축성을 갖는 폴리에스테르계 섬유는 벌키성 및 높은 크림프율을 장점으로 하는 것으로 크림프율이 30%이상인 폴리에스테르계 섬유이다.
하지만, 상기와 같이 크림프율이 높은 섬유를 이용하여 부직포를 제조하기 위해 섬유를 단섬유로 제조할 경우 높은 크림프율로 단섬유의 균제도가 불량해지는 문제점이 있었다.
방적사나 부직포 제조공정에서는 단섬유를 한 가닥씩 분리하여 가지런히 평행이 되게 하는 카딩(carding)공정이 실시되는데 상기와 같이 균제도가 낮은 단섬유는 카딩(carding)작업성이 불량하여 제조된 방적사의 제조시 넵(nep)이 많이 발생되고 부직포의 제조시에 두께가 균일하지 못하고, 촉감도 떨어지며, 외관이 좋치 못하여 방적사 및 부직포용 단섬유에는 적합하지 못한 문제점이 있었다.
또한, 일반적인 잠재권축성을 갖는 섬유는 열을 받으면 크림프 발생으로 부직포 제조시 부직포 표면에 요철이 발생하여 평활하지 못한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로 고유점도가 0.65~1.30의 고점도 폴리에스테르계 수지와 0.40~0.60인 저점도 폴리에스테르계 수지를 이용하여 균제도가 우수한 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 방적사 및 부직포를 제조성이 뛰어난 폴리에스테르 단섬유 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 고유점도가 0.65~1.30 dl/g의 고점도 폴리에스테르계 수지와 0.40~0.60 dl/g인 저점도 폴리에스테르계 수지를 중량비 30:70~70:30으로 제조되는 사이드 바이 사이드(side by side)형 섬유로 형성되되, 상기 섬유는 연사 후, 열처리 및 이완열처리하여 균제도(CV%)가 1.0~10.0%이고 크림프율이 10~20%인 것을 특징으로 하는 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유를 제공한다.
또한, 상기 고점도 폴리에스테르계 수지는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 중 선택되는 하나로 제조되는 것을 특징으로 하는 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유를 제공한다.
또한, 상기 저점도 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트인 것을 특징으로 하는 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유를 제공한다.
또한, 상기 단섬유의 길이는 2 ~ 100mm이고 섬도가 1.0~10.0 데니어인 것을 특징으로 하는 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유를 제공한다.
또한, 상기 섬유의 단면은 두 개의 원이 접한 형태의 이형단면인 것을 특징으로 하는 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유를 제공한다.
또한, 상기 섬유는 중공섬유인 것을 특징으로 하는 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유를 제공한다.
또한, 상기의 폴리에스테르 단섬유로 제조되는 것을 특징으로 하는 방적사를 제공한다.
또한, 상기의 폴리에스테르 단섬유로 제조되는 것을 특징으로 하는 부직포를 제공한다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 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 불법적으로 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 폴리에스테르 단섬유에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 고유점도가 다른 2종의 폴리에스테르계 수지를 사이드 바이 사이드(side by side)형으로 섬유를 제조하여 균제도가 우수한 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 고유점도가 0.65~1.30 dl/g의 고점도 폴리에스테르계 수지와 0.40~0.60 dl/g인 저점도 폴리에스테르계 수지를 중량비 30:70~70:30으로 제조되는 사이드 바이 사이드(side by side)형 섬유로 제조된다.
상기 고점도 폴리에스테르계 수지는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(Poly Trimethyleneterephthalate :PTT), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate:PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate:PET)를 사용할 수 있으며, 저점도 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate:PET)를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
일반적으로 알려진 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 고유점도는 1.0∼1.5dl/g이고, 폴리부틸렌테레프탈레이트의 고유점도는 0.8∼1.2dl/g, 폴리에틸렌테레프탈레이트의 고유점도는 0.40∼0.68dl/g으로 본 발명에 따른 단섬유를 제조하기 위한 적합한 두 종류의 폴리에스테르계 수지의 고유점도 차이는 0.2~1.10 dl/g으로 고유점도 차이가 0.2 dl/g 이하로 작아지면 잠재권축성을 효과를 기대할 수 없으며, 고유점도 차이가 1.10 dl/g 이상으로 너무 크면 방사성이 떨어져 방사공정에서 어려움이 있으고 균제도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.
상기의 두 종류의 폴리에스테르계 수지로 단섬유가 제조될 때 상기 단섬유의 단면은 도 3에 도시된 바와 같이 두 개의 원이 접한 형태 또는 타원형의 이형단면으로 사이드 바이 사이드형으로 제조되는 것이 바람직할 것이다.
상기와 같은 단면을 가지는 섬유는 방사후 열처리시 두 종류의 폴리에스테르의 각각 다른 수축율로 크림프가 형성되어 권축성을 가지게된다. 상기와 같은 단면은 도 2에 도시된 바와 같은 단면을 가지는 방사구금으로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유는 중공섬유로도 제조할 수 있을 것이다. 중공섬유는 섬유의 밀도를 낮추고, 섬유의 중심 부분을 공기가 채우고 있어 겉보기 부피에 비해 가벼울뿐만 아니라, 보온성을 향상시키는 효과가 있으므로, 본 발명에 따른 단섬유의 이용가치를 더욱 확대할 수 있다.
본 발명의 단섬유를 중공섬유로 제조할 경우 다수의 만곡된 슬릿(slit)이 원형으로 배열된 방사구금을 이용하여 단면이 원형으로 제조될 수 있으며, 상기의 두개의 원이 접한 단면형태로 제조되어 한쪽 원안에 중공부가 형성될 수 있고, 각각의 원안에 중공부가 형성될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유는 섬도가 1.0~10.0 데니어(denier)로 형성하는 것이 바람직하며, 단섬유의 길이는 이용목적에 따라 2 ~ 100mm 정도로 제조하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 단섬유는 균제도(CV%)가 1.0~10.0%이고 크림프율이 30%이하로 형성되어야 한다. 크림프율이 30%이상일 경우에는 상기 단섬유를 이용하여 방적사나 부직포를 제조할 때 카딩(carding)작업성이 떨어지기 때문이다. 바람직한 크림프율은 10~20% 이다.
상기 균제도와 크림프율의 측정방법은 아래와 같다.
균제도(CV%)= (단섬유 길이의 표준편차)/(단섬유의 평균길이) * 100
크림프율 = (B-A)/B *100
A : 크림프 상태에서의 섬유의 길이
B : 크림프를 편 상태에서의 섬유의 길이
상기의 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유의 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같은 공정으로 실시되는 것으로 방사공정, 연신공정, 열처리공정, 이완열처리공정, 커팅공정 순으로 제조된다.
상기 방사공정은 고유점도(IV)가 0.65~1.30 dl/g의 고점도 폴리에스테르계 수지와 고유점도(IV)가 0.40~0.60 dl/g인 저점도 폴리에스테르계 수지를 230~265℃에서 1000~1400mpm의 방사속도로 사이드 바이 사이드(side by side)형으로 방사하는 공정이다.
상기 방사공정에서 두 종류의 폴리에스테르계 수지를 하나의 방사토출구를 통해 방사할 경우 두 종류의 폴리에스테르계 수지의 점도차이에 의해 방사성이 떨어질 수 있으므로 도 3에 도시된 바와 같이 두 종류의 폴리에스테르계 수지를 각각의 방사토출구을 통과시킨 후에 방사구금 직하에서 접합시켜 방사하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 고점도 폴리에스테르계 수지와 저점도 폴리에스테르계 수지를 중량비 30:70~70:30로 방사하며, 상기의 설명대로 상기 고점도 폴리에스테르계 수지는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있고, 상기 저점도 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있다.
상기 연신공정은 상기 방사된 섬유를 70~90℃의 온욕에서 3.0~4.0의 연신비하여 섬도가 1.0~10.0 데니어로 연신하는 공정으로 일반적인 연신공정과 동일하다.
상기 열처리공정은 상기 연신된 섬유를 115~140℃로 열처리하여 연신된 섬유를 열고정하여 섬유의 안전성을 높이는 공정으로 다수의 힛롤러(hot roller)를 이용하여 진행하는 것이 바람직할 것이다.
상기 이완 열처리공정은 상기 열처리된 섬유를 75~140℃의 고온의 열풍이나 온욕에서 실시된다.
상기의 열처리 및 이완열처리 공정을 통해 본 발명의 단 통해 섬유에 크림프가 형성되어 잠재권축성을 갖게 된다.
상기 커팅공정은 상기 이완열처리된 섬유를 단섬유로 커팅하는 공정으로 단섬유의 길이는 2 ~ 100mm로 제조하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조되는 본 발명에 따른 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유는 균제도 및 크림프율이 균일하여 열융착에 의한 부직포 제조시 단섬유의 수축특성으로 인해　열수축이 일어나더라도 제조되는 부직포의 표면의 요철 발생이 적어 부직포를 제조에 유리하다.
본 발명은 균제도가 우수한 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유에 관한 것으로서 균제도(CV%)가 1.0~10.0%이고 크림프율이 10~20%로 카딩(carding)작업성이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유로 부직포를 제조할 경우 균제도 및 크림프율이 균일하고 수축특성으로 인해　열수축이 일어나더라도 부직포의 표면의 요철 발생이 적어 평활한 표면을 가지는 부직포의 제조가 가능하며 부직포의 두께가 균일하고 외관이 좋으며 촉감이 우수한 효과가 있다.
또한, 상기의 뛰어난 카딩작업성으로 방적사 제조시 넵(nep)의 발생이 현저하게 개선되어 불량율을 낮아져 방적사의 생산성이 증가되고 생산효율이 증가 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 잠재권축성 폴리에스테르계 단섬유의 제조방법 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 잠재권축성 폴리에스테르계 단섬유의 일실시예의 방사구금 측단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 잠재권축성 폴리에스테르계 단섬유의 단면을 나타낸 도면이다.
하기의 실시예를 통하여 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.
1. 단섬유의 제조
1-1. 실시예 1,2,3
상기 고점도 폴리에스테르계 수지는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 하고 상기 저점도 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 하고 고점도 폴리에스테르계 수지와 저점도 폴리에스테르계 수지를 중량비 50:50으로 표 1과 같이 제조하였다.
1-2. 비교예 1,2,3
상기 고점도 폴리에스테르계 수지는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 하고 상기 저점도 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 하고 고점도 폴리에스테르계 수지와 저점도 폴리에스테르계 수지를 중량비 50:50으로 표 1과 같이 제조하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예3
고점도 폴리머(IV) PTT(1.20) PET(0.65) PBT(1.00) PTT(1.20) PET(0.65) PTT(1.20)
저점도 폴리머(IV) PET(0.48) PET(0.45) PET(0.50) PET(0.48) PET(0.45) PET(0.65)
방사속도(mpm) 1200 1300 1300 1200 1300 1150
연신비 3.7 3.5 3.2 3.6 3.4 3.0
제1 힛롤러(℃) 125 135 130 65 70 65
제2 힛롤러(℃) 130 140 135 70 75 70
열처리(℃) 120 130 125 75 75 80
2. 제조된 단섬유의 물성측정
상기의 제조된 실시예 및 비교예의 단섬유의 섬도, 신도, 균제도, 크림프율을 측정하여 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예3
섬도(D) 2.5 1.4 5.0 2.5 1.4 2.5
신도(%) 65 50 60 80 75 65
균제도(%) 5.8 5.9 6.3 10.8 13.6 5.7
섬유길이 A 44.9 31.5 44.6 40.1 24.1 38.5
섬유길이 B 53.1 39.3 52.5 56.2 44.6 55.7
크림프율(%) 15.4 19.8 15.0 28.6 46.0 30.9
참고 - 섬유길이 A : 크림프 상태에서의 길이 평균값
- 섬유길이 B : 크림프를 편 상태에서의 길이 평균값
- FIBER 샘플링수 : 50
* 측정 방법 : KSK ISO 6989의 방법 A 사용 (섬유길이 B 측정시)
- 균제도(CV%)= (단섬유 길이의 표준편차)/(단섬유의 평균길이) * 100
- 크림프율 : (B-A)/B *100
표 2에 나타난 바와 같이 본 발명의 단섬유들은 균제도가 비교예들의 단섬유보다 뛰어나며, 크림프율이 15~20%이다.
3. 방적사 및 직물의 제조
상기의 방법으로 제조된 실시예 및 비교예의 단섬유를 레이온과 혼합하여 방적사를 제조하고 그 방적사를 이용하여 직물을 평직으로 제조하였다. 그 혼용율과 카딩작업성을 표 3에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
혼용율 실시예 1의 단섬유50%,
레이온 50%		 실시예 2의 단섬유50%,
레이온 50%		 비교예 1의 단섬유50%,
레이온 50%		 비교예 1의 단섬유50%,
레이온 50%
조방(rpm) 800 800 800 800
카딩작업성 9 9 1 1
번수(수) 40 40 40 40
NEP 13 15 45 54
직물외관 9 9 1 1
참고 - 카딩 작업성 : 9점 (매우 좋음), 5점 (좋음), 1점 (불량)
- 직물 외관 : 9점(매우 좋음), 5점 (좋음), 1점 (불량)
표 3에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 실시예들로 제조된 단섬유는 균제도가 우수하여 카딩작업성이 우수하여 넵(nep)의 발생수가 비교예들의 단섬유보다 훨씬 적어 방적사의 생산성을 향상할 수 있다.
상기 비교예들의 단섬유는 카딩작업성이 불량하여 직물의 외관도 불량하게 나타난다.
4. 부직포 제조
상기의 방법으로 제조된 실시예 및 비교예의 단섬유를 PET중공사와 저융점사(LM)와 혼합하여 부직포를 제조하여 그 혼용율과 카딩작업성을 표 3에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
혼용율 실시예 1의 단섬유50%
PET 중공사 45%
LM 5%		 실시예 2의 단섬유50%
PET 중공사 45%
LM 5%		 비교예 1의 단섬유50%
PET 중공사 45%
LM 5%		 비교예 1의 단섬유50%
PET 중공사 45%
LM 5%
카딩작업성 9 9 1 1
열처리(℃) 180 185 180 185
두께(㎜) 5 5 5 5
참고 - 카딩 작업성 : 9점 (매우 좋음), 5점 (좋음), 1점 (불량)
표 4에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 실시예들로 제조된 단섬유는 카딩작업성이 우수하여 부직포이 외관도 좋으나 비교예들의 단섬유는 카딩작업성이 불량하여 부직포의 외관도 불량하게 나타난다.
또한, 본 특허의 실시예는 크림프의 균일성과 수축특성으로 인해　열수축에 의한 부직포 표면의 요철발생이 비교예에 비해 매우 적게 발생하였다.
따라서, 본 발명에 따른 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유는 크림프율을 조절하여 카딩작업성이 좋고 부직포 제조시 표면의 요철발생이 적어 부직포의 제조에 매우 유용함을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 고유점도가 0.65~1.30 dl/g의 고점도 폴리에스테르계 수지와 0.40~0.60 dl/g인 저점도 폴리에스테르계 수지를 중량비 30:70~70:30으로 제조되는 사이드 바이 사이드(side by side)형 섬유로 형성되되,
    상기 섬유는 연사 후, 열처리 및 이완열처리하여 균제도(CV%)가 1.0~10.0%이고 크림프율이 10~20%인 것을 특징으로 하는 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고점도 폴리에스테르계 수지는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 중 선택되는 하나로 제조되는 것을 특징으로 하는 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저점도 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트인 것을 특징으로 하는 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단섬유의 길이는 2 ~ 100mm이고 섬도가 1.0~10.0 데니어인 것을 특징으로 하는 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 섬유의 단면은 두 개의 원이 접한 형태의 이형단면인 것을 특징으로 하는 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 섬유는 중공섬유인 것을 특징으로 하는 잠재권축성 폴리에스테르 단섬유.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 폴리에스테르 단섬유로 제조되는 것을 특징으로 하는 방적사.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 폴리에스테르 단섬유로 제조되는 것을 특징으로 하는 부직포.
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