KR20130047733A

KR20130047733A - 내마모성 폴리에스테르 섬유 및 직편물

Info

Publication number: KR20130047733A
Application number: KR20137002117A
Authority: KR
Inventors: 준코 데구치; 히로시 니시자키; 요시마사 노츠
Original assignee: 아사히 가세이 셍이 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: US10036104B2; US20130130008A1; US20160040321A1; EP2599901A4; JPWO2012014309A1; KR101439069B1; CN103038403A; EP2599901B1; CN103038403B; JP5700708B2; WO2012014309A1; EP2599901A1

Abstract

의류용, 특히 세섬도의 폴리에스테르 섬유를 이용한 직편물의 내마모성을 개선하기 위해서, 특히 강도, 신도, 응력-변형 곡선에 있어서의 특정 신도 범위의 영율을 특정 범위로 규정한 내마모성 폴리에스테르 섬유를 제공한다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 섬유는 에틸렌테레프탈레이트를 주된 반복 단위로 하는 내마모성 폴리에스테르 섬유이며, 이하의 요건 (1)～(5): (1) 섬도가 8 dtex 이상 200 dtex 이하, (2) 단사 섬도가 1.0 dtex 이상 4.0 dtex 이하, (3) 파단 강도가 3.5 cN/dtex 이상, (4) 파단 신도가 20% 이상 50% 이하, 그리고 (5) 섬유의 응력-변형 곡선에 있어서의, 신도 2% 이상 5% 이하 영역의 최소 미분 영율이 20 cN/dtex 이하임을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 폴리에스테르 섬유이다.

Description

내마모성 폴리에스테르 섬유 및 직편물{ABRASION-RESISTANT POLYESTER FIBER AND WOVEN/KNITTED PRODUCT}

본 발명은 내마모성이 양호한 폴리에스테르 섬유 및 이 섬유를 포함하는 직편물에 관한 것이다.

폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET라 부름)로 대표되는 폴리에스테르 섬유는 역학적 특성 및 취급성이 우수하므로, 의류·자재를 막론하고 폭넓은 용도로 이용되고 있으며, 고로 각종 용도에 따른 요구 특성을 만족하는 섬유 및 제품의 개발이 다수 검토되고 있다.

폴리에스테르 섬유가 함유된 직편물로 구성된 의류나 자재에 있어서 내마모성은 중요한 요구 특성의 하나로, 내마모성이 우수한 직편물이 요구되고 있다.

폴리에스테르 섬유가 주로 직편물 형상으로 의류, 특히 윈드브레이커, 다운쟈켓 등의 겉옷에 이용되는 경우에는 겨드랑이 부분이나 대퇴부에 착용에 의한 스침이 발생함으로써 보풀이 일어나거나 찢어지거나 하는 경우가 있다. 또한, 특히 아웃도어 웨어(등산용, 캠프용 등의 옥외 활동용 웨어)에 이용되는 경우에는, 다른 물체와의 심한 마찰이 발생하여(예컨대, 쌕이나 로프 등과의 마찰 혹은 지면이나 벼랑, 초목과의 스침 등) 보풀이 일어나거나 찢어지거나 하는 경우가 있다.

폴리에스테르 섬유가 주로 편물 형상으로 의류, 특히 게임 셔츠나 팬츠 등의 스포츠 웨어에 이용되는 경우에는, 의류끼리나 다른 물체와의 심한 마찰이 발생하여(예컨대, 경기자끼리나 경기 용품과의 접촉이나 슬라이딩에 의한 지면과의 접촉 등), 보풀이 일어나거나 찢어지거나 하는 경우가 있다.

일반적으로 마모라는 관점에서는 폴리에스테르 섬유는 나일론 66 등의 폴리아미드 섬유와 비교하여 약간 뒤떨어진다는 것이 알려져 있지만, 폴리아미드 섬유는 빛 열화나 황변을 일으키기 쉬워, 옥외에서 가혹하게 사용되는 용도에는 부적합하다. 그래서, 폴리에스테르 섬유에 있어서 내마모성을 개선하는 여러 가지 검토가 진행되고 있다.

종래부터 연신 배율을 올려 고강력 폴리에스테르를 얻는 방법이 알려져 있다. 또한, 이하의 특허문헌 1에는, 폴리에스테르 섬유를 제조할 때의 연신 방법을 연구하여, 고강력 폴리에스테르 섬유를 얻는 방법이 개시되어 있다. 이들 제법으로 얻어진 실은 섬유 축 방향의 강도는 높지만, 섬유 축과 직교하는 방향 등 다른 방향으로부터의 외력에는 약하여, 의류용 소재의 마모 등 전방향에서 마모가 생기는 경우에는 충분한 내마모성을 얻을 수 없다.

이하의 특허문헌 2에는, 고유 점도와 강도를 높인 편평 단면을 갖는 의류용의 내마모성이 우수한 권축사(捲縮絲)가 제안되어 있다. 이 권축사는 의류용으로서 고려되고 있지만 강도나 배향을 높인 구조로 되어 있어, 역시 섬유 축 이외의 방향으로는 약해, 전방향에서 생기는 마모에 대한 내구성은 충분하지 않다.

폴리머에 첨가물 등을 가하여 내마모성을 향상시키는 방법도 여러 가지 고안되고 있다. 예컨대, 이하의 특허문헌 3에는 특수한 산화규소 입자를 함유하여 특정한 결정 구조로 배향을 높인 섬유가 제안되어 있다.

그러나, 입자를 함유시키면 일반적으로는 실의 강도는 내려가 버린다. 또한, 배향을 높인 구조 때문에, 역시 섬유 축 이외의 방향으로는 약해, 마틴데일 마모와 같은 전방향에서의 마모성은 충분하지 않다.

이하의 특허문헌 4에는, 직물 경사(經絲)에 이용되는 인터레이스사의 실끼리 및 방직기 금속 부분과의 마찰에 의한 단사 끊어짐, 보풀 발생을 억제하기 위해서, 폴리에스테르 미연신사를 연신한 후, 0.2～5%의 릴렉스 열처리와 유체 교락(交絡) 처리를 실시함으로써 마모성을 개선하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 이 방법에서는 직물 제조시의 실이나 방직기 부품과의 마찰에 의한 단사 끊어짐이나 보풀의 발생을 어느 정도 억제할 수는 있지만, 의류, 특히 윈드브레이커, 다운쟈켓 등의 겉옷, 게임 셔츠나 팬츠 등의 스포츠 웨어나 아웃도어 웨어(등산용, 캠프용 등의 옥외 활동용 웨어) 등에 있어서의 의류끼리나 다른 물체와의 심한 마찰에 의한 찢어짐을 방지하는 것은 곤란했다.

특히 최근 「포백(布帛)의 가벼움」(포백의 단위면적당 중량이 작은 것)에 유래하는 착용감의 양호함 등의 관점에서 직편물의 박지화(薄地化) 필요성이 높아지고 있다. 직편물을 박지로 하기 위해서는 세섬도의 섬유를 이용하면 되지만, 이용하는 섬유의 섬도를 가늘게 하면 할수록 직편물의 내마모성은 저하되는 경향이 있다. 따라서, 최근 세섬도 섬유에 있어서의 내마모성 향상의 요구가 더한층 높아지고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 평4-245918호 공보 특허문헌 2: 일본 특허공개 소63-309638호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 제3277703호 공보 특허문헌 4: 일본 특허공개 소58-18431호 공보

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 의류용, 특히 세섬도의 폴리에스테르 섬유를 이용한 직편물의 내마모성을 개선하기 위해서, 강도, 신도, 응력-변형 곡선에 있어서의 특정 신도 범위의 영율 등의 폴리에스테르 섬유의 물성을 특정 범위로 규정한 내마모성 폴리에스테르 섬유를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 의류, 특히 윈드브레이커, 다운쟈켓 등의 겉옷으로서 이용했을 때에 생기는 겨드랑이 부분이나 대퇴부의 스침에 기인하는 보풀 및 찢어짐이 발생하기 어렵고, 특히 스포츠 웨어, 아웃도어 웨어로서 이용했을 때에 생기는 의류끼리나 다른 물체와의 여러 가지 마찰에 대하여도 보풀이나 찢어짐이 발생하기 어렵고, 촉감이 우수한 상기 폴리에스테르 섬유로 이루어지는 직편물를 제공하는 것이기도 하다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토하여 실험을 거듭한 결과, 폴리에스테르 섬유에 있어서, 연신 처리 후, 특정 범위의 이완 열처리를 행함으로써, 폴리에스테르 섬유의 물성, 특히 강도, 신도, 응력-변형 곡선에 있어서의 미분 영율을 특정 범위로 규정할 수 있어, 내마모성이 개선된 폴리에스테르 섬유를 얻을 수 있음을 알아냈다. 본 발명자들은 이러한 내마모성이 개선된 폴리에스테르 섬유가 함유된 직물 또는 편물(이하, 통합하여 「직편물」이라고도 함)이 특히 다른 물체와의 심한 접촉에 의한 찢어짐 방지에 유효하다는 것을 알아냈다.

즉, 본 발명은 다음과 같은 것이다.

[1] 에틸렌테레프탈레이트를 95 몰% 이상 반복 단위로 하는 내마모성 폴리에스테르 섬유로서, 이하의 요건 (1)～(5):

(1) 섬도가 8 dtex 이상 200 dtex 이하,

(2) 단사 섬도가 1.0 dtex 이상 4.0 dtex 이하,

(3) 파단 강도가 3.5 cN/dtex 이상,

(4) 파단 신도가 20% 이상 50% 이하, 그리고

(5) 섬유의 응력-변형 곡선에 있어서의, 신도 2% 이상 5% 이하 영역의 최소 미분 영율이 20 cN/dtex 이하

를 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 폴리에스테르 섬유.

[2] 이하의 요건(6):

(6) 실 마모 강도가 0.5 회/dtex 이상

을 더 만족하는 상기 [1]에 기재한 폴리에스테르 섬유.

[3] 이하의 요건(7):

(7) 극한 점도가 0.70 dl/g 이상 1.30 dl/g 이하

를 더 만족하는 상기 [1]에 기재한 폴리에스테르 섬유.

[4] 이하의 요건(8):

(8) 결정화도가 60%～90%이며, 또한, 배향도가 0.70～0.92

를 더 만족하는 상기 [1]～[3] 중 어느 것에 기재한 폴리에스테르 섬유.

[5] 상기 [1]～[4] 중 어느 것에 기재한 폴리에스테르 섬유가 함유된 내마모성 직물.

[6] 마틴데일 마모 시험에 의한 중량 감소율이 3만회에 5% 이하인 직물인 상기 [5]에 기재한 내마모성 직물.

[7] 직물 조직이 립스탑(Ripstop) 타프타(Taffeta)인 직물인 상기 [5] 또는 [6]에 기재한 내마모성 직물.

[8] 상기 [1]～[4] 중 어느 것에 기재한 폴리에스테르 섬유가 함유된 내마모성 편물.

[9] 단위 중량이 80～350 g/㎡인 상기 [8]에 기재한 내마모성 편물.

[10] 이하의 공정:

극한 점도가 0.70 dl/g 이상 1.30 dl/g 이하인 폴리에스테르를 용융 방사,

한계 연신 배율의 65% 이상 85% 이하의 연신 배율로 연신 처리, 그리고

열처리 온도 120℃ 이상 220℃ 이하, 릴렉스율 5% 이상 15% 이하에서 이완 열처리

를 포함하는 상기 [1]～[4] 중 어느 것에 기재한 내마모성 폴리에스테르 섬유의 제조 방법.

[11] 연신 처리한 후, 일단 권취하고, 그 후 이완 열처리하는 상기 [10]에 기재한 내마모성 폴리에스테르 섬유의 제조 방법.

[12] 연신 처리에 이어서, 일단 권취하지 않고서 이완 열처리하는 상기 [10]에 기재한 내마모성 폴리에스테르 섬유의 제조 방법.

[13] 염색 가공 공정에서 셋트시에 이완 열처리하는 상기 [5]～[7] 중 어느 것에 기재한 내마모 직물의 제조 방법.

[14] 180～220℃에서 가연(假撚) 가공된 폴리에스테르 섬유가 함유된 직물을 가연 온도 이상의 온도에서 이완 열처리하는 상기 [13]에 기재한 내마모 직물의 제조 방법.

[15] 염색 가공 공정에서 셋트시에 이완 열처리하는 상기 [8] 또는 [9]에 기재한 내마모 편물의 제조 방법.

[16] 180～200℃에서 가연 가공된 폴리에스테르 섬유가 함유된 편물을 가연 온도 이상의 온도에서 이완 열처리하는 상기 [15]에 기재한 내마모 편물의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 내마모성이 양호하며, 특히 박지 직편물에 적합한 폴리에스테르 섬유 및 이 섬유가 함유된 직편물을 얻을 수 있다. 이러한 섬유를 이용한 직편물은 의류, 특히 윈드브레이커, 다운쟈켓 등의 겉옷 착용시에 생기는 겨드랑이 부분이나 대퇴부의 스침에 기인하는 보풀이나 찢어짐이 발생하기 어렵고, 그중에서도 아웃도어 웨어 착용시에 생기는 의류끼리나 다른 물체와의 심한 접촉 마찰에 강하고, 촉감이 우수한 의류가 된다. 또한, 이들 내마모성이 요구되는 의류의 경량 박지화를 달성할 수 있다.

또한, 본 발명의 폴리에스테르 섬유를 편물에 사용하면 게임 셔츠나 게임 팬츠, 저지 등의 스포츠 웨어 착용시에 생기는 겨드랑이 부분이나 대퇴부의 스침에 기인하는 보풀이나 찢어짐이 생기기 어렵고, 게임 중이나 트레이닝 중에 지면이나 바닥면에서 스침이 발생한 경우에도 보풀이나 찢어짐이 생기기 어려운 웨어를 제공할 수 있으며, 또한 스내깅(snagging)을 억제하는 효과도 우수한 편물을 제공할 수도 있다. 또한, 이들 내마모성이 요구되는 의류의 경량 박지화를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명(실시예 2)의 폴리에스테르사의 응력-변형 곡선이다.
도 2는 본 발명(실시예 2)의 폴리에스테르사의 미분 영율-변형 곡선이다.
도 3은 본 발명 이외(비교예 8)의 폴리에스테르사의 응력-변형 곡선이다.
도 4는 본 발명 이외(비교예 8)의 폴리에스테르사의 미분 영율-변형 곡선이다.
도 5는 본 발명 이외(비교예 9)의 폴리에스테르사의 응력-변형 곡선이다.
도 6은 본 발명 이외(비교예 9)의 폴리에스테르사의 미분 영율-변형 곡선이다.
도 7은 본 발명의 연신사를 얻기 위한 방사 연신 열처리 설비의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 연신사를 이완 열처리할 때 사용하는 설비의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 직접 방사 연신 열처리 설비의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 평가에 이용되는 실 마모 시험기의 개략도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서, 내마모성이란, 섬유 표면이 다른 물체면에서 스쳤을 때의 마찰력(전단력)에 대항하는 성능을 의미한다. 일반적으로, 섬유는 스쳐짐으로써 단사 중의 피브릴이 단사 표면에 보풀과 같이 나타나는 현상(피브릴화)이 야기된다. 일반적으로, 피브릴화가 발생하면, 포백 표면의, 예컨대 의장성, 내구성 등이 저하되기 때문에 피브릴화는 바람직하지 못한 현상이다. 따라서, 내마모성을 향상시키기 위해서는 어떻게 하여 피브릴화를 막을지가 포인트가 된다.

통상 조건에서 연신된 폴리에스테르 섬유는 결정화도가 높고, 또한 분자가 섬유 길이 방향으로 높은 배향 상태를 보이는데, 본 발명의 폴리에스테르 섬유에 있어서는, 예컨대 연신 처리 후, 특정 범위의 이완 열처리를 행함으로써 섬유 중의 폴리에스테르 분자의 방향이 흐트러지고, 이에 따라 배향도가 저하되어(이하, 배향 완화라고도 함), 폴리에스테르 섬유의 물성, 특히 강도, 신도 및 응력-변형 곡선(S-S 커브)에 있어서의 미분 영율이 특정 범위의 것으로 된다.

도 1에, 본 발명의 폴리에스테르 섬유의 대표적인 응력-변형 곡선(S-S 커브)을 도시한다. 도 1에 도시하는 것과 같이, 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 저신도 영역에 있어서 플랫한 부분을 지니고, 그 후 영율이 높아진다고 하는 특징적인 곡선을 갖는다.

도 2에, 도 1을 신도에 관해서 미분한 그래프인 미분 영율-변형 곡선을 도시한다. 도 2에 도시하는 것과 같이, 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 신도가 2～5%의 범위에서 극소치를 지니고, 신도가 10～15%의 범위에서 극대치를 갖는다. 구체적으로는, 본 발명에서 얻어지는 실의 신도 2% 이상 5% 이하의 미분 영율의 극소치는 도 2에서 도시되는 것과 같이 20 cN/dtex 이하가 되고, 신도가 10～15%의 범위에서 극대치로서 23 cN/dtex 이상이 된다.

배향 완화에 의해서 이러한 미분 영율 거동을 갖는 본 발명의 폴리에스테르 섬유는, 섬유 표면에 마찰력(전단력)이 가해졌을 때에, 마찰력(전단력)에 의한 에너지가 폴리에스테르 분자의 배향 증가에 많이 소비되기 때문에, 피브릴화가 발생하기 어렵게 되는 것으로 생각된다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유에 이용되는 폴리에스테르는 주된 반복 단위로서 에틸렌테레프탈레이트를 포함하며, 95 몰% 이상, 바람직하게는 97 몰% 이상, 보다 바람직하게는 99 몰% 이상으로 에틸렌테레프탈레이트를 반복 단위로서 포함한다. 에틸렌테레프탈레이트는 100 몰%로 반복 단위라도 좋고, 5 몰% 미만이 그 밖의 에스테르의 반복 단위로 이루어지는 것이라도 좋다. 즉, 본 발명의 폴리에스테르 섬유에 이용되는 폴리머는 PET 단일 구조라도 좋고, 5 몰% 미만이 그 밖의 에스테르의 반복 단위인 공중합 PET라도 좋다.

공중합 성분의 대표예로서는 이하의 것을 들 수 있다.

산 성분으로서는, 이소프탈산이나 5-나트륨술포이소프탈산으로 대표되는 방향족 디카르복실산, 아디프산이나 이타콘산으로 대표되는 지방족 디카르복실산 등이다. 글리콜 성분으로서는, 에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등이다.

또한, 히드록시안식향산 등의 히드록시카르복실산도 들 수 있다. 이들의 복수가 공중합되어 있더라도 좋다.

또한, 본 발명의 폴리에스테르 섬유에는, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 산화티탄 등의 무광택제, 열안정제, 산화방지제, 제전제, 자외선흡수제, 항균제, 여러 가지 안료 등의 첨가제를 함유하더라도 좋고, 혹은 이들 성분을 공중합에 의해 함유하더라도 좋다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유의 섬도는 8 dtex 이상 200 dtex 이하이며, 직물에 이용하는 경우에는 8 dtex 이상 100 dtex 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는 10 dtex 이상 84 dtex 이하이다. 8 dtex 미만이면, 섬도가 지나치게 가늘기 때문에, 직편 공정에서의 섬유의 취급이 곤란하게 되기 쉽다. 100 dtex를 넘으면, 의류용 박지 직물의 두께가 두껍게 되어, 촉감이 양호하지 않다. 특히 본 발명의 효과는 가는 섬도에 대하여도 유효하며, 특히 10～30 dtex의 세번수(fine count)에 있어서도 우수한 내마모성을 발휘한다. 따라서, 이들 가는 섬도의 실을 이용한 경량, 박지의 직물, 특히 단위 중량 40 g/㎡ 이하의 직물에 있어서 우수한 내마모성을 발휘한다.

한편, 본 발명의 폴리에스테르 섬유의 섬도는 편물에 이용하는 경우에는 20 dtex～200 dtex인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는 30 dtex～175 dtex이다. 20 dtex 미만이면 섬도가 지나치게 가늘기 때문에, 편성시에 실 끊어짐이 발생하기 쉬워 내마모성이 뒤떨어지며, 한편, 200 dtex를 넘으면, 실이 딱딱하게 되어, 편물의 촉감이 양호하지 않다. 본 발명의 폴리에스테르 섬유가 발휘하는 내마모성 효과는 가는 섬도에 대하여도 유효하며, 특히 30～84 dtex의 세번수에 있어서도 우수한 내마모성이 발휘된다. 그 결과, 이들 실을 이용한 경량, 박지의 편물, 예컨대 단위 중량 120 g/㎡ 이하의 편물이라도 우수한 내마모성을 갖는다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유의 단사 섬도는 1.0 dtex 이상 4.0 dtex 이하이며, 바람직하게는 1.0 dtex 이상 3.1 dtex 이하이다. 단사 섬도가 1.0 dtex 미만인 경우는 내마모성이 양호하지 않고, 한편, 단사 섬도가 4 dtex를 넘으면 내마모성은 양호하게 되지만, 섬유가 딱딱하게 되기 때문에, 편물의 촉감이 양호하지 않고, 피부 자극도 생기기 쉽다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유의 파단 강도는 3.5 cN/dtex 이상이며, 바람직하게는 4.0 cN/dtex 이상, 보다 바람직하게는 4.5 cN/dtex 이상이다. 파단 강도가 3.5 cN/dtex 미만이면, 내마모성이 양호하지 않다. 파단 강도는 클수록 마모성 향상에는 바람직한 특성치이지만, 6.0 cN/dtex 이상이면 섬유가 딱딱하게 되기 때문에 내마모성의 면에서는 바람직하지 못하다.

파단 신도는 20% 이상 50% 이하이며, 바람직하게는 30% 이상 45% 이하의 범위이다. 파단 신도가 20% 미만이면, 섬유 중의 폴리에스테르 분자의 배향도가 증가하기 때문에, 피브릴화가 일어나기 쉽고, 양호한 내마모성은 얻어지지 않으며, 한편, 파단 신도가 50%를 넘으면, 파단 강도를 3.5 cN/dtex 이상으로 하기가 곤란하기 때문에 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.

본 발명에 있어서, 섬유의 응력-변형 곡선에 있어서의, 신도 2% 이상 5% 이하 영역의 최소 미분 영율은 20 cN/dtex 이하이며, 바람직하게는 2～15 cN/dtex, 보다 바람직하게는 4～10 cN/dtex이다. 20 cN/dtex를 넘으면, 이완 열처리에 의한 섬유 중의 폴리에스테르 분자의 배향 완화가 충분하지 않고, 마찰력(전단력)에 의해 피브릴화가 발생하기 때문에 내마모성이 양호하지 않다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유는 바람직하게는 실 마모 시험에 의한 실 마모 강도가 0.5 회/dtex 이상이다. 보다 바람직하게는 실 마모 강도가 0.6～2.0 회/dtex이다. 실 마모 강도는 도 10에 도시하는 실 마모 시험기를 이용하여 평가할 수 있다. 실은 20 cm 잘라내어, 총 섬도가 167 dtex 정도가 되도록 여러 가닥 당겨 가지런히 하여, 10 회/m 정도의 꼬임을 넣는다. #800의 연마지를 붙인 직경 1 cm의 금속 막대에 0.14 g/dtex의 하중을 걸어 실을 접촉시킨다. 0.6 회/초의 속도로 3 cm의 진폭으로 실을 마찰시켜, 실이 끊어질 때까지의 횟수(1 왕복을 1 회로 함)를 실 마모 횟수로 한다. 연마지의 상태가 변하지 않도록 10 회마다 연마지 위치를 조금 옮겨 연마지가 새로운 상태에서 마찰한다. 실 마모 강도는 하기 식(3):

실 마모 강도=실 마모 횟수/시험에 이용한 실의 총 섬도 (3)

로 산출된다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유를 직편물에 이용할 때에는, 꼬임 없이 그대로여도 좋고, 또는 수속성(收束性)을 높일 목적으로 교락 혹은 꼬임을 부여하더라도 좋다.

이어서, 본 발명의 폴리에스테르 섬유의 제조 방법에 관해서 설명한다.

본 발명에 이용하는 폴리에스테르 섬유의 극한 점도는 0.70 dl/g 이상 1.30 dl/g 이하의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.75 dl/g 이상 1.10 dl/g 이하의 범위이다. 극한 점도가 0.70 dl/g 이상이면, 얻어지는 섬유의 내마모성을 개선할 수 있다. 또한, 극한 점도가 1.30 dl/g을 넘으면, 내마모성은 양호하지만, 촉감이 딱딱하여, 의류용 직편물에 이용되는 섬유로서 바람직하지 못하다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유의 제조에 있어서는, 미연신사를, 한계 연신 배율의 65% 이상 85% 이하, 바람직하게는 70% 이상 80% 이하로 연신한 후, 이완 열처리하는 것이 중요하다. 미연신사의 한계 연신 배율(MD)은 미연신사의 파단 신도를 (E)로 한 경우에, MD=(E+100)/100으로 나타내어진다. 한계 연신 배율의 65% 미만으로 연신한 경우는, 파단 강도를 3.5 cN/dtex 이상으로 하기가 곤란하기 때문에, 본 발명의 목적이 달성되지 않는다. 한계 연신 배율의 85%를 넘어서 연신한 경우에는 이완 열처리할 때에 실 끊어짐이 많이 발생한다.

본 발명에서는 방사시, 방사 후, 편직물의 가공시 등, 섬유 및 직편물 제조 공정 중 어딘가에서 이완 열처리를 실시하는 것을 특징으로 한다. 이완 열처리에 의해 결정화도를 높여 배향도를 억제할 수 있게 된다. 섬유의 방사시 혹은 방사 후에 실의 상태에서 이완 열처리를 행하는 경우에는, 열처리 온도는 120℃ 이상 220℃ 이하의 온도 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 150℃ 이상 200℃ 이하이다. 온도가 120℃ 미만이면, 폴리에스테르 자체의 배향 효과가 낮고, 그 때문에, 이완 열처리를 조합시키더라도 섬유 중의 폴리에스테르 분자의 배향 완화 효과가 충분하지 않아, 양호한 내마모성을 얻을 수 없고, 한편 220℃를 넘으면, 폴리에스테르의 융점에 가깝게 되기 때문에 열처리에 의해 보풀이나 실 끊어짐이 발생하기 쉽다.

본 발명에 있어서 실 상태에서의 이완 열처리를 할 때의 릴렉스율은 5% 이상 15% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7% 이상 12% 이하이다. 릴렉스율은 도 8에서의 공급 롤(14)의 속도(Vk)와 릴렉스 롤(16)의 속도(Vr), 또는 도 9에서의 제2 롤(11)의 속도(V₂)와 제3 롤(20)의 속도(V₃)를 이용하여, 릴렉스율=((Vk-Vr)/Vk)×100 또는 ((V₂-V₃)/V₂)×100의 식에 의해 구해진다. 릴렉스율은 도 8, 도 9에 도시하는 장치 이외의 장치를 이용한 이완 열처리라도, 마찬가지로 열처리 전후의 실 속도(통상 롤 속도로 나타내어짐)의 비율에 의해서 구할 수 있다.

릴렉스율이 5% 미만이면, 섬유 중의 폴리에스테르 분자의 배향 완화 효과가 충분하지 않아, 양호한 내마모성을 얻을 수 없고, 한편, 릴렉스율이 15%를 넘으면, 이완 열처리할 때의 공정 장력이 저하되어, 방사성이 양호하지 않다.

이와 같이, 연신 후, 섬유 중의 폴리에스테르 분자의 열 수축 및 배향을 완화할 목적에서, 이완 열처리를 행함으로써, 신도 2% 이상 5% 이하 영역에 있어서의 최소 미분 영율이 20 cN/dtex 이하가 되어, 내마모성이 향상된 섬유를 얻을 수 있다. 이완 열처리는, 도 7에 도시하는 방사 장치에 의해 연신하여 일단 권취한 섬유를, 도 8에 도시하는 장치에 의해서 행하더라도 좋고, 또는 도 9에 도시하는 것과 같이, 연신에 이어서 일단 권취하지 않고서 열처리하더라도 좋다. 이완 열처리시에는 실 장력이 내려가지만, 낮은 장력으로 안정적인 이완 열처리를 행한다고 하는 관점에서, 연신하여 일단 권취한 후, 도 8에 도시하는 것과 같이, 실이 중력에 따라서 위에서 아래로 주행하도록 인수하는 것이 바람직하다.

또한, 직편물이 제조된 후의 염색이나 열 셋트 공정에 있어서 직편물의 치수가 작아지는 조건을 선택함으로써, 직편물 중의 섬유의 이완 열처리로 할 수도 있다.

이완 열처리를 직편물의 가공시에 행하는 경우에는, 직편물의 가공 공정은 통상, 정련 후, 중간 셋트가 행해지고, 그 후, 염색 공정을 거쳐, 파이널 셋트가 행해지는데, 그 셋트시, 특히 중간 셋트시 170℃～210℃의 비교적 고온에서 폭넣기나 오버피드(overfeed)에 의해 이완시키는 것이 특히 유효하다. 폭넣기란 직편물 폭 방향의 치수를 단축하는 처리, 오버피드란 직편물 경(經) 방향의 치수를 단축하는 처리이다. 폭넣기, 오버피드에 의한 치수 저하율의 적산치는 처리 전의 치수에 대하여 2～15%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5～12%이다. 이 범위라면, 직편물 중의 폴리에스테르 섬유를 실 상태에서의 릴렉스율 5～15% 상당의 이완 처리와 같은 처리를 행할 수 있다. 일례로서, 폭넣기율 5%, 오버피드율 3%로 이완 열처리하는 경우, 처리 전을 1로 했을 때의 처리 후의 치수 적산치는 (1-0.05)×(1-0.03)=0.9215이며, 치수 변화율의 적산치는 7.85%가 된다. 열처리 온도는 15초～120초가 바람직하고, 30초～100초가 특히 바람직하다. 또한, 파이널 셋트시에도 가능한 한 긴장시키지 않고 주름을 늘리는 펴는 설정하는 것이 바람직하다. 전술한 실 상태에서 이완 열처리를 행한 경우에도, 직편물 가공시에는 이완 열처리 온도 이상의 온도에서 긴장 상태로 열을 가하지 않도록 하는 것이 중요하다. 이들 실 또는 직편물에서의 열 이완 처리에 의해, 폴리에스테르계 섬유의 결정화도를 올리면서 배향을 내리는 것이 가능하게 되어, 내마모성이 매우 우수한 직물을 얻을 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유는 결정화도가 60%～90%, 또한 배향도가 0.70～0.92인 것이 바람직하다.

본 발명에서 말하는 결정화도란 폴리에스테르계 섬유의 광각 X선 측정을 하고, 5°≤2θ≤40°의 산란 강도 그래프에 있어서 2θ=5°와 40°에서 베이스라인을 그어, 비결정부의 피크치로서 θ=19.5°의 강도를 A로 하고, 결정부의 피크치로서 θ=25.5의 강도를 B로 했을 때에, 하기 (1)식:

B/(A+B)×100 (1)

에 의해 산출한 값(%)을 말한다.

또한, 본 발명에서 말하는 배향도란, 폴리에스테르 섬유의 투과형 광각 X선 측정을 하여, 폴리에스테르의 (100)면 유래의 회절 강도의 방위각 의존성 I(φ)에 대하여, 피크 강도와 백그라운드 레벨을 구하고, I(φ)의 강도가 (피크 강도-백그라운드)/2+백그라운드가 되는 위치에 있어서의 피크 폭(피크의 반치전폭)을 구하여, 하기 식(2):

f=1-△/360 (2)

{식에서, △: I(φ)에 보이는 피크의 반치전폭(FWHM)의 합계(deg)}에 의해 산출한 값을 말한다. 한편, I(φ)를 구할 때에는 24<2θ<28°에 있어서 회절 강도의 적산을 행하고, 빈 셀 보정 등 필요한 보정을 실시할 필요가 있다. 상기 식(2)으로부터 분명한 것과 같이, 결정이 완전 배향하고 있는 경우에는 f=1이 되고, 무배향인 경우에는 f=0이 된다.

결정화도가 60% 미만인 경우에는 결정화가 충분히 진행되지 않아, 마모 강도가 낮아진다. 또한, 90%를 넘는 경우에는 촉감이 딱딱하게 되어 바람직하지 못하다.

배향도가 0.70 이상이라면 우수한 내마모성을 발현할 수 있지만, 배향도가 0.92를 넘으면 배향이 강하기 때문에, 섬유 축 방향으로는 강하고, 섬유의 강도 향상에는 유효하지만 섬유 축 이외의 방향은 반대로 약해져, 본 발명에서 말하는 내마모성에 관해서는 바람직하지 못하다. 본 발명에 있어서의 내마모성이란, 의류 착용시 등에 발생하는 모든 방향으로부터의 마찰에 대한 내성이 우수하다는 것이므로, 모든 방향에서의 내마모성이 요구된다. 약한 방향이 있으면 거기에서 마모가 시작되어 버려 바람직하지 못하다.

상기 결정화도, 배향도의 특히 바람직한 범위는 가연 가공의 유무에 따라 다르다. 가연 가공되지 않는 폴리에스테르 섬유의 결정화도는 65～80%가 특히 바람직하고, 배향도는 0.70～0.88이 특히 바람직하다. 가연 가공된 폴리에스테르 섬유의 결정화도는 60～90%가 특히 바람직하고, 배향도는 0.85～0.92가 특히 바람직하다.

이완 열처리된 폴리에스테르 섬유를 가연 가공하는 경우는, 180～200℃의 저온에서 가연하고, 가연 온도 이상의 온도에서 이완 열처리하는 것이 바람직하다. 또한, 가연 가공된 폴리에스테르 섬유가 함유된 직편물에 이완 열처리하는 경우도 마찬가지로 가연 가공이 180℃～200℃의 저온에서 행해지고 있는 것이 바람직하다. 가연시에는 통상 200℃～210℃의 열을 가하여 실이 긴장 상태에서 처리된다. 이 경우에는 통상 후가공에서의 셋트 온도는 가연 온도에 대하여 낮기 때문에, 셋트시의 이완 효과가 충분히 발휘되기 어렵다. 180～200℃의 비교적 저온에서 가연을 행하고, 가연 온도 이상의 온도에서 이완 열처리함으로써 결정화도를 높여, 배향을 억제할 수 있으며, 내마모성이 우수한 섬유 및 직편물이 된다. 가연은 1 히터(1H), 2히터(2H) 어느 공정이라도 좋고, 가연 전 또는 후에 인터레이스 가공을 실시하더라도 좋다. 2H 가연의 경우는 온도가 높은 쪽의 히터 온도가 상기 조건을 만족하면 된다. 가연 가공에서는 일반적으로는 매우 고온 조건에서 장력이 걸리기 때문에, 결정화가 진행되어, 배향이 높아지지만, 본 발명에서는 가연과 이완 열처리의 온도와 이완율을 컨트롤함으로써, 가연사 사용의 직편물인 경우라도 결정화도가 60～90%, 배향도가 0.85～0.92로 하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유의 단사 단면 형상은 동그라미, Y, W자형 등의 이형 단면, 중공 단면 등이라도 좋고, 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유는 단독으로 사용하더라도 좋고 또는 다른 섬유와 복합되어 사용하더라도 좋다. 복합되는 다른 섬유로서는 예컨대 다른 폴리에스테르 섬유, 나일론, 아크릴, 큐프라, 레이온, 폴리우레탄 탄성 섬유 등이 선택되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 폴리에스테르 섬유만으로 이루어지는 직편물이라도 좋지만, 직물이라면, 경위의 적어도 한쪽에 본 발명의 폴리에스테르 섬유가 함유되어 있으면 되고, 경위를 구성하는 실의 30% 이상이 본 발명의 폴리에스테르 섬유인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 50% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상이다. 편물이라면, 적어도 한쪽 표면에 배치되는 섬유의 일부 또는 전부, 바람직하게는 50% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상이 본 발명의 폴리에스테르 섬유이면 된다.

본 발명의 직편물은 통상의 방법에 의해서 정련, 염색, 마무리 가공을 할 수 있으며, 마무리제의 종류는 사용되는 폴리에스테르 섬유의 용도에 따라 적절하게 선택된다. 단, 상술한 것과 같이 긴장 상태에서 열 이완 공정에서의 처리 온도 이상의 온도에서 처리하는 것은 열 이완 효과를 손상하기 때문에 바람직하지 못하다. 또한 카렌더 가공을 하는 것은 결정화도를 높이는 효과도 있어, 매우 바람직하다.

통상 직편물에 후가공에서 각종 기능을 부여하는 경우, 착용이나 세탁의 반복에 의해서 기능이 저하되는 문제가 있지만, 본 발명의 직편물은 전술한 각종 가공에 의해서 부여된 기능이 착용이나 세탁을 반복한 후에도 지속성이 우수하다. 특히, 본 발명의 직물을 발수 가공한 경우, 발수 효과의 지속성이 우수하다는 효과를 갖는다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유를 직물로서 사용하는 경우의 직조직으로서는, 평직 조직, 능직 조직, 주자직 조직을 비롯하여 이들로부터 유도된 각종 변화 조직을 적용할 수 있지만, 타프타 조직, 특히 립스탑 타프타 조직은 립부에 의한 마모 내구 효과에 의해서 내마모성이 특히 우수하기 때문에 바람직하다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유를 편물로서 사용하는 경우의 편조직으로서는, 환편, 경편의 어느 것이라도 좋다. 특히 스내깅이 발생하기 쉬운 4단 스무스 등의 편조직에서는 스내그 개선 효과도 보여, 적합하게 사용할 수 있다.

본 발명의 직물은 마틴데일 마모 시험에 의한 중량 감소율이 3만회에 5% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 중량 감소율이 3만회에 3% 이하, 더욱 바람직하게는 중량 감소율이 3만회에 1% 이하이다. 의류용 직물의 실제 착용에 있어서의 마모 상황을 조사하면 마틴데일법에 의한 마모 평가시의 손상 상태와 매우 유사하여, 착용시의 내마모성을 높이기 위해서는 마틴데일 마모에서의 강도를 높이는 것이 유효하다.

본 발명의 편물은 ART 마모 시험에 의한 마모성이 N(NONE) 또는 L(LOW)인 것이 바람직하다. 의류용 편물의 실제 착용에 있어서의 마모 상황은 ART 마모 시험으로 평가할 수 있으며, 착용시의 내마모성을 높이기 위해서는 ART 마모 시험에서의 마모성을 향상시키는 것이 유효하다.

본 발명의 직편물은 촉감 및 내마모성이 우수하여, 여러 가지 의류용 분야에 적용할 수 있다. 특히 착용시에 의류끼리가 스치는 경우가 많은 윈드브레이커, 다운쟈켓, 스포츠 웨어, 아웃도어 웨어 등의 겉옷에 적합하다. 그중에서도 가혹한 환경 하에서 착용되며, 다른 사람과 접촉 마찰하는 경우가 많은 스포츠 웨어나 아웃도어 웨어에 적합하다. 또한 본 발명의 직편물은 박지 경량이면서 내마모성이 우수한 특징을 갖고 있기 때문에, 박지 경량화된 상기 의류에 특히 적합하게 사용할 수 있다.

본 발명의 직물은 단위 중량이 20～80 g/㎡인 것이 바람직하다. 단위 중량이 이 범위라면, 의류 용도에 요구되는 직물 성능을 유지한 데다 내마모성이 우수한 직물을 얻을 수 있다. 본 발명에서는 특히 10～33 dtex의 세섬도 폴리에스테르 섬유를 이용한 직물에 있어서도 우수한 내마모성을 갖는다. 그 결과, 이들 실을 이용한, 경량, 박지의 직물, 예컨대 단위 중량 44 g/㎡ 이하의 직물에 있어서도 우수한 내마모성을 갖기 때문에, 박지화·경량화와 내마모성 향상을 양립할 수 있다.

본 발명의 편물은 단위 중량이 80～350 g/㎡인 것이 바람직하다. 단위 중량이 이 범위라면, 의류 용도에 요구되는 편물 성능을 유지한 데다 내마모성이 우수한 편물을 얻을 수 있다. 본 발명에서는 특히 30～84 dtex의 세섬도 폴리에스테르 섬유를 이용한 편물에 있어서도 우수한 내마모성을 갖는다. 그 결과, 이들 실을 이용한, 경량, 박지의 편물, 예컨대 단위 중량 120 g/㎡ 이하의 편물에 있어서도 우수한 내마모성을 갖기 때문에, 박지화·경량화와 내마모성 향상을 양립할 수 있다.

실시예

이하에 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

한편, 사용한 측정 방법 및 평가 방법은 다음과 같은 것이다.

(1) 섬도, 파단 강도, 파단 신도

JIS-L-1013(화학 섬유 필라멘트사 시험 방법)에 기초하여 하기의 조건으로 측정했다. 단사 섬도는 실의 섬도를 필라멘트수로 나눠 산출했다.

시험편 길이: 200 mm

인장 속도: 200 mm/min

측정수: 5 회/샘플

(2) 최소 미분 영율

상기 (1)과 같은 식으로 파단 강도 측정을 했다. 0.25 sec마다의 응력-신도 측정치를 이용하여, 각 점에서의 응력을 신도로 미분하여 구하고, 얻어진 미분 영율 곡선으로부터 신도 2% 이상 5% 이하 영역의 미분 영율의 최소치를 최소 미분 영율로 했다.

(3) 극한 점도

오르토클로로페놀(이하, OCP라고 약기함)에 시료 폴리머를 용해하고, 온도 25℃에 있어서 오스왈드 점도계를 이용하여 복수 점의 상대 점도 ηr를 구하고, 그것을 무한 희석도에 외삽(外揷)하여 구했다.

(4) 한계 연신 배율

도 7 또는 도 9에서의 제1 롤(10) 직전에 있어서 미연신사를 채취하여, JIS-L-1013(화학 섬유 필라멘트사 시험 방법)에 기초하여 한계 연신 배율을 산출했다. 미연신사의 한계 연신 배율(MD)은 미연신사의 파단 신도를 (E)로 한 경우에 MD=(E+100)/100으로 나타내어진다.

(5) 방사성

방사성의 평가는 3일간 방사를 행했을 때, 실 절단율이 5% 이하를 「○」, 5% 이상 혹은 방사 불능인 경우를 「×」라고 판정했다.

(6) 실 마모성

도 10에 도시하는 실 마모 시험기를 이용하여 평가했다. 실은 20 cm 잘라내어, 총 섬도가 167 dtex 정도가 되도록 여러 가닥 당겨 가지런히 하여, 10 회/m 정도의 꼬임을 넣는다. #800의 연마지를 붙인 직경 1 cm의 금속 막대에 0.14 g/dTex의 하중을 걸어 실을 접촉시킨다. 0.6 회/초의 속도로 3 cm의 진폭으로 실을 마찰시켜, 실이 끊어질 때까지의 횟수(1 왕복을 1 회로 함)를 실 마모 횟수로 한다. 연마지의 상태가 변하지 않도록 10 회마다 연마지 위치를 조금 옮겨 연마지가 새로운 상태에서 마찰한다. 실 마모 강도는 하기 식(3)

실 마모 강도=실 마모 횟수/시험에 이용한 실의 총 섬도 (3)

로 산출된다.

(7) 마틴데일 마모성

직물에 대해서는 마틴데일 마모 시험기를 이용하여 JIS-L-1096에 기초하여 내마모성을 평가했다. 마찰 횟수를 20000 회로 하여, 마찰 후의 중량 감소율을 기준으로 5 등급으로 구분하여 판정했다. 중량 감소율(%)={(원포(原布) 중량-마찰 후 중량)/(원포 중량)}×100으로 나타내어, 중량 감소율이 4% 이상이면 3 등급 이하, 2% 이상 4% 미만이면 4 등급, 2% 미만이면 5 등급으로 하여 평가했다.

(8) ART 마모성

편물에 대해서는 JIS L1076(ART법)에 기초하여 마모 시험을 했다. 마모 횟수는 60 회로 하여, N(NONE), L(LOW), M(MEDIUM), H(HIGH)로 평가했다.

(9) 촉감

촉감에 있어서는, 숙련된 검사원 10명 중 9명 이상이 양호라고 판단한 경우를 「○」, 그 밖의 것을 「×」로 하여 평가했다. 10명 전원이 특히 부드럽고 우수한 촉감이라고 판단한 것에 관해서는 「◎」으로 평가했다.

〔실시예 1～4, 비교예 1 및 2〕

본 예에서는 단사 섬도가 방사성, 내마모성, 촉감 성능에 미치는 효과에 관해서 설명한다.

이하, 실시예 2의 제조 조건을 나타낸다.

도 7과 같은 방사기를 이용하여, 제1 롤과 제2 롤 사이에서 연신, 일단 권취한 후에, 도 8에 도시하는 장치를 이용하여 공급 롤과 릴렉스 롤 사이에서 이완 열처리함으로써, 본 발명의 56 dtex/24 필라멘트의 섬유를 제조했다. 사용한 제조 조건은 하기에 나타내는 바와 같다.

(방사 조건)

폴리머 극한 점도: 1.00 dl/g

팰릿 건조 온도 및 도달 수분율: 155℃, 10 ppm

압출기 온도: 295℃

스핀 헤드 온도: 300℃

방사 구금: 구멍 직경 0.25 mmΦ의 구멍이 구금당 24개를 갖는 구금

핫 디스턴스: 135 mm

냉각풍 조건: 온도; 22℃, 상대 습도; 90%, 속도; 0.4 m/sec

마무리제: 폴리에테르에스테르를 주성분으로 하는 수계 에멀젼(농도 15 wt%)

마무리제 부여율: 0.75%

방사 구금에서부터 마무리제 부여 노즐까지의 거리: 100 cm

(권취 조건)

제1 롤: 속도; 1500 m/분, 온도; 90℃

제2 롤: 속도; 3975 m/분, 온도; 130℃

권취기: SA-608기(아사히엔지니어링(주)사 제조)

능각: 5.8도

(이완 열처리)

공급 롤: 속도; 555 m/분, 온도; 85℃

핫 플레이트 온도: 180℃

릴렉스 롤: 속도; 500 m/분, 온도; 비가열(실온)

릴렉스 장력: 0.25 cN/dtex

릴렉스율: 9%

권취량: 1 kg/1 펀

얻어진 섬유의 물성 및 평가 결과를 이하의 표 1에 나타낸다. 또한, 실시예 1, 3～4, 비교예 1～2에서는, 표 1에 나타내는 것과 같이 방구수(紡口數), 토출량 등의 조건을 변화시키는 것 이외에는 실시예 2와 같은 조건으로 섬유를 제조했다.

표 1로부터 분명한 것과 같이, 본 발명의 실시예에서 얻어진 섬유는 방사성, 실 마모성, 촉감에 있어서 양호한 결과를 보였다.

비교예 1에서는, 본 발명에서 규정하고 있는 범위에 대하여 단사 섬도가 작기 때문에, 촉감은 좋지만, 실 마모성에 있어서 본 발명이 기대한 효과를 얻을 수 없었다.

비교예 2에서는, 본 발명이 규정하고 있는 범위에 대하여 단사 섬도가 크기 때문에, 실 마모성은 좋지만, 촉감이 딱딱하여, 본 발명이 기대한 효과를 얻을 수 없었다.

〔실시예 5 및 6, 비교예 3 및 4〕

본 예에서는 극한 점도의 효과에 관해서 설명한다.

실시예 2와 같은 방사·연신·이완 열처리를 행함에 있어서, 사용하는 폴리머의 극한 점도를 변경하여 방사 및 권취를 행하여, 실시예 5 및 6, 비교예 3 및 4의 섬유를 얻었다.

각 실시예 및 비교예에 의해 얻어진 섬유의 물성 및 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

비교예 3은 본 발명이 규정하고 있는 범위에 대하여 극한 점도가 낮기 때문에, 실 마모성에 있어서 본 발명이 기대한 효과를 얻을 수 없었다.

비교예 4는 본 발명이 규정하고 있는 범위에 대하여 극한 점도가 높기 때문에, 촉감이 악화되어, 본 발명이 기대한 효과를 얻을 수 없었다.

〔실시예 7 및 8, 비교예 5〕

본 예에서는 연신 배율의 효과에 관해서 설명한다.

실시예 2와 같은 방사·연신·이완 열처리를 행함에 있어서, 연신 배율의 한계 연신 배율에 대한 비율 및 릴렉스율을 다르게 함으로써 실시예 7 및 8, 비교예 5의 섬유를 얻었다.

각 실시예 및 비교예에 의해 얻어진 섬유의 물성 및 평가 결과를 이하의 표 1에 나타낸다.

표 1로부터 알 수 있는 것과 같이, 본 발명의 실시예에서 얻어진 섬유는, 방사성, 실 마모성, 촉감에 있어서 양호한 결과를 보였다.

비교예 5는 본 발명이 규정하고 있는 범위에 대하여 한계 연신 배율이 높기 때문에, 방사성이 악화되어, 섬유를 얻을 수 없었다.

〔실시예 9 및 10, 비교예 6 및 7〕

본 예에서는 열처리 온도의 효과에 관해서 설명한다.

실시예 2와 같은 방사·연신·이완 열처리를 행함에 있어서, 열처리 온도를 다르게 함으로써, 실시예 9 및 10, 비교예 6 및 7의 섬유를 얻었다.

표 1로부터 알 수 있는 것과 같이, 본 발명의 실시예에서 얻어진 섬유는 방사성, 실 마모성, 촉감에 있어서 양호한 결과를 보였다.

비교예 6은 본 발명이 규정하고 있는 범위에 대하여 열처리 온도가 낮기 때문에, 2% 이상 5% 이하의 영역에서의 최소 미분 영율의 값이 20 cN/dtex 이상이 되어, 실 마모성에 있어서 본 발명이 기대한 효과를 얻을 수 없었다.

비교예 7은 본 발명이 규정하고 있는 범위에 대하여 열처리 온도가 높기 때문에, 공정 장력이 내려가 방사성이 악화되어 본 발명의 섬유를 얻을 수 없었다.

〔실시예 11～13, 비교예 8～10〕

본 예에서는 이완 열처리할 때의 릴렉스율의 영향에 관해서 설명한다.

실시예 2와 같은 방사·연신·이완 열처리를 행함에 있어서, 이완 열처리에 관여하는 롤의 속도를 변경함으로써, 실시예 11, 12, 비교예 8～10에 나타내는 릴렉스율 차이의 섬유를 얻었다. 또한, 비교예 9는 실시예 2와 같은 방사·연신 조건으로 권취를 행한 후, 이완 열처리를 행하지 않은 섬유이다.

비교예 8과 9는 본 발명이 규정하고 있는 범위에 대하여 릴렉스율이 작고, 비교예 8에서는 -5%, 즉 연신 열처리를 한 것, 비교예 9는 이완 열처리를 하지 않은 것이다. 이들 경우에 있어서는, 이완 열처리에 의해서 발생하는 섬유 중의 폴리에스테르 분자의 배향 완화 효과가 작거나 혹은 없기 때문에, 최소 미분 영율이 20 cN/dtex 이상이 되어, 실 마모성은 향상되지 않았다.

비교예 10은 본 발명이 규정하고 있는 범위에 대하여 릴렉스율이 크고, 이완 열처리할 때의 공정 장력이 낮아지기 때문에, 방사성이 악화되어, 본 발명의 섬유를 얻을 수 없었다.

또한, 실시예 13에서는, 도 9와 같은 방사기 및 권취기를 이용하여 제1 롤과 제2 롤 사이에서 연신한 후, 일단 권취하지 않고서 제2 롤과 제3 롤 사이에서 이완 열처리함으로서 본 발명의 56 dtex/24 필라멘트의 섬유를 제조했다. 조건은, 팰릿의 건조에서부터 제2 롤까지는 실시예 2와 같은 식으로 설정하고, 제3 롤 이후의 조건을 새롭게 설정했다. 새롭게 설정한 조건은 하기에 나타내는 것과 같다.

(방사 조건)

팰릿 건조 온도 및 도달 수분율: 155℃, 10 ppm

압출기 온도: 295℃

스핀 헤드 온도: 300℃

핫 디스턴스: 135 mm

냉각풍 조건: 온도; 22℃, 상대 습도; 90%, 속도; 0.4 m/초

마무리제 부여율: 0.75%

방사 구금에서부터 마무리제 부여 노즐까지의 거리: 100 cm

(권취 조건)

제1 롤: 속도; 1500 m/분, 온도; 90℃

제2 롤: 속도; 3975 m/분, 온도; 130℃

제3 롤: 속도; 3617 m/분, 온도; 180℃

권취기: SA-608기(아사히엔지니어링(주)사 제조)

능각: 5.8도

[실시예 14]

실시예 2의 제조 조건에 준하여 이완 열처리를 하지 않고서, 극한 점도가 0.86이고 둥근 단면의 34 데시텍스 12 필라멘트의 폴리에스테르 필라멘트를 방사하여, 얻어진 폴리에스테르 필라멘트를 경사 및 위사에 이용하여, 경위 2 mm의 립스탑 조직의 직물을, 워터제트 룸 방직기로 제직(製織)했다. 얻어진 직물을, 정련 후, 190℃에서 60초간 폭넣기율 3%, 오버피드율 5%로 프리셋트한 후, 액류 염색기로 염색, 건조한 후, 170℃에서 20초간 주름을 펴는 정도로 늘려 파이널 셋트를 행하고, 또한 160℃에서 카렌더 가공을 했다.

얻어진 직물의 특성은 이하의 표 2에 나타내는 것과 같이, 내마모성이 우수하고, 촉감도 양호했다.

[실시예 15]

경사, 위사에 실시예 2의 제조 조건에 준하여 이완 열처리를 하지 않고서 제조된, 극한 점도가 1.20이고 11 데시텍스 10 필라멘트의 W형 단면의 폴리에스테르 필라멘트를 이용한 것 외에는 실시예 14와 같은 방법으로 제직, 가공을 했다.

얻어진 직물의 특성은 표 2에 나타내는 것과 같이, 내마모성이 우수하고, 촉감도 양호했다.

[실시예 16]

경사에 실시예 1의 폴리에스테르 필라멘트를 이용하고, 위사에 실시예 2의 제조 조건에 준하여 이완 열처리를 하지 않고서 제조된, 극한 점도가 0.68이고 56 데시텍스 24 필라멘트의 폴리에스테르 필라멘트를 이용하고, 직조직을 타프타로 한 것 이외에는 실시예 14와 같은 방법으로 제직, 가공을 했다.

[실시예 17]

실시예 2의 제조 조건에 준하여 극한 점도가 0.85이고 둥근 단면의 34 데시텍스 12 필라멘트의 폴리에스테르 필라멘트를 방사하여, 일단 권취한 후, 도 8에 도시하는 장치를 이용하여, 핫 플레이트 온도 160℃에서 릴렉스율 10%가 되도록 열 이완 처리를 했다. 이 실을 경사, 위사에 이용한 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 제직했다. 얻어진 직물을, 정련 후, 폭넣기율, 오버피드율 모두 0%로 190℃ 60초간 프리셋트한 후, 액류 염색기로 염색, 건조한 후, 170℃에서 20초간 통상의 파이널 셋트를 행하고, 또한 160℃에서 카렌더 가공을 했다.

[실시예 18]

폭넣기율 3%, 오버피드율 7%로 190℃ 60초간 프리셋트를 하는 것 이외에는 실시예 17과 같은 방법으로 제직, 가공을 했다. 얻어진 직물의 물성은 이하의 표 2에 나타내는 것과 같이, 내마모성이 우수하고, 촉감도 양호했다.

[실시예 19]

실시예 2의 제조 조건에 준하여 이완 열처리를 하지 않고서 제조된, 극한 점도 0.62의 폴리에스테르계 섬유를 이용한 것 이외에는 실시예 14와 같은 직물을 제직하여, 가공을 했다. 얻어진 직물의 특성은 이하의 표 2에 나타내는 것과 같이, 내마모성이 우수하고, 촉감도 양호했다.

[비교예 11]

실시예 2의 제조 조건에 준하여 이완 열처리를 하지 않고서 제조된, 극한 점도 0.71이고, 7 데시텍스 5 필라멘트의 폴리에스테르 필라멘트를 이용한 것 외에는 실시예 14와 같은 직물을 제직하여, 가공을 했다. 얻어진 직물의 특성은 이하의 표 2에 나타내는 것과 같이 내마모성이 뒤떨어졌다.

[비교예 12]

실의 열 이완 처리를 하지 않고, 직물 가공시에 180℃에서 20%의 폭내기 열 셋트(폭넣기율: -20%)를 행한 것 외에는 실시예 17와 같은 식의 직물을 제직하여, 가공을 했다. 얻어진 직물의 특성은 이하의 표 2에 나타내는 것과 같이 내마모성이 뒤떨어졌다.

[비교예 13]

극한 점도[η] 0.65의 265 데시텍스 36 필라멘트의 Y 단면의 폴리에스테르 미연신사를 3.3배로 연신하여, 150℃에서 0.2%의 릴렉스 열처리를 했다. 그 후, 릴렉스율 0.6%, 에어 압력 4 kg/㎠로 액체 교락 처리를 했다. 이 실을 경사로 하고, 통상의 폴리에스테르사 84 데시텍스/36 필라멘트를 위사로 하여, WJL로 직물(경 92 가닥/인치, 위 90 가닥/인치)을 작성하여, 폭내기율 5%(폭넣기율: -5%)로 통상의 염색 가공을 실시했다. 얻어진 직물의 특성은 이하의 표 2에 나타내는 것과 같이 내마모성이 뒤떨어졌다.

[실시예 20]

실시예 2의 제조 조건에 준하여 이완 열처리를 하지 않고서 제조된, 극한 점도[η]가 0.75이고 166 데시텍스 48 필라멘트의 둥근 단면의 폴리에스테르 필라멘트를, 1H 가연사를 이용하고, 실 속도 577 m/min, 드래프트 1.75에서 190℃의 조건으로 가연을 했다. 그 후, 더블 편직기로 4단 스무스 조직의 편지(編地)를 작성했다. 얻어진 편물을, 정련 후, 200℃에서 30초간 폭넣기율 10%로 프리셋트한 후, 통상의 방법을 이용하여 액류 염색기로 염색, 건조했다. 그 후, 170℃에서 20초간 주름을 펴는 정도의 폭 설정으로 파이널 셋트를 행했다.

얻어진 편물의 특성은 이하의 표 3에 나타내는 것과 같이 내마모성이 우수하고, 촉감도 양호했다.

[실시예 21]

실시예 2의 제조 조건에 준하여 이완 열처리를 하지 않고서 제조된, 극한 점도[η]가 0.85인 34 데시텍스 12 필라멘트의 둥근 단면의 폴리에스테르 필라멘트를 이용한 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 제편(製編), 가공을 했다.

[실시예 22]

실시예 2의 제조 조건에 준하여 이완 열처리를 하지 않고서 제조된, 극한 점도[η]가 0.70이고 84 데시텍스 24 필라멘트의 폴리에스테르 필라멘트를 겉에, 극한 점도[η]가 0.56이고 84 데시텍스 72 필라멘트의 폴리에스테르 가공사(210℃에서 가연 가공)를 이면에 이용하여, 메쉬 편지를 작성했다. 얻어진 편물을, 정련 후, 200℃에서 30초간 폭넣기율 10%로 프리셋트한 후, 통상의 방법을 이용하여 액류 염색기로 염색, 건조했다. 그 후, 170℃에서 20초간 주름을 펴는 정도의 폭 설정으로 파이널 셋트를 행했다. 얻어진 편물의 특성은 이하의 표 3에 나타내는 것과 같이 내마모성이 우수하고, 촉감도 양호했다.

[실시예 23]

28 GG의 트리코트 편직기를 이용하여, 프론트에 실시예 2의 제조 조건에 준하여 이완 열처리를 하지 않고서 제조된 극한 점도[η]가 0.75인 폴리에스테르 W형 단면 가공사 56 dtex/30f를, 미들에 고유 점도[η]가 0.68인 폴리에스테르 환형 단면 가공사 56 dtex/24f를, 백에 폴리우레탄 섬유 44 dtex로 하여, 트리코트 하프 조직으로 편직했다. 실시예 20과 같은 가공 처리를 하여 단위 중량 255 g/㎡의 편지를 얻었다. 프론트 바디(reed)로부터 공급된 실이 구성하는 면을 표면으로 하여 측정한, 얻어진 편물의 특성은 이하의 표 3에 나타내는 것과 같이 내마모성이 우수하고, 촉감도 양호했다.

[실시예 24]

극한 점도가 0.85이고 둥근 단면의 84 데시텍스 24 필라멘트의 폴리에스테르 필라멘트를 방사하여, 일단 권취한 후, 도 8에 도시하는 장치를 이용하여, 핫 플레이트 온도 160℃에서 릴렉스율 10%가 되도록 이완 열처리를 행했다. 이 실을 1H 가연사를 이용하여, 실 속도 577 m/min, 드래프트 1.75에서 190℃의 조건으로 가연을 했다. 그 후, 더블 편직기로 4단 스무스 조직의 편지를 작성했다. 얻어진 편물을, 정련 후, 200℃에서 30초간 폭넣기율 10%로 프리셋트한 후, 통상의 방법을 이용하여 액류 염색기로 염색, 건조했다. 그 후, 170℃에서 20초간 주름을 펴는 정도의 폭 설정으로 파이널 셋트를 행했다. 얻어진 편물의 특성은 이하의 표 3에 나타내는 것과 같이 내마모성이 우수하고, 촉감도 양호했다.

[비교예 14]

폴리에스테르 섬유의 가연을 2H에서 온도 210℃/150℃로 한 것 외에는 실시예 20과 같은 식으로 가공을 했다. 얻어진 편물의 특성은 이하의 표 3에 나타내는 것과 같이 내마모성이 뒤떨어졌다.

[비교예 15]

실시예 2의 제조 조건에 준하여 이완 열처리를 하지 않고서 제조된, 극한 점도[η] 0.56의 17 데시텍스 12 필라멘트의 폴리에스테르 필라멘트를 이용한 것 외에는 실시예 20과 같은 편물을 제편하고, 가공을 했다. 얻어진 편물의 특성은 이하의 표 3에 나타내는 것과 같이 내마모성이 뒤떨어졌다.

[비교예 16]

실시예 2의 제조 조건에 준하여 이완 열처리를 하지 않고서 제조된, 극한 점도[η] 0.75의 84 데시텍스 144 필라멘트의 폴리에스테르 필라멘트를 이용한 것 외에는 실시예 20와 같은 편물을 제편하여, 가공을 했다.

얻어진 편물의 특성은 이하의 표 3에 나타내는 것과 같이 내마모성이 뒤떨어졌다.

[비교예 17]

실시예 22의 프리셋트를 190℃에서 폭내기율 20%(폭넣기율: -20%)로 행한 것 외에는 실시예 22와 같은 편물을 제편하여, 가공을 했다.

본 발명에 의해, 내마모성이 양호하고, 특히 박지 직편물에 적합한 폴리에스테르 섬유 및 이 섬유가 함유된 직편물을 얻을 수 있으므로, 이러한 섬유를 이용한 직물은 의류, 특히 윈드브레이커, 다운쟈켓 등의 겉옷 착용시에 생기는 겨드랑이 부분이나 대퇴부의 스침에 기인하는 보풀이나 찢어짐이 발생하기 어렵고, 그중에서도 스포츠 웨어, 아웃도어 웨어 착용시에 생기는 의류끼리나 다른 물체와의 심한 접촉 마찰에 강하고, 촉감이 우수한 의류가 된다. 또한, 이들 내마모성이 요구되는 의류의 경량 박지화를 달성할 수 있다.

1: 폴리머 건조기 2: 압출기
3: 벤드 4: 스핀 헤드
5: 스핀 팩 6: 방사 구금
7: 비송풍 영역 8: 냉각풍
9: 마무리제 부여 노즐 10: 제1 롤
11: 제2 롤 12: 섬유 치즈
13: 섬유 치즈 14: 공급 롤
15: 핫 플레이트 16: 릴렉스 롤
17: 가이드 18: 트래블러 가이드
19: 섬유 펀 20: 제3 롤
21: 가동 아암 22: 모터
23: 지주(支柱) 24: 마모지
25: 시료 26: 하중

Claims

에틸렌테레프탈레이트를 95 몰% 이상 반복 단위로 하는 내마모성 폴리에스테르 섬유로서, 이하의 요건 (1)～(5)를 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 섬유:
(1) 섬도가 8 dtex 이상 200 dtex 이하,
(2) 단사 섬도가 1.0 dtex 이상 4.0 dtex 이하,
(3) 파단 강도가 3.5 cN/dtex 이상,
(4) 파단 신도가 20% 이상 50% 이하, 및
(5) 섬유의 응력-변형 곡선에 있어서의, 신도 2% 이상 5% 이하 영역의 최소 미분 영율이 20 cN/dtex 이하.
제1항에 있어서, 이하의 요건(6)을 더 만족하는 폴리에스테르 섬유:
(6) 실 마모 강도가 0.5 회/dtex 이상.
제1항에 있어서, 이하의 요건(7)을 더 만족하는 폴리에스테르 섬유:
(7) 극한 점도가 0.70 dl/g 이상 1.30 dl/g 이하.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 이하의 요건(8)을 더 만족하는 폴리에스테르 섬유:
(8) 결정화도가 60%～90%이며, 또한, 배향도가 0.70～0.92임.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 기재한 폴리에스테르 섬유가 함유된 내마모성 직물.
제5항에 있어서, 마틴데일 마모 시험에 의한 중량 감소율이 3만회에서 5% 이하인 직물인 내마모성 직물.
제5항 또는 제6항에 있어서, 직물 조직이 립스탑(Ripstop) 타프타(Taffeta)인 직물인 내마모성 직물.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 기재한 폴리에스테르 섬유가 함유된 내마모성 편물.
제8항에 있어서, 단위 중량이 80～350 g/㎡인 내마모성 편물.
이하의 공정을 포함하는 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 기재한 내마모성 폴리에스테르 섬유의 제조 방법:
극한 점도가 0.70 dl/g 이상 1.30 dl/g 이하인 폴리에스테르를 용융 방사,
한계 연신 배율의 65% 이상 85% 이하의 연신 배율로 연신 처리, 그리고
열처리 온도 120℃ 이상 220℃ 이하, 릴렉스율 5% 이상 15% 이하에서 이완 열처리.
제10항에 있어서, 연신 처리한 후, 일단 권취하고, 그 후 이완 열처리하는 내마모성 폴리에스테르 섬유의 제조 방법.
제10항에 있어서, 연신 처리에 이어서, 일단 권취하지 않고서 이완 열처리하는 내마모성 폴리에스테르 섬유의 제조 방법.
염색 가공 공정에서 셋트시에 이완 열처리하는 제5항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 기재한 내마모 직물의 제조 방법.
제13항에 있어서, 180～200℃에서 가연 가공된 폴리에스테르 섬유가 함유된 직물을 가연 온도 이상의 온도에서 이완 열처리하는 내마모 직물의 제조 방법.
염색 가공 공정에서 셋트시에 이완 열처리하는 제8항 또는 제9항에 기재한 내마모 편물의 제조 방법.
제15항에 있어서, 180～200℃에서 가연 가공된 폴리에스테르 섬유가 함유된 편물을 가연 온도 이상의 온도에서 이완 열처리하는 내마모 편물의 제조 방법.