KR20140073273A

KR20140073273A - 수용성 복합중공섬유 및 복합중공사

Info

Publication number: KR20140073273A
Application number: KR1020120141330A
Authority: KR
Inventors: 김동원; 마진숙; 이현수; 민기훈; 최미남; 김호근
Original assignee: 도레이케미칼 주식회사
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-06-16

Abstract

본 발명은 수용성 복합중공섬유 및 복합중공사에 관한 것으로 시스(Sheath)부는 폴리에스테르계 또는 폴리아미드계 합성수지로 형성되고, 코어(Core)부는 수용성 폴리머로 형성시키되, 상기 코어부는 일부가 외부에 노출되도록 형성되어 용출 후 C형 단면의 중공섬유로 형성되어 중공의 형태변화가 없는 중공률이 우수한 수용성 복합중공섬유 및 복합중공사에 관한 것이다.

Description

수용성 복합중공섬유 및 복합중공사{WATER SOLUBLE CONJUGATED HOLLOW FIBER AND HOLLOW YARN}

본 발명은 수용성 복합중공섬유 및 복합중공사에 관한 것으로 특히 섬유 안에 형성된 중공의 형태변화가 없는 중공률이 우수한 수용성 복합중공섬유 및 복합중공사에 관한 것이다. 또한 용출 공정시에 알칼리의 사용이 없어 폐수에 의한 오염이 최소화된 복합중공섬유 및 복합중공사에 관한 것이다.

폴리에스테르나 폴리아미드 등의 합성섬유는 그 우수한 물리적 및 화학적 특성에 의해 의류용 뿐만 아니라, 산업용에도 널리 사용되고 있고, 공업적으로 중요한 가치를 지니고 있다. 그러나, 이들 합성섬유는, 그 단사섬도가 단일한 분포를 갖으며, 보온성에서 마,면 등의 천연섬유와 차이가 큰 결점이 있었으며, 이러한 결점을 개선하기 위해, 합성섬유를 중공화하는 것이 널리 행해지고 있다.

일반적으로 중공률이 높은 중공섬유는 중공률이 높은 섬유는 많은 공기층을 함유하므로 비중이 작고, 보온성이 우수하다. 따라서, 가벼우면서도 따뜻한 느낌을 주는 우수한 특성을 가지며, 단열옷, 이불, 보온용 이불, 침낭 등에 많이 사용되고 있으나, 지금까지 개발되어온 중공섬유는 방사시 방사공 상부의 압력 불균형이나, 방사된 고분자 용융체를 냉각시키는 과정에서 공기와류에 의해 원사가 개환되거나 반복 사용시 중공사가 개환되어 공기층을 잃게 되므로 반발성, 숭고성, 보온성 및 염색성이 떨어지는 결점이 있다.

종래에 중공섬유의 중공률을 크게 하는 방법으로는 대한민국 등록특허 제0062548호에서는 구금공의 세변이 반지름이 R인 원(圓)의 일부인 원호모양으로 되어 있으며, 상기 구금공은 세변의 꼭지점으로부터 돌출된 3개의 돌기부를 가지며, 또 세변의 각 구금공 사이에는 간극을 가지며 전체적으로 구금공의 형상이 3각형으로 되어 있는 삼각단면 중공섬유 제조용 방사구금을 이용하여 중공섬유를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

이러한, 만곡된 슬릿(slit) 두 개 이상을 원형으로 배열한 방사구금을 이용하여 구금의 지름, 슬릿폭, 만곡슬릿과 슬릿간의 길이, 고분자 용융체의 점도, 토출량, 방출사조의 냉각방식을 조절하는 방법이 알려져 있으나, 이와같은 방법만으로는 웰딩포인트(welding point)가 떨어지는 문제점을 완전히 해결할 수 없었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제0180825호에서는 만곡된 슬릿의 가장자리 부군이 중공부쪽으로 휘어져 들어간 두 개 이상의 만곡슬릿을 원형이나 네잎클로버 모양으로 배열시킨 방사공을 가진 방사구금을 사용하고, 만곡된 슬릿의 수에 따라 휘어져 들어간 부분의 각도와 길이를 서로 다르게 조정하여 제조되는 중공섬유의 제조방법이 개발되었다.

그러나 만곡된 슬릿의 구금 설계를 통해 중공률을 높이려는 시도가 많이 진행되었으나 제조되는 중공섬유의 웰딩포인트(welding point) 떨어지는 문제를 완전히 해결할 수 없으며, 방사시 폴리머 특유의 팽윤현상으로 인해 구금 설계만으로는 고중공률의 중공사를 제조하는데 한계가 있으며, 후가공 및 제직, 편직, 염가공 등의 공정을 통과하면서 단면의 형태 변형으로 인해 중공이 파괴되는 현상이 발생하는 문제점이 있었다

수용성 폴리에스테르는 섬유, 접착제, 생분해 소재 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 특히 섬유분야에 있어서는 극세사를 제조하는 원료로 사용되는 경우도 있다.

이러한 수용성 폴리에스테르를 제조하는 방법으로는 5-소듐설포이소프탈산 및 그 유도체을 사용하여 폴리에스테르 분자쇄 중에 소듐설포네이트 염을 갖게 하여 수용화시키거나 디카르복실산을 글리콜성분과 반응시킨 후 트리멜리틱안하이드라이드 등과 다시 반응시켜 말단 및 분자쇄 중에 카르복실기를 도입시킨후 암모니아 및 아민류 등의 알칼리 성분으로 염을 형성시켜 수용화시키는 방법이 알려져 있다.

구체적으로 대한민국 공개특허 1994-14494에서는 "디카르복실산에 글리콜 성분을 반응시켜서 되는 수용성 폴리에스테르 수지조성물에 있어서, 상기 디카르복실산에 글리콜성분을 반응시켜 제조된 에스테르올리고머에 디카르복실산 1몰에 대하여 부틸테트라카르복실산 단독 또는 트리멜리틱안하이드라이드와의 혼합물을 3∼10몰비 투입하여 제조된 것으로 점도가 0.15∼0.8dl/g이고, 산가가 40∼100㎎/g인 것을 특징으로 하는 수용성 폴리에스테르 수지조성물"을 제안하고 있다. 또 국제공개특허 WO2002/57334에서는 "a) 1,4-사이클로헥산디메타놀 (CHDM) 및 디카복실산을 포함하는 수성 또는 메타놀성 슬러리를 제조하되, 상기 슬러리를 CHDM의 융점 미만의 온도로 유지하는 단계, b) 슬러리를 반응기에 공급하는 단계, c) 에스테르화를 수행하기에 충분한 온도 및 압력에서, 선택적으로는 적합한 촉매의 존재 하에 슬러리를 에스테르화하는 단계, d) 예비중합체를 형성하는 단계, 및 e) 중축합을 수행하기에 충분한 온도 및 압력에서 적합한 촉매의 존재하에 예비중합체를 중축합하여 폴리에스테르를 형성하는 단계를 포함하는 폴리에스테르의 제조 방법"을 제안하면서 CHDM을 포함하는 수용성 폴리에스테르의 제조방법을 제안하고 있다.

상기 개시된 기술은 CHDM을 추가하는 것은 유리전이온도(Glass Transition Temperature, Tg)를 높이기 위함인데, 실질적으로 Tg에 큰 영향을 미치지도 않으며, 용출 및 감량가공을 하는 경우 용출 및 감량률이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같이 중공섬유의 중공이 후가공, 제직, 염가공 등으로 변형되거나 파손되는 것을 방지되는 중공섬유를 목적으로 하는 것으로 수용성 폴리머를 이용하여 중공의 형태안정성이 우수한 수용성 복합중공섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, C형 단면의 복합섬유로 제조하여 수용성 폴리머를 용출시 중공률이 매우 높은 수용성 복합중공섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기의 수용성 복합중공섬유를 이용한 수용성 복합중공사를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 시스(Sheath)부는 폴리에스테르계 또는 폴리아미드계 합성수지로 형성되고, 코어(Core)부는 수용성 폴리머로 형성되며, 상기 코어부는 일부가 외부에 노출되도록 형성되어 용출 후 C형 단면의 중공섬유로 형성되는 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유를 제공한다.

또한, 상기 수용성 폴리머는 수용성 폴리에스테르계 합성수지인 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유를 제공한다.

또한, 상기 수용성 폴리에스테르계 합성수지는 테레프탈산, 이소프탈산 및 디메틸 5-소디오술포 이소프탈레이트 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 산류; 및 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 디올류;의 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유를 제공한다.

또한, 상기 중합체가 상기 산류, 상기 디올류 외에 비스-β-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)를 중합시킨 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유를 제공한다.

또한, 상기 수용성 복합중공섬유는 수용성 폴리머를 용출 후, 중공률이 단면적의 25% 이상, 바람직하게는 25% ~ 45%인 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유를 제공한다.

또한, 상기 복합중공섬유는 C형의 방사구금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유를 제공한다.

또한, 상기 복합섬유는 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리 사용 없이 일반용수에서 1~120 분간 용출되는 것을 특징으로 하여 수산화나트륨에 의한 폐수 발생이 없는 친환경성 수용성 복합중공섬유를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기의 수용성 복합중공섬유로 제조되는 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공사를 제공한다.

또한, 상기 복합중공사는 섬도 50~200 데니어(Denier), 18~100 필라멘트인 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공사를 제공한다.

또한, 상기 복합중공사는 부분연신사(POY)인 것을 특징으로 하는 복합중공사를 제공한다.

또한, 상기 복합중공사는 연신사(SDY)인 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공사를 제공한다.

또한, 상기 복합중공사는 가연사(DTY)인 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공사를 제공한다.

또한, 상기 가연사의 꼬임수는 2,000~3,600 TM(twist/m)인 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공사를 제공한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 수용성 복합중공섬유는 수용성 폴리머를 이용한 것으로 가연사 등의 사(絲, Yarn) 가공 시에 중공이 형성되지 않아 사가공을 효과적으로 진행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 사가공 후, 직물 또는 편물의 원단으로 형성하고 염색 공정 전에 수용성 폴리머를 용출시켜 중공사로 제조하는 것으로 중공이 변형되지 않아 고중공률의 중공섬유를 제공하는 효과가 있다.

또한, 코어부의 수용성 폴리머가 외부에 노출되는 시스-코어형의 복합중공섬유로 수용성 폴리머의 용출이 원활이 이루어져 중공이 쉽게 형성되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수용성 복합중공섬유의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수용성 복합중공섬유를 제조할 수 있는 방사구금을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 수용성 복합중공사의 제조공정을 나타낸 공정도이다.

이하 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 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본 발명에서 사용되는 '사(絲, Yarn)' 또는 '실'은 2가닥 이상의 섬유가 집합된 섬유의 집합체를 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 수용성 복합중공섬유의 단면을 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수용성 복합중공섬유를 제조할 수 있는 방사구금을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 수용성 복합중공사의 제조공정을 나타낸 공정도 이다.

본 발명은 수용성폴리머를 이용한 수용성 복합중공섬유에 관한 것으로 도 1 (a)에 나타난 바와 같이 시스(Sheath)부는 폴리에스테르계 또는 폴리아미드계 합성수지 100로 형성되고, 코어(Core)부는 수용성 폴리머 200로 형성된다.

상기 수용성 복합중공섬유는 도 1 (a), (b)에 나타난 바와 같이 상기 코어부는 일부가 외부에 노출되도록 형성되어 용출 후 C형 단면의 중공섬유(도 1 (b))로 형성된다.

상기 폴리에스테르계 합성수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등을 사용할 수 있으며, 기능성이 추가된 폴리에스테르계 합성수지도 사용할 수 있을 것이다.

상기 폴리아미드계 합성수지는 나일론 6, 나일론 6·6, 나일론 6·10 등을 사용할 수 있으며, 기능성이 추가된 폴리아미드계 합성수지를 사용할 수도 있을 것이다.

상기 수용성 폴리머는 섬유제조 후, 용출하여 섬유를 중공섬유로 형성되는 것으로 쉽게 용출될 수 있는 폴리머를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 수용성 폴리머는 일반용수에 쉽게 가수분해되는 수용성 폴리에스테르계 합성수지를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 수용성 폴리에스테르계 합성수지는 현재 많은 분야에서 사용되는 것으로 구입이 쉽고 일반용수에 쉽게 용해되는 장점이 있다.

본 발명에 의한 수용성 폴리에스테르계 복합섬유를 위한 중합물은 디올(diol)류, 산(acid)류 등을 포함할 수 있다.

상기 산류로는 비제한적인 예로서 테레프탈산(TPA), 이소프탈산(IPA) 및 디메틸 5- 소디오술포 이소프탈레이트(DMS, Dimethyl 5-sodiosulfo Isophthalate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산류일 수 있다. 예를 들면, 테레프탈산이 60 내지 70몰%, 이소프탈산이 20 내지 30몰%, 디메틸테레프탈산이 10 내지 20몰%로 산류를 구성할 수 있다.

또한, 디올류로는 비제한적인 예로서 에틸렌글리콜(EG), 디에틸렌글리콜(DEG) 및 폴리에틸렌글로콜(PEG) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 디올류일 수 있다. 예를 들면, 디올류로서 에틸렌글리콜이 60 내지 90몰%, 디에틸렌글리콜이 10 내지 30몰%로 이루어질 수 있다.

본 발명의 중합물을 제조하는 일실시예로서 우선 디메틸 5- 소디오술포이소프탈레이트와 에틸렌글리콜을 1:8 내지 1:12의 몰비로 혼합하여 중합을 개시하여 프리폴리머를 제조한다. 이때, 반응촉매를 전체 중합물 전체 중량 중 약 0.1 내지 0.5중량%의 비율로 투입할 수 있다. 상기 중합이 개시되면 비스-β-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)를 추가적으로 혼합함으로써, 프리폴리머간 에스테르 교환반응을 통한 중합반응이 수행되도록 할 수 있다.

또한, 상기 중합물에 테레프탈산, 이소프탈산, 디메틸글리콜을 투입 및 반응시켜 에스테르화 반응을 수행할 수 있다. 이 때 상기 테레프탈산과 디메틸글리콜의 혼합비는 약 1:1 내지 1:1.5 몰비, 상기 이소프탈산과 디메틸글리콜의 혼합비는 1:1 내지 1:1.5 몰비일 수 있다.

이후 축합중합을 위해 폴리에틸렌글리콜을 추가 투입할 수 있고, 상기 폴리에틸렌글리콜은 수평균분자량을 300 내지 2,000인 것이 바람직하며, 투입량은 중합물 전체 중량 중 5 내지 10중량%로 포함시킬 수 있다. 이후 선택적으로 반응촉매, 소포제, 산화방지제, 열안정제로 이루어진 군에서 1 이상 선택된 첨가제가 더 투입시킬 수 있다. 이 때 소포제는 중합물 전체 중량 중 0.01 내지 0.05중량%로 포함될 수 있으며, 상기 산화방지제는 중합물 전체 중량 중 500 내지 800ppm로 포함될 수 있으며, 상기 열안정제는 중합물 전체 중량 중 100 내지 500ppm로 포함될 수 있다.

본 발명에 사용되는 수용성 폴리에스테르계 합성수지는 상기에 제시된 수용성 폴리에스테르계 합성수지 이외에 일반용수에 용출되는 수용성 폴리에스테르계 합성수지는 어느 것이나 사용할 수 있을 것이다. 여기서, 상기 일반용수는 당업계에서 사용하는 일반적인 용수로서, 예를 들면 증류수 등을 포함한다.

상기 수용성 복합중공섬유는 수용성 폴리머를 용출후 중공률이 단면적의 25% 이상으로, 바람직하게는 25% ~ 45%로, 더욱 바람직하게는 25% ~ 35%의 중공이 형성되는 것이 좋다. 상기 중공률이 25% 미만이면 수용성 폴리머를 용출한 이후의 가공에서 후가공 등으로 중공형태의 변형으로 인해 중공섬유의 특징이 저하될 수 있으며, 45%를 초과하면 강도가 저하하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

상기 수용성 복합중공섬유는 용출 후 C형 단면의 중공섬유로 형성하기 위해 시스-코어형의 복합섬유에서 코어의 합성수지가 외부에 노출되도록 형성되는 편심형 시스-코어 복합섬유로 제조할 수 있다.

그러나 편심형 시스-코어형 복합섬유는 방사시 시스부의 합성수지가 팽윤현상으로 코어부의 합성수지가 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있으므로 도 2에 도시된 방사구금과 같이 C형의 방사구금을 이용하여 제조하는 것이 바람직할 것이다.

상기 C형의 방사구금으로 제조할 경우 폴리에스테르계 또는 폴리아미드계 합성수지는 A의 홀(hole)에서, 수용성 폴리머는 B의 홀에서 방출되어 도 1에 도시된 것과 같은 시스-코어형 복합중공섬유를 제조할 수 있다.

상기와 같이 C형의 방사구금으로 제조된 시스-코어형 복합섬유는 코어부의 합성수지가 외부에 노출이 쉽게 되어 코어부의 합성수지를 용출할 때 용출용액에 쉽게 접해져 수용성 폴리머의 융출이 쉽게 일어난다.

상기 수용성 폴리머를 수용성 폴리에스테르계 합성수지로 사용할 경우 상기 복합섬유는 일반용수에서 용출되는 것이 바람직할 것이다.

상기 일반용수에서 용출할 경우 용출시간은 1~120분간 용출하는 것이 바람직할 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 수용성 복합중공섬유를 이용하여 수용성 복합중공사를 제조할 수 있다.

상기 수용성 복합중공사는 사용의 편의성을 위해 섬도 50~200 데니어(Denier), 18~100 필라멘트로 제조되는 것이 바람직할 것이다.

상기 수용성 복합중공사는 다수의 방사구금이 형성된 방사장치를 이용하여 다수의 섬유를 동시에 방사하고 방사된 섬유를 실로 형성하는 일반적인 섬유 및 사의 제조공정으로 제조되는 것으로 수용성 복합섬유의 제조방법은 수용성 복합중공사를 제조하는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 수용성 복합중공섬유는 도 3에 나타난 바와 같이 시스부의 폴리에스테르계 합성수지 또는 폴리아미드계 합성수지와 코어부의 수용성 폴리에스테르계 합성수지를 용융하는 용융단계와, 상기 합성수지들을 복합섬유로 방사하는 복합방사단계로 제조될 수 있다.

상기 용융단계는 상기 폴리에스테르계 합성수지의 경우 285~295℃ 또는 폴리아미드계 합성수지의 경우 245~265℃로 용융하고, 수용성 폴리에스테르계 합성수지는 210~270℃에서 용융하는 복합방사단계의 준비단계이다.

상기 복합방사단계는 상기 용융된 폴리에스테르계 또는 폴리아미드계 합성수지를 시스부로 수용성 폴리에스테르를 코어부로 형성하여 265~285℃에서 방사하는 단계로 수용성 폴리머 용출 후, C형 단면의 중공섬유로 형성되도록 상기 코어부는 일부가 외부에 노출되도록 형성되어야 한다. 상기 코어부의 외부 노출방법은 상기에서 설명된 C형 방사구금을 사용할 수 있을 것이다.

상기 복합방사단계 후, 제조하려는 실은 종류에 따라 부분연신사(POY)나 연신사(SDY)의 제조단계를 포함시킬 수 있으며, 가연사(DTY)를 제조하기 위해 가연사의 제조단계를 더 포함시킬 수 있을 것이다.

상기 복합방사단계 후, 부분연신사(POY) 제조단계가 더 포함될 수 있으며, 상기 부분연신사(POY) 제조단계는 방사되는 섬유를 2,200~3,200 mpm(m/분)로 권취하여 상기 수용성 복합중공사를 부분연신사(POY)로 제조할 수 있다.

상기 복합방사단계 후, 연신사(SDY) 제조단계가 더 포함될 수 있으며, 상기 연신사(SDY) 제조단계는 방사되는 섬유를 1,000~1,700 mpm(m/분)로 권취하는 제1권취와 2,500~4,200 mpm(m/분)로 권취하는 제2권취로 수용성 복합중공사를 연신하여 수용성 복합중공사를 연신사(SDY)로 제조할 수 있다.

상기 부분연신사 및 연신사(SDY) 제조단계에서의 권취는 고뎃 롤러(Godet roller, G/R)를 사용하여 복합중공사를 권취시키는 것이 바람직할 것이다.

상기 연신사(SDY) 제조단계에 고뎃 롤러를 이용하여 제1권취, 제2권취를 할 경우에 고뎃 롤러의 표면온도를 제1권취에서는 70~90℃로, 제2권취에서는 100~130℃로 유지시킨 후 권취하여야 연신 중에 발생하는 사절현상을 방지할 수 있을 것이다.

또한, 상기 부분연신사 또는 연신사로 수용성 중공사로 제조한 후, 가연사(DTY)로 제조하는 가연사 제조단계를 더 포함시킬 수 있을 것이다.

상기 가연사 제조단계는 상기 부분연신사 또는 연신사를 300~600m/분의 사속, 2,000~3,600 TM(twist/m)의 꼬임수 및 130~180℃의 열고정하는 단계로 부분연신사 또는 연신사로 제조된 수용성 복합중공사를 가연사로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수용성 복합중공섬유는 상기의 부분연신사, 연신사, 가연사 이외의 다양한 사가공으로 여러 종류의 사(絲, Yarn)로 제조될 수 있을 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 수용성 복합중공사는 가연사 등의 후처리 공정과 직물 형성 고정 등이 모두 완료된 후, 염색 공정 직전에 수용성 폴리머를 일반용수에 용해시킴으로써 고중공형태 유지가 가능한 섬유를 제조할 수 있다.

이하 본 발명의 수용성 복합중공섬유 및 복합중공사를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 한정되는 것은 아니다.

실시예 : 수용성 복합중공섬유 및 복합중공사 제조

시스부에 사용되는 폴리에스테르계 합성수지는 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET)를 사용하였으며, 폴리아미드계 합성수지는 나일론6을 사용하였다.

코어부의 수용성 폴리머는 디메틸 5- 소디오술포 이소프탈레이트과 에틸렌글리콜을 투입하여 반응을 개시하고 비스-β-히드록시에틸테레프탈레이트, 테레프탈산, 이소프탈산, 디메틸글리콜을 투입하여 에스테르화 반응을 개시하였다.

이때, 디메틸 5-소디오술포 이소프탈레이트는 수평균분자량이 300인 것으로 산류 전체로 10몰%로 투입하였고, 테레프탈산은 수평균분자량 150인 것으로 산류 전체로 70몰%로 투입하였고, 이소프탈산은 수평균분자량 150인 것으로 산류 전체로 20몰%로 투입하였다. 또 에틸렌글리콜은 수평균분자량 60인 것으로 디올류 기준 70몰%를, 디에틸렌글리콜은 수평균분자량 110인 것으로 30%를 투입하였으며, 전체 산류와 전체 디올류를 1 : 1.2 몰비가 되도록 투입하였다.

다음으로 축합중합을 위해 폴리에틸렌글리콜을 투입하면서 이와 함께 소포제, 산화방지제, 열안정제를 투입하였다. 상기 폴리에틸렌글리콜은 수평균분자량 300으로 전체 중합물에서 7중량%를 차지하게 투입하였고, 기타 소포제는 0.02중량%, 산화방지제는 500ppm, 열안정제는 200ppm을 추가하였다.

시스부는 폴리에스테르계 합성수지인 PET를, 코어부는 상기 수용성 폴리머를 사용하여 하기 표 1의 방사조건으로 부분연신사(POY) 및 연신사(SDY)를 제조하였으며, 총 5종류(POY 80(섬도)/36(필라멘트), POY 130/36, SDY 75/36, DTY 50/36, DTY 75/36)의 수용성 복합중공사를 제조하였다.

섬유 형태	방사 온도	G/R1 속도	G/R1 온도	G/R2 속도	G/R2 온도
POY	280	2,930	-	3,030	-
SDY	280	1200	80	4000	120

또한, 시스부를 폴리아미드계 합성수지인 나일론 6을, 코어부를 상기 수용성 폴리머를 사용하여 하기 표 2의 방사조건으로 부분연신사(POY) 및 연신사(SDY)를 제조하였으며, 총 2종류(POY 130(섬도)/36(필라멘트), SDY 75/36)의 수용성 복합중공사를 제조하였다.

섬유 형태	방사 온도	G/R1 속도	G/R1 온도	G/R2 속도	G/R2 온도
POY 130/36	275	2,450	-	2,500	-
SDY 75/36	275	1,100	80	4,000	120

또한, 상기 부분연신사(POY 80/36, POY 130/36)를 각각을 이용하여 DTY 50/36 가연사 및 DTY 75/36 가연사로 제조하였으며, 가연사(DTY)는 500 m/분의 사속, 3,000 TM(twist/m) Z연의 꼬임수 및 150℃ 하에서 제조하였다.

실험예 1 : 시스 ( PET )-코어(수용성 폴리머 ) 수용성 복합중공사의 물성

상기 표 1의 방사조건으로 제조한 총 5종류(POY 80/36, POY 130/36, SDY 75/36, DTY 50/36, DTY 75/36)의 수용성 복합중공사 각각에 대한 강도 및 신도의 물성을 측정하여 표 3에 나타내었다.

품종	섬도(de')	강도(g/de)	신도(%)
POY 80/36	80	2.0	130
POY 130/36	130	1.9	130
SDY 75/36	75	3.3	35
DTY 50/36	50	3.2	25
DTY 75/36	75	3.2	25

실험예 2 : 시스 (나일론 6)-코어(수용성 폴리머 ) 수용성 복합중공사의 물성

상기 표 2의 방사조건으로 총 2종류(POY 130/36, SDY 75/36)의 수용성 복합중공사를 제조하였으며, 각 사에 대한 강도 및 신도의 물성을 측정하여 표 4에 나타내었다.

품종	섬도(de')	강도(g/de)	신도(%)
POY 130/36	130	1.9	140
SDY 75/36	75	3.4	32

상기 표 3,4에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 수용성 복합중공섬유를 이용한 수용성 복합사는 강도, 신도가 의류용에 적합한 것을 알 수 있다.

실험예 3 : 시스 ( PET )-코어(수용성 폴리머 ) 수용성 복합중공사의 용출실험

상기 실시예의 표 1의 방사조건 제조된 수용성 복합중공사 중 POY 80/36, SDY 75/36 및 DTY 75/36 각각을 일반용수인 증류수에서 100℃, 30 분간 용출하여 중공률 및 용출성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

표 5에 나타난 바와 같이 방사단계에서 생산된 원사인 부분연신사(POY 80/36) 및 연신사(SDY 75/36)는 단면의 형태가 둥글고 균일하게 나타나는 것을 알 수 있다. 가연사(DTY 75/36)로 제조시에는 단면의 변형이 발생하지만 중공은 유지하고 있는 것으로 확인되었다. 그리고, 상기 용출에 따른 중공률은 단면적 기준 25 ~ 35%인 것으로 측정되었다.

100 : 시스부 200 : 코어부
A : 시스부 B : 코어부

Claims

시스(Sheath)부는 폴리에스테르계 또는 폴리아미드계 합성수지로 형성되고, 코어(Core)부는 수용성 폴리머로 형성되며, 상기 코어부는 일부가 외부에 노출되도록 형성되어 용출 후 C형 단면의 중공섬유로 형성되는 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유.
제1항에 있어서,
상기 수용성 폴리머는 수용성 폴리에스테르계 합성수지인 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유.
제2항에 있어서, 상기 수용성 폴리에스테르계 합성수지는
테레프탈산, 이소프탈산 및 디메틸 5-소디오술포 이소프탈레이트 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 산류; 및
에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 디올류;의 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유.
제3항에 있어서, 상기 중합체는
상기 산류, 상기 디올류 및 비스-β-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET)의 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유.
제1항에 있어서,
상기 수용성 복합중공섬유는 수용성 폴리머를 용출 후 중공률이 단면적의 25% ~ 45%인 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유.
제1항에 있어서,
상기 복합중공섬유는 C형의 방사구금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유.
제2항에 있어서,
상기 복합중공섬유는 일반용수에서 1~120분간 용출되는 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공섬유.
제1항 내지 제7항 중에서 선택된 어느 한 항의 수용성 복합중공섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공사.
제8항에 있어서,
상기 복합중공사는 섬도 50~200 데니어(Denier), 18~100 필라멘트인 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공사.
제8항에 있어서,
상기 복합중공사는 부분연신사(POY), 연신사(SDY) 또는 가연사(DTY)인 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공사
제10항에 있어서,
상기 가연사의 꼬임수는 2,000~3,600 TM(twist/m)인 것을 특징으로 하는 수용성 복합중공사.