KR20140075199A - 메타아라미드 복합섬유의 제조방법 및 이를 통해 제조된 메타아라미드 복합섬유 - Google Patents

메타아라미드 복합섬유의 제조방법 및 이를 통해 제조된 메타아라미드 복합섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메타아라미드 복합섬유의 제조방법 및 이를 통해 제조된 메타아라미드 복합섬유에 관한 것으로써, 상이한 수축율을 제공할 수 있는 장점이 있다.
나아가, 이상에서와 같은 본 발명의 메타아라미드 복합섬유의 제조방법 및 이를 통해 제조된 메타아라미드 복합섬유를 사용하여 제조된 제품들은 우수한 벌키성을 가질 수 있도록 한다.

Description

메타아라미드 복합섬유의 제조방법 및 이를 통해 제조된 메타아라미드 복합섬유{The method of manufacturing Meta-aramid conjugated fiber and Meta-aramid conjugated fiber Produced thereof}
본 발명은 메타아라미드 복합섬유의 제조방법 및 이를 통해 제조된 메타아라미드 복합섬유에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 우수한 내열성과 권축율을 제공하는 메타아라미드 복합섬유의 제조방법 및 이를 통해 제조된 메타아라미드 복합섬유에 관한 것이다.
일반적으로 폴리아미드계 합성수지는 지방족 폴리아미드와 방향족 폴리아미드로 분류된다. 지방족 폴리아미드는 일반적으로 나이론이란 상표명으로, 방향족 폴리아미드는 아라미드라는 상표명으로 잘 알려져 있다. 상기 지방족 폴리아미드. 특히 나일론 6, 그리고 나일론 6,6 등은 가장 일반적인 열가소성 엔지니어링 플라스틱으로 중요한 응용분야는로는 섬유 뿐 만 아니라 여러 분야의 성형재료로 사용되고 있다. 성형분야에 사용되는 나일론 수지는 향상된 난연성과 내충격성을 갖도록 하고 가격을 낮추고 탄성율과 같은 기계적 물성을 향상시키기 위하여 광물 또는 유리섬유로 보강하여 복합재료인 강화플라스틱(reinforced plastics)으로 제조한다.
분자운동이 일어나는데 반하여, 방향족 폴리아미드의 벤젠 환은 분자쇄가 강직하고 열을 가하여도 분자가 쉽게 움직이지 않으므로 열에 안정하고 탄성률이 높아 일반 지방족 폴리아미드와는 특성에 있어서 많은 차이를 나타낸다.
상기 방향족 폴리아미드는 파라계 아라미드(para-aramid)와 메타계 아라미드(meta-aramid)로 분류되며, 파라계 아라미드는 듀폰사에서 개발된 케블라(Kevlar)가 대표적이다. 파라계 아라미드는 벤젠 고리가 파라 위치에서 아미드기와 결합된 것이다. 분자쇄가 매우 뻣뻣하고 선상구조를 가지므로 강도가 매우 높고 탄성률이 특히 높아 충격을 흡수하는 성능이 매우 우수하여 방탄복, 방탄 핼멧, 안전용 장갑이나 부츠, 소방복에 사용되며, 테니스 라켓, 보트, 하키용 스틱, 낚시줄, 골프 클럽등의 스포츠 기구 재료로 또한 산업용으로는 FRP(Fiber ReinforcedPlastic), 석면대체용 섬유등에 사용되고 있다. 그리고 메타 아라미드는 벤젠고리가 메타 위치에서 아미드기와 결합된 것으로 강도와 신도는 보통의 나일론과 비슷하나 열에 대한 안정성이 대단히 좋으며, 다른 내열용 소재에 비하여 가볍고 땀 흡수도 어느 정도 가능하므로 쾌적하다는 장점을 가지고 있다. 초기에는 색상이 몇 가지로 제한되었으나, 최근에는 형광색을 포함한 다양한 색상으로 만들어지고 있다. 소방복, 경주용 자동차 운전자를 위한 유니폼, 우주 비행사 유니폼, 작업복 등의 내열용 의복 소재로 사용되며, 산업용으로는 고온용 필터 등으로 쓰인다.
한편 종래의 복합섬유는 서로 다른 2종의 폴리머를 사용하여 복합방사하는 기술이 많이 소개된바 있다. 그 중에서 나이론과 폴리에스터, 나이론과 폴리우레탄의 조합으로 제조한 것은 염색차에 의한 불균염문제와 상용성 부족으로 인한 권축특성약화, 후공정에서의 분할문제 등 여러가지 문제점을 가지고 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 분배판 및 방사구금을 특수하게 제작해서 곡사현상을 방지하고자 하는 제조방법이 있으나, 이 방법은 장치가 복잡하므로 제조비용이 높아지는 문제점이 있다.
그러나 메타아라미드 섬유는 고내열성과 고강도를 만족하여야 하므로, 다른종류의 폴리머와 혼용하여 복합방사하여 사용하기에 어려운 문제가 있었다.
또한, 기존의 동일한 메타아라미드 복합섬유는 벌키성과 이수축성과 같은 여러가지 원하는 물성을 구현하기 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 벌키성이 부여된 제품을 제조할 수 있는 메타아라미드 복합섬유의 제조방법 및 이를 통해 제조된 메타아라미드 복합섬유에 관한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 (1) 제1 메타아라미드 중합체 및 제1 용매를 포함하는 제1 조성물; 및 제2 메타아라미드 중합체 및 상기 제1 용매와 확산계수가 상이한 제2 용매를 포함하는 제2 조성물;을 포함하여 준비하는 단계; 및 (2) 상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 복합방사하여 복합섬유를 제조하는 단계;를 포함하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 제1 메타아라미드 중합체 및 제 2 메타아라미드 중합체는 방향족디아민과 방향족 이산클로라이드를 포함하여 공중합된 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 복합방사는 건식방사일 수 있으며, 상기 건식방사는 방사노즐에서 토출된 메타아라미드 복합섬유가 방사통 내의뜨거운 기체를 통해 제1 용매와 제2 용매가 차등 제거될 수 있고, 상기 뜨거운 기체는 60 ~ 250℃일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 메타아라미드 복합섬유는 사이드바이사이드(side by side)형일 수 있다.
본 발명의 다른 태양은 열수축율이 상이한 2 이상의 메타 아라미드 성분을 포함하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유를 제공하며, 상기 2 이상의 메타아라미드 성분의 열수축율의 차이는 1000 ~ 50,000ppm 일 수 있고, 상기 메타아라미드 성분은 방향족디아민과 방향족 이산클로라이드를 포함하여 공중합된 것을 포함할 수 있으며, , 상기 메타아라미드 성분은 폴리(메타 페닐렌 이소프탈아미드), 폴리(m-벤즈아미드), 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드), 폴리(m,m'-페닐렌 벤즈아미드), 및 폴리(1,6-나프틸렌 이소프탈아미드)로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있고, 상기 복합섬유는 사이드바이사이드(side by side)형일 수 있다. 나아가, 상기 메타아라미드 단섬도는 1 ~ 10 데니아 일 수 있다.
본 발명의 메타아라미드 복합섬유의 제조방법을 통해 제조된 메타아라미드 복합섬유는 PET 와 같은 다른물질과의 복합사를 형성하지 않고서도 이수축 특성 및 높은 벌키성을 가진다.
도 1은 본 발명에서 사용되는 방사통의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 사이드 바이 사이드형 복합섬유의 단면도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 종래에는 동일한 성분을 가지고는 상이한 수축율의 특성을 나타낼 수 없는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 한 측면에 따르면 (1) 제1 메타아라미드 중합체 및 제1 용매를 포함하는 제1 조성물; 및 제2 메타아라미드 중합체 및 상기 제1 용매와 확산계수가 상이한 제2 용매를 포함하는 제2 조성물;을 포함하여 준비하는 단계; 및 (2) 상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 복합방사하여 복합섬유를 제조하는 단계;를 포함하는 메타아라미드 복합섬유의 제조방법을 제공하여, 이를 통해 벌키성이 부여된 제품을 제조할 수 있게 한다.
먼저, 상기 (1)단계인 제1 메타아라미드 중합체 및 제1 용매를 포함하는 제1 조성물; 및 제2 메타아라미드 중합체 및 상기 제1 용매와 확산계수가 상이한 제2 용매를 포함하는 제2 조성물;을 포함하여 준비하는 단계에 대해 설명한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 제1 메타아라미드 중합체 및 제 2 메타아라미드 중합체는 방향족디아민과 방향족 이산클로라이드를 포함하여 공중합된 것을 포함할 수 있다.
구체적으로, 방향족디아민은 일반적으로 메타페닐렌디아민으로 사용할 수 있고, 방향족 이산클로라이드는 이소프탈로일 클로라이드를 원료로 하여 하기의 반응식 1과 같은 반응하여 중합될 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00001
상기 중합공정은 아미드계 용매에서 메타페닐렌디아민과 이소프탈로일 클로라이드를 교반하여 중합반응으로 폴리메타페닐렌이소프탈아미드를 형성할 수 있으며, 메타페닐렌디아민과 이소프탈로일 클로라이드는 비슷한 몰비로 반응시키는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 아미드계 용매 100 중량부에 메타페닐렌디아민 5 ~ 15중량부, 이소프탈로일 클로라이드 10 ~ 30중량부를 혼합하여 중합할 수 있다. 그리고 상기 아미드계 용매는 극성 아미드계 용매를 사용하는 것으로 디메틸 아세트아마이드, 헥사메틸포스포아마이드, N-메틸피롤리돈, 테트라하이드로퓨란, 헥사플로로이소프로판올, 및 디메틸설폭사이드를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
한편, 본 발명에서 메타아라미드 중합물이 형성되는 온도는 0 ~ 70℃에서 진행될 수 있으며, 메타아라미드 중합물은 폴리(메타 페닐렌 이소프탈아미드), 폴리(m-벤즈아미드), 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드), 폴리(m,m'-페닐렌 벤즈아미드), 및 폴리(1,6-나프틸렌 이소프탈아미드)로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
나아가, 상기 메타아라미드 중합물은 중화단계를 거치는데, 메타페닐렌디아민와 이소프탈로일 클로라이드가 반응하여 중합된 폴리메타페닐렌이소프탈아미드의 부산물인 염산(HCl)을 중화할 수 있다. 이는 고분자 조성물의 안정성을 위함이다.
상기 메타페닐렌디아민와 이소프탈로일 클로라이드의 반응으로 생성되는 염산의 중화를 위해 수산화칼슘(Ca(OH)2) 또는 수산화리튬(LiOH)등의 염기성 화합물을 첨가할 수 있고, 중화반응은 하기 반응식 2와 같다.
[반응식 2]
HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O
상기 중화공정은 중합공정의 부산물인 염산을 중화하기 위해 수산화칼슘을 첨가하는 공정으로 첨가되는 양은 메타페닐렌디아민 또는 이소프탈로일 클로라이드의 사용량에 따라 조절되어야 하며, 사용되는 메타페닐렌디아민 또는 이소프탈로일클로라이드의 몰비와 동일하거나 10%증가된 양을 첨가하는 것이 바람직할 것이다.
한편, 본 발명의 복합섬유는 상기 제1 조성물 및 제2 조성물이 서로 혼합되지 않고, 각각의 성분이 섬유 내에 구분되어 형성되는 것을 의미할 수 있는데, 제 1 메타아라미드 성분과 제 2 메타아라미드 성분이 동일하기 때문에, 상기 제 1 용매와 상기 2 용매의 확산계수의 차이로 이수축이 가능한 복합섬유의 제조가 가능하다.
본 발명에서 용매의 확산계수라 함은 확산속도를 정의하는 값으로, 확산되는물질의 분자량 및 온도조건에 따라 다른값을 가지는 것을 의미하며, 본 발명에서는 상이한 것을 통해 이수축이 가능한 복함섬유를 제조할 수 있다.
다음, 상기 (2)단계인 상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 복합방사하여 복합섬유를 제조하는 단계에 대해 설명한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 복합방사는 바람직하게는 건식방사일 수 있다. 본 발명의 상기 건식방사는 도 1의 방사통(10)의 방사노즐(11)에서 토출된 제 1 및 제 2 조성물(12,13)이 방사통 내의 뜨거운 기체(14)를 통해 제1 용매와 제2 용매(15,16)가 차등 제거될 수 있으며, 상기 뜨거운 기체의 온도는 60 ~ 250℃일 수 있으며, 만약 뜨거운 기체의 온도가 60℃미만이면, 용매가 기기화시켜 추출하는 것에 문제가 있을 수 있고, 250℃ 초과하면, 모든 용매가 기화되어 선택적으로 기화시키는 것이 어려울 수 있다.
구체적으로 방사노즐(11) 및 방사구금(미도시)은 소망하는 복합섬유의 종류에 따라 일반적으로 사용되는 방사노즐 및 방사구금을 사용할 수 있다. 이후 방사노즐(11)에서 방사된 복합섬유는 방사통 내부에서 자유낙하를 하게 되는데 이 때 방사통 내부로 공급되는 고온의 비활성 가스에 의해 , 토출된 제 1 및 2 의 조성물 표면으로부터 기화되어 확산되면서 제 1 및 2의 조성물 내부에서 제거되는 용매의 제거 정도가 달라지게 되어 그 결과 이수축 특성을 발현할 수 있게 된다. 이 때 사용되는 고온의 비활성 가스는 사용되는 몇몇 유형의 가스가 있을 수 있지만, 질소 가스가 보통 가장 일반적이다.
용매의 제거정도는 해당 용매의 투과율(permeability)과 선택도(selectivity)에 의해 결정되고, 고온의 비활성 가스에 의해 기화된 용매의 투과율은 분리막을 투과하는 속도를 의미한다. 따라서 투과율은 제 1 및 2의 조성물 표면의 물리화학적 특성, 투과기체의 성질(크기, 모양, 극성), 분리막과 기체의 상호작용의 함수이다. 제 1 및 2의 조성물 표면 특성과 기화된 용매의 성질은 제 1 및 2의 조성물 표면을 통과하는 용매의 확산 특성을 결정한다. 또한 제 1 및 2의 조성물 표면에 대한 기화된 용매의 투과율(P)은 흡착도(또는 용해도, S)와 확산계수(D)의 곱으로 화학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
[화학식 1]
P = SD
여기서 흡착도(또는 용해도)는 일정 압력과 온도에서 표면에 대한 기체의 평형 흡착량(또는 용해량)의 척도이고 확산계수는 기체가 얼마나 빨리 막을 통과하느냐의 척도이다. 흡착량 및 확산계수는 기체의 분자량에 영향을 받는 인자이다. 이는 메타아라미드 중합체를 용해할 수 있는 개별 용매들은 그 분자량이 상이하므로 그로 인해 확산계수 및 흡착량은 상이한 값을 가짐을 의미한다.
상기의 원리에 의해, 동일한 메타 아라미드 중합체에 대해 이종의 용매를 적용한 바이컴포넌트(혹은 멀티 컴포넌트) 단면 구성을 가지는 복합용액방사가 진행되게 되면 동일한 방사통 조건하에서 각 컴포넌트별 용매 제거 효율이 상이하게 되어 구금에서 토출된 제 1 및 2의 조성물의 내부를 차지하고 있던 용매의 체적 감소율의 차이로 인해 방사통 내에서 자유낙하되는 과정에서 분자체인의 자연배향의 정도가 달라지며, 컴포넌트간의 자연 배향의 정도가 상이하게 되고 이는 연신/열처리 공정 시 제품에 상이한 수축율 특성을 부여하게 되어 벌키성이 부여된 제품 제조를 가능하게 한다(도 1 참조).
이에 의해 본 발명에서는 동일한 제 1 및 제 2의 메타아라미드 중합제에 확산계수가 다른 이종의 제 1 용매 및 제 2용매를 포함하는 제 1 및 제 2 조성물의 방사토출에 대해 용매제거 속도차가 발생하여 토출되는 섬유 내부로부터 제거되는 용매의 체적 감소 차이가 발생함으로 인해 분자쇄의 자연 배향차가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 방사단계 후에 하기와 같은 추가공정을 더 포함할 수 있다. 일반적을 메타아라미드 중합체는 염을 함유할 수 있으며, 염을 함유하는 메타아라미드 중합체 용액은 승온에서 건식 방사 공정을 통해 섬유로 압출된 섬유는, 또한 승온에 있는 기체 매질을 갖는 컬럼을 통해 하방으로 보내져, 용매의 일부분을 증발시킨다. 일반적으로 메타아라미드 중합공정시에 잔여물로 생성되는 부산물과 용매를 제거하기 위해 후속 처리 단계가 필요할 수 있다.
여기서 예비컨디셔닝 단계는 방사되어 나온 섬유에 디메틸 아세트아마이드, 헥사메틸포스포아마이드, N-메틸피롤리돈, 테트라하이드퓨란, 헥사플로로 이소프로 판올, 및 디메틸설폭사이드중에서 선택되는 어느 하나이상의 용매 및 리튬클로라 이드(LiCl), 칼슘클로라이드 중에서 선택되는 어느 하나의 염의 농도를 갖는 예비컨디셔닝 용액과 접촉되게 되는데, 바람직하게는 용액은 4 ~ 40 중량%의 용매를 포함할 수 있고, 염은 0.3 ~ 15 중량% 를 포함할 수 있다. 그리고 일반적으로 예비컨디셔닝 용액의 온도는 방사통으로부터 빠져나오는 섬유의 온도보다 상당히 낮으며, 바람직하게는 예비컨디셔닝 용액의 온도는 0 ~ 10℃ 일 수 있다. 예비컨디셔닝 용액은 섬유의 온도를 감소시키고 섬유의 표면에서 중합체-풍부 상(polymer-rich phase)을 추가로 생성시킬 수 있는데, 원하는 직경까지 섬유의 길이를 그의 단위 길이의 몇 배만큼 신장시킬 수 있는 연신 공정에 섬유가 바로 처해진다면, 개별 섬유는 파단될 경향이 높다. 이를 방지하기 위해, 현재의 실시에서, 예비컨디셔닝 공정으로부터 여전히 습윤된 섬유가 수시간 내지 수일일 수 있는 소정 기간 동안 통(tub) 안에 두어진다. 그리고 나서, 섬유가 통으로부터 꺼내져 용매를 제거하기 위해 수성 세척됨과 동시에 다수의 수성 욕(bath) 내에서 일련의 롤 상에서 원하는 정도까지 연신될 수 있다. 그리고 나서, 섬유 또는 필라멘트의 번들은 이러한 연속 공정에서 개별 필라멘트의 파단을 방지하기 위해 후속 연신 단계 전에 섬유가 컨디셔닝되는 컨디셔닝 단계를 더 수행할 수 있다. 추가의 컨디셔닝 단계는 가장 흔하게는 컨디셔닝 용액을 연속 이동하는 섬유 위에 분무할 수 있다.
컨디셔닝 용액은 바람직하게는 승온에서 디메틸 아세트아마이드, 헥사메틸포스포아마이드, N-메틸피롤리돈, 테트라하이드퓨란, 헥사플로로이소프로 판올, 및 디메틸설폭사이드중에서 선택되는 어느 하나이상의 용매 및 리튬클로라 이드(LiCl), 칼슘클로라이드 중에서 선택되는 어느 하나의 염을 포함할 수 있다. 특히, 컨디셔닝 용액은 예비컨디셔닝 용액보다 더 높은 용매의 농도를 갖고, 예비컨디셔닝 용액 온도보다 더 높은 온도를 가질 수 있으며, 바람직하게는 컨디셔닝 용액은 용매와 염에 있어서, 수성 컨디셔닝 용액의 총 중량을 기준으로 용매는 2 ~ 20중량%로 염은 2 ~ 10 중량%로 포함할 수 있으며, 컨디셔닝 온도는 25 ~ 110℃일 수 있다.
또한 본 발명은 상기와 다른 형태로 방사 후, 연신 공정 및 열처리 공정을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 방사공정은 제 1 조성물과 제 2조성물을 중량비 30:70 ~ 70:30으로 230 ~ 290℃에서 800 ~ 1500mpm의 방사속도로 사이드 바이 사이드(side by side)형의 섬유로 방사하는 방사공정으로 중공섬유를 제조할 수 있고, 연신공정은 방사된 섬유를 40 ~ 120℃에서 1.5 ~ 4.5의 연신비로 연신하는 공정으로 온욕속에서 연신하는 것이 바람직할 것이다. 그리고 상기 열처리 공정은 상기 연신된 섬유를 250 ~ 370℃로 열처리하는 공정으로 건열방식으로 실시할 수 있다. 본 발명은 연신, 열처리 공정 통과 후 수축차이가 발생하여 자연스런 오메가 형태의 권축이 형성되어 벌키성이 발현된다.
상기의 메타아라미드 복합섬유의 제조방법에 따라, 본 발명의 방법을 통해 제조된 메타아라미드 복합섬유는 열수축율이 상이한 2 이상의 메타아라미드 성분을 포함하여, 그 결과 이수축율의 특성을 가지는 메타아라미드 복합섬유를 제공할 수 있고, 이를 통해 벌키성이 부여된 제품의 제조가 가능하게 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 열수축율이 상이한 2 이상의 메타 아라미드 성분을 포함하는 이수축 특성을 갖는 메타아마리드 복합섬유를 제공하고, 이를 위하여 바람직하게는 상기 2 이상의 메타아라미드 성분의 열수축율의 차이는 1000 ~ 50,000ppm일 수 있으며, 만약 메타아라미드 성분의 열수축율의 차이가 1000ppm 미만이면, 권축성 발현에 문제가 있을 수 있고, 50,000ppm을 초과하면, 수축으로 인한 상분리가 분리되는 문제가 있을 수 있다.
또한, 상기 메타아라미드 성분은 방향족디아민과 방향족 이산클로라이드를 포함하여 공중합된 것을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 방향족디아민은 일반적으로 메타페닐렌디아민으로 사용할 수 있고, 방향족 이산클로라이드는 이소프탈로일 클로라이드를 원료로 하여 하기 의 반응식 1과 같은 반응하여 중합될 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00002
상기 중합공정은 아미드계 용매에서 메타페닐렌디아민과 이소프탈로일 클로라이드를 교반하여 중합반응으로 폴리메타페닐렌이소프탈아미드를 형성할 수 있으며, 메타페닐렌디아민과 이소프탈로일클로라이드는 비슷한 몰비로 반응시키는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 아미드계 용매 100 중량부에 메타페닐렌디아민 5 ~ 15 중량부, 이소프탈로일 클로라이드 10 ~ 30 중량부를 혼합하여 중합할 수 있다.
한편, 본 발명의 복합섬유는 상기 제1 조성물 및 제2 조성물이 서로 혼합되지 않고, 각각의 조성물이 섬유 내에 구분되어 형성되는 것을 의미할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 상기 복합섬유는 사이드바이사이드(side by side)형일 수 있고, 이에 특별히 제한되는 것은 아니고 제1 조성물 및 제2 조성물을 각각 구분되게 포함하는 복합섬유 형태라면 바람직하다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 사이드 바이 사이드(Side by side)형 복합섬유의 단면도이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 메타아라미드 복합섬유의 단섬도는 1 ~ 10 데니아일 수 있으며, 만약 단섬도가 1 데니아 미만이면, 자체적으로 가지는 탄성에 문제가 있을 수 있고, 단섬도가 10 데니아를 초과하면, 내부에 존재하는 용매추출이 어려운 문제가 있을 수 있다.
이에 의해 본 발명에서 제공하는 메타아라미드 복합섬유는 상이한 수축율 특성을 부여하게 되어 벌키성이 부여된 제품 제조가 가능하게 할 수 있다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
[ 실시예 ]
실시예 1
(1) 제 1 조성물 제조
테트라하이드로퓨란(확산계수: 0.093595611) 100 중량부에 메타페닐렌디아민 6 중량부, 이소프탈로일 클로라이드 20 중량부를 혼합하여 중합물을 제조하였다. 상기 중합공정 후, 수산화칼슘을 디메틸 아세트아마이드 100 중량부에 대하여 8 중량부를 첨가하여 중화공정을 하였다. 상기 중화 후에 탈포공정으로 제 1조성물을 제조하였다.
(2) 제 2 조성물 제조
N-메틸피롤리돈(확산계수: 0.071621046)을 사용한 것을 제외하고는 제 1 조성물과 동일하게 제조하였다.
(3)메타아라미드 복합섬유 제조
상기로 제조된 제1 조성물과 제 2조성물을 중량비 50:50으로 기체질소를 투입하여 방사온도 260℃에서 1000mpm의 방사속도로 중공 사이드 바이 사이드(side by side)형으로 방사후, 10℃로 급냉하여 즉시 컨디셔닝 단계로 진행시켰고, 방사된 섬유를 90℃에서 4.0의 연신비로 연신한 후, 연신된 섬유를 세척 공정으로 즉시 진행시켰고, 여기서 섬유가 롤 위를 지나갈 때 90℃ 물을 연신된 섬유 표면에 분무하여 섬유로부터 잔류 용매 및 염을 세척 및 제거하였다. 4초 동안 세척한 후, 세척되어진 섬유는 세척 공정을 빠져나가고 건조 단계로 즉시 진행되었고, 350℃로 열처리하여 이형도가 2.2로 단사섬도는 2데니어가 되도록 복합섬유를 제조하였다.
비교예 1
제 1 조성물 및 제 2 조성물 제조시 동일한 확산계수를 갖는 용매를 사용하여 제조하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
실험예 1
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 섬유를 하기 1 ~ 2 를 평가하였다.
1. 열수축률차 측정
; ASTM -E881 측정하였다.
2. 강, 신도의 측정
섬유의 강도에는 인장강도, 마찰강도, 굴곡강도 등이 있으나, 일반적으로 인장강도로 표시한다. 강신도는 대기의 온습도, 섬유의 흡습에 따라 변화하므로 일반적으로 대기의 표준상태(20℃ 및 65% RH)에서 측정함을 원칙으로 한다. 측정방법으로는 정속하강식을 적용하고 있다. 정속인장식은 시료를 일정속도로 늘이는 것이다.
신도는 섬유를 잡아 늘려서 끊어지기 직전까지 늘어난 길이를 섬유의 처음 길이와의 차이를 백분율로 표시한다. 사용한 시험장치는 VIBROSKOP이다.
열 수축율차 강도
(g/de)		 신도
(%)
제 1 메타아라미드성분 제 2 메타아라미드 성분 차이
실시예1 12000 48000 36000 4.2 38.2
비교예1 42000 42050 50 4.0 36.5
측정결과, 실시예 1의 열수축율의 차이가 비교예1의 값보다 큰 것을 알 수 있다.
10 : 방사통 11 : 방사노즐
12, 13 : 제 1 및 제 2 조성물 14 : 뜨거운 기체
15 , 16 : 제1 용매와 제2 용매

Claims (12)

  1. (1) 제1 메타아라미드 중합체 및 제1 용매를 포함하는 제1 조성물; 및 제2 메타아라미드 중합체 및 상기 제1 용매와 확산계수가 상이한 제2 용매를 포함하는 제2 조성물;을 포함하여 준비하는 단계; 및
    (2) 상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 복합방사하여 복합섬유를 제조하는 단계;를 포함하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 메타아라미드 중합체 및 제 2 메타아라미드 중합체는 방향족디아민과 방향족 이산클로라이드를 포함하여 공중합된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복합방사는 건식방사인 것을 특징으로 하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 건식방사는 방사노즐에서 토출된 메타아라미드 복합섬유가 방사통 내의 뜨거운 기체를 통해 제1 용매와 제2 용매가 차등 제거되는 것을 특징으로 하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 뜨거운 기체는 60 ~ 250℃ 인 것을 특징으로 하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메타아라미드 복합섬유는 사이드바이사이드(side by side)형인 것을 특징으로 하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유의 제조방법.
  7. 열수축율이 상이한 2 이상의 메타 아라미드 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 이수축 특성을 갖는 메타아마리드 복합섬유.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 2 이상의 메타아라미드 성분의 열수축율의 차이는 1000 ~ 50,000ppm 인 것을 특징으로 하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 메타아라미드 성분은 방향족디아민과 방향족 이산클로라이드를 포함하여 공중합된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 메타아라미드 성분은 폴리(메타 페닐렌 이소프탈아미드), 폴리(m-벤즈아미드), 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드), 폴리(m,m'-페닐렌 벤즈아미드), 및 폴리(1,6-나프틸렌 이소프탈아미드)로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 메타아라미드 복합섬유는 사이드바이사이드(side by side)형 하나인 것을 특징으로 하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 메타아라미드 복합섬유의 단섬도는 1 ~ 10 데니아인 것을 특징으로 하는 이수축 특성을 갖는 메타아라미드 복합섬유.
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