KR20150069463A - 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연(꼬임)사 되지 않음에도 불구하고 꼬임이 있는 사(yarn)를 직조한 직물과 같이 까칠까칠한 촉감을 가지며 동시에 은은한 광택까지 발현하며, 이를 포함하는 원단이 평활성이 우수하고 표면조도도 낮출 수 있으며, 별도의 연사공정이 불필요함에 따라 제조시간 단축, 제조공정 간소화, 제조비용 절감 등 생산성을 향상시킬 수 있는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 및 그 제조방법{Polyester multi-filament fiber with twisted yarn effect and method for manufacturing thereof}
본 발명은 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연사(꼬임)되지 않음에도 불구하고 꼬임이 있는 사(yarn)를 제직한 직물과 같이 까칠까칠한 촉감을 가지며, 은은한 광택까지 발현하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다
연사(twisting, 撚絲)란 연속된 섬유의 실 또는 방적사에 꼬임을 더 주거나 두 올 이상의 실을 합하여 꼬임을 주는 일 또는 꼬임을 준 실을 의미한다. 사에 연을 주는 공정으로 연사에는 여러 가지 목적이 있으나 최종 제품의 촉감을 바꾸거나 강력을 증가시키거나 포의 포합성을 증대시키며 또한 제직성을 향상시키기 위하여 연사공정을 거치고 연을 주는 방향에 따라 S연, Z연으로 구분되며 연사 기종으로는 싱글 트위스터(Single Twister), 더블 트위스터(Double Twister), 업 트위스터(Up Twister) 및 팬시 트위스터(Fancy Twister)등이 있다. 이에 더 나아가 대한민국 등록특허 제229988호는 상기와 같은 연사의 효과에서 더 나아가 수방사와 같은 쾌적감 및 자연스러운 까칠한 촉감을 주기 위한 연사방법을 개시하고 있다.
신합섬 원사는 불안정한 구조로 형성되어 있기 때문에 공정을 통과하는 중 장력 등의 조건에 민감하여 세트공정에서 축소조건 결정이 어렵다. 이러한 원인은 염색 후 경사방향의 줄무늬 발생이 문제가 되기도 한다. 섬도에 따라 연수를 증가시키면 연의 정도가 강하게 되며 같은 강도를 얻으려면 세사는 태사보다 연수를 많이 하여야 한다. 또한, 강연사직물의 표면상태는 외관을 결정짓는 중요한 요소로서 기종의 경우에는 Double Twister가 Italy Twister보다 유리하며 경사장력에 의해 크게 영향을 받는다. 직물의 표면상태는 Pre-set조건보다는 Relax정련 조건에 의해 결정되며, Relax정련 조건은 온도 및 시간에 따라 표면의 효과가 달라질 수 있다.
상술한 바와 같이 여러 목적으로 제조된 사를 연사공정 거치게 되나, 상기와 같은 연사는 별도의 세세한 조건들에 따라 사의 표면효과, 기계적강도 등의 물성이 천차만별로 달라질 수 있고, 상기 연사공정에는 세세한 조건들을 컨트롤 할 수 있는 별도의 공정들이 반드시 포함되어야 한다.
이에 따라 연사공정을 별도로 거칠 경우 제조공정의 복잡화 및 제조비용의 상승이 필연적이다.
한편, 일반적인 모노필라멘트사는 원형의 단면을 가지고 있다. 이처럼 원형 단면을 가지는 모노 필라멘트사는 연사를 통해 얀의 형태로 사용되거나 이를 제직하여 직물의 형태로 이용된다.
그러나, 이와 같은 원형 단면사를 이용하여 제직을 하는 경우에는 직물 표면의 조도가 높고, 평활성이 낮으며, 전체적인 직물의 두께가 두꺼워지기 때문에 수지 또는 페인트 등이 도포되는 광고판 전사지 등에는 적합하지 못한 한계가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 종래의 기술들은 방사 과정에서 원사의 집속성을 떨어뜨려 원사의 퍼짐 현상을 유발하고, 이를 통하여 최종 직물의 평활성을 향상시키고자 하였으나, 이 경우에는 원사의 집속성 저하로 인하여 권취시의 사락, 월권 등과 같은 트러블을 유발하게 되고, 공정 수율도 떨어지며, 또한 위빙 공정에서 원사의 집속성 저하에 따른 가이드 걸림과 마찰에 의한 모우 발생 등으로 제품의 품위가 떨어지는 한계를 가지고 있다.
구체적으로 도 1은 편평비 5인 종래의 섬유의 단면 사진으로써, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 원형단면이 아닌 섬유단면의 편평비가 1 이 아닌 섬유들이 개발되었다. 그러나 상기와 같은 섬유는 직물의 표면조도를 낮추고, 평활성을 높이기에는 부족하였으며, 별도로 연사공정을 거쳐야 제직성, 광택, 까칠까칠한 촉감 등을 얻을 수 있는 문제점이 있었다. 이에 따라 표면조도가 낮고, 평활성이 우수한 동시에 연(꼬임)사 공정 없이도 연사한 것과 같은 터치감을 가지고 광택을 발현할 수 있으며, 제직성이 향상되고, 사강력도 증가할 수 있는 섬유의 개발이 시급하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 첫 번째로 해결하려는 과제는 연사(꼬임)되지 않음에도 불구하고 연사공정을 수행한 사(yarn)를 제직한 직물과 같이 까칠까칠한 촉감을 가지며 동시에 은은한 광택까지 발현하며, 이를 포함하는 원단이 평활성이 우수하고 표면조도도 낮은 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 및 이를 포함하는 원단을 제공하는 것이다.
본 발명이 두 번째로 해결하려는 과제는 연사공정을 거치지 않아도 연사공정을 거친 사(yarn)와 같은 터치감 및 광택을 발현할 수 있는 사를 제조할 수 있음에 따라 제조공정이 간소화 및 사 제조비용이 절감될 수 있는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 첫 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 40~ 250데니어/8 ~ 72필라멘트를 가지며, 하기의 관계식 1에 의한 편평도가 9.5 이상인 모노사가 전체 모노사 중 70% 이상인 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 제공한다.
[관계식 1]
Figure pat00001
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 멀티필라멘트 섬유의 모노사 섬도가 0.5 ~ 30 데니어일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 멀티필라멘트 섬유에 포함되는 모노사들의 평균 단면적은 132 ~ 2370 μm2이며, 상기 모노사 평균 단면적 중 소정의 평균단면적에 대한 하기 관계식 2에 의한 분산계수(CV)가 45% 이하일 수 있다.
[관계식 2]
Figure pat00002

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)계 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유의 용융점도가 540 ~ 640 g/cm·s일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 편평도가 9.5 ~ 13이고, 상기 편평도 중 소정의 편평도를 가지는 필라멘트가 전체 필라멘트 개수의 90% 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 멀티필라멘트 섬유에 포함되는 모노사들의 평균 단면적은 132 ~ 2370 μm2이며, 상기 모노사 평균 단면적 중 소정의 평균단면적에 대한 분산계수(CV)가 35% 이하인 모노사들을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 첫 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 포함하는 원단을 제공한다.
한편, 상술한 두 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, (1) 폴리에스테르계 수지를 방사하는 단계; 및 (2) 상기 방사된 섬유에 대해 열처리하는 단계;를 포함하여 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 제조하되, 상기 멀티필라멘트 섬유는 40 ~250데니어/8 ~ 72필라멘트를 가지며, 하기의 관계식 3에 의한 편평도가 9.5 이상인 모노사가 전체 모노사 중 70% 이상인 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 제조방법을 제공한다.
[관계식 3]
Figure pat00003
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계의 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)계 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계의 폴리에스테르계 수지는 방사노즐 내 전단속도가 6,000 s- 1이하일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계와 (2) 단계 사이에 방사된 섬유를 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 연신은 1차 고뎃롤러 속도를 600 ~ 2000 mpm, 온도를 50 ~ 100℃로 하고, 2차 고뎃롤러 속도를 3000 ~ 5000 mpm, 온도를 70 ~ 180℃로 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계에서 폴리에스테르 수지의 용융점도가 540 ~ 640 g/cm·s일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 (2) 단계에서 열처리는 65 ~ 200℃ 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 멀티필라멘트 섬유는 편평도가 9.5 ~ 13이고, 상기 편평도 중 소정의 편평도를 가지는 필라멘트가 전체 필라멘트 개수의 90% 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 멀티필라멘트 섬유의 모노사 섬도가 0.5 ~ 30 데니어일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 제8항에 있어서,
상기 멀티필라멘트 섬유에 포함되는 모노사들의 평균 단면적은 132 ~ 2370 μm2이며, 상기 모노사 평균 단면적 중 소정의 평균단면적에 대한 하기 관계식 4에 의한 분산계수(CV)가 45% 이하인 모노사들을 포함할 수 있다.
[관계식 4]
Figure pat00004
본 발명의 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유는 연사공정을 수행하지 않음에도 불구하고 연사공정을 수행한 사(yarn)를 제직한 직물과 같이 까칠까칠한 촉감을 가지며 동시에 은은한 광택까지 발현하며, 이를 포함하는 원단이 평활성이 우수하고 표면조도도 낮은 원단의 구현이 가능하다. 또한, 연사공정을 수행한 사와 같이 제직성이 향상되고 사강력도 증가할 수 있다. 나아가, 연사공정을 거치지 않아도 연사공정을 거친 사(yarn)와 같은 터치감 및 광택을 발현할 수 있는 사를 제조할 수 있음에 따라 제조공정이 간소화 및 사 제조비용이 절감될 수 있다.
도 1은 편평비가 5인 종래의 섬유 단면에 대한 사진이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유의 사진이다.
도3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유의 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 제조공정흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 방사기의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 방사구금의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 방사구금의 단면도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 종래의 원형단면의 사는 이를 제직한 직물의 평활성이 좋지 않고, 표면조도도 높으며, 사의 터치감, 사강력, 제직성의 향상을 위해서는 거의 대부분 연사를 거쳐 사에 꼬임이 있어야 했고, 상기 꼬임을 위해서는 별도의 연사공정을 반드시 거쳐야 하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명에서는 40 ~ 250데니어/8 ~ 72필라멘트를 가지며, 하기의 관계식 1에 의한 편평도가 9.5 이상인 모노사가 전체 모노사 중 70% 이상인 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다.
[관계식 1]
Figure pat00005
이를 통해 연사되지 않음에도 불구하고 꼬임이 있는 사(yarn)를 제직한 직물과 같이 까칠까칠한 촉감을 가지며 동시에 은은한 광택까지 발현하며, 이를 포함하는 원단이 평활성이 우수하고 표면조도도 낮은 원단의 구현이 가능하다. 또한, 연사와 같이 제직성이 향상되고 사강력도 증가할 수 있다.
먼저, 본 발명의 섬유단면에 대해 설명한다.
구체적으로 도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유의 사진으로써, 본 발명은 사진에서와 같이 섬유단면이 한쪽 방향으로 길게 성장한 이형단면을 가진다.
더 구체적으로 도3 은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유의 모식도로써, 섬유 단면에서 단축의 길이(b)와 장축의 길이(a)에 대한 하기 관계식 1에 의한 편평도가 9.5 이상인 이형단면을 가진다.
[관계식 1]
Figure pat00006
만일 편평도가 9.5 미만인 경우 원단으로 제직되었을 때 까칠까칠한 터치감 등의 감성을 구현하기 어려우며, 은은한 광택을 발현하기 어렵고, 연사한 효과 발현에 문제점이 있을 수 있다.
구체적으로 하기에 기재된 실시예(실시예 1)의 경우 실이 연사공정을 수행하지 않았음에도 사에 연수를 1000(T/M)개 정도 가한 비교예의 연사로 제직된 직물과 같은 터치감을 발현하고 있음을 알 수 있다.
상기와 같은 편평도를 가지는 본 발명의 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유는 섬도가 40 ~ 250 데니어이고, 8 ~ 72 필라멘트를 가진다. 만일 섬도가 40 데니어 미만인 경우 방사성에 문제점이 있을 수 있으며, 250 데니어를 초과하는 경우 팩(pack)압력이 높아 방사조업성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 필라멘트수가 8 개 미만인 경우 방사조업성이 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 72 개를 초과하는 경우 단면변동율이 커져 목적하는 연사효과를 발현할 수 없거나 연사효과가 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 필라멘트수를 가지는 동시에 복수개의 필라멘트 내에 편평도가 9.5 이상인 모노사가 전체 모노사 중 70% 이상을 만족해야 하며, 바람직하게는 편평도가 9.5 ~ 13이고, 상기 편평도 중 소정의 편평도를 가지는 필라멘트가 전체 필라멘트 개수의 90% 이상일 수 있다.
만일 복수개의 필라멘트 중에 편평도가 9.5 이상인 모노사가 전체 모노사 중 70% 미만인 경우 염색 불균일 발생 및/또는 균일한 연사효과가 발현되지 않는 문제점이 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 필라멘트 수, 모노사의 편평도 및 편평도를 만족하는 필라멘트 수의 비율을 만족하는 동시에 각 모노사의 평균 단면적이 균일할 수 있다. 이에 따라 상기 멀티필라멘트 섬유의 모노사 섬도가 0.5 ~ 30 데니어일 수 있고, 바람직하게는 모노사들의 평균 단면적이 132 ~ 2370 μm2이며, 상기 모노사 평균 단면적 중 소정의 평균단면적에 대한 하기 관계식 2에 의한 분산계수(CV)가 45% 이하인 모노사들이 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유에 포함될 수 있으며 보다 바람직하게는 분산계수가 35%이하 일 수 있다.
[관계식 2]
Figure pat00007
전체 필라멘트 중 동일한 편평비를 가지면서, 단면적 또한 동일한 모노사의 비율이 높을수록 균일한 염색 및 균일한 연사효과 발현에 유리한 이점이 있다.
만일 평균단면적에 대한 분산계수가 45%를 초과하는 경우 불균일 염색 및 균일한 연사효과를 발현할 수 없어 직물의 평활도 등이 저하되고, 사의 터치감이 좋지 않은 문제점이 있어 직물로 사용 할 수 없거나 사용되더라도 제조된 직물의 품질이 매우 조악한 문제점이 있을 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유는 그 소재에 있어 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴레부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리헥실렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌-1,2-비스(페녹시) 에탄-4,4'-디카르복실레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트/ 네페프탈레이트 공중합체, 폴리부틸렌테레프탈레이트/ 이소프탈레이트 공중합체 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트/데칸-디카르복실레이트 공중합체 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 한가지 성분을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 개질된 폴리에틸렌테레프탈레이트일 수 있다. 더 구체적으로 상기 개질된 폴리에틸렌테레프탈레이트는 단량체로 디올성분인 에틸렌글리콜 및 산성분으로 테레프탈산에 이외에 설폰화된 금속염을 더 포함할 수 있으며, 비제한적인 예로써, 디메틸 설퍼이소프탈레이트 소듐염 등이 있을 수 있다. 또한, 테레프탈산 이외의 방향족 다가 카르복실산을 단량체로 더 포함할 수 있으며, 이에 대한 비제한적 예로써 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈레이트 및 디메틸이소프탈레이트 중 어느 하나 이상일 수 있다. 나아가, 디올 성분으로 에틸렌글리콜을 제외한 디올성분이 단량체로 더 포함될 수 있으며, 이러한 디올성분의 비제한적인 예로써, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌 글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 등일 수 있다. 상기 개질된 폴리에틸렌테레프탈레이트의 구체적인 조성 및 조성비는 본 발명에서 특별히 한정되지 않는다.
다만, 본 발명의 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유에 포함되는 수지의 용융점도는 540 ~ 640 g/cm·s일 수 있다. 만일 용융점도가 상기 범위를 만족하지 못하는 방사조업성이 현저히 저하되거나 목적하는 편평비를 가지는 편평사를 제조하지 못하는 문제점이 있을 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유는 (1) 폴리에스테르계 수지를 방사하는 단계; 및 (2) 상기 방사된 섬유에 대해 열처리하는 단계;를 포함하여 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 제조하되, 상기 멀티필라멘트 섬유는 40 ~250데니어/8 ~ 72필라멘트를 가지며, 하기의 관계식 3에 의한 편평도가 9.5 이상인 모노사가 전체 모노사 중 70% 이상인 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 제조방법을 통해 제조할 수 있다.
[관계식 3]
Figure pat00008

구체적으로 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 제조공정흐름도로써, 폴리에스테르계 수지를 용융시키는 단계(S10)를 거쳐 복합방사하는 단계(S11) 및 열처리하는 단계(S15)를 통해 본 발명에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유가 제조될 수 있으며, 부가적으로 방사(S11) 후 냉각 고화 단계(S12), 유제공급단계(S13) 및 부분연신공정(미도시) 또는 연신공정(S14)을 거칠 수 있다.
먼저, (1) 단계로써, 폴리에스테르계 수지를 방사하는 단계를 수행한다.
상기 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴레부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리헥실렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌-1,2-비스(페녹시) 에탄-4,4'-디카르복실레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트/ 네페프탈레이트 공중합체, 폴리부틸렌테레프탈레이트/ 이소프탈레이트 공중합체 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트/데칸-디카르복실레이트 공중합체 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 한가지 성분을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 개질된 폴리에틸렌테레프탈레이트일 수 있다.
더 구체적으로 상기 개질된 폴리에틸렌테레프탈레이트는 단량체로 디올성분인 에틸렌글리콜 및 산성분으로 테레프탈산에 이외에 설폰화된 금속염을 더 포함할 수 있으며, 비제한적인 예로써, 디메틸 설퍼이소프탈레이트 소듐염 등이 있을 수 있다. 또한, 테레프탈산 이외의 방향족 다가 카르복실산을 단량체로 더 포함할 수 있으며, 이에 대한 비제한적 예로써 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈레이트 및 디메틸이소프탈레이트 중 어느 하나 이상일 수 있다. 나아가, 디올 성분으로 에틸렌글리콜을 제외한 디올성분이 단량체로 더 포함될 수 있으며, 이러한 디올성분의 비제한적인 예로써, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌 글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 등일 수 있다. 상기 개질된 폴리에틸렌테레프탈레이트의 구체적인 조성 및 조성비는 본 발명에서 특별히 한정되지 않는다.
다만, 상기 폴리에스테르계 수지는 용융점도는 540 ~ 640 g/cm?s일 수 있다. 만일 용융점도가 상기 범위를 만족하지 못하는 방사조업성이 현저히 저하되거나 목적하는 편평비를 가지는 편평사를 제조하지 못하는 문제점이 있을 수 있다.
구체적으로 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 방사기의 모식도로써, 호퍼(1)에 폴리에스테르계 칩을 투입하여 용융부(2)에서 용융될 수 있으며, 구금(3, 4, 5)을 통과한 수지가 방사될 수 있다.
더 구체적으로 폴리에스테르계 수지는 바람직하게는 270 ~ 300 ℃용융되어 방사될 수 있으며, 고유점도는 0.6 ~ 1.0 dl/g 일 수 있다. 만일 고유점도가 0.6 dl/g 미만인 경우 방사작업성 및 방사 후 원사의 형태안정성이 현저히 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 1.0 dl/g을 초과하는 경우 통상적인 폴리에스테르 방사기를 통해서 방사하기 어려운 문제점이 있을 수 있다.
또한, 용융된 폴리에스테르 수지를 하기 도 6 또는 7과 같은 방사구금을 통해서 방사온도 270 ~ 300 ℃, 방사속도 600 ~ 2000 mpm으로 하여 방사될 수 있으며, 상기 방사는 바람직하게는 폴리에스테르계 수지의 방사 노즐 내 전단속도가 6,000 s- 1이하가 되도록 하여 방사될 수 있으며, 만일 전단속도가 상기 수치범의를 초과하는 경우 목적하는 편평비를 가지는 이형단면을 가지는 섬유를 제조할 수 없는 문제점이 있을 수 있다.
상기 (1) 단계를 통해 방사된 섬유는 냉각 및 고화단계(도 5의 6)를 거칠 수 있다. 이때 냉각풍의 속도는 15 ~ 40mpm의 속도로 진행시키는 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어날 경우 섬유 단면 형상의 제어가 어렵고, 균제도를 향상시킬 수 없는 문제점이 있다.
다음으로 원활한 방사 및 권취를 위하여 유제를 공급(도 4의 S13)할 수 있다. 유제공급(도 5의 8)은 고화 영역에 가이드를 설치한 가이드에서 유제 분사 방식이나 오일 롤러 방식이 사용될 수 있으며, 두 방식 중 어떤 방식을 사용하더라도 무방하다.
다음으로 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 단계를 거친 섬유는 부분연신 공정을 거칠 수 있다. 바람직하게는 상기 부분연신은 1차 고뎃롤러 속도 2500 ~ 2900mpm 및 2차 고뎃롤러 속도 2500 ~ 2900mpm 조건으로 수행될 수 있다.
다음으로 (1)단계 이후에 부분연신 단계를 거치거나 또는 부분연신 공정을 거치지 않은 섬유에 대해 연신하는 단계(도 5의 9, 10)를 수행할 수 있다.
상기 연신을 통해 섬유배향을 향상시켜 보다 높은 강도를 가지는 섬유를 수득할 수 있다. 연신 조건과 관련하여 구체적으로 1차 고뎃롤러 속도(도 5의 9)는 600 ~ 2,000 mpm일 수 있으며, 바람직하게는 1,400 ~ 1,600mpm일 수 있다. 만일 1차 고뎃롤러의 연신속도가 1,000mpm 미만인 경우, 원사의 경시변화에 따라 물성이 저하되는 문제점이 있으며, 낮은 1차 고뎃 롤러 속도로 인하여 방사 장력이 낮아 그로 인하여 사절이 많이 발생할 수 있다. 만일 연신속도가 2,000mpm을 초과하면 불균일한 연신이 됨으로서 염색 불량이 발생될 우려가 있다. 상기 1차 고뎃롤러의 온도는 50 ~ 100℃일수 있다.
다음으로 2차 고뎃롤러(도 5의 10) 속도는 3,000 ~ 5,000 mpm일 수 있으며, 방사조업성을 고려하여 바람직하게는 연신속도가 3500 내지 4,500mpm일 수 있다. 만일 상기 2차 고뎃 롤러 속도가 3,000mpm 미만인 경우, 방사된 원사의 물성, 특히 강신도가 낮아지고 생산성이 저하되게 되며, 5,000mpm을 초과하면 2차 고뎃 롤러에서 원사 떨림이 발생하여 사절이 발생할 우려가 있다. 2차 고뎃롤러의 온도는 70 ~ 180℃일 수 있고 바람직하게는 135 내지 175℃일 수 있다. 만일 2차 고뎃 롤러의 열고정 온도가 70℃미만인 경우, 경시에 따른 강신도 등의 물성 변화가 발생할 우려가 있으며 또한 수축율이 높은 원사가 되어 차후 원단에서 염색 가공 진행 시 과수축이 발생 할 우려가 있으며, 180℃를 초과하면 2차 고뎃 롤러에서 사 떨림이 커져 안정한 조업이 곤란한 우려가 있다.
상기와 같은 단계들을 거친 섬유는 (2) 단계로써, 열처리하는 단계를 거친다.
종래의 이형단면의 섬유 또는 일정한 편평비를 가지는 섬유는 까칠한 촉감과 은은한 광택을 발현하고 제직성을 향상시키기 위해 별도의 연사공정을 수행해야만 했다. 그러나 연사공정은 목적하는 섬유의 효과를 구현하기 위해 그 조건들이 다양하고 이에 따라 별도의 제조장치, 제조공정의 추가를 요구하여 제조단가, 제조시간 등이 상승하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 발명자들은 별도의 연사공정 없이도 제조된 섬유가 본 발명에 따른 섬유 단면의 편평비를 만족하는 경우 열처리만으로도 연사된 섬유 같은 촉감과 광택을 구현할 수 있었다. 상기 열처리는 연사효과의 발현을 위해 별도로 가해질 수도 있으나, 통상적으로 사가 제조되는 공정 중에 열이 가해지는 여러 공정(열고정 등)에 의해 연사효과를 부가적으로 얻을 수 있기 때문에 제조공정의 간소화 및 제조시간 단축, 비용의 절감에 따라 생산성을 더욱 향상시킬 수 있었다. 이에 따라 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 열처리 온도는 65 ~ 200℃일 수 있고 열처리의 공정은 제조된 섬유 자체에 대해 열처리할 수도 있고, 제조된 섬유를 제직한 원단 상태에서 열처리하여 원단에 포함된 섬유가 연사효과를 발휘하도록 할 수도 있다.
상기와 같이 제조한 본 발명에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유는 40 ~250데니어/8 ~ 72필라멘트를 가지며, 하기의 관계식 3에 의한 편평도가 9.5 이상인 모노사가 전체 모노사 중 70% 이상이어야 한다.
[관계식 3]
Figure pat00009
이를 통해 연사공정을 수행하지 않았음에도 불구하고 꼬임이 있는 사(yarn)를 직조한 직물과 같이 까칠까칠한 촉감을 가지며 동시에 은은한 광택까지 발현하며, 이를 포함하는 원단이 평활성이 우수하고 표면조도도 낮은 원단의 구현이 가능하다. 또한, 연사와 같이 제직성이 향상되고 사강력도 증가할 수 있다.
만일 편평도가 9.5 미만인 경우 원단으로 제직되었을 때 까칠까칠한 터치감 등의 감성을 구현하기 어려우며, 은은한 광택을 발현하기 어렵고, 연사한 효과 발현에 문제점이 있을 수 있다.
상기와 같은 편평도를 가지는 본 발명의 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유는 섬도가 40 ~ 250 데니어이고, 8 ~ 72 필라멘트를 가진다. 만일 섬도가 40 데니어 미만인 경우 방사성에 문제점이 있을 수 있으며, 250 데니어를 초과하는 경우 팩(pack) 압력이 높아 방사조업성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 필라멘트수가 8 개 미만인 경우 방사성에 문제점이 있을 수 있으며, 72 개를 초과하는 경우 단면불균일 발생 빈도가 증가함에 따라 목적하는 연사효과의 발현이 미약하거나 제직한 원단의 평활도가 향상되지 않을 수 있고, 터치감이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
또한, 상기와 같은 필라멘트수를 가지는 멀티필라멘트 섬유에서 편평도가 9.5 이상인 모노사가 전체 모노사 중 70% 이상이어야 하며, 바람직하게는 상기 편평도가 9.5 ~ 13이고, 상기 편평도 중 소정의 편평도를 가지는 필라멘트가 전체 필라멘트 개수의 90% 이상일 수 있다.
만일 복수개의 필라멘트 중에 편평도가 9.5 이상인 모노사가 전체 모노사 중 70% 미만인 경우 불균일 염색에 따른 품질 저하 및 연사효과 발현이 미약한 문제점이 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 필라멘트 수, 모노사의 편평도 및 편평도를 만족하는 필라멘트 수의 비율을 만족하는 동시에 각 모노사의 평균 단면적이 균일할 수 있다. 이에 따라 상기 멀티필라멘트 섬유의 모노사 섬도가 0.5 ~ 30 데니어일 수 있고, 바람직하게는 모노사들의 평균 단면적이 132 ~ 2370 μm2이며, 상기 모노사 평균 단면적 중 소정의 평균단면적에 대한 하기 관계식 4에 의한 분산계수(CV)가 45% 이하인 모노사들이 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유에 포함될 수 있으며 보다 바람직하게는 분산계수가 35%이하 일 수 있다.
[관계식 4]
Figure pat00010
전체 필라멘트 중 동일한 편평비를 가지면서, 단면적 또한 동일한 모노사의 비율이 높을수록 균일한 염색 및 균일한 연사효과 발현에 유리한 이점이 있다. 만일 평균단면적에 대한 분산계수가 45%를 초과하는 경우 불균일 염색 및 균일한 연사효과 발현에 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 본 발명에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 포함하는 원단을 포함한다.
본 발명에서 사용한 용어인 상기 원단은 직물 또는 편물을 모두 포함한다.
먼저, 상기 원단은 본 발명에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 경사 및 위사 중 어느 하나 이상으로 사용하여 제직(weaving)된 직물일 수 있다.
상기 제직은 평직, 능직, 수자직 및 이중직으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 이루어질 수 있다.
상기 평직, 능직 및 수자직을 삼원조직이라 할 때 삼원조직 각각의 구체적인 제직방법은 통상적인 제직방법에 의하며, 삼원조직을 기본으로 하여 그 조직을 변형시키거나 몇 가지 조직을 배합하여 변화있는 직물일 수 있고, 예를들어 변화평직으로 두둑직, 바스켓직 등이 있고, 변화능직으로 신능직, 파능직, 비능직, 산형능직 등이 있으며, 변화수자직으로 변칙수자직, 중수자직, 확수자직, 화강수자직 등이 있다.
상기 이중직은 경사 또는 위사의 어느 한쪽이 2중으로 되어있거나 양쪽이 모두 2중으로 된 직물의 제직방법으로 구체적인 방법은 통상적인 이중직의 제직방법일 수 있다.
다만, 상기 직물조직의 기재에 한정되지 않으며, 제직에서의 경위사 밀도의 경우 특별하게 한정하지 않는다.
또한, 상기 원단은 본 발명에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 원사로 포함하여 편성(knitting)된 편물일 수 있다. 상기 편성은 위편성 또는 경편성의 방법에 의할 수 있으며, 상기 위편성과 경편성의 구체적인 방법은 통상적인 위편성 또는 경편성의 편성방법에 의할 수 있다.
하기의 실시예를 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 1>
도 6, 7과 같은 방사구금을 이용하여 용융점도가 600 g/cm?s인 290℃로 용융된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 방사온도 285 ℃, 방사속도 1400 mpm 로 하여 방사 하였다. 방사된 섬유의 연신을 위해 1차 고뎃 롤러의 속도는 1400 mpm, 온도는 85℃, 2차 고뎃 롤러의 속도는 4000 mpm, 온도는 125℃ 로 진행 하였다. 상기 연신된 섬유에 대해 열처리 공정을 통해 125 ℃로 열처리를 수행하여 단면이 하기 표 1과 같은 편평도를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 제조하였다.
<실시예 2 내지 5>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1과 같이 단면의 편평도, 필라멘트 내 포함되는 모노사 평균 단면적의 분산계수 등을 변경하여 하기 표 1과 같은 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 제조하였다.
<비교예 1 내지 4>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 2과 같이 단면의 편평도, 필라멘트 내 포함되는 모노사 평균 단면적의 분산계수 등을 변경하여 하기 표 2와 같은 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 제조하였다.
<실험예>
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유에 대해 하기의 물성을 측정하여 표 1, 2에 나타내었다.
1. 강도 및 신도
강도 및 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 나눈 값(g/de)을 강도, 늘어난 길이에 대한 처음 길이를 백분율로 나타낸 값(%)을 신도로 정의하였다
2. 제사성(%)
제사성을 평가하기 위해 만관율(%)을 통해 측정하였으며, 만관율은 본 발명에 따른 섬유 9kg 드럼을 만권으로 하여 방사하였을 때의 절사없는 섬유의 수율로서,
Figure pat00011
으로 계산하였다.
3. 연사효과
연사효과를 평가하기 위해 상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 멀티필라멘트 섬유를 경사와 위사로 하여 가로 147 cm, 세로 500cm, 평량 250 g/cm2 인 직물 1을 제직하였다.
또한, 본 발명과 동일한 50 데니어, 12 필라멘트수를 가지며, 원형 단면인 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 연사기를 통해 500m/min의 사속으로 300 ~ 1,600의 꼬임수(T/M) 범위 내에서 각각 꼬임수가 100씩 차이가 나도록 14개 연사를 제조 후, 상기 연사를 경사와 위사로 하여 가로 147 cm, 세로 500cm, 평량 250 g/cm2 인 직물 2를 제직하였다.
직물에 발현된 연사효과를 확인하기 위해 상기 직물 1과 직물 2를 비교하여 직물 1에 발현된 연사효과가 어느 정도 인지 전문가 평가를 실시하였다.
또한, 연사효과의 균일성을 평가하기 위해 직물 1과 직물 2를 비교하여 직물1에 발현된 연사효과가 전체적으로 균일한지 전문가 평가를 실시하였고 균일한 경우 ◎로 평가하고, 균일정도가 저하될수록 ○, △, ×로 표시하였다.
Figure pat00012
Figure pat00013
구체적으로 상기 표 1 및 2에서 멀티필라멘트에 포함되는 모노사의 편평도가 9.5 미만인 비교예 1 내지 3의 경우 연사효과 발현이 되지 않거나 되더라도 미약했다. 이에 반해 편평도가 9.5 이상인 실시예의 경우 연사효과가 1000 T/M 이상 발현되는 것을 알 수 있다.
또한, 멀티필라멘트에 포함되는 모노사들의 편평도가 9.5 이상인 비율이 100%에 가까울수록 연사 균일성이 더 우수함을 확인할 수 있고(실시예 1 및 2), 상기 비율이 60%에 불과한 비교예 4의 경우 연사 균일성이 매우 불량한 것을 확인할 수 있다. 또한, 용융점도가 450g/cm·s 인 비교예 5의 경우 편평도가 10 이상인 모노사의 비율이 75%임에도 평균단면적의 분산계수가 70%에 달하여 연사 균일성 매우 불량하고, 연사효과도 400 T/M 밖에 발현되지 않음을 확인할 수 있다.
또한, 모노사 평균단면적의 분산계수가 45%를 초과하는 경우 연사균일성이 저하됨을 확인할 수 있다.(실시예 3)
또한, 모노사의 편평도가 증가하는 실시예 4 또는 실시예 5의 경우 제사성이 저하됨을 확인할 수 있다.

Claims (18)

  1. 40 ~ 250데니어/8 ~ 72필라멘트를 가지며, 하기의 관계식 1에 의한 편평도가 9.5 이상인 모노사가 전체 모노사 중 70% 이상인 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유.

    [관계식 1]
    Figure pat00014
  2. 제1항에 있어서,
    상기 멀티필라멘트 섬유의 모노사 섬도가 0.5 ~ 30 데니어인 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 멀티필라멘트 섬유에 포함되는 모노사들의 평균 단면적은 132 ~ 2370μm2이며, 상기 모노사 평균 단면적 중 소정의 평균단면적에 대한 하기 관계식 2에 의한 분산계수(CV)가 45% 이하인 모노사들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유.
    [관계식 2]
    Figure pat00015
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 섬유.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유의 용융점도가 540 ~ 640 g/cm·s 인 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 섬유.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 편평도가 9.5 ~ 13이고, 상기 편평도 중 소정의 편평도를 가지는 필라멘트가 전체 필라멘트 개수의 90% 이상인 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 멀티필라멘트 섬유에 포함되는 모노사들의 평균 단면적은 132 ~ 2370μm2이며, 상기 모노사 평균 단면적 중 소정의 평균단면적에 대한 분산계수(CV)가 35% 이하인 모노사들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유.
  8. (1) 폴리에스테르계 수지를 방사하는 단계; 및
    (2) 상기 방사된 섬유에 대해 열처리하는 단계;를 포함하여 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 제조하되,
    상기 멀티필라멘트 섬유는 40 ~ 250데니어/8 ~ 72필라멘트를 가지며, 하기의 관계식 3에 의한 편평도가 9.5 이상인 모노사가 전체 모노사 중 70% 이상인 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 제조방법.
    [관계식 3]
    Figure pat00016
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (1) 단계의 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 (1) 단계의 폴리에스테르계 수지는 방사노즐 내 전단속도가 6,000 s-1 이하인 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 (1) 단계와 (2) 단계 사이에 방사된 섬유를 연신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 섬유 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연신은 1차 고뎃롤러 속도를 600 ~ 2000 mpm, 온도를 50 ~ 100℃로 하고, 2차 고뎃롤러 속도를 3000 ~ 5000 mpm, 온도를 70 ~ 180℃로 수행하는 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 (1) 단계에서 폴리에스테르 수지의 용융점도가 540 ~ 640 g/cm·s 인 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 제조방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 (2) 단계에서 열처리는 65 ~ 200℃ 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 제조방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 멀티필라멘트 섬유는 편평도가 9.5 ~ 13이고, 상기 편평도 중 소정의 편평도를 가지는 필라멘트가 전체 필라멘트 개수의 90% 이상인 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 제조방법.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 멀티필라멘트 섬유의 모노사 섬도가 0.5 ~ 30 데니어인 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 제조방법.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 멀티필라멘트 섬유에 포함되는 모노사들의 평균 단면적은 132 ~ 2370 μm2이며, 상기 모노사 평균 단면적 중 소정의 평균단면적에 대한 하기 관계식4에 의한 분산계수(CV)가 45% 이하인 모노사들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유.
    [관계식 4]
    Figure pat00017
  18. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유를 포함하는 원단.
KR1020130155908A 2013-12-13 2013-12-13 연사효과를 가지는 폴리에스테르 멀티필라멘트 섬유 및 그 제조방법 KR101590231B1 (ko)

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