KR20160014787A - 섬유 혼합물, 얀 및 이로 제작한 직물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유와 가교된 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유의 혼합물 및 얀 및 이로 제작된 직물에 관한 것이다.

Description

섬유 혼합물, 얀 및 이로 제작한 직물{FIBRE BLENDS, YARNS AND FABRICS MADE THEREOF}
본 발명은 고 습윤 모듈러스(high wet modulus) 셀룰로오스 섬유와 솔벤트 스펀(solvent spun) 셀룰로오스 섬유의 혼합물(blends) 및 얀(yarns) 및 이로 제작한 직물(fabrics)에 관한 것이다.
비스코스 기술에 기반한 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유는 당업계에 존재하고 문헌에 잘 기재되어 있다. 이 섬유의 제조에 대한 한가지 가능한 방법은 US 3,539,678호에 기재되어 있다. 본 발명에 따른 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유는 이러한 비스코스 기술-기반 방법에 따라 제조된 섬유일 것이고, Bc(cN)≥1.3 √T+2T의 조건부 상태(conditioned state)에서의 강도(Bc) 및 Bc(cN)≥0.5*√T(T는 "dtex" 단위에서 단일 섬유 데니어(denier)로 정의됨)의 습윤 상태에서 5%의 신장과 함께 습윤 모듈러스(Bm)를 나타낸다. 모든 단위 및 특성은 비스파(BISFA, INTERNATIONAL BUREAU FOR THE STANDARDISATION OF MAN-MADE FIBRES)에 의해 정의된 바에 따른다.
셀룰로오스 섬유의 최신 유형은 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유이다. 이 섬유를 제조하는데 사용 가능한 솔벤트 중 한가지는 주로 아민옥사이드 및 물로 이루어진다. 이 방법은 또한 잘 알려져 있고 문헌에 기재되어 있다. 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유의 생산을 위한 또 다른 가능한 솔벤트는 소위 "이온성 액체(ionic liquids)"이다. 이 솔벤트는 예를 들어, WO 03/029329호 및 WO 06/108861호에 기재되어 있다.
이 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유는 다른 셀룰로오스 섬유와 비교하여 더 높은 건조 및 습윤 강도를 가지고, 이 섬유는 피브릴화(fibrillation)로 불리는 특정 성질을 보인다. 단일 섬유의 피브릴화 강도는 예를 들어, WO 99/19555호에 기재된, NSF 방법(Nass-Scheuer-Festigkeit, 습윤 마모 값(wet abrasion value))에 의해 측정될 수 있다. 응용의 다양성 면에서 상기 피브릴화는 유용하다. 다른 응용에서 피브릴화는 비 바람직하다. 일반적으로 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유 및 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유는 원단 산업에서 100% 얀으로서 사용되나 폴리에스테르 및 기타 합성 섬유와 혼합물로도 사용된다. 이러한 혼합물에서, 상기 셀룰로오스 섬유는 이들의 습도 관리 능력 때문에 유리하다. 이들은 향상된 편안한 착용감을 유도한다. 일반적으로 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유 및 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유는 또한 면과 혼합하여 사용된다.
2000년경에, 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유 및 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유의 특별한 섬유 혼합물이 생겨났다. 약 50의 NSF 값을 지니는 피브릴화된 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유의 경우 일반적인 혼합 비율은 30%였다. 이러한 섬유 혼합물의 일반적인 이점 중 한가지는 섬유 혼합물 및 생산된 얀에 대한 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유의 습윤 및 건조 섬유 강도의 기여이다. 이것은 얀을 직물(주로 직조)로 가공시 이점을 제공하였고, 높은 습윤 및 건조 강도와 밀접하게 관련된, 세척 수축을 감소시키는 것과 같은 향상된 직물 특성을 야기하였다.
더욱이, 특별한 섬유 혼합물이 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유와 피브릴화된 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유를 혼합함으로써 생성되었다. 불행하게도 이 혼합물은, 고 습윤 모듈러스 셀룰로스 섬유 자체가 일반적인 비스코스 섬유와 같이 상당히 높은 섬유 강도를 가지고, 특히 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유는 습윤 섬유 강도 및 습윤 모듈러스에 관하여 전형적인 비스코스 섬유를 능가하기 때문에 상당한 이점을 보이지 않았다. 습윤 모듈러스의 전형적인 값은 비스코스 섬유의 경우 2,5 cN/tex이고, 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유의 경우 5,6 cN/tex 이다. 이는 렌징 비스코스(Lenzing Viscose®)와의 혼합에서 이 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유가 상당히 더 좋은 제품 특성을 도입시킬 수 있었던 반면, 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유와의 혼합에서는 30% 비중의 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유가 유의한 개선을 나타내지 않았다는 것을 의미한다.
더욱이 매우 심각한 결점이 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유와 피브릴화된 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유의 혼합 가공시 발생되었다. 이러한 결점은 니트(knit) 응용시 심각한 문제를 야기하고 특히 염색 및 후속적인 가정용 세탁과 같은 일반적인 습식 공정 단계 동안 엄청난 문제를 발생시킨다. 직물의 외관은 소위 크리싱(creasing) 및 마찰 자국(friction marks)(피브릴화된 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유에 의해 야기된, 밝은 선 및 부위)에 의해 손상되었다.
니트 제품이 상기 부정적인 피브릴화 양상을 보이는 이유는, 니트 제품은 짜여진(woven) 직물에 비해 훨씬 더 느슨하고 개방된 구조를 가지고, 일반적으로 수지 마감이 니트 제품에는 적용되지 않기 때문이다.
더욱이 이 니트의 필링(pilling) 성능은 개선될 수 없었다. 필링은 특정 직물 외관에 대한 말단이다. 필은 수차례 세척 및 건조 사이클 동안 형성될 수 있는 작은 섬유 응집체이다. 너무 많은 필은 적당한 직물 및 의류 외관을 악화시킨다.
상기 모든 내용은 고 습윤 모듈러스 섬유와 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유의 혼합물이 어떤 이점도 제공하지 않는다는 결론에 이르게 한다. 대신 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유의 첨가는 순수한 고 습윤 모듈러스 섬유에 비해 상기 특성들을 감소시킬 것이라고 생각될 것이다.
한편, 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유의 상이한 처리가 이들 섬유의 피브릴화 경향을 감소시키기 위해 개발되었다. 이 처리의 대부분은 상이한 가교 물질을 이용하는 건조-불가 상태(never-dried state)에서 화학적 가교 단계를 포함한다. 불행하게도 가교는 섬유 강도(습윤 및 건조)에서 특정 손실을 유발한다. 더욱이 상기 가교 화학은 산성 또는 알칼리 조건에 대해 상이한 민감도를 보인다.
그러나, 필링과 피브릴화 사이에 차이점이 존재함은 분명하다. 피브릴화는 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유 및 폴리노직(Polynosic)과 같은 몇가지 다른 셀룰로오스 섬유만의 전형적인 특성이고 특정 방적 공정을 통해 형성된 개별 미세구조에 의해 유발되는 반면, 필링은 대부분의 모든 섬유, 심지어 면 및 폴리에스테스에서도 발생될 수 있다. 따라서 특정 섬유 유형의 피브릴화 경향 및 필링 경향 사이에 명확한 상관관계는 존재하지 않는다.
가교된 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유 개발의 목적 중 한가지는 면, 비스코스 또는 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유와 유사한 피브릴화 강도를 획득하는 것이었다. 위에서 제시한 바와 같이, 당업자는 필링 성능이 또한 증가될 것이라고 기대할 수 없었다.
당업계에서의 섬유 혼합물의 또 다른 단점은 이들과 혼합되어야 하는 섬유(특히 면의 염료 흡착성(dye affinity)과 대비한) 이들의 염료 흡착성이다. 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유와 피브릴화된 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유로 이루어진 혼합물은, 고르지 않은 염색 결과 및 염료 공정의 경제성 감소를 유발하는, 면보다 훨씬 높은 염료 흡착을 나타낸다. 면과의 혼합물이 순수한 면보다 더욱 부드러운 감촉을 보임에도 불구하고 상기 단점은 시장 성공을 불가능하게 만들었다.
이러한 당업계의 관점에서, 상기 문제는 개선된 편안한 착용감 및 높은 건조 및 습윤 강도를 비롯하여 좋은 마모 저항성, 낮은 세척 수축, 면과 같은 다른 섬유와 양립가능한 염색성 및 다른 섬유와의 혼합시 부드러운 감촉을 나타내는 물질을 찾는 것으로 구성되었다. 높은 강도는 부드러운 감촉, 경량의 요구, 여름 또는 열대지역에서 적합한 의류를 고려하여, 얇은 직물이 필요한 경우에 특히 유용하다. 좋은 마모 저항성 및 낮은 세척 수축은 소비자에게 더욱더 중요해지고 있는 쉬운-손질(easy-care) 특성에 기여한다.
위 기재의 관점에서, 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유와 비-피브릴화된 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유의 혼합은, 특히 필링 성능과 관련하여, 상당하게 개선된 어떠한 특성도 제공할 것으로 기대되지 않았다.
그러나 놀랍게도, 200을 초과하는 NSF 값을 지닌 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유와 고 습윤 모듈러스의 혼합물을 주요 부분으로 포함하도록 제작된 직물이 순수한 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유로 제작된 직물과 비교하여, 필링 성능을 감소시키지 않고, 피브릴화도 일어나지 않으나(높은 NSF 값을 지닌 섬유에서 기대되거나 일어날 수 있음), 상당하게 개선된 필링 성능을 나타내는 것으로 관찰되었다. 이 필링 성능은 "필링-면적(pilling-area)" 방법에 의해 정량적으로 평가될 수 있다.
대부분의 응용의 경우, 본 발명에 따른 섬유 혼합물이 바람직하게는 다른 셀룰로오스 섬유와 혼합되고 이러한 섬유는 일반적으로 염색 중에 알칼리성 배쓰에 노출되기 때문에, 높은 NSF 값을 지니는 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유는 알칼리-저항성 가교제로 가교된다. 따라서 알칼리-저항성 가교가 바람직하지만, 원칙적으로 산성-저항성 가교 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유도 필링 성능에 대하여 동일한 이점을 나타내고 특히 후처리 중에 산성 단계를 필요로 하는 응용에서 사용될 수 있다.
하기 화학식(I)의 알칼리-저항성 가교제가 특히 적합하다:
Figure pat00001
상기 화학식에서 X는 할로겐을 나타내고, R=H 또는 이온성 잔기 및 n=0 또는 1, 또는 이 화합물의 염을 나타낸다. 원칙적으로 이 처리는 이미 WO 99/19555호에 공지되어 있다.
심지어 더욱 놀랍게도, 200을 초과하는 NSF 값을 지닌 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유의 염색성은 면의 염색성과 양립가능하고, 이것은 균등한 염색 결과와 염료-공장의 경제성 증가를 야기시킴이 관찰되었다.
또한 특히 합성 섬유, 즉 폴리에스테르와 혼합이 의도된 경우에, WO 94/09191호에서 이미 공지된, 산성-저항성 가교 처리가 적합하다. 본 발명의 구체예에서 한가지 바람직한 가교제는 1,3,5-트리아크릴로일헥사히드로-s-트리아진(THAT)이다.
바람직하게는 직물은 니트 직물이다.
본 발명의 제 1 바람직한 구체예에서, 상기 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유는 건조-불가 상태에서 가교된다. 이러한 상태에서의 솔벤트-스펀 섬유는 최초 건조 전에, "건조 불가" 섬유로 지정된다. 건조 불가 섬유에서 화학식(I)의 화합물의 이용은 특히 피브릴화에 대한 경향성에서 상당한 감소를 야기하는 것으로 보였다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 상기 직물은 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유 및 가교된 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유의 30 중량% 내지 100 중량%의 혼합물을 함유한다. 나머지 부분은 또 다른 섬유로 이루어질 수 있다. 또 다른 섬유는 바람직하게는 다른 셀룰로오스 섬유이고, 가장 바람직하게는 면이다. 이러한 다른 섬유는 소면기(carding machine)에 넣기 전에 혼합시키거나. 카드 슬라이버(card sliver) 또는 드로우 프레임 슬라이버(draw frame slivers)와 혼합시킴으로서, 본 발명에 따른 섬유 혼합물과 혼합될 수 있다.
특히 속옷의 제조의 경우, 엘라스탄(Elastan) 또는 폴리아미드가 또한 추가적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 제 1 바람직한 구체예에서, 직물은 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유와 가교된 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유의 혼합물 100%로 이루어져 있다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 혼합물은 5% 내지 80%, 더욱 바람직하게는 20% 내지 70% 및 가장 바람직하게는 30% 내지 50%의 가교된 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유를 함유한다.
본 발명의 또 다른 주제는 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유와 200을 초과하는 NSF 값을 지니는 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유의 혼합물로 이루어지거나 이를 함유하는 얀이다. 이 혼합물 아래에서, 상기 얀은 0 내지 70%의 섬유를 추가적으로 함유할 수 있다. 이 추가적 섬유는 바람직하게는 다른 셀룰로오스 섬유이고 가장 바람직하게는 면이다. 이 다른 섬유는 소면기(carding machine)에 넣기 전에 혼합시키거나. 카드 슬라이버(card sliver) 또는 드로우 프레임 슬라이버(draw frame slivers)와 혼합시킴으로서, 본 발명에 따른 섬유 혼합물과 혼합될 수 있다. 이 얀은 니트 직물을 생산하는데 이용될 수 있다. 상기 직물은 30 내지 100%의 상기 얀을 함유할 수 있다.
바람직한 구체예에서, 이 얀은 200을 초과하는 NSF 값을 지닌 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유를 5% 내지 80% 함유하고; 더욱 바람직하게는 20% 내지 70% 함유하고; 가장 바람직하게는 상기 얀은 상기 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유를 30% 내지 50% 함유한다.
본 발명에 따른 상기 얀 및 직물은 이의 부드러움, 쉬운 손질성 및 좋은 착용감 때문에, 특히 속옷으로 이용하기 적합하다.
도 1은 필링 성능 대 세척 사이클을 나타내는 그래프에 관한 것이다.
본 발명은 이제 실시예에 의해 설명될 것이다. 실시예는 본 발명의 범위를 어떤 방법으로도 제한하지 않는다.
얀은 순수한 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유 및 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유/솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유의 50%/50% 혼합물(루즈 스톡(loose stock)에서 혼합됨)로부터의 링 스펀(ring spun)이었다. 상기 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유를 아민옥사이드 방법으로 제조하였다. 모든 섬유는 1,3 dtex/38 mm 이었다. 비-피브릴화된 솔벤트-스펀 셀룰로오스 섬유를 WO 99/19555호에 따라 가교시켰고 590의 NSF값을 나타내었다.
번수(yarn count)는 Nm 68/1이었고, 얀 뒤틀림(twist)은 αm = 105이었다. 상기 얀은 105 g/m2의 중량을 지니는 싱글 저지(single jersey)로 짜여졌다. 이 니트를 티에스 미니-소프트플로우(Thies Mini-Softflow) TRD 염색 기계에서 하기 공정 조건에 따라 처리하였다. 1 g/l의 키에라론(Kieralon) JET, 1 g/l의 탄산나트륨, 1 g/l의 알베갈(Albegal) FFA, 1 g/l의 펄소프탈(Persoftal) L로 20분 동안 80℃에서 세척하였고; 그 다음 직물을 온수와 냉수로 헹구었다. 액비 = 1 : 34, 및 0,50%의 레마졸 골든 옐로우(Remazol Golden Yellow) RNL 150%, 1,00%의 레마졸 레드 (Remazol Red) RB 133%, 0,75%의 레마졸 네이비 블루(Remazol Navy Blue) RGB 150%의 혼합 염료로 반응 염색을 수행하였다. 잿물은 50 g/l의 황산나트륨, 1 g/l의 알베갈 FFA, 1 g/l의 펄소프탈 L을 추가적으로 포함하였다. 상기 직물을 15분 동안 25℃에서 처리하였다. 그 다음 5g/l의 탄산나트륨을 첨가하고, 추가 5분 동안 처리를 계속하였다. 그 후 온도가 30분 이내에 60℃까지 올랐고, 추가 30분 동안 유지시켰다. 그 후 0,5 ml/l의 가성소다 38°Be를 첨가하였다. 60℃에서 또 다른 60분 후, 잿물을 제거하였다.
후-처리는 하기 순서에 따른 처리를 포함하였다: 냉수로 헹구고, 산성화시키고: 1 ml/l의 아세트산 60%(10'/40℃), 비누를 이용하여 온수로 헹구고: 1 g/l의 키에라론 JET(20'/90℃); 온수와 냉수로 헹굼. 그 후 2%의 Evo Soft VNI와 함께 20분 동안 40℃에서 연화 단계에 적용하였다.
그 다음 상기 직물을 ISO 6330 프로그램 2A에 따라 반복적으로 세척하였고, 필링 면적 결정을 위해 1/5/10/15/20/25 세척 사이클 후, 샘플을 추출하였다.
필링 면적은 포토 카메라 시스템 및 사진 분석 시스템을 이용하여 면적당 필의 수를 계수하여 측정하였다. 포토 카메라 시스템은 카메라 올림푸스 컬러 뷰 Ⅲ, 크로이츠나흐(Kreuznach) 1,7/ 23 렌즈 및 CCS사의 110mm LED 링 라이트 LDR-146 LA를 구비하였다. 이 사진을 표준 개인용 컴퓨터에서 올림푸스 분석 "오토" 프로그램으로 분석하였다. 니트 직물은 평평한 곳에 위치해야 하고 링 라이트와 접촉하거나 링 라이트 하에서 직접적인 긴장이 없어야 한다. 카메라의 "자동" 모드에서 사진을 촬영하였다. 상기 카메라는 5cm의 사선 거리 지점에 장착되어야 한다. 개구는 2,8, 링 라이트는 L4:13 및 감지 면적은 40x30 mm로 세팅되어야 한다. 상기 분석에서, (150-255)의 임계값을 가진 블루 직물에 대한 모드가 사용되야 한다.
필링 성능 대 세척 사이클을 나타내는 표 및 그래프가 제시되어 있다. 100% 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유 직물을 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유와 비-피브릴화된 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유의 50%/50% 혼합물과 비교하였다. 이 데이타는 본 발명에 따른 혼합물이 상당하게 감소된 필링 면적을 나타냄을 분명하게 보여주고 있다(도 1).
Figure pat00002

Claims (15)

  1. 고 습윤 모듈러스 셀룰로오스 섬유 및 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유로 이루어지고, 상기 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유가 200을 초과하는 NSF-값(Nass-Scheuer-Festigkeit, 습윤 마모 값)을 나타내는 것을 특징으로 하는, 섬유 혼합물(fibre mixture).
  2. 제 1항에 있어서, 상기 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유가 가교제를 이용하여 가교된, 섬유 혼합물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 가교된 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유가 알칼리-저항성 가교제를 이용해 가교된, 섬유 혼합물.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 가교된 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유가 건조-불가 상태(never-dried state)에서 가교된, 섬유 혼합물.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 5% 내지 80%의 가교된 솔벤트 스펀 셀룰로오스 섬유를 포함하는, 섬유 혼합물.
  6. 30 내지 100 %의 제 1항 또는 제 2항에 기재된 섬유 혼합물을 포함하는, 얀.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 얀이 제 3의 섬유 종을 추가적으로 포함하는, 얀.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 3의 섬유 종이 면인, 얀.
  9. 30 내지 100%의 제 1항 또는 제 2항에 기재된 섬유 혼합물을 포함하는, 직물(fabric).
  10. 제 9항에 있어서, 상기 직물이 제 3의 섬유 종을 추가적으로 포함하는, 직물.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제 3의 섬유종이 면인, 직물.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 직물이 니트 직물인(knitted fabric), 직물.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 직물 제조를 위해 사용되는 섬유 혼합물.
  14. 제 6항에 있어서, 직물 제조를 위해 사용되는 얀.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 직물이 니트 직물인, 섬유 혼합물.
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