KR20210016816A - 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사 및 그 제조방법 - Google Patents

상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 술포이소프탈산 금속염(SM)과 술포이소프탈산 유기염(SO)이 산성분으로 공중합되며 용융점도가 2,200~2,700 포이즈인 고용융점도 폴리에스테르와 수평균분자량이 600~1,000인 폴리올이 2~15중량% 함유되고 용융점도가 600~1,000 포이즈인 저용융점도 폴리에스테르로 형성된 사이드-바이-사이드(side by side)형의 잠재권축사인 부분연신사를 심사로, 술포이소프탈산 금속염(SM)과 술포이소프탈산 유기염(SO)이 산성분으로 공중합된 폴리에스테르 부분연신사를 효과사로 공급하는 사공급단계; 상기 심사를 히트롤러를 통해 연신하는 연신단계; 상기 심사와 효과사를 공기 교락을 통해 합사하는 교락단계; 및 교락된 복합사를 연사 및 연지하는 연사 및 연지단계를 포함하는 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

Description

상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사 및 그 제조방법{Elastic Polyester composite yarn capable of dyeing at atmospheric pressure and Method Preparing Same}
본 발명은 상압가염성을 가지는 폴리에스테르 복합사 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 복합사를 형성하는 폴리에스테르 사에 상압가염성을 부여하여 가염성이 용이하고 신축성을 갖는 상압가염성을 가지는 폴리에스테르 복합사 및 그 제조방법에 관한 것이다.
2이상의 실을 합사방식을 통한 복합사는 합성섬유가 가지고 있는 장점과 방적사가 갖고 있는 장점을 하나의 실에 결집시키고자 하는 광범위한 노력으로 개발되어 왔다.
종래에는 단순히 합성섬유의 필라멘트와 천연섬유의 방적사를 가연하는 형태의 합사방법으로 복합사를 제조하였으나, 점차 합사기술의 발달과 소비자의 다양한 욕구를 충족하기 위해 많은 사가공 기술이 개발되었다.
특히 폴리에스테르 복합사는 폴리에스테르의 기본적인 우수한 물성에 다양한 기능을 추가할 수 있는 폴리에스테르 복합사가 많이 개발되고 있다.
종래의 폴리에스테르 복합사는 부분배향사인 부분연신사(Partially Oriented Yarn, POY)와 연신사를 서로 공기교락하여 제조하여 두 소재원사간의 열수축차에 의한 벌키성을 갖는 복합가공사를 제조하는 방법이 널리 사용되고 있으며, 폴리에스테르 복합사의 독특한 표면효과를 위하여, 효과사에 무기입자를 함유시켜 제조된 폴리에스테르 섬유를 사용하거나, 아세테이트, 레이온 등의 천연섬유를 사용하여 복합사를 제조하는 방법이 공지된 바 있다.
대한민국 공개특허 제2001-0063955호에서는 섬도가 50∼100데니어인 아세테이트사와 폴리에스테르 불균일 연신사를 공기교락시켜서 제조한 폴리에스테르/아세테이트 복합사를 개시하고 있다. 상기 발명의 복합사는 효과사로서 천연섬유인 아세테이트를 사용하고, 심사로 통상의 폴리에스테르 섬유를 사용하여 천연섬유와 합성섬유의 장점을 모두 가지는 특징이 있으나, 합성섬유인 폴리에스테르계 섬유와의 혼섬도, 효과사와 심사의 염색 불균일 등의 문제 및 벌키성이 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 대한민국 특허공개공보 제2006-78217호, 일본국 특개평 제1025636호 및 일본국 특개평 제11181643호에는 폴리아미드계 복합사의 제조방법에 대하여 개시하고 있다. 그중에서도, 대한민국 특허공개 제2006-78217호는 두 종류의 원사로 제조되는 복합가연사의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 심사로서 원착 나일론 FDY(Fully Drawn Yarn)을 사용하고, 초사로는 이형단면의 나일론 POY(Partially Oriented Yarn)를 사용함으로써, 원착나일론으로 인한 천연섬유와 같은 자연스러운 외관과 이형단면의 나일론으로 인한 흡한속건성과 소프트감이 우수한 복합가연사를 제공한다고 기술하고 있다. 그러나, 상기 방법에는 벌키성과 터치성은 우수하나, 합성섬유 사용에 따른 천연의 느낌이나 발색성을 기대할 수 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 천연사, 아크릴사, 아세테이트사, 레이온사 등 다양한 종류의 사와 같이 혼합사용할 수 있도록 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상압가염성과 더불어 신축성이 부여되어 벌키성이 우수하고 촉감 및 광택이 우수한 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 술포이소프탈산 금속염(SM)과 술포이소프탈산 유기염(SO)이 산성분으로 공중합되며 용융점도가 2,200~2,700 포이즈인 고용융점도 폴리에스테르와 수평균분자량이 600~1,000인 폴리올이 2~15중량% 함유되고 용융점도가 600~1,000 포이즈인 저용융점도 폴리에스테르로 형성된 사이드-바이-사이드(side by side)형의 잠재권축사인 부분연신사를 심사로, 술포이소프탈산 금속염(SM)과 술포이소프탈산 유기염(SO)이 산성분으로 공중합된 폴리에스테르 부분연신사를 효과사로 공급하는 사공급단계; 상기 심사를 히트롤러를 통해 연신하는 연신단계; 상기 심사와 효과사를 공기 교락을 통해 합사하는 교락단계; 및 교락된 복합사를 연사 및 연지하는 연사 및 연지단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 심사는 모노 섬도가 1~5데니어이고, 효과사는 모노 섬도 0.5~3 데니어인 것을 특징으로 하는 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 심사와 효과사의 중량비는 50:50 내지 70:30인 것을 특징으로 하는 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사 제조방법을 제공한다.
또한, 상기의 폴리에스테르 복합사를 포함하는 것을 특징으로 하는 원단을 제공한다.
또한, 상기 원단은 천연사, 아크릴사, 아세테이트사, 레이온사 중 1이상의 사가 포함되는 것을 특징으로 하는 원단을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사는 상압의 저온에서 염색이 가능하여 염색성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 신축성 폴리에스테르 복합사는 천연사, 아크릴사, 아세테이트사, 레이온사 등과 같은 사와 같이 원단을 형성할 경우 상압가염성으로 같이 사의 물성을 저해시키지 않고 원단의 염색시킬 수 있는 효과로 다른 종류의 사와 쉽게 혼합사용이 가능한 효과가 있다.
또한, 신축성 폴리에스테르 복합사는 신축성을 가지는 사로 볼륨감이 뛰어나면서 광택이 우수한 효과가 있다.
도 1는 본 발명에 따른 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사 제조방법의 공정도이다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 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.
본 발명에서 개시되는 '폴리에스테르'는 주요 산성분으로 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체를 사용하고 주요 디올성분으로 에틸렌글리콜을 사용하여 축중합되어 폴리에스테르를 뜻한다.
또한, 본 발명에서 '원단'은 제직기로 제직되는 직물 또는 편직기로 편직되는 편물을 의미한다.
도 1에서와 같이 본 발명은 사공급단계, 연신단계, 교락단계, 연사 및 연지단계를 포함하여 제조되는 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사에 관한 것이다.
상기 사공급단계는 심사 및 효과사를 공급하는 단계이다.
상기 심사는 술포이소프탈산 금속염(SM)과 술포이소프탈산 유기염(SO)이 산성분으로 공중합되며 용융점도가 2,200~2,700 포이즈인 고용융점도 폴리에스테르와 수평균분자량이 600~1,000인 폴리올이 2~15중량% 함유되고 용융점도가 600~1,000 포이즈인 저용융점도 폴리에스테르로 형성된 사이드-바이-사이드(side by side)형의 잠재권축사인 부분연신사이다.
상기 고용융점도 폴리에스테르는 주된 반복 단위가 에틸렌테레프탈레이트이고, 산성분의 공중합으로 술포이소프탈산 금속염(SM)과 술포이소프탈산 유기염(SO)을 사용하여 공중합 폴리에스테르로 형성된다.
상기 고용융점도 폴리에스테르는 하기의 화학식 1의 X가 알칼리 양이온 또는 알카리 토금속 양이온인 술포이소프탈산 금속염(SM)과 하기의 화학식 1의 X가 4급 포스포늄 이온 또는 4급 암모늄 이온인 술포이소프탈산 유기염(SO)을 함유된 카티온 가염성 폴리에스테르인 것이 바람직할 것이다.
상기 술포이소프탈산 유기염은 디메틸-5-술포이소프탈산 테트라포스포늄(DHSP) 또는 디메틸-5 술포이소프탈산-테트라부틸암모늄이 사용될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[상기 식 중, R은 수소원자 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 β-하이드록시에틸기를 나타낸다.]
상기와 같이 술포이소프탈산 금속염(SM)과 술포이소프탈산 유기염(SO)을 함유하는 고용융점도 폴리에스테르는 하기의 수학식 (1), (2)를 동시에 만족하는 것이 바람직할 것이다.
수학식 (1) : 0.1≤(SM+SO)≤3.0
수학식 (2) : 0.01≤(SM/SO)≤100.0
[상기 수학식 중, SM는 공중합 폴리에스테르를 구성하는 전체 산 성분을 기준으로 술포이소프탈산 금속염(SM)의 공중합량(몰%)이며, SO는 공중합 폴리에스테르를 구성하는 전체 산 성분을 기준으로 술포이소프탈산 유기염(SO)의 공중합량(몰%) 을 나타낸다]
상기 수학식 (1)은 고용융점도 폴리에스테르의 카티온 가염성과 관련된 수식으로 상기 SM+SO이 0.1 미만이면 카티온 염료와 반응성이 저하되어 카티온 가염성이 저하될 수 있으며, SM+SO가 3.0을 초과하면 폴리에스테르 섬유의 물성이 저하될 수 있다.
상기 수학식 (2)는 제조되는 고용융점도 폴리에스테르의 물성과 관련된 수식으로 술포이소프탈산 금속염의 함량이 높아지면 공중합 폴리에스테르 중합시 중합도가 저하될 수 있으므로 SM/SO의 값이 0.01≤(SM/SO)≤100.0인게 바람직할 것이다.
상기 저용융점도 폴리에스테르는 폴리올이 함유되어 저용융점도 폴리에스테르의 저온 염색성을 개선시키고, 잠재권축형 폴리에스테르 섬유의 권축성을 개선시킨다.
상기 폴리올은 수평균분자량이 600~1,000인 폴리올이 바람직하며, 저용융점도 폴리에스테르에 2~15중량% 함유되는 것이 바람직할 것이다.
상기 폴리올이 2중량% 미만 함유시 저온 염색성 효과가 없으며, 15중량% 이상 함유시 저온 염색 효과가 더 증가하지 않는다. 상기 폴리올은 저용융점도 폴리에스테르에 5~10중량% 함유되는 것이 가장 바람직할 것이다.
상기 폴리올은 상기 폴리올은 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(Poly(tetramethylene ether)glycol), 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리트리메틸렌글리콜(Polytrimethylene glycol) 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
상기 폴리올이 함유된 저용융점도 폴리에스테르는 고유점도(IV)가 0.6~0.8이 바람직하며 더 바람직하게는 0.65 내지 0.75 수준이 적합하다.
본 발명의 사이드-바이-사이드(side by side)형의 잠재권축사인 심사는 권축율이 30% 이상인 것이 바람직할 것이다.
상기 효과사는 술포이소프탈산 금속염(SM)과 술포이소프탈산 유기염(SO)이 산성분으로 공중합된 폴리에스테르 부분연신사이다.
상기 효과사는 상기 심사에서 설명된 술포이소프탈산 금속염(SM)과 술포이소프탈산 유기염(SO)을 이용하여 제조할 수 있을 것이다.
상기 심사와 효과사는 폴리에스테르 부분연신사로 자연스러운 광택을 위해 세미달(semi dull) 또는 풀달(full dull)의 폴리에스테르 부분연신사를 사용할 수 있을 것이다.
상기에서와 같이 본 발명의 심사 및 효과사는 술포이소프탈산 금속염(SM)과 술포이소프탈산 유기염(SO)이 공중합된 폴리에스테르 사로 상압가염성을 갖게된다.
상기 심사는 모노 섬도가 1~5데니어인 것이 바람직한 것으로 심사의 모노 섬도가 1데이어 미만이면 신축성이 저하될 수 있으며, 5데니어를 초과하면 복합사의 촉감이 저하될 수 있다.
상기 효과사는 모노 섬도 0.5~3 데니어인 것이 바람직한 것으로 효과사의 모노 섬도가 0.5데이어 미만이면 광택이 저하될 수 있으며, 3데니어를 초과하면 복합사의 촉감이 저하될 수 있다.
상기 심사와 효과사가 교락시에 심사의 함량이 너무 낮으면 복합사의 신축성이 저하될 수 있으므로 상기 심사와 효과사는 중량비는 50:50 내지 70:30로 교락되어 혼합되는 것이 바람직한 것이다.
상기 연신단계는 상기 심사를 히트롤러를 통해 연신하는 단계이다. 상기 부분연신사인 심사를 2개의 히트롤러(Heat Roller)를 통해 연신 및 열처리하여 심사만을 연신하는 단계이다.
상기 연신단계는 심사의 결정성 및 물성을 위해 히트롤러 온도 85~120℃에서 연신하는 것이 바람직하며, 연신비 2~8배로 연신하는 것이 바람직할 것이다.
상기 교락단계는 상기 심사와 효과사를 공기 교락을 통해 합사하는 단계로 일반적인 공기 교락장치를 통해 상기 효과사와 심사를 합사하여 복합사로 제조할 수 있다.
상기 연사 및 연지단계는 교락된 복합사에 꼬임을 주는 연사공정과 무장력하에서 열스팀을 가하는 연지공정을 동시에 진행하는 단계이다.
상기와 같이 교락된 복합사는 연사 및 연지단계를 통해 복합사의 신축성이 향상되고 특히, 상기 효과사는 연사 및 연지단계를 통해 안정화되어 수축특성이 감소되어 원단으로 제조시 원단의 형태안정성이 향상된다.
상기 연사 및 연지단계는 교락단계 후 바로 실시될 수 있으나, 원단 제조시 복합사를 공급하는 과정에서 상기 연사 및 연지단계를 실시하여 복합사의 형태안정성을 더욱 향상시키기 원단제조 공정성을 높일 수 있을 것이다.
상기와 같이 제조되는 본 발명에 따른 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사는 상압의 낮은 온도에서 염색이 가능하여 실크, 모와 같은 천연사, 아크릴사, 아세테이트사, 레이온사 등과 같은 사와 같이 원단을 형성할 경우 사의 물성을 저해시키지 않고 원단의 염색시킬 수 있는 효과로 다른 종류의 사와 쉽게 혼합사용이 가능할 것이다.
또한, 본 발명의 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사는 신축성으로 원단 제조시에 원단에 신축성을 부여할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
심사는 상기 고용융점도 폴리에스테르와 저용융점도 폴리에스테르를 복합방사하여 부분연신사인 잠재권축형 폴리에스테르 복합섬유로 제조하였다.
상기 고용융점도 폴리에스테르는 검화가가 9.7 KOH mg/g인 올리고머에 디(β-하이드록시에틸)-5-술포이소프탈레이트 나트륨염(DMS) 1.3mole%와 디메틸-5-술포이소프탈산 테트라포스포늄(DHSP) 0.5mole%을 첨가하여 2400 포이즈 고용융점도 폴리에스테르로 제조하였다.
상기 저용융점도 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트 제조시 수평균분자량 800의 폴리에틸렌글리콜을 3중량%함유시켜 800포이즈의 저용융점도 폴리에스테르로 제조하였다.
효과사는 상기 심사의 고용융점도 폴리에스테르를 단독 방사하여 폴리에스테르 부분연신사로 제조하였다.
상기 심사를 2개의 히트롤러를 통해 95℃에서 2.2배 연신한 후 효과사와 공기 교락을 통해 합사 및 권취하였다.
권취된 복합사와 아세테이트사를 1대1로 사용하여 경사밀도는 42개/인치, 위사밀도는 48개/인치로 직조하여 직물을 제조하였다.
비교예
상기 실시예와 동일하게 제조하였으나, 심사 및 효과사 제조시 디(β-하이드록시에틸)-5-술포이소프탈레이트 나트륨염(DMS)과 디메틸-5-술포이소프탈산 테트라포스포늄(DHSP)이 함유되지 않은 폴리에스테르로 제조하였다.
◈ 실시예 및 비교예의 물성 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 복합사를 포함하는 원단을 제조하여 신축성과 염색성을 측정하였다.
*. 직물 신축성(%): KSK 0352의 정하중법으로 측정하였다.
가로방향 (위사방향) x 세로 방향 (경사방향)으로 각각 30cm x 5cm 으로 5개 샘플 제조한 뒤, 일반 상온에서 컨디셔닝 한다. 직물을 수직 방향으로 클림핑 한 뒤, 정하중법으에 해당하는 장력의 추를 매달아 10초간 신축 시킨 뒤, 장력 추를 제거한다. 이런 방식으로 5회 반복후 직물을 신축 시켰다. 이때의 길이를 L로 표기하여, 하기와 같이 신축성을 계산 하였다.
신축성(%) = [(L-30)/30] x 100
* 염색성: 제조된 원단를 분산염료를 사용하여 98℃에서 30분간 염색 후 5명의 전문가에 의한 상대적인 관능평가 실시하였다.
구분 실시예 비교예
신축성(%) 36 32
염색성 ◎ x
표 1에서와 같이 본 발명의 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사를 포함하는 원단은 신축성이 비교예보다 우수한 것을 알 수 있다.
특히, 염색성의 경우 본 발명의 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사를 포함하는 원단은 복합사와 아세테이트사가 모두 염색되었으나, 비교예는 염색이 매우 불균일한 것으로 본 발명의 실시예의 염색성이 매우 우수한 것을 알 수 있다.

Claims (5)

  1. 술포이소프탈산 금속염(SM)과 술포이소프탈산 유기염(SO)이 산성분으로 공중합되며 용융점도가 2,200~2,700 포이즈인 고용융점도 폴리에스테르와 수평균분자량이 600~1,000인 폴리올이 2~15중량% 함유되고 용융점도가 600~1,000 포이즈인 저용융점도 폴리에스테르로 형성된 사이드-바이-사이드(side by side)형의 잠재권축사인 부분연신사를 심사로, 술포이소프탈산 금속염(SM)과 술포이소프탈산 유기염(SO)이 산성분으로 공중합된 폴리에스테르 부분연신사를 효과사로 공급하는 사공급단계;
    상기 심사를 히트롤러를 통해 연신하는 연신단계;
    상기 심사와 효과사를 공기 교락을 통해 합사하는 교락단계; 및
    교락된 복합사를 연사하면서 연지하는 연사 및 연지단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 심사는 모노 섬도가 1~5데니어이고, 효과사는 모노 섬도 0.5~3 데니어인 것을 특징으로 하는 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 심사와 효과사의 중량비는 50:50 내지 70:30인 것을 특징으로 하는 상압가염성을 가지는 신축성 폴리에스테르 복합사 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 폴리에스테르 복합사를 포함하는 것을 특징으로 하는 원단.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 원단은 천연사, 아크릴사, 아세테이트사, 레이온사 중 1이상의 사가 포함되는 것을 특징으로 하는 원단.
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