KR20220116918A - 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 및 이의 제조방법 - Google Patents

카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 신축성, 작업성 및 조업성이 우수할 뿐만 아니라 카치온염료에 대한 염색성이 우수한 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 및 이의 제조방법{cation dyeable polyester complexfiber and method for manufacturing thereof}
본 발명은 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 신축성, 작업성 및 조업성이 우수할 뿐만 아니라 카치온염료에 대한 염색성이 우수한 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
사이드-바이-사이드형 폴리에스테르 복합섬유는 1970년대 이형단면기술과 알카리 감량기술 개발을 통하여 기능성 섬유로 활용도가 높아 1980년대 중반까지 다양하게 개발되고 있었다.
폴리에스테르 복합섬유의 일종으로서 잠재권축사는 수축률이 서로 다른 2종류의 폴리에스테르를 사이드-바이-사이드(side-by-side)형 또는 코어-쉘(core-shell)형으로 구성한 섬유로서 일종의 특수 복합한 바이메탈구조의 복합사인데 권축을 발현시킬 때에 안락한 스트레치 기능이 얻어질 뿐만 아니라, 독특한 표면특성, 반발감이 우수하여 최근의 직물 상품에서 특히 중요시되는 반발탄력성(Hari), 강직도(Koshi), 반발성, 촉감을 현격하게 향상시킬 수가 있는 특징을 가지고 있다.
잠재권축사는 신축성, 회복력이 좋기 때문에 캐주얼 슈트, 드레스, 블라우스, 니트 등의 제품에 대한 적용되고 있는데, 스판처럼 신축성이나 회복력이 강한 것은 아니지만 화섬원사 자체로서 적당한 신축성과 회복력을 갖고 있는 잠재권축사는 이를 사용한 우븐직물과 니트직물이 패션 트랜드에 맞아 세계적으로 수요가 팽창되고 있는 실정이다.
그러나 이러한 제품은 이미 상용화가 되어있으며 점차 다양해지는 사회환경에 맞춰 개인들도 자신의 개성을 표출하기 위해 멜란지 톤과 상기 기재된 잠재권축사의 감성을 요구하는 경우가 있었으나, 종래의 잠재권축사는 카치온 가염이 불가하여 신축성이 스판덱스(SPANDEX)에 비해 상대적으로 낮은 측면이 있다. 때문에 이에, 신축성, 작업성 및 조업성이 우수할 뿐만 아니라 카치온염료에 대한 염색성이 우수한 폴리에스테르 복합섬유의 개발이 필요한 실정이다.
한국 공개특허번호 제2011-0124440호(공개일 : 2011.11.17)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 신축성, 작업성 및 조업성이 우수할 뿐만 아니라 카치온염료에 대한 염색성이 우수한 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 제1성분 및 제2성분을 복합방사하여 제조되고, 단면 형상이 사이드-바이-사이드형인 복수개의 모노 필라멘트를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 제1성분은 폴리부텔렌테레프탈레이트(PBT)를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 제2성분은 하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 0.8 ~ 2.0 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 ~ C6의 알킬기이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
0.15 dl/g ≤ |A - B| ≤ 0.80 dl/g
상기 관계식 1에 있어서, A는 제1성분의 고유점도를 나타내고, B는 제2성분의 고유점도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 제1성분은 0.70 ~ 1.30 dl/g의 고유점도를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 제2성분은 0.50 ~ 0.60 dl/g의 고유점도를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 모노 필라멘트는 제1성분 및 제2성분을 30 : 70 ~ 70 : 30의 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 모노 필라멘트는 1.5 ~ 8.3 데니어의 섬도를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 섬도가 50 ~ 160 데니어일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 필라멘트수가 10 ~ 50일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 평균 발현권축수가 8.0 ~ 20.0/cm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 미소권축이 20 사이클/cm 이하일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 보풀수가 0.05개/106m 이하일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 리소나 수축률이 15 ~ 25%일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 리지듀얼 수축율이 45 ~ 65%일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 혼섬사일 수 있다.
한편, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법은 폴리부텔렌테레프탈레이트(PBT) 칩을 포함하는 제1성분 및 하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 0.8 ~ 2.0 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 포함하는 제2성분을 준비하는 제1단계, 상기 제1성분 및 제2성분을 용융시키고, 복합방사하여 단면 형상이 사이드-바이-사이드형인 모노 필라멘트를 제조하는 제2단계, 상기 모노 필라멘트를 급유처리한 후, 연신시키는 제3단계, 상기 연신시킨 모노 필라멘트를 열고정시키는 제4단계 및 상기 열고정시킨 모노 필라멘트를 복수개로 혼섬시켜 혼섬사 형태의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하는 제5단계를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 ~ C6의 알킬기이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법으로 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
0.15 dl/g ≤ |A - B| ≤ 0.80 dl/g
상기 관계식 1에 있어서, A는 제1성분의 고유점도를 나타내고, B는 제2성분의 고유점도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 제3단계의 연신은 60 ~ 100℃의 온도에서 1,800 ~ 2,500 mpm의 속도로 1차 연신을 수행한 후, 연속적으로 110 ~ 140℃의 온도에서 3,000 ~ 5,500 mpm의 속도로 2차 연신을 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 제3단계의 연신은 1.2 ~ 4.5배의 연신비로 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 제4단계의 열고정은 110 ~ 150℃의 온도에서 수행할 수 있다.
나아가, 본 발명의 원단은 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에서 사용한 용어에 대해 설명한다.
본 발명에서, 사용되는 용어인 ‘섬유’는 '사(絲, Yarn)' 또는 '실'을 의미하며, 통상적인 다양한 종류의 사 및 섬유를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어인 ‘복합섬유’는 복합방사하여 제조된 원사 그 자체, 또는 이를 연신 및/또는 부분연신 거친 섬유를 포함하는 의미로 사용한다.
본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 및 이의 제조방법은 신축성, 작업성 및 조업성이 우수할 뿐만 아니라 카치온염료에 대한 염색성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 땅콩형 또는 원형의 단면 형상을 갖는 사이드-바이-사이드 복합섬유의 모식도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 제1성분 및 제2성분을 복합방사하여 제조되는 단면 형상이 사이드-바이-사이드형인 복수개의 모노 필라멘트를 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 도 1에 도시된 바와 같이, 단면 형상이 땅콩형이고, 제1성분(A)과 제2성분(B)이 복합섬유 내 포함되어 있는 형상일 수 있고, 단면 형상이 원형이고, 제1성분(A)과 제2성분(B)이 복합섬유 내 포함되어 있는 형상일 수 있다.
본 발명의 제1성분은 폴리부텔렌테레프탈레이트(PBT)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 폴리부텔렌테레프탈레이트(PBT)는 테트라메틸렌 글리콜과 테레프탈산을 중합하여 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 제2성분은 하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00003
상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 ~ C6의 알킬기, 바람직하게는 C1 ~ C3의 알킬기이다.
일 예로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 에틸렌글리콜과 테레프탈산을 중합하여 제조될 수 있고, 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 상기 화학식 1로 표시되는 단량체를 0.8 ~ 2.0 몰%, 바람직하게는 1.0 ~ 1.5 몰%로 포함하여 공중합된 것일 수 있다. 만일, 상기 화학식 1로 표시되는 단량체가 0.8 몰% 미만이면 염색성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 2.0 몰%를 초과하면 섬유의 강도, 신축성, 작업성 및 조업성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 하기 관계식 1을 만족할 수 있으며, 만일 하기 관계식 1에 기재된 범위 미만이면 권축율이 부족한 문제가 있을 수 있고, 범위를 초과하면 방사성이 불량하여, 사절이 발생하거나 구금 토출이 불량하여 곡사가 발생하는 문제가 있을 수 있다.
[관계식 1]
0.15 dl/g ≤ |A - B| ≤ 0.80 dl/g, 바람직하게는 0.25 dl/g ≤ |A - B| ≤ 0.65 dl/g, 더욱 바람직하게는 0.40 dl/g ≤ |A - B| ≤ 0.55 dl/g
상기 관계식 1에 있어서, A는 제1성분의 고유점도를 나타내고, B는 제2성분의 고유점도를 나타낸다.
본 발명의 제1성분은 제2성분보다 고유점도(I.V)가 상대적으로 높으며, 0.70 ~ 1.30 dl/g, 바람직하게는 0.90 ~ 1.1 dl/g의 고유점도를 가질 수 있고, 만약 고유점도가 0.70 dl/g 미만이면 열수축응력 및 수축율이 좋지 않은 문제가 있을 수 있고, 1.30 dl/g를 초과하면 토출 불량 및 방사성 불량(사절)이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 제2성분은 제1성분보다 고유점도(I.V)가 상대적으로 낮으며, 0.50 ~ 0.60 dl/g, 바람직하게는 0.53 ~ 0.68 dl/g의 고유점도를 가질 수 있고, 만약 고유점도가 0.50 dl/g 미만이면 토출 불량 및 방사성 불량(사절)이 발생하는 문제가 있을 수 있고, 0.60 dl/g를 초과하면 열수축응력 및 권축율의 향상 정도가 미미한 문제가 있을 수 있다.
나아가, 본 발명의 모노 필라멘트는 제1성분 및 제2성분을 30 : 70 ~ 70 : 30의 중량비, 바람직하게는 40 : 60 ~ 60 : 40의 중량비, 더욱 바람직하게는 45 : 55 ~ 55 : 45의 중량비로 포함할 수 있으며, 만일 중량비가 상기 범위를 벗어나게 된다면 고화 중 모노 필라멘트가 사도에서 이탈하는 블로우 아웃(blow out)이나 구금 표면에서 모노 필라멘트가 한쪽방향으로 치우치는 곡사현상이 발생하여 방사작업성 및 조업성이 현저히 나빠지는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 모노 필라멘트는 1.5 ~ 8.3 데니어의 섬도, 바람직하게는 3.0 ~ 6.8 데니어의 섬도를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 섬도가 50 ~ 160 데니어, 바람직하게는 60 ~ 150 데니어, 더욱 바람직하게는 65 ~ 100 데니어일 수 있다.
또한, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 필라멘트수가 10 ~ 50, 바람직하게는 12 ~ 48, 더욱 바람직하게는 18 ~ 30일 수 있다.
또한, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 평균 발현권축수가 8.0 ~ 20.0/cm, 바람직하게는 12.0 ~ 18.0/cm일 수 있고, 만일 상기 범위를 벗어나게 된다면 제직이나 연사시에 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 미소권축이 20 사이클/cm 이하, 바람직하게는 15 사이클/cm 이하, 더욱 바람직하게는 3 ~ 8 사이클/cm일 수 있으며, 만일 미소권축이 20 사이클/cm를 초과하면 후가공 연사(twister) 및 제직 작업성 불량을 크게 유발할 수 있다.
또한, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 보풀수가 0.05개/106m 이하, 바람직하게는 0.0005 ~ 0.04개/106m, 더욱 바람직하게는 0.0005 ~ 0.01개/106m일 수 있다.
또한, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 길이방향으로 섬도 편차의 특성을 나타내는 균일성(everness)이 1.0 ~ 2.0%, 바람직하게는 1.0 ~ 1.85%일 수 있고, 더욱 바람직하게는 1.1 ~ 1.5%일 수 있다.
또한, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 리소나 수축률(Leesona shrinkage)이 15 ~ 25%, 바람직하게는 18 ~ 22%일 수 있으며, 만일 리소나 수축률이 15% 미만이면 신축성이 현저히 저하되는 문제가 있을 수 있고, 25%를 초과하면 원단 상의 축율이 높아져 후가공 상의 제어에 문제가 있을 수 있다. 이 때, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 리소나 수축률은 타래 상태의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유에 대해 하중을 20.5g 부여하여 82±3℃의 물에서 10분간 열처리 후 수축된 길이의 원래 상태의 길이에 대한 백분율로 계산할 수 있다.
또한, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 리지듀얼 수축률(Residual shrinkage)이 45 ~ 65%, 바람직하게는 50 ~ 60%일 수 있으며, 만일 리지듀얼 수축률이 45% 미만이면 신축성이 현저히 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 65%를 초과하면 원단 상의 축율이 높아져 후가공 상의 제어에 문제가 있을 수 있다, 이 때, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 리지듀얼 수축률은 타래 상태의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유에 대해 하중을 1.5g 부여하여 82±3℃의 물에서 10분간 열처리 후 수축된 길이의 원래 상태의 길이에 대한 백분율로 계산할 수 있다.
또한, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 혼섬사일 수 있다.
나아가, 본 발명의 원단은 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 포함한다.
본 발명에서 사용한 용어인 상기 원단은 직물 또는 편물을 모두 포함하는 의미이다.
본 발명의 원단은 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 경사 및 위사 중 어느 하나 이상으로 사용하여 제직(weaving)된 직물일 수 있다.
이 때, 제직은 평직, 능직, 수자직 및 이중직으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 이루어질 수 있다.
다만, 상기 직물조직의 기재에 한정되지 않으며, 제직에서의 경위사 밀도의 경우 특별하게 한정하지 않는다.
또한, 상기 원단은 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 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.
한편, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법은 제1단계 내지 제5단계를 포함한다.
먼저, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법의 제1단계는 제1성분 및 제2성분을 준비할 수 있다.
이 때, 제1성분 및 제2성분은 하기 관계식 1을 만족하는 성분일 수 있다.
[관계식 1]
0.15 dl/g ≤ |A - B| ≤ 0.80 dl/g, 바람직하게는 0.25 dl/g ≤ |A - B| ≤ 0.65 dl/g, 더욱 바람직하게는 0.40 dl/g ≤ |A - B| ≤ 0.55 dl/g
상기 관계식 1에 있어서, A는 제1성분의 고유점도를 나타내고, B는 제2성분의 고유점도를 나타낸다.
구체적으로, 제1성분은 폴리부텔렌테레프탈레이트(PBT) 칩을 포함할 수 있고, 바람직하게는 0.70 ~ 1.30 dl/g의 고유점도를 가지는 폴리부텔렌테레프탈레이트(PBT) 칩을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.90 ~ 1.1 dl/g의 고유점도를 가지는 폴리부텔렌테레프탈레이트(PBT) 칩을 포함할 수 있다.
또한, 제2성분은 및 하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 0.8 ~ 2.0 몰%, 바람직하게는 1.0 ~ 1.5 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 포함할 수 있고, 바람직하게는 0.50 ~ 0.60 dl/g의 고유점도를 가지는 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.53 ~ 0.68 dl/g의 고유점도를 가지는 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00004
상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 ~ C6의 알킬기, 바람직하게는 C1 ~ C3의 알킬기이다.
다음으로, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법의 제2단계는 제1단계에서 준비한 제1성분 및 제2성분을 용융시키고, 복합방사하여 단면 형상이 사이드-바이-사이드형인 모노 필라멘트를 제조할 수 있다.
이 때, 용융은 제1성분 및 제2성분의 융점보다 높은 온도, 달리 말하면 제1성분 및 제2성분이 완전히 용융될 수 있는 온도에서 수행할 수 있으며, 바람직하게는 제1성분은 230℃ ~ 280℃, 바람직하게는 240℃ ~ 270℃, 더욱 바람직하게는 250℃ ~ 260℃의 온도에서 용융시킬 수 있다. 또한, 제2성분은 260℃ ~ 290℃, 바람직하게는 265℃ ~ 285℃, 더욱 바람직하게는 270℃ ~ 280℃의 온도를 가하여 용융시키킬 수 있으며, 만일 용융온도가 상기 범위를 벗어나면 제1성분 및/또는 제2성분이 제대로 용융되지 않거나, 토출 압력 헌팅에 의한 중량 편차(데니어)가 발생하는 문제가 있을 수 있다.
또한, 복합방사는 복합방사구금을 통해 수행할 수 있는데, 이 때, 복합방사구금은 당업계에서 사용하는 일반적인 복합방사구금을 사용할 수 있으며, 바람직한 일 예로서, 구금면적 114.5Φ당 홀수가 10 ~ 50홀, 바람직하게는 12 ~ 48홀, 더욱 바람직하게는 구금면적 114.5Φ당 홀수가 20 ~ 40홀일 수 있다. 또한, 복합방사각도가 10° ~ 25°, 바람직하게는 18° ~ 25°인, 더욱 바람직하게는 복합방사각도가 18° ~ 20°인 방사노즐을 포함하는 복합방사구금을 사용할 수 있다.
만일, 복합방사구금이 구금면적 114.5Φ당 홀수가 10홀 미만이면 생산성이 떨어지고, 구금면적 114.5Φ당 홀수가 50홀을 초과하면 방사성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다. 또한, 복합방사각도가 10°미만이면 구금토출 시 곡사 발생에 의한 토출 불량으로 방사성 불량한 문제가 있을 수 있고, 25°를 초과하면 구금 제작 홀수가 적어 구금 제작 단가가 상승하는 문제가 있을 수 있다.
또한, 복합방사구금의 토출 구멍 형태는 사선 형태일 수 있으며, 복합방사구금은 원형의 유로 형태를 가질 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
또한, 복합방사 시, 용융시킨 제1성분의 토출압력은 100 ~ 170 kg/cm2, 바람직하게는 110 ~ 150 kg/cm2, 더욱 바람직하게는 130 ~ 145 kg/cm2 로 수행하는 것이 좋은데, 만일 토출압력이 100 kg/cm2 미만이면 용융시킨 제2성분 보다 상대적으로 점도가 높은 제1성분이 너무 적게 토출되어 중량 편차(데니어) 발생하는 문제가 있을 수 있고, 토출압력이 170 kg/cm2를 초과하면 용융기 볼트 체결부 등의 누설(leak)이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
또한, 용융시킨 제2성분의 토출압력은 60 ~ 160 kg/cm2, 바람직하게는 80 ~ 150 kg/cm2, 바람직하게는 90 ~ 110 kg/cm2 로 수행하는 것이 좋은데, 만일 토출압력이 60 kg/cm2 미만이면 중량 편차(데니어)가 발생하는 문제가 있을 수 있고, 토출압력이 160kg/cm2를 초과하면 제1성분에 비해 상대적으로 점도가 낮은 제2성분이 너무 많이 토출되어 용융기 볼트 체결부 등에서 누설(leak)가 발생하는 문제가 있을 수 있다.
또한, 복합방사는 방사속도 1,200 ~ 6,000 m/min, 바람직하게는 3,000 ~ 5,000 m/min 및 방사온도 260℃ ~ 270℃ 하에서 수행하는 것이 방사성 측면에서 바람직하다. 이 때, 방사속도가 1,200 m/min 미만이면 방사작업성은 우수하나 연신 과다로 인한 보불이 발생하는 문제가 있으며, 방사속도가 6,000 m/min을 초과하면 B/O수가 너무 증가하고 모노 필라멘트가 사절되는 문제가 있을 수 있다. 여기서, 상기 B/O는 방사 사절 중에 전체 가닥 중 일부 몇 가닥만 끊어지는 것을 의미한다.
한편, 복합방사는 제1성분 및 제2성분을 30 : 70 ~ 70 : 30의 중량비, 바람직하게는 40 : 60 ~ 60 : 40의 중량비, 더욱 바람직하게는 45 : 55 ~ 55 : 45의 중량비로 복합방사시킬 수 있으며, 만일 중량비가 상기 범위를 벗어나게 된다면 고화 중 모노 필라멘트가 사도에서 이탈하는 블로우 아웃(blow out)이나 구금 표면에서 모노 필라멘트가 한쪽방향으로 치우치는 곡사현상이 발생하여 방사작업성 및 조업성이 현저히 나빠지는 문제가 있을 수 있다.
또한, 복합방사하여 제조된 모노 필라멘트는 1.5 ~ 8.3 데니어의 섬도, 바람직하게는 3.0 ~ 6.8 데니어의 섬도를 가질 수 있다.
나아가, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법은 복합방사하여 제조된 모노 필라멘트를 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있는데, 상기 냉각은 당업계에서 사용하는 일반적인 냉각 방법을 사용할 수 있으며, 냉각은 냉각온도 10℃ ~ 28℃, 바람직하게는 10℃ ~ 22℃ 및 냉각속도 0.20 ~ 0.60 m/sec, 바람직하게는 0.45 ~ 0.50 m/sec 조건으로 수행하는 것이 좋으며, 이 때, 냉각온도가 10℃ 미만이면 고화 불량 편차가 발생하는 문제가 있을 수 있고, 28℃를 초과하면 고화 불량에 의한 강신도 저하 등의 문제가 있을 수 있다. 또한, 냉각속도가 0.20 m/sec 미만이면 생산성 측면에서 불리하며 고화 불량에 의한 물성 저하, 냉각속도가 0.60 m/sec를 초과하면 방사성 불량(B/O발생)이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법의 제3단계는 제2단계에서 제조된 모노 필라멘트를 급유처리한 후, 연신시킬 수 있다.
제3단계의 급유 처리는 후가공 등의 마찰 감소를 위해 수행하는 것으로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 방법으로 수행할 수 있으며, 바람직하게는 오일-롤(oil-roll) 및 오일-가이드(oil-guide)를 이용하여 수행할 수 있다.
또한, 제3단계의 연신은 당업계에서 사용하는 일반적인 방법으로 통해 수행할 수 있으며, 1.2 ~ 4.5배의 연신비, 바람직하게는 1.8 ~ 3.9배의 연신비, 더욱 바람직하게는 1.8 ~ 2.4배의 연신비로 수행할 수 있으며, 만일 연신비가 1.2배 미만이면 복합섬유의 감도가 좋지 않은 문제가 발생할 수 있고, 연신비가 4.5배를 초과하면 미소권축의 사이클이 증가함에 따라 후가공 연사(twister) 및 제직 작업성 불량을 유발하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 제3단계의 연신은 구체적으로, 60 ~ 100℃, 바람직하게는 60 ~ 80℃, 더욱 바람직하게는 60 ~ 70℃의 온도에서 1,800 ~ 2,500 mpm, 바람직하게는 2,200 ~ 2,400 mpm의 속도로 1차 연신을 수행한 후, 연속적으로 110 ~ 140℃, 바람직하게는 115 ~ 130℃의 온도에서 3,000 ~ 5,500 mpm, 바람직하게는 4,000 ~ 5,000 mpm의 속도로 2차 연신을 수행할 수 있다. 만일 1차 연신의 온도가 60℃ 미만이거나 2차의 연신 온도가 110℃ 미만이면 미소권축의 사이클이 증가함에 따라 후가공 연사(twister) 및 제직 작업성 불량을 유발하는 문제가 발생할 수 있고, 1차 연신의 온도가 100℃를 초과하거나 2차 연신의 온도가 140℃를 초과하면 염색성이 저하되고 작업성 및 조업성이 좋지 않은 문제가 발생할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법의 제4단계는 제3단계에서 연신시킨 모노 필라멘트를 열고정시킬 수 있다.
이 때, 열고정은 110 ~ 150℃, 바람직하게는 110 ~ 140℃, 더욱 바람직하게는 115 ~ 130℃의 온도에서 수행할 수 있으며, 만일 열고정 온도가 110℃ 미만이면 미소권축의 사이클이 증가함에 따라 후가공 연사(twister) 및 제직 작업성 불량을 유발하는 문제가 발생할 수 있고, 온도가 150℃를 초과하면 신축성, 염색성, 작업성 및 조업성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법의 제5단계는 제4단계에서 열고정시킨 모노 필라멘트를 복수개로 혼섬시켜 혼섬사 형태의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조할 수 있다.
제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 섬도가 50 ~ 160 데니어, 바람직하게는 60 ~ 150 데니어, 더욱 바람직하게는 65 ~ 100 데니어일 수 있다. 또한, 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 필라멘트수가 10 ~ 50, 바람직하게는 12 ~ 48, 더욱 바람직하게는 18 ~ 30일 수 있다. 또한, 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 평균 발현권축수가 8.0 ~ 20.0/cm, 바람직하게는 12.0 ~ 18.0/cm일 수 있다. 또한, 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 미소권축이 20 사이클/cm 이하, 바람직하게는 15 사이클/cm 이하, 더욱 바람직하게는 3 ~ 8 사이클/cm일 수 있다. 또한, 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 보풀수가 0.05개/106m 이하, 바람직하게는 0.0005 ~ 0.04개/106m, 더욱 바람직하게는 0.0005 ~ 0.01개/106m일 수 있다. 또한, 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 길이방향으로 섬도 편차의 특성을 나타내는 균일성(everness)이 1.0 ~ 2.0%, 바람직하게는 1.0 ~ 1.85%일 수 있고, 더욱 바람직하게는 1.1 ~ 1.5%일 수 있다. 또한, 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 리소나 수축률(Leesona shrinkage)이 15 ~ 25%, 바람직하게는 18 ~ 22%일 수 있으며, 리지듀얼 수축률(Residual shrinkage)이 45 ~ 65%, 바람직하게는 50 ~ 60%일 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 구현예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 구현예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 구현예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예 1 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
(1) 제1성분으로서 고유점도가 0.98 dl/g인 폴리뷰틸렌테레프탈레이트(PBT) 칩(chip)을 준비하고, 제2성분으로서 고유점도가 0.55 dl/g이고 하기 화학식 1-1로 표시되는 단량체를 1.1 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 준비하였다.
[화학식 1-1]
Figure pat00005
상기 화학식 1-1에 있어서, R1 및 R2는 메틸기이다.
(2) 준비한 제1성분을 255℃의 온도로 용융시키고, 준비한 제2성분을 275℃의 온도로 용융시킨 후, 용융시킨 제1성분 및 제2성분을 구금 면적 114.5Φ당 홀수가 24홀인 복합방사구금을 이용하여 복합방사하여 섬도가 3.125 데니어이고, 단면 형상이 사이드-바이-사이드형인 모노 필라멘트를 제조하였다.
상기 복합방사구금의 토출 구멍 형태는 사선 형태이며, 복합방사구금은 원형의 유로 형태를 가졌다. 또한, 용융시킨 제1성분에 대한 토출압력은 135kg/㎠이고, 용융시킨 제2성분에 대한 토출압력은 100 kg/㎠ 이였으며, 복합방사온도는 265℃였고, B/H(bottom heater) 온도는 280℃였으며, 방사속도는 4500m/min이였다. 또한, 용융시킨 제1성분 및 제2성분은 50 : 50의 중량비로 복합방사를 수행하였다.
또한, 복합방사하여 제조된 모노 필라멘트는 15℃ ~ 16℃의 온도 하에서 0.47 m/sec의 속도, 길이 1,000 mm 조건으로 냉각시켰다.
(3) 냉각시킨 모노 필라멘트를 오일롤(oil roll)에서 급유처리한 다음, 2.1배의 연신비로, 65℃의 온도에서 2,200 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 120℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하였다.
(4) 연신시킨 모노 필라멘트를 120℃의 온도에서 열고정 시켰다.
(5) 열고정시킨 모노 필라멘트를 복수개로 혼섬시켜서 섬도가 75 데니어이고, 필라멘트수가 24인 혼섬사 형태의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
비교예 1 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 제2성분으로서 고유점도가 0.55 dl/g이고 상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체를 1.1 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩이 아닌 고유점도가 0.55 dl/g이고 상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체를 2.3 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 사용하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
비교예 2 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 제2성분으로서 고유점도가 0.55 dl/g이고 상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체를 1.1 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩이 아닌 고유점도가 0.55 dl/g이고 상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체를 5.1 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 사용하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
비교예 3 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 제2성분으로서 고유점도가 0.55 dl/g이고 상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체를 1.1 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩이 아닌 고유점도가 0.55 dl/g이고 상기 화학식 1-1로 표시되는 단량체를 0.5 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 사용하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 2 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 복합방사를 수행시, 용융시킨 제1성분 및 제2성분을 50 : 50의 중량비로 하지 않고, 70 : 30의 중량비로 하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 3 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 복합방사를 수행시, 용융시킨 제1성분 및 제2성분을 50 : 50의 중량비로 하지 않고, 60 : 40의 중량비로 하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 4 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 복합방사를 수행시, 용융시킨 제1성분 및 제2성분을 50 : 50의 중량비로 하지 않고, 80 : 20의 중량비로 하였으며, 복합방사가 불가하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유가 제조되지 않았다.
실시예 5 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 복합방사를 수행시, 용융시킨 제1성분 및 제2성분을 50 : 50의 중량비로 하지 않고, 30 : 70의 중량비로 하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 6 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 복합방사를 수행시, 용융시킨 제1성분 및 제2성분을 50 : 50의 중량비로 하지 않고, 40 : 60의 중량비로 하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 7 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 복합방사를 수행시, 용융시킨 제1성분 및 제2성분을 50 : 50의 중량비로 하지 않고, 20 : 80의 중량비로 하였으며, 복합방사가 불가하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유가 제조되지 않았다.
실시예 8 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 1.38배의 연신비로, 65℃의 온도에서 3,250 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 120℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 9 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 1.62배의 연신비로, 65℃의 온도에서 2,775 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 120℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 10 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 2.6배의 연신비로, 65℃의 온도에서 1,725 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 120℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 11 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 4배의 연신비로, 65℃의 온도에서 1,125 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 120℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 12 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 2.1배의 연신비로, 55℃의 온도에서 2,200 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 120℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 13 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 2.1배의 연신비로, 75℃의 온도에서 2,200 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 120℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 14 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 2.1배의 연신비로, 87℃의 온도에서 2,200 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 120℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 15 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 2.1배의 연신비로, 100℃의 온도에서 2,200 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 120℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하여 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 16 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 연신시킨 모노 필라멘트를 120℃의 온도에서 열고정 시키지 않고, 100℃의 온도에서 열고정 시켜 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 17 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 연신시킨 모노 필라멘트를 120℃의 온도에서 열고정 시키지 않고, 135℃의 온도에서 열고정 시켜 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실시예 18 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 연신시킨 모노 필라멘트를 120℃의 온도에서 열고정 시키지 않고, 150℃의 온도에서 열고정 시켜 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
비교예 4 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
(1) 제1성분으로서 고유점도가 0.65 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩(chip)을 준비하고, 제2성분으로서 고유점도가 0.50 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 준비하였다.
(2) 준비한 제1성분을 255℃의 온도로 용융시키고, 준비한 제2성분을 275℃의 온도로 용융시킨 후, 용융시킨 제1성분 및 제2성분을 구금 면적 114.5Φ당 홀수가 24홀인 복합방사구금을 이용하여 복합방사하여 섬도가 3.125 데니어이고, 단면 형상이 사이드-바이-사이드형인 모노 필라멘트를 제조하였다.
상기 복합방사구금의 토출 구멍 형태는 사선 형태이며, 복합방사구금은 원형의 유로 형태를 가졌다. 또한, 용융시킨 제1성분에 대한 토출압력은 135kg/㎠이고, 용융시킨 제2성분에 대한 토출압력은 100 kg/㎠ 이였으며, 복합방사온도는 265℃였고, B/H(bottom heater) 온도는 280℃였으며, 방사속도는 4500m/min이였다. 또한, 용융시킨 제1성분 및 제2성분은 50 : 50의 중량비로 복합방사를 수행하였다.
또한, 복합방사하여 제조된 모노 필라멘트는 15℃ ~ 16℃의 온도 하에서 0.47 m/sec의 속도, 길이 1,000 mm 조건으로 냉각시켰다.
(3) 냉각시킨 모노 필라멘트를 오일롤(oil roll)에서 급유처리한 다음, 3.1배의 연신비로, 92℃의 온도에서 1,500 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 125℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하였다.
(4) 연신시킨 모노 필라멘트를 125℃의 온도에서 열고정 시켰다.
(5) 열고정시킨 모노 필라멘트를 복수개로 혼섬시켜서 섬도가 75 데니어이고, 필라멘트수가 24인 혼섬사 형태의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
비교예 5 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
(1) 제1성분으로서 고유점도가 0.98 dl/g인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 칩(chip)을 준비하고, 제2성분으로서 고유점도가 0.55 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 준비하였다.
(2) 준비한 제1성분을 255℃의 온도로 용융시키고, 준비한 제2성분을 275℃의 온도로 용융시킨 후, 용융시킨 제1성분 및 제2성분을 구금 면적 114.5Φ당 홀수가 24홀인 복합방사구금을 이용하여 복합방사하여 섬도가 3.125 데니어이고, 단면 형상이 사이드-바이-사이드형인 모노 필라멘트를 제조하였다.
상기 복합방사구금의 토출 구멍 형태는 사선 형태이며, 복합방사구금은 원형의 유로 형태를 가졌다. 또한, 용융시킨 제1성분에 대한 토출압력은 135kg/㎠이고, 용융시킨 제2성분에 대한 토출압력은 100 kg/㎠ 이였으며, 복합방사온도는 265℃였고, B/H(bottom heater) 온도는 280℃였으며, 방사속도는 4500m/min이였다. 또한, 용융시킨 제1성분 및 제2성분은 50 : 50의 중량비로 복합방사를 수행하였다.
또한, 복합방사하여 제조된 모노 필라멘트는 15℃ ~ 16℃의 온도 하에서 0.47 m/sec의 속도, 길이 1,000 mm 조건으로 냉각시켰다.
(3) 냉각시킨 모노 필라멘트를 오일롤(oil roll)에서 급유처리한 다음, 2.1배의 연신비로, 65℃의 온도에서 2,200 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 120℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하였다.
(4) 연신시킨 모노 필라멘트를 120℃의 온도에서 열고정 시켰다.
(5) 열고정시킨 모노 필라멘트를 복수개로 혼섬시켜서 섬도가 75 데니어이고, 필라멘트수가 24인 혼섬사 형태의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
비교예 6 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
(1) 제1성분으로서 고유점도가 0.98 dl/g인 폴리뷰틸렌테레프탈레이트(PBT) 칩(chip)을 준비하고, 제2성분으로서 고유점도가 0.55 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 준비하였다.
(2) 준비한 제1성분을 255℃의 온도로 용융시키고, 준비한 제2성분을 275℃의 온도로 용융시킨 후, 용융시킨 제1성분 및 제2성분을 구금 면적 114.5Φ당 홀수가 24홀인 복합방사구금을 이용하여 복합방사하여 섬도가 3.125 데니어이고, 단면 형상이 사이드-바이-사이드형인 모노 필라멘트를 제조하였다.
상기 복합방사구금의 토출 구멍 형태는 사선 형태이며, 복합방사구금은 원형의 유로 형태를 가졌다. 또한, 용융시킨 제1성분에 대한 토출압력은 135kg/㎠이고, 용융시킨 제2성분에 대한 토출압력은 100 kg/㎠ 이였으며, 복합방사온도는 265℃였고, B/H(bottom heater) 온도는 280℃였으며, 방사속도는 4500m/min이였다. 또한, 용융시킨 제1성분 및 제2성분은 50 : 50의 중량비로 복합방사를 수행하였다.
또한, 복합방사하여 제조된 모노 필라멘트는 15℃ ~ 16℃의 온도 하에서 0.47 m/sec의 속도, 길이 1,000 mm 조건으로 냉각시켰다.
(3) 냉각시킨 모노 필라멘트를 오일롤(oil roll)에서 급유처리한 다음, 2.1배의 연신비로, 65℃의 온도에서 2,200 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 120℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하였다.
(4) 연신시킨 모노 필라멘트를 120℃의 온도에서 열고정 시켰다.
(5) 열고정시킨 모노 필라멘트를 복수개로 혼섬시켜서 섬도가 75 데니어이고, 필라멘트수가 24인 혼섬사 형태의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
비교예 7 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조
(1) 제1성분으로서 고유점도가 0.65 dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩(chip)을 준비하고, 제2성분으로서 고유점도가 0.55 dl/g이고 하기 화학식 1-1로 표시되는 단량체를 1.1 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 준비하였다.
[화학식 1-1]
Figure pat00006
상기 화학식 1-1에 있어서, R1 및 R2는 메틸기이다.
(2) 준비한 제1성분을 255℃의 온도로 용융시키고, 준비한 제2성분을 275℃의 온도로 용융시킨 후, 용융시킨 제1성분 및 제2성분을 구금 면적 114.5Φ당 홀수가 24홀인 복합방사구금을 이용하여 복합방사하여 섬도가 3.125 데니어이고, 단면 형상이 사이드-바이-사이드형인 모노 필라멘트를 제조하였다.
상기 복합방사구금의 토출 구멍 형태는 사선 형태이며, 복합방사구금은 원형의 유로 형태를 가졌다. 또한, 용융시킨 제1성분에 대한 토출압력은 135kg/㎠이고, 용융시킨 제2성분에 대한 토출압력은 100 kg/㎠ 이였으며, 복합방사온도는 265℃였고, B/H(bottom heater) 온도는 280℃였으며, 방사속도는 4500m/min이였다. 또한, 용융시킨 제1성분 및 제2성분은 50 : 50의 중량비로 복합방사를 수행하였다.
또한, 복합방사하여 제조된 모노 필라멘트는 15℃ ~ 16℃의 온도 하에서 0.47 m/sec의 속도, 길이 1,000 mm 조건으로 냉각시켰다.
(3) 냉각시킨 모노 필라멘트를 오일롤(oil roll)에서 급유처리한 다음, 3.1배의 연신비로, 92℃의 온도에서 1,500 mpm 속도로 1차 연신을 수행한 후, 120℃의 온도에서 4,500 mpm 속도로 2차 연신을 수행하였다.
(4) 연신시킨 모노 필라멘트를 125℃의 온도에서 열고정 시켰다.
(5) 열고정시킨 모노 필라멘트를 복수개로 혼섬시켜서 섬도가 75 데니어이고, 필라멘트수가 24인 혼섬사 형태의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하였다.
실험예 1 : 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 물성 측정
실시예 1 ~ 18 및 비교예 1 ~ 7에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 각각을 하기 기재된 실험을 실시하고, 이를 통해 측정된 결과를 하기 표 1 ~ 6에 기재하였다.
1. 신도 및 강도 측정
실시예 1 ~ 18 및 비교예 1 ~ 7에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 각각에 대하여 자동 인장 시험기(STATIMAT DS, textechno)를 사용하여 200cm/min의 속도, 50cm의 파지 거리를 적용하여 신도 및 강도를 측정하였다. 구체적으로, 실시예 및 비교예에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유에 일정한 힘을 주어 절단될 때까지 연신시켰을 때 걸린 하중을 데니어(de)로 나눈 값(g/de)으로 강도를, 늘어난 길이에 대한 처음 길이를 백분율로 나타내어 신도를 측정하였다.
2. 평균 발현권축수 측정
실시예 1 ~ 18 및 비교예 1 ~ 7에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 각각을 비수에 10분간 처리한 후, 냉수 중에 1분간 침지하였다. 그리고, 이를 꺼내어 자연 건조한 후 유리판 위에 위치시키고 1cm 간격에 있는 산과 골을 읽은 후 이 합계를 2로 나누었다. 이와 같은 과정을 반복하여 측정한 후, 그 평균치를 산출하여 평균 발현권축수를 측정하였다.
3. 미소권축 측정
실시예 1 ~ 18 및 비교예 1 ~ 7에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 각각에 대하여, 무장력 하에서 1cm당 권축수를 세어서 미소권축을 측정하였다.
4. 보풀수 측정
실시예 1 ~ 18 및 비교예 1 ~ 7에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 각각에 대하여, 단위 길이당(106m) 단사섬도가 끊어져 있는 개수를 세어서 보풀수를 측정하였다.
5. 리소나 수축률(Leesona shrinkage, %)
타래 상태의 실시예 1 ~ 18 및 비교예 1 ~ 7에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 각각에 대해 하중을 20.5g 부여하여 82±3℃의 물에서 10분간 열처리 후 수축된 길이의 원래 상태의 길이에 대한 백분율로 계산하였다.
6. 리지듀얼 수축률 (Residual shrinkage, %)
타래 상태의 실시예 1 ~ 18 및 비교예 1 ~ 7에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 각각에 대해 하중을 1.5g 부여하여 82±3℃의 물에서 10분간 열처리 후 수축된 길이의 원래 상태의 길이에 대한 백분율로 계산하였다.
7. 염색성 측정
실시예 1 ~ 18 및 비교예 1 ~ 7에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 각각에 대한 염색성을 측정하기 위해, 상기 복합섬유를 사용하여 가로×세로가 10cm×10cm인 직편물 시료를 준비하였으며, 준비된 시료를 카치온염료(basic blue)를 욕비 40:1 염료농도 3%(o.w.f)의 아세트산 완충액으로 pH 5로 조정한 염욕에서 50℃에서 100℃까지 30분간 승온한 후 10분간 유지시켜 염색하였다. 측색은 분광측색계(macbeth color eye 3100, usa)를 사용하여 색차를 측정하였고, 또한, 표면 반사율을 측정하여 이를 종합한 값으로, 염색성을 나타내었다(◎ - 매우우수, ○ - 우수, △ - 보통, × - 나쁨).
8. 작업성 및 조업성 평가
실시예 1 ~ 18 및 비교예 1 ~ 7에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 각각에 대하여 24 시간의 방사동안 사절된 횟수를 측정하여 작업성 및 조업성을 평가하였다(◎ - 매우우수, ○ - 우수, △ - 보통, × - 나쁨).
Figure pat00007
표 1에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1, 비교예 1 ~ 3에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 중에서 실시예 1에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유가 신축성, 강도, 염색성, 작업성 및 조업성이 모두 우수한 것을 확인할 수 있다.
Figure pat00008
표 2에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 ~ 7에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 중에서 실시예 1에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유가 신축성, 강도, 염색성, 작업성 및 조업성이 모두 우수한 것을 확인할 수 있다.
Figure pat00009
표 3에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1, 8 ~ 11에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 중에서 실시예 1에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유가 신축성, 강도, 염색성, 작업성 및 조업성이 모두 우수한 것을 확인할 수 있다.
Figure pat00010
표 4에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1, 12 ~ 15에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 중에서 실시예 1에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유가 신축성, 강도, 염색성, 작업성 및 조업성이 모두 우수한 것을 확인할 수 있다.
Figure pat00011
표 5에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1, 16 ~ 18에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 중에서 실시예 1에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유가 신축성, 강도, 염색성, 작업성 및 조업성이 모두 우수한 것을 확인할 수 있다.
Figure pat00012
표 6에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1, 비교예 4 ~ 7에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유 중에서 실시예 1에서 제조된 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유가 신축성, 강도, 염색성, 작업성 및 조업성이 모두 우수한 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형이나 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (10)

  1. 제1성분 및 제2성분을 복합방사하여 제조되는 단면 형상이 사이드-바이-사이드형인 복수개의 모노 필라멘트를 포함하는 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유에 있어서,
    상기 제1성분은 폴리부텔렌테레프탈레이트(PBT)를 포함하고,
    상기 제2성분은 하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 0.8 ~ 2.0 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 것을 특징으로 하는 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유.
    [화학식 1]
    Figure pat00013

    상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 ~ C6의 알킬기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    하기 관계식 1을 만족하고,
    상기 제1성분은 0.70 ~ 1.30 dl/g의 고유점도를 가지고,
    상기 제2성분은 0.50 ~ 0.60 dl/g의 고유점도를 가지는 것을 특징으로 하는 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유.
    [관계식 1]
    0.15 dl/g ≤ |A - B| ≤ 0.80 dl/g
    상기 관계식 1에 있어서, A는 제1성분의 고유점도를 나타내고, B는 제2성분의 고유점도를 나타낸다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모노 필라멘트는 제1성분 및 제2성분을 30 : 70 ~ 70 : 30의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모노 필라멘트는 1.5 ~ 8.3 데니어의 섬도를 가지는 것을 특징으로 하는 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는
    섬도가 50 ~ 160 데니어이고, 필라멘트수가 10 ~ 50 이며,
    평균 발현권축수가 8.0 ~ 20.0/cm, 미소권축이 20 사이클/cm 이하인 것을 특징으로 하는 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는
    보풀수가 0.05개/106m 이하, 리소나 수축률이 15 ~ 25%, 리지듀얼 수축율이 45 ~ 65%인 것을 특징으로 하는 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유는 혼섬사인 것을 특징으로 하는 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유.
  8. 폴리부텔렌테레프탈레이트(PBT) 칩을 포함하는 제1성분 및 하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 0.8 ~ 2.0 몰%로 포함하여 공중합된 개질 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 포함하는 제2성분을 준비하는 제1단계;
    상기 제1성분 및 제2성분을 용융시키고, 복합방사하여 단면 형상이 사이드-바이-사이드형인 모노 필라멘트를 제조하는 제2단계;
    상기 모노 필라멘트를 급유처리한 후, 연신시키는 제3단계;
    상기 연신시킨 모노 필라멘트를 열고정시키는 제4단계; 및
    상기 열고정시킨 모노 필라멘트를 복수개로 혼섬시켜 혼섬사 형태의 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유를 제조하는 제5단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure pat00014

    상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 ~ C6의 알킬기이다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3단계의 연신은 60 ~ 100℃의 온도에서 1,800 ~ 2,500 mpm의 속도로 1차 연신을 수행한 후, 연속적으로 110 ~ 140℃의 온도에서 3,000 ~ 5,500 mpm의 속도로 2차 연신을 수행하는 것을 특징으로 하는 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제4단계의 열고정은 110 ~ 150℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 카치온염료 가염성 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.
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KR102479830B1 (ko) * 2021-10-06 2022-12-20 도레이첨단소재 주식회사 심초형 복합가연사 및 이의 제조방법

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