KR860001527B1 - 이형단면(異形斷面)아크릴계 섬유의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

이형단면(異形斷面)아크릴계 섬유의 제조방법

본 발명은 아크릴로니트릴(이하 AN이라고 한다.)계 중합체의 무기계용매용액을 원형공을 지닌 방사구금(紡砂丘金)을 통하여 습식방사하는 이형단면 아크릴계섬유의 제조법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 특정한 AN계 중합체 방사 원액을 특정조건하에 방출(紡出), 응고(凝固), 수세, 습열연신(濕熱延伸)하는 각 공정을 일체적으로 결합하므로써 광택성, 유연성 등이 뛰어난 이형단면 아크릴계 섬유의 제조법에 관한 것이다.

아크릴계섬유의 제조방법은 대별하면 습식방사법과 건식 방사법으로 분류되어 각각 특징이 있는 섬유가 제조되고 있다. 그리고 유연성이라든가 매끄러운감이라던가 하는 촉감면(風合面)에 있어서는 일반적으로 후자의 방법에 의하여 제조된 섬유가 누에고치형 또는 하아트형의 섬유단면형상 및 섬유표면의 평활성등의 이유에 의하여 뛰어나고 있다. 이에 대하여 특화 무기계용매를 사용하는 습식방사법에 있어서는 응고시의 탈용매속도가 늦기 때문에 섬유내외층에 걸쳐 균일하게 응고가 일어나므로 원형단면형상의 섬유를 형성하기 쉬우며 또 섬유표면에 형성되는 무수한 주름과 더불어 광택성, 매끄러운감등의 이른바 짐승의 털과 같은 촉감에 있어서는 반드시 만족할만한 것이 못된다.

무기계용매를 사용하는 습식방사법에 의해서 이형단면섬유를 제공하는 방법에 대해서는 지금까지 많은 검토가 되고 있으나 모두가 공업적으로 만족할만한 수단이라고는 말할 수 없다. 예컨대 일본국 특공소 45-2328호 공보기재의 발명과 같이 비원형공을 지닌 플라스틱제 방사구금을 사용하여 방사하는 방법에 의하여 양호한 이형단면섬유가 얻어지기는 하나, 방사구금의 내압성이 뒤떨어지기 때문에 생산성이 낮다고 하는 공업적 문제점을 내재하고 있으며, 또 금속제방사구금을 사용하여 근접시킨 원형공으로부터 토출한 섬유를 토출직후에 융착, 합체(合體)시켜서 비원형단면 섬유를 형성시키는 수단도 제안되고 있으나, 이러한 수단에 있어서는 방사구금의 외주부와 중심부가 융착상태에서 불균일하여 단면형상이 흐트러짐과 동시에 비융착원형 단면섬유도 혼재하는 등의 결함을 내재하고 있다.

본 발명자들은 이러한 현상을 감안하여 무기계용매를 사용하는 습식방사법에 의해서 상기 결함이 없는 이형단면 아크릴계섬유의 제조법을 제공하고져 예의 검토한 결과, 특정한 AN계 중합체방사원액을 특정조건하에 방출, 응고, 수세, 습열연신하는 각 공정을 일체적으로 결합하므로써, 원형공방사구금을 사용함에도 불구하고 광택성, 유연성, 매끄러운감 등에 뛰어난 이형단면 아크릴계섬유를 제조할 수 있다는 사실을 발견하고 본 발명에 도달하였다.

즉 본 발명의 목적은 원형공방사구금을 사용하여 무기계용 매를 사용하는 습식방사법에 의해서 짐승털같은 촉감이 뛰어난 이형단면 아크릴계섬유를 제조하는 공업적유리한 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 유연제처리에 의한 매끄럼개량효과가 크며, 광택성, 투명성, 유연성 벌키성등이 뛰어난 이형단면 아크릴계섬유의 제조방법을 제공함에 있으며, 본 발명의 또 다른 목적은 다음에 기재하는 본 발명의 구체적인 설명에 의하여 분명하게 될 것이다.

이러한 본 발명의 상기목적은 (1) AN계 중합체를 무기계용매에 용해하여 이루어진, 또한 30℃에서 40내지 200포이스의 점도를 지니는 40 내지 70℃의 AN계 중합체 방사 원액을 사용하고 (2)이 방사원액을 원형공방사구금을 통하여 습식방사하여 5내지 35중량%의 용매농도에서 -5내지 5℃의 제1응고욕속에 d×

내지 d초간 보지하고 (3)이어서 5 내지 35중량%의 용매농도에서 6내지 40℃의 제2욕속에 d초 이상 보지하고, (4) 다음에 수세한 후 80℃이상의 온도에서 4배이상 습열연신하는 각 공정을 일체적으로 결합하여, 1.5이상의 편평도(扁平度)를 지닌 섬유를 제조하므로써 달성되며, 이러한 수단을 채택하므로써 처음으로 원형공방사구금을 사용하여, 광택성, 유연성등에 뛰어난 이형단면 아크릴계섬유가 얻어지게 되었다.

다음 본 발명을 상술한다.

먼저 본 발명에서 사용하는 AN계 중합체는 AN을 50중량 %이상 바람직하게는 80중량%이상 결합 함유하는 중합체이며, AN과 공중합 가능한 단량체로서는 아세트산비닐, 아크릴아미드, 아크릴산 및 그 에스테르류, 메타크릴산 및 그 에스테르류, 염화비닐, 염화비닐리덴, 브롬화비닐등의 할로겐 함유단량체류, 메탈릴술폰산소오다, 스티렌술폰산 소오다등의 술폰산기 한유단량체류 등을 들수가 있으나 AN과 공중합할 수 있는 한 상기 단량체에 한정되는 것은 아니다.

이러한 AN계 중합체를 용해하여 방사원액을 제조하기 위하여 사용되는 무기계용매로서는 질산, 로단염, 염화아연 등의 무기화합물의 수용액을 들 수가 있다.

이러한 AN계 중합체를 무기계용매에 용해하여 이루어진 방사원액은 30℃에서 40 내지 200포이스의 점도 특성을 지닌 것을 채택할 필요가 있으며, 이러한 범위내에 점도를 지닌 방사 원액을 채택하므로써 노즐 내압성등의 문제없이 투명성, 발색성에 뛰어난 섬유를 제조할 수 있음과 동시에 본발명에서 규정하는 잔여의 구성요건과 더불어 본발명의 목적으로 하는 뛰어난 촉감을 지닌 이형단면 아크릴계섬유를 제조할 수가 있다. 또 이 방사원액의 온도로서는 40 내지 70℃의 범위내의 조건을 채택할 필요가 있으며, 이러한 온도범위의 하한을 벗어나는 경우에는 고속방사시에 있어서의 가방성(可紡性)에 문제가 생기며, 또 상기 온도범위의 상한을 초과할 경우에는 응고시에 보이드를 형성하여 투명성 및 발색성이 뛰어난 섬유를 제조할 수가 없다.

또한 이러한 방사원액을 토출하는 방사 구금에 대하여는 하등 한정되는 것은 아니고, 습식방사법에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 원형공을 지닌 방사구금을 사용할 수가 있다.

다음에 상기 방사원액을 원형공 방사구금을 통하여 토출후 응고시키는 본발명의 목적달성상 특히 중요한 공정에 대하여 설명하나 이러한 응고공정은 다음과 같이 2단계로 실시 할 필요가 있다.

즉 5 내지 35중량%의 용매농도에서 -5 내지 5℃의 온도로 유지된 제1응고욕속에 d×

내지 d(d는 최종적으로 얻어지는 섬유의 단사 데니어수를 나타낸다. 이하 같음) 초간 보지하는 공적과, 그것에 이어지는 5 내지 35중량%의 용매농도에서 6 내지 40*바람직하게는 10내지 30℃의 제2응고속에 d초간 이상 보지하는 공정이다.

이와같은 본 발명에서 추장하는 조건하에 2단계로 응고시키므로써 적당한 항축력을 지닌 치밀한 스킨층과의 스킨층의 항축력 보다도 큰 수축력을 발현할 수 있는 겔 구조의 코어층을 형성시킬 수가 있으며, 이러한 응고공정에 있어서 형성하는 섬유단면구조에 유래하는 조화가 잡힌 스킨층의 항축력과 코어층의 수축력에 의하여 후속으로 습열연신공정에서 본 발명의 목적으로 하는 이형단면형상을 발현시킬 수가 있다. 또한 제1욕에 있어서의 응고시간이 d×1/4초에 미달될 경우에는 스킨층의 형상이 불충분하게 되어 코어층의 수축에 따라서 스킨층이 자유변형하기 때문에 돌기물이 있는 비원형단면섬유를 형성하고, 또 제1욕 응고시간이 d초를 초과할 경우에는 스킨층의 항축력이 지나치게 크게되어 이제는 코어층의 수축력에 의해서 이형단면섬유를 형성할 수가 없다. 또 제2욕에 있어서는 응고온도가 특히 중요하며 이러한 온도가 상한을 초과할 경우에는 투명도가 저하하여 염색시의 발색성이 뒤떨어지는 섬유밖에 얻지 못한다. 또한 스킨층의 항축력과 코어층의 수축력과의 조화를 도모한 후 제2응고시에 있어서의 응고겔사의 온도를 신속히 상승시키는 것이 바람직하며, 이러한 수단으로서는 특히 한정되는 것은 아니나 예컨대 제2응고욕액을 토출 폴리머량에 대하여 10 내지 100배량 샤워처리하는 방법을 들수가 있다.

이와 같이하여 얻어진 응고겔사는 이어서 소망에 의하여 1.01 내지 3배의 냉연신을 실시한 후 수세하고 계속해서 80℃이상의 온도에서 4배이상, 바람직하게는 5배이상 습열연신을 할 필요가 있다.

이러한 습열연신을 하는 분위기로서는 80℃이상의 온도 조건을 만족시키는 한 하등 한정된 것은 아니고 열수, 포화수증기, 과열수증기, 증기와 공기의 혼합분위기 등을 들수가 있으나 공업상 열수를 채택하는 것이 바람직하다.

또 이러한 온도가 80℃를 하회할 경우에는 연신성이 뒤떨어짐과 동시에 충분한 이형단면형상을 발현시킬 수가 없다.

또한 상기 연신은 냉연신시의 연신과를 총합하여 바람직하게는 6내지 18배 더욱 바람직하게는 8 내지 16배의 조건을 채택하는 것이 바람직하다. 이러한 연신배율이 본 발명 추장범위의 하단에 미달할 경우에는 실용상 만족할만한 물성을 지닌 섬유를 제공할 수가 없으며, 또 본 발명의 목적으로 하는 충분한 이형단면형상을 발현시킬 수가 없다.

상기와 같이 하여 제작된 섬유는 다시 보통 방법에 따라서 습열완화처리, 습열 또는 건열분위기중에서의 재연신, 권축부여(捲縮付與), 유제(油劑)처리, 건조등의 제공정을 적의 채택할 수가 있다.

상술과 같이 본발명에 추장하는 각 공정요건을 일체적으로 결합채택하므로써 원형공 방사구금을 사용하고 무기계 용매를 사용하는 습식방사법에 의해서 1.5이상 바람직하게는 2이상의 편평도를 지닌 누에고치형 내지 아몬드형단면 아크릴계섬유를 제조할 수 있는 것이 본 발명의 특기할 효과이다.

또 그 섬유단면형상에 의거한 광택성, 유연성과 함께 투명성, 발색성등의 실용성능에 있어서도 만족할만한 짐승털같은 촉감을 지닌 아크릴계 섬유를 하등 특별한 설비가 필요없이 공업적으로 유리하게 제조할 수 있는 점이 본발명의 특징적인 효과이다.

이러한 짐승털같은 촉감을 갖춘 섬유는 단독으로 또는 짐승털 혼용소재로서 그 상품가치가 현저하게 높아진 것으로 된다.

다음 실시예에 의하여 본발명을 더욱 상세하게 설명하나 이러한 실시예에 의해서 본 발명은 하등 한정되는 것은 아니다. 또한 실시예중에 표시된 %는 모두 중량기준이다.

또한 다음의 실시예에 기재하는 섬유의 투명도, 60도 경면(鏡面) 광택 및 편평도는 하기와 같이하여 측정 내지 산출한 치이다.

(1) 투명도 (%)

에틸알코올로 30℃의 굴절율을 1.504로 조정한 트리크레실포스페이트 170gr에 길이 2mm로 커트한 시료섬유 0.105gr을 분산시키고, 5cm 셀을 사용하여 420mμ의 무과율을 측정하고, 이 치를 투명도로서 표시한다.

(2) 60도 경면광택(GS₆₀)

측정에 제공되는 섬유속의 권축을 가열하에 긴장시켜 신장하고 이것을 평행으로 당겨 가지런히 하여 양단을 대지(黛紙)위에 고정시켜 6cm×4.5cm의 장방형 시료편을 준비하고, GM-5 형광택계(무라까미(上)색채 기술 연구소제)를 사용하여 JIS Z-8741에 따라 입사광선 및 반사광선을 포함하는 평면을 시험에 제공된 섬유의 축선과 일치시키고 또한 조사광선의 입사각을 섬유를 당겨 가지런히 한 방향에 대하여 60도로 되도록 광선을 조사하여 측정한다.

(8)편평도

100개의 시료섬유 각각의 단면의 최소 외접원장경과 최대내접원장경과의 비의 평균치이다.

[실시예]

AN90%, 아크릴산메틸 9.8% 및 메탈릴술폰산소오다 0.2%로 이루어진 AN계 중합체(30℃의 디메틸포름아미드중에서의 극한점도 : 1.10)를 50%농도의 로단소오다수용액에 용해하여 중합체농도가 12.0%이며 30℃에서 점도가 60포이스의 방사원액을 조정하였다.

65℃의 이 방사원액을 0.07mmψ, 50호울의 원형공을 지닌 금속제노즐로부터 0℃, 10%의 로단소오다 수용액속으로 밀어내어 1.5초간 보지한 후 30℃로 보지된 10% 로단소오다 수용액속에서 3.5초 보지한 후 2.0배의 냉연신, 이어서 수세탈 용매하고 다음에 비등수속에서 5.0배 연신하고 계속하여 건구온도/습구온도=120℃/60℃의 분위기하에서 건조시킨후 130℃의 포화수증기속에서 완화열처리를 하여 3데니어의 섬유(A)를 제작하였다.

또 제2응고욕으로서 10℃, 10% 로단소오다 수용액을 폴리머토출량의 3배량 샤워 처리한 외는 상기 방법과 마찬가지로 하여 섬유(B)를 제작하였다.

또한 제1표에 기재한 바와같이 방사원액온도, 응고욕의 온도, 농도, 보지시간을 변화시킨 이외는 섬유(B)와 마찬가지로 해서 6종류의 섬유(C-H)를 제작하였다.

또 제1응고욕속에서의 보지시간을 6초로 하고 제2응고욕을 생략한 이외는 상기 방법에 따라서 섬유(I)를 제작하였다.

또한 습열연신배율을 3.0배로 한 이외는 상기 방법에 따라서 섬유(J)를 제작하였다.

이와 같이하여 얻어진 10종류의 공시섬유(A-J)의 제특성을 측정한 결과를 제1표에 병기한다.

[제 1]

(주)^*방사구금표면으로부터 제2응고욕에 접촉하기까지의 시간을 표시함.

제1표의 결과로부터 분명한 바와같이 본발명품(A-D)에 있어서는 뛰어난 편평도 및 광택성을 지님과 동시에 강신도(强伸度), 투명도 특성에 관하여도 실용상 만족할 수 있는 수준을 유지하고 있으며 종합적으로 상품가치가 현저하게 높여진 제특성을 지니고 있는 사실이 이해된다.

Claims (1)

1. 아크릴로 니트릴계중합체를 무기게용매에 용해하여 이루어지고 또한 30℃에서 40 내지 200포이스의 점도를 지닌 40 내지 70℃의 아크릴로 니트릴계 중합체방사원액을 사용하고, 이 방사원액을 원형공방사구금을 통하여 습식방사하여 5내지 53중량%의 용매농도로 또한 -5내지 5℃의 제1응고욕속에 d×1/4 내지 d초간 보지하고, 이어서 5 내지 35중량%의 용매농도로 또한 6내지 40℃의 제2응고욕속에 d초간 이상 보지하고, 다음에 수세한후 80℃이상의 온도에서 4배이상 습열 연신하는,상기의 공정요건을 일체적으로 결합하여 1.5이상의 편평도를 지닌 섬유를 형제(形製)하는 것을 특징으로하는 이형단면 아크릴계섬유의 제조법.

   (여기서 d는 최종적으로 얻어지는 섬유의 단사 데니어수를 표시한 것임).