KR870001444B1 - Y형 단면을 갖는 아크릴파이버 및 그 제조방법 - Google Patents

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Description

Y형 단면을 갖는 아크릴파이버 및 그 제조방법

제1도 내지 제3도는 본 발명 방법에 따른 실시예와 비교실시 예에서 제조한 아크릴파이버의 단면 형태를 도시한 것이며,

제4도는 본 발명 방법에서 사용한 방사구의 단면도로서, 제4(a)도는 방사구의 바람직한 배열을 예시한 것이고, 제4(b)도는 이들 방사구의 바람직한 배열을 예시한 것이고,

제5도는 본 발명에 따라 얻은 섬유의 단면을 나타내는 사시도.

제6도는 이들 파이버로 부터 직물을 제조한 후 기계적 쇽-크로서 파이버 선단부를 쪼개어준 상태를 설명하는 개요도.

제7도는 가이드 로울러를 축조하는 흡입장치의 한 예를 도시한 것이며,

제8도 및 제9도는 각각 본 발명에 따라 제조한 파이버의 단편 확대도 및 측면 확대도(배율 : 350)이다.

제10도는 본 발명 아크릴파이버의 Y형 단면을 구성하는 한가지의 굵기 d₀, d₁및 d₂의 위치를 도시한 단면도이다.

본 발명은 Y형 단면을 갖는 아크릴파이버 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 특히 가정용 비품 및 의복에 부착시켜 촉감이 부드럽고 또 취급면에서 탁월한 아크릴파이버와 이와 같은 아크릴파이버를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 천연모피는 모피근(根)의 인접부위와 모피선단부의 양족끝에서 그 굵기가 감소하는 직립파이버들로 구성되기 때문에 이들 파이버의 평균 굵기에 비해 부드러운 감촉 효과를 얻을 수가 있다. 한편, 합성파이버를 사용해서 제조한 각종 인조 모피형태 직물들이 옛날부터 판매되어 왔었다. 그러나 이들 제품에서 사용된 합성파이버들은 각각 그 전체길이를 통해서 균일한 굵기로 되어 있기 때문에, 사용한 합성파이버를 천연모피의 파이버와 동일한 섬도(纖渡)의 경우에도 이들 제품은 거칠고 또 딱딱한 촉감을 갖게 된다. 따라서 인조모피 형태 제품들은 천연모피에 비해 촉감면에 있어 크게 뒤지고 있다.

전술한 바와 같은 모피 형태 제품의 결점을 해소하기 위한 시도로서 두 가지 방법(일본국 특개소 55-16906호 및 동 56-134272호)이 제안된바 있다. 이들 방법중 하나의 방법은 합성파이버, 특히 폴리에스터파이버를 파일(pile)로 사용해서 이 파일파이버들의 양쪽 선단부를 가수분해시켜 굵기를 감소시키기 위해 이들 선단부를 알카리 수용액에 침지시켜 직물을 제조하는 방법이며, 다른 하나의 방법은 파이버 속(束)의 한쪽 선단부를 가수분해성 수용액에 침지시켜서 선단부를 뾰족하게 만드는 방법이었다.

화학약품의 수용액으로 침지 처리하기 때문에, 이들 두 가지 방법은 모두 직립파이버의 양쪽 선단부 두께를 감소시키는 정도를 조절하기가 어렵고, 이 처리 조작은 배치식으로 밖에 행할 수 없다는 제한을 받게 되며, 또 처리 조작 효율이 낮다는 점에서 산업화 과정에서 문제점을 발생시켰다. 전술한 두 가지 방법들을 아크릴파이버에 사용하는 경우 또한 산업적으로 용이하게 사용할 수 있는 용매의 제한을 받게 되며, 또 사용한 용매의 회수가 매우 어려운 결함이 따르는 것이다.

Y형의 특수 단면을 갖는 파이버에 관한 성행 기술로서는, 일본국 특개소 55-103311호 등, 문헌에 각종 형태의 파이버가 제안된바 있으나, 이들 파이버는 본 발명의 목적을 충족시키는데에는 불충분하다.

본 발명의 목적은 동물모발의 단면구조와 가까운 새로운 단면구조를 갖는 아크릴파이버를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 이같은 아크릴파이버를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따라 50% 중량 이상의 아크릴로 니트릴을 함유하는 아크릴 중합체로 구성된 Y형 단면을 갖는 아크릴파이버에 있어서, Y형 단면이 완전히 3개의 직사각형으로 구성되며, 이 각각 구성된 직사각형의 중앙부, 내측부 및 외측부의 굵기가 각각 d₀, d₁및 d₂로 표시되는 경우 d₁/d₀및 d₂/d₀의 비율이 각각 0.95 내지 1.05범위에 있음을 특징으로 하는 Y형 단면의 아크릴파이버가 제공되며, 또한 이같은 아크릴파이버를 제조하는 방법이 제공된다.

본 발명에서 사용되는 아크릴 중합체로는 50 내지 98 중량%의 아크릴로니트릴과 이 아크릴로니트릴과 공중합 가능한 50 내지 2중량%의 기타 불포화 단량체와의 공중합체가 바람직하다. 이와 같은 단량체의 예로써는 아크릴산, 메타크릴산, 이들 산류의 유도체, 비닐아세테이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 비닐리덴클로라이드, 비닐클로라이드와 나트륨 비닐 벤젠 술포네이트 및 나트륨 메탈릴 술로네이트와 같은 이온성 불포화 단량체를 들 수가 있다. 그러나 본 발명에서 사용되는 불포화 단량체들은 단지 상기한 이들 예에만 한정되는 것은 아니다.

아크릴중합체의 습식스피닝에 사용되는 용매는 디메틸포름아미드, 티메틸아세트아미드 디메틸설폭사이드 또는 그 유사체와 같은 유기용매이어야만 한다.이는 질산 또는 무기염과 같은 용매로서는 직선으로 구성된 샤아프(Sharp)한 외관을 갖는 파이버 단면을 얻기가 어렵기 때문이다.

방사 공급액(spinring feed solution)의 점도는 아크릴파이버 제조시에 통상 사용하는 바와 같이 50℃에서 200 내지 500포이즈가 바람직하며, 또 공급액의 농도는 22 내지 30중량%, 바람직하게는 24 내지 28중량% 범위가 산업적으로 적합하다.

본 발명 아크릴 파이버를 제조하기 위해 사용되는 방사노즐내의 방사구는 각각 완전히 3개의 직사각형으로 구성되는 Y형 단면을 갖고 있다. 이 방사구의 치수는 목적으로 하는 파이버 데니어에 따라 적당히 선정할 수 있으나, Y형 단면을 구성하는 3개 직사각형 중 1개 이상 직사각형의 긴변과 짧은 변의 길이가 각각 0.165 내지 0.30mm 및 0.09mm이고 또 짧은변에 대한 긴변의 길이의 비율이 방사구 설계 기술상의 제약과 공급액 방출의 안정성을 감안해서 3 : 1이상 또 바람직하게는 6 : 1미만이 되어야 한다는 점이 중요하다. 전술한 수치 중 어느것이 하한치보다 적은 경우에는 목적으로 하는 Y형 단면을 갖는 파이버를 얻는다는 것이 어렵게 되며, 또 전술한 수치중 어느것이 상한치를 크게 벗어나는 경우에는 필라멘트 파열이 발생되기 쉽게 됨에 따라서 안정된 방사 진행이 불가능하게 된다.

이들 방사구를 통해 방사시킨 필라멘트의 응집체들은 일반적으로 필라멘트 단면 형태 때문에 많은 양의 수분을 동반하는 경향이 있게 된다.

이같은 방향을 방지할 목적으로 방사구는 제4(b)도에 도시 한바와 같이 다음열(列)에서는 뒤집은 형태, 즉 180도 각도를 회전시킨 형태로 해서 수직열로 배열해주는 것이 바람직하다.

방사 조건중에는 스피닝 드래프트(spinning draft)특히 중요하다. 아크릴로니트릴 기존 중합체의 습식방사기간줄파이버 단면의 형태는 스피닝 드래크트와 응고욕 조성물에 따라 변화한다. 직선으로 구성된 샤아프한 외관을 갖는 Y형 단면을 얻기 위해서는 전술한 바와 같이 유기용매 수용액계의 응고액을 사용하고 또 스피닝 드래프트가 1.1 내지 1.8 범위내이어야만 한다.

스피닝 드래프트가 1.1 미만인 경우는 파이버 단면이 변형되어 본 발명에서 목적하는 파이버를 얻을 수가 없게 된다. 스피닝 드래프트가 1.8을 초과하는 경우에는 목적으로 하는 Y형 단면의 파이버를 얻을 수 있아나, 필라멘트 파열이 발생되기 쉽게 됨으로서 안정된 방사진행을 불가능하게 만든다. 응고액중 유기용매 함량은 20 내지 55중량%, 바람직하게는 25 내지 45중량%이고, 또 수분함량은 45 내지 80중량% 바람직하게는 55 내지 75중량%이다. 즉, 응고액은 저유기용매 농도형인 것이 사용된다.

이같이 하여 얻은 필라멘트를 열수중에서 세척해 주면서 연신율 1.5 내지 7.0으로 연신한후 건조시킨다.

건조는 공지된 조건하에서 진행시킬 수 있다.

본 발명 방법에서 방사 필라멘트에 함유된 수분의 량은 필라멘트 중량의 300 내지 310중량%로써, 매우 많기 때문에 이 필라멘트를 건조시키기 이전에 직경이 작은 가이드로울러로서 압착하고 또 바람직하게는 연속 배열한 배출기로서 흡입처리해줌으로서 함유수분의 량을 250중량% 또는 그 이하로 감소시켜 준다. 이같은 처리는 건조 단께에서 걸리게 되는 부하를 가볍게 해주는 효과가 있다. 이같은 목적으로 제7도에 도시한 바와 같이 흡입구 또는 흡입슬릿을 구비한 직경 15 내지 30mm의 비교적 가는 가이드로울러를 배열하는 것이 바람직하다.

세척과 동시에 연신시킨후에 응집체 형태의 필라멘트는 추가로 110 내지 150℃ 장력하의 가열 로울러상에서 연신울 1.1 내지 2.0으로 건조-고온 연신을 행해주고, 또 이어 포화스팀중에서 응력완화 처리를 행해주는것이 바람직하다. 이같이 함으로서 직립파일을 갖는 인조모피 형태 직물용으로 적합한 목적 파이버를 얻게 된다.

파일직물을 제조한 후에 기계적 쇽크를 가해 이들 파이버를 그 선단부에서 쪼개주는 경우에 전술한 건조-고온 연신이 분할성을 개선하는데 효과적으로 작용한다.

전술한 바와 같이 d₀, d₁및 d₂가 각각 구성된 각개 직사각형의 중앙부, 내측부, 및 외측부의 굵기를 나타내는 경우 d₁/d₀및 d₂/d₀의 비율이 각각 0.95 내지 1.05범위 이내인 완전히 3개의 직사각형으로 구성되는 Y형 단면을 갖는 본 발명의 목적 아크릴 파이버를 제조할 수가 있다.

이후 조립공정에서 이들 파이버는 분할을 15 내지 50으로 부분적(선단부에서)으로 분할하게 되며, 이와같이 하여 얻은 파일 파이버는 파이버 근(根) 부위에서는 Y형 단면을 그대로 유지하게 된다.

따라서 이 제품은 파일 파이버의 일부가 분할되어 그 선단부분에서 보다 미세한 직사각형 단면을 갖게되기 때문에 고탄성 및 내압착성을 유지하게 되며, 또 부수적으로 부드럽고 유연한 촉감을 갖게 된다.

본 발명은 다음실시예로서 보다 상세히 설명될 수 있다. 다음의 모든 실시예에서 부와 %는 중량을 기준으로 하였다.

[실시예 1]

92.7%의 아크릴로니트릴, 7.0%의 비닐아세테이트, 및 0.9%의 나트륨 메탈린술포네이트로 구성되는 공중합체를 디메틸 포름아미드에 용해시켜서 용해 고형물 농도 24% 및 50℃에서의 점도 450포 이즈를 갖는 방사공급액을 제조하였다. 이 공급액을 각각 3개의 직사각형(0.16mm×0.05mm)으로 구성된 Y형 단면을 갖는 1000개의 방사구가 구비된 방사노즐을 통해서 0.5 내지 2.2의 각기 다른 스피닝 드래프트에서 40℃의 30% 디메틸아세트아미드 수용액중으로 방출시켰다. 수득된 필라멘트를 열수중에서 2 내지 4의 연신율로서 연신시킴과 동시에 열수로 세척하였다.

스피닝오일을 사용한 후에, 연신 필라멘트들을 140℃ 가열로울러상에서 건조시키고 또 계속해서 이 로울러와 150℃ 가열로울러사이에서 연신을 1.5로서 건조 가열 연신을 행하였다. 이어서 이 필라멘트를 2.8kg/㎠의 포화스팀중에서 응력완화를 위한 처리를 행해서 15데니어/필라멘트 크기의 필라멘트를 수득하며, 또 이를 크림프가 없이 연신율 1.2로서 180℃ 가열로울러 사이에서 추가로 연신한후 이어 152mm길이의 파이버로 절단하였다.

스피닝 드래프트와 파이버 단면 형태와의 관계를 표 1 및 제1도에 수록하였다.

이들 결과는 파이버 단면 형태는 Y형이고 또 스피닝 드래프드가 1.1 내지 1.8 범위내인 경우에 샤아프한 외관을 갖는다는 사실을 지적하고 있다. 1.0 미만의 스피닝 드래프트는 파이버 단면을 변형시키게 되며, 또 1.8을 초과하는 스피닝 드래프트는 샤아프한 외관을 갖는 단면의 파이버를 얻을 수는 있으나, 방사 작업성이 나빠지는 결과를 초래하였다.

이와 같이 하여 얻은 파이버를 사용하여 직물을 만들었으며, 통상의 방법으로 처리하였다. 이들 직물 표면을 주사(走査) 전자 현미경으로 관찰한 결과 파이버 분할율 5%까지의 직물은 취급이 용이하였으나, 거칠고 딱딱한 감촉을 나타내었고, 또 파이버 분할율 20% 또는 그 이상의 직물은 취급이 용이하고 유연성(stiffness)이 좋으며, 또 이에 부가해서 촉감이 부드럽고 또 감촉이 우수하였다.

이들 직물의 특성을 표 1에 수록하였다.

분할율은 카아드를 통해 시료파이버를 5회 통과시키고 또 확대경을 통해 파이버의 분할정도를 관찰한 후 이어 계산해서 결정하였다.

제8도는 가동번호 3의 파일파이버의 단면을 도시한 주사 전자 현미경 사진(배율 350)이다.

제9도는 그 선단부분을 쪼개기 위해 처리한 가동번호 3파이버의 측면을 도시한 주사 전자 현미경(배율 350)이다.

[표 1]

[실시예 2]

스피닝 드래프트를 1.3로 고정하고 또 방사액과 응고액(방사액중에 사용한 것과 동일한 용매의 수용액)중의 용매를 변화시킨것 이외에는 실시예 1의 방법을 따라 아크릴파이버를 제조하였다.

이들 결과로 부터 디메틸 아세트아미드, 디메틸포름아미드와 그 유사체와 같은 유기 용매들로는 샤아프한 외관을 갖는 Y형 파이버 단면을 수득할 수 있었음에 반해서 질산 및 염화아연과 같은 무기용매로서는 변형된 Y형 파이버 단면을 수득하게 됨을 알 수 있다.

[표 2]

[실시예 3]

60부의 아크릴니트릴, 38부의 비닐리덴 클로라이드와 2부 나트륨 메탈린 술포네이트의 통상적인 산화환원 중합반응에 의해서 고유점도 0.180을 갖는 중합체를 전체 단량체를 기준해서 80% 수율로 제조하였다.

이 중합체를 디메틸 아세트 아미드에 용해시켜서 용해고형물 농도 26%이고, 또 50℃에서의 점도 200포이즈인 방사공급액을 제조하였다. 이 공급액을 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 방사노즐을 통해서 디메틸아세트 아미드 수용액중으로 방출시켜서 10데니어/필라멘트 크기의 파이버를 수득하였다. 이들 파이버로서 통상방법에 따라 모피형태 직물을 제조하였다. 수득된 직물은 방염성, 취급성이 우수하고 유연성이 좋고 촉감이 부드럽고 또 감촉이 탁월하였다.

[실시예 4]

스피닝 드래프트를 1.3으로 고정하고 또 방사구의 Y형 단면을 형성하는 3개 직사각형 각각의 짧은변에 대한 긴변의 길이비(比)를 2 : 1 내지 7 : 1로 변화시킨것 이외에는 실시예 1의 방법을 따라서 15데니어/필라멘트 크기의 파이버를 제조하였다. 수득된 파이버의 단면 형태는 표 3 및 제 3도와 같다.

이들 결과는 짧은변에 대한 긴변의 길이비가 2 : 1 내지 7 : 1의 범위인 경우, 생산된 파이버는 Y형 단면을 갖게 되며, 이 비율이 3 : 1 내지 5 : 1의 범위인 경우, 분할성 또한 우수하고, 이 비율이 3 :1 보다 적은 경우 분할성이 열등하게 되며, 또 목적하는 직물을 얻을 수 없고, 또 이 비율이 7 : 1을 초과하는 경우 분할성은 우수하지만 방사직업성이 떨어지게 된다는 사시을 지적하고 있다.

[표 3]

[실시예 5]

스피닝 드래프트를 1.3으로 고정하고, 또 방사 연신 및 세척처리한 응집체 형태의 필라멘트에 함유된 수분을 필라멘트 건조단계는 이승하기 이전에 액체제거 흡입 슬릿을 구비한 직경 20mm의 가이드로울러를 사용하여 섬유 속(束)에 묻어 있는 수분을 제거하는것 이외는 실시예 1의 방법과 똑같은 방법에 의해서 아크릴파이버를 얻는다.

이 경우 필라멘트에 함유된 수분함량을 표 4에 수록하였다. 필라멘트 속(束)은 액체 제거 흡입슬릿을 구비한 바아 가이드 로울러에 의하여 수분이 짜여져 필라멘트의 수분함량이 감소되어지게 되는 것이다.

따라서 이 공정은 건조단계에서 걸리게 되는 부하를 경감시켜 주는데 효과적임을 알수 있다.

[표 4]

[실시예 6]

스피닝 드래프트를 1.3으로 고정하고, 또 방사구가 수직열을 형성하되 열이 바뀜에 따라 서로 거꾸로 뒤집은 배열형태로 된 방사구금을 사용한 것 외는 실시예 1의 방법과 똑같은 방법에 의해서 아크릴파이버를 얻는다.

이 경우, 방사구의 수직열의 배열형태와 필라멘트에 함유된 수분함량과의 관계를 표 5에 수록하였다.

방사구가 수직열을 형성하되 열이 바뀜에 따라 서로 거꾸로 뒤집어 높은 배열형태로 된 방사구금을 사용하는 것이 방사구가 수직열을 형성하되, 열이 바뀜에 따라 서로 거꾸로 되지 않은 배열형태로 된 방사구금을 사용한 경우보다 필라멘트에 함유된 수분의 량을 적게하는 결과를 얻을 수 있다.

따라서 건조 단계에서 걸리게 되는 부하를 경감시켜 주는데 효과적임을 알 수 있는 것이다.

[표 5]

전술한 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 아크릴 파이버는 인조모피용으로 유용한 것이다.

Claims (6)

1. 50중량% 이상의 아크릴로니트릴을 포함하는 아크릴 중합체로 구성되는 Y형 단면을 갖는 아크릴파이버에 있어서, 이 Y형 단면이 완전한 세개의 직사각형으로 구성되며, 또 이들 각개 구성 직사각형의 중앙부,내측부 및 외측부의 굵기가 각각 d₀, d₁및 d₂로 표시되는 경우, d₁/d₀및 d₂/d₀의 비율이 각각 0.95 내지 1.05범위 이내임을 특징으로 하는 Y형 단면을 갖는 아크릴 파이버.
2. 제1항에 있어서, 이 Y형 단면을 구성하는 세개가지의 직사각형중 한개가지 이상이 긴변길이/짧은변 길이 비율이 3 : 1 이상임을 특징으로 하는 Y형 단면을 갖는 아크릴파이버.
3. 제1항에 있어서, 아크릴 중합체가 48중량% 까지의 비닐리덴 클로라이드를 함유함을 특징으로 하는 Y형 단면을 갖는 아크릴파이버.
4. 50중량% 이상의 아크릴로닐트릴을 함유하는 아크릴중합체를 22 내지 30중량% 농도로 용해시키고, 또 점도 200 내지 500포이즈를 갖는 유기용매 용액을 스피닝 드래프트 1.1 내지 1.8로서 각각 완전한 3개 직사각형으로 구성된 Y형 단면을 갖는 방사구를 통해 유기용매와 물로 구성되는 응고액중 방출시키고 또 이같이 해서 얻은 필라멘트를 세척한후 연신시키는 단계로 구성됨을 특징으로 해서 완전한 3개의 직사각형으로 구성되는 Y형 단면을 갖고, 또 이 각개 구성 직사각형의 중앙부, 내측부 및 외측의 굵기가 각각 d₀, d₁및 d₂로 표시하는 경우, d₁/d₀및 d₂/d₀의 비율이 각각 0.95 내지 1.05범위 이내인 Y형 단면을 갖는 아크릴파이버를 제조하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 방사, 연신 및 세척처리한 응집체형태의 필라멘트의 함유된 수분을 이들 필라멘트를 건조단계로 이승하기 이전에 액체 제거 흡입공 또는 흡입슬릿을 구비한 직경 15 내지 30mm의 가이드 로울러를 사용해서 제거함을 특징으로하는 Y형 단면을 갖는 아크릴파이버의 제조방법.
6. 제4항에 있어서, 수직열(列)로 직선 정열되는 방사구 배열을 열이 바뀜에 따라 180도 회전시켜 배열시킴을 특징으로하는 Y형 단면을 갖는 아크릴파이버의 제조 방법.

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