KR880000293B1 - 텍스쳐드 나일론 -6 필라멘트 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

텍스쳐드 나일론 -6 필라멘트

제1도는 단면주위를 따라 특수한 구정상환구조를 나타내는, 선행기술의 권축 나일론 -6연속 필라멘트의 두 단면도이다.

제2도는 제1도에 나타난 선행기술 필라멘트의 특징인 구정상환구조가 전혀 나타나지 않는 본 발명에 의한 권축 나일론 -6연속 필라멘트의 두 단면도이다.

본 발명은 일반적으로 텍스타일, 방사, 가연, 및 합연(twining)에 관한 것이다. 특히 본 발명은 권축된 연속 나일론 -6 필라멘트에 관한 것이다.

대부분의 텍스타일 제품은, 두가지 중요한 작용특성 즉 보호 및 단열성이 필요하며, 이들 두 특성은 제품의 적절한 벌키성에 의하여 충족될 수 있다. 일반적으로, 텍스타일 제품의 기본적인 구성 요소는 섬유 또는 필라멘트이기 때문에 벌키성 제품은 벌키성 섬유 또는 필라멘트로 제조되어야 할 것이다.

그 결과로서, 텍스쳐가공 또는 권축가공에 의해 섬유 또는 필라멘트, 특히 예를 들면 나일론 -6와 같은 폴리아미드로부터 인조 섬유 또는 필라멘트에 고도의 벌키성을 부여하기 위하여 수년간 상당한 연구가 이루어져 왔다. 본 발명은 개선된 권축연속 나일론 -6필라멘트에 관한 것이다.

발명가들이 알고있는 가장 밀접한 선행기술은 하기와 같다 :

1. 브린(Breen)등의 미합중국 특허 제3,186,155호는

(a) 필라멘트 전길이를 통한 S 및 Z으 교호꼬임면;

(b) 꽁임전간의 임의의 꼬임수;

(c) 필라멘트 전길이를 통한 임의의, 연속적으로 변화하는 꼬임가; 인치당 임의의 꼬임 반전수; 적어도 평균 5도의 꼬임각을 갖는, 인치당 적어도 하나의 S꼬임 및 적어도 하나의 Z 꼬임을 갖는 나일론 -6필라멘트와 같은 단일 성분 합성 유기 필라멘트를 기술하고 있다.

2. 마틴(Martin) 등의 미합중국 특허 제4,096,226호는 브린 등의 미합중국 특허 제3,186,155호에 기술된 것과 유사한 권축 나일론 -6필라멘트의 제조방법을 기술하고 있다. 그러나 마틴의 특허방법은 브린의 특허방법과 대조해볼 때 통합된 방법으로서, (a) 용융방사 ; (b) 연신단계를 거친 후 연신 필라멘트의 신장율이 20 내지 35%가 될 정도의 연신비로 방사 필라멘트의 연신 ; 및 (c)에어제트 방법에 의하여 분당 800 내지 3,000m의 속도로 연신필라멘트의 텍스쳐가공(이때 상기 필라멘트의 온도는 텍스쳐가공 전 50 내지 180℃임)을 연속적으로 수행하는 단계를 포함한다.

3. 오카다(Okada) 등의 미합중국 특허 제3,975,484호는 마틴 등의 미합중국 특허 제4,096,226호에 기술된 것과 다소 유사한 방법에 의하여, 브린 등의 미합중국 특허 제3,186,155호에 기술된 것과 유사한 권축 나일론 -6필라멘트의 제조방법을 기술하고 있다.

비원형 단면 폴리아미드 필라멘트는 용융방사하고 냉각시킨 다음 유제 처리한다. 그 후 필라멘트는 분당 약 200m 이상의 원주 속도를 갖는 피이드롤 (food roll)을 통과하며, 표면온도가 약 170°내지 250℃의 범위내에서 유지되는 가열체와 약 80°내지 160°의 접촉각으로 접촉되게 통과한다. 이러하여 필라멘트는 한면만 가열 및 연신되기 쉬위며, 그 때문에 필라멘트는 약 200 내지 350℃ 온도범위의 스팀이 공급되는 스팀제트 권축기 (Steam jet crimper)를 통과한다.

4. 테이진 리미티드(Teijin Limited)의 영국 특허 제1,565,007호는, 개개의 필라멘트가 소정의 비율로 α- 형결정도와 결합되는 γ - 형결정도를 나타내는 내부 미세구조를 갖는 나일론 -6멀티필라멘트 사를 기술하고 있다. 특히 사중의 개개 필라멘트는 각각 최소 0.045의 복굴절, 최대 0.8 데니어 및 특정식을 만족시키는 x - 선 회절강도비를 갖는다.

상기 특허들에는 필라멘트 제품은 분광하에서 단면을 관찰할 경우 단면 주위를 따라 어떠한 특유의 구정상 환 구조를 형성하지 않는 것으로 기술되어 있지 않다. 구정상 환은 통상적으로 비 구정상 핵으로 분산전이성을 갖는다. 구정상 환의 깊이는 통상적으로 약 10 내지 약 20μ으로서 다양하다.

선행기술에서는 전혀 제시된바 없는, 본 발명의 권축 나일론 -6연속 필라멘트는 분광하에서 단면을 관찰할 경우 구정상 환 구조가 전혀 나타나지 않는다. 그러한 구정상 환 구조가 없는 결과, 상기 필라멘트는 그 밖의 동일 조건하에서 입수가능한 선행기술 필라멘트보다 더 많은 광택성을 나타낸다. 따라서 섬유제조업자는 광택에 전혀 손상을 주지 않고 카페트와 같은 섬유 구조물내의 벌키성 및 피복성을 증가시킬 수 있다.

광택에 전혀 손상을 주지 않고 제조된 섬유 구조물내의 벌키성과 피복성을 증가시키는 텍스타일 섬유를 제공하기 위하여, 본 발명은 분광하에 단면을 관찰한 경우 단면 주위를 따라 구정상환 구조를 나타내지 않는, 권축 나일론-6연속 필라멘트를 제공한다.

상술한 본 발명의 주요목적 및 장점을 더욱 완전히 이해하기 위해서는, 하기에 기술되는 바람직한 실시태양의 상세한 설명을 참조해야 할 것이다. 이 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 이해하여야 한다.

도면에 관하여 설명하면, 제1도는 분광하에 현미경으로 관찰하였을 때의 두 단면으로 나타나 있는, 선행기술의 유용한 권축나일론-6연속 필라멘트(1)을 나타낸다. 특유의 구정상 환(2)이 단면의 주위를 따라 관찰된다. 또한 단면내에서 이산화 티탄과 같은 무광택제의 소립자(4)가 관찰된다. 구정상 환(2)은 정상 조건하에서는 관찰되지 않지만 분광하에서는 관찰되는 다수의 개개 부분구정(3)으로 구성된다. 여기에 도시한 필라멘트는 약 2 내지 3의 변형비(modification ratio)를 갖는다. 즉, 이러한 필라멘트 형태는 통상적으로 "삼각형(trilobal)"이라고 한다.

구정상 환 구조의 유무 및 변형비를 측정하기 위하여, 다음 방법이 사용된다. 필라멘트 또는 사 샘플을 적합한 매립제 내에 넣는다. 그의 얇은 부분을 마이크로 톰으로 절단한다. 그후 이 단면의 광현미경 사진을 얻고, 다음식에 의하여 템플레이트(template)를 사용하여 변형비(MR)를 계산한다.

여기에서, D₀는 단면에 대한 외접원의 직경이고, D₁은 단면내의 내접원의 직경이다.

주변 환의 유무는 분광(위상차 또는 암시야도 사용할 수 있음)하에서 단면을 육안 관찰하므로써 결정된다. 또한 이러한 조건하에서도 광현미경사진을 얻을 수 있다.

제2도는 분광하에서 현미경으로 관찰하였을 때의 필라멘트 두 단면을 나타내는, 본 발명에 따른 권축나일론-6연속 필라멘트의 한 태양(5)를 도시한다. (6)에서 보는 바와같이 단면 주위를 따라 어떠한 구정상 환도 관찰되지 않는다. 단면내에서 이산화 티탄과 같은 무광택제의 소립자(4)가 관찰된다. 또한 여기서 도시된 필라멘트는 상술한 바와 같은 약 2 내지 3의 변형비를 갖는다. 즉, 그 형태는 통상적으로 "삼각형"이라고 한다.

확실히, 본 발명에 따른 필라멘트내에 이산화 티탄과 같은 무광택제가 존재하는 것은 필수적이지 않다.

본 발명에 따른 필라멘트가 실제로 어떠한 무광택제도 함유하지 않는 경우에 선행기술 보다 우수한 이점이 얻어진다. 더우기, 약 2 내지 3의 변형비가 유리하게 사용되더라도, 선행기술 보다 우수한 이점이 얻어지는 조건하에서 본 발명에 따른 필라멘트는 다른 단면 형태도 가질 수 있다. 즉, 동일한 정도의 권축, 또는 실제로 포화수준 이하의 양인 동일한 정도의 무광택제, 또는 동일한 단면형태를 갖는 선행기술의 기타 상응하는 필라멘트와 비교할 경우, 본 발며의 필라멘트는 가시적으로 또는 숙련가들에게 공지된 다수의 표준 광학적 방법에 의하여 측정되는 바와 같이 고 광택성을 갖는다.

당해분야의 숙련가들에게 공지된 바와같이, 실제로 어떠한 무광택제도 함유하지 않는 본 발명에 따른 필라멘트는 대단히 높은 광택성을 나타내는 것으로 간주된다. 고광택성이 바람직하지 않은 경우, 당해분야의 숙련가들에게 공지된 무광택제중의 하나가 사용될 수 있다. 이들은 이산화 티탄, 황화아연, 탄산칼슘, 유리입자 등과 같은 통상의 비착색 무광택제 및 충진제 뿐만 아니라 착색 무광택제도 포함한다. 이들은 압출 및 방사도중 또는 그 이전에 용융 나일론-6 중합체에 첨가되거나 압출 및 방사이전의 염색 공정중 칩 형태로 나일론-6 중합체에 첨가되는 유기 및 무기안료와 염료를 포함한다. 이산화 티탄을 사용하는 경우, 이산화 티탄은 유리하게는 약 0.1중량% 이하의 양으로 존재한다.

본 발명의 권축 나일론-6연속 필라멘트느 유리하게는 적어도 8%의 탱크 벌크성 및 적어도 5데니어를 갖는다. 이러한 조건하에서 상기 필라메트는 오늘날의 시장에서 바람직한 다수의 섬유구조물의 제조용으로서 특히 적합하다. 탱크 벌크성은 먼저 약 0.0003g/dtex(L₂) 및 0.09g/dtex(L₁)의 두 하중하에서 각각 비등수로 처리된 섬유타래의 길이 변화를 측정함으로써 결정된다. 탱크 벌크성은 다음식을 상용하여 계산한다 :

더우기, 본 발명에 따른 권축 나일론-6연속 필라멘트가 약 2 내지 3의 변형비 및 약 5 내지 25 데니어를 갖는 경우 특히 유익한 결과가 얻어진다. 이러한 조건하에서, 본 발명에 따른 필라멘트를 사용하면 우수한 특성을 갖는 카페트를 제조할 수 있다.

분광하에서 단면을 관찰할 경우 단면 주위를 따라 구정상 환 구조를 나타내지 않는 것 외에도, 적어도 5 데니어를 갖는 본 발명에 따른 권축 나일론-6연속 필라멘트는 다른 중요한 형태적 특징 즉, 비열처리, 비염색된 권축 필라멘트 물질상에서 측정한 바와같이, γ-형 나일론-6대 α-형 나이론 6의 비가 적어도 1 : 1 및 때때로 약 3/1 내지 3.5/1인 특징을 가지고 있음이 발견된다. 이것은 동일 처리조건하에서 유용한 선행기술제품의 경우 γ형 대α형의 비가 약 3/1 내지 3.5/1인 것과 비교된다. 그러나, 본 발명의 권축 필라멘트 물질을 열고정한 후에는 α-형이 유리하다. 그러한 현상은 본 발명의 전체적인 필라멘트구조의 많은 부분이 열고정중 재배열되어, 선행기술 제품에서 얻어지는 것 이상으로 열고정 효율이 증가한다는 것을 분명히 입증해준다. 상술한 결정도 비를 측정하기 위하여, 샘플의 수평적인 X-선 회절 패턴을 측정하고 12°내지 30°의 2θ를 연속적으로 기록한다. α결정형태는 2θ=20.0°내지 20.5°에서 피이크를 가지며 2θ=23.2°내지 24.0°에서 또 다른 피이크를 가진다. 유사(pseudo) 감마형태는 약 2θ=21.2°에서 단일 피이크를 가진다. 곡선을 관찰하므로써, 특정한 결정형태의 상대적인 우세를 결정할 수 있다. γ-형 나일론-6대 α-형 나이론 6의 비를 갖는 본 발명에 따른 제품은 실제로 어떠한 무광택제도 함유하지 않은 경우, 또는 이산화 티탄과 같은 무광택제가 약 0.1 중량% 이하량으로 함유되는 경우에 특히 바람직하다. 더우기 약 2 내지 3의 변형비가 매우 유리하며, 탱크 벌크성은 전술한 바와 같이 적어도 약 8%가 매우 유리하다.

본 발명에 따른 필라멘트는 예를 들면 본 발명에 따른 다른 필라멘트와 함께 배합된 멀티 필라멘트사로 사용할 수 있으며, 이 멀티필라멘트사는 당해분야의 숙련가들에게 공지된 표준 기술을 사용하여 교착(interlace) 및/또는 가연시켜 우수한 특성을 갖는 카페트, 가구용 직물 및 기타섬유 구조물을 제조할 수 있다.

본 발명의 목적 및 장점은 다음의 실시예에 의하여 더욱 잘 이해될 수 있다.

[실시예 1]

96 내지 98%의 황산에서 측정한 상대점도가 2.96이며 0.01% 미만의 이산화 티탄을 함유하는 나일론-6칩을 압출기 내에서 용융시키고, 99개의 불규칙형태의 구공을 가진 두개의 방사구금을 통하여 265°의 온도에서 방사구금당 분당 335g의 토출량으로 각각 방사하여 두개의 99 필라멘트사 가닥을 형성시킨다. 방사된 필라멘트를 약 12℃ 에서 직교기류로 급냉시키고, 실질적으로 물을 함유하지 않는 폴리 알콜실화 알코올을 포함하는 방사유제로 처리한다. 섬유는 1 1/2% 예비 신장되며, 45℃로 예비 가열되고, 분당 2,119m의 속도로 3.25배 신장되며 165℃로 열처리된다.

연신된 사가닥을 미합중국 특허 제3,908,248호에서와 같이 열풍 텍스쳐가공기(Hot air texturizer)내에서 권축시키고, 진공에 의하여 공기를 이동시키는 회전 냉각체상에 부착시킨다. 상기 체는 분당 45m의 속도로 이동한다. 사가닥은 냉각 체상의 마개 형태로부터 냉 고데트쌍에 의해 생긴 분당 1,732m의 속도로 풀린다. 그후 사를 통상의 에어 젯트 내에서 교착시키고, 200파운드의 장력하에 더블컵 와인더(double cup winder)상에서 권취한다. 분광하에 현미경으로 관찰한 경우 섬유 단면의 주위를 따라 구정상 환 구조가 발견되지 않는다. 제조된 섬유의 일부는 통상의 스케이스 염색조작으로 처리되어, 우수한 균일성 및 벌키성/피복성을 나타낸다. 다른 섬유는 통상적으로 케이블되고 연속적으로 열고정, 터프팅 및 염색되어 우수한 주택용 카페트로 제조된다.

상기 섬유는 하기와 같이 벌크된 연속 필라멘트(BCF) 제품과 공통된 물리적 성질을 나타낸다.

광택 : 우수함, Dtex : 1990, 강도 : 2.3g/dtex, 파열신도 : 40%, 탱크벌크성 : 10.2%, 염색성 : Acid Red 내에서 피스(piece) 염색가능 ; Ortalon Blue G 내에 현저한 줄무늬 부재, 필라멘트 변형비 : 2.5

[실시예 2]

실질적으로 실시예1과 상응하는 방법을 사용하며, 하기 특성을 갖는 제품을 얻는다.

광택 : 우수함, Dtex : 1430, 필라멘트의 변형비 : 2.5, 탱크벌크성 : 11%, γ-형 나일론-6대 α-형 나이론 6의 비 : 3.5/1, 염색성 : Acid Red 내에서 피스 염색가능 ; Ortalon Blue G 내에 현저한 줄무뉘 부재.

이 섬유를 열고정시킨 후, α-형 나이론-6가 우세한 것으로 결정된다.

본 발명에 따른 권축 나일론-6연속 필라멘트를 제조하기 위하여, 섬유 내부로 수분이 이동되기 전에 상기 섬유를 배향시킬 필요가 있다. 이것은 유리하게는 상기 실시예에서 사용한 것과 같이, 필수적으로 비수성 방사 유제처리를 이용함으로써 수행된다.

본 발명은 특정한 바람직한 실시태양과 관련하여 상술하였으나, 당해분야의 숙련가들은 첨부된 특허청구 범위에 정의된 바와같은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명을 변형 및 개량할 수 있다는 것을 인지할 것이다.

Claims (14)

1. 분광하에서 단면을 관찰한 경우 필라멘트 단면 주위를 따라 구정상 환 구조가 존재하지 않음을 특징으로 하는 권축 나일론-6연속 필라멘트.
2. 제1항에 있어서, 무광택제를 거의 함유하지 않는 필라멘트.
3. 제1항에 있어서, 무광택제로서 TiO₂가 0.1 중량% 이하 존재하는 필라멘트.
4. 제1항에 있어서, 약 2 내지 3의 변형비를 갖는 필라멘트.
5. 제1항에 있어서, 적어도 8%의 탱크 벌크성(tank bulk)을 갖는 필라멘트.
6. 제1항에 있어서, 적어도 5의 데니어를 갖는 필라멘트.
7. 제4항에 있어서, 약 5 내지 25의 데니어를 갖는 필라멘트.
8. 제6항에 있어서, 열처리하지 않고 염색하지 않은 권축 필라멘트 물질에 대해 측정하였을 때의 γ-형 나이론-6대 α - 형 나일론-6의 비가 적어도 1대1인 필라멘트.
9. 제8항에 있어서 무광택제를 거의 함유하지 않는 필라멘트.
10. 제8항에 있어서, 무광택제로서 TiO₂가 0.1 중량% 이하 존재하는 필라멘트.
11. 제8항에 있어서, 약 2 내지 3의 변형비를 갖는 필라멘트.
12. 제8항에 있어서, 적어도 8%의 탱크 벌크성을 갖는 필라멘트.
13. 제8항에 있어서, 권축 필라멘트 물질을 열고정시킨 후 α - 형 나일론-6가 우세한 필라멘트.
14. 제1항에 있어서, 제1항에 따른 기타 필라멘트와 함께 배합되어 멀티 필라멘트를 형성하는 필라멘트.

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