KR930000255B1 - 흡습성 복합섬유 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

흡습성 복합섬유

제1도는 본 발명에 따르는 대표적인 복합섬유의 횡단면도이다.

제2도 및 제3도는 표면에 대나무 접합부형 팽윤부가 있는 본 발명에 따른는 섬유의 측면도이다.

제4도는 수분의 흡수와 방출에 따라 필라멘트 직경이 변하는 본 발명에 따른는 섬유의 횡단면도로서, (A)는 나이론-4 중합체이고 (B)는 소수성 폴리에스테르이다.

본 발명은 흡수성이 우수한 합성섬유에 관한 것이며, 특히 흡습성이 양호하고 땀이 흡수된 후에도 불쾌감이 없는 바람직한 감촉을 부여하는 합성섬유에 관한 것이다.

나인론-4(폴리피롤리돈)섬유는 면보다 흡습성이 높은 동시에 섬유 특성이 기타의 열가소성 섬유의 특성과 거의 동일하게 우수하고 대전성이 있으며, 분산 염료, 염기성 염료, 직접 염료, 산성 염료 등에 대한 염색성이 양호하기 때문에 산업용 뿐만 아니라 의류에도 매우 적합한 섬유이다.

그러나, 나일론-4 섬유는 물을 흡수한 후에 영 모듈러스가 상당히 감소하기 때문에, 나일론-4로 이루어진 의류는, 의복 착용자가 땀을 흘리는 경우, 땀의 흡수로 인해 피부에 쉽게 달라붙어서 불쾌감을 준다.

일본국 공개특허공부 제 12325/1975호에는 나일론-4 섬유를 방사하는데 있어서 나일론-4 중합체 칩과 폴리에스테르 중합체 칩의 혼합물을 용융방사함으로써, 물이 흡수된 후에 수득한 나일론-4 섬유의 영 모듈러스가 감소하는 것을 억제함을 특징으로 하여 상기한 바와 같은 나일론-4 섬유의 결점을 극복하는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 당해 방법으로 수득한 섬유는 나일론-4 중합체와 폴리에스테르 중합체가 상용성이 없기 때문에, 두 중합체 사이가 갈라지거나 떨어지는 경향이 있다. 이후에, 섬유는 제조공정 및/또는 직물로 형성되는 후공정 도중에 피브릴을 형성한다. 이렇게 하여 생성된 피브릴로 인하여 섬유는 가공하기가 어려워지거나, 섬유의 감촉이 다시 불괘해진다. 또한, 당해 공정으로 수득한 섬유는 폴리에스테르 중합체가 미세하게 분리된 불연속 세그멘트의 형태로 섬유의 개개 필라멘트 속에 존재하기 때문에 불쾌감을 제거하는 효과가 충분하지 않다.

일본국 공개특허공보 제 215869/1985호에는 폴리아미드와 폴리에스테르를 함유하는 피브릴 형성 복합섬유가 기술되어 있다. 당해 공개특허공보에는 나일론-4를 포함하는 폴리아미드로서 다수의 나일론 중합체가 기술되어 있다. 그러나, 당해 공개특허공보에 기술된 모든 섬유는 전적으로 피브릴 형성용 섬유이며, 앞에서 언급한 문헌에 기술된 섬유처럼 나일론-4 중합체와 폴리에스테르 중합체 사이가 떨어져서 제조공정 및/또는 직물의 형성공정 도중에 피브릴을 형성함으로써 가공성을 손상시킨다. 이렇게 하여 피브릴화된 나일론-4 섬유는 새로운 불쾌감을 야기시킨다.

나일론-4 중합체로부터 수득한 섬유의 또다른 결점은 이로부터 제조한 직물을 다림질할 때의 열에 의해 쉽게 분해되어 직물의 강도와 신도가 저하된다는 점이다.

따라서, 본 발명의 목적은 흡습성이 우수하고 흡습에 따른 불쾌감이 거의 없으며 섬유를 구성하는 중합체 사이의 박리현상이 거의 없어서 피브릴이 거의 발생하지 않고 고온 조건에서 거의 분해되지 않는 나일론-4 섬유를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 개개 필라멘트의 직경이 수분의 흡수/방출에 따라 변하고[즉, 땀이 흡수됨에 따라 직경이 감소하고 수분이 방출됨에 따라 본래의 직경을 회복한다], 수분을 쉽게 흡수하고 방출시키는 천을 제공할 수 있어서 매우 편안한 나일론-4 섬유를 제공하는데 있다.

본 발명은 20℃, 65% RH에서의 흡습율이 2% 이하이고 알칼리 금속과 알칼리 토금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속의 전체 농도(이후에는, 간단히 알칼리 금속-알칼리 토금속 농도라고 함)가 적어도 500ppm인 소수성 폴리에스테르와 알칼리 금속 농도가 500ppm 이하인 나일론-4 중합체[여기서, 나일론-4 중합체는 섬유의 중량을 기준으로 하여 40 내지 80중량%의 양으로 섬유속에 포함되어 있다]를 포함하는 흡습성 복합섬유를 제공한다.

본 발명의 복합섬유는 바람직하게는 코어 성분으로서 나일론-4 중합체를, 시이드 성분으로서 소수성 폴리에스테르를 포함하는 시이드-코어 복합섬유[여기서, 시이드 -코어 복합섬유는 개개 필라멘트의 표면 주위에 환형 또는 대나무 접합부형 팽윤부가 있는 것이 보다 바람직하다]이다.

본 발명의 복합섬유는 바람직하게는 수분의 흡수/방출에 의해 직경이 가역적으로 변하면서, 0.3≤L₁₀₀/L₆₅≤0.9 및 1.1≤L₀/L₆₅≤2.5[여기서, L₁₀₀, L₆₅및 L₀는 각각 20℃와 100% RH, 20℃와 65% RH 및 20℃와 0% RH의 조건하에서 콘디셔닝시킨 필라멘트 횡단면의 평균 최대 길이이다]의 조건을 만족시키는 필라멘트를 포함한다.

다음의 상세한 설명을 첨부한 도면과 관련지어 생각하는 경우에는 본 발명을 보다 완전하게 이해하고 부수적인 많은 이점을 쉽게 이해할 수 있다.

본 발명을 구성하는 나일론-4 중합체는, 예를들면, 미합중국 특허 제 4,281,105호에서 알 수 있는 바와 같이, 알칼리 중합촉매, SO₂및 4급 암모늄 설페이트 또는 4급 암모늄 비설파이트의 중합 촉진제의 존재하에 2-피롤리돈을 중합시킴으로써 수득한 것들을 포함하며, 광택제거제, 산화방지제, 열안정화제 등을 함유할 수 있다.

그러나, 나일론-4 중합체는 융점이 분해온도에 가깝기 때문에 용융방사 도중에 이의 분자의 주쇄와 말단기로부터 쉽게 분해되어 용융방사하기가 힘들다. 따라서, 일반적으로, 방사 도중에 필라멘트가 자주 절단되거나 표면에 돌기와 같은 것이 나타나는 중합체 블럭을 지닌 불균일한 필라멘트만이 수득된다.

상기한 문제점을 방지할 목적으로, 고유점도[η]와 수평균분자량 Mn에 대한 중량평균분자량 Mw의 비 Mw/Mn은 복합섬유를 구성하는 나일론-4 중합체의 방사 후에 각각 0.8 내지 1.8g/dl와 1.5 내지 3.5g/dl로 되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 목적으로, [η]과 Mw/Mn이 방사전에 각각 4 내지 7g/dl 및 1.5 내지 4g/dl로 되도록 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이후에 보다 상세히 나타낸 바와 같이 방사 도중의 열분해를 방지할 목적으로 알칼리 금속의 농도가 500ppm 이하인 나일론-4 중합체를 사용하는 것이 효과적이다.

본 발명에서 나일론-4 중합체와 폴리에스테르 모두의 고유점도[η]는 페놀/테트라클로로에탄=1/1의 혼합 용매 속에 있는 시료 용액의 점도를 30℃에서 측정함으로써 수득한다. 복합섬유(즉, 방사 후에)속에 함유된 나일론-4 중합체의 고유점도[η]는 구성 폴리 에스테르를 95℃에서 20g/l NaOH 수용액으로 제거하여 섬유로부터 수득한 시료 중합체에서 구한다. 분자량은 표준 폴리메틸 메타크릴레이트를 사용하여 헥사플루오로이소프로판올 속의 0.01% 시료 용액에 대하여 GPC로 수득하고, 수평균분자량 []에 대한 중량평균분자량[]비가 클수록 분자량 분포가 보다 날카로워진다.

본 발명의 섬유를 구성하는 나일론-4 중합체의 [η]이 0.8g/dl 미만인 경우에는 섬유의 강도와 신도가 저하되고, [n]이 1.8g/dl 이상인 경우에는 종종 섬유 속에 돌기형의 비용용 중합체 블럭이 포함되어 불균일하게 된다./이 3.5 이상이면, 적정 방사온도에서도 비용용 중합체가 섬유 속에 돌기형태로 잔류하거나 저분자량 분획이 방사 도중에 격렬하게 분해되어 기체를 생성시켜, 방사 안정성에 해를 끼친다. 반면에 ,/이 1.5 미만인 경우에는 방사구금의 온도가 약간 변하여 방사성에 영향을 미치기 때문에 균일한 섬유를 수득하기가 힘들다.

나일론-4 중합체는 대부분의 경우에 KOH로 나타내어지는 알칼리 금속 수산화물을 중합촉매로서 사용하여 수득한다. 특히, 본 발명에서 사용하는 바와 같은 중합도를 갖는 이러한 나일론-4 중합체에 있어서는 중합 촉매로서 알칼리 금속 수산화물을 반드시 사용해야만 하는 것으로 알려져 있다. 본 발명자는 당해 중합촉매 속에 존재하는 알칼리 금속이 방사 도중과 수득한 나일론-4 섬유를 사용하여 제조한 천을 다림질할때 나일론-4 중합체의 해중합을 촉진시키고, 나일론-4 중합체의 열분해 반응을 촉진시켜 섬유의 강도와 신도를 저하시키는 것을 밝혀냈다. 또한, 본 발명자는 알칼리 금속의 농도를 500ppm 이하로 유지시킴으로써 방사 및 다람질 도중에 나일론-4 중합체의 열분해를 상당히 억제할 수 있다는 것을 밝혀냈다.

시판되는 나일론-4 중합체는 일반적으로 사용하는 중합촉매로부터의 알칼리 금속을 1,000ppm 이상의 양으로 함유한다. 따라서, 본 발명에서 사용하는 나일론-4 중합체 펠렛 속의 알칼리 금속 농도는 열수 세척(Hot water washing) 또는 기타 방법을 이용하여 방사 전에 500ppm 이하로 감소시키는 것이 바람직하다. 열수 세척은 본래 나일론-4 속의 알칼리 금속의 농도가 500ppm 이하인 것으로 확신되는 한, 섬유로 방사한 후에 수행할 수 있다. 보다 바람직한 알칼리 금속 농도가 350ppm 이하이다. 본 발명에서 알칼리 금속 농도와 알칼리 토금속 농도는 중합체 속에서 불용성 및 불활성 입자[예 ; 탄산칼슘 입자]형태로 존재하는 알칼리 금속 화합물 및 알칼리 토금속 화합물을 제외한 것을 뜻한다.

또한, 일본국 특허공보 제 33279/1979호에서 알 수 있는 바와 같이, 나일론-4 중합체의 방사 또는 다림질 도중에 발생하는 상기한 문제점을 제거하기 위해, 카프로 락탐과 2-피롤리돈을 공중합시켜 수득한 공중합체 나일론-4를 사용하여 융점을 저하시키는 방법도 추천할 만한하다. 이어서, 수득한 공중합체는 융점과 열분해온도 사이의 차이가 보다 켜져서 훨씬 쉽게 용융방사할 수 있다. 이러한 경우, 공중합되는 카프로락탐의 양은 바람직하게는 25 내지 75중량%이다. 양이 25중량% 미만인 경우에는 융점은 약간만 저하되지만, 75중량%를 초과하는 경우에는 수득한 나일론-4 중합체의 흡습율은 그다지 높지 않다. 공중합 비율이 65% 정도인 경우에는 나일론-4 중합체의 융점은 200℃로서, 순수한 나일론-4의 융점인 267℃ 보다 크게 저하되고, 여전히 잘 유지된 흡습율을 나타내어 바람직하다. 또한, 이러한 공중합체 나일론-4는 이로부터 제조한 의류를 반복해서 세탁하는 경우에 치수 변화가 현저하게 작게 나타나는 특성이 있다.

본 발명에서 사용하는 나일론-4 중합체는 수불용성 결정성 중합체이고 20℃에서의 흡습율은 65% RH에서 8.5 내지 9%로서 면의 흡습율인 7 내지 8%보다 높다. 또한, 중합체의 흡습율은 20℃, 85% RH에서 14%, 20℃, 100% RH에서 37%로서 매우 높다. 따라서, 나일론-4 중합체는 매우 독특한 중합체로서, 다른 중합체는 흡습율이 이처럼 높지 않다. 그러나, 나일론-4 중합체 섬유의 영 모듈러스는 특히 습윤상태에 있는 경우에 통상적인 폴리아미드 섬유처럼 낮아서, 단독으로 사용하는 경우에 불쾌감을 부여한다. 이러한 섬유는 흡습율이 높음에도 불구하고 완전히 쾌적한 것이라고 말할 수 없다. 따라서, 본 발명은 영 모듈러스가 높은 소수성 폴리에스테르를 사용하는 복합 방사법을 이용하여 이러한 단점을 극복한다.

본 발명에서 사용하는 소수성 폴리에스테르는 20℃, 65% RH에서의 흡습율이 2% 이하인 폴리에스테르를 의미하며, 테레프탈산의 주요한 산 성분과 에틸렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 테트라메틸렌 글리콜, 펜타메틸렌 글리콜 및 헥사메틸렌 글리콜, 바람직하게는 에틸렌 글리콜 및 테트라메틸렌 글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 주요한 글리콜 성분으로부터 수득한 폴리에스테르를 포함한다. 이러한 폴리에스테르에 있어서 산 성분인 테레프탈산 부분은 다른 이관능성 카복실산으로 대체할 수 있다. 다른 카보실산의 예는 이관능성 방향족 카복실산[예 ; 이소프탈산, 나트룸 5-설포이소프탈산, 나프탈렌디카복실산, 디페닐디카복실산, 디페녹시에탄디카복실산, β-옥시에톡시벤조산 및 p-옥시벤조산], 이관능성 방향족 디카복실산[예 : 세바크산, 아디프산 및 옥살산] 및 이관능성 지환족 디카복실산[예 ; 1,4-사이클로헥산디카복실산]이다. 폴리에스테르의 글리콜 성분 부분은 다른 글리콜 성분으로 대처할 수도 있다. 다른 글리콜 성분의 예는 주요한 글리콜 성분 이외에 상기에서 언급한 글리콜 말고도 지방족, 지환족 및 방향족 디올[예 ; 네오펜틸 글리콜, 3-메틸펜타디올, 사이클로헥산-1,4-디메탄올, 노난디올, 2-메틸옥탄디올, 비스페놀 A 및 비스페놀 S]이다.

이러한 폴리에스테르는 특정한 임의 공정으로 수득할 수 있다. 예를들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 테레프탈산과 에틸렌 글리콜을 직접 에스테르화시키거나, 테레프탈산의 저급 알킬 에스테르[예 ; 디메틸 테레프탈레이트 및 에틸렌 글리콜]를 에스테르 교환반응시키거나, 테레프탈산과 에틸렌 옥사이드를 반응시킴으로써 테레프탈산의 글리콜 에스테르 및/또는 이의 저중합도 생성물을 형성하는 제1단계 반응을 수행한 다음, 이렇게 하여 수득한 생성물을 감압하에 가열하여 목적하는 중합도로 되도록 중축합시키는 제2단계 반응을 수행하여 용이하게 수득할 수 있다.

본 발명의 복합섬유가 우수한 물성 뿐만 아니라 높은 흡습율을 나타내도록 하기 위해서는, 소수성 폴리에스테르는 테레프탈산 또는 이의 에스테르 형성 유도체의 디카복실산 성분의 적어도 80%를 함유하고 에틸렌 글리콜 성분을 함유하는 것이 바람직하다.

사용하는 폴리에스테르의 20℃, 65% RH에서의 흡습율이 2% 이상인 경우에는, 땀이 흡수된 후에 불쾌하게 되어 나일론-4 중합체의 불쾌감을 감소시키는 효과가 나타나지 않는 경향이 있다.

본 발명에서 사용하는 소수성 폴리에스테르는 알칼리 금속과 알칼리 토금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 적어도 500ppm의 알칼리 금속-알칼리 토금속의 농도로 함유해야 한다. 본 발명에서 알칼리 금속과 알칼리 토금속은 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 및 유사 금속을 포함한다. 이러한 금속은 화합물 형태의 순수 금속으로서 또는 공중합 성분[예;나트륨설포이소프탈레이트]을 구성하는 원자로서 혼합시킬 수 있다. 화합물 형태로 가하는 경우, 바람직한 화합물은 카복실레이트이다. 본 발명은 나일론-4 중합체와 폴리에스테르를 포함하는 복합섬유를 생성하는 방법을 연구함에 있어서, 두 중합체 사이의 접착력이 매우 약하여 섬유 제조공정, 직물 제조공정 및 직물 후처리 공정 도중에 개개 필라멘트가 박리됨으로써 가공성과 물성이 감소되는 것을 알아내었다. 또한, 본 발명자는 나일론-4 중합체와 폴리에스테르 사이의 이러한 박리는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 폴리에스테르에 혼입함으로써 예방할 수 있는 것을 알아내었다. 폴리에스테르 속의 알칼리 금속-알칼리 토금속의 농도가 500ppm미만인 경우에는 접착력을 증진시키는 효과가 그다지 크지 않다. 반면에, 농도가 5,000ppm을 초과하는 경우에는 수득한 섬유의 물성은 접착력이 커도 종종 저하된다. 보다 바람직하게는, 알칼리 금속-알칼리 토금속의 농도는 적어도 1,000ppm이다.

본 발명에 있어서, 사용하는 폴리에스테르가 이소프탈산으로부터의 공중합 단위를 포함하는 경우, 방사온도를 저하시킴으로써, 나일론-4중합체를 방사하는 동안 열분해를 억제할 수 있다. 이소프로탈산은 바람직하게는 4 내지 12몰%의 양으로 공중합시킨다. 공중합 비가 4몰% 미만인 경우에는 생성된 공중합체 폴리에스테르의 융점이 약간만 감소하는 반면, 공중합 비가 12몰% 이상인 경우에는 수득한 섬유의 물성이 저하된다. 설포이소프탈산의 알칼리 금속염을 0.45 내지 3몰% 공중합시키는 경우에는, 알칼리 금속을 상기한 바와 같이 특정량으로 혼입시켜 나일론-4중합체와 폴리에스테르 사이의 박리가 실질적으로 일어나지 않아서, 수득한 섬유는 복합섬유로서 이의 완전한 특성을 나타내게 된다. 즉, 바람직한 폴리에스테르는 이소프탈산으로부터의 4 내지 12몰%의 공중합 단위와 설포이소프탈산의 알칼리 금속염으로부터의 0.45 내지 3몰%의 공중합 단위를 포함하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트이다.

고유점도로서 나타낸 바와 같이, 폴리에스테르의 중합도는 목적하는 특성을 지닌 복합섬유를 수득할 목적으로는 적어도 0.45g/dl인 것이 바람직하고, 방사시의 용융점도의 관점에서 0.80g/dl 이하인 것이 바람직하다. 폴리에스테르의 고유점도가 0.80g/dl이상인 경우에는, 나일론-4중합체를 사용하는 복합방사는 수행하기가 어렵다.

본 발명에서 “복합섬유”라는 말은 횡단면의 형태가 평행, 다충, 시이드-코어 및 기타 형태이고 두가지 이상의 성분으로 이루어진 섬유를 뜻한다. 본 발명에서 시이드-코어라는 말은 1코어, 다 코어 및 편심 코어를 포함한다. 대표적인 시이드-코어 복합섬유의 횡단면 형태를 시이드-코어가 아닌(f) 및 (j)와 함께 제1도에 나타내었다. 사용하는 나일론-4 중합체는 바람직하게는 40 내지 80중량%의 복합섬유를 포함한다. 복함섬유의 양이 40중량%미만인 경우에는, 수득한 섬유의 흡습율은 통상적인 나일론-6과 나일론-6,6섬유의 흡습율과 마찬가지로 낮다. 반면에, 함량이 80중량% 이상인 경우에는, 대응하는 폴리에스테르의 높은 영 모듈러스의 기여도는 작아지고 섬유의 영 모듈러스는 낮아져서 특히 습윤 상태에서 불쾌감을 부여하는 나일론-4중합체의 함량은 50 내지 70중량%인 것이 보다 바람직하다.

나일론-4 중합체의 고유한 불쾌감을 감소시킬 목적으로 특히 효과적인 것은 코어 성분이 나일론-4 중합체이고 시이드 성분이 소수성 폴리에스테르인 복합 섬유이다. 이러한 섬유에 있어서, 수분은 코어로 흡수되고, 표면에 존재하는 폴리에스테르는 수분을 함유하지 않고 건조한 상태이기 때문에, 이로부터 제조한 천은 불쾌감이 전혀 없어 매우 바람직하다.

이러한 시이드-코어 복합 섬유 중에서, 특히 단독 필라멘트 각각의 표면 둘레에 원주형으로 확장된 다수의 대나무 접합부형 팽윤부가 있는 시이드-코어 복합섬유는 불쾌감을 거의 부여하지 않고 바람직하다. 이러한 형태의 패윤부를 개발할 목적으로, 시이드-코어 복합섬유는 제1도(a) 및 (i)에 나타낸 바와 같이 시이드 성분이 코어 성분을 완전히 감싸는 1코어 형태인 것이 바람직하다. 섬유 표면 위에 이러한 팽윤부가 존재하면, 습윤 상태에 있는 경우, 착용자의 피부와 옷의 접촉 면적을 감소시키기 때문에, 불쾌감을 줄이는데 매우 효과적이고 섬유로부터 제조한 옷에 “건조 터치(Dry-touch)”감촉을 부여한다.

본 발명에서 접합부형 팽윤부는 직경비 L'/L이 1.1 내지 2.0[여기서, L' 및 L은 각각 섬유축에 대해 수직방향에서 측정한 팽윤돌기 또는 환형 부분의 평균 직경 및 단독 필라멘트의 비팽윤 또는 규칙 부분의 횡단면의 평균 직경이고, 통상적인 광학현미경 또는 주사전자현미경을 사용하여 필라멘트의 측면을 관찰함으로써 구할 수 있다]인 섬유 구조를 뜻한다. 제2도는 이러한 구조를 갖는 대표적인 예의 개퍅도이다. 당해 도면에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 접합부형 팽윤부는 일반적으로 표면 주위에, 원주형으로 확장된 환의 형태로 각각의 필라멘트 표면 위에 존재한다. 코어의 이심율이 큰 경우에는, 접합부형 팽윤부는 종종 제2도(c)에 나타낸 바와 같이 각각의 필라멘트의 한쪽 측면위에만 나타난다.

L'L이 1.1이하인 경우에는 건조 터치가 불충분하다. 반면에, L'/L이 2.0이상이면, 수득한 섬유의 강도는 불충분하게 되어 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명의 특성인 충분한 강도와 함께 벌키성 및 건조 터치 감촉을 나타내도록 하기 위해서는 L'/L이 1.1 내지 2.0, 보다 바람직하게는 1.2 내지 1.6이어야 한다. 본 발명자가 수행한 기능 시험 결과, 밀도가 적어도 필라멘트 길이 1mm당 1 내지 50개인 경우에는 당해섬유로부터 제조한 의류에 벌키성과 건조 터치 감촉을 부여하는 것으로 밝혀졌다. 접합부형 팽윤부의 밀도가 1개/mm 미만인 경우에는 의류에 우수한 벌키성과 건조-터치 감촉을 부여하지 않는 반면, 밀도가 50개/mm이상인 경우에는 의류의 감촉은 뻣뻣해진다. 보다 바람직하게는 밀도는 5 내지 20mm이다.

본 발명에 있어서 필라멘트 전체 길이에 대한 접합부형 팽윤부의 너비의 합의 비는 25%이하인 것이 바람직하다. 이러한 것은 제3도를 참고로 하여 다음에서 설명한다. 현미경 사진 또는 전자현미경 사진으로부터 너비 W₁[즉, 이의 기초에서의 팽윤부의 섬유길이 방향으로의 크기], 두번째 팽윤부의 섬유 길이방향으로의 크기인 너비 W₁및 동일한 방법으로 필라멘트 길이 L₀에 대한 존재하는 개개의 팽윤부의 n번째 팽윤부의 섬유 길이방향으로의 크기와 너비 Wn을 구비한다. 이후에, L₀에 대한 n번째의 너비의 합의비

은 25%이하인 것이바람직하다. 비가 25%이상인 경우, 건조 터치 감촉은 감소하게 된다. 비는 15% 이하인 것이 보다 바람직하다.

너비[즉, 제3도(a) 및 (b)에 나타낸 바와 같은 W1,W2,W3………Wn]에 대한 제한은 없지만, 바람직하게는 1 내지 10㎛, 보다 바람직하게는 4 내지 7㎛이다.

다수의 접합부형 팽윤부가 있는 상기한 시이드-코어 복합섬유는, 예를 들면, 코어로서 나일론-4 중합체를, 시이드로서 소수성 폴리에스테르를 함유하고 열수 수축율(이후, “WSR”이라고 함)이 적어도 9%인 시이드-코어 복합섬유를 제조한 다음 수득한 시이드-코어 복합섬유를 열수처리함으로써 수축시켜 생성할 수 있다. 이러한 경우, WSR이 9% 미만이면, 목적하는 접합부형 구조를 수득하기는 힘들다. WSR은 적어도 12%인 것이 바람직하고, 목적하는 접합부형 구조 이외에도 복합섬유에 권축을 부여하여, 생성된 섬유로부터 제조한 직물이 텍스쳐드사로부터 제조한 직물과 같은 부드러운 감촉과 벌키한 감축을 나타내도록 한다.

WSR치는 나일론-4 중합체와 폴리에스테르의 비율 및 섬유 제조공정에서의 열연신온도와 열처리온도에 좌우된다. WSR이 적어도 9%가 되도록 할 목적으로, 나일론-4 중합체의 함량은 섬유의 중량을 기준으로 하여 적어도 40중량%로 하고 열연신 및 열처리 온도는, 예를 들면, 160℃ 이하로 약간 낮게 한다.

열수 처리함으로써 접합부형 구조가 발달하는 메카니즘은 분명하지 않지만, 다음과 같은 원인에 기인하는 것으로 생각된다. 나일론-4 중합체의 습윤 수축율은 매우 높아서(WSR=40 내지 50%)폴리에스테르와의 상용성이 없기 때문에, 본 발명의 시이드-코어 복합섬유를 열수처리하는 경우에는, 시이드 폴리에스테르는 코어 나일론-4 중합체에 의해 생성된 수축력을 견딜수 없고, 따라서 이의 계면에서 부분적으로 박리가 발생하고 결국 시이드 폴리에스테르는 좌굴(座屈)을 발생시켜 접합부형 팽윤부를 형성한다. 복합섬유의 WSR이 적어도 12%인 경우, 좌굴이 발생된 후에 시이드 폴리에스테르를 추가로 수축시켜 복합섬유 전체에 권축이 생기게 한다.

따라서, 섬유에 발생한 접합부형 팽윤부는 섬유의 수분 흡수/방출속도를 증가시키는 또다른 특성을 갖고 있다. 이러한 것은 접합부형 팽윤부가 좌굴에 의해 발생하는 경우에 시이드 폴리에스테르 속에 형성된 균열에 의한 것이다. 팽윤부에 형성된 균열은 이를 통해 수분을 쉽게 통과시켜 수분의 흡수/방출속도가 증가하도록 한다. 이러한 접합부형 팽윤부가 없는 통상적인 시이드-코어 복합섬유는 수분의 흡수/방출속도가 느려서 매우 만족스럽지 않은 반면, 평형 흡습율은 만족스럽다.

수분의 흡수/방출속도를 증가시키는 다른 방법[예 ; 편심 코어 시이드-코어형, 다층형 및 평행 2중 구조형]도 적용할 수 있는 것으로 생각된다. 그러나, 이러한 모든 형태에 있어서, 나일론-4 중합체는 표면에 노출되어 수분이나 물을 흡수하는 경우에 섬유에 불쾌감을 일으키는 경향이 있다.

본 발명에 따르는 접합부형 팽윤부가 있는 복합섬유를 사용하는 경우에는, 접합부에 균열이 발생하지만 나일론-4 중합체가 표면에 노출되지 않는다. 따라서, 섬유의 수분 흡수/방출속도가 빠르고 물이나 수분에 젖는 경우에 불쾌감이 없으며 착용자의 피부의 열을 많이 빼앗지 않고 탈습시켜 착용자가 추위를 느끼지 않도록 한다. 따라서, 섬유의 감촉이 매우 쾌적하다.

본 발명에 있어서, JIS L1013, 7.15(1) 열수 수축율(Hot Water Shrinkage) 방법 B에 따라 구한 WSR은 다음과 같다. 섬유 시험편에 0.05g/d의 초기 하중을 가하고 시험편 위에서 길이 500mm를 정확히 측정하여 이의 양단에 표시한다. 초기 하중을 0.5mg/d로 대체한 다음 시험편을 98℃의 열수 속에 30분 동안 침지시킨다. 침지시킨 후, 시험편을 하중없이 공기건조시키고, 다시 초기 하중을 가한 다음, 표시부분 사이의 길이(l)를 측정한다. WSR(%)은 다음과 같다 :

상기 식에서, l은 침지시킨 후의 두 군데의 표시부분 사이의 길이(mm)이다.

본 발명의 열수처리는 비등수 침지법, 통상적인 이완법, 알칼리 에칭법 또는 염색법 등의 임의의 방법으로 수행할 수 있고 사용하는 방법에 따라 바람직하게는 1분 내지 약 2시간 동안 70 내지 140℃의 온도에서 수행한다.

본 발명자는 단면 형태가 편평하고 나일론-4 중합체와 소수성 폴리에스테르의 2중 구조이며 접합선이 편평한 단면의 최대 길이선을 구성하는 복합섬유는 수분흡착에 따라 직경이 가역적으로 변한다는 것을 알아내었다. 이러한 섬유로부터 제조한 의류에는 의류와 피부 사이의 불쾌한 느낌과 지나친 땀의 방산에 따른 한기를 모두 억제하는 수분 콘디셔닝 기능이 부여된다. 의류 내부의 습도가 증가하는 경우에는, 이러한 복합 섬유는 수분을 흡수하고 밖으로 방출시켜 불쾌한 느낌을 억제한다. 또한, 의류내부의 함수율이 다량의 발한작용 때문에 현저하게 높아지는 경우에는, 복합섬유의 직경이 감소하고 의류의 투습성이 증가하여 내부에 축적되는 수분을 외부로 효과적으로 방출하여 불쾌한 느낌을 억제한다. 반면에, 발한작용이 정지되고 의류 내부의 수분이 감소하기 시작하는 경우, 복합섬유는 점진적으로 수분을 방출시키고 이의 본래 직경을 회복하여 과도한 증발에 의해 피부 온도가 급격히 감소하는 것을 방지한다.

불쾌한 느낌을 방지하고 쾌적한 착용감을 보증하는 수분 콘디셔닝 기능을 부여할 목적으로, 수분을 흡수/방출함으로써 복합섬유의 직경을 변화시켜 0.3≤L₁₀₀/L₆₅≤0.9 및 1.1≤L₀/L₆₅≤2.5[여기서, L₁₀₀, L₆₅및 L₀는 각각 포화 증기압, 65% RH 및 완전 건조하의 20℃에서 콘디셔닝시킨 복합섬유의 횡단면의 평균 최대 길이이다]의 조건을 충족시키는 것이 바람직하다. 섬유 직경이 수분 방출에 의해 어느 정도 감소되는 동안, 0.3≤L₁₀₀/L₆₅〈7이 특히 바람직하다. L₁₀₀/L₆₅〉0.9인 경우, 즉 섬유 직경이 약간만 감소하는 경우, 의류속에 빠르게 축적된 다량의 물은 이를 통해 외부로 효과적으로 투과하지 못한다. L₁₀₀/L₆₅〈0.3인 경우에는, 구성 폴리에스테르가 알칼리 금속의 양을 함유하는 경우에도 복합섬유의 두 층이 박리하는 것을 완전히 방지하는 것이 힘들고 나일론-4 중합체 사이의 박리를 완전히 방지하는 것도 힘들다. 섬유 직경의 목적하는 가역적 변화도 힘들어진다. 수분 방출에 따른 직경변화에 있어서는, 1.1≤L₀/L₆₅≤2.5인 것이 바람직하다. L₀/L₆₅〈1.1인 경우에는 복합섬유의 콘디셔닝 기능이 거의 없어진다. 반면에, L₀/L₆₅〉2.5인 경우에는, 두 층이 박리되는 경향이 있다.

수분의 흡수/방출에 의한 이러한 형태의 복합섬유의 가역적 직경 변화 메카니즘은 다음과 같다. 흡습 성분인 나일론-4는 수분의 흡수/방출에 의해 팽창과 수축이 반복되는 반면, 소수성 폴리에스테르는 습도 변화에 대하여 체적이 거의 일정하게 유지된다. 이후에, 두 수지를 접합시킴으로써 수득한 복합섬유는 계면이 횡단면의 최대길이선을 구성하는 편평한 횡단면을 형성하고, 흡습에 따라 뒤틀려져서 외형상 직경이 변하고 탈습에 따라 본래의 편평한 횡단면 형태를 회복하게 된다. 콘디셔닝 섬유의 횡단면의 최대 길이는 통상적인 광학현미경을 사용하여 횡단면을 관찰함으로써 측정할 수 있다. 접합면에 대하여 수직방향에서 측정한 편평한 2중 구조 접합 복합섬유의 편평도[즉, 높이 또는 두께에 대한 접합면의 너비의 비 또는 횡단면의 최대 길이의 비]는 3 내지 10이다.

추가로, 본 발명에서는 직경이 1㎛ 이하인 미립자[예 ; 콜로이드성 실리카 및 산화알루미늄]를 폴리에스테르 성분에 혼입시킨 다음, 알칼리 에칭시킴으로써 섬유 표면을 거칠게 하거나, 섬유 표면에 미세 크레이터(Micro-Crators)를 형성시킴으로써 섬유에 건조 터치를 부여하여 불쾌감이 덜하도록하거나, 수분의 흡수/방출속도가 보다 빠른 섬유를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 특성은 다음에 기술하는 실시양태를 통해 명백해지며, 이는 본 발명을 설명하려는 것이지 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.

[실시예]

[실시예 및 대조 실시예]

2-피롤리돈과 수산화칼륨 촉매를 중합시켜 고유점도와/이 상이한 각종 나일론-4 칩을 제조한다. 이들을 다양한 조건하에서 열수 세척하여 표 1과 표 3의 “원료물질 나일론-4”란에 기재한 바와 같이 잔류 칼륨농도가 상이한 칩을 수득한다. 이렇게 하여 수득한 나일론-4 칩을 표 1과 표 3에 기재한 각종 원료물질 폴리에스테르와 배합하고 각각의 배합물을 용융방사한다. 방사시켜 수득한 복합섬유를 연신시켜 75데니어/24필라멘트의 필라멘트사를 수득한다. 이렇게 하여 수득한 복합섬유는 조성비(폴리에스테르에 대한 나일론-4의 중량비)와 횡단면 형태가 표 2와 표 4에 기재한 바와 같다. 또한, 표 2와 표 4는 수득한 복합 섬유 속에 함유된 나일론-4 중합체의 고유점도 와/및 영 모듈러스 및 20℃, 65% RH에서의 복합섬유의 흡습율과 흡습속도를 나타낸다.

이러한 복합섬유로부터 환편(Round knit)을 제조하고, 비등수 속에서 이완처리하여 가공제를 제거하고, 몇몇의 경우(실시예 10 및 11)에는 4% 수산화나트륨 수용액속에서 추가로 알칼리 에칭시킨다. 이렇게 처리한 환편을 다음과 같은 방법으로 흡습에 따른 불쾌감에 대하여 시험한다. 각각의 시험편 환편을 물 속에 10분 동안 침지시켜 습윤상태로 만들고, 물의 함량이 20℃×65% RH에서의 평형 함수율보다 10% 이상으로될 정도로 감소할 때까지 20℃, 65%, RH 조건하에서 공기건조시켜 탈수시킨다. 이어서, 시험편의 감촉을 손으로 시험한다. 불쾌감에 대한 평가 결과를 표 2와 표 4에 기재한다.

표 3과 표 4는 나일론-4(대조 실시예 1 및 7)를 나일론-6으로 대체하고, 나일론-6 단독섬유를 방사하여 시험(대조 실시예 2)하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단독섬유를 시험(대조 실시예 3)하며, 나일론-4 단독섬유를 시험(대조 실시예 6)한 경우를 나타낸다.

상기한 실시예에서, 실시예 2의 복합섬유는 연신후의 열수 수출율(WSR)이 15%이고, 이러한 섬유로부터 제조한 환편을 비등수 속에서 처리하여 접합부형 팽윤부가 7.8개/mm이고 이전에 기술한 L'/L이 1.4이며 섬유 길이에 대한 팽윤부 너비의 합의 비가 5.3%인 섬유를 수득한다. 실시예 13의 복합섬유의 열수 수출율은 16.5%이고, 이러한 섬유로부터 제조한 환편을 비등수 속에서 처리하여 접합부형 팽윤부가 40개/mm이고 L'/L이 1.4이며 섬유 길이에 대한 팽윤부 너비의 합의 비가 18%인 섬유를 수득한다. 접합부형 팽윤부가 있는 이러한 섬유는 특히 습윤 상태에서 우수한 건조 터치 감촉을 부여한다.

한편, 대조 실시예 9의 복합섬유의 열수 수축율(WSR)은 19%이고 이러한 섬유로부터 제조한 환편을 비등수 속에서 처리하여 접합부형 팽윤부가 51개/mm이고 L'/L이 2.1이며 섬유 길이에 대한 팽윤부 너비의 합의 비가 26%인 섬유를 수득한다. 당해 섬유는 실시예 2와 실시예 13의 복합섬유보다 접합부형 팽윤부의 수와 비가 크기 때문에, 건조 터치 감촉과 불쾌한 감촉이 열등하며 코어 중합체가 시이드의 파열부분으로부터 돌출하여 형성된 피브릴이 있다.

실시예 7 및 8과 대조 실시예 7의 복합섬유는 모두 편평도가 5인 편평한 2중 구조 섬유이다. 실시예 7 및 8의 복합섬유의 L₁₀₀/L₆₅는 각각 0.6 및 0.4이고 L₀/L₆₅는 각각 2.0 및 1.4이며 흡습에 의해 이의 직격이 모두 변한다. 이들로부터 제조한 편물은 피부로부터 땀을 증발시키고 방출시키는 목적에 모두 효과적이며, 적절한 정도의 수분이 방출된 후에, 섬유는 본래의 섬유 필라멘트 직경으로 회복되어, 투습성을 감소시키고 착용자의 피부온도를 유지시킨다. 한편, 대조 실시예 7의 복합섬유는 편평한 2중 구조 복합섬유일지라도 L₁₀₀/L₆₅와 L₀/L₆₅가 모두 1.0이기 때문에 흡습에 따라 이의 섬유직경이 실질적으로 변하지 않는다.

실시예 10 및 11에 있어서, 앞서 언급한 바와 같이 알칼리 에칭을 수행(알칼리 욕의 온도 : 95℃, 알칼리 에칭시킨 양 : 폴리에스테르 성분의 20중량%)하는 경우, 가공된 복합섬유의 표면구조는 거칠고 건조한 감촉이 우수하다. 또한, 알칼리 에칭은 시이드 성분을 보다 엷게 만들어서, 특히 실시예 11의 복합섬유는 미세다공성 시이드를 지니고 흡습속도가 보다 바르기 때문에 훨씬 쾌적하다.

실시예 6은 나일론-4 중합체로서 카프로락탐 공중합 나일론-4(카프로락탐의 함량 : 60중량%)를 사용한다. 당해 실시예에서 수득한 복합섬유는 매우 쾌적한 점 이외에도, 반복 세탁하는 경우에도 형태 안정성이 매우 높은 또 다른 특징이 있다.

대조 실시예 12에 있어서, 복합섬유는 열수 세척하여 나일론-4 속에 함유된 알칼리 금속을 완전히 제거하지 않고(600ppm잔류) 섬유로 방사한다. 수득한 섬유는 방사도중에 나일론- 4 중합체를 열분해시키기 때문에 강도가 완전히 만족스럽지 않다. 이러한 섬유로 제조한 의류를 10회 반복 세척하여 170℃에서 다림질하는 경우, 원래 섬유의 강도와 신도는 각각 2.2g/d 및 25%이고, 각각 1.5g/d 및 25%로 저하된다. 이것은 다림질시의 열에 의해 나일론-4 중합체가 열분해된 결과이다. 반대로, 나일론-4 중합체 속의 알칼리(칼륨)농도가 500ppm이하로 낮아진 모든 실시예와 대조 실시예에 있어서는 섬유의 강도와 신도가 저하되는 것을 관찰할 수 없다. 여기서, 나일론-4 중합체 속의 칼륨 농도는 섬유를 방사하여 직물을 형성시킨 후에 거의 변화가 없는 것으로 나타났고, 표 1과 표 3에 기재한 바와 같이, 원료물질 나일론-4 속의 칼륨 농도와 거의 동일하게 잔류한다.

분명히, 상기한 관점에서 본 발명은 다양하게 변형시키고 변화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위 내에서 수행하거나 본 발명에서 특별히 기술한 다른 방법으로 수행할 수 있는 것으로 이해해야 한다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

Claims (7)

1. 20℃, 65%RH에서의 흡습율이 2%이하이고 알칼리 금속과 알칼리 토금속으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속의 전체 농도가 적어도 500ppm인 소수성 폴리에스테르와 알칼리 금속의 농도가 500ppm이하인 나일론-4중합체[여기서, 흡습성 복합섬유에 함유된 나일론-4중합체의 양은 섬유의 중량을 기준으로 하여 40 내지 80중량%이다]를 포함함을 특징으로 하는 흡습성 복합섬유.
2. 제1항에 있어서, 나일론-4중합체의 고유점도[η]가 0.8 내지 1.8g/dl이고 수평균분자량에 대한 중량 평균분자량의 비가 1.5 내지 3.5인 흡습성 복합섬유.
3. 제1항에 있어서, 복합섬유가 코어 성분인 나일론-4중합체와 시이드 성분인 소수성 폴리에스테르를 포함하는 시이드-코어 복합섬유인 흡습성 복합섬유.
4. 제3항에 있어서, 섬유의 표면 위에 다수의 대나무 접합부형 팽윤부가 있는 흡습성 복합섬유.
5. 제1항에 있어서, 섬유의 직경이 수분의 흡수/방출에 의해 가역적으로 변하며 0.3≤L₁₀₀/L₆₅≤0.9 및 1.1≤L₀/L₆₅≤2.5[여기서, L₁₀₀, L₆₅및 L₀는 각각 20℃와 100%RH, 20℃와 65%RH 및 20℃와 0%RH의 조건하에서 콘디셔닝시킨 복합섬유의 횡단면의 평균 최대길이이다]의 조건을 만족시키는 흡습성 복합섬유.
6. 제1항에 있어서, 소수성 폴리에스테르가 4 내지 12몰%의 이소프탈산과 0.45 내지 3몰%의 설포이소프탈산의 알칼리 금속염을 공중합시킨 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트인 흡습성 복합섬유.
7. 제1항에 있어서, 나일론-4중합체가 나일론-4이거나 2-피롤리돈과 카프로락탐의 공중합체[여기서, 카프로락탐의 공중합 양은 25 내지 75중량%이다]인 흡습성 복합섬유.