KR930007828B1 - 분할형 복합사 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

분할형 복합사 및 그 제조방법

제1도의 (a)~(j)도는 종래의 복합사의 횡단면도.

제2도의 (a)~(d)는 본 발명 복합사의 횡단면도.

(e)~(h)는 상기 복합사를 분할시킨 후의 횡단면도.

제3도는 본 발명에 사용되는 방사구금의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

PET : 폴리에스테르 NY : 나이론

PS : 폴리스타이렌

본 발명은 분할형 복합사 및 그 제조방법에 관한 것이다. 좀더 상세히 설명하면 알칼리에 의해 쉽게 용해, 제거될 수 있는 한 성분에 의해 폴리아미드 또는 폴리에스테르로 된 이(異)성분이 복수개의 세스먼트로 분할되어 극세화 될 수 있으며 천연실크의 촉감을 발현시켜주는 복합사 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 종래의 문제점인 제사성 저하, 염색성 불량, 중량손실과다, 섬도차가 유사함에 따른 촉감 불량등의 제반 문제점을 해결한 것이다.

일반적으로 복합사를 이용한 극세화 기술은 2성분을 기계적으로 처리하거나 화학약제로 처리하여 분할시키는 강제분할형과 용제분할형이 있으며, 또 2성분 중 1성분을 화학적으로 용해 또는 분해시켜서 타성분을 복수개의 세그먼트로 분할시키는 추출분할형과 상이한 점도를 갖는 2성분을 폴리머상태에서 혼합하여 점도차에 의해 1성분으로 내부에 피브릴을 형성시킨 후 외부의 타성분을 용해시켜 제조하는 해도형 추출 복합사가 있다.

이와 같은 종래방법들의 실례를 살펴보면, 일본특공소 53-47416호 및 53-47417호의 복합사는 섬유형성성 폴리아미드와 폴리에스테르를 2성분으로 하여 섬유횡단면의 중앙부를 중공 또는 별도의 심부를 형성시키고 그 외주면에 상기 2성분을 교호로 방사상으로 배치시켜 제조하는 복합사인바, 이것은 분할되는 각 세그멘트의 섬도가 일정하여 섬도차에 의한 유연한 촉감의 발현이 어려울 뿐만 아니라 분할된 상태에서 2성분(폴리아미드와 폴리에스테르)이 존재함으로서 어느 정도의 이수축효과는 발생하지만 잔존하는 2성분에 의해 염색상의 어려움이 있다.

또한 중공 및 심부를 형성하기 위한 구금장치상의 어려움과 연신, 열처리 등과 같은 제사공정에서 각 세그멘트가 쉽게 분할, 탈락되어 모우 및 사절이 다량 발생하는 문제점이 있다.{제1도의 (a), (b)}

또한 일본특공소 39-29636호에 기재된 2성분 필라멘트의 경우는 상호 친화성이 상이한 2성분을 접합시켜 제조한 후 일성분, 특히 폴리아미드부분을 용해 또는 분해하여 타성분만 잔존하게 하는 방법이 예시되어 있다.

그러나 이 방법의 경우 용해되는 성분으로는 수용성 폴리아미드 또는 일반적인 폴리아미드를 사용하는데 수용성 폴리아미드를 사용하는 경우는 방사 또는 제사상의 어려움이 있을 뿐만 아니라 완전하게 추출하는데 문제점이 있다.

또한 일반적인 폴리아미드 즉, NY 6, NY 66, NY 4, NY 7, NY 11, NY 12, NY 610 등의 경우 산성분(주로 개미산)으로만 용해가 가능한데 이경우 용해의 어려움은 물론 폐수등의 문제점이 있어 공업적으로 생산하는 데는 상당한 문제점이 있다. {제1도의 (c), (d)}

이와 같은 문제점을 개선한 것으로서 일본특공소 63-8207 및 특공소 61-57409호 등이 제안되어 있는 바 이들은 알칼리에 대한 용해성이 상이한 2성분으로 복합사를 구성한 후 용해속도가 빠른 쪽의 폴리머를 용해 또는 추출하여 일성분 또는 2성분을 잔존시키면서 분할하여 제조하는 방법이다.

그러나 이들의 공통된 문제점으로는 알칼리에 의해 장시간 용해시켜야 완전한 추출이 가능할 뿐만 아니라 분할되는 각 성분 세그멘트의 데니어가 거의 일정하여 본 발명에서 요구하는 이섬도 효과에 의한 유연한 촉감을 얻기가 힘들다. {제1도의 (e)~(h)}

또한 일본특개소 53-106822호에 기재된 방법에 의하면 2종의 상이한 폴리머를 용융하여 방사단계에서 서로 다른 폴리머 유로를 통해 해도형상의 원사를 제조한 후에 알칼리 또는 용제에 의해 일성분을 용해, 제거하는 방법을 채택하고 있는데 이 방법의 경우 용해, 제거되는 일성분의 함량이 크기 때문에 직물 또는 부직포상의 시이트를 제조한 후 알칼리처리를 할 경우 중량 손실이 심하여 고밀도 직, 편물 제조가 불가능하였다.

일례로서 일성분과 이성분과의 혼합비율이 보통 40 : 60~30 : 70 정도로 일성분의 용해, 제거에 의해 거의 30~40%의 중량손실을 가져오게 된다. (제1도의 (i)}

이외에도 상이에서 언급한 바 있는 해도형 극세사의 제조방법에 관한 것으로는 일본특개소 57-39209호가 있는 바, 이것은 용융점도가 상이한 2종의 폴리머 즉 폴리에스테르와 폴리스타이렌(Polystylene) 폴리머를 용융하여 방사이전 단계에서 수회 혼합하여 방사하는 것인 바, 이때 이들 2성분의 점도차에 의해 일성분(폴리에스테르)은 피브릴상을 형성하고 다른 일성분(폴리스타이렌)은 메트릭스상을 형성하게 된다.

이와 같이 형성된 원사를 사용하여 부직포 또는 시이트상으로 제조 후 용제에 의해 메트릭스상(해성분)부분을 용해, 제거하여 피브릴상(도성분)만 남도록 하는 것이다.

그러나 이와 같은 해도형 원사의 경우 점도차에 의해 해도성분이 형성되므로 추출되고 남은 도성분이 일반적인 필라멘트와는 달리 무한의 길이를 갖는 연속상의 필라멘트가 아니고 일정 길이를 가지는 필라멘트로서만 제조가 가능하게 된다. 따라서 해도형 원사의 경우 일정한 길이를 요구하지 않는 부직포 등으로 사용하거나 부직포를 가공한 인공피혁 또는 스웨드조의 제품 등에만 한정적으로 사용되는 문제점이 있었다. {제1도의 (j)}

본 발명은 상기에서 언급한 문제점들을 해결한 것으로서 알칼리에 의해 용이하게 완전히 용해가 가능하며 방사구금설계상의 어려움, 제사상의 절사 및 모우발생문제, 이성분이 잔존함에 따른 염색상의 어려움 및 특히 분리되는 각 세그멘트간의 섬도차가 거의 없음에 따른 실크와 유사한 촉감을 갖지 못하는 단점을 개선한점에 그 특징이 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 알칼리에 의해 용해성이 상이한 2성분으로 된 복합사로서, 제1성분과 제2성분의 알칼리에 의해 용해도 차가 2~5배인 2종의 폴리머를 사용하여 용해도가 큰 쪽의 폴리머를 용해, 제거함으로서 타성분이 4~32개로 분할 가능하게 방사상으로 배치되어 있는 복합사인 바, 이와 같이 제조된 원사의 경우 직, 편물 제조 후 알칼리 처리에 의해 4~32개의 세스멘트로 분리가 가능하며 분리된 각 세그멘트의 편평율 분포가 2~10, 비표면적 분포가 5,000~30,000cm²/g가 되어 종래의 문제점인 염색불량 및 섬도차가 동일함에 따른 촉감의 저하현상을 방지할 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 사용되는 2성분은 알칼리에 의해 용해도차가 2~5배인 2종의 폴리머로 구성되는데 용해도가 작은 1성분으로는 폴리에스테르 또는 폴리아미드가 있다. 구체적으로는 폴리에스테르의 경우, 테레프탈산과 알킬렌 글리콜로부터 얻어지는 호모 폴리에스테르 또는 테레프탈산과 알킬렌 글리콜 및 제3성분으로 얻어지는 공중합 폴리에스테르로서 알킬렌 글리콜로서는 폴리메칠렌 글리콜을 들 수 있으며, 제3성분으로서는 아디핀산, 세바신산, 이소프탈산, 디페닐술폰디카르복실산 등에서 선택된 화합물을 들 수 있으며, 함량은 알킬렌글리콜 함량을 기준으로 하여 10몰% 이하로 하는 것이 좋다.

또한 폴리에스테르로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 좋으며 폴리에스테르로는 올소클로로 페놀 중 35℃에서 극한 점도가 0.4~1.0의 범위에 있는 것이 좋다.

폴리아미드의 경우 NY 4, NY 6, NY 66, NY 7, NY 610 등이 가능하며 메타크레졸 중 35℃에서 극한 점도가 1.0~1.3의 범위에 있는 것이 좋다.

반면 용해도가 큰 2성분으로서는 금속염을 함유한 공중합 폴리에스테르, 수가용성 올레핀 변성 PVA 또는 폴리올레핀, 폴리스타이렌 등이 가능한 데, 구체적으로는 공중합 폴리에스테르의 경우, 에틸렌 테레프탈레이트가 85몰% 이상으로서 산성분에 대해 2~5몰%의 5-나트륨 설포이소프탈산이 공중합된 폴리에스테르에 분자량 5,000~30,000의 폴리에틸렌 글리콜을 0.1~2중량% 함유시킨 것을 사용하는데 여기서 5-나트륨설포이소프탈산의 함량이 산성분에 대해 2몰% 미만일 경우에는 알칼리에 의한 용해속도가 2배 이하로 되어서 알칼리에 의한 용해제거가 용이하지 않을 뿐만 아니라 장시간 알칼리처리를 하므로 잔존하는 타성분이 취하되어 직물의 강도가 저하되는 문제점이 있다. 반면 첨가되는 5-나트륨 설포이소프탈산의 함량이 5몰%를 초과하면 방사팩의 압력이 증가되어 방사 및 제사성능이 저하된다.

또한 첨가되는 폴리에틸렌 글리콜의 함량도 분자량 5,000~30,000 정도의 폴리에틸렌 글리콜을 0.1~2중량% 브렌딩시키는 것이 방사 및 제사성면에서 적당하며 상기 범위를 벗어나면 공중합 폴리에스테르와의 상용성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한 2성분으로 된 수가용성 올레핀 변성 PVA로서는 올레핀과 초산비닐의 공중합체로서 올레핀성분이 30몰% 이하로 공중합 된 것이 좋다.

올레핀으로는 헥센, 벤질, 옥텐, 노넨, 헵텐등이 가능하다.

이외에도 2성분으로 폴리올레핀 폴리스타이렌 등이 가능한데 특히 폴리올레핀 중에서 폴리에틸렌을 사용할 경우에는 폴리머의 용융지수(MI)가 5~40정도의 폴리에틸렌이 가장 적합한데 이는 일성분 즉 폴리에스테르 또는 폴리아미드와의 상용성등을 고려한 것으로 5 미만에서는 두성분의 점도차가 적어서 본 발명에서 요구하는 방사상 형태의 계면형성이 불가능할 뿐만 아니라 두성분이 서로 혼합될 가능성이 커진다. 반대로 40을 초과할 경우는 계면형성은 용이하나 방사 또는 제사시 두성분이 물리적인 힘에 의해 분리되어 사절 또는 모우발생등의 원인이 되기도 하며 방사압력의 증가로 방사성능이 급격히 떨어지는 문제점이 있게 된다.

이상과 같은 2종의 폴리머를 사용하여 방사함에 있어서 2성분에 의해 일성분이 복수개로 분할 가능토록 설계하는 것이 상당히 중요한데 본 발명에서는 첫째, 제1성분(폴리아미드 또는 폴리에스테르)을 복합섬유 횡단면의 중심으로부터 외주 쪽을 향해서 방사상으로 분지시켜서 중심부분으로 향하는 4개~32개의 쐐기를 만들되 쐐기의 면적분포는 최소면적을 기준으로 하여 1~32배가 되도록 분포시키고 둘째, 제2성분은 복합섬유 횡단면의 중심으로 부터 방사상으로 분지시키되 양쪽 제1성분들 사이에 위치하도록 제1성분과 교호로 배열하거나, 또는 제1성분들 사이에 교호로 배열함과 동시에 2성분의 외주면을 감싸게 배치함으로서 제사효율을 향상시킬 수 있다.

셋째, 제2성분이 복합섬유 전체에서 차지하는 비율이 10~30중량%가 되게 하는 것이다.

이때 2성분의 비율이 10중량% 미만일 경우 방사구금 설계상의 어려움은 물론 알칼리에 의해 추출후에도 1성분 끼리 달라붙는 현상(분할이 잘 않됨)이 나타나며 30중량%를 초과하는 경우는 분할성능은 항상되지만 알칼리에 의해 용해 제거되는 량이 많아져서 중량손실이 심하게 나타나고 고밀도 직, 편물의 제조가 불가능하게 된다.

제3도는 본 발명의 복합섬유를 제조하기 위한 구금장치의 상세도인바, 제1성분은 P₁으로, 제2성분은 P₂로 유입된 다음에 여과되고 분배판을 거친다음 X-X'부위에서 복합되어 복합단면을 형성한 후에 구금 유입구를 거쳐서 오리피스로 방사된다.

본 발명은 분배판에서 제1성분의 형성면적과 유로를 제2도와 같은 단면적 비율이 되도록 설정함으로서 본 발명의 복합섬유를 제조할 수 있다.

구금오리피스로 방출된 분할형 복합섬유는 냉각고화시킨 다음 방사유제를 처리하고 권취기에서 800~2,000m/min의 속도로 권취한다.

상기한 바와 같이 제조한 미연신사를 필라멘트의 경우 50~100℃의 가열로울러로 예열한 후 1.5~4.5배로 연신하고 100~250℃의 열판에서 열고정한다.

스테이플의 경우에는 상기한 바와 같이 연신, 열고정시킨 다음에 5~25개/인치의 권축을 부여하고 20~130℃에서 30~60분간 열처리한 다음에 30~150mm로 절단한다.

이상과 같은 방법으로 제조된 복합섬유는 알칼리처리에 의해 4~32개의 세그멘트로 분리될 수 있으며 분리된 각 세그멘트의 편평율분포가 2~10, 비표적분포가 5,000~30,000cm²/g으로 직, 편물 제조시 촉감이 부드러우면서 천연섬유와 같은 스티프니스감을 부여하기 때문에 외의용 의류소재는 물론 투습방수직물 등으로도 활용이 가능하다.

이하 실시예 및 비교예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 및 비교예]

표 1과 같은 조건으로 제조된 필라멘트를 사용 2,200T/M으로 연사하여 위사로 하고 연사하지 않은 필라멘트를 경사로 하여 경사밀도 70본/cm, 위사밀도 40본/cm의 평직으로 제직하였다.

이 직포를 연속정련기로 가성소다 40g/수용액에서 100℃×30분간 처리하여 복합섬유를 분할시키고 180℃×45초간 프리셋트하고 염색 후 최종세트하였다. 분할된 복합섬유단면을 이미지어날 라이져를 사용하여 분할된 세그멘트의 편평율 및 비표면적을 구하여 표 2에 나타내었다.

[표 1]

단, NY : 나이론, PET : 폴리에스테르

5-SIP-Na : 5-나트륨설포이소프탈산

MI : 용융지수, PVA : 폴리비닐알콜

외주면형태에서 ○는 외주면에 제2성분이 있는 것

×는 외주면에 제2성분이 없는 것

[표 2]

※ 1. 편평율은 분할된 세스멘트의 길이(a)/두께(b)의 비를 나타냄.

2 : 비표면적(cm²/g)은 분할된 세그멘트의 단면적을 이미지 어날라이져로 측정하고 PET밀도는 1.38g/cm³, NY 밀도는 1.14g/cm³등을 기준으로 하여 계산하였다.

Claims (5)

1. 알칼리에 대한 용해성이 상이한 두성분으로 복합섬유를 제조하되, 제1성분은 복합섬유횡단면의 중심으로부터 방사상으로 분지시켜서 중심으로 향하는 쐐기형태가 되도록 하고, 제2성분은 제1성분 사이에 교호로 배열되거나 또는 제1성분사이와 제1성분의 외주면을 감싸도록 제조함에 있어서, 제1성분으로 되어 있는 쐐기의 갯수가 4~32개가 되도록 하며, 쐐기들의 면적분포가 최소면적의 것을 기존으로 하여 1~32배가 되도록 제조함을 특징으로 하는 분할형 복합사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 제1성분과 제2성분의 알칼리에 대한 용해도차가 2~5배임을 특징으로 하는 분할형 복합사의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 제1성분은 NY6, NY66, PET이고, 제2성분은 5-나트륨설포이소프탈산이 2~5몰% 함유된 공중합 PET, 올레핀성분이 30몰% 이하로 공중합된 수가용성 올레핀 변성 PVA, 또는 용융지수가 5~40인 폴리에틸렌임을 특징으로 하는 분할형 복합사의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 제2성분이 복합섬유 전체에서 차지하는 비율이 10~30wt%임을 특징으로 하는 분할형 복합사의 제조방법.
5. 알칼리에 대한 용해성이 상이한 두성분으로 되어 있는 복합섬유로서, 제1성분은 복합섬유 횡단면의 중심으로 부터 방사상으로 분지된 쐐기 형태로 되어 있으며, 제2성분은 제1성분사이에 교호로 배열되어 있거나 또는 제1성분사이와 제1성분의 외주면을 감싸고 있는 것에 있어서, 제1성분으로 되어 있는 쐐기의 갯수가 4~32개이고, 분할 후의 세그멘트들의 편평율분포가 2~10이고, 비표면적 분포가 5,000~30,000cm²/g임을 특징으로 하는 분할형 복합섬유.