KR930010794B1 - 폴리에스테르 혼섬사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폴리에스터 혼섬사의 제조방법

본 발명은 공정통과성이 양호하고, 이수축효과와 토크력 그리고 권축효과의 상승작용에 의하여, 직편물상에 적당한 부피감, 은은한 광택, 매끄러운 표면 촉감, 반발성, 드레이프성 등을 부여하는 폴리에스테르 혼섬사의 제조방법에 관한 것이다.

종래부터, 실크같은 광택 및 매끄러운 표면 촉감과 함께 적당한 부피감을 발현하기 위한 것으로, 열수축률이 서로 다른 2종의 연신사를 공기류로써 교락 혼섬한 이수축 혼섬사가 널리 이용되고 있다.

그러나, 이러한 종래의 기술로 제조된 이수축혼섬사는 표면이 매끄럽고, 광택도 양호하지만, 비권축성 필라멘트들을 단순 교락 혼섬한 것이기 때문에 필라멘트들에 실질적인 권축과 권축사와 같은 단면변형이 부여되지 않아, 부피감이 부족하고 광택은 차가운 금속성 광택에 가까우며, 원사상태의 열수축 특성치를 직편물상에 효과적으로 재현하기 위해서, 제직준비 및 후가공에서 가능한 저온, 저장력으로 진행해야만 하기 때문에 생산성이 크게 떨어진다.

또한 이러한 단순한 교락에 의한 이수축혼섬사는 교락부를 제외한 나머지 개섬부에서는 고수축사와 저수축사가 실질적으로 분리된 구조(side-by-side형 필라멘트군 배치)를 형성하고 있어 이들이 열에 의하여 이수축 효과가 발현되면 저수축사가 고수축사를 효과적으로 피복하지 못하고 한쪽으로 무리를 지어 몰리는 현상이 발생하여 직편물상에 저수축사와 고수축사의 염색성 차이가 표면에 그대로 나타나서 염색 결점(염색줄)을 야기시키곤 한다.

이러한 이수축혼섬사의 결점을 개선하기 위하여 고수축사보다 저수축사의 공급률을 크게하여 유체난류 처리하여 심초구조 혼섬사로 제조하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법으로 제조된 심초구조 혼섬사는 표면에 필연적으로 루프 또는 이완부 등 불균일 돌출부가 형성되어 공정통과성이 불량하고, 표면 촉감이 거칠고 불균일하며, 광택도 약하고 불균일하다는 등의 결점이 발생한다.

이러한 이수축혼섬사와는 대조적인 것으로 가연가공사를 들 수 있다. 일반적으로 가연가공사로 된 직편물은 부피감과 따뜻한 느낌이 양호하며, 이수축혼섬사의 경우보다는 비교적 염색 가공이 용이하다.

그러나 통상의 가연사로 된 직편물은 표면 촉감이 부드럽지 않고 꺼칠꺼칠하며 광택도 약하고, 반발성과 드레이프성이 부족하다는 등의 결점이 지적되고 있다.

이러한 가연사의 결점을 개선하기 위해서 제안된 종래 기술로는 권축사와 비권축사를 에어제트 혼섬하여 시초형 복합사로 제조하는 방법(일본특개소 49-72442). 토크력이 큰 권축사를 제조하여 비권축사와 토크력을 이용하여 합사(일본특공소 47-23349)하거나, 에어제트 혼섬(일본특공소 61-20661)하여 표면에 루프와 이완부를 갖는 심초형 복합사를 제조하는 방법들이 있다.

그러나 이러한 방법으로 제조된 혼섬사는 혼섬상태가 불균일하고 표면에 꼬임 스날(snarl)과 루프가 다발하여 공정통과성이 불량하며, 또한 이러한 스날이나 루프들이 후가공시 열에 의해 고정 또는 경화되면서 직편물의 표면이 거칠어지기 때문에 부드러운 표면 촉감과 외관(광택)은 기대할 수 없다.

또한 비권축 필라멘트사를 권축사보다 과잉 공급, 에어제트 혼섬하여 심부에 권축사, 초부에 비권축 필라멘트사를 배치한 심초형 복합사를 제조하는 방법이 사용되기도 하는데, 이 경우 사조의 표층부가 단일 비권축 필라멘트사로 구성되어 있어 차가운 느낌이 강하며, 루프가 다수 발생하기 때문에 공정통과성도 불량하고 직편물의 표면이 거칠어지기 때문에 이러한 기술로 제조된 가공사로는 부드러운 표면 촉감과 외관을 기대할 수 없다. 또한 상기한 방법들로는 반발성과 드레이프성이 모두 양호한 가공사를 제조할 수 없다.

본 발명자들은 이러한 종래 기술의 결점을 해소하고, 공정통과성이 양호하고, 직편물상에 적당한 부피감, 은은한 광택, 매그러운 표면 촉감, 반발성, 드레이프성 등을 부여하는 폴리에스테르 혼섬사의 제조방법을 제공하기 위하여 예의 검토한 결과, 권축사와 비권축사 또는 수축률이 다른 2종의 비권축사를 혼섬하는 종래의 방법과는 완전히 다른 본 발명에 이르게 되었다.

본 발명의 설계 개념은, 실질적으로 권축이 부여되어 있으면서도, 비교적 단면변형이 발생하지 않았으며, 열수축차가 일정수준 이상임과 동시에 강한 토크력을 갖고 있는 고수축 권축사와 저수축 권축사를 혼섬함으로써, 저수준 단면변형, 권축, 이수축 효과의 복합적인 작용에 의하여 부피감과 매끄러운 표면 촉감, 은은한 광택 등을 발휘하고, 또한 강한 토크력에 의하여 매끄러운 표면 촉감을 강조하고, 드레이프성과 반발성을 발휘하게 되는 혼섬사를 제조한다는 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 전술한 설계 개념을 효과적으로 구현할 수 있는 구성으로 이루어져 있다.

즉, 본 발명은 4,500m/분-7,000m/분 속도로 방사된 고배향 미연신 폴리에스테르 필라멘트사(이하 고배향사)와 정장 열처리후 잔류 열수축률(이하 rs₂)이 15-30% 이상인 고수축 폴리에스테르 연신사(이하 고수축사)를 가연 히터 도입 전 또는 해연역 이후에서 교락처리하여 혼섬 가연하여 폴리에스테르 혼섬사를 제조함에 있어서, 혼섬사의 섬도를 De, 가연수를 TRM, 고수축사의 최대 열응력 발현 온도를 Pt, 가연 히터온도를 Ht라 할 때, 이들이 아래와 같은 관계식(1)-(2)를 동시에 만족하는 것을 특징으로 한는 폴리에스테르 혼섬사의 제조방법이다.

본 발명에서는 출발 원사로써 4500m/분 이상의 방사속도로 방사한 고배향 미연신 폴리에스테르 필라멘트사(이하 고배향사)와 정장 열처리후 잔류 열수축률(이하 rs₂)이 일정 수준을 만족하는 고수축 폴리에스테르 연신사(이하 고수축사)를 사용한다.

본 발명에 있어서 고배향사는 4500m/분 이상의 방사속도로 방사한 것이어야 하는데, 이는 4500m/분 이상의 속도로 방사된 고배향사는 가연 후 단면변형이 거의 발생하지 않고 또한 가연사의 열수축률이 아주 낮기 때문이다.

후술하는 바와 같이 본 발명은 비교적 저온에서 가연하기 때문에 본 발명의 고배향사 대신 일반적인 폴리에스테르 연신사를 사용할 경우에는 가연적에서 효과적인 열고정이 이루어지지 않아 가연선상에서의 혼섬사 주행안정성이 떨어지고, 제조된 혼섬사의 권축 및 토크력의 열적, 기계적 내구성이 극히 약해져 본 발명이 목적하는 혼섬사를 제조할 수 없다.

또한 4500m/분 이하의 속도로 방사된 고배향 미연신사 또는 미연신사를 고수축사와 혼섬가연할 경우에는 혼섬사조의 주행안정성이 불량하고, 불안정한 2층구조를 형성하기 쉬우며, 고배향 미연신사 또는 미연신사의 단면변형이 심하여 본 발명이 목적하는 바를 전혀 달성할 수 없다.

5000m/분 이상의 속도로 방사된 고배향사를 사용하면 본 발명의 목적을 더욱 효과적으로 달성할 수 있다.

고수축사는 rs₂가 10% 이상이어야 한다. 여기서 rs₂는 아래와 같이 정의되는 것으로 전열처리에 대한 열수축 유지성을 나타내는 척도로써, 정장 열처리후 잔류 열수축률이라고 할 수 있다.

rs₂={(l₀-l₁)/l₀}×100(%)

단, l₀는 0.1g/d의 하중하에서 측정한 시료의 길이이고, l₁은 시료를 정장으로 100℃ 건열중 15분간 처리해서 100℃ 비등수중에 무장력 상태로 투입하여 15분간 수축처리하고, 수축된 시료를 상온에서 하루동안 방치, 건조하여, 160℃ 건열 중에서 15분간 무장력 상태로 처리한 후에 0.1g/d의 하중하에서 측정한 시료의 길이.

고수축사에 있어서 rs₂가 10% 미만인 것은 가연가공 후 잔류수축률이 낮아 이수축효과를 기대하기 어렵다.

본 발명자들의 연구에 따르면, 고수축사와 저수축사간의 총 열수축률 (이하 TSR, 산출방법은 0.1g/d의 하중하에서 측정한 시료의 길이를 L₀, 100℃ 비등수중에서 무장력 상태로 투입하여 15분간 수축처리하고, 수축된 시료를 상온에서 하루동안 방치, 건조한 후 160℃ 건열 중에서 15분간 무장력 상태로 처리하여 0.1g/d의 하중하에서 측정한 길이 L₁으로부터 TSR={(L₀-L₁)/L₀}×100(%)의 식으로 구한 것)차는 8%이상, 고수축사의 TSR은 12% 이상이어야만 이수축효과가 실질적으로 발현되며, 이를 위해서는 출발 고수축사의 rs₂는 적어도 10%이어야 하는 것으로 나타났다.

일반적으로 고배향사는 rs₂가 매우 낮아 고수축사의 rs₂가 10% 미만일 경우에도 본 발명의 방법에 의해 제조된 혼섬사를 구성하는 고수축사와 저수축사의 TSR차가 8% 이상인 경우도 있으나, 고수축사의 TSR이 12%미만으로 낮아져, 이러한 혼섬사로 직편물을 제조할 경우 고수축사의 열수축에 의한 원단의 굴곡, 치밀화를 기대할 수 없어, 본 발명이 목적하는 효과들을 전반적으로 만족시켜 주지 못하게 된다.

또한 고수축사의 rs₂는 10% 이상 높을수록 이수축효과의 측면에서 유리하지만, 40%를 초과하면 가연가공 후 잔류수축률이 너무 높아 염색가공된 직편물 상에 촉감 경화, 수축, 불균일 등을 발생시켜 품위를 저하시키기 때문에 40% 이하인 것이 적당하다.

rs₂가 15-30% 수준인 것을 본 발명의 고수축사로 사용하면 본 발명이 목적하는 바를 더욱 효과적으로 달성할 수 있다.

rs₂가 10% 이상인 고수축 폴리에스테르 연신사로는 폴리에스테르고배율 연신사 또는 열수축성을 향상시키는 제3성분을 공중합한 공중합 폴리에스테르 연신사 등을 들 수 있는데, 고배율 연신한 연신사는 유연성(휨성, 굽힘성 등)이 불량하고, 신도가 낮아 가연가공용으로는 부적합하다.

따라서, 본 발명의 효과를 확실히 하기 위해서는 열수축성을 향상시키는 제3성분을 공중합한 공중합 폴리에스테르 연신사를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 공중합 제3성분으로는 이소프탈산, 6-디카르본산, 아디핀산, 세바신산, 디에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 분자량 600-6000정도의 폴리에틸렌글리콜, 비스페놀에이, 비스페놀술폰, 비스페놀에이의 에틸렌옥사이드 부가물, 비스페놀술폰의 에틸렌 옥사이드 부가물 등을 들 수 있다.

rs₂가 10-40%이고 기계적이고 안정한 원사를 용이하게 제조하기 위해서는 공중합 제3성분의 함량이 2-15몰%인 것이 바람직하다.

제3성분의 함량이 2몰% 미만일 경우에는 공중합 효과가 거의 없어, 전술한 바와 같이 고배율 연신해야하기 때문에 바람직하지 않고, 15몰%를 초과할 경우에는 가연사의 기계적 강도가 낮아지고, 염가공시에 부분적인 열경화 또는 취화가 발생하기 쉬워 바람직스럽지 못하다.

본 발명은 이러한 고배향사와 고수축사를 가연히터 도입 전 또는 해 연역 이후에서 교락처리를 하여 혼섬가연함으로써 완성된다.

교락처리는 복합사의 형태안정성과 균일성을 획득하기 위해 필수적으로 행해야 하는데 가연히터 도입 전 또는 해연역 이후에 처리하면 된다.

즉, 연속공정으로 가연히터 전의 적당한 위치에 교락장치를 부착하여 교락혼섬하거나, 해연역 이후(가연구-권취롤러)에 교락장치를 부착하여 교락혼섬하거나 또는 분리공정으로 미리 교락처리된 혼섬사를 가연가공하여도 무방하다.

교락처리후 교락수는 20-100개/m인 것이 바람직한데, 교락수가 20개/m 미만일 경우에는 혼섬사조의 집속성이 나쁘고, 100개/m를 초과하면 혼섬사가 지나치게 접속되어, 부피감이 떨어지고, 교락반 등이 발생하여 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서, 가연수(TPM)는 혼섬사의 섬도를 De라 할때의 범위를 만족해야 한다. 가연수가 이 범위를 벗어나면 제조된 혼섬사에 효과적인 토크성을 부여할 수 없어진다.

혼섬사의 토크성은 직편물의 드레이프성 및 반발성을 부여하는데 있어서 중요한 역할을 하는데 일반적으로 직편물에 양호한 드레이프성, 반발성을 부여하기 위해서는 혼섬사의 토크계수(TM)가 적어도 80이어야 하며 100이상이면 더욱 좋다. 토크계수 80이상의 혼섬사를 제조하기 위해서는 가연수를 본 발명과 같이 통상의 가연수보다 낮게 설정하여만 한다.

가연수를보다 높게 하면 여타 가연조건(예를 들면 오버피드율. 히터온도등)의 조절로 80이상의 토크계수를 부여할 수도 있으나, 제조된 혼섬사의 단면변형이 통상의 가연사와 유사하거나, 가연 작업성이 불량하여 본 발명에서 목적하는 바를 효과적으로 만족할 수 없게 된다.

또한, 본 발명에 있어서는 가연수를 낮게 설정함으로써 제조된 혼섬사를 구성하는 필라멘트들에 미세 굴곡과 미세한 단면변형을 발생시켜, 가연사 특유의 꺼칠꺼칠함, 광택 부족 그리고 함성섬유 특유의 미끌미끌한 느낌, 금속성 광택을 모두 해결할 수 있으며, 통상의 이수축 혼섬사 보다 우수한 부피감을 발휘하게 하는 것이다.

본 발명에 있어서 또 하나의 요소로서 가연 히터의 온도에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 있어서 가연 히터의 온도(Ht)는 다음과 같은 식을 만족하도록 설정해야만 한다.

-(0.02Pt)³+0.0076Pt²-0.9Pt+145≤Ht≤-0.03×(rs₂)²+2.5×(rs₂)+145

(단, Pt와 rs₂는 각각 고수축사의 최대 열응력 발현 온도와 정장 열처리 후 잔류 열수축률)

이러한 가연 히터의 온도 범위는 고배향사의 고수축사에 효과적인 권축성을 부여하면서도, 단면변형을 가능한 억제하고, 고수축사의 열수축률을 가능한 높게 유지하게 하는데 있어서 필수적이다.

Ht가 -(0.02Pt)³+0.0076Pt²-0.9Pt+145 보다 낮을 경우에는 가연시 사조의 주행 안정성이 나빠 절사가 빈발하여 작업성이 매우 떨어지고, 실질적인 가연 효과를 부여할 수 없어 본 발명의 목적에 부합되지 못한다.

또한, Ht를 -0.3×(rs₂)²+2.5×(rs₂)+145보다 높게 하면, 고수축사의 TSR이 12%미만으로 낮아져 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다.

이하 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

단, 본 발명이 실시예에 국한되는 것은 아니다.

(본 발명에 있어서, 토크계수는 꼬임이 풀리지 않도록 주의하면서, 패키지에서 시험 시료를 약 120cm 검출하여, 표시 데니어×0.1g에 해당하는 장력을 걸어 1m 간격에 표시를 한 후 장력을 제거하고, 중앙에 표시 데니어×0.002g에 해당하는 장력을 걸고 표시점이 일치되도록 양끝은 합쳐 꼬임이 발생하게 하여 꼬임회전이 완전히 멎은 다음, 검연기에 표시점을 맞추어 고정시킨 후 연수를 측정하되, 이러한 측정과정을 5회 반복하여 그 평균값(소수점 이하 반올림)으로 하였다.)

[실시예 1]

6500m/분의 속도로 방사된 폴리에스테르 고배향 미연시사(50D/36F)와 폴리에스테르 연신사(40D/24F, 최대 열응력 발현온도; 121℃, rs₂; 18.1%)를 공급롤러-가연히터 중간에 인터레이스 노즐을 부착한 가연기를 이용하여 교락수 80개/m(혼섬 가연사에서 측정). 스핀들 회전수 21만 RPM. 가연수 Z1925TPM, 오버피드율-1%의 가연조건하에서 가연히터 온도를 130-190℃로 바꾸면서 혼섬 가연 가공하여 폴리에스테르 혼섬사를 제조하였다(본 발명의 식으로 계산한 가연 히터의 설정온도 범위(Ht)는 133-180℃이다).

이렇게 제조한 각각의 폴리에스테르 혼섬사를 경사에 밀도 155본/인치로 세우고 위사로 폴리에스테르 75D/72F, 강연사(2800TPM)를 s : z=2 : 2, 밀도 72본/인치로하여 평직물을 제직한 후 이 평직물을 통상의 방법으로 염색가공하였다. 히터온도별로 제조된 혼섬사의 특성과 염색가공 결과를 표 1에 나타내었다.

표중 고수축사와 고배향사의 TSR과 TSR차(ΔTSR) 등은 동일한 가연조건에서 교락을 부여하지 않고, 혼섬 가연한 혼섬사에서 고수축사와 고배향사를 분리하여 시험한 결과를 나타낸 것이다.

[표 1]

범례 : (1) 표면촉감 : □ = 매끈하나 금속성 광택이 남,= 매끈하며 광택도 양호함, ■ = 다소 거칠고 광택도 불량함.

(2) 기타 : ◎ = 매우 양호, ○ = 양호, △ = 다소 불량, × = 불량

[실시예 2]

4500m/분의 방사속도로 방사한 2종의 원사를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 하되 가연 히터 온도는 160℃로 고정하고 가연수를 변경하면서 폴리에스테르 혼섬사를 제조하였다(본 발명의 식으로 계산한 가연수 설정 번위는 1028-2635TPM이다).

이렇게 제조한 각각의 폴리에스테르 혼섬사를 경사에 밀도 155본/인치로 세우고 위사로 폴리에스테르 75D/72F, 강연사(2800TPM)를 s : z=2 : 2, 밀도 72본/인치로하여 평직물을 제직한 후 이 평직물을 통상의 방법으로 염색가공하였다.

가연수별로 제조된 혼섬사를 특성과 염색가공 결과를 표 2에 나타내었다.

[표 2]

범례 : (1) 표면촉감 : □ = 매끈하나 금속성 광택이 남,= 매끈하며 광택도 양호함, ■ = 다소 거칠고 광택도 불량함.

(2) 기타 : ◎ = 매우 양호, ○ = 양호, △ = 다소 불량, × = 불량

Claims (3)

1. 고배향 미연신 폴리에스테르 필라멘트사(고배향사)와 폴리에스테르 연신사를 (고수축사) 가연히터 도입전 또는 해연역 이후에서 교락처리하여 혼섬가연함에 있어서, 혼섬사의 섬도를 De, 가연수를 TPM, 고수축사의 최대 열응력 발현온도를 Pt, 가연히터 온도를 Ht라 할 때 이들이 하기식 (1)-(2)를 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 혼섬사의 제조방법.

   단, rs₂={(l₀-l₁)/l₀}×100(%)로 l₀는 0.1g/d 이중하에서의 측정한 시료의 길이이고, l₁은 시료를 접장으로 100℃ 건열중 15분간 처리해서 100℃의 비등수중에 무장력상태에서 15분간 수축처리하고, 수축된 시료를 상온에서 방치 건조하여 160℃ 건열중에서 15분간 무장력상태로 처리한 후에 0.1g/d 하중하에서 측정한 시료의 길이임.
2. 제1항에 있어서, 폴리에스테르 연신사(고수축사)의 잔류열수축률(rs₂)이 15-30%임을 특징으로 하는 폴리에스테르 혼섬사의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 고배향 미연신 폴리에스테르 필라멘트(고배향사)사가 방사속도 4500-7000m/분의 속도로 방사된 고배향 미연신 폴리에스테르 필라멘트사임을 특징으로 하는 폴리에스테르 혼섬사의 제조방법.