KR960000782B1 - 견조 이성분 복합섬유 및 이를 제조하기 위한 방사구금 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

견조 이성분 복합섬유 및 이를 제조하기 위한 방사구금 장치

제1도는 본 발명에서 제조된 섬유의 용출전 확대단면도.

제2도는 본 발명에서 제조된 섬유의 용출후 확대단면도.

제3도는 본 발명에서 사용된 방사구금 장치의 종단면 확대도.

제4도는 제3도는 X-X선 단면 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : “A”성분 2 : “B”성분

3 : 분배판 4 : “B”성분 저장실

5 : “B”성분 유입공 6 : 방사구금

7 : 합류공 8 : “A”성분 저장실

9 : “A”성분 저장실 10 : “A”성분 유입공

11 : “B”성분형성 슬리트

본 발명은 견조 이성분 복합섬유 및 이를 제조하기 위한 방사구금 장치에 관한 것이다.

폴리에스텔 섬유의 대량 생산기술이 확립된 이래로 점차 천연섬유의 우수한 특성을 합성섬유에 부여하기 위한 시도가 꾸준히 진행되고 있는 바, 그중에서도 특히 화려한 외관과 우수한 드레이프성 및 촉감등을 지니고 있는 견섬유를 모방하기 위한 기술개발이 활발하게 이루어지고 있다.

예를 들어, 견섬유가 지니고 있는 삼각단면 형태에서 기인하여 섬유 제조시섬유의 단면을 삼각형으로 하여 빛의 난반사를 유도함으로서 견섬유가 지니는 화려한 광택등의 외관을 부여하는 방법과, 또한 견섬유의 세리신 제거 공정에서 착안한 기술로서 폴리에스텔 섬유의 후가공 공정중에서 알칼리 수용액에 감량을 함으로서 소프트(Soft)성을 부여하는 기술이 활용되고 있음은 이미 공지의 사실이다.

그러나, 상술한 방법들을 이용할 경우 섬유의 외관 및 부드러운 촉감등을 견섬유와 매우 유사하게 만드는 것은 가능하지만 견섬유가 지니고 있는 특성중의 촉감과 관계된 표면의 까칠까칠한 촉감(이하, “샤리감”이라 칭함), 파삭 파삭한 촉감, 드라이한 촉감 및 청각적인 견명(絹鳴) 효과가 부족한 문제점이 있었다.

따라서, 촉감과 청각적인 특성을 보완하기 위하여 특성이 다른 2성분 폴리머를 사용하고 복합 방사법을 이용하여 제1성분은 단면 형태가 삼각, 사각, 오각등의 다각 단면으로 하는 매트릭스(Matrix)를 형성하고, 또한 제1성분에 비하여 알칼리 수용액에서의 용해 특성이 우수한 제2성분은 각모서리의 정점부에서 섬유 중심부를 향하는 쇄기 모양의 미세 슬리트가 형성되도록 설계된 방사구금 장치를 통하여 특수 단면을 지니는 섬유로 제조한 섬유, 제조섬유를 후가공 공정중 알칼리 수용액으로 일정시간 처리할 경우 미세 슬리트를 구성하는 제2성분 폴리머가 용출됨으로서 섬유 종축을 따라 규칙적으로 형성된 미세 슬리트에 기인하여, 견이 지니고 있는 촉감 및 청각적인 특성이 부여되는 합성섬유의 제조방법이 일본특개소 62-621886호에 기재되어 있다.

그러나, 상기의 방법을 이용하여 제조한 섬유는 샤리감과 파삭파삭한 촉감 및 드라이한 촉감등의 촉감적인 측면과 견명 효과등의 청각적인 측면에서 견섬유의 특성에 매우 근접한 섬유로 제조될 수는 있지만, 섬유에 형성되어 있는 미세한 슬리트의 면적 및 크키가 동일하기 때문에 견섬유의 고유한 특성인 불규칙한 단면에 기인한 부드러운 촉감과 동시에 미세할 정도로 느끼는 약간의 뻣뻣함(이하, “고시감”이라 칭함)과 염색의 약한 이염효과에 의하여 나타나는 독특한 염색특성(이하, “염색반”이라 칭함)등이 표현되지 않는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 견섬유가 지니고 있는 샤리감과 파삭파삭한 촉감 및 드라이한 촉감등의 촉감 및 청각적인 특성은 물론 고시감, 염색반등을 지니므로서 견의 특성과 합성섬유의 내구성이 조합된 견조 이성분 복합섬유를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적의 견조 이성분 복합섬유를 제조하기 위한 방사구금 장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적들 뿐만아니라 용이하게 표출되는 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 변형된 삼각단면 형태를 가지며 세 개의 모서리 정점부에서 섬유의 중심을 향하여 각각 크기 및 면적이 다른 쇄기 모양의 용출 가능한 미세한 슬리트가 형성되도록 하는 방사구금 장치를 이용하여 이성분계 복합섬유를 제조하므로서 제조섬유의 난반사율이 불규칙하게 되도록하고 태섬유의 섬유와 세섬도의 섬유 촉감이 동시에 나타나도록하여 촉감, 청각적 특성 그리고 염색후의 특성등의 견의 특성과 거의 동일한 효과를 나타내는 견조폴리에스텔 섬유를 얻을 수 있었다.

본 발명을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 이성분계 복합섬유는 먼저 단면 형상이 삼각형이 형태로서 전체적인 섬유의 구성 및 특성을 지지하는 성분으로서의 매트릭스(Matrix)부를 구성하는 제1성분(이하“A”성분이라 칭함)과 “A” 성분으로 구성된 매트릭스의 각 3개의 모서리 정점부에서 섬유의 중심을 향하여 쇄기 모양의 미세 슬리트를 형성하는 제2성분(이하, “B”성분이라 칭함)의 2종의 폴리머를 사용하며 복합방사법으로 특정구조로 설계된 방사구금을 통하여 방사한 후, 알칼리감량을 행하여 제조한다. 단, 본 발명에서 미세 슬리트를 용해 제거해도 전체 단면의 형태는 제1도 및 제2도에 도시된 바와같이 변화하지 않고 단지 모서리 정점부에서 섬유 중심을 향하는 쇄기 모양의 공간이 존재하는 이형단면 섬유로 된다.

본 발명에서 사용된 “A”성분 폴리머는 제사성 및 섬유 형성상이 우수한 일반 폴리에스테르계 수지를 사용하고, “B”성분 폴레머로는 제조원사를 알칼리 감량공정에서 처리할 경우 “A”성분에 의하여 형성되는 전체 단면의 변화없이 “B”성분이 용출되어 목적으로 하는 견조 특성을 나타내는 폴리에스텔 섬유를 제조할수 있으며 또한, 섬유로 제조하는 제사공정에서의 안정된 작업성을 위하여 “A”성분과 상용성이 우수한 변성 폴리에스텔 공중합체로서 폴리에스텔의 구성단위인 테레프탈산의 이성체인 유기 술포네이트 금속염으로 구성되는 이염기산류를 전체의 테레프탈산에 대하여 2몰% 이상 10몰% 이하로 공중합한 것을 사용하였다.

이때 사용된 이염기산으로는 소디움 3,5-디(카보메톡시)벤젠 술포이소프탈렌이트 또는 포타슘 3,5-디(카보메톡시)벤젠 술포이소프탈레이트 등을 사용할 수 있으며, 이때 첨가되는 공중합 성분이 전체의 테레프탈산에 대하여 2몰% 미만 첨가될 경우에 제조된 공중합체는 공중합성분이 첨가되지 않은 기존의 폴리에스텔에 비하여 알칼리 수용액에서의 용해 특성 차이가 거의 없기 때문에 첨가의 효과를 기대할 수 없으며, 또한 공중합 성분의 함량이 전체 테레프탈산에 비하여 10몰% 초과일 경우에 제조된 공중합체는 알칼리 수용액에서의 용해 특성은 매우 우수하지만, 제사공정에서의 작업성을 고려할 때 제조된 공중합체의 점도가 너무 매우 낮기 때문에 안정된 제사 작업성을 기대할 수 없는 단점을 지니고 있다.

이상의 조건을 만족하는 “A”,“B” 폴리머를 사용하여 섬유를 제고함에 있어서 견의 특성인 샤리감, 크리프니스(Crispness), 드라이한 촉감 및 견명효과는 물론 고시감 및 염색반등의 특성을 만족하는 섬유를 제조하기 위해서는 첫째로, 섬유의 단면을 형성하는 방사구금 장치중 제3분배판의 형태 둘째로, 섬유에 형성된 미세 슬리트의 형태 및 크기 그리고, 마지막으로 “A”성분과 “B”성분의 복합 비율등이 매우 중요한 요소로서 작용한다.

제3도는 본 발명의 방사구금 장치의 전체를 도시한 종단면도이고, 제4도는 X-X선 단면예시도이다. 제3도 및 제4도에 도시한 바와같이 분배판(3)은 “A”성분이 유입되는 저장실(9)을 형성하고 “A”성분 유입공(10)은 저장실(9) 하부와 연통하고 있으며, “A”성분 유입유로(8)는 중심을 향하여 회전대칭으로 하는 삼각형으로 형성되어 있다. 또한, 분배판(3)의 “B”성분 유입공(5)은 “B”성분 저장실(4)과 연통하고 있는 제4도와 같이 3개 유로로 형성되어 있고, “B”성분 형성 슬리트(11)는 “B”성분 유입공(5)과 연결된 제4도에 도시된 바와같은 형태로 설계되어 있다.

따라서, “A”성분은 분배판(3)의 상부에 있는 “A”성분 저장실(9)에 유입된 다음, “A”성분 유입공(10)을 통하여 분배되고 방사구금(6)의 합류공(7)에서 합류된다. “B”성분은 유입공(5)으로 유입된 다음, 슬리트(11)을 통해 합류공(7)으로 유입된다.

본 발명에서 사용한 방사구금 장치는 제3도에 도시한 바와같이 용융액을 분배시켜주는 분배판(3)과 방사구금(6)으로 구성되며, 또한 섬유의 최종단면을 형성하는 분배판(3)은 제4도에 도시된 바와같이 “A”성분 과 “B”성분이 교호 병렬 형태로 이루어지는 이성분 혼합용 분배판 형태를 지니고 있지만 본 발명에서 사용된 분배판(3)의 특징으로 섬유의 매트릭스(Matrix)를 형성하도록 하는 “A”성분 용융액의 유입공과 크기 및 형태가 다른 미세 슬리트를 형성하도록 각도가 다른 테이퍼 형태의 “B”성분 유입공인 유로를 형성하되 이때 형성된 “B”성분에 의한 슬리트의 형태가 다음의 조건을 만족하도록 특수하게 제작한 것을 특징으로 하며, 이때 설계된 “B”성분의 유입구는 방사공정에서의 안정된 방사성을 제공하기 위하여 각 쇄기 형태의 끝부분이 섬유의 중심을 향하여 회전대칭형을 이루도록 하는 것이 중요하다.

40°≥Ф1〉30°, 30°≥Ф2〉20°, 20°≥Ф3〉10°

단, Ф1 : 본 발명의 제4도에서 나타내는 제1구역의 “B”성분 형성 슬리트(11)의 각도

Ф2 : 본 발명의 제4도에서 나타내는 제2구역의 “B”성분 형성 슬리트(11)의 각도

Ф3 : 본 발명의 제4도에서 나타내는 제3구역의 “B”성분 형성 슬리트(11)의 각도

이때, 유입된 슬리트의 최대 각도가 40°초과이면 “B”성부네 의한 슬리트의 폭이 너무 크게 되므로 후가공 고정에서의 알칼리 감량 처리에 의한 “B”성분 용출후에 형성되는 섬유의 단면은 매트릭스의 각 정점부에서 형성되도록 하는 요철형상이 붕괴되어 다각 단면으로 되기 때문에 난반사율의 저하에 따른 표면 광택의 손실을 초래할 뿐만아니라 견섬유의 고유특성인 샤리감이 부족한 단점등을 지니게 된다.

또한 슬리트의 최소 각도가 10°이하면 “B”성분의 유입 길이가 너무 길게되어 슬리트의 내측 끝부분이 제조원사의 중심부까지 위치하기 때문에 알칼리 감량처리에 의한 “B”성분 용출후의 섬유는 견의 독특한 촉감적인 특성보다는 분할형 극세 섬도의 섬유에서 발현되는 매우 부드러운 촉감이 지배적으로 나타나게 되는 등의 견섬유의 샤리감 및 파삭파삭한 촉감 그리고 고시감 등이 나타나지 않는 단점을 지니게 된다.

이상의 조건으로 2성분 복합섬유를 제조시에 “A”성분과 “B”성분의 복합비율에 있어서, “B”성분의 복합비는 제조섬유의 슬리트의 정도를 결정하는 요인으로 작용할 수 있으며 본 발명을 만족하는 “A”/“B” 성분의 복합비는 90∼70/10∼30wt% 정도가 가장 양호한 수준을 이룬다.

이때 “B”성분의 복합 비율이 10wt% 미만이 되면 “B”성분 용출후에 형성되는 슬리트의 면적 및 크기가 너무 작게 되어 제조원사의 샤리감 발현이 매우 미미하게 되는 단점을 나타내고, 또한 “B”성분의 복합비율이 30wt% 초과일 경우에는 형성된 슬리트의 면적 및 크기가 너무 크게 되어 “B”성분 용출후의 원사는 다각에 가까운 단면형상을 지니게 되기 때문에 견의 고유특성인 파삭파삭한 촉감 및 드라이한 촉감등의 거의 나타나지 않고 또한, 용출되어 제거되는 “B”성분의 양이 너무 많게 되므로 환경적인 측면과 경제적인 측면에서 많은 손실을 지니게 되는 단점을 지니게 된다.

상술한 방법으로 2성분 폴리머를 사용하여 제조된 미연신사를 통상적인 연신공정을 통하여 연신사로 제조하여 사용할 수 있으며 고속방사 설비를 통하여 직접 연신사로 제조할 수 있다.

다음의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명에 의한 견조 폴리에스텔 섬유의 제조방법 및 특성평가 방법에 대하여 구체적으로 설명하지만 본 발명이 반드시 이에 한정되지는 않는다.

[실시예 1]

“A”성분으로는 고유점도가 0.64인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하며, “B”성분으로는 고유점도가 0.59인 소디움 3,5-디(카보메톡시)벤젠 술포이소프탈레이트산이 3몰% 그리고 에틸렌테레프탈산 97몰%로 공중합되어 있는 변성 공중합 폴리에스텔을 사용하고, 슬리트 유입 각도를 각각 Ф1=35°, Ф2=25°, Ф3-15°가 되도록 설계된 제3도 및 제4도에 도시된 바와같은 방사구금 장치와 분배판을 이용, “A”/“B” 복합비율 80/20, 방사온도 290℃에서 방사속도 1,200m/min로 복합방사하여 미연신사를 제조하고 연신온도 100℃, 열고정부 온도 190℃, 연신배율 3.25배, 그리고 연신속도 735m/min으로 하여 50d/24f의 연신사를 제조하였다.

이렇게 제조된 연신사를 경사로 사용하고 폴리에틸렌테레프탈레이트 50d/96f의 원형 원사를 위사로 사용하여 경사밀도를 50올/cm, 위사밀도 45올/cm의 조건으로 하여 평직으로 제직하였다. 이렇게 하여 제직된 직물을 수산화나트륨 4% 농도의 용액에서 100℃로 30분간 감량처리하여 직물의 특성을 평가하였으머 결과는 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

“B”성분으로는 고유점도가 0.51인 소디움 3,5-디(카보메톡시)벤젠 술포이소프탈레이트산이 10몰% 그리고, 에틸렌테레프탈산이 90몰%로 공중합되어 있는 변성 공중합 폴리에스텔을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 직물을 제조하고 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

“B”성분으로는 고유점도가 0.60인 포타슘 3,5-디(카보메톡시)벤젠 술포이소프탈레이트산이 3몰% 그리고, 에틸렌테레프탈산이 97몰%로 공중합되어 있는 변성 공중합 폴리에스텔을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 직물을 제조하고 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다.

[실시예 4]

“A”/“B”성분의 복합비율을 90/10으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 직물을 제조하고 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

“B”성분으로는 고유점도가 0.42인 소디움 3,5-디(카보메톡시)벤젠 술포이소프탈레이산이 15몰% 그리고, 에틸렌테레프탈산이 85몰%로 공중합되어 있는 변성 공중합 폴리에스텔을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 직물을 제조하고 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

“B”성분으로는 고유점도가 0.62인 소디움 3,5-디(카보메톡시)벤젠 술포이소프탈레이스산이 1몰% 그리고, 에틸렌테레프탈산이 99몰%로 공중합되어 있는 변성 공중합 폴리에스텔을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 직물을 제조하고 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다.

[비교예 3]

“A”/“B”성분의 복합 비율을 95/5로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 직물을 제조하고 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다.

[비교예 4]

“A”/“B”성분의 복합 비율을 60/40으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 직물을 제조하고 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다.

[비교예 5]

제4도에 나타낸 제3분배판에 형성되는 슬리트의 유압각도 Ф1=50°, Ф2=25°, Ф3=5°가 되도록 설계한 것을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 한 직물을 제조하고 특성을 평가하여 표 1에 나타내었다.

각 실시예 및 비교예에서 사용된 평가방법은 다음과 같다.

1. 고유점도.

제조된 펠릿(Pellet)상태의 폴리머를 페놀과 사염화 에틴의 혼합용액에 0.5g/dl의 농도로 희석후 20℃ 항온조에서 우벨로우드 점도계를 이용하여 측정하였다.

2. 방사성.

일정하게 온도 및 속도가 유지되는 용융방사기에서 방사 시간당 발생하는 사절수로 표시하였으며, 방사 24시간당 사절수가 1회 이하 발생될 경우는 우수, 2∼3회 이내는 양호, 4∼5회는 보통, 5회 초과는 불량으로 평가하였다.

3. 감량율.

제조된 섬유를 양말 편기를 사용하여 일정한 크기의 편물로 편직후 알칼리수용액에서 처리 전후의 중량을 측정하여 다음의 식에 의하여 감량율을 계산하였다.

[수학식 1]

여기서, Wo : 알칼리 수용액에서 처리전 편물의 무게

Wt : 알칼리 수용액에서 t시간 처리후 편물의 무게

4. 촉감 및 청감 특성.

제조된 섬유의 견조 특성을 평가할 수 있는 촉감 및 청감적인 특성 평가는 관능 검사에 의하여 실시 평가하였다.

5. 염료 특성 측정방법.

염료 디아니스 네이비 블루우(Dianix Navy Blue)RRF를 2owf%와 분산제로서는 디스퍼(Diaper)TL 1g/l를 욕비 1 : 100로하여 100℃에서 일정시간 염색한 편물을 관능 검사에 의하여 염색반응 비교 평가하였다.

[표 1]

Claims (7)

1. 2종의 폴리머로 구성되는 복합섬유에 있어서, “A”성분은 삼각형의 매트릭스로 형성되고 “B”성분은 삼각 모서리 정점부에서 섬유의 중심을 향하여 쇄기 모양의 미세 슬리트로 형성되어지되 미세 슬리트의 크기 및 형채가 각각 다른 이형단면을 지니는 것을 특징으로 하는 견조 이성분 복합섬유.
2. 제1항에 있어서, “A”성분에 대하여 “B”성분의 복합비율이 10∼30wt%인 것을 특징으로 하는 견조 이성분 복합섬유.
3. 제1항에 있어서, “A”성분은 형성능이 우수한 일반 폴리에스텔 수지이고, “B”성분은 “A”성분에 비하여 알칼리 수용액에서의 용출 특성 및 속도가 현저하게 우수하며 “A”성분과의 상용성이 우수한 특징을 지니는 변성 폴리에스텔 공중합체임을 특징으로 하는 견조 이성분 복합섬유.
4. 제3항에 있어서, “B”성분은 유기 술포네이트 금속염으로 구성되는 이염기산이 전체의 테레프탈산에 대하여 2몰% 이상 10몰% 이하로 공중합된 것임을 특징으로 하는 견조 이성분 복합섬유.
5. 제4항에 있어서, 유기 술포네이트 금속염으로 구성되는 이염기산은 소디움 3.5-디(카보메톡시)벤젠술포이소탈레이트 또는 포타슘 3,5-디(카보메톡시)술포이소프탈레이트임을 특징으로 하는 견조 이성분복합섬유.
6. 이성분 복합섬유를 제호함에 있어서, 섬유의 매트릭스를 형성하도록 하는 “A”성분 용융액의 유입공과 크기 및 형태가 다른 미세 슬리트를 형성하도록 “B”성분 용융액의 유입공 각각의 각도를 다르게 하는 테이퍼 형태의 유로를 형성시킨 제3분배판으로 구성되는 방사용 구금장치.
7. 제6항에 있어서, “B”성분 형성 슬리트의 유입공 각도가 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 방사용 구금장치.

   40°≥Ф1〉30°, 30°≥Ф2〉20°, 20°≥Ф3〉10°