KR960011590B1 - 박리분할형 이형단면, 이섬도 복합섬유 - Google Patents

Abstract

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Description

박리분할형 이형단면, 이섬도 복합섬유

제1도는 분리하기전의 본 발명 복합섬유의 단면도.

제2도는 분리후의 본 발명 복합섬유의 단면도.

본 발명은 폴리에스텔과 폴리아미드로 구성되는 2성분 복합섬유로서 제직 및 후가공 공정중에서 편평단면 형태의 이형단면이며 이섬도의 혼합 세그먼트로 분리되는 박리분할형 이형단면, 이섬도 복합섬유에 관한 것이다.

합성섬유의 대량생산기술의 확립이후 천연섬유의 우수한 특성을 추구하는 소비자의 욕구다양화 및 고급화에 의하여 천연섬유의 촉감 및 외관특성은 물론 보다 다양한 특성이 복합적으로 발현되는 특수제품에 대한 수요가 급증하고 있으며, 이러한 특성을 지니는 고부가가치섬유에 대한 개발 및 생산이 활발하게 이루어지고 있다.

특히 천연섬유가 지니는 각 섬유간의 불균일한 단면 및 불균일한 섬도 등에 의한 높은 형태계수로 인하여 발현되는 풍부한 볼륨감과 빛의 난반사에 의한 화려한 외관특성 및 우수한 흡습성에 기인하는 드라이감 등의 특성을 합성섬유에 부여하기 위한 연구가 가장 주류를 이루고 있다.

따라서 상기한 바와 같은 천연섬유의 볼륨특성과 외관특성 및 촉감특성을 합성섬유에 부여하기 위하여 주로 사용되고 있는 방법으로는 방사공정중에서 각각 섬도 및 단면형태가 다른 2종의 섬유군을 제조하여 연신 및 권취공정중에서 혼합함으로서 천연섬유가 지닌 볼륨특성 및 외관특성을 합성섬유에 부여하는 방법들이 제시되고 있다.

첫번째 방법으로는 한개의 구금내에 형태 및 크기가 다른 토출공이 혼재되어 있는 방사구금을 사용하여 일회의 방사공정에서 이형단면과 이섬도가 혼재하는 섬유군으로 제조하는 방법이(일본 특허공고 소 62-1002) 소개되고 있다.

이 방법은 일회의 방사공정으로 이형단면, 이섬도의 혼섬사를 제조할 수 있는 가장 간단한 방법이지만 방사구금내의 각각 다른 토출공 형태때문에 토출공에서 작용하는 고분자 용융액의 열응력 차이 및 방사드래프트 차이를 일으키고, 이와 같은 차이로 인한 단사섬유간의 물성 불균일로 인하여 방사사절발생율이 증가함으로 방사 권취시의 작업이 어려운 단점을 지니고 있으며, 또한 연신공정중 섬유에 가해지는 장력에 의한 분자응력 및 응력회복차이에 의하여 루프발생과 연신사절발생이 증가하는 등의 많은 문제점을 지니게 된다.

상기의 문제점을 해결할 수 있는 방법으로 제시된 두번째 방법으로는 두개의 방사구금을 사용하되 각 구금의 토출공 형태와 토출공의 크기가 다르도록 하여 각각 방사를 실시한 후 권취공정이나 연신공정에서 합사하는 방법을 이용하여 이형단면, 이섬도섬유로 제조하는 방법이(일본 특허공고 소 62-57727) 소개되고 있다.

위 방법을 이용할 경우 동일방사구금을 사용하는 경우에 비하여 방사, 연신공정에서의 작업성은 향상되지만, 각각의 방사구금별로 제조되는 섬유의 현저한 물성차이때문에 연신조건 설정 등에 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라 별도의 공기교락 등의 공정이 필요하게 되는 단점을 지니고 있다.

또한 위 방법은 2개의 구금을 사용하여 1종의 섬유를 제조하는 방법이므로 생산성이 기존 방식에 비하여 현저하게 감소할 뿐만 아니라 제조공정중의 에너지 소모가 증가하기 때문에 이에 따른 제조원가의 상승 및 에너지의 효율적인 이용이 불가능한 단점을 지니고 있다.

따라서 본 발명자들은 이형단면 및 이섬도 특성이 혼재하면서도 상대적으로 물성분포차가 일정하여서 섬유를 제조하는 작업성이 우수할 뿐만 아니라 또한 에너지의 효율성을 증가시킬 수 있는 섬유를 제조하기 위하여 예의 연구한 결과 서로 상용성이 없는 2종의 섬유형성성 폴리머를 이용하여 2성분이 상호 교호적으로 배열되도록 하는 단면을 지니는 복합사를 제조한 다음 후가공 공정중에서 각 성분이 서로 분리되도록 할 경우 상기의 방법이 지니고 있는 각 공정중에서 나타나는 작업성 저하 등의 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 분리후에 각 성분의 섬유가 지니는 단면형태 특성에 따라 촉감 및 염색성 등이 독특한 특성을 지니는 박리분할형 이형단면, 이섬도 복합섬유를 개발하게 되었다.

본 발명의 목적은 제1도에서 예시한 바와 같은 변형된 복합 단면형태의 복합섬유로 존재하다가 제직 및 후가공 공정중에서 제2도에 표시도니 바와 같은 이형단면 및 이섬도를 지니는 각각의 세그먼트로 분리됨으로서 천연섬유의 볼륨감과 외관 특성을 지님과 동시에 분리된 개개의 세그먼트내에 존재하는 두께차이에 의하여 이색(異色) 염색효과를 발현시키고 또 각 세그먼트의 편평한 형태에서 기인하는 청량감, 세그먼트와 세그먼트 사이에 형성되는 공극에 의한 모세관현상에 의하여 드라이감 등의 특성이 복합적으로 발현되는 복합섬유를 제공하는데 있다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 복합섬유는 폴리에스텔과 폴리아미드의 2성분이 복합으로 되어 있다.

복합섬유의 단면형상은 제1도에 예시한 바와 같이 삼엽상(三葉狀) 형태로서 폴리에스텔과 폴리아미드 성분이 섬유의 표면으로부터 중심을 향하여 상호 교호로 배열되어 있다.

이때 각각의 성분으로 구성되어 있는 세그먼트의 방향이 섬유의 중심을 향하도록 하는 것이 매우 중요한데 이는 섬유를 제조하기 위한 방사공정에 있어서 각 세그먼트에서 가해지는 토출압력이 토출되는 섬유의 중심에 위치되게 함으로서 방사공정중에 용융 폴리머의 입력불균일에 의한 구금면 곡사현상 등을 방지하여 안정된 방사성을 제공할 수 있기 때문이다.

위와 같은 단면형상을 지닌 섬유가 천연섬유의 특성을 발현하기 위해서는 이형단면 및 이섬도의 각각의 세그먼트로 분리되어야 하는데, 이때 각 세그먼트의 분리는 방사, 연신공정중에서는 일어나지 않고 후가공 공정중의 알칼리 감량 공정중에서 일어나도록 하는 것이 매우 중요하다.

만약 방사, 연신공정에서 각각 세그먼트가 분리되게 되면 권취공정이나 후가공 공정중에서 섬유에 가해지는 장력에 의하여 사절이나 모우 등이 발생하기 때문에 작업성이 취약해지며 반대로 알칼리 감량 공정중에서도 각 세그먼트의 분리가 일어나지 않을 경우는 목적으로 하는 이형단면, 이섬도 혼합에 의한 천연섬유의 고유 특성을 기대할 수 없기 때문이다.

따라서 본 발명에서는 일반적으로 염색 및 감량 등의 후가공 공정중에서 섬유를 처리할 경우 섬유 내부의 미세구조의 변화에 의하여 열수축 및 수축응력이 발생한다는 사실에 착안하여 제1도에 표시된 바와 같이 개개의 세그먼트가 섬유표면의 양쪽 단부로부터 섬유중심을 향하여 점차 가늘어지는 형태를 가지며 부위별로 굵기의 편차가 있도록 한 것이다.

이렇게 하여야만 방사 및 연신공정중에서는 분리가 일어나지 않으며 후가공 공정중의 전열처리(Pre-Setting)공정이나 알칼리 감량 공정의 고온의 분위기에서 각각의 세그먼트의 내부 미세구조 변화에 기인하는 열수축과 관계되는 열응력 편차에 의하여 각 세그먼트들이 90% 이상 분리될 수 있다.

본 발명에서 사용된 폴리에스텔과 폴리아미드는 일반 섬유형성용 폴리머를 사용하였으며, 각 성분의 복합비는 각 세그먼트의 섬도분포차를 결정하는 주요인자로 작용하게 되는 바 본 발명에서는 폴리에스텔 성분이 전체의 85~65중량%, 그리고 폴리아미드 성분이 전체의 15~35중량%일 경우가 가장 적합하다.

상술한 방법으로 폴리에스텔과 폴리아미드 2성분 폴리머를 사용하여 통상의 복합방사법으로 미연신사를 제조한 다음에 별도로 연신공정을 거쳐서 연신사로 제조한 것을 사용하거나 고속방사설비 및 스핀드로우 방사장치를 통하여 직접 연신사로 제조하여 사용할 수 있다.

이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명에 의한 박리분할형 이형단면, 이섬도 복합섬유의 제조방법 및 특성 평가에 대하여 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

폴리에스텔 성분으로서는 고유점도가 0.64인 일반 섬유형성용 폴리에스텔을 사용하고, 폴리아미드 성분으로는 상대점도가 2.7인 일반 섬유형성용 나일론 6을 사용하여 제1도에서 보여주는 바와 같은 단면을 지니도록 하는 방사구금장치와 분배판을 이용하여 섬유로 제조하되 이때 폴리에스텔과 폴리아미드의 복합비가 각각 65중량% 대 35중량%가 되도록 하고, 방사온도 290℃에서 방사속도 1,200m/분으로 복합방사하여 제조한 미연신사를 연신온도 110℃, 열고정부온도 190℃, 연신배율 3.25배, 그리고 연신속도 110m/분으로 하여 75데니어/36필라멘트의 연신사를 제조하였다.

상기 연신사를 경사로 사용하고 일반 폴리에스텔 50데니어/96필라멘트의 원형 원사를 위사로 사용하여 경사밀도 0.5올/cm, 위사밀도 45올/cm의 평직으로 제직하였다.

상기 직물을 수산화나트륨 4% 농도의 용액에서 100℃로 30분간 감량 처리하고 일반 고온고압 염색법을 이용하여 제조한 직물의 특성 및 알칼리 감량후의 섬유의 분리도를 현미경을 통하여 평가하였으며 결과는 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

폴리에스텔과 폴리아미드의 복합비가 85/15인 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 제조한 직물의 특성 및 알칼리 감량후의 섬유의 분리도를 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

섬유를 제조함에 있어서 스핀드로우 방사장치를 사용하여 방사를 행하되 이때의 방사조건으로 방사온도 290℃, 제1롤러속도 1500m/분, 권취속도 4500m/분, 제1롤러온도 110℃, 제2롤러온도 135℃로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 제조한 직물의 특성 및 알칼리 감량후의 섬유의 분리도를 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

폴리에스텔과 폴리아미드의 복합섬유에 있어서 각 세그먼트에 두께의 편차를 두지 않고 일정두께로 배열하여 복합섬유로 제조하는 것을 실시예 1과 같은 방법으로 제조한 직물의 특성 및 알칼리 감량후의 섬유의 분리도를 표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

폴리에스텔과 폴리아미드의 복합비가 95/5인 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 제조한 직물의 특성 및 알칼리 감량후의 섬유의 분리도를 표 1에 나타내었다.

[비교예 3]

폴리에스텔과 폴리아미드의 복합비가 50/50인 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 제조한 직물의 특성 및 알칼리 감량후의 섬유의 분리도를 표 1에 나타내었다.

다음은 각 실시예 및 비교예에서 사용된 특성 평가방법을 나타낸 것이다.

1. 고유점도 측정방법

제조된 펠렛상태의 폴리머를 페놀과 사염화에탄의 혼합용액에 0.5g/dl의 농도로 희석후 20℃ 항온조에서 우벨로우드 점도계를 이용하여 고유점도를 측정하였다.

2. 방사성 및 원사표면 균제도 평가방법

일정하게 온도 및 속도가 유지되는 용융 방사기에서 방사시간당 발생하는 사절수로 표시하였으며, 방사 24시간당 사절수가 1회 이하 발생될 경우는 우수, 3회 이내는 양호, 5회 이내는 보통, 5회 이상은 불량으로 평가하였으며, 방사공정중에서 복합섬유의 분할여부를 판단하는 원사표면 균제도는 사균제도 측정기를 사용하여 평가하였다.

3. 섬유의 분리특성 평가방법

알칼리 감량 가공후의 섬유를 일정한 크기로 절단한 다음 편광 현미경을 이용하여 섬유의 단면을 측정하고 섬유의 전체 갯수에 대하여 분리가 일어난 섬유의 갯수를 센 다음 다음의 식에 의하여 분리특성을 평가하였다.

이렇게 하여 측정한 섬유의 분리도가 95% 이상인 경우는 우수, 90~94%인 경우는 양호, 85~89%인 경우는 보통, 그리고 84% 이하인 경우는 불량으로 하여 나타내었다.

4. 촉감 측정 방법

제조된 섬유의 촉감 특성 및 볼륨감 등의 특성은 제조한 직물의 상대평가로서 관능검사로 평가하였다.

5. 염색 특성 측정방법

염료 다이아닉스 네이비 블루 RRF 2owf%와 분산제로 디스퍼 TL 1g/ℓ를 옥비 1 : 100으로 하여 130℃에서 일정시간 염색한 직물을 관능검사에 의하여 염색성을 비교 평가하였다.

Claims (2)

1. 폴리에스텔과 폴리아미드로 구성되는 2성분계 이형단면의 삼엽형(三葉形) 복합섬유로서, 섬유의 중심을 향하여 두 성분으로 되어 있는 세그먼크들이 상호 교호적으로 배열되어 있되, 각 세그먼트들은 섬유표면의 양쪽 단부로부터 섬유의 중심을 향하여 점차 가늘어져서 각 세그먼트의 부위별로 굵기의 편차가 있음을 특징으로 하는 박리분할형 이형단면, 이섬도 복합섬유.
2. 제1항에 있어서, 폴리에스텔이 65~85중량%, 폴리아미드가 35~15중량%로 복합되어 있음을 특징으로 하는 박리분할형 이형단면, 이섬도 복합섬유.