KR980009550A - 흡한(吸汗) 속건성 폴리에스테르 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체에서 발산되는 땀을 쉽게 흡수하여 짧은 시간내에 건조시킬 수 있는 폴리에스테르 섬유를 직접방사연신 공정으로 제조하는 것을 특징으로 하는 흡한 속건성 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 그 기술구성은 직접연신공정을 이용하여 폴리에스테르 중공사를 제조함에 있어, 슬리트의 수가 4개이고, 슬리트의 폭이 0.08∼0.1mm, 슬리트의 간격이 0.09∼0.11mm인 방사구금을 사용하여 아래식(I)로 표현되는 화합물을 에스테르 반응말기 또는 중축합 초기에 첨가하여 형성된 중합체(a)와 무기입자를 중합시 첨가하여 형성된 중합체(b)를 5.4 : 1의 혼합비율로 혼합시킨 폴리머를 방사하고 유제처리한 후 냉각고화시킨 다음 2.0∼4.0배로 연신처리하여 중공사의 중공율을 30∼40% 되도록 하는 것을 특징으로 하는 흡한속건성 폴리에스테르의 제조방법이다.

(상기 식에서, R₁은 1가의 유기기이며, X는 수산기, M은 알칼리 토금속류이고, n₁는 0 또는 1이고, n₂는 1 또는 2이고, R₂및 R₃는 탄소수 1∼8의 지방족 탄화수소를 포함하는 화합물이다.)

Description

흡한(吸汗) 속건성 폴리에스테르 섬유의 제조방법

제1도는 본 발명에 사용되는 직접 방사연신 공정을 나타내는 개략적인 공정도.

제2도는 본 발명 폴리에스테르 중공섬유의 단면을 나타내는 사진도.

제3도는 알칼리 감량가공후의 원사 측면을 나타내는 사진도.

제4도는 본 발명에 사용되는 중공섬유 제조용 4슬리트 방사구금의 단면도.

제5도는 종래에 사용된 중공섬유 제조용 3슬리트 방사구금의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 ： 방사구금 2 ：냉각장치

3 ： 멀티팔라멘트 4 ： 급유장치

5 ：제1가열 로울러 7 ： 제2가열 로울러

8, 6 ：사분리용 로울러 9 ：권취케이크

본 발명은 인체에서 발산되는 땀을 쉽게 흡수하여 짧은 시간내에 건조시킬 수 있는 폴리에스테르 섬유를 직접 방사연신 공정으로 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 섬유의 제조방법으로, 특히 폴리에스테르 중공섬유 제조시 중공율의 조정을 통한 흡수율의 극대화를 추구하는 흡한 속건성 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 흡한속건성 섬유는 주로 칩제조시에 친수성 폴리머를 첨가하는 화학적 방법과 섬유의 단면변화나 다양한 복합화를 시도하는 물리적 방법이 제안되어왔다. 그리고 폴리머의 개질에 의해서 흡한속건성을 부여하는 화학적 방법은 중공섬유의 확보와 섬유표면의 미세다공화에 있다. 즉 섬유측면 또는 섬유내부에 미세한 구멍들을 형성시키고, 이들 미세구멍이 섬유표면에 연결되도록 설계하여 섬유의 모세관 현상에 의하여 땀을 흡수하고 잘 분산시키도록 하는 것이었다.

이를 위해서 중합단계에서 미세다공형성 개질제를 투입하여 중합조성물을 만들고, 방사시 중공섬유를 만든 다음 알칼리 감량가공 단계에서 미세다공형성제를 용출시킴으로서 중공부의 내부까지 미세한 관통채널을 형성하여 섬유표면의 물이 중공부위내로 쉽게 이동될 수 있게 한 것이다. 즉, 섬유표면에 형성된 미세다공에 의해서 물의 표면장력이 저하되어 섬유가 물에 용이하게 젖게 될 뿐만 아니라, 중심부위까지 물이 쉽게 이동하여 많은 양의 물을 흡수할 수 있게 된다.

일본특공 소55-107510호와 특공 소61-231221호에서는 폴리옥시알킬렌글리콜이나 그 유도체를 일정성분량 함유시킨 개질폴리에스터 섬유의 경우로써 알칼리 감량가공시 섬유표면으로부터 중공부까지 관통하는 미세공에 의하여 모세관 현상이 일어나게 섬유의 흡수성을 향상시키는 방법이 제안되고 있다. 이 방법에 의하면 흡수속도, 세탁내구성, 흡수율등의 능력이 기존의 일반 폴리에스테르섬유와 대비할때 현저하게 개선 되었으며, 또한 섬유외측에서부터 내측으로 용융점도가 낮은 것으로부터 높은 코폴리에스테르를 배열하여 슬릿(SLIT)형의 미세공극이 랜덤한 상태로 분포되도록 하는 내용이 공지된 바 있다.

그러나 기존의 흡수성 폴리에스테르 섬유 제조방법은 중합제조물의 첨가제 개질을 통한 흡수성의 증대를 주로 수행하였으나, 방사구금의 홀 형상(HOLE TYPE)에 따른 중공율과 그에 따른 흡수성능에 대해서 발표된 바가 없었다. 이에 본 발명자들은 다양한 홀 형상으로 설계 제작된 중공형의 구금을 사용하여 원사를 직접방사연신법으로 제조하고, 제조된 원사를 제직시 경사 또는 경사, 위사로 사용하여 만든 직물을 일반원사를 사용한 것과 동일한 방법으로 알칼리 감량처리하여 흡수성을 비교 평가하였다.

본 발명자는 방사구금의 홀 형상에 따른 중공율과 그에 따른 흡수성 변화에 대하여 예의 연구한 결과 중공율이 높을수록 흡수성은 중대하지만, 40%를 초과하는 경우, 원사의 신도불량과 과다 감량에 따른 사의 강도저하로 인하여 직물로서의 전개가 어렵고, 중공율이 10% 미만일 경우, 알칼리 감량가공 후에도 만족할 만한 수준의 흡수성을 기대할 수 없었다.

이에 흡수성을 증가시키기 위한 중공율 확보용 방사구금에 대하여 연구한 결과, 구금상에서 슬리트의 폭을 줄이거나 슬리트의 중심에서 안쪽 슬리트까지의 곡률반경을 증가시키는 것이 중공율의 향상에 유리하다는 것을 발견하였다. 또한 슬리트의 수가 많아질수록 중공율의 확보에도 유리하고 제직이나 염가공후의 단면형상의 안정성도 매우 좋다는 것을 발견하였다. 그러나 슬리트의 폭을 0.08mm 이하로 하여 방사할 경우에는 동일한 곡률반경에서 중공율이 약간은 증가하겠지만, 구금의 세정시에 완전하게 세정이 되어지지 않는등의 문제점이 발생하게 된다. 또한 슬리트의 간격을 0.09mm 이하로 줄일 경우에는 슬리트의 파손이 커지게 되며, 0.11mm 이상일 경우에도 중공단면의 파괴가 일어날 수가 있다. 슬리트의 수를 증가시킬수록 섬유의 단면형상과 중공율의 향상에는 유리하겠지만 4개 보다 많을 경우에는 구금설계상의 문제가 많을 뿐만 아니라 제조되는 섬유의 물성이 저하되기 때문에 주의를 기울여야만 한다.

이상의 검토사항들을 종합하여 볼때 중공율의 향상에 가장 유리한 경우는 슬리트의 수가 4개이고 슬리트간의 간격은 0.09∼0.11mm, 슬리트의 폭은 0.08∼0.1mm로 하는 것이 좋으며, 이 범위를 벗어날 경우에는 방사시 폴리머의 전단특성 변화에 의해서 중공율이 적어질 뿐만 아니라 사절이 다발하게 되는등 방사상이 문제점이 많은 것으로 밝혀졌다. 본 발명자는 이러한 문제점이 발생할 수 있는 중공형 구금을 사용하여 고흡수성의 중공사를 제조함에 있어서 방사구금의 형태에 따라서 중공율과 흡수율을 향상시킬 수 있는 방안에 집중하였다.

좀더 구체적으로 설명하면 방사구금의 홀(HOLE) 형상이 슬리트가 4개인 경우, 중공부분의 곡률반경은 0.47mm, 슬리트간의 간격은 0.09∼0.11mm, 또 슬리트의 폭은 0.08∼0.1mm로 하여 4개의 슬리트를 원형으로 배치하였다. 사용된 폴리에스테르는 디올과 디카르본산 또는 그 에스테르 반응으로 생성되는 폴리에스테르의 제조시 아래의 식으로 표현되는 화합물(1)을 에스테르 반응말기 혹은 중축합 반응초기에 폴리머에 대하여 2.5중량% 첨가하고 초기 반응온도 140∼245℃, 후기 반응온도 245∼285℃에서 중축합 반응을 하여 형성된 중합체(a) 무기입자의 크기가 20∼250nm인 화합물을 폴리에스테르 중합시 투입하여 형성된 중합체(b)와를 혼합하여 방사하되 그 혼합비가 5.4 : 1인 폴리에스테르 섬유이다. 이때에 표면개질을 위하여 첨가하는 무기입자는 Ti, Ca, Si 또는 그 산화물로서 첨가량은 0.5∼3.0중량%가 바람직하다. 무기입자가 포함된 중합체(b)의 혼합비율을 상승시키면 방사압력의 상승에 의해서 사절이 다발하는등 방사성이 불량하므로 방사성과의 상호관계를 검토하여 최적조건을 결정하였다.

(단, R₁은 1가의 유기기이며, X는 수산기, M은 알칼리 토금속류이고, n₁은 0 또는 1이고, R₂및 R₃는 탄소수 1∼8의 지방족 탄화수소를 포함하는 화합물이고, n₂는 1 또는 2이다.)

이때 흡한속건성 폴리에스테르 섬유를 직접방사연신법으로 제조하기 위한 방사공정을 제1도에 따라 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 앞서 제조된 중합제조물을 120℃에서 약2시간 동안 예비건조하고 160℃에서 4시간 정도로 본건조를 마친 다음, 중합제조물을 제4도의 4슬리트 중공방사구금(1)을 통하여 방사한 후 급유장치(4)에 의해 유제를 부여한다. 이때 방사온도는 280∼292℃이고, 무기입자에 의한 방사압력의 상승 및 구금마모, 사절방지를 최소화하기 위하여 여과를 엄격히 실시하였다. 방사구금에서 나온 멀티필라멘트는 25m/min의 속도로 나오는 냉각장치(2)에 의해서 고화되어진 다음, 제1가열롤라의(5) 앞에서 스네일 가이드를 통해서 집속이 되어지며, 제1가열롤라(5)와 제2가열롤라(7) 사이에서 2.0∼4.0배로 연신이 되어진 후 권취기(10)에서 최종 권취되어진다. 그 후 5% NaOH 수용액 98℃에서 20분간 알칼리감량가공을 실시하였으며. 작업성은 24시간을 기준으로 평가하였다.

이하, 실시예와 비교예에 의하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명의 실시예와 비교예에서 물성측정방법은 아래와 같이 하였다.

①중공율측정방법 : 제조된 원사의 단면을 현미경으로 1000배 확대한 후, 원사의 전 단면적에 대한중공부 단면적의 비로써 계산하였다.

②감량율측정방법：5% NaOH의 98℃ 수용액에서 20분간 처리하여, 최초의 건조시료 무게에 대한 감량처리후 감소된 시료 무게를 중량%로 나타낸 것이다.

③흡수성 : 흡수성은 동일시간에 대해서 최초의 시료무게에 대비하여 흡수후 증가된 시료무게를 중량%로 표현한 것이다.

④건조성 : 건조성은 동일시간에 대해서 충분히 흡수된 시료의 무게를 대비하여 건조된 후의 시료 무게를 중량%로 표현한 것이다.

[실시예 1]

중고사용 방사구금의 규격을 슬리트 폭 0.08mm, 슬리트 간의 간격 0.1mm 중심에서 슬리트 내경까지의 곡률반경 0.47mm인 4개의 슬리트를 원형으로 배치한 구금을 사용하여 직접방사 연신법을 사용하여 방사하였으며, 중공섬유의 중공율을 높이는데 중요한 역할을 하는 방사온도를 280∼292℃의 범위로 하고, 연신비를 3.06배로 해서 75데니어의 멀티필라멘트를 제조하였다. 이와같이 하여 제조된 필라멘트의 중공율과 감량율을 측정하여 그에 따른 흡수성과 건조성등의 물성을 평가하였다. 평가한 결과는 표와같다.

[실시예 2]

실시예 1에서와 동일한 조건으로 멀티필라멘트를 제조하였으며, 다만 방사온도 284℃, 제1가열롤라와 제2가열롤라와의 사이에서 연신비가 2.0∼4.0의 범위에서 멀티필라멘트를 생산하였다. 이와같이 하여 제조된 필라멘트의 중공율과 감량율을 측정하여 그에 따른 흡수성과 건조성등의 물성을 평가한 결과를 표에 기재하였다.

[비교예 1]

방사구금의 홀 형상이 슬리트가 3개인 중공구금을 사용하고, 중공사용 방사구금의 스펙이 슬리트 폭은 0.1mm, 슬리트 간의 간격이 0.1mm, 또한 중심에서 슬리트 내경까지의 곡률반경이 0.40mm인 3개의 슬리트를 원형으로 배치하였다. 이 구금을 사용하여 직접방사연신법을 사용하여 방사하였으며, 생산조건은 실시예 1과 동일하게 하였다. 물성평가 결과는 표에 기재하였다.

[비교예 2]

실시예 2에 있어서의 생산조건과 동일하게 하였으며, 다만 구금을 비교예 1에서와 동일한 3슬리트를 사용하였다. 이 구금을 사용하여 직접방사연신법으로 방사하였으며, 실시예 2와 동일한 조건에서 방사하여 멀티필라멘트를 제조하고 물성평가 결과를 표에 기재하였다.

[표]

Claims (4)

1. 직접방사연신 공정을 이용하여 폴리에스테르 중공사를 제조함에 있어서, 슬리트의 수가 4개이며, 슬릿트의 폭이 0.08∼0.1mm, 슬리트의 간격이 0.09∼0.11mm인 방사구금을 사용하여 방사온도 280∼292℃ 범위에서 폴리머를 방사한 후 유제처리하고 냉각고화시킨 다음 2.0∼4.0배로 연신처리하여 중공사의 중공율이 30∼40% 되도록함을 특징으로 하는 흡한 속건성 폴리에스테르 섬유의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 폴리에스테르의 폴리머는 아래식(I)으로 표현되는 화합물을 에스테르 반응말기 또는 중축합 반응초기에 첨가하여 형성된 중합체(a)와 표면개질용 무기입자를 중합시 첨가하여 형성된 중합체(b)를 5.4 : 1의 혼합비율로 혼합시킴을 특징으로 하는 폴리에스테르 섬유의 제조방법.

   (상기 식에서, R₁은 1가의 유기기이며, X는 수산기, M은 알칼리 토금속류이고, n₁는 0 또는 1이고, n₂는 1 또는 2이고, R₂및 R₃는 탄소수 1∼8의 지방족 탄화수소를 포함하는 화합물이다.)
3. 제2항에 있어서, 표면개질용 무기입자는 Ti, Ca, Si 또는 그 산화물임을 특징으로 하는 폴리에스테르 제조방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 무기입자의 크기는 20∼250nm이고, 첨가량은 0.5∼3.0중량%임을 특징으로 하는 폴리에스테르의 제조방법.

   ※참고사항:최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.