KR100486329B1

KR100486329B1 - 모노필라멘트사 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100486329B1
Application number: KR10-2002-7012739A
Authority: KR
Inventors: 유우끼야스노리; 마쯔오데루히꼬; 고야나기다다시
Original assignee: 아사히 가세이 가부시키가이샤
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2005-04-29
Anticipated expiration: 2021-03-28
Also published as: AU2001244600A1; KR20020086706A; ES2272451T3; EP1275758A1; CN1190534C; US20030044607A1; DE60125027T2; MXPA02009428A; BR0109612A; CA2404345A1; EP1275758A4; EP1275758B1; US6673444B2; WO2001075200A1; ATE347629T1; JP3685758B2; TW515856B; DE60125027D1; CN1420950A; HK1054251A1

Abstract

본 발명은 유연성, 굴곡회복성 또는 장기간의 사용에 대한 내구성이 우수한 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 모노필라멘트사를 제공하는 것이다. 본 발명의 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 모노필라멘트사는 90 몰% 이상의 트리메틸렌 테레프탈레이트 반복단위 및 10 몰% 이하의 그 밖의 에스테르 반복단위로 이루어지는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 단사섬도가 50dtex 이상이고, 극한점도가 0.8 ∼ 1.3dl/g, 비수수축율이 2% 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

모노필라멘트사 및 그 제조방법{MONOFILAMENT YARN AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 (이하, PTT 라고 함) 모노필라멘트사, 그 제조방법 및 이 모노필라멘트사를 이용한 브러시에 관한 것이다.

종래, 칫솔, 화장용 브러시, 헤어 브러시, 각종 공업용 브러시 등의 브러시모용 소재로는 나일론 등의 열가소성 수지를 원료로 하는 모노필라멘트가 많이 이용되고 있다. 예컨대 칫솔용으로는 사용감이 부드러워 이나 잇몸을 상하게 하지 않는 점이나 탄성회복성이 비교적 양호한 점에서, 나일론 612가 브러시모로서 많이 사용되고 있다. 그러나, 나일론은 흡습성이 높고, 또한 흡습하면 물성이나 탄성회복성이 저하되거나 치수가 크게 변화되기 때문에 브러시로서 계속 사용하면 모가 벌어지기 쉬워 내구성에 문제가 있었다. 또한 수지의 원료비용이 높다는 문제도 있었다.

한편, PTT 섬유는 오래전부터 알려져 있는데, 의료용 멀티필라멘트사는 일본 공개특허공보 소52-5320호, 일본 공개특허공보 소58-104216호 등에 기재되어 있다. 또한, PTT 모노필라멘트사는 (A) 일본 공개특허공보 평5-262862호, (B) 일본 공개특허공보 평8-120521호, (C) 일본 공개특허공보 평11-48631호 등에 기재되어 있고, PTT 모노필라멘트사를 사용한 칫솔은 (D) 일본 공개특허공보 평8-173244호, (E) WO99/05936호 공개 팜플렛에 기재되어 있다.

상기 문헌 (A) 에는 테니스 라켓의 거트에 적합한 PTT 모노필라멘트사가 기재되어 있고, 그 실시예 5에는 PTT의 극한점도가 1.05dl/g, 섬도가 657 데니어 (730dtex) 인 테니스 거트용 모노필라멘트사가 개시되어 있다.

문헌 (B) 에는 초지용 캔버스에 적합한 PTT 모노필라멘트사기 개시되어 있다. 문헌 (B) 에 개시되어 있는 PTT 모노필라멘트사의 특징은 말단 카르복실기 농도가 작다는 것이고, 그 효과로서 높은 내가수분해성 (내습열성) 을 갖는다는 것이 기재되어 있다. 그리고 실시예 1에는 극한점도 0.95dl/g, 직경 0.4㎜ (섬도 1716dtex)의 PTT 모노필라멘트사가 기재되어 있다.

문헌 (C) 에는 PTT 모노필라멘트사를 사용한 인쇄용 스크린사가 개시되어 있다. 문헌 (C) 에 기재되어 있는 스크린사용 PTT 모노필라멘트사는 섬도 8 ∼ 55dtex(7∼50 데니어)가 바람직하다고 기재되어 있다. 그리고 실시예 1에는 극한점도 0.89dl/g, 섬도 17dtex, 파단신도 45%의 PTT 모노필라멘트사가 개시되어 있다.

그러나, 문헌 (A), (B), (C) 중 어느 것에도 PTT 모노필라멘트사의 브러시모로로의 적성에 대해서는 기재도 시사도 되어 있지 않다.

문헌 (D), (E) 에는 PTT 모노필라멘트사를 사용한 브러시가 개시되어 있다. 그리고 문헌 (E) 의 실시예에는 칫솔용으로서 직경 0.175㎜ (섬도 약 325dtex) 및 0.208㎜ (섬도 약 460dtex) 의 PTT 모노필라멘트사가 개시되어 있다. 그러나, 본 발명자들의 연구에 따르면 칫솔용으로서 단순히 PTT 모노필라멘트사를 적용하는 것만으로는 굴곡회복성이나 치수안정성을 만족할 수 있는 칫솔을 얻을 수 없다.

문헌 (D) 에는 PTT 모노필라멘트사의 극한점도는 0.5dl/g 이상이 바람직하다고 기재되어 있고, 그 실시예 1에는 극한점도 0.70dl/g 의 PTT 수지를 이용하여 방사, 냉각, 가열연신을 한 후에, 140℃에서 10분의 조건으로 정장열세팅을 하여 얻어진 직경 0.22㎜(섬도 약 515dtex)의 PTT 모노필라멘트사를 식모한 칫솔이 기재되어 있다. 그러나, 이 조건으로 얻어진 PTT 모노필라멘트사는 극한점도가 낮기 (즉 중합도가 낮음) 때문에, 터프니스가 낮아 탄성회복성도 낮다. 이로 인해 브러시모에 사용한 경우, 단시간의 사용으로 브러시모의 갈라짐이나 마모, 주저앉음으로 인한 모 벌어짐이 발생한다.

또한, 문헌 (D) 의 실시예에서는 연신공정후의 열세팅조건이 부적절하기 때문에, 잔류열수축율이 높다. 따라서, 칫솔의 식모공정에서, 모 끝의 트리밍 (모 끝을 가지런히 함) 이나 엔드라운딩 (모 끝을 둥글게 함) 을 할 때에 발생하는 열로 인해 브러시모가 휘어지거나 모 끝이 벌어지는 등, 브러시모의 입모성 (직선성) 이 악화된다. 또한, 브러시 형성후의 고온멸균처리 등의 열처리에 의해서도 브러시모의 변형이나 비틀림, 모 벌어짐이 발생하는 등의 문제가 있어 브러시모로서 만족할 수 있는 것은 아니었다.

발명의 개시

본 발명은 유연성, 굴곡회복성 또는 장기간의 사용에 대한 내구성이 우수한 모노필라멘트사, 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉 본 발명은 하기와 같다.

1. 90몰% 이상의 트리메틸렌 테레프탈레이트 반복단위 및 10몰% 이하의 그 밖의 에스테르 반복단위로 이루어지는 PTT로 구성되고, 단사섬도가 50dtex 이상이고, 극한점도가 0.8 ∼ 1.3dl/g, 비수수축율이 2% 이하인 것을 특징으로 하는 PTT 모노필라멘트사.

2. 비수수축율이 0 ∼ 1.5% 인 것을 특징으로 하는 상기 1 기재의 PTT 모노필라멘트사.

3. 역학적 손실정접의 피크온도가 100 ∼ 120℃ 인 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2 기재의 PTT 모노필라멘트사.

4. 평균입자경 0.01 ∼ 5㎛의 입자를 0.01 ∼ 5중량% 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 1, 2 또는 3 기재의 PTT 모노필라멘트사.

5. 상기 1, 2, 3 또는 4 에 기재된 PTT 모노필라멘트사를 식모하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 브러시.

6. 단사섬도가 50dtex 이상인 PTT 모노필라멘트사를 방사, 연신후, 이완율 －10 ∼ ＋15%, 열처리온도 100 ∼ 180℃ 에서 이완열처리하는 것을 특징으로 하는 PTT 모노필라멘트사의 제조방법.

7. 이완율이 1 ∼ 15% 인 것을 특징으로 하는 상기 6 기재의 PTT 모노필라멘트사의 제조방법.

도 1 은 본 발명의 PTT 모노필라멘트사의 제조방법의 일례를 나타내는 개략도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구한 결과, PTT 수지의 극한점도를 적정화함과 동시에, 미연신사를 연신후, 특정한 조건으로 열처리하여 열수축성을 특정한 범위로 함으로써, 유연성, 굴곡회복성 또는 내구성이 우수한 PTT 모노필라멘트사가 얻어진다는 것을 알아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 모노필라멘트사는 각종 용도에 적용할 수 있지만, 그 중에서도 브러시모에 적합하고, 브러시를 제조할 때의 가공성이 양호하며 입모성이 높고, 사용감이 부드러우며, 장기간 사용하더라도 모의 주저앉음으로 인한 모 벌어짐이 없고, 열처리하였을 때의 형태안정성이 우수한 등의 특장을 한가지 이상 갖는다.

이하, 본 발명에 관해 상세히 설명한다.

본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 단사섬도가 50dtex 이상이다. PTT 모노필라멘트사는 영률이 낮기 때문에 매우 부드러우며, 또한 탄성회복성이 우수하다는 특징이 있다. 단사섬도가 50dtex 이상이면 강력, 굴곡회복성이 모두 충분하여 목적으로 하는 용도에서의 요구성능을 만족할 수 있다. 단사섬도의 보다 바람직한 범위는 56dtex 보다 크고, 더욱 바람직하게는 100 ∼ 80000dtex 이고, 용도에 따라 적절히 설정하면 된다.

본 발명에서 PTT 란 트리메틸렌 테레프탈레이트 단위를 주요 반복단위로 하는 폴리에스테르를 말하고, 트리메틸렌 테레프탈레이트 단위를 90몰% 이상 함유하는 것을 말한다. 따라서 제 3 성분으로서 다른 산성분 및/또는 글리콜 성분의 합계량이 10 몰% 이하의 범위로 함유된 PTT 를 포함한다.

PTT 는 테레프탈산, 또는 예컨대 테레프탈산디메틸 등의 테레프탈산의 기능적 유도체와, 트리메틸렌글리콜 또는 그 기능적 유도체를 촉매의 존재하에서 적당한 반응조건하에 축합시킴으로써 합성된다. 이 합성과정에서, 적당한 1종 또는 2종 이상의 제 3 성분을 첨가하여 공중합 폴리에스테르로 해도 되고, 또한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (이하, PET 라고 함) 등의 PTT 이외의 폴리에스테르나 나일론과, PTT 를 블렌드하거나, 복합방사 (방사시에 복합화하여 시스 코어, 사이드 바이 사이드 등의 단면구조의 실로 하는 등) 해도 된다.

복합방사에 관해서는 일본 특허공보 소43-19108호, 일본 공개특허공보 평11-189923호, 일본 공개특허공보 2000-239927호, 일본 공개특허공보 2000-256918호 등에 예시된 바와 같은 제 1 성분으로서의 PTT와, 제 2 성분으로서의 PTT, PET, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 나일론 등을 병렬적 또는 편심적으로 배치한 사이드 바이 사이드형 또는 편심 시스 코어형으로 복합방사한 것을 들 수 있다. 특히 PTT와 공중합 PTT의 조합이나, 극한점도가 다른 2종류의 PTT의 조합이 바람직하다. 그 중에서도 일본 공개특허공보 2000-239927호에 예시된 바와 같은 극한점도가 다른 2종류의 PTT 를 이용하여 저점도측이 고점도측을 에워싸도록 접합면 형상이 만곡되어 있는 사이드 바이 사이드형으로 복합방사한 것이 고도의 스트레치성과 숭고성을 겸비하는 것으로 특히 바람직하다.

단, 상이한 2종의 폴리머를 병렬적 또는 편심적으로 배치한 복합사는 자발적으로 코일형상의 권축이 발현하는 경우가 있으므로, 모노필라멘트사의 직선성이 그다지 요구되지 않는 용도 또는 분야에 이용하는 것이 적절하다.

PTT 에 함유시킬 수 있는 제 3 성분으로는 지방족 디카르복실산 (옥살산, 아디프산 등), 지환족 디카르복실산 (시클로헥산디카르복실산 등), 방향족 디카르복실산 (이소프탈산, 소듐술포이소프탈산 등), 지방족 글리콜 (에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜 등), 지환족 글리콜 (시클로헥산디메탄올 등), 방향족을 함유하는 지방족 글리콜 (1,4-비스(β-히드록시에톡시)벤젠 등), 폴리에테르글리콜 (폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등), 지방족 옥시카르복실산(ω-옥시카프론산 등), 방향족 옥시카르복실산 (p-옥시벤조산 등) 등을 들 수 있다. 또, 1개 또는 3개 이상의 에스테르 형성성 관능기를 갖는 화합물 (벤조산 또는 글리세린 등) 도 중합체가 실질적으로 선형상인 범위내에서 사용할 수도 있다.

PTT 모노필라멘트사에는 산화티탄 등의 광택제거제, 인산 등의 안정제, 히드록시벤조페논 유도체 등의 자외선 흡수제, 탤크 등의 결정화 핵제, 아에로질 등의 이활제, 힌다드페놀 유도체 등의 항산화제, 항균제, 난연제, 제전제, 안료, 형광증백제, 적회선 흡수제, 거품제거제 등의 개질첨가제가 함유될 수도 있다.

모노필라멘트사의 제조시에는 평활성이 요구되는 점에서, 본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 평균입자경 0.01 ∼ 5㎛, 바람직하게는 0.01 ∼ 2㎛ 의 입자를 0.01 ∼ 5중량% 함유하는 것이 바람직하다. 평균입자경 0.01 ∼ 5㎛ 의 입자를 0.01 ∼ 5중량% 함유함으로써 평활성이 높고, 방사성이 우수하고, 충분한 강도를 갖는 PTT 모노필라멘트사가 얻어진다.

함유하는 입자는 산화티탄이나 안료가 바람직하다. 예컨대 칫솔 등과 같이 브러시모의 백도가 요구되는 용도에는 산화티탄을 0.50 ∼ 5중량% 함유하는 것이 바람직하다. PTT 모노필라멘트사는 PET 모노필라멘트사보다 투명도가 높기 때문에, PET 모노필라멘트사와 동일한 수준의 백도를 달성하기 위해서는 산화티탄을 약간 많은 듯하게 함유하는 것이 바람직하다. 또한 착색된 모노필라멘트사를 얻기 위해서는 방사후에 염색할 수도 있지만, 칫솔 등의 용도로는 안료를 함유시킨 착색 폴리머를 방사하는 것이 바람직하다.

본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 극한점도가 0.8 ∼ 1.3dl/g 이고, 바람직하게는 0.8 ∼ 1.1dl/g 이다. 극한점도가 0.8dl/g 이상이면 얻어지는 PTT 모노필라멘트사의 터프니스가 크고, 탄성회복성도 높기 때문에, 예컨대 브러시모에 사용하였을 경우에, 장시간의 사용에 의해서도 브러시모의 갈라짐이나 마모, 주저앉음으로 인한 모 벌어짐이 발생하지 않는다. 또한 극한점도가 1.3dl/g 이하이면 열처리공정에서의 모노필라멘트사의 휘어짐이 없기 때문에, 예컨대 브러시모에 사용하였을 경우에는 브러시모의 직선성이 유지되므로 브러시로 가공하기가 쉽다. 즉, 극한점도를 0.8 ∼ 1.3dl/g 으로 함으로써, 직선성이 양호하고, 터프니스와 굴곡회복성이 우수한 PTT 모노필라멘트사를 얻을 수 있다.

또, 극한점도 [η] 는 오스트왈드 점도관을 이용하고, 35℃, o-클로로페놀을 이용하여 비점도 ηsp 와 농도 C (g/100 밀리리터) 의 비 (ηsp/C) 를 농도 제로에 외삽하고, 이하의 식에 따라 구하였다.

[η] ＝ l i m (ηsp/C)

C →0

본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 비수수축율이 2% 이하이고, 바람직하게는 2% 미만, 더욱 바람직하게는 0 ∼ 1.5% 이다. PTT 모노필라멘트사는 나일론모노필라멘트사 또는 PET 모노필라멘트사와 비교하면 신장탄성회복성이 우수한 실이지만, 한편으로 열수축성이 높다는 특성을 갖고 있다. 비수수축율이 2% 이하이면 브러시 등의 제품의 가공시나 사용시에 열이 가해져도 열수축이 발생하기 어려워 모노필라멘트사의 치수변화나 변형, 비틀림 등이 발생하기 어렵다. 예컨대 칫솔의 제조공정에서는 소정의 길이로 커트한 모노필라멘트사의 묶음을 칫솔에 뚫은 구멍에 삽입한 후, 트리밍 (모 끝을 가지런히 함) 이나 엔드라운딩 (모 끝을 둥글게 함) 을 하는 것이 일반적인데, 이 때 고속회전하는 숫돌 등으로 모 끝을 연마하기 때문에 열이 발생한다. 이 같은 경우라도 비수수축율이 2% 이하이면 발생하는 열로 인한 브러시모의 변형이나 비틀림이 발생하지 않고, 또한 모 끝이 벌어지거나 입모성 (직선성) 이 손상되지 않는다.

또한, 모노필라멘트사가 사용되는 용도 (예컨대 브러시모나 입체구조 포백의 연결사 등) 에서는 휨변형에 대한 높은 회복성이 요구되는 경우가 많은데, 본 발명자들의 연구에 따르면 열수축성이 작을수록 휨변형에 대한 회복성도 현저히 향상됨을 알 수 있었다. 비수수축율을 2% 이하로 함으로써, 휨변형에 대해 높은 회복성을 갖는 PTT 모노필라멘트사가 얻어지고, 예컨대 브러시모에 적용하였을 경우에는 장기간 사용하더라도 주저앉음으로 인한 모 벌어짐이 발생하기 어려워 내-모 벌어짐성이 매우 우수한 브러시모를 얻을 수 있다.

비수수축율을 적정한 범위로 설정하기 위해서는 예컨대 방사, 연신후의 PTT 모노필라멘트사를 적당한 조건으로 열처리한다. 열처리는 방사, 연신에 이어 연속적으로 해도 되지만, 일단 PTT 모노필라멘트사를 권취한 후, 열처리를 하는 방법이 바람직하다.

비수수축율이 본 발명의 범위를 만족하는 한, 열처리는 이완열처리, 정장열처리, 긴장열처리 중 어느 것이나 무방하지만, 다음과 같은 식으로 계산되는 이완율이 －10 ∼ ＋15% 인 범위에서 열처리하는 것이 바람직하다. 여기서, 이완율이란 열처리전의 모노필라멘트사의 길이를 L0, 열처리 중인 구속길이를 L1로 하였을 때에, 다음 식으로 계산된다.

이완율 (%) ＝ {(L0－L1)/L0}×100

이완열처리란 이완율이 0 보다 큰 경우이고, 모노필라멘트사가 자유롭게 수축할 수 있는 상태, 또는 열처리전의 길이보다 일정비율로 수축할 수 있도록 규제한 상태에서 열처리하는 것을 말한다. PTT 모노필라멘트사에 이완열처리를 하는 경우, 열처리를 하는 온도에서의 열수축율과 동일하거나, 약간 작은 이완율로 이완열처리하는 방법이, 열처리후에 모노필라멘트사가 직선형상으로 유지되어 가장 바람직하고, 구체적으로는 이완율은 1 ∼ 15% 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 12% 인 것이 보다 바람직하다. 이완율이 15% 를 초과하는 지나치게 이완된 상태에서의 열처리, 즉 열처리후에도 모노필라멘트사가 느슨한 상태이면 모노필라멘트사의 직선성이 손상되는 경향이 있다.

정장열처리란 이완율이 0 인 경우이고, 열처리 중에 모노필라멘트사의 길이가 열처리전과 변화하지 않도록 규제한 상태에서 열처리를 하는 것을 말한다. 긴장열처리란 이완율이 0 보다 작은 경우이고, 열처리전의 길이에서 일정비율로 신장된 상태에서 열처리하는 것을 말한다. PTT 모노필라멘트사를 정장열처리 또는 긴장열처리하는 경우에는 이완율이 －10 ∼ 0% 인 것이 바람직하다. 단, 정장열처리나 긴장열처리에서 비수수축율을 2% 이하로 하기 위해서는 높은 온도에서 열처리할 필요가 있으며, 온도가 너무 높으면 열처리시에 PTT 모노필라멘트사가 끊어지거나, 강도가 저하되는 경우가 있다.

PTT 모노필라멘트사의 열처리온도는 100 ∼ 180℃가 바람직하고, 120 ∼ 160℃가 보다 바람직하다. 열처리온도가 100℃ 이상이면 과도한 이완상태에서 열처리를 하지않아도 비수수축율을 2% 이하까지 낮출 수 있으므로, 모노필라멘트사의 직선성이 손상되는 경우가 없다. 또한, 열처리온도가 180℃ 이하이면 열처리시에 끊김실이 발생하거나 강도가 저하되는 경우가 없다.

열처리시간은 열처리하는 모노필라멘트사의 집속상태에 따라 적절히 설정하면 된다. 예컨대 직경 0.2㎜ (섬도가 약 430dtex) 정도의 PTT 모노필라멘트사를 200 ∼ 400개 정도, 실패형상으로 묶음으로 한 것을 열처리하는 경우에는 내부의 모노필라멘트사까지 충분히 열처리를 하기 위해, 열처리시간은 20분 이상이 바람직하고, 30분 이상이 보다 바람직하다. 열처리시간이 너무 짧은 경우에는 비수수축율을 2% 이하까지 낮추는 것이 어려울 뿐만아니라, 모노필라멘트사 사이, 또는 모노필라멘트사의 길이방향으로 열세팅 불균일이 발생하기 때문에, 열수축성에 편차가 발생한다. 이로 인해, 예컨대 브러시모에 사용하는 경우에는 브러시의 가공시에 열이 가해지거나, 브러시로 형성한 후에 고온멸균처리 등의 열처리를 하면 모의 변형이나 비틀림이 발생하거나 모 끝이 벌어지는 경향이 있다.

한편, 연신후의 PTT 모노필라멘트사를 묶음으로 하지 않고, 즉 모노필라멘트사 끼리를 밀착시키지 않고 연속적으로 열처리하는 경우에는 모노필라멘트사의 하나 하나까지 열이 전달되기 쉬우므로 열처리시간은 짧아도 되고, 본 발명의 요건을 만족하는 한 예컨대 1분 이하라도 좋다.

본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 동적 점탄성 측정을 통해 구해지는 역학적 손실정접의 피크온도 (이하, Tmax 라고 한다) 가 100 ∼ 120℃ 인 것이 바람직하고, 105 ∼ 114℃가 보다 바람직하다. Tmax 를 이 범위로 하기 위해서는 예컨대 방사, 연신후의 PTT 모노필라멘트사를 적당한 조건으로 열처리하는 방법을 들 수 있다. Tmax가 이 범위내이면 비수수축율이 2% 이하가 되어 휨변형에 대한 회복성이 우수하여 직선성이 우수한 모노필라멘트사가 얻어진다.

또한, 본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 결정배향도가 90 ∼ 95% 인 것이 바람직하다. 결정배향도 95% 는 PTT 모노필라멘트사가 취득할 수 있는 최대값이고, 결정배향도가 90 ∼ 95% 이면 터프니스나 굴곡회복성이 우수한 PTT 모노필라멘트사가 된다.

본 발명의 PTT 모노필라멘트사의 파단신도는 35 ∼ 65% 가 바람직하고, 35 ∼ 55% 가 보다 바람직하다. 파단신도가 이 범위이면 모노필라멘트사는 강인하고, 예컨대 브러시모로 사용한 경우, 장시간의 사용에 의해서도 브러시모의 갈라짐이 발생하지 않고, 또한 모노필라멘트사의 실 길이방향의 굵기가 균일하여 상품가치가 높다.

본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 파단강도가 2.2cN/dtex 이상인 것이 바람직하다. 파단강도가 2.2cN/dtex 이상이면 강도가 충분하고, 예컨대 브러시모로 사용한 경우에 장시간의 사용에 의해서도 브러시모의 갈라짐이나 마모가 발생하지 않는다.

본 발명의 PTT 모노필라멘트사의 섬도는 용도에 따라 적절히 설정하면 된다. 예컨대 칫솔 용도로는 200 ∼ 600dtex 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 250 ∼ 550dtex 이다. 섬도가 이 범위이면 칫솔의 경도가 적절하므로, 잇몸을 상하게 하지 않고 이의 오염을 충분히 제거할 수 있고, 또한 브러시모가 이의 틈새에 걸리는 경우가 없다.

또한, 표리 2층의 편지와 이 2층의 편지를 연결하는 연결사로 구성된 입체편물에 있어서, 본 발명의 PTT 모노필라멘트사를 이 연결사에 이용하는 경우에는 섬도는 50dtex 이상, 1200dtex 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 560dtex 이하, 더욱 바람직하게는 280dtex 이하이다.

본 발명의 PTT 모노필라멘트사를 테니스나 배드민턴 등의 라켓용 거트에 사용하는 경우에는 섬도는 7000 ∼ 22000dtex 가 바람직하고, 기타 등의 현악기용 줄에 사용하는 경우에는 섬도는 2000 ∼14000dtex 가 바람직하고, 또한 의자 씌움용 편직물에 사용하는 경우에는 섬도는 50 ∼ 2500dtex 가 바람직하다.

또한, 본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 복수의 모노필라멘트사를 합사하거나 연사하여 사용해도 된다.

본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 용도에 따라서는 길이방향으로 균일한 것이나 굵기가 불균일한 것이나 권축을 부여한 것일 수도 있다. 또한 실의 단면형상은 둥근형, 삼각형, L형, T형, Y형, W형, 팔엽형, 편평, 도그본형 등의 다각형형, 다엽형, 중공형이나 부정형인 것일 수도 있다.

또한, 브러시 용도 등에서는 PTT 모노필라멘트사의 자유단을 둥그렇게 하거나 끝이 가늘어지도록 테이퍼화해도 되고, 자유단 또는 실 표면에 크레이터나 미세한 요철을 형성시켜도 된다. 이 같이 PTT 모노필라멘트사의 자유단 또는 표면의 형태를 변화시키는 방법으로는 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 알칼리 감량가공 등을 행하는 방법을 들 수 있다.

본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 방사, 연신까지는 공지의 제조방법으로 얻을 수 있고, 예컨대 다음과 같은 방법으로 제조된다.

도 1에서, 건조기 (1) 안에서 PTT 펠릿을 건조시키고, 이어서 펠릿을 압출기 (2) 에 공급하고, PTT 의 용융체로 한다. PTT 용융체는 벤드 (3) 를 거쳐 스핀헤드 (4) 에 보내지고, 그 안에 장착되는 기어펌프 (5) 에 의해 계량되어 방사구금 (6) 으로부터 방출된다. 방출된 PTT 용융체는 필라멘트형상 (7) 이 되고, 냉각수욕 (8) 중에 유도되어 냉각되면서 일정속도로 회전하고 있는 제 1 롤군 (9) 에 의해 인장되어 소정의 섬도까지 가늘어져 미연신 모노필라멘트사가 된다. 이어서, 미연신 모노필라멘트사는 소정의 온도의 온수욕 (10) 안에서 일정속도로 회전하는 제 2 롤군 (11) 에 의해 인장되어 제 1 단의 연신이 실시된다. 그 후 모노필라멘트사는 소정의 온도의 스팀욕 (12) 안에서 정장 또는 이완열처리되어 제 3 롤군 (13) 을 거친 후, 권취기 (14) 에 의해 권취된다.

또 온수욕 중의 연신은 1단 연신에 한정되지 않고, 복수회로 나누어 연신해도 된다. 또한, PTT 모노필라멘트사의 비수수축율은 열처리시의 온도, 시간, 이완율 또는 신장률 등에 따라 조절할 수 있다.

본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 후공정의 공정통과성을 양호하게 하기 위해 마찰저항을 낮추거나, 제전성을 부여하는 등의 기능을 갖는 마무리제를 부여하는 것이 바람직하다. 또한, 요구되는 기능에 따라 발수제나 흡수제 등을 부여해도 된다. 마무리제를 부여하는 것은 스팀욕 (12) 과 제 3 롤군 (13) 사이에서 부여하는 것이 바람직하다.

마무리제의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 지방족 에스테르, 광물유, 폴리에테르, 비이온성 계면활성제, 이온성 계면활성제 등을 조성성분으로 하여 적당한 비율로 혼합한 마무리제를 사용하는 것이 바람직하다.

마무리제의 부착량은 0.01 내지 0.3중량% 인 것이 바람직하다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 상세히 설명하겠지만, 본 발명은 이들 실시예 등에 의해 한정되는 것은 아니다.

또 측정방법, 평가방법 등은 다음과 같다.

(1) 파단강도, 파단신도, 비수수축율

JIS-L-1013, 인장강도 및 신장률, 열수수축율 B법 (필라멘트 수축율) 에 따라, 파단강도, 파단신도, 비수수축율을 측정하여 각 10회의 측정값의 평균값을 산출하였다.

(2) 역학적 손실정접의 피크온도

토요 볼드윈사 제조 레오바이브론 DDV-EIIA형 동적 점탄성 측정장치를 이용하여 시료 약 0.1㎎, 측정주파수 110㎐, 승온속도 5℃/분으로 건조공기 중에서 각 온도에서의 역학적 손실정접 (tanδ)-온도곡선으로부터, tanδ가 피크를 나타내는 온도 (Tmax) 를 구한다.

(3) 결정배향도

X선 회절장치를 이용하여 시료의 두께를 약 0.5㎜ 로 하여 다음과 같은 조건으로 회절각 2θ가 7도에서 35도까지의 회절강도곡선을 그렸다.

측정조건은 30㎸, 80A, 스캐닝속도를 1도/분, 차트속도 10㎜/분, 타임 콘스탄트 1초, 리시빙 슬릿 0.3㎜ 로 하였다.

2θ＝ 16도 및 22도로 그려지는 반사를 각각 (010), (110) 으로 한다. 또한 (010) 면을 －180도 ∼ ＋180도 방위각 방향으로 회절강도곡선을 그린다. ±180도로 얻어지는 회절강도곡선의 평균값을 취하여 수평선을 그어 베이스라인으로 한다. 피크의 정점에서 베이스라인으로 수선을 내려 그 높이의 중점을 구한다. 중점을 통과하는 수평선을 긋고 이것과 회절강도곡선의 2개의 교점간의 거리를 측정하여 이 값을 각도로 환산한 값을 배향각 H 라고 한다.

결정배향도는 다음 식으로 부여된다.

결정배향도 (%) ＝ {(180－H)/180}×100

(4) 굴곡회복율 (내-모 벌어짐성)

JIS-S-3016, 모의 굴곡회복율 시험의 방법에 따라, 굴곡회복율을 측정하여 10회의 측정값의 평균값을 산출하였다. 또 하중을 가하여 열처리할 때의 온수의 온도는 60 ±2℃와, 35 ±2℃의 2 수준으로 측정하였다.

(5) 입모성

브러시모의 길이를 7.00 ±0.15㎜ 로 수평하게 가지런하게 자른 칫솔을 제작하고 브러시모의 입모성 (직선성) 을 육안으로 판정하여 다음과 같은 기준으로 3단계로 평가하였다.

○: 브러시모의 변형이나 비틀림이 전혀 없다.

△: 브러시모의 변형이나 비틀림이 약간 관찰된다.

×: 브러시모의 변형이나 비틀림이 크다.

(6) 내-모 벌어짐성

제작한 칫솔을 실제로 10명의 모니터에게 1주일 동안 사용하게 하여 10개의 칫솔의 평균적인 모 벌어짐 정도를 다음과 같은 기준으로 판정하였다.

○: 거의 모가 벌어져 있지 않다.

△: 모가 벌어져 있음을 알 수 있다.

×: 모가 현저히 벌어져 있다.

(7) 모의 손상

제작한 칫솔을 실제로 10명의 모니터에게 1주일 동안 사용하게 하여 10개의 칫솔의 평균적인 손상 정도를 다음과 같은 기준으로 판정하였다.

○: 모 끝의 갈라짐이나 마모가 전혀 없다.

△: 모 끝의 갈라짐이나 마모가 약간 관찰된다.

×: 모 끝의 갈라짐이나 마모를 확실하게 알 수 있다.

(8) 구리판 마찰시험 (이 또는 잇몸에 대한 손상성)

제작한 칫솔을 표면이 매끄러운 구리판에 브러시모가 직각으로 닿도록 접촉시키고, 단위 식모 면적 당 70N/㎠ 의 하중을 가한 채로 스트로크 길이 1㎝, 스트로크 속도 120 스트로크/분의 조건으로 구리판 표면을 10초간 연마하여 구리판 표면이 손상된 정도를 육안으로 판정하였다. 다음과 같은 기준으로 5단계로 평가하여 10회 측정의 평균값을 산출하였다.

5: 손상이 전혀 관찰되지 않는다.

4: 보는 각도에 따라 약간 손상이 관찰된다.

3: 어느 각도에서 보아도 손상이 관찰된다.

2: 큰 손상이 확실히 관찰된다.

1: 현저히 손상되어 있다.

(9) 사용감

제작한 칫솔을 실제로 10명의 모니터에게 1주일 동안 사용하게 하여 다음과 같은 기준으로 사용감을 관능평가하여 10명의 평균값을 산출하였다.

5: 매우 부드러움

4: 약간 부드러움

3: 보통

2: 단단함

1: 매우 단단함

[실시예 1]

극한점도 [η] 가 0.92dl/g, 산화티탄 함유율이 0.1중량% 의 PTT 폴리머를 이용하여 다음과 같은 제조조건으로 PTT 모노필라멘트사를 제조하였다.

폴리머 토출량: 2.52g/분

방사온도: 260℃

냉각욕 수온: 40℃

인취 롤 (제 1 롤) 주속: 15.8m/분

연신욕 수온: 55℃

연신 롤 (제 2 롤) 주속: 79.2m/분

열처리욕 스팀온도: 120℃

제 3 롤 주속: 72m/분

권취속도: 72m/분

상기 제조조건으로 얻어진 PTT 모노필라멘트사의 물성은 다음과 같다.

극한점도: 0.90dl/g

직경: 0.18㎜

섬도: 355dtex

파단강도: 3.0cN/dtex

파단신도: 48.1%

비수수축율: 6.4%

제조된 PTT 모노필라멘트사를 실패에 감아 400개의 묶음으로 한 후, 다음과 같은 조건으로 열처리하였다.

열처리온도: 120℃

열처리시간: 60분

이완율: 5%

얻어진 PTT 모노필라멘트사를 통상의 칫솔 제조공정에 공급하여 칫솔을 제조하였다.

얻어진 PTT 모노필라멘트사의 물성, 굴곡회복성, 및 칫솔의 평가결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 2 내지 6]

표 1 에 나타내는 열처리조건으로 열처리한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 방법으로 PTT 모노필라멘트사 및 칫솔을 얻었다. 얻어진 PTT 모노필라멘트사의 물성, 굴곡회복성 및 칫솔의 평가결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 7]

극한점도 [η] 가 1.13dl/g, 산화티탄 함유율이 0.1중량%의 PTT 폴리머를 이용하여 실시예 1 과 동일한 제조조건으로 PTT 모노필라멘트사를 제조하고, 실시예 3 과 동일한 열처리조건으로 열처리하여 PTT 모노필라멘트사를 얻었다. 얻어진 모노필라멘트사를 이용하여 실시예 1 과 동일하게 칫솔을 제조하였다.

얻어진 PTT 모노필라멘트사의 물성, 굴곡회복성 및 칫솔의 평가결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 8 내지 10]

산화티탄 함유율을 각각 0중량% (실시예 8), 3중량% (실시예 9), 6중량% (실시예 10) 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 제조조건으로 PTT 모노필라멘트사를 제조하고, 실시예 3 과 동일한 열처리조건으로 열처리하여 PTT 모노필라멘트사를 얻었다. 얻어진 모노필라멘트사를 이용하여 실시예 1 과 동일하게 칫솔을 제조하였다.

[비교예 1 내지 3]

표 2 에 나타내는 열처리조건으로 열처리한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 방법으로 PTT 모노필라멘트사 및 칫솔을 얻었다. 얻어진 PTT 모노필라멘트사의 물성, 굴곡회복성 및 칫솔의 평가결과를 표 2 에 나타낸다.

[비교예 4]

극한점도 [η] 가 0.70dl/g, 산화티탄 함유율이 0.1중량%인 PTT 폴리머를 이용하여 실시예 1 과 동일한 제조조건으로 PTT 모노필라멘트사를 제조하고, 실시예 3 과 동일한 열처리조건으로 열처리하여 PTT 모노필라멘트사를 얻었다. 얻어진 모노필라멘트사를 이용하여 실시예 1 과 동일하게 칫솔을 제조하였다.

얻어진 PTT 모노필라멘트사의 물성, 굴곡회복성 및 칫솔의 평가결과를 표 2 에 나타낸다.

[비교예 5]

열처리후의 섬도를 44dtex 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 제조조건 및 실시예 3 과 동일한 열처리조건으로 PTT 모노필라멘트사를 얻었다. 얻어진 모노필라멘트사를 이용하여 실시예 1 과 동일하게 칫솔을 제조하였다.

[비교예 6]

나일론 612 (이하, N612 라고 함) 모노필라멘트사를 이용하여 표 2 에 나타내는 열처리조건으로 열처리하여 실시예 1 과 동일하게 칫솔을 얻었다. 모노필라멘트사의 물성, 굴곡회복성 및 얻어진 칫솔의 평가결과를 표 2 에 나타낸다.

항목		실시예 1	실시예 2	실시예3	실시예4	실시예 5	실시예6	실시예7	실시예8	실시예9	실시예 10
폴리머의 종류		PTT	PTT	PTT	PTT	PTT	PTT	PTT	PTT	PTT	PTT
실의 극한점도(dl/g)		0.90	0.90	0.90	0.90	0.90	0.90	1.09	0.90	0.90	0.90
열처리	온도(℃)	120	140	160	110	160	160	160	160	160	160
	시간(분)	60	60	60	60	60	60	60	60	60	60
	이완율(%)	5	5	10	5	0	－2	10	10	10	10
섬도(dtex)		373	375	393	372	358	350	391	396	395	398
직경(㎜)		0.19	0.19	0.20	0.19	0.18	0.18	0.20	0.20	0.20	0.20
파단강도(cN/dtex)		2.8	2.6	2.4	2.8	2.9	2.9	3.3	2.5	2.2	2.1
파단신도(%)		54.2	53.1	60.3	53.8	46.5	40.7	50.5	59.2	54.8	51.7
비수수축율(%)		1.4	1.2	0.6	1.8	1.5	1.7	0.8	0.6	0.5	0.5
Tmax(℃)		119.3	113.0	110.0	119.5	111.2	113.4	112.8	109.8	109.4	109.6
결정배향도(%)		93.1	93.0	91.9	93.7	93.3	93.8	92.5	92.1	91.4	91.2
굴곡회복율(%)	35℃	77.3	78.9	82.7	76.3	78.1	75.9	83.7	83.0	81.6	80.4
굴곡회복율(%)	60℃	38.5	40.1	48.3	38.1	38.4	37.9	47.1	49.0	47.9	43.2
입모성		○	○	○	○	○	○	○	○	○	○
내-모 벌어짐성		○	○	○	○	○	○	○	○	○	○
모의 손상		○	○	○	○	○	○	○	○	○	△
구리판 마찰시험		4.3	4.2	4.1	4.3	4.2	4.1	4.1	4.2	3.9	3.7
사용감		4.6	4.5	4.3	4.7	4.2	4.1	4.1	4.4	4.1	3.8

항목		비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6
폴리머의 종류		PTT	PTT	PTT	PTT	PTT	N612
실의 극한점도(dl/g)		0.90	0.90	0.90	0.67	0.90	-
열처리	온도(℃)	90	140	190	160	160	110
	시간(분)	30	10	60	60	60	60
	이완율(%)	3	0	12	10	10	10
섬도(dtex)		363	353	396	391	44	248
직경(㎜)		0.18	0.18	0.20	0.20	0.07	0.18
파단강도(cN/dtex)		2.9	2.8	1.9	1.8	2.5	3.7
파단신도(%)		50.1	46.5	68.4	48.6	57.7	28.4
비수수축율(%)		3.5	2.2	0.3	0.5	0.7	0.5
Tmax(℃)		121.3	115.1	104.5	107.0	110.3	-
결정배향도(%)		93.7	93.3	91.2	88.2	92.6	-
굴곡회복율(%)	35℃	63.3	71.7	85.4	65.2	70.2	68.6
굴곡회복율(%)	60℃	28.0	35.2	49.2	34.3	35.0	33.4
입모성		×	×	○	○	○	○
내-모 벌어짐성		×	△	○	×	△	×
모의 손상		○	○	×	×	△	×
구리판 마찰시험		4.3	4.0	3.7	4.2	4.7	2.6
사용감		4.8	4.3	3.7	4.6	4.7	2.8

이상의 결과를 통해 다음과 같은 점이 판명되었다.

실시예 1 내지 10 에서는 PTT 모노필라멘트사는 모두 비수수축율이 적정하고, 얻어진 칫솔은 브러시모의 변형이나 비틀림이 전혀 없어 모의 입모성이 양호하였다. 또한 굴곡회복율이 높고, 실제 사용시험에서도 내-모 벌어짐성이 양호하며 모의 손상도 거의 관찰되지 않아 내구성이 높은 것이었다. 구리판 마찰시험에서도 구리판 표면을 손상시키는 정도가 매우 작았으며, 사용감도 매우 부드러워 우수한 칫솔이었다.

비교예 1 은 모노필라멘트사의 비수수축율이 너무 높기 때문에, 얻어진 칫솔은 브러시모의 변형이나 비틀림이 관찰되어 입모성이 나쁜 것이었다. 또한, 굴곡회복율이 낮아 칫솔의 사용시험에서는 모가 크게 벌어졌다.

비교예 2 는 열처리시간이 짧고, 열처리조건이 적정하지 않기 때문에, 모노필라멘트사의 비수수축율이 크고, 또한 비수수축율의 편차가 관찰되었으며 얻어진 칫솔은 부분적으로 브러시모의 변형이나 비틀림이 관찰되어 입모성이 나쁜 것이었다. 또한 칫솔의 사용시험 중에 자비소독처리를 하면 브러시모의 변형이나 비틀림이 한층 커졌다. 또한 굴곡회복율이 낮아 칫솔의 사용시험에서는 모 벌어짐이 약간 컸다.

비교예 3 은 열처리온도가 너무 높아 열처리시에 실끊김이 발생하였다. 얻어진 모노필라멘트사의 비수수축율이 낮아 강도가 작기 때문에, 칫솔의 사용시험에서 브러시모의 갈라짐이나 마모가 약간 발생하였으며 또한 사용감도 약간 단단한 것이었다.

비교예 4 는 모노필라멘트사의 극한점도가 너무 낮기 때문에, 파단강도, 굴곡회복율이 모두 낮고, 칫솔의 사용시험에서 브러시모의 갈라짐이나 마모가 발생하였으며 내-모 벌어짐성도 나쁜 결과였다.

비교예 5 는 모노필라멘트사의 섬도가 너무 가늘기 때문에, 모노필라멘트사 1개 당 절대강도가 충분치 않으며 또한 굴곡회복율이 낮기 때문에, 칫솔의 사용시험에서는 브러시모의 갈라짐이나 마모가 약간 관찰되었으며 모 벌어짐이 약간 컸다.

비교예 6 에서는 N612 의 모노필라멘트사는 굴곡회복율이 낮아 칫솔의 사용시험에서는 내-모 벌어짐성이 나쁘고, 브러시모의 갈라짐이나 마모가 관찰되었다. 또한 구리판 표면에 대한 손상 정도도 약간 크고 사용감도 단단한 것이었다.

본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 영률이 낮아 부드럽기 때문에, 예컨대 브러시에 적용한 경우에는 브러시를 만들 때의 가공성이 좋고, 브러시의 사용감이 매우 부드러우며, 칫솔에 사용하였을 때에도 이나 잇몸을 상하게 하지 않는다. 또한, 열수축성이 낮기 때문에 브러시모의 입모성 (직선성) 이 우수한 고품질의 브러시가 얻어지고, 열탕소독 등의 열처리에 의해서도 모의 변형이나 비틀림이 없다. 또한, 터프니스, 신장회복성, 또는 굴곡회복성이 우수하므로 장기간 사용하더라도 모의 손상이나 마모, 주저앉음으로 인한 모 벌어짐 등이 없어 내구성이 우수하다.

본 발명의 PTT 모노필라멘트사는 칫솔을 비롯하여 화장용 브러시, 헤어 브러시, 각종 공업용 브러시 등의 브러시모에 유용하다. 또한, 어망, 천잠사, 인공잔디, 짚 파스너, 매직 파스너, 거트, 현악기용 줄, 입체편물의 연결사, 의자 씌움용 편직물, 제지용 캔버스, 초지 망, 스크린, 필터, 벨트, 공업용 재봉실, 끈 등에도 유용하다.

Claims

90 몰% 이상의 트리메틸렌 테레프탈레이트 반복단위 및 10 몰% 이하의 그 밖의 에스테르 반복단위로 이루어지는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트로 구성되고, 단사섬도가 50dtex 이상이고, 극한점도가 0.8 ∼ 1.3dl/g, 비수수축율이 2% 이하인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 모노필라멘트사.
제 1 항에 있어서, 비수수축율이 0 ∼ 1.5% 인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 모노필라멘트사.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 역학적 손실정접의 피크온도가 100 ∼ 120℃ 인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 모노필라멘트사.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 평균입자경 0.01 ∼ 5㎛의 입자를 0.01 ∼ 5중량% 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 모노필라멘트사.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 모노필라멘트사를 식모하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 브러시.
단사섬도가 50dtex 이상인 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 모노필라멘트사를 방사, 연신후, 이완율 －10 ∼ ＋15%, 열처리온도 100 ∼ 180℃ 에서 이완열처리하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 모노필라멘트사의 제조방법.
제 6 항에 있어서, 이완율이 1 ∼ 15% 인 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 모노필라멘트사의 제조방법.