KR100510766B1 - 해도형극세사 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 100℃ 이하에서 분산염료 염색이 가능하고, 해성분 용출후의 강도등 물성이 우수한 해도형 극세사에 관한 것이다.
본 발명의 해도형 극세사는 알칼리 이용해성(易溶解性)이 우수한 공중합 폴리에스테르인 용출성분(해성분) 10∼60중량%와 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트인 비용출성분(도성분) 90∼40중량%로 구성되며, 용출성분(해성분) 용출후 해도형 극세사의 강도 유지율이 80% 이상이다.
본 발명의 해도형 극세사는 인공피혁 등의 제조에 유용하다.
Description
본 발명은 인공피혁용 원사로 사용되는 해도형 극세사에 관한 것이다.
인공피혁, 와이핑 원단 및 기능성 소재로 널리 사용되는 해도형 극세사는 용제 용해성이 다른 2종 이상의 폴리머를 복합방사한 후 적어도 1성분을 용제로서 용해하여 얻을 수 있다. 지금까지는 용출성분(해성분) 즉, 용제에 의해 용해되는 폴리머로는 공중합 폴리에스테르, 폴리스티렌 또는 폴리에틸렌 등이 주로 사용되고 있다. 그러나 그중에서도 알칼리 용해성이 우수한 공중합 폴리에스테르가 용출성분(해성분)으로 가장 적합하다. 그 이유로는 폴리스티렌 또는 폴리에틸렌은 유기 용제에 의해서만 용해가 가능하므로 용제 가격상승 및 작업시 위험성 등의 단점이 있기 때문이다. 공중합 폴리에스테르는 테레프탈산과 에틸렌 글리콜을 주성분으로 하고, 여기에 이소프탈산, 5-소디움 술포이소프탈산 및 / 또는 폴리에틸렌글리콜 3∼20 몰%가 공중합된 것으로서 일반 폴리에스테르에 비해 알칼리 용해성이 약 5배 이상 향상되는 것으로 알려져 있다.
한편 지금까지 용제에 용해되지 않는 비용출성분(도성분)은 폴리아미드, 개질 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 개질 폴리에스테르 등이 사용되고 있다.
용출성분(해성분)이 상기 공중합 폴리에스테르이고, 비용출성분(도성분)이 폴리에스테르 또는 개질 폴리에스테르로 구성된 종래의 해도형 극세사는 다음과 같은 문제가 있다.
첫째, 비용출성분(도성분)인 폴리에스테르 또는 개질 폴리에스테르가 용출성분(해성분) 용출시 알칼리에 취하되어 물성이 저하되고,
둘째, 비용출성분(도성분)인 폴리에스테르의 염색특성상 고온염색이 필요하여 염색이 복잡함과 동시에 고온염색으로 인공피혁의 입모가 손상되고
셋째, 폴리에스테르의 낮은 탄성회복율에 기인하여 반발특성이 저하되는 등의 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 해도형 극세사를 제공하는 것이다.
본 발명은 용출성분(이하 "해성분〃이라고 한다.) 용출후의 해도형 극세사의 강도 유지율이 80% 이상이고, 탄성회복율 및 세팅성 등의 물성이 우수하고, 100℃ 이하에서 분산염료 염색이 가능하며, 염색견뢰도가 향상된 해도형 극세사를 제공하고자 한다.
본 발명은 인공피혁용 원사 등으로 사용되는 해도형 극세사에 관한 것이다.
더욱 구체적으로 본 발명은 알칼리 이용해성(易溶解性)이 우수한 공중합 폴리에스테르인 해성분 10∼60중량%와 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트인 도성분 90∼40중량%로 구성되며, 해성분 용출후 해도형 극세사의 강도유지율이 80% 이상이고, 100℃ 이하에서 분산염료 염색이 가능한 것을 특징으로 하는 해도형 극세사에 관한 것이다.
본 발명은 종래 해도형 극세사의 문제점들을 해결하기 위해서 해도형 극세사를 복합방사할 때 도성분으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 중간의 탄소수를 갖고 폴리아미드와 유사한 탄성회복율을 가지면서 내알칼리성이 뛰어나고 저온염색성 및 염색견뢰도가 우수한 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트를 사용함을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 해도형 극세사는 해성분인 알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르와 도성분인 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트를 통상의 해도형 복합섬유용 구금장치로 복합방사한 후 연신하여 제조된다. 복합방사시 해성분은 10∼60중량%까지, 도성분은 90∼40중량%까지 사용가능하나, 해성분을 20∼50중량%, 도성분을 80∼50중량% 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
또한 도성분은 해도형 극세사를 구성하는 각 필라멘트의 단면에 적어도 10개 이상 각각 분리되어 배열되고 섬유축 길이방향에 연속하여 있으며, 해성분 용출후의 도성분 한 개의 섬도는 0.01∼0.25 데니어인 것이 바람직하다.
본 발명의 해도형 극세사는 스테이플 섬유 및 필라멘트 섬유를 모두 포함한다.
본 발명에서 도성분으로 사용되는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트는 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트와 1,3-프로판디올을 축중합하여 제조되며 식(Ⅰ)와 같은 구조식을 갖는다.
폴리트리메틸렌 테레프탈레이트는 중합방법 및 화학적 구조가 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 매우 유사하지만 열적, 기계적 특성에 있어서는 많은 차이가 있다.
폴리트리메틸렌 테레프탈레이트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트나 폴리부틸렌 테레프탈레이트에 비해 특히 신축성, 촉감, 내알칼리성 및 염색성 등이 우수하다.
폴리트리메틸렌 테레프탈레이트는 초기 모듈러스가 나일론 수준으로 비교적 낮아 소프트한 촉감을 나타낸다. 그 결과 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같이 촉감을 개선하기 위한 알칼리 감량 가공이 필요없게 된다.
또한 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트는 신축성 및 내알칼리성이 매우 우수하며, 100℃ 이하에서 분산염료 염색이 가능하며, 염색 견뢰도도 매우 우수하다.
폴리트리메틸렌 테레프탈레이트는 유리전이 온도가 45℃∼65℃로 폴리아미드와 유사하고, 용융점은 228℃이다.
결정화 온도는 65℃ 수준이고 결정화 속도는 빠르다. 또한 300℃ 이상의 고온에서는 열분해된다.
이와 같은 열적 특성으로 인해 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트는 일반 방사 및 연신기대에서 무리없이 방사, 연신할 수 있다. 연신 온도는 60℃∼160℃, 연신배율은 2.5∼3.5 정도가 무난하다.
한편 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트의 기계적 물성으로는 복굴절율이 0.073이고, 밀도가 1.33g/㎠이고, 공정수분율이 0.15이고, 강도 및 신도는 폴리아미드와 유사하다. 본 발명의 해도형 극세사는 상기 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트를 도성분으로 사용하기 때문에 종래 폴리에스테르 또는 개질 폴리에스테르를 도성분으로 사용한 해도형 극세사의 여러 문제점들을 해결할 수 있다.
구체적으로 도성분이 폴리에스테르 또는 개질 폴리에스테르인 종래 해도형 극세사의 경우 해성분 용출시 도성분이 알칼리에 취화되어 물성이 저하되므로, 제품 물성을 중요시하는 가구용 등의 인공피혁 제조시 강도 보강을 위해 인공피혁 이면에 직물을 라미네이팅하거나 코팅작업을 해야하므로 제조공정이 복잡해지고 제조원가가 상승하게 된다. 그러나 본 발명은 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트의 내알칼리성이 일반 폴리에스테르에 비해 3배 정도 강하므로 이와 같은 단점을 보완할 수 있다. 그 결과 해성분 용출 후의 해도형 극세사의 강도유지율은 80% 이상이다. 해도형 극세사의 강도유지율은 다음과 같이 구한다.
해도형 극세사의 강도유지율 (%) = t 100
여기서 A는 95℃의 가성소오다 수용액 (3% 농도)에서 5분간 처리한 해도형 극세사의 강도이고, B는 상기 가성소오다 수용액에서 처리하기전 해도형 극세사의 강도이다.
또한 상기 종래 해도형 극세사의 경우 도성분의 평균섬도가 0.05 데니어 수준의 극세사이고, 폴리에스테르의 염색성이 나쁘기 때문에 선명한 농색을 발현하는 것과 염색견뢰도를 적정 수준으로 유지하는 것이 매우 곤란하다. 따라서 염색성을 향상시키기 위해 염색시 강제 비팅 및 고온 염색조건을 적용하기 때문에 인공피혁 표면의 입모가 손상되기 쉬우며, 폴리우레탄의 취화가 발생할 수 있어 폴리우레탄의 선정에 제약이 많은 실정이다. 그러나 본 발명은 도성분인 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 100℃ 이하에서 뛰어난 염색성을 갖고 있고 염색견뢰도도 우수한 장점이 있다.
그리고 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트는 유리전이 온도가 45∼65℃로서 폴리아미드와 유사하고, 폴리부틸렌 테레프탈레이트보다는 높은 특징으로 탄성회복율이 우수함과 동시에 세팅성도 양호하고, 반발 탄성이 우수하여 본 발명의 해도형 극세사는 다양한 용도의 인공피혁용 원사로 사용될 수 있다.
실시예 및 비교실시예를 통해 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
메틸렌 클로라이드와 트리플로로아세틱 액시드가 50:50인 30℃ 용액에서 측정한 고유점도가 0.88인 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트를 도성분으로 사용하여, 이를 온도가 260℃인 도성분 압출기에서 용융한다.
한편 알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르를 해성분으로 사용하여, 이를 온도가 285℃인 해성분 압출기에서 용융한다.
각각 압출기에서 용융된 도성분(폴리트리메틸렌 테레프탈레이트)과 해성분(알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르)를 70:30의 중량비로 온도가 285℃이고 도성분의 개수가 36개인 해도형 복합섬유용 방사구금에 공급하여 복합방사한 다음 1,200m/분의 권취속도로 미연신사를 제조한다. 계속해서 미연신사를 3.6배의 연신배율로 연신한 후 51㎜의 스테이플을 제조한 다음 이들을 NaOH 3% 수용액에서 3, 5, 10, 20분간 처리하여 해성분을 용출한다. 해성분 용출 전,후의 스테이플 강도를 측정한 결과는 표 1과 같다.
실시예 2
메틸렌 클로라이드와 트리플로로아세틱 액시드가 50:50인 30℃ 용액에서 측정한 고유점도가 0.88인 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트를 도성분으로 사용하여, 이를 온도가 260℃인 도성분 압출기에서 용융한다.
한편 알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르를 해성분으로 사용하여, 이를 온도가 285℃인 해성분 압출기에서 용융한다.
각각 압출기에서 용융된 도성분(폴리트리메틸렌 테레프탈레이트)과 해성분(알칼리 이용해성 공중합 폴리에스테르)를 70:30의 중량비로 온도가 285℃이고 도성분의 개수가 36개인 해도형 복합섬유용 방사구금에 공급하여 복합방사한 다음 1,200m/분의 권취속도로 미연신사를 제조한다. 계속해서 미연신사를 3.6배의 연신배율로 연신한 후 51㎜의 스테이플을 제조한 다음 오프닝, 카딩하여 중량이 400g/㎡인 부직포를 제조한다.
상기 부직포에 폴리우레탄을 함침한 다음, NaOH 3% 수용액으로 부직포내 해성분을 용출한다. 계속해서 이들을 버핑한 다음 미케톤(MIKETONE) 레드 FB (스미토모사 제품) 염료를 8% owf 사용하여 염색한다. 이때 염색온도에 따른 염료 잔류양을 측정한 결과는 표 2와 같다.
비교실시예 1
오르토클로로페놀 25℃ 용액에서의 고유점도가 0.65인 일반 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 도성분으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 스테이플을 제조하고, NaOH 3% 수용액에서 해성분을 용출한다. 해성분 용출 전,후의 스테이플 강도를 측정한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 2
오르토클로로페놀 25℃ 용액에서의 고유점도가 0.65인 일반 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 도성분으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 공정 및 조건으로 부직포를 제조한 다음 폴리우레탄 함침, 해성분 용출, 버핑 및 염색한다.
이때 염색온도에 따른 염료 잔류양을 측정한 결과는 표 2와 같다.
< 표 1 > 용출시간에 따른 용출 전,후의 스테이플 강도 측정 결과
| 용출시간(분) | 실시예 1 | 비교실시예 1 | ||
| 해성분 용출전스테이플 강도(g/d) | 해성분 용출후스테이플 강도(g/d) | 해성분 용출전스테이플 강도(g/d) | 해성분 용출후스테이플 강도(g/d) | |
| 3 | 3.22 | 2.99 | 3.16 | 2.37 |
| 5 | 3.15 | 2.84 | 3.11 | 2.10 |
| 10 | 3.38 | 2.27 | 3.12 | 2.22 |
| 20 | 3.05 | 2.53 | 3.30 | 1.93 |
< 표 2 > 염색온도에 따른 염료 잔류량 측정 결과
| 염색온도 (℃) | 실시예 2 | 비교실시예 2 |
| 염색 잔류량 (%) | 염색 잔류량 (%) | |
| 90 | 66.4 | 96.8 |
| 100 | 21.2 | 91.1 |
| 110 | 9.4 | 62.0 |
| 120 | 9.3 | 13.6 |
본 발명의 해도형 극세사는 도성분인 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트의 내알칼리성이 우수하여 해성분 용출후 해도형 극세사의 강도유지율이 80% 이상이다. 따라서 본 발명의 해도형 극세사로 제품 물성을 중요시하는 가구용 인공피혁을 제조하는 경우, 종래 강도 등의 물성 보강을 위해 인공피혁 이면에 직물을 라미네이팅하거나 코팅하는 공정을 생략할 수 있어서 원가절감이 가능하다.
또한 본 발명의 해도형 극세사중 도성분인 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 뛰어난 염색성을 갖고 있어서 100℃ 이하에서 분산염료 염색이 가능하다.
따라서 폴리우레탄의 선정 폭이 넓어질 수 있으며, 염색시 발생할 수 있는 표면 입모의 손상을 방지할 수 있어 자외선, 오존 등에 대한 염색견뢰도도 우수하다.
한편 본 발명의 해도형 극세사는 탄성회복율 및 세팅성이 우수하여 다양한 용도에 유용하게 사용될 수 있다.
Claims (2)
- 용제 용해성이 다른 2종 이상의 폴리머로 구성된 해도형 극세사에 있어서, 알칼리 이용해성(易溶解性)이 우수한 공중합 폴리에스테르인 용출성분(해성분) 10∼60중량%와 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트와 1.3-프로판디올의 중축합으로 제조된 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트인 비용출성분(도성분) 90∼40중량%로 구성되며, 용출성분(해성분) 용출후 해도형 극세사의 강도유지율이 80% 이상이고, 100℃ 이하에서 분산염료 염색이 가능한 것을 특징으로 하는 해도형 극세사.
- 1항에 있어서, 용출성분(해성분)인 공중합 폴리에스테르는 주성분인 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 이소프탈산 및/또는 5-소디움 술포이소프탈산을 공중합하여 제조됨을 특징으로 하는 해도형 극세사.
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