KR940002378B1 - 복합 방사 이수축 혼섬사의 제조방법 - Google Patents

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Description

복합 방사 이수축 혼섬사의 제조방법

이 발명은 복합 방사 이수축 혼섬사의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 구성사의 수축률 차이가 50% 이상인 폴리에스테르 이수축 혼섬사의 제조방법이다.

더욱 상세하게는, 이수축 혼섬사의 제조에 있어서 고수축 개질 폴리머와 통상의 폴리머를 고수축사가 방사 섬유의 내측부에 있도록 하고 저수축사를 섬유의 외부에 있도록 복합 방사하여 이를 원료로 제직한 직물의 표면에 저수축사가 외부로 돌출하게 하여 저수축사의 크림프에 의하여 광택과 염색성이 좋고 부드러운 촉감을 주게 하여 실크와 같은 특성이 있는 폴리에스테르 복합 방사 이수축 혼섬사의 제조방법이다.

인공 합성 섬유에 천연 섬유가 같은 촉감, 특성 등을 부여하여 보다 쾌적한 외부 생활을 영위케 하려는 시도가 많은 행하여졌다.

폴리에스터 섬유로 실크의 촉감을 얻기 위한 방법으로서는 수축률이 서로 다른 섬유의 혼섬사를 제조하여 저수축성 섬유와 혼섬사의 외부에서 크림프를 형성토록 하여 천연 실크가 갖는 촉감을 갖도록 하는 방법이 행하여졌다.

이와 같은 방법들을 예를들어 설명하면, 용융 방사한 폴리에스테르 반연신 필라멘트를 연신 및 열처리하여 고수축사와 저수축사의 열수축차가 20% 되는 폴리에스테르 이수축사의 제조방법이 일본국 특공소 59-30913호에 개시되어 있고 폴리아릴레이트와 폴리에스테르의 필라멘트를 혼섬하고 연심함으로써 고수축사와 저수축사의 열수축 차이가 40% 이상인 혼섬사를 얻는 방법이 일본국 특공소 62-104035호에 개시되어 있다.

상기의 방법에 의하여 제조된 섬유로 제직된 직물의 표면은 각기 서로 다른 수축율로 직물의 표면에 저수축사의 작은 크림프가 형성되어 있다.

그러나 일본국 특공소 59-30913호의 방법은 작업성은 좋으나 고수축사와 저수축사의 수축율차가 20%에 불과하여 저수축차의 크림프가 제대로 발현되지 못해 실크 촉감을 얻으려는 소기의 목적에 미흡할 뿐만 아니라 염색성이 떨어지고 열처리시 섬유의 표면이 경화되는 문제점이 있다.

한편 폴리아릴 레이트와 폴리에스테르의 필라멘트를 개별적으로 연신한 다음 합사하는 일본국 특공소 62-104035호의 방법은 고수축사와 저수축사의 수축율차를 40% 이상으로 크게 할 수는 있지만 구성 필라멘트의 연신온도, 연신 배율이 서로 다르므로 혼합사의 연신 공정을 보다 낮은 구성사의 연신 조건으로 행하여야 함으로 염색 공정시 색반이 발생하는 문제점이 있다.

이러한 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 일본국 특공소 63-32892호에 고수축상 폴리에스테르를 제조한 다음 연신 공정에서 통신적인 연신배율과 연신 온도로 연신 가공이 이루어질 수 있도록 장력 조절장치와 공기 교락 장치를 사용하는 다단 연신 방법이 개신되어 있다.

상기의 방법으로 제조된 이수축 혼섬사는 종래의 두방법(일본국 특공소 59-30913호 및 일본국 특공소 62-104,935호)에 의해 제조된 이수축 혼섬사에 비하여 실크의 자연 촉감에 보다 접근한 특성과 보다 개선된 염색성을 갖으나 다단 연신 공정으로 인하여 작업성이 나쁘고 생산성이 떨어지는 등의 개선되어야 할 문제점을 갖고 있다.

일반적으로 폴리에스테르 섬유는 그 구조가 치밀하고 배향된 경우는 결정성이 높기 때문에 열수축율이 낮다. 따라서 열수축성을 높이기 위해서는 통상 연신 온도를 낮추는 방법과 열고정을 하지 않는 방법을 사용하고 있으나 이런 경우 제품의 물성이 균일하지 않을 뿐만 아니라 30% 이상의 수축율을 얻기가 곤란하다.

왜냐하면 폴리에스테르 반연신사는 폴리머의 배향 및 결정화도가 낮아서 신도는 높으나 장력은 낮아 섬유로 사용할 수가 없다. 때문에 연신과 열고정을 거쳐 열수축율과 자연 방축율을 저하시키며 섬유의 안정화를 기하도록 하여야 하는데 이들의 온도가 낮으면 그 효과가 제대로 이루어질 수 없기 때문이다.

따라서 연신 조건을 변경시키지 않고 고수축원사를 제조하려면 반연신사의 연신 배율을 낮추던가 열처리온도를 낮게 하여 원하는 정도(약 40%)의 열수축율을 얻을 수는 있지만, 이때에 발생하는 문제점으로 원사의 분자배열중에서 결정 영역보다 비결정영역이 많기 때문에 신도는 올라가고 염색시에 불균일한 염반이 발생하므로 후가공시 어려운 점이 있다.

이 발명은 상기과 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 촉감과 염색성에 있어서 자연 실크에 보다 가깝게 특성을 개선한 이수축 혼섬사를 양호한 작업성과 높은 생산성으로 제조할 수 있는 복합 방사 이수축 혼섬사의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 이 발명은 수축율이 다른 2종의 폴리에스테르 폴리머를, 방사 구금의 내측부와 중간부에 고수축 폴리머, 외측부에 저수축 폴리머로 복합 방사한 다음 단일 연신하여 수축율 차가 50% 이상인 폴리에스테르 복합 방사 이수축 혼섬사의 제조 방법을 제공한다.

이 발명의 고수축성 폴리에스테르는 다음의 구조식(Ⅰ)을 갖는 첨가제를 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 통상의 폴리에스테르 폴리머에 대하여 0.5∼15중량% 첨가하여 고수축성 폴리에스테르 반연신사의 신도가 다음의 식(Ⅱ)을 만족하는 범위에 있도록 방사된다.

(단, 여기서 R1은 수산기 또는 알킬기, R2는,,기, R3는 탄소수 2∼4개의 알킬렌옥사이드, a는 1∼5, b는 1∼5이다.)

7.5X-1825<Y<7.5X-1813‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (Ⅱ)

(단, 여기서 X는 방사온도로서 265∼280℃ 범위의 값을 가지며, Y는 반연신사의 신도로써 % 단위이다.)

고수축성 폴리에스테르 반연신사의 신도(Y)가 상기의 식(Ⅱ)의 범위를 벗어나게 되면 저수축성 폴리에스테르 반연신사와의 합사시에 루프 또는 모우(毛羽)가 다량 발생하게 된다. 반연신사의 신도(Y)와 열수축율과의 관계는 비례 관계에 있으며 강도는 신도와 반비례 관계에 있다.

신도가 상기식(Ⅱ)의 상한 범위 이상일 경우에는 싸이징시 인장력을 받아 섬유의 파단이 발생하여 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 염색시 색반이 형성되는 문제점이 있다.

상기식(Ⅱ)의 하한 범위 이하의 신도를 갖는 경우에는 반연신사에서 분자 구조가 배향성이 커져 결정형 구조가 과다하게 되어 수축률이 저하되므로 고수축성의 폴리머 연신사를 얻으려는 소기의 목적을 달성하기 어렵다.

상기와 같은 조건으로 제조된 고수축성 폴리에스테르 폴리머와 통상적인 폴리에스테르 폴리머로 다중 필라멘트 복합 방사로 실시하여 이수축 혼섬사를 제조하여 자연 실크의 촉감을 갖는 섬유를 얻기 위하여서는 방사 구금의 내측부와 중간부에 고수축성 폴리머, 외측부에 통상의 폴리에스테르 폴리머를 각각 방사함으로써 저수축성 폴리에스테르 섬유가 복합섬유 외부에 크림프를 형성하게 하여야 한다.

왜냐하면 내부 고수축성 폴리에스테르 폴리머로 이루어지고 외부는 저수축성 폴리에스테르 폴리머로 이루어진 복합 섬유사가 연신 롤러에 통과될때 롤러의 벽면에 외축의 저수축성 폴리에스테르 폴리머가 접하여 결정성을 이루어 수축률이 5% 이하가 되며 내부의 고수축성 폴리에스테르 폴리머는 비결정 영역이 가열되지 않으므로써 보존될 수 있게 되어 수축율이 55% 이상될 수 있게 되기 때문이다.

상기와 같이 이 발명의 방법에 의하여 제조된 이수축 혼섬사는 고수축성 구성분과 저수축성 구성분의 수축율차가 50% 되어 혼섬사의 저수축성 구성분이 혼섬사의 외부에 크림프가 형성되어 실크의 자연 촉감과 유사한 촉감을 갖게 된다.

상기의 연신 공정에 있어서 바람직한 연신 조건은 제1롤러의 온도를 폴리에스테르의 분자 구조 전이온도(비정형→결정형)인 75∼85℃로 하고, 제2가열부의 온도를 폴리에스테르 열고정화 온도인 150∼180℃로 하는 것이 좋다.

제1롤러의 온도가 75℃ 미만이면 폴리에스테르의 분자 구조 전이(비정형→결정형)가 일어나지 않아 혼섬사 외측부의 저수축성 폴리머의 열수축율이 높아지게 되어 고수축성 폴리머와의 수축율 차가 낮아져 소망하는 실크의 천연 촉감을 기대할 수 없게 된다.

85℃를 초과하면 내부 고수축성 폴리머에서도 분자 구조 전이가 일어나 외측의 저수축성 폴리머와의 수축율 차이가 50% 이하로 되기 쉽다.

한편 열고정화 공정인 제2가열부에서의 온도가 150℃ 미만이면 상기의 연신공정에서 형성된 폴리머의 결정성 분자 구조가 고정되기 힘들며 180℃를 초과하면 내외측 폴리머 양쪽이 다 같이 결정화가 진행되어 고수축성 폴리머와 저수축성 폴리머간의 수축율차가 줄어들게 된다.

다음에 이 발명의 바람직한 실시예를 제시한다.

그러나 이들 실시예들은 이 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일뿐 이 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이 실시예에서 고수축성 폴리머라 함은 폴리에스테르 폴리머에 상기 구조식(Ⅰ)을 갖는 화합물을 3.5중량% 첨가하여, 반연신사의 신도가 상기 일반식(Ⅱ)의 범위를 충족시키는 폴리에스테르 폴리머를 의미한다.

[실시예 1]

고수축성 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머와 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 복합 방사 구금을 갖는 압출기에서 방사 온도를 270℃로 하여 내부에는 고수축성 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머, 외부에는 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머가 형성되도록 방사하고 제1연신 롤러의 온도를 80℃, 제2연신 가열부 온도를 170℃로 하여 연신 배율 2.98로 연신하여 소망하는 복합방사 이수축 혼섬사를 제조하였다.

이 혼섬사를 강도, 신도, 열수축율 등을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한 이 혼섬사로 제직하였을때의 작업성, 염색성, 외관 및 촉감등을 육안 평가하여 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

실시예 1에서 방사 온도를 275℃, 제1연신 롤러의 온도를 75℃, 제2연신 가열부 온도를 180℃로 하고, 연신 배율을 2.73으로 한 것을 제외하고는 실제적으로 상기 실시예 1과 동일하게 처리하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

실시예 1에서, 극한 점도 0.43의 지점도 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머와 통상의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리머를, 복합 방사 구금 장치가 설치되어 있는 압출기에서 저점도 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머가 내부에, 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머가 외부에 형성되도록 방사온도 270℃로 복합방사하고 제1연신롤러 온도를 85℃, 제2연신 가열부 온도를 190℃로하여 연신율 2.93으로 연신하여 복합 방사이 수축 혼섬사를 제조한 것을 제외하고는 실제적으로 상기 실시예 1과 동일하게 처리하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

상기 실시예 1에서, 방사 온도를 285℃로 한 것을 제외하고는 실제적으로 실시예 1과 동일하게 처리하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 3]

상기 실시예 2에서, 방사 온도를 240℃로 한 것을 제외하고는 실제적으로 실시예 2와 동일하게 처리하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 4]

상기 실시예 2에서, 제1연신롤러 온도를 70℃로 한 것을 제외하고는 실제적으로 실시예 2와 동일하게 처리하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 5]

상기 실시예 2에서, 제2연신 가열판 온도를 190℃로 한 것을 제외하고는 실제적으로 실시예 2와 동일하게 처리하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

상기의 결과 표 1에서 보듯이 상기의 구조식(Ⅰ)의 화합물을 첨가하여 제조한 고수축성 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머와 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 복합 방사 구금 장치가 부착된 압출기에서 고수축성 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 내부에, 저수축성 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 외부에 형성하도록 압출하여, 70∼85℃의 제1가열롤러와 150∼180℃의 제2가열부에서 연신 가공한 이 발명의 방법에 의해 제조된 복합 방사 이수축 혼섬사는 고수축 성분과 저수축 성분의 열수축율차가 59∼60%로서 표 2에서 보는 바와 같이 이를 원사로 하여 직조한 직물에 있어 촉감이 자연 실크와 같으며 염색성이 뛰어나다.

또한, 방사후 연신하는 공정이 단일 공정으로 이루어짐으로써 제조 공정이 단순하며 고속 방사가 가능하여 생산성을 크게 높일 수 있다.

Claims (4)

1. 수축율이 다른 2종의 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 복합방사시 구금의 내측부와 중간부에 고수축성 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머, 외측부에 저수축성 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머로 복합 방사한 다음, 단일 연신하여 고수축 성분과 저수축 성분에 수축률 차가 50% 이상 되도록 하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 복합 방사 이수축 혼섬사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 고수축 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머는 폴리에틸렌테레프탈레이트에 다음의 구조식(Ⅰ)의 화합물을 0.5∼15중량% 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 하는 방법.

   (단, 여기서 R₁은 수산기 또는 알킬기, R₂는,기, R₃는 탄소수 2∼4개의 알킬렌옥사이드, a는 1∼5, b는 1∼5이다.)
3. 제1항에 있어서, 고수축성 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머는 다음의 식(Ⅱ)의 신도의 값을 갖도록 방사되는 것을 특징으로 하는 방법.

   7.5X-1825<Y<7.5X-1813‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (Ⅱ)

   (단, 여기서 X는 방사온도로서 ∼℃ 범위의 값을 가지며, Y는 반연신사의 신도로써 % 단위이다.)
4. 제1항에 있어서, 연신조건은 제1롤러의 온도를 75∼85℃로 하고 제2가열부의 온도를 150∼180℃로 하여 행하여지는 것을 특징으로 하는 방법.