KR100538507B1 - 폴리에스테르계 복합 섬유 펀 및 그 제조 방법 - Google Patents

폴리에스테르계 복합 섬유 펀 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형 또는 편심 초심형으로 접합된 단사로 이루어지고, 그 단사를 구성하는 적어도 1종류의 폴리에스테르 성분은 90몰％ 이상이 트리메틸렌 테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트인 복합 섬유가 펀 형상으로 감겨져 있으며, 그 복합 섬유 펀의 감김량이 1㎏ 이상이며, 테이퍼 감김 각도가 15 내지 21°, 원통부의 감김 경도가 75 내지 92이며, 복합 섬유의 열수축 응력 발현 개시 온도가 50 내지 80℃인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀을 제공한다.

Description

폴리에스테르계 복합 섬유 펀 및 그 제조 방법 {Polyester Composite Fiber Pirn and Production Method Therefor}
본 발명은 2종류의 폴리에스테르로 이루어지는 복합 섬유의 펀 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하, PET로 약칭한다) 섬유는 의류 재료 용도에도 가장 적합한 합성 섬유로서 전세계에서 대량 생산되어, 일대 산업으로 되어 있다.
폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(이하, PTT로 약칭한다) 섬유는 문헌 (J.Polymer Science: Polymer Physics Edition, Vol.14(1976) P263-274, Chemical Fibers International, Vol.45, April(1995) P110-111), 일본 특허 공개 (소)52-5320호 공보, 일본 특허 공개 (소)52-8123호 공보, 일본 특허 공개 (소)52-8124호 공보, WO 99/27168호 공보, WO 00/22210호 공보 등의 선행 기술에 의해 알려져 있다.
이들 선행 기술에는 적절한 파단 신도, 열응력, 비수(沸水) 수축율을 갖는 PTT 섬유는 편직물에 사용했을 때, 저 모듈러스(modulus)로 부드러운 감촉을 발현 가능함이 기재되어 있다. 또한, 이와 같은 PTT 섬유는 속옷, 외투, 스포츠, 레그, 안감, 수영복 등의 의류용으로 적합하다는 내용이 기재되어 있다.
한편, 가연 가공하지 않고 부품성(bulkiness)을 부여하는 섬유로서 사이드 바이 사이드형과 편심 초심형의 복합 섬유가 공지되어 있다.
PTT 특유의 부드러운 감촉을 갖는 복합 섬유로서는 적어도 한쪽 성분에 PTT를 이용하거나 또는 양쪽 성분에 고유 점도가 상이한 PTT를 이용한 복합 섬유(이하, 폴리에스테르계 복합 섬유라 칭한다)가 알려져 있으며, 예를 들면 일본 특허 공고 (소)43-19108호 공보, 일본 특허 공개 (평)11-189923호 공보, 일본 특허 공개 2000-239927호 공보, 일본 특허 공개 2000-256918호 공보, 일본 특허 공개 2001-55634호 공보, EP1059372호 공보, 일본 특허 공개 2001-40537호 공보, 일본 특허 공개 2001-131837호 공보, 일본 특허 공개 2002-61031호 공보, 일본 특허 공개 2002-54029호 공보, 일본 특허 공개 2002-88586호 공보, USP6306499호 명세서, WO 01/53573호 공보 등에 기재되어 있다. 이들 문헌에는 폴리에스테르계 복합 섬유는 부드러운 감촉과 양호한 권축 발현 특성을 갖는 것이 특징이며, 이 특성을 살려서 다양한 종류의 스트레치 편직물, 또는 부품성 편직물로의 응용이 가능하다는 것이 기재되어 있다.
종래부터 폴리아미드나 폴리에스테르 등의 합성 섬유의 제조에서는, 폴리머를 용융 방사하여 일단 미연신 섬유를 권취하고, 그 후 연신하는 2단계 방식으로 연신 섬유가 얻어지고 있다. 상기 WO 00/22210호 공보에는 이 기술이 기재되어 있다. 이 2단계 방식으로 권취된 연신 섬유의 감김 형상은 치즈와 펀 형상이지만, 일반적으로는 펀 형상이다.
펀 형상으로 감겨진 섬유는 그대로 편직물로 제공하거나, 직물에 부품성이나 신축성을 부여할 목적에서 가연 가공을 실시한 후, 편직물로 제공된다.
펀 형상으로 감겨진 섬유를 이용한 가연 가공은 펀으로부터의 섬유의 풀림성과 가연시의 실 끊김이 장애가 되어, 가공 속도가 대략 100m/분의 핀 가연 가공법이 채용되고 있다. 상기 WO 00/22210호 공보에 개시되어 있는 가연 가공법도 이 범주였다.
그러나, 근년에는 가공 비용의 저감을 목적으로 핀 가연 가공법에 있어서도 가공 속도 150m/분 이상과 디스크와 벨트를 사용한 가공 속도 200 내지 700m/분의 고속 가연 가공법을 채용하는 것이 요구되게 되었다.
본 발명자들의 검토에 의하면, 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 고속 가연 가공에 있어서는, PET 섬유의 가연 가공과는 달리, (a) 풀림시 끊김이 발생하고, (b) 가연 히터 끊김이 발생하며, (c) 가연 가공사에 염색 얼룩이 발생한다는 문제가 있다. 특히, 공업적 생산을 고려한 경우, 실 감김량이 큰 펀에 있어서 문제가 나타남이 명백해졌다.
(a) 풀림시 끊김
PTT 섬유는 탄성 회복성이 우수하지만, 이 때문에 연신시 받은 연신 응력이 연신사 펀에 감겨진 후에 수축력이 되어 잔존하여, 연신사 펀이 팽팽하게 감겨진다. 연신사 펀의 팽팽하게 감김은 펀 형상으로 권취된 직후부터 실제로 가연 가공에 공급될 때까지의 기간이 장기일수록, 또한 감김량이 많을수록 현저해진다.
팽팽하게 감김을 일으킨 연신사 펀은 감김 경도가 높아져, 이와 같은 연신사 펀으로부터 섬유를 풀고자 하면, 풀림 장력이 실 길이 방향으로 크게 변동하여, 경우에 따라서는 매우 높은 장력이 발생하여 풀림시 끊김을 일으킨다.
(b) 가연 히터 끊김
폴리에스테르계 복합 섬유는 가연 가공 온도의 적성값이 PET에 비하여 매우 좁아, 히터 온도를 150 내지 180℃로 가공해야만 한다. 히터 온도가 150℃ 미만에서는 얻어지는 가공사의 권축이 편직 공정과 염색 공정에서 플로우(flow)하는 등, 가공사의 권축 성능이 열화되어 실용에 견디는 가공사가 얻어지기 어렵다. 한편, 히터 온도가 180℃를 넘으면, 히터상에서 실 끊김이 발생하기 쉽다. 즉, 가연 가공에 제공하는 연신 섬유의 열수축 특성이 가연 가공성에 크게 영향을 미치므로, 이 열수축 특성을 엄밀하게 선택하는 것이 특히 폴리에스테르계 복합 섬유에 있어서는 중요하다.
(c) 가연 가공사의 염색 얼룩
폴리에스테르계 복합 섬유를 가연하여 얻어지는 가연 가공사는 PTT 단독의 섬유의 가연 가공사와 비교하여 염색 얼룩이 발생되기 쉽다. 이 이유는 분명하지는 않으나, 상기 (a)에서 서술한 풀림 장력의 변동 때문에, 또는 폴리에스테르계 복합 섬유에서는 권축이 겉으로 드러나므로 가연 가공기의 가이드류와의 접촉 저항이 커지고, 그 때문에, 가연 가공시의 장력의 변동이 커지게 되고, 이들에 기인하여 발생하는 실의 얼룩이 가연 가공의 염색 품위에 영향을 미치고 있는 것으로 추정된다.
폴리에스테르계 복합 섬유의 가연 가공에 있어서의 상기와 같은 문제는, PET 섬유에서는 예상되지 않았던 것이며, 본 발명자들의 연구의 결과, 처음으로 밝혀진 것이다. 따라서, 상기 선행 기술에는 이와 같은 가연 가공에 있어서의 공업 생산 수준에서의 실제상의 문제에 대해서는 전혀 기재도 시사도 되어 있지 않으며, 더욱이 그 해결 방법에 대해서는 전혀 알려져 있지 않다.
도 1은 복합 섬유 펀의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 1에 있어서, α : 테이퍼부, β : 원통부, γ : 테이퍼 감김 각도를 나타낸다.
도 2는 열수축 응력 곡선의 일례를 나타낸 도면이다. 도 2에 있어서, (i) : 곡선, (ii) : 곡선, (iii) : 베이스 라인을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제조에 사용하는 방사구금의 토출공의 일례이다. 도 3에 있어서, a: 분배판, b: 방사구, D:구멍 직경, L:구멍 길이, θ:경사각을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제조에 사용하는 방사 설비의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제조에 사용하는 연신기의 일례를 나타낸 개략도이다.
또한, 도 4, 도 5에 있어서의 부호는 하기의 것을 나타낸다.
1: 중합체 칩 건조기, 2: 압출기, 3: 중합체 칩 건조기, 4: 압출기. 5: 밴드, 6: 밴드, 7: 스핀 헤드, 8: 스핀 팩, 9: 방사구금, 10: 다중 필라멘트, 11: 비송풍 영역, 12: 냉각풍, 13: 인취 고뎃 롤, 14: 인취 고뎃 롤, 15: 미연신사 패키지, 16: 마무리제 부여 장치, 17: 공급 롤, 18: 연신 핀, 19: 핫 플레이트, 20: 연신 롤, 21: 트래블러 가이드, 22: 연신사 펀
본 발명은 2단계법에 따라서 얻어지는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀임에도 불구하고, 고속 가연 가공성이 뛰어난 폴리에스테르계 복합 섬유 펀을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 보다 구체적으로는, 고속 가연 가공에 있어서도 풀림성이 양호하며, 또한 히터 온도가 고온이더라도 가연 가공시의 실 끊김과 보풀의 발생이 없으며, 그 결과 염색 품위가 양호한 가공사를 제공할 수 있는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀, 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명의 과제는 펀으로부터의 폴리에스테르계 복합 섬유의 풀림성 및 권축 특성이 양호한 상태를 유지하면서 가연 가공 속도를 고속화했을 때의 가연 끊김, 가공사의 보풀 발생 및 가공사의 염색 얼룩을 해소하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하도록 예의 검토한 결과, 특정한 권취 조건에서 펀 형상으로 권취하고, 또한 권취한 펀을 특정 조건에서 에이징함으로써 얻어진 폴리에스테르계 복합 섬유 펀은, 특정 열수축 특성과 펀의 감김 형상 및 감김 경도를 갖고, 그 결과 풀림시 끊김과 가연시의 실 끊김이 없는 우수한 고속 가연 가공성을 얻을 수 있고, 또한 가연 가공시에는 우수한 품위의 가공사가 얻어진다는 것을 알아내었다.
즉, 본 발명은 하기와 같다.
1. 2종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형 또는 편심 초심형으로 접합된 단사로 이루어지고, 그 단사를 구성하는 적어도 1종류의 폴리에스테르 성분은 90몰％ 이상이 트리메틸렌 테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 PTT인 복합 섬유가, 하기 (1) 내지 (4)를 만족하는 펀 형상으로 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
(1) 복합 섬유 펀의 감김량이 1㎏ 이상이다.
(2) 복합 섬유 펀의 테이퍼 감김 각도가 15 내지 21°이다.
(3) 복합 섬유 펀 원통부의 감김 경도가 75 내지 92이다.
(4) 복합 섬유의 열수축 응력 발현 개시 온도가 50 내지 80℃이다.
2. 2종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형 또는 편심 초심형으로 접합된 단사로 이루어지고, 그 단사를 구성하는 적어도 1종류의 폴리에스테르 성분은 90몰％ 이상이 트리메틸렌 테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 PTT인 복합 섬유가, 하기 (1) 내지 (6)을 만족하는 펀 형상으로 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
(1) 복합 섬유 펀의 감김량이 1㎏ 이상이다.
(2) 복합 섬유 펀의 테이퍼 감김 각도가 15 내지 21°이다.
(3) 복합 섬유 펀 원통부의 감김 경도가 80 내지 90이다.
(4) 복합 섬유 펀 원통부에 있어서의 표면의 요철차가 250㎛ 이하이다.
(5) 복합 섬유의 섬유-섬유간 동마찰 계수가 0.20 내지 0.35이다.
(6) 복합 섬유의 열수축 응력 발현 개시 온도가 50 내지 75℃이다.
3. 복합 섬유의 섬유-섬유간 동마찰 계수의 실 길이 방향에서의 최대값과 최소값의 차가 0.05 이내인 것을 특징으로 하는 상기 2에 기재된 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
4. 펀의 감김 밀도가 0.90 내지 1.10g/㎤인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 복합 섬유 펀.
5. 복합 섬유의 신장-응력 측정에 있어서, 10％ 신장 응력값의 최대값과 최소값의 차가 0.30cN/dtex 이내인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
6. 복합 섬유의 파단 신도가 30 내지 50％인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
7. 복합 섬유에 3.5×10-3cN/dtex의 하중을 가하여 측정되는 권축률(CE3.5)의 최대값과 최소값의 차가 10％ 이내인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
8. 복합 섬유의 이형도(異型度)가 1 내지 5인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
9. 복합 섬유를 구성하는 단사의 2종류의 성분이 양쪽 모두, 적어도 90몰％ 이상이 트리메틸렌 테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 PTT이며, 복합 섬유의 열수축 응력이 0.1 내지 0.24cN/dtex인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 8 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
10. 상기 1 내지 9 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르계 복합 섬유 펀에 감겨진 폴리에스테르계 복합 섬유를 가연 가공하여 얻어지는 가연 가공사.
11. 2종류의 폴리에스테르 중 적어도 1종류의 폴리에스테르는 90몰％ 이상이 트리메틸렌 테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 PTT인 2종류의 폴리에스테르를 용융 방사법에 의해 방사구금으로부터 토출하고, 냉각풍에 의해 냉각 고화 후, 연신하여 2종류의 폴리에스테르가 사이드 바이 사이드형 또는 편심 초심형으로 접합된 단사로 이루어진 복합 섬유를 1㎏ 이상의 펀 형상으로 권취하고, 이때 하기 (A) 내지 (C)를 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 제조 방법.
(A) 연신시의 장력을 0.10 내지 0.35cN/dtex로 하고,
(B) 펀 형상으로 권취할 때의 이완율을 2 내지 5％로 하여 권취하여 복합 섬유 펀을 얻은 후,
(C) 상기 복합 섬유 펀을 25 내지 45℃의 분위기중에서 10일간 이상 에이징한다.
12. 에이징을 30 내지 40℃의 분위기중에서 행하는 것을 특징으로 하는 상기 11에 기재된 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 제조 방법.
13. 2종류의 폴레에스테르 중 적어도 1종류의 폴리에스테르는 90몰％ 이상이 트리메틸렌 테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 PTT인 2종류의 폴리에스테르를 용융 방사법에 의해 방사구금로부터 토출하고, 냉각풍에 의해 냉각 고화 후, 연신하여 2종류의 폴리에스테르가 사이드 바이 사이드형 또는 편심 초심형으로 접합된 단사로 이루어진 복합 섬유를 1㎏ 이상의 펀 형상으로 권취하고, 이때 하기 (a) 내지 (e)를 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 제조 방법.
(a) 2종류의 폴리에스테르를 방사구금에서 합류시키고, 이어서 토출공의 구멍 직경과 구멍 길이의 비가 2 이상이고, 토출공이 연직 방향에 대해 10 내지 40°의 경사를 갖는 토출공으로부터 토출하고,
(b) 2종류의 폴리에스테르의 토출시의 평균 고유 점도〔η〕(d1/g)와 토출 선속도 V(m/분)의 곱이 4 내지 15(d1/g)×(m/분)이 되는 조건에서 용융 방사하여 미연신사를 얻은 후,
(c) 연신 장력을 0.10 내지 0.35cN/dtex로 하고,
(d) 펀 형상으로 권취할 때의 이완율을 2 내지 5％로 하여 권취하여 복합 섬유 펀을 얻은 후,
(e) 상기 복합 섬유 펀을 25 내지 45℃의 분위기중에서 10일간 이상 에이징한다.
14. 토출된 폴리에스테르를 냉각 고화하여 섬유화한 후, 지방산 에스테르 및/또는 광물유를 10 내지 80wt％ 함유하는 마무리제 또는 분자량 1000 내지 20000인 폴리에테르를 50 내지 98wt％ 함유하는 마무리제를 0.3 내지 1.5wt％ 부여하고, 이어서 펀 형상으로 권취할 때까지의 임의 단계에서 교락 및/또는 꼬임을 부여하는 것을 특징으로 하는 상기 11 내지 13 중 어느 하나에 기재된 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 제조 방법.
이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 있어서, 폴리에스테르계 복합 섬유는 2종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형 또는 편심 초심형으로 접합된 단사로 이루어지고, 단사를 구성하는 적어도 1종류의 폴리에스테르 성분이 PTT인 복합 섬유이다.
2종류의 폴리에스테르 성분의 배치는 실 길이 방향을 따라서 사이드 바이 사이드형으로 맞붙여진 복합 섬유, 또는 하나의 폴리에스테르 성분으로 다른 폴리에스테르 성분의 전체 또는 일부가 싸여지고, 또한 섬유 단면에 있어서 양자가 편심적으로 배치된 편심 초심형의 복합 섬유이다. 보다 바람직하게는, 전자의 사이드 바이 사이드형이다.
2종류의 폴리에스테르 성분 중 한쪽 성분으로서 PTT를 이용하면, 가연 가공후의 권축 발현이 양호하게 된다. 다른쪽 성분은 특별히 한정되지 않지만, 맞붙여졌을 때의 PTT와의 접착성의 관점에서, PET, PTT, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 등으로부터 선택하는 것이 바람직하다.
가장 바람직한 조합은, 2종류의 폴리에스테르 성분 중 모두가 PTT인 것이다. 또한, PTT 끼리의 조합에 있어서는, 평균 고유 점도가 0.7 내지 1.2㎗/g인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8 내지 1.1㎗/g이다. 평균 고유 점도가 상기 범위이면, 가연 가공사의 강도가 약 2cN/dtex 이상이 되어, 강도가 요구되는 스포츠 분야에의 적용이 가능하다.
2종류의 PTT의 고유 점도차는 0.05 내지 0.8㎗/g인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.4㎗/g, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.25㎗/g이다. 고유 점도차가 상기 범위이면, 권축 발현이 충분하며, 또한 방사 공정에 있어서 방사구 바로 아래에서의 실 구부러짐이 작고, 실 끊김 등이 발생하지 않는다.
본 발명에 있어서, 고유 점도가 상이한 2종류의 폴리에스테르의 단사 단면에 있어서의 배합 비율은, 고점도 성분과 저점도 성분의 비율이 40/60 내지 70/30인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 45/55 내지 65/35이다. 비율이 상기 범위이면, 우수한 권축 성능이 얻어지고, 또한 실의 강도가 2.5cN/dtex 이상이 되어, 스포츠 용도 등에의 사용이 가능하다.
본 발명에 있어서, PTT는 90몰％ 이상이 트리메틸렌 테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지고, 10몰％ 이하가 그 밖의 에스테르 반복 단위로 이루어진다. 즉, PTT 단독중합체 및 10몰％ 이하의 그 밖의 에스테르 반복 단위를 포함하는 공중합 PTT이다.
공중합 성분으로서는, 예를 들면 이하와 같은 것을 들 수 있다.
산성분으로서는 이소프탈산과 5-나트륨술포이소프탈산으로 대표되는 방향족 디카르복실산, 아디핀산과 이타콘산으로 대표되는 지방족 디카르복실산 등이다. 글리콜 성분으로서는 에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 폴리에틸렌클리콜 등이다. 또한, 히드록시 벤조산 등의 히드록시 카르본산도 그 예이다. 이들의 복수가 공중합되어 있을 수도 있다. 트리멜리트산, 펜타에리스톨, 피로멜리트산 등의 3관능성 가교 성분은 방사 안정성을 저해하는 것과 가연 가공사의 파단 신도가 저하되어 가연 가공시에 실 끊김이 다발하는 등의 경향이 있으므로, 경우에 따라서는 공중합을 피하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용하는 PTT의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고 공지의 방법을 적용할 수 있다. 예를 들면, 용융 중합만으로 소정의 고유 점도에 상당하는 중합도로 하는 1단계법과, 일정한 고유 점도까지는 용융 중합으로 중합도를 높이고, 이어서 고상(固相) 중합으로 소정의 고유 점도에 상당하는 중합도까지 올리는 2단계법을 들 수 있다.
후자의 고상 중합을 조합시키는 2단계법을 이용하는 것이, 환상 이량체의 함유율을 감소시키는 목적에서 바람직하다.
1단계법으로 중합도를 소정의 고유 점도로 하는 경우에는, 방사에 공급하기 이전에 추출 처리 등에 의해 환상 이량체를 감소시켜 두는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용하는 PTT는 트리메틸렌 테레프탈레이트 환상 이량체의 함유율이 0 내지 2.5wt％인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0 내지 1.1wt％, 더욱 바람직하게는 0 내지 1.0wt％이다.
또한, 본 발명에 있어서, 폴리에스테르계 복합 섬유에는 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 산화티탄 등의 소광제(delustering), 열안정제, 산화방지제, 정전기 방지제, 자외선 흡수제, 항균제, 각종 안료 등의 첨가제를 함유시킬 수 있거나, 또는 공중합하여 포함시킬 수도 있다.
본 발명의 폴리에스테르계 복합 섬유 펀은, 펀 형상으로 감겨져 있고, 복합 섬유 펀은 감김량이 1㎏ 이상이며, 바람직하게는 2㎏ 이상이다. 감김량이 1㎏ 이상이면, 가연 가공 등의 후가공에 있어서, 펀의 교체 작업의 빈도를 적게 할 수 있어 효과적이고, 특히 감김량이 2㎏ 이상인 펀에 있어서 효과가 현저하다.
본 발명의 폴리에스테르계 복합 섬유 펀은 테이퍼 감김 각도가 15 내지 21°로 감겨져 있고, 바람직하게는 18 내지 20°로 감겨져 있다.
폴리에스테르계 복합 섬유 펀은, 테이퍼부와 원통부로 구성된다. 그 형상의 일례를 도 1에 도시한다. 종래 공지의 PET 섬유 펀은 테이퍼 감김 각도가 23 내지 25°로 감겨져 있다.
이에 대해, 본 발명의 폴리에스테르계 복합 섬유는 극히 낮은 감김 각도로 감겨져 있는 것이 특징이며, 상기와 같이 낮은 테이퍼 감김 각도로 감겨져 있음으로써, 고속에서의 풀림성이 양호해진다. 테이퍼 감김 각도가 15°미만에서는 펀의 감김량이 약 1㎏ 미만이 되어 경제적으로 불리하다. 테이퍼 감김 각도가 21°를 넘으면, 펀을 권취중 또는 그 후의 취급중에 감김 흐트러짐이 발생하여 펀 형상이 불안정하게 되는 경향이 있다.
폴리에스테르계 복합 섬유 펀에서는, 폴리에스테르계 복합 섬유의 평활성과 신장 회복성 등의 특성으로부터, 이와 같이 극히 한정된 감김 각도의 경우에만, 양호한 풀림성이 실현되는 것으로 추정된다.
본 발명의 폴리에스테르계 복합 섬유 펀은, 원통부의 감김 경도가 75 내지 92이며, 바람직하게는 80 내지 90, 보다 바람직하게는 82 내지 88이다. 감김 경도가 75 이상이면, 수송 등에서의 취급시에 펀 형상이 흐트러지는 일이 없다.
일반적인 폴리에스테르 섬유 펀에서는, 이 감김 경도가 93 이상으로 감겨져 있다. 이에 대해서, 본 발명에서는 상기와 같은 낮은 감김 경도로 감겨져 있고, 이와 같이 낮은 감김 경도로 감겨져 있음으로써, 연신시에 받은 연신 응력이 유효하게 완화되어 장기간의 보관중에서의 팽팽하게 감겨짐이 회피되어, 풀림성이 양호한 폴리에스테르계 복합 섬유 펀을 얻을 수 있는 것으로 판단되어진다.
감김 경도는, 후술하는 비커스 경도계로 측정되는 값이며, 수치가 작을 수록 감김 경도가 낮은 것을 의미한다.
본 발명의 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 감김 밀도는 0.90 내지 1.10g/㎤인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.92 내지 1.05g/㎤ 이다. 감김 밀도가 상기 범위이면, 수송 등의 취급시에 형상이 흐트러지는 일이 없고, 또한 펀으로부터의 복합 섬유의 풀림 장력이 낮아, 고속에서의 풀림에 의해서도 실 끊김이 발생하지 않는다.
본 발명에 있어서는, 폴리에스테르계 복합 섬유의 열수축 응력 측정에 있어서의 열응력 발현 개시 온도가 50 내지 80℃이고, 바람직하게는 60 내지 80℃이다. 열응력 발현 개시 온도가 50℃ 이상이면, 가연 히터 온도가 150 내지 180℃이더라도, 실 끊김과 보풀의 발생이 없고, 안정된 가연 가공이 실시 가능하다. 또한, 80℃ 이하이면, 열수축 응력이 0.10cN/dtex 이상이 되어, 우수한 가연 가공성을 얻을 수 있다.
폴리에스테르계 복합 섬유의 열수축 응력은 후술하는 열응력 측정기에 의해 측정된다.
도 2에 열수축 응력 곡선의 일례를 나타낸다. 도 2에 있어서, 곡선(i)(실선)은 본 발명에 있어서의 폴리에스테르계 복합 섬유의 일례이고, 곡선(ii)(파선)은 종래의 폴리에스테르계 복합 섬유의 일례이다.
즉, 측정을 실온에서 개시하면, 종래의 폴리에스테르계 복합 섬유에서는 도 2 중의 곡선(ii)으로 나타내는 바와 같이, 통상 40 내지 45℃ 부터 열수축 응력이 발현하기 시작한다. 이에 대해, 본 발명의 폴리에스테르계 복합 섬유에서는 도 2 중의 곡선(i)으로 나타내는 바와 같이, 열응력 발현 개시 온도가 고온측에 나타나는 것이 특징이다.
본 발명에 있어서, 복합 섬유의 열수축 응력의 극치 온도가 140 내지 190℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 145 내지 180℃이다. 열수축 응력의 극치 온도가 상기 범위이면, 가연 가공시에 히터 온도를 150℃ 이상으로 가공하더라도, 히터상에서 복합 섬유가 느슨해지지 않고, 안정된 가공이 가능하고, 또한 가연에 의해 권축이 효과적으로 부여된다.
본 발명에 있어서, 2종류의 폴리에스테르 성분이 모두 PTT인 경우는, 폴리에스테르계 복합 섬유의 열수축 응력이 0.1 내지 0.24cN/dtex인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.15 내지 0.24cN/dtex이다. 열수축 응력이 상기 범위이면, 펀중에서의 복합 섬유의 팽팽하게 감겨짐이 작고, 고속에서의 풀림이 원활하게 이루어지고, 또한 감김 경도가 75 이상이 되어, 안정된 펀 형상을 얻을 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르계 복합 섬유 펀은, 원통부에 있어서의 표면의 요철차가 0 내지 250㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 내지 200㎛, 더욱 바람직하게는 60 내지 150㎛이다. 표면의 요철차는 작을수록 바람직하고, 표면의 요철차가 250㎛ 이하이면, 고속에서의 풀림에 있어서도 풀림 장력이 균일하고, 실 끊김과 염색 얼룩의 발생이 없다.
원통부의 표면의 요철차는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 표면의 평탄성을 나타내는 지표이며, 후술하는 방법으로 측정된다.
본 발명에 있어서, 펀에 감겨진 폴리에스테르계 복합 섬유의 섬유-섬유간 동마찰 계수가 0.20 내지 0.35인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.20 내지 0.30이다. 섬유-섬유간 동마찰 계수가 상기 범위이면, 복합 섬유를 펀 또는 치즈 형상으로 권취할 때에 안정된 형상에서의 권취가 가능하며, 펀의 실 흐트러짐이 없고, 또한 고속에서의 풀림에 있어서도 풀림 장력의 변동이 작고, 실 끊김 등의 발생이 적다. 또한, 섬유-섬유간 동마찰 계수는 실 길이 방향에서 편차가 작은 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 실 길이 방향에서 측정되는 섬유-섬유간 동마찰 계수의 최대값과 최소값의 차가 0.05 이내인 것이 바람직하고, 0.03 이내인 것이 보다 바람직하다. 최대값과 최소값의 차가 0.05 이내이면, 고속에서의 풀림에 있어서도 풀림 장력이 균일하여, 실 끊김이 발생하지 않는다.
본 발명에 있어서는, 복합 섬유의 신장-응력 측정에 있어서, 10％ 신장 응력값의 최대값과 최소값의 차가 실 길이 방향에서 0.30cN/dtex 이내인 것이 바람직하고, 0.20cN/dtex 이하인 것이 보다 바람직하다. 10％ 신장 응력값의 실 길이 방향의 차는 작을수록, 염색이 균일하다. 이 같은 10％ 신장 응력값의 실 길이 방향의 차가 복합 섬유의 염색의 균일성과 잘 대응하는 것은 본 발명자들에 의해 발견된 것이다. 10％ 신장 응력값은 후술하는 방법에 의해 측정된다.
본 발명에 있어서는, 펀에 감겨진 폴리에스테르계 복합 섬유의 파단 신도가 30 내지 50％인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 내지 45％이다. 파단 신도가 상기 범위이면, 가연 가공시의 히터 온도를 150℃ 이상의 고온으로 하더라도, 실 끊김이 발생되지 않고, 또한 섬도 편차가 없는 균일한 폴리에스테르계 복합 섬유가 되어, 섬도 편차가 없고, 염색 얼룩이 없는 고품위의 가공사를 얻을 수 있다. 파단 신도는 큰 편이 가연시의 히터 온도를 고온으로 가공할 수 있다.
파단 신도가 가연 가공시의 가공 적성 온도에 큰 영향을 미친다는 것은, PET 섬유에서는 거의 볼 수 없는 것이었고, 폴리에스테르계 복합 섬유 특유의 현상이다. 따라서, PET 섬유의 가연 가공성에 관한 종래의 지견으로부터는, 가연 가공시의 온도에 관하여, 폴리에스테르계 복합 섬유의 파단 신도에 적정값이 있는 것은 예상되지 않은 것이다.
본 발명에 있어서, 폴리에스테르계 복합 섬유는 열처리에 의해 높은 권축을 발현한다. 특히, 부하시의 권축 발현성이 높은 것이 특징이다. 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 3.5×10-3cN/dtex의 부하를 걸어 열처리한 경우에도 10％ 이상, 바람직하게는 12％ 이상의 권축률을 나타낸다. 또한, 이 권축률의 실 길이 방향의 편차가 작은 것도 특징 중 하나이다.
본 발명에 있어서는, 폴리에스테르계 복합 섬유에 3.5×10-3cN/dtex의 하중을 부가하여서 측정된다. 권축률(CE3.5)의 실 길이 방향의 최대값과 최소값의 차가 10％ 이내인 것이 바람직하다. 이 최소값와 최대값의 차가 10％ 이내이면, 가연 가공사의 권축 얼룩이 없어, 염색의 균일성이 우수한 가공사를 얻을 수 있다. 이 최대값과 최소값의 차는 작을수록 바람직하지만, 5％ 이내이면 가연 가공사의 염색이 균일하게 되어, 보다 바람직하다.
본 발명의 폴리에스테르계 복합 섬유는, 섬유 단면의 이형도가 1 내지 5인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 4이다. 이형도가 5 이하이면, 펀으로부터의 고속에서의 풀림에 있어서도 균일한 장력을 얻을 수 있다. 섬유 단면의 이형도는 섬유축에 직각으로 절단하여 관찰되는 섬유 단면의 장축과 단축의 비로 나타내어진다. 완전 원 단면의 이형도는 1이다.
본 발명에 있어서, 폴리에스테르계 복합 섬유의 섬도와 단사 섬도는 특별히 한정되지 않으나, 편직물 용도의 복합 섬유의 경우, 섬도는 20 내지 300dtex가 바람직하고, 단사 섬도는 0.5 내지 20dtex가 바람직하다.
또한, 폴리에스테르계 복합 섬유에는 평활성과 수속성, 정전기 방지성을 부여할 목적으로 통상 사용되는 마무리제를 0.2 내지 2wt％ 부여할 수도 있다.
또한, 풀림성과 가연 가공시의 집속성을 향상시킬 목적으로, 바람직하게는 1 내지 50개/m 이하, 보다 바람직하게는 6 내지 35개/m의 단사 교락을 부여할 수도 있다.
이어서, 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 제조 방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 제조에는, 이하에 기술하는 방사구금 및 연신 조건 이외는 공지의 2축 압출기를 갖는 복합 방사용 설비를 이용할 수 있다.
도 3에 방사구금의 일례를 나타낸다. 도 3에 있어서 (a)는 분배판이고, (b)는 방사구이다. 고유 점도가 상이한 2종류의 폴리에스테르 (A), (B)는 분배판 (a)로부터 방사구(b)에 공급되어, 방사구(b)에서 합류한 후, 연직 방향에 대해서 θ도의 경사를 갖는 토출공으로부터 토출된다. 토출공의 구멍 직경은 D, 구멍 길이는 L로 나타내어진다.
본 발명에 있어서는, 이 토출 구멍 직경 D와 구멍 길이 L의 비(L/D)가 2 이상인 것이 바람직하다.
토출 구멍 직경 D와 구멍 길이 L의 비는, 조성 또는 고유 점도가 상이한 2종의 폴리에스테르가 합류한 후에, 양 성분의 접합 상태가 안정되기 위해서는 L/D이 2 이상인 것이 바람직하다. 구멍 직경과 구멍 길이의 비가 2 미만으로 지나치게 작으면, 접합이 불안정하게 되어 구멍에서 토출할 때에 중합체의 용융 점도차에 기인하는 흔들림이 발생하여, 섬도 변동값을 본 발명의 범위로 유지하는 것이 곤란해진다.
토출 구멍 직경과 구멍 길이의 비는 클 수록 바람직하나, 구멍의 제작의 용이함을 위해 2 내지 8인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.5 내지 5이다.
본 발명에 이용하는 방사구금의 토출공은, 연직 방향에 대해 10 내지 40°의 경사를 갖고 있는 것이 바람직하다. 토출공의 연직 방향에 대한 경사각이란 도 3에 있어서, 각도 θ(°)를 가리킨다.
연직 방향에 대해서 토출공이 경사되어 있는 것은, 조성 또는 고유 점도가 상이한 2종류의 폴리에스테르를 토출할 때에, 용융 점도차에 기인하는 실 구부러짐을 해소하는 중요한 요건이다.
토출공이 경사를 갖지 않은 경우에는, 예를 들면, PTT 끼리의 조합으로 고유 점도차가 클수록, 토출 직후의 필라멘트가 고유 점도가 높은 방향으로 구부러지는 소위 벤딩 현상이 발생하여, 안정된 방사가 곤란해진다.
도 3에 있어서는, 고유 점도가 높은 PTT를 A측에, 고유 점도가 낮은 다른 폴리에스테르 또는 PTT를 B측에 공급하여 토출하는 것이 바람직하다.
예를 들면, PTT 끼리 고유 점도차가 약 0.1 이상인 경우는, 벤딩을 해소하여 안정된 방사를 실현하기 위해서는, 토출공이 연직 방향에 대해서 적어도 10° 이상 경사되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 경사 각도가 40°를 넘어서 지나치게 커지면, 토출부가 타원형이 되어 안정된 방사가 곤란해진다. 또한, 구멍의 제작 자체도 곤란해진다. 바람직한 경사 각도는 15 내지 35°, 더욱 바람직하게는 20 내지 30°이다.
본 발명에서는, 이 경사 각도는 토출공의 구멍 직경과 구멍 길이의 비가 2이상의 조합인 경우에, 보다 유효하게 효과를 발휘한다. 구멍 직경과 구멍 길이의 비가 2미만에서는, 경사 각도를 어떻게 조정하더라도 토출의 안정 효과를 얻기 어려워진다.
본 발명의 제조 방법에서는, 상기와 같은 토출공을 갖는 방사구금을 이용하여, 2종류의 폴리에스테르가 합류한 후의 토출 조건을 평균 고유 점도 〔η〕(d1/g)와 토출 선속도 V(m/분)의 곱이 4 내지 15(d1/g)×(m/분), 바람직하게는 5 내지 10(d1/g)×(m/분)이 되는 조건으로 용융 방사한다. 이 토출 조건은 장시간의 방사에 따른 토출공의 오염(공의 주변에 부착하는 중합체에 의한 오염: 속칭 "눈꼽"이라 한다)를 해소하고, 10％ 신장 응력값의 차를 본 발명에서 규정하는 범위로 하기 위해 중요하다.
평균 고유 점도와 토출 선속도의 곱이 4(d1/g)×(m/분) 미만에서는 구멍의 오염은 감소하나, 토출 속도와 권취 속도의 비가 지나치게 커져, 10％ 신장 응력값의 차가 0.30cN/dtex를 넘는다. 또한, 15(d1/g)×(m/분)를 넘으면, 구멍의 오염이 증가하여 연속적인 생산이 곤란해진다.
도 4 및 도 5에, 본 발명의 제조 방법에 이용하는 복합 방사 설비 및 연신기의 개략도를 나타낸다.
우선, 한쪽 성분을 건조기(1)에서 20ppm 이하의 수분율까지 건조한 PTT 펠릿(pellet)을 255 내지 265℃의 온도로 설정된 압출기(2)에 공급하여 용융한다. 다른 성분도 마찬가지로 하여, 건조기(3)에서 건조하여 압출기(4)에 공급하여 용융한다.
용융된 중합체는 벤드(5, 6)를 거쳐 250 내지 265℃로 설정된 스핀 헤드(7)로 송액되어, 기어 펌프로 개별적으로 계량된다. 그 후, 스핀 팩(8)에 장착된 복수의 구멍을 갖는 방사구금(9)에서 2종의 성분이 합류하여, 사이드 바이 사이드에 맞붙여진 후, 다중 필라멘트(10)로서 방사 챔버내로 압출된다.
방사 챔버내로 압출된 폴리에스테르계 복합 섬유의 다중 필라멘트(10)는 냉각풍(12)에 의해 실온까지 냉각되어 고화되고, 이어서 마무리제 부여 장치(16)에 의해서 마무리제가 부여된 후, 소정의 속도로 회전하는 인취 고뎃 롤(13, 14)에 의해서 소정 섬도의 폴리에스테르계 복합 섬유의 미연신사 패키지(15)로서 권취된다.
본 발명에 있어서는, 토출된 다중 필라멘트를 스핀 헤드의 바로 아래에 형성한 비송풍 영역을 통과시키는 것이 바람직하다. 비송풍 영역은 바람직하게는 50 내지 250㎜, 보다 바람직하게는 100 내지 200㎜이다. 이와 같은 비송풍 영역을 형성함으로써, 고유 점도가 상이한 2종류의 폴리에스테르의 접합과, 특히 고유 점도가 높은 성분의 전배향이 억제되어 높은 겉으로 드러난 권축과 강도, 및 작은 섬도 변동값 U％를 겸비한 폴리에스테르계 복합 섬유를 얻을 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 있어서는, 냉각 고화된 필라멘트에 마무리제가 부여된다. 마무리제는 바람직하게는 농도 15wt％ 이상, 보다 바람직하게는 20 내지 35wt％ 농도의 수계 에멀젼 타입 또는 니트유(neat oil)제를 사용하는 것이 바람직하다.
마무리제로서는 다음의 (i) 또는 (ii)를 이용하는 것이 바람직하다.
(i) 지방산 에스테르 및/또는 광물유를 10 내지 80wt％ 함유하는 마무리제.
(ii) 분자량 1000 내지 20000, 바람직하게는 2000 내지 10000의 폴리에테르를 50 내지 98wt％, 바람직하게는 60 내지 80wt％ 포함하는 마무리제.
섬유에 대한 마무리제의 부여량은, 바람직하게는 0.3 내지 1.5wt％, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.0wt％ 이다.
이와 같은 마무리제를 부여함으로써, 섬유-섬유간 동마찰 계수를 0.2 내지 0.35로 할 수 있게 되고, 테이퍼 각도와 원통부의 표면 요철이 양호한 폴리에스테르계 복합 섬유 펀을 얻을 수 있게 된다.
상기 (i)의 마무리제에 있어서, 지방산 에스테르 및/또는 광물유의 함유량이 상기 범위이면, 섬유-섬유간 동마찰 계수가 0.35 이하가 되고, 펀 원통부의 표면 요철이 양호해지며, 또한 섬유의 정전기 발생이 적어지므로, 가공시에 필라멘트가 흩어지는 등의 문제가 발생되지 않는다.
상기 (ii)의 마무리제에 있어서, 폴리에테르의 분자량이 상기 범위이면, 섬유-섬유간 동마찰 계수가 0.35 이하가 되고, 또한 가공시에 폴리에테르가 분리되어 석출되는 등의 문제가 발생하지 않는다. 또한, 폴리에테르의 함유량이 상기 범위이면, 섬유-섬유간 동마찰 계수가 0.35 이하가 되어, 양호한 형상의 폴리에스테르계 복합 섬유 펀을 얻을 수 있게 된다.
미연신사의 제조에 있어서는, 권취 속도를 3000m/분 이하로 권취하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1000 내지 2000m/분이며, 더욱 바람직하게는 1200 내지 1800m/분이다.
폴리에스테르계 복합 섬유의 미연신사는, 후속의 연신 공정에 공급되어, 도 5에 도시한 바와 같은 연신기로 연신된다. 연신 공정에 공급할 때까지, 폴리에스테르계 복합 섬유의 미연신사의 보존 환경은, 분위기 온도를 10 내지 25℃, 상대 습도 75 내지 100％로 유지해 두는 것이 바람직하다. 또한, 연신기상의 폴리에스테르계 복합 섬유의 미연신사는 연신 동안 상기 온도, 습도로 유지하는 것이 바람직하다.
연신기상에서는, 폴리에스테르계 복합 섬유의 미연신사 패키지(15)는 45 내지 65℃로 설정된 공급 롤(17)상에서 가열되어, 공급 롤(17)과 연신 롤(20)과의 주(周) 속도비를 이용하여 소정의 섬도까지 연신된다. 폴리에스테르계 복합 섬유는, 연신 후 또는 연신중에, 100 내지 150℃로 설정된 핫 플레이트(19)에 접촉하면서 주행하고, 긴장 열처리를 받는다. 연신 롤을 나온 복합 섬유는 스핀들에 의해 꼬임이 부여되면서, 폴리에스테르계 복합 섬유 펀(22)으로서 권취된다.
공급 롤 온도는 바람직하게는 50 내지 60℃, 더욱 바람직하게는 52 내지 58℃이다.
본 발명에 있어서는, 필요에 따라서 연신 롤(17)과 핫 플레이트(19) 사이에 연신 핀(18)을 설치하여 연신을 수행할 수도 있다. 이 경우에는, 연신 롤 온도를 바람직하게는 50 내지 60℃, 더욱 바람직하게는 52 내지 58℃가 되도록 엄밀하게 관리하는 것이 좋다.
연신 롤(20)을 나온 연신사는 트래블러 가이드(21)에 의해 벌룬을 형성하면서 폴리에스테르계 복합 섬유(22)로서 권취된다. 이 때의 벌루닝(ballooning) 장력은 스핀들 회전의 원심력이며, 복합 섬유의 질량, 트래블러 가이드의 질량, 복합 섬유를 유지하는 스핀들의 회전수에 의해 결정된다.
폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 감김 각도는 펀의 감김량과 연신기 트래버스(traverse)의 감김폭을 조정함으로써 설정된다. 구체적으로는 연신기 트러버스의 감김폭 조정은 연신기의 링 레일 계수 제어 장치에 장착된 "디지털 스위치"의 카운트 입력으로 조정한다.
본 발명의 제조 방법에 있어서는, 공급 롤(17)과 연신 롤(20)과의 속도비(즉, 연신비) 및 핫 플레이트 온도는 연신 장력이 바람직하게는 0.10 내지 0.35cN/dtex, 보다 바람직하게는 0.15 내지 0.30cN/dtex가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 연신 장력이 상기 범위이면, 감김 경도가 75 이상이 되고, 안정된 감김 형상을 얻을 수 있고, 또한 감김 경도가 92 이하가 되어, 풀림성이 양호한 폴리에스테르계 복합 섬유 펀을 얻을 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 있어서는, 연신 롤(17)로부터 펀으로 권취될 때까지의 이완율을 2 내지 5％로 하는 것이 바람직하고, 2 내지 4％로 하는 것이 보다 바람직하다. 이완율이 상기 범위이면, 감김 경도가 75 내지 92가 되어, 펀 형상의 유지가 용이해진다. 종래의 PET 섬유의 이완율은 1％ 이하이므로, 본 발명에 있어서는, 큰 이완 상태에서 펀으로 감겨지는 것이 특징이다.
본 발명의 제조 방법에 있어서는, 벌루닝 장력을 0.03 내지 0.20cN/dtex로 하는 것이 바람직하다. 벌루닝 장력은 작을수록 바람직하나, 너무 작으면, 펀 형상의 흐트러짐 등이 발생되는 경우가 있으므로, 벌루닝 장력의 보다 바람직한 범위는 0.05 내지 0.15cN/dtex이다. 벌루닝 장력이 상기 범위이면, 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 감김 밀도가 적당하고, 펀 중에서 복합 섬유의 완화가 충분히 일어나서, 열수축 응력 측정에 있어서의 응력 발현 개시 온도와 극치 온도가 본 발명의 범위내가 된다.
본 발명의 제조법에 있어서는, 상기와 같은 특정 조건으로 제조된 폴리에스테르계 복합 섬유 펀을 25 내지 45℃의 분위기중에서 10일간 이상 에이징하는 것이 바람직하다.
낮은 감김 밀도로 펀으로 감겨진 복합 섬유는, 이와 같은 특정 조건하에서 유지됨으로써, 건열 수축 응력의 발현 개시 온도가 본 발명의 범위가 되어, 가연 가공성이 개량된다.
유지하는 온도가 25℃ 보다도 너무 낮으면, 에이징 기간을 더 연장하더라도, 또한 아무리 낮은 감김 밀도로 감겨져 있더라도, 완화가 불충분하여 본 발명의 목적이 달성되지 않는다. 유지하는 온도가 45℃ 보다도 너무 높으면, 완화가 과도해져 감김 형상이 흐트러지 등의 결점이 발생한다. 바람직한 유지 온도와 기간은 30℃ 내지 40℃에서 20일간 이상이다.
이와 같은 에이징 조건은, 계절이 여름이면 창고 등에서도 자연 환경하에서 달성되나, 계절 변동을 없앨 목적에서는 항온 항습실에서 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조 방법에 있어서는, 펀 형상으로 권취할 때까지의 임의 단계에서 교락 및/또는 꼬임을 부여하는 것이 바람직하다. 교락을 부여하는 단계는, 예를 들면, 도 3에 있어서는 마무리제 부여 후에서 미연신사 패키지에 권취할 때까지의 사이 중 어느 단계에서 부여할 수 있다. 또한, 예를 들면, 도 5에 있어서는, 연신 롤(20)의 뒤에 교락 부여 장치를 설치할 수 있다. 교락 부여 장치로서는, 공지의 인터레이서를 채용할 수 있다.
꼬임을 부여하는 단계는, 예를 들면 도 5에 있어서, 연신 롤(20)의 표면 속도와 펀의 회전수의 비를 설정함에 따라 부여할 수 있다.
교락수 및/또는 꼬임수의 바람직한 범위는 2 내지 50개/m, 보다 바람직하게는 6 내지 30개/m이다.
본 발명의 폴리에스테르계 복합 섬유 펀은 가연 가공에 공급된다. 가연 가공으로서는 일반적으로 이용되고 있는 핀형, 마찰형, 닙 벨트형, 에어 가연형 등의 가공 방법이 채용된다. 가연 히터는 1히터 가연, 2히터 가연 중 어느 것으로 할 수 있으나, 높은 스트레치성을 얻기 위해서는 1히터 가연 쪽이 바람직하다.
가연 히터 온도는, 제1 히터의 출구 직후의 실 온도가, 바람직하게는 130 내지 200℃, 보다 바람직하게는 150 내지 180℃, 특히 바람직하게는 160 내지 180℃가 되도록 히터 온도를 설정하는 것이 바람직하다.
1히터 가연에 의해서 얻어지는 가연 가공사의 권축률(CE3.5)은 15 내지 70％인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 내지 70％이며, 신축 신장 회복율은 80％ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 필요에 따라서 제2 히터로 열 셋트로 하여, 2히터 가연 가공사로 할 수도 있다. 제2 히터의 온도는, 바람직하게는 100 내지 210℃, 보다 바람직하게는 제1 히터 출구 직후의 실 온도에 대해서 -30℃ 내지 +50℃의 범위로 하는 것이 바람직하다.
제2 히터내의 오버 피드율(제2 오버 피드율)은 +3％ 내지 +30％로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 폴리에스테르계 복합 섬유를 가연 가공하여 얻어지는 폴리에스테르계 가연 가공사는, 비수 처리전에 겉으로 드러난 권축의 신축 신장율이 50 내지 300％ 정도이다.
비수 처리전에 겉으로 드러난 권축이 큰 것은, 구속력이 큰 직물에 있어서도 비수 처리후에 높은 권축 발현성과 높은 신장 회복성, 즉 뛰어난 스트레치성과 순간 회복성을 보증하는 중요한 요건이다.
본 발명에 의해 얻어지는 폴리에스테르계 복합 섬유의 가연 가공사를 위사로 사용한 직물은, 비수 처리 이전의 금방 짠 직물 상태에서도 스트레치성을 갖고 있다. 이와 같은 성질은, 공지의 가연 가공사와 잠재 권축성 복합 섬유에서는 전혀 볼 수 없었던 것이다.
또한, 이 폴리에스테르계 복합 섬유의 가연 가공사는, 예를 들면, 3×10-3cN/dtex 부하의 하중하에서 비수 처리한 후에 측정되는 권축률이 30％ 이상이며, 높은 권축 발현성을 나타내는 것도 큰 특징이다. 일반적인 PTT 단독의 섬유를 가연 가공하여 얻어지는 가연 가공사의 동조건에서의 권축률이 10％ 정도인 것과 대비하면, 극히 높은 권축 성능을 나타내는 것을 이해할 수 있다.
또한, 이 폴리에스테르계 복합 섬유의 가연 가공사는, 비수 처리후의 신장 회복 속도가 20 내지 50m/초이며, 순간 회복성이 우수한 것도 큰 특징이다.
신장 회복 속도는, 폴리에스테르계 복합 섬유의 가연 가공사를 부하없이 비수 처리한 후에, 권축을 일정 응력까지 신장하고, 그 후에 섬유를 절단하여, 섬유가 순간적으로 회복될 때의 속도를 의미한다. 이 측정법은 본 발명자들에 의해서 처음으로 고안된 측정 방법이며, 이에 의해 스트레치백성을 정량적으로 측정할 수 있게 되었다.
이 신장 회복 속도가 큰 것이, 의복으로 했을 때에 신속한 스트레치 회복성, 즉, 뛰어난 운동 추종성을 나타낸다.
신장 회복 속도는 편물 조직에서는 15m/초 이상, 직물 조직에서는 20m/초 이상이면, 운동 추종성이 뛰어난 편직물이라고 할 수 있다. 신장 회복 속도가 상기 값보다도 지나치게 작으면, 직물로 했을 때의 운동 추종성이 부족한 경향이 있다. 바람직한 신장 회복 속도는 편물 용도이면 20m/초 이상, 직물 용도이면 25m/초 이상이다. 한편, 신장 회복 속도가 50m/초 보다 큰 것은 현재의 기술 수준에서는 제조가 곤란하다.
상기 측정법에 따르면, 공지의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 가연 가공사의 신장 회복 속도는 약 10m/초, PTT 단독의 섬유의 가연 가공사의 신장 회복 속도는 약 15m/초이다. 공지의 스판덱스계 탄성 섬유의 신장 회복 속도가 약 30 내지 50m/초인 것에 착안하면, 본 발명에 의해 얻어지는 폴리에스테르계 복합 섬유의 가연 가공사는 스판덱스계 탄성 섬유에 필적하는 신장 회복 속도를 갖는 것을 이해할 수 있을 것이다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 실시예에 의해 한정되지 않는 것은 물론이다.
또한, 측정 방법, 측정 조건 등은 하기와 같다.
(1) 고유 점도
고유 점도 〔η〕은 다음 식의 정의에 기초하여 구해지는 값이다.
〔η〕=lim(ηr-1)/c
C→0
식중, ηr은 순도 98％ 이상의 o-클로로페놀로 용해한 PTT의 희석 용액의 35℃에서의 점도를 동일 온도에서 측정한 상기 용액의 점도로 나눈 값으로, 상대 점도로 정의되어 있는 것이다. C는 g/100㎖로 나타내어지는 중합체 농도이다.
(2) 파단 신도
JIS-L-1013에 준하여 측정하였다.
(3) 10％ 신장 응력값
JIS-L-1013에 준하여 측정하였다.
복합 섬유의 신장-응력을 실 길이 방향으로 100회 측정하고, 10％ 신장 응력 (cN)을 측정했다. 측정값의 최대값과 최소값를 판독하여, 이 차를 섬도(dtex)로 나누어 10％ 신장 응력값 차(cN/dtex)로 하였다.
(4) 열수축 응력
열응력 측정 장치(KE-2: 카네보우 엔지니어링사 제품)를 이용하여 측정했다. 복합 섬유를 20㎝의 길이로 절취하여, 이것의 양단을 묶어 고리를 만들어 측정기에 장전한다. 초기 하중 0.044cN/dtex, 승온 속도 100℃/분의 조건으로 측정하여, 열수축 응력의 온도 변화를 챠트에 기록했다.
얻어진 챠트에서 열수축 응력이 발현 개시하는 온도, 즉 베이스 라인에서 응력이 상승하는 온도를 열응력 발현 개시 온도로 한다. 열수축 응력은 고온 영역에서 산형의 곡선을 그리나, 이 피크값을 극치 응력값(cN)로서 판독하고, 판독한 극치 응력값(cN)를 1/2하여 섬도(dtex)로 나눈 값에서 초기 하중을 빼서 얻어진 값을 열수축 응력값으로 했다.
열수축응력값(cN/dtex)=｛판독값(cN)/2｝/｛섬도(dtex)｝-초기 하중(cN/dtex)
(5) 섬유-섬유간 동마찰 계수
690m의 섬유를 원통 주위에 능각(綾角) 15°로 약 15g의 장력을 걸어서 감고, 그 원통에 길이 30.5㎝의 상기와 같은 섬유를 걸었다. 이 때, 이 섬유는 원통의 축과 수직 방향이 되도록 걸었다. 그리고, 원통상에 건 섬유의 총 섬도의 0.04배에 상당하는 하중(g)를 갖는 추를 원통에 건 섬유의 한쪽 단에 묶고, 다른쪽 단에는 스트레인 게이지를 연결시켰다.
다음에, 이 원통을 18m/분의 원주속도로 회전시켜, 장력을 스트레인 게이지로 측정한다. 이와 같이 하여 측정한 장력으로부터 섬유-섬유간 동마찰 계수 f를 다음 식으로부터 구했다.
f=(1/π)×1n(T2/T1)
여기에서, T1은 섬유에 건 추의 무게(g), T2는 적어도 25회 측정했을 때의 평균 장력(g), 1n은 자연 대수, π는 원주율을 나타낸다. 또한, 측정은 25℃에서 수행했다.
실 길이 방향의 편차의 측정은, 섬유 질량으로 약 100g 마다 10회의 측정을 수행하여, 최대값과 최소값의 차를 구했다.
이상의 측정에 의해 얻어진 값의 평균값을 섬유-섬유간 동마찰 계수로 했다.
(6) 권축률(CE3.5)
실을 주변 길이 1.125m인 검척기로 10회 실 타래로 감아, 3.5×10-3cN/dtex의 하중을 부여한 상태에서, 비등수 중에서 30분간 열처리했다. 이어서, 동일 하중을 부여한 채로 건열 180℃에서 15분간 건열 처리했다. 처리 후, 무부하 상태에서 JIS-L-1013에 정해진 항온 항습실에 하루 동안 정치했다.
이어서, 실 타래에 이하에 나타낸 하중을 부여하여 실 타래 길이를 측정하고, 하기 식으로부터 권축률(％)을 측정한다.
권축률(CE3.5)=｛(L2-L1)/L2｝×100
단, L1은 1×10-3cN/dtex의 하중을 부가했을 때의 실 타래 길이이고, L2는 0.18cN/dtex의 하중을 부가했을 때의 실 타래 길이이다.
권축률(CE3.5)은 실 길이 방향으로 복합 섬유 100g 마다 10회 측정하여, 그 평균값 및 최대값과 최소값의 차를 구했다.
(7) 펀 감김 경도
연신사 펀의 감김 경도의 측정은, 경도계(GC 타입-A: 테크론사(주) 제품)를 이용하여, 복합 섬유 펀의 원통부 표면을 상하 방향으로 4등분, 원주 방향으로 90°마다 4등분, 합계 16개소의 경도를 측정하여, 그 평균값을 경도로 했다.
(8) 표면의 요철차
연신사 펀의 원통부의 요철차의 측정은, 3차원 측정기(형식; PA800A형: 동경 정밀(주) 제품)를 이용하여, 펀 원통부의 상단에서 하단까지를 스캔하여, 오목부와 볼록부의 차의 최대값(㎛)을 요철차로 했다.
(9) 가연 가공사의 신축 신장율, 신축 탄성율
JIS-L-1090 신축성 시험 방법(A)법에 준하여 측정했다.
(10) 신장 회복 속도
실을 주변 길이 1.125m인 검척기로 10회 실 타래로 감아, 비등수 중에서 30분 무부하에 열처리했다. 비수 처리 후의 가연 가공사에 대해서, JIS-L-1013에 준하여 이하의 측정을 수행했다.
비수 처리 후의 가연 가공사는 무부하에 하루 동안 정치했다.
가연 가공사를 인장 시험기를 이용하여 0.15cN/dtex의 응력까지 신장한 상태에서 인장을 정지하고, 3분간 유지한 후에 하부의 파지점의 바로 위에서 가위로 실을 절단했다.
가위로 절단된 가연 가공사가 수축하는 속도는, 고속 비디오 카메라(분해능; 1/1000초)를 이용하여 촬영하는 방법에 의해 구했다. 밀리 단위의 규정을 가연 가공사와 10㎜의 간격을 두어 병렬로 고정하고, 절단한 가연 가공사의 절편 선단에 초점을 맞추어, 이 절편 선단의 회복 모습을 촬영했다. 고속 비디오 카메라를 재생하여, 가연 가공사의 절편 선단의 시간당의 변위(㎜/밀리 초)를 판독하여, 회복 속도(m/초)를 구했다.
(11) 연신 장력
연신 장력의 측정은 장력계(ROTHSCHILD Min TensR-046)를 이용하여, 연신시에 있어서, 공급 롤과 열처리 시간 사이의 위치(도 5에서는 연신 핀(18)과 핫 플레이트(19) 사이)를 주행하는 섬유에 부여한 장력 T1(cN)을 측정하고, 연신 후의 실의 섬도 D(dtex)를 나누어 구했다.
연신 장력 (cN/dtex)=T1/D
(12) 벌루닝 장력
연신 장력의 측정과 마찬가지로 하여, 연신시에 있어서, 연신 롤과 펀의 사이(도 5에서는 연신 롤(20)과 트래블러 가이드(21))에서 형성되는 벌룬의 장력 T2(cN)를 측정하고, 연신 후의 실의 섬도 D(dtex)로 나누어 구했다.
벌루닝 장력(cN/dtex)=T2/D
(13) 풀림성, 가연 가공성
하기 조건으로 가연 가공을 수행하여, 96추/테이블로 가연 가공을 연속하여 실시했을 때의 1일당의 실 끊김 회수로, 풀림성, 가연 가공성을 평가했다.
가연 가공기 : 무라타 기계 제작소(주)제품 ; 33H 가연기(벨트형)
가연 조건 ; 실 속도; 500m/분
가연수 ; 3230T/m
제1 피드율 ; -1％
제1 히터 온도 ; 170℃
1) 풀림성
연신사 펀으로부터 피드 롤러 입구까지에서 실 끊김 회수로, 이하와 같이 판정했다.
◎ : 풀림시 끊김 회수가 10회/일·테이블 미만으로 매우 양호
○ : 풀림시 끊김 회수가 10 내지 30회/일·테이블로 양호
× : 풀림시 끊김 회수가 30회/일·테이블을 초과하여, 공업적 생산이 곤란
2) 가연 가공성
피드 롤러 이후, 히터 안에서 실 끊김 회수로, 이하와 같이 판정했다.
◎ : 실 끊김 회수가 10회/일·테이블 미만으로 매우 양호
○ : 실 끊김 회수가 10 내지 30회/일·테이블로 양호
× : 실 끊김 회수가 30회/일·테이블을 초과하여, 공업적 생산이 곤란
(14) 가공사의 염색 품위
가공사의 염색 품위를 숙련자에 의해 판정했다.
◎ : 매우 양호
○ : 양호
× : 염색 줄무늬가 있어 불량
(15) 방사 안정성
1추당 4엔드의 방사구를 장착한 용융 방사기를 이용하여, 각 실시예마다 2일간의 용융 방사를 수행하고, 이어서 연신을 수행했다.
이 기간중의 실 끊김의 발생 회수와, 얻어진 연신사 펀에 존재하는 보풀의 발생 빈도(보풀 발생 패키지 수의 비율)로부터 이와 같이 판정했다.
◎ : 실 끊김 0회, 보풀 발생 펀 비율 5％ 이하
○ : 실 끊김 2회 이내, 보풀 발생 펀 비율 10％ 미만
× : 실 끊김 3회 이상, 보풀 발생 펀 비율 10％ 이상
(16) 종합 평가
가연시의 풀림성, 가공성 및 가공사의 염색 품위, 이들 전체에 대해서 이하와 같이 판정했다.
◎ : 풀림성, 가공성 및 염색 품위 모두가 매우 양호
○ : 풀림성, 가공성 및 염색 품위가 매우 양호하지만, 어느 것이 양호
× : 풀림성, 가공성 및 염색 품위 중 어느 것이 불량
〔실시예 1 내지 5, 비교예 1 및 2〕
본 실시예에서는, 연신 장력과 파단 신도가 가연 가공성에 미치는 효과에 대해서 설명한다.
본 실시예 및 비교 실시예에 있어서의 방사 조건 및 연신 조건은 이하와 같다.
고점도 성분 : PTT ; 고유 점도= 1.3
저점도 성분 : PTT ; 고유 점도= 0.9
고점도 성분과 저점도 성분의 중합체의 배합 비율은 50:50(wt비)로 했다. 연신 후의 복합 섬유는 84dtex/24f로 했다.
(방사 조건)
펠릿 건조 온도 및 도달 수분율 : 110℃, 15ppm
압출기 온도 : A축 260℃, B축 260℃
스핀 헤드 온도 : 265℃
방사구금 구멍 직경 : 0.50㎜Φ
구멍 길이 : 1.25㎜(L/D=2.5)
구멍의 경사 각도 : 35°
중합체 토출량 : 연신사의 섬도가 84dtex가 되도록 각 조건마다 설정
〔η〕× V : 5.5 내지 6
비송풍 영역 : 225㎜
냉각풍 조건 : 온도 22℃, 상대 습도 90％,
속도 0.5m/초
마무리제 : 지방산 에스테르 55wt％, 폴리에테르 10wt％, 비이온성 계면 활성제 30wt％, 정전기 방지제 5wt％로 이루어지는 마무리제의 수계 에멀젼(농도 30wt％)
인취 속도 : 1500m/분
(연신 조건)
연신기 공급 롤 : 55℃
연신 핀 : 없음
핫 플레이트 온도 : 130℃
연신 롤 온도 : 비가열(실온)
연신비 : 연신 장력이 표 1에 기재된 값이 되도록 설정
이완율 : 2.6％
벌루닝 장력 : 0.08cN/dtex
권취 속도 : 800m/분
감김량 : 2.5㎏/1 펀
(연신 섬유 물성)
섬도 : 83.2dtex
비수 수축율 : 13.1％
마무리제 부착율 : 0.8wt％
교락수 : 8개/m
펀 테이퍼 감김 각도 : 19°
연신에 있어서는, 연신 장력이 표 1에 나타낸 값이 되도록 연신 배율을 다르게 했다.
얻어진 폴리에스테르계 복합 섬유 펀은, 온도 35℃, 상대 습도 65％의 항온실에 30일간 에이징한 후, 가연 가공을 수행했다. 에이징 후의 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 물성 및 가연 가공성을 표 1에 나타낸다.
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 연신 장력이 본 발명의 범위이면, 양호한 풀림성, 가연 가공성 및 가공사의 염색 품위를 얻을 수 있다.
연신 장력이 본 발명의 범위 외로 높은 경우에는, 풀림성, 가연 가공성이 불량했다. 한편, 연신 장력이 본 발명의 범위 외로 낮은 경우에는 복합 섬유의 파단 신도가 크고, 가공성은 양호하지만, 가공사의 염색 품위가 불량했다.
비교예 1 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 2
연신 장력(cN/dtex) 0.40 0.29 0.26 0.20 0.18 0.10 0.04
펀 감김 경도 94 89 84 82 81 80 73
펀 감김 밀도(g/㎤) 1.11 1.00 0.98 0.97 0.96 0.95 0.89
원통부 표면 요철차(㎛) 300 170 80 70 90 130 140
섬유-섬유간 동마찰 계수 0.25 0.26 0.26 0.25 0.24 0.26 0.27
동마찰 계수의 최대와 최소의 차 0.04 0.04 0.03 0.03 0.04 0.04 0.04
열응력 발현 개시 온도(℃) 47 62 70 74 76 77 82
열수축 응력 극치 온도(℃) 145 148 150 152 153 154 166
파단 신도(％) 26 32 35 40 43 50 70
10％신장 응력값의 차(cN/dtex) 0.10 0.07 0.05 0.08 0.10 0.17 0.33
열수축 극치 응력(cN/dtex) 0.35 0.27 0.24 0.22 0.20 0.10 0.04
권축률(CE3.5)(％) 19 15 14 12 11 10 3
권축률의 최대와 최소의 차(％) 4 4 3 3 3 3 4
풀림성 × ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ○
가연 가공성 × ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○
가공사 염색 품위 ○ ○ ◎ ◎ ◎ ○ ×
종합 평가 × ○ ◎ ◎ ◎ ○ ×
〔실시예 6 내지 9, 비교예 3 및 4〕
본 실시예에서는, 권취시의 이완율과 복합 섬유의 열수축 응력 발현 개시 온도가 가공성에 미치는 효과에 대해 설명한다.
본 실시예 및 비교 실시예에 있어서의 연신 조건은 이하와 같다.
(연신 조건)
연신기 공급 롤 : 55℃
연신 핀 : 없음
핫 플레이트 온도 : 130℃
연신 롤 온도 : 비가열(실온)
연신 장력 : 0.25cN/dtex
권취 속도 : 500m/분
감김량 : 2.5㎏/1 펀
(복합 섬유 펀의 물성)
섬도 : 83.2dtex
파단 강도 : 2.7cN/dtex
파단 신도 : 37％
10％ 신장 응력값의 차 : 0.05cN/dtex
비수 수축율 : 13.2％
마무리제 부착율: 0.7wt％
교락수 : 7개/m
펀의 감김 각도 : 19°
복합 섬유의 권취에 있어서, 트래블러 가이드와 스핀들 회전수를 변화시켜 벌루닝 장력을 변화시켜, 이완율을 표 2에 나타내는 바와 같이 달리했다.
얻어진 복합 섬유 펀은, 온도 30℃, 상대 습도 65％의 항온실에 30일간 에이징했다.
가연 가공사의 풀림성 및 가연 가공성을 표 2에 나타낸다.
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 이완율이 본 발명의 범위이면, 양호한 풀림성과 가연 가공성이 달성된다. 또한, 얻어진 가공사의 염색 품위는 얼룩이 없이 양호했다. 또한, 가공사의 권축 특성도 양호했다.
이완율이 본 발명의 범위 외로 이완율이 큰 경우에는, 권취중에 펀으로 감김 흐트러짐이 발생하여 연신을 중단하지 않을 수 없었다. 한편, 이완율이 낮은 경우에는, 감김 경도가 높고, 풀림시 끊김과 가연 끊김이 다발했다.
복합 섬유를 가연하여 얻어지는 가연 가공사는, 이하에 나타내는 바와 같이 우수한 권축 특성을 갖고 있었다.
섬도 : 84.5dtexet
파단 강도 : 2.3cN/dtex
파단 신도 : 42％
권신율(CE3.5) : 50％
신축 탄성율 : 92％
신장 회복 속도 : 32m/초
비교예 3 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 비교예 4
권취시 이완율(％) 7 5 4 3 2 1
벌루닝 장력(cN/dtex) 0.02 0.05 0.10 0.12 0.17 0.33
펀감김 경도 감김의 흐트러짐에 의해 채취 불능 80 82 83 85 94
펀 감김 밀도(g/㎤) 0.94 0.94 0.96 0.97 1.11
원통부 표면 요철차(㎛) 90 70 70 100 280
열응력 발현 개시 온도(℃) 73 70 65 62 45
열수축 응력 극치 온도(℃) 154 152 150 145 140
열수축 극치 응력(cN/dtex) 0.23 0.23 0.24 0.24 0.26
꼬임수(회/m) 8 10 11 13 16
풀림성 ◎ ◎ ◎ ◎ ×
가연 가공성 ◎ ◎ ◎ ◎ ×
가공사 염색 품위 ◎ ◎ ◎ ◎ ○
종합 평가 × ◎ ◎ ◎ ◎ ×
〔실시예 10 내지 13, 비교예 5 내지 7〕
본 실시예에서는 복합 섬유 펀의 에이징 조건이 가연 가공성에 미치는 효과에 대해서 설명한다.
실시예 2와 같은 조건으로 방사한 복합 섬유를, 연신 종료 직후부터 표 3에 나타내는 조건으로 유지한 후에, 복합 섬유의 열수축 응력의 측정 및 가연 가공을 수행했다.
표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 에이징 조건이 본 발명의 범위이면, 가연 가공에 있어서, 양호한 풀림성, 가연 가공성을 얻을 수 있었다.
비교예 5 비교예 6 비교예 7 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13
에이징 온도(℃) 15 15 15 30 35 35 40
에이징 일수(일) 1 10 20 20 10 20 10
펀 감김 경도 87 87 87 88 89 90 91
펀 감김 밀도(g/㎤) 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.97 0.98
원통부 표면 요철차(㎛) 80 80 80 84 85 100 106
섬유-섬유간 동마찰계수 0.25 0.25 0.25 0.26 0.26 0.27 0.27
동마찰 계수의 최대와 최소의 차 0.04 0.04 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03
열응력 발현 개시 온도(℃) 45 47 48 60 70 72 75
열수축 응력 극치 온도(℃) 145 146 147 152 158 160 165
열수축 극치 응력(cN/dtex) 0.24 0.24 0.24 0.23 0.22 0.21 0.20
10％신장 응력값의 차 (cN/dtex) 0.07 0.07 0.06 0.05 0.04 0.04 0.05
풀림성 × ○ ○ ◎ ◎ ◎ ○
가연 가공성 × × × ◎ ◎ ◎ ◎
가공사 염색 품위 ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ◎
종합 평가 × × × ◎ ◎ ◎ ○
〔실시예 14 및 15, 비교예 8 및 9〕
본 실시예에서는 복합 섬유 펀의 감김 각도가 가연 가공성에 미치는 효과에 대해 설명한다.
실시예 2와 마찬가지로 방사하여, 연신 후 권취할 때에, 연신기의 링 레일계수 제어 장치의 디지털 스위치를 변경함으로써, 복합 섬유 펀의 감김 각도를 표 4에 나타내는 바와 같이 달리했다.
표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 복합 섬유 펀의 감김 각도가 본 발명의 범위이면, 양호한 가연 가공성이 달성되었다.
한편, 비교예 8 및 9에 나타낸 바와 같이, 복합 섬유 펀의 감김 각도가 본 발명의 범위보다도 높은 경우에는, 감김 흐트러짐이 다발하여 고속 가연이 곤란했다.
실시예 14 실시예 15 비교예 8 비교예 9
테이퍼 감김 각도(°) 18 21 23 25
펀 감김 경도 83 83 84 연신중에 감김 형상이 흐트러져 연신 불가능
펀 감김 밀도(g/㎤) 0.95 0.95 0.96
풀림성 ◎ ◎ ×
가연 가공성 ◎ ◎ ×
가공사 염색 품위 ◎ ◎ ○
종합 평가 ◎ ◎ × ×
〔실시예 16 내지 18, 비교예 10〕
본 실시예에서는 복합 섬유의 성분이 상이한 경우에 대해서 설명한다. 실시예 2와 마찬가지로 하여 복합 섬유를 얻었다.
단, 실시예 16에 있어서는, 고점도 성분으로서 고유 점도 1.3의 PTT를 이용하고, 저점도 성분으로서 5-나트륨술포이소프탈산을 2몰％ 공중합한 고유 점도 0.7의 PTT를 이용했다. 실시예 17에 있어서는, 고점도 성분으로서 고유 점도 1.3의 PTT를 이용하고, 저점도 성분으로서 고유 점도 0.9의 PBT를 이용했다. 실시예 18에 있어서는, 고점도 성분으로서 고유 점도 1.3의 PTT를 이용하고, 저점도 성분으로서 고유 점도 0.51의 PET를 이용했다. 비교예 10은 고유 점도 0.72와 고유 점도 0.5의 PET를 이용했다.
얻어진 복합 섬유의 물성과 가연 가공사의 품위를 표 5에 나타낸다.
비교예 10에서 얻어진 복합 섬유 펀은 풀림성과 가연 가공성은 양호했으나, 가연 가공사는 부하시의 신축 신장율이 30％ 이하로 신장 회복 속도 12m/초로 떨어졌다.
실시예 16 실시예 17 실시예 18 비교예 10
중합체 조성 PTT/공중합 PTT PTT/PBT PTT/PET PET/PET
펀 감김 경도 83 82 84 93
펀 감김 밀도(g/㎤) 0.96 0.96 1.05 1.12
원통부 표면 요철차(㎛) 90 90 90 80
섬유-섬유간 동마찰 계수 0.27 0.28 0.27 0.35
동마찰 계수의 최대와 최소의 차 0.03 0.04 0.04 0.04
열응력 발현 개시 온도(℃) 67 65 65 48
열수축 응력 극치 온도(℃) 151 146 145 166
열수축 극치 응력(cN/dtex) 0.24 0.24 0.30 0.37
파단 신도(％) 36 37 37 27
10％ 신장 응력값의 차(cN/dtex) 0.12 0.08 0.16 0.23
권축률(CE3.5)(％) 14 13 11 2
권축률의 최대와 최소의 차(％) 3 3 4 2
풀림성 ◎ ◎ ◎ ○
가연 가공성 ◎ ◎ ◎ ○
가공사의 염색 품위 ◎ ◎ ◎ ◎
가공사의 권축률(CE3.5)(％) 52 48 15 5
가공사의 신장 회복 속도(m/초) 26 22 20 12
종합 평가 ◎ ◎ ◎ ×
〔실시예 19 내지 22, 비교예 11 내지 13〕
본 실시예에서는, 복합 섬유의 방사에 있어서 2종류의 폴리에스테르 성분이 합류한 후의 토출공당 토출 조건의 효과에 대해서 설명한다.
실시예 2의 방사에 있어서, 토출공의 구멍 직경과 구멍 길이의 비(L/D), 토출공의 연직 방향에 대한 경사 각도, 토출시의 평균 고유 점도〔η〕(d1/g)와 토출 선속도 V(m/분)의 곱을 표 6에 나타내는 바와 같이 달리하여 용융 방사를 수행했다.
방사성 및 얻어진 복합 섬유 펀의 가연 가공성, 가공사의 염색 품위를 표 6에 나타낸다.
표 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 제시한 범위이면, 양호한 방사성, 가공성 및 가연 가공사의 염색 품위를 얻을 수 있었다.
비교예 11 실시예 19 실시예 20 실시예 21 비교예 12 실시예 22 비교예 13
토출 구멍 직경(㎜) 0.3 0.4 0.5 0.5 0.5 0.6 0.7
토출구 경사 각도(°) 30 30 40 30 0 20 30
L/D 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 4.0 1.0
평균고유점도(η〕(dl/g) 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95
〔η〕×V(dl/g·m/분) 16.0 9.0 5.8 5.8 5.8 4.0 2.9
방사성 × ◎ ◎ ◎ × ○ ×
10％ 신장 응력값의 차(cN/dtex) 0.32 0.07 0.10 0.10 실 구부러짐에 의해 채취 불능 0.23 0.35
풀림성 ○ ◎ ◎ ◎ ○ ○
가연 가공성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○
가공사 염색 품위 × ◎ ◎ ◎ ○ ×
종합 평가 × ◎ ◎ ◎ × ○ ×
본 발명은, 의류 재료용으로 적합한 폴리에스테르계 복합 섬유 펀과 그 제조 방법을 제공하는 것으로, 본 발명의 폴리에스테르계 복합 섬유 펀은 가연 가공성이 뛰어나며, 고속도의 가연 가공에 공급할 수 있다. 또한, 얻어진 가공사는 양호한 권축 특성과 염색 품위를 갖고, 직편물 용도에 매우 적합한 특성을 가진다.
본 발명의 제조 방법은, 적어도 1종류의 폴리에스테르 성분이 PTT로 이루어지는 복합 섬유를 2단계로 제조하는 방법, 즉 방사, 미연신 복합 섬유의 권취 공정, 그것에 이어지는 연신 공정으로 이루어지는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 제조 방법으로서, 연신시의 연신 장력, 펀 형상으로 권취할 때의 이완율 등을 특정 범위로 하고, 또한 복합 섬유 펀을 특정의 조건으로 에이징함으로써, 가연 가공성이 우수한 폴리에스테르계 복합 섬유 펀을 얻을 수 있다.

Claims (14)

  1. 2종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형 또는 편심 초심형으로 접합된 단사로 이루어지고, 상기 단사를 구성하는 적어도 1종류의 폴리에스테르 성분은 90몰％ 이상이 트리메틸렌 테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트인 복합 섬유가,
    (1) 복합 섬유 펀의 감김량 1㎏ 이상,
    (2) 복합 섬유 펀의 테이퍼 감김 각도 15 내지 21°,
    (3) 복합 섬유 펀 원통부의 감김 경도 75 내지 92, 및
    (4) 복합 섬유의 열수축 응력 발현 개시 온도 50 내지 80℃
    를 만족하는 펀 형상으로 감겨져 있는 것인 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
  2. 2종류의 폴리에스테르 성분이 사이드 바이 사이드형 또는 편심 초심형으로 접합된 단사로 이루어지고, 상기 단사를 구성하는 적어도 1종류의 폴리에스테르 성분은 90몰％ 이상이 트리메틸렌 테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트인 복합 섬유가,
    (1) 복합 섬유 펀의 감김량 1㎏ 이상,
    (2) 복합 섬유 펀의 테이퍼 감김 각도 15 내지 21°,
    (3) 복합 섬유 펀 원통부의 감김 경도 80 내지 90,
    (4) 복합 섬유 펀 원통부에 있어서의 표면의 요철차 250㎛ 이하,
    (5) 복합 섬유의 섬유-섬유간 동마찰 계수 0.20 내지 0.35, 및
    (6) 복합 섬유의 열수축 응력 발현 개시 온도 50 내지 75℃
    를 만족하는 펀 형상으로 감겨져 있는 것인 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
  3. 제2항에 있어서, 복합 섬유의 섬유-섬유간 동마찰 계수의 실 길이 방향에서의 최대값과 최소값의 차가 0.05 이내인 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 펀의 감김 밀도가 0.90 내지 1.10g/㎤인 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 섬유의 신장-응력 측정에 있어서, 10％ 신장 응력값의 최대값과 최소값의 차가 0.30cN/dtex 이내인 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 섬유의 파단 신도가 30 내지 50％인 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 섬유에 3.5×10-3cN/dtex의 하중을 걸어 측정되는 권축률(CE3.5)의 최대값과 최소값의 차가 10％ 이내인 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 섬유의 이형도가 1 내지 5인 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 섬유를 구성하는 단사의 2종류의 성분이 양쪽 모두, 적어도 90몰％ 이상이 트리메틸렌 테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트이며, 복합 섬유의 열수축 응력이 0.1 내지 0.24cN/dtex인 폴리에스테르계 복합 섬유 펀.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 폴리에스테르계 복합 섬유 펀으로 감겨진 폴리에스테르계 복합 섬유를 가연 가공하여 얻어지는 가연 가공사.
  11. 2종류의 폴리에스테르 중 적어도 1종류의 폴리에스테르가 90몰％ 이상이 트리메틸렌 테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트인 2종류의 폴리에스테르를 용융 방사법에 의해 방사구금로부터 토출하고, 냉각풍에 의해 냉각 고화 후, 연신하여 2종류의 폴리에스테르가 사이드 바이 사이드형 또는 편심 초심형으로 접합된 단사로 이루어진 복합 섬유를 1㎏ 이상의 펀 형상으로 권취하고, 이때
    (A) 연신시의 장력을 0.10 내지 0.35cN/dtex로 하고,
    (B) 펀 형상으로 권취할 때의 이완율을 2 내지 5％로 하여 권취하여 복합 섬유 펀을 얻은 후,
    (C) 그 복합 섬유 펀을 25 내지 45℃의 분위기중에서 10일간 이상 에이징하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 에이징을 30 내지 40℃의 분위기중에서 행하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 제조 방법.
  13. 2종류의 폴레에스테르 중 적어도 1종류의 폴리에스테르가 90몰％ 이상이 트리메틸렌 테레프탈레이트의 반복 단위로 이루어지는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트인 2종류의 폴리에스테르를 용융 방사법에 의해 방사구금로부터 토출하고, 냉각풍에 의해 냉각 고화 후, 연신하여 2종류의 폴리에스테르가 사이드 바이 사이드형 또는 편심 초심형으로 접합된 단사로 이루어진 복합 섬유를 1㎏ 이상의 펀 형상으로 권취하고, 이때
    (a) 2종류의 폴리에스테르를 방사구금에서 합류시키고, 이어서 토출공의 구멍 직경과 구멍 길이의 비가 2 이상이고, 토출공이 연직 방향에 대해 10 내지 40°의 경사를 갖는 토출공으로부터 토출하고,
    (b) 2종류의 폴리에스테르의 토출시의 평균 고유 점도〔η〕(㎗/g)와 토출 선속도 V(m/분)의 곱이 4 내지 15(㎗/g)×(m/분)이 되는 조건으로 용융 방사하여 미연신사를 얻은 후,
    (c) 연신 장력을 0.10 내지 0.35cN/dtex로 하고,
    (d) 펀 형상으로 권취할 때의 이완율을 2 내지 5％로 하여 권취하여 복합 섬유 펀을 얻은 후,
    (e) 그 복합 섬유 펀을 25 내지 45℃의 분위기중에서 10일간 이상 에이징하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 제조 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 토출된 폴리에스테르를 냉각 고화하여 섬유화한 후, 지방산 에스테르 및/또는 광물유를 10 내지 80wt％ 함유하는 마무리제 또는 분자량 1000 내지 20000인 폴리에테르를 50 내지 98wt％ 함유하는 마무리제를 0.3 내지 1.5wt％ 부여하고, 이어서 펀 형상으로 권취할 때까지의 임의 단계에서 교락 및/또는 꼬임을 부여하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 복합 섬유 펀의 제조 방법.
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