KR101550960B1

KR101550960B1 - 흡습성 섬유 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR101550960B1
Application number: KR1020127025362A
Authority: KR
Inventors: 겐지 이토우; 겐타로 다카기; 다카히로 구리바야시
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2015-09-07
Also published as: KR20130040793A; JPWO2011122272A1; EP2554721A1; JP5741434B2; WO2011122272A1; CN102834556A; US20130280513A1; EP2554721B1; CN102834556B; EP2554721A4

Abstract

본 발명은, 폴리아미드 56 수지를 포함하는 섬유이며, ΔMR이 3.0％ 이상인 흡습성 섬유에 관한 것이다. 또한, 구금으로부터 토출된 폴리아미드 56 섬유를 냉각풍으로 냉각 고화시킨 후, 방사용 유제를 부착시켜 연신한 후, 권취하는, 직접 방사 연신법에 의한 폴리아미드 56 섬유의 제조 방법이며, 다음의 (1) 내지 (2)의 조건을 만족시키는 흡습성 섬유의 제조 방법에 관한 것이다. (1) 구금 토출 선속도가 14 m/분 이상 30 m/분 이하 (2) 인취 속도와 연신 배율의 곱이 3900 이상 4500 이하
본 발명은 강도, 내약품성, 내열성과 같은 폴리아미드의 특성을 손상시키지 않고, 높은 흡습률을 갖는 부가 가치가 높은 흡습성 합성 섬유 및 그의 제조 방법을 제공한다.

Description

흡습성 섬유 및 그의 제조 방법{HYGROSCOPIC FIBRE, AND MANUFACTURING METHOD FOR SAME}

본 발명은 폴리아미드 56 수지를 포함하는 고흡습성 섬유에 관한 것이다.

폴리아미드나 폴리에스테르 등의 열가소성 수지를 포함하는 합성 섬유는 강도, 내약품성, 내열성 등이 우수하기 때문에, 의료(衣料) 용도나 산업 용도 등 폭 넓게 이용되고 있다.

특히 폴리아미드 섬유는 그의 독특한 부드러움, 높은 인장 강도, 염색시의 발색성, 높은 내열성 등의 특성을 살려, 이너웨어, 스포츠웨어 등의 용도로 널리 사용되고 있다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

특허문헌 1에는 폴리아미드의 섬유 형성 후의 후가공 단계에서 섬유 표면에 흡습제를 부여하는 방법이 제안되어 있다.

또한, 폴리아미드 수지 자체를 친수화시킴으로써 섬유에 흡습성을 부여하는 방법도 시도되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 2에는 친수성 성분인 폴리옥시알킬렌글리콜 등을 공중합시킨 폴리아미드 수지를 이용하여 섬유를 제조하는 방법이 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는 섬유의 구조를, 고흡습성의 열가소성 수지를 코어부로, 역학 특성이 우수한 열가소성 수지를 셸부로 하는 코어셸 구조로 함으로써, 흡습 성능과 역학 특성을 양립시키는 방법이 제안되어 있다.

또한, 이들 섬유 형성성의 열가소성 수지의 화학적 개질 이외에 물리적 개질, 즉, 용출 가능한 성분을 혼합하고, 섬유 형성 후에 용출 성분을 추출하여 피브릴이나 공극을 형성시키고, 흡습 표면적을 증대시켜 흡습률의 증가와 흡습 속도의 증대를 겨냥하는 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 4에는 알코올 가용 폴리아미드에 상용성이 있는 섬유 형성성의 열가소성 수지와 알코올 가용 폴리아미드의 블렌드 복합물을 용융 방사하고, 그로부터 알코올 가용 폴리아미드의 일부를 용출함으로써, 천연 섬유에 가까운 흡습성 섬유를 얻는 방법이 제안되어 있다.

폴리아미드 섬유에 친수성 화합물을 첨가하는 방법이 일반적으로는 가장 많이 검토되어 왔다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 친수성 중합체로서 폴리비닐피롤리돈을 폴리아미드에 블렌드하여 방사함으로써 흡습 성능을 향상시키는 방법이 제안되어 있다.

(특허문헌 1) 일본 특허 공개 (평)9-188917호 공보

(특허문헌 2) 일본 특허 공개 (평)5-209316호 공보

(특허문헌 3) 일본 특허 공개 (평)3-213519호 공보

(특허문헌 4) 일본 특허 공개 (소)60-246818호 공보

종래의 폴리아미드 섬유는 천연 섬유와 비교하여 흡습 성능이 낮기 때문에,피부로부터의 발한에 의한 후끈함이나 끈적임 등을 발생시켜, 쾌적성의 면에서 천연 섬유보다 떨어지는 것이 문제로 되어 있다.

이에, 폴리아미드의 섬유 형성 후의 후가공 단계에서 섬유 표면에 흡습제를 부여하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 세탁에 대한 내구성이 저하되고, 또한 고흡습성을 얻기 위해 다량의 흡습제를 부여하면, 흡습을 위해 섬유 표면에 미끈거림이 발생하여, 불쾌감을 준다는 결점이 있었다.

특허문헌 2의 방법에 의하면, 충분한 흡습 성능을 달성하기 위해서는 공중합비율을 높일 필요가 있는 한편으로, 사조의 강도, 신도 등의 역학 특성이 현저히 손상되기 때문에, 흡습 성능과 역학 특성을 동시에 만족시키는 섬유는 얻어지고 있지 않다.

특허문헌 3의 복합 섬유는 제조 장치가 복잡해지기 때문에 비용이 높아지는 결점이 있고, 또한 코어부와 셸부에 이용하는 중합체의 흡수능의 차이로부터, 정련이나 염색 등의 열수 처리시에 코어부의 흡습성 수지가 물을 흡수하여 크게 팽윤하기 때문에, 섬유 표면에 균열을 발생시켜, 코어부의 중합체가 용출되는 등의 결점이 있었다.

특허문헌 4와 같은 방법에서는 용출 성분이 적으면 충분한 흡습 성능이 얻어지지 않고, 반대로 용출 성분이 많으면 섬유의 강도 등 물리적 특성이 불충분해져, 착용시에 섬유 제품의 백화, 피브릴화 등이 발생하는 등의 결점이 나타나, 흡습 성능과 물리적 특성을 양쪽 다 만족시키는 것은 곤란하였다.

특허문헌 1의 방법은 흡습성의 섬유로서 우수한 것이지만, 폴리아미드로서는 폴리아미드 6을 베이스로 폴리비닐피롤리돈을 첨가하고 있기 때문에, 예를 들면 최근 들어 패션 트렌드로서 타이트 피트의 T 셔츠 등을 착용하는 여성이 증가하고 있고, 그와 함께 겉옷에 잘 영향을 주지 않는 몰드 브래지어의 수요가 증가하고 있는 중에, 몰드 가공에 대한 내열성이 충분하지 않았다. 또한, 융점이 높은 폴리아미드 66을 베이스로 폴리비닐피롤리돈을 첨가한 경우, 폴리아미드 66의 방사 온도가 높고, 폴리비닐피롤리돈이 열 열화하여 안정적으로 방사할 수 없다는 문제가 있다.

상기와 같이 폴리아미드 섬유의 특성을 손상시키지 않고, 천연 섬유에도 뒤떨어지지 않는 흡습 성능을 갖는 원사가 요구되고 있다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 극복하여, 강도, 내약품성, 내열성과 같은 폴리아미드의 특성을 손상시키지 않고, 높은 흡습률을 갖는 부가 가치가 높은 흡습성 합성 섬유를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기한 본 발명의 목적은, 폴리아미드 56 수지를 포함하는 섬유이며, ΔMR이 3.0％ 이상인 흡습성 섬유에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 목적은, 구금으로부터 토출된 폴리아미드 56 섬유를 냉각풍으로 냉각 고화시킨 후, 방사용 유제를 부착시켜, 연신한 후, 권취하는, 직접 방사 연신법에 의한 폴리아미드 56 섬유의 제조 방법이며, 다음의 (1) 내지 (2)의 조건을 만족시키는 흡습성 섬유의 제조 방법에 의해 달성된다.

(1) 구금 토출 선속도가 14 m/분 이상 30 m/분 이하

(2) 인취 속도와 연신 배율의 곱이 3900 이상 4500 이하

본 발명의 목적은 또한 상기 흡습성 섬유를 이용하여 이루어지는 섬유 제품에 의해 달성된다.

본 발명의 목적은 또한 상기 섬유 제품을 포함하는 섬유 구조체에 의해 달성된다.

본 발명의 흡습성 섬유는 섬유의 복굴절이 30×10^-3 이상 40×10^-3 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 섬유 제품은 상기 흡습성 섬유를 이용하여 이루어지는 섬유 제품이며, 몰드 가공을 행하여 성형된 부분을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 섬유 구조체는 상기 섬유 구조체가 이너웨어인 것이 바람직하다.

본 발명에 의해 강도, 내약품성, 내열성과 같은 폴리아미드의 특성을 손상시키지 않고, 높은 흡습률을 갖는 부가 가치가 높은 흡습성 합성 섬유를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 합성 섬유의 제조 공정의 일례를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 폴리아미드 56 섬유는 1,5-디아미노펜탄 단위와 아디프산 단위를 주된 구성 단위로 하는 폴리아미드 56 수지를 포함하는 섬유이다.

본 발명의 폴리아미드 56 섬유는 바이오매스 이용의 1,5-디아미노펜탄 단위를 포함하여 이루어지는 것이 환경 적응성이 우수하기 때문에 바람직하다. 보다 환경 적응성이 우수한 점에서, 폴리아미드 56을 구성하는 1,5-디아미노펜탄 단위의 50％ 이상이 바이오매스 이용으로 얻어진 1,5-디아미노펜탄을 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 75％ 이상이고, 가장 바람직하게는 100％이다.

본 발명에서의 폴리아미드 56은 본 발명의 효과를 유효하게 발현하기 위해서는 98％ 황산 상대 점도가 2.4 이상 2.6 이하인 중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 98％ 황산 상대 점도가 상기의 바람직한 범위이면, 섬유로 했을 때에 충분한 강도를 얻는 것이 용이해지고, 한편, 섬유로 했을 때의 결정화도가 적절하고 충분한 흡습성을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 방사시의 용융 중합체의 압출압 및 그의 경시 상승 속도가 적절하여 생산 설비로의 과잉의 부하나 구금의 교환 주기 단축 등은 불필요하여, 고생산성이 유지된다.

여기서, 98％ 황산 상대 점도란, 섬유 25 g을 98％ 황산 25 ml에 용해시키고, 오스왈드 점도계를 이용하여 25℃에서 측정한 값을 말한다.

본 발명에서의 폴리아미드 56에는 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 범위에서, 주성분 외에 제2, 제3 성분을 공중합 또는 혼합할 수도 있다. 공중합 성분으로서는, 예를 들면 지방족 카르복실산, 지환식 디카르복실산, 방향족 디카르복실산으로부터 유도되는 구조 단위를 포함할 수 있다.

또한, 에틸렌디아민, 시클로헥산디아민 등의 지방족 디아민, 비스-(4-아미노시클로헥실)메탄과 같은 지환식 디아민, 크실릴렌디아민과 같은 방향족 디아민, 또한 6-아미노카프로산, 11-아미노운데칸산, 12-아미노도데칸산, 파라아미노메틸벤조산 등의 아미노산, ε-카프로락탐, ω-라우로락탐 등의 락탐으로부터 유도되는 구조 단위를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서의 폴리아미드 56에는 각종 첨가제, 예를 들면 무광택제, 난연제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 적외선 흡수제, 결정핵제, 형광 증백제, 대전 방지제 등을, 총 첨가물 함유량이 0.001 내지 10 중량％ 사이에서 필요에 따라 공중합 또는 혼합할 수도 있다.

또한, 본 발명의 폴리아미드 56 섬유의 단섬유의 단면 형상은 둥근 단면뿐만 아니라, 편평, Y형, T형, 중공형, 밭전자형, 우물정자형 등 다종 다양한 단면 형상을 채용할 수 있지만, 섬유 제품으로 했을 때에 인접한 필라멘트 사이에 간극을 발생시켜, 모관 현상에 의한 흡수성을 발현할 수 있도록 Y형, T형, 우물정자형 등의 단면이 바람직하다.

착용시의 쾌적성이 양호하기 위해, 흡습 특성을 나타내는 흡방습 파라미터 ΔMR은 높은 편이 좋다. 여기서 ΔMR은 의복 착용시의 의복내의 습기를 외기로 방출함으로써 쾌적성을 얻기 위한 지표로서, 경 내지 중작업 또는 경 내지 중운동을 행했을 때의 30℃×90％ RH로 대표되는 의복내 온도와, 20℃×65％ RH로 대표되는 외기 온습도의 흡습률의 차이이다. 본 발명에서는 흡습 성능 평가의 척도로서 이 ΔMR을 파라미터로서 이용하고 있다. ΔMR은 크면 클수록 흡방습 능력이 높아, 착용시의 쾌적성이 양호한 것에 대응한다. 일반적으로 폴리아미드 6, 폴리아미드 66 등의 폴리아미드 섬유는 ΔMR이 1.5 내지 2.0 정도이다. 그에 반해, 본 발명의 폴리아미드 섬유에 있어서는 ΔMR이 3.0％ 이상으로 높은 흡방습성을 갖는 것이다. ΔMR이 3.0％ 미만이면 통상의 폴리아미드 6 또는 폴리아미드 66과 동등 레벨의 흡방습성에 그칠 뿐이며, 착용시의 쾌적성은 높지 않다는 문제가 있다. 상한에 대한 제한은 없지만, 너무 크게 해도 체감상 큰 차이는 발생하지 않게 되므로, ΔMR이 20％ 정도이면 충분하다.

상기 폴리아미드 섬유의 흡방습 능력은 섬유 중의 결정 구조에 크게 의존한다. 폴리아미드 섬유의 흡습은 수분이 폴리아미드의 아미드기에 배위하여 결합하는 경우와, 섬유 중의 폴리아미드 분자쇄가 랜덤한 상태로 존재하고 있는 비결정부에 도입되는 경우의 2가지의 경우가 있지만, 특히 ΔMR과 같이 가역적인 흡방습 능력은 섬유 중의 비결정 부분의 비율에 크게 의존한다. 따라서, 폴리아미드 섬유의 ΔMR을 향상시키기 위해서는 방사 조업성이나 실의 품질을 손상시키지 않는 범위에서 비결정 부분의 비율을 높이는 것이 중요하다.

일반적으로 결정성의 합성 섬유의 복굴절은 분자쇄의 배향이 진행된 섬유에서는 크고, 배향이 진행되지 않은 섬유에서는 작은 값이 된다. 분자쇄의 배향은 이하에 기술하는 바와 같이, 섬유의 흡수율에 큰 영향을 미치기 때문에 중요한 파라미터이다. 즉, 폴리아미드 섬유의 흡습은 수분이 폴리아미드의 아미드기에 배위하여 결합하는 경우와, 섬유 중의 폴리아미드 분자쇄가 랜덤한 상태로 존재하고 있는 비결정부에 도입되는 경우의 2가지의 경우가 있지만, 특히 섬유 중의 비결정 부분의 비율이 ΔMR값에 크게 영향을 준다.

폴리아미드 섬유는 결정 부분의 비율이 크고, 수분을 유지할 수 있는 비결정부의 비율이 적고, 또한 결정부가 많은 경우에는 섬유 표면의 수분이 폴리아미드 섬유 내의 아미드기의 근방까지 도달할 수 없다.

상기 분자쇄의 배향은 복굴절로 나타낼 수 있으며, 복굴절이 커지면 흡습률은 커지는 경향이 있고, 흡습률이 너무 크면 방사유제나 공기 중의 수분을 과잉으로 흡수하게 되어, 결과적으로 사조가 팽윤하여 안정 방사할 수 없고, 또한 섬유 구조의 변동이 커져 품위가 악화된다. 또한, 복굴절이 작아지면, 섬유 중의 분자쇄의 배향 결정화가 진행되어 흡습률이 저하되는 경향이 있다.

본 발명의 폴리아미드 섬유에 있어서는, 복굴절을 30×10^-3 이상 40×10^-3 이하로 하는 것이 바람직하고, 이러한 범위로 함으로써 폴리아미드 56 섬유의 방사 조업성이나 실의 품질을 손상시키지 않고 높은 흡방습성을 갖는 폴리아미드 56 섬유가 얻어지는 것이다.

본 발명의 폴리아미드 섬유에 있어서는, ΔMR을 상기 범위로 함으로써, 착용시의 쾌적성이 양호한 의료를 얻는 것이 가능해졌다.

상기 본 발명의 폴리아미드 섬유는 이하의 방법에 의해 제조할 수 있다.

본 발명의 폴리아미드 섬유의 연신 방법의 일례를, 도 1에 따라 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 합성 섬유의 제조 공정의 일례를 도시한 개략도이다.

용융된 폴리아미드를 기어 펌프로 계량·수송하고, 방사 구금 (2)로부터 토출하고, 침니 등의 사조 냉각 장치 (3)에 의해 냉각풍을 불어 쬠으로써 사조를 실온까지 냉각시키고, 급유 장치 (4)에서 급유함과 동시에 집속하고, 제1 유체 교락 노즐 장치 (5)에서 교락하여 인취 롤러 (6), 연신 롤러 (7)을 통과시키고, 이 때 인취 롤러 (6)과 연신 롤러 (7)의 주속도의 비에 따라 연신한다. 또한, 사조를 연신 롤러 (7)에 의해 열 세팅하고, 와인더(권취 장치) (8)로 권취한다.

본 발명의 폴리아미드 섬유의 제조 방법에서는 구금 토출 선속도를 14 m/분 이상 30 m/분 이하로 하는 것이다. 여기서, 구금 토출 선속도란, 사조를 방출하는 구금 구멍에서의 중합체의 단위 시간당의 토출 부피를 구금 구멍 면적으로 나눈 값이고, 구금 구멍으로부터 토출된 실 형상 중합체의 배향의 정도를 좌우하는 파라미터이다. 이 구금 토출 선속도가 작으면, 인취 롤러 (6)에 의해 인취할 때, 구금 토출 선속도와 인취 롤러 (6)의 속도비가 커져, 인취 중의 필라멘트에 과대한 연신 장력이 걸리기 때문에 단사 끊김이 발생하여 안정 방지할 수 없다. 또한, 구금 토출 선속도가 너무 크면, 인취 롤러 (6)으로 인취하고, 계속 연신 롤러 (7)로 연신한 후의 섬유의 배향이 너무 진행되어, 흡습률이 작은 섬유가 된다.

또한, 인취 롤러 (6)에 의해 인취되는 사조의 인취 속도(m/분)와, 인취 롤러 (6)과 연신 롤러 (7)의 주속도비의 값인 연신 배율과의 곱이 3900 이상 4500이 되도록 방사 조건을 설정하는 것이다. 이 수치는 구금으로부터 토출된 중합체가, 구금 토출 선속도로부터 인취 롤러 (6)의 주속도까지, 또한 인취 롤러 (6)의 주속도로부터 연신 롤러 (7)의 주속도까지 연신되는 총 연신량을 나타내고 있고, 이 값이 너무 작으면 섬유의 배향도가 낮아, 흡습률이 너무 큰 섬유가 되어 방사유제나 공기 중의 수분을 너무 흡수하게 되어, 결과적으로 사조가 팽윤하여 안정 방사할 수 없다. 또한, 이 값이 너무 크면 섬유의 배향이 너무 진행되어, 흡습률이 작은 섬유가 된다.

또한, 급유 장치 (4)에 의해 부여되는 방사유제는 비함수계 유제인 것이 바람직하다. 비함수계 유제를 부여한 경우, 유제 부여 중에 수분이 폴리아미드 56에 흡수될 우려는 없기 때문에, 이른바 폴리아미드의 팽윤은 발생하지 않고, 따라서, 제사 중의 섬유 길이 변동도 없어, 안정 권취가 가능해진다.

본 발명의 폴리아미드 섬유는 인장 강도가 3.5 cN/dtex 이상인 것이 바람직하다. 섬유의 인장 강도를 3.5 cN/dtex 이상으로 함으로써, 폴리아미드 56 섬유 제품의 주된 용도인 이너웨어 등의 의료용 섬유 제품의 실용 강도를 실현할 수 있다. 더욱 바람직하게는 4.0 cN/dtex 이상이다.

본 발명의 폴리아미드 섬유는 신도가 35％ 이상인 것이 바람직하다. 섬유의 신도를 35％ 이상으로 함으로써, 제직, 제편, 가연과 같은 고차 공정에서의 공정 통과성이 양호해진다. 더욱 바람직하게는 40 내지 65％이다.

본 발명의 폴리아미드 섬유의 섬도로서는, 섬유 제품으로 가공했을 때의 두께 면에서 총 섬도 100 dtex 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60 dtex 이하이다. 단사 섬도로서는 섬유 제품로 가공했을 때의 부드러움 면에서 4.0 dtex 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.0 dtex 이하이다.

이상과 같이 하여 얻어지는 흡습성 섬유의 구조체로서는 상술한 것에 한정되지 않고, 필라멘트, 스테이플 중 어느 쪽이어도 무방하고, 용도에 따라 선택된다. 섬유 제품 형태로서는 직물, 편물, 부직포 등 목적에 따라 선택할 수 있고, 의료도 포함된다. 통상의 방법으로 제편직 후 가공되고, 봉제되어 이너웨어나 팬티 스타킹, 타이츠 등의 각종 의료용 제품으로 할 수 있다. 그 중에서도, 본 발명의 섬유 제품은 종래의 폴리아미드 섬유에서는 양립이 어려웠던 내열성과 흡수성을 겸비하는 점에서, 몰드 가공을 행하여 성형된 부분을 포함하는 섬유 제품인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 본 발명의 섬유 구조체는 브래지어의 컵, 팬티, 거들의 허리 또는 힙 부분 등의 오목부, 볼록부 또는 잘록부 등의 곡면을 형성하기 위해 몰드 가공한 이너웨어 또는 그와 같은 몰드 가공부를 갖는 이너웨어로서의 용도가 바람직하다.

몰드 가공은 몰드(금형)에 직포, 편포 또는 부직포 등의 섬유 제품을 끼워 넣고, 열 처리를 가하여 라운딩을 붙이는 가공이다. 열 처리 조건으로서는 몰드의 표면 온도로서 통상 160 내지 230℃이고, 170 내지 220℃가 바람직하고, 190 내지 200℃가 보다 바람직하다. 처리 시간으로서는 0.5 내지 3분이 바람직하다.

<실시예>

본 발명을 실시예에서 상세히 설명한다. 또한, 실시예 중의 측정 방법은 이하의 방법을 이용하였다.

[측정 방법]

A. 황산 상대 점도

시료 0.25 g을 농도 98 중량％의 황산 100 ml에 대하여 1 g이 되도록 용해시키고, 오스왈드형 점도계를 이용하여 25℃에서의 유하 시간(T1)을 측정하였다. 계속해서, 농도 98 중량％의 황산만의 유하 시간(T2)을 측정하였다. T2에 대한 T1의 비, 즉 T1/T2를 황산 상대 점도로 하였다.

B. 아미노 말단기 농도

시료 1 g을 50 mL의 페놀/에탄올 혼합 용액(페놀/에탄올=80/20)에, 30℃에서 진탕 용해시켜 용액으로 하고, 이 용액을 0.02N의 염산으로 중화 적정하여 소요된 0.02N 염산량을 구하였다. 또한, 상기 페놀/에탄올 혼합 용매(상기와 동량)만을 0.02N 염산으로 중화 적정하여 소요된 0.02N 염산의 양을 구한다. 그리고, 그 차이로부터 시료 1 g당의 아미노 말단기량을 구하였다.

C. 융점(Tm)

퍼킨 엘머사 제조 시차 주사형 열량계 DSC-7형을 이용하여, 시료 10 mg을 승온 속도 15℃/분으로 측정하여 얻은 시차 열량 곡선에서 흡열측에 극값을 나타내는 피크를 융해 피크라 판단하고, 극값을 제공하는 온도를 융점 Tm(℃)으로 하였다. 또한, 복수의 극값이 존재하는 경우에는 고온측의 극값을 융점으로 하였다.

D. 흡습성(ΔMR)

샘플을 칭량병에 1 내지 2 g 정도 계량하여 취하고, 110℃로 2시간 유지하여 건조시켜 중량을 측정하고(W_O), 다음으로 대상 물질을 20℃, 상대 습도 65％로 24시간 유지한 후 중량을 측정한다(W₆₅). 그리고, 이것을 30℃, 상대 습도 90％로 24시간 유지한 후 중량을 측정한다(W₉₀). 그리고, 다음 수학식에 따라 계산을 행한다.

E. 복굴절

닛본 고가꾸 고교(주) 제조 P0H형 편광 현미경을 이용하고, 광원으로서 백색광을 이용하여, 섬유로부터 취출한 2개의 단섬유의 레타데이션과 직경을 측정하고, 복굴절률을 측정하여 평균하여 구하였다.

F. 총 섬도, 단섬유 섬도

1 m/둘레의 검척기로 10 회전시켜, 10 턴의 루프상 릴을 5개 제조하여, 중량 측정용 시료로 한다. 또한, 마찬가지로 하여 10 턴의 루프상 릴을 제조하고, 이 릴의 실 단부끼리를 연결하여 풀어지지 않도록 한 루프상 릴을 5개 제조하여 시료 길이 측정용의 시료로 한다. 우선 총 10개의 시료를 25℃ RH55％의 환경 하, 무하중 상태에서 48시간 방치하여 조습하였다. 그 후 동일한 환경 하에서, 중량 측정용의 루프상 릴의 중량을 측정하여 평균값 A(g)를 구하였다. 다음으로 마찬가지로 동일한 환경 하에서 시료 길이 측정용 루프상 릴의 릴 길이를 측정하였다. 시료 길이 측정용의 루프상 릴을 후크에 걸고, 루프상 릴에 0.05 cN/dtex 상당의 하중을 걸어 릴 길이를 측정하였다. 하중을 결정할 때에는 시료의 겉보기 섬도(=A(g)×10,000/10)를 이용하였다. 릴 길이의 20배가 시료 길이가 되고, 5개의 시료 길이의 평균값 B(m)를 구하였다. 그리고 A를 B로 나눈 후, 10,000배함으로써 총 섬도를 구하였다. 단섬유 섬도는 상기 총 섬도를 필라멘트수로 나누어 구하였다.

G. 몰드 가공성

직경 15 cm로 도려낸 두께 2 cm의 고정구 2장 사이에 느슨함 없이, 릴렉스시킨 상태에서 신축성 섬유 제품을 고정하고, 표면 온도 200℃로 가열한 직경 10 cm의 반구상의 열철구를 섬유 제품에 압입하고, 깊이가 10 cm가 되도록 가압하여 60초 후 즉시 열철구를 빼낸다. 정형된 혹 형상부 표면 형태에 대하여, 가공 전후에서의 외관을 이하의 기준으로 평가한다.

양호: 거의 변화가 없음.

미흡: 표면이 거칠어져 상품으로서 부적당

H. 흡수성 스트레치 편지(編地)의 착용 평가

실시예 1 및 비교예 1, 비교예 5, 비교예 7의 실을 이용하여 각각 편지를 편성하고, 몸에 피트되도록 봉제한 T 셔츠의 샘플을 제작하고, 25℃×65％ RH의 실내에서 5명의 피험자가 이들 T 셔츠를 착용한 상태에서 시속 12 Km의 조깅 운동을 5분간 행한 후, 피험자의 자기 신고로 발한시의 끈적감을 다음의 평가 기준에 기초하여 비교 평가하였다.

우수: 끈적감 없이 촉감도 쾌적

양호: 끈적감 없음

보통: 끈적감 있지만, 참을 수 있음

미흡: 끈적감이 있어 불쾌.

또한, 착용시의 섬유 제품의 부드러움에 관한 입었을 때 기분에 대해서도 5명의 피험자가 자기 신고로 다음의 평가 기준에 기초하여 비교 평가하였다.

양호: 부드럽고, 입었을 때 기분이 좋음

미흡: 촉감이 딱딱하고, 빳빳함

I. 방사 안정성

후술하는 방사 조건으로 1 와인더당 2 패키지씩, 1시간 권취를 실시했을 때의 방사 실 끊김의 횟수로 방사 안정성을 평가하였다.

양호: 1회 이내

미흡: 2회 이상.

제조예 1(폴리아미드 56 수지의 제조)

1,5-디아미노펜탄 12.3 kg을 이온 교환수 30.0 kg 중에 용해시킨 수용액을, 빙욕에 침지하여 교반하고 있는 곳에, 17.7 kg의 아디프산((주)카크 제조)을 소량씩 첨가해 가고, 중화점 근방에서는 40℃의 수욕에서 가온하여 내온을 33℃로 하고, pH가 8.32인 1,5-디아미노펜탄과 아디프산의 등몰염의 50 중량％ 수용액 60.0 kg을 제조하였다. 이 수용액과 1,5-디아미노펜탄 86.4 g, 및 이산화티탄을 20％ 농도가 되도록 이온 교환수에 분산시킨 슬러리 28.2 g을, 더블 헬리컬 리본 날개를 갖는 교반기와 가열 매체 쟈켓을 장비한 내용적 80 L의 회분식 중합캔에 넣었다. 중합캔 내를 충분히 질소 치환한 후, 교반하면서 260℃에서 가온을 개시하였다. 캔내 압력이 0.2 MPa(게이지압)에 도달한 시점부터 농축을 개시하고, 중합캔 내압을 일정하게 유지하도록 방압 밸브의 개방도를 조정하였다. 유출수량이 24.7 kg이 되면 방압 밸브를 폐지하고, 가열 온도를 285℃로 변경하였다. 캔 내 압력이 1.7 MPa(게이지압)에 도달한 후, 캔 내 압력을 유지하였다. 내온이 255℃에 도달한 시점부터 50분에 걸쳐 서서히 대기압까지 방압하고, 그 후 질소 가스를 5 L/분 유통시켜 15분간 캔 내를 블로우하였다. 그 후 캔 내에 0.4 MPa(게이지압)의 질소압을 걸고, 수욕 중에 토출한 중합체를 스트랜드 커터로 펠렛타이즈하였다. 얻어진 폴리아미드 56 수지의 황산 상대 점도는 2.54이고, 아미노 말단기량은 2.77×10^-5 mol/g이었다. 시차 주사 열량계로 측정한 Tm은 254℃였다.

제조예 2(폴리아미드 66 수지의 제조)

헥사메틸렌디암모늄아디페이트(로디아(Rhodia)사 제조) 30.0 kg을 이온 교환수 30.0 kg 중에 용해시킨 수용액과, 아디프산((주)카크 제조) 140.4 g, 및 이산화티탄을 20％ 농도가 되도록 이온 교환수에 분산시킨 슬러리 28.5 g을, 더블 헬리컬 리본 날개를 갖는 교반기와 가열 매체 쟈켓을 장비한 내용적 80 L의 회분식 중합캔에 넣었다. 중합캔 내를 충분히 질소 치환한 후, 교반하면서 260℃에서 가온을 개시하였다. 캔내 압력이 0.2 MPa(게이지압)에 도달한 시점부터 농축을 개시하고, 중합캔 내압을 일정하게 유지하도록 방압 밸브의 개방도를 조정하였다. 유출수량이 24.7 kg이 되면 방압 밸브를 폐지하고, 가열 온도를 295℃로 변경하였다. 캔내 압력이 1.7 MPa(게이지압)에 도달한 후, 캔내 압력을 유지하였다. 내온이 255℃에 도달한 시점부터 50분에 걸쳐 서서히 대기압까지 방압하고, 그 후 질소 가스를 5 L/분 유통시켜 10분간 캔 내를 블로우하였다. 그 후 캔 내에 0.4 MPa(게이지압)의 질소압을 걸고, 수욕 중에 토출한 중합체를 스트랜드 커터로 펠렛타이즈하였다. 얻어진 폴리아미드 66 수지의 황산 상대 점도는 2.52이고, 아미노 말단기량은 2.88×10^-5 mol/g이었다. 시차 주사 열량계로 측정한 Tm은 262℃였다.

제조예 3(폴리아미드 6 수지의 제조)

수분을 1 중량％ 포함하는 ε 카프로락탐을 30 kg/hr의 양으로 연속적으로, 온도계를 구비한 부피 0.2 m³의 제1 중합 반응기에 공급하고, 가열 온도를 270℃로 설정하여 중합을 행하였다. 제1 중합 반응기 하부로부터, 공급량에 대응하는 중합 중간체를 배출하고, 응축기와 온도계를 구비한 부피 0.08 m³인 제2 중합 반응기에 공급하였다. 제2 중합 반응기의 가열 온도를 250℃로 설정하여, 상압 하에서 연속 중합을 행하고, 중합 반응 생성물인 폴리카프라미드의 배출을 개시하였다. 제1 중합 반응기의 용량의 1.5배의 ε-카프로락탐을 공급한 시점부터 펠렛타이즈화하여 폴리카프라미드계 제사 재료를 얻었다.

얻어진 폴리카프라미드계 제사 재료는 95℃의 열수에 의해 16시간 처리하여 저분자량 성분을 제거하였다. 얻어진 폴리아미드 6 수지의 황산 상대 점도는 2.60이고, 아미노 말단기량은 5.10×10^-5 mol/g이었다. 시차 주사 열량계로 측정한 Tm은 230℃였다.

[실시예 1]

도 1에 도시한 직접 방사 연신 장치를 이용하여, 용융 방사, 연신, 열 처리를 연속적으로 실시하여 폴리아미드 56 섬유를 얻었다.

우선, 제조예 1에서 얻은 폴리아미드 56 수지를 수분율 0.11％가 되도록 조습하고, 방사기에 투입하였다. 그리고, 290℃에서 용융하고, 중합체 배관을 통과시켜 방사 구금 (2)에 유도함에 있어서, 기어 펌프 (1)로 중합체를 계량, 배출하고, 290℃로 설정된 방사 구금 (2)에 유도하고, 토출 구멍 직경 0.25 mm, 구멍 길이 0.5 mm의 둥근 구멍을 24홀 갖는 방사 구금 (2)으로부터 방출하였다.

이 때, 얻어지는 폴리아미드 56 섬유의 총 섬도가 78 dtex가 되도록 기어 펌프 (1)의 회전수를 선정하여 31.2 g/분의 토출량으로 하였다. 그리고, 사조 냉각 장치 (3)에서 사조를 냉각 고화하고, 급유 장치 (4)에 의해 비함수 유제를 급유한 후, 제1 유체 교락 노즐 장치 (5)에서 교락을 부여하고, 제1 롤인 인취 롤러 (6)의 주속도를 2,066 m/분, 제2 롤인 연신 롤러 (7)의 주속도를 4,123 m/분, 권취 속도를 4,000 m/분으로 권취하여 치즈상 패키지를 얻었다. 이상과 동일하게 하여 방사, 연신, 열 처리를 1 단계로 실시한 78 dtex 24 필라멘트의 폴리아미드 56 섬유를 얻었다. 얻어진 섬유의 물성을 표 1에 나타낸다. 또한, 얻어진 섬유로부터 트리코트 편지를 편성하여, 몰드 가공 평가를 실시하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 2]

기어 펌프 (1)의 토출량을 34.1 g/분, 제1 롤 주속도를 4,250 m/분, 제2 롤 주속도를 4,463 m/분, 권취 속도를 4,400 m/분으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 78 dtex 24 필라멘트의 폴리아미드 56 섬유를 얻었다. 얻어진 섬유의 물성을 표 1에 나타낸다. 또한, 얻어진 섬유로부터 트리코트 편지를 편성하여, 몰드 가공 평가를 실시하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 3]

방사 구금을 토출 구멍 직경 0.20 mm, 구멍 길이 0.4 mm의 둥근 구멍을 68 홀 갖는 방사 구금으로 하여 기어 펌프 (1)의 토출량을 30.42 g/분, 제1 롤 주속도를 3,600 m/분, 제2 롤 주속도를 3,960 m/분, 권취 속도를 3,900 m/분으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 78 dtex 68 필라멘트의 폴리아미드 56 섬유를 얻었다. 얻어진 섬유의 물성을 표 1에 나타낸다. 또한, 얻어진 섬유로부터 트리코트 편지를 편성하여, 몰드 가공 평가를 실시하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교예 1]

기어 펌프 (1)의 토출량을 30.9 g/분, 방사 구금을 φ0.30, 구멍 길이 0.6 mm의 둥근 구멍 13 홀로 하고, 제1 롤 주속도를 1,500 m/분, 제2 롤 주속도를 4,440 m/분, 권취 속도를 4,050 m/분으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 78 dtex 13 필라멘트의 폴리아미드 56 섬유를 얻었다. 얻어진 섬유의 물성을 표 1에 나타낸다. 또한, 얻어진 섬유로부터 트리코트 편지를 편성하여, 몰드 가공 평가를 실시하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교예 2]

기어 펌프 (1)의 토출량을 35.1 g/분, 제1 롤 주속도를 4,400 m/분, 제2 롤 주속도를 4,600 m/분, 권취 속도를 4,550 m/분으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 78 dtex 24 필라멘트의 폴리아미드 56 섬유를 얻었다. 얻어진 섬유의 물성을 표 1에 나타낸다.

[비교예 3]

기어 펌프 (1)의 토출량을 28.9 g/분, 제1 롤 주속도를 2,000 m/분, 제2 롤 주속도를 3,730 m/분, 권취 속도를 3,700 m/분으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 용융 방사했지만, 방사 실끊김이 다발하여 안정 방사할 수 없었다.

[비교예 4]

방사 구금을 φ0.40, 구멍 길이 0.8 mm의 둥근 구멍 24 홀을 갖는 방사 구금으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 용융 방사했지만, 방사 실끊김이 다발하여 안정 방사할 수 없었다.

[비교예 5]

폴리아미드 56 수지 대신에 제조예 2에서 제조한 폴리아미드 66 수지를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 66 섬유를 얻었다. 얻어진 섬유의 물성을 표 1에 나타낸다. 또한, 얻어진 섬유로부터 트리코트 편지를 편성하여, 몰드 가공 평가를 실시하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교예 6]

폴리아미드 56 수지 대신에 제조예 2에서 제조한 폴리아미드 66 수지에 폴리비닐피롤리돈을 5 중량％ 블렌드한 혼합 수지를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 용융 방사했지만, 방사 실끊김이 다발하여 안정 방사할 수 없었다.

[비교예 7]

폴리아미드 56 수지 대신에 제조예 3에서 제조한 폴리아미드 6 수지에 폴리비닐피롤리돈을 5 중량％ 블렌드한 혼합 수지를 이용하고, 용융 온도, 구금 온도를 260℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 6 섬유를 얻었다. 얻어진 섬유의 물성을 표 1에 나타낸다. 또한, 얻어진 섬유로부터 트리코트 편지를 편성하여, 몰드 가공 평가를 실시하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

1: 기어 펌프
2: 방사 구금
3: 사조 냉각 장치
4: 급유 장치
5: 제1 유체 교락 노즐 장치
6: 인취 롤러
7: 연신 롤러
8: 와인더
<산업상 이용 가능성>
본 발명에 의해 강도, 내약품성, 내열성과 같은 폴리아미드의 특성을 손상시키지 않고, 높은 흡습률을 갖는 부가 가치가 높은 흡습성 합성 섬유를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명의 흡습성 합성 섬유는 의료 용도, 특히 이너웨어, 스포츠웨어 등의 용도에 적합하다.

Claims

폴리아미드 56 수지를 포함하는 섬유이며, ΔMR이 3.0％ 이상이고, 섬유의 복굴절이 30×10^-3 이상 40×10^-3 이하인 흡습성 섬유.
구금으로부터 토출된 폴리아미드 56 섬유를 냉각풍으로 냉각 고화시킨 후, 방사용 유제를 부착시켜, 연신한 후, 권취하는, 직접 방사 연신법에 의한 폴리아미드 56 섬유의 제조 방법이며, 다음의 (1) 내지 (2)의 조건을 만족시키는 흡습성 섬유의 제조 방법.
(1) 구금 토출 선속도가 14 m/분 이상 30 m/분 이하
(2) 인취 속도와 연신 배율의 곱이 3900 m/분 이상 4500 m/분 이하
제1항에 기재된 흡습성 섬유를 이용하여 이루어지는 섬유 제품.
제1항에 기재된 흡습성 섬유를 이용하여 이루어지는 섬유 제품이며, 몰드 가공을 행하여 성형된 부분을 포함하는 섬유 제품.
제3항 또는 제4항에 기재된 섬유 제품을 포함하는 섬유 구조체.
제5항에 있어서, 섬유 구조체가 이너웨어인 섬유 구조체.
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