KR0131837B1 - 인조모발용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인조모발용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 통상의 폴리에스테르 중합체(A)를 심성분으로 하고, 유기술폰산 금속염을 첨가하여 폴리에스테르를 중합하는 과정에서 하기 일반식(I)로 표현되는 화합물을 첨가하여 제조한 폴리에스테르 공중합체(B)와 폴리에스테르 중합체(A)를 용융·혼합하여 제조한 혼합 폴리에스테르 중합체(C)를 초성분으로 하여 복합 방사후 알칼리 가공하여 천연 모발과 같은 흡수성, 심색도, 소광효과 등의 성질을 부여함으로서 부분가발, 패션가발 또는 전체가발용의 원사로 사용할 수 있는 폴리에스테르 복합섬유에 관한 것이다.

여기에서, R'는 수소원자 혹은 에스테르 형성성 유도체이고, R''는 3가의 방향족 탄화수소 혹은 3가의 지방족 탄화수소기이다.

Description

인조모발용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법

본 발명은 인조모발용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 통상의 폴리에스테르 중합체(A)를 심성분으로 하고, 유기술폰산 금속염을 첨가하여 폴리에스테르를 중합하는 과정에서 하기 일반식(I)로 표현되는 화합물을 첨가하여 제조한 폴리에스테르 공중합체(B)와 폴리에스테르 중합체(A)를 용융·혼합하여 제조한 혼합 폴리에스테르 중합체(C)를 초성분으로 하여 복합 방사후 알칼리 가공하여 천연 모발과 같은 흡수성, 심색도, 소광효과 등의 성질을 부여함으로서 부분가발, 패션가발 또는 전체가발용의 원사로 사용할 수 있는 폴리에스테르 복합섬유에 관한 것이다.

여기에서, R'는 수소원자 혹은 에스테르 형성성 유도체이고, R''는 3가의 방향족 탄화수소 혹은 3가의 지방족 탄화수소기이다.

인조모발용 소재는 적절한 기계적 물성과 더불어 다음과 같은 몇가지 특성이 요구된다. 입욕, 사우나, 태양광 등에 노출시 인위적으로 부여한 커얼, 웨이브 등이 흐트러져 가발부분이 전혀 다른 외관을 나타내기 때문에 열세팅성과 형태내구성이 요구되고, 빗이나 드라이어를 사용하여 외형 연출시에 정전기 발생과 역모현상 등을 방지하기 위해 적절한 드래이프성과 흡습성이 요구되며, 또한 천연모발에 가까운 색도등의 다양한 특성이 요구되고 있다.

종래의 인조모발용 소재로 폴리염화비닐계 고분자를 이용한 것은 섬유의 강도가 낮고, 웨이브 처리후 정모작업시 섬유의 엉킴, 끊어짐이 발생하는 등의 취약한 물성과 원착에 의한 색상부여시에 색상표현의 제한 및 섬유표면의 광반사에성을 지니며, 심부의 폴리에스테르 성분에 의한 열적 내구성, 형태안정성 등을 유지할 수 있는 인조모발용 폴리에스테르계 복합섬유를 제조하였다.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 폴리에스테르 복합섬유는 통상의 폴리에스테르 중합체(A)를 심성분으로 하고, 유기술폰산 금속염을 첨가하여 폴리에스테르를 중합하는 과정에 하기 일반식 (I)로 표현되는 화합물을 첨가하여 제조한 폴리에스테르 공중합체(B)와 통상의 폴리에스테르 중합체(A)를 용융·혼합하여 제조한 혼합 폴리에스테르 중합체(C)를 초성분으로 하여 복합 방사후 알칼리 가공하여 제조하였다.

여기에서, R'는 수소원자 혹은 에스테르 형성성 유도체이고, R''는 3가의 방향족 탄화수소 혹은 3가의 지방족 탄화수소기이다.

본 발명의 폴리에스테르 중합체(A)는 1개 이상의 방향족 디카르본산 또는 이의 에스테르 형성성 유도체로 구성되는 산성분과 2∼6개의 탄소원자를 갖는 1개 이상의 알킬렌글리콜 또는 이의 에스테르 형성체로 구성되는 통상의 폴리에스테르 공중합체이다.

상기 일반식(I) 화합물의 예로는 프탈릭안하이드라이드, 트리메틸리틱안하이드라이드 등이 있다. 이때 사용량은 폴리에스테르 공중합체(B)에 대해 0.01∼5중량%가 적당하였고, 만일 그 사용량이 0.01중량% 미만이면 폴리에스테르 공중합체(B)의 만족할만한 고유점도를 얻을 수 없었으며, 5중량% 초과이면 섬유형성성 및 물성이 저하되었다.

또한, 본 발명에서 사용되는 유기술폰산 금속염으로는 소듐 3,5-디(카보메톡시)벤젠술포네이트, 포타슘 3,5-디(카보메톡시)벤젠술포네이트, 소듐 1,5-디(카보메톡시)나프탈렌 3-술포네이트 등이 있다.

유기술폰산 금속염을 공중합한 공중합 폴리에스테르(B)는 복합섬유가 알칼리 수용액에 의해 표면용출 처리시에 섬유표면에 생성되는 미세공 오목부의 크기, 분포, 모양 등에 영향을 미치게 된다. 또한, 혼합 폴리에스테르중합체(C) 제조시 사용된 폴리에스테르 중합체(A)와 폴리에스테르 공중합체(B)의 고유점도 차이가 적을수록 제조된 섬유물성이 양호하며 또한 흡습성, 소광효과, 심색도 등의 효과도 좋다.

본 발명에서 사용되는 방사구금 장치는 통상의 심초형 복합방사구금을 사용하였으며, 노즐은 공경 Φ0.5mm, 공수는 12인 것을 사용하였다.

폴리에스테르 복합섬유는 초부의 면적이 섬유단면에 대해 15∼40% 비율을 갖도록 방사하였으며, 만일 초부의 비가 15% 미만인 경우에는 심부의 지지에 의한 섬유물성 등은 우수하나 흡습성과 심색도 등의 기능이 부족하며, 40% 초과인 경우 섬유의 물성이 저하되었다.

천연모발의 굵기가 50∼90 마이크로 정도의 분포임을 고려하여 인조모발용 복합섬유를 천연모발과 같은 섬도인 30∼80 데니어로 제조하였다. 그러나, 섬유의 냉각, 연신, 권취 등의 일반적인 공냉식 제사방법으로는 작업성이 불량하며 요구물성 등을 충족시킬 수 없기 때문에 본 발명에서는 모노필라멘트용 수냉식 제사방법을 사용하였다.

즉, 섬유가 노즐공으로부터 토출된 후 일정한 거리를 두고 구금하부에 설치되어 있는 수온 약 80℃인 수냉욕을 통과시킴에 의해 균일하게 냉각되고, 이후 고온의 증기에 의해 가열되는 예열부를 거쳐 2단 연신하여 만족할만한 물성을 갖는 섬유로 제조할 수 있었다.

상기와 같이 제조된 인조모발용 폴리에스테르 모노필라멘트는 알칼리계 화합물로 가공 처리함으로써 섬유의 표면에 축방향으로 랜덤 배열 분포한 01.∼0.5마이크로, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.2 마이크로 크기의 직경을 갖는 미세공이 형성된다. 만일, 표면미세공의 크기가 0.1마이크로 미만이면 천연모발에 가까운 소광효과가 미약하고, 0.5마이크로 초과이면 천연모발에 가까운 광택을 얻을 수 없다.

알칼리계 화합물은 수산화 나트륨, 수산화칼륨 등을 사용할 수 있으며, 처리용액의 농도 및 처리시간 등은 섬유의 제조조건에 따라 다르다. 통상적인 알칼리 감량은 섬유중량의 5∼30중량% 범위에서 실시한다.

다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하는 것이지만 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

[실시예 1]

폴리에스테르 공중합체(B)를 중합함에 있어서 테레프탈산 246부, 에틸렌글리콜 165부, 소듐 3,5-디(카보메톡시)벤젠술포네이트 44부, 트리메틸리틱 안하이드라이드 5.7부, 초산나트륨 0.18부, 초산아연 0.02부를 투입하여 에스테르 교환반응 후 이론양의 물을 유리한 후 중합촉매 삼산화안티몬 0.1부를 혼합투입하여 중축합을 행하였다. 중축합은 280℃ 고진공하에서 약 120분간 중합하였으며, 최종압력은 0.2mmHg이었다. 이때 공중합체(B)의 고유점도는 0.56 융점은 205℃ 이었다.

이러한 공중합체를 고유점도 0.6의 통상의 폴리에스테르 중합체(A)와 펠렛상에서 브이형 믹서를 이용하여 혼합중량비 20:80으로 혼합한 후 140℃ 에서 5시간 이상 건조하여 혼합중합체(C)로 사용하였다.

섬유의 방사는 심초형 복합방사 구금을 사용하여 행하였으며, 방사온도는 280℃ 이고 사용노즐은 공경 0.5ψ, 공수 12의 것을 사용하였다. 심성분으로는 고유정도 0.6의 통상의 폴리에스테르 중합체(A)로 사용하고, 초성분으로는 상기 방법으로 얻어진 혼합중합체(C)를 사용하였다. 심초성분의 복합비는 70/30(심/초)으로 하였으며, 수냉욕조의 온도는 75∼80℃ 로 조절하고, 연신비는 작업 가능한 연신비(3.80)로 하여 섬유 각각을 별도로 권취하여 섬도 60 데니어인 심초형 복합 모노 필라멘트를 얻었다.

모노필라멘트의 표면 미세공의 형성을 위하여 1.0%의 수산화나트륨 수용액의 비점 온도에서 약 15분간 알카리 감량한 후 건조하여 현미경으로 관찰한 결과, 섬유축 방향으로 섬유표면에 평균 0.15마이크로의 직경을 갖는 미세공 생성분포를 확인할 수 있었으며, 인조모발용으로써의 염색후 염색도 및 표면광택은 통상의 염색가공 조건에서 염색처리후 육안으로 판정하였다. 복합방사하여 제조한 모노필라멘트의 감량전후의 물성 및 성능평가 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

실시예 1의 폴리에스테르 공중합체(B) 합성조건에 있어서, 트리메틸리틱 안하이드라이드 대신 프탈릭 안하이드라이드 11.2부를 첨가한 것을 제외하고는 동일하게 실사하였으며, 공중합체의 고유점도는 0.58이었다.

이하, 실시예 1과 동일한 방법으로 섬도 50데니어의 모노필라멘트를 제조하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 3∼4]

실시예 1의 폴리에스테르 공중합체 합성조건에 있어 트리메틸리틱 안하이드라이드 대신 프탈릭 안하이드라이드를 각각 6.8부, 10.4부를 첨가한 것을 제외하고는 동일하게 조작하였으며, 공중합체의 고유점도는 0.55, 0.57이었다.

이하, 실시예 1과 동일한 방법으로 섬도 40데니어의 모노필라멘트를 제조하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 5∼6]

실시예 1에 있어서, 복합방사시 심초성분의 복합비율을 각각 80/20과 60/40으로 하여 방사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 실시하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

실시예 1의 공중합체(B) 중합조건에 있어서, 트리메틸리틱 안하이드라이드를 투입하지 않고 실시예 1과 동일하게 중합하였으며, 공중합체의 고유점도는 0.41이었다. 이하, 실시예 1과 동일한 방법으로 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

실시예 1에 있어서, 복합방사시 심초성분의 복합비율을 각각 50/50과 90/10으로 하여 방사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 실시하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

단, 염색도 및 표면광택은 육안으로 천연모발과 비교하여 유사할수록 양호(○), 보통(△), 불량(×)으로 판정하였으며, 종합평가에 있어서는 섬유의 물성, 표면효과 등을 종합적으로 고려하여 양호(○), 보통(△), 불량(×)으로 평가하였다.

상기 표 1에서와 같이 본 발명의 효과는 알칼리 감량전후의 모노필라멘트의 강도(섬유물성)와 표면미세공의 평균직경에 의해 알아볼 수 있다. 비교에에 있어서, 감량전후의 강도저하가 심할 뿐만아니라 표면미세공의 평균직경이 나무 작거나 크기 때문에 염색성 및 표면광택 등의 효과가 부적절하게 나타난다. 즉, 비교예 1의 경우 감량후 물성저하가 크게 나타났으며, 비고예 3의 경우 표면미세공의 평균직경이 작기 때문에 표면장력이 불량하여 소광효과가 미미하게 나타났고, 또한 평균직경이 너무 큰 경우에는 천연모발에 가까운 광택을 얻을 수 없었다.

Claims (3)

1. 통상의 폴리에스테르 중합체(A)를 심성분으로 하고, 유기술폰산 금속염을 첨가하여 폴리에스테르를 중합하는 과정에 일반식(I)로 표현되는 화합물을 첨가하여 제조한 폴리에스테르 통상의 공중합체(B)와 폴리에스테르 중합체(A)를 용융·혼합하여 제조한 혼합 폴리에스테르 중합체(C)를 초성분으로 하여 복합 방사후 알칼리 가공함을 특징으로 하는 인조모발용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.

   여기에서, R'는 수소원자 혹은 에세테르 형성성 유도체이고, R''는 3가의 방향족 탄화수소 혹은 3가의 지방족 탄화수소기이다.
2. 제1항에 있어서, 상기 일반식(I)의 사용량은 폴리에스테르 공중합체(B)에 대해 0.01∼5중량%임을 특징으로 하는 인조모발용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 복합섬유 방사시 초부의 면적이 섬유단면에 대해 15∼40%의 비율을 갖도록 방사함을 특징으로 하는 인조모발용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.