KR20100116830A - 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법 - Google Patents

카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카치온(cation) 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ε-카프로락탐과 5-SSIPA(sodiosulfo isophthalic acid) 중합체에 염료 또는 안료를 블렌딩하여 고속 방사함으로써 견뢰도 및 보형성이 우수한 폴리아미드 섬유를 제조하는 방법 및 본 발명의 방법에 의하여 제조된 폴리아미드 섬유를 포함하는 직물의 제조방법에 관한 것이다
염색견뢰도, 보형성, 심색성, 이형성, 카치온 가염형 섬유, 폴리아미드, 카프로락탐.

Description

카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING CATION DYEABLE POLYAMIDE YARN}
본 발명은 카치온(cation) 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ε-카프로락탐과 5-SSIPA(sodiosulfo isophthalic acid) 중합체에 염료 또는 안료를 블렌딩하여 고속 방사함으로써 견뢰도 및 보형성이 우수한 폴리아미드 섬유를 제조하는 방법 및 본 발명의 방법에 의하여 제조된 폴리아미드 섬유를 포함하는 직물의 제조방법에 관한 것이다.
종래 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법으로는, 일본 공개특허 제2001-200054호에 개시된 바와 같이 술폰산나트륨염 등 카치온 가염형 관능기를 포함하는 화학물질을 중합단계에서 나이론 6의 주원료인 ε-카프로락탐과 반응시켜 카치온 가염형 고분자 중합물을 제조하고 이를 용융, 고속 방사하여 카치온 염료에 의하여 염색이 가능한 폴리아미드 섬유를 제조하는 방법이 알려져 있다.
그러나 이러한 방법으로 제조되는 카치온 가염형의 폴리아미드 섬유는 중농 색 이상의 고발색성을 띠도록 제조하기가 어려우며, 특히 단사섬도가 0.1~2.0데니어급 원사를 제조하는 경우에는 염색견뢰도 측면에서 더욱 불리하다.
한편, 심색성 및 염색견뢰도를 개선하기 위하여 나트륨술폰산염의 첨가량을 증가시켜 카치온 염착좌의 수를 증가시키는 경우에는 방사공정성 저하 및 강도, 신도 등 섬유의 기계적 물성 측면에서의 저하를 야기시킬 수 있다. 따라서 이러한 공정으로 제조된 카치온 가염형 폴리아미드는 카페트 등 비의류용 소재에서 다색성 구현을 위해 일반적인 폴리아미드계 폴리머를 용융방사하여 제조된 나이론 소재등과 혼섬하여 사용되는 등의 제한된 용도로만 사용되어 왔다.
또한, 직물을 제조함에 있어 드레이프성 또는 보형기능성을 높이기 위하여 일반 폴리에스터 섬유 대비 장쇄의 길이가 긴 폴리프로필렌테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트 폴리머를 용융방사하여 원사를 제조한 후 직물을 구성하는 경위사로 적용하는 예가 알려져 있다. 그러나, 이 경우에는 고압하에서 염색해야 하며, 밝은 색상 구현이 어렵고 균일성 있는 보형기능의 발현이 어렵다는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 중색 이상의 심색에서도 견뢰도가 우수하며 드레이프성 및 보형성이 우수한 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 본 발명의 제조방법에 의하여 제조되는 카치온 가염형 폴리아미드 섬유를 포함함으로써 카치온 가염성에 의해 이색성을 발휘함과 동시에 중색 이상의 심색에서도 높은 염색 견뢰효과를 가지며 동시에 드레이프성 및 보형성능이 우수한 직물의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, ε-카프로락탐 100 중량부에 대하여 5-SSIPA 0.5~3.0 중량부를 첨가하여 중합체를 중합하는 단계 및 상기 중합체 100중량부에 대하여 염료 또는 안료를 0.5~2.0중량부 블렌딩하여 고속 방사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법은, 방사 속도가 4000 m/min. 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 따른 상기 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법은, 단사섬도가 0.5-2.0데니어인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은, 상기 본 발명에 따른 제조방법에 의하여 제조된 카치온 가염형 폴리아미드 섬유를 직물의 경사, 또는 위사, 또는 경위사로 적용하여 직물을 제직한 후, 80~98℃ 범위에서 카치온 염료로 염색하고, 100~140℃ 범위에서 열처리하여 건조시키는 직물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법에 의하여 제조된 카치온 가염형 폴리아미드 섬유 및 이를 포함하는 직물은, 소량의 카치온 염료로도 고발색성을 발현함과 동시에 우수한 습윤견뢰도를 갖으며 드레이프성 및 보형성능면에서도 종래의 나이론직물 및 폴리프로필렌테레프탈레이트 직물에 비하여 우수한 성능을 보인다.
또한 본 발명에 따른 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법은, 폴리아미드 중합물을 방사속도 4,000m/min이상의 고속으로 용융방사함에 있어서 사절이나 곡사를 발생시키지 않고 방사작업성이 양호하게 제조할 수 있으며, 제조된 카치온 가염형 폴리아미드 섬유는 단면균일성이 양호한 효과가 있다.
이하에서 실시예 등을 참고하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 다만 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 목적일 뿐, 본 발명이 여기에 제한 되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법은, ε-카프로락탐 100 중량부에 대하여 5-SSIPA (sodiosulfo isophthalic acid) 0.5~3.0 중량부를 첨가하여 중합체를 중합하는 단계 및 상기 중합체 100중량부에 대하여 염료 또는 안료를 0.5~2.0중량부 블렌딩하여 고속 방사하는 단계를 포함한다.
즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 제조방법은 카치온 가염형 폴리아미드 중합물을 제조함에 있어 술폰산나트륨염을 함유한 5-SSIPA를 ε -카프로락탐의 중량 대비 0.5~3.0중량부가 되도록 첨가하여 카치온 가염형 중합물을 제조하고, 이를 방사속도 4,000m/min이상의 고속으로 용융 방사함에 있어서 상기 카치온 가염형 폴리아미드 중합물의 중량대비0.5~2.0중량부의 염료 또는 안료를 첨가하여 방사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 더욱 구체적으로 설명하면, 직접방사법으로 단사섬도가 0.1 ~ 2.0데니어인 이염성 나일론 극세 제균섬유를 제조함에 있어서, 중합물의 구성은 ε-카프로락탐 100 중량부에 대하여 5-SSIPA 0.5 ~ 3.0중량부의 조성으로 이루어진다.
이때, 5-SSIPA의 함량이 0.5중량부 미만이면 카치온 가염성능이 발현되지 못하며, 3.0 중량부 이상이면 방사작업성의 저하 및 염색견뢰도 저하의 문제가 발생되며 초기탄성률의 저하와 함께 원단제조시 적절하지 못한 굽힘 회복성이 나타나게 된다.
이어서, 상기와 같이 제조된 이염성 폴리아미드 중합물 100 중량부에 대하여 0.5~2.0중량부의 안료 또는 염료를 첨가하여 블렌딩하고, 건조한 후 압출기를 통하여 압출함으로써 섬유를 제조한다. 이때, 안료 또는 염료의 투입량이 2.0 중량부 이상일 경우는 방사작업시 사절의 증가와 함께 기계적 물성의 저하가 야기되며, 0.5 중량부 미만의 경우는 심색효과 및 견뢰도 향상효과를 기대하기 힘들다. 본 발명의 제조방법에 있어서 상기 안료 또는 염료로는 카본블랙 등 당업계에서 사용되는 공지의 안료 또는 염료를 제한없이 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법에서, 방사속도는 4,000m/min이상으로 하는 것이 좋으며, 필요에 따라서 연신 및 열처리를 한 후 권취하는 것도 좋다.
이상과 같은 방법에 의하여 제조된 카치온 가염형 폴리아미드 섬유는 적은 양의 카치온염료를 사용하여도 심색발현이 가능함과 동시에 우수한 견뢰도를 발현하며 우수한 드레이프성 및 보형성을 갖게 된다.
본 발명의 또 다른 양상은, 상기 본 발명에 따른 제조방법에 의하여 제조된 카치온 가염형 폴리아미드 섬유를 직물의 경사, 또는 위사, 또는 경위사로 적용하여 직물을 제직한 후, 80~98℃ 범위에서 카치온 염료로 염색하고, 100~140℃ 범위에서 열처리하여 건조시키는 직물의 제조방법에 관한 것이다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 전술한 바와 같이 ε-카프로락탐 100 중량부에 대하여 5-SSIPA 0.5 ~ 3.0중량부를 첨가하여 카치온 가염형 폴리아미드 중합체를 제조후, 상기 중합체100 중량부에 대하여0.5~2.0 중량부의 카본블랙을 첨가하 여 통상의 용융방사법으로 원사를 제조한다.
즉, 안료를 함유시킨 카치온 가염형 폴리아미드 중합물을 용융 압출시키고 냉각, 고화 후 유제를 부여한 후 필요에 따라 고압공기에 의해 교락을 부여하면서 권취하여 0.5~2.0데니어의 의료용 폴리아미드 원사를 제조한다.
이어서, 드레이프성 및 보형성능이 우수한 직물의 제조를 위하여 상기와 같은 공정으로 제조된 폴리아미드 원사에 꼬임을 부여하여 위사 또는 경사 또는 경위사 모두로 적용하여 직물을 제조한다. 이어서 상기와 같이 제조된 직물을 80~98℃의 염욕하에서 카치온 염료로 염색한후 100~140℃의 온도에서 열처리하여 세팅하면 드레이프성 및 보형성능이 우수한 카치온 가염형 직물을 제조하게 된다.
방사공정 중 유제의 부여는 1회 또는 2회 이상으로 실시하는데, 첫 번째 유제 부여는 고속방사에 의해 수반된 기류의 영향을 줄이기 위하여 계량급유방식으로 하는 것이 바람직하며, 2번째 이상에서는 로울러 급유방식으로 하는 것이 좋다.
실시예 1
5-SSIPA의 함량을 ε-카프로락탐 100 중량부에 대하여 3 중량부로 하여 카치온 가염형 폴리아미드 중합물을 제조하고 칩을 건조한 후, 카본블랙의 농도가 카치온 가염형 폴리아미드 중합물 100 중량부에 대하여 2 중량부가 되도록 블렌딩하였다. 이어서 상기 블렌딩을 압출용융후 직접방사법으로 섬도70데니어, 필라멘트수 68인 (단사섬도: 1.0데니어) 폴리아미드 섬유를 제조하였다. 방사공정에서 냉각풍의 속도는 0.5m/s로 하고, 방사구금 하부 100cm에서 필라멘트를 집속하고, 방사온 도는 265℃, 방사속도는 4,800m/min으로 하여 사를 제조하였다.
이어서, 상기 공정으로 제조된 원사에 500TM의 꼬임을 부여하여 연사한 후, 폴리아미드70데니어 34필라멘트의 경사에 위사로 적용하여 제직하였다. 이어서, 90 ℃의 온도에서 30분간 0.5%의 Rifa cationic Black 2GH(이화염료 社)를 투입하여 염색한후, 140℃에서 건조후 견뢰도 및 심색성을 평가하고 관능평가에 의해 직물의 보형성을 평가하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 2
중합물 제조시 ε-카프로락탐 100 중량부에 대하여 0.5 중량부의 5-SSIPA를 첨가하여 중합물을 제조하고, 상기 중합물 100 중량부에 대하여 0.5 중량부의 카본블랙을 첨가 블렌딩한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 사를 제조하고 제균성 및 방사작업성을 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 1
카치온 가염형 중합물을 사용하여 방사시 카본블랙 등의 염료나 안료를 블렌딩하지 않고 제사, 제직, 염가공을 진행한 후 견뢰도 및 보형성능을 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 염가공시 카치온 염료의 농도는 섬유 100 중량부에 대하여 2.0 중량부로 하였다.
비교예 2
염가공시 카치온 염료의 농도를 섬유 100 중량부에 대하여 4.0 중량부로 한 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 진행후 견뢰도 및 직물의 보형성능을 평가하였다.
비교예 3
일반 나일론 중합물을 사용하여 카본블랙등 염료나 안료를 블렌딩하지 않고 비교예 1과 같은 공정으로 제사, 제직, 염가공을 진행한후 견뢰도 및 직물의 보형성능을 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 염가공시 산성염료 Neurilan Black LDH (요크셔 사)의 농도는 섬유 100 중량부에 대하여 4.0 중량부로 염색하였다.
비교예 4
폴리프로필렌테레프탈레이트 중합물을 사용하여 방사한 75데니어 72필라멘트의 원사로 제직후 분산염료 Kayalon Polyester Black RV-SF (일본화약) 섬유 100 중량부에 4.0 중량부로 120℃에서 염색후 140℃로 건조하여 견뢰도 및 보형성능을 평가하였다.
표 1. 염색견뢰도 및 보형기능성 평가
구분 세탁견뢰도
(변퇴색)		 오염 보형기능 심색성 (L값)
Nylon오염 Cotton오염
실시예1 4 4 4 O 13
실시예2 3-4 3-4 4 O 17
비교예1 3 3 3 O 18
비교예2 2-3 2 2-3 O 15
비교예3 4 4 4 X 13
비교예4 4 3-4 4 △ 14
① 세탁견뢰도: KS K 1902 A-1 방법으로 측정
② 보형기능 : 숙련된 평가자 10명의 관능평가결과 종합하여 평가함
양호 O, 중간 △, 나쁨 X
③ 심색성 : 색도분광측정기로 *L*a*b 값을 측정 L 값으로 Black color 심색성 평가.
본 발명의 방법에 의하여 제조된 카치온 가염형 폴리아미드 섬유 및 직물은 상기 표 1에서 보는 바와 같이 종래기술에서와 같이 원사제조 단계에서 염료나 안료를 첨가하지 않고 제조한 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 경우 보형기능성은 유지하나 비교예 1과 같이 염색견뢰도, 특히 오염견뢰도 측면에서 불리한 점이 있으며, 심색성 발현을 위해 염료의 농도를 증가시킬 경우 견뢰도의 저하는 더욱 뚜렷해진다. 반면, 비교예 3 및 4에서와 같이 일반 나일론이나 보형기능성 면에서 뛰어나다고 알려진 폴리프로필렌테레프탈레이트 섬유를 이용했을 경우에는 염색견뢰도 및 심색성 측면에서는 우수하나 보형기능성은 다소 떨어지는 단점을 보인다.
반면, 실시예 1 및 2와 같이 제조한 카치온 가염형 폴리 아미드 섬유의 경우에는 적은양의 염료로도 우수한 심색효과 발현이 가능하고 염색견뢰도, 특히 오염견뢰도 측면에서도 우수한 효과를 보이며, 우수한 보형기능성 효과를 가진다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내 에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.

Claims (4)

  1. ε-카프로락탐 100 중량부에 대하여 5-SSIPA 0.5~3.0 중량부를 첨가하여 중합체를 중합하는 단계; 및
    상기 중합체 100중량부에 대하여 염료 또는 안료를 0.5~2.0중량부 블렌딩하여 고속 방사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방사 속도는 4,000 m/min. 이상인 것을 특징으로 하는 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 단사섬도는 0.5-2.0데니어인 것을 특징으로 하는 카치온 가염형 폴리아미드 섬유의 제조방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 카치온 가염형 폴리아미드 섬유를 직물의 경사, 또는 위사, 또는 경위사로 적용하여 직물을 제직한 후, 80~98℃ 범위에서 카치온 염료로 염색하고, 100~140℃ 범위에서 열처리하여 건조시키는 것을 특징으로 하는 직물의 제조방법.
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