엘라스토머계 심초 콘쥬게이트 섬유의 제조 방법(PROCESS FOR PRODUCING CORE/SHEATH CONJUGATE ELASTOMER FIBER)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2009-0006842
(43) 공개일자 2009년01월15일
(51) Int. Cl.

D01F 8/12 (2006.01) D01F 8/14 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2008-7026818
(22) 출원일자 2008년10월31일
심사청구일자 없음
번역문제출일자 2008년10월31일
(86) 국제출원번호 PCT/JP2007/058667
국제출원일자 2007년04월20일
(87) 국제공개번호 WO 2007/123214
국제공개일자 2007년11월01일
(30) 우선권주장
JP-P-2006-118251 2006년04월21일 일본(JP)
(71) 출원인
아이치 프레펙츄러
일본 460-8501, 아이치, 나고야-시 나카-쿠, 산노
마루 3-쵸메 1-2
군제 가부시키가이샤
일본국 교도후 아야베시 아오노쵸 제제 1반지
(72) 발명자
히라이시 나오코
일본 아이치 가마고오리시 오츠카초 이가쿠보 109
아이치 인더스트리얼 테크놀로지 인스티튜트 미카
와 텍스타일 리서치 센터 내
다나카 도시유키
일본 아이치 가마고오리시 오츠카초 이가쿠보 109
아이치 인더스트리얼 테크놀로지 인스티튜트 미카
와 텍스타일 리서치 센터 내
츠카다 쇼이치
일본 시가 모리야마시 모리카와라초 163 군제 가
부시키가이샤 리서치 앤드 디벨로프먼트 센터 내
(74) 대리인
특허법인 신성
전체 청구항 수 : 총 11 항
(54) 엘라스토머계 심초 콘쥬게이트 섬유의 제조 방법
(57) 요 약
본 발명은 강도, 신축 탄성력 및 투명성이 우수한 콘쥬게이트 섬유의 제조 방법을 제공한다. 콘쥬게이트 섬유의
제조 방법으로서, (1) 신축 탄성을 갖는 엘라스토머 수지(A)와 신축 탄성을 갖고, 영구 신장이 25∼70％이며, 또
한 인장 신장도가 100∼800％를 갖는 엘라스토머 수지(B)를 각각 용융하고, 복합 구금을 2개 가진 구금으로 엘라
스토머 수지(A)가 심부분이 되고, 엘라스토머 수지(B)가 초부분이 되도록 복합 방사하는 공정; (2) 공정(1)에서
복합 방사된 섬유를 열처리하는 공정; 및 (3) 공정(2)에서 열처리된 섬유를 연신 처리하는 공정을 포함하는 것을
특징으로 하는 콘쥬게이트 섬유의 제조 방법.
대 표 도 - 도1
- 1 -
공개특허 10-2009-0006842
특허청구의 범위
청구항 1
콘쥬게이트 섬유의 제조 방법으로서,
(1) 신축 탄성을 갖는 엘라스토머 수지(A)와 신축 탄성을 갖고, 영구 신장이 25∼70％이며, 또한 인장 신장도가
100∼800％를 갖는 엘라스토머 수지(B)를 각각 용융하고, 복합 구금을 2개 가진 구금으로 엘라스토머 수지(A)가
심부분이 되고, 엘라스토머 수지(B)가 초부분이 되도록 복합 방사하는 공정;
(2) 공정(1)에서 복합 방사된 섬유를 열처리하는 공정; 및
(3) 공정(2)에서 열처리된 섬유를 연신 처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는
콘쥬게이트 섬유의 제조 방법.
청구항 2
제1항에 있어서,
공정(2)의 열처리 온도가 40∼80℃인
제조 방법.
청구항 3
제1항에 있어서,
공정(3)의 연신 처리에 있어서의 연신 배율이 1.25∼4배인
제조 방법.
청구항 4
제1항에 있어서,
공정(3)에서 공정(2)에서의 열처리 온도 이상의 온도로 섬유를 가열하여 연신 처리하는
제조 방법.
청구항 5
제1항에 있어서,
상기 엘라스토머 수지(A)가 폴리우레탄 엘라스토머인
제조 방법.
청구항 6
제1항에 있어서,
상기 엘라스토머 수지(B)가 폴리에스테르계 엘라스토머 및/또는 폴리아미드계 엘라스토머인
제조 방법.
청구항 7
제1항에 있어서,
상기 엘라스토머 수지(B)에 무기 미립자를 포함하는
제조 방법.
청구항 8
- 2 -
공개특허 10-2009-0006842
제1항에 있어서,
상기 콘쥬게이트 섬유의 심부분과 초부분이 편심 원형 또는 동심 원형인
제조 방법.
청구항 9
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조되는 콘쥬게이트 섬유.
청구항 10
제9항에 기재된 콘쥬게이트 섬유를 포함하는 스트레치 의료.
청구항 11
신축 탄성을 갖는 엘라스토머 수지(A)와 신축 탄성을 갖고, 영구 신장이 25∼70％이며, 또한 인장 신장도가 100
∼800％를 갖는 엘라스토머 수지(B)를 포함하는 콘쥬게이트 섬유로서, 심부분에 해당 엘라스토머 수지(A)를, 초
부분에 해당 엘라스토머 수지(B)를 포함하고, 섬유 단면에 있어서의 심부분과 초부분의 면적비가 95:5∼40:60인
콘쥬게이트 섬유.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 스타킹, 팬티 스타킹(PS) 등의 스트레치 의료 소재의 제조 방법에 관한 것이다.<1>
배 경 기 술
종래의 팬티 스타킹용 섬유로서, 스트레치 섬유가 채용되고 있다. 이 스트레치 섬유로서는, 예를 들면 폴리우<2>
레탄 섬유에 1개 또는 여러 개의 나일론 섬유를 감은 싱글 커버드 얀(single covered yarn, SCY), 이들을 꼬는
방향을 바꾸어서 2중으로 감은 더블 커버드 얀(double covered yarn, DCY)이 주로 채용되고 있다(예를 들면 특
허문헌 1, 2 등). 또는 스트레치 섬유(폴리우레탄 등)와 열가소성 섬유(폴리아미드 등)가 섬유의 길이 방향으
로 연속해서 붙여진 구조를 갖는 콘쥬게이트 섬유를 권축(crimp)시킨 것도 사용되고 있다(예를 들면 특허 문헌
3∼7 등). 이들 섬유에 관하여 목적으로 하는 의료의 신축 특성, 강도 등에 맞추어서 개량된 것이 수많이 보고
되고 있다.
그러나 SCY나 DCY는, 그 높은 신축성에 의해 우수한 지지성을 갖고 있기 때문에 폭넓게 사용되고 있지만, 천 두<3>
께가 커지기 쉬우며, 또한 투명감이 낮다. 또한 제조 방법은 일반적으로 폴리우레탄 섬유를 2∼3배 정도로 연
신하고, 1개 또는 여러 개의 나일론 섬유를 1 m당 2000∼3000 회전 정도 감기 때문에 시간, 즉 비용이 든다는
문제가 있었다.
또한 스트레치 섬유(폴리우레탄 등)와 열가소성 섬유(폴리아미드 등)가 섬유의 길이 방향으로 연속해서 붙여진<4>
구조를 갖는 콘쥬게이트 섬유는 SCY나 DCY와 비교해서 천 두께가 적고 투명감이 높은 것을 특징으로 하고 있는
데, 권축에 의한 지지성, 즉 코일 형상의 신축에 의한 탄성을 이용하고 있기 때문에 일반적으로 SCY나 DCY와 비
교해서 지지성이 약하고, 최근의 시장 요구인 높은 지지성의 요구를 만족시키기는 어렵다는 면이 있었다. 또한
제조 방법은 편직(woven) 후 열수축에 의해 권축시키기 때문에 균일하게 권축시키기가 어려워서 품질 관리 및
제조 생산성이 나쁘다는 문제가 있었다.
[특허 문헌 1] 일본국 특개소 47-19146호 공보<5>
[특허 문헌 2] 일본국 특개소 62-263339호 공보<6>
[특허 문헌 3] 일본국 특개소 61-34220호 공보<7>
[특허 문헌 4] 일본국 특개소 61-256719호 공보<8>
[특허 문헌 5] 일본국 특개평 3-206122호 공보<9>
[특허 문헌 6] 일본국 특개평 3-206124호 공보<10>
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공개특허 10-2009-0006842
[특허 문헌 7] 일본국 특개평 2003-171831호 공보<11>
발명의 상세한 설명
발명이 해결하고자 하는 과제<12>
본 발명은 강도, 신축 탄성력 및 투명성이 우수한 콘쥬게이트 섬유의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로<13>
한다.
과제를 해결하기 위한 수단<14>
본 발명자는 상기의 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 실시한 결과, 2종류의 다른 스트레치 섬유로 이루어지는<15>
심초(core sheath) 콘쥬게이트 섬유를 복합 방사한 후, 가열 처리, 이어서 연신 처리함으로써 투명성을 유지한
상태로 권축성과 신축성이 우수한 콘쥬게이트 섬유가 얻어지는 것을 발견했다. 이러한 지견에 기초하여 더욱
연구를 거듭해서 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉 본 발명은 하기의 콘쥬게이트 섬유의 제조 방법을 제공한다.<16>
항 1. 콘쥬게이트 섬유의 제조 방법으로서,<17>
(1) 신축 탄성을 갖는 엘라스토머 수지(A)와 신축 탄성을 갖고, 영구 신장이 25∼70％이며, 또한 인장 신장도가<18>
100∼800％를 갖는 엘라스토머 수지(B)를 각각 용융하고, 복합 구금(口金)을 2개 가진 구금으로 엘라스토머 수
지(A)가 심부분이 되고, 엘라스토머 수지(B)가 초부분이 되도록 복합 방사하는 공정,
(2) 공정(1)에서 복합 방사된 섬유를 열처리하는 공정 및<19>
(3) 공정(2)에서 열처리된 섬유를 연신 처리하는 공정<20>
을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘쥬게이트 섬유의 제조 방법.<21>
항 2. 공정(2)의 열처리 온도가 40∼80℃인 항 1에 기재된 제조 방법.<22>
항 3. 공정(3)의 연신 처리에 있어서의 연신 배율이 1.25∼4배인 항 1 또는 2에 기재된 제조 방법.<23>
항 4. 공정(3)에 있어서 공정(2)에서의 열처리 온도 이상의 온도로 섬유를 가열하여 연신 처리하는 항 1, 2 또<24>
는 3에 기재된 제조 방법.
항 5. 상기 엘라스토머 수지(A)가 폴리우레탄 엘라스토머인 항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법.<25>
항 6. 상기 엘라스토머 수지(B)가 폴리에스테르계 엘라스토머 및/또는 폴리아미드계 엘라스토머인 항 1 내지 5<26>
중 어느 한 항에 기재된 제조 방법.
항 7. 상기 엘라스토머 수지(B)에 무기 미립자를 포함하는 항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법.<27>
항 8. 상기 콘쥬게이트 섬유의 심부분과 초부분이 편심 원형 또는 동심 원형인 항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기<28>
재된 제조 방법.
항 9. 항 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조되는 콘쥬게이트 섬유.<29>
항 10. 항 9에 기재된 콘쥬게이트 섬유를 포함하는 스트레치 의료(衣料).<30>
항 11. 신축 탄성을 갖는 엘라스토머 수지(A)와 신축 탄성을 갖고, 영구 신장이 25∼70％이며, 또한 인장 신장<31>
도가 100∼800％를 갖는 엘라스토머 수지(B)를 포함하는 콘쥬게이트 섬유로서, 심부분에 해당 엘라스토머 수지
(A)를, 초부분에 해당 엘라스토머 수지(B)를 포함하고, 섬유 단면에 있어서의 심부분과 초부분의 면적비가 95:5
∼40:60인 콘쥬게이트 섬유.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.<32>
Ⅰ. 콘쥬게이트 섬유<33>
본 발명의 콘쥬게이트 섬유는 신축 탄성을 갖는 엘라스토머 수지(A)와 신축 탄성을 갖고, 영구 신장이 25∼70％<34>
이며, 또한 인장 신장도가 100∼800％를 갖는 엘라스토머 수지(B)를 포함하는 콘쥬게이트 섬유로서, 심부분에
해당 엘라스토머 수지(A)를, 초부분에 해당 엘라스토머 수지(B)를 포함하여 이루어지는 엘라스토머계 심초 콘쥬
게이트 섬유이다. 본 발명의 콘쥬게이트 섬유에서는 심부분뿐만 아니라 초부분에도 특정한 엘라스토머 수지
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공개특허 10-2009-0006842
(B)를 채용하고 있는 것을 특징으로 한다.
예를 들면 이들 콘쥬게이트 섬유 단면을 편심 원형으로 하는 경우 동심 원형의 경우와 비교해서 연신, 열처리에<35>
의해 보다 권축되는 것으로 탄성을 발휘하여 지지성이 향상된다.
또한 본 발명의 콘쥬게이트 섬유는 엘라스토머 수지(A)가 심부분이 되고, 엘라스토머 수지(B)가 초부분이 되도<36>
록 복합 방사한 후, 얻어진 섬유를 가열 처리하여 가교를 촉진하고, 이어서 연신 처리함으로써 제조되기 때문에
투명성 및 신축 탄성력, 강도 및 신장도가 우수하다는 특징을 갖고 있다.
본 발명의 콘쥬게이트 섬유의 심부분을 구성하는 신축 탄성을 갖는 엘라스토머 수지(A)는 신장해도 거의 원래의<37>
길이로 되돌아가는(신장 가능한 범위에서 항복점을 갖지 않는) 성질, 즉 고무 탄성(히스테리시스 곡선에서 10％
이내로 되돌아간다)을 갖는 열가소성 엘라스토머이면 특별히 한정되지 않는다. 엘라스토머 수지(A)로서는, 폴
리우레탄, 폴리스티렌부타디엔계 블록 코폴리머 등이 예시되고, 특히 폴리우레탄이 가장 적합하다.
엘라스토머 수지(A)의 인장 강도(JIS K7311)는 30∼60 ㎫ 정도, 또한 45∼60 ㎫ 정도의 고강도의 것이 바람직하<38>
다. 또한 인장 신장도(JIS K7311)는 400∼900％ 정도, 또한 400∼600％가 바람직하다. 또한 표면 경도 A(JIS
K 6253)는 A70∼98 정도, 또한 A80∼90이 바람직하다. 표면 경도 A가 A70 미만이면 강도의 확보가 어려워지고,
A98을 넘으면 신장도 및 신축성이 극단적으로 나빠지는 경향에 있다.
엘라스토머 수지(A)의 구체예로서는, 예를 들면 쿠라미론 U((주) 쿠라레이제) 3195, 8175 등, 판덱스(디아이시<39>
베이어 폴리머(주)제) T-1185N, 1190N, 1195N 등을 들 수 있다.
엘라스토머 수지(A)의 제법의 일례로서, 폴리우레탄 엘라스토머 수지의 제법을 이하에 나타낸다. 폴리우레탄<40>
엘라스토머 수지는 예를 들면 방향족 폴리이소시아네이트와 폴리올로부터 원샷법, 프리 폴리머 경유법 등의 공
지의 방법을 이용하여 제조할 수 있다.
원료인 방향족 폴리이소시아네이트로서는, 탄소수(NCO기 중의 탄소를 제외함, 이하 동일) 6∼20의 방향족 디이<41>
소시아네이트, 이들 방향족 디이소시아네이트의 변성물(카보디이미드기, 우레토디온(urethodione)기, 우레토이
민(urethoimine)기, 우레아기 등을 갖는 디이소시아네이트 변성물) 및 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
방향족 폴리이소시아네이트의 구체예로서는, 1, 3― 및/또는 1, 4―페닐렌디이소시아네이트, 2, 4― 및/또는 2,<42>
6―트릴렌디이소시아네이트, 2, 4’및/또는 4, 4’―디페닐메탄디이소시아네이트(이하 MDI로 약기), 4,4’―디
이소시아네이트비페닐, 3,3’―디메틸―4, 4’―디이소시아나토디페닐메탄, 1, 5―나프틸렌디이소시아네이트 등
을 들 수 있다. 이 중에서 특히 바람직한 것은 MDI이다.
원료인 폴리올로서는, 폴리에테르계, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 지방족계 폴리올 등을 들 수 있고, 특<43>
히 폴리에테르계 또는 폴리에스테르계 폴리올이 가장 적합하다.
폴리올의 수평균 분자량은 본 재료로부터 제조되는 섬유의 부드러운 촉감의 관점에서 바람직하게는 300 이상,<44>
바람직하게는 1000 이상, 더욱 바람직하게는 2000 이상이며, 해당 섬유의 탄성의 관점에서 바람직하게는 4000
이하, 바람직하게는 3500 이하, 더욱 바람직하게는 3000 이하이다.
본 발명의 콘쥬게이트 섬유의 초부분을 구성하는 엘라스토머 수지(B)는 신축 탄성을 갖고 있으며, 영구 신장이<45>
25∼70％를 갖는 열가소성 엘라스토머 수지이다. 영구 신장은 JIS K6251로 정의된다. 즉 이 수지(B)는 100％
이상으로 신장한 경우에는 신축 탄성을 갖지만, 원래 형태로 회복되지 않고, 신장한 후, 안정된 형상으로 회복
된다는 성질을 갖고 있다.
이것은 엘라스토머 수지(B)의 원래 형태에서는 엘라스토머 수지(B)를 구성하는 하드 세그먼트와 소프트 세그먼<46>
트가 랜덤 상태에 있지만, 이것을 100％ 이상 연신하면 하드 세그먼트가 배향된 채 복원되지 않고, 소프트 세그
먼트만이 신축 탄성을 갖게 되기 때문이라고 생각된다. 본 발명의 콘쥬게이트 섬유는 엘라스토머 수지(B)의 이
특성을 능숙하게 이용하여 높은 지지성을 발휘한다.
상기 엘라스토머 수지(B)의 영구 신장(JIS K6251)은 100％ 신장 시 25∼70％ 정도, 바람직하게는 30∼70％<47>
정도, 보다 바람직하게는 40∼60％ 정도이다. 이 영구 신장은 덤벨형 시험편에 인장 하중을 가해서 규정 신장
률 100％(2배)까지 신장시키고, 10분간 그 상태로 유지한 후, 신속히 하중을 제거하여 10분간 방치한 후의 신장
률을 원래 길이에 대하여 구하고, 영구 신장률(％)로 하는 것이 규정되어 있다. 이러한 값이 25％ 미만이면 콘
쥬게이트 섬유로서 높은 지지성을 얻을 수 없다. 또한 70％를 넘으면 소성 변형이 주가 되어 탄성체의 성질,
즉 신축성이 저하된다.
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공개특허 10-2009-0006842
엘라스토머 수지(B)의 인장 강도(ASTM D638)는 10∼40 ㎫ 정도, 또한 25∼40 ㎫ 정도의 고강도의 것이 바람직하<48>
다. 또한 인장 신장도(ASTM D638)는 100∼800％ 정도, 또한 400∼600％가 바람직하다. 인장 신장도의 값이
100％ 미만이면 신장도 부족으로 동일 용도로서 사용 불가능하며, 800％를 넘으면 일반적으로 강도가 낮아서 높
은 지지성을 얻을 수 없다. 또한 표면 경도 D(ASTM D2240)는 D30∼70 정도, 또한 D35∼60이 바람직하다. 엘라
스토머 수지(B)는 이 D30 미만이 되면 표면 경도가 부드러워지기 때문에 연신 후의 형상 유지가 어려워지는 동
시에 촉감도 나빠지는 경향에 있다. 또한 D70을 넘으면 연신 후의 형상 유지(세트성)는 높아지지만, 엘라스토
머 부분이 적어져서 신축 탄성이 나빠지는 경향에 있다.
상기의 특성을 갖는 엘라스토머 수지(B)의 구체예로서는, 우레탄계 엘라스토머(TPU), 폴리에스테르계 엘라스토<49>
머, 폴리아미드계 엘라스토머, 스티렌―부타디엔계 엘라스토머 등을 들 수 있다. 이들 엘라스토머 수지는 모두
공지의 방법으로 제조할 수 있거나, 또는 시판하는 것을 이용할 수 있다.
우레탄계 엘라스토머로서는, 예를 들면 폴리올 성분으로 이루어지는 소프트 세그먼트와, 유기 폴리이소시아네이<50>
트 성분으로 이루어지는 하드 세그먼트로 구성되는 블록 공중합체를 들 수 있다. 구체적으로는, 폴리에스테르
계의 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리카프로락톤계의 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리카보네이트계 폴리우레탄 엘라스
토머, 폴리에테르계의 우레탄계 엘라스토머 등을 들 수 있다. 예를 들면 (주)쿠라레이사제의 쿠라미론, 디아이
시 베이어 폴리머(주)사제의 판덱스가 예시된다.
폴리에스테르계 엘라스토머로서는, 예를 들면 방향족 폴리에스테르 성분으로 이루어지는 하드 세그먼트와, 폴리<51>
에테르 성분 또는 폴리에스테르 성분으로 이루어지는 소프트 세그먼트로 구성되는 폴리에테르(또는 폴리에스테
르)에스테르 블록 공중합체를 들 수 있다. 하드 세그먼트인 방향족 폴리에스테르 성분으로서는, 폴리부틸렌테
레프탈레이트(PBT) 등을 들 수 있고, 소프트 세그먼트인 폴리에테르 성분또는 폴리에스테르 성분으로서는, 폴리
테트라메틸렌글리콜(PTMG), 폴리카프로락톤(PCL) 등을 들 수 있다. 본 발명에서는 이들의 어느 쪽도 이용할 수
있지만, 폴리에테르에스테르 블록 공중합체를 이용하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 예를 들면 도요 방적(주)사제의 펠프렌(P타입, S타입 등), 도레이ㆍ듀퐁사제의 하이트렐, 테이진<52>
(주)사제의 렉세 등이 예시된다. 또한 예를 들면 일본국 특개평 11-302519호 공보, 일본국 특개 2000-143954호
공보 등에 기재된 폴리에스테르계 엘라스토머도 이용할 수 있다.
폴리아미드계 엘라스토머로서는, 예를 들면 폴리아미드 성분으로 이루어지는 하드 세그먼트와, 폴리에테르 성분<53>
또는 폴리에스테르 성분, 또는 양 성분으로 이루어지는 소프트 세그먼트로 구성되는 블록 공중합체를 들 수 있
다. 예를 들면 아르케마(주)사제의 페박스, 우베 흥산(興産)사제의 PAE시리즈 등이 예시된다.
스티렌―부타디엔계 엘라스토머로서는, 예를 들면 폴리스티렌 성분으로 이루어지는 하드 세그먼트와, 폴리올레<54>
핀 성분으로 이루어지는 소프트 세그먼트로 구성되는 블록 공중합체를 들 수 있다. 구체적으로는, 스티렌―에
틸렌―부틸렌―스티렌 블록 공중합체(SEBS) 등이 예시된다.
본 발명의 콘쥬게이트 섬유의 심부분과 초부분은 편심 원형, 동심 원형 외에, 열수축 등에 의해 현저하게 권축<55>
성을 발현할 수 있는 점에서 사이드 바이 사이드(side by side)도 들 수 있다. 그 중에서도 촉감의 점에서 편
심 원형이 가장 적합하다.
섬유 단면적에 대한 엘라스토머 수지(A)로 이루어지는 심부분의 점유율은 40∼95％ 정도, 바람직하게는 50∼90<56>
％ 정도이면 좋다. 바꾸어 말하면 엘라스토머 수지(A)로 이루어지는 심부분과 엘라스토머 수지(B)로 이루어지
는 초부분의 면적비가 95:5∼40:60 정도, 바람직하게는 90:10∼50:50 정도이다. 이 범위이면 지지성이 높은 콘
쥬게이트 섬유로 할 수 있다. 심부분의 점유율이 40％ 미만이면 엘라스토머(B)의 점유율이 높아지므로 높은 지
지성을 얻을 수 없고, 또한 95％를 넘으면 연신한 후, 안정된 형상, 길이로 회복되기 어렵다.
본 발명의 콘쥬게이트 섬유의 직경은 특별히 한정되지는 않지만, 통상 20∼100 ㎛ 정도, 바람직하게는 30∼80<57>
㎛ 정도이다. 특히 팬티 스타킹(PS)용의 소재에 이용하는 경우에는 40∼70 ㎛ 정도로 하는 것이 가장
적합하다.
상기한 바와 같이, 심부분을 구성하는 신축 탄성을 갖는 엘라스토머 수지(A)는 신장 가능한 범위에서 항복점,<58>
즉 탄성역을 넘는 신장점을 갖지 않고, 엘라스토머 수지(B)는 신축 탄성을 갖고, 그 신장 가능한 범위에서 항복
점을 갖고 있다. 그 때문에 본 발명의 콘쥬게이트 섬유에도 이 특성이 계승된다. 즉 본 발명의 콘쥬게이트 섬
유를 엘라스토머 수지(B)의 항복점 이상으로 신장한 경우에는 엘라스토머 수지(B)는 그 항복점 신장도의 길이로
되돌아가서 안정화된다. 한편 엘라스토머 수지(A)는 항상 신장된 상태가 되어 여전히 신축 탄성을 갖고 있다.
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그 때문에 콘쥬게이트 섬유로서 지지성이 현격히 향상된다. 예를 들어 도 1을 참조하면 용이하게 이해할 수 있
다.
또한 본 발명의 콘쥬게이트 섬유는 그대로 천에 편성했을 때 두께가 얇고 투명감이 높다는 특징도 갖고 있다.<59>
따라서 해당 기능이 특히 요구되는 스타킹, 팬티 스타킹 등의 용도에 적합하게 이용할 수 있지만, 당연히 이것<60>
에 한정되는 것이 아니며, 다른 의료 용도로도 이용할 수 있다.
Ⅱ. 콘쥬게이트 섬유의 제법<61>
본 발명의 콘쥬게이트 섬유는, (1) 신축 탄성을 갖는 엘라스토머 수지(A)와 신축 탄성을 갖고, 영구 신장이 25<62>
∼70％이며, 또한 인장 신장도가 100∼800％를 갖는 엘라스토머 수지(B)를 각각 용융하고, 복합 구금을 2개 가
진 구금으로 엘라스토머 수지(A)가 심부분이 되고, 엘라스토머 수지(B)가 초부분이 되도록 복합 방사하는 공정,
(2) 공정(1)에서 복합 방사된 섬유를 열처리하는 공정 및 (3) 공정(2)에서 열처리된 섬유를 연신 처리하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 한다.
공정(1)에서는 상기 소정의 엘라스토머 수지(A) 및 엘라스토머 수지(B)를 각각 방사에 적합한 온도로 용융하고,<63>
엘라스토머 수지(A)가 심부분이 되고, 엘라스토머 수지(B)가 초부분이 되도록 복합 방사한다. 이와 같은 복합
방사가 가능하면 공지의 방사 방법, 방사 장치 등을 채용할 수 있다. 섬유 단면에 있어서의 심부분과 초부분의
면적비는 각 수지의 토출량을 변화시켜서 적절히 조정할 수 있고, 상기한 바와 같이 95:5∼40:60 정도로 하는
것이 바람직하다.
또한 섬유에 염색성을 부여하기 위해 초부분의 엘라스토머 수지(B)에 염색 가능한 수지(예를 들면 나일론, 폴리<64>
에스테르 등)를 알로이화하거나 해서 개질하는 것도 가능하다. 염색 가능한 수지로서는, 예로서 폴리아미드계,
폴리에스테르계, 아크릴계, 비닐론계 등을 선택할 수 있지만, 바람직하게는 폴리아미드계, 폴리에스테르계를 예
시할 수 있다. 이들 배합량은 엘라스토머(B)의 염색성에 따라서 결정되는데, 상기 수지의 함유량의 바람직한
하한은 1중량％, 바람직한 상한은 30중량％이다. 더욱 바람직한 상한은 10중량％이다. 1중량％ 미만이면 염색
에 의한 발색성이 낮고, 30중량％를 넘으면 섬유의 강도와 신장도가 저하되는 일이 있다. 또한 방사성이 나빠
진다.
또한 이들의 제작 방법으로서는, 엘라스토머 수지(B)에 상기 수지를 혼합하여 압출기에 투입하는 것으로 가능하<65>
지만, 안정된 물성을 얻기 위해서는 균일 분산을 시키는 것이 바람직하다. 이 때문에 2축 혼련기(biaxial
kneading machine)로 컴파운드 원료를 제작하여 압출기에 투입하는 것이 보다 바람직하다.
이에 따라 촉감이 양호하고, 또한 여러 가지 염색이 가능한 패션성이 우수한 팬티 스타킹을 제조할 수 있다.<66>
또한 본 발명의 콘쥬게이트 섬유에 있어서는, 촉감을 개량하기 위해 초부분의 엘라스토머 수지(B)의 표면에 무<67>
기 미립자 등을 분산하거나 하여 개질하는 것도 가능하다.
무기 미립자로서는 특별히 한정되지 않고, 예로서 경질 탄산칼슘, 중질 탄산칼슘 등의 탄산칼슘; 탄산바륨, 염<68>
기성 탄산마그네슘 등의 탄산마그네슘; 카올린, 활석, 황산칼슘, 황산바륨, 이산화티탄, 산화티탄, 산화아연,
산화마그네슘, 페라이트 분말, 황화아연, 탄산아연, 새틴화이트, 소성 규조토 등의 규조토; 규산칼슘, 규산알루
미늄, 규산마그네슘, 무정형 실리카, 비정질 합성 실리카, 콜로이달 실리카 등의 실리카; 콜로이달 알루미나,
유사 베마이트, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 알루미나, 리토폰, 제올라이트, 알루미노 규산염, 활성 백토,
벤토나이트, 견운모 등의 광물질 안료 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용되어도 좋고, 2종류 이상이 병용
되어도 좋다. 이들 중에서는 산화티탄, 산화아연, 황산바륨, 실리카가 바람직하다.
또한 상기 무기 미립자의 형상으로서는 특별히 한정되지 않고, 구 형상, 바늘 형상, 판 형상 등의 정형물 또는<69>
비정형물을 들 수 있다.
상기 무기 미립자의 평균 입자 직경의 바람직한 하한은 0.20 ㎛, 바람직한 상한은 3.00 ㎛이다. 0.20 ㎛ 미만<70>
이면 습윤 시의 끈적거림 등의 불쾌감을 개선하는 효과가 불충분하게 되는 일이 있으며, 3.00 ㎛를 넘으면 의료
로 한 경우 감촉이나 촉감이 손상되거나, 섬유의 강도가 저하되는 일이 있다.
상기 무기 미립자의 함유량의 바람직한 하한은 2중량％, 바람직한 상한은 30중량％이다. 더욱 바람직한 상한은<71>
7중량％이다. 2중량％ 미만이면 습윤 시의 끈적거림 등의 불쾌감을 개선하는 효과가 불충분하게 되는 일이 있
으며, 30중량％를 넘으면 섬유의 강도와 신장도가 저하되는 일이 있다. 또한 방사성이 나빠진다.
또한 이들의 제작 방법으로서는, 엘라스토머 수지(B)에 무기 미립자를 혼합하여 압출기에 투입하는 것으로 가능<72>
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하지만, 안정된 물성을 얻기 위해서는 균일 분산을 시키는 것이 바람직하다. 이 때문에 2축 혼련기로 컴파운드
원료를 제작하여 압출기에 투입하는 것이 보다 바람직하다.
공정 (2)에서는 공정(3)의 연신 처리에 앞서서 공정(1)에서 복합 방사된 섬유를 열처리한다. 열처리하는 것은<73>
우레탄 엘라스토머의 가교를 실시하기 위함이며, 이에 따라 백 파워(스트레치 백성)가 개선된다. 열처리의 온
도는, 40∼80℃ 정도의 범위이다. 80℃를 넘으면 열화가 발생하고, 40℃ 미만이면 가교가 충분하지 않다. 바
람직한 조건으로서는, 50∼65℃이다.
또한 이 열처리는 우레탄 엘라스토머의 가교 과정에 따라서 다른데, 일반적으로는 습열 환경 하에서 실시하는<74>
것이 바람직하다. 구체적으로는, 20∼80％ RH, 또한 30∼70％ RH의 상대 습도 하, 상기의 온도에서 열처리하는
것이 바람직하다.
공정 (3)에서는 열처리된 섬유를 연신 배율 1.25∼4배 정도, 바람직하게는 2∼4배로 연신 처리한다. 연신 배율<75>
을 상기의 범위로 한 것은 강도와 신장도의 균형 때문이며, 배율이 낮아지면 강도가 충분하지 않고, 반대로 배
율이 높으면 신장도가 저해된다. 이러한 관점에서 2.5∼3.5배가 보다 바람직하고, 특히 2.9∼3.1이 가장 바람
직하다.
또한 섬유를 가열하면서 연신하면 섬유의 백화를 억제할 수 있고, 권축성을 충분히 발현할 수 있기 때문에 바람<76>
직하다. 특히 공정(2)에서의 열처리 온도 이상의 온도(예를 들면 40∼80℃ 정도)로 섬유를 가열하면서 연신하
는 것이 바람직하다.
상기의 제조 방법으로 제조되는 콘쥬게이트 섬유는, 그 인장 강도가 1.0∼4.0(cN/dtex) 정도, 바람직하게는 1.0<77>
∼3.5(cN/dtex)의 범위이며, 인장 신장도는 50∼300(％) 정도, 바람직하게는 100∼250(％)의 범위로 설정할 수
있다. 또한 인장 강도 및 인장 신장도는 시마즈 오토그래프 AGS-J에서 JIS L1095에 준거하여 초기 하중 없음,
시료간 5 ㎝, 인장 속도 300 ㎜/min로 측정한 값이다. 인장 강도 및 인장 신장도는 엘라스토머 수지(A) 및
(B)의 종류, 심부분과 초부분의 비율, 연신 배율 등을 조절함으로써 원하는 범위로 조절할 수 있다.
상기와 같이 하여 제조되는 본 발명의 콘쥬게이트 섬유는 강도, 신축 탄성력 및 투명성이 우수하기 때문에 미관<78>
이 좋고, 지지성이 우수하다. 그 때문에 특히 스타킹, 팬티 스타킹의 소재로서 가장 적합하게 이용되는데, 동
일 기능이 요구되는 다른 용도에도 가장 적합하게 이용할 수 있다.
발명의 효과<79>
본 발명의 콘쥬게이트 섬유는 종래의 SCY 및 DCY 등의 커버드 얀에 비하여 보다 세선의 섬유를 제조할 수 있고,<80>
또한 투명성이 높다는 이점이 있다. 또한 매우 간편하게 제조할 수 있기 때문에 제조 비용을 저감할 수 있어서
높은 생산성이 달성된다.
또한 본 발명의 콘쥬게이트 섬유는 종래의 스트레치 섬유와 열가소성 섬유로 이루어지는 콘쥬게이트 얀에 비하<81>
여 강도나 신축 탄성력이 높아서 지지성이 우수하다는 이점이 있다.
즉 본 발명의 콘쥬게이트 섬유는 종래의 커버드 얀과 콘쥬게이트 얀의 양쪽의 결점을 보완하여 쌍방의 이점을<82>
겸비한, 우수한 스트레치 의료 소재가 된다.
실 시 예
이하 비교예와 함께 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되<88>
는 것은 아니다.
실시예 1<89>
열가소성 폴리우레탄[디아이시 베이어 폴리머(주)제의 판덱스 T-1190N, 표면경도 A(JIS K 6253)90] 및 폴리에스<90>
테르계 엘라스토머[도요 방적(주)제의 펠프렌 P-150B, 인장 강도와 신장도(ASTM D638) 38 ㎫, 500％, 영구 신장
(JIS K6251) 59％, 표면 고도 D(ASTM D2240)57]를 각각 단축 압출기에 의해 배럴 온도 180∼205℃ 및 190∼220
℃로 가열 용융하여 각 기어 펌프에서 계량한 후, 225℃로 가열한 복합 구금을 2개 가진 구금으로 열가소성 폴
리우레탄이 심부분이 되고, 폴리에스테르계 엘라스토머가 초부분이 되도록 동심 원형으로 복합 방사했다. 복합
섬유의 단면에 있어서의 열가소성 폴리우레탄과 폴리에스테르계 엘라스토머의 면적 비율은 각 성분의 기어 펌프
에 의한 토출비로 변화시켰다.
감기 속도는 200 m/분으로, 실리콘계 유제를 부착시켜서 미연신으로 감고, 그 후에 별도 공정으로 열처리(60℃,<91>
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55％ RH의 습열 환경 하)를 실시한 후, 60℃로 가열하면서 미연신, 2배, 3배, 4배의 각 연신 배율로 연신 처리
하여 섬유를 얻었다. 얻어진 각 섬유의 인장 강도와 신장도 결과를 도 2에 나타낸다. 인장 강도 및 인장 신장
도는 시마즈 오토그래프 AGS-J에서 JIS L1095에 준거하여 초기 하중 없음, 시료간 5 ㎝, 인장 속도 300 ㎜/min
로 측정했다. 또한 3배 연신으로 얻어진 섬유의 직경은 59 ㎛이며, 섬유 단면적에 대한 심부분의 점유율은 51
％이었다.
도 2(a)로부터 인장 강도는 연신 배율에 비례하여 향상되는 것을 알 수 있다. 또한 도 2(b)로부터 인장 신장도<92>
는 연신 배율에 반비례하여 저하되는 것을 알 수 있다. 일반적으로 인장 강도와 인장 신장도의 곱은 동일 섬유
의 경우 일정한 것이 많고, 도 2는 그것을 나타내고 있다.
실시예 2<93>
실시예 1과 마찬가지로 하여 복합 섬유의 횡단면에 있어서의 열가소성 폴리우레탄과 폴리에스테르계 엘라스토머<94>
의 면적 비율을 각 성분의 기어 펌프에 의한 토출비로 변화시키고, 60℃로 가열하면서 3배 연신을 실시했다.
섬유 단면적에 대한 심부분의 점유율 78％, 섬유의 직경은 63 ㎛를 얻었다. 이 섬유 단면 및 섬유(권축)를 도
3(a) 및 (b)에 나타낸다.
도 3(a)로부터 초부는 심부 주변에 얇고 동심원 형상으로 배열하고 있는 것을 알 수 있다. 또한 도 3(b)로부터<95>
섬유는 권축되고, 섬유는 투명한 것을 알 수 있다.
비교예 1<96>
실시예 1에 있어서, 폴리에스테르계 엘라스토머를 대신하여 폴리아미드(나일론―6)를 이용하는 것 이외에는 실<97>
시예 1과 마찬가지로 하여 콘쥬게이트 섬유를 제조했다. 또한 연신 배율은 3배로 했다. 섬유의 직경은 60 ㎛
이며, 섬유 단면적에 대한 심부분의 점유율은 56％이었다.
비교예 2<98>
폴리우레탄 탄성사 22dT를 심사, 나일론사 11dT/5 필라멘트를 커버링사로 하여 S방향으로부터 감은 싱글 커버드<99>
얀을 제작했다.
비교예 3<100>
실시예 1에 있어서, 열처리(60℃, 55％ RH의 습열 환경 하) 공정을 채용하지 않고, 25℃로 가열하면서 3배의 연<101>
신 배율로 연신 처리하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 콘쥬게이트 섬유를 제조했다. 섬유 단면적
에 대한 심부분의 점유율 78％, 섬유의 직경은 63 ㎛를 얻었다. 이 섬유를 도 4에 나타낸다.
도 4로부터 섬유 표면은 희고, 또한 권축성이 발현되지 않는 것을 알 수 있다. 이것은 도 3(b)의 권축되고, 투<102>
명한 실시예 2의 섬유와는 현저히 상이한 것을 알 수 있다.
실시예 3<103>
실시예 1의 3배 연신으로 얻어진 콘쥬게이트 섬유를 이용하여 싱글 실린더 편물기(single cylinder knitting<104>
machine)에서 평직(천축 편직)에 의해 통 형상의 편직물을 편성하고, 상법에 따라서 발끝 봉합, 팬티 봉합한
후, 염색(베이지색; 카를로), 족형으로 열 세트하여 팬티 스타킹을 제작했다.
실시예 4<105>
실시예 2의 콘쥬게이트 섬유를 이용하여 실시예 3과 마찬가지로 해서 팬티 스타킹을 제작했다.<106>
비교예 4<107>
비교예 1의 콘쥬게이트 섬유를 이용하여 실시예 3과 마찬가지로 해서 팬티 스타킹을 제작했다.<108>
비교예 5<109>
비교예 2의 싱글 커버드 얀을 이용하여 실시예 3과 마찬가지로 해서 팬티 스타킹을 제작했다.<110>
비교예 6<111>
비교예 3의 콘쥬게이트 섬유를 이용하여 실시예 3과 마찬가지로 해서 팬티 스타킹을 제작했다.<112>
시험예 1<113>
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상기 실시예 3, 4 및 비교예 4∼6에서 얻어진 팬티 스타킹에 대하여 다음과 같은 평가를 실시했다.<114>
＜신축 탄성력의 평가＞<115>
팬티 스타킹 천의 신축 탄성력은 인장 강도(가로 신장)로 실시했다. 발목 부분(앵클부)에 인장 치구(治具)를<116>
부착하고, 시료폭 5 ㎝, 초기 척(chuck)간 거리 15 ㎝를 30 ㎝ 신장 시, 최대 40 ㎝ 신장 시와 30 ㎝ 회복 시의
인장 강도(단위: cN)를 측정했다. 인장 강도는 시마즈 오토 그래프 AGS-J에서 인장 속도 300 ㎜/min로 측정했
다.
＜투명성의 평가＞<117>
원통 측면에 직경 40 ㎜의 구멍을 뚫은 흑색 원통(직경 115 ㎜, 도 5)에 팬티 스타킹 천을 1매 씌우고, 원통 내<118>
에 설치한 광원으로부터 팬티 스타킹 천의 투과한 광량, 단위: LUX를 측정했다.
천을 통과한 광량/천이 없는 광량(블랭크, 200LUX)×100을 광원 투과율, 즉 투명성의 평가로 했다.<119>
표 1
<120> 측정 항목
신축 탄성력: 앵클부 투명성
(광 투과도)30 ㎝ 신장 시 최대 40 ㎝
신장 시
30 ㎝ 회복 시
실시예 3 686.9 1485.5 125.1 91.9
실시예 4 1625.7 2433.3 409.4 93.3
비교예 4 441.5 1353.8 116.4 92.9
비교예 5 1144.3 2153.4 425.5 84.5
비교예 6 590 1608 101 88.8
표 1로부터 실시예 3 및 4의 팬티 스타킹에서는 비교예 4 및 5의 것과 비교하여 규정 신장 회복 저항력 및 투명<121>
성이 높은 차원으로 양립할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한 실시예 4의 팬티 스타킹에서는 비교예 6의 것과 비교하여 규정 신장 회복 저항력 및 투명성이 현저하게 우<122>
수해 있는 것을 알 수 있었다. 이것은 실시예 4와 비교예 6은 각각 실시예 2와 비교예 3의 섬유를 이용하고 있
으며, 이 섬유의 특성에 기인하여 상기의 현저한 차이가 발현된 것이라고 인정된다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 콘쥬게이트 섬유의 신축 거동을 나타내는 모식도이다. 엘라스토머 수지(A)는 신장되어도 거<83>
의 원래의 길이로 되돌아가는, 즉 항복점 신장도 이내에서 신축한다(예를 들면 폴리우레탄). 엘라스토머 수지
(B)는 항복점 신장도 이상으로 신장하고, 신장 후에는 해당 항복점 신장도로 되돌아간다(예를 들면 폴리에스테
르 엘라스토머). 본 발명의 콘쥬게이트 섬유는 초부의 엘라스토머 수지(B)의 항복점 신장도 이상으로
신장하고, 신장 후에는 해당 항복점 신장도로 되돌아가며, 또한 해당 항복점 신장도에 있어서 심부의 엘라스토
머 수지(A)가 신축 탄성을 유지한다.
도 2는 실시예 1에서 얻어진 콘쥬게이트 섬유의 각 연신 배율에 있어서의 인장 강도(a) 및 인장 신장도(b)의 데<84>
이터이다.
도 3은 실시예 2에서 얻어진 콘쥬게이트 섬유의 섬유 단면 사진(a)과 권축한 해당 섬유의 사진(b)이다.<85>
도 4는 비교예 3에서 얻어진 콘쥬게이트 섬유의 사진이다.<86>
도 5는 팬티 스타킹 천의 광 투과성(투명성)을 평가하는 측정 기기의 모식도이다.<87>
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