KR0133562B1 - 고 배향도 및 고 강도의 열가소성 폴리머 필라멘트를 제조하기 위한 용융방사법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유를 형성하는 합성 폴리머의 유리 전이 온도 이상인 최소 30℃의 온도로 유지시킨 액체 등온욕(3)에 그 폴리머 용해물을 압출성형하고, 그 액체 등온욕으로부터 필라멘트를 뒤로 뺀 다음 필라멘트를 권취함으로써 고 배향도 및 고 강도의 열 가소성 폴리머 필라멘트(2)를 제조하기 위한 용융방사법에 관한 것이다. 3000 내지 5000m/min의 속도에서 제조된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필라멘트는 결정 구조를 보이고 0.20 내지 0.22의 복굴절율, 7∼9g/d의 강도, 14∼30%의 파단 신도 및 5∼10%의 보일-오프 수축율을 갖는다.

Description

고 배향도 및 고 강도의 열가소성 폴리머 필라멘트를 제조하기 위한 용융방사법

지금까지 기술한 본 발명의 몇가지 특징 및 장점과 앞으로 기술할 특징 및 장점은 첨부한 도면과 계속되는 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

제1도는 본 발명의 제품을 생산하고 공정을 실시하는 장치의 개략도.

제2-6도는 본 발명에 의해 생성된 필라멘트의 굴절율, 복굴절율 및 로렌츠 밀도의 반경 방향 균제도를 나타내는 그래프이다.

발명의 배경

본 발명은 고 배향도 및 고 강도의 열 가소성 폴리머 필라멘트를 제조하기 위한 용융 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 섬유를 형성하는 합성 폴리머로부터 고 배향도, 고 결정화도, 저수축물 및 고 강도의 필라멘트를 제조하기 위한 개량된 용융 방사법을 제공하고 있다.

섬유를 형성하는 합성 폴리머로부터 필라멘트 또는 섬유를 제조하는데 있어 통상적으로 사용되는 대표적인 용융 방사법은 두 단계 과정으로 특징지어질 수 있다.

용융 폴리머는 필라멘트를 형성하도록 방사구를 통해 압출 성형한 다음, 분리 단계에서, 압출 성형 단계와 직렬로 연결하거나 개별적인 후속 조작으로 수행하며, 필라멘트는 배향도를 증가시키고 목적한 물리적 특성을 부여하기 위해 신장시킨다. 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET)와 같은 통상적인 폴리에스테르 필라멘트는 수년간 폴리머 용융물을 필라멘트의 형성을 위해 방사구를 통해 배출시키고 고형화한 후 그 필라멘트를 1000 내지 1500m/mim의 속도로 권취하는 두 단계 과정에 의해 제조되어 왔다. 그리고나서 이 고속 방사섬유는 400 내지 1000m/min의 속도로 연신하고 열 처리한다. 이러한 두 단계 과정을 위해 필요한 취급, 에너지 및 주요 장비는 총 생산비의 상당히 큰 비중을 차지한다.

생산비를 절감하고 생산율을 증가시키기 위해, 통상적인 두 단계 과정에 의해 생성되는 섬유의 특성과 동일하거나 그보다 나은 특성을 갖는 완전 배향된 결정형의 PET 섬유를 한 단계 과정으로 제조하는 방법을 개발하고자 하였다. 마침내, 많은 연구원들은 고속 방사를 기초로 한 기술을 조사하였다.

1979년에 듀폰사[R.E. Frankfort 및 B.H. knox의 미국 특허 제4,134,882호]는 약 7000m/min의 속도에서의 고속 방사 기술을 기초로 하며, 우수한 열 안정성 및 염색성을 가지는 완전 배향된 결정형의 PET 필라멘트를 한 단계 과정으로 제공하는 방법에 대해 상세히 보고하였다. 그러나, 이 섬유는 여전히 통상적인 두 단계 관정에 의해 제조된 충분히 신장시킨 실의 기계적 특성보다 하등한 특성을 가진다.

위의 연구와 유사한 고속 방사 연구에 대한 보고문은 1970년대 후반 이래의 문헌 곳곳에서 발견할 수 있다. 고속 방사한 PET 섬유의 구조 및 특성은 잘 특징지어진다. 고속 방사한 섬유의 대표적인 특성으로는 완전 배향된 통상적인 실과 비교하여 보다 낮은 강도, 보다 낮은 영률 및 더 큰 신도를 들 수 있다[T. Kawaguchi의 “High Speed Fiber Spinning”, A. Ziabicki 및 H. Kawai, John Wiley Sons. 뉴욕, 1985, p. 8]. 최근에는, PET를 방사하기 위해 권취 속도를 12,000m/min까지 상승시킨 것에 대해 보고되어졌다. 그러나, 지금 까지는 통상적인 두 단계의 방사 섬유가 갖는 특성과 동일한 특성을 갖는 고속방사한 PET 섬유를 초고속 방사에 의해 제조하기란 불가능하였다. 더구나, 고속 방사 섬유의 배향도 및 결정화도는 각각 특정 임계 속도에서 최고치에 도달하며, 그 최고치 이상에서는 높은 반경 방향 비균제도와 같은 심각한 구조적 결함과 미세공이 형성되고, 그 최고치에서는 고 성능 섬유의 기능이 현저하게 제한된다.

본 발명의 목적은 위에서 언급한 연구의 목적과 유사하다. 즉, 통상적인 두 단계 과정에 의해 생성되는 특성과 동일하거나 그보다 나은 특성을 갖는 완전 배향된 결정형의 섬유를 한 단계 과정으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 그러나 이러한 목적을 추구함에 있어 본 발명자들은 위에서 언급한 연구원들보다 진보되었다. 고속 방사에 관한 연구를 계속하는 대신에 본 발명은 한 단계 과정으로 고성능 섬유를 제조하도록 방사 조작의 사경로 동력을 변형 시켰다.

본 발명의 선행 기술[Cuculo 등의 1990년 3월 20일자 미국 특허 제4,909,976호]에서 섬유 방사 사경로를 따라 진행하는 섬유 구조(배향과 결정화)성장은 사경로의 온도 분포를 최대한 활용함으로써 상당히 강화시킬 수 있다. 이것은 구조 형성을 강화시키기 위해 방사 사경로의 온도 분포를 변경하는 구획 냉각 및 구획 가열 기술을 도입함으로써 성취되었다.

발명의 요약

선행 기술과는 달리, 본 발명은 방사 사경로의 응력 및 온도 분포를 동시에 변경시킨다. 고 배향도의 필라멘트를 얻기 위해서 필라멘트 구조를 성장시키는 구획내의 사경로에 응력을 제공한다. 또하나 이 구획내의 사경로는 최적 결정화 및 반경 방향 균제도를 위해 선택된 온도에서 유지시킨다. 따라서 생산된 필라멘트는 분자 고 배향도를 지시하는 고 복굴절율 및 반경방향으로 균일한 미세 구조의 두가지 전형적인 특성을 갖는다. 이러한 특성을 갖는 필라멘트는 강도 수치, 저 파단신도 및 보일-오프 저 수축율을 갖는다.

본 발명은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 섬유-형성 열가소성 폴리머로부터 완전 배향된 고강도 섬유를 제공하는 일단계 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 용융시킨 섬유-형성 열가소성 폴리머를 필라멘트 형태로 압출 성형하고 등온 결정화 조건을 제공하도록 열가소성 폴리머의 유리 전이 온도보다 적어도 30℃이상의 온도로 유지되는 액체 욕에 상기 필라멘트를 직접 넣는다. 필라멘트를 욕에서 꺼내느 후 3000-7000m/min의 순차적인 속도로 권취시켰다. 이 필라멘트는 결정 구조 및 0.20-0.22의 복굴절율, 6-8g/dtex(7-9g/d)의 고 강도, 14∼30%의 파단 신도 및 5∼10%의 보일-오프 수축율을 갖는다. 또한 이 필라멘트는 고 수준의 반경 균제도 및 특히 복굴절율의 높은 반경 균제도를 가짐을 특징으로 한다.

액체 퀀치 욕은 용융 방사 조작과 관련된 다른 선행 기술 공종에서 사용된 바 있지만 본 발명의 액체 퀀치 욕의 기능 및 본 발명에 따라 수득된 결과 생성물은 선행 기술 공정의 결과 생성물과는 분명히 다르다. 예를들면, vassilatos의 미국 특허 제4,425,293(1984)호에서는 폴리머 결정화 억제를 위한 급속 퀀칭을 위해 실온의 물을 사용하는 액체 퀀치욕을 사용하였다. 반대로, 본 발명의 액체 욕은 사경로에서 최대 결정화를 위한 등온 조건을 확보하기 위해 급속 퀀치를 피하도록 고안된 조건에서 유지된다.

Koschinek등의 미국 특허 제4,446,299(1984)호에는 필라멘트를 처음에 접착 한계(일반적으로 Tg와 등가)이하의 온도까지 냉각시킨 후 번들로 모으고 불어서 만든 공기나 정지하고 있는 공기를 사용하는 소위 “마찰 장력-증가 장치”로 통과시키는 방법이 기술되어 있다. 그 후 필라멘트는 높은 온도로 조절한 분리 구획으로 처리한다. 본 발명은 욕에 넣기 전 접착 한계 이하에서 용융 필라멘트를 냉각 시킬 필요가 없다. 대신에, 필라멘트가 용융 상태(또는 Tg 보다 적어도 30도 이상)로 유지되는 동안 고온의 액체 매질에 이 필라멘트를 침지시킨다. 첨가 조절 구획은 본 발명에서 이용되지 않는다. 또한 Koschinek 등의 방법으로 수득된 방사 응력은 본 발명에 따라 수득된 응력의 단지 2,3%에 불과하다. 그리고 보다 중요한 것은, 본 발명에 의해 수득된 뛰어난 물리적 성질이 선행 기술 공정으로는 획득할 수 없다는 점이다.

J.J. Kilian의 미국 특허 제3,002,804호에서는 방사 필라멘트를 균일하게 배향된 필라멘트로 연신시킬 목적으로 80∼90℃의 온도로 유지되는 물중탕을 사용하였다. 이 필라멘트는 냉연신 효과로 인해 배향될 것이다. 그러나 필라멘트의 결정화는 주어진 온도 범위의 액체에 의해서 억제된다. 대개 결정화도 없이 배향된 필라멘트는 보일-오프 고 수축율과 같은 열악한 열 안정성을 가지며 배향된 필라멘트가 쓸모있게 되기전에 후처리를 필요로 한다. 88℃의 매우 깊은(3m)물에서 7.7g/dtex(7.7g/d)의 최고 강도를 얻은 Kilian 임에도 불구하고 대부분의 그의 제품의 기계적 성질은 통상적인 완전 연신사(fully drawn yarn)의 성질보다 열등하다. 반면에, 본 발명은 PET 결정의 고유 수치에 근접하는 복굴절율을 갖는 결정형 PET 결정의 고유 수치에 근접하는 복굴절율을 갖는 결정형 PET 필라멘트를 제공한다. 이 필라멘트는 보일-오프 저 수축율로 열안정성을 가지며 후처리를 요하지 않는 고 강도 섬유의 텍스타일 응용에 직접 사용할 수 있다.

본 발명은 전형적인 용융 방사와 구별되는 공정을 포함한다. 전형적인 용융 방사는 방사구 구멍을 통과한 용융된 폴리머를 압출 성형하고, 실온에서 퀀치 공기로 압출 성형물을 냉각시키고 바람직한 기계적 성질을 얻기 위한 후처리를 위해 고형화 필라멘트를 권취하는 과정을 포함한다. 본 발명은 방사구 정면 아래에 위치한 방사 라인에서 액체 등온욕을 사용한다.

이 압출 성형물을 직접 액체 등온욕에 가하는 동안 압출 성형물은 여전히 용융 상태이거나 폴리머의 유리 전이 온도 보다 적어도 30℃ 이상의 온도이어야 한다. 액체 등온욕의 온도는 결정화를 진행하는데 충분한 분자 유동성을 확보하기 위해서 폴리머 유리 전이 온도(Tg)보다 적어도 30℃ 이상의 온도에서 유지되어야만 한다. 상기 욕내의 필라멘트는 고속으로 등온 배향된다. 욕내의 액체 매질은 필라멘트 구조의 반경 방향 균제도를 제공하는 등온 결정화 조건을 제공할 뿐 아니라 분자 고 배향도를 제고하는 러닝 필라멘트가 권취 응력을 발휘하도록 마찰 드랙(drag)을 가한다. 사경로 상의 권취 응력 정도는 액체 온도, 점성도, 깊이 및 필라멘트와 액체 [매질 간의 상대 속도 등의 몇가지 요인에 달려있다. 바람직하게 본 발명에 의한 권취 응력은 0.6 내지 6g/d(그램/데니어)범위 내 및 더욱 바람직하게는 1∼5g/d 범위 내에서 유지된다.

표 1은 상이한 속도 및 액체 깊이에서의 권취 응력을 나타내는 데이타 배열이다. 액체 등온욕을 사용한 방사의 권취 응력 정도는 공기 매질(액체 깊이 : 0)만을 사용한 방사의 권취 응력보다 실질적으로 크다. 3000m/min에서 권취 응력(필라멘트 직경 또는 선형 밀도에 대한 장력의 비율)은 마찰 매질로서 액체 등온욕 없이 단지 공기만으로 방사한 경우 0.22g/d(또는 0.198g/dtex)인데 비해 40cm 길이의 액체욕에서는 3.2g/d (또는 2.88g/dtex)에 이른다. 이는, 액체 등온욕 방사 경로 내의 권취 응력은 액체 드랙에 의하여 생성됨을 의미한다. 공기 매질과 비교하여 고 밀도, 높은 열 용량 및 높은 열 전도도 상수 뿐만 아니라 높은 마찰 효과를 갖기 때문에 액체 매질은 종종 용융 방사나 신장 공정시 러닝 필라멘트상에 고속 퀀칭이나 가열 또는 높은 마찰력을 가하는 효율적인 수단으로 사용된다.

[표 1]

* 0.95 Ⅳ PET, 120℃의 액체, 5.0 데니어.

본 발명의 실험 설비의 한 전형적인 배열을 제1도에 도시하였다. PET와 같은 열가소성 폴리머를 융용시킨 후 단공 또는 다공을 갖는 방사구(1)을 통해 압출 성형 시켰다. 압출 성형물(2)은 용융 상태 또는 Tg 보다 적어도 30℃ 이상의 온도를 유지시키면서 공기 구멍을 통과시킨 후 직접 액체 등온욕(3)에 넣는다. 액체 등온욕은 폴리머의 유리 전이 온도(Tg)보다 적어도 30℃ 이상의 온도에서 유지되어야만 한다. PET에 대한 바람직한 온도 범위는 120∼180℃이다. 그 후 결정화된 고형 필라멘트를 액체 등온욕의 바닥에 있는 슬라이딩 밸브(4)구멍을 통과시켜 뽑아내고, 폐쇄된 액체-캐칭 장치(5)를 통과시키고, 안내 장치(6,7)를 통과시키고, 고데트(8)주위를 통과시키면 궁극적으로 적어도 3000m/min의 권사속도로 권취 장치(권사기(9))에서 권취 된다. 슬라이딩 밸브(4)는 액체가 액체 등온욕(3)에서 저장소(10)까지 빨리 배수되고 필라멘트가 권사기(9)에 공급되기 전에 액체 등온욕을 자유롭게 통과할 수 있게 하기 위해 개방시킬 수 있도록 고안되었다. 필라멘트를 권사기(9)에 꿰어 권취한 후에 필라멘트 번들이 자유롭게 통과하기에 충분히 큰 오리피스 중심부에 필라멘트를 남겨두고 밸브(4)를 폐쇄시킨다. 그 후 저장소(10)내에서 미리 가열한 선택된 액체로 액체 등온욕(3)을 채운다. 이 액체를 바람직한 일정 수준 및 일정 온도의 액체 등온욕(3)내에서 유지시킨다. 액체 등온욕 하단에 직접 부착 시킨 액체-캐칭 장치(5)는 필라멘트를 쉽게 꿸 수 있도록 전후로 쉽게 움직일 수 있고 세류와 오리피스 바닥을 통과하는 필라멘트 번들에 의해 수반되는 고온 액체의 비산 수적을 포획하기 위해서 폐쇄시킬 수 있다. 고속 방사 PET 섬유는 0.20∼0.22의 복굴절율, 6.4∼8.2g/dtex(7.0∼9.0g/d)의 강도, 14∼30%의 파단신도, 68∼82g/dtex(75∼90g/d)의 영률 및 5∼10%의 보일-오프 수축율로 나타낸 상기 조건하에서 수득되었다.

특정기술 방법

다음의 실시예에 있어서, 하기의 특정 방법은 보고된 물리적 특성을 결정하는데 사용되었다.

(a) 복굴절율. 섬유 복굴절율은 니콘 편광 현미경을 설치한 20도(order)경사 캄펜세이터를 사용하여 측정하였다. 5개 각각 측정치의 평균을 각 시료에 대하여 기록하였다.

(b) 인장력 시험. 인장력 시험은 25.4mm 길이 및 분당 약 100% 신도의 연장율을 갖는 게이지를 사용하여 단일 필라멘트에 대해 인스트론 머신 모델 1123으로 실시하였다. 5개 각각 시험의 평균 강도, 모듈러스 및 파단 신도는 시험 방법 ASTM D3822-82에 기술된 방법을 사용하여 측정하였다.

(c) 보일-오프 수축율(BOS). 보일-오프 수축율은 장력 없이 5분동안 끊는 물에 섬유 시료를 침지시킴으로써 측정하였다. 약 10 필라멘트의 평균 BOS는 시험방법 ASTM D2102-79에 기술된 방법에 따라 계산하였다.

(d) X-선 회절법. 상호간에 평행하게 배열된 섬유 번들의 수평방향 스캔은 시멘스 타입-F(Siemens Type-F) X-선회절계를 사용하여 측정하였다. 결정형 PET 섬유는 분해된 회절 피크를 나타내는 반면 무정형 시료는 나타내지 않는다.

(e) 권취 장력. 권취 장력은 50 그램의 최대 치수에서 보정한 로스칠드(Rothschild)장력계를 사용하여 권취 장치에 근접한 지점에서 측정하였다.

본 발명은 다음 실시예로서 좀더 구체적으로 설명하고자 한다.

높은 고유 점성도(Ⅳ) 산업 등급 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 폴리머(0.95 Ⅳ)를 0.6mm 배출구 직경을 갖는 쌍곡선 다이를 통과시켜 295℃에서 용융 성형 압출시켰다. 폴리머 처리량은 필라멘트당 약 5.0데니어의 일정한 선형 밀도를 얻기 위해서 권취 속도에 따라 변화시켰다.

실시예 1 및 2는 도면에서 개략적으로 나타낸 유형의 장치 배열을 사용하여 실시하였다. 액체 등온욕에서 액체 매질로는 1,2-프로판디올을 사용하였고, 액체 등온욕은 실시예 1 방사 및 실시예 2 방사에 대해 각각 110℃ 및 136℃의 온도로 유지시켰다. 실시예 1은 3000m/min의 속도로 권취시켰고 실시예 2는 4000m/min의 속도로 권취시켰다.

비교 실시예 3은 액체 매질로서 실온의 물을 사용한 것을 제외하면 실시예 1 및 2와 동일 조건으로 실시하였다. 비교 실시예 4 및 5는 액체욕을 사용하지 않는 것을 제외하면 동일 장치를 사용하여 실시하였는데, 즉 방사 장력은 필라멘트 표면을 둘러싸고 있는 공기의 유용 드랙 또는 정규 드랙에 의해 형성된다.

상기 실시예의 특성은 표 2에 작성하였다. 실시예 1 및 2는 앞서 기술한 본 발명의 설명을 만족시킨다. 실시예 3은 물의 거대 드랙 효과로 인해 비교적 높은 복굴절율을 나타내지만, 섬유는 X-선 회절법에 의해 증명되고 보일-오프 수축율의 높은 수치로서 확정된 바와같이 절대적으로 무정형이다. 이 시료의 인장 특성은 본 발명의 설명과 일치하지는 않는다. 3000m/min의 공기 매질에서 방사시킨 비교 실시예 4는 전형적인 무정형의 X-선 유형, 분자 저 배향도 및 열악한 기계 성능을 나타낸다. 6000m/min의 공기내에서 산출시킨 비교 실시예 5는 X-선 회절법에 의해 결정형을 나타내지만 낮은 복굴절율을 갖는다. 장력 특성은 본 발명 제품의 명세서를 충족시키지 못한다.

[표 2] 0.95Ⅳ PET로부터의 방사 필라멘트의 성질

* LIB =액체 등온욕

** X=결정형 : Am=무정형

실시예 6-10

연속적인 본 실시예에서, 저분자량 텍스타일 등급 PET(0.57Ⅳ)는 실시예 1-5에 사용한 것과 유사한 조건하에서 필라멘트로 방사시켰다. 결과는 표 3에 나타내었다. 실시예 6 및 7은 Tg 보다 약 45℃ 이상의 온도, 120℃로 액체 등온욕에서 1,2-프로판디올을 사용하여 수행함으로써 결정형 구조 및 높은 복굴절율, 고 강도 그리고 저 신도 및 보일-오프 수축율로 특징을 이루는 본 발명에 따른 필라멘트를 산출하였다. 비교 실시예 8은 (Tg+30)℃ 이하의 온도, 90℃ 물중탕을 사용하여 시행함으로써, 주어진 온도에서 마찰 연신(frictional drawing)에 기인하여 완전 배향됨에도 불구하고 본 발명의 성질에 비해 열등한 기계적 성질 및 열 불안정도를 가지는, 무정형 구조를 보인다. 액체욕을 사용하지않고 공기중에 수행시킨 비교 실시예 9 및 10은 본 발명의 제품에 관한 설명을 충족시키지 않는 성질을 보인다.

[표 3] 0.57Ⅳ PET로부터의 방사 필라멘트의 성질

* LIB=액체 등온욕

** X=결정형 : Am=무정형

반경방향 균제도(Radial Uniformity)측정

실시예 7의 필라멘트의 반경방향 복굴절율은 제나(Jena)간섭 현미경을 사용하여 측정하였다. 섬유축에 평행 및 수직인, 국부 굴절율, n∥ 및 n는 각각 반경방향 복굴절율 분포의 측정을 위한 쉘-모델(shell-model)을 사용하여 계산하였다. 코어드(chord)-평균 굴절율 및 복굴절율 또한 기록되었다. 로렌츠 광학 밀도, kρ는 다음 식에 의하여 결정하였다.

여기서, 이다. 간섭 무늬의 분석은 완전 자동 공정으로 수행하였다.

제2도는 실시예 7의 섬유의 축에 각각 평행 및 수직인 두 굴절률, n∥ 및 n의 반경방향 분포를 나타내는데, 실시예 7의 섬유는 120℃에서 액체 등온욕을 사용하여 3,500m/min으로 0.57Ⅳ PET로부터 방사시켰다. 이 섬유의 n∥ 및 n의 반경방향 분포는 본질적으로 평평하다. 복굴절율의 반경방향 분포는 제3도에 나타내었다. 폐쇄원은 코어드-평균 복굴절율이고, 개방원은 쉘-모델을 사용하여 계산한 “참(true)”국부 복굴절율이다. 제4도는 스펀 필라멘트에서 로렌츠(광학) 밀도의 반경방향 분포를 나타낸다. 로렌츠 밀도는 정규의 밀도 또는 결정화도에 비례하기 때문에, 평면분포(flat profile)는 필라멘트의 단면에서 균일한 밀도 또는 결정화도 임을 암시한다.

제5도는 두 다른 온도에서 액체 등온욕을 사용한 두 방사 섬유의 반경 방향 복굴절율 분포를 나타낸다. 권취 속도는 3,000m/min였다. 로렌츠 광학 밀도의 반경 방향 분포는 제6도에 나타내었다. 복굴절율 및 광학 밀도는 양쪽 시료 모두에서 반경 방향으로 균일하다. 정규 밀도 측정과 일치하여, 더 높은 액체 등온욕 온도에서의 방사 필라멘트는 더 낮은 액체 등온욕 온도에서의 방사 실와 거의 같은 복굴절율을 보임에도 불구하고, 더 낮은 액체 등온욕 온도에서의 방사 시료보다 더 높은 광학 밀도를 보인다. 이러한 관찰 결과는 다시 액체 등온욕을 사용한 방사가 높은 수준의 분자 배향 뿐만 아니라 매우 균일한 반경 구조를 가지는 필라멘트를 생성시킬 수 있음을 입증한다.

이러한 데이터는 구획을 성장시키는 섬유 구조에서 반경방향 온도 경사가 없으면 정규 고속 방사에서 대개 일어나는 스킨-코아 효과를 배제시킬 수 있음을 확증한다. 필라멘트를 액체 등온욕에 넣기 전에 사경로의 상부구획에서 몇 도의 반경 방향 온도 경사가 있을 수 있음에도 불구하고, 낮은 수준의 방사 압력 때문에 상기 구역에서는 사실상 구조가 거의 성장하지 않는다. 필라멘트는 액체 등 온욕에 넣은 후, 매우 빠르게 액체 온도에 도달할 수 있으며 섬유 구조가 성장하는 동안 액체욕에서 등온 조건에 놓인다. 구역을 성장시키는 구조에서 반경 방향 온도 경사의 결여는 반경 방향으로 균일한 섬유 구조를 얻게한다.

본 발명은 상기 실시예에 의해 제한되지 않는다. 본 발명의 형태는 또한 높은 장력의 사경로에서의 폴리머 결정화에 대한 유사한 원리에 기초하여, PET 이외의 다른 합성 폴리머의 방사에 응용된다. 나일론 및 폴리 올레핀은 두 전형적 예이며, 해당 분야의 기술자에게는 명백한 것이다.

Claims (17)

1. 고 배향도 및 고 강도의 열가소성 폴리머 필라멘트를 제조하기 위한 용융 방사법에 있어서, 용융된 섬유-형성 열가소성 폴리머를 필라멘트 형태로 압출 성형하고, 그 폴리머의 유리 전이 온도보다 적어도 30℃ 이상의 온도로 유지하면서 그 필라멘트를 액체 욕으로 이송하고, 액체욕 내 필라멘트의 등온 결정화 조건을 제공하도록 그 액체욕을 열가소성 폴리머의 유리 전이 온도보다 적어도 30℃ 이상의 온도로 유지하고, 필라멘트가 액체욕을 통과할 때 응력을 가하기 위해 그 필라멘트를 액체욕으로부터 3000m/min의 속도 이상에서 꺼내는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 필라멘트는 그 필라멘트에 0.5 내지 5g/dtex(0.6 내지 6g/d)의 권취 응력을 부여하는 속도로 꺼냄을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 섬유-형성 폴리머는 폴리에틸렌 테레프탈레이트이고, 상기 유지 단계는 액체욕을 최소 110℃의 온도로 유지하는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 액체욕을 약 130℃의 온도로 유지함을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 필라멘트의 결정형의 X-선 회절 유형과 0.20 이상의 복굴절율을 획득하도록 액체욕으로부터 필라멘트를 꺼나는 속도와 액체욕의 상태를 조절하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 액체욕의 상태와 그 액체욕으로부터 필라멘트를 꺼내는 속도를 조절하는 단계는 액체욕을 최소 110℃의 온도로 유지하고, 필라멘트를 액체욕에 통과시킬 때 필라멘트에 권취 응력을 부여하도록 액체욕으로부터 3000 내지 7000m/min의 속도로 필라멘트를 꺼냄을 포함함을 특징으로 하는 방법.
7. 상기 전 청구항 중 어느 한 항에서 한정한 방법에 의해 제조된 고 배향도 및 고 강도의 열가소성 폴리머 필라멘트.
8. 제7항에 있어서, 그 필라멘트가 7g/dtex(8g/d) 이상의 강도를 가짐을 특징으로 하는 필라멘트.
9. 제7항에 있어서, 그 필라멘트가 결정형의 X-선 회절 유형을 나타냄을 특징으로 하는 필라멘트.
10. 제7항에 있어서, 그 필라멘트가 0.20 이상의 복굴절율을 가짐을 특징으로 하는 필라멘트.
11. 제7항에 있어서, 그 필라멘트가 20% 이하의 신도를 가짐을 특징으로 하는 필라멘트.
12. 제7항에 있어서, 그 필라멘트가 높은 Ⅳ의 산업 등급인 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 형성되고 7g/dtex(8g/d) 이상의 강도를 가짐을 특징으로 하는 필라멘트.
13. 제7항에 있어서, 그 필라멘트가 낮은 Ⅳ의 텍스타일 등급인 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 형성되고 6g/dtex(7g/d) 이상의 강도를 가짐을 특징으로 하는 필라멘트.
14. 높은 Ⅳ의 산업등급인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리머로 형성되고 7g/dtex(8g/d) 이상의 강도, 0.20 이상의 복굴절율 및 결정형의 X-선 회절유형을 가짐을 특징으로 하는 고 배향도 및 고 강도의 열가소성 폴리머 필라멘트.
15. 낮은 Ⅳ의 텍스타일 등급인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리머로 형성되고 6g/dtex(7g/d) 이상의 강도, 0.20 이상의 복굴절율 및 결정형의 X-선 회절 유형을 가짐을 특징으로 하는 고배향도 및 고강도의 열가소성 폴리머 필라멘트.
16. 제14항에 있어서, 그 필라멘트가 20% 이하의 신도를 가짐을 특징으로 하는 필라멘트.
17. 제15항에 있어서, 그 필라멘트가 20% 이하의 신도를 가짐을 특징으로 하는 필라멘트.