KR0150172B1 - 폴리에테르에스테르계 탄성섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에테르에스테르계 탄성섬유의 제조방법에 관한 것으로, 통상의 폴리에테르에스테르계 탄성체를 방사하여 탄성섬유로 제조함에 있어서, 2000m/min이상의 방사속도로 방사하여 인취로울러와 권취로울러 사이에서 연신하고 권취로울러에서 열처리하여 권취하는 일련의 공정을 한 번에 실시함으로써 최종 제조된 원사의 점착성으로 인한 해사불량을 개선하여 생산성을 향상시킬 수 있는 폴리에테르에스테르계 탄성사의 제조방법에 관한 것이다.

Description

폴리에테르에스테르계 탄성섬유의 제조방법

본 발명은 폴리에테르에스테르계 탄성섬유의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 폴리에테르에스테르계 탄성체를 이용하여 탄성섬유를 제조함에 있어서, 실의 점착성으로 인해 실끼리 서로 달라붙어 발생되는 해사 불량을 개선하고 제사속도를 향상시켜 생산성을 증대하며 실의 열적 안정성을 좋게하는 폴리에테르에스테르계 탄성섬유의 제조방법에 관한 것이다.

폴레에테르에스테르계 탄성체는 폴리알킬렌테레프탈레이트를 하드세그먼트로 하고 폴리테트라메틸렌글리콜을 소프트 세그멘트의 주성분으로 하는 폴리에테르에스테르계 탄성체로된 공중합 폴리머이고, 탄성섬유로는 주로 고무, 폴리우레탄등이 사용되어지고 있으며, 그 중 폴리우레탄으로 만든 스판덱스는 탄성회복 측면에서 매우 우수한 특성을 보여 스포오츠 의류를 중심으로 탄성사를 필요로 하는 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나, 폴리우레탄 제품은 우수한 탄성회복 특성에 비해 과신장율, 내열성, 내광성, 내염소성, 내습열성 등의 물질이 떨어지고 가격이 비싼 문제점이 있다.

한편, 수지용도의 폴리에테프에스테르계 블록 공중합형 탄성체가 개발되고, 이 폴리머를 탄성사에 적용할 경우 신장회복율에 있어서는 폴리우레탄에 미치지 못하지만 저 신장하에서는 비교적 양호한 회복성을 보이며, 융용방사가 가능하다는 장점이 있다. 또한 폴리우레탄 탄성사와 비교하여 황변이 잘 안되고 내염소성이 우수하며 제조단가가 적게 드는 장점이 있다.

상기의 장점을 지녔음에도 불구하고 폴리에테르에스테르계 블록 공중합형 탄성사의 공업적인 생산이 활발하지 못한 이유중의 하나가 폴리에테르에스테르계 블록 공중합체의 점착성 때문에 융용방사해서 권취한 실을 해사할 때 블록킹 현상이 나타나 멀티필라멘트를 제조하는 경우 조업성에 큰 문제가 있기 때문이다.

상기한 폴리에테프에스테르계 블록 공중합체의 점착성으로 인한 문제점을 해결하기 위하여 필라멘트에 이형단면을 적용하거나, 탄성체의 칩에 폴리올레핀을 섞어서 방사하는 방법이 제안되었으나 근본적인 해결책은 될 수 없었다.

또한, 일본특공소 63-17124에 의하면 해사성을 개선하기 위해 방사속도를 2000m/min 이상으로 높여 방사 및 권취하는 방법을 제안하고 있다. 그러나, 해사성은 개선되었지만 열처리를 위해 다시 해사 및 권취공정을 거쳐야 하는 공정상 복잡한 문제를 야기시키는 단점이 있다.

폴리에테르에스테르계 블록 공중합체의 방사에 있어, 인취속도가 저속일 경우 섬유의 점착이 일어나고 사도가 불안정하게 되는 등 물성이 취약하게 된다. 이때 인취속도를 높이면 점착에 의한 문제는 다소 해결되나, 미연신사로 권취한 후 다시 연신 등의 공정을 거치거나, 연신 후 열처리를 위해 다시 해사하여 열처리하고 권취하는 공정을 거치게 되어 공정이 복잡하고 작업성과 생산 수율이 떨어지는 등 생산 원가의 증가를 초래하는 문제점이 야기된다.

따라서, 본 발명의 목적은 폴리에테르에스테르계 블록 궁중합체를 방사하여 섬유로 제조시 점착성으로 인한 해사성 불량을 개선하고 공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 폴리에테르에스테르계 탄성섬유의 제조방법을 제공하는데 있다.

이에 본 발명자들은 방사시에 방사속도를 높여 방사하고 인취후 바로 권취로울러를 이용하여 연신하고 열처리 공정을 단순화함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

통상의 폴리에테르에스테르계 블록 공중합체를 방사하여 탄성섬유를 제조함에 있어서, 2000~3000m/min의 방사속도로 방사하여 인취로울러와 권취로울러 사이에서 연신비 1.5이상으로 연신하고 권취로울러에서 130℃ 이상의 온도로 열처리 한 후 권취시 와인더의 속도를 권취로울러의 속도에 대해 100~70% 범위로 조절하여 권취함을 특징으로 하는 폴리에테르에스테르계 탄성섬유의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 폴리에테르에스테르계 블록 공중합체는 폴리알킬렌테레프탈레이트가 하드세그멘트를 이루며, 이는 산성분의 테레프탈산, 이소프탈산, 이디프산 등과 디올 성분으로 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 펜틸렌글리콜, 핵실렌글리콜 등을 주성분으로 하는 범용 폴리머이고, 특히 본 발명에서는 폴리부틸렌테레프탈레이트를 하드세그멘트로 이용한다.

또한, 폴리에테르에스테르계 블록 공중합체의 소프트세그멘트는 산성분으로는 하드세그멘트의 산성분과 같고, 디올 성분은 폴리테트라메틸렌글리콜을 주성분으로 하고 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜등이 소량 공중합되어도 좋다.

특히, 방사성 및 탄성특성을 고려하여 수평균 분자량이 400~4000인 폴리테트라메틸렌글리콜이 바람직하다. 폴리테트라메틸렌글리콜의 탄성체에 대한 공중합비는 90~20:10~80, 바람직하기는 80~20:20:60의 중량비가 적당하다.

이 범위에서는 용융방사하기에 적당한 융점을 갖는 동시에 우수한 탄성회복율을 보인다.

또한, 탄성체는 사염화에탄과 페놀과의 동중량 혼합물을 용매로 하고 온도 35℃에서 측정한 상대점도가 1.0~2.5인 것이 바람직하며, 말단 카르복실기의 농도는 30meq/kg 이하인 것이 좋다. 또한, 탄성체에 착색제, 산화방지제, 내열제, 결정화핵제 등을 소량 첨가하여 사용할 수 있다.

상기 폴리에테르에스테르계 블록 공중합체를 융용 방사함에 있어서 수분을 충분히 제거한 후 중합체의 융점보다 35℃ 이상 높은 온도로 방사하며 인취속도는 2000~3000m/min으로 하는 것이 바람직하다.

만일, 2000m/min미만의 속도에서는 섬유의 점착성이 문제가 되고, 3000m/min를 초과하는 속도에서는 미쳐 냉각이 안될 수도 있으므로 이때는 냉각조의 길이가 길어져야 하는 문제가 생기게 된다.

연신은 인취로울러와 권취로울러 사이에서 이루어지며 그 비는 1.5~5가 바람직하다. 만일 1.5 미만일 경우 물성이 전반적으로 취약하게 된다.

연신 후 곧바로 열처리를 해주며 이때 권취로울러에서 열을 줄 수 있는 로터리식이 효율적인데 이는 슬릿히터에 의한 방식보다 공간을 적게 차지하며 설비가 단순하고 공정이 간단하다. 열처리 온도는 130~180℃ 이상으로 하고 열처리를 함으로 인해 사가공시 또는 최종완제품가지의 가공단게에서 받게 될 열에 상당히 안정하여 제품의 품질향상을 기할 수 있다. 만일, 열처리를 안할 경우에는 후가공 가열 공정에서 열수축이 심하게 일어나게 된다.

권취단계에서 와인더의 회전속도는 권취로울러 속도의 70~100% 범위에서 행함으로써 권취시 실의 장력이 0.1~1g/de정도 걸리게 하는 것이 좋다. 만일, 와인더의 속도가 권취로울러의 속도보다 빨라 실의 장력이 0.1g/de보다 적으며 제조된 실의 강도 상승은 있지만 신도와 회복율이 많이 떨어지게 되고 와인더의 속도가 권취로울러 속도보다 느려 실의 장력이 1g/de를 초과하게 되면 사도가 불안정해지므로 물성이 저하된다.

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

[실시예 1]

디메틸테레프탈레이트 35중량%, 부탄디올 5중량% 그리고 수평균 분자량 1500인 폴리(옥시테트라메틸렌)글리콜 60중량%를 티타늄테트라부톡사이드 0.15중량%, 이가녹스 1010 0.5중량%와 함께 통상의 방법으로 에스테르 교환반응 및 중축합하여 폴리에테르에스테르계 블록 공중합체를 제조하였다.

직경 0.3mm인 방사공을 36개 갖는 방사구금을 이용하여 2000m/min으로 방사하고 방출사조에 횡방향으로 18℃의 냉각바람으로 냉각고화시킨 후, 유제를 부여하고 인취로울러에서 200m/min의 속도로 감아서 권취속도 3000m/min, 온도 170℃인 권취로울러로 열처리한 후 와인더의 속도를 300m/min로 권취한 후 그 물성을 평가하여 표1에 나타내었다.

[비교예 1]

실시계1에 있어서, 인취로울러의 속도를 1400m/min으로 하고, 권취로울러의 속도를 2100m/min으로 하며 권취로울러에서 열처리하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 실시하여 그 결과를 표1에 나타내었다.

[비교예 2]

실시예 1에 있어서, 인취로울러의 속도를 2000m/min으로 하고, 권취로울러의 속도를 3000m/min으로 하여 와인더로 권취한 후 이를 다시 해사하여 170℃의 슬릿히터로 열처리하여 그 결과를 표1에 나타내었다.

[비교예 3]

실시예 1에 있어서, 권취로울러의 열처리 온도를 120℃로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 실시하여 그 결과를 표1에 나타내었다.

[비교예 4]

실시예 1에 있어서, 와인더의 궈취속도를 권취로울러의 속도보다 40% 낮춘 1800m/min으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표1에 나타내었다.

표 1에서 형태안정성 항목은 폴리에스테르와 각각의 예에서 제조된 원사로 같은 크기의 포를 만들어 폴리에스테르 가공 염색 조건을 거친 후의 형태 변형을 일반 폴리에스테르 포와 비교하여 그 변형율이 15% 이하인 것을 우수, 15~20%는 양호, 20%초과인 것은 불량으로 판정하였다. 또한, 생산성의 항목은 단위시간당 얻어지는 원사의 양과 수율을 종합하여 평가하였다.

실시예 1은 작업성도 우수하고 생산성 또한 우수하였다.

비교예 1은 낮은 인취속도로 인한 해사불량으로 연신 및 열처리 공정을 행할 수 없었다. 비교예 2는 작업성과 형태안정성이 비교적 양호했지만 생산성은 실시예에 비해 현저히 저하되었으며, 비교예 3는 변형율이 37%로써 형태안정성이 매우 좋지 않았다. 그리고 비교예 4는 와인더의 회전속도가 권취로울러보다 떨어지기 때문에 작업중 로울러에 점착이 일어나는 등 작업성이 떨어졌다.

Claims (4)

1. 폴리에테르에스테르계 탄성체를 이용하여 탄성섬유를 제조함에 있어서. 방사속도를 2000m/min이상 3000m/min이하로 하고 인취로울러와 권취로울러 사이에서 연신하고 권취로울러에서 열처리한 후 와인더로 권취함을 특징으로 하는 폴리에테프에스테르계 탄성섬유의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 인취로울러와 권취로울러 사이에서 연신비 1.5~5.0로 연신함을 특징으로 하는 폴리에테프에스테르계 탄성섬유의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 권취로울러에서 열처리하여 열처리 온도는 130℃~180℃임을 특징으로 하는 폴리에테르에스테르계 탄성섬유의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 권취시 실의 장력을 0.1~0.1g/d로 하는 것을 특징으로 하는 폴리에테르에스테르계 탄성섬유의 제조방법.