KR0160464B1

KR0160464B1 - 폴리에스터 산업용 원사 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR0160464B1
Application number: KR1019950058493A
Authority: KR
Inventors: 오덕호
Original assignee: 백영배; 주식회사효성티앤씨
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1998-12-01
Also published as: KR970043400A

Abstract

폴리에스터 로우 칩(Raw Chip)을 고상중합하여 고유점도(IV)가 0.95~1.05이고, 수분율이 30ppm이하인 폴리에스터칩을 수득하고, 이를 300~310℃ 의 폴리머온도로 용융하여 노즐을 통하여 방사하고, 3000~3500m/min의 속도로 권취하여 복굴절율이 0.070~0.100 되도록 미연신사를 만든다음, 고뎃트 롤라를 이용하여 연속적으로 다단 열연신하는 것을 특징으로 한 고강력 및 우수한 치수안정성을 갖는 폴리에스터 산업용 원사의 제조방법으로 타이어 및 벨트 등의 고무제품의 보강재로써 또는 그밖의 산업용으로 사용하기에 매우 유용하다.

Description

폴리에스터 상업용 원사 및 그의 제조방법.

본 발명은 폴리에스터 산업용 원사 및 그의 제조방법으로, 더욱 상세하게는 타이어 및 벨트 등 고무제품의 보강재로써 유용한 높은 모듈라스(High Modulus) 및 저수축의 특성을 가져 치수안정성에 있어서 매우 우수한 디프코드(Dipped Cord)와 이의 제조에 사용되어지는 원사 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 방사공정에 있어서 방사속도를 높이고 노즐-퀀칭 사이의 거리를 조절함으로써 미연신사가 높은 배향 및 결정화를 이루도록 한 다음 가열된 고뎃트 로울러를 이용하여 바로 연신을 함으로써 연사 및 디프 공정을 거친 디프코드가 높은 모듈라스 및 저수축의 특성을 가져 우수한 형태 안정성을 갖도록 하는 폴리에스터 산업용 원사 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

현재 타이어 및 벨트 등 고무제품의 보강재로써 널리 사용되어지고 있는 폴리에스터 산업용 디프 코드는 중간 신도 4~5%, 수축율(150℃×30분)이 4~6% E-S 9~10 정도로 모듈라스가 낮고 수축율이 높아 형태 안정성에 있어서 우수하지 못하다.

미연신사의 배향도 0.030~0.060 정도의 반연신사 방사법에 의하여 제조되어지는 형태 안정성이 비교적 우수한 높은 모듈라스 디프코드로 중신 4~5%, 수축율(150℃×30분) 3~4% E-S 7.0~8.0 정도로 모듈라스나 수축율에 있어서 충분하지 못하다.

현재 폴리에스터 디프 코드의 형태 안정성 및 E-S를 낮추기 위하여 방사속도를 높이어 미연신사의 배향도를 높인 다음 낮은 배율로 연신하는 방법이 이용되고 있는데 단순히 방사속도만을 높여서 미연신 배향을 높이게 되면 방사 라인에서의 높은 공기흡인력(Air Drag Force) 에 의하여 지나치게 배향과 결정화가 이루어져 연신이 어렵게되기 때문에 제조된 원사나 코드의 강력이 지나치게 낮아지는 문제점이 있어 그리 유용한 방법이 못된다.

그리고 단순히 방사속도만을 높일 경우 공기 흡인력이 증가하여 높은 방사장력에 의해 고화가 된 이후에도 고뎃트 롤라에 권취되기 전에 미연신사의 연신이 진행되어 E-S를 낮추기 어렵게 된다.

따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 연구를 거듭한 결과 미연신사의 배향을 복굴절을 0.070~0.100으로 비교적 높게 유지하면서도 후드(Hood)의 길이와 노즐직하 분위기 온도를 특수하게 하여 높은 강력과 낮은 E-S를 갖는 고무보강재로써 매우 유용한 원사 및 디프코드를 발명하게 되었다.

본 발명은 폴리에스터 칩을 용융 압출기를 통하여 용융 압출하고 노즐을 통하여 방사를 할 때 노즐 흡수를 조절하여 제조된 원사의 모노 필라멘트의 데니어를 적당한 범위에 있도록 하고 노즐-퀀칭까지의 거리를 가능한 한 짧게 하여 가능한 퀵 퀀칭을 하고 노즐 퀀칭 사이의 후드부에 별도의 가열장치를 설치하지 않아 가열을 하지 않음으로써 노즐직하의 분위기 온도를 가능한 낮게 유지시킴으로써 미연신 배향을 최대한 높임과 동시에 낮은 E-S발현에 유리한 네트구조를 최대한 발현시키며, 3000~3500 m/min의 고속으로 권취하여 고뎃트 롤라를 이용 직접 연신하는 산업용 폴리에스터 원사의 제조방법과 그 원사 및 이를 이용한 디프 코드에 관한 것이다.

본 발명을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

고유점도(IV) 0.95~1.05, 수분율 30ppm이하(좋기로는 20ppm이하)의 고상중합한 폴리에스터 칩을 300~310℃의 폴리머 온도로 용융하여 노즐을 통하여 방사함에 있어 노즐-퀀칭까지의 거리 즉 후드부의 길이가 140~200mm의 범위에 있도록 짧게 하고, 후드부에 별도의 가열장치를 이용하여 가열하지 않아 노즐직하 즉 후드내부의 분위기 온도가 250℃이하의 저온으로 유지시켜 방출된 필라멘트가 노즐직하에서 가능한한 높은 장력을 받도록 하여 미연신배향을 최대한 높이고 낮은 E-S발현에 유리한 네트구조를 최대한 발휘하도록 한 다음, 3000~3500m/min의 고속으로 권취하여 미연신사의 복굴절율이 0.070~0.100 사이에 있도록 하여 고뎃트 롤라를 이용하여 1.5~1.9 연신비로 열연신하여 제조한다.

이때 제조된 원사의 모노 필라멘트 데니어가 2.6~4.2 사이에 있도록 필라멘트 수를 조절하는 것이 중요하며 모노필라멘트 데니어가 2.6미만일 때는 방사중 방사사절이 발생하여 방사 작업성이 현저히 저하하고, 4.2를 초과하는 경우에는 퀀칭효과 저하에 의한 고화점의 변화로 미연신 배향이 낮아져 낮은 E-S를 갖는 형태 안정성이 우수한 디프 코드의 제조가 어렵게 된다.

또한 노즐-퀀칭 즉 후드부의 길이가 140mm미만인 경우에는 방사토출하는 노즐 부위의 온도가 너무 낮아 방사작업성이 저하되고, 200mm를 초과하거나 온도가 250℃ 이상이 되면 방사장력의 저하로 미연산 배향이 낮아져 낮은 E-S발현이 어렵게 되며 이 때 미연신사의 배향도를 높이기 위하여 방사 속도만을 높이게 되면 공기흡인력에 의한 방사장력의 급격한 증가로 미연신사가 고화된 다음에 고뎃트 롤라에 권취되기 전 방사 라인에서 미연신사의 연신이 일어나 낮은 E-S의 발현이 매우 어렵게 된다.

미연신사의 배향도가 0.070 미만이면 본 발명의 치수안정성을 갖는 코드를 얻기 어렵고, 반면에 미연신사의 배향도가 0.100을 초과하는 경우에는 미연신사의 경화가 지나치게 진행되어 연신작업성이 불량해질 뿐만 아니라 연신을 충분히 행할 수 없어 강력이 급격히 떨어져 산업용사로서 적합하지 않게 된다.

본 발명에 따라 제조된 원사 및 이를 이용한 디프 코드는 다음 물성을 만족시킨다.

원사 : 1) 원사 고유점도(IV)가 0.90~1.05

2)비정배향(fa) 계수가 0.60~0.75

3) 원사 강도 × √신도의 값이 27~34

4) 원사신도 15~23%

5) 원사 결정크기(D)가 38D52

6) 원사의 비정 배향함수(fa)가 0.60fa0.75

디프코드: 1) 디프코드 강도 5.6g/d이상

2)수축율 S가 2.0~3.5%

단, S는 드라이오븐을 이용 150 ℃에서 30분간 처리후의 수축율

3)중간신도 모듈라스 3.0~4.0%

단, M은 1,000데니어 2플라인 경우 4.5kg에서 변형율

1,500데니어 2플라인 경우 6.8kg에서 변형율

4) 중간신도 M과 수축율 S의 합 E-S가 5.5E-S6.5

본 발명에서는 고강력과 낮은 E-S의 향상된 형태 안정성을 가지는 원사 및 디프코드를 얻기 위하여 모노 필라멘트의 데니어와 노즐 - 퀀칭 사이의 거리 및 후드부의 분위기 온도를 특정적으로 설정하여 일정 방사속도에서 미연신배향과 낮은 E-S발현에 유리한 네트 미세구조의 형성을 극대화함으로써 방사속도를 지나치게 높이지 않고 또 미연신 복굴절율 수준도 0.100 이상 지나치게 높이지 않고도 고강력, 낮은 E-S의 형태 안정성이 우수한 원사 및 디프코드를 얻을 수 있다. 이렇게 하여 얻어진 원사는 7.0g/d 이상의 비교적 고강력을 유지하면서 형태 안정성이 기존의 제품보다 한 차원 우수하여 이 원사를 2플라이(ply)로 하여 각각 상연 및 하연을 주어 연사한 후 디핑 열처리한 디프코드는 고강력을 가짐과 동시에 하이 모듈라스 및 저수축의 특성을 가지고 있어 타이어 및 벨트 등의 고무제품의 보강재로써 또는 그밖의 산업용으로 사용하기에 매우 유용하다.

[실시예 1-2, 비교예 1-2]

고유점도 0.65의 폴리에스터 로우 칩(Raw Chip)을 고상중합하여 IV 1.0의 고상중합 칩을 만들고 수분율은 30ppm이하로 하여 익스트루더를 이용 폴리머 온도 305℃로 용융하고 도관으로 통한 다음 500~600 g/min의 토출량으로 하여 노즐의 홀 수를 변화시키면서 노즐을 통하여 방사한 다음 노즐 직하 길이 170mm의 후드부를 지나 20℃, 0.5m/sec의 풍속을 갖는 퀀칭부를 지나 고화시킨 후 오일링하고, 3000m/min의 속도로 고뎃트 롤라에 권취시켜 다른 고뎃트 롤라를 이용하여 연속적으로 3단 연신을 행한 다음 2%의 릴렉스(relax)를 주어 와인딩하여 1000데니어 원사를 제조하였다.

제조한 원사 2가닥을 440tpm으로 상연 및 하연을 주어 2플라이(ply)연사하여 RFL(Resorcinol Formaline Latex)에 디핑한 후 240℃로 열처리하여 디프코드를 제조하였다.

**결정 크기 : X-Ray WAXS 분석데이타로써 (100)면의 결정 크기

**fa : 비정배향 함수(Amorphous Orientation factor)

[실시예 3-5, 비교예 3-7]

고유점도 0.65의 폴리에스터 로우 칩(Raw Chip)을 고상 중합하여 IV 1.0의 고상중합 칩을 만들고 수분율은 30ppm 이하로 하여 익스트루더를 이용 폴리머 온도 305℃ 용융하고 도관으로 통한 다음 500~600g/min의 토출량으로 하여 250홀의 노즐을 통하여 방사한 다음 노즐-퀀칭까지 즉 후드부의 길이와 후드 히터를 이용 후드내부 분위기 온도를 변화시키면서 20℃, 0.5m/sec의 풍속을 갖는 퀀칭부를 지나 고화시킨 후 오일링하고 3000m/min의 속도로 고뎃트롤라에 권취시켜 다른 고뎃트롤라를 이용하여 연속적으로 3단 연신을 행한 다음 2% 릴렉스(relax)를 주어 와인딩하여 1000데니어 원사를 제조하였다.

제조한 원사 2가닥을 440tpm으로 상연 및 하연을 주어 2플라이(ply)연사하고 RFL에 디핑한 후 240℃로 열처리하여 디프코드를 제조하였다.

[실시예 6-8, 비교예 8-11]

고유점도 0.65의 폴리에스터 로우 칩(Raw Chip)을 고상 중합하여 IV 1.0의 고상중합 칩을 만들고 수분율은 30ppm 이하로 하여 익스트루더를 이용 폴리머 온도305℃ 용융하고 도관으로 통한 다음 500~600g/min의 토출량으로 하여 250홀의 노즐을 통하여 방사한 다음 노즐-퀀칭까지 즉 후드부의 길이를 170mm로 하고 후드 내부 분위기 온도를 220℃로 유지하여 방사하고 20℃, 0.5m/sec의 풍속을 갖는 퀀칭(Quenching)부를 지나 고화시켜 오일링하고 권취속도를 변화시키면서 고뎃트 롤라에 권취시켜 다른 고뎃트 롤라를 이용하여 연속적으로 3단 연신을 행한 다음 2%의 릴렉스(relax)를 주어 와인딩하여 1000 데니어 원사를 제조하였다.

Claims

폴리에스터 로우 칩(Raw Chip)을 고상중합하여 고유점도(IV)가 0.95~1.05이고, 수분율이 30ppm이하인 폴리에스터칩을 수득하고, 이를 300~310℃의 폴리머온도로 용융하여 노즐을 통하여 방사하고, 3000~3500m/min의 속도로 권취하여 복굴절율이 0.070~0.100 되도록 미연신사를 만든다음, 고뎃트 롤라를 이용하여 연속적으로 다단 열연신하는 것을 특징으로 한 고강력 및 우수한 치수안정성을 갖는 폴리에스터 산업용 원사의 제조방법.
제1항에 있어서, 원사 모노 필라멘트의 데니어가 2.6~4.2인 폴리에스터 산업용 원사의 제조방법.
제1항에 있어서, 노즐-퀀칭까지의 거리를 140~200mm로 하고, 노즐직하 분위기 온도를 200~250℃의 저온으로 유지시켜 냉각시키는 것을 특징으로 한 폴리에스터 산업용 원사의 제조방법.
제1 내지 제3항의 방법에 따라 수득되고 다음의 물성을 동시에 만족하는 산업용 폴리에스터 섬유. 1) 원사 고유점도(IV)가 0.90~1.05 2)비정배향(fa) 계수가 0.60 ~ 0.75 3) 원사 강도 × √신도의 값이 27~34, 4) 원사신도 15 ~ 23%, 5) 원사 결정크기(D)가 38D52, 6) 원사의 비정 배향함수(fa)가 0.60fa0.75.
제1항 내지 제3항에 기재된 산업용 폴리에스터 섬유를 1본 또는 복수로 하연하여 하연사를 형성하고, 그 하연사를 2본 이상 합쳐 하연과 같은 수의 역방향 상연을 하여 상연사를 형성하고, 그 상연사에 접착제를 부여하고 , 적어도 235℃ 이상의 온도에서 열처리하여 다음의 물성을 동시에 만족하는 고무 구조물 보강재에 적합한 고강력 및 치수안정성이 우수한 디프코드. 1) 디프코드 강도 5.6g/d이상 2)수축율S가 2.0 ~ 3.5%, 단, S는 드라이오븐을 이용 150 ℃에서 30분간 처리후의 수축율 3)중간신도 모듈라스 3.0~4.0% 단, M은 1,000데니어 2플라이인 경우 4.5kg에서 변형율 1,500데니어 2플라인 경우 6.8kg에서 변형율 4) 중간신도 M과 수축율 S의 합 E-S가 5.5E-S6.5.