KR0166479B1 - 저수축 폴리에스터 산업용 원사 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에스터 로우칩(Raw chip)을 고상중합하여 고유점도(IV)가 1.00~1.05이고, 수분율이 30ppm 이하인 폴리에스터 칩을 수득하고, 이를 300~305℃의 폴리머온도로 용융하여 노즐을 통하여 방사하고, 2,000~3,000m/min의 속도로 권취하여 고유점도가 0.90~0.95가 되도록 미연신사를 만든다음, 고뎃트롤라를 이용하여 권취한 미연신사를 직접 3단 연신을 행하여 제조하는 것을 특징으로 한 고강력 및 우수한 촌법안정성을 갖는 저수축 폴리에스터 산업용 원사의 제조방법 및 그 원사를 제공하는 것으로, 본 발명에 의하면 저수축 특성을 가지고 있어 타이어 벨트등의 고무제품의 보강재로써 또는 그 밖의 산업용으로 사용하기에 매우 유용하다.

Description

저수축 폴리에스터 산업용 원사 및 그의 제조방법

본 발명은 저수축 폴리에스터 산업용 원사 및 그의 제조방법으로, 더욱 상세하게는 타이어 및 벨트등 고무제품의 보강재로써 유용한 고강력 및 저수축특성을 가져 치수안전성에 있어서 매우 우수한 디프코드(Dipped Cord)와 이의 제조에 사용되어지는 원사 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 방사공정에 있어서, 노즐에서 냉각지역(Quenching Zone)까지의 거리를 짧게하여 노즐 직하 분위기 온도를 저온으로 유지함으로써 방출된 필라멘트를 급속히 냉각시킨 후 2,000m/min 이상의 고속으로 권취하여 미연신사를 만든 다음 고뎃트롤러를 이용하여 바로 3단 연신을 함으로써 연사 및 디프공정을 거친 디프코드가 고강력과 우수한 치수안정성을 갖도록 하는 저수축 폴리에스터 산업용원사 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

종래 타이어 및 벨트등 고무제품의 보강재로써 널리 사용되고 있는 폴리에스터 산업용 디프 코드의 제조에 사용되는 원사는 그 제조방법에 있어서, 폴리에스터 폴리머 용융물을 노즐을 통하여 압출한 다음 500-900m/min이하의 속도로 권취한 후 높은 연신비에 의해 배향도를 높임으로써 고강력 원사를 제조하는 스핀 드로우(SPin Draw) 공법이 이용되고 있다.

그러나, 이러한 스핀 드로우 방사공정에서는 저속의 방사속도와 높은 연신비에 의해 고강력의 발현은 가능하나 원사의 수축율이 높아 최종 디프코드의 수축율이 상승하여 치수안전성이 불량해지므로 타이어 보강재로써 유용하지 못하다.

왜냐하면 고속으로 주행하는 타이어 지면과의 마찰등으로 인해 발열온도가 높아 최종 디프 코드의 수축율이 타이어 성능 및 품질을 좌우하기 때문이다. 최종 디프 코드의 수축율이 높으면 타이어의 성능 저하 뿐만 아니라 타이어의 제조공정성도 불량해지는 단점이 있다.

따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 연구 노력한 결과 방사공정에 있어서, 노즐에서 냉각지역까지의 거리를 짧게하여 가능한 빠른 냉각을 하고, 고데트롤러를 이용하여 바로 3단 연신을 함으로써 매우 유용한 원사 및 디프 코드를 발명하게 되었다.

즉, 본 발명은 폴리에스터 칩을 용융 압출기를 통하여 용융 압출하고 노즐을 통하여 방사할 때 용융 폴리머의 온도를 적당한 범위로 유지하도록 하고 노즐에서 냉각지역까지의 거리를 가능한 한 짧게하여 방출된 필라멘트가 가능한 한 빨리 냉각되게 하여 미연신사의 배향을 높이며, 이를 2,000m/min 이상의 고속으로 권취하여 고데트 롤러를 이용하여 직접 연신하는 저수축 폴리에스터 산업용 원사의 제조방법과 그 원사 및 이를 이용한 디프코드에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

고유점도(IV) 1.00~1.05, 수분율 30ppm 이하인 고상중합한 폴리에스터 칩을 용융방사함에 있어, 용융한 폴리머 온도를 300~305℃의 온도로 한 후 노즐을 통하여 방출된 필라멘트의 고유점도(IV)가 0.90~0.95가 되도록 한다.

이때 폴리머의 온도를 300℃ 미만으로 하면 방사장력이 지나치게 증가하여 방사중 필라멘트 사절이 달발하여 방사 연신 작업성이 불량해지며, 폴리머의 온도를 305℃를 초과하면 최종적으로 얻어지는 필라멘트의 고유점도(IV)가 낮아 고강력을 발현하기가 어렵다.

용융된 폴리머를 노즐을 통하여 압출함에 있어, 노즐직하에 별도의 가열 장치를 설치하지 않아 노즐직하의 온도를 용융점 이상으로 가열하지 않고 단순히 노즐 직하에서 냉각지역까지의 거리를 100~150mm로 적정화하여 노즐직하 분위기 온도를 220~250℃의 저온으로 하여 노즐에서 방출된 필라멘트가 노즐에서 용출되자마자 가능한 한 빨리 냉각시켜 고화점을 높인다.

노즐직하의 온도가 220℃ 미만인 경우에는 미연신사의 배향이 지나치게 증가하여 원사를 권취하기가 어려워 작업이 용이하지 않고, 250℃를 초과하는 경우에는 용융물의 고화점이 내려가 고강력을 발현할 수 없게된다.

또한, 노즐직하에서 냉각지역까지의 거리를 100 내지 150mm로 유지하여야 노즐직하 분위기 온도를 220 내지 250℃로 유지할 수 있게 된다.

노즐 직하 분위기 온도를 낮춤으로써 방사된 폴리머의 고화점을 높이고, 방사장력을 높임으로써 타이체인의 형성을 높이고, 미연신 배향을 높여 고강력 및 치수안정성이 우수한 원사를 생산할 수 있다.

상기 방출된 필라멘트 고뎃트룰러를 이용하여 2,000~2,000m/min의 속도로 권취하여 원사의 비정배향(fa)계수가 0.760~0.850 범위에 있도록 한다.

이때 원사의 비정배향계수가 0.760미만이면 강력 발현이 용이하지 못하며, 0.850를 초과하면 저수축의 발현이 어렵다.

그리고, 본 발명의 특징은 고뎃트룰러를 이용하여 권취한 미연신사를 바로 3단 연신을 행함으로써 고강력 및 치수안정성이 우수한 폴리에스터 산업용 원사를 제조할 수 있다는 것이다.

노즐 직하에서 냉각지역까지의 거리를 100~150mm로 짧게 유지하여 노즐직하 분위기 온도를 220~250℃로 유지함으로써 노즐에서 용출된 필라멘트가 용출됨과 동시에 가능한 한 빨리 냉각시켜 미연신 배향의 증가 및 고화점 상승으로 원사의 고강력을 발현시키므로 고강력 발현을 위하여 연신비를 무리하게 높이지 않아도 낮은 연신비에서 고강력을 발휘할 수 있고, 물성 발현이 가능하므로 사절 저하에 의해 안정적인 작업이 가능하다. 또한, 방사속도가 종래의 스핀드로우 공법에 비해 5배 정도 고속이므로 생산량 증가에도 유용하다.

이렇게 제조된 원사는 7.8g/d 이상의 고강도 및 6.2~7.0%의 저수축율(S : 드라이 오븐을 이용하여 150℃에서 30분 처리후의 건열 수축율)을 가진다. 따라서, 이 원사를 2가닥으로 하여 각각 상연 및 하연을 주어 연사한 후 디핑 열처리한 디프 코드는 6.5g/d 이상의 고강도를 가짐과 동시에 중간신도(M : 하중 4.5g/d에서의 신도)가 4.0~4.6%이고, 건열수축율(S)이 3.0~3.5%로 저수축 특성을 가지고 있어 타이어 벨트 등의 고무제품의 보강재로써 또는 그 밖의 산업용으로 사용하기에 매우 유용하다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하나 하기 실시예에 의하여 본원발명의 범주가 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다.

[실시예 1~3, 비교예 1~5]

고유점도 0.65의 폴리에스터 로우 칩(Raw chip)을 고상중압하여 필라멘트 고유점도(IV) 1.05 이상의 고상중합 칩을 만들고, 수분율은 30ppm 이하로 하여 익스트루더(Extruder)에서 용융하여 방사 도관으로 통한 다음 500-600g/min의 토출량으로 노즐을 통하여 방사한 다음 노즐직하 길이 130mm의 후드부를 지나 20℃, 0.5m/sec의 풍속을 갖는 냉각지역을 지나 고화시킨 후 오일링하여 2.500m/min의 속도로 고뎃트 롤러에 권취시켜 다른 고뎃트롤러를 이용하여 3단 연신을 행한 다음 2%의 릴렉스를 주어 와인딩하여 1,000데니어 원사를 제조하되, 방사온도 및 필라멘트 점도는 표 1과 같이 달리하였으며(실시예 1~3, 비교예 5), 제조한 원사 2가닥을 440tpm으로 상연 및 하연을 주어 2가닥 연사하여 RFL에 디핑한 후 240℃로 열처리하여 디프 코드를 제조하였다.

한편 비교예 1~4는 종래방법에 따른 것으로 권취속도 500-900m/min으로 달리하여 스린 드로우 공법으로 제조한 것이다.

각각의 평가 결과는 하기 표 1에 정리하였다.

[실시예 4~6, 비교예 6~7]

고유점도 0.65의 폴리에스터 로우칩(Raw chip)을 고상중합하여 필라멘트 고유점도(IV)1.05의 고상중합 칩을 만들고, 수분율 30ppm 이하로 하여 용융 폴리머 온도 303℃로 익스트루더에서 용융하여 방사도관으로 통한 다음, 토출량 560~600g/min에서 노즐을 통하여 방사한 후 20℃, 0.5m/sec의 풍속을 갖는 냉각지역을 지나게 하여 고하시키고 오일링한 후 2,500m/min의 속도로 고뎃트 롤러에 권취시켜 고뎃트롤러를 이용하여 3단 연신을 행한 다음 2%의 릴렉스를 준 다음 와인딩하여 1,000데니어 원사를 제조하였다.

이때 실시예별로 하기 표 2와 같이 노즐과 냉각지역간의 거리를 달리하여 실시하였다.

제조한 원사 2가닥을 440tpm으로 상연 및 하연을 주어 2가닥 연사하여 RFL에 디핑한 후 240℃로 열처리하여 디프코드를 제조하였다.

[실시예 7~10, 비교예 8~10]

고유점도 0.65의 폴리에스터 로우칩(Raw chip)을 고상중합하여 폴리에스터 고유점도 (IV) 1.05의 고상중합칩을 만들로 수분율 30ppm 이하로 하여 용융 폴리머 온도 303℃로 익스트루더에서 용융방사하여 방사도관으로 통한 다음 토출량 560~600g/min에서 노즐을 통하여 방사한 후 별도의 가열장치가 없는 길이 130mm의 후드부를 지나게하고, 20℃, 0.5m/sec의 풍속을 갖는 냉각지역을 지나게 하여 폴리머를 고화시킨 후 오일링 한 후 방사속도별로 권취하여 고뎃트롤러를 이용하여 3단 연신을 하고 2%의 릴렉스를 준 다음 와인딩하여 1,000데니어 원사를 제조하였다.

제조한 원사 2가닥을 440tpm으로 상연 및 하연을 주어 2가닥 연사하여 RFL에 디핑한 후 240℃로 열처리하여 디프 코드를 제조하였다.

그 결과를 표 3에 정리하였다.

Claims (4)

1. 폴리에스터 로우칩(Raw chip)을 고상중합하여 고유점도(IV)가 1.00~1.05이고, 수분율이 30ppm 이하인 폴리에스터 칩을 수득하고, 이를 300~305℃의 폴리머 온도로 용융하여 노즐을 통하여 방사하고, 2000~3,000m/min의 속도로 권취하여 고유점도가 0.90~0.95가 되도록 미연신사를 만든다음, 고뎃트롤러를 이용하여 권취한 미연신사를 직접 3단 연신을 행하여 제조하는 것을 특징으로 한 고강력 및 우수한 치수안정성을 갖는 저수축 폴리에스터 산업용 원사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 노즐에서 냉각지역까지의 거리를 100~150mm로 하여 노즐직하 분위기 온도가 220~250℃의 저온이 되도록 하고 방출된 필라멘트를 급속히 냉각시켜 제조하는 방법.
3. 상기 1항 내지 2항에 따라 수득되고 다음의 물성을 동시에 만족하는 저수축 폴리에스터 산업용 원사. 1) 고유점도(IV) : 0.90~0.95 2) 비정배항(fa) 계수 : 0.760~0.850 3) 원사강도 : 7.8~8.2g/d 4) 원사신도 : 13.6~14.5% 5) 건열수축율(S) : 6.2~7.0%
4. 제3항의 저수축 폴리에스터 산업용 원사를 1본 또는 복수하연하여 하연사를 형성하고, 이 하연사를 2본 이상 합쳐서 하연과 같은 수의 역방향의 상연을 하여 상연사를 형성하고, 이 상연사에 접착제를 부여하고 240℃ 이상의 온도에서 열처리하여 다음의 물성을 동시에 만족하는 고무 구조물 보강재에 적합한 고강력 및 치수안정성이 우수한 디프코드. 1) 디프코드 강도 ; 6.5g/d 이상 2) 건열수축율(S) ; 3.0~3.5 3) 중간신도(M) : 4.0~4.6%