KR100207894B1 - 고무접착력 강화 폴리에스터 필라멘트사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사공정중의 유제 부여 단계에서 두대의 유제 부여장치를 사용하되, 1차 유제 부여장치에서는 에폭시 성분 유제와 경화제 성분 유제로 이루어지고 에폭시성분 유제 대비 경화제 성분 유제의 함량이 2~10중량%이며 에멀젼 농도 1~5%인 혼합유제를 사용하고, 2차 유제 부여장치에서는 일반 산업용 유제를 사용하여 사에 순차적으로 유제를 부여하여 고무 접착력 강화 폴리에스터 필라멘트사를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이러한 방법을 적용하면 안전성 문제를 유발함이 없이 양호한 공정성으로 고무접착력이 우수한 산업용 폴리에스터 필라멘트사를 제조할 수 있게 된다.

Description

고무접착력 강화 폴리에스터 필라멘트사의 제조방법

본 발명은 산업용 폴리에스터 필라멘트사의 제조방법에 관한 것으로 특히 방사단계에서 사에 조성이 다른 2종의 유제를 순차적으로 부여함으로써 공정성을 개선하면서 고무접착력을 향상시킨 산업용 폴리에스터 필라멘트사를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 폴리에스터 섬유는 타이어코오드나 V-벨트, 컨베이어 벨트등의 고무접착력이 요구되는 용도에 많이 쓰이게 된다. 이 경우 고무와의 접착력을 강화하기 위해 에폭시성분이 들어있는 처리제로 디핑처리한 다음 레조시놀-포름 알데하디드 라텍스로 다시 디핑 처리하여 고무와의 접착고정에 들어가게 된다.

이러한 후공정 중 1차 디핑공정에서 쓰이는 에폭시성분은 원사의 방사단계에서 유제에 섞여 부여할 수도 있다. 그러나, 이 경우에는 방사공정 중의 고온 고뎃롤러부분에서 연소되는 물질 및 탄화되는 성분이 많이 발생하여 작업성이 나빠지고 안전상에 문제가 생기는 단점이 발생한다. 이에 따라 생산되는 원사에 모우가 발생하기 쉽고 이러한 물질의 제거를 위해 자주 세정해야 하며 안정성의 확보를 위해 배기장치 및 개인안전장비를 갖추어야 하는 등의 비용 발생요인이 있다.

본 발명자는 상기 문제점을 해결하기 위하여 특허출원 제96-49928호 에서 방사공정 중 두대의 유제 부여장치를 사용하되 1차 유제 부여장치에서는 에폭시성분을 20~55% 함유하는 혼합유제를 사용하고 2차 유제 부여장치에서는 일반 산업용 유제를 사용하여 사에 순차적으로 유제를 부여함으로써 공정상의 문제가 발생하지 않으면서 고무접착력이 우수한 산업용 폴리에스터 필라멘트사를 제조하는 방법을 소개한 바 있다.

본 발명은 상기한 방법을 개량한 것으로서, 방사공정단계에서 사에 에폭시 및 경화제 성분의 유제와 일반 산업용 유제를 순차적으로 부여하여 고무와의 접착력을 강화시키면서 공정성을 개선하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 방사공정중의 유체 부여 단계에서 두대의 유제 부여장치를 사용하여 고무접착력 강화 폴리에스터 필라멘트사를 제조함에 있어서, 1차 유제 부여장치에서는 에폭시성분 유제와 경화제 성분 유제로 이루어지고 에폭시 성분 유제 대비 경화제 성분 유제의 함량이 2~10 중량%이며 에멀젼 농도 1~5%인 혼합유제를 사용하고, 2차 유제 부여장치에서는 일반 산업용 유제를 사용하여 사에 순차적으로 유제를 부여하는 것을 특징으로 하는 고무 접착력 강화 폴리에스터 필라멘트사의 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 의하면, 산업용 폴리에스터 필라멘트 섬유의 제조공정중 방사공정에서 유제의 부여는 방사 직후 첫 번째 고뎃 롤러에 감기기 전에 실시한다. 이 때 두 대의 유제 부여장치를 설치하여 1차 유제 부여장치에서는 에폭시 성분의 유제와 경화제성분의 유제로 이루어진 혼합유제를 사용하고, 2차 유제 부여장치에서는 일반 산업용 유제를 사용한다.

1차 유제 부여장치에서 사에 부여되는 혼합유제는 에폭시 성분의 유제 대비 경화제 성분의 유제의 비는 중량비로 2~10%가 적당한 바, 함량이 2% 미만일 경우에는 사와 결합한 에폭시성분의 경화가 충분히 되지 않아 그 점성으로 인해 방사 중 단사가 발생하기 쉽고 10%를 초과하여 첨가한 경우는 유제의 배합이 어렵고, 배합하여 부여한다 하더라도 불필요하게 많이 남은 경화제 성분으로 인해 침적물이 많이 발생하는 등의 문제점을 발생시키게 된다.

본 발명에서 1차 유제의 에멀젼 농도는 1~5%가 적당한 바, 농도가 1%보다 낮으면 사에 부여되는 에폭시성분의 양이 적어 후공정에서 레조시놀-포름알데히드 라텍스와의 결합력이 떨어지게 되고, 5% 보다 높으면 침적물이 많이 발생하는 단점이 있다.

특히 본 발명에서는 특허출원 제96-49928호에서 1차 오일 롤러에서 일반산업용 유제와 에폭시 성분 유제, 경화제성분이 포함된 유제를 에폭시 성분 유제 함량이 20~55% 되도록 혼합하여 에멀젼 농도 10~30%가 되도록 물에 유화시킨 것을 처리해 준 것에 비해, 에폭시 성분 유제와 경화제성분 유제만을 혼합하여 에멀젼 농도가 1~5%가 되도록 물에 유화시킨 것을 사용함으로써 일반산업용 유제를 혼합하여 사용한 경우에 비해 에폭시 성분이 사와 결합할 수 있는 기회를 높여주어 공정성과 고무 접착력을 더욱 향상시킬 수 있도록 하였다.

즉, 1차 유제 부여장치를 거친 폴리에스터 섬유는 그 고분자구조 중 말단기의 일부가 에폭시 성분과 결합하게 되고 이렇게 결합된 에폭시 성분은 경화제 성분에 의해 경화되고 이에 의해 경화된 에폭시 성분이 폴리에스터 섬유를 코팅한 효과가 있게 되어 후공정에서 레조시놀-포름알데하이드 라텍스 중 레조시놀 성분과의 수소결합이 가능하게 됨에 따라 후공정에서 레조시놀-포름알데하이드 라텍스처리를 할 경우 고무와의 접착력을 가지는 라텍스 성분이 쉽게 폴리에스터 섬유와 결합할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 의하면 1차 유제 부여장치에서 오일롤러의 rpm을 통상의 rpm인 14~18rpm 보다 높은 20~25rpm으로 하여 사의 OPU(Oil Pick-Up량)를 증가 시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 OPU를 증가시키면 경화된 에폭시 성분이 폴리에스터 섬유을 코팅하는 효과를 놓여 후공정에서 고무와의 접착력을 가지는 라텍스 성분이 더욱 쉽게 폴리에스터섬유와 결합할 수 있게 된다. 1차 유제 부여장치에서 오일롤러의 rpm이 20rpm미만인 경우에는 사의 OPU가 감소하여 충분한 접착력을 발휘할 수 없고, 25rpm을 초과하는 경우에는 공정상의 문제점이 있게 된다.

1차 유제 부여장치를 거친 폴리에스터 섬유는 에폭시성분이 결합되어 있기는 하지만 주변에 미처 결합하지 못하고 물리적으로 붙어 있는 에폭시 성분이 묻어 있기도 하다. 이 경우 고뎃 롤러를 지나면서 200℃ 이상의 고온부분과 접촉하게 되면서 에폭시 성분들이 떨어져 나가 접촉하는 기계부분에 침적되게 된다. 이외에도 연소, 탄화, 분해되는 물질이 각종 유해 가스 및 침적물을 생성한다. 이는 공정상에 문제점을 일으켜 모우나 단사의 원인이 되기도 하고 작업환경에 해를 끼치기도 한다. 따라서 본 발명에서는 2차 유제 부여장치를 활용하여 이부분에서 기존에 사용되는 유제를 부여하게 된다. 이렇게 부여된 유제가 에폭시 성분이 결합된 폴리에스터 섬유를 감싸줌으로써 섬유가 고온 조건을 지날 때에도 연소 및 분해가 되는 물질을 발생하지 않게 해준다.

이와 같이 하여 제조된 본 발명의 산업용 폴리에스터 섬유는 기존의 유제처리만으로 제조된 산업용 폴리에스터 섬유와 동일한 인장강도, 파단신도, 건열수축율을 나타내었다. 후공정에서의 고무와의 접착용도에 적용가능성을 파악하기 위한 접착력 측정결과는 에폭시 성분을 원사제조 후 디핑에 의해 처리한 경우와 유사한 우수한 물성을 나타내었다. 공정상의 문제 역시 발생하지 않음에 따라 생산에 문제가 되지 않는 수율을 나타내었다.

이하 본 발명을 실시예 및 비교예를 통하여 구체적으로 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

고유점성도가 0.80이고 광택이 브라이트인 폴리에스터 수지를 건조 후 스크류 압출식 방사기에서 통상의 원형 노즐을 통해 방사온도 290℃로 방상하였다. 속도가 610m/분인 고뎃 롤러를 지나기전에 두 대의 오일 롤러를 사용하여 유제를 부여하였다. 이 때 첫 번째 오일 롤러에서는 다께모또 유지 주식회사의 에폭시 성분 유제와 경화제 성분 유제(DF-4012-CAT)를 각각 100 : 4의 중량비로 섞어 물에 유화시킨 것을 폴리에스티섬유에 부여하였다. 이 때의 에멀젼 농도는 3%였다. 여기서 첫번째 오일롤러의 rpm은 25rpm으로 하였다.

다음, 두 번째 오일롤러를 사용하여 일반 산업용 유제만을 부여하였다. 유제가 부여된 사를 온도가 각각 60℃, 120℃, 150℃, 230℃인 고뎃 롤러를 지나면서 연신하여 산업용 폴리에스터 필라멘트사를 얻었다. 이 때의 연신 배율은 각 4.0, 1.5, 0.98로서 마지막은 이완 후 고온처리에 의해 열고정하는 공정을 거쳤다.

이렇게 얻어진 산업용 폴리에스터 필라멘트사의 섬도는 1002 데니어였고, 인장 강도는 8.8 g/d, 파단신도는 12.9%, 건열수축율은 190℃, 15분 조건에서 11.5%였다. 이상의 물성은 ASTM D 885에 의거하여 측정하였다. 또한 고무와의 접착력을 측정하기 위해 후공정에서 레조시놀-포름알데하이드 라텍스로 디핑 처리한 후 천연고무를 토핑하여 150℃에서 30분 동안 50kg/㎡의 조건으로 가황 후 고무와 섬유의 인장시험을 한 결과 7.5kg/cm의 접착력 결과를 얻을 수 있었다. 이는 후공정에서 적용하기에 충분한 수준으로서 일반적으로 6.0 kg/cm이상이면 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

본 예에서의 공정성을 파악하기 위하여 24시간 동안 생산을 해 본 결과 정상 제품의 생산 비율을 나타내는 LP 1A율이 98%에 이르렀으며 생산하는 동안 설비의 청소작업 등을 할 필요가 없었다. 일반적으로 방사공정에 있어서 상업적인 생산이 가능하기 위해서는 LP 1A율이 95%이상이어야 한다.

[실시예 2]

1차 오일롤러에서의 유제조성비, 즉 에폭시 성분 유제 : 경화제 성분 유제가 100 : 8 중량비, 1차 오일롤러의 rpm이 22rpm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과 각 물성, 접착력, 공정성이 양호하였다.

[비교예 1]

2차 오일롤러에서 일반 산업용 유제 대신 1차 오일롤러에서와 동일한 유제를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과 실걸이 작업 중 단사가 발생하여 정상적인 생산이 불가능하였다.

[비교예 2]

1차 유제의 에멀젼 농도를 8%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과 각 물성 및 접착력은 양호하였으나 공정성이 불량하였다.

[비교예 3]

에폭시 성분 유제 : 경화제 성분 유제의 조성비를 100 : 1 중량비로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과 실걸이 작업 중 단사가 발생하여 정상적인 생산이 불가능하였다.

[비교예 4]

에폭시 성분 유제 : 경화제 성분 유제의 조성비를 100 : 15 중량비로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과 각 물성 및 접착력은 양호하였으나 공정성이 불량하였다.

[비교예 5]

1차 오일롤러의 rpm을 14rpm으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과 접착력이 실시예에 비해 불량하였다.

[비교예 6]

1차 오일롤러에서 다께모또유지 주식회사의 일반 산업용 유제(DSK-S-3117-E)에 에폭시성분유제(DF-4012-CAT)와 경화제 성분이 포함된 유제(DF-4012-CAT)를 50 : 50 : 2 중량비로 섞어 물에 유화시켜서 얻은 에멀젼 농도 15%의 혼합유제를 사에 부여하고 1차 오일롤러의 rpm을 18rpm으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과 실시예에 비해 접착력이 떨어지는 결과를 얻었다.

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 사의 물성 및 공정성은 하기 표에 정리하였다.

Claims (2)

1. 방사공정중의 유제 부여 단계에서 두대의 유제 부여장치를 사용하여 고무접착력 강화 폴리에스터 필라멘트사를 제조함에 있어서, 1차 유제 부여장치에서는 에폭시성분 유제와 경화제 성분 유제로 이루어지고 에폭시성분 유제 대비 경화제 성분 유제의 함량이 2~10 중량%이며 에멀젼 농도 1~5%인 혼합유제를 사용하고, 2차 유제부여장치에서는 일반 산업용 유제를 사용하여 사에 순차적으로 유제를 부여하는 것을 특징으로 하는 고무 접착력 강화 폴리에스터 필라멘트사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 1차 유제 부여장치의 rpm이 20~25rpm인 것을 특징으로 하는 고무 접착력 강화 폴리에스터 필라멘트사의 제조방법.