KR100339998B1 - 폴리에스터 극세사의 제조방법 - Google Patents

폴리에스터 극세사의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 0.5 데니어 이하의 폴리에스터 극세사의 제조에 있어서(제 3도) 3,800 내지 4,000m/min의 속도로 방사(1)하고 160 내지 180℃의 제1고데트롤러(11)에서 열처리한 후 상온의 제 2고데트롤러(4)를 거쳐 3,800 내지 4,000m/min의 속도로 권취(6)하는 것을 특징으로 하는 것으로서 일단계 공법에 의해 원사를 제조함으로써 완전한 연신사의 물성을 발현함과 동시에 방사 및 연신작업성이 기존의 공법에 대비하여 우수한 효과를 나타낸다.

Description

폴리에스터 극세사의 제조방법
본 발명은 폴리에스터 극세섬유의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용융방출 사조를 별도의 연신공정을 거치지 않고 방사상에서 모든 물성을 발현하는일단계 방사에 의해 폴리에스터 극세섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 단사섬도가 1.0 이하인 극세섬유는 인공피혁, 견 유사직물, 피치스킨풍 직물, 합섬지, 필터, 무진복, 이온교환섬유 등의 소재로서 주목을 받고 있는 소재이다. 이러한 극세섬유는 통상 용융방사법(직접방사법)에 의해 제조되는데, 통상의 용융방사법에 의해 극세섬유를 제조함에 있어서는 고도의 방사기술이 요구되며, 특히 방사이후 단사섬도가 0.5 데니어 이하인 극세섬유를 제조함에 있어서는 안정된 공정성적을 기대하기 어렵다.
일반적인 폴리에스터 원사를 제조하는 방법으로는 제 1도(A)에서와 같이 방사구금(1)을 통하여 방사한후 상온의 제 1 고데트롤러(2) 및 상온의 제 2고데트롤러(4)를 거쳐 미연신사를 제조하여 권취(6)하고, 제 1도(B)와 같이 미연신사(7)를 예열롤러(8)와 열처리판(9)을 거쳐 연신하는 별도의 연신공정을 거쳐 연신사(10)를 제조함으로써 의료용 원사에 적합한 물성을 얻는 2단계 공법(제 1도)이 있으며, 제 2도와 같이 스핀-드로오 공법에 의해 방사후 바로 가열 제 1고데트 롤러(3), 가열 제 2고데트롤러(5)의 가열롤러 사이에서 동시에 연신을 거쳐 권취(6)하여 완전연신사를 제조하는 두 가지의 공법이 있고, 0.5 데니어 이상의 극세사의 제조도 가능하다.
그러나 이러한 공정들은 단사섬도 0.3 데니어 이하의 극세사의 제조에 있어서는 연신공정에서 단사절이 발생하여 후공정이 극히 불량해지는 단점이 있다. 이러한 단사절은 생산성의 저하 및 후공정의 저하 뿐만 아니라 직물제조시에 직물의 외관이 불량하고 균제도가 떨어져 양호한 품질의 직물을 얻을 수 가 없게된다.
따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위한 종래의 방법으로 제안되는 것들은 거의 방사공정 특히 방사구금 직하의 원사의 균일성을 향상시키기위한 방안들이 집중적으로 개발되어 있다.
국내 특허공개 92-15834 에는 전면 단방향 냉각풍의 송출방식의 단점을 보완하기 위하여 제안된 것으로 본 방법에서는 단사섬도 0.5 이상 1.0 이하의 극세필라멘트의 제조방법에 있어서는 균일냉각에 의한 연신작업에 있어서는 문제를 야기하지 않으나, 단사섬도 0.5 데니어 이하의 원사의 제조에 있어서는 연신공정시 단사절이 다발하는 문제점이 있다.
단사섬도 0.5 데니어 이하의 극세사는 단사의 단면적이 너무 작아 연신공정시 연신응력이 다소 불균일 할 경우 일반원사나 0.5 데니어 이상의 원사의 경우와는 달리 단사에 미치는 영향이 커서 바로 단사절이 발생하여 연신 로울러에 감겨 작업이 불가능해 지는 현상이 발생하기 용이하며 또한 연신 로울러의 미세한 흠집등에 의하여 단사손상이 발생하여 사절이 되지 않는다 하더라도 모우등으로 잠재되어 있다가 후공정시 제직기의 운동 등에 의해 사절되어 후공정의 작업성을 저하 시키는 문제점을 야기한다.
또다른 예로는, 일본국 공개소 55-132708호는 방사구금 직하에 폴리에스터 폴리머의 융점보다 20℃ 낮은 온도의 보온차열판을 부착하여 방사속도를 약 1,500m/min 이하의 속도로 권취하는 방식이 제안되어 있으나, 이러한 방법은 저속의 방사속도 영역에서는 가능하나, 생산성을 높이기 위한 고속방사에서는 많은 문제점을 야기 한다. 또한, 이러한 방식에 의해서 극세사를 제조하는 방식은 별도의연신 공정을 거쳐야 하므로 인력 투입이 많아 경제성이 떨어지는 단점이 있으며, 미연신사의 물성이 극히 불안하여 시간이 지남에 따라 미연신사의 물성변동으로 후공정을 거친 직물의 염색시 경사 및 위사방향으로 염색이 불균일 하여 염색지의 품위가 불량해 지는 단점이 있다.
본 발명자는 이러한 물성 불균일 및 단사절의 문제점을 해결하기 위하여 폴리에스터 다사조의 방사에 있어서 다양한 공법에 대해 연구한 결과 기존의 공법과는 상이한 일단계 공법에 의해 단사섬도 0.5 데니어 이하의 원사를 제조하는 방법을 착안하게 되었다.
즉, 0.5 데니어 이하의 폴리에스터 극세사의 제조에 있어서, 방사구금(1)을 통하여 방사속도 3,800 내지 4,000m/min로 방사하고 160 내지 180℃의 제 1고데트롤러(11)에서 열처리 한후 상온의 제 2고데트롤러(4)를 거쳐 권취속도 3,800 내지 4,000m/min의 속도로 권취(6)하여 일단계로 제조하는 것을 제공하는 것이다.
본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
폴리에스터 극세사의 제조에 있어서 단사섬도를 0.5 데니어 이하로 낮추게 되면 동일 방사속도에서 받는 단위 면적당 응력은 급격히 증가하게 되고, 단사섬도 0.5 데니어 이상의 원사를 동일속도에 의해 제조하는 경우보다 미세구조의 발현정도가 높다. 즉, 결정부의 발달 및 비결정부의 배향도가 상대적으로 높게되며 단사섬도가 낮은 경우에는 약 3,800m/min 내지 4,000m/min 의 속도로 방사하며 일반섬도의 초고속방사에 의한 경우와 같이 배향 결정화가 발생하여 완전한 물성을 얻을 수 있다.
즉, 일반섬도의 초고속방사는 약 6,000m/min의 속도에서 네킹이 발생하여 생기는 배향결정화 현상이, 단사섬도 0.5 데니어 이하의 극세사에서는 약 3,800m/min에서 발생하여 별도의 연신 공정을 거치지 않기 때문에 원사의 결점이 적고 염색 균일성이 우수한 장점이 있는데, 단사섬도가 낮은 극세사의 경우에서도 마찬가지로 별도의 연신공정을 거치지 않기 때문에 단사절이 발생하지 않을 뿐만 아니라 염색지의 염색 품위가 우수해지는 장점이 있다.
일반적인 초고속 방사공법에 의해서는 방사상에서의 응력이 층분하여도 별도의 열처리 공정을 거칠 필요가 없으나 극세사의 경우에는 결정의 완전성이 다소 불안하여 권취 이전에 열처리 로울을 설치하여 열 세팅을 할 필요가 있다. 만약 열처리 공정을 거치지 않을 경우에는 결정 및 배향이 완전하지 않아서 로울러와 권취기 사이에서 수축하는 현상의 발생으로 권취 장력이 급격히 증가하여 권취에 어려움이 따른다.
본 발명에 따른 열처리 온도는 160 내지 180℃의 범위가 바람직하며, 가장 바람직하기로는 170℃가 좋다. 160℃ 이하의 온도로 열처리 하면 결정의 완전한 세팅이 일어나지 않아 권취장력의 증가로 인해 권좌의 붕괴 등이 발생하며 180℃ 이상으로 세팅하는 경우에는 비수수축율이 너무 작아서 직물로 제조 하였을 경우 탄력감이 떨어지는 단점이 있다.
권취속도는 3,800m/min 내지 4,000m/min이 바람직하며 이 속도 이하로 권취하는 경우 완전한 배향 결정화가 이루어지지않아 원사에 미연신부가 잔존하게 되어 의료용 원사로서 완전하지 못한 물성을 갖게 되는 단점이 있으며, 그 이상의 속도로 권취하는 경우는 응력의 강도가 높아 방사작업성이 저하되는 단점이 있다.
이하 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
실시예 1∼3
하기의 제조 조건하에서 방사구금(1)을 통한 방사속도 3500, 3900, 4100m/min의 속도로 방사하고, 170℃의 제1 고데트롤러(11)의 속도를 3500, 3900, 4100m/min 상온의 제 2고데트롤러(4)의 속도를 3520, 3930, 4130m/min으로 하여 0.5 데니어 이하의 폴리에스터 극세사를 제조(제 3도)한 후 방사작업성, 연신작업성 및 물성을 평가하여 표.1, 2 에 나타내었다.
중합물 점도 : IV 0.62
방사 구금 홀 다이아 : 0.15mm
방사구금 홀 길이 : 0.45mm
데니어 : 80d
필라멘트 수 : 200
방사온도 : 300℃
냉풍온도 : 20℃
냉풍속도 : 0.25m/sec
냉각 방식 : 일반 일반향 냉각방식
비교예 1∼2
실시예 1∼3의 제조 조건 하에서 방사후 연신공정을 행하는 2단계 공법(제 1도)에 의해 방사속도 1500, 3000m/min로 방사하고, 상온의 제 1고데트롤러속도(2)를 1500,3000m/min, 상온의 제 2고데트롤러(4) 속도를 1510, 3030m/min으로 하여 0.5 데니어 이하의 플리에스터 극세사를 제조 한 후 방사작업성, 연신작업성 및 물성을 표.1, 2 에 나타내었다.
비교예 3
실시예 1∼3의 제조조건하에서 방사-연신을 동시에 행하는 스핀-드로오 공법(제 2도)에 의해 방사속도 4500m/min, 70℃의 제 1고데트롤러(3)속도 1350m/min, 140℃의 제 2고데트롤러(5)를 거쳐 0.5 데니어 이하의 폴리에스터 극세사를 제조한 후 방사작업성, 연신작업성 및 물성을 평가하여 표.1, 2에 나타내었다.
단사사절 발생율은 100 Cake의 작업시 사절된 단사가 로울러에 감기는 Cake의 수를 나타낸다.
실시예 2-1,2,3
단사섬도 0.5 이하의 극세사를 제조함에 있어 본 발명공법에 의해 로울러의 열처리 조건을 설정하기 위해 권취속도(방사속도)를 3,900m/min으로 고정하고 제1 고데트롤러의 열처리 조건을 변화시키면서 극세사를 제조하여 특성을 표.3에 나타내었다.
제 1 (A)도는 일반적인 방사후 연신하는 이단계 공법중 방사공정 개략도
제 1 (B)도는 일반적인 방사후 연신하는 이단계 공법중 연신공정 개략도
제 2도는 일반적인 스핀-드로오 공법의 개략도
제 3도는 본 발명에 사용되는 방사장치의 개략도
* 도면의 주요 부분 부호의 설명 *
1 : 방사구금 2 : 상온의 제 1 고데트롤러
3 : 가열 제 1 고데트롤러 4 : 상온의 제 2 고데트롤러
5 : 가열 제 2 고데트 롤러 6 : 권취기
7 : 미연신사 8 : 예열롤러
9 : 열처리판 10 : 연신사
11 : 160 내지 180℃의 제 1 고데트롤러

Claims (1)

  1. 0.5 데니어 이하의 폴리에스터 극세사의 제조에 있어서(제3도) 방사구금(1)을 통하여 3,800 내지 4,000 m/min의 속도로 방사하고 160 내지 180℃의 제1 고데트롤러(11)에서 열처리한 후 상온의 제 2고데트롤러(4)를 거쳐 3,800 내지 4,000m/min의 속도로 권취(6)하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 극세사의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104674357A (zh) * 2015-03-24 2015-06-03 海安县华荣化纤有限公司 超细旦涤纶丝的生产方法

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