KR100354827B1 - 고투명고광택폴리에스터섬유의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고투명 고광택 폴리에스터 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 폴리에스터 편평사를 제조함에 있어서, 방사 구금 설계시 길이 방향으로 인접한 방사공들 사이의 간격을 0.15 mm이하로 하여 방사시 다이 스웰링 현상을 이용하여 인접한 방사사를 섬유 단면의 길이 방향으로 융착시킴으로써 방사된 섬유의 편평도를 대폭 증가시킴을 특징으로 한다.
본 발명에 의해 생산된 폴리에스터 원사는 투명성 및 광택이 크게 개선되는 반면에 물성 및 품질은 기존의 원사와 대등한 수준이다.

Description

고투명 고광택 폴리에스터 섬유의 제조방법
본 발명은 고투명 고광택 폴리에스터 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리에스터 섬유를 제조함에 있어서 방사구금의 적정 설계만으로 투명성과 광택성을 획기적으로 향상시킨 고투명 고광택 폴리에스터 섬유에 관한 것이다.
종래에 폴리에스터 섬유 또는 직편물의 투명도를 향상시키는 방법으로는 ① 가장 기본적인 기술로 폴리에스터 섬유에 첨가되는 소광제 (무기미립자, 일반적으로 TiO2)의 첨가량을 줄이거나 투입치 않는 방법, ② 직물 또는 편물의 박지화를 통한 방법, ③ 사용 섬유의 선밀도를 저하시키는 방법, ④ 사용 섬유의 필라멘트수를 줄이는 방법, ⑤ 공중합 개질제 또는 블렌딩을 통해 섬유의 결정성을 제어함으로써 투명성을 향상시키는 방법 (관련 특허 : 독일 연방 공화국 특허 제 4319008 호, 미합중국 특허 제 5283295 호 및 제 5194523 호등), ⑥ 섬유의 단면을 편평하게 함으로써 투명도를 증대시키는 방법 등이 있었다.
그러나 상기의 방법들중 ①,②,③,④항은 투명성 향상의 효과가 미약하고, 원사 및 최종 제품의 물성을 저하시키거나 질감을 해칠 우려가 있으며, ⑤항과 같이 공중합 개질 또는 블렌딩하는 경우는 제조원가의 상승부담이 크고 원사물성 및 염색성이 불안정 해지는 단점이 있다.
또한, ⑥항의 섬유 단면 편평화 기술은 현재 널리 사용되고 있으나 편평사의 편평도 (섬유단면에서 장축(L)의 길이를 단축(W)의 길이로 나눈 값)를 증대시키는데 한계가 있어 투명성 향상에 제약을 받고 있는 실정이다.
이에 대해 상술하면, 편평사 제조에 있어서 가장 핵심적인 기술은 폴리에스터와 같은 고분자물질의 점탄성 측면에서 가정 적정한 방사구금의 설계에 있다.
현재 폴리에스터 의료용사 제조에 있어서 일반적으로 알려진 방사구금의 적정 규격은 방사 드래프트 (토출속도를 방사속도로 나눈값)가 50 내지 200의 값을 갖도록 방사공의 단면적을 설정하고, 전단변형율이 5,000~20,000 이내에 존재할 것을 요하는데, 방사드래프트가 적정영역을 벗어나는 경우는 섬유축방향의 응력이 부적절하여 소기의 물성 및 제사성을 얻기 어려우며, 전단변형율의 경우도 마찬가지로, 특히 전단 변형율이 적정수준보다 높은 경우 급격한 전단변형 및 전단응력의 증가로 제사성 및 품질이 악화되는 문제가 있다.
제 1 도는 종래의 일반적인 편평사 제조용 방사 구금으로 방사공(Slit)의 편평도가 10인 것이다. 편평도를 증가시키기 위해서는 단축(W)을 축소시키거나장축(L)을 증가시켜야 하는데, 하기의 <표 1>에서 볼 수 있듯이 현재 공업화된 편평사 생산용 방사구금의 경우에서도 전단변형율이 적정영역보다 다소 높음을 알 수 있으며, 실제 생산에 있어서도 일반사의 제사성의 저하가 다소 발생하고 있음을 알 수 있다. 따라서 편평비를 늘이기 위해 제사성 저하가 다소 발생하고 있음을 알 수 있다. 따라서 편평도를 늘이기 위해 전술한 바와 같이 방사공의 폭을 줄이는 것은 전단변형율의 급격한 증가 및 관리상의 문제로 인한 제사성 및 품질의 저하가 불가피하며, 방사공의 길이를 늘이는 경우는 전단변형율은 안정된 수준으로 할 수 있으나 역시 제사성 불량 및 품질 저하는 피할 수 없다.
한편, 편평도를 증가시키기 위해서는 방사 구금의 설계가 중요한데 설계되는 방사 구금의 적정성은 다음의 두가지에 의해 판단될 수 있다. 즉, 첫째, 방사구금의 설계가 폴리머의 점탄성 특성 및 주어진 방사조건 하에서 적정한지의 여부와 둘째, 방사구금의 설계가 관리에 용이한지의 여부이다.
첫번째 조건은 전술한 바와 같이 방사 드래프트, 전단변형율 및 압손 등의 조건들이 적정범위내에 존재하는가의 문제이며, 두번째 조건은 방사구금의 설계가 첫번째 조건에 정확히 부합된다 하더라도 방사공 주변에 부착된 이물제거작업(와이핑)시 구금형상이 변형내지는 마모되기 쉽다든지 방사구금 크리닝시 이물제거가 용이한지 등의 여부를 나타내는 것이다. 방사공의 길이가 길어질수록 이물부착에 의한 사절 증가 요인도 비례하여 증가한다.
우수한 제사성 및 품질을 얻기 위해서는 상기 두 조건을 동시에 만족시켜야 하며, 이것이 편평도 증대에 큰 장애로 작용한다.
현재 국내외에서 생산되는 편평사들은 방사공(Slit)의 편평도가 대부분 10 수준으로 그 이상의 편평도로의 발전이 어려운 것은 상기의 제약 때문이다.
따라서 소기의 제사성 및 물성을 얻음과 동시에 편평도를 극대화시키는 방안으로 본 발명자는 방사시의 다이 스웰링(Die swelling) 현상을 이용하는 방법을 연구하게 되었으며, 다이 스웰링시의 융착현상을 이용하면 상기의 문제점이 해결될 수 있다는 것을 실험을 통해 확인하였다.
본 발명의 목적은 투명성 및 광택성이 우수한 폴리에스터 섬유를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 고투명 고광택 폴리에스터 섬유의 제조 방법은 편평사를 제조함에 있어서, 방사 구금설계시 길이 방향으로 인접한 방사공들 사이의 간격을 0.15mm 이하로 하여 방사시 다이 스웰링 현상을 이용하여 인접한 방사사를 섬유 단면의 길이 방향으로 융착시킴으로써 방사된 섬유의 편평도를 대폭 증가시킴을 특징으로 한다.
특히 상기 간격은 0.08 내지 0.12mm로 하는 것이 바람직하며, 접합수는 2 내지 4로 하는 것이 바람직하다. 또한 방사구금의 방사공의 배열은 방사공의 길이 방향과 냉각기류의 방향이 일치하도록 하는 것이 바람직하다. 상기에서 방사공의 간격이 좁은 경우 융착은 용이하나 구금의 가공이 어렵고 관리에 어려움이 있으며, 반대의 경우 융착이 불완전해진다. 또한, 접합수에 있어서 4접합 이상의 경우는 방사중의 냉각기류로 인한 회전관성력으로 인해 사절이 증가하며, 냉각기류의 방향과 방사공의 길이 방향이 일치하지 않으면 이력이 상이함으로 인해 물성불균일 및 냉풍에 대한 표면적 증가로 블로우-아웃 사절이나 방사사간의 융착 등의 문제가 발생한다.
이하에서 본 발명의 구체적인 실시예 및 비교를 위한 비교예들이 기술되어질 것이나 이하의 실시예들은 단지 예시를 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어서는 안될 것이다.
실시예 1
고유점도가 0.64인 폴리에스터 중합물을 제 2 도와 같은 방사공(2접합형)을 통해 방사하며, 방사온도 290℃, 토출량은 방사공당 1.44(접합시 2.88)g/min, 방사속도 1,250m/min으로 방사하여 연신비 3.2, 열세팅온도 135℃로 연신하여 80 데니어/12 필라멘트의 폴리에스터 섬유를 제조하였다.
제2도에서 방사공의 길이는 1.0mm, 방사공간의 간격은 0.1mm로 하였다.
실시예 2
실시예 1 과 동일한 방사-연신 조건하에서 제 3 도와 같은 3접합형 구금을 사용하여 제조하였다.
방사공의 길이 및 방사공간의 간격은 실시예 1과 같다.
실시예 3
실시예 1 과 동일 방사조건 하에서 제 4 도와 같이 방사공의 길이가 실시예 1 의 80%가 되게 하여 제조하였다.
비교예 1
가장 일반적인 폴리에스터 섬유의 제조방법으로서 단면이 원형이고, 토출량이 방사공당 0.6g/분, 방사속도가 1,400m/min, 연신비 3.03으로 연신하여 50 데니어 36 필라멘트의 폴리에스터 섬유를 제조하였다.
비교예 2
제 1 도의 기존 편평사 제조용 방사구금에 의해 실시예 1 과 같은 방법으로 제조하였다.
비교예 3
실시예 1 과 같은 방법으로 제 5 도와 같은 4접합형 방사공으로 설계된 방사 구금을 이용하여 제조하였다.
비교예 4
비교예 1 과 동일한 조건에서 제 6 도에서 보여지는 바와 같이 방사공의 편평도를 2배 증가시킨 방사구금을 이용하여 폴리에스터 섬유사를 제조하였다.
이상의 실시예 및 비교예에서 적용된 다른 공정 조건 및 제조된 폴리에스터 섬유의 물성 평가 결과를 아래의 <표 1>에 나타내었다.
< 표 1 >
※ 1) 방사드래프트 = 방사속도/토출속도
2) L≫W일 경우, 전단변형율 =
여기서, L : 슬릿형 방사공의 장축의 길이
W : 슬릿형 방사공의 단축의 길이
Q : 방사공 토출량(g/sec)
실시예 1 및 2에서 볼 수 있듯이 본 발명에 의해서 기존의 편평사 보다 편평도가 2배 내지 3배 증가하면서 안정된 품질과 작업성을 얻게 되었으며 기존 편평사용 방사공보다 슬릿의 길이가 80%로 축소되어도 접합하는 경우 품질이나 제사성이오히려 증가함을 알 수 있다.
본 발명에 의해 생산된 폴리에스터 원사는 투명성 및 광택이 크게 개선되고, 물성 및 품질은 기존의 원사와 대등한 수준이다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 기술되었지만 본 발명의 기술사상 범주내에서 다양한 변형 및 수정이 가해질 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에게는 명백한 것이며 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 당연하다.
제 1 도 내지 제 6 도는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 채용된 방사 구금의 방사공의 모양을 나타낸 도면이다.

Claims (4)

  1. 폴리에스터 편평사를 제조함에 있어서, 방사 구금 설계시 길이 방향으로 인접한 방사공들 사이의 간격을 0.15mm 이하로 하여 방사시 다이 스웰링 현상을 이용하여 인접한 방사사를 섬유 단면의 길이 방향으로 융착시켜 접합시킴으로써 방사된 섬유의 편평도를 대폭 증가시킴을 특징으로 하는 고투명 고광택 폴리에스터 섬유의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사공들 사이의 간격이 0.08 내지 0.12mm로 되는 것을 특징으로 하는 상기 고투명 고광택 폴리에스터 섬유의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    인접한 방사사를 접합시 접합수가 2 내지 4로 되도록 방사구금을 설계하는 것을 특징으로 하는 상기 고투명 고광택 폴리에스터 섬유의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사구금의 방사공의 배열은 방사공의 길이 방향과 냉각기류의 방향이 일치하도록 하는 것을 특징으로 하는 상기 고투명 고광택 폴리에스터 섬유의 제조방법.
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