KR100394932B1 - 고강도 고수축성 폴리아미드66 필라멘트사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

상대 점도 (RV)가 40 이상인 폴리아미드 66 로이 (LOY) 필라멘트 (1)를 3개 이상의 가열가능한 신장 롤러 세트 (2, 3, 4)에 의해 다단계로 신장시키고 신장된 실(5)을 원통형 중심 (6)상으로 직접 권취하므로써 산업용 직물, 특히 에어백 직물용 고강도 고수축성 폴리아미드 66 필라멘트사를 제조하는 방법으로써, 권취하기 전의 신장 롤러의 최종 세트 (4)의 온도는 권취하기 전에 70 내지 160 ℃로 설정되고, 완화 비율은 4 내지 10%로 설정되며, 권취 장력은 0.2 cN/dtex 미만으로 설정되는 방법이 개시되어 있다. 폴리아미드 66 필라멘트사는 강도 60 cN/tex 이상, 신도 10 내지 25% 및 열수축성 7 내지 11% (160 ℃)를 가지며 에어백 직물을 만드는데 매우 적합하다. 이 실은 6 kg 이상에서 패키지 튜브 (교차 권취 패키지)상으로 권취된다.

Description

고강도 고수축성 폴리아미드 66 필라멘트사의 제조 방법

본 발명은 폴리아미드 66 로이 (LOY)를 3개 이상의 가열가능한 연신 롤 유닛 또는 고데트 듀오스 (godet duos)로 다단계 연신하고, 연신된 실을 직접 권취하여 원통형 실 패키지, 특히 치즈를 형성하므로써 산업용 직물, 특히 에어백 직물용의 고강도 고수축성 나일론 66 필라멘트사를 제조하는 방법, 및 나일론 66 필라멘트사에 관한 것이다.

고수축 열가소성 필라멘트는 전형적으로 후속 가공에 적합한 보호 트위스트(twist)를 갖는 콥 (cop)상으로 권취된다. 콥상으로의 권취의 단점은 최대 권취 속도가 1 분 당 겨우 수백 미터 정도라는 것이다. 콥상으로의 권취의 또다른 단점은 연신된 콥의 실 용량이 일반적으로 실 약 4 kg으로 제한된다는 것이다. 경제적인 실 제조는 이러한 공정 후에는 더 이상 보장되지 않는다. 고수축성 실을 직접 원통형 보빈에 권취하는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 지금까지는 높은 열풍 수축성을 지니는 열가소성 중합체 실을 권취하는 것이 불가능하였다. 이러한 실은 열풍 수축성의 원치않는 감소가 방지될 수 있도록 상대적으로 높은 장력하에 권취되어야 한다. 이것은 패키지 구조에 대해 심각한 단점을 갖는다. 한편으로는, 높은 실 장력으로 인해 패키지 중심이 변형되는 교차 권취된 패키지 내에 전체 패키지가 권취기의 심축으로부터 제거될 수 없는 정도의 높은 방사상 힘이 생성된다. 다른 한편 으로는, 또다른 단점은 허용될 수 없는 권취 변형이 관찰되고, 이것은 전체패키지를 구성할 수 없게 만든다는 것이다.

DE-A-34 37 943호에는 포름산에서 상대 점도 60 내지 100을 갖는 폴리헥사메틸렌아디프아미드의 미연신 실이 1 또는 2 단계로 연신되는 나일론 66 필라멘트사의 제조 방법이 개시되어 있다. 이 목적에 적합한 장치는 다수의 가열 연신 롤 유닛으로 이루어진다. 실의 연신성을 향상시키기 위해, 접촉 가열기 형태의 추가적인 열원이 연신 롤들 사이에 제공된다. 용융 방사 방법에 있어서, 권취 속도 4,500m/분 이상에서는 권취 장력이 너무 커서 종이 중앙을 권취기로부터 제거하는 것이 불가능하다는 것은 공지되어 있다. 이 방법에서 이 문제는 약 10% 완화시키므로써 해결된다. 연신된 실을 권취하는 것에 대해서는 어떠한 내용도 기술되어 있지 않다. 공지된 실은 20 m/분 이하의 속도에서 권취된다. 공지된 방법의 목표는 고강도, 고신도 및 저수축성, 이상적으로는 5% 미만의 저수축성을 갖는 타이어 코드 직물용의 치수상 안정한 필라멘트사를 제조하는 것이다. 연신 조건 및 특히, 치즈상으로의 권취 조건은 이들 실에 대해 최적화된다.

그러나, 최근에 에어백 직물은 특히 높은 열풍 수축성을 갖는 실을 사용하여 점점 제조되고 있다. 이러한 유형의 실을 제조하기는 용이하나 치즈상에 권취하기가 어렵다는 것은 사실이다.

본 발명의 목적은 열 연신 공정에 이어서 고강도 합성사를 직접 치즈상에 직접 권취하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 고수축성을 갖는 고강도 나일론 66 필라멘트사를 제조하고 이것을 치즈상에서 이용가능하게 하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 제조 속도 뿐만 아니라 실 패키지의 단위 중량을 향상시키고 따라서 연신 및 권취 공정의 경제성을 향상시키는 것이다. 원통형 패키지를 제조하는 설비로는 1 분 당 수 천 미터의 제조 속도가 가능하다.

이 목적은 완화 비율이 4 내지 10%에서 최종 연신 롤 유닛의 온도가 권취하기 전에 70 내지 160 ℃, 특히 80 내지 150 ℃, 바람직하게는 90 내지 140 ℃로 설정되고 권취 장력이 0.2 cN/tex 미만, 특히 0.15 cN/tex 미만, 바람직하게는 0.13 cN/tex 미만으로 설정될 때, 본 발명에 따라 달성된다.

권취시 실 장력은 사실상 완화 비율, 즉 최종 연신 고데트 및 권취기의 속도비에 의해 결정된다. 완화 비율을 4 내지 10%로 설정하는 것이 유리하다.

최종 연신 고데트에 대해 온도 70 ℃ 미만에서는 만족스런 패키지 구조는 실제적으로 불가능하다. 160℃ 보다 높은 온도에서, 권취 장력은 너무 커서 마찬가지로 만족스런 치즈를 제조하는 것이 불가능하게 되거나, 또는 열풍 수축성이 실 장력의 감소 결과 정도로 감소되어 더 이상 고 수축성 실을 얻을 수 없게 된다.

원통형 패키지의 허용가능한 구조를 위해 실 장력은 단지 좁은 범위내에서만 변화될 수 있다. 허용가능한 패키지 구조는 0.2 cN/tex 보다 큰 권취 장력에서는 더 이상 가능하지가 않다. 높은 융기들이 패키지의 연부에서 발달하고 추진 드럼에 의해 편평하게 가압된다. 패키지의 측면은 결과적으로 바깥쪽으로 힘을 받고 결국 실 지지대의 측면을 넘어서 돌출된다. 이러한 패키지는 올바르게 포장 및 운반될 수 없으며, 이들은 또한 빈번한 실의 파단과 같은, 실의 후속 해사 (unwinding) 동안 상당한 문제점을 나타낸다. 역으로, 권취 장력이 너무 낮게, 예를 들어 0.05cN/dtex 미만으로 설정되면 실 패키지는 매우 연질로 된다. 이는 보전성을 결여시키며, 이로 인해 효율적인 운반 및 해새가 방해 받는다.

통상적인 콥 권취기와는 달리 원통형 패키지용 권취기는 1 분 당 수 천 미터의 속도를 가능하게 하므로, 방사-연신 공정에서 연신 단계를 통합하는 것이 유리하고 경제적이다.

나일론 66 필라멘트사는 ASTM 0789-81에 따라 90% 포름산에서 측정시 상대 점도 (RV) ≥40, 강성 60 cN/tex 이상, 신도 10 내지 25% 및 160 ℃에서의 열풍 수축성 7 내지 11%를 가지며, 6 kg 이상의 실 질량을 견디는 치즈로서 드디어 권취 할 수 있었다. 놀랍게도 최대 용량을 딱 4 kg만 갖는 비경제적인 콥 대신에 6 kg 패키지로서 고수축성 폴리아미드사를 권취하는 것이 드디어 가능하였다.

본 발명의 나일론 66 필라멘트사는 산업용 직물, 특히 에어백 직물에 적합하고, 이것은 높은 강성과 특히 높은 열풍 수축성이 결합되어 있다.

본 발명의 방법은 이제 흐름도와 관련하여 더욱 상세히 기재된다.

도 1은 본 발명의 공정의 개략도.

도 2는 본 발명의 공정의 변형 공정의 개략도.

도 1에서 참고 번호 1은 미연신 나일론 66 로이 (LOY) 필라멘트사를 나타낸다. 필라멘트사는 운반 롤 (도시되어 있지 않음)에 의해 제1 가열 연신 롤 유닛 (2)으로 보내진다. 운반 롤과 제1 연신 롤 유닛 (2) 사이에 미연신 필라멘트사 (1)가 최소 장력을 획득할 수 있도록 약 3% 약간 신장된다. 실 장력은 제1 연신 단계에서 발생되는 연신력에 대해 필수 저항이 제공될 수 있도록 필라멘트사 (1)와 연신 롤 유닛 (2)의 표면 사이에 충분한 마찰을 보장하도록 선택되어야 한다. 1차 연신 운전은 약 180 ℃의 제2 가열 연신 롤 유닛 (3)과 제1 연신 롤 유닛(2) 사이에 일어난다. 가열 연신 롤 유닛 (3)은 표면 온도 70 내지 150 ℃를 갖고 추가의 2차 연신 운전을 제공하는 제3 연신 롤 유닛 (4)이 뒤따른다.

연신 후, 연신된 필라멘트사 (5)는 치즈 (6)상으로 권취된다. 실 장력을 감소시키기 위해, 필라멘트사는 유닛 (4)의 속도 보다 약 6% 느리게 설정되는 속도로 권취된다. 예를 들어, 이것은 권취 장력을 0.13 cN/dtex로 조절한다. 모든 연신 롤 유닛들은 한편으로는 연신을 위한 필수 마찰을 보장하고, 다른 한편으로는 가열된 롤 표면과 필라멘트사 (1) 사이에 적합한 열 전달을 보장하기 위해 필라멘트사 (1)에 의해 다중으로 감싸인다.

도 2는 추가의 연신 롤 유닛 (7)을 특징으로 하는 점에서 도 1과 상이하다. 이 변형 방법에 있어서 연신 롤 유닛 (7)은 예를 들어, 180 ℃까지 가열된다. 이런 경우, 2차 연신은 연신 롤 유닛들 (3) 및 (7) 사이에서 운전되는데, 연신 롤 유닛 (4)의 온도는 도 1에서의 배치와 비교하여 변화되지 않는다. 또한 연신 롤 유닛 (4)의 속도는 적어도 연신 롤 유닛 (7)의 속도만큼 빠르다.

도 1의 장치는 예시적이고 본 발명의 방법을 수행하는데 배타적으로 적합한 것은 아니다. 본 방법에 적합한 장치는 또한 별개의 롤러를 갖는 연신 롤 유닛 대신에 고데트 듀오스로 이루어질 수 있다. 더욱이, 블록 또는 복사 가열기, 열풍 또는 스팀 노즐과 같이 실의 열처리를 위한 추가 부재들이 유닛들 사이에 배치될 수있다. 그의 가공성이 결과적으로 향상될 수 있도록 권취되야 하는 실을 에어 제트등에 의해 혼합 운전하는 것이 더욱 유리하다.

이 장치는 단지 1개의 필라멘트사에 적합한 것은 아니고, 비교적 미세한 실, 예를 들어 선밀도 470 dtex 이하의 미세한 실의 경우에, 한번에 2개 이상의 필라멘트사가 대략적으로 다중실 권취기상에서 연신 및 권취될 수 있다.

이 장치의 운전 속도는 300 내지 3,000 m/분이다. 따라서, 이 장치는 콥상에서 실을 권취하는 통상적인 연신-트위스트 기계 보다 상당히 더 생산적이다. 더욱이, 10 kg 보다 무거운 실 질량을 갖는 치즈가 제조될 수 있다. 이것은 4kg 이하의 콥으로 가공되는 것 보다 상당히 더 적은 조작을 요한다. 높은 운전 속도는 그의 유용성을 오직 이미 권취된 로이 (LOY) 필라멘트사의 연신에 대해서만 제한하지는 않는다. 원칙적으로 장치는 또한 통합된 방사-연신 공정에 사용하기에 적합하다.

낮은 열풍 수축성의 고강도 실은 통상적으로 권취되기 전에 완화된다. 완화는 일반적으로 그 속도가 최종 연신 롤 유닛의 속도 보다 더 느린 추가 고데트 유닛을 한정된 양으로 사용하므로써 달성된다. 그러나, 최종 연신 고데트의 속도 보다 더 느린 속도에서 권취하므로써 직접 권취 운전내에서 실을 줄이는 것도 가능하다.

고수축성 실을 제조하기 위해, 실을 완화시키는 것은 통상적인 기술과는 대조적으로 최소로 유지되어야 한다. 따라서, 문제는 크게 완화되지 않은 실을 권취하는 방법을 제공해야 한다는 것이다. 이론상으로 이것은 권취기 속도를 최종 고데트 유닛의 속도 이하로 설정하므로써 달성될 수 있다. 그러나, 이것은 일반적으로치즈를 구성하는 것이 가능하지 않은 매우 높은 실 장력을 수반한다.

하기 실시예는 본 발명을 예시한다.

<실시예 1 (비교예)>

포름산에서의 상대 점도 (RV) 45 및 방사후의 선밀도 1,270 dtex를 갖는 나일론 66 로이 (LOY) 필라멘트사를 도 1의 장치를 통해 2개의 실로 공급하였다. 필라멘트사를 선밀도 235 dtex에 도달하기 위해 표 1에 나타낸 조건하에 5:3:1의 비율로 2 단계로 연신하였고 권취 대역, 즉 연신 롤 유닛 (4)과 치즈 (5) 사이에서 6.8%를 완화시켰다. 최종 연신 유닛의 온도는 230 ℃이었다. 제조된 필라멘트사는 강성 74.5 cN/dtex, 파단 신도 22% 및 160 ℃ 열풍 수축성 3.6%를 가졌다. 그러나, 이것은 낮은 열풍 수축성 때문에 특정 응용, 예를 들어 에어백 직물 응용에는 적합하지 않다.

<실시예 2 (비교예)>

포름산에서의 상대 점도 (RV) 45를 갖고 에어백 직물에 적합한 높은 열풍 수축성을 갖는 나일론 66 로이 (LOY) 필라멘트사를 사실상 실시예 1에서와 동일한 연신 조건하에서 최종 연신 고데트의 온도를 160 ℃로 감소시키므로써 제조하였다. 완화 비율을 실시예 1과 비교하여 5.7%로 약간 감소시켰다. 제조된 실은 강성 72 cN/tex, 파단 신도 16.6% 및 160 ℃ 열풍 수축성 9.2%를 가졌다.

그러나, 이 방법의 지지할 수 없는 단점은 최정 연신 고데트 온도의 감소의 결과로서, 권취 장력이 0.38 cN/dtex로 너무 높아서 허용가능한 패키지가 구성될수 없다는 것이었다. 1.5 kg 정도로 적은 실을 권취하였을 때에도, 패키지는 매우 심하게 변형되었고 양쪽 측면상의 실 튜브 지지대를 넘어 돌출된 측면에서 부풀어 올랐다. 이러한 패키지는 운반 뿐만 아니라 해사, 예를 들어 직조에도 적합하지 않다.

<실시예 3 (본 발명)>

포름산에서의 상대 점도 (RV) 45를 갖고 에어백 직물에 적합한 높은 열풍 수축성을 갖는 나일론 66 로이 (LOY) 필라멘트사를 사실상 실시예 1에서와 동일한 연신 조건하에서 최종 연신 고데트의 온도를 105 ℃로 감소시키므로써 제조하였다. 완화 비율을 실시예 1과 비교하여 6.5%로 약간 감소시켰다. 제조된 실은 강성 74.2 cN/tex, 파단 신도 17.4% 및 160 ℃ 열풍 수축성 9.0%를 가졌다. 이렇게 설정하였을 때 권취 장력은 놀랍게도 실시예 1에서와 같이 단지 0.13 cN/dtex이었다. 이 방식에 있어서, 실 7.5 kg을 함유하는 치즈를 제조하는데는 아무런 문제도 없었다. 이들 패키지의 외관은 양호아였다. 즉, 측면이 곧았고 주위에 어떠한 견부도 없었다.

<실시예 4(본 발명)>

출발 선밀도 2,540 dtex를 갖는 2개의 PA 66 필라멘트사를 연신 비율이 5.4가 되도록 실시예 3의 과정에 의해 2 단계로 함께 연신하였다. 연신 롤 유닛 (4)의 온도를 90 ℃로 감소시켰다. 권취 장력 0.074 cN/dtex를 완화 비율 7.5%와 결부시켜 측정하였다. 패키지는 실 질량 10.3 kg을 유지하였고 측면이 곧고 주위에 어떠한 견부도 없다는 점에서 만족할 만 하였다. 연신된 실은 표 1에 나타낸 특성을 가졌다.

하기 표 1은 별개의 롤을 갖는 고데트인 3개의 가열된 연신 롤 유닛을 갖는, 최종 속도 800 m/분에서 원래 길이의 5.4배까지 2 단계로 연신되는 연신기에서의 본 발명의 방법의 변수들을 나타낸다. 실 특성도 하기 표 1에 나타내었다.

본 발명의 장치는 기존 장치를 능가하는 2가지의 상당한 잇점을 갖는다. 첫째, 한번에 2개 이상의 실이 연신 및 권취될 수 있고, 둘째 제조 속도가 치즈상에서의 보다 생산적인 권취 때문에 통상의 연신-트위스트에 비해 증가될 수 있다. 본 발명의 실은 특히 에어백 직물을 제조하는데 유용하다.

Claims (4)

1. 상대 점도 (RV)가 40 이상인 나일론 66 로이 (LOY) 필라멘트사 (1)를 3개 이상의 가열가능한 연신 롤 유닛 (2, 3, 4 및(또는) 2, 3, 4, 7)에 의해 다단계 연신하고, 연신된 실 (5)을 원통형 실 지지대 (6)상으로 직접 권취시키며, 완화 비율 4 내지 10%에서 권취 전의 최종 연신 롤 유닛 (4)의 온도는 70 ℃ 내지 160 ℃로 설정되고 권취 장력은 0.2 cN/tex 미만으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 산업용 직물, 특히 에어백 직물용 고강도 고수축성 나일론 66 필라멘트사의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 연신이 방사-연신 공정의 통합 부분인 방법.
3. 제1 또는 2항에 있어서, 권취가 실 6 kg 이상을 함유하는 치즈상으로 수행되는 방법.
4. 나일론 66 필라멘트사가 강성 60 cN/tex 이상, 신도 10 내지 25% 및 열풍 수축성 7 내지 11% (160 ℃)를 갖고, 패키지 중심 (치즈)상으로 6 kg 이상의 양으로 권취된 것을 특징으로 하는 산업용 직물용 나일론 66 필라멘트사.