KR100420457B1

KR100420457B1 - 완전배향된나일론사를제조하기위한고속방법및이로부터제조된실

Info

Publication number: KR100420457B1
Application number: KR1019970705436A
Authority: KR
Inventors: 월터 존 예기; 프란시스 요셉 쥬니어 말론; 프랑크 허드슨 오버톤; 로저 알렌 로스; 로날드 에드워드 스틸
Original assignee: 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date: 1995-02-07
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2004-06-12
Also published as: CN1106463C; JP2006144220A; CO4560391A1; WO1996024710A1; US5750215A; AR000887A1; BR9600548A; ES2137670T3; KR19980702041A; JP4273206B2; US5981006A; AU693004B2; MX9600497A; US5558826A; AU4912696A; DE69603945D1; JPH10513236A; TW293851B; EP0808384A1; DE69603945T2

Abstract

본 발명은 스피너렛을 통해 선택된 RV로 용융 나일론 중합체를 압출하고, 냉각하여 실을 생성하는 것을 포함하는 완전 배향된 나일론 사를 제조하기 위한 결합된 방사-연신 방법에 관한 것이다. 실은 4500mpm 이상의 속도로 회전하는 공급 롤로 급냉대역으로부터 인발된다. 상기 방법은 또한 냉각 연신후 스팀 혼합 젯을 사용하여 실을 이완시키고 권취하는 것을 포함한다.

Description

완전 배향된 나일론사를 제조하기 위한 고속방법 및 이로부터 제조된 실

완전 연신 나일론사를 제조하기 위한 공지된 방법은 용융 중합체를 압출하고, 용융 중합체를 급냉시켜 필라멘트를 형성하고, 필라멘트를 합쳐 실을 제조한 다음 신장을 바라는 정도로 감소시키는 실의 연신단계를 포함한다. 개별적 공정으로 연신을 수행할 수 있지만, 현재 사용되는 대부분의 상업적인 방법에서 연신단계는 방사단계와 통합되고, 이러한 방법은 결합된 "방사-연신 (spin-draw)" 방법으로 지칭된다. 대부분의 통상적인 방법은 또한 연신 후에 이완단계를 포함하고, 실의 장력은 권취 이전에, 보통 실을 가열하는 동안 감소된다.

완전 연신사를 제조하기 위한 상기 공지된 방법은 스위스 특허 제 623 611 호에 기술되어 있다. 스위스 특허 제 623 611 호는 실이 4000 mpm (meter per minute) (공급 롤 속도)으로 방사되고, 미가열된 연신롤이 5520 mpm으로 회전하는 연신단계에서 연신되는 방법을 사용하는 나일론 6사의 제조를 개시하고 있다. 상기 실은 이어서 증기 젯을 사용하여 이완/얽힘단계를 수행하고, 4890 mpm으로 권취된다.

스위스 특허 제 623 611 호에 개시된 방법의 속도를 증가시키면, 방사속도(공급 롤 속도)가 실질적으로 4000 mpm을 초과할 때 상기 방법은 상업적으로 사용하기에 적합하지 않은 것으로 밝혀지고 있다. 이들 속도에서 초래되는 첫 번째 문제점은 실중에 높은 수의 절단 필라멘트가 존재한다는 것이다. 두 번째 문제점은 패키지상의 실 수축으로서, 즉 권취 후에 실이 충분히 강한 힘으로 수축되어 카드보드 구조물의 튜브 압축을 야기하거나, 즉 직경을 감소시키거나 카드보드 구조물의 적합한 튜브코어를 붕괴시키는 것이다. 상기 효과가 충분히 크면, 붕괴된 튜브코어를 갖는 결과적인 변형된 실 패키지는 실을 파괴하지 않고서는 권취기 상의 척(chuck)으로부터 제거될 수 없다.

스위스 특허 제 623 611 호에서와 같이, 미가열된 연신 롤을 사용하는 방법의 다른 문제점은 일반적으로 절단 필라멘트 수가 허용될 수 없는 수준으로 되지않고서는 실의 절단시의 신장율(절단 신장율)이 약 50%미만으로 감소될 수 없다는 것이다. 결과적으로, 상기 방법을 사용하여 상업적으로 제조되는 대부분의 실은 약 50%이상의 절단 신장율을 갖는다.

발명의 개요

본 발명의 한 형태에 따르면, 완전 배향된 나일론사의 제조를 위한 결합된 방사-연신 방법이 제공된다. 상기 방법은 약 35 내지 약 70의 포름산 상대점도를 갖는 용융 나일론 중합체를 방사구를 통하여 다중 용융 중합체 스트림으로 압출하는 것을 포함한다. 용융 중합체 스트림은 급냉대역에서 냉각되어 필라멘트를 형성하고, 상기 필라멘트는 실로 합쳐진다. 상기 실은 4500 mpm이상의 주변속도로 회전하는 공급롤로 급냉대역으로부터 인발된다. 상기 방법은 또한 공급롤 속도의 약 1.1배 이상의 주변속도로 회전하는 연신롤로 실을 진전시켜 실을 연신하는 것을 포함한다. 상기 실은 연신 후에 스팀 대기를 함유하는 챔버를 통하여 실을 통과시킴으로써 이완되고, 이때 상기 실은 약 1 밀리초 (millisecond) 이상의 시간동안 스틸 대기에 노출된다. 그후 실은 권취된다.

본 발명의 바람직한 형태에 따라서, 실은 이완하는 동안 약 2 밀리초 이상, 가장 바람직하게는 약 2.4 밀리초 이상의 시간으로 스팀 대기에 노출된다.

본 발명의 다른 형태에 따라서, 완전 배향된 나일론사를 제조하기 위한 결합된 방사-연신 방법은 방사구를 통하여 다중 용융 중합체 스트림으로 약 35 내지 약 70의 포름산 상대점도를 갖는 용융 나일론 중합체를 압출하는 것을 포함한다. 용융 중합체 스트림은 급냉대역에서 냉각되어 필라멘트를 형성하고 상기 필라멘트는 실로 합쳐진다. 상기 실은 4500 mpm 이상의 주변속도로 회전하는 공급롤을 사용하여 급냉대역으로부터 인발된다. 상기 방법은 또한 공급롤 속도의 약 1.1배 이상의 주변 속도로 회전하는 연신롤로 실을 진전시킴으로써 실을 연신하는 것을 포함한다. 상기 실은 연신한 후에 스팀 대기를 함유하는 챔버를 통하여 실을 통과시킴으로써 이완된다. 실이 스팀 챔버를 이탈한 후에, 스팀 챔버중에서 실의 장력을 조절하기 위해 실은 롤과 접촉된다. 또한, 상기 실은 스팀 대기를 이탈한 후, 권취되기 전에 약 2 미터 이상, 바람직하게는 약 3 미터 이상의 거리동안 지체(lagging)된다.

본 발명에 따르는 바람직한 방법에서, 나일론 중합체의 포름산 상대점도는 약 40 내지 약 60이다. 나일론 중합체가 단일중합체 나일론 66일 때, 포름산 상대점도는 바람직하게는 약 45 내지 약 55, 가장 바람직하게 약 48 내지 약 53이다. 나일론 중합체가 단일중합체 나일론 6일 때, 포름산 상대점도는 바람직하게는 약 50 내지 약 60, 가장 바람직하게는 약 53 내지 약 58이다.

본 발명에 따르는 다른 바람직한 방법에서, 상기 실은 공급롤과 연신롤 사이에서 실의 넥-연신 (neck-drawing)이 일어나도록 공급롤과 연신롤 사이에서 가열된다. 바람직하게, 공급롤 및 연신롤은 가열되지 않는다.

본 발명의 방법은 종래의 기술방법의 상업적 실시에서 가능했던 것보다 더 높은 공급롤 속도, 더 높은 권취 속도 및 이로 인한 더 높은 생산성으로 완전 배향된 나일론사의 생성을 가능하게 한다. 급냉대역으로부터 실을 인발하는 공급롤이 5300 mpm 이상의 바람직한 주변속도로 회전할 때 추가의 이점이 얻어진다. 바람직하게는, 권취속도는 약 5500 mpm 이상이고, 더욱 바람직하게 약 6000 mpm 이상이고, 가장 바람직하게 약 6500 mpm 이상이다. 공지된 방법은 상업적 실시에서 약 6000 mpm을 실질적으로 초과하는 권취속도를 제공할 수 없다.

이러한 고속에서, 상기 방법은 우수한 염색 균일성을 가지며 중요한 염색 도포에 적합한 고품질 완전 배향된 나일론사를 생성한다. 생성된 실은 절단 필라멘트 수준이 낮고 실 수축이 감소됨으로써, 상업적 방법에 적합한 정도로 튜브 압축이 조절된다. 더욱이, 실의 절단 신장율은 여전히 허용가능한 절단 수준을 유지하면서 50% 미만일 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 있어서, 약 40 내지 약 60의 포름산 상대점도(RV)를 가지며, 약 22% 내지 약 60%의 절단 신장율, 약 3% 내지 약 10%의 보일-오프 수축(boil-off shrinkage), 약 3 내지 약 7 gpd (gram per denier)의 강도(tenacity), 약 61 내지 약 85의 결정 완전 지수(crystalline perfection index), 약 12 내지 약 19의 배향각, 79Å 내지 약 103Å의 장주기 간격(long period spacing) 및 약 165 내지 약 2240의 장주기 강도(long period intesity)를 포함하는 완전 배향사가 제공된다.

본 발명에 있어서, 약 40 내지 약 60의 포름산 상대점도(RV)를 가지며, 약 22% 내지 약 60%의 절단 신장율, 약 7% 내지 약 15%의 보일-오프 수축, 약 3 내지 약 7 gpd의 강도, 약 9 내지 약 16의 배향각, 약 65Å 내지 약 85Å의 장주기 간격 및 약 100 내지 약 820의 장주기 강도를 갖는 나일론 6 중합체를 포함하는 완전 배향사가 제공된다. 바람직하게, 나일론 6 완전 배향사의 보일-오프 수축은 약 7% 내지 약 10%이다.

본 발명은 연속 다중필라멘트 나일론사의 제조에 관한 것이고, 더욱 특히 완전 배향된 나일론사의 제조를 위한 고속방법 및 생성된 실 제품에 관한 것이다.

나일론 6,6 및 나일론 6과 같은 연속 다중필라멘트 나일론 직물사는 일반적으로 약 60% 미만으로 신장하는 경우에 완전히 배향되는 것으로 간주된다. 이러한 실은 상업적으로 다양한 목적으로 사용되지만, 텍스쳐링(texturing) 또는 벌킹(bulking)없이 종종 사용됨으로써, "플랫얀 (flat yarn)"으로 지칭된다. 외투용 직물과 같은 직조 직물 및 또한 수영복 및 자동차 실내장식용 직물과 같은 경편포에 많이 사용된다. 상기 직물들의 염색 균일성은 사용할 때 그들의 가치에 있어 종종 중요하고, 직물에 높은 염색 균일성을 부여하기 위해 일반적으로 완전 배향사는 고도로 균일한 것이 바람직하다.

도 1은 두 개의 다른 챔버길이를 갖는 스팀 이완젯을 사용하는 본 발명에 따르는 바람직한 나일론 6,6 방법에 있어서, 100만개의 실 (million ends of yarns (MEY))당 절단된 필라멘트 결함수 대 실의 상대점도를 도시한다.

도 2는 두 개의 다른 챔버길이를 갖는 스팀 이완젯을 사용하는 본 발명에 따르는 바람직한 나일론 6,6 방법에 있어서, 실 튜브 압축, 즉 튜브 직경 감소 대 실의 상대점도를 도시한다.

도 3은 본 발명에 따르는 바람직한 나일론 6 방법에 있어서, 100만개의 실(MEY)당 절단된 필라멘트 결함수 대 실의 상대점도를 도시한다.

도 4는 본 발명에 따르는 바람직한 나일론 6 방법에 있어서, 실 튜브 압축 대 실의 상대점도를 도시한다.

도 5는 냉각 "공간" 연신을 사용하는 종래 기술의 나일론 연신방법에 있어서, 실 슬립율 (slip ratio) (공급롤 속도에 대한 실제 실 속도의 비) 대 최종 실 신장율을 도시한다.

도 6은 본 발명에 따르는 바람직한 방법을 실행하기 위한 바람직한 방사기계를 도시한다.

도 7은 본 발명에 따르는 바람직한 방법에 있어서 튜브 압축 대 스팀 이완젯에서의 체류시간을 도시한다.

본 발명에 따르는 방법은 다양한 용융 방사가능한 나일론 중합체 및 공중합체의 실을 제조하기에 유용하다. 바람직하게, 나일론 중합체는 약 85% 이상의 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드)(나일론 6,6) 단위체 또는 약 85% 이상의 폴리(ε-카프로아미드)(나일론 6) 단위체를 포함한다. 가장 바람직하게, 나일론은 단일중합체 나일론 6,6 또는 단일중합체 나일론 6이다.

나일론 중합체의 포름산 상대점도(RV)는 상기 방법에 매우 중요한 것으로 밝혀지고 있다. 본 발명의 실행에 사용되는 높은 공급롤 속도에서, 절단된 필라멘트 결함이 발생할 가능성이 있고, 또한 RV가 감소함에 따라 절단된 필라멘트 결함수가 증가하는 것으로 알려져 있다. 본 발명에 따르는 방법에서, RV가 너무 낮을 때 절단된 필라멘트 결함수는 직물로 가공하기에 너무 커질 수 있다. 약 4500 내지 6000 mpm의 공급롤 속도에서 본 발명에 따르는 방법에 대해 도 1에 예시된 바와같이, 본 발명에 따르는 방법의 나일론 66 중합체의 RV가 증가할수록 MEY 당 절단 필라멘트 결함수는 감소한다. 유사하게, 도 3에 예시된 바와 같이, 동일한 결과가 상기 방법중의 단일중합체 나일론 6에 대해서 관측된다.

중합체 RV의 증가가 절단된 필라멘트 결함수를 감소시키기에 바람직하지만, 중합체의 RV가 증가함에 따라, 권취후에 실 패키지 상에서 실이 수축하는 경향도 또한 증가하고, 이러한 결과는 속도가 증가함에 따라 커진다는 것이 또한 밝혀졌다. 중합체 RV가 너무 높으면, 실 수축력은 충분히 커서 튜브 압축, 즉 실 튜브 내경이 감소하는 문제를 야기할 수 있다. 카드보드 형태의 튜브에서, 수축력은 튜브를 파괴시켜 완성된 실 패키지를 권취 척으로부터 손상없이 제거할 수 없다. 스틸 또는 다른 변형이 불가능한 튜브가 사용되더라도, 실의 수축은 패키지상에서 실의배열을 변형시킬 수 있다. 즉 사용하기 위해 해사시키는 것을 어렵게 하면서 "패키지 팽창부 (package bulge)"를 일으킬 수 있다. 상기 실이 약 60% 미만으로 신장율이 감소되도록 연신되는 약 4,500 내지 6,000 mpm의 공급 롤 속도의 본 발명에 따르는 방법에 있어서, 도 2는 권취 24시간 후에 카드보드 튜브상에서 측정된 튜브 압축 대 RV의 관계를 도시한다.

도 4는 나일론-6에 대한 유사한 플롯이다.

본 발명에 따르는 방법에서, 나일론 중합체는 약 35 내지 약 70의 포름산 상대점도(RV)를 가져 절단된 필라멘트 결함 및 튜브압축의 균형이 허용가능하게 되도록 할 수 있다. 본 발명의 바람직한 형태에 있어서, RV는 약 40 내지 약 60이다. 나일론 중합체가 단일중합체 나일론 66일 때, 포름산 상대점도는 바람직하게는 약 45 내지 약 55이고, 가장 바람직하게는 약 48 내지 약 53이다. 나일론 중합체가 단일중합체 나일론 6일 때, 포름산 상대점도는 바람직하게 약 50 내지 약 60이고, 가장 바람직하게 약 53 내지 약 58이다.

나일론 중합체의 RV는 임의의 다양한 공지 기법에 의해 적합한 정도로 조절될 수 있다. 나일론 중합체가 "플레이크" 또는 펠렛 형태로 공급될 때, 용융시 바라는 RV를 제공하는 나일론 플레이크를 제공하기 위해 고상 중합 및/또는 플레이크 컨디셔닝을 사용하는 것이 특히 적합한 것으로 밝혀지고 있다. 고상 중합되고/컨디셔닝된 중합체 플레이크를 용융시키는데 스크류 압출기가 적합한 것으로 밝혀지고 있다.

본 발명의 방법을 실행하기 위해 바람직한 방사기를 예시하는 도 6에 있어서, 바라는 RV를 갖는 용융된 나일론 중합체는 통상적인 압출기(도시하지 않음)를 사용하여 다중 모세관 방사구 판을 갖는 스핀 팩(10)에 공급된다. 용융 나일론 중합체는 방사구를 통하여 다중 용융 스트림으로 압출되고, 급냉대역(20)에서 냉각되어 필라멘트를 형성하고 후처리 도포기 (finish applicator)(30)에서 실(40)로 합쳐진다. 상기 실(40)은 약 4,500 m/분(mpm) 이상의 주변속도로 회전하는 한쌍의 미가열된 공급 고데트 롤(50)에 의해 급냉대역으로부터 인발된다. 바람직하게, 이들 롤의 주변속도는 약 5,300 mpm 이상이다.

상기 실(40)은 다음으로 공급롤 속도의 약 1.1배 이상의 주변속도로 회전하는 한쌍의 연신 고데트 롤(70)로 진행하여 연신된다. 연신 고데트 롤(70)은 가열하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 실은 상기 실의 연신지점, 즉 상기 공정중의 넥-연신의 위치가 공급 고데트 롤(50)과 연신 고데트 롤(70)사이 공간에서 발생하도록 연신 단계에서 가열된다. 도 5는 스위스 특허 제 623 611 호의 방법과 같은 선행 기술방법에서 연신지점의 위치사이의 관계를 최종 실의 신장율에 대한 실 슬립율 (실 속도를 공급 고데트 표면속도로 나눔으로써 계산됨)로 도시한 것이다. 연신지점 위치는 레이저 도플러(laser Doppler) 속도계에 의한 공급 고데트의 최종 랩(wrap) 상의 실 속도를 측정하여 결정될 수 있다. 연신지점이 공간중에 있으면, 실 속도는 고데트 속도와 동일할 것이고; 실 속도가 고데트 속도보다 크면, 연신지점은 고데트 상으로 움직일 것이다.

도 5와 일치하게, 연신지점의 위치는 주로 최종 실 신장율의 함수이고, 본발명의 방법에서 관심있는 속도 및 RV 범위에서 방사속도 또는 실 RV에 비교적 무관한 것으로 관찰되었다. 상기 실이 선행 기술방법에서처럼 가열되지 않을 때, 도 5는 약 50%이하의 최종 실 신장율에 대해서는 연신지점이 공간 중에 위치되어 있다는 것을 보여준다. 그러나, 최종 실 신장율이 약 50% 미만일 때, 연신지점은 공급롤 상으로 움직인다. 최종 실 신장율이 약 50% 미만일 때, 생성된 절단 필라멘트의 수는 증가한다는 것이 또한 선행 기술방법에서 관찰되었다. 공급롤 상에 연신지점이 존재하여 롤의 표면상에서 필라멘트가 미끄러질때 각각의 필라멘트의 불균일 연신이 일어나므로 절단 필라멘트의 수준이 더 높아지는 것이라고 생각된다. 결과적으로, 본 발명에 따르는 바람직한 방법에서, 실의 연신지점이 공급 고데트 롤(50)상으로 후퇴하는 것을 막기 위해 실을 가열함으로써, 절단 필라멘트 결함이 허용될 수 없을 정도로 증가되지 않으면서 실질적으로 50% 미만의 신장율을 갖는 실이 제공될 수 있다.

바람직하게는, 공급 고데트(50)와 연신 고데트(70) 사이에 연신지점이 있게 하기 위한 실의 가열은, 예를 들면 0.1 내지 0.2 미터의 길이를 갖는 챔버를 포함하는 연신 보조 젯(60)(스팀젯은 실 이동 경로에 대해 수직으로 실에 부딪힌다)을 통해 실을 통과시킴으로써 이루어진다. 스팀 연신 보조 젯은 보통의 섬유 필라멘트 데니어에 대한 연신지점을 국소화하기 위해 충분히 가열되는 약 5 내지 약 80 psi(약 35 내지 약 550 kPa)의 증기압에서 작동될 수 있다.

상기 실(40)은 연신 고데트 롤(70)로부터 증기 가열된 이완 및 얽힘 젯(이완 젯)(80)으로 진전된다. 본 발명에 따르는 방법에서, 이완 젯(80)은 수축율을 감소시키기 위해 제공되어, 상기 실이 최종 사용 목적을 위한 원하는 보일-오프 수축(BOS)을 갖도록 하고, 또한 수축력을 감소시켜 튜브 압축이 조절된다. 또한, 이완 젯(80)은 실들을 얽히게 하여 권취 이전에 별도의 공기 구동 얽힘 젯에 대한 필요성을 없앤다.

이완 젯(80)에 대한 바람직한 구조는 이 젯이 실이동 경로에 대해 교차관계 바람직하게는 수직으로 챔버중의 실에 부딪히는 스팀젯 및 실을 함유하기 위한 챔버를 포함하는 것이다. 이완 젯에 대한 공급 증기에 적합한 증기압은 약 20 내지 약 120 psi(140 내지 830 kPa)이다.

본 발명의 높은 공정속도에서, 선행 기술방법에 사용된 바와 같은 이완 젯에 의해 제공되는 체류시간은 허용가능한 정도로 실 수축을 감소시키지 못하고, 통상적으로 실 패키지가 권취기로부터 제거될 수 없을 정도로 튜브 압축이 심하다. 체류시간이 증가되는 이완 젯을 사용함으로써 튜브 압축이 실질적으로 감소된다는 것이 밝혀졌다. 도 7은 스팀 젯에서의 체류시간과 튜브 압축 사이의 관계를 예시한 것이다. 체류시간이 증가할수록 튜브 압축은 감소한다. 증기압의 증가도 튜브 압축에 이로운 효과를 갖지만, 증가된 체류시간의 효과보다 반응이 훨씬 작다. RV 조절의 영향은 또한 도 7에 도시된다.

본 발명의 방법의 바람직한 형태에 있어서, 상기 실이 약 1 밀리초(millisecond) 이상 동안 스팀 대기에 노출되도록 스팀 대기를 통하여 실을 통과시킴으로써 상기 실은 이완된다. 젯중의 체류시간은 전형적으로 약 0.5 밀리초 보다 훨씬 적은 체류시간을 갖는 선행 기술방법에 사용되고 있는 것보다 실질적으로 더 길다. 바람직하게, 본 발명의 방법의 체류시간은 약 2 밀리초 이상이고, 가장 바람직하게 약 2.4 밀리초 이상이다.

스팀 대기중의 체류시간의 증가는 바람직하게는 열 이완 처리대역의 길이를 증가시키기 위해 증가된 길이의 챔버를 갖는 이완 젯을 사용하여 제공된다. 적합한 챔버 길이는 약 0.3 미터 이상, 가장 바람직하게 약 0.5 미터 이상으로 밝혀지고 있다. 이완 젯중의 증가된 체류시간의 사용은 실 품질상에 부정적인 효과를 야기하는 것이 관찰된 바 없다. 도 2는 증가된 길이의 이완 젯을 사용함으로써 RV가 더 큰 수준으로 증가될 수 있고, 또한 실 튜브 압축을 허용가능한 수준으로 유지시킬 수 있다는 것을 보여준다.

도 6을 다시 참고하면, 실이 이완 젯을 이탈한 후, 실을 롤과 접촉시켜 이완 젯(80) 중의 실(40)의 장력을 조절함으로써 튜브 압축이 감소된다는 것을 보여주고 있다. 전형적으로, 권취시 실 상의 장력은 약 0.1 내지 약 0.2 g/d (gpd)로서 양호한 패키지 형성을 제공하지만, 이완 젯에 유입하는 실의 처리에 대해 요구되는 것보다 종종 더 높은 것으로 관측되고 있다. 바람직하게는, 이완 젯(80)에 유입하는 실 상의 장력은 권취시의 장력보다 작고, 가장 바람직하게는 0.05 내지 약 0.125 gpd이다. 도 6에 예시된 방법의 바람직한 형태에서, 이완 젯(80)에서의 장력 조절은 실이 이완 젯(80)을 이탈한 후 권취기(120)에 도달하기 전에 실을 장력 조절롤 (90) 및 (100)과 접촉시킴으로써 이루어진다. 롤 (90) 및 (100)은 상기 실이 롤 상에서 방향을 바꾸어 충분한 포위각 (wrap angle)으로 롤을 둘러싸는 "s-랩"을 이루고, 실 권취 장력이 롤 (90) 및 (100)의 속도를 조절함으로써 이완장력으로부터 분리될 수 있도록 배열된다.

또한, 롤 (90) 및 (100)의 사용은 이완 젯과 권취기 사이의 거리가 약 1.7 미터인 선행 기술 방법에서 전형적으로 사용되는 것보다 더 긴 이완 젯과 권취기 사이의 거리동안 실이 이동되도록 한다. 이완 젯(80)과 권취기(110) 사이의 거리를 통해 실을 진행시키는 것은 본 출원서에서 "지체 [래깅(lagging)]"로 지칭된다. 지체거리를 증가시킴으로써, 실의 튜브 수축이 또한 감소될 수 있는 것으로 알려져 있다. 이 효과는 극단적으로 높은 속도를 사용할 때 패키지 상에 권취되기 전에 실의 결정화를 위한 추가시간이 필요하기 때문으로 생각된다. 지체 거리가 약 2 미터 이상인 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 약 3 미터 이상이다.

약 2 미터의 거리동안 실의 지체 및 이완 젯에서의 장력 조절의 조합을 사용하는 본 발명의 방법의 형태에 있어서, 0.5 밀리초 미만의 체류시간을 제공하는 공지된 방법에 사용된 바와 같은 이완 젯으로 양호한 결과를 얻을 수 있다. 그러나, 약 1 밀리초 이상의 체류시간을 갖는 스팀 젯을 또한 사용하면, 허용가능한 튜브 압축과 함께 고속이 가능한, 더욱 용도가 다양하고, 더욱 예견가능한 방법이 얻어진다.

도 6에 있어서, 실 패키지가 권취기(120)에서 권취되기 전에, 원한다면 후처리 도포기(110)를 사용하여 2차 실 후처리가 행해진다.

상기 방법은 인장 및 수축 특성 외에도, 광각 X-선 회절(WAXD) 및 소각 X-선 산란(SAXS)에 의해 얻어지는 X-선 미세구조 파라미터에 의해 특징지워질 수 있는 신규한 완전 배향사 생성물을 제공한다. WAXD로부터 결정 완전 지수(CPI)(즉, 100유니트로 임의로 설정된 나일론 6,6 완전 결정의 면간 거리에 대한 결정면의 면간 거리로부터 측정한 것이다); 및 배향각(즉, 섬유축에 대한 미결정의 평균 배향)이 얻어진다. SAXS 변수와 CPI 및 배향각을 결합하여, 장주기 간격 (LP 간격) 또는 반복 결정상 사이의 평균 거리, 및 장주기 강도 (LP 강도)로서 표준화되고 보고된 평균 피크 강도 (강도, 또는 결정상 및 무정형상의 "예리도 (sharpness)"의 측정)에 의해 X-선 미세 구조를 더욱 완전히 평가할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 있어서, 약 40 내지 약 60의 포름산 상대점도(RV)를 가지며, 약 22% 내지 약 60%의 절단 신장율, 약 3% 내지 약 10%의 보일-오프 수축, 약 3 내지 약 7 gpd의 강도, 약 61 내지 약 85의 결정 완전 지수, 약 12 내지 약 19의 배향각, 약 79Å 내지 약 103Å의 장주기 간격 및 약 165 내지 약 2240의 장주기 강도를 가지는 나일론 66 중합체를 포함하는 완전 배향사가 제공된다. 바람직하게, 완전 배향 나일론 66사는 약 48 내지 약 53의 포름산 상대점도(RV)를 갖고, 결정 완전 지수는 약 68 내지 약 76이고, 배향각은 약 12 내지 약 18이고, 장주기 간격은 약 85Å 내지 약 99Å이고, 장주기 강도는 약 450 내지 약 1400이다.

본 발명에 있어서, 약 40 내지 약 60의 포름산 상대점도(RV)를 가지며, 약 22% 내지 약 60%의 절단 신장율, 약 7% 내지 약 15%의 보일-오프 수축, 약 3 내지 약 7 gpd의 강도, 약 9 내지 약 16의 배향각, 약 65Å 내지 약 85Å의 장주기 간격 및 약 100 내지 약 820의 장주기 강도를 가지는 나일론 6 중합체를 포함하는 완전 배향사가 제공된다. 바람직하게는, 완전 배향된 나일론 6사는 약 53 내지 58의 포름산 상대점도를 갖고, 배향각은 약 10 내지 약 13이고, 약 76Å 내지 약 84Å의장주기 간격 및 약 400 내지 약 775의 장주기 강도를 갖는다. 바람직하게는, 나일론 6 완전 배향사의 보일-오프 수축은 약 7% 내지 약 10%이다.

본 발명은 본 발명의 바람직한 실시태양을 예시하는 하기의 실시예로 예시된다. 부 및 %는 다른 규정이 없는한 중량에 의한 것이다. 실시예 다음에 기재된 시험방법을 사용하여 측정이 이루어진다.

비교 실시예 1

40 데니어, 13 필라멘트 완전 배향 나일론 66사를 생성하기 위해, 스위스 특허 제 623 611 호에 기술된 바와 같은 방사기계에, 방사될 때 실중에 42.3의 포름산 상대점도(RV)를 산출하도록 조절된 0.30% TiO₂를 함유하는 나일론 66 중합체 폴레이크를 공급한다. 상기 중합체는 3각 단면 모세관을 갖는 13 홀 방사구를 통하여 290℃에서 압출되고, 0.3 m/초 공기속도에서 교차 흐름 기류로 급냉된다. 급냉된 필라멘트는 급냉대역으로부터 인발되고, 후처리제가 도포되고, 공급 고데트 롤쌍에 접하기 전에 실로 합쳐진다. 상기 실은 5250 m/분(mpm)의 주변속도를 갖는 공급 고데트 롤쌍 둘레에 2.5회 둘러싸이고, 상기 실이 3.5회 둘러싸이는 6773 mpm에서 작동하는 연신 고데트 쌍을 통과한다. 연신비는 따라서 약 1.3이다.

다음으로 연신사는 6 바아 (6000 kPa) 게이지 압력의 스팀이 스팀 젯을 통하여 공급되는 챔버를 갖는 스팀 이완 및 얽힘 장치(이완 젯)로 통과되고, 여기서 스팀 젯은 스팀이 이동경로에 직각으로 실과 충돌하도록 한다. 챔버의 길이는 장치내의 체류시간이 0.44 밀리초가 되도록 약 0.05 미터의 길이이다. 이와 같이 처리된 실은 다음으로 8 그램(0.2 gpd)의 권취장력으로 6173 mpm으로 작동하는 권취기에서 튜브코어상에 패키지된다. 이완젯에 대한 권취기의 위치는 실이 스팀기와 권취기 사이에 약 1.7m의 거리를 이동하도록 하는 위치이다.

2시간 권취 사이클 후에, 40 데니어 실의 패키지는 튜브코어를 분쇄하기에 충분한 힘을 갖는 실의 수축 때문에 권취 척(chuck)으로부터 제거될 수 없었다. 패키지가 권취 척으로부터 절단되어져야 하기 때문에 상업적으로 사용가능한 실의 패키지는 얻어질 수 없었다.

실시예 1

이 실시예는 공급 롤과 연신 롤사이에 연신지점을 유지하고, 이완 젯 중에서 실에 대한 장력조절(비교 실시예 1과 동일한 젯) 및 권취이전에 약 2.7m의 거리 동안의 지체를 유지하기 위해 연신단계에서 스팀 젯을 사용하여 40데니어, 13 필라멘트 완전 배향 나일론 66사를 제조하는 본 발명의 방법을 예시한다.

파트 A

0.30% TiO₂를 함유하며 하기 표 1A에 나타낸 3가지 실의 RV값에 상응하는 실의 RV를 방사시 얻기 위해 조절된 나일론 66 중합체 플레이크를 도 6에 예시된 바와 같은 방사기계에 공급한다. 상기 중합체를 비교 실시예 1과 동일한 형태의 방사구를 통하여 288℃에서 압출시키고, 동일한 급냉조건을 사용하여 급냉시킨다. 다음으로 상기 실을 5600 mpm의 표면속도를 갖는 공급 고데트 쌍의 둘레에 2.5회 둘러싸고, 실이 3.5회 둘러싸여지는 6750 mpm에서 작동하는 연신 고데트 쌍을 통과시킨다. 연신비는 따라서 약 1.2이다. 스팀 젯이 수직으로 충돌하는 약 0.17 미터의 길이를 갖는 스팀 챔버는 공급 롤과 연신 롤사이에 위치한다. 스팀 젯이 공급 롤과 연신 롤사이에 연신지점을 유지하는 작용을 하도록 10 psi(70 kPa)의 압력의 스팀이 젯으로 공급된다.

다음, 실의 체류시간이 약 0.44 밀리초인 비교 실시예 1과 동일한 이완 젯을 통과시킴으로써 연신사를 이완시킨다. 그러나, 도 6에 예시된 바와 같이, 이완 젯중에서 실에 대한 장력은 "S-랩" 배열의 한쌍의 장력 조절 롤에 의해 조절된다(즉, 실이 각각의 롤에 접촉하여 한번 방향을 바꾼다). 장력조절 롤의 속도는 6420 mpm으로서, 이완젯에 유입되는 실의 전체 장력이 3 그램 (0.075 gpd)이 되도록 한다. 최종적으로, 상기 실은 5g의 전체 권취 장력(0.125 gpd)을 사용하여 6300 mpm으로 작동하는 권취기 상에 패키지된다. 이완 젯에 대한 권취기의 위치 및 장력 조절 롤의 위치는 실이 지체되도록, 즉 이완 젯과 권취기 사이의 약 2.7 미터의 거리를 이동하도록 하는 위치이다.

MEY당 실의 결함정도 및 실의 튜브 압축(튜브에 실이 감긴 실튜브의 내경의 변화; 인치로 표시됨)을 측정하고, 표 1A에 기재하였다. 측정된 실의 특성을 표 1A(계속)에 나타낸다.

[표 1A]

[표 1A] (계속)

파트 B

5800 mpm의 공급 고데트 속도, 6496 mpm의 연신 고데트 속도(약 1.2의 연신비), 6235 mpm(항목 1) 및 6270 mpm(항목 2)의 장력 조절 롤 속도 및 약 6135 mpm의 권취 속도로 상기 실시예를 반복한다. 이완 스팀 젯 중의 실 체류 시간은 약 0.46 밀리초이다. 이완 젯에 유입되는 실의 장력은 약 3.5 그램(0.0875 gpd)이고, 권취 장력은 약 5 그램(0.125 gpd)이다. MEY당 실의 결함정도 및 실 튜브 압축을 측정하여, 표 1에 기재했다. 측정된 실의 특성은 표 1B(계속)에 기재되어 있다.

[표 1B]

[표 1B] (계속)

파트 C

5400 mpm의 공급 고데트 속도, 6480 mpm의 연신 고데트 속도(약 1.2의 연신비), 6125 mpm(항목 2) 및 6160 mpm(항목 1, 3)의 장력 조절 롤 속도 및 약 6060 mpm의 권취 속도로 상기 실시예를 반복한다. 이완 스팀 젯중의 실 체류 시간은 약 0.46 밀리초이다. 이완 젯에 유입되는 실의 장력은 약 3.5 그램(0.0875 gpd)이고, 권취 장력은 약 5 그램(0.125gpd)이다. MEY당 실의 결함정도 및 실 튜브 압축을 다음으로 측정하고, 표 1C에 기재했다. 측정된 실의 특성은 표 1C(계속)에 기재되어 있다.

[표 1C]

[표 1C] (계속)

실시예 2

이 실시예는 공급 롤과 연신 롤사이에 연신지점을 유지하고, 증가된 길이(즉 0.5 미터)의 이완 및 얽힘 젯(이완 젯), 이완 젯에서 실에 대한 장력조절 및 권취이전에 약 4.2 미터의 거리 동안의 지체를 유지하도록 연신단계에서 스팀 젯을 사용하여 40데니어, 13 필라멘트 완전 배향 나일론 66사를 제조하는 본 발명의 방법을 예시한다.

파트 A

0.30% TiO₂를 함유하고, 초기 RV를 갖고, 하기 표 2A에 나타낸 3가지 실의 RV값에 상응하는 실의 RV를 방사시 수득하도록 조절되는 나일론 66 중합체 플레이크를 도 6에 예시된 바와 같은 방사기계에 공급한다. 상기 중합체를 실시예 1과 동일한 형태의 방사구를 통하여 288℃에서 압출시키고, 동일한 급냉조건을 사용한다. 다음으로 상기 실을 5600 mpm의 표면속도를 갖는 공급 고데트 쌍의 둘레에 2.5회 둘러싸고, 실이 3.5회 둘러싸이는 6972 mpm에서 작동하는 연신 고데트 쌍을 통과시킨다. 연신비는 따라서 약 1.25이다. 공급 롤과 연신 롤 사이에 연신지점을 유지하는 작용을 하도록 실시예 1과 같은 스팀 젯을 공급 롤과 연신 롤 사이에서 사용했다.

다음으로, 선행 실시예에 비해 증가된 길이의 스팀 이완 및 얽힘 장치(이완 젯)를 통과시킴으로써 연신사를 이완시킨다. 이완 젯의 길이는 0.5m이고, 실의 체류시간은 약 4.3 밀리초이다. 도 6에서 예시된 바와 같이, 이완 젯에서 실에 대한 장력은 "S-랩" 배열의 한쌍의 장력 조절 롤에 의해 조절된다(즉, 실은 각 롤 상에접촉하여 한번 방향을 바꾼다). 장력 조절롤의 속도는 6485 mpm으로서, 이완 젯에 유입되는 실의 전체 장력이 3 그램(0.075 gpd)이 되게 한다.

최종적으로, 상기 실은 6415 mpm 및 6 그램의 전체 권취 장력(0.15 gpd)에서 작동하는 권취기 상에 패키지된다. 이완 젯에 대한 권취기의 위치 및 장력 조절 롤의 위치는 실이 지체되도록, 즉 이완 젯과 권취기 사이에 약 4.2 미터의 거리를 이동하도록 하는 위치이다.

다음으로 MEY당 실의 결함정도 및 실의 튜브 압축을 측정하여, 표 2A에 기재했다. 측정된 실의 특성은 표 2A(계속)에 기재되어 있다.

[표 2A]

[표 2C] (계속)

파트 B

5400 mpm의 공급 고데트 속도, 6858 mpm의 연신 고데트 속도(약 1.27의 연신비), 6370 mpm(항목 1) 및 6435 mpm(항목 2)의 장력 조절 롤 속도 및 약 6340 mpm의 권취속도로 상기 실시예를 반복한다. 이완 스팀 젯에서 체류 시간은 약 4.4 밀리초이다. 이완 젯에 유입되는 실의 장력은 약 3 그램(0.075 gpd)이고, 권취 장력은 약 6 그램(0.15 gpd)이다. MEY당 실 결함정도 및 실 튜브 압축을 다음으로 측정하여 표 2B에 기재했다. 측정된 실의 특성은 표 2B(계속)에 기재되어 있다.

[표 2B]

[표 2B] (계속)

파트 C

5800 mpm의 공급 고데트 속도, 7366 mpm의 연신 고데트 속도(약 1.27의 연신비), 6820 mpm (항목 1,2) 및 6855 mpm (항목 3)의 장력 조절 롤 속도 및 약 6760 mpm의 권취속도로 상기 실시예를 반복한다. 이완 스팀 젯중의 체류 시간은 약 4.1 밀리초이다. 이완 젯에 유입되는 실의 장력은 약 3 그램(0.075 gpd)이고, 권취 장력은 약 6 그램(0.15 gpd)이다. MEY당 실의 결합정도 및 실 튜브 압축을 다음으로 측정하여 표 2C에 기재했다. 측정된 실의 특성은 표 2C(계속)에 기재되어 있다.

[표 2C]

[표 1C] (계속)

실시예 3

이 실시예는 세 개의 다른 RV 값에서 나일론 6 중합체를 사용하여 40 데니어, 13 필라멘트 완전 배향 나일론 6사를 제조하는 본 발명의 방법을 예시한다. 이완 젯의 챔버 길이가 약 0.52 미터인 것을 제외하고 실시예 2에서와 동일한 방사장치를 사용한다.

항목 1

0.03% TiO₂를 함유하는 RV가 49.6인 나일론 6 단일중합체를 방사하고, 5588 mpm의 속도를 갖는 공급 고데트를 사용하여 방사구로부터 인발시키고, 6570 mpm의 연신 고데트 속도를 사용한다. 연신비는 따라서 약 1.18이다. 장력 조절 롤 속도는 6200 mpm이고, 권취속도는 약 6170 mpm이다. 이완 스팀 젯중에 체류시간은 약 4.7 밀리초이다. 이완 젯에 유입되는 실의 장력은 약 3 그램(0.075 gpd)이고, 권취 장력은 약 5.5 그램(0.14 gpd)이다.

항목 2

57.5의 RV, 5740 mpm의 공급 고데트 속도, 6570 mpm의 연신 고데트 속도(약 1.15의 연신비), 6250 mpm의 장력 조절 롤 속도 및 약 6165 mpm의 권취속도를 갖는 나일론 6 단일중합체로 항목 1을 반복하였다. 이완 스팀 젯중의 체류시간은 약 4.7 밀리초이다. 이완 젯에 유입되는 실의 장력은 약 3 그램(0.075 gpd)이고, 권취 장력은 약 5.9 그램(0.15 gpd)이다.

항목 3

63.4의 RV, 5417 mpm의 공급 고데트 속도, 6570 mpm의 연신 고데트 속도(약 1.2의 연신비), 6205 mpm의 장력 조절 롤 속도 및 약 6100 mpm의 권취속도를 갖는 나일론 6 단일중합체로 항목 1을 다시 반복하였다. 이완 스팀 젯중의 체류시간은 약 4.7 밀리초이다. 이완 젯에 유입되는 실의 장력은 약 3 그램(0.075 gpd)이고, 권취 장력은 약 5.5 그램(0.14 gpd)이다.

다음으로 항목 1, 2 및 3에서, MEY당 실 결함정도 및 실 튜브 압축을 측정하여 표 3에 기재했다. 측정된 실의 특성은 표 3(계속)에 기재되어 있다.

[표 3]

[표 3] (계속)

시험방법

폴리아미드의 상대점도(RV)는 10중량%의 물을 함유하는 포름산 용매 중의 8.4중량%의 폴리아미드 중합체의 용액에서 25℃에서 측정된 용액 및 용매 점도의 비를 지칭한다.

백만개의 실 [million ends of yarn (MEY)] 당 필라멘트 결함(결함/MEY)은 "클리너 가이드(cleaner guide)"(움직이는 실라인(thread line)에서 결함을 잡기 위해 실 데니어에 맞춘 좁은 틈을 갖는 홈이 있는 가이드)를 통해 실을 공급할 수 있는 시험 기구의 크릴(creel)내에 10개의 시료 튜브를 위치시킴으로서 측정된다. 실라인은 실 가이드를 통해, 즉 각각 0.002인치 폭의 틈 (40 데니어 용)을 갖는 "클리너 가이드"를 통한 후 흡입 젯으로 향한다. 실 결함(보통 실라인 중의 절단된 필라멘트)은 클리너에서 잡힐 것이고, 각각의 이러한 잡힌 결함은 결함으로서 계수될 것이다. 결함이 계수된 후에, 실라인은 자유롭게 되어, 계속 이동하게 된다. 하나의 매우 불량한 실라인이 데이터에 나쁜 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 각각의 실라인에 대해 세 번의 결함만을 일반적으로 계수한다. 이 시험은 보통 각각의 항목에 대해 30분 동안 수행된다. 뽑아진 실은 시험된 실의 야드(yard)를 측정하기 위해 그의 무게를 측정한다. 상기 결과는 결함을 시험된 백만개의 실 (MEY)의 수로나눈 값으로 기록되고, MEY당 결함(결함/MEY)으로 표시된다.

실 튜브 압축(튜브 압축)은 3.0㎛ 튜브의 중심에서 실 튜브의 내경을 측정함으로써 측정되고, 권취기 상에 튜브를 위치시키기 전에 그 데이터가 기록된다. 그런다음 180,000 미터의 실이 튜브상에 권취되고, 튜브를 권취기로부터 제거한다. 실 패키지를 24시간 동안 노화(aging)시키고, 튜브의 내경을 다시 측정한다. 권취전의 측정과 권취 및 노화 후의 측정사이의 차이가 인치로 표시되는 튜브 압축이다.

강도(tenacity) 및 절단 신장율은 리(Li)의 미국 특허 제 4,521,484 호의 제 2 열 61째줄 내지 제3열 6째줄에 기술되는 바와 같이 측정된다. 시그마의 계산을 위해 사용되는 측정수는 하기의 표에서 "n="으로 표시된다.

보일-오프 수축(BOS)은 미국 특허 제 3,772,872 호의 제3열, 49째줄 내지 제3열 66째줄의 방법에 따라 측정된다. 변동의 보일-오프 수축 계수는 "n="으로 표시된 측정수를 사용하여 계산된다.

결정 완전 지수(Crystalline Perfection Index)(CPI)는 X-선 회절 스캔으로부터 유도된다. 이들 조성물의 섬유의 회절 패턴은 약 20° 내지 21° 및 23° 2θ의 산란각에서 발생하는 피크를 갖는 2개의 현저한 적도방향 X-선 반사가 그 특징이다. X-선 패턴은 젠트로닉스 면적 탐지기 (Xentronics area detector) 상에서 기록된다 (모델 X200B, 10cm의 직경, 512×512 분해능). X-선 공급원은 구리 복사 공급원(CU K-α, 1.5418Å 파장)으로 40kV 및 35mA에서 작동하는 시멘스(Simens)/니콜렛(Nicolet)(3.0 kW) 발생기였다. 10 cm의 카메라 거리에 있는 시료에 0.5 mm 조준기 (collimator)를 사용하였다. 탐지기는 분해능을 최대화하기 위해 20° (2θ)의 각으로 중심이 맞춰졌다. 최적의 시그날 수준을 얻기 위해 데이터 수집을 위한 노출시간을 10 내지 20분으로 변화시켰다.

면적 탐지기상의 데이터 수집은 Fe55 복사 공급원을 사용하여 초기 검정을 함으로써 시작되었는데, 이에 의해 탐지기상의 개별적 위치로부터 탐지의 상대 효율에 대해 보정하였다. 그 후 블랭크 시료 홀더를 사용하여 백그라운드 스캔(background scan)을 하여 X-선 빔의 공기 산란을 최종 X-선 패턴으로부터 한정 및 제거한다. 탐지기의 표면에 부착된 정방형 격자 상에 동등하게 위치된 구멍이 있는 기준 판을 사용함으로써 탐지기의 곡률에 대해 데이터를 보정한다. 시료 섬유를 수직으로 0.5 내지 1.0 mm 두께 및 약 10 mm 길이로 올려놓고 섬유 축에 적도방향 또는 수직방향으로 산란 데이터를 수집한다. 컴퓨터 프로그램에 의해 적합한 방향에서 일차원 단면을 구조화하여 X-선 회절 데이터를 분석하고 데이터를 정리하고, 피크 위치 및 최대값의 중간치에서의 전체 폭을 측정한다.

66 나일론 및 66 및 6 나일론의 공중합체의 결정화도의 X-선 회절 측정은 결정 완전 지수(CPI)이다(문헌[P. F. Dismore and W. O. Statton, J. Polym. Sci. Part C, No. 13, pp. 133-148, 1996]에 교시됨). 21° 및 23° 2θ에서 2개의 피크의 위치가 이동하는 것으로 관측되고, 결정화도가 증가함에 따라, 피크들은 더욱 떨어지도록 이동하고, 번-가너(Bunn-Garner) 66 나일론 구조에 의거한 "이상적" 위치에 상응하는 위치로 접근한다. 이 피크 위치의 이동은 66 나일론의 결정 완전 지수의 측정의 기준을 제공한다:

[수학식 1]

여기서, d(외부) 및 d(내부)는 각각 23° 및 21° 에서 피크에 대한 브래그(Bragg) 'd' 간격이고, 분모 0.189는 문헌[Bunn and Garner(Proc. Royal Soc.(London), A189, 39, 1947]에 교시된 바와 같이 잘 결정화된 66 나일론에 대한 d(100)/d(010)의 값이다. 2θ 값에 의거한 동등하고 더욱 유용한 방정식은 하기 수학식과 같다:

[수학식 2]

X-선 배향각

X-선 회절 패턴을 얻고 분석하기 위해 동일한 절차(상기 CPI 부분에서 기술된 바와 같음)가 사용된다. 66 나일론 및 66 및 6 나일론의 회절 패턴은 2θ, 약 20° 내지 21° 및 23° 에서 2개의 현저한 적도방향 반사를 갖는다. 6 나일론에 있어서는, 하나의 현저한 적도방향 반사는 2θ, 약 20° 내지 21° 에서 발생한다. 약 21° 적도 반사는 배향각의 측정을 위해 사용된다. 적도방향 피크를 통해 방위각 자취에 동등한 데이타 배열이 이미지 데이터 파일로부터 생성된다.

배향각은 백그라운드에 대해 보정된 적도방향 피크의 최대값의 절반의 광학적 밀도에서 각도(최대 밀도의 50% 지점에 대응하는 각)의 호 길이로 취해진다.

장주기 간격(LP 간격) 및 장주기 강도(LP 강도)

LP 간격 및 LP 강도는 젠트로닉스 면적 탐지기(모델 X200B, 512×512 분해능을 갖는 10cm 직경)상에 기록된 소각 X-선 산란(SAXS) 패턴으로부터 얻어진다. X-선 공급원은 구리 복사선 공급원(CU K-α, 1.5418Å 파장)으로 40 kV 및 35 mA에서 작동하는 시멘스(Simens)/니콜렛(Nicolet)(3.0 kW) 발생기였다. 40cm의 카메라 거리에 있는 시료에 0.3 mm 조준기를 사용하였다. 대부분의 나일론 섬유에 대해, 1° 2θ 근처에서 반사가 관측되었다. 탐지기는 분해능을 최대화하기 위해 0° (2θ)의 각으로 중심이 맞춰졌다. 데이터 수집을 위한 노출시간은 최적의 시그날 수준을 얻기 위해 1/2 시간에서 4 시간까지 변화시켰다.

면적 탐지기상의 데이타 수집은 Fe55 복사 공급원을 사용하여 초기 검정을 함으로써 시작되었는데, 이에 의해 탐지기 상의 각 위치로부터 탐지의 상대 효율에 대해 보정하였다. 그 후 블랭크 시료 홀더를 사용하여 백그라운드 스캔을 하여 X-선 빔의 공기 산란을 최종 X-선 패턴으로부터 한정 및 제거하였다. 탐지기의 표면에 부착된 정방형 격자 상에 동등하게 위치된 구멍이 있는 기준 판을 사용함으로써 탐지기의 곡률에 대해 데이터를 또한 보정하였다. 시료 섬유를 수직으로 0.5 내지 1.0 mm 두께 및 약 10 mm 길이로 올려놓고 자오선 방향 및 적도 방향에서 산란 데이터를 수집했다.

스캔 패턴은 2개의 산란 피크의 최대 강도를 통해 자오선 방향 및 적도방향에 평행한 방향에서 분석했다. 장주기 간격 분포로 인한 2개의 대칭 SAXS 점을 피어슨(Pearson) VII 함수 (문헌[Heuval et al., J. Appl. Poly. Sci., 22, 2229-2243(1978)] 참조)로 피팅하여 최대 강도, 위치 및 최대값의 절반치에서의 전체 폭을 얻었다.

장주기 간격 (LP 간격)은 이와 같이 유도된 피크 위치를 사용하여 브래그 법칙 (Bragg Law)으로부터 계산된다. 소각에 대해서, 이것은 1.5418/(sin(2θ))로 감소한다.

1시간의 수집시간 동안의 표준화된 SAXS 장주기 강도(LP 강도); 시료두께(다중인자) 및 노출시간에 대해 보정된 4가지 산란 피크의 평균 강도 (Avg. Int.)가 계산되었다. 장주기 강도(LP 강도)는 필라멘트를 포함하는 중합체의 무정형과 결정영역사이의 전자 밀도의 차이의 측정치이다; 즉, LP 강도 = [평균 강도 X 다중 인자 X 60]/[수집시간(분)].

Claims

방사구를 통해 약 35 내지 약 70의 포름산 상대 점도를 갖는 용융 나일론 중합체를 다중 용융 중합체 스트림으로 압출하는 단계;

급냉대역에서 상기 용융 중합체 스트림을 냉각시켜서 필라멘트를 형성하고, 상기 필라멘트를 실로 합치는 단계;

4500 mpm(meter per minute) 이상의 주변속도로 회전하는 공급 롤을 사용하여 상기 급냉대역으로부터 상기 실을 인발시키는 단계;

상기 공급 롤의 속도의 약 1.1배 이상의 주변 속도로 회전하는 연신 롤로 실을 진행시켜 연신하는 단계;

연신 후의 상기 실을 스팀 대기를 함유하는 챔버를 통해 통과시킴으로써 상기 연신 후에 상기 실을 이완시키는 단계 (상기 실은 약 1 밀리초 이상의 시간동안 스팀 대기에 노출된다); 및

상기 실을 권취하는 단계

를 포함하는 완전-배향된 나일론 사를 제조하기 위한 결합된 방사-연신(spin-draw) 방법.
제 1항에 있어서, 상기 실이 이완하는 동안에 약 2 밀리초 이상의 시간동안 상기 스팀 대기에 노출되는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 실이 상기 이완하는 동안에 약 2.4 밀리초 이상의 시간동안 상기 스팀 대기에 노출되는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 스팀 대기를 이탈한 후에, 권취 이전에 약 2미터 이상의 거리동안 상기 실을 지체 (lagging)시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 실이 상기 스팀 챔버를 이탈한 후에 상기 실을 롤과 접촉시켜 상기 스팀 챔버에서의 상기 실의 장력을 조절하는 것을 추가로 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 스팀 챔버는, 상기 챔버에 유입하는 상기 스팀이 실 이동 경로에 대해 교차하는 관계로 상기 실에 충돌하는 형태인 방법.
제 1항에 있어서, 상기 나일론 중합체의 상기 포름산 상대점도가 약 40 내지 약 60인 방법.
제 1항에 있어서, 상기 나일론 중합체가 단일중합체 나일론 66이고, 상기 나일론 66 중합체의 상기 포름산 상대점도가 약 45 내지 약 55인 방법.
제 8항에 있어서, 상기 나일론 66 중합체의 상기 포름산 상대점도가 약 48내지 약 53인 방법.
제 1항에 있어서, 상기 나일론 중합체가 단일중합체 나일론 6이고, 상기 나일론 6 중합체의 상기 포름산 상대점도가 약 50 내지 약 60인 방법.
제 10항에 있어서, 상기 나일론 6 중합체의 상기 포름산 상대점도가 약 53 내지 약 58인 방법.
제 1항에 있어서, 상기 실의 넥-연신이 상기 공급 롤과 상기 연신 롤 사이에서 일어나도록 상기 공급 롤과 연신 롤 사이에서 상기 실을 가열하는 것을 추가로 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 급냉대역으로부터 상기 실을 인발시키는 상기 공급 롤이 5300 mpm 이상의 주변 속도에서 회전하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 실의 권취가 약 6,000 mpm 이상의 속도에서 수행되는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 실의 권취가 약 6,500 mpm 이상의 속도에서 수행되는 방법.
방사구를 통해 약 35 내지 약 70의 포름산 상대 점도를 갖는 용융 나일론 중합체를 다중 용융 중합체 스트림으로 압출하는 단계;

급냉대역에서 상기 용융 중합체 스트림을 냉각시켜서 필라멘트를 형성하고, 상기 필라멘트를 실로 합치는 단계;

4500 mpm 이상의 주변속도로 회전하는 공급 롤을 사용하여 상기 급냉대역으로부터 상기 실을 인발시키는 단계;

상기 공급 롤의 속도의 약 1.1배 이상의 주변 속도에서 회전하는 연신 롤로 실을 진행시켜 연신하는 단계;

연신 후의 상기 실을 스팀 대기를 함유하는 챔버를 통해 통과시킴으로써 상기 연신 후에 상기 실을 이완시키는 단계;

상기 실이 상기 스팀 챔버를 이탈한 후에 상기 실을 롤과 접촉시켜 상기 스팀 챔버에서의 상기 실의 장력을 조절하는 단계;

상기 스팀 대기를 이탈한 후에, 권취 이전에 약 2 미터 이상의 거리동안 상기 실을 지체시키는 단계; 및

상기 실을 권취하는 단계

를 포함하는 완전-배향된 나일론 사를 제조하기 위한 결합된 방사-연신 방법.
제 16항에 있어서, 상기 스팀 챔버중의 상기 실의 장력이 최종 실 데니어를기준으로 약 0.05 내지 0.125 gpd인 방법.
제 16항에 있어서, 상기 지체의 거리가 약 3 미터인 방법.
제 16항에 있어서, 상기 나일론 중합체의 상기 포름산 상대점도가 약 40 내지 약 60인 방법.
제 16항에 있어서, 상기 나일론 중합체가 단일중합체 나일론 66이고, 상기 나일론 66 중합체의 상기 포름산 상대점도가 약 45 내지 약 55인 방법.
제 20항에 있어서, 상기 나일론 66 중합체의 상기 포름산 상대점도가 약 48 내지 약 53인 방법.
제 16항에 있어서, 상기 나일론 중합체가 단일중합체 나일론 6이고, 상기 나일론 6 중합체의 상기 포름산 상대점도가 약 50 내지 약 60인 방법.
제 22항에 있어서, 상기 나일론 6 중합체의 상기 포름산 상대점도가 약 53 내지 약 58인 방법.
제 16항에 있어서, 상기 실의 넥-연신이 상기 공급 롤과 상기 연신 롤 사이에서 일어나도록 상기 공급 롤과 연신 롤 사이에서 상기 실을 가열하는 것을 추가로 포함하는 방법.
제 16항에 있어서, 상기 급냉대역으로부터 상기 실을 인발시키는 상기 공급 롤이 5300 mpm 이상의 주변 속도에서 회전하는 방법.
제 16항에 있어서, 상기 실의 권취가 약 6,000 mpm 이상의 속도에서 수행되는 방법.
제 16항에 있어서, 상기 실의 권취가 약 6,500 mpm 이상의 속도에서 수행되는 방법.
약 40 내지 약 60의 포름산 상대점도(RV) 및 약 22% 내지 약 60%의 절단 신장율, 약 3% 내지 약 10%의 보일-오프 수축, 약 3 내지 약 7 gpd의 강도, 약 61 내지 약 85의 결정 완전 지수, 약 12 내지 약 19의 배향각, 79Å 내지 약 103Å의 장주기 간격 및 약 165 내지 약 2240의 장주기 강도를 갖는 나일론 66 중합체를 포함하는 완전 배향사.
제 28항에 있어서, 상기 포름산 상대점도(RV)가 약 48 내지 약 53이고, 상기 결정 완전 지수가 약 68 내지 약 76이고, 상기 배향각이 약 12 내지 약 18이고, 상기 장주기 간격이 약 85Å 내지 약 99Å이고, 상기 장주기 강도가 약 450 내지 약 1,400인 완전 배향된 나일론 66사.
약 40 내지 약 60의 포름산 상대점도(RV) 및 약 22% 내지 약 60%의 절단 신장율, 약 7% 내지 약 15%의 보일-오프 수축, 약 3 내지 약 7 gpd의 강도, 약 9 내지 약 16의 배향각, 65Å 내지 약 85Å의 장주기 간격 및 약 100 내지 약 820의 장주기 강도를 갖는 나일론 6 중합체를 포함하는 완전 배향사.
제 30항에 있어서, 상기 보일-오프 수축이 약 7% 내지 약 10%인 나일론 6 완전 배향사.
제 30항에 있어서, 상기 중합체의 상기 포름산 상대점도(RV)가 약 53 내지 약 58이고, 상기 배향각이 약 10 내지 약 13이고, 상기 장주기 간격이 약 76Å 내지 약 84Å이고, 상기 장주기 강도가 약 400 내지 약 775인 완전 배향된 나일론 6사.