KR100429949B1

KR100429949B1 - 고강력, 고형태안정성 딥코드용 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조방법 및 그에 의하여 수득된ｐｅｔ 섬유

Info

Publication number: KR100429949B1
Application number: KR10-2002-0013148A
Authority: KR
Inventors: 이득진; 최수명
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2004-05-03
Also published as: KR20030073529A

Abstract

본 발명은 딥 코드(Dip cord)용 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 테레프탈레이트 단위를 90 mol% 이상 함유하고, 고유점도가 0.94∼1.25 dl/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합물을 500 내지 600개의 방사구금 전체 단면적당 토출량을 2.5g/min ~ 6.0g/min 로 하여 방사하고, 소정의 냉각 영역을 지나, 소정의 방사 속도로 인취한 후, 다단연신하면서 열처리하여, 연신사의 모노필라멘트의 데니어가 2.5d ~ 4.0d인 고인장강도 및 고형태안정성을 나타내는 딥코드용 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 제조할 수 있다.

Description

고강력, 고형태안정성 딥코드용 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 제조방법 및 그에 의하여 수득된 ＰＥＴ 섬유{Manufacturing Method of Polyethylene Terephthalate Fiber for Dip Cord and PET Fiber Manufactured by the Same}

본 발명은 딥 코드(Dip cord)용 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합물을 500 내지 600개의 방사구금 전체 단면적당 토출량을 2.5g/min ~ 6.0g/min 로 하여 방사하고, 연신사의 모노필라멘트의 데니어가 2.5d ~ 4.0d가 되도록 용융 방사, 냉각, 인취, 다단연신 및 열처리하여, 역학적 성질 및 형태안정성이 우수한 딥 코드(Dip cord)용 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

고강력 및 고형태안정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 제조하기 위해서는 미연신사의 균일성이 매우 중요한 것으로 알려져 있으나, 종래의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 제조 방법은 균일한 미연신사의 제조방법을 채택하고 있지 않거나, 이에 대한 기술이 극히 적다.

이러한 종래의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 제조 기술로는 미국 특허 제 5,630,976호, 미국 특허 제 5,234,764호, 미국 특허 제 5,132,067호, 미국 특허 제 5,085,818호 등이 있다.

미국 특허 제 5,630,976호는 미연신사의 고유점도, 결정화도 및 용융온도상승에 관한 것을 개시하고 있을 뿐, 고강력 및 고형태안정성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 제조하기 위한 미연신사의 제조 방법을 구체적으로 개시하고 있지 아니하며, 이는 미국 특허 제 5,234,764호도 마찬가지이다.

미국 특허 제 5,132,067호와 제 5,085,818호는 지연 냉각 부분과 급속 냉각 부분에 대하여는 개시하고 있으나, 균일한 미연신사의 제조시 중요한 요소인, 방사구금에서 토출되는 폴리머의 양과 연신사의 모노필라멘트의 데니어에 대하여는 개시된 바가 없다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 방사구금에서 토출되는 폴리머의 양을 최적화하여 고인장강도 및 고형태안정성을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 제조에 있어 필수적인 균일한 미연신사를 제조하고, 그에 따라 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 제조하는 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 테레프탈레이트 단위를 90 mol% 이상 함유하고, 고유점도가 0.94∼1.25 dl/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합물을 500 내지 600개의 방사구금 전체 단면적당 토출량을 2.5g/min ~ 6.0g/min 으로 하여 방사한 후, 소정의 냉각 영역을 지나, 소정의 방사속도로 인취한 후, 다단연신하면서 열처리하여, 연신사의 모노필라멘트의 데니어가 2.5d ~ 4.0d인 딥코드용 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 제조 방법및 그 제조 방법으로 제조된 PET 섬유에 관한 것이다.

본 발명에서 테레프탈레이트 단위가 90몰% 미만 함유되면 연신사의 물성 및 열적 안정성이 급격히 낮아지는 문제점이 발생하며, 고유점도가 0.94 dl/g 미만이면 중합물의 분자량이 너무 낮아서 원사의 강도 및 신도가 동시에 저하되며, 1.25 dl/g 초과이면 방사구금 직하 변형속도에 의해 방사시에 섬유에 걸리는 장력이 과다하여 방사작업성이 저하되며 단사절 등의 문제가 발생하고, 필라멘트간 균일성이 급격히 떨어진다.

본 발명에서는 500 내지 600개의 방사구금 전체 단면적당 토출량을 2.5g/min ~ 6.0g/min 로 하여야 하는데, 상기 범위 내의 속도로 방출하여야 방사구금에 균일한 압이 형성되어 균일한 필라멘트를 형성할 수 있다. 만약, 상기 범위를 벗어나면 미연신사의 필라멘트간 단면직경과 배향도가 불균일하여 고강력 및 고형태안정성 연신사를 제조할 수 없다.

본 발명에서 냉각 영역의 길이는 통상 500-700mm인데, 500 mm미만이면 필라멘트에 충분한 냉각을 줄 수 없어서, 결정핵의 생성에 의하여 이후 적절한 연신을 할 수 없고, 냉각 영역 길이가 700㎜를 초과할 경우에는 충분한 풍압의 생성이 어려워 방사구금 내외층의 필라멘트간에 균일한 냉각을 시킬 수 없고, 따라서 균일한 미연신사 및 연신사의 제조가 힘들어져 방사작업성 및 원사 품질 저하를 초래한다.

본 발명에서 상기 방사속도는 통상 2600∼2900m/min으로 하여 인취하는데, 2600m/min 미만이면 미연신사의 배향도가 낮아 고형태안정성 및 고모듈러스의 연신사를 제조할 수 없고, 2900m/min 초과이면 미연신사의 배향도가 급격히 상승하여 필라멘트간 불균일한 문제점이 있다.

본 발명에서 통상 전연신배율을 1.85∼2.00 배로 하여 다단연신하면서 열처리하는데, 전연신배율이 1.85 배 미만이면 연신사의 강도가 너무 낮고, 2.00 배 초과이면 연신사의 외관이 나쁘고 작업성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 연신사의 모노필라멘트의 데니어가 2.5d ~ 4.0d일 때, 균일한 냉각 및 연신이 가능하여 고강력 및 고형태안정성의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 연신사를 얻을 수 있다. 만약, 연신사의 모노필라멘트의 데니어가 상기 범위를 벗어나면, 고강력 및 고형태안정성 연신사를 제조할 수 없게 된다.

본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 물성 및 작업효과는 다음과 같다.

(a) 0.055 ≤ 미연신 배향도(Δn) ≤ 0.070

(b) 미연신사의 필라멘트간 균일성(CV) ≤ 4.5%

(c) 일(日)당 사절수 ≤ 0.9회

(d) 인장강도≥ 7.8 g/d

(e) 12.0% ≤ 절단신도(Elongation at Break) ≤ 14.5%

(f) 건열 수축율≤ 5.0%

이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 이에 의해 본 발명의 보호범위가 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

<실시예 1-3>

테레프탈레이트 단위를 90 mol%이상 함유하고, 페놀/테트라클로로에탄으로 측정한 고유점도가 1.07 dl/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합물을, 550개의 방사구금 전체 단면적당 토출량(TPC)을 3.3g/min로 방사한 후, 길이가 110mm의 지연 냉각 영역과 530mm의 급속 냉각 영역을 거쳐 2700m/min으로 회전하는 인취 롤러에 5회 감아 회전시킨 후, 60℃로 가열하여 3680m/min으로 회전하는 롤러에 6회 감아 회전시켜, 다시 75℃로 가열하여 4220m/min으로 회전하는 롤러에 7회 감아 회전시키며, 이를 230℃로 가열하여 5200m/min으로 회전하는 롤러에 7회 감아 회전시켜 열고정시키고,130℃의 5100m/min로 회전하는 롤러에 7회 감아 릴랙스를 주었으며, 이를 다시 공기교략처리한 후 5040m/min의 속도로 권취한 후의 미연신사 및 연신사의 물성 결과이다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.

실시예 2와 3은 방사구금 전체 단면적당 토출량(TPC)을 4.3g/min과 5.8g/min으로 하였으며, 기타 방사조건은 실시예 1과 동일하게 하였다.

<비교예 1-2>

폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합물을 방사구금 전체 단면적당 토출량(TPC)을 각각 2.4g/min, 6.2g/min으로 하여 방사하는 것을 제외하고는, 실시예의 경우와 동일하게 실시하였고, 그 결과는 표 1에 나타내었다.

[물성 측정 방법]

*고유점도(intrinsic viscosity : IV) : 페놀과 테트라클로로에탄(50/50 wt%)의 혼합용매에서 칩 또는 필라멘트를 0.4g/dl 로 하여 측정함.

*변동계수(coefficient of variation : CV) : 이미지 아날라이저(Image Analyzer)를 사용하여 원사 단면을 60등분하여 가장 긴 직경의 수치를 측정한 후, 그 표준편차를 평균으로 나누어 100을 곱한 값.

*배향도: 편광현미경으로 원사의 축방향과 그 직각방향의 복굴절의 차를 20회 이상 측정하여 평균한 값.

*용융온도 상승: 시차주사열량계 (differential scanning calorimeter : DSC)로 스캔 속도를 20℃/min로 하여 측정하였으며, 첫번째 스캔시 융점에서 두번째 스캔시 융점을 뺀 값으로 표시함.(이때 두 번째 스캔은 첫 번째 스캔한 시료를 액체질소 등과 같은 물질로 급격히 냉각시켜 열이력을 제거한 후 측정함.)

*인장 강도(g/d) : 8회/100mm의 꼬임을 주고, 게이지 길이를 250mm, 스트레인 속도를 300mm/min로 하여 ASTM D885 방법에 따라 인스트롱(Instron) 만능 시험기를 사용하여 실온에서 측정함.

*절단 신도(%) : 상동.

*건열수축율(%) : 150℃의 건열로 30분 처리하여 측정함.

*균제도(U %): 유스터 (Uster) 방법으로 측정함.

*외관: 원사를 해사하며 디펙트(Defect)를 검사하며 디펙트의 개수가 5,000m당 0~1개 이면 매우 양호, 2 ~4 이면 양호, 4개이상이면 불량으로 표시함.

*작업성: 하루동안 한 위치에서 일어난 사절수

본 발명으로 만들어지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 고인장강도 및 고형태안정성을 나타내며, 뛰어난 작업성 또는 제사성으로 인하여 장시간 방사시에도 극히 적은 수의 사절이 발생한다. 또한, 방사구금에서의 토출량 조절로 필라멘트가 균일한 미연신사를 제조할 수 있으므로, 타이어 코드 제조시 뛰어난 강력이용율과 형태안정성을 나타낸다.

Claims

테레프탈레이트 단위를 90 mol% 이상 함유하고, 고유점도가 0.94∼1.25 dl/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합물을, 500 내지 600개의 방사구금 전체 단면적당 토출량을 2.5g/min ~ 6.0g/min 으로 하여 방사하고, 냉각한 후 인취하고, 다단연신하면서 열처리하여, 모노필라멘트의 데니어가 2.5d ~ 4.0d인 연신사를 수득하는 과정을 포함하는 딥코드용 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 제조 방법
제 1항의 제조 방법으로 제조된 하기의 물성을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유:

(a) 0.055 ≤ 미연신사 배향도(Δn) ≤ 0.070 ;

(b) 미연신사의 필라멘트간 균일성(CV) ≤ 4.5% ;

(c) 일(日)당 사절수 ≤ 0.9회 ;

(d) 인장강도≥ 7.8 g/d ;

(e) 12.0% ≤ 절단신도(Elongation at Break) ≤ 14.5% ; 및

(f) 건열수축율≤ 5.0%.