KR100441824B1

KR100441824B1 - 형태안정성이 우수한 중공사의 제조방법 및 중공사 제조용방사구금

Info

Publication number: KR100441824B1
Application number: KR10-2002-0035274A
Authority: KR
Inventors: 박서진; 박재규; 김대희; 김정규
Original assignee: 도레이새한 주식회사
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-07-27
Also published as: KR20040000122A

Abstract

본 발명은 폴리에스터 폴리머를 직접방사 연신 공법으로 중공단면 폴리에스터 연신사를 제조할 때, 장시간의 방사로 인한 중공부 파괴를 없이 함으로써 형태 안정성이 우수한 중공단면 연신사의 제조에 관한 것으로, 그 기술구성은 직접방사 연신 공정을 이용하여 폴리에스터 중공사를 제조함에 있어서, 폴리머 토출 부분인 슬릿부(SLIT)의 길이를 적정하게 조절하여 슬릿의 단위 면적당 토출 폴리머의 양을 일정 수준으로 제어함으로써 장시간 방사시 연신사의 중공부 파괴가 없도록 하는 폴리에스터 중공 단면사의 제조방법과 본 발명 중공사 제조에 사용되는 중공사용 방사구금에 관한 것이다.

Description

형태안정성이 우수한 중공사의 제조방법 및 중공사 제조용 방사구금 {Manufacturing method of shape-stable hollow yarn and spinneret for hollow yarn}

본 발명은 폴리에스터 폴리머를 직접방사 연신 공법으로 중공단면 폴리에스터 연신사를 제조할 때, 장시간 방사로 인한 중공부 파괴를 없이 함으로써 형태 안정성이 우수한 중공단면 연신사를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 중공사의 기본적인 특성은 중공부에 의해 강한 반발력 및 복원성이 있으며, 외관의 비중을 저하시켜 가볍게 하며 중공부 내부에 공기를 함유함으로써 보온성이 양호하고 파이프같은 원리로 강도가 우수하며, 중공률 만큼 폴리머를 절약시키는 효과가 있고, 상대적으로 겉보기 부피를 크게 함으로써 경량성이 뛰어난 특성을 가진다. 또한 중공사는 기본적으로 중공사 본래의 특징을 유지하면서도 종래의 중공사의 제조상의 문제점이었던 장시간 방사로 인한 중공부 파괴로 중공의 특성이 소멸되는 결점과 작업성 저하라는 문제점을 가지고 있다.

중공사의 제조방법에 있어서, 장시간 방사시 발생하는 중공형태의 불안정을 개선하는 주된 방법으로는 슬릿(SLIT)의 모양과 슬릿의 개수를 적절히 조절해서 중공형태 안정성을 유지하면서 중공률이 높은 중공사를 제조하는 방법이 종래에 개시된바 있다. 우선 폴리머가 토출되는 슬릿의 모양을 변경하는 방법, 슬릿의 수를 줄여서 방사하는 방법등을 들 수 있다. 그러나, 이와같은 방법을 이용한 종래의 기술에서는 중공파괴 원인이 구체적으로 밝혀져 있지 않아 장시간 방사시 형태안정성의 유지가 어렵고, 이로 인해 중공사를 이용하는 최종제품의 품질에 문제가 발생하여 고품질의 중공사 제조에는 한계가 있게 된다.

본 발명은 이와같은 중공사의 형태안정성에 대한 원인을 밝히고, 그에 대한 해결수단을 제공함을 그 목적으로 한다.

폴리에스터 세미 덜(Semi-Dull type) 폴리머 원료를 사용하여 제조한 중공단면형태의 종래의 연신사는 그 형태 안정성이 불안하여 장시간 방사시 중공파괴 현상이 일어나고, 이로인한 제반결점 발생 및 작업성 저하 문제는 반드시 따르게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위해서 폴리머가 토출 되지 않는 부분, 즉, 토출 후 폴리머의 접합이 이루어져야 하는 부분의 방사공의 모양(슬릿의 모양)과 슬릿(SLIT)부의 간격(p), 슬릿(SLIT)의 폭(a,b), 슬릿(SLIT)의 내경(ID) 길이를 조절하여 슬릿의 단위면적당 폴리머 토출량을 조절함으로써 형태안정성이 우수한 폴리에스터 중공사를 제조하는 방법과 이의 제조용 방사 구금을 제공함에 있다.

종래의 중공사 제조방법에 관한 국내 특허로는 우리나라 공개특허 공개번호제98-9550호, 제98-50076호, 제2000-46089호, 제98-72606호, 제98-28330호 제98-27848호, 제96-23280호, 제98-08172호 등 여러가지가 있고, 중공형태의 안정적인 방사를 위한 해외특허로는 미국특허 제3924988호, 일본특허 특개평10-331023호, 특개평8-325826호, 특개평6-002210호 등에서 방사공의 형태 변경을 제안하고 있지만, 실제 적으로 적용한 결과는 중공형태의 안정성 확보의 해결책으로 바람직하지 못하고, 그 구체적인 중공파괴의 원인 제시가 미흡하여 단순히 폴리머의 토출부위인 슬릿부의 모양만을 변경함으로써 중공파괴의 원인을 해결하지 못한 문제점이 있다.

도 1은 본 발명의 폴리에스터 중공단면 연신사를 생산하는 공정도이고,

도 2는 본 발명의 방사구금 내 방사공의 단면도,

도 3은 기존의 방사구금 내 방사공의 단면도,

도 4는 본 발명의 중공단면 연신사의 단면 확대도,

도 5는 기존의 방사구금에 의해 생산된 중공단면 연신사의 단면 확대도로서

장시간 방사시 일어나는 중공부 파괴를 나타내는 단면 확대도,

도 6은 최종 연신사의 중공률을 계산하는 방법을 나타내는 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호설명

1. 냉각공기 2. 방사구금

3. 구금직하 유제부여위치 4. 유제부여장치

5. 제1차 롤러 6. 제2차 롤러

7. 제3차 롤러 8. 연신사

9. 권취 기계 a: 슬릿(SLIT) 단폭

b: 슬릿(SLIT) 장폭 p: 슬릿(SLIT) 간격

ID: 슬릿(SLIT) 내경

본 발명을 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면, 폴리에스터 폴리머의 고유점도가 0.640∼0.670사이인 폴리에스터 폴리머를 이용하여, 방사구금(2)내 방사공 슬릿의 개수가 2∼4개이며, 그 슬릿의 단폭(a)이 0.05∼0.15㎜이고, 그 슬릿의 장폭(b)이 0.05∼0.30㎜이au, 슬릿의 간격(p)이 0.05∼0.15㎜이고, 슬릿의 내경(ID)이 0.4∼1.2㎜이며, 방사구금(2)내의 방사공의 개수가 1∼200개인 방사구금(2)을 통해, 방사공의 토출량이 0.20g/min.hole∼ 25g/min.hole로 방사한다.

방사분위기 온도는 275℃∼350℃범위가 적당하다. 상기 방사구금(2)을 통해 토출된 폴리머는 냉각공기(1)로 급냉된다. 이 때의 냉각공기(1) 온도는 18℃∼25℃가 바람직하며, 냉각공기(1) 풍속은 9m/분∼45m/분이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 12m/분∼30m/분이 좋다. 급랭된 폴리머는 구금직하 750∼3000㎜의 범위에서 유제를 급유하는 것이 바람직한데 이는 방사장력을 조절하여 작업성을 향상시키기 위해서 이다. 냉각 및 유제가 부여된 급냉 폴리머는 제1차 롤러(5)와 제2차 롤러(6)에서 70℃∼90℃의 연신 온도로 가열되고, 제1차 롤러(5)와 제3차 롤러(7)와의 속도차비인 1.3∼4.5의 비율로 연신된다.

연신 후, 제3차 롤러(7)에서 110℃∼130℃범위로 열처리한 후 3500∼6500m/분의 속도로 권취하면 중공형태 파괴가 거의 없고, 중공율이 5∼40%이고, 그 단사의 섬도가 0.5De`∼30De`인 폴리에스터 중공사를 제조하게 된다.

본 발명에 사용된 방사구금에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

폴리머가 토출 되는 방사공의 슬릿모양에 관해서는 다음과 같은 조건이 성립되어야 한다.

1) 슬릿(SLIT) 단폭(a) : 0.05㎜ ≤슬릿(SLIT) 단폭(a) ≤ 0.15㎜

2) 슬릿(SLIT) 장폭(b) : 0.05㎜ ≤슬릿(SLIT) 장폭(b) ≤ 0.30㎜,

다만,, 슬릿 단폭(a)보다 슬릿 장폭(b)은 같거나 커야한다.

3) 슬릿(SLIT) 간격(p) : 0.05㎜ ≤슬릿(SLIT) 간격(p) ≤ 0.15㎜

4) 슬릿(SLIT) 내경(ID) : 0.40㎜ ≤슬릿(SLIT) 내경(ID) ≤ 1.50 ㎜

5) 단위 면적당 토출량(T/A) : 700.0g/분.㎠ ≤ 단위 면적당 토출량(T/A)

현재의 가공기술로서는 한계가 있고, 방사구금의 세정이 어려으므로 슬릿 장.단 폭(a,b)의 길이는 0.05㎜보다 작아서는 안되며, 슬릿 간격(p)은 0.05㎜보다 커야 하고, 슬릿 내경(ID)의 경우도 0.40㎜보다 크게 제작하여야 한다.

특히, 폴리머가 토출되는 부분에서 단위 면적당 토출 폴리머의 량(T/A)이 600g/분.㎠보다 작은 값의 범위에서는 장시간 방사시 최종 연신사 단면에서 중공파괴로 인한 결점 발생 및 작업성 저하현상이 일어난다. 장시간 방사시 중공파괴가 일어나는 것은 폴리머가 토출되지 않는 슬릿 간격부 즉 폴리머의 접합이 일어나야 하는 부위에서 폴리머 토출시 발생되는 백분(白粉) 및 이물질로 인하여 폴리머의 접합을 방해하여 야기되는 것으로 추정된다.

이러한 중공파괴를 막는 방법은 우선 폴리머 토출시 백분 및 이물질 발생을 줄이거나, 아니면 접합되는 부위의 폴리머 토출량을 증가시켜야 한다. 기본적으로 폴리머 토출시의 백분 및 이물질을 줄이는 방법 보다 방사구금 내 방사공의 슬릿모양, 슬릿폭, 슬릿간격, 슬릿의 내경에 대한 길이를 조절하여 슬릿 단위 면적당 토출 되는 폴리머의 량을 조절하는 방법이 유리하다는 것을 알게 되었다.

위에서 언급한 방사공의 슬릿폭, 슬릿간격, 슬릿내경의 길이를 조절하여 폴리머가 토출되는 부분인 슬릿의 단위 면적당 폴리머 토출량을 조절할 경우, 장시간 방사에도 중공파괴가 없는 형태안정성이 우수한 폴리에스터 중공 단면사를 제조할 수 있게 된다.

이하. 실시예와 비교예를 들어 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예 1∼5

폴리에스터 폴리머의 고유점도가 0.653인 폴리에스터 폴리머를 사용하여 방사 구금내 방사공의 개수가 12∼72개이고, 방사공의 분당 토출량이 1.134∼3.634g/분·hole이며, 유제 부여위치가 구금직하 1400㎜에서 연신비 2.50∼1.78이고, 권취속도 5000m/분으로 권취하여 한 가닥의 섬도가 2.04∼6.54De`이고, 연신사의 중공율이 18%∼30%인 중공형태를 갖는 폴리에스터 연신사를 제조하여 얻은 결과를 표1에 나타내었다.

비교예 1∼6

상기 실시예와 동일한 폴리에스터 폴리머를 이용하여 방사 구금 내 방사공의 개수가 36개이고, 방사공의 분당 토출량이 1.134g/분.hole이며, 유제 부여위치가 구금직하 1400㎜에서 연신비 1.78이고, 권취속도 5000 m/분으로 하여 한 가닥의 섬도가 2.04De`이고, 연신사의 중공율이 5%∼10%인 중공형태를 가진 폴리에스터 연신사를 제조하여 얻은 결과를 표1에 나타내었다.

표 1

구 분	단위	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
구금 TYPE	-	1	1	1	1	1
방사공의 개수	hole	12	12	24	36	72
SLIT의 개수	개	2	2	2	2	2
SLIT 단위면적당폴리머 토출량	g/min·㎠·hole	700.6	1447.4	1447.4	1210.6	1210.6
중공fbf	%	30	30	25	18	18
방사후 중공파괴발생시간	일	7일까지발생무	7일까지발생무	7일까지발생무	7일까지발생무	7일까지발생무
최종연신사 단사섬도	데니어	3.25	6.54	6.54	2.04	2.04

구 분	단위	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6
구금 TYPE	-	2	3	4	5	6	7
방사공의 개수	hole	36	36	36	36	36	36
SLIT의 개수	개	2	2	3	3	4	4
SLIT 단위면적당폴리머 토출량	g/min·㎠·hole	567.0	480.5	448.2	466.7	466.7	476.5
중공fbf	%	8	7	10	6	9	5
방사후 중공파괴발생시간	일	1일이내	1일이내	1일이내	1일이내	1일이내	1일이내
최종연신사 단사섬도	데니어	2.04	2.04	2.04	2.04	2.04	2.04

본 발명 중공사는 중공사 본래의 특징을 유지하면서 장시간 방사시 중공형태의 파괴나, 이로 인한 결점을 완전 해소시키는 동시에 작업성 저하를 개선시키는 효과를 가진다.

Claims

폴리에스터 폴리머를 직접방사 연신 공법으로 중공단면의 폴리에스터 연신사를 제조함에 있어서,

(ⅰ) 고유점도 0.640∼0.670인 폴리에스터 폴리머를 이용하여,

(ⅱ) 방사구금(2)의 방사공의 슬릿 개수가 2∼4개이고, 슬릿의 단폭(a)이 0.05∼0.15㎜이며, 슬릿의 장폭(b)이 0.05∼0.30㎜이고, 슬릿의 간격(p)이 0.05∼0.15㎜이며, 슬릿의 내경이 0.4∼1.2㎜이고,

(ⅲ) 방사구금(2)내의 방사공 개수가 1∼200개인 방사구금(2)을 통해, 방사공의 분당 토출량을 0.20∼25 g/min.hole로 방사하며,

(ⅳ) 방사분위기 온도를 275℃∼350℃로 하여 상기의 방사구금(2)을 통해 토출된 폴리머를 냉각공기(1)로 급랭시키고. 이 때의 냉각공기(1)의 온도를 18℃∼25℃로 하고, 냉각공기(1)의 풍속은 9∼45m/분으로 한다. 급냉된 폴리머는 구금직하 750∼3000㎜에서 유제로 급유한 다음,

(ⅴ) 냉각 및 유제가 부여된 급냉의 폴리머를 제1차 롤러(5)와 제2차 롤러(6)에서 70℃∼90℃의 연신 온도로 가열하여 제1차 롤러(5)와 제3차 롤러(7)와의 속도차 비인 1.3∼4.5의 비율로 연신한 다음,

(ⅵ) 110℃∼130℃의 온도범위에서 제3차 롤러(7)에서 다시 열처리 한 다음, 3500∼6500m/분의 속도로 권취함을 특징으로 하는 단사 섬도 0.5∼30 데니어의 형태 안정성이 우수한 중공사의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 아래 식을 만족하는 방사구금을 이용함을 특징으로 하는 폴리에스터 중공사의 제조방법.

(ⅰ) 슬릿(SLIT) 단폭(a) : 0.05㎜ ≤슬릿(SLIT) 단폭(a) ≤ 0.15㎜

(ⅱ) 슬릿(SLIT) 장폭(b) : 0.05㎜ ≤슬릿(SLIT) 장폭(b) ≤ 0.30㎜,

( 다만, 슬릿 단폭(a)보다 슬릿 장폭(b)은 같거나 커야한다.)

(ⅲ) 슬릿(SLIT) 간격(p) : 0.05㎜ ≤슬릿(SLIT) 간격(p) ≤ 0.15㎜

(ⅳ) 슬릿(SLIT) 내경(ID) : 0.40㎜ ≤슬릿(SLIT) 내경(ID) ≤ 1.50 ㎜

(ⅴ) 단위 면적당 토출량(T/A) : 700.0g/분.㎠ ≤ 단위 면적당 토출량(T/A)
아래의 조건 (ⅰ) 내지 (ⅴ)를 만족함을 특징으로 하는 중공사 제조용 방사구금.

(ⅰ) 슬릿(SLIT) 단폭(a) : 0.05㎜ ≤슬릿(SLIT) 단폭(a) ≤ 0.15㎜

(ⅱ) 슬릿(SLIT) 장폭(b) : 0.05㎜ ≤슬릿(SLIT) 장폭(b) ≤ 0.30㎜,

( 다만, 슬릿 단폭(a)보다 슬릿 장폭(b)은 같거나 커야한다.)

(ⅲ) 슬릿(SLIT) 간격(p) : 0.05㎜ ≤슬릿(SLIT) 간격(p) ≤ 0.15㎜

(ⅳ) 슬릿(SLIT) 내경(ID) : 0.40㎜ ≤슬릿(SLIT) 내경(ID) ≤ 1.50 ㎜

(ⅴ) 단위 면적당 토출량(T/A) : 700.0g/분.㎠ ≤ 단위 면적당 토출량(T/A).