KR100476681B1

KR100476681B1 - 염색 농담차를 갖는 폴리에스테르 섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR100476681B1
Application number: KR10-1998-0037277A
Authority: KR
Inventors: 임대우; 백문수; 이필상; 오득환
Original assignee: 주식회사 새 한
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2005-08-04
Also published as: KR20000019271A

Abstract

본 발명은 원사의 길이 방향으로 균일한 염색 농담차를 가지며 벌키성이 우수한 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 그 기술구성은 방사-연신(spin-draw) 공법에 의해 폴리에스테르 섬유를 제조함에 있어서, 다수의 요철면을 갖는 제1 고데트 로울러의 온도를 80∼90℃로 하고, 방사속도 1000∼2500MPM에서 인터레이스 노즐 A의 압력을 1.0∼2.0kg/㎠, 인터레이스 노즐 B의 압력을 0.5∼1.0kg/㎠로 하여 아래 식을 만족하는 최적 연신비로 연신함을 특징으로 하며, 본발명 염색농담차를 갖는 폴리에스테르 섬유는 벌키성이 우수하여 편직물로 사용할 수 있으므로 종래에 직물용으로 사용 가능했던 염색농담차를 갖는 폴리에스테르 섬유에 대한 새로운 수요분야를 창출하는 효과를 가진다.

3.0≤ 최적연신비 + {제1 고데트 로울러의 속도(MPM)÷ 1,000}≤ 4.0

Description

염색 농담차를 갖는 폴리에스테르 섬유의 제조방법

본 발명은 원사의 길이방향으로 균일한 염색농담차를 가지는 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방사-연신공법(spin-draw 방식)에 의해 폴리에스테르 섬유를 제조할때에 특수 요철면을 갖는 고데트 로울러를 사용하고, 인터레이스 노즐의 조건을 조절하여 균일한 염색농담차를 가지며 벌키성이 우수한 폴리에스테르 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래의 기술에 의한 염색농담차를 가지는 섬유(이하 "TTY"라 한다)의 경우, 미연신사 또는 부분연신사를 방사한 후 숙성시키고 불완전연신을 하여 TTY를 제조하여 직물에 적용하여 고차가공을 하지만 본 발명의 경우는 편물에 적용하여 고차가공할 경우 벌키(BULKY)성이 우수하고 또한 TTY효과가 균일하게 나올수 있게 제1 고데트 로울러에 특수 요철롤을 사용하여 방사-연신공법으로 제조하는 것을 특징으로하는 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 TTY 제조에 사용되는 기술은 주로 저온연신에 의한 히터프레이트(HEATER PLATE)에서의 열고정에 의해 연신부와 미연신부의 효과가 번갈아가면서 나타나 연신부는 담색으로 미연신부는 농색으로 염색차가 발현됨으로 해서 TTY 효과를 발현시키는 기술이 일본 특공소62-125031, 특공소62-85074등에 개시되어 있으나, 종래의 TTY의 효과는 농색부인 미연신부와 담색부인 연신부가 섬유의 길이방향으로 농색부분의 효과와 담색부분의 바탕이 마치 비가내리는 모양으로 짧게 나타나며, 그 빈도나 농담차도 불규칙적인 것이 대부분이었다. 따라서 생산시점이 다를때나, 미연신사의 물성차이가 있을때는 TTY 효과가 일정하지 못해서 생산에 많은 어려움이 있었다.

이에 본 발명자들은 폴리머의 물성 변동에도 TTY의 염색효과를 규칙적으로 하고 편물용으로 사용할때 벌키성이 뛰어난 원사를 방사-연신공법으로 제조할 수 있는 방법을 예의 연구한 결과 본 발명을 완성하였다.

즉 종래에는 미연신사나 부분연신사의 물성불균일로 인하여 히터플레이트와 접촉할 때 발생하는 TTY효과와, 방사-연신공법에서 제1 고데트 로울러와 제2 고데트 로울러 사이에서 불규칙적으로 일어나는 불완전 연신효과를 완전히 제어하지 못하여 기존 직물에 적용할때는 문제가 되지 않았던 벌키성 문제를 완전히 해결한 폴리에스테르 TTY를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명에서는 원사 길이방향으로 균일한 TTY 효과를 주기위해서 특수 요철롤을 사용하였고 제1 고데트 로울러의 온도와 속도, 연신비, 인터레이스 노즐 조건을 조절하여 벌키성이 우수한 폴리에스테르를 제조할 수 있게 되었다.

본 발명에 사용된 소재원사는 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트인 폴리에스테르로서 고유점도(INTRINSIC VISCOSITY)가 0.64∼0.65의 것을 사용하여 용융, 방사하는데 다수의 요철면을 제1 고데트 로울러의 방사속도를 1,000∼2,500MPM으로 하고 로울러 통과시 강도는 1.0∼2.5G/D, 신도는 350∼180％ 범위 내로 한다. 방사-연신공법에서 제1 고데트 로울러의 방사속도를 조절하는 것은 상당히 중요한데 여기에서 전체적인 TTY 염색효과를 결정한다고 할 수 있다. 방사속도를 1,000MPM 이하로 할 경우는 연신비가 최대로 될 경우에도 권취속도가 너무 낮아 설비적 생산이 불가능하며 2,500MPM이상이 될 경우는 TTY 효과가 미약하여 나머지 조건들을 조절하여도 TTY 효과가 그리 크게 나타나지 않게 된다.

즉, 이는 연신전의 원사내 고분자 배향이 낮은 상태에서 연신존을 통과해야 하는 것을 의미하며 배향이 높은 상태에서는 연신존에서의 온도나 연신비에 상관없이 효과가 미약함을 알 수 있다.

일반적인 TTY는 제1 고데트 로울러로서 원형가열롤을 사용하여 제조하지만 본 발명에서는 다수의 요철면을 갖는 롤을 사용하여 제조하는 것이 그 특징이며, TTY의 농색부 길이를 일정하게 조절할 수 있음이 또한 특징이다.

즉 제1 고데트 로울러와 제2 고데트 로울러 사이에서 불완전연신이 일어날때 제1 고데트 로울러에서 불규칙적으로 열을 가하여 통과시킴으로 해서 연신시 열을 받은 부분은 연신이 되고, 열을 받지 못한 부분은 연신이 되지 않는 상태로 제2 고데트 로울러에서 열고정되어 원사길이 방향으로 결정화도 차이를 나타냄으로 염색가공 후 결정화도가 높은 부분은 담색으로, 결정화도가 낮은 부분은 농색으로 염색되어 최종적으로 TTY효과가 발현되게 된다.

또한 본 발명에서는 제1 고데트 로울러의 온도를 80∼90℃로 제한하는데 이는 80℃ 이하에서는 특수 요철롤에 의한 불규칙 열처리효과가 미약하여 연신시에 불균일 연신효과가 일어나지 않아서 TTY효과가 떨어지고 90℃ 이상에서는 제1 고데트 로울러에서의 열처리부와 비열처리부와의 온도차이가 너무 커서 제1 고데트 로울러상에서 수축이 미세하게 일어나서 방사작업성이 현저하게 감소한다. 제2 고데트 로울러의 온도는 공지의 알려진바대로 100∼120℃로하여 제조한다.

본 발명에서 인터레이스 노즐 A와 B의 공기압력은 상당히 중요한 의미를 갖는데 방사-연신 공법으로 TTY를 만들고자 할 경우는 인터레이스 노즐 A의 공기압을 1.0∼2.0kg/㎠의 범위에서 사용하여야 하며 1.0kg/㎠ 이하의 공기압을 사용할 경우는 TTY 효과가 전혀 나타나지 않으며 2.0kg/㎠ 이상인 경우는 공기압 영향으로 구금직하에서의 폴리머 유동이 심하여 방사 작업성이 현저하게 감소되어 문제가 발생한다. 1.0kg/㎠ 이하의 공기압을 사용하였을때 TTY효과가 나타나지 않는 이유는 연신시에 연신점이 발생하여야 하는데 공기를 사용하여 집속하여주지 않을 경우는 연신점이 방사 필라멘트간에 모두 달라서 서로 상쇄되어 전체로 보아서는 TTY효과가 나타나지 않게 되며, 공기로 집속시킬 경우는 연신점이 필라멘트간에 일정하여 TTY 효과가 잘 나타나게 된다.

인터레이스 노즐 B의 공기압력은 TTY 원사의 벌키성과 밀접한 관계가 있으며 편물에 사용하기 위해서는 벌키성이 좋아야 하는데 이는 가공공정에서 열에 의해 원사가 수축할때 필라멘트간에 서로 강하게 집속되어 있으면 수축점이 동일하게 형성되어 원사전체의 벌키성이 떨어지지만 집속을 적정하게 조절하여 주면 권취작업성도 향상 시킬수 있고, 아울러 벌키성도 향상시킬수 있다. 즉 인터레이스 노즐 B의 공기압력은 0.5∼1.0kg/㎠ 의 범위에서 조절하여야 하는데 0.5kg/㎠ 이하에서는 권취불량이 현저하게 증가하는데 루프(LOOP), 능락등이 발생되어 정상제품의 생산에 지장을 주고 1.0kg/㎠ 이상에서는 앞에서 설명한 바와 같이 벌키성이 떨어져서 편물에 적용하여 가공할 경우 양호한 가공품질을 얻기가 힘들다.

적정 연신비는 제1 고데트 로울러의 속도에 따라 달라지는데 이는 제1 고데트 로울러 통과할때의 원사의 신도에 따라 적정연신비가 달라지기 때문이다. 특수 롤에 의한 TTY효과를 극대화하기 위해서는 하기와같은 범위의 연신비를 지켜주어야 하는데 이때의 두 변수간의 관계는 경험치에 의해서 다음과 같은 식을 얻을수 있다.

만약 최적연신비가 상기 범위보다 적을 경우는 TTY효과가 바탕색이 진해져서 담색부와 농색부의 구별이 뚜렷하지 않아 특색이 없어지는데 이는 특수 롤에서 열처리를 받을때 적정장력이 걸리지 않아 수축이 전체적으로 일어나기 때문이다. 또 최적연신비가 상기 범위보다 큰 경우는 완전연신되어 TTY효과는 거의 없어진다.

이하 실시예에 따라 본 발명을 구체적으로 설명한다.

실시예에서는 아래와 같은 방법으로 제 물성을 측정하였다.

(1) 농생부의 길이: TTY원사를 환편직기를 사용하여 환편으로 짠다음 이를 100℃에서 캐리어를 이용한 분산염료로 염색을 하여 건조한후 이를 한가닥으로 풀어서 1미터에 걸쳐서 농색부의 길이를 10회 측정하여 평균한다.

(2) 벌키성: 시료를 50cm, 10가닥을 끓는 물 98℃에 넣어서 1분후 꺼내서 수세하고 벌키성 정도를 눈으로 평가하여 대, 중, 소로 평가한다.

실시예 1

본 발명의 특수 요철롤이 설치된 방사-연신 설비를 사용하였으며, 칩은 고유점도(IV) 0.650인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하고, 제1 고데트 로울러의 속도는 1300MPM, 연신비는 2.5, 제2 고데트 로울러의 속도는 3250MPM으로 방사하여 90데니어/36필라멘트의 원사를 제조하였다. 제1 로울러의 온도는 85℃, 7회 권취하고, 제2 로울러의 온도는 120℃, 3회 권취하고 인터레이스 노즐 A의 압력을 1.0kg/㎠, 인터레이스 노즐 B의 압력을 0.5kg/㎠로 하여 제조하였다. 이때 얻은 원사의 강도는 4.0G/D, 신도는 55％였다. 이 원사를 상기와 같은 방법으로 농색부의 길이를 측정하고 벌키성을 육안으로 평가하고 TTY패턴을 확인하였다.

비교예 1

실시예 1과 동일하며 단지 제1 고데트 로울러에 특수 요철롤을 사용하지 않고 제조하였다. 평가방법은 실시예 1과 같다.

실시예 2

본 발명의 특수 요철롤이 설치된 방사-연신 설비를 사용하였으며 칩은 고유점도(IV) 0.640인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하고, 제1 고데트 로울러의 속도는 2000MPM, 연신비는 1.5, 제2 고데트 로울러의 속도 3000MPM으로 방사하여 100데니어/48필라멘트의 원사를 제조하였다. 제1 로울러의 온도는 90℃, 7회 권취하고, 제1 로울러의 온도는 120℃, 3회 권취하고 인터레이스 노즐 A의 압력을 1.5kg/㎠, 인터페이스 노즐 B 압력을 1.0kg/㎠로 하여 제조하였다. 이때 이 원사의 강도는 4.5G/D, 신도는 50％였다. 이 원사를 상기와 같은 방법으로 농색부의 길이를 측정하고 벌키성을 육안으로 평가하고 TTY패턴을 확인하였다.

비교예 2

실시예 2와 동일하며 단지 인터레이스 노즐 A의 압력을 0kg/㎠로 사용하여 TTY를 제조하였으며 평가방법은 실시예 2와 같다.

실시예 3

본 발명에서 예시된 특수 요철롤이 설치된 방사-연신 설비를 사용하였으며 칩은 고유점도(IV)가 0.640인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하고, 제1 고데트 로울러의 속도는 1500MPM, 연신비는 2.5, 제2 고데트 로울러의 속도 3000MPM으로 방사하여 150데니어/72필라멘트의 원사를 제조하였다. 제1 로울러의 온도는 90℃, 7회 권취하고, 제2 로울러의 온도는 120℃, 3회 권취하고 인터레이스 노즐 A 압력을 1.5kg/㎠, 인터레이스 노즐 B 압력을 1.0kg/㎠로 하여 제조하였다. 이때 이 원사의 강도는 4.5G/D, 신도는 60％였다. 이 원사를 상기와 같은 방법으로 농색부의 길이를 측정하고 벌키성을 육안으로 평가하고 TTY패턴을 확인하였다.

비교예 3

실시예 3과 동일하며 단지 인터레이스 노즐 B압력을 2.0kg/㎠ 사용하여 TTY를 제조하였으며 평가방법도 동일하다.

상기 실시예와 비교예의 물성 및 TTY 패턴은 표 1과 같다.

표 1

본 발명은 다수의 요철면을 갖는 제1 고데트 로울러와 제2 고데트 로울러 사이에서 불완전 연신이 일어날 때 제1 고데트 로울러에서 불규칙적으로 열을 가하여 통과시키므로 열을 받은 부분은 연신되고 열을 받지 못한 부분은 연신이 일어나지 않은 상태로 제2 고데트 로울러에 의해 고정되어 우수한 벌키성을 부여하고 원사의 길이 방향으로 결정화도 차이를 나타냄으로써 균일한 염색농담차를 갖는 폴리에스테르 섬유를 얻을수 있다.

도 1은 본 발명에 사용되는 공정설비의 개략도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 미연신사 2 : 제1 고데트 로울러

3 : 제2 고데트 로울러 4 : 권취로울러

Claims

방사-연신(SPIN-DRAW) 공법으로 폴리에스테르 섬유를 제조함에 있어서, 다수의 요철면을 갖는 제1 고데트 로울러의 온도를 80∼90℃로 하고, 방사속도 1000∼2500MPM에서 인터레이스 노즐 A의 압력을 1.0∼2.0kg/㎠, 인터레이스 노즐 B의 압력을 0.5∼1.0kg/㎠로 하여 아래식을 만족하는 최적 연신비로 연심함을 특징으로 하는 염색농담차를 갖는 폴리에스테르 섬유의 제조방법

3.0≤ 최적연신비 + {제1 고데트 로울러의 속도(MPM)÷ 1,000}≤ 4.0