KR100492337B1

KR100492337B1 - 힘-변형곡선을 이용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR100492337B1
Application number: KR10-2003-0058355A
Authority: KR
Inventors: 권익현; 최수명; 이기환; 배종석; 주시환; 주윤명
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2005-05-30
Also published as: KR20050020885A

Abstract

본 발명은 POY사의 힘-변형곡선 및 미세구조를 조절함으로써 연신단계에서 연신성을 향상시켜 고강력 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유에 관한 것으로, 고유점도 0.80 ∼ 1.2의 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 방사구금을 통하여 용융압출하여 방사구금 아래 적절한 가열구간을 통과시킨 후 이어서 냉각기체를 사용하여 냉각 고화시키고, POY사가 0.5g/d의 초기응력에 처해졌을 때 5%미만 신장하며, 20 내지 100g/d의 초기 모듈러스를 가지고, 3.5g/d에 처해졌을 때 나아가 최소 100% 신장하는 힘-변형 곡선을 갖고, 복굴절률이 0.05 내지 0.08이 되도록 하는 방사속도로 사를 권취하는 단계, 및 권취된 사를 총연신비 2.0 이하로 하고 다단연신시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는 1,000 내지 3000데니어의 고강력 폴리에틸렌테레프탈레이트사에 관한 것이다.

또 본 발명의 고강력 폴리에틸렌테레프탈레이트 산업용사는 고강도, 저수축성을 나타내며, 이로부터 형성된 처리코드는 우수한 형태안정성 및 강도를 가지므로 타이어를 비롯한 고무제품의 보강재로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

힘-변형곡선을 이용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 및 이의 제조방법{ Polyethylene terephthalate fibers using stress-strain curve, and process for preparing the same}

본 발명은 타이어의 섬유 보강재로서 특히 유용한, 높은 모듈러스(modulus) 및 낮은 수축율(shrinkage)을 갖는 개선된 폴리에스테르 멀티필라멘트사에 관한 것으로, 본 발명의 사는 우수한 치수안정성(dimensional stability) 및 강도(tenacity)를 갖는 처리 코드(treated cord)를 제공한다.

폴리에스테르 섬유는 광범위하게 사용되고 있는 섬유 중의 하나로서, 고강력 폴리에스테르 섬유는 고무 보강용 타이어 코드, 좌석 벨트, 콘베이어 벨트, V-벨트 및 호우스(hose) 등을 포함하는 다양한 산업적인 용도에 많이 사용되고 있으며, 특히 고무 타이어의 섬유 보강재로 적용하기 위해 라텍스 처리 및 열 처리를 통해 처리 코드로 전환되는 경우 우수한 치수안정성 및 강도가 요구되고 있다.

미국 특허 제 4,101,525 호(데이비스 등) 및 미국 특허 제 4,491,657 호(사이또 등)는 높은 초기 모듈러스 및 낮은 수축율을 갖는 산업용 폴리에스테르 멀티필라멘트사를 개시한다. 그러나, 이들 특허에 개시된 원사(原絲)는 처리 코드로 전환되는 경우 강도가 감소하여 타이어 코드로서 요구되는 특성을 만족하지 못하는 것으로 알려져 있다.

따라서, 멀티필라멘트 폴리에스테르 섬유의 강도를 높이는 방법으로, 미국 특허 제 4,690,866 호에서는 1.2 이상의 높은 고유점도(I.V.)를 갖는 폴리에스테르 칩을 사용하여 방사하는 방법을 제안하였다. 이와 같이 칩의 점도를 높이면 방사장력을 증가시켜 미연신사의 배향 및 결정과 결정을 연결해 주는 타이 체인(tie chain)의 형성을 증가시킴으로써 처리 코드로 전환시 우수한 강도를 나타낼 수 있다. 그러나, 이 방법에서 사용한 높은 고유점도의 폴리에스테르는 고상중합시 표면과 중심 부분의 고유점도 차이가 심해 용융방사하는 경우 점도 불균일에 의해 방사성이 저하되고 필라멘트 컷(cut)이 발생하여 공정성 및 외관이 불량해질 뿐만 아니라, 높은 온도로 용융방사시켜야 하기 때문에 열분해 및 가수분해 등이 발생하여 실제로 방사된 섬유는 칩이 갖는 만큼 높은 점도를 갖지 않는다는 문제점이 있다.

이러한 관점에서, 본 발명은 POY사의 힘-변형곡선과 미세구조를 조절함으로써 연신단계에서 높은 연신성을 얻을 수 있었다.

본 발명은 POY사의 힘-변형곡선 및 미세구조을 조절함으로써 연신단계에서 연신성을 향상시켜 고강력 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유에 관한 것으로, POY사가 0.5g/d의 초기응력에 처해졌을 때 5%미만 신장하며, 20 내지 100g/d의 초기 모듈러스를 가지고, 3.5g/d에 처해졌을 때 나아가 최소 100% 신장하는 힘-변형 곡선을 갖고, 복굴절률이 0.05 내지 0.08이 되도록 하는 방사속도로 사를 권취함으로써 연신단계에서 POY사의 연신성을 극대화시켜 물성이 우수한 고강력 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 및 이의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 목적은 우수한 치수안정성 및 강도를 가진 타이어 코드의 제조에 유용한, 개선된 물성을 갖는 고강력 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 (A)에틸렌 테레프탈레이트 단위를 85몰% 이상 함유하며 고유점도가 0.90 ∼ 1.2 범위인 방출사를 290 ∼ 310℃의 온도로 압출하는 단계와, (B)이 용융방출사를 지연냉각 구역을 통과시킨 후 급냉 고화시키는 단계와, (C)POY사가 0.5g/d의 초기응력에 처해졌을 때 5%미만 신장하며, 20 내지 100g/d의 초기 모듈러스를 가지고, 3.5g/d에 처해졌을 때 나아가 최소 100% 신장하는 힘-변형 곡선을 갖고, 복굴절률이 0.05 내지 0.08이 되도록 하는 방사속도로 사를 권취하는 단계와, (D) 권취된 사를 2.0배 이하의 총연신비로 다단연신시키는 단계를 포함하는 산업용 폴리에틸렌테레프탈레이트 멀티 필라멘트사의 제조 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 하기의 물성을 만족하고 동시에 2.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 3% 미만 신장하며, 50 내지 150g/d의 초기 모듈러스 값을 가지고, 6.0g/d의 중기 응력에 처해졌을 때 8% 미만 신장하며, 최소 8.0g/d의 인장강도로부터 사가 절단될 때까지 신장하는, 힘-변형 곡선을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유에 관한 것이다.

(1) 0.8 내지 1.0의 고유점도, (2) 8.0g/d 이상의 강도, (3) 10% 이상의 신도, (4) 0.20 이상의 복굴절률, (5) 1.385 내지 1.395의 밀도, (6) 3 내지 5%의 수축률

본 발명에 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합물은 최소한 85몰%의 에틸렌테레프탈레이트 단위를 함유하며, 바람직하게는 에틸렌테레프탈레이트 단위만으로 구성된다.

선택적으로, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 에틸렌글리콜 및 테레프탈렌 디카르복시산 혹은 이들의 유도체 이외의 하나 또는 그 이상의 에스테르-형성 성분으로부터 유도된 소량의 유니트를 공중합체 유니트로서 편입할 수 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 유니트와 공중합가능한 다른 에스테르 형성 성분의 예로는 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올등과 같은 글리콜과, 테레프탈산, 이소프탈산, 헥사하이드로테레프탈산, 스틸벤 디카르복시산, 비벤조산, 아디프산, 세바스산, 아젤라산과 같은 디카르복시산을 포함한다.

본 발명에 따른 폴리에틸렌 테레프탈레이트 칩은, 바람직하게는 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜 원료를 2.0 내지 2.3의 비율로 용융혼합하고, 이 용융혼합물을 에스테르 교환반응 및 축중합반응시켜 고유점도 0.60 내지 0.70 수준의 로우 칩(raw chip)을 만든 후, 240 내지 260℃의 온도 및 진공 하에서 0.90 내지 1.20의 고유점도 및 30 ppm 이하의 수분률을 갖도록 고상중합된다.

칩의 고유점도가 0.90보다 낮으면 최종 연신사의 고유점도가 낮아져 열처리 후 처리 코드로서 고강도를 발휘할 수 없게 되고, 칩의 고유점도가 1.20보다 높으면 방사장력이 지나치게 증가하고 방출사의 단면이 불균일해져 연신 중 필라멘트 컷이 많이 발생하여 연신작업성이 불량해진다. 칩의 수분율이 30ppm을 초과하면 용융방사 중 가수분해가 유발된다.

본 발명은 선택적으로 축중합 반응시, 중합촉매로서는 안티몬 화합물, 바람직하게는 삼산화 안티몬을 최종 중합체 중의 안티몬 금속으로서의 잔존량이 180 내지 300 ppm이 되도록 하는 양으로 첨가할 수 있는데, 이 양이 180 ppm보다 적으면 중합반응속도가 느려져 중합효율이 저하되고, 300 ppm보다 많으면 필요 이상의 안티몬 금속이 이물질로 작용하여 방사연신 작업성을 떨어뜨린다.

이와 같이 제조된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 칩을 본 발명의 방법에 따라 섬유화하며, 도 1은 이러한 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 제조공정을 개략적으로 도시한다.

단계 (A)에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 칩을 팩(1) 및 노즐(2)을 통해 바람직하게는 290 내지 310℃의 방사온도에서, 바람직하게는 200 내지 800의 방사 드래프트비(최초 권취롤러 위에서의 선속도/노즐에서의 선속도)로 저온 용융방사함으로써 열분해 및 가수분해에 의한 중합체의 점도의 저하를 방지할 수 있다. 방사 드래프트비가 200보다 작으면 필라멘트 단면 균일성이 나빠져 연신작업성이 현저히 떨어지고, 800을 초과하면 방사 중 필라멘트 파손이 발생하여 정상적인 원사를 생산하기 어렵게 된다.

단계 (B)에서, 상기 단계 (A)의 용융방출사(4)를 냉각구역(3)을 통과시켜 급냉고화시키는바, 필요에 따라 노즐(2) 직하에서 냉각구역(3) 시작점까지의 거리, 즉 후드의 길이(L) 구간에 짧은 가열장치를 설치할 수 도 있다.

이 구역을 지연 냉각구역 또는 가열구역이라 칭하는데, 이 구역은 50 내지 250mm의 길이 및 250 내지 400℃의 온도(공기접촉 표면온도)를 갖는다.

냉각구역(3)에서는 냉각공기를 불어주는 방법에 따라 오픈 냉각(open quenching)법, 원형 밀폐 냉각(circular closed quenching)법 및 방사형 아웃플로우 냉각(radial outflow quenching)법 등을 적용할 수 있으나, 이것으로 제한되지는 않는다. 이어, 냉각구역(3)을 통과하면서 고화된 방출사(4)를 유제 부여장치(5)에 의해 0.5 내지 1.0%로 오일링할 수 있다.

단계(C)에서, POY사가 0.5g/d의 초기응력에 처해졌을 때 5%미만 신장하며, 20 내지 100g/d의 초기 모듈러스를 가지고, 3.5 g/d에 처해졌을 때 나아가 최소 100% 신장하는 힘-변형 곡선을 갖고, 복굴절률이 0.05 내지 0.08이 되도록 하는 방사속도로 사를 권취하며, 바람직한 방사속도는 2000 내지 4,000m/분이다.

본 발명에서는 POY사의 미세구조를 조절하는 인자로서는 POY사의 힘-변형 곡선 및 복굴절률이 사용된다.

특히, 본 발명에서는 POY사가 0.5g/d의 초기응력에 처해졌을 때 5%미만 신장하며, 20 내지 100g/d의 초기 모듈러스를 가지고, 3.5 g/d에 처해졌을 때 나아가 최소 100% 신장하는, 힘-변형 곡선을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 힘 변형곡선을 갖는 POY사가 이후 연속적으로 진행되는 연신 공정에서 연신성을 극대화 할 수 있다.

또한 본 발명에서는 POY사의 복굴절률이 상기 힘-변형곡선과 함께 미연신상의 미세구조를 조절하는 인자로 사용된다.

특히 본 발명에서는 앞서 설명한 바와 같이 POY사 힘 변형곡선과 복굴절률이 상기 기재된 범위을 만족하여만 연신공정에서 우수한 연신성을 얻을 수 있었다. 이러한 이유는 POY사의 복굴절률이 0.05보다 작으면 연신단계에서 결정화속도가 너무 느려져 충분히 결정들 간의 타이 체인의 형성을 유도할 수 없으며, 복굴절률이 0.08를 초과하면 연신 중에 결정화가 너무 급속히 진행되어 오히려 연신성이 떨어져 고강력사를 제조하기가 어렵다.

단계 (D)에서, 첫 번째 연신 롤러(6)를 통과한 사를 스핀드로(spin draw) 공법으로 일련의 연신 롤러(7, 8, 9 및 10)를 통과시키면서 총연신비 2.0배 이하, 바람직하기로는 1.5 내지 2.0배로 연신시킴으로써 최종 연신사(11)를 얻는다.

또한 본 발명에서는 상기 POY사를 3단 연신하고, 각각의 연신온도를 POY사의 유리전이온도보다 95℃이하로 하는 것이 특징으로 하는데 이는 연신온도가 유리전이온도보다 낮으면 연신성이 떨어지고, 또한 95℃를 초과하면 연신중 결정화가 급속히 진행되어 3단 연신이 어렵다.

방사 시 노즐과 냉각부 상단과의 거리를 가능한 좁히는 것이 최종 연신사에서 높은 강력을 갖도록 하는데 유리하나, 방사 시 노즐 밑에서 가열 장치 하단까지의 거리가 50mm 이하가 되든지(실제적으로는 노즐 직하에 길이가 약 50mm인 방사블럭이 존재함으로 길이가 50mm인 가열장치를 사용하면 노즐 밑에서 가열장치 하단까지의 거리는 100mm가 됨), 가열장치 하단과 냉각장치 상단과의 거리가 50 ∼ 150mm를 벗어나면 POY사의 불균일이 상당수준 발생되어 정상적인 물성을 내는 연신이 불가능하다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 하기의 물성을 만족하고 동시에 2.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 3% 미만 신장하며, 50 내지 150g/d의 초기 모듈러스 값을 가지고, 6.0g/d의 중기 응력에 처해졌을 때 8% 미만 신장하며, 최소 8.0g/d의 인장강도로부터 사가 절단될 때까지 신장하는, 힘-변형 곡선을 갖는다.

또한, 본 발명에 의하여 제조된 연신사는 통상적인 처리방법에 의해 처리 코드로 전환 될 수 있다.

예를 들면, 1,500 데니어의 연신사 2가닥을 370tpm(twist/m)(일반적인 폴리에틸렌테레프탈레이트 처리 코드 기준 꼬임 수)로 합연(plying ＆ cabling)하여 코드사를 제조한 후 먼저 1차 디핑탱크(1st Dipping Tank)에서 접착액 [이소시아네이트 (Isocyanate) + 에폭시(Epoxy) 혹은 PCP 수지 + RFL(Resorcynol- Formalin- Latex)]에 침지 시킨 후, 건조지역(Drying Zone)에서 130 ∼ 160℃로 1.0 ∼ 4.0%의 스트렛치(Stretch)하에서 150 ∼ 200초간 건조하고, 고온연신지역(Hot Stretching Zone)에서 235 ∼ 245℃의 온도로 2.0 ∼ 6.0%의 연신(Stretch)으로 45 ∼ 80초간 열고정(Heat Set)한 후, 2차 디핑탱크(2nd Dipping Tank)에서 다시 접착액(RFL)에 침지하여 140 ∼ 160℃의 온도로 90 ∼ 120초간 건조 후, 이어서 235 ∼ 245℃의 온도와 1.0 ∼ 5.0%의 리랙스(Relax)으로 45 ∼ 80초간 열고정(Heat Set)시켜 디핑처리한 코드(dipped cord)를 제조한다.

이와 같이 제조된 처리 코드(1,500데니어 2가닥 상하연 합연 370tpm 기준)는 7.0이하의 E2.25+FS 및 7.0g/d 이상의 강도를 갖는다(단, E2.25 ; 2.25g/d에서의 신장률, FS ; 자유수축률).

이와 같이 본 발명에 의한 높은 모듈라스 및 저수축률의 폴리에틸렌테레프탈레이트 멀티 필라멘트사로 제조한 처리 코드는 치수안정성 및 강도가 우수하여 타이어 및 공업용 벨트 등의 고무제품의 보강재로서 또는 기타 산업적 용도에 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하지는 않으며, 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 사 및 처리 코드의 각종 물성 평가는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

(1) 고유점도(I.V.)

페놀과 1,1,2,3-테트라클로로에탄올을 6:4의 무게비로 혼합한 시약(90℃)에 시료 0.1g을 농도가 0.4g/100ml 되도록 90분간 용해시킨 후 우베로데(Ubbelohde) 점도계에 옮겨담아 30℃ 항온조에서 10분간 유지시키고, 점도계와 흡인장치(aspirator)를 이용하여 용액의 낙하 초수를 구했다. 용매의 낙하 초수도 동일한 방법으로 구한 다음, 하기 수학식 1 및 2에 의해 R.V.값 및 I.V.값을 계산하였다.

상기 식에서, C는 용액 중의 시료의 농도(g/100ml)를 나타낸다.

(2) 강신도

인스트론(Instron) 5565(인스트론사제, 미국)를 이용하여, ASTM D 885의 규정에 따라 표준 상태(20℃, 65% 상대습도)하에서 250mm의 시료 길이, 300mm/분의 인장속도 및 20turns/m의 조건으로 강신도를 측정하였다.

(3) 밀도

23℃의 온도에서 크실렌/사염화탄소 밀도구배관을 이용하여 시료의 밀도(ρ)를 구하였다. 이때, 밀도구배관은 1.34∼1.41 g/cm² 범위의 밀도를 가지며 ASTM D 1505의 규정에 따라 제조된 것을 사용하였다.

(4) 수축률

시료를 20℃, 65% 상대습도의 표준 상태 하에서 24시간 이상 방치한 후 0.1g/d에 상당하는 중량을 달아 길이(L0)를 측정하고, 무장력 상태 하에서 드라이 오븐을 이용하여 150℃하에서 30분간 처리한 다음 꺼내어 4시간 이상 방치한 후 하중을 달아 길이(L)를 측정하여 하기 수학식 3에 의해 수축률을 계산하였다.

(5) 중간신도

강신도 S-S 커브 상에서 원사는 하중 4.5g/d에서의 신도를, 처리 코드는 하중 2.25g/d에서의 신도를 측정하여 중간신도로 하였다.

(6) 치수안정성

처리 코드의 치수안정성(%)은 타이어 측벽 결각화(Side Wall Indentation, SWI) 및 핸들링에 관계되는 물성으로서 주어진 수축률에서의 높은 모듈러스로 정의되고, E_2.25(2.25g/d에서의 신장률)+FS(자유수축률)는 서로 다른 열처리과정을 거친 처리 코드에 대한 치수안정성의 척도로서 유용하며 낮을수록 더 우수한 치수안정성을 나타낸다.

(7) 복굴절률

베레크 보상기(Berek compensator)가 구비된 편광현미경을 사용하여 하기의 방법으로 측정한다.

·Polarizer와 analyzer를 수직한 위치로 놓는다.(→직교편광)

·Compensator를 analyzer와 45°각도(현미경 N-S방향에 45°)로 삽입한다.

·시료를 Stage에 올린 후 diagonal position(nγ-direction: Polarizer와 45°각도)로 놓는다.(이 위치에서 black compensation band가 나타난다)

·Compensator의 micrometer screw를 오른쪽으로 회전시키면서 시료의 중앙이 가장 어두워지는 지점에서의 눈금을 읽는다.

·다시 반대방향으로 회전시키면서 마찬가지로 가장 어두워지는 지점에서 눈금을 읽는다.

·위에서 읽은 눈금의 차를 2로 나누어 제작회사에서 만든 표를 참조하여 retardation(γ, nm)을 구한다.

·Compensator와 analyzer를 제거하고 eyefilar micrometer를 사용하여 시료의 두께(d, nm)를 측정한다.

·이렇게 측정된 retardation과 두께를 아래 식에 대입하여 시료의 복굴절(Δn)을 구한다. Δn= γ/d

[실시예 1]

안티몬 금속을 220 ppm 포함하는 고유점도(I.V.) 1.10, 수분률 20 ppm의 고상중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 칩을 제조하였다. 제조된 칩을 압출기를 사용하여 285℃의 온도에서 900g/분의 토출량 및 410의 방사 드래프트비로 용융방사하였다. 이어, 방출사를 노즐 직하 길이 60mm의 가열구역(분위기온도 300℃) 및 길이 500mm의 냉각구역(20℃, 0.5m/초의 풍속을 갖는 냉각공기 취입)을 통과시켜 고화시킨 다음 방사 유제로 오일링하였다. 이 POY사를 2700m/분의 방사속도로 권취하고, 제1단계 연신은 60℃에서 1.4배로, 제2단계 연신은 70℃에서 1.1배로, 제3단계 연신은 70℃에서 1.3배로 수행하고, 230℃에서 열고정하고 2% 이완시킨 다음 권취하여 1500 데니어의 최종 연신사(원사)를 제조하였다.

제조된 원사 2가닥을 370 turns/m로 상하연하여 코드 사를 제조한 후, 이 코드 사를 딥핑 탱크에서 (PCP 수지+RFL)의 접착액에 침적한 다음 건조 지역에서 170℃로 2.0% 연신 하에 150초간 건조하고 고온 연신 지역에서 240℃로 6.0% 연신 하에 150초간 열고정한 후, 다시 RFL에 침적한 다음 170℃로 100초간 건조하고 240℃로 -4% 연신하에 40초간 열고정시켜 처리 코드를 제조하였다.

이와 같이 제조된 연신사 및 처리 코드의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.

[실시예 2 내지 5 및 비교예 1 내지 4]

칩의 고유점도, 방사온도, 가열구역의 길이 또는 온도, 또는 POY사의 복굴절률을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변화시키면서 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 수행하여 연신사 및 처리 코드를 제조하였다.

[표 1]

구분	칩고유점도	방사온도(℃)	단사섬도	가열구역		POY사
구분	칩고유점도	방사온도(℃)	단사섬도	길이(㎝)	온도(℃)	복굴절율	고유점도	0.5g/d 하중에서 신도(%)	3.5g/d 하중에서 신도(%)
실1	1.10	285	3.0	10	290	0.065	0.96	2.1	111
실2	1.10	285	3.0	10	290	0.070	0.96	2.0	108
실3	1.10	285	3.0	10	310	0.070	0.95	2.2	115
실4	1.10	285	3.0	10	310	0.070	0.95	2.3	114
실5	1.10	285	3.0	10	310	0.070	0.95	2.3	113
비1	1.05	290	3.0	6	290	0.060	0.93	5.4	97
비2	1.19	295	3.0	10	310	0.075	0.96	6.0	93
비3	1.10	285	3.0	15	290	0.075	0.96	5.2	92
비4	1.10	285	3.0	10	290	0.078	0.96	5.4	96

[표 2]

구분	연신사							처리코드				비고
구분	고유점도	복굴절율	밀도	강도(g/d)	중간신도(%)	신도(%)	수축율(%)	강도(g/d)	중간신도(%)	수축율(%)	E_2.25+FS(%)	비고
실1	0.95	0.21	1.391	8.5	6.0	11.5	4.4	7.3	3.8	2.2	6.0
실2	0.95	0.21	1.392	8.4	5.8	11.5	4.7	7.0	3.7	2.7	6.4
실3	0.94	0.20	1.390	8.5	5.7	11.5	4.7	7.1	3.7	2.8	6.5
실4	0.94	0.19	1.393	8.8	5.9	11.2	4.7	7.3	3.5	2.7	6.2
실5	0.94	0.19	1.392	8.9	5.9	11.1	4.7	7.3	3.6	2.6	6.2
비1	0.92	0.22	1.387	7.1	5.9	10.8	4.6	6.3	3.7	2.7	6.4
비2	0.94	0.24	1.395	8.0	6.2	10.9	4.7					■■
비3	0.95	0.21	1.390	8.1	5.9	11.1	4.7	6.9	3.7	2.7	6.4
비4	0.95	0.21	1.390	7.2	6.0	11.0	4.6	6.5	3.9	2.7	6.6	■

■ : 외관 불량, ■■ : 외관이 극히 불량하여 처리 코드의 제조가 의미 없음.

본 발명은 POY사의 힘-변형곡선 및 미세구조을 조절함으로서 연신단계에서 연신성을 향상시켜 제조된 산업용 폴리에틸렌테레프탈레이트 멀티 필라멘트사는 강도가 8.5g/d 이상, 수축률이 2 내지 4%로서 높은 강도와 낮은 수축률을 가지므로 치수안정성과 강도가 높은 처리코드를 제공하며, 그 결과 타이어나 공업용 벨트 등의 산업용으로 유용하게 사용될 수 있다.

또 본 발명은 단사섬도가 2.5 ∼ 8데니어이고 총섬도가 1,000데니어 이상이며 산업용 폴리에틸렌테레프탈레이트 멀티 필라멘트사를 제조 할 수 있다.

도 1는 본 발명의 섬유방사공정을 예시한 공정개략도 이다.

도 2은 본 발명의 폴리에텔렌 테레프탈레이트 POY사의 힘-변형 곡선 일예 이다.

도 3은 본 발명의 폴리에텔렌 테레프탈레이트 연신사의 힘-변형 곡선 일예 이다.

Claims

(A)에틸렌 테레프탈레이트 단위를 85몰% 이상 함유하며 고유점도가 0.90 ~ 1.2 범위인 방출사를 290 ∼ 310℃의 온도로 압출하는 단계,

(B)이 용융방출사를 지연냉각 구역을 통과시킨 후 급냉 고화시키는 단계, (C)POY사가 0.5g/d의 초기응력에 처해졌을 때 5%미만 신장하며, 20 내지 100g/d의 초기 모듈러스를 가지고, 3.5 g/d에 처해졌을 때 나아가 최소 100% 신장하는 힘-변형 곡선을 갖고, 복굴절률이 0.05 내지 0.08이 되도록 하는 방사속도로 사를 권취하는 단계,

(D) 권취된 사를 2.0배 이하의 총연신비로 다단연신시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는, 하기의 물성을 만족하고 동시에 2.0g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 3% 미만 신장하며, 50 내지 150g/d의 초기 모듈러스 값을 가지고, 6.0g/d의 중기 응력에 처해졌을 때 8% 미만 신장하며, 최소 8.0g/d의 인장강도로부터 사가 절단될 때까지 신장하는, 힘-변형 곡선을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유.

(1) 0.8 내지 1.0의 고유점도, (2) 8.0g/d 이상의 강도, (3) 10% 이상의 신도, (4) 0.20 이상의 복굴절률, (5) 1.385 내지 1.395의 밀도, (6) 3 내지 5%의 수축률
제 1 항에 있어서,

상기 고상중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩에 안티몬 금속을 180 내지 300 ppm 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유.
제 1 항에 있어서,

단계 (B)에서 냉각구역 직전에 이웃하여 분위기온도가 300 내지 400℃이며 길이가 200 내지 700mm인 가열구역을 설치하는 것을 특징으로 하는 방법에 의해 제조되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유.
제 1 항에 있어서,

단계 (D)에서 상기 POY사를 3단 연신하고, 각각의 연신온도를 POY사의 유리전이온도보다 95℃이하로 하는 것을 특징으로 하는 방법에 의해 제조되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유.
제 1 항의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 2가닥을 상하연하고 레소르시놀-포르말린-라텍스(RFL)로 처리하여 얻어지는, 하기의 물성을 갖는 처리 코드:

(a) 7.5% 이하의 E_2.25(2.25g/d에서의 신장률)+FS(자유수축률), 및 (b) 6.5g/d 이상의 강도.
제 5 항의 처리 코드가 보강재로서 혼입된 고무제품.