KR100509863B1 - 폴리에스터 이수축혼섬사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에스터 이수축 혼섬사의 제조방법에 관한 것으로, 사이드 피딩장치를 이용하여 배향억제 개질제를 투입하되, 투입부와 미투입부를 분리하여 4,000m/분 이상의 방사속도로 동일 조건으로 용융방사, 냉각, 공기교락처리 및 권취하여 공정품질 및 이수축 특성이 우수한 폴리에스터 이수축혼섬사를 우수한 생산성으로 1단계 공정만으로 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

폴리에스터 이수축혼섬사의 제조방법{Manufacturing method of polyester interlaced yarn composed of high and low shrinkage filaments}

본 발명은 폴리에스터 이수축 혼섬사의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이드 피딩장치를 이용하여 배향억제 개질제를 투입하되, 투입부와 미투입부를 분리하여 4,000m/분 이상의 방사속도로 동일하게 용융방사, 권취하여 수축율이 다른 섬유를 제조한 후, 공정품질 및 이수축 특성이 우수한 폴리에스터 이수축혼섬사를 우수한 생산성으로 1단계 공정만으로 제조하는 방법에 관한 것이다.

통상의 폴리에스터 이수축혼섬사는 별도의 독립적인 섬유 공정을 통하여 제조된 연신사와 반연신사(POY)를 공정에서 공기교락장치로 집속을 시켜 제조하거나, 별도의 방사공정에서 얻어진 반연신사를 연신공정에서 연신조건(연신비 및 가열조건)의 차이를 부여하여 수축율이 다른 원사를 제조한 후, 합사 및 공기교락장치를 통과시켜 이수축혼섬사를 제조하는 방법 등에 의해 상업적으로 제조되고 있다.

이러한 방법은 제조공정이 최소 2단계, 많게는 3단계로 이루어지게 됨에 따라 제조원가가 지나치게 높아지는 단점을 지니고 있었기 때문에 최근에는 1단계 공법만으로 폴리에스터 이수축혼섬사를 제조할 수 있는 기술들이 개발되고 있다.

종래 기술을 개량한 방법으로 일본국 특개 소 55-158316 호에서는 동일 방사구금에서 섬도가 다른 2종의 섬유를 동시에 방사하는 방법이 제안되었으나, 이 방법은 방사장력의 차이로 인하여 인취 로울러에 쉽게 감기기 때문에 조업성이 불량하거나 수축율차이가 기존의 방법보다 작아 상업적으로 생산하기는 불충분하다.

일본국 특개 소 60-252711 호에서는 방사구금 직하에서 냉각부까지의 길이의 차이를 이용하여 방사속도 3,700m/분 이상에서 1단계 공정만으로 이수축혼섬사를 제조하는 방법이 제시되었으나 고수축 사속과 저수축 사속의 수축율 차이가 작아서, 기존의 이수축혼섬사와 비교하면 제품성이 크게 떨어진다.

또한 일본국 특개 소 63-235513 호에서는 방사직결연신방식에 있어서 사도상의 제조기술을 통하여 이수축혼섬사를 제조하는 방법이 제안되었는데, 방사장력의 차이 등으로 공정성 및 품질의 저하가 발생할 가능성이 높아 이 역시 미흡하다고 보인다.

최근 대한민국 특허공개 제 96-15905 호에서는 폴리에스터를 용융방사 및 냉각한 후 가열영역을 통과시켜 별도의 연신공정 없이 연신사와 동등한 물성의 폴리에스터사를 제조하는 기술을 응용하여 4,000m/분 이상의 권취속도에서 사도상의 이수축혼섬사를 제조하는 방법을 제시하고 있는데, 이 방법은 방사구에서 두 개의 사속을 토출한 후 각각 냉각공기로 냉각시켜서 하나의 사속은 열처리를 통해 집속, 급유하여 저수축성 사속을 만들고, 다른 하나의 사속은 열처리를 거치지 않고 연신 후에 집속 급유하여 고수축성 사속을 만든 뒤 각각을 합사하여 이수축 혼섬사를 제조하는 방법이다.

그러나, 고수축성 사속을 제조하기 위하여 물성적인 측면에 치우친 나머지 방사속도 4,000m/분 이상에서 방사구로부터 3m 이상 떨어진 곳에서 연신한 후 집속, 급유함에 따라 과도한 방사장력 등으로 품질 악화 및 사절율을 증가시켜 공정품질의 저하를 유발시키게 되는 문제점이 있다.

또한 고수축성 사속은 고배향도의 특성을 갖게 되어 통상적인 이수축혼섬사의 자발신장특성이 발현되지 않으므로 이수축혼섬 제품의 특성이 다소 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 저수축성 사속과 고수축성 사속의 수축율 차이가 30% 이상되고, 고수축성 사속의 물성적인 특성으로 말미암아 자발신장특성까지 발현되는 이수축 혼섬사를 우수한 생산성으로 1단계 공정으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 기술적 과제를 둔 것이다.

본 발명은 폴리에스터를 용융압출하여 방사구로 정량토출하기 전에 일부흐름에 사이드피딩장치로 배향억제개질제를 투입하여 개질제투입부와 미투입부를 분리하여 각각 고수축성 사속과 저수축성 사속을 제조하되, 용융방사 이후 동일한 조건으로 냉각, 권취하여서 4,000m/분 이상의 방사속도로 이수축혼섬사를 1단계 공정으로 제조하는 방법이다.

즉, 본 발명은 폴리에스터를 용융압출한 뒤 흐름을 분리하여 한쪽 흐름에는 사이드피딩장치를 이용 배향억제개질제를 투입하여 방사하고, 다른쪽 흐름은 개질제 투입없이 방사하여 동일한 4,000m/분 이상의 고속방사, 냉각, 권취공정에서도 서로 다른 수축특성을 갖도록 만드는 것으로, 배향억제개질제가 투입되어 고수축특성을 가지는 반연신사(POY) 물성의 원사와 배향억제개질제가 투입되지 않아 일반 고속방사된 연신사 물성을 가지는 원사를 공기교락장치를 통하여 합사하여 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 이수축혼섬사의 제조 방법이다.

본 발명은 1단계 이수축혼섬사를 제조하기 위하여 필요했던 기존의 가열부 를 필요로 함이 없이 개질제 투입용 사이드 피딩설비와 인라인 믹서 및 고속권취가 가능한 와인더(Winder)만으로 우수한 물성을 가지는 이수축혼섬사를 제조할 수 있다.

기존의 방법으로는 5,000m/분 이상의 고속에서는 고수축부의 열수축특성이 저하되는 문제점이 있었으나 본 발명으로는 5,000m/분 이상의 고속으로 이수축혼섬사를 제조할 수 있으므로 생산성을 크게 향상 시킬 수 있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이 폴리에스터를 용융압출한 뒤 흐름을 분리하여 사이드피딩장치(1)로 한쪽흐름에만 배향억제개질제를 투입한 뒤 인라인 믹서(2)를 사용하여 도관상에서 충분히 섞이도록한다.

이렇게 분리된 흐름을 각각 별도의 기어펌프(3)를 사용하여 방사구(4)에서 토출시킨 뒤 통상의 냉각장치(5)에 의해 냉각, 4,000m/분 이상의 권취속도로 방사한다.

이때 개질제가 투입된 사속은 4,000m/분 이상의 고속방사속도에서도 투입된 배향억제개질제에 의해서 배향이 억제되어 통상의 반연신사(POY) 물성인 고수축성 사속(a)을 만들고, 개질제가 투입되지 않은 다른 하나의 사속은 높은 방사속도로 인해 통상의 연신사와 유사한 저수축성 사속(b)이 된다.

이후 제 1 인취로울러(7) 직전의 가이드(6)에서 합사하여 제 1 인취로울러(7)와 공기교략장치(10) 사이에서 교락을 형성시키는바, 공기교락장치(8)에 의해 교락을 형성시키거나, 또는 제 2 인취로울러(9) 직후의 공기교락장치(10)에 의하여 교락을 형성시키거나 아니면 동시에 2단계의 공기 교락장치(8, 10)를 사용 각각의 사속을 하나의 사속으로 혼섬시킨다.

본 발명에서 고수축 특성을 갖는 사속을 만들기 위해 투입되는 배향억제개질제로는 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 중 하나 또는 둘 이상을선택하여 폴리에스터 대비 0.1 ∼ 5중량%, 좋기로는 0.3 ∼ 3중량%를 투입하며, 배향억제제의 균일혼련을 위하여 사용되는 인라인믹서는 최소 엘리먼트가 5개이상 좋기로는 10개 이상의 것을 사용하는 것이 좋다.

혼섬사의 이수축 특성이 충분히 발현되기 위해서는 고수축성 사속과 저수축성 사속간의 비등수축율 차이가 클수록 좋으며, 그 차이가 최소한 20% 이상이 되어야 이수축 혼섬사의 특징인 자발신장특성과 우수한 감촉을 발현할 수 있다.

배향억제 개질제가 투입되지 않는 저수축성 폴리에스터 섬유는 방사속도 4,000m/분 이상에서 급격히 비등수축율이 감소하여 방사속도 4,000m/분에서 33%의 수축특성을, 방사속도 5,000m/분에서 7% 이하의 수축특성을 보인다.

반면에 배향억제제를 투입한 고수축성 폴리에스터 섬유는 방사속도 4,000m/분 이상에서도 통상의 반연신사(POY)와 유사한 60% 이상의 높은 고수축특성을 보인다.

상술한 바와 같이 4,000m/분 이하로 방사할 경우는 개질제 투입분 및 미투입분 모두 높은 고수축특성을 가지게 되어 이수축혼섬사의 특성이 사라지므로 본 발명에서 방사속도는 4,000m/분 이상으로 하여야 한다.

표 1은 방사속도별 통상(개질제 미투입)의 폴리에스터 섬유의 신도 및 비등 수축율을 나타낸 것이다.

< 표 1 >

방사속도(m/분)	3,000	3,500	4,000	4,500	5,000
절단 신도(%)	140	115	89	75	66
비등수축율(%)	62	61	33	21	7

※ 비등수축율 ; 100℃의 끓는 물에 시료를 30분간 처리한 후, 0.1g/데니어의 초하중을 부여하여 수축전후의 섬유의 길이를 측정하고 백분율로 환산하여 구하였다.

실시예

고유점도(I.V.) 0.63의 폴리에스터 중합물을 사용하여 방사온도 290℃로 방사함에 있어서, 도 1에 표시한 바와 같이 오른쪽의 방사구는 72개의 구멍을 갖고, 왼쪽의 방사구는 36개의 구멍을 갖게 하여, 각각의 토출량을 44.9g/분으로 조절하여 토출시킨 후, 냉각공기의 속도는 0.40m/초로 방사 및 냉각을 실시하였다.

오른쪽의 사속은 폴리에스터가 압출되어 기어펌프에 도달하기 전 도관상에 사이드 피딩장치로 배향억제 개질제인 폴리스티렌을 2중량% 첨가한 것으로 반연신사(POY) 물성인 고수축성 섬유 사속(a)으로 만들고, 왼쪽의 사속은 개질제 없이 통상의 폴리에스터 고속방사로 저수축 특성 및 연신사 물성을 갖는 사속(b)으로 제조한 후, 제 1 인취로울러(7) 직전의 가이드(6)에서 합사하여 제 1 인취로울러(7)와 제 2 인취로울러(9) 사이에서 공기교락장치(8)에 의해 4.0㎏/㎠의 공기압력으로 교락을 시켜 혼섬사를 제조하되, 방사속도는 5,000m/분으로 하였다.

그 결과를 표 2에 나타내었다.

< 표 2 >

구 분	사속 표기	물 성
		데니어(Den)`	강 도(g/Den.)	신도(%)	비등수축율(%)
고수축성 사속(오른쪽)	75d/72f	75.8	2.7	129	63
저수축성 사속(왼쪽)	75d/36f	74.3	4.3	52	8
혼섬사	150d/108f	150.1	2.6	50	60

본 발명은 사이드 피딩장치를 이용하여 배향억제 개질제를 투입하되, 투입부와 미투입부를 분리하여 4,000m/분 이상의 방사속도로 용융방사, 냉각, 교락처리 및 권취하여 폴리에스터 이수축혼섬사를 제조할 수 있기 때문에 공정품질 및 이수축 특성이 우수한 폴리에스터 이수축 혼섬사를 우수한 생산성으로 1단계 공정만으로 제조 할 수 있다.

또 본 발명은 제조된 폴리에스터 이수축혼섬사는 수축율 차이가 35% 이상으로 매우 클 뿐만 아니라, 고수축성 사속은 자기신장 특성을 발현시키므로 품질이 우수한 이수축혼섬사 직물을 만들 수 있다.

본 발명은 종전의 방법과는 다르게 저수축성 사조를 열처리하지 않아도 되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제조공정 개략도.

Claims (3)

1. 폴리에스터 이수축혼섬사 제조시, 폴리에스터 중합물의 흐름을 분리하여 한쪽에는 사이드피딩장치를 이용해서 배향억제개질제를 투입하여 4,000m/분 이상의 속도로 방사하여 고수축특성을 가지는 반연신사(POY)를 형성시키고, 다른쪽은 개질제 투입없이 동일하게 4,000m/분 이상의 속도로 방사하여 연신사를 형성시킨 다음에 상기 두원사를 공기교락처리하여 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 이수축혼섬사의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 배향억제 개질제로 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 폴리에스터 대비 0.1 ~ 5중량%를 투입하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 이수축혼섬사의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 수득된 섬유의 강도가 2.0g/데니어 이상이고, 고수축성 사속과 저수축성 사속의 비등수축율차가 30% 이상, 최종 혼섬사의 비등수축율이 35% 이상임을 특징으로 하는 폴리에스터 이수축혼섬사의 제조방법.