KR100521038B1 - 폴리에스터 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에스터 중합체 체인내에 2,2' - [옥시비스(메틸렌)]비스(2 - 하이드록시메틸) - 1,3 - 프로판디올을 0.01 ∼ 0.3 중량부, 좋기로는 0.01 ∼ 0.1 중량부 함유시켜 4,000 ∼ 7,000m/분, 좋기로는 5,500 ∼ 6,500m/분의 권취속도로 용융방사하여 제조함을 특징으로 하는 폴리에스터 섬유의 제조방법임.

본 발명은 강도 및 신도등 물성이 우수한 폴리에스터 섬유를 제사공정성이 좋게 제조할 수 있는 이점이 있다.

Description

폴리에스터 섬유의 제조방법 {Manufacturing method of polyester fiber}

본 발명은 우수한 물성을 가지는 폴리에스터 섬유를 높은 생산성으로 제조하는 방법에 관한 것이다.

폴리에스터 섬유를 생산하는 용융방사공정에서 생산량 또는 생산성을 증가시키는 방법으로 방사구금을 통하여 압출되는 토출량을 증가시키는 방법이 알려져 있다.

현재 수요가 증가하고 있는 세데니어 섬유의 경우 방사공정에서 동일 권취속도로 생산할 경우 태데니어 섬유에 비하여 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

토출량을 증가시키면 생산비를 절감할 수 있지만 토출량을 증가시키면서 원사의 굵기가 동일해지도록 하려면 권취속도를 증가시켜야 하는바, 이 경우 미연신사의 잔류신도가 감소하여 후 공정인 연신 또는 가연공정의 연신비가 자연적으로 감소하게 된다.

따라서 토출량 및 권취속도롤 증가시켜도 생산성을 증대시킬수 없다.

이와 같은 문제점 때문에 방사공정에서 두개의 롤러에 속도차를 부여하고 롤러에 열을 가하여 줌으로써 1단계로 연신사를 제조할 수 있도록한 스핀드로오 공법(Spin draw process)이 제안되어 있으나, 이 방법도 생산성 향상에는 한계가 있었다.

폴리에스터 섬유는 권취속도에 따라 물성이 변하게 되는데 특히 권취속도 증가에 따라 배향 및 결정화가 진행되어 신도, 강도, 수축율등의 물리적 물성이 변화하게 된다.

생산성의 증대를 위해서는 이러한 권취속도의 증가에 따른 물성의 변화를 억제해야만 한다.

물성변화를 억제하는 방법으로는 폴리에스터 중합시에 분지제를 첨가하여 공중합하고 이것을 용융방사하는 방법이 알려져 있다.

대표적인 분지제인 펜타에리스리톨을 테레프탈산이나 디메틸 테레프탈레이트에 450ppm 미만을 넣으면 모듈러스 및 강도 등의 물성은 향상되고 생산성을 증가시킬 수 있다는 것이 맥린(Maclean)등의 미국 특허 제 4,113,704호에 잘 알려져 있다.

그리고 다른 분지제로 트리머산 계통의 분지제를 테레프탈산이나 디메틸 테레프탈리레이트에 대해 4 ∼ 6meq를 넣으면 가연시 사절증가 없이 벌키성, 염색성 및 염색균일성을 향상시킬 수 있다는 것이 리즈(Reese)등의 미국 특허 제 5,034,174 호로 알려져 있다.

그러나 이렇게 분지제를 첨가하여 공중합 한 경우 생산량은 증가되지만 분지제의 양이 증가되면 물성의 저하가 나타나며 중합공정시 공정관리를 엄밀하게 해야만 하는 단점이 있다.

또한 분지제를 첨가하여 개질한 공중합물은 권취속도가 증가할수록 그 정도의 차이는 있으나 분지제를 첨가하지 않고 공중합한 중합물과 마찬가지로 배향 및 결정화가 진행되어 신도, 강도, 수축율등의 물리적 물성이 변화하게 되고 반연신사 제조 목적에는 잘 부합되지 않는 물성이 발현된다.

본 발명은 펜타에리스톨 또는 트리머 산등의 종래의 분지제 첨가에 따르는 문제점을 해결한 것으로 물성이 우수한 폴리에스터 섬유를 높은 생산성(제사공정성)으로 제조할 수 있는 폴리에스터 섬유의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

테레프탈산 또는 디메틸 테레프탈레이트와 에틸렌 글리콜을 사용하여 폴리에스터를 중합할 때 첨가제로 2,2' - [옥시비스(메틸렌)]비스(2 - 하이드록시메틸) - 1,3 - 프로판디올을 첨가하여 폴리에스터 공중합물을 제조한다.

이때 2,2' - [옥시비스(메틸렌)] 비스(2 - 하이드록시메틸) - 1,3 -프로판디올의 함량은 0.01 ∼ 0.3 중량%, 좋기로는 0.01 -0.1 중량%이다.

본 발명에서 2,2' - [옥시비스(메틸렌)]비스(2 - 하이드록시메틸)- 1,3 - 프로판디올을 0.01 중량% 미만으로 첨가할 경우는 생산성을 향상 시킬 수 없으며, 0.3중량%를 초과하면 방사성이 급격하게 저하하고 원사의 제물성, 즉 강도, 모듈러스, 열수축성이 급격히 감소하므로 바람직하지 않다.

상기 공중합물을 온도가 280 ∼ 320℃인 가열통(1')이 그 직하부에 설치되어 있는 방사구금(1)으로 토출한 후 냉각장치(2)로 냉각하고 가열장치(3)를 통과시킨 후, 유제공급장치(4)에서 유제를 부여하고 인터레이서(7)에서 공기교락을 주어 4,000m/분 이상 7,000m/분 이하, 좋기로는 5,500m/분 이상 6,500m/분 이하의 권취속도로 권취한다.

권취속도가 5,500m/분 미만이면 연신사의 강도가 감소하고 신도는 과대해져서 물성이 우수한 연신사를 제조할 수 없으며, 권취속도가 6,500m/분을 초과하면 제사공정성도 불량해질 뿐만 아니라 강도 및 신도가 공히 저하되어서 우수한 물성을 가진 연신사를 제조할 수 없다.

이때 필라멘트 가열장치(3)의 위치는 방사구금 직하 600mm 이상 1,500mm 이하, 좋기로는 800mm 이상 1,000mm 이하이다. 방사구금(1)과 필라멘트 가열장치(3)간의 거리가 600mm 미만이면 완전히 냉각 고화되지 않은 실이 열처리되어 원사의 물성 불균일이 발생되며 사절등으로 인해 방사공정이 불안정하게 되고, 1,500mm를 초과하면 방사선상에서 실에 부여되는 장력과다로 방사시에 사절등이 발생하게 된다.

필라멘트 가열장치(3)의 온도는 100℃ 이상 200℃ 이하, 좋기로는 140℃ 이상 180℃ 이하가 바람직하다. 100℃ 미만의 온도에서는 강도 저하 및 신도 증가등과 같은 연신사의 물성 저하가 발생하며, 200℃를 초과하면 수축율이 감소한다.

유제부여장치(4)의 위치는 필라멘트 가열장치(3) 직하 100mm 이상 500m 이하, 더욱 좋기로는 300mm 이상 400m 이하가 바람직하다.

유제부여장치(4)의 위치가 필라멘트 가열장치(3) 직하 100mm미만이면 에어드래그(Air drag)에 의해 필라멘트 가열장치(3)로 부터 발생되는 열풍 때문에 공정 불량이 야기되고 유제부여장치(4)의 위치가 필라멘트 가열장치(3) 직하 500mm를 초과하면 과다한 방사장력으로 인하여 역시 공정불량이 발생된다.

실시예 1 ∼ 5

폴리에스터 중합공정중 2,2' - [옥시비스(메틸렌)]비스(2 - 하이드록시메틸)- 1,3 - 프로판디올을 폴리에스터 중합물에 대해 0.02중량% 첨가하여 폴리에스터 공중합체를 제조한 후 방사온도 290℃, 방사구금 직경 0.25mm(구멍수 36), 방사구금 직하 가열통의 온도를 290℃, 냉풍속도 0.3 ∼ 0.5m/초로 폴리에스터 섬유의 섬도가 75데니어가 되도록 토출량을 조절하고 1,000mm 길이의 필라멘트 가열장치를 사용하여 열처리하면서 연신하고 공기교락 처리한후 권취속도 5,500m/분∼ 6,500m/분으로 권취하여 폴리에스터 연신사를 제조하였다.

이때 필라멘트 가열장치의 위치는 방사구금 직하 1,000mm가 되도록 하였으며, 필라멘트 가열장치의 온도는 140℃∼ 180℃로 설정하였다.

비교예 1 ∼ 2

실시예 1 ∼ 5와 동일한 방법으로 하되 권취속도를 3,000m/분과 7,000m/분으로 하여 제사하였다.

비교예 3 ∼ 4

실시예 1 ∼ 5와 동일한 방법으로 하되 필라멘트 가열장치의 위치를 방사구금 직하 400mm와 2,000mm로 하여 제사하였다.

실시예 1 ∼ 5 와 비교예 1 ∼ 4 의 결과는 표 1 과 같다.

< 표 1 >

(◎ : 매우우수, ○: 우수, △ : 보통, ×: 불량)

* 물성 측정 방법 *

(1) 강도(g/d)

인장강도기에서 20cm의 시료를 200mm/분의 속도로 인장시켜 실의 파단 강력을 10회 측정하여 평균값을 계산하고 섬유의 섬도로 나누어 구했다.

(2) 신도(%)

인장강도기에서 20cm의 시료를 200mm/분의 속도로 인장시켜 실의 파단 신도를 10회 측정하여 평균값을 계산하였다.

본 발명은 폴리에스터를 중합시킬 때 신규한 분지제인 2,2' - [옥시비스(메틸렌)]비스(2 - 하이드록시메틸) - 1,3 - 프로판디올을 첨가하여 공중합시키고, 또 가열장치의 위치와 온도 및 권취속도를 적절하게 조절함으로서 물성이 우수한 폴리에스터사를 제사공정성이 좋게 제조할 수 있다.

도 1 은 폴리에스터 섬유의 제조장치

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

1 : 방사구금, 1' : 가열통, 2 : 냉각장치, 3 : 필라멘트 가열장치,

4 : 유제공급장치, 5 : 제 1 고뎃롤러, 5' : 제 2 고뎃롤러,

6 : 세퍼레이트롤러, 7 : 인터레이서, 8 : 권취기

Claims (1)

1. 폴리에스터 공중합물을 구금직하에서 가열하면서 토출시킨 다음 냉각고화하고 재가열 시키면서 연신하여 폴리에스터 연신사를 제조함에 있어서, 공중합 시킬 때 2,2' - [옥시비스(메틸렌)]비스(2 - 하이드록시메틸) - 1,3 - 프로판디올 0.01 ∼ 0.3중량%을 첨가하여 공중합 시키고, 가열장치를 구금직하 600mm 이상 1,500mm 이하에 두고 가열장치의 온도를 100℃ ∼ 200℃가 되도록 하며 권취속도를 5,500m/분 ∼ 6,500m/분으로 하여서 제조함으로 특징으로 하는 폴리에스터 섬유의 제조방법.