KR100523809B1 - 폴리에스터 섬유의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이형단면을 갖는 폴리에스터 섬유의 초고속방사 제조방법에 관한 것으로, 폴리에스터 이형단면 원사를 방사속도 5,000m/분 이상의 고속에서 방사하는데 있어서, 방사구금직하에 지연 냉각부를 설치하여 온도를 200 ∼ 340℃로 제어하고 냉각공기의 온도를 40℃ 이상으로 제어하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 의하여 폴리에스터 이형단면사를 5,000m/분 이상의 방사속도로 용융방사하여 별도의 연신 공정을 거치지 않고 1단계 공정만으로 연신사와 유사한 물성을 갖는 폴리에스터 섬유를 제조하는데 있어, 노즐 하부에 지연냉각부 및 냉풍온도를 제어함으로써 공정성, 물성이 우수하며 외관결점이 없는 이형도 1.3 이상의 광택효과를 갖는 폴리에스터 이형단면 원사를 제조할 수 있다.

Description

폴리에스터 섬유의 제조방법{Preparation of Polyester Fiber}
본 발명은 이형단면을 갖는 폴리에스터 섬유의 초고속방사 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에스터 이형단면사를 5,000m/분 이상의 방사속도로 용융 방사하여 별도의 연신공정을 거치지 않고 1단계 공정만으로 연신사와 유사한 물성을 갖도록 지연냉각부 및 냉풍온도를 설치 및 제어함으로써 이형단면 폴리에스터 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.
통상의 폴리에스터 섬유는 방사속도 4,000m/분 이하로 용융방사하여 미연신사를 제조한 후, 별도의 연신공정에 의해 연신 및 열처리함으로써 실용성 있는 섬유로 제조되었으나, 최근에는 1단계 공법에 의한 폴리에스터 필라멘트사를 제조할 수 있는 기술이 개발되었다. 상술한 종래 기술을 개량한 방법으로 미국특허 제 2,604,667호, 제 2,957,747호 등은 폴리에스터를 4,750m/분 이상의 초고속방사 공정만으로 별도의 연신공정이 필요없는 폴리에스터 섬유를 제조하는 방법을 제안하였다.
초고속 방사공정의 특징은 사의 초고속 권취에 의한 공기저항 ( 에어드래그 ) 및 방사장력이 사의 연신에 필요한 임계 응력 이상의 힘을 유발, 방사공정시 사주행상에서 연신효과와 같은 네킹발현 및 응력 유도 결정화가 진행되어 일반 연신사와 거의 같은 최종 물성을 갖는 것을 특징으로 한다. 일반적으로 원형단면을 갖는 폴리에스터 원사의 경우, 위의 방법으로 양호한 물성 및 공정성을 얻을 수 있으나, 이형단면사는 원형대비 높은 드래프트에 의해 사절 및 외관 결점 (루프, 핀사)이 다발한다.
이형단면사의 경우, 초고속방사 공정에서 전형적인 Sheath-Core구조가 발생하는데, 이는 높은 드래프트에 의해 사외곽(Sheath) 부분과 가운데(Core) 부분의 결정 및 배향성이 다르고 필라멘트간 불균일한 물성을 갖게된다. 이로 인해 초고속 방사시 사절 및 외관 결점이 다발하게 된다. 이형단면사의 이형도는 단면변화에 의한 광택 효과를 나타낸다. 이형도가 1에 가까워질수록 원형단면화하여 광택이 줄어들며, 이형도가 커질수록 빛의 반사에 의한 광택효과가 커지게 된다.
본 발명은 이형도를 갖는 폴리에스터 원사를 5,000m/분 이상의 방사속도로 용융방사함에 있어서 노즐 하부에 지연 냉각부 및 냉풍온도를 제어함으로써 일반적인 물성발현 공정인 방사-연신(2단계 공법) 기술과는 달리 별도의 연신 공정을 거치지 않고 1단계 공정만으로 연신사와 유사한 물성을 갖는 폴리에스터 섬유를 제조하는 초고속방사 공법 기술개발에 관한 것으로, 초고속방사 물성발현 특성 때문에 발생키 쉬운 기계적 물성 저하와 사절현상을 방지하고 이형단면사의 이형도를 1.3 이상으로 제조하여 광택효과를 갖는 폴리에스터 섬유의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 이형단면 ( 삼각단면, 오각단면 외 ) 폴리에스터 원사를 5,000m/분 이상으로 용융 방사하여 별도의 연신 공정을 거치지 않고 1단계 공정만으로 연신사와 유사한 물성을 갖는 폴리에스터 섬유를 제조하는 데 있어, 노즐 직하 냉각지연부의 온도가 200 ∼ 340℃, 냉풍온도는 40℃ 이상으로 냉각 공정을 제어하여 이형도 1.3 이상인 물성 및 공정성이 양호하고, 외관결점이 없는 폴리에스터 원사의 제조 방법에 관한 것이다.
초고속 방사공정의 특징은 초고속 권취에 의한 공기저항 및 방사장력이 絲의 연신에 요구되는 임계응력 이상의 힘을 유발, 방사공정시 絲주행상에 연신효과와 같은 네킹 발현 및 응력유도 결정화가 진행되어 일반 연신사와 거의 같은 최종 물성을 나타내게 된다.
그러나, 이형단면사의 경우 원형단면 대비 초고속 방사시에 사의 변형 속도가 매우 크고 Sheath-Core구조에 의해 이형도 감소, 사절 및 외관 결점 발생 가능성이 증가하게 된다. 이의 개선 방법으로 사의 변형속도 변화를 감소시키는 방법으로 방사구금 직하 지연냉각부를 설치하고 냉풍온도를 높인 결과 개선할 수 있었다. 이때 지연냉각부가 없거나 지연냉각부의 온도가 200℃미만일 경우와 냉풍온도가 40℃미만에서는 사절 등의 급격한 증가로 방사공정성이 저하된다. 반면 지연냉각부의 온도가 340℃보다 높을 경우엔 이형단면사의 이형도가 1.3 미만으로 원형단면화되어 이형단면사 특유의 광택효과가 줄어들게 된다.
본 발명의 실시예는 아래와 같다.
실시예 1
고유점도 0.63의 폴리에스터 중합물을 사용하여 방사온도 295℃, 삼각단면 방사구금 치수는 슬릿폭 0.10mm, 슬릿길이 0.26mm (구멍수 36개)으로 최종사의 섬도가 75데니어가 되도록 토출량을 조절하여 방사속도 5,000m/분에서 용융방사하였다. 냉풍속도는 0.45m/초로 조정하였고, 냉각지연부는 방사구금 직하에서 70mm지점까지 온도제어가 가능하도록 가열장치를 설치하여 220℃로 온도를 유지하였다. 또한 냉각공기 온도의 제어가 가능하도록 냉각온도 제어장치를 설치하여 50℃를 유지하였다. 제조된 폴리에스터 원사의 물성 및 공정성등을 표1에 나타내었다.
실시예 2
지연냉각부의 온도를 330℃로 높힌 것외엔 실시예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예1
지연냉각부 온도를 150℃로 낮춘 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 2
지연냉각부 온도를 350℃로 높힌 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 3
냉각공기 온도를 20℃로 낮춘 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 4
지연냉각부를 설치하지않고 냉각공기 온도를 20℃로 낮춘 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
< 물성 측정방법 >
1) 이형도 : 이형단면 원사의 외접원지름(R) / 내접원지름(r)
2) 공정성 평가 내용 : ○ - 매우 양호, △ - 보통, × - 불량
구 분 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
지연냉각부온도(℃) 220 330 150 350 220 -
냉각공기온도(℃) 50 50 50 50 20 20
방사속도 (m/분) 5,000
물성 강도(g/d) 4.1 4.2 4.0 4.2 4.1 3.9
신도(%) 44 46 42 47 42 40
이형도 1.4 1.4 1.4 1.2 1.45 1.5
공정성 ○ ○ × ○ × ×
외관결점 ○ ○ ㅿ ㅿ ㅿ ×
3) 외관결점 평가 내용 : ○ - 매우 양호, △ - 보통, × - 불량
본 발명에 의하여 폴리에스터 이형단면사를 5,000m/분 이상의 방사속도로 용융방사하여 별도의 연신 공정을 거치지 않고 1단계 공정만으로 연신사와 유사한 물성을 갖는 폴리에스터 섬유를 제조하는데 있어, 노즐 하부에 지연냉각부 및 냉풍온도를 제어함으로써 공정성, 물성이 우수하며 외관결점이 없는 이형도 1.3 이상의 광택효과를 갖는 폴리에스터 이형단면 원사를 제조할 수 있다.

Claims (2)

  1. 폴리에스터 이형단면 원사를 방사속도 5,000m/분 이상의 고속에서 방사하는데 있어서, 방사구금직하에 지연 냉각부를 설치하여 온도를 200 ∼ 340℃로 제어하고 냉각공기의 온도를 40℃ 이상으로 제어하는 것을 특징으로 하는 공정성 및 물성이 우수하며 외관결점이 없는 폴리에스터 섬유의 제조 방법
  2. 제 1항에 있어서, 폴리에스터 이형단면 원사의 이형도가 1.3 이상인 것을 특징으로 하는 공정성 및 물성이 우수하며 외관결점이 없는 폴리에스터 섬유의 제조 방법
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