KR100537244B1 - 열응력이 우수한 고수축 폴리아미드 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리아미드 랜덤공중합체를 3000 ∼ 6000m/분의 권취속도로 고속방사한 후 권취 전에 고뎃롤러에서 120℃ ∼ 140℃로 열고정을 병행 실시함으로서, 열응력이 높아서 고수축성이 발현되고 방사작업성이 우수한 고수축 폴리아미드 섬유를 제조하는 방법임.

Description

열응력이 우수한 고수축 폴리아미드 섬유의 제조방법{Process for preparing high-shrinking polyamide fiber having good thermal stress}

본 발명은 열응력이 우수한 고수축 폴리아미드 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공중합 폴리아미드로부터 고수축 폴리아미드 섬유를 제조하는데 있어서, 귄취속도 3000 ∼ 6000m/분으로 방사하면서 열고정을 시켜 직물 등의 구속력이 있는 곳에서도 고수축을 일으키게 할 수 있는 고수축 폴리아미드 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 고수축사의 제조방법으로서는 일본 특공 소 45-16887 호에 게시된 바와 같이 공중합이나 폴리머 블렌드에 의해 폴리머 내부에 미결정영역을 증대시켜내부 왜(歪 비틀어짐)가 발생하기 쉬운 구조를 갖게 하고, 이후 연신 공정에서 최대한 내부 왜를 유지하며 연신하여 배향도를 높이도록 하는 방법, 또는 토우방적법에 의해 재연신하는 방법이 알려져 있다.

이러한 고수축사의 제조방법은 아크릴계, 비닐계, 폴리아미드계 등에 모두 적용할 수 있으나, 이들중 폴리아미드계 섬유의 경우 혼면이나 울혼방품에서 혼방하는 타 섬유와 유사한 염색성을 가져 염색 공정이 단순해지는 이점이 있고, 다른 합성섬유에 비해 수축의 발현이 용이하므로 특히 유리하다.

폴리아미드계 고수축사의 제조방법으로는 공중합(일본 특공 소 44-17566 호, 일본 특공 소 45-16887 호, 일본 특개 평 8-41744 호) 또는 블렌드 (일본 특공 소 42 -18575 호, 일본 특개 평 2-251611 호)를 이용하여 내부 왜를 부여시키는 방법, 이후 방사되는 용융액을 공냉이나 수냉시키고 연신하여 배향을 주는 방법 또는 다단 연신을 이용하는 방법(일본 특공 소 47-8181 호)등이 있다.

이들중 공중합을 이용하여 고수축 폴리아미드 섬유를 제조하는 방법은 일반적으로 15이상의 고수축성을 부여할 수 있는 좋은 방법이며, 공중합 폴리아미드로서는 나이론 6/66, 6/61, 6/6T, 6/6I/6T, 6/610, 6/12등이 있다.

종래에 공중합 폴리아미드로서 고수축성을 부여하는 방법으로는 위와 같은 조합으로 제조된 폴리아미드 공중합체를 용융시키고, 방사구금을 통해 나오는 공중합 폴리아미드 용융액을 물 등의 액체를 통해 냉각 후 연신하여 배향을 주거나, 또는 용융액을 공기로서 냉각시키고, 1000m/분 이하의 속도에서 귄취하는 저속방사를 행한 뒤 2 ∼ 3 배의 연신을 하여 배향을 주는 방법이 알려져 있다.

이들중 전자의 방법, 즉 액체로써 냉각을 행하는 방법의 경우 귄취속도를 저속으로 유지할 수 밖에 없어 생산성이 떨어지는 단점이 있었고, 후자의 방법, 즉 공기를 통하여 냉각을 시키는 방법의 경우 권취속도가 비교적 빠르므로 생산성은 높으나 연신시 사끼리 달라붙는 현상을 방지할 수 는 없었다.

즉, 고수축용 공중합 폴리아미드는 일반 폴리아미드에 비해 비결정영역이 많은 폴리머로서 미연신 상태에서는 배향성이 없고, 팽윤현상(swelling)이 잘 일어나며, 결정화가 어려워 냉각이 잘 이루어지지 않으므로 사끼리 달라붙는 현상이 자주 발생하게 되고, 따라서 연신작업을 할때 큰 방해요소로 작용하고 최종적인 제품의 품질에도 나쁜 영향을 가져오는 문제점이 있었다.

그러나 수축률이 15이상 발현된다 하더라도 직물이나 부직포 등에서와 같이 사가 구속상태에 있을 때에는 염색이나 정련시 수축이 일어나지 않을 수 있다.

즉 주어지는 열에 의해 수축하려고 하는 힘(열 응력 thermal stress)이 커야 제품에서의 고수축을 발휘하여 원하는 질감의 제품을 제조할 수 있게 된다.

직물의 경우 열응력이 0.2 ∼ 0.3g/데니어는 되어야 실질적인 효과를 볼 수 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 권취시 팽윤으로 인하여 사끼리 달라붙는 현상을 방지하여 방사작업성을 향상시키고, 권취이후 연신공정을 따로 실시하지 않더라도 열응력이 높은 고수축 폴리아미드섬유의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 공중합 폴리아미드로부터 고수축 폴리아미드섬유를 제조하는데 있어서, 권취속도 3000 ∼ 6000m/분으로 방사하면서 열고정을 병행하여 실시 하는것을 특징으로 하는 고수축 폴리아미드 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용되는 공중합 폴리아미드 수지는 나이론 6/66, 6/6I, 6/6T, 6/6I/6T, 6/610, 6/12 등을 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 나이론 6/66 공중합체로서, 카프로락탐(CPL) 10 ∼ 40중량, 헥사메틸렌디아민과 아디프산과의 나이론 66염(AH salt) 90 ∼ 60중량로 구성된 랜덤공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 나이론 6/66 공중합체에서 카프로락탐이 40중량를 초과하면 비수수축률이 30를 넘는 고수축 섬유를 얻을 수 있으나, 수축후의 촉감이 불량하고 조편감이 있어 사용하기에 어려우며, 10중량미만이면 원하는 수축률이 얻기가 어려워지게 된다.

가장 바람직하게는 카프로락탐의 사용 비율이 30 ∼ 35중량로 공중합 하는 것이 좋으며, 이때의 비수수축률은 20 ∼ 30를 나타내고 수축 후 촉감도 양호하다.

본 발명에서 사용하고 있는 공중합 폴리아미드 수지의 제조방법은 일반적으로 사용하는 나이론 단독 중합법이 적용될 수 있다.

즉, 공중합 하고자 하는 폴리아미드의 모노머를 소정 중량부 비율로 혼합하여 무촉매 상태나 알코올, 아민, 유기산, 알칼리금속 등의 존재 하에 상압 또는 가압하여, 250 ∼ 300℃로 가열함으로서 목적하는 공중합 폴리아미드 수지를 얻을 수 있다.

이와 같이 제조된 공중합 폴리아미드 수지를 용융하여 방사함에 있어서 권취속도를 3000 ∼ 6000m/분으로 유지하는 고속방사법(FDY)을 채택하는 것이 필수적이다.

이러한 고속방사를 통해 연신공정 이전에 미리 필라멘트 사에 배향 및 열 고정이 부여되어 팽윤을 줄임으로서, 권취 단계에서 작업 방해 요소로 작용하는 사끼리 달라붙는 현상을 막을 수 있게 되는 것이다.

본 발명에서 권취속도를 3000m/분 미만으로 할 경우 사의 배향이 충분히 일어나지 않게 되어 사의 형태에 경시적 변화가 발생하게 되며, 권취속도가 6000m/분을 초과하면 공중합 폴리아미드 수지에 존재하는 겔이 사절을 유발하는 등 방사를 방해하는 요소로 작용하므로 바람직하지 않다.

가장 바람직하게는 4000 ∼ 4500m/분의 권취속도를 유지하는 것이 좋다.

또한 고뎃롤러를 통과할 때 두번째 롤러를 가열하여 고속으로 배향된 분자쇄를 열 고정하게 되면 열응력이 우수하여 직물이나 부직포 등에서 사에 구속력이 있게 되어도 충분한 수축을 일으켜서 고수축 제품으로서의 가치를 발현 시킨다.

가열온도는 100 ∼ 155℃의 범위로 하는 것이 좋다.

만약 100℃ 미만이면 열고정이 잘 않되어서 충분한 열응력을 가지지 못하며, 155℃를 초과하면 공중합 폴리아미드의 융착을 일으켜 방사작업성이 열악하게 된다.

가장 바람직하게는 120 ∼ 140℃에서 열고정 하는 것이 좋다.

본 발명은 상기와 같이 필라멘트 사를 권취한 후 따로 연신하는 단계를 거치지 않으면서도 높은 열응력과 양호한 방사작업성이라는 두가지 효과를 동시에 달성할 수 있다.

실시예 1

오토클레이브에 카프로락탐(CPL) 및 나이론 66염(AH염)을 각각 30중량및 70중량로 배합하고 2 차 증류수를 10중량첨가하여 80℃에서 1시간 교반한 후, 260℃로 승온하고 3시간 가압 교반하여 카프로락탐의 개환 반응을 시킨 다음 상압으로 서서히 압력을 낮춘다.

400에서 600토르의 진공상태로 1시간 교반하면서 수분을 제거하여 중합도 및 점도를 조절한다.

얻어진 공중합 폴리아미드수지를 지름 2㎜, 길이 3㎜의 펠렛으로 자르고 90℃에서 진공 건조시켜서 수분률을 600ppm 이하로 맞춘다.

이를 290℃에서 구금공의 크기가 0.2mm인 것이 10개 있는 방사구금을 이용하여 권취속도 4000m/분으로 방사하면서 배향된 필라멘트의 열고정을 120℃에서 수행하여 30데니어인 고수축사를 얻었으며, 이에 대한 방사작업성, 수축률, 열응력 등을 표 1 에 나타내었다.

실시예 2

실시예 1 에서와 같이 중합물을 제조하되 방사시 열고정온도를 140℃로 변화시키며 직물의 수축성과 열응력 등을 비교하였다.

비교예 1 ∼ 3

비교예 1은 실시예 1 같은 비율로 공중합 폴리아미드를 제조하고, 방사시 열고정을 하지 않고 방사하였으며, 비교예 2 ∼ 3은 열고정 온도를 160℃, 180℃로 하여 방사하여 직물의 수축성과 열응력 등을 비교하였다.

특히 비교예 3 의 경우는 열융착으로 인해 방사가 불가능 하였다.

표 1

	CPL/AH염(중량)	권취속도(m/분)	고뎃온도 (℃)	비수수축률 ()	열응력(g/den)	직물의 수축성
실시예 1	30/70	4000	120	19	0.25	양호
실시예 2	30/70	4000	140	20	0.30	양호
비교예 1	30/70	4000	상온	18	0.15	효과없음
비교예 2	30/70	4000	160	22	0.33	방사성불량
비교예 3	30/70	4000	180	융착발생하여 방사 불가

본 발명은 권취시에 사끼리 달라붙는 현상이 감소되어서 권취작업성이 개선되고, 열고정이 병행되므로 직물 등 조직에서의 수축력이 배가될 수 있으며, 또 연신 공정을 따로 실시하지 않아도 되므로 높은 생산성으로 고수축 폴리아미드 섬유를 효율적으로 제조할 수 있다.

Claims (4)

1. 공중합 폴리아미드를 사용하여 고추숙 폴리아미드 섬유를 제조함에 있어서, 권취속도 3000 ∼ 6000m/분으로 방사한 다음에 권취전에 열고정 시킴을 특징으로 하는 고수축 폴리아미드 섬유의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 열고정 온도를 120℃ ∼ 140℃로 함을 특징으로 하는 고수축 폴리아미드 섬유의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 공중합 폴리아미드는 나일론 6(카프로락탐)과 나이론 66(아디프산과 헥사메틸렌디아민의 염)의 공중합체인 것을 특징으로 하는 고수축 폴리아미드 섬유의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 공중합 폴리아미드는 카프로락탐 10 ∼ 40중량와 헥사메틸렌디아민과 아디프산과의 나이론 66염 90 ∼ 60중량로 구성된 랜덤공중합체임을 특징으로 하는 고수축 폴리아미드 섬유의 제조방법.