KR100580319B1 - 폴리에스터사 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통상의 폴리에스터 중합체 90~99.5중량%와 폴리비닐알콜 0.5~10중량%의 혼합물로 구성된 방사원액을 고속으로 방사 및 권취하여, 신도가 150% 이상이며, 결정화가 완료되는데 소요되는 시간이 350초 이상인 폴리에스터사를 제조한다.

본 발명은 연신 및 가연공정의 작업성 저하나 원사품질 저하 없이도 고속방사시 미연신사의 결정화를 효율적으로 지연시킬 수 있어서 생산량이 향상되고, 별도의 가열장치도 불필요하다.

폴리에스터, 폴리비닐알콜, 혼합, 신도, 결정화 속도, 생산성, 고속방사

Description

폴리에스터사 및 그의 제조방법 {A polyester yarn, and a process of preparing for the same}

본 발명은 결정화가 완료되는데 소요되는 시간이 길고 신도가 높은 폴리에스터사 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 고속방사로 폴리에스터사 제조시 원사의 배향을 최소화하여 최종 폴리에스터 연신사의 생산성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.

방사구금에서의 토출량을 늘리는 것은 폴리에스터 섬유의 생산량을 증가시키기 위한 가장 효과적인 방법이다. 요즈음에는 세 데이어의 섬유에 대한 요구가 증가하고 있다. 그러나 방사된 섬유의 권취속도가 일정하다면 세 데이어의 섬유가 태 데이어보다 생산성이 떨어지게 된다. 그러므로 자연히 권취속도를 올리고 방사구금에서의 토출량을 증가시켜 생산성을 올리고자 한다. 그러나 권취속도가 증가하면 미연신사에서의 분자의 배향이 증가하게 된다. 이는 연신공정에서의 연신비를 감소시켜 결국에는 생산성을 감소시키게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 종래에 사용된 방법은 방사시 섬유의 냉각속도를 조절하는 방법, 폴리에스터의 배향을 조절할 수 있는 고분자 물질을 공중합 시키거나, 방사전에 혼 합하는 방법 등이 있다.

냉각속도를 조절하는 방법은 방사구금 직하에 가열부를 설치하여 토출된 폴리머를 서냉시켜 고화시키는 방법이다. 그러나 이러한 방법은 특별히 설계된 가열장치를 사용하여야 하므로 시설비가 증가하며, 사의 냉각을 조절하는 것은 매우 민감하여 조업성이 불안정하다.

유럽특허 0263020호 및 미국특허 4,966,740호에서는 주 분자쇄에 곁가지를 가지는 화합물인 펜타에릴트라이트, 트리메틸로프로판, 멜리틱에시드, 트리멜리틱에시드 또는 테트라에틸실리케이트를 에스테르 교환 반응전이나 중합반응에 첨가하여 공중합 시키는 방법을 제안하고 있다. 이러한 방법은 중합조건을 특수하게 선정해야 하고, 연신 가연공정에서 작업성이 떨어지는 문제가 있다. 특히 가연공정에서 절사율이 높아 가연을 어렵게 한다.

미국특허 4,609,710호에서는 분자 배향 조절제로 폴리스타이렌, 폴리아마이드, 폴리메틸메타아크릴레이트 등을 중합반응이나 중합반응 후 혼합하여 방사하는 방법이 제시되어 있다. 그러나 이러한 방법은 첨가 고분자를 균일하게 혼합시키긴 어렵고, 혼합된 고분자가 연신, 가연공정에서 섬유표면으로 이동하여 작업성을 저해하고, 사 품질을 떨어 뜨리는 원인이 된다.

본 발명은 이상에서 설명한 종래기술의 문제점을 해결하므로서 별도의 가열장치가 불필요하고, 연신 및 가연공정의 작업성 저하나 원사품질의 저하 없이도 고속권취하에서 원사의 배향을 최소한으로 억제 할 수 있어서, 최종 연신사의 생산성 을 향상시킬 수 있는 폴리에스터사의 제조방법을 제공하고자 한다. 또한 본 발명은 결정화가 완료되는데 소요되는 시간이 길고 고신도를 갖는 폴리에스터사를 제공하고자 한다.

본 발명은 폴리에스터사 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 더욱구체적으로 본 발명은 통상의 폴리에스터 중합체 90~99.5중량%와 폴리비닐알콜 0.5~10중량%의 혼합물로 구성되며, 신도가 150% 이상이며, 결정화가 완료되는데 소요되는 시간이 350초 이상인 폴리에스터사에 관한 것이다.

또한 본 발명은 통상의 폴리에스터 중합체에 폴리비닐알콜을 혼합하여 방사원액을 제조한 다음, 이를 고속으로 방사 및 권취함을 특징으로 하는 폴리에스터사의 제조방법에 관한 것이다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 미연신사의 분자배향을 줄이기 위하여, 다시말해 결정화가 완료되는데 소요되는 시간을 연장하기 위하여 통상의 폴리에스터 중합체에 폴리비닐알콜을 혼합하여 방사원액을 제조하고, 이를 고속으로 방사 및 권취함을 특징으로 한다.

폴리비닐알콜의 하이드록시기는 종래 첨가제 보다 벌키하지 않아 섬유의 불균일도를 줄일 수 있다. 상기 하이드록시기는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 작용기들과 상호작용하기 때문에 폴리에스터 중합체내에 고르게 분포되며, 연신 및 가연공정에서 이들이 섬유표면으로 이동하는 것을 억제하게 된다.

폴리비닐알콜을 이축스크류 압출기에서 용융상태인 폴리에스터 중합체에 첨가하여 이들을 블랜딩하는 것이 균일한 혼합에 바람직 하다. 폴리비닐알콜의 혼합량은 0.5~1.0중량%, 더욱 바람직 하기로는 0.5~5중량%인 것이 좋다. 폴리비닐알콜의 첨가량이 상기 범위보다 많을 경우에는 연신비는 증가되나 방사공정의 조업성이 나빠지고, 첨가량이 상기 범위보다 적을 경우에는 방사공정의 조업성은 향상되나 연신비가 낮아져 생산성이 저하된다. 본 발명에 있어서 방사 및 권취속도는 생산성 증대를 위해 4,000m/분 이상으로 한다.

이상에서 설명한 방법으로 제조한 본 발명의 폴리에스터사는 통상의 폴리에스터 중합체 90~99.5중량%와 폴리비닐알콜 0.5~10중량%의 혼합물로 구성되며, 신도가 150% 이상이고, 결정화가 완료되는데 소요되는 시간은 통상의 폴리에스터 중합체 보다 1.5배 이상 길어진 350초 이상이다.

결정화가 완료되는데 소요되는 시간이 짧아지면 신도가 낮아져 연신 및 가연공정에서의 생산성과 조업성이 저하된다. 신도가 150% 미만일 경우에는 연신과 가연이 동시에 실시되는 공정에서 분당 800mm 이상으로 고속작업화가 어렵게 된다. 또한 3,000~3,500m/분의 방사속도로 방사된 미연신사와의 가연 등 물성이 불균일하게 된다. 본 발명에서 결정화가 완료되는데 소요되는 시간은 DSC-7로 210℃에서 측정한다.

이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명이 아래 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

고유점도가 0.64이고, 티타늄옥사이드를 0.5중량% 함유하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 160℃에서 4시간 건조한다. 상기 건조 칩을 300℃의 이축스크류압출기에서 용융시킨 다음, 여기에 폴리비닐알콜 0.5중량%를 혼합하여 방사원액을 제조한다. 상기 방사원액을 직경이 0.3mm이고 구금홀이 36개인 방사구금을 통해 방사하고, 방사된 섬유를 구금직하 500mm에 설치된 방사통으로 21℃의 공기로 냉각한다(공기속도 0.5m/초). 계속해서 냉각된 원사를 오일처리한 후 4,500m의 권취속도로 권취하여 120데니어의 폴리에스터사를 제조한다. 조업성 및 원사의 물성을 측정한 결과는 표 2와 같다.

실시예 2 ~ 실시예 5 및 비교실시예 1 ~ 비교실시예 2

폴리비닐알콜 첨가량 및 권취속도를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 폴리에스터사를 제조한다. 조업성 및 원사의 물성을 측정한 결과는 표 2와 같다.

제조조건

구분	폴리비닐알콜첨가량(중량%)	권취속도(m/분)
실시예 1	0.5	4,500
실시예 2	1.0	4,500
실시예 3	2.0	4,500
실시예 4	5.0	4,000
실시예 5	10.0	5,000
비교실시예 1	0.1	4,500
비교실시예 2	0	4,000

조업성 및 원사 물성

구 분	조업성	미연신사 물성
		강도(g/d)	신도(%)	결정화가 완료되는데 소요되는 시간(초)
실시예 1	양호	2.0	185	380
실시예 2	양호	1.9	200	400
실시예 3	양호	1.7	220	412
실시예 4	양호	1.6	230	420
실시예 5	양호	1.5	270	450
비교실시예 1	양호	1.8	170	350
비교실시예 2	양호	2.1	210	250

본 발명의 폴리에스터사는 결정화가 완료되는데 소요되는 시간이 길고 고신도를 갖고 있어서, 추후 연신공정시 연신비를 향상시킬 수 있다. 그 결과 연신사의 생산성이 향상된다. 또한 본 발명의 제조방법은 연신 및 가연공정의 작업성 저하나 원사품질 저하 없이도 고속권취 하에서 원사의 배향을 최소한으로 억제할 수 있다. 그 결과 연신공정시 연신비를 높힐 수 있어서 품질이 우수한 폴리에스터 연신사를 높은 생산성으로 제조할 수 있다. 또한 본 발명은 별도의 가열장치가 불필요 하다.

Claims (5)

1. 통상의 폴리에스터 중합체에 폴리비닐알콜을 혼합하여 방사원액을 제조한 다음, 이를 고속으로 방사 및 권취함을 특징으로 하는 폴리에스터사의 제조방법.
2. 1항에 있어서, 방사원액 내 폴리비닐알콜의 함량이 0.5~10중량%인 것을 특징으로 하는 폴리에스터사의 제조방법.
3. 1항에 있어서, 권취속도가 4,000m/분 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스터사의 제조방법.
4. 1항에 있어서, 이축스크류압출기로 폴리에스터 중합체와 폴리비닐알콜을 혼합함을 특징으로 하는 폴리에스터사의 제조방법.
5. 통상의 폴리에스터 중합체 90~99.5중량%와 폴리비닐알콜 0.5~10중량%의 혼합물로 구성되며, 신도가 150% 이상이며, 결정화가 완료되는데 소요되는 시간이 350초 이상인 폴리에스터사.