KR100595992B1 - Polyethylene-2,6- naphthalate fibers by high speed spinning - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부분배향사(POY)의 섬도 및 힘-변형곡선를 조절함으로써 연신사의 강력을 향상시킨 고속방사법에 의한 폴리에틸렌 나프탈레이트 섬유에 관한 것으로, 고유점도 0.80 ∼ 1.2의 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 칩을 방사구금을 통하여 용융압출하여 방사구금 아래 적절한 가열구간을 통과시킨 후 이어서 냉각기체를 사용하여 냉각 고화시켜 POY사를 제조하고, 상기 POY사의 단사섬도가 4 내지 10 데니어이고, 상온에서 0.5g/d의 초기응력에 처해졌을 때 5%미만 신장하는 힘 변형곡선을 갖고, 복굴절률이 0.02 내지 0.20가 되도록 하는 방사속도로 사를 권취하는 단계, 및 권취된 사를 총연신비 2.5배 이하로 하고 다단연신시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는 고강력 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트사에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polyethylene naphthalate fiber by a high-speed spinning method in which the strength of stretched yarn is improved by adjusting the fineness and the force-strain curve of the partially oriented yarn (POY), and polyethylene-2,6-naphthalate having an intrinsic viscosity of 0.80 to 1.2. The chip is melt-extruded through a spinneret, passed through a suitable heating section under the spinneret, and then cooled and solidified using a cooling gas to prepare POY yarn. The single yarn fineness of the POY yarn is 4 to 10 denier, and 0.5g at room temperature. winding yarn at a radial velocity such that the birefringence is 0.02 to 0.20 when the initial stress of / d is less than 5%, and the wound yarn is not more than 2.5 times the total draw ratio It relates to a high strength polyethylene-2,6-naphthalate yarn prepared by a method comprising the step of stretching in multiple stages.
또한, 본 발명의 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 산업용사는 방사속도가 고속이어서 생산성이 높아 경제적인 측면에서 유리하며, 이로부터 제조된 딥코드는 우수한 강력이용률과 접착력을 제공한다.
In addition, the polyethylene-2,6-naphthalate industrial yarn of the present invention has a high spinning speed and high productivity, which is advantageous in terms of economy, and the dip cord manufactured therefrom provides excellent strength utilization and adhesion.
폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 고강력, 세데니어, 강력이용률, 접착력Polyethylene-2,6-naphthalate, High strength, Cedenier, Strong utilization, Adhesion
Description
도 1은 본 발명의 섬유방사공정을 예시한 공정개략도 이다.1 is a process schematic diagram illustrating a fiber spinning process of the present invention.
도 2는 본 발명의 부분배향사(POY)의 힘-변형 곡선의 일예이다.
2 is an example of the force-strain curve of the partial alignment yarn (POY) of the present invention.
본 발명은 부분배향사(POY)의 섬도 및 힘-변형곡선를 조절함으로써 연신사의 강력을 향상시킨 폴리에틸렌 나프탈레이트 섬유에 관한 것으로, 본 발명의 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 산업용사는 방사속도가 고속이어서 생산성이 높아 경제적인 측면에서 유리하며, 이로부터 제조된 딥코드는 우수한 강력이용률과 접착력을 제공한다.The present invention relates to a polyethylene naphthalate fiber that improves the strength of stretched yarn by adjusting the fineness and force-strain curve of the partially oriented yarn (POY), the polyethylene-2,6-naphthalate industrial yarn of the present invention has a high spinning speed The productivity is high and economically advantageous, and the deep cord manufactured therefrom provides excellent strength utilization and adhesion.
폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트는 큰(bulky) 구조의 나프탈레이트 단위를 가짐으로써 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 비해 유리전이온도, 결정화온도, 용융온도 및 용융점도가 높기 때문에, 방사시 방사성의 향상을 위해, 즉 방사시 용융물의 용융 점도를 낮추기 위해 통상적인 방사온도(310 내지 320℃)보다 상대적으로 높은 온도에서 방사되어 왔다.Polyethylene-2,6-naphthalate has a bulky naphthalate unit, which has a higher glass transition temperature, crystallization temperature, melting temperature, and melt viscosity than polyethylene terephthalate. That is, the spinning has been spun at a relatively higher temperature than the normal spinning temperature (310 to 320 ℃) in order to lower the melt viscosity of the melt during spinning.
그러나, 높은 온도로의 방사는 용융물의 열분해를 초래하여 연신작업성을 떨어뜨리고 상당한 수준의 고유점도의 저하를 가져오기 때문에, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 중합체를 사용하여 고강력 원사(原絲)를 제조하는 것이 어려웠다(일본 공개특허 소47-35318호, 소48-64222호 및 소50-16739호 참조).However, spinning at high temperatures can lead to pyrolysis of the melt, resulting in poor stretchability and a significant decrease in intrinsic viscosity, so that high strength yarns can be used with polyethylene-2,6-naphthalate polymers. ) Was difficult (see Japanese Patent Laid-Open Nos. 47-35318, 48-64222, and 50-50739).
이에, 일본 특허 제 2945130 호는 방사온도를 높이는 대신 방사속도 및 방사 드래프트비(draft ratio)를 조절하고 연신시 단계별 연신온도를 조절함으로써 고강도 및 고탄성률의 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 섬유를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이 방법에 의하면, 균일한 방사가 어려울 뿐 아니라, 제1단계 연신의 온도가 150℃를 초과함으로써 사폭이 벌어져 정상적인 연신이 어렵다는 문제가 있었다.Thus, Japanese Patent No. 2945130 manufactures high strength and high modulus polyethylene-2,6-naphthalate fibers by adjusting the spinning speed and spinning draft ratio instead of increasing the spinning temperature and adjusting the stretching temperature step by step. A method of doing this is disclosed. According to this method, however, not only uniform spinning is difficult but also the temperature of the first stage stretching exceeds 150 ° C., resulting in a wider width, which makes it difficult to normalize stretching.
미국 특허 제 4,101,525 호(데이비스 등) 및 미국 특허 제 4,491,657 호(사이또 등)는 높은 초기 모듈러스 및 낮은 수축율을 갖는 산업용 폴리에스테르 멀티필라멘트사를 개시한다. 그러나, 이들 특허에 개시된 원사(原絲)는 처리 코드로 전환되는 경우 강도가 감소하여 타이어 코드로서 요구되는 특성을 만족하지 못하는 것으로 알려져 있다.US Pat. No. 4,101,525 (Davis et al.) And US Pat. No. 4,491,657 (Cyto et al.) Disclose industrial polyester multifilament yarns having high initial modulus and low shrinkage. However, it is known that the yarns disclosed in these patents do not satisfy the characteristics required as tire cords due to a decrease in strength when converted into treatment cords.
따라서, 멀티필라멘트 폴리에스테르 섬유의 강도를 높이는 방법으로, 미국 특허 제 4,690,866 호에서는 1.2 이상의 높은 고유점도(I.V.)를 갖는 폴리에스테르 칩을 사용하여 방사하는 방법을 제안하였다. 이와 같이 칩의 점도를 높이면 방사 장력을 증가시켜 미연신사의 배향 및 결정과 결정을 연결해 주는 타이 체인(tie chain)의 형성을 증가시킴으로써 처리 코드로 전환시 우수한 강도를 나타낼 수 있다. 그러나, 이 방법에서 사용한 높은 고유점도의 폴리에스테르는 고상중합시 표면과 중심 부분의 고유점도 차이가 심해 용융방사하는 경우 점도 불균일에 의해 방사성이 저하되고 필라멘트 컷(cut)이 발생하여 공정성 및 외관이 불량해질 뿐만 아니라, 높은 온도로 용융방사시켜야 하기 때문에 열분해 및 가수분해 등이 발생하여 실제로 방사된 섬유는 칩이 갖는 만큼 높은 점도를 갖지 않는다는 문제점이 있다. Therefore, as a method of increasing the strength of multifilament polyester fibers, US Patent No. 4,690,866 proposes a method of spinning using polyester chips having a high intrinsic viscosity (I.V.) of 1.2 or more. Increasing the viscosity of the chip increases the orientation of the unstretched yarn and increases the formation of a tie chain connecting the crystal and the crystal by increasing the radial tension, thereby exhibiting excellent strength when converted to the treatment cord. However, the high intrinsic viscosity used in this method is very different from the intrinsic viscosity of the surface and the central part during solid state polymerization, so when melt spinning, the radioactivity is lowered due to the viscosity unevenness and filament cut is generated, resulting in fairness and appearance. In addition to being poor, since the thermal radiation and hydrolysis occurs due to the melt spinning at a high temperature, the fibers that are actually spun have a problem that does not have a high viscosity as the chip has.
산업용 폴리에스테르사를 제조할 때 방사장력을 증가시켜 부분배향사(POY)의 배향 및 결정과 결정을 연결해주는 타이체인(tie chain)의 형성을 증가시켜야만 최종 연신사의 강력을 높일 수 있으며, 보다 더 고강도의 연신사를 얻기 위해서는 고배율의 연신이 가능한 부분배향사(POY) 미세구조를 획득하여야만한다. When manufacturing industrial polyester yarns, the strength of the final stretched yarn can be increased only by increasing the radial tension to increase the orientation of the partially aligned yarn (POY) and the formation of a tie chain connecting the crystals with the crystals. In order to obtain a high-strength stretched yarn, it is necessary to obtain a POY microstructure capable of stretching at high magnification.
이러한 관점에서, 본 발명은 부분배향사(POY)의 섬도와 힘-변형곡선을 조절함으로써 부분배향사(POY)의 배향 및 결정과 결정을 연결해주는 타이체인(tie chain)의 형성을 증가시켜 최종 연신사의 강력을 높일 수 있었다.
In this regard, the present invention increases the formation of a tie chain that connects crystals with the orientation and orientation of the partial alignment yarns (POY) by controlling the fineness and force-strain curve of the partial alignment yarns (POY). Could increase the strength of the drawer.
본 발명은 부분배향사(POY)의 섬도 및 힘-변형곡선을 조절한 고강력 폴리에틸렌 나프탈레이트 섬유에 관한 것으로, POY가 단사섬도가 4 내지 10 데니어이고, 상온에서 0.5g/d의 초기응력에 처해졌을 때 5%미만 신장하는 힘 변형곡선을 갖고, 복굴절률이 0.02 내지 0.20가 되도록 하는 방사속도로 사를 권취함으로써 연신단계 에서 부분배향사(POY)의 배향 및 결정과 결정을 연결해주는 타이체인(tie chain)의 형성을 극대화시켜 물성이 우수한 고속방사법에 의한 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 섬유 및 이의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. The present invention relates to a high-strength polyethylene naphthalate fiber in which fineness and force-strain curves of partial alignment yarns (POY) are adjusted, and POY has a single yarn fineness of 4 to 10 deniers, and an initial stress of 0.5 g / d at room temperature. Tie chains that connect the crystal with the orientation and crystallization of the partial orientation yarn (POY) in the drawing phase by winding the yarn at a radial velocity with a birefringence of 0.02 to 0.20, with a force strain that stretches less than 5% when faced. It is an object of the present invention to provide a polyethylene-2,6-naphthalate fiber and a method of manufacturing the same by maximizing the formation of (tie chain) by a high-speed spinning method excellent in physical properties.
또한, 본 발명의 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 산업용사는 방사속도가 고속이어서 생산성이 높아 경제적인 측면에서 유리하며, 이로부터 제조된 딥코드는 우수한 강력이용률과 접착력을 제공한다.
In addition, the polyethylene-2,6-naphthalate industrial yarn of the present invention has a high spinning speed and high productivity, which is advantageous in terms of economy, and the dip cord manufactured therefrom provides excellent strength utilization and adhesion.
본 발명은 (A) 에틸렌 나프탈레이트 단위를 85몰% 이상 함유하며 고유점도가 0.80 ∼ 1.2 범위인 폴리머를 290 ∼ 330℃의 온도로 압출하고, 이 용융방출사를 지연냉각 구역을 통과시킨 후 급냉 고화시키는 단계, (B) 상온에서 부분배향사가 4 내지 10 데니어의 단사 섬도를 가지고 0.5g/d의 초기응력에 처해졌을 때 5%미만 신장하는 힘 변형곡선을 갖고, 10 내지 50g/d의 초기 모듈러스, 복굴절률이 0.02 내지 0.20가 되도록 하는 방사속도로 사를 권취하는 단계, (C) 권취된 사를 2.5배 이하의 총연신비로 다단연신시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는, 하기의 물성을 갖는 폴리에틸렌 나프탈레이트 섬유를 제공한다. The present invention (A) extruded a polymer containing not less than 85 mol% of ethylene naphthalate units and having an intrinsic viscosity in the range of 0.80 to 1.2 at a temperature of 290 to 330 ° C., and then quenching the melt-release yarn through a delayed cooling zone. Solidifying step (B) at room temperature, the partial orientation yarn has a single strain fineness of 4 to 10 deniers and a force strain curve that is less than 5% when subjected to an initial stress of 0.5 g / d, and an initial of 10 to 50 g / d Modulus, winding the yarn at a spinning speed such that the birefringence is 0.02 to 0.20, (C) multi-stretching the wound yarn at a total draw ratio of 2.5 times or less, It provides a polyethylene naphthalate fiber having.
(1) 0.6 내지 1.0의 고유점도, (2) 8.0g/d 이상의 강도, (3) 6% 이상의 신도, (4) 단사 섬도가 2 내지 4 데니어, (5) 전체 섬도가 1000 내지 2000 데니어, (6) 1 내지 4%의 수축률(1) intrinsic viscosity of 0.6 to 1.0, (2) strength of 8.0 g / d or more, (3) elongation of 6% or more, (4) 2 to 4 denier of single yarn fineness, (5) 1000 to 2000 denier of total fineness, (6) shrinkage of 1 to 4%
또한 상기 연신사의 전체 섬도가 1500 데니어 이고, 필라멘트 수가 500개인 것이 바람직하다. It is also preferable that the total fineness of the stretched yarn is 1500 denier and the number of filaments is 500.
또한, 상기 연신사의 전체 섬도가 1500 데니어 이고, 필라멘트 수가 385개인 것이 바람직하다. It is also preferable that the total fineness of the stretched yarn is 1500 denier and the number of filaments is 385.
또한, 단계 (A)에서 냉각구역 직전에 이웃하여 분위기온도가 300 내지 400℃이며 길이가 200 내지 700mm인 가열구역을 설치하는 것이 바람직하다. Further, in step (A), it is preferable to install a heating zone adjacent to just before the cooling zone and having an ambient temperature of 300 to 400 ° C. and a length of 200 to 700 mm.
또한, 상기 (B) 단계에서 방사속도가 2,000 내지 3,500 m/분인 것이 바람직하다. In addition, the spinning speed in the step (B) is preferably 2,000 to 3,500 m / min.
본 발명은 상기 폴리에틸렌 나프탈레이트 섬유 2가닥을 상하연하고 레소르시놀-포르말린-라텍스(RFL)로 처리하여 얻어지는 딥코드를 제공한다.The present invention provides a deep cord obtained by treating two strands of polyethylene naphthalate fibers up and down and treating with resorcinol-formalin-latex (RFL).
또한 상기 딥코드의 강력이용률이 85%인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the strong utilization rate of the deep code is 85%.
또한 상기 딥코드의 접착력이 10kg 이상인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the adhesive strength of the deep cord is 10kg or more.
본 발명은 딥코드가 보강재로서 혼입된 고무제품을 제공한다.The present invention provides a rubber product in which a deep cord is incorporated as a reinforcing material.
본 발명에 사용되는 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 중합물은 최소한 85몰%의 에틸렌-2,6-나프탈레이트 단위를 함유하며, 바람직하게는 에틸렌-2,6-나프탈레이트 단위만으로 구성된다. The polyethylene-2,6-naphthalate polymer used in the present invention contains at least 85 mole% of ethylene-2,6-naphthalate units and preferably consists only of ethylene-2,6-naphthalate units.
선택적으로, 상기 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트는 에틸렌글리콜 및 2,6-나프탈렌 디카르복시산 혹은 이들의 유도체 이외의 하나 또는 그 이상의 에스테르-형성 성분으로부터 유도된 소량의 유니트를 공중합체 유니트로서 편입할 수 있다. 폴리에틸렌 나프탈레이트 유니트와 공중합가능한 다른 에스테르 형성 성분의 예로는 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올등과 같은 글리콜과, 테레프탈산, 이 소프탈산, 헥사하이드로테레프탈산, 스틸벤 디카르복시산, 비벤조산, 아디프산, 세바스산, 아젤라산과 같은 디카르복시산을 포함한다.Optionally, the polyethylene-2,6-naphthalate may incorporate as a copolymer unit a small amount of units derived from one or more ester-forming components other than ethylene glycol and 2,6-naphthalene dicarboxylic acid or derivatives thereof. Can be. Examples of other ester forming components copolymerizable with polyethylene naphthalate units include glycols such as 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and the like, terephthalic acid, isophthalic acid, hexahydroterephthalic acid, steel Dicarboxylic acids such as ben dicarboxylic acid, bibenzoic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid.
본 발명에 따른 폴리에틸렌 나프탈레이트 칩은, 바람직하게는 나프탈렌-2,6-디메틸카르복실레이트(NDC) 또는 나프탈렌-2,6-디메틸카르복실산(NDA)와 에틸렌글리콜 원료를 2.0 내지 2.3의 비율로 190℃에서 용융혼합하고, 이 용융혼합물을 에스테르 교환반응(220 내지 230℃에서 약 2 내지 3시간 동안) 및 축중합반응(280 내지 290℃에서 약 2 내지 3시간 동안)시켜 고유점도 0.42 내지 0.70 수준의 로우 칩(raw chip)을 만든 후, 240 내지 260℃의 온도 및 진공 하에서 0.80 내지 1.20의 고유점도 및 30 ppm 이하의 수분률을 갖도록 고상중합된다. Polyethylene naphthalate chip according to the present invention, preferably naphthalene-2,6-dimethylcarboxylate (NDC) or naphthalene-2,6-dimethylcarboxylic acid (NDA) and ethylene glycol raw material in a ratio of 2.0 to 2.3 Melt mixed at 190 ° C., and the melt mixture was subjected to transesterification (for about 2 to 3 hours at 220 to 230 ° C.) and condensation polymerization (for about 2 to 3 hours at 280 to 290 ° C.) to 0.42 to After making a raw chip of 0.70 level, it is solid-phase polymerized to have an intrinsic viscosity of 0.80 to 1.20 and a moisture content of 30 ppm or less under a temperature of 240 to 260 ° C and a vacuum.
본 발명은 선택적으로, 에스테르 교환반응시 에스테르 교환반응 촉매로서는 망간 화합물, 바람직하게는 망간 아세테이트를 최종 중합체 중의 망간 금속으로서의 잔존량이 30 내지 70 ppm이 되도록 하는 양으로 첨가할 수 있는데, 이 양이 30 ppm보다 적으면 에스테르 교환반응속도가 너무 느려지고, 70 ppm보다 많으면 필요 이상의 망간 금속이 이물질로 작용하여 고상중합 및 방사시 문제가 된다.The present invention may optionally add a manganese compound, preferably manganese acetate, in a transesterification reaction in an amount such that the remaining amount of manganese metal in the final polymer is in the range of 30 to 70 ppm, the amount being 30 If it is less than ppm, the transesterification reaction rate becomes too slow, and if it is more than 70 ppm, more manganese metals than necessary will act as foreign matters, causing problems during solid state polymerization and spinning.
본 발명은 선택적으로 축중합 반응시, 중합촉매로서는 안티몬 화합물, 바람직하게는 삼산화 안티몬을 최종 중합체 중의 안티몬 금속으로서의 잔존량이 180 내지 300 ppm이 되도록 하는 양으로 첨가할 수 있는데, 이 양이 180 ppm보다 적으면 중합반응속도가 느려져 중합효율이 저하되고, 300 ppm보다 많으면 필요 이상의 안티몬 금속이 이물질로 작용하여 방사연신 작업성을 떨어뜨린다. 또한, 이때 인계 내열안정제, 바람직하게는 트리메틸포스페이트를 최종 중합체 중의 인 원소로서의 잔존량이 35 내지 45 ppm이 되도록 하는 양으로 첨가할 수 있으며, 망간/인 함량비는 2.0 이하로 한다. 망간/인 함량비가 2.0보다 높으면 고상중합시 산화가 촉진되어 방사시 정상적인 물성을 수득할 수 없게 되므로 2.0 이하로 조절하는 것이 바람직하다.In the present invention, optionally, during the polycondensation reaction, as a polymerization catalyst, an antimony compound, preferably antimony trioxide, may be added in an amount such that the amount remaining as an antimony metal in the final polymer is from 180 to 300 ppm. When less, the polymerization reaction rate is lowered and the polymerization efficiency is lowered. When the amount is higher than 300 ppm, more than necessary antimony metal acts as a foreign material, which degrades radio-stretching workability. In this case, a phosphorus heat stabilizer, preferably trimethyl phosphate, may be added in an amount such that the remaining amount of phosphorus element in the final polymer is 35 to 45 ppm, and the manganese / phosphorus content ratio is 2.0 or less. When the manganese / phosphorus content ratio is higher than 2.0, the oxidation is promoted during the solid phase polymerization, so that normal physical properties cannot be obtained during spinning.
이와 같이 제조된 폴리에틸렌 나프탈레이트 칩을 본 발명의 방법에 따라 섬유화하며, 도 1은 이러한 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 제조공정을 개략적으로 도시한다.The polyethylene naphthalate chip thus produced is fiberized according to the method of the present invention, and FIG. 1 schematically shows a manufacturing process according to one embodiment of this invention.
단계 (A)에서, 폴리에틸렌 나프탈레이트 칩을 팩(1) 및 노즐(2)을 통해 바람직하게는 290 내지 328℃의 방사온도에서, 바람직하게는 200 내지 800의 방사 드래프트비(최초 권취롤러 위에서의 선속도/노즐에서의 선속도)로 저온 용융방사함으로써 열분해 및 가수분해에 의한 중합체의 점도의 저하를 방지할 수 있다. 방사 드래프트비가 200보다 작으면 필라멘트 단면 균일성이 나빠져 연신작업성이 현저히 떨어지고, 800을 초과하면 방사 중 필라멘트 파손이 발생하여 정상적인 원사를 생산하기 어렵게 된다. In step (A), the polyethylene naphthalate chip is passed through the
또한 본 발명에서는 팩내의 여과 체류시간을 3 내지 20초로 조정하는 것이 중요한 인자이다. 만일 팩내의 여과 체류시간이 3초 미만이면 이물질의 여과 효과가 불충분하며, 20초이상이면 과도한 팩압 증가로 인하여 분자량 감소가 심하다. In the present invention, it is also an important factor to adjust the filtration residence time in the pack to 3 to 20 seconds. If the filtration residence time in the pack is less than 3 seconds, the filtration effect of the foreign matter is insufficient, and if it is more than 20 seconds, the molecular weight decreases due to excessive pack pressure increase.
또한 본 발명에서는 압출기 스크루의 L/D(길이/직경)을 20 내지 50으로 하는 것이 바람직한데 이는 스쿠루의 L/D가 20미만이면 균일한 용융이 어렵고, 50을 초과하면 과도한 전단응력에 의한 분자량 저하가 심하여 물성이 떨어진다. In addition, in the present invention, it is preferable to set the L / D (length / diameter) of the extruder screw to 20 to 50, which is difficult to uniformly melt when the L / D of the screw is less than 20, and to exceed 50 due to excessive shear stress. Molecular weight fall is severe and physical property is inferior.
단계 (A)에서, 용융방출사(4)를 냉각구역(3)을 통과시켜 급냉고화시키는 바, 필요에 따라 노즐(2) 직하에서 냉각구역(3) 시작점까지의 거리, 즉 후드의 길이(L) 구간에 짧은 가열장치를 설치할 수 도 있다. In step (A), the
이 구역을 지연 냉각구역 또는 가열구역이라 칭하는데, 이 구역은 50 내지 250mm의 길이 및 250 내지 400℃의 온도(공기접촉 표면온도)를 갖는다.This zone is called delayed cooling zone or heating zone, which has a length of 50 to 250 mm and a temperature of 250 to 400 ° C. (air contact surface temperature).
냉각구역(3)에서는 냉각공기를 불어주는 방법에 따라 오픈 냉각(open quenching)법, 원형 밀폐 냉각(circular closed quenching)법 및 방사형 아웃플로우 냉각(radial outflow quenching)법 등을 적용할 수 있으나, 이것으로 제한되지는 않는다. 이어, 냉각구역(3)을 통과하면서 고화된 방출사(4)를 유제 부여장치(5)에 의해 0.5 내지 1.0%로 오일링할 수 있다.In the
단계(B)에서, 부분배향사(POY)가 4 내지 10 데니어의 단사 섬도를 가지고, 상온에서 0.5g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 5%미만 신장하는 힘 변형곡선을 갖고, 복굴절률이 0.02 내지 0.20가 되도록 하는 방사속도로 사를 권취하며, 바람직한 방사속도는 2,000 내지 3,500m/분이다. 이는 2,000m/분 보다 작으면 부분 배향사를 유도할 수 없으며, 3,500m/분를 초과하면 부분 배향사의 결정화도가 높아 연신성이 떨어져 고강력사를 제조하기가 어렵다. In step (B), the partial alignment yarn (POY) has a single yarn fineness of 4 to 10 denier, has a force strain curve that is less than 5% when subjected to an initial stress of 0.5 g / d at room temperature, and the birefringence is The yarns are wound at a spinning speed of 0.02 to 0.20, with a preferred spinning speed of 2,000 to 3,500 m / min. If it is less than 2,000 m / min, the partial orientation yarn cannot be induced, and if it exceeds 3,500 m / min, the crystallinity of the partial orientation yarn is high, the elongation is low, and it is difficult to manufacture high strength yarn.
본 발명에서는 부분배향사(POY)의 미세구조를 조절하는 인자로서는 부분배향사(POY)의 섬도, 힘-변형 곡선 및 복굴절률이 사용된다. In the present invention, the fineness of the partial alignment yarn POY, the force-strain curve, and the birefringence are used as factors for controlling the microstructure of the partial alignment yarn POY.
본 발명에서 핵심적인 기술사항으로서 부분배향사(POY)의 단사섬도를 4 내지 10 데니어로 종래보다 가늘게 조절하는 것이다. 종래 기술는 주로 부분배향사(POY) 의 단사섬도가 10 데니어를 초과하는데 이러한 경우에는 부분배향사(POY)가 섬도가 너무 굵어서 균일한 냉각이 어렵다. 즉 부분배향사(POY)의 표면과 내부의 냉각차이로 인하여 연신공정에서 사의 손상을 초레한다. 또한 부분배향사(POY)의 단사섬도를 4 데니어 이하로 하는 것은 부분배향사(POY)의 필라멘트의 수가 증가하여 방사성이 떨어진다.As a key technology in the present invention, the single yarn fineness of the partial alignment yarn (POY) is adjusted to be 4 to 10 deniers than the conventional one. In the prior art, the single yarn fineness of the partial alignment yarn (POY) exceeds 10 denier. In this case, the partial alignment yarn (POY) is so thick that the uniform cooling is difficult. In other words, due to the cooling difference between the surface and the inside of the partially oriented yarn (POY), damage to the yarn in the stretching process. In addition, when the single yarn fineness of the partial alignment yarns (POY) is 4 denier or less, the number of filaments of the partial alignment yarns (POY) increases, resulting in poor radioactivity.
본 발명에서는 부분배향사(POY)가 상온에서 0.5g/d의 초기 응력에 처해졌을 때 5%미만 신장하는 힘 변형곡선을 갖는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the partial alignment yarn (POY) is characterized by having a force deformation curve that is less than 5% when subjected to an initial stress of 0.5g / d at room temperature.
상기 힘 변형곡선을 갖는 부분배향사(POY)가 이후 연속적으로 진행되는 연신 공정에서 연신성을 극대화 할 수 있다. The partial orientation yarn (POY) having the force deformation curve can be maximized in the stretching process in a subsequent stretching process.
또한 본 발명에서는 부분배향사(POY)의 복굴절률이 상기 힘-변형곡선과 함께 미연신상의 미세구조를 조절하는 인자로 사용된다. In addition, in the present invention, the birefringence of the partial alignment yarn (POY) is used as a factor for controlling the microstructure of the undrawn phase together with the force-strain curve.
특히 본 발명에서는 앞서 설명한 바와 같이 부분배향사(POY) 섬도, 힘 변형곡선 및 복굴절률이 상기 기재된 범위을 모두 만족하여만 연신공정에서 우수한 연신성을 얻을 수 있었다. 이러한 이유는 부분배향사(POY)의 복굴절률이 0.02보다 작으면 연신단계에서 결정화속도가 너무 느려져 충분히 결정들 간의 타이 체인의 형성을 유도할 수 없으며, 복굴절률이 0.20를 초과하면 연신 중에 결정화가 너무 급속히 진행되어 오히려 연신성이 떨어져 고강력사를 제조하기가 어렵다. In particular, in the present invention, as described above, only the partial orientation yarn (POY) fineness, the force strain curve, and the birefringence satisfy all of the above-described ranges, thereby obtaining excellent stretchability in the stretching step. This is because if the birefringence of the partially oriented yarn (POY) is less than 0.02, the crystallization rate is too slow in the stretching step to sufficiently induce the formation of tie chains between the crystals. If the birefringence exceeds 0.20, the crystallization during stretching It progresses so rapidly that it is rather difficult to produce high strength yarns because of its elongation.
단계 (D)에서, 첫 번째 연신 롤러(6)를 통과한 사를 스핀드로(spin draw) 공법으로 일련의 연신 롤러(7, 8, 9 및 10)를 통과시키면서 총연신비 2.5배 이하, 바람직하기로는 1.5 내지 2.2배로 연신시킴으로써 최종 연신사(11)를 얻는다.
In step (D), the yarn having passed through the
또한 본 발명에서는 상기 POY사를 2단 또는 3단 연신하고, 각각의 연신온도를 POY사의 유리전이온도보다는 높고 230℃이하로 하는 것이 특징으로 하는데 이는 연신온도가 유리전이온도보다 낮으면 연신성이 떨어지고, 또한 230℃를 초과하면 연신중 결정화가 급속히 진행되어 2단 또는 3단 연신이 어렵기 때문이다. In the present invention, the POY yarn is drawn in two or three stages, and each drawing temperature is higher than POY's glass transition temperature and is 230 ° C. or lower, which indicates that the drawing temperature is lower than the glass transition temperature. It is because when it falls and exceeds 230 degreeC, crystallization advances rapidly during extending | stretching, and it is difficult to carry out two-stage or three-stage stretching.
본 발명의 방법에 따라 제조된 연신 폴리에틸렌 나프탈레이트 섬유는 (1) 0.6 내지 1.0의 고유점도, (2) 8.0g/d 이상의 강도, (3) 6% 이상의 신도, (4) 단사 섬도가 2 내지 4 데니어, (5) 전체 섬도가 1000 내지 2000 데니어, (6) 1 내지 4%의 수축률을 갖는다.Stretched polyethylene naphthalate fibers prepared according to the method of the present invention have (1) intrinsic viscosity of 0.6 to 1.0, (2) strength of 8.0 g / d or more, (3) elongation of 6% or more, and (4) single yarn fineness of 2 to 4 denier, (5) total fineness, 1000-2000 denier, (6) 1-4% shrinkage.
또한, 본 발명에 의하여 제조된 연신사는 통상적인 처리방법에 의해 처리 코드로 전환 될 수 있다. In addition, the drawn yarn produced according to the present invention can be converted into a treatment code by a conventional treatment method.
예를 들면, 1,500 데니어의 연신사 2가닥을 390tpm(twist/m)(일반적인 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 처리 코드 기준 꼬임 수)로 합연(plying & cabling)하여 코드사를 제조한 후 먼저 1차 디핑탱크(1st Dipping Tank)에서 접착액 RFL(Resorcynol- Formalin- Latex)]에 침지 시킨 후, 건조지역(Drying Zone)에서 130 ∼ 160℃로 1.0 ∼ 4.0%의 스트렛치(Stretch)하에서 150 ∼ 200초간 건조하고, 고온연신지역(Hot Stretching Zone)에서 235 ∼ 245℃의 온도로 2.0 ∼ 6.0%의 연신(Stretch)으로 45 ∼ 80초간 열고정(Heat Set)한 후, 2차 디핑탱크(2nd Dipping Tank)에서 다시 접착액(RFL)에 침지하여 140 ∼ 160℃의 온도로 90 ∼ 120초간 건조 후, 이어서 235 ∼ 245℃의 온도와 -4.0 ∼ 2.0%의 연신(Stretch)으로 45 ∼ 80초간 열고정(Heat Set)시켜 디핑 처리한 코드(dipped cord)를 제조한다. For example, two cords of 1,500 denier drawn yarns are plyed & cabling to 390 tpm (twist / m) (typical polyethylene-2,6-naphthalate treated cord twists) to prepare cord yarns. After immersion in adhesive liquid RFL (Resorcynol- Formalin- Latex) in a first dipping tank, and then in a drying zone at 130-160 ° C under a stretch of 1.0-4.0% under a stretch of 1.0-4.0%. Dry for 200 seconds, heat set for 45 to 80 seconds with a stretch of 2.0 to 6.0% at a temperature of 235 to 245 ° C in a hot stretching zone, and then use a second dipping tank (2nd Dipping tank was again immersed in the adhesive liquid (RFL) and dried for 90 to 120 seconds at a temperature of 140 to 160 ℃, then for 45 to 80 seconds with a temperature of 235 to 245 ℃ and -4.0 to 2.0% stretch Heat-set (Heat Set) to produce a dipped cord (dipped cord).
이와 같이 제조된 딥코드(1,500데니어 2가닥 상하연 합연 390tpm 기준)는 강력이용률이 80% 이상이고, 접착력이 10kg 이상이다.The deep cord thus prepared (based on 1,500 denier 2-strand top and bottom 390tpm) has a strong utilization of 80% or more and an adhesive strength of 10 kg or more.
이와 같이 본 발명에 의한 높은 모듈라스 및 저수축률의 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 멀티 필라멘트사로 제조한 처리 코드는 치수안정성 및 강도가 우수하여 타이어 및 공업용 벨트 등의 고무제품의 보강재로서 또는 기타 산업적 용도에 유용하게 사용될 수 있다.
As such, the treatment cord made of high modulus and low shrinkage polyethylene-2,6-naphthalate multifilament yarn according to the present invention has excellent dimensional stability and strength, and thus is used as a reinforcement material for rubber products such as tires and industrial belts or other industrial purposes. It can be usefully used for the purpose.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하지는 않으며, 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 사 및 처리 코드의 각종 물성 평가는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, but are not limited thereto. Various physical property evaluations of the yarns and treatment cords prepared in Examples and Comparative Examples of the present invention were performed by the following methods.
(1) 고유점도(I.V.)(1) Intrinsic viscosity (I.V.)
페놀과 1,1,2,3-테트라클로로에탄올을 6:4의 무게비로 혼합한 시약(90℃)에 시료 0.1g을 농도가 0.4g/100ml 되도록 90분간 용해시킨 후 우베로데(Ubbelohde) 점도계에 옮겨담아 30℃ 항온조에서 10분간 유지시키고, 점도계와 흡인장치(aspirator)를 이용하여 용액의 낙하 초수를 구했다. 용매의 낙하 초수도 동일한 방법으로 구한 다음, 하기 수학식에 의해 R.V.값 및 I.V.값을 계산하였다.After dissolving 0.1 g of the sample in a reagent (90 ° C.) mixed with phenol and 1,1,2,3-tetrachloroethanol at a weight ratio of 6: 4 for 90 minutes to give a concentration of 0.4g / 100ml, Ubbelohde Transfer to a viscometer was carried out for 30 minutes in a 30 degreeC thermostat, and the drop number of seconds of the solution was calculated | required using a viscometer and an aspirator. The number of falling seconds of the solvent was also determined in the same manner, and then the R.V.value and the I.V.value were calculated by the following equation.
상기 식에서, C는 용액 중의 시료의 농도(g/100ml)를 나타낸다.
Where C represents the concentration of the sample in solution (g / 100ml).
(2) 강신도(2) strength
인스트론(Instron) 5565(인스트론사제, 미국)를 이용하여, ASTM D 885의 규정에 따라 표준 상태(20℃, 65% 상대습도)하에서 250mm의 시료 길이, 300mm/분의 인장속도 및 20turns/m의 조건으로 강신도를 측정하였다.
Using Instron 5565 (manufactured by Instron, USA), 250 mm sample length, 300 mm / min tensile speed and 20 turns / s under standard conditions (20 ° C., 65% relative humidity) according to ASTM D 885 Elongation was measured under conditions of m.
(3) 수축률(3) shrinkage
시료를 20℃, 65% 상대습도의 표준 상태 하에서 24시간 이상 방치한 후 0.05g/d에 상당하는 중량을 달아 길이(L0)를 측정하고, 무장력 상태 하에서 드라이 오븐을 이용하여 150℃하에서 30분간 처리한 다음 꺼내어 4시간 이상 방치한 후 하중을 달아 길이(L)를 측정하여 하기 수학식에 의해 수축률을 계산하였다.
The sample was left at 20 ° C. and 65% relative humidity for at least 24 hours, and then weighed at 0.05 g / d to measure the length (L 0), and then dried at 150 ° C. for 30 minutes using a dry oven under no tension. After the treatment was taken out and left for 4 hours or more, the load was measured and the length (L) was measured to calculate the shrinkage ratio by the following equation.
(4) 중간신도(4) Intermediate Shinto
강신도 S-S 커브 상에서 원사는 하중 4.5g/d에서의 신도를, 처리 코드는 하중 2.25g/d에서의 신도를 측정하여 중간신도로 하였다.
On the elongation SS curve, the yarn was elongated at 4.5 g / d and the treated cord was elongated at 2.25 g / d, thereby making it an intermediate elongation.
(5) 복굴절률 (5) birefringence
베레크 보상기(Berek compensator)가 구비된 편광현미경을 사용하여 측정한다.
Measurement is made using a polarizing microscope equipped with a Berek compensator.
(6) 접착력 (6) adhesion
하이브리드 딥코드의 고무에 대한 초기 접착력을 측정하기 위하여 H-test를 실시하였다. H-test는 딥코드의 양단을 각각 9.5mm 고무 덩어리에 매설되도록 하고, 양단의 고무 덩어리간 간격을 9mm로 유지하여 양 쪽 고무를 잡아당김으로써 고무-코드간의 분리가 발생하는 최대하중을 측정하여 접착력을 평가하는 방법이다. 또한, 접착력 평가 전에 160℃, 25kg/cm2의 압력으로 20분간 가황함으로써 고무에 충분한 강도를 부여하여 측정한다. 시험에 사용된 고무 조성물은 천연고무 100부, 산화아연3부, 카본블랙 28.9부, 스테아린산 2부, 파인타르 7.0부, MBTS 1.25부, 황 3부, 디페닐 구아니딘 0.15부 및 페닐베타 나프틸아민 1.0부를 배합한 것이다.
H-test was performed to measure the initial adhesion to the rubber of the hybrid dip cord. H-test measures the maximum load that the rubber-cord separation occurs by pulling both rubbers while keeping both ends of the deep cord embedded in 9.5mm rubber lumps and keeping the distance between the rubber lumps at both ends 9mm. It is a method of evaluating adhesive force. In addition, sufficient strength is given to a rubber | gum by measuring at 20 degreeC and the pressure of 25 kg / cm <2> for 20 minutes, before adhesive force evaluation. The rubber composition used in the test was 100 parts of natural rubber, 3 parts of zinc oxide, 28.9 parts of carbon black, 2 parts of stearic acid, 7.0 parts of pintar, 1.25 parts of MBTS, 3 parts of sulfur, 0.15 parts of diphenyl guanidine and phenylbeta naphthylamine 1.0 part is mix | blended.
(7) 강력이용율(7) strong utilization rate
표준 상태(20℃, 65% 상대습도)하에서 인스트롱사의 저속 신장형 인장시험기를 이용하여 시료장 250mm, 인장속도 300m/min로 측정된 필라멘트 원사의 강력에 대하여, 필라멘트 원사 2가닥(A, B)으로 가연 후 함침하여 얻어진 딥코드 강력의 비율을 나타낸다. Two strands of filament yarn (A, B) for the strength of the filament yarn measured at 250 mm and the tensile speed of 300 m / min using an Instron low speed tensile tester under standard conditions (20 ° C, 65% relative humidity). ) Shows the percentage of deep cord strength obtained by impregnation after burning.
강력이용율 (%) = 딥코드 강력 / (A원사강력 + B원사강력) × 100 Strength utilization (%) = Deep code strength / (A yarn strength + B yarn strength) × 100
[실시예 1] Example 1
안티몬 금속을 220 ppm 포함하는 고유점도(I.V.) 0.903, 수분률 20 ppm의 고상중합 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 칩을 제조하였다. 제조된 칩을 압출기를 사용하여 314℃의 온도에서 900g/분의 토출량 및 410의 방사 드래프트비로 용융방사하였다. 이어, 방출사를 노즐 직하 길이 60mm의 가열구역(분위기온도 350℃) 및 길이 500mm의 냉각구역(20℃, 0.5m/초의 풍속을 갖는 냉각공기 취입)을 통과시켜 고화시킨 다음 방사 유제로 오일링하였다. 상기 부분배향사(POY)를 2650m/분의 방사속도로 권취하고, 제1단계 연신은 160℃에서 1.4배로, 제2단계 연신은 170℃에서 1.2배로, 제3단계 연신은 170℃에서 1.3배로 수행하고, 230℃에서 열고정하고 2% 이완시킨 다음 권취하여 1500d/500f의 최종 연신사(원사)를 제조하였다.A solid-state polymerized polyethylene-2,6-naphthalate chip having an intrinsic viscosity (I.V.) of 0.903 and a moisture content of 20 ppm containing 220 ppm of antimony metal was prepared. The produced chips were melt spun using an extruder at a discharge rate of 900 g / min and a spinning draft ratio of 410 at a temperature of 314 ° C. Subsequently, the discharged yarn is solidified through a 60 mm long heating zone (atmosphere temperature 350 ° C.) and a 500 mm long cooling zone (20 ° C., cooling air blowing with a wind speed of 0.5 m / sec), followed by oiling with a spinning emulsion. It was. The partial orientation yarn (POY) is wound at a spinning speed of 2650 m / min, the first stage stretching is 1.4 times at 160 ° C., the second stage stretching is 1.2 times at 170 ° C., and the third stage stretching is 1.3 times at 170 ° C. The final stretched yarn (yarn) of 1500 d / 500f was prepared by performing heat setting at 230 ° C., 2% relaxation, and winding.
제조된 원사 2가닥을 390 turns/m로 상하연하여 코드 사를 제조한 후, 이 코드 사를 딥핑 탱크에서 (PCP 수지+RFL)의 접착액에 침적한 다음 건조 지역에서 170℃로 1.0% 연신 하에 150초간 건조하고 고온 연신 지역에서 240℃로 150초간 열고정한 후, 다시 RFL에 침적한 다음 170℃로 100초간 건조하고 240℃로 -1% 연신하에 40초간 열고정시켜 처리 코드를 제조하였다.After two strands of yarn were rolled up and down at 390 turns / m to prepare cord yarns, the cord yarns were immersed in the adhesive solution of (PCP resin + RFL) in a dipping tank and then stretched 1.0% to 170 ° C in a dry area. After being dried for 150 seconds and heat-fixed at 240 ° C. for 150 seconds in a high temperature stretching area, it was again immersed in RFL, dried at 170 ° C. for 100 seconds, and heat-set at 240 ° C. under -1% stretching for 40 seconds to prepare a treatment cord.
이와 같이 제조된 연신사 및 처리 코드의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
The physical properties of the drawn yarn and the treated cord thus prepared are shown in Table 2 below.
[실시예 2 내지 5 및 비교예 1 내지 4][Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 4]
부분배향사(POY)의 단사섬도를 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변화시키면서 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 수행하여 연신사 및 처리 코드를 제조하였다.The stretch yarn and the treatment cord were prepared by performing experiments in the same manner as in Example 1 while changing the single yarn fineness of the partial alignment yarn (POY) as shown in Table 1 below.
이와 같이 제조된 연신사 및 처리 코드의 물성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.The physical properties of the drawn yarn and the treated cord thus prepared are shown in Table 2 below.
[표 1]TABLE 1
[표 2]TABLE 2
■ : 외관이 불량하여 처리 코드의 제조 의미 없음.
■: No appearance of the treatment code due to poor appearance.
본 발명은 부분배향사(POY)의 섬도 및 힘-변형곡선함으로서, 부분배향사(POY)의 배향 및 결정과 결정을 연결해주는 타이체인(tie chain)의 형성을 극대화시켜 물성이 우수한 고강력 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 섬유 및 이의 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명에 의하여 제조된 산업용사는 강력이용률과 접착력 우수한 처리코드(treated cord)를 제공하며, 방사속도가 고속이어서 생산성이 높아 경제적인 측면에서 유리하다.The present invention is a high strength polyethylene having excellent physical properties by maximizing the formation of tie chains connecting the crystals with the orientation and crystals of the partial alignment yarns (POY). Provided are -2,6-naphthalate fibers and a method for preparing the same. In addition, the industrial yarn manufactured according to the present invention provides a treated cord having a strong utilization rate and adhesive strength, and has a high spinning speed, which is advantageous in terms of productivity due to high productivity.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims. .
Claims (9)
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-
2003
- 2003-11-27 KR KR1020030084833A patent/KR100595992B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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KR20000041244A (en) * | 1998-12-22 | 2000-07-15 | 구광시 | Polyester fiber having high strength and high elasticity and process for producing thereof |
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