KR100621142B1

KR100621142B1 - 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사의 제조방법

Info

Publication number: KR100621142B1
Application number: KR1020030032988A
Authority: KR
Inventors: 김윤조; 이수진
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2006-09-13
Also published as: KR20040100577A

Abstract

본 발명은 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사의 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 제조된 폴리에스테르 원사의 평활성이 균일하면서도 우수하며, 생산성이 우수하며, 후가공(코팅 등)을 용이하게 하고, 제품의 두께를 줄여주어 경량화를 가능하게 하며, 제품의 품위를 향상시킬 수 있는 폴리에스테르 원사의 제조방법으로서, 직접방사연신공정 또는 횡연신공정(Warp Drawer 방식)을 이용한 폴리에스테르 원사를 제조하는 방법에 있어서, 폴리에스터 고상중합 칩을 용융한 액상 폴리머를 구금의 편평비가 1.2 내지 15인 구금을 통해 토출시키며, Hood-Heater(H/H)의 온도가 250 내지 350 ℃, 길이 120 내지 400 ㎜, 그 직후 단열판길이 70 내지 400 mm 조건으로 하여 H/H와 단열판 구간에서의 체류시간이 0.01 내지 0.10 sec이 되도록 퀀칭(Quenching)을 수행하고, 퀀징된 미연신사를 방사속도 500 내지 1000 m/min으로 방사하여 연신배율 4.5 내지 7.0 배, 이완율 0.5 내지 12 %, 열처리온도를 200 내지 245 ℃로 하여 처리하는 것을 특징으로 하는 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사의 제조방법에 관한 것이다.

폴리에스테르, 타이어코드, 디프코오드, 평면단면, 구금

Description

평활성이 우수한 폴리에스테르 원사의 제조방법{METHOD FOR PREPARING OF POLYESTER YARN HAVING HIGH SMOOTHNESS}

도 1은 구금의 상부모식도이고,

도 2는 구금의 카필러리(Capillary) 모식도이다.

본 발명은 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조된 폴리에스테르 원사의 평활성이 균일하면서도 우수하며, 생산성이 우수하며, 후가공(코팅 등)을 용이하게 하고, 제품의 두께를 줄여주어 경량화를 가능하게 하며, 제품의 품위를 향상시킬 수 있는 폴리에스테르 원사의 제조방법으로서, 직접방사연신공정 또는 횡연신공정(Warp Drawer 방식)을 이용한 폴리에스테르 원사를 제조하는 방법에 있어서, 폴리에스터 고상중합 칩을 용융한 액상 폴리머를 구금의 편평비가 1.2 내지 15인 구금을 통해 토출시키며, Hood-Heater(H/H)의 온도가 250 내지 350 ℃, 길이 120 내지 400 ㎜, 그 직후 단열판길이 70 내지 400 ㎜ 조건으로 하여 H/H와 단열판 구간에서의 체류시간이 0.01 내지 0.10 sec이 되도록 퀀칭(Quenching)을 수행하고, 퀀징된 미연신사를 방사속도 500 내지 1000 m/min으로 방사하여 연신배율 4.5 내지 7.0배, 이완율 0.5 내지 12 %, 열처리온도를 200 내지 245 ℃로 하여 처리하는 것을 특징으로 하는 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사의 제조방법에 관한 것이다.

기존의 산업용 폴리에스테르 원사를 제조하는 방법에는 직접방사연신공정(DSD: Direct Spinning Drawing) 또는 횡연신공정(W/D: Warp Drawer, 이는 미연신사를 횡연신시킴)방식 등 크게 2 가지로 분류할 수 있다.

DSD 방식은 방사와 연신이 연결되어 있는 직접방사연신의 공정으로써 방사부의 구금직하에서 방사된 미연신사를 롤러에서 연신 및 Relax 공정을 거텨 원사를 제조하는 방법으로 방사, 연신 및 Relax 공정이 하나의 프로세서로 연결되어 있다.

W/D 방식은 미연신사제조와 연신사제조공정이 분리되어 있으며, 미연신사를 제조 후, 횡연신기에서 연신 및 이완공정을 거쳐 원사를 제조하는 방식이다.

종래의 DSD 및 W/D방식은 원형형태의 구금 홀에서 방사된 원형단면의 원사에 권취(Winding)직전(혹은 연신공정단계)에 Interlacer의 공기 압력을 조정하여(통상, 낮추어 줌) 원사의 집속성을 떨어뜨려 평활성을 부여하는 방식을 사용하고 있으나, Winder에 권취시, 집속성저하로 인한 모우발생 또는 핀사발생 등으로 인해 권취 폼불량 및 조업성, 품위저하를 유발시키며, 또한 원사의 평활도가 상당히 불균일하다.

상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 제조된 폴리에스테르 원사의 평활성이 균일하면서도 우수하며, 생산성이 우수하며, 후가공(코 팅 등)을 용이하게 하고, 제품의 두께를 줄여주어 경량화를 가능하게 하며, 제품의 품위를 향상시킬 수 있는 폴리에스테르 원사의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의하여 제조되어 평활성이 균일하면서도 우수하며, 제품의 품위가 우수한 폴리에스테르 원사를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 폴리에스테르 원사를 이용하여 제품의 품위가 향상되고, 두께가 얇으며, 경량화된 산업용 직물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 직접방사연신공정 또는 횡연신공정(Warp Drawer 방식)을 이용한 폴리에스테르 원사를 제조하는 방법에 있어서,

폴리에스터 고상중합 칩을 용융한 액상 폴리머를 구금의 편평비가 1.2 내지 15인 구금을 통해 토출시키며, Hood-Heater(H/H)의 온도가 250 내지 350 ℃, 길이 120 내지 400 ㎜, 그 직후 단열판길이 70 내지 400 ㎜ 조건으로 하여 H/H와 단열판 구간에서의 체류시간이 0.01 내지 0.10 sec이 되도록 퀀칭(Quenching)을 수행하고, 퀀칭된 미연신사를 방사속도 500 내지 1000 m/min으로 방사하여 연신배율 4.5 내지 7.0 배, 이완율 0.5 내지 12 %, 열처리온도를 200 내지 245 ℃로 하여 처리하는 것을 특징으로 하는 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 방법에 의하여 제조된 폴리에스테르 원사로서, 연신사의 복굴절율(△n)이 적어도 0.2050 이며, 결정화도(Xc)가 적어도 45 %이며, 편평도 가 1.2 내지 5.5인 특성을 갖는 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사를 제공한다.

또한 본 발명은 폴리에스테르 원사를 이용한 산업용 직물을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 종래의 산업용 폴리에스테르 원사(Yarn) 제조방법과 비교하여 볼 때, 구금의 카필러리(Capillary) 구조를 변경시켜 원사의 단면 형태를 원형이 아닌 평평하게 형성시켜줌으로써 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사를 제조한다.

본 발명의 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사의 제조방법은 폴리에스테르 고상중합 칩을 용융하여 액상 폴리머(melt polymer)화 한 후 도 1 및 도 2 형태의 구금을 통해 액상 폴리머를 토출시킨다. 이 때 상기 폴리에스테르 고상중합 칩은 고유점도가 적어도 0.8 dl/g이고, 285 내지 295 ℃ 의 방사온도에서 용융하는 것이 바람직하다.

도 1은 사용된 구금의 평면도로써 그 형태는 환형배열이며, 도 2는 사용된 구금의 측면도로써 구금의 카필러리를 묘사해 놓은 것이다. 도 2에 나타난 바와 같이 액상 폴리머를 최종적으로 토출시키는 카필러리의 구조를 실트(silt) 형태로 변경시켜 토출된 폴리머들의 단면형태가 원형이 아닌 평평한 형태를 가지도록 한다. 도 2의 실트형태에 있어서 실트의 횡장(L)과 실트의 종장(D)간의 비를 변경시킴으로써 Flat-Yarn의 편평도를 조정할 수 있는데, 여기서 "Silt횡장(L)/Silt종장(D)"의 비를 구금의 편평비라 하며, 이 값을 1.2 내지 15가 되도록 한다. 상기에서 "Silt횡장(L)/Silt종장(D)"의 비인 구금의 편평비가 1.2 미만의 경우에는 최종 원사의 편평도가 낮아 요구되는 평면단면의 특성을 발현하기 어려우며, 편평비가 15를 초과하는 경우에는 연신성 저하로 인하여 고강력의 특성을 발현하기 어렵다.

또한 토출된 폴리머의 연신성(drawability)를 향상시키기 위해 폴리머를 Hood-Heater(H/H) 및 단열판의 조합으로 구성된 지연냉각구간을 거치게 하여 퀀칭(Quenching)을 행하는 바, 상기 Hood-Heater(H/H)의 온도를 250 내지 350 ℃로 하며, 그 길이는 120 내지 400 ㎜로 하며, 그 직후의 단열판의 길이를 70 내지 400 ㎜로 하며, H/H와 단열판 구간에서의 체류시간이 0.01 내지 0.10 sec이 되도록 퀀칭(Quenching)을 수행한다. 상기에서 Hood-Heater의 온도가 250 ℃ 미만이거나 또는 길이가 120 mm 미만인 경우에는 연신성이 떨어져 제사가 곤란하며, 온도가 350 ℃를 초과하거나 또는 길이가 400 ㎜를 초과하는 경우에는 폴리머의 분해유발로 인한 강력저하 및 액상 폴리머의 탄성저하로 인한 평면형태의 안정성이 떨어진다.

또한 단열판의 경우 길이가 70 ㎜ 미만의 경우에는 퀀칭의 효과를 발현하기 어려우며, 길이가 400 ㎜를 초과하는 경우에는 고화점의 지나친 하락으로 인하여 방사장력의 급격한 감소로 권취가 어렵다.

또한 H/H와 단열판 구간에서의 체류시간이 0.01 sec 미만인 경우에는 퀀칭의 효과를 발현하기 어려우며, 체류시간이 0.1 sec를 초과하는 경우에는 구금에서 토출된 미연신사의 장력저하로 인해 사란 및 와류현상의 발생으로 모우발생 및 절사 등으로 인해 조업이 곤란하며, 액상 폴리머의 과도한 탄성저하로 인해 원사의 평면단면을 얻기가 어렵다.

이후 퀀칭된 미연신사를 방사속도를 500 내지 1000 m/min로 하고, 연신비를 4.5 내지 7.0으로 하며, 이완율 0.5 내지 12 %, 열처리온도를 200 내지 245 ℃로 하여 원사를 제조한다. 상기에서 방사속도가 500 m/min 미만의 경우에는 사란발생으로 품위가 떠어지며, 1000 m/min을 초과하는 경우에는 모우발생등으로 인한 조업성이 떨어져 적용이 곤란하다. 또한 상기 연신배율이 4.5 배 미만의 경우에는 요구되는 고강력의 특성을 발현하기 어려우며, 7.0 배를 초과하는 경우에는 모우발생 등으로 인하여 원사의 품위가 떨어진다.

또한 상기 이완율이 0.5 % 미만의 경우에는 과도한 장력으로 인해 원사의 평면단면의 형태가 변형되어지며, 12 %를 초과하는 경우에는 Goder Roller(G/R) 상에서 과도한 사란발생으로 인해 조업이 어렵다. 또한 상기 열처리온도가 200 ℃ 미만의 경우에는 수축율의 상승으로 인해 형태안정성이 저하되며, 245 ℃를 초과하는 경우에는 절사 및 Roller(G/R) 상에 타르(Tar)의 발생이 빈번하여 조업성이 떨어진다.

바람직하게는 본 발명의 폴리에스테르 원사 제조시 총섬도가 420 내지 2000 de'의 범위에서 연신사를 제조하여 모노필라멘트의 섬도를 12.5 de' 이하로 하면 더욱 좋다.

또한 본 발명은 상기 제조방법에 의하여 제조된 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사를 제공하는 바, 상기 폴리에스테르 원사는 균일하게 평면단면을 갖으며, 열적형태안정성이 우수하며, 미연신사의 복굴절율(△n)이 0.0010 내지 0.0065, 연신사의 복굴절율(△n)이 적어도 0.2050이며, 결정화도(Xc)가 적어도 45 %이며, 편평도가 1.2 내지 5.5인 특성을 갖는다.

또한 본 발명은 상기 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사를 이용한 산업용 직물을 제공하는 바, 상기 산업용 직물은 평활성이 우수하여 제품의 품위가 향상되고, 두께가 얇으며, 경량화될 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1~8

직접방사 연신공정을 이용하여 폴리에스테를 괴상칩을 290 ℃의 온도에서 방사하여 표 1의 조건으로 원사를 제조하였다.

비교예 1

상기 실시예 1 내지 8, 및 비교예 1에서 제조한 원사의 특성을 하기의 방법으로 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

[측정조건]

1. 복굴절율(△n) 측정 : 편광현미경 사용

2. 결정화도 측정(Xc) : 밀도구배법 사용

3. 강도 및 절신 : 만능재료 시험기(Insteon)을 사용하여 측정된 강력을 섬도로 나누어 준 값.

- 강도(g/d) = 강력(g)/원사섬도

- 단사섬도(De') = 전체 원사섬도/ 필라멘트 수

- 절신(%) = {(절단시까지 늘어난 길이(mm))/ (측정시료의 길이(mm)) * 100}

4. 수축율 측정

구분				실시예								비교예1
구분				1	2	3	4	5	6	7	8	비교예1
구금		형태		slit	slit	slit	slit	slit	slit	slit	slit	환형
구금		편평비(L/D)		1.2/ 1.0	1.2/ 0.3	1.8/ 0.2	1.1/ 0.2	1.5/ 0.2	1.5/ 0.4	1.2/ 0.1	1.5/ 0.1	-
Delayed quenching part	Hood-Heater		온도(℃)	300	280	250	300	300	280	350	350	300
	Hood-Heater		길이(㎜)	400	300	300	250	200	150	300	120	120
	단열판길이(㎜)			400	200	300	200	100	100	150	100	60
	체류시간(sec)			0.087	0.043	0.055	0.039	0.021	0.020	0.032	0.014	0.018
연신부 조건	방사속도(m/min)			550	700	650	700	850	750	850	950	600
	연신배율(배)			6.5	5.8	6.0	5.5	5.2	5.5	5.5	4.8	5.7
	이완율(%)			11.5	9.5	10.0	6.5	1.5	1.0	1.0	1.0	1.0
	열처리온도(℃)			245	240	242	235	220	210	210	218	200

구분		실시예								비교예1
구분		1	2	3	4	5	6	7	8	비교예1
미연신사 복굴절율(△n)		0.0028	0.0041	0.0038	0.0048	0.0056	0.0063	0.0051	0.0065	0.0069
연신사	복굴절율(△n)	0.2150	0.2178	0.2168	0.2195	0.2218	0.2232	0.2205	0.2257	0.2103
	결정화도(Xc)	48.5	47.2	47.8	46.6	46.2	45.8	45.1	45.5	44.8
	강도(g/d)	8.83	8.72	8.65	9.00	8.63	9.10	9.32	9.40	8.80
	절신(%)	26.5	24.5	25.7	17.8	15.1	15.6	13.7	12.1	15.5
	건수(%)	3.0	3.8	3.5	6.6	13.5	13.0	14.5	13.7	15.0
	단사섬도(De')	5.20	5.20	6.18	4.76	5.2	6.77	5.2	12.5	5.2
	편평도	1.10	2.10	3.40	2.80	3.20	1.95	4.20	5.25	-
직물	밀도(ends/inch)	17/17	12/12	11/11	10/10	10/10	15/15	9/9	12/12	18/18
직물	Thickness(%, 상대치)	98	86	81	88	85	95	72	65	100

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 평면단면을 갖는 폴리에스테르 원사 및 디프코오드의 제조방법은 연사 및 제직 후 원사의 필라멘트간의 공극을 최소화시켜 줌으로써 디핑공정시, 접착조성물의 원사내부로의 침투 및 확산을 조절하여 디프코오드의 경직성을 낮출 수 있으며, 이로 인해 디프코오드 강력이용율을 높여줄 수 있으며, 또한 접착조성물의 함량을 낮추어 생산원가를 절감시킬 수 있으며, 또한 상기 방법에 의하여 제조된 평면단면을 갖는 폴리에스테르 원사 및 디프코오드는 강력이용율과 접착력이 우수하다.

Claims

직접방사연신공정 또는 횡연신공정(Warp Drawer 방식)을 이용한 폴리에스테르 원사를 제조하는 방법에 있어서,

폴리에스터 고상중합 칩을 용융한 액상 폴리머를 구금의 편평비가 1.2 내지 15인 구금을 통해 토출시키며, Hood-Heater(H/H)의 온도가 250 내지 350 ℃, 길이 120 내지 400 ㎜, 그 직후 단열판길이 70 내지 400 ㎜ 조건으로 하여 H/H와 단열판 구간에서의 체류시간이 0.01 내지 0.10 sec이 되도록 퀀칭(Quenching)을 수행하고, 퀀징된 미연신사를 방사속도 500 내지 1000 m/min으로 방사하여 연신배율 4.5 내지 7.0 배, 이완율 0.5 내지 12 %, 열처리온도를 200 내지 245 ℃로 하여 처리하는 것을 특징으로 하는 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사의 제조방법.
제 1항의 방법에 의하여 제조된 폴리에스테르 원사로서, 연신사의 복굴절율(△n)이 적어도 0.2050이며, 결정화도(Xc)가 적어도 45 %이며, 편평도가 1.2 내지 5.5인 특성을 갖는 평활성이 우수한 폴리에스테르 원사.
제 2항의 폴리에스테르 원사를 이용한 산업용 직물.