KR100653124B1 - 폴리에틸렌테레프탈레이트 부분연신사 및 가연사와 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연신사(SDY)의 생산설비를 그대로 활용하여 고뎃롤러부의 사유동을 안정화시킴으로써 종래의 부분연신사공법에서 생산된 부분연신사 수준 이상의 균제도와 작업성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 부분연신사(POY) 및 그의 가연사(DTY)와 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 제조방법은 폴리에스터 폴리머를 이용하여, 방사구금을 통해 토출된 폴리머를 급냉 후, 1차 롤러, 2차 롤러, 3차롤러 및 4차롤러의 4개 롤러를 지나 권취되어 생산되는 폴리에스터 부분연신사의 생산방법에 있어서, 상기 상온의 3차롤러와 4차롤러를 상기 1차롤러와 2차롤러 대비 1.005내지 1.150의 증가된 속도로 통과하게 되며, 상기 1차롤러와 2차롤러는 롤러박스안에 배치되며 상기 롤러박스 안에는 사유동 방지판이 설치되고, 상기 사유동 방지판은 상기 각 롤러와 롤러사이, 그리고 롤러와 롤러박스 사이에 설치되어 짐을 특징으로 한다. 상기와 같이 구성되는 본 발명의 폴리에스터 부분연신사의 제조방법은 통상 연신사의 제조에 사용되는 설비 내에서 별도의 개조없이 부분연신사를 안정적으로 생산하는 것이 가능한 방법을 제공하며, 본 발명에 따른 사유동의 안정화로 3000m/분 내지 4500m/m의 고속에서 부분연신사의 생산을 가능하게 한다.

폴리에스터, 부분연신사, 사유동방지, 균제도

Description

폴리에틸렌테레프탈레이트 부분연신사 및 가연사와 그 제조방법{Polyethylene terephthalate partially oriented and draw textured yarn and manufacturing method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스터 부분연신사를 생산하기 위한 방사 공정의 개략도이고,

도 2는 본 발명의 고뎃롤러부의 확대도로, 도 2a는 1차 및 2차 고뎃롤러 박스부의 측단면 확대도이고, 도 2b는 고뎃롤러를 통한 사의 진행을 개략적으로 나타낸 고뎃롤러 부의 개략적 확대도이고,

도 3은 종래의 폴리에스터 부분연신사를 생산하기 위한 방사 공정의 개략도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호설명

1 --- 냉각공기 2 --- 방사구금

3 --- 유제부여높이 4 --- 유제부여위치

5 --- 1차고뎃롤러(R1) 6 --- 2차고뎃롤러(R2)

7 --- 3차고뎃롤러(R3) 8 --- 4차고뎃롤러(R4)

9 --- 부분연신사 10 --- 권취기계

11 --- 롤러박스 12 --- 사유동방지판

13 --- 사의 진행방향

본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, "폴리에스터"로 칭함) 부분연신사(POY) 및 그의 가연사(DTY)와 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 연신사(SDY)의 생산설비를 그대로 활용하여 고뎃롤러부의 사유동을 안정화시킴으로써 종래의 부분연신사공법에서 생산된 부분연신사 수준 이상의 균제도와 작업성이 우수한 부분연신사를 제조하고, 이를 가연작업 역시 종래의 부분연신사를 이용한 가연사수준 이상의 가연 작업성과 물성이 우수한 가연사의 제조방법 및 이들 방법에 의해 제조되는 특정의 특성을 갖는 폴리에스터 부분연신사 및 그의 가연사에 관한 것이다.

종래의 폴리에스터 부분연신사 제조공법에 의하면 고뎃롤러를 사용하지 않거나, 비록 사용하더라도 고뎃롤러에 사도를 살짝 걸치는 방식(즉, 롤러가 0.5회 회전하는 동안에만 사가 롤러에 접촉됨)으로 제조되고, 롤러에 별도의 가열장치가 필요없이 2개의 롤러만을 이용하여 별도의 연신없이 2500m/분 내지 4000m/분 사이의 속도로 통과하여, 연신사 대비는 신도가 높고 열수축이 높아 형태안정성이 없는 전 형적인 폴리에스터 부분연신사가 만들어지며, 이렇게 만들어진 폴리에스터 부분연신사는 물성의 경시변화가 심하므로 생산된 후 가능하면 빠른 시간내에 연신공정 등의 후가공을 통한 안정된 물성을 가진 원사로의 가공이 필요하다.

그리고, 이러한 경시적인 물성 변화를 방지하기 위해 연신사의 제조공법이 등장하게 되는데 주로 가열장치가 내장된 고뎃롤러를 2개 이상 사용하여 연신이 일어나고 고뎃롤러를 통과할 때 결정화도 강제로 증가시킴으로써 상기 부분연신사의 문제점을 해결하기에 이르렀다.

그런데, 상기와 같이 부분연신사의 문제점을 해결하기 위한 연신사의 제조공법에서는 종래의 부분연신사 제조설비를 개조하여 별도의 고비용의 투자가 이루어진 연신사의 설비에서 연신사를 제조하였는데, 한편으로는 상기 설비에서 부분연신사의 제조가 또한 필요하게 되었고, 이를 위해 상기 개조된 설비를 다시 제거해서 부분연신사를 생산하여야하는데, 이것은 경제적으로 큰 손실을 초래한다는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 현황을 고려하여 연신사의 설비 내에서 유연하게 연신사와 부분연신사를 생산하는 방안이 필요하게 되었다.

이에 본 발명자 등은 상기한 종래의 문제점을 인식하여, 연신사의 생산 설비를 그대로 이용하는 부분연신사의 제조방법을 제공하기 위해 예의 연구하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 연신사의 생산설비인 고뎃롤러를 그대로 활용하여 경제적 손실 없이 폴리에스터 부분연신사 및 가연사를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같이 종래의 연신사의 생산설비인 고뎃롤러를 그대로 활용하여 제조되는 폴리에스터 부분연신사 및 가연사를 제공하기 위한 것이다.

상기한 본 발명은 종래의 연신사의 생산설비인 고뎃롤러를 그대로 활용하였고, 부분연신사를 생산하는데 가장 큰 문제인 심한 사유동을 안정화시킬 수 있는 방법을 제공함으로써 연신사와 부분 연신사(배향사)를 동시에 생산을 할 수 있는 방법을 제공함으로 달성되었다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리에스터 부분연신사 및 가연사의 제조방법은;

폴리에스터 폴리머의 고유점도가 0.640 ~ 0.670인 폴리에스터 폴리머를 이용하여, 방사구금을 통해 토출된 폴리머를 급냉 후, 1차 롤러, 2차 롤러, 3차롤러 및 4차롤러의 4개 롤러를 지나 2,500m/분 내지 4,000m/분의 권취속도로 권취되어 생산되는 폴리에스터 부분연신사 및 가연사의 생산방법에 있어서,

상기 상온의 3차롤러와 4차롤러를 상기 1차롤러와 2차롤러 대비 1.005내지 1.150의 증가된 속도로 통과하게 되며, 상기 1차롤러와 2차롤러는 롤러박스안에 배치되며 상기 롤러박스 안에는 사유동 방지판이 설치되고, 상기 사유동 방지판은 상기 각 롤러와 롤러사이, 그리고 롤러와 롤러박스 사이에 설치되어 짐을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 따른 사유동 방지판은 각각 1차고뎃롤러와 2차고뎃로러 사이와, 롤러와 롤러박스 사이인 1차고뎃롤러와 2차고뎃롤러의 양측에 배치되며, 1차고뎃롤러와 2차고뎃로러 사이에 배치되는 사유동 방지판은 단면이 X자 형태로 되도록 두 개의 플레이트(plate)를 교차한 형태이고, 각 고뎃롤러의 양측에 배치되고 사유동 방지판은 평평한 사각 플레이트의 형태로 되며, 그 재질은 특별히 한정되지 않으나, 일반적으로 내열성을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 부분연신사는 4개의 롤러를 지나 2500m/분 내지 4500m/분의 권취속도로 권취되어 짐을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 부분연신사의 제조시 4개의 롤러의 속도비와 회전(TURN)수가 아래와 같은 조건을 만족함을 특징으로 한다;

1) 1차롤러(R1)속도와 2차롤러(R2)속도는 같고, 3차롤러(R3)와 4차롤러(R4)속도가 같으며,

2) 1.011≤(R3속도/R1속도)≤1.130 (여기서, R3속도/R1속도은 R3속도를 R1속도로 나눈 값임),

3) 3.5회≤R1과 R2의회전수, R3와 R4의 회전수≤9.5회.

본 발명의 상기 다른 목적을 달성하기 위한 폴리에스터 부분연신사 및 그의 폴리에스터 가연사는 상기 본 발명에 따른 폴리에스터 부분연신사 및 가연사의 제조방법으로 생산된 단사섬도가 0.3데니어 내지 10.0데니어이고 가닥수가 12가닥 내지 500가닥이며, 원사단면이 원형 또는 이형으로 그 이형도가 1.0 내지 10.0임을 특징으로 한다.

본 발명을 보다 상세히 설명하면, 폴리에스터 부분연신사를 생산할 경우 통상 도 1과 같이 히터가 들어가는 고뎃롤러가 2개 이상인 연신사의 설비에서는 롤러상의 회전(Turn수)이 발생하게 되고 이러한 회전 때문에 롤러상의 사유동이 심해져서 사간의 마찰로 인한 사절다발로 부분연신사를 생산할 수 없게 된다. 통상 부분 배향사의 제조시 롤러가 같은 속도로 회전하기 때문에(예를 들면, 1차~2차 롤러의 속도와 3차~4차 롤러의 속도가 같을 경우) 1차롤러와 3차롤러 사이의 장력이 없어지게 되고 이로 인한 롤러상의 사유동이 굉장히 심해지게 된다. 원래 연신사의 설비에서는 연신시 안정적인 연신 및 안정적인 결정화를 시키기 위해 롤러에서의 회전(Turn수)을 부여하게 되고 회전이 많으면 많을수록 연신 및 결정화의 안정도는 높아진다. 그러나 이러한 고뎃롤러 상의 회전은 부분 배향사를 생산하는 데에는 오히려 단점으로 작용하게 된다. 결국 연신사의 설비에서 이러한 롤러상의 회전에 의해 발생된 사유동의 안정화가 연신사 생산설비로 부분연신사의 생산시에는 제일 중요한 핵심이 되는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 폴리에스터 부분연신사의 제조방법에서는 상기와 같 이 사유동을 안정화시키기 위해서 도 2a에서처럼 고뎃롤러의 박스 안에 사유동 방지판을 1차 고뎃롤러와 2차 고뎃롤러의 사이, 그리고 고뎃롤러 박스면에 설치하며, 이러한 사유동 방지판으로 인해 롤러상의 사유동은 안정화된다. 또한, 본 발명에 따른 상기 사유동 방지판은 고뎃롤러의 고속회전시 공기저항의 마찰과 교란으로 인한 사유동을 최소화하여 사간의 마찰을 줄여주고 이로 인한 작업성 저하를 방지하게 된다. 그리고 이 때 1차롤러와 2차롤러의 속도는 3차롤러와 4차롤러의 속도대비 30m/분 내지 500m/분 정도 낮게 운전되어야 하고, 보다 바람직하게는 50m/분 내지 300m/분 늦게 운전된다. 그 그 속도차이가 50m/분 이하일 경우에는 사유동이 증가하게 되고, 300m/분 이상일 경우에는 부분연신사의 물성이 나빠지게 되어 바람직하지 않다. 또한 냉연신이 일어나게 되어 신도는 떨어지고 균제도가 나빠져서 가연시의 안정적인 작업성과 물성을 확보할 수 없게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 폴리에스터 부분연신사의 제조방법은 통상 연신사의 제조에 사용되는 고뎃롤러를 제거하지 않고 상기 롤러 상의 사유동 안정을 위한 사유동 방지판을 설치하여 연신사 설비 내에서 별도의 개조없이 부분연신사를 안정적으로 생산하는 것이 가능해지고, 이러한 사유동의 안정은 결국 3000m/분내지 4500m/m의 고속에서 부분연신사의 생산을 가능하게 한다. 또한, 상기 방법을 통해 방사공의 단면이 원형뿐만 아니라 이형도가 1이상인 이형단면사의 부분연신사도 생산이 가능해진다.

이하, 본 발명에 따른 폴리에스터 부분연신사의 제조방법에 대해 첨부 도면을 참고로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스터 부분연신사를 생산하기 위한 방사 공정의 개략도이고, 도 2a는 1차 및 2차 고뎃롤러 박스부의 측단면 확대도이고, 도 2b는 고뎃롤러를 통한 사의 진행을 개략적으로 나타내는 고뎃롤러 부의 개략적 확대도이고, 도 3은 종래의 폴리에스터 부분연신사를 생산하기 위한 방사 공정의 개략도이다.

폴리에스터 폴리머의 고유점도가 0.640 ~ 0.670사이인 폴리에스터 폴리머를 이용하여, 도 1의 방사구금(2) 내 방사공의 개수가 12개 내지 300개 범위인 방사구금(2)을 통해, 방사공의 분당 토출량이 0.20g/min.hole 내지 25g/min.hole범위로 방사되어 진다. 방사분위기 온도는 275℃ 내지 350℃범위가 적당하다. 상기의 방사구금(2)을 통해 토출된 폴리머는 냉각공기(1)에 의해 급냉된다. 이 때의 냉각공기(1)의 온도는 18℃ 내지 25℃가 적당하며, 냉각공기(1)의 풍속은 9m/분 내지 45m/분의 범위가 적당하다. 더욱 바람직하게는 12m/분 내지 30m/분이다. 급냉된 폴리머는 구금직하 750㎜ 내지 3000㎜의 범위에서 유제를 급유하는 것이 바람직한데 이는 방사장력을 조절하여 작업성을 향상시키기 위한 것이다. 냉각 및 유제가 부여된 급냉의 폴리머는 상온의 1차고뎃롤러(5)와 2차고뎃롤러(6)를 통과하며, 이어서 상온의 3차고뎃롤러(7)와 4차고뎃롤러(8)를 1차고뎃롤러와 2차고뎃롤러에 대비하여 증가된 속도로 통과하게 된다. 그래서 이때 1차고뎃롤러(5)와 3차고뎃롤러(7)와의 속도차비는 1.005 내지 1.150 사이이다. 이때 1차고뎃롤러와 2차고뎃롤러는 롤러박스 안에 있으며 롤러박스 안에는 사유동 방지판(12)이 설치되어 있다. 상기 사유동 방지판(12)은 롤러와 롤러사이, 그리고 롤러와 롤러박스 사이에 각각 설치되게 된다. 1차, 2차, 3차 및 4차고뎃롤러를 지난 부분연신사는 권취기(10)에 감기게 된다.

이하, 상기 본 발명의 제조방법에 따른, 실시예에 따라 제조된 폴리에스터 부분연신사와, 통상의 방법인 비교예에 의해 제조된 폴리에스터 부분연신사를 각각 가연기로 가공하여 그 물성을 비교하여 표 1에 나타냈다. 다음의 실시예는 본 발명을 보다 자세히 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위에 여기에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1~6

폴리에스터 폴리머의 고유점도가 0.653인 폴리에스터 폴리머를 이용하여 방사구금내 방사공의 개수가 36개이고, 방사공의 분당 토출량이 1.247g/분ㆍhole이고, 유제부여위치가 구금직하 1400㎜에서 고뎃롤러 간의 속도차를 변경시키고, 사유동 방지판을 취부하여 권취속도를 다음 표 1과 같이 각각 3300 m/분 내지 3500m/분으로 권취하여 폴리에스터 부분연신사를 제조한 후 이를 가연가공을 하여, 그 물성을 시험하여 그 결과를 다음 표 1에 나타냈다.

비교예 1~2

사유동 방지판을 취부하지 않고, 권취속도를 다음 표 1과 같이 하는 외에 상 기 각 실시예와 동일하게 하여 폴리에스터 부분연신사를 제조한 후 이를 가연가공을 하여, 그 물성을 시험하여 그 결과를 다음 표 1에 나타냈다.

비교예 3

도 3과 같은 종래의 부분연신사 생산설비를 사용하는 외에는 실시예 1과 동일하게 폴리에스터 폴리머를 이용하여 방사구금내 방사공의 개수가 36개이고, 방사공의 분당 토출량이 1.247g/분ㆍhole이고, 유제부여위치가 구금직하 1400㎜에서 롤러간의 속도차가 없이 권취속도가 3300m/분으로 권취하여 폴리에스터 부분연신사를 제조한 후 이를 가연가공을 하여, 그 물성을 시험하여 그 결과를 다음 표 1에 나타냈다.

구분	단위	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	실시예5	실시예6	비교예2	비교예3
방사공단면	-	원형	원형	원형	원형	원형	원형	원형	원형	원형
방사공 개수	hole	36	36	36	36	36	36	36	36	36
단사섬도	de/f	3.38	3.38	3.38	3.38	3.38	3.38	3.38	3.38	3.38
총섬도	de	122	122	122	122	122	122	122	122	122
사유동 방지판	-	사용	사용	사용	사용	미사용	사용	사용	미사용	미사용
1차롤러 속도	m/분	3100	3150	3200	3250	3250	3300	3400	3400	3200
1차롤러 회전수	회	7.5	7.5	7.5	7.5	7.5	7.5	7.5	7.5	0.5
3차롤러 속도	m/분	3300	3300	3300	3300	3300	3500	3500	3500	3300
3차롤러 회전수	회	5.5	5.5	5.5	5.5	5.5	5.5	5.5	5.5	0.5
강도	g/de	2.49	2.47	2.59	2.62	2.60	2.67	2.75	2.70	2.95
신도	%	105	104	110	113	111	96.2	98.2	98.0	138
균제도	%	0.9	0.8	0.8	0.9	1.2	0.8	0.9	1.3	1.25
사유동	-	양호	양호	양호	양호	불량	양호	양호	불량	보통
방사작업성	-	양호	양호	양호	양호	불량	양호	양호	불량	보통
가연작업성	-	양호	양호	양호	양호	불량	양호	양호	불량	보통

상기와 같이 구성되는 본 발명의 폴리에스터 부분연신사의 제조방법은 통상 연신사의 제조에 사용되는 고뎃롤러를 제거하지 않고 연신사 설비 내에서 별도의 개조없이 부분연신사를 안정적으로 생산하는 것이 가능한 방법을 제공하며, 본 발명에 따른 사유동의 안정화로 3000m/분 내지 4500m/m의 고속에서 부분연신사의 생산을 가능하게 한다. 또한, 상기 방법을 통해 방사공의 단면이 원형뿐만 아니라 이형도가 1이상인 이형단면사의 부분연신사의 생산도 가능하게 하는 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 폴리에스터 폴리머의 고유점도가 0.640 ~ 0.670인 폴리에스터 폴리머를 이용하여, 방사구금을 통해 토출된 폴리머를 급냉 후, 1차 롤러, 2차 롤러, 3차롤러 및 4차롤러의 4개 롤러를 지나 2,500m/분 내지 4,000m/분의 권취속도로 권취되어 생산되는 폴리에스터 부분연신사 및 가연사의 생산방법에 있어서,

   상기 상온의 3차롤러와 4차롤러를 상기 1차롤러와 2차롤러 대비 1.005내지 1.150의 증가된 속도로 통과하게 되며, 상기 1차롤러와 2차롤러는 롤러박스안에 배치되며 상기 롤러박스 안에는 사유동 방지판이 설치되고, 상기 사유동 방지판은 상기 각 롤러와 롤러사이, 그리고 롤러와 롤러박스 사이에 설치되어 짐을 특징으로 하는 폴리에스터 부분연신사 및 가연사의 생산방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 부분연신사의 제조시 상기 4개의 롤러의 속도비와 회전(TURN)수가 아래와 같은 조건을 만족함을 특징으로 하는 폴리에스터 부분연신사의 생산방법;

   1) 1차롤러(R1)속도와 2차롤러(R2)속도는 같고, 3차롤러(R3)와 4차롤러(R4)속도가 같으며,

   2) 1.011≤(R3속도/R1속도)≤1.130 (여기서, R3속도/R1속도은 R3속도를 R1속도로 나눈 값임),

   3) 3.5회≤R1과 R2의회전수, R3와 R4의 회전수≤9.5회.
3. 청구항 1의 폴리에스터 부분연신사 및 가연사의 제조방법으로 생산된 폴리에스터 부분연신사 및 가연사의 단사섬도가 0.3데니어 내지 10.0데니어이고 가닥수가 12가닥 내지 500가닥이며, 원사단면이 원형 또는 이형으로 그 이형도가 1.0 내지 10.0임을 특징으로 하는 폴리에스터 부분연신사 및 그의 폴리에스터 가연사.

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