KR100738518B1

KR100738518B1 - 폴리에스테르 섬유 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100738518B1
Application number: KR1020027006151A
Authority: KR
Inventors: 이와데다카시; 후지이다카시; 야마시타마사미치; 니시오지마코토; 기쿠타니다케시
Original assignee: 도레이엔지니어링가부시키가이샤
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2007-07-11
Also published as: WO2002027081A1; JP2005097750A; CN1392906A; KR20020060738A; TW568963B; CN1250784C

Abstract

복굴절Δn 0.07 이하, 파단신도 80% 이상, 비중 1.35g/cm³ 이상의 물성치를 가지는 폴리에스테르 섬유이며, 연신가연 가공용 원사(draw-texturing raw yarn)로서 매우 알맞다. 방사구(spinnerets)로부터 용융방출한 폴리에스테르 필라멘트를 인취롤러로 3000m/min 이상의 속도로 인취하면서 냉각공기에 의해 유리 전이온도 이하로 냉각하고, 이어서 상기 인취롤러로부터 권취장치로 패키지에 감을 때까지의 사이에 유리 전이온도보다 높은 온도로 가열하여 제조한다.

폴리에스테르 섬유 제조 방법

Description

폴리에스테르 섬유 및 그의 제조방법 {POLYESTER FIBER AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}

본 발명은 폴리에스테르 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이며, 더 상세하게는, 특히 연신가연 가공용 원사(draw-texturing raw yarn)에 사용하는 폴리에스테르 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

연신가연 가공용 원사에 이용되는 폴리에스테르 섬유에는 POY(partially oriented yarn)로 약칭되는 반(半)연신사가 널리 사용되고 있다. 이 폴리에스테르 반연신사는 용융상(狀)의 폴리에스테르를 방사구(spinnerets)로부터 방출하여, 그 방출필라멘트를 3000m/min 이상의 고속으로 인취(take-up)하면서 냉각공기(cooling air)에 의해 냉각고화함으로써 제조하였다.

이와 같이 고속방사 인취에 의해 얻어진 폴리에스테르 반연신사는 파단신도 80%이상, 복굴절Δn 0.07 이하, 비중 1.35g/cm³미만의 물성치로 되어 있다. 종래에는 이 폴리에스테르 반연신사를 연신가연 가공용 원사로서, 대표품종의 75d-36f(83dtx-36f)의 연신가연사를 가공하는 경우 가공속도 900∼1000m/min, 가공장력 40∼50cN의 조건으로 연신가연 가공을 하고 있어, 잔류신도가 약 20∼25%의 부피가 큰 가공사를 얻었다. 이와 같이 부피가 큰 가공사의 잔류신도가 비교적 높아 약 20∼25%의 범위로 되기 때문에, 직포공정이나 편성공정의 고차(高次)공정에 사용하여도, 실끊김의 발생 없이 안정한 조업을 할 수 있었다.

그러나, 또 생산성 향상을 목적으로 하여, 연신가연 가공속도를 1200 m/min 이상으로 상승시키고, 또 그 고속가공시의 장력불균형을 안정시키기 위해 가공장력을 55cN 이상으로 하면, 상기 물성치의 폴리에스테르 반연신사를 연신가연 가공용 원사로 할 때에는 잔류신도가 20% 미만의 부피가 큰 가공사 밖에 얻을 수 없게 된다. 부피가 큰 가공사의 잔류신도가 20% 미만이므로, 직포공정이나 편성공정의 고차공정에 사용하면 실끊김이 많이 발생하여 안정한 조업이 불가능하게 되고, 또 직편물(織編物)의 품질도 저하하는 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은 연신가연 가공조건을 종래조건보다 고속화 및 고장력화하여도, 잔류신도가 높고 부피가 큰 가공사가 얻어지도록 하는 연신가연 가공용 원사로서의 폴리에스테르 섬유를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 연신가연 가공조건을 종래의 조건보다 고속화 및 고장력화하여도, 잔류신도가 높고 부피가 큰 가공사가 얻어지도록 하는 연신가연 가공용 원사로서의 폴리에스테르 섬유의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 가공속도를 1200m/min 이상, 가공장력을 55cN 이상으로 하여도, 잔류신도 20% 이상의 부피가 큰 가공사가 얻어지도록 하는 연신가연 가공용 원사의 폴리에스테르 섬유 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 복굴절Δn 0.07 이하, 파단신도 80%이상, 비중 1.35g/cm³이상의 물성치를 갖는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 목적을 달성하는 본 발명의 폴리에스테르 섬유의 제조방법은 방사구(spinnerets)로부터 용융방출된 폴리에스테르 필라멘트를 인취롤러로 3000m/min 이상의 속도로 인취하면서 냉각공기에 의해 유리 전이온도 이하로 냉각하고, 이어서 상기 인취롤러에서 권취(卷取)장치로 패키지에 감을 때까지의 사이에 유리 전이온도보다 높은 온도로 가열하여, 복굴절Δn 0.07 이하, 파단신도 80%이상, 비중 1.35g/cm³이상의 물성치로 하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이, 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 비중이 1.35g/cm³이상이기 때문에 섬유내 분자의 결정화가 진행하여, 연신가연 가공속도를 고속화하고, 가공장력을 증대하여도 실끊김이 발생하지 않는 항장력을 구비한다. 또, 비중이 높은 것 이외에, 복굴절Δn이 0.07 이고, 파단신도가 80% 이상이기 때문에, 연신가연 가공후의 부피가 큰 가공사의 잔류신도를 20% 이상으로 할 수 있다. 따라서, 이 부피가 큰 기공사를 직포공정, 편성공정 등 고차공정에 제공하여도 실끊김이 발생하지 아니하여 안정한 조업을 할 수 있다. 또, 고차공정에서 실끊김이 없기 때문에 고품질의 직편물을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 폴리에스테르 섬유의 제조방법을 실시하는 장치를 예시한 개략도이다.

도 2는 도 1의 장치에 사용되는 가열장치를 예시하며, 도 3의 B-B 화살표 방향에서 본 개략도이다.

도 3은 도 2의 A-A 화살표 방향에서 본 개략도이다.

도 4는 본 발명의 폴리에스테르 섬유의 제조방법을 실시하는 장치의 다른 예를 나타낸 개략도이다.

도 5는 연신가연 장치를 예시한 개략도이다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유는 섬유축방향의 복굴절Δn 0.07 이하, 파단신도 80% 이상, 비중 1.35g/cm³ 이상의 물성치를 가지는 반연신사(POY)로 이루어진다. 파단신도 80∼140%, 비중 1.35∼1.385g/cm³ 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 물성치를 가지는 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 특히 연신가연 가공용 원사로서 적합하며, 연신가연 가공조건을 고속화 및 고장력화하여도, 잔류신도 20∼25%의 높은 영역에 있는 부피가 큰 가공사로 할 수가 있다.

본 발명에 이용되는 폴리에스테르는 섬유 형성성을 가지는 것이면 특히 한정되지 않으나, 바람직하게는 주 반복단위가 에틸렌테레프탈레이트로 구성되는 폴리에스테르, 더 바람직하게는 에틸렌테레프탈레이트 단위를 85%이상 함유한 선 상(狀)폴리에스테르, 특히 비람직하게는 에틸렌테레프탈레이트 단위를 95%이상 함유한 선상(狀)폴리에스테르이다.

상기 폴리에스테르 중에 공중합하여 사용되는 디카르본산으로는 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르본산, 디페닐-4,4-디카르본산, 디페녹시에탄디카르본산 등 방향족 디카르본산 및 그 기능적 유도체, 아디핀산, 세바신산, 호박산, 글루타르산 등 지방족 디카르본산 및 그 기능적 유도체, 시클로헥산디카르본산 등 지환족 디카르본산 및 그 기능적 유도체 등을 들 수 있다.

또 상기 폴리에스테르 중에 공중합하여 사용되는 글리콜로는 디에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜 등 지방족 글리콜; 시클로헥산디메탄올 등 지환족 글리콜; 비스페놀 A, 비스페놀 A의 알킬렌옥사이드 부가물 등 방향족 글리콜 등을 들 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유는 복굴절Δn 0.07 이하, 파단신도 80% 이상이고 동시에, 비중 1.35g/cm³ 이상인 것이 특징이다. 즉, 종래의 폴리에스테르 반연신사는 복굴절Δn과 파단신도가 거의 같은 물성치이나, 비중이 1.35g/cm³ 미만이므로, 이 보다 섬유내 분자의 결정화도가 높고, 큰 항장력을 가진다.

이 때문에, 예를 들어 연산가연 가공사의 대표품종인 75d-36f(83dtx-36f)의 경우에 있어서, 연신가연 가공속도를 종래의 일반적인 1000m/min에서 1200m/min 이상으로 올리고, 또 가공장력을 49cN 정도의 레벨에서 55cN 이상으로 높여도, 실끊김을 발생하지 않고 안정한 연신가연 가공을 보증하면서, 얻어진 부피가 큰 가공사의 잔류신도를 20% 이상, 특히 20∼25%의 레벨로 할 수 있다.

이와 같이 연신가연 가공속도의 고속화에 의해 생산성이 향상되고, 또 높은장력화에 의해 장력변동을 억제하기 때문에 품질이 높고 부피가 큰 가공사를 얻을 수 있다. 또, 연신가연 가공에 의해 얻어진 부피가 큰 가공사의 잔류신도가 크기 때문에, 직포공정이나 편성공정의 고차공정에 제공하여도 실끊김이 발생하지 않아, 안정한 조업을 행할 수 있고, 또 직포나 편성에서 얻어진 직편물을 고품질로 할 수 있다.

상술한 폴리에스테르 섬유의 제조방법은 용융상태의 폴리에스테르를 방사구로부터 방출하고, 그 용융방출한 폴리에스테르 필라멘트를 인취롤러로 3000m/min 이상의 속도로 인취하면서 냉각공기로 유리 전이온도 이하까지 냉각한 후, 다시 인취롤러로부터 권취장치로 패키지에 감을 때까지의 공정에서 유리 전이온도보다 높은 온도까지 가열처리함으로써 복굴절Δn을 0.07 이하, 파단신도를 80% 이상, 비중을 1.35g/cm³ 이상으로 한다.

인취롤러는 표면에 방출필라멘트를 감아 이송하는 것으로 인취속도를 제어하는 수단이며, 모터 등에 의해 적극적으로 구동된다. 인취롤러는 1개 만으로 설치할 수 있으나, 바람직하게는 2개를 설치하여, 각각의 인취롤러에 대하여 90°이상의 권취각도로 하여 교대로 감도록 할 수 있다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 있어서, 용융방출된 폴리에스테르 필라멘트를 유리 전이온도 이하로 냉각하는 방법은 냉각공기를 사용하는 것이면 특히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 용융방출된 필라멘트의 편측으로부터 냉각공기를 블로잉(blowing)하는 방식, 용융방출된 필라멘트의 전주위에서 중심부 쪽으로 냉각공기를 구심상(狀)으로 블로잉하는 방식 등이 있다. 전자의 편측 블로잉 방식에서는 용융방출된 필라멘트가 냉각공기의 블로잉 방향과 직교하는 방향으로 필라멘트가 주행하여, 공기항력이 발생하기 때문에, 계속 냉각되는 방출필라멘트의 장력은 올라가기 쉽다. 따라서 인취롤러에 의한 인취속도로는 3000∼4500m/min의 범위가 바람직하다. 이 인취속도에 의해, 폴리에스테르 섬유의 복굴절Δn을 0.07 이하, 파단신도를 80% 이상으로 할 수 있다.

용융방출된 필라멘트의 전주위에서 냉각공기를 블로잉하는 후자의 냉각방식의 경우, 용융방출된 필라멘트를 방사구로부터 인취롤러까지 대략 스트레이트상(狀)으로 주행시킬 수 있다. 이 스트레이트상의 주행상태를 이용하여, 냉각영역의 하류측에 방출필라멘트와 평행하게 냉각공기를 유동시키는 영역을 마련하면, 유리 전이온도 이하로 냉각한 방출필라멘트의 장력을 평행류에 의해서 감소시키는 응력완화 작용을 부여할 수 있다. 이 응력완화에 의해, 인취롤러에 의한 인취속도를 5000m/min으로 올려도 복굴절Δn을 0.07 이하, 파단신도를 80% 이상으로 제어할 수 있다.

어느 냉각방식을 채용하는 경우에도, 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 다음의 인취롤러에서 권취장치로 감을 때까지의 공정에서, 유리 전이온도 이하로 냉각한 방출필라멘트를 재차 유리 전이온도보다 높은 온도로 가열처리함으로써 얻어진다. 이와 같이 유리 전이온도보다 높은 온도로 가열처리함으로써, 폴리에스테르 섬유내 분자의 결정화를 진행시킬 수 있어, 폴리에스테르 섬유의 비중을 1.35g/cm³이상으로 할 수 있다.

또, 상기와 같이 인취롤러 이후의 공정에서 가열처리하지 않고 얻는 방법으로서, 방사구(spinnerets)에서 적어도 30mm 이상, 150mm 이하의 영역에서 냉각공기를 방출필라멘트에 블로잉하여 급랭함으로써 결정화도를 높이는 방법도 있다. 다만, 이 방법은 전술한 방법에 비하여 방사구의 표면온도를 저하시키는 것이 쉽기 때문에, 파단신도가 낮아지거나, 변동하기 쉬운 문제가 있다.

비중을 1.35g/cm³이상으로 함으로써 폴리에스테르 섬유의 항장력이 증대하기 때문에, 연신가연 가공용 원사로서, 연신가연 가공속도를 1200m/min 이상, 가공장력을 55cN 이상으로 크게 하여도 실끊김을 발생하지 않고 안정한 가공을 할 수 있고, 얻어진 부피가 큰 가공사의 잔류신도를 20% 이상, 특히 20∼25%로 할 수 있다.

인취롤러 다음의 공정에서 행하는 가열처리가 인취롤러에서 권취장치까지의 사이에 있을 경우 어디에 있어도 열처리할 수 있다. 또, 가열수단(히터)은 히터에 직접 접촉시키는 직접가열 혹은 방사열이나 가열분위기에 의한 간접가열로 처리할 수 있다. 예를 들면, 인취롤러에 히터를 내장하여, 인취와 동시에 가열처리를 행할 수 있고, 또는 전후 2개의 인취롤러의 사이에 히터를 설치하여, 직접가열 또는 간접가열을 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 폴리에스테르 섬유의 제조방법을 실시하는 장치를 예시한 것이다.

도 1에 있어서, 1은 스핀블록(spin block)이고, 2는 냉각장치, 3은 인취롤러이고, 4는 권취장치이다.

스핀블록(1)에는 계량펌프(5)와 방사팩(6)이 마련되고, 또 방사팩(6)에는 방사구(7)가 장착되고, 그 방사구(7)에 복수의 토출공(7a)이 마련되어 있다. 계량펌프(5)는 도시하지 않은 용융압출기에서 용융시킨 폴리에스테르를 일정량씩 방사팩(6)에 공급하여, 방사구(7)의 복수의 토출공(7a)로부터 복수개의 필라멘트 f로 하여 방출한다.

냉각장치(2)는 방사구로부터 방출되는 필라멘트 f의 편측에 따르도록 냉각부 본체(8)를 배치하고, 그 냉각부 본체(8)에 블로어(9)로부터 냉각공기를 정량씩 공급한다. 냉간부 본체(8)의 앞면에는 정류판을 장착한 취출구(吹出口)(10)가 마련되어, 이 취출구(10)로부터 냉각공기가 균등하게 분포하도록 취출하여 방출필라멘트 f를 냉각한다.

냉각장치(2)는 복수개의 방출 필라멘트 f를 냉각공기에 의해 폴리에스테르의 유리 전이온도 이하까지 냉각한다. 냉각된 복수개의 방출필라멘트 f는 유제(油劑)부여 가이드(11)에서 유제가 부여됨과 동시에 1개의 필라멘트(Y)로 집속된 후, 인취롤러(3)에 인수된다.

인취롤러(3)는 전후 한쌍의 롤러(3a, 3b)로 구성되어, 방출필라멘트(Y)를 3000m/min 이상의 인취속도로 인취한다. 이 고속인취에 의해, 폴리에스테르 방출필라멘트(Y)의 복굴절Δn을 0.07 이하, 파단신도를 80% 이상이 되도록 제어한다. 인취롤러(3)는 방사구(7)로부터 공급되는 방출필라멘트(Y)의 인취속도를 일정하게 안정시키기 때문에, 제 1 번째의 인취롤러(3a)에 대하여 하측 표면에 90°이상으로 감는 각도로 감은 뒤에, 제 2 번째의 인취롤러(3b)의 상측 표면에 동일하게 90°이상 감는 각도로 감는다.

전후 한쌍의 인취롤러(3a, 3b)의 사이에는 가열장치(12)가 마련되어 있다. 이 가열장치(12)는 상기와 같이 유리 전이온도 이하로 냉각시킨 후 양 인취롤러(3a, 3b) 사이를 주행하는 방출필라멘트(Y)를 재차 유리 전이온도보다 높은 온도까지 가열한다. 이 가열처리에 의해, 방출필라멘트(폴리에스테르 섬유) 내 분자는 결정화하고, 이 것에 의해서 항장력이 높은 섬유로 된다.

상기 가열처리 후 방출필라멘트(Y)는 주행중 주변 공기중에 방열하면서, 권취장치(4)의 패키지(P)에서 감는다. 권취장치(4)는 스핀들(13)이 패키지(P)를 지지하여, 표면을 접촉롤러(14)로 누르면서 그 패키지(P)를 회전구동하여 방출필라멘트(Y)를 감는다. 15는 방출필라멘트(Y)를 패키지(P)의 축 방향으로 왕복이동을 시키면서 대각선 방향으로 운동하는 트래버스(traverse) 기구이다.

도 2 및 도 3은 한쌍의 인취롤러(3a, 3b)의 사이에 설치한 가열장치(12)를 예시한 것이다. 가열창치(12)는 단면이 U자상(狀)으로 만곡한 반사판(20)의 길이 방향 양단에 전극(22a, 22b)을 마련하여, 그 전극(22a, 22b)의 사이에 할로겐 램프(21)를 장착하여 구성되어 있다. 할로겐 램프(21)로부터 발생한 방사열은 반사판(20)의 개구측을 주행하는 필라멘트(Y)를 직접 가열함과 동시에, 반사판(20)을 반사한 방사열이 간접적으로 가열함으로써, 필라멘트(Y)를 유리 전이온도보다 높은 온도로 가열하도록 한다.

도면에 나타낸 가열장치(12)는 비접촉형 가열장치이나, 시즈히터(seize heater) 등 접촉형 가열장치를 사용할 수 있다.

도 4는 본 발명의 폴리에스테르 섬유의 제조방법을 실시하는 다른 양태의 장치를 예시한 것이다.

도 4의 폴리에스테르 섬유의 제조장치는 도 1에 예시한 장치와는 냉각장치의 구성과, 그 하부에 응력 완화부를 마련한 구성이 다를 뿐, 나머지 부분은 같은 구성으로 이루어진다.

도 4에 있어서 도 1과 다른 구성의 냉각장치(42)는 냉각부 본체(48)가 통 상(狀)으로 형성되어 있다. 그 냉각부 본체(48)의 내측에 원통상의 정류판으로 구성된 취출구(50)가 마련되어, 이 원통상 취출구(50)의 중심부를, 방사구(7)로부터 방출된 필라멘트 f가 통과하도록 되어 있다. 냉각부 본체(48)에는 블로어(49)로부터 냉각공기가 정량씩 공급되어, 원통상의 취출구(50)에서 방출 필라멘트 f의 전주위에 균등하게 블로잉(blowing)한다.

냉각장치(42)의 하부에는 방출필라멘트(Y)에 대한 응력 완화부(51)가 마련되어 있다. 응력 완화부(51)에는 냉각장치(42)의 취출구(50)로부터 하방으로 연장한 기류용 내통(52)이 설치되고, 그 외측에 환상공간을 거쳐 기류용 외통(53)이 동심상으로 장착되어 있다. 또한 기류용 외통(53)을 에워싸도록 응력 완화부 본체가 장착되어, 이 응력 완화부 본체에 블로어(56)으로부터 냉각공기가 정량씩 공급된다.

이 도 4의 장치에 의하면, 방사구(7)로부터 방출된 필라멘트 f는 냉각장치(42)의 원통상 취출구(50)로부터 블로잉하는 냉각공기 의해 전주위로부터 냉각되어, 유리 전이온도 이하로 된다. 이어서, 방출 필라멘트 f가 응력 완화부(51)를 통과할 때, 기류용 내통(52)과 기류용 외통(53) 사이의 환상공간이 이젝터(ejector)기구로 되어, 냉각공기가 방출 필라멘트 f와 같은방향에서 제트흐름(jet flow)으로 되어 평행하게 접촉하기 때문에, 유리 전이온도 이하의 상태에서 장력이 감소되도록 응력완화를 받는다.

따라서, 인취롤러(3)의 인취속도를 5000m/min까지 올려도, 필라멘트(Y)의 복굴절Δn을 0.07 이하로, 파단신도를 80% 이상으로 유지할 수 있다. 그 밖의 인취롤러(3)나 가열장치(12)에 의한 작용효과는 도 1의 경우와 같다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유는 연신가연 가공용 원사로서 사용하면, 연신가연 가공의 생산성을 향상함과 동시에 품질이 뛰어난 부피가 큰 가공사를 얻어지게 되어 우수하다. 적용되는 연신가연 가공법은 특히 한정되는 것은 아니고, 종래공지된 연신가연 가공법의 어느 것이라도 적용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 폴리에스테르 섬유가 연신가연 가공용 원사로서 적용되는 연신가연 가공장치를 예시한다.

이 연신가연 가공장치는 공급 롤(61)과 연신 롤러(65)와의 사이에 가열장치(62), 냉각장치(63), 가연기(64)를 순서대로 배치하고, 또 연신 롤러(65)의 하류측에 권취장치(66)를 배치한다. 이 예에서는 가연기(64)에 디스크형 마찰가연기가 사용된다.

패키지(P)로부터 폴리에스테르 섬유(Y)가 공급 롤(61)에 의해 인출된 다음, 연신 롤러(65)에 의해 연신되는 사이에 가연기(64)에서 가연(twisting)이 부여되고, 그 가연은 가열장치(62)와 냉각장치(63)에 의해 세트된 후, 가연기(64)의 하류측에서 언트위스팅(untwinsting)시켜 부피가 큰 가공사(Y')로 된다. 그 부피가 큰 가공사(Y')는 권취장치(66)에 감긴다.

실시예 1∼4

도 1의 폴리에스테르 섬유 제조장치를 사용하여, 방사구의 토출구멍수가 36개이고, 1개의 토출구멍당 폴리머 토출량을 1.2g/min으로 하고, 가열장치의 설정온도를 180℃로 설정하며, 각각 인취롤러 및 권취장치에 의한 인취속도를 3000m/min, 3500m/min, 4000m/min, 4500m/min로 달리하여 폴리에스테르 섬유를 제조하였다.

각 조건에서 얻어진 폴리에스테르 섬유필라멘트의 섬도(dtx), 파단신도(%), 복굴절Δn, 비중(g/cm³)를 측정하였다. 다음 표 1-a의 결과를 얻었다.

표 1-a

실시예	인취속도 m/min	섬 도 dtx	파단신도 %	복굴절 Δn	비 중 g/cm³
1 2 3 4	3000 3500 4000 4500	143 125 109 97	132 111 97 84	0.048 0.057 0.066 0.070	1.350 1.360 1.369 1.377

상기와 같이 하여 얻은 본 발명에 의한 물성치를 구비한 4 종류의 폴리에스테르 섬유를 연신가연 가공용 원사로 하여, 도 5에 보이는 연신가연 가공장치에 의해, 가공속도 1400m/min으로 하고, 각각 가공장력이 안정한 연신배율을 설정하여 연신가연 가공을 실시하였다. 그 결과를 다음 표 1-b에 나타낸다. 표 1-b에서는 각 연신가연 가공을 안정하게 실시할 수 있게 한 가공장력(안정가공 장력)도 함께 기재하였다.

표 1-b의 결과로 분명한 바와 같이, 본 발명의 물성치를 구비한 폴리에스테르 섬유를 연신가연 가공용 원사로 사용하면, 가공속도 1400m/min의 고속도로 하여도 실끊김을 발생하지 않고, 잔류신도 20% 이상의 부피가 큰 가공사를 안정성 있게 얻을 수 있음을 알 수 있다.

표 1-b

실시예	가공장력 cN	잔류신도 %
1 2 3 4	60 58 60 59	20.1 22.5 25.2 26.4

실시예 5∼7

도 4의 폴리에스테르 섬유 제조장치를 사용하여, 방사구의 토출구멍수가 36개이고, 1개의 토출구멍당 폴리머 토출량을 1.2g/min으로 하며, 응력 완화부의 평행기류의 속도를 1200m/min으로 하고, 가열장치의 설정온도를 180℃로 설정하며, 각각의 인취롤러와 권취장치에 의한 인취속도를 4000m/min, 4500m/min, 5000m/min로 달리하여 폴리에스테르 섬유를 제조하였다.

각 조건에서 얻은 폴리에스테르 섬유필라멘트의 섬도(dtx), 파단신도(%), 복굴절Δn, 비중(g/cm³)를 측정하였다. 다음 표 2-a의 결과를 얻었다.

표 2-a

실시예	인취속도 m/min	섬도 dtx	파단신도 %	복굴절 Δn	비중 g/cm³
5 6 7	4000 4500 5000	143 125 109	120 98 87	0.046 0.061 0.069	1.355 1.360 1.368

상기와 같이 하여 얻은 본 발명에 의한 물성치를 구비한 3 종류의 폴리에스테르 섬유를 연신가연 가공용 원사로 하여, 실시예 1의 경우와 같은 연신가연 가공조건으로 연신가연 가공을 실시하였다. 그 결과를 다음 표 2-b에 나타낸다. 표 2-b에서 각 연신가연 가공을 안정성 있게 실시할 수 있도록 한 가공장력(안정가공 장력)도 함께 기재하였다.

또, 상기 연신가연 가공에 있어서, 각각 연신배율을 낮게 하여 표 2-b에서 나타낸 가공장력보다 낮은 장력으로 가공하면, 장력변동이 증가하여 실끊김이 발생하고, 또 가연가공사에는 염색얼룩이 발생하였다. 반대로 연신배율을 올려, 표 2-b에서 나타낸 가공장력보다 높은 장력으로 가공하면 단사(單絲)끊김에 의한 보풀(fluff)이 증가하였다.

표 2-b의 결과로 분명한 바와 같이, 본 발명의 물성치를 구비한 폴리에스테르 섬유를 연신가연 가공용 원사로서 사용하면, 가공속도를 1400m/min의 고속도로 하여도 실끊김이 발생하지 않고, 잔류신도 20% 이상의 부피가 큰 가공사를 안정성 있게 얻을 수 있음을 알 수 있다.

표 2-b

실시예	가공장력 cN	잔류신도 %
5 6 7	60 62 60	24.9 23.8 25.2

실시예 8∼10

실시예 5∼7에 있어서, 응력 완화부의 평행기류 속도를 2400m/min로 변경하는 것 이외에, 실시예 5∼7과 동일한 조건으로 하여 폴리에스테르 섬유를 제조하였다. 각 조건에서 얻은 폴리에스테르 섬유필라멘트의 섬도(dtx), 파단신도(%), 복굴절Δn, 비중(g/cm³)를 측정하였다. 다음 표 3-a의 결과를 얻었다.

표 3-a

실시예	인취속도 m/min	섬 도 dtx	파단신도 %	복굴절 Δn	비 중 g/cm³
8 9 10	4000 4500 5000	143 125 109	130 115 95	0.043 0.053 0.064	1.363 1.362 1.365

상기와 같이 하여 얻은 본 발명에 의한 물성치를 구비한 3 종류의 폴리에스테르 섬유를 연신가연 가공용 원사로 하여, 실시예 1의 경우와 같은 연신가연 가공조건으로 연신가연 가공을 실시하였다. 그 결과를 다음 표 3-b에 나타낸다. 표 3-b에는 각 연신가연 가공을 안정성 있게 실시할 수 있게 한 가공장력(안정가공 장력)도 함께 기재하였다.

표 3-b의 결과에서 분명한 바와 같이, 본 발명의 물성치를 구비한 폴리에스테르 섬유를 연신가연 가공용 원사로서 사용하면, 가공속도를 1400m/min의 고속도로 하여도 실끊김을 발생하지 않으며, 잔류신도 20% 이상의 부피가 큰 가공사를 안정성 있게 얻을 수 있음을 알 수 있다.

표 3-b

실시예	가공장력 cN	잔류신도 %
8 9 10	62 63 62	26.3 26.2 26.5

비교예 1∼3

도 1의 폴리에스테르 섬유 제조장치에서 가열장치를 마련하지 않은 장치를 사용하여, 방사구의 토출구멍수가 36개이고, 1개의 토출구멍당 폴리머 토출량을 1.2g/min으로 하며, 각각의 인취롤러와 권취장치에 의한 인취속도를 3000m/min, 3500m/min, 4000m/min로 달리하여 폴리에스테르 섬유를 제조하였다.

각 조건에서 얻은 폴리에스테르 섬유필라멘트의 섬도(dtx), 파단신도(%), 복굴절Δn, 비중(g/cm³)를 측정하였다. 다음 표 4-a의 결과를 얻었다.

표 4-a

비교예	인취속도 m/min	섬 도 dtx	파단신도 %	복굴절 Δn	비 중 g/cm³
1 2 3	3000 3500 4000	143 125 109	135 108 93	0.044 0.056 0.068	1.332 1.335 1.338

상기와 같이 하여 얻은 본 발명에 의한 물성치를 구비하지 않은 3 종류의 폴리에스테르 섬유를 연신가연 가공용 원사로 하여, 실시예 1의 경우와 같은 연신가연 가공조건으로 연신가연 가공을 실시하였다. 그 결과를 다음 표 4-b에 나타낸다. 표 4-b에는 각 연신가연 가공시에 있어서의 가공장력도 함께 기재하였다.

표 4-b의 결과로 분명한 바와 같이, 본 발명의 물성치를 구비하지 않은 폴리에스테르 섬유를 연신가연 가공용 원사로서 사용할 때, 가공속도를 1400m/min로 하면 실끊김이 빈발하고, 또 잔류신도 20% 이상의 부피가 큰 가공사를 얻을 수 없었다.

표 4-b

비교예 1	가공장력 cN	잔류신도 %
1 2 3	60 59 61	12.3 13.6 13.5

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 폴리에스테르 섬유에 의하면, 비중이 1.35g/cm³ 이므로 섬유내 분자의 결정화가 진행하며, 연신가연 가공속도를 고속화하여, 가공장력을 증대하여도 실끊김이 발생하지 않는 항장력을 구비한다. 또, 비중이 높은 것 이외에, 복굴절Δn이 0.07 이하 이고, 파단신도가 80% 이상이므로, 연신가연 가공후 부피가 큰 가공사의 잔류신도를 20% 이상으로 할 수 있다. 따라서, 이 부피가 큰 가공사를 직포공정, 편성공정 등 고차공정에 제공하여도 실끊김이 발생하지 않고, 안정한 조업을 할 수 있다. 또, 고차공정에서 실끊김이 없기 때문에 고품질의 직편물을 얻을 수 있다.

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섬유산업에 있어서의 폴리에스테르 섬유의 생산, 특히 연신가연 가공용 원사에의 전개에 이용할 수 있다.

Claims

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방사구(spinnerets)로부터 용융방출한 폴리에스테르 필라멘트(melt-spun polyester filaments)를 인취롤러(take-up-roller)로 3000m/min 이상의 속도로 인취하면서 냉각공기에 의해 유리 전이온도 이하로 냉각하고,

이어서 상기 인취롤러에서 권취장치로 패키지에 감을 때까지의 사이에 유리 전이온도보다 높은 온도로 가열하여,

복굴절Δn 0.07 이하, 파단신도 80% 이상, 비중 1.35g/cm³ 이상의 물성치로 하는 폴리에스테르 섬유의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 용융방출한 폴리에스테르 필라멘트의 편측(片側)에서 냉각공기를 블로잉(blowing)하여 냉각함과 동시에, 상기 인취롤러에 의한 인취속도를 3000∼4500m/min으로 하는 폴리에스테르 섬유의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 용융방출한 폴리에스테르 필라멘트의 전주위에서 냉각공기를 블로잉(blowing)하여 냉각하고, 또 하류측에서 주행방향으로 평행하게 냉각공기를 유동시켜 응력완화를 부여하면서, 상기 인취롤러에 의한 인취속도를 3000∼5000m/min로 하는 폴리에스테르 섬유의 제조 방법.
제 4, 5 또는 6 항에 있어서,

연신가연 가공용 원사(draw-texturing raw yarn)의 제조인 폴리에스테르 섬유의 제조 방법.