KR101143721B1 - 고비중 폴리에스테르 멀티필라멘트 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고비중 특성을 갖는 산업용 폴리에스테르 멀티 필라멘트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고비중의 특성을 갖는 황산바륨 입자를 폴리에스테르 고상 중합칩과 혼합하여 마스터배치를 제조하고, 상기 마스터배치를 고상 중합 실시한 후 용융 방사하여 냉각 고화된 미연신사를 제조하고, 상기 미연신사를 여러 쌍의 고뎃 롤러를 거치면서 연신 및 열고정, 이완을 실시하고, 권취하여 제조하는 것을 특징으로 하는 것으로서, 본 발명의 방법에 따라 제조된 산업용 폴리에스테르 멀티필라멘트는 강도 등 물성이 우수하며 동시에 고비중을 가져 드레프성이 개선되어 어망이나 로프 등 광범위한 산업용 섬유로서 사용할 수 있다.

산업용 폴리에스테르 멀티필라멘트사, 황산바륨, 마스터배치, 고비중

Description

고비중 폴리에스테르 멀티필라멘트 및 이의 제조방법{High Gravity Polyester Multi-filament and Its manufacturing Method }

도 1은 본 발명에 따른 제조공정의 개략도이다.

본 발명은 고비중 특성을 갖는 폴리에스테르 멀티필라멘트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 황산바륨 입자를 폴리에스테르 고상 중합 칩과 혼합하여 용융 방사하여 냉각 고화된 미연신사를 제조하고, 상기 미연신사를 연신-열고정-이완-권취하여 강도가 우수하며 수축성이 적고 균일한 고비중 특성을 갖는 폴리에스테르 멀티필라멘트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 어망용에 사용되는 원사는 일반 산업용 원사의 특성을 나타내면서도 비중이 높은 특징을 가진다.

고비중 특성을 갖는 원사의 제조 방법에 대하여는 일본 특허공개공보 소 50- 1720호, 62-15327호, 한국 특허등록공고 제10-0294901호 등에 고비중의 무기물을 코어부분에 사용하고 시스부분에는 폴리에스터 또는 폴리아미드를 사용하여 고비중사를 제조하는 기술 등이 공지되어 있다. 그러나 상기 방법에서는 연신시 코어부가 충분히 연신되지 않기 때문에 섬유형태가 불균일하게 되어 섬유의 비중이 불균일하고 강도가 약한 단점을 갖고 있다.

따라서 고비중 특성을 갖는 원사를 제조함에 있어서, 강도는 그대로 유지하면서 비중을 높일 수 있는 방법에 대한 연구가 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로,본 발명의 목적은 미세 입경을 갖는 황산바륨 입자를 첨가하고 권취조건을 적정화함으로써 고강도, 저수축 및 균일한 고비중 특성을 갖는 폴리에스테르 멀티필라멘트의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 제조 방법에 의하여 제조되는 고강도, 저수축 및 균일한 고비중 특성을 갖는 산업용 폴리에스테르 멀티필라멘트를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, A) 황산바륨 입자와 폴리에스테르 고상 중합 칩을 혼합 용융하여 마스터배치를 제조하는 단계; B) 상기 마스터 배치를 고상 중합 후 용융 방사하여 냉각 고화된 미연신사를 제조하는 단계; 및 C) 상기 미연신사를 고뎃 롤러를 이용하여 연신-열고정-이완-권취하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고비중의 특성을 갖는 산업용 폴리에스테르 멀티필라멘트의 제조방법에 관한 것이다.

이하에서 본 발명에 따른 제조 방법의 각 단계에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

A) 마스터배치를 제조하는 단계;

본 발명에 따른 고비중 폴리에스테르 멀티필라멘트의 제조방법은, 제 1단계로 미세 입경을 갖는 황산바륨 입자와 폴리에스테르 고상 중합 칩을 혼합 용융하여 마스터배치를 제조하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 마스터배치 제조에 사용되는 폴리에스테르 중합체로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 지방족 폴리에스테르와 방향족 폴리에스테르가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하는 것이 좋다.

상기 폴리에스테르 중합체는 폴리에스테르 본래의 성질이 손상되지 않는 범위내에서 내열제, 난연제, 염소제, 결정핵제 등을 일정량 함유하고 있어도 된다.

상기 폴리에스테르 중합체의 고유점도는 0.85-1.00의 범위가 바람직하며, 고유점도가 0.85미만인 경우에는 강도 발현이 어렵고 내열성이 저하되며, 고유점도가 1.00을 초과할 경우에는 방사응력이 높아져 배향결정화를 제어하기 어렵다는 문제점이 있다.

상기 마스터배치 제조에 사용되는 황산바륨 입자의 입경은 0.1-10㎛이 바람직하다. 황산바륨 입자의 입경이 0.1㎛ 미만이면 현재의 기술상 생산원가가 높아지는 문제점이 생기며 10㎛를 초과하면 분산성이 떨어질 뿐만 아니라 입자가 커져서 방사시 팩압이 상승하는 문제점이 초래된다.

상기 황산바륨의 함량은 폴리에스테르 고상 중합 칩 100 중량부에 대하여 20-30 중량부로 조절하는 것이 바람직하다. 함량이 20 중량부 미만이면 고비중 발현이 어려우며 30 중량부를 초과하면 무기물의 함량이 많아져 마스터 배치를 제조하기 어려운 문제가 발생한다.

B) 냉각 고화된 미연신사를 제조하는 단계;

본 발명에 따른 고비중 폴리에스테르 멀티필라멘트의 제조방법은, 제 2단계로 상기 제 1단계의 방법에 의하여 제조된 마스터배치를 고상 중합 하여 용융 방사시킨 후 냉각 고화된 폴리에스테르 미연신사를 제조하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 미연신사를 제조하는 단계에서, 압출기의 실린더 온도는 290 내지 310℃가 바람직하며, 실린더 온도가 290℃ 미만일 경우에는 방사 장력 증가에 따른 미연신사 복굴절률이 증가하여 연신성이 저하되는 문제점이 발생하고, 실린더 온도가 310℃를 초과하는 경우에는 폴리에스테르 용융물의 열분해가 심하게 발생하여 원하는 수준의 물성 발현이 어렵게 되는 문제점이 있다.

이후의 과정에서 방사 빔, 후드, 기어 펌프 온도 및 냉각 조건 등은 통상의 조건에 따라 실시 가능하다.

C) 미연신사를 연신-열고정-이완-권취하는 단계

본 발명에 따른 고비중 폴리에스테르 멀티필라멘트의 제조방법은, 마지막 단계로서 상기 제2 단계 과정에서 제조된 냉각 고화된 미연신사를 다단 고뎃 롤러에 통과시켜 연신-열고정-이완-권취 과정을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 상기 연신-열고정-이완-권취 과정은, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 고뎃 롤러 이전에 통상적인 방사유제를 부여(Kiss Roller 또는 Jet Oiler)한 다음 다섯 쌍의 고뎃 롤러를 거치면서 연신 및 열고정, 이완을 실시하고, 권취하여 제조한다.

상술한 바와 같이 상기 제2 단계에서 방사구금을 통하여 나오는 폴리에스테르 용융물은 첫 번째 고뎃 롤러 이전에는 냉각된 폴리에스테르 미연신사 상태이다. 상기 미연신사는 첫 번째 고뎃 롤러와 네 번째 롤러 사이에서 연신되며, 네 번째 고뎃 롤러에서 열고정 과정을 거친 후 네 번재 고뎃 롤러와 다섯 번째 고뎃 롤러사이에서 이완 공정을 거친 후 최종 권취된다.

상기 권취 과정에서, 연신비는 5.6 내지 6.0으로 연신하는 것이 바람직하며, 연신비가 5.6 미만일 경우에는 섬유 배향도가 낮아 강도 발현이 어려우며, 6.0을 초과할 경우에는 과연신의 수준이 되어 단사절이 발생하면서 작업성이 저하되거나, 완전 사절이 발생하게 된다.

또한 이완율은 9 내지 14%가 바람직하며, 이완율이 9% 미만일 경우에는 수축률이 상승하며 14%를 초과할 경우에는 고뎃 롤러 상에서의 사떨림이 심해져서 작업성을 확보할 수 없게 된다.

또한 상기 권취 과정에서, 고뎃 롤러4(GR4)의 온도는 235 내지 245℃가 바람직하며, 고뎃 롤러4(GR4)의 온도가 235℃ 미만일 경우에는 열적효과가 충분하지 못하여 이완효율이 떨어져 수축률 달성이 어려우며 245℃를 초과할 경우에는 열분해에 의한 원사강도 저하 및 롤러상 타르 발생이 증가하여 작업성이 저하된다.

이하, 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화 될 것이나, 하기의 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며, 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.

[실시예 1]

본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 마스터 배치를 고상중합 후 방사기에 투입하여 방사온도 300℃로 방사시킨 후 연신공정에서 연신온도 240℃, 연신비 5.0, 권취속도 2,100m/min 으로 권취하여 1,500 데니어 70 필라멘트의 고비중 섬유를 제조하였으며, 수득된 섬유의 물성을 측정하여 표1에 나타내었다. 본 실시예에서 황산바륨의 함량은 폴리에스테르 고상 중합 칩 100 중량부에 대하여 30 중량부 로 하였다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과 비교하여 황산바륨의 함량을 20 중량부로 하고 연신비를 5.5로 변화시킨 것 이외에는 동일한 조건으로 실시하였으며 그 결과를 하기 표 1에 표시하였다.

[실시예 3]

상기 실시예 1과 비교하여 연신비를 5.5로 변화시킨 것 이외에는 동일한 조건으로 실시하였으며 그 결과를 하기 표 1에 표시하였다..

[비교예 1]

황산바륨이 포함되지 않은 것 이외에는 상기 실시예 3과 동일한 조건으로 실시하였으며 그 결과를 하기 표 1에 표시하였다.

[ 표 1 ]

[물성 측정 방법]

1) 원사의 강력과 절신:

ASTM D885를 기준으로 250mm의 시료를 80회/미터로 가연한 다음, 300mm/분의 속도로 인장 시험하여 측정하였다. 측정한 원사의 강력을 원사 9,000m의 무게로 나눈 값을 원사의 강도로 결정하였다. 2) 비중:

ASTM D1505를 기준으로 밀도 구배관을 이용하여 측정하였다.

본 발명의 방법에 따른 폴리에스테르 멀티필라멘트는 고강도, 고비중의 특징을 발현하기 위해서 폴리에스테르 미연신사를 다단 고뎃 롤러에서 연신비 5.0 내지 6.0, 이완률 9% 내지 14%, 고뎃롤러4의 온도를 235-245℃로 처리하고 0.1 내지 10

㎛수준의 입경을 갖는 황산바륨 입자를 첨가하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명에 의해 제조된 고비중의 특성을 갖는 산업용 멀티필라멘트는 상기 표1에서와 같이 폴리에스테르 중합체에 황산바륨을 첨가함으로써 고강도, 고비중의 특징을 발현함을 확인할 수 있다.

본 발명에 의하면, 황산바륨 입자을 첨가하여 마스터배치를 제조하고 이를 고상 중합 후 통상적인 방사 공정으로 고비중 특성을 갖는 고강도, 저수축 산업용 폴리에스테르 멀티필라멘트사를 안정적으로 제조하는 것이 가능하다.

이렇게 제조된 산업용 폴리에스테르 멀티필라멘트사는 강도등 물성이 우수하며 동시에 고비중을 가져 드레프성이 개선되어 어망이나 로프 등 광범위한 산업용 섬유로서 사용할 수 있다.

Claims (6)

1. A) 황산바륨 입자와 폴리에스테르 고상 중합 칩을 혼합 용융하여 마스터배치를 제조하는 단계;

   B) 상기 마스터 배치를 고상 중합 후 용융 방사하여 냉각 고화된 미연신사를 제조하는 단계; 및

   C) 상기 미연신사를 고뎃 롤러를 이용하여 연신-열고정-이완-권취하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징하는 고비중 폴리에스테르 멀티필라멘트의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 황산바륨의 평균 입경이 0.1 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 고비중 폴리에스테르 멀티필라멘트의 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 황산바륨 함량이 폴리에스테르 고상 중합 칩 100 중량부에 대하여 20-30 중량부인 것을 특징으로 하는 고비중 폴리에스테르 멀티필라멘트의 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 권취 과정은 a) 연신비: 5.0 내지 6.0, b) 이완률: 9 내지 14%, c) 고뎃롤러4의 온도: 235 내지 245℃인 것을 특징으로 하는 고비중 폴리에스테르 멀티필라멘트의 제조 방법.
5. 제 1항의 방법에 의하여 제조되고 비중이 1.5이상인 고비중 폴리에스테르 멀티필라멘트.
6. 제 5항의 고비중 폴리에스테르 멀티필라멘트를 포함하는 어망 또는 로프.

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