KR101172118B1

KR101172118B1 - 폴리에스터 이형단면 고배향사 제조방법 및 그 연신사

Info

Publication number: KR101172118B1
Application number: KR1020090000321A
Authority: KR
Inventors: 양승갑; 김대희; 김정규
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2009-01-05
Filing date: 2009-01-05
Publication date: 2012-08-10
Also published as: KR20100081057A

Abstract

본 발명은 폴리에스터 이형단면 고배향사의 제조방법 및 이 방법에 의해 생산된 연신사에 관한 것으로, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리에스터 이형단면 고배향사 제조방법은 연속중합 직접방사 생산방식으로 통상의 FDY(FULL DRAWN YARN)설비를 이용하여 폴리에스터 폴리머를 방사구금을 통하여 방사하고 냉각한 후 고뎃롤러와 미연신사의 접촉회수가 1회 이상 10회 이하이며 고뎃롤러의 표면 거칠기는 경질탄화 크롬 도금 기준 Rmax값이 0.3㎛이상 1.0㎛이하인 고뎃롤러를 사용하여 제조함을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 폴리에스터 이형단면 고배향사 제조방법은 현재의 FDY(FULL DRAWN YARN) 설비를 개조함이 없이 그대로 사용하면서 편평형, 십자형 등의 방사구금을 사용하여 생산조건을 최적화하므로, 제조된 연신사의 단면 모양이 편평형, 십자형 등 이형화된 단사 섬도가 0.5 내지 5 데니어로 차별화된 광택과 부드러운 질감 특성의 기능성이 뛰어난 이형단면 고배향사를 현행 설비를 사용하여 생산할 수 있게 하므로서 생산비용을 절감할 수 있다.

폴리에스터, 이형단면, 연신사, 방사구금, 편평형.

Description

폴리에스터 이형단면 고배향사 제조방법 및 그 연신사{Manufacturing method of a polyester yarn having non-circular cross-section and a drawn yarn}

본 발명은 폴리에스터 이형단면 고배향사의 제조방법 및 이 방법에 의해 생산된 연신사에 관한 것으로, 보다 자세하게는 기존의 연속중합 직접방사 공법의 FDY(FULL DRAWN YARN) 생산 설비를 개조없이 그대로 사용하여 생산원가를 절감하고, 구금의 폴리머 토출공의 이형화를 통하여 이형화에 따른 기능성을 부여하며, 이형화에 따른 고급스러운 광택, 부드러운 질감(Touch)을 갖는 필라멘트 단면이 이형모양인 폴리에스터 이형단면 고배향사의 제조 방법 및 이 방법에 의해 생산된 연신사에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 여성용 블라우스 원단은 원형단면 고배향사가 사용되고 있으나, 이러한 종래의 원형단면 고배향사는 기존의 제품과 차별화된 고급스러운 광택특성이 발현되면서 동시에 부드러운 질감 기능을 더 부과하려는 시장의 요구에 부응하지 못하는 단점이 있다.

한편, 통상적으로 동일한 섬도에서 연신사의 단면이 원형단면사 대비 이형단면사는 이형화가 되므로써 이형도가 발생되고 이로 인해 난반사에 의한 고급스러운 광택이 발현되고 사람의 손과 접촉되는 연신사의 면적이 감소함에 따라 부드러운 질감(Touch)을 느낄 수 있게 되기 때문에 차별화 되는 특성이 있는 것으로 알려져 있다.

상기한 특성을 갖는 질감을 개선하기 위해, 본 출원인은 차폐성 및 감촉성이 우수하여 무진의 또는 스포츠 의류 등에 적용가능한 이형 단면사 및 그 제조방법에 대한 대한민국 특허출원 제2004-0055877호 및 동 제2004-0081668호를 비롯하여 다수의 특정한 구성을 갖는 방사구금을 이용한 이형 단면사의 제조방법에 대해여 특허를 출원한 바 있다. 그러나 상기한 방법들이 소정의 강도 및 신도를 만족하면서 고급스러운 광택과 부드러운 질감을 가지고, 더불어 현행의 설비를 개조하지 않고 그대로 이용하면서 이형단면사를 보다 안정적으로 생산할 수 없다는 단점이 여전히 가지고 있다.

이에 본 발명자 등은 상기한 종래의 문제점을 인식하고, 상기 종래기술을 바탕으로 더욱 연구하여, 상기한 종래의 여성용 블라우스 원단으로 원형단면 고배향사의 사용에 따른 문제점을 해결하여, 물성적 안정성과 방사 안정성이 우수할 뿐 아니라, 차별화된 광택 기능이 우수하며 부드러운 질감을 갖는 폴리에스터 이형단면 고배향사를 제공하기 위해 예의 연구하여 본 발명을 완성하였다

따라서, 본 발명의 목적은 이형화로 고급스러운 광택과 부드러운 질감이 극대화된 폴리에스터 이형단면 고배향사의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 현재의 FDY(FULL DRAWN YARN) 설비를 개조함이 없이 그대로 사용하면서 연신사의 단면 모양이 편평형, 십자형 등 이형화된 단사 섬도가 0.5 내지 5 데니어이면서 필라멘트 수가 12 내지 204개이고 차별화된 광택과 부드러운 질감 특성의 기능이 뛰어난 이형단면 고배향사를 제조하는 방법을 제공하기 우한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 차별화된 광택과 부드러운 질감 특성을 갖는 폴리에스터 이형단면 고배향사의 연신사를 제공하기 위한 것이다.

상기한 본 발명의 목적은 현재의 설비를 개조없이 사용하기 위해 조건 최적화를 활용하고 고급스러운 광택과 부드러운 질감을 발현하는 방법으로 이형단면 구금을 활용함으로 달성되었다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리에스터 이형단면 고배향사 제조방법은;

연속중합 직접방사 생산방식으로 통상의 FDY(FULL DRAWN YARN)설비를 이용하여 폴리에스터 폴리머를 방사구금을 통하여 방사하고 냉각한 후 제1 및 제2고뎃롤러와 미연신사의 접촉회수가 1회 이상 10회 이하이며 고뎃롤러의 표면 거칠기는 경질탄화 크롬 도금 기준 Rmax값이 0.3㎛이상 1.0㎛이하인 고뎃롤러를 사용하여 제조함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 방사구금은 편평형, 십자형 또는 삼각형으로 된 것을 사용함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 냉각은 구금면으로부터 냉각개시장의 거리를 20 내지 60mm로 해 줌을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 냉각개시장의 냉각공기의 온도는 18℃ 내지 25℃로 하고, 냉각공기의 풍속은 9m/min 내지 45m/min범위로 함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 폴리에스터 폴리머의 방사온도는 250 내지 300℃로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 폴리에스터 이형단면 고배향사의 연신사는;

연속중합 직접방사 생산방식으로 통상의 FDY(FULL DRAWN YARN)설비를 이용하여 폴리에스터 폴리머를 방사구금을 통하여 방사하고 냉각한 후 제1 및 제2고뎃롤러와 미연신사의 접촉회수가 1회 이상 10회 이하이며 고뎃롤러의 표면 거칠기는 경질탄화 크롬 도금 기준 Rmax값이 0.3㎛이상 1.0㎛이하인 고뎃롤러를 사용하여 제조된 모노 섬도가 0.5데니어 이상 5데니어 이하인 연신사로 상기 연신사의 강도는 3.5g/de 이상 5.0g/de 이하이고 신도는 40% 이상 60% 이하인 물성을 갖는 폴리에스터 이형단면 고배향사임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 모노 섬도가 0.5데니어 이상 5데니어 이하이고 강도는 3.5g/de 이상 5.0g/de 이하이고 신도는 40% 이상 60% 이하인 물성을 갖는 폴리에스터 이형단면 고배향사를 여성용 블라우스 원단으로 사용함을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 폴리에스터 이형단면 고배향사 제조방법은 현재의 FDY(FULL DRAWN YARN) 설비를 개조함이 없이 그대로 사용하면서 편평형, 십자형 등의 방사구금을 사용하여 생산조건을 최적화하므로, 제조된 연신사의 단면 모양이 편평형, 십자형 등 이형화된 단사 섬도가 0.5 내지 5 데니어로 차별화된 광택과 부드러운 질감 특성의 기능성이 뛰어난 이형단면 고배향사를 제조할 수 있을 뿐 아니라, 또한 여성용 블라우스 원단으로 사용될 수 있는 차별화된 광택과 부드러운 질감 특성을 갖는 상기한 폴리에스터 이형단면 고배향사의 연신사를 현행 설비를 사용하여 생산할 수 있게 하므로서 비용을 절감할 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참고로 보다 바람직한 일 실시형태에 의해 보 다 자세히 설명하면 다음과 같다.

폴리머의 고유점도가 0.640 내지 0.670사이인 폴리에스터 폴리머를 이용하여 방사온도를 250℃ 내지 300℃, 더욱 바람직하게는 280℃ 내지 290℃로 설정하여 폴리머를 방사 구금으로 방사한다. 만일, 방사온도가 상기 범위를 벗어나면, 소정의 광택과 질감을 갖는 연신사를 얻을 수 없어 바람직하지 않다. 도 2에 도시된 바와 같이 방사구금은 이형단면 구금을 활용하며 그 모양은 편평형, 십자형 등 목적에 따라 다양하게 적용시킨다.

본 발명에서 달성하고자 고급스러운 광택과 부드러운 질감을 향상시키기 위해서는 상기한 방사구금을 사용하여 이형도를 극대화 하는 것이 필수적이기 때문에 생산시 후술하는 바와 같이 조건최적화를 필요로 한다.

구금에서 토출된 폴리머를 최대한 단시간내에 급냉을 시켜주므로써 이형도를 극대화 할 수 있는데 구금면으로부터 냉각개시장의 거리를 20 내지 60mm로 해 줌으로써 달성될 수 있다. 만일 20mm 미만으로 되거나 60m를 초과하면 이형도를 저해하여 바람직하지 한다. 또한, 이때 냉각공기의 온도는 18℃ 내지 25℃가 적당하며, 냉각공기의 풍속은 9m/min 내지 45m/min범위가 이형도의 극대화에 가장 바람직하다.

다음으로, 냉각공기에 의해 고화된 필라멘트는 유제 부착 공정을 거치게 된다. 사에 유제의 균일한 부착을 목적으로 생산 품종의 섬도에 따라 가이드 급유 방식 또는 롤러 급유 방식을 채택하여 급유한다. 사의 속도가 5000 내지 6000m/min 더욱 자세하게는 5500 내지 5800m/min로 진행하기 때문에 사도상의 사와 가이드류 간의 마찰을 최소화하는 것이 최종 연신사의 품위를 결정짓는다.

기존의 고배향사 전용 생산 방식에서는 고뎃롤러와 미연신사의 접촉을 0.5회로 함으로써 달성하였으나 현재 사용중인 FDY(FULL DRAWN YARN)설비의 고뎃 롤러(GODET ROLLER)부분에서는 설비 목적상 기존 설비와 동일한 고뎃 롤러와 미연신사의 접촉수를 0.5회로 하는 것이 사 경로(YARN PATH)상 불가능하기 때문에 접촉회수가 증가하게 된다. 본 발명에서는, 도 1에 도시된 제1고뎃롤러 및 제2고뎃 롤러와 미연신사의 접촉회수(GDN)는 다음 식(1)을 만족하여 생산됨을 특징으로 한다.

1 < GDN < 10 ???????? (1)

여기서, GDN는 제1 및 제2고뎃 롤러와 미연신사의 접촉 회수를 나타낸다.

상기 식에서 GDN 값이 1미만이 된다는 것은 기존 생산 방식과 동일하게 되는 의미로써 현행 설비의 개조를 전재하는 것으로써 본 발명의 취지와는 부합되지 않아 바람직하지 않고, 10을 초과하면 기존 사용하는 고뎃 롤러의 길이를 넘어서기 때문에 설비개조가 필요하게 되므로 바람직하지 않다.

기존 방식과 대비하여 제1 및 제2고뎃롤러와 미연신사의 접촉회수가 증가하고 제1 및 제2고뎃롤러의 바깥쪽으로 미연신사가 위치할수록 제1 및 제2고뎃롤러의 회전에 의한 원심력에 의해 사의 유동이 증가하게 된다. 따라서, 생산을 안정적으로 하기 위하여 사유동을 안정화시킬 필요가 있는데 이는 고뎃롤러의 표면 조도를 조정하여 달성할 수 있다.

통상 표면조도는 코팅 종류나 코팅의 정도에 따라 달리 조정하게 되는데 0.2S수준으로 적용하면 문제는 없는 수준이다. 하지만 고배향사를 생산하기 위해서는 제1고뎃롤러와 제2고뎃롤러의 속도가 제3고뎃롤러의 속도대비 200MPM 이하 더욱 바람직하게는 150 MPM이하의 차이밖에 나지 않기 때문에 5500MPM의 고속으로 운전하게 된다. 따라서 통상의 FDY 생산시의 속도 3000MPM보다 현저히 높기 때문에 원심력이 증가하여 고뎃롤러상에서 사의 유동이 증가하게 되고 작업성에 영향을 미치게 된다. 따라서 사유동감소를 위해서 여러가지 방법이 제시되고 있지만 본 발명에서는 고뎃롤러의 표면 거칠기를 조정하여 사와의 마찰력을 높여서 사유동을 감소하고자 하였다.

0.3㎛ < Rmax < 1㎛???????? (2)

단, Rmax는 고뎃롤러의 표면 거칠기를 나타낸다(Rmax : KS규격에서 정의하고 있는 표면 거칠기 표시방법임).

사유동 감소를 목적으로 일정한 연신비를 주어 가동하며 그 수준은 물성특성을 저하하지 않는 수준에서 선정하게 되는데 통상 다음과 같다.

DR < 1.05???????? (3)

단, DR : 적정연신비를 나타낸다.

제1 고뎃 롤러와 제2 고뎃 롤러에서 상온수준의 온도 20℃ 내지 40℃ 온도로 별도의 열을 부여하지 않고 진행되며 연신 후 제 3고뎃 롤러에서 상온수준의 온도 20℃ 내지 40℃ 온도로 별도의 열을 부여하지 않고 권취한다.

이하, 본 발명을 실시예로 보다 자세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니며, 실시예 및 비교예 중의 각종 특성치의 측정 및 평 가는 다음과 같이 행하였다.

[평가방법]

(1) 물성

① 섬도, 강도, 신도

JIS L 1013법으로 측정하였다.

② 연신사 균제도는 분석기기 USTER^ⓡ TESTER 3 SIGNAL PROCESSOR을 사용하였다.

? : 1.00% 이하

■ : 1.00% 초과 ~ 1.20% 미만

(2) 이형도

(편평단면)편평도 = 장축의 길이/단축의 길이 *100

(삼각,십자단면)이형도 = 외접원의 직경/내접원의 직경 *100

(3) 방사작업성

①Full Bobbin 율 95% 이상인 경우 (◎)

②Full Bobbin 율 90% ~ 94% 이상인 경우 (△)

③Full Bobbin 율 90% 미만인 경우(×)

실시예 1

고유점도[η]가 0.650~0.653이고 TiO2함량이 0.33~0.36wt%수준인 폴리에스터를 286℃로 용융하여 도 2의 구금으로 방사하였다. 냉각공기는 28m/min로 하고 균일하게 급냉하였다. 고화된 사는 상온의 제1 고뎃 롤러와 제2 고뎃 롤러에서 7회 접촉되어 1.05수준으로 연신된 후 제3 고뎃 롤러에서 5800m/min속도로 권취하여 도 3에 상응하는 편평단면 75de/36f를 얻었다. 연신사의 방사 평가 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 2

고유점도[η]가 0.650~0.653이고 TiO2함량이 0.33~0.36wt%수준인 폴리에스터를 286℃로 용융하여 도 2의 구금으로 방사하였다. 냉각공기는 25m/min로 하고 균일하게 급냉하였다. 고화된 사는 상온의 제1 고뎃 롤러와 제2 고뎃 롤러에서 7회 접촉되어 1.03수준으로 연신된 후 제3 고뎃 롤러에서 5600m/min속도로 권취하여 도 3에 상응하는 편평단면 75de/36f를 얻었다. 연신사의 방사 평가 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 3

고유점도[η]가 0.650~0.653이고 TiO2함량이 0.33~0.36wt%수준인 폴리에스터를 286℃로 용융하여 도 2의 구금으로 방사하였다. 냉각공기는 25m/min로 하고 균일하게 급냉하였다. 고화된 사는 상온의 제1 고뎃 롤러와 제2 고뎃 롤러에서 7회 접촉되어 1.03수준으로 연신된 후 제3 고뎃 롤러에서 5600m/min속도로 권취하여 도 3에 상응하는 십자단면 75de/36f를 얻었다. 연신사의 방사 평가 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

비교예 1

고유점도[η]가 0.650~0.653이고 TiO2함량이 0.33~0.36wt%수준인 폴리에스터를 286℃로 용융하여 도 2의 구금으로 방사하였다. 냉각공기는 26m/min로 하고 균일하게 급냉하였다. 고화된 사는 상온의 제1 고뎃 롤러와 제2 고뎃 롤러에서 7회 접촉되어 1.03수준으로 연신된 후 제3 고뎃 롤러에서 5900m/min속도로 권취하여 도 3에 상응하는 원형단면 75de/36f를 얻었다. 연신사의 방사 평가 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

비교예 2

타사의 고배향 원형단면사를 입수하여 분석 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

구분	항목	단위	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2
방사구금 및 조건	구금모양	-	편평	편평	십자	원형	원형(타사)
	섬도	de	75	75	75	75	75
	FILA수	ea	36	36	36	36	36
	연신비(D.R.)	-	1.05	1.05	1.05	1.05	-
	고뎃롤러접촉수	회	7.5	7.5	7.5	7.5	-
원사 물성	섬도	de	73.58	73.40	74.70	73.80	73.30
	강도	g/de	3.98	3.96	3.90	4.30	4.31
	신도	%	42.80	45.98	48.10	49.44	49.13
	균제도	%	? 0.70	? 0.50	? 0.60	? 0.56	- 0.64
공정 품질	작업성	-	◎	◎	◎	◎	-
공정 품질	염색성	-	양호	양호	양호	양호	-

도 1은 본 발명의 이형단면 고배향사 제조를 위한 방사공정의 개략도이고,

도 2는 본 발명의 이형단면 고배향사 제조방법 및 그 연신사 제조용 방사구금의 폴리머 토출공의 단면도이고,

도 3은 본 발명에 의해 생산된 이형단면 고배향사의 단면도이고,

도 4는 비교 실시예로 사용된 방사구금 폴리머 토출공의 단면도이고

도 5는 본 발명에 의해 생산된 고배향사의 S-S CURVE이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 냉각공기 2. 방사구금

3. 급유 가이드 4. 제1 고뎃 롤러

5. 제2 고뎃 롤러 6. 제3 고뎃 롤러

7 .분리(SEPARATE) 롤러 8. 권취 기계

9. 원사 (CAKE)

Claims

연속중합 직접방사 생산방식으로 통상의 FDY(FULL DRAWN YARN)설비를 이용하여 폴리에스터 폴리머를 방사구금을 통하여 방사하고, 구금면으로부터 냉각개시장의 거리를 20 내지 60mm로 하여 냉각공기의 온도 18℃ 내지 25℃에서 냉각공기의 풍속 9m/min 내지 45m/min으로 냉각한 후 제1 및 제2고뎃롤러와 미연신사의 접촉회수가 7회이며 고뎃롤러의 표면 거칠기는 경질탄화 크롬 도금 기준 Rmax값이 0.8㎛이상 1.0㎛이하인 고뎃롤러를 사용하여, 사의 속도가 5000 내지 6000m/min으로 제조함을 특징으로 하는 폴리에스터 이형단면 고배향사 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 방사구금은 편평형, 십자형 또는 삼각형으로 된 것을 사용함을 특징으로 하는 폴리에스터 이형단면 고배향사 제조방법.
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