KR101734892B1 - 치수안정성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 제조방법 - Google Patents

치수안정성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 치수안정성이 우수한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 원사의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 6단 연신 고뎃 롤러를 적용한 설비를 이용하여 1단 연신 고뎃 롤러가 2500~3500m/min 범위이고 5단 연신 고뎃 롤러가 5700~6000m/min 범위에 있는 고속 방사를 통하여 매우 낮은 수축율 및 높은 탄성율을 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate High Modulus Low Shrinkage, PET HMLS) 원사의 제조방법에 관한 것이다.

Description

치수안정성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 제조방법{Process for preparing polyethylene terephthalate filament having excellent dimensional stability}
본 발명은 치수안정성이 우수한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 원사의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 6단 고뎃 롤러를 적용한 설비를 이용하여 1단 고뎃 롤러의 속도가 2500~3500m/min 범위이고 5단 고뎃 롤러가 5700~6000m/min 범위에 있는 고속 방사를 통하여 매우 낮은 수축율 및 높은 탄성율을 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate High Modulus Low Shrinkage, PET HMLS) 원사의 제조방법에 관한 것이다.
타이어는 섬유/강철/고무의 복합체다. 즉, 강철과 섬유 코오드는 고무를 보강하는 역할을 하며, 타이어 내에서 기본 골격 구조를 형성한다. 즉, 사람 인체와 비교하면 뼈와같은 역할이다.
타이어 보강재로써 코오드에 요구되는 성능은 내피로성, 전단강도, 내구성, 반발탄성 그리고 고무와의 접착력등이다. 따라서, 타이어에 요구되는 성능에 따라 적절한 소재의 코오드를 사용하게 된다. 현재 일반적으로 사용되는 코오드용 소재는 레이온, 나일론, 폴리에스터, 스틸, 및 아라미드 등이 있으며, 레이온과 폴리에스테르는 보디 플라이(또는 카카스라고도 함)에, 나일론은 주로 캡플라이에, 그리고, 스틸과 아라미드는 주로 타이어 벨트부에 사용된다.
트레드 (Tread)는 노면과 접촉하는 부분으로 제동, 구동에 필요한 마찰력을 주고 내마모성이 양호 하여야 하며 외부 충격에 견딜 수 있어야 하고 발열이 적어야 한다. 보디 플라이(Body Ply) (또는 카카스(Carcass))는 타이어 내부의 코오드 층으로, 하중을 지지하고 충격에 견디며 주행 중 굴신 운동에 대한 내피로성이 강해야 한다. 벨트 (Belt)는 보디플라이 사이에 위치하고 있으며, 대부분의 경우에 철사(Steel Wire)로 구성되며 외부의 충격을 완화시키는 것은 물론 트레드의 접지면을 넓게 유지하여 주행안정성을 우수하게 한다. 사이드 월(Side Wall)은 숄더 아래 부분부터 비드 사이의 고무층을 말하며 내부의 보디 플라이를 보호하는 역할을 한다. 최근 승용차의 고급화에 따라 고속 주행에 적합한 타이어의 개발이 요구되고 있으며, 이에 따라 타이어의 고속주행 안정성 및 고내구성이 매우 중요한 특성으로 인식되고 있다. 또한, 특성을 만족시키기 위해서는 캡플라이코오드 소재의 성능이 무엇보다 중요하게 대두되고 있다. 타이어 내에 존재하는 스틸벨트는 일반적으로 사선 방향으로 배치되어 있으나, 고속주행시에는 이러한 스틸 벨트가 원심력에 의해 원주방향으로 움직이는 경향이 있고, 이 때 뾰족한 스틸벨트의 끝부분이 고무를 끊거나 크랙을 발생시켜 벨트 층간의 분리와 타이어 모양의 변형을 일으킬 염려가 있다. 캡플라이는 이러한 스틸벨트의 움직임을 잡아 층간의 분리와 타이어의 형태 변형을 억제하여 고속 내구성과 주행안정성을 증진시키는 작용을 한다.
일반적인 캡플라이 코오드에는 주로 나일론 66 코오드가 적용되고 있다. 그런데, 이러한 나일론 66 코오드의 경우, 높은 수축력을 발현함으로서 스틸 벨트를 감싸서 그 움직임을 억제하는 효과를 나타낼 수 있지만, 치수 안정성이 낮기 때문에 타이어 및 자동차의 자체 하중에 의해 부분적인 변형이 일어날 수 있고, 이로 인해 주행 중에 덜컥거릴 수 있다는 단점이 있다.
더구나, 상기 나일론 66 코오드는 낮은 치수 안정성을 가짐에 따라, 차량의 주행 속도가 갑자기 높아지면 그 외관 형태가 쉽게 변형되어 타이어를 영구 변형시킬 수 있고, 이로 인해 타이어의 고속주행성능이나 차량의 조정성 또는 승차감을 떨어뜨릴 수 있다.
이에 비해, 일반적인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유나 산업용 섬유로 많이 사용되는 PET 고탄성저수축(High Modulus Low Shrinkage, HMLS) 섬유의 경우, 나일론 66에 비해서는 치수 안정성이 우수하다.
치수안정성이 우수한 PET 타이어코드용 원사를 제조하기 위해 기존에는 알칼리 금속등을 포함한 다양한 구조를 가진 화합물을 0.2 내지 1mol% 함유하여 제조하는 방법이 있으나, 알칼리 금속등을 포함하는 PET 수지는 원사 제조시 이물로 작용하여 연신비 저하 및 원사외관 불량의 원인이 되어 강력 및 강력이용율 저하의 문제점이 있었다.
한국등록특허 제 0429949호
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 치수 안정성이 우수한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 원사를 제공함과 동시에 높은 탄성율과 낮은 수축율을 보이는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 원사의 제조방법을 제공하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 용융방사공정을 통한 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 제조방법에 있어서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 용융하고 노즐을 통해 압출하여 미연신사를 제조하는 단계, 상기 미연신사를 연신 고뎃 롤러 6단이 적용된 설비로 연신하고, 총 연신비가 2.0 이하가 되도록 연신 및 권취하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사를 제조하는 단계를 포함하고, 이때, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 결정 사이즈는 60Å 이상이며, 최대 산란피크 강도(Isaxs) 값은 1400이상인 것을 특징으로 하는 치수안정성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 제조방법을 제공한다.
여기서 상기 연신 고뎃 롤러 6단 중 연신 고뎃 롤러 1에서는 2500~3500m/min 범위로 권취하고, 연신 고뎃 롤러 5단에서는 5700~6000m/min의 범위에서 권취하며, 연신 고뎃 롤러 4단 및 5단에서는 온도를 240 내지 250℃의 범위로 적용하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사는 중신이 4.5 내지 5.5%이고, 형태안정성 지수(중간신도+건열수축률)가 6.5% 이하이고, 177℃에서 2분간 0.05g/d의 조건하의 수축율은 1.5% 이하이고, 180℃에서 15분간 0.01g/d의 조건하의 수축율은 4.0% 이하인 것을 특징으로 하며, 원사의 미세구조에서 결정화도는 55% 이상인 것을 특징으로 한다. 또한 연신 고뎃 롤러 4단 및 5단에서는 온도를 240 내지 250℃의 범위로 적용하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제조방법으로 제조되는 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사를 제공한다.
본 발명의 원사의 제조방법은 치수안정성이 우수한 원사를 제공하면서 높은 탄성율과 매우 낮은 수축율 수준으로 인해 뛰어난 형태 안정성을 나타내는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 원사를 제공하므로, 제조된 원사는 타이어코드용 뿐만 아니라 브레이크 호스 등으로도 적용이 가능하며 기계적 물성을 얻는 이점이 있다.
또한, 특히 브레이크, 호스 용도로는 기존에 사용중인 폴리비닐알코올 소재를 대체할 수 있는 점에서 원가절감 등의 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 제조공정을 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 용융방사공정을 통한 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 제조방법에 있어서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 용융하고 노즐을 통해 압출하여 미연신사를 제조하는 단계, 상기 미연신사를 연신 고뎃 롤러 6단이 적용된 설비로 연신하고, 총 연신비가 2.0 이하가 되도록 연신 및 권취하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사를 제조하는 단계를 포함하고, 이때, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 결정 사이즈는 60Å 이상이며, 최대 산란피크 강도(Isaxs) 값은 1400이상인 것을 특징으로 하는 치수안정성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 제조방법을 제공한다.
여기서 상기 연신 고뎃 롤러 6단 중 연신 고뎃 롤러 1에서는 2500~3500m/min 범위로 권취하고, 연신 고뎃 롤러 5단에서는 5700~6000m/min의 범위에서 권취하며, 연신 고뎃 롤러 4단 및 5단에서는 온도를 240 내지 250℃의 범위로 적용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원사는 중신이 4.5 내지 5.5%이고, 형태안정성 지수(중간신도+건열수축률)가 6.5% 이하이고, 177℃에서 2분간 0.05g/d의 조건하의 수축율은 1.5% 이하이고, 180℃에서 15분간 0.01g/d의 조건하의 수축율은 4.0% 이하인 것을 특징으로 한다.
그리고, 연신 고뎃 롤러 4단 및 5단에서는 온도를 240 내지 250℃의 범위로 적용하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 미세구조에서 결정화도는 55% 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 방법으로 제조원사는 다음 특성을 만족한다.
① 원사의 중신(EASL@4.5kg) 값은 4.4 내지 5.5% 범위
② 상기 원사의 수축율(177℃*2분*0.05g/d)값이 1.5% 이하
③ 상기 원사의 수축율(180℃*15분*0.01g/d)값이 4.0% 이하
④ 상기 원사의 E-S(①+②)값은 6.5% 이하
⑤ 상기 원사의 결정화도가 55% 이상
⑥ 상기 원사의 결정사이즈(C.S(010)) 60Å이상
⑦ 상기 원사의 Isaxs 값이 1400이상 발현되는 원사.
본 발명에 따른 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 용융하여 노즐을 통과시키면서 압출하여 방출사를 제조한다.
여기서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합물은 최소한 85몰%의 에틸렌테레프탈레이트 단위를 함유할 수 있지만, 선택적으로 에틸렌테레프탈레이트 단위만을 포함할 수 있다.
선택적으로 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 에틸렌글리콜 및 테레프탈렌 디카르복실산 또는 이들의 유도체 그리고 하나 또는 그 이상의 에스테르-형성 성분으로부터 유도된 소량의 단위를 공중합체 단위로 포함할 수 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단위와 공중합 가능한 다른 에스테르 형성 성분의 예는 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 등과 같은 글리콜과, 테레프탈산, 이소프탈산, 헥사하이드로테레프탈산, 스틸벤 디카르복실산, 비벤조산, 아디프산, 세바스산, 아젤라산과 같은 디카르복실산을 포함한다.
제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩에 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜 원료가 2.0 내지 2.3의 비율로 용융 혼합되고, 용융혼합물은 에스테르 교환반응 및 축-중합반응이 되어 로우 칩(raw chip)으로 형성된다. 이후, 상기 로우 칩은 240℃ 내지 260℃의 온도 및 진공 하에서 0.9 내지 1.15의 고유점도를 갖도록 고상중합이 된다.
이때, 로우 칩의 고유점도가 0.9 미만일 경우, 최종 연신사의 고유점도가 낮아져 열처리 후 처리 코드로서 고강도를 발휘할 수 없게 되며, 칩의 고유점도가 1.15를 초과할 경우에는 방사장력이 지나치게 증가하고 방출사의 단면이 불균일해져 연신 중 필라멘트 컷이 많이 발생하여 연신 작업성이 불량해진다.
또한, 선택적으로 축중합 반응 과정에서 중합촉매로 안티몬 화합물, 바람직하게는 삼산화안티몬이 최종 중합체 중의 안티몬 금속 잔존 양이 180 내지 300ppm이 되도록 첨가될 수 있다. 잔존 양이 180ppm 미만일 경우에 중합반응 속도가 느려져 중합효율이 저하되며, 잔존 양이 300ppm을 초과할 경우에는 필요 이상의 안티몬 금속이 이물질로 작용하여 방사 연신 작업성이 저하될 수 있다.
상기와 같은 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 용융하여 노즐을 통과시키면서 압출하여 방출사를 제조하게 된다.
이후, 상기 방출사를 냉각구역을 통과시켜 급냉 고화시키게 된다. 이때, 필요에 따라 노즐 직하에서 냉각구역 시작점까지의 거리, 즉 후드의 길이(L) 구간에 어느 정도 길이의 가열장치를 설치한다.
이 구역을 지연 냉각구역 또는 가열구역이라 하는데, 이 구역은 50 내지 250mm의 길이 및 250 내지 400℃의 온도(공기 접촉 표면온도)를 갖는다.
상기 냉각구역에서는 냉각공기를 불어주는 방법에 따라 오픈 냉각(open quenching)법, 원형 밀폐 냉각(circular closed quenching)법, 방사형 아웃플로우 냉각(radial outflow quenching)법 및 방사형 인플로우 냉각(radial in flow quenching)법 등을 적용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 상기 냉각구역 내에 급냉각을 위하여 주입되는 냉각 공기의 온도는 20 내지 50℃로 조절된다. 이와 같은 후드와 냉각구역 사이의 급격한 온도 차이를 이용한 급냉각은 방사된 중합체의 고화점 및 방사 장력을 높여 미연신사의 배향 및 결정과 결정 사이의 연결 사슬의 형성을 증가시키기 위함이다.
이후, 냉각구역을 통과하면서 고화된 방출사를 단사간 마찰계수를 줄임과 동시에 연신성, 열효율이 우수한 유제를 적용한 유제 부여장치에 의해 방출사에 대해 0.5 내지 1.2중량%로 오일링할 수 있다.
상기 오일링된 방출사를 방사하여 미연신사를 형성한다.
여기서 상기 미연신사의 배향도는 0.06 내지 0.80인 것이 바람직한데, 상기 미연신사의 배향도가 0.06 미만이면 원사의 미세구조에서 결정화도 및 결정의 치밀성을 증대할 수 없고, 0.80 초과하면 연신작업성이 저하되므로 바람직하지 못하다.
이후, 상기 미연신사를 연신 고뎃 롤러를 통과시켜 다단 연신하여 원사를 제조한다.
본 발명에서는 연신 고뎃 롤러를 6단으로 적용한 설비를 이용하여 연신이 진행된다.
첫 번째 연신 고뎃 롤러를 통과한 사를 스핀드로(spin draw) 공법으로 일련의 연신 롤러를 통과시키면서 연신시킴으로써 원사를 형성하게 된다. 연신 고뎃 롤러 1에서는 그 속도를 2500~3500m/min의 범위로 설정한다.
연신 공정에서 미연신사는 다단 연신될 수 있으며, 각각의 연신 롤러 온도는 미연신사의 유리전이온도보다 낮은 혹은 같을 수 있으나 95℃보다 낮은 온도이며, 마지막 연신 롤러 온도는 200 내지 250℃인 것이 바람직하다.
상기 마지막 연신 롤러 온도가 200℃ 미만이면 연신 공정에서 결정화도 및 결정의 크기가 증가하지 못하여 원사의 강도와 열적 안정성을 발현하지 못하여 고온에서 형태안정성이 저하되며, 상기 마지막 연신 롤러 온도가 250℃를 초과하면 융점에 너무 근접하여 오히려 결정이 분해되는 등 원사의 미세구조가 불균일해져서 원사의 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명에서는 연신 고뎃 롤러 1에서는 그 속도를 2500~3500m/min의 범위로 설정하고, 연신 고뎃 롤러 5에서는 5700~6000m/min로 권취하는 것이 특징이다. 여기서 각 상한치 및 하한치 값을 벗어나면 본 발명의 원하는 물성을 얻기가 어렵다.
또한, 상기와 같이 권취로 형성된 원사의 총연신비가 2.0 이하인 것이 바람직하다. 연신비가 2.0을 초과할 경우에는 배향된 비경정부의 결정화가 증대하여 연신작업성이 저하되고 사절이 발생하며 원사의 미세구조에서 비결정부의 분자사슬이 끊어져 분자사슬의 균일성이 저하되어 오히려 강력이용률이 감소할 수 있어 바람직하지 못하다.
또한 연신 고뎃 롤러 4단 및 5단에서는 온도를 240 내지 250℃의 범위로 적용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사는 중신(EASL@4.5kg) 값은 4.4 내지 5.5% 범위이고, 수축율(177℃*2분*0.05g/d)값이 1.5% 이하이고, 수축율(180℃*15분*0.01g/d)값이 4.0% 이하이며, E-S값은 6.5% 이하로 치수 안정성이 우수하며, 결정화도가 55% 이상이고, 결정사이즈(C.S(010)) 60Å이상이며, Isaxs 값이 1400이상 발현되어 우수하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예의 물성 평가는 아래와 같이 측정 또는 평가하였다.
1) 고유점도(I.V.)
페놀과 1,1,2,2-테트라클로로에탄올 6:4(무게비)로 혼합한 시약(90℃)에 시료 0.1g을 90분간 용해시킨 후 우베로데(Ubbelohde) 점도계에 옮겨 담아 30℃ 항온조에서 10분간 유지시키고, 점도계와 애스피레이터(Aspirator)를 이용하여 용액의 낙하초수를 구한다. 솔벤트의 낙하초수도 상기와 같은 방법으로 구한 아래의 수학식에 의해 R.V. 값 및 I.V. 값을 계산하였다.
R.V. = 시료의 낙하초수/솔벤트 낙하초수
I.V. = 1/4 ×(R.V. - 1)/농도 + 3/4 ×(In R.V./농도)
2) 연신사의 모듈러스와 강신도 측정방법
원사를 표준상태인 조건, 즉 25℃ 온도와 상대습도 65%인 상태인 항온 항습실에서 24시간 방치 후 ASTM 2256 방법으로 시료를 인장 시험기를 통해 측정한다.
3) 원사의 중간신도 (E) : JIS-L1017 방법에 따라 인스트롱사의 저속신장형 인장시험기를 이용하여 구한 신장하중곡선에서 하중 4.5g/d에 있어서의 신도를 의미한다.
4) 건열수축률(%, Shrinkage) 및 치수안정도지수(E-S) 값
25℃, 65% RH에서 24시간 동안 방치한 후, 0.05g/d의 정하중에서 측정한 길이(L0)와 150℃로 30분간 0.05g/d의 정하중에서 처리한 후의 길이(L1)의 비를 이용하여 건열수축률을 측정하였다. 건축수축률(S)은 아래와 같은 식으로 표시될 수 있다.
S(%) = [(L0 ― L1)/L0] × 100
일정 하중 하에서의 신도를 본 발명에서는 중간신도(E)라 부르며, S는 상기 건열수축률을 의미하는 것으로 중간신도(E) 및 건열수축률(S)의 합을 E-S로 표시하였다.
E-S = 중간신도(%) + 건열수축률(%)
딥코드의 치수안정성은 타이어 측벽 결각화(Side Wall Indentation,SWI) 및 핸들링에 관계되는 물성으로서 주어진 수축율에서의 높은 모듈러스로 정의되고, 서로 다른 열처리과정을 거친 딥코드에 대한 치수안정성의 척도로서 유용하며 낮을수록 더 우수한 치수안정성을 나타낸다.
5) 복굴절율
복굴절율(△n)은 다음식으로 계산한다. 리타데이션(R)은 편광현미경에 베렉컴펜세이터를 부착하여 시료에 의한 간섭 색도로부터 구한다.
△n = R/d
여기서, d : 시료의 두께(㎜)
6) 결정화도
결정화도(degree of crystallinity)는 밀도법에 의하여 밀도구배관을 사용하여 측정된다. 결정 영역의 밀도를 ρc, 비결정 영역의 밀도를 ρa, 시료의 밀도를 ρ라고 하면, 결정화도(X)는 다음의 식으로 계산된다.
X(%)=(ρc-ρ)/(ρc-ρa)×100
폴리에스터의 경우 ρc=1.455 g/cm3, ρa=1.331 g/cm3 이다.
7) 광각X선회절(WAXD, Wide Angle X-ray Diffraction)
λ - 1.5428Å의 X-Ray를 이용하여 광각(廣角) X선 회절분석을 하여 얻어진 회절 패턴(Pattern)에서 (010) 회절 피크를 해석하여 다음의 식으로 부터 결정배향(Fc), 결정크기(C.S)를 계산하였다.
결정배향(Fc) = 180°-H° / 180°
단, H° : 방위각 회절곡선의 반가폭(Half Width)
결정크기 = Kλ / β cosθ
단, K : Scherrer 상수, λ: X-Ray 파장(1.5428Å)
β : 반가폭(Half Width), θ : 브래그 각(Bragg Angle)
8) 소각X선산란(SAXS, Small Angle X-ray Scattering)
λ - 1.5428Å의 X-Ray를 이용하여 소각(小角) X선 산란으로부터 얻어진 산란 패턴(Pattern)으로부터 최대 산란피크 강도(Isaxs)를 측정하였고, 장주기(L.P : Long Period) 또한 다음의 식으로부터 계산하였다.
장주기(L.P) = λ / χ
단, λ: X-Ray 파장(1.5428Å), χ : 산란 브래그 각(Scattering Bragg Angle)
실시예 1~3
테레프탈레이트 단위를 90 mol% 이상 함유하고, 페놀/테트라클로로에탄으로 측정한 고유점도가 0.93 dl/g 인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합물을 Radial-in Flow(RIF) Quenching설비를 이용하여 연신 고뎃 롤러 4의 속도를 5800m/분의 방사속도로 방사하면서 표 1의 조건으로 1010 데니어의 최종 연신사(원사)를 제조하였다.
비교예1
비교예의 경우는 기존에 사용하던 연신 고뎃 롤러를 5단으로 하였으며 실시예는 6단으로 하였다. 표1에 나온 조건을 제외하고 실시예와 동일하게 공정을 수행하여 1017데니어의 최종 연신사(원사)를 제조하였다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 각각 제조된 원사의 물성을 하기와 같은 방법으로 평가하였으며, 결과는 하기 표 1에 나타내었고, 미세구조 분석은 표 2에 나타내었다.
5단롤러 6단롤러
비교예1 실시예1 실시예2 실시예3
고뎃 롤러 속도 연신 고뎃 롤러1 속도(m/min) 3000 3000 3050 3100
연신 고뎃 롤러4 속도(m/min) 5800 5780 5780 5780
연신 고뎃 롤러5 속도(m/min) 5650 5800 5800 5800
연신 고뎃 롤러6 속도(m/min) - 5650 5650 5800
총 연신비 1.93 1.93 1.90 1.87
원사 물성 고유점도(dl/g) 0.93 0.93 0.93 0.93
섬도(denier) 1017 1010 1010 1010
강력(kg) 8.15 8.20 8.10 8.00
강도(g/d) 8.0 8.1 8.0 7.9
중신(%, @4.5kg_①) 5.1 5.0 5.0 5.0
절신(%) 12.3 12.6 12.9 13.1
수축율(%_②)
177℃x2'x0.05g/d		 3.5 1.1 0.9 0.6
수축율(%)
180℃x15'x0.01g/d		 7.1 3.5 3.5 3.0
E-S(%, ①+②) 8.6 6.1 5.9 5.6
5단롤러 6단롤러
비교예1 실시예1 실시예2 실시예3
원사 미세구조 배향도(△n, x 10-3) 216 215 211 212
밀도(g/cm3) 1.3938 1.4012 1.4015 1.402
결정화도(%) 49.9 56.0 56.3 56.7
WAXD Fc 0.912 0.911 0.913 0.912
C.S (010) 52.6 62.8 63.0 63.8
SAXS L.P (Å) 138.6 150.1 151.5 151.3
Isaxs 625 1420 1445 1442
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에서 제조된 원사가 비교예 1에서 제조된 원사에 비해 형태안정성지수(E-S) 값 및 수축률 값이 우수하며, 실시예 1 내지 3에서 제조된 원사는 밀도 및 결정화도가 높고, 수축율이 낮아 치수 안정성이 우수한 원사임을 확인할 수 있었다.
1: 기어펌프 2: 노즐
3: 냉각구역 4: 미연신사
5: 유제 공급장치 6: 연신 고뎃롤러 GR1
7: 연신 고뎃롤러 GR2 8: 연신 고뎃롤러 GR3
9: 연신 고뎃롤러 GR4 10: 연신 고뎃롤러 GR5
11: 연신 고뎃롤러 GR6 12: 권취롤러

Claims (5)

  1. 용융방사공정을 통한 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 제조방법에 있어서,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 용융하고 노즐을 통해 압출하여 미연신사를 제조하는 단계; 및
    상기 미연신사를 연신 고뎃 롤러 6단이 적용된 설비로 연신하고, 총 연신비가 2.0 이하가 되도록 연신 및 권취하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사를 제조하는 단계; 를 포함하고,
    상기 연신 고뎃 롤러 6단 중 연신 고뎃 롤러 1에서는 2500~3500m/min 범위로 권취하고, 연신 고뎃 롤러 5단에서는 5700~6000m/min의 범위에서 권취하며, 연신 고뎃 롤러 4단 및 5단에서는 온도를 240 내지 250℃, 6단에서는 온도를 200 내지 250℃의 범위로 적용하며,
    상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 결정 사이즈는 60Å 이상이며, 최대 산란피크 강도(lsaxs) 값은 1400 이상이며, 중신이 4.5 내지 5.5%이고, 형태안정성지수(중간신도+건열수축률)가 6.5% 이하이고, 177℃에서 2분간 0.05g/d의 조건하의 수축율은 1.5% 이하이고, 180℃에서 15분간 0.01g/d의 조건하의 수축율은 4.0% 이하인 것을 특징으로 하는 치수안정성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 미세구조에서 결정화도는 55% 이상인 것을 특징으로 하는 치수안정성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사의 제조방법.
  5. 제 1항의 제조방법으로 제조되며, 결정 사이즈는 60Å 이상이며, 최대 산란피크 강도(lsaxs) 값은 1400 이상이며, 중신이 4.5 내지 5.5%이고, 형태안정성지수(중간신도+건열수축률)가 6.5% 이하이고, 177℃에서 2분간 0.05g/d의 조건하의 수축율은 1.5% 이하이고, 180℃에서 15분간 0.01g/d의 조건하의 수축율은 4.0% 이하인 것을 특징으로 하는 치수안정성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사.


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