KR101915045B1 - 열기구용 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트의 제조방법 - Google Patents

열기구용 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나일론 66와 유사한 물성을 발현하고 염색성, 후가공성이 용이하며, 치수안정성, 공기투과도 등의 기능성이 우수하여 열기구나 낙하산과 같은 경량이면서 고강도 특성으로 풍압을 견디는 항공 스포츠레져용 직물에 사용할 수 있는 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트의 제조방법에 관한 것이다.

Description

열기구용 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트의 제조방법{Process Of Producing High Tenacity Polyester Having Triangular Cross-section For Air Ballon}
본 발명은 나일론 66와 유사한 물성을 발현하고 염색성, 후가공성이 용이하며, 치수안정성, 공기투과도 등의 기능성이 우수하여 열기구나 낙하산과 같은 경량이면서 고강도 특성으로 풍압을 견디는 항공 스포츠레져용 직물에 사용할 수 있는 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트의 제조방법에 관한 것이다.
최근 소비자들의 스포츠 활동영역이 기존 육상스포츠에서 벗어나 스릴감이 넘치는 항공 스포츠레져로 확대되는 추세인데, 이를 위한 항공 스포츠레져용 제품으로서는 열기구, 고공낙하, 패러글라이더 등이 있으며, 제품구성 중 가장 중요한 부품으로 섬유직물이 사용되고 있다. 기본적으로 항공 스포츠레져용의 직물은 경량이면서 고강도 특성으로 풍압을 견디는 직물이 적용되어야 하는데, 현재 Nylon66 소재를 주로 사용하고 있다. 특히 고공낙하의 경우, 낙하시 시속 200km 이상의 자유강하를 하다 낙하산을 펼치게 되는데 이때의 풍압을 직물이 에너지로 흡수하여 파열되므로 이를 방지하기 위해 적정 강도 및 신장특성을 만족하는 소재가 필요하므로 이에 Nylon66 고강력사를 사용하고 있다.
이러한 Nylon66 고강력사의 경우, 우수한 강신도 물성과는 달리 염색견뢰도가 낮고, 내후성, 치수안정성 등의 기능성 저하가 문제가 되고 있으며, 후가공성이 폴리에스테르사보다 다소 까다로운 점 등에 의해 최근 Nylon 소재를 대체하기 위한 폴리에스테르 섬유의 활용이 주목받아 오고 있다 .
현재 개발되어 있는 폴리에스테르 고강력사는 국내에서 태섬도를 중심으로 개발되고 있으며, 폴리에스테르 세섬사의 경우에는 다양한 기능성 소재로 소개되어 의류/생활용으로 생산되고 있으나 고강도의 특성을 발현하지 못하므로 의류 이외의 용도 접목 시 물성 문제가 발생하고 있다.
대한민국공개공보제10-2005-0070225호(2005년07월07일 공개) 대한민국등록특허제10-0650886호(2006년11월28일 공고)
그러므로 본 발명에서는 고강도 나일론 66필라멘트와 유사한 물성을 발휘하면서도 염색성, 후가공성이 용이하며, 치수안정성, 공기투과도 등의 기능성이 우수한 삼각단면 필라멘트를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 용융시킨 후, 각모서리에 돌기가 형성된 삼각모양의 방사구금을 통해 방사팩 온도 314~316℃, 방사팩압력 135~180bar로 상기 용융된 폴리머를 토출시키고, 토출된 용융상태의 폴리머를 0.43~ 0.45m/sec의 냉각풍이 형성되는 냉각부를 통과시키면서 고화한 후, 연신비 3.50~3.84배로 3단연신하고 오일링을 하고 권취하는 것을 특징으로 하는 열기구용 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 나일론 66와 유사한 물성을 발현하고 염색성, 후가공성이 용이하며, 치수안정성, 공기투과도 등의 기능성이 우수하여 열기구나 낙하산과 같은 경량이면서 고강도 특성으로 풍압을 견디는 항공 스포츠레져용 직물에 사용할 수 있는 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트의 제조방법은 크게 용융, 방사, 냉각, 연신 및 권취단계로 이루어진다.
용융단계에서는 익스트루더에 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 용융시켜 다음단계인 방사단계에 공급하게 된다. 상기 익스트루더는 통상의 합성섬유방사에 사용하는 익스트루더를 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머는 고유점도 1.0 ~ 1.2 ㎗/g인 것을 사용하는 것이 열기구용 고강도 소재에 바람직하다.
용융온도 265~280℃ 및 유리전이온도 80 ~ 90℃인 폴리머를 사용하는 것이 방사를 안정적으로 할 수 있고, 섬유 형성능, 섬유 발열성 및 고강도부여에 바람직하다.
상기 용융된 폴리머는 방사구금에 공급되어 방사되는데, 상기 방사구금은 도 2에 도시된 것과 같이 설계된 각모서리에 돌기가 형성된 삼각모양의 방사구금을 사용하는데, 돌기폭(W) 0.04~0.06mm, 돌기길이(L) 0.125~0.25mm인 돌기가 형성되고, 삼각모양의 일변의 길이(A)는 0.217~0.433㎜인 삼각모양의 방사구금이 바람직하다.방사구가 길이가 짧거나 지름이 크면 방사압력이 낮아져 폴리머가 흘려내려 방사시 왜곡을 일으킬 수 있으며, 길거나 너무 좁으면 폴리머의 체류 시간이 길어져 열화가 일어나거나 방사압력이 높아서 작업성에 문제를 일으킬 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르의 고분자 유동은 일반적인 I.V 0.65와 달리 고점도 1.V 1.0~1.2로서 점도가 높기 때문에 종래의 "Y"형 방사구금의 경우 방사pack에 완전히 폴리머가 빠져나가질 못해 구금이 막히거나, 구금 조립부분에 폴리머가 새어나오는 등의 문제가 발생하지만, 도 2에 도시된 바와 같은 각모서리에 돌기가 형성된 삼각모양의 방사구금을 사용하게 되면 방사시 pack의 압력을 낮출 수 있고, 방사 구금에서 토출후 필라멘트의 삼각형의 형태가 유지되고, 방사성이 좋아진다.
이러한 방사구금에 의해 제조된 필라멘트의 단면은 도 1에 도시된 바와 같은 삼각단면으로서 고강도이면서도 원형단면 필라멘트와 대비해 필라멘트 간 공극이 적어 공기투과도가 낮고, 특유의 촉감을 가지며 광택이 뛰어난 특징이 있는 필라멘트를 제공할 수 있다.
상기 방사구금에서의 방사팩 온도는 314~316℃로 방사팩압력 135~180bar로 하는 것이 열기구용 고강도소재 제조에 적합하다. 상기 방사구금을 통해 동시에 용융방사된 사조는 통상적인 방법과 같이 구금 직하의 사조냉각구간을 통과시키면서 냉각시켜 고화하게 되는데, 토출된 용융상태의 폴리머를 0.43~ 0.45 m/sec의 냉각풍이 형성되는 냉각부를 통과시키면서 고화한다.
이후 제1고뎃롤러, 제2고뎃롤러 및 제3고뎃롤러로 이루어진 연신부에서 연신비 3.50~3.84배로 3단연신하고 오일링을 하고 권취하는데, 연신비 3.50배미만에서는 강도가 약한 문제점이 발생하며, 3.84배를 초과한 경우에는 신도가 떨어지며 단사절이 발생한다.
이렇게 제조된 본 발명의 상기 폴리에스테르 삼각단면필라멘트는 강도6.53~6.70g/d, 신도 16.1~18.96%로서 고강도 Nylon66와 유사한 물성을 발현하면서도 염색성, 후가공성이 용이하며, 치수안정성, 공기투과도 등의 기능성이 우수한 필라멘트이다.
그러므로 본 발명에 의하면, 고강도 나일론 66필라멘트와 유사한 물성을 발휘하면서도 염색성, 후가공성이 용이하며, 치수안정성, 공기투과도 등의 기능성이 우수한 삼각단면 필라멘트를 제공하여 원형단면 필라멘트와 비교할 때 공기투과도가 낮고 특유의 촉감 및 광택을 가지는 열기구용 원단을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 열기구용 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트의 단면사진이며,
도 2는 본 발명의 열기구용 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트를 제조하기 위한 방사구금단면도이다.
다음의 실시예에서는 본 발명의 열기구용 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트를 제조하는 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1 및 비교예 1]
하기 표 1의 물성을 가진 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 표 2의 조건으로 용융시킨 후, 도 2에 도시된 바와 같이 돌기폭(W) 0.06 mm, 돌기길이(L) 0.25 mm인 돌기가 형성되고, 삼각모양의 일변의 길이(A)는 0.433㎜인 각모서리에 돌기가 형성된 삼각모양의 방사구금을 통해 표 2의 조건으로 용융된 폴리머를 토출시키고, 토출된 용융상태의 폴리머를 냉각풍이 형성되는 냉각부를 통과시키면서 고화한 후, 3단연신하고 오일링을 하고 권취하여 본 발명의 열기구용 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트를 제조하였다.
IV 1.161
Oligomer함유량(wt%) 0.55
DSC 2nd.R Tg(℃) 84.08
Tm(℃) 247.40
Color L 87.47
a -2.05
b 5.19
COOH 말단(Equ./106g) 26
DEG 함유량(wt%) 0.82
TiO2 함유량(ppm) 247
실시예 1 비교예 1
Extruder온도범위(℃) 300~330 300~330
Extruder압력(Mpa) 10~11 13
방사pack 온도(℃) 314 312
방사pack압력(bar) 74/138 78/190
유제투입량(rpm) 22 22
냉각속도(sec) 0.43 0.43
mesh 16 16
Godet Rool 1 1,087 1,488
Godet Rool 2 4,270 4,000
Godet Rool 3 4,350 4,120
Take-Off Roll 4,400 4,100
최종연신비(배율) 3.84 2.77
실시예 1 비교예 1
강도(g/d) 6.53 4.29
신도(%) 16.1 37
W : 돌기폭 L: 돌기길이
A : 삼각모양의 일변의 길이

Claims (3)

  1. 고유점도 1.0 ~ 1.2 ㎗/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트 폴리머를 용융시킨 후, 돌기폭(W) 0.04~0.06 mm, 돌기길이(L) 0.125~0.25 mm인 돌기가 형성되고, 삼각모양의 일변의 길이(A)는 0.217~0.433㎜인 각모서리에 돌기가 형성된 삼각모양의 방사구금을 통해 방사팩 온도 314~316℃, 방사팩압력 135~180bar로 상기 용융된 폴리머를 토출시키고, 토출된 용융상태의 폴리머를 0.43~ 0.45m/sec의 냉각풍이 형성되는 냉각부를 통과시키면서 고화한 후, 연신비 3.50~3.84배로 3단연신하고 오일링을 하고 권취하는 것을 특징으로 하는 열기구용 고강도 폴리에스테르 삼각단면필라멘트의 제조방법.
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