KR102586546B1 - 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단 - Google Patents

폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단에 있어서, 상기 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트는 시스부와 코어부로 형성되되, 상기 시스부는 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene sulfide)수지로 형성되고, 상기 코어부는 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(Poly1,4-Cyclohexylenedimethylene Terephthalate, PCT) 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단에 관한 것이다.

Description

폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단{FABRIC CONTAINING POLYPHENYLENE SULFIDE AND POLY1,4-CYCLOHEXYLENEDIMETHYLENE TEREPHTHALATE CONJUGATE MULTI FILAMENT}
본 발명은 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단에 관한 것으로 내열성 및 내화학성이 우수한 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단에 관한 것이다.
폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene sulfide)섬유는 전지 분리막, 집진기 필터, 자동차용 내장재의 산업용 분야뿐만 아니라 벽지, 커튼, 소파, 침구류의 인테리어 분야, 산업방호복, 방호장갑의 보호복 분야 등 다양한 시장을 가지고 있으며, 최근 내화학성 및 난연 기능에 대한 수요가 점점 커짐에 따라 쓰임새가 증대되고 있다.
특히 여과포 집진장치에 필터에 사용되는 여재로서, 일반적으로 유리섬유(Glass), 메타아라미드(MA), 테플론(PTFE), 폴리이미드(PI) 등으로 제조된 부직포로와 달리 폴리페닐렌 설파이드 섬유로부터 제조된 부직포는 폴리페닐렌 설파이드 섬유가 갖는 우수한 내열성, 내화학성, 낮은 흡수특성, 형태 안정성 등으로 인해 내열성 필터 소재로서 주목받고 있다.
한편, 폴리페닐렌 설파이드 섬유는 융융방사 공정을 통해 제조된다. 구체적으로는 PPS를 용융 및 공급하는 단계; 용융물을 다수의 방사 구금을 갖는 방사구금을 통해 압출시켜 다수의 필라멘트를 갖는 필라멘트 번들을 형성하고 냉각 및 고화시킨 후 다수의 캔(Can)에 투입하는 단계; 그리고, 이들 다수의 캔 내 필라멘트 번들을 다단 연신하는 단계;를 통해 제조될 수 있는 것이다.
그런데, 이러한 폴리페닐렌 설파이드 섬유는 중합체의 가격이 비싸고, 방사 공정 중 고화 불량에 의한 절사 및 연신공정에서의 크림프 발현성 불량 등과 같은 단점을 갖기 때문에 PPS 섬유의 공정성 개선을 통해 수득률을 향상시킬 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
폴리페닐렌 설파이드 섬유의 공정성을 개선하기 위한 기술로는, 방사구금 아래 고온의 공기나 불활성 가스를 부여한 다음 연신공정을 거치는 것으로 폴리페닐렌 설파이드 멀티 필라멘트를 제조하는 기술에 관한 독일특허 DE 제4006397호, 방사된 폴리페닐렌 설파이드 섬유에 45℃이상의 기류를 취입시켜 냉각시킨 뒤 가열된 영역을 통과 시켜 열 연신시키는 기술에 관한 일본 공개특허공보제1991-168750호, 및 폴리페닐렌 설파이드 수지를 310 내지 340℃의 온도에서 용융시키고 방사구금의 직경이 0.1 내지 0.5mm인 구멍을 통해 연속적으로 방사시켜 멀티 필라멘트를 제조하고, 이를 단열 튜브 또는 가열 튜브에 의해 밀폐된 고온의 대기에 통과시킨 후, 100℃ 이하의 온기류 또는 냉기류에 의해 냉각시키는 기술에 관한 일본 공개특허공보 제1990-219475호가 있다.
또한, 필터 소재로서 사용된 폴리페닐렌 설파이드 섬유에 관한 특허로는, 폴리페닐렌 설파이드 섬유를 고온 가스의 여과용도로 사용한 유럽특허 제386,975호와 폴리페닐렌 설파이드와 아크릴 섬유를 포함하여 제조된 폴리페닐렌 설파이드 백 필터에 관한 PCT-US2007-019827가 있다.
상기 기술들은 내열성이 요구되는 집진 필터에 폴리페닐렌 설파이드 섬유를 도입한 것으로 필터 특성을 개선시켰다는 의의를 갖고 있으나, 용융된 폴리머를 방사구금으로 연속 통과시킬 때의 냉각 및 고화공정상 발생하는 방사 불량문제를 그대로 갖고 있다.
상기와 같은 방사 불량으로 인해 대부분의 폴리페닐렌 설파이드 섬유는 방사성을 위해 시스부에 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용하고, 코어부에 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리올레핀계 수지를 사용하는 복합 섬유로 제조된 후 일정 길이로 커팅하여 단섬유로 제조한 후, 방적사로 제조하여 사용되어 왔다.
그러나, 상기와 같이 방적사 형태로 사용되는 폴리페닐렌 설파이드 복합섬유는 코어부의 수지가 단섬유 양끝 단면에서 노출되어 내열성, 내화학성이 저하되는 문제가 발생되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 한국 등록특허 제2183246호에서는 코어부를 고점도의 폴리에스테르계 수지를 사용하였고, 시스부를 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용한 복합 멀티필라멘트를 제안하고있으나, 코어부의 폴리에스테르계 수지를 사용하여 폴리페닐렌 설파이드 수지만으로 형성되는 멀티필라멘트에 비해 네열, 내가수분해성이 낮은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같이 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 내가수분해제 첨가되지 않고도 내가수분해성이 우수하고, 열수축율이낮아 단섬유가 아닌 복합 멀티필라멘트로 그대로 사용할 수 있는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 일정 길이로 절단하여 단섬유로 사용하지 않고 장섬유로 사용하여 내열성 및 내화학성이 우수한 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트의 방사 및 연신성을 향상하여 물성이 우수한 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단에 있어서, 상기 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트는 시스부와 코어부로 형성되되, 상기 시스부는 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene sulfide)수지로 형성되고, 상기 코어부는 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(Poly1,4-Cyclohexylenedimethylene Terephthalate, PCT) 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단을 제공한다.
또한, 상기 시스부와 코어부는 면적비 7:3 내지 3:7로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단을 제공한다.
또한, 상기 복합 멀티필라멘트는 섬도 250~700데니어, 필라멘트수 70~200개로 단사 섬도가 2데니어이상인 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단을 제공한다.
또한, 상기 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트는,
또한, 상기 시스부는 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene sulfide)수지, 상기 코어부는 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(Poly1,4-Cyclohexylenedimethylene Terephthalate, PCT) 수지를 사용하여 시스-코어형태로 복합방사하는 방사단계; 방사된 복합 멀티필라멘트를 20~25℃에서 냉각하는 냉각단계; 냉각된 복합 멀티필라멘트를 1000~2500m/min로 권취하여 미연신사를 제조하는 1차 권취단계; 권취된 미연신사를 2이상의 롤러를 이용하여 300~600m/min의 속도로 연신하는 연신단계; 연신된 복합 멀티필라멘트를 오버피드(Over feed) 0.95~1.0미만으로 수축시키는 수축단계; 및, 수축된 복합 멀티필라멘트를 권취하는 2차 권취단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단을 제공한다.
상기 연신단계의 처음 연신롤러의 온도는 70~100℃이고 마지막 연신롤러의 온도는 150~250℃인 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단을 제공한다.
또한, 상기 연신단계에서 연신비 2.0~4.0배로 연신하는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단을 제공한다.
또한, 상기 수축단계는 상기 연신단계의 마지막 연신롤러와 그 다음의 롤러 사이에서 실시되는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단을 제공한다.
또한, 상기의 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포를 제공한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단은 시스부에 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용하고 코어부에 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 수지를 사용한 복합 멀티필라멘트로 일정 길이로 절단하여 단섬유로 사용하지 않고 멀티필라멘트 상태로 원단에 함유되어 내열성 및 내화학성이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단은 물성이 우수한 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트가 함유되어 물성이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트 제조방법의 공정도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트 제조방법의 제2공정을 간략히 나타낸 도면이다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트 제조방법의 공정도를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트 제조방법의 제2공정을 간략히 나타낸 도면이다.
본 발명은 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단에 관한 것이다.
본 발명의 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트는 시스부와 코어부로 형성되는 시스-코어형 복합섬유이다.
상기 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene sulfide) 수지를 단독방사하여 섬유화할 경우 고화 불량에 의한 절사문제와 연신공정 중 크림프 발현성 불량문제 등이 발생할 수 있으므로 본 발명은 코어부에 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 수지를 사용한 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트이다.
상기 시스부를 형성하는 폴리페닐렌설파이드(Polyphenylene sulfide) 수지는 상대점도가 0.1~10인 결정성 엔지니어링 플라스틱으로서 내열성이 높고 기계적 특성, 내약품성, 전기적 특성 및 치수 안정성이 우수하다. 용도 예로서 전기ㆍ전자부품, 자동차 부품, 기계부품 등을 들 수 있다.
또한 폴리페닐렌설파이드(Polyphenylene sulfide) 수지는 선형, 가교형, 반가교형 중합체일 수 있으나 선형인 것이 바람직하고, 중량평균분자량(Mw)는 2,000~8,000이며, 300℃, 2.16kg의 하중에서의 용융흐름지수(Melt Flow index)가 20~150g/10min인 것을 사용할 수 있으며, 30~100g/10min인 것이 바람직할 것이다.
또한 폴리페닐렌설파이드(Polyphenylene sulfide)의 상기 특성인 기계적, 화학적 내구성을 이용하여 자동차 내장재로 사용하기 위해서 검은색의 착색이 필요하며, 방사공정전 단계에서 착색제를 첨가하는 원착방법을 이용하여야 염색견뢰도가 우수할 수 있다. 원착공정은 주로 기본색인 검정, 남색, 갈색 등을 표현할 때 사용이 바람직하다.
상기 코어부는 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(Poly1,4-Cyclohexylenedimethylene Terephthalate, PCT) 수지를 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112021123565425-pat00001
상기 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(PCT) 수지는 상기 화학식 1과 같은 화학구조를 갖는 고분자 수지로 수축율이 낮고 High heat deformaion resistance(열변형 저항성)이 우수하면서도 섬유로 형성될 경우 내가수분해성이 우수하여 다양한 유기용매에 대한 내성이 높고 200℃이상에서 연속사용이 가능할 정도로 내열성이 우수한 특징이 있다.
또한, 수분율이 낮으며 시스부로 사용되는 폴리페닐렌 설파이드 수지와 융점 차이가 크지 않아 방사성 및 단면 형성 유리하며, 폴리페닐렌 설파이드 수지와 결정화 온도가 유사하여 연신공정성이 우수한 특징이 있다.
상기 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(PCT) 수지는 방사공정성 및 제조되는 복합 멀티필라멘트의 강도 향상을 위해 고유점도가 0.60~0.80 dl/g인 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(PCT) 수지를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
상기 시스부와 코어부는 면적비 7:3 내지 3:7로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
상기 상기 코어부의 단면적이 70%를 초과할 경우, 코어부가 섬유상에서 한 쪽으로 치우치는 편심화가 발생하거나 또는 방사공정(또는 후공정) 중 코어부가 섬유표면으로 돌출하는 현상이 발생하게 되어 섬유의 내열성 및 내화학성이 저하될 수 있으며, 코어부의 단면적이 30% 미만이면 방사시 코어부가 섬유의 중심축에 자리 잡기 어렵고 그에 따라 방사 공정성 및 제조비용 절감효과가 저하될 수 있다.
상기 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트는 사용 목적에 따라 섬도 및 필라멘트수를 조절할 수 있으나, 제조공정성을 위해 섬도 250~700데니어(denier), 필라멘트수 70~200개로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트의 단사 섬도가 2데니어 미만이면 방사 및 연신 공정성이 저하될 수 있으므로 폴리페닐렌 설파이드 복합 멀티필라멘트의 단사 섬도는 2데니어이상인 것이 바람직할 것이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트는 도 1에서와 같이 방사단계, 냉각단계, 1차 권취단계, 연신단계, 수축단계, 2차 권취단계를 포함하여 복합 멀티필라멘트를 제조할 수 있으며, 도 1에서와 같이 방사단계, 냉각단계, 1차 권취단계를 통해 미연신사(POY)를 제조하는 제1 공정과 연신단계, 수축단계, 2차 권취단계를 통해 미연신사를 연신사(FDY)로 제조하는 제2 공정의 2스텝(step) 공정으로 제조하여 제조공정성 및 복합 멀티필라멘트의 물성을 향상시킬 수 있을 것이다.
상기 제1 공정은 방사단계, 냉각단계, 1차 권취단계를 통해 미연신사(POY)를 제조하는 공정으로 상기 방사단계의 시스부는 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene sulfide)수지, 상기 코어부는 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(Poly1,4-Cyclohexylenedimethylene Terephthalate, PCT) 수지를 사용하여 시스-코어형태로 복합방사하여 섬유화하는 단계로 일반적인 복합방사 장치를 활용하여 방사온도는 약 270~350℃에서 방사할 수 있을 것이다.
상기 냉각단계는 방사된 복합 멀티필라멘트를 20~25℃에서 냉각하는 단계로 토출구에서 1차 권취단계 전까지의 단계로 냉각 온도는 폴리페닐렌 설파이드 수지의 결정화를 높이기 위해 냉각단계에서의 온도는 20~25℃인 것이 바람직할 것이다.
상기 냉각단계에서 냉각온도가 너무 낮거나, 25℃를 초과할 경우 방사된 복합 멀티필라멘트의 결정화도가 낮아져 방사공정성 및 복합 멀티필라멘트의 물성이 저하될 수 있다.
상기 1차 권취단계는 냉각된 복합 멀티필라멘트를 1000~2500m/min로 권취하여 미연신사를 제조하는 단계이다.
상기 1차 권취단계의 권취속도가 너무 낮으면 연신율이 너무 낮아 이후 제2공정에서 사절현상이 발생되어 공정성이 저하될 수 있으며, 권취속도가 너무 빠르면 제1 공정에서의 연신율이 너무 커지고 상기 냉각단계에서 냉각이 원활하지 않아 복합 멀티필라멘트의 물성이 저하될 수 있다.
제2 공정은 연신단계, 수축단계, 2차 권취단계를 통해 미연신사를 연신사(FDY)로 제조하는 공정으로 다수의 롤러를 통해 실시된다.
상기 제2 공정은 일예로 도 2에서와 같이 미연신사가 권취된 롤러(100)와 연신시키는 연신롤러(210,230), 오피피드를 줘서 수축시키는 수축롤러(250) 및 권취하는 권취롤러(300)로 실시할 수 있다.
상기 연신단계는 권취된 미연신사를 2이상의 롤러를 이용하여 연신하는 단계로 연신 중에 사절현상을 억제하기 위해 300~600m/min의 속도로 연신하는 것이 바람직할 것이다.
상기 연시단계에서 연신온도를 제어하여 복합 멀티필라멘트의 공정성을 높일 수 있는 것으로 처음 연신롤러의 온도는 70~100℃이고 마지막 연신롤러의 온도는 150~250℃인 것이 바람직할 것이다.
즉, 도 2에서와 같은 장치로 제조 시에는 처음 연신롤러(210)의 온도는 70~100℃이고, 마지막 연신롤러(230)의 온도는 150~250℃인 것이 바람직할 것이다.
상기 미연신사를 연신을 시작할 때 연신온도가 너무 높으면 폴리페닐렌 설파이드 수지의 결정화도가 빠르게 진행되어 연신 중에 배향율이 낮아져 복합 멀티필라멘트의 강도가 저하될 수 있으므로 상기 연신단계에서 처음 연신롤러의 온도는 매우 중요한 요소라고 할 것이다.
상기 연신단계의 처음 연신롤러(210)를 저온 상태에서 연신을 시작하고 연신이 마무리되는 마지막 연신롤러(230)는 150~250℃의 고온으로 연신된 복합 멀티필라멘트의 열처리 효과를 부여하여 높아진 강도를 유지시킬 수 있다.
상기 연신단계에서 연신비는 제1 공정에서의 연신율을 고려하여 조절할 수 있으나, 연신비가 너무 크면 연신공정성이 저하될 수 있으므로 약 2.0~4.0배로 연신하는 것이 바람직할 것이다.
상기 수축단계는 연신된 복합 멀티필라멘트를 오버피드(Over feed) 0.95~1.0미만으로 수축시키는 단계로 상기 연신단계의 마지막 연신롤러와 그 다음의 롤러 사이에서 실시되는 단계이다. 즉, 도 2에서는 마지막 연신롤러(230)와 수축롤러(250) 사이의 단계이다.
상기 수축단계는 연신단계와 연속적으로 실시되는 단계로 마지막 연신롤러로 고온 상태의 복합 멀티필라멘트를 오버피드 0.95~1.0미만으로 이완시켜 복합 멀티필라멘트의 수축을 유발시킨다.
상기 수축단계를 통해 본 발명의 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테1레프탈레이트 복합 멀티필라멘트는 낮은 건열 수축율을 갖게된다.
상기 2차 권취단계는 수축된 복합 멀티필라멘트를 권취하는 권취단계이다.
상기와 같이 방사하여 미연신사(POY)를 제조하는 제1 공정과 미연신사를 연신사(FDY)로 제조하는 제2 공정으로 제조하는 본 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트는 냉각단계에서의 냉각온도 조절 및 연신단계에서의 연신온도 조절을 통해 높은 제조공정성으로 물성이 우수한 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단은 단섬유가 아닌 복합 멀티필라멘트 상태로 사용될 수 있는 것으로 높은 내열성과 내화학성을 갖는다.
특히, 본 발명의 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단은 집진필터용 부직포에서 부직포의 강도를 보강해주고 지지체 역할하는 스크림(Scrim) 원단에 적합할 것이다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 설명하도록 한다. 하기 실시예는 본 발명을 좀 더 정확히 이해하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것이 아니다.
◈ 폴리페닐렌 설파이드 복합 멀티필라멘트를 제조: 제조예 1, 2 및 비교제조예 1,2
제조예 1, 2
용융흐름지수가 80g/10min인 폴리페닐렌 설파이드 수지를 시스부로, 고유점도가 0.7dl/g인 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 수지를 코어부로 사용하여 방사온도는 290℃에서 복합방사한 후 냉각시키고 2,000m/min의 속도로 1차 권취하여 미연신사를 제조하였다.
제조된 미연신사를 도 2에서와 같은 장치를 활용하여 연신비 3배로 연신하였으며, 오버피드 0.91으로 수축단계를 실시하였으며 2차 권취하여 530D/144F의 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 제조하였다.
상기 제조예들의 코어부 고유점도, 시스부-코어부의 단면적비율, 냉각온도, 연신롤러 온도를 표 1에 나타내었다.
비교제조예 1, 2
용융흐름지수가 80g/10min인 폴리페닐렌 설파이드 수지를 시스부로, 고유점도가 0.8dl/g(비교예 1), 0.6dl/g(비교예 2)인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 코어부로 사용하여 방사온도는 290℃에서 복합방사한 후 냉각시키고 2,000m/min의 속도로 1차 권취하여 미연신사를 제조하였다.
제조된 미연신사를 도 2에서와 같은 장치를 활용하여 연신비 2배로 연신하였으며, 오버피드 0.90으로 수축단계를 실시하였으며 2차 권취하여 530D/144F의 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 제조하였다.
상기 비교제조예들의 코어부 고유점도, 시스부-코어부의 단면적비율, 냉각온도, 연신롤러 온도를 표 1에 나타내었다.
◈ 복합 멀티필라멘트 평가
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 복합 멀티필라멘트의 연신 공정성, 수축율, 단면이상율, 내열 및 내알칼리 시험 후의 강도유지율을 측정하였으며, 표 1에 나타내었다.
* 용융흐름지수: 수지를 300℃, 2.16kgf 하중조건에서 ASTM D1238법으로 10분간 흐르는 양을 측정하였다.
* 강도: KS K 0860 방법에 의하여 측정하였다
* 연신공정성 평가: 1등급 생산량/전체 생산량*100= 수율(중량기준)
* 수축율 : 190℃ 건열 열풍 건조기에서 30분처리 전후의 길이 변화
* 단면이상율 : 전체 Fila수에서 불량(정심형 S/C 형성 미흡)Fila수 비율
* 내화학성 평가: 0.25g/L Ca(OH)2 용액에서 90℃ * 72시간 처리 전후의 인장강도를 평가하였다.
* 내열성 평가: 200℃ 열풍오븐에서 24hr 처리 전후의 인장강도를 평가하였다.
* 강도 유지율: [내열(내알칼리) 처리전 강도 - 처리후 강도] / 내열(내알칼리) 처리전 강도 * 100 (%)
구분 제조예1 제조예2 비교제조예1 비교제조예2
수지 시스부 PPS PPS PPS PPS
코어부(고유점도) PCT(0.7) PCT(0.7) PET(0.8) PET(0.6)
시스부:코어부(중량비) 50:50 40:60 50:50 50:50
냉각단계 온도(℃) 25 25 25 25
첫 연신롤로 온도(℃) 90 90 80 80
마지막 연신롤러 온도(℃) 180 180 200 200
방사공정성(%) 96 98 98 83
연신공정성(%) 97 97 95 53
강도(g/d) 4.4 4.51 4.49 4.23
단면이상율(%) 1%미만 1%미만 2.5 3
190℃건열수축율(%) 1.97 2.13 5.12 4.87
강도 유지율(%) 내알칼리(CaOH2) 98.7 98.1 90.6 89.6
내열(200℃) 97.8 97.0 87.5 71.4
표 1에서와 같이 본 발명의 제조조건으로 제조된 제조예 1,2의 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트는 비교제조예 1,2 보다 단면이상율이 낮은 것으로 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트 보다 단면형성이 유리한 것을 알 수 있다.
또한, 건열수축율에서도 제조예 1,2가 비교제조예1,2 보다 낮은 것으로 열변형 저항성이 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 내열 및 내알칼리 시험 후의 강도유지율이 제조예 1,2가 비교제조예1,2 보다 큰 것으로 내열성, 내알칼리성이 향상되는 것을 알 수 있다.
◈ 원단 및 부직포 제조: 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3
실시예 1: 상기 제조예 1의 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 직조하여 직물 원단을 제조하였다.
실시예 2: 상기 제조예 2의 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 직조하여 직물 원단을 제조하였다.
비교예 1: 제조비교예 1에서 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 직조하여 직물 원단을 제조하였다.
비교예 2: 폴리페닐렌 설파이드 단섬유 100%로 제조된 20수의 방적사를 직조하여 직물 원단을 제조하였으나, 직물 밀도를 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 3: 폴리페닐렌 설파이드 단섬유 100%로 제조된 20수의 방적사를 직조하여 직물 원단을 제조하였으나, 직물 밀도를 실시예 2와 동일하게 제조하였다.
상기 실시예들과 비교예들의 직물 원단를 스크린 원단으로 사용하여 집진필터용 부직포를 제조하였다.
상기 집진필터용 부직포는 폴리페닐렌 설파이드 단섬유로 제조된 부직포 사이에 직물 원단이 위치하도록 제조하였다.
◈ 직물 원단 및 부직포 평가
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 직물 원단 및 집진필터용 부직포의 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.
* 인장강도 : KS K 0521 방법에 의하여 측정하였다
* 파열강도 : KS K ISO 13938-1 방법에 의하여 측정하였다
* 가열수축율 : 200℃의 열풍오븐에서 1시간 열처리 전후의 길이 변화율(%)
* 내열성 : 200℃의 열풍오븐에서 24시간 처리 전후의 강도 변화율(%)
* 내알칼리성 : 0.25g/L Ca(OH)2 용액에서 90℃ * 72시간 처리 전후의 강도 변화율(%)
구분 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3
직물밀도
(ea/inch)		 경사 22 39 22 22 39
위사 14 24 14 14 24
부직포 파열강도(kPa) 3976 4013 3969 2988 3706
부직포 인장강도
(kgf/5cm)		 MD 방향 96 107 94 60 74
CD 방향 186 204 184 118 149
부직포 가열수축율
(%, 200℃)		 MD 방향 2.4 2.4 5.6 2.7 2.5
CD 방향 2 2.1 5.8 2.3 2.1
부직포 내열성
(강도유지율%, 200℃)		 MD 방향 99 99 99 98.1 98.5
CD 방향 99 99.4 99 99.0 98.7
부직포 내알칼리성
(강도유지율%)		 MD 방향 97.0 97.5 96.1 96.0 95.8
CD 방향 99.2 99.4 98.7 97.4 97.7
표 2에서와 같이 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 부직포인 실시예 1,2는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 부직포인 비교예 1과 유사하지만 폴리페닐렌 설파이드 방적사를 사용하는 비교예 2,3 보다 파열강도 및 인장강도가 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 가열수축율의 경우 실시예 1,2는 비교예 1,2와 유사하지만 비교예 1 보다 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 내열성의 경우 실시예 1,2는 비교예 1과 유사하지만 비교예 1,2 보다 우수한 것을 알 수 있다.
또한 내알카리성의 경우 실시예1,2가 비교예 1 내지 3 보다 우수한 것을 알 수 있다.
상기에서와 같이 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 부직포가 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 부직포 및 폴리페닐렌 설파이드 방적사를 함유하는 부직포 보다 모든 물성에서 우수한 것을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단에 있어서,
    상기 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트는 시스부와 코어부로 형성되며,
    상기 시스부는 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene sulfide)수지로 형성되고,
    상기 코어부는 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(Poly1,4-Cyclohexylenedimethylene Terephthalate, PCT) 수지로 형성되되,
    상기 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트는,
    상기 시스부는 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene sulfide)수지, 상기 코어부는 고유점도가 0.60~0.80 dl/g인 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(Poly1,4-Cyclohexylenedimethylene Terephthalate, PCT) 수지를 사용하여 시스-코어형태로 복합방사하는 방사단계;
    방사된 복합 멀티필라멘트를 20~25℃에서 냉각하는 냉각단계;
    냉각된 복합 멀티필라멘트를 1000~2500m/min로 권취하여 미연신사를 제조하는 1차 권취단계;
    권취된 미연신사를 2이상의 롤러를 이용하여 300~600m/min의 속도로 연신하는 연신단계;
    연신된 복합 멀티필라멘트를 오버피드(Over feed) 0.95~1.0미만으로 수축시키는 수축단계; 및,
    수축된 복합 멀티필라멘트를 권취하는 2차 권취단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시스부와 코어부는 면적비 7:3 내지 3:7로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복합 멀티필라멘트는 섬도 250~700데니어, 필라멘트수 70~200개로 단사 섬도가 2데니어이상인 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연신단계의 처음 연신롤러의 온도는 70~100℃이고 마지막 연신롤러의 온도는 150~250℃인 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연신단계에서 연신비 2.0~4.0배로 연신하는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수축단계는 상기 연신단계의 마지막 연신롤러와 그 다음의 롤러 사이에서 실시되는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단.
  8. 제 1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항의 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리1,4-사이클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 복합 멀티필라멘트를 함유하는 원단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포.
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