KR19990003779A - 균제도가 우수한 폴리에테르에스테르계 탄성사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균제도가 우수하고 균일한 물성을 갖는 폴리에테르에스테르탄성사의 제조방법으로서, 본발명은 특정한 구성의 방사구금으로 제조하는 방법임.

본 발명에 사용되는 방사구금은 구금공이 평행하게 배열되어있는 2열의 구금공으로 되어있으며, 구금공의 거리가 8 ∼ 30mm, 열간 간격이 5 ∼ 15mm로 된것임.

본 발명은 용융방사후 냉각풍으로 냉각고화시킬 때 각 사조의 냉각이 균일하게 이루어져서 사의 물성도 균일해진다.

Description

균제도가 우수한 폴리에테르에스테르계 탄성사의 제조방법

본 발명은 균제도가 우수한 폴리에테르에스테르계 탄성사의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리에테르에스테르계 탄성사를 제조함에 있어서, 특정한 구조를 갖는 방사구금으로 용융방사함으로서 방출사조가 냉각풍으로 냉각될 때 균일한 냉각이 되도록 하여 균제도가 우수하고 균일한 물성을 갖는 탄성사를 제조하는 방법에 관한 것이다

일반적으로 탄성사는 폴레우레탄을 주성분으로 하는 스판덱스 섬유가 사용되고 있는바 이것은 탄성특성 측면에서는 우수한 반면에 내열성, 내광성, 염색성등의 문제점이 있었다.

한편 폴리에테르에스테르계 공중합체형의 탄성체가 수십년동안 관심의 대상이 되어왔는데 그 큰 이유는 앞에서 언급한 스판덱스섬유의 결점을 대부분 해결할수 있기 때문이었다.

그러나 폴리에테르에스테르계 탄성사는 스판덱스섬유의 건식, 습식 방사와는 달리 용융방사의 과정을 거쳐 제조되고 있으며 용융방사의 냉각과정에서 불균일 냉각에 의해 균제도가 불량한 섬유가 제조될 가능성이 높다.

폴리에테르에스테르계 탄성체의 용융방사에 있어서 섬유의 균제도의 불량은 여러 가지 요인이 있으나 방사구금에서 압출후 냉각할 때 불균일 냉각과 냉각효율 저하가 큰 원인이다.

이러한 불균일 냉각은 폴리머의 연신 및 열처리시 섬유물성의 불균일 및 균제도 저하를 야기한다.

섬유물성의 불균일 및 균제도의 저하는 후공정에서의 작업성에 큰 영향을 미치며, 특히 정경작업시 가이드와의 마찰에 의해 사절을 발생시키므로 정경작업성이 불량해지는 원인이 된다.

용융방사시에 사조의 냉각 과정을 자세하게 설명하면 다음과 같다.

방사구금으로부터 용융방사된 방출사는 아직 용융상태이기 때문에 이것을 냉각공기로 냉각고화시켜서 연신을 하게된다.

권취공정에서의 권취속도에 의해서 방출사가 가늘어지는 세화과정을 거치는데, 이때 세화되기 이전부분은 방출사의 직경이 커 흡입공기에 의한 방출사조 상호간의 점촉으로 융착사가 발생하기도 하며, 인접방사공으로부터 방사된 방출사조들간의 간섭에 의해 냉각효율이 저하된다.

특히 모노섬도가 큰 경우에는 이러한 문제점이 발생할 가능성이 높아진다. 따라서 냉각과정의 관리가 제품품질에 큰 영향을 미친다.

냉각방법에는 크게 사이드 켄칭(side quenching)과 라운드 켄칭(round quenching)으로 나누어 지며, 방출사조의 한쪽면에서 냉각풍이 나오는 방법이 사이드켄칭이고, 사조의 둘레 모든 방향에서 냉각풍이 나오는 방법이 라운드 켄칭이다.

라운드켄칭은 냉각효율이 우수하나 설비비가 많이 들어 특수한 경우를 제외하고는 간편한 사이드 켄칭을 많이 이용한다.

사이드 켄칭은 방출사조가 흡입되는 냉각풍의 반대 방향으로 쏠리면서 냉각되기 때문에 융착사 발생의 위험이 높으며, 특히 방사공이 원형배열(도 2)을 이루는 경우 이러한 융착사 발생의 위험은 더욱 높아지고, 또한 냉각풍의 흐름을 인접방사공의 사조가 방해하여 냉각효율을 떨어뜨리기 때문에 냉각이 불균일하게 되어서 탄성사의 균제도불량과 물성의 불균일을 초래하게 된다

본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위해 폴리에테르에스테르계 탄성사를 제조하는 방사구금에 있어서 2개의 열(列)의 방사공의 배열이 평행배열을 이루도록 하고, 방사공의 배열위치를 조절함으로서 방출사조가 냉각풍에 의하여 냉각될때 인접방사공으로 방출되는 사조에 의한 냉각풍의 차단작용을 최대한 감소시킴으로서 방출사조가 균일한 냉각을 받도록 하며, 그 결과로 연신시 물성이 균일하고 균제도가 우수한 폴리에테르에스테르계 탄성사의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

도 1는 몬발명에 사용되는 평행배열의 구금공을 가진 방사구금의 평면도.

도 2는 종래의 원형배열의 구금공을 가진 방사구금의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

X : 냉각풍의 방향에 대해 수직인 방사공의 제 1열

Y : 냉각풍의 방향에 대해 수직인 방사공의 제 2열

d₁: 평행배열의 열과 열 사이의 간격

d₂: 각 열에 있어서 인접방사공 사이의 거리

d_{3 :}각 열에 있어서 인접방사공 사이의 거리의 1/2이 되는거리

본 발명을 더윽 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본발명에 사용되는 방사구금은 평행하게 배열된 2열의 방사공들로 되어 있으며, 평행배열의 열과 열사이의 간격(d₁), 각열에 있어서 인접방사공 사이의 거리(d₂), 그거리의 비(d₂/d₁), 각열에 있어서 인접방사공 사이의 거리의 1/2이 되는 거리(d₃)가 다음과 같이 된것이다.

5≤ d₁(mm) ≤15,

8≤ d₂(mm) ≤30,

d₃(mm) =(1/2)d₂(mm),

1.3 ≤d₂/d₁≤3.0

본 발명에서 d₁과d₂의 크기는 d₁이 5mm이상이고 d₁과 d₂의 크기의 비(d₂/d₁)가 1.3이상이 되어야 본 발명의 목적을 달성할 수있다.

만일 d₁이 5mm보다 작고 d₁과 d₂의 크기의 비(d₂/d₁)가 1.3보다 작을 경우에는 방출사조에 대해서 수직방향으로 불어오는 사이드켄칭의 냉각풍의 흐름을 인접방사공의 방출사조가 방해할 우려가 높고, 인접방사공과의 거리가 너무 짧아서 냉각효율을 저하시키고 균일한 냉각을 하지 못하게 된다.

또 d₁이 15mm보다 크거나 d₂의 크기의 비(d₂/d₁)가 3.0보다 클 경우에는 배열할 수 있는 방사공의 갯수가 너무 적어 생산성면에서 불리하다. 또한 d₃가 d₂의 절반이 될때 1열의 방사공에 의한 냉각풍의 차단효과를 최소화 할수있다.

또, 본 발명에서는 방사공 배열이 평행배열을 이루도록 하며, 2열의 방사공을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

3열 이상으로 할수도 있겠으나 본 발명에서와 같이 모노데니어가 20데니어 이상의 탄성사를 제조하는 경우에는 인접방사공의 방출사조가 냉각풍의 흐름을 방해할 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.

또한 1열의 방사공의 갯수는 2∼8개가 바람직하며, 이때 1열과 2열의 방사공 갯수는동일하다.

1열의 방사공의 갯수가 2개미만이면 경제성면에서 불리하고, 8개를 초과하면 인접방사공의 방출사조에 의한 냉각풍의 차단에 의해 균일한 냉각이 어려워 진다.

본 발명으로 제조되는 폴리에테르에스테르계 탄성사의 모노섬도는 20-100데니어(denier)가 적당하다.

20데니어보다 작은 경우에는 단위시간당 생산량이 적고, 100데니어를 초과할 경우에는 냉각을 시켜주기위해 냉각풍의 속도를 크게 하거나 온도를 저온으로 하는등 에너지 비용이 크게들며 또한 충분한 냉각을 위해서는 방속을 줄여야 하므로 생산성면에서 불리하다.

본 발명에 사용되는 폴리에테르에스테르계 탄성중합체를 설명하면 다음과 같다.

분자 사슬중에 교대로 폴리에테르 부분과 폴리에스테르부분을 갖고 있는 폴리에테르에스테르 블록 공중합체는 폴리에스테르부분이 경질세그멘트이고, 폴리에테르 부분이 연질세그멘트로서 상호결합되어 있으며, 경질세그멘트는 다카르복시산과 저분자량의 디올과의 에스테르화 반응으로 얻어지며, 연질세그멘트는 디카르복시산과 폴리에테르글리콜과의 반응으로 얻어진다.

여기서 디카르복시산 성분으로는 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 1,5 나프탈렌 디카르복시산, 2,6나프탈렌디카르복시산등이 사용되며, 저분자량의 디올 성분으로는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 펜타메틸렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 2,2디메틸트리메틸렌글리콜등이 사용되며, 폴리에테르글리콜 성분으로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜등이 사용된다.

실시예 1

폴리부틸렌테레프탈레이트와 수평균분자량 2,000의 폴리테트라메틸렌글리콜을 탄성중합체에 대해 중량비로 60% 공중합시킨 탄성중합체를 방사용칩으로 사용하였으며 이때 탄성중합체의 물성은 고유점도(IV)가 1.90, 전단속도 100rad/s에서의 용융점도가 2,300포아즈였다. 이러한 탄성중합체를 각 열의 방사공(직경 0.5mm)이 4개인 2열의 평행배열의 원형의 방사구금(직경 70mm)을 이용하여 방사하되 방사공은 (d₁= 6mm, d₂= 15mm, d₂/d₁= 2.5, d₃= 7mm인 방사구금을 사용하였다.

상기의 방사구금을 이용하여 방사온도 255℃, 사이드켄칭의 냉각풍에 의해 냉각온도 15℃로 하여 고화시킨 후, 방속 500m/min으로 용융방사하고 2.0배율로 연신 열처리하여 모노섬도가 평균 40데니어인 8필라멘트의 탄성사를 얻었다.

실시예 2-6

d₁, d₂, d₂/d₁, d₃를 각각 표1과 같이 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다

실시예 7-9

d₁, d₂, d₂/d₁, d₃를 각각 표1과 같이 하고, 1열의 방사공의 갯수를 3개로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 10

d₁, d₂, d₂/d₁, d₃를 각각 표1과 같이 하고, 1열의 방사공의 갯수를 6개로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 11-12

d₁, d₂, d₂/d₁, d₃를 각각 표1과 같이 하고, 토출량을 조절하여 섬도를 60데니어, 80데니어로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 1-2

d₁, d₂, d₂/d₁, d₃를 각각 표1과 같이 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표1에 나타내었다.

비교예 3

d₁, d₂, d₂/d₁, d₃를 각각 표1과 같이 하고, 1열의 방사공의 개수를 12개로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

평가

◎(매우 우수) = 균제도가 3%이하, 강도가 1g/d이상, 신도가 400%이상인 경우

○(우수) = 균제도가 3 - 5% 인 경우

X(불량) = 균제도가 5%를 초과한 경우

물성측정방법은 다음과 같이 하였다.

1) 강신도

인스트롱 인장시험기(모델 No.4465)를 이용하여 시료 길이를 10cm로 하고 인장속도를 200%/분 으로하여 측정할때 파단시의 강도(g/d)와 신도(%)를 측정하였다.

이때 동일한 방사구금으로 제조된 각각의 모노필라멘트를 3회 측정한 평균값을 표 1에 나타내었다.

2) 순간신장회복율

길이 10cm의 시료를 200%/분의 속도로 신장한 후,5초후 하중을 제거한 다음 다시 재빨리 시료의 길이(L)를 재고 다음식에서 산출한다.

순간신장회복율 =

3) 균제도(U%)

균제도측정기(USTER TESTER 3, V 2.50)로 속도 200m/분, 시간 1분으로 3회 측정한 평균값을 구하였다.

본 발명으로 제조된 폴리에테르에스테르계 탄성사는 냉각효과가 우수하고 균일한 냉각이 가능한 방사구금으로 제조되기 때문에 냉각이 균일해져서 균제도가 우수하고, 탄성회복율이 높은 균일한 물성의 섬유를 제조할 수 있다.

본발명으로 제조된 폴리에테르에스테르계탄성사는 환편용과 경편용으로 활용된다.

Claims (2)

1. 폴리에테르에스테르계 탄성사를 제조함에 있어서, 평행의 2열(列)방사공을 가지며, 방사공이 다음과 같이 되어있는 방사구금으로 제조함을 특징으로 하는 폴리에테르에스테르계 탄성사의 제조방법.

   다 음

   5 ≤ d₁( mm ) ≤ 15

   8 ≤ d₂( mm ) ≤ 30 ,

   1.3≤d₂/d₁≤3.0

   d₃(mm ) =(1 /2)d₂(mm )

   단,

   d₁(mm)는 열과 열사이의 간격

   d₂(mm)는 각열의 인접방사공사이의 거리
2. 제 1항에 있어서 각 열의 방사공 수가 2 ∼ 8개임을 특징으로 하는 제도가 우수한 플리에테르에스테르계 탄성사의 제조방법.