KR19990011231A - 폴리에스터 초극세사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해도타입의 복합방사 구금으로 부터 2종의 폴리머를 방사속도 3000MPM이상에서 동시에 방사하여 초극세 폴리에스터 복합섬유를 제조하는 방법에 관한 것으로, 해성분으로 용출성능을 가진 공종합 폴리에스터와 도성분으로 일반 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 사용하여 특히 해성분의 MV가 2000POISE 이상이고 도성분의 MV는 해성분보다 500POISE이상 큰것을 사용하며, 분배판 4의 마모정도가 0.4mm이하이고 구금의 홀직경을 0.25-0.30mm의 것을 사용함으로써 생산량 증가, 생산원가감소, 생산공정축소, 가연사작업성향상, 가연제조원가감소 등의 효과를 가지는 우수한 초극세원사의 제조방법으로 공업상 유용한 발명이다.

Description

폴리에스터 초극세사의 제조방법

본 발명은 폴리에스터 초극세사의 제조방법에 관한 것으로 보다 자세하게는 해도타입의 복합방사 구금으로부터 2종의 폴리머를 방사속도 3000MPM이상에서 동시에 방사하여 초극세 폴리에스터 복합섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래의 방사속도 1000MPM-DT(DRAW TWIST)방식에 의한 원사제조에 사용되는 일반 해도형 복합방사구금(도1 참조)을 사용하여 3000MPM이상 POY이상의 방사속도에서 방사하면 해성분의 용융점도(melt viscosity, 이하 MV라 칭함)에 따라 강도변화가 심하며 도성분접합등의 문제가 발생하는 단점이 있어왔다.(도3, 도4 참조)

한국공개특허 95-14381호에는 병열형(SIDE BY SIDE)단면 및 분할형단면의 원사제조에 사용되는 구금 및 분배판에 대해 기재되어 있으나 그 작용 및 물성과의 관계가 언급되어 있지않을 뿐아니라 실시에 따른 만족할 만한 제품을 얻을 수 없었으며 또한 현재 사용되고 있는 해도형초극세사의 해성분 용출성 공중합 폴리에스터(COPOLYESTER)의 용융점도는 도성분의 일반 폴리에스터(REGULARPET)대비 높게 조절함이 도성분형성을 안정적으로 하고 방사성도 우수하게 하는 장점이 있지만 이러한 공중합체를 해성분으로 사용할 경우 POY공법에 의한 생산시 정상적인 강도상승 및 신도감소의 물성변화를 보이지 않고 UDY(UNDRAWNYARN)의 물성과 동일한 결과를 보이게 된다. 그리하여 주로 가연공정을 통해 최종원사를 제조함에 있어서, 강도가 낮고 신도가 높은 관계로 가연작업성이 저하되고 최종원사강도도 저하되는 단점이 있으며, 이로 인해 생산량 증가, 생산원가 감소, 생산공정 축소, 가연사작업성 항상, 가연제조원가 감소등의 효과를 볼 수가 없게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하여 가연 작업성을 향상시키고 원사강도와 생산성을 향상시킬 수 있는 폴리에스터 초극세사의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 해도타입의 복합방사구금으로 부터 2종의폴리머를 동시에 방사속도 3000MPM이상에서 방사하여 초극세 폴리에스터 복합섬유를 제조하는 방법에 있어서, 해성분으로 용출성능을 가진 공중합폴리에스터와 도성분으로 일반 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하며, 특히 해성분의 MV가 2000POISE이상이어야 하며 도성분의 MV는 해성분보다 500POISE(측정조건 275℃, SHEAR RATE 0 SEC-1)이상 큰 것을 사용하며 둘째 분배판 4의 홀 마모정도가 0.4mm이하의 것을 사용하고 셋째 구금의 홀직경 0.25∼0.30mm의 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.

도1은 본발명에서 사용된 복합방사분배판 및 구금 개념도,

도2는 본발명 실시예 원사단면도,

도3은 본발명에 대한 비교예 1의 원사단면도,

도4는 본발명에 대한 비교예 2의 원사단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 분배판 4 2 : 분배관 5

3 : 구금 4 : 마모부분

5 : 해성분 6 : 도성분

7 : 도접합부

이하 본 발명을 첨부한 도1을 참고로 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서는 이용성폴리머로는 디메틸-테레프탈레이트

(DIMETHYL-TEREPHTHALATE, 이하DMT라 칭함), 에틸렌 글리콜(ETHYLENE GLYCOL, 이하EG라 칭함)에 이용성 촉진 개질제로 결정구조의 규칙성을 낮게하여 고차가공에서의 알칼리용출성을 증대할 수 있는 긴 체인의 폴리에스테르 글리콜을 사용하였고 DMT대신 2관능성의 다른 벤젠화합물을 사용하였다. 개질제의 함량은 2-3WT%의 범위의 것이 적당한데, 2WT%이하이면 용출되는 속도가 너무 느려 고차가공 공정에 적용하기 힘들며 3WT%이상이면 중합시 점도가 너무 높아 중합교반기에 부하가 너무 많이 걸려 생산이 원활하지 못하다.

TiO2는 세미듈수준인 0.3-0.4WT%를 사용하였다.

일반 폴리머로는 이용성 폴리머보다 MV가 500-1000POISE이상의 것을 사용하는 것이 바람직하며 이는 용액점도가 IV 0.65-0.70의 것을 사용하여야 하는데, 본 발명에서는 용액점도인 IV보다는 용융점도인 MV(POISE)가 더 중요하므로 MV기준으로 설명하는 것이 더 유용하다. 해성분 공중합체의 MV는 2000POISE이상이어야 하는데 그 이하이면 분배판4 (도1 참고)에서의 도성분 형성시 사이사이에서 도성분을 유지시켜주는 해성분 공중합체가 그 역할을 못하고 도성분끼리 접합되어 방사원사의 세사, 방사곡사발생, 강도 저하등의 문제를 일으키게 된다. 또한 도성분 MV가 해성분 MV보다 500POISE 이상 크지 않으면 도성분인 일반 폴리에스터와의 용융점도차가 작아서 도성분형성측면에서는 유리하여 도성분이 안정되게 형성되어 분할은 균일하게 되지만 방사시 구금직하에서 고화 -배향되면서3000PMP의 방사속도에서 받는 장력이 어느 한쪽에 집중되지 못하고 두 폴리머에 집중되기 때문에 두 폴리머의 분가량차이에 의한 장략 불균일이 일어나 방사작업성이 저하되는 단점이 있다.

다음으로 사용분배판과 구금에 대해서 상세히 기술한다.

기본적으로 해도형 초극세사 팩은 도1에 도시된 바와같이 분배판(1)(2)5개(분배판 1, 2, 3 생략)와 구금(3)으로 총 6개가 1개의 팩으로 구성되어 있는데 분배판 1, 2 공통부품으로 별다른 기술적인 어려움은 없으나 분배판 3, 4(1), 5(2)구금은 그 기술적인 어려움이 상당하다. 본 발명에서는 다수의 테스트끝에 분배판 4(1)의 홀마모도가 도성분형성의 중요한 요인임을 알 수 있는데 마모부분(4)의 마모길이가 0.4mm이상이 되면 본발명에서 해성분의 MV가 2000POISE이상으로 한정되어져 있는데도 도성분이 홀로 나오면서 마모된 부분에서 퍼져버리는 문제가 생겨서 부분적으로 도성분 접합이 분배판에서 발생하게 된다. 이는 곧 방사 세사, 용출불량, 방사작업성저하, 방사곡사, 방사강도저하등의 문제와 직결되어 불량해 진다. 따라서 분배판 4의 홀마모정도는 0.4mm이하가 바람직하다.

또한, 방사속도가 상승되면 폴리머로 출량이 많아지고 이에 따라 냉각이 불량해지고 팩압이 상승되는 점이 일반적이며, 특히 본 발명에서와 같이 복합방사의 경우에는 해도형으로 구금에서 최종 방사되기 때문에 토출증대에 따른 해도형성에 미치는 영향이 크게 작용함을 알 수 있었는데 즉 기존 UDY생산에 사용되는 구금을 그대로 사용할 경우는 해도모양이 구금홀에서 센타부분에서 접합되는 비율이 점증하였다. 따라서 이러한 현상을 방지하기 위해 본 발명에서는 구금홀의 직경이 0.25-0.30mm의 범위 것을 사용하였는데, 0.25이하의 범위에는 상기 설명한 바와 같은 결과를 얻어서 전체 수십도중에서 중앙부에 위치한 5-7개의 도가 약간 접합되어 방사되는 현상을 근본적으로 피할 수는 없었으며, 0.30이상에서는 도접합현상은 전혀 발생하지 않지만 구금 배면압이 낮아져서 폴리머가 균일하게 토출되지 못하여 방사작업성이 불량해진다.

본 발명에서는 특별한 의미는 없지만 L/D는 일반적인 2.0이 적당하다.

또한 본 발명에서는 구금 폴리머도입부의 각도에 따라 도형성에 중대한 관련을 나타내었는데 이는 해성분의 점도가 낮은 관계로 분배판 5(2)를 통과한 2성분 폴리머가 해도가 형성된 상태에서 고대로 직경이 작아져서 최종 홀을 통과해서 작아지는데 그 작아지는 정도가 도입부 각도에 따라 결정되어지기 때문이다. 본 발명에서는 15mm두께의 구금(3)을 사용하였는데 이 경우 도입부에서 최종 홀까지의 각도가 45-60도 사이가 적당하였다. 45도보다 작을 경우 필요한 도의 숫자를 선정하기가 어려워 실제적인 필라멘트설계가 불가능하고 60도 이상일 경우는 형성된 해도가 구금(3)에서 급격히 꺾이지면서 홀직경까지 감소하므로 센타부분의 도가 접합되는 현상이 발생하게 되고, 이는 고차가공에서의 용출불량, 염색불균일, 가연작업성불량등의 결과로 이어진다.

상기 본 발명에서의 MV는 로우 쉬어 레이트(LOW SHEAR RATE)에서의 용융점도를 전문적으로 측정하는 레오메터(RHEOMETER)를 사용하였으며 건조조건은 80도에서 1시간 140도에서 12시간을 건조하여 285도의 조건에서 0 SHEAR RATE에서 측정하였다.

상기와 같이 본발명에서는 복합방사 구금으로부터 2종의 폴리머 즉 고차가공(전처리, 염색가공)공정에서 용출되는 이용성 공중합 폴리에스터와 용출되지 않고 초극세사로 분할되는 일반 폴리에스터를 각각의 익스트루더(EXTRUDER)로 용융하여 동일구금에서 방사하여 폴리에스터 해도형 초극세사를 제조함에 있어서 POY공법에서의 필요한 사항으로, 이용소 공중합 폴리에스터의 MV를 2000POISE이상으로 유지하고 또한 일반 폴리에스터와 MV차가 일정범위의 폴리머를 사용하고 분배판 4(1)의 도성분형성 홀의 마모도가 일정수준이하의 것을 사용하고, 구금홀직경과 길이를 일정범위의 것을 사용함으로써 생산량 증가, 생산원가 감소, 생산공정 축소, 가연사작업성향상, 가연제조원가의 감소등의 효과를 가지는 우수한 초극세원사의 제조방법이다.

이하 본 발명을 실시예로 보다 상세히 설명하지만 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

이용성 공중합 폴리에스터로 PEG -3000을 2.0WT% 투입한 MV 2100 POISE의 칩과 일반 폴리에스터 MV 2800POISE인 칩을 이용하여 익스트루더 죤 온도288/285/285℃에서 각각 용융하고 이를 필터 10μm, 분배판 4의 마모도가 0.35인 것과 구금 폴리머도입부 각도가 60도이며 구금홀직경이 0.27인 구금(3)을 통해 방사속도 3000MPM으로 방사하여 l80데니어/36필라, 37도의 원사를 방사하였다. 방사온도는 285℃이며 퀀칭 에어(quenching air)온도는 15℃, 풍속은 22mpm으로 하였다. 가연시 히터 플레이트-1온도는 170℃로 연산비는 1.80으로 사속은 350mpm으로 하여 최종적으로 100데니어/36필라멘트의 원사를 제조하였다.

각 실시예는 원사의 도성분 접합 유무를 평가하기 위하여 플라즈마 처리하여 SEM(전자주사 현미경)을 사용하여 확인하였으며 방사작업성은 사절율을 계산하여 평가하였다.

조직은 싸틴으로 하여 밀도는 경사 120본/INCH, 위사 85본/INCH이다. 가공은 버핑가공, 감량율 13%, 출률 9%로 진행하며 기타 진공조건은 일반 폴리에스터 장섬유 직물의 가공조건과 동일하다. 직물특성은 관능검사 하였다.(도2 참조)

실시예 2

이용성 공중합 폴리에스터로 PEG-3000을 2.0WT% 투입한 MV 2300POISE의 칩과 일반 폴리에스터 MV2900POISE인 칩을 이용하여 익스트루더 죤 온도 288/285/285℃에서 각각 용융하고 이를 필터 10μm, 분배판 4의 마모도가 0.30인 것과 구금 폴리머도입부 각도가 50도이며 구금홀직경이 0.29인 구금(3)을 통해 방사속도 3300MPM으로 방사하여 200데니더/36필라, 37도의 원사를 방사하였다.

방사온도는 285℃이며 퀀칭 에어 온도는 15℃, 풍속은 22mpm으로 하였다. 가연시 히터 플레이트-1온도는 190℃로 연신비는 2.0으로 사속은 350mpm으로하여 최종적으로 100데니어/36필라멘트의 원사를 제조하였다.(도2 참조)

비교예1

이용성 공중합체로 MV 1800POISE를 사용하는 외에 기타 조건은 실시예1과 동일하게 실시하였다.(도3 참조)

비교예2

복합 방사구금 홀직경이 0.23mm이고 도입부 각도가 70도의 것 외에 기타 조건은 실시예1과 동일하였다.

상기 각 실시예 및 비교예의 평가결과를 다음 표 1에 나타내었다.

표 1. 각 실시예별 물성(도4 참조)

비교예1은 해성분인 공중합체의 MV가 낮아 분배판 4(1)에서 도성분이 서로 접합(7)되어 방사시 세사발생, 단면 도성분 접합, 방사성 불량, 곡사등의 현상이 발생하였으며, 비교예2는 구금(3)에서 해도형성부가 급격하게 세화되는 부분에서 센타부분에서 도성분이 약하게 접합(7)되는 현상이 발생하였지만 실시예1, 2에서는 도접합, 센타접합, 세사가 발생하지 않았으며 방사작업성, 방사강도 및 가공지효과가 양호한 제품을 얻었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리에스터 초극세사의 제조방법은해성분으로 용출성능을 가진 공중합폴리에스터와 도성분으로 일반 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하며, 특히 해성분의 MV가 2000POISE이상이어야 하며 도성분의 MV는 해성분보다 500POISE(측정조건 275℃, SHEAR RATE 0 SEC-1)이상 큰 것을 사용하며 둘째 분배판 4의 홀 마모정도가 0.4mm이하의 것을 사용하고 셋째 구금의 홀직경 0.25∼0.30mm의 것을 사용함에 있어서, 가연 작업성이 향상되도록 하고 원사강도와 생산성이 향상되도록 하는 우수한 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 이용성 폴리에스터를 해성분으로 하고 일반 폴리에스터를 도성분으로 하여 복합방사에 의해 해도형초극세사를 방사속도 3000MPM이상으로 제조함에 있어서, 해성분의 용융점도를 2000POISE이상으로 하고 용융점도를 해성분보다 500POISE이상 크게 하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 초극세사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 분배판 4의 홀 마모정도가 0.4mm 이하인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 초극세사의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 복합방사구금의 폴리머 도입부의 각도가 45-60도 사이이며 홀직경이 0.25-0.30mm인 구금을 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 초극세사의 제조방법.