KR20010061196A - 고강력 폴리에스터 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고유점도가 0.90 이상인 폴리에스터 칩을 용융방사하여 제조한 미연신사를 연신한 후 권취하여 고강력 폴리에스터섬유를 제조할 때 20m/초 이상의 풍속을 가지고 450 ∼ 600℃의 온도를 가지는 고온의 공기를 사에 분사하여 연신함으로서 방사작업성이 우수하고 수증기를 사용했을 때보다 강도가 향상된 고강력 폴리에스테르 섬유를 제조하는 방법임.

Description

고강력 폴리에스터 섬유의 제조방법{Process for preparing a high strength polyester fiber}

본 발명은 타이어나 고무 벨트 등 고무 제품의 보강재 또는 산업용 로프 등의 용도로 사용되는 고강력 폴리에스터 섬유의 제조방법에 대한 것이다.

산업용으로 사용되는 폴리에스터 섬유의 강도를 높이는 유용한 방법으로는 고유점도 0.9 이상의 고점도 칩을 용융 방사하고 복굴절율이 0.010 이하가 되도록 저속권취하여 얻은 미연신사를 1 단 및 2 단으로 직접 연신한 후 릴렉스 시켜 권취하는 방법이 있다.

이때 저속 권취로 미연신사의 배향도(볼굴절율)을 낮추는 이유는 미연신사의 배향도가 낮을수록 고배율의 연신이 가능하기 때문이다.

그러나 이와 같은 1 단 및 2 단 연신으로는 사의 배향도를 극대화 시키기 어려워 고강도의 폴리에스터 원사를 얻는데 한계가 있다.

좀 더 강도를 높일 목적으로 2 단 연신한 사를 다시 3 단 연신하는 방법을 사용하나 통상의 방법으로 3 단 연신하는 경우 2 단 연신을 통해 이미 결정화가 진행된 사를 다시 연신하는 데 따르는 어려움으로 작업성이 좋지 못하고 후가공 공정에서의 꼬임 및 열처리에 의한 강력 이용율이 급격히 저하되어 목적하는 고강력의 폴리에스터 원사를 얻기 어렵다.

미국 특허 4,851,172, 미국 특허 4,251,481, 한국 공고 특허 제 95-7806 호 등에서 나타난 것처럼 2 단 연신 후 3 단 연신할 때 연신이 용이하도록, 연신사조에 고온의 스팀(steam)을 분사함으로서 종래의 저속 다단연신시의 문제점이었던 연신 불량과 이로 인한 강력 이용율 저하를 해결하는 방법이 있다.

그러나 이 방법은 수증기에 의해서 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 가수분해 되어서 강력의 저하가 일어나고 수증기에 의한 소음이 발생하는 등의 문제가 있다.

본 발명은 2 단 연신 후 3 단 연신할 때 연신이 용이하도록, 연신사조에 수증기 대신에 가열공기를 분사함으로서 수증기를 사용했을 때의 문제점, 즉 수증기의 수분에 의하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 가수분해 되어서 강력 저하가 일어나며 소음이 발생하는 문제점을 해결한 것이다.

도 1 은 본 발명의 제조공정 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

1 ∼ 6 : 고뎃롤러, 7 : 권취롤러

본 발명은 고유점도가 0.9 이상인 고점도 폴리에스터 칩을 용융 방사하여 600m/분 이하의 저속으로 권취하여 저배향도의 미연신사를 얻은 다음, 이를 고뎃롤러를 이용 직접 연신함에 있어서, 통상의 방법으로 2 단 연신을 행한 후 3 단 연신부에서 고온의 공기를 노즐을 통하여 분사하여 연신비를 높여줌으로써 고강도이고 높은 강력 이용율을 갖는 폴리에스터 섬유를 제조함을 특징으로 하는 것이다.

본 발명을 예시 도면(도 1)에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

고유점도가 0.9 이상인 폴리에스터 칩을 용융방사하고 600m/분 이하의 속도로 권취하면서 미연신사의 배향도가 0.010 이하가 되도록 제조한 다음에 상기 미연신사를 도 1에 예시한 바와 같이 제 1 고뎃롤러(1)와 제 2 고뎃롤러(2) 사이에서 예비 연신을 행한 후 제 2 고뎃롤러(2)와 제 3 고뎃롤러(3) 사이에서 1 단 연신하고 이어서 제 3 고뎃롤러(3)와 제 4 고뎃롤러(4) 사이에서 2 단 연신을 하고 제 4 고뎃롤러(4)와 제 5 고뎃롤러(5) 사이에서 3 단 연신을 한다.

1, 2 단 연신을 거친 사는 결정화가 상당히 진행되어 있으므로 가열 없이 그대로 3 단 연신을 하게 되면 작업성이 좋지 못하므로 3 단 연신을 행하는 제 4 고뎃롤러(4)와 제 5 고뎃롤러(5) 사이에서 450 ∼ 600℃의 고온의 공기를 공기분사 노즐로 분사하여 연신한 다음 2 ∼ 5%정도 릴렉스 시킨 후 권취한다.

가열공기의 온도는 450 ∼ 600℃, 풍속은 20m/초 ∼ 30m/초가 바람직하다.

만약 공기의 온도가 450℃ 미만이면 결정화된 사를 연신하기에 충분한 열을 부여할 수 없어서 작업성 및 원사의 외관이 극히 불량하고, 600℃가 넘으면 사의 융착이 일어나기 쉬워서 작업성이 불량해질 뿐만 아니라 현실적으로 600℃ 이상의 공기를 분사시키기는 매우 어렵다.

또 본 발명에서 가열공기의 풍속이 20m/초 미만이면 사에 충분한 열을 부여할 수 없고, 30m/초를 초과하면 사에 흔들림을 심하게 발생시켜서 연신작업성을 나쁘게하고, 물성의 균일성도 해치게 된다.

이와 같이 제조된 폴리에스터 사는 강도 및 강력 이용율이 수증기를 사용했을 때 보다 향상 되어서 고무제품의 보강용 및 로우프 용으로 사용 될 수 있다.

실시예 1, 2, 3, 4 및 비교예 1, 2, 3, 4

고유점도 0.92의 폴리에스터 칩을 폴리머 온도 305℃로 지름 0.42㎜, 구멍수 196개인 노즐을 통해서 325g/분의 토출양으로 용융 압출하여 15℃, 풍속 0.5m/초의 공기로 냉각 고화시킨 다음 집속 시켜 오일링 하고 500m/분의 속도로 미연신사를 권취하여 <표 1>의 조건으로 연신하였다.

실시예는 본 발명에 의한 방법으로 가열공기를 이용한 것이고, 비교예는 수증기를 이용하여 연신한 것이다.

각 실시예에서 가열공기는 3 단 연신부에서 분사 하였다.

< 표 1 >

구분	실시예1	비교예1	실시예2	비교예2	실시예3	비교예3	실시예4	비교예4
총연신비	5.80	5.80	5.80	5.80	5.80	5.80	5.80	5.80
가열공기 또는 수증기온도(℃)	480	482	500	520	541	548	590	540
공기속도(m/초)	20	-	23	-	25.4	-	27.6	10
공기또는수증기압력(㎏/㎠)	-	5.0	-	5.8	-	5.8	-	-
이완율(%)	2	2	2	2	2	2	2	2
연신	3단연신	2단연신	3단연신	2단연신	3단연신	2단연신	3단연신	3단연신
데니어	1008	1009	1008	1004	1007	997	1012	1009
원사강력(kgf)	9.56	9.21	9.57	9.09	9.49	9.12	9.82	9.20
원사강도(g/d)	9.48	9.13	9.49	9.05	9.42	9.15	9.70	9.12
원사신도(%)	13.4	13.2	13.4	13.2	13.0	12.8	12.9	13.0
원사수축율(%)	5.9	6.0	5.8	6.0	5.9	6.0	6.1	6.0

* 측정 방법

· 분사 가열공기의 온도 : 분사 노즐부의 온도 측정기(TI)로 측정

· 강도 및 신도 : 시료장 25㎝, 인장 속도 30㎝/초의 조건에서 인장 시험기 로 측정

가열공기를 사용하여 연신한 사는 물에 의한 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 가수분해가 적게 일어나기 때문에 강도가 수증기를 사용한 것 보다 더 우수하였다

실시예 2, 3, 4의 방사 및 연신 조건은 실시예 1 과 같은 방법으로 하였으며 분사하는 가열공기의 온도를 500℃에서 590℃로 변경하면서 실험하였다.

비교예 2, 3 은 실시예 2, 3 과 동일한 조건으로 하되 가열공기 대신 수증기를 사용한 것이다.

비교예 4는 가열공기의 풍속이 10m/초인 경우의 예이다.

풍속이 20m/초 미만이면 수증기를 사용했을 때와 거의 같은 강도를 보이는 것으로 나타나고 있다.

사용한 가열공기의 풍속이 20m/초 이상인 경우에 수증기 보다 가열공기를 사용했을 때 강도가 개선되는 경향이 나타나고 있다.

본 발명은 3 단 연신시에 고온의 공기를 사에 분사함으로서 수증기를 이용했을 때 보다 강도가 향상된 고강도의 폴리에스터 섬유를 제조할 수 있으며, 또 수증기 분사로 야기되는 소음 발생도 방지할 수 있어서 연신실의 작업환경을 개선할 수 있다.

Claims (2)

1. 고유 점도가 0.9 이상인 폴리에스터 칩을 용융 방사하고 저속으로 권취하여 제조한 미연신사를 연신할 때, 2 단 연신 후 3 단 연신시에 3 단 연신부에서 450 ∼ 600℃의 고온의 공기를 분사하면서 연신하는 것을 특징으로 하는 고강력 폴리에스터 섬유의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 고온의 공기를 20m/초 ∼ 30m/초의 속도로 분사시킴을 특징으로 하는 고강력 폴리에스터 섬유의 제조방법.