KR20010061221A

KR20010061221A - 고강력 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR20010061221A
Application number: KR1019990063710A
Authority: KR
Inventors: 조은래; 이종; 이득진
Original assignee: 조 정 래; 주식회사 효성
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-07

Abstract

본 발명은 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 섬유를 용융방사하여 제조할 때 방사온도와 미연신사 또는 연신사의 고유점도 간에 식(1)이 만족되도록 하여 제조함을 특징으로 하는 고강력 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 섬유의 제조방법임.

본 발명으로 제조된 연신섬유는 강도 8.0g/데니어 ∼ 10.5g/데니어, 수축율 4.0% 이하이고 u%가 2.5%임.

(1.6 × 10^-2× Z) - 4.25 ≥ Y ≥ (1.6 × 10^-2× Z) - 4.37 …… (1)

위 식(1)에서

Z : 방사온도(℃)

Y : 미연신사 또는 연신사의 고유점도

Description

고강력 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 섬유의 제조방법{Process for preparing a high strength polyethylene-2, 6-naphtalate fiber}

본 발명은 나프탈렌 티카르복실레이트 단위를 90몰% 이상 함유하고, 고유점도가 0.6 ∼ 1.5인 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 중합물을 용융 방사하여 제조하는 고강력 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

폴리에틸렌 테레프탈레이트는 그 합성에 있어 테레프탈산을 사용하는 반면에 이보다 분자구조가 보다 크고, 강직한 나프탈산을 사용하여 고분자 반복단위 내에 나프탈레이트 단위를 포함시킨 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트는 단위 구조가 크기 때문에 폴리에틸렌 테레프탈레이트 보다 유리전이온도, 결정화온도 그리고 용융온도가 높고, 용융점도가 비교적 높아서 방사시 알맞는 용융점도를 갖도록 하기 위하여 높은 온도에서 방사해야만 하는 어려움이 있고, 적정 방사온도의 범위가 좁아 서 방사조건을 설정하는데 어려움이 있었다.

또한 높은 온도에서의 방사가 그러하듯이 융융물의 상당한 분해를 가져와 작업성 및 사의 물성이 좋지 못하였다.

이러한 섬유를 제조하기 위한 종래의 기술로는 일본 공개 특허 소 47-35318호, 동 48-64222 호, 동 50-16739 호, 동 50-42682 호 등이 있다.

상기 방법들 중 앞의 3 가지 방법들은 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 중합물의 점도에 비해 방사온도가 지나치게 높으므로 이 조건에서 방사할 때, 사의 연신성이 좋지 못하며, 물성이 떨어지고, 높은 방사온도로 인한 용융물의 열분해로 인하여 작업성이 좋지 못한 단점이 있다.

또한 일본 공개 특허 소 50-42682 는 방사온도에 비해 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 중합물의 고유점도가 높아 방사시 용융물의 불균일과 유동성 저하를 일으켜서 높은 배율의 연신이 불가능 하였으며, 따라서 많은 사절과 낮은 작업성 및 물성 저하를 초래하였다.

본 발명은 강도 등 물성이 우수한 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 섬유를 방사 작업성이 좋도록 제조하는 방법을 제공하는데 기술적 과제를 둔 것이다.

본 발명자들은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 예의 개발을 계속한 결과 각 방사온도에 따른 중합물의 적정 고유점도와 미연신사 및 연신사의 적정 고유점도를 유지하면 뛰어난 작업성과 생산성을 유지하면서 최대의 연신성을 발휘하여 물성이 매우 우수한 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 섬유를 제조할 수 있을 것이라는 점에 착안하여 본 발명을 완성 하였다.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

나프탈렌 디카르복실레이트 단위를 90몰% 함유하고 고유점도가 0.5 ∼ 1.5인폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 중합물을 용융방사하여 미연신사를 만들고, 상기 미연신사를 L/D가 0.7 ∼ 1.5(L : 길이, D : 직경)이고 온도 340℃ 이상의 히터에 통과시켜서 총연신 배율이 5.0 이상이 되도록 연신 시키되 방사온도와 미연신사 또는 연신사의 고유점도 간의 관계가 아래의 식(1)을 만족하도록 하여 제조함을 특징으로 한다.

아 래

(1.6 × 10^-2× Z) - 4.25 ≥ Y ≥ (1.6 × 10^-2× Z) - 4.37 …… (1)

위 식(1)에서

Z : 방사온도(℃)

Y : 미연신사 또는 연신사의 고유점도(용융된 중합물의 고유점도)

만일 미연신사 또는 연신사의 고유점도(용융된 중합물의 고유점도)가 위 식의 우변값 보다 적을 때에는 용융점도가 너무 낮아져서 높은 강도의 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 섬유를 제조할 수 없으며, 또 좌변값 보다 클 때는 불균일한 용융물을 형성시켜서 연신할 때 사절을 많이 일으키고 고강도의 사를 얻을 수 없다.

본 발명으로 제조한 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트섬유는 강도가 8.0g/데니어 이상, 수축율이 4.5% 이하이다.

실시예

(a)고유점도가 0.68인 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 중합물을 방사온도 305 ∼ 315℃에서 섬도가 1540데니어/126∼249필라멘트인 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 미연신사 및 연신사의 점도가 식(1)을 만족하도록 방사하여, 400 ∼ 650m/분으로 회전하는 상온의 공급롤러에 4 ∼ 8회 감아 회전시킨 후, 100 ∼ 160℃로 가열되어 400 ∼ 700m/분으로 회전하는 제 1 연신 롤러에 4 ∼ 8회 감아 회전시킨다.

이후 110 ∼ 160℃로 가열되어 2,000 ∼ 3,300m/분으로 회전하는 제 2 연신 롤러에 4 ∼ 8 회 감아서 1 단계 연신을 행하며, 다시 이 연신사를 150 ∼ 250℃로 가열되고 2,500 ∼ 4,000m/분으로 회전하는 제 3 연신 롤러에 4 ∼ 8회를 감아 2 단계 연신을 행하며, 이때 연신배율은 1 단계 연신이 전연신배율의 60 ∼ 95%가 되며, 2 단계 연신은 그 나머지가 된다.

또 이렇게 해서 얻어진 2 단계 연신사를 110 ∼ 220℃로 가열되고 2,400 ∼ 3,950m/분으로 회전하는 제 4 연신 롤러에 4 ∼ 8 회 감아 사에 부여된 장력을 완화시키면서 열고정 시킨다.

이렇게 해서 얻어진 연신사의 물성은 < 표 1 >과 같다.

< 표 1 >

실험 번호	1	2	3	4	5
강도(g/d)	6.79	7.24	7.55	7.86	8.05
신도(%)	13.3	12.3	11.5	11.1	11.0
건열수축율(%)	2.1	2.3	2.6	2.9	2.7
U%	1.9	1.7	1.7	1.8	1.8
융점(℃)	270.2	270.9	271.5	272.7	272.0

(b)고유점도가 0.74인 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 중합물을 방사온도 305 ∼ 315℃에서 섬도가 1540데니어/126 ∼ 249필라멘트인 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 미연신사 및 연신사의 점도가 식(1)을 만족하도록 방사하여, 실시예 (a)의 조건으로 하여 연신사를 얻었으며, 그 물성은 < 표 2 >와 같다.

< 표 2 >

실험 번호	1	2	3	4
강도(g/d)	8.12	8.35	8.57	8.72
신도(%)	10.8	10.3	10.6	10.1
건열수축율(%)	2.6	2.6	2.7	2.8
U%	1.7	1.6	1.5	1.6
융점(℃)	272.3	273.6	273.6	273.9

(c)고유점도가 0.84인 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 중합물을 방사온도 310 ∼ 320℃에서 섬도가 1540데니어/126 ∼ 249필라멘트인 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 미연신사 및 연신사의 점도가 식(1)을 만족하도록 방사하여, 실시예 (a)의 조건으로 하여 연신사를 얻었으며, 그 물성은 < 표 3 >과 같다.

< 표 3 >

실험 번호	1	2	3	4
강도(g/d)	8.89	8.97	9.21	9.39
신도(%)	10.9	9.8	8.6	8.4
건열수축율(%)	2.6	2.7	2.9	3.3
U%	1.5	1.4	1.4	1.4
융점(℃)	273.5	273.8	274.3	275.1

(d)고유점도가 0.91인 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 중합물을 방사온도 305 ∼ 315℃에서 섬도가 1540데니어/126 ∼ 249필라멘트인 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 미연신사 및 연신사의 점도가 식(1)을 만족하도록 방사하여, 실시예 (a)의 조건으로 하여, 연신사를 얻었으며, 그 물성은 < 표 4 >와 같다.

< 표 4 >

실험 번호	1	2	3	4
강도(g/d)	9.42	9.76	9.75	9.98
신도(%)	8.0	8.1	7.6	7.5
건열수축율(%)	3.3	3.2	3.3	3.4
U%	1.4	1.5	1.3	1.3
융점(℃)	274.7	275.41	276.2	277.9

(e)고유점도가 1.12인 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 중합물을 방사온도 310 ∼ 320℃에서 섬도가 1540데니어/126 ∼ 249필라멘트인 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 미연신사 및 연신사의 점도가 식(1)을 만족하도록 방사하여, 실시예 (a)의 조건으로 하여 연신사를 얻었으며 그 물성은 < 표 5 >와 같다.

< 표 5 >

실험 번호	1	2	3	4
강도(g/d)	9.89	10.01	10.10	10.30
신도(%)	7.6	7.4	7.4	7.3
건열수축율(%)	3.3	3.3	3.4	3.5
U%	1.3	1.2	1.2	1.3
융점(℃)	277.5	277.6	281.0	281.2

본 발명으로 만들어지는 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 섬유는 아래와 같은 특성을 가지며, 높은 인장강도, 인장변형에의 높은 저항성 및 고내열성이 요구되는 각종 용도에 적합하며, 특히 타이어코드, 산업용 호스, 벨트 등 높은 치수안정성(dimensional stability)이 요구되는 용도에 뛰어난 성능을 나타낸다.

아 래

(가) 인장강도 : 8.0g/데니어 이상 10.3g/데니어 이하

(나) 영 모듈러스 : 2,500kg/㎜ 이상

(다) 치수안정성 증가 : 건열 180℃에서 수축율 6% 이하

(라) 높은 융점 : DSC 측정시 271℃ 이상

(마) 품질 균일성 증가

(바) 내화학성

또 본 발명은 상기 섬유를 사절을 일으킴이 없이 방사작업성이 좋게 제조할 수 있다.

Claims

고유점도가 0.5 ∼ 1.5이고, 나프탈렌 디카르복실레이트 단위를 90몰% 함유하고 있는 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 중합물을 용융방사하고 연신해서 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 섬유를 제조할 때 방사온도와 미연신사 및 연신사의 고유점도 간에 아래의 식(1)이 만족되도록 제조함을 특징으로 하는 고강력 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 섬유의 제조방법.

아 래

(1.6 × 10^-2× Z) - 4.25 ≥ Y ≥ (1.6 × 10^-2× Z) - 4.37 …… (1)

위 식(1)에서

Z : 방사온도(℃)

Y : 미연신사 또는 연신사의 고유점도
청구항 1 에서, 미연신사 또는 연신사의 고유점도가 0.5 ∼ 1.0dl/g가 되도록 방사온도를 설정하여 제조함을 특징으로 하는 고강력 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트 섬유의 제조방법.