KR20030062777A - 고강력, 저수축 폴리에스테르 발수사 및 이의 제조방법 - Google Patents

고강력, 저수축 폴리에스테르 발수사 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고강력, 저수축 폴리에스테르 발수사의 제조방법에 관한 것으로, 발수제를 에프터 피니슁(after finishing) 공법으로 미연신 폴리에스테르 필라멘트사에 공급하여 고강력, 저수축 폴리에스테르 발수사를 제조하는 방법에 관한 것이다.
기존의 공법은 발수제를 방사 유제에 첨가한 혼합물을 연신 공정에서 공급함으로써 원사의 물성이 저하될 뿐만 아니라 작업성이 저하되었으나, 본 발명의 방법은 원사의 고유 물성을 유지하면서 기존의 작업성에도 영향을 주지 않는 보다 더 향상된 방법이라고 할 수 있다.

Description

고강력, 저수축 폴리에스테르 발수사 및 이의 제조방법{Polyester antiwicking yarns having high strength and low shrinkage, and manufacturing method thereof}
본 발명은 산업용의 고강력, 저수축 폴리에스테르 발수사 및 당해 발수사를 연속 공정으로 제조하는 방법에 관한 것으로서, 여기서 연속 공정이란 폴리에스테르 중합체를 용융 방사한 후에 일련의 연신 공정, 열처리 공정, 이완 공정 및 권취 공정이 연속적으로 수행되고 있음을 의미한다.
종래, 발수사의 제조방법에서는 발수제를 방사 유제에 첨가한 혼합물을 연신 공정에서 공급하여 왔으나, 연신 공정 도중에 미연신 필라멘트사가 고뎃트 롤러를 거치기 때문에, 발수액 등으로부터 유래하는 오염물이 고온으로 가열된 상태의 고뎃트 롤러에 의해 열경화됨에 따라 고뎃트 롤러의 표면에 타르 등이 발생하고, 이로 인해 모우(毛羽), 사절(絲切) 등이 발생함에 따라 작업성이 현저하게 저하되고, 다수의 모우 발생으로 인해 원사의 외관이 현저하게 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 발수사의 제조방법에서는 원사의 고유 물성을 유지하면서 적정한 수준의 발수성을 원사에 부여하기가 곤란하였다.
한편, 대한민국 공개특허공보 제2000-39595호(공개일: 2000. 07.05)에 기재되어 있는 직접 방사 연신 방식의 저수축 폴리에스테르 발수사의 제조방법에서는, 우수한 발수성을 발현시키기 위하여, 비접촉식 가열기를 사용하여 발수제에 함유된 수분을 증발시키는 방법을 채택하고 있지만, 당해 공개공보에 기재되어 있는 방법의 경우에는, 비접촉식 가열기 내에서 사절이 발생하고, 높은 건조 온도를 요구하기 때문에, 효율성이 떨어진다는 단점이 있다.
본 발명은 1단계의 연속 공정으로 고강력, 저수축 폴리에스테르 발수사를 제조하는 방법 및 당해 방법으로 제조한 고강력, 저수축 폴리에스테르 발수사를 제공하는 데 발명의 목적을 둔 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 고강력, 저수축 폴리에스테르 발수사의 제조공정을 나타내는 개략도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
A: 냉각 영역
B: 오일 제트
C: 발수액 공급 제트 오일러
D: 교락기
본 발명을 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하여 설명하면, 용융 중합체로부터 멀티필라멘트사를 방사하여 급냉 영역(A)을 통과시킨다.
급냉 영역(A)을 통과한 미연신 필라멘트사를 가열되지 않은 고뎃트 롤러(GR1)를 통과시켜 약간의 장력을 가한다.
이어서, 미연신 필라멘트사를 적정한 온도로 가열된 고뎃트 롤러(GR2)를 통과시키고, 연신 롤러인 고뎃트 롤러(GR3)를 통과시킨다. 가열, 연신을 부여하는 고뎃트 롤러(GR4)의 표면의 온도는 230℃ 이상이다. 고뎃트 롤러(GR4)를 통과한 연신 필라멘트사는 1차 이완 고뎃트 롤러(GR5)를 통과시켜 연신 필라멘트사가 가지고 있는 잔류 수축을 제거한다.
잔류 수축이 제거된 연신 필라멘트사를 발수제가 공급되는 제트 가이드를 통과시켜 에멀젼 상태의 발수제를 원사의 표면에 도포한다. 발수제의 함량이 30중량% 이상이며, 1.0% 이상의 오일 픽업률(pick-up)에서 발수도가 적정한 수준으로 발현되며, 당해 범위에 도달하지 못하면 발수도의 발현이 미흡하다. 이때, 연신 필라멘트사의 표면에는 발수제로부터 유래된 수분도 함께 함유되어 최종 필라멘트사의 발수성에 부정적인 영향을 끼치기 때문에, 2차 이완 접촉식 롤러(GR6)를 가열하여 통과시켜 연신 필라멘트사의 표면에 남아 있는 수분을 완전히 증발시킨다. 이때, 고뎃트 롤러(GR6)의 표면 온도는 100℃ 이상이며, 표면 온도가 100℃ 미만인 경우에는 수분이 완벽하게 증발되지 않아 최종 필라멘트사의 발수도가 낮아진다. 이어서, 최종적으로 연신 필라멘트사를 권취한다.
본 발명의 방법에 따라 제조된 폴리에스테르 발수사는 고온에서 열에 의한수축이 적고 발수도를 적정한 수준으로 보유하기 때문에, 옥외 광고용 사인이나 배너 등을 제작하기 위한 소재로서 널리 사용될 수 있다.
중합체의 고유점도는 중합도와 분자량을 나타내는 편리한 척도인데, 본 발명에 이르는 폴리에스테르의 고유점도는 산업용으로 통상적으로 사용하는 0.79 내지 0.90의 범위이다.
본 발명의 방법에 따라 제조된 폴리에스테르 필라멘트사의 강도는 7.8g/데니어 이상이며, 수축율은 190℃로 가열된 오븐에서, 제조된 폴리에스테르 필라멘트사의 표본을 10분 동안 무장력하에서 열처리한 후, 수축의 정도를 백분율(%)로 표시하였을 때, 3.2% 이하이다.
아래의 표 1에는, 본 발명에 따르는 폴리에스테르 발수사의 제조공정에서 채택하는 공정 조건인 고뎃트 롤러(GR)의 속도와 온도가 기재되어 있다.
구 분 GR 속도(m/min) 온도(℃)
GR1 456 off
GR2 470 95
GR3 2000 120
GR4 2650 235
GR5 2440 180
GR6 2440 140
W/D 2438 -
아래의 표 2는 원사에 공급되는 발수제의 양을 기어 펌프 전동기의 진동수(Hz)로 표시하여 발수도를 측정한 결과이다.
발수도는, 통상적인 경우, 0.001g/d 내지 0.01g/d의 하중을 원사의 말단에가하여 측정하지만, 본 발명에서는 0.005g/d의 하중을 원사의 말단에 가하고, 염액 속에 약 1시간 동안 침지시킨 다음, 침지부분으로부터 염액이 원사를 타고 올라간 높이를 측정하였다.
실시예 1 내지 3
폴리에스테르의 고유점도는 0.84이며, 시험 원사는 폴리에스테르 1000d/192f이고, 공급되는 발수제는 클라리안트 게엠베하(Clariant GmbH)에서 제조하여 시판하는 불소계 발수제[상품명: 아필란 엘비(Afilan LB)]를 사용하였다. 총 연신비는 5.8이고, 이완률은 8%이다.
1차 오일 제트에서 방사 유제를 처리하여 연신 영역을 통과시키고, 2차 오일 제트에서 발수제를 도포하여 픽업률과 고뎃트 롤러(GR6)의 온도를 변화시키면서 폴리에스테르 발수사를 제조하였다.
표 2는 클라리안트 게엠베하에서 제조하여 시판하는 발수제 원액을 물과 용매로 희석시켜 발수제의 함량이 30중량%로 되도록 조정하여 시험한 결과이다.
항 목 기어 펌프 진동수(Hz) 발수제 함량 (중량%) 오일 픽업률(%) GR6 온도(℃) 발수도(mm)
비교예 1 10 30 0.9 100 35
실시예 1 20 30 1.4 100 18
비교예 2 10 30 0.8 120 36
실시예 2 20 30 1.4 120 20
비교예 3 10 30 0.8 140 38
실시예 3 20 30 1.3 140 14
비교예 4 20 30 1.3 80 37
오일 픽업률이 1.0%를 초과하는 경우에는 발수도가 적정한 수준으로 발현되지만, 오일 픽업률이 1.0% 미만인 경우에는 발수도의 발현이 불충분하였다.
실시예 4 내지 6 및 비교예 5 내지 7
아래의 표 3은 발수제의 함량을 변화시키되, 다른 조건들은 실시예 1의 과정과 동일하게 수행하여 수득한 폴리에스테르 발수사에 대한 결과를 요약한 것이다.
항 목 기어 펌프 진동수(Hz) 발수제 함량(중량%) 오일 픽업률(%) GR6 온도(℃) 발수도(mm)
실시예 4 20 30 1.4 140 18
실시예 5 20 40 1.5 140 15
실시예 6 20 50 1.4 140 15
비교예 5 20 10 1.4 140 45
비교예 6 20 15 1.3 140 40
비교예 7 20 20 1.3 140 38
발수제의 함량이 30중량% 이상인 경우에는 목표하는 발수도인 30mm 이하를 기록하였다.
아래의 표 4에는 급유 조건의 변화에 따른 원사의 물성이 기재되어 있다.
항 목 원사 물성 발수도(mm)
강도(g/d) 신도(%) 수축율(%)
실시예 1 7.8 22.0 3.1 18
실시예 2 7.8 21.5 3.2 20
실시예 3 7.8 21.4 3.1 14
실시예 4 7.7 22.8 3.2 18
비교예 1 7.8 21.2 3.2 35
비교예 2 7.8 22.0 3.2 35
위에 기재한 본 발명의 상세한 설명과 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 연신 공정 직후에 이완 공정에서 발수처리를 수행하여 고뎃트 롤러(GR6)에서 건조 공정을 거치면, 발수 성능이 우수하면서 물성이 우수한 고강도, 저수축 폴리에스테르 발수사를 수득할 수 있다. GR6 롤러의 온도가 100℃를 초과하기 때문에, 기존의 고온 건조방식보다 효율적이며, 접촉식 롤러를 사용하기 때문에, 사절의 발생을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. 고유점도가 0.79 내지 0.90인 폴리에스테르 중합체를 용융 방사하고, 급냉시킨 다음, 다단계의 고뎃트 롤러를 통과시켜서 열연신시키고, 이완시킨 다음, 발수액을 도포하고, 2차 이완 접촉식 롤러에서 열고정 및 건조시킴을 특징으로 하는, 고강력, 저수축 폴리에스테르 발수사의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 발수액 도포시 발수도 발현의 적정 오일 픽업률이 1.0% 이상이고, 공급되는 발수제의 농도가 30중량% 이상임을 특징으로 하는, 고강력, 저수축 폴리에스테르 발수사의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 2차 이완 롤러(GR6)의 온도가 100℃ 이상임을 특징으로 하는, 고강력, 저수축 폴리에스테르 발수사의 제조방법.
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