KR20170098280A

KR20170098280A - 저수축성 지방족 폴리아미드 얀의 제조 방법과 제조 장치 및 저수축성 얀

Info

Publication number: KR20170098280A
Application number: KR1020177020242A
Authority: KR
Inventors: 라사드 나스리; 로만 스테파니안; 마르티너스 조셉 마리아 케울러스
Original assignee: 트뤼 쯔쉴러 게엠베하 운트 코. 카게; 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2015-12-05
Publication date: 2017-08-29
Also published as: RU2680319C1; US10689778B2; US20200208302A1; HUE052026T2; CN107109716A; ES2821943T3; US20220251733A1; CN107109716B; KR101990229B1; WO2016096102A1; EP3234236B1; US20170327972A1; EP3234236A1

Abstract

본 발명은, 폴리아미드를 방적돌기(2)를 통해 압출하여 필라멘트를 형성한 후, 냉각하고 조합하여 1 이상의 얀(6)을 형성하는, 저수축성 지방족 폴리아미드 얀의 제조 방법 및 제조 장치로서, 1 이상의 얀(6)은 방적돌기(2)와 인렛 롤(inlet roll) 쌍(7) 사이에서 인발 처리된 후, 추가의 다단식 인발 단계에서 드로우 롤(draw roll) 쌍에 의해 4배 ∼ 6배 인발 처리되고, 여기서 드로우 롤 쌍은 얀을 연속적으로 가열하며, 적어도 최종 드로우 롤 쌍(10)은 얀(6)의 융점보다 5℃ ∼ 20℃ 낮은 온도를 갖고, 얀(6)은 후속되는 적어도 3단 이완 구역에서 6% ∼ 10% 이완되며 얀(6)의 융점보다 5℃ ∼ 15℃ 낮은 온도 범위에서 유지되고, 이어서 릴(reel) 장치(14) 상에 권취되는 것인 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 저수축성 지방족 폴리아미드 섬유로 구성된 얀에 관한 것이다.

Description

저수축성 지방족 폴리아미드 얀의 제조 방법과 제조 장치 및 저수축성 얀

본 발명은, 폴리아미드를 방적돌기를 통해 압출하여 필라멘트를 형성한 후, 냉각하고 조합하여 1 이상의 얀을 형성하는, 저수축성 지방족 폴리아미드 얀의 제조 방법 및 제조 장치로서, 얀이 다단식 공정에서 인발 처리되고, 이어서 이완되는 것인 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 저수축성 지방족 폴리아미드 얀에 관한 것이다.

고강력 폴리아미드 얀은, 예를 들어, 타이어 또는 컨베이어 벨트의 보강 용도, 플라스틱 코팅재 및 케이블에서의 용도, 또는 에어백 제조에서의 용도와 같은, 다수의 기술적 목적에 적합하다. 이러한 얀을 경제적으로 제조하기 위해서는, 제조물 특성이 고강도와 가열중 저수축률의 조합을 가져야 한다. 특히 바람직한 특성은 80 cN/tex 이상의 강도 및 약 5.0% 미만의 열풍 수축률이다. 상기 특성 조합은, 특히, 공업적 대량 생산에 있어서 고속의 조합식 방적 및 인발 공정에서는 달성하기 어렵다.

에어백 얀의 제조에 사용되는 출발 물질은 통상적으로, 대략 260℃의 융점을 갖는, 헥사메틸렌디아민 및 아디프산으로부터 유도된 단량체 단위로 구성된 지방족 폴리아미드인, 폴리아미드 6.6 또는 PA 6.6이다.

카프로락탐으로부터 유도된 단량체 단위로 구성된 폴리아미드인, 보다 더 용이하게 입수 가능한 폴리아미드 6를 에어백 얀의 출발 물질로서 사용하는 것은, 융점이 상대적으로 낮다는 불리함을 갖는데, 이는 에어백이 전개될 때에 얀이 플라잉 스파크(flying spark)에 의해 보다 쉽게 파괴될 수 있음을 의미한다. 이는 과거의 사례인데, 고온 팽창 시스템이 사용되었기 때문이다. 요즘에는 에어백의 전개가 저온에서 일어나기 때문에, 이제는 폴리아미드 6의 사용이 가능하다.

EP 2 205 780 B1호에는 PA 6.6으로부터 에어백 얀을 제조하기 위한 방적-인발 공정이 기술되어 있으며, 이 공정에서는 다중 필라멘트 얀을 방적돌기에 의해 용융 폴리아미드로부터 생성하고, 그 다중 필라멘트 얀을 먼저 160℃ ∼ 245℃의 온도에서 다단식 인발 처리한 후, 이완시키고, 이어서 장력 하에 권취한다. 이 공정은 PA 6에는 적합하지 않은데, 인발 동안의 유지 온도가 PA 6의 융점보다 높기 때문이다. 상기 공정은 PA 6로부터의, 적합한 열풍 수축률을 갖는 얀의 제조에는 적합하지 않다.

EP 1 666 647 B1호에는, 폴리아미드로부터 에어백 얀을 제조하는 공정이 기술되어 있으며, 이 공정에서는 폴리아미드 6.6으로 구성된 다중 필라멘트 얀을 용융 압출에 의해 생성하고, 그 얀을 제1 단계에서는 저온으로 고도의 인발 처리하며, 제2 단계에서는 고온으로 저도의 인발 처리한 후, 이완시키고, 이어서 권취한다. 이 공정도 마찬가지로 높은 온도로 인해 PA 6의 가공에는 부적합한데, 인발 온도를 250℃까지, 이완 온도를 260℃까지 사용하기 때문이다. 게다가, 전술한 공정들에 따른 PA 6.6로부터의 에어백 얀의 제조는, 강도 및 열풍 수축률 값의 변동이 과해서 필요한 값을 얻을 수 없기 때문에 만족스럽지 않다.

본 발명의 목적은, 폴리아미드를 방적-인발 공정에서 신뢰할 수 있게 추가 가공하여 얀을 형성함으로써, 얀이 80 cN/tex 이상의 강도 및 최대 6.5%의 열풍 수축률을 갖도록 할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 본원에서 열풍 수축률은 177℃에서 2분 동안 ASTM D4974-04에 따라 측정된 값으로 이해된다.

상기 목적은, 폴리아미드를 방적돌기를 통해 압출하여 필라멘트를 형성한 후, 냉각하고 조합하여 1 이상의 얀을 형성하는, 저수축성 지방족 폴리아미드 얀의 제조 방법으로서, 1 이상의 얀은 방적돌기와 인렛 롤(inlet roll) 쌍 사이에서 제1 인발 처리된 후, 추가의 다단식 인발 단계에서 드로우 롤(draw roll) 쌍에 의해 4배 ∼ 6배 인발 처리되고, 여기서 드로우 롤 쌍은 얀을 연속적으로 가열하며, 적어도 최종 드로우 롤 쌍은 얀의 융점보다 5℃ ∼ 20℃ 낮은 온도를 갖고, 얀은 후속되는 적어도 3단 이완 구역에서 4% ∼ 10% 이완되며 얀의 융점보다 5℃ ∼ 15℃ 낮은 온도 범위에서 유지되고, 이어서 릴(reel) 장치 상에 권취되는 것인 제조 방법에 의해 충족된다.

본 발명에 따르면, PA 6 또는 이와 비슷한 폴리아미드에 대해서도 원하는 강도 값을 얻을 수 있도록, 제1 다단식 인발 단계에는 적어도 3단 이완 단계가 후속된다. 그 결과, PA 6.6으로 구성된 에어백 얀에 관해서는, 필요한 값을 신뢰할 수 있게 얻을 수 있는 안정적인 제조 공정이 된다.

상기 공정에서, 최종 인발 단계의 온도는 얀의 융점보다 5℃ ∼ 20℃ 약간 아래이다. 적어도 3단 이완 동안에, 온도는 마찬가지로 얀의 융점 바로 아래, 즉, 얀의 융점보다 5℃ ∼ 15℃, 바람직하게는 5℃ ∼ 8℃ 낮게 유지된다.

따라서, 폴리아미드의 중합체 사슬(분자)이 안정화될 수 있어, 얀, 예컨대 PA 6로 구성된 얀으로는 종전에 얻을 수 없던 향상된 강도 값이 얻어진다.

3개의 드로우 롤 쌍과 2개 이상의 추가 드로우 롤 쌍 사이에서의 얀의 이완이 융점보다 약간 낮은 온도에서 수행된다는 사실로 인해, 폴리아미드의 분자쇄의 신속하고 높은 압밀화가 달성된다.

최종 드로우 롤 쌍과 릴 장치 사이에서의 후속 이완은 중합체 사슬의 충분한 안정화도 제공한다는 점에서 유리하다. 얀의 이완에 릴 장치를 사용하는 것은 추가 드로우 롤 쌍의 생략을 가능하게 한다.

본 발명에 따르면, 지방족 폴리아미드는 카프로락탐으로부터 유도된 단량체 단위, 또는 헥사메틸렌디아민 및 아디프산(AH 염) 또는 이들의 혼합물로부터 유도된 단량체 단위를 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 특히 바람직하게는 98 중량% 이상 포함한다. 중량 백분율은 폴리아미드의 총 중량에 대하여 제시된 것이다. 폴리아미드는 염료, 안정화제 등을 더 함유할 수 있다.

카프로락탐으로부터 유래된 단량체 단위는 하기 화학식 (1)로도 공지되어 있다:

-HN(CH₂)₅CO- (1)

헥사메틸렌 디아민 및 아디프산으로부터 유도된 단량체 단위는 하기 화학식 (2)로도 공지되어 있고, 헥사메틸렌 디아민 및 아디프산의 염으로부터 유도될 수도 있다:

-HN(CH₂)₆NHCO(CH₂)₄CO- (2)

저수축성 지방족 폴리아미드 얀을 제조하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 폴리아미드를 압출하여 필라멘트를 형성한 후, 냉각하고 조합하여 1 이상의 얀을 형성하는 1 이상의 방적돌기를 포함하며, 방적돌기 후에는 얀의 제1 인발을 위한 제1 인렛 롤 쌍이 배열되고, 제2 다단식 인발 단계가 후속되며, 이어서 적어도 3단 이완 구역 및 릴 장치가 후속된다.

인발 단계에는 릴 장치까지 연속적 이완만이 후속된다는 사실로 인해, 분자가 보다 긴 배향 및 안정화 기간을 가질 수 있다. 얀의 이완을 위한 릴 장치의 통합은 드로우 롤 쌍을 생략할 수 있게 하며, 그 결과, 시스템이 보다 유리하고 치밀하게 구성될 수 있다.

유리한 배열에서, 다단식 제2 인발 단계는 듀오 롤(duo roll)의 형태로 있는 3개의 가열가능한 드로우 롤 쌍을 포함한다.

본 발명의 과제는, 177℃에서 2분 동안 ASTM D4974-04에 따른 1.0% ∼ 6.5%의 열풍 수축률과 함께 80 cN/tex 이상의 인장 강도를 갖는, 카프로락탐으로부터 유도된 단량체 단위 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 특히 바람직하게는 98 중량% 이상으로 된 조성물을 포함하는 폴리아미드로부터 제조된 저수축성 지방족 폴리아미드 섬유으로 구성된 스레드(thread)에 의해 마찬가지로 해결된다.

문제에 대한 추가의 해결책은 177℃에서 2분 동안 ASTM D4974-04에 따른 4% 미만의 열풍 수축률과 함께 80 cN/tex 이상의 인장 강도를 갖는, 헥사메틸렌디아민 및 아디프산(AH 염) 또는 이들의 혼합물로부터 유도된 단량체 단위 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 특히 바람직하게는 98 중량% 이상으로 된 조성물을 갖는 폴리아미드로부터 제조된 저수축성 지방족 폴리아미드 얀에 의해 제공된다.

이러한 얀은, 상기 기술한 방법으로 제조하는 것이 매우 간단하고, 80 cN/tex 이상, 바람직하게는 82 cN/tex 이상, 특히 바람직하게는 84 cN/tex 이상의 인장 강도를 갖는다는 이점이 있다.

폴리아미드로 구성된 얀의 유리 전이 온도 및 용융 온도의 측정은 ASTM D 3418-03에 따라 수행된다. 유리 전이 온도와 용융 온도는 모두 10℃/min에서의 온도 스캔으로 측정된다.

첨부의 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 도면에서:
도 1은 얀을 제조하기 위한 본 발명에 따른 장치의 개략도이다.

도 1은 합성 폴리아미드 용융물로부터 무한의 얀을 제조하기 위한 장치의 실시양태의 개략도를 도시한다. 방적 장치(1)를 이용하여, 사용된 폴리아미드의 용융 온도보다 40℃ ∼ 70℃ 높은 온도에서 다수의 필라멘트 스트랜드(4)를 압출한다. 방적 장치(1)는 필라멘트 스트랜드의 개개 필라멘트를 형성시키는 방적돌기(2)를 포함한다. 필라멘트 스트랜드(4)는 방적돌기(2)로부터 특정 속도로 퀀치 덕트(quench duct)(3)에 공급되어, 얀의 유리 전이 온도보다 낮은 온도, 예를 들어 PA 6의 경우 50℃ 낮은 온도로 냉각된다. 냉각은 냉각 퀀칭 공기를 필라멘트 스트랜드(4)에 취입함으로써 수행하는 것이 통상적이다. 이어서 필라멘트 스트랜드(4)는 조합되어 얀(6)을 형성하며, 방적 윤활제(5)가 제공된다. 얀(6)은 구동형 롤 및 비구동형 유동 롤로 이루어진 인렛 롤(7) 쌍을 통과한다. 인렛 롤 쌍(7)은 퀀치 덕트(3)으로부터의 얀(6)의 인발 속도를 결정하며, 그 속도는 이 예시적인 실시양태에서 793 m/min일 수 있다. 방적돌기에서의 방적 속도와 퀀치 덕트로부터의 얀의 인발 속도 사이의 차이는 방적 공정에서 필라멘트 스트랜드(4)의 인발의 정도(degree)를 부여한다. 필라멘트 스트랜드(4)는 인렛 롤(7)에 의해 방적 속도보다 높은 속도로 인발된다.

인렛 롤 쌍(7)에 이어서, 얀(6)은 적어도 5개의 롤 쌍(8, 9, 10, 11, 12)으로 인도된다. 얀(6)은 인렛 롤 쌍(7) 및 롤 쌍(8, 9, 10, 11, 12) 각각의 둘레를 수회 감싼다.

얀(6)의 인발은 3 이상의 단에서 수행되는데, 먼저 인렛 롤 쌍(7)과 제1 드로우 롤 쌍(8) 사이에서 수행되고, 이어서 드로우 롤 쌍들(8과 9, 및 9와 10) 사이에서 추가로 수행된다. 드로우 롤 쌍(8, 9, 10)은 바람직하게는 듀오 롤의 형태로 있는데, 두 롤이 모두 구동형이고 실질적으로 동일한 외부 직경을 갖는다. 이는, 얀(6)의 단계적 가열이 비교적 긴 시간 동안 비교적 연속적으로 일어나서 분자쇄의 변형에 유리하다는 이점을 갖는다. 드로우 롤 쌍(8, 9, 10)의 표면은 가열 시스템(도시되지 않음), 예를 들어 전기식, 증기 기반 또는 유체 기반의 가열 시스템에 의해 가열되며, 이하에서는 드로우 롤 쌍의 둘레를 2회 이상 지나가는 동안, 얀(6)도 드로우 롤 쌍(8, 9, 10)의 온도를 갖게 되는 것으로 추정한다.

인렛 롤(7)과 드로우 롤 쌍(8) 사이의 영역은 제1 인발 구역을 형성하며, 예시적 실시양태 1에 따르면, 여기서 얀이 793 m/min에서 817 m/min로 속도가 증가되고, 드로우 롤(8)의 둘레를 2회 이상 지나가며, 70℃의 온도로 가열된다.

제2 인발 구역은 드로우 롤 쌍(8 및 9)에 의해 형성되며, 여기서 얀(6)이 드로우 롤(9)의 둘레를 155℃의 온도에서 2368 m/min의 속도로 지나간다.

제3 인발 구역은 드로우 롤 쌍(9 및 10)에 의해 형성되며, 여기서 얀(6)은 드로우 롤(10)의 둘레를 210℃의 온도에서 3409 m/min의 속도로 지나간다. 이 예시적 실시양태에 따르면, 인렛 롤(7)과 드로우 롤 쌍(10) 사이의 인발은 4.3배로 수행된다. 제3 인발 구역에서 드로우 롤 쌍(10)은 얀의 융점보다 5℃ ∼ 20℃ 낮은 온도에서 작동된다. 따라서, 드로우 롤 쌍(10)은, PA 6로 구성된 얀의 경우에는 200℃ ∼ 215℃의 온도에서 작동되고, PA 6.6으로 구성된 얀의 경우에는 240℃ ∼ 255℃의 온도에서 작동된다.

인발 단계에는, 바람직하게는 듀오 롤에 의한, 적어도 3단의 얀 이완 단계가 후속되며, 여기서 롤 쌍(10 및 11)이 제1 이완 구역을 형성한다. 얀(6)의 속도는 단계적으로 감소하여, 3409 m/min에서 3272 m/min까지 떨어지며, 이때 얀은 융점보다 약간 낮은 온도에서 유지된다. 이 예시적 실시양태에서, PA 6 얀의 온도는 융점보다 5℃ 낮은 215℃이다. 본 발명에 따르면, 얀(6)의 융점보다 5℃ ∼ 8℃ 낮은 온도 범위는 특히 유리한 것으로 증명되어 있다. 열 변형을 위한 비교적 긴 체류 시간(롤 쌍 사이의 비교적 큰 거리, 비교적 큰 롤 직경, 동일한 인발의 정도에서 상이한 얀 속도)의 경우에, 이완 동안의 온도 범위는 또한 5℃ ∼ 15℃ 범위일 수 있다. 바람직한 얀 품질을 얻기 위해서, 이완 동안의 온도 범위는 인발 동안의 온도 범위보다 융점에 아주 약간 더 근접할 수 있다.

제2 이완 구역은 롤 쌍(11 및 12)에 의해 형성되며, 얀(6)이 3150 m/min의 저속으로 롤 쌍(12)의 둘레에 인도된다. 이 경우에서도, 제1 이완 구역과 유사하게, 얀(6)의 용융 온도보다 약간 낮은 온도가 유지된다.

이 예시적 실시양태에서 제3 이완 단계는 롤 쌍(12)과 릴 장치(14) 사이에서 일어나며, 냉각된 얀은 3100 m/min의 속도로 권취된다. 드로우 롤 쌍(10)과 릴 장치(14) 사이의 이완의 정도는 9%이다.

대안적으로, 제3 이완 단계는 롤 쌍(12)와 릴 장치(14)에 배열된 6개의 롤 쌍(도시되지 않음)에 의해 또한 수행될 수 있다. 이완은, 얀(6)이 롤 쌍(12) 또는 최종 롤 쌍 둘레를 지나가는 속도보다 느린 속도로 릴 장치(14)가 얀을 권취하는 것에 의해 심화될 수 있다. 그러나, 원하는 얀 특성에 따라, 릴 장치는 최종 롤 쌍과 동일한 속도 또는 그 보다 높은 속도로 작동될 수 있다. 예를 들어, 릴 장치의 속도 범위는 최종 롤 쌍의 속도보다 0.8% ∼ 1.2% 높을 수 있다.

본 발명에 따르면, 이완은 3개의 단에서 얀의 용융 온도보다 약간 낮은 온도로 일어나며, 그 결과로 폴리아미드의 분자쇄가 안정화된다.

얀의 이완은, 열 처리를 위한 최소한의 체류 시간을 제공하기 위해, 가열된 롤 쌍, 바람직하게는 듀오 롤 쌍에 의해 수행되고, 상기 열 처리 동안에 폴리아미드의 분자쇄는 안정화될 수 있으며, 이때 2개의 롤은 구동형이고 실질적으로 동일한 외부 직경을 갖는다. 얀(6)은 각 롤의 둘레를 수회, 적어도 2회 감싼다. 대안적으로 모노 롤(mono roll)의 사용도 가능한데, 단, 체류 시간이 특정 값 아래로 떨어지면 안 된다. 용어 "모노 롤"은 큰 직경의 구동형 롤 및 이것을 따라 이동되는 작은 직경의 유동 롤로 구성된 롤 쌍을 지칭하는 데에 사용된다.

폴리아미드 6를 사용한 예시적 실시양태에 따르면, PA 6로 이루어진 얀의 경우, 하기의 원주 속도 및 온도 값이 제1 ∼ 제5 드로우 롤 쌍에 적용된다:

제1 드로우 롤 쌍(8): 70℃에서 817 m/min,

제2 드로우 롤 쌍(9): 155℃에서 2368 m/min,

제3 드로우 롤 쌍(10): 210℃에서 3409 m/min,

제4 롤 쌍(11): 215℃에서 3272 m/min,

제5 롤 쌍(12): 215℃에서 3150 m/min.

선행 기술과는 달리, 얀(6)의 전체 인발은 실질적으로 인렛 롤 쌍(7)과 제3 드로우 롤 쌍(10) 사이에서 수행되는데, 얀(6)의 이후 속도가, 융점보다 약간 낮은 온도인 아주 약간 더 높은 온도에서 감소하기 때문이며, 그 결과, 폴리아미드의 분자쇄가 안정화되어 강도가 증가한다.

최종 롤 쌍(12) 이후, 얀(6)은 교락 수단(13)을 통해 릴 장치(14)에 공급되며, 거기서부터, 예를 들어 3100 m/min의 속도, 다시 말해 제5 롤 쌍(12)이 작동되는 속도보다 느린 속도에서 릴 상에 권취된다. 이는 또한, 분자의 결정도 및 배향의 안정화 및 고정을 유도한다. 따라서, 제3 드로우 롤 쌍(10) 이후, 얀(6)은 더 이상 인발 처리되지 않으나, 릴링(reeling) 단계까지 연속적으로 더 낮은 속도로 이동한다.

따라서 이는, 얀(6)에 대하여 인렛 롤(7)에서 제3 드로우 롤 쌍(10)까지 4.3의 인발비를, 그리고 드로우 롤 쌍(10)에서 릴 장치(14)까지 9%의 이완 정도를 유도한다. 인렛 롤 쌍(7)과 제1 드로우 롤 쌍(8) 사이의 인발의 정도는 1.03이다.

PA 6이, 드로우 롤 쌍(8 및 9) 사이에서 유리 전이 온도보다 5℃ 미만 ∼ 30℃ 초과인 온도에서부터 PA 6의 용융 온도보다 40℃ 낮은 130℃ ∼ 180℃의 온도로 온도 상승하면서 초기의 높은 인발의 정도를 겪고, 드로우 롤 쌍(9 및 10) 사이에서 추가로 높은 인발의 정도를 겪으며, 210℃로 추가로 온도 상승한 후, 융점보다 약간 낮은 온도에서 이완되는 경우, 경제적인 PA 6로 구성된 얀이, 기계적 강도 값으로서, 그렇지 않았다면 보다 높은 값의 PA 6.6로 구성된 얀에 의해서만 달성되었을 기계적 강도 값을 나타냄을 발견하였다. 바람직하게는 드로우 롤 쌍(8)에서 65℃ ∼ 75℃, 드로우 롤 쌍(9)에서 150℃ ∼ 170℃의 온도 상승이 있으며, 그 결과 특히 우수한 값이 성취 가능하다.

놀랍게도, 이 발견은 PA 6.6에도 적용될 수 있는데, 다시 말해 드로우 롤 쌍(8 및 9)에서의 온도 상승으로서, 드로우 롤 쌍(8)에서의 PA 6.6의 유리 전이 온도보다 5℃ 미만 ∼ 30℃ 초과인 온도에서부터, 드로우 롤 쌍(9)에서의 170℃ ∼ 220℃까지의 온도 상승이 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법을 이용함으로써, PA 6.6의 경우에도, 열풍 수축률 및 강도에 있어 지속적으로 안정적인 값이 성취된다.

실시예 :

히기의 실험예에서, 첫 번째 컬럼(선행 기술)에는 선행 기술에 따른 방법 및 얀이 기재된다. 컬럼 1 ∼ 3에는 본 발명에 따른 방법 및 그에 의해 제조된 본 발명에 따른 얀이 제시된다.

실시예에서, 열풍 수축률은 177℃의 온도에서 2분의 유지 시간 후 ASTM D4974-04에 따라 측정하였다. 따라서 이는, 4시간의 유지 시간으로 수행된 시험법, 예컨대 타이어 제조에서 사용하는 시험법과 비교 가능하지 않다.

선행 기술에서, 폴리아미드는 인렛 롤(7)에 의해 60℃의 온도에서 730 m/min의 속도로 인발되고, 제3 드로우 롤(10)까지 195℃의 온도에서 3286 m/min의 속도로 인발 처리되는데, 이는 4.5배 인발에 해당한다. 이완은 단일 인발 메카니즘, 즉 제4 드로우 롤에 의해 170℃의 온도에서 3080 m/min의 속도로 수행되고, 추가로 릴 장치까지 3045 m/min의 속도로 수행되는데, 이는 -7.3%의 총 이완에 해당한다.

그 결과, 파단 신장률은 22.3%로서, 본 발명에 따른 가장 낮은 값인 25.9%보다 훨씬 낮고, 열풍 수축률은 2배 값인 8.9%인 반면, 본 발명에 따른 값은 3.7% ∼ 4.6%이다.

본 발명에 따르면, 적어도 3단 이완 단계가 후속되는 제1 다단식 인발 단계 후에도, PA 6, PA 6.6 또는 이와 비슷한 폴리아미드에 대해서 원하는 강도 값을 얻을 수 있다. 최종 인발 단에서의 온도는 얀의 융점보다 5℃ ∼ 20℃ 약간 아래이다. 적어도 3단 이완 단계 동안, 온도는 마찬가지로 얀의 융점 바로 아래, 즉 5℃ ∼ 15℃, 바람직하게는 5℃ ∼ 8℃ 아래로 유지된다.

1: 방적 장치
2: 방적돌기
3: 퀀치 덕트
4: 필라멘트 스트랜드
5: 방적 윤활제
6: 얀
7: 인렛 롤 쌍
8: 제1 드로우 롤 쌍
9: 제2 드로우 롤 쌍
10: 제3 드로우 롤 쌍
11: 제4 롤 쌍
12: 제5 롤 쌍
13: 교락 수단
14: 릴 장치

Claims

폴리아미드를 방적돌기(2)를 통해 압출하여 필라멘트를 형성한 후, 냉각하고 조합하여 1 이상의 얀(6)을 형성하는, 저수축성 지방족 폴리아미드 얀의 제조 방법으로서, 1 이상의 얀(6)은 방적돌기(2)와 인렛 롤(inlet roll) 쌍(7) 사이에서 인발 처리된 후, 추가의 다단식 인발 단계에서 드로우 롤(draw roll) 쌍에 의해 4배 ∼ 6배 인발 처리되고, 여기서 드로우 롤 쌍은 얀을 연속적으로 가열하며, 적어도 최종 드로우 롤 쌍(10)은 얀(6)의 융점보다 5℃ ∼ 20℃ 낮은 온도를 갖고, 얀(6)은 후속되는 적어도 3단 이완 구역에서 4% ∼ 10% 이완되며 얀(6)의 융점보다 5℃ ∼ 15℃ 낮은 온도 범위에서 유지되고, 이어서 릴(reel) 장치(14) 상에 권취되는 것인 제조 방법.
제1항에 있어서, 다단식 인발 단계에서 얀(6)은 드로우 롤 쌍에 의해 4배 ∼ 5.5배 인발 처리되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 다단식 인발 단계는 3개 이상의 드로우 롤 쌍(8, 9, 10)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 드로우 롤 쌍(8, 9, 10)은 듀오 롤(duo roll)의 형태로 있는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 최종 드로우 롤 쌍(10)은 얀(6)의 융점보다 5℃ ∼ 10℃ 낮은 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 얀(6)은 적어도 3단 이완 구역에서 8% ∼ 10% 이완되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 3단 이완 구역에서 얀(6)은 얀(6)의 융점보다 5℃ ∼ 8℃ 낮은 온도 범위에서 유지되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 3단 이완 구역은 2개의 롤 쌍(11, 12) 및 그 후속의 릴 장치(14)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 3단 이완 구역은 3개 이상의 롤 쌍에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 드로우 롤 쌍(8)의 온도가 얀의 유리 전이 온도보다 5℃ 미만 ∼ 30℃ 초과인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 드로우 롤 쌍(9)의 온도가 얀의 용융 온도보다 130℃(절대) ∼ 40℃ 낮은 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 얀(6)은 롤 쌍(11 및 12) 사이에서 2% ∼ 6% 이완되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 릴 장치(14)는 최종 롤 쌍(12)보다 1% ∼ 3% 느린 속도로 작동되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드는 카프로락탐으로부터 유도된 단량체 단위, 또는 헥사메틸렌디아민 및 아디프산(AH 염) 또는 이들의 혼합물로부터 유도된 단량체 단위를 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 특히 바람직하게는 98 중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
폴리아미드를 방적돌기(2)를 통해 압출하여 필라멘트를 형성한 후, 냉각하고 조합하여 1 이상의 얀(6)을 형성하는, 저수축성 지방족 폴리아미드 얀의 제조 장치로서, 방적돌기(2) 후에는 얀(6)의 제1 인발을 위한 제1 인렛 롤 쌍(7)이 배열되고, 제2 다단식 인발 단계가 후속되며, 이어서 적어도 3단 이완 구역 및 릴 장치(14)가 후속되는 것인 제조 장치.
제15항에 있어서, 적어도 3단 이완 구역은 적어도, 2개의 롤 쌍(11, 12) 및 릴 장치(14)로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
제15항 또는 제16항에 있어서, 적어도 3단 이완 구역은 3개 이상의 롤 쌍으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 다단식 제2 인발 단계는 듀오 롤의 형태로 있는 3개 이상의 가열가능한 드로우 롤 쌍(8, 9, 10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 드로우 롤 쌍(8, 9, 10)은 400 m/min ∼ 4000 m/min의 원주 속도로 작동되는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 드로우 롤 쌍(8, 9, 10)의 온도는, 제3 드로우 롤 쌍(10)까지, 얀의 유리 전이 온도보다 5℃ 미만 ∼ 30℃ 초과인 온도에서 얀의 융점보다 5℃ ∼ 20℃ 낮은 온도로 상승되는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드는 카프로락탐으로부터 유도된 단량체 단위, 또는 헥사메틸렌디아민 및 아디프산(AH 염) 또는 이들의 혼합물로부터 유도된 단량체 단위를 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 특히 바람직하게는 98 중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
177℃에서 2분 동안 ASTM D4974-04에 따른 1.0% ∼ 6.5%의 열풍 수축률과 함께 80 cN/tex 이상의 인장 강도를 갖는, 카프로락탐으로부터 유도된 단량체 단위를 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 특히 바람직하게는 98 중량% 이상 포함하는 폴리아미드로부터 제조된 얀.
제22항에 있어서, 177℃에서 2분 동안 ASTM D4974-04에 따른 1.0% ∼ 4.0%의 열풍 수축률과 함께 80 cN/tex 이상의 인장 강도를 특징으로 하는 얀.
177℃에서 2분 동안 ASTM D4974-04에 따른 1.0% ∼ 4.0%의 열풍 수축률과 함께 80 cN/tex 이상의 인장 강도를 갖는, 헥사메틸렌디아민 및 아디프산(AH 염) 또는 이들의 혼합물로부터 유도된 단량체 단위를 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 특히 바람직하게는 98 중량% 이상 포함하는 폴리아미드로부터 제조된 얀.
제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법으로 제조된 얀.