KR20240070715A - 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유는 온도 40 내지 100℃의 범위 내에 섬유의 열응력의 피크값이 존재하고, 피크값이 0.1 내지 0.8cN/dtex이고, 파단 신도가 60 내지 200%의 섬유이다. 그리고 본 발명의 섬유 제조 방법은, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 용융 고화한 후, 1000m/분 이상의 권취 속도로 권취하고, 유리 전이점±20℃의 가열 롤러로 가열하고, 1.0 내지 2.0배 연신을 행하고, 추가로 50 내지 150℃의 가열 롤러에 감은 후, 2000 내지 4800m/분의 속도로 권취하는 제조 방법이다.
Description
본 발명은 가공성이 우수한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 고신도로 높은 수축 응력을 갖고, 가공 시의 공정 통과성이 우수한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다.
테레프탈산 또는 테레프탈산디메틸로 대표되는 테레프탈산의 저급 알코올 에스테르와, 트리메틸렌글리콜(1,3-프로판디올)을 중축합시켜서 얻어지는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(이하 「PTT」로 생략하는 경우가 있다)는 그것을 사용한 섬유가, 저탄성률(소프트한 질감), 우수한 탄성 회복성, 이염성(易染性)이라고 하는 폴리아미드와 유사한 성질과, 내광성, 열세트성, 치수 안정성, 저흡수율과 같은 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하 「PET」로 생략하는 경우가 있다) 섬유와 유사한 성능을 겸비하는 폴리머이며, 그 특징을 살려서 BCF 카펫, 브러시, 테니스 거트 등에 응용되어 있다.
그리고, 이 폴리머를 포함하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유(이하 「PTT 섬유」로 생략하는 경우가 있다)의 상기의 특성을 살리기 위한 섬유 형태로서, 다양한 가공사가 알려져 있다. 그 중에서도 PTT 섬유의 가연(假撚) 가공사는, PTT 섬유와 유사한 분자 구조를 갖는 섬유, 예를 들어 PET 섬유 등의 다른 폴리에스테르 섬유에 비하여, 탄성 회복성, 소프트성이 풍부하고, 스트레치용 원사로서 매우 우수한 것이 될 것이 기대되고 있다.
그러나, 종래의 PTT 섬유는 탄성 회복성이 높고, 소프트성이 우수하다고 하는 본질적인 이점은 갖고 있지만, 가공, 특히 단섬유 섬도가 작은 PTT 섬유를 가공 하고자 하는 경우의 공정 통과성이 낮다는 문제가 있었다.
그 때문에 가공 방법이 한정되고, 특히 권축 성능 등의 가공사의 특징을, 충분히 높일 수 없다는 문제가 있었다.
예를 들어 범용 섬유인 PET 섬유에서는, 생산 속도가 높은 부분 배향사(이하 「POY」로 생략하는 경우가 있다)를 사용한 각종 가공사의 제조 방법이 널리 실시되고 있다. 특히 연신 가연 가공(소위 「POY-DTY 가공」) 등의, 부분 배향사를 사용한 제조 방법으로는, 생산성도 높고, 권축 성능이 우수한 가공사가 얻어진다.
그 때문에 PET 섬유와 유사한 성질을 갖는 PTT 섬유에 관해서도, PTT의 부분 배향 섬유(이하 「PTT-POY」로 생략하는 경우가 있다)를 사용한 가공 방법이, 다양하게 시도되어 왔다.
예를 들어 특허문헌 1에서는, 그 섬유의 공정 통과성을 향상시키기 위해서, 특정한 마무리제를 부여하고, 3300m/분으로 권취한, 복굴절률이 0.059, 신도 71%의 PTT-POY 섬유가 제안되고 있다. 또한 특허문헌 2에는, 특정한 마무리제를 부여하고, 3500m/분으로 권취한 복굴절률이 0.062, 신도 74%의 PTT-POY가 개시되어 있다.
그러나, 상기의 특허문헌에 개시되어 있는 PTT-POY 섬유에서는, 섬유를 권취한 사관 상에서 실이 크게 수축해서 사관을 조이기 때문에, 사관이 변형되어, 치즈상의 패키지를 권취기의 스핀들로부터 분리할 수 없게 된다고 하는 문제가 있었다. 그리고 이러한 변형을 방지하기 위해서, 가령 강도가 큰 사관을 사용해서 그 변형을 억제했다 하더라도, 사관의 패키지 측면이 부풀어 오르는, 벌지라고 불리는 현상이 보이거나, 치즈의 내층에서 실이 단단하게 조여지는 현상이 발생했다. 또한 사관으로부터 실을 해서할 때의 장력이 높아짐과 함께, 장력 변동도 커지고, PTT-POY 섬유를 사용한 가공 시에는, 보풀, 실 끊김이 다발하거나, 권축 불균일이나 염색 불균일이 발생하는 문제가 있었다.
이와 같은 과제를 해결하기 위해서, 특허문헌 3에서는, 권취 전에 열을 가하여, 변형을 작게 하는 검토가 행해지고 있다. 또한 특허문헌 4에서는, 생산성을 떨어뜨린 2500m/분보다 낮은 방속(紡速)에서의 부분 배향사의 검토가 이루어지고 있다. 반대로 특허문헌 5에서는, 방속 4500 내지 8000m/분의 고속으로 인취하여, 열응력의 피크 온도를 낮춘 섬유가 제안되고 있다.
그러나, 상기 PTT 섬유는 모두 공정 통과성에 문제가 있었다. 또한 PTT 섬유를 사용한 종래의 부분 배향사(POY)에서는, 최종적으로 높은 권축 성능을 갖는 가공사를 제작하는 것은 곤란했다.
본 발명은 상기의 배경을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 가공성이 우수한 유연한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유는, 90몰% 이상이 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위로 구성되는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유이며, 하기 (A) 내지 (C)의 요건을 동시에 충족하는 것을 특징으로 한다.
(A) 섬유의 온도-열응력 곡선에 있어서, 온도 40 내지 100℃의 범위 내에 열응력의 피크값이 존재한다
(B) (A)의 해당 열응력의 피크값이 0.1 내지 0.8cN/dtex이다
(C) 섬유의 파단 신도가 60 내지 200%이다.
나아가, 섬유의 신도 10% 내지 30%에 있어서의 가장 낮은 탄성률이 0.1 내지 3cN/dtex인 것이나, 섬유의 복굴절률(Δn)이 0.03 이상, 0.08 이하이고, 또한 비중이 1.319 이상 1.340 이하인 것이 바람직하다.
또 다른 하나의 본 발명의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조 방법은, 90몰% 이상이 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위로 구성되는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 용융 고화한 후, 1000m/분 이상의 권취 속도로 권취하고, 계속해서 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 유리 전이점±20℃의 가열 롤러로 가열하고, 계속해서 1.0 내지 2.0배 연신을 행하고, 추가로 50 내지 150℃의 가열 롤러에 감은 후, 2000 내지 4800m/분의 속도로 권취하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유를 사용하여 이루어지는 가공사나, 그 가공사가 가연 가공사인 것 및 그 가공사의 제조 방법을 내포한다.
본 발명에 따르면, 강도와 가공성이 우수한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유 및 그 제조 방법이 제공된다.
도 1은 섬유의 온도-열응력 곡선에 있어서의, 열응력의 극댓값을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 최대 권축 응력 및 권축 최대 신도의 측정 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 이형 단면사 형상, 이형도의 예를 나타낸 모식도이다.
도 4는 편평 단면사 형상, 이형도의 예를 나타낸 모식도이다.
도 2는 최대 권축 응력 및 권축 최대 신도의 측정 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 이형 단면사 형상, 이형도의 예를 나타낸 모식도이다.
도 4는 편평 단면사 형상, 이형도의 예를 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명에 대해서 상세를 설명한다.
(1) 폴리머 원료
본 발명에 사용하는 폴리머에 대해서 설명한다. 본 발명의 섬유가 되는 폴리에스테르 폴리머는 90몰% 이상이 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위로 구성되는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)이다. 여기서 PTT는 테레프탈산을 산 성분으로 하고, 트리메틸렌글리콜(1,3-프로판디올이라고도 한다)을 디올 성분으로 한 폴리에스테르이다. 해당 PTT에는, 10몰% 이하에서 다른 공중합 성분을 함유하고 있어도 된다.
그러한 공중합 성분으로서는, 5-나트륨술포이소프탈산, 5-칼륨술포이소프탈산, 3,5-디카르복실산벤젠술폰산테트라부틸포스포늄염, 3,5-디카르복실산벤젠술폰산트리부틸메틸포스포늄염, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,6-헥사메틸렌글리콜, 1,4-시클로헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 아디프산, 도데칸이산, 1,4-시클로헥산디카르복실산 등의 에스테르 형성성 모노머를 들 수 있다.
또한, 필요에 따라, 각종 첨가제, 예를 들어 소광제, 열 안정제, 소포제, 정색제, 난연제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 적외선 흡수제, 결정핵제, 형광 증백제 등을 공중합 또는 혼합해도 된다.
본 발명에 사용하는 폴리머의 극한 점도 [η]는 0.5 내지 1.5가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.75 내지 1.2이다. 이 범위에서 강도, 방사성이 우수한 섬유를 얻을 수 있다. 극한 점도가 0.5 미만인 경우에는, 폴리머의 분자량이 너무 낮기 때문에 방사 시나 가공 시의 실 끊김이나 보풀이 발생하기 쉬워짐과 함께, 가연 가공사 등에 요구되는 강도의 발현이 곤란해진다. 반대로 극한 점도가 1.5를 초과하는 경우에는, 용융 점도가 너무 높기 때문에 방사 시에 용융 파괴나 방사 불량이 발생하므로 바람직하지 않다. 또한, 극한 점도 [η]는 발명의 실시 형태의 항에서 후술하는 측정값이다.
본 발명에 사용하는 폴리머의 제법으로서는 공지된 방법을 그대로 사용할 수 있다. 즉, 테레프탈산 또는 테레프탈산디메틸과 트리메틸렌글리콜을 원료로 하고, 티타늄테트라부톡시드, 아세트산칼슘, 아세트산마그네슘, 아세트산코발트, 아세트산망간, 이산화티타늄과 이산화규소의 혼합물과 같은 금속염의 1종 혹은 2종 이상을 더하고, 상압 하 혹은 가압 하에서 반응시키고, 다음에 티타늄테트라부톡시드, 아세트산안티몬과 같은 촉매를 첨가하고, 250 내지 270℃에서 감압 하 반응시킨다. 중합이 임의의 단계에서, 바람직하게는 중축합 반응 전에, 안정제를 넣는 것이 백색도의 향상, 용융 안정성의 향상, PTT 올리고머나 아크롤레인, 알릴알코올과 같은 분자량이 300 이하인 유기물의 생성을 제어할 수 있는 관점에서 바람직하다. 이 경우의 안정제로서는, 5가 또는/및 3가의 인 화합물이나 힌더드 페놀계 화합물이 바람직하다.
(2) 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유
본 발명의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유(PTT 섬유)는 상기의 90몰% 이상이 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위로 구성되는 폴리머로 되는 것이다. 또한 이러한 PTT 섬유는, 예를 들어 후술하는 방법에 의해 용융 방사, 연신, 가열함으로써 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명의 PTT 섬유는, 하기 (A) 내지 (C)의 요건을 동시에 만족할 필요가 있다.
(A) 섬유의 온도-열응력 곡선에 있어서, 온도 40 내지 100℃의 범위 내에 열응력의 피크값이 존재하는 것.
(B) 상기의 (A)의 해당 열응력의 피크값이 0.1 내지 0.8cN/dtex인 것.
(C) 섬유의 파단 신도가 60 내지 200%인 것.
우선, 본 발명의 PTT 섬유는, 섬유의 온도-열응력 곡선에 있어서, 온도 40 내지 100℃의 범위 내에 열응력(이하에서는 「열수축 응력」이라고 하는 경우가 있다)의 극댓값(최댓값)이 되는 피크값이 존재하는 것이 필요하다. 여기서, 열응력의 피크값이란, 도 1에 도시한 바와 같이 섬유의 온도-열응력 곡선을 그렸을 때, 해당 온도-열응력 곡선의 미분 계수가 정으로부터 부로 변화하는 점에 대응하는 열응력의 최대(피크)가 되는 값을 말한다. 또한, 열응력의 극댓값이란 전체 온도 범위에 있어서의 각 피크값의 최대가 되는 값을 말한다.
해당 열응력의 피크값이 40℃보다 낮은 범위밖에 없는 경우, 섬유가 권취한 후에 크게 수축하고, 권취 조임이 발생해버린다. 또한 해당 열응력의 피크값이 100℃보다 높은 범위밖에 없는 경우, 결정화도가 너무 높아지고, 가공사로서도, PTT 섬유에서 유래하는 부드러운 특성이 얻어지지 않는다. 특히 가연 가공사로 하는 경우에는, 높은 권축성을 부여하는 것이 곤란해진다. 해당 열응력의 피크값이 존재하는 바람직한 범위는 50℃를 초과하고, 100℃ 이하이다.
또한, 해당 열응력의 피크값은, 상술한 바와 같이, 온도 40 내지 100℃의 범위에 존재하고 있으면, 예를 들어 100℃ 이상의 범위 등에 또한 1군데 이상 피크가 존재하고 있어도 상관없다. 이때, 100℃ 이상의 범위에 존재하는 열응력의 피크값은 온도 40 내지 100℃의 범위에 존재하는 열응력의 피크값보다 커도 작아도 되지만, 바람직하게는 온도 40 내지 100℃의 범위의 피크값이 각 피크의 극댓값의 최댓값인 것이 바람직하다.
본 발명의 PTT 섬유에서는, 상기 열응력의 피크값은 0.1 내지 0.8cN/dtex의 범위 내로 할 필요가 있다. 나아가 0.11 내지 0.6cN/dtex인 것이, 나아가 0.13 내지 0.5cN/dtex, 특히는 0.15 내지 0.4cN/dtex의 범위 내인 것이 바람직하다. 해당 열응력의 피크값이 너무 작으면 가공 시의 장력이 낮아져서, 권축 등이 작아져버린다. 한편, 해당 열응력의 피크값이 너무 큰 경우에는 가공 시의 장력이 너무 높아져서, 실 끊김의 원인이 되거나, 유연함이 상실된다.
또한, 본 발명의 PTT 섬유의 파단 신도는 60 내지 200%인 것이 필요하다. 해당 파단 신도가 60% 미만에서는 신도가 너무 낮기 때문에, 방사 시나 가공 시에 보풀이나 실 끊김이 발생하기 쉬워진다. 한편, 해당 파단 신도가 200%를 초과하는 경우에는, 섬유의 배향도가 너무 낮기 때문에 경시 변화하기 쉽고, 또한 실온에서 보관하고 있어도 섬유가 매우 무르게 되어 버린다. 그 경우에는 공업적으로 품질이 일정한 가공사를, 안정적으로 얻을 수 없다. 파단 신도의 바람직한 범위는 70 내지 180%, 보다 바람직한 범위는 75 내지 150%, 특히 바람직한 범위는 80 내지 130%의 범위 내이다.
그리고 본 발명의 PTT 섬유에서는, 40 내지 100℃의 온도 범위 내에, 0.1 내지 0.8cN/dtex의 열응력의 피크가 있는 것이 최대의 특징이다. 본 발명의 PTT 섬유는, 이 범위 내에 열수축 응력의 이러한 피크가 있는 것에 의해, 배향도에 비교하여 결정화도가 억제된 섬유로 되어 있다. 반대로, PTT 섬유의 결정화도가 너무 높아지면, 100℃ 이상의 고온측의 열응력의 피크가 커지고, 또한 그 열응력의 피크 값도, 0.8cN/dtex를 초과하는 경향이 있다. 또한 열응력의 피크 값이, 0.1cN/dtex미만이 되는 경우, 배향도가 적고, 그 후의 공정 통과성이 악화되고, 충분한 가공을 행할 수 없다. 특히 가연 가공에 의한 권축 성능은 실용에는 불충분한 레벨이 된다.
본 발명의 PTT 섬유에서는, 열응력의 피크 온도 및 응력의 값이 적절한 범위로 됨으로써, 권취 조임나 그 후의 가공 시에 있어서의 절단사가 발생하지 않고, 가공성이 우수한 섬유가 되었다. 나아가 특히 연신 가연 가공을 행한 경우에, 가공성 및 권축 성능이 양립된 우수한 섬유가 되었다.
이러한 본 발명의 PTT 섬유의 단섬유 섬도는 0.3 내지 6.0dtex인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 3.2dtex, 특히 바람직하게는 0.6 내지 3.0dtex이다. 단섬유 섬도가 너무 큰 경우, 단사가 굵음으로써 패브릭 유연도가 상실된다. 또한 단섬유 섬도가 0.3dtex보다 작은 경우, 실 끊김이 빈발하여 섬유를 제조하는 것이 곤란해진다.
또한, 본 발명의 PTT 섬유를 방사할 때의 필라멘트수로서는 3 내지 500개인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5 내지 300개, 특히 바람직하게는 10 내지 200개다. 그리고 이들 필라멘트를 포함하는 사조의 총 섬도로서는 10 내지 200dtex인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20 내지 150dtex이다. 해당 총 섬도가 너무 작은 경우에는 총 섬도가 너무 가늘어서, 그 후의 가공이 곤란해진다. 한편, 해당 총 섬도가 너무 큰 경우, 가공 후의 가공사를 사용한 패브릭의 유연도가 상실되기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 PTT 섬유의 65℃ 온수 중에서의 수축률은 1 내지 50%인 것이 바람직하다. 이 65℃ 온수 수축률이 너무 높은 경우에는, 구조가 고정되지 않고, 실온에서 보존하고 있어도 섬유가 무르게 되어 보풀, 실 끊김의 발생없이 안정적으로 가공사를 생산할 수 없게 되는 경우가 있다. 또한 65℃ 온수 중에서의 수축률이 너무 낮은 경우에는, 결정화가 진행되고 있기 때문에 섬유가 무르게 되거나, 변형되기 어려워지기 때문에, 보풀, 실 끊김이 다발하여 가연 가공이 곤란해진다.
또한, 본 발명의 PTT 섬유의 섬도 변동값 U%는 0 내지 2%인 것이 바람직하다. 여기서 PTT 섬유의 섬도 변동값 U%는, 젤베커 우스터 가부시키가이샤제 USTER TESTERUT-5로부터, 하프 Inert 모드로 섬유 시료의 질량의 변동으로부터 구한 값이다. 해당 장치에서는 전극간에 섬유 시료를 통과시켰을 때의 유전율의 변화에 따라 질량의 변동을 측정할 수 있다. 일정 속도로 섬유를 해당 장치에 통과시키면 불균일 곡선이 얻어지므로, 이 결과로부터 섬도 변동값 U%(hi%)를 구할 수 있다. 섬도 변동값 U%(hi%)가 2%를 초과하면, 가연 가공 시에 보풀이나 실 끊김이 다발하거나, 염색 불균일이나 권축 불균일이 큰 가공사밖에 얻지 못하게 되는 경우가 있다. 섬도 변동값 U%(hi%)는 1.5% 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.0% 이하이다. U%는 낮은 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 PTT 섬유의 신도 10% 내지 30%에 있어서의 가장 낮은 탄성률은 0.1 내지 3cN/dtex의 범위인 것이 바람직하다. 나아가 0.1 내지 2cN/dtex의 범위에 있는 것이 바람직하다. 신도 10% 내지 30%에 있어서의 가장 낮은 탄성률이 너무 낮은 경우, 가공 시의 장력이 낮아져서, 권축이 작아져버리거나, 실가공 시에 장력이 안정되지 않고 염색 불균일의 원인이 되기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 해당 탄성률이 너무 큰 경우, 가공 시의 장력이 커지고, 실 끊김의 원인이 되거나, 유연함이 상실되기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 복굴절률(Δn)은 0.03 이상, 0.08 이하인 것이 바람직하다. 복굴절률(Δn)이 너무 작으면, 예를 들어 후의 연신을 수반하는 가공에 있어서 사조의 공정 통과성이 저하되는 경향이 있다. 나아가 가연 가공 후의 권축 성능이, 불충분해지기 쉬운 경향이 있다. 한편, 복굴절률(Δn)이 너무 크면, 권취 조임이 일어나기 쉬워, 방사나 후속 가공 시의 공정 통과성이 저하된다.
또한, 본 발명의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 비중은 1.319 이상, 1.340 이하인 것이 바람직하다. 또한 여기서, 섬유의 비중은 결정화도에 비례한다. 비중이 작은 경우, 권취 조임이 일어나기 쉬워진다. 특히 연신을 수반하는 가공에 있어서, 가공이 곤란해진다. 한편, 비중이 큰 경우, 보풀이 다발하므로 바람직하지 않다. 또한 후속 가공이 가연 가공인 경우에는, 권축이 걸리기 어려워지는 경향이 있다.
본 발명의 PTT 섬유의 단면 형상은 공정 안정성의 관점에서는 중실환 단면인 것이 바람직하지만, 이형 단면 섬유나 중공 섬유여도 된다. 예를 들어, 본 발명의 PTT 섬유로서는, 십자형 단면이나 삼각 단면, 혹은 성형 단면 등의 이형 단면 섬유 또는 편평 단면 섬유로 구성할 수도 있고, 이와 같이 하면 독특한 질감을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 단 이형도나 편평도가 너무 크면, 방사 시, 보풀이 발생하기 쉬워져서 안정성이 불량하게 되는 경향이 있다.
이러한 본 발명의 PTT 섬유는, 열응력의 피크값이 존재하는 온도 범위나 그 피크값(극댓값) 및 파단 신도가 적절한 수치 범위에 있는 섬유이며, 적당한 비정질부의 배향성과 결정화도를 겸비한 섬유가 된다. 이러한 본 발명의 PTT 섬유는, 특히 고속으로의 연신 가공을 포함하는 후속 가공에 바람직하게 사용된다. 특히는 연신 가연 가공에 있어서, 가공 전 및 가공 후의, 섬유 사조의 권취 조임을 억제할 수 있다. 또한 PTT 섬유를 사용한 POY-DTY 가공을 행함으로써, 높은 권축 성능의 가공사를 얻을 수 있고, 가공사의 권축이 신장되는 과정에서의 탄성률(최대 권축 응력)이 크고, 우수한 스트레치백성을 갖는 가연 가공사가 얻어진다.
또한 본 발명의 PTT 섬유는, 섬유의 단사 섬도를 낮게 해도 안정된 가공이 가능하며, 질감이 소프트한 패브릭의 제조에도, 최적으로 사용된다. 또한 본 발명의 PTT 섬유는, 후속 가공 전의 부분 배향사의 상태에서도 장기간에 걸쳐 안정된 물성을 유지하고 있어, 공업적으로 특히 유용하다.
(3) 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조 방법
이러한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유(PTT 섬유)는 용융 후 고화한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)를, 1000m/분 이상의 권취 속도로 권취한 뒤, PTT의 유리 전이점±20℃의 가열 롤러로 가열하고, 계속해서 1.0 내지 2.0배 연신을 행하여, 50 내지 150℃의 가열 롤러에 감은 뒤 2000 내지 4800m/분의 속도로 권취함으로써 얻어진다.
용융 후 고화한 PTT 폴리머의 방사구금으로부터의 방출 직후의 권취 속도로서는 1000m/분 이상의 속도가 필요하지만, 나아가 1000 내지 4000m/분, 특히는 1300 내지 3000m/분의 속도인 것이 바람직하다. 이때 1000m/분 미만으로 권취한 경우에는, PTT의 주로 비정질부의 배향이 작아, 최종적으로 충분한 부분 배향을 갖는 PTT사를 얻을 수 없다. 또한 원사의 권취 조임이 커지고, 열수축 응력의 극댓값도 작은 값이 된다. 그 경우, 후의 가연 가공 등에 있어서, 높은 권축 성능을 얻을 수 없다.
또한 일단 권취한 후의 PTT 섬유를 연신의 직전에 처리하는 온도는, PTT의 유리 전이점±20℃의 범위의 저온 가열인 것이 필요하다. 나아가 유리 전이점 마이너스 20℃, 플러스 10℃의 범위인 것이, 특히는 유리 전이점 마이너스 15℃, 플러스 5℃의 범위인 것이 바람직하다. 섬유를 유리 전이점 -20℃ 미만인 저온으로 한 경우, 연신 시에 섬유가 네킹을 일으켜서 연신점이 안정되지 못하고, 실 불균일이 커진다. 나아가 네킹에 의해 섬유가 발열하고, 네킹 부분이 유리 전이점 +20℃를 초과한 고온이 되는 경향이 있다. 한편, 유리 전이점 +20℃보다 높은 온도의 가열 롤러로 가열 처리한 경우, 연신 장력이 저하되고, 주행사의 흔들림이 안정되지 못하여, 실끼리가 접촉하여, 실 끊김의 원인이 된다. 또한, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 유리 전이점은, 동일한 폴리에스테르 섬유의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 달리 지그재그상의 분자 구조를 하고 있기 때문에, 55℃ 이하의 저온이다.
또한, 이 본 발명의 제조 방법에 있어서의 유리 전이점±20℃의 가열 롤러에서의 가열 처리로는, 자기 구동하고 있는 금속 롤에 복수회 감기, 섬유를 안정적으로 적절한 온도 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한 상기의 저온 가열 롤러-처리 전에는, 폴리머를 용융 고화할 때에 바람을 쐐서 급랭하는 것이나 유제를 부착 처리함으로써, 일단 섬유의 온도를 낮추어 두는 것이 바람직하다.
또한 이 연신 처리 직전의 저온 가열하는 롤러의 주 속도로서는, 1000 내지 4000m/분의 속도인 것이 바람직하고, 나아가 1300 내지 3000m/분, 특히는 1700 내지 2500m/분의 속도인 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 PTT 섬유의 제조 방법으로는, 이 저온 가열 롤러에서의 처리에 이어 1.0배 내지 2.0배로 연신할 필요가 있다. 연신 배율이 1.0배보다 작은 경우, 즉 연신하지 않는 경우에는, 폴리머의 비정질부의 배향도가 낮아져서, 섬유가 느슨해져서 방사할 수 없는 등의 문제가 발생한다. 한편, 연신 배율이 2.0배보다 큰 경우, 결정화도가 너무 커져서, 유효한 후속 가공을 행하는 것이 곤란해진다. 예를 들어 연신 가연 가공에서는, 높은 권축성을 부여할 수 없게 된다. 나아가 이 저온 연신에서의 연신 배율로서는, 1.03배보다 크고 2.0배 미만인 것이 바람직하고, 나아가 1.05배 내지 1.8배, 특히는 1.1배 내지 1.6배의 범위에 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조 방법으로는, 이와 같이 유리 전이점 근방의 비교적 저온에서 연신하는 것이 중요하다. 덧붙여서 말하면 통상의 고온 가열 연신에서는, 폴리머 분자의 배향이나 결정화도가 높아지고, 열응력의 피크의 극댓값이 100℃ 이상의 고온측으로 이동하게 된다. 이러한 섬유로는 파단 신도가 낮아져, 유효한 후속 가공, 특히 연신을 수반하는 가연 권축 가공 등의 후속 가공이 곤란해진다.
계속해서 본 발명의 제조 방법으로는 저온에서의 연신 후, 50 내지 150℃의 가열 롤러로 가열할 필요가 있다. 여기에서도 가열 롤러에 의한 처리로서는, 자기 구동하고 있는 금속 롤에 섬유를 복수회 감는 것이 바람직하다. 50℃보다 낮은 경우, 결정화도가 불충분하고, 권취 후의 실이 풀어져서, 안정된 권취를 할 수 없다. 또한 150℃보다 높은 온도로 가열 롤러에 감은 경우, 결정화도가 너무 높아지고, 실 가공 시 장력이 높아지고, 후속 가공 시에 연신 배율을 높게 할 수 없다. 예를 들어 연신 가연 가공에서는, 충분한 권축을 부여할 수 없게 된다.
본 발명의 PTT 섬유의 제조 방법에 있어서는, 이러한 유리 전이점 근방의 비교적 저온에서의 연신과 열 고정을 계속해서 행함으로써, 보존 시의 안정성이나 후속 가공성이 향상된다. 또한 얻어진 PTT 섬유는, 종래 공지된 PET-POY와 유사한 성질을 갖고, 공정 통과성이 우수한 PTT 부분 배향 섬유가 된다.
또한 이 가열 롤러에 감은 뒤의 용융 후 고화한 PTT 섬유의 최종적인 권취 속도로서는 2000m/분 내지 4800m/분의 범위인 것이 필요하다. 나아가 2200m/분 내지 4000m/분, 특히는 2400m/분 내지 3500m/분의 범위인 것이 바람직하다. 이 최종적인 권취 속도가 2000m/분보다 작은 경우, 섬유의 배향이 낮기 때문에, 특히 섬유를 고온 고습 하에서 보존한 경우, 섬유가 무르게 되어, 섬유의 취급이나 연신 가연 가공이 곤란해진다. 한편, 용융 후 고화한 PTT 섬유의 권취 속도가 4800m/분을 초과하는 경우, 결정화가 진행되어, 섬유의 신도가 너무 낮아지기 때문에, 후의 각종 후속 가공에 적합하지 않게 된다. 또한 방사 시나 가연 가공 시에 보풀이나 실 끊김이 발생하기 쉬워진다.
또한 권취할 때의 장력은, 0.02 내지 0.20cN/dtex인 것이 바람직하다. 종래 행해져 온 PET나 나일론 등의 용융 방사로 이와 같이 낮은 장력으로 권취하려고 하면, 실의 주행이 안정되지 못하여, 실이 권취기의 트래버스로부터 벗어나거나 해서 실 끊김이 발생하거나, 오토 와인더 등으로 권사를 다음 사관으로 자동으로 전환할 때에 전환 미스가 발생했다.
그러나, PTT 섬유에서는 매우 낮은 장력으로 권취해도 이러한 문제가 발생하지 않고, 게다가 낮은 장력으로 함으로써 권취 조임없이 보다 양호한 권취 모양의 치즈상 패키지를 얻을 수 있다. 단, 장력이 너무 낮으면 권취기의 능진(綾振) 가이드에서의 능진이 곤란해져서, 벌지가 발생하는 등의 패키지 불량이 되어버리거나, 트래버스에서 실이 빠져서, 실 끊김이 일어나거나 하는 경향이 있다. 반대로 장력이 너무 높으면, 경시에 의해 권취 조임이 강해지는 경향이 있다. 권취할 때의 장력은 더욱 바람직하게는 0.025 내지 0.15cN/dtex, 특히 바람직하게는 0.03 내지 0.10cN/dtex이다.
본 발명에서는, 방사 과정에서 필요에 따라, 교락 처리(인터레이스)를 행해도 된다. 교락 처리는 마무리제 부여 전, 열처리 전, 권취 전의 어느 것, 혹은 복수의 장소에서 행해도 된다.
본 발명에 사용하는 권취기로서는, 스핀들 구동 방식, 터치 롤 구동 방식, 스핀들과 터치 롤의 양쪽이 구동하고 있는 방식의 어느 것의 권취기여도 상관없지만, 스핀들과 터치 롤의 양쪽이 구동하고 있는 방식의 권취기가 실을 다량으로 권취하기 위해서는 바람직하다. 터치 롤 혹은 스핀들 어느 한쪽만이 구동하는 경우, 다른 쪽은 구동축으로부터의 마찰에 의해 회전하고 있기 때문에, 스핀들에 설치되어 있는 사관과 터치 롤에서는 미끄럼에 의해 표면 속도가 달라져버린다. 이 때문에 터치 롤로부터 스핀들로 실이 감길 때, 실이 늘어나버리거나, 느슨해져버려 장력이 바뀌어서 권취 모양이 악화되어버리거나, 실이 쓸려서 대미지를 받기 쉽다. 스핀들과 터치 롤의 양쪽이 구동함으로써 터치 롤과 사관의 표면 속도의 차를 제어하는 것이 가능해져서 미끄럼을 저감시킬 수 있어, 실의 품질이나, 권취 모양을 양호하게 할 수 있다.
섬유를 권취할 때의 능각은 3.5 내지 11°인 것이 바람직하다. 3.5° 미만에서는 실끼리가 별로 교차하고 있지 않기 때문에 미끄러지기 쉬워, 능락이나 벌지의 발생이 일어나기 쉽다. 또한 11°를 초과하면 사관의 단부에 감기는 실의 양이 많아지기 때문에 중앙부에 비해 단부의 직경이 커진다. 이 때문에 권취하고 있을 때는 단부만이 터치 롤에 접촉해버려 실 품질이 악화되어버리거나, 또한 권취한 실을 해서할 때의 장력 변동이 커져서, 보풀이나 실 끊김이 다발해버린다. 능각은 4 내지 10°가 더욱 바람직하고, 특히 바람직한 것은 5 내지 9°이다. 이와 같이 해서, 본 발명이 특정한 폴리에스테르 섬유를 포함하는 치즈상 패키지가 얻어진다.
이러한 본 발명의 제조 방법으로 얻어진 PTT 섬유는, 섬유를 구성하는 폴리머 분자가 적절하게 배향한 소위 부분 배향 섬유(POY)라고 하는 섬유가 된다. 통상의 폴리에스테르 섬유의 POY의 제조 방법으로는, 용융 토출 후의 인취 속도(방사 속도)가 2500m/분 이상의 고속 방사만으로 행해지고, 신도가 저하되는 연신 처리는 통상 행해지지 않는다. 그러나 본 발명에서는 PTT의 보존 안정성이나 가공성을 향상시키기 위해서, 유리 전이점 근방의 비교적 저온에서의 연신과 더욱 고온에서의 열처리를 필수 요건으로 하고 있다. 본 발명의 제조 방법으로는, 이와 같이 저온에서의 연신에 계속해서 열처리를 바로 행하고 있고, PTT 섬유의 보존 안정성을 높이는 효과를 갖는다.
(4) 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유를 포함하는 가공사
본 발명의 가공사는, 상기의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유(PTT 섬유)을 사용하여 이루어지는 가공사이다. 나아가 이 본 발명의 가공사가 가연 가공사인 것이 바람직하다.
그리고 바람직한 본 발명의 일 양태인 가연 가공사로서는, 하기 물성을 충족하는 것인 것이 바람직하다.
즉, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 가연 가공사(이하 「PTT 가연 가공사」 이라고 하는 경우가 있다)로서는, 90몰% 이상이 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위로 구성되는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 포함하고, 하기 (1) 내지 (6)의 요건을 동시에 충족하는 것이 바람직하다.
(1) 단섬유 섬도: 3.2dtex 이하
(2) 파단 강도≥2.5cN/dtex
(3) 파단 신도: 20 내지 80%
(4) 최대 권축 신도≥150%
(5) 최대 권축 응력≥0.020cN/dtex.
나아가 본 발명의 PTT 가연 가공사의 단섬유 섬도는 3.2dtex 이하인 것이 바람직하다. 나아가 0.1dtex이상인 것이나, 0.3 내지 3.2dtex인 것이, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3.0dtex, 더욱 바람직하게는 0.6 내지 2.4dtex이다. 해당 단섬유 섬도가 3.2dtex보다 큰 경우, 단사가 굵음으로써 패브릭 유연도가 상실된다. 또한 해당 단섬유 섬도가 너무 작은 경우, 실 끊김이 빈발하여 섬유를 제조할 수 없다.
또한, 본 발명의 PTT 가연 가공사의 파단 강도는 2.5cN/dtex 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2.5 내지 4.0cN/dtex의 범위, 특히는 2.7 내지 3.7cN/dtex의 범위인 것이 바람직하다. 해당 파단 강도가 2.5cN/dtex보다 작은 경우에는, 실용상의 사용이 곤란해진다.
또한, 본 발명의 PTT 가연 가공사의 파단 신도는 20 내지 80%인 것이 바람직하다. 나아가 22 내지 70%인 것이나, 특히는 26 내지 60%의 범위인 것이 바람직하다. 해당 파단 신도가 20% 미만에서는 신도가 너무 낮기 때문에, 방사 시나 가연 가공 시에 보풀이나 실 끊김이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 한편, 해당 파단 신도가 80%를 초과하는 경우에는 섬유의 소성 변형이 너무 커져버려, 형태 안정성이 나빠지는 경향이 있다.
또한, 본 발명의 PTT 가연 가공사의 최대 권축 신도는 150% 이상인 것이 바람직하다. 해당 최대 권축 신도 150% 미만에서는 권축 신도가 낮아 충분한 스트레치성이 얻어지지 않는 경향이 있다.
또한, 본 발명의 PTT 가연 가공사의 최대 권축 응력은 0.020cN/dtex 이상인 것이 바람직하다. 해당 최대 권축 응력이 0.020cN/dtex 미만인 경우에는 권축 응력이 낮아져 스트레치백성이 약해지는 경향이 있다.
종래, 이와 같이 가늘고, 질감이나 촉감이 우수한 PTT 섬유이면서, 권축 특성이 우수하고 파단 신도가 큰 안정된 품질의 PTT 섬유 가공사는, 얻지 못하였다. 본 발명에서는, 열응력의 극댓값이 존재하는 온도 범위나 그 극댓값 및 파단 신도가 적절한 수치 범위에 있는 PTT 섬유를 후속 가공에 사용함으로써, 비로소 이러한 물성의 후속 가공사를 얻는 것이 가능하게 되었다. PTT 섬유의 특징인 저하중에서도 신장되기 쉬운 신축성이 뛰어난 폴리에스테르 가공사가 얻어진 것이다.
또한, 본 발명의 PTT 가연 가공사의 섬도 변동값 U%(노멀%)는 2.0% 이하인 것이 바람직하다. 해당 섬도 변동값 U%(노멀%)이 2.0%를 초과하는 경우, 특히 가연 가공 시에 보풀이나 실 끊김이 다발하고, 염색 불균일이나 권축 불균일이 큰 가연 가공사가 되는 경향이 있다. U%(노멀%)는 1.5% 이하인 것이 바람직하다. 이 U%는 낮을수록 좋다.
여기에서의 가연 가공사의 섬도 변동값 U%(노멀%)는, 젤베커 우스터 가부시키가이샤제 우스터 테스터 UT-5에 의해 섬유 시료의 질량의 변동으로부터 구한 값이다. 해당 장치에서는 전극 사이에 섬유 시료를 통과시켰을 때의 유전율의 변화에 따라 질량의 변동을 측정할 수 있다. 일정 속도로 해당 장치를 통과시키면 불균일 곡선이 얻어진다. 이 결과로부터 섬도 변동값 U%(노멀%)를 구할 수 있다.
또한, 본 발명의 PTT 가연 가공사의 총 섬도는 10 내지 200dtex인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 내지 150dtex, 특히는 20 내지 60dtex의 범위이다. 해당 총 섬도가 10dtex보다 작은 경우에는 총 섬도가 너무 가늘어서, 가공사로 하는 것이 어렵다. 한편, 해당 총 섬도가 200dtex보다 큰 경우, 패브릭의 유연도가 상실되기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 PTT 가연 가공사는, 십자형 단면이나 삼각 단면, 혹은 성형 단면 등의 이형 단면 섬유로 구성할 수도 있고, 이와 같이 하면 독특한 질감을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 여기서 이형 단면 섬유의 이형도는, 도 3에 도시한 바와 같이, 섬유 단면의 최대 내접원 직경 r과 최소 외접원 직경 R을 측정하고, 이형도=R/r로 산출한 값이며, 본 발명에 있어서는, 이형도=R/r의 값은 1.15 내지 10.0이 바람직하고, 1.2 내지 10.0이 더욱 바람직하다. 해당 이형도가 1.15 미만에서는, 환 단면과의 차가 작아지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 이형도가 10.0을 초과하면, 방사 시에 실 단면 형상 외측과 내측에서 배향차 등이 커지고, 얻어진 실은 보풀·늘어짐이 많고, 가공에 적합하지 않은 경우가 있기 때문에, 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 PTT 가연 가공사는 편평 단면 섬유로 구성할 수도 있고, 이와 같이 하면 독특한 질감을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 여기서 편평 단면 섬유의 편평도는, 도 4에 도시한 바와 같이, 섬유 단면에 외접하는 직사각형을 그리고, 그 긴 변 L과 짧은 변 H를 측정하여, 편평도=L/H로 산출한 값이며, 본 발명에 있어서는, 편평도=L/H의 값은 2.0 내지 10.0인 것이 바람직하다. 해당 편평도가 2.0 미만에서는, 환 단면과의 차가 작아지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 해당 편평도가 10.0을 초과하면, 방사 시, 보풀이 발생하기 쉬워져서 안정성이 불량해지는 점에서 바람직하지 않다.
(5) 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유를 포함하는 가공사의 제조 방법
상기와 같은 본 발명의 PTT 가공사는, 상기의 본 발명의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유(PTT 섬유)를 거쳐서 가공함으로써 제조하는 것이 가능하게 된다. 나아가 본 발명의 가공사로서는, 본 발명의 PTT 섬유를 거쳐서 가연 가공함으로써 제조하는, 가연 가공사인 것이 바람직하다.
즉 본 발명의 PTT 가공사는, 90몰% 이상이 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위로 구성되는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 포함하고, 하기 (A) 내지 (C)의 요건을 동시에 충족하는 PTT 섬유를 후 가공함으로써, 얻을 수 있다.
(A) 섬유의 온도-열응력 곡선에 있어서, 온도 40 내지 100℃의 범위에 열응력의 극댓값이 존재한다
(B) (A)의 해당 열응력의 극댓값이 0.1 내지 0.8cN/dtex이다
(C) 신도 10% 내지 30%에 있어서의 가장 낮은 탄성률이 0.1 내지 2cN/dtex이다.
상기, (A) 내지 (C)의 각 요건은, 먼저 설명한 본 발명의 PTT 섬유의 구성 요건과 마찬가지이다.
나아가 본 발명의 PTT 가공사의 제조 방법으로는, 먼저 설명한 PTT 가공사의 물성을 갖는 것으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기의 PTT 섬유를, 예를 들어 하기의 조건에서 가연 가공함으로써, 목적으로 하는 PTT 가연 가공사를 얻을 수 있다.
·가연 조건
가연기의 타입: TMT 머시너리 가부시키가이샤제 HTS-15V(디스크 가연 방식)
디스크 회전수: 1000 내지 20000rpm(디스크 직경 3 내지 10㎝)
피드 속도: 500 내지 1000m/분
제1 피드율: -5.0 내지 +5.0%
제1 히터 온도(비접촉식): 200 내지 300℃
제2 히터 온도(비접촉식): 150 내지 250℃
제2 피드 닙 롤러 속도: 600 내지 1500m/분
제2 피드율: -5.0 내지 +5.0%
권취 전 피드율: -5.0 내지 +5.0%
상기의 디스크 타입의 연신 가연 가공 이외에도, 벨트 닙 타입 등의 프릭션 타입의 가연 가공기가, 본 발명의 PTT 섬유의 특징을 살린 생산성이 높은 고속으로의 연신 가연 가공에 적합하다. 또한, 종래형 핀 타입, 에어 가연 타입 등의 가연 가공기로도, 사용하는 것은 가능하다.
먼저 설명한 본 발명의 PTT 섬유는, 열응력의 피크값이 존재하는 온도 범위나 그 피크값 및 파단 신도가 적절한 수치 범위에 있는 섬유이며, 적당한 배향성과 결정화도를 겸비한 섬유로 되어 있다. 그 때문에 이 PTT 섬유를 사용한 가공사의 제조 방법은, PTT 섬유에서도, 그 보풀의 발생 등을 충분히 억제하여, 후속 공정 통과성이 우수한 제조 방법이 된다. 특히 고속으로의 연신 가공을 포함하는, 예를 들어 연신 가연 가공의 제조 방법에 적합하다. 또한, 공정 통과성이 통상은 곤란한, 단사 섬도가 작은 PTT 가공사를 얻는 것도 가능하게 되었다.
이 본 발명의 PTT 가공사의 제조 방법으로는, 가공 공정에서 충분한 열응력이 발생하고, 안정된 가공이 된다. 그 때문에 PTT 가공사의 권축이 신장되는 과정에서의 탄성률이 커지고, 그 결과, 최대 권축 응력이 크고, 우수한 스트레치백성을 갖는 PTT 가연 가공사를 얻는 것이 가능하게 되었다.
이러한 본 발명은, 하기의 발명을 포함하는 것이다.
1. 90몰% 이상이 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위로 구성되는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유이며, 하기 (A) 내지 (C)의 요건을 동시에 충족하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유.
(A) 섬유의 온도-열응력 곡선에 있어서, 온도 40 내지 100℃의 범위 내에 열응력의 피크값이 존재한다
(B) (A)의 해당 열응력의 피크값이 0.1 내지 0.8cN/dtex이다
(C) 섬유의 파단 신도가 60 내지 200%이다.
2. 섬유의 신도 10% 내지 30%에 있어서의 가장 낮은 탄성률이 0.1 내지 3cN/dtex인 상기 1 기재의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유.
3. 섬유의 복굴절률(Δn)이 0.03 이상, 0.08 이하이고, 또한 비중이 1.319 이상 1.340 이하인 상기 1 또는 2의 어느 것에 기재된 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유.
4. 90몰% 이상이 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위로 구성되는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 용융 고화한 후, 1000m/분 이상의 권취 속도로 권취하고, 계속해서 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 유리 전이점±20℃의 가열 롤러로 가열하고, 계속해서 1.0 내지 2.0배 연신을 행하고, 추가로 50 내지 150℃의 가열 롤러에 감은 후, 2000 내지 4800m/분의 속도로 권취하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조 방법.
5. 상기 1 내지 3의 어느 것에 기재된 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유를 사용하여 이루어지는 가공사.
6. 가공사가 가연 가공사인 상기 5 기재의 가공사.
7. 상기 5 기재의 가공사의 제조 방법.
8. 90몰% 이상이 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위로 구성되는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 포함하고, 하기 (1) 내지 (6)의 요건을 동시에 충족하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 가연 가공사.
(1) 단섬유 섬도: 3.2dtex 이하
(2) 파단 강도≥2.5cN/dtex
(3) 파단 신도: 20 내지 80%
(4) 최대 권축 신도≥150%
(5) 최대 권축 응력≥0.020cN/dtex.
9. 총 섬도가 10 내지 200dtex인 상기 8기재의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 가연 가공사.
10. 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 가연 가공사가 이형 단면 섬유로 구성되며, 해당 이형 단면 섬유의 이형도가 1.15 내지 10.0인, 상기 8 또는 9에 기재된 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 가연 가공사.
11. 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 가연 가공사가 편평 단면 섬유로 구성되며, 해당 편평 단면 섬유의 편평도가 2.0 내지 10.0인, 상기 8로부터 10의 어느 것에 기재된 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 가연 가공사.
12. 상기 1 내지 3의 어느 하나에 기재된 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유를, 가공하는 것을 특징으로 하는 가공사의 제조 방법.
13. 상기 1 내지 3의 어느 하나에 기재된 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유를, 가연 가공하는 것을 특징으로 하는 가연 가공사의 제조 방법.
실시예
다음에 본 발명의 실시예 및 비교예를 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 중의 각 측정 항목은 하기의 방법으로 측정했다.
(1) 극한 점도 [η]
극한 점도 [η]는 오스트발트 점도계를 사용하여, 35℃, o-클로로페놀 중에서의 비점도 ηsp와 농도 C(g/100밀리리터)의 비 ηsp/C를 농도 제로로 외삽하고, 이하의 식 (1)에 따라서 구하였다.
[η]=limC→0(ηsp/C)
… (1)
(2) 비중
JIS-L-1013 8.17.1의 부침법에 기초하여 시료의 비중을 측정했다.
(3) 복굴절률(Δn)
섬유 편람-원료편, p.969(제5쇄, 1978년 마루젠 가부시키가이샤 발행)에 준하여, 광학 현미경과 컴펜세이터를 사용하여, 섬유의 표면에 관찰되는 편광의 리타데이션으로부터 구하였다.
(4) 열응력의 극댓값이 존재하는 온도 및 열응력의 극댓값
가네보 엔지니어링사제의 KE-2를 사용했다. 초과중 0.044cN/dtex, 승온 속도 100℃/분으로 측정했다. 얻어진 데이터는 횡축에 온도, 종축에 열응력(열수축 응력)을 플롯하고 온도-열응력 곡선을 그린다. 해당 온도-열응력 곡선의 미분 계수가 정으로부터 부로 변화하는 점의 온도, 열응력(열수축 응력)을 구하고, 응력에 대해서는 섬도로 제산하고, 최대 응력을 구하였다.
(5) 65℃ 온수 수축률(HWS)
JIS-L-1013에 기초하여, 열수 온도를 65℃로서, 실패 치수 변화율을 구하고, 65℃에 있어서의 온수에서의 수축률로 하였다.
틀 둘레 1.125m의 검척기를 사용하여, 0.27cN/dtex의 초하중을 가하여 120회/분의 속도로 되감아, 감음수 40회의 소 실패를 만들고, 초하중의 20배의 하중을 가해서 실패 길이 L0(㎜)을 측정한다. 다음에 하중을 풀어, 시료를 65℃의 온수 중에 3g 0분간 침지한 후 취출하고, 자연 건조하고 다시 초하중의 20배의 하중을 가해서 실패 길이 L1(㎜)를 측정하고 다음 식에 의해 온수 수축률을 산출했다.
HWS(%)=(L0-L1)/L0×100.
(6) 섬도
JIS-L-1013에 따라서 멀티 필라멘트사의 섬도를 측정했다. 또한 그 값을 멀티 필라멘트사의 단사수로 제산하는 것으로 단섬유 섬도를 구하였다.
(7-1) 섬도 변동값 U%(PTT 섬유; hi%)
젤베커 우스터사제 우스터 테스터 UT-5를 사용하여, 하프 Inert 모드로 하기 조건에서 측정했다.
급사 속도: 400m/분
측정 실 길이: 2000m.
(7-2) 섬도 변동값 U%(가공사; 노멀%)
젤베커 우스터사제 우스터 테스터 UT-5를 사용하여, 이하의 방법으로 측정했다.
측정 조건
모드: 노멀 모드
실 속도: 200m/분
꼬임수: 10,000회/분 S꼬임
장력 레인지: 10
측정 섬유 길이: 2,000m
급사 속도: 400m/분
측정 실 길이: 2000m.
(8) 파단 강도, 파단 신도(섬유 파단 강도, 섬유 파단 신도)
JIS-L-1013에 기초하여 정속 신장형 인장 시험기인 오리엔테크(주)사제 텐실론을 사용하여, 그립 간격 20㎝, 인장 속도 20㎝/분에서 측정했다.
(9) 신도 10% 내지 30%에 있어서의 가장 낮은 탄성률
JIS-L-1013에 기초하여 정속 신장형 인장 시험기인 오리엔테크(주)사제 텐실론을 사용하여, 그립 간격 20㎝, 인장 속도 20㎝/분에서 측정했다. 신도 10% 내지 30%에 있어서의 SS 커브의 접선에 있어서 가장 기울기가 작은 접선의 기울기를 탄성률로서 구하였다.
(10) 유리 전이점
유리 전이점은 규정량의 폴리머 칩을 알루미늄 샘플 팬에 봉입하고, 시차 주사 열량 측정(DSC)에서 질소 분위기 하에서 실온 내지 300℃까지 승온 속도 10℃/분으로 승온한 승온 곡선으로부터 유리 전이점을 측정했다.
(11) 권축 성능
폴리에스테르 가연 가공사의 샘플을, 0.044cN/dtex의 장력 하에, 실패 틀에 권취하고, 굵기 약 3300dtex의 실패를 제작했다. 이 실패의 일단부에, 0.00177cN/dtex 및 0.177cN/dtex의 2개의 하중을 부하하고, 1분간 경과 후의 길이 S0(㎝)을 측정했다.
계속해서, 실패로부터 0.177cN/dtex의 하중을 제거한 상태에서, 100℃의 비등수 중에서 20분간 처리했다. 비등수 처리 후, 이 실패로부터 0.00177cN/dtex의 하중을 제거하고, 24시간 무하중 하 자유로운 상태에서 자연 건조하고, 이 실패에 다시 0.00177cN/dtex 및 0.177cN/dtex의 하중을 부하하고, 1분간 경과 후의 길이 S1(㎝)를 측정했다.
다음에 이 실패로부터 0.177cN/dtex의 하중을 제거하고, 1분간 경과 후의 길이 S2를 측정하고, 다음 산식에서 권축률을 산출하고, 10회의 측정값의 평균값을 산출했다.
권축률(%)=[(S1-S2)/S0]×100
이때의 권축률이 30% 이상이면 높은 권축 성능을 갖는 것으로서, ○로 하고, 권축률이 30% 미만이면 권축 성능이 높다고는 할 수 없고 ×로 하였다.
(12) 가연 가공사의 최대 권축 응력 및 권축 최대 신도
가연 가공사의 응력-신장률 곡선을, 이하의 방법·조건에서 측정한다.
a. 가연 가공사를 비등수로 30분간 처리한 후 취출하고, 상온 공기 중에 4시간 이상 방치해서 건조시킨다. 계속해서, JIS-L-1013(인장 시험법)에 준하여, Full 응력이 0.882cN/데시텍스까지의 응력-신장률 곡선을 그린다.
b. 상기의 방법·조건에서 측정하여 얻은 응력-신장률 곡선 상에서, 도 1에 도시한 바와 같이, 권축이 신장되는 과정(초기)의 곡선의 접선과, 섬유 자체가 신장되는 과정의 곡선 접선의 교점을 구한다. 이 교점에 대응하는 응력을 가공사의 섬도에서 제산한 값을 최대 권축 응력으로 한다. 또한, 이 교점에 대응하는 신도를 최대 권축 신도로 한다.
[실시예 1]
테레프탈산디메틸과 1,3-프로판디올을 1:2의 몰비로 투입하고, 테레프탈산디메틸의 0.1중량%에 상당하는 티타늄테트라부톡시드를 더하고, 상압 하 히터 온도 240℃에서 에스테르 교환 반응을 완결시켰다. 다음에 티타늄테트라부톡시드를 추가로 이론 폴리머양의 0.1중량%, 이산화티타늄을 이론 폴리머양의 0.5중량% 첨가하고, 270℃에서 3시간 반응시켰다. 얻어진 폴리머는, 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위 100몰%로 구성되며, 그 극한 점도는 1.0이었다.
또한, 얻어진 폴리머의 유리 전이점은 51℃였다.
얻어진 폴리머를 통상의 방법에 의해 건조시키고, 수분을 50ppm으로 한 후, 265℃에서 용융시켜서, 직경 0.27㎜의 36개의 구멍이 뚫린 한겹 배열의 방사구를 통해서 25.9g/분의 토출량으로 압출했다.
압출된 용융 멀티 필라멘트를, 풍속 4.0m/분의 바람을 쐐서 급랭하여 고체 멀티 필라멘트로 바꾼 후, 가이드 노즐을 사용해서 스테아릴산옥틸 60중량%, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 15중량%, 인산칼륨 3중량%를 포함한 유제를 농도 10중량%의 물 에멀션처리제로서 섬유에 대하여 유제 부착량이 0.6중량%가 되도록 부착시켰다.
계속해서, 고체 멀티 필라멘트를 55℃로 가열한 주속도 2100m/분의 롤에 감은 후, 1.3배로 연신되도록 80℃의 가열한 롤에 감고, 그 후 스핀들과 터치 롤의 양쪽을 구동하는 방식의 권취기를 사용하여, 권취 속도 2600m/분으로 권취해서 100dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다. 얻어진 섬유 물성을 표 1에 기재한다. 얻어진 섬유의 열응력을 측정한바, 열응력의 제1 피크는 61℃, 열응력 0.20cN/dtex로 큰 것이었지만, 제2 피크는 191℃에서, 0.08cN/dtex 이하의 작은 것이었다.
또한 상기에서 얻은 섬유를 사용하여, 가연 가공을 실시하고, 얻어지는 가공사의 신도가 40%가 되도록 이하 조건에서 1.3배로 연신하는 연신 가연 가공을 행하였다. 얻어진 가연 가공사의 권축 특성을 표 1에 아울러 나타낸다.
·가연 조건
가연기의 타입: TMT 머시너리 가부시키가이샤제 HTS-15V(디스크 가연 방식)
디스크 회전수: 5900rpm(디스크 직경 5.8㎝)
피드 속도: 462m/분
제1 피드율: ±0%
제1 히터 온도(비촉감식): 280℃
제2 히터 온도(비접촉식): 180℃
제2 피드 닙 롤러 속도: 600m/분
제2 피드율: 1.0%
권취 전 피드율: 3.0%.
[실시예 2]
폴리머의 토출량, 유제를 부착시킨 후의 열처리 및 연신 배율을 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시해서 100dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
즉 고체 멀티 필라멘트를 55℃로 가열한 롤에 감는 속도를 주속도 2100m/분으로부터 2300m/분으로 증속하고, 연신 배율을 1.3배로부터 1.2배로 하고, 그 후 80℃의 가열 롤러 대신에 100℃의 가열한 롤에 감았다. 그 후 스핀들과 터치 롤의 양쪽을 구동하는 방식의 권취기를 사용하여, 권취 속도 2650m/분으로 권취했다. 또한, 최종적인 섬도를 맞추기 위해서, 폴리머 토출량을 조정했다.
얻어진 섬유 물성을 표 1에 기재한다. 얻어진 섬유의 열응력을 측정한바, 열응력의 제1 피크는 61℃, 열응력 0.17cN/dtex로 큰 것이었지만, 제2 피크는 191℃에서, 0.08cN/dtex 이하의 작은 것이었다.
또한 상기에서 얻은 섬유를 사용하여, 가연 가공을 실시하고, 얻어지는 가공사의 신도가 40%가 되도록 실시예 1과 마찬가지 조건으로, 1.3배로 연신하는 연신 가연 가공을 행하였다. 얻어진 가연 가공사의 권축 특성을 표 1에 아울러 나타낸다.
[실시예 3]
폴리머의 토출량, 유제를 부착시킨 후의 열처리 및 연신 배율을 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시해서 100dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
즉 고체 멀티 필라멘트를 55℃로 가열한 롤에 감는 속도를 주속도 2100m/분으로부터 2500m/분으로 증속하고, 연신 배율을 1.3배로부터 1.1배로 하고, 그 후 80℃의 가열 롤러 대신에 100℃의 가열한 롤에 감았다. 그 후 스핀들과 터치 롤의 양쪽을 구동하는 방식의 권취기를 사용하여, 권취 속도 2700m/분으로 권취했다. 또한, 최종적인 섬도를 맞추기 위해서, 폴리머 토출량을 조정했다.
얻어진 섬유 물성을 표 1에 기재한다. 얻어진 섬유의 열응력을 측정한바, 열응력의 제1 피크는 60℃, 열응력 0.13cN/dtex로 큰 것이었지만, 제2 피크는 191℃에서, 0.08cN/dtex 이하의 작은 것이었다.
또한 상기에서 얻은 섬유를 사용하여, 가연 가공을 실시하고, 얻어지는 가공사의 신도가 40%가 되도록 실시예 1과 마찬가지 조건으로, 단 1.35배로 연신하는 연신 가연 가공을 행하였다. 얻어진 가연 가공사의 권축 특성을 표 1에 아울러 나타낸다.
[실시예 4]
폴리머의 토출량, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트폴리머의 극한 점도를 실시예 1의 1.0으로부터 1.3으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시하고, 유제가 부착된 고체 멀티 필라멘트를 얻었다.
그 후, 55℃로 가열한 주속도 2160m/분으로 증속해서 롤에 감고, 추가로 1.2배로 연신되도록 80℃의 가열한 롤에 감고, 그 후 스핀들과 터치 롤의 양쪽을 구동하는 방식의 권취기를 사용하여, 권취 속도 2500m/분으로 권취해서 100dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다. 또한, 최종적인 섬도를 맞추기 위해서, 폴리머 토출량을 조정했다. 얻어진 폴리머의 유리 전이점 온도는 실시예 1의 51℃로부터 52℃로 되어 있었다.
얻어진 섬유 물성을 표 1에 기재한다. 얻어진 섬유의 열응력을 측정한바, 열응력의 제1 피크는 63℃, 열응력 0.30cN/dtex로 큰 것이었지만, 제2 피크는 191℃에서, 0.08cN/dtex 이하의 작은 것이었다.
또한 상기에서 얻은 섬유를 사용하여, 가연 가공을 실시하고, 얻어지는 가공사의 신도가 40%가 되도록 실시예 1과 마찬가지 조건으로, 단 1.2배의 연신 배율이 되는 연신 가연 가공을 행하였다. 얻어진 가연 가공사의 권축 특성을 표 1에 아울러 나타낸다.
[실시예 5]
폴리머의 토출량, 유제를 부착시킨 후의 열처리 온도, 즉 연신 처리 시의 섬유 온도를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시해서 100dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
즉 고체 멀티 필라멘트를 감는 가열한 롤의 온도를 55℃로부터 40℃로 변경하고, 속도를 주속도 2100m/분으로부터 2000m/분으로 감속하고, 연신 배율을 1.3배 상태로 하고, 그 후 80℃의 가열 롤러 대신에 100℃의 가열한 롤에 감았다. 그 후 스핀들과 터치 롤의 양쪽을 구동하는 방식의 권취기를 사용하여, 권취 속도 2550m/분으로 권취해서 100dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다. 또한, 최종적인 섬도를 맞추기 위해서, 폴리머 토출량을 조정했다.
얻어진 섬유 물성을 표 1에 기재한다. 얻어진 섬유의 열응력을 측정한바, 열응력의 제1 피크는 61℃, 열응력 0.22cN/dtex로, 실시예 1보다 큰 것이 되었다. 또한 실시예 1과 마찬가지로 제2 피크는 191℃에서, 0.08cN/dtex 이하의 작은 것이었다.
또한 상기에서 얻은 섬유를 사용하여, 가연 가공을 실시하고, 얻어지는 가공사의 신도가 40%가 되도록 실시예 1과 마찬가지 조건으로, 단 1.35배의 연신 배율이 되는 조건에서 연신 가연 가공을 행하였다. 얻어진 가연 가공사의 권축 특성을 표 1에 아울러 나타낸다. 실시예 1 대비 가연 가공사의 강도는 저하되었지만, 권축 성능은 실시예 1 대비, 더욱 우수한 것이 되었다.
[실시예 6]
폴리머의 토출량, 유제를 부착시킨 후의 열처리 온도, 즉 연신 처리 시의 섬유 온도를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시해서 100dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
즉 고체 멀티 필라멘트를 감는 가열한 롤의 온도를 55℃로부터 60℃로 변경하고, 속도를 주속도 2100m/분으로부터 2000m/분으로 감속하고, 연신 배율을 1.3배 상태로 하고, 그 후 80℃의 가열 롤러 대신에 100℃의 가열한 롤에 감았다. 그 후 스핀들과 터치 롤의 양쪽을 구동하는 방식의 권취기를 사용하여, 권취 속도 2550m/분으로 권취해서 100dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다. 또한, 최종적인 섬도를 맞추기 위해서, 폴리머 토출량을 조정했다.
얻어진 섬유 물성을 표 1에 기재한다. 얻어진 섬유의 열응력을 측정한바, 열응력의 제1 피크는 63℃, 열응력 0.13cN/dtex로, 다른 실시예와 마찬가지 값이었다. 그러나 제2 피크 온도는 191℃로 동일했지만, 그 열응력은 0.09cN/dtex로 높은 값이었다.
또한 상기에서 얻은 섬유를 사용하여, 가연 가공을 실시하고, 얻어지는 가공사의 신도가 40%가 되도록 실시예 1과 마찬가지 조건으로, 단 1.35배의 연신 배율이 되는 조건에서 연신 가연 가공을 행하였다. 얻어진 가연 가공사의 권축 특성을 표 1에 나타낸다. 실시예 1 대비 가연 가공사의 권축 성능은 저하되었지만, 비교예보다 우수한 권축 성능을 갖는 것이었다.
[비교예 1]
폴리머의 토출량, 유제를 부착시킨 후에, 연신을 행하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시해서 100dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다. 또한, 최종적인 섬도를 맞추기 위해서, 폴리머 토출량을 조정했다.
즉 실시예 1과 마찬가지 방법으로 유제가 부착된 고체 멀티 필라멘트를 얻은 후, 해당 고체 멀티 필라멘트를 55℃로 가열한 주속도 2510m/분의 롤에 감고, 그 후 연신하지 않고, 권취 속도 2500m/분으로 권취해서 치즈상 패키지를 얻었다.
얻어진 섬유 물성을 표 1에 기재한다. 복굴절률이 0.047로 작고, 열응력의 최댓값도 0.05cN/dtex로 낮은 것이었다. 또한 온수 수축률이 높고, 보존 시의 안정성이 떨어지는 섬유였다.
상기에서 얻은 섬유를 사용하여, 가연 가공을 실시하고, 얻어지는 가공사의 신도가 40%가 되도록 실시예 1과 마찬가지 조건으로 연신 배율을 1.3배로 연신 가연을 행하고자 했지만, 연신 가연 공정에서 절단사가 다발하고, 샘플을 채취할 수 없었다.
[비교예 2]
유제를 부착시킨 후에, 연신을 행하지 않고, 단 권취 속도를 빠르게 하여, 섬유의 배향도를 높인 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시해서 100dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다. 또한, 최종적인 섬도를 맞추기 위해서, 폴리머 토출량을 조정했다.
즉 실시예 1과 마찬가지 방법으로 유제가 부착된 고체 멀티 필라멘트를 얻은 후, 해당 고체 멀티 필라멘트를 50℃로 가열한 주속도 3010m/분의 롤에 감고, 그 후 권취 속도 3000m/분으로 권취해서 치즈상 패키지를 얻었다.
얻어진 섬유 물성을 표 1에 기재한다. 복굴절률이 비교예 1의 0.047로부터 0.052로 향상되어 있었지만, 열응력의 최댓값은 0.06cN/dtex로 낮은 것이었다. 또한 온수 수축률이 높고, 보존 시의 안정성이 떨어지는 섬유였다.
상기에서 얻은 섬유를 사용하여, 가연 가공을 실시하고, 얻어지는 가공사의 신도가 40%가 되도록 실시예 1과 마찬가지 조건으로 연신 배율을 1.3배로 연신 가연을 행하였다. 절단사 등의 발생이 없고, 샘플은 채취할 수 있었지만, 권축 성능이 떨어지는 것이었다.
[비교예 3]
유제를 부착시킨 후에, 고배율 연신을 행한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시해서 100dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
즉 실시예 1과 마찬가지 방법으로 유제가 부착된 고체 멀티 필라멘트를 얻은 후, 해당 고체 멀티 필라멘트를 55℃로 가열한 주속도 900m/분의 비교적 저속의 롤에 감고, 그 후 3.1배의 고배율 연신을 행하여, 권취 속도 2800m/분으로 권취하고, 치즈상 패키지를 얻었다.
얻어진 섬유 물성을 표 1에 기재한다. 복굴절률이 0.065로 높고, 열응력의 최대 피크 온도도 190℃, 0.20cN/dtex로 높은 것이었다. 또한, 100℃ 이하의 온도 범위의 열응력의 값은, 낮은 것이었다.
또한 상기에서 얻은 섬유를 사용하여, 가연 가공을 실시하고, 얻어지는 가공사의 신도가 40%가 되도록 실시예 1과 마찬가지 조건으로, 단 연신 배율을 1.05배로서 연신 가연 가공을 행한바, 절단사 등의 발생이 없고, 샘플은 채취할 수 있었지만, 권축 성능이 떨어지는 것이었다.
[비교예 4]
유제를 부착시킨 후에, 연신 및 열처리를 행하지 않고, 단 권취 속도를 비교예 2보다 더욱 빠르게 하고, 섬유의 배향도를 높인 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 실시해서 100dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
즉 실시예 1과 마찬가지 방법으로 유제가 부착된 고체 멀티 필라멘트를 얻은 후, 해당 고체 멀티 필라멘트를 주속도 5650m/분의 롤에 감고, 그 후 권취 속도 5500m/분으로 권취해서 치즈상 패키지를 얻었다.
얻어진 섬유 물성을 표 1에 기재한다. 복굴절률이 0.082로 높고, 섬유 폴리머의 비중도 1.332로 높은 것이었다. 또한 파단 신도가 55%로 낮고, 섬도 변동값도 높은 섬유였다.
상기에서 얻은 섬유를 사용하여, 가연 가공을 실시하고, 얻어지는 가공사의 신도가 40%가 되도록 실시예 1과 마찬가지 조건으로, 단 연신 배율을 1.1배로서 연신 가연 가공을 행한바, 절단사 등의 발생이 없고, 샘플은 채취할 수 있었지만, 권축 성능이 떨어지는 것이었다.
[실시예 7]
실시예 1과 마찬가지로, 테레프탈산디메틸과 1,3-프로판디올을 1:2의 몰비로 투입하고, 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위 100몰%로 구성되고, 그 극한 점도는 1.0의 폴리머를 얻었다.
얻어진 폴리머를 통상의 방법에 의해 건조시키고, 수분을 50ppm으로 한 후, 265℃에서 용융시키고, 직경 0.27㎜의 48개의 구멍이 뚫린 한겹 배열의 방사구를 통해서 압출했다.
압출된 용융 멀티 필라멘트를, 풍속 2.0m/분의 바람을 쐐서 급랭하여 고체 멀티 필라멘트로 바꾼 후, 가이드 노즐을 사용해서 스테아릴산옥틸 60중량%, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 15중량%, 인산칼륨 3중량%를 포함한 유제를 농도 10중량%의 물 에멀션 처리제와 섬유에 대하여 유제 부착량이 0.6중량%가 되도록 부착시켰다.
계속해서, 고체 멀티 필라멘트를 50℃로 가열한 주속도 2300m/분의 롤에 감은 후, 1.2배로 연신하도록 80℃의 가열한 롤에 감고, 그 후 스핀들과 터치 롤의 양쪽을 구동하는 방식의 권취기를 사용하여, 권취 속도 2700m/분으로 권취해서 73dtex/48개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
계속해서, 얻어진 실을 사용해서 실시예 1과 마찬가지 조건에서, 디스크 가연 방식으로 연신 배율 1.3로 가연 가공사를 제조했다. 얻어진 가공사의 물성을 표 2에 나타낸다.
[실시예 8]
방사구금을 변경하여, 직경 0.27㎜의 24개의 구멍이 뚫린 한겹 배열의 방사구를 통해서 압출한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 실시하고, 73dtex/24개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
계속해서, 얻어진 섬유를 실시예 7과 동일 조건에서 가연 가공을 행하여, 가연 가공사를 얻었다. 얻어진 가공사의 물성을 표 2에 나타낸다.
[실시예 9]
방사구금을 변경하여, 직경 0.27㎜의 62개의 구멍이 뚫린 한겹 배열의 방사구를 통해서 압출한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 실시하고, 56dtex/62개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
계속해서, 얻어진 섬유를 실시예 7과 동일 조건에서 가연 가공을 행하여, 가연 가공사를 얻었다. 얻어진 가공사의 물성을 표 2에 나타낸다.
[실시예 10]
방사구금을 변경하여, 직경 0.20㎜의 72개의 구멍이 뚫린 한겹 배열의 방사구를 통해서 압출한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 실시하고, 73dtex/72개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
계속해서, 얻어진 섬유를 실시예 7과 동일 조건에서 가연 가공을 행하여, 가연 가공사를 얻었다. 얻어진 가공사의 물성을 표 2에 나타낸다.
[실시예 11]
방사구금을 변경하여, 슬릿의 폭이 0.6㎜, 길이가 1.2㎜가 되는 십자 단면 형상의 구금이고, 24개의 구멍이 뚫린 한겹 배열의 방사구를 통해서 압출한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 실시하고, 73dtex/24개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다. 얻어진 이형 단면사의 이형도는 2.2였다.
계속해서, 얻어진 섬유를 실시예 7과 동일 조건에서 가연 가공을 행하여, 가연 가공사를 얻었다. 얻어진 가공사의 물성을 표 2에 나타낸다.
[실시예 12]
방사구금을 변경하여, 슬릿의 폭이 0.06㎜, 길이가 0.5㎜가 되는 슬릿이 120℃의 각도로 중심으로부터 세 방향으로 신장한 삼각 단면 형상의 구금이고, 24개의 구멍이 뚫린 한겹 배열의 방사구를 통해서 압출한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 실시하고, 73dtex/24개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다. 얻어진 이형 단면사의 이형도는 1.6이었다.
계속해서, 얻어진 섬유를 실시예 7과 동일 조건에서 가연 가공을 행하여, 가연 가공사를 얻었다. 얻어진 가공사의 물성을 표 2에 나타낸다.
[실시예 13]
방사구금을 변경하여, 슬릿의 폭이 0.14㎜, 길이가 1.4㎜가 되는 편평 단면 형상의 구금이고, 24개의 구멍이 뚫린 한겹 배열의 방사구를 통해서 압출한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 실시하여, 73dtex/24개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다. 얻어진 편평 단면사의 편평도 3.4였다.
계속해서, 얻어진 섬유를 실시예 7과 동일 조건에서 가연 가공을 행하여, 가연 가공사를 얻었다. 얻어진 가공사의 물성을 표 2에 나타낸다.
[비교예 5]
유제를 부착시킨 후에, 연신을 행하지 않은 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 실시해서 73dtex/48개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
즉 실시예 7과 마찬가지 조건에서 용융 방사를 행하여, 고체 멀티 필라멘트를 50℃로 가열한 주속도 2510m/분의 롤에 감은 후, 그대로 연신하지 않고 권취 속도 2500m/분으로 권취해서 치즈상 패키지를 얻었다.
얻어진 섬유의 열응력 피크는 55℃이고, 피크 시의 열응력은 0.08cN/dtex였다. 또한 섬유의 신도 10% 내지 30%에 있어서의 가장 낮은 탄성률은 0cN/dtex였다.
계속해서, 얻어진 섬유를 실시예 7과 동일 조건에서 가연 가공을 행하여, 가공사를 얻고자 했지만, 실 끊김에 의해 가공사를 얻을 수 없었다.
[비교예 6]
비교예 5로부터 방사구금을 변경하여, 직경 0.30㎜의 12개의 구멍이 뚫린 한겹 배열의 방사구를 통해서 압출한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 실시하고, 108dtex/12개(f)(단사 섬도 9.0dtex)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
얻어진 섬유의 열응력 피크는 55℃에서 피크 시의 열응력은 0.08cN/dtex였다. 또한 섬유의 신도 10% 내지 30%에 있어서의 가장 낮은 탄성률은 0cN/dtex였다.
계속해서, 얻어진 섬유를 실시예 1과 동일 조건에서 가연 가공을 행하여, 가연 가공사를 얻었다. 권축이 높은 가연 가공사는 생겼지만, 단사 섬도가 굵고, 질감은 딱딱한 것이 되었다. 얻어진 가공사의 물성을 표 2에 나타낸다.
[비교예 7]
실시예 7로부터 방사구금을 변경하여, 직경 0.30㎜의 36개의 구멍이 뚫린 한겹 배열의 방사구를 통해서 압출했다. 계속해서, 50℃로 가열한 주속도 1500m/분의 롤에 감은 후, 2.0배로 연신한 후, 130℃의 가열한 롤에 감고, 그 후 스핀들과 터치 롤의 양쪽을 구동하는 방식의 권취기를 사용하여, 권취 속도 2900m/분의 연신 배율 약 2배의 조건에서 권취해서 95dtex/36개(f)의 섬유가 감긴 치즈상 패키지를 얻었다.
얻어진 섬유의 열응력 피크는 190℃에서 피크 시의 열응력은 0.20cN/dtex였다. 또한, 100℃ 이하의 온도 범위의 열응력의 값은 낮은 것이었다.
또한 섬유의 신도 10% 내지 30%에 있어서의 가장 낮은 탄성률은 3.3cN/dtex였다.
열 연신에 의해 결정화도, 배향도가 모두 진행되고 있고, 실시예 7의 디스크 가연 방식으로는, 가연을 걸 수는 없었다. 그래서, 이하의 가연 조건에서 가연 가공을 행하여, 가연 가공사를 얻었다. 이때, 가공 속도는 실시예 7의 600m/분에 대하여, 100m/분의 가공 속도로밖에 되지 못하였다. 얻어진 가공사의 물성을 표 2에 나타낸다.
·가연 조건
가연기의 타입: 미쓰비시 주고교사제 LS-2(핀 가연 방식)
스핀들 회전수: 27500rpm
가연수: 3840T/m
제1 피드율: ±0%
제1 히터 온도(접촉식): 160℃
제2 히터 온도(비접촉식): 150℃
제2 피드율: +15%
본 발명에 따르면, 가공 시의 공정 장력에 대한 내성이 있고, 또한 고신도의 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유 및 그 제조 방법이 얻어진다. 또한, 가공 시에 실 끊김이 일어나기 어렵고, 높은 권축 성능을 갖는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 가공사가 얻어지고, 그 공업적 가치는 매우 크다.
R: 최소 외접원 반경
r: 최대 내접원 반경
L: 외접하는 직사각형의 긴 변
H: 외접하는 직사각형의 짧은 변
r: 최대 내접원 반경
L: 외접하는 직사각형의 긴 변
H: 외접하는 직사각형의 짧은 변
Claims (7)
- 90몰% 이상이 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위로 구성되는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유이며, 하기 (A) 내지 (C)의 요건을 동시에 충족하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유.
(A) 섬유의 온도-열응력 곡선에 있어서, 온도 40 내지 100℃의 범위 내에 열응력의 피크값이 존재한다
(B) (A)의 해당 열응력의 피크값이 0.1 내지 0.8cN/dtex이다
(C) 섬유의 파단 신도가 60 내지 200%이다 - 제1항에 있어서, 섬유의 신도 10% 내지 30%에 있어서의 가장 낮은 탄성률이 0.1 내지 3cN/dtex인, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유.
- 제1항에 있어서, 섬유의 복굴절률(Δn)이 0.03 이상, 0.08 이하이고, 또한 비중이 1.319 이상 1.340 이하인, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유.
- 90몰% 이상이 트리메틸렌테레프탈레이트 반복 단위로 구성되는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 용융 고화한 후, 1000m/분 이상의 권취 속도로 권취하고, 계속해서 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 유리 전이점±20℃의 가열 롤러로 가열하고, 계속해서 1.0 내지 2.0배 연신을 행하고, 추가로 50 내지 150℃의 가열 롤러에 감은 후, 2000 내지 4800m/분의 속도로 권취하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유를 사용하여 이루어지는 가공사.
- 제5항에 있어서, 가공사가 가연 가공사인, 가공사.
- 제5항에 기재된 가공사의 제조 방법.
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