KR820001465B1 - 플랫트 사 및 토우 - Google Patents

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Description

플랫트 사 및 토우

제1도는 본 발명에 의한 필라멘트와 사를 제조하는데 사용된 고속방사에 대한 전형적인 공정을 나타낸 도.

제2도는 실시예의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)사와 토우의 자불(煮拂) 수축(s)를 y 축으로, 이에 대하여 사와 토우를 제조하는데 사용된 방사속도 m/분을 x 축으로 공정한 그래프.

제3도는 연속 필라멘트 사에 대한 균일시험(IEU)과 관계해서 사용한 회로도.

본 발명은 "플랫트"사에 있어서 또는 연속 필라멘트에 있어서 초산 셀루로오즈의 대응으로 사용하는 데에 특히 적합한 성질을 갖는 폴리에스테르 필라멘트와 신규 폴리에스테르스테이플 섬유 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.

폴리에스테르 연속 필라멘트는 수년전 부터 공업적으로 제조되어 왔으며 현재에는 연속 필라멘트와 토우로써 사용하는 데에 극히 대략적으로 생산되고 있다. 토우는 일반적으로 권축된 스테이플 섬유로 전환되며, 또한 이 스테이플 섬유로 전환되며, 또한 이 스테이플 섬유는 드래프트되어 꼬여져서 방직사로 되거나, 또는 이 토우는 기타의 용도 예를 들면 플록크에 대한 스테이플로 전환되는 경우도 있다. 연속 필라멘트 폴리에스테르사는 종종 "방적사와 같은" 촉감을 주기 때문에 통상가연 가공되나 다른 한편으로는 가공하지 않고 사용되는 경우도 있으며, 이 경우에 연속 필라멘트사는 종종 "플랫트"사라 일컫는다. 대부분의 상업적인 생산은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)에 대한 것이었다. 이 다한 이유는 합성 필라멘트상 물질의 물리적 성질이 좋으며 또한 경제적으로 이점이 있기 때문이다. 현대 시판되고 있는 사의 대부분은 의류용 목적의 파블릭으로 가동되므로 따라서 어느단계에서 염색된다.

그러나 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)는 초산 셀루로오즈와 같은 다른 필라멘트상 물질보다 염색이 곤란하다는 것은 공지되어 있으며 따라서 특별한 염색 기술이 공업적으로 사용되고 있다. 예를 들면 "케리어"로 일컫는 염색조제가 통상 고온고압으로 호모폴리머를 염색하기 위한데에 사용되거나 또는 염색속도를 증가시키기 위한데에(예를들면 테트라메틸렌기를 도입하는 것에 의하여)또는 염료수용기를 도입하기 때문에 폴리에스테르의 화학적성질이 수정되여 있다. 이것은 예를 들면 그리핑( Griffing)과 레밍 톤(Remington)등의 미합중국특허원 제3,018,272호에 개시되여 있다. 이들의 특별한 기술은 상당한 비용이 소요되었기 때문에 따라서 예를 들면 의류용 및 가정용 가구에 이용하기 유용한 물리적성질을 가지며, 더우기 자불(者弗 : boil)에서 (즉 대기압이상의 압력과 이와 같은 압력에 적합한 장치를 필요로 하지 않고) 합리적인 시간내에 캐리어 없이 염색할 수가 있는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필라멘트를 제공하는 것이 오랫동안 소망되어 왔다. 텍스타일(textile) 사의 물리적 및 화학적 성질을 고려한다 할지라도 가장 중요한 것은 물리적성질에 있어서 일반적으로 통상 인장 및 수축성이다.

상용의(연신된) 플랫트 폴리에스테르사의 인장성질은 많은 텍스타일의 목적에 합당하게 되어 왔으며, 일반적으로 거의 다음과 같다 : 4데니어 당 4그람의 강도; 신장 30%; 제조된 그대로의 조건(as-produced condition)에서는 데니어당 100그람의(초기)모델레스이나, 이완상태에서 자불 후에서는 데니어당 50 내지 65그람이다. 통상적으로 신장이 표시되어 있으나, 모델레스는 특정의 텍스타일 목적에 대한 접합한 성질의 측정에 있어서 매우 중요하다. 현재 시판되고 있는 폴리에스테르사의 높은 모델레스는 많은 텍스타일의 목적에 대하여 중요하다고 고려되어 왔다. 그러나 초산센루로오즈는 초산 셀루로오즈의 낮은 모델레스(데니어 당 40g의 오더)와 이와 상응하게 생기는 우수한 촉감성 때문에 기타의 플랫트사의 최종용도(예를 들면, 타페토 및 기타의 조밀하게 직조된 파브릭)에 대해 바람직하였다. 그 모델레스가 높기 때문에, 이같은 폴리에스테르사는 상기와 같은 최종용도 있어서 초산셀루로오즈보다는 좋지 않다. 그러나, 상기 초산셀루로오즈는 강도가 낮다는 결점이 있으며 특히 습윤시의 강도가 낮다.

많은 소비자의 목적을 위하여서는 상용의 플랫트 사의 자불수축이 작아야만 한다. 현재까지 자불수축이 약 8 내지 10%의 상용의 폴리에스테르 플랫트사를 사용하여 적용을 제조하고, 이어서 이 파브릭을 열고 정함으로서 자불수축을 감소시키는 것이 통상적으로 행하여지고 있다. 만약 현재 시판되고 있는 폴리에스테르 텍스타일사를 열고정했다 할지라도, 이 사는 온도의 증가와 함께 수축이 매우 증가되는 것이 이들의(연신) 폴리에스테르사의 특성이기 때문에 열고정의 온도보다 높은 온도 에서의 수축에 대해 안정화되어 있지 않다. 이로인해, 예를 들면 초산셀루로오즈 사와 같이 그 수축이 온도와 더불어 크게 증대하지 않는 사에서와 같은 의미에 있어서, 종래 상용의 폴리에스테르사는 실제로 그의 열적치수 안정성이 부여되여 있지 않은 것이다. 파블릭 가공동안에 수축을 방지하기 위한 열고정이 불필요하기 때문에 자불후에 있어서도 크게 수축하지 않는 폴리에스테르 사를 제공하는 것이 소망되며 또한 저수측장력은 가공시에 소망된다.

상기에서 지적한 바와 같이 종래의 폴리에스테르사의 성질(예를 들면 모덜레스와 같은)은 사가 제조된 그대로의 조건에 있거나 또는 수축된 후 있거나에 따라서 상이하다. 후자의 조건은 본 명세서에서 "자불 수축후(after boil off shrinkage)"라고 일컫는다. 양 조건하에서의 성질은 중요할 수 있다. 사의 제조시간 및 텍스타일의 가공업자는 사가 자불되는(통상 파블릭이 정련 및/또는 염색되는 경우까지의 제조된 그대로의 조건에 있는 성질에 주로 관심을 갖고 있는데에 반하여, 최움직이 소비자들은 수축한 파블릭 즉 자불수축후의 성질에 관심을 갖고 있다. 현재까지 폴리에스테르 사는 제조된 그대로의 사의모덜레스가 자불수축 후의 사의 모덜레스와 같은 오다(order)라는 특성을 갖고 있게 제조되어 있지는 않았다.

상용의 연신된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)사를 염색하는 경우 염색의 결점은 대부분 사의 물리적 균일성의 결여에서 생긴다. 이와 같은 결점은 자불하여(즉 대기압에서) 염색하는 경우에 더 현저하나, 케리어와 함께 고압을 사용하여 매우 균일한 염색을 할 수가 있다. 염색의 결합은 플랫트 사를 사용하는 타프타, 및 기타의 직조의 파블릭에 있어 쉽게 나타난다. 균일성이 의류용 사에 대하여 결정적으로 중요한 경우가 있다. 특히 소비자 의견은 필수적으로 가장 중요한 특성이다.

초산셀루로오즈에 대한 롤리에스테르 대용품이 성공하기 위해서는 이 폴리에스테르 대용품은 균일하게 염색되어야만 한다. 이것은 본원 명세서에 후술한 바와 같이, 폴리에스테르가 우수한 물리적성질을 나타내지 않으면 안된다는 것을 의미한다.

따라서, 적당한 비교적 낮은 모덜레스를 포함하는 소망된 인장성질, 자불후와 크게 차이가 없는 모덜레스, 낮은 자불수축, 열안정성 및 보다 양호한 염색성을 갖는 폴리에메틸 테레프탈레이트) 플랫트사를 제공하는 것은 모종의 최종용도에 매우 소망되는 일이나 이와 같은 소망된 제특성을 겸비한 사는 종래 공업적으로 생산되지 않았다. 또한 플랫트 연속필라멘트사는 예를 들면, 연신이나 아닐링(annealings)과 같은 후가공을 필요로 하지않고, 파블릭을 제조하는 데에 직접 사용할 수 있기 때문에 제조한 그대로의 조에서 직접 그와 같은 사 또는 토우를 위한 유용한 연속 필라멘트를 제조하는 것이 경제적으로 소망되어 왔다.

수년간 폴리에스테르 필라멘트는 용융방사되어 방사구에서 약 1000m/분까지의 비교적 낮은 속도에서 인취되어 왔다. 다음에 저속으로 방사된 미연신 필라멘트는 별개의 연신조작으로 사용되어 왔다. 즉, 스프릿트(spdit) 방법에 있어서 저속으로 방사된 필라멘트를 권취한 후에 연신조작을 실시하거나 또는 "복합" 연속방법에 있어서, 필라멘트를 최초에 비교적 낮은 속도(1000m/분이하)에서 인취하고 다음에 중간에서 권취하지 않고 연식조작을 실시 하였다. 종래 연산은 모든 플랫트 폴리에스테르 텍스타일사의 공업생산에 있어 하나의 공정이었다.

최근에 있어서, 폴리에스테르 필라멘트는 약 4000m/분에 달하는 속도에서 운전되는 권취기에 고속방사에 의하여 권취되여 공업적으로 대규모로 제조하게도 되었다. 이 권취기는 예를 들면 바르마그 바르메르 메쉰넨파블릭 에이지(Barmag Barmer Maschinen-fabrk AG)에 의하여 공급되었으며 또한 SW₄S SW₄R 방사 연신기(spn praw Machines)라고 하는 1973년 6알 경발행된 팜플랫에 기재되어 있다.

이같은 속도로 공업적으로 제조되는 폴리에스테르 필라멘트는 "부분적 배향( parti ally oriented)"이라 일컫으며, 미합중국특허 제3,771,307호의 패트릴 (petrille)에 의해서 개시되어 있는 바와 같이, 연신-텍스취어화(draw-texturing)를 위한 공급사로써 특히 유용하다. 통상의 폴리에스테르 필라멘트 사보다도 이들의 사의 강도 및 모덜레스는 낮은 반면이 이들의 신장 및 수축은 높았다. 이들의 수축은 일반적으로 적어도 60% 이상이며, 즉 정상적인 텍스타일의 목적에 대해서는 매우 높았다. 최종단계의 연신 텍스취어화 조작은 강도 및 모덜레스를 증가시키고 신장 및 수축을 감소시켜서 종래 폴리에스테르 텍스타일 사에 대해 소망된다고 생각하는 값으로 되게하였다.

이로인해 현재까지 연신은 폴리에스테르 텍스타일 사의 모든 공업생산에 있어서 하나의 공정이 있다.

폴리에스테르 필라멘트의 3000 내지 5200야드/분의 속도에서의 고속방사는 25년전에 10 내지 50그람/데니어(110 내지 550kg/mm²)의 낮은모덜레스의 양모상 (狀) 사를 제공하는 목적으로 헤베레르(Hebeler)의 미합중국 특허 제2,604, 698호에 제안되었다.

5200야드/분이상의 더욱 고속에서의 방사가 헤베레르의 미합중국 특허 제2,604,667호에 제안되었으나 이 특허는 보다 낮은 방사속도는 전혀 다른 성질의 고수측 사를 부여하는 결과로 된다. 고속방사는 일반적으로 에취. 루드비크(H. Ludewig)의 저서 ["polyester Fibers, chemistry Tehnology", 독일판 1964년 아카데미 베라그(Academie verlarg) 및 영역판, 1971년 존 윌리 앤드 손스. 리미티드(Jhn W. Hey ＆ Sons. Ltd)의 제4.5.1절]에 기술되어 있어 상당한 주목을 받고 있으며, 수축에 대한 효과는 또한 제5.4.2절에 있어서 기술되여 있다. 매우 최근에는 문헌 [예를 들면 케미파세론/텍스사일인더스트리(Chemisfasern/TextileInd ustries) 12월호 1976년 페이지 1098 내지 1102]에 있어서 저자 에프. 포에(F. Fourne)에 의하여 맹백하게 밝혀진 바와 같이 4000m/분보다 더 큰속도에서의 고속방사에 많은 관심을 가졌으며, 종래의 권취기를 사용하는 4000m/분의 오더(oreler) 속도가 아닌 보다 빠른 권취기를 사용하는 이들의 고속방사에 의하여(스테이플 화이버에 대하여) 연속 필라멘트 사 및 토우를 제공하는 것이 강조되고 있다. 그러나 이들의 매우 큰 속도를 사용하는 것보다도 약 4000m/분으로 운전하는 현재 시판되고 있는 권취기를 사용하여 본 명세서에서 다음에 기재한 바와 같이 유용한 연속폴리에스테르 필라멘트를 제공하는 것이 소망될 것이다. 이러한 이유는 4000m/분 보다도 매우 더 큰 속도의 고속권취기를 작동 운전하는 코스트가 크기 때문이다.

또한 최근에는 약 4000m/분의 속도에서 방사하고, 공정조건을 수정하여 생성하는 필라멘트의 수축을 감소시키는 것에 대한 연구가 진행되고 있다. 예를 들면 문헌 [케미파세론/텍스타일 인더스트리(Chemiefasern/textile-Industrie) 9월호 1978년 페이지 818-821 10월호 1973년 페이지 964-975 및 11월 1963년 페이지 1109-1114]에 있어서 저자 이. 리스카(E. Liska)는 (고속방사에 의하여 수득된) 배향 및 아니링에 의한 폴리에스테르화이버에 있어서 구조변화를 기술하였으며, 수축을 감소시키기 위하여 분자량고유점도) 및 필라멘트당 데니어를 높이는 것을 권장하고 있다. 점도를 높이는 것은 또한 예를 들면 일본특허원(소) 제49-80322호(구라레)에 제안되었다. 이것은 코스트가 크고 또한 초산셀루로오즈의 대용으로써 의류용사를 위해서는 바람직하지 않다.

종래의 공지된 어떠한 문헌에 있어서도 통상의(연신) 플랫트 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 사의 염색성 보다도 우수한 염색성, 및 물리적성질, 특히 인장성질 및 치수안정성의 만족한 조합을 갖는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필라멘트사를 제조하는 문제는 약 4000m/분의 운전이 가능한 권취기를 사용하여서 더욱 우수한 염색성 및 만족한 물리적성질을 갖는 폴리(에틸렌테레프탈레이트) 필라멘트를 직접 방사하는 것에 의하여 해결될 수 있다는 것을 종래에는 제시되지 않았다.

본 발명에 의해, 필라멘트당 1 내지 7데니어 [바람직하기로는 필라멘트당 1 내지 4데니어 특히 좋기로는 필라멘트당 1 내지 2데니어, 고유점도가 0.56 내지 0.68인 연속필라멘트로 구성되는 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 또는 필라멘트당 1 내지 7의 데니어와 0.56 내지 0.68의 고유점도 [η]를 갖는 폴리(에틸렌테레프탈레이트)의 연속필라멘트로 구성되어 있는 플랫트 사 또는 토우로서 이 토우 또는 스테이플 섬유는

(1) 후에 정의된 바와 같이, 적어도 0.009 [바람직하기로는 적어도 0.11]의 상대적 분산염료 염착속도(RDDR),

(2) 제조한 그대로의 사, 토우 또는 스테이플섬유에 대하여 측정한 경우(M), 및 대기압으로 60분간 수중에서 자불한 다음에 측정한 경우(M₂)의 약 30 내지 약 65그람/데니어의 모덜레스(초기 모덜레스).

(3) 약 28 내지 약 38그람/데니어 [바람직하기로는 36.5그람/데니어] 이하의 아모르포스(amorphous)모덜레스(M_A), 여기서 아모르포스 모덜레스는 다음 식

M_A=M_n-X

에 따르는 규역화된 모덜레스(Mn)에 관한 것이며 상기식에 있어서,

[단-[η]은 고유점도이다]이며 또한 X는 다음 식

[단 P는 폴리(에틸렌테레프탈레이트)의 밀도이다.

으로 부터 주어지는 값에서 5와 25사이에 있으며, (4) (a) 약 2 내지 약 6%, 바람직하기로는 약 2 내지 약 4%의 자불후 수축(S) 및/또는 (b) 약 1.5 내지 3.5그람/데니어의 수축 모덜레스 (M_s), 및

(5) 본 명세서에서 다음에 정의하는 수축치(S₂)가 1% 보다 작은 열안정성을 갖는 것을 특징으로 하는 신규 폴리(에틸렌테레프탈레이트) 연속필라멘트 플랫트 사 및 연속 필라멘트토우 및 스테이플 섬유가 제공된다.

바람직한 사 및 토우는 2.5 내지 4.0그람/데니어, [특히 적어도 2.5그람/데니어, 예를 들면 2.5 내지 3.5그람/데니어]의 강도, 40% 내지 125% [특히 40% 내지 100%]의 신장, 7%의 신장에 있어서의 0.7 내지 1.2그람/데니어의 강도, 적어도 0.045[특히 0.05 내지 0.09]의 복굴절, 50A 내지 90A 및 적어도 1480(P-1.335)의 결정크기와 적어도 1.85 [특히 1.35 내지 1.38]의 밀도(P)를 갖는다. 바람직한 스테이플 섬유도 상기와 같은 모양의 성질을 갖는다.

연속 필라멘트의 바람직한 다발은 예를 들면 같은 사팩케이지에 대하여 측정되는 경우 약 6% 보다 적은 [바람직하기로는 4%보다 적은] 데니어 스프레드( Denier Spread) (PS), 약 1.2%보다 적은 [바람직하기로는 0.8% 보다 적은] 연신장력변동(braw tension Variation) (DTV) 및 약 12.5% 보다 적은 필라멘트간의 신장 균일성(IEU)에서 나타낸 것과 같은 탁월한 물지적 균일성을 갖으며, 또한

[단, 복굴절 △는 0.045 내지 0.09이다] 이하의 낮은 시차 필라멘트 복굴절(△ 95-3)에서 나타낸 것과 같이 매우 중대한 필라멘트 파단을 가져오는 일 없이 텍스타일 가공에 사용하는 것이 가능하다.

이들의 사 및 토우는 4000m/분으로 운정할 수 있는 통상의 권취로 방사하는 것으로 직접 제조할 수가 있어서, 직물에 대하여 유용하고 충분한 균일성을 갖는 연속 필라멘트 제품을 부여한다.

본원 명세서에 있어서의 "플랫트 사"라는 용어는 텍스튜어 되어지지 않은 (Untextured)"이라 함은 필라멘트가 하동에 문제로 되는 것과 같은 3차원적 형태(예를 들면 권축)를 나타내지 않는 것을 의미하는 것이며, 만약 이와 같은 3차원적 형태가 존재한다면 이것은 광학적인 형태의 염색결점(Optical Configuratian dye defects)을 생기게 하여 또한 타프타 및 기타의 조밀하게 직조한 직물과 같은 섬유 최종용도에 대해서 필라멘트를 받아들이기 곤란한 것이라고 할 것이다. 섬유화되지 않은 사는 저비후까지도 이와 같은 문제로 될 만한 3차원적 형태를 나타내지 않는다.

편의상, 다음의 측정은 멀티필라멘트 플랫트 사에관하여 기술하였으나 연속 필라멘트 토우 또는 스테이플에 대해서도 용융할 수 있다.

본원 명세서에 있어서 모덜레스(M) 및 기타의 인장성질의 측정은 1인치×1인치(약 2.5cm×2.5cm)의 평평한 표면의 죠우 크램프(Jaw clamps)를 사용하여 알프레드 슈터 캄파니(twicter head)의 튜위스터 헤드(twister head)를 부설한 인스트론 레스터(Instron Tester) TTB(Instron Engineering Corporation 제품)을 사용하여 행하고 65% 상대습도 및 79F (21℃)로 60%분의 신장속도로 10인치(약 2.5cm의 길이의 시료 및 2회 꼬임/인치(8회 꼬임/10cm)로 측정하였다. 종종 "초기 모덜레스"로 일컬어지는 모덜레스(M)은 상기의 속도 및 상기의 조건으로 사를 신장하는 경우, y 축에 장력을 X 축에 신장을 플롯트(plotting)하여 하중-신장곡선의 최초의 거의 직선의 부분의 경사로 부터 얻어진다.

30내지 65그람/데니어의 범위의 모덜레스(M)가 촉감상 바람직하다. 즉 낮은 값은 부드럽고 유연한 직물을 주는 경향이 있다. 한편 높은 값은 같은 모양의 데니어의 초산셀루로오즈 필라멘트의 직물과는 대조적으로 거칠고 딱딱한 촉감을 준다. 초산셀루로오즈의 대신으로는 ＜50그람/데니어의 모덜레스가 바람직하며 40 내지 50그람/데니어의 모덜레스의 사가 이러한 목적에 바람직하다. 본 발명의 사는 7% 신장으로서의 강도(T₇)에 의하여 측정한 강복강도가 0.7 내지 1.2그람/데니어 인것이 바람직하다. 이 값은 직접 습윤 및 건조 섬유 가공을 할 때 바람직하지 않은 염색 결함을 이끄는 것과 같은 영구적비균일신장(즉, 강복)을 방지하는데 충분한 강도를 준다.

본 발명의 바람직한 사는 제조한 그대로의 사의 모덜레스(이완된 상태로의 대기압에서)가저비후 의수축된 사의모덜레스와 5그람/데니어 이상을 초과하지 않는다. 즉 Δ_M≤5 [단 Δ_M은 이들의 모덜레스 값사이의 차이다]라는 의미로 끓는물에 대하여 측정한 모덜레스는 약 30 내지 약 65그람/데니어의 사이에 있게된다.

그러나, 상술한 바와 같이 통상의 (연신)폴리에스테르 플랫트사의 모덜레스는 이완상태로의 대기압에서 끓이는 것에 의하여 현저하게 저하한다. 본 명세서에서 언급한 본 발명의 사 및 토우의 "모덜레스"는 일반적으로 제조한 그대로의 사에 대하여 측정한 것을 말하며, 한편 저비후의 모덜레스는 "M₂"로서 언급한다.

아모로포스 모덜레스(M_A)는 아모로포스 배향에 관한 것이며 또한 상기 지적한 바와 같이(제조된 그대로의 사의 모덜레스의 규격화된 값

을 사용하고 여기에서 5와 사이에 있는 규격화된 경질화로 팩터(normalizzed Crystallinity factor) 또는 "X"값

을 제외하고 계산한다. 아모르포스 모덜레스(M_A)에 대한 28 내지 38그람/데니어의 범위는 같은 모양의 데니어의 초산 셀루로오즈 필라멘트의 촉감과 유사한 적당한 촉감을 준다. 낮은 아모로포스 모덜레스는 개량된 염색성(RDDR에 의하여 측정점)에 관한 팩터의 하나이다. 바람직한 사는 이 범위내의 바람직하기로는 36.5보다 작은 아모르포스 모덜레스를 갖고 있다. 그러나 아모르포스 모덜레스가 더욱 감소하는데 따라서 수축 및 열안정성이 목적하는 바의 최종용도를 위하여 유용한 플랫트 사를 만드는 필라멘트 제조의 조건을 한층 더 엄격히 하는 것이 일반적으로 필요하게 된다. 이것은 일반적으로 보다 높은 아모르포스 코덜레스의 필라멘트에 대한 바람직스러운 낮은 수축 및 우수한 열안정성 (그러나 일반적으로 염색성의 저하를 가져옴)을 성취하기 위하여 요구되는 보다 좋은 조건과는 대조적이다. 아모르포스 모덜레스가 증가함에 따라 수축장력도 또한 증가하는 경향이 있다. 본원 명세서에 있어서 수축치는 일반적으로 자불후수축(S)이며 사상에 0.1그람/데니어의 하중을 생성시키는 추를 어떤 길이의 사에 매달아 그 길이를 측정하는 것에 의하여 측정한다. 다음에 추를 제거하고 사는 끓는 물에 30분간 침지한 다음 사를제거하고 동일한 추로 다시 하중을 걸어 새로운 길이를 기록한다 (Lf). %수축(S)는 다음 식으로 계산한다.

수축(%)=100(Lo-Lf)ΔLo 낮은 수축은 많은 섬유의 목적에 대하여 매우 바람직하다. 반드시 연신하여 아닐링하고 따라서 이들의 수축을 감소시키고 있는 종래의 사용되고 있는 섬유용 폴리에스테르 사와는 대조적으로 본 발명의 사는 직접적으로 즉, 제조된 그대로의 조건에서 적합하게 낮은 수축을 갖는 것을 제조할 수가 있다.

수축이 작아질수록 사의 물리적성질, 예를 들면 모덜레스가 이완상태로서의 끓음에 의하여 영향을 받게 되는 경향이 작아지나 극단적으로는 낮은 수축성 예를 들면 약 2%보다 낮은 수축치를 직접 수득하기에는 곤란한 점이 증가한다. 낮은 수축을 갖는 본 발명의 제조한 그대로의 사는 6000m/분과 같은 극단적으로는 높은 방사속도를 필요로 하지 않고 제조된다.

[건열수축(DHS)]

건열수축은 단지 다음 표 1에서만 주어지며 자불수축의 측정과 본질적으로 같은 조작에 의하여 측정되나, 사를 끓는 물에 침지하는 대신 30분간 180℃로 건조가열로 처리하는 점이 다르다.

[열안정성(S₂)]

열안정성은 자불수축 시험을 받게되는 수축사를 사용하는 것에 의하여 또한 180℃로 건열수축을 측정하기 위한 방법에 본질적으로 따르는 이와 같은 수축 사의 건조 수축을 측정하는 것에 의해 측정한다. 이들의 시험조건하에서 몇개의 사는 신장될 수가 있다. 이 경우에 S₂는 E의 기호를 붙이고 괄호안으로 나타나 예를 들면 실시예 2의 사에 대한 S₂치는(0.2E)이며 이는 사가단지 0.2% 신장되었다는 것을 나타낸다. 자불후 사는 현저하게 수축하지 않는 것이 바람직한 것이므로 S₂는 1% 이하인 것이 바람직하다. 사가 너무 많이 신장하지 않는 것 예를 들면 사가 3%이상 크게 신장하지 않는 것 바람직하기로는 2% 이상크게 신장하지 않는 것도 또한 바람직하다. 수축장력은 스테이덤로드셀(Statham Load cell) (Model UL 5-05) 및 스테이덤 유니버설 트랜듀싱(Statham Universal Tranducing)을 비치한 수축장력-온도 스펙트로미터(EU Model UC3 (Gold Cell) (Shrinkoge tension temperatare spectrometer (The Industrial Electronic Co 제품)를 사용하여 약 30℃에서와 오븐중에서 30℃로 온도를 상승시키면서 0.005그람/데니어의 초기 하중의 아래에 일정한 길이로 부착한 사의 10cm의 루프에 따라 측정한다. 수축장력에 대한 최대치를 본원 명세서에서는 ST라는 기초를 나타냈다. 많은 직물의 최종 단계에 대하여 낮은 최대수축장력이 바람직하다. 본 발명의 사는 일반적으로 종래의 시판하는 섬유용 폴리에스테르 사보다도 낮은 최대 수축력을 갖고 있다. 이러한 이것은 후자가 이들의 제조동안에 있는 단계로 신장하기 때문이다. 본 발명의 사의 최대수축장력은 전형적으로는 약 0.15그람/데니어 보다도 작다. 낮은 최대수축 장력은 일반적으로 매우 낮은 데니어의 필라멘트의 경우에 성취하기가 더욱 곤란하다.

[수축 모덜레스(M₃)]

모덜레스는 최대수축장력(ST)을 수축(S)로 나누어 100배 한다. 즉

에 의하여 얻어진다. 1.5와 3.5그람/데니어 사이의 수축 모덜레스는 수축장력과 수축 사이의 바람직한 균형을 표시한다.

고유점도[η]은 분자량의 척도이며, C를 0에 가깝게 하여

에 의하여 주어진다. 여기서 nr는 100pm의 H₂SO₄를 함유하는 헥사플루오로이소프로판을 용매 그 자체의 점도로 나눈것이며 이 모두는 모세관 점도 계중 25℃에서 측정되고 또한 같은 단위로 표시되며, C는 100ml의 용액종의 그 람단위로 표시된 폴리에스테르의 농도이다. 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)필라멘트에 대해서는 약 0.65의 고유점도가 일반적으로 바람직하다. 현저하게 높은 점도 예를 들면 0.68이상의 점도는 섬유용 용용도와 경제적인 이유때문에 바람직하지 못하다. 따라서 0.66 또는 그 이하의 종합체 점도가 일반적으로 바람직하다. 적어도 0.58의 값이 바람직하다. 그 이유로서는 점도가 다시 감소함에 따라 상술한 형태의 통상적인 권취기를 사용하여 소망하는 저수축을 갖는 필라멘트를 얻는 것이 일반적으로 보다 어렵게 되기 때문이다.

필라멘트의 밀도

필라멘트의 밀도는 ASTM D 1505-63T에 있는 것처럼 측정할 수가 있으며 결정화로의 편리한 척도이다. 폴리(에틸렌테레프탈레이트)의 밀도(p)를 주기 위하여서는 TiO₂와 같은 첨가제에 대하여 수정해야만 한다. 본원 명세서에서 사용하는 수정은 측정한 필라멘트의 밀도에서 (0.0087×TiO₂)제외하는 것이며 이것에 의하여 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 밀도(p)가 얻어진다. 이 값은 실시예에 기술되어 있다. 높은 결정화도 즉 고밀도는 저수축에 대응하여 이러한 것은 바람직하다. 본 발명에 따른 사는 바람직하게 약 1.38g/cm의 밀도(p)를 갖는다. 이들의 밀도는 저속방사에 의하여 제조된 방사한 그대로의 사 또는 고속방사(3000내지 4000m/min)에 의하여 제조된 통상의 부분배향 사의 밀도보다 크다. 이와 같은 종래의 통상적으로 제조한 그대로의 사의 결정화로는 신장 및 아닐링에 의하여 섬유용의 목적에 소망한 것으로 야기되어 있으나 이것은 염색성을 저하시키는 가능성이 있기 때문에 본 발명에서는 바람직하지 못하다.

결정크기(S)는 쉐르레르(scherrer)의 다음식

CS=kλ/βCosθ

에 의하여 얻어진다.

상기식에서 K를 단위의 크기(unity)로 하고 λ는 1.5418 A 즉 Cuka x-선의 파장, θ는 브레그(Bragg)의 회절각 β는 장치브로드닝(instrumentrumental broadenirg)에 대하여 β²=B²-b²(단 B는 관찰된 브로드닝이며 b는 무한하게 큰 결정자를 가정하여 ZnO 패턴에 따라 측정한 장치 브로드닝이다)에 의하여 수정된 큰 결정성이다. [모든 각의 측정치는 라디언(radians)으로 표시한다].

B는 2θ=17.5°에서 회절호(OIO 회절)을 사용하여 시료의 사진 필름 패턴에 따라 측정하고 또한 반경방향의 적도(赤道)에 따라서 즉 최대강도에서 문헌에 기술된 것에 의하여 측정한다. [H. P. klug와 L. E. Alexander in x-Ray Prffraction procedures, Jhn wiley Sors, Inc New York(1954) Chorpter 9].

본 발명의 필라멘트는 바람직하게 관계식 1430(p-1.385)A°에 의하여 섬유밀도가 관계되는 결정크기를 갖으며 약 50A°이상 특히 60A°이상이 바람직하다. 일반적으로 결정 크기가 크면 클수록 인장성질은 그만큼 좋으며, 약 90A°가 실용상 달성할 수 있는 최고치이다. 연신기술을 사용하면 관계식 CS＞1480(p-1.335)A°으로 부터 주어지는 것 보다도 작은 결정크기로 한다. 그 이유로써 이들은 별개의 섬유공정 예를 들면 결합한 방사/연신 및-고정-가공화에서 결정화되기 때문이다. 적도(赤道)의 밀도치에 있어서 비교적 큰 결정크기는 본 발명의 필라멘트의 중요한 특성이며 열안정에 기여하고 그 일부는 본 발명의 필라멘트의 개량된 염색성에 기여하는 것으로 고려되며 이러한 점은 종래의 통상적인 폴리에스테르필라멘트와는 대조적이다.

[복굴절(Δ)]

복굴절은 종합체쇄 세그멘트(segment)의 배향의 척도이다. 복굴절은 문헌에 기술된 리타데이션 법(retardation technque)에 의하여 측정할 수가 있다 ["F ibers from synthetic polymers" by Rowland Hill (elsevier publishing Co., N. Y 1953. p 266-268)]. 여기서 복굴절은 측정된 리타데이션을 리타데이션과 같은 단위로 나타냈다. 측정된 구조체의 두께로 나눈 것으로 계산된다. 또한 복굴절은 비원형 단면 필라멘트에 대하여 높은 오더(order)의 리타데이션을 갖는 필라멘트에 대하여 바람직한 방법인 간섭호법(추후설명)에 의하여 측정할 수가 있다. 기술되어 있는 값은 각각의 필라멘트의 중심 부근에서 (필라멘트 측에서 플러스(+) 또는 마이너스(-) 5% 떨어진 점에서 측정된 10개의 필라멘트에 대한 평균이다. 본 발명의 필라멘트의 복굴절은 본 발명의 필라멘트가 연신 없이도 섬유 가공에 사용하는데 적합함에도 불구하고, 가장 좋은 치이다(종래 기술의 연신 필라멘트와 비교하여) 바람직한 복굴절의 치는 적어도 0.045이며 이것은 본 발명의 필라멘트를 저속방사 필라멘트와 구별하는 것이며, 바람직한 복굴절의 치는 약 0.09이하이며 이것은 본 발명의 필라멘트를 연신에 의하여 또는 더욱 고속으로서의 방사에 의하여 제조된 고도로 배향된 사와 구별하는 것이다. 특히 바람직한 복굴절의 범위는 0.05 내지 0.09이다.

연속 필라멘트 사 및 토우가 현저한 필라멘트 파단없이 섬유 가공되기 위하여서는 필라멘트가 낮은 시차 복굴절(Δ_95-5)를 갖는 것이 중요하다. 상기의 요망은 필라멘트의 표면에 있는 스킨(skin)을 최소로 하는 것이 중요하다는 의미에서 본원 명세서는 낮은 "스킨 코아(skin core)"로 일컫는다. 이와 같은 스킨은 표면부근의 복굴절과 필라멘트의 종심부근의 복굴절과의 사이에 큰 차이에 의하여 걸출되는 것이며 즉 이차를 최소로 하는 것이 중요하다. 실제로 이와 같은 것을 달성하는 것은 필라멘트 내부의 그 중심부근(±5%)에서 평균의 복굴절치가 증가함에 따라 매우 곤란하게 된다. 시차복굴절(Δ_95-5)는 본원명세서에서 필라멘트의 표면부근의 현(chord)평균 복굴절(Δ₉₅)와 필라멘트 내부의 중심부근의 현 평균 복굴절(Δ₅)과의 차로서 정의된다.

예를 들면 이. 레이츠, 웨츠라 아크리티엔 게젤샤프트(E. Leitz Wetzlar AG)에 의하여 제조되는 것과 같은 더블 빔(double-beam) 간섭현미경을 사용한다. 시험할 필라멘트를 복굴절 n_L의 불활성 액체중에 침지한다. 이 불활성액체의 복굴절은 필라멘트의 복굴절과, 인정하는 위치가 바뀌지 않는 간섭호 사이의 거리의 0.2내지 0.5의 간섭호의 최대 변위를 주는 양만큼 다르게 있다. n_L의 값은 나트륨 D광에 대하여 보정한 아베(Abbe) 굴절계를 사용하여 측정한다(본원 명세서에 있어서의 측정에서는 간섭계로 사용하는 수은 녹색광에 대해 보정하는 것이 아니다)필라멘트르 액체종에 더블빔의 하나만이 필라멘트를 통과하도록 위치시킨다. 필라멘트는 그의 축이 변위하지 않는 간섭호 및 현미경의 광학 축에 대하여 직교하도록 위치시킨다. 간섭호의 패턴을 배율 1000배로 T-410폴라로이드 필름 위에 기록한다. 간섭호의 변위는 굴절율 및 필라멘트의 두께와 다음식에 의하여 관계되어 진다.

상기식에서 n은 필라멘트의 굴절율

λ는 사용된 광(光)의 파장(0.546마이크론), d는 호의 변위, D는 변위하지 않는 인접된 호의 사이의 거리, t는 d가 측정되어지는 점에서의 광의 통로 길이(즉 필라멘트의 두께)

필름상에서 측정된 각각의 호의 변위 d₂에 대하여 n 및 t의 단일의 값이 얻어진다. 두 개의 미지수에 대한 것을 해결하기 위하여 측정을 두개의 액체의 중에서 행하여 상기에서 부여된 규준에 따라서 한개의 액체는 필라멘트보다 높은 굴절율을 사용하고 다른 한개의 액체는 필라멘트보다 낮은 굴절율을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 필라멘트의 폭을 횡절하는 모든 점에 대하여 2쌍의 데이타가 수득된 다음 n 및 t를 계산한다.

이 조작을 최초에 필라멘트 축에 직교하는 전기 벡터(electric vector)를 갖는 편광을 사용하여 필라멘트상의 중심으로 부터 필라멘트 상의 단(端)까지의 거리가 0.05, 0.15, …0.85, 0,95인 점에서 측정하여 행한다. 이 조작은 현 평균 n₁/굴절율 분포를 부여한다.

굴절율 분포는 필라멘트축에 평행한 광전기 벡타를 갖는 편광을 사용하여 행하고 한개의 부수적인 간섭 현미경으로부터 얻어진다(바람직하기로는 필라멘트의 굴절율 보다 약 더 큰 굴절율을 갖는 적당한 침지액체를 사용한다. n_L측정에 있어서의 t(통로의 길이)의 분포의 측정치를 n₁/의 측정에 사용한다.

복굴절(Δ)는 정의에 의한 차(n₁/-n_L)이다. 따라서 시차 복굴절(Δ_95-5)는 필라멘트 상의 같은 축에 0.95의 점과 0.05의 점의 사이의 차이다.

필라멘트에 대한 Δ_95-5의 값은 필라멘트 상의 양축에서 얻어진 두 개의 Δ_95-5의 값의 평균이다.

상기 계산의 전체에 있어서, 모든 일차원의 디멘죤은 같은 단위에 있으며, 필요한 경우 사진의 확대한 단위 또는 필라멘트의 절대단위 환산한다.

이 방법은 원형단면을 갖는 필라멘트에 적용되는 것을 목적으로 한다. 이것은 또한 Δ_95-5를 얻는데서의 평균화 방법의 정의만을 변화시키는 것에 의해서, 다른 단면형상을 갖는 필라멘트에 적용할 수가 있다.

상기 언급한 "스킨"은 섬유 용적의 양 10%에 달한다. 이것을 비원형 섬유에 적용하는데 있어서는 스킨으로써 정의된 부분이 같은 모양으로 섬유의 외축의 10%를 함유해야만 하나, 스킨의 복굴절의 값이 실지로 대표적이라는 것을 입증하기 위해서, 섬유를 구의 축의 회전에 여러가지의 각도 회전하는 것에 의해서 섬유 스킨중의 다른 변위에 관하여 충분한 평균화가 행하여져야만 된다. 이들사 및 토우의 바람직한 필라멘트는 Δ_95-5≤Δ/20+0.0055 보다 적은 Δ_95-5값을 갖는다. 이러한 목적에 Δ는 간섭호의 방법에 의하여 측정하는 것이 바람직하다.

여러가지 사의 염색성은, 본원 명세서에 있어서는 분산 염료 염착속도(DDR)의 측정에 의하여 비교한다. 분산염료 염속도(DDR)는 필라멘트 중의 염료의 중량 퍼센트 대 염색시간의 평방원(square root)의 플롯트의 초기 안료(slope)와 정의되며, 또한 이것은(표면 대 용적의 비의 차에 대하여 보정할 경우에) 염료확산 계수의 척도이다. 이 분산염료 염착속도의 값은 1.335g/cm의 밀도를 갖는 2.25데니어/필라멘트의 원형 필라멘트, 즉 저비후의 아모로포스한 70-34원형 필라멘트에 대하여 규격화되며 다음의 관계식에 의해서 상대적 분산염료 염착속도(RDDR)가 정의된다.

상기 식에서 ρ는 중합체 밀도이며, dpf는 필라멘트 데니어이며 또한 s는 자불수축이다. 이 RDDR값은 염색된 필라멘트의 표면대 용적비가 많거나 적거나에 관계하며, 또한 염료의 확산에 영향을 부여하는 필라멘트상 구조에 따라 차를 반영한다.

분산염료 염착속도는 "Laty" Yellow 3G(CI 47020)을 사용하고 212℉에서 9분, 16분 및 25분간 1000대 1의 욕대 섬유비 및 4% owf(owf=섬유의 중량 기준)의 순수염료를 사용하여서 측정한다. 염료는 염료용액 1ℓ당 1g의 "Avitone T"(탄화수소 설폰산 나트륨)을 사용하고 저비수중에 분산시킨다.

약 0.1의 사시료를 각각의 시간 간격을 두고 염색하고 염색주기(Cycle)의 끝에 냉각된 증류수중에서 냉각하여 표면에 유지된 염료를 제거하기 위해 냉아세톤 중에서 세정하며 공기 건조한 다음 소수점 4째자리까지 칭량한다. 염료 유출용액을 실온(∼70℉)으로 냉각하고, 100ml의 모노클로로벤젠으로 희석한다. 희석한 염료 유출 용액의 흡광도(absorbance)를 벡만 모델(Beckman Model) Du 분광기 및 1cm 코렉스 셀(corex cell)을 사용하여 449μ에서 분광적으로 측정한다. %염료는 다음의 관계식에 의해서 계산한다.

염료의 분자량과(몰) 흡광계수의 비는 0.00693gm이다. DDR는 9분, 16분 및 25분에서 측정한 %염료(중량)대 염색시간의 평방원

의 슬로프이다.

통상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 섬유용 사(즉, 연신사)는 약 0.05의 RDDR값을 갖으며 또한 저비염색에 대해서, 5g/ℓ 이하의 케리어를 필요로 하게되나 반면에 본 발명의 사는 0.09 이상 전형적으로는 0.11 이상의 RDDR값을 갖는다. 본 발명의 사로 염색하는 경우와 비점보다 낮은 온도에서 염색하는 경우 실제로 균염제 및/또는 소량의 케리어를 사용하는 것이 소망된다 할지라도, 이와 같은 사는 통상의 염색주기에서 케리어 없이 분산염료에 의하여 진한 색상으로 염색되어지는 성능을 갖고 있다.

바람직한 연속 필라멘트사 및 토우는 길이 방향의 데니어 스프레드(alorgend denier spread)에 의해서 측정된 길이 방향의 균일성이 우수하고 연신 장력 변동계수가 적고 신장 균일성에 의해서 측정된 필라멘트 대 필라멘트의 균일성이 우수하다는 특징을 가지고 있다. 이들의 성질은 사 및 토우의 균일한 염색을 부여한다.

데니어 스프레드는 Zwellweger-Uster Corporation 에서 제조한 모델 C 유스터사 균일시험기(Mode)(Uster evenness tester)로 측정한다. 기록된 값은 %데니어 스프레드(DS)로써 표시하며 사의 질량의 일차원의 불규칙성의 평균 범위이다. %DS의 수학적 정의를 다음과 같이 나타낸다.

기록된 %DS는 다음의 기겨설정으로 측정한 100야드 길이의 시료에 5번 측정하여 평균한다.

꼬임-1 "Z" TPI

속도 : 사의 분당 100야드

기계감도 : 핼프(half), 인너트(inert), 테스트(test)

평가시간 : 1분

운전장력 : 장력 브레이크와 트위스팅 헤드 사이의 7

바람직한 필라멘트 및 사는 6% 이하와 특히 4% 이하의 %DS를 갖는다. 연속 필라멘트사 또는 토우의 길이에 따라서 연신장력(DT)의 변동은 길이 방향의 균일성의 척도이며 염색 균일성에 관계한다. 연신장력변동(DTV)가 높은 사는 불균일한 얼룩이 있게 염색된 직물을 부여한다.

균일 염색에 대해서는 DTV값을 갖는 것이 소망된다.

연신 장력은 UL-4 로드 셀 어댑터(UL-4 load cell adaptor)를 갖춘 스타텀 UC-3 변환기(stathan UC-3 transducer)를 이용하여서,

과 같은 연신비로 연신된 사 또는 토우에 대하여 측정을 행하고 200℃로 가열된 36인치의 튜브중을 분당 100야드 인출한 속도에서 통과시키는 동안 연신을 행한다. 평균 연신장력(

)는 10개의 10초 간격을 읽는 것은 표준오차(δ)의 평균연신장력 (

)의 비를 100배한 것으로 정의한다.

DTV(%)=δ/X×O.100

바람직한 필라멘트 사 및 토우는 1.2% 이하이며 특히 0.8% 이하인 DTV값을 갖는다.

인터필라멘트(Interfilament) 신장균일성(IEU)

인터필라멘트 신장균일성 즉 멀티필라멘트 다발(사 또는 토우)의 길이방향의 파단신장의 필라멘트대 필라멘트 균일성은 분자 배향의 필라멘트간의 균일성의 척도이며, 이것은 또한 방사 공정법의 대칭성 및 균일성, 특히 급냉, 에테뉴에이션( autenuation) 및 스너빙(snubbing)에 관한 대칭성 및 균일성을 반영한다.

IEU를 정량화한 간단한 방법은 무연(無撚)의 다발의 힘 대 신장의 관계를 필라멘트가 파단하는 영역을 통하여 미분(微分)하게하는 것이다.

통상의 인스트론 인장 시험기(Instron^Rtensile tester)로부터 로드 셀 증폭기 신호를 미분하게 하는 것에 의하며, 필라멘트의 파단에 대응해서 연속적으로 감소하는 힘 대 시간의 관계가 절반피크 높이에서의 높이(H) 및 폭(W)에 의해 특징이 있게되는 피크로 변환한다. IEU는 같은 단위에서 E 및 W를 측정한 곳에서의 필라멘트 파단 피크의 절단 높이에서 폭(W)대 파단신장(E)의 비로써 정의된다.

통상의 인스트론 인장시험기로부터의 로드셀 증폭기신호의 미분은 제3도에 나타낸 리항/캐팩시터(R/C)회로를 사용하여 행한다.

제3도에 있어서 기초 "O"는 인스트론 장력 로드셀 증폭기로부터의 입력( input)신호를 말하여 "→"는 피셔 레코드달 시리즈번호 5000 스트립 챠트 기록계(Fisher Recordall

Series No. 5000 Strip Chart recorders)(0.1볼트 폴 스케일(Volt full scale)로의 출력(Output)신호를 말하며 또한 "

"는 접지단자( ground terminal)를 말하며 여기서 R1=100,000 Ohm의 저항, R₂=10,000음의 저항, C₁=1.5μ파레트 캐팩시터(farad capacitor) 및 C₂=2.0μ파레드 캐팩시터등이다. 이 장치에 있어서 시정수(時定數) 때문에 크로스헤드속도(HS) 및 초기 시료길이(L₃)를 조정하여 파단점에서의 필라멘트의 스트레인 속도(strin cpeed)가 비교되어지는 모든 시료에 대해서 거의 일정하게 있도록 조정하는 것이 중요하다. 이 조정을 하는데 있어서 시료길이(Ls)를 6 내지 8인치(약 15내지 20cm에 상응)의 범위내에 있게하며 크로스헤드속도(HS)를 조정하여 파단신장(E)가 0.3내지 0.4분 후에 도달하게 한다. 이 조건은 다음 관계식으로 충족된다.

상기식에서 LS는 초기 시료길이이며, HS는 인스트론

인장 시험기의 크로스헤드속도 인치/분(또는 대응하는 cm/분)이며 또한 E는 파단신장(%)이다.

이상적으로는 완전한 멀티플라멘트 다발 또는 모노 필라멘트는 IEU값이 0이다. 이 측정에 사용된 미분장치 및 기록장치에 연관하는 시정수때문에 모노 필라멘트의 IEU는 7.5%이다. IEU값은 7.5%보다 더 큰 경향이 있다. 바람직한 멀티필라멘트 사 및 토우는 12.5%보다 적은 IEU값, 즉 12.5%보다 양호한 IEU값을 갖는다.

소망된 성질을 갖는 필라멘트는 약 3400 내지 4600m/분의 범위내의 바람직하기로는 400m/분의 권취속도를 사용하여서 다음 실시예에 나타낸 바와 같이 방사할 수가 있다. 이 실시예에 있어서는 소망된 dpf를 부여하는 유출속도에서 오리피스에서의 중합체 온도 및 용융점도가 제어되어질 수 있도록 선택된 체적의 모세관을 통하고, 폴리(에틸렌테레프탈레이트)가 불활성한 기체상 대기압(바람직하기로는 공기)중에 압출되어 방사노즐의 바로 아래의 공기류의 패턴, 공기류 속도, 방향 및 온도를 조절하는 것에 의해서 새롭게 압출된 필라멘트로 부터의 염의 비산속도가 애테뉴에이션 동안 제어될 수 있다. 상기 팩터의 어떠한 것을 변화시키면, 또는 권취속도, 방사온도, 용융물에 미친 압력, 필라멘트 다발 즉 입체배치, 또한 중합체 절도와 같은 다른 팩터를 변화시킨다면 별도의 팩터에 있어서 이것을 상쇄하게 변화시키는 것이 필요하게 될 것이다. 따라서 약 4,000m/분의 속도로 운전할 수 있는 통상적으로 상용되는 권취기를 사용하여 연속 필라멘트를 직접적으로 방사하는 것에 의하여, 또한 연신 또는 아닐링함이 없이 플랫트 연속 필라멘트 사로써 사용하는데 적합한, 또는 스테플섬유로 변환하는 것에 적합한 물리적성질과 염색성과의 유융한 복합시킨 것을 갖는 소망하는 필라멘트를 제조하는 것이 가능하다.

연신 및 아닐링은 아모르포스 배향 및 결정화로를 증가 시키지마는 상기 언급한 관계식 CS ≥ 1430(C-1.335)A°에 따라서 밀도와 연관하여 결정크기를 증가시키지 않으므로 이로 인해 염색선을 감소시키므로써 이 공정법은 바람직하지 못하다.

방사속도 및 인취속도란 말은 본원 명세서에 있어서 필라멘트에 의해(적어도 부적으로)권취된 제1구동롤러의 속도를 말하는데 사용할 것이다. 방사속도라는 용어는 해당 기술분야에 종종 사용되는 것으로 이것은 본질적으로 스폴리트 공정의 방사공정에서 또는 고속방사공정에서 권취속도(즉, 필라멘트가 팩캐지상에 권취된 속도)이다. 복합 방사연신(Coupled Spin-draw)공정에 있어서 권취속도는 방사속도 보다 현저하게 빠르므로, 따라서 권취속도와 혼동을 방지하기 위해서 인취속도란 말을 종종 사용하였다. 필라멘트를 권취속도보다 더 낮은 속도에서 방사노즐로 부터 인취하고 인취속도 및 연신비를 제어하기 위하여 공급률을 사용함이 없이 연신을 행하 공정법이 상기 복합 방사연신 공정법이다. 이와 같은 공정법은 바람직하지 못하다.

제1도에 있어서는 본 발명에 의한 사를 제조하는데 사용하기 위한 전형적인 고속방사장치를 나타낸 것으로, 용융 폴리에스테르는 가열된 방사노즐 블록(2)중에 오리피스를 통하여 용융 방사하고 대기중에서 냉각된 필라멘트(1)로서 고화한다. 용융 폴리에스테르가 블록(2)로 부터 나올때, 용융 폴리에스테르는 필라멘트를 권취한 주위에 금속 튜브(3)가 (스킷트에 의한 방사노즐 및 블록의 표면으로 부터 단열되는)에 의해 대기압에서 보호하는 것이 바람직하다. 필라멘트는 오리피스와 지역(10)사이를 통과하며, 여기서 지역(10)에 있어서는 냉각공기가 바람직하게 필라멘트의 주위에 대칭적으로 다공성의 금속 튜브(11)중에 구공을 통하여 문헌에 기술된 바와 같이 주입된다. [다우체르트(Douchert)의 미합중국 특허 제3,067,458호] 필라멘트는 필라멘트를 제어하기 위해 배열된 수족 가이드(21)사이를 통과하게 한다음 방사 가공제의 욕중에서 회전하고 이것에 의하여 소망하는 양의 가공제를 고체 필라멘트에 적용하는 롤(20)과 접촉하고 계속해서 필라멘트를 가공 롤(20)과 접속시켜 유지하고 필라멘트를 다음의 한쌍의 가이드(25)로 향하게 하여 제1구동 롤(31), 제2구동롤(32), 트래버싱가이드(35) 및 구동권취롤(33)을 포함하는 권취 씨스템으로 진있시켜서 사를 인터래싱 젯트(34)에 의하여 인터래싱하게 한다.

본 발명을 더욱 상세하게 위해서 다음의 실시예를 설명하였다. 성질 및 제조조건은 본 발명의 상세한 설명을 후에 나타낸 표 2에 의해서 요약하는 형태로 제시하였다. 이산화티타늄의 중량%는 전중량에 기준하여 계산한 것이다. 복굴절은 각각의 시료에 대해서 측정한 것이나 모든 실시예에 대해서 0.05 내지 0.09의 사이에 있는 것으로 간주한다.

제2도는 실시예의 사 및 토우에 대한 자불수축치를 방사속도에 대해서 플롯트한 것을 나타낸 도면이다. 동일한 속도에서 방사한 종래 기술의 폴리에스테르는 수축이 큰 사를 부여한다. 이 높은 수축은 통상적으로 후에 연신/아닐링 공정법에 의해 저하하게 되나 이 공정법은 본 발명의 염색성 열적으로 안정한 사를 생성하는 데는 바람직하지 못하다.

[실시예 1]

고유점도 0.66의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 본질적으로 기 기술하고 제1도에 나타낸 장치로 4500야드/분)의 권취속도에서 298℃의 방사노즐 블록크(block) 및 직경(D)9mils와 길이(L) 50mils의 방사노즐 모세관을 통하여서 3500fsig의 팩 압력을 사용하여 방사하고, 여기서 나오는 필라엔트를 약 2인치 길이의 중공튜브에 의해서 보호한 다음 25표준입방 피트/분의 속도비(SCFM)에서 실온에서 반경방향으로 내향(內向)적으로 유출된 공기의 흐름을 받게한다. 고화된 사는 피니쉬롤(finigh roll)과 접촉하며 피니쉬는 벌크(Burks)와 쿠크(Cooke)의 미합중국특허 제3,859,122호의 실시예 1에 기술된 것과 같은 것이며 이 사는 어떠한 연신공정없이 상호 교락하게 되며 권취된다. 이것은 염색성이 우수하며(0.1의 RDDR), 아모르포스 모덜레스(M_A)가 32.4g/denier이며, 모덜레스(M)가 51.4g/denier이며 자불수축이 단지 3,6%이라는 것은 주목할만한 수치이다.

자불후 건열수축(S₂)이 단지 0.3%로 나타낸 바와 같이 열 안전성은 우수하다. 자불(M₂)의 모덜레스는 54.5g/denier이며 따라서(M)과 (M₂)사이의 ΔM차이는 단지 약 3g/denier이다. (X)값 (M_n-M_A의 차이)은 약 19g/denier 즉, 5와 25사이이다. 수축 모덜레스(M_s)는 3,22g/denier이다. 결정크기(CS)는 71이며, 중합체(p)의 밀로는 1.3707이며 따라서 CS＞ 1430(p-1.335)즉 CS＞ 50이다. 복굴절(Δ)는 O.0883이다.

[실시예 2]

필라멘트당 1.52데니어에서 우수한 염색성과 기타 성질을 갖는 68필라멘트 플랫트 사를 중합체의 고유 점도가 0.65, 블록온도가 296℃팩 압력이 4900psig, 및 여기서 생성하는 필라멘트를 길이 약 4인치의 중공튜브에 의해서 보호하는 분당 50표준 입당피트의 공기로 냉각하는 것이외의 실시예 1에서와 같이 방사하다. 수축은 4.7%이며 열안정성은 우수하다 (S₂는 0.2신장).

[실시예 3]

필라멘트당 1.92데니어에서 우수한 성질을 갖는 40필라멘트 플랫트사를 중합체의 고유점도 0.65에서 본질적으로 실시예 1에서와 같이 방사한다. 그러나 블록온도가 295℃, 팩 압력이 3800psig 방사노를 모세관의 직경과 길이가 12mils와 17nili를 사용하여 생성하는 필라멘트를 41표준 입방피트/분의 양의 교차류의 공기에 의해서 방사 노즐로 부터 하방으로 30인치 신장된 거리까지의 곳에서 냉각한다. 중합체는 0.3중량%의 티타늄 디옥사이드 안료를 함유한다. 본 발명의 폴리에스테르 사(실시예 3)의 성질 중 몇몇 예를들면 수축(S), 열안정성(S₂), 모덜레스 및 신장은 통상의 (즉, 종래공지) 폴리에스테르 보다도 오히려 초산 셀루로오즈의 성질에 더욱 가까운 것을 나타낸 것으로, 이는 종래 기술의 연신된 폴리에스테르 사(대조)의 성질 및 종래 기술의 초산 셀루로오즈의 성질과 다음표 1에 의해서 비교된다. 반면에, 폴리에스테르 사는 우수한 강도를 갖으며 여기서 중요한 것은 초산셀루로오즈와 대조적으로 이들의 강도는 습윤시 감소되지 않는다.

실시예 3의 사는 통상의 폴리에스테르의 2내지 3배의 RDDR을 갖으며 적합한 속도비에서 어떠한 케리어도 없이 초산셀루로오즈에 대해서 통상적으로 사용되는 상압(常壓)염색 장치를 사용하여서 자불염색될 수 있다. 이것은 염색이 매우 느리며, 실제적으로 고압장치를 사용하여서 염색하는 통상의 폴리에스테르와 대조적이다. 초산 셀루로오즈는 폴리에스테르사의 어떠한 것 보다도 더 용이하게 염색되며 약 70℃에서 염색성이 있다. 통상의 폴리에스테르의 모덜레스는 사를 자불할 때 거의 50%로 감소하는 반면에 실시예 3의 사의 모덜레스는 실제적으로 자불의 전후에서와 같다.

통상의 폴리에스테르의 큰 수축은 직물가공에서 중대한 경제적 결점이 있으며 또한 열안정성의 결점(높이 S₂)은 고객의 불만요인이 될 수 있다. 실시예 3의 수축장력은 통상의 폴리에스테로의 것보다 매우 낮으며 이것은 직물가공에 중요한다.

표 1 폴리에스테르

^*초산 셀루로오즈는 약 120℃에서 글래즈(glazes)모양으로 된다.

[실시예 4]

이산화티타늄을 함유하지 하며 필라멘트 3,20당메니어에서 우수한 성질을 갖는 34필라멘트 플랫트사를 많거나 적은 정도로 실시예 3에서와 같은 방사하나, 그러나 각각 17필라멘트를 부여하는 2개의 방사노즐을 사용하고 각 다발에 대해서 분당 31표준입방피이트의 양의 교차류의 공기에 의해 냉각하고 블럭온도는 292℃, 팩압력은 4500psig이며, 중합체는 직경 100mils 및 길이 40mils의 방사노즐 모세관을 통해서 방사한다.

[실시예 5]

0.2%의 이산화티타늄을 함유하는 필라멘트당 1.49데니어의 4필라멘트 플랫트사를 홀랜드(Holland)의 미합중국 특허 제2,939,201호에 기술되어 있는 바와 같이 필라멘트가 트리로발의 단면을 하고 있어 변형비가 1.75이며, 학킨스(Hawkins)의 미합중국 특허 제3,859,031호에 기술되어 있는 바와 같이 축방향으로 구공된 플러그를 방사노즐의 카운터보어(Counter-bore) 속으로 삽입하고 플러그 삽입부의 구공에서 제한은 실시예 1에서 사용된 모세관 면적이며 또한 블럭온도가 302℃이며, 팩 압력은 2200psig이며, 공기 유량은 44표준입피트/분이며 여기서 다른 가공제를 사용하는 것 이외에 실시예 3에서와 본질적으로 동일하게 방사한다. 사의 성질은 다음 표 2에 나타낸 바와 같이 우수하다.

[실시예 6]

필라멘트당 3.88데니어의 34필라멘트 플랫트 사를 맥케이(Mckay)의 미합중국 특허 제3,846,969호에 기술되어 있는 바와 같이 필라멘트가 옥타로발의 횡단면에서 변형비가 1.2리며 코브(cobb)의 미합중국 특허 제3,095,607호에 기술되어 있는 바와 같이 계량(計量) 플레이트를 사용하여 직경 15mils 및 길이 72mils의 모세관을 옥타로발 필라멘트에 대한 적당한 디자인의 오리피스를 포함하는 보텀 플레이트(borthem plate) 상방으로, 또한 블록온도가 296℃이며, 팩 압력이 3700psig이며, 공기유량이 31표준입방피이트/분이며, 중합체는 이산화티타늄을 함유하지 않는다.

실시예 7에서 낮은 점도의 중합체를 사용하므로써, 따라서 규격화된 모덜레스(Mn)은 모덜레스(M)보다도 더 높게 되나, 사의 애모르포스 모덜레스와 염색성은 다른 실시예에서 것과 유사하다.

[실시예 7]

34필라멘트 플랫트 사를 본질적으로 실시예 4에서와 같이 방사하나 그러나 낮은 고유점도(0.59)의 중합체 및 0.9%의 이산화 티타늄 안료를 사용하여 290℃의 블럭온도, 1100psig의 팩 압력, 직경 20mils 및 길이 80mils의 방사노즐 모세관, 19표준입방피이트/분/다발의 교차류 공기 및 다른 가공제를 사용하여서 216데니어의 필라멘트를 부여한다.

[실시예 8]

필라멘트당 184데니어의 우수한 성질을 갖는 40필라멘트 플랫트사를 중합체의 고유점도가 높으며(0.67) 블럭온도가 298℃이며, 팩 압력이 3200psig이며, 방사노즐 모세관이 실시예 4에서와 같으며 또한 31표준입방피이트/분의 공기를 사용하는 것 이외의 실시예 8에서와 같이 방사한다.

[실시예 9]

40필라멘트 플랫트 사를, 302℃의 블럭온도를 사용하여서, 그러나 다른 점은 본질적으로는 실시예 8에서와 같으며 교유점도 0.65의 중합체에서 4750야드/분 (4348m/분)으로 방사하며 1.86데니어의 표 2에 나타낸 바와 같이 유용한 성질을 갖는 필라멘트를 수득한다. 이의 염색성은 더욱 낮은 속도에서 방사된 데니어가 같으며 애모르포스 모덜레스가 더 낮은 원형 사의 염색성과 같이 우수하지 않다.

[실시예 10]

필라멘트당 1.88데니어의 80필라멘트 플랫트 사를, 5000야드/분(4572m/분)에서 그러나 팩 압력이 4200psig인 것 이외의 기타 다른 점은 실시예 3에서와 같이 본질적으로 같도록 방사한다.

[실시예 11]

필라멘트당 1.86데니어의 80필라멘트 플랫트 사를, 4500야드/분(4115m/분)에서 0.3%의 이산화티타늄을 갖는 고유점도 0.65의 중합체로부터 290℃의 방사노즐 블럭 및 3400psig의 팩 압력을 사용하고 직경(D) 15mils 및 길이(L) 60mils의 방사노즐 모세관을 통하나 그러나 공기유량이 1.75표준입방피트/분/다발이며 또한 다 큰 가공제를 사용하는 것 이외의 다른 것은 본질적으로 실질적으로 실시예 1에서와 같이 방사한다. 이의 성질을 다음 표 2에 나타낸다. 강도는 3.71g/데니어에서 극히 우수한다.

[실시예 12]

폴리(에틸렌테레프탈레이트)를 에틸렌글리콜, 테레프탈산 및 테레프탈산 1몰당 0.001146몰의 양의 2-에틸-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올로부터 만들고 블럭온도가 293℃이며, 팩 압력이 7200psig이며, 여기서 생성한 필라멘트를 37.5표준입방피트/분의 양의 교차류 공기에 의해서 방사노즐로부터 하방으로 54인치까지의 거리에 걸쳐서 냉각하는 것 이외의 실시예 3에서와 같이 하며 필라멘트당 1.83데니어의 40필라멘트 플랫트사를 방사한다. 실시예 3의 사와 비교해서 강도 및 복굴절은 낮으나 신장은 높으며 사는 우수한 염색성을 나타낸다. 그러나 2.14g/데니어의 강도는 아세테이트의 강도보다 더 높다.

이들의 플랫트 필라멘트 사의 길이방향의 균일성 및 필라멘트사이의 균일성을 다음 표 3에 나타냈다. 실시예 1-4 및 11의 사는 특히 우수한 염색 균일성을 요구하는 직물구조, 예를 들면 타펫타와 기타 조밀한 직조물의 제조에 바람직하다. 실시예 6은 사용할 수 있을 정도로 균일성을 갖으나 우수한 섬유 가공성에 요구되는 것보다는 어느 정도 높은 미분 복굴정 A95-5를 갖는다. 다른 필라멘트사와 토우는 예를 들면 타페타에서와 같이 염색균일성 요구가 임계적인 아닌 곳에서 섬유 및 가정용 가구의 최종용도에 대해서 사용될 수 있을 정도이다. 이들의 플랫트 사는 직접 사용의 사에서이며 즉 이것은 직물에 사용하기 전에 연신 가공되어진 현재 시판되고 있는 부분적으로 배향된 사와 대조적으로 연신, 아니링 또는 열고정없이 섬유 직물에 사용되어질 수 있다. 이들의 플랫트 사는 현재 시판되고 있고 제조된 폴리에스테르 플랫트 사는 현재 시판되고 있고 제조된 폴리에스테르 플랫트사와는 현저하게 다르며 염색성 및 열안정성, 수축, 수축장력 및 수축전후에서의 모덜레스를 포함한 물리적 성질의 유용한 조합시킨 것을 갖는다.

플랫트 사의 개질은 소망하는 최종용도에 따라서 행해질 수 있다. 본 발명의 사는 에어 젯트(air Jet) 가공에 바람직하게 사용하며, 우수한 염색성을 유지하면서 루우형태의 사를 제공한다. 반면에, 연신을 가공 공정의 한 일부분으로써 수행할 경우, 염색성은 감소한다. 사는 소망하는 경우 기계적으로 예를 들면 편-해편, 기어권축, 스터터박스 또는 다른 방법에 의해서 권축될 수도 있다. 상기 언급한 실시예는 연속 필라멘트 플랫트 사의 제조를 나타낸다. 연속 필라멘트 토우는 상호 교락없이, 이와 달리는 상술한 실시예에서 플랫트 사의 제조에 대해서 기술한 바와 같이 실질적으로 같게끔 제조된 연속 필라멘트의 다발을 모든 합친 것에 의해서, 또는 다른 표준적 기술을 사용하는 연속 필라멘트 토우의 제조방법에 의해서 제조될 수도 있으며 또한 이들로부터 스테이플 섬유를 제조할 수도 있다.

[실시예 13]

블럭온도가 390℃, 팩 압력이 1400psig, 방사노즐 모세관이 직경 62mils 및 길이 283mils, 44표준입방피이트/분의 교차류 공기를 방사노즐보다 54인치 아래까지의 신장된 거리에 걸쳐서 사용하고 이와 다른 가공제를 사용해서 2.21데니어의 필라멘트를 부여하는데 사용하고 필라멘트는 상호 교락하지 않는 것 이외의, 실질적으로 실시예 4에서와 같이 폴리(에틸렌테레프탈레이트) 필라멘트의 다수의 34필라멘트 연속 필라멘트 다발을 4000야드/분(3658m/분)에서 0.3%의 Tio₂로 안료된 고유점도 0.66의 중합체로부터 방사한다. 이들 다발은 모두 합쳐서 약 160,000데니어의 보우를 만든다. 토우로부터 권취된 필라멘트의 작은 다발에 의해서 이의 성질을 측정한다.

[실시예 14]

1.76데니어의 필라멘트를 부여하기 위해서, 1200psig의 팩 압력을 사용하나 이와 다른 실시예 13에 나타낸 것과 본질적으로 같은 것에 의해서, 3750야드/분 (3429m/분)에서 고유점도 0.64의 중합체로부터 방사된 34필라멘트 다발에서 토우를 만든다.

실시예 13 및 14의 필라멘트 토우는 임계적인 염색 균일성을 요구하는 섬유 최종용도에 매우 적합하지 않으나 굵은(大) 데니어 데닐 와프사(heavy denier denim warp yarn) 및 가정용 가구에서와 같이 우수한 열안정성을 요구하는 최종 사용에 사용할 수 있을 정도로 되어 있다.

[표 2]

[표 3]

Claims (1)

1. 필라멘트당 데니어가 1 내지 7이며, 고유점도 [η]가 0.56 내지 0.68의 폴리(에틸렌테레프탈레이트) 또는 데니어가 1 내지 7이며, 고유점도 [η]가 0.56 내지 0.68의 폴리(에틸렌테레프탈레이트) 스테이플 섬유의 연속필라멘트로 구성되는 플랫트사 또는 토우는,

   (가) 적어도 0.09의 상대적 분산염료 염착속도

   (나) 제조한 그대로의 사, 토우 또는 스테이플 섬유에 대하여 측정한 경우 (M) 및 대기압하 60분간 수중에서 자불한 후에 측정한 경우(M₂)의 30 내지 65g/데니어의 모덜레스

   (다) 28 내지 38g/데니어의 아모르포스 모덜레스(M_A), 여기서 아모르포스 모덜레스는 다음식

   

   [여기서 X는 다음식

   

   으로부터 주어지는 값에서 X값은 5와 25사이에 있다]에 따르는 모덜레스(M), 고유점도 [η] 및 폴리(에틸렌테레프탈레이트)의 밀도(ρ)와 관계가 있으며,

   (라) 2% 내지 6%의 자불수축(S), 및/또는 1.5 내지 3.5g/데니어의 수축 모덜레스(Ms) 및

   (마) 수축값 S₂가 1%보다 작은 열안정성을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 플랫트사 또는 토우.

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