KR840001172B1 - 폴리에스테르 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폴리에스테르 섬유의 제조방법

도면은 본 발명의 공정을 표시하는 개략도.

본 발명은 직편물용으로서 보다 좋은 촉감을 주는 폴리에스테르 섬유를 방사(紡

) 공정만으로써 안정되게 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래, 직편물용 원사(原

)로서는 방사속도 1,000-1,500m/분으로 권취한 미연신사를, 연신공정을 경유하여 필요에 응하여 열처리를 실시하여 제조된 연신사를 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 그 방법으로서 얻어지는 연신사는 많은 공정을 필요로해서 제조원가가 높게 될 뿐만 아니라, 방사, 연신, 열처리의 각 공정에서 여러가지의 외적인 나쁜요인이 서로 상승적으로 작용하여, 직편물용 원사로서 균일한 원사로함에는 많은 문제를 가지고 있었다.

한편, 원가의 절감을 목적으로 하여 방사공정만으로서 연신사 모양의 구조를 얻는 방법으로서,

(1) 방사후, 권취하지 않고 연속적으로 연신하는 직접방사 연신방법이나,

(2) 단순히 방사속도를 수천미터까지 높여서 연신사와 같은 구조를 얻거나,

(3) 토출된 실가닥이 고화(固化)된 후에 고온 열처리를 실시하여 연신사와 같은 구조를 얻든가하는 방법이 여러가지 제안되어 있다.

그러나, (1)의 방법과 같은 직접 방사연신법은 종래의 연신사에 가까운 구조의 원사가 얻어지는데 연신공정이 있어서, 고속도이기 때문에 고도의 열처리를 필요로하여, 설비적으로 성능이 높은 가열 로울러나 가열판을 비치하여야 하기 때문에 장치의 가격이 비싸게 되며, 또한 현재 에너지 비용이 점접 높아지게되는 상황하에서는 총비용으로서의 가격절감폭은 대단히 적어서 조업면까지도 가미한다면 도저히 현상의 생산체제로서 채용할 수 없다는 문제점이 있다.

상기(2)의 방법은, 구체적으로는 특허공보 소화 35년 제3104호 공보나, 미국특허 제4134882호 명세서등에 의하여 제안되고 있으나, 이 방법에 의하여 실용에 견딜 수 있는 연신사 모양의 구조의 실을 얻도록하면, 권취속도를 6,000m/분-8,000/분까지의 초고속도로하지 않으면 안된다.

이때, 초고속도이기 때문에, 일단 로울러로서 속도를 규제한 후, 권취할때까지의 과정에 있어서의 단사(單

)의 집속성이 충분하지 않아서 공기저항이나 각 단사 사이에 수반되는 기류의 영향이 크게 변동하여서 실의 요동을 초래하게 되어 장력변동이 대단히 크게된다.

이때문에 단사의 절단이 발생되기가 쉬우며, 또 얻어진 실의 특성에 있어서는 실의 굵기가 불균일하게 되기가 쉽고, 또한 염색 불균일이 되기가 쉽다고하는 결점을 가지고 있다. 또 이와 같은 초고속으로 방사된 실은 비등수 수축률(沸謄水 收縮率, Boiling Water Shrinkage)이 대단히 낮기 때문에 실가닥의 탄성이 적고, 권취장력변동이 현저하게 되어서 이것도 단사 절단이나 실의 두께가 불균일하게 되는 것이 쉽다고 하는 결점도 가지고 있어서 안정된 조업은 곤란한 상황에 있다.

또 상기(3)의 방법도 이전에는 특허공보 소화 35년 제13156호 공보, 최근에는 특허공개소화 52년 제118030호 공보등에서 그 기술적인 사상은 제안되어 있다. 그러나 이 방법에서는 필연적으로 고속도로 주행하고 있는 고화된 실가닥에 상당한 고온도의 열처리를 실시할 필요가 있기 때문에 조업할때, 특히 높은 온도의 열처리장치에의 실을 걸때에 융착 및 실의 절단등의 지장을 초래하기가 쉬우며, 또 가령 실걸기가 잘 되더라도 온고도 열처리 때문에 각 단사에 균일하게 열처리를 행하는 것이 대단히 곤란하여, 불균일때문에 실가닥의 내부구조에 불균일이 생겨서 직편물로 하였을때 염색불균일, 인장불균일등의 문제가 발생케 되는 것이다.

또, 모처럼 연신공정을 생략하여 원가절감을 도모하였음에도 불구하고 고성능 열처리장치가 필요한 것, 최근의 에너지 비용이 점점 높아지기 때문에 총합적으로 가격절감이 전연 없어서 이 방법도 생산체제로서 사용하는 것은 불가능하다. 한편, 고화된 후 가이드 등으로서 접촉되게하는 것에 의하여 장력구배(張力匈配)를 부여하여 권취속도 2,500-4,000m/분으로서 회수하는 것이 특허공개공보 소화 51년 제96521호 공보로서 제안되어 있다.

그러나 이 방법은 열을 사용하지 않기 때문에 방사공정만으로서 낮은 가격으로서 연신사와 같은 것이 제조될 수 있으나, 방출되어서 고화된 실가닥에 가이드등에 의한 접촉으로서 장력구배를 주기 때문에 단사간의 장력구배의 불균일이 현저하게 나타나며, 특히 필라멘트수가 많은 경우에 내외층에 위치하는 단사간의 장력구배의 불균일이 구조의 불균일성을 야기하여 실의 염색에 반점이 생기거나, 인장상태가 불균일하게 되거나 하는등의 문제점이 발생한다.

또, 장력구배를 부여하는 정도로 접촉되게하면, 그 접촉에 의한 실의 표면이 절삭되어서 한빛의 가루가 발생하여 실이 절단되는 등의 폐단점이 발생되는 경우가 있다.

특히, 폴리에스텔의 경우 권취속도가 2,500-4,000m/분이라고 하는 결정화(結晶化)되기 이전의 구동단계도 겹쳐서 단사 절단을 유발시키거나, 설령 단사절단이 되지는 않더라도 다음의 직편물 가공공정에서 보풀이 발생하는 원인으로 되거나하여서 더복잡한 가공중에 있어서 통과성이 나쁘고 방사단계 및 복잡한 가공단계에서의 조업성이 현저하게 저하된다고 하는 결점이 있다.

이와 같이 별도공정으로서의 연신공정을 생략하고 방사공정만으로서 연신사와 동일한 실로 제조하는 방법은 여러가지가 제안되어 있으나 직편물용 원사로서 가격면에서도 직편물의 품질적으로도 공업적으로 생산체제로서 전개될 수 있는 방법은 이제까지는 제안되어있지 않았다.

따라서 본 발명자등은 이들 공지 기술의 문제점을 검토한 다음에, 폴리에스테르 섬유의 직편물로서 균일하며 보다나은 촉감을 부여하여 주는 원사의 제조법에 대하여 조업면, 가격면, 특히 에너지 비용을 절감시키며, 또한 품질면에 있어서도 보다 좋은 직편물을 얻기위한 원사를 보다 싼값으로 제조할 수 있도록 함을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명의 구성은 열가소성 폴리에스테르를 용융방사 구금을 통하여 용융방사하고 토출류(吐出流)를 경화 시킨후 권취하는 방법에 있어서, 토출한 다음 권취할때까지의 전체공정을 가열하지 않는 상태하에서 행하고, 또한 고화된 후 권취하기까지의 사이에 20%이하의 긴장처리를 실시하면서 권취속도를 5,000m/분이상으로서 권취하는 것을 특징으로하는 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 있다.

이하 본 발명을 재차 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 있어서의 열가소성 폴리에스테르는 90몰 %이상이 폴리에스테르 텔레프탈레이트 단위로서 구성되어 있는 것이며, 공중합화하는 것도 가능하나 그때에도 폴리에틸렌텔레프탈레이트 단위가 90몰%이상 존재하는 것이다.

여기서 90몰 %보다 적게되면 권취속도 5,000m/분이상의 고속변형에 실가닥이 그 고속변형에 적응하는 것이 곤란하게되어 단사절단이 발생하기 쉬우며, 조업상의 문제가 발생되고 또한 충분하게 강도가 높은 실이 얻어지지 않는다.

다음에 본 발명은 토출에서 권취할 때까지의 전체공정을 가열하지 않는 상태하에서 행하는 것을 특징의 하나로 되어있다. 즉, 토출에서 권취할때까지의 전체공정에서 가열이 실시되지 않는것 특히 토출류가 고화되어서 권취될때까지에 행하여지는 후술한 긴장(緊張) 처리과정에 있어서도 전혀 가열을 실시하지 않는 것이 최대한 요점인 것이다.

일반적으로 긴장처리와 가열설정과는 동시에 행하여져서 기계적성질의 향상을 도모하는 것인바, 본 발명은 권취속도 5,000m/분이상으로 하고, 긴장율을 20%이하로 조정하는 것이 가열을 행하지 않고 조업적, 물리적으로 긴장처리를 효과적으로 행하게 할 수 있음을 가능토록 하는 것이다.

본 발명에 있어서 긴장률을 20%이하로 하는 것은 조업면, 또 얻어지는 실의 직편용 원사로서의 바람직한 실의 특성의 면에서 설정되는 것이며, 이 긴장처리에 의하여 실가닥의 집속성이 대폭적으로 향상되어서 이때 수반되는 기류도 전체필라멘트로서 합류케되어서 실의 요동등의 문제가 발생됨이 없이 방사장력의 변동이 대폭으로 감소된다.

또한 긴장처리하지 않은 경우의 실과 비교하여 비등수 수축률, 건열수축률(乾熱收縮率, Dry Heat Shrinkage)이 크게되기 때문에 실가닥에 탄성이 부여되어서 권취장력의 변동이 적게된다.

본 발명에서는 실가닥에 근소한 긴장을 가하면 효과를 발휘하지만, 특히 긴장률은 4-20%로 하는 것이 바람직하다. 전기한 바와 같이 방사장력, 권취변동을 해결하므로써, 권취속도가 5,000m/분 이상이드라도 안정조업이 가능하게되어, 실의 굵기가 불균일하거나 염색이 불균일하게됨이 없이 양호한 직물편용 원사를 얻을수가 있는 것이다. 그러나, 20%보다 높은 긴장률로서 긴장처리를 행하면 얻어지는 실가닥의 수축률이 10%보다 지나치게 높게 되어서 반대로 칫수안정성이 불량하게되어 직편물의 최종 가공할때에 문제가 발생하게 된다. 또 얻어지는 직편물의 품질도 주름살 모양의 인장 상태와 같은 결점이 발생하기 쉬워서 감촉 또는 시각적인 인상(편직바탕을 보았을때 직목 또는 편목이 시각적으로주는 감촉)이 악화된다. 또한 너무 긴장처리의 정도를 높게하면 높은 장력이 되어서 긴장 처리할때에 단사절단, 보풀등이 발생한다. 이러한 의미에서도 긴장률의 상한은 20%로 억제하는 것이 중요하다. 또한 여기에서 말하는 긴장률이라함은 다을과 같이 정의를 내릴수가 있다.

다음에 본 발명은 권취속도를 5,000m/분 이상으로 하는 것이다. 폴리에스테르의 경우 권취속도가 5,000m/분보다 낮은 속도로 되면 가열하지 않는 상태하에서 20%이하의 긴장처리를 실시해도 얻어지는 실가닥의 기계적 성질(예컨대 강한신장도, 수축률)이 일반 연신사의 성질보다 현저하게 약화되며, 또 그 다음의 공정에서 재차 연신공정을 필요로 한다.

특히, 권취속도를 2,500m/분이하로 하면 가열하지 않는 상태하에서 긴장처리를 안정되게 균일하게 행하는 것 조차 곤란하여, 권취속도 2,500-5,000m/분미만에서는 충분히 결정화되어 있지않은 까닭에 긴장할때에 단사가 절단되든가 높은 수축사로 되거나하여 직편물용 원사로서 도저히 실용에 견딜수 없게된다. 권취속도 5,000m/분이상이라야 비로소 본 발명의 목적을 달성할 수 있으나, 한층더 바람직하게로는 권취속도 5,500m/분이상으로 하면 좋다.

본 발명은 상기한 구성요건이 만족되어서 비로소 다음에 설명하면 본 발명의 효과가 극히 현저하게 발현하여서 본 발명의 목적이 실현될 수 있는 것이다. 먼저, 모든 공정을 무가열 상태하에서 해아는 것에 의하여 후처리 공정에 있어서 열처리를 하기쉽고, 열의 설정성이 극히 양호한 잇점을 보유하며, 또 종래와 같은 높은 온도 가열을 하기 위한 열처리 장치를 필요로 하지 아니하기 때문에 설비비를 대폭으로 절감하는 것이 가능하게 되며, 또한 열 에너지를 사용하지 않기 때문에 종래와 같이 에너지 코스트가 상승하지 않는다.

또한 품질, 권취속도에 응하여 긴장률을 20% 이하로 적당히 설정하는 것에 의하여 방사장력, 권취장력을 안정시켜서 조업성을 향상시키는 것이 가능하게되며, 또한 실의 특성으로는 다음 공정의 여러가지의 직조 및 편조설계, 가공조건에 응하여서 가장 바람직한 원사의 수축률의 수준을, 긴장률을 변화시키는 것만으로서 간단하게 얻을 수 있다.

그 품종에 따라 다르나, 일반적으로는 긴장률을 1% 상승하는 것에 의하여 수축률은 약 0.2%정도를 높일 수가 있다. 권취속도를 5,000m/분 이상으로 하는 것으로서 얻어지는 원사의 기계적 성질의 향상이 가능하게 되어서 보다 균일한 원사가 얻어진다. 이때문에 직편물의 염색의 균일성, 인장에 기인한 불균일의 해소등의 효과에 있어 대단히 우수한 것이다. 또한, 5,000m/분 이상의 속도로서 직편물용 원사가 제조될 수 있기 때문에 생산성이 현저하게 향상된다. 이하, 본 발명의 구체적 실시형태의 1예를 도면에 의거 설명하면 다음과 같다.

이 방법에만 한정되는 것은 아니다. 도면을 본 발명의 공정을 표시하는 개략도이며, 구금(1)에서 토출된 폴리에스테르 실가닥(Y)은 냉각장치(2)를 통하여 고화된 후 기름공급장치(3)에 의하여 급유되어서 제1도입용로올(4)과 제2도입용로올(5)에 의하여 실의 속도가 규제되어서 권취장치(8)에 의하여 권취된다.

이때 제1도입용로올(4)과 제2도입용로올(5)과의 원주속도는 긴장률이 20%이하로 되도록 독립적으로 원주속도를 설정한다. 이때 권취장치의 권취속도는 5,000m/분 이상으로 설정한다.

이 경우 제2도입용로올(5)의 원주속도는 권취장치(8)와의 사이의 권취장력에 의하여 달라지게 되는데, 대략 권취속도와 동일한 속도로 된다. 이때의 권취장력은 권취되는 실가닥의 균일성을 가미하여 0.05g/d-0.50g/d가 바람직하다. 또한 제2도입용 로울(5)과 권취장치(8)와의 사이에는 필요에 응하여 실가닥(Y)이 서로 교차되도록하는 인터레이스(Interlace, 경사나 위사가 조직되는 것을 말함) 장치(6)를 설치해도 좋다. (7)은 권취되는 실에 왕복운동을 부여하는 지점안내부재이다.

긴장처리를 행하는 방법으로서는 이것이외에 여러조(組)의 로울 군(群)을 사용해서 단계적으로 긴장을 부여하는 방법(이 경우 총합된 긴장률이 20%이하로 설정될 수 있으면 좋다)이 있으나, 제2도입용 로울러(5)과 권취장치(8)의 사이에서 긴장률을 20%이하로하는 방법(이경우 권취장력은 0.50g/d이상으로 설정해도 좋다)을 생각할 수 있으나 실가닥의 고화된 후에 권취장치와의 사이에서 20%이하의 긴장처리를 실시하는 방법이라면 모두 적용된다. 이하 실시예로써 상세히 설명한다.

[실시예 1]

도면의 장치를 사용하여 노즐 구멍 0.3㎜ø, 노즐의 구멍길이 0.6㎜ 구멍수 24개의 노즐을 사용하여 토출량 33.3g/분, 방사온도 290℃로서 폴리에틸렌텔레프탈레이트를 용융방사 하였다. 이때 권취속도를 6,000m/분으로 설정하여 제1도입용로올과 2제도입용로올의 사이에서 긴장률을 여러가지로 변경하여 방사를 행하였다. 또 권취장력을 0.3g/d로 설정하기 위하여 제2도입용로올의 원주속도는 2,977m/분으로 일정하게 하였다. 따라서 긴장률은 제1도입용로올의 원주속도 변경으로서 자유로이 변경하였다.

얻어진 실을 다음의 직조 조건으로서 시험직조 하였다.

경사, 위사모두 50데니에 -24필라멘트

경사밀도 103본/인치

위사밀도 95본/인치

직기(폭 ㎝×길이 ㎝)96.0×22

방사상황, 얻어진 실의 대표적인 물성, 직물의 촉감의 검정결과를 제1표에서 종합하였다.

[제1표]

수준(1)은 비교예인바 긴장률 0, 즉, 설정된 길이의 경우이며, 제1, 제2도입용로올러사이의 실의 요동이 크기 때문에, 장력변동이 현저하게 크며, 또 권취장력의 변동이 크고, 실의 특성의 균일성에 있어서도 조업상 문제인 것이다. 또, 수준 (8)-(10)은 단사절단의 발생과 아울러 비등수 수축률(ΔSw)이 지나치게 높기때문에 직물에 주름살 모양의 결점이 확인되어서 직물의 시각적인 외관, 감촉 모두 불량한 것으로 되었다.

본 발명의 수준 (2)-(7)까지는 방사의 안전성, 직물의 감촉도 양호한 것으로 되었다. 또한 장력변동은 다음의 계산식에 의하였다.

[실시예 2]

구금으로 부터의 토출조거는 실시예(1)과 동일하게 행하였다. 다만, 제1도입용로올과 제2도입용로올로서 규제되는 긴장률은 12%로 일정하게하고, 권취장력 0.3g/d로서, 권취속도를 2,000m/분-3,000m/분의 범위에서 변경하였다. 방사상황과 얻어지는 실의 물성의 결과는 제2표와 같다.

[제2표]

제2표에 표시한 바와 같이 수준 (11)-(13)은 얻어지는 실의 기계적 성질이 도저히 실제사용에 견딜 수 있는 것은 아니며, 방사상황도 불량하였다.

수준(14)와 같이 권취속도를 5,000m/분까지 증대시키면 기계적 성질을 충분하며, 방사상황도 대략 안정하게 된다. 수준(15)-(18)과 같이 5,500m/분보다 과속으로 되면 방사 상황도 극히 안정하게 되고, 충분한 기계적 성질의 실이 얻어진다.

Claims (1)

1. 열가소성 폴리에스테르를 용융방사하여 노즐구멍을 통하여 용융방사하고, 토출류를 고화시킨 후, 권취하는 폴리에스테르섬유의 제조방법에 있어서, 토출한 후 권취할때까지의 전체공정을 가열하지 않는 상태하에서 행하며, 또한 고화한후 권취할때까지의 사이에 20%이하의 긴장처리를 시행하면서 권취속도를 5,000m/분이상으로서 권취하는 것을 특징으로하는 폴리에스테르섬유의 제조방법.

Images