KR840001629B1 - 폴리에스테르 섬유 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폴리에스테르 섬유

제1도는 본 발명의 공정을 표시하는 개략도.

제2도는 본 발명의 영률의 측정법을 설명하는 도면.

본 발명은 보다나은 촉감을 부여하여 높은 차원의 공정에서의 열경화효율이 극히 양호하며, 안정된 팩케이지(Package)를 생산 가능하게 하는 편직물을 폴리에스테르 섬유에 관한 것이다. 폴리에스테르 섬유는 오래동안 공업적으로 제조되고 있으며, 특히 다른 합성섬유와 비교하여 그 우수한 물리적 특성을 보유하는 까닭에 광범위하게 이용되고 있는 것은 주지의 사실이다.

이와같은 폴리에스테르 섬유, 특히 편직물용 원사로서는 방사속도 1,000~1,500m/분으로서 말아감는 미연신사를 연신(延伸)공정을 거쳐서 필요에 따라 열처리하여 제조된 연신사를 사용하는 것이 일반적이다.

그러나, 그 방법으로 얻어지는 연신사는 공정수가 많고, 제조원가가 높을뿐만 아니라, 방사(紡絲), 연신, 열처리의 각 공정에서 여러가지의 그 밖의 난점이 상승적으로 종합되어서 편직물용 원사로서 균일한 원사로 함에는 많은 문제를 가지고 있었다.

또한, 이와같이 하여서 얻어진 원사의 실의 질적인면에 있어서는 폴리에스테르 특유의 물리적 특성, 양호성, 즉 높은 영률과 높은 강도때문에 편직물로 하였을 때에 손에 느끼는 감촉이 지나치게 굳어져서 품질이 거칠어지고, 경질감이 크며, 합성섬유 특유의 미끈미끈한 감각도 있어서 천연섬유의 취향에서는 상당히 동떨어진 것으로 된다고 하는 결점을 보유하고 있었다.

한편, 다른 편직물용 원사로서 경비절감을 주된 목적으로 하며 방사 공정만으로서 연신사와 유사한 구조를 형성한 원사(原絲)가 알려져 있다.

이 원사의 제조법으로서,

(Ⅰ) 방사 후 말어감는 일 없이 계속 연신되는 직접 연신방사 방법이나,

(Ⅱ) 단순히 방사속도를 수천미터로까지 높여서 연신사와 유사한 구조를 얻거나,

(Ⅲ) 방출된 실가닥이 응고된 후에 고온도 열처리를 실시하여 연신사와 유사한 구조를 얻거나 하는 방법이 여러가지 제안되고 있다.

그러나, 상기 (Ⅱ)방법과 같은 직접방사 연신법에서 얻어지는 원사에 있어서 실의 질은, 대략 전술한 원사와 동일한 모양의 물리적 특성값을 표시하는 까닭에 이와 동일한 결점을 가지고 있으며, 또한 고도의 열처리를 시행하기 때문에 높은 차원의 공정에서의 열의 경화효율이 나쁘며, 또한 에너지 경비절감에 있어서도 극히 불리하게 되는 것이다.

이러한 동일한 문제가 상기 (Ⅲ)법에서 얻어지는 원사에 있어서도 지적된다.

즉, (Ⅲ)법은 이전에는 특허공보 소화 35년 제13156호, 최근에서는 특허공개 소화 52년 제118030호 공보등에서 제안되어 있으나, 이 방법에서는 필연적으로 고속으로 주행하고 있는 응고된 실에 상당한 높은 온도의 열처리를 실시할 필요가 있기 때문에 얻어지는 원사는 열에 의한 결정화가 진행되고 있으며, 보다 높은 차원공정에서의 열경화 효율이 나쁘게 된다.

따라서 필연적으로 충분한 열경화를 행하기 위해서는 다량의 열에너지를 투입하지 않으면 안되게 되는 것이다.

그리고, 또 방사공정에서의 고온 열처리는 이 방법에서는 불가결한 것이기 때문에 조업할 때 특히, 높은 온도의 열처리 장치에 실을 걸어 놓을 때에 실의 융착, 실의 단절 등의 고장을 초래하기 쉬우며, 또한 가령, 실을 거는 것이 제대로 잘되었다 하더라도 고온 열처리 때문에 각 단사에 균일하게 열처리를 행하는 것이 대단히 곤란하여서 그 열처리의 불균일 때문에 실가닥의 내부 구조에 불균일이 발생되므로, 편직물로 하였을 경우 염색에 불균일한 반점등이 생긴다고 하는 문제점이 발생된다.

상기 (Ⅱ)방법은 구체적으로는 특허공보 소화 35년 제3104호나, 미국특허 제4,134,882호 명세서 등에 의하여 제안되어 있으나, 이 방법에 의하여 실제로 사용함에 견디는 연신사와 같은 구조의 실을 얻도록 하면, 말아감는 속도를 6,000m/분-8,000m/분까지의 초고속도로 하지 않으면 안된다.

이와같은 초고속사는 비등수 수축률(沸騰水 收縮率, Boiling Water Shrinkage)이 4% 보다도 낮기 때문에 실가닥의 탄성이 적어서 말아감는 장력의 변동이 현저해져서, 이것 역시 실의 절단이나, 실의 길이방향(섬유축 방향)이나 각 단사간의 굵기가 불균일하게 되거나 실구조가 틀리게 되기 쉽다고 하는 결점도 가지고 있으며, 안정된 조업이 곤란하게 된다는 패단이 있다.

즉, 이와같은 낮은 비등수 수축률의 원사로서는 안정된 팩케이지를 그 팩케이지의 내외층, 단면 중앙에서 균일하게 얻는 것은 대단히 어려우며, 현재의 공업적 생산 시스템으로서 적용할 수 없다는 것을 알아내었다.

따라서, 본 발명자는 종래의 공지된 기술로부터 얻어지는 원사에서 발생케 되는 문제점을 해소키 위하여 폴리에스테르 섬유의 편직물로서 높은 차원의 공정에서의 열경화 효율이 좋으며, 균일하고 보다 좋은 감촉을 부여하는 원사를 제공함에 있는 것이다.

즉, 편직물용 원사로서 안정되고 균일한 팩케이지로서 말아감는 것이 가능하며, 또한 높은 차원의 공정에서의 열경화성이 극히 양호하고, 보다좋은 촉감을 실현하는 신규의 구조를 가진 원사를 제안하는 것이다.

즉, 본 발명은 90몰% 이상이 폴리에틸렌 텔레프탈레이트 단위로 구성된 섬유로서, 그 잔류신장도가 60%이하, 영률이 60g/d-100d/d 미만, 비등수 수축률 4%-10%, 건열수축률(乾熱收縮率, Dry Heat Shrinkage)이 5%-12%이며, 또한 그 섬유의 건열 수축응력 곡선에 있어서의 응력의 피이크 온도가 100℃ 미만을 표시하는 폴리에스테르 섬유이다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 있어서의 열가소성 폴리에스테르는 90몰% 이상이 폴리에틸렌 텔레프탈레이트 단위로서 구성되어 있는 것이며, 공중합화하는 것도 가능하나, 그 때도 폴리에틸렌 텔레프탈레이트 단위가 90몰% 이상 존재하며, 또한 실제 사용에 견디는 섬유물리적 특성이라고 하는 면에서 그 원사의 잔류 신장도는 60% 이하이며, 바람직하게로는 30% 이상 60% 이하인 편이 좋다.

잔류 신장도가 60%보다 크면 원사의 구조가 불안정하며, 경시변화도 크고, 근소한 외부의 힘에 대하여서도 변형이 생겨서 실용적인 편직물용 원사로는 될 수 없다.

영률은 60g/d 이상 100g/d 미만, 바람직하게로는 70g/d-90g/d가 좋다.

일반의 폴리에스테르 섬유의 영률은 120g/d 전후인바, 이와 같이 약간 낮은 정도의 범위로 조정하는 것에 의하여 편직물의 촉감에서 거칠고, 경질감을 제거하여 풍만함과 유연성을 부여하는 것이 가능하게 된다.

한편, 영률이 60g/d보다도 낮게되면 편직물로서의 복지가 과도하게 유연하여서 약하게 되며, 반대로 종이처럼 되어서 좋지 않는 결과를 초래하게 된다.

수축률은 비등수 수축률을 4%-10%, 바람직하게로는 5%-8%, 건열수축률을 5%-12%, 바람직하게로는 6%-10% 범위로 조정하는 것이 중요하다.

4%보다 낮은 비등수 수축률을 보유하는 원사는 실가닥의 탄성이 대단히 적어서 근소한 변동, 예컨대 말아감겨질 때의 장력의 변동이 크므로 인하여, 실가닥의 길이 방향으로 불균일한 구조를 조성하기 쉬우며, 현저한 경우에는 균일하고 안정된 팩케이지로서 말아감겨지지 않게되는 것은 물론 보풀이나, 단사절단을 유발하게 되므로 조업상 큰 문제가 되는 것이다.

설령, 팩케이지로서 얻어지더라도 편직물을 제조하는 경우, 여러가지의 높은 차원의 공정에서의 높은 장력이나, 훑으는 것등에 의하여 보풀이나, 실의 변형등이 발생하기가 쉽게 되는 것이다.

이들의 문제는 원사의 수축률을 본 발명에서 규정한 범위내로 제어하는 것에 의하여 해결되는 것이다. 수축률을 상한치의 수축률보다 높게되면 실용적인 편직물을 얻을 수는 없다.

그리고, 본 발명의 원사로서 가장 특징적인 것은 전술한 잔류 신장도 특성, 영률특성, 수축률 특성을 보유하면서, 또한 건열수축응력 곡선에 있어서의 응력의 피이크 온도가 100℃ 미만인 것이다.

응력의 피이크온도가 100℃ 미만이면 편직물을 제조하는 높은 차원의 공정에 있어서의 각종의 열경화공정에의 경화효율이 현저하게 효율적으로 될 수 있는 것이다.

이와 같이하여 본 발명에서 규정하는 잔류 신장도, 영률, 수축률, 피이크온도를 모두 동시에 만족하는 것에 의하여 편직물용 원사로서 안정되며 균일한 팩케이지로서 말아감는 것이 가능함은 물론, 높은 차원의 공정에서의 열경화성이 극히 양호하여 이 원사에서 얻어지는 편직물에 보다좋은 촉감을 부여할 수가 있는 것이다.

이와같은 편직물용 섬유의 제조방법의 1예를 도면에 따라 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 섬유를 제조하는 공정을 표시하는 개략도로서, 금속구(1)에서 방출된 폴리에스테르사의 실가닥(Y)은 냉각장치(2)를 통하여 응고된후, 기름공급장치(3)에 의하여 기름이 공급되어져서 제1도입용로올(4)과 제2도입용로올(5)에 의하여 실의 속도가 규제되어서 말아감는 장치(8)에 의하여 말아감겨진다.

이때, 제1도입용로올(4)의 1회전 속도보다 제2도입용로올(5)의 1회전 속도를 높은 정도로 설정하여 제1도입용로올(4)과 제2도입용로올(5)사이에서 긴장(緊張) 처리를 행한다.

이때의 긴장률은 일반적으로는 20% 이하로 되도록 독립하여 1회전 속도를 설정하면 좋다.

말아감는 장치의 말아감는 속도는 5,000m/분 이상으로 설정한다. 이 경우 제2도입용로올(5)의 1회전 속도는 말아감는 장치와의 사이의 말아감는 장력에 의하여 달라지는바, 대략 말아감는 속도와 동일한 속도로 된다.

말아감는 장력은 그때 감겨지는 실가닥의 균일성을 가미하여 0.05g/d-0.5g/d가 바람직하다.

또한 제2도입용로올(5)과 말아감는 장치(8)의 사이에 필요에 응하여 실가닥에 교차연각을 부여하는 인터레이스(Interlace : 경사나 위사를 조직하는 것을 말함) 장치(6)를 설치해도 좋다. 도면중 미설명부호인 (7)은 말아감겨지는 실에 왕복운동을 부여하는 지지점 안내부재를 표시한다.

긴장처리를 행하는 방법으로서는 이것보다 다른 여러 조(組)의 로올 군(群)을 사용하여 단계적으로 긴장을 부여하는 방법이나, 제2도입용로올(5)과 말아감는 장치(8)의 사이에서 긴장처리를 행하는 방법(이 경우, 말아감는 장력은 0.50g/d 이상으로 설정하여도 좋다)이 생각되는바, 실가닥의 응고된 후에 말아감는 장치(8)와의 사이에서 긴장처리를 실시하는 방법이라면, 모두 적용된다.

이와같이 5,000m/분 이상의 높은 말아감는 속도로서 말아감는 공정에 있어서 말아감기 이전에 긴장처리를 실시하고, 또한 말아감기까지의 무가열상태로 하는 것이 중요한 것이다.

긴장처리는 그 긴장률에 응하여 수축률을 자유롭게 조절할 수 있으나, 본 발명의 규정하는 원사특성의 범위는 일반적으로는 20% 이하의 긴장률로 하는 것에 의하여 실현될 수 있으나, 이 긴장률은 한정되는 것은 아니다.

또한 여기에서 말하는 긴장률이라 함은 다음과 같이 정의한다.

, 이와같이 조건을 가장 적정화하여서 얻어진 원사는, 본 발명에서 규정하는 범위를 모두 만족한다.

이와같은 원사는 말아감는 것도 안정되게 행할 수가 있으며, 또한 깨끗한 팩케이지 형태가 얻어지기 때문에 작업성도 대단히 양호하며, 편직물용 섬유로서 사용하였을 경우, 높은 차원의 공정에 있어서의 열의 설정효율이 극히 높은 것은 물론, 보풀이나, 실의 절단도 적으며, 균일한 염색으로서 감촉이 양호한 편직물을 얻게되는 것이다.

또한, 잔류 신장도 30% 이상의 것은 가연(假撚)사 가공에 공여하는 경우, 외부변형에 대한 가연사 장력 변동이 적으며, 또한 열효율이 양호하기 때문에 이상적인 가연사용의 원사로 된다.

또, 본 발명의 특성규정을 또 한층 더 명확하게 하기 위하여 이하 측정방법에 대하여 정의하면 다음과 같다.

(1) 잔류신장도(Residual Elongation)

도요보올드윈 회사재의 텐시론 인장시험기를 사용하여 시료길이 200mm, 인장속도 100mm/분, 차아트(Chart)속도 200mm/분으로서 하중 신장곡선을 구하여, 실가닥이 파손 절단될 때까지의 신장도를 잔류신장도라 한다.

(2) 영률

도요보올드윈 회사재 멘시론 인장시험기를 사용하여 시료길이 200mm, 인장속도 200mm/분, 차아트속도 1,000mm/분으로서 제2도와 같은 하중신장 곡선을 구하여 다음 식으로서 계산한다.

A, B : 제2도의 하중 신장곡선에서 판독된 값

L : 차아트 속도

D : 필라멘트 데니르

(3) 비등수 수축률(Boiling Water Shrinkage)(ΔSW)

둘레길이 1m의 실감는 기계에 10회 감고, 0.1g/d의 가중을 걸면서 원래의 길이(l₀)를 측정한 후, 비등수 중에서 15분간 처리한다.

바람의 힘으로 건조한 후 0.1g/d의 하중을 걸어서 시료길이(l₁)을 측정하여 아래식에 의하여 산출한다.

(4) 건열 수축률(Dry Heat Shrinkage)(ΔSd)

둘레길이 1m의 실감는 기계에 10회 감고, 0.1g/d의 하중을 걸면서 원래의 길이(l₀)를 측정한후 200℃의 가열기중에서 5분간 처리한다.

처리한 후 0.1g/d의 하중하에서 시료길이(l₁)를 측정하여 아래식에 의하여 산출한다.

(5) 건열 수축응력 곡선의 응력의 피이크 온도

가네보오, 엔지니어링재의 열응력 측정기 KE-2형을 사용하여 측정할 원사의 데니트×1/15의 최초 하중을 걸어서 조정한 후, 20cm의 시료를 로우프로하여 10cm로 하고, 승온속도 150℃/min로 승온하여 건열수축응력 곡선을 구한다.

이 곡선에서 응력의 피이크를 부여하는 온도를 피이크 온도라고 정의한다.

또한, 기록계는 요꼬가와 전기회사제의 X-Y 레코오더 형식 3083을 사용하였다.

이하 실시예에 있어서 본 발명을 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

여러가지의 방법에 의하여 얻어진 원사를 다음의 직조 조건으로서 시험직조하였다.

표1에는 제조방법과 원사의 물리적 특성값을, 표2에는 직물의 감촉시험 결과를 표시하였다.

(원사 제조방법)

제조방법 A

노즐구멍의 직경 0.3mm, 노즐구멍의 길이 0.6mm, 구멍수 24개의 노즐을 사용하여 노출량 23.0g/분, 방사온도 290℃로서, 말아감는 1350m/분으로서 인출했다.

얻어진 미연신사를 연신배율 3.06, 연신속도 500m/분, 핀 온도 100℃로서 핀 연신을 행하여 계속 열판으로서 열처리했다. 이때, 열처리온도를 0℃, 150℃, 200℃로 변경했다.

제조방법 B

제1도의 장치를 사용하여 노즐구멍 직경 0.3mmø, 노즐구멍 길이 0.6mm, 구멍수 24개의 노즐을 사용하여 노출량 33.3g/분, 방사온도 290℃로서 폴리에틸렌 텔레프탈레이트를 용융 방사하였다.

이때, 말아감는 속도를 6,000m/분으로 설정하여, 제1도입용로올과 제2도입용로올과의 사이에서 긴장률을 변경하였다.

(시험직물 조건)

위사 및 경사 : 50데니트-24필라멘트

경사 밀도 : 103가닥/인치

위사 밀도 : 95가닥/인치

생산기계(폭 cm×길이 cm) : 96.0×22

[표 1]

수준 (1)(2)(3)은 종래의 연신사를 제조하는 여러가지의 방법, 수준 (4)는 초 고속방사, 수준 (5)-(7)은 신규의 방법에 의하여 얻어진 원사인 바, 본 발명의 원사는 수준 (5), (6)이다.

또한 ΔSW는 비등수 수축률, ΔSd는 건열수축률, Tpeak는 건열수축응력의 피이크 온도를 표시한다.

[표 2]

본 발명의 수준 (5), (6)은 원사 제조상황도 대단히 안정하며, 시험 직물조직 상황이나 감촉이 극히 양호하였다.

[실시예 2]

실시예(1)에서 얻어진 수준(1)-(7)까지의 원사에 3,000T/M의 강한 연사(撚絲)작업을 시행한 후, 연사정지 처리작업을 행하였다. 연사작업 정지후의 회전력을 높은 차원의 작업에 있어서 문제가 없는 레벨로 하기위한 연사작업 정지온도는 표3과 같이 하였다.

[표 3]

표1의 절정온도 T의 측정값과 같이 T<100℃의 것은 연사작업 정지에 요하는 온도가 낮아서 에너지를 절약하는 원사로 되어 있다.

Claims (1)

1. 90몰% 이상이 폴리에틸렌 텔레프탈레이트 단위로서 구성된 섬유로서, 그 잔류신장도가 60% 이하, 영률이 60-100g/d 미만, 비등수 수축률이 4%-10%, 건열수축률이 5%-12%이며, 또한 그 섬유의 건열수축응력 곡선에 있어서의 응력의 피이크 온도가 100℃ 미만을 표시하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 섬유.

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