KR860001526B1 - 폴리에스터사 및 이의 용융방사방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

폴리에스터사 및 이의 용융방사방법
본 도면은 계단형의 방사노즐(1)로서 평면상(6)에 노즐장착구(2)와 보스(Boss)(5)를 구성하며, 출구 오리피스(Outlet orifice)(7)은 보스의 평면상(6)을 관통하고 화살표 방향은 급냉 공기(Quenching air)의 흐름에 있어서 바람직한 방향을 표시한 도면.
본 발명은 면이나 모의 촉감과 유사한 방적사 조촉감(Spun-like feel)을 갖는 직물을 제조할 수 있고 연신텍스취어 가공(Draw texturing)이 가능한 폴리에스터사 및 그 용융방사방법에 관한 것이다.
종래, 폴리에스터사에 천연의 방적사조 촉감을 부여하는 방법으로는 폴리에스터사를 분사텍스취어가공(Texturing jet)으로 처리하는 방법이 알려지고 있다 [참조 : 미합중국 특허 제4100725호, 발명자 : 마겔(Magel)]. 더우기, 몸체와 날개 부분(Body and Portions)으로 구성된 필라멘트를 제조하는 방법 또한 공지되어 있으나, 이 경우 사를 구성하는 필라멘트는 분사텍스취어가공에서 처리될 때 길이방향으로 쪼개지려는 경향이 강하여 결과적으로 날개부분이 몸체부분으로 부터 간헐적으로 분리된다. 날개 부분은 또한 가로방향으로도 쪼개져서 끝이 개방된 모우(毛羽)를 형성한다 [참조 : 미합중국 특허 제4245001호, 발명자 : 필립스(Phillip)]. 미르헤즈(Mirhej)의 미합중국 특허 제4157419호는 연신텍스취어가공용 폴리에스터사에 관한 것으로서, 이것은 3가지 형태의 필라멘트로 구성되어 있으며 그 중 하나는 이성분 필라멘트로 되어 있다. 이 사를 열연신(Hot drawing)하면 이 성분 필라멘트가 절단되어 그 끝이 나선형인 크림프(helical crimp)를 형성한다.
미합중국 특허 제4110965호에는 가연(可燃) 공정(False twist operation)에서 제1형태의 필라멘트(단면이 원형이 아님)를 절단시키는 반면에 제2형태의 필라멘트(단면이 원형임)는 절단시키지 않는 방법에 의해 방적사조 촉감을 갖는 폴리에스터사를 기술하였다.
따라서, 본 발명은 연신텍스취어 가공이 가능하고 가공후 끝이 개방된 모우(毛羽)를 형성하나 필링발생(Pilling)이 적은 폴리에스터사를 제공하는데 있다. 본 발명의 폴리에스터사는 최소한 두가지 다른 형태의 필라멘트로 구성된다. 이 두가지 형태는 횡단면상(Cross-Sectional Shape)이 서로 다르다. 하나의 형태(이하 제1형태라 함)는 횡단면에서 한 개의 평면대칭축(Axis of planar symmetry)을 가지며 또 횡단면상에 불규칙한 배향구조를 형성한다(배향은 복굴절율로 측정한다). 이 제1형태 필라멘트의 조성물은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)단위와 에틸렌 5-(나트륨-설포) 이소프탈레이트 단위의 공중합체이어야 한다. 이소프탈레이트 단위는 약 2몰%의 함량이 반드시 존재해야 한다. 사를 구성하는 다른 형태의 필라멘트는 복수의 평면대칭축을 갖는다. 횡단면에서 제2형태의 필라멘트는 원형 또는 대칭적인 다각형이어도 좋다. 제2형태의 필라멘트는 제1형태의 필라멘트와 같이 공중합체이거나 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)단위의 단일 중합체이어도 좋다. 두 형태의 필라멘트는 물리적 성질에서 또한 다르다. 제1형태 필라멘트는 0.8 내지 2.0g/denier의 강도를 갖는다. 제2형태 필라멘트는 제1형태 필라멘트 강도보다 30 재지 200% 높은 강도를 가져 약 1.6 내지 3.6g/d범위이다. 제2형태 필라멘트는 제1형태 필라멘트보다 파단신도에서 적어도 30%가 높다. 사는 제1형태 필라멘트를 약 30% 내지 65% 함유한다. 필요에 따라 제2형태 필라멘트 간에도 서로 다른 횡단면상을 가질 수 있는데 예를 들면 일부는 원형으로 하고 잔부는 대칭적인 다각형으로 하는 것이 그것이다.
제1형태 필라멘트는 약 30% 내지 100%의 파단신도를 갖는 것이 바람직하다.
제1형태 필라멘트의 가장 바람직한 횡단면 상은 열쇠구멍형(Keyhole shape)이다. 이형에 대해서는 다음의 실시예에서 충분히 기술될 것이다.
본 발명은 또한 연신텍스취어가공용 폴리에스터 필라멘트사의 효과적 제조를 위한 용융방사방법을 제공하는 데 있다. 즉, 횡단면이 하나의 대칭축을 갖는 제1세트의 방사노즐구로부터 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)단위와 약 2몰%의 에틸렌 5-(나트륨-설포)이소프탈레이트 단위의 공중합체를 용융방사하여 필라멘트 A로 하고 제1세트 방사노즐구보다 우묵한 곳에 있으면서 횡단상의 대칭축이 복수인 제2세트 방사노즐구로부터 상기 공중합체 또는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 단일 중합체를 용융방사하여 필라멘트 B로 하고 다시 급냉공기의 흐름을 필라멘트 B에 앞서 필라멘트 A가 먼저 접촉토록 조절시키므로서 필라멘트 A는 한개의 평면대칭축과 횡단면상 불규칙한 배향구조(복굴절로 측정) 및 0.8 내지 2.0g/d의 강도를 가지며, 필라멘트 B는 복수의 평면 대칭축과 1.6 내지 3.6g/d의 강도(이것은 필라멘트 A보다 30내지 200%높다) 및 필라멘트 A보다 최소 30%높은 파단신도를 가지는 것을 특징으로 하는 용융방사방법이다.
도면에는 본 발명의 사를 제조하기에 적합한 계단형의 방사노즐을 나타낸 것이다.
본 발명의 사를 구성하는 제1형태 필라멘트는 횡단면상 단 하나의 평면대칭축을 갖는다. "단 하나의 평면대칭축"이란 말은 필라멘트 횡단면을 두 개의 동등한 부분으로 나눠 상호 거울상(mirror image)이 되도록 하고자 할때 필라멘트 횡단면상에 그을 수 있는 분할 직선이 하나밖에 없다는 의미이다. 평면대칭축을 하나만 갖는 횡단면의 예로서는 열쇠 구멍형(keyhole shape), 트리스케리온형(triskelion shape), 부채꼴형(Fan shape)이 있다.
본 발명의 사를 구성하는 제1형태 필라멘트는 횡단면상에 불규칙한 배향구조(복굴절율로 측정)를 가지며 전체적으로는 제2형태 필라멘트보다 높은 배향을 갖는다. 섬유의 복굴절을 측정하는 방법은 미합중국 특허 제3963678호에 콘라드 등(Conarad et al)에 의해 기술되어 있다. 이 불규칙하고 높은 배향은 사를 급속히 냉각시키므로서 본 발명사의 제1형태 필라멘트에 의도적으로 부여된다. 제1과 제2형태 필라멘트간의 이러한 배향차는 본 발명사의 사용과정에서 효과적으로 이용되는데, 즉 연신텍스 취어가공 공정에서 제1형태필라멘트는 절단되어 그 끝이 꼬이고 말린다. 이러한 절단 필라멘트의 끝은 그 사와 그 사로부터 만들어진 직물에 면이나 모와 비슷한 자연스런 방적사조 촉감을 주며, 이러한 효과는 총 필라멘트수와 필라멘트당 평균 섬도에 좌우된다. 절단 필라멘트의 끝이 꼬이고 말리기 때문에 이것들은 다른 필라멘트와 얽히게 되며, 이 결과 절단된 끝이 길게 고추서는 경향이 거의 없게 된다. 길게 고추선 절단 필라멘트의 끝은 폴리에스터 직물에서 핌발생의 부분적 원인이 된다.
사에 있어서 제2형태 필라멘트는 제1형태보다 낮은 전체 배향, 높은 파단신도, 그리고 높은 강도를 갖는다. 이 때문에 두 형태의 필라멘트를 함유하는 사가 연신텍스취어 가공되면 제2필라멘트는 바로 신장되나 반면에 제1필라멘트의 일부는 절단된다.
제2형태 필라멘트의 높은 신도 특성은 보다 높은 온도에서 방사하고, 또한 더 긴구간을 보다 지속으로 연신하므로서 형성된다. 이것을 달성하는 효과적인 수단은 앞에서 설명하고 도면에 보인 계단형 노즐의 사용에 있다. 본 노즐에 대해서는 동일자 출원한 미르헤즈(Mirhej)의 "방사노즐플레이트"에도 언급되어 있다.
제2필라멘트의 강도는 제1필라멘트의 강도보다 또한 높다. 제2필라멘트와 제1필라멘트간의 강도의 차이는 두 필라멘트의 각각을 다른 중합체로부터 방사함으로서 얻을 수 있는데, 예를 들면 제1필라멘트의 중합체는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)와 에틸렌 5-(나트륨-설포)이소프탈레이트의 공중합체를, 그리고 제2필라멘트는 상기한 공중합체와 비숫한 용융점도를 갖는 단일 중합체로부터 방사하는 방법이다. 단일 중합체필라멘트는 공중합체보다 강도가 높다는 것이 기술분야에서는 잘 알려져 있다. 제2필라멘트는 또한 동일화학적 조성물로 방사되고 방사조건이 정확히 조정된 것이라면 제1필라멘트보다 높은 강도를 갖는다. 예를들면 계단형 노즐을 사용할때 저온에서 방사되어 보다 빨리 냉각된 필라멘트는 고온에서 방사되고 천천히 냉각된 필라멘트보다 낮은 강도를 갖게 된다. 핌발생은 강도에 의해 영향을 받는데, 즉 강도가 낮으면 절단 필라멘트의 끝은 필링이 완전히 형성되기 전에 끊어져 버리는 경향이 강하며, 이것은 부분적으로 형성된 필링을 감추는 효과가 있다.
다음의 실시예에서 상대점도는 헥사플루오르 이소프로파놀속에서 25±0.003℃온도, 4.75 중량퍼센트 농도로 측정되고 LRV로 나타내었다. 복굴절율은 10회 측정의 평균치이며, 공식에 따라 변동이 백분율로 나타내었다.
Figure kpo00001
[실시예 1]
도면에 제시된 형태의 방사노즐 플레이트는 다음 규격을 갖도록 하였다 : 플레이트는 거의 1.25cm의 두께로서 그 위에 1.25cm두께의 보스를 갖는다. 보스는 길이가 약 6.5cm, 폭이 1.75cm이다. 보스에는 세줄의 미세한 구멍들(Capillaries)이 있는데, 첫줄에는 10개 그리고 둘째 및 셋째줄에는 각12개의 구멍으로 하였다. 줄간에는 약 6mm간격이 있고 서로 비껴 있어서 그 결과 두번째줄의 구멍들은 줄의 길이방향의 측면에서 볼때 첫줄의 구멍들 사이사이에 위치한 것처럼 보인다. 셋째줄의 구멍들은 첫줄의 그것들과 평행하게 위치한다. 이 미세구멍들은 열쇄구멍형으로 약 0.76mm 길이에 폭은 0.076mm이나 그 끝부분에 직경 0.23mm의 확대된 원형이 있다. 이 확대부분은 원형미세구들이 인접한 쪽에 위치한다. 이들 미세구멍들은 용융측(보스가 없는 쪽)에 있는 직경 약 0.16cm, 깊이 약 2.3cm인 원형의 구멍과 상통되어 있다. 보스가 위치하지 않는 지역의 노즐플레이트를 관통하는 다른 세줄의 미세구멍들은 보스를 관통하는 미세구멍들의 줄과 평행하게 위치한다. 보스에 인접한 두줄은 각각 12개 그리고 다른 줄은 10개의 미세구멍들로 구성된다. 이들 미세구멍들은 용융측(보스가 없는 측)에 있는 직경 약 0.16cm, 깊이 약 1cm인 원형의 구멍과 상통되어 있다. 줄간의 간격은 약1.25cm이다. 이 미세구멍들의 줄은 서로 비껴있지 않다. 이들 미세구멍들은 원형이며 그 직경이 0.33mm정도이다. 방사노즐 플레이트는 보스를 관통하는 미세구멍(열쇠구멍형임)으로부터 토출되는 필라멘트가 냉각기체의 흐름에 제일 먼저 부딪치도록 방사기에 장착되었다.
상기에 기술한 방사노즐을 사용하여 폴리(에렌틸 테레프탈레이트)와 에틸렌 5-(나트륨-설로)이소프탈레이트의 코폴리에스테르로부터 폴리에스터사가 용융방사되었는데 이때 상기 후자 성분은 약 2몰%를 함유하였다. 공중합체는 14 내지 14.5의 LRV였다. 중합체는 순수 Tio2를 0.3%함유하였다. 방사기의 블록온도(Block temp.)는 300℃로 조절하였다. 중합체는3200m/분속도로 방사되었다. 필라멘트는 21℃공기로 방사 팩(pack)당 65ft3/분의 유량으로 냉각되었다. 냉각공기의 흐름은 제일 먼저 열쇠구멍형 필라멘트와 접촉하였고, 보스는 원형 필라멘트가 냉각공기와 바로 접촉하지 못하도록 막아주었다. 원형의 횡단면상을 갖는 필라멘트와 열쇠구멍형의 횡단면상을 갖는 필라멘트는 공히 4.0데니어였다. 원형 필라멘트는 복굴절율이 0.0279였다. 열쇠구멍형 필라멘트는 복굴절율 0.0467 그리고 변동백분율 15.4였다. 원형 필라멘트는 146% 파단신도 그리고 열쇠구멍형 필라멘트는 88%의 파단신도를 가졌다. 원형 필라멘트는 2.00g/d의 강도를, 그리고 열쇠구멍형 필라멘트는 1.27g/d의 강도를 보였다.
이상과 같이 얻어진 사는 리소나(Lessona
Figure kpo00002
955)가연(假燃)텍스취어가공기에서 텍스취어 가공온도 200℃, 연신비율 1.65, 꼬임회전수 2360회/m, 사의 진행속도 91m/분의 조건으로 연신텍스취어 가공되었다. 이 연신텍스취어 가공된 사는 cm당 5개의 절단 필라멘트, 12.6%의 파단신도, 1.38g/d의 강도, 그리고 4.8%의 비등수 수축율을 보였다.
이사로부터 더블니트 직물을 직조하고 pH3의 산성욕에서 정련한 결과 우수한 랜덤 텀블 필테스트 등급(Random tumble pilltest rating)을 보였다(등급 5).
[실시예 2]
열쇠구멍형 방사노즐구멍중 12개가 있는 줄하나를 막아버리고, 실시예 1과 같이 동일한 코폴리에스테르가 295℃,3200m/분 조건에서 방사되는 것을 제외한 실시예 1에서 기술한 것과 동일한 방사장치 및 방사노즐을 사용하였다. 필라멘트는 21℃공기로 방사 팩당 75ft3/분의 유량을 냉각되었다. 원형 필라멘트는 4.9데니어, 139% 파단신도, 1.67g/d강도, 0.0286 복굴절율(변동 백분율 4.5)을 보였다. 열쇠구멍형 필라멘트는 3.4데이너, 85% 파단신도, 1.17g/d 강도, 0.068 복굴절율(변동 백분율 23.0)을 보였다.
이 사를 실시예 1과 같은 기계 및 같은 조건하에서 연신텍스취어 가공한 결과 15.0%의 파단신도, 1.83g/d의 강도, 4.8%의 비등수 수축율 및 cm당 5.9개의 절단 필라멘트를 보였다. 이사로부터 더블니트 포프린 직물을 직조하고 pH3의 산성욕에서 정련한 결과 우수한 랜덤 텀블필테스트 등급을 보였다.
[실시예 3]
원형방사노즐구에는 LRV 22, 순수 Tio20.3%를 함유하는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 호모폴리에스테르(Homopolyester)를, 열쇠구멍형 방사노즐구에는 실시예 1의 코폴리에스테르를 공급하여 300℃방사온도에서 3,200m/분 속도로 사를 방사하는 것을 제외한 실시예 2에서와 같은 방사장치를 사용하고 또 12개의 열쇠구멍형 노즐구멍이 폐쇄된 방사노즐을 사용하였다. 필라멘트는 21℃의 공기로 방사팩당 75ft3/분의 유량으로 냉각되었다.
원형 필라멘트는 3.5데니어, 141% 파단신도, 2.95g/d 강도 그리고 0.0423복굴절율(변동계수 7.1)이었다. 열쇠구멍형 필라멘트는 3.2데니어, 70%파단신도, 1.07g/d 강도 그리고 0.0612복굴절율(변동계수 14.2)을 보였다.
이 사는 앞의 실시예와 같은 장치 및 조건에서 연신텍스취어 가공하되 연신비율은 1.55였다. 이텍스취어 가공사는 25.8% 파단신도, 3.00g/d 강도, 4.1%비등수 수축율을 보였고 그리고 cm당 절단 필라멘트수가 3.3개였다. 이사로부터 직조된 더블니트 포프린 직물은 pH 3의 산성욕에서 정련을 하지 않았에도 만족할만한 랜덤 텀블필테스트 등급을 보였다.

Claims (6)

  1. 테레프탈레이트 폴리에스터사에 있어서, 제1형태 필라멘트는 한 개의 평면대칭축과 횡단면상에 불규칙한 배향구조(복굴절율로 표시)를 가지며, 상기 제1형태 필라멘트는 0.8 내지 2.0g/d의 강도를 가지며, 상기 제1형태 필라멘트의 조성물은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)단위와 2몰% 에틸렌 5-(나트륨-설포)이소프탈레이트 단위의 공중합체이며 ; 제2형태의 필라멘트는 복수의 평면대칭층을 가지며, 강도는 1.6 내지 3.6g/d로서 제1필라멘트의 강도보다 30내지 200% 높은 강도를 가지며, 파단신도는 제1형태 필라멘트보다 최소 30% 높은 것으로 하며, 상기 제2필라멘트의 조성물은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)단위와 2몰% 에틸렌 5-(나트륨-설포)이소-프탈레이트 단위의 공중합체 또는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 단일 중합체로 구성되어 있는 최소한 두 가지의 다른 형태의 필라멘트를 함유한 테레프탈레이트 폴리에스터사.
  2. 제1항에 있어서, 제1필라멘트가 최소한 30%와 100%사이의 파단신도를 갖는 사.
  3. 제1항에 있어서, 제1필라멘트가 트리스케리온 횡단면상을 갖는 사.
  4. 제1항에 있어서, 제1필라멘트가 열쇠구멍형 횡단면상을 갖고 제2필라멘트가 원형 횡단면상을 갖는 사.
  5. 제1항에 있어서, 제2필라멘트가 대칭적 다각형인 사.
  6. 횡단면이 하나의 대칭축을 갖는 제1세트의 방사 노즐구로부터 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 단위와 약 2몰% 에틸렌 5-(나트륨-설포)이소프탈레이트단위의 공중합체를 용융방사하여 필라멘트 A로 하고, 제1세트의 방사노즐구보다 우묵한 곳에 있고 횡단면이 복수의 대칭축을 갖는 제2세트의 방사노즐구로부터 상기 공중합체 또는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 단일중합체를 용융방사하여 필라멘트 B로 하고, 급냉공기의 흐름을 필라멘트 B에 앞서 필라멘트 A가 먼저 접촉하도록 조절하여 필라멘트 A는 한개의 평면대칭축과 횡단면상에 불규칙한 배향구조(복굴절율로 측정)및 0.8 내지 2.0g/d의 강도를 가지며, 필라멘트 B는 복수의 평면대칭축과 1.6 내지 3.6g/d 강도(이것은 필라멘트 A보다 30 내지 200%높다) 및 필라멘트 A보다 최소 30%높은 파단신도를 가지는 것을 특징으로 한 연신텍스취어가공용 폴리에스터 필라멘트사의 용융방사방법.
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