KR870001130B1 - 열치수안정성 및 화학안정성이 뛰어남과 동시에 고강도를 가지는 폴리에스테르섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열치수안정성 및 화학안정성이 뛰어남과 동시에 고강도를 가지는 폴리에스테르섬유 및 그 제조방법

제1도는 POY의 △n과 고화점(固化點)장력의 관계를 표시한도.

제2도는 광폭가이드 오일링(Oiling)장치를 집속장치로서 사용한 본 발명의 예를 표시한 설명도.

제3도는 광폭가이드 오일링장치를 표시한 겨냥도.

제4도는 광폭가이드 오일링장치의 편면도.

제5도는 광폭가이드 오일링장치의 A-A 단면도.

제6도는 로울러 오일링장치를 집속장치로서 사용한 본 발명의 예를 표시한 설명도.

제7도는 고대트로울(Goddet Roll)을 집속장치로서 사용한후 가이드 오일링장치를 사용하는 본 발명의 예를 표시한도.

제8도는 고화점과 집속위치의 거리와 POY의 우스터 균제도(Uster evenness) U%와의 관계를 표시한도.

본 발명은 열치수안정성 및 화학안정성이 뛰어난 동시에 고강도를 가지는 폴리에스테르섬유 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

폴리에스테르타이어코오드로 대표되는 폴리에스테르 고강력사(

)는 물성면에서의 밸런스가 뛰어난 유기섬유이며 근년에 산업용섬유로서 널리 또한 대량으로 사용되기에 이르렀다.

또한 근래에 특히 유기섬유의 원료가격의 상승이 심한중에 있어 폴리에스테트 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트의 원료코스트는 다른 유기섬유 예를들어, 나일론 6등에 비하여 상승률이 낮고, 장래에 걸쳐 가격면에서도 우위성을 유지할 수 있을 것으로 예측되고, 이것이 폴리에스테르 고강력사의 수요를 더욱 확대할 것으로 생각된다.

그러나 그 용도에 따라서는 열치수안정성이나 화학안정성 더우기 고무등의 피보강재(被補强材)와의 접착성의 향상이 요망되고 있는 것도 또한 사실이다.

당연히 이러한 요망에 대하여 여러가지의 개량이 제안되어 있고, 열치수안정성의 개량에 관하여는 비교적 낮은 극한점도를 가지는 폴리에스테르섬유(예를들어 특개소 53-31852호 공보)나 고배향 미연신사(高配向未延伸

)(소의 POY)를 연신하는 방법에 의한 폴리에스테르섬유(예를들어 USP. 4, 195,052) 또는 전자선 조사를 가한 폴리에스테르섬유(특개소 55-57070호 공보)거 제안되어 있다.

또 화학안정성의 개량에 관하여는 폴리에스테르중의 카르복실기량을 저하시키는 방법(예를 들어 특개소 55-116816호 공보)등이 제안되어 있다.

또한 고무와의 접착성의 개량에 관하여는 에폭시계나 이소시아네이트계의 화학적으로 액티브한 처리제로 방사연신공정중에서 처리하는 방법(예를들어 특개소 47-49786호 공보)이나 디프처리중에 상기 처리제를 사용하는 방법(예를들어 특개소 55-116816호 공보)이 제안되어 있다.

이들 각 제안은 개개의 개량의 요망에 관하여는 일단 성과를 올리고 있다고 생각되나, 근래의 기술혁신의 시대에 있어서는 이른바 프로퍼티의 트레이드ㆍ오프라는 형으로서의 품질개량으로는 충분한 만족을 수요가에게 줄 수 없게 되어 있다.

이러한 배경하에서 상기 선행기술에 대하여 검토를 가하면, 먼저 극한점도를 저하시켜 치수 안정성을 향상시키는 방법으로는 그 섬유가 예를들어 타이어 보강재로서 사용되는 상태에서는 치수 안정성 향상을 위하여 코오드강력과 내피로성을 희생시키고 있다. 또 POY를 연신하는 USP 4195052의 방법에서 얻어진 섬유는 마찬가지로 예를들어 타이어보강재로서 사용되는 상태에서는 치수 안정성 향상을 위하여 코오드의 터프니스(toughness)를 희생시키고 있다.

또한 그 섬유는 화학안정성이 종래품에 비하여 뒤떨어진다는 결함이 존재한다. 이것은 섬유강력에 기여도가 높은 타이분자쇄(tie-molecule chain)가 표면근방에 많이 존재한다는 이유에 의하여 고무중에서의 아민 또는 물에 의한 열화에 있어서 특히 현저한 경향을 나타낸다.

전자선조사 또는 가교제를 사용하므로써 3차 원가교를 행하고 치수 안정성을 향상시키는 방법에 따르면 마찬가지로 치수안정성 향상을 위하여 실의 터프니스 및 내피로성을 희생시키고 있고, 모두 다른 특성의 희생 아래 하나의 특성이 개량된다는 이른바 트로퍼티의 트레이드ㆍ오프에 의한 개량에 불과하다.

또한 화학안정성을 개량하기 위하여 폴리에스테르중의 카르복실기량을 저하시키는 방법이나, 폴리에스테르섬유의 접착력을 향상시키는 방법은 그들의 특성이 필요로하는 중량차량용의 보강재로서는 치수안정성이 불충분하고 그 특성을 발휘할 수 있는 소재로서 완성돼 있지 않다.

본 발명자들은 이러한 점을 감안해서 예의 연구를 행한 결과, 아래에 기술하는 열 치수 안정성 및 화학안정성이 뛰어난 동시에 실강도도 뛰어난 폴리에스테르 섬유가 상기한 문제점을 모조리 극복함을 발견했다. 즉 본 발명의 폴리에스테르섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하는 폴리에스테르를 용융방출(紡出)하고 이어 냉각 고화하고, 다시 연신하므로써 얻어진 연신사로서 다음의 특성을 가지며,

(i) 극한점도 0.8 이상

(ii) 테트프탈산 잔기에 대한 디에틸렌글리콜함량 2.5몰%이하

(iii) 카르복실기함량 30당량/10⁶g 이하

(iv) 평균복굴절 0.190 이상

(v) 야안강도 8.5g/d 이상

(vi) 단사의 표면과 중심과의 복굴절차를 평균복굴절치로 나눈치가 0.055이하

또한 그 연신사에 240℃에서 1분강 정장(定長)으로 열처리를 가한 때, 다음 특성을 나타내게 되는 것을 특징으로 하는 열치수 안정성 및 화학안정성이 뛰어난 동시에 고강도를 가지는 폴리에스테르 섬유이다.

(a) 175℃로 30분간 자유 열처리한 때의 건열수축율 3.0%이하

(b) 시료길이 10인치, 왜(歪) 속도 0.5인치/분, 온도 150℃의 조건하에 0.6g/d와 0.05g/d 사이의 응력으로 히스테리시스루우프를 측정하여 얻어진 일손실이 2.0×10^-5인치ㆍ파운드/데닐이하,

또 그 섬유의 카르복실기함량이 20당량/10⁶g 이하인 것이라던지 그 섬유가 방사연신공정중에 에폭시화합물이나 이소시아네이트 화합물과 같은 화학적으로 액티브한 처리제에 의하여 표면처리가 가해져있던지하면 그 섬유를 고무보강재로서 사용하는 경우 더욱 바람직하다.

다음에 이러한 섬유의 제조방법 및 그 이론적 배경을 설명한다.

발명자들은 예의 연구한 결과 다음과 같은 지식을 걷게되었다. X선 해석에 있어서 결정회절(diffraction)이 관측되지 않는 정도의 질서상태를 무결정성(無結晶性)(무정형)이라고 정의한다면, 무결정성이면서도 분자쇄의 배향이 어느정도 진행한 상태(예를들어 복굴절치로 정량적으로 표현하면 폴리에틸렌테레프탈레이트의 경우 10×10^-3이상)의 미연신사를 연신해서 얻어진 섬유는, 무배향무결정성 미연신사(무배향을 복굴절로 정량적으로 표현한다면 5×10^-3이하)를 연신해서 얻어진 섬유에 비하여(양자가 동일복굴절치를 나타내도록 연신되고, 또한 양자의 연신시의 열이력의 차를 없애기 위하여 융점근방의 온도로 분(分)오오더의 시간열처리를 가한 경우) 열 수축률이 작아진다.

즉 어느정도(배향결정화를 일으키지 않는정도)분자 배향을 진행시킨 무결정성 미연신사를 연신한 경우에는 무배향 무결정성 미연신을 연신한 경우에 비하여 열신사의 본질적인 연신왜(歪)가 작다고 추측된다. 한편 용융방사에 있어서의 방출사의 분자배향은 고화점에서의 실가닥에 걸리는 장력에 의하여 결정되는 것이 야스다(安田)들에 의하여(예를들어 야스다외 섬유학회지,

, 9-20(1978)) 표시되어 있다. 본 발명자들은 이러한 이론적 배경에 의거하여 방사연신공정에 있어 예의 검토를 행한 결과,

(A) 높은 장력하에서 실가닥을 고화시키는 용융방사 조건하에서는 1개의 필라멘트의 내외층의 온도차가 크기 때문에 신장점도차가 커지고, 그결과 고화점에서의 필라멘트의 내외층의 장력차가 발생하고, 필라멘트의 내외층의 복굴절차(분자쇄의 배향도차)가 커진다. 이 때문에 연신시에 배향이 진행되고 있는 표면층이 최대연신배율을 결정하는 곳이 되고, 내층의 배향이 진행되지 않은 부분은 필연적으로 높은 강도로 될수 없어, 실로서 높은 강도를 기대하기 어려운 것,

(B) 그러나, 방출후의 실가닥을 냉각하는

치풍의 온도를 상승시켜 실가닥의 고화점을 방사 구금(口金)으로부터 멀리 떨어지게 하므로써 고화점에서의 필라멘트내외의 온도차를 감소시키면 방출사의 필라멘트내의 분자쇄 배향도의 분포가 감소하고, 그 결과로서 POY를 경유했음에도 불구하고 높은 강도를 가지는 연신사가 얻어지는 것 등을 발견했다.

본 발명에 있어서의 폴리에스테르는 주로 산업용의 고강력 섬유로서 공급하는 것을 목적으로 하기 때문에 적어도 구성단위의 95몰% 이상이 폴리에틸렌테레프탈레이트 단위로 되고, 그 폴리에스테르 섬유의 극한점도(페놀/테트라클로로에탄 6/4의용매중, 30℃로 측정, 이하 같음)는 0.80이상인 것이 필요하다.

본 발명의 섬유는 그 사용목적에서 융점에 가까운 온도로 열처리가 가해지는 경우가 있으나 폴리에스테르의 융점은 디에틸렌글리콜함량의 증가와 더불어 저하하므로, 그 섬유의 디에틸렌글리콜함량은 중요하다.

본 발명의 섬유의 디에틸렌글리콜함량은 테레프탈산잔기에 대하여 2.5몰% 이하인 것이 필요하다.

본 발명에 의한 섬유는 고무보강재로서 사용되는 경우가 있고, 고무중에 있어서의 아민이나 물의작용에 따른 열화를 방지하기 위하여, 카르복실기량은 30당량 /10⁶g 이하, 바람직하게는 20당량/10⁶g 이하, 특히 12당량/10⁶g 이하인 것이 바람직하다.

또 야안강도 8.5g/d 이상으로 하기 위하여는 평균 복굴절치는 0.190 이상이 필요하다. 당연한 일이지만 이 평균복굴절치는 야안강도 8.5g/d 이상으로 하기 위한 필요조건이기는 하지만 충분한 조건은 아니다.

또 본 발명의 섬유를 제조함에 있어서는 후술하는 바와 같이 고화점장력 1.5× 10⁷내지 7.5×10⁷dyne/cm²으로 비교적 높은 장력하에 방사를 행하고, 또한 연신을 행하는 것이나, 이렇게해서 얻어지는 야안의 필라멘트 평균 복굴절치를 0.190 이상으로 하기 위해서는 방출사의 필라멘트의 표면과 중심의 복굴절차가 10% 이하가 아니면 공업적 의미에서의 연신은 현저히 곤란하다.

방출사의 필라멘트 표면과 중심의 복굴절차 10% 이하인 그 실가닥을 연신하여 8.5g/d 이상의 고강력사로 한 경우, 연신사의 필라멘트 표면과 중심의 복굴절차는 실험에 의하면 5.5% 이하가 되었다.

또한 이렇게 하므로써 섬유의 강력에의 기여도가 높은 타이분자쇄를 표면에 편재시키지 않고 균일한 구조를 발현시키므로 섬유표면에서 열화가 생기는 계(系)에 있어서도, 종래 기술에 따른 POY를 경유한 폴리에스테르 타이어 코오드에 비하여 강도보지율이 현저히 높은 것이 인정되었다. 따라서 본 발명에 있어서의 연신사의 필라멘트의 표면과 중심사의 복굴절차는 발명의 중요한 구성요소이다.

본 발명자가 이미 영국특허 1585994호에 개시한 바와 같이 고무보강섬유로서 사용되는 고강력사의 여러특성중에서도 특히 역학적 성질은 디프후의 열처리가 가해진 상태에서의 치가 중요하다. 디프전의치는 제조공정의 차에 따라 비교적 큰 차가 발현되어 있는 경우에도 디프후의 치는 그 차가 근소하게 되기 때문이다. 본 발명의 경우도 같으며 저수축, 저작업손실과 같은 특성은 섬유가 사용되는 상태에서 필요하게 되는 것이며, 디프이전에는 저수축, 저(低)일손실일 필요는 없다.

그리고 본 발명에 의한 그 연신사는 240℃에서 1분간 정장으로 건열처리한 경우 (디프처리공정을 상정), 175℃로 30분간 예열처리한 때의 건열수축율이 3.0% 이하이며, 시장 10인치, 왜속도 0.5인치/분, 온도 150℃의 조건하 0.6g/d와 0.05g/d의 사이의 응력으로 히스테리시스루우프(이력곡선)를 측정한 때, 얻어진 일손실이 1000데니어당 0.0200인치ㆍ파운드이하로 된다. 즉 저수축, 저일손실의 섬유이면서 고강도를 가지는 폴리에스테르섬유로 된다. 본 발명의 고강력사는 타이어, V벨트, 컨베이어벨트 등의 고무보강재로서 특히 유용하다.

본 발명의 섬유에 있어서 단사의 표면과 중심과의 복굴절차는 「섬유학회지 37T-135(1981) 동경공대 시미즈등」 기재의 방법에 따라 구해진다.

또 일손신에 대해서는 USP 4195052호에 기재한 방법에 따라 측정된다.

본 발명자들은 본 발명의 폴리에스테르섬유의 공업적으로 유용한 제조방법에 대하여 예의 연구한 결과, 비교적 고온의 냉각풍에 의하여 냉각시킨 고배향미연신사(이른바 POY)를 2단의 연신역(域)을 설치하여 스핀드로우법에 따라 연신하고, 그때 제1연신역에서 고온가열수증기를 사용하여 제2연신역에 있어서는 가열로울 또는 가열플레이트등의 접촉식 가열장치를 사용하므로써 경제성 뛰어나는 동시에 연신조업성이 뛰어난 이 폴리에스테르섬유의 제조방법을 확립하였다.

용융방사에 있어서 고화점에서 비정(非晶)상태를 나타내는 열가소성수지, 예를 들어 폴리에스테르, 나일론 등의 이른바 POY를 경유한 연신사의 특징은 저수축 및 고모듈러스이지만, POY를 스핀드로오법에 의하여 연신하면 연신속도가 극히 높아지지 않을 수 없다. 그때문에 연신조업성이 현저히 저하하고 POY를 스핀드로오법으로 연신하는 것은 결과적으로 경제적 견지로 봐서 뛰어난 방법이라고는 말할 수 없다. 따라서, 예를들어 USP 4195052호에 있어서도 실질상은 1단째의 연신을 가한후에 오프라인에서 2단째의 연신을 가하는 방법이 개시돼있음에 불과하고, 스핀드로오법에 관하여는 거의 언급이 없다.

고속연신을 필요로 하는 POY를 스핀드로오법으로 연신하는 방법에 관하여 종래 기술에 의한 스핀드로오법에서는 공업적 견지로 보아 충분히 만족을 주기까지는 이르지 못하였다. 예를들어 2단연신역을 설치하고, 각각 가열로울등의 접촉식 가열장치를 사용하여 연신한 경우에는 후술하는 실시예에 있어서의 D로 인정되는 바처럼 조업성이 극히 나빠지고, 또 1단의 연신역만으로 가열수증기 연신을 가한 경우에는 후술하는 실시예에서의 E로 인정되듯이 가열수증기의 소비량이 극히 많아져서, 모두 공업적 견지로보아 만족하다고는 말할 수 없는 것이었다.

본 발명자들은 이러한 점을 감안하여 이들 문제점을 모조리 극복한 경제성이 뛰어나고, 또한 연신공정의 조업성을 향상시킬 수 있는 열치수안정성 및 화학안정성이 뛰어난 동시에 고강도를 지니는 폴리에스테르섬유의 제조방법을 확립하기에 이르렀다.

본 발명의 방법은 에틸렌테레프탈레이트를 주된 반복단위로 하는 극한점도( 페놀/테트라클로로에탄 6/4의 용매중 온도 30℃로 측정, 이하 같음) 0.8 이상의 폴리에스테르를 방사구금으로 부터 단공(單孔)당 토출량을 3.5g/분 이하로 용융방출하고, 이어 온도 35 내지 80℃의 냉각풍으로 냉각하고 고화점에서의 실가닥의 장력이 1.510⁷내지 7.5×10⁷dyne/cm²의 사이에 있도록 실가닥을 인출하고, 이어 제1응력 단리(單離)장치와 제2응력 단리장치와의 사이에서 온도 400 내지 650℃의 가열수증기를 사용한 연신점고정장치를 통과시켜서 연신배율D(배)가 다음식(I)으로 표시되는 범위에서 제1단째의 연신을 행하고,

0.7Y

D

0.90Y …………(1)

[단, (1)식중,Y는 다음식(2)으로 표시되는 치이다.

Y=6.834×10^-4×B²-0.0874×B＋4.816 …………(2)

또한 (2)식중 B는 방출사의 평균복굴절×10³을 나타낸다.]

계속하여 제2응력단리장치와 제3응력단리장치사이에서 온도 180℃ 이상 융점까지의 범위에서 연신배율 1.05내지 1.20의 사이에서 연신하고, 연후에 직접 또는 제4응력단리장치를 사용하여 릴랙스시킨 후에 권취하는 것을 특징으로 하는 열치수 안정성 및 화학안정성이 뛰어나는 동시에 고강도를 지니는 폴리에스테르섬유의 제조방법이다.

본 발명에 있어서의 폴리에스테르는 주로 산업용의 고강력섬유로서 공급하는 것을 목적으로 하기 때문에 적어도 반복 구조단위의 95몰% 이상의 에틸렌테레프탈레이트이며 그 폴리에스테르의 극한점도가 0.8 이상인 것이 필요하다. 극한점도가 0.8미만이 경우에는 고강도의 폴리에스테르섬유를 얻을 수 없어, 산업용의 고강력섬유로서의 사용목적에 적합하지 못하다.

다음에 본 발명에서 사용하는 폴리에스테르를 방사구금으로부터 방출할때 단공당 토출량 3.5g/분 이하로 방출하는 것이 필요하다. 토출량이 3.5g/분을 초과하는 경우에 있어서는 방출실가닥 각 필라멘트의 복굴절의 내외층차가 커지고 후술하는 고온냉각풍 사용의 효과가 부족하고 얻어지는 연신사의 복굴절도 낮은치가 된다. 그 결과 산업용의 고강도를 가지는 저수축섬유를 얻을 수 없고, 따라서 자동차 타이어등의 고무보장재로서 호적한 고강력 폴리에스테르 섬유를 제조하는 경우에 있어서 고무보강재로서의 사용목적에 적합하지 못하다.

본 발명에서는 이와 같이 폴리에스테르 방사구금에서 압출하여 이른바 가열통을 사용하지 않고, 즉시 또는 보온통속을 실가닥이 통과한후, 20내지 100cm/sec의 풍속과 35내지 80℃의 온도를 가지는 비교적 고온의 냉각풍 바람직하게는 60내지 80℃의 온도를 가지는 고온의 냉각풍에 의하여 실가닥고화점까지 냉각한다.

이렇게 하므로서 고화점에 있어서의 필라멘트 내외층의 온도차가 현저히 감소하고, 그결과 방출사의 분자쇄배양도의 필라멘트 내층 외층간 차가 현저히 감소한다. 예를들어 냉각풍온도를 20℃에서 50℃로 변경하므로써 방출사의 단사의 중심과 표면과의 복굴절차가 15%이었던 것이 5%로 현저히 감소된다.

이 경우, 냉각풍온도를 35℃ 미만으로 하면 본 발명의 목적에 적합한 강도는 얻을 수 없고, 조업성도 저하한다. 또 냉각풍이 온도 80℃를 초과하는 경우에 있어서는 유틸리티코스트가 증대하는 동시에 노즐에서 고화점까지의 거리가 극단으로 길어져서 조업성이 악화하여 공업적으로 실용화가 곤란하게 된다.

또 고화점에서의 실가닥의 장력이 방출사의 복굴절의 치를 결정하므로, 본 발명에 있어서 고화점에서의 실가닥의 장력은 중요하다. 실가닥 고화후의 실가닥의 장력은 주로 공기마찰에 따른 장력에 의하여 단조롭게 증가하지만, 실가닥의 분자쇄의 배향에는 무관계하므로 본 발명처럼 방출실가닥의 복굴절이 중요하게 되는 경우에는 고화점의 장력을 콘트롤 하는 것이 기술적인 포인트가 된다. 고화점장력을 결정하는 주된인자로서는 단공토출량, 노출에서 냉각풍이 실가닥에 닿기까지의 거리 및 방속(紡速)이기 때문에, 필요한 고화점장력을 주려면 여러가지의 방사조건을 생각할 수 있다.

본 발명에서는 1.5×10⁷dyne/cm²에서 7.5×10⁷dyne/cm²의 사이에 있도록 하는 것이 필요하며, 바람직하게는 2.0×10⁷dyne/cm²에서 6.5×10⁷dyne/cm²의 사이에 있도록 한다.

이러한 경우에 있어서 고화점의 실가닥의 장력을 1.5×10⁷dyne/cm²미만으로 하면, 본 발명의 가장 중요한 효과인 저수축성을 가지는 폴리에스테르섬유를 얻을 수없다.

또 고화점에 있어서의 실가닥의 장력이 7.5×10⁷dyne/cm²를 초과하는 경우에는 방출실가닥은 이미결정화(광각 X선 회절법에 따라 판정)하고 있음을 인정할 수 있고, 이러한 방출사는 필라멘트내 복굴절이 극히 커져있고 연신후의 섬유강도가 낮은 폴리에스테르섬유로 된다.

제1도는 POY의 Δn과 고화점장력의 관계를 나타낸 도면이다.

본 발명은 열치수안정성 및 화학안정성이 뛰어난 고강력사를 얻는데에 2단의 연신역을 설치하여 스핀드로오법에 따라 연신할 필요가 있고 이렇게 하므로써 유틸리티코스트를 내릴 수 있고, 경제성에도 뛰어난 양질의 섬유를 얻을수가 있다.

본 발명자들은 이러한 2단연신에 관하여 예의 연구를 거듭한결과, 1단째 연신은, 온도 400 내지 650℃의 가열수증기를 사용하여, 식(1)에서 표시되는 연신배율로 행하고 또한 2단째 연신은 온도180℃ 이상 융점까지의 범위에서, 연신배율 1.05내지 1.20의 범위에서 행하는 것이 가장 바람직함을 발견했다.

방출사는 1단째 연신에 있어서 온도 400℃ 내지 650℃의 가열수증기로 가열된다. 이 때의 가열수증기의 온도는 고강력사를 얻는데에 중요하며, 400℃ 미만이 되면 충분한 연신을 행하기 위하여 증기의 사용량이 증가하고, 심히 낮은 온도가 되며, 본 발명의 필요한 1단째 연신배율까지, 연신할 수가 없게 된다. 또 가열수증기 온도가 650℃를 넘으면, 실가닥의 용융을 야기시키게 되어, 본 발명의 목적을 달할 수 없게 된다. 여기서 1단째 연신배율의 최적범위를 나타내는 앞 식(1)은 복굴절이 1.5×10^-3내지 75×10^-3의 범위에 있는 방출사(POY) 수종류를 공급속도 100m/분 공급로울러의 표면온도를[ 90＋(IV-0.6)×4.5-

nPOY×280)]-5℃(단,IV는 극한점도,

n POY는 POY의 평균 복굴절을 나타내고 있다.)

호트플레이트의 온도 230℃, 인취로울러의 온도 140℃로 설정한 연신기를 사용하여 연신하고, 인취로울러의 회전을 올리므로써 파단연신배율을 측정하고 이렇게 해서 구한 파단연신배율 Y와, 방출사의 복굴절치로부터 2차회귀분석을 행하여 (2)식을 유도하여 그 (2)식을 기준하여 구해진 것이다.

이와 같은 연신배분(配分)을 행한 경우, 1단째 연신에 있어서는 섬유제품중량당의 가열수증기의 사용량이 가장 적어지고, 또한 조업성이 향상한다.

이어서 2단째 연신을 행하는데 이 경우의 연신온도는 180℃이상 융점까지, 바람직하게는 200내지 240℃의 범위에 있는 것이 필요하며, 이 온도가 180℃미만이 되면 연신이 불가능 하게 되어 실끊어짐이 많이생긴다. 또 이 온도가 융점을 초과하면 실가닥의 용단(容斷)이 생겨서 연신할수가 없게 된다.

또한 2단째 연신에 있어서의 연신배율은 1.05내지 1.20의 범위에서 행함이 필요하며, 이 경우, 연신배율을 1.05배 미만으로 하면 충분한 강도를 얻을 수 없고, 따라서 고강력사를 얻을 수 없게 된다. 또 연신배율이 1.20배를 넘으면, 최대연신배율을 초과하고, 실끊어짐이 많이 발생한다.

또한 연신후의 인취속도는 5500m/분 이하로 하는 것이 바람직하고, 인취속도가 5500m/분을 초과하는 경우는 연신속도가 너무 높아져서 그 결과 연신 실끊어짐이 많이 발생하여, 조업이 곤란케 된다.

다음에 본 발명의 다른 방법으로서 다음 방법을 완성하였다.

본 발명의 다른 방법은, 에틸렌테레프탈레이트를 주로한 반복단위로하는 극한점도(페놀/테트라클로로에탄 6/4의 용매중, 온도 30℃로 측정) 0.8 이상의 폴리에스테르를 방사구금에서 단공당 토출량을 3.5g/분이하로 용융방출하고, 이어 온도 35내지 80℃의 냉각풍으로 냉각하고, 고화점에 있어서의 실가닥의 장력이 1.5×10⁷내지 7.5× 10⁷dyne/cm²의 사이에 있도록 실가닥을 인출하고, 이어 방사에 연속하여 또는 일단권취한 후에 가열로울러를 사용하여 다단(多段)연신하는 것을 특징으로 하는 상기한 열치수안정성 및 화학안정성이 뛰어난 동시에 고강도를 지니는 폴리에스테르섬유의 제조방법이다.

본 발명의 방법에 있어서 다단연신을 할때, 제1단째 연신로울러의 표면온도는 미연신사의 극한점도를 IV, 평균복굴절을

nPOY로 나타낸 경우에, 제1단째 연신로울러표면 온도는 [90＋(IV-0.6)×4.5-

nPOY×280]℃ 이하, 69℃ 이상으로 하는 것이 중요하다. 또 제1단째 연신배율(D)은 0.60Y

D

0.085Y로 하는 것이 바람직하다.

여기서 Y는 (2)식에서 나타낸 치이다. 제2단째 연신배율은 1.15내지 1.50배로 하고 제2단째 연신로울러 표면온도는 120내지 180℃로 하는 것이 바람직하다. 제3단째 연신배율은 1.05내지 1.20배로 하고, 제3단째 연신로울러 표면온도 180 내지 240℃로 하는 것이 바람직하다.

가열로울을 사용한 다단연신에 따라 고강력사를 제조하는 방법에 있어서는 1단째의 연신온도는 유리(glass)전위점 이상인 것이 필요하나, 그 미연신사는 이른바 POY이므로 종래기술과 같이 고온으로 하면, 연신전 또는 연신의 극히 초기에 있어서 배향결정화를 일으키고 그 때문에 후단에서의 충분한 연신배율을 얻을 수없게 된다.

따라서 얻어진 그 연신사의 IV와

n에 따라 1단째의 연신로울러 표면온도를 설정하는 것이 중요하게 된다. 1단째 연신배율은 최대연신배율(Y)에 대하여 60% 이하이면 소위 미연신잔상(殘狀)의 것이 발생하여 얻어진 연신사의 실의 불균일(irregulary)이 커지며 당연히 조업성이 악화된다.

또 85% 이상이 되면 후단에 있어서의 연신성이 저하하여 조업상 바람직하지 않다. 2단째 이후의 연신은 종래 기술과의 차는 없다. 즉 다단연신의 기본인, 후단은 전단의 연신온도보다 약 30℃ 이상고온으로 연신하는 것이 중요하며, 상기한 온도 및 연신배율이 적당하다.

또 발명자는 이들 방법과는 달리 동일목적을 달성할 수 있도록 한 열치수안정성이 뛰어난 고배향 미연신사(소위POY) 및 POY로 부터의 연신사의 제조방법, 자세하게는 필라멘트 내외층에 있어서의 분자쇄의 배향도차가 적은 POY를 종래 일반적인 POY의 방사속도 보다도 비교적 낮은 방사속도 제조하는 방법을 완성했다.

POY가 열적으로 안정한 구조를 가지는 것은 많은 문헌에 나타나 있고(예를들어 특공소 55-6729호 공보), 또 POY를 연신한 섬유에 대하여도 열적으로 안정하다는 것이 알려져 있다.

이러한 POY를 비교적 지속으로 얻는 것은 스핀드로오법을 이용하여 연신사로 얻는 경우에 최종 권취속도를 비교적 낮게 할 수가 있으므로 공업적으로 유용하다. 비교적 지속으로 높은 배향도의 POY를 얻기 위하여 냉각기류의 온도를 상온보다 높게하는 수단은 상기한 바와 같으나, 그 방법에 따르면 에너지 코스트의 상승이 수반되어 반드시 공업적으로 유용하다고는 할 수 있다.

본 발명자들은 이러한 문제를 해결하는 하나의 수단으로 용융방사방법에 있어 실가닥을 냉각하기 위하여 냉각풍은 사용한다는 상식을 뒤엎고 적극적으로 냉각하지 않고 방사하는 방법을 상기함에 이르렀다.

즉 본 발명의 한가지 방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하는 극한점도(페놀/테트라클로로에탄=6/3의 용매중, 30℃로 측정)0.80 이상의 폴리에스테르를, 방사구금에서 단공당 토출량을 3.5g/분의하로 용융방사하고, 이어 적극적으로 냉각풍을 사용하지 않고 냉각고화하고, 고화점에 있어서의 실가닥의 장력이 1.5×10⁷내지 7.5×10⁷dyne/cm²의 사이에 있도록 실가닥을 인출하고 고화점에서 하방 20내지 100cm의 범위로 실가닥을 집속하여 1500m/분 이상의 속도로 제1응력단리장치를 거쳐 즉시 스핀드로오법에 따라 연신을 행하므로써 상기한 열치수안정성 및 화학안정성이 뛰어나는 동시에 고강도를 지니는 폴리에스테르섬유를 값싸게 얻을수가 있다.

다음에 이와 같은 섬유의 제조방법 및 기술적 배경을 설명한다.

적극적으로 냉각풍을 사용하지 않고 방사하면 실가닥의 냉각이 지연하여 고화점이 방사구금으로부터 멀리 떨어져서 실가닥의 고화점에 있어서의 장력이 공기저항의 증대에 따라 증가하고, 얻어지는 POY의 복굴절은 증대한다. 또 동시에 고화점에 있어서의 필라멘트내외층의 온도차가 현저히 감소하고 그 결과 방출 필라멘트내외층의 분자쇄의배향도의 차가 현저히 감소한다. 그리고 냉각풍을 사용하는 경우에는 필라멘트의 열(列) 사이에서 냉각조건차가 발생하고 필라멘트간의 분자쇄의 배양도차가 나타나고 특히 노즐호울 수가 많은 방사구금을 사용하는 경우에는 현저하게 되지만, 냉각풍을 사용치 않은 본 발명의 방법에 따르면 이러한 문제가 일어나지 않는다. 따라서 얻어진 POY의 필라멘트내외의 균일성은 극히 좋으며, 특히 연신을 행함에 있어 최대 연신배율이, 동일한 복굴절평균치를 나타내는 종래기술에 따른 POY의 경우보다 커져서 얻어지는 강도는 필연적으로 높아진다.

본 발명의 방사방법에 의하면 공업생산에 적합한 동시에 실의물성(物性)이 뛰어난 POY가 얻어진다. 또한 특필될 수 있는 기술상의 우위성은, 냉각풍을 공급하기 위하여 필요한 에너지와 공급장치가 불필요하고 장치코스트가 대폭적으로 경감되는 일이다.

그러나 이러한 방법에 있어서는 방출실가닥이 일으키는 수반류(隋伯流)에 의하여 실의요동이 커지고, 실가닥의 길이방향으로 데니어불균일을 일으키는 경향이 있다. (W.Stein; Int. Text. Bull, World Ed., Spinning(3) 259(1981)).

그 때문에 수반류에 기인하는 실의 요동을 방지하는 방법에 대하여 예의 검토한 결과, 용융방출실가닥이 고화한 점에서 하방 20내지 100cm에 실가닥 집속장치를 설치하므로써 수반류에 기인하는 실의 요동을 대폭적으로 저하시킬수 있음을 발견하였다.

본 발명에 있어서의 실가닥의 집속위치는 중요하다. (측정방법은 후술) 집속위치가 필라멘트 고화점보다 하방 20cm 미만인 경우에는 집속장치에 실가닥이 걸리는 현상이 가끔 발생한다. 또 집속위치가 고화점보다 하방 100cm를 초과하는 경우는 수반류에 의한 실의요동이 발생하여 본 발명의 효과가 인정되지 않는다.

제2도는 광폭가이드오일링장치를 집속장치로써 사용한 본 발명의 예를 나타내는 설명도, 제3도는 광폭가이드오일링 장치를 나타내는 겨냥도, 제4도는 광폭가이드오일링 장치의 평면도, 제5도는 광폭가이드오일링장치의 A-A 단면도이다. 제6도는 로울러오일링 장치를 집속장치로서 사용한 본 발명의 예를 나타내는 설명도이며 제7도는 고데트로울을 집속장치로서 사용한 후, 가이드오일링 장치를 사용하는 본 발명의 예를 나타낸 도면이다. 물론 집속장치는 상기한 예에 한정되지 않고 실가닥을 집속시킬 수 있는 것이라면 어떠한 집속장치라도 좋다. 제8도는 고화점과 집속위치의 거리와 POY의 우스러균제도 U%와의 관계를 나타낸 도면이다. 제2,6 및 7도에 있어서 부재번호 1은 방사구를 표시하고, 2는 압출된 필라멘트, 3은 가이드오일링장치, 4는 고데트로울, 5는 고화점, 6은 집속위치를 표시한다. 또한 제5도에 있어서 F는 방적사를 표시한다.

본 발명의 방법에 따라 자동차타이어 등의 고무보강재로서 호적한 고강력 폴리에틸렌레프탈레이트 섬유를 제조하는 경우에는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 극한점도가 0.8 이상의 것이 호적하며, 극한점도가 0.8미만의 경우는 고강도의 폴리에스테르섬유를 얻을 수 없고, 고무보강재로서의 사용목적에 적합치 않다.

또 용융방사 때에 단공토출량이 3.5g/분을 초과하는 경우에는 방출실가닥의 필라멘트의 내외층의 분자쇄의 배향도의 차가 증대하고, 따라서 고강도를 지니는 저수축폴리에스테르섬유를 얻을 수 없다.

다음에 고화점에 있어서의 실가닥의 장력이 1.5×10⁷dyne/cm²이하의 경우에는, 본 발명의 가장 중요한 효과인 저수축성을 가지는 폴리에스테르섬유를 얻지 못한다.

또한 고화점에 있어서의 실가닥의 장력이 7.5×10⁷dyne/cm²를 초과하는 경우에 있어서는 방출실가닥은 이미 결정화(광각 X선회절법에 따라 판정)되어 있음이 인정되고, 이러한 방출사의 필라멘트 내복굴절이 극히 커져서 연신후의 섬유강도가 낮은 폴리에스테르 섬유로 된다.

또 방속을 1500/분 이하로 하는 경우는 섬유의 전배향성이 저하하고, 그 결과 열 치수안정성이 뛰어난 섬유를 얻을 수 없다. 다음에 실시예에 의거 본 발명에 대하여 설명한다.

[실시예 1]

극한점도 1.0, 디에틸렌글리콜함량 1.0몰%, 카르복실기함량 10당량/10⁶g의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 표-1에 나타낸 조건으로 방사연신하였다.

A,B,C는 모두 공업적인 견지에서 보아 유효한 방법이며, 이들에 대하여 1단째의 연신에 가열로울을 사용하고, 가열수증기를 사용하지 않은 D는, 연신 실의 끊어짐율이 대단히 높고, 도저히 공업생산을 하기에는 곤란한 상태였다. 또 E는 1단연신에 가열수증기를 사용하고, 2단연신을 가하지 않은 케이스인데 이 경우는 가열수증기의 사용량이 극히 대량으로되고 유틸리티코스트가 극히 높아져서 공업생산을 행하기에는 적당한 방법이 아니다.

또한 방사시 단공토출량이 3.5g/분을 넘어, 최종 권취속도가 5500m/분을 넘은 F는 연신속도가 너무 높아져 있고, 따라서 연신 실의 끊어짐율이 극히 고율로되어 조업성에 나쁜영향을 줌을 나타내고 있다.

여기서 최종 권취속도를 5500m/분 이하로 하기 위해서는 제1고대트로울러에 보내지는 방출실가닥의 복굴절치를, 가급적 낮은 방사속도하에 높은 치로 할 필요가 있다.

이 때문에 토출중합체의 극한점도는 0.8 이상, 토출온도는 280 내지 325℃, 단공당 토출량은 3.5g/분 이하로 할 필요가 있다. 비교예 G는, 통상의 스핀드로오법에 따른 결과를 나타내는 것이며, 이 경우는 고화점장력이 낮고 얻어지는 실의 건열수축율은 높다.

[표 1]

[실시예 2]

실시예 1에 있어서 표-1에 표시한 조건으로 얻어진 A 및 C(본 발명에 의한 섬유)와 G(비교예로서 통상의 고강력폴리에스테르섬유)와의 타이어코오드로서의 특성의 비교를 하였다.

각섬유를 연수(撚數) 40×40(T/10cm)의 쌍사(雙系)코오드로하고 각 코오드에 벌커본드E(옛이름 펙셀 : ICI 사제품)를 포함하는 레조르신 포르말린라텍스처리액으로 디프처리(처리온도 240℃)를 하였다.

이렇게 해서 얻어진 3종류의 코오드의 디프코오드 특성의 비교를 실시하였다. 결과를 표-2에 표시하였다.

[표-2]

표-2에서도 명백한 바와 같이 본 발명의 방법에 의해서 얻어진 섬유는 종래기술에 의한 고강력 폴리에스테르섬유와 동등한 강력 및 화학안정성을 지니며 열치수안정성을 대폭적으로 개선되어 있음이 인정되었다.

이들의 시험에 의해서 이러한 유용한 섬유를 비교적 싼값으로 제조할 수 있는 본 발명의 의의가 큰 것임이 인정되었다.

[실시예 3]

극한점도 1.0, 디에틸렌글리콜함량 1.0몰%, 카르복실기함량 10당량/10⁶g의 폴리에틸렌테렌프탈렌이트를 표-3에 표시한 조건에서 방사연신(紡系延伸)하였다.

각 조건하에서의 실험결과를 표-3의 H 내지 M에 표시하였다. H는 단공토출량이 3.5g/min을 초과한 예이며 이 경우 방출사의 필라멘트 표면과 중심의 복굴절차가 크게되어 고온

치풍(적극적인 고온냉각풍)의 효과가 낮아 그 결과 연신사의 복굴절이 낮은치로되며 따라서 고강도를 지닌 저(低)수축 폴리에스테르 섬유를 얻을 수 없다.

J는 고화점장력이 1.5×10⁷dyne/cm²보다 약간 낮은 경우 I는 고화점장력이 1.5×10⁷dyne/cm²보다 극히 작은 경우로 양자 다같이 건율수축율이 크게되어 있어 저수축율 폴리에스테르 섬유를 얻을 수 없다.

K는 고화점장력이7.5×10⁷dyne/cm²를 초과한 예이며 이 경우 방사 실가닥은 이미 광각 X선 회절측정에 의하면 결정화 되어 있음이 인정되어 방출사의 필라멘트내 복굴절이 크게되어 있어 따라서 연신사의 실 끊어짐이 빈발하여 연신후의 강도는 극히 저하되어 있다.

L는

치풍온도가 50℃의 경우 M는

치풍온도가 30℃의 경우의 예이며 본 발명방법을 만족하는 L은 실끊어짐의 율이 약간 크게되어 있으나 그것에 대하여 M의 경우는 강도도 낮아지며 실 끊어짐율도 극히 커서 본 발명목적을 이루지 못하고 있음을 알 수 있다.

[표-3]

[실시예 4]

극한점도 1.0 디에틸렌글리콜함량 1.0몰%, 카르복실기함량 10당량/10⁶g의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 표1에 표시한 조건에서 용융방사연신하였다. 이렇게해서 얻어진 연신사 N 내지 Q는 표4에 표시한 바와 같이 종래기술에 의한 비교예 R예 비하여 현저하게 연안정성이 뛰어나고 있으며 또한 비교예 S의 종래기술(일본특원소 56-119614)에 의한 저수축사에 비하여 현저하게 강도 및 화학안정성이 뛰어나고 있음이 인정되었다.

또한 표4중내(耐)가수분해성의 지수로서 사용한 % Broken Bonds는 가수분해에 의한 에스테르결합의 해리율(解籬率)을 전에스테트결합에 대한 비율로서 다음식을 사용하여 구한 것이다. % Broken Bonds=0.244(

).

상기중[η]final은 열화후(劣化後)의 섬유의 극한점도 [η] initial은 열화전의 섬유의 극한점도이다.

또한 본식산출은 페놀/테트라클로로에탄=6/4의 용매중 25℃에서 측정한 극한 점도[η]

와 수평균분자량 Mn와의 관계식[η]

=6/4=7.5×10^-4Mn^-0.64(L.D. Moore Jr., Cleveland A.C.S. Meeting 4/1960 Vol. 1, Page 234)에 따랐다.

[표-4]

[실시예 5]

극한점도 1.0 디에틸렌글리콜함량 0.9몰%, 카르복실기함량 12당량/10⁶g의 폴리에틸렌테레트탈레이트를 용융방사함에 있어 압출성형기용융부에 트리부틸포스핀을 0.03중량%, 오르토페닐페놀글리시딜 에테르를 0.5중량% 압송첨가하고, 폴리머온도 315℃ 단공토출량 2.17g/분 노즐호울수 380으로용융체를 노즐구금으로부터 압출하고, 노즐

치거리 28cm에서 풍속 0.5m/sec, 온도 60℃의 냉각풍에 의하여 실가닥을 냉각세화(細化)시킨후 실가닥에 에폭시화(化) 글리세린을 20wt% 함유한 방사유제(油劑)를 부착시키고 이어서 1720m/분의 속도로 제1고데트로울에 실가닥을 공급하였다. 이 때의 방출사의 복굴절의 평균치는 0.023이며 필라멘트표면의 복굴절은 0.024,필라멘트중심의 복굴절은 0.023, 즉 표면과 중심의 복굴절하는 경우 0.001이었다. 이 방출사를 즉시 445℃의 가열수증기를 사용하여 2.86배로 연신하고 4920m/분의 속도로 권취하여 본 발명에 의한 섬유 T를 얻었다.

비교에 U로서 극한 점도 1.0 디에틸렌글리콜함량 0.9몰% 카르복실기함량 12당량/10⁶g의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 폴리머온도 315℃, 단공토출량 3.07g/분, 노즐호울수 190으로 용융체를 노즐구금에서 압출하고 가열통을 사용하여 350℃의 분위기속을 30cm 통과시킨후 풍속 0.5m/sec, 온도 20℃의 냉각풍에 의하여 실가닥을 냉각세화 시키고, 614m/분의 속도로 제1고데트로울에 실가닥을 공급하였다.

이 때의 방출사의 복굴절의 평균치는 0.024이며 필라멘트내의 복굴절치는 균일하였다. 이 방출사를 즉시 445℃의 가열수증기를 사용하여 5.7배로 연신하고 3500m/분의 속도로 권치하여 본 발명에 의한 섬유T와의 비교에 사용하였다. 표5에 섬유특성의 비교를 표시하였다.

[표-5]

다음에 이렇게 해서 얻어진 양섬유를 연수 40×40(T/10cm)의 쌍사(雙系) 코오드로하고 양코오드에 레조르신포르말린라텍스로 이루어진 이른바/욕(俗) 디프처리(처리온도 240℃)를 하였다. 또 비교예 U의 코오드는 별도 벌커본드 E를 포함하는 이른바 2욕 디프처리(처리온도 240℃)를 하였다.

이렇게 해서 3종류의 코오드의 디프코오드특성의 비교를 실시하였다. 결과를 표-6에 표시하였다.

[표-6]

표-6에서도 명백한 바와 같이 본 발명에 의한 섬유 T는 종래 기술에 의한 폴리에스테르고강력사와 동등한 강력을 지니면서 화학안정성 및 열치수안정성이 대폭적으로 개선되어 있음이 인정되며 또한 에폭시수지등에 의한 표면처리가 이루어졌을 경우에는 타이어 코오드로서 더욱 유용하게 된다는 것이 인정되었다.

[실시예 6]

극한점도 1.0 디에틸렌글리콜함량 1.2몰%, 카르복실기함량 20당량/10g의 폴리에틸렌테레프탈레이트레진을 압출성형기를 사용하여 용융하고 표7에 표시한 조건하에서 방사하였다. 이렇게 해서 얻어진 실 V내지 X는 표7에 표시한 바와 같이

치풍(적극적이 냉각풍)을 사용하는 종래기술에 의한 비교예 Y에 비하여 보다 낮은 방사속도로 보다 높은 복굴절치를 지닌 POY를 얻을수가 있음과 동시에 필라멘트내 및 필라멘트간의 복굴절치가 종래의 POY에 비하여 아주 작게되어 균질성에 뛰어난 POY를 얻을수가 있다. 또 우스터균제도 U%도 종래법의것과 동등한 품질레벨의 것이 얻어졌다.

[표-7]

노즐면으로부터 실가닥의 집속위치까지의 수직거리를 말한다.

[실시예 7]

본 발명의 중요한 구성요건인 실가닥 집속위치에 관하여 검토한 결과에 대하여 표시하였다.

실시예 6의 V과 동일조건으로 방사하고 이 실가닥의 집속위치를 변화시킨 경우의 방출사의 고화점과 집속위치와의 거리와 우스터균제도 U%와의 관계를 제8도에 표시하였다. 제8도에서 명백한 바와 같이 집속위치는 고화점으로부터 하방으로 20내지 100cm에 위치하는 것이 데니어 불균일억제의 면에서 바람직한것을 알 수 있다.

[실시예 8]

실시예 6의 W와 동일조건으로 방사하고 제1고데트로울(상온)을 통과시킨 후 즉시 550℃의 고온가열수증기를 사용하여 2.21배로 연신하고 주속 4420m/min의 제2고데트로울(온도 200℃)을 통과시키고 다시 주속 5080m/min의 제3고데트로울(온도 220℃)과의 사이에서 1.149배로 연신하고 그후 주속 5000m/min의 제4고데트로울(온도140℃)에 의하여 1.6% 릴랙스시킨 후 권취하여 본 발명에 의한 섬유 Z를 얻었다. 이렇게 해서 얻어진 야안의 특성을 표4의 비교예 R의 섬유와 비교해서 표8에 표시하였다.

[표-8]

본 발명에 의한 섬유 Z는 종래기술에 의한 비교에 R에 비하여 열안정성이 극히 뛰어난 것이라는 것이 인정되어 본 발명의 유용성은 명백하게 되었다.

다음에 본 발명의 중요한 기술포인트인 고화점의 측정방법에 대하여 표시하였다.

Zimmer 사제 외경측정기를 사용하여 노즐로부터 방출된 필라멘트의 직경의 변화거동을 측정하고 필라멘트의 직경변화가 인정되지 않게된 점을 완전 고화점으로 하였다. [1982년도 일본 섬유학회 연차대회 연구발표회 강연요지집 P52(1982) 참조]

Claims (12)

1. 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하는 폴리에스테르를 용응방출하고 이어서 냉각 고화하고 다시 연신하므로써 얻어진 연신사로서, 하기 (I) 내지 (VI)의 특성을 지니고 또한 이 연신사에 240℃에서 1분간 정장(定長)으로 건열처리(乳熱處理)를 하였을 때 하기 (a) 내지 (b)의 특성을 나타내게 되는 것을 특징으로 하는 열치수안정성 및 화학안정성이 뛰어나과 동시에 고강도를 가지는 폴리에스테르 섬유.

   (I) 극한점도 0.8 이상

   (Ⅱ) 테레프탈산 잔기(殘基)에 대한 디에틸렌글리콜 함량 2.5몰% 이하

   (Ⅲ) 카르복실기 함량 30당량/10⁶g 이하

   (Ⅳ) 평균 복굴절 0.190 이상

   (V) 사강도 8.5g/d 이상

   (Ⅵ) 단사의 표면과 중심과의 복굴절차를 평균 복굴절 치로 나눈 치가 0.055 이하

   (a) 175℃에서 30분간 프리이 열처리하였을 때의 건열수축율 3.0% 이하

   (b) 시료길이 10인치, 왜(歪) 속도 0.5인치/분, 온도 150℃의 조건하에 0.6g/d와 0.05g/d의 사이의 응력에서 히스테리시스루우프를 측정하여 얻어진 일손실이 2.0*10^-5인치ㆍ파운드/데니어 이하
2. 제1항에 있어서, 카르복실기 함량이 12당량/10⁶g 이하인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 섬유.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 방사연신공정중에서 에폭시 화합물 및 또는 이소시아네이트 화합물에 의한 표면처리를 한 고무보강용에 적합한 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 섬유.
4. 제1항 기재의 폴리에스테르 섬유를 사용하여 보강한 고무제품.
5. 제4항에 있어서, 보강재인 폴리에스테르 섬유의 카트복실기 함량이 12당량/ 10⁶g 이하인 것을 특징으로 하는 고무제품.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 보강재인 폴리에스테르 섬유가 방사연신공정중에서 에폭시 화합물 및 또는 이소시아네이트 화합물에 의한 표면처리가 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 고무제품.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 고무제품이 타이어인 것을 특징으로 하는 고무제품.
8. 에틸렌 테레프탈레이트를 주된 반복단위로 하는 극한점도(페놀/테트라틸로로에탄 6/4의 용매중, 온도 30℃에서 측정) 0.8 이상의 폴리에스테르를 방사구금(口金)으로부터 단공당 토출량을 3.5g/분 이하로 용융 방출하고 이어서 온도 35내지 80℃의 냉각풍으로 냉각하고 고화점에 있어서의 실가닥의 장력이 1.5×10⁷내지 7.5× 10⁷dyne/ cm²의 사이에 있도록 실가닥을 인출하고 이어서 제1응력 단리(單離)장치와 제2응력 단리장치와의 사이에서 온도 400 내지 650℃의 가열수증기를 사용한 연신점 고정장치를 통과시켜서 연신배율D(배)가 다음 식(1)으로 표시되는 범위에서 제1단째의 연신을 행하고

   0.70Y

   

   D

   

   0.90Y …………(1)

   단 (1)식중, Y는 다음 식(2)에서 표시되는 치이다.

   Y=6.834×10^-4×B²-0.0874×B＋4.816 …………(2)

   또한 (2)식중 B는 방출사의 평균복굴절×10³을 표시하였다.

   계속하여서 제2응력 단리장치와 제3응력 단리장치의 사이에서 온도 180℃이상 융점까지의 범위에서 연신배율 1.05 내지 1.20의 사이에서 연신하고, 연신후 즉시 또는 제4응력 단리장치를 사용하여 릴랙스시킨후 권취하는 것을 특징으로 하는 열치수안정성 및 화학안정성이 뛰어남과 동시에 고강도를 가지는 폴리에스테르 섬유의 제조방법.
9. 제8항에 있어서, 냉각풍 온도가 60 내지 80℃인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 섬유의 제조방법.
10. 에틸렌 테레프탈레이트를 주된 반복단위로 하는 극한점도(페놀/테트라클로로에탄6/4의 용매중, 온도30℃에서 측정)0.8 이상의 폴리에스테르를 방사구금으로부터 단공당 토출량을 3.5g/분 이하로 용융방출하고 이어서 온도 35내지 80℃의 냉각풍으로 냉각하여 고화점에 있어서의 실가닥의 장력이 1.5×10⁷내지 7.5×10⁷dyne/ cm²의 사이에 있도록 실가닥을 인출하고 이어서 방사에 연속해서 또는 일단 권취한후 가열로울러를 사용하여 다단연신 하는 것을 특징으로 하는 열치수안정성 및 화학 안정성에 뛰어남과 동시에 고강도를 지니는 폴리에스테르 섬유의 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 제1단째 연신로울러의 표면온도를 [90＋(IV-0.6)×4.5-Δn POY×280]℃ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 섬유의 제조방법.
12. 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 주성분으로 하는 극한점도(페놀/테트라클로로에탄 6/4의 용매중, 30℃에서 측정) 0.80 이상의 폴리에스테르를 방사구금으로부터 단공당 토출량을 3.5g/분 이하로 용융 방사하고, 이어서 적극적으로 냉각풍을 사용하지 않고 냉각하여 고화점에 있어서의 실가작의 장력이 1.5×10⁷내지 7.5×10⁷dyne/cm²의 사이에 있도록 실가닥을 인출하고 고화점으로부터 하방 20내지 100cm의 범위에서 실가닥을 집속하여 1500m/분 이상의 속도로 제1응력 단리장치를 거쳐 즉시 스핀드로오법에 의하여 연신사를 얻는 것을 특징으로 하는 열치수안정성이 뛰어난 폴리에스테르 섬유의 제조방법.

Images