KR880001032B1 - 부분적으로 권축이 개선된 나일론사와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

부분적으로 권축이 개선된 나일론사와 그 제조 방법

제1도는 본 발명의 방사공정을 도시한 일예도이며,

제2도는 본 발명에 의한 필라멘트의 단면도를 도시한 일예도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 용융 중합체 스트림 22 : 구금

24 : 냉각 장치 26 : 필라멘트

28 : 사 30 : 콘디쇼너튜브

32 : 피니쉬로울 34, 36 : 고데트

38 : 패키지 42 : 시이드

44 : 코아

본 발명은 코아 성분과 시이드 성분으로 필라멘트를 구성하되 시이드 성분을 코아 성분보다 낮은 용융 온도로 방사시키므로써 가연사의 권축성을 부분적으로 증가시킬 수 있는 나일론사와 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에서의 나일론 66은 폴리머 분자 내에 적어도 85wt%의 다음과 같은 구조식의 구조 단위가 반복된 선형적 합성 폴리아미드를 의미 한다.

종래의 나일론 66으로 된 어페럴사들은 분당 약 1400미터의 저속으로 방사되어 보빈에 감겨진 다음, 이를 다음 기계에서 연신하여 다시 보빈에 감은 후 이 연신사를 핀-트위스트 방식으로 분당 약 55 내지 230미터의 저속에서 가연하므로써 레오타드와 같은 가멘트에 적한한 품질이 우수한 스트레치사를 제조하여 왔다. 핀-트위스트 가연 공정에서의 가연 요소의 예는 미국특허 제3,475,895호에서 찾아볼 수 있다. 그러나 최근에는 총괄적으로 마찰 가연형이라고 불리우는 여러가지 유형의 가연 장치들이 상업적으로 널리 사용되고 있으며, 이들 중 가장 폭넓게 사용되고 있는 것돌로는 미국 특허 제3,973,383호, 미국특허 제4,012,896호나 미국특허 제3,885,378호에 언급되어 있는 디스크를 조합하여 구성시킨 일반형이다.

후릭숀-트위스팅은 사의 속도를 약 700-900 MPM으로 유지시키므로써 핀-트위스팅 보다 가연 속도가 현저하게 빠르며 이와 같은 가연 속도는 핀-트위스트 공정에서의 가연 속도보다는 좀더 경제적인 것이다. 가연 방법이 후릭숀-트위스팅으로 바뀌어짐에 따라 이러한 공정의 피드사로서 부분적으로 권축된 나일론 66(PON)사로 변하게 되었다. 전형적인 PON의 방사 공정에 있어서는 단지 권사 속도를 미리 설정한 분당 900-1500 미터에서 일반적으로 분당 2750-4000 미터의 속도로 증가시켜 PON을 제조 하였다. 이와 같은 PON사는 상술한 바와 같이 미리 연신된 사나 저속에서 방사된 사들보다도 후릭숀-트위스팅 공정중에서 고속으로 방사된 것이다. 그러나 지금까지의 후릭숀-트위스트 공정에 의한 가연사돌은 핀-트위스트 공정에 의하여 제조된 가여사들 보다 권축성 면에서 현저하게 떨어지는 단점이 있었다. 그러므로, 현재 가연사의 시장은 구형의 방법을 사용하므로써 값은 비싸지만 질이 좋은 핀-트위스트 공정에 의한 가연사와 신형의 방법을 사용하므로써 값은 저렴하지만 질이 낮은 후릭숀-트위스트 공정에 의한 가연사 두 가지로 형성되고 있다. 가연사용 피이드사들은 미국특허 제3,994,121호에 기재된 바와 같이 상대 점도 값의 범위가 30 중간 또는 이상으로부터 40이하의 값을 갖는 것들로 이러한 사들은 통상적인 의류의 제조에 있어서 보다 적합한 강도를 갖는 것들이다.

종래의 나일론 66 중합기술에 있어서는 중합체의 상대 점도가 증가함에 따라 제조 원가가 비싸지고 겔형성의 속도가 증가하기 때문에 결과적으로 방사팩(필터)의 수명이 단축되는 단점이 있었다. 그러므로 상대 점도가 높은 중합체는 고강도의 사를 제조하는 특별한 경우를 제외하고는 일반적으로는 사용하지 않는 실정이었다.

그러나 최근에 와서는 상대점도가 높은 PON 피드사로 가연사를 제조함에 있어서, 어떤 경우에는 핀-트위스트 공정보다는 후릭숀-트위스트공정에서 권축성이 증가된 가연사를 제조할 수 있음이 발견되었다. 이와 같은 권축성의 증가는 미국특허 제3,944,121호에 언급된 PON 피드사로 제조된 가연사로 가공한 직물과 비교하면 실질적으로 향상된 직물의 피복력을 제공하는 것이다. 따라서 가연이 덜 된 사는 직물이 동등한 피복력을 갖도록 하는 것이 필요하며, 상대 점도가 높은 PON사는 방사 및 가연 공정에서 생산성을 증가시킨다.

본 발명에서의 실질적인 개선은 신규의 PON 피드사에 의한 것으로, 어떤 경우에 있어서는 핀-트위스트 공정에 의한 사 보다도 후릭숀-트위스트 공정을 택하므로써 권축성이 현저히 높은 가연사를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 또한 본 발명은 핀-트위스트 공정에 의한 사와 비교하더라도 증가된 직물의 신축성 및 권축성과 적은 량의 사를 사용하여도 동등한 피복력을 갖는 사의 제조방법을 제공하는 것이다.

광범위하게 본 발명에 따라 제조된 사는 고속에서 방사된 가연 피드사로, 용융 온도가 코아를 형성하는 중합체 보다도 낮은 나일론 66 중합체로 된 시이드와 코아로 형성된 시이드-코아 복합 구조를 갖는 것이나 본 발명의 개선된 결과에 대한 메카니즘이나 정확한 이유는 완전히 이해할 수 없는 것이다.

본 발명의 주된 특징은 시이드 성분보다 높은 용융 온도를 갖는 코아 성분과 나일론 66 시이드 성분으로 구성된 용융 스트림을 구금 모세관으로 압출하고 냉각하여 필라멘트로 하고 이를 적어도 2200 MPM의 방사 속도롤 회수함을 특징으로 하는 시이드-코아 필라멘트의 방사방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징으로는 코아의 성분을 바람직하게는 나일론 66으로 하는 것과 시이드 성분과 코아 성분의 상대 점도는 같은 값으로 하는 것을 포함하는 것이다.

시이드 성분의 상대 점도는 적어도 50으로 하는 것이 유리 하나 적어도 60일 때 가장 좋은 결과를 얻을 수 있다. 시이드-코아의 용적비는 1 : 1 이하일 경우가 바람직하나 3 : 7 이하일 경우에 가장 좋은 결과를 얻을 수 있다. 방사속도는 필라멘트가 100%이하의 신도를 갖도록 선택하는 것이 유리하나 40 내지 90%의 신도를 갖도록 선택하는 것이 바람직하다. 필라멘트는 방사 속도보다 1.1 내지 2배정도 빠른 권사 속도에서 연신, 가연할때 주로 개선된 효과가 얻어진다.

본 발명은 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에 도시된 바와 같이, 용융 중합체 스트림(20)은 구금(22)의 모세관을 통하여 실온의 냉각 공기가 횡방향으로 공급되는 냉각장치(24)로 압출되어 냉각 장치 내에서 구금으로 부터 밑으로 약간 이격된 지점에서 고화되어 필라멘트(26)가 된 다음, 사(28)의 형태로 접합되면 인터플로어콘디쇼너튜브(30)를 거쳐 통과 시킨다. 인터플로어콘디쇼너큐브를 거쳐 통과한 사(28)는 피니쉬로울(32)로 통상적인 스핀-피니쉬를 행하고 고데트(36)로 부분적인 랩핑을 행한 다음, 패키지(38)에 권취하며 경우에 따라서는 공기식 탱글챔버(40)에서 필라멘트에 엉킴을 줄 수도 있다.

일반적으로, 고데트(34)와 (36)은 고데트(34)의 원주속도에 따라 정해진 방사속도롤 필라멘트(26)를 냉각장치(24)로 부터 회수하는 기능과 사(28)의 장력을 고데트(34) 바로 전의 높은 수준으로 부터 패키지(38)에 권축 적합한 수준이 되도록 감소 시키는 기능을 한다.

권사 장력의 범위는 데니어당 0.03 내지 0.25g이 적합하나, 특히 데니어당 약0.1g의 장력이 바람직하다. 상술한 바와 같은 사의 장력을 권취하기 바로 전에 얻을 수 있다면, 고데트(34)와 (36)은 설치하지 않을 수도 있다.

본 발명에서의 권사 장력은 사를 트래비싱하여 권취하기 바로 직전에 측정된 사의 장력을 의미한다. 상업적으로 유용한 몇몇의 권사기들로서는 사를 트래비싱 시키면서 사가 보빈 또는 패키지에 권취하기에 적합한 자력을 갖도록 사의 장력을 감소시킬 수 있는 보조 로울을 구비한 것이다. 이와 같은 권사기들은 사의 장력을 크게 하여 권취할 경우에 보조적으로 사용할 수 있다.

선행기술의 이해를 돕기 위하여 다음의 실시예를 예로 들어 설명한다.

[실시예 1]

본 실시예는 현재 실시하고 있는 통상적인 방법에 관한 것이다.

상대 점도 39인 나일론 66 중합체를 285℃의 용융 온도로 통상적인 방사팩과 구금을 거쳐 압출시켰다. 구금(22)은 직경이 0.009인치(0.229 밀리미터), 길이가 0.012인치(0.3 밀리미터)인 34개의 모세관이 구성된 것이며, 냉각 장치(24)는 높이가 35인치(60.96-88.9 센티미터)이고 20℃의 냉각 공기가 1초당 1피이트(30.5 센티미터)의 평균수평속도롤 공급되도록 고안된 것이다. 필라멘트(26)는 구금 하단으로부터 약 36인치(91.4 센티미터)되는 지점에서 접합되어 사(28)를 형성한다. 콘디쇼너 큐브(30)는 길이가 72인치(183 센티미터)인 미국특허 제4,181,697호에 공지된 것과 같은 120℃로 가열된 무증기관으로 여기에 사(28)를 통과시킨다. 고데트(34)와 고데트(36)의 속도는 사가 고데트(36) 위에서 랩핑되는 것을 방사하기 위하여 각각 분당 3500 티터와 3535미터로 하였으며 중합체의 주입속도은 권취사의 데니어가 103이 될 수 있도록 선택하였다. 사용된 권사기는 도레이 601형으로 권사속도는 데니어당 0.1g의 권사 장력을 갖도옥 조절 하였다. 권취된 사의 신도는 85%였고 상대점도는 41 이었다(전단응력을 무시하고 284℃에서 계산된 점도로 약 700 포와즈).

다음에 스펀사(Spun yarn)를 연신함과 동시에

미터짜리 히이터 및 피이드로울과 드로우 또는 미드로울 사이의 연신 구역 내에 쿄세라 세라믹 디스크 들로 된 버막 디스크 어그리 게이트를 사용하는 버막 FK 6-L900 가연기로 후릭숀-트위스팅 가연을 하였다. 히이터의 온도는 225℃로 하고, 디스크의 원주 속도와 연시로울의 속도비(D/Y비)는 1.95로 하였다. 연신 로울러 속도는 분당 750미터로 고정하였으며 피이드 로울의 속도는 연신비와 이에 따른 연신-가연 장력(히이터 출구와 어그리 게이트 사이에서의 사의 장력)을 조절하기 위하여 다수 느린 속도로 조정 하였다.

권축성을 최대로 하기 위하여 연신비는 피이드 로울의 속도에 맞추어 변화시크므로써 연신 가연 장력이 가연 구역 내에서 안정성을 충분히 유지할 수 있도록 하였고, 필라멘트가 절단 되지 않을 정도로 충분히 약한 가연장력의 범위를 유지할 수 있도록 하였다. 최대 가연장력이란 필라멘트가 절단되어 적합 하지 않은 수준의 프레이의 형성 없이 초기에 권축성을 최대로 나타내는 장력을 의미하는 것으로 Kg당 필라멘트가 10줄 이상 절단되는 것들은 상업적으로 사용이 부적합한 것이다.

본 실시예에서 얻어진 사들의 유효한 가연 장력의 범위는 750 MPM으로 연신 가연한 경우에는 매우 좁아진다. 최대의 가연 장력은 드로우로울 데니어당 약 0.43g이었고 이때 노성 권축도(가연한 후 2주일 보빈위에서 방치된 사)는 약 13-16%였다. 드로우로울의 데니어는 사를 히이터에 공급 하는 피이드로울과 가연 장치의 드로우로울 및 미드로울의 서로 다른 표면 속도에 의하여 얻어지는 기계적인 연신비로 스펀사의 데니어를 나눈 값으로 정의 된다. 가연 장력이 드로우로울 데이어당 0.45g이상일 경우에는 적합치 못한 수준으로 절단된 필라멘트가 나타난다. 히이터의 온도를 225℃이상으로 증가시켜 초기 권축성을 증가시키려고 시도하였으나 적합치 못한 수준의 절단되는 필라멘트가 형성되었다. 가연사의 데니어는 약 70이었다.

[실시예 2]

본 실시예는 상대 점도가 높은 PON사에관한 예이다. 중합체를 선택하고 사의 상대 점도를 약55-57(전단응력을 무시하고 284℃에서계산된 점도로 약 1288 포와즈)로 하기위해 건조시킨 것을 제외하고는 실시예 1의 방상공정을 반복하였다. PON사의 데니어는 112, 사의 신도는 111%였다. 본 실시예에서 얻어진 스펀사를 연신가연하였을 때 가연 지역 내에서 사의 유효 장력 범위는 실시예 1의 경우보다도 넓었다. 가연사의 데니어는 70, 고성 권축도는 약 19%였다. 본 실시예에서 얻어진 가연사로 가공한 직물은 실시예 1의 가연사로 제조된 유사한 직물보다도 피복성이나 신축성이 현저하게 우수하였다.

권축도를 향상시키기 위하여 가연 장력을 좀더 증사시켰으나 필라멘트 또는 사가 절단되는 결과만을 초래하였다.

다음의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 즉, 제2도는 시이드(42)가 코아(44)를 둘러싼 본 발명에 의한 시이드-코아 필라멘트를 도시한 것이다. 이러한 시이드-코아 필라멘트를 형성시키기 위하여 고안된 구금팩은 본 발명이 속하는 분야에서는 매우 잘 알려진 사항이다. 본 발명에서의 시이드(42)는 코아(44)보다도 낮은 온도에서 적어도 2200 MPM의 방사 속도로 방사된 것이다.

[실시예 3]

본 실시예는 본 발명을 설명하는 것으로, 실시예1과 실시예2에서 사용한 구금팩을 시이드-코아 필라멘트를 34줄 뽑아 내도록 고안한 구금팩으로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1의 장치를 그대로 사용하였다. 배치에 있는 나일론 66 중합체를 사의 공칭 상대 점도가 55(전단응력을 무시하고 285℃에서 계산된 점도로 약1288포와즈)가 되도록 건조 시켰다.

용융 중합체를 형성된 시이드-코아 필라멘트 중 시이드와 코아의 용적비가 2 : 3즉 필라멘트 중 40%는 시이드 성분이고 나머지 60%는 코아 성분이 되도록 두개의 스트림으로 분리시키고 시이드 중합체 스트림은 285℃의 온도로, 코아 중합체 스트림은 300℃의 온도롤 실시예 1의 조건으로 방사시켰다.

PON사의 최대 가연 장력하에서 후릭숀-트위스트 공정으로 연신 가연한 결과, 가연사의 데니어는 70이었고 고성 권축도는 실시예2에서 얻어진 사보다 높았다. 이러한 권축도의 향상은 본 발명에 의한 가연사로 제조된 직물의 신축성과 피복성을 우수하게 하는데 기여한다.

[실시예 4]

권사하기 전에 약간의 연신(연신비 1.05 내지 2.0)을 행하면 여러 경우에 있어서 개선된 결과를 얻을 수 있음을 발견하였다. 고데트(34)의 속도를 감속시켜 약 1.3의 연신비를 갖도록 한 것을 제외하고는 실시예 3을 반복하였다. 연신가연하여 얻어진 PON의 권축도는 실시예3에서 보다 훨씬 높았다.

모든 실꾸러미들은 온도 21℃, 상대습도65%로 조절된 조건에서 하룻동안 방치 시켰다가 실험에 사용하였다. 사의 신도는 방사후 1주일 후에 측정하였다. 보빈으로부터 50야아드의 사를 취하고 인스트론 인장시험기를 사용하여 신도를 측정하였다. 클램프 시이에서의 시료인 사의 길이는 25㎝(초기 길이)로 하고 크로스헤드의 속도를 분당 30㎝로 하면서 사가 절단될 때까지 잡아당겼다. 신도는 최대의 하중이 걸려서 늘어난 만큼의 시료 길이를 초기 길이(25㎝)로 나누어 %로 표시한 것이다.

권축도는 다음과 같이 측정하였다. 즉, 사를 수터 데니어 리일 위에 2g이하의 장력으로 감아 스케인의 둘레가

미터가 되게 하엿다. 리일의 회전수는 사의 데니어당 2840으로 하므로써 가장 근사한 회전수를 구할 수 있었다. 이렇게 하므로써 스케인의 최초의 길이가 9/16미터이고, 스케인 데니어가 5680인 스케인을 얻을 수 있었다. 스케인에 14.2g의 하중을 걸고 약 180℃의 강제 공기 순환식 오븐 내에 5분 동안 넣어둔 다음, 오븐에서 스케인을 꺼내어 하중이 걸려 있는 상태로 실온에서 1분간 방치한 후 스케인의 길이 L₂를 0.1㎝정도의가까운 거리에서 측정하였다. 다음에 14.2g의 하중을 650g의 하중으로 바꾸고 30초가 경과된 후에 스케인의 길이 L₃를 0.1㎝정도의 가까운 거리에서 측정하였다.

따라서 권축도 %는으로 정의 된다. 권축성의 감소는 보빈 위에서 간연사를 고성할 때와 같이 처음에는 빠르게 진행되었다가 나중에는 서서히 진행된다. 본 발명에서의 고성 권축도는 가연사를 실온에서 2주일 동안 보빈위에서 방치시켰다가 측정한 것이다.

상대 점도는 90%의 포름산을 사용하는 ASTM D 89-81로 측정하였으며, 절단된 필라멘트의 수는 팩키지표면에 나타난 절단 필라멘트를 눈으로 보고 세어서 계산한 것이다.

Claims (20)

1. 나일론 66 시이드 성분과 시이드 성분보다 높은 온도를 갖는 코아 성분으로 구성된 용융 스트림을 구금 모세관을 통하여 압출하고 냉각하여 필라멘트를 형성시킨 다음, 이를 적어도 2200 MPM의 방사 속도로 회수함을 특징으로 하는 시이트-코아 필라멘트의 방사 방법.
2. 제 1항에 있어서, 코아 성분이 나일론 66임을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2항에 있어서, 시이드 성분이 코아 성분과 동일한 상대 점도를 갖는 것임을 특징으로 하는 방법.
4. 제 2항에 있어서, 시이드 성분의 상대 점도가 적어도 50임을 특징으로 하는 방법.
5. 제 2항에 있어서, 시이드 성분의 상대 점도가 적어도 60임을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1항에 있어서, 시이드와 코아의 용적비를 1 : 1이하로 함을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6항에 있어서, 시이드와 코아의 용적비를 3 : 7이하로 함을 특징으로 하는 방법.
8. 제 2항에 있어서, 방사 속도를 필라메트의 신도가 100%이하가 되도록 선택함을 특징으로 하는 방법.
9. 제 9항에 있어서, 방사 속도를 필라멘트의 신도가 40 내지 90%가 되도록 선택함을 특징으로 하는 방법.
10. 제 2항에 있어서, 필라멘트를 방사 속도보다 1.1 내지 2배의 빠른 권사 속도로 연신하고 권취함을 특징으로 하는 방법.
11. 청구 범위 제 1항의 방법에 의하여 제조된 사.
12. 청구 범위 제 2항의 방법에 의하여 제조된 사.
13. 청구 범위 제 3항의 방법에 의하여 제조된 사.
14. 청구 범위 제 4항의 방법에 의하여 제조된 사.
15. 청구 범위 제 5항의 방법에 의하여 제조된 사.
16. 청구 범위 제 6항의 방법에 의하여 제조된 사.
17. 청구 범위 제 7항의 방법에 의하여 제조된 사.
18. 청구 범위 제 8항의 방법에 의하여 제조된 사.
19. 청구 범위 제 9항의 방법에 의하여 제조된 사.
20. 청구 범위 제 10항의 방법에 의하여 제조된 사.

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