KR900005994B1 - 합성섬유 혼형사(混形系) 제조용 방사구금 - Google Patents

합성섬유 혼형사(混形系) 제조용 방사구금 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

합성섬유 혼형사 제조용 방사구금
제1도는 종래의 이형단면용 방사구금의 토출공 단면예시도.
제2도는 이형단면사의 모양 변형비를 설명하기 위한 섬유의 단면도.
제3도는 원형 방사공과 Y형 방사공(제1도b)을 동일 방사구금에 원주상으로 배열한 본 발명 비교실시예를 보여주는 방사구금의 단면도.
제4도는 원형 방사공과 Y형 방사공(제1도b)을 동일 방사구금에 격자상으로 배열한 본 발명 실시예 1을 보여주는 방사구금의 단면도이다.
본 발명은 광택의 균일성이 뛰어남과 동시에 벤드(Band)상의 광택반이 전혀 없으면서 천연견과 같은 우아한 광택을 갖는 합성섬유 혼형사용 방사구금에 관한것으로, 보다 상세하게는 원형 방사공과 정삼각형 혹은 3개의 스리트(slit)로 구성된 Y형 T형의 이형단면용 방사공을 알맞는 조건의 비율로 동일 방사구금에 격자(格子)상으로 배열시켜, 용융방사가 가능한 열가소성 수지로부터 공방사(共紡系)하는 것을 특징으로 하는 합성섬유 혼형사 제조용 방사구금에 관한 것이다.
여기서 혼형사라 함은 원형 방사공과 이형단면 방사공을 동일 방사구금에 혼재시킨 방사구금을 사용하여 공방사시켜 얻은 필라멘트사를 말한다.
일반적으로, 이형단면사의 제조방법에 관한 선행기술로서는, 일본국 특허원 소36-20770, 소37-5268, 소45-19402, 소46-36247호 및 영국 특허 1266182호 그리고 미합중국 특허 3734993호등, 문헌에 의하여 여러 가지 방법이 제안된 바 있으나, 이들은 동일 방사구금에 한가지 종류의 형태로 된 이형단면 방사공만이 배열되어 있어서, 이로부터 얻어지는 이형단면사는 직물을 제직했을경우 광택의 균일성이 떨어지고, 심할 경우 직물상에 밴드상의 광택반을 이루게 되므로 본 발명의 목적을 충족시키는데에는 불충분하였다.
더욱이 상기와 같은 현상은 주로 얇은 직물인 경우 심하게 나타남으로 막대한 경계적 손실을 끼치게 되는 결함이 있었다.
한가지 종류의 형태로 된 이형단면 방사공으로 이루어진 방사구금으로 제조된 이형단면 필라멘트사를 사용하여 제직한 직물의 광택 균일성을 높이기 위해서는 이형단면 필라멘트사의 특징을 규정짓는 인자중의 하나인 모양변형비(Ratio of shape deformation)의 균일화로 이루어야 하였다. 즉 이형단면 필라멘트사 제조시 임의의 한계내에서 모양변형비를 조절하여야 하는바, 이는 대규모 생산체제에서 품질관리상 매우 번잡스럽고, 비합리적이며 비경제적인 결함이 되어있다.
본 발명의 목적은 이형단면사로써 제직한 직물의 광택성이 뛰어남과 동시에 밴드상의 광택반이 전혀 발생하지 않고 천연견과 같은 우아한 광택을 갖도록함을 특징으로 하는 이형단면사를 얻을 수 있는 방사구금을 제공하는데 있는 것이다.
일반적으로 이형단면 필라멘트사의 모양변형비는 방사공의 형태에 의해 결정되는 이형단면사에 따라 약간씩 다르기는 하나, 그 한예로 Y형 방사공(제1도B)으로부터 제조된 이형단면 필라멘트사의 단면을 나타낸 제2도에서 다음과 같이 정의된다.
Figure kpo00002
상기식에서 r는 이형단면 필라멘트사의 오목면 접합부의 내접원의 반경이고, R는 볼록면 접합부의 외접원의 반경이다.
또한 모양변형비는 방사조건 즉 방사온도, 냉각공기의 온도및 냉각공기의 속도등과 폴리머 분자량등에 따라 달라지는데, 모양변형비를 대규모 생산체제에서 임의의 한계내로 조절하는 것은 실질상 매우 어렵다.
왜냐하면 이형단면섬유의 모양 변형비를 거의 결정짓는 방사구금 밑에서 액체영역과, 액체-고체영역의 균일한 모양변형비를 얻기 위하여서는 등온으로 유지해야 하기 때문이다.
방사구금 밑에서 이형단면 필라멘트사의 액체영역과 액체-고체영역을 등온으로 관리하기 위해서는 방사공면 및 방사통이 대기중에 방치되어 있으므로 막대한 에너지가 소요되어야 하고, 따라서 원가 상승의 직접적인 원인이 되므로 매우 불리하다.
따라서 본 발명에서 사용되는 방사구금은 원형 방사공과 정삼각형 혹은 3개의 스리트로 구성된 Y형 또는 T형의 이형단면 방사공을 알맞는 조건의 비율로 동일 방사구금에 격자상으로 배열시켜 이 방사구금으로 공방사하여 합성섬유 혼형사를 제조함으로써 앞에서 언급한 한가지 종류 형태의 이형단면 방사공으로 이루어진 방사구금을 통해 제조된 이형단면사의 결점인 광택 불균일성 및 밴드상의 광택반 발생을 완전히 해결하게 되었다.
본 발명을 구체적으로 설명하기 위하여, 원형 방사공과 이형단면 방사공이 제3도에서와 같이 원주상으로 배열된 경우와, 제4도에서와 같이 격자상으로 배열된 방사구금에서 원형 방사공이 차지하는 비율(C)은 다음과 같다.
Figure kpo00003
여기서 s는 동일 방사구금에서 원형 방사공의 갯수이고, t는 동일 방사구금에서 이형단면 방사공의 갯수이다.
본 발명은 원형 방사공과 정삼각형 혹은 3개의 스리트로 구성된 Y형 또는 T형의 이형단면용 방사공이 격자상으로 배열시킨 동일 방사구금에서 원형 방사공이 차지하는 비율(C)을 10-40%범위내로 하여 이형 단면 섬유사이에 원형단면섬유가 고르게 분포되어 지도록 배열함을 특징으로 하여 합성섬유 혼형사를 제조하게 된다.
따라서 한가지 종류의 형태의 이형단면 방사공으로만 이루어진 방사구금을 통해 제조된 이형단면 필라멘트사의 결점인 밴드상 광택반과 금속성 광택발생의 원인인 면경상(面鏡狀)을 이루지 못하도록 하고, 또 이형단면 필라멘트사의 모양변형비가 균일하지 않더라도 이형단면 필라멘트사의 원형단면 필라멘트사 사이의 빛이 분산성정도 차이에 의해 모양변형비 불균일성에 의한 광택불균일성을 해소할 수 있어 밴드상 광택반이 전혀없고, 천연견과 같은 우아한 광택 및 광택 균일성을 갖는 합성섬유 혼형사를 얻을 수 있는 것이다.
제3도는 동일 방사구금에 원형 방사공과 이형단면 방사공중 Y형 방사공(제1도b)을 원주상으로 혼재 배열시킨 방사구금 단면도로써, 이로부터 제조된 혼형사는 제4도와 같이 원형 방사공과 Y형 방사공(제1도b)을 격자상으로 혼재 배열시킨 방사구금을 사용하여 공방사 시켜 얻은 혼형사에 비하여 광택 균일성이 떨어지고, 밴드상 광택반 발생율도 높다.
그러나, 원형 방사공과 이형단면 방사공을 원주상으로 혼재 배열시켜 제조한 혼형사는 한가지 형태의 이형단면 반사공으로 이루어진 방사구금을 통해 제조한 이형단면 필라멘트사보다 광택 균일성이 뛰어나고, 밴드상 광택반 발생율도 매우낮다. 원형 방사광과 이형단면 방사공이 배열된 동일 방사구금에서 원형 방사공이 차지하는 비율 C가 10%미만인 경우에는 원형단면 필라멘트사의 광학적 성질이 이형단면 필라멘트사의 광학적 성질에 미치는 영향이 매우 적기 때문에 이형단면 필라멘트사의 모양변형비 불균일성에 의한 광택 불균일성 및 밴드상 광택반을 해소할 수 없다.
또한 C의 값이 40% 이상인 경우 합성섬유 혼형사의 광택 균일성은 뛰어나고, 밴드상 광택반 발생율은 낮으나 본래 이형단면 필라멘트사의 제조목적인 천연견과 같은 광택은 원형단면 필라멘트사의 양이 많기 때문에 얻을 수 없다. 더욱 양호한 C의 값의 범위는 20-35%이다.
원형 방사공과 이형단면 방사공을 동일 방사구금에 격자상으로 배열시켜, 공방사하여 합성섬유 혼형사를 제조할 경우 원형단면 필라멘트사와 이형단면 필라멘트사의 데니어 차이가 또한 중요하다.
원형단면 필라멘드사와 이형단면 필라멘트사의 데니어 범위를 정하지 않으면 방사시 및 연신시에 비출사 및 사절이 빈발하여 방사 및 연신작업을 행할 수 없다. 원형단면 필라멘트사의 이형단면 필라멘트사 사이의 데니어 범위를 정하기 위해서는 방사구금 설계시 각 방사공의 규격을 적절한 범위내에서 정하여야 한다.
먼저 원형 방사공과 이형단면 방사공으로 배열된 방사구금에서 원형 방사공의 토출량 Q1은 다음과 같다.
Figure kpo00004
여기에서 r은 원형 방사공의 반경, ΔP1은 압력차, η는 폴리머의 용융점도, l은 원형 방사공의 길이다.
또한 이형단면 방사공의 토출량 Q2은 다음과 같다.
Figure kpo00005
상기식에서 A는 이형단면 방사공의 단면적, ΔP2는 압력차, L는 이형단면 방사공의 길이, λ는 모양인자(shape factor) P는 이형단면 방사공의 둘레길이이다.
이형단면 방사공을 구성하는 스리트 모양에 따른 모양인자에 관하여는 인더스트리얼 엔지니어링 케미칼파운드멘탈(Industrial Engineering Chemical Fundamentals) Vol.11 No.4 1972 문헌에 기재된 바와 같으므로 설명을 생략한다.
원형 방사공과 이형단면 방사공이 격자상으로 배열된 방사구금에 동일 수준의 용융점도를 갖는 열가소성 수지가 공급됨으로 원형 방사공과 이형단면 방사공을 통해 흐르는 열가소성 수지의 용융점도는 같다.
따라서 원형 방사공 ΔP1과 이형단면 방사공ΔP2를 동일하게 하기위해서 원형 방사공의 반경 r과 길이 l을 반경시키고, 이형단면 방사공의 길이(L)및 단면적(A), 둘레길이(P)등을 변경시켜 토출량 Q1에 대한 토출량 Q2의 비 즉 Q2/Q1가 0.5-3.0이 되도록 하여야 한다.
원형 방사공의 압력차 ΔP1과 이형단면 방사공의 압력차 ΔP1가 달라질 경우 전단(剪斷)속도 차이등의 영향에 의한 섬유배향정도에 차이가 발생하여 후가공 공정중에서 염색반응이 발생할 소지가 있다.
또한 ΔP1과 ΔP2의 차이가 심할 경우 이형단면 방사공을 구성하는 스리트 끝부분에 폴리머가 흐르지 않도록 극단적인 경우도 있을 수 있다.
Q2/Q1가 0.5이하 또는 3.0이상인 경우 원형단면 필라멘트사와 이형단면 필라멘트사의 데니어의 심한차이로 방사시나 연신시 사절이 빈발하여 방사 및 연신 작업성이 매우 불량하다. 더욱 양호한 Q2/Q1의 범위는 0.7-2.3이다.
본 발명에 유용한 수지는 일반적으로 용융방사가 가능한 열가소성 수지로 예를들면 폴리에스텔과 그의 공중합체, 폴리아마이드(Nylon 6, Nylon 66)와 그의 공중합체, 폴리프로필렌과 그의 공중합체등이다.
이하 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하고자 한다.
[실시예 1-5]
통상의 방법으로 제조한 중량 평균 분자량
Figure kpo00006
6.20×104인 폴리에칠렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 중합체를 280-290℃의 온도로 용융압출하고 원형 방사공과 이형단면 방사공 37개를 표 1과 같은 조건으로 제4도와 같이 격자상으로 배열한 방사구금을 통하여 매분당 34.2g으로 토출하여 방사속도 1260m/min으로 권취하고, 연신속도 1200m/min 연신비 3,254로 연신하여 75데니어 연신 혼형사를 얻었다.
위와같은 조건으로 제조한 각 형태별 연신 혼성사를 동일한 조건으로 싸이징(sizing)한후 경사로 사용 동일한 조직 동일한 경사밀도로 제직하여 동일하나 조건으로 염가공한 퍼레이스(palace)직물을 얻었다.
각 형태별 합성섬유 혼형사에 따른 직물의 광택 균일성 및 밴드상 광택반 발생율은 표 1과 같다. 광택 균일성 및 밴드상 광택반 발생율은 육안으로 판정하였다.
[표 1]
Figure kpo00007
*광택 균일성
◎ 매우양호
○ 양호
△ 보통
× 불량
ⓧ 매우불량
* 광택반 발생율 : 직물 100만 야드당 밴드상 광택반 발생율(%)
[비교실시예 1-5]
한가지 형태의 이형단면 방사공 37개를 격자상으로 배열한 방사구금을 통하여 실시예와 동일조건으로 방사 연신 싸이징 제직 및 염가공한 퍼레이스(palace)직물을 얻었다. 각 형태별 이형단면 필라멘트사에 따른 직물의 광택 균일성 및 밴드상 광택반 발생율을 표 1에 나타내었다.
[비교실시예 6-7]
원형 방사공과 Y형 방사공(제1도b)이 격자상으로 배열된 방사구금에서 원형 방사공이 차지하는 비율 C의 영향을 알아보기 위해 실시예 2와 동일조건으로 퍼레이스(palace)직물을 얻었다. C(%)에 따른 광택 균일성및 광택반 발생율은 표 2와 같다.
[표 2]
Figure kpo00008
[비교실시예 8-9]
원형 방사공과 Y형 방사공(제1도b)이 격자상으로 배열된 방사구금에서 Q2/Q1의 영향을 알아보기 위해 실시예 2와 동일조건으로 Q2/Q1변화에 따른 퍼레이스(palace)직물을 얻었다. Q2/Q1변화에 따른 광택 균일성 및 광택반 발생율은 표 2와 같다.
[비교실시예 10]
동일 방사구금에서 방사공 배열방법중 격자상과 원주상의 배열방법에 따른 광택특성을 상호비교 하기 위해 원형 방사공과 Y형 방사공 36개를 원주상으로 배열한것 이외에는 실시예 2의 조건과 동일하게 퍼레이스(palace)직물을 얻은 결과는 표 2와 같다.

Claims (1)

  1. 원형 방사공과 정삼각형 혹은 3개의 스리트로 구성된 Y형 또는 T형의 이형단면용 방사공을 동일 방사구금에 격자상으로 배열하고, 하기식(1) 및 (2)를 만족시킴을 특징으로 하는 공방사용 합성섬유 혼형사제조용 방사구금.
    Figure kpo00009
    c:동일 방사구금에서 원형 방사공이 차지하는 비율
    s:동일 방사구금에서 원형 방사공의 갯수
    t:동일 방사구금에서 이형단면 방사공의 갯수이다.
    Figure kpo00010
    Q1:동일 방사구금에서 원형 방사공의 토출량
    Q2:동일 방사구금에서 이형단면 방사공의 토출량
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