KR930003946B1 - 폴리에스터섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

폴리에스터섬유의 제조방법

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 고강도 폴리에스터 타이어코드의 제조용으로 사용되는 고강도, 고탄성이며 열칫수안정성이 우수한 폴리에스터 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 폴리에스터 타이어코드는 벤젠고리로 인하여 분자쇄가 강직하므로 나일론보다 탄성율이 우수하고 레이온에 비해서는 내피로성이 우수하지만 일손실이 커서 발열량이 크기 때문에 열에 의한 물성의 열화가 심하다. 이러한 강력저하 및 내피로성을 개선하기 위한 여러가지 방법이 제시된 바 있다.

그 중 고배향 미연신사를 연신하여 고강도 폴리에스터 원사를 제조하는 미국특허 제4,195,052의 방법으로 제조한 섬유는 화학안정성이 떨어진다. 상기 섬유는 섬유강력에 크게 기여하고 있는 타이분자쇄(tie-molecule chain)가 표면 근방에 많이 존재하므로 타이어 코드의 보강재로 사용할때 고무중에서의 아민 또는 물에 의하여 열화가 매우 심하게 일어난다.

또, 폴리에틸렌과 같은 가교제를 첨가하거나 레이저를 조사하여 3차원 가교를 일으켜서 치수안정성을 향상시키는 방법의 경우에 있어서도 마찬가지로 치수안정성 향상을 위하여 실의 터프니스 및 내피로성을 희생시키고 있다.

본 발명은 종래기술의 상술한 바와같은 문제점을 해결한 것으로서, 폴리에스터섬유의 고유물성을 희생시킴이 없이 고강도, 고탄성이면서 칫수안정성이 우수한 폴리에스터 섬유의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있는 바 이하 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 극한점도 0.85이상의 고중합도 폴리에스터 칩을 사용하였다. 고중합도일수록 고강도, 고탄성의 특성을 가지는 반면에 수축율이 높은 단점을 가지지만 본 발명에서는 리렉스율을 조절하여 이를 개선하였다.

이러한 고중합도 칩을 사용하여 2,000m/분~2,500m/분의 방사속도로 방사하면 고도로 배향된 미연신사를 얻게 되는바 이때 고속방사로 인하여 내피로성의 향상에는 효과가 있는 반면에 비정영역에서의 분자쇄 길이가 불균일해지고 길고 이완된 분자쇄들이 공존하므로 강도의 손실이 크며, 섬유 내외충간의 물성차 즉 스킨-코아 구조가 생겨서 연신성이 저하되고 물성변동이 크기 때문에 본 발명에서는 방출사조의 고화점에서의 필라멘트 내외층간의 온도차를 감소시키기 위해 냉각풍의 온도를 30℃이상~유리전이온도 이하의 범위로 조절하였다.

또 본 발명에서는 열처리공정전 까지 약 2.32배로 연신하였는 바, 이때의 온도는 특히 ROY의 경우 유리전이온도와 결정화온도 사이로 하여 결정배향을 많이 시켜주고 무정배향을 줄여주어서 고강도, 저수측 특성을 갖는 원사로의 접근을 시도하였다. 또 본 발명에서는 열처리공정전까지 2단 연신을 행하는데 이는 1단 연신을 하는 경우 분자쇄들이 피브릴구조를 갖기 위한 시간이 짧아서 엉킨 상태로 존재하게 되고 이것이 결국 구조의 결함으로 작용하여 건열 수축율의 증가를 가져오기 때문이다. 따라서 1단계 연신에서 전체연신비의 약 70%를 연신하였다.

이와같이 처리된 사조는 제 1 열 로울러에서 110~140℃로, 제 2 열 로울러에서 210~260℃로 열처리하면서 1.02~1.04배 긴장열처리하여 결정부분의 배향을 더욱 더 발현시켜 주어 최종 원사가 고강도, 고탄성의 특성을 갖게 한다. 이때 연산비가 1.05이상이 되면 사조가 과도하게 긴장되어 분자쇄들이 견디지 못하므로 절사의 원인이 된다.

이어서 상기한 바와같이 긴장 열처리한 사조를 이완시키는바, 여기서는 연신 및 열처리공정에서 발현된 무정형부분의 배향을 이완로울러에서 210~260℃로 열처리하면서 리렉스율 3~5%로 이완시켜 무정형부분의 배향함수를 0.5이하가 되도록 하여 저수축 특성을 갖게 한다. 리렉스율이 증가할수록 건열수축율은 감소하지만 6% 이상에서는 제사과정 중 절사가 다발하여 조업성에 문제가 있다. 리렉스는 가능하면 1단에서 종료하는 것이 좋으나 리렉스율이 증가할수록 사조 떨림이 심하여 조업에 문제가 있을때에는 로울러 1개를 추가 설치하여 2단 리렉스처리를 할 수도 있다.

상기한 바와같이 본 발명으로 제조한 원사는 긴장열처리의 효과로 중간신도(4.5g/d에서의 신도)가 낮고, 리렉스의 효과로 건열수축율이 낮으며, 또 중간신도와 건열수축율을 합한 열칫수안정도지수가 10미만이 되어서 타이어코드용 원사로 매우 적합하였다.

본 발명으로 제조된 원사를 RFL에 침지, 건조, 열처리 및 노말라 이징하여서 디프코드를 150℃에서 30분간 오븐에서 장력없이 건열처리하였을때 건열수축율이 3%이하, 중간신도가 3.5%, 열칫수안정도지수(중간신도+건열수축율)가 6.5이하이며 절단신도가 14.5%이상이 되었다.

[실시예 및 비교예]

중축합반응시켜 제조한 폴리에틸렌테레프탈레이트를 고상중합하여 극한점도가 0.85이상인 고중합도의 폴리에스터칩을 만든후, 용융폴리머 온도와 이송파이프의 온도를 295℃~305℃로 조절하여 방사하였으며 이때 섬유의 극한점도는 1.0의 값을 가졌다.

스핀드로오법에 의하여 방사속도 2,300m/분으로 하였으며 구금 직하부에는 길이 200㎜이고 온도가 360℃인 보온통을 설치하였으며, 보온통 밑에서 냉각풍으로 냉각고화시켰다.

열처리전까지 2.32배 연신시키고 열처리공정에서 실시예의 경우 제 1 열로울러와 제 2 열로울러의 온도를 표 1과 같이하여 1.02~1.04배 긴장열처리하였으며, 비교예에서는 1.00 및 1.06배 긴장열처리 하였는데, 1.06배 긴장열처리의 경우 조업에 다소 문제가 야기되었다.

열처리후 섬유내부에 잔존해 있는 응력을 감소시키기 위하여 이완처리를 하였는바, 이때 실시예의 경우 열로울러의 온도를 표 1과 같이하고 리렉스율을 3~5%로 하였으며 비교예의 경우 2% 및 6%로 하여 실험하였는데 6%의 경우 사조 떨림이 심하여 조업성에 문제가 있었다.

최종원사의 섬도는 1000 데니어가 되도록 토출량을 조절하였으며 원사와 디프코드의 물성은 표 1과 같았다.

비교예 3의 경우 중간신도는 낮으나 건열수축율이 높고 절신(%)이 낮았다.

[표 1]

Claims (1)

1. 극한점도 0.85 이상인 폴리에스터 칩을 방사속도 2,000~2,500m/min으로 용융방사하고 1차로 연신을 한 후에 제 1 열로울러에서 110~140℃로, 제 2 열로울러에서 210~260℃로 열처리하면서 연신배율 1.02~1.04로 긴장열처리하고, 이어서 이완로울러에서 220℃이상으로 열처리하면서 3~5%로 이완시킴을 특징으로 하는 폴리에스터섬유의 제조방법.