KR930010798B1 - 고강력 폴리에스터 디프코드사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고강력 폴리에스터 디프코드사의 제조방법

본 발명은 고강력 폴리에스터 디프코드사의 제조방법에 관한 것이다. 종래의 고강력 폴리에스터 디프코드사의 제조방법은 고분자량의 폴리머를 사용하여 저속방사로 미연신사를 만든 다음 고배율연신 및 열처리한 필라멘트사를 사용하는 것을 특징으로 하는 것이었다.(일본 특개평 1-27164)

이와 같은 방법으로 얻어진 고강력 폴리에스터 필라멘트사는 절단신도가 낮고 모듈러스가 크므로 연신공정이나 디프공정(일본 특개소 58-76540, 평1-44810) 중에서 강력이용율이 저하되어 고강력 디프코드사를 제조하는데 한계가 있었다.

즉, 종래의 방법으로 제조된 폴리에스터 타이어코드는 강도가 약 8~8.5g/d 정도인 강도 높은 원사를 사용하여 디핑한 코드를 사용하였으나 디핑 후의 강도가 6~6.5g/d 정도에 불과하여 나이론의 강도(7.0g/d수준)에는 미치지 못하였다.

따라서 아직까지 나이론타이어코드의 시장점유율이 폴리에스터 타이어코드에 비하여 상대적으로 높았을 뿐 아니라 나이론타이어코드가 폴리에스터타이어코드에 비하여 높은 인장강도를 가지고 있기 때문에 트럭 및 버스용 타이어, 항공기용 타이어와 같이 큰 하중이 작용되는 타이어에는 주로 나이론타이어코드가 사용되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 폴리에스터 디프코드사의 문제점을 해결한 것으로 본 발명의 목적은 사용원사의 디핑후 강도를 7.0g/d 이상으로 향상시킴으로서 고강력 타이어코드용으로 적합한 고강력 폴리에스터 디프코드사의 제조방법을 제공하는데 있다. 본 발명자들은 상기 조건을 만족하는 폴리에스터 디프코드사를 제조하기 위해서 분자쇄의 전체 반복 단위가 85몰% 이상인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로 되어 있으며, 고유점도가 0.9 이상인 폴리에스터 폴리머를 사용하여, 방사속도 1,500~3,500mpm으로 방사한 다음에 다단으로 연신, 열처리하여 절단신도가 12% 이상, 강도가 7.5g/d 이상, 결정화도가 35% 이상인 폴리에스터 필라멘트사를 만든 다음, 디프공정의 긴장 열처리구간에서 1.0~2.0g/d 정도의 응력을 주면서 245~270℃ 온도에서 120초 이상 열처리하여 결정간의 가교결합을 일으켜 디핑 후의 강도가 7.0g/d 이상인 폴리에스터 디프코드사를 제조하였다.

본 발명에서 고유점도가 0.9미만의 폴리머를 사용하면 형태안정적인 측면에서는 양호하나 강도저하 및 인성(Toughness) 저하가 심하여 바람직하지 못하다. 또 본 발명에서는 디프코드사의 강도를 나이론의 수준인 7.0g/d 이상으로 하기 위하여 절단신도가 12% 이상, 강도가 7.5g/d 이상, 결정화도가 35% 이상인 연신사를 사용하여야 한다. 이때 연신사의 절단신도가 12% 미만이면 연사공정에서 강도이용율의 저하가 심하여 바람직하지 못하다.

아울러 연사공정에서 단위길이당 꼬임수가 많을 수록 강도의 저하가 심한데 그 이유는 연사공정중 각각의 단위 필라멘트사에 응력이 다르게 작용하므로 신장된 길이가 달라지게 되기 때문이며, 절단신도가 낮은 필라멘트사일수록 응력의 불균일이 심하여 강도의 저하가 심하게 발생된다.

또 강도가 7.5g/d 미만의 연신사를 사용하면, 디프코드사의 강도를 7.0g/d 이상으로 만들기 힘들다.

또한 결정화도가 35% 이상인 연신사를 사용하는 것은 디프공정의 열처리 구간에서 높은 온도의 열을 가함으로서 결정사이에 존재하는 폴디드 체인(folded chain)의 가교결합(폴디드 체인간의 에스테르 교환 반응)을 유도하여 타이체인(tie chain)을 형성시켜, 즉 분자량을 상승시켜 강도를 높일 수 있도록 하기 위함이다. 이때 결정화도가 35% 미만인 연신사를 사용하면 디프공정의 열처리구간에서 결정간의 가교결합이 잘 일어나지 않을 뿐 아니라 연신사의 결정구조가 완전하지 못하여 높은 온도에서 장시간 열을 가하면 결정이 쉽게 용융되어 연신사가 끊어지게 된다.

아울러 본 발명은 디프공정중 열처리구간에서 1.0~2.0g/d의 응력을 부여하면서 245~270℃ 온도에서 120초 이상 열처리하여야 한다.

그 이유는 디프공정중의 긴장 열처리구간에서도 결정사이에 존재하는 폴디드 체인간의 에스테르 교환 반응을 효과적으로 일으키기 위해서는 245℃ 이상의 온도와 120초 이상의 시간이 필요하기 때문이며, 270℃를 초과할 경우에는 연신사의 결정부분이 상당히 손상받게 되어 오히려 강력의 심각한 저하를 초래하고, 결정간의 에스테르 교환 반응이 타이체인 형성을 유도하여 디프코드사의 분자량을 증대시켜주기 위해서는 1.0~2.0g/d의 응력이 필요하다. 이때 1.0g/d 미만의 응력에서는 수축이 심하여 축방향으로 타이체인을 형성시킬 수 없게 되며, 2.0g/d를 초과할 경우에는 고온에서 장력이 너무 심하게 작용하여 오히려 원사에 손상을 줄 수 있다.

또 본 발명에서 디핑 후의 강도를 7.0g/d 이상으로 하는 이유는 강도가 나이론 수준(강도 7.0g/d 이상)이어야 큰 하중이 작용되는 타이어코드용으로 사용할 수 있기 때문이다.

본 발명은 상술한 바와 같이 디프공정에서 에스테르 교환 반응을 이용하여 분자량을 향상시킬 수 있는 고강력 폴리에스터 디프코드사의 제조방법이므로 본 발명으로 제조된 폴리에스터 디프코드사는 강도가 나이론 수준을 갖고 있을 뿐 아니라 나이론에 비하여 비교적 저렴한 제조비용이 들기 대문에 고강력 타이어코드용 소재로 매우 적합하게 사용할 수 있다.

[실시예 1, 2 및 비교예 1~3]

고유점도 1.0인 폴리에스테르 중합체를 297℃로 용융하여 직경이 0.5mm, L/D가 2.5인 구금홀을 250개 가지는 스핀너랫드를 이용하여 방사속도 3,000mpm으로 압출하였다. 구금직하부에는 길이가 300mm이고 온도가 320℃인 가열통을 설치하였으며, 가열통밑에는 30℃ 냉각풍 분위기로 하였다. 원사는 연신 및 열처리하였으며, 총 연신배율은 1.8이고 연신사의 강도는 8.0g/d, 절단신도는 14.5%으로 하였다.

상기 조건으로 제조된 연신사를 Z방향으로 49회/10cm 하연, S방향으로 49회/10cm 상연 2합으로 연사하여 RFL에 통상적인 방법으로 침지한 후 열처리 조건은 표 1의 방법으로 하였고 디프코드의 강도는 표 1과 같았다.

[실시예 3]

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되 총 연신배율을 1.7로 하여 연신사의 강도가 7.5g/d, 절단신도가 16%인 연신사를 사용하였고 열처리조건은 표 1과 같이 하여 행했다.

[표 1]

표 1에 나타난 것과 같이 디프 공정중의 긴장 열처리구간에서도 결정사이에 존재하는 폴디드 체인(folded chain)간에 에스테르 교환 반응을 효과적으로 일으키기 위해서는 245℃ 이상의 온도가 필요하고 120초 이상의 시간이 필요하다(비교예 1,2). 또한 270℃ 이상에서는 연신사의 결정부분이 상당히 손상받아 오히려 강력의 심각한 저하를 초래한다. 비교예 3에서는, 결정간의 에스테르 교환 반응이 타이체인 형성을 유도하여 디프코드사의 분자량을 증대시키기 위해서는 1.0g/d 이상의 응력이 필요하다는 것을 보여준다. 0.4g/d의 응력에서는 수축이 심하여 축방향으로 타이체인을 형성시킬 수 없었다.

Claims (1)

1. 고유점도가 0.9이상인 폴리에스터 폴리머를 용융방사한 후에 통상의 방법으로 연신, 열처리하여 절단신도가 12%이상, 강도가 7.5g/d 이상, 결정화도가 35% 이상인 폴리에스터 필라멘트사를 만든 다음, 연사후 디프공정중의 긴장 열처리구간에서 1.0~2.0g/d의 응력을 주면서 245~270℃ 온도에서 120초 이상 열처리하여 디핑 후의 강도가 7.0g/d 이상이 되도록 제조함을 특징으로 하는 고강력 폴리에스터 디프코드사의 제조방법.