KR940011314B1 - 고강도, 저수축 폴리에스테르섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

고강도, 저수축 폴리에스테르섬유 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

고강도, 저수축 폴리에스테르섬유 및 그 제조방법
본 발명은 산업용으로 사용되는 고강도이고 저수축성이며 내피로성이 양호한 폴리에스테르섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.
폴리에스테르섬유는 여러가지 우수한 특성을 갖고 있기 때문에 의류용 뿐만 아니라 공업용으로도 널리 이용되고 있다.
특히 고강도이고 치수안정성(Dimensional stabilization)이 우수한 폴리에스테르섬유는 공업용으로서 타이어용 뿐만 아니라 산업자재용으로 그 용도가 확대되고 있다.
종래의 저수축성 폴리에스테르섬유는 일본특공소 58-4089호에 개시된 바와같이 연신사를 190℃~240℃로 열처리한 후, 10% 이하로 수축시켜서 제조한 것으로서, 미연신사의 복굴절율이 너무 높아서 강신도가 충분하지 못하였다.
또 일본특개소 46-6459호에는 직접방사연신법으로 얻은 폴리에스테르섬유를 연신직후에 230℃~280℃의 표면온도를 갖는 연신롤에 단시간 접촉시킨 후 이것을 완화시키는 방법이 제안되고 있지만, 이 방법으로 가장 유리한 경우라도 160℃에서 열수축율이 2%(130에서 3%)정도의 저수축성밖에는 얻을 수 없다.
또한 이 방법에서 저수축성을 더욱 높히기 위하여 롤러에 의한 열처리온도를 280℃ 이상으로 높이는 것과 완화율을 높이는 것을 생각할 수 있지만, 전자의 경우는 섬유의 강신도가 한층 저하될뿐 연신성도 나빠지고, 후자의 경우는 섬유가 연신롤러에 감기기도 하고, 타르를 발생시키기도 하므로 어느 경우나 강신도 및 저수축성을 바람직하게 개선할 수가 없다.
또 일본특개소 53-58028호에는 수축율을 낮추기 위해서 저중합도 폴리에스테르를 사용하는 방법이 제안되어 있다.
그러나 이 방법으로는 고배율연신에 의하여 높은 강도를 얻을 수는 있다고 하더라도 강인성(터프니스)이 높고 저수축성인 섬유를 얻기가 어렵다.
또한 대한민국특허 제27734호에는 고배향 미연신사를 이용하는 직접방사연신법에 의하여 냉각, 유제도포, 연신한 폴리에스테르섬유를 160~240℃의 가열롤러를 통과시켜 열처리한 폴리에스테르섬유가 제안되어 있으나, 상기 섬유는 강도 및 내피로성은 우수하지만, 강인성이 좋지 않고, 175℃에서의 건열수축율이 4%~7%로 크므로 저수축성면에서는 부족하다.
본 발명자들은 강신도 및 강인성이 동시에 우수한 저수축성 폴리에스테르섬유를 효율적으로 제조할 수 있는 방법에 대하여 예의 검토한 결과 연신롤러군의 온도를 250℃ 이상 높이는 것을 지양하고, 완화율을 높임에 따른 연신조업성을 개선하기 위하여 실가닥과 고온롤러군이 직접 접촉하지 않도록 되어 있으며 고온의 가열공기가 공급되는 오븐을 제 2 응력단리장치와 제 3 응력단리장치사이에, 그리고 완화구간인 제 3 응력단리장치와 제 4 응력단리장치사이에 설치함으로서 롤러에 의한 고온의 열처리때문에 발생되는 연신성불량이나 섬유가 롤러에 감기거나 타르(tar)를 발생시키는 문제를 해결하면서 강신도 및 강인성이 우수한 저수축성 폴리에스테르섬유를 얻을 수 있다는 점을 알게되어 본 발명에 도달했다.
즉, 본 발명의 고강도, 저수축 폴리에스테르섬유는 파단강도 7.5g/d 이상, 파단신도 15%~25%, 강인성 30 이상이고, 175℃ 공기중에서 시험한 건열수축율이 2% 이하의 것이다.
본 발명의 폴리에스테르섬유는 고강도, 저수축성이면서 강인성이 매우 우수하므로 고온, 고장력하에서 장시간 사용되는 타포린 용도에 적용하였을때 그 내구성 및 치수안정성이 극히 뛰어난 특성을 보인다.
본 발명의 폴리에스테르섬유를 구성하는 폴리에스테르로는 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카르본산 등의 디카르본산 성분과 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올등의 디올성분과를 중축합하여 이루어지는 열가소성폴리에스테르이고, 구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리브틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 이들 각 성분을 조합시켜 이루어지는 공중합 폴리에스테르 등을 들 수 있으며, 특히 반복단위의 85몰% 이상이 에틸렌테레프탈레이트로 되는 균질중합체 또는 공중합체로서 이들 폴리머를 페놀과 테트라클로로에탄올 6/4의 비율로 혼합하여, 30℃ 온도에서 측정한 극한점도가 0.65 이상인 것이 좋다.
본 발명에서 섬유의 파단강도, 파단신도는 한국공업규격 KSK 0412에 준하여 인스트론사제 인장시험기(모델 1123)를 사용하여 사장 250mm, 인장속도 300mm/분으로 측정하였으며, 강인성은 파단강도 값에 파단신도의 제곱근의 값을 곱한 값으로 계산하였다.
본 발명의 폴리에스테르섬유의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
극한점도 0.85 이상인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 익스트루더형 압출기로 용융압출하여 방사구금을 통해 응고대역으로 이송시킨다.
응고대역은 길이가 750mm 이하이며, 30℃ 이하의 공기가 튜브를 통해 공급된다. 공기는 응고대역의 벽과 결합되어 수직으로 배치된 방사통을 경유한 다음에 방사통 튜브로 배출된다.
응고대역을 지나 배출된 필라멘트사조는 유제롤러와 접촉된 후 응력단리장치롤러로 연속 이송된 후 0.1~0.2g/d의 인취장력으로 인취롤러에서 일단 권취한다.
이와 같이 제조된 미연신사는 복굴절이 0.02 이하이며, 단면적이 가장 큰 단사와 단면적이 가장 작은 단사와의 비, 즉이 1.5 이하로서 단사의 굵기가 매우 균일하다.
본 발명에서가 1.2 이하일때 극히 좋은 결과를 주며, 단시간의 균일성은 고배율연신과 고온열처리과정에서 원사의 품질을 좌우하는 모우, 랩, 절사와 직접적인 관계가 있는 것이다.
또 본 발명에서 인취장력이 0.2g/d를초과하면 미연신멀티사조의 단면 및 물성의 불균일이 생기므로 0.1~0.2g/d의 범위로 인취하는 것이 매우 중요하다.
상기 미연신사를 횡연신(Warper-draw)법에 의거하여 총연신배를 3.5~6.5배로 다단연신하고, 연신후 열처리, 이완시킨다음 권취한다.
제 1 단연신이 일어나는 제 1 응력단리장치와 제 2 응력단리장치의 온도는 미연신사의 유리전이온도인 80℃ 이상 135℃ 이하의 범위로 하며 제 1 단연신을 총연신배율의 70% 이하로 한다.
이어서 제 2 단연신은 제 2 응력단리장치의 제 3 응력단리장치사이에서 온도 250℃~270℃ 사이의 고온가열 공기를 사용한 연신점 고정용 오븐에 멀티사조를 통과시켜서 수행한다.
이때 제 3 응력단리장치의 온도는 220℃ 이하로 하고, 연신비는 총연신비의 30% 이상이 되도록 한다. 계속하여 제 3 응력단리장치와 제 4 응력단리장치사이에 250℃~270℃의 고온가열공기가 공급되는 이완열처리용 오븐을 설치하고 여기에 사조를 통과시켜서 이완율 5% 이상 10% 이하의 범위로 리렉스시킨 후 권취기로 권취한다.
위에서 언급한 바 있는 응력단리장치는 3개 이상의 롤로 구성되어 있으며 그 개수는 희망에 따라 변경할 수 있다.
연신점을 고정시키고 이완열처리시키는 오븐은 상부와 하부에서 가열공기를 공급해줄 수 있는 일종의 열풍오븐으로서 그 길이는 최소 500mm 이상이다.
이하 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
[실시예 1~4]
극한점도 0.98(30℃에서 6 : 4 중량비의 페놀/테트라클로로에탄 혼합용액으로 측정)인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 익스트루더에서 용융하고, 표 1의 조건으로 노즐을 통해 용융방사한다.
방사속도는 600m/min로 하여 5200데니어/192 필라멘트인 미연신사를 일단 권취한 후 표 2의 조건으로 연신속도 250m/min로 연신을 하였다.
[비교예 1~3]
실시예의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 표 1의 조건으로 방사한 후 일단 권취한 후 표 2의 조건으로 연신속도 250m/min로 연신을 하였다.
[비교예 4~5]
극한점도 0.65인 포리에틸렌테레프탈레이트를 사용, 표 1의 조건으로 방사속도 450m/min로 8800데니어/250 필라멘트인 미연신사를 일단 권취하지 않고 직접연산하였다.
직접연신공정에서는 속도 400m/min로 표 2와 같은 조건으로 연신하였다.
[비교예 6~7]
극한점도 1.0인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 표 1과 같이 방사속도 2000m/min, 2500m/min로 직접방사 연신법으로 표 2의 조건으로 연신하였다.
[표 1]
[표 2]

Claims (2)

  1. 다음 특성을 모두 충족시키는 고강도, 저수축 폴리에스테르섬유.
    다 음
    (가) 파단강도 7.5g/d 이상
    (나) 파단신도 15~25%
    (다) 강인성 30이상
    (라) 175℃에서의 건열수축율 2%이하
  2. 극한점도 0.85 이상의 폴리에스테르폴리머를 용융방사하고 냉각고화시킨 다음 0.1~0.2g/d의 인취강력으로 권취하여 다음 특성을 가지는 미연신사를 제조하고,
    다 음
    (가) 복굴절율 0.02 이하
    (나) 멀티필라멘트사조 중 단사단면적의 최대치와 최소치와의 비
    가 1.5 이하.
    상기 미연신사를 횡연신(Warper-draw)법으로 3.5~6.5배의 총연신비로 다단연신을 한 다음 열처리, 라텍스시킴을 특징으로 하는 고강도, 저수축 폴리에스테르섬유의 제조방법.
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