KR940011535B1 - 폴리에스테르섬유의 고속방사방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폴리에스테르섬유의 고속방사방법

제1도는 종래의 고속방사법의 공정개략도.

제2도는 제1도의 방법을 개량한 제조공정개략도.

제3도는 본 발명의 제조공정개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 방사구금 2 :칭챔버

3 : 가열통 4 : 급유장치

5 : 제1고뎃롤러 6 : 제2고뎃롤러

5' : 제1세퍼레이터롤러 6' : 제2세퍼레이터롤러

7 : 권취팩키지 Y : 사조

본 발명은 방사속도가 4,500m/min 이상인 고속방사법으로 폴리에스테르섬유를 제조하는 방법에 대한 것이다.

범용성의 폴리에스테르섬유를 제조하는 방법으로는 2단계 공정법(two step process)이 주로 채용하고 있다.

상기 2단계 공정법은 미연신사(Undrawn Yarn)나 부분배향사(Partially Oriented Yarn)를 먼저 방사공정에서 제조한 다음, 연신공정에서 연신과 열처리를 동시에 실시하여 소정의 물성을 가지는 폴리에스테르 필라멘트사를 제공하는 방법이다.

이렇게 제조된 폴리에스테르 필라멘드사는 강도와 신도가 각각 4.5g/d 이상, 30~40%를 유지하며, 비등수수축율(Boiling Water Shrinkage)이 7~10%내에 들고 원사의 균제도(Uster Uneveness)도 0.3~0.6%이므로 품질이 우수하다.

그러나 이와 같은 2단계 공정법을 이용할 경우, 공정이 두단계로 나뉘어지므로 설비투자비가 상승하고, 공정의 제조속도도 느리므로 생산성이 낮고 제조원가가 높아지는 단점이 있다.

이러한 단점들을 극복하기 위하여 직접방사연신법(Driect Spin Draw Process)이 개발되었다. 이 공정은 방사와 연신 및 열처리가 모두 같은 장치에서 이루어지게 되므로 1단계의 공정만으로 폴리에스테르 원사를 제조할 수 있다.

상기 1단계 공정법은 폴리에스테르섬유를 1000~2000m/min의 속도로 방사시킨 다음 온도범위가 70~120℃의 제1고뎃롤러상에 5~12회 정도 감아서, 방사된 폴리에스테르섬유가 연신되기 쉽도록 유리전이온도이상으로 가열시킨다.

이어서 온도가 100~150℃이고 속도가 3000~5000m/min인 제2고뎃롤러에 역시 5~10회정도 감아주어서, 연신과 열처리를 동시에 실시한 후 권취기에 3000~5000m/min의 속도로 권취하여 폴리에스테르섬유를 1단계공정(One Step Process)으로 제조하는 방법이다.

그러나 상기 1단계 공정법의 직접방사연신법은 제조공정의 특성상 그 최고제조속도가 5000m/min 이하로 제한을 받게 된다.

그 이유는 속도의 증가에 맞추어 원사의 연신성을 좋게 하고, 균일한 열처리를 실시하기 위하여 제1고뎃롤러와 제2고뎃롤러에 감아주는 권회수를 10회 이상으로 증가시켜야 하고 또, 고뎃롤러의 온도도 높여야 하기 때문에, 주행하는 폴리에스테르섬유가 고온에서 매우 큰 연신작용을 받게 되고, 그 결과 고뎃롤러상에서 떨림현상이 일어나 폴리에스테르섬유가 고뎃롤러에 말려서 절사가 많이 일어나고 또 열처리가 불균일하게 되어 염색결점이 많이 발생하게 된다.

아울러, 매우 큰 연신작용을 받게 되므로 비등수수축율도 4~6% 수준으로 줄어들어서, 제직 및 염색시에 적당한 수축이 일어나지 않게 되므로 최종 제품인 직물의 품위를 떨어뜨리는 주요한 원인으로 작용한다.

범용성 폴리에스테르섬유를 위와 같은 직접방사연신법을 사용하지 않고 가열통을 이용하여 제조하는 방법이 일본공개특허공보소 58-3049에 소개되어 있다(제1도 참조).

상기 방법은 제1도에 도시한 바와 같이, 방사구금(1)의 아래 1~2m의 위치에 길이 1~2m, 직경 10~30mm의 가열통(3)을 두어서 5000m/min 이상으로 고속주행하는 폴리에스테르사를 190~210℃의 고온으로 열처리하여 제조하는 방법이다.

이 방법은 직접방사연신법과 같이 고뎃롤러에 섬유를 여러번 감아서 열처리와 연신을 수행하지 않고, 열처리는 가열통(3)에서 실시하고 연신은 고속이 방사속도에 의해서 자연적으로 시행되므로 5000m/min 이상의 고속에서도, 안정하고 균일하게 폴리에스테르섬유를 제조할 수 있다.

그러나 상기 방법 역시 고속방사로 인한 결정의 발달로 인하여 제조된 섬유의 비등수수축율이 4~6% 내에 머물게 되는 단점이 있다.

상기 방법으로 제조한 원사로 제직 및 염색을 실시하게 되면 생산된 직물에 적당한 수축이 일어나지 않아서 최종직물의 품위가 떨어지게 된다.

본 발명은 직접방사연신공법과 가열통을 이용한 고속방사공법의 단점을 보완한 것이다.

즉 본 발명자들은 고속방사법으로 비등수수축율이 높은 범용성 폴리에스테르섬유를 제조하기 위해 여러가지 실험을 실시해 본 결과 상기한 바와 같은 직접방사연신공법과 가열통을 이용한 고속방사공법의 장점을 서로 유효적절하게 결합시킨 새로운 제조방법을 발명하게 되었다.

본 발명의 특징은 제1고뎃롤러(5)와 제2고뎃롤러(6) 사이에서 적절한 연신을 하여서 폴리에스테르섬유의 비결정배향도(fa)가 증대되도록 한 것이다.

일반적으로 폴리에스테르섬유의 비등수수축율은 섬유내부의 비결정배향도(fa)와 밀접한 관계가 있는 것으로 알려진 바 있다.

그런데 제1도에서와 같이 고뎃롤러(5),(6) 사이에서 연신이 이루어지지 않고 가열통(3)에서 열처리된 후 5000m/min 이상으로 고속방사를 할 경우에는 섬유내부의 비정부분에 배향이 잘 이루어지지 않으므로 비등수수축율을 7~9% 정도로 크게 높일 수 없다.

본 발명자들은 고뎃롤러사이에서 적절한 연신을 부여하기 위해 제2도와 같이 제2고뎃롤러(6)에 세퍼레이터롤러(6')를 설치하여, 주행하는 원사를 6~8회 감아주어서 적당한 연신을 부여하고 가열통(3)에서 미진한 열처리를 하는 실험을 실시하엿다.

이와 같은 실험을 실시하여 본 결과 제2고뎃롤러(6)의 온도가 140~170℃이고 제1고뎃롤러(5)와 제2고뎃롤러(6) 사이의 연신율(%)이 5~20%일때, 비등수수축율이 7~10%인 폴리에스테르 원사를 균일하게 제조할 수 있음을 알게 되었다.

그러나, 상기 방법은 다음과 같은 문제때문에 채용할 수 없었다.

즉, 제2도와 같이 제2고뎃롤러(6)에 세퍼레이터롤러(6')를 달아서 제1고뎃롤러(5)와 제2고뎃롤러(6) 사이에서 연신을 할 경우, 제2고뎃롤러(6)에서 당기는 연신력을 제1고뎃롤러(5)가 완전히 파지할 수 없기 때문에, 사조(Y)는 제1고뎃롤러(5)상에서 제2고뎃롤러(6)로부터 당기는 힘에 의해 불규칙하게 미끌어져서 연신이 불균일하게 이루어진다.

결과적으로 제조된 원사의 균제도(U%)가 불량하여 염색을 실시할 경우 심각한 수준의 염반(Dye Fleek)이 발생하였다.

본 발명자들은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 제1고뎃롤러에 직접 방사연신법에서와 같이 세퍼레이터롤러(5')를 부착하여 균일하게 연신이 이루어지도록 하였는바, 이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 제3도에 의거 자세히 설명하면, 방사구금(1)으로부터 1~2m 떨어진 위치에 가열통(3)을 설치한다.

이때 방사된 사조(Y)는칭챔버(2)에 의해 유리전이온도(Tg) 이하로 냉각된다. 가열통(3)은 길이가 1~2m이고 사조(U)가 통과하는 부분의 지름은 10~30mm이며, 내부의 온도는 160~240℃ 정도이며, 180~220℃ 사이가 특히 좋다.

가열통(3)을 통과한 사조(Y)는 유제급유장치(4)에서 방사유제처리로 받은 후 속도가 5000m/min 이상인 제1고뎃롤러(5)에서 2~5회전도 제1세퍼레이터롤러(5')를 이용하여 감아주게 된다.

이때 권회수가 2회미만이 되면 제2고뎃롤러(6)에서의 연신력에 의하여 제1고뎃롤러(5)상에서 사조(Y)가 불규칙하게 미끌어지게 된다.

또 권회수가 5회를 초과하게 되면 고뎃롤러상에서 사조의 흔들림등에 의해서 제조되는 섬유가 끊어지는 경우가 빈번하게 발생한다.

또 본 발명에서 제1고뎃롤러(5)의 온도를 올라면 연신력을 어느 정도 줄일 수 있으나 120℃를 초과하지 않도록 조정해 주어야 한다.

제1고뎃롤러(5)의 온도가 120℃를 초과하면 제1고뎃롤러(5)사에서 사조가 흔들리게 되고, 연신할때 절사가 발생하는 빈도가 증가함, 높은 온도에서의 짧은 열처리로 인하여 염반(Dye Fleek)이 발생하기 쉽다.

제2고뎃롤러(6)에서의 권회수는 적어도 5회 이상이 되도록 하는 것이 좋으며 온도도 130℃~170℃, 좋기로는 140℃~160℃이 되도록 하여야만 가열통(3)에서 처리된 사조(Y)의 불충분하게 성장한 결정들을 충분히 성장시켜 최종제품의 초기모듈러스를 증가시키고, 비등수수축율도 적정수준인 7~10% 수준으로 유지시킬 수 있다.

또 본 발명에서 제1고뎃롤러(5)의 제2고뎃롤러(6) 사이의 연신율은 5~20%가 되도록 하여야 한다.

연신율이 5% 미만이면, 비정부분의 배향이 충분히 이루어질 정도로 연신이 되지 않아서, 비등수수축율이 4~6% 수준으로 낮아지며 연신율이 20%를 초과하면 연신시에, 연신장력이 너무 높아져서 모우, 절사등의 결점이 증가하게 된다.

본 발명에서의 연신율은 다음식에 의해 계산한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 5000m/min 이상의 고속방사법하에서도 종래의 2단계 공정법에서 얻어지는 수준의 범용성 폴리에스테르섬유를 균일하고 양호하게 제조할 수 있다.

본 발명은 제1고뎃롤러의 속도가 4000~5000m/min인 경우에도 적용할 수 있다.

[실시예 및 비교예]

고유점도(I.V)가 0.645인 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 사용하여 방사온도 295℃에서, 구금공의 수가 36개인 구금을 통하여 방사하였다.

이때 사용한 구금공의 지름은 0.2mm, 길이는 0.8mm이고 토출량은 최종 팩키지(7)에 권취되는 섬유가 75데니어가 될 수 있도록 방사 및 권취속도에 따라 조절하였다.

냉각공기의 온도는 22℃이고 풍속은 0.5m sec로 하였다.

제1고뎃롤러(5)의 속도는 4500~6000m/min, 제2고뎃롤러(6)의 속도는 5250~6300m/min, 연신율은 0~25% 수준까지 변경시켰

다.

제1, 2고뎃롤러의 권회수는 각각 0.5~5.5회, 0.5~7.5회까지 변경하였고, 온도는 상온~180℃까지 변경하면서 제조되는 원사의 물성을 조사하였다. 이때 권취되는 원사는 모두 방사유체 부착량이 1중량%가 될 수 있도록 방사유제급유장치(4)의 유제공급량을 적절히 조정하였다.

가열통(3)은 구금직하 1.5m에 설치하였고, 내부온도를 상온~200℃까지 변경시켰다. 이때 사용된 가열통(3)의 길이는 1.5m, 사조(Y)를 통과하는 부분의 내부직경은 25mm로 하였다.

본 발명의 실시예 및 비교예의 결과들을 다음의 표 1에 나타내었다.

[표 1]

(*표시는 본 발명의 범위를 벗어나는 것임)

Claims (2)

1. 폴리에스테르섬유를 4500m/min 이상의 방사속도로, 1단계 공정으로 제조함에 있어서, 방사후 냉각된 사조를 160℃~240℃인 가열통에서 열처리한 후에 제1고뎃롤러와 제2고뎃롤러사이에서 제2고뎃롤러의 온도를 130℃~170℃로 유지시키면서 5~20%의 연신율로 연신시킴을 특징으로 하는 폴리에스테르섬유의 고속방사방법.
2. 제1항에 있어서, 제1고뎃롤러에 사조를 2~5회 권취시킴을 특징으로 하는 폴리에스테르섬유의 고속방사방법.