KR950001652B1 - Method of preparing poly(ethyleneterephthalate) filament yarn - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명의 횡연신기 설치상태의 개략도.1 is a schematic view of a transverse stretching machine installation state of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 제1고뎃로울러 2 : 제2고뎃로울러1: 1st go roller 2: 2nd go roller
3 : 제1오븐 4 : 제3고뎃로울러3: first oven 4: third gourd roller
5 : 제2오븐 6 : 제4고뎃로울러5: 2nd oven 6: 4th gourd roller
본 발명은 횡연신 방식에 의한 저수축 폴리(에틸렌 테레프탈렌이트) 필라멘트사의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a low shrinkage poly (ethylene terephthalate) filament yarn by a lateral stretching method.
자동차의 타이어코드용사로 사용되는 폴리에스테르 섬유는 레이온 섬유에 비하여 가격이 저렴하다는 장점이 있는 반면 높은 온도(70∼150℃, 자동차의 주행시 타이어의 온도)에서의 수축율이 높아 타이어의 제조공정상에서 어려움이 많고 주행시 타이어의 형태안정성을 저하시킨다는 단점이 있다.Polyester fiber used as a tire cord sprayer for automobiles has the advantage of being cheaper than rayon fibers, but has a high shrinkage rate at high temperatures (70-150 ° C., the temperature of tires when driving a car), making it difficult in the manufacturing process of tires. There are many disadvantages in that it deteriorates the shape stability of the tire when driving.
이러한 단점으로 인하여 고속 주행용의 자동차 타이어에는 아직까지 대부분이 고온에서 열적안정성이 우수한 레이온 섬유가 사용되고 있다.Due to these drawbacks, rayon fibers with high thermal stability at high temperatures are still used in automobile tires for high-speed driving.
그러나 아직 폴리에스테르의 타이어코드 시장점유율이 상대적으로 높을뿐 아니라 만약 위에서 지적한 단점만 보강된다면 승용차 타이어코드로서 가장 적합한 소재로 이용될 것이다.However, the tire cord market share of polyester is still relatively high, and if only the above-mentioned disadvantages are reinforced, it will be used as the most suitable material for passenger car tire cords.
여러가지 고탄성율, 저수축 폴리(에틸렌 테레프탈렌이트) 필라멘트사가 공지되어 있으며, 다양한 공정에 상업적으로 이용되고 있다. 이러한 폴리(에틸렌 테레프탈렌이트) 필라멘트사는 고탄성율, 저수축에 기인하여 타이어 코드용으로 유용하다.Various high modulus, low shrink poly (ethylene terephthalate) filament yarns are known and are commercially used in a variety of processes. These poly (ethylene terephthalate) filament yarns are useful for tire cords due to their high modulus and low shrinkage.
기존의 고탄성율, 저수축 폴리에스테르 필라멘트사 제조방법으로는 고속방사를 이용하여 방사시 형성되는 결정구조를 더욱 치밀하게 하므로서 고온에서 형태안정성을 우수하게 한 것이 있다(일본특허공개소61-245330, 61-289115).Existing high elastic modulus, low shrinkage polyester filament yarn manufacturing method has excellent morphological stability at high temperature by densifying the crystal structure formed during spinning using high-speed spinning (Japanese Patent Publication No. 61-245330, 61-289115).
고속방사로 폴리이스테르 필라멘트사를 제조할 경우 높은 방사속도로 인하여 권취부의 소음공해가 심각하고 또한 조업성이 상당히 떨어진다는 단점이 있다. 또한 아직까지 알려진 바로는 고속방사로 추구할 수 있는 건열수축율(150℃×30min)은 1∼3 또는 4% 정도로 레이온 섬유(150℃×30min, 1% 이하)보다는 상당히 높은 수준이다.When manufacturing the polyester filament yarn by high-speed spinning has a disadvantage that the noise pollution of the winding due to the high spinning speed is serious and the operability is considerably reduced. In addition, as far as is known, the dry heat shrinkage rate (150 ° C. × 30 min) that can be pursued by high-speed spinning is about 1 to 3 or 4%, which is considerably higher than rayon fiber (150 ° C. × 30 min, 1% or less).
또한 방사속도가 증가할수록 방사 및 연신장치의 설계가 상당히 어려워지고 가격이 비싸진다는 단점이 있다.In addition, as the spinning speed increases, the design of the spinning and stretching device becomes considerably more difficult and expensive.
이런 단점을 보완해 주기 위하여 폴리에스테르를 반연신사(POY : Partially Oriebtde Yarn)상태로 방사하여 횡연신방식으로 연신하면, 기존의 고속으로 방사하여 연속적으로 연신하는 것보다 건열수축율이 훨씬 낮은 1.0% 이하(150℃×30min)의 산업용 폴리에스테르사를 제조할 수 있다.To compensate for this drawback, when polyester is stretched in the direction of semi-stretched yarn (POY: Partially Oriebtde Yarn) and stretched by transverse stretching method, the dry heat shrinkage rate is 1.0% or less, which is much lower than that of continuous stretching by spinning at high speed. The industrial polyester yarn of (150 degreeCx30min) can be manufactured.
본 발명은 상술한 바와 같이 기존의 폴리에스테르 필라멘트사 제조방법의 문제점을 해결한 것으로 본 발명의 폴리에스테르 필라멘트사 제조방법은 다음과 같이 두가지 방법이 있다.The present invention solves the problems of the conventional polyester filament yarn manufacturing method as described above, the polyester filament yarn manufacturing method of the present invention has two methods as follows.
첫째로, 분자쇄의 전체 반복단위의 90몰% 이상의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로 되어 있으며, 고유점도([η])가 0.75이상인 폴리에스테르 폴리머를 사용하여 가열통(Heating Hood)를 사용하지 않은 상태에서 2,500∼4,000mpm의 방사속도로 방사하여 POY사를 제조한 후, 횡연신기(warperdraw)방식으로 연신하여 강도가 6.5g/d 이상, 건열수축율이 1.0% 이하(150℃×30min)인 폴리에스테르 필라멘트사를 제조한다. 이때 연신은 제1도와 같은 횡연신기를 사용하며 연신조건은 아래와 같다.Firstly, it is made of poly (ethylene terephthalate) of 90 mol% or more of the total repeating units of the molecular chain, and a polyester polymer having an intrinsic viscosity ([η]) of 0.75 or more is used without a heating hood. After producing POY by spinning at a spinning speed of 2,500 ~ 4,000mpm in the state, it is stretched by warpdraw method and has a strength of 6.5g / d or more and a polythermal shrinkage of 1.0% or less (150 ℃ × 30min). Ester filament yarn is prepared. At this time, the stretching uses the lateral stretching machine as shown in FIG. 1 and the stretching conditions are as follows.
ⅰ) 본 발명에서는 POY사 제조시 가열통을 사용하지 않는 것을 특징으로 한다. 일반적으로 산업용사 제조시 가열통을 사용하는 것을 기본으로 하고 있으나, 본 발명에서는 POY사의 배향성을 높이기 위하여 가열통을 사용하지 않는다.Iii) The present invention is characterized in that a heating tube is not used in the manufacture of POY. In general, the use of a heating tub in the manufacture of industrial companies, but the present invention, in order to increase the orientation of the POY company does not use a heating tub.
POY사의 배향성이 높을수록 연신후 강도 및 형태안정성 측면에서 유리하다.The higher the orientation of POY yarn, the more advantageous in terms of strength and shape stability after stretching.
ⅱ) 본 발명에 있어서, 고유점도가 0.75이상인 폴리머를 사용한다.Ii) In the present invention, a polymer having an intrinsic viscosity of 0.75 or more is used.
고유점도가 0.75미만인 폴리머를 사용할 때는 형태안정성인 측면에서는 양호하나, 강도저하 및 인성(Toughness)저하가 심하여 바람직하지 못하다.When a polymer having an intrinsic viscosity of less than 0.75 is used in terms of morphological stability, it is not preferable because of its low strength and toughness.
ⅲ) 본 발명에서는 반연신사(POY : partially Oriented Yarn) 방사시 방사속도를 2,500∼4,000mom으로 하여야 한다.Iii) In the present invention, the spinning speed should be 2,500 to 4,000mom when the yarn is partially orientated.
방사속도가 2,500mpm 미만일 때는 강도 측면에서는 유리하나 형태안정성 측면에서 불리하고, 또한 4,000mpm보다 크면 연신후 강도 저하가 심하여 고강력 산업용사로는 바람직하지 못하다.When the spinning speed is less than 2,500mpm, it is advantageous in terms of strength, but it is disadvantageous in terms of form stability, and when it is larger than 4,000mpm, the strength is severely lowered after stretching, which is not preferable for high strength industrial yarns.
ⅳ) 본 발명에서는 횡연신 방식으로 연신하여야 한다.Iii) In the present invention, the stretching should be performed in a transverse stretching manner.
일반적인 연신공법으로는 건열수축율(150℃×30min)이 1% 이하인 저수축 폴리에스테르 필라멘트사를 제조하기 어렵다. 즉, 종래의 연신공법에서는 이완공정에서 가열하는 열량이 충분하지 못하므로 건열 수축율(150℃×30min)이 1% 이하인 저수축 폴리에스테르 필라멘트사를 제조하기 어렵다.It is difficult to manufacture a low shrinkage polyester filament yarn having a dry heat shrinkage (150 ° C. × 30 min) of 1% or less by a general drawing method. That is, in the conventional drawing method, since the amount of heat to be heated in the relaxation step is not sufficient, it is difficult to produce a low shrinkage polyester filament yarn having a dry heat shrinkage (150 ° C. × 30 min) of 1% or less.
ⅴ) 본 발명에서는 1단 연신비가 2단 연신비보다 2∼3배 높아야 한다.Iii) In the present invention, the first draw ratio should be 2-3 times higher than the second draw ratio.
1단 연신에서 POY사를 충분히 연신하여야만, 필라멘트사가 잘 배향되어 2단 연신 및 열처리 공정에서 결정화가 진행될 때 결정간의 타이체인의 수가 많아져서 산업용으로써 충분한 강도를 갖게 된다.When POY yarn is drawn sufficiently in one step drawing, the filament yarn is well oriented so that when crystallization proceeds in the two step drawing and heat treatment process, the number of tie chains between the crystals increases, which is sufficient for industrial use.
ⅵ) 본 발명에서는 연신온도가 다음과 같아야 한다.I) In the present invention, the stretching temperature should be as follows.
1단 연신온도 : 80℃∼120℃1st stage drawing temperature: 80 ℃ ~ 120 ℃
2단 연신온도 : 100℃∼160℃2-stage stretching temperature: 100 ℃ ~ 160 ℃
1단 연신온도가 80℃ 미만이면 POY의 1단 연신시 절사가 발생한다. 즉, POY의 유동성이 부족하면 연신장력이 증가하여 결국은 절사가 발생한다.If the one-stage stretching temperature is less than 80 ° C, cutting occurs during the one-stage stretching of the POY. In other words, if the fluidity of POY is insufficient, the stretching tension increases and ultimately, cutting occurs.
또한 제1고뎃로울러의 온도가 120℃보다 크면 1단 연신시 결정화가 급속히 진행되어 2단 연신이 불가능하게 된다.In addition, when the temperature of the first high roller is greater than 120 ° C., the crystallization proceeds rapidly during the first stage stretching, so that the second stage stretching is impossible.
2단 연신온도가 100℃ 미만이면 강도 저하가 심하여 바람직하지 못하여, 160℃보다 크면 2단 연신시 결정화가 급속히 진행되어 제1오븐내에서 절사가 발생된다.If the two-stage stretching temperature is less than 100 ° C., the strength decreases severely, which is not preferable. If the two-stage stretching temperature is less than 160 ° C., crystallization proceeds rapidly during two-stage stretching to cause cutting in the first oven.
본 발명에서는 타이어 코드용 또는 타폴린용 폴리에스테르 필라멘트사를 제조할 수 있는 방법으로 폴리에스테르를 POY 상태로 방사하여 횡연신 방식으로 연신하면 건열수축율이 1.0% 이하(150℃×30min), 강도가 6.5g/d 이상인 고강력 산업용 폴리에스테르사를 제조할 수 있다.In the present invention, when the polyester filament yarn for tire cord or tarpaulin can be produced by spinning polyester in the POY state and stretched in the transverse stretching method, the dry heat shrinkage is 1.0% or less (150 ° C. × 30 min) and the strength is high. High strength industrial polyester yarns of 6.5 g / d or more can be produced.
두번째로는, 분자쇄의 전체 반복단위가 90몰% 이상인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로 되어 있으며, 고유점도가 0.75이상인 폴리에스테르 폴리머에 열적안정성이 뛰어나고 역학적 성질이 탁월한 하기 구조식을 갖고 열방성 액정 고분자를 1∼8wt% 첨가하여 방사속도가 2,500∼4,000mpm으로 POY를 방사하여 이 POY사를 횡연신 방법으로 첫번째 방법과 동일한 조건으로 다단으로 연신 및 열처리하여 폴리에스테르 필라멘트사를 제조하는 방법이다.Secondly, poly (ethylene terephthalate) containing 90 mol% or more of the total repeating units of the molecular chain, and a thermoplastic polymer having the following structural formula excellent in thermal stability and excellent mechanical properties in a polyester polymer having an intrinsic viscosity of 0.75 or more. Is added to 1 to 8wt% spinning spinning POY at a spinning speed of 2,500 to 4,000mpm, and the POY yarn is stretched and heat-treated in multiple stages under the same conditions as the first method by the lateral stretching method to produce a polyester filament yarn.
[일반식 1][Formula 1]
ⅰ) 본 발명에 있어서 고유점도가 0.75이상인 폴리머를 사용한다.I) In the present invention, a polymer having an intrinsic viscosity of 0.75 or more is used.
고유점도가 0.75미만인 폴리머를 사용할 때는 형태안정성인 측면에서는 양호하나 강도저하 및 인성(Toughness)저하가 심하여 바람직하지 못하다.When the polymer having an intrinsic viscosity of less than 0.75 is used, it is good in terms of morphological stability, but it is not preferable because of its low strength and toughness.
ⅱ) 본 발명에서는 방사시 전단력(shear rate)을 줄이기 위하여 폴리에스테르 폴리머에 첨가하여야 한다.Ii) In the present invention, it should be added to the polyester polymer in order to reduce the shear rate during spinning.
만약 1중량% 미만의 액정 고분자를 첨가하면 폴리에스테르 매트릭스내에서 열방성 액정 고분자가 POY사의 배향성을 향상시키기는 충분하지 못하고, 또한 8중량% 보다 큰 열방성 액정 고분자를 첨가해도 POY사의 배향성이 더이상 증가하지 않으므로 비교적 가격이 고가인 열방성 액정 고분자를 많이 넣을 필요가 없다.If less than 1% by weight of the liquid crystal polymer is added, the thermotropic liquid crystal polymer in the polyester matrix is not sufficient to improve the orientation of the POY yarn, and even if more than 8% by weight of the thermotropic liquid crystal polymer is added, the orientation of the POY yarn is no longer Since it does not increase, there is no need to put a lot of relatively expensive thermotropic liquid crystal polymer.
ⅲ) 본 발명에서는 방사속도가 2,500∼4,000mpm으로 고속방사하여 연신 및 열처리하여 필라멘트사를 제조하여야 한다.Iii) In the present invention, the filament yarn should be manufactured by stretching and heat-treating at a high speed spinning speed of 2,500 ~ 4,000mpm.
만약, 방사속도가 2,500mpm 미만이면 방사시 형성된 POY사의 배향성이 충분하지 못하고, 4,000mpm보다 크면 방사시 상당령의 결정화가 진행되기 때문에 다다능로 연신이 불가능하여 산업용사로서 강도를 얻을 수 없다.If the spinning speed is less than 2,500mpm, the orientation of the POY yarn formed during spinning is not sufficient, and if the spinning speed is greater than 4,000mpm, the stretching process is impossible due to plural crystallization during spinning.
본 발명에서는 타이어 코드용 폴리에스테르 필라멘트사를 제조할 슈 있는 방법으로 소량의 열방성 액정고분자를 혼합하여 방사하므로 기존의 순수한 폴리에스테르 필라멘트사를 사용하였을 때 생성되는 POY사보다도 높은 배향성을 갖는 POY사를 만드는 것을 특징으로 한다.In the present invention, POY yarn having a higher orientation than POY yarn produced when using pure polyester filament yarn is produced by mixing and spinning a small amount of thermotropic liquid crystal polymer as a shoe manufacturing method for a tire cord polyester filament yarn. Characterized in making.
또한, 기존의 방법으로는 건열수축율이 레이온 섬유에 근접하는 폴리에스테르를 만들 수 없으나, 본 발명에서는 형태안정성이 레이온 섬유와 같은 정도의 타이어 코드용 폴리에스테르 필라멘트사를 제조할 수 있는 장점이 있으므로 보다 나은 물성의 타이어 코드를 제조하는 방법으로 가장 적합하다고 할 수 있다.In addition, the conventional method can not produce a polyester in which the dry heat shrinkage is close to the rayon fiber, but in the present invention, since the shape stability is the same as that of the rayon fiber, the polyester filament yarn for tire cords can be manufactured. It is most suitable as a method of manufacturing tire cords of better physical properties.
[실시예 1∼3, 비교예 1∼3][Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3]
폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 중합체를 방사온도 295℃에서 직경 0.5mm, L/D 2.0인 구금홀을 200개 가지는 스핀너렛드로 압출하였다.The poly (ethylene terephthalate) polymer was extruded at spin temperature of 295 ° C. with spinneret having 200 detention holes having a diameter of 0.5 mm and L / D 2.0.
구금직하부에는 가열통(Heating Hood)를 설치하지 않은 상태에서, 21℃ 냉각풍 분위기로 하였다.It was set as 21 degreeC cooling wind atmosphere, without the heating hood installed in the lower part of detention.
POY사는 2,500∼4,000mpm으로 방사하여 횡연신 방식으로 2단 연신 및 열처리하였으며, 방사속도, 연신비 및 열처리온도는 표 1에 명시되었다.POY yarns were spun at 2,500 to 4,000mpm for two-stage stretching and heat treatment in a transverse stretching manner, and the spinning speeds, stretching ratios, and heat treatment temperatures were specified in Table 1.
최종연신사의 섬도는 1,000데니어가 되도록 토출량을 조절하였다.The discharge amount of the final stretched yarn was adjusted to be 1,000 denier.
[실시예 4∼6, 비교예 4∼6][Examples 4-6, Comparative Examples 4-6]
폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 중합체에 열방성 액자 고분자를 소량 첨가하여 방사온도를 변화시키면서 직경 0.3mm, L/D2.0인 2.0인 구금홀을 250개 가지는 스핀너렛드로 압출하였다. 구금직하부에는 길이 300mm이고, 온도가 320℃인 가열통을 설치하였으며, 가열통 밑에는 30℃ 냉각풍 분위기로 하였다.A small amount of thermotropic frame polymer was added to the poly (ethylene terephthalate) polymer to extrude the spinneret having 250 detention holes having a diameter of 0.3 mm and 2.0 of L / D2.0 with varying spinning temperatures. Under the prison, a heating tube having a length of 300 mm and a temperature of 320 ° C. was installed, and under the heating tube was a 30 ° C. cooling air atmosphere.
원사는 2,500∼4,000mpm으로 방사하여 POY사를 제조한 후 다단으로 연신 및 열처리하였으며, 열방성액정 고분자의 첨가량, 방사온도는 〈표 1〉에 명시되었다.Yarn was spun at 2,500 ~ 4,000mpm to prepare POY yarn, stretched and heat treated in multiple stages, and the amount of the thermotropic liquid crystal polymer and the spinning temperature are specified in <Table 1>.
최종원사의 섬도는 1,000데니어가 되도록 토출량을 조절하였다.The discharge amount was adjusted so that the final yarn had a fineness of 1,000 denier.
〈표 1〉에서 나타난 바와 같이 본 발명에서는 POY사를 횡연신 방식으로 연신하므로서 실시예 1, 2에서와 같이 강도가 7.0g/d 이상, 건열수축율(150℃×30min)이 1% 이하인 고강력 저수축 폴리에스테르 연신사를 제조할 수 있다.As shown in Table 1, in the present invention, the POY yarn is stretched in a lateral stretching manner, and thus, as in Examples 1 and 2, the strength is 7.0 g / d or more and the dry heat shrinkage (150 ° C. × 30 min) is 1% or less. Low shrink polyester stretched yarn can be produced.
실시예 1과 베교예 3을 비교해 보면 동일한 분자량의 폴리에스테르 중합체를 이용하여 POY사를 방사할 때도 방사속도에 따라 연신사의 물성이 현저히 감소함을 보여주고 있다. 즉, 비교예 1과 같이 방사속도가 5,000mpm에서 POY사를 제조할 경우 연신사의 강도가 현저히 감소하여 산업용사로써 바람직하지 못하다.Comparing Example 1 and Vegyo 3 shows that even when spinning the POY yarn using a polyester polymer of the same molecular weight, physical properties of the stretched yarn is significantly reduced according to the spinning speed. That is, when the POY yarn is manufactured at a spinning speed of 5,000 mpm as in Comparative Example 1, the strength of the stretched yarn is significantly reduced, which is not preferable as an industrial yarn.
또한 비교예 2에서도 중합체의 분자량을 0.75이하로 낮추면 강도의 현저한 저하를 초래한다.Also in Comparative Example 2, when the molecular weight of the polymer is lowered to 0.75 or less, a significant decrease in strength is caused.
비교예 1에서는 1단 연신온도가 폴리에스테르의 유리전이온도(70℃)보다 지나치게 높을 경우(150℃) 1단 연신에서 POY사가 충분히 배향되기 전에 결정화가 진행되므로 이때 발생되는 결정은 상당히 불규칙적일 뿐만 아니라 2단 연신공정에서 연신될 때 결정으로써 작용하게 되어 절사를 유발시킨다.In Comparative Example 1, when the one-stage stretching temperature is too high (150 ° C) than the glass transition temperature of the polyester (150 ° C), crystallization proceeds before the POY yarn is fully oriented in one-stage stretching, so the crystals generated at this time are not very irregular. Rather, it acts as a crystal when drawn in a two-stage stretching process, causing cuts.
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