KR100233299B1

KR100233299B1 - Manufacturing method of polyester fiber

Info

Publication number: KR100233299B1
Application number: KR1019950033035A
Authority: KR
Inventors: 서보균
Original assignee: 구광시; 주식회사코오롱
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1999-12-01
Also published as: KR970015801A

Abstract

본 발명은 폴리에스터 중합체로부터 섬유를 제조함에 있어서, 연신영역에서 다음의 조건으로 스팀젯트를 공급하여 연신배율과 연신안정성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of improving the draw ratio and draw stability by supplying a steam jet in the drawing area under the following conditions in producing fibers from a polyester polymer.

a) 스팀온도 : 100~200℃a) Steam temperature: 100 ~ 200 ℃

b) 스팀압력 : 0.5℃ 5.0kg/cm² b) Steam pressure: 0.5 ℃ 5.0kg / cm ²

c) 분사노즐과 사와의 간격 : 2~10mmc) Spacing between spray nozzle and sour: 2 ~ 10mm

Description

폴리에스터 섬유의 제조방법Method for producing polyester fiber

제1도의 제1(a)도는 고뎃롤러와 사를 나타낸 도면.FIG. 1 (a) of FIG. 1 shows the roller and yarn.

제1(b)도는 제1(a)도의 A를 확대하여 나타낸 도면.FIG. 1 (b) is an enlarged view of A of FIG. 1 (a).

제2도는 본 발명에서 사용한 설비의 전체 구성을 나타낸 도면.2 is a view showing the overall configuration of the equipment used in the present invention.

제3도는 제4도 설비에 사용되는 연신점 고정장치의 구성을 나타낸 도면.3 is a view showing the configuration of a drawing point fixing device used in the FIG.

제4도는 파이프형 스팀젯트를 개략적으로 나타낸 도면.4 is a schematic representation of a pipe-type steam jet.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 고뎃롤러 A : 사조11: roller roller A: movement

12 : 고뎃롤러 표면 21 : 미연신사 사조(絲繰)12: Surface of high-density roller 21: Undrawn yarn thread

22 : 제1고뎃롤러 23 : 제2고뎃롤러22: first go rollers 23: second go rollers

24 : 연신점 고정장치(스팀젯트) 25 : 제3고뎃롤러24: drawing point fixing device (steam jet) 25: the third high-speed roller

26 : 연신사 사조 27 : 제4고뎃롤러26: Yeonsasa Temple 27: 4th Goby Roller

28 : 제5고뎃롤러 29 : 제6고뎃롤러28: 6th goth roller 29: 6th goth roller

N : 공기교락노즐 W : 권취기N: Air immersion nozzle W: Winding machine

31 : 스팀압력조절밸브 32 : 스팀가열기31: steam pressure control valve 32: steam heater

33 : 젯트노즐 34 : 스팀분산방지박스33: Jet nozzle 34: Steam dispersion prevention box

35 : 사가이드 36 : 스팀트랩35: guide 36: steam trap

H : 전기가열기 TE : 온도감지기H: Electric heater TE: Temperature sensor

TIC : 온도조절기 TR : 온도기록기TIC: Temperature controller TR: Temperature recorder

D : 드레인 S : 스팀D: Drain S: Steam

41 : 파이프 42 : 사조41: pipe 42: thread movement

43 : 노즐43: nozzle

본 발명은 산업용 원사, 즉 타이어, 타포린, 벨트 등 고무 복합재료의 보강재료로서 널리 사용되는 폴리에스터 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에스터 폴리머를 용융, 방사하여 폴리에스터 섬유를 제조함에 있어서, 연신영역에 고열의 유체를 이용하여 순간적으로 가열하는 방법에 의해 연신 안정성과 연신배율을 향상시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polyester fiber widely used as a reinforcing material for rubber composite materials such as tires, tarpaulins, belts, etc., and more specifically, to melt polyester yarns to produce polyester fibers The present invention relates to a method for improving the stretching stability and the stretching ratio by a method of instantaneously heating a high-temperature fluid in the stretching region.

종래의 고강력 원사는 원사의 수축율이 높아 고무 보강재료로 사용시 때 치수안정성이 불량한 결점이 있으며, 또한 저수축사는 치수안정성은 우수하나 강력이 너무 낮아 고무 보강재료로서의 성능이 떨어지는 결점이 있다.Conventional high strength yarns have a drawback of poor dimensional stability when used as rubber reinforcing materials because of high shrinkage of yarns, and low shrinkage yarns have poor dimensional stability, but have too low strength to deteriorate performance as rubber reinforcing materials.

일반적으로 산업용 사 제조에 사용되는 방법은 방사와 연신은 1단계화하는 직접방사연신(Direct Spinning Draw)법이 적용되고 있는데, 이때 저수축사를 제조하기 위해서는 방사속도를 2,000~3,500m/분까지 고속으로 방사하여 4단에서 6단의 연신롤러를 이용하여 연신 및 열고정을 실시하여 사를 제조한다. 이때 사용되는 연신롤러의 표면은 일반적으로 R_max0.4~0.8 정도의 표면조도를 사용하고 있고 롤러표면을 움직이는 섬유가 제1도와 같이 이송되므로 각 단사에 열전달차에 의해 연신점의 차이가 생겨 사의 단면 균일도가 떨어질 뿐만 아니라 연신 불균일에 의해 절사되는 등의 이유로 조업성이 떨어지는 현상이 발생한다.In general, the method used for manufacturing industrial yarns is a direct spinning draw method in which spinning and drawing is one step. In this case, in order to manufacture low shrinkage yarns, a spinning speed of 2,000 to 3,500 m / min is used. Spinning is carried out to draw and heat set using four to six draw rollers to produce a yarn. At this time, the surface of the drawing roller used generally uses the surface roughness of about R _max 0.4 ~ 0.8, and the fiber moving the roller surface is transferred as shown in Fig. 1. Not only the uniformity is lowered, but also the operation is inferior due to cutting due to stretching unevenness.

일반적으로 연신영역에서의 롤러의 온도는 사의 온도를 유리전이온도 이상으로 올리는 정도로서 각 단사에 열전달되는 시간차가 발생하고 이 현상에 의해 연신점이 달라지게 되고 또한 롤러의 온도를 높게할 경우 사가 롤러표면에 융착되어 조업이 불가능하게 된다.In general, the temperature of the roller in the drawing area is the temperature of the yarn to be raised above the glass transition temperature. Time difference occurs in heat transfer to each single yarn, and the draw point is changed by this phenomenon. It is fused and operation is impossible.

종래에는 이와같은 결점을 해결하기 위해 세라믹 종류로 만들어진 연신핀을 사용(미국특허 제2,289,232호)하거나 연신핀 역할을 하는 고열롤러를 사용하는 방법(한국 특허출원 제92-24981호)이 있으나, 전기의 방법은 고속연신으로 인하여 연신핀과 사 사이에 마찰이 발생하고 이에 따라 고장력 발생에 의한 모우 발생 및 사 절단의 원인이 되어 저질의 사가 제조되거나 조업성이 저하되는 등의 이유로 적용이 어려우며, 후기의 방법은 연신핀 역할을 하는 고열롤러를 사용하므로 장력 문제는 어느정도 해결 가능하나 롤러의 표면온도를 균일하게 유지하는 것과 고온으로 유지하는 것이 어렵고 롤러의 제조비용이 고가이며 또한 롤러와의 접촉각 등의 문제로 사도(絲道)를 변경하여야 하는 번거로움이 있다.Conventionally, to solve this drawback, there is a method of using a drawing pin made of a ceramic type (US Patent No. 2,289,232) or using a high temperature roller serving as a drawing pin (Korean Patent Application No. 92-24981). This method is difficult to apply due to high speed drawing, friction between the drawing pin and the yarn, and high shear force, which causes the occurrence of high shear and cutting of the yarn. 'S method uses a high-temperature roller that acts as a drawing pin, so the tension problem can be solved to some extent, but it is difficult to keep the surface temperature of the roller uniformly and high temperature, and the manufacturing cost of the roller is expensive, and the contact angle with the roller The problem is the hassle of changing the apostles.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유체(열매체)를 이용하여 순간적으로 사를 가열하여 연신점을 고정시켜 물성이 우수한 폴리에스터 섬유를 제조하는 데에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art, the object is to produce a polyester fiber excellent in physical properties by fixing the draw point by heating the yarn instantaneously using a fluid (heat medium).

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 고속으로 방사, 연신하여 배향도를 높인 폴리에스터사의 직접 연신 과정에서 주연신이 이루어지는 제1고뎃롤러와 제2고뎃롤러 사이 및/또는 제2고뎃롤러와 제3고뎃롤러 사이에 온도를 조절할 수 있는 슬리트(slit) 타입의 젯트노즐을 설치하여 연신점을 안정적으로 고정하여 산업용사의 작업성 및 물성을 향상시키는 것에 관한 것이다.The present invention can control the temperature between the first high roller and the second high roller, and / or between the second high roller and the third high roller, in which the primary stretching is performed in the direct drawing process of the polyester yarn which is spun and stretched at high speed to increase the degree of orientation. The present invention relates to improving the workability and physical properties of an industrial company by stably fixing a drawing point by installing a slit type jet nozzle.

제2도는 본 발명에 사용한 설비의 전체 구성을 나타내고, 제3도는 제2도 설비에 사용되는 연신점 고정장치의 구성을 나타낸다.FIG. 2 shows the overall configuration of the equipment used in the present invention, and FIG. 3 shows the configuration of the drawing point fixing device used for the FIG. 2 equipment.

본 발명에서 제2도의 (a)의 길이가 너무 길면, 즉 연신점 고정장치가 앞의 고뎃롤러에서 너무 멀리 떨어져 있으면 앞의 고뎃롤러에서 가열된 것에 의해 연신이 2중으로 일어날 가능성이 크므로 연신점 고정장치는 양 고뎃롤러 중간지점의 앞쪽에 위치시킨다.In the present invention, if the length of (a) of FIG. 2 is too long, that is, if the drawing point fixing device is too far from the front roller, the stretching is likely to occur twice by being heated in the front roller. The fasteners are located in front of the midpoint of both rollers.

또한, 분사에 의한 사의 흔들림을 방지하기 위한 목적으로 가이드를 설치하는데 이때 가이드와 분사노즐간의 거리(c)가 너무 멀면 사의 처짐에 의한 흔들림이 발생하므로 분사노즐의 분사시 과열증기의 분사거리(b), 즉 노즐에서 사조까지의 거리보다 10~40mm 먼 거리로 설치하는 것이 좋다.In addition, the guide is installed for the purpose of preventing the shaking of the yarn due to the injection. At this time, if the distance (c) between the guide and the injection nozzle is too far, the shaking occurs due to the sag of the yarn, so the injection distance of the superheated steam during the injection of the injection nozzle (b ), That is, 10 ~ 40mm farther away from the nozzle to the thread.

또한 사용하는 유체는 스팀, 질소, 일반공기 등이 가능하나 질소의 경우는 실내 안전에 문제가 있고 일반 공기의 경우는 에너지 절약측면에서 불리하여 스팀을 사용하는 것이 효과적이다.In addition, the fluid used can be steam, nitrogen, general air, etc. However, in case of nitrogen, there is a problem in the safety of the room, and in the case of general air, it is disadvantageous in terms of energy saving. Therefore, it is effective to use steam.

스팀의 사용온도는 순간적으로 사를 가열해야 하므로 100~200℃ 정도의 과열증기를 사용하는 것이 좋다. 온도가 낮을 경우는 연신점을 고정하기 어렵고 과열의 온도를 사용하면 결정화에 의한 다단 연신의 어려움이 있다.Because the steam temperature should be heated instantaneously, it is recommended to use superheated steam at about 100 ~ 200 ℃. When the temperature is low, it is difficult to fix the stretching point, and when the superheat temperature is used, there is a difficulty in multistage stretching due to crystallization.

스팀압력은 0.5~5.0kg/cm²가 적당한 바, 너무 낮으면 연신점 고정이 어려워 연신점이 불균일해지고, 너무 크면 절사의 우려가 있다.The steam pressure of 0.5 to 5.0 kg / cm ² is appropriate. If it is too low, it is difficult to fix the stretching point, so that the stretching point becomes uneven.

본 발명에서 사용하는 분사노즐을 특정하게 한정할 필요는 없으나 노즐에서까지의 거리(b)가 2~10mm이고 분사각도가 10~60°정도인 분사노즐을 사용하는 것이 좋다.It is not necessary to specifically limit the injection nozzle used in the present invention, but it is preferable to use an injection nozzle having a distance (b) from the nozzle to 2 to 10 mm and an injection angle of about 10 to 60 degrees.

노즐이 사와 너무 가까우면 사와 접촉될 우려가 있고 너무 떨어져 있으면 사에 대한 분사각도에 커져 스팀 소요량이 많아지고 사와 접촉되는 스팀이 불균일해져 섬유 단면 변동율이 커진다.If the nozzle is too close to the yarn, the nozzle may be in contact with the yarn, and if it is too far, the spray angle to the yarn may increase, leading to increased steam demand and uneven steam contacting the yarn, thereby increasing fiber cross-sectional variation.

본 발명에서는 스프레이 시스템사(Spray System Co.)의 유니젯트(Unijet) 타입중 블로우오프(Blow-off) 노즐형을 사용하였으며, 제4도와 같이 파이프에 노즐을 형성하여 다사조의 경우에 개조하여 적용하여도 효과가 있다.In the present invention, a blow-off nozzle type of the Unijet type of Spray System Co. is used, and a nozzle is formed in a pipe as shown in FIG. It is effective.

이와같이 연신설비를 사용하여 본 발명의 조건으로 연신을 행할 경우 조업성이 향상될 뿐만 아니라 원사의 강력 단면 변동율이 균일한 물성의 원사를 제조하는 것이 가능하여 성능이 우수한 산업용사를 얻을 수 있다.As described above, when stretching is performed under the conditions of the present invention by using the stretching equipment, not only the operability is improved, but also the yarn of a physical property having a uniform variation in the strong cross section of the yarn can be manufactured, thereby obtaining an industrial yarn having excellent performance.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 설명하겠는 바, 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described through Examples, but the present invention is not limited by Examples.

[실시예, 비교예][Example, Comparative Example]

고유점도 1.15, 용융점도 26,000 포아즈인 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합체를 방사온도 300℃로 직경이 0.6mm인 오르피스 250개를 갖는 스피너렛(Spinneret)을 통해 방사속도 2,750m/분으로 방사한 후 냉각풍을 이용하여 사조를 균일 냉각고화한 미연신사를 별도로 권취하지 않고 연속해서 제4도와 같은 장치에서 총연신배율 2.1로 연신하고, 열처리, 이완시킨 후 5,500m/분으로 권취하였다.A polyethylene terephthalate polymer having an intrinsic viscosity of 1.15 and a melt viscosity of 26,000 poises was spun at a spinning temperature of 300 ° C. through a spinneret having 250 orifices with a diameter of 0.6 mm at a spinning temperature of 2,750 m / min. Without stretching the undrawn yarn in which the yarns were uniformly cooled and solidified by using the same, it was continuously drawn at a total draw ratio of 2.1 in the apparatus as shown in FIG. 4, and then wound at 5,500 m / min after heat treatment and relaxation.

최종 원사섬도는 1,000데니어가 되도록 조절하였다. 스팀젯트의 위치는 제1고뎃롤러와 제2고뎃롤러의 중간에서 제1고뎃롤러 쪽으로 3cm앞에 설치하였다. 스팀젯트조건과 제조된 사의 물성을 다음 표 1에 나타내었다.Final yarn fineness was adjusted to 1,000 denier. The position of the steam jet was set 3 cm from the middle of the first roller and the second roller to the first roller. Steam jet conditions and physical properties of the manufactured yarn are shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

CV(%) : 단면변동율, d : 측정한 사의 평균직경CV (%): section variation rate, d: average diameter of measured yarn

n : 사(Yarn)수 d_i: i번째 측정한 사의 직경n: Yarn number d _i : Diameter of the i-th measured yarn

Claims

폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하는 폴리에스터를 용융 방사, 냉각 고화시키고, 연신 고뎃롤러사이의 스팀젯트 장치를 통과시켜 연신할 때, 다음과 같은 스팀젯트의 조건으로 연신점을 고정하고, 그 후 열처리함을 특징으로 하는 폴리에스터 섬유의 제조방법. a) 스팀온도 : 100~200℃ b) 스팀압력 : 0.5~5.0kg/cm²c) 분사노즐과 사와의 간격 : 2~10mmWhen melt-spun spinning, cooling and solidifying a polyester containing polyethylene terephthalate as a main component, and stretching through a steam jet device between the stretching rollers, the stretching point is fixed under the conditions of the steam jet, and then heat treated. Method for producing a polyester fiber, characterized in that. a) Steam temperature: 100 ~ 200 ℃ b) Steam pressure: 0.5 ~ 5.0kg / cm ² c) Spacing between spray nozzle and sour: 2 ~ 10mm