KR100404545B1

KR100404545B1 - 폴리에스터 극세 섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR100404545B1
Application number: KR10-2001-0038074A
Authority: KR
Inventors: 손양국; 김범석
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-11-05
Also published as: KR20030002459A

Abstract

본 발명은 폴리에스터 극세섬유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단사 섬도가 0.1 ∼ 0.5 데니어, 단사수가 70 이상인 폴리에스터 극세 섬유의 제조방법에 있어서, 방사구금 직하 지연 냉각부의 길이를 20mm이하, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 2 ∼ 30mm로 제어함을 특징으로 하는 폴리에스터 극세 섬유의 제조 방법에 관한 것이며, 본 발명에 의해 공정성, 염색성 및 특히 균제도가 우수한 폴리에스터 극세 섬유를 제조할 수 있다.

Description

폴리에스터 극세 섬유의 제조방법 {Method for producing polyester superfine fiber}

본 발명은 폴리에스터 극세 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단사 섬도가 0.1 ∼ 0.5 데니어, 단사수가 70 이상인 폴리에스터 극세 섬유의 제조방법에 있어서, 방사구금 직하 지연 냉각부의 길이를 20mm이하, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 2 ∼ 30mm로 제어함을 특징으로 하는 폴리에스터 극세 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 폴리에스터 섬유업계에서는 고부가가치를 갖는 차별화 소재의 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 그 결과 단사 섬도가 1.0 데니어 이하인 극세 섬유의 생산이 보편화되고 있다. 이에 더 나아가 단사섬도가 0.5 데니어 이하인 폴리에스터 극세사에 대한 관심이 집중되면서 현재는 각사마다 개발에 총력을 기울이고 있으며 그중에 일부 회사에서는 생산 중에 있다.

폴리에스터 극세사의 제조방법으로 듀퐁의 국내특허 제181183호에서는 지연냉각부의 길이를 20∼120mm로 제어하고 방사팩 내 체류시간을 4분 이내로 줄여주는 방법 등으로 단사 섬도가 1.0 데니어 이하인 폴리에스터 극세 필라멘트를 제조하는방법을 제시한 바 있다.

그러나 실제로 위의 방법으로 제조할 경우, 단사 섬도가 0.5 데니어 이하인 극세 필라멘트는 사조의 급냉 및 균일냉각이 어려워 원사의 물성이 불균일해지고 특히, 균제도가 나빠지는 문제점이 있으며, 단사섬도의 감소에 따른 방사장력의 증가로 방사 공정성 저하가 가장 큰 문제점이 되고 있다.

또한 단사섬도를 줄이기 위해 동일 노즐에서 단사수를 증가시킬 경우, 단사수의 증가에 의한 사조간의 냉각 불균일로 인해 균제도가 불량해지며, 방사 공정상에서 단사절 또는 염색반의 다발을 야기시키는 문제점이 있다.

일반적으로 폴리에스터 극세 섬유의 제조에 있어 필라멘트들간의 균일 냉각 효과에 따라서 원사의 균제도가 결정되므로, 필라멘트의 균일 냉각은 원사의 품질을 결정하는 중요한 요인이 되고 있는데, 통상적인 냉각방식인 전면단방향 냉각방식으로는 충분히 균일한 냉각이 이루어지지 않아 균제도가 불량해지고 사조간의 융착 등에 의해 공정성이 저하되어 불균일한 물성을 얻게 된다. 이러한 단점을 보완하기 위한 대안으로 국내 특허공개 제92-15834호에는 전방향 원통형송출방식 냉각장치에 의한 냉각방식이 제안되는 등 필라멘트들간의 균일 냉각을 위한 연구가 꾸준히 진행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단사 섬도가 0.1 ∼ 0.5 데니어이며, 단사수가 70 이상인 폴리에스터 극세 섬유를 용융방사하는데 있어서, 지연냉각부의 길이 및 냉각공기 취출면과 필라멘트간의 거리를 제어하여 필라멘트들간의 냉각을 균일하게 유지시킴으로써 공정성, 염색성 및 기타 물성이 우수하며, 특히 균제도가 우수한 폴리에스터 극세 섬유를 제조하는 것을 목적으로 한다.

즉 본 발명은 단사 섬도가 0.1 ∼ 0.5 데니어, 단사수가 70 이상인 폴리에스터 극세 섬유의 제조방법에 있어서, 방사구금 직하 지연 냉각부의 길이를 20mm이하, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 2 ∼ 30mm로 제어함을 특징으로 하는 폴리에스터 극세 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.

이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 단사 섬도가 0.1 ∼ 0.5 데니어이며 단사수가 70 이상인 폴리에스터 극세 섬유를 제조함에 있어, 지연 냉각부(Hot Zone)의 길이를 20mm이하, 냉풍 취출면에서 필라멘트간의 최대거리가 2mm ∼ 30mm가 되도록 조절하여 용융방사하는 것을 특징으로 한다.

폴리에스터 극세 섬유 제조 방법의 핵심 기술은 필라멘트에 동일 위치에서 동일한 냉각효과를 줄 수 있도록 냉각장치를 설계함과 동시에 외란에 대한 사물성의 변동을 최소화하기 위해 방사구금으로부터 압출된 직후에 냉각을 실시하여 사변형을 최소화시키는 것이다. 필라멘트수가 많고 단사 섬도가 낮은 폴리에스터 극세 섬유의 제조를 위해서는 냉풍이 모든 필라멘트와 균일하게 접촉해야하며, 또한 냉풍간이나 냉풍과 사조간의 충돌에 의한 와류를 제어해야한다.

본 발명에서는 노즐 직하의 지연냉각부의 길이를 짧게 하고, 냉풍 취출면과 필라멘트간의 거리를 짧게 제어함으로써 필라멘트간의 균일 냉각을 발현시켜 폴리에스터 극세 섬유의 균제도, 공정성 및 물성을 개선하였다. 이때 지연 냉각부의 길이는 20mm이하, 냉풍 취출면과 필라멘트간의 거리는 2 ∼ 30mm로 제어하였다. 노즐 직하 지연 냉각부의 길이가 20mm를 넘으면 공정성, 균제도가 저하되며, 냉풍 취출면과 필라멘트간의 거리가 30mm 이상이 되면 물성이 불균일해지고 공정성도 저하되기 때문이다.

본 발명에 의해 용융방사된 폴리에스터 미연신사(POY)는 바람직하게는 하기 식을 만족시키는 물성을 나타낸다.

1) T(χ) ≥ 1.4 g/den

T(χ) ; χ% 연신시의 강력(g)÷원사데니어, χ는 파단신도(%)÷2

2) S = 강도(g/den) × 파단신도(%)1/2 ≥ 30

3) 균제도 (U%) ≤ 1.2

상기에서 T(χ)는 중신에서의 강도를 나타내고, S는 원사의 강력을 의미하는 함수이다.

또한 본 발명의 폴리에스터 미연신사를 별도의 연신공정을 거치지 않고 용융방사 공정중에 연신하여 1단계로 폴리에스터 연신사를 제조했을 때, 바람직하게는 연신사의 강도가 4.5g/den 이상이며 하기 식을 만족하는 물성을 나타낸다.

1) S = 강도(g/den) × 파단신도(%)1/2 ≥ 30

2) 균제도 (U%) ≤ 1.2

상기와 같이 별도의 연신공정을 거치지 않고 방사공정상에서 1단계로 폴리에스터 연신사를 제조하거나 적정비로 연신하였을 경우에도 미연신사 특성과 동일하게 균제도가 우수하고 높은 강력 특성을 나타내며, 공정성 및 염색성도 양호하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

실시예 1

고유점도 0.63의 폴리에스터 중합물을 사용하여 방사온도 297℃, 방사구금 치수는 홀직경 0.18mm, 홀길이 0.54mm이며 필라멘트수는 192개로 최종 연신사의 단사섬도가 0.2 데니어가 되도록 토출량을 조절하여 방사속도 2,800m/분에서 용융방사하였다. 냉풍 온도는 20℃로 조정하였고, 냉각지연부는 방사구금 직하에서 설치하여 그 길이를 5mm로 조정하였다. 또한 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리가 30mm가 되도록 조정하였다. 제조된 폴리에스터 극세사의 미연신사를 연신비 1.521로 방사상에서 1단계로 연신하여 연신사를 제조하였다. 미연신사 및 연신사의 공정성, 염색성, 균제도, T(χ), 및 S 등의 함수값을 표 1에 나타내었다.

실시예 2

최종 연신사의 단사섬도를 0.3 데니어, 지연냉각부의 길이를 20mm, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 20mm로 조정한 것외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예1

최종 연신사의 단사섬도를 0.3 데니어, 지연냉각부의 길이를 30mm, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 20mm로 조정한 것외에는 실시예 1과 동일하게 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 2

최종 연신사의 단사섬도를 0.5데니어, 지연냉각부의 길이를 30mm, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 20mm로 조정한 것외에는 실시예 1과 동일하게 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 3

최종 연신사의 단사섬도를 0.5 데니어, 지연냉각부의 길이를 60mm, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 20mm로 조정한 것외에는 실시예 1과 동일하게 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 4

최종 연신사의 단사섬도를 0.5 데니어, 지연냉각부의 길이를 20mm, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 40mm로 조정한 것외에는 실시예 1과 동일하게 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 5

최종 연신사의 단사섬도를 0.5 데니어, 지연냉각부의 길이를 20mm, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 120mm로 조정한 것외에는 실시예 1과 동일하게 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 6

최종 연신사의 단사섬도를 0.5 데니어, 지연냉각부의 길이를 30mm, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 120mm로 조정한 것외에는 실시예 1과 동일하게 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6
연신사단사섬도(den/filament)	0.2	0.3	0.3	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
지연냉각부길이(mm)	5	20	30	30	60	20	20	30
냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리(mm)	30	20	20	20	20	40	120	120
미연신사	T(χ)	1.76	1.59	1.22	1.31	1.15	1.29	1.03	-
	S	38.1	35.5	25.9	27.3	23.6	28.1	22.5	-
	균제도(U%)	0.82	1.06	1.55	1.41	2.26	1.63	2.05	-
연신사	강도(g/den)	4.7	4.8	4.2	4.1	3.9	4.1	3.7	-
	S	36.5	33.6	24.8	26.1	23.2	27.5	22.1	-
	균제도(U%)	0.91	1.10	1.54	1.56	2.31	1.72	2.21	-
방사공정성	○	○	×	×	×	×	×	××
염색성	○	○	×	×	×	△	×	-

< 물성 측정방법 >

1) T(χ) ; χ% 연신시의 강력(g) ÷ 원사데니어

(χ ; 파단신도(%) ÷ 2)

2) 강도(g/den) : 파단신도시의 강력 ÷ 원사데니어

3) S : 강도(g/den) × 파단신도(%)^1/2

※ 1) ∼ 3) : 사의 강ㆍ신도 물성을 30회 측정하여 평균값을 구해서 측정

4) 방사 공정성 평가 내용 : ○ - 매우 양호, △ - 보통, × - 불량,

×× - 불가

5) 염색성 평가방법 : ○ - 매우 양호, △ - 보통, × - 불량

·시료 : 원사를 환편기로 20cm 길이가 되도록 편직하였다.

·염욕 : 분산염료 코우-네이비(S-type)을 염료농도 1% o.w.f.(on theweight of fiber: 염료 농도의 단위)로 만든 후, 분산제 (VGT) 1g/L, pH 4.5∼5.5(초산), 액비 1대 15로 조제하였다.

·염색시험 : 시료를 염욕에 넣고, 염색온도를 30∼130℃까지 1℃/분으로 일정하게 승온하여 130℃에서 30분간 유지하면서 염색하였다. 염색이 끝난 시료를 충분히 건조 후, 백색판을 넣어 육안으로 염색성을 판정하였다.

본 발명에 의하여 단사 섬도가 0.1 ∼ 0.5 데니어이며, 단사수가 70 이상인 폴리에스터 극세 섬유를 제조하는데 있어, 노즐 하부의 지연냉각부 및 냉각공기 취출면과 사조간 거리를 제어함으로써 단사섬도 0.5 이하에서 공정성 및 물성이 급격히 저하되는 것을 제어 가능토록하여 공정성, 염색성 및 기타 물성이 우수한 폴리에스터 극세 섬유를 제조할 수 있다.

Claims

단사 섬도가 0.1 ∼ 0.5 데니어, 단사수가 70 이상인 폴리에스터 극세 섬유의 제조방법에 있어서, 방사구금 직하 지연 냉각부의 길이를 20mm이하, 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리를 2 ∼ 30mm로 제어함을 특징으로 하는 폴리에스터 극세 섬유의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 용융 방사된 폴리에스터 미연신사 물성이 아래 식을 만족함을 특징으로 하는 폴리에스터 극세 섬유의 제조 방법.

1) T(χ) ≥ 1.4 g/den

T(χ) ; χ% 연신시의 강력(g)÷원사데니어, χ는 파단신도(%)÷2

2) S = 강도(g/den) × 파단신도(%)1/2 ≥ 30

3) 균제도 (U%) ≤ 1.2
제 1항에 있어서, 폴리에스터 극세사의 미연신사를 용융방사한 후 별도의 연신공정을 거치지 않고 용융방사 공정중에 연신하여 1단계로 폴리에스터 연신사를 제조했을 때, 그 연신사의 강도가 4.5g/den이상이며 아래 식을 만족하는 폴리에스터 극세섬유의 제조 방법.

1) S = 강도(g/den) × 파단신도(%)1/2 ≥ 30

2) 균제도 (U%) ≤ 1.2