KR101033209B1 - 분사성을 향상시킨 폴리에스테르 분섬사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사공정을 개선하여 분사성을 향상시킨 폴리에스테르 분섬사에 관한 것이다. 보다 상세하게는 중합물을 용융 방사하여 분사 작업성이 5 내지 10% 향상된, 단사 섬도가 20 내지 50 데니어 정도를 지니는 폴리에스테르 분섬사 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 즉, 최적의 유제 조건 및 유제부여방법을 통해 분사작업성이 향상된 폴리에스테르 분섬사의 제조를 목적으로 한다.

본 발명에 의해 제조된 폴리에스테르 분섬사는 일반적인 폴리에스테르 분섬사보다 균일한 필라(Fila)간 물성을 지니며, 일반적인 폴리에스테르 분섬사보다 우수한 분사성을 보인다.

폴리에스테르, 분섬사, 모노필라멘트, 유제

Description

분사성을 향상시킨 폴리에스테르 분섬사의 제조방법{A process for preparing polyester multifilamant for yarn diving having injection}

본 발명은 열적안정성 및 유제균일성, 냉각균일성, 물성 등을 조절하고 단사섬도가 20 내지 50D이며 단사수가 5 내지 30인 폴리에스테르 분섬사를 용융방사함에 있어서, 유제 부여방법 및 유제 마찰계수 등을 조정함으로써 필라(Fila)간 데니어, 물성편차를 줄여 분사작업성이 우수한 분섬사와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 섬도가 20 내지 40D 정도인 폴리에스테르 모노필라멘트는 가늘기 때문에 방사시 균일한 냉각 및 고화과정을 얻기 위해 많은 주의가 요구된다. 이러한 공정상의 문제를 해결하기 위해 제안된 방법이 분섬사이다. 분섬사 공법은 방사공정에서 섬유의 가닥수가 10내지 12가닥으로 된 모사(mother yarn)를 제조한 다음, 분섬공정을 통해 각각 1가닥(monofilament)으로 분리하는 방법이다. 이러한 분섬사는 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라, 모노 필라멘트에 요구되는 기능을 균일하게 부여할 수 있다는 장점이 있다.

분섬사는 자동분사, 빔 분사 및 가연분사의 용도로 주로 사용되는데, 그 품질 평가시 모사와 모노사로 구별하여 평가할 수 있다. 우선 모사의 경우는 분사작업성 및 가연 작업할 경우 가연성 등이 그 척도가 될 수 있고, 모노사의 경우는 필라간 물성 편차 및 U%, CV%, 그리고 부여한 기능성의 발현정도 등에 따라 평가 할 수 있다. 이러한 여러 평가 요소 중 본 발명은 유제의 제어를 통해 모사의 분사작업성을 기존 보다 향상시키는 방법에 관한 것이다.

최근 폴리에스테르 섬유업계에서는 고부가가치를 갖는 차별화 소재의 개발 및 생산성 향상이라는 측면에서 분섬사에 대한 관심이 높아져 왔고, 이와 같은 분섬사의 제조방법들에 대해서는 대한민국 특허공고번호 제94-4691호, 제87-869호 및 대한민국 특허공개번호 제1999-30033호 등에 대한 것들이 있으나, 가장 기본이 되는 항목인 분사작업성에 관해서는 구체적으로 언급된 것이 없다. 또한 분사 작업성을 높이기 위한 방법도 거의 다루어지고 있지 않은 상태이다. 분사작업성은 생산성에 직접적으로 영향을 미칠 뿐만 아니라 모사의 물성을 나타내는 지표가 되기 때문에 근래 주목받고 있는 품질 관리에 있어서도 중요한 의미를 지니는 요소이다. 폴리에스테르 분섬사의 분사작업성을 결정짓는 요인으로 필라간 데니어 및 물성편차, 사간 마찰계수 및 해사장력, 집속정도, 유제 부착도등이 있으며, 상기 요인들은 유제의 특성 및 유제부여 방법에 의해 매우 긴밀하게 영향을 받는다.

따라서, 본 발명의 목적은 분사 작업성이 5 내지 10% 향상되고, 단사 섬도가 20-50 데니어를 지니는 폴리에스테르 분섬사를 제조하는 데 있다.

즉, 이러한 본 발명의 목적은 유제 개선을 통해 모노 필라멘트 간 균일성을 향상시키고 마찰계수를 조절함으로써 분사작업성이 향상된 폴리에스테르 분섬사의 제조를 목적으로 한다.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 분사작업성을 결정짓는 요인들을 분석하고 이를 하나하나 개선하여 최적의 조건을 확립하여 분섬사를 제조하였다.

본 발명에서 사용하는 유제의 경우 섬유간 마찰(F/F(Fiber to Fiber Friction)) 및 섬유 금속간 마찰(F/M(Fiber to Metal Friction))이 상이한 유제들을 사용하여 테스트한 결과, 분사성이 가장 우수한 유제의 조건을 확인 할 수 있었다. 유제의 마찰계수는 모사의 F/F 및 F/M 마찰계수에 직접적인 영향을 미친다. 일반적으로 F/F 마찰계수는 장력 불균일 및 사절에 영향을 미치고, F/M 마찰계수는 분사 및 가연시에 영향을 미친다. 또한, 유제는 해사장력에도 영향을 미치게 되는데, 해사장력 불량은 분사 시 장력 불균일성을 야기시킬 수도 있고, 나아가 가연 작업 시에도 꼬임 방향 및 권축률 등에도 큰 영향을 미칠 수 있으므로 적절한 수준의 마찰계수를 지닌 유제를 적용하는 것이 중요하다. 테스트 결과 F/M동마찰계수가 0.20 내지 0.25, F/F정마찰계수 0.25 내지 0.30, 휘발감량이 10% 내지 15%인 유제 사용시 가장 높은 분사작업성을 나타냈다.

정마찰 F/F가 0.30을 초과할 경우는 장력 불균일과 분사시 사절이 발생하고, 동마찰 F/M이 0.20 미만일 경우는 분사시 가이드(guide)와의 미끄럼을 방지하여 분사점이 낮아져서 작업성이 떨어지는 결과가 나타났다. 또한 휘발감량이 15% 초과일 경우 유체부착량(OPU)의 불균일이 발생하여 분사작업성이 저하되었다. 한편 유제에 점도를 저하시키는 기능제를 첨가하였을 경우 OPU 균일성 및 분사작업성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

유제부착량(OPU, Oil Pick-Up)이 일정한 경우에도 유제가 원사둘레에 불균일하게 흡착될 가능성이 있으므로, 유제 흡착 균일성을 더 높이기 위해 기존의 급유(Oiling)외에 추가적으로 유제를 부착시키는 방법이 강구되었다. 이를 위해 기존의 1단 Oiling 위치와 권취기(W/D) 사이에 추가로 2단 oiling을 설치함으로써 분사작업성을 향상시킬 수 있었다. 이는 모노사간 OPU 편차가 줄고, 유제가 균일하게 흡착되면서 나타난 결과이다. 일반적으로 롤러 오일링(Roller oiling(R.O.))과 분무 오일링(Jet Oiling(J.O.))는 다음과 같은 차이를 나타낸다. 균일부착성면에서는 R.O.가 우수하고 OPU% 편차는 J.O.이 더 적게 나타난다. 이와 같은 특성을 고려하여 2가지 type의 oiling을 조합하여 테스트를 진행하였다. 아래와 같은 3가지 조합에 대해 테스트한 결과 J.O.과 R.O. 조합 시의 분사작업성이 가장 우수하게 나타났다.

▲ J.O.와 R.O.의 2단 oiling

▲ R.O.와 J.O의 2단 oiling

▲ R.O.와 R.O.의 2단 oiling.

이하 본 발명의 실시 예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 이러한 실시 예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명의 실시 예 및 비교 예는 아래와 같다.

[실시 예 1]

상대점도(RV)가 0.680 내지 0.750 정도인 이산화티탄(TiO₂) 함량 3000ppm의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합물을 사용하여 방사온도 290℃, Hot Zone 80mm, 냉풍속도 0.8m/s인 조건에서 방사를 진행하였다. F/M동마찰계수가 0.24, F/F정마찰계수 0.28, 휘발감량이 15%인 유제를 사용하였으며 J.O.와 R.O. oiling의 순으로 oiling을 실시하여 용융방사 후 분사작업을 진행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교 예 1]

F/M동마찰계수가 0.25, F/F정마찰계수가 0.40인 유제를 사용한 것 이 외에는 실시 예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교 예 2]

F/M동마찰계수가 0.10, F/F정마찰계수가 0.25인 유제를 사용한 것 이 외에는 실시 예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교 예 3]

휘발감량이 25%인 유제를 사용한 것 이 외에는 실시 예 1과 동일한 조건으 로 시험하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교 예 4]

롤러 오일링에 추가로 롤러 오일링을 설치한 것 이 외에는 실시 예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 5]

롤러 오일링에 추가로 분무 오일링를 설치한 것 이 외에는 실시 예 1과 동일한 조건으로 시험하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

상대점도(RV)가 0.680 내지 0.750 정도인 TiO2 함량 3000ppm의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중합물을 사용하여 방사온도 290℃, 핫죤(Hot Zone) 80mm, 냉풍속도 0.8m/s인 조건에서 방사를 진행하였다. 동마찰계수가 0.20, 정마찰계수 0.25, 휘발감량이 10%인 유제를 사용하였으며 J.O.와 R.O. oiling의 순으로 oiling을 실시하여 용융방사한 다음 분사작업을 진행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

	섬도 (Den)	강도 (g/den)	10% (g/den)	신도 (%)	U%	OPU 편차	방사 작업성	분사 작업성(%)
실시 예 1	20.5/0.09	5.10/0.10	3.82/0.05	27.1/0.35	0.98	0.05	◎	99
실시 예 2	20.1/0.10	5.32/0.10	3.75/0.07	26.4/0.39	1.04	0.04	◎	99
비교 예 1	20.2/0.20	5.05/0.26	3.77/0.09	27.5/0.50	1.17	0.07	◎	93
비교 예 2	19.5/0.11	5.22/0.12	3.81/0.08	26.9/0.41	1.02	0.08	◎	92
비교 예 3	20.3/0.11	5.31/0.13	3.78/0.08	27.1/0.50	1.30	0.28	◎	92
비교 예 4	20.2/0.10	5.11/0.11	3.80/0.07	26.8/0.50	1.85	0.31	△	91
비교 예 5	20.2/0.12	5.25/0.21	3.80/0.11	27.9/0.52	1.67	0.22	△	93

※ 분사 후 모노 필라간 평균 / 표준편차로 표시

< 물성 측정방법 >

1) 방사 작업성 평가 내용 (무사절율 / 日)

무사절율 95% 초과/日 ⇒ 방사작업성 ◎

무사절율 70 내지 95% 이하/日 ⇒ 방사작업성 △△

무사절율 70% 이하/日 ⇒ 방사작업성 ×

작업불가 ⇒ 방사 불가 ××

2) 강도(g/den) : 파단 신도시의 강력 ÷ 원사데니어

3) 분사 작업성 평가방법

- 분사작업성 평가는 100본을 작업했을 때 무절사로 분사가 완료되는 원사의 수를 %로 표기함.

예) 모사 100개를 분사시, 90개가 무절사로 분사완료 →분사작업성 90%

본 발명은 단사 섬도가 20 내지 50D이고 단사수가 5 내지 30인 폴리에스테르분섬사를 용융 방사하는데 있어, 특정한 조건의 유제 및 유제부여방법을 최적화 하여 마찰계수 및 해사장력을 제어함으로써 필라(Fila)간 균일성을 개선하여 분사 작업성이 우수한 분섬 모사를 제고할 수 있게 해준다.

Claims (3)

1. 단사 섬도가 20 내지 50데니어이고, 단사수가 5 내지 30인 폴리에스테르 분섬사의 제조방법에 있어서, 방사유제로서 섬유금속간 동마찰계수가 0.20 내지 0.25, 섬유간(F/F) 정마찰계수가 0.25 내지 0.30, 휘발감량이 10% 내지 15%인 유제를 사용하고, 당 유제를 분무 오일링(Jet Oiling)을 실시한 다음, 연속적으로 롤러 오일링(Roller Oiling)을 행하여 유제를 부여하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 분섬사의 제조방법.
2. 제 1항 기재의 방법에 의해 제조된, 폴리에스테르 분섬사.
3. 제 2항 기재의 분섬사를 분섬하여 제조된 모노필라멘트에 있어서, 하기식 1) 내지 4)를 만족하는 것을 특징으로 하는, 폴리에스테르 모노필라멘트.

   1) 분사 후 모노필라멘트간 강도 편차 ≤0.10

   2) 분사 후 모노필라멘트간 신도 편차 ≤0.40

   3) 분사 후 모노필라멘트간 유제부착량(OPU) 편차 ≤0.05

   4) 균제도(U%) ≤1.2