KR840002331B1 - 폴리에스테르 극세섬유의 용융방사방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폴리에스테르 극세섬유의 용융방사방법

제1도는 본 발명의 제조공정 개략도

제2도는 본 발명에 사용되는 에어제트장치의 단면도

도면중 1은 구금, 2는 사조, 3은 원통형냉각장치, 4는 에어제트장치, 5는 유도관, 6은 오일링장치, 7은 권취장치이다.

본 발명은 단사섬도 0.7데니아 이하의 폴리에스테르 극세섬유의 용융방사 방법에 관한 것으로 그 목적은 사균제도가 우수하고 조업성이 양호한 연속극세섬유를 경제적으로 제조하기 위한 방법을 제공함에 있다. 극세섬유는 인공피혁, 삽성지, 필리등의 새로운 소재로서 최근 대단히 주목되고 있으며 그 제조방법에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 종래 통상의 용융방사방법에 의해 제조하는 경우 사균제도가 불량할 뿐 아니라 방사 및 연신시의 조업성이 극히 불량하기 때문에 절사가 다량 발생하여 극세 섬유를 안정하게제조하기가 곤란하였다. 이 때문에 극세섬유를 제조하고자 하는 경우 최근에는 친화성이 없는 2성분이상의 종합체를 복합방사하여 연신한 후 후처리공정에서 물리적 또는 화학적처리를 함으로써 각 성분을 분리시키거나 해성분을 용해시킴으로써 세섬화하는 방법이 채용되고 있으나 이 경우 특수한 방사장치가 필요하고 제조공정이 복잡하여 제품의 수율이 떨어지고 제조원가가 상승하는 결점이 있으며, 용도에도 제한이 있어 일반적인 제조공정이라고 할 수는 없다. 그래서 본발명자들은 통상의 용융방사방법을 개선하여 (단사섬도가 0.7 데니아 이하의 극세섬유를 경제적으로 안정하게 제조하는 공업적방법에 대하여 연구하였다. 그 결과 이와같은 극세섬유를 양호한 군제도에서 안정하게 제조하기 위해서는 토출량, 방사드래프트에 관련되는 방사속도와 구금토출공 직경과의 관계, 토출사조의 냉각고화조건 및 주행사에 작용하는 공기저항력과 장력등이 중요한 요인이라는 것을 알게 되었다.

특히 공기저항력의 억제는 극세섬유제조에 있어서 중요한 사항이며, 방사속도가 높아질수록 공기저항력이 증대하여 방사절사 및 권취장력상승의 원인이 되기 때문에 이를 위해서 수반기류를 적절히 조절함으로써 고화점부근에서의 실흔들림의 방지가 가능하고 양호한 조업상태에서 안정하게 조업할 수 있음을 알게 되었다. 즉 방사토출부에서 가능한 한 낮은 방사드래프트로 토출된 사조를 사조주행방향으로 냉각풍을 불어주는 원통형 냉각장치에 의하여 1차 급냉고화시키고 그 아래위치에 설치된 에어제트장치로써 사조를 완전히 냉각 집속시켜 유도관을 통해 분출에어와 함께 인취장치에 유도하여 오일링한 다음 인취하여 미연신사를 제조한후 통상의 연신기에서 잔류신도가 25∼30%되게끔 적절한 조건에서 연신함으로써 단사섬도 0.7데니아 이하의 극세사를 생산가능하게 되었다. 다음에 본 발명의 내용을 예시도면에 의하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명방법에 사용된 방사장치의 일례를 나타낸 것이고, 제2도는 에어제트장치의 상세도이다. 본 발명의 방사방법을 도면에 의하여 설명하면 방사속도 2,500m/min 이상에서 단사섬도 0.7데니아 이하의 극세 멀티필라멘트를 제조할 때 특정된 방사조건을 만족하는 구금(1)의 토출공에서 토출된 사조(2)는 방사구금하 100mm까지의 온도가 폴리마 방사온도 보다 5∼15℃ 낮게 유지된 고온분위기를 지나, 방사구금하 00∼300mm 걸쳐 설치된 원통형 냉각장치에서 냉각풍을 사조주행방향에 대하여 내측하방으로 30°∼45°각도로 취부시키면서 냉각고화하고, 방사구금하 500∼700mm 위치에 설치된 에어제트장치(4)에 의해 완전 냉각되면서 집속되어 분출에어와 함께 유도관(5)을 통한후 오일링장치(6)를 거쳐 권취장치(7)에 보내짐으로써 2,500m/min 이상의 고속에서도 0.5g/ 이하의 저장력권취가 가능하며, 여기에서 제조된 미연신사를 통상의 연신기에서d 1.5∼2.5배 연신함으로써 극세섬유를 경제적으로 안정하게 생산할 수 있는 것이다.

통상의 용융방사장치에서 토출량을 줄여 극세섬유를 방사하는 경우 단사섬도 0.7데니아 이하의 극세사를 얻기 위해서는 공당(孔當)로 출량은 0.3g/min 이하이어야 한다. 그러나 이 경우 각로출공마다 토출량변화가 심하여져서 심한경우에는 점적현상이 발생하여 사균제도가 불량해지고 조업성도 극히 악화된다 또. 이 때의 방사드래프트는 200 이상으로 되어 급격한 단면변화로 인하여 불균일한 미연신사를 얻게되며 방사에서의 과도한 분자배향으로 잔류신도가 저하하여 연신배율이 낮아져서 극세섬유제조목적을 달성할 수 없다. 여기에서 공당 토출량을 늘이고 방사드래프트를 낮게 조정하기 위한 조건으로 방사속도 2,500∼4,000m/min로 하고 토출공 직경을 조정하여 방사드래프트를 100∼150 범위내로 정함으로써 가장 안정한 방사가 가능하게 된다. 그리하여 본발명자들은 하기의 식을 만족하는 방사조건에서 방사상태가 양호하고 사균제도로 균일하다는 것을 알게 되었다.

이 식에서 d/VD²의 값이 50미만인 경우에는 구금토출공이 너무적어지므로 구금가공의 정밀도에 약간의 변동이 있어도 단사간의 단면변화가 커지고 구금세정이 어려워져 조업상태가 불량해지며, d/VD²의 값이 100을 초과할 경우에는 토출공이 커지고 또한 방사드래프트가 증대하기 때문에 변형영역에서의 방사절사가 일어나기 쉽고 불균일한 변형으로 인하여 사균제도가 불균일하여져 조업상태도 불량하게 된다. 또 방사드래프트가 증대함에 따라 분자배향이 발달하기 때문에 잔류신도가 낮아지고 연신배율이 저하하므로 세섬화하는 것이 곤란하게 된다. 세섬화하기 위해서 연신배율을 높이는 것도 하나의 방법이며 이를 위하여 통상의 방사온도보다 5∼10℃ 높이고 방사구금하 100mm까지의 온도는 고도로 배향된 분자배향을 완화시키기 위하여 방사온도보다 5∼15℃ 낮게함으로써 더욱 좋은 결과를 얻을 수 있다.

방사속도가 2,500m/min 이상이되면 방사장력이 증가하며, 이 현상은 사조의 공기접촉면적이 커지고 방사장이 길어질수록 현저하게 증가하여 실흔들림이 심하게 되며 변형영역에 영향을 주어 사균제도가 나빠지고 방사절사가 발생하기 쉽다. 또 방사장력의 증가로 권취장력이 증가하여 권취형태가 불량해져서 연신공정에 지장을 주어 조업성이 불량하게 된다.

따라서 고속방사에서는 방사장력이 조업안정의 중요한 요인으로서 이 방사장력을 낮게 조정하는 것이 필요하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본발명자들은

첫째 방사구금하 100∼30mm에 걸쳐 원통형냉각 장치를 설치하여 냉각풍을 사조주행 방향에 대하여 30∼45°내측하방으로 불어줌으로써 사조에 작용하는 공기저항력을 어느 정도 줄이는 것이 가능하며,

둘째 방사구금하 500∼700mm 위치에 에어제트장치를 설치하여 사조를 냉각 접속하여 분출에어와 함께 유도관을 통하여 인취장치에 이송함으로써 방사장력을 0.15g/d이하로 낮게하면 사조가 안정하고 권취형태도 양호해진다는 것을 알게 되었다.

특히 본발명 방법에서 형통원 냉각장치의 냉각풍 각도는 사조의 주행방향에 대하여 30∼45°내측하방으로 하여야 한다. 30°보다 작을 경우 사조에 대한 냉각풍접촉점이 하방으로 이동하여 불충분한 냉각으로 인하여 고화점이 낮아지므로 사조간 융착, 충돌이 일어나 방사절사가 유발하게 되며 변형영역에서의 실흔들림도 심해지게 된다. 반면 45°보다 클 경우 냉각풍의 상호교란이 일어나 사조가 불안정하게 되어 조업상태가 악화될 뿐 아니라 수반기류와의 마찰력저하를 기대할 수 없게 된다. 사조의 냉각접속 목적으로 사용되는 에어제트장치는 방사구금하 500∼700mm 위치에 설치되어야 한다. 그 위치가 50mm보다 작아 구금에 너무 가까운 경우에는 사조의 냉각고화가 불충분한 상태에서 집속되기 때문에 사조간 융착이 발생하기 쉬우며 집속각도가 커지므로 에어제트장치의 사조도입부와 사조간의 마찰이커져 방사장력이 증대하며 사조에 영향을 주어서 절사가 증가하게 된다.

또 그 위치가 700mm 이상일 때에는 멀티필라멘트와 공기와의 접촉면적이 커지기때문에 공기 저항력이 증가하여 좋지않다. 이렇게하여 유도관을 통한 집속멀티필라멘트에 통상의 오일링장치로써 급유하고 방서장력을 0.15g/d 이하의 상태에서 권취함으로써 방사속도 2,500∼4,000m/min에서 잔류신도 120∼240%의 미연신사를 얻을 수 있으며 이것을 통상의 연신기에서 1.5∼2.5배 연신하여 비로써 양호한 조업상태에서 단사섬도에 0.7 니아이 하의극 세멀티필라멘트 생산이 가능하게 된 것이다.

본 발명의 방사장치에 사용하는 에어제트장치의 모형은 제2도에 나타내었다. 그림에서 에어유입구(4a)를 통해 들오간 에어는 분산판(4b)에서 선회성이 없도록 조정된후 소간격을 통해 고속제트에어로 되어 사도입부(4c)로부터 사조를 흡인하여 사출구(4d)를 통해 분출시킨다. 이 에어제트장치에 공급되는 에어는 2∼5kg/cm²의 고압에어로서 방사속도 5,000m/min까지 적용가능하며 목표로하는 방사속도에 따라 조정함으로써 방사장력의 조정이 가능하다.

본 발명에 사용되는 에어제트장치의 규격은 사도입부내경 3∼5mm 사출구내경 4∼6mm이며 사도입부노즐면 각도 θ₁과 노즐내 에어분사각도 θ₂는 사조주행방향에 대하여 각각 30∼40°, 5∼15°가 적당하다.

이하 실시예로서 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예]

제1도 및 제2도에 나타낸 방사장치를 이용하여 고유점도(오르토 클로로페놀 측정) 25℃에서 0.65인 풀리에스테르를 토출공수 72, 구금직경 100mm인 구금을 이용하여 295℃에서 방사하였으며, 각종 방사조건 연신배율, 결과는 제1도에 나타난 바와 같다. 또한 냉각조건은 아래와 같이 설정하여 시험하였다.

(1) 냉각풍 취출면 내경-130mm

(2) 냉각풍 취출면 길이-200mm

(3) 냉각장치 설치위치-방사구금하 100mm

(4) 냉각풍 온도-19℃

(5) 냉각풍속-0.34m/sec

그 결과 방사성 및연신고 그리고 균제도가 대단히 양호한 제품을 제조할 수 있었다.

[표 1]

[비교예 1]

실시예에서와 같은 방사장치를 이용하여 고유점도(오르토 클로로페놀 25℃에서 측정) 0.65인 폴리에스테르를 토출공수 72, 구금직경 100mm인 구금을 통하여, 방사속도, 토출공직경, 냉각풍각도, 에어제트 장치위치를 제2표와 같이 변화시키면서 295℃에서 방사하였다. 또한 냉각조건은 실시예에서와 같았다.

그 결과 방사성불량으로 인하여 연신성 및 균제도가 불량한 제품이 얻어졌다.

[표 2]

[비교예 2]

통상의 용융방사장치를 이용하여 고유점도(오르토 클로로페놀 25℃에서 측정) 0.65인 폴리에스테르를 토출공직경 0.23mm, 토출공수 72, 구금직경 100mm인 구금을 통해 토출량과 방사속도, 연신배율을 제3표에 나타난 바와 같이 변화시키면서 290℃에서 방사하였다. 냉각은 횡취형 냉각장치로서 아래와같은 냉각조건으로 선정하여 시험하였다.

(1) 냉각풍 취출면 내경-130mm

(2) 냉각풍 취출면 길이-900mm

(3) 냉각장치 설치위치-방사구금하 150mm

(4) 냉각풍 온도-19℃

(5) 냉각풍속-0.34m/sec

그 결과 방사성 불량으로 인하여 연신성과 사균제도도 대단히 불량하였다.

[표 3]

Claims (4)

1. 용융방사법에 의하여 단사섬도 0.7데니아 이하의 폴리에스테르 극세섬유를 방사속도 2,500m분 -4,000m/분로 방사함에 있어서, 다음식을 만족하는 구금의 토출공으로 용융방사 시킨다음, 방사구금의 하부에서 송풍식원통형냉각장치로사 조를냉 각시키고 이어서 그 하부에서 에어제트 장치로 사조를 집속시키는 폴리에스테로 극세섬유의 용융방사방법.

   
2. 제1항에 있어서 송풍식원통형냉각 장치를 방사구금의 하부 100mm-300mm 위치에 설치하는 방법
3. 제1항에 있어서 에어제트장치를 방사구금의 하부 500mm-700mm 위치에 설치하는 방법
4. 제1항 또는 제2항에 있어서 냉각풍을 사조 주행방향에 대하여 30°∼45°내측하방으로 송풍시키는 방법.

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