KR950001647B1 - 형태안정성이 우수한 나일론 46 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

형태안정성이 우수한 나일론 46 섬유의 제조방법

제1도는 본 발명의 횡연신기 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 피이드로울러 2 : 제1연신로울러

3 : 제2연신로울러 4 : 제1오븐

5 : 제3연신로울러 6 : 제2오븐

7 : 제4연신로울러 8 : 권취기

본 발명은 형태안정성이 우수한 나일론 46섬유의 제조방법에 관한 것이다.

다시 말하면 종래의 나일론 46 섬유 제조방법의 문제점을 개선하여 고점도의 나일론 46 중합체를 저속방사하여 유동성을 개선하여 결정의 생성을 억제하고 횡연신하여 배향결정화를 유발하고 충분한 열을 주어서 형태안정성을 개선한 것이다.

종래의 방법으로 나일론 46 섬유를 제조하는 방법은 일본 공개특허 공보 소 59-88910호등이 있으나, 이러한 경우는 점도가 낮고 방사시에 유동성을 개선하는 방법이 없고, 종연신방법이므로 충분한 열량을 부여하기가 힘들어서 형태안정성을 개선하기는 힘들게 된다.

또, 직접 방사연신하는 방법으로는 일본 공개특허공보 평 1-111011호등이 있으나 이러한 방법으로는 건열수출율울 향상시키는 데는 한계가 있어서 본 발명의 목적으로 하는 형태안정성을 달성하기가 어렵다.

본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 본 발명의 나일론 46 폴리머는 90몰% 이상이 -[NH-(CH₂)-₄-NHCO-(CH₂)-₄-CO]의 단위로 융점된 280℃ 이상인 폴리아미드이고, 96% 황산용액중에서 측정한 상대점도가 4.0이상이다.

본 발명의 나일론 46 섬유를 얻기 위하여는 상대점도가 4.0 이상의 폴리머가 사용된다. 상대점도가 4.0 미만의 경유에는 방사중 분해가 일어나서 본 발명이 목적으로 하는 형태안정성을 달성하기가 힘들며, 상대점도가 4.0 이상의 경우에는 용융부분의 길이가 비교적 긴 스크류형 압출기가 사용된다.

본 발명의 나일론 46 섬유는 구금공직하에 가열통을 설치하며, 가열통의 길이는 400∼600mm가 적당하다. 또, 가열통의 온도는 방사온도를 Ts, 가열통의 내부온도를 T라고 할때, Ts-10TTs+20 이어야 하는데 보통 나일론 46 섬유의 경우는 융점이 290℃ 부근으로 방사온도는 300∼310℃이다.

저배향의 미연사를 제조하기 위해서는 가열통의 길이가 길어야 하나 너무 길게되면 단면변동율이 불균일하여 횡연신시에 모우의 발생이 많고, 고화점의 길이가 길어져서 구정의 발생이 많아서 연신시 조업성이 불량하다.

가열통의 길이가 짧은 경우에는 유동성이 나빠서 고배율 연신시에 절사가 다발하여, 연신배율이 낮아지고 강도가 낮게 된다.

또, 가열통의 내부온도는 T가 상기 조건보다 낮으면 구금공 직후에서 결정화가 시작되고 고화가 급속하게 일어나므로 절사가 일어나기가 쉽고, 반대로 높은 경우에는 피라멘트의 장력이 낮아져서 주위의 기류의 상호작용으로 사란이 증대되어 조섭성이 불량하다.

본 발명은 이렇게 저배향 저결정화가 일어난 필라멘트를 통상의 냉각방법보다 서냉하여 권취한다. 냉각풍 속도는 0.05∼0.3m/sec. 냉각온도는 25℃ 이하가 적당하다.

냉각속도가 너무 낮으면 필라멘트는 융착이 일어나기 쉽고, 높으면 결정화가 일어나서 좋지 않다. 또, 냉각온도가 너무 높으면 고화점이 내려와서 권취가 힘들게 되며, 너무 낮으면 경제적이지 못하다.

이와 같은 방법으로 냉각한 필라멘트는 300∼600m/min로 권취하는 것이 본 발명의 횡연신 조건에 적합하다. 방사속도가 너무 낮으면 압출기내에서 체류가 일어나서 좋지 않고, 방사속도가 높은 경우에는 연신시에 조업성이 불량하다.

본 발명의 미연신사를 안정하게 연신하기 위해서는 가능하면 수분을 차단한 상태에서 방치한 후 횡연신하는 것이 조업에 도움이 된다.

종래에는 종연신하는 방법이 제안되어 있으나 미연신사가 단단(rigid)하여 형태안정성이 부족하므로 본 연구자는 형태안정성을 개선하기 위하여 충분한 열을 부여할 수 있는 횡연신기를 사용한 결과 본 발명의 목적을 달성할 수 있었다.

횡연신기는 도면과 같이 로울러, 제1연신로울러, 제2연신로울러, 제1오븐, 제3연신로울러, 제2오븐, 제4연신로울러, 권취부로 구성되어 있으며, 피이드로울러와 제1로울러사이에서 1.005∼1.2배로 예비연신을 하고 제1로울러와 제2로울러와 사이에서는 1.5∼2.5배(2단 연신비), 제3로울러와 제4로울러 사이에서는 3∼10%의 리렉스를 부여하면서 연신하여 제조하는 방법이다.

예비연신은 연신을 하기 위한 예비동작으로 적당한 장력을 주는 공정이다. 따라서 예비연신비가 1.005보다 낮으면 적당한 장력을 부여하기가 어렵고, 1.2보다 높으면냉각된 상태에서 미연신사에 과도한 힘이 걸리므로 분자쇄의 절단이 일어나기 쉽다. 그러므로 예비연신비는 1.005∼1.2가 적당하다.

또한 횡연신의 1단 및 2단의 연신비 비율은 1단을 70% 이상으로 하는 것이 통상의 방법이나 본 발명에서는 1단을 50∼70%로 하였을 때 가장 양호한 연신사를 얻었다. 상세히 설명하면 예비연신된 섬유를 1단에서 과도하게 잡아당기면 1단에서 단사절이 쉽게 일어나며, 또, 2단 연신비가 너무 크면 2단에서 단사설이 쉽게 일어난다.

본 발명자가 충분히 실험한 결과 제1오븐에서 충분히 열을 공급하면서 연신비 2.5∼3.5로 연신하고, 2단 연신비를 1.5∼2.5로 하여서 제2오븐에서 열세팅하였을때 형태안정성이 우수한 나일론 46 섬유가 얻어졌다

다시 말하면 1단/2단의 연신비를 50∼70%/50∼30%로 하였을 때 조업성이 가장 우수하였다.

피이드로울러의 온도는 상온이며, 제1로울러의 온도는 80∼120℃, 제2로울러의 온도는 120∼150℃, 제1오븐의 온도는 240∼280℃, 제3로울러의 온도는 130∼200℃, 제2오븐의 온도는 260∼320℃, 제4로울러의 온도는 상온으로 하여서 나일론 46 섬유를 제조한 후 물성 및 조업성을 조사하였다.

제1오븐의 온도는 충분한 열을 공급하기 위하여는 240℃ 이상이 적당하며, 240℃보다 낮으면 충분한 연신을 하기에 필요한 열량을 공급할 수가 없다. 또한 제1오븐의 온도가 280℃보다 크면, 단사절이 일어난 연신사가 녹아서 뭉침현상이 일어날 가능성이 있다. 왜냐하면 나일론 45 섬유의 융점은 통상 290℃로 알려져 있으나, 중합도가 낮을 때에는 융점이 더 내려갈 수가 있으므로 280℃ 이하가 안정하다.

제2오븐의 온도는 260℃로 제1오븐의 온도보다 다소 높게 하여야 형태안정성이 우수한 섬유를 제조하는 것이 가능한다. 즉, 본 발명자는 260∼290℃의 온도범위에서 가장 양호한 물성과 조업성을 얻었다.

횡연신기의 조건은 가변성이 많아서 본 발명의 조건 이외에서도 물성을 얻을 수가 있으나, 많은 시험결과 본 조건의 경우가 물성 및 조업성이 가장 우수하였다.

1. 상대점도

96.0±0.2중량% 황산중에 중합체 농도가 10mg/ml가 되도록 시료를 용해시켜서 시료용액를 만든 후 25±0.5℃의 온도에서 수낙하초수 6∼7초의 오스트왈드(Ostwald) 점도계를 이용하여 용액의 상대점도를 측정했다. 측정시에는 동일점도계를 이용하였으며, 시료용액과 동일한 황산 20ml의 낙하시간을 T0로 하고 시료용액 20ml의 낙하시간을 T₁으로 할때, 상대점도(RV)=T₁/T0

2. 강도 및 절단시도

JIS-L1017 방법을 이용하였다

인장시험기 : 저속신장형

인장속도 : 300mm

시료길이 : 250mm

분위기 : 20℃, 65%RH

3. 건열수축율

시료를 20℃, 65% RH 분위기하에서 24시간 이상 방치한 후 시료의 0.1g/d에 해당하는 초하중을 달아서 측정한 시료의 길이를 L0, 초하중이 달린 상태로 150℃의 오븐에서 30분간 방치한 후 오븐내에서 측정한 길이를 L₁으로 하여 아래의 식으로 구하였다.

4. 단면변동율

연신사의 직경의 크기를 현미경으로 측정하여 단면적과 단면적의 표준편차를 구하여 다음 식에 의하여 단면변동율을 구한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 설명하면 다음과 같다.

단, 본 발명이 실시예로 한정되는 것을 아니다.

[실시예 1]

황산 상대점도 4.1인 나일론 46 고분자를 305℃에서 용융하여 직경 0.25mm인 구금홀을 210기 가지는 구금으로 압출하였다. 구금직하부에는 길이 450mm이고, 온도가 310℃인 가열통을 설치하였으며, 가열통 밑에는 냉각속도 0.1m/sec, 20℃ 냉각풍으로 냉각하였다.

통상의 방법으로 권취하여 미연신사를 제조하였다. 미연신사를 방치한 후 〈표 1〉과 같은 조건으로 연신하여 최종점도가 1,000데니어가 되도록 하였으며, 물성도 〈표 1〉에 나타내었다. 이 때 예비연신배울은 1.05배, 리덱스율은 7%로 하였다.

[실시예 2, 비교예 1∼3]

실시예 1과 동일한 방법으로 행하되, 가열통, 방사속도, 연신비 등의 제조건을 〈표 1〉과 같이 변경하였다.

* 독일제(PROTECHNA HERBST GMBH) 모우측정기(감도 8 : 강도 1~12가 측정가능하며, 감도가 낮을수록 모우수가 많게 측정된다)를 사용하여 측정한 106당 모우스

방사연산조건을 변경하여서 시험하였으나, 본 발명의 범위내가 물성 및 조업성이 양하였으며 구체적인 예시는 생략하였다.

Claims (2)

1. 상대점도가 4.0이상인 나일론 46 중합체를 방사구금을 통하여 압출시킨 후 가열통에 통과시키고 냉각하여 권취속도 300∼600m/min으로 일단 권취한 후 예비 연신비 1.005∼1.2, 1단 연신비 2.5∼3.5, 2단 연신비 1.5∼2.5, 제1오븐온도는 240∼280℃, 제2오븐농도 260∼290℃의 조건으로 횡연신장치에서 횡연신하여 제조됨을 특징으로 하는 형태안정성이 우수한 나일론 46 섬유의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 가열통이 아래조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 형태안정성이 우수한 나일론 46 섬유의 제조방법.

   가열통의 길이 : 400∼600mm

   가열통의 내부온도(T) : Ts-10℃TTs+20℃(단, Ts는 방사온도)