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KR0138739B1 - 무정형 폴리에스테르연신사 및 그 제조방법 - Google Patents

무정형 폴리에스테르연신사 및 그 제조방법

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Publication number
KR0138739B1
KR0138739B1 KR1019930009206A KR930009206A KR0138739B1 KR 0138739 B1 KR0138739 B1 KR 0138739B1 KR 1019930009206 A KR1019930009206 A KR 1019930009206A KR 930009206 A KR930009206 A KR 930009206A KR 0138739 B1 KR0138739 B1 KR 0138739B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
yarn
stress
acid
polyethylene terephthalate
amorphous polyester
Prior art date
Application number
KR1019930009206A
Other languages
English (en)
Inventor
안윤희
장재홍
Original Assignee
하기주
주식회사 코오롱
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 하기주, 주식회사 코오롱 filed Critical 하기주
Priority to KR1019930009206A priority Critical patent/KR0138739B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0138739B1 publication Critical patent/KR0138739B1/ko

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Abstract

본 발명은 감량 가공 없이도 감량가공 효과를 발휘하는 무정형 폴리에스테르연신사 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 폴리에스테르섬유는 후가공에서 알카리감량가공을 하여야만 폴리에스테르섬유 특유의 하쉬하고 딱딱한 촉감을 소프트하게 개선할 수 있었다.
본 발명은 고유점도가 0.5 이상이고 85 몰 % 이상인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 함유하는 무정형의 공중합 폴리에스테르를 1000 ~ 3000 mpm 으로 방사하되 배향결정화 임계응력과 미연신사의 강신도곡선에서 평형응력차와 1차 응력증가분을 적절하게 조절하여 미연신사를 제조한 다음 연신함을 특징으로 한다.
본 발명의 무정형 폴리에스테르연신사는 초기탄성율 50 g/d 이하, 결정화도 20 % 이하이고 강도가 4.5 g/d 이상이다.
본 발명은 의류용 원사로 활용된다.

Description

무정형 폴리에스테르연신사 및 그 제조방법
제 1 도는 미연신 일반 폴리에스테르섬유의 강도-신도곡선
제 2 도는 미연신 공중합폴리에스테르섬유의 강도-신도곡선
본 발명은 알카리감량을 하지않더라도 소프트하고 유연한 특성을 가지는 무정형 폴리에스테르연신사 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 폴리에틸렌테레프탈레이트섬유는 그 분자쇄내에 하드(hard)성분을 지니고 있으며, 또 결정구조를 가지고 있으므로 직물상에서 하쉬(harsh)하고 딱딱한감을 발현시키며, 그 결과 의류용으로 적합한 촉감을 나타내지 못하게 된다.
따라서 이러한 종래의 폴리에틸렌테레프탈레이트섬유는 제직후 후가공 공정 즉 정련축소-예비세트-알카리감량-염색-최종세트 공정중 특히 알카리감량공정에 의해서 물성을 취화시켜서 의류용에 적합한 소프트하고 유연한 직물을 얻게 되는데, 이러한 알카리감량공정은 공정추가에 의한 전체 후가공 비용중 약 20 ~ 25%의 가공비상승과 함께 알카리감량에 필요한 장치비용이 소요되었으며, 동시에 알카리감량공정에서 사용되는 수산화나트륨의 폐액에 의하여 환경오염을 유발시키는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라 폴리에틸렌테레프탈레이트섬유와 다른 섬유(모등)와의 혼용제품은 모(wool)가 알카리감량에 의하여 취화되기 때문에 혼용제품으로의 용도 적용에 제한을 받아왔다.
이러한 문제점들이 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트 자체의 구조에 기인되는 경우, 즉 분자쇄자체의 하드한 성분의 제어와 결정영역, 비결정영역의 모자이크디자인, 그리고 결정화도의 제어문제가 있으며, 이러한 구조를 제어하기 위한 적절한 제사공정조건이 필요하다.
이러한 문제점들을 해결하는 방법들중 일본특개소 53-147814의 경우는 염착성 및 균염성을 개선하기 위해서, 15% 이하의 공중합성분을 함유한 폴리에스테르의 제조에 관련된 발명인 바, 상기 방법에서도 결정화도 20 ~ 40%, 복굴절 0.1 이하가 되게 방사조건을 관리하였다.
그리고 일본특개소 58-54020의 경우는 초고속방사에 있어서 균제성, 역학적 성질등을 개선하기 위하여 사의 복굴절율, 결정크기를 일정범위로 관리하기 위한 방사조건을 조절하는데 특징을 두고 있다.
상기 선행기술로도 알 수 있는 바와 같이 염색성, 점착성, 초고속방사에 관련된 공중합폴리에스테르 제조기술에 관한 문헌이나 발명은 많이 있으나, 후가공공정 특히 알카리감량공정에 관련된 발명은 많지 않으며, 또한 알카리감량을 생략하고도 알카리감량 효과를 내기 위한 연구는 더더욱 없었다.
또한 폴리에스테르공중합체로 폴리에스테르섬유를 제조함에 있어서 제사공정조 절인자들중 배향결정화와 임계응력과 미연신사의 강도-신도곡선 그리고 연신시의 제사성을 연관시킨 연구는 아직 시도된 바 없다.
본 발명은 배향결정화의 임계응력과, 미연신사의 강도-신도곡선과, 그리고 연신시의 제사성을 상호 연관시켜서 알카리감량을 하지 않더라도 알카리감량효과를 발휘하는 무정형 폴리에스테르연신사 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있는 바, 이하 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 85 몰 % 함유하며 고유점도가 0.5 이상인 공중합폴리에스테르를 방사속도 1000 ~ 3000 mpm 으로 방사하되 다음조건 (1)(2)(3) 을 만족하도록 방사하여서 미연신사를 제조한 다음 연신하여 제사성이 5% 이하인 무정형 폴리에스테르연신사의 제조방법이다.
다 음
0.1 ≤ σie(g/d) ≤ 0.4 . . . (1)
0 ≤ △σyp(g/d) ≤ 0.2 . . . (2)
0 ≤ △σsh(g/d) ≤ 0.2 . . . (3)
위 식에서
σie: 방사시에 고화가 발생되는 지점(방사구금하 3mm)에서 사에 부여되는 응력으로서 배향결정화의 임계응력.
△σyp: 미연신사의 강도-신도곡선에서 항복점의 응력과 평형응력의 차 (항고응력-평형응력)
△σsh: 미연신사의 강도-신도곡선에서 1 차응력 증가분
또 본 발명으로 제조된 무정형 폴리에스테르연신사는 초기탄성율이 50 g/d 이하이고 결정화도가 20% 이하이며 강도가 4.5 g/d 이상인 물질을 가짐을 특징으로 한다.
본 발명에서 공중합 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고 여기에 이소프탈산계, 아디핀산계, 나프탈렌디카르본산계의 2 관능성산계, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 이소부틸알콜등과 같은 제 3 성분을 단독 혹은 복합적으로 공중합시킨 것이다.
본 발명에서 미연신사를 제조할때 배향결정화 임계응력이 0.1 g/d 미만이면 미연신사의 결정화도가 증가하고 배향성이 감소하기 때문에 미연신사의 신도가 급격히 증대한다.
또 미연신사의 △σyp와 △σsh가 0.2 g/d 를 초과하면 연신시에 초기절사율이 급격하게 증가하므로 연신조업성이 불량하고 또 연신사의 강도가 너무 낮아지므로 제직성에 문제가 있다.
또 배향결정화 임계응력이 0.4 g/d 를 초과하면 결정화의 진행이 느리고 배향성만 증가된 사의 구조를 가지게 되므로 연신조업성이 저하된다.
제 2 도에 표시된 바와 같이, 공중합 폴리에스테르나 첨가물이 함유된 폴리에스테르의 미연사의 강도-신도곡선은 기존의 일반폴리에스테르의 강도-신도곡선(제 1 도 참조)과는 다른 경향을 보이고 있다.
다른 경향들 중 가장 현저한 사항은 △σyp와 △σsh인바, 상기 △σyp와 △σsh는 공중합물함량 및 첨가물함량에 비례하여 증가하는 경향을 나타내고 있으며, 동시에 방사된 미연신사의 구조와 밀접한 관계를 나타내고 있다.
특히 방사시 스핀라인에서 사에 작용하는 응력인 배향결정화와 임계응력과 밀접한 관계가 있다.
그리고 이러한 사항들 때문에 공중합 폴리에스테르의 연신성이 상당히 불량하며, 동시에 이러한 사항들은 후가공공정중 많은 문제점을 나타내는 원인중의 하나로 꼽히고 있다.
따라서 이러한 △σyp와 △σsh의 변화를 감소시키는 문제는 공중합 폴리에스테르의 제사성향상과 아주 밀접한 관계를 갖는다.
따라서 본 발명에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 85 몰 % 이상 함유하며 공중합물을 15 몰 % 이하를 함유하고 결정화온도 및 용융온도가 존재하지 않는 무정형 공중폴리에스테르를 방사속도 1000 ~ 3000 mpm 으로 방사하였다.
이때 σie는 방사속도 및 방사구금하 거리에 좌우되는 요소인바, 방속이 1000 mpm 미만일 경우에는 σie가 0.1(g/d)미만이며, 방속이 3000 mpm 를 초과하면 0.4(g/d0)을 초과하게 된다.
따라서 σie를 적절히 조절하여서 σyp, σsh가 각각 0.2 이하인 미연신사를 제조한 후, 연신온도 100 ~ 150℃, 연신속도 600 m/분, 연신배율 2.5 ~ 3.5배로 연신하여서 수축율이 10% 이하이고, 신도가 30 ~ 40%, 강도가 4.5(g/d)이상인 무정형 폴리에스테르연신사를 제조하였다.
일반적으로 공중합폴리에스테르는 연신속도가 600 m/분일 경우 초기절사 및 랩발생으로 말미암아 연신조업성이 감소하는 경향을 보이며, σyp, σsh가 각각 0.2(g/d)이하일 경우, 연신속도 600 m/분에서 5 % 이내의 제사성을 보이고 있다.
만일 연신조건이 상기 범위를 벗어날 경우 제사성이 불량해지는 원인이 된다.
실시예 1
폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로하고, 제 3 성분으로 1,4-사이클로헥산디메탄올을 12 몰 % 첨가하여 무정형 공중합폴리에스테르를 제조한 후, 방사온도 280℃, 방사속도 1350 mpm 으로 방사하여, 미연신사를 제조한 후, 연신온도 140℃, 연신속도 600 m/분, 연신배율 3.092 배로 연신하여서, 75 데니어, 36 필라멘트의 연신사를 제조하였다.
실시예 2
실시예 1의 미연신사를 연신배율 3.312배, 그외 연신조건은 실시예 1과 동일하게 연신하였다.
실시예 3
폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 제 3 성분으로 아디프산 5 몰 %와, 2,2-디메틸-1,3 프로판디올 5 몰 % 를 첨가하여 무정형 공중합폴리에스테르를 제조한 후, 방사온도 280℃, 방사속도 1350 mpm 으로 방사하여, 미연신사를 제조한 후, 연신온도 140℃, 연신속도 600 m/분, 연신배율 3.092 배로 연신하여서, 75 데니어, 36 필라멘트의 연신사를 제조하였다.
실시예 4
실시예 3의 미연신사를 연신배율 3.312 배, 그외 연신조건은 실시예 3 과 동일하게 연신하였다.
비교예 1
폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 제 3 성분으로 1,4-사이클로헥산디메탄올을 12 몰 % 첨가하여 무정형 폴리에스테르를 제조한 후, 방사온도 280℃, 방사속도 500 mpm 으로 방사하여, 미연신사를 제조한 후, 연신온도 140℃, 연신속도 600 m/분, 연신배율 3.092 배로 연신하여서, 75 데니어, 36 필라멘트의 연신사를 제조하였다.
비교예 2
비교예 1의 미연신사를 연신배율 3.312 배, 그외 연신조건은 비교예 1과 동일하게 연신하였다.
비교예 3
폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 제 3 성분으로 1,4-사이클로헥산디메탄올을 12 몰 % 첨가하여 무정형 폴리에스테르를 제조한 후, 방사온도 280℃, 방사속도 3500 mpm 으로 방사하여, 미연신사를 제조한 후, 연신온도 140℃, 연신속도 600 m/분, 연신배율 3.092 배로 연신하여서, 75 데니어, 36 필라멘트의 연신사를 제조하였다.
비교예 4
비교예 3의 미연신사를 연신배율 3.312 배, 그외 연신조건은 비교예 3과 동일하게 연신하였다.
비교예 5
폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 제 3 성분으로 아디프산 5 몰 % 와, 2,2-디메틸-1,3 프로판디올 5 몰 % 를 첨가하여 무정형 공중합폴리에스테르를 제조한 후, 방사온도 280℃, 방사속도 500 mpm 으로 방사하여, 미연신사를 제조한 후, 연신온도 140℃, 연신속도 600 m/분, 연신배율 3.092 배로 연신하여서, 75 데니어, 36 필라멘트의 연신사를 제조하였다.
비교예 6
비교예 5의 미연신사를 연신배율 3.312 배, 그외 연신조건은 비교예 5와 동일하게 연신하였다.
비교예 7
폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 제 3 성분으로 아디프산 5 몰 % 와, 2,2-디메틸-1,3 프로판디올 5 몰 % 를 첨가하여 무정형 공중합폴리에스테르를 제조한 후, 방사온도 280℃, 방사속도 3500 mpm 으로 방사하여, 미연신사를 제조한 후, 연신온도 140℃, 연신속도 600 m/분, 연신배율 3.092 배로 연신하여서, 75 데니어, 36 필라멘트의 연신사를 제조하였다.
비교예 8
비교예 7의 미연신사를 연신배율 3.312 배, 그외 연신조건은 비교예 7과 동일하게 연신하였다.
비교예 9
폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 제 3 성분으로 폴리에틸렌글리콜 10 몰 % 를 첨가하여 무정형 공중합폴리에스테르를 제조한 후, 방사온도 280℃, 방사속도 500 mpm 으로 방사하여, 미연신사를 제조한 후, 연신온도 140℃, 연신속도 600 m/분, 연신배율 3.092 배로 연신하여서, 75 데니어, 36 필라멘트의 연신사를 제조하였다.
비교예 10
비교예 9의 미연신사를 연신배율 3.312 배, 그외 조건은 비교예 9와 동일하게 연신하였다.
비교예 11
폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 제 3 성분으로 폴리에틸렌글리콜 10 몰 % 를 첨가하여 무정형 공중합폴리에스테르를 제조한 후, 방사온도 280℃, 방사속도 1350 mpm 으로 방사하여, 미연신사를 제조한 후, 연신온도 140℃, 연신속도 600 m/분, 연신배율 3.092 배로 연신하여서, 75 데니어, 36 필라멘트의 연신사를 제조하였다.
비교예 12
비교예 11의 미연신사를 연신배율 3.312배, 그외 연신조건은 비교예 11과 동일하게 연신하였다.
비교예 13
폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하고, 제 3 성분으로 폴리에틸렌글리콜 10 몰 % 를 첨가하여 무정형 공중합폴리에스테르를 제조한 후, 방사온도 280℃, 방사속도 3500 mpm 으로 방사하여, 미연신사를 제조한 후, 연신온도 140℃, 연신속도 600 m/분, 연신배율 3.092 배로 연신하여서, 75 데니어, 36 필라멘트의 연신사를 제조하였다.
비교예 14
비교예 13 의 미연신사를 연신배율 3.312 배, 그외 연신조건은 비교예 12과 동일하게 연신하였다.
비교예 15
고유점도가 0.64 인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 방사온도 280℃, 방사속도 1350 mpm 으로 방사하여, 미연신사를 제조한 후, 연신온도 140℃, 연신속도 600 m/분, 연신배율 3.092 배로 연신하여서, 75 데니어, 36 필라멘트의 연신사를 제조하였다.
비교예 16
비교예 15 의 미연신사를 연신배율 3.312 배, 그외 연신조건은 비교예 15와 동일하게 연신하였다.
실시예 1 ~ 4 와 비교예 1 ~ 16의 제조조건과 제사성 및 제조원사의 물성을 표시하면 표 1 과 같다.
여기서 1. 유리전이온도, 결정화온도, 용융온도는 시차주사열분석기를 이용하여 구한 값.
2. 탄성율 및 강신도는 인스트롱기기를 이용하여 측정함.
3. 제사성

Claims (4)

  1. 폴리에틸렌테레프탈레이트를 85 몰 % 이상 함유하며 고유점도 0.5 이상인 무정형의 공중합폴리에스테르를 방사속도 1000 ~ 3000 mpm 으로 방사하되 다음조건 (1),(2),(3) 을 만족하도록 하여서 미연신사를 제조한 다음 연신함을 특징으로하는 무정형 폴리에스테르연신사의 제조방법.
    다 음
    0.1 ≤ σie(g/d) ≤ 0.4 . . . (1)
    0 ≤ △σyp(g/d) ≤ 0.2 . . . (2)
    0 ≤ △σsh(g/d) ≤ 0.2 . . . (3)
    위 식에서
    σie: 방사시에 고화가 발생되는 지점(방사구금하 3mm)에서 사에 부여되는 응력으로서 배향결정화의 임계응력.
    △σyp: 미연신사의 강도-신도곡선에서 항복점의 응력과 평형응력의 차 (항고응력-평형응력)
    △σsh: 미연신사의 강도-신도곡선에서 1 차응력 증가분
  2. 제 1 항에 있어서, 공중합폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트에 이소프탈산계, 세바신산계, 아디핀산계, 나프탈렌디카르본산계의 2 관능성산계, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 이소부틸알콜로부터 선택한 제 3 성분을 단독 혹은 복합적으로 공중합시킨 것임을 특징으로 하는 무정형 폴리에스테르연신사의 제조방법.
  3. 폴리에틸렌테레프탈레이트를 85 몰 % 이상 함유하는 공중합폴리에스테르연시사 로서 다음 물성을 동시에 만족함을 특징으로 하는 무정형 폴리에스테르연신사.
    다 음
    초기탄성율 : 50 g/d 이하
    결정화도 : 20 5 이하
    강 도 : 4.5 g/d 이하
  4. 제 3 항에 있어서, 공중합폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트에 이소프탈산계, 세바신산계, 아디핀산계, 나프탈렌디카르본산계의 2 관능성산계, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 이소부틸알콜로부터 선택한 제 3 성분을 단독 혹은 복합적으로 공중합시킨 것임을 특징으로 하는 무정형 폴리에스테르연신사.
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