KR100488381B1

KR100488381B1 - 높은필라멘트번수의미세필라멘트폴리에스테르사의제조방법

Info

Publication number: KR100488381B1
Application number: KR1019980700791A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 조지 베니; 로버트 제임스 콜린스; 한스 루돌프 에드워드 프랭크포트; 스티븐 버크너 존슨; 벤자민 휴즈 녹스; 조 포레스트 주니어. 런던; 엘머 에드윈 주니어. 모스트; 기리쉬 아난트 파이
Original assignee: 이.아이,듀우판드네모아앤드캄파니
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 2006-04-21
Also published as: KR19990036123A; DE69516910T2; EP0843750A1; EP0843750B1; ES2147613T3; JP3346575B2; DE69516910D1; WO1997006295A1

Abstract

단일 방사돌기로부터 높은 필라멘트 번수의 실의 모든 필라멘트를 방사하여 훌륭한 기계적 품질 및 얼롱-엔드 균일도 및 단일 인터레이스를 갖는 높은 필라멘트 번수의 미세 필라멘트 폴리에스테르사를 제공한다. 이러한 실은 연신 플랫사 및 연신 텍스춰사를 제조하기 위한 직접 사용사 및 연신 공급사로 사용할 수 있다.

Description

높은 필라멘트 번수의 미세 필라멘트 폴리에스테르사의 제조 방법{Making High Filament Count Fine Filament Polyester Yarns}

본 발명은 용융-방사된 미세 연속 필라멘트 폴리에스테르사, 및 특히 필라멘트의 절단없는 하류 공정을 필요로 할 수 있는 텍스타일로서의 최종 용도 및 염색이 중요한 텍스타일 적용 분야에 특히 적절하게 하는 개선된 균일도를 갖는 높은 필라멘트 번수(HFC) 사의 개선된 제조 방법에 관한 것이다.

필라멘트 당 데니어(dpf)가 약 1 미만(즉, 실크의 dpf와 유사함)인 폴리에스테르 필라멘트사가 시판되고 있으나, 제조시 보다 통상적인 dpf(면의 dpf와 유사함)의 필라멘트사보다 비용이 많이 소요된다. 본 발명의 소위 모출원인 미국 출원 제07/647,371호 (미국 특허 제5,288,553호의 동료 출원이기도 한 미국 특허 제5,250,245호로 허여된 일부 계속 출원(CIP)을 위해 현재 포기됨, 상기 두 특허에 개시된 내용은 그를 언급함으로써 본 명세서에 포함됨)는 신규한 직접 용융-방사 공정에 의하여 이러한 미세한 필라멘트를 제조하는 것에 관한 것이다.

미세 필라멘트 텍스타일사 (플랫(flat)하거나 텍스춰링됨)에 대한 시장에서의 반응은 미세 필라멘트사의 실의 총 데니어 (D_Y)가 이것이 대체하고 있는 고 dpf사의 것과 대략 동일하지 않을 경우, 텍스타일 패브릭에서의 이들의 사용을 제한하는 경향이 있다. 예를 들면, 1.5 dpf의 필라멘트를 갖는 인컴벤트사(incumbent yarn, 이하, 인컴벤트사를 낮은 필라멘트 번수(LFC)사로서 언급함)가 필라멘트가 LFC사의 dpf의 반, 즉, 0.75 dpf인 보다 미세한 필라멘트를 갖는 실로 대체되어야 하는 경우, 보다 미세한 필라멘트(0.75 dpf)사 중의 필라멘트의 수는 현존하는 텍스타일 최종 용도에서 직접적으로 대체하기 위해서, 즉 동일한 패브릭 중량(g/m²)을 제공하기 위해서, LFC사의 대략 2배로 될 것이 요구된다. 다시 말하면, 예를 들어, 100개의 필라멘트 및 150 데니어(즉, 1.5 dpf)의 LFC사는, 보다 낮은 0.75 dpf때문에, 200개의 필라멘트 및 150 데니어의 HFC사로 대체되어야 한다. 따라서, 몇몇의 섬유제조업자는 2 개 (또는 그 이상)의 보다 작은 분리된 미세 필라멘트 "번들"을 방사한 후, 이들 분리된 번들을 서로 엉키게하여 (인터레이싱하여) 대체될 고 dpf LFC사의 총 데니어 수와 동등한 목적하는 총 데니어(D_Y)를 갖는 단일 HFC사를 제공하여 왔다. 그들은 두 개의 분리된 방사 공정이 갖는 생산성 손실, 단지 하나의 실을 위해 두 개 (또는 그 이상)의 방사돌기가 사용되어야 한다는 생산성 손실에 불구하고 이러한 방법을 수행하였다. 보다 많은 방사돌기를 사용하는 이유는, 고 dpf의 필라멘트를 방사함에 있어서의 종래의 경험에 기초한 믿음 때문이었다(즉, 만족스러운 품질 수준 (얼롱-엔드(along-end) 데니어, 구조 균일도 및 기계적 성질이 본 발명에서의 기준이다)을 유지하기 위해서는, 방사돌기와 마주한 "유용한" 압출 면적 당 방사되는 필라멘트의 수(#) (이하, 필라멘트 압출 밀도 (FED), #/cm²로서 언급함)를 보다 큰 dpf의 LFC사의 방사에 사용된 것보다 현저하게 증가시키는 것은 바람직하게 여겨지지 않았었음). 소비자가 섬유 제조업자로부터 서로 분리되어 있는 낮은 데니어의 보다 미세한 필라멘트사를 구입하는 경우, 소비자는 목적하는 총 데니어 (D_Y)를 얻기 위하여 2개 이상의 이들 작은 미세 필라멘트사를 함께 엉키게할 것이며, 이는 최종 텍스타일사의 제조에 있어서 비용의 증가를 가져올 수 있다. 또한, 개별적으로 방사된 필라멘트사를 함께 엉키게 하는 것은 동일한 데니어(D_Y)를 갖는 단일 HFC 번들을 인터레이싱하여 얻어지는 것과 동일한 시각적 직물 미감 (또는 염색 균일도)을 제공하지 못한다. 달리 말해서, 가연사(plied yarn)와 단일(unitary) 인터레이스사 사이에는 미감 및(또는) 성능에서 감지할 수 있는 현저한 차이가 존재한다.

따라서, 요구되는 얼롱-엔드 균일도와 HFC 미세 필라멘트사의 하류 공정을 위해 필요한 기계적 성능을 유지시키면서, (두 개 이상의 필라멘트 번들을 가연할 필요없이) 단일 압출 방사돌기로부터 미세 dpf 필라멘트를 갖는 단일 HFC 번들을 방사함으로써 생산성 손실을 방지하는 용융-방사 공정을 제공하는 것이 요구되어 왔다.

본 발명에 따르면,

(i) 13 내지 23의 상대 점도(LRV) 및 240 내지 265 ℃의 제로-전단력 융점(T_m ^o)을 갖는 폴리에스테르 중합체사를 용융시키고, 생성된 용융물을 T_m ^o보다 25 내지 55 ℃ 높은 중합체 온도 (T_p)까지 가열하고, 가열된 용융물을 여과하는 단계,

(ii) 방사돌기에 마주하여 6 필라멘트/cm²이상의 필라멘트 압출 밀도 (FED), 및 총 용융물 유속 W(= w x #; 여기서, w는 단일 모세관을 통한 유속) (g/분) (여기서, W=(dpf)_s(V_s)/(필라멘트수의 9000 배)이고, V_s는 방사 인취(withrawl) 속도이고 2 Km/분 이상임)에서 150개 이상의 모세관을 통하여 여과된 용융물을 압출하여 150 이상의 필라멘트 스트림을 형성하는 단계,

(iii) 새롭게 압출된 필라멘트 스트림을 딜레이 슈라우드 (delay-shroud)에 의하여 방사돌기 면의 바로 밑으로 (면 밑의 길이 L_q) 보호한 후, 층류 속도 (Q_a m/분)의 켄칭 공기로 하기 식으로 표현되는 방사 인자 (SF)가 0.2 내지 1로 되도록 냉각시키는 단계, 및

SF=k{(LRV)[(T_m ^o+25)/(T_p)]⁶[(V_s)²/(dpf)_s][(Q_a/W)^0.2][(FED)(L_q)]^-0.7]}ⁿ

(여기서, k는 2.4×10⁺⁵이고, n은 -0.8 이다)

(iv) 필라멘트 스트림을 유리 전이 온도(T_g) 미만의 온도로 냉각하고, 생성된 냉각 필라멘트를 방사돌기 면으로부터 수렴 거리(L_c, cm)에서 150개 필라멘트 이상의 단일 멀티필라멘트 번들로 수렴시키고, 멀티필라멘트 번들을 인터레이싱하여 인터레이스 방사 배향사를 제공하며, 인터레이스사를 권취 속도 2 내지 5 Km/분으로 감아 팩키지를 형성하는 단계

를 포함하는, 상기 폴리에스테르 중합체사로 부터 미세 필라멘트 150개 이상 및 필라멘트 당 방사 데니어(dpf)_s 0.5 내지 22의 인터레이스 멀티필라멘트사를 용융-방사 하는 방법을 제공한다

전술한 바와 같이, 방사 인자(SF)는 중요하고, 다음과 같이 정의된다.

SF=k[η_aσ_FQ_F]ⁿ,

"팽창된" 형태에서는 다음과 같이 정의된다.

SF=k{(LRV)[(T_m ^o+25)/(T_p)]⁶[(V_s)²/(dpf)_s][(Q_a/W)^0.2][(FED)(L_q)]^-0.7]}ⁿ이고,

상기 식에서,

k=2.4×10⁵,

n=(-)0.8,

η_a(겉보기 용용 점도)=(LRV)[T_m ^o+25)/(T_p)]⁶,

σ_F(방사라인(spinline) 응력 인자)=(V_S)₂/(dpf)_s,

Q_F(켄칭 인자)=[(Q_a/W)^0.2][(FED)(L_q)]^-0.7,

W(g/분/압출 번들)=(필라멘트 수)×(w),

w(g/분/모세관)=[(dpf)_s×V_s(m/분)/9000],

Q_a=층류 속도 (m/분),

FED=#필라멘트/"유용한" 압출 면적 (cm²),

L_q=지연 켄치 길이(cm)이고,

본 발명에 따라 균일 미세 필라멘트(HFC)사를 방사하기 위하여 η_a, σ_F 및 Q_F모두는 상기 관계식 중에서 지시한 바와 같이 균형을 이루어 0.2 내지 1의 방사 인자(SF)를 제공하여야 한다.

필라멘트의 품질 수준은 얼롱-엔드 데니어(즉, 낮은 데니어 스프레드 (DS)가, 바람직하게는 2.5 % 미만, 특히 2.0 % 미만, 바람직하게는 1.5 % 미만, 특별하게는 약 1.0 % 미만이고, 이들 균일도의 기준은 dpf가 감소됨에 따라 점진적으로 획득하기가 어렵게 된다고 이해된다), 구조 균일도 (1 % 미만이 바람직한 얼롱-엔드 연신 장력(계수의) 편차 (DTV, %), 이들은 방사 인자(SF), 특히 도 1과 관련하여 하기에서 더욱 상세히 논의된다) 및 기계적 품질(정상화 파단 데니어 강도(T_B)_n(여기서, 하기에서 논의한 바와 같이 (T_B)_n=강도(g/d)(RDR)_s(20.8/LRV)^0.75이고, (RDR)_s는 (RDR)_s=[1+(E_B)/100]으로 정의되는 잔류 방사 연신비이며, E_B는 파단 신장율임)에 의하여 측정하는 것이 바람직하다.

하기에서 논의한 바와 같이, 본 명세서 및 당업계에서의 모세관 치수(직경 D × 길이 L)가 극단적으로 중요할 수 있다. 이러한 치수는 바람직하게는 L/D 비도가 2 이상, L/D⁴수치가 335 mm^-3이상인 것이다.

본 발명에 따른, 이 신규한 용융-방사 공정에 의하여, 5,000 이상의 용융-방사 생산성을 얻을 수 있다(여기서, 용융-방사 생산성 P_s는 인취 속도(V_s)(m/분)와 방사 배향사 필라멘트의 잔류 방사 연신비 (RDR)_s로 주어지는 식[P_s=V_s×(RDR)_s]로 나타내고, (RDR)_s는 (RDR)_s=[1+(E_B)/100]로 정의되며, E_B는 파단 신장율임).

생성된 인터레이스 멀티필라멘트사는 2.2 (dpf)_s 미만의 방사 dpf 및 연신되는 경우 1 미만의 dpf를 갖는 미세 데니어의 150 개 이상의 필라멘트를 포함하고, 여전히 필라멘트 엉킴은 균일한 인터레이스를 나타내기 때문에, 하기에 설명하는 바와 같이 신규하다고 여겨진다. 지시된 바와 같이, 낮은 DTV 수치, 바람직하게는 낮은 DS 수치로 표현되는 필라멘트 및 높은 (T_B)_s 수치로 표현되는 실로서, 바람직한 균일도를 나타낸다.

몇몇의 방사 배향사는 "직접 사용"사에서와 같은 방사용 조건에서 사용될 수 있고, 이들의 대부분은 커플링된 공정 또는 분리된 공정중에서 싱글-엔드 또는 수 개의 엔드를 갖는 시이트 형태, 또는 웨프트리스 와프 시이트(weftless warp sheet)의 형태로 연신되어, 목적하는 잔류 신장율이, 일반적으로는 약 15 %에서 약 40 % 사이, 정규(normalized) (T_B)_s 수치 5 g/dd 이상, 바람직하게는 5.5 g/dd 이상, 특별하게는 6 g/dd 이상을 갖는 연신된 플랫 멀티필라멘트사를 제공할 수 있다. 이러한 연신은 분리되거나 또는 커플링된 연신-텍스춰링 공정, 예를 들면 연신 공기-분사 텍스춰링 또는 연신 가연 텍스춰링의 일부분으로 포함될 수 있는데, 이 경우 실을 다소 높은 신장율, 예를 들면 약 45 % 미만까지 연신할 수 있다. 바람직한 경우, 실은 압축 권축 가공 공정(예를 들면, 스터퍼-박스 권축 가공)이 수행될 할 수 있다.

본 발명의 HFC사(방사 또는 연신된, 플랫 또는 텍스춰링된 실)는 균일한 인터레이스 및 150 개 이상, 바람직하게는 175 개 이상, 특별하게는 200 개 이상의 필라멘트를 갖는다. 설명한 바와 같이, 방사용 필라멘트의 방사 데니어 (dpf)_s는, 바람직하게는 0.5 내지 2.2, 바람직하게는 0.6, 0.65 또는 0.7 내지 2 이상이다. 본 발명의 연신된(플랫 또는 연신-텍스춰링된) HFC사 당 데니어는 바람직하게는 약 1 미만, 일반적으로는 약 0.8 미만, 예를 들면 0.2 내지 0.8 dpf의 필라멘트 데니어를 갖는다. 본 발명의 연신-텍스춰링된 HFC사는 추가로 15 내지 45 %의 파단 신장율 , 4 g/dd 이상, 바람직하게는 4.5 g/dd 이상의 정상화 파단 데니어 강도, 및 1000 m 당 10 미만의, 바람직하게는 1000 m 당 5 미만의 토레이 프레이 수(Torey Frey Count)를 특징으로 한다. 실제로, 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이, 0의 프레이 수가 본 발명에 따라 얻어졌다.

높은 필라멘트 번수(HFC)의 포스트-벌크사는, 5 % 이상의 수축율 차이를 보유하기에 충분한(즉, 과도하게 열경합되지 않도록) 필라멘트 형태 간의 잠재적 차등 수축율(차등 결정도로 인한)을 제공하기 위하여, 선택된 조건하에서 데니어 및(또는) 단면이 상이한 2 개 이상의 필라멘트 유형을 포함하는 HFC 혼합-필라멘트사를 방사하고 부드럽게 열처리하여 제조하고, 연신 혼합-필라멘트사가 이완된 조건하에서 가열되는 경우, HFC 연신 혼합-필라멘트의 상이한 필라멘트는 차등 수축하기에 충분한 차등 수축도를 가짐으로써 다양한 필라멘트 길이를 갖는 실을 제공하여(말단 고리를 제공하여) 표면 필라멘트의 dpf(낮은 수축도 이전의)보다 큰 (dpf)_core를 갖는 중심 필라멘트(높은 수축 이전의)로 구성되는 HFC 벌키사를 제공한다. 본 발명의 HFC 혼합-수축사에 있어서, 보일-오프(boil-off) 수축(ABO)후의 표면 필라멘트는 바람직하게는 1 미만, 바람직하게는 0.8 미만의 (dpf)_ABO를 갖고, 총 실 평균 (dpf)_Y(비등제거 후)는 일반적으로 1 미만이어야 한다(예를 들면, 실시예 5에서 보이는 바와 같이).

본 발명의 추가의 측면 및 태양을 하기에 나타낸다.

도 1은 연신 장력 편차(DTV, %) 대 하기에 정의한 방사 인자(SF)에 대한 플롯이다. 본 발명의 비연신사는 바람직하게는 1 % 미만의 DTV-수치를 갖고, 엷게 표시한 선으로 나타낸 바와 같이 SF가 0.2 내지 1의 범위가 되도록 방사된다. 본 발명의 바람직한 실을 제조하기 위한 DTV와 SF-수치의 바람직한 조합은 선 A와 선 C사이에 음영된 영역/ / / / / / /으로 나타내었는데, 여기서 선 A와 선 C는 개별적으로 식 DTV=a(SF)+b(여기서, a=1 이고, b=+0.2 및 -0.2임)를 갖고(특히 바람직한 선 B의 양 면은 b=0인 것을 제외하고 유사하게 표현됨), DTV 및 SF 수치는 모두 0.2와 1 사이이다.

도 2는 퍼센트 보일-오프 제거 수축도(S) 대 퍼센트 파단 신장율(E_B)의 플롯을 나타낸다(여기서, 직선 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 및 8은 각각 0.85, 0.7, 0.6, 0.4, 0.2, 0.1, 0.05 및 0의 (1-S/S_m)-수치를 나타내고, 곡선 9는, 예를 들면, 방사 속도는 증가시키나, 다른 모든 공정 변수는 불변으로 유지하여 성형한 실의 종류에 따른 전형적인 수축도 대 파단 신장율과의 관계를 나타냄). 다른 공정 변수(예를 들면, dpf, 중합체 점도)의 변화는 본질적으로 유사한 배열을 갖는 유사한 곡선의 "집합"을 제공한다. 수직으로 표시된 선은 본 발명의 바람직한 필라멘트를 위한 E_B-수치 범위, 즉 E_B-수치는 40 내지 175 %, 숙성 안정도를 기준으로 한 실제적인 상한으로는 160 %, 특히 140 % 미만을 나타낸다.

"넓은 간격의" / / / / / / 영역으로 표시된 본 발명의 바람직한 필라멘트는 특히 연신-공급사로서 적당하고, 약 90 내지 160 %의 E_B-수치 및 약 0.05 이상의 (1-S/S_m)-수치(선 7)로서 정의된다.

직접-사용, 즉, 추가의 연신 및(또는) 가열 없이 사용하기에 특히 적당한 본 발명의 바람직한 필라멘트는 약 40 내지 약 90 %의 E_B-수치 및 약 0.85 이상의 (1-S/S_m)-비(선 1)로서 경계지어진 "조밀한 간격의" ＼＼＼＼＼ 영역으로 표시된다.

(1-S/S_m)는 본 명세서에서 상대적인 전단력-유도 결정화도(SIC)로서 사용된다. S_m은 결정성 없이 주어진 몰 확장도(E_B)를 갖는 필라멘트를 위한 최대 잠재 수축력이라고 예상되고, 하기와 같이 계산될 수 있다.

S_m(%) = ([(E_B)_max-E_B)]/[(E_B)_max+100])100%

상기 식에서,

(E_B)_max는 전체적으로 무정형 "등방성" 필라멘트의 최대 파단 신장율(E_B)의 기대치이다. 전형적인 텍스타일 점도 LRV-수치가 약 13 내지 23인 중합체로부터 방사된 폴리에스테르 필라멘트에 있어서, (E_B)_max의 공칭 수치는 6.5의 최대 잔류 연신비를 제공하기 위해 실험적으로 얻어진 약 550 %였고, 따라서 본 명세서에서 S_m(%)는 하기식으로서 간단하게 정의될 수 있다.(참고문헌 : High-Speed Fiber Spinning, ed. A. Ziabicki and H. Kawai, Wiley-Interscience (1985), p 409)

[(550-E_B)/650]×100 %

도 3 및 4는 높은 필라멘트 압출 밀도(FED)를 갖는 부분적인 방사돌기 정렬의 부분 개략도이다. 정렬은 압출 번들을 통하여 냉각 공기의 흐름을 최적화하고, 새롭게 압출된 필라멘트의 유착 및 빈약한 방사 성능 및 켄칭된 필라멘트 번들의 빈약한 말단 균일도를 최소화하기 위하여 구성되었다. 이러한 정렬은 아네자(Aneja) 등이 1994년 3월 14일 출원한 특허 출원 제08/214,717호(DP-4555H)에 기술되어 있는데, 여기서 도 3의 5-환 정렬은 단지 편의를 위한 것이었다. 오리피스는 더 많은 고리들로 유사하게 엇갈려서 정렬되어 HFC사를 제공하게되어, 단일 방사돌기로부터 방사된 필라멘트의 수를 증가시킬 수 있다. 이는 단일 방사돌기로부터 200 개의 필라멘트를 방사는 경우에 관한 것인 도 4에 나타내었다.

본 발명의 방사 배향 필라멘트사를 제조하기 위하여 사용된 폴리에스테르 중합체는 모출원의 것과 동일한 것이다. 즉, 폴리에스테르 중합체는 약 13 내지 약 23의 상대 점도(LRV), 약 240 내지 265 ℃의 제로-전단력 융점(T_m ^o), 및 바람직하게는 약 40 내지 약 80 ℃의 유리 전이 온도(T_g)를 갖도록 선택된 에틸렌 테레프탈레이트 중합체이다(여기서, T_m ^o 및 T_g는 질소 기체하에서 가열도 20 ℃/분의 2 차 DSC 가열 사이클로부터 측정됨). 상기 폴리에스테르 중합체는 약 240 내지 280 ℃의 T_m ^o를 유지하기 위해 충분한 에틸렌 테레프탈레이트[-O-C₂H₄-O-C(O)-C₆H₄-C(O)-] 반복기를 제공하기 위한, 교대되는 A 및 B 구조 단위로 구성되는 선형 축합 중합체이고, 여기서, A는 식 [-O-R'-O-]의 히드로카르빌렌 디옥시 단위이고, B는 식 [-C(O)-R''-C(O)-]의 히드로카르빌렌디카르보닐 단위이다(상기 식에서, R'는 에틸렌디옥시(글리콜) 단위 [-O-C₂H₄-O-]에서와 같이 1 급 [-C₂H₄-]이고, R''는 1,4-페닐렌디카르보닐 단위 [-C(O)-C₆H₄-C(O)-]에서와 같은 1 급 [-C₆H₄-]임). 적당한 폴리(에틸렌테레프탈레이트)를 기재로한 중합체(여기서는 PET 또는 2GT로 표시함)는, 예를 들면 DMT-공정(H. Ludewig의 "Polyester Fibers, Chemistry and Tecnology", John Wiley and Sons Limited(1971) 참조) 및 TPA-공정(Eding의 미국 특허 제4,110,316호 참조)에 의하여 성형할 수 있다. 또한 예를 들면, 히드로카르빌렌디옥시 및(또는) 히드로카르빌렌디카르보닐 단위 약 15 % 미만(20 % 까지)이 상이한 히드로카르빌렌디옥시 및 히드로카르빌렌디카르보닐 단위로 치환되어 증진된 저온 분산 가염성, 안전성, 및 미적 성질을 제공하는 코폴리에스테르를 포함한다. 적당한 치환 단위는 문헌(Most의 미국 특허 제4,444,710호(실시예 VI) Pacofsky의 미국 특허 제3,748,844호(Col. 4), 및 Hancook 등의 미국 특허 제4,639,347호(Col. 3) 참조)에 개시되어 있다.

본 명세서에서 사용한 폴리에스테르 중합체는, 원하는 경우, 이온성 염료 부위, 예를 들면 에틸렌-5-M-술포-이소프탈레이트 잔기(여기서, M은 예를 들면, 약 1 내지 약 3 몰%의 알칼리 금속 양이온임)를 혼입시켜 개질시킬 수 있다. 방사 배향사 필라멘트 및 이들로부터 연신된 필라멘트의 가염성 또는 다른 성질을 조절하기 위하여, 약간의 디에틸렌 글리콜(DEG)을 문헌(Bosley와 Ducan의 미국 특허 제4,205,592호(실시예 IV) 참조)에서 개시한 바와 같이 폴리에스테르 중합체에 첨가할 수 있고, 문헌(Goodly와 Taylor의 미국 특허 제4,945,151호 참조)에 기술된 바와 같이 사슬-분지제와 결합시킬 수 있다. 분산 염료에 의한 가염성을 증진시키기 위하여, 문헌(Most의 미국 특허 제4,444,710호, Pacofsky의 미국 특허 제3,748,844, 및 Hancook 등의 미국 특허 제4,639,347호 및 Frankfort와 Knox의 미국 특허 제4,134,882호 및 제4,195,051호 참조)에서 언급한 바와 같이 코폴리에스테르를 사용할 수 있다. 코폴리에스테르사의 높은 수축도를 극복하기 위하여(주어진 최종 용도를 위해 바람직하지 않은 것을 고려하는 경우), 전형적인 분지제를 사용하여 문헌(Knox의 미국 특허 제4,156,071호, MacLean의 미국 특허 제4,092,229호, 및 Reese의 미국 특허 제4,883,302호, 제4,996,740호, 및 제5,034,174호 참조)에서 언급한 바와 같이 수축도를 감소시킬 수 있고, 고점도 중합체(예를 들면, 약 +0.5 내지 약 +1.0 LRV 단위로)를 사용하여 실의 수축도(예를 들면, 결정화의 정도)를 조절할 수 있다.

용융-방사 공정에 대한 대부분의 상세한 내용은 미국 특허 제5,250,245호 및 제5,288,553호에 상술되어 있으므로 여기서 반복할 필요는 없을 것이다. 지시된 바와 같이, 중합체는 온도 (T_P)까지 가열되고 바람직한 치수의 모세관을 통하여 압출하여 L/D⁴가 335 mm^-3이상이 되게하고, 새롭게 압출된 필라멘트 흐름은 즉시 짧은 딜레이 슈라우드(바람직하게는 2 내지 5 cm의 길이)에 의해 보호한 후, 문헌(Dauchert의 미국 특허제3,067,458호, Knox의 미국 특허4,156,071(실시예 1, 2 및 11) 참조)에 기술된 바와 같이 켄칭되어, 문헌(Agers의 미국 특허 제4,926,661호 참조)에 기술된 바와 같이 바람직하게는 계측된 마무리 팁 어플리케이터 가이드에 의하여 방사상으로 단일 번들로 수렴되는 고체 필라멘트를 형성하는데, 여기서, 수렴 길이(L_c)는 목적하는 낮은 하류 공기 드래그(높은 감김 장력을 주는) 대 목적하는 최적 켄칭 공기 흐름(낮은 DTV 및 낮은 DS를 제공하기 위한)이 균형을 이루도록 선택된다. 전형적으로는 인취 속도는 권취 전에 S-와프 배열을 사용하는 강하 롤과 바람직하게 조화되는 공급 롤을 사용하여 제어한다. 문헌(Bunting and Nelson의 미국 특허 제2,985,995호, Agers의 미국 특허 제4,926,661호 참조)에서 기술한 바와 같이, 단일 필라멘트 번들을 인터레이싱하여 단일 인터레이스사를 제공한다. 인터레이스는 예를 들면, 히트(Hitt)의 미국 특허 제3,290,932호에서와 같은 종래의 수단에 의하거나, 수회의 판독치의 평균으로 핀 번수를 제공하는 로트쉴드(Rothschild) 장치에 의하여 전통적으로 측정한다.

일반적으로, 비텍스춰링 필라멘트 및 실은 본 명세서에서 "플랫"으로 언급되고, "공급" 또는 "연신-공급"사로 연신하기 위해 의도된 방사용(비연신된) 플랫사로서 언급된다. 추가의 연신 및(또는) 가열 처리없이 "텍스타일"사로서 사용될 수 있는 방사용(비연신된) 실은 본 명세서에서 "직접-사용"사로서 언급된다. 텍스타일용으로서, "텍스타일"사는 일반적으로, 충분하게 높은 모듈러스 및 산출 지점, 및 충분하게 낮은 수축도와 같은 특정 최소 성질을 가져야 하고, 이는 텍스타일 및 이어지는 용도로 가공하기 위한 최소 성질을 갖기까지 추가의 가공을 필요로 하는 종래의 공급사와 구분된다. 적당한 경우, 본 발명자들의 기술은 또한 다른 형태(예를 들면, 번들 또는 토우)의 폴리에스테르 필라멘트에 적용될 수 있고(이어서 스테이플 섬유로 변형될 수 있음), 하기에 기재하는 바와 같이 얻어질 수 있는 바람직한 성질들의 균형에 따라 사용될 수 있다고 이해된다.

설명한 바와 같이, 본 발명의 주 목적은 생산성 문제 및 선행 기술의 불이익을 해결하기 위한 것으로서, 즉, 분리된 작은 수의 필라멘트의 개별 필라멘트 번들을 용융 방사하고, 2 이상의 이러한 개별 필라멘트 번들을 조합하여 덜 밀집한 번들(적은 필라멘트를 갖는)을 인터레이싱 또는 혼합하는 것에 의하여 연신-와핑 전 또는 연신 텍스춰링 후에 목적하는 실 총 데니어(D_Y)를 제공하고, 이에 의하여 텍스타일 가공에 사용하기 위한 20.8의 중합체 LRV에 대하여 실의 정규(normalized) 파단 데니어 강도에 의하여 측정된 것과 같은 기계적 품질, 충분한 물리적 균일도를 나타내는 얼롱-엔드 데니어 확장도(DS, %) 및 본원에서 얼롱-엔드 연신 장력 편차(DTV, %)로서 측정된 충분한 얼롱-엔드 구조 균일도를 갖는 필라멘트를 제공하는 것이다(즉, 본질적으로 파단 필라멘트를 갖지 않고, 본 명세서에서 "프레이"로서 언급된, 균일한 텍스타일사의 제공). 표시된 바와 같이, 본 발명자들은 0.2 내지 1의 방사 인자(SF), 특히 1 미만, 예를 들면 0.2 내지 1, 및 [SF+0.2]와 [SF-0.2] 사이의 DTV %를 제공하기 위한 공정 조건 및 중합체(LRV 및 T_m ^o)를 주의 깊게 선택하여 이를 획득하였다. 달리 말하면, 상기에 표시한 바와 같이, 본 발명에 따른 이러한 인자들은 중요하고, 온도 T_p에서 "겉보기" 점도로서 언급된 η_a, 방사라인 응력 인자 σ_F, 및 켄칭 인자 Q_F의 이들 세 가지의 인자는 지시된 바와 같이 균형을 갖추어, 본 발명에 따른 단일 방사돌기로부터 균일한 미세 dpf HFC사를 방사하여야 한다.

본 발명의 미세 필라멘트사는 예를 들면, 와프 연신, 공기-분사 텍스춰링, 가연 텍스춰링, 기어 권축 가공, 및 스터퍼-박스 권축 가공될 수 있다.

일반적으로, 연신 텍스춰링 미세 dpf가 "벤트 이중 가열기 구성"(예를 들면, 본 명세서에서 공정 A로 나타낸 바마그(Barmag) FK900)으로 특징지워지는 가연 텍스춰링(FTT) 기계 상에 실을 공급하는 경우, 1000 m 당 500 내지 1000의 매우 높은 토레이 프레이 수(파괴된 필라멘트)가 얻어진다. 그러나, 본 발명자들이 연신-텍스춰링 쓰레드라인(threadline)내에 장치를 삽입하여 최초 상류 접촉 지점과 최초 마찰 꼬임 삽입 지점 사이의 파단 각을 15。 미만까지 저하시키고, 상류 접촉 지점의 곡률 반경을 2.5 mm 이상까지 증가시켜 회전-유도 연신비(twist-induced draw)를 감소시키는 경우, 본 발명자들은 종래의 "벤트 배열" FTT 기계(실시예 2 및 3에 나타낸 바와 같이)상에 텍스춰링할 때 파단 필라멘트(프레이)의 수를 현저하게 감소(필수적으로 제거)시킬 수 있었고, 이 기술은 본 명세서에서 공정 B(본 발명에 따른)로서 표시한다. 바마그 K900 또는 다른 "벤트 배열" FTT 기계를 가지고 있는 사람들의 경우, 가열기 및(또는) 스핀들을 옮기거나, 기존의 "벤트" 기계를 대체하고, "톨" 선형 구성 FTT 기계를 구입하거나, 또는 뮤트라(Mutra) 벨트 기계를 구입하는 것에 의하여 "회전 트랩" 현상을 제거하려고 "벤트 배열"을 개조하는 것(이들은 본원 발명의 일 측면인 공정 B보다 비용이 더 드는 해결책임)과 같은 값비싼 해결책보다는 공정 B가 훨씬 더 바람직하다.

본 발명자들의 신규한 필라멘트(및 이들로부터 제조한 번들/토우)는 원하는 경우, 권축 가공할 수 있고, 스테이플 및 플록으로 절단할 수 있다. 이들 개량된 사로부터 제조한 패브릭은 종래의 샌딩 및 브러슁으로 표면처리하여 스웨이드 같은 촉감을 제공할 수 있다. 본 발명자들의 낮은 수축도의 필라멘트사는 직접 이용 플랫 텍스타일사로서 사용할 수 있다. 신규한 실은, 연신 처리가 필요 없는, 공기-분사 텍스춰링 및 스터퍼-박스 권축 가공을 위한 공급사로서 사용할 수 있다. 개량된 필라멘트 강도 및 균일도의 개량된 조합은 이들 필라멘트가 파단 필라멘트 또는 필라멘트 절단이 없는 미세 필라멘트사를 필요로하고(하거나) 임계 염료에 의한 균일한 염색이 중요시되는 최종 이용 공정에 특히 적합하도록 한다. 본 발명의 미세 데니어 필라멘트 폴리에스테르사는 높은 말단 밀도 습기-장벽 패브릭, 예를 들면 우비 및 의료용 의복의 제조에 특히 적당하다. 니트 및 직조 패브릭의 표면은 보풀을 세울 수 있다(브러쉬나 샌드페이퍼로 닦아). 데니어를 추가로 감소시키기 위하여, 필라멘트(바람직하게는 패브릭형태로서)를 종래의 알칼리 공정으로 처리할 수 있다.

본 발명자들의 신규한 필라멘트, 특히 양이온성 가염성일 수 있는 것들 또한 바람직하게는 문헌(Strachan의 미국 특허 제3,940,917호 참조)에서 기술한 바와 같이 공기 엉킴에 의하여 탄성체사(및 조각)를 위한 덮개로서 사용할 수 있다. 본 발명의 미세 필라멘트는 방사중에 온라인으로 또는 높은 데니어 폴리에스테르(또는 나일론) 필라멘트와 오프라인으로 혼합되어 횡염색(cross-dyed) 효과 및(또는) 잠재 혼합-수축도 포스트-벌크성을 제공할 수 있다(여기서, 벌크는 비밍/슬래슁중에 열의 존재하에 과공급과 같은 오프-라인으로 생성시키거나 염료조 중에서와 같이 패브릭 형태로 생성시킬 수 있음). 방사 동안의 인터레이싱 정도 및 적용된 마무리의 형태/양은 일반적으로 텍스타일 가공 필요성 및 최종 목적의 실/패브릭 미감을 기준으로하여 선택될 수 있다. 필라멘트 표면 마찰 특성은 단면, 무광제의 선택에 의하거나, 알칼리-에칭과 같은 처리를 통하여 변화시킬 수 있다. 추가로, 마찰 특성은 이산화 규소 대 이산화 티타늄 무광제를 사용하여 더욱 실크 같이 증진시킬 수 있다. 다른 불활성 금속 산화물을 무광제로서 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용한 방사 배향사의 폴리에스테르 필라멘트는 문헌(Grindstaff와 Reese의 미국 특허 제5,069,884호, 제5,069,845호 및 제5,069,846호 참조)에서 기술된 바와 같이, 새롭게 압출된 필라멘트에 부식성으로 유익하게 처리하여 나일론 필라멘트에 더욱 가까운 개량된 습기-위킹 성질을 갖는 폴리에스테르 필라멘트를 제공한다.

실제로, 추가의 개질은, 특히 이들 및 종래의 다른 기술에서와 같이 명백할 것이다. 예를 들면, 어떠한 형태의 연신 권취기도 사용할 수 있고, 원하는 경우, 공급 및(또는) 연신사의 사후 열 처리가 임의의 형태의 가열기구(예를 들면, 가열된 바대, 뜨거운 공기 및(또는) 증기 분사, 가열된 튜브를 통한 이송, 극초단파 가열 등)에 의하여 행하여 질 수 있고, 종래의 롤 도포에 의하여 마무리 도포를 행할 수 있고(여기서, 계량된 마무리 팁 도포기가 바람직하고 마무리는 여러 단계(예를 들면, 방사 도중에 연신 전 및 연신 후 권취 전)로 적용될 수 있음), 인터레이스는 가열되거나 비가열된 엉킴 공기-분사를 사용하여 생성시킬 수 있고 몇 개의 단계, 예를 들면 방사중 및 연신중에 생성시킬 수 있으며 다른 장치, 예를 들면 실의 웨프트리스 시이트상의 엉킴-리드(tangle-reeds)를 사용할 수도 있다.

본 발명은 그 자체로서 추가의 변형 및 하기에 기술한 바와 같은 다양한 연신 및(또는) 가열 처리 공정중에서 본 발명 실의 유익한 이익을 얻기 위한 방법을 제공한다. 이해할 수 있는 바와 같이, 공급 필라멘트는 본 발명에 따라 실의 형태로 또는 진정한 "실"의 결합력을 가질 필요 없는 필라멘트 번들로서 공급되고(되거나) 가공되나, 본 명세서에서는 편리하게 종종 다수의 필라멘트가 이러한 용어에 의한 특정의 제한을 의도하지 않고, 실 또는 번들로서 언급될 수 있다.

시험 방법

다양한 시험 방법이 "모(parent)" 출원 및 미국 특허 제4,123,882호, 제4,156,071호, 제5,066,4475호 및 제5,288,553호중에 상술되어 있고, 본 명세서에 참고 문헌으로 포함되어 있으며, 따라서 본 명세서에서 추가로 상세히 논의할 필요는 없는 것 같다.

파단 필라멘트, 특히 직조된 실의 파단 필라멘트를 선형 속도 700 mpm에서 5 분 동안 상업적 토레이 프레이 카운터(Torey Fray Counter)(모델 DT 104, 일본 Toray Inderstries 시판)를 사용하여 측정한 후(즉, 3500 미터 당 프레이의 수를 측정), 프레이의 수를 1000 미터 당 프레이의 수로 본 명세서에 나타내었다.

185 ypm(169.2 mpm)에서 가열기 길이 1 m에 걸쳐 185 ℃에서 90 % 이상의 신장율을 갖는 방사된 실의 연신비 1.707X에서 연신 장력 편차(DTV)를 듀폰 "연신 장력기"상에서 측정하였다(여기서, 카사블랑카 형태의 롤(대 닙 롤)을 사용하여 장력을 조절함). 듀폰 기계 및 이의 입수 여부에 대한 정보는 미국 19898 델라웨어주 윌밍턴 소재 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니사의 엔지니어링 R&D 부에 직접 문의할 수 있다. 유사한 원리로 사용되는 다른 기구 브랜드는 텍스테크노(TEXTECHNO)사의 다이나필(DYNAFIL)(그러나 듀폰 기계와는 반대로 눈금을 측정하여야함)이고, 이는 비접촉 히터(약 30 인치 길이)를 사용하는 고정-스트레인 장치이고, 통상적인 구조는 1.6X 연신비이다.

다음의 실시예에서는 단일 방사돌기로부터 단일 다발중의 필라멘트를 방사하여 150 필라멘트 이상의 멀티필라멘트 HFC사의 제조 방법 및, 이러한 HFC사의 후속 가공 방법을 나타내어 본 발명을 추가로 예시하나, 이는 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

<실시예 1>

본 발명자들은 공칭 21.2 LRV 및 다양한 필라멘트 압축 밀도(FED)에서 225 ℃의 제로-전단력 융점 T_m ^o를 갖는 2GT 폴리에스테르 중합체로부터 다수의 멀티필라멘트 HFC를 방사하였다. 이들 중 몇몇에 대한 공정 및 생성물의 상세한 사항은 표 1에 요약하였다. 열거된 최저 dpf를 0.6 dpf(150 데니어 250 필라멘트사)까지 낮추었다. 이러한 저 dpf로 방사된 실에 대해서는 하기의 실시예 4에 상술하였다. 대조 항목은 항목 6C와 같이 C로 표시하였다. 0.75 % 미만의 DTV를 갖는 실은 바람직한 경우로 "P"로 표시하였다. 2 내지 2.5 %의 데니어 스프레드(DS) 수치를 갖는 실은 "N"으로 표시하였다(본원발명에 따른 것이지만 바람직하지는 않음을 나타냄). 바람직한 정규(normalized) 파단 데니어 강도(T_B)_n6 g/dd 이상을 갖는 실은 "T"로 표시하였다. 낮은 파단시 신장율, 예를 들면 90 내지 160 %(바람직하게는 90-140%)의 연신-공급사보다 낮은 숙성-안정도를 갖는, 160 내지 175 %의 파단 신장율(E_B) 수치를 갖는 실은 "E"로 표시하였다. 실 1 내지 46, 84 내지 150, 159 내지 185를 길이(L) 0.194 mm(36 mil) 및 직경(D) 0.229 mm(9 mil)의 방사돌기 모세관을 사용하여 용융-방사하였다. 실 47 내지 83을 L×D 0.533 mm × 0.178 mm(21 mil × 7 mil)의 방사돌기 모세관을 사용하여 용융-방사하였다. 실 151 내지 158을 L×D 0.457 mm × 0.152 mm(18 mil × 6 mil)의 방사돌기 모세관을 사용하여 용융-방사하였다. 실 1 내지 46은 FED 6.54#/cm²을 갖는 방사돌기로부터 방사된 168 필라멘트사였고, 실 47 내지 150은 FED 7.7#/cm²을 갖는 방사돌기로부터 방사된 200 필라멘트사였고, 실 151 내지 158은 FED 7.94#/cm²을 갖는 방사돌기로부터 방사된 204 필라멘트사였고, 실 159 내지 185는 FED 9.74#/cm²을 갖는 방사돌기로부터 방사된 250 필라멘트사였다.

지시된 바와 같이(대조군 "C" 항목에 의해), 본 발명자들은 FED가 증가함에따라 이들 HFC사의 방사 성능이 악화된다는 사실을 발견하였다. 이러한 악화를 극복하기 위하여, 본 발명자들은 첫 단계로, 예를 들면 균일한 공기 스트림을 보장하고, 적당한 수렴 길이(즉, 점착성 필라멘트 없이 수렴이 가능할 정도로 길고, 공기 흡입으로부터 방사라인 장력의 증가를 감소시켜 낮은 장력에서 실을 감기게 할 수 있을 만큼 짧은 길이)를 최적화하고 우수한 중합체 성질을 제공(열 분해 없이)하도록 중합체 온도를 정하는 것과 같이 표준 공정 변수 및 장치를 체크하고 최적화하였다. 본 발명자들은 이 첫 단계가 방사 성능을 다소 향상시키나, 여전히 때때로 받아들이기 힘들다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 다음 단계로써 압출/켄칭 공정을 재고하였다. 이는 본 발명자들에게 더블-엔드(단일 팩 대신 2 팩으로부터 방사)에 의해 FED를 감소시키는 것은 생산성을 50 %로 떨어뜨리기 때문에 받아들이기 힘들었다. 본 발명자들의 목적은 더블-엔드 없이 실의 기계적 성질(T_B)_n, 얼롱-엔드 데니어(DS), 및 얼롱-엔드 구조(DTV)를 향상시키는 것이었다. 방사 인자(SF) 표현은 통합 시스템으로서 방사 공정에 대한 접근 방법을 한정하고 본 발명에 따른 공정 변수의 선택을 가능하게 하여 목적하는 실의 특성에 대한 목표를 달성하게 한다. 다음 단계는 공정 변수의 조심스러운 선택에 의하여 방사 속도(V_s) 및 (RDR)_s의 곱으로 정의되는 높은 방사 생산성 P_s에서, 방사 성능 및 실의 균일도/성질을 유지시키는 "미세조정(fine-tune)"이 될 수 있을 것이다. 표 1의 항목 14는 6 g/dd보다 큰 (T_B)_n, 1 % 이하의 데니어 도포량(DS), 0.75 % 이하의 연신 장력 편차(DTV, %)를 얻기 위한 SF의 성공적인 사용의 예시이다.

본 발명자들은 또한 동일한 중량 유속에서 L×D 0.533 mm × 0.178 mm(21 mil × 7 mil)의 모세관이 L×D 0.914 mm × 0.229 mm(36 mil × 9 mil)의 모세관보다 전체적으로 우수한 방사 공정을 제공한다는 사실을 발견하였다. 모세관은 이미 그들의 [L/D⁴] 비에 의해 특징지워져 왔다(예를 들면, 미국 특허 제4,134,882호 참조). 미터 단위계에서는, 6×18 mil, 7×21 mil 및 9×36 mil 모세관은 각각 848, 534 및 335의 [L/D⁴, mm^-3] 수치를 갖는다. 본 발명의 방법에 따르면, 335 이상의 [L/D⁴] 미터 단위가 바람직하고, 500 이상이 특히 바람직하다.

균일한 켄칭(도 3과 관련하여 상술되어 있고 상기에서 언급한 특허 08/214,717(DP-4555-H)에 더욱 상술되어 있음)을 위해 필라멘트 정렬을 최적화하였다. 방사 인자(SF)를 계산하기 위하여, 표 1 에 포함되지 않은 이들 공정 파라미터는 상기에 기술한 바대로 계산할 수 있다. 방사 마무리 및 인터레이스의 형태 및 수준은 의도하는 최종 용도(예를 들면 연신-와핑을 위한 공급사로서 사용된 것보다 낮은 인터레이싱 수준을 갖는 가연 텍스춰링 패브릭을 위한 공급사)를 기준으로 선택하였다.

이들 모든 실은 각 실중의 모든 필라멘트가 단일 방사돌기로부터 방사되기 때문에, "랜덤"한 단일 인터레이스, 즉 얼롱-엔드 필라멘트 엉킴에 의해 특징지워진다. 가연된 실은 일반적으로 원래의 필라멘트 번들이 전체 내부-번들 엉킴을 거의 갖지 않는 부분을 함유한다. 즉, 개별적으로 방사된 번들은 약간의 그들의 개별적인 "번들 보전(bundle integrity)"을 유지한다. 이러한 현상은 종래부터 인지되어왔다. 예를 들면, 상이한 중합체(단일중합체 및 양이온성 가염성 개질 중합체) dpf 및 단면을 갖는 필라멘트들의 별개의 번들이 방사된 후에, 이들 별개의 번들이 단일 인터레이스사로 혼합되는 경우, 얼롱-엔드 혼합은 혼합된 필라멘트가 단일 압출 방사돌기로부터 방사된 것과 같이 "랜덤"하거나 또는 단일(unitary)하지 않다. 이는 비균일하게 염색된 패브릭 및 열악한 하류 텍스타일 공정을 야기시키는, 가연사의 단점이었다. 각각 개별적으로 방사된 필라멘트 번들은, 함께 인터레이스되고 하나의 실로 혼합된 후에 조차도, 일반적으로 그의 "번들 보전"을 완전히 잃지는 않는다. 반대로, 본 발명의 HFC사는, HFC사의 모든 필라멘트가 단일 방사돌기로부터 방사되기 때문에 더욱 단일한 인터레이스를 나타내고, 상이한 방사돌기로부터의 방사된 잔류 "번들 보전"을 갖지 않는다. 가연사와 단일 인터레이사(단지 단일 방사돌기로부터 방사된 모든 필라멘트 및 단일 필라멘트 번들로 인터레이스된 모든 필라멘트)의 차이는 하기의 실시예 6에 기술되어 있다.

<실시예 2>

L×D 치수가 0.2756 mm × 0.8268 mm(7 mil × 21 mil)인 모세관을 통하여, 228 ℃에서 7.8 필라멘트/cm²의 FED를 갖는 방사돌기로부터 21.2 LRV 폴리에스테르를 용융-방사하고, 새롭게 압출된 필라멘트를 짧은 3 cm 슈라우드로 보호한 후, 층류 공기 유속도 22.8 m/분을 갖는 시선장치(radial unit)를 사용하여 켄칭하고, 켄칭된 필라멘트를 계량된 마무리 팁 어플리케이터 가이드를 사용하여 하나의 번들로 수렴시키고 방사 속도 2195 m/분으로 인취하여 제조된 255 데니어 200 필라멘트로 연신-공급사를 A 공정(종래의) 및 B 공정(본 발명의 한 측면에 따른 개량된 사선 경로)에 의해 450 내지 500 m/분에서, 지시된 것을 제외하고, 폴리우레탄 디스크(D-고리)를 사용하는 바마그(Barmag) FK900상에서 연신 가연 텍스춰링하였다. 표 2 에서는 공정 조건, 명목상 연신비, 1.707인 디스크 대 실(DY) 표면 속도, 가열기 온도(Temp, ℃), 디스크 스택 배열(C는 폴리우레탄 디스크 대신 세라믹 디스크를 사용하였다는 것을 나타냄), 전/후 디스크 장력 g(T₁/T₂)(몇몇의 예에서는 아무런 수치도 측정되지 않았음), 파단 필라멘트 수(1000 m 당 프레이 수)에 대하여 요약하였다. 180 ℃ 1.575X 연신비에서 1/7/1 디스크 스택(공정 B)을 사용하여 연신된, 본 발명의 연신 공급사는, 실 데니어 164(0.82 dpf), 강도 3.69 g/d, 및 파단 신장율 43.5 %를 갖고, 5.3 g/dd의 정규 (T_B)_n를 제공하는 본원발명에 따른 텍스춰링된 실을 제공하였다.

<실시예 3>

220 데니어/325 필라멘트사 및 220 데니어/250 필라멘트사를 제조하고(325 필라멘트를 10.3 필라멘트/cm²의 FED에서 방사하고, 250 필라멘트를 9.74 필라멘트/cm²의 FED에서 방사하는 것을 제외하고, 본질적으로 실시예 2에서와 같음) 160 ℃ 450 내지 500 m/분에서 1.707의 디스크/실 비율(D/Y)을 갖는 폴리우레탄 디스크(D-고리)를 사용하여 바마그 FK900("벤트" 이중 가열기 구성을 갖음)상에서 연신 가연 텍스춰링하였다(여기서, 다른 상세한 것은 표 3에 나타내었음). 텍스춰링된 실의 품질은 정규 파단 데니어 강도(T_B)_n 및 1000 m 당 "프레이"의 수에 의하여 나타내었다. 상업적 쓰레드라인 경로(공정 A)를 사용하고, 상기에 논의한 공정 B를 사용하는 개조된 쓰레드라인 경로에 의하여 실을 텍스춰링하였다. 공정 A에 의하여 텍스춰링된 실은, 공정 B(높은 (T_B)_n수치 및 10 미만의 아주 작은 프레이 번수)로부터 현저하게 개량된 수치와 비교하여, 4 g/dd 미만의 (T_B)_n수치 및 100 이상의 현저하게 큰 프레이 수치 를 갖는다.

<실시예 4>

공칭 21.2 LRV 및 T_m ^o 225 ℃의 제로-전단력 융점을 갖는 2G-T 폴리에스테르 중합체로부터 1 미만의 필라멘트 데니어의 HFC 방사용 실을 방사하였다. 이 공정 및 생성물에 대한 상세한 사항은 표 4에 요약하였다. 0.75 % 미만의 DTV를 갖는 실을 바람직한 경우로서 "P"로 표시하였다. 바람직한 6 g/dd 미만의 정규 파단 데니어 강도(T_B)_n를 갖는 실은 "T"로 표시하였다. 169 필라멘트사 1 내지 5는 6.54/cm²의 FED를 갖는 방사돌기로부터 방사되었고, 200 필라멘트사 6 내지 27은 7.8/cm²의 FED를 갖는 방사돌기로부터 방사되었고, 250 필라멘트사 28 내지 74는 9.73/cm²의 FED를 갖는 방사돌기로부터 방사되었다. 실 1, 6 내지 17는 0.178 × 0.533 mm(7×21 mil) 방사돌기 모세관을 사용하여 방사하였고, 실 2 내지 5, 18 내지 27 및 50 내지 74는 0.229 × 0.914 mm(9×36 mil) 방사돌기 모세관을 사용하여 용융-방사하였다.

이 실시예 4의 고 필라멘트 번수사는 1 미만의 필라멘트 데니어를 갖는다. 다수의 실을 0.5 미만, 또는 0.3 미만까지의 필라멘트 데니어로 연신할 수 있다. 실 #3 및 5는 각각 11.4 및 4.2의 보일-오프 수축도를 갖고, 원하는 경우, 연신 및 열처리 없이 직접 사용사로서 사용되거나, 연신 공급사로서 사용 할 수 있다(미국 특허 제5.067,447호, 제5,244,616호, 제5,145,616, 제5,223,107호 및 제5,250,245호 참조).

<실시예 5>

(A) 벌키사의 바람직한 연질 표면 및 높은 데니어 필라멘트를 제공하고, (B) 개선된 "몸체" 및 "드레이프"(즉, 덜 "걸쭉한")을 갖는 패브릭을 제공하는 낮은 수축도의 미세 필라멘트를 갖는 연질의 벌키사(및 이들의 패브릭)를 전형적으로는 데니어, 및(또는) 표면 대 부피 비율(즉, 단면 모양)의 차이로부터 수축도가 상이한 다른 필라멘트를 포함하는 혼합-필라멘트사를 사용하여 제조하였다. 본 발명의 혼합-수축된 고 필라멘트 번수 실을 상이한 (dpf)_s의 두 개의 필라멘트 형태를 포함하는 것으로 단순히 예시한다. 방사된 실을 25 %의 파단 신장율(E_B)까지 연신할 경우, 예를 들면 연신된 필라멘트 데니어(dpf)_D는 (dpf)_D={((dpf)_S×[1.25/(RDR)_S]}(여기서, 둘 모두의 필라멘트 형태에 대한 (dpf)_D 수치는 바람직하게는 1 미만임)로 주어진다. 둥근 필라멘트들의 경우에 구별되는 수축도를 제공하기 위하여, 고 수축도의 필라멘트(B)가 저 수축도의 필라멘트(A)보다 높은 dpf를 갖는, 두 개의 필라멘트 형태는 그들의 방사 (dpf)_D에 있어서 상이하여야 한다. (dpf)_S의 비율이 하기의 식에 따른 방사돌기 치수 비와 관계되는, 상이한 (dpf)_S의 싱글-엔드의 높은 필라멘트 번수를 갖는 필라멘트 번들을 방사하기 위하여, 목적하는 차이점이 제공되도록 방사돌기 모세관 치수를 선택하여야 한다.

(dpf)_B(dpf)_A=[(L/D⁴)_A/(L/D⁴)_B]ⁿ

상기 식에서,

지수 "n"은 뉴톤 유체 유사 거동의 경우 "1"이다. 이는 동일한 방사돌기 중에서 상이한 면적을 갖는 두 개의 모세관을 통하여 방사하여 실험적으로 측정할 수 있고 n=log₁₀{(dpf)_A/(dpf)_B}/log₁₀{(L/D⁴)_A/)L/D⁴)_B}로 나타낸다. 1차로 계량 모세관을 통과한 후, 짧은 (모양-형성) 오리피스 모세관으로부터 방사된 비구형 단면에 있어서, 측정된 (L/D⁴) 수치는, 모양-형성 모세관의 것이라기 보다 계량 모세관의 것이었다. 그러나, 기술의 진보에 따라, 모양-형성 플레이트의 두께는 아마도 계량된 모세관이 필요없는 수준까지 증가할 것이라고 예상된다. 실험으로부터, "라운드 등량" (L/D⁴) 수치는 이미 기술한 것과 유사한 기술을 사용하여,

모양-형성 홀수-단면 오리피스 모세관 및 계량된 모세관의 어떤 특정 조합으로 측정할 수 있을 것이다.

필라멘트의 파단을 회피하기 위하여, 두 개의 필라멘트 형태의 (RDR)_S에 적합한 PDR(여기서, PDR= 순 공정 연신비=기계 연신비×과공급량(또는 이완도)임)의 선택에 의하여 획득할 수 있는, 15 내지 40 % 사이의 파단 신장율 수치까지 연신하는 것이 바람직하다.

상기 혼합-필라멘트 미세-데니어 HFC사는 연신 없이 공기 분사 텍스춰링될 수 있거나, 연신 단계가 연신-공기-분사(+임의의 가열 이완) 텍스춰링 공정의 부분일 수 있다.

<실시예 6>

D×L 치수 0.229 mm×0.914 mm(9×36 mil)의 모세관을 통하여 288 ℃에서 7.8 필라멘트/cm²의 FED를 갖는 단일 200-모세관 방사돌기로부터 21.5 LRV 폴리에스테르를 용융 방사하고, 새롭게 압출된 필라멘트를 짧은 4.3 cm 슈라우드로 보호한 후 층류 공기 스트림 속도 22.8 m/분을 갖는 시선 장치를 사용하여 켄칭하고, 켄칭된 필라멘트를 계량된 마무리 어플리케이터 가이드를 사용하여 단일 번들으로 수렴시키고, 2446 m/분의 속도로 인취하고, 필라멘트를 36 psig에서 공기 엉킴 분사 조작을 사용하여 인터레이스하여 본 발명에 따른 225 데니어, 200 필라멘트 연신-공급 HFC "하나의" 실을 제조하였다. 일반적으로 문헌(Christini등의 미국 특허 제3,936,577호의 도 XI 및 XII 참조)에서 예시한 바와 같이, 필라멘트를 인터레이스하기 위하여 사용된 공기 분사는 몇 년간 상업적으로 사용되어온 표준 "스택" 분사이다.

D×L 치수 0.305 mm×1.27 mm(12×50 mil)의 모세관을 통하여 287 ℃에서 각각 FED 4.4 필라멘트/cm²를 갖는 두 개의 분리된 방사돌기로부터 21.5 LRV 폴리에스테르를 용융 방사하고, 새롭게 압출된 필라멘트를 공기 켄칭하고, 계량된 마무리 팁 어플리케이터 가이드를 사용하여 두 개의 100-필라멘트 번들로 개별적으로 수렴시키고, 둘 모두를 2624 m/분의 동일한 속도로 인취한 후, 상기 별개의 100-필라멘트 번들을 HFC사에 사용한 것과 동일한 형태의 공기 엉킴 분사를 사용하여 200-필라멘트 번들으로 가연하여 225 데니어, 200 필라멘트 연신-공급 HFC "가연"사를 제조하였는 데, 여기에서 HFC사의 것과 유사한 평균 인터레이스 노드/미터를 얻기 위하여 상기 분사를 42 psig에서 수행하였다. 이 실은 하기에서 "가연"사로서 언급한다.

기술한 바와 같이 제조한 6 개의 HFC사 팩키지 및 여섯 개의 가연사 팩키지를 화이버스캔 FS 100(Fiberscan FS 100, Fibre Vision, Inc. 시판)을 사용하여 분석하여 인터레이스 특성을 비교하였다. 각 실의 팩키지 66.7 m를 실 속도 1650 m/분에서 측정하고, 결과를 다음에 나타내었다.

	단사	가연사
미터 당 닙의 평균 수	16.6	17.8
닙 간의 평균 거리 (mm)	60.1	56.2
닙 간의 평균 최대 거리 (mm)	228.6	231.7

나타낸 바와 같이, 이들 생성물은 단지 전체 6 개의 팩키지에 대하여 측정한 평균을 고려하는 경우 다소 유사하게 보인다. 그러나, 실의 균일도를 고려하는 경우 닙 간의 최대 거리 및 최대 거리의 팩키지 대 팩키지 %CV를 보면, 본 발명의 HFC사는 현저하게 월등한 균일도를 나타낸다. 얼롱-엔드 균일도의 이 현저한 개선은 또한 더좋은 가공성을 나타낸다.

	단사	가연사
닙 간의 최대 거리 (mm)	279.3	314.0
닙 간의 최대 거리의 패키지 대 패키지 %CV	12.6	24.0

<표 1B>

<표 1C>

<표 1D>

<표 1E>

<표 1F>

<표 1G>

<표 1H>

<표 2>

번호	공정형태	온도(℃)	T1/T2	디스크 스택	연신도	#프레이1000 m
1	A	160	30/10	1/7/1	1.409	10.3
2	A	170	----	1/7/1	1.409	15.1
3	A	170	35/10	1/7/1	1.478	16.0
4	A	170	----	1/7/1	1.478	22.9
5	A	180	32/8	1C/7/1	1.478	9.4
6	B	180	32/8	1/7/1	1.478	0
7	B	170	----	1/7/1	1.478	0
8	B	180	----	1/7/1	1.478	0
9	B	190	----	1/7/1	1.478	0.1
10	B	200	----	1/7/1	1.478	0.3
11	B	200	--/28	2/4/1	1.487	5.7
12	B	200	--/12	2/6/1	1.487	0.4
13	B	200	----	1/4/1	1.487	5.7
14	B	200	--/17	2/6/1	1.575	5.2
15	B	200	--/14	1/7/1	1.575	2.0
16	B	190	----	1/7/1	1.575	1.4
18	B	180	----	1/7/1	1.575	0.7
18	A	180	----	2/6/1	1.575	200

<표 3>

공급 사의 성질			연신 텍스춰링 공정			텍스춰된 사의 성질
사 번수	(dpf)_S	형태	T1/T2	디스크스택	연신도	(dpf)_D	E_b (%)	TBn(g/dd)	#프레이1000m
220-325	0.69	A	52/54	2/5/1	1.409	0.51	13.9	1.79	954
220-325	0.69	B	55/54	1/7/1	1.379	0.51	38.8	4.22	1.4
220-250	0.88	A	38/20	2/5/1	1.409	0.66	29.5	3.23	474
220-250	0.88	B	50/40	1/7/1	1.379	0.66	50.8	5.08	1.4

<표 4A>

<표 4B>

<표 4C>

Claims

(i) 13 내지 23의 상대 점도(LRV) 및 240 내지 265 ℃의 제로-전단력 융점(T_m ^o)을 갖는 폴리에스테르 중합체사를 용융시키고, 생성된 용융물을 T_m ^o보다 25 내지 55 ℃ 높은 중합체 온도 (T_p)까지 가열하고, 가열된 용융물을 여과하는 단계,

(ii) 방사돌기에 마주하여 6 필라멘트/cm²이상의 필라멘트 압출 밀도 (FED), 및 총 용융물 유속 W (g/분) (여기서, W=(dpf)_s(V_s)/(필라멘트수의 9000 배)이고, V_s는 방사 인취 속도이고 2 Km/분 이상임)에서 150개 이상의 모세관을 통하여 여과된 용융물을 압출하여 150 개 이상의 필라멘트 스트림을 형성하는 단계,

(iii) 새롭게 압출된 필라멘트 스트림을 딜레이 슈라우드 (delay-shroud)에 의하여 방사돌기 면의 바로 밑으로 (면 밑의 길이 L_q) 보호한 후, 층류 속도 (Q_a m/분)의 켄칭 공기로 하기 식으로 표현되는 방사 인자 (SF)가 0.2 내지 1로 되도록 냉각시키는 단계, 및

SF=k{(LRV)[(T_m ^o+25)/(T_p)]⁶[(V_s)²/(dpf)_s][(Q_a/W)^0.2][(FED)(L_q)]^-0.7]}ⁿ

(여기서, k는 2.4×10⁺⁵이고, n은 -0.8 이다)

(iv) 필라멘트 스트림을 유리 전이 온도(T_g) 미만의 온도로 냉각하고, 생성된 냉각 필라멘트를 방사돌기 면으로부터 수렴 거리(L_c, cm)에서 150개 필라멘트 이상의 단일 멀티필라멘트 번들로 수렴시키고, 상기 단일 멀티필라멘트 번들을 인터레이싱하여 인터레이스 방사 배향사를 제공하며, 인터레이스사를 권취 속도 2 내지 5 Km/분으로 감아 팩키지를 형성하는 단계

를 포함하는, 상기 폴리에스테르 중합체사로부터 미세 필라멘트 150개 이상 및 필라멘트 당 방사 데니어(dpf)_s 0.5 내지 2.2인 인터레이스 멀티필라멘트사의 제조 방법.
제1항에 있어서, 중합체 및 공정 조건이, 1 % 미만의 얼롱-엔드 연신 장력 편차 (DTV, %), 5 g/연신 데니어(g/dd) 이상의 정규(normalized) 파단 데니어 강도(T_B)_n(여기서, (T_B)_n= 강도(g/d)(RDR)_s(20.8/LRV)^0.75이고, (RDR)_s는 (RDR)_s=[1+(E_B)/100]으로 정의되는 잔류 방사 연신비이고, E_B는 파단 신장율임), 및 2.5 % 미만의 얼롱-엔드 데니어 스프레드 (DS)를 갖는 방사 배향사를 제공하도록 선택되는 방법.
제1항에 있어서, 중합체 및 공정 조건이, 1 % 미만 및 [SF+0.2]와 [SF-0.2] (여기서, SF는 정의된 바와 같은 방사 인자임) 사이의 얼롱-엔드 연신 장력 편차(DTV, %), 약 1.9와 2.6사이의 잔류 연신비 (RDR)_s[여기에서, (RDR)_s=[1+(E_B)/100], E_B는 퍼센트 파단 신장율임], 0.05를 넘는 (1-S/S_m) 수치(여기서, S는 보일-오프(boil-off) 수축도이고, S_m은 최대 잠재 수축도임)를 갖는 방사 배향사를 제공하도록 선택되는 방법.
제1항에 있어서, 상기 필라멘트 압출 밀도(FED)가 6.5 필라멘트/cm²이상인 방법.
제1항에 있어서, 상기 방사 배향사가 15 내지 40 %의 파단 신장율(E_B), 및 1 이하의 연신 필라멘트 데니어의 연신사를 제공하는 연신비로 연신되는 방법.
제5항에 있어서, 다수의 방사 배향사가 웨프트리스 와프 시이트 (weftless warp sheet) 형태로 연신되는 방법.
제5항에 있어서, 방사 배향사의 연신을 용융-방사와 커플링함으로써 생성된 연신사가 권취 속도 3 내지 5 Km/분에서 감겨져 팩키지를 형성하는 방법.
제1항에 있어서, 중합체 및 가공 조건이 0.85 를 넘는 (1-S/S_m) (여기서, S는 보일-오프 수축도이고, S_m은 최대 잠재 수축도임)을 갖는 실을 제공하도록 선택되는 방법.
제1항에 있어서, 방사 배향사가, 4 g/dd 이상의 파단 데니어 강도(T_B)_n[여기서, (T_B)_n=강도(g/d)(RDR)_s(20.8/LRV)^0.75 이고, (RDR)_s는 (RDR)_s=[1+(E_B)/100]으로 정의되는 잔류 방사 연신비이고, E_B는 퍼센트 파단 신장율임], 20 내지 45 % 인 파단 신장율(E_B) 및 1000 m 당 10 프레이 (fray) 미만의 프레이 수를 갖는 벌키사를 제공하는 연신비로 연신-텍스춰링되는 방법.
제9항에 있어서, 저-마찰 장치를 제공하여 15 도 미만의 "파단 각"을 제공하고 상류 접촉점의 곡률 반경을 2.5 mm를 초과하도록 증가시키도록, 제1 상류 접촉점과 제1 마찰 꼬임 삽입점 사이에서 연신-텍스춰링 쓰레드라인중의 가연-유도 연신을 감소시키는 방법.
제1항에 있어서, 상이한 데니어 또는 단면의 필라멘트를 동일한 압출 방사돌기로부터 동시 방사시키는 방법.
폴리에스테르 중합체가 13 내지 23의 상대 점도(LRV) 및 240 내지 265 ℃의 제로-전단력 융점(T_m ^o)을 가지며, 필라멘트 엉킴이 단일 인터레이싱을 나타내는 데니어 0.5 내지 2.2의 150개 이상의 플랫 필라멘트를 포함하고, 40 내지 160 %의 파단 신장율 (E_B), 5 g/dd 이상의 정규 파단 데니어 실 강도(T_B)_n[여기서, (T_B)_n=강도(g/d)(RDR)_s(20.8/LRV)^0.75이고, (RDR)_s는 (RDR)_s=[1+(E_B)/100]으로 정의되는 잔류 방사 연신비임], 및 1 % 미만의 얼롱-엔드 연신 장력 계수 편차 (DTV, %)를 갖는 단일 인터레이스 멀티필라멘트 폴리에스테르사.
제12항에 있어서, 40 내지 90 %의 파단 신장율 (E_B), 및 0.85 이상의 (1-S/S_m) (여기서, S는 보일-오프 수축도이고, S_m은 최대 잠재 수축도임)을 갖는 폴리에스테르사.
폴리에스테르 증합체가 13 내지 23의 상대 점도(LRV) 및 240 내지 265 ℃의 제로-전단력 융점 (T_m ^o)을 가지며, 필라멘트 엉킴이 단일 인터레이싱을 나타내는 데니어 0.2 내지 1의 150 개 이상의 플랫 필라멘트로 이루어지고, 15 내지 40 %의 파단 신장율 (E_B), 5 g/dd 이상의 정규 파단 데니어 실 강도 (T_B)_n[여기서, (T_B)_n=강도(g/d)(RDR)_s(20.8/LRV)^0.75 이고, (RDR)_s는 (RDR)_s=[1+(E_B)/100]으로 정의되는 잔류 방사 연신비임], 및 1 % 미만의 얼롱-엔드 연신 장력 계수의 편차 (DTV, %)를 갖는 단일 인터레이스 멀티필라멘트 폴리에스테르사.
폴리에스테르 중합체가 13 내지 23의 상대 점도(LRV) 및 240 내지 265 ℃의 제로-전단력 융점 (T_m ^o)을 가지며, 단일 필라멘트 엉킴을 갖는 0.2 내지 1 데니어의 150 개 이상의 텍스춰링된 필라멘트로 이루어지며, 15 내지 45 %의 파단 신장율 (E_B), 4 g/dd 이상의 정규 파단 데니어 강도(T_B)_n[여기서, (T_B)_n=강도(g/d)(RDR)_s(20.8/LRV)^0.75 이고, (RDR)_s는 (RDR)_s=[1+(E_B)/100]으로 정의되는 잔류 방사 연신비임], 및 1000 m 당 10 미만의 프레이 수를 갖는 멀티필라멘트 폴리에스테르사.