KR930011936B1 - 방향족 폴리아미드 스테이플의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

방향족 폴리아미드 스테이플의 제조방법

이 발명은, 방향족 폴리아미드 스테이플 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 방사된 폴리아미드 필라멘트로 토우를 제조하고, 이를 권축하고 절단하는 소위 토우-투-톱(Tow-To-Top) 방식으로 일정한 길이의 폴리아미드 스테이플을 제조하는 방법이다.

더욱 상세하게는 방사된 필라멘트로 토우를 제조하고 이를 권축함에 있어서, 필라멘트의 권축수를 조정하여 상기의 토우-투-톱 공정에서 토우내에서의 필라멘트가 절사되지 않는 생산성이 우수한 방향족 폴리아미드 스테이플의 제조방법이다.

방향족 폴리아미드는 다른 고분자 화합물에 비하여 내약품성, 내열성 등이 내마모성이 높으며 우수한 강도 및 탄성을 갖으면서 비중이 가벼워 항공산업이나 건축자재 등의 여러 분야에서 섬유 복합 소재로 다양하게 사용되고 있다.

상기와 같이 많은 장점이 있는 방향족 폴리아미드 섬유에 대해서 그 활용방법과 제조방법에 대하여 많은 연구들이 행하여졌다.

독일연방공화국 특허공개공보 제1,810,426호에는 광학적 비등방성인 카르복실 방향족 폴리아미드의 방사용액을 습식 방사하여 섬유에 탁월한 강도가 부여하고 장력하에서 섬유를 가열함으로서 인장 강도 및 탄성을 증가시킬 수 있는 방법이 개시되어 있다.

그러나 이와 같은 방향족 폴리아미드 섬유는 섬유축의 종방향에 대한 강도가 20~30g/d로 비교적 우수한 기계적 강도를 갖고 있으나 분자 구조가 융통성이 없는 딱딱한 막대 모양을 하고 있어 섬유축의 횡방향으로는 분자 결합 조직이 아주 미약하며 따라서 굽힘이나 마찰에 의하여 쉽게 섬유의 표층이 벗겨지는, 소위 피브릴화가 일어나는 문제점이 있었다.

이러한 문제점으로 인하여 방향족 폴리아미드 섬유는 그의 새로운 소재 개발에 커다란 제약을 받고 있는바, 예컨대 방향족 폴리아미드 섬유를 이용하여, 타이어 코드(Tire cord)를 제조하게 되면 가공 공정중의 연속적인 마찰이나 굽힘에 의해 쉽게 피브릴화가 일어나기 때문에 내마찰력이 저하될뿐만 아니라 기계적 강도도 저하되는 문제점이 있다.

미국 특허 제3,453,244호에서는 방향족과 지방족을 동시에 포함하고 있는 부분인 방향족 폴리아미드를 제조함에 있어서, 유동성이 있는 지방족 그룹을 도입함으로서 섬유의 피브릴화는 어느 정도 방지할 수 있으나 기계적 강도가 10~15% 약화되었으며 열분해 온도도 낮아지는 문제가 있었다.

또한 미국 특히 제3,584,046호와 제3,632,548호에서는

과 같은 하드라진기를 도입함으로써 유연성을 부여하고자 하는 방법이 제시되었으나, 이러한 방법으로 제조되는 고분자의 화합물은 액정이 형성되지 않기 때문에 방사시 응고 속도가 늦어지는 문제점이 있다.

상기의 문제점들을 개선하기 위하여 본 출원인은 한국특허공고 제88-1784호에 꼬임 구조를 갖는 전방향족 폴리아미드 펄프상 단 섬유의 제조법을 개시한 바 있다.

한국특허공고 제88-1784호의 방법은 아미드계 용매 또는 소량의 아민을 함유하는 아미드계 용매에 무기염을 첨가시키고 여기에 동 몰량의 방향족 디아민과 방향족 디에시드 클로라이드를 첨가하여 40℃ 이하의 저온에서 중합시킴으로써 고유 점도가 1.0 내지 4.0이며 다음의 구조식(I) 또는 (II)의 반복 단위를 갖는 광학적 비등방성 액정 예비 중합체를 제조한 후, 분출 노줄을 통해서 상기 액정 예비 중합체를 압출 반사시키되, 3급 아민계 단독 또는 3급 아민계 아미드계 용매와의 혼합 용액을 중합 촉진 침전제로 사용하여 압출 분사시켜서 상기 중합 촉진 침전제에 의해 적어도 100Sec^-1이상의 전단 속도를 받도록 하여 꼬임 구조를 갖도록 하여 굽힘이니 마찰에 의하여 쉽게 피브릴화 되는 것을 방지하는 것이다.

(단, 상기식 중에서 R₁, R₂및 R₃는 각각

중에서 선택되는 어느 하나의 방향족기이며, X는 H, Cl, Br, I 또는 탄소수가 1∽4개인 알킬 또는 알콕시기이며,

그러나 이러한 방법으로 폴리아미드 단섬유로 생산할 때 필라멘트 내의 권축(crimp)수가 많아져서 토우(tow)의 필라멘트(filament)를 균일한 길이의 단섬유(staple)로 절단하는 소위 타우-투-톱(Tow-To-Top) 공정에서 타우내에서의 절사가 발생하여 균일한 단섬유 제조가 곤란한 문제가 발생하였다.

이에 본 발명자들은 폴리아미드의 중합체 제조공정, 방사 구금공정, 연신공정 등 폴리아미드 단섬유 제조에 각 구성 공정들이 토우-투-톱 공정에서의 토우 내의 필라멘트 절사 현상에 미치는 영향을 조사한 결과 지금까지 알려지지 않은 새로운 사실을 발견하여 이 발명에 도달하게 되었다.

즉, 이 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 폴리아미드 단섬유 제조시 토우내의 필라멘트 절사 현상을 해결한 방법의 제공을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 이 발명은, 폴리아미드의 방사된 필라멘트가 스테이플로 가공될때 한 필라멘트 내에서의 권축(Crimp)수가 25.4㎜당 1개에서 10개 미만이고 스테이플의 길이(단위 ㎜, L)와 권축수(25.4㎜당 갯수, N)의 비가 L/N≥3.3 이상되는, 균일한 길이를 갖는 폴리아미드 스테이플 제조방법을 제공한다.

이 발명에 사용 가능한 폴리아미드 필라멘트는 한국특허공고 제88-1784호, 한국특허공고 제88-494호, 한국특허공고 제91-1801호 및 한국특허공고 제91-1799호에 개시되어 있는 방법으로 제조하여 공지되어 있는 권축(crimp) 방법으로 필라멘트 상에 완축을 부여하여 제조할 수 있다.

특히 한국특허공고 제88-1784호의 방법으로 제조된 폴리아미드 필라멘트는 이미 필라멘트 제조시 권축이 부여되어 있으므로 권축기(crimper)로 통과시킬 필요는 없다. 다만 권축되어진 정도를 정확하게 파악하여 스테이플의 길이(L)과 권축수(N)가 이 발명의 범위 즉 L/N≥3.3의 조건을 충족시키어 토우를 절단하여 주면된다.

기타의 방법 즉 한국특허공고 제88-494호, 한국특허공고 제91-1801호 및 한국특허공고 제91-1799호에 개시된 방법으로 제조된 필라멘트를 사용할 경우에는 상기의 필라멘트로부터 토우를 제조하고 정련한 다음 권축기를 통과시키고 절단하는 이른바 토우-투-톱(Tow-To-Top) 방식으로 스테이플의 길이(L)과 권축수(N)이 이 발명의 범위 즉 L/N≥3.3, 스테이플 25.4㎜당 권축수는 10개 미만의 폴리아미드 스테이플을 제조한다.

다음에 이 발명의 바람직한 실시예와 비교예를 제시한다. 그러나 이들 실시예들은 이 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일뿐, 이 발명이 다음 실시예들에 한정 되는 것은 아니다.

[실시예 1]

5ℓ의 용적을 갖는 4구 플라스크를 질소 가스로 충분히 치환시키고 수분을 가능한한 제거한 다음, N-메틸 피톨리돈 1.00㎖를 상기 플라스크에 투입하고 100℃까지 온도를 올린 상태에서 염화칼슘 27.0g을 가하고 완전히 용해시킨 다음, 24.5g의 파라-페닐렌디아민을 상기 용액에 충분히 용해시키고 냉각수로 설치하여 반응기의 온도를 40℃ 이하로 유지하면서 테레프탈로일클로라이드 45.95g을 넣고 교반시키어 예비 중합체 용액을 제조한다.

이와 같이 얻어진 상기 중합 용액을 크기가 0.5~0.7㎜이고, L/D가 0.5인 구금을 갖는 실린더 내부에 투입한 후 압출시켜 피리딘을 담은 용기를 통과시킨다. 이때의 권취 속도는 20m/분으로 한다.

이어서 이를 물로 세척시키고 건조시켜서 폴리아미드 필라멘트를 얻어 토우(tow)를 제조한다. 토우의 집속성을 부여하기 위하여 물에 함침시킨 후 롤러(roller)을 사용하여 압착하고 권축기(crimper)를 통과시키고 건조시킨 후 절단기(cutter)를 이용하여 이 발명에서 소망하는 스테이플의 길이 5㎜, 권축수 0인 스테이플을 제조하여 평가하여 그 결과를 표1에 나타내었다.

[실시예 2~6]

실시예 1에서 스테이플의 길이와 권축수를 다음의 표1과 같이 한 것을 제외하고는 실제적으로 상기 실시예 1과 동일하게 처리하여 그 결과를 표1에 나타내었다.

[비교예 1~4]

실시예 1에서 스테이플의 길이와 권축수를 다음의 표1과 같이 한 것을 제외하고는 실제적으로 상기 실시예 1과 동일하게 처리하여 그 결과를 표1에 나타내었다.

스테이플 길이와 권축수에 따른 폴리아미드 스테이플의 기계적 특성

[표 1]

(주, ○ : 양호, △ : 보통, × : 불량)

이 발명에 따른 폴리아미드 스테이플 제조방법은 토우의 필라멘트의 권축수를 25.4㎜당 10개 이하로 하고 권축수(N)와 스테이플 길이(L)와의 비를 L/N≥3.3 이상으로 함으로써 폴리아미드 스테이플의 제조시 토우 중의 필라멘트의 절사 현상을 방지할 수 있다.

Claims (1)

1. 폴리아미드의 방사된 필라멘트가 스테이플로 가공될 때 한 필라멘트 내에서의 권축(crimp)수가 25.4㎜당 1개에서 10개 미만이고, 스테이플의 길이(단위, ㎜, L)과 권축수(25.4㎜당 개수, N)의 비가 L/N≥3.3 이상되는, 균일한 길이를 갖는 폴리아미드 스테이플 제조방법.