[논문]PET 필라멘트 사의 물성 편차에 관한 연구(II)

김승진; 박경순; 유지수; 서봉기; 홍성대; 김연숙; 심승범; 김소연; 박미영

PET 필라멘트 사의 물성 편차에 관한 연구(II)
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김승진 (영남대학교 섬유패션학부) , 박경순 (영남대학교 섬유패션학) , 유지수 (영남대학교 섬유패션학) , 서봉기 (영남대학교 섬유패션학) , 홍성대 (영남대학교 섬유패션학) , 김연숙 (영남대학교 섬유패션학) , 심승범 (영남대학교 섬유패션학) , 김소연 (영남대학교 섬유패션학) , 박미영 (영남대학교 섬유패션학부)

합섬필라멘트사의 경우 방사 공정이후 공정에서 받는 열처리 조건은 우선 반연 공정에서 16$0^{\circ}C$~18$0^{\circ}C$ 정도의 건열처리가 주어지고, 다음 sizing 공정에서 8$0^{\circ}C$~10$0^{\circ}C$의 습열처리, 그리고 sizing 후 dry chamber에서 10$0^{\circ}C$~15$0^{\circ}C$의 열풍이 주어진다. 그리고 2-for-1 공정을 거친 후 steammer에서 7$0^{\circ}C$~9O$^{\circ}C$ 정도의 스팀 습열처리가 주어진다. (중략)

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문제 정의

건열 수축률, 열응력에 관한 layer 간의 편차를 조사 분석하므로서 경사 줄 발생을 줄이기 위한 원사의 기초 물성에 관한 기초 자료를 사가공, 제직 및 염색. 가공 업체에 제공하고자 한다.

제안 방법

가공 공정에서 참고할 수 있는 원사의 물성 data»~3)가 없는 실정이다 따라서 본 연구에서는 지금까지의 연구결과_4)td를 바탕으로 국내 7개 회사의 PET 85d/72f POY cake의 습. 건열 수축률, 열응력에 관한 layer 간의 편차를 조사 분석하므로서 경사 줄 발생을 줄이기 위한 원사의 기초 물성에 관한 기초 자료를 사가공, 제직 및 염색. 가공 업체에 제공하고자 한다.

성능/효과

1) POY 1, 2, 3, 4, 7번 시료의 건 열 수축률의 layer 간 편차는 다소 양호하나 POY 5와 6번 시료는 최외곽 층 layer 부근에서 10-12% 정도의 편차를 보인다. 특히 POY 5번 시료의 건 열 수축률은 약 45%를 보임으로서 58~64%의 값을 보인 다른 lot에 비해 가장 낮은 값을 보인다.
2) 습열수축률의 layer 간 편차는 건 열 수축률보다 큰 값을 보이며 POY 1과 7번 시료는 POY 2, 4, 5, 6번 시료보다 상대적으로 낮은 layer 간 편차를 보인다. 특히 POY 5번 시료의 습열수축률은 약 50~55%로 다른 시료의 55~64%보다 상대적으로 낮은 값을 보인다.
3) 최대열응력과 온도는 cake의 최외곽 층 layer에서 layer 간 편차를 많이 보이며 POY 1과 5의 최대열응력과 열 수축률은 상반된 결과를 보이며 85℃ 근처에서 최대열응력을 보임으로서 열 수축이 85-90℃ 근처에서 가장 큰 열 수축률을 보임을 확인하였다.
4) Toray와 hank 열 수축률 간의 상관계수는 건 열 수축률이 0.848, 습열수축률이 0.619를 보였다.
POY 1, 2, 3, 4 그리고 7번 시료의 건 열 수축률의 layer 간 편차는 양호한 결과를 보이나 POY 5와 6은 최외곽 층'layer에서 10~12% 정도의 layer 간 편차를 보인다. 그리고 POY 1은 64%, POY 3, 4 그리고 7 시료는 60 - 63% 정도의 높은 건 열 수축률을 보이나 POY 2와 6은 58~60%를 보이며 POY 5는 45% 정도의 낮은 건 열 수축률을 보인다.
2에는 Toray 열 수축 시험기에서 계측된 POY 1, 2, 4, 5 시료의 layer 간의 건열 수축률 결과를 보인다. hank 건열수축 률보다 10-15% 정도 적은 값을 보이며 이는 Toray 실험방법에서는 장력이 10gr 정도 주어지는 상태에서 연속적으로 絲를 feed 시키면서 건 열 수축을 측정하므로써 hank 상태보다 낮은 열 수축률을 보이는 것으로 사료된다.
4는 Toray 열 수축 시험기에서 계측된 POY 1, 2; 4, 5번 lot의 layer 간의 습열수축률 변화를 보인다. 건열 수축률보다 layer 간의 편차가 더 큼을 볼 수 있으며 hank 습열수축률보다 약 20% 정도 낮은 값인 30~45%의 범위의 습열수축률 값을 보인다.
POY 1, 2, 3, 4 그리고 7번 시료의 건 열 수축률의 layer 간 편차는 양호한 결과를 보이나 POY 5와 6은 최외곽 층'layer에서 10~12% 정도의 layer 간 편차를 보인다. 그리고 POY 1은 64%, POY 3, 4 그리고 7 시료는 60 - 63% 정도의 높은 건 열 수축률을 보이나 POY 2와 6은 58~60%를 보이며 POY 5는 45% 정도의 낮은 건 열 수축률을 보인다. 이러한 현상은 가연 공정에서 히터의 열처리가 180℃ 정도에서 연 신과 동시에 일어날 때 연 신의 불균일 또는 仮撚의 bulky 성의 불균일, crimp 특성의 차이를 유발 시 켜 絲의 물성 불안정을 야기 시킬 수도 있다.
그러나 건 열 수축률의 경우 POY 1이 가장 높고 POY 5가 가장 낮은 값을 보임으로서 수축률과 열응력은 상반된 결과를 보여주고 있다. 그리고 최대열응력을 보이는 온도는 85℃ 근처이며 이 온도에서 건 열 수축이 발생하는 것은 온도별 건 열 수축률 변화 실험에서 확인되었다.
이는 lot size가 POY 2, 4, 5, 6번이 POY 1과 7번보다 크므로서 winding 될 때 장력 편차가 큰 것에 기인된다고 사료된다. 습열수축률 값은 POY 1과 3이 60 -64%, POY 2, 4, 6, 7번 lot가 55~60%, 그리고 P0Y 5가 50~55%로써 가장 낮은 값을 보이며 건 열 수축률과 비슷한 값을 보인다. 이와 같은 현상은 sizing 공정과 2-for-l setting 공정에서 습열처리에 따른 layer 간의 습열수축률의 편차에 의해 絲의 물성의 불안정을 유발시킬 수 있으며 특히 원사 maker에 따른 습열수축률의 차이가 絲의 물성 차이를 유발시킬 수 있음으로서 각 회사별 습열 수축 특성에 맞은 공정조건의 결정이 중요하다고 보여진다.
1) POY 1, 2, 3, 4, 7번 시료의 건 열 수축률의 layer 간 편차는 다소 양호하나 POY 5와 6번 시료는 최외곽 층 layer 부근에서 10-12% 정도의 편차를 보인다. 특히 POY 5번 시료의 건 열 수축률은 약 45%를 보임으로서 58~64%의 값을 보인 다른 lot에 비해 가장 낮은 값을 보인다. Toray 실험방법에 의한 건 열 수축률은 hank 방법에 의한 건 열 수축률보다 약 10-15% 정도 낮은 값을 보인다.

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