KR0162548B1 - 미세다공구조의 고흡수성 폴리에스테르 중공사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에스테르 중공사의 내, 외부에 중공부와 연통되는 미세다공이 섬유 축방향 및 수직방향으로 발현되어 있는 미세다공 구조의 고흡수성 폴리에스테르 중공사의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 폴리에스테르류에 공극 생성성 화합물로 폴리(알킬렌옥사이드) 글리콜을 0.5∼15.0 중량%를 블렌드 또는 공중합하여 중공사로 방사하고 유리전이온도(Tg) 보다 5∼30℃ 낮은 연신예열온도에서 연신한 후 직물 또는 편물의 형태로 만든다. 최종적으로 직물 또는 편물은 긴장열처리 및 알카리감량의 후가공 공정을 통하여 미세다공 구조의 고흡수성 폴리에스테르 중공사로 구성되어진다. 이때 섬유의 내, 외부에 중공부와 연통되는 피브릴상의 미세다공은 섬유축방향으로 뿐만 아니라 섬유축과 수직한 방향으로도 발현되어져 흡수성능을 더욱 향상시키는 작용을 하게 된다.

Description

미세다공 구조의 고흡수성 폴리에스테르 중공사의 제조방법

제1도는 본 발명에 사용되는 중공사용 노즐의 확대 단면 개략도.

제2도는 본 발명으로 제조한 중공사의 알카리 감량처리전의 단면사진.

제3도는 본 발명으로 제조한 고흡수성 폴리에스테르 중공사의 알카리 감량 처리후의 표면사진.

본 발명은 섬유의 횡단면내에 중공부가 형성되어 있는 폴리에스테르 중공섬유의 내, 외부에 중공부와 연통되는 미세다공을 섬유 축방향 및 수직방향으로 발현시킨 미세 다공구조의 고흡수성 폴리에스테르 중공사의 제조방법에 관한 것이다.

폴리에스테르 섬유는 기계적 강도 및 물리, 화학적 성질이 우수하여 의류용 및 산업용으로 널리 사용되고 있는 반면에 폴리에스테르 자체가 소수성이기 때문에 천연섬유인 면, 마 등과 비교할 때 정전기 발생과 낮은 흡수성으로 인하여 사용상의 문제점들이 지적되고 있다.

지금까지 알려진 흡수성 폴리에스테르 섬유의 대표적인 제조기술로는 산화 실리콘 등의 무기입자를 함유한 폴리에스테르 섬유를 알카리감량처리하여 무기입자를 용출 제거함으로써 섬유표면에 미세한 요철을 형성시키는 방법과 공극 생성성 화합물을 기존의 폴리에스테르에 블렌드 또는 공중합하여 중공의 폴리에스테르사를 제조한 다음 전자와 마찬가지로 용해 추출함으로써 섬유축과 수평방향으로 중공의 내부와 연통하는 미세공을 발현시키는 방법이 있다.

그러나 위의 방법들중 무기입자를 사용하는 전자의 방법은 기존의 폴리에스테르사에 비하여 흡수기능은 상승되지만 고분자 자체의 친수성이 떨어지기 때문에 충분한 수분의 흡수는 기대하기 어려워 수분에 의한 끈적거리는 느낌을 주는 결점이 있다. 한편, 블렌드 및 공중합을 통하여 폴리머 자체를 개질한 후 미세공을 발현시키는 후자의 방법에 있어서도 공극 생성성 화합물로 인한 섬유의 물리적 성질저하 또는 섬유 축방향으로만 존재하는 피브릴상의 미세공 발현등의 단점으로 인하여 충분히 만족할 만한 것은 아니다.

예를들면, 일본특허공고 소 55-22005 호에는 불활성 무기입자를 함유하고 에틸렌테레프탈레이트기가 70몰% 이상으로 된 폴리에스테르 섬유를 알카리 감량처리하여 무기입자를 용출시킨 후 미세다공성 섬유를 제조하는 방법이 소개되었으며, 블렌드 또는 공중합에 의한 폴리머 개질의 방법으로 한국특허공고 제 86-397 에는 폴리에스테르 중공사에 공극 생성성 화합물로 설페이트계 화합물을 첨가하여 제직, 제편 전후에 용출시키는 방법이 소개되어 있으나 상술한 바와같은 단점 때문에 실용화하는데 문제점이 있었다. 본 발명은 종래의 문제점을 해결한 것으로서, 본 발명의 목적은 섬유의 물리적 성질을 저하시킴이 없이 폴리에스테르사의 흡수성능을 더욱 향상시키는 고흡수성 폴리에스테르 중공사의 제조방법을 제공하는데 있는 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 사용되어진 폴리에스테르는 포리에틸렌테레프탈레이트 혹은 제3성분을 공중합 또는 혼합시킨 변성 폴리에스테르류에 공극 생성성 화합물로 친수성 화합물인 폴리(알킬렌옥사이드) 글리콜을 폴리에스테르폴리머에 대해 0.5중량 ∼ 15.0 중량%를 첨가하여 얻은 폴리에스테르에스테르이다. 얻어진 폴리에스테르에스테르를 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 중공사로 방사하고 유리전이온도(Tg)보다 5℃ ∼ 30℃ 낮은 연신예열온도에서 연신한 후 직물 또는 편물의 형태로 만든다.

최종적으로 직물 또는 편물은 긴장 열처리 및 알카리 감량의 후가공 공정을 통하여 제2도 및 제3도에 표시된 바와같은 미세 다공질구조의 고흡수성 폴리에스테르 중공사로 구성되어진다. 이때 섬유의 내, 외부에 중공부와 연통되는 피브릴상의 미세다공은 기존과 같이 섬유 축방향으로 뿐만아니라 섬유축과 수직한 방향으로도 발현되어져 흡습성능을 더욱 향상시키는 작용을 하게 된다.

본 발명에 있어서 폴리에스테르에스테르의 공극 생성성 화합물이 되는 폴리(알킬렌옥사이드) 글리콜로는, 폴리에틸렌글리콜, 폴리(1,2-프로필렌옥사이드) 글리콜, 폴리(1,3-프로필렌옥사이드) 글리콜, 폴리(테트라메틸렌옥사이드) 글리콜, 폴리(헥사메틸렌옥사이드) 글리콜, 에틸렌옥사이드와 프로필렌옥사이드의 블록 또는 랜덤 공중합체 및 에틸렌옥사이드와 테트라하이드로퓨란의 블록 또는 랜덤 공중합체 등이 사용되어질 수 있다.

본 발명에서는 공극 생성성 및 공중합시 중합을 고려하여 폴리에틸렌 글리콜을 주로 사용하였다. 폴리(알킬렌옥사이드) 글리콜의 수평균 분자량은 1,000 ∼ 100,000 특히 4,000 ∼ 40,000 의 범위의 것이 적합하다.

만일 수평균 분자량이 1,000 미만에서는 얻어진 폴리에스테르의 공극 생성성이 미약하게 되고, 100,000을 넘는 경우에 있어서는 생성된 피브릴에 의한 공극의 크기가 과도하게 클 뿐만아니라 상용성면에서도 바람직하지 못하다.

본 발명에 사용된 폴리(알킬렌옥사이드) 글리콜은 그대로도 양호한 내열성을 보이지만, 힌더드 페놀계 화합물을 블렌드 또는 공중합시 병용하면 특히 내열성을 향상시킬 수 있다.

여기에서 힌더드 폐놀계 화합물로는 폐놀계 수산기의 인접위치에 입체장해를 가진 치환기를 가진 페놀 유도체로, 예를들면 테트라키스 [메틸렌-3-(3,5-디-제3부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트] 메탄 (상품명 : 이가녹스 1010) 등을 열거할 수 있다.

힌더드 페놀계 화합물의 폴리에테르에스테르에 대한 바람직한 배합량은, 폴리에테르에스테르 내의 폴리(알킬렌옥사이드) 글리콜 성분에 대해 0.5중량% ∼ 3.0중량%가 바람직하다.

이것은 0.5중량% 미만에서는 목적하는 내열성의 효과를 얻기 힘들고, 또 3.0중량%를 초과하게 되면 제사성 및 원사물성, 특히 원사강도가 저하된다.

폴리(알킬렌옥사이드) 글리콜의 첨가방법은 방사시에 블렌드 하는 방법과 중합시 공단량체로 첨가하여 공중합하는 방법을 적용할 수 있다. 한가지 예로는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 에스테르화 반응시켜 얻은 비스-베타-하이드록시에틸렌테레프탈레이트 구조의 올리고머에 폴리(알킬렌옥사이드) 글리콜, 힌더드 페놀계 화합물을 반응기에 넣고 삼산화안티몬 등의 중축합 촉매의 존재하에서 220℃에서 260℃, 상압하에서 에스테르 교환반응시킨 후, 감압하여 진공하에서 반응시키는 방법이 있다.

본 발명에 사용하는 폴리(알킬렌옥사이드) 글리콜은 블렌드 및 공중합방법에 있어서 임의의 단계에서 투입해도 좋으나 공중합시에는 에스테르화 반응말기 중축합 반응전에 투입하는 것이 더욱 좋다. 첨가량은 0.5 ∼15.0 중량% 의 범위가 좋고 더욱 바람직하기는 1.0 ∼ 10.0 중량%이며, 15.0중량%를 초과하면 방사시에 사절 및 강신도저하, 착색 등의 피해를 발생시키고 0.5 중량% 미만의 경우 효과가 불충분하다.

상기와 같은 방법으로 얻어진 폴리에스테르 칩은 통상의 방법으로 건조하였고, 제1도의 방사구금을 사용하여 방사한 후, 기존 연신사를 제조하기 위한 장치의 변경이나 개조없이 미연신 폴리에스테르사를 유리전이온도(Tg) 보다 5 ∼ 30℃ 낮은 연신예열온도에서 최대 연신비에 대하여 60 ∼ 80% 범위내에서 연신을 행하고 직물 또는 편물의 형태로 만든다.

얻어진 직물 또는 편물은 후가공 공정중 150 ∼ 230℃에서 긴장 열처리 및 알카리감량 가공을 거치게 된다. 긴장열처리온도 150℃ 미만에서는 목적하는 섬유축과 수직한 방향의 미세다공을 얻기 힘들고, 230℃를 초과할 때에는 직물의 열경화등으로 인한 부작용을 불러 일으키게 된다. 공극 생성부의 용출에 사용되는 알카리 수용액으로는 NaOH 나 KOH를 농도 0.5 ∼ 15%, 바람직하기로는 1 ∼ 10%, 처리온도 70 ∼ 130℃, 더욱 바람직하기로는 80 ∼ 120℃ 로 하여 감량율 1∼70%, 바람직하기로는 5 ∼ 50%로 감량한다.

본 발명으로 제조된 미세다공 구조의 고흡수성 폴리에스테르 섬유는 기존의 흡수성 폴리에스테르사와는 달리 제3도에 표시된 바와같이 섬유의 내, 외부에 섬유축방향 뿐만아니라 수직한 방향으로도 중공부와 연통되는 피브릴상의 미세다공 구조를 가진다. 이하 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

테레프탈산과 에틸렌글리콜을 에스테르화 반응시켜 얻은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 올리고머에 대해 분자량 20,000의 폴리에틸렌글리콜 5.0중량%, 아연아세테이트 0.01중량%를 첨가하여 250℃에서 1시간 에스테르 교환반응을 시킨후 중합촉매인 삼산화안티몬 0.014 중량%를 첨가하여 0.1 ∼ 0.2 ㎜Hg 로 감압하면서 285℃ 까지 승온하여 2시간 중축합 반응을 시킨다. 이때 얻어진 중합체의 고유점도는 0.72이었다.

이렇게 얻어진 폴리에스테르 칩을 열풍건조기에서 130℃ 8시간 건조한 후 제1도의 방사구금을 통하여 275℃의 온도에서 방사한 후 연신예열온도 50℃에서 연신비 3.0으로 연신을 하여 제2도에 표시된 바와같은 섬유단면 형태를 가진 75데니어/24필라멘트 폴리에스테르사를 제조하고, 상기 사를 사용하여 편직물을 제조하였다. 이 편직물을 200℃에서 2분간 긴장열처리한 후 4% NaOH 수용액으로 감량처리하여 흡수성을 측정하였으며 그 결과는 표 1과 같다.

[실시예 2, 3 및 비교예 1, 2, 3]

다음 표 1 과 같이 폴리에틸렌글리콜의 함량과 예비연신온도, 편직물의 열처리 방법을 달리하는 것외에는 실시예 1 과 동일한 방법으로 실시하였다.

4% NaOH 수용액으로 감량가공한 후 측정한 흡수성 측정결과는 표 1 과 같다.

2.5×20㎝ 의 시험편을 5매 이상 채취하여 각 시험편 하단 1㎝를 증류수가 들어있는 용기의 물속에 침지한 후 10분이 경과하였을 때 모세관 현상으로 상승한 물의 높이를 측정하여 그 평균값을 표시한다.

Claims (4)

1. 폴리(알킬렌옥사이드) 글리콜이 첨가된 폴리에스테르를 방사하여 폴리에스테르 중공사를 제조한 다음에 상기 미연신사를 유리전이온도(Tg)보다 낮은 온도에서 연신한후, 상기 연신사로 제직, 제편한 것을 긴장열처리하고 알카리감량 처리함을 특징으로 하는 미세다공 구조의 고흡수성 폴리에스테르 중공사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 폴리(알킬렌옥사이드) 글리콜을 폴리에스테르 성분에 대하여 0.5 ∼ 15.0 중량% 만큼 방사시에 블렌드하거나 중합시 공단량체로 투입하여 공중합시킴을 특징으로 하는 미세다공 구조의 고흡수성 폴리에스테르섬유의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 유리전이온도(Tg)보다 5 ∼ 30℃ 낮은 연신예열온도에서 연신함을 특징으로 하는 미세다공 구조의 고흡수성 폴리에스테르섬유의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 직, 편물상태에서 알카리 감량가공전에 150 ∼ 230℃의 온도로 긴장열처리 하는 것을 특징으로 하는 미세다공 구조의 고흡수성 폴리에스테르섬유의 제조방법.