KR0174586B1 - 염색성이 우수한 폴리에스테르 중합체의 제조방법 - Google Patents

염색성이 우수한 폴리에스테르 중합체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 염색성이 우수한 폴리에스테르의 제조방법에 관한 것으로서, 디메틸테레프탈레이트 또는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주성분으로 하여 폴리에스테르를 제조함에 있어서, 생성 폴리에스테르에 대해 하기 일반식 (Ⅰ) 화합물(A) 0.25∼60중량%와 하기 일반식 (Ⅱ) 화합물(B) 0.5∼15중량%를 0.5A/B4의 첨가비율로 첨가하여 폴리에스테르를 제조함으로써 분산염료와 염기성 염료에 모두 염색이 가능한 폴리에스테르를 제조하였다.

Description

염색성이 우수한 폴리에스테르 중합체의 제조방법
본 발명은 염기성 염료 및 분산염료에 대한 염색성을 개선시킨 폴리에스테르 중합체의 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 디메틸테레프탈레이트 또는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주성분으로 하여 폴리에스테르폴리머를 제조함에 있어서, 에스테르 교환반응 개시전이나 중축합 반응개시전에 하기 일반식(Ⅰ) 및 (Ⅱ)로 표시되는 치환된 다반응성이 카르복실산을 동시에 첨가하여 중합체를 생성하므로서 이로부터 얻은 폴리에스테르 섬유는 폴리에스테르의 우수한 물리적 특성을 그대로 유지하면서도 100℃이하의 상압에서 캐리어 없이 염기성 염료 및 분산염료에 의한 염착성이 양호한 폴리에스테르 중합체의 제조방법에 관한 것이다.
폴리에스테르 섬유는 치밀한 분자 구조로 인하여 우수한 물리적, 화학적 성질을 갖고 있는데 반하여 염료에 대한 염색성이 좋지 못한 단점이 있다. 이는 구조가 치밀하여 염료의 침투가 어렵고, 표면에 화학적 결합을 할 수 있는 반응기가 없기 때문이다.
따라서 폴리에스테르 섬유를 염색하기 위해서는 125℃ 이상의 고온 고압이 불가피하고, 염기성 염료로 염색 가능한 경우에는 115∼125℃의 고온 고압에서만 실시 가능한 것이다.
이에 폴리에스테르 섬유의 염색성을 개선하고자 하는 연구가 오래 전부터 계속되어 왔으며, 폴리에스테르 섬유의 염색성 개선은 주로 후처리에 의한 방법, 서로 다른 두종류의 폴리머를 혼합하여 방사하는 방법, 염기성 염료와 반응할 수 있는 염색좌를 섬유 표면에 심어주는 방법 및 폴리에스테르 중합체의 비결정화 부분의 움직임을 용이하게 만들어 줄 수 있는 새로운 물질을 공중합하는 방법등에 의하여 이루어지고 있다.
이중 후처리에 의한 방법은 미국 특허 제3,644,079호에서 상세하게 기술되고 있으나, 복잡한 처리 과정과 작업성의 저하로 실효를 거두기 어려우며 또한 폴리에스테르의 치밀한 구조로 인하여 처리액이 섬유 내부까지 침투하기가 어렵다.
또 서로 다른 폴리머를 혼합 방사하는 경우는 영국특허 제1,517,568호 등에서 제안된 바 있으나 방사후 균일한 사의 물성을 얻기가 어렵고 염색시 염색성도 균일하지 못한 단점이 있다.
따라서, 사 표면에 염료와 반응할 수 있는 염색좌를 심어 주거나 폴리에스테르의 비결정부분의 유동을 용이하게 하는 공중합 방법이 비교적 효과적인 염색방법으로 알려져 있다. 예를 들면 미국특허 제2,744,087호, 일본특허 제52-39,097호에서 분산염료의 이염성 증대를 위해 알콕시폴리(옥시알킬렌)글리콜을 사용하는 방법이 제안되어 있으나 이 알콕시폴리(옥시알킬렌)글리콜이 분자내 결합에 참여하지 못하고 혼합되어 존재하거나 말단기의 정지 효과로 중합체의 분자 성장에 방해가 되어 폴리에스테르의 우수한 물성을 유지시키지 못하는 경우가 있다.
염기성 염료에 대한 폴리에스테르의 염색좌를 부여하는 방법은 미국특허 제347,547호에서와 같이 설폰기를 갖는 화합물을 새로운 성분으로 공중합하는 것이 일반적이다. 그러나, 이때에도 염색성을 갖기 위해서는 120∼130℃에서 고압 염색이 불가피하며 양모, 실크 등의 타섬유와 혼방 염색시 혼합된 섬유를 손상시키기 때문에 그 용도가 크게 제한된다.
따라서, 본 발명의 목적은 100℃ 이하의 상압에서 캐리어의 도움없이 분산염료와 염기성 염료에 동시 염색이 가능한 폴리에스테르의 제조방법을 제공하는데 있다.
이에 본 발명에서는 디메틸테레프탈레이트 또는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주성분으로 하여 폴리에스테르를 제조함에 있어서, 하기 일반식(Ⅰ) 및 일반식(Ⅱ)로 표시되는 치환된 다반응성이 카르복실산을 생성된 폴리에스테르 중량대비 각각 0.5∼15중량% 범위내에서 첨가하여 폴리에스테르를 제조함으로써 염기성 염료 및 분산염료에 대한 염색성을 현저히 개선할 수 있었다.
이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 상기 일반식 (Ⅰ)과 (Ⅱ)의 화합물은 에스테르 반응 개시전 또는 중축합 반응 개시전에 첨가할 수 있고 일반식 (Ⅰ)의 화합물은 생성 폴리머에 대해 0.5∼15중량%, 일반식 (Ⅱ)의 화합물 역시 생성 폴리머에 대해 0.5∼15중량% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하며 특히, 일반식 (Ⅰ)과 (Ⅱ)의 화합물의 첨가비율은 아래식을 만족할 때 더욱 효과적인 염색성을 부여할 수 있었다.
0.5A/B4
A : 일반식 (Ⅰ) 화합물의 첨가량
B : 일반식 (Ⅱ) 화합물의 첨가량
만일, 일반식 (Ⅰ)과 (Ⅱ)의 화합물의 첨가비율(A/B)이 0.5 미만이면, 염료가 필라멘트 내부로 침투하기 보다 필라멘트 표면에 집중되어 마찰견뢰도가 저하되며, 첨가비율(A/B)이 4를 초과하면 염료의 내부로의 침투는 용이하나 세탁에 의한 탈락이 용이하여 세탁 견뢰도가 떨어진다.
상기와 같이 제조된 폴리에스테르 중합체는 통상의 방사, 연신공정을 거쳐 섬유로 제조하고, 이를 양모, 면, 실크등과 혼방하여 직물 또는 편물을 만들었을 때 폴리에스테르 섬유는 100℃ 이하의 상압에서 캐리어 없이 분산 및 염기성 염료에 우수한 염착율을 나타내므로 후염공정으로도 특수한 염색 효과가 기대된다.
이하, 실시예 및 비교예에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
테레프탈산 7920g, 에틸렌글리콜 3520g으로 폴리에스테르 중합체를 제조할때에 일반식(COOH)2PhCOO(CH2CH2O)10PhOH로 표현되는 화합물 592g과 Ph(COOC4H8Ch2)·SO3Na의 화합물(상기 식 중 Ph는 페닐기이다) 769g을 에스테르 반응관에 투입한 다음 가압 후 반응을 진행시킨다. 에스테르 반응중에 발생한 물의 유출이 끝난후 상압상태에서 중합반응관으로 예비중합체를 이송하기 전 약간의 에틸렌글리콜을 유출시키고 에스테르 반응의 종료온도를 240℃로 하여 총 3시간 가량 에스테르 반응을 진행시킨다. 예비중합체를 중합관으로 이송한후 삼산화안티몬 3g, 인산 6g 및 산화티탄을 폴리머 대비 각각 0.3wt%씩 넣은 후 진공도를 0.5토르 이하로 중합 반응을 진행시키되 진공 도달시간을 1시간에 걸쳐 서서히 조작한다. 중합반응의 종료온도는 280℃로 하였으며, 이때 까지의 총 중합반응관 반응 시간을 약3시간 소요되게 하였다.
상기와 같이 제조한 폴리에스테르 중합체를 수분율 40ppm이하로 건조하여 통상적인 방법으로 방사하고 미연신사를 얻은 다음 연신공정에서 약 2.5배로 연신하여 75데니어의 필라멘트(75/36f)를 제조하였다. 이를 환편으로 만든후 분산 염료 및 염기성 염료로 염색하여 온도에 따른 염착율을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
실시예 1에 있어서, 테레프탈산 7920g, 에틸렌글리콜 3520g으로 폴리에스테르 중합체를 제조할 때에 (COOH)2PhCOO(CH2CH2O)23COOH로 표현되는 화합물 498g과 Ph(COOC6H12CH2)2SO3Na의 화합물(상기 식 중 Ph는 페닐기이다) 297g을 에스테르 반응관에 투입한 것을 제외하고 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
실시예 1에 있어서, 테레프탈산 7920g, 에틸렌글리콜 3520g으로 폴리에스테르 중합체를 제조할 때에 (COOH)2PhCOO(CH2CH2O)10PhOH로 표현되는 화합물 (Ph는 페닐기이다) 428g을 에스테르 반응관에 투입한 것을 제외하고 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
실시예 1에 있어서, 테레프탈산 7920g, 에틸렌글리콜 3520g 및 Ph(COOC4H8CH2)2·SO3Na로 표현되는 화합물 (Ph는 페닐기이다) 285g을 에스테르 반응관에 투입한 것을 제외하고 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
염착율측정설비 : Dye-O-Meter(FlowCell Type의 UV, Vis-Spectrophotometer)를 이용하여 측정함.
사용염료 : 분산염료 : 세미카론블루 이 에프 엘 1%
염기성염료 : 카야크릴블루 지 에스 엘-이 디 4%
상기 표에서 보듯이 본 발명의 실시예 1, 2는 100℃ 이하 상압에서 분산염료와 염기성 염료에 대해 우수한 염착율을 보이며 양모, 면 등 천연섬유와 혼방염색시 후염공정에서도 타섬유의 손상없이 특수한 염색효과가 발현되었다.

Claims (2)

  1. 디메틸테레프탈레이트 또는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주성분하는 통상의 폴리에스테르 중축함 반응에 있어서, 에스테르 교환반응 개시전 또는 중축합 반응 개시전에 하기 일반식 (Ⅰ)로 표현되는 화합물은 0.5∼15중량%, 일반식 (Ⅱ)로 표현되는 화합물 0.5∼15중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 중합체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 일반식 (Ⅰ)과 (Ⅱ)의 화합물의 첨가비율은 아래식을 만족함을 특징으로 하는 폴리에스테르의 제조방법.
    0.5A/B4
    A : 일반식 (Ⅰ) 화합물의 첨가량
    B : 일반식 (Ⅱ) 화합물의 첨가량
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