KR100193648B1 - 이염성 폴리에스테르 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분자량 1000~6000의 폴리에틸렌글리콜과 하기 일반식(1)의 화합물이 10:1~20:1의 중량비로 배합된 혼합물을 비스히드록시에틸테레프탈레이트에 대해 1~10 중량% 포함시켜 중축합되는 이염성 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

(식중, R은 탄소수 5~9의 알킬기 또는 페닐기, n은 10~30의 정수).

Description

이염성 폴리에스테르 섬유의 제조방법

본 발명은 이염성(이염성)폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

폴리에틸렌테레프탈레이트로 대표되는 폴리에스테르는 여러 가지 우수한 기계적, 화학적 특성으로 인해 각종 섬유, 필름, 플라스틱 등의 용도로 널리 사용되고 있다. 특히, 합성섬유의 분야에서는 큰 비중을 차지하고 있는 중요한 소재이다.

그러나, 이러한 폴리에스테르 섬유의 단점 중 하나는 염색이 타소재에 비하여 어렵기 때문에 염색성을 개선하기 위한 여러 가지 방법이 개발되어 왔다.

그중 대표적인 방법들은 다음과 같다.

1) 공중합에 의하여 중합체의 비정영역을 증가시키거나 친수성 성분을 도입하여 염색공정시 염료의 침투(Dye diffusion)를 용이하게 함으로써 염색성을 개선시키는 방법.

2) 고속방사에 의해 폴리에스테르 섬유의 구조(Morphology)를 변화시킴으로써 염료의 염착을 유리하게 개선시키는 방법.

3) 중합체 중 무기미립자를 분산시켜 폴리에스테르 섬유의 감량 공정시 표면에 미세 요철을 형성시켜 난반사에 의한 심색효과를 부여시키는 방법.

4) 폴리에스테르의 구조중에 염기성 염료가 부착될 수 있는 자리를 도입하여 염기성 염료에 의한 선명한 염색이 가능하도록 하는 방법 등.

이들 중 공중합에 의한 염색성 개선의 방법은 생산설비의 교체나 폴리에스테르 섬유 가공공정의 제한 없이 가장 용이하게 폴리에스테르 섬유의 염색성을 개선시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 이와 같이 공중합에 의해 염색성을 개선시키는 방법에 사용되는 공중합 물질로는 중축합에 의해 폴리에스테르 주쇄로 도입이 가능하도록 2개의 수산기나 2개의 카르복실기(또는 에스테르기)등의 작용기를 함유하고 있는 지방족 탄화수소 유도체, 방향족 탄화수소 유도체, 폴리에테르류의 각종 화합물이 바람직하다. 특히, 이러한 화합물들 가운데서 친수성 작용기를 가지는 공중합 물질을 주쇄에 도입하는 것이 가장 용이한 방법으로 알려져 있다.

친수성 작용기를 도입하여 염색성을 개선시키는 기술중의 하나로 일본특허공개평4~41730의 기술이 있으며, 여기에는 분자량 500~4000의 폴리에틸렌글리콜이 6~10중량% 공중합된 폴리에스테르로부터 얻어지는, 상압염색이 가능한 폴리에스테르 섬유의 제조기술이 개시되어 있다. 이와 같이 폴리에틸렌글리콜을 공중합하여 염색성을 개선하는 방법은 비교적 용이하고 경제적인 측면에서 유리한 제조방법이라 할 수 있으나, 폴리에스테르를 제조하는 고온의 중축합공정에서 폴리에틸렌글리콜 분자쇄 자체가 절단되기 때문에 많은 양의 폴리에틸렌글리콜을 공중합할수록 공중합 폴리에스테르의 자체 물성 급격히 저하되어 바람직하지 않다. 또한 폴리에틸렌글리콜의 블록공중합 성분이 폴리에스테르 주쇄에서 불규칙하게 분포되어 있을수록 그 효과를 더욱 발현할 수 있으나, 폴리에틸렌글리콜 분자쇄 간의 인력이, 폴리에스테르 분자쇄 상호간의 인력과 차이가 나므로 폴리에틸렌글리콜 도입에 의한 염색성 개선효과를 반감시키며, 국부적으로 불균일한 염색의 가능성을 증가시키고 있다.

본 발명자들은 상기의 문제점들을 해결하고자 많은 노력과 연구를 지속한 결과, 특정한 화합물을 사용하여 폴리에틸렌글리콜의 사용량을 최소화하면서도 우수한 염색효과와 균일한 염색효과를 얻을 수 있는 방법을 알게 되었다.

본 발명의 목적은 이염성 폴리에스테르 섬유의 제조방법을 제공하는데 있다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 분자량 1000~6000의 폴리에틸렌글리콜과 하기 일반식(10의 화합물이 10:1~20:1의 중량비로 배합된 혼합물을 포함시켜 중축합되는 이염성 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

(식중, R은 탄소수 5~9의 알킬기 또는 페닐기, n은 10~30의 정수).

상기 일반식(1)의 화합물을 폴리에틸렌글리콜에 대해 5중량% 미만 사용할 경우는 그 효과가 크게 떨어지며, 10중량% 초과 사용할 때는 더 이상의 효과 향상은 나타나지 않는다.

본 발명의 폴리에틸렌글리콜과 상기 일반식(1)의 혼합물은 비스히드록시에틸테레프탈레이트에 대해 1~10중량%를 포함시키는 것이 바람직하며, 10중량% 이상 사용할 수 있는 폴리에스테르 중축합공정에서의 분해나 부반응이 가속화 될 수 있다.

상기 일반식(1)의 화합물은 하기 일반식(2)의 폴리에틸렌글리콜과 R-COOH의 축합 반응에 의해 에스테르 형태로 제조된다.

(식중, R은 탄소수 5~9의 알킬기 또는 페닐기, n은 10~30의 정수).

상기 일반식(1)의 화합물을 첨가함에 따라 염색성의 향상과 균일한 염색효과를 가져오는 이유는 폴리에스테르의 중축합시 폴리에틸렌글리콜의 분산이 보다 우수하게 이루어지도록 특정화합물이 역할을 함으로서 나타나는 것으로 판단된다.

폴리에스테르 중축합 공정시 상기일반식(1)의 화합물을 첨가함에 따라 폴리에탈렌글리콜의 사용량을 기존과 동일하게 하는 경우와 비교하여 염색효과가 우수하고 균일한 폴리에스테르 섬유를 제조할 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 자세히 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1-3 및 비교예 1-2]

벤조산과 분자량 1000의 폴리에틸렌글리콜의 축합반응으로부터 에스테르 화합물을 제조하여, 이를 하기 표 1과 같이 폴리에틸렌글리콜에 대해 0~15중량%까지 배합하였다.

폴리에틸렌테레프탈레이트를 제조하기 위한 중축합공정 중 비스히드록시에틸테레프탈레이트가 만들어지는 공정 직후에 상기 표 1의 폴리에틸렌글리콜과 에스테르화합물의 혼합물을 비스히드록시에틸테레프탈레이트에 대해 8중량% 투입한 후, 중축합 반응을 완료하여 공중합 폴리에스테르를 제조하였다.

이렇게 제조된 공중합 폴리에스테르를 285℃ 방사, 3배 연신 등을 거쳐 75데니어/36필라멘트의 원사를 제조하였고, 이를 가지고 염색성 및 균염성을 비교하여 표 3에 정리하였다.

[실시예 4~6 및 비교예 3]

데칸산과 분자량 1000의 폴리에틸렌글리콜의 축합반응으로부터 얻어지는 에스테르화합물을 제조하여, 이를 분자량 4000의 폴리에틸렌글리콜에 8중량% 배합하였다. 폴리에틸렌테레프탈레이트를 제조하기 위한 중축합공정중 비스히드록시에틸테레프 탈레이트가 만들어지는 공정 직후에 위의 폴리에틸렌글리콜과 에스테르화합물의 혼합물을 비스히드록시에틸테레프탈레이트에 대해 아래의 표 2와 같이 4~12중량%를 각각 투입한 후, 산화안티몬 촉매를 첨가하고, 280℃고진공에서 중축합반응을 환료하여 공중합 폴리에스테르를 제조하였다.

이렇게 제조된 공중합 폴리에스테르를 실시예 1~3과 마찬가지로 75데니어/36필라멘트의 원사를 제조하여 염색성 및 균일성을 비교하여 표 3에 정리하였다.

[측정법]

-IV : 용매는 o-클로로페놀, 온도는 25℃, 농도는 2.0g/25.0ml에서 측정하였다.

-염색성 : 75데니어/36필라멘트의 원사를 4PLY Tube Knitting한 후, 이를 분산염료인 KAYALON Polyester Black EXN-SF(일본화약사/일본)를 직물에 대해 8중량% 사용, 120℃에서 1시간 염색 후, CCM SF600(Daracolot사/스위스)로 색상을 측정하여, L치를 비교하였다.

-균염성 : 상기 염색성 확인 시험에서 제작된 염색포증, 염색 얼룩이나 반점상태를 육안관찰하여 판정하였다.

염색성 결과는 Black 염료를 사용하여 L치가 낮을수록 염색성이 양호한 상태임.

실시에 1~3과 비교예 1의 염색성을 비교하면, 본 발명의 에스테르 화합물이 투입된 경우가 보다 염색성이 우수함을 알 수 있다.

그러나 실시예 3과 비교예 2를 비교하면, 본 발명의 에스테르 화합물을 10중량%이상 사용할 때는 그 효과가 차이없음을 알 수 있다.

또한 폴리에틸렌글리콜의 공중합량이 10중량%이상이 되면 비교예 3과 같이 본 발명의 화합물을 첨가한다 하여도 별 효과를 볼 수 없었다.

본 발명의 에스테르화합물을 사용한 경우, 염색된 포의 균일 염색성이 뛰어난 것으로 확인되었다.

Claims (3)

1. 분자량 1000~6000의 폴리에틸렌글리콜과 하기 일반식(1)의 화합물이 10:1~20:1의 중량비로 배합된 혼합물을 포함시켜 중축합되는 것을 특징으로 하는 이염성 폴리에스테르 섬유의 제조방법;

   (식중, R은 탄소수 5~9의 알킬기 또는 페닐기, n은 10~30의 정수).
2. 제1항에 있어서, 폴리에틸렌글리콜과 일반식(1)의 혼합물은 비스히드록시에틸테레프탈레이트에 대해 1~10중량%를 포함시키는 것을 특징으로 하는 이염성 폴리에스테르섬유의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 일반식(1)의 화합물은 하기 일반식(2)의 폴리에틸렌글리콜과 R-COOH의 축합 반응에 의해 제조됨을 특징으로하는 이염성 폴리에스테르 섬유의 제조방법;

   (식중, R은 탄소수 5~9의 알킬기 또는 페닐기, n은 10~30의 정수).