KR100199417B1 - 제전성 폴리에스터 수지조성물 및 이로부터 제조된폴리에스터 사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제전성 폴리에스터 수지조성물 및 이로부터 제조된 폴리에스터 사에관한 것으로, 본 발명의 폴리에스터 수지조성물은, 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체와 이온성 유기화합물을 일정량의 글리콜에 첨가하여 제조한 워터-인-오일형 에멀젼을 폴리에스터 중합공정 중에 투입하여 제조하는데, 이와같이 하여 제조된 수지조성물을 용융, 방사하면, 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체가 길이방향으로 배향도가 높은 독립된 도성분 형태로 균일하게 분산 형성되어 사의 이온전도효과가 향상되고, 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체와 이온성 유기화합물이 에멀젼 형태로 투입되므로 물리적 결합력을 갖고 있어서 감량, 염색, 세탁 등의 공정을 거쳐도 제전제 탈리되지 않는 내구성을 갖는 제전성 폴리에스터 사를 제조할 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

제전성 폴리에스터 수지 조성물 및 이로부터 제조된 폴리에스터 사

[발명의 상세한 설명]

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 폴리에스터 수지 조성물에 관한 것으로, 특히 감량가공하의 품질 안정성 및 세탁내구성이 우수한 제전성 폴리에스터 수지 조성물에 관한 것이다.

폴리에스터에 제전성을 부여하는 방법으로는, 폴리에스터 매트릭스에 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체를 혼합시키는 방법, 또는 여기에 이온성 유기 화합물을 배합시키는 방법 등이 있다.(일본 특공소 39-5214, 44-31828, 47-11280, 47-10246 참조).

그러나, 폴리에스터에 위와 같은 제전제를 함유시켜 통상의 용융방사를 통해 제전성 섬유를 얻기 위해서는 다량의 제전제를 함유시켜야 하는데, 이 경우 폴리에스터 고유의 우수한 특성이 손상되는 결점이 있기 때문에 실제로 폴리에스터에 함유시키는 제전제의 양은 5중량% 미만이어야 한다.

또한, 종래의 방식으로 폴리에스터에 함유된 폴리알킬렌글리콜 등의 제전제는 알칼리 감량이나 염색공정, 또는 세탁에 의해 폴리에스터 매트릭스로부터 쉽게 탈리되어 제전내구성이 불량하고 이를 방지하기 위해 제전제의 소수성을 높이면 제전성 자체가 크게 저하되는 결점이 있다.

따라서 본 발명은 종래의 기술이 갖고 있는 문제점을 극복하여 3중량% 미만의 제전제량으로도 충분한 제전성을 갖고, 감량가공하의 품질안정성 및 세탁내구성이 우수한 제전성 섬유의 제조가 가능한 폴리에스터 수지 조성물을 제조하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기한 폴리에스터 수지조성물의 융융방사에 의해 제조되는 제전성 폴리에스터 사를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성한 본 발명에 의하면 제전성 폴리에스터 수지 조성물에 있어서, 전체 폴리에스터 수지조성물 100 중량부 대비 0.1∼5 중량부의 폴리알킬렌 글리콜 또는 그 유도체와 0.1∼3 중량부의 이온성 유기화하물을 일정량의 글리콜에 미리 첨가, 교반하여 제조한 워터-인-오일 형 에멀젼이 배합된 것을 특징으로 하는 제전성 폴리에스터 수지 조성물이 제공된다.

또한 본 발명에 의하면 상기한 폴리에스터 수지조성물의 융융방사에 의해 제조되며 폴리알킬렌글리콜이 임의의 섬유단면중에 1㎛미만의 크기의 독립된 도성분으로 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 제전성 폴리에스터 사가 제공된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용하는 폴리에스터 매트릭스는 고분자의 반복단위 내에 방향족 고리를 갖는 방향족 폴리에스터이고, 이관능성 방향족 산 또는 그의 에스터 형성성 유도체와, 글리콜 또는 그의 에스터 형성성 유도체와의 반응을 통해 얻어지는 중합체이다.

바람직한 방향족 폴리에스터의 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트와 공중합체 등을 들 수 있다.

이중에서도 물리적 성질, 성형성 등이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리 메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트가 특히 바람직하다.

방향족 폴리에스터의 합성방법은 잘 알려져 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트의 합성방법을 예를 들어 설명하면, 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 직접 에스터화 반응시키든지, 디메틸테레프탈레이트와 같은 테레프탈산의 저급 알킬 에스터와 에틸렌글리콜을 에스타 교환반응시키든지 해서 테레프탈산의 글리콜 에스터 및/또는 그의 올리고머를 생성시키는 1단계, 다음에 그 생성물을 감압하에서 가열해서 원하는 중합도에 이를 때까지 축합중합반응시키는 2단계 반응을 통해 제조한다.

본 발명의 폴리에스터 수지 조성물에는 폴리에스터 본래의 물성을 잃지 않는 범위에서 다른 열가소성 고분자를 함유시켜도 좋다.

본 발명에서 사용되는 글리콜로는 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올과 같은 지방족 글리콜, 지방족 방향족 글리콜, 또는 방향족 디올 및 이들의 혼합물 등이 바람직하다.

이관능성 방향족 산으로는, 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복시산 등을 들 수 있고, 특히 테레프탈산이 바람직하다. 이들 이관능성 방향족 산은 2종 이상 병용해도 좋다. 또, 이들 방향족 산과 함께 5-나트륨술포이소프탈산 등을 1종 또는 2종 이상 병용해도 좋다.

본 발명에 있어서 폴리알킬렌글리콜/이온성 유기화합물/글리콜로 이루어지는 워터-인-오일형 에멀젼은 온도조절 및 200RPM 이상의 연속교반이 가능한 반응기에서 제조할 수 있으며, 중합반응 전에 미리 제조하여 안정한 상태로 유지해 둔다.

본 발명에 있어서 에멀젼을 제조할 때의 온도는 폴리알킬렌글리콜 또는 그유도체의 융점 내지 융점 +30℃ 사이로 유지하는 것이 바람직하다. 융점 미만의 온도에서는 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체가 용해되지 않거나 점도가 높아 에멀젼 제조가 불가능하고, 융점 +30℃ 초과의 온도에서는 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체 자체의 반응에 의해 부산물이 생길 우려가 있다.

본 발명에 있어서 이와 같이 준비되는 에멀젼은 폴리에스터 수지 조성물의 중합시 어느 단계에서 첨가해도 좋고, 1회에 전량 첨가하거나 수회에 걸쳐 분산 첨가해도 좋다.

에멀젼을 구성하는 글리콜은 전술한 글리콜 중 어떤 것을 사용해도 무방하며, 그 중량은 첨가되는 폴리알킬렌글리콜 및 그 유도체 100 중량부에 대해 80∼200 중량부로 하는 것이 바람직하다. 80중량부 미만인 경우에는 상전이가 일어나 오일-인-워터 형 에멀젼이 만들어지고 쉽고 워터-인-오일 형 에멀젼이 만들어지는 경우에도 안정성이 불량한 문제점이 있으며, 200 중량부를 넘는 경우에는 유화제의 역할을 하는 이온성 유기 화합물이 너무 넓게 분산되어 미셀을 형성하기 어렵게 된다.

본 발명에 사용되는 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체로는 종래에 열가소성 수지의 제조과정에 첨가하여 제전성을 부여한다고 제안되어 있는 모든 종류의 화합물이 가능하다. 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체는 그 평균분자량이 2,000 미만인 경우에는 폴리에스터 수지 조성물을 섬유로 제조하였을 때 섬유축 방향의 충분히 긴 분산상을 이루기 어려워 제전성이 불량하고, 30,000을 초과할 경우에는 폴리에스터 메트릭스 내에서 분산이 불균일해지고 제전성이 악화되므로, 평균분자량 2,000∼30,000 사이의 것이 바람직하다. 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체의 사용량은 전체 폴리에스터 조성물 대비 0.1∼5 중량부가 적당하다. 0.1 중량부 미만일 경우에는 충분한 제전성이 얻어지지 않고, 5 중량부를 초과할 경우에는 제전성은 향상되지만 얻어지는 폴리에스터 수지 조성물 또는 이로부터 제조된 섬유의 물리적 성질, 내광성 등이 악화되는 단점이 있다. 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체는 2종이상 병용해도 종다.

본 발명에 사용되는 이온성 유기화합물로는 운데실벤젠술폰산, 도데실벤젠술폰산, 트리데실벤젠술폰산 또는 이들의 알칼리 금속염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 그 이상이 바람직하다. 이러한 이온성 유기화합물의 사용량은 전체 폴리에스터 조성물 대비 0.1∼3 중량부가 적당하다. 0.1 중량부 미만인 경우에는 제전성 향상이 미약하고 3 중량부를 초과할 경우에는 폴리에스터 수지 조성물 또는 이로부터 제조된 섬유의 백도, 염색성이 악화된다.

이러한 본 발명의 제전성 폴리에스터 수지 조성물을 용융, 방사하면 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체가 임의의 섬유 단면중에 1 ㎛ 미만의 크기의 독립된 도성분으로 균일하게 분산되어 있는 제전성 폴리에스터 사를 얻을 수 있다.

여기서 임의의 섬유단면중에 독립된 도성분으로 분산되어 있다는 것은 폴리 알킬렌글리콜 또는 그 유도체가 섬유축 방향으로 충분한 길이를 가지면서 섬유내에 고루 분산되어 있고 임의의 횡단면으로부터 보았을 때 이들 분산물이 폴리에스터 매트릭스에 대해 도성분으로 식별가능한 형태로 나타나는 것을 의미한다.

도성분의 크기는 도가 원형인 경우에는 직경, 다각형인 경우에는 외접원의 직경, 타원형일 경우에는 장축의 길이를 의미한다. 도성분의 크기는 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체가 0.1 중량부 이상 포함되어 있는 경우에는 일정 크기 이상을 유지하게 되는데, 1 ㎛이상의 크기를 갖는 도성분이 존재하는 경우에는 제전성은 양호하지만 백도, 내광성이 악화되고 공정이 불안정해진다.

본 발명의 폴리에스터 수지 조성물에는, 힌더드페놀계, 설파이드계, 포스파이트계 등의 항 산화제, 벤조페논계, 벤조트리아졸계 등의 자외선 흡수제 등을 배합할 수 있다. 예를 들어 항 산화제를 배합한 경우에는 용융방사공정에서 폴리알킬렌 또는 그 유도체의 열분해로 인한 제전성 저하를 억제할 수 있다.

또한 본 발명의 폴리에스터 수지 조성물에는 그 밖의 필요에 의해 난연제, 형광증백제, 이산화티타늄, 황산아연, 황산바륨, 착색제, 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 인산칼슘 등의 불활성 미립자, 기타 임의의 첨가제를 폴리에스터 수지 조성물의 중합에서 방사공정까지의 임의의 단계에 각각 별도로 또는 미리 혼합해서 첨가해도 좋다.

본 발명의 폴리에스터 수지 조성물의 고유점도[μ]는 0.50 이상인 것이 바람직하다. 고유점도가 0.50 미만인 경우에는 폴리에스터 수지 조성물을 섬유로 제조하는 경우, 방사구금을 나온 후 신장점도가 너무 낮으므로 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체 내의 알킬렌옥사이드쇄가 폴리에스터 섬유내에서 충분하게 길이방향으로의 분산형태를 취하기 어려워져서 제전성이 불충분해지고 열에 의해 결정화가 일어나기 쉬우며 강인성이 나빠져서 취약해지는 경향이 있으므로 내마모성이 불충분해진다.

본 발명에 기술된 폴리에스터 수지 조성물로부터 제조되는 섬유의 데니어에는 특별한 제한이 없으며, 단면형태는 원형, 삼각형, 편평형, 그리고 이들 형태의 중공형 등의 어느 것을 채택해도 제전성이 발현된다.

본 발명에 의하면 적은 양의 제전제를 사용해도 우수한 제전성을 가지며 감량, 염색, 세탁 등의 공정을 통과해도 뛰어난 내구성을 나타낸는 제전성 수지 조성물이 얻어진다.

본 발명의 폴리에스터 수지 조성물로부터 제조되는 섬유가 우수한 제전성을 나타내는 이유는, 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체가 에멀젼 상태로 투입됨으로써 폴리에스터 매트릭스 내에서 균일한 분산상태가 얻어지고, 길이방향으로의 배향도가 높은 독립된 도성분을 형섬함에 따라 이온전도효과가 높아지기 때문이다.

내구성이 향상되는 이유는 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체나 이온성 유기화합물이 에멀젼 상태로 투입되므로 물리적 결합력을 갖고 있어서 감량, 염색, 세탁 등의 공정을 통과해도 상대적으로 탈리되기 어렵기 때문이다. 또, 제전제가 균일하게 분산되므로, 혹독한 공정 하에서도 상대적으로 제전제가 표면으로 몰려 있는 섬유에 비해 제전제의 탈리가 적어 우수한 내구성을 나타내게 된다.

이하, 본 발명의 실시예와 비교예를 들어 설명한다. 단, 본 발명이 실시예로 인하여 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

평균분자량 20,000인 폴리에틸렌글리콜(PEG) 2중량부, 소디움도데실설파이트(SDS) 1중량부를 글리콜(GL) 3.5 중량부에 첨가하여 워터-인-오일형 에멀젼을 제조 하였다. 제조된 에멀젼을 통상의 폴리에스터 중합공정 중에 첨가하여 평균분자량이 10,000인 폴리에스터 수지 조성물을 제조하였다.

얻어진 폴리에스터 수지 조성물을 용융방사하여 75데니어/24필라멘트의 섬유를 제조하였다. 얻어진 섬유로 제직한 평직 직물을 온도 20℃, 상대습도 40%의 항온항습실에 24시간 유지시키고 KS-K-0555 방법에 따라 가네보 마찰대전압 측정기로 마찰대전압과 반감기를 측정하였다.

또, 상기 평직 직물을 수산화나트륨 5% 수용액 속에서 10분간 감량처리, 건조후 상기의 항온항습실에서 동일조건으로 전처리하고 마찰대전압과 반감기를 측정하였다.

또, 상기 조건으로 감량처리한 직물을 50회 세탁하고 건조후 상기의 항온항습실에서 동일조건으로 전처리하고 마찰대전압과 반김기를 측정하였다.

그리고, 제조된 섬유의 단면을 투과전자현미경으로 관찰하여 도성분의 크기를 확인하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 2 및 비교예 1 내지 2]

에멀젼을 구성하는 폴리에틸렌글리콜, 소디움도데실설파이트 및 글리콜의 함량을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다. 시험결과는 하기 표1에 제시된다.

[비교예 3]

폴리에틸렌글리콜, 소디움도데실설파이트 및 글리콜을 에멀젼화시키지 않고 그대로 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다. 시험결과는 하기 표 1에 제시된다.

[비교예 4]

폴리엘틸렌글리콜, 소디움도데실설파이트 및 글리콜을 에멀젼화시키지 않고 그대로 투입한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 절차를 반복하였다. 시험결과는 하기 표 1에 제시된다.

상기 표 1로부터, 제전제를 에멀젼화하여 투입한 경우(실시예 1 및 2)와 에멀젼화하지 않고 투입한 경우(비교예 1 및 2)를 비교하면 에멀젼화하는 경우에 분산상태가 양호하고 제전성이 장기간 안정하게 됨을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 제전성 폴리에스터 수지 조성물에 있어서, 전체 폴리에스터 수지조성물 100 중량부 대비 0.1∼5중량부의 폴리알킬렌글리콜 또는 그 유도체와 0.1∼3 중량부의 운데실벤젠술폰산, 도데실벤젠술폰산, 트리데실벤젠술폰산 또는 이들의 알칼리 금속염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 그 이상의 이온성 유기화합물을 일정량의 글리콜에 리리 첨가, 교반하여 제조한 워터-인-오일 형 에멀젼이 배합된 것을 특징으로 하는 제전성 폴리에스터 수지 조성물이 제공된다.
2. 상기 청구항 1 기재의 폴리에스터 수지 조성물을 융융방사하는 것에 의해 제조되며 폴리알킬렌글리콜이 임의의 섬유 단면중에 1㎛ 미만 크기의 독립된 도성분으로 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 제전성 폴리에스터 사.