KR100225285B1 - 카본블랙 원착 폴리에스터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기 화합물(I)과 티탄계 분산제를 첨가하여 pH를 9∼12.5로 조절한 카본블랙슬러리를 폴리에스터 제조시 첨가하여 분산성이 우수한 카본블랙원착 폴리에스터를 제조하는 방법에 관한 것이다.

상기식에서 R, R₁는 각각 수소 또는 탄소수 1∼4의 알킬기.

Description

카본블랙 원착 폴리에스터의 제조방법

본 발명은 카본블랙 원착 폴리에스터 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 pH조정제와 분산제가 첨가된 카본블랙 슬러리를 폴리에스터 제조공정중에 첨가하므로써, 카본블랙 슬러리의 분산성을 향상시킴과 동시에 방사, 제사공정의 조업성을 향상시킬 수 있는 카본블랙 원착 폴리에스터를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 디메틸 테레프탈레이트 혹은 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 주원료로 하여 폴리에스터를 제조함에 있어서 후공정의 연신성 및 원사 특성을 향상시키기 위해서 중합 공정에 무기입자제를 투입한다.

그러나 분산제가 좋지 않으면 제사공정중 사절이 되거나 미연신부의 발생이 있을 수 있다.

종래의 카본블랙 원착 폴리에스터 제조방법은 폴리에스터에 내열성을 부여하기 위하여 인화합물 힌더드페놀 및 황화합물 등 내열제를 다량 사용하여 내열제와 금속촉매 및 카본블랙이 반응하여 거대입자화되는 결과가 야기되어 섬유절사의 원인이 되었다.

따라서 본 발명은 이러한 결점을 해결하기 위한 것으로, 카본블랙 슬러리에 pH조절을 위한 화합물과 분산제를 첨가하여 절사의 원인이 되는 요소인 중합시의 내열제 및 금속촉매와 카본블랙과의 거대입자화를 방지하여 파렛상의 분산성 및 방사, 제사의 조업성을 향상시킬 수 있는 카본블랙 원칙 폴리에스터의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 폴리에스터에 카본블랙 슬러리를 첨가하여 카본블랙 원착 폴리에스터를 제조함에 있어서, 하기 화합물(I) 0.18∼0.35중량%와 티탄계 분산제 0.3∼0.5중량%를 첨가하여 pH 9∼12.5로 조절한 카본블랙 슬러리를 첨가함을 특징으로하는 카본블랙 원착 폴리에스터의 제조방법에 관한 것이다.

상기식에서 R, R₁는 각각 수소 또는 탄소수 1∼4의 알킬기,

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

디메틸 테레프탈레이트와 에틸렌글리콜을 반응시킬 때, 반응 촉매를 초산염 형태로 에틸렌글리콜에 용액 또는 분산상으로 첨가함이 바람직하며, 에스터 교환반응의 경우 반응초 원료 투입후 투입하여 촉매반응을 일으키고, 에스터화 반응의 경우 에스터 반응 생성물인 비스하이드록시 에틸테레프탈레이트 및 저중합체에 첨가하여 중합활성을 유도한다.

카본블랙 슬러리는 에스터교환관에 반응 생성물인 메탄올이 유출되고 내열제를 투입한 후 약 5분 교반후 카본블랙슬러리를 투입하며, 원사의 특성을 부여하는 카본슬러리를 투입하고나서 최종적으로 반응에 참여하고 남는 에틸렌글리콜을 유출하면 에스터교환반응은 종료하게 된다.

여기서, 카본블랙슬러리를 제조함에 있어서, 에스터교환 반응은 산계내에서의 반응이므로 일반적으로 메이크업(make up)된 카본용액을 투입하면 입자 응집의 원인이 되므로 파렛내 블랙 분산성이 악화되어 후공정 조업성에 악영향을 미치게 된다.

따라서 카본블랙 슬러리 제조시 슬러리의 점도와 pH관리가 주된 포인트이며 기타 카본블랙입자 밀링공정 및 디켄팅 공정(입자분급)은 일반적으로 동일하며 카본블랙 입자의 직경은 0.8㎛이하일 때 분산성이 가장 양호하며 이를 초과하면 입자 상호간의 인력에 의한 응집이 발생하여 방사 작업성과 연신 작업성 등 후공정에 악영향을 미치게 된다.

이러한 카본블랙 슬러리의 pH 및 점도 관리는 서로 상응되는 관계에 있는데 상기 화합물(I)과 티탄계분산제가 첨가됨으로써 산계 카본 슬러리의 입자표면에 계면장력을 저하시켜 고점도(10,000∼11,000센티포아즈) 분산제인 티탄계분산제의 점도를 낮추게 하여 슬러리 내의 카본과의 젖음성(WETTING)을 용이하게 해주어 흡착막에 의해 입자표면이 물리적인 보호를 받게 된다.

또한 화합물(I)은 양이온성에 의해 입자간의 반발을 주어 입자의 응집을 방지해 주는 역할을 해준다.

이론적으로 약산성, 중성 영역의 매체중에서는 층면이 '-', 단면이 '+'로 대전하여 입자 상호간의 정전기적 인력에 의한 응집이 발생되는데, 이때 화합물(I)을 첨가하여 단면의 '+'전하가 '-'로 변하여 정전기적 반발에 의해 응집을 방지하게 된다.

그러나 이러한 효과는 카본블랙 슬러리의 pH와 점도에 따라 응집상태가 달라지는데 카본슬러리 대비 화합물(I)이 0.18∼0.35중량%가 가장 이상적이며 직경 pH(9∼12.5)를 맞추면 동일 슬러리 농도에서 점도가 떨어져 분산효과가 상승하게 되어 중합시나 후공정 조업에 민감한 반응을 보여 좋은 결과를 가져온다.

그리고 카본블랙 슬러리 대비, 화합물(I)을 0.35중량%초과 첨가하면, 즉 강알카리성에서는 오히려 첨가제 자체의 용해가 수반되는 결과에 의해 역효과가 나타나게 되며, 0.18중량% 미만에서는 반응계 내에서 약산성 및 중성으로 되어 입자의 분산을 저해하게 되며, 티탄계분산제가 카본블랙 슬러리 대비 0.3중량%미만이거나 0.5중량%초과가 되면 카본블랙의 분산성이 나빠져 응집입자가 생성되어 방사연신 작업성 및 조업성이 나빠진다.

또한 카본블랙 슬러리가 에스터교환관에 투입되면 관내의 pH는 저중합체와 혼합되어 약알카리를 유지하게 되어 입자 응집을 최소화 시킨다.

본 발명에서는 최종 제품의 특성 부여의 목적으로 산화방지제, 착색제, 염료, 무기·유기 입자제를 적당량 첨가해도 무방하며 이러한 입자들은 불활성인 것이나 PET와의 친화력 향상을 위해 표면 처리하여 관능기가 함유된 것이라도 무방하며 입자의 특성에는 제한이 없다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

에틸렌글리골 260kg, 카본블랙 13kg에 카본블랙 슬러리 대비 하기 구조식의 티탄계 분산제 0.5중량%와

및 카본블랙 슬러리 대비 하기 구조식의 화합물(I) 0.28중량%를

첨가하여 pH 11.5로 만들어 메이크업 탱크에 투입한 후 각 제조공정을 거쳐 반응관에 카본블랙 함량이 1.0중량% 되도록 투입하여 중합반응을 완결시켰다.

[실시예 2∼3. 비교예 1∼3]

조건을 변경하여 표1과 같이 변경하여 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

[표 1]

중합체 내에서의 입자분산성 및 후공정 조업성 결과를 표2에 나타내었다.

[표 2]

※1. 입자분산성 측정기기 : 쿨터 멀티사이저(Coulter Multisizer)

2. 카본블랙 평균 입자직경 : 0.5㎛

3. F/D (FULL DRUM) : 방사공정에서의 조업성(방사성)을 나타내는 것으로, 방사시 구금에서 드럼에 원사가 감기는 정도를 나타냄

4. W+B : 연산공정에서의 조업성(제사성)

B(break)는 절사율, W(wrap)는 부분절사율을 의미함

카본블랙 슬러리의 pH와 점도와의 관계는 다음 표3과 같다.

[표 3]

Claims (2)

1. 폴리에스터에 카본블랙 슬러리를 첨가하여 카본블랙원착 폴리에스터를 제조함에 있어서, 하기 화합물(I) 0.18∼0.35 중량%와 티탄계 분산제 0.3∼0.5 중량%를 첨가하여 pH 9∼12.5로 조절한 카본블랙슬러리를 첨가함을 특징으로 하는 카본블랙원착 폴리에스테르의 제조방법.

   상기식에서 R, R₁는 각각 수소 또는 탄소수 1∼4의 알킬기.
2. 제1항에 있어서, 카본블랙슬러리를 에스터교환반응중에 첨가함을 특징으로하는 카본블랙원착 폴리에스터의 제조방법.