KR100289414B1 - 코폴리에스터계바인더섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코폴리에스터계 바인더섬유로서, 네오페틸글리콜을 공중합성분으로 하고 있어서 연화거동만 발휘하도록한 코폴리에스터계 바인더 섬유이다.
본 발명은 테레프탈레이트 단위의 몰을 기준으로 하여 공중합성분으로 20 ∼ 50몰%의 네오펜틸글리콜을 가지고 있으며, 이소프탈레이트와 네오펜틸글리콜의 합계량이 40몰%이고 각각의 함량은 5 ∼ 35몰%인 코폴리에스터계 바인더 섬유로서 접착력이 우수하고 접착후에 부드러운 촉감을 발현시키며 낮은 온도에서 접착시킬 수 있는 바인더섬유임.

Description

코폴리에스터계 바인더섬유
본 발명은 부직포 연속 필라멘트 시트(sheet) 또는 패딩(padding)제품을 제조할때 섬유를 열적으로 접착시키는 역할, 즉 바인더(binder)역할을 하는 코폴리에스터계 바인더섬유에 관한 것이다.
폴리에스터는 우수한 기계적 성질, 화학약품에 대한 저항성등으로 섬유, 필름등 여러분야에서 사용되고 있다. 그러나 산업용 스펀본드(spun bond)로 사용할 경우 폴리에스터 시트자체의 강력만으로는 강력이 부족하므로 폴리에스터를 결합시킬 수 있는 저융점 핫멜트(Hot melt) 코폴리에스터를 사용하고 있다. 또한 폴리에스터 섬유로 패딩제품을 제조할 때 섬유의 융점이 높기 때문에 고온, 고압을 필요로 하는 폐단이 있으며, 또한 낮은 온도에서 섬유를 접착시키기 위해서 사용되는 폴리비닐알콜이나 아크릴 계통의 접착제는 접착력 부족과 촉감이 거칠어지며 환경적으로도 문제점을 드러내고 있다.
따라서 아크릴계 접착제를 사용하지 않고 낮은 온도에서도 쉽게 융착될 수 있고, 비교적 우수한 접착력을 가지면서도 촉감을 부드럽게 하기 위하여 폴리에스터 계통의 섬유를 메트릭스(matrix)섬유에 일정비율로 섞어 바인딩역할을 하게 하는 방법이 사용되고 있다.
상기의 목적으로 사용되는 바인더섬유는 메트릭스가 되는 폴리에스터 섬유에 쉽게 융착되어야 하고 낮은 온도에서도 결합력이 우수하여야 하며, 또 접착후의 촉감도 부드러워야 한다.
바인딩역할을 하는 폴리에스터 섬유의 제조방법으로서 부직포 웹(web) 및 시트(sheet)를 견고하게 하기 위해 코폴리에스터 바인더섬유를 이용하는 기술이 미국 특허 제 3,989,788 호에 기술되어 있는데 이들 코폴리에스터 바인더는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)중의 약간의 테레프탈레이트의 반복 단위를 이소프탈레이트 단위로 바꿈으로써 이들의 바인더특성을 얻는 방법이다.
다른 예로는 카르복실산으로 테레프탈레이트 이외에 이소프탈레이트, 프탈레이트 혹은 지방족 디 카르복실산으로서 아디핀산, 세바신산을 사용하는 방법과, 글리콜로서 에틸렌 글리콜, 헥산디올 등을 적당한 비율로 사용하는 방법이 소개되어 있다. 한국특허공고 제 88 - 289 호에서는 테레프탈레이트와 디에틸렌글리콜을 이용하여 저융점 폴리에스터를 제조하고 있는바, 이 방법은 190℃이상의 고온에서 가공하기 때문에 경제적으로 불리하며, 또한 미국 특허 제 4,065,439 호는 테레프탈산/이소프탈레이트/아디핀산(또는 세바신산) 및 에틸렌 글리콜/네오펜틸 글리콜을 사용하여 저융점 폴리에스터를 제조하는 방법을 제시하였으나 이 방법으로 제조한 섬유는 융점이 45 ∼ 60℃로 너무 낮아서 의류용 심지로는 사용하기 곤란하다.
즉, 기존의 대부분의 방법들은 모두 결정화도가 낮은 저융점의 폴리에스터계 바인더 섬유를 제조하는 방법으로서 결정성을 지닌 폴리에스터계 바인더의 경우 결정화도가 커지면 섬유의 연화 또는 접착온도를 상승시키는 경향이 있기 때문에 메트릭스(matrix)가 되는 폴리에스터와의 결합시 높은 가공온도를 필요로 하게 된다. 또한 접착이 융점이하의 온도에서 이루어지는 섬유는 이들의 결정화를 지연시키는 상태에서 제조하여야만 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 메트릭스가 되는 폴리에스터섬유를 낮은 온도에서 접착시킬 수 있으며, 융점이 없고 연화거동만 보여서 접착후의 촉감을 부드럽게 하는 코폴리에스터계 바인더섬유를 제공하는데 기술적과제를 둔 것이다.
본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 테레프탈산 또는 이의 에스테르형성유도체와 에틸렌글리콜과 네오펜틸글리콜(neopentyl glycol)을 공중합시켜 제조한 코폴리에스터계 바인더섬유이다.
본 발명은 공중합성분인 네오펜틸글리콜의 측쇄의 영향으로 결정화가 방해되므로 융점은 측정되지 않은체 연화거동만 나타내며, 연화온도가 110 ∼ 125℃정도로 낮기 때문에 매트릭스인 폴리에스터섬유를 접착시킬 때 낮은 온도에서 처리할 수 있어서 부직포등의 제조비용을 절감할 수 있다.
본 발명에서 테레프탈레이트 단위의 몰(mole)을 기준으로 해서 네오펜틸글리콜의 함량을 20 ∼ 50몰%가 되도록 하면 가장 좋은 결과를 얻을 수 있다.
본 발명에서 테레프탈산의 에스테르형성유도체는 디메틸테레프탈레이트, 디에틸테레프탈레이트, 디프로필테레프탈레이트, 디페닐테레프탈레이트등을 들 수 있다.
본 발명에서는 네오펜틸글리콜 이외에 이소프탈레이트를 공중합성분으로 함께 사용할 수도 있다.
본 발명에서 네오펜틸글리콜과 함께 이소프탈레이트를 공중합성분으로 사용하면 네오펜틸글리콜의 함량을 적게하더라도 부가되는 이소프탈레이트의 영향 때문에 본발명의 코폴리에스터 바인더섬유의 연화온도를 저하시킬 수 있다.
본 발명에서 이소프탈레이트는 디메틸이소프탈레이트, 디에틸이소프탈레이트, 디페닐이소프탈레이트등을 들 수 있다.
테레프탈레이트의 몰을 기준으로 하여 네오펜틸글리콜과 이소프탈레이트의 합계몰%는 40몰%로 하는 것이 좋으며 상기 두 공중합성분의 각각의 몰%가 5 ∼ 35몰%일 때 가장 좋은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 코폴리에스터 폴리머는 통상의 방법으로 공중합할 수 있으며 만들어진 공중합체는 통상의 방법으로 용융방사하고 연신하여서 코폴리에스터계 바인더섬유로 제조할 수 있다.
실시예에서 나타난 평가항목의 측정은 다음과같다.
시험방법
1. 네오펜틸 글리콜의 몰%측정
코폴리에스터의 네오펜틸 글리콜 몰%는 코폴리에스터를 트리플로로 아세트산에 용해하여 부루커(Bruker)사의 DRX-300 프로톤 핵 자기공명장치(1H NMR)를 이용하여 측정하였다.
2. 융점 및 연화거동 측정
열시차주사열량계(Perkin Elmer DSC-7)를 이용하여 측정하였으며 열 흡수 피크가 존재하지 않는 경우 즉, 융점이 존재하지 않는 경우 동적 열특성 측정기(Perkin Elmer DMA-7, TMA 모드)를 이용하여 연화거동을 측정하였다.
3. 극한 점도(Intrinsic Viscosity : IV)
칩을 페놀/테트라클로로에탄(중량비 50/50)에 녹여 0.5중량%용액을 만든후 우베로드 점도계로 25℃에서 측정하였다.
4. 접착력 측정
제조된 칩을 진공하에서 24시간 건조, 방사, 연신한 후 열처리하여 기존 폴리에스터에 30%의 중량비로 골고루 섞어 2g/100cm2의 부직포를 제조하여 160℃에서 열융착한 후 ASTM D1424의 방법으로 접착력을 측정하였다.
5. 촉감
손으로 만져서 상대적인 평가를 하였다.
이하 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다.
실시예 1
이 실시예는 10 ∼ 60 몰%의 네오펜틸 글리콜을 함유하는 코폴리에스터 바인더의 제조방법을 예시한다. 에스테르 반응조에 테레프탈레이트 올리고머와 네오펜틸 글리콜을 넣고 250℃까지 가열하여 에스터 교환반응을 완료하였다. 여기에 통상적인 축중합 반응촉매를 첨가한 후 최종 진공도가 1 mmHg가 되도록 서서히 감압하면서 280℃까지 승온하여 축중합 반응을 실시하였다. 제조된 칩의 융점은 모두 측정되지 않았으며 연화거동만 측정되었다. 또한 접착력도 우수하였으며 접착후의 촉감도 매우 부드러웠다. 물성은 표 1에 나타내었다.
실시예 2
디메틸이소프탈레이트와 네오펜틸 글리콜의 몰%비를 5/35부터 35/5 변화시키면서 반응기에 투입한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 칩의 융점은 측정되지 않았고 연화 거동만 측정되었으며 접촉후의 촉감도 부드러웠다.
비교실시예 1
디메틸이소프탈레이트 20몰%를 반응기에 투입하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교실시예 2
디메틸이소프탈레이트 30몰%를 반응기에 투입하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교실시예 3
아디핀산 30몰%를 반응기에 투입하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
구분 공중합몰(몰%) 융점(℃) 연화온도(℃) 접착력(kg) IV 촉감
IPA NPG
실시예 1 - 10
- 20 - 124 2.1 0.67 △
- 30 - 115 2.3 0.66 ○
- 40 - 113 3.0 0.64 ◎
- 45 - 110 2.9 0.65 ○
- 50 - 110 2.6 0.69 △
- 60
5 35 - 115 2.8 0.68 ◎
실시예 2 15 25 - 110 2.7 0.64 ○
20 20 - 108 2.9 0.63 ○
30 10 - 113 2.4 0.66 ○
35 5 - 116 2.3 0.67 △
비교실시예1 20 - 196 127 0.8 0.68 ×
비교실시예2 30 - 170 120 1.5 0.64 ×
비교실시예3 아디핀산30몰% 190 125 1.1 0.66 ×
* 촉감 - ◎ : 매우 부드러움, ○ : 부드러움, △ : 보통, × : 거침
IPA : 디메틸이소프탈레이트, NPG : 네오펜틸글리콜
상기 표 1에 나타난 바와같이 본 발명의 코폴리에스터 바인더섬유는 소량의 네오펜틸 글리콜을 사용하여도 융점이 측정되지 않고 연화거동만 나타나며, 접착력이 우수하고 접착후에 부드러운 촉감을 발현시킨다. 결정화가 있는 기존 폴리에스터계 바인더에 비하여 접착온도가 낮고 가공온도를 낮출수 있으므로 경제성면에서 유리하다.

Claims (3)

  1. 테레프탈산 또는 이의 에스테르형성유도체와 에틸렌글리콜과 네오펜틸글리콜을 공중합시켜서 제조한 것을 특징으로 하는 코폴리에스터계 바인더섬유.
  2. 제 1 항에 있어서, 네오펜틸글리콜의 함량은 테레프탈레이트단위의 몰을 기준으로 하여 20 ∼ 50몰%임을 특징으로 하는 코폴리에스터계 바인더섬유.
  3. 제 1 항에 있어서, 이소프탈레이트가 공중합성분으로 추가되어 있으며 이소프탈레이트와 네오펜틸글리콜의 합계량은 테레프탈레이트단위의 몰을 기준으로 하여 40몰%이고, 양성분의 각각의 함량은 5 ∼ 35몰%임을 특징으로 하는 코폴리에스터계 바인더섬유.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2253750A2 (en) 2009-05-18 2010-11-24 Woongjin Chemical Co., Ltd. A three-dimensional fabric with three-layered structure

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4065439A (en) * 1975-06-10 1977-12-27 Toyobo Co., Ltd. Copolyester and process for the production thereof

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