KR100419470B1 - 폴리에스테르 및 이를 이용한 고중공형 폴리에스테르사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 테레프탈산을 주성분으로 하는 2관능성 카르본산 또는 그의 에스터 형성성 유도체와 적어도 1종의 알킬렌글리콜을 반응시켜 폴리에스테르를 제조할 때, 하기 일반식(1)로 표시되는 금속화합물과 하기 일반식(2)로 표시되는 금속화합물, 3가아린산 에스터 화합물(Phosphite) 또는 5가 정인산 에스터 화합물(Phosphate)이 첨가하여 제조된 폴리에스테르 및 이를 이용하여 고중공율의 중공사를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 폴리에스테르는 첨가된 금속화합물 및 인산화합물의 작용에 의하여 폴리에스테르의 과도한 팽윤이 적절히 제어되어 고중공율의 중공사를 제조할 수 있는 특징이 있다.

상기 식에서 R_l은 2가의 유기기,

R₂은 3가의 유기기,

M 은 금속,

m,n 은 각각 1 또는 2 이다.

Description

폴리에스테르 및 이를 이용한 고중공형 폴리에스테르사의 제조방법

본 발명은 폴리에스테르 및 이를 이용하여 고중공형 폴리에스테르사를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 금속화합물과 인산화합물이 첨가되어 과도한 평윤이 적절히 제어된 폴리에스테르와, 이를 중공사 제조용 방사구금을 통하여 방사하므로써 고중공율의 폴리에스테르사를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래에는 플리에스테르사의 중공율을 올리기 위해 방사 구금의 변경이나 슬리트수의 변경, 복합 방사를 이용하는 방법 등의 노력이 있었으나, 방사 구금 변경의 경우,구금 설계에 의해서 올릴 수 있는 중공율에 한계가 있어 35% 이상의 중공율을 발현시키는데는 어려움이 있었다.

슬리트수의 변경의 경우도 3슬리트나 2슬리트를 사용할 경우 통상적으로 사용되는 4슬리트 대비 중공율은 다소 증가하나 단면이 불균일하고 이로 인하여 후공정에서염색이상 등의 문제가 발생할 경우가 많다는 단점을 가지고 있었다. 복합방사의 경우도 중공율 발현이나 기타의 기능성(흡습성, 심색성)에서 우수한 특성을 나타내기는 하나 그 제조 비용이 비쌀 뿐만 아니라 후공정 관리가 매우 어렵다는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 구금의 특별한 변경이나 공정상의 미세 관리의 어려움을 해결하고 용이하게 고중공율의 폴리에스테르사를 제조하는데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 테레프탈산을 주성분으로 하는 2관능성 카르본산 또는 그의 에스터 형성성 유도체와 적어도 1종의 알킬렌글리콜을 반응시켜 폴리에스테르를 제조할 때, 하기 일반식(1)로 표시되는 화합물 20 ∼ 80 몰% 와 하기 일반식(2)로 표시되는 화합물 20 ∼ 80몰% 로 이루어진 금속화합물을 이관능성 카르본산 대비 0.5 ∼ 3 몰% 투입하고, 금속화합물 대비 0.3 ∼ 2배 몰의 3가 아린산에스터 화합물(Phosphite) 또는 5가 정인산 에스터 화합물(Phosphate)를 투입하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르이다

상기 식에서 R_l은 2가의 유기기,

R₂은 3가의 유기기,

M 은 금속,

m,n 은 각각 1 또는 2 이다.

또한, 본 발명은 상기 폴리에스테르를 외경 0.8 ∼ 2.0 mm, 슬리트 부분이 차지하는 면적이 외경을 기준으로 한 원면적 대비 20 ∼ 35% 인 홀이 형성된 방사구금을 통하여 278 ∼ 285℃ 의 온도로 방사하여 폴리에스테르 중공사를 제조하는 방법을 포함한다.

이하, 본 발명을 도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

중공사를 형성하는 방사 구금은 슬리트(2)로 형성되어 있으며 방사시 용융된 폴리머가 슬리트를 빠져나와 팽윤되면서 인접한 슬리트를 통과해 나온 폴리머와 접촉되면서 가운데 부분에 중공을 형성하게 되는 원리로 중공사가 제조된다. 이렇게 형성된 중공부는 고화되기 직전까지 감소되는 경향을 보이는 바 고중공율을 얻기위해서는 방사구금 직하에서 가능한 큰 중공부를 형성하게 해주는 방법과 그렇게 형성된 중공부가 감소되지 않도록 빠른 시간내에 고화시키는 기술이 관건이라 할수 있겠다.

본 발명에서는 방사구금을 통과해 나오는 폴리머가 과도한 평온이 일어나지 않도록 중합 단계에서 첨가제를 투입하여 폴리머가 팽윤되려고 하는 성질을 적절히 제어해주므로써 원하는 고중공율의 원사를 획득하는 방법에 관한 것이다.

상기 일반식에서 M은 알칼리 및 알칼리토류 금속이 바람직하고, 보다 구체적으로는 Li, Na, Mg, Ca, Ba등이 사용될 수 있으며, 그중에서도 Li, Ca가 바람직하다. 또한, R_l은 2가의 유기기로서 특히 -CH₂CH₂- 가 바람직하다.

또한, 중합시 투입하는 상기 총 금속화합물[상기 일반식(1),(2)]의 투입량은 해당 2 관능성 카르본산에 대하여 0.5 ∼ 3몰% 가 적당한 바, 투입량이 0.5몰% 미만일 경우 중공을 증가효과가 크지 못하며 3몰% 를 초과할 경우에는 제사 공정이 불량할 뿐만 아니라 파단사(중공이 형성되지 못하고 슬리트 상태로 존재하는 것)가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 인산화합물로서 3가 아인산 에스테르 화합물(Phosphite) 또는 5가 정인산 에스테르 화합물(Phosphate)을 상기 금속화합물 대비 0.3 ∼ 2배몰 첨가하는 것이 바람직한 바, 첨가량이 0.3배몰 미만이면 중공율이 감소하는 단점이 있고 2배몰을 초과하면 중공형성이 잘 안되어 파단사가 발생하는 단점이 있다.

인산화합물의 구체적인 예를 들면, 3가 아린산 에스터 화합물로서는 아린산, 아린산트리메틸, 아린산트리에틸, 아린산트리부틸, 아린산트리페닐 등을 들 수 있으며, 5가의 정인산 에스터 화합물로서는 정인산, 인산트리메틸, 인산트리에틸, 인산트리부틸, 인산트리페닐 등을 들 수 있다

이와같이 첨가제와 함께 중합된 본 발명의 폴리에스테르 폴리머를 중공사 제조용 방사구금을 통하여 방사하는데, 본 발명에서는 도 1에 나타낸 바와 같은 4슬리트의 방사구금이 특히 효과적이다.

슬리트의 외경(1)은 0.8 ∼ 2.0mm가 바람직하고, 슬리트(2)가 차지하는 면적은 외경을 기준으로 한 원면적 대비 20 ∼ 35% 가 바람직하다.

슬리트의 외경이 너무 작으면 중공율이 30%를 넘지 못하는 단점이 있다.

방사온도는 278 ∼ 285℃가 바람직한데, 방사온도가 너무 높으면 중공율이30%를 넘지 못하므로 주의하여야 한다.

이하, 본 발명을 실시예와 비교예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예로 인하여 한정되는 것은 아니다

[실시예 1]

테레프탈산디메틸과 에틸렌글리콜을 이용한 통상의 폴리에스테르 중합과정 중에 테레프탈산디메틸 대비 0.408몰%의 초산칼슘1수염, 0.515몰%의 칼슘글리콕사이드.

0.693몰%의 인산트리메틸을 투입하여 제조된 극한점도 0.639 ㎗/g, 연화점 255℃인 폴리머를 슬리트외경 0.9mm, 슬리트내경 0.74mm, 슬리트폭 0.08mm, 슬리트간격 0.07mm, 슬리트 부분의 면적이 외경을 기준으로 전체 면적의 32%(중공부 면적은 60%)인 4슬리트의 중공사 제조용 방사구금을 이용하여 토출량 60g, 방사속도 4,500 m/분으로 방사하면서 동시에 2.0배 연신하여 100데니어의 필라멘트사를 제조하였다.

이때 방사 온도는 280"C였으며 방사구금의 홀수는 24홀이었다.

[실시예 2]

초산칼슘1수염 0.066몰%, 초산리튬2수염 1.558몰%, 칼슘글리콕사이드 0.743 몰％,인산트리페닐 0.833몰%를 투입하여 제조된 폴리에스테르 폴리머를 외경이 0.7 mm인 4슬리트형 방사구금을 사용하여 실시예 1과 동일한 조건으로 중공사를 제사하였다.

[비교예 1]

오르쏘-클로로페놀, 35 ℃에서 극한점도 0.625인 일반 섬유형성성 폴리에스터를 사용하여 토출량을 60g으로 하고 방사구금의 외경이 0.9mm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 중공사를 제사하였다.

[비교예 2]

방사구금의 외경이 0.7mm인 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 조건으로 중공사를 제사하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 사의 물성을 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

< 평가방법 >

1. 중공율 : 원사 1홀의 전체 면적에서 중공부분이 차지하는 면적을 % 로 표시함.

2, 제사성 : 원사를 제조함에 있어 공정상의 문제 발생 유류를 평가함,(단사, 원사외관)

3. 경량감 : 제사된 원사를 90m 씩 감은 다음 그 무게를 상대 비교함.

4, 촉 감 : 제사된 원사를 제편한 후 알칼리하에서 20% 감량한 다음 표면 터치(touch)를 상대 비교함.

이렇게 하여 제조된 본 발명의 중공사는 일반적인 섬유형성성 폴리에스테르와 동일한 제사 조건하에서 10% 이상의 고중공율을 보였다. 따라서, 탁월한 경량감과 폴리머 특성에 의한 심색성을 가지며, 심색성 부여를 위해 첨가된 금속화합물이 감량공정에서 빠져 나오면서 내부 중공부로의 골이 형성되어 우수한 흡습성도 가지고 있어서 경량감 및 흡습성이 요구되는 스포츠 의류나 타월 등으로의 용도 전개가 가능하다. 또한 보온성이 뛰어나므로 벌키(bulky)한 느낌을 주련서도 가벼움이 함께 요구되는 가을, 겨울용 의류로의 전개도 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 사용한 방사구금의 1홀을 개략적으로 나타낸 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 슬리트 외경 2 : 슬리트

Claims (5)

1. 테레프탈산을 주성분으로 하는 2관능성 카르본산 또는 그의 에스터 형성성 유도체와 적어도 1종의 알킬렌글리콜을 반응시켜 폴리에스테르를 제조할 때, 하기 일반식(1)로 표시되는 화합물 20 ∼ 80몰% 와 하기 일반식(2)로 표시되는 화합물 20 ∼80몰% 로 이루어진 금속화합물을 이관능성 카르본산 대비 0.5 ∼ 3 몰% 투입하고,금속화합물 대비 0.3 ∼ 2배 몰의 3가 아린산 에스터 화합물(Phosphite) 또는 5자 정인산 에스터 화합물(Phosphate)를 투입하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르.

   상기 식에서 R_l은 2가의 유기기,

   R₂은 3가의 유기기,

   M 은 금속,

   m,n 은 각각 1 또는 2 이다.
2. 1항의 폴리에스테르를 외경 0.8 ∼ 2.0 mm, 슬리트 부분이 차지하는 면적이 외경을 기준으로 한 원의 면적 대비 20 ∼ 35% 인 홀이 형성된 방사구금을 통하여 278 ∼ 285℃ 의 온도로 방사하는 것을 특징으로 하는 고중공형 폴리에스테르사의제조방법.
3. 제 1항에 있어서, M 은 Li, Na, Ca, Mg 또는 Ba임을 특징으로 하는 고중공형폴리에스테르 사의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, R 은 -CH₂CH₂-임을 특징으로 하는 고중공형 폴리에스테르 사의 제조방법,
5. 제 2항의 방법에 의해 제조된 중공율 20% ∼ 35% 의 범위를 가지는 고중공형폴리에스테르사.