KR100422464B1 - Polyester fiber having excellent dyeability properties and production thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 염색성이 우수하여 상압하에서 분산염료 및 염기성염료로 염색이 용이한 폴리에스테르 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polyester fiber which is excellent in dyeing property and easily dyed with a disperse dye and a basic dye under normal pressure, and a method for producing the same.
폴리에스테르 섬유는 의류용 원사나 타이어 코드 등의 산업용 원사등으로 널리 사용되고 있으며 의류용 원사로 사용되는 경우에는 우수한 염색성이 요구되고 있다.Polyester fibers are widely used as industrial yarns such as garment yarns and tire cords, and when used as garment yarns, excellent dyeing properties are required.
일반적으로 폴리에스테르 섬유는 폴리에스테르 수지 용융액을 방사한 후 이를 연신하는 스핀 드로우 (Spin-Draw) 방식으로 제조되거나 방사속도가 6,000 m/분 이상인 초고속 방사법에 의해 제조된다.In general, polyester fibers are produced by a spin-draw method of spinning a polyester resin melt and then stretching it, or by an ultrafast spinning method having a spinning speed of 6,000 m / min or more.
상기 스핀 드로우 방식은 초고속 방사법과 비교시 제조한 폴리에스테르 필라멘트는 신도 및 강도 등의 물성이 우수하나,공정이 복잡하고 방사속도가 낮아 비경제적이다. 또한 연신에 의해 분자체인 들의 배향결정 구조가 잘 발달되어 상압하에서 분산염료에 잘 염색되지 않고, 염기성 염료에 대한 염색성도 나쁘다. 그 결과 폴리에스테르 섬유의 염색에 많은 비용 및 노력이 필요할 뿐만 아니라, 염색성 불량으로 인해 용도까지 제한되기도 한다.Compared to the ultra-fast spinning method, the spin draw method has excellent physical properties such as elongation and strength, but the process is complicated and the spinning speed is uneconomical. In addition, the orientation crystal structure of molecular sieves are well developed by stretching, so that they are not dyed well in disperse dyes under normal pressure, and the dyeability to basic dyes is also poor. As a result, not only a lot of cost and effort for dyeing the polyester fibers, but also limited to the use due to poor dyeability.
한편 초고속 방사법은 스핀 드로우 방식과 비교시 제조한 폴리에스테르 필라멘트의 신도 및 강도 등의 물성이 다소 저하되나 별도의 연신공정이 생략되고, 방사속도가 높아 경제성 측면에서는 유리하다. 또한 연신공정 생략으로 분자체인 들의 배향구조가 취약하여 염색시 염료 침투가 용이하다. 그 결과 상압에서 담색 계통의 분산염료로 염색이 가능하다. 그러나 상압에서 농색 계통의 분산염료로는 염색이 잘되지 않고, 염기성 염료에 대한 염색성이 나쁜 문제가 있다.On the other hand, the ultra-fast spinning method is somewhat lower in physical properties such as elongation and strength of the polyester filament manufactured compared to the spin draw method, but the separate drawing process is omitted, and the spinning speed is high, which is advantageous in terms of economy. In addition, due to the omission of the stretching process, the alignment structure of the molecular chains is weak, so dye penetration is easy during dyeing. As a result, it is possible to dye with a disperse dye of light color system at normal pressure. However, it is difficult to dye with a concentrated dye of the deep color system at normal pressure, there is a problem that the dyeability to the basic dye is bad.
따라서,상압하에서 분산염료 및 염기성 염료로 보다 용이하게 염색할 수 있도록 염색성이 우수한 폴리에스테르 섬유의 개발이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a demand for the development of polyester fibers having excellent dyeing properties so that they can be more easily dyed with disperse dyes and basic dyes under normal pressure.
본 발명은 염색성이 우수하여 상압조건하에서도 분산염료 및 염기성 염료로 염색이 가능한 폴리에스테르 섬유를 초고속 방사법에 의해 제조하는 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a method for producing a polyester fiber which can be dyed with a disperse dye and a basic dye even under normal pressure conditions by excellent dyeability by an ultrafast spinning method.
제 1 도는 본 발명의 폴리에스테르 섬유를 제조하는 공정개략도이다.1 is a process schematic diagram for producing a polyester fiber of the present invention.
제 1 도에 있어서, 1 은 방사구금이고, 2는 히팅 후드이고, 3은칭챔버이고, 4는 폴리에스테르 필라멘트이고, 5는 유제공급 장치이고, 6은 공기교락장치이고, 7은 권취기이다.In FIG. 1, 1 is a spinneret, 2 is a heating hood, and 3 is It is a ching chamber, 4 is a polyester filament, 5 is an emulsion supply apparatus, 6 is an air entanglement apparatus, and 7 is a winding machine.
본 발명은 염색성이 우수한 폴리에스테르 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 하기 일반식 (I) 의 이소프탈산 화합물을 폴리에스테르의 산성분에 대해 1.0∼1.5몰% 함유하는 폴리에스테르 공중합체 수지로 구성되며, (100) 면의 결정사이즈 (X) 가 40Å 이상이고, 비정부배향도 (Δna) 가 0.3∼0.9이고, 열수수축율 (100℃×30분) 이 12∼20% 이고, 강도가 4.0 g/d 이상인 염색성이 우수한 폴리에스테르 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to a polyester fiber excellent in dyeing properties and a method for producing the same. Specifically, this invention consists of polyester copolymer resin which contains the isophthalic acid compound of the following general formula (I) with respect to the acid component of polyester 1.0-1.5 mol%, The crystal size (X) of (100) surface is is 40Å or more, non-governmental and degree of orientation (Δn a) is 0.3 to 0.9, and the hot-water shrinkage ratio (100 ℃ × 30 min) is 12-20%, the strength is 4.0 g / d or more is excellent in dyeing properties of the fibers of polyester.
식 (Ⅰ) 에서, R은 알킬기이고, M은 Na, Sn및 Zn등의 알카리금속이다.In formula (I), R is an alkyl group, M is alkali metals, such as Na, Sn, and Zn.
또한 본 발명은 하기 일반식 (Ⅰ) 의 이소프탈산 화합물을 폴리에스테르의 산성분에 대해 1.0~1.5 몰% 함유하는 폴리에스테르 공중합체의 용융액을 방사구금 (1)을 통해 6,000 m/분 이상의 방사속도로 방사하고, 구금직하에 설치된 길이 50∼100 mm 의 히팅 후드 (2) 로 가열한 후 냉각, 유제부여, 공기교락 및 권취함을 특징으로 하는 염색성이 우수한 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것이다.In addition, the present invention provides a spinning speed of 6,000 m / min or more through a spinneret (1) of a melt of a polyester copolymer containing an isophthalic acid compound of the following general formula (I) with respect to an acid component of polyester: 1.0 to 1.5 mol%. It relates to a method for producing a polyester fiber having excellent dyeability characterized by spinning with a heating hood (2) having a length of 50 to 100 mm installed under a confinement, followed by cooling, emulsification, air entanglement and winding.
식 (I) 에서, R은 알킬기이고, M은 알카리금속이다.In formula (I), R is an alkyl group and M is an alkali metal.
본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.The present invention will be described in more detail.
본 발명에 사용되는 폴리에스테르 공중합체는 일반 폴리에스테르 중합체에상기 일반식 (Ⅰ) 의 이소프탈산 화합물이 첨가된 것이다.The polyester copolymer used for this invention is a thing in which the isophthalic acid compound of the said general formula (I) was added to the general polyester polymer.
일반 폴리에스테르 중합체는 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈산 등의 산성분과 에틸렌글리콜 등의 글리콜 성분을 반응시켜 제조한다. 일반식 (I) 의 이소프탈산 화합물은 상기 폴리에스테르 중합체의 중합반응중 임의 단계에서 첨가한다. 일반식 (Ⅰ) 의 이소프탈산 화합물은 폴리에스테르의 산성분에 대해 1.0∼1.5 몰% 첨가한다. 첨가량이 본 발명의 범위보다 적을 경우에는 폴리에스테르 섬유의 염색성 개선 효과가 미미하고,본 발명의 범위보다 많을 경우에는 방사된 원사의 강도가 너무 낮아져 방사조업성이 저하되어 의류용 원사로 사용하기 어렵게 된다.A general polyester polymer is prepared by reacting an acid component such as terephthalic acid or dimethyl terephthalic acid with a glycol component such as ethylene glycol. The isophthalic acid compound of general formula (I) is added at any stage during the polymerization of the polyester polymer. The isophthalic acid compound of general formula (I) is added with 1.0-1.5 mol% with respect to the acid component of polyester. When the added amount is less than the range of the present invention, the dyeing effect of the polyester fiber is insignificant, and when it is more than the range of the present invention, the strength of the spun yarn is so low that spinning operation is lowered, making it difficult to use it as a garment yarn. do.
일반식 (Ⅰ) 의 이소프탈산 화합물은 방사시 폴리머 체인의 배향 결정화를 억제해 주는 역할을 하여 상압에서 분산염료에 대한 가염성을 부여하고 폴리머 체인 말단기와 치환반응하여 염기성 염료에 대한 염색성도 향상시킨다. 일반식 (Ⅰ) 의 이소프탈산 화합물은 구체적으로 디메틸렌 이소프탈 술포네이트등이다.The isophthalic acid compound of the general formula (I) acts to suppress the crystallization of the orientation of the polymer chain during spinning, to impart chlorination to the disperse dyes at normal pressure, and to improve the dyeability of basic dyes by substitution with the polymer chain terminal groups. Let's do it. The isophthalic acid compound of general formula (I) is dimethylene isophthal sulfonate etc. specifically ,.
이상에서 설명한 폴리에스테르 공중합체로 본 발명의 폴리에스테르 섬유를 제조하는 방법을 도면을 통해 보다 상세하게 살펴보기로 한다.The method for producing the polyester fiber of the present invention with the polyester copolymer described above will be described in more detail with reference to the drawings.
제 1 도는 본 발명의 공정개략도이다.1 is a process schematic diagram of the present invention.
폴리에스테르 공중합체의 용융액은 방사구금 (1) 을 통해 6,000 m/분 이상의 방사속도로 방사한다. 폴리머의 배향 결정화는 방사속도와 일반식 (Ⅰ) 의 이소프탈산 화합물의 첨가량에 의해 결정된다. 폴리머의 배향 결정화도가 낮아야 분산염료로 상압염색이 가능해진다.The melt of the polyester copolymer is spun through the
방사속도가 6,000 m/분 이상일 경우 방사구금 (1)을 통과한 폴리머 체인들이헝클어져 비정부의 배향도가 저하된다. 방사속도가 너무 높을 경우에는 방사시 적절한 장력이 걸리지 않아서 방사조업성이 나빠지므로 적정 수준까지 조절해야 한다. 방사된 필라멘트 (4) 를 방사구금 (1) 직하에 설치된 히팅후드 (2) 에 의해 가열한다. 히팅 후드 (2) 에 의한 가열은 최소한의 폴리머 배향을 유지시켜 원사의 물성을 향상시키고 원사의 권취를 용이하게 하기 위한 것이다.If the spinning speed is more than 6,000 m / min, the polymer chains passing through the spinneret (1) are entangled and the orientation of the non-precision is reduced. If the spinning speed is too high, proper tension will not be applied during spinning, which will result in poor spinning operability. The
따라서, 히팅 후드 (2) 의 길이는 50~100 mm 인 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the length of the
히팅 후드 (2) 의 길이가 본 발명의 범위보다 짧으면 분자배향이 충분하지 못해 원사의 물성이 저하되고 권취가 어렵게 되며, 본 발명의 범위보다 길면 분자배향이 너무 많이 일어나 섬유의 염색성이 저하된다.If the length of the
히팅 후드 (2) 로 가열된 폴리에스테르 필라멘트 (4) 는 계속해서칭챔버 (3) 에 의해 냉각되고, 유제 공급 장치 (5) 에 의해 오일링 및 집속되고, 공기 교락장치 (6) 로 혼섬된 후 권취기 (7) 로 권취된다.The
이와 같이 제조한 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 (100) 면의 결정사이즈(X) 가 40Å 이상이고, 비정부 배향도 (Δns) 가 0.3∼0.9 이고, 100℃ 에서 30 분간 처리한 후의 열수수축율이 12∼20% 이고,강도가 4.0 g/d이상이며, 일반식 (I) 의 이소프탈산 화합물을 폴리에스테르 산성분에 대해 1.0~1.5 몰% 함유한다. 본 발명에 있어서 섬유의 물성평가 방법은 다음과 같다.The polyester fiber of the present invention thus produced had a crystal size (X) of 40 kPa or more, a non-orientation degree (Δn s ) of 0.3 to 0.9, and a heat shrinkage ratio of 12 to 30 ° C. for 30 minutes. It is -20%, is 4.0 g / d or more, and contains 1.0-1.5 mol% of isophthalic-acid compounds of general formula (I) with respect to a polyester acid component. The physical property evaluation method of a fiber in this invention is as follows.
° 결정사이즈 (X)° Crystal Size (X)
X 광각 회절법에 의해 측정한 강도 분포 곡선에 있어서 (010) (100) 의 반가폭을 구해 스케라 (Scherra) 식에 의해 결정사이즈를 구한다.The half width of (010) (100) is obtained from the intensity distribution curve measured by the X wide-angle diffraction method, and the crystal size is determined by the Scherra equation.
° 비정부 배향도 (Δna)° non-orientation orientation (Δn a )
다음식에 의해 구한다.Obtained by the following equation.
Δn : 복굴절율Δn: birefringence
X : 결정화도 (밀도법)X: Crystallinity (Density Method)
Δnc° : 고유극한치 0.212 (폴리에스테르)Δnc °: High limit 0.212 (polyester)
fc: 결정부 배향도 (X선 굴절법)f c : Crystallographic orientation (X-ray refraction method)
° 열수수축율 (%)° Heat Shrinkage (%)
100℃ 열수에서 30분 처리전 후의 섬유시료 길이를 측정한 후 다음식에 의해 구한다.After measuring the length of the fiber sample before and after 30 minutes treatment at 100 ℃ hot water, it is obtained by the following equation.
이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예에만 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described through the following examples and comparative examples. However, the present invention is not limited only to the examples.
실시예 1Example 1
점도가 2,000 포아즈인 폴리에틸렌테레프탈레이트에 디메칠렌이소프탈술포네이트를 테레프탈릭에시드 대비 1.0 몰%로 첨가한 후 공중합하여 폴리에스테르 공중합체를 제조한다. 제조한 폴리에스테르 공중합체를 용융한 후, 이를 방사구금을 통해 6,000 m/분의 방사속도로 방사한다. 이때 방사온도는 295℃이며 방사구금의 모세공 지름은 0.25 mm 이고, 홀수는 24 개 이다.A polyester copolymer is prepared by adding dimethyleneisophthalsulfonate at 1.0 mol% relative to terephthalic acid to polyethylene terephthalate having a viscosity of 2,000 poise. After melting the prepared polyester copolymer, it is spun through a spinneret at a spinning speed of 6,000 m / min. At this time, the spinning temperature is 295 ℃, the capillary diameter of the spinneret is 0.25 mm, the odd number is 24.
방사된 필라멘트를 길이가 100 mm 인 히팅 후드로 가열한 후칭, 오일링 및 공기교락한 다음 권취하여 폴리에스테르 섬유를 제조한다. 제조한 폴리에스테르 섬유의 물성을 평가한 결과는 표 1 과 같다.After heating the spun filament with a heating hood 100 mm long The polyester fibers are produced by quenching, oiling and air entanglement and then winding. The results of evaluating the physical properties of the produced polyester fiber are shown in Table 1.
실시예 2~3 및 비교실시예 1~5Examples 2-3 and Comparative Examples 1-5
디메칠렌이소프탈술포네이트의 첨가량, 방사속도 및 히팅 후드의 길이를 표 1 과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 폴리에스테르 섬유를 제조한다. 제조한 폴리에스테르 섬유의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.A polyester fiber was prepared in the same manner as in Example 1 except that the addition amount, the spinning speed and the length of the heating hood of the dimethylene isophthalsulfonate were changed as shown in Table 1. The results of evaluating the physical properties of the produced polyester fiber are shown in Table 1.
본 발명의 폴리에스테르 섬유는 비정부 배향도가 낮아서 상압에서 분산염료 및 염기성 염료로 염색이 가능하여 염색비용이 절감된다. 또한 본 발명의 제조방법은 연신공정 생략등으로 공정이 단순화되고 생산성이 높은 초고속 방사법으로 염색성이 우수한 폴리에스테르 섬유를 제조하므로서 경제적이다.The polyester fiber of the present invention has a low non-orientation orientation, so that it can be dyed with a disperse dye and a basic dye at atmospheric pressure, thereby reducing dyeing cost. In addition, the manufacturing method of the present invention is economical by producing a polyester fiber excellent in dyeing by a super fast spinning method of high productivity and a simple process by eliminating the stretching process.
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