KR100524551B1 - 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 중합시 측쇄제로서 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드 또는 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 디안하이드라이드를 50∼300ppm 첨가하여 제조된 중합체를 사용하여 용융방사하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 의해 경시별 물성변화 및 높은 수축율 문제를 해결하고, 연신과 가연공정성 및 염색균일성의 저하에 따르는 문제점을 해결한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유를 제공할 수 있다.

Description

폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조방법 {Method for producing polytrimethylene terephthalate fiber}

본 발명은 우수한 염색성 및 작업성을 가지는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 중합시 측쇄제로서 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드 또는 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 디안하이드라이드를 50∼300ppm 첨가하여 제조된 중합체를 사용하여 용융방사하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

폴리트리메틸렌테레프탈레이트는 테레프탈산 또는 테레프탈산 디메틸에 테레프탈산의 저급 알코올 에스테르와 트리메틸렌글리콜(1,3-프로판디올)을 축중합시켜 얻어진다. 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유는 소프트한 촉감, 우수한 탄성회복성, 이염성등 폴리아미드와 유사한 성질과 내광성, 열세트성, 치수안정성, 저흡수율등의 폴리에틸렌테레프탈레이트에 유사한 성능을 겸비한 우수한 폴리머로 그 특징을 살려 BCF카페트, 브러쉬, 테니스 줄등에 응용되고 있다(일본 특개평 9-3724, 특개평5-262862).

지금까지 개시되어 있는 의료용 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유는 300∼3,500m/min으로 용융방사하여 미연신사를 얻고, 이 미연신사를 적어도 유리전이점 이상의 온도 즉 35℃ 이상의 온도로 연신하는 방법으로 얻어지고 있다(일본 특개소 52-5320, 특개소 52-8123, 특개소 58-104216). 그렇지만, 이와 같은 방법으로 얻어지는 섬유는 미연신사의 배향도 및 결정화도가 낮아 경시별 원사의 물성변화가 매우 크고 이에 따른 연신 및 가연등의 후공정성이 불량한 단점이 있다. 또한 이러한 방법으로 만들어지는 원사는 비수 및 건열수축율도 높아 직편물을 만든후 정련, 프리세트, 알카리감량, 염색, 파이널 세트등 온도를 가하는 가공 공정에서 직편물이 과도하게 수축하여 소프트한 촉감이 발현되지 않고 뻣뻣하게 되어버리는 경향이 있다.

또한 폴리에틸렌테레프탈레이트의 가연작업성을 향상시키고 염색성의 향상을 위해 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합시 측쇄제를 첨가하여 용융방사하는 방법이 알려져있다. 트리멜리틱 산, 트리메식 산 또는 그의 에스터 유도체를 테레프탈산 이나 디메틸 테레프탈레이트에 대해 4∼6meq 첨가하여 중합한 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합물을 이용하면 양호한 가연공정성으로 우수한 벌키성, 염색성 및 염색균일성을 가지는 가연사를 제조할 수 있다는 것이 알려져 있다(미국 특허 5,034,174).

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트에 새로운 측쇄제를 첨가하여 기존용융 방사한 미연신사의 문제점인 경시별 물성변화 및 높은 수축율 문제를 해결하고, 연신과 가연공정성 및 염색균일성의 저하에 따르는 문제점을 해결한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 중합시 측쇄제로서 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드 또는 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 디안하이드라이드를 50∼300ppm 첨가하여 제조된 중합체를 사용하여 용융방사하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서 특징적으로 사용되는 측쇄제인 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드 또는 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 디안하이드라이드는 기존 알려진 측쇄제인 트리멜리틱 산, 트리메식 산 또는 그의 에스터 유도체에 비해 소량을 사용하여도 우수한 가연작업성 및 염색성을 가질수 있어 더 효과적이다. 상기 측쇄제의 첨가량은 50~300ppm의 범위로 한다. 300ppm를 초과하여 첨가하는 경우는 제조된 원사의 강도저하가 심하게 발생하며 방사작업성이 불량하여 지고, 50ppm 미만으로 첨가할 경우는 연신과 가연공정성 및 염색균일성의 향상효과를 기대하기 어려우며 낮은 열응력과 비수 및 건열수축율을 얻을 수 없게 되어 바람직하지 않다.

본 발명에서는 테레프탈산 또는 테레프탈산 디메틸에 테레프탈산의 저급 알코올 에스테르와 트리메틸렌글리콜(1,3-프로판디올)을 중합할 때 첨가제로서 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드 또는 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 디안하이드라이드를 50∼300ppm 첨가하여 공중합물을 제조하고, 이를 용융방사하여 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유를 제조한다. 상기 용융 중합체를 방사함에 있어 그 권취속도는 2,000m/min 이상, 바람직하게는 3,000m/min 이상의 속도로 조절한다.

상기와 같이 제조된 반연신사를 바람직한 원사의 물성(인장강도 특성)을 발현하기에 충분한 연신비와 온도로 연신하여 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 사를 제조한다. 이때 연신존의 1차 온도는 50∼90℃, 더욱 좋기로는 60∼80℃로 조절한다. 50℃ 미만에서는 열고정 온도가 너무 낮아 원사의 강신도 물성이 저하되고 작업성이 불량하며, 90℃를 초과하는 경우 불균일 연신으로 원사의 물성변화가 커져 정상적 조업이 곤란하다. 연신존의 2차 온도는 90∼180℃, 더욱 좋기로는 100∼170℃로 조절한다. 90℃ 미만에서는 경시에 따른 물성변화가 발생하고 180℃를 초과하면 물성이 불균일해져 안정적인 조업이 곤란하다. 이 원사를 후공정에서 가연가공하였을때에도 마찬가지로 우수한 공정성 및 염색균일성을 갖게 된다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

폴리트리메틸렌테레프탈레이트 제조시 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드 또는 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 디안하이드라이드를 첨가하여 공중합물을 제조하고, 이를 이용하여 폴리트리메틸렌테레프탈레이트의 반연신사 및 가연사를 제조하여 그 물성을 표 1에 나타내었다. 이때 방사온도는 265℃, 방사구금 직경은 0.23mm(구멍수 36), 냉풍속도는 0.4m/sec로 하고, 반연신사의 섬도가 120데니어가 되도록 토출량을 조절하여 방사속도 3,000m/분으로 방사한 뒤, 연신존의 1차 온도는 80℃, 연신존의 2차온도는 150℃, 연신속도는 600m/분으로 조절하여 연신비 1.3으로 연신하여 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 연신사를 제조하였다. 본 실시예의 결과와 비교하기 위하여 비교예로서 측쇄제를 첨가하지 않은 경우(비교예 1) 측쇄제인 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드를 과량인 500ppm첨가한 경우(비교예 2) 및 종래의 측쇄제인 트리메식산을 사용한 경우(비교예 3)를 같은 조건에서 실시하여 연신사를 제조하였다.

<물성측정방법>

폴리트리메틸렌테레프탈레이트 사의 염색성의 판정은 원사를 환편기로 20∼30cm 길이가 되도록 편직한 시료를 가지고 다음과 같이 평가하였다.

염색시험 : 분산염료 코우-네이비(S Type)을 염료농도 1% o.w.f로 만든 후 분산제(VGT) 1g/L, pH 4.5∼5.5(초산), 액비 1 대 15로 조제한후 염색온도를 30℃에서 110℃까지 1℃/min로 균일하게 승온시킨 후 110℃에서 30분간 유지하였다.

염색균일성 : 염색이 끝난 시료를 충분히 건조시킨 후 백색판을 넣어 육안으로 염색등급을 판정하였다. 일반적인 원사의 등급을 보통으로 판정하고, 이것과 상대적으로 비교하여 매우 우수한 경우, 우수한 경우, 불량한 경우로 나누어 단계적으로 평가하였다.

구분		단위	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3
측쇄제	종류		1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드	1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 디안하이드라이드		1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드	트리메식산
	첨가량	ppm	50	100	-	500	100
연신사물성	강도	g/de	3.8	3.7	3.5	3.1	3.6
	신도	%	47	49	48	41	45
	비수 수축율	%	8.0	8.5	14	7.0	11
	건열 수축율	%	9.8	10.5	16	8.5	13.5
	경시변화	-	양호	양호	불량	양호	보통
공정성 및 염색성	방사공정성	-	◎	◎	○	△	○
	연신공정성	-	◎	◎	△	△	△
	염색균일성	-	◎	○	△	×	○
	가연공정성	-	◎	◎	△	×	△

( ◎ : 매우 우수, ○ : 우수, △ : 보통, ×: 불량)

실시예 1,2 에서 보이는 바와 같이 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드를 50ppm 첨가하여 방사한 경우 물성 및 경시변화가 양호하고 우수한 공정성 및 염색균일성을 가지는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트섬유의 제조가 가능하였다.

실시예 1과 비교예 1을 보면 실시예 1은 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드 50ppm을 공중합한 경우로 우수한 공정성 및 염색균일성을 가지나 비교예 1은 측쇄제없이 일반 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 중합물로 원사를 제조한 경우로 비수 및 건열수축율이 크고, 경시변화가 있어 작업성 및 염색균일성이 좋지 않음을 알 수 있다. 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드 대신 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 안하이드라이드를 100ppm 첨가한 실시예 2도 실시예 1과 마찬가지로 우수한 공정성 및 염색균일성을 가지나 트리메식산을 500ppm 공중합한 중합물을 사용한 비교예 2는 원사의 강도가 저하되고 공정성이 불량하게 됨을 알수 있다. 또한 실시예 2와 비교예 1,3을 비교해보면 종래에 사용되던 트리메식산을 100ppm첨가한 경우인 비교예 3은 측쇄제 없이 제조한 비교예 1에 비해서는 경시변화 및 작업성이 안정하게 되나 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 안하이드를 100ppm 첨가한 경우보다 경시변화 및 작업성이 좋지 않음을 알 수 있다.

본 발명에 의해 경시별 물성변화 및 높은 수축율 문제를 해결하고, 연신과 가연공정성 및 염색균일성의 저하에 따르는 문제점을 해결한 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유를 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 중합시 측쇄제로서 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 애시드 또는 1,2,4,5-벤젠 테트라카르복실릭 디안하이드라이드를 50∼300ppm 첨가하여 제조된 중합체를 사용하여 용융방사하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 중합체를 2000m/min 이상의 권취속도로 용융방사한 후, 이를 1차 열고정 온도 50∼90℃, 2차 열고정 온도 90∼180℃로 연신하는 것을 특징으로 하는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조방법.