KR100737977B1 - Flame retardant polyester fabric and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 난연성 폴리에스테르 섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 중축합 반응시 인계난연제를 첨가한 폴리알킬렌테레프탈레이트에 이산화티타늄 0.5 ~ 2.5 중량%를 첨가하여 뛰어난 난연성을 가지면서 유해가스 및 기계적 물성의 저하가 거의 발생하지 않는 풀덜(full dull)성의 난연성 폴리에스테르 섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flame retardant polyester fiber and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a polyalkylene terephthalate added with phosphorus-based flame retardant during polycondensation reaction, by adding 0.5 to 2.5% by weight of titanium dioxide, and having excellent flame retardancy and harmful gas. And a full-dull flame-retardant polyester fiber in which deterioration of mechanical properties hardly occurs and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 폴리에스테르는 기계적 성질이 우수하고 내약품성 등의 화학적 성질이 양호하여 섬유뿐만 아니라 필름, 엔지니어링 플라스틱 등으로서도 널리 사용되고 있으나, 연소되기 쉽다는 단점이 있다. 최근 선진국에서는 화재의 예방 차원에서 섬유의 난연 기능이 강조되어 공공시설에 사용되는 섬유 제품, 어린이용 잠옷류, 항공기, 자동차 시트 커버 등에 난연성 섬유를 사용할 것을 법적으로 강력히 규정하고 있으며, 국내에서도 호텔과 같은 공공시설에서는 난연성 섬유의 사용을 요구하는 등, 점차 난연성에 관한 관련 법규가 강화되고 있는 바, 난연성 섬유 시 장의 확대로 인한 난연성 폴리에스테르 섬유의 수요가 일반 폴리에스테르에 비해 크게 증가할 것으로 기대되고 있다.In general, polyester has excellent mechanical properties and chemical properties such as chemical resistance, so that it is widely used not only as a fiber but also as a film, an engineering plastic, etc., but has a disadvantage in that it is easy to burn. Recently, the developed countries have emphasized the flame retardant function of the fire to prevent fires, and the law strongly stipulates the use of flame retardant fibers in textile products, children's pajamas, aircraft, and car seat covers used in public facilities. Relevant regulations on flame retardancy have been reinforced in the same public facilities, requiring the use of flame retardant fibers, and the demand for flame retardant polyester fibers due to the expansion of the market of flame retardant fibers is expected to increase significantly compared to general polyester. have.
한편, 폴리에스테르 섬유에 난연성을 부여하는 방법으로는 크게 세 가지가 있다. 첫째, 중합시에 난연성 물질을 화학적으로 결합(공중합)시키는 방법, 둘째, 방사시에 난연성 물질을 첨가하는 방법, 셋째, 섬유 표면을 난연성 물질로 처리하는 방법을 들 수 있다. 이들 세 가지 방법 중에서 방사시에 난연성 물질을 첨가하는 방법은 방사성을 저하시키고 원사 물성에 악영향을 끼치는 문제점이 있고, 섬유 표면을 난연성 물질로 처리하는 방법은 원가를 절감할 수 있지만, 세탁 등에 의하여 난연성 물질이 방출되므로, 내구성에 문제가 있다. 반면, 중합시 난연성 물질을 공중합시키는 방법은 일반적인 폴리에스테르의 중합공정과 거의 비슷하고 내구성이 우수하기 때문에 가장 널리 이용된다. 이 때, 사용되는 난연성 물질로서는 브롬(Br)계 난연제와 인(P)계난연제를 들 수 있다. On the other hand, there are three main methods for imparting flame retardance to polyester fibers. First, a method of chemically bonding (copolymerizing) the flame retardant material at the time of polymerization, second, a method of adding the flame retardant material at the time of spinning, and third, a method of treating the fiber surface with the flame retardant material. Among these three methods, a method of adding a flame retardant material during spinning has a problem of lowering radioactivity and adversely affecting yarn properties, and a method of treating a fiber surface with a flame retardant material can reduce costs, but it is flame retardant by washing. Since the material is released, there is a problem in durability. On the other hand, the method of copolymerizing a flame retardant material during polymerization is most widely used because it is almost similar to the general polymerization process of polyester and has excellent durability. In this case, examples of the flame retardant used include bromine (Br) flame retardants and phosphorus (P) flame retardants.
상기 난연제들의 작용 메커니즘을 살펴보면, 브롬계 난연제는 브롬 라디칼을 형성시켜, 이 라디칼이 연쇄이동제로 활동하여 각 단계에서 열분해에 의해 생기는 라디칼의 활성을 떨어뜨려 열분해 억제, 가연성 기체 발생 억제, 연소의 확대 방지 역할을 한다. 그리고 인계 난연제는 산소와 반응하여 오산화인 및 오르소 인산을 형성하여 탈수탄화반응 촉매로 행동함으로써 열분해시 가연성 기체의 발생을 제어한다. 그리고 폴리인산이 되어 고분자 섬유를 피복함으로써 산소와 접촉을 차단하 는 역할을 한다.Looking at the mechanism of action of the flame retardants, bromine-based flame retardants form bromine radicals, which act as a chain transfer agent to reduce the activity of radicals generated by pyrolysis at each stage, thereby inhibiting pyrolysis, suppressing flammable gas generation, and expanding combustion. Acts as a prevention. Phosphorus-based flame retardants react with oxygen to form phosphorus pentoxide and ortho phosphoric acid to act as dehydration carbonization catalysts to control the generation of flammable gases during pyrolysis. And it becomes a polyphosphoric acid and serves to block the contact with oxygen by coating the polymer fiber.
브롬계 난연제를 사용하는 일례로서 일본 공개특허공보 제(소)62-6912호, 제(소)53-46398호, 제(소)51-28894호 등이 있는데, 브롬계 난연제는 쉽게 열분해되기 때문에 다량 사용하므로 고분자가 변색되어 내광성이 떨어지고 연소시에 유독 가스를 발생하여 환경을 오염시키는 등의 문제가 있다.Examples of using a brominated flame retardant include Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. 62-6912, 53-46398, 51-28894, and the like. Since a large amount is used, there is a problem that the polymer is discolored, and thus the light resistance is poor, and toxic gas is generated during combustion to contaminate the environment.
인계 난연제를 사용하는 일례로서 미국특허공보 제3,941,752호, 제5,399,428호 및 제5,180,793호 및 일본공개특허공보 제(소)50-56488호 등이 있는데, 난연제의 인 원자가 중합체의 주쇄에 결합되므로, 폴리에스테르 섬유의 후가공시 가수분해에 의해 물성이 저하된다. 또한 열에 의해 휘발되지 않고 분해되어 물, 이산화탄소, 이산화황, 염화수소 등과 같은 불연성 기체를 방출하게 되며, 흡열반응을 한다. 기체상에서는 가연성 기체를 희석시켜 고분자 수지 표면을 도포하여 산소의 접근을 방지하고, 동시에 고체상 표면에서는 흡열반응을 통하여 고분자 소재를 냉각시킴으로써 열분해 생성물의 생성을 감소시키는 효과가 있다. 적정한 난연성을 확보하기 위해서는 다량의 난연제 함유가 필수적인데 이러한 다량의 인계 난연제 첨가는 열가소성 고분자 섬유 자체의 물성을 떨어뜨려 사용에 한계가 있는 문제점을 유발시키고 있다.Examples of using phosphorus-based flame retardants include U.S. Patent Nos. 3,941,752, 5,399,428 and 5,180,793, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-56488. Since the phosphorus atoms of the flame retardant are bonded to the main chain of the polymer, Physical properties are degraded by hydrolysis during post-processing of the ester fibers. In addition, it is decomposed without being volatilized by heat to release non-combustible gas such as water, carbon dioxide, sulfur dioxide, hydrogen chloride, and endothermic reaction. In the gas phase, the flammable gas is diluted to coat the polymer resin surface to prevent oxygen access, and at the same time, the polymer material is cooled through an endothermic reaction in the solid phase to reduce the generation of pyrolysis products. It is necessary to contain a large amount of flame retardant to ensure proper flame retardancy, the addition of such a large amount of phosphorus-based flame retardant is causing the problem of limiting the use of the physical properties of the thermoplastic polymer fiber itself.
한편 일본 공개특허공보 제2003-247167호에서는 풀덜 폴리에스테르 섬유의 포백에 비할로겐 (Non-Halogen)계 난연제를 사용하여 난연성을 부여하는 기술을 제 시하고 있다. 한편 난연 폴리에스테르 섬유에는 광택 및 빛 투과율이 낮은 무광택이 요구되므로 상기 발명은 풀덜 폴리에스테르 섬유에 후방염 처리하는 방법으로 난연성을 부여한 것이다. 그러나, 상기 발명은 후방염 처리로 인한 공정손실이 발생하며 공정상의 비용이 증가하였다. 특히 제품의 사용과정에서 세탁 등에 의해 영구적인 난연성 확보에 제약이 따랐다.On the other hand, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-247167 discloses a technique of imparting flame retardancy by using a non-halogen flame retardant to the fabric of pulled polyester fibers. On the other hand, since the flame retardant polyester fiber is required to have a low gloss and low light transmittance, the present invention is to impart flame retardancy by the method of the back salt treatment on the pulled polyester fiber. However, the invention has a process loss due to the posterior salt treatment and the process cost is increased. In particular, the use of the product was subject to restrictions on securing permanent flame retardancy, such as by washing.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 중축합 반응시 인계난연제를 첨가한 폴리알킬렌테레프탈레이트에 이산화티타늄 0.5 ~ 2.5 중량%를 첨가하여 풀덜(full dull)성과 뛰어난 난연성을 가지면서 유해가스 및 기계적 물성의 저하가 거의 발생하지 않는 난연성 폴리에스테르 섬유 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to add 0.5 to 2.5% by weight of titanium dioxide to a polyalkylene terephthalate added with a phosphorus-based flame retardant in a polycondensation reaction to have a full dull property and excellent flame retardancy while And it provides a flame-retardant polyester fiber and a method of manufacturing the same that hardly causes a decrease in mechanical properties.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 한 특징에 따른 난연성 폴리에스테르 섬유는, 중축합 반응시 인계난연제를 첨가한 폴리알킬렌테레프탈레이트에 이산화티타늄 0.5 ~ 2.5 중량%를 첨가한다.In order to achieve the above technical problem, the flame-retardant polyester fiber according to one feature of the present invention, 0.5 to 2.5% by weight of titanium dioxide is added to the polyalkylene terephthalate to which the phosphorus-based flame retardant is added during the polycondensation reaction.
상기 인계 난연제는 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되며, 인원소 함유량이 3,500 ~ 10,000ppm 을 첨가한다.The phosphorus flame retardant is preferably represented by the following formula (1), the content of phosphorus element 3,500 ~ 10,000ppm is added.
단, R1, R2는 C1 ~18의 알킬기, C1 ~18의 아릴기, C1 ~18의 모노히드록시알킬기 또는 수소원자이며, R3는 C1 ~18의 알킬기 또는 C1 ~18의 아릴기이며, n은 1 ~ 4의 정수이다.However, R 1, R 2 is a mono-hydroxyalkyl group or a hydrogen atom of the C 1 ~ 18 alkyl group, C 1 ~ 18 aryl group, C 1 ~ 18 of, R 3 is an alkyl group of C 1 ~ 18, or C 1 ~ It is an aryl group of 18 , and n is an integer of 1-4.
상기 폴리알킬렌테레프탈레이트는 바람직하게는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느하나 이상의 화합물을 사용할 수 있다.The polyalkylene terephthalate may be preferably any one or more compounds selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate and polybutylene terephthalate.
한편 상기의 구성을 통해 제조된 난연성 폴리에스테르 섬유의 고유점도는 바람직하게는 0.65 ~ 0.75 이다. On the other hand, the intrinsic viscosity of the flame retardant polyester fiber produced through the above configuration is preferably 0.65 ~ 0.75.
본 발명의 다른 특징에 따른 난연성 폴리에스테르섬유의 제조방법은, 난연성 폴리에스테르 섬유를 제조하는 있어서, (1) 중축합 반응시 상기 화학식 1로 표시되는 인계난연제를 첨가한 폴리알킬렌테레프탈레이트에 이산화티타늄 0.5 ~ 2.5 중량%를 첨가하는 단계, 상기 이산화티타늄이 첨가된 폴리알킬렌테레프탈레이트를 건조하는 단계, (3) 상기 건조된 폴리알킬렌테레프탈레이트를 압출기로 용융한 후 방사구금을 통해 방사하여 부분배향사를 제조하는 단계; 및 (4) 상기 부분 배향사를 가연설비를 통해 가연하여 가연사를 제조하는 단계를 포함한다.Method for producing a flame retardant polyester fiber according to another feature of the present invention, in the production of flame retardant polyester fibers, (1) during the polycondensation reaction to the polyalkylene terephthalate to which the phosphorus-based flame retardant represented by the formula (1) is added Adding 0.5 to 2.5% by weight of titanium, drying the titanium dioxide-added polyalkylene terephthalate, (3) melting the dried polyalkylene terephthalate with an extruder and spinning through a spinneret Preparing a partial alignment yarn; And (4) producing the false twist yarn by twisting the partial alignment yarn through a twist fitting.
상기 (2)단계는 바람직하게는 예비건조 단계와 본건조단계로 이루어질 수 있다.Step (2) may be preferably made of a pre-drying step and the present drying step.
상기 (3)단계는 바람직하게는 3,000 ~ 3,500 m/분의 권취속도로 방사된다.Step (3) is preferably spun at a winding speed of 3,000 to 3,500 m / min.
상기 폴리알킬렌테레프탈레이트는 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느하나 이상의 화합물인 것을 사용할 수 있다.The polyalkylene terephthalate is preferably any one or more compounds selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate and polybutylene terephthalate.
상기 제(3)단계와 제(4)단계 사이에 바람직하게는 상기 부분 배향사를 연신하는 단계를 더 포함하는 것도 가능하다.It is also possible to further include the step of stretching the partial orientation yarn between the third step (3) and the fourth step (4).
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 폴리에스테르 섬유는, 중축합 반응시 인계난연제를 첨가한 폴리알킬렌테레프탈레이트에 이산화티타늄 0.5 ~ 2.5 중량%를 첨가한다.Flame retardant polyester fiber according to an embodiment of the present invention, in the polycondensation reaction is added 0.5 to 2.5% by weight of titanium dioxide to the polyalkylene terephthalate to which the phosphorus-based flame retardant is added.
본 발명에 사용되는 폴리알킬렌테레프탈레이트는 폴리알킬렌테레프탈레이트 및 폴리알킬렌테레프탈레이트를 주체로 한 공중합 폴리에스테르의 1종 이상으로 이루어진다. 상기 폴리알킬렌테레프탈레이트로는 내열성, 기계적 특성, 입수 용이성, 비용의 관점에서 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트가 바람직하다.The polyalkylene terephthalate used for this invention consists of at least 1 sort (s) of copolyester mainly having a polyalkylene terephthalate and a polyalkylene terephthalate. As the polyalkylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate and polybutylene terephthalate are preferable from the viewpoints of heat resistance, mechanical properties, availability, and cost.
폴리알킬렌테레프탈레이트를 주체로 한 공중합 폴리에스테르로는, 상기 폴리알킬렌테레프탈레이트를 주체로 하고 소량의 공중합 성분을 함유하는 공중합 폴리에스테르를 들 수 있다.As co-polyester which mainly made polyalkylene terephthalate, the copolyester which contains the said polyalkylene terephthalate mainly and contains a small amount of copolymerization components is mentioned.
상기에서, 주체로 한다는 것은 전체 폴리에스테르 중에 80 몰% 이상 함유하는 것을 말한다.In the above description, "mainly" means containing 80 mol% or more in the total polyester.
상기 공중합 성분으로는, 예를 들어 이소프탈산, 오르토프탈산, 나프탈렌디카르복시산, 파라페닐렌디카르복시산, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 숙신산, 글루탈산, 아디프산, 수페린산, 아젤라인산, 세바스산, 도데칸2산 등의 다가 카르복시산, 이들의 유도체, 5-나트륨술포이소프탈산, 5-나트륨술포이소프탈산디히드록시에틸 등의 술폰산염을 함유하는 디카르복시산, 그 유도체, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,4-프로판디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 4-히드록시 벤조산 및 ε-카프로락톤 등을 들 수 있다.As said copolymerization component, for example, isophthalic acid, orthophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, paraphenylenedicarboxylic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, superlinic acid, azelaic acid, sebacic acid , Polyhydric carboxylic acids such as dodecane diacid, derivatives thereof, dicarboxylic acids containing sulfonic acid salts such as 5-sodium sulfoisophthalic acid and dihydroxyethyl 5-sodium sulfoisophthalic acid, derivatives thereof, and 1,2- Propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-propanediol, 1,6-hexanediol, neopentylglycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, diethylene glycol, polyethylene glycol, trimethylolpropane, pentaeryt Ritol, 4-hydroxy benzoic acid, (epsilon) -caprolactone, etc. are mentioned.
공중합 폴리에스테르는, 통상 주체가 되는 테레프탈산 및 그 유도체 (예를 들어 테레프탈산메틸)와, 알킬렌글리콜과의 중합체에 소량의 공중합 성분을 함유시켜 반응시키는 제조방법이 안정성, 조작의 간편성 면에서 바람직하다.The copolyester is preferably a production method in which a small amount of copolymerized components are reacted with a terephthalic acid and a derivative thereof (e.g., methyl terephthalate) and a polymer of alkylene glycol in general, in terms of stability and simplicity of operation. .
또한, 주체가 되는 테레프탈산 및 그 유도체 (예를 들어 테레프탈산메틸) 와, 알킬렌글리콜과의 혼합물에 추가로 소량의 공중합 성분인 모노머 또는 올리고머 성분을 함유시킨 것을 중합시켜도 된다.Moreover, you may superpose | polymerize the thing which contains the monomer or oligomer component which is a copolymerization component further in the mixture of terephthalic acid and its derivative (for example, methyl terephthalate) and alkylene glycol which becomes a principal.
공중합 폴리에스테르는, 주체가 되는 폴리알킬렌테레프탈레이트의 주쇄 또는 측쇄에 공중합 성분이 중축합되어 있으면 되고, 공중합 방법에는 특별한 한정은 없다.The copolymerized polyester should just be polycondensed in the main chain or side chain of the polyalkylene terephthalate which becomes a main body, and there is no special limitation in a copolymerization method.
한편 폴리알킬렌테레프탈레이트를 주체로 한 공중합 폴리에스테르의 일례로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주체로 하고 비스페놀 A의 에틸렌글리콜에테르를 공중합한 폴리에스테르, 1,4-시클로헥산디메탄올을 공중합한 폴리에스테르, 5-나트륨술포이소프탈산디히디록시에틸을 공중합한 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 내열성, 제조의 용이성이라는 관점에서 비스페놀 A의 에틸렌글리콜에테르를 공중합한 폴리에스테르, 1,4-시클로헥산디메탄올을 공중합한 폴리에스테르가 바람직하다.On the other hand, as an example of the copolyester which mainly consists of polyalkylene terephthalate, the polyester which copolymerized the polyethylene terephthalate mainly and copolymerized the ethylene glycol ether of bisphenol A, and the 1, 4- cyclohexane dimethanol And polyester obtained by copolymerizing dihydroxyethyl 5-sodium sulfoisophthalate. Among these, polyester copolymerized with ethylene glycol ether of bisphenol A and polyester copolymerized with 1,4-cyclohexanedimethanol are preferable from the viewpoint of heat resistance and ease of production.
상기 폴리알킬렌테레프탈레이트 및 공중합 폴리에스테르는 단독일 수도 있고 2 종 이상을 혼합할 수도 있다.The said polyalkylene terephthalate and copolyester may be individual, or may mix 2 or more types.
본 발명의 난연성 폴리에스테르에 첨가되는 인계 난연제는, 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되는 인계 난연제는 반응형 난연제로서 폴리에틸렌 테레프탈레 이트와 공중합 할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 첨가형에 비해 난연효과가 높을 뿐 아니라 세탁 후에도 난연성이 유지된다.Phosphorus-based flame retardant added to the flame-retardant polyester of the present invention, preferably phosphorus-based flame retardant represented by the formula (1) has the advantage that can be copolymerized with polyethylene terephthalate as a reactive flame retardant, has a higher flame retardant effect than the additive In addition, flame retardancy is maintained even after washing.
[화학식 1][Formula 1]
단, R1, R2는 C1 ~18의 알킬기, C1 ~18의 아릴기, C1 ~18의 모노히드록시알킬기 또는 수소원자이며, R3는 C1 ~18의 알킬기 또는 C1 ~18의 아릴기이며, n은 1 ~ 4의 정수이다.However, R 1, R 2 is a mono-hydroxyalkyl group or a hydrogen atom of the C 1 ~ 18 alkyl group, C 1 ~ 18 aryl group, C 1 ~ 18 of, R 3 is an alkyl group of C 1 ~ 18, or C 1 ~ It is an aryl group of 18 , and n is an integer of 1-4.
상기 인계 난연제는 상기 폴리알킬렌테레프탈레이트의 중축합 과정에서 첨가하는 것이 바람직하나, 첨가시기의 제한을 받지 않는다. 인계 난연제의 첨가량은 바람직하게는 중합되는 폴리머 내의 인원자를 기준으로 3,500 ~ 10,000ppm 를 첨가한다. 만일 3,500ppm 미만으로 첨가하면 첨가효과가 미미하고 10,000ppm을 초과하면 폴리머의 용융점도가 저하되어 방사작업성이 떨어지며 물성이 저하되는 문제가 있다.The phosphorus-based flame retardant is preferably added in the polycondensation process of the polyalkylene terephthalate, but is not limited by the addition time. The amount of phosphorus flame retardant to be added is preferably added 3,500 ~ 10,000ppm based on the number of people in the polymer to be polymerized. If the amount is less than 3,500ppm, the addition effect is insignificant, and if it exceeds 10,000ppm, the melt viscosity of the polymer is lowered, so that the spinability is poor and the physical properties are deteriorated.
본 발명에서는 제조되는 난연성 폴리에스테르 섬유의 기계적 물성의 저하를 발생시키지 않으면서도 풀덜(full dull)성을 획득하기 위하여 이산화티타늄 0.5 ~ 2.5 중량%를 첨가한다.In the present invention, 0.5 to 2.5% by weight of titanium dioxide is added to obtain full dull property without causing a decrease in the mechanical properties of the flame retardant polyester fiber produced.
상기이산화티타늄은 에스테르화 반응이 끝나고 중축합 반응 단계에 첨가하는 것이 바람직하나, 첨가시기의 제한을 받지 않는다.The titanium dioxide is preferably added to the polycondensation reaction step after the esterification reaction, but is not limited by the addition time.
한편, 첨가되는 이산화티타늄의 양은 전체 난연성 폴리에스테르 섬유에 대하여 0.5 ~ 2.5 중량%이며, 더욱 바람직하게는 1.0 ~ 2.0 중량%를 첨가한다. 만일 0.5중량% 미만이면 무광택 효과를 얻을 수 없고 빛 투과율이 너무 높게 되며, 2.5중량%를 초과하면 가공성이 저하된다.On the other hand, the amount of titanium dioxide added is 0.5 to 2.5% by weight based on the total flame retardant polyester fibers, more preferably 1.0 to 2.0% by weight is added. If it is less than 0.5% by weight, the matte effect cannot be obtained and the light transmittance is too high. If it exceeds 2.5% by weight, the workability is lowered.
한편, 상기 이산화티타늄의 첨가를 통해 제조되는 난연성 폴리에스테르 섬유의 연신성, 염색성 및 감성에 향상시키는 효과를 가질 뿐 아니라, 폴리머의 중축합 단계에서 난연성을 부여했기 때문에 후가공에 의해 난연성을 부여하는 공정이 필요 없다.On the other hand, not only has the effect of improving the stretchability, dyeing and sensitivity of the flame retardant polyester fiber produced by the addition of titanium dioxide, but also imparted flame retardancy by post-processing because it imparted flame retardancy in the polycondensation step of the polymer There is no need for this.
한편 본 발명의 난연성 폴리에스테르에는 기타 첨가물로서 중합촉매 및 색조개선제 등을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the flame retardant polyester of the present invention may further include a polymerization catalyst and a color tone improving agent as other additives.
중합 촉매로서는 일반적으로 폴리에스테르 중합에 사용되는 산화안티몬, 안티몬 아세테이트, 테트라부틸 티타네이트, 테트라이소프로필 티타네이트, 아연 아세테이트, 이산화게르마늄, 모노부틸 또는 디부틸 등의 주석 화합물, 망간 아세테이트등을 사용한다. 촉매의 함량은, 전체 폴리에스테르 섬유에 대하여, 금속 함량 10 내지 1,000ppm으로 되도록 한다.Antimony oxide, antimony acetate, tetrabutyl titanate, tetraisopropyl titanate, zinc acetate, tin compounds such as germanium dioxide, monobutyl or dibutyl, and manganese acetate are generally used as the polymerization catalyst. . The content of the catalyst is such that the metal content is 10 to 1,000 ppm with respect to the total polyester fiber.
만일 10ppm 미만이면, 촉매의 활성이 너무 낮으며, 1,000ppm을 초과하면 이 물질(異物質)이 형성되고 비용이 상승할 가능성이 있다.If it is less than 10 ppm, the activity of the catalyst is too low, and if it exceeds 1,000 ppm, there is a possibility that this substance is formed and the cost increases.
또한, 제조되는 난연성 폴리에스테르 섬유의 물성을 개선하기 위한 열 안정화제와 색조를 개선하기 위한 색조 개선제를 첨가할 수 있다. 열 안정화제로서는 인산, 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리페닐 포스페이트(또는 포스페이트 대신에 포스파이트를 사용) 등을, 폴리에스테르의 중량을 기준으로 하여, 2,000ppm 미만의 양으로 첨가하는데, 2,000ppm 을 초과하여 사용하는 경우에는 촉매의 활성이 저하될 수 있다. 색조 개선제로서는 코발트 아세테이트 등의 금속염 등을 사용하며, 이의 첨가량은 일반적으로 섬유에 첨가하는 양에 따른다.In addition, a heat stabilizer for improving the physical properties of the flame-retardant polyester fiber produced and a color tone improver for improving the color tone can be added. As the heat stabilizer, phosphoric acid, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, triphenyl phosphate (or phosphite instead of phosphate) and the like are added in an amount of less than 2,000 ppm based on the weight of the polyester, but 2,000 ppm is added. When used in excess, the activity of the catalyst may decrease. As a color tone improving agent, metal salts, such as cobalt acetate, are used, and the addition amount thereof generally depends on the quantity added to a fiber.
상기 구성을 통해 제조된 난연성 폴리에스테르 섬유의 고유점도는, 0.65 ∼ 0.75 가 바람직하다. 만일 고유 점도가 0.65 미만인 경우, 만일 고유점도가 0.65 미만일 경우, 방사작업성이 떨어지며 얻어지는 섬유의 기계적 강도가 저하하는 경향이 있고, 0.75를 초과하면 분자량의 증대에 따라 용융 점도가 높아져 파이프 라인이 견디지 못해 휘거나 터지는 등의 문제로 용융 방사가 곤란해지거나 섬도 및 단면이 불균일해지는 문제가 발생할 수 있다.As for the intrinsic viscosity of the flame-retardant polyester fiber manufactured through the said structure, 0.65-0.75 are preferable. If the intrinsic viscosity is less than 0.65, if the intrinsic viscosity is less than 0.65, the workability of the fiber obtained is inferior and the mechanical strength of the obtained fiber tends to be lowered. If the intrinsic viscosity is higher than 0.75, the melt viscosity increases with increasing molecular weight, thereby making the pipeline unbearable. Melt spinning may be difficult due to problems such as failure or bursting, or fineness and cross section may be uneven.
본 발명의 난연성 폴리에스테르섬유의 제조방법은, 난연성 폴리에스테르 섬유를 제조하는 있어서, (1) 상술한 중축합 반응시 상기 화학식 1로 표시되는 인계난연제를 첨가한 폴리알킬렌테레프탈레이트에 이산화티타늄 0.5 ~ 2.5 중량%를 첨 가하는 단계, (2) 상기 이산화티타늄이 첨가된 폴리알킬렌테레프탈레이트를 건조하는 단계, (3) 상기 건조된 폴리알킬렌테레프탈레이트를 압출기로 용융한 후 방사구금을 통해 방사하여 부분배향사를 제조하는 단계, 및 (4) 상기 부분배향사를 가연설비를 통해 가연하여 가연사를 제조하는 단계를 포함한다.In the method for producing a flame retardant polyester fiber of the present invention, in the production of flame retardant polyester fiber, (1) in the polycondensation reaction described above, titanium dioxide 0.5 is added to the polyalkylene terephthalate to which the phosphorus-based flame retardant represented by the formula (1) is added. Adding 2.5 wt%, (2) drying the titanium dioxide-added polyalkylene terephthalate, and (3) melting the dried polyalkylene terephthalate with an extruder and spinning through spinneret. Manufacturing a partial alignment yarn, and (4) burning the partial alignment yarn through a combustion facility to produce a false twist yarn.
상기 (1) 단계에서는 중축합 반응시 인계난연제를 첨가한 폴리알킬렌테레프탈레이트에 이산화티타늄 0.5 ~ 2.5 중량%를 첨가한다. 상기 공중합되는 인계 난연제는 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 인계 난연제를 사용할 수 있다. 또한 폴리알킬렌테레프탈레이트는 상술한 구성의 폴리알킬렌테레프탈레이트를 사용할 수 있다.In the step (1), 0.5 to 2.5% by weight of titanium dioxide is added to the polyalkylene terephthalate to which the phosphorus-based flame retardant is added during the polycondensation reaction. The copolymerized phosphorus flame retardant may be preferably used a phosphorus flame retardant represented by the formula (1). Moreover, the polyalkylene terephthalate of the structure mentioned above can be used for polyalkylene terephthalate.
상기 (2)단계에서 이산화티타늄이 첨가된 폴리알킬렌테레프탈레이트를 건조한다. 건조의 정도 및 방법은 통상의 방사의 전단계에서 섬유를 건조하는 정도이면 무방하나 바람직하게는 예비건조 단계와 본건조단계인 2단계로 분리하여 건조할 수 있다.In step (2), the polyalkylene terephthalate to which titanium dioxide is added is dried. The degree and method of drying may be as long as the fiber is dried at the previous stage of the normal spinning, but preferably, it can be dried in two stages of predrying and main drying.
상기 (3)단계는 상기 건조된 폴리알킬렌테레프탈레이트를 압출기로 용융한 후 방사구금을 통해 방사하여 부분배향사를 제조하는 단계로서 다양한 토출구 형태의 방사 팩을 이용하여 다양한 형태의 합성섬유를 제조할 수 있다. 이 경우 방사 온도는 바람직하게는 275 ~ 290℃를 유지하며, 3,000 ~ 3,500 m/분의 권취속도로 방사하는 것이 좋다.In the step (3), the dried polyalkylene terephthalate is melted by an extruder and spun through a spinneret to produce a partial alignment yarn, thereby manufacturing various types of synthetic fibers using spinnerets having various discharge holes. can do. In this case, the spinning temperature is preferably maintained at 275 ~ 290 ℃, it is good to spin at a winding speed of 3,000 ~ 3,500 m / min.
상기 (4)단계에서는 상기 부분배향사를 통상의 가연설비를 통해 가연하여 가연사를 제조하며, 더욱 바람직하게는 상기 제(3)단계와 제(4)단계 사이에 상기 부분 배향사를 연신하는 단계를 더 포함하는 것도 가능하다.In the step (4), the partial orientation yarn is twisted through a conventional combustion facility to produce a false twist yarn, and more preferably, the partial orientation yarn is stretched between the third and fourth steps. It is also possible to include further steps.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 가장 바람직한 실시형태를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위함이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Through the following examples will be described the present invention in more detail. This example is intended to explain the present invention more specifically through the most preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
[실시예 1]Example 1
폴리머중의 인(P) 원소 함유량이 7000ppm인 화학식 1로 표시되는 인계 난연제가 공중합된 고유점도 0.67인 폴리에틸렌테레프탈레이트에 이산화티타늄 1.0중량%를 첨가하였다. 그 뒤 120℃에서 3시간 동안 예비건조를 하고 150℃에서 6시간 동안 본건조를 실시하여 칩을 제조하였다. 이 칩을 용융압출기로 용융한 후 36개의 토출공이 천공된 방사구금을 통하여 방사하여 3,000m/min의 권취 속도로 부분 연신사를 제조하였다. 그 후 연신비 1.7, 가연속도 450m/분의 속도로 통상의 가연 설비를 이용하여 가연사를 제조하였다.1.0 weight% of titanium dioxide was added to the polyethylene terephthalate which is the intrinsic viscosity 0.67 copolymerized with the phosphorus flame retardant represented by General formula (1) whose phosphorus (P) element content in a polymer is 7000 ppm. Thereafter, predrying was performed at 120 ° C. for 3 hours, and main drying was performed at 150 ° C. for 6 hours to prepare chips. After melting the chip with a melt extruder, 36 discharge holes were spun through a punched spinneret to prepare partially drawn yarn at a winding speed of 3,000 m / min. Thereafter, the twisted yarn was manufactured using a conventional twisting equipment at a draw ratio of 1.7 and a twist rate of 450 m / min.
[실시예 2]Example 2
이산화티타늄을 2.0중량% 첨가하는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하여 가연사를 제조하였다.A false-twisted yarn was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2.0 wt% of titanium dioxide was added.
[비교예 1]Comparative Example 1
이산화티타늄을 0.4중량%를 첨가하는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하여 가연사를 제조하였다.A false-twisted yarn was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.4 wt% of titanium dioxide was added.
[비교예 2]Comparative Example 2
인계난연제를 공중합하지 않는 것 외에는 실시예 2와 동일하게 실시하여 가연사를 제조하였다.A false-twisted yarn was prepared in the same manner as in Example 2 except that the phosphorus-based flame retardant was not copolymerized.
상기 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 2에서 제조된 가연사에 대한 물성평가를 하기와 같은 방법으로 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. The physical properties of the false twisted yarns prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated in the same manner as shown in Table 1 below.
1. One. 방사작업성Radiation workability
일주일간 한번의 사절 없이 권취된 원사의 개수를 분모로 사절이 기록된 원사의 개수를 분자로 하여 백분율로 평가하였다.The number of yarns wound without thread trimming for one week was used as the denominator, and the number of yarns with thread trimming recorded was evaluated as a percentage.
2. 덜(dull)성2. Dullness
덜(dull)성은 사람의 시각이나 촉각 등 감성적으로 평가하는 품질특성으로 서, 10명의 사람이 각 5점 만점으로 실시예 1 ~ 비교예 2의 가연사에 대하여 점수를 부가하여 3.5점 이상이면 양호, 그 미만이면 불량으로 나누어 판정하였다.Dullness is a quality characteristic that is evaluated emotionally, such as human vision and touch, and it is good if 10 people have a perfect score of 3.5 out of 5 for each false score of Example 1 to Comparative Example 2. If it is less than that, it divided into defective and determined.
3. 한계산소지수3. Limit Oxygen Index
난연성을 평가하기 위하여 KS-M ISO 4589-1에 의거하여 측정하였다.In order to evaluate the flame retardancy, it was measured according to KS-M ISO 4589-1.
4. 45°4. 45 ° 경사법Gradient
난연성을 평가하기 위하여 KS-K0580에 의거하여 측정하였다.In order to evaluate the flame retardancy, it was measured according to KS-K0580.
[표 1]TABLE 1
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 투입되는 이산화티타늄의 임계적 수치가 본 발명의 범위를 벗어나면 덜(DULL)성이 매우 불량해지며, 본 발명의 인계난연제를 첨가하지 않으면 난연성을 획득하기 어려운 것을 확인할 수 있다.As can be seen in Table 1, when the critical value of the titanium dioxide is out of the range of the present invention, the DULL property becomes very poor, and it is difficult to obtain flame retardancy unless the phosphorus-based flame retardant of the present invention is added. You can check it.
본 발명의 난연성 폴리에스테르 섬유는 중축합 반응시 인계난연제를 첨가한폴리알킬렌테레프탈레이트에 이산화티타늄을 첨가하여 후방염 처리하지 않고서도 광택 및 무광택성 난연성 폴리에스테르 섬유를 제조할 수 있다. 그 결과 폴리에스테르 섬유에 풀덜성을 주기 위한 여러가지 공정을 줄일 수 있어 제조시간 및 비용절감에 매우 효과적이다. 또한 제품의 사용과정에서 세탁 등에 의해서도 난연성을 유지할 수 있다.Flame retardant polyester fibers of the present invention can be produced in a glossy and matt flame-retardant polyester fiber without the addition of the rear salt by adding titanium dioxide to the polyalkylene terephthalate to which the phosphorus-based flame retardant is added during the polycondensation reaction. As a result, it is possible to reduce various processes for giving polyester fibers looseness, which is very effective in manufacturing time and cost. In addition, the flame retardancy can be maintained by washing or the like in the process of using the product.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the embodiments described, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical spirit of the present invention, and such modifications and variations belong to the appended claims. .
Claims (8)
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