KR100872013B1 - 농축 작용제용 매개액 및 그 용도 - Google Patents

Abstract

용융방사에 적합한 중합생성물에 첨가되는 농축 작용제용 매개액으로서, 이는 세 가지 성분, 즉 a) 주성분으로서 300℃ 초과의 내열성을 갖는 베이스 오일, b) 라디칼 트랩으로 작용하는 하나 이상의 항산화제, c) 용융방사에 적합한 섬유 형성 물질의 중합용 촉매를 비활성화시키는 하나 이상의 화합물로 이루어진다. 상기 매개액은 용융방사에 적합한 중합생성물을 위한 안료, 살균제 및/또는 곰팡이제거제를 포함하는 농축 작용제를 제조하는 데 사용된다. 상기 농축 작용제는 직물용 섬유 및 공업용 섬유, 특히 부분배향사의 스핀 염색에 사용된다.

Description

농축 작용제용 매개액 및 그 용도 {CARRIER LIQUID FOR AGENT CONCENTRATES AND USE THEREOF}

본 발명은 농축 작용제용 매개액 및 그 용도, 특히 직물용 섬유, 공업용 섬유 또는 그를 이용한 사출성형 부품을 제조하기 위해 용융방사(熔融紡絲)에 적합한 중합생성물(polymerizate)에 첨가되는 농축 작용제용 매개액에 관한 것으로서, 상기 농축물의 작용제 또는 작용제들은 중합체 덩어리 전체에 걸쳐 고르게 분포된다.

욕 염색(고온법, 서모졸(thermosol)법, 반응성 염색) 또는 스핀 염색(비터(beater) 염색)을 통하여 폴리에스테르 섬유 및 폴리아미드 섬유를 염색시키는 것, 즉 예컨대 안료의 형태로서 작용제를 섬유에 도입하는 것은 공지되어 있다.

욕 염색의 원리는 염료가 섬유에 다소 스며들도록 하는 것으로 이루어진다. 적정 조건(처리 지속 시간, 온도) 하에, 섬유에 염료 또는 곰팡이제거제와 같은 임의의 작용제가 배어들게 하는 것이다. 이때 색상 선택에는 제한이 없다. 그러나 직물용 섬유와는 달리 공업용 섬유에 있어서, 현재까지 수득된 견뢰도는 일반적으로 충분하지 못하다.

이것이, 공업용 섬유의 경우에 있어서 섬유의 원료가 되는 중합생성물을 기재로 한 마스터배치가 농축 염료로 사용되는 비터 염색이 선호되는 이유이다. 다만 마스터배치의 제조 및 사용 중에 발생하는 높은 열응력으로 인하여 내열성 염료만이 사용될 수 있다. 비터 염색에서는 욕 염색을 통해 획득할 수 있는 심미적 효과, 즉 광택 및 발광성의 면에서 미흡한 점이 많다. 이러한 이유로 인해, 비터 염색에 있어 욕 염색의 경우와 최소한 동일한 범위의 염료를 사용할 수 있게 되는 것은 환영받을 만한 일이라 할 수 있다.

폴리에스테르 재질의 병 및 기타 우묵한 물체의 제조에 있어서, 중합체 물질에 염료가 포함된 액상 농축물을 첨가한다는 것은 이미 알려진 바 있다. 액상 농축물은 광범위한 염료를 사용할 수 있고 염색 공정을 상당히 단순화할 수 있다는 이점을 제공한다.

그러나 병 제조에 사용되는 농축 염료는 중합체 섬유 제조에 있어 충족되어야 하는 요건을 만족시키지 못한다. 예컨대, 수득해야 하는 색심도를 고려할 때 염료 분량은 병 제조의 경우에 비해 10배 더 많아야 한다. 또한 농축 염료와 더불어 중합체에 도입되는 매개액 분량 역시 상기와 같은 정도 이상으로 늘려야 한다.

그러나 현재까지 알려진 매개액을 사용하는 경우, 분해, 즉 중합체의 파괴 및 그로 인한 중합생성물의 기계적 특성 손상이 발생하여 결국 방사 공정 및 섬유 제조 중의 추가적인 공정에 장애가 일어나게 될 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 중합체 분해의 염려 없이, 용융방사에 적합하고 그로부터 직물용 섬유, 공업용 섬유 또는 사출성형 부품을 제조할 수 있는 중합생성물에 첨가 가능한 농축 작용제용 매개액을 제공하는 것이다. 아울러 상기 매개 액은 매개액 요구량을 가능한 한 낮은 수준으로 유지하여 용융방사 방법에서 처리되는 중합체 용융물의 희석을 상쇄하기 위해 고농도의 작용제를 중합체에 도입시킬 수 있어야 한다.

본 발명에 있어, 상기 목적은 청구항 1의 특성을 갖는 매개액에 의해 달성된다.

본 발명에 있어 보다 유리하게 발전시킨 형태의 매개액이라 함은 청구항 2 ~ 13 중 하나 이상의 특성을 추가적으로 포함하는 것이다.

본 발명에 의한 매개액은 용융방사에 적합한 중합생성물을 위한 안료, 살균제 및/또는 곰팡이제거제를 포함한 농축 작용제의 제조에 바람직하게 사용된다. 그러나 본 발명에 의한 매개액의 사용은 그에 한정되지 않는다. 기본적으로, 예컨대 내화제와 같은 임의의 작용제 또한, 마무리되는 매개액 및 중합생성물과 상용가능한 한, 매개액에 의하여 중합생성물에 이어 최종적으로는 섬유까지 전달될 수 있다.

본 발명에 의한 매개액을 포함하는 농축 작용제는 직물용 섬유 및 공업용 섬유의 스핀 염색, 특히 부분배향사(POY: Partially Oriented Yarn)의 스핀 염색에 유리하게 사용된다. 본 발명에 의한 매개액은 하기와 같은 세 가지 성분을 포함한다.

a) 주성분으로서, 정상 압력에서 300℃ 초과의 끓는점을 갖는 베이스 오일;

b) 라디칼 트랩으로 작용하는 하나 이상의 항산화제; 및

c) 용융방사에 적합한 섬유 형성 물질의 중합을 위한 촉매를 비활성화시키는 하나 이상의 화합물.

베이스 오일로는 내열성 에스테르 오일이 바람직하게, 특히 TMP-트리올리에이트가 바람직하게 사용된다.

기타 바람직한 베이스 오일로는 광물성 오일, 파라핀 화이트 오일과 같은 지방족 탄화수소, C18~C30 알킬 벤젠 유도체와 같은 알킬화 방향족 탄화수소 등이 있다.

베이스 오일은 (상온에서) 500 mPas 미만의 점도를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 목적에 적합하며 라디칼 트랩으로 작용하는 항산화제는, 예컨대 트리스노닐페닐아인산염 및 4,4-부틸리덴-비스-(6-tert-부틸-m-크레졸)과 같은 아인산염 또는 입체 장애 페놀을 기재로 한 것이다.

라디칼 트랩은 상기 액체 및 중합체의 열분해를 저하시킨다. 중합생성물의 분해를 일으킬 수 있는 액체의 열분해는 적합한 항산화제를 선택함으로써 방지할 수 있다.

본 발명에 있어, 촉매 비활성화제로는 이소프로필화 트리아릴인산염 및 디페닐-(2-에틸헥실)인산염이 바람직하게 사용된다. 상기 비활성화제는, 예컨대 Sb(III)-촉매 및 Ti-촉매와 같은 중합생성물에 있어서의 중합 촉매의 잔여량을 봉쇄한다. 그러나 촉매로 작용할 수 있는 안료 역시 이러한 비활성화제에 의해 봉쇄된다.

또한 라디칼 트랩과 촉매 비활성화제는 함께 작용하여 시너지 효과를 일으키고, 예를 들어 잔여량의 촉매에 의해 촉진되는 중합체 분해 과정을 감속시킨다.

본 발명에 의한 매개액은 특히, 용융방사에 적합한 중합생성물의 물리화학적 특성이, 생성된 중합체 용융물이 방사성을 잃지 않을 정도로, 더 구체적으로는 더 많은 양의 매개액(10 중량% 이하)이 예컨대 PET로 이루어진 중합체 매트릭스에 투입되어야 하는 경우에도 유지된다는 장점을 가진다.

초입부에 상술한 기존의 욕 염색 방법과 비교할 때, 액상 농축 방법은 폐수가 생성되지 않는다는 점에서 실질적으로 생태학적으로 더욱 친화적이다. 상기 새로운 방법에서는 색상 변화 중에 발생하는 전이 소모량(transition waste)이 고상 마스터배치의 사용시보다 훨씬 적으므로 시장 또는 유행의 요구에 보다 유연한 방식으로 대응할 수 있다. 그 결과, 경제적으로 중합체 섬유를 소량으로 생산하는 것 또한 실현할 수 있다. 나아가 심미적 효과를 나타내는 보다 넓은 범위의 더욱 매력적인 색상을 이용할 수 있게 된다.

본 발명에 의한 매개액의 바람직한 구현예는 94.2 중량% TMP-트리올리에이트, 0.4 중량% 트리스노닐페닐아인산염, 0.4 중량% 4,4-부틸리덴-비스-(6-tert-부틸-m-크레졸) 및 5 중량% 이소프로필화 트리아릴인산염으로 이루어지며 물을 포함하지 않는다.

시험을 목적으로, 본 발명에 의한 매개액을 특수 용융 장치 내에서 질소 하에 300℃에서 15분(이는 압출기부터 방적 돌기까지의 중합체 용융물의 체류 시간에 개략적으로 대응한다)간 지속적으로 교반함으로써 PET와 혼합하였다. 이어서 중합체 시료를 빠르게 식힌 후 상대 점도를 측정하였다. 상대 점도 또는 고유 점도는 중합체의 평균 분자량에 관한 측정값이다.

참조 물질로는, PET병의 염색을 위한 농축 염료용 매개액으로 사용되는 순수 글리세롤 트리올리에이트를 이용하였다. 다만 병 염색의 경우 스핀 염색에 비하여 염색용 안료의 양이 약 1/10 정도밖에 필요하지 않음에 따라 매개액 역시 적은 양이 필요하다. 스핀 염색에서 요구되는 것과 같이 고농도 범위에서 참조 물질을 사용하면 심각한 중합체 분해가 야기될 수 있음은 여러 연구를 통해 밝혀진 바 있다. 이러한 방식으로 제조된 부분배향사의 강도는 충분치 않으며 이후의 직물에도 적합하지 않다.

이러한 점에서 비교해 볼 때, 본 발명의 매개액의 약 5 중량%를 포함하는 중합생성물 시료는 상대 점도가 보다 높거나 심각한 중합체 분해 정도가 덜하다. 라디칼 트랩 및 촉매 비활성화제와 TMP-트리올리에이트의 조합으로 인해 상대 점도를 보다 증가시킴으로써 블라인드 시료(건조 PET)의 이상값에 대한 우수한 근사값을 획득할 수 있었다.

본 발명에 의한 매개액을 포함하는 중합체 시료 및 글리세롤 트리올리에이트와 같은 참조 물질을 포함하는 중합체 시료에 서로 다른 염료 분산물을 첨가한 이후라도, 안료가 중합체 분해에 기여함에 따라 어느 경우에나 상대 점도는 원칙적으로 감소하는 것으로 나타났으나, 참조 시험에 비하여 본 발명에 의한 매개액이 사용되는 경우에는 그 분해 정도가 줄었다. 뒤이은 방사 시험 및 직물 시험에서는 아무 문제 없이 직조 가능한 부분배향사를 제조할 수 있었다. 써징 한 계(surging limit)와 더불어 강도 및 신장도 역시 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 필라멘트에 대한 모든 요건을 충족하였으며, 이는 참조 물질, 즉 글리세롤 트리올리에이트로는 가능하지 않은 것이다.

Claims (17)

1. 하기의 세 가지 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는, 용융 방사에 적합한 중합생성물에 첨가되는 농축 작용제용 매개액:

   a) 정상 압력에서 300℃ 초과의 끓는점을 갖는 주성분으로서의 베이스 오일;

   b) 라디칼 트랩으로 작용하는, 아인산염 또는 입체 장애 페놀을 기재로 하는 항산화제; 및

   c) 용융 방사에 적합한 섬유 형성 물질의 중합용 촉매를 비활성화시키는 인산염 화합물.
2. 제 1 항에 있어서, 베이스 오일이 내열성 에스테르 오일임을 특징으로 하는 매개액.
3. 제 2 항에 있어서, 에스테르 오일이 TMP-트리올리에이트임을 특징으로 하는 매개액.
4. 제 1 항에 있어서, 베이스 오일이 지방족 탄화수소를 함유하는 것임을 특징으로 하는 매개액.
5. 제 4 항에 있어서, 베이스 오일이 파라핀 화이트 오일임을 특징으로 하는 매개액.
6. 제 1 항에 있어서, 베이스 오일이 알킬화 방향족 탄화수소를 함유하는 것임을 특징으로 하는 매개액.
7. 제 6 항에 있어서, 베이스 오일이 알킬 벤젠임을 특징으로 하는 매개액.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 오일이 (상온에서) 500 mPas 미만의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 매개액.
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서, 항산화제로서 트리스노닐페닐아인산염, 4,4-부틸리덴-비스-(6-tert-부틸-m-크레졸), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 매개액.
11. 삭제
12. 제 1 항에 있어서, 상기 인산염이 이소프로필화 트리아릴인산염, 디페닐-(2-에틸헥실)인산염, 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 매개액.
13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 오일이 상기 매개액의 90 중량% 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 매개액.
14. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매 비활성화제가 상기 매개액의 9 중량% 이하를 차지하는 것을 특징으로 하는 매개액.
15. 용융 방사에 적합한 중합생성물을 위한 안료, 살균제, 곰팡이제거제, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 농축 작용제의 제조에 있어서, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 매개액의 사용 방법.
16. 직물용 섬유 및 공업용 섬유의 스핀 염색을 위한, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 매개액을 포함하는 농축 작용제.
17. 제 16 항에 있어서, 부분배향사의 스핀 염색을 위한 농축 작용제.