KR101028323B1

KR101028323B1 - 자외선에 대한 내광성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트섬유

Info

Publication number: KR101028323B1
Application number: KR1020070140499A
Authority: KR
Inventors: 최재호; 반시영; 조성호
Original assignee: 주식회사 삼양사
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2011-04-12
Also published as: KR20090072402A

Abstract

벤조트리아졸계 자외선흡수제, 산화안정제 및 힌더드 아민계 광안정제(hindered amine light stabilizer, HALS)를 소정량으로 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 개시한다. 본 발명에 따른 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 자외선에 대한 내광성이 뛰어나면서도, 첨가제로 의한 섬유의 강도 저하가 거의 없으므로, 특히 고강력 섬유가 적용되는 산업용 섬유로서 유용하다.

폴리에틸렌테레프탈레이트, 자외선흡수제 산화안정제, 광안정제

Description

자외선에 대한 내광성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유{A UV light-proof polyethyleneterephthalate fiber}

본 발명은 자외선에 대한 내광성을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고강력 섬유가 적용되는 로프, 벨트 등과 같이 산업용 제품에 특히 유용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유에 관한 것이다.

폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 우수한 물리, 화학적 특성으로 인하여, 의류용 직물 뿐만 아니라 로프, 벨트, 타포린이나 트럭 커버지의 코팅직물의 베이스 직물 등과 같은 산업용 제품에 널리 사용되고 있다.

그러나, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유가 자외선 노출이 심한 환경, 예를 들어 옥외용 제품에 적용될 경우, 자외선으로 인해 열화되는 현상이 나타나므로, 이에 대한 보완이 요구된다.

폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 자외선에 대한 내광성을 향상시키기 위하여, 다양한 첨가제가 이용되고 있다. 이러한 첨가제로는 산화티탄, 카본블랙과 같은 무기계 자외선 차단제를 첨가하는 방법이 널리 사용되고 있으며, 이 외에 페놀릭계 산화안정제, 포스파이트계 산화안정제, 힌더드 아민계 광안정제(hindered amine light stabilizer, HALS)와 같은 유기계 첨가제를 첨가하는 방법도 제안되어 있다.

그러나, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유에 충분한 내광성을 부여할 정도로 이러한 내광성 향상 첨가제를 첨가하면, 섬유의 강도가 저하되어 특히 산업용 제품에 적용하기가 어렵다. 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 용융방사를 통해 제조하므로, 통상적인 유기계 내광성 첨가제는 방사과정에서 분해되어 최종적인 섬유의 물성을 크게 손상시키게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하여, 자외선에 대한 내광성이 뛰어나면서도, 첨가제로 의한 섬유의 강도 저하가 거의 없어 특히 산업용 섬유로서 유용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는,

(a) 하기 화학식 1로 표시되는 페놀,2,2-메틸렌비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)], 하기 화학식 2로 표시되는 2,2-(1,4-페닐렌)비스[4H-3,1-벤즈옥사진-4-온] 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 벤조트리아졸계 자외선흡수제 0.1 내지 1.0 중량%;

(b) 페놀릭계 산화안정제, 포스파이트계 산화안정제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 산화안정제 0.1 내지 1.0 중량%;

(c) 힌더드 아민계 광안정제(hindered amine light stabilizer, HALS) 0.1 내지 1.0 중량%; 및

(d) 폴리에틸렌테레프탈레이트 베이스 수지를 포함하며,

상기 (a) 내지 (c) 성분의 총 함량은 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 총 중량을 기준으로 0.3 내지 2.0중량%이다.

본 발명의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유에 있어서, 산화안정제로는 비스(2,4-디큐밀페닐) 펜타에리쓰리톨 디포스파이트 (Bis(2,4-dicumylphenyl) pentaerythritol diphosphite)을 사용하는 것이 바람직하고, 힌더드 아민계 광안정제는 폴리[(6-모폴리노-에스-트리아진-2,4-디일)[2,2,6,6-테트라메틸-4-피퍼딜]이미놀]-헥사메틸렌[2,2,6,6-테트라메틸-4-피퍼딜]이미놀](Poly[(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl)[2,2,6,6-tetramethyl-4-piperdyl]iminol]-hexamethylene[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperdyl)iminol])인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 다음과 같은 효과를 나타낸다.

첫째, 자외선에 대한 내광성이 양호하여, 자외선에 의한 열화현상이 개선된다.

둘째, 섬유에 포함된 첨가제가 용융방사 과정에서 거의 분해되지 않으며, 첨가제로 인한 섬유의 강도 저하가 거의 나타나지 않으므로, 특히 옥외에서 사용되는 네트나 매트 등의 고강력 산업용 제품에 유용하게 적용될 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명자들은, 하기 화학식 1 및/또는 화학식 2로 표시되는 벤조트리아졸계 자외선흡수제, 페놀릭계 및/또는 포스파이트계 산화안정제 및 힌더드 아민계 광안정제(hindered amine light stabilizer, HALS)를 소정 범위의 량으로 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트 베이스 수지에 혼합하되, 그 총량을 제어하여 용융방사함으로서, 자외선에 대한 내광성이 양호하면서도 강도가 거의 저하되지 않는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 제조하였다.

본 발명의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 하기 화학식 1로 표시되는 페놀,2,2-메틸렌비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)], 하기 화학식 2로 표시되는 2,2-(1,4-페닐렌)비스[4H-3,1-벤즈옥사진-4-온] 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 벤조트리아졸계 자외선흡수제(성분 a)를 0.1 내지 1.0 중량% 포함한다.

<화학식 1>

<화학식 2>

폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 290~300도의 고온에서 용융방사하여 제조하므로, 통상적인 벤조트리아졸계 자외선흡수제를 첨가하기 어렵다. 즉, 통상적인 벤조트리아졸계 자외선 흡수제를 사용하는 경우 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 제조공정 중에 분해되어 그 기능을 발휘하기 어려우며, 섬유의 물성을 크게 저하시킨 다.

한편, 화학식 1로 표시되는 페놀,2,2-메틸렌비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)] 및 하기 화학식 2로 표시되는 2,2-(1,4-페닐렌)비스[4H-3,1-벤즈옥사진-4-온] 화합물은 내열성이 우수하므로, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 용융방사하는 과정에서도 거의 분해되지 않는다. 이러한 구조의 자외선흡수제의 함량은 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 총 중량을 기준으로 0.1 내지 1.0중량%, 바람직하게는 0.2 내지 0.5중량%이다. 전술한 구조의 자외선흡수제의 함량이 0.1 중량% 미만이면, 원하는 내광성 향상의 효과를 얻기가 어려우며, 그 함량이 1.0중량%를 초과하면, 섬유의 강도가 저하되는 문제점이 발생한다.

또한, 본 발명의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 페놀릭계 산화안정제, 포스파이트계 산화안정제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 산화안정제(성분 b)를 0.1 내지 1.0 중량%, 힌더드 아민계 광안정제(hindered amine light stabilizer, HALS) (성분 c)를 0.1 내지 1.0 중량% 포함한다.

폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 전술한 자외선흡수제 만으로는 원하는 정도의 내광성을 얻을 수 없다. 따라서, 전술한 산화안정제와 광안정제를 각각 0.1 내지 1.0중량%씩 더 첨가하므로서, 내광성을 향상시킨다. 산화안정화제와 광안정제의 각 함량이 0.1중량% 미만이면, 원하는 내광성 향상의 효과를 얻기가 어려우며, 각 함량이 1.0중량%를 초과하면, 섬유의 강도가 저하되는 문제점이 발생한다.

페놀릭계 산화안정제로는 힌더드 페놀이나 펜타에릴쓰리톨-테트라키스 3-(3,5-디-터셜리부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트, 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-t-부 틸페놀), 1,3,5-트리스(4-t-부틸-3-하이드록시-2,6-디메틸벤질) 1,3,5-트리아진-2,4,6-(1H, 3H, 5H)-트리온, 1,3,5-트리스-(4-t-부틸-3-하이드록시-2,6-디메틸벤질), 1,3,5-트리아진-(1H, 3H, 5H)-트리온과 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트 등을 들 수 있고, 포스파이트계 산화안정제로는 비스(2-t-비트-부틸페닐)펜타릴쓰리톨 디포스페이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐) 포스파이트 등을 들 수 있다. 가장 바람직하게는 비스(2,4-디큐밀페닐) 펜타에리쓰리톨 디포스파이트(Bis(2,4-dicumylphenyl) pentaerythritol diphosphite)를 사용한다. 힌더드 아민계 광안정제로는 폴리[(6-모폴리노-에스-트리아진-2,4-디일)[2,2,6,6-테트라메틸-4-피퍼딜]이미놀]-헥사메틸렌[2,2,6,6-테트라메틸-4-피퍼딜]이미놀](Poly[(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl)[2,2,6,6-tetramethyl-4-piperdyl]iminol]-hexamethylene[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperdyl)iminol])인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

전술한 성분 a 내지 c의 총 함량은 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 총 중량을 기준으로 0.3 내지 2.0중량%, 바람직하게는 0.5 내지 1.0중량%로 제어한다. 총 함량이 0.3중량% 미만이면 원하는 내광성 향상의 효과를 얻기가 어려우며, 그 함량이 2.0중량%를 초과하면, 섬유의 강도가 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 예를 들어 0.8 내지 1.0의 고유점도를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 베이스 수지와 전술한 첨가제들을 혼합한 후, 통상적인 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 제조방법에 따라 용융방사, 연신 등의 과정을 거쳐 제조될 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.

실시예 1

고유점도가 0.80인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 베이스 수지로 하고, 하기 표 1에 기재된 성분과 함량으로 첨가제를 혼합하여 용융방사한 후 냉각시켰다. 방사한 미연신사를 통상적인 방사유제 부여장치를 통과시킨 후 총연신비가 6이 되도록 연신하였다. 이렇게 제조한 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 섬도는 1,000데니어였다.

실시예 2

첨가제의 종류와 함량을 표 1에 따라 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 1

첨가제를 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 2

벤조트리아졸계 자외선흡수제의 종류를 통상의 저융점 벤조트리아졸계로 변화 시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

제조한 실시예 및 비교예의 시료에 대하여, UV 내광성 실험을 위해서 QUV 시험설비에서 UVA-340 형광램프를 사용하여 UV를 각각 소정 시간 동안 조사한 후 강도를 측정하였다. UV 조사전과 비교하여 강도잔존율을 계산하여 방사 작업성과 함께 표 1에 나타냈다.

A : U.V. 조사전 PET 섬유의 강도(g/den)

B : U.V. 조사후 PET 섬유의 강도(g/den)

강도 잔존율 = B / A * 100 (%)

표 1에서, LV-100 및 UV-3638은 각각 화학식 1 및 화학식 2의 벤조트리아졸계 자외선흡수제이고, UV-5411은 통상적인 벤조트리아졸계 자외선흡수제(CYASORB UV-5411)이고, 산화안정제 및 HALS계 UV안정제는 각각 CYANOX XS4 및 CYASORB UV-3346이다.

표 1의 결과를 참조하면, 전술한 실험예에 따른 가혹한 자외선 노출 실험에서도, 본 발명의 실시예에 따른 시료는 첨가제를 혼합하지 않은 비교예 1보다 UV 조사에 의한 강도 저하현상이 개선되었음을 알 수 있다.

한편, 통상적인 벤조트리아졸계 자외선흡수제를 혼합한 비교예 2의 시료는 방사과정에서 열분해가 심하여 방사 작성성이 매우 불량하였다.

Claims

(a) 하기 화학식 1로 표시되는 페놀,2,2-메틸렌비스[6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)], 하기 화학식 2로 표시되는 2,2-(1,4-페닐렌)비스[4H-3,1-벤즈옥사진-4-온] 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 벤조트리아졸계 자외선흡수제 0.1 내지 1.0 중량%;

<화학식 1>

<화학식 2>

(b) 페놀릭계 산화안정제, 포스파이트계 산화안정제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 산화안정제 0.1 내지 1.0 중량%;

(c) 힌더드 아민계 광안정제(hindered amine light stabilizer, HALS) 0.1 내 지 1.0 중량%; 및

(d) 폴리에틸렌테레프탈레이트 베이스 수지를 포함하고,

상기 (a) 내지 (c) 성분의 총 함량이 0.3 내지 2.0중량%인 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유.
제 1항에 있어서,

상기 산화안정제는 비스(2,4-디큐밀페닐) 펜타에리쓰리톨 디포스파이트 (Bis(2,4-dicumylphenyl) pentaerythritol diphosphite)인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유.
제 1항에 있어서,

상기 힌더드 아민계 광안정제는 폴리[(6-모폴리노-에스-트리아진-2,4-디일)[2,2,6,6-테트라메틸-4-피퍼딜]이미놀]-헥사메틸렌[2,2,6,6-테트라메틸-4-피퍼딜]이미놀](Poly[(6-morpholino-s-triazine-2,4-diyl)[2,2,6,6-tetramethyl-4-piperdyl]iminol]-hexamethylene[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperdyl)iminol])인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유.