KR101162372B1 - 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 섬유 - Google Patents

폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각각의 성분이 상이한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 조성물을 포함하고, 하나 이상의 조성물이 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 전체에 걸쳐 분산된 스티렌 중합체를 포함하는 병렬형 또는 편심성 시이드-코어(sheath-core)형 이성분 섬유, 및 그의 제조 및 용도에 관한 것이다.
Figure R1020047021034
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트), 이성분 섬유, 폴리스티렌, 권축, 고유 점도

Description

폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 섬유{POLY(TRIMETHYLENE TEREPHTHALATE) BICOMPONENT FIBERS}
본 발명은 이성분 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 섬유 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)("3GT" 또는 "PTT"라고도 부름)는 최근 직물, 바닥재, 포장 및 기타 최종 용도에 사용하기 위한 중합체로서 많은 관심을 받아 왔다. 직물 및 바닥재 섬유는 우수한 물리적 및 화학적 특성을 갖는다.
두 성분이 상이한 고유 점도에 의해 표시되듯이 상이한 배향 정도를 갖는 이성분 섬유는 이 섬유의 사용 가치를 증가시키는 바람직한 권축 수축율을 갖는 것으로 알려져 있다.
US 특허 제3,454,460호 및 제3,671,379호에는 이성분 폴리에스테르 직물 섬유가 개시되어 있다. 어느 참조문헌에도 각각의 두 성분이 동일한 중합체, 예컨대 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하지 않는, 물성이 다른 이성분 섬유(예: 시이드-코어(sheath-core)형 또는 병렬형 섬유)가 개시되어 있지 않다.
WO 제01/3573 A1호에는 두 성분이 각각 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는, 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이 성분 섬유를 제조하기 위한 방사 방법이 개시되어 있다. 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로 인하여 이들로부터 제조된 섬유 및 직물은 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 일성분 섬유 및 직물보다 더 거친 감촉을 갖는다. 또한, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로 인하여 이들 섬유 및 이들의 직물은 고압 건조를 필요로 한다.
본원에 참조로 인용된 US 제4,454,196호 및 제4,410,473호에는 본질적으로 필라멘트 군 (I) 및 (II)로 이루어진 폴리에스테르 멀티필라멘트(multifilament) 사(yarn)가 기술되어 있다. 필라멘트 군 (I)은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(테트라메틸렌 테레프탈레이트), 및(또는) 이들 폴리에스테르중에서 선택된 2종 이상을 포함하는 블렌드 및(또는) 공중합체의 군에서 선택된 폴리에스테르로 이루어진다. 필라멘트 군 (II)는 (a) 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(테트라메틸렌 테레프탈레이트), 및(또는) 이들 폴리에스테르중에서 선택된 2종 이상을 포함하는 블렌드 및(또는) 공중합체의 군에서 선택된 폴리에스테르, 및 (b) 스티렌형 중합체, 메타크릴레이트형 중합체 및 아크릴레이트형 중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 중합체 0.4 내지 8중량%로 이루어진 기재로 이루어진다. 필라멘트는 상이한 방사구로부터 압출될 수 있지만, 바람직하게는 동일한 방사구로부터 압출된다. 필라멘트는 블렌딩된 다음 상호결합되도록 인터레이싱(interlacing)된 다음, 연신 또는 연신-가연에 적용되는 것이 바람직하다. 실시예에는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리메틸메타크릴레이트(실시예 1)로부터의 (II)형 필라멘트, 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리스티렌(실시예 3)으로부터의 (II)형 필라멘트, 및 폴리(테트라메틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리에틸아크릴레이트(실시예 4)로부터의 (II)형 필라멘트의 제조가 제시되어 있다. 이들 실시예에서 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 사용되지 않았다. 멀티필라멘트 사의 이들 개시내용은 다성분 섬유의 개시는 포함하지 않는다.
JP 제11-189925호에는 시이드 성분으로서 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 코어 성분으로서 섬유의 총 중량을 기준으로 폴리스티렌계 중합체 0.1 내지 10중량%를 포함하는 중합체 블렌드를 포함하는 시이드-코어형 섬유의 제조가 기술되어 있다. 이 출원에 따르면, 폴리스티렌과 같은 첨가된 저연화점 중합체를 사용하여 분자 배향을 억제하는 방법은 효과가 없다(JP 제56-091013호 및 다른 특허출원을 참조함). 표면층에 존재하는 저융점 중합체는 때때로 가연(false-twisting)("텍스쳐링(texturing)"으로도 알려짐)과 같은 처리에 적용될 때 용융을 일으킨다고 기술되어 있다. 언급된 다른 문제로는 흐릿함, 염색 불균일, 블렌드 불균일 및 사 파손이 있다. 이 출원에 따르면, 코어는 폴리스티렌을 함유하고 시이드는 함유하지 않는다. 실시예 1에는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 시이드 및 폴리스티렌과 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 블렌드의 코어를 가지고 폴리스티렌이 섬유 중량의 총 4.5%인 섬유의 제조가 기술되어 있다.
JP 제2002-56918A호에는 하나의 성분(A)이 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 85몰% 이상을 포함하고, 다른 하나의 성분(B)이 삼관능성 공단량체 0.05 내지 0.20몰%와 공중합된 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 85몰% 이상을 포함하거나, 또는 다른 하나의 성분(C)이 삼관능성 공단량체와 공중합되지 않은 폴리(트리메틸렌 테 레프탈레이트) 85몰% 이상을 포함하는(이때, (C)의 고유 점도는 (A)의 점도보다 0.15 내지 0.30 작음), 시이드-코어형 또는 병렬형 이성분 섬유가 개시되어 있다. 얻어진 이성분 섬유는 130℃에서 가압 건조되었다고 개시되어 있다.
우수한 신장성, 부드러운 감촉 및 탁월한 염료 흡수성을 가지며 고속으로 방사되고 대기압하에 염색될 수 있는 섬유를 제조하는 것이 바람직하다.
또한 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 섬유의 제조에서 필라멘트 및 사 특성의 악화없이 더 고속의 방사 공정을 사용함으로써 생산성을 증가시키는 것이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명은 각각의 성분이 고유 점도(IV)가 약 0.03 내지 약 0.5㎗/g 다른 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하고 하나 이상의 성분이 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 전체에 걸쳐 분산된 스티렌 중합체를 포함하는 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유에 관한 것이다.
본 발명은 또한 (a) 고유 점도(IV)가 약 0.03 내지 약 0.5㎗/g 다른 두 상이한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 제공하고(이들중 하나 이상은 중합체의 중량을 기준으로 스티렌 중합체를 함유함), (b) 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 방사하여 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유를 형성함(하나 이상의 성분은 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 전체에 걸쳐 분산된 스티렌 중합체를 포함함)을 포함하는, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유의 제조 방법에 관한 것이다. 바람직하게는 이성분 섬유는 부분 배향된 멀티필라멘트 사의 형태이다.
본 발명은 또한 (a) 부분 배향된 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 멀티필라멘트 사를 제조하고, (b) 부분 배향된 사를 패키지(package)상에 권취하고, (c) 사를 패키지로부터 풀고, (d) 이성분 필라멘트 사를 연신하여 연신사를 형성하고, (e) 연신사를 어닐링(annealing)하고, (f) 사를 패키지상에 권취함을 포함하는, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 필라멘트를 포함하는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 자체권축(self-crimping) 사의 제조 방법에 관한 것이다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 본 방법은 섬유를 연신하고, 어닐링하고, 스테이플 섬유로 절단함을 포함한다.
또한, 본 발명은 (a) 고유 점도(IV)가 약 0.03 내지 약 0.5㎗/g 다른 두 상이한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 제공하고(하나 이상의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 스티렌 중합체를 함유함); (b) 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 방사구로부터 용융 방사하여 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 단면을 갖는 하나 이상의 이성분 섬유를 형성하고; (c) 섬유를 방사구 아래의 급냉 대역으로 통과시키고; (d) 섬유를, 바람직하게는 약 50 내지 약 170℃의 온도에서, 바람직하게는 약 1.4 내지 약 4.5의 연신비로 연신하고; (e) 연신된 섬유를, 바람직하게는 약 110 내지 약 170℃에서 열처리하고; (f) 임의로 필라멘트를 인터레이싱하고; (g) 필라멘트를 권취함을 포함하는, 권축된 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 섬유를 포함하는 완전 연신사의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (a) 고유 점도(IV)가 약 0.03 내지 약 0.5㎗/g 다른 두 상 이한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 제공하고(이들중 하나 이상은 스티렌 중합체를 함유함); (b) 이 조성물을 방사구를 통해 용융 방사하여 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 단면을 갖는 하나 이상의 이성분 섬유를 형성하고; (c) 섬유를 방사구 아래의 급냉 대역으로 통과시키고; (d) 임의로 섬유를 권취하거나 또는 섬유를 캔에 위치시키고; (e) 섬유를 연신하고; (f) 연신된 섬유를 열처리하고; (g) 섬유를 약 0.5 내지 약 6인치의 스테이플 섬유로 절단함을 포함하는, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 자체권축 이성분 스테이플 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.
바람직하게는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 IV가 약 0.10㎗/g 이상, 바람직하게는 약 0.3㎗/g 이하로 다르다.
바람직하게는, 스티렌 중합체는 폴리스티렌, 알킬 또는 아릴 치환된 폴리스티렌 및 스티렌 다성분 중합체, 더 바람직하게는 폴리스티렌으로 이루어진 군에서 선택된다.
스티렌 중합체는 바람직하게는 성분내 중합체의 중량을 기준으로 약 0.1% 이상, 더 바람직하게는 약 0.5% 이상, 바람직하게는 약 10중량% 이하, 더 바람직하게는 약 5중량% 이하, 가장 바람직하게는 약 2중량% 이하의 양으로 성분내에 존재한다.
바람직한 실시양태에서, 스티렌 중합체는 각각의 성분내에 존재한다.
다른 바람직한 실시양태에서, 스티렌 중합체는 오직 하나의 성분내에 존재한다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 스티렌 중합체는 더 높은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 갖는 성분내에 존재한다. 또 다른 바람직한 실시양태에서 스티렌 중합체는 더 낮은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 갖는 성분내에 존재한다.
바람직하게는 각각의 성분은 성분내 중합체의 중량을 기준으로 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 약 95% 이상을 포함한다.
바람직하게는 각각의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 트리메틸렌 테레프탈레이트 반복 단위 95몰% 이상을 포함한다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로부터 제조된 섬유 및 직물에 비하여 본 발명의 이점은 더 부드러운 촉감, 더 높은 염료 흡수성, 및 대기압하의 염색 능력을 포함한다.
스티렌 중합체가 더 높은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)에 존재하는 경우(스티렌 중합체가 두 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)에 존재하는 경우 포함), 본 발명의 섬유는 다른 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 섬유보다 더 높은 방사 속도, 더 높은 연신 속도 및 더 높은 연신비를 사용하여 제조될 수 있다.
스티렌 중합체가 더 높은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)보다 많은 양으로 더 낮은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)에 첨가되는 경우, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 분자 배향 사이의 차이가 증가할 것이며, 권축 수축율 및 연신성이 증가한다.
각 성분(또는 부분)내 폴리스티렌의 양을 변화시키거나 또는 한 성분(또는 부분)에 폴리스티렌을 첨가함으로써, 권축 수준 및 연신성을 더 조절하는 것이 가 능하다.
도 1은 본 발명의 생성물의 제조에 유용한 횡류 급냉 용융 방사 장치를 도시한다.
도 2는 도 1의 용융 방사 장치와 함께 사용될 수 있는 롤(roll) 배열의 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있는 단면 모양의 예를 도시한다.
본원에 사용된 바와 같이, "이성분 섬유"란 섬유 단면이 예를 들어 병렬형, 편심성 시이드-코어형 또는 유용한 주름이 발생될 수 있는 다른 적합한 단면이도록, 섬유의 길이를 따라 서로에게 밀접하게 결합된 한 쌍의 중합체를 포함하는 섬유를 뜻한다.
반대되는 지시가 없으면, "폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)"("3GT" 또는 "PTT")에 대한 언급은 트리메틸렌 테레프탈레이트 반복 단위 70몰% 이상을 함유하는 단독중합체 및 공중합체, 및 단독중합체 또는 코폴리에스테르 70몰% 이상을 함유하는 중합체 조성물을 포함할 것이다. 바람직한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 트리메틸렌 테레프탈레이트 반복 단위를 85몰% 이상, 더 바람직하게는 90몰% 이상, 더욱 더 바람직하게는 95몰% 이상 또는 98몰% 이상, 가장 바람직하게는 약 100몰%로 함유한다.
공중합체의 예로는 각각 2개의 에스테르 형성기를 갖는 3종 이상의 반응물을 사용하여 만들어진 코폴리에스테르가 있다. 예를 들어, 코폴리에스테르를 제조하는데 사용된 공단량체가 탄소수 4 내지 12의 선형, 환상 및 분지형 지방족 디카르실산(예를 들어, 부탄이산, 펜탄이산, 헥산이산, 도데칸이산 및 1,4-시클로-헥산디카르복실산); 탄소수 8 내지 12의, 테레프탈산이 아닌 방향족 디카르복실산(예를 들어 이소프탈산 및 2,6-나프탈렌디카르복실산); 탄소수 2 내지 8의 선형, 환상 및 분지형 지방족 디올(1,3-프로판디올 제외, 예를 들어 에탄디올, 1,2-프로판디올, 1,4-부탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올 및 1,4-시클로헥산디올); 탄소수 4 내지 10의 지방족 및 방향족 에테르 글리콜(예를 들어, 히드로퀴논 비스(2-히드록시에틸) 에테르, 또는 디에틸렌에테르 글리콜을 포함한, 분자량 약 460 미만의 폴리(에틸렌 에테르) 글리콜)로 이루어진 군에서 선택된다. 공단량체는 전형적으로 코폴리에스테르내에 약 0.5 내지 약 15몰%의 수준으로 존재하고, 30몰% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 소량의 다른 공단량체를 함유할 수 있으며, 이러한 공단량체는 일반적으로 특성에 유의적인 불리한 영향을 주지 않도록 선택된다. 이러한 다른 공단량체로는, 예를 들어 약 0.2 내지 5몰%의 수준의 5-나트륨-술포이소프탈레이트가 있다. 매우 소량의 3관능성 공단량체, 예를 들어 트리멜리트산이 점도 조절을 위하여 도입될 수 있다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 30몰% 이하의 다른 중합체와 배합될 수 있다. 예는 전술된 바와 같은 다른 디올로부터 제조된 폴리에스테르이다. 바람직한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 85몰% 이상, 더 바람직하게는 90몰% 이상, 더욱 더 바람직하게는 95몰% 이상 또는 98몰% 이상, 가장 바람직하게는 약 100몰%로 함유한다.
본 발명에 사용된 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 고유 점도는 약 0.60㎗/g 내지 약 2.0㎗/g, 더 바람직하게는 1.5㎗/g 이하, 가장 바람직하게는 약 1.2㎗/g 이하이다. 바람직하게는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 IV 차이가 약 0.03㎗/g 이상, 더 바람직하게는 약 0.10㎗/g 이상, 바람직하게는 약 0.5㎗/g 이하, 더 바람직하게는 약 0.3㎗/g 이하이다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 제조하기에 바람직한 제조 기법은 본원에 참조로 인용된 US 특허 제5,015,789호, 제5,276,201호, 제5,284,979호, 제5,334,778호, 제5,364,984호, 제5,364,987호, 제5,391,263호, 제5,434,239호, 제5,510,454호, 제5,504,122호, 제5,532,333호, 제5,532,404호, 제5,540,868호, 제5,633,018호, 제5,633,362호, 제5,677,415호 제5,686,276호, 제5,710,315호, 제5,714,262호, 제5,730,913호, 제5,763,104호, 제5,774,074호, 제5,786,443호, 제5,811,496호, 제5,821,092호, 제5,830,982호, 제5,840,957호, 제5,856,423호, 제5,962,745호, 제5,990,265호, 제6,235,948호, 제6,245,844호, 제6,255,442호, 제6,277,289호, 제6,281,325호, 제6,312,805호, 제6,325,945호, 제6,331,264호, 제6,335,421호, 제6,350,895호 및 제6,353,062호, US 제2002/0132962 A1호, EP 제998,440호, WO 제00/14041호 및 제98/57913호, 트라웁(H. L. Traub)의 문헌["Synthese und textilchemische Eigenschaften des Poly-Trimethyleneterephtalats", Dissertation Universitat Stuttgart(1994)] 및 샤우 호프(S. Schauhoff)의 문헌["New Developments in the Production of Poly(trimethylene terephthalate)(PTT)", Man-Made Fiber Year Book(September 1996)]에 기술되어 있다. 본 발명의 폴리에스테르로서 유용한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 이 아이 듀퐁 드 네무와 앤 캄파니(E. I. du Pont de Nemours and Company)로부터 상표명 소로나(Sorona)로 시중에서 입수가능하다.
"스티렌 중합체"란 폴리스티렌 및 그의 유도체를 뜻한다. 바람직하게는 스티렌 중합체는 폴리스티렌, 알킬 또는 아릴 치환된 폴리스티렌 및 스티렌 다성분 중합체로 이루어진 군에서 선택된다. 이때, "다성분"이란 공중합체, 삼원공중합체, 사원공중합체 등 및 블렌드를 포함한다.
더 바람직하게는, 스티렌 중합체는 폴리스티렌, α-메틸스티렌, p-메톡시스티렌, 비닐톨루엔, 할로스티렌 및 디할로스티렌(바람직하게는 클로로스티렌 및 디클로로스티렌)으로부터 제조된 알킬 또는 아릴 치환된 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔 공중합체 및 블렌드, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 및 블렌드, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔 삼원공중합체 및 블렌드, 스티렌-부타디엔-스티렌 삼원공중합체 및 블렌드, 스티렌-이소프렌 공중합체, 삼원공중합체 및 블렌드, 및 이들의 블렌드 및 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다. 더욱 더 바람직하게는, 스티렌 중합체는 폴리스티렌, 메틸-, 에틸-, 프로필-, 메톡시-, 에톡시-, 프로폭시- 및 클로로-치환된 폴리스티렌, 또는 스티렌-부타디엔 공중합체, 및 이들의 블렌드 및 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다. 더욱 더 바람직하게는, 스티렌 중합체는 폴 리스티렌, α-메틸-폴리스티렌, 및 스티렌-부타디엔 공중합체 및 이들의 블렌드로 이루어진 군에서 선택된다. 가장 바람직하게는, 스티렌 중합체는 폴리스티렌이다.
스티렌 중합체의 수 평균 분자량은 약 5,000 이상, 바람직하게는 50,000 이상, 더 바람직하게는 약 75,000 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 100,000 이상, 가장 바람직하게는 약 120,000 이상이다. 스티렌 중합체의 수 평균 분자량은 바람직하게는 약 300,000 이하, 더 바람직하게는 약 200,000 이하, 가장 바람직하게는 약 150,000 이하이다.
유용한 폴리스티렌은 동일 배열, 혼성 배열 또는 규칙 배열일 수 있고, 고분자량 폴리스티렌 혼성 배열이 바람직하다. 본 발명에 유용한 스티렌 중합체는 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Co.)(미국 미시간주 미들랜드 소재), BASF(미국 뉴저지주 마운트 올리브 소재) 및 시그마-알드리흐(Sigma-Aldrich)(미국 미주리주 세인트 루이스 소재)를 포함한 다수의 공급자로부터 시중에서 입수가능하다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 다수의 기법을 사용하여 제조될 수 있다. 바람직하게는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 스티렌 중합체는 용융 배합된 다음, 압출되고 펠렛으로 절단된다. ("펠렛"은 이와 관련하여 총칭적으로 사용되며, 때때로 "조각", "박편" 등으로 불리는 생성물을 포함하는데 사용하기 위하여 모양에 상관없이 사용된다.) 그 다음, 펠렛은 재용융되고 필라멘트로 압출된다. "혼합물"이란 용어는 재용융 전의 펠렛을 특히 언급하는데 사용되고, "블렌드"란 용어는 용해된 조성물(예컨대, 재용융 후의)을 언급하는데 사용된다. 블렌드는 또한 재용융하는 동안 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 펠렛을 폴리스티렌과 배합하거나, 또는 다르게는 용해된 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 공급하고 이를 스티렌 중합체와 혼합한 후 방사함으로써 제조될 수 있다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 성분내 중합체의 중량을 기준으로 바람직하게는 약 70% 이상, 더 바람직하게는 약 80% 이상, 더욱 더 바람직하게는 85% 이상, 더 바람직하게는 약 90% 이상, 가장 바람직하게는 약 95% 이상, 일부 경우에 더욱 더 바람직하게는 98% 이상으로 포함한다. 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 바람직하게는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 약 100중량% 이하로 함유되거나, 또는 100중량% 빼기 존재하는 스티렌 중합체의 양으로 함유된다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 조성물은 바람직하게는 성분내 중합체의 중량을 기준으로 스티렌 중합체를 약 0.1% 이상, 더 바람직하게는 약 0.5% 이상으로 포함한다. 조성물은 바람직하게는 성분내 중합체의 중량을 기준으로 스티렌 중합체를 약 10% 이하, 더 바람직하게는 약 5% 이하, 더욱 더 바람직하게는 약 3% 이하, 더욱 더 바람직하게는 약 2% 이하, 가장 바람직하게는 약 1.5% 이하로 포함한다. 많은 경우에서, 스티렌 중합체 약 0.8% 내지 약 1%가 바람직하다. 스티렌 중합체에 대한 언급은 둘 이상의 스티렌 중합체가 사용될 수 있지만 하나 이상의 스티렌 중합체를 뜻하고, 언급된 양은 중합체 조성물에 사용된 스티렌 중합체(들)의 총량을 표시한다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 산-염색성 폴리에스테르 조성물일 수 있다. 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 산 염색성 및 산 염색된 폴리에스테르 조성물의 산-염색성을 촉진하기에 효과적인 양의 2급 아민 또는 2급 아민 염을 포함 할 수 있다. 바람직하게는, 2급 아민 단위는 조성물에 약 0.5몰% 이상, 더 바람직하게는 1몰% 이상의 양으로 존재한다. 2급 아민은 중합체 조성물에 조성물의 중량을 기준으로 바람직하게는 약 15몰% 이하, 더 바람직하게는 약 10몰% 이하, 가장 바람직하게는 5몰% 이하의 양으로 존재한다. 산-염색성 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 조성물은 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 3급 아민을 기제로 한 중합체성 첨가제를 포함할 수 있다. 중합체성 첨가제는 (i) 2급 아민 또는 2급 아민 염 단위(들)를 함유하는 트리아민 및 (ii) 하나 이상의 다른 단량체 및(또는) 중합체 단위로부터 제조된다. 하나의 바람직한 중합체성 첨가제는 폴리-이미노-비스알킬렌-테레프탈레이트, -이소프탈아미드 및 -1,6-나프탈아미드, 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택된 폴리아미드를 포함한다. 본 발명에서 유용한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 본원에 참조로 인용된 US 특허 제6,312,805호에서 기술된 것과 같은 양이온 염색성 또는 염색된 조성물, 및 염색된 또는 염료-함유 조성물일 수 있다.
강인도를 증진시키거나, 압출후 가공을 촉진하거나 또는 다른 이점을 제공하기 위하여, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트), 스티렌 중합체 등에 다른 중합체성 첨가제가 첨가될 수 있다. 예를 들어, 헥사메틸렌 디아민을 약 0.5 내지 약 5몰%의 소량으로 첨가하여 본 발명의 산 염색성 폴리에스테르 조성물에 강인도 및 가공성을 부가할 수 있다. 나일론 6 또는 나일론 6-6과 같은 폴리아미드는 약 0.5 내지 약 5몰%의 소량으로 첨가되어 본 발명의 산-염색성 폴리에스테르 조성물에 강인도 및 가공성을 부가할 수 있다. 본원에 참조로 인용된 US 제6,245,844호에 기술 된 바와 같이 핵형성제로서, 모노나트륨 테레프탈레이트, 모노나트륨 나프탈렌 디카르복실레이트 및 모노나트륨 이소프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된, 바람직하게는 0.005 내지 2중량%의 디카르복실산의 모노나트륨 염이 첨가될 수 있다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 스티렌 중합체는, 경우에 따라, 첨가제, 예컨대 윤빼기제(delusterant), 핵형성제, 열안정제, 증점제, 형광증백제, 안료 및 산화방지제를 함유할 수 있다. 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트), 조성물, 또는 섬유 제조에 TiO2 또는 다른 안료가 첨가될 수 있다. (예컨대, 본원에 참조로 인용된 US 특허 제3,671,379호, 제5,798,433호 및 제5,340,909호, EP 제699,700호, 제847,960호, 및 WO 제00/26301호를 참조한다.)
물리적 블렌드 및 용융 블렌드를 포함한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)는 임의의 공지된 기법에 의해 제공될 수 있다. 바람직하게는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 스티렌 중합체는 용융 블렌딩되고 배합된다. 더 구체적으로, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 스티렌 중합체는 블렌드를 형성하기에 충분한 온도에서 혼합되고 가열되고, 냉각되면 블렌드는 펠렛과 같은 성형품으로 성형된다. 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리스티렌은 다수의 상이한 방식으로 블렌드로 성형될 수 있다. 예를 들어, 이들은 (a) 동시에 가열 및 혼합될 수 있거나, (b) 가열 전에 별개의 장치에서 미리 혼합되거나 또는 (c) 예를 들어, 이송선 사출에 의해 가열된 다음 혼합될 수 있다. 예로서, 중합체 블렌드는 이송선 사출에 의해 제조될 수 있다. 혼합, 가열 및 성형은 이 목적을 위하여 설계된 통상의 설비(예: 압출기, 밴버리(Banbury) 혼합기 등)에 의해 수행될 수 있다. 온도는 각 성분의 융점보다 높고 최저 분해점보다 낮아야 하며, 따라서 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리스티렌의 임의의 특정 조성물에 맞게 조절되어야 한다. 온도는 본 발명의 특정 스티렌 중합체에 따라 전형적으로 약 200℃ 내지 약 270℃, 가장 바람직하게는 약 250℃ 이상, 바람직하게는 약 260℃ 이하이다.
스티렌 중합체는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 중합체 매트릭스 전체에 걸쳐 고도로 분산되어 있다. 바람직하게는, 분산된 스티렌 중합체는 약 1,000㎚ 미만, 더 바람직하게는 약 500㎚ 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 200㎚ 미만, 가장 바람직하게는 약 100㎚ 미만의 평균 단면 크기를 가지고, 단면은 약 1㎚ 정도로 작을 수 있다. "단면 크기"란, 필라멘트의 방사상 상으로부터 측정하였을 때의 크기를 언급한다.
도 1은 본 발명의 방법에 유용한 횡류 용융-방사 장치를 도시한다. 급냉 기체(1)가 플레넘(plenum)(4)을 통해 경첩식으로 움직이는 배플(baffle)(18)을 지나 체(5)를 통해 방사구 면(3) 아래의 대역(2)으로 진입하여, 방사구내 모세관(도시되지 않음)으로부터 방금 방사된, 여전히-용해된 섬유(6)에 걸쳐 실질적으로 기체 층류가 생성된다. 배플(18)은 상부에 경첩이 달려 있고, 그 위치는 대역(2)에 걸쳐 급냉 기체의 유동을 변화시키도록 조절될 수 있다. 방사구 면(3)은 대역(2)의 상부보다 위로 거리(A)만큼 들어가 있어서, 섬유가 우묵한 면에 의해 가열될 수 있는 지연이 일어날 때까지 급냉 기체가 방금 방사된 섬유와 접촉하지 않는다. 또 다르게는, 방사구 면이 우묵하게 들어가 있지 않으면, 짧은 실린더(도시되지 않음)를 방사구 면 바로 아래 및 그와 동축상에 위치시킴으로써 가열되지 않은 급냉 지연 공간이 생성될 수 있다. 경우에 따라 가열될 수 있는 급냉 기체는 계속 섬유를 지나 장치 주위의 공간으로 들어간다. 섬유 출구(7)를 통해 대역(2)을 나오는 섬유를 움직임으로써 소량의 기체가 비말동반될 수 있다. 임의의 마무리 롤(10)에 의해 속이 찬 섬유에 마무리제를 적용할 수 있고, 그 다음 섬유를 도 2에 도시된 롤로 통과시킬 수 있다.
도 2에서, 예를 들어 도 1에 도시된 장치로부터 방금 방사된 섬유(6)는 (임의의) 마무리 롤(10)에 의해, 구동 롤(11) 주위로, 아이들러 롤(idler roll)(12) 주위로, 가열된 공급 롤(13) 주위로 통과할 수 있다. 공급 롤(13)의 온도는 약 50℃ 내지 약 70℃의 범위일 수 있다. 그 다음, 섬유를 가열된 연신 롤(14)에 의해 연신할 수 있다. 연신 롤(14)의 온도는 약 50 내지 약 170℃, 바람직하게는 약 100 내지 약 120℃일 수 있다. 연신비(권취 속도 대 푸는 속도 또는 공급 롤 속도의 비)는 약 1.4 내지 약 4.5, 바람직하게는 약 3.0 내지 약 4.0이다. 한 쌍의 롤(13) 또는 한 쌍의 롤(14) 사이에 유의적인 장력(섬유를 롤에 유지시키는데 필요한 것 이상)이 적용될 필요는 없다.
롤(14)에 의해 연신된 다음, 섬유는 롤(15)에 의해 열처리될 수 있고, 임의의 가열되지 않은 롤(16)(만족스러운 권취를 위하여 사 장력을 조절함) 주위로 통과한 다음, 권취기(17)로 간다. 열처리는 또한 하나 이상의 다른 가열 롤, 증기 제트 또는 가열 챔버(예: "핫 체스트(hot chest)")를 가지고 수행될 수 있다. 열처리는, 섬유를 약 110℃ 내지 약 170℃, 바람직하게는 약 120℃ 내지 약 160℃의 온도로 가열하는, 예를 들어 도 2의 롤(15)에 의해, 실질적으로 일정한 길이로 수행될 수 있다. 열처리의 지속시간은 사 데니어에 의존하며, 중요한 것은 섬유가 롤과 실질적으로 동일한 온도에 도달할 수 있다는 것이다. 열처리 온도가 너무 낮으면, 승온에서 장력하게 주름이 감소될 수 있고, 수축율이 증가될 수 있다. 열처리 온도가 너무 높으면, 공정의 실시성은 빈번한 섬유 끊어짐으로 인해 어려워진다. 열처리 롤 및 연신 롤의 속도는 섬유 장력을 본 공정의 그 지점에서 실질적으로 일정하도록 유지시켜 섬유 주름의 손실을 피하게 하도록 열처리 롤 및 연신 롤의 속도가 실질적으로 같은 것이 바람직하다.
또 다르게는, 공급 롤은 가열하지 않을 수 있고, 연신은 연신-제트 및 섬유를 또한 열처리하는 가열된 연신 롤에 의해 이행될 수 있다. 인터레이스 제트는 임의로 연신/열처리 롤 및 권취기 사이에 위치할 수 있다.
마지막으로, 섬유를 권취한다. 본 발명의 생성물의 제조에서 전형적인 권취 속도는 3,200미터/분(mpm)이다. 사용가능한 권취 속도의 범위는 약 2,000mpm 내지 6,000mpm이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 제조된 병렬형 섬유는 "눈사람형"("A"), 타원형("B"), 또는 실질적으로 원형("C1", "C2")의 단면 모양을 가질 수 있다. 다른 모양도 또한 바람직하다. 편심성 시이드-코어형 섬유는 타원형 또는 실질적으로 원형인 단면 모양을 가질 수 있다. "실질적으로 원형"이란, 섬유 단면의 중앙에서 서로 90°로 교차하는 두 축의 길이 비가 약 1.2:1보다 크지 않음을 뜻한다. "타원형"이란, 섬유 단면의 중앙에서 서로 90°로 교차하는 두 축의 길이 비가 약 1.2:1보다 큼을 뜻한다. "눈사람형" 단면 모양은 장축, 단축 및 장축에 대하여 그래프화하였을 때 단축 길이의 최대값을 2개 이상 갖는 병렬형 단면으로서 기술될 수 있다.
본 발명의 하나의 이점은 스티렌 중합체가 더 높은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 또는 두 성분에 존재할 때 방사를 더 고속으로 수행할 수 있다는 것이다. 다른 이점은 방사 연신사가 스티렌 중합체가 사용되지 않는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 섬유의 경우보다 더 높은 연신비를 사용하여 제조될 수 있다는 것이다. 이를 위한 하나의 방법은 정상적인 경우보다 느린 방사 속도를 사용한 다음, 이전에 사용된 속도로 연신하는 것이다. 이 공정을 수행할 경우, 이전에 겪은 것보다 중단이 적다.
바람직하게는, 방사하기 전에 조성물을 각각의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 스티렌 중합체의 융점보다 높은 온도로 가열하고, 조성물을 약 235 내지 약 295℃, 바람직하게는 약 250℃ 이상 약 290℃ 이하, 가장 바람직하게는 약 270℃ 이하의 온도에서 방사구를 통해 압출한다. 낮은 체류 시간과 함께 더 높은 온도가 유용하다.
본 발명의 다른 이점은 더 고속의 방사 속도를 사용하기 때문에 연신비를 낮출 필요가 없다는 것이다. 즉, 방사 속도가 증가될 때 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 배향은 일반적으로 증가한다. 더 고도의 배향인 경우, 연신비는 일반적으로 감소되어야 한다. 본 발명에 있어서, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 배향은 스티렌 중합체를 사용한 결과 낮아지므로, 당업자는 더 낮은 연신비를 사용할 필요 가 없다.
본 발명은 또한 (a) 고유 점도(IV)가 약 0.03 내지 약 0.5㎗/g 다른 두 상이한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 제공하고(이들중 하나 이상은 중합체의 중량을 기준으로 (바람직하게는 약 0.1 내지 약 10중량%의) 스티렌 중합체를 함유함), (b) 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 방사하여 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유를 형성함(하나 이상의 성분은 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 전체에 걸쳐 분산된 스티렌 중합체를 포함함)을 포함하는, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유의 제조 방법에 관한 것이다. 바람직하게는 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유는 부분 배향된 멀티필라멘트 사의 형태이다.
다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 (a) 부분 배향된 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 멀티필라멘트 사를 제조하고, (b) 부분 배향된 사를 패키지상에 권취하고, (c) 사를 패키지로부터 풀고, (d) 이성분 필라멘트 사를 연신하여 연신사를 형성하고, (e) 연신사를 어닐링하고, (f) 사를 패키지상에 권취함을 포함하는, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 필라멘트를 포함하는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 자체권축 사의 제조 방법에 관한 것이다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 (a) 두 상이한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 제공하고(이들 중 하나 이상은 스티렌 중합체를 포함함); (b) 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 방사구로부터 용융 방사하여 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 단면을 갖는 하나 이상의 이성분 섬유를 형성하고; (c) 섬유를 방사구 아래의 급냉 대역으로 통과시키고; (d) 섬유를 (바람직하게는 약 50 내지 약 170℃의 온도에서, 바람직하게는 약 1.4 내지 약 4.5의 연신비로) 연신하고; (e) 연신된 섬유를 (바람직하게는 약 110 내지 약 170℃에서) 열처리(예컨대, 어닐링)하고; (f) 임의로 필라멘트를 인터레이싱하고; (g) 필라멘트를 권취함을 포함하는, 권축된 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 섬유를 포함하는 완전 연신사의 제조 방법에 관한 것이다.
다른 바람직한 실시양태에서, 본 방법은 섬유를 스테이플 섬유로 절단함을 추가로 포함한다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 (a) 두 상이한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 제공하고(이들 중 하나 이상은 스티렌 중합체를 포함함); (b) 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 방사구로부터 용융 방사하여 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 단면을 갖는 하나 이상의 이성분 섬유를 형성하고; (c) 섬유를 방사구 아래의 급냉 대역으로 통과시키고; (d) 임의로 섬유를 권취하거나 또는 섬유를 캔에 위치시키고; (e) 섬유를 (바람직하게는 약 50 내지 약 170℃의 온도에서, 바람직하게는 약 1.4 내지 약 4.5의 연신비로) 연신하고; (f) 연신된 섬유를 (바람직하게는 약 110 내지 약 170℃에서) 열처리하고; (g) 섬유를 약 0.5 내지 약 6인치의 스테이플 섬유로 절단함을 포함하는, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 자체권축 이성분 스테이플 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로부터 제조된 섬유 및 직물에 비하여 본 발명의 이점은 더 부드러운 촉감, 더 높은 염료 흡수성, 및 대기압하의 염색 능력을 포함한다.
스티렌 중합체가 더 높은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)에 존재하는 경우(스티렌 중합체가 두 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)에 존재하는 경우 포함), 본 발명의 섬유는 다른 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 섬유보다 더 높은 방사 속도, 더 높은 연신 속도 및 더 높은 연신비를 사용하여 제조될 수 있다.
스티렌 중합체가 더 낮은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 또는 더 높은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)보다 많은 양의 더 낮은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)에 첨가되는 경우, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 분자 배향 사이의 차이가 증가할 것이며, 권축 수축율 및 연신성이 증가한다.
각 성분(또는 부분)내 폴리스티렌의 양을 변화시키거나 또는 한 성분(또는 부분)에 폴리스티렌을 첨가함으로써, 권축 수준을 더 조절하는 것이 가능하다.
하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위하여 제시되며, 제한하려는 것은 아니다. 달리 지시되지 않는 한 모든 부, 비율 등은 중량 기준이다.
고유 점도
고유 점도(IV)는 ASTM D 5225-92를 기본으로 하는 자동화 방법에 따라 19℃에서 50/50중량% 트리플루오로아세트산/메틸렌 클로라이드에 0.4g/㎗의 농도로 용해된 중합체에 대하여 비스코텍 강제 유동 점도계(Viscotek Forced Flow Viscometer) Y900(미국 텍사스주 휴스톤 소재의 비스코텍 코포레이션(Viscotek Corporation))로 측정된 점도를 사용하여 결정하였다. 측정된 점도는 ASTM D 4603-96에 의해 결정된 바와 같이 60/40 중량% 페놀/1,1,2,2-테트라클로로에탄에서의 표준 점도와 서로 관련시켜 보고된 고유 값에 도달하였다. 섬유내 중합체의 IV는 실제로 방사된 이성분 섬유에 대하여 결정되거나, 또 다르게는 섬유내 중합체의 IV는, 두 중합체가 하나의 섬유로 혼합되지 않도록 팩(pack)/방사구 없이 시험 중합체를 방사한 것을 제외하고는, 실제로 이성분 섬유로 방사된 중합체와 동일한 공정 조건에 중합체를 노출시킴으로써 측정되었다.
수 평균 분자량
폴리스티렌의 수 평균 분자량(Mn)은 ASTM D 5296-97에 따라 계산하였다.
강인도 및 파단 신도
하기 실시예에 보고된 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 사의 물성은 인스트론 코포레이션(Instron Corp.)의 인장 시험기, 모델 No. 1122를 사용하여 측정하였다. 더 구체적으로, 파단 신도(Eb) 및 강인도는 ASTM D-2256에 따라 측정하였다.
권축 수축율
달리 나타내지 않는 한, 실시예에 제시된 바와 같이 제조된 이성분 섬유의 권축 수축성은 다음과 같이 측정하였다. 각각의 샘플을 약 0.1gpd(0.09dN/tex)의 장력에서 실타래 릴(reel)을 가지고 총 5000±5데니어(5550dtex)의 실타래로 성형하였다. 실타래는 최소 16시간동안 70±℉(21±1℃) 및 상대 습도 65±2%에서 콘디쇼닝하였다. 실타래는 스탠드(stand)로부터 실질적으로 수직으로 매달려 있고, 15㎎/데니어(1.35㎎/dtex)의 분동(예컨대, 5550dtex 실타래의 경우 7.5g)을 실타래 의 저부에 매달고, 분동이 달린 실타래를 평형 길이가 되게 하고, 실타래의 길이를 1㎜ 이내로 측정하고, "Cb"로 기록하였다. 1.35㎎/dtex의 분동은 시험 기간동안 실타래에 남아 있었다. 다음, 500㎎의 분동(100㎎/d; 90㎎/dtex)을 실타래의 저부에 매달고, 실타래의 길이는 1㎜ 이내로 측정되고, "Lb"로서 기록되었다. 권축 수축율(%)(이 시험에 대하여 이하에 기술된 바와 같이 열경화전에)인 "CCb" 는 하기 수학식에 따라 계산되었다:
Figure 112004061058659-pct00001
500g의 분동을 제거한 다음, 5분동안 약 212℉(100℃)의 오븐에서 여전히 1.35㎎/dtex의 분동을 갖는 실타래를 선반에 매달고 열경화하고, 선반 및 실타래를 오븐으로부터 꺼내고 2시간동안 상기와 같이 조건화하였다. 이 단계는 이성분 섬유에 최종 주름을 발생시키는 하나의 방법인 상업적 건조 열경화를 모의하도록 계획된다. 실타래의 길이는 상기와 같이 측정되고, 그의 길이는 "Ca"로서 기록되었다. 500g의 분동을 다시 실타래에 매달고, 실타래 길이를 상기와 같이 측정하고, "La"로서 기록하였다. 열경화 후 권축 수축율(%)("CCa")은 하기 수학식에 따라 계산되었다:
Figure 112004061058659-pct00002
CCa는 하기 표에 보고되어 있다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)-폴리스티렌 조성물
중합체 블렌드는 IV 약 1.02㎗/g의 소로나 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 또는 IV 약 0.86㎗/g의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)(이 아이 듀퐁 드 네무아 앤 캄파니, 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재) 및 폴리스티렌(BASF, 미국 뉴저지주 마운트 올리브 소재, 등급:168 MK G2(용융 지수(g/10분):1.5(ASTM 1238, 200℃/5㎏), 연화점(ASTM 01525):109℃, Mn 124,000))으로부터 제조되었다.
통상의 스크류 재용융 배합기를 사용하여 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 펠렛을 폴리스티렌과 배합하여 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)내 폴리스티렌의 8% 블렌드를 얻었다. 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 펠렛 및 폴리스티렌 펠렛을 스크류 통로내로 공급하고 압출기 통로에 진공을 적용하였다. 블렌드는 약 250℃에서 압출되었다. 압출물을 수욕으로 흘러 보내어 배합된 중합체를 모노필라멘트로 고화한 다음, 이를 펠렛으로 절단하였다.
섬유는 도 1 및 도 2에 기술된 것과 유사한 장치를 사용하여 제조하였다.
적당한 비의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 펠렛 및 상기 8% 마스터배치(masterbatch) 펠렛을 사용하여, 염 및 페퍼(pepper) 블렌드를 제조하고 용융하였다.
섬유 제조
고유 점도 0.50㎗/g의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(2GT, 크리스타(Crystar) 4423, 이 아이 듀퐁 드 네무아 앤 캄파니의 등록상표), 및 고유 점도 1.02㎗/g의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 도 1의 장치를 사용하여 방사하였다. 방사구 온도는 265℃ 미만으로 유지되었다. (유착후) 방사구를 방사 칼럼의 상부로 4인치(10.2㎝)(도 1에서 "A") 우묵하게 들어가게 하여, 지연 후에만 급냉 기체가 방금 방사된 섬유에 접촉하도록 하였다.
실시예에서 이성분 섬유를 방사할 때, 0.5 내지 40파운드/시(0.23 내지 18.1㎏/h)의 용량을 갖는 워너 앤 플라이더러(Werner & Pfeiderer) 동시회전 28㎜ 압출기로 중합체를 용융하였다. 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(2GT) 압출기에서 얻어진 최고 융점은 약 280 내지 285℃이었고, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)(3GT) 압출기에서 얻어진 상응하는 온도는 약 265 내지 275℃이다. 펌프에 의해 중합체가 방사 헤드로 전달되었다.
섬유는 6000mpm의 최고 권취 속도를 갖는 바마그(Barmag) SW6 2s 600 권취기(바마그 아게(Barmag AG), 독일 소재)로 권취하였다.
사용된 방사구는 원으로 배열된 34쌍의 모세관을 갖는 유착후 이성분 방사구로서, 각 쌍사이의 내부 각도가 30°이고, 모세관 직경이 0.64㎜이고, 모세관 길이가 4.24㎜이었다. 달리 나타내지 않는 한, 섬유내 두 중합체의 중량비는 50/50이었다. 급냉은 도 1과 유사한 장치를 사용하여 수행되었다. 급냉 기체는 약 20℃의 실온에서 공급되는 공기였다. 섬유는 도 3의 A와 유사한 병렬형 단면을 가졌다.
실시예에서, 적용된 연신비는 이성분 섬유를 얻을 때 거의 최대의 실시가능한 연신비였다. 달리 지적하지 않는 한, 도 2의 롤(13)은 약 70℃에서 작동되며, 롤(14)은 약 90℃ 및 3200mpm에서 작동되고, 롤(15)은 약 120℃ 내지 약 160℃에서 작동되었다.
실시예 1
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)/폴리스티렌("PS") 염 및 페퍼 블렌드를 전술한 바와 같이 제조하고 전술한 바와 같이 방사하였다. 결과를 하기 표 I에 나타낸다.
폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)/폴리스티렌 블렌드
조각 IV* PS 중량% 섬유
IV* 		연신비 롤 15
(℃)		 데니어 강인도
(g/d)		 신도
(%)		 CCa
(%)
웨스트(West) 이스트(East) 웨스트 이스트
1.01 0.86 0 0 0.84 2.8 120 104 3.1 22 14.7
1.01 0.86 0.8 0 0.82 3.2 120 94 3.1 29 15.6
1.01 0.86 1.6 0 0.81 3.8 120 92 3.0 32 8.2
1.01 0.86 2.4 0 0.81 4.2 120 99 3.8 30 5.5
1.01 0.86 0 0.8 0.82 2.6 120 103 3.0 20 29.9
* 측정치, ㎗/g
데이터는 폴리스티렌이 웨스트 압출기에 첨가되었을 때 더 큰 연신비에 의해 타난 바와 같이 연신성이 크게 개선됨을 나타낸다. 이는 더 큰 연신비를 가능케하는 이성분의 웨스트 성분에서의 더 낮은 배향때문이다. 이는 또한 방사 속도가 급격히 증가하여 이성분 방사 생산성을 증가시킬 수 있음을 뜻한다. 폴리스티렌이 이스트 압출기에 첨가될 때, 권축 수축율(CCa)이 크게 증가된다. 이는 이성분의 두 성분 사이의 배향 차를 더 증가시키고 따라서 권축 수축율을 증가시키는 이성분 섬유의 낮은 IV 성분에서의 배향을 더 낮추기 때문이다.
본 발명의 실시양태의 상기 개시내용은 설명 및 기술의 목적으로 제공되었다. 본 발명을 철저히 규명하거나 개시된 자세한 형태로 제한하려는 것이 아니다. 당업자라면 본원에 기술된 실시양태의 많은 변화 및 변형을 개시내용에 비추어 분명히 알 것이다.

Claims (27)

  1. 각각의 성분이 고유 점도(IV)가 0.03 내지 0.5㎗/g 다른 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하고, 적어도 더 높은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 성분이 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 전체에 걸쳐 분산된 스티렌 중합체를 포함하는 병렬형 또는 편심성 시이드-코어(sheath-core)형 이성분 섬유.
  2. (a) 고유 점도(IV)가 0.03 내지 0.5㎗/g 다른 두 상이한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 제공하고(적어도 더 높은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 성분이 중합체의 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%의 스티렌 중합체를 함유함),
    (b) 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 방사하여 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유를 형성하는 것[적어도 더 높은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 성분이 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 전체에 걸쳐 분산된 스티렌 중합체를 포함함]
    을 포함하는, 제1항에 청구된 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유가 부분 배향된 멀티필라멘트사의 형태인 방법.
  4. (a) 제3항의 방법에 의해 부분 배향된 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 멀티필라멘트사를 제조하고,
    (b) 부분 배향된 사를 패키지(package)상에 권취하고,
    (c) 사를 패키지로부터 풀고,
    (d) 이성분 필라멘트 사를 연신하여 연신사를 형성하고,
    (e) 연신사를 어닐링(annealing)하고,
    (f) 사를 패키지상에 권취하는 것
    을 포함하는, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 필라멘트를 포함하는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 자체권축(self-crimping) 사의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 섬유를 연신하고, 어닐링하고, 스테이플 섬유로 절단하는 것을 더 포함하는 방법.
  6. (a) 고유 점도(IV)가 0.03 내지 0.5㎗/g 다른 두 상이한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 제공하고[적어도 더 높은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 성분이 스티렌 중합체를 포함함];
    (b) 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 방사구로부터 용융 방사하여 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 단면을 갖는 하나 이상의 이성분 섬유를 형성하고;
    (c) 섬유를 방사구 아래의 급냉 대역으로 통과시키고;
    (d) 섬유를 50 내지 170℃의 온도에서 1.4 내지 4.5의 연신비로 연신하고;
    (e) 연신된 섬유를 110 내지 170℃에서 열처리하고;
    (f) 임의로 필라멘트를 인터레이싱(interlacing)하고;
    (g) 필라멘트를 권취하는 것
    을 포함하는 권축된 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 이성분 섬유를 포함하는 완전 연신사의 제조에 관한 방법.
  7. (a) 고유 점도가 0.03 내지 0.5㎗/g 다른 두 상이한 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 제공하고[적어도 더 높은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 성분이 스티렌 중합체를 포함함];
    (b) 이 조성물을 방사구를 통해 용융 방사하여 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 단면을 갖는 하나 이상의 이성분 섬유를 형성하고;
    (c) 섬유를 방사구 아래의 급냉 대역으로 통과시키고;
    (d) 임의로 섬유를 권취하거나 또는 섬유를 캔에 위치시키고;
    (e) 섬유를 연신하고;
    (f) 연신된 섬유를 열처리하고;
    (g) 섬유를 0.5 내지 6인치의 스테이플 섬유로 절단하는 것
    을 포함하는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 자체권축 이성분 스테이플 섬유의 제조에 관한 방법.
  8. 제1항에 있어서, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 IV가 0.10 내지 0.5㎗/g 다른 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유.
  9. 제2항에 있어서, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 IV가 0.10 내지 0.5㎗/g 다른 방법.
  10. 제1항에 있어서, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 IV가 0.03 내지 0.3㎗/g 다른 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유.
  11. 제2항에 있어서, 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 IV가 0.03 내지 0.3㎗/g 다른 방법.
  12. 제1항에 있어서, 스티렌 중합체가 폴리스티렌, 알킬 또는 아릴 치환된 폴리스티렌 및 스티렌 다성분 중합체로 이루어진 군에서 선택되는 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유.
  13. 제2항에 있어서, 스티렌 중합체가 폴리스티렌, 알킬 또는 아릴 치환된 폴리스티렌 및 스티렌 다성분 중합체로 이루어진 군에서 선택되는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 스티렌 중합체가 폴리스티렌인 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유.
  15. 제13항에 있어서, 스티렌 중합체가 폴리스티렌인 것인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 스티렌 중합체가 하나 이상의 성분내에 성분내 중합체의 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%로 존재하는 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유.
  17. 제2항에 있어서, 스티렌 중합체가 하나 이상의 성분내에 성분내 중합체의 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%로 존재하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 스티렌 중합체가 하나 이상의 성분내에 성분내 중합체의 중량을 기준으로 0.5 내지 5중량%로 존재하는 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유.
  19. 제17항에 있어서, 스티렌 중합체가 하나 이상의 성분내에 성분내 중합체의 중량을 기준으로 0.5 내지 5중량%로 존재하는 방법.
  20. 제1항에 있어서, 스티렌 중합체가 각각의 성분내에 존재하는 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유.
  21. 제2항에 있어서, 스티렌 중합체가 각각의 성분내에 존재하는 방법.
  22. 제1항에 있어서, 스티렌 중합체가 오직 하나의 성분내에 존재하는 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유.
  23. 제2항에 있어서, 스티렌 중합체가 오직 하나의 성분내에 존재하는 방법.
  24. 제22항에 있어서, 스티렌 중합체가 더 높은 IV의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 갖는 성분내에 존재하는 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유.
  25. 삭제
  26. 제18항에 있어서, 각각의 성분이 성분내 중합체의 중량을 기준으로 95% 이상의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하고, 각각의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)가 95몰% 이상의 트리메틸렌 테레프탈레이트 반복 단위를 함유하는 병렬형 또는 편심성 시이드-코어형 이성분 섬유.
  27. 제19항에 있어서, 각각의 성분이 성분내 중합체의 중량을 기준으로 95% 이상의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하고, 각각의 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)가 95몰% 이상의 트리메틸렌 테레프탈레이트 반복 단위를 함유하는 것인 방법.
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