KR101372857B1 - 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 섬유 - Google Patents

생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 섬유에 관한 것으로 보다 상세하게는 폴리에스테르 블렌드 조성물에 있어서, 페닐렌기를 포함하는 방향족산 및 카르복실산기를 포함하는 지방족산을 포함하여 이루어지는 산성분, 술폰산금속염 및 탄소수 2 내지 14의 디올성분을 혼합하여 에스테르화 및 중축합시켜 제조되는 폴리에스테르에 폴리락트산(PLA) 및 글리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드를 혼합하여 제조되는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 섬유를 제공한다.

Description

생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 섬유 {Blend composition biodegradable polyester, manufacturing method thereof and fabric made of them}
본 발명은 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 섬유에 관한 것으로 보다 상세하게는 생분해가 잘 이루어지면서 방사공정이 가능하여 원사 등에 활용가능한 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 섬유에 관한 것이다.
플라스틱은 기계적 물성, 내화학성, 내구성 등이 우수하기 때문에 다양한 용도로 광범위하게 사용되어 왔으나, 종래의 플라스틱 즉, 합성수지의 경우 자연에서 스스로 분해가 되지 않아 소각 처리를 할 경우, 유해 물질이 방출되는 단점을 지녔다. 최근 환경오염 문제가 사회적으로 큰 문제로 대두되면서 자연에서 완전 분해가 가능한 생분해성 수지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 전세계적으로 관심을 불러일으키고 있다.
종래의 생분해성 수지 즉, 폴리부틸렌석시네이트, 폴리에틸렌석시네이트, 폴리라틱에시드 등은 생분해성이 우수하지만, 높은 가격으로 경제성이 결여되어 있거나, 용융점이 낮아 1회용품인 성형사출물에 한정적일 수밖에 없고, 섬유제품군과 같이 제품 제조에 있어, 열적 안정성을 유지해야하는 제품군의 용도 전개는 곤란한 실정이다. 기존의 생분해성 고분자의 경우 기계적 물성, 내화학성, 내구성이 낮기 때문에 1회용 포장용 소재 즉 사출성형 제품군에 국한되어 적용되고 있다는 제한된 용도의 문제점을 갖고 있었다.
또한, 중합 시 사용되는 원료로 디올 성분 중 디 에틸렌글리콜(DEG)를 사용함으로써 섬유제품군을 제조하기 위한 방사 공정 전 단계인 건조단계에서 건조조건 확보가 곤란한 단점이 발생하였고, 반응 속도를 촉진하기 위해 상용한 코촉매인 알루미늄아세테이트 베이직으로 인하여 방사 시 초기 팩압이 발생함으로써 방사 작업성이 곤란한 단점이 발생하였다. 또한, 이로 인하여 제조된 폴리머의 색조 b값이 9 이상으로 섬유제품군으로 용도 전개함에 있어 적합하지 않은 단점이 발생하였다.
이와 관련하여 대한민국 특허출원 제2006-7002339호, 발명의 명칭 "생분해성 폴리에스테르 혼합물" 및 동 제2001-0055645호, 발명의 명칭 "인열강도가 보강된 생분해성 폴리에스테르 수지 조성물"과 같이 이를 개선하기 위한 노력을 지속적으로 진행하고 있다. 특히, 대한민국 특허출원 제2010-0075068호에서는 섬유제품군으로 제조가 가능한 방향족 공중합 폴리에스테르 화합물을 제조하였으나, 색조 b값이 9 이상이며, 방사 시, 초기 팩압이 높은 단점으로 인하여 방사 작업성이 용이하지 않음으로 섬유용도로 제품을 전개하기엔 다소 부족한 부분이 있다.
이를 해결하기 위해 일보공개특허 특개평4-189822, 189823호 등에서는 지방족 디카르본산류와 지방족 2가 글리콜류를 에스테르화 반응시킨 후 중축합 반응을 한 다음, 다시 이소시아네이트 화합물을 첨가하고 반응시켜 분자량을 증가시킴으로서 분자량 및 용융점도의 향상하여 기존의 지방족 폴리에스테르보다 물성을 향상시켰으나 섬유나 필름으로 제조할 수 있는 물성을 확보하지는 못하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 지방족산과 방향족산을 이용하여 투입 원료의 조성 변경 등으로 방사 및 연신성이 향상된 생분해성 폴리에스테르를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 생분해성 폴리에스테르를 최적의 제조조건으로 제조할 수 있는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 올리고머를 이용하여 생분해성 폴리에스테르의 제조시간을 단축하여 제조할 수 있는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 폴리에스테르 블렌드 조성물에 있어서, 페닐렌기를 포함하는 방향족산 및 카르복실산기를 포함하는 지방족산을 포함하여 이루어지는 산성분, 술폰산금속염 및 탄소수 2 내지 14의 디올성분을 혼합하여 에스테르화 및 중축합시켜 제조되는 폴리에스테르에 폴리락트산(PLA) 및 글리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드를 혼합하여 제조되는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 산성분 및 술폰산금속염의 혼합비율이 상기 지방족산 10 내지 24.9몰%, 방향족산 75 ~ 89몰% 및 술폰산금속염 0.1 내지 15몰%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 산성분 및 술폰산금속염을 포함하는 물질과 디올성분의 비율이 1.0 : 1.0 내지 1.4 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리에스테르 10 ~ 90중량%와 상기 폴리락트산(PLA) 10 ~ 90 중량% 혼합되고, 상기 폴리에스테르 및 폴리락트산(PLA)의 총 중량 100에 대하여 리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드가 1 ~ 15중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 방향족산이 테레프탈산(Terephthalic acid), 이소프탈산(Isophthalic acid), 디메틸테레프탈레이트(Dimethyl Terephthalate), 디메틸이소프탈레이트(Dimethyl Isophthalate) 로 이루어진 군에서 1 이상의 선택되는 것임을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 지방족산이 옥살산(Oxalic acid), 말론산(Malonic acid), 석신산(Succinic acid), 글루타르산(Glutaric acid), 아디프산(Adipic acid), 수베린산(suberic acid), 시트르산(Citric acid), 피메르산(Pimeric acid), 아젤라인산(Azelaic acid), 세바스산(Sebasic acid), 노나노산(Nonanoic acid), 데카노인산(Decanoic acid), 도데카노인산(Dodecanoic acid) 및 헥사노데카노인산(Hexadecanoic acid) 로 이루어진 군에서 1 이상의 선택되는 것임을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 디올성분이 탄소수 2 내지 14인 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol), 프로필렌글리콜(Propylene Glycol), 트리메틸글리콜(Trimethyl Glycol), 테트라메틸렌글리콜(Tetramethylene Glycol), 펜타메틸글리콜(Pentamethyl Glycol), 헥사메틸렌글리콜(Hexamethylene Glycol), 헵타메틸렌글리콜(Heptamethylene Glycol), 옥타메틸렌글리콜(Octamethylene Glycol), 노나메틸렌글리콜(Nonamethylene Glycol), 데카메틸렌글리콜(Decamethylene Glycol), 운데카메틸렌글리콜(Undecamethylene Glycol), 도데카메틸렌글리콜(Dodecamethylene Glycol), 트리데카메틸렌글리콜(Tridecamethylene Glycol) 및 테트라데카메틸렌글리콜(Tetradecamethylene Glycol)로 이루어진 군에서 1 이상의 선택되는 것임을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 페닐렌기를 포함하는 방향족산 및 카르복실산기를 포함하는 지방족산을 포함하여 이루어지는 산성분 및 술폰산금속염을 포함하는 물질과 탄소수 2 내지 14의 디올성분의 비율이 1.0 : 1.0 ~ 1.4인 중량비로 혼합하고; 200 내지 260℃에서 210 내지 330분 동안, 40 내지 80rpm의 속도로 교반하면서 올리고머를 제조하는 에스테르화시키며; 상기 올리고머를 240 ~ 285℃에서 180 ~ 210분 동안, 40 ~ 100rpm으로 중축합하여 제조되는 폴리에스테르 제조단계; 및 폴리락트산(PLA) 및 글리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드를 혼합하는 혼합단계를 포함하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리에스테르 10 ~ 90중량%와 상기 폴리락트산(PLA) 10 ~ 90 중량% 혼합되고, 상기 폴리에스테르 및 폴리락트산(PLA)의 총 중량 100에 대하여 리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드가 1 ~ 15중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 폴리에스테르 블렌드 조성물을 이용하여 제조된 생분해성 폴리에스테르 섬유를 제공한다.
본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물 및 이의 제조방법은 방사가 가능하고 연신성이 향상된 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물 및 이로부터 제조된 섬유를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물 및 이의 제조방법은 최적의 제조조건으로 제조할 수 있으며, 원사, 원면, 부직포, 직물, 시트 등으로의 실용화가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물은 방사가 가능하여 원사 등을 제조할 수 있는데, 원사의 물성은 강도가 2.5~3.5g/de, 신도 35~45%인 특징이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물은 페닐렌기를 포함하는 방향족산 및 카르복실산기를 포함하는 지방족산을 포함하여 이루어지는 산성분, 술폰산금속염, 탄소수 2 내지 14의 디올성분을 에스테르화 및 중축합시켜 폴리에스테르 수지를 제조하며, 상기 폴리에스테르 수지에 폴리락트산(PLA) 및 폴리락트산(PLA) 및 글리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드를 혼합하여 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물을 제조한다.
상기 산성분 및 술폰산금속염의 혼합비율은 지방족산 10 내지 24.9몰%, 방향족산 75 ~ 89몰% 및 술폰산금속염 0.1 내지 15몰%로 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 산성분 중 상기 방향족산은, 바람직하게는, 테레프탈산(Terephthalic acid), 이소프탈산(Isophthalic acid), 디메틸테레프탈레이트(Dimethyl Terephthalate) 및 디메틸이소프탈레이트(Dimethyl Isophthalate)로 이루어진 군에서 1이상 선택될 수 있다. 상기 방향족산의 사용량은 상기 산성분 총 중량 중 상기 지방족산과 상기 술폰산금속염의 함량을 제한 잔여량으로 사용될 수 있으나, 상기 방향족산의 사용량이 너무 적은 경우, 수득되는 생분해성 폴리에스테르를 섬유제품군으로 적용하기 위한 방사성이 좋지 않게 되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 너무 많은 경우, 수득되는 생분해성 폴리에스테르의 분해 및 퇴비화가 어렵게 되는 문제점이 있을 수 있다. 상기 방향족산은 상기 산성분 및 금속산술폰산 총 몰%에서 75 내지 89몰%의 범위로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 산성분 중 상기 지방족산은, 바람직하게는, 옥살산(Oxalic acid), 말론산(Malonic acid), 석신산(Succinic acid), 글루타르산(Glutaric acid), 아디프산(Adipic acid), 수베린산(suberic acid), 시트르산(Citric acid), 피메르산(Pimeric acid), 아젤라인산(Azelaic acid), 세바스산(Sebasic acid), 노나노산(Nonanoic acid), 데카노인산(Decanoic acid) 및 도데카노인산(Dodecanoic acid), 헥사노데카노인산(Headecanoic acid)로 이루어진 군에서 2 이상 선택될 수 있다. 상기 지방족산은 특히 탄소수가 짝수인 옥살산, 숙신산, 아디프산, 세바신산 등을 1 또는 2 이상 혼합하여 사용하는 것이 바람직한데, 이는 2가 글리콜과의 반응시 우수한 물리적 성질을 지니고 있어 바람직하다는 장점을 갖는다. 상기 지방족산은 상기 산성분 및 금속산술폰산 총 몰%에서 10 내지 24.9몰%의 범위로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 지방족산의 사용량이 10몰% 미만으로 사용되는 경우, 생분해성을 갖지 못하게 되는 단점이 있을 수 있고, 반대로 24.9몰%를 초과할 경우, 성형가공시에 기계적 물성이 매우 불량하게 되는 문제점이 있을 수 있다.
또한 본 발명은 상기 술폰산금속염은 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 사용하여 생분해도를 개선시킬 수 있는 데, 상기 술폰산금속염은 상기 산성분 및 금속산술폰염 총 몰%에서 0.1 내지 5몰%의 범위의 양으로 사용하는 것이 적절하며, 상기 술폰산금속염이 0.1몰% 미만으로 사용되는 경우, 수득되는 생분해성 폴리에스테르의 생분해성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 5몰%를 초과하는 경우, 성형성이 나빠지게 되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 디올성분은 탄소수 2 내지 14인 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 펜타메틸글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 헵타메틸렌글리콜, 옥타메틸렌글리콜, 노나메틸렌글리콜, 데카메틸렌글리콜, 운데카메틸렌글리콜, 도데카메틸렌글리콜, 트리데카메틸렌글리콜, 테트라데카메틸렌글리콜의 지방족 2가 글리콜로서, 특히 탄소수가 2 내지 6개이고, 짝수인 에틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜 등이 물성개선에 있어서 우수하다.
상기 방향족산, 지방족산의 산성분 및 술폰산금속염 물질과 디올성분의 혼합비율은 1.0 : 1.0 ~ 1.4 중량비로 혼합할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르의 제조하는 방법은 상기 방향족산, 지방족산의 산성분 및 술폰산금속염 물질과 디올성분을 혼합하여 에스테르화 공정 및 중축합공정으로 제조한다.
상기 에스테르화 공정은 방향족산과 지방족산의 산성분과, 디올성분을 생분해성 폴리에스테르 용도에 따른 조성으로 조성한 후, 200~260℃에서 210~330분, 40~80rpm으로 올리고머를 제조하는 공정이다.
상기 에스테르화 공정에서 반응온도는 260℃ 이하에서 진행하는 것이 부산물 생성이 적고 원료물질의 열분해를 방지할 수 있다.
상기 중축합공정은 상기 에스테르 공정으로 제조된 올리고머를 240~285℃에서 180~210분, 40~100rpm으로 중축합하여 폴리에스테르를 제조한다.
일반적으로 지방족 폴리에스테르 중합물의 경우 200 내지 270℃의 저온에서 행해지는데, 본 발명의 경우, 방향족 공중합 폴리에스테르 중합물을 제조하기 위하여 240 내지 285℃의 더 높은 온도에서 반응시킴으로써 촉매와 열안정제의 선택은 중요하다.
상기 중합공정에서 중합촉매로 티탄계 촉매 또는 안티몬계 촉매를 사용할 수 있다.
상기 티탄계 촉매는 테트라부틸 이소프로폭시드(Tetrabutyl Isopropoxide) 또는 테트라부틸 티탄네이트(Tetrabutyl Titanate)를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 안티몬계 촉매는 안티몬 트리옥시드(Antimon Trioxide)를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
상기 중합촉매는 티탄계 촉매 또는 안티몬계 촉매를 단독으로 사용할 수 있으나 두 촉매를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 티탄계 촉매, 안티몬계 촉매를 혼합하여 사용시에는 티탄계 촉매와 안티몬계 촉매를 25:75~50:50으로 혼합하여 사용하는 것을 바람직할 것이다.
본 발명에서의 중합 반응시 사용한 촉매로는 안티몬화합물을 이용하였으며, 고온에서 색상의 변색을 억제하기 위해 인화합물을 사용하였고, 안티몬화합물로는 삼산화안티몬, 사산화안티몬, 오산화안티몬 등과 같은 산화안티몬류, 삼황화안티몬, 삼불화안티몬, 삼염화안티몬 등과 같은 할로겐화 안티몬류, 안티몬트리아세테이트, 안티몬벤조에이트, 안티몬트리스테아레이트 등을 사용하였고, 특히 삼산화안티몬, 안티몬트리아세테이트 등이 우수한 효과를 나타내므로 바람직하며, 그 사용량은 중합 후에 수득되는 이론치로서의 중합물 총 중량을 기준으로 100 내지 600ppm을 사용할 때 가장 효과적이다.
인화합물로는 인산, 모노메틸인산 트리메틸인산, 트리부틸인산 등 인산류 및 그의 유도체들을 사용하는 것이 좋으며, 이중에서도 특히 트리메틸인산 또는 트리페닐아인산이 그 효과가 우수하여 바람직하고, 인화합물의 사용량은 중합 후에 수득되는 이론치로서의 중합물 총 중량을 기준으로 100 내지 500ppm을 사용할 때 가장 효과적이다.
한편, 본 발명은 상기 중축합을 통해 제조된 폴리에스테르에 폴리락트산(PLA) 및 글리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드를 혼합하여 블렌드 조성물을 제조할 수 있다.
상기 폴리락트산(PLA)가 혼합됨으로써, 생분해도가 더욱 좋아지며, 글리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드를 혼합함으로써 폴리에스테르와 폴리락트산(PLA)의 혼합이 잘 이루어진다.
상기 블렌드 조성물은 예를들면 트윈익스트루더가 장착된 컴파운더로 혼합이 가능한 데, 170 ~ 250℃에서 진행하는 것이 바람직하다.
상기 폴리에스테르 블렌드 조성물의 혼합비율은 상기 폴리에스테르 10 ~ 90중량%와 상기 폴리락트산(PLA) 10 ~ 90 중량% 혼합되고, 상기 폴리에스테르 및 폴리락트산(PLA)의 총 중량 100에 대하여 리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드가 1 ~ 15중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 생분해 폴리에스테르 블렌드 조성물로 혼합될 수 있다.
상기 블렌드 조성물은 방사하여 원사를 제조할 수 있는 데, 제조된 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물을 80 ~ 100℃에서 각 약 3시간씩 예비 건조 후 100℃ ~ 120℃에서 약 5시간 건조하여 칩을 제조할 수 있다.
이를 약 240℃의 방사온도에서 방사하여 원사를 제조할 수 있는 데, 방사속도 3500~4500rpm에서 연신비 2~4배로 진행하여 원사를 제조한다. 상기 제조된 원사는 강도가 2.5~3.5g/de, 신도 35~45%인 특징이 있다.
한편 본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물의 제조방법은
페닐렌기를 포함하는 방향족산 및 카르복실산기를 포함하는 지방족산을 포함하여 이루어지는 산성분, 술폰산금속염 및 탄소수 2 내지 14의 디올성분을 비율이 1.0 : 1.0 ~ 1.4인 중량비로 혼합하고; 200 내지 260℃에서 210 내지 330분 동안, 40 내지 80rpm의 속도로 교반하면서 올리고머를 제조하는 에스테르화시키며; 상기 올리고머를 240 ~ 285℃에서 180 ~ 210분 동안, 40 ~ 100rpm으로 중축합으로 폴리에스테르를 제조하며, 상기 폴리에스테르에 폴리락트산(PLA) 및 글리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드를 혼합함으로써, 폴리에스테르 블렌드 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 폴리에스테르 조성물은 칩제조가 가능하며, 방사성이 우수하여 원사, 원면, 부직포, 직물, 시트 등으로의 실용화가 가능하다.
이하 본 발명의 생분해성 폴리에스테르를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
먼저, 폴리에스테르의 제조는 다음과 같다.
교반기 및 콘덴서가 부착된 250㎖ 플라스크에 산성분으로서 반응몰비로 테레프탈산 89몰%와 아디프산 10몰%, 술폰산금속염 1몰%를 투입한 후, 에틸렌글리콜의 투입량은 상기 산성분과 술폰산금속염의 물질 : 에틸렌 글리콜이 1: 1.2의 중량비가 되도록 투입한 후, 에스테르화 촉매로 리튬아세테이트 400ppm을 첨가하고, 반응기 내의 온도를 상온으로부터 30분간에 걸쳐 120℃까지 승온시키고 교반하면서 120분간 250℃까지 승온 반응시켰다. 이때 생성된 부반응물인 메탄올과 물은 콘덴서를 통하여 유출시켰다. 이어서 열안정제로 인산 300ppm, 촉매로서 삼산화안티몬 300ppm을 첨가한 후, 40분간에 걸쳐 관내 압력을 0.5mmHg까지 서서히 감압시킴과 동시에 관내 온도를 280℃까지 승온 반응시키면서 180분 동안 교반 반응을 진행한 다음 교반을 중단하고 토출시켜 본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르를 수득하였다.
수득된 상기 폴리에스테르에 폴리락트산(PLA) 및 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드가 혼합되는 데, 상기 폴리에스테르 90중량%와 상기 폴리락트산(PLA) 10 중량% 혼합되고, 상기 폴리에스테르 및 폴리락트산(PLA)의 총 중량 100에 대하여 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드가 5중량부가 포함되도록 하여 블렌드 조성물을 제조하였다. 혼합시 트윈익스트루더가 장착된 컴파운더 200℃에서 진행하였다.
수득된 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물은 80℃ 및 100℃에서 각각 3시간씩 건조 후 100℃에서 4시간 건조한 뒤, 240℃의 방사온도에서 원사를 제조하고, 방사성을 평가하고, 또한 240℃의 트윈익스투루더(twin extruder)가 장착된 T 다이 시트 성형가공기를 통하여 0.5㎜의 필름을 제조한 뒤, 성형가능성을 확인해 보았다.
본 발명의 상기 실시예 1에 따른 생분해성 폴리에스테르 블렌드의 특성을 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2
실시예 1과 동일하게 제조하되, 테레프탈산을 79몰%, 아디프산 20몰%, 술폰산금속염 1몰%를 사용하여 블렌드 조성물을 제조하였다.
실시예 3
실시예 1과 동일하게 제조하되, 수득된 상기 폴리에스테르에 폴리락트산(PLA) 및 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드가 혼합되는 데, 상기 폴리에스테르 50중량%와 상기 폴리락트산(PLA) 50 중량% 혼합되고, 상기 폴리에스테르 및 폴리락트산(PLA)의 총 중량 100에 대하여 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드가 15중량부가 포함되도록 하여 블렌드 조성물을 제조하였다.
실시예 4
실시예 1과 동일하게 제조하되, 수득된 상기 폴리에스테르에 폴리락트산(PLA) 및 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드가 혼합되는 데, 상기 폴리에스테르 20중량%와 상기 폴리락트산(PLA) 80 중량% 혼합되고, 상기 폴리에스테르 및 폴리락트산(PLA)의 총 중량 100에 대하여 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드가 15중량부가 포함되도록 하여 블렌드 조성물을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1과 동일하게 제조하되,
테레프탈산을 59몰%, 아디프산 40몰%, 술폰산금속염 1몰%를 사용하여 블렌드 조성물을 제조하였다.
비교예 2
비교예 1과 동일하게 제조하되,
산성분으로 테레프탈산을 60몰%, 석신산 40몰%을 혼합하고, 술폰산금속염을 사용하지 않고 블렌드 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 블렌드 조성물을 바탕으로 방사하여 원사를 제조하였다. 제조된 원사는 아래 표 1과 같다.
구 분 가공성 원사의 강도(g/de) 원사의 신도(%)
실시예 1 방사가능
사출성형가능		 2.8 35
실시예 2 방사가능
사출성형가능		 3.2 38
실시예 3 방사가능
사출성형가능		 3.4 36
실시예 4 방사가능
사출성형가능		 3.2 39
비교예 1 방사불가능
사출성형가능		 - -
비교예 2 방사불가능
사출성형가능		 - -
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (10)

  1. 폴리에스테르 블렌드 조성물에 있어서,
    페닐렌기를 포함하는 방향족산 및 카르복실산기를 포함하는 지방족산을 포함하여 이루어지는 산성분, 술폰산금속염 및 탄소수 2 내지 14의 디올성분을 혼합하여 에스테르화 및 중축합시켜 제조되는 폴리에스테르에
    폴리락트산(PLA) 및 글리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드를 혼합하여 제조되는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산성분 및 술폰산금속염의 혼합비율은
    상기 지방족산 10 내지 24.9몰%, 방향족산 75 ~ 89몰% 및 술폰산금속염 0.1 내지 15몰%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    산성분 및 술폰산금속염을 포함하는 물질과 디올성분의 비율이 1.0 : 1.0 내지 1.4 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 10 ~ 90중량%와 상기 폴리락트산(PLA) 10 ~ 90 중량% 혼합되고,
    상기 폴리에스테르 및 폴리락트산(PLA)의 총 중량 100에 대하여 리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드가 1 ~ 15중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방향족산이 테레프탈산(Terephthalic acid), 이소프탈산(Isophthalic acid), 디메틸테레프탈레이트(Dimethyl Terephthalate), 디메틸이소프탈레이트(Dimethyl Isophthalate) 로 이루어진 군에서 1 이상의 선택되는 것임을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지방족산이 옥살산(Oxalic acid), 말론산(Malonic acid), 석신산(Succinic acid), 글루타르산(Glutaric acid), 아디프산(Adipic acid), 수베린산(suberic acid), 시트르산(Citric acid), 피메르산(Pimeric acid), 아젤라인산(Azelaic acid), 세바스산(Sebasic acid), 노나노산(Nonanoic acid), 데카노인산(Decanoic acid), 도데카노인산(Dodecanoic acid) 및 헥사노데카노인산(Hexadecanoic acid) 로 이루어진 군에서 1 이상의 선택되는 것임을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디올성분이 탄소수 2 내지 14인 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol), 프로필렌글리콜(Propylene Glycol), 트리메틸글리콜(Trimethyl Glycol), 테트라메틸렌글리콜(Tetramethylene Glycol), 펜타메틸글리콜(Pentamethyl Glycol), 헥사메틸렌글리콜(Hexamethylene Glycol), 헵타메틸렌글리콜(Heptamethylene Glycol), 옥타메틸렌글리콜(Octamethylene Glycol), 노나메틸렌글리콜(Nonamethylene Glycol), 데카메틸렌글리콜(Decamethylene Glycol), 운데카메틸렌글리콜(Undecamethylene Glycol), 도데카메틸렌글리콜(Dodecamethylene Glycol), 트리데카메틸렌글리콜(Tridecamethylene Glycol) 및 테트라데카메틸렌글리콜(Tetradecamethylene Glycol)로 이루어진 군에서 1 이상의 선택되는 것임을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물.
  8. 페닐렌기를 포함하는 방향족산 및 카르복실산기를 포함하는 지방족산을 포함하여 이루어지는 산성분 및 술폰산금속염을 포함하는 물질과 탄소수 2 내지 14의 디올성분의 비율이 1.0 : 1.0 ~ 1.4인 중량비가 되도록 혼합하고; 200 내지 260℃에서 210 내지 330분 동안, 40 내지 80rpm의 속도로 교반하면서 올리고머를 제조하는 에스테르화시키며; 상기 올리고머를 240 ~ 285℃에서 180 ~ 210분 동안, 40 ~ 100rpm으로 중축합하여 제조되는 폴리에스테르 제조단계; 및
    폴리락트산(PLA) 및 글리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드를 혼합하는 혼합단계를 포함하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 10 ~ 90중량%와 상기 폴리락트산(PLA) 10 ~ 90 중량% 혼합되고,
    상기 폴리에스테르 및 폴리락트산(PLA)의 총 중량 100에 대하여 리시딜메타크릴레이트 또는 말레익안하이드라이드로 그라프트된 폴리에틸렌옥사이드가 1 ~ 15중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 생분해성 폴리에스테르 블렌드 조성물의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한항에 따른 폴리에스테르 블렌드 조성물을 이용하여 제조된 생분해성 폴리에스테르 섬유.
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