KR101425996B1 - 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법 - Google Patents

난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 난연 성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조 방법은 환경 규제 대상으로 추진되고 있는 Phthalate계 가소제를 사용한 PVC 코팅 제품을 대체 할 수 있는 섬유를 제공하는 효과가 있다.
또한 본 발명의 제조방법을 통해 제조된 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유는 내구성, 형태안정성, 탄성회복율 및 압축반발특성이 우수하고 난연성, 접착성 및 촉감을 동시에 달성하면서 원사결점 발생을 최소화할 수 있다.
특히 열융착을 위한 열처리 공정 이후에도 난연 성능이 우수하며 직물이 딱딱해지는 단점이 현저하게 개선된다.

Description

난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법{Manufacturing mehhod of flame-retardant low melting complex fiber}
본 발명은 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 난연성능이 우수하면서도 복합섬유의 접착성 및 촉감이 현저하게 개선된 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 폴리에스테르라 함은, 분자 내에 에스테르 결합(-COO)을 갖는 고분자 화합물의 총칭으로서, 불포화 폴리에스테르 수지와 알키드 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 대표되는 열가소성 폴리에스테르 수지가 있다. 이러한 폴리에스테르 섬유는 강도가 높고, 내약품성, 250 내지 255 ℃ 범위의 융점을 지녀 내열성이 우수하며, 신장 굴곡에 대하여는 탄성을 지니는 장점이 있어서 신사복지, 셔츠 등의 의류뿐만 아니라 산업용 재료로 용도가 다양하다.
그러나, 상기의 폴리에스테르는 비교적 융점이 높아 일반적으로 섬유 구조체를 경화시킬 때는 포르말린(포름알데히드 수용액)이라든가 유기용제를 함유한 접착제, 경질 수지(페놀 수지, 멜라닌 수지, 우레아 수지)를 사용한다. 이러한 유기 용제를 함유한 접착제는 원단의 내부까지 침투하지 않아 접착성도 낮고 완성되었을 때의 촉감이 거칠다. 또한, 휘발성이 강하고 인체에 유해한 물질이 대부분이며, 유독 가스 배출 등의 환경적으로 문제가 되어 왔다.
한편, 난연성의 부여에 있어서는 일반적으로 후가공을 통해 이루어지나, 이는 공정이 복잡해지고, 비용이 증가되는 단점이 있어, 난연성이 포함된 원료 자체는 공정의 단축 및 효과의 발현 및 내구성면에 있어서 후가공 시 보다 훨씬 탁월하다.
한편 최근 건축자재 및 인테리어 소재들은 내구성과 작업의 용이성, 시각적효과, 단열 및 방음 등 편의를 도모하기 위하여 다양한 종류의 화학물질들로 구성되어 있다. 특히 바닥재로 사용되는 PVC 바닥재 제품을 제조하기 위하여 가소제로서 Phthalate계를 주로 사용하고 있고, 각종 접착제, 잉크, 가공 첨가제 등 유해화합물이 사용되고 있다. 최근에는 PVC 바닥재 제품에서 발생될 수 있는 가소제의 이행 등의 문제로 환경규제 대상으로 추진되고 있어 이를 대체 가능한 소재의 개발
이 필요한 실정이다. 이러한 소재들은 다양한 종류의 휘발성 유기화학물질(Volatile Organic Compound)을 함유하며, 빌딩 증후군(Sick Building Syndrome) 등을 야기하고 있다.
따라서, 환경 규제 대상으로 추진되고 있는 Phthalate계 가소제를 사용한 PVC 코팅 제품을 대체 할 수 있는 섬유의 개발이 절실히 요구되나 현재 개발되는 폴리에스테르계 저융점 복합섬유는 난연성, 접착성 및 촉감을 동시에 달성하면서 원사결점 발생을 최소화하기 어려운 문제가 있었다. 특히 저융점 난연 폴리에스테르계 복합섬유는 열융착을 위한 열처리 공정 이후에도 난연 성능이 우수하며 직물이 딱딱해지는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 난연성, 접착성 및 촉감을 동시에 달성하면서 원사결점 발생을 최소화할 수 있는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 성분과 제2 성분을 포함하는 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법에 있어서, (1) 상기 제1 성분은 산 성분은 테레프탈산과 이소프탈산(IPA)을 포함하고, 디올성분은 1,4-부탄디올 및 폴리테트라메틸렌에테르글리콜을 포함하고 이들을 혼합하여 중합되며, 인계 난연제를 포함하는 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성폴리머이고; 상기 제2 성분은 테레프탈산과 에틸렌 글리콜을 포함하여 중합되며, 인계 난연제를 포함하는 열가소성 난연 폴리에스테르계 폴리머로서, 상기 제1 성분과 제2 성분을 각각 용융하는 단계; 및 (2) 상기 용융된 제1 성분 및 제2 성분들을 복합방사하는 단계;를 포함하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 인계난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112012101092145-pat00001
단, R1, R2는 각각 독립적으로 페닐, 할로페닐, C1~6의 알킬, C1~6의 할로알킬, 또는 C1~12의 할로아릴이다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 성분의 산성분은 70 내지 80몰%의 테레프탈산과 20 내지 30몰%의 이소프탈산이 혼합된 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 성분의 디올성분은 에틸렌글리콜을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 성분의 디올성분은, 80 내지 95몰%의 1,4-부탄디올과 5 내지 20몰%의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 성분의 산성분과 디올성분은 1 : 1.4 내지 1.8의 중량비로 혼합되어 중합된 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 성분은 150 내지 155℃의 융점과 1.0 내지 2.0 dl/g의 고유점도를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 성분은 85 ~ 100%의 탄성회복율을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제2 성분은 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 1:1~1.2 중량비로 혼합되어 중합된 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제2 성분의 융점은 240 ~ 260℃이며 고유점도는 0.45 ~ 0.8 dl/g일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 성분은 200 ~ 280℃에서 용융하고, 제2 성분은 240 ~ 320℃에서 용융할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (2) 단계 이후, (3) 상기 복합방사된 섬유를 냉각 및 고화하는 단계; (4) 상기 고화된 복합섬유에 유제를 공급하는 단계; 및 (5) 상기 유제가 공급된 복합섬유를 열고정 및 연신하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 연신단계에서 400 내지 1,500mpm의 1차 고뎃롤러 속도 와 2,500 내지 4,000mpm의 2차 고뎃롤러 속도을 이용한 연신비 2.5 내지 6.0일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 성분의 폴리에스테레계 수지 내에 인계 난연제가 3000 ~ 10000ppm 포함되고, 제2 성분의 폴리에스테레계 수지 내에 인계 난연제가 3000 ~ 10000ppm 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르계 복합섬유는 시스-코어형 복합섬유, 사이드-바이-사이드 복합섬유 또는 중공의 사이드-바이-사이드 복합섬유일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 시스-코어 섬유는 제1 성분이 시스부이고, 제2 성분이 코어부일 수 있다.
본 발명에 따른 난연 성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유 및 이의 제조 방법은 환경 규제 대상으로 추진되고 있는 Phthalate계 가소제를 사용한 PVC 코팅 제품을 대체 할 수 있는 섬유를 제공하는 효과가 있다.
또한 본 발명의 제조방법을 통해 제조된 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유는 내구성, 형태안정성, 탄성회복율 및 압축반발특성이 우수하고 난연성, 접착성 및 촉감을 동시에 달성하면서 원사결점 발생을 최소화할 수 있다.
특히 열융착을 위한 열처리 공정 이후에도 난연 성능이 우수하며 직물이 딱딱해지는 단점이 현저하게 개선된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 폴리에스테르계 복합섬유의 제조공정을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에서 사용된 복합 방사 장치의 모식도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 난연 성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 섬유의 단면은 나타내는 전자 현미경 사진이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이, 환경 규제 대상으로 추진되고 있는 Phthalate계 가소제를 사용한 PVC 코팅 제품을 대체 할 수 있는 섬유의 개발이 절실히 요구되나 현재 개발되는 폴리에스테르계 저융점 복합섬유는 난연성, 접착성 및 촉감을 동시에 달성하면서 원사결점 발생을 최소화하기 어려운 문제가 있었다. 특히 저융점 난연 폴리에스테르계 복합섬유는 열융착을 위한 열처리 공정 이후에도 난연 성능이 우수하며 직물이 딱딱해지는 문제가 있었다.
이에 본 발명은 (1) 상기 제1 성분은 산 성분은 테레프탈산과 이소프탈산(IPA)을 포함하고, 디올성분은 1,4-부탄디올 및 폴리테트라메틸렌에테르글리콜을 포함하고 이들을 혼합하여 중합되며, 인계 난연제를 포함하는 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성폴리머이고; 상기 제2 성분은 테레프탈산과 에틸렌 글리콜을 포함하여 중합되며, 인계 난연제를 포함하는 열가소성 난연 폴리에스테르계 폴리머로서, 상기 제1 성분과 제2 성분을 각각 용융하는 단계; 및 (2) 상기 용융된 제1 성분 및 제2 성분들을 복합방사하는 단계;를 포함하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법을 제공하여 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 환경 규제 대상으로 추진되고 있는 Phthalate계 가소제를 사용한 PVC 코팅 제품을 대체 할 수 있는 섬유를 제공하는 효과가 있다.
또한 본 발명의 제조방법을 통해 제조된 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유는 내구성, 형태안정성, 탄성회복율 및 압축반발특성이 우수하고 난연성, 접착성 및 촉감을 동시에 달성하면서 원사결점 발생을 최소화할 수 있다.
본 발명의 저융점 폴리에스테르계 복합섬유를 구성하는 섬유성분들은 제1 성분인 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성폴리머와 제2 성분인 열가소성 난연 폴리에스테르계 폴리머를 포함한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 폴리에스테르계 복합섬유의 제조공정을 나타내는 흐름도이다.
이를 중심으로 설명하면, (1) 단계로서 제1 성분인 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성폴리머와 제2 성분인 열가소성 난연 폴리에스테르계 폴리머를 용융한다(S10).
먼저, 제1 성분인 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성폴리머를 설명한다. 본 발명의 제1 성분은 산 성분은 테레프탈산과 이소프탈산(IPA)을 포함하고, 디올성분은 1,4-부탄디올 및 폴리테트라메틸렌에테르글리콜을 포함하고 이들을 혼합하여 중합되며, 인계 난연제를 포함한다. 상기 산성분과 상기 디올성분은 반응몰비로 1 : 1 반응하며, 일반적으로 중합 반응성 향상을 위해 일부 디올성분을 과잉 투입할 수 있다. 일반적으로 테레프탈산을 사용하는 공법의 경우 1 : 1.2 내지 1.4, 디메틸테레프탈레이트를 사용하는 공법의 경우 1 : 1.4 내지 1.8의 중량비율로 투입하여 중합 반응성을 향상시키며, 과잉 투입된 디올성분은 축중합반응 중 감압공정을 통해 대부분 회수한다. 상기 투입몰비보다 적은 양의 디올성분을 투입할 경우에는 중합반응이 매우 더디게 진행되며 산성분과 디올성분의 1 : 1 반응이 불가능하여 충분한 에스테르화 반응이 진행되지 않아 폴리머의 중합도가 일정 수준 이상으로 향상되지 않을 수 있다.
상기 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성폴리머를 구성하는 산성분은 70 내지 80몰%의 테레프탈산과 20 내지 30몰%의 이소프탈산의 혼합물일 수 있다. 만일 산 성분에서 이소프탈산의 함량이 20몰% 미만으로 되는 경우, 탄성 폴리머의 융점이 170℃ 이상으로 일반적인 열처리 공정조건(180~190℃,10~20분) 하에서 필라멘트간의 접착이 충분히 이루어지지 않아 직물의 형태안정성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 30몰%를 초과하는 경우, 탄성 폴리머의 융점이 150℃ 이하로 고온의 열처리 공정 중 열화 발생 가능성이 높고 탄성 폴리머 내 비결정영역의 비중이 높아 낮은 Tg로 인해 상온에서의 변형 가능성 및 보관성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
한편 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 제1 성분은 난연성을 부여하기 위하여 인계난연제를 포함할 수 있으며 상기 인계난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있으며 바람직하게는 3,000 ppm 내지 10,000 ppm 이 포함될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112012101092145-pat00002
단, R1, R2는 각각 독립적으로 페닐, 할로페닐, C1~6의 알킬, C1~6의 할로알킬, 또는 C1~12의 할로아릴이다.
상기 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성폴리머는 150 내지 155℃의 융점과 1.0 내지 2.0 dl/g의 고유점도를 갖는 것이 될 수 있다. 이러한 탄성폴리머는 수득되는 복합섬유에 탄성을 부여하는 기능과 가열가압공정에 의하여 인접하는 복합섬유들과 접착되는 자착기능을 갖도록 한다.
다음, (2) 성분은 상기 제2 성분은 테레프탈산과 에틸렌 글리콜을 포함하여 중합되며 240 내지 260℃의 융점과 0.45 내지 0.80 dl/g의 고유점도를 갖는 난연성 폴리에스테르로서 바람직하게는 상기 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 1:1~1.2 중량비로 혼합되어 중합된 것일 수 있다. 또한 제2 성분의 폴리에스테르계 수지 내에 난연성을 부여하기 위하여 인계 난연제가 3000 ~ 10000ppm 포함될 수 있으며 첨가되는 인계난연제는 제1 성분의 인계 난연제와 동일하거나 상이할 수 있다.
바람직하게는 제1 성분은 200 ~ 280℃, 바람직하게는 220 내지 260℃에서 용융하고, 제2 성분은 240 ~ 320℃, 바람직하게는 260 ~ 280℃에서 용융할 수 있다.
다음 (2) 단계로서 상기 용융된 제1 성분과 제2 성분을 복합방사한다(S11). 이 때 사용될 수 있는 방사구금은 소망하는 복합섬유의 종류에 따라 일반적으로 사용되는 방사구금을 통해 복합방사할 수 있다. 상기 용융단계를 거친 각각의 용융물을 방사팩을 거쳐 240 내지 300℃, 바람직하게는 260 내지 280℃ 온도에서 방사단계를 진행한다.
다음, (3) 단계로서 상기 복합방사된 섬유를 냉각 및 고화(Quenching)단계(S12)가 진행될 수 있는데, 단면의 형태를 제어하고 섬유의 균제도 향상을 위해 냉각풍의 속도는 15 내지 40 mpm (meter per minute ; m/min)의 속도로 진행시키는 것이 바람직하다.
다음, (4) 단계로서 원활한 방사 및 권취를 위하여 유제가 공급될 수 있는데, 유제공급은 고화 영역에 가이드를 설치한 가이드에서 유제 분사 방식이나 오일 롤러 방식이 사용될 수 있으며, 두 방식 중 어떤 방식을 사용하더라도 무관하다.
다음, (5) 단계로서 상기 유제가 공급된 복합섬유를 열고정 및 연신할 수 잇다. 이는 2개 이상의 고뎃 롤러를 통해 수행될 수 있으며, 1차 고뎃 롤러(Godet Roller) 속도는 400 내지 1,500, 바람직하게는 600 내지 1,000mpm, 온도는 60 내지 120℃, 바람직하게는 80 내지 100℃에서 진행되는 것이 바람직하다. 상기 1차 고뎃 롤러의 연신속도가 400mpm 미만인 경우, 원사의 경시별 물성 변화가 생길 우려가 있으며, 낮은 1차 고뎃 롤러 속도로 인하여 방사 장력이 낮으며 그로 인하여 사절이 많이 발생할 수 있다. 1,500mpm을 초과하면 사 터짐으로 인한 원사 결점이 발생될 우려가 있다.
또한, 2차 고뎃 롤러 속도는 2,500 내지 4,000mpm, 바람직하게는 3,000 내지 3,500mpm이 방사 조업성을 고려하면 안정적이며, 열고정 온도는 100 내지 160℃, 바람직하게는 120 내지 140℃에서 진행되는 것이 바람직하다. 상기 2차 고뎃 롤러 속도가 2,500mpm 미만인 경우, 방사된 원사의 물성, 특히 강신도가 낮아지고 생산성이 저하되게 되며, 4,000mpm을 초과하면 2차 고뎃 롤러에서 원사 떨림이 발생하여 사절이 발생할 우려가 있으며, 상기 연신시 2차 고뎃 롤러의 열고정 온도가 100℃미만인 경우, 경시에 따른 강신도 등의 물성 변화가 발생할 우려가 있으며, 160℃를 초과하면 2차 고뎃 롤러에서 사 떨림이 커져 안정한 조업이 곤란할 우려가 있다.
또한, 상기 연신단계가 진행됨에 있어서, 연신비는 2.5 내지 6.0이 바람직하며, 상기 연신비가 2.5 미만인 경우, 섬유의 강신도가 저하될 우려가 있으며, 6.0을 초과하면 방사 사절이 발생하거나 최종 원사에 있어서 사 터짐으로 인한 결점이 나타날 우려가 있다.
상술한 방법을 통해 제조된 상기 폴리에스테르계 복합섬유는 시스-코어형 복합섬유, 사이드-바이-사이드 복합섬유 또는 중공의 사이드-바이-사이드 복합섬유일 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 시스-코어 섬유는 제1 성분이 시스부이고, 제2 성분이 코어부일 수 있다. 이를 통해 시스부가 열융착된 이후에도 직물이 딱딱해지는 문제를 개선할 수 있다. 이 경우 바람직하게는 상기 시스부 대 코어부의 비가 10:90 내지 50:50 중량%일 수 있다.
본 발명의 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유는 통상의 소광제, 착색제 또는 활제 등이 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 상기 소광제가 이산화티타늄(TiO2)이며 폴리에스테르 복합섬유 100 중량부에 대하여 0.01 내지 2.5 중량부로 첨가될 숭 있다.
실시예 1
시스- 코어의 폴리에스테르 복합섬유 제조
(1) 시스부 수지
산성분이 75몰%의 테레프탈산과 25몰%의 이소프탈산의 혼합물이고, 디올성분이 92몰%의 1,4-부탄디올, 8몰%의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG) 포함하여 중합을 하며, 이때 인계 난연제를 6,000ppm 첨가하여 중합 반응시켜 융점 155℃, 1.4의 고유 점도를 가지는 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성 폴리머를 제조하였다.
(2) 코어부 수지
테레프탈산과 에틸렌글리콜을 중합 반응하는 데, 상기 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 1:1~1.2 중량비로 혼합하였으며, 인계 난연제 6,000ppm를 투입하여 중합 반응시켜 공중합된 융점 245℃의 난연성 폴리에스테르계 수지를 사용하였다.
시스부(열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성 폴리머)의 함량을 30%, 코어부(난연성 폴리에스테르계 수지)의 함량을 70%로 하였다.
(3) 복합섬유의 제조
시스부의 용융 온도를 240℃, 코어부의 용융 온도를 280℃, 방사 팩의 온도는 265℃ 로 하였다. 1차 고뎃 롤러의 속도는 700mpm 에 온도는 90℃, 2차 고뎃 롤러의 속도는 3,000mpm 에 온도는 130℃ 권취 속도는 2950mpm 으로 하여 260데니어/48필라멘트의 시스-코어 봅합섬유를 제조하였으며, 보다 상세한 조건은 표 1에 기재하였다.
실시예 2
시스부 수지만 아래와 같이 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
시스부 수지; 산성분이 80몰%의 테레프탈산과 20몰%의 이소프탈산의 혼합물이고, 디올성분이 92몰%의 1,4-부탄디올, 8몰%의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG) 포함하여 중합을 하며, 이때 인계 난연제를 6,000ppm 첨가하여 중합 반응시켜 융점 175℃, 1.4의 고유 점도를 가지는 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성 폴리머를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하되, 시스부 및 코어부의 난연제 투입량이 각각 4,000ppm 이다. 보다 상세한 조건은 표 1에 기재하였다.
비교예 1
시스부 수지만 아래와 같이 사용하고 코어부 수지에서 인계 난연제를 포함하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
시스부 수지; 산성분이 90몰%의 테레프탈산과 10몰%의 이소프탈산의 혼합물이고, 디올성분이 92몰%의 1,4-부탄디올, 8몰%의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG) 포함하여 중합을 하며, 이때 인계 난연제를 첨가 하지 않고 중합 반응시켜 융점 220℃, 1.2의 고유 점도를 가지는 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성 폴리머를 제조하였다.
비교예 2
시스부 수지만 아래와 같이 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
시스부 수지; 산성분이 75몰%의 테레프탈산과 25몰%의 이소프탈산의 혼합물이고, 디올성분이 98몰%의 1,4-부탄디올, 2몰%의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG) 포함하여 중합을 하며, 동일하게 인계난연제를 포함하여 중합 반응시켜 융점 155℃, 1.4의 고유 점도를 가지는 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성 폴리머를 제조하였다.
비교예 3
시스부 수지만 아래와 같이 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
시스부 수지; 산성분이 90몰%의 테레프탈산과 10몰%의 이소프탈산의 혼합물이고, 디올성분이 98몰%의 1,4-부탄디올, 2몰%의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG) 포함하여 중합을 하며, 동일하게 인계 난연제를 포함하여 중합 반응시켜 융점 220℃, 1.2의 고유 점도를 가지는 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성 폴리머를 제조하였다.
<실험예>
상기 실시예 및 비교예의 시스-코어 복합섬유에 대하여 하기와 같은 물성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1. 강도와 신도
섬유의 강도와 신도의 측정은 자동 인장 시험기(Textechno 사)를 사용하여 50 cm/min의 속도, 50 cm의 파지 거리를 적용하여 측정하였다. 강도와 신도는 섬유에 일정한 힘을 주어 절단될 때까지 연신시켰을 때 걸린 하중을 데니어(Denier;de)로 나눈값(g/de)을 강도, 늘어난 길이에 대한 처음 길이를 백분율로 나타낸 값(%)을 신도로 정의하였다.
2. 방사 작업성(방사 조업성)(%) : 원사 100 개 생산 기준
(총생산된 원사개수 - 사절된 원사개수) / 총생산된 원사 개수× 100
방사 조업성 95% 이상은 ◎:매우우수, 90% 이상 ~ 95% 미만은 ○:우수, 80% 이상 ~ 90% 미만은 △: 보통, 80% 미만은 ×:불량 으로 판정함
3. 원사 결점 발생율(%)
100개 측정 기준으로, 4 Kg 권취량 기준에서의 원사 결점(원사 표면 모우, 루프) 1개 이상이 발생한 시료의 발생율 1% 이하는 ◎:매우우수, 1% 이상 ~ 2% 미만은 ○:우수, 2% 이상 ~ 4% 미만은 △: 보통, 4% 이상은 ×:불량 으로 판정함
4. 난연성 평가(LOI : Limiting Oxygen Index)
난연성을 평가하기 위하여 KS-M ISO 4589-1~3 또는 JIS K7201 A-1호에 의거하여 측정하였다.
LOI 지수 27 이상은 난연성 ○:우수, 24이상 27미만은 △: 보통, 23 미만은 ×:불량 으로 판정함
5. 접착성 평가
제조된 섬유를 샘플 제직 하여 가로*세로 10cm 씩 190 ℃ 에서 10분간 열처리 후 섬유의 융착 부분을 현미경으로 확인하여 평가하였다.
◎:매우우수, ○:우수, △: 보통, ×: 불량으로 평가하였다.
6. 촉감 평가
제조된 섬유를 샘플 제직 하여 가로*세로 10cm 씩 190 ℃ 에서 10분간 열처리 후 섬유의 융착 부분을 내부 전문가들이 손으로 만져서 상대적인 촉감을 비교하여 관능평가를 실시하여 ◎:매우우수, ○:우수, △: 보통, ×: 불량 으로 평가하였다.
구분 단위 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3
시스부
테레프탈산 조성비		 몰% 75 80 75 90 75 90
시스부
이소프탈산 조성비		 몰% 25 20 25 10 25 10
시스부
1,4-부탄디올 조성비		 몰% 92 82 92 92 98 98
시스부
PTMG 조성비		 몰% 8 8 8 8 2 2
시스부
난연제 함량		 ppm 6000 6000 4000 0 6000 6000
코어부
난연제 함량		 ppm 6000 6000 4000 0 6000 6000
시스부/코어부
함량		 % 70/30 70/30 70/30 70/30 70/30 70/30
시스부
융점		 ℃ 155 175 155 220 155 220
코어부
융점		 ℃ 245 245 245 245 245 245
시스부
용융온도		 ℃ 240 240 240 240 240 240
코어부
용융온도		 ℃ 280 280 280 280 280 280
방사팩 온도 ℃ 265 265 265 265 265 265
1차고뎃롤러
속도		 mpm 700 700 700 700 700 700
1차고뎃롤러
온도		 ℃ 90 90 90 90 90 90
2차고뎃롤러
속도		 mpm 3000 3000 3000 3000 3000 3000
2차고뎃롤러
온도		 ℃ 130 130 130 130 130 130
강도 g/de' 4.10 4.20 4.15 4.30 4.10 4.20
신도 % 36.0 34.0 32.0 30.0 28.0 25.3
방사 작업성 % 95.0 95.0 95.0 92.0 90.0 92.0
방사 작업성 평가 ◎:매우
우수		 ◎:매우
우수		 ◎:매우
우수		 ○:우수 ○:우수 ○:우수
원사 결점 발생율 % 1.2 0.8 1.8 2.2 2.5 2.5
원사 결점 발생율 평가 ○:우수 ◎:매우
우수		 ○:우수 △: 보통 △: 보통 △: 보통
LOI 지수 지수 30 29 27 22 29 28
LOI 지수 평가 ○:우수 ○:우수 ○:우수 ×: 불량 ○:우수 ○:우수
접착성 평가 ◎:매우
우수		 ○:우수 ◎:매우
우수		 ×: 불량 ○:우수 ×: 불량
촉감 평가 ◎:매우
우수		 ◎:매우
우수		 ◎:매우
우수		 ○:우수 ×: 불량 ×: 불량
표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1 ~ 3의 복합섬유는 비교예 1의 복합섬유에 비하여 난연성이 현저하게 우수하였다. 나아가, 시스부의 디올함량이 상이한 비교예 2, 3에 비하여 현저하게 우수한 접착성 및 융착 후 촉감향상능을 가진다.
본 발명은 섬유, 특히 복합섬유의 제조 산업 및 이러한 복합섬유를 사용하여
직물을 이용하여 직물 바닥재 등을 생산하는 산업 등에서 이용될 수 있다.
10, 20 : 용융부 30 : 방사팩
40 : 고화부 50 : 유제공급부
60 : 제1 고뎃롤러 70 : 제2 고뎃롤러
80 : 권취부

Claims (16)

  1. 제1 성분과 제2 성분을 포함하는 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법에 있어서,
    (1) 상기 제1 성분은 산 성분은 테레프탈산과 이소프탈산(IPA)을 포함하고, 디올성분은 1,4-부탄디올 및 폴리테트라메틸렌에테르글리콜을 포함하고 이들을 혼합하여 중합되며, 인계 난연제를 포함하는 열가소성 난연 폴리에스테르계 탄성폴리머이고;
    상기 제2 성분은 테레프탈산과 에틸렌 글리콜을 포함하여 중합되며, 인계 난연제를 포함하는 열가소성 난연 폴리에스테르계 폴리머로서,
    상기 제1 성분과 제2 성분을 각각 용융하는 단계; 및
    (2) 상기 용융된 제1 성분 및 제2 성분들을 복합방사하는 단계;를 포함하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인계난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure 112012101092145-pat00003

    단, R1, R2는 각각 독립적으로 페닐, 할로페닐, C1~6의 알킬, C1~6의 할로알킬, 또는 C1~12의 할로아릴이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 산성분은 70 내지 80몰%의 테레프탈산과 20 내지 30몰%의 이소프탈산이 혼합된 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 디올성분은 에틸렌글리콜을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 디올성분은, 80 내지 95몰%의 1,4-부탄디올과 5 내지 20몰%의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 산성분과 디올성분은 1 : 1.4 내지 1.8의 중량비로 혼합되어 중합된 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분은 150 내지 155℃의 융점과 1.0 내지 2.0 dl/g의 고유점도를 갖는 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 성분은 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 1:1~1.2 중량비로 혼합되어 중합된 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 성분의 융점은 240 ~ 260℃이며 고유점도는 0.45 ~ 0.8 dl/g인 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분은 200 ~ 280℃에서 용융하고, 제2 성분은 240 ~ 320℃에서 용융하는 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 (2) 단계 이후,
    (3) 상기 복합방사된 섬유를 냉각 및 고화하는 단계;
    (4) 상기 고화된 복합섬유에 유제를 공급하는 단계; 및
    (5) 상기 유제가 공급된 복합섬유를 열고정 및 연신하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연신단계에서 400 내지 1,500mpm의 1차 고뎃롤러 속도 와 2,500 내지 4,000mpm의 2차 고뎃롤러 속도을 이용한 연신비 2.5 내지 6.0인 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 폴리에스테레계 수지 내에 인계 난연제가 3000 ~ 10000ppm 포함되고, 제2 성분의 폴리에스테레계 수지 내에 인계 난연제가 3000 ~ 10000ppm 포함되는 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르계 복합섬유는 시스-코어형 복합섬유, 사이드-바이-사이드 복합섬유 또는 중공의 사이드-바이-사이드 복합섬유인 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 시스-코어형 복합섬유는 제1 성분이 시스부이고, 제2 성분이 코어부인 것을 특징으로 하는 난연성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유의 제조방법.
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