KR101593726B1 - 가교 아크릴레이트계 섬유 및 이의 제조방법 - Google Patents
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- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
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- D06M2200/30—Flame or heat resistance, fire retardancy properties
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
본 발명은 종래 기술에서는 제공되지 않았던 산업 소재 분야에서 다른 산업 소재용 섬유와 병용해도 외관상 위화감이 없는 색을 갖고, 비용 면에서도 유익한 가교 아크릴레이트계 섬유를 제공한다. 아크릴레이트계 섬유에 대해 (a) 하이드라진계 화합물에 의한 가교 유도, (b) 과산화물 처리, (c) 알칼리성 금속 화합물에 의한 가수분해 처리를 연속해서 실시한다. 대안적으로, (a)를 실시한 후, (b) 및 (c)를 동시에 실시한다. 이러한 방식으로 L*이 60 내지 75, a*이 5.0 내지 14.5, b*이 23.0 내지 30.0인 JIS-Z-8729 색을 가진 가교 아크릴레이트계 섬유를 수득할 수 있다. 이 가교 아크릴레이트계 섬유 중의 적어도 일부 카르복실기는 마그네슘 이온을 반대 이온으로 사용함으로써 높은 난연성과 높은 흡습 및 제습률을 모두 달성하는 것이 가능하다.
Description
본 발명은 가교 아크릴레이트 섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 산업 소재 분야에서, 다른 산업 소재용 섬유와 병용해도 외견상 위화감을 야기하지 않는 색을 보유하는 가교 아크릴레이트 섬유에 관한 것이다.
가교 아크릴레이트 섬유는 흡제습성, 흡습발열성, 탈취성, 항균성, 난연성 등과 같은 다양한 기능이 있는 것으로 알려져 있기 때문에, 다양한 분야에서 개발이 기대되고 있는 섬유이다. 하지만, 이 섬유는 분홍색이고 후처리 후와 시간이 경과함에 따라 암색화되기 때문에, 그 용도 개발이 제한된다고 하는 문제가 있다. 이러한 문제에 대해서, 의류 분야로의 개발을 목적으로 다양한 연구가 수행되고 있다.
예를 들어, 특허 문헌 1 내지 3에서는 백도를 향상시키는 연구가 수행되고, 실용적인 백도를 가진 가교 아크릴레이트 섬유가 달성되었다. 특허 문헌 4에서는 원료로서 흑색-도핑된 아크릴계 섬유로부터 제조된 흑색의 가교 아크릴레이트 섬유가 개시된다. 또한, 특허 문헌 5와 6에서는 가교 아크릴레이트 섬유를 염색에 의해 다양한 색으로 제조하는 연구가 수행되었다. 하지만, 염색에 관해서는 색상의 안정성, 염색 불균일, 염색 견뢰도 등의 면에서 실용상 충분한 산물을 달성하기 위해 추가 연구가 필요하다.
위에서 언급한 바와 같이, 종래 기술에서는 가교 아크릴레이트 섬유의 색이 의류 분야로의 개발을 목적으로 다양한 연구가 이루어졌지만 실용적인 수준의 색은 제한된 색만이 제공되었다.
한편, 가교 아크릴레이트 섬유의 색 제한은 산업 소재 분야에서도 무시할 수 없는 것이다. 산업 소재 분야에서는 다양한 종류의 산업 소재 섬유를 혼합하여 제품화가 진행되는 경우가 많으며, 그러한 산업 소재 섬유의 색은 황금색에 가까운 색이 많다. 따라서, 위와 같은 색의 가교 아크릴레이트 섬유를 함께 사용하면 제품의 외관에 위화감을 초래한다. 흰색은 분홍색 및 검은색에 비해 위화감은 적지만, 백도 향상에 많은 공정을 필요로 하여 그 비용이 많이 들어 채택하기 어렵다. 이처럼 기존의 가교 아크릴레이트계 섬유는 위와 같은 다양한 기능을 가지고 있음에도 불구하고, 산업 소재 분야에 거의 개발되지 않은 것이 현 상황이다.
또한, 위에서 설명한 바와 같이 가교 아크릴레이트 섬유는 난연성이 있고, 특히 섬유 중의 카르복실기를 마그네슘염 형으로 만들었을 때, 수득되는 가교 아크릴레이트 섬유는 일반 유기 섬유에서는 볼 수 없는 매우 높은 난연성이 있는 것으로 알려져 있다(특허 문헌 7). 또한, 이러한 마그네슘염 형의 가교 아크릴레이트 섬유는 느린 흡습/제습성의 특성이 있고, 환언하면 흡습 및 제습 속도가 느리다(특허 문헌 8). 따라서, 흡습에 의한 지속적인 발열이 가능하며, 특히 의류 분야에서 유용하다.
그러나, 이러한 사실은 종래 기술에서 높은 난연성과 높은 흡습/제습 속도가 마그네슘염 형의 가교 아크릴레이트 섬유에서는 부적합하고, 따라서 이러한 특성이 요구되는 용도로의 개발이 불가능하다는 것을 보여준다.
종래 기술 문헌
특허 문헌
특허 문헌 1: 일본 특허출원 공개(JP-A) 번호 158040/97
특허 문헌 2: 일본 특허출원 공개(JP-A) 번호 2000-303353
특허 문헌 3: 일본 특허출원 공개(JP-A) 번호 2002-294556
특허 문헌 4: 일본 특허출원 공개(JP-A) 번호 2003-89971
특허 문헌 5: 일본 특허출원 공개(JP-A) 번호 2003-278079
특허 문헌 6: 일본 특허출원 공개(JP-A) 번호 2006-70421
특허 문헌 7: WO 2006/027911
특허 문헌 8: WO 2006/027910
본 발명의 목적은 종래 기술에서 제공된 바 없고 비용 면에서 유익한 산업 소재 분야의 산업 소재용 다른 섬유와 함께 사용한 경우에도 외관상 위화감을 전혀 유발하지 않는 색을 가진 가교 아크릴레이트 섬유를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 높은 난연성과 높은 흡습/제습 속도를 모두 나타내는 가교 아크릴레이트 섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은 다음 방법으로 달성될 수 있다. 즉,
[1] JIS-Z-8729에 규정된 표시 방법에 따라 L*이 60 내지 75, a*이 5.0 내지 14.5, b*이 23.0 내지 30.0인 색을 가진 가교 아크릴레이트 섬유.
[2] 아크릴로니트릴 섬유에 대해서 (a) 하이드라진 화합물에 의한 가교 도입 처리, (b) 과산화물에 의한 처리, (c) 알칼리 금속 화합물에 의한 가수분해 처리를 (a), (b) 및 (c)의 순으로 처리하거나, 또는 (a)를 실시한 후, (b) 및 (c)를 동시에 실시하여 얻어지는, 상기 [1]에 제시된 가교 아크릴레이트 섬유.
[3] 가교 아크릴레이트 섬유 중 적어도 일부의 카르복실기에 대한 반대 이온(들)이 마그네슘 및/또는 아연 이온인 상기 [1] 또는 [2]에 제시된 가교 아크릴레이트 섬유.
[4] 가교 아크릴레이트 섬유 중 적어도 일부의 카르복실기에 대한 반대 이온이 마그네슘 이온이고, 한계 산소 지수가 30 내지 50이며, 포화 흡습률이 20 내지 60 중량%인, 상기 [3]에 제시된 가교 아크릴레이트 섬유.
[5] 아크릴로니트릴 섬유에 대해 (a) 하이드라진 화합물에 의한 가교 도입 처리, (b) 과산화물 처리, (c) 알칼리 금속 화합물에 의한 가수분해 처리가 (a), (b) 및 (c)의 순으로 실시하는 것을 특성으로 하는 가교 아크릴레이트 섬유의 제조방법.
[6] 아크릴로니트릴 섬유에 대해 (a) 하이드라진 화합물에 의한 가교 도입 처리, (b) 과산화물에 의한 처리 및 (c) 알칼리 금속 화합물에 의한 가수분해 처리가, (a)를 실시한 후 (b) 및 (c)를 동시에 실시하는 것을 특성으로 하는 가교 아크릴레이트 섬유의 제조 방법.
본 발명의 가교 아크릴레이트 섬유는 황금색에 가까운 색을 가지고 있기 때문에, 산업 소재용 섬유와 혼용한 경우에도 위화감이 발생하지 않고, 또한 제조 공정 수가 적어 비용을 최소화할 수 있기 때문에, 산업 소재 분야에 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 가교 아크릴레이트 섬유에서는 높은 흡습/제습 속도가 달성될 수 있고, 종래의 가교 아크릴레이트 섬유에서 달성할 수 없었던 높은 난연성과 함께 높은 흡습/제습 속도가 가능하여, 현재는 이러한 특성들이 요구되었던 용도들로 개발하는 것이 가능하다.
도 1은 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2의 가교 아크릴레이트 섬유의 흡습 곡선을 도시한 것이다.
다음에 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 가교 아크릴레이트 섬유는 기존의 가교 아크릴레이트 섬유에서 달성할 수 없었던 황금색에 가까운 색을 보유하고 있기 때문에, 산업 소재용 섬유와 혼용한 경우에도 위화감을 유발하지 않는다. 더 구체적으로 설명하면, 색은 JIS-Z-8729에 규정된 표시 방법에 따르면 L*이 60 내지 75, a*가 5.0 내지 14.5, b*이 23.0 내지 30.0인 색이며, L*이 65 내지 75, a*이 7.0 내지 13.0, b*이 23.5 내지 27.0인 색이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 가교 아크릴레이트 섬유는 아크릴로니트릴 섬유에 대해 (a) 하이드라진 화합물에 의한 가교 도입 처리, (b) 과산화물에 의한 처리 및 (c) 알칼리 금속 화합물에 의한 가수분해 처리를 각각 (a), (b) 및 (c)의 순으로 실시하거나, 또는 (a)를 실시한 후, (b) 및 (c)을 동시에 실시하는 방식에 따라 제조할 수 있다.
본 발명에 채택된 아크릴로니트릴 섬유는 아크릴로니트릴 중합체로부터 공지된 방법에 따라 제조되고, 상기 중합체의 조성과 관련하여 아크릴로니트릴의 양은 40 중량% 이상인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 50 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 80 중량% 이상이다. 후술하는 바와 같이, 하이드라진 화합물은 아크릴로니트릴 섬유를 형성하는 아크릴로니트릴 중합체의 니트릴 기와 반응하여 본 발명의 섬유에 가교 구조를 도입시킨다. 가교 구조는 섬유 물성에 큰 영향을 미치는 것으로, 아크릴로니트릴의 공중합 조성이 너무 적은 경우에는 가교 구조가 자연히 적어져 섬유 물성이 불충분해질 가능성이 있지만, 아크릴로니트릴의 공중합 조성이 상기 범위 내에 있다면 양호한 결과가 달성되기 쉬워진다.
아크릴로니트릴 중합체 내에 포함된 아크릴로니트릴 외에 다른 공중합 성분의 예로는 메탈릴설폰산 또는 p-스티렌설폰산과 같은 설폰산-함유 단량체 및 이의 염; (메트)아크릴산 또는 이타콘산과 같은 카르복시산-함유 단량체 및 이의 염; 및 스티렌, 비닐 아세테이트, (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드와 같은 단량체가 포함되며, 이 단량체가 아크릴로니트릴과 공중합될 수 있는 한, 특별한 제한은 없다.
본 발명에 채택되는 아크릴로니트릴 섬유의 형태는 단섬유, 토우(tow), 사(yarn), 편직물/제직물, 부직물 등 임의의 형태일 수 있고, 또한 제조 공정 중의 중간물, 폐 섬유 등도 채택할 수 있다.
처리 (a)에서 아크릴로니트릴 섬유를 하이드라진 화합물 함유 용액으로 처리할 때, 아크릴로니트릴 섬유의 니트릴 기와 하이드라진이 반응하여 섬유에 가교 구조가 형성된다. 하이드라진 화합물의 예로는, 하이드라진 수화물, 하이드라진 염산염, 하이드라진 황산염, 중성 하이드라진 황산염 및 하이드라진 탄산염을 포함한다. 처리 조건의 한 예는 하이드라진 농도가 3 내지 40 중량%가 되도록 상기 하이드라진 화합물을 첨가한 수용액에 상기 아크릴로니트릴 섬유를 침지시킨 후, 50 내지 120 ℃에서 5 시간 이하로 처리하는 것이다.
처리 (b)에서는 처리 (a)를 실시하여 제조한 섬유를 과산화물 함유 용액으로 처리한다. 이러한 처리의 결과로서, 최종 제조된 가교 아크릴레이트 섬유의 색은 황금색에 가까워질 수 있다. 이 처리에 사용된 과산화물의 예로는 과산화수소, 과황산암모늄 및 과황산칼륨이 있다. 처리 조건의 한 예는 과산화물 농도가 1 내지 15 중량%, 바람직하게는 3 내지 8 중량%인 수용액에 섬유를 침지시켜 50 내지 120 ℃에서 0.5 내지 20 시간 동안 처리하는 것이다. 이 처리 전에 섬유는 물로 잘 세척하여 처리 (a) 후 남은 화학물질이 가능한 한 많이 제거되게 하는 것이 바람직하다.
처리 (c)는 알칼리 금속 화합물을 이용한 가수분해 처리이다. 이 처리의 결과로, 섬유에 존재하는 아미드 기와 니트릴 기는 가수분해하여 카르복실기를 형성한다. 카르복실기는 가교 아크릴레이트 섬유에서 흡습/제습성, 흡습발열성 또는 탈취성과 같은 특성을 나타내는데 중요한 인자로서, 총 카르복실기 함량으로서 1 내지 12 mmol/g, 바람직하게는 3 내지 10 mmol/g, 더욱 바람직하게는 3 내지 8 mmol/g의 카르복실기를 형성하는 것이 적당하다. 이와 같이 형성된 카르복실기의 양은 처리 조건에 따라 조정할 수 있다. 부수적으로, 처리 (a) 동안 니트릴 기의 일부로부터 아미드기가 생성된다.
처리 (c)에서 사용되는 알칼리 금속 화합물의 예로는 알칼리 금속 수산화물, 예컨대 수산화나트륨 또는 수산화칼륨; 및 알칼리 금속 탄산염, 예컨대 탄산나트륨이 포함된다. 처리 조건의 한 예는 알칼리 금속 화합물이 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 내지 5 중량%인 수용액에 섬유를 침지시킨 다음, 50 내지 120 ℃에서 1 내지 10시간 동안 처리하는 것이다. 이와 같이 형성된 카르복실기에 대한 반대 이온은 이를 위해 사용된 알칼리 금속 화합물에 해당하는 금속 이온이다.
위에서 언급한 처리 (b) 및 (c)는 동시에 실시하는 것도 가능하다. 이 경우, 처리 (a)에 의해 제조된 섬유는 위에서 언급한 과산화물과 알칼리 금속 화합물을 모두 포함하는 용액에 침지시켜 처리할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 가교 아크릴레이트 섬유는 아크릴로니트릴 섬유에 상기 처리 (a), (b) 및 (c)를 실시하여 제조할 수 있고, 또한 섬유 중의 카르복실기를 질산염, 황산염 또는 염산염과 같은 금속염을 이용한 이온교환 처리, 질산, 황산, 염산, 포름산 등을 이용한 산 처리 또는 알칼리 금속 화합물 등을 이용한 pH 조정 처리에 의해 원하는 염형 카르복실기 또는 H형 카르복실기로 제조하거나, 또는 흡습/제습성, 흡습 시 발열성, 탈취성, 항균성 또는 난연성과 같은 특성이 조정될 수 있도록 여러 종류의 염형 카르복실기를 함유하도록 제조하는 것도 가능하다.
염형 카르복실기를 구성하는 금속에 관해서는, 리튬, 나트륨 또는 칼륨과 같은 알칼리 금속, 마그네슘 또는 칼슘과 같은 알칼리 토금속 및 망간, 구리, 아연 또는 은과 같은 다른 금속 중에서 필요한 특성에 따라 하나 이상의 구성원(들)을 선택할 수 있다.
흡습/제습성에 관해서는, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 또는 칼슘과 같은 염형 카르복실기가 적합하고, 본 발명의 가교 아크릴레이트 섬유를 과산화물 처리가 실시되지 않은 종래 가교 아크릴레이트 섬유와 비교했을 때 두 섬유의 염형 카르복실기의 금속이 동일하고 포화 흡습률 역시 일치하는 경우에도, 본 발명의 가교 아크릴레이트 섬유는 흡습 속도가 비교적 높아져 흡습/제습성이 훨씬 우수해질 수 있는 특성이 있다.
또한, 산업 소재 분야에서 중시되는 난연성을 높이기 위해서는 염형 카르복실기로서 마그네슘염형 카르복실기 또는 아연염형 카르복실기를 선택하는 것이 바람직하다. 이러한 염형 카르복실기의 양에 관해서는, 절대량으로 2 mmol/g 이상 및 총 카르복실기 양에 대해 50% 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 절대량으로 2 mmol/g 이상 및 총 카르복실기 양에 대해 60% 이상, 또는 절대량으로 3 mmol/g 이상 및 총 카르복실기 양에 대해 50% 이상이 좋고, 가장 바람직하게는 절대량으로 3 mmol/g 이상 및 총 카르복실기 양에 대해 60% 이상인 것이 좋다. 이러한 염형 카르복실기로 제조하는 방법은 다음과 같이 한 예로서 마그네슘염형 카르복실기를 선택하여 예시할 것이다.
즉, 마그네슘염형 카르복실기를 가진 가교 아크릴레이트 섬유를 제조하는 경우, 처리 (c) 이후의 섬유를 질산마그네슘 수용액과 같은 마그네슘 이온 함유 수용액에 침지시켜 제조할 수 있다. 마그네슘염형 카르복실기의 양이 더욱 정확하게 조절되어야만 한다면 다음과 같은 방법을 채택할 수 있다.
먼저, 처리 (c) 이후의 섬유를 질산과 같은 산 수용액에 침지시켜 섬유 중의 전체 카르복실기를 H형 카르복실기로 만든다. 그 후, 수득되는 섬유를 수산화나트륨 수용액과 같은 나트륨 이온 함유성 알칼리 수용액에 침지시켜 H형 카르복실기를 나트륨염형 카르복실기로 만든다. 이 시기에 pH를 조정하면 나트륨염 형으로 변환되는 카르복실기의 양을 조정할 수 있다.
그 후, 상기 섬유를 질산마그네슘 수용액과 같은 마그네슘 함유 수용액에 침지시켜 마그네슘염형 카르복실기로 변환시킨다. 여기서, 마그네슘염형 카르복실기로 변환될 수 있는 기는 나트륨염형 카르복실기뿐이며, H형 카르복실기는 마그네슘염형 카르복실기로 변환되기 어렵다. 따라서, pH를 조정하여 나트륨염형 카르복실기의 양을 조절함으로써, 마그네슘염형 카르복실기의 양을 조절하는 것이 가능하다. 또한, 나트륨염형 카르복실기의 마그네슘염형 카르복실기로의 변환은 가역반응이기 때문에, 마그네슘염형 카르복실기의 양이 조절되도록 마그네슘 이온 함유 용액 중의 마그네슘 이온의 양을 통해 화학적 평형을 이동시키는 것도 가능하다.
이와 같이 제조된 본 발명의 마그네슘염형 가교 아크릴레이트 섬유는 종래 공지된 마그네슘염형 가교 아크릴레이트 섬유와 동일한 난연성이 있으며, 한계 산소 지수 30 내지 50, 또는 바람직하게는 35 내지 50이 달성될 수 있다. 또한, 상기 섬유의 포화 흡습률은 20 내지 60 중량% 또는 바람직하게는 30 내지 60 중량%이고, 흡습 속도와 관련하여 5분 동안의 흡습률은 20℃, 65% RH 대기 하에서, 본 발명의 마그네슘 염형 가교 아크릴레이트 섬유와 동일한 정도의 포화 흡습률을 가진 종래 마그네슘 염형 가교 아크릴레이트 섬유에 비해 2 배 이상 높은 바, 과거 달성할 수 없었던 높은 난연성과 높은 흡습 속도의 공존이 이제야 달성될 수 있었다.
또한, 아연염형 가교 아크릴레이트 섬유도 역시 전술한 마그네슘염형 가교 아크릴레이트 섬유에서와 같은 방법으로 제조할 수 있다. 이 경우에, 염화아연, 질산아연 또는 황산아연의 수용액과 같은 아연 이온 함유 수용액을 전술한 질산마그네슘과 같은 마그네슘 이온 함유 수용액 대신에 사용할 수 있다.
황금색에 가까운 색의 가교 아크릴레이트 섬유가 본 발명에서 제조될 수 있는 이유는 분명하지 않지만, 종래 가교 아크릴레이트 섬유의 분홍색이 하이드라진 화합물에 의한 가교 도입 처리에 의해 형성된 테트라진 고리 구조로 인한 것으로 생각되고 있기 때문에, 본 발명에서 과산화물 처리에 의해 테트라진 고리 구조가 변화하는데 따른 것이라 추측된다
실시예
다음 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 다음 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 중의 "부"와 "%"는 다른 언급이 없는 한 중량 기준을 표시한다. 먼저 각 특성의 평가 방법 및 평가 결과의 표시 방법에 대해 설명한다.
[카르복실기 총량]
잘 건조한 시료(약 1g)를 정확하게 칭량하고(W1[g]), 이것에 200ml의 1mol/l 염산 수용액을 첨가하고, 이 혼합물을 30 분간 방치한 후 유리 여과기를 통해 여과하고 물을 가하여 수세한다. 이 과정을 3회 반복 후, 여과액의 pH가 5 이상이 될 때까지 충분히 수세한다. 그 다음, 이 시료를 200ml의 물에 넣고, 여기에 1mol/l 염산 수용액을 첨가하여 pH 2로 조정한 다음, 0.1mol/l 수산화 나트륨 수용액을 이용한 상법에 따라 적정 곡선을 구한다. 이 적정 곡선으로부터 카르복실기에 의해 소비된 수산화나트륨 수용액 양(V1[ml)을 구하고 다음 식에 의해 카르복실기 총량을 산출한다.
카르복실기 총량[mmol/g] = (0.1 × V1)/W1
[염형 카르복실기 양]
잘 건조한 시료를 정확하게 칭량하고 상법에 따라 농황산과 농질산의 혼합 용액으로 산 분해 처리하고, 카르복실기 염 형태로 함유된 금속을 상법에 따라 원자 흡수 분광광도법에 의해 정량하고 상기 금속의 원자량으로 나누어 염형 카르복실기의 양을 계산한다.
[포화 흡습률]
시료(약 5.0g)를 105℃ 열풍 건조기에서 16 시간 건조하여 칭량했다(W2 [g]). 그 다음, 상기 시료를 온도 20 ℃, 65 % 상대습도로 유지되는 항온항습기에서 24 시간 방치한다. 이렇게 하여 흡습한 시료의 중량을 측정한다(W3 [g]). 이상의 측정 결과로부터 아래 식에 따라 포화흡습률을 계산한다.
포화흡습률[%]= [(W3-W2)/W2] × 100
[흡습 곡선]
시료(약 2.5g)를 열풍 건조기를 이용해 105 ℃에서 16 시간 건조하고 중량을 측정한다(W4[g]). 이어 시료를 원통형 그물망 바구니(직경 7.5cm, 높이 9.8cm)에 바람이 잘 통하도록 강압 없이 빠르게 넣고, 바구니로부터 빠지지 않게 즉시 항온항습조(20℃/65% RH)에 넣었다. 이 항온항습조에 넣는 단계는 흡습 개시점으로 채택하고, 그 후 5분, 10분, 20분 및 30분째 흡습 시료의 중량을 측정했다(W5 [g]). 이상의 측정 결과로부터, 아래 식에 따라 각 측정 시점의 흡습률을 계산하여 흡습 곡선을 구했다.
흡습률[%]=[(W5 - W4) / W4] × 100
[한계 산소 지수(LOI)]
시료 섬유를 사용하여 기본 중량이 180g/㎡인 부직포를 만들고 이 부직포를 JIS-K-7201-2에 규정된 측정법에 따라 LOI를 측정했다. 이 수치가 높을수록 난연성이 높다는 것을 의미한다.
[섬유 색]
섬유가 개방된 시료의 색은 미놀타 사제 색도계 CR300 (D65 광원)을 이용하여 3 회 측정하고 JIS-Z-8729에 기재된 표시 방법에 따라 L*, a*, 및 b* 각각의 평균값을 구한다.
[실시예 1]
아크릴로니트릴 90%와 메틸 아크릴레이트 10%를 함유하는 아크릴로니트릴 중합체를 48% 티오시안산 나트륨 수용액에 용해하여 방사 원액을 만들었다. 상법에 따라 방사, 수세, 연신, 크림핑 및 열처리를 수행하여 0.9dtex, 70mm의 소재 섬유를 얻었다. 이 소재 섬유를 15% 하이드라진 수화물 수용액에 1:10의 배쓰비(bath ratio)로 침지하고, 120 ℃, 1 시간의 조건으로 처리하였다. 얻어진 섬유를 수세 후 4 % 과황산 암모늄 수용액에 1:10의 배쓰비로 침지하고 100 ℃, 1 시간의 조건에서 과산화수소 처리했다. 이어 얻어진 섬유를, 5% 수산화나트륨 수용액에 1:10의 배쓰비로 침지하고 110 ℃, 1 시간의 조건에서 가수분해하고 수세를 수행하여 나트륨염 형태의 가교 아크릴레이트 섬유를 수득했다. 수득되는 섬유의 특성 평가 결과를 표 1과 도 1에 제시했다.
[비교예 1]
과산화물 처리를 하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 마찬가지로 작업하여 나트륨염형의 가교 아크릴레이트 섬유를 수득했다. 수득된 섬유의 특성 평가 결과는 표 1과 도 1에 제시했다.
[실시예 2]
실시예 1에서 제조한 가교 아크릴레이트 섬유를 1mol/l 질산 용액으로 처리하여 카르복실기를 H형으로 변환하고, 수세 후 1mol/l 수산화나트륨으로 pH 12로 조정한 다음, 수세하여 나트륨염 형의 카르복실기를 가진 섬유를 수득했다. 수득되는 섬유를 상기 섬유의 카르복실기 양의 1.2배량의 질산마그네슘을 함유하는 수용액에 침지시켜 50℃에서 1시간 동안 마그네슘 염형으로의 변환 처리를 실시한 다음, 수세하여 마그네슘 염형의 가교 아크릴레이트 섬유를 제조했다. 이 최종 섬유의 특성에 대한 평가 결과는 표 1과 도 1에 제시했다.
[비교예 2]
실시예 1에서 제조한 가교 아크릴레이트 섬유 대신에 비교예 1에서 제조한 가교 아크릴레이트 섬유를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2에서와 같은 작업을 수행하여 마그네슘 염형의 가교 아크릴레이트 섬유를 수득했다. 수득한 섬유의 특성 평가 결과는 표 1과 도 1에 제시했다.
[실시예 3]
3% 과산화수소 수용액으로 과산화물 처리를 수행하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 같은 작업을 수행하여, 나트륨 염형의 가교 아크릴레이트 섬유를 수득했다. 최종 섬유의 특성 평가 결과는 표 1에 제시했다.
[실시예 4]
실시예 1에서 사용한 소재 섬유를 15 % 하이드라진 수화물 수용액에 1:10의 배쓰비로 침지하고, 120℃, 1시간의 조건 하에 처리한 다음, 수세했다. 수득되는 섬유를 4% 과황산암모늄과 5% 수산화나트륨을 함유하는 수용액에 1:10의 배쓰비로 침지하고 과산화물 처리 및 가수분해 처리를 포함하는 동시 처리를 수행한 다음 수세하여 나트륨 염형의 가교 아크릴레이트 섬유를 수득했다. 수득되는 섬유의 특성 평가 결과는 표 1에 제시했다.
[실시예 5]
아크릴로니트릴 88 % 및 비닐아세트테이트 12 %를 함유하는 아크릴로니트릴 중합체를 48% 티오시안산 나트륨 수용액으로 용해하여 방사 원액을 만들었다. 상법에 따라 방사, 수세, 연신, 크림핑 및 열처리를 하여 0.9dtex, 70mm의 소재 섬유를 얻었다. 이 소재 섬유를 15% 하이드라진 수화물 수용액에 1:10의 배쓰비로 침지하고, 120 ℃, 1.5 시간의 조건으로 처리했다. 수득되는 섬유를 수세하고, 3% 과황산 칼륨 수용액에 1:10의 배쓰비로 침지하고 60 ℃, 30 분 조건에서 과산화물로 처리했다. 이어 수득되는 섬유를, 5% 수산화나트륨 수용액에 1:10의 배쓰비로 침지하고, 110℃, 1시간의 조건에서 가수분해하고 수세하여 나트륨 염형의 가교 아크릴레이트 섬유를 수득했다. 이어 상기 섬유를 1mol/l 질산 수용액으로 처리하여 카르복실기를 H형으로 변환하고, 수세 후 1mol/l 수산화나트륨으로 pH 12로 조정한 후 수세하여 나트륨 염형의 카르복실기를 가진 섬유를 수득했다. 수득되는 섬유를 상기 섬유의 카르복실기 양의 1.3배 양의 황산 아연을 함유하는 수용액에 침지하여 50 ℃, 1 시간의 조건에서 아연 염형으로 변환 처리한 후 수세하여 아연 염형의 가교 아크릴레이트 섬유를 제조했다. 최종 섬유의 특성 평가 결과는 표 1에 제시했다.
[실시예 6]
실시예 1에서 제조한 가교 아크릴레이트 섬유를 1mol/l 질산 수용액으로 처리하여 카르복실기를 H형으로 변환하고, 수세한 후 1mol/l 수산화 나트륨으로 pH 12로 조정하고 수세하여 나트륨 염형의 카르복실기를 가진 섬유를 수득했다. 수득되는 섬유를 이 섬유의 카르복실기 함량의 1.6 배 양의 질산 마그네슘을 함유하는 수용액에 침지하고 50 ℃, 1 시간의 조건에서 마그네슘 염형으로 변환처리하고 수세하여 마그네슘 염형의 가교 아크릴레이트 섬유를 수득했다. 수득된 섬유의 특성 평가 결과는 표 1에 제시했다.
[표 1]
표 1에서 알 수 있듯이, 비교예 1 및 2의 가교 아크릴레이트 섬유는 분홍색이지만, 과산화물 처리된 실시예 1 내지 6의 가교 아크릴레이트 섬유는 황금색이다. 또한, 도 1에서 알 수 있듯이 실시예 1 및 2의 가교 아크릴레이트 섬유는 각각 비교예 1 및 2의 가교 아크릴레이트 섬유에 비해 염형 카르복실기의 양이 적은데도 불구하고, 흡습 개시 5 분 후 흡습률이 나트륨 염형의 경우, 비교예 1에서는 20%인데 반해 실시예 1에서는 28%이고, 마그네슘 염형의 경우, 비교예 2에서는 2%인데 반해 실시예 2에서는 6%이다. 즉, 흡습 속도의 증가는 마그네슘 염형에서 두드러진다.
Claims (6)
- 염색하지 않고, JIS-Z-8729에 규정된 표시 방법에 따라 L*이 60 내지 75, a*이 5.0 내지 14.5, b*이 23.0 내지 30.0인 색을 가진 가교 아크릴레이트 섬유로서,
상기 가교 아크릴레이트 섬유는
(a) 하이드라진 화합물에 의한 가교 도입 처리,
(b) 과산화물에 의한 처리,
(c) 알칼리 금속 화합물에 의한 가수분해 처리를,
(a), (b) 및 (c)의 순으로 처리하거나, 또는 (a)를 실시한 후, (b) 및 (c)를 동시에 실시하여 얻어지는, 가교 아크릴레이트 섬유. - 삭제
- 제1항에 있어서, 가교 아크릴레이트 섬유 중 적어도 일부의 카르복실기에 대한 반대 이온(들)이 마그네슘 이온, 또는 아연 이온, 또는 마그네슘 및 아연 이온인, 가교 아크릴레이트 섬유.
- 제3항에 있어서, 가교 아크릴레이트 섬유 중 적어도 일부의 카르복실기에 대한 반대 이온이 마그네슘 이온이고, 한계 산소 지수가 30 내지 50이며, 포화 흡습률이 20 내지 60 중량%인, 가교 아크릴레이트 섬유.
- 아크릴로니트릴 섬유에 대해서 (a) 하이드라진 화합물에 의한 가교 도입 처리, (b) 과산화물에 의한 처리, (c) 알칼리 금속 화합물에 의한 가수분해 처리가 (a), (b) 및 (c)의 순으로 실시되는 것을 특성으로 하는 가교 아크릴레이트 섬유의 제조방법.
- 아크릴로니트릴 섬유에 대해서 (a) 하이드라진 화합물에 의한 가교 도입 처리, (b) 과산화물에 의한 처리 및 (c) 알칼리 금속 화합물에 의한 가수분해 처리가, (a)를 실시한 후 (b) 및 (c)를 동시에 실시하는 것을 특성으로 하는 가교 아크릴레이트 섬유의 제조방법.
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