KR102115821B1 - 저융점 폴리에스테르 수지 및 이를 이용한 융착 특성이 우수한 폴리에스테르 복합섬유 - Google Patents

저융점 폴리에스테르 수지 및 이를 이용한 융착 특성이 우수한 폴리에스테르 복합섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저융점 폴리에스테르 및 이를 이용한 폴리에스테르 복합섬유에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낮은 연화점을 가지고 융착성이 향상된 저융점 폴리에스테르 수지를 시스로 하면서도 이를 복합섬유로 제조하였을 때, 상대적으로 현저히 우수한 굴곡강도를 가지는 폴리에스테르 복합섬유를 제공하는 것이다.

Description

저융점 폴리에스테르 수지 및 이를 이용한 융착 특성이 우수한 폴리에스테르 복합섬유{Low melting polyester resin and polyester composite fiber with excellent thermal fusing property using the same}
본 발명은 저융점 폴리에스테르 및 이를 이용한 폴리에스테르 복합섬유에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낮은 연화점을 가지고 융착성이 향상된 저융점 폴리에스테르 수지를 시스로 하면서도 이를 복합섬유로 제조하였을 때, 상대적으로 현저히 우수한 굴곡강도를 가지는 폴리에스테르 복합섬유를 제공하는 것이다.
폴리에스테르는 우수한 기계적 성질, 내열성 및 성형성 등이 우수하여 각종 부직포 등의 섬유 분야에서 필라멘트 및 단섬유 등의 접착을 위한 바인더 섬유로서 사용되고 있으며, 그 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 170℃ 이하의 온도에서 열 융착이 가능하고, 접착성을 유지할 수 있는 폴리에스테르 섬유를 제조하기 위한 방안으로, 저융점 폴리에스테르에 관한 연구가 널리 진행되고 있다.
저융점 폴리에스테르 수지는 부직포의 웹(web) 또는 시트(sheet)를 구성하는 필라멘트 또는 단섬유들을 접착시키기 위한 열융착 섬유로 사용될 수 있다. 이에 현재까지 개발된 저융점 폴리에스테르 수지는 170℃ 이상의 고온 조건에서 열융착 공정이 수행되며, 유리전이온도가 60℃ 미만으로 낮아지는 한계가 있어 부직포의 굴곡강도 및 형태안정성을 저하시키는 문제가 있었다.
그 예로서, 미국 등록특허 제4129675호에서는 산성분으로 테레프탈산, 디올성분으로 이소프탈산을 주성분으로 한 저융점 폴리에스테르를 개시하고 있으며, 이는 열융착 공정 시 저융점 폴리에스테르를 융착시키기 위해 200 ℃ 이상의 고온이 요구되는 단점이 있었다.
또한, 미국특허 제4065439호에는 산성분으로 테레프탈산, 이소프탈산, 아디핀산 및 디올성분으로 에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜을 사용하여 공중합된 저융점 공중합 폴리에스테르를 개시하고 있으며, 공중합된 폴리에스테르의 유리전이온도가 45 내지 60℃로 너무 낮아, 제품의 운송 및 취급 시 융착이 발생하며 고온 조건에서 기계적 물성 및 형태안정성이 낮은 단점이 있었다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 종래의 저융점 폴리에스테르 대비 유리전이온도가 향상되었으며, 170℃ 이하의 저온에서도 우수한 열 융착 특성을 가지는 저융점 폴리에스테르 및 이를 이용한 폴리에스테르 섬유를 개발하기에 이르렀다.
미국 등록특허 제4129675호
본 발명의 목적은 저융점 폴리에스테르를 시스로 하여 융착 특성이 향상된 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저융점 폴리에스테르를 시스로 하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유와 재생 폴리에스테르를 이용한 저융점 폴리에스테르계 부직포를 제작함으로써, 부직포 제조공정을 용이하게 하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조 원가가 절감되어 가격경쟁력이 높은 저융점 폴리에스테르를 시스로 하는 시스-코어형 복합섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저융점 폴리에스테르를 시스를 하면서도 고융점의 코어부와 복합방사하여 복합섬유를 제조하였을 경우, 상대적으로 굴곡강도가 현저히 향상된 저융점 폴리에스테르계 부직포를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법은
a) 테레프탈산 100몰%의 산성분,
에틸렌글리콜 60 내지 70몰%, 2-메틸-1,3-프로판디올 1 내지 40몰%, 네오펜틸 글리콜 1내지 40몰%의 디올성분을 반응기에 투입하여 촉매 존재하에 에스터화 반응하는 단계,
b) 상기 올리고머를 축합중합 반응하여 저융점 폴리에스테르를 제조하는 단계,
c) 상기 저융점 폴리에스테르를 시스부로 하여 복합방사 하는 시스-코어형 복합섬유의 제조단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법에 있어, 상기 촉매는 산화안티몬, 안티몬글리콜레이트, 삼아세트산안티몬 및 삼산화안티몬 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합으로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법에 있어, 상기 에스터화반응은 240 내지 270 ℃에서 반응하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법에 있어, 상기 축합중합 반응은 270 내지 300 ℃에서 반응하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법에 있어, 상기 산성분과 디올성분의 반응 몰비는 1:1 내지 1:2인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법에 있어, 상기 복합섬유를 제조하는 단계 후, 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유에 있어, 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유는 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법으로 제조되고, 시스부를 상기 저융점 폴리에스테르로 하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유에 있어, 상기 시스-코어형 복합섬유의 시스부는 유리전이온도가 50 내지 75 ℃ 범위인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유에 있어, 상기 시스-코어형 복합섬유의 시스부는 연화온도가 100 내지 130 ℃ 범위인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유에 있어, 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 시스부의 융점이 100 내지 180 ℃ 범위인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유에 있어, 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 섬도는 2 내지 6 모노데니어인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저융점 폴리에스테르계 부직포의 제조방법에 있어, 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유와 재생 폴리에스테르를 섬유를 카딩하여 웹의 형태로 적층하는 단계,
상기 웹의 형태로 적층된 섬유를 열접착하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저융점 폴리에스테르계 부직포의 제조방법에 있어, 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유와 재생 폴리에스테르는 1:1 내지 1:5의 중량비로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저융점 폴리에스테르계 부직포의 제조방법에 있어, 상기 열접착 단계는 140 내지 170 ℃의 온도에서 융착시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저융점 폴리에스테르계 부직포에 있어, 상기 저융점 폴리에스테르계 부직포의 제조방법으로 제조된 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유와 재생 폴리에스테르로 형성된 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저융점 폴리에스테르계 부직포에 있어, 상기 저융점 폴리에스테르계 부직포는 굴곡강도가 1000 g/cm2 이상인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법은 저융점 폴리에스테르의 유리전이온도를 용이하게 조절할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 일 예에 따른 저융점 폴리에스테르를 시스로 하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유는 융착특성이 향상되어 저온에서 용융될 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 일 예에 따른 저융점 폴리에스테르를 시스로 하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유는 저융점 폴리에스테르가 60℃ 이상의 유리전이온도를 가짐으로써 제품의 운송 및 취급 시 융착 발생을 방지할 수 있으며, 고온 조건에서 기계적 물성 및 형태안정성이 높다는 장점이 있다.
본 발명의 일 예에 따른 저융점 폴리에스테르계 부직포는 저융점 폴리에스테르를 시스로 하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유와 재생 폴리에스테르에 의해 열융착되어 굴곡강도가 현저히 향상된다는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유는 시스부인 저융점 폴리에스테르를 제조하기 위한 구성성분으로 테레프탈산, 에틸렌글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올, 네오펜틸 글리콜을 포함하는 것일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 각 구성성분들을 촉매 존재하에서 반응시켜 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 시스부인 저융점 폴리에스테르를 생성할 수 있으며, 상기 각 구성성분의 함량에 따라 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 유리전이온도를 조절할 수 있다.
다음으로 본 발명의 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 다음의 단계를 포함하는 저융점 폴리에스테르를 시스로 하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르를 시스로 하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법은 (a) 테레프탈산 100몰%의 산성분, 에틸렌글리콜 60 내지 70몰%, 2-메틸-1,3-프로판디올 1 내지 40몰%, 네오펜틸 글리콜 1내지 40몰%의 디올성분을 반응기에 투입하여 촉매 존재하에 에스터화 반응하는 단계,
b) 상기 올리고머를 축합중합 반응하여 저융점 폴리에스테르를 제조하는 단계,
c) 상기 저융점 폴리에스테르를 시스부로 하여 복합방사 하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조단계를 포함한다.
상기 2-메틸-1,3-프로판디올은 상기 에스테르화 반응하는 단계 및 축합중합 반응 시 상기 테레프탈산과 결합하여 측쇄로 작용할 수 있다. 상기 측쇄가 결합되어 저융점 폴리에스테르 수지 내 주쇄의 회전 자유도를 증가시킬 수 있고, 비결정 영역의 형성을 유도하여 유리전이 온도를 조절할 수 있다. 또한, 상기 2-메틸-1,3-프로판디올의 경우 용융온도를 낮추는 효과가 크지만 유리전이온도를 낮추는 효과는 낮기 때문에, 본 발명의 저융점 폴리에스테르의 유리전이온도가 60 ℃ 이상을 가질 수 있다.
상기 네오펜틸 글리콜은 상기 에스테르화 반응하는 단계 및 축합중합 반응 시 상기 테레프탈산과 결합하여 측쇄로 작용할 수 있다. 상기 측쇄가 결합되어 저융점 폴리에스테르 수지 내 주쇄의 회전 자유도를 증가시킬 수 있고, 비결정 영역의 형성을 유도하여 유리전이 온도를 조절할 수 있다.
상기 에스테르화 반응은 배치 (batch)식 또는 연속식으로 수행될 수 있으며, 상기 a) 단계에서 상기 산성분과 디올성분은 중합 시 순차적으로 투입하는 것이 아니라, 동시에 투입하여 반응시킴으로써, 배치마다 물성이 균일하게 되고 특히, 연화점을 더욱 낮게 할 수 있어서 좋다.
상기 저융점 폴리에스테르는 전술한 상기 산성분, 상기 디올성분을 모두 반응기에 투입함으로써 중합반응을 유도하고, 올리고머화하는 단계 및 축합중합 반응을 순차적으로 진행하여 높은 중합 반응율로 반응할 수 있다.
상기 저융점 폴리에스테르를 시스로 하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법은 상기 디올성분으로 에틸렌글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올, 네오펜틸 글리콜의 함량을 조절함으로써 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 유리전이 온도(Tg) 및 연화온도를 조절할 수 있으며, 상기 저융점 폴리에스테르를 제조할 수 있다.
상기 촉매는 산화안티몬, 안티몬글리콜레이트, 삼아세트산안티몬 및 삼산화안티몬 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합으로 포함될 수 있다. 구체적으로는 삼산화안티몬을 사용하는 것이 바람직하며, 이 경우 촉매활성이 높아 상기 산성분과 상기 디올성분의 축합중합 반응속도를 높일 수 있다.
상기 촉매는 상기 에스터화 반응단계에서 사용되며 상기 산성분, 상기 디올성분의 올리고화 하는 단계 투입할 수 있으며, 상기 산성분, 상기 디올성분의 총량 대비 0.01 내지 0.1중량%, 구체적으로는 0.01 내지 0.04중량%로 포함됨에 따라 상기 에스터화 반응단계에서 올리고머의 생성을 촉진시킬 수 있으며 복합섬유의 방사 시 응집을 방지할 수 있다.
상기 에스테르화 반응하는 단계는 240 내지 300 ℃, 구체적으로는 240 내지 270 ℃에서 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이때, 0 내지 10.0 kg/cm2의 압력을 가하며 상기의 온도범위에서 1 내지 24시간, 구체적으로는 2 내지 24시간 동안 반응하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 축합중합 반응은 상기 에스테르화 반응으로 생성된 상기 올리고머를 270 내지 300 ℃, 구체적으로는 270 내지 290 ℃에서 반응하는 것일 수 있다. 이때, 400 내지 0.01 mmHg의 감압 조건에서 1시간 내지 24시간, 구체적으로는 2 내지 24시간 동안 축합중합 반응하여 축중합을 지속하다가 고유점도가 0.1 내지 0.8 dl/g일 때 반응을 종결시켜 상기 저융점 폴리에스테르를 제조하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 산성분과 상기 디올성분의 반응 몰비는 1:1 내지 1:2 인 것이 바람직하나 이에제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 올리고머화하는 단계에서 상기 산성분과 상기 디올성분의 반응 몰비는 테레프탈산의 산성분과 에틸렌글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올, 네오펜틸 글리콜의 디올성분의 반응 몰비로 1:1 내지 1:2인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 산성분과 상기 디올성분의 반응 몰비는 상기 에스테르화 반응성을 높이기 위해 1:1 이상일 수 있으며, 생성되는 폴리에스테르의 열적 특성 및 기계적 물성의 향상 측면에서 1:2 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위 내의 반응 몰비로 상기 저융점 폴리에스테르를 제조할 때, 중합 반응성이 높아 고분자 중합도를 이룰 수 있다.
상기 저융점 폴리에스테르의 중합도(Pn)는 상기 축합중합 반응으로 조절되며, 60 내지 130, 구체적으로는 80 내지 120으로 제조되는 것이 복합방사 시 방사성이 향상되며 저융점 폴리에스테르를 얻을 수 있다는 점에 있어서 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 저융점 폴리에스테르를 시스부로 하여 복합방사하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조단계는 상기 저융점 폴리에스테르를 시스부, 고융점 폴리에스테르를 코어부로 하고, 연신하는 단계를 포함하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법을 제공한다.
상기 시스부는 테레프탈산 100몰%의 산성분과 에틸렌글리콜 60 내지 70몰%, 2-메틸-1,3-프로판디올 1 내지 40몰%, 네오펜틸 글리콜 1 내지 40몰%의 디올성분을 반응시켜 생성되는 상기 저융점 폴리에스테르를 사용할 수 있다.
상기 코어부를 형성하는 고융점 폴리에스테르는 일반 폴리에스테르 수지라면 제한받지 않고 사용될 수 있으며, 구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지를 사용할 수 있다.
상기 복합방사는 상기 시스부의 저융점 폴리에스테르와 상기 코어부의 고융점 폴리에스테르를 시스-코어형 복합방사 장치 내로 유입하여 100 내지 3,000 m/min의 방사속도로 방사할 수 있다.
상기 연신하는 단계는 상기 방사된 복합섬유를 1 내지 5의 연신비로 연신배향하여 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유를 제조할 수 있고, 상기 범위로 연신 시 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 치밀도와 강도를 향상시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 복합방사 단계 및 연신단계를 통해 상기 저융점 폴리에스테르를 시스부, 고융점 폴리에스테르를 코어부로 하는 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유를 제조할 수 있으며, 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유에 열융착 특성을 부여할 수 있다.
상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유는 시스부의 구성성분으로 상기 에틸렌글리콜을 60 내지 70몰%, 2-메틸-1,3-프로판디올 1 내지 40몰%, 상기 네오펜틸 글리콜 1 내지 40몰%의 디올성분이 포함될 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 디올성분이 상기 범위 내로 포함됨에 따라 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 유리전이 온도를 조절할 수 있다.
상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 시스부로, 상기 저융점 폴리에스테르는 유리전이온도가 50 내지 70 ℃ 범위인 것으로, 구체적으로는 55 내지 70 ℃, 보다 구체적으로는 60 내지 70 ℃범위인 것으로, 상기 범위의 유리전이온도를 가짐으로써, 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유가 인접한 섬유와 밀착 시 낮은 유리전이 온도에서 융착이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 시스부로, 상기 저융점 폴리에스테르는 연화온도가 100 내지 130 ℃ 범위인 것으로, 보다 구체적으로는 105 내지 125 ℃ 범위 일 수 있으며 상기 범위에서 연화거동이 일어나 융착시 우수한 접착력을 가질 수 있다.
상기 저융점 폴리에스테르는 융점이 100 내지 180 ℃ 범위인 것으로, 보다 구체적으로는 105 내지 170 ℃인 것으로 상기 온도범위에서 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유가 열융착 섬유로 사용될 수 있으며, 우수한 열융착 특성을 가질 수 있다.
상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 섬도는 제한하지 않지만 예를 들면, 0.5 내지 6 데니어, 보다 구체적으로는 1 내지 6 데니어인 것으로 상기 범위의 섬도일 때 단면 형성이 용이하고 우수한 가공성을 가질 수 있어서 더욱 좋다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저융점 폴리에스테르계 부직포의 제조방법에 있어, 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유와 재생 폴리에스테르를 섬유를 카딩하여 웹의 형태로 적층하는 단계, 상기 웹의 형태로 적층된 섬유를 열접착하는 단계를 포함하는 저융점 폴리에스테르계 부직포의 제조방법을 제공한다.
상기 저융점 폴리에스테르계 부직포의 제조방법은 오프닝 공정을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 오프닝 공정은 단단하고 서로 엉켜있는 원료를 얇은 시트상의 섬유인 웹을 형성하기 위해서 손틀처럼 풀어주는 공정이다.
상기 오프닝 공정에서 상기 저융점 폴리에스테르의 유리전이온도가 50 내지 70 ℃, 구체적으로는 55 내지 70 ℃, 보다 구체적으로는 60 내지 70 ℃ 범위인 것으로 상기 범위의 유리전이온도를 가짐으로써 상기 오프닝 공정이 보다 원활하게 수행될 수 있으며, 공정 수율이 개선될 수 있다.
상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유와 재생 폴리에스테르는 1:1 내지 1:5의 중량비로 포함 되어 웹의 형태로 적층될 수 있으며, 구체적으로는 1:1 내지 1:3의 중량비로 포함되는 것으로 상기 중량비 내로 포함됨에 따라 열 접착 시 접착력을 향상시킬 수 있어서 더욱 좋다.
상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유와 재생 폴리에스테르를 열접착하는 단계는 고온, 고압의 롤을 이용하여 열접착 할 수 있으며, 100 내지 180 ℃, 보다 구체적으로는 105 내지 170 ℃의 고온에서 열융착을 유도하는 것이 바람직하다.
상기 열접착하는 단계는 140 내지 170 ℃의 온도에서 상기 적층된 섬유를 융착시키는 것으로, 구체적으로는 150 내지 170℃일 수 있으며 상기 온도범위에서 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 시스부인 상기 저융점 폴리에스테르가 용융됨으로써 우수한 접착력을 가질 수 있다.
상기 상술한 저융점 폴리에스테르계 부직포의 제조방법으로 저융점 폴리에스테르계 부직포를 제조할 수 있다.
상기 저융점 폴리에스테르계 부직포는 상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 시스부를 형성하는 구성성분으로 상기 에틸렌글리콜 60 내지 70몰%, 2-메틸-1,3-프로판디올 1 내지 40몰%, 상기 네오펜틸 글리콜 1 내지 40%몰의 디올성분이 포함될 수 있다.
구체적으로 디올성분은 상기 2-메틸-1,3-프로판디올이 1 내지 40몰%, 보다 구체적으로는 5 내지 30몰%로 포함되는 것일 수 있으며, 상기 네오펜틸 글리콜은 1 내지 40몰%, 보다 구체적으로는 5 내지 30몰%로 포함되는 것일 수 있으며, 상기의 범위로 디올성분이 포함됨에 따라 저연화점에서 우수한 융착성을 가지며, 동시에 상기 저융점 폴리에스테르계 부직포를 제조하거나 또는 재생부직포를 혼합하여 혼성부직포를 제조하였을 때, 상대적으로 다른 저융점 폴리에스테르 보다 굴곡강도를 현저히 향상시킬 수 있다.
상기 2-메틸-1,3-프로판디올, 네오펜틸 글리콜이 상기 반응 몰비로 상기 저융점 폴리에스테르를 형성함에 따라, 상기 저융점 폴리에스테르 주쇄에 유연 분자쇄가 존재할 수 있고, 이로 인해 탄성을 향상시켜 부직포 형성 시 탄성 회복성을 개선시키는 역할을 할 수 있다.
상기 저융점 폴리에스테르계 부직포는 그 한계를 특별히 제한하는 것은 아니지만, 예를 들면, 1 내지 30 g/150 cm2의 밀도를 가질 수 있다.
상기 저융점 폴리에스테르계를 시스부로 하는 복합섬유를 재생섬유와 혼성하여 상기 저융점 폴리에스테르계 부직포를 제조하였을 때, 재생섬유를 사용함에도 불구하고, 예를 들면, 혼성 부직포의 굴곡강도를 1000 g/cm2 이상으로 제조할 수도 있다. 그러나 상기 절대값에서는 재생섬유 또는 본 발명의 복합섬유의 물리적 형태에 따라서 가변하지만, 본 발명의 복합섬유를 사용하는 경우, 상대적으로 동일한 재생섬유를 사용하는 경우 보다 상대적인 굴곡강도의 값을 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
산성분으로 테레프탈산 100%몰, 디올성분으로 에틸렌글리콜 70몰%, 2-메틸-1,3-프로판디올 15몰%, 네오펜틸 글리콜 15몰%을 산성분 대 디올성분 반응 몰비 1:2로 반응기에 투입한 후 반응 촉매로 삼산화이안티몬을 총 투입 원료 중량대비 0.04% 투입하여 교반하였다. 265 ℃에서 에스터화반응을 수행한 후, 285 ℃로 승온하여 0.1 mmHg 압력으로 조절하면서 축합중합반응을 수행하여 저융점 폴리에스테르를 얻었다. 이어서, 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유를 제조하기 위해 시스부에 제조된 폴리에스테르를, 코어부에 융점이 232 ℃이고 고유점도가 0.67 dL/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 5:5 중량비로 복합방사 장치 내로 유입하여 1,000 m/min의 방사속도로 방사하였으며, 얻어진 방사섬유를 3배로 연신하였다. 이어서, 제조된 복합방사 섬유와 재생 폴리에스터 섬유를 3:7의 중량비로 카딩한 후 160℃의 열풍 건조기에서 10분 동안 융착하여 10 g/150 cm2의 밀도를 갖는 부직포를 제작하였다.
[실시예 2]
산성분으로 테레프탈산 100%몰, 디올성분으로 에틸렌글리콜 70몰%, 2-메틸-1,3-프로판디올 20몰%, 네오펜틸 글리콜 15몰%을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제작하였다.
[비교예 1]
산성분으로 테레프탈산 100%몰, 디올성분으로 에틸렌글리콜 70몰%, 네오펜틸 글리콜 30몰%을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제작하였다.
[비교예 2]
산성분으로 테레프탈산 68.4%몰, 아이소프탈산 31.6몰%, 디올성분으로 에틸렌글리콜 88몰%, 디에틸렌글리콜 12몰%을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제작하였다.
[비교예 3]
산성분으로 테레프탈산 100%몰, 디올성분으로 에틸렌글리콜 70몰%, 2-메틸-1,3-프로판디올 30몰%을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제작하였다.
[비교예 4]
산성분으로 테레프탈산 100%몰, 디올성분으로 에틸렌글리콜 45몰%, 2-메틸-1,3-프로판디올 10몰%, 네오펜틸 글리콜 45몰%을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제작하였다.
1. 열적 특성 분석
유리전이온도, 연화온도 및 융점은 열시차 주사 열량계(TA Instrument, Q10)를 이용하여 측정하였으며, 융점이 존재하지 않는 경우 동적 열특성 측정기(Rigaku, R8310)를 이용하여 연화 거동을 측정하였다.
2. 기계적 특성 분석
앞서, 제조된 부직포를 밀도 10 g/150cm2으로 고정하고 자체평가방법에 따라 만능재료시험기(UTM)을 이용하여 굴곡 강도를 측정하였다. 이때, 만능재료시험기의 크로스-헤드 속도는 100 ㎜/min로 설정하였다.
[표 1]
Figure 112018117720843-pat00001
표 1과 같이, 실시예 1 및 2의 경우 디올성분으로 에틸렌글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올 및 네오펜틸 글리콜을 각각 40몰% 이하의 함량으로 포함하는 것으로, 비교예 1 내지 4에 비해 제조된 부직포가 우수한 굴곡강도를 가지는 것을 확인하였다. 이러한 값은 모든 실시예들과 비교예들에 동일한 규격의 재생부직포를 사용하여 얻어진 결과로서, 실시예 1의 굴곡강도는 비교예 2와 대비하였을 때는 굴곡강도가 약 120% 이상 증가한 것을 확인하였다.
또한, 실시예 1 및 2는 비교예 3과 대비하였을 때 네오펜틸 글리콜을 더 포함하며, 2-메틸-1,3-프로판디올을 더 낮은 함량으로 포함하는 것으로서, 우수한 굴곡강도를 유지하면서도 유리전이 온도가 증가된 것을 확인하였으며, 유리전이 온도가 증가함에 따라 제품의 운송 및 취급 시 융착이 일어나는 것을 방지할 수 있으며, 부직포 제조공정의 오프닝(Opening)성이 개선됨을 확인하였다.

Claims (16)

  1. a) 테레프탈산 100몰%의 산성분,
    에틸렌글리콜 60 내지 70몰%, 2-메틸-1,3-프로판디올 1 내지 30몰%, 네오펜틸 글리콜 1 내지 30몰%의 디올 성분을 반응기에 동시에 투입하여 촉매 존재 하에 에스터화 반응하여 올리고머를 제조하는 단계,
    b) 상기 올리고머를 축합중합 반응하여 저융점 폴리에스테르를 제조하는 단계,
    c) 상기 저융점 폴리에스테르를 시스부로 하여 복합방사 하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조단계
    를 포함하는 저융점 폴리에스테르를 시스로 하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매는 산화안티몬, 안티몬글리콜레이트, 삼아세트산안티몬 및 삼산화안티몬 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합으로 포함되는 것인 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 에스터화반응은 240 내지 270 ℃에서 반응하는 것인 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 축합중합 반응은 270 내지 300 ℃에서 반응하는 것인 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 산성분과 디올성분의 반응 몰비는 1:1 내지 1:2인 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복합섬유를 제조하는 단계 후, 연신하는 단계를 더 포함하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조되고, 시스부를 상기 저융점 폴리에스테르로 하는 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 시스부는 유리전이온도가 50 내지 75 ℃ 범위인 것인 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 시스부는 연화온도가 100 내지 130 ℃ 범위인 것인 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 시스부의 융점이 100 내지 180 ℃ 범위인 것인 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유의 섬도는 2 내지 6 모노데니어인 것인 시스-코어형 폴리에스테르 복합섬유.
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