KR102234801B1

KR102234801B1 - 열접착성 섬유 및 이를 포함하는 자동차 내외장재용 섬유집합체

Info

Publication number: KR102234801B1
Application number: KR1020190124051A
Authority: KR
Inventors: 임성수
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2019-10-07
Filing date: 2019-10-07
Publication date: 2021-03-31
Also published as: JP7360547B2; JP2022552479A; EP4043622A4; CN114555874B; CN114555874A; EP4043622A1; WO2021071250A1

Abstract

본 발명은 열접착성 섬유에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 촉감, 흡음율, 접착강도, 난연성 및 가공성이 매우 뛰어나고, 우수한 내열성으로 경시변화가 최소화되며, VOCs의 방출이 현저히 저감되어 밀폐된 환경이 구현되는 자동차에 특히 적합한 열접착성 섬유 및 이를 포함하는 자동차 내외장재용 섬유집합체에 관한 것이다.

Description

열접착성 섬유 및 이를 포함하는 자동차 내외장재용 섬유집합체{Thermal adhesive fiber, and fiber assembly for vehicle interior/exterior material comprising the same}

일반적으로 합성섬유는 융점이 높아 용도가 제한되는 경우가 적지 않다. 특히 섬유 등의 접착용도에 있어서 심지 등의 용도나 테이프상의 직물 사이에 삽입하여 가압 접착하게 되는 접착제로 사용되는 경우에는 가열에 의해 섬유 직물 자체가 열화될 수 있고, 고주파미싱 같은 특수한 장비를 사용해야만 하는 번거로움이 있기 때문에, 이러한 특수 장비를 이용하지 않고도 통상의 간단한 가열 프레스에 의해 용이하게 접착하는 것이 요망되고 있다.

종래의 저융점 폴리에스테르 섬유는 매트리스, 자동차용 내장재 또는 각종 부직포 패팅 용도로 제조시 사용되는 상호 섬유구조물에 있어 이종의 섬유를 접착하는 목적으로 핫멜트(Hot Melt)형 바인더 섬유가 폭넓게 사용되어 왔다.

예를 들어, 미국등록특허 제4,129,675호에는 테레프탈산(terephthalic acid: TPA)과 이소프탈산(isophthalic acid: IPA)을 이용하여 공중합된 저융점 폴리에스테르가 소개되어 있으며, 또한, 한국등록특허 제10-1216690호에는 접착성을 개선시키기 위한 이소프탈산, 디에틸렌글리콜을 포함하여 구현된 저융점 폴리에스테르 섬유를 개시하고 있다.

그러나 위와 같은 종래의 저융점 폴리에스테르 섬유는 일정 수준이상의 방사성 및 접착성을 가질 수 있지만, 강직한 개질제의 고리구조로 인해 열접착 후 딱딱한 느낌의 부직포 또는 직물 구조체를 얻는 문제점이 있다.

또한, 바인더 특성의 발현을 위해 낮은 융점이나, 낮은 유리전이온도를 갖는 방향으로 개발이 진행됨에 따라서 구현된 폴리에스테르의 내열성이 열악해져서 여름철 40℃를 넘는 저장조건에서도 경시변화가 현저히 발생하며, 저장 중에 발생하는 폴리에스테르 섬유 간 결합이 발생하여 저장안정성 역시 현저히 저하되는 문제가 있다. 특히, 여름철 실외에 주차된 자동차 실내온도는 60℃ 이상으로 올라갈 수 있는데, 이러한 조건에서 내열성이 열악한 폴리에스테르 섬유의 사용 시 구현된 내장재의 경시변화 역시 문제될 수 있다. 더불어 자동차의 외장재 역시 엔진룸 근처의 고온이나, 여름철 고온의 실외온도에 지속적으로 노출됨에 따라서 외장재의 경시변화 등과 같은 내열성 문제는 해당 용도에 있어서 매우 민감한 사안이다.

한편, 자동차는 통상적으로 외부와 밀폐된 상태로 운행되고, 특히 최근의 미세먼지 등의 영향으로 더욱 밀폐된 상태로 운행이 증가되는 추세에 있다. 이에 따라서 자동차 실내공간의 공기의 질이 중요한데, 실내공간에 탑재되는 내장재에서 휘발성 유기화합물(VOCs)의 방출 문제가 보고되고 있으며, 방출된 휘발성 유기화합물로 인해 탑승자의 건강을 해치는 문제가 대두되고 있는 실정이다.

따라서, 촉감, 흡음율, 접착강도, 난연성 및 가공성이 개선되고, 경시변화가 최소화되며, VOCs의 방출이 현저히 저감되는 자동차 내장재에 대한 개발이 시급한 실정이다.

미국등록특허 제4,129,675호 한국등록특허 제10-1216690호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 촉감, 흡음율, 난연성, 접착강도 및 가공성이 매우 뛰어나고, 우수한 내열성으로 경시변화가 최소화되며, VOCs의 방출이 현저히 저감되어 밀폐된 환경이 구현되는 자동차에 특히 적합하며, 우수한 내열성으로 인해 고온의 환경이 조성되는 자동차 엔진룸 주위에 부자재로서 응용될 수 있는 열접착성 섬유 및 이를 포함하는 자동차 내외장재용 섬유집합체를 제공하는데 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 폴리에스테르계 성분 및 인계 난연제가 포함된 심부, 및 테레프탈산을 포함하는 산성분, 및 에틸렌글리콜과 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 디올성분이 반응된 에스테르화 화합물이 중축합된 코폴리에스테르를 포함하며, 상기 심부를 둘러싸는 초부를 포함하는 열접착성 섬유를 제공한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 화학식1로 표시되는 화합물과 화학식2로 표시되는 화합물의 함량 총합은 상기 디올성분 중 30 ~ 45 몰%로 포함될 수 있다.

또한, 상기 디올성분 중 화학식1로 표시되는 화합물의 함량(몰%)이 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량(몰%)보다 더 클 수 있다.

또한, 상기 디올성분은 디에틸렌글리콜을 포함하지 않을 수 있다.

또한, 상기 산성분은 이소프탈산을 산성분을 기준으로 1 ~ 10몰%로 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 디올성분 중 상기 화학식1로 표시되는 화합물은 1 ~ 40몰%, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 0.8 ~ 20몰%로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 상기 디올성분 중 상기 화학식1로 표시되는 화합물은 20 ~ 40몰%, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 0.8 ~ 10몰%, 더욱 바람직하게는 상기 화학식1로 표시되는 화합물은 30 ~ 40몰%, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 0.8 ~ 6몰%로 포함될 수 있다.

또한, 상기 코폴리에스테르는 유리전이온도가 60 ~ 75℃, 보다 바람직하게는 65 ~ 72℃일 수 있다.

또한, 상기 코폴리에스테르는 고유점도가 0.500 ~ 0.800dl/g일 수 있다.

또한, 상기 심부는 하기 화학식3으로 표시되는 인계난연제를 인 함량 기준 5500ppm 내지 6500ppm 포함할 수 있다.

[화학식 3]

이때, 화학식 3에서 R은 탄소수 1 ~ 5의 알킬렌기이고, n은 1 ~ 20의 정수이고, m은 1 ~ 80의 정수이다.

또한, 상기 초부는 상기 화학식 3으로 포함하는 인계난연제를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 열접착성 섬유 및 융점이 250℃ 보다 높은 폴리에스테르계 지지섬유를 포함하는 자동차 내외장재용 섬유집합체를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열접착성 섬유 및 지지섬유는 70:30 ~ 30:70 중량비로 포함될 수 있다.

또한, 하기 조건 (1) 내지 조건 (3)으로서, (1) 탄화거리 0 ~ 15㎝, (2) MS 300-55 방법에 의거한 열접착성 섬유 단독에서의 아세트알데하이드(AA) 발생량 1600ppb 이하, 및 (3) 고온처짐이 20㎜ 이하의 조건을 만족할 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 자동차 내외장재용 섬유집합체를 포함하는 자동차 내외장재를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 포함되는 열접착성 섬유의 단면모식도이다.

본 발명에 의한 열접착성 섬유를 이용해 제조되는 섬유집합체는 촉감, 흡음율, 난연성, 접착강도 및 가공성이 매우 뛰어나다. 또한, 우수한 내열성으로 경시변화가 최소화됨에 따라서 여름철 실외 주차 시 고온의 실내온도가 형성되는 자동차 내장재 용도나, 엔진룸 주변의 고온의 환경이 조성되는 부분의 자동차 외장재 용도로 매우 적합하다. 나아가 VOCs의 방출이 현저히 저감되어 밀폐된 환경으로 운행이 증가하는 자동차 내장재에 매우 적합함에 따라서 관련 분야에 널리 응용될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 열접착성 섬유(10)는 심부(11) 및 상기 심부(11)를 둘러싸는 초부(12)를 포함한다.

상기 초부(12)에 대해 먼저 설명하면, 상기 초부(12)는 테레프탈산을 포함하는 산성분, 및 에틸렌글리콜과 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 디올성분이 반응된 에스테르화 화합물이 중·축합된 코폴리에스테르를 포함한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

먼저, 상기 산성분은 테레프탈산을 포함하며, 이외에 테레프탈산이 아닌 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산이나, 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산 및/또는 설폰산 금속염을 더 포함할 수 있다.

상기 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산은 폴리에스테르의 제조를 위해 사용되는 산성분으로써 공지된 것들을 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈산 및 디메틸이소프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 테레프탈산과의 반응 안정성, 취급 용이성 및 경제적인 측면에서 이소프탈산일 수 있다.

또한, 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산은 폴리에스테르의 제조를 위해 사용되는 산성분으로써 공지된 것들을 제한 없이 사용할 수 있으나, 이에 대한 비제한적인 예로써, 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 수베린산, 시트르산, 피메르산, 아젤라인산, 세바스산, 노나노산, 데카노인산, 도데카노인산 및 헥사노데카노인산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.

또한, 상기 설폰산 금속염은 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠 설포네이트일 수 있다.

한편, 상기 산성분으로써 테레프탈산 이외에 구비될 수 있는 다른 성분들은 코폴리에스테르의 내열성을 저하시킬 수 있어서 바람직하게는 포함하지 않는 것이 좋다. 특히, 이소프탈산이나, 디메틸이소프탈레이트와 같은 산성분이 더 포함되는 경우 코폴리에스테르의 중축합과정에서 발생하는 VOCs의 함량, 일예로 아세트알데하이드의 함량이 증가할 수 있는 반면에, 코폴리에스테르의 융점은 더욱 저하되어 열처리 등을 통한 후속공정을 통해서 중합과정에서 발생한 아세트알데하이드를 기화시켜 제거하기도 어렵기 때문에 결과적으로 제조된 섬유에 아세트알데하이드의 함량이 높을 수 있다. 이에 이소프탈산을 더 포함하는 경우 산성분 기준 1 ~ 10몰%로 구비될 수 있으며, 10몰%를 초과해서 구비되는 경우 아세트알데하이드 함량이 과도히 증가할 우려가 있고, 이로 구현된 열접착성 섬유는 자동차 내장재 용도로 적합하지 않을 수 있다.

다음으로 상기 디올성분은 에틸렌글리콜과 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

먼저, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 제조되는 코폴리에스테르의 결정화도, 유리전이온도를 낮춰서 우수한 열접착 성능을 발현하도록 할 수 있다. 또한, 섬유상으로 제조된 뒤 염색공정에서 상압의 조건으로 염색을 가능케 하여 염색공정을 보다 용이하게 하고, 염착특성이 우수해 세탁견뢰도가 향상되며, 섬유집합체의 촉감을 향상시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 디올성분 중 상기 화학식1로 표시되는 화합물은 바람직하게는 20 ~ 40몰%, 보다 바람직하게는 30 ~ 40몰%로 포함될 수 있다. 특히 화학식 1로 표시되는 화합물이 20몰% 이상 구비될 경우 후술하는 화학식 2로 표시되는 화합물과 함께 구현한 코폴리에스테르가 저온에서의 열접착 특성이 더욱 상승되어 향상될 수 있고, 코폴리에스테르를 칩으로 제조 시 건조시간이 현저히 단축될 수 있으며, 열접착성 섬유에서 방출되는 VOCs의 함량 감소에 상승된 효과를 발현할 수 있는 이점이 있다.

만일 화학식1로 표시되는 화합물이 디올성분 기준 20몰% 미만으로 포함되는 경우 방사성은 우수하나, 접착 가능 온도가 높아지거나 열접착 특성이 저하되고, 사용되는 용도가 제한될 수 있는 우려가 있다. 또한, 구현되는 열접착성 섬유에서 방출되는 VOCs의 함량이 증가할 우려가 있다. 또한, 만일 화학식1로 표시되는 화합물이 40몰%를 초과하여 구비될 경우 열접착성 섬유로의 방사성이 좋지 않아서 상용화가 어려운 문제점이 발생할 수 있으며, 오히려 결정성이 증대되어 열접착 특성이 저하될 우려가 있다.

상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물과 함께 제조되는 코폴리에스테르의 열접착 특성을 더욱 향상시키면서도 화학식 1로 표시되는 화합물의 유리전이온도가 현저히 저하되는 것을 방지하여 우수한 열적특성을 발현하도록 한다. 일예로 40℃ 이상의 저장온도, 여름철 60℃ 이상으로 올라가는 자동차 실내온도에도 불구하고 경시변화를 최소화시키고, 엔진룸과 같은 고온의 환경이 조성되는 부분의 외장재로서 활용이 가능하며, 저장안정성을 향상시킬 수 있다. 열접착성과 관련하여 화학식2로 표시되는 화합물은 화학식1로 표시되는 화합물과의 혼합사용 됨에 따라서 구현되는 코폴리에스테르를 이용한 열접착성 섬유에 적절한 수축특성을 발현시키고 이러한 특성발현으로 인해 열접착 시 점 접착력을 더욱 증가시킴으로써 보다 상승된 열접착 특성을 발현할 수 있다.

바람직하게는 상기 디올성분 중 상기 화학식2로 표시되는 화합물은 바람직하게는 0.8 ~ 10몰%, 보다 바람직하게는 0.8 ~ 6몰%로 포함될 수 있다.

만일 화학식2로 표시되는 화합물이 디올성분 기준 0.8몰% 미만으로 포함되는 경우 목적하는 내열성의 향상이 어려워 저장안정성이 좋지 않고, 경시변화가 매우 클 수 있는 우려가 있다. 또한, 구현되는 열접착성 섬유에서 방출되는 VOCs의 함량이 증가할 우려가 있다.

또한, 화학식 2로 표시되는 화합물이 10몰% 초과하여 포함된다면 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물과 함께 사용되는 것을 고려할 때, 열접착성 섬유로의 방사성이 좋지 않아서 상용화가 어려운 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 경우에 따라서 산성분으로써 이소프탈산까지 추가로 포함하는 경우에는 결정성이 충분히 저하되어 접착성의 향상이 미미하며, 추가되는 이소프탈산의 함량이 증가할 시 오히려 결정성이 증대되어 목적하는 온도에서의 우수한 열접착 특성이 현저히 저하될 수 있는 등 발명의 목적을 달성하지 못할 우려가 있다. 또한, 섬유상으로 구현 시 수축성이 현저히 크게 발현되어 섬유집합체나 내외장재로의 가공에 어려움이 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 화학식1로 표시되는 화합물과 화학식2로 표시되는 화합물의 함량 총합은 상기 디올성분 중 30 ~ 45몰%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 33 ~ 41몰%로 포함될 수 있다. 만일 30몰% 미만으로 이들이 포함되는 경우 코폴리에스테르의 결정성이 증가하여 높은 융점이 발현되거나 연화점을 낮은 온도로 구현하기 어려워져서 열접착 가능온도가 현저히 높아지고, 낮은 온도에서는 우수한 열접착 특성이 발현되지 않을 수 있다. 또한, 구현되는 열접착성 섬유에서 방출되는 VOCs의 함량이 증가할 우려가 있다.

또한, 만일 화학식 2로 표시되는 화합물이 45몰%를 초과하여 포함되는 경우 중합 반응성과 방사성이 현저한 저하가 우려되며, 제조되는 코폴리에스테르의 결정성이 오히려 증가되어 목적하는 온도에서의 높은 열접착 특성을 발현하기 어려울 수 있다.

이때, 상기 디올성분 중에 상술한 화학식1로 표시되는 화합물이 화학식2로 표시되는 화합물보다 더 큰 함량(몰%)으로 포함될 수 있다. 만일 화학식1로 표시되는 화합물이 화학식2로 표시되는 화합물보다 적거나 같은 양으로 포함될 경우 목적하는 열접착 특성을 발현하기 어렵고, 고온에서 접착되어야 됨에 따라서 전개되는 제품의 용도에 제한이 있을 수 있다. 또한, 과도한 수축특성의 발현으로 전개되는 제품, 일 예로 자동차 내외장재로의 가공이나 활용이 곤란할 우려가 있다.

한편, 상기 디올성분은 상술한 화학식1로 표시되는 화합물, 화학식2로 표시되는 화합물 및 에틸렌글리콜 이외에 다른 종류의 디올성분을 더 포함할 수 있다.

상기 다른 종류의 디올성분은 폴리에스테르의 제조에 사용되는 공지된 디올성분일 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않으나, 이에 대한 비제한적인 예로써, 탄소수 2 내지 14의 지방족 디올성분일 수 있고, 구체적으로 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 프로필렌글리콜, 트리메틸글리콜, 테트라메킬렌글리콜, 펜타메틸글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 헵타메틸렌클리콜, 옥타메틸렌글리콜, 노나메틸렌글리콜, 데카메틸렌글리콜, 운데카메틸렌글리콜, 도데카메틸렌글리콜 및 트리데카메틸렌글리콜으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.

다만, 목적하는 수준의 열접착 특성과 동시에 내열성을 겸비하기 위하여 상기 다른 종류의 디올성분은 더 포함하지 않는 것이 바람직하며, 특히 디에틸렌글리콜은 상기 디올성분에 포함되지 않을 수 있다. 만일 디에틸렌글리콜이 디올성분에 포함될 경우 유리전이온도의 급격한 저하를 초래해 화학식2로 표시되는 화합물을 구비하는 경우에도 목적하는 수준의 내열성을 달성하지 못할 수 있다. 또한, 사용 중 방출되는 VOCs의 함량이 크게 증가할 우려가 있다. 한편, 상기 디올성분에 디에틸렌글리콜이 포함되지 않는다는 의미는 코폴리에스테르의 제조를 위한 단량체로서 의도적으로 디에틸렌글리콜을 투입하지 않음을 의미하며, 산성분 및 디올성분의 에스테르화 반응, 중/축합 반응에서 부산물로 발생하는 디에틸렌글리콜까지 불포함함을 의미하지는 않는다. 디에틸렌글리콜은 부산물로서 자연 발생할 수 있어서 본 발명의 일 실시예에 의하면 코폴리에스테르를 포함해 형성된 초부에는 부산물로서 발생된 디에틸렌글리콜이 포함될 수 있고, 포함된 디에틸렌글리콜의 함량은 코폴리에스테르 칩 또는 코폴리에스테르 단독으로 이루어진 초부 중량을 기준으로 4중량% 미만일 수 있다. 한편, 부산물로서 발생하는 디에틸렌글리콜의 함량이 적정 수준을 초과할 경우 섬유로 방사 시 팩압을 증가시키며, 잦은 사절을 유발하여 방사성이 현저히 저하될 수 있고, 방출되는 VOCs의 함량, 특히 아세트알데하이드의 방출량이 현저히 증가할 우려가 있다.

상술한 산성분 및 디올성분은 폴리에스테르 합성분야의 공지된 합성조건을 이용하여 에스테르화 반응 및 중·축합을 거쳐 코폴리에스테르로 제조될 수 있다. 이때, 산성분과 디올성분은 1 : 1.0 ~ 5.0, 바람직하게는 1: 1.0 ~ 2.0의 몰비로 반응하도록 투입될 수 있는데, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 몰비율이 산성분 기준 디올성분이 1배 미만일 경우 중합 시 산도가 과도하게 높아져 부반응이 촉진될 수 있고, 상기 몰비율이 산성분 기준 디올성분이 5배를 초과하는 경우 중합도가 높아지지 않을 수 있다.

한편, 상기 산성분 및 디올성분은 위와 같은 적정의 몰비로 한번에 혼합된 후 에스테르화 반응 및 중·축합을 거쳐 코폴리에스테르로 제조되거나, 산성분과 디올성분 중 에틸렌글리콜과 화학식1로 표시되는 화합물 간 에스테르화 반응 중에 화학식 2로 표시되는 화합물을 투입하여 에스테르화 반응 및 중·축합을 거쳐 코폴리에스테르로 제조될 수 있으며, 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.

상기 에스테르화 반응에서 촉매를 더 포함할 수 있다. 상기 촉매는 통상적으로 폴리에스테르 제조 시에 사용되는 촉매를 사용할 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 금속아세테이트 촉매 하에서 제조될 수 있다.

또한, 상기 에스테르화 반응은 바람직하게는 200 ~ 270℃의 온도 및 1100 ~ 1350 토르(Torr)의 압력 하에서 수행될 수 있다. 상기 조건을 만족하지 않는 경우 에스테르화 반응 시간이 길어지거나 반응성 저하로 중축합 반응에 적합한 에스테르화 화합물을 형성할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 중축합 반응은 250 ~ 300℃ 온도 및 0.3 ~ 1.0 토르(Torr) 압력 하에서 이루어질 수 있으며, 만일 상기 조건을 만족하지 못하는 경우 반응시간 지연, 중합도 저하, 열분해 유발 등의 문제점이 있을 수 있다. 또한, 상기 중· 축합 반응은 반응조건에 따라서 반응시간이 변동될 수 있으나, 일예로 150 내지 240분 동안 수행될 수 있다.

이때, 중축합 반응 시 촉매를 더 포함할 수 있다. 상기 촉매는 폴리에스테르 수지 제조에 사용되는 공지된 촉매의 경우 제한 없이 사용할 수 있다. 다만 바람직하게는 티타늄계 중합촉매일 수 있고, 더욱 구체적으로 하기 화학식 4로 표시되는 티타늄계 중합촉매일 수 있다.

[화학식 4]

상기 화학식 4로 표시되는 티타늄계 중합촉매는 물분자 존재 하에서도 안정하다. 이러한 이유로 물이 다량으로 부생하는 에스테르화 반응의 이전에 첨가해도 실활되지 않음에 따라서 종래보다 단축된 시간 내 에스테르화 반응 및 중축합 반응이 진행될 수 있고, 이를 통해 황변에 의한 착색을 억제할 수 있다. 상기 촉매는 수득되는 코폴리에스테르 전체 중량에서 티타늄 원자 환산으로 5~40ppm이 되도록 포함될 수 있고, 이를 통해 코폴리에스테르의 열안정성이나 색조가 보다 양호해져 바람직하다. 만일 티타늄 원자 환산으로 5 ppm 미만으로 구비되는 경우 에스테르화 반응을 적절히 촉진시키기 어려울 수 있으며, 만일 40ppm을 초과하여 구비되는 경우 반응성은 촉진되나 착색이 발생하는 문제점이 있을 수 있다.

한편, 중축합 반응 시 열안정제를 더 포함할 수 있다. 상기 열안정제는 고온에서 열분해를 통한 색상의 변색을 방지하기 위한 것으로서 인계 화합물을 사용할 수 있다. 상기 인계 화합물은 일예로 인산, 모노메틸인산, 트리메틸인산, 트리에틸인산 등 인산류 및 그의 유도체들을 사용하는 것이 좋으며, 이 중에서도 특히 트리메틸인산 또는 트리에틸인산이 효과가 우수하여 보다 바람직하다. 상기 인계 화합물의 사용량은 최종 수득되는 코폴리에스테르 전체 중량에 대해서 인 원자 환산으로 10 ~ 30ppm을 사용하는 것이 바람직하다. 만일 인계 열안정제가 10ppm 미만으로 사용될 경우 고온 열분해를 방지하기 어려워 코폴리에스테르가 변색될 수 있으며, 만일 30ppm을 초과할 경우 제조 비용 면에서 불리할 수 있고 중축합 반응 시 열안정제에 의한 촉매 활성 억제로 반응 지연 현상이 발생하는 문제점이 있을 수 있다.

더불어 코폴리에스테르는 보색제를 더 포함할 수 있다. 상기 보색제는 섬유로 방사된 후 진행되는 염색공정에서 염착되는 염료의 색상을 보다 강하고 좋게 하기 위한 색조조정을 위한 것으로서, 섬유분야에서 공지된 것을 첨가할 수 있고, 이에 대한 비제한적인 예로서 원착용 염료, 안료, 건염염료, 분산염료, 유기안료 등이 있다. 다만, 바람직하게는 블루 및 레드 염료가 혼합된 것을 사용할 수 있다. 이는 보색제로 일반적으로 사용되는 코발트 화합물의 경우 인체유해성이 커 바람직하지 못하기 때문인데 반해 블루 및 레드 염료가 혼합된 보색제는 인체에 무해하여 바람직하다. 또한, 블루 및 레드 염료를 혼합하여 사용되는 경우 색조를 미세하게 제어할 수 있는 이점이 있다. 상기 블루 염료는 일예로 solvent blue 104, solvent blue 122, solvent blue 45 등이 있을 수 있고, 상기 레드 염료는 일예로 solvent red 111, solvent red 179, solvent red 195 등이 있을 수 있다. 또한, 상기 블루염료와 레드염료는 1: 1.0 ~ 3.0 중량비로 혼합될 수 있고, 이를 통해 목적하는 미세한 색조제어에 현저한 효과를 발현하기에 유리하다.

상기 보색제는 코폴리에스테르 전체 중량을 기준으로 1 ~ 10ppm 구비될 수 있는데, 만일 1 ppm미만으로 구비되는 경우 목적하는 수준의 보색 특성을 달성하기 어려울 수 있고, 10 ppm을 초과하는 경우 L치가 감소하여 투명성이 저하되고 어두운 색을 띄는 문제점이 있을 수 있다.

상술한 방법을 통해 제조된 코폴리에스테르는 고유점도가 0.5 ~ 0.8dl/g일 수 있다. 만일 고유점도가 0.5dl/g 미만일 경우 섬유로 방사된 뒤 단면형성이 용이하지 않을 수 있고, 고유점도가 0.8dl/g을 초과하는 경우 팩(Pack) 압력이 높아 방사성이 저하될 우려가 있다.

또한, 상기 코폴리에스테르는 유리전이온도가 60 ~ 75℃일 수 있고, 이를 통해 본 발명의 목적을 달성하기에 보다 유리할 수 있다. 만일 유리전이온도가 60℃ 미만일 경우 코폴리에스테르를 포함해 구현된 열접착성 섬유나 이를 포함해 구현된 물품이 여름철과 같은 예를 들어 40℃를 넘는 온도조건에서도 경시변화가 크고, 특히, 여름철 자동차 실내온도나, 고온의 엔진룸 부근의 온도를 고려할 때 경시변화가 현저히 증가할 수 있다. 또한, 열접착성 섬유를 제조할 때 코폴리에스테르 칩간 결합의 발생이 증가하고, 이로 인해 방사불량을 야기할 수도 있다. 나아가 섬유 등으로 구현된 후 수축특성이 과도하게 발현되어 오히려 접합특성이 저하될 우려가 있다. 더불어 칩 형성 후 건조공정, 섬유로 방사 후 후가공 공정 등에 소요되는 열처리의 한계로 인해 공정 소요시간의 장기화 또는 해당 공정을 원활히 수행할 수 없는 문제가 있을 수 있다.

또한, 만일 유리전이온도가 75℃를 초과할 경우 열 접합 특성이 현저히 저하될 우려가 있고, 접합공정의 수행온도가 고온으로 제한될 수 있는 우려가 있다.

한편, 상술한 초부(12)는 난연성을 증가시키기 위해서 인계난연제를 포함할 수 있다. 상기 인계 난연제는 섬유에 구비되는 공지된 인계 난연제의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 인계 난연제는 후술하는 화학식3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 또는 상술한 초부(12)에 인계난연제가 포함될 경우 초부의 융점이 높아지고 이로 인해 접착강도가 다소 저하될 우려가 있다. 특히 화학식2로 표시되는 화합물의 경우 다른 종류의 개질단량체 대비 인계 난연제의 포함에 따른 융점 증가가 클 수 있고, 이로 인해 접착강도가 저하될 우려가 있다. 이에 본 발명의 다른 일 실시예에 의하면 상기 초부(12)는 인계 난연제를 포함하지 않을 수 있다. 여기서 인계 난연제를 포함하지 않는다는 것은 초부에 구비된 코폴리에스테르 공중합체 내 주쇄나, 곁사슬에 결합되는 성분 및/또는 상기 코폴리에스테르와 함께 초부에 포함되는 성분으로서 인계 난연제를 포함하지 않는다는 의미이다.

한편, 하기 화학식3으로 표시되는 화합물이 초부(12)에 포함되는 경우 인 함량 기준 5500ppm 내지 6500ppm의 함량으로 구비될 수 있다. 만일 상기 화합물이 인함량 기준 5500ppm 미만으로 구비되는 경우 목적하는 수준으로 충분한 난연성을 구현하기 어려울 수 있다. 또한, 만일 상기 화합물이 인함량 기준 6500ppm을 초과해서 구비되는 경우 난연성 향상 정도가 미미할 수 있는 반면에 방사성이 저하되며, 융점이 증가하여 접착강도의 저하 및 열접착성 섬유의 강도 등 기계적 물성이 현저히 저하될 우려가 있다.

다음으로 상기 심부(11)는 폴리에스테르계 성분 및 인계난연제를 포함한다. 상기 폴리에스테르계 성분은 상술한 초부(12)에 구비되는 코폴리에스테르의 융점 또는 연화점 보다 높은 온도를 융점 또는 연화점으로 갖는 폴리에스테르계 성분의 경우 제한이 없으며, 일예로 폴리에틸렌테레프탈레이트일 수 있다.

또한, 상기 인계 난연제는 난연특성을 향상을 위해 고분자화합물과 함께 혼합되는 공지된 인계 난연제의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 인계 난연제는 하기 화학식3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고, 이를 통해 가공 시 난연제 가수분해에 의한 섬유 물성 저하를 방지할 수 있다.

[화학식 3]

이때, 화학식 3에서 R은 탄소수 1 ~ 5의 알킬렌기이고, 바람직하게는 탄소수 2 ~ 4의 알킬렌기이다. 그리고, 상기 n은 1 ~ 20의 정수, 바람직하게는 5 ~ 10의 정수이다. 또한, 상기 m은 1 ~ 80의 정수, 바람직하게는 20 ~ 40의 정수이다.

상기 화학식3으로 표시되는 화합물은 심부(11)에 인 함량 기준 5500ppm 내지 6500ppm의 함량으로 구비될 수 있다. 만일 상기 화합물이 인함량 기준 5500ppm 미만으로 구비되는 경우 목적하는 수준으로 충분한 난연성을 구현하기 어려울 수 있다. 또한, 만일 상기 화합물이 인함량 기준 6500ppm을 초과해서 구비되는 경우 난연성 향상정도가 미미할 수 있는 반면에 방사성이 저하되며, 열접착성 섬유의 강도 등 기계적 물성이 현저히 저하될 우려가 있다.

상기 열접착성 섬유는 일예로 8:2 ~ 2:8의 중량비로 심부와 초부를 복합 방사한 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라서 비율을 적절히 조절하여 방사할 수 있다. 상기 열접착성 섬유에 대한 방사조건, 방사장치 및 방사 후의 복합섬유에 대한 냉각, 연신 등의 공정은 당해 기술분야의 공지된 조건, 장치 및 공정을 통하거나 이를 적절히 변형하여 수행될 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 또한, 일예로 상기 열접착성 섬유는 270 ~ 290℃의 방사온도로 방사된 것일 수 있고, 방사 후 2.5 ~ 4.0배 연신된 것일 수 있다.

상술한 제조방법을 구현되는 본 발명의 일 실시예에 의한 열접착성 섬유는 단독으로 자동차 내외장재용 섬유집합체를 구현할 수 있다. 다만, 바람직하게는 폴리에스테르계 지지섬유와 함께 자동차 내외장재용 섬유집합체를 구현할 수 있다.

상기 열접착성 섬유는 폴리에스테르계 지지섬유 간을 열융착을 통해 부착시키는 역할을 수행하며, 그 자체로서도 섬유집합체의 형상 구현 및 기계적 강도를 담보하는 섬유로서 사용될 수 있다.

상기 열접착성 섬유는 구현되는 섬유집합체의 물성을 고려하여 섬도나 섬유장이 적절히 선택될 수 있는데, 일예로 섬도가 1 ~ 15데니어이고, 섬유장은 일예로 1 ~ 100mm일 수 있다.

또한, 상기 지지섬유는 상기 열접착성 섬유와의 상용성을 위해서 폴리에스테르계 성분을 포함해 구현된 것으로서, 섬유집합체의 기계적 강도, 형상유지, 내열성을 담보하는 역할을 수행한다. 이를 위해 상기 폴리에스테르계 성분은 융점이 250℃보다 높은 성분일 수 있으며, 이를 통해 본 발명의 목적을 달성하기에 보다 유리할 수 있다.

상기 지지섬유는 일예로 섬도가 2 ~ 15데니어이고, 섬유장은 10 ~ 80mm일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 지지섬유는 융점이 250℃를 넘는 공지된 폴리에스테르계 성분의 경우 제한 없이 사용될 수 있으며, 일예로 폴리에틸렌테레프탈레이트일 수 있다.

상술한 열접착성 섬유와 지지섬유는 30:70 ~ 70:30의 중량비로 섬유집합체를 형성할 수 있다. 만약 상기 지지섬유가 상기 중량비를 벗어나서 열접착성 섬유 보다 많은 중량으로 구비되는 경우 섬유집합체의 접합강도가 감소할 수 있다. 또한, 상기 지지섬유가 상기 중량비를 벗어나서 열접착성 섬유 보다 적은 중량으로 구비되는 경우 섬유집합체의 흡음률, 촉감, 형태안정성이 현저히 저하되고, 초기 개면성이나 카딩성과 같은 작업성이 현저히 저하될 우려가 있다.

상기 열접착성 섬유와 지지섬유를 포함하는 섬유집합체는 공지된 원단의 형태, 예를 들어 직물, 편물 또는 부직포일 수 있고, 일예로 섬유 길이방향을 기준으로 한 방향성이 없는 부직포일 수 있다. 상기 부직포는 건식 또는 습식의 공지된 부직포 제조방법을 통해 제조된 것일 수 있고 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.

일예로 상기 열접착성 섬유와 지지섬유는 소정의 길이를 갖는 단섬유로 제조된 뒤, 단섬유들을 혼섬 및 개섬 후 열처리를 거쳐 섬유집합체로 구현될 수 있다. 상기 열처리는 100 ~ 180℃, 보다 바람직하게는 120 ~ 180℃일 수 있고, 이를 통해 보다 향상된 접착특성을 발현할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내외장재용 섬유집합체는 하기 조건 (1) 내지 조건 (3)를 만족할 수 있다.

먼저, 조건 (1)로서, 섬유집합체의 탄화거리가 0 ~ 15㎝일 수 있다. 이를 통해 우수한 난연성을 발현할 수 있다. 만일 탄화거리가 15㎝를 초과하는 경우 고온의 엔진룸 주변의 외장재로 활용되기 어려울 수 있고, 화재발생시 내부로 화재가 확산 하는 문제가 있을 수 있다. 이때, 상기 탄화거리는 열접착성 섬유(섬유장 51㎜, 섬도 4.0de)와 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 단섬유(섬유장 51㎜, 섬도 7.0de)를 5: 5로 혼섬 및 개섬한 뒤 180℃, 15분의 조건으로 열처리하여 평량이 1250g/㎡로 제조된 가로, 세로 및 두께가 각각 100mm×20mm×10mm인 섬유집합체 시편을 대상으로 평가하였다.

다음으로 조건 (2)로서, 섬유집합체에 구비된 열접착성 섬유는 MS 300-55 방법에 의거한 아세트알데하이드(AA) 발생량이 2400ppb 이하, 보다 바람직하게는 1950ppb이하, 보다 더 바람직하게는 1600ppb 이하일 수 있고, 이를 통해 자동차 내부와 같은 밀폐된 환경 내 인체에 대한 유해성분의 발생량이 현저히 적어 자동차 내장재로서 매우 유용할 수 있고, 내장재 냄새를 줄일 수 있는 이점이 있다.

다음으로 조건 (3)으로서, 하기의 측정방법으로 측정된 고온처짐이 20㎜ 이하일 수 있고, 이를 통해 고온의 발열원에 근접해서 사용되는 경우에도 형상의 변형을 최소화할 수 있고, 하절기 고온의 환경에서도 형태의 변형을 예방 할 수 있는 이점이 있다. 이때, 상기 고온처짐은 열접착성 섬유(섬유장 51㎜, 섬도 4.0de)와 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 단섬유(섬유장 51㎜, 섬도 7.0de)를 5: 5로 혼섬 및 개섬한 뒤 180℃, 15분의 조건으로 열처리하여 평량이 330g/㎡로 제조된 가로, 세로 및 두께가 각각 100mm×20mm×10mm인 섬유집합체 시편을 90℃의 환경에서 2시간 동안 노출시킨 뒤 시편의 길이방향 양 단을 고정시킨 뒤 처지는 부분의 처짐 폭을 측정하였다. 이때, 처짐 폭은 양단의 아랫면을 기준으로 측정했고, 최대값을 고온처짐 값으로 하였다.

또한, 조건 (4)로서, 섬유집합체의 잔염시간이 3.0초 이하일 수 있으며, 이를 통해 우수한 난연성을 발현할 수 있다. 만일 잔염시간이 3.0초를 초과하는 경우 고온의 엔진룸 주변의 외장재로 활용되기 어려울 수 있고, 화재발생시 내부로 화재가 확산 하는 문제가 있을 수 있다.

한편, 상술한 자동차 내외장재용 섬유집합체는 단독 또는 PET 단독의 섬유집합체 등을 더 포함하여 자동차 내외장재로 구현될 수 있다. 상기 자동차 내외장재는 공지된 종류의 내외장재일 수 있으며, 바람직하게는 우수한 흡음률, 접착강도, 난연성, 내열성 및 낮은 VOCs 방출량을 고려하여 자동차 하부, 예를 들어 엔진이나 미션 등의 부위를 보호하기 위한 언더커버 등에 특히 적합할 수 있다.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.

<실시예1>

디올성분으로 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 38몰%와 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 3몰% 및 잔여 디올 성분으로 에틸렌글리콜 59몰%를 투입하고, 산성분으로 테레프탈산 100몰%를 투입하여 상기 산성분과 디올성분을 1:1.2의 비율로 250℃에서 1140 토르(torr) 압력 하에서 에스테르화 반응시켜 에스테르 반응물을 얻었고, 그 반응률은 97.5%였다. 형성된 에스테르 반응물을 중축합 반응기에 이송하고, 중축합 촉매로 하기 화학식 4로 표시되는 화합물 15ppm(Ti원소 기준), 열안정제로 트리에틸인산 25ppm(P원소 기준)을 투입하여 최종압력 0.5 Torr가 되도록 서서히 감압하면서 285℃까지 승온하여 축중합반응을 수행하여 코폴리에스테르를 제조하였고, 이후 상기 코폴리에스테르를 통상의 방법으로 가로, 세로, 높이가 각각 2mm×4mm×3mm인 폴리에스테르 칩으로 제조하였다.

이후 상기 코폴리에스테르를 초부로 하고, 고유점도가 0.65dl/g인 폴리에틸렌레테프탈레이트(PET)를 심부로 하는 심초형 복합섬유를 제조하기 위해서, 상기 코폴리에스테르 칩, 및 PET 칩과 하기 화학식3의 인계 난연제를 호퍼에 각각 투입 후 용융시켜 심초형 방사 구금에 각각 투입한 다음, 275℃ 하에서 1000mpm 방사속도로 심부와 초부가 5:5 중량비가 되도록 복합 방사하고, 3.0배 연신하여 섬유장이 51㎜이고, 섬도가 4.0de인 하기 표 1과 같은 심초형인 열접착성 섬유를 제조하였다. 이때, 심부에 포함된 인계 난연제의 함량은 인 함량을 기준으로 5700ppm이었다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

이때, 화학식 3에서 탄소수 3의 직쇄형 알킬렌기이고, 상기 n은 10의 정수이며, 상기 m은 40의 정수이다.

[화학식4]

<실시예 2 ~ 14>

실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1, 표 2 또는 표 3과 같이 코폴리에스테르의 제조하기 위한 단량체의 조성비를 변경시켜 하기 표 1, 표 2 또는 표 3과 같은 심초형 복합섬유인 열접착 섬유를 제조하였다.

<비교예 1 ~ 4>

실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 3과 같이 코폴리에스테르의 제조하기 위한 단량체의 조성을 변경시켜 하기 표 3과 같은 폴리에스테르 칩 및 이를 이용한 심초형 복합섬유인 열접착 섬유를 제조하였다.

<실험예1>

실시예 및 비교예에 따라서 구현된 열접착 섬유의 제조 중에 중간물인 코폴리에스테르 칩이나, 열접착성 섬유, 또는 이를 이용하여 제조된 섬유집합체에 대해 하기의 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1 내지 표 3에 나타내었다.

이때, 섬유집합체는 열접착성 섬유와 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 단섬유(섬유장 51㎜, 섬도 4.0de)를 5: 5로 혼섬 및 개섬한 뒤 각각 120℃, 140℃ 및 160℃의 온도조건으로 열처리하여 평량이 35g/㎡인 총 3종류의 섬유집합체를 대상으로 하였다.

1. 고유점도

코폴리에스테르 칩에 대해 오르쏘-클로로 페놀(Ortho-Chloro Phenol)을 용매로 하여 110℃, 2.0g/25ml의 농도로 30분간 용융 후, 25℃에서 30분간 항온하여 캐논(CANON) 점도계가 연결된 자동 점도 측정 장치로부터 분석하였다.

2. 유리전이온도, 융점

시차 열량분석기를 이용하여 코폴리에스테르의 유리전이온도 및 융점을 측정하였고 분석조건은 승온속도를 20℃/min로 하였다.

3. 코폴리에스테르 칩 건조시간

중축합된 코폴리에스테르 수지를 칩(chip)화 후 진공건조기에서 55℃, 4시간 간격으로 수분율을 측정하였고, 측정결과 수분율 100ppm 이하로 측정되었을 때 시간을 건조시간으로 나타내었다.

4. 단섬유 저장안정성

제조된 심초형 복합섬유 500g에 대해 온도 40℃, 상대습도 45%인 챔버에서 압력 2kgf/㎠을 가해 3일간 방치하여 섬유간 융착 상태를 전문가 10인이 육안으로 관찰했고, 그 결과 융착이 미발생한 경우를 10점, 전부 융착이 발생한 경우를 0점으로 기준해서 0 ~ 10점으로 평가한 뒤, 평균값을 계산했다. 그 결과 평균값이 9.0 이상인 경우 매우 우수(◎), 7.0 이상 9.0 미만인 경우 우수(○), 5.0 이상 7.0 미만은 보통(△), 5.0 미만은 나쁨(×)으로 나타내었다.

5. 방사작업성

방사작업성은 실시예 및 비교예별로 동일함량으로 방사된 심초형 복합섬유 에 대해서 방사 가공 중 드립(구금을 통과하는 섬유가닥들이 일부 융착되거나 사절 이후 가닥들이 불규칙하게 융착되어 형성된 덩어리를 의미함) 발생 수치를 드립 감지기를 통해 카운팅 하였고, 준비예1에서의 드립발생 수치를 100으로 기준해서 나머지 준비예 및 비교 준비예에서 발생한 드립 개수를 상대적인 백분율로 표시하였다.

6. 염착율 평가

심초형 복합섬유 중량을 기준으로 2중량%의 블루(blue)염료를 포함하는 염액에 대해, 욕비 1：50으로 90℃에서 60분 동안 염착공정을 수행한 후, 일본의 구라보(KURABO) 회사의 색채측정 시스템을 이용해 염색된 복합섬유에 대한 가시영역(360 ~ 740nm, 10nm 간격)의 분광반사율을 측정한 후, CIE 1976 규격에 의거한 염착량의 지표인 Total K/S 값을 산출해 염료의 색수득률을 평가하였다.

7. 접착강도

3종의 섬유집합체 각각을 가로, 세로 및 두께가 각각 100mm×20mm×10mm인 시편으로 구현하여 KS M ISO 36 방법에 의거하여 UTM(universal testing machine)을 이용하여 접착강도를 측정하였다.

한편, 열처리 시 과도한 수축으로 인해 형태가 변형된 경우 접착강도를 평가하지 않고, '형태변형'으로 평가하였다.

8. 소프트 촉감

3종의 섬유집합체 중 140℃의 온도 조건으로 열처리 되어 제조된 섬유집합체에 대해서 10명의 동종업계 전문가로 이루어진 그룹에 의한 관능검사를 실시하였고, 평가 결과 8명 이상이 소프트 하다고 판단할 경우 우수(◎), 6~7명은 양호(○), 5~4명은 보통(△), 4명 미만은 불량(×)으로 구분하였다.

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7
산성분 (몰%)	TPA	100	100	100	100	100	100	100
	IPA	0	0	0	0	0	0	0
	총합	100	100	100	100	100	100	100
디올 성분 (몰%)	EG	59	56	53.5	50	66	69.5	71.5
	화학식1인 화합물	38	39	40	47	32.8	27.5	25.5
	화학식2인 화합물	3	5	6.5	3	1.2	3	3
	DEG	0	0	0	0	0	0	0
	총합	100	100	100	100	100	100	100
	화학식1+화학식2	41	44	46.5	50	34	30.5	28.5
폴리에스테르칩	IV	0.628	0.632	0.632	0.638	0.643	0.640	0.645
	융점(℃)	없음	없음	없음	없음	없음	없음	187
	Tg(℃)	68	68	67	63	67	71	73
	건조시간(Hr)	44	44	44	48	44	28	24
복합섬유	방사 작업성(%)	100	100	116	285	97	92	90
	단섬유 저장안정성	◎	◎	◎	○	◎	◎	◎
	염착율(K/S)	16	17	17	15	14	12	11
섬유집합체	120℃접착강도(N)	110	107	89	65	63	38	미접착
	140℃접착강도(N)	141	139	138	115	104	60	47
	160℃접착강도(N)	184	179	176	173	139	91	76
	소프트촉감	◎	◎	◎	◎	○	△	△

		실시예 8	실시예 9	실시예 10	실시예 11	실시예 12
산성분 (몰%)	TPA	100	100	100	100	100
	IPA	0	0	0	0	0
	총합	100	100	100	100	0
디올 성분(몰%)	EG	69.5	69.5	67	72	66
	화학식1인 화합물	21	18.5	21	18.5	33.5
	화학식2인 화합물	9.5	12	12	9.5	0.5
	DEG	0	0	0	0	0
	총합	100	100	100	100	100
	화학식1+화학식2	30.5	30.5	33	28	34
폴리에스테르칩	IV	0.643	0.640	0.642	0.643	0.638
	융점(℃)	없음	없음	없음	187	없음
	Tg(℃)	72	73	72	73	67
	건조시간(Hr)	24	20	24	20	48
복합섬유	방사 작업성(%)	86	84	98	81	108
	단섬유 저장안정성	◎	◎	◎	◎	○
	염착율(%)	13	11	13	11	15
섬유집합체	120℃접착강도(N)	72	46	60	미접착	43
	140℃접착강도(N)	113	89	98	29	90
	160℃접착강도(N)	140	133	141	52	125
	소프트촉감	△	△	△	△	○

		실시예 13	실시예 14	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
산성분 (몰%)	TPA	100	97	100	100	80	100
	IPA	0	3	0	0	20	0
	총합	100	100	100	100	100	100
디올 성분(몰%)	EG	60	62	63	60	80	63
	화학식1인 화합물	15	35	37	33	0	0
	화학식2인 화합물	22	3	0	0	10	37
	DEG	0	0	0	7	10	0
	총합	100	100	100	100	100	100
	화학식1+화학식2	37	38	37	33	10	37
폴리에스테르칩	IV	0.653	0.635	0.642	0.640	0.638	0.638
	융점(℃)	없음	없음	없음	없음	없음	없음
	Tg(℃)	72	66	65	62	66	75
	건조시간(Hr)	28	44	52	52	56	20
복합섬유	방사 작업성(%)	360	96	110	155	220	486
	단섬유 저장안정성	◎	◎	○	×	△	◎
	염착율(%)	13	16	16	16	15	13
섬유집합체	120℃접착강도(N)	형태변형	120	91	75	98	형태변형
	140℃접착강도(N)	형태변형	143	126	104	129	형태변형
	160℃접착강도(N)	형태변형	164	152	136	151	형태변형
	소프트촉감	-	◎	◎	◎	◎	-

표 1내지 표 3을 통해 확인할 수 있듯이,

비교예들은 건조시간이 현저히 연장되거나(비교예1 내지 3), 방사작업성이 현저히 좋지 않거나(비교예2, 비교예3), 단섬유 저장안정성이 매우 나빠지거나(비교예2, 비교예3), 온도별 접착강도 평가에서 형태가 변형(비교예4)된 것을 확인할 수 있어서 모든 물성을 동시에 만족시킬 수 없음을 확인할 수 있으나, 실시예들은 모든 물성을 우수한 수준으로 발현하고 있는 것을 확인할 수 있다.

한편, 실시예에서도 화학식1로 표시되는 화합물보다 화학식2로 표시되는 화합물의 함량이 더 많이 포함된 실시예15는 다른 실시예에 비해 온도별 접착강도 평가에서 형태가 변형되어 목적하는 물성을 달성하기에 부적합한 것을 확인할 수 있다.

<실시예 15 ~ 27>

실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 4와 같이 코폴리에스테르의 제조하기 위한 단량체의 조성비를 변경시켜 코폴리에스테르를 제조하였고, 복합섬유를 방사할 때 심부에만 포함되었던 화학식3으로 표시되는 인계난연제를 코폴리에스테르 칩과 함께 초부로 방사하여, 초부와 심부 모두 동일한 함량으로 인계난연제를 구비한 하기 표 4와 같은 열접착성 섬유를 제조하였다.

한편, 표 4에서 산성분 및 디올성분의 함량단위는 몰%이며, 디올성분의 잔량은 에틸렌글리콜(EG)이다.

<실험예2>

실시예 15 ~ 27에 따라서 구현된 열접착성 섬유 또는 이를 이용한 섬유집합체에 대해 하기의 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

1. 열접착성 섬유 강도 평가

Textechno사의 FAVIMAT Fiber Test 설비를 이용하여 섬유강도를 측정하였고 분석조건은 분석 시 지그의 이동 속도를 600 mm/min로 하였다.

2. 난연성 측정

방화도 시험법 KS K 0585:2014 수직법에 의거하여 섬유집합체의 난연성을 측정하여 평가하였다. 이때, 상기 섬유집합체는 열접착성 섬유(섬유장 51㎜, 섬도 4.0de)와 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 단섬유(섬유장 51㎜, 섬도 7.0de)를 5: 5로 혼섬 및 개섬한 뒤 180℃, 15분의 조건으로 열처리하여 평량이 1250g/㎡로 제조된 섬유집합체를 대상으로 하였다.

3. 열접착성 섬유의 아세트알데하이드(AA) 발생량

MS 300-55 Method에 의거하여 열접착성 섬유의 아세트알데하이드 발생량을 측정하였다.

4. 내열성

열접착성 섬유(섬유장 51㎜, 섬도 4.0de)와 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 단섬유(섬유장 51㎜, 섬도 7.0de)를 5: 5로 혼섬 및 개섬한 뒤 180℃, 15분의 조건으로 열처리하여 제조된 평량 330g/㎡이고, 가로, 세로 및 두께가 각각 100mm×20mm×10mm인 시편을 90℃의 환경에서 약 2시간 동안 노출시킨 뒤 시편의 길이방향 양 단을 고정시킨 뒤 처지는 부분의 처짐 폭을 측정하였다. 이때, 처짐 폭은 양단의 아랫면을 기준으로 측정했고, 최대값을 고온처짐 값으로 하였다.

		실시예 15	실시예 16	실시예 17	실시예 18	실시예 19	실시예 20	실시예 21	실시예 22	실시예 23	실시예 24	실시예 25	실시예 26	실시예 27
산성분 (몰%)	TPA	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	95	98
산성분 (몰%)	IPA	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	5	2
디올성분 (몰%)	화학식1인 화합물	35	35	35	35	35	35	30	32	37	40	42	30	33
	화학식2 인 화합물	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
	화학식1+화학식2	36	36	36	36	36	36	31	33	38	41	43	31	34
P함량(ppm)		6,000	4,500	5,000	5,500	6,500	7,000	6,000	6,000	6,000	6,000	6,000	6,000	6,000
물성	섬유강도 (g/d)	4.4	4.4	4.4	4.3	4.0	3.4	4.3	4.3	4.4	4.2	4.2	4.4	4.4
	고온처짐 (mm)	12	11	12	12	11	11	9	11	15	20	40	12	11
	잔염시간 (초)	0.0	6.2	5.1	2.9	0.0	0.0	0.0	0.0	0.1	0.0	0.1	0.0	0.0
	탄화거리 (cm)	13.0	24.4	19.9	15.0	12.7	12.2	13.2	13	13.1	13.2	12.9	12.9	13.1
	AA 발생량 (ppb)	1551	1569	1542	1555	1531	1548	1906	1582	1210	1523	1010	2065	1580

표 4에서 확인할 수 있듯이,

화학식1로 표시되는 화합물과 화학식2로 표시되는 화합물의 디올성분 내 총함유량이 다소 적게 포함될 경우 실시예21과 같이 AA 발생량이 과도하게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 인계 난연제가 다소 많이 포함될 경우 실시예 20과 같이 섬유강도가 저하될 우려가 있다.

<실험예3>

실시예15 ~ 20에 따른 열접착성 섬유를 이용해서 제조된 섬유집합체에 대해서 하기의 방법으로 접착강도를 평가하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

섬유집합체는 열접착성 섬유(섬유장 51㎜, 섬도 4.0de)와 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 단섬유(섬유장 51㎜, 섬도 7.0de)를 5: 5로 혼섬 및 개섬한 뒤 180℃, 15분의 조건으로 열처리하여 평량이 330g/㎡로 제조된 섬유집합체를 대상으로 하였다.

접착강도는 Instron®(인장속도 500㎜/min, Load-Cell 2kN, Grip 5kN) 장비를 이용해 해당 조건에서 시편의 접착강도를 12회 측정하였고, 결과값 중 최소값 및 최대값을 제외한 10개의 데이터의 평균값을 계산하였다. 이때, 시편은 가로, 세로 및 두께가 각각 100mm×20mm×10mm이었다.

		실시예15	실시예16	실시예17	실시예18	실시예19	실시예20
디올성분	화학식1인 화합물	35	35	35	35	35	35
	화학식2인 화합물	1	1	1	1	1	1
	화학식1+화학식2	36	36	36	36	36	36
복합섬유 내P함량(ppm)		6,000	4,500	5,000	5,500	6,500	7,000
접착강도(N)		148	151	150	149	147	133

표 5를 통해 확인할 수 있듯이, 열접착성 섬유의 초부에 다소 많이 인계난연제가 구비된 실시예20의 경우 접착강도가 저하된 것을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims

폴리에스테르계 성분 및 인계 난연제가 포함된 심부; 및
테레프탈산을 포함하는 산성분, 및 에틸렌글리콜과 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 디올성분이 반응된 에스테르화 화합물이 중축합된 코폴리에스테르를 포함하며, 상기 심부를 둘러싸는 초부;를 포함하고,
하기 화학식1로 표시되는 화합물과 화학식2로 표시되는 화합물의 함량 총합은 상기 디올성분 중 30 ~ 45 몰%로 포함하되, 상기 디올성분 중 화학식1로 표시되는 화합물의 함량이 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량보다 더 큰 것을 특징으로 하는 열접착성 섬유.
[화학식 1]

[화학식 2]
제1항에 있어서,
상기 화학식1로 표시되는 화합물과 화학식2로 표시되는 화합물의 함량 총합은 상기 디올성분 중 33 ~ 41 몰%로 포함되는 것을 특징으로 하는 열접착성 섬유.
제1항에 있어서,
MS 300-55 방법에 의거한 아세트알데하이드(AA) 발생량이 1600ppb 이하인 것을 특징으로 하는 열접착성 섬유.
제1항에 있어서,
상기 디올성분 중 상기 화학식1로 표시되는 화합물은 20 ~ 40몰%, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 0.8 ~ 10몰%로 포함되는 것을 특징으로 하는 열접착성 섬유.
제1항에 있어서,
상기 심부는 하기 화학식3으로 표시되는 인계난연제를 인 함량 기준 5500ppm 내지 6500ppm 포함하는 것을 특징으로 하는 열접착성 섬유:
[화학식 3]

이때, 화학식 3에서 R은 탄소수 1 ~ 5의 알킬렌기이고, n은 1 ~ 20의 정수이고, m은 1 ~ 80의 정수이다.
제5항에 있어서,
열접착성 섬유의 초부는 상기 화학식3으로 표시되는 인계난연제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열접착성 섬유.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 열접착성 섬유; 및
융점이 250℃ 보다 높은 폴리에스테르계 지지섬유;를 포함하는 자동차 내외장재용 섬유집합체.
제7항에 있어서,
상기 열접착성 섬유 및 지지섬유는 70:30 ~ 30:70 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 자동차 내외장재용 섬유집합체.
제7항에 있어서,
하기 조건 (1) 내지 조건 (3)를 만족하는 자동차 내외장재용 섬유집합체:
(1) 탄화거리 0 ~ 15㎝
(2) 열접착성 섬유에 대한 MS 300-55 방법에 의거한 아세트알데하이드(AA) 발생량이 1600ppb 이하
(3) 고온처짐 20㎜ 이하.
제7항에 따른 자동차 내외장재용 섬유집합체를 포함하는 자동차 내외장재.