KR102274951B1 - 폴리에스테르계 섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리에스테르계 섬유에 있어서, 시스-코어형 또는 해도형 또는 분할형 단면의 복합섬유로서, 2종의 서로 다른 고분자는 시스-코어형의 경우 코어부가 고흡습성을 갖는 탄성재질이며, 시스부는 코어부의 재질이 갖는 강도저하, 공정성 저하, 후공정성 불안정을 보완하면서 친수성을 나타내는 재질로 이루어지며, 해도형의 경우 상기 도성부이 코어부 재질로, 해성분이 시스부 재질로 이루어지고, 분할형의 경우 서로 각각 상기 코어부 재질, 시스부 재질이 반복적으로 형성되는 폴리에스테르계 섬유를 제공한다.

Description

폴리에스테르계 섬유{Polyester fiber}

본 발명은 폴리에스테르계 섬유에 관한 것으로서, 고흡습친수성과 냉감성이 보유된 폴리에스테르계 섬유에 관한 것이다.

일반적으로 화학섬유 특히 합성섬유는 화학구조적으로 극성기가 없는 소수성 섬유인 것이 일반적이다. 특히 폴리에스테르계의 경우 칩상태에서 공정수분율 0.4% 정도로 소수성을 나타낸다.

이러한 특성은 제품의 기능적 요구에 따라 수정될 수 있는데, 최근 합성섬유에서 염색용이성 등등의 측면에서 친수성이나 흡습성을 요구하는 제품들이 다양하게 늘어나는 추세이다. 또한 아웃도어 시장이 확대되면서 고탄력성까지 요구되는 추세이다.

대한민국 공개특허 제1999-0015688호에서는 탄성회복률이 우수하면서 염기성 염료에 가염성인 폴리에테르에스테르계 탄성사의 제조방법으로서, 분자량이 1,000~3,000인 폴리올과 저분자량의 디올 및 2 관능성 방향족 지방산 또는 그의 에스테르 유도체를 공중합한 후 용융방사하여 탄성사를 제조할 때 설포 디알킬 이소프탈레이트 금속염을 2 관능성 방향족지방산 또는 그의 에스테르 유도체에 대하여 1.0~5.0 몰% 첨가 공중합시켜서 제조하는 방법이 제안되었다.

또한 대한민국 공개특허 1998-061120호에서는 방향족 디카르복실산 또는 그 에스테르형성성 유도체인 방향족 산성분과 디올성분의 중축합반응에 의해 생성되는 방향족 폴리에스테르를 하드세그먼트로 하고 지방족 폴리에테르 글리콜을 소프트 세그먼트로 하여 하드세그먼트/소프트세그먼트의 중량분율이 10/90~40/60이 되게 하여 폴리에테르에스테르 공중합체를 제조함에 있어서, 다관능성 카르복실산 또는 그 유도체와 디올 또는 다관능성 알코올을 에스테르화 반응시켜 제조한 다관능성 가교제를 상기 방향족 산성분에 대해 1~10 중량부 첨가하여 중합하는 것을 특징으로 하는 폴리에테르에스테르 공중합체의 제조방법이 제안되어 폴리에테르에스테르 블록공중합체로 사를 제조하면 신장변형시 결정영역에 가해지는 외부응력에 대한 안정성이 우수하고, 따라서 기계적인 물성도 우수한 탄성사가 제조될 수 있다고 제언되었다.

그러나 다양한 기능성을 동시에 요구하는 환경에서 탄성, 고흡습친수성, 냉감성 등을 동시에 발현할 수 있는 원사가 요청되었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명의 목적은 고흡습친수성, 접촉냉감성, 대전방지기능 등을 동시에 발현할 수 있는 섬유를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 이와 더불어 탄성이 확보된 섬유를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리에스테르계 섬유에 있어서, 시스-코어형 또는 해도형 또는 분할형 단면의 복합섬유로서, 2종의 서로 다른 고분자는 시스-코어형의 경우 코어부가 고흡습성을 갖는 탄성재질이며, 시스부는 코어부의 재질이 갖는 강도저하, 공정성 저하, 후공정성 불안정을 보완하면서 친수성을 나타내는 재질로 이루어지며, 해도형의 경우 상기 도성분이 코어부 재질로, 해성분이 시스부 재질로 이루어지고, 분할형의 경우 서로 각각 상기 코어부 재질, 시스부 재질이 반복적으로 형성되는 폴리에스테르계 섬유를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 코어부를 형성하는 재질이 분자량 200~20,000인 폴리올과 저분자량의 디올, 2관능성 방향족 지방산 또는 그의 에스테르 유도체를 공중합시, 설포디알킬 이소프탈레이트 금속염을 1~10mol% 첨가시킨 탄성사 수지인 폴리에스테르계 섬유를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 탄성사 수지가 흡습성을 향상시킬 수 있는 설포 디알킬 이소프탈레이트 금속염을 2관능성 방향족 지방산 또는 그의 에스테르 유도체에 대하여 1.0~10.0몰% 첨가, 반응시켜 공중합체를 만들어 흡습성을 현저히 향상시킨 폴리에테르에스테르계 탄성 수지인 폴리에스테르계 섬유를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 시스부를 형성하는 재질이 분자량이 600~20,000인 폴리에틸렌글리콜이 공중합되어진 폴리에스테르 수지인 폴리에스테르계 섬유를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의한 폴리에스테르계 섬유는 고흡습성을 나타내어 대전방지나 제전성, 접촉냉감성을 구현하면서, 친수성과 탄성 특히 반발탄성의 기능을 발현할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 일실시예에 의한 폴리에스테르계 섬유는 상기 기능을 발현하면서 섬유형성성 및 후공정의 안정화와 더불어 PEG가 공중합되어 친수성, 접촉냉감성, 염색시 선명성을 구현할 수 있는 특징이 있다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 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 발명의 바람직한 일실시예에 의한 폴리에스테르 섬유는 2종의 고분자를 이용하여 복합방사될 수 있다. 비제한적인 예로서 시스-코어형, 해도형, 분할형 단면으로 이루어질 수 있다. 상기 2종의 서로 다른 고분자는 시스-코어형의 경우 코어부가 고흡습성을 갖는 탄성재질이며, 시스부는 코어부의 재질이 갖는 강도저하, 공정성 저하, 후공정성 불안정(고수축, 알칼리 취약)을 보완하면 친수성을 나타내는 재질로 이루어짐이 바람직하다. 해도형의 경우 상기 도성분이 코어부 재질로, 해성분이 시스부 재질로 이루어질 수 있다.

상기 코어부를 형성하는 재질로 분자량 200~20,000인 폴리올과 저분자량의 디올, 2관능성 방향족 지방산 또는 그의 에스테르 유도체를 공중합시, 설포디알킬 이소프탈레이트 금속염을 1~10mol% 첨가시킨 탄성사 수지가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로 분자량이 200~20,000인 폴리올과 저분자량의 디올, 2관능성 방향족 지방산 또는 그의 에스테르 유도체를 공중합 한 후 방사시켜 탄성사를 제조함에 있어서 흡습성을 향상시킬 수 있는 설포 디알킬 이소프탈레이트 금속염을 2관능성 방향족 지방산 또는 그의 에스테르 유도체에 대하여 1.0~10.0몰% 첨가, 반응시켜 공중합체를 만들어 흡습성을 현저히 향상시킨 폴리에테르에스테르계 탄성 수지일 수 있다. 경질세그먼트로 사용되는 폴리알킬렌테레프탈레이트는, 테레프탈산, 이소프탈산, 아디핀산과 같은 산성분과, 에텔렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 펜틸렌글리콜, 헥실렌글리콜 등과 같은 디올성분을 주성분으로 하는 범용 폴리머이고, 이들이 적당한 함량으로 섞여 공중합된 것일 수도 있겠으나, 경질세그먼트 성분으로 폴리부틸렌테레프탈레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 연질세그먼트의 디올성분은 폴리올을 주성분으로 하고 저분자량의 디올의 공중합일 수 있는데 방사성 및 탄성 특성 때문에 수평균 분자량이 200~20,000인 폴리올이 바람직. 폴리올의 탄성중합체에 대한 공중합비(중량비)는 90~20 : 10~80가 되어야 하며, 바람직하기로는 80~30 : 20~70의 중량비가 적당한데, 그 이유는 이 범위에 있으면 용융방사하기에 적당한 융점을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 설포 디알킬 이소프탈레이트 금속염의 경우 2관능성 방향족 지방산 또는 그의 에스테르 유도체에 대하여 1.0~10.0몰%가 적당한데 1몰% 미만에서는 흡습성의 개선 효과를 볼 수 없으며 10몰%를 초과할 때는 첨가제에 의한 결정화도 저하 및 상분리도 저하가 두드러져 물성 저하가 심각하게 나타날 수 있다, 상기 코어부는 고흡습성을 나타내어 대전방지나 제전성, 접촉냉감성을 구현하면서, 친수성과 탄성 특히 반발탄성의 기능을 발현할 수 있다.

한편 시스부를 형성하는 재질은 분자량이 600~20,000인 폴리에틸렌글리콜이 공중합되어진 폴리에스테르 수지일 수 있다. 상기 시스부는 섬유형성성 및 후공정의 안정화와 더불어 PEG가 공중합되어 친수성, 접촉냉감성, 염색시 선명성을 구현할 수 있는 기능을 나타낼 수 있다.

이하 실시예로서 설명하며 표 1은 실시예들과 비교예들을 나타낸 것이다.

구분		실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
고분자 1		고흡습탄성PET	고흡습탄성PET	고흡습탄성PET	고흡습탄성PET	고흡습탄성PET	고흡습탄성PET
	DMS 함량	1	5	5	1	5	0
	원사비율	70	70	70	100	100	0
고분자 2		친수성PET	친수성PET	친수성PET	친수성PET	친수성PET	친수성PET
	원사비율	30	30	30	0	0	100
단면		원형 S/C	원형 S/I	원형 S/I	원형	원형	원형
수분율		3.7	4.3	4.4	3.9	4.5	1.3
접촉냉감		0.18	0.20	0.21	0.19	0.22	0.14
반발탄성					+	+	X
사강도(g/de)		3.4	3.2	3.6	0.8	0.5	4.2
수축율(%)		10	12	11	21	26	8
공정성(%)		93	91	94	60	50	98

* 평가항목 : 수분율, 접촉냉감, 반발탄성, 공정성, 후공정성(수축율, 감량율)

1) 수분율 :흡습성은 표준 상태(온도 20℃, 습도 65% RH)의 환경하에서 24시간 방치하여 무게를 측정한 후(시험편) 오븐 밸런스에 넣고 (온도 : 105~110℃) 약 1시간 30분 건조시킨 후 무게를 측정(KS K 0221)

수분율= (표준상태 시험편 무게-건조상태 시험편무게)/건조상태 시험편무게*100

2) 접촉냉감 : Kawabata Evaluation System(KES-F7, Thermo Labo Ⅱ)에 의해 열판과 샘플의 온도차에 의한 열이동 속도 측정

3) 반발탄성 : 5명의 전문가에 의해 상대적인 관능평가 실시

4) 공정성 : 1등급 생산량/전체 생산량*100= 수율(중량기준)

5) 수축율 : Wrap Reel에 20회 감은후 섬도의 2배에 해당하는 하중을 주어 길이를 잰다. 채취된 시료를 100℃ 열수에서 30분 동안 처리. 자연 냉각후 다시 섬도의 2배에 해당하는 하중을 주어 길이를 측정

수축율= (열수처리전길이-열수처리후길이)/ 열수처리전길이*100

Claims (4)

1. 폴리에스테르계 섬유에 있어서,
   시스-코어형 또는 해도형 단면의 복합섬유로,
   2종의 서로 다른 고분자는 시스-코어형의 경우 코어부가 흡습성을 갖는 탄성재질이며, 시스부는 코어부의 재질이 갖는 강도저하, 공정성 저하, 후공정성 불안정을 보완하면서 친수성을 나타내는 재질로 이루어지며,
   해도형의 경우 도성분이 코어부 재질로, 해성분이 시스부 재질로 형성되되,
   상기 코어부를 형성하는 탄성재질은 분자량 200~20,000인 폴리올과 저분자량의 디올, 2관능성 방향족 지방산을 공중합시, 설포디알킬 이소프탈레이트 금속염을 1~10mol% 첨가시킨 탄성사 수지이고,
   상기 폴리에스테르계 섬유는 수분율 3.7~4.4, 수축율 10~12%, 사강도 3.2~3.6 g/de인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 섬유.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 탄성사 수지는 흡습성을 향상시킬 수 있는 설포 디알킬 이소프탈레이트 금속염을 2관능성 방향족 지방산에 대하여 1.0~10.0몰% 첨가, 반응시켜 공중합체를 만들어 흡습성을 현저히 향상시킨 폴리에테르에스테르계 탄성 수지인 폴리에스테르계 섬유.
4. 제1항에 있어서,
   상기 시스부를 형성하는 재질은 분자량이 600~20,000인 폴리에틸렌글리콜이 공중합되어진 폴리에스테르 수지인 폴리에스테르계 섬유.