KR102470107B1 - 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물, 이를 포함하는 섬유, 이를 포함하는 직물, 및 이의 제조방법 - Google Patents

염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물, 이를 포함하는 섬유, 이를 포함하는 직물, 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물, 이를 포함하는 섬유, 이를 포함하는 직물, 및 이의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 의한 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물은, 테레프탈산(terephthalic acid) 70 ~ 80 몰% 및 이소프탈산(isophthalic acid) 20 ~ 30 몰%를 포함하는 산성분; 디올 성분; P계 화합물; 및 금속 설폰산염;을 포함하되, 상기 금속 설폰산염 및 상기 P계 화합물 1 : 2 ~ 6 몰비로 포함함함에 따라 염색성이 우수하고 저융점 특성이 우수한 효과가 있다.

Description

염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물, 이를 포함하는 섬유, 이를 포함하는 직물, 및 이의 제조방법{Low melting and flame retardant polyester polymer with excellent dyeing properties, textile including thereof, fiber including thereof, and manufacturing methof thereof}
본 발명은 폴리에스테르 폴리머 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물, 이를 포함하는 섬유, 이를 포함하는 직물, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 사람이 밀집된 장소, 전기시설이 많이 구비된 장소, 밀폐된 공간이 많이 구비된 장소 등에는 안전을 위하여 커튼이나 벽지, 카펫트, 난연성 부직포, 그 외 장식품을 난연 처리된 직물 및 부직포로 만든다. 그래서 종래의 난연사는 화섬사 재료를 용융 연신하여 화섬사를 제조한 뒤, 각각의 화섬사의 표면을 난연제로 처리하여 불꽃 등으로 인하여 잘 타지 않도록 처리하였다. 또한 종래의 난연 처리하는 방법으로는 직기나 편기를 이용하여 상기 화섬사를 제직이나 제편하여 직물로 만든 뒤, 직물의 표면을 난연제로 처리하여 불에 의하여 인화되지 않게 처리하게 된다. 그러나 종래에는 화섬사 또는 직물을 제조한 뒤에 난연 처리하기 때문에, 화섬사의 표면이나 직물의 표면에 난연제가 부착되어 있어 사용되는 시간에 따라 난연제의 탈락이 발생하기 쉬우며, 난연제의 탈락에 의하여 난연 능력이 저하된다는 단점이 있었다.
이에 난연사 제조시 난연성분을 혼합하여 난연사를 제조하는 기술이 연구, 개발되고 있다. 그러나, 난연성을 갖는 폴리에스테르 폴리머 조성물은 폴리에스테르 수지에 난연제가 고루 분산 및 분포되어야 하는데 유동성이 제한적인 난연제는 폴리에스테르 수지 내부에서 고른 분산이 용이하지 않아 원하는 난연 기능을 얻을 수 없는 문제가 있다.
또한, 난연섬유의 경우, 고급 직물 제품에 사용되는 경향이 있고, 고급 직물을 이용한 제품의 경우, 높은 심색성이 요구되는데, 이러한 제품을 제조하기 위해서 보색제, 염색제, 염료 등을 투입하여 수지 및/또는 섬유를 제조한다.
그런데, 기존의 난연섬유 및/또는 이를 제조하기 위한 수지의 경우, 색상의 선명성을 높이기 위한 첨가 조성물, 공정 등에 의해 제조된 난연섬유 및/또는 직물 등의 물성이 감소하는 문제가 있다. 일례를 들면, 한국공개특허 제2005-0103617호에는 보색제를 첨가하여 염색 가공 중 우수한 색상 발현성을 부여한 난연성 폴리에스테르가 언급되어 있는데, 염색 가공 중 고온의 열수에 의한 난연제의 가수분해가 일어나는 문제가 있으며, 한국공개특허 제2003-0028022호에는 카치온 염료를 이용한 폴리에스테르를 제조하는 방법이 기술되어 있는데, 이는 카치온 염료에 염색이 가능한 폴리에스테르 폴리머 조성물 제조시 방사가공성의 유지를 위해 금속 설포네이트염의 전처리가 필요하여 공정비용이 상승하며 또한, 색상의 선명성 향상을 위해 개질제 함량을 늘릴경우 원사 물성 저하 및 공정 중 팩압 상승의 원인이 되는 문제가 있었다.
한편, 일반적으로 합성섬유는 융점이 높아 용도가 제한되는 경우가 적지 않다. 특히 섬유 등의 접착용도에 있어서 심지 등의 용도나 테이프상의 직물 사이에 삽입하여 가압접착하게 되는 접착제로 사용되는 경우에는 가열에 의해 섬유 직물 자체가 열열화되는 일이 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 단섬유는 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.
따라서, 폴리에스테르(Polyester)계 수지에 있어서 저융점화한 것의 요구가 높고, 바인더(binder) 섬유나 접착제 등에 사용된다. 이와 같은 용도에는, 일반적으로 공중합한 폴리에스테르(Polyester)가 사용되고 있다.
예를 들어 미합중국 등록특허 4,129,675호에는 테레프탈산(terephthalic acid: TPA)과 이소프탈산(isophthalic acid: IPA)을 이용하여 공중합된 저융점 폴리에스테르가 소개되어 있으나, 이소프탈산(isophthalic acid: IPA)은 고가의 재료로 대량의 이소프탈산을 이용한 저융점 폴리에스테르는 생산단가가 높아 경쟁성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 일본 공개특허 평10-298271호에서는 결정성과 내열성을 높이기 위해 중합 제조과정에서 테레프탈산 대신에 아디핀산(Adipic Acid)을 사용하고, 에틸렌글리콜 대신에 디올(Diol)성분으로 1,4-부탄디올(BD)을 사용하여 접착성을 높여 주고 고온에서도 섬유의 강도 저하가 적은 섬유를 제공하고 있으나, 아디핀산(Adipic Acid)을 이용하여 제조되는 저융점 폴리에스테르는 융점이 150이하의 저융점 폴리에스테르를 제조하기 어려워 더 낮은 융점의 저융점 폴리에스테르를 제조할 수 없는 문제점이 있었다.
일본 공개특허 평10-298271호
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 폴리에스테르 수지의 염착능을 개선하고 가공온도 등의 가공조건을 완화시켜서 폴리에스테르 난연섬유의 물성저하를 방지할 수 있고, 낮은 온도에서 용융되어 열접착 강도가 우수한 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물, 이를 포함하는 섬유, 이를 포함하는 직물, 및 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일측면은 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물을 제공한다. 상기 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물은 테레프탈산(terephthalic acid) 70 ~ 80 몰% 및 이소프탈산(isophthalic acid) 20 ~ 30 몰%를 포함하는 산성분; 디올 성분; 하기 화학식 1로 표시되는 P계 화합물; 및 금속 설폰산염;을 포함하되, 상기 금속 설폰산염 및 상기 P계 화합물 1 : 2 ~ 6 몰비로 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112016031377226-pat00001
상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 디올 성분은 탄소수 2 ~ 20의 지방족 디올을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 지방족 디올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 트리메틸글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 펜타메틸글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 헵타메틸렌클리콜, 옥타메틸렌글리콜, 노나메틸렌글리콜, 데카메틸렌글리콜, 운데카메틸렌글리콜, 도데카메틸렌글리콜 및 트리데카메틸렌글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 하기 화학식 2로 표시되는 금속촉매, 열안정제, 쇄연장제, 광안정제 및 수산화칼륨 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112016031377226-pat00002
상기 화학식 2에 있어서, R2는 수소원자, 탄소수 1 ~ 5의 알킬기, 탄소수 5 ~ 6의 사이클로알킬기, 탄소수 1 ~ 2의 알콕시기 또는 페닐기이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 첨가제는 상기 폴리에스테르 폴리머 조성물 중 100 ~ 500 ppm으로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 산성분 및 상기 디올 성분을 1 : 1.2 ~ 1.5 몰비로 중합시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 폴리에스테르 폴리머 조성물 중 5,000 ~ 7,000 ppm(화합물의 P 함량 기준)으로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 폴리에스테르 폴리머 조성물의 용융온도는 110 ~ 130 ℃이고, 한계산소지수(LOI, limiting oxygen index)가 KSM ISO 4589-2에 의거하여 27% ~ 37%일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 섬유를 제공한다. 상기 섬유는 본 발명의 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물을 사용하여 제조된다.
본 발명의 다른 측면은 본 발명의 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 섬유를 포함하는 직물을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 섬유의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 테레프탈산(terephthalic acid) 70 ~ 80 몰%와 이소프탈산(isophthalic acid) 20 ~ 30 몰% 및 금속설폰산염을 포함하는 산성분 및 디올 성분을 포함하는 에스테르화 반응물을 준비하는 단계; 및 상기 에스테르화 반응물에 하기 화학식 1로 표시되는 P계 화합물을 혼합한 후, 폴리머화 반응(polymerization)을 수행하는 단계;를 포함하고,
상기 금속 설폰산염 및 상기 P계 화합물 1 : 2 ~ 6 몰비로 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112016031377226-pat00003
상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 폴리머화 반응은 260 ~ 300℃ 및 진공도 1.5 torr이하의 조건에서 수행할 수 있다.
본 발명에 의한 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물, 이를 포함하는 섬유, 이를 포함하는 직물, 및 이의 제조방법을 따르면 폴리에스테르 수지의 염착능을 개선하고 가공온도 등의 가공조건을 완화시켜서 폴리에스테르 난연섬유의 물성저하를 방지할 수 있고, 낮은 온도에서 용융되어 열접착 강도가 우수한 염색성이 우수한 효과가 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명에서 "
Figure 112016031377226-pat00004
로 표현된 화학식에서, R1은 독립적으로 수소원자, 메틸기 또는 에틸기이며, a는 1 ~ 3이다"라고 치환기에 대해 표현되어 있을 때, a가 3인 경우, 복수의 R1, 즉 R1 치환기가 3개가 있고, 이들 복수 개의 R1들 각각은 서로 같거나 다른 것으로서, R1들 각각은 모두 수소원자, 메틸기 또는 에틸기일 수 있으며, 또는 R1들 각각은 다른 것으로서, R1 중 하나는 수소원자, 다른 하나는 메틸기 및 또 다른 하나는 에틸기일 수 있음을 의미하는 것이다. 그리고, 상기 내용은 본 발명에서 표현된 치환기를 해석하는 일례로서, 다른 형태의 유사 치환기도 동일한 방법으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물은 테레프탈산(terephthalic acid) 70 ~ 80 몰% 및 이소프탈산(isophthalic acid) 20 ~ 30 몰%를 포함하는 산성분, 디올 성분, 하기 화학식 1로 표시되는 P계 화합물, 및 금속 설폰산염;을 포함하되, 상기 P계 화합물 및 상기 금속 설폰산염 1 : 2 ~ 6 몰비로 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112016031377226-pat00005
상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.
상기 산성분은 테레프탈산(terephthalic acid) 70 ~ 80 몰% 및 이소프탈산(isophthalic acid) 20 ~ 30 몰% 를 포함한다. 이때, 본 발명의 일실시예에 따른 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물은 상기 테레프탈산 및 이소프탈산을 포함하는 산성분을 포함함에 따라 저융점 특성을 나타낸다. 이때, 후술되는 P계 화합물을 포함함에 따라 종래의 기술보다 낮은 이소프탈산 함량을 가짐에도 불구하고 우수한 저융점 특성을 나타낼 수 있다.
상기 산성분 중 상기 테레프탈산의 함량이 70 몰% 미만일 경우 이에 따른 이소프탈산의 함량이 높아지므로 비용적인 측면에서 경제적이지 못한 단점이 있고, 80 몰%을 초과할 경우 융점 저하 효과가 제한적일 수 있어 접착 특성이 저하될 수 있고, 방사시 방사 특성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 산성분 중 상기 이소프탈산의 함량이 20 몰% 미만일 경우 융점 저하 효과가 제한적일 수 있어 접착 특성이 저하될 수 있고, 방사시 방사 특성이 저하될 수 있다. 30 몰%를 초과할 경우 고가의 이소프탈산 함량이 커지게 되므로 비용적인 측면에서 경제적이지 못한 단점이 있다.
상기 지방족 디올은 탄소수 2 ~ 20의 지방족 디올을 포함할 수 있다. 상기 지방족 디올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 트리메틸글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 펜타메틸글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 헵타메틸렌클리콜, 옥타메틸렌글리콜, 노나메틸렌글리콜, 데카메틸렌글리콜, 운데카메틸렌글리콜, 도데카메틸렌글리콜 및 트리데카메틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상을, 더욱 바람직하게는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및 부틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 산성분 및 상기 디올 성분을 1 : 1.2 ~ 1.5 몰비로 반응시킬 수 있고, 더욱 바람직하게는 1 : 1.25 ~ 1.35 몰비로 반응시킬 수 있다. 이때, 지방족 디올의 몰비가 1.2 미만이면 폴리에스테르 수지의 수율이 낮을 수 있으며, 지방족 디올을 1.5 몰비를 초과하여 사용하면 미반응 지방족 디올로 인해 이를 처리하는 비용이 증대하는 문제가 있어서 비경제적이다.
본 발명에 있어서, 화학식 1로 표시되는 화합물은 폴리에스테르 수지의 난연성 증대 역할을 한다. 동시에, 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함됨에 따라 상기 산성분에서 이소프탈산에 의한 융점 저하 효과를 향상시킨다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 폴리머 조성물에 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함에 따라 상기 산성분에서 이소프탈산의 함량이 낮더라도 저융점 특성을 나타낼 수 있도록 함과 동시에 난연 특성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 사용량은 중합반응 전의 상기 혼합물 전체 중량에 대하여, 5,000 ~ 7,000 ppm(화합물의 P 함량 기준)이 되도록, 바람직하게는 5,200 ~ 6,500 ppm(화합물의 P 함량 기준)이 되도록, 더욱 바람직하게는 5,500 ~ 6,300 ppm(화합물의 P 함량 기준)이 되도록 투입하는 것이 좋다. 이때, 화학식 1로 표시되는 화합물의 투입량이 5,000 ppm(화합물의 P 함량 기준) 미만이면 충분한 난연성을 확보하지 못하고 저융점 특성 발현이 미미하여 피착물과의 접착력이 저하될 수 있다. 또한, 7,000 ppm(화합물의 P 함량 기준)을 초과하면 과량의 P함량으로 인해 중합 반응 중 반응성 불량이 발생할 수 있고 반응성 약화로 인한 중합칩의 내열성 저하 및 점도 저하 등의 문제가 발생할 수 있고, 과도한 융점 저하로 인해 방사 시 방사 특성이 저하될 수 있다.
최종 제품에서는 사물성의 저하가 발생할 수 있고 이는 제직 및 환편 가공 시 사절에 의한 공정 통과성의 불량의 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
[화학식 1]
Figure 112016031377226-pat00006
상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이며, 바람직하게는 상기 R1은 -CH2COOH, -CH2CH2COOH, 또는 -CH2CH2CH2COOH이다.
상기 금속 설폰산염은 염료 내 이온, 특히 양이온(cation) 염료 내 양이온과 이온결합을 통해 선명한 색상이 발휘되도록 염착능을 향상시키는 역할을 하며, 그 사용량은 상기 P계 화합물 1 몰비에 대하여 3.0 ~ 5.0 몰비로, 바람직하게는 3.225 ~ 4.515 몰비로, 더욱 바람직하게는 3.5 ~ 4.2 몰비로 사용하는 것이 좋다. 이때, 금속 설폰산염의 사용량이 3.0 몰비 미만이면 충분한 염착능 향상 효과를 볼 수 없을 수 있고, 그 사용량이 5.0 몰비를 초과하면 그 사용량이 너무 많아서 폴리에스테르 수지의 한계산소지수가 낮아지고, 난연섬유의 기계적 물성이 낮아지는 문제가 있을 수 있다. 또한, 상기 금속 설폰산염은 디메틸 5-소디오술포 이소프탈레이트, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 및 디카르보메톡시벤젠설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스테르 폴리머 조성물은 하기 화학식 2로 표시되는 금속촉매, 마그네슘 아세테이트(Mg acetate), 게르마늄 아세테이트(Ge acetate), 징크 아세테이트(Zn acetate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 촉매를, 바람직하게는 하기 화학식 2로 표시되는 금속촉매를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 금속촉매를 사용시, 그 사용량은 상기 금속촉매는 상기 혼합물 전체 중량 중 100 ~ 500 ppm이 되도록, 바람직하게는 150 ~ 400 ppm이 되도록 사용하는 것이 좋다.
[화학식 2]
Figure 112016031377226-pat00007
상기 화학식 2에 있어서, R2는 수소원자, 탄소수 1 ~ 5의 알킬기, 탄소수 5 ~ 6의 사이클로 알킬기, 탄소수 1 ~ 2의 알콕시기 또는 페닐기이며, 바람직하게는 수소원자, 탄소수 1 ~ 5의 알킬기 또는 탄소수 5 ~ 6의 사이클로 알킬기이며, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 ~ 2의 알킬기이다.
또한, 상기 난연성 폴리에스테르 폴리머 조성물은 열안정제, 소포제, 산화방지제, 윤활제, 광안정제, 가수분해 안정제, 이형제, 안료, 대전 방지제, 전도성 부여제, EMI 차폐제, 자성부여제, 미네랄 필러, 가교제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제, 불소계 적하방지제, 내마찰제, 내마모제, 및 커플링제 등 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 첨가제를 더 투입하여 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 열안정제는 당업계에서 사용하는 일반적인 열안정제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 트리메틸포스페이트(trimethylphosphate), 트리에틸포스페이트(Triethyl phosphate), 트리부틸포스페이트(Tributyl phosphate), 트리부톡시에틸 포스페이트(Tributoxyethyl phosphate), 트리크레실 포스페이트(Tricresyl phosphate), 트리아릴 포스페이트 이소프로필레이티드(Triaryl phosphate isopropylated), 하이드로퀴논 비스-(디페닐 포스페이트)(Hydroquinone bis-(diphenyl phosphate)) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 섬유의 제조방법은 테레프탈산(terephthalic acid) 70 ~ 80 몰%와 이소프탈산(isophthalic acid) 20 ~ 30 몰% 및 금속설폰산염을 포함하는 산성분 및 디올 성분을 포함하는 에스테르화 반응물을 준비하는 단계 테레프탈산(terephthalic acid) 70 ~ 80 몰%과 이소프탈산(isophthalic acid) 20 ~ 30 몰% 를 포함하는 산성분 및 디올 성분을 포함하는 에스테르화 반응물을 준비하는 단계; 및 상기 에스테르화 반응물에 화학식 1로 표시되는 P계 화합물을 혼합한 후, 폴리머화 반응(polymerization)을 수행하는 단계;를 포함하고,
상기 금속 설폰산염 및 상기 P계 화합물 1 : 2 ~ 6 몰비로 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112016031377226-pat00008
상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.
이‹š, 상기 폴리머화 반응은 270 ~ 290℃ 및 진공도 1.5 torr 이하의 조건에서 수행할 수 있다. 상기 반응 온도가 270℃ 미만인 경우 폴리머리제이션 반응성이 떨어져 반응시간이 길어지거나, 고유점도 감소가 발생할 수 있고, 290℃를 초과할 경우 반응 중 산화에 의한 b치 상승(황변)이 발생 할 수 있고, 열분해 또한 발생 할 수 있다. 또한, 진공도가 1.5 torr를 초과할 경우 반응 안정성이 떨어질 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
실시예 1 : 난연성 폴리에스테르 폴리머 조성물의 제조
테레프탈산(terephthalic acid, TPA) 75 몰% 및 이소프탈산(isophthalic acid, IPA) 25 몰%를 포함하는 산성분과 디올 성분인 에틸렌글리콜을 1 : 1.4의 몰비로 투입하고, 하기 화학식 1로 표시되는 P계 화합물(P함량기준 4몰%); 및 금속 설폰산염인 소디움 디메틸 5-소디오 설포이소프탈레이트를 포함하되, 상기 P계 화합물 및 상기 금속 설폰산염을 1 : 4 몰비로 포함하여 공중합된 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물을 제조했다.
[화학식 1]
Figure 112016031377226-pat00009
상기 화학식 1에 있어서, R1은 -CH2CH2COOH 이다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 공중합 시 금속촉매로 리튬 아세테이트를 300ppm의 농도로 더 첨가하여 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물을 제조했다.
실시예 3 ~ 5
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 하기 표 1과 같이, 테레프탈레이트, 이소프탈레이트, 디올 성분, P계 화합물, 및 금속 설폰산염의 조건을 달리하여 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물을 제조했다.
< 실험예 1- 융점 측정>
상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 2에서 제조된 난연 폴리에스테르 조성물을 상온에서 승온 공정을 통해 융점을 측정하여 하기 표 1에 나타냈다.
< 실험예 2 - 방사 특성 평가>
상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 2에서 제조된 난연 폴리에스테르 조성물 280℃의 온도에서 1350mpm의 방사속도로 방사한 뒤, 75℃의 온도의 온욕에서 3.0 ~ 3.10의 연신비로 연신하는 연신공정을 하고, 6 ~ 55mm로 절단하는 절단 공정을 통해 단섬유를 제조하여 방사성을 평가하여 하기 표 1에 나타냈다.
< 실험예 3 - 난연성 측정>
KS M 3305 방법으로 UL 94-AVH 챔버를 이용하여, 폴리에스테르 섬유의 난연성을 측정하여 하기 표 1에 나타냈다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2
산성분 TPA 함량(몰%) 75 75 71 78 75 75 90
IPA 함량 (몰%) 25 25 29 22 25 25 10
산성분 : 디올성분 몰비 1 : 1.14 1 : 1.14 1 : 1.14 1 : 1.14 1 : 1.14 1 : 1.14 1 : 1.14
금속촉매 포함여부 × ○ × × × × ×
P계 화합물 함량(P함량 기준 몰%) 4 4 4 4 6 × 4
P계 화합물 : 금속 설폰산염 몰비 1 : 4 1 : 4 1 : 4 1 : 4 1 : 4 - 1 : 4
융점(℃) 112 110 114 116 110 158 150
한계산소지수(%) 33 35 32 31 36 25.6 24
난연성1) V1 V1 V1 V1 V1 V2 V2
방사특성2) ◎ ○ ○ ◎ ◎ × △
1) V1 : 우수 V2 : 보통
2) ◎ : 매우 우수, ○ : 우수, △ : 보통, × : 불량
이상, 본 발명을 바람직한 실시예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예 및 실험예에 의해 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (12)

  1. 테레프탈산(terephthalic acid) 70 ~ 80 몰% 및 이소프탈산(isophthalic acid) 20 ~ 30 몰%를 포함하는 산성분;
    탄소수 2 ~ 20의 지방족 디올을 포함하는 디올 성분;
    하기 화학식 1로 표시되는 P계 화합물; 및
    디메틸 5-소디오술포 이소프탈레이트, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 및 디카르보메톡시벤젠설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 금속 설폰산염;을 포함하되,
    상기 금속 설폰산염은 상기 P계 화합물 1 몰비에 대하여 3.0 ~ 5.0 몰비로 포함하고,
    용융온도 110 ~ 130 ℃이고, 한계산소지수(LOI, limiting oxygen index)가 KSM ISO 4589-2에 의거하여 31% ~ 37%인 것을 특징으로 하는 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물;
    [화학식 1]
    Figure 112022080074591-pat00010

    상기 화학식 1에 있어서, R1은 -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지방족 디올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 트리메틸글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 펜타메틸글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 헵타메틸렌클리콜, 옥타메틸렌글리콜, 노나메틸렌글리콜, 데카메틸렌글리콜, 운데카메틸렌글리콜, 도데카메틸렌글리콜 및 트리데카메틸렌글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 하기 화학식 2로 표시되는 금속촉매, 열안정제, 쇄연장제, 광안정제 및 수산화칼륨 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112016031377226-pat00011

    상기 화학식 2에 있어서, R2는 수소원자, 탄소수 1 ~ 5의 알킬기, 탄소수 5 ~ 6의 사이클로알킬기, 탄소수 1 ~ 2의 알콕시기 또는 페닐기이다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 첨가제는 상기 폴리에스테르 폴리머 조성물 중 100 ~ 500 ppm으로 포함하는 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 산성분 및 상기 디올 성분을 1 : 1.2 ~ 1.5 몰비로 중합시킨 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 폴리에스테르 폴리머 조성물 중 5,000 ~ 7,000 ppm(화합물의 P 함량 기준)으로 포함하는 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물.
  8. 삭제
  9. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항의 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 조성물을 사용하여 제조된 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 섬유.
  10. 제9항의 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 섬유를 포함하는 직물.
  11. 테레프탈산(terephthalic acid) 70 ~ 80 몰%와 이소프탈산(isophthalic acid) 20 ~ 30 몰% 및 금속설폰산염을 포함하는 산성분 및 디올 성분을 포함하는 에스테르화 반응물을 준비하는 단계; 및
    상기 에스테르화 반응물에 하기 화학식 1로 표시되는 P계 화합물을 혼합한 후, 폴리머화 반응(polymerization)을 수행하는 단계;를 포함하고,
    상기 금속 설폰산염은 디메틸 5-소디오술포 이소프탈레이트, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 및 디카르보메톡시벤젠설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하며,
    상기 금속 설폰산염은 상기 P계 화합물 1 몰비에 대하여 3.0 ~ 5.0 몰비로 포함하고,
    상기 폴리머화 반응의 반응생성물인 폴리머는 용융온도 110 ~ 130 ℃이고, 한계산소지수(LOI, limiting oxygen index)가 KSM ISO 4589-2에 의거하여 31% ~ 37%인 것을 특징으로 하는 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 섬유의 제조방법;
    [화학식 1]
    Figure 112022080074591-pat00012

    상기 화학식 1에 있어서, R1은 -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.
  12. 제11항에 있어서, 상기 폴리머화 반응은 260 ~ 300℃ 및 진공도 1.5 torr이하의 조건에서 수행하는 염색성이 우수한 저융점 난연 폴리에스테르 폴리머 섬유의 제조방법.
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