KR19980053184A - 고무보강용 폴리에스테르 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 고무와의 접착성이 우수하고 제사성 및 품질이 우수한 고무보강용 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 고무와의 접착성이 향상되고, 원사제조시 조업성이 우수하고, 품질이 우수한 고무보강용 폴리에스테르 섬유를 소량의 접착제와 기존의 설비를 사용하여 제조하는 방법을 제공한다.

3. 발명의 해결방법의 요지

폴리에스테르 연신사 또는 미연신사에 일반식(Ⅰ) 또는 일반식(Ⅱ)의 양성계면활성제를 함유하는 1차 처리제를 부여하고, 열처리한 후 에폭시기가 2개 이상인 에폭시 화합물과 산가가 10∼30인 폴리에틸렌 화합물을 함유하는 2차 처리제를 부여한다.

(식에서, R은 탄소수 10∼24인 알킬 또는 알켄닐기이고, M은 1가의 알카리 금속이다.)

4. 발명의 중요한 용도

본 발명의 고무보강용 폴리에스테르 섬유는 타이어 코드 등의 제조에 사용된다.

Description

고무보강용 폴리에스테르 섬유의 제조방법

본 발명은 용융방사된 폴리에스테르 연신사 또는 미연신사 표면에 특정의 처리제를 부여하고 열처리하므로서 고무와의 접착력이 향상된 고무보강용 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 대표되는 폴리에스테르 섬유는 강도와 영율이 높고 신도와 크림프가 낮으며 내피로성이 우수하여 고무보강용으로 적합한 섬유이다. 그러나 폴리에스테르 섬유는 나이론 섬유에 비해 고무와의 접찹력이 낮아 보통의 접착제 처리로는 폴리에스테르 섬유의 우수한 물리적 특성을 발휘하지 못하는 결점이 있다. 즉 나이론 섬유는 레조르시놀과 포름알데하이드의 초기 축합물 및 고무 라텍스를 혼합하여 숙성시킨 액(이하 RFL이라고 한다)으로 처리한 후 고무와 접착시키면 강력한 접착력을 가지지만 폴리에스테르 섬유는 그렇지 못하다.

이것은 폴리에스테르내에 존재하는 에스테르의 수소결합이 나이론내에 존재하는 아마이드기의 수소결합에 비해 낮기 때문인 것으로 알려지고 있다.

폴리에스테르의 고무와의 접착력을 개선시키기 위해서 일본 공고특허 소42-19921호에서는 폴리에스테르 섬유 표면에 반응성이 강한 화학물질인 에폭시 화합물을 부여하는 방법을 게재하고 있으며, 일본 공고특허 소43-21507호에서는 폴리에스테르 섬유 표면에 이소시아네이트 화합물을 부여하는 방법을 게재하고 있다. 그러나 이들 방법들은 폴리에스테르의 고무접착력을 충분하게 개선시키지는 못한다.

이중 대표적인 방법으로 폴리에스테르 생코드의 직물에 RFL 접착제 용액을 처리하기 이전에 전처리에서 에폭시 화합물, 이소시아네이트 화합물 또는 에틸렌우레아 화합물 등의 반응성 접착제로 처리하는 방법과 폴리에스테르 섬유의 제사공정시에 즉 미연신사 또는 연신사 상태에서 이의 표면에 에폭시 화합물 또는 이소시아네이트 화합물 등의 반응성 접착제를 처리한 후 코드의 직물을 만들어 RFL 접착제 용액에 침지하는 방법이 있다. 그러나 이러한 방법들은 어느 정도 접착력의 개선은 가능하지만 만족할만한 접착력을 얻기는 어려울 뿐 아니라 공업적으로 생산하는데는 문제가 있다.

즉 직물상태에서 반응성 접착제를 처리하는 방법은 다량의 접착제를 사용해야 하고 새로운 장치를 설치해야 하며 처리방법도 복잡하므로 경제성이 없고, 미연신사 또는 연신사 상태에서 반응성 접착제를 처리하는 방법은 원사 제조공정 또는 연신공정에서 모우 및 절사의 발생이 심해 섬유의 품질이 저하되고 제조효율이 매우 불량하기 때문에 사실상 공업적 생산에 적용하는 것은 불가능한 방법인 것이다.

본 발명은 제사 조업성 및 품질이 우수하고, 고무와의 접착력이 향상된 고무보강용 폴리에스테르 섬유를 소량의 반응성 접착제 및 기존의 설비를 사용하여 공업적으로 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 폴리에스테르 섬유의 제조공정에 있어서, 특정의 양성계면활성제를 함유한 1차 처리제 및 에폭시 화합물과 폴리에틸렌 화합물을 함유하고 있는 2차 처리제를 폴리에스테르 섬유표면에 처리하므로서 품질 및 고무와의 접착력이 우수한 고무보강용 폴리에스테르 섬유를 경제적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.

구체적으로는 폴리에스테르 중합체를 용융방사하여 얻어진 연신사 또는 미연신사의 표면을 아래 일반식(Ⅰ) 또는 (Ⅱ)의 양성계면활성제를 함유한 1차 처리제를 부여하고 열처리한 후 에폭시기가 2개 이상인 에폭시 화합물과 산가가 10∼30인 폴리에틸렌 화합물을 함유한 2차 처리제를 부여함으로서 고무보강용 폴리에스테르 섬유를 제조한다.

(식에서, R은 탄소수 10∼24인 알킬 또는 알켄닐기 M은 1가의 알카리 금속)

자동차 타이어용 코드직물을 제조하는 주된 공정은 제사, 연사, 제직 및 열처리공정으로 구분할 수 있으며, 제사공정은 방사 및 연신공정으로 세분할 수 있다.

본 발명에서 특정의 양성계면활성제를 함유하고 있는 1차 처리제 및 에폭시와 폴리에틸렌을 함유하고 있는 2차 처리제는 연사 이전의 공정, 즉 제사공정의 원사상태에서 처리하는 것으로 제사공정 중에서는 임의의 단계에서도 가능하지만 특히 1차 처리제는 방사단계에서 연신사 또는 미연신사에 방사유제와 동시에 처리하고, 열처리한 후 2차 처리제를 부여하는 것이 공업적으로 유리하다.

즉 본 발명의 1차 처리제를 방사유제의 유화물중에 혼합하여 이것을 보통의 방사유제롤러 또는 오일 가이드를 이용하여 방사구금에서 방출된 미연신사 또는 연신사에 처리하며, 열처리 후 2차 처리제도 1차 처리제와 동일한 장치를 이용하여 처리한다.

본 발명은 폴리에스테르 연신사 또는 미연신사 표면에 양성계면활성제를 함유한 1차 처리제를 부여한 후 이들 섬유를 열처리하고, 열처리된 섬유 표면에 에폭시 화합물과 폴리에틸렌 화합물을 함유한 2차 처리제를 부여한다. 이때 열처리는 80∼250℃의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다. 열처리에 의해 폴리에스테르 섬유표면에 부여되는 에폭시 화합물의 일부는 에폭시환이 개환하여 폴리에스테르 섬유 표면의 말단 수산기 또는 카르복실기와 반응하던가 아니면 에폭시 화합물 상호간의 반응하게 되고, 일부는 개환되지 않고 남아 있다가 그 후의 공정, 즉 RFL로 접착 처리할 때 이 접착제와 반응하게 됨으로 폴리에스테르 섬유와 접착제 중간에 강력한 결합이 형성된다.

열처리 온도가 본 발명의 범위보다 낮을 경우에는 에폭시 화합물과 폴리에스테르 섬유 표면의 말단 수산기 또는 카르복실기와 반응 혹은 에폭시 화합물 상호간의 반응이 충분하게 이루어지지 않기 때문에 강력한 접착력을 얻을 수 없고, 또한 열처리 온도가 본 발명의 범위보다 높을 경우에는 폴리에스테르 자체의 강도가 저하될 뿐 아니라 에폭시환의 전부 또는 대부분이 개환 반응하게 되므로 그 이후의 접착처리 공정에서 RFL 접착제와 직접 반응할 수 있는 에폭시환이 없거나 부족하게 되어 섬유와 RFL 접착제간의 강력한 접착력을 얻을 수 없게 된다.

또한 폴리에스테르 미연신사에 상기 1차 처리제를 부여한 경우에는 열처리 공정이 미연신사의 연신 및 열고정 공정에서 동시에 이루어질 수도 있다. 그 이유는 폴리에스테르의 연신 및 열고정 온도가 본 발명의 열처리 온도와 동일한 범위이기 때문이다.

본 발명의 폴리에스테르로는 α-ω-글리콜과 디카르본산으로부터 된 고분자 폴리에스테르 및 폴리에틸렌글리콜과 방향족 디카르본산을 중합하여서 된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등이 사용된다.

일반식(Ⅰ) 또는 (Ⅱ)의 구조를 갖는 양성계면활성제의 첨가량은 1차 처리제중 처리수 100중량부에 대해 0.1∼1.0중량부가 좋으며 더욱 바람직하기로는 0.3중량부∼0.7중량부가 좋다. 첨가량이 본 발명의 범위보다 작을 경우에는 원하는 접착력을 얻을 수 없으며, 본 발명의 범위보다 많으면 원사제조 공정에서 모우발생이 심하여 생산성 및 원사품질이 나빠지게 된다.

또한 본 발명에 있어서 에폭시 화합무른 글리세롤에피클로로하이드린을 산 존재하에서 부가 반응시킨 후 알칼리 존재하에서 개환시켜 얻은 에폭시기가 2개 이상인 화합물을 의미하며, 이 화합물을 폴리에스테르 섬유표면에 처리하면 이중 1개의 에폭시기는 섬유표면의 말단수산기 또는 카르복실기와 반응하고 다른 것은 RFL 접착제와 반응하거나 또는 자기중합에 사용된다.

2차 처리제에 첨가되는 상기 에폭시 화합물의 양은 2차 처리제중 처리수 100중량부에 대해 5∼30중량부가 바람직하다. 또한 원사에 대한 에폭시 화합물의 부착량은 약 0.1∼2.0%가 바람직하다.

본 발명에 있어서 산가 10 이상의 폴리에틸렌 화합물은 폴리에틸렌을 공기산화 또는 산화제 등으로 산화시킨 폴리에틸렌을 의미하며, 말단기 또는 측쇄에 카르복실기 또는 카르보닐기가 있고 탄소-탄소로 결합되어 있는 화합물이다. 2차 처리제에 첨가되는 폴리에틸렌 화합물의 첨가량은 에폭시 화합물 100중량부에 대해 1∼30중량부가 바람직하다.

본 발명에 있어서 에폭시 화합물과 산가가 10∼30인 폴리에틸렌을 함유하고 있는 처리제는 몇 종의 유화제로 에폭시 화합물과 폴리에틸렌 화합물을 물 속에 유화분산시킨 것을 의미한다. 이때 사용되는 유화제는 에폭시 화합물과 폴리에틸렌 화합물을 물 속에 유화 분산시킬 수 있는 어떤 유화제라도 좋지만 특히 고급알코올, 알킬페놀 또는 고급지방산에 에틸렌 옥사이드를 부가시킨 에톡시레이티드 알콜이나 에톡시레이티드 에스테르계 비이온 활성제가 좋다.

본 발명에서 에폭시 화합물 단독 처리하는 것보다 폴리에틸렌 화합물을 첨가 사용하므로서 고무와의 접착력, 제조효율 및 섬유의 품질이 개선되는 이유는 분명하지 않지만 산가가 10∼30인 폴리에틸렌 화합물은 폴리에스테르 섬유와 친화성이 우수하여 에폭시 화합물을 섬유 표면에 균일하게 부착시키는 작용을 하므로서 접착력을 보다 높이고, 폴리에틸렌 화합물 특유의 평활성 및 집속성이 작용하여 섬유제조 공정시 섬유간의 마찰과 섬유-금속간의 마찰을 방지해 줌으로서 섬유의 제조효율과 품질이 향상되는 것으로 추정된다. 그러나 폴리에틸렌 화합물의 산가가 본 발명의 범위보다 낮을 경우에는 물 속에 유화 또는 분산이 어려우므로 안정한 처리제를 조제할 수 없을 뿐 아니라 접착력 향상에 기여하지 못한다는 것을 비교실험결과 알 수 있었다. 또한 폴리에틸렌 화합물의 산가가 본 발명의 범위보다 높은 경우에는 폴리에틸렌 화합물 특유의 평활성 및 집속성을 상실하게 되므로 소기의 접착력 및 품질향상을 기할 수 없다.

본 발명을 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

방사구금으로부터 방사된 192 필라멘트의 폴리에스테르 미연신사 표면에 표 1과 같은 조성을 갖는 1차 처리제를 부여하고, 100℃에서 열처리하고, 권취직전 표 1과 같은 조성을 갖는 2차 처리제를 처리하여 1,000데니어/192 필라멘트의 폴리에스테르 원사를 제조한다.

제조한 폴리에스테르 원사를 통상의 방법으로 연사, 제직한 후 레조시놀 포르말린 라텍스 처리액에 리핑처리하여 타이어 코드지를 제조한다. 제조한 코드지의 접착력 및 조업성 등을 평가한 결과는 표 2와 같다.

[실시예 2∼4 및 비교실시예 1∼4]

1차 처리제 및 2차 처리제의 조성을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 공정으로 타이어 코드지를 제조한다. 제조한 코드지의 접착력 및 조업성 등을 평가한 결과는 표 2와 같다.

[표 1] 1차 처리제 및 2차 처리제 조성

(단위:중량%)

표 1에서 일반식(Ⅰ) 및 일반식(Ⅱ)의 양성계면활성제는 탄소수가 18이며, M이 나트륨인 화합물이고, 에폭시 화합물은 폴리글리시딜에테르 화합물이고, 폴리에틸렌 화합물은 산가가 15인 폴리에틸렌 화합물이다.

[표 2] 접착성 등의 평가 결과

본 발명은 고무와의 접착성 및 품질이 우수한 고무보강용 폴리에스테르 섬유를 소량의 반응성 접착제를 사용하여 기존의 설비로 제조할 수 있다.

Claims (6)

1. 폴리에스테르 연신사 또는 미연신사에 일반식(Ⅰ) 또는 일반식(Ⅱ)의 양성계면활성제를 함유하는 1차 처리제를 부여하고, 열처리한 후 에폭시기가 2개 이상인 에폭시 화합물과 폴리에틸렌 화합물을 함유하는 2차 처리제를 부여하는 것을 특징으로 하는 고무보강용 폴리에스테르 섬유의 제조방법.

   (식에서, R은 탄소수 10∼24의 알킬 또는 알켄닐기 M은 1가의 알카리 금속)
2. 1항에 있어서, 폴리에틸렌 화합물의 산가가 10∼30인 것을 특징으로 하는 고무보강용 폴리에스테르 섬유의 제조방법.
3. 1항에 있어서, 1차 처리제 중의 상기 일반식(Ⅰ) 또는 일반식(Ⅱ)의 양성계면활성제 첨가량이 처리수 100중량부에 대해 0.1∼1.0중량부인 것을 특징으로 하는 고무보강용 폴리에스테르 섬유의 제조방법.
4. 1항에 있어서, 2차 처리제중의 에폭시 화합물의 첨가량이 처리수 100중량부에 대해 5∼30중량부인 것을 특징으로 하는 고무보강용 폴리에스테르 섬유의 제조방법.
5. 1항에 있어서, 2차 처리제중의 폴리에틸렌 화합물의 첨가량이 에폭시 화합물 100중량부에 대해 1∼30중량부인 것을 특징으로 하는 고무보강용 폴리에스테르 섬유의 제조방법.
6. 1항에 있어서, 열처리 온도가 80∼250℃ 이하인 것을 특징으로 하는 고무보강용 폴리에스테르 섬유의 제조방법.