KR19990065013A - 이염성과 심색성이 우수한 폴리에스테르의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이염성과 심색성이 우수한 폴리에스테르의 제조방법에 관한 것으로 특히 심색성을 증대시키기 위해 실리카를 첨가하고, 이염성을 증대시키기 위해 긴 지방족쇄를 갖는 폴리에틸렌글리콜을 에스테르반응 말기 또는 중축합반응 초기에 투입하여 공중합반응을 시키고 초고속방사를 거쳐 후가공 공정에서 이염성과 심색성을 동시에 갖는하는 폴리에스테르의 제조방법에 관한 것으로 에틸렌글리콜 용액에 분산된 입경 0.01~0.30㎛인 단분산과 다분산의 형태를 갖는 실리카를 폴리머에 대하여 2.5~0.5중량%첨가하고, 에스테르반응 말기 또는 중축합반응 초기에 분자량 범위가 500~10,000인 폴리에틸렌글리콜을 폴리머에 대하여 최고5.0 중량% 투입하여 폴리머의 극한점도[η]가 0.6∼0.8인 것을 특징으로 하는 이염성과 심색성이 우수한 폴리에스테르의 제조방법.

Description

이염성과 심색성이 우수한 폴리에스테르의 제조방법

본 발명은 이염성과 심색성이 우수한 폴리에스테르의 제조방법에 관한 것으로 특히 심색성을 증대시키기 위해 실리카를 첨가하고, 이염성을 증대시키기 위해 긴 지방족쇄를 갖는 폴리에틸렌글리콜을 에스테르반응 말기 또는 중축합반응 초기에 투입하여 공중합반응을 시키고 초고속방사를 거쳐 후가공 공정에서 이염성과 심색성을 동시에 갖는하는 폴리에스테르의 제조방법에 관한 것이다.

폴리에스테르 제조에 있어서 종래에 이염성을 증대시키기 위해 지방족인 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리알킬렌글리콜 및 디메틸소디움술포네이트 등이 사용되고 있으며, 이중 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜은 염착율은 우수하나, 원사의 견뢰도가 저하되어 품질저하의 문제점이 있고, 디메틸소디움술포네이트의 경우 양이온 염색에 의해 우수한 제품으로 전개되고 있으나, 원가가 비싸며 제직된 직물상태로 보관할 경우 직물의 물성이 저하되는 결점이 있다.

현재 폴리에스테르의 이염성과 심색특성을 부여하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있으며, 특히, 이염성을 증가시키는 방법으로는 일본특공소 63-256716, 일본특공평 4-41738, 일본특공평 3-174076호 등에서 분자량이 500~20,000인 폴리에틸렌글리콜을 6.0~10중량% 사용하여 이염성이 우수한 직물로 전개하고 있으나, 세탁견뢰도가 나쁘며 심색성이 떨어지는 결점이 있다. 또한, 일본특공소 58-13717호는 분자량이 500~200,000의 폴리올가노실록산을 2.5~40중량%를 투입하여 이염성을 향상시키고 있으나, 폴리올가노실록산을 사용하여 공중합할 경우 폴리머내에 불규칙적인 공중합으로 인해 염색시 염차가 발생되며 농색의 제품으로 전개가 어렵고 초고속방사시 불규칙적인 공중합으로 인해 권취가 불량하게 되는 결점이 있었다.

본 발명은 이염성을 갖는 폴리에틸렌글리콜의 분자량 범위가 500~10,000인 물질을 사용하고 심색특성을 부여하기 위해 에틸렌글리콜에 분산된 입경이 0.01~0.30㎛의 실리카입자와 원료(테레프탈산/에틸렌글리콜)를 에스테르 반응관에 넣고 반응한후 얻어진 폴리머를 초고속 방사기술에 의해 얻어진 원사를 후가공 공정을 통해 이염성과 심색특성을 동시에 가지며 또한, 단분산과 다분산형태를 갖는 실리카 입자를 이용하여 농색직물을 얻을 수 있게 되었다.

본 발명은 이염성을 부여하기 위해 평균분자량이 1,000인 폴리에틸렌글리콜(이하 PEG라고 약칭함)을 1.0~5.0중량% 사용한다. PEG를 5.0중량% 이상 사용하여 중합된 폴리머를 초고속으로 방사할때 팩압상승과 직물의 세탁견뢰도가 떨어지는 문제점이 있고, 또, 심색성을 부여하기 위해 입경이 0.01~0.30㎛인 실리카를 0.5~2.5중량% 투입하여 감량후 원사표면에 미세한 요철을 발현시켰다.

입경이 0.30㎛ 이상인 실리카를 사용한 폴리머를 방사할 경우 팩압상승으로 인해 교체주기가 짧아지고, 알카리감량시 원사의 불규칙한 미세요철이 발생되어 심색성도 저하된다. PEG와 실리카 투입량을 0.5중량% 미만을 투입할 경우 심색특성이 매우 저하되고 이염특성만 나타나며, 2.5중량%보다 초과하여 투입할 경우 방사시 팩압상승으로 방사가 어렵게된다.

● 극한점도측정 : 폴리머는 오르소클로로 페놀 용매에 용해한후 오스트발트점도계로 25℃에서 측정하였다.

● 용융점 측정: 폴리머 0.05g을 시차열분석기를 이용하여 20℃/분으로 승온하여 측정하였다.

● 디에틸렌글리콜 : 폴리머 1.5g을 포타시움하이드록사이드 용액에 가수분해후 가스크로마토그래피를 이용하여 측정하였다.

● 강·신도 : 인장시험기(인스트롱사 제)로 시료를 200㎜/분의 인장속도로 절단점까지 신장할때의 절단강력(g)을 측정하였다. 이 강력을 총 섬도(데니어)로 나누어 절단강도를 구한다. 또한, 절단점까지 신장한 원사의 길이에 대해 신도(%)를 구한다.

● 염착율 : 원사를 환편한 다음 정련·건조를 실시한 다음 청색 분산염료(RESOLIN BLUE K-FBL200%)로 염색하였다.

- 염료농도 : 0.1g/ℓ, 염색욕 PH : 6.0, 염색욕비 : [1:30]

- 염색온도 : 98℃, 상압, 염색시간 : 45분

● 심색도 측정(L*) : 색차계를 이용하여 염색된 직물의 백색도(흑색도)를 측정하였다. 측정된 수치가 12이하일 경우 심색도가 양호함.

(흑색---- 소-- 측정값 -- 대 --- 흰색)

● 세탁견뢰도 : 염색물을 물로 씻은 다음 열풍건조기로 건조하여 k 1430법으로 세탁견뢰도를 측정하였다. 세탁견뢰도가 우수한 것을 5급, 불량한 것을 1급의 5단계로 분류하였다.

● 요철수 : 방사후 원사를 알카리 감량을 실시하여 백금 코팅후 시차주사 전자현미경으로 고배율(30,000배)로 측정한후 면적에 따른 요철수를 제곱센티미터로 환산하여 표기하였다.

이하 실시예와 비교예에 의거 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예 1

에틸렌글리콜에 분산된 입경 0.05㎛인 실리카 2.5중량%를 반응관 온도가 150℃일때 투입한후 테레프탈산 172Kg과 에틸렌글리콜 78Kg을 250℃로 승온하면서 2시간 30분에 걸쳐서 에스테르 반응을 완료하였으며, 반응의 종료는 물 유출량으로 확인하였다. 여기에 인산 0.025 중량%를 첨가한 다음 코발트아세테이트 0.01 중량%, 안티몬트리옥사이드 0.03 중량%, PEG 1,000을 4.5 중량% 첨가하고 290℃까지 승온하여 대기압에서 0.5토르이하 고진공으로 중축합하였다. 극한점도[η]가 0.65인 폴리에스테르를 중합하였으며, 용융점이 247.5℃였다. 이 칩을 건조기에서 100℃로 1시간 예비건조후 140℃에서 4시간 진공건조하여, 284℃의 온도에서 6,000m/분으로 초고속방사를 하여 75데니어/36필라를 얻었다.

제조된 원사의 물성은 강도가 4.05g/de, 신도가 39%의 물성을 가졌다. 염색과정은 일반적인 정련과정을 거쳐 RESOLIN BLUE K-FBL 200%의 분산염료를 사용하여 98℃, 상압에서 45분간 실시하였으며 염착율 92%, 세탁견뢰도가 4급으로 우수하였다. 또한, 시차주사 전자현미경으로 원사표면의 요철수를 확인한 결과 35만개/㎠이였으며, 심색도가 11.4로 양호하였다. 기타 사항은 표 1에서 상세히 나타내었다.

실시예 2

에틸렌글리콜에 분산된 입경 0.01㎛인 실리카 1.5중량%를 투입한후 실시예 1과 같은 조건으로 중합을 실시하였고, 이때 PEG 1,000을 3.0 중량% 투입하였다. 중합체의 극한점도[η]가 0.67이며, 용융점이 249℃였다. 이 칩으로 실시예 1과 같이 방사속도 7,000m/분으로 방사를 하였다. 원사 강도가 4.07g/de, 신도 35.5%이며, 염착율 90%, 세탁견뢰도가 4급으로 우수하였다. 또한, 시차주사전자현미경으로 원사표면의 요철수를 확인한 결과 43만개/㎠이였으며, 심색도가 11.7로 양호하였다.

실시예 3

에틸렌글리콜에 분산된 입경 0.1㎛인 실리카 0.5중량%를 투입한후 실시예 1과 같은 조건으로 중합을 실시하였으며, 이때 PEG 1,000을 1.5 중량% 투입하였다. 중합체의 극한점도[η]가 0.65이며, 용융점이 250℃였다. 이칩으로 실시예 1과 같이 방사속도 8,000m/분 조건으로 방사를 하였다. 원사 강도가 4.02g/de, 신도 35%이며, 염착율 90%, 세탁견뢰도가 4급으로 우수하였다. 또한, 시차주사 전자현미경으로 원사표면의 요철수를 확인한 결과 32만개/㎠이였으며, 심색도가 11.6으로 양호하였다.

비교실시예 1

에틸렌글리콜에 분산된 입경 0.05㎛인 실리카 3.0 중량%를 투입한후 실시예 1과 같은 조건으로 중합을 실시하였으며, 이때 PEG 1,000을 4.5 중량% 투입하였다. 중합체의 극한점도[η]가 0.55이며, 용융점이 247℃였다. 이칩으로 실시예 1과 같은 조건으로 방사한 결과 방사시 곡사발생이 매우 심하였으며 원사강도는 3.30g/de로 낮고 신도가 43%이며 세탁견뢰도가 매우 저조하었다. 또한, 시차주사 전자현미경으로 원사표면의 요철수를 확인한 결과 23만개/㎠이였으며, 심색도가 12.9로 다소 낮았다.

비교실시예 2

에틸렌글리콜에 분산된 입경 0.01㎛인 실리카 1.5 중량%를 투입한후 실시예 1과 같은 조건으로 중합을 실시하였으며, 이때 PEG 1,000을 7.5 중량% 투입하였다. 중합체의 극한점도[η]가 0.65이며, 용융점이 245℃였다. 이칩으로 실시예 1과 같은 조건으로 방사를 하였다. 원사 강도가 3.85g/de, 신도 57%이며, 염착율은 90%, 세탁견뢰도가 2~3급으로 저조하였며, 이때 원사강도가 낮고, 신도가 높았다. 또한, 시차주사전자현미경으로 원사표면의 요철수를 확인한 결과 27만개/㎠이였으며, 심색도가 13.5로 심색성이 다소 낮았다.

비교실시예 3

에틸렌글리콜에 분산된 입경 0.1㎛인 실리카 1.5 중량%를 투입한후 실시예 1과 같은 조건으로 중합을 실시하였으며, 이때 PEG 1,000을 1.5 중량% 투입하였다. 중합체의 극한점도[η]가 0.65이며 용융점이 250℃였다. 이칩으로 실시예 1과 같은 조건으로 방사를 하였다. 원사 강도가 4.00g/de, 신도 35%이며 염착율은 78%, 세탁견뢰도가 2~3급으로 저조하였으며, 염착율도 낮았다. 또한, 시차주사 전자현미경으로 원사표면의 요철수를 확인한 결과 10만개/㎠이였으며, 심색도가 15.0로 심색성이 불량하였다.

표 1

구분	실시예1	실시예2	실시예3	비교실시예1	비교실시예2	비교실시예3
극한점도[η]	0.68	0.67	0.65	0.55	0.65	0.67
PEG 1000투입량	4.5	3.0	1.5	4.5	7.5	1.5
실리카 투입량	2.5	1.5	0.5	3.0	1.5	0.1
실리카 입경	0.05㎛	0.01㎛	0.1㎛	0.05㎛	0.01㎛	0.1㎛
용융점(℃)	247.5	249	250	247	245	250
방속(m/속)	6000	7000	8000	6000
강도(g/de)	4.05	4.07	4.02	3.30	3.85	4.00
신도(%)	39	35.5	35	43	57	35
요철수(개/㎠)	35만	43만	32만	23만	27만	10만
염착율(%)	92	90	90	85	90	78
심색도(L＇)	11.4	11.7	11.6	12.9	13.5	15.0
세탁 견뢰도	4급	4급	4급	수준미달	2-3급	2-3급
(단위; 중량%/폴리머)

본 발명은 고속방사를 통하여 이염성과 심색성이 우수한 폴리에스테르를 쉽게 얻을 수 있어서 제조원가 절감효과를 거둘 수 있는 유익한 효과를 가진다.

Claims (3)

1. 에틸렌글리콜 용액에 분산된 입경 0.01~0.30㎛인 단분산과 다분산의 형태를 갖는 실리카를 폴리머에 대하여 2.5~0.5중량%첨가하고, 에스테르반응 말기 또는 중축합반응 초기에 분자량 범위가 500~10,000인 폴리에틸렌글리콜을 폴리머에 대하여 최고5.0 중량% 투입하여 폴리머의 극한점도[η]가 0.6∼0.8인 것을 특징으로 하는 이염성과 심색성이 우수한 폴리에스테르의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   제조된 폴리머의 방사속도를 6,000~12,000m/분으로 방사함을 특징으로 하는 이염성과 심색성이 우수한 폴리에스테르의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   원사를 알카리 감량후 미세요철이 30만~100만개/㎠를 가지게 함을 특징으로 하는 이염성과 심색성이 우수한 폴리에스테르의 제조방법.