KR20020029954A

KR20020029954A - 제사성 및 염색성이 우수한 폴리에스테르 섬유

Info

Publication number: KR20020029954A
Application number: KR1020000060614A
Authority: KR
Inventors: 박경수; 김시민
Original assignee: 구광시; 주식회사 코오롱
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2002-04-22
Also published as: KR100601304B1

Abstract

본 발명은 결정화도 및 배향도가 낮아 제사성과 염색성이 우수한 폴리에스테르 섬유에 관한 것으로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 배향억제제인 이종(異種) 폴리에스테르가 블랜딩된 수지로 구성되며, 연신후의 비결정 배향도가 0.4~0.5인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 결정화도, 배향도 및 밀도가 낮아 고속의 제사공정 중 절사율이 낮고, 염색성이 우수하다.

Description

제사성 및 염색성이 우수한 폴리에스테르 섬유 {A polyester yarn with excellent drawing and dyeing properties}

본 발명은 제사성 및 염색성이 우수한 폴리에스테르 섬유에 관한 것이다.

폴리에틸렌테레프탈레이트로 대표되는 폴리에스테르 수지는 강력이 높고, 내약품성 및 내열성이 우수하고, 굴곡탄성율 등이 양호하여 섬유 등의 많은 용도로 사용되어지고 있다. 통상적으로 폴리에스테르 섬유는 폴리에스테르 중합체로 이루어진 방사도프(Spinning Dope)를 2,000~5,000m/분의 권취속도로 용융방사하여 부분배향 미연신사를 제조한 다음, 이를 연신 및 권축가공하는 방법으로 제조된다.

최근 생산성 향상을 위해 연신 및 권축가공 등의 제사공정이 고속화 됨에 따라 제사공정 중 절사가 많아지고 제사공정 후 원사의 물성이 저하되는 문제가 대두되고 있다. 제사공정을 고속화 할 경우 폴리에스테르 원사의 결정성이 높아져 염색성이 저하되는 문제도 있다.

이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 종래기술로서 일본 공개특허 소58-145727호에서는 폴리에스테르 중합 중 에스테르 교환반응이 종료된 시점으로 부터폴리머의 중합도가 30이 되기 전 단계에서 물을 첨가하여 폴리에스테르 원사의 결정화도를 낮추는 방법을 제시하고 있다.

한편, 대한민국 공개특허 제1995-18141호에서는 (ⅰ) 디메틸테레프탈레이트 100중량부와 (ⅱ) 아디프산, 디메틸이소프탈레이트, 세비신산, 시클로헥산 1,4-디카르복실산, 네오펜틸글리콜 및 시클로헥산 1,4-디메탄올로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 이(異)성분 10~20중량부로 구성된 공중합 폴리에스테르 수지를 용융방사하여 저결정성의 폴리에스테르 섬유를 제조하는 방법을 제시하고 있다.

상기 종래기술 모두는 폴리머 생성단계에서 결정화를 억제하거나 공중합을 통한 폴리머 개질에 관한 것으로서, 폴리에스테르 섬유의 결정성을 저하 시키는 데에는 한계가 있었다. 다시말해 폴리에스테르 섬유의 결정화를 충분하게 저하시키지 못해 고속 제사시 사절을 감소시키거나 염색성을 개선하는 효과가 미미 하였다.

특히 주원료인 디메틸테레프탈레이트와 함께 공중합 성분으로 디메틸이소프탈레이트를 사용하여 폴리머를 개질시키는 경우, 디메틸이소프탈레이트의 구부러진 구조(Kink 구조)로 인해 폴리머 주쇄의 선형배열을 방해하여 어느정도 까지는 섬유내 비결정영역을 증가시킬 수 있다. 그러나 고속제사시 사절감소 및 염색성 개선 효과를 충분하게 발현시키기 위해서는 디메틸이소프탈레이트를 다량투입하여야 하므로 제조원가가 상승하고, 그 결과 폴리에스테르 섬유의 물성이 저하되는 문제가 발생된다.

한편 폴리에스테르의 공중합 성분으로서 네오펜틸글리콜을 사용하는 경우에는 제조원가가 상승하게 되고 공중합 성분의 투입위치 선정이 곤란한 문제가 있다.

본 발명의 목적은 고속의 제사공정중 절사현상을 방지하여 조업성이 우수함과 동시에 낮은 비결정 배향도를 갖고 있어서 염색성이 향상된 폴리에스테르 섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 결정화도, 배향도 및 밀도가 낮아 염색성 및 제사성이 우수하지만, 물성저하가 없는 폴리에스테르 섬유를 제공하고자 한다. 보다 구체적으로 본 발명은 섬유물성 저하나 원가상승 문제 없이도 폴리에스테르의 결정화도 등을 효과적으로 저하시켜, 고속제사 공정중 절사가 없으며 염색성도 양호한 폴리에스테르 섬유를 제조하고자 한다.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 배향억제제인 이종(異種) 폴리에스테르가 블랜딩된 수지로 구성되며, 연신후의 비결정 배향도가 0.4~0.5인 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 주성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET)와 폴리에틸렌테레프탈레이트와 상용성이 우수한 이종(異種) 폴리에스테르를 혼합(블랜딩)방사하여 제조됨을 특징으로 한다. 상기 이종(異種) 폴리에스테르로서는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 또는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)등이 사용된다. 상기 이종(異種) 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET)와 동일계열의 폴리머이므로 방사성과 방사조건은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET)와 사실상 동일하다. 따라서 이들을 혼합방사시 별도의 문제는 발생되지 않는다.

한편 상기의 이종(異種) 폴리에스테르는 분자사슬 구조 측면에서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 일부 상이하다. 이와 같은 분자사슬 구조 차이로 인해 혼합방사시 상기의 이종(異種) 폴리에스테르는 섬유 폴리머의 결정성 및 비결정 배향도를 방해하는 배향억제제 역할을 한다.

혼합방사용 도프 제조시 배향억제제 역할을 하는 상기의 이종(異種) 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대하여 11~18중량부 첨가, 혼합하는 것이 바람직 하다. 11중량부 미만인 경우에는 섬유 폴리머의 결정성 및 비결정 배향도를 방해하는 역할이 약하게 되어 섬유의 제사성 및 염색성이 저하 될 수도 있고, 18중량부를 초과하는 경우에는 제조원가가 상승하고 섬유의 물성이 저하될 수도 있다.

본 발명의 폴리에스테르 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 배향억제제인 이종(異種) 폴리에스테르가 블랜딩된 수지로 구성되며, 연신후의 비결정 배향도가 0.4~0.5 이다. 또한 연신후의 섬유밀도가 1,356~1,370g/㎤, 복굴절율이 0.145~0.125 수준이다. 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 과량의 공중합 성분을 함유하고 있지 않아도 비결정 배향도가 낮아 고속제사 공정중 절사현상이 방지되며, 염색성이 우수하다. 아울러 제조원가가 저렴하며 섬유물성이 양호하다.

본 발명에 있어서 섬유물성은 아래와 같은 방법으로 평가 하였다.

·밀도: 일본 시바야마(SIBAYAMA) 회사의 밀도계(모델 SS)로 측정한다.

·복굴절율(Δn): 간섭현미경[제조사 : 독일 칼 제이스(CARL ZELSS), 모델명 : 제나폴(JENAPOL)-U 인터파코(INTERPHAKO)]로 측정한다.

·비결정 배향도(Fa): 밀도로 부터 아래식(1)에 의해 결정화도[(Xc(%)]를 계산하고, X-선 회절분석기[제조사 : 일본 리가쿠(RIGAKU), 모델명 : RU200B]로 방위각 주사(Azimuthal Scanning)를 행하여 결정배향도(Fc)를 구한다. 계속해서 이들을 아래식(2)에 대입하여 비결정 배향도(Fa)를 계산한다.

Xc(%) =×100 (1)

상기 식에서, P는 섬유밀도, Pc는 결정영역밀도(1,457g/㎤), Pa는 비결정 영역의 밀도(1,336g/㎤) 이다.

Δn = Xc × Fc × Δnc + (1-Xc) × Fa × Δna (2)

상기 식에서, Δnc는 결정의 고유복굴절율(0.29)이고, Δna는 비결정의 고유복굴절율(0.20) 이다.

·염색성: 분산염료로서 다이아닉스 블루(Dianix Blue) AC-E를 사용하여(염액대비 염료 0.03중량%) 시료를 98℃에서 60분간 염색하여 염료의 흡착율을 측정한다.

·절단강도: JIS-L1017방법으로 측정한다. 이때 인장시험기로는 저속 신장형인 인스트롱 제품을 사용하고 인장속도는 300m/분, 시료길이는 250mm, 분위기 조건은 25℃×65%RH로 한다.

이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 100중량부에 대하여 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 11중량부를 혼합한 방사도프를 288℃의 온도 하에서 1,350m/분의 방사속도로 용융방사하여 폴리에스테르 미연신사를 제조한 다음, 이를 100℃의 온도에서 3.1배의 연신비율로 연신하여 90데니어 36필라멘트의 폴리에스테르 연신사를 제조한다. 제조한 폴리에스테르 연신사의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.

실시예 2

폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 100중량부에 대하여 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 15중량부를 혼합한 방사도프를 288℃의 온도 하에서 1,350m/분의 방사속도로 용융방사하여 폴리에스테르 미연신사를 제조한 다음, 이를 100℃의 온도에서 3.1배의 연신비율로 연신하여 90데니어 36필라멘트의 폴리에스테르 연신사를 제조한다. 제조한 폴리에스테르 연신사의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.

실시예 3

폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 100중량부에 대하여 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 18중량부를 혼합한 방사도프를 288℃의 온도 하에서 1,350m/분의 방사속도로 용융방사하여 폴리에스테르 미연신사를 제조한 다음, 이를 100℃의 온도에서 3.1배의 연신비율로 연신하여 90데니어 36필라멘트의 폴리에스테르 연신사를 제조한다. 제조한 폴리에스테르 연신사의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.

비교실시예 1

폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)만으로 구성된 방사도프를 288℃의 온도 하에서 1,350m/분의 방사속도로 용융방사하여 폴리에스테르 미연신사를 제조한 다음, 이를 100℃의 온도에서 3.1배의 연신비율로 연신하여 90데니어 36필라멘트의 폴리에스테르 연신사를 제조한다. 제조한 폴리에스테르 연신사의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.

구 분	밀도(g/㎤)	복굴절율	비결정 배향도	염색성(%)	절단강도(g/d)
실시예 1	1,368	0.143	0.497	95	4.5
실시예 2	1,362	0.135	0.455	96	4.5
실시예 3	1,358	0.127	0.411	98	4.4
비교실시예 1	1,382	0.157	0.548	86	4.7

본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 상용성이 우수한 이종 폴리에스테르(배향억제제)를 혼합방사 하므로서, 이들의 분자사슬 구조차이로 인해 원사내의 결정화도 및 비결정 배향도가 저하된다. 그 결과 고속제사 공정중의 절사가 감소되고 폴리에스테르 섬유의 염색성이 개선된다. 또한 종래와 같이 과량의 공중합 성분을 사용하지 않기 때문에 폴리에스테르 섬유의 물성이 저하되는 것을 방지 할 수 있다.

Claims

폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 배향억제제인 이종(異種) 폴리에스테르가 블랜딩된 수지로 구성되며, 연신후의 비결정 배향도가 0.4~0.5인 것을 특징으로 하는 제사성 및 염색성이 우수한 폴리에스테르 섬유.
1항에 있어서, 배향억제제인 이종 폴리에스테르가 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT) 또는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)인 것을 특징으로 하는 제사성 및 염색성이 우수한 폴리에스테르 섬유.
1항에 있어서, 배향억제제인 이종 폴리에스테르가 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 100중량부에 대하여 11~18중량부 블랜딩 되어있는 것을 특징으로 하는 제사성 및 염색성이 우수한 폴리에스테르 섬유.