KR20020061784A

KR20020061784A - 폴리에스테르 추출형 복합섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR20020061784A
Application number: KR1020010002770A
Authority: KR
Inventors: 김재영; 오명준; 박순범
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2002-07-25
Also published as: KR100719043B1

Abstract

본 발명은 폴리에스테르 추출형 복합섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 알칼리 이용성 폴리에스테르 성분으로 주성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대하여 디메틸이소술포네이트나트륨염(DMIS)과 폴리알킬렌글리콜(PAG)이 아래식 (I)의 조건을 만족하도록 각각 공중합 되어있는 공중합체를 사용하는 것을 특징으로 한다.

--- 아 래 ---

9.15 ≤[(C ×0.25) + (D ×0.95)] ≤18.5 (Ⅰ)

[상기 식(Ⅰ)에서, C는 디메틸이소프탈레이트나트륨염(DMIS)의 중량부 이고, D는 폴리알킬렌글리콜(PAG)의 중량부 이다]

본 발명의 폴리에스테르 추출형 복합섬유는 이용성 폴리머의 용출성이 우수하여 섬유 물성 저하를 방지 할 수 있고, 방사필터의 교체주기가 연장되는 등 후공정 조업성을 개선시킨다.

Description

폴리에스테르 추출형 복합섬유의 제조방법 {A process of preparing the extraction type polyester composite fiber}

본 발명은 알칼리 이용성 성분의 용출성이 보다 개선된 폴리에스테르 추출형 복합섬유의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 폴리에스테르 추출형 복합섬유는 크게 해도형과 분할형으로 구분되어지며, 알칼리 이용해성(易容解性) 폴리머와 알칼리 난용성 폴리머로 구성된다. 추출형 복합섬유는 직편물 제조후 알칼리 이용해성 폴리머를 알칼리 용액으로 추출하므로서 극세화시켜 촉감 및 외관이 우수한 직편물을 제조하는데 주로 사용된다.

통상 폴리에스테르 추출형 복합섬유 제조용 알칼리 이용해성 폴리에스테르는 폴리에스테르에 일정량의 알칼리 이용성 모노머를 공중합 및/또는 블랜딩 시켜 제조된다. 알칼리 이용성 모노머로는 디메틸이소술포네이트나트륨염(이하 "DMIS"라고 한다), 네오펜틸글리콜(이하 "NPG"라고 한다), 이소프탈산(이하 "IPA"라고 한다), 디에틸렌글리콜(이하 "DEG"라고 한다) 등이 사용되어 왔다.

예를 들면, 일본 특개소 55-51820호 등에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트에DMIS를 5몰% 공중합시켜 알칼리 이용성 폴리에스테르를 제조하고, 이를 알칼리 난용성 폴리에스테르와 복합 방사하여 폴리에스테르 추출형 복합섬유를 제조하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 상기 방법의 경우 알칼리 이용성 폴리에스테르에 공중합된 DMIS 량이 너무 작아 알칼리 용출성이 나쁜 문제가 있었다. 그 결과, 통상의 용출조건 하에서는 이용성 폴리에스테르가 완전하게 추출되지 않아 염색 불균일이 일어나는 문제가 발생 하였다.

이와 같은문제를 해결하기 위하여 이용성 성분의 용출조건을 가혹하게 하는 경우에는 이용성 폴리에스테르는 완전 용출 할 수 있으나 난용성 폴리에스테르의 일부가 감량되어 최종 극세사의 강도가 저하되며, 필라멘트별 강도 편차가 심해져 후공정 조업성이 저하되는 문제가 있었다.

상기 문제점을 보완하기 위해서 일본 특개소 55-132730호 등에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트에 DMIS를 7~25몰% 공중합시켜 알칼리 이용성 폴리에스테르를 제조하고, 이를 알칼리 난용성 폴리에스테르와 복합방사하여 폴리에스테르 추출형 복합섬유를 제조하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 상기 방법은 알칼리 이용해성 폴리에스테르에 공중합된 DMIS가 많아 통상의 용출조건 하에서 이용성 폴리에스테르를 완전 용출 할 수 있으나, DMIS에 기인한 이물(異物) 함량이 증가하여 방사필터의 사용주기가 단축되고 열적 불안정성이 증가하여 방사공정 후 내열성 등의 원사물성이 저하되는 문제가 발생 하였다.

한편, 알칼리 이용해성 폴리에스테르를 제조할때 일본 특개소 58-136876호 에서는 DMIS 0.5몰%와 NPG 1~15몰%를 공중하는 방법을, 일본 특개소 62-257460호에서는 DMIS 2.5몰%와 IPA 5.5몰%를 공중합하는 방법을, 일본 특개평 7-310235호에서는 DMIS 5~7몰%와 AA 3~10몰%를 공중합 하는 방법을 각각 제안하고 있다. 상기 방법들 모두 DMIS 단독 공중합시의 단점들을 보안하면서 비결정 영역을 증가시켜 방사필터의 교환주기 단축 등의 조업성 저하를 방지 할 수 있으나, 원사의 강도가 저하되는 문제가 발생 된다.

한편, 일본 특개소 63-152624호에서는 폴리에스테르 중합시 폴리에틸렌글리콜(이하 "PEG"라고 한다) 7중량% 이하를 공중합 또는 블랜딩시켜 추출형 복합사용 알칼리 용해성 폴리에스테르를 제조하는 방법을 제안하고 있으나, 용출성능이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 용해성분의 추출성 및 조업성이 우수하며, 용해성분 용출후에 내열성 등의 원사물성 저하가 없는 폴리에스테르 추출형 복합섬유를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트에 DMIS와 폴리알킬렌글리콜(이하 "PAG"라고 한다)을 특정한 비율로 각각 공중합된 알칼리 이용성 폴리에스테르 성분을 사용하여, 방사필터의 교체주기 단축이나 후공정 조업성 저하가 없으며, 용출성 및 용출후 원사 물성이 우수한 폴리에스테르 추출형 복합섬유를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

이와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 알칼리 이용성 폴리에스테르 성분과 알칼리 난용성 폴리에스테르 성분으로 구성되는 폴리에스테르 추출형 복합섬유에 있어서, 상기 알칼리 이용성 폴리에스테르 성분으로 주성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대하여 디메틸이소술포네이트나트륨염(DMIS)과 폴리알킬렌글리콜(PAG)이 아래식 (Ⅰ)의 조건을 만족하도록 각각 공중합 되어있는 공중합체를 사용하는 것을 특징으로 한다.

--- 아 래 ---

9.15 ≤[(C ×0.25) + (D ×0.95)] ≤18.5 (Ⅰ)

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명에서는 주성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대하여 디메틸이소술포네이트나트륨염(DMIS)과 폴리알킬렌글리콜(PAG)이 아래식 (Ⅰ)의 조건을 만족하도록 각각 공중합 되어있는 공중합체를 알칼리 이용성 폴리에스테 성분으로 사용한다.

--- 아 래 ---

9.15 ≤[(C ×0.25) + (D ×0.95)] ≤18.5 (Ⅰ)

상기 [(C ×0.25) + (D ×0.95)]가 9.15 미만일 경우에는 용출성 저하로 이용성 성분이 완전하게 용출되지 않아 염색불균일의 문제가 발생되며, 18.5를 초과할 경우에는 과다한 공중합량으로 복합사의 물성이 저하하고 공정 작업성도 나빠지는 문제가 발생 된다.

본 발명에서 사용하는 상기 알칼리 이용성 폴리에스테르를 제조하는 구체적인 예로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 중합시 DMIS 5~9중량부와 PAG 10~17중량부를 공중합 하는 방법이 있다. 다시 말해 과량의 DMIS로 인해 발생되는 방사필터 교체주기 단축이나 후공정 조업성 방지를 위해 DMIS 함량을 5~9중량부 수준으로 유지하면서, 용출성을 향상시키기 위해 친수성을 가진 PAG 10~17중량부를 공중합 시키는 것이 바람직 하다.

상기 PAG는 알칼리 이용성 폴리에스테르 고분자 주쇄내에서 감량가공시 알칼리 수용액의 침투를 용이하게 하여 용출성을 향상시키는 역할을 하게 된다. PAG로는 분자량이 3,800~4,200인 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 사용하는 것이 더욱 바람직 하다. PEG는 자체의 친수성 성질에 의해 고분자와 알칼리 수용액과의 친화성을 증대시키고 부가적으로 윤활제 역할도 한다.

더욱 바람직하기로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대하여 DMIS 6~8.5중량부와 PEG 13~17중량부를 공중합하여 알칼리 이용성 폴리에스테르를 제조하는 것이 좋다. PEG를 너무 많이 공중합하게 되면 공중합 단계에서 미세한 거품이 너무 많이 발생되어 중합반응물이 순간적으로 반응계 외로 유출되는 현상이 발생될 수 있다. 이 경우 생산성이 저하되고 제조원가가 상승하게 된다.

한편 본 발명은 통상의 방법과 같이 알칼리 이용성 폴리에스테르와 알칼리 난용성 폴리에스테르를 복합방사하여 폴리에스테르 추출형 복합섬유를 제조 할 때 알칼리 이용성 폴리에스테르 성분의 단면적(A)과 알칼리 난용성 폴리에스테르 성분의 단면적(B)이 하기 아래식 (Ⅱ)의 조건을 만족하도록 복합방사 한다.

--- 아 래 ---

0.36 ≤[A/(A²+B²)] × 100 ≤0.60 (Ⅱ)

[A/(A²+B²)]이 0.36 미만일 경우에는 복합섬유 단면내 이용성 성분 부분이 감소하여 단면형성성이 저하하는 문제가 발생되며, 0.60을 초과하는 경우에는 감량될 이용성 성분의 단면비율이 높아져 생상성 저하 및 제조원가 상승 등의 문제가 발생된다.

이와 같이 제조된 본 발명의 추출형 복합섬유로 직편물 제조후 95℃인 1% 수산화나트륨 용액(액비 = 10:1)에서 30분 정도 감량가공(이용성 성분 추출 공정)한 다음, 기모, 염색 및 열처리하여 촉감 및 외관이 우수한 원단을 제조 할 수 있다.

본 발명에 있어서 각종 조업성 및 이용출성 성분의 용출성은 아래와 같이 평가 하였다.

·용출성(%)

직경 1mm ×길이 2mm의 펠렛 형태로 제조된 이용성 폴리머 3g을 수산화나트륨(IN) 100㎖에 투입한 후 95℃에서 15분간 처리한 후 시료의 무게를 측정하여 다음식으로 용출성을 구한다.

·필터 교체주기(일)

130데니어/36필라멘트의 세미덜 원사를 방사하면서 필터압을 측정하여 필터 교체주기를 결정한다. 최종 필터 교체시키는 다음식으로 구한다.

필터 교체 시점 압력 = 시작 시점 압력 + 17,000psi

·겔 함량(%)

O-크로로페놀(chlorophenol) 25㎖에 펠렛형태의 이용성 폴리머 2g을 1시간 동안 용해한 후 대기중에 20분간 방치후 3마이크로메터 필터로 여과후 필터링된 량을 측정하여 다음 식으로 구한다. 여과시 고분자 석출을 방지하기 위해 50㎖의 클로로포름(chloroform)을 투입한다.

·중합공정 조업지수(%)

펠렛 타입의 알칼리 이용성 폴리에스테르 90톤 제조시 정상적으로 사용이 가능한 고분자의 수득율로 평가 하였다.

이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 살펴본다. 그러나 본 발명이 아래 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

디메틸테레프탈레이트(DMT) 100중량부, 에틸렌글리콜(EG) 65중량부, DMIS 7중량부 및 분자량이 4,000인 PEG 13중량부를 에스테르 교환 반응기에 투입한 후, 2가 금속 촉매 존재 하에서 에스테르 교환반응을 진행시켜 비스히드록시에틸렌테레프탈레이트(BHET)를 제조하고, 이를 고온/고진공인 통상의 폴리에스테르 반응 조건 하에서 중축합 반응시켜 펠렛 형상으로 알칼리 이용성 폴리에스테르를 제조 하였다. 상기 알칼리 이용성 폴리에스테르와 폴리에틸렌테레프탈레이트의 알칼리 난용성 폴리에스테르를 복합 방사하여 130데니어/36필라멘트의 폴리에스테르 추출형 복합섬유를 제조 하였다. 이때 [알칼리 이용성 폴리에스테르 단면적(C)×0.25+알칼리 난용성 폴리에스테르 단면적(D)×0.95]의 관계식이 10.2가 되도록 방사조건을 설정 하였다. 제조한 폴리에스테르 추출형 복합섬유의 용출성 및 조업성을 평가한 결과는 표 2와 같다.

실시예 2 ~ 실시예 6 및 비교실시예 1 ~ 비교실시예 4

알칼리 이용성 폴리에스테르의 제조조건과 복합방사시 양성분의 단면적 구성조건을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 폴리에스테르 추출형 복합섬유를 제조 하였다. 제조한 폴리에스테르 추출형 복합섬유의 용출성 및 조업성을 평가한 결과는 표 2와 같다.

제조조건

구 분	알칼리 이용성 폴리에스테르 제조조건(중량부)	복합방사 조건
구 분	DMT	EG	DMIS	PEG	[A/(A²+B²)]
실시예 1	100	65	7	13	0.50
실시예 2	100	65	7	16	0.55
실시예 3	100	65	7	17	0.59
실시예 4	100	65	6	13	0.45
실시예 5	100	65	8.5	13	0.40
실시예 6	100	65	7	10	0.38
비교실시예 1	100	65	7	0	0.30
비교실시예 2	100	65	10	0	0.65
비교실시예 3	100	65	7	19	0.70
비교실시예 4	100	65	5	0	0.25

평가 결과

구 분	용출성(%)	필터 교체 주기(일)	겔 함량(%)	중합공정 조업지수(%)
실시예 1	89.1	12.2	1.0	97.4
실시예 2	90.7	13.0	0.9	96.6
실시예 3	91.3	11.9	1.1	95.4
실시예 4	90.4	13.6	1.0	95.2
실시예 5	91.2	11.5	1.3	96.6
실시예 6	90.6	11.7	1.2	97.1
비교실시예 1	81.4	12.7	1.2	95.4
비교실시예 2	91.6	8.4	1.7	95.2
비교실시예 3	91.1	11.5	1.1	93.3
비교실시예 4	78.3	12.8	0.9	96.4

본 발명으로 제조된 폴리에스테르 추출형 복합섬유는 용출성분의 알칼리 용출성이 매우 우수하고, 용출후 내열성 등의 원사물성이 우수하다. 아울러 본 발명은 방사필터의 교체주기가 그대로 유지 될 수 있고, 후공정 조업성도 우수하다.

Claims

알칼리 이용성 폴리에스테프 성분과 알칼리 난용성 폴리에스테르 성분으로 구성되는 폴리에스테르 추출형 복합섬유를 제조함에 있어서, 상기 알칼리 이용성 폴리에스테르 성분으로 주성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트 100중량부에 대하여 디메틸이소술포네이트나트륨염(DMIS)과 폴리알킬렌글리콜(PAG)이 아래식 (Ⅰ)의 조건을 만족하도록 각각 공중합 되어있는 공중합체를 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 추출형 복합섬유의 제조방법.

--- 아 래 ---

9.15 ≤[(C ×0.25) + (D ×0.95)] ≤18.5 (Ⅰ)

[상기 식(Ⅰ)에서, C는 디메틸이소프탈레이트나트륨염(DMIS)의 중량부 이고, D는 폴리알킬렌글리콜(PAG)의 중량부 이다]
1항에 있어서, 알칼리 이용성 폴리에스테르 성분의 단면적(A)과 알칼리 난용성 폴리에스테르 성분의 단면적(B)이 아래식 (Ⅱ)의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 추출형 복합섬유의 제조방법.

--- 아 래 ---

0.36 ≤[A/(A²+B²)] × 100 ≤0.60 (Ⅱ)
1항에 있어서, 폴리알킬렌글리콜(PAG) 분자량이 3,800~4,200인 폴리에틸렌글리콜(PEG)인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 추출형 복합섬유의 제조방법.