KR20040098866A

KR20040098866A - 개질 폴리에스테르의 섬유 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20040098866A
Application number: KR1020030031170A
Authority: KR
Inventors: 홍명선
Original assignee: 홍명선
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-11-26

Abstract

본 발명은 의류 또는 부직포에 널리 사용되는 폴리에스테르계 섬유 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 열적 성질을 조절하여 나일론6와 유사한 촉감을 가지도록 한 개질 폴리에스테르 섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 이가의 산성분으로 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈산을 95몰% 이상 사용하고, 디올 성분으로 에틸렌글리콜을 90몰% 이상 사용하여 만들어지는 개질 폴리에스테르에 있어서, 전체 테레프탈레이트 성분의 몰(mole)수를 기준으로, 주쇄내의 디에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분이 12∼20몰%이며, 이 중 원료로서 디에틸렌글리콜로부터 유도된 것이 5몰% 이하이며, 나머지 7몰%∼20몰%의 디에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분은 폴리에스테르 중합 과정 중에서 원료인 에틸렌글리콜간의 축합 반응에 의해 생성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이러한 특성을 가지는 개질 폴리에스테르 섬유는 나일론6에 비하여 저렴한 가격 및 용이한 가공, 기능의 부가 편이성 등으로 직물 또는 편물 등의 형태로 다양한 용도에 대한 적응성이 우수하며 산업면에서도 부직포 등에서 기존 폴리에스테르가 제공할 수 없는 부드럽고 강인한 제품을 제조하는데 적합하고 환경면에서도 리사이클이 가능한 점 그리고 소각시 질소 산화물이 없는 점 등으로 환경 보존 측면에서도 유리한 점을 가지고 있다.

Description

개질 폴리에스테르의 섬유 및 그 제조 방법{Modified polyester fiber and its manufacturing process}

본 발명은 의류 또는 부직포에 널리 사용되는 폴리에스테르계 섬유 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게 설명하면, 열적 성질을 조절하여 나일론6와 유사한 촉감을 가지도록 한 개질 폴리에스테르 섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트와 에틸렌글리콜을 주원료로 하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유는 내산성, 열안정성, 결정성, 내후성, 투명성 등의 우수성으로 많은 분야에서 이용되어 왔다. 대표적인 예로는 장섬유 직·편물, 솜, 단섬유 부직포 등이 있으며 의류, 커텐, 쿠션, 벽지, 흡음재, 공기필터 등등 수많은 용도를 확보하여 현재에 이르고 있다. 이러한 폴리에스테르 섬유의 장점에는 물질이 가지는 기본 성질 외에도 비교적 저렴한 원료, 대량생산에 용이한 공정, 개질 및 후가공에 의해 부여되는 다양한 특성 등으로 현재 가장 널리 사용되는 합성섬유로서의 위치를 굳히고 있다.

그러나 이러한 폴리에스테르 섬유는 천연섬유 또는 다른 합성섬유에 비하여결정성이나 초기 영율(young's modulus)이 높아 장섬유 직물이나 방적사 직물의 경우 유연함이 떨어지고 단면이 굵은 태섬도의 단섬유에서는 따가운 느낌이나 거친 느낌을 주며 부직포를 형성하여 수지로 도포시 표면 요철이 심한 점등이 단점으로 알려져 있었다.

이러한 단점을 개선하고자 폴리에스테르 섬유로 직조된 직물에서는 수산화나트륨과 같은 알칼리의 수용액으로 표면을 녹여 내거나 단면이 가는 세섬도의 섬유로 만들거나 단면 형태를 원형으로부터 삼각, 편평 등과 같이 변형시켜 굽힘 강성(bending modulus)를 낮추는 방법이 일반화되어 있었다. 또한 결정화도가 낮은 저배향섬유(pre-oriented yarn)로 고배향섬유(fully oriented yarn)를 감싸서 촉감의 향상을 꾀한 복합사로도 널리 보급되어 있다. 한편 폴리에스테르 섬유의 촉감을 개선하기 위하여 폴리에틸렌테레프탈레이트의 원료 물질을 일부 변경하는 개질 폴리에스테르 섬유의 제조 방법중 대표적인 예로는 결정성 저하를 위하여 테레프탈산의 일정 비율을 이소프탈산으로 대체하여 사용하는 방법과 디올의 일정 비율을 폴리옥시에틸렌글리콜로 대체하는 방법 그리고 이 두가지를 병행하는 방법 등이 알려져 있다. 그러나 이소프탈산만을 사용한 경우 결정성은 저하되나 분자 구조상에서 유연성을 부여할만한 특징을 발현하기 어렵고 폴리옥시에틸렌글리콜만을 사용할 경우 촉감은 향상되나 지나친 열적 성질의 변화로 공정성 및 치수안정성 그리고 강력 등이 저하되어 섬유로서 사용하기에 품질적인 문제가 발생하여 상업적인 이용에 제한 요소가 되어 있는 것이 현재까지의 기술적인 한계이다.

폴리에스테르 섬유의 촉감에 대한 개선 요구는 섬유의 강력 및 치수안정성을 실용적인 범위내에서 유지하면서도 제조 공정이 용이하며 유연성과 같은 촉감을 향상시켜야 한다는 것이었으며 이중 촉감은 기존의 나일론6 수준 정도면 만족할만한 범주에 속한다고 판단하여 폴리에스테르의 중합 공정에서 사용되는 여러 가지 물질 그리고 섬유화까지의 공정 과정을 면밀히 검토하고 실험한 결과 본 발명의 촉감이 개선된 개질 폴리에스테르 섬유를 제조하기에 이르렀다.

우선 촉감 개선을 위하여 기존 폴리에스테르에서 문제가 되는 성질로서 높은 결정성을 꼽았고 아울러 유리전이온도 및 녹는점 역시 높은 것은 바람직하지 않았으므로 촉감이 양호한 것으로 평가되는 나일론6 수준으로 낮추어 주는 것이 적합하여 폴리에스테르의 분자 구조를 변경하기로 하고 적합한 첨가제를 검토하게 되었다. 이소프탈산과 같은 벤젠 구조를 가지는 2가의 산은 유리전이온도를 낮추어주지 못하였고 알킬 구조의 2가산은 상업화하기에 지나치게 비싸서 적용하여도 경제성을 만족할 수 없게 되었으며 폴리옥시알킬렌글리콜은 분자량이 작을 경우 에틸렌글리콜처럼 디올로서 반응하여 공중합되나 유리전이온도가 지나치게 저하되고 색상이 누렇게 되며 치수안정성이 떨어지는 단점을 가지고 있어 좋지 않았다. 다만 디에틸렌글리콜은 첨가량에 따라 결정성, 유리전이온도 및 결정의 녹는점을 조절하기가 쉬워 이를 중점적으로 실험하여 적합한 개질 폴리에스테르를 얻기로 하였다. 그러나 폴리에텔렌테레프탈레이트의 중합에 있어서 디올 성분으로 디에틸렌글리콜을 사용하면 결정성, 유리전이온도 및 결정의 녹는점을 낮출 수 있다는 공지의 사실에도불구하고 상품화가 된 것이 없다는 점이 가장 중요한 핵심 과제가 되어 이를 해결한 것이 본 발명이 이루어낸 성과이다.

디에틸렌글리콜은 디올로서 에틸렌글리콜과 마찬가지로 테레프탈산과 반응하여 테레프탈레이트를 형성하여 공중합됨으로써 개질 폴리에스테르의 열적 성질을 변화시키는데 핵심적인 역할을 할 수 있다. 그러나 디에틸렌글리콜은 분자 구조상 에테르 결합을 가지고 있어 에틸렌글리콜보다 열분해 가능성이 높고 끓는점이 245℃정도이므로 통상의 폴리에스테르 중합 공정의 중축합 과정인 245∼290℃의 온도 및 감압 조건에서, 미반응 상태의 유리 디에틸렌글리콜은 기화되어 유출되거나 열분해를 일으키므로 개질 폴리에스테르 내에 디에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분을 의도했던 만큼 다량 함유되도록 공중합하는 것은 매우 어려운 과제였다. 또 열분해 과정의 산물은 개질 폴리에스테르 섬유의 색상을 누렇게 만들고 강력을 저하시키는 원인이 되는 부반응을 촉진하여 제품의 품질을 떨어뜨리게 하는 요소로도 작용하였다.

본 발명의 목적은 폴리에스테르 섬유의 기계적 성질, 내산성, 투명성 등의 장점을 유효한 범위내에 유지시키면서 촉감을 개선한 고품질의 폴리에스테르 섬유를 얻기 위하여 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트의 결정성을 저하시키고 나일론6와 유사한 유리전이온도와 녹는점이 발현되도록 고분자 주쇄(main chain)의 불규칙한 위치에 디에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분을 가지게 하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 전체 테레프탈레이트 성분의 몰(mole)수를 기준으로 할 때, 주쇄내의 디에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분이 12∼20몰%가 되어야 하며, 이 중 원료로서의 디에틸렌글리콜은 다량 사용할 경우 열분해 및 부반응의 악영향이 크므로 5몰%이하가 적당하며 더욱 바람직하기로는 3몰%이하가 되는 것이 좋다. 한편 본 발명의 개질 폴리에스테르에 함유된 디에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분의 나머지 7몰%∼20몰%, 더욱 바람직하기로는 9몰%∼20몰%의 디에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분은 폴리에스테르 중합 과정중에서, 원료인 에틸렌글리콜간의 축합 반응에 의해 생성되도록 하였다.

공업용의 디에틸렌글리콜은 최대 0.08%의 트리에틸렌글리콜이 함유되었다고 원료업계 자료에서 확인되는 바 트리에틸렌글리콜은 고온에서 폴리에스테르의 분해 및 세정에 주로 사용되는 용제이다. 따라서 트리에틸렌글리콜의 함량이 많아지면 중합 반응의 저해 및 부반응 등의 문제가 발생하게 되며 이로 인한 품질의 저하가 발생하므로 본 발명의 개질 폴리에스테르에는 디에틸렌글리콜을 원료로 사용시 개질 폴리에스테르에 함유되는 유리 트리에틸렌글리콜 또는 트리에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분의 합이 최대치로 0.004몰% 이하를 함유하도록 디에틸렌글리콜의 사용량을 제한하는 것을 특징으로 한다.

이렇게 제조된 개질 폴리에스테르는 나일론6와 유사한 유리전이온도인 45∼55℃, 녹는점 200∼225℃의 열적 특성을 가지고 있으며 섬유의 형성에 필요한 최소한의 결정성을 보유하므로 통상의 방법으로 용융 방사하여 장섬유 또는 단섬유의 형태로 제조된 개질 폴리에스테르 섬유는 우수한 촉감과 색상 및 기존 폴리에스테르가 가지는 여러 가지 장점을 살릴 수 있게 되었다.

본 발명의 개질 폴리에스테르 섬유를 제조하는 방법은 통상의 회분식 또는 연속식 폴리에스테르 중합 반응기에서 개질 폴리에스테르를 제조하고 직접 방사하거나 또는 냉각, 고화, 절단하여 칩(chip)의 형태로 보관했다가 보관된 칩을 재건조 및 용융하여 방사하는 방법도 가능하다. 방사 이후의 단계에서는 장섬유 제조를 위하여 방사 속도에 따라 미연신사를 제조하고 연신하는 방법, 저배향섬유를 제조하고 연신 또는 가연(false twist)하는 방법, 직접 고배향섬유를 얻는 방법 어느 것도 가능하며 단섬유 제조를 위하여 미연신사를 방사한 수 집속하여 10000데니어 이상의 토우(tow)를 형성하고 연신한 후 권축을 부여하고 건조한 후 소정의 길이로 절단하는 방법 역시 가능하다. 또한 본 발명의 개질 폴리에스테르 섬유는 스펀본드 또는 멜트블로운 등의 방법으로 섬유화하면서 부직포를 형성하는 것도 가능하다.

본 발명의 개질 폴리에스테르를 제조하기 위하여는, 주원료로서 산성분으로 테레프탈산을 사용할 경우 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 1:1.01∼1.05의 몰비로 슬러리(slurry)화한 후 250℃정도까지 가열하면서 가압하여 부산물인 물을 제거하는 에스테르화 공정을 완료하고 촉매 및 안정제를 첨가한 후 280∼295℃ 정도까지 가열하면서 감압하여 중축합 반응으로 폴리에스테르를 만드는 통상의 회분식 또는 연속식 중합 공정에 적용이 가능하며, 이러한 통상의 공정 단계중 디에틸렌글리콜을 사용하는 경우는 에스테르화 반응전에 투입하여 에스테르화 반응으로 주쇄에 결합시키고, 디에틸렌글리콜테레프탈레이트를 형성하기 위하여 추가되는 에틸렌글리콜은 슬러리 공정에서부터 에스테르화 반응 종료후 중축합 촉매를 첨가하고 감압반응을 행하기 전까지의 임의의 시점에서 투입하여 반응기의 온도가 260℃ 이하인 상태에서 말단간의 축합 반응을 진행시켜 디에틸렌글리콜테레프탈레이트를 형성시키면 된다. 한편 주원료로서 산성분으로 디메틸테레프탈레이트를 사용할 경우에는 디메틸테레프탈레이트와 에틸렌글리콜을 1:2.00∼2.15의 몰비로 슬러리(slurry)화한 후 가열하면서 150℃ 정도에서 에스테르 교환촉매로 공지의 칼슘, 마그네슘, 망간, 아연 등의 아세테이트 화합물을 첨가하고 250℃정도까지 가열하면서 부산물인 메탄올을 제거하는 에스테르 교환 공정을 완료하고 촉매 및 안정제를 첨가한 후 280∼295℃ 정도까지 가열하면서 감압하여 중축합 반응으로 폴리에스테르를 만드는 통상의 회분식 또는 연속식 중합 공정에 적용이 가능하며, 디에틸렌글리콜을 사용하는 경우는 이러한 통상의 공정 단계에서 에스테르화 반응전에 투입하여 에스테르화 반응으로 주쇄에 결합시키고, 나머지 디에틸렌글리콜테레프탈레이트는 에스테르 교환 반응 완료후부터 중축합 촉매를 첨가하고 감압반응을 행하기 전까지의 반응기의 온도가 260℃ 이하인 상태에서, 에스테르 교환 반응의 결과물인 비스하이드록시에틸테레프탈레이트 말단간의 축합 반응을 진행시켜 형성시키면 된다.

즉, 디에틸렌글리콜은 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응 전에 투입하여 주쇄에서 디에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분이 되며 에틸렌글리콜은 반응기의 내부가 260℃ 이하인 상태에서 에틸렌글리콜 말단간의 축합 반응을 진행시켜 디에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분이 된다. 어떤 방법을 취하던지 에틸렌글리콜 말단간의 축합 반응이 목표한 수준까지 완료되면 270∼285℃ 정도까지 승온하면서 고진공으로 감압하여 중축합반응을 완료한다.

개질 폴리에스테르는 유리전이온도와 녹는점이 낮으므로 중축합 반응의 최고 온도는 285℃ 이하로 관리하는 것이 좋다. 또한 방사 온도 역시 기존의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 방사 온도보다 10℃ 이상 낮추는 것이 열분해 감소 및 방사후 냉각풍에 의한 신속한 고화 등 바람직한 공정을 얻을 수 있다. 기타 연신 공정에서의 연신 예열 및 열고정 온도, 가연에서의 열고정을 위한 1단 또는 2단 히터 온도, 단섬유의 수욕(water bath) 연신후 건조 등의 과정 역시 기존의 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 공정조건보다는 낮은 온도에서 행하여도 무방하므로 에너지 절약의 효과도 가질 수 있다.

본 발명의 개질 폴리에스테르를 제조하기 위하여는 용도에 따라 중량의 5%이내에서 이소프탈산, 아디프산, 세바스산, 아젤라인산, 도데칸디카르복실산, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 안식향산, 말레인산 등의 유기산 성분, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,4-사이클로헥산디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올 등과 같은 디올류, 분자량 150이상인 폴리옥시에틸렌글리콜, 1,3-디메틸 5-소디움설포이소프탈레이트와 같은 염기성염료 가염제 등을 한 가지 또는 2가지 이상 사용하여도 좋으며, 광택조정제인 이산화티탄, 황산바륨 등은 중량의 20% 이내에서 사용하여도 좋고, 그 외에 안티몬트리옥사이드와 같은 촉매, 인산과 같은 열안정제 등이 소량 사용되더라도 유리전이온도 45∼55℃, 녹는점 200∼225℃의 열적 특성의 범위를 벗어나지 않게 하는 한도 내에서는 무방하며 이외의 첨가되는 물질에 대하여도 마찬가지의 열적 특성 범위를 벗어나지 않게 하는 한도내에서 적용 가능하다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명하는 바 본 발명의 내용이 실시예로 인하여 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서 사용한 평가 방법은 다음과 같다.

폴리에스테르의 중합도를 평가하기 위한 극한점도는 o-클로로페놀 용액을 사용하여 25℃ 에서 측정한 결과로부터 구하였다.

열적인 물성인 유리전이온도 및 녹는점은 DSC (Differential Thermal Calorimeter) 로 측정하였다.

색조는 150±℃ 에서 한 시간 결정화하여 색차계(Hunter Lab Scale)를 사용 명도와 황·청도를 측정하였다. 색도는 칼라 L 및 칼라 b로 표기되며 이는 표준광원 (할로겐 램프)으로부터 비추어진 광선이 시료에 반사되어 나온 것을 색도계로 검출하여 표준 백판과의 색차를 비교함으로써 시료의 색을 분석한 결과이다. L 치는 명도로써 백색은 100, 흑색은 0 로 나타내고, b 치는 황청도로써 0 를 기준으로 + 이면 황색, - 이면 청색을 띠게 되며 수치가 높을수록 진한색을 나타낸다.

디에틸렌글리콜테레프탈레이트의 함량은 사용 기구인 가스크로마토그래피를 보정하고 표준을 정한 다음 통상의 방법으로 에틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜의 기지 농도를 함유하는 것을 사용하여 농도와 면적비 관계를 작성하고 실측하여 평가한다. 개질 폴리에스테르 중합체는 벤질알콜을 함유하는 2-아미노에탄올을 가해 가열함으로써 에틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜을 에스테르 그룹으로부터 치환하고 이 결과 얻어진 반응 혼합물을 가스크로마토그래피내에 주입하기 전에 이소프로필알콜(2-프로판올)로 희석 시킨다음 가스크로마토그래프로부터 에틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜과 벤질알콜 정점의 면적비를 미리 작성된 농도 면적비 관계로부터 DEG 몰%로 바꾸어 표시하였다.

단섬유의 강도 및 신도는 인스트론을 이용하여 400%/분의 신장속도에서 측정하여 파단이 일어날 때의 강도 및 신도를 표시하였다.

장섬유의 비수수축율은 장섬유를 1m 길이로 잘라 100데니어 이상의 섬유에서는 5g의 초하중을 걸어 길이를 재고 98℃의 물에 30분 침지시킨 후 상온에서 건조시키고 다시 5g의 초하중을 걸어 길이를 재서 처음 길이에 대한 길이의 차이를 백분율로 표시하였다.

촉감은 굽힘강성과 관능검사로 비교하였다. 굽힘강성은 1.5데니어 38mm의 단섬유를 40번수, 연계수 3.5의 방적사로 만든후 판에 50개를 나열하고 감아 길이 6cm, 폭 2.5cm의 시료편으로 제작하고 굽힘강성을 굽힘 특성 시험기(KES-F2)로 계측한 것으로 굽힘강성이 클수록 뻣뻣함이 강해지는 것을 나타낸다. 관능검사는 방적사 10개를 다발로 하고 함께 절단하여 생긴 단면을 눌렀을 때 느껴지는 감촉을 서술하였다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 이는 단지 설명의 목적만을 위한 것으로 첨부된 본원발명의 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

실시예1. 테레프탈산 16.6kg, 에틸렌글리콜 6.5kg을 사용하여 가압반응으로 부산물인 물을 제거하면서 250℃까지 승온하면서 에스테르화 반응을 완료하고 에틸렌글리콜 1.1kg과 촉매로 삼산화안티몬을 투입한 후 260℃ 이하에서 에틸렌글리콜말단간의 축합 반응으로 디에틸렌글리콜을 형성시키고 승온하면서 고진공까지 감압시켜 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응시간은 약 150분 정도 진행하여 최종온도 285℃에서 종료하고 얻어진 수지를 냉각, 고화, 절단하여 칩으로 만들었다. 칩의 물성을 분석한 결과는 표 1에서와 같다.

비교예1. 테레프탈산 16.6kg, 에틸렌글리콜 5.5kg 그리고 디에틸렌글리콜 1.8kg을 사용하여 가압반응으로 부산물인 물을 제거하면서 250℃까지 승온하면서 에스테르화 반응을 완료하고 촉매로 삼산화안티몬을 투입한 후 승온하면서 고진공까지 감압시켜 중축합 반응을 실시하였다. 중축합 반응시간은 약 150분 정도 진행하여 최종온도 285℃에서 종료하고 얻어진 수지를 냉각, 고화, 절단하여 칩으로 만들었다. 칩의 물성을 분석한 결과를 표1에 나타내었다.

비교예2. 테레프탈산 16.6kg, 에틸렌글리콜 5.8kg 그리고 디에틸렌글리콜 1.2kg을 사용하여 비교예 1과 동일한 과정을 거쳐 칩을 만들고 물성을 분석한 결과를 표1에 나타내었다.

비교예3. 테레프탈산 16.6kg, 에틸렌글리콜 5.1kg 그리고 디에틸렌글리콜 2.4kg을 사용하여 비교예 1과 동일한 과정을 거쳐 칩을 만들고 물성을 분석한 결과를 표1에 나타내었다.

표1. 개질 폴리에스테르의 물성 비교

구분	IV(g/dl)	Tg(℃)	Tm(℃)	칼라L	칼라b	DEG(몰%)
실시예1	0.681	51	218	76	2.1	17.1
비교예1	0.648	49	216	67	7.8	17.0
비교예2	0.653	61	231	72	4.3	11.4
비교예3	0.637	50	197	61	11.7	22.9
나일론6	-	49	218	-	-	-
일반PET	0.630	67	253	72	0.6	1.2

이 비교 결과로부터 본 발명의 개질 폴리에스테르는 나일론6와 유사한 열적 성질을 가지며 다량의 DEG를 사용한 경우보다 현저히 우수한 색조를 나타내었고 부반응이 영향을 적게 받아 높은 중합도를 나타내었다.

실시예2. 실시예1과 같은 조건으로 만들어진 칩을 160℃에서 8시간 진공건조하고 통상의 용융방사기를 이용하여 275℃에서 방사하고 공기로 냉각하면서 6.1 데니어의 필라멘트 상태가 되도록 분당 1300m의 속도로 당겨서 집속한다. 방사된 필라멘트 집속체는 다시 여러 번 합쳐져 약 1백만 데니어의 토우(Tow)가 되게 하고 연신기에서 총 연신배율 4.2배로 수욕(water bath) 연신하고 부분 열고정후 스터퍼 박스 권축기를 사용하여 권축한다. 권축된 토우는 연속식 건조, 열고정 장치에서 수분을 제거하고 권축을 안정화시켜 최종적으로 1.5데니어가 되게 하고 커터에서 38mm의 길이로 절단한다. 이렇게 제조된 단섬유(Staple Fiber)의 물성 및 굽힘 경도를 표2에 나타내었다.

비교예4. 비교예2와 같은 조건으로 만들어진 칩을 사용한 것을 제외하고는 실시예2와 동일한 방법으로 단섬유를 만들고 측정한 물성과 굽힘 경도를 표2에 나타내었다.

비교예5. 비교예2와 같은 조건으로 만들어진 칩을 사용한 것을 제외하고는 실시예2와 동일한 방법으로 단섬유를 만들고 측정한 물성과 굽힘 경도를 표2에 나타내었다.

표2.개질 폴리에스테르 단섬유의 물성 비교

구분	단섬유	방적사 촉감	외관
구분	강도(g/데니어)	신도(%)	외관	굽힘강성(gf·cm²/cm)	관능평가
실시예2	5.7	38	0.0207	부드러움	깨끗함
비교예4	5.1	34	0.0436	뻣뻣함	약간 누렇게 보임
비교예5	4.9	31	0.0192	매우 부드러움	매우 누렇게 보임
나일론6	6.2	48	0.0186	매우 부드러움	깨끗함
일반PET	5.3	32	0.0563	매우 뻣뻣함	깨끗함

이 비교 결과로부터 본발명의 개질 폴리에스테르 섬유는 기존 폴리에스테르보다 현저히 개선된 촉감을 가질 뿐만아니라 외관상 품위가 높으며 강도, 신도 등의 기계적 성질도 우수한 것으로 나타났다.

실시예3. 실시예1과 같은 조건으로 만들어진 칩을 160℃에서 8시간 진공건조하고 통상의 용융방사기를 이용하여 48개의 토출공을 가진 구금을 통하여 275℃에서 방사하고 공기로 냉각하면서 분당 3600m의 속도로 당겨 지관에 감아 저배향섬유를 제조한다. 저배향섬유는 통상의 드로와인더(draw winder)연신기에서 73℃로 예열하고 3.3배로 연신한 후 비접촉식으로 160℃에서 열고정하여 최종 150데니어의 섬도를 가진 48필라멘트의 장섬유를 만들었다. 이렇게 제조된 장섬유의 물성을 표3에 나타내었다.

비교예6. IV가 0.635인 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한 것을 제외하면 실시예3에서와 동일한 방법으로 150데니어의 섬도를 가진 48필라멘트의 장섬유를 만들었다. 이렇게 제조된 장섬유의 물성을 표3에 나타내었다.

비교예7. 비교예1과 같은 조건으로 만들어진 칩을 사용한 것을 제외하면 실시예3에서와 동일한 방법으로 150데니어의 섬도를 가진 48필라멘트의 장섬유를 만들었다. 이렇게 제조된 장섬유의 물성을 표3에 나타내었다.

표3. 개질 폴리에스테르 장섬유의 물성 비교

구분	강도(g/데니어)	신도(%)	비수수축율(%)
실시예3	4.7	34	24
비교예6	4.1	26	19
비교예7	3.7	28	21

이 비교 결과로부터 본 발명의 개질 폴리에스테르 섬유는 높은 중합도 및 디에틸렌글리콜테레프탈레이트에 의한 결정성 저하 및 분자 구조의 운동성 향상으로 연신에 의한 배향성이 높아지므로 강도가 향상되며 적당한 수준의 결정성 확보로 과도한 비수수축율에 의한 형태안정성 저하 문제 역시 발생하지 않음을 알 수 있다.

표1, 표2, 표3에서 비교된 바와 같이 본발명에서의 개질 폴리에스테르 섬유는 나일론6에 가까운 열적 특성 및 기존의 폴리에스테르보다 강도, 신도, 그리고 촉감이 우수하며 나일론6에 가까운 성질을 가졌음을 알 수 있다.

Claims

이가의 산성분으로 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈산을 95몰% 이상 사용하고, 디올 성분으로 에틸렌글리콜을 90몰% 이상 사용하여 만들어지는 개질 폴리에스테르에 있어서,

전체 테레프탈레이트 성분의 몰(mole)수를 기준으로, 주쇄내의 디에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분이 12∼20몰%이며,

이 중 원료로서 디에틸렌글리콜로부터 유도된 것이 5몰% 이하이며,

나머지 7몰%∼20몰%의 디에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분은 폴리에스테르 중합 과정 중에서 원료인 에틸렌글리콜간의 축합 반응에 의해 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 개질 폴리에스테르의 제조 방법.
상기 제 1항에 의해 제조되고, 유리전이온도가 45∼55℃, 녹는점이 200∼225℃, 전체 테레프탈레이트 성분의 몰(mole)수를 기준으로 유리 트리에틸렌글리콜 또는 트리에틸렌글리콜테레프탈레이트 성분의 합이 0.004몰% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 개질 폴리에스테르.
상기 제 2항의 개질 폴리에스테르를 직접 방사하거나 또는 냉각, 고화, 절단하여 얻어지는 칩을 재건조, 용융하여 방사, 연신 또는 가연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 폴리에스테르 섬유.
제 3항에 있어서,

구성 성분의 20중량% 이상이 제2항의 개질 폴리에스테르이고, 섬유화하는 공정 중에 조성이 다른 고분자, 무기안료, 방향제, 난연제, 항균제, 무기입자를 혼합방사 또는 복합방사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 폴리에스테르 섬유.
제 3항에 있어서,

구성 성분의 20중량% 이상이 제2항의 개질 폴리에스테르이고, 방사 이후 공정에서 다른 종류의 섬유와 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 폴리에스테르 섬유.
상기 제 2항의 개질 폴리에스테르를 멜트블로운 방사 또는 스펀본드 방사하여 제조되는 부직포.
상기 제3항의 개질 폴리에스테르 섬유를 20중량% 이상 사용하여 제조된 부직포.