KR20070112167A - 난연성 폴리에스테르 섬유 및 그의 제조 방법 - Google Patents

난연성 폴리에스테르 섬유 및 그의 제조 방법 Download PDF

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KR20070112167A
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요시노리 타나카
유키 마스이
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다이하치 카가쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

하기 단계를 포함하는, 난연성 폴리에스테르 섬유의 제조 방법: 폴리에스테르 섬유를 난연제로 화학식 (I)로 나타낸 인 화합물을 함유한, 난연성을 제공하는 액체로 함침시키고; 폴리에스테르 섬유를 표준 또는 가압하에서 함침 처리 후 또는 동시에 열처리를 하여 폴리에스테르 섬유에 난연성을 제공한다:
Figure 112007066078176-PCT00011
상기식에서, Ar은 C1 -4 알킬기에 의해 치환될 수 있는 페닐 또는 나프틸기를 나타내고, n은 1 - 3의 정수를 나타낸다.

Description

난연성 폴리에스테르 섬유 및 그의 제조 방법{Flame-retardant polyester fiber and method for producing same}
본 발명은 비-할로겐 유기 인 화합물을 후처리로 고정시켜 수득되는, 내광성 (fastness to light), 내마모성 (fastness to rubbing), 난연성, 내열성, 내가수분해성, 및 세탁내구성이 우수한 난연성 폴리에스테르 섬유, 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
폴리에스테르 섬유는 우수한 기계적 특성 및 가공성을 가지기 때문에, 의류, 인테리어 물품, 충전물 재료, 부직포, 산업 물질 등을 포함하는 다양한 분야에서 사용된다. 예를 들어, 폴리에스테르 섬유 제품은 호텔, 병원, 극장 등의 인테리어 물품의 물질로 사용된다. 그러나, 폴리에스테르 섬유 제품은 가연성이기 때문에, 성냥, 담배 등에 의해 유발되는 화재로 인한 피해를 최소화하기 위해서, 상술한 용도용으로는 화재 방어 법 (Fire defence law)하에서 제공되는 엄격한 규제가 있다. 방재 대책의 인식이 최근 증가함에 따라, 매우 안전하고 편안한 생활 환경을 창조하기 위해 난연성을 가진 폴리에스테르 섬유 제품의 개발이 희망된다.
폴리에스테르 섬유용 난연제로서, 헥사브로모사이클로도데칸 (HBCD)으로 대표되는 할로겐 화합물이 주로 사용된다. 그러나 최근, 난연성을 부여하는 제품이 연소할 때 발생하는 할로겐화수소와 같이 환경적으로 부담을 주는 물질에 대한 염려가 있어왔고, 할로겐 화합물의 사용은 회피되는 경향이 있다. 따라서, 폴리에스테르 섬유용 난연제로서, 인 화합물에 대한 활발한 연구가 수행되고 있다.
영국 특허 1156588 (특허 문서 1)의 명세서 및 미국 특허 3,597,242 (특허 문서 2)의 명세서는 각각 비스코스 레이온 (viscose rayon) 섬유 및 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 방사하면서 난연제로 하기 화학식으로 나타내어진 화합물 (A)를 사용하여 섬유에 난연성을 부여하는 기술을 개시한다.
본 화합물 (A)는 본 발명의 일반식 (I)로 나타낸 인 화합물에 포함된다:
Figure 112007066078176-PCT00001
그러나, 이들 특허 문헌에 설명된 기술에 의해 제공되는 난연성은 폴리에스테르 섬유를 대상으로 하지 않았고, 난연성을 제공하기 위한 방법은 본 발명과 다르다.
일본 공개특허공보 쇼 61 (1986)-197653(특허 문헌 3)은 상기 언급한 화합물 (A)를 난연제로 폴리페닐렌 에테르 (PPE) 수지에 혼합하여 수지에 난연성을 제공하는 기술을 개시한다.
그러나, 이 문헌에서 설명된 기술에 의해 제공되는 난연성은 폴리에스테르 섬유를 대상으로 하지 않으며, 난연성을 제공하기 위한 방법은 본 발명과 다르다. 게다가, 문헌은 폴리에스테르 섬유에 제공하기 위한 난연성에 관한 어떤 것도 설명하거나, 제시하지 않았다.
한편, 미국 특허 3,703,495 (특허 문헌 4)는 상기 언급한 화합물 (A)를 한 종류의 폴리에스테르, 즉, 폴리아릴레이트 수지에 혼합하여 수지의 낮은 유동성을 개선하기 위한 방법을 개시한다.
그러나, 이 특허 문헌에 설명된 기술은 폴리에스테르 섬유에 제공하기 위한 난연성에 관한 어떤 것도 설명하거나, 제시하지 않았다.
폴리에스테르 섬유에 난연성을 제공하기 위한 현재 주류인 방법은 예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-254268 (특허 문헌 5)에 개시되었다. 이 문헌에 개시된 방법은 난연성을 제공하는 동일한 배스에서 소위 처리에 의해 폴리에스테르 섬유에 난연성을 제공하기 위한 방법을 구성하고, 난연제로 방향족 골격구조로만 구성된 축합된 인 화합물 및 염료를 사용하여, 염색이 동시에 수행된다.
그러나, 인 화합물 및 문헌에서 기술된 염료로 처리하여 수득된 폴리에스테르 섬유는 인 화합물 및 처리용으로 사용되는 염료 사이의 융화성이 너무 높기 때문에, 염료를 쉽게 잃는 경향이 있고, 열악한 내세탁성 (fastness to wear)을 갖는다. 따라서, 짙은 색으로 염색된 폴리에스테르 섬유는 제공된 난연성 및 장 시간에 걸친 색을 유지할 수 없다. 게다가, 그러한 폴리에스테르 섬유는 세탁내구성이 너무 열악하기 때문에 초기 난연성 및 색을 유지할 수 없다.
특허 문헌 1: 영국 특허 1156588의 명세서
특허 문헌 2: 미국 특허 3,597,242의 명세서
특허 문헌 3: 일본 공개특허공보 쇼 61(1986)-197653
특허 문헌 4: 미국 특허 3,703,495
특허 문헌 5: 일본 공개특허공보 2001-254268
발명의 개시
본 발명에 의해 해결되어야 하는 문제
폴리에스테르 섬유가 난연제로 높은 인 함량을 가진 인 화합물을 사용하여 난연성에 대하여 처리되더라도, 인 화합물이 섬유중 깊게 스며들지 않고, 섬유의 표면에 부착되어 있으면 인 화합물은 섬유로부터 쉽게 제거될 수 있고, 난연성 유지가 기대될 수 없다. 예를 들어, 폴리에스테르 섬유가 의류 등에 사용될 때, 인 화합물은 세탁에 의해 섬유로부터 쉽게 제거된다.
한편, 폴리에스테르 섬유가 난연제로 낮은 인 함량을 가진 인 화합물을 사용하여 난연성에 대하여 처리되더라도, 인 화합물의 섬유로의 침투 및 섬유 및 인 화합물 사이의 물리적 부착이 크다면, 난연성 유지가 기대될 수 있다.
따라서, 폴리에스테르 섬유에 난연성을 제공할 때, 높은 인 함량을 가지고, 섬유로부터 쉽게 제거되지 않는 인 화합물이 섬유에 충분한 난연성을 제공하고, 사용되는 난연제의 양을 감소시키는 목적에 바람직하다.
수분 및 열에 안정성을 갖고, 세탁 내구성을 유지할 수 있는 난연성 폴리에스테르 섬유를 제공하는 것은 본 발명의 목적이다.
문제를 해결하기 위한 수단
본 발명자들은, 상기의 문제를 해결하기 위한 열성적인 연구의 결과로서, 염색 친화력, 빛에 대한 안정성, 마모에 의한 색 전이의 감소, 수분 및 열에 대한 안정성에서 우수하고, 세탁내구성 유지가 가능한 난연성 폴리에스테르 섬유를 발견하였고, 즉, 염색 친화성, 내광성 (fastness to light), 내마모성, 내가수분해성 및 내열성에서 우수하고, 세탁내구성을 포함하는 섬유로서 다양한 물리적 특성을 유지할 수 있는 난연성 폴리에스테르 섬유가 난연제로 특정한 비할로겐 함유 화합물로 후처리하여 수득될 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 난연성 폴리에스테르 섬유의 제조 방법을 제공한다: 폴리에스테르 섬유에 난연제로 화학식 (I)로 나타낸 인 화합물을 함유한, 난연성을 제공하는 액체로 함침시키고; 폴리에스테르 섬유를 표준 또는 가압하에서 함침 처리 후 또는 이와 동시에 열처리를 하여 폴리에스테르 섬유에 난연성을 제공한다:
Figure 112007066078176-PCT00002
상기식에서, Ar은 C1 -4 알킬기에 의해 치환될 수 있는 페닐 또는 나프틸기를 나타내고, n은 1 - 3의 정수를 나타낸다.
본 발명은 또한, 상술한 제조 방법에 의해 수득된 난연성 폴리에스테르 섬유를 제공한다.
본 발명의 효과
본 발명에 따르면, 인 화합물 (I)은 연소할 때 유해한 할로겐화된 기체의 생성을 유발하는 할로겐을 함유하지 않고, 우수한 난연성을 폴리에스테르 섬유에 제공할 수 있으면서, 빛에 대한 내성, 내마모성 및 세탁내구성을 포함하는, 섬유로서 다양한 물리적 특성을 유지한다.
따라서, 본 발명은 빛, 마모, 수분 및 열에 대한 안정성을 갖고, 세탁내구성을 유지할 수 있는 난연성 폴리에스테르 섬유를 제공할 수 있다.
본 발명을 수행하기 위한 최선의 방식
본 발명에 따른 난연성 폴리에스테르 섬유는 화학식 (I) (이후, "인 화합물 (I)"로 약칭됨)로 나타낸 비할로겐 함유 유기 인 화합물을 폴리에스테르 섬유에 후처리로 고정시켜 수득된다.
화학식 (I)에서 Ar로 나타내어지는 페닐 및 나프틸기에 대한 치환체로 존재할 수 있는 "C1 -4 알킬기"의 예는 직쇄 알킬기, 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 및 n-부틸, 및 분지쇄 알킬기, 예를 들어 이소프로필, 이소부틸, sec-부틸 및 tert-부틸을 포함한다.
이후, 본 발명의 화합물에서 사용되는 인 화합물 (I)의 예가 보여질 것이나; 본 발명의 범위가 이들 화합물로 제한되는 것이 아니다:
2-비페닐릴 디페닐포스페이트, 4-비페닐릴 디페닐포스페이트, 디(2-비페닐릴)페닐포스페이트, 디(4-비페닐릴)페닐포스페이트, 트리(2-비페닐릴)포스페이트, 트리(4-비페닐릴)포스페이트,
2-비페닐릴 디크레실포스페이트, 4-비페닐릴 디크레실포스페이트, 디(2-비페닐릴)크레실포스페이트, 디(4-비페닐릴)크레실포스페이트,
2-비페닐릴 디크실릴포스페이트, 4-비페닐릴 디크실릴포스페이트, 디(2-비페닐릴)크실릴포스페이트, 디(4-비페닐릴)크실릴포스페이트,
(2-비페닐릴)디(에틸페닐)포스페이트, (4-비페닐릴)디(에틸페닐)포스페이트, 디(2-비페닐릴)에틸페닐포스페이트, 디(4-비페닐릴)에틸페닐포스페이트,
(2-비페닐릴)디(n-프로필페닐)포스페이트, (4-비페닐릴)디(n-프로필페닐)포스페이트, 디(2-비페닐릴)n-프로필 페닐포스페이트, 디(4-비페닐릴)n-프로필 페닐포스페이트,
(2-비페닐릴)디(이소프로필페닐)포스페이트, (4-비페닐릴)디(이소프로필페닐)포스페이트, 디(2-비페닐릴)이소프로필페닐포스페이트, 디(4-비페닐릴)이소프로필 페닐포스페이트,
(2-비페닐릴)디(n-부틸페닐)포스페이트, (4-비페닐릴)디(n-부틸페닐)포스페이트, 디(2-비페닐릴)n-부틸 페닐포스페이트, 디(4-비페닐릴)n-부틸 페닐포스페이트,
(2-비페닐릴)디(이소부틸페닐)포스페이트, (4-비페닐릴)디(이소부틸페닐)포스페이트, 디(2-비페닐릴)이소부틸페닐포스페이트, 디(4-비페닐릴)이소부틸 페닐포스페이트,
(2-비페닐릴)디(sec-부틸페닐)포스페이트, (4-비페닐릴)디(sec-부틸페닐)포스페이트, 디(2-비페닐릴)sec-부틸 페닐포스페이트, 디(4-비페닐릴)sec-부틸 페닐포스페이트,
(2-비페닐릴)디(tert-부틸페닐)포스페이트, (4-비페닐릴)디(tert-부틸페닐)포스페이트, 디(2-비페닐릴)tert-부틸 페닐포스페이트, 디(4-비페닐릴)tert-부틸 페닐포스페이트,
2-비페닐릴 디(1-나프틸)포스페이트, 4-비페닐릴 디(1-나프틸)포스페이트, 디(2-비페닐릴)(1-나프틸)포스페이트, 디(4-비페닐릴)(1-나프틸)포스페이트,
2-비페닐릴 디(2-나프틸)포스페이트, 4-비페닐릴 디(2-나프틸)포스페이트, 디(2-비페닐릴)(2-나프틸)포스페이트, 디(4-비페닐릴)(2-나프틸)포스페이트.
폴리에스테르 섬유용 난연제로 사용될 때, 각각의 이들 인 화합물 (I)은 단독으로 또는 그의 두개 이상의 종류의 혼합물로 사용될 수 있다. 이러한 혼합물은 고순도 화합물 혼합물을 혼합하여 얻은 혼합물 또는 합성으로 수득된 비정제 혼합물 일 수 있다.
본 발명의 인 화합물 (I)에서, n=1이고, Ar=페닐기인 화합물 (2- 또는 4-비페닐릴)디페닐포스페이트)은 예를 들어,
(1) 1 mole의 2- 또는 4-페닐페놀을 각각 1 mole의 디페닐 포스포로스클로리데이트 (phosphoruschloridate)와 반응시키는 방법; 또는
(2) 1.1 - 10 mole의 옥시염화인을 각각 1 mole의 2- 또는 4-비페닐릴페놀과 반응시키고, 반응되지 않은 옥시염화인을 제거한 후, 2 mole의 페놀을 추가로 반응시키는 제조 방법에 의해 고순도로 수득될 수 있다.
인 화합물 (I)에서, n=2이고, Ar=페닐기인 화합물 (디(2- 또는 4-비페닐릴)페닐포스페이트)은 예를 들어,
(3) 2 mole의 2- 또는 4-페닐페놀을 각각 1 mole의 페닐 포스포로스디클로리데이트와 반응시키는 방법; 또는
(4) 1.1 - 10 mole의 옥시염화인을 각각 1 mole의 페놀과 반응시키고, 반응되지 않은 옥시염화인을 제거한 후, 2 mole의 2- 또는 4-페닐페놀을 추가로 반응시키는 제조 방법에 의해 고순도로 수득될 수 있다.
인 화합물 (I)에서, n=3인 화합물 (트리스(2- 또는 4-비페닐릴)포스페이트)은 예를 들어,
(5) 3 mole 이상의 2- 또는 4-페닐페놀을 각각 1 mole의 옥시염화인과 반응시키고, 비반응된 2- 또는 4-페닐페놀을 제거하는 제조 방법에 의해 고순도로 수득될 수 있다.
상술된 반응에 의해 수득될 수 있는 인 화합물 (I)은 n=0, n=1, n=2, 및 n=3인 성분의 혼합물일 수 있다. n=0인 포스페이트의 함량이 이들 성분중 가장 높다면, 비등점은 낮아지고, 휘발성은 증가하고, 그에 따라 화합물은 섬유에 난연성을 제공하기 위한 방법 도중 증발될 수 있고, 작업 상태는 악화된다.
따라서, n=0인 성분은 본 발명의 인 화합물 (I)에 가능한 적게 함유되는 것이 바람직하지만, 본 발명의 난연성 폴리에스테르 섬유의 물리적 특성에 손상을 주지 않는 정도의 소량으로 함유될 수 있다.
상술한 반응으로 수득할 수 있는 인 화합물 (I)은 화학식 (I)의 정의를 만족하는 한, 특별히 제한되지는 않으나, Ar이 페닐기이고, n은 정수 1 또는 2인 화합물이 바람직하며, 이중에서 하기 화학식으로 나타내어진 화합물이 특히 바람직하다:
Figure 112007066078176-PCT00003
Figure 112007066078176-PCT00004
Figure 112007066078176-PCT00005
폴리에스테르 섬유에 관하여, 알려져 있는 것도 사용될 수 있다. 그의 물질의 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리트리메틸렌 나프탈레이트, 폴리부티렌 나프탈레이트, 이소프탈산 변형 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 이소프탈산 변형 폴리 부티렌 테레프탈레이트를 포함하고, 이들중 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 특히 바람직하다.
각각의 폴리에스테르 섬유의 단면 형태로 임의의 형태가 선택될 수 있고, 즉, 원형이거나 또는 불규칙할 수 있으나, 원형 형태가 특히 바람직하다.
폴리에스테르 섬유의 섬도 (fineness)는 특별히 제한되지 않고, 인 화합물 (I)은 임의의 섬도의 폴리에스테르 섬유에 적용될 수 있다. 그의 예는 0.001 - 3000 D (데니어(Denier): 섬유 9000 미터의 중량(그램)), 바람직하게는 0.01 - 200 D의 폴리에스테르 섬유를 포함한다.
폴리에스테르 섬유의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 그의 예는 방적사, 직물 (woven fabric), 편물 (knitted fabric), 부직물, 실, 새끼줄 (rope), 방적사, 밧줄 (tow), 톱 (top), 타래 (skein), 편직물 (knitted and woven fabric) 등을 포함한다.
게다가, 폴리에스테르 섬유는 다른 섬유를 포함할 수 있다. 그러한 폴리에스테르의 예는 폴리에스테르 섬유 및 다른 섬유, 예를 들어 천연, 재생, 반합성 또는 합성 섬유의 혼합, 결합된 짜임 (combined weaving)등으로 제조되는 천을 포함한다.
폴리에스테르 섬유의 용도는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 인테리어 물품, 의류, 산업적 목적, 어망 등이 언급될 수 있다.
본 발명의 난연성 폴리에스테르 섬유에서 인 화합물 (I)의 고정 양은 난연성 폴리에스테르 섬유에 대하여, 바람직하게, 0.1 - 30 중량%, 더욱 바람직하게 0.3 - 10 중량%, 더욱 바람직하게 0.5 - 5 중량%이다.
인 화합물 (I)의 고정 양이 0.1 중량% 미만인 경우, 폴리에스테르 섬유에 충분한 난연성을 주기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 인 화합물 (I)의 고정 양이 30 중량%를 초과하는 경우에는, 인 화합물 (I)의 증가된 양에 따른 난연성의 증가 효과를 얻기 어렵고, 대신 섬유의 표면에서 흘러나옴 (bleed-out)이 발생하기 쉬워, 난연제가 섬유의 표면에 빠져 나오게 하여, 섬유가 쉽게 연소하게 유발할 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명의 난연소성 폴리에스테르 섬유는 인 화합물 (I)을 후처리로 폴리에스테르 섬유에 고정시켜 수득된다.
더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 난연성 폴리에스테르 섬유의 제조 방법은, 폴리에스테르 섬유에 인 화합물 (I)을 함유한 난연성을 제공하는 액체를 함침시키고, 즉, 인 화합물을 폴리에스테르 섬유화 접촉시키고 (접촉 단계); 폴리에스테르 섬유를 함침 처리 후, 또는 그와 동시에 표준 또는 가압하에서 열처리하고, 즉, 표준 또는 가압하에서 열처리 (열처리 단계) 하여, 폴리에스테르 섬유에 난연성을 제공하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 난연성 폴리에스테르 섬유의 제조 방법은 폴리에스테르 섬유에 난연성을 제공하는 후처리이고, 이는 폴리에스테르 섬유를 구성하는 폴리에스테르 물질 자체에 난연성을 제공하는 예비처리 (pretreatment)와는 다르다.
난연성을 제공하는 액체는 보통 인 화합물 (I)을 물에 유화시키거나, 분산시켜 얻은 유제 또는 분산물 (dispersion)이거나, 또는 인 화합물 (I)을 유기 용매에 분산시키커나, 용해시켜 얻은 분산물 또는 용액이 바람직하다.
인 화합물 (I)을 물에 분산시키는 방법은 인 화합물 (I), 표면 활성제, 유기 용매, 및 필요하다면, 분산 안정제를 결합시키고, 교반하여, 온수를 점진적으로 첨가하여 유화 및 분산시키는 것과 같은 공지 방법을 포함한다.
표면 활성제는 특별히 제한되지 않으나, 알려진 것들이 사용될 수 있다. 그의 예는 음이온성 표면 활성제, 비이온성 표면 활성제 등을 포함한다.
음이온성 표면 활성제의 예는 카복실레이트, 예를 들어 지방산 비누; 설페이트, 예를 들어 고급 알콜 설페이트, 고급 알킬 폴리알킬렌 글리콜 에테르 설페이트, 설페이트화 오일, 설페이트화 지방산 에스테르, 설페이트화 지방산, 설페이트화 올레핀; 포르말린 축합, 예를 들어, 알킬 벤젠 설포네이트, 알킬 나프탈렌 설포네이트, 나프탈렌 설포네이트; 설포네이트, 예를 들어, α-올레핀 설포네이트, 파라핀 설포네이트, 이게폰 (Igepon) T (올레산 클로라이드 및 N-메틸 타우레이트의 반응으로 수득된 화합물), 디에스테르화 설포숙시네이트; 포스포네이트, 예를 들어 고급 알콜 포스포네이트 등을 포함한다.
비이온성 표면 활성제의 예는 폴리알킬렌 글리콜 유형, 예를 들어, 고급 알콜의 알킬렌 옥사이드 부가물, 알킬페놀의 알킬렌 옥사이드 부가물, 스티렌화 알킬페놀의 알킬렌 옥사이드 부가물, 스티렌화 페놀의 알킬렌 옥사이드, 지방산의 알킬렌 옥사이드 부가물, 다가알콜 지방산 에스테르의 알킬렌 옥사이드 부가물, 고급 알킬아민의 알킬렌 옥사이드 부가물, 지방산 아미드의 알킬렌 옥사이드 부가물, 지방 및 오일의 알킬렌 옥사이드 부가물, 폴리프로필렌 글리콜의 에틸렌 옥사이드 부가물의 하나; 다가알콜 유형, 예를 들어 글리세롤의 지방산 에스테르, 펜타에리트리톨의 지방산 에스테르, 소르비톨 및 소르비탄의 지방산 에스테르, 수크로스의 지방산 에스테르, 다가알콜의 알킬 에테르, 알칸올아민의 지방산 아미드의 하나 등을 포함한다.
유기 용매의 예는 방향족 탄화수소, 예를 들어, 톨루엔, 크실렌, 알킬나프탈렌; 알콜, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌 글리콜; 케톤, 예를 들어 아세톤, 메틸 에틸 케톤; 에테르, 예를 들어 디옥산, 에틸 셀로솔브 (cellosolve); 아미드, 예를 들어 디메틸포름아미드; 설폭시드, 예를 들어 디메틸 설폭시드; 할로겐 탄화수소, 예를 들어 메틸렌 클로라이드, 클로로포름 등을 포함한다. 이들 각 용매는 단독으로, 또는 그의 두개 이상의 종류의 혼합물로 사용될 수 있다.
분산 안정제의 예는 폴리비닐 알콜, 메틸셀룰로오스, 하이드록시메틸셀룰로오스, 산탄 검, 젤라틴화 녹말 등을 포함한다.
분산 안정제의 혼합 양은 난연성을 제공하는 액체의 100 중량부에 대하여 0.05 - 5 중량부, 바람직하게는 0.1 - 3 중량부이다.
분산 안정제의 양이 너무 작으면, 인 화합물 (I)은 응집 및 침전되기 쉽다. 한편, 분산 안정제의 양이 너무 많으면, 분산의 점성이 증가한다. 결과적으로, 인 화합물 (I)은 폴리에스테르 섬유에 깊이 침투하기 어렵게 되고, 이는 폴리에스테르 섬유에 난연성을 제공하기 어렵게 한다.
난연성을 제공하는 액체는 담체 (팽창제)를 함유하는 것이 바람직하다. 담체는 인 화합물 (I)이 폴리에스테르 섬유의 분자 배열에 충분히 고정되는 것이 용이하도록 폴리에스테르 섬유를 팽창시키는 제제를 의미한다.
이러한 담체로서, 담체 염색에서 사용되는 알려진 염색조제 (담체)가 사용될 수 있다. 그의 예는, 클로로벤젠 화합물, 방향족 에스테르 화합물, 메틸나프탈렌 화합물, 디페닐 화합물, 벤조에이트 화합물, 오르토페닐페놀 화합물 등을 포함한다. 이들 각 화합물은 단독으로, 또는 그의 두개 이상의 종류의 혼합물로 사용될 수 있다.
담체의 혼합 양은 처리될 폴리에스테르 섬유의 중량에 대하여, 0.1 - 10 o.w.f. (섬유의 중량에서), 바람직하게는 1.0 - 5.0 o.w.f.이다.
담체의 양이 너무 적으면, 인 화합물 (I)의 폴리에스테르 섬유로의 고정이 충분히 용이하게 되지 않고, 결과적으로, 폴리에스테르 섬유에 난연성을 제공하기 어렵게 된다. 한편, 담체의 혼합 양이 너무 많으면, 담체는 난연성 제공 액체에서 유화되거나, 또는 분산되기 어렵다.
담체를 난연성 제공 액체에서 충분히 유화, 또는 분산시키기 위해, 설페이트화 피마자유, 알킬 벤젠 설포네이트, 디알킬 설포숙시네이트, 폴리옥시에틸렌 (POE) 피마자유 에테르, POE 알킬페닐 에테르 등이 임의로 표면 활성제로 첨가될 수 있다.
상기 설명하였듯이, 본 발명의 난연성 제공 액체는 물 및 유기 용매외에, 표면 활성제, 분산 안정제, 담체 및 염료에서 선택된 적어도 하나의 다른 제제를 함유한다.
난연성 제공 액체가 수성계 유화액 또는 분산물이면, 유화 또는 분산된 난연성 제공 액체를 제조하기 위해 사용되는 알려져 있는 장치, 예를 들어, 유제화 기 및 분산기, 예를 들어 균질화기, 콜로이드 밀 (colloid mill), 볼 밀 (ball mill), 및 모래 분쇄기를 사용하여 제조될 수 있다.
폴리에스테르 섬유에서 난연성외에, 빛 등에 대한 내성이 요구되면, 자외선 흡수제 및 알려져 있는 섬유 처리제, 예를 들어, 벤조트리아졸 및 벤조페논이 난연성이 손상되지 않는 범위로, 난연성 제공 액체와 함께 사용될 수 있다.
UV 흡수제를 제외하고, 이러한 섬유 처리제의 예는 정전기방지제, 발수 및 발유제, 방오제, 하드 피니셔 (hard finisher), 질감 컨디셔너 (texture conditioner), 연화제, 항박테리아제, 수흡수제, 미끄럼방지제 등을 포함한다.
이들 섬유 처리제는 상기 언급된 난연성 제공 액체와 혼합되어 그들의 기능을 난연성과 함께 제공할 수 있거나, 또는 폴리에스테르 섬유에 예비적으로 부착되건, 또는 흡착된다.
폴리에스테르 섬유는 종종 실제 사용을 위해 염색되고, 본 발명의 난연성 폴리에스테르 섬유는 염료를 함유할 수 있다. 본 발명에서 미리 염색된 폴리에스테르 섬유는 인 화합물 (I)의 사용으로 난연성을 제공받을 수 있거나, 또는 비염색된 폴리에스테르 섬유는 인 화합물 (I) 및 염료의 사용으로 동시에, 또는 별도로 난연성을 제공받고, 염색될 수 있다.
상기 언급된 난연성 제공 액체를 사용하여 폴리에스테르 섬유를 난연성 처리하는 방법은 이하 상세하게 설명될 것이다.
방법 1
방법 1에서, 함침 처리는 분무 또는 패드 처리이고, 100 - 220 ℃, 바람직하게는 160 - 190 ℃의 온도에서, 표준 압력하에서 수십초 - 수 분 동안 열처리를 수행한다.
함침 처리 후, 및 열처리 전 시점에서 건조 처리를 수행할 수 있다. 그러나, 함침 처리 및 열처리를 동시에 수행하는 것이 바람직하다. 건조 단계는 폴리에스테르 섬유에서, 함침된 난연성 제공 액체중 용매 등을 미리 제거하기 위한 것이다.
그런 방법으로 알려져 있는 것이 적용될 수 있다. 그의 예는 열 건조법, 습열법 등을 포함하고, 즉, 분무-건조-경화법, 패딩-건조-증기법, 패딩-증기법, 패딩-건조-경화법 등이 언급될 수 있다.
열처리 온도가 너무 낮은 경우, 폴리에스테르 섬유의 분자에서 비결정화된 영역이 난연성 제공 액체중 존재하는 인 화합물 (I)의 분자를 받아들일 만큼 충분하게 완화시키거나, 팽창하기 어렵고, 결과적으로, 폴리에스테르 섬유에 충분한 난연성을 제공하기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 열처리 온도가 너무 높은 경우에는 인 화합물 (I)의 폴리에스테르 섬유에의 고정이 더 안전해지고, 열 조건에 따라 결과가 변할 수 있음에도 폴리에스테르 섬유 자체가 감소된 섬유력을 가질 수 있거나, 또는 열 변성되었을 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
상기의 바람직한 온도 범위내에서 열처리되면, 안정한 조건에서 및 더 많은 양이 심지어 표준 압력하에서도 난연성 제공 액체중 존재하는 인 화합물 (I)이 폴리에스테르 섬유의 분자에서 비결정화된 영역에 고정된다. 따라서, 방법 1에 따르면, 충분한 난연성 및 세탁 내구성을 폴리에스테르 섬유에 제공할 수 있다.
방법 2
방법 2에서, 폴리에스테르 섬유를 난연성 제공 액체에 적시고, 고온 및 표준 압력의 조건, 또는 90 - 150℃의 고온 및 가압의 조건, 및 표준 - 0.4 MPa의 압력하에서, 바람직하게는 110 - 140℃의 고온 및 가압하에서, 및 0.05 - 0.3 MPa의 압력하에서 함침 처리와 동시에, 수 분 - 수십 초로 열처리가 수행된다.
그런 방법을 위해 공지된 장치가 사용될 수 있다. 그의 예는 패키지 염색 기계, 예를 들어 액체 흐름 염색 기계, 빔 염색 기계 및 치즈 염색 기계이다.
열처리 온도가 너무 낮은 경우에는, 폴리에스테르 섬유의 분자에서 비결정화된 영역이 난연성 제공 액체에 존재하는 인 화합물 (I)의 분자를 받아들일 만큼 충분하게 완화되거나, 팽창하기 어렵고, 결과적으로, 폴리에스테르 섬유에 충분한 난연성을 제공하기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 열처리 온도가 너무 높은 경우에는 인 화합물 (I)의 폴리에스테르 섬유에의 고정이 더 안전해지고, 열 조건에 따라 결과가 변할 수 있음에도 폴리에스테르 섬유 자체가 감소된 섬유력을 가질 수 있거나, 또는 열 변성되었을 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
방법 1의 경우와 같이 상기의 바람직한 온도 범위내에서 열처리되면, 난연성 제공 액체에 존재하는 인 화합물 (I)은 폴리에스테르 섬유의 분자에서 비결정화된 영역에 안정한 상태로 및 더 많은 양으로 고정된다. 따라서, 방법 2에 따르면, 충분한 난연성 및 세탁 내구성을 폴리에스테르 섬유에 제공할 수 있다. 난연성 제공 액체는 폴리에스테르 섬유가 난연성 제공 액체에 적셔지기 전에 상기 바람직한 온도내로 되도록 미리 가열될 수 있다.
방법 3
방법 3에서, 방법 2에서와 같은 단계를 수행하지만, 난연성 제공 액체는 담체를 함유하고, 열처리는 수분 - 수십분 적시는 단계를 포함하여, 80 - 130℃에서, 및 표준 - 0.2 MPa의 압력하에서 수분 - 수십 분 동안, 고온 및 표준 압력 조건, 또는 고온 및 가압 조건하에서 수행한다.
방법 3에서, 난연성 제공 액체에 유화되거나, 또는 분산된 담체는 폴리에스테르 섬유에 함침되고, 그렇게 하여 인 화합물 (I)을 폴리에스테르 섬유의 분자 배열에 고정시키는 것을 용이하게 한다. 결과적으로, 인 화합물 (I)은 폴리에스테르 섬유의 내부에 안정한 상태로, 및 충분한 양으로 고정되어, 열처리가 방법 2보다 더 온건한 조건하에서 수행되더라도, 난연성의 효과를 나타낼 수 있다.
게다가, 열처리 단계에서 폴리에스테르 섬유에 대한 열-연관 효과, 예를 들어, 열 부하 (heat load) 및 열 이력 (heat history)이 열처리에 대한 이러한 온건한 조건 때문에 경감된다. 따라서, 열처리 단계에서 폴리에스테르 섬유의 힘의 감소, 및 열 변성이 충분히 예방될 수 있다.
방법 2의 경우와 같이, 난연성 제공 액체는 폴리에스테르 섬유가 난연성 제공 액체에 거기에 혼합된 담체와 함께 적셔지기 전에 상기 바람직한 온도 범위내로 되도록 미리 가열될 수 있다.
난연성 제공 액체에 존재하는 인 화합물 (I)을 폴리에스테르 섬유에 상술한 처리에 의해 고정시키는 타이밍은 작업 효율을 향상시킬 수 있는 단계 수 및 작업 부하의 감소 관점에서, 폴리에스테르 섬유의 염색 전, 염색과 동시에, 또는 염색 후 일 수 있고, 특히 바람직하게는 염색과 동시적이다.
게다가, 상술한 방법에서 열처리 후, 폴리에스테르 섬유에 알려진 방법으로 비누 처리 (soaping treatment)를 수행하여 폴리에스테르 섬유에 안전하게 부착하지 않고, 폴리에스테르 섬유의 표면에 완만히 (헐겁게) 부착된 인 화합물 (I)을 제거하는 것이 바람직하다.
비누 처리에서 사용되는 세척제로, 표준 음이온성, 비이온성 및 양성 표면 활성제 및 이들 제제를 가진 세척 물질을 거기에 혼합한 것이 언급될 수 있다.
폴리에스테르 섬유에 요구되는 세탁 내구력이 높은 레벨이 아니라면, 난연성 제공 액체에 존재하는 인 화합물 (I)은 폴리에스테르 섬유의 표면에 안전하게 고정될 필요가 없고, 즉, 섬유의 표면에 인 화합물 (I)이 헐겁게 부착되는 것으로 충분하다. 이러한 경우, 열처리는 실질적으로 건너뛸 수 있다. 난연성은 폴리에스테르 섬유에 인 화합물 (I)이 인 화합물 (I)의 표면에 헐겁게 부착되어있기만 하더라도 제공될 수 있다.
본 발명은 하기의 합성 실시예, 실시예 및 비교 실시예로 상세히 설명될 것이나, 이들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
합성 실시예 1 (인 화합물 1의 합성)
교반기, 컨덴서 및 온도계가 장착된 1 리터의 4-구 플라스크에, 170.0g (1.0 mole)의 2-페닐페놀, 307.0g (2.0 mole)의 옥시염화인 및 0.9g의 무수 염화마그네슘을 공급하였다. 이러한 혼합 용액을 질소 대기하에서 교반하면서, 2시간 동안 가열하여 온도를 120℃로 올린 후, 같은 온도 (120℃)에서 1 시간 동안 교반하였다. 그 후에, 같은 온도 (120℃)에서 감압을 시작하고, 과량의 옥시염화인을압력이 약 1.3 kPa에 도달할 때까지 회수하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 188.0g (2.0 mole)의 페놀 및 30 g의 톨루엔을 추가로 첨가하였다. 그 후, 질소 대기에서 교반하면서 2시간 동안 가열하여, 온도를 150℃로 올린 후, 감압 (약 6.5 kPa)하에서 2시간 동안 같은 온도 (150℃)에서 반응시켰다. 반응 완료 후, 반응 혼합물을 80℃로 냉각시키고, 질소를 사용하여 압력을 표준으로 되돌렸다. 그 후, 반응 혼합물을 3.5% 염산으로, 같은 온도 (80℃)에서 연속적으로 1% 수산화나트륨 수용액으로 세척하고, 최종적으로 물로 세척하였다. 추가로, 150℃에서, 감압하에서 (약 2.7 kPa) 증기 증류를 수행하여, 저비등 성분을 반응 제품으로부터 제거하고, 그렇게 하여 392.0g의 투명하고, 무색인 액체를 수득하였다. 모든 액체가 표적 화합물이라는 가정하에서, 조 수율은 97.5%였다.
수득한 제품의 조성을 액체 크로마토그래피로 측정하였다.
조성: 2-비페닐릴 디페닐포스페이트 94%
디(2-비페닐릴)페닐포스페이트 5%
트리페닐포스페이트 1%
트리(2-비페닐릴)포스페이트 0%
수득한 제품의 인 함량을 또한 측정하였다.
인 함량: 7.7%
합성 실시예 2 (인 화합물 2의 합성)
170.0g (1.0mole)의 4-페닐페놀을 170.0g (1.0mole)의 2-페닐페놀 대신 사용하였다는 것을 제외하고는 합성 실시예 1과 같은 방식으로 383.9g의 백색 고체 물질을 수득하였다. 모든 고체 물질이 표적 화합물이라는 가정하에서, 조 수율은 95.5%였다.
수득한 제품의 조성 및 인 함량을 합성 실시예 1과 같은 방식으로 측정하였다. 게다가, 그의 융점을 또한 측정하였다.
조성: 4-비페닐릴 디페닐포스페이트 91%
디(4-비페닐릴)페닐포스페이트 7%
트리페닐포스페이트 2%
트리(4-비페닐릴)포스페이트 0%
인 함량: 7.6%
융점: 61 - 63℃
실시예 및 비교 실시예에서 사용되는 폴리에스테르 섬유의 성분은 다음과 같다:
(a) 인 화합물 1: (참조 합성 실시예 1)
인 화합물 2: (참조 합성 실시예 2)
인 화합물 3: 트리페닐포스페이트
(상표명: TPP, 다이하치 케미컬 인더스트리사 (DAIHACHI
CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD) 제조)
융점: 49 - 50℃
인 화합물 4: 축합 인산 에스테르 (하기 화학식 참조)
(상표명: CR-733S, 다이하치 케미컬 인더스트리사 제조)
액체 (25℃)
Figure 112007066078176-PCT00006
상기식에서, 1.4는 평균 축합도를 나타낸다.
(b) 폴리에스테르 섬유
100% 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 제조된 폴리에스테르 섬유 직물
(METSUKE: 250g/m2, TEIJIN LIMITED사 제조의 폴리에스테르 트로피칼)
직물 (1): 0.42 mm 두께
직물 (2): 0.24 mm 두께
폴리에스테르 섬유에 난연성 처리를 위해 사용하는 난연성 제공 액체를 제조하였다:
(1) 난연성 제공 액체 1의 제조
10g의 인 화합물 1 및 1.5 g의 분산 안정제, 즉, 상표명: Dis per N-700 (Meisei Chemical Works, LTD. 제조)를 혼합하고, 약 20g의 물을 거기에 적가하여 (물과 수득한 혼합물을 반복적으로 혼합하면서), 반죽과 같은 혼합물을 수득하였다. 반죽 (paste)을 고속 교반기로 교반하면서, 약 80g의 물을 추가로 조금씩 첨가하고, 그렇게 하여 백색 분산물 형태의 난연성 제공 액체 1을 수득하였다.
(2) 난연성 제공 액체 2의 제조
5g의 인 화합물 2 및 0.5 g의 분산 안정제, 즉, 상표명: Alcaseagum (Hakuto Co., Ltd. 제조)를 마노 막자사발 (agate mortar)에서 혼합하여, 그의 입자를 더 작은 직경으로 수득하였다. 그 후, 약 20g의 물을 거기에 적가하고 (물과 수득한 혼합물을 반복적으로 혼합하면서), 반죽과 같은 혼합물을 수득하였다. 반죽을 고속 교반기로 교반하면서, 약 80g의 물을 추가로 조금씩 첨가하고, 그렇게 하여 백색 분산물 형태의 난연성 제공 액체 2를 수득하였다.
(3) 난연성 제공 액체 3의 제조
인 화합물 2 대신, 인 화합물 3을 사용하였다는 것을 제외하고는 난연성 제공 액체 2의 제조 방법과 동일한 방식으로 백색 분산물 상태인 난연성 제공 액체 3을 수득하였다.
(4) 난연성 제공 액체 4의 제조
인 화합물 1 대신, 인 화합물 4을 사용하였다는 것을 제외하고는 난연성 제공 액체 1의 제조 방법과 동일한 방식으로 백색 분산물 상태인 난연성 제공 액체 4를 수득하였다.
처리 방법 1 ( 실시예 1 - 4 및 비교 실시예 1 - 4)
제조한 난연성 제공 액체 1 - 2 및 난연성 제공 액체 3 - 4를 사용하여 (실시예 1 - 2 및 비교 실시예 1 - 2), 폴리에스테르 섬유 직물 (1)을 난연성 처리하였다.
유사하게, 제조한 난연성 제공 액체 1 - 2 및 난연성 제공 액체 3 - 4를 사용하여 (실시예 3 - 4 및 비교 실시예 3 - 4), 폴리에스테르-섬유 직물 (2)를 난연성 처리하였다.
4% o.w.f.의 분산성 염료 (Dianix Blue U-SE, 미츠비시 케미컬 인더스트리사 (Mitsubishi Chemical Industries Ltd.)) 염료배스에 농도가 8% o.w.f.가 되도록 난연성 제공 액체를 첨가하였다. 수득한 배스에서, 폴리에스테르 섬유 직물을 배스 비율 1:30에서 130℃로 60 분간 MINI-COLOR 시험기 (TEXAMCo. LTD.사 제조)를 사용하여 처리하고, 70℃에서 20분간 온수로 환원-세척하고, 건조시킨 후, 150℃에서 3분간 열처리 하였다.
난연성 처리한 폴리에스테르 섬유 직물 (1) 및 (2)를 하기 절차로 평가하였다:
(1) 염료고갈 (dye exhaustion) 시험
차후 단계에서 분해를 용이하게 하기 위해, 처리를 끝낸 폴리에스테르 섬유 직물의 샘플을 2 mm 입방체의 조각으로 예비로 자르고, 이들의 약 1 g을 정확하게 무게를 재어 돌출 삼각플라스크 (beaked erlenmeyer flask)에 넣었다. 그 후, 5 ml의 농축 황산, 25 ml의 농축 질산 및 3 ml의 70% 과염소산을 삼각플라스크에 첨가하였다. 그 후, 삼각플라스크를 시계 접시로 덮고, 혼합 용액이 5 - 10 ml가 되고, 백색 연기를 낼 때까지 가열하고, 그렇게 하여 샘플을 분해하였다. 다음으로, 혼합 용액을 냉각시키고, 250 ml 메스플라스크로 옮겨 메스 플라스크에 표시된 선까지 증류수를 첨가하여 희석시켰다. 수득한 용액의 10 ml를 100 ml의 메스 플라스크에 넣고, 10 ml의 질산 (농축 질산:물 = 1:2 (부피)), 5 ml의 0.5% 암모늄 바나데이트 용액 및 10 ml의 5.0% 암모늄 몰리브데이트 용액을 첨가하여 희석시키고, 메스 플라스크의 표시된 선까지 증류수를 첨가하였다. 이번에는 수득한 용액을 진탕시키고, 약 30분간 건드리지 않고 두었다. 수득한 용액 (착색 용액)의 흡광도를 분광광도계 (UVmini-1240, 시마즈 코퍼레이션사 (Shimazu Corporation))로 440 nm의 파장에서 측정하고, 공시험치로서 난연성 처리를 하지 않은 샘플에서 수득한 착색 액체의 흡광도와 비교하였다.
수득한 흡광도 및 표준 인 용액의 흡광도를 비교하여, 인 대 샘플의 비율 (P%)를 계산하고, 그렇게 하여 모든 인이 난연제로부터 유발되었다는 가정하에서, 샘플에 고정된 난연제의 양을 결정하였다. 직물 (1)을 시험에 사용하였다. 표 1에 결과를 나타내었다.
(2) 난연성 시험
난연성 처리한 폴리에스테르 섬유 직물에서 JIS L 1091의 D 방법에 따라 내화성 성능 시험을 수행하였고, 즉, 처리를 끝내자마자 JIS L 1018, 8.58.4b)6.2의 F-2 방법에 따라 5회 세척하고; JIS L 1018, 8.58.4b)5.2)의 E-2 방법에 따라 5 회 드라이 클린 (DLC)하였다. 다른 두께를 갖는 직물 (1) 및 (2)를 시험에 사용하였다. 결과를 표 1 및 2에 나타내었다.
(3) 염색 친화력 (dyeing affinity)
처리를 막 끝낸 난연성 처리된 폴리에스테르 섬유를 시각적 관찰로 평가하고, 그의 염색 친화력에 따라 우수 (good), 보통 (fair) 및 열악 (poor)으로 등급화하였다. 직물 (1)을 시험에 사용하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
"염색 친화력"은 염색제 (염료)가 물질 (직물)에서 얼마나 잘 머무르는지, 및 염색한 물질이 가정한 색에 얼마나 근접했는지를 평가하기 위한 것이다.
(4) 질감
처리를 막 끝낸 난연성 처리한 폴리에스테르 섬유 직물을 손 접촉으로 평가하고, 우수, 보통 및 열악으로 등급화하였다. 직물 (1)을 시험에 사용하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
(5) 발연 특성 (smoking characteristic)
난연제로부터 연기가 유발되는지 또는 아닌지를 열처리 (150℃)로 결정하였다. 저분자량 난연제의 경우 강렬한 발연을 관찰하였다. 직물 (1)을 시험에 사용하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
(6) 내광성
자외선 탄소 아크 램프광에 대한 JIS-L0842 내광성 시험에 따라 평가를 수행하였다. 직물 (1)을 시험에 사용하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1
처리 방법 1에서 직물 (1)의 시험 결과
처리 방법 1 폴리에스테르 섬유 난연제 염료고갈(% o.w.f.) 난연성 염색 친화성 질감 발연 특성 내광성
D방법/불꽃 접촉수(회수)
처리를 막 끝냄 처리를 막 끝냄 세척 5회 후 DLC 후
실시예1 직물(1) 난연제1 3.0 5 5 4 우수 우수 없음 4th등급
실시예2 직물(1) 난연제2 3.4 5 5 5 우수 우수 없음 4th등급
비교 실시예1 직물(1) 난연제3 3.7 4 4 4 우수 우수 있음 4th등급
비교 실시예2 직물(1) 난연제4 1.5 4 3 3 열악 우수 없음 4th등급
표 2
처리 방법 1에서 직물 (2)의 시험 결과
처리방법1 폴리에스테르 섬유 난연제 난연성
D방법/불꽃 접촉수(회수)
처리를 막 끝냄 세척 5회 후 DLC 후
실시예3 직물 (2) 난연제1 4 3 3
실시예4 직물 (2) 난연제2 4 4 3
비교실시예3 직물 (2) 난연제3 3 2 2
비교실시예4 직물 (2) 난연제4 2 2 2
처리 방법 2 ( 실시예 5 - 8 및 비교 실시예 5 - 8)
제조한 난연성 제공 액체 1 - 2 및 난연성 제공 액체 3 - 4를 사용하여 (실시예 5 - 6 및 비교 실시예 5 - 6), 폴리에스테르 섬유 직물 (1)을 난연성 처리하였다.
유사하게, 제조한 난연성 제공 액체 1 - 2 및 난연성 제공 액체 3 - 4를 사용하여 (실시예 7 - 8 및 비교 실시예 7 - 8), 폴리에스테르-섬유 직물 (2)를 난연성 처리하였다.
짙은 색 안료로 염색한 폴리에스테르 섬유 직물을 7.5% o.w.f.로 조절한 난연성 제공 액체를 함유한 수성 분산물에 적시고, 수득물 (pickup)이 70 -80%가 되도록 압착기 (mangle)로 압착하고, 110℃에서 3분간 건조하여, 180℃에서 1 분간 열처리 한 후, 물에서 세척하고 건조하였다.
난연성 처리한 폴리에스테르 섬유를 실시예 1 - 4 및 비교 실시예 1 - 4와 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 3 및 4에 나타내었다.
표 3
처리 방법 2에서 직물 (1)의 시험 결과
처리방법 2 폴리에스테르 섬유 난연제 염료고갈(%o.w.f.) 난연성 염색친화성 질감 발연특성 내광성
D방법/불꽃 접촉수(회수
처리를 막 끝냄 처리를 막 끝냄 세척 5회 후 DLC 후
실시예5 직물(1) 난연제1 2.5 5 4 4 우수 우수 없음 4th등급
실시예6 직물(1) 난연제2 3.0 5 4 4 우수 우수 없음 4th등급
비교실시예5 직물(1) 난연제3 2.9 3 4 4 우수 우수 있음 4th등급
비교실시예6 직물(1) 난연제4 0.9 3 3 3 열악 우수 없음 4th등급
표 4
처리 방법 2에서 직물 (2)의 시험 결과
처리방법2 폴리에스테르 섬유 난연제 난연성
D방법/불꽃 접촉수(회수)
처리를 막 끝냄 세척 5회 후 DLC 후
실시예7 직물 (2) 난연제1 3 3 3
실시예8 직물 (2) 난연제2 3 3 3
비교실시예7 직물 (2) 난연제3 2 3 2
비교실시예8 직물 (2) 난연제4 1 1 1
사용된 인 화합물 1 - 4의 내가수분해성을 하기와 같이 평가하였다:
30g의 인 화합물을 3cm의 구멍 직경, 4cm의 바닥 직경 및 10cm의 높이를 가진 유리 시료 병에 넣고, 압력 쿠커 (pressure cooker) 시험 기계 (PC-362M, HIRAYAMA MANUFACTURING CORPORATION사 제조)를 사용하여 121℃에서 포화 수증기 압력하에서 (약 0.2 MPa) 6 시간 동안 가수분해하였다.
그 다음에, 산가 측정 기기(TITRATOR COMTITE-101, Hiranuma Sangyo Co., Ltd.사 제조)를 사용하여 처리한 인 화합물의 산가 (mgKOH/g)를 측정하였다.
가수분해되지 않은 인 화합물의 산가를 동일한 방법으로 측정하고, 처리된 것의 산가와 비교하였다. 산가가 증가할수록, 더 많은 인 화합물이 가수분해되었다고 가정된다. 결과를 표 5에 나타내었다.
표 5
내가수분해성 시험 산가 산가에서의 증가
시험 전 시험 후
인 화합물 1 0.02 0.10 0.08
인 화합물 2 0.23 6.26 0.03
인 화합물 3 0.01 0.16 0.15
인 화합물 4 0.01 85.3 85.3
표 1 - 5의 결과는 다음을 나타낸다:
(1) 실시예 1 - 8의 폴리에스테르 섬유 직물은 동일한 처리 방법 및 동일한 폴리에스테르 섬유 직물이 사용된 비교 실시예 1 - 8에 비해, 섬유로서 더 우수한 난연성을 나타내고, 염색 친화성 및 임의의 상태에서, 즉, 세척 전, 세척 후 또는 드라이클리닝 후 질감을 포함하는 더 우수한 물리적 특성을 갖는 것으로 이해된다.
(2) 난연성제공 액체를 제조하기 위해 사용되는 인 화합물이 낮은 분자량을 갖기 때문에, 비교 실시예 (비교 실시예 1 - 8)에서 사용된 난연성 제공 액체로 처리된 폴리에스테르 섬유 직물에서 연기는 처리 (비교 실시예 1 - 5) 도중 발생하고, 염료 고갈은 열악하며, 난연성이 열악하고, 염료의 부착은 방해된다 (비교 실시예 2 및 6).
즉, 난연성 제공 액체 1 및 2는 난연성 제공 액체 3 및 4보다 더 우수한 난연성 및 다양한 물리적 특성을 나타낸다. 이는 인 화합물 1 및 2가 인 화합물 3 및 4보다 더 우수한 난연성 및 다양한 물리적 특성을 갖는다는 것을 나타낸다.
(3) 인 화합물 1 및 2는 인 화합물 3 및 4에 상당하거나, 더 높은 내가수분해성을 갖는다는 것으로 이해된다.
이들 결과로부터, 본 발명에 따라 난연제를 폴리에스테르 섬유에, 즉, 인 화합물 (I)을 섬유에 후처리로 고정시켜 난연성 폴리에스테르 섬유를 제조하는 방법은 난연성이 염색과 동시에 제공되는 치료, 및 난연성이 예비로 염색된 섬유에 제공되는 처리 모두에 적용될 수 있는 것으로 이해된다. 게다가, 이 방법은 염색 친화성 및 질감을 포함하는 물리적 특성을 손상시키지 않으며, 난연제가 비할로겐 화합물이기 때문에 난연제의 역효과를 제거할 수 있는 것으로 이해된다.

Claims (13)

  1. 난연제로 화학식 (I)로 나타낸 인 화합물을 함유한, 난연성을 제공하는 액체를 폴리에스테르 섬유에 함침시키고; 폴리에스테르 섬유를 표준 또는 가압하에서 함침 처리 후 또는 그와 동시에 열처리하여 폴리에스테르 섬유에 난연성을 제공하는 단계를 포함하는, 난연성 폴리에스테르 섬유의 제조 방법:
    Figure 112007066078176-PCT00007
    상기식에서, Ar은 C1 -4 알킬기로 치환될 수 있는 페닐 또는 나프틸기를 나타내고, n은 1 - 3의 정수를 나타낸다.
  2. 제 1항에 있어서, 함침 처리는 분무 또는 패드 (pad) 처리이고, 열처리는 100 - 220℃의 온도에서 표준 압력하에 수행되는 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 건조 처리는 함침 처리 후와 열처리 전의 시점에 수행되는 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 함침 처리는 난연성 제공 액체에 폴리에스테르 섬유를 적셔 수행되고, 열처리는 90 - 150℃의 온도 및 표준 - 0.4 MPa의 압력하에서, 고온 및 표준 압력의 조건하에서, 또는 고온 및 가압의 조건하에서 함침 처리와 동시에 수행되는 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 난연성 제공 액체는 담체를 함유하고, 열처리는 80 - 130℃의 온도 및 표준 - 0.2 MPa의 압력하에서, 고온 및 표준 압력의 조건하에서, 또는 고온 및 가압하에서 수행되는 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 난연성 제공 액체는 화학식 (I)의 인 화합물을 물에 유화 또는 분산시켜 수득한 유제 또는 분산물이거나, 또는 화학식 (I)의 인 화합물을 유기 용매에 분산 또는 용해시켜 수득한 분산물 또는 용액인 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 난연성 제공 액체는 표면 활성제, 분산 안정제, 담체 및 염료에서 선택되는 적어도 하나의 다른 제제를 함유하는 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 화학식 (I)에서 Ar은 페닐기이고, n은 정수 1 또는 2인 제조 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 화학식 (I)의 인 화합물은 하기 화합물에서 선택되는 제조 방법:
    Figure 112007066078176-PCT00008
    Figure 112007066078176-PCT00009
    Figure 112007066078176-PCT00010
  10. 제 1항에 있어서, 폴리에스테르 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유인 제조 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 폴리에스테르 섬유는 방적사, 직물 (woven fabric), 편물 (knitted fabric), 부직물, 실, 새끼줄 (rope), 방적사, 밧줄 (tow), 톱 (top), 타래 (skein) 또는 편직물 (knitted and woven fabric)의 형태인 제조 방법.
  12. 제 1항의 제조 방법에 의해 수득한 난연성 폴리에스테르 섬유.
  13. 제 12항에 있어서, 화학식 (I)의 인 화합물의 고정 양은 난연성 폴리에스테르 섬유에 대해 0.1 - 30 중량%인 난연성 폴리에스테르 섬유.
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