KR20150069483A - Composition of Flame retardant polyester resin, Flame retardant polyester resin having high limiting oxygen index and Polyester yarn of that - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a flame retardant polyester resin, and a flame retardant polyester fiber using the same wherein a reaction rate between a flame retardant agent and other compositions have been increased and accordingly, a falling-off of a flame retardant agent has been prevented at the time of manufacturing and a secondary ignition phenomenon caused by an incomplete combustion has been prevented and in addition thereto, a material having mechanical properties and showing a high limiting oxygen index can be made available.

Description

난연성 폴리에스테르 수지 조성물, 이를 이용한 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지 및 폴리에스테르 섬유{Composition of Flame retardant polyester resin, Flame retardant polyester resin having high limiting oxygen index and Polyester yarn of that}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a flame retardant polyester resin composition, a flame retardant polyester resin having excellent LOI using the flame retardant polyester resin, a flame retardant polyester resin having a high limiting oxygen index and a polyester yarn,

본 발명은 폴리에스테르 수지 조성물, 이를 이용하여 제조한 폴리에스테르 수지 및 이를 이용한 폴리에스테르 섬유에 관한 것으로서, 폴리에스테르 수지 제조시, 타 조성물과 난연제와의 반응성을 향상시켜 난연상승 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 폴리에스테르 수지를 이용한 사출물(예를 들면, 섬유, 난연사 등)의 한계산소지수를 향상시킨 폴리에스테르 수지에 관한 것이며, 또한, 이러한 상기 수지를 이용한 폴리에스테르 섬유에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polyester resin composition, a polyester resin produced using the same, and a polyester fiber using the same. In producing a polyester resin, the reactivity with other compositions and a flame retardant is improved, The present invention relates to a polyester resin having an improved limiting oxygen index of an injection molded article (for example, a fiber, a fire retardant or the like) using a polyester resin, and also relates to a polyester fiber using such a resin.

일반적으로 사람이 밀집된 장소, 전기시설이 많이 구비된 장소, 밀폐된 공간이 많이 구비된 장소 등에는 안전을 위하여 커튼이나 벽지, 카펫트, 난연성 부직포, 그 외 장식품을 난연 처리된 직물 및 부직포로 만든다. 그래서 종래의 난연사는 화섬사 재료를 용융 연신하여 화섬사를 제조한 뒤, 각각의 화섬사의 표면을 난연제로 처리하여 불꽃 등으로 인하여 잘 타지 않도록 처리하였다. 또한 종래의 난연 처리하는 방법으로는 직기나 편기를 이용하여 상기 화섬사를 제직이나 제편하여 직물로 만들 뒤, 직물의 표면을 난연제로 처리하여 불에 의하여 인화되지 않게 처리하게 된다. 그러나 종래에는 화섬사 또는 직물을 제조한 뒤에 난연 처리하기 때문에, 화섬사의 표면이나 직물의 표면에 난연제가 부착되어 있어 사용되는 시간에 따라 난연제의 탈락이 발생하기 쉬우며, 난연제의 탈락에 의하여 난연 능력이 저하된다는 단점이 있었다.In general, curtains, wallpaper, carpets, flame-retardant non-woven fabrics, and other ornaments are made into flame-retarded fabrics and non-woven fabrics for safety, in places where people are densely packed, places with plenty of electric facilities, and places with many closed spaces. Therefore, in the conventional flame retardant yarn, the synthetic fiber was melt-elongated to prepare a synthetic fiber, and then the surface of each synthetic fiber was treated with a flame retardant agent so as not to burn due to flame. In addition, in the conventional method of flame-retarding treatment, the synthetic fiber is made into a fabric by using a weaving machine or a knitting machine, and then the surface of the fabric is treated with a flame retardant agent so as not to be ignited by fire. However, conventionally, since a flame retardant is applied to the surface of a synthetic fiber or a fabric, a flame retardant is easily removed depending on the time of use, and the flame retardant .

이에 난연사 제조시 난연성분을 혼합하여 난연사를 제조하는 기술이 연구, 개발되었는데, 한국등록특허 제1084423호에서는 캘린더링을 위한 난연성 폴리에스테르 조성물로서, (a) 랜덤 공중합체이며, 30℃ 이하의 유리전이온도(Tg)를 갖는, 용융 상태로부터의 결정화 반감기가 5분 이상인 폴리에스테르; (b) 하나 이상의 방향족 고리를 포함하고, 상기 폴리에스테르의 5-mil(0.127㎜) 두께 필름을 용해시켜 160℃ 이하의 온도에서 맑은 용액을 생성하는, 상기 폴리에스테르 조성물의 총량에 기초한, 가소제 10 내지 40 중량%; (c) 상기 가소제로 가소화된 폴리에스테르와 혼화성인, 인산의 모노에스테르, 다이에스테르 또는 트리에스테르 중 하나 이상으로부터 선택된 인-함유 난연제 5 내지 40 중량%; 및 (d) 폴리에스테르가 캘린더 롤에 고착되는 것을 방지하는데 효과적인 첨가제를 포함하는 난연성 폴리에스테르 조성물을 개시하고 있다. 또한, 한국공개특허 10-2013-0102623호에는 가공 특징 등을 유지 또는 개선하면서 난연성을 부여하기 위한 다양한 중합체들에 대한 난연성 첨가제로서 아미노 말단화 포스폰 아미드 및 이의 올리고머를 사용하는 기술이 개시되어 있으나, 난연제 자체의 난연성분 함량이 너무 적고, 내열성이 부족한 단점이 있다. 그리고, 이와 같은 종래기술들은 난연성을 갖는 폴리에스테르 조성물은 폴리에스테르 수지에 난연제가 고루 분산 및 분포되어야 하는데 용융이 되지 않는 난연제는 폴리에스테르 수지 내부에서 고른 분산이 용이하지 않아 원하는 난연 기능을 얻을 수 없는 문제가 있다.A flame retardant polyester composition for calendering is disclosed in Korean Patent No. 1084423, wherein (a) is a random copolymer and has a melting point of not higher than 30 占 폚 A glass transition temperature (Tg) of at least 5 minutes, a crystallization half-life from the molten state of at least 5 minutes; (b) a plasticizer 10, based on the total amount of the polyester composition, comprising at least one aromatic ring and dissolving a 5-mil (0.127 mm) thick film of the polyester to produce a clear solution at a temperature of 160 & To 40% by weight; (c) from 5 to 40% by weight of a phosphorus-containing flame retardant selected from at least one of a monoester, a diester or a triester of phosphoric acid, which is miscible with the plasticizer plasticized with the plasticizer; And (d) an additive effective to prevent the polyester from sticking to the calender roll. Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0102623 discloses a technique of using an amino-terminated phosphonamide and oligomers thereof as a flame-retardant additive for various polymers for imparting flame retardancy while maintaining or improving processing characteristics and the like , The flame retardant content of the flame retardant itself is too small, and the heat resistance is insufficient. In such prior arts, a flame retardant is dispersed and distributed in the polyester resin, but the flame retardant that can not be melted is not easily dispersed evenly in the polyester resin, there is a problem.

또한, 기존의 폴리에스테르 섬유 등은 불완전연소에 의한 난연작용으로 연기발생량이 많고, 드립(drip) 등의 현상으로 2차 발화 원인이 발생되는 문제가 있다.
In addition, conventional polyester fibers and the like have a problem in that a large amount of smoke is generated due to a flame-retarding action due to incomplete combustion, and a secondary ignition cause is caused by a phenomenon such as drip.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 폴리에스테르 수지 제조시, 제조공정, 염색 등 후가공에 의한 난연성분의 탈락에 의한 난연성 저하 및 물성 저하를 방지할 수 있는 최적의 조성 및 조성비를 갖는 폴리에스테르 수지를 제공할 뿐만 아니라, 불완전 연소에 의한 드립(drip) 등의 현상에 의한 2차 발화를 최소화 및/또는 방지함으로써, 난연성 향상을 꾀할 수 있는 새로운 폴리에스테르 수지 및 이를 이용하여 제조한 폴리에스테르 섬유를 제공하고자 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a polyester resin composition which can prevent flame retardancy from deteriorating due to post- It is possible to provide a polyester resin having an optimum composition and composition ratio as well as a novel polyester resin capable of improving flame retardancy by minimizing and / or preventing secondary ignition due to development such as drip due to incomplete combustion And a polyester fiber produced using the same.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지를 제조하기 위한 난연성 폴리에스테르 수지 조성물에 관한 것으로서, 테레프탈산(terephthalic acid) 및 이소프탈산(isophthlic acid) 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 프탈산; 에틸렌글리콜, 다이에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 글리콜; 및 유기인계 난연제 및 멜라민계 난연제를 4:1 ~ 1:4 중량비로 함유한 난연제;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a flame retardant polyester resin composition for producing a flame retardant polyester resin having excellent LOI, which comprises a flame retardant polyester resin composition containing at least one selected from the group consisting of terephthalic acid and isophthalic acid Phthalic acid; Glycols containing at least one selected from ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and butylene glycol; And an organic phosphorus flame retardant and a melamine flame retardant in a weight ratio of 4: 1 to 1: 4.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 상기 조성물에 있어서, 상기 유기인계 난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the composition of the present invention, the organophosphorus flame retardant may include a compound represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.In the above formula (1), R 1 is -OH, -COOH, -CH 2 COOH, -CH 2 CH 2 COOH, -CH 2 CH 2 CH 2 COOH or -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 상기 조성물에 있어서, 상기 멜라민계 난연제는 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 피로포스페이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, in the composition of the present invention, the melamine-based flame retardant includes at least one selected from melamine, melamine cyanurate, melamine phosphate, melamine polyphosphate and melamine pyrophosphate can do.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 본 발명의 상기 조성물은 하기 화학식 2로 표시되는 금속촉매, 마그네슘 아세테이트(Mg acetate), 게르마늄 아세테이트(Ge acetate), 징크 아세테이트(Zn acetate) 중에서 선택된 1종 이상의 촉매를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In another preferred embodiment of the present invention, the composition of the present invention comprises at least one metal catalyst selected from the group consisting of magnesium acetate, germanium acetate and zinc acetate, And further comprising a catalyst.

[화학식 2](2)

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 2에 있어서, R2는 수소원자, 탄소수 1 ~ 5의 알킬기, 탄소수 5 ~ 6의 사이클로 알킬기, 탄소수 1 ~ 2의 알콕시기 또는 페닐기이다.In Formula 2, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, or a phenyl group.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 본 발명의 상기 조성물은 상기 프탈산과 상기 글리콜을 1 : 1.2 ~ 1.5 몰비로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In another preferred embodiment of the present invention, the composition of the present invention may include the phthalic acid and the glycol in a molar ratio of 1: 1.2 to 1.5.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 본 발명의 상기 조성물은 상기 난연제를 수지 전체 중량 중 2 ~ 5 중량%로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In another preferred embodiment of the present invention, the composition of the present invention is characterized in that the flame retardant is contained in an amount of 2 to 5% by weight of the total weight of the resin.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 본 발명의 상기 조성물은 상기 금속촉매를 0.01 ~ 0.1 중량%로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In another preferred embodiment of the present invention, the composition of the present invention may include 0.01 to 0.1% by weight of the metal catalyst.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 본 발명의 상기 조성물에 있어서, 상기 프탈산은 테레프탈산이고, 상기 글리콜은 에틸렌글리콜인 것을 특징으로 할 수 있다.In another preferred embodiment of the present invention, in the composition of the present invention, the phthalic acid is terephthalic acid, and the glycol is ethylene glycol.

본 발명의 다른 태양은 앞서 설명한 다양한 조성물을 이용하여 제조한 LOI(limiting oxygen index)가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지에 관한 것으로서, 900℃까지 가열시 무기물 잔량이 15 ~ 20중량%인 것을 특징으로 할 수 있다.Another aspect of the present invention relates to a flame retardant polyester resin having excellent limiting oxygen index (LOI) produced by using various compositions as described above, wherein the amount of residual inorganic material is 15 to 20% by weight when heated up to 900 캜 have.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 상기 난연성 폴리에스테르 수지는 난연 성분 함유량이 3,000 ~ 10,000 ppm %인 것을 특징으로 할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the flame-retardant polyester resin of the present invention may be characterized in that the flame retardant component content is 3,000 to 10,000 ppm%.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 폴리에스테르 수지는 고유점도(IV)가 0.500 ~ 0.750 dl/g 인 것을 특징으로 할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the polyester resin of the present invention may be characterized by having an intrinsic viscosity (IV) of 0.500 to 0.750 dl / g.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 폴리에스테르 수지의 사출물(또는 성형품)은 KS-M ISO 4589-1호에 의거하여 측정시 한계산소지수(LOI)가 34% ~ 40%인 것을 특징으로 할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the molded article (or molded article) of the polyester resin of the present invention is characterized by having a limit oxygen index (LOI) of 34% to 40% measured according to KS-M ISO 4589-1 .

본 발명의 또 다른 태양은 앞서 설명한 조성물을 이용하여 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 프탈산, 글리콜, 난연제, 및 하기 화학식 2로 표시되는 금속촉매, 마그네슘 아세테이트(Mg acetate), 게르마늄 아세테이트(Ge acetate), 징크 아세테이트(Zn acetate) 중에서 선택된 1종 이상의 촉매를 혼합한 후, 에스테르화 반응(esterification)시켜서 에스테르화 반응물을 제조하는 단계; 및 상기 에스테르화 반응물을 폴리머화 반응(polymerization)을 수행하는 단계;를 포함하는 공정을 수행하여 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지를 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다.Another embodiment of the present invention relates to a method for producing a flame retardant polyester resin having excellent LOI using the composition described above, which comprises a step of reacting phthalic acid, a glycol, a flame retardant, and a metal catalyst represented by the following Formula 2, magnesium acetate, , Germanium acetate (Ge acetate), zinc acetate (Zn acetate), and esterification to prepare an esterification reaction product; And performing a polymerization process on the esterification reaction product to produce a flame retardant polyester resin having an excellent LOI.

[화학식 2](2)

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 1에 있어서, R2는 수소원자, 탄소수 1 ~ 5의 알킬기, 탄소수 5 ~ 6의 사이클로 알킬기, 탄소수 1 ~ 2의 알콕시기 또는 페닐기이다.In Formula 1, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, or a phenyl group.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 유기인계 난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one preferred embodiment of the present invention, the organophosphorus flame retardant may be a compound represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.In the above formula (1), R 1 is -OH, -COOH, -CH 2 COOH, -CH 2 CH 2 COOH, -CH 2 CH 2 CH 2 COOH or -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 멜라민계 난연제는 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 피로포스페이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.As another preferred embodiment of the present invention, in the production method of the present invention, the melamine-based flame retardant includes at least one selected from melamine, melamine cyanurate, melamine phosphate, melamine polyphosphate and melamine pyrophosphate .

본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 프탈산은 테레프탈산 및 이소프탈산 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며, 상기 글리콜은 에틸렌글리콜, 다이에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.As another preferred embodiment of the present invention, in the production method of the present invention, the phthalic acid includes at least one selected from terephthalic acid and isophthalic acid, and the glycol is selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, , And the like.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 에스테르화 반응은 230℃ ~ 250℃ 하에서, 반응시 발생하는 물을 탈수(dehydration)시키면서 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.In another preferred embodiment of the present invention, the esterification reaction is carried out at 230 ° C to 250 ° C while dehydrating water generated during the reaction.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 폴리머화 반응은 260℃ ~ 300℃ 및 진공도 2.0 이하에서 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.In another preferred embodiment of the present invention, in the production method of the present invention, the polymerization reaction is performed at a temperature of 260 ° C to 300 ° C and a degree of vacuum of 2.0 or less.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 폴리머화 반응을 수행하는 단계는 상기 에스테르화 반응물 100 중량부에 대하여, 열안정제를 투입한 후, 폴리머화 반응을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.In another preferred embodiment of the present invention, in the method of the present invention, the step of performing the polymerizing reaction may include a step of adding a heat stabilizer to 100 parts by weight of the esterification reaction product, . ≪ / RTI >

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 폴리머화 반응을 수행하는 단계는 상기 열안정제 외에 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 가수분해 안정제, 이형제, 안료, 대전 방지제, 전도성 부여제, EMI 차폐제, 자성부여제, 미네랄 필러, 가교제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제, 불소계 적하방지제, 내마찰제, 내마모제, 및 커플링제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
As another preferred embodiment of the present invention, in the manufacturing method of the present invention, the step of performing the polymerizing reaction may include, in addition to the heat stabilizer, a lubricant, an antioxidant, a light stabilizer, a hydrolysis stabilizer, a releasing agent, Further comprises at least one additive selected from the group consisting of an antistatic agent, an antistatic agent, an EMI shielding agent, a magnetic property imparting agent, a mineral filler, a crosslinking agent, an antibacterial agent, a processing aid, a metal deactivating agent, .

본 발명의 또 다른 태양은 폴리에스테르 섬유에 관한 것으로서, 앞서 설명한 본 발명의 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Another aspect of the present invention relates to a polyester fiber, wherein the LOI of the present invention described above includes an excellent flame retardant polyester resin.

본 발명의 또 다른 태양은 인테리어 소재에 관한 것으로서, 상기 폴리에스테르 섬유를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Another aspect of the present invention relates to an interior material, and may be characterized by including the polyester fiber.

본 발명의 난연성 폴리에스테르 수지는 비할로겐계 난연제를 사용하여 환경친화적이며, 난연제의 함량을 크게 감소하면서도 탄화물 형성이 고도화되어 난연성 발현이 우수하고, 난연제와 폴리에스테르 화합물 간에 반응성이 크게 향상되어 폴리에스테르 제조공정 중 또는 이를 이용한 난연사 제조공정 중에 발생하는 난연제 성분의 탈락 현상을 방지할 수 있는 바, 아울러 강도 및 내열성, 가공성, 성형성 등의 기계적 물성이 우수한 특성을 우수한 섬유 등의 사출물을 제공할 수 있다.
The flame retardant polyester resin of the present invention is environmentally friendly by using a non-halogen flame retardant, and the content of the flame retardant is largely reduced while the formation of carbide is advanced, the flame retardancy is excellent, the reactivity between the flame retardant and the polyester compound is greatly improved, It is possible to provide an injection molded article excellent in mechanical properties such as strength and heat resistance, processability and moldability, which can prevent the flame retardant component from being detached from the flame retardant during the manufacturing process or during the burnishing process .

인계 난연제만을 사용한 폴리에스테르 수지로 제조한 종래의 사출물 및/또는 제품은 연소시 폴리메타 인산이 형성되어, 인산층에 의한 보호층 및 폴리메타인산의 탈수 작용에 의한 검댕(char)의 생성으로 화재의 확산을 차단한다. 그런데, 이때 불완전 연소에 의한 난연작용으로 연기 발생량이 많고, 드립(drip) 등의 현상으로 2차 발화의 원인이 되는 문제가 있었다. 그런데, 본 발명자들은 이러한 문제를 해결하기 위해 폴리에스테르 수지 제조시, 특정 유기인계 난연제와 특정 멜라민계 난연제를 특정 비율로 동시에 적용하면 이러한 기존의 문제를 해결할 뿐만 아니라, 난연상승 효과 및 LOI 상승 효과를 얻을 수 있는 기술을 개발하게 되었다. 또한, 난연제와 폴리에스테르 성분 간에 반응성을 향상시켜서 폴리에스테르 제조공정 중 또는 이를 이용한 사출물 제조공정 중에 발생하는 난연제 성분의 탈락 현상을 방지시킬 수 있는 기술을 개발하게 되었다.Conventional extrudates and / or articles made of polyester resin using only phosphorus flame retardant are formed by the formation of polymetaphosphoric acid upon combustion and the formation of a char by dehydration of the protective layer and polymetaphosphoric acid by the phosphoric acid layer, . However, at this time, there is a problem that the amount of generated smoke is large due to the flame-retarding action due to the incomplete combustion, and the secondary firing is caused by the phenomenon of drip and the like. In order to solve such problems, the inventors of the present invention have solved these conventional problems by simultaneously applying a specific organophosphorus flame retardant and a specific melamine flame retardant in a specific ratio at the time of manufacturing a polyester resin, I have developed a technique that can be obtained. In addition, a technique for improving the reactivity between the flame retardant and the polyester component has been developed to prevent the flame retardant component from being detached during the polyester manufacturing process or the injection molding process using the same.

이하 본 발명을 더욱 자세하게 설명을 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 난연성 폴리에스테르 수지는 LOI(limiting oxygen index)가 우수한 사출물 또는 성형품을 제공할 수 있는 발명에 관한 것으로서, KS-M ISO 4589-1호에 의거하여 측정시 한계산소지수(LOI)가 34% ~ 40%인 것을, 바람직하게는 한계산소지수(LOI)가 34% ~ 38%인 것을 특징으로 할 수 있다.The flame retardant polyester resin of the present invention relates to an invention capable of providing molded articles or molded articles having excellent LOI (limiting oxygen index). According to KS-M ISO 4589-1, the limit oxygen index (LOI) % To 40%, and preferably the limiting oxygen index (LOI) is 34% to 38%.

이러한, 본 발명의 상기 난연성 폴리에스테르 수지는 900℃까지 가열시 무기물 잔량이 15 ~ 20 중량%인 것을 특징으로 할 수 있으며, 또한, 난연 성분의 함유량이 수지 전체 중량 중 3,000 ~ 10,000 ppm인 것을, 바람직하게는 5,000 ~ 7,000 ppm인 것을 특징으로 할 수 있다. 일반적인 난연성 고분자 수지(엔지니어링 플라스틱)에는 무기계 난연제, 멜라민계 난연제, 인계 난연제 등의 난연제가 수지 전체 중량 중 15 중량% 정도 들어가거나 그 이상인 30 ~ 40 중량%를 사용하는데, 섬유 등을 제조하기 위한 난연성 폴리에스테르 수지에 난연제 함량을 높으면, P, N 등을 함유한 난연제 성분에 의한 중합 반응성 저하가 발생하고 또한 가공시에 팩압 발생하거나, 원사 사절 등 가공성 저하에 원인이 될 수 있는 바, 본 발명의 난연성 폴리에스테르 수지는 난연제 함량을 최소화하면서도, LOI 지수를 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.The flame retardant polyester resin of the present invention may be characterized in that the amount of residual inorganic material is 15 to 20% by weight when heated up to 900 ° C., and the content of the flame retardant component is 3,000 to 10,000 ppm, And preferably 5,000 to 7,000 ppm. A flame retardant such as an inorganic flame retardant, a melamine flame retardant, and a phosphorus flame retardant is used in an amount of 30 to 40 wt%, which is about 15 wt% or more of the total weight of the resin, for the general flame retardant polymer resin (engineering plastic) When the content of the flame retardant in the polyester resin is high, the polymerization reactivity is deteriorated by the flame retardant component containing P, N or the like, and the pack pressure is generated at the time of processing or the workability such as thread trimming may be deteriorated. The flame retardant polyester resin is an invention capable of improving the LOI index while minimizing the content of the flame retardant.

또한 본 발명의 폴리에스테르 수지는 고유점도(IV)가 0.500 ~ 0.750 dl/g 인 것을, 바람직하게는 고유점도(IV)가 0.550 ~ 0.700 dl/g 인 것을 특징으로 할 수 있으며, 섬유 등의 형태로 사출물을 제조하기 위해서는 상기 범위 내의 고유점도를 갖는 것이 유리하다.
The polyester resin of the present invention may be characterized by having an intrinsic viscosity (IV) of 0.500 to 0.750 dl / g, preferably an intrinsic viscosity (IV) of 0.550 to 0.700 dl / g, It is advantageous to have an intrinsic viscosity within the above range.

이와 같은 본 발명의 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지의 제조방법 및 조성물에 대하여 설명하면 아래와 같다. The method and composition for producing a flame retardant polyester resin having the LOI of the present invention will be described below.

본 발명의 난연성 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르 수지 조성물을 에스테르화 반응(esterification)시켜서 에스테르화 반응물을 제조하는 단계; 및 상기 에스테르화 반응물을 폴리머화 반응(polymerization)을 수행하는 단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.The flame retardant polyester resin of the present invention comprises a step of esterifying a polyester resin composition to prepare an esterification reaction product; And performing a polymerization reaction on the esterification reaction product.

상기 폴리에스테르 수지 조성물은 프탈산; 글리콜; 및 유기인계 난연제 및 멜라민계 난연제를 함유한 난연제;를 포함할 수 있다.The polyester resin composition may include phthalic acid; Glycol; And a flame retardant containing an organic phosphorus flame retardant and a melamine flame retardant.

본 발명에 있어서, 상기 프탈산과 상기 글리콜을 1 : 1.2 ~ 1.5 몰비로 사용하는 것이 좋으며, 글리콜이 1.2 몰비 미만이면 반응물인 에스테르 반응물의 수율이 떨어질 수 있고, 1.5 몰비를 초과하면 더 이상의 수율 향상이 없는 바, 비경제적이다. In the present invention, it is preferable to use the phthalic acid and the glycol in a molar ratio of 1: 1.2 to 1.5, and if the glycol is used in an amount of less than 1.2 mol, the yield of the ester reactant as a reactant may be lowered. No, it is uneconomical.

상기 프탈산은 테레프탈산(terephthalic acid) 및 이소프탈산(isophthlic acid) 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 테레프탈산을 사용할 수 있다.The phthalic acid may be at least one selected from terephthalic acid and isophthalic acid, and terephthalic acid may be preferably used.

또한, 상기 글리콜은 에틸렌글리콜, 다이에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 에틸렌글리콜, 다이에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상을, 더욱 바람직하게는 에틸렌글리콜을 사용할 수 있다. The glycol may be at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol and butylene glycol, and preferably at least one selected from ethylene glycol, diethylene glycol and propylene glycol, Ethylene glycol may be used.

본 발명에 있어서, 상기 난연제 성분 중 유기인계 난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 사용할 수 있다.In the present invention, the organophosphorus flame retardant among the above flame retardant components may be one containing a compound represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이며, 이며, 바람직하게는 -CH2COOH, -CH2CH2COOH, 또는 -CH2CH2CH2COOH이고, 더욱 바람직하게는 -CH2CH2COOH이다.Wherein R 1 is -OH, -COOH, -CH 2 COOH, -CH 2 CH 2 COOH, -CH 2 CH 2 CH 2 COOH or -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH, Preferably -CH 2 COOH, -CH 2 CH 2 COOH, or -CH 2 CH 2 CH 2 COOH, more preferably -CH 2 CH 2 COOH.

또한, 상기 난연제 성분 중 상기 멜라민계 난연제는 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 피로포스페이트 중에서 선택된 1종 이상을, 바람직하게는 멜라민시아누레이트- 및 멜라민 포스페이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 좋다.The melamine-based flame retardant may be at least one selected from the group consisting of melamine, melamine cyanurate, melamine phosphate, melamine polyphosphate and melamine pyrophosphate, preferably at least one selected from melamine cyanurate- and melamine phosphate Or better.

또한, 본 발명의 조성물은 상기 난연제를 조성물 전체 중량 중 전체 중량 중 2 ~ 5 중량%를, 바람직하게는 2.5 ~ 3.5 중량%로 포함하는 것이 좋으며, 이때, 난연제의 함량이 2 중량% 미만이면 본 발명의 조성물로 제조한 폴리에스테르 수지에 난연제 성분 함량이 너무 적게 되어 충분한 난연성을 확보할 수 없을 수 있으며, 5 중량%를 초과하면 본 발명의 조성물을 이용하여 폴리에스테르 수지 제조시, 난연제 성분에 의한 중합 반응성 저하가 발생할 수 있으며, 제조된 폴리에스테르 수지의 물성이 떨어져서 이러한 폴리에스테르 수지로 제조한 섬유 등의 원사가 사절되는 문제 등이 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.The composition of the present invention preferably contains 2 to 5% by weight, preferably 2.5 to 3.5% by weight, of the flame retardant in the total weight of the composition. If the content of the flame retardant is less than 2% by weight, When the content of the flame retardant is less than 5% by weight, the content of the flame retardant may be insufficient for the polyester resin prepared by the composition of the present invention. When the content exceeds 5% by weight, There is a possibility that the polymerization reactivity may be deteriorated and the properties of the produced polyester resin may be deteriorated and the yarn such as fibers made of such polyester resin may be refused.

그리고, 상기 난연제는 유기인계 난연제 및 멜라민계 난연제를 5:1 ~ 1:5중량비로, 바람직하게는 4:1 ~ 1:4중량비로, 더욱 바람직하게는 2:1 ~ 1:2 중량비로, 더 더욱 바람직하게는 1 : 1 ~ 1.5 중량비로 포함하는 것이 좋다. 이때, 유기인계 난연제 및 멜라민계 난연제를 5:1 ~ 1:5 중량비를 벗어나서 유기인계 난연제가 너무 많이 들어가거나, 적게 들어가면 LOI 지수가 낮아지는 문제가 있는 바, 상기 범위 내의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다. The flame retardant is used in an amount of from 5: 1 to 1: 5 by weight, preferably from 4: 1 to 1: 4 by weight, more preferably from 2: 1 to 1: 2 by weight, based on the organophosphorus flame retardant and the melamine flame retardant. Still more preferably 1: 1 to 1.5: 1 by weight. At this time, there is a problem that the organophosphorus flame retardant and the melamine flame retardant are out of the ratio of 5: 1 to 1: 5 by weight and the LOI index is lowered when the organophosphorus flame retardant enters too much or too little. It is good.

또한, 폴리에스테르 수지 조성물은 에스테르화 반응 향상을 위해 조성물 전체 중량 중 0.01 ~ 0.1 중량%의 촉매를, 바람직하게는 0.02 ~ 0.05 중량%의 촉매를 더 포함할 수 있으며, 이때, 촉매 사용량이 0.01 중량% 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 에스테르화 반응 향상에 큰 도움을 주지 못할 수 있으며, 0.1 중량%를 초과하여 사용하면 에스테르화 반응이 너무 빨리 진행되어 오히려 부산물이 많이 발생하여 수율을 떨어뜨릴 수 있다. 그리고, 상기 촉매로서, 하기 화학식 2로 표시되는 금속촉매, 마그네슘 아세테이트(Mg acetate), 게르마늄 아세테이트(Ge acetate), 징크 아세테이트(Zn acetate) 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 마그네슘 아세테이트, 게르마늄 아세테이트 및 징크 아세테이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.The polyester resin composition may further contain 0.01 to 0.1% by weight, preferably 0.02 to 0.05% by weight, of the catalyst, based on the total weight of the composition for improving the esterification reaction, If the amount is less than 0.1% by weight, the esterification reaction proceeds too quickly, resulting in a large amount of by-products, which may lead to a decrease in the yield. As the catalyst, at least one selected from the group consisting of metal catalysts represented by the following general formula (2), magnesium acetate, germanium acetate and zinc acetate may be used. Preferably, magnesium acetate , Germanium acetate and zinc acetate can be used.

[화학식 2](2)

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 화학식 2에 있어서, R2는 수소원자, 탄소수 1 ~ 5의 알킬기, 탄소수 5 ~ 6의 사이클로 알킬기, 탄소수 1 ~ 2의 알콕시기 또는 페닐기이며, 바람직하게는 수소원자, 탄소수 1 ~ 5의 알킬기 또는 탄소수 5 ~ 6의 사이클로 알킬기이며, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 ~ 2의 알킬기이다.In Formula 2, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, or a phenyl group, preferably a hydrogen atom, Or a cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms.

또한, 상기 폴리에스테르 수지 조성물은 프탈산, 글리콜, 난연제, 촉매 외에 물성 향상을 위해 가교제, 커플링제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition to phthalic acid, a glycol, a flame retardant, and a catalyst, the polyester resin composition may further include additives such as a crosslinking agent and a coupling agent for improving the physical properties.

본 발명에 있어서, 에스테르화 반응물을 제조하는 단계는 앞서 설명한 폴리에스테르 수지 조성물을 이용하여 에스테르화 반응(esterification)을 수행하여 에스테르화 반응물을 제조하는데, 이때, 에스테르화 반응은 230℃ ~ 250℃ 하에서, 반응시 발생하는 물을 탈수(dehydration)시키면서 수행하는 것이 반응면에서 좋다. 이때, 에스테르화 반응 온도가 230℃ 미만이면 반응물의 수율이 떨어질 수 있고, 250℃를 초과하면 부산물이 많이 발생할 수 있으므로 상기 온도 범위에서 에스테르화 반응을 수행하는 것이 좋다.
In the present invention, in the step of producing an esterification reaction product, the esterification reaction is carried out by performing esterification using the polyester resin composition as described above, wherein the esterification reaction is carried out at a temperature of 230 to 250 ° C , And dehydration of the water generated during the reaction. If the esterification temperature is less than 230 ° C., the yield of the reaction product may be lowered. If the esterification reaction temperature is more than 250 ° C., the by-product may be generated.

본 발명에 있어서, 상기 폴리머화 반응을 수행하는 단계는 상기 에스테르화 반응물을 폴리머화시키는 공정으로서, 반응온도 260℃ ~ 300℃ 및 진공도 2.0 이하에서, 바람직하게는 270℃ ~ 290℃ 및 진공도 1.5 이하에서 반응을 수행하는 것이 좋다. 이때, 반응온도가 260℃ 미만이면 폴리화반응(Polymerization) 단계에서 단위분자량이 저하되거나 또는 올리고머의 반응 참여율이 저하되어 진공단계에서 탈락해 반응 수율이 감소하는 문제가 있을 수 있고, 300℃를 초과하면 난연제 특유의 내열성 부족으로 인해 열분해가 발생하여 반응성 저하 또는 난연 폴리에스터 수지의 갈변 및 탄화가 발생하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 온도 범위 내에서 수행하는 것이 좋다.In the present invention, the step of performing the polymerization reaction is a step of polymerizing the esterification reaction product. The reaction is carried out at a reaction temperature of 260 ° C to 300 ° C and a vacuum degree of 2.0 or lower, preferably 270 ° C to 290 ° C and a degree of vacuum of 1.5 or lower It is better to carry out the reaction. If the reaction temperature is less than 260 ° C, the unit molecular weight may be lowered or the participation rate of the oligomer may be lowered in the polymerization step, resulting in a drop in the vacuum step, resulting in a decrease in the reaction yield. There is a problem that pyrolysis occurs due to the lack of heat resistance peculiar to the flame retardant agent, which may cause a decrease in reactivity or browning and carbonization of the flame retardant polyester resin.

그리고, 폴리머화 반응을 수행하는 단계는 상기 에스테르화 반응물 외에 최종 반응물인 폴리에스테르 수지의 LOI 지수에 악영향을 끼치지 않는 범위 내에서 당업계에서 일반적으로 사용하는 열안정제를 더 투입한 후, 폴리머화 반응을 수행할 수도 있다.In the step of performing the polymerization reaction, a heat stabilizer generally used in the related art is further added in addition to the above-mentioned esterification reaction material within a range not adversely affecting the LOI index of the polyester resin as the final reactant, The reaction may be carried out.

또한, 폴리에스테르 수지의 LOI 지수에 악영향을 끼치지 않는 범위 내에서 상기 열안정제 외에 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 가수분해 안정제, 이형제, 안료, 대전 방지제, 전도성 부여제, EMI 차폐제, 자성부여제, 미네랄 필러, 가교제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제, 불소계 적하방지제, 내마찰제, 내마모제, 및 커플링제 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 투입한 후, 폴리머화 반응을 수행할 수도 있다.In addition to the above-mentioned heat stabilizers, within a range that does not adversely affect the LOI index of the polyester resin, a lubricant, an antioxidant, a light stabilizer, a hydrolysis stabilizer, a releasing agent, a pigment, an antistatic agent, , The polymerizing reaction may be performed after the addition of at least one additive selected from the group consisting of a filler, a mineral filler, a crosslinking agent, an antibacterial agent, a processing aid, a metal deactivator, a suppressing agent, a fluorine- have.

그리고, 본 발명의 폴리에스테르 수지를 제조하는 방법은 폴리머화 반응시킨 반응물 중 미반응 모노머 및 올리고머를 제거하는 단계, 즉 상기 폴리머를 고상중합시키는 공정을 더 포함할 수 있다.
The method for producing the polyester resin of the present invention may further include a step of removing unreacted monomers and oligomers from the reactants obtained by the polymerization reaction, that is, a step of solid-phase polymerizing the polymer.

이렇게 제조된 본 발명의 폴리에스테르 수지를 이용하여 앞서 설명한 바와 같이 난연제 함량이 매우 낮으면서도 높은 LOI 지수를 갖는 섬유 등의 사출물(또는 성형품)을 제공할 수 있다.
As described above, using the polyester resin of the present invention thus produced, it is possible to provide an injection molded article (or a molded article) such as fibers having a very low flame retardant content and a high LOI index.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the following examples should not be construed as limiting the scope of the present invention, but should be construed to facilitate understanding of the present invention.

[[ 실시예Example ] ]

준비예Preparation Example 1 One

테레프탈산 및 에틸렌글리콜을 1 : 1.3 몰비로 혼합한 후, 여기에 하기 화학식 1-1로 표시되는 유기인계 난연제와 멜라민계 난연제인 멜라민 포스페이트 및 마그네슘 아세테이트를 하기 표 1과 같은 중량%로 투입 및 교반하여 난연성 폴리에스테르 조성물을 제조하였다.Terephthalic acid and ethylene glycol were mixed at a molar ratio of 1: 1.3, and then an organic phosphorus flame retardant represented by the following formula 1-1 and melamine phosphate and magnesium acetate, which are melamine flame retardants, were added and stirred at the same weight% To prepare a flame retardant polyester composition.

다음으로 상기 난연성 폴리에스테르 조성물을 240℃ 하에서 천천히 교반시키면서 에스테르화 반응을 시켰으며, 이때, 반응시 발생하는 물을 콘덴서(condenser) 설비를 통하여 제거시키면서 에스테르화 반응을 수행하여 에스테르화 반응물을 제조하였다.Next, the flame-retardant polyester composition was esterified while slowly stirring at 240 ° C. At this time, esterification reaction was performed by performing esterification while removing water generated during the reaction through a condenser facility .

다음으로 상기 에스테르화 반응물을 280℃ 및 진공도 1.6 하에서 폴리머화 반응을 수행하여 난연성 에스테르 수지를 제조하였다. Next, the esterification reaction product was polymerized at 280 ° C and a vacuum degree of 1.6 to prepare a flame retardant ester resin.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 화학식 1에 있어서, R1은 -CH2CH2COOH이다.In the above formula (1), R 1 is -CH 2 CH 2 COOH.

준비예Preparation Example 2 ~ 6 및  2 to 6 and 비교준비예Example of comparison preparation 1 ~ 3 1-3

상기 준비예 1과 동일한 방법으로 난연성 에스테르 수지를 제조하되, 하기 표 1의 조성 및 조성비를 갖도록 난연성 에스테르 수지를 제조하여, 준비예 2 ~ 6 및 비교준비예 1 ~ 3을 각각 실시하였다.
Preparation Examples 2 to 6 and Comparative Preparation Examples 1 to 3 were respectively carried out by preparing flame retardant ester resins in the same manner as in Preparation Example 1, except that flame retardant ester resins were prepared so as to have the composition and composition ratio shown in Table 1 below.

준비예Preparation Example 7 7

상기 준비예 1과 동일한 방법으로 난연성 에스테르 수지를 제조하되, 상기 화학식 1-1로 표시되는 유기인계 난연제 대신 하기 화학식 1-2로 표시되는 유기인계 난연제를 사용하여 난연성 폴리에스테르 수지를 제조하였다.A flame retardant polyester resin was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that the organophosphorus flame retardant represented by Formula 1-2 was used instead of the organophosphorus flame retardant represented by Formula 1-1.

[화학식 1-2][Formula 1-2]

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 화학식 1에 있어서, R1은 -CH2COOH이다.
In the general formula (1), R 1 is -CH 2 COOH.

준비예Preparation Example 8 8

상기 준비예 1과 동일한 방법으로 난연성 에스테르 수지를 제조하되, 상기 에스테르화 반응을 250℃에서 수행하고, 상기 폴리머화 반응을 270℃에서 수행하여 난연성 폴리에스테르 수지를 제조하였다.A flame retardant polyester resin was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that the esterification reaction was carried out at 250 ° C and the polymerisation reaction was carried out at 270 ° C.

구분division 테레프탈산 및 에틸렌글리콜Terephthalic acid and ethylene glycol 유기인계 난연제Organic phosphorus flame retardant 멜라민계 난연제Melamine flame retardant 촉매catalyst 준비예 1Preparation Example 1 96.95중량%96.95 wt% 2.4 중량%2.4 wt% 0.6 중량%0.6 wt% 0.05 중량%0.05 wt% 준비예 2Preparation Example 2 96.95중량%96.95 wt% 1.5 중량%1.5 wt% 1.5 중량%1.5 wt% 0.05 중량%0.05 wt% 준비예 3Preparation Example 3 96.95중량%96.95 wt% 0.6 중량%0.6 wt% 2.4 중량%2.4 wt% 0.05 중량%0.05 wt% 준비예 4Preparation Example 4 97.25중량%97.25 wt% 1.1 중량%1.1 wt% 1.6 중량%1.6 wt% 0.05 중량%0.05 wt% 준비예 5Preparation Example 5 96.45중량%96.45 wt% 1.5 중량%1.5 wt% 2.0 중량%2.0 wt% 0.05 중량%0.05 wt% 준비예 6Preparation Example 6 95.55중량%95.55 wt% 2.2 중량%2.2 wt% 2.2 중량%2.2 wt% 0.05 중량%0.05 wt% 준비예 7Preparation Example 7 96.95중량%96.95 wt% 2.4 중량%2.4 wt% 0.6 중량%0.6 wt% 0.05 중량%0.05 wt% 준비예 8Preparation Example 8 96.95중량%96.95 wt% 2.4 중량%2.4 wt% 0.6 중량%0.6 wt% 0.05 중량%0.05 wt% 비교준비예 1Comparative Preparation Example 1 96.95중량%96.95 wt% 3.0 중량%3.0 wt% -- 0.05 중량%0.05 wt% 비교준비예 2Comparative Preparation Example 2 96.95중량%96.95 wt% -- 3.0 중량%3.0 wt% 0.05 중량%0.05 wt% 비교준비예 3Comparative Preparation Example 3 92.95 중량%92.95 wt% 3.5 중량%3.5 wt% 3.5 중량%3.5 wt% 0.05 중량%0.05 wt%

실험예Experimental Example 1 : 난연성 폴리에스테르 수지의 물성 측정 1: Measurement of physical properties of flame retardant polyester resin

상기 준비예 및 비교준비예에서 제조한 난연성 폴리에스테르 수지의 난연성분 함량을 인계 난연제의 경우1H-NMR을 통하여 전체 난연성 폴리에스테르 수지 주쇄에 포함된 포스포네이트 에스테르 결합을 ASSIGN하는 방법으로 측정하였고, 멜라민계 난연제의 경우 아민기를 ASSIGN 하여 측정하였고, 무기계 난연제의 경우 ICP를 이용하여 그 함량을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The flame retardant content of the flame retardant polyester resin prepared in the preparation example and the comparative preparation example was measured by ASSIGN of the phosphonate ester bond contained in the main flame retardant polyester resin resin through 1 H-NMR in the case of the phosphorus flame retardant agent , Amine groups were measured by ASSIGN for melamine flame retardants, and ICP was used for inorganic flame retardants. The results are shown in Table 2 below.

그리고, 난연성 폴리에스테르 수지의 고유점도(IV)를 우베로데(Ubbelohde) 점도계로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The intrinsic viscosity (IV) of the flame-retardant polyester resin was measured with a Ubbelohde viscometer, and the results are shown in Table 2 below.

구분division 수지 내
난연성분 함유량
In resin
Flame retardant content
고유점도Intrinsic viscosity
준비예 1Preparation Example 1 5,980 ppm5,980 ppm 0.685 dl/g0.685 dl / g 준비예 2Preparation Example 2 5,975 ppm5,975 ppm 0.682 dl/g0.682 dl / g 준비예 3Preparation Example 3 6,032 ppm6,032 ppm 0.693 dl/g0.693 dl / g 준비예 4Preparation Example 4 4,598 ppm4.598 ppm 0.688 dl/g0.688 dl / g 준비예 5Preparation Example 5 6,483 ppm6,483 ppm 0.701 dl/g0.701 dl / g 준비예 6Preparation Example 6 7,533 ppm7,533 ppm 0.680 dl/g0.680 dl / g 준비예 7Preparation Example 7 6,028 ppm6,028 ppm 0.683 dl/g0.683 dl / g 준비예 8Preparation Example 8 6,102 ppm6,102 ppm 0.679 dl/g0.679 dl / g 비교준비예 1Comparative Preparation Example 1 5,922 ppm5,922 ppm 0.681 dl/g0.681 dl / g 비교준비예 2Comparative Preparation Example 2 5,884 ppm5,884 ppm 0.685 dl/g0.685 dl / g 비교준비예 3Comparative Preparation Example 3 11,095 ppm11,095 ppm 0.608 dl/g0.608 dl / g

상기 표 2의 물성측정수치를 보면 준비예 1 ~ 8의 난연성 폴리에스테르 수지의 경우, 난연성분 함량이 3,000 ~ 10,000 ppm 이내, 바람직하게는 4,000 ~ 7,500 ppm 이내인 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 동일한 양의 난연성 폴리에스테르 조성물을 이용하여 제조한 수지의 난연성분 함유량이 미량의 차이가 났는데, 이는 에스테르화 반응 및 폴리머화 반응 진행 중 일부 난연제의 탈락에 의한 것으로 판단됩니다. 그리고, 준비예 1~8및 비교준비예 1~2의 경우, 고유점도가 거의 비슷했으며, 이는 사용된 테레프탈산 및 에틸렌글리콜의 양이 유사한 결과라고 판단된다. 그러나, 비교준비예 3의 경우, 고유점도가 다른 준비예 등과 비교할 때 낮았는데, 이는 난연제 사용량이 많아서 상대적으로 테레프탈산 및 에틸렌글리콜의 사용량이 적어졌기 때문인 것을 판단된다.
From the physical property measurement values in Table 2, it was confirmed that the flame retardant content of the flame-retardant polyester resin of Preparation Examples 1 to 8 was within 3,000 to 10,000 ppm, preferably within 4,000 to 7,500 ppm. The amount of the flame retardant content of the resin produced by using the same amount of the flame retardant polyester composition was found to be very small due to the elimination of some flame retardants during the esterification reaction and the polymerization reaction. In the preparation examples 1 to 8 and the comparative preparation examples 1 and 2, intrinsic viscosities were almost similar, and it was judged that the amounts of terephthalic acid and ethylene glycol used were similar. However, in Comparative Preparation Example 3, the intrinsic viscosity was low as compared with other preparation examples and the like. This is because the use amount of terephthalic acid and ethylene glycol was relatively small because the amount of the flame retardant was large.

실시예Example 1 : 난연성 폴리에스테르 섬유의 제조 1: Production of flame retardant polyester fiber

상기 준비예 1에서 제조한 난연성 폴리에스테르 수지를 120℃에서 4시간 동안 예비건조시킨 후, 150℃에서 4시간 동안 본 건조를 수행한 다음, 방사구금을 통해 방사온도 280℃ 및 방사속도 4,500 mpm으로 방사시켜서 난연성 폴리에스테르 섬유를 제조하였다.
The flame-retardant polyester resin prepared in Preparation Example 1 was preliminarily dried at 120 ° C for 4 hours, and then dried at 150 ° C for 4 hours. Then, spinning was carried out at a spinning temperature of 280 ° C and a spinning speed of 4,500 mpm Followed by spinning to produce a flame-retardant polyester fiber.

실시예Example 2 ~ 8 및  2 to 8 and 비교예Comparative Example 1 ~ 3 1-3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 폴리에스테르 섬유를 제조하되, 상기 준비예 1의 난연성 폴리에스테르 수지 대신 준비예 2 ~ 8 및 비교준비예 1 ~ 3에서 제조한 난연성 폴리에스테르 수지 각각을 사용하여 난연성 폴리에스테르 섬유를 제조하였다.
Flame retardant polyester fibers were prepared in the same manner as in Example 1 except that each of the flame retardant polyester resins prepared in Preparation Examples 2 to 8 and Comparative Preparation Examples 1 to 3 was used in place of the flame retardant polyester resin in Preparation Example 1, To prepare a polyester fiber.

실험예Experimental Example 2 : 난연성 폴리에스테르 섬유의 물성 측정 2: Measurement of properties of flame retardant polyester fiber

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 난연성 폴리에스테르 섬유의 난연성, 강도, 신도, 한계산소지수(LOI) 및 불량률을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. The flame retardancy, strength, elongation, limiting oxygen index (LOI) and defective ratio of the flame retardant polyester fibers prepared in the above Examples and Comparative Examples were measured. The results are shown in Table 3 below.

(1) 난연성 측정(1) Measurement of flammability

KS M 3305 방법으로 UL 94-AVH 챔버를 이용하여, 폴리에스테르 섬유의 난연성을 측정하였다.The flame retardancy of the polyester fibers was measured using a UL 94-AVH chamber with the method of KS M 3305.

(2) 강도, 신도의 측정(2) Measurement of strength and elongation

섬유의 강, 신도의 측정은 자동 인장 시험기(Textechno 사)을 사용하여 50 cm/m 의 속도, 50 cm의 파지 거리를 적용하여 측정하였다. 강도 및 신도는 섬유에 일정한 힘을 주어 절단될 때까지 연신시켰을 때 걸린 하중을 데니어로 나눈 값(g/de)을 강도, 늘어난 길이에 대한 처음 길이를 백분율로 나타낸 값(%)을 신도로 정의하였다.The strength and elongation of the fibers were measured using an automatic tensile tester (Textechno) at a speed of 50 cm / m and a gripping distance of 50 cm. Strength and elongation are defined as the elongation (%) of the initial length of the elongated length as a percentage (g / de) divided by the denier when the fiber is stretched until it is cut with a constant force. Respectively.

(3) 한계산소지수 측정(3) Measurement of limit oxygen index

KS-M ISO 4589-1호에 의거하여 한계산소지수(LOI)를 측정하였다.The limit oxygen index (LOI) was measured according to KS-M ISO 4589-1.

(4) 불량률 측정 (4) Defect rate measurement

불량률 측정은 방사시 섬유의 사절 빈도 및 섬유의 변색을 통해 측정하며, 불량 기준은 사절 빈도 1회 이상/1hr, 섬유 b치(측색값) 7이상의 경우 불량으로 판단하였으며, 그리고, 섬유의 경시변화를 통해 측정하며, 경시변화 측정 기준은 섬유물성 저하율로 판단하는데, 방사 후 72 시간 경과한 후에 섬유의 강도 저하율이 1.0% 이상일 때 불량으로 판단하였다.The failure rate was measured by the frequency of fiber filament and the discoloration of fiber during the spinning. The failure rate was judged to be defective when the filament frequency was at least 1 time / 1 hr and the fiber b value (colorimetric value) 7 or more. , And it is judged that the degradation rate of the fiber is 1.0% or more after 72 hours from the spinning.

구분division 섬도
(de)
Fineness
(de)
난연성
(UL-94V법)
Flammability
(UL-94V method)
강도
(g/de)
burglar
(g / de)
신도
(%)
Shindo
(%)
한계산소지수(%)Limit Oxygen Index (%) 불량률
(%)
Defect rate
(%)
실시예 1Example 1 7575 V1V1 4.54.5 2626 34.234.2 0.61%0.61% 실시예 2Example 2 7575 V1V1 4.44.4 2727 36.936.9 0.64%0.64% 실시예 3Example 3 7575 V1V1 4.64.6 2828 35.035.0 0.57%0.57% 실시예 4Example 4 7575 V1V1 4.54.5 2525 34.834.8 0.52%0.52% 실시예 5Example 5 7575 V1V1 4.44.4 2626 37.837.8 0.55%0.55% 실시예 6Example 6 7575 V1V1 4.64.6 3030 38.438.4 0.60%0.60% 실시예 7Example 7 7575 V1V1 4.54.5 2626 34.334.3 0.37%0.37% 실시예 8Example 8 7575 V1V1 4.44.4 2828 34.634.6 0.46%0.46% 비교예 1Comparative Example 1 7575 V1V1 4.54.5 2626 33.333.3 0.75%0.75% 비교예 2Comparative Example 2 7575 V1V1 4.44.4 2828 27.227.2 0.62%0.62% 비교예 3Comparative Example 3 7575 V1V1 2.12.1 1515 39.239.2 2.3%2.3%

상기 표 1의 실험결과를 살펴보면, 실시예 1 ~ 실시예 8에서 제조한 섬유의 경우, 전반적인 물성이 매우 우수하였으며, 특히 한계산소지수가 34.0% ~ 40.0%로 매우 우수한 결과를 보였다.The results are shown in Table 1. The results are shown in Table 1. The results are shown in Table 1. The results are shown in Table 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

그러나, 비교예 1 및 비교예 2의 경우, 한계산소지수가 34.0% 미만으로 실시예와 비교할 때,상대적으로 저조한 결과를 보임을 확인할 수 있었다.However, in the case of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, it was confirmed that the limit oxygen index was less than 34.0%, which is relatively low as compared with the Example.

또한, 비교예 3의 경우, 난연성 및 한계산소지수 등의 물성이 전반적으로 우수했으나, 강도, 신도 및 불량률이 좋지 않았는데, 이는 수지 내 난연성분 함유량이 10,000 ppm 이상으로 높아서 폴리에스테르 수지 제조시 다량의 난연제 성분으로 인해 중합 반응성이 저하된 결과, 이로 제조한 섬유의 물성에 악영향을 미친 것으로 판단된다.
In the case of Comparative Example 3, the properties such as the flame retardancy and the limiting oxygen index were excellent, but the strength, elongation and defect rate were not good. This is because the flame retardant content in the resin is as high as 10,000 ppm or more, The polymerization reactivity was lowered due to the flame retardant component, and it was judged that the physical properties of the fiber thus produced adversely affected.

상기 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명의 난연성 폴리에스테르 수지 조성물 및 본 발명이 제시하는 제조방법으로 제조한 난연성 폴리에스테르 수지, 이의 사출물의 물성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 이러한 본 발명을 통해 섬유, 직물, 인테리어 소재 등 폭 넓게 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
Through the above Examples and Experimental Examples, it was confirmed that the flame-retardant polyester resin composition of the present invention and the flame-retardant polyester resin produced by the production method of the present invention and the molded article thereof are excellent in physical properties. It is expected that the present invention can be applied to a wide range of applications such as textiles, fabrics and interior materials.

Claims (15)

테레프탈산(terephthalic acid) 및 이소프탈산(isophthlic acid) 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 프탈산;
에틸렌글리콜, 다이에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 글리콜; 및
유기인계 난연제 및 멜라민계 난연제를 4:1 ~ 1:4중량비로 함유한 난연제;를 포함하며,
상기 유기인계 난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며,
상기 멜라민계 난연제는 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 피로포스페이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르 수지 조성물.
[화학식 1]
Figure pat00009

상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.
Phthalic acid containing at least one selected from terephthalic acid and isophthalic acid;
Glycols containing at least one selected from ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and butylene glycol; And
An organophosphorus flame retardant and a melamine flame retardant in a weight ratio of 4: 1 to 1: 4,
The organic phosphorus flame retardant includes a compound represented by the following formula (1)
Wherein the melamine-based flame retardant comprises at least one selected from the group consisting of melamine, melamine cyanurate, melamine phosphate, melamine polyphosphate, and melamine pyrophosphate.
[Chemical Formula 1]
Figure pat00009

In the above formula (1), R 1 is -OH, -COOH, -CH 2 COOH, -CH 2 CH 2 COOH, -CH 2 CH 2 CH 2 COOH or -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH.
제1항에 있어서, 하기 화학식 2로 표시되는 금속촉매, 마그네슘 아세테이트(Mg acetate), 게르마늄 아세테이트(Ge acetate), 징크 아세테이트(Zn acetate) 중에서 선택된 1종 이상의 촉매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 수지 조성물;
[화학식 2]
Figure pat00010

상기 화학식 2에 있어서, R2는 수소원자, 탄소수 1 ~ 5의 알킬기, 탄소수 5 ~ 6의 사이클로 알킬기, 탄소수 1 ~ 2의 알콕시기 또는 페닐기이다.
The catalyst according to claim 1, further comprising at least one catalyst selected from the group consisting of a metal catalyst represented by the following general formula (2), Mg acetate, Ge acetate and Zn acetate. An ester resin composition;
(2)
Figure pat00010

In Formula 2, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, or a phenyl group.
제1항에 있어서, 상기 프탈산과 상기 글리콜을 1 : 1.2 ~ 1.5 몰비로 포함하고, 상기 난연제를 조성물 전체 중량 중 2 ~ 5 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르 수지 조성물.
The flame-retardant polyester resin composition according to claim 1, wherein the phthalic acid and the glycol are contained in a ratio of 1: 1.2 to 1.5 molar ratio, and the flame retardant is contained in an amount of 2 to 5 wt% of the total weight of the composition.
제2항에 있어서, 상기 금속촉매를 0.01 ~ 0.1 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르 수지 조성물.
The flame-retardant polyester resin composition according to claim 2, wherein the metal catalyst is contained in an amount of 0.01 to 0.1% by weight.
제1항에 있어서, 상기 프탈산은 테레프탈산이고, 상기 글리콜은 에틸렌글리콜인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르 수지 조성물.
The flame-retardant polyester resin composition according to claim 1, wherein the phthalic acid is terephthalic acid, and the glycol is ethylene glycol.
제1항 내지 제5항 중에서 선택된 어느 한 항의 조성물의 반응물인 폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 반응물은 900℃까지 가열시 무기물 잔량이 15 ~ 20중량%인 것을 특징으로 하는 LOI(limiting oxygen index)가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지.
(LOI) characterized by comprising a polyester resin which is a reaction product of the composition of any one of claims 1 to 5, wherein the reactant has an inorganic residual amount of 15 to 20 wt% Excellent flame retardant polyester resin.
제6항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 난연 성분 함유량이 3,000 ~ 10,000 ppm 인 것을 특징으로 하는 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지.
The flame retardant polyester resin according to claim 6, wherein the content of the flame retardant component in the polyester resin is 3,000 to 10,000 ppm.
제6항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 고유점도(IV)가 0.500 ~ 0.750 dl/g 인 것을 특징으로 하는 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지.
The flame retardant polyester resin according to claim 6, wherein the polyester resin has an intrinsic viscosity (IV) of 0.500 to 0.750 dl / g.
제6항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지의 사출물은 KS-M ISO 4589-1호에 의거하여 측정시 한계산소지수(LOI)가 34% ~ 40%인 것을 특징으로 하는 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지.
The injection molding of polyester resin according to claim 6, wherein the molded article of the polyester resin has a limit oxygen index (LOI) of 34% to 40% as measured according to KS-M ISO 4589-1, wherein the LOI is an excellent flame retardant polyester resin .
프탈산, 글리콜, 난연제, 및 하기 화학식 2로 표시되는 금속촉매, 마그네슘 아세테이트(Mg acetate), 게르마늄 아세테이트(Ge acetate), 징크 아세테이트(Zn acetate) 중에서 선택된 1종 이상의 촉매를 혼합한 후, 에스테르화 반응(esterification)시켜서 에스테르화 반응물을 제조하는 단계; 및
상기 에스테르화 반응물을 폴리머화 반응(polymerization)을 수행하는 단계;를 포함하며,
상기 난연제는 유기인계 난연제 및 멜라민계 난연제를 4:1 ~ 1:4중량비로 함유한 난연제;를 포함하며,
상기 유기인계 난연제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하며,
상기 멜라민계 난연제는 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 피로포스페이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지 제조방법;
[화학식 1]
Figure pat00011

상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이며,
[화학식 2]
Figure pat00012

상기 화학식 1에 있어서, R2는 수소원자, 탄소수 1 ~ 5의 알킬기, 탄소수 5 ~ 6의 사이클로 알킬기, 탄소수 1 ~ 2의 알콕시기 또는 페닐기이다.
(1), a catalyst selected from the group consisting of phthalic acid, glycol, a flame retardant, and a metal catalyst represented by the following general formula (2), Mg acetate, Ge acetate and Zn acetate, (esterification) to produce an esterification reaction product; And
And performing a polymerization reaction on the esterification reaction product,
Wherein the flame retardant comprises an organic phosphorus flame retardant and a melamine flame retardant in a weight ratio of 4: 1 to 1: 4,
The organic phosphorus flame retardant includes a compound represented by the following formula (1)
Wherein the melamine-based flame retardant comprises at least one selected from the group consisting of melamine, melamine cyanurate, melamine phosphate, melamine polyphosphate, and melamine pyrophosphate;
[Chemical Formula 1]
Figure pat00011

Wherein R 1 is -OH, -COOH, -CH 2 COOH, -CH 2 CH 2 COOH, -CH 2 CH 2 CH 2 COOH or -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH,
(2)
Figure pat00012

In Formula 1, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms, or a phenyl group.
제10항에 있어서, 상기 프탈산은 테레프탈산 및 이소프탈산 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
상기 글리콜은 에틸렌글리콜, 다이에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지의 제조방법.
11. The method according to claim 10, wherein the phthalic acid comprises at least one selected from terephthalic acid and isophthalic acid,
Wherein the glycol comprises at least one member selected from ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and butylene glycol.
제10항에 있어서, 상기 에스테르화 반응은 230℃ ~ 250℃ 하에서, 반응시 발생하는 물을 탈수(dehydration)시키면서 수행하는 것을 특징으로 하는 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지의 제조방법.
The method according to claim 10, wherein the esterification reaction is carried out at 230 ° C to 250 ° C while dehydration of water occurs during the reaction.
제10항에 있어서, 상기 폴리머화 반응은 260℃ ~ 300℃ 및 진공도 2.0 이하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 LOI가 우수한 난연성 폴리에스테르 수지의 제조방법.
11. The method according to claim 10, wherein the polymerization reaction is carried out at a temperature of from 260 DEG C to 300 DEG C and a vacuum degree of 2.0 or less.
제6항의 난연성 폴리에스테르 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리에스테르 섬유.
A flame retardant polyester fiber characterized by comprising the flame retardant polyester resin of claim 6.
제14항의 난연성 폴리에스테르 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 인테리어 소재.

An interior material comprising the flame retardant polyester fiber of claim 14.

KR1020130155936A 2013-12-13 2013-12-13 Composition of Flame retardant polyester resin, Flame retardant polyester resin having high limiting oxygen index and Polyester yarn of that KR20150069483A (en)

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