KR20170112574A - 해도형 복합섬유의 제조방법, 이를 포함하는 난연수지 섬유의 제조방법, 및 이에 의해 제조된 해도형 복합 섬유 - Google Patents

해도형 복합섬유의 제조방법, 이를 포함하는 난연수지 섬유의 제조방법, 및 이에 의해 제조된 해도형 복합 섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명의 난연수지의 제조방법은 해성분으로 수용출성 수지를 포함함에 따라 비알칼리 감량 공정으로 감량이 가능하다. 이에, 도성분 섬유의 우수한 물성, 염색성, 및 난연성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

해도형 복합섬유의 제조방법, 이를 포함하는 난연수지 섬유의 제조방법, 및 이에 의해 제조된 해도형 복합 섬유{Manufacturing method of sea-island complex fiber, manufacturing method of nonflammable resin including the same and sea-island complex fiber thereby}
본 발명은 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 해도형 복합섬유의 제조방법, 이를 포함하는 난연수지 섬유의 제조방법, 및 이에 의해 제조된 해도형 복합 섬유에 관한 것이다.
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 만든 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.
또한, 난연섬유의 경우, 고급 직물 제품에 사용되는 경향이 있고, 고급 직물을 이용한 제품의 경우, 높은 심색성이 요구되는데, 이러한 제품을 제조하기 위해서 보색제, 염색제, 염료 등을 투입하여 수지 및/또는 섬유를 제조한다. 그런데, 기존의 난연섬유 및/또는 이를 제조하기 위한 수지의 경우, 색상의 선명성을 높이기 위한 첨가 조성물, 공정 등에 의해 제조된 난연섬유 및/또는 직물 등의 물성이 감소하는 문제가 있다. 일례를 들면, 한국공개특허 제2005-0103617호에는 보색제를 첨가하여 염색 가공 중 우수한 색상 발현성을 부여한 난연성 폴리에스테르가 언급되어 있는데, 염색 가공 중 고온의 열수에 의한 난연제의 가수분해가 일어나는 문제가 있으며, 한국공개특허 제2003-0028022호에는 카치온 염료를 이용한 폴리에스테르를 제조하는 방법이 기술되어 있는데, 이는 카치온 염료에 염색이 가능한 폴리에스테르 조성물 제조시 방사가공성의 유지를 위해 금속 설포네이트염의 전처리가 필요하여 공정비용이 상승하며 또한, 색상의 선명성 향상을 위해 개질제 함량을 늘릴 경우 원사 물성 저하 및 공정 중 팩압 상승의 원인이 되는 문제가 있었다.
또한, 종래에는 난연성 폴리에스테르 해도형 복합섬유로서, 알칼리 이용해성 폴리에스테르 폴리머를 해성분으로 사용하고, 도성분에 난연 폴리에스테르를 사용한 해도형 복합섬유기 게재되어 있는데, 해성분의 용해성 향상을 위해 강염기, 고온의 조건 하에서 알칼리 감량 공정 진행시, 가수분해 및 난연제 탈락이 발생하여 최종 제품의 물성, 염색성, 및 난연성 저하가 발생하는 문제가 있다.
KR 2005-0103617A KR 2003-0028022A
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 난연성 및 염색성이 우수한 난연수지 섬유를 제조할 수 있는 해도형 복합섬유의 제조방법, 이를 포함하는 난연수지 섬유의 제조방법, 및 이에 의해 제조된 해도형 복합 섬유를 제공하는 데 그 목적이 있다. 또한, 감량 공정을 수행하더라도 난연섬유의 염색성, 물성, 및 난연성의 저하를 방지할 수 있는 해도형 복합섬유의 제조방법, 이를 포함하는 난연수지 섬유의 제조방법, 및 이에 의해 제조된 해도형 복합 섬유를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 해도형 복합 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지를 준비하는 1단계; 상기 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지를 건조시키는 2단계; 및 건조된 상기 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지를 복합방사를 수행하여 상기 수용출성 폴리에스테르 수지를 해성분으로 포함하고, 상기 난연수지를 도성분으로 포함하는 해도(Island in the Sea)형 복합섬유를 제조하는 3단계;를 포함하되, 상기 난연수지는 폴리에스테르 87.5 ~ 97.0 몰%, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 2.5 ~ 4.5 몰% 및 금속 설폰산염 0.5 ~ 8.0몰%를 포함하고,상기 수용출성 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르 50 ~ 70 몰%, 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 20 ~ 30 몰%, 금속 설폰산염 10 ~ 20 몰%, 및 지방족 디올 10 ~ 20 몰%을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 폴리에스테르는 중량평균분자량 18,000 ~ 22,000인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 복합방사는 방사온도 260 ~ 300℃ 및 방사속도 2,000 mpm 이상에서 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 2단계의 상기 난연수지는110 ~ 130℃ 하에서 건조가 수행되고, 상기 수용출성 폴리에스테르 수지는70 ~ 90℃ 하에서 건조가 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 난연수지 중 5,000 ~ 7,000 ppm(화합물의 P 함량 기준)으로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 3단계에서, 상기 해도형 복합섬유는상기 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지는 50 : 50 ~ 90 : 10 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 금속 설폰산염은 디메틸 5-소디오술포 이소프탈레이트, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 및 디카르보메톡시벤젠설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산 및 디메틸테레프탈레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 지방족 디올은 탄소수 2 ~ 20의 지방족 디올을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 지방족 디올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 트리메틸글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 펜타메틸글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 헵타메틸렌클리콜, 옥타메틸렌글리콜, 노나메틸렌글리콜, 데카메틸렌글리콜, 운데카메틸렌글리콜, 도데카메틸렌글리콜 및 트리데카메틸렌글리콜으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 난연수지 섬유의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 본 발명의 해도형 복합 섬유의 제조방법에 의해 해도형 복합 섬유를 제조하는 단계; 및 상기 해도형 복합섬유를 비알칼리 감량하는 4단계;를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 4단계는 80 ~ 110℃ 온도의 열수에서 10 ~ 50분 동안 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 수용출성 폴리에스테르 수지를 해성분으로 포함하고, 난연수지를 도성분으로 포함하는 해도(Island in the Sea)형 복합섬유에 있어서, 상기 난연수지는 폴리에스테르 87.5 ~ 97.0 몰%, 금속 설폰산염 0.5 ~ 8.0몰% 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 2.5 ~ 4.5 몰% 를 포함하고, 상기 수용출성 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르 50 ~ 70 몰%, 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 20 ~ 30 몰%, 금속 설폰산염 10 ~ 20 몰%, 및 지방족 디올 10 ~ 20 몰%을 포함하는 해도형 복합섬유를 제공하는 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.
본 발명에 의해 제조된 난연수지 섬유는 난연성 및 염색성이 향상된다. 또한, 본 발명의 난연성 에스테르 섬유의 제조방법은 감량 공정을 수행하더라도 난연섬유의 염색성, 물성, 및 난연성의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해도사의 단면도이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 난연수지 섬유의 제조방법은 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지를 준비하는 1단계, 상기 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지를 건조시키는 2단계, 건조된 상기 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지를 복합방사를 수행하여 상기 수용출성 폴리에스테르 수지를 해성분으로 포함하고, 상기 난연수지를 도성분으로 포함하는 해도(Island in the Sea)형 복합섬유를 제조하는 3단계, 및 상기 해도형 복합섬유를 비알칼리 감량하는 4단계를 포함한다.
상기 1단계로써, 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지를 준비한다. 상기 난연수지는 폴리에스테르 87.5 ~ 97.0 몰%, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 2.5 ~ 4.5 몰% 및 금속 설폰산염 0.5 ~ 8.0몰%를 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00003
상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.
상기 난연수지는 후술되는 해도섬유 제조시 섬유 형성성분인 도성분 형성되는 조성물로, 후술되는 비감량 공정 후 남게 되는 난연수지 섬유를 형성하게 되는 조성물에 해당한다.
상기 난연수지에서, 상기 폴리에스테르가 87.5 몰% 미만일 경우, 섬유 형성이 어려울 수 있고 상기 폴리에스테르 섬유가 97.0 몰%을 초과할 경우 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 금속 설폰산염의 첨가량이 제한적일 수 있다. 상기 폴리에스테르는 중량평균분자량 18,000 ~ 22,000인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 난연성을 증가시키는 역할을 수행한다. 상기 난연수지에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물2.5 몰% 미만일 경우 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 의한 난연상승효과가 감소할 수 있고, 4.5 몰%를 초과할 경우, 상대적으로 상기 폴리에스테르 및 금속 설폰산염의 첨가량이 제한적일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 난연수지 중 5,000 ~ 7,000 ppm(화합물의 P 함량 기준), 바람직하게는 5,200 ~ 6,500 ppm(화합물의 P 함량 기준)이 되도록, 더욱 바람직하게는 5,500 ~ 6,300 ppm(화합물의 P 함량 기준)이 되도록 투입하는 것이 좋다. 이때, 화학식 1로 표시되는 화합물의 투입량이 5,000 ppm(화합물의 P 함량 기준) 미만이면 충분한 난연성을 확보하지 못할 수 있고, 7,000 ppm(화합물의 P 함량 기준)을 초과하면 과량의 P함량으로 인해 중합 반응 중 반응성 불량이 발생할 수 있고 후술되는 방사 공정에서 중합칩의 내열성 저하 및 점도 저하 등의 문제가 발생할 수 있다. 최종 제품에서는 사물성의 저하가 발생할 수 있고 이는 제직 및 환편 가공 시 사절에 의한 공정통과성 불량의 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
상기 금속 설폰산염은 상기 난연수지의 염색성을 향상시키는 역할을 수행한다. 상기 난연수지에서, 상기 금속 설폰산염이 0.5 몰% 미만일 경우 염색성 향상 효과가 제한적일 수 있고, 상기 금속 설폰산염이 8.0 몰%을 초과할 경우 상대적으로 상기 폴리에스테르 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 첨가량이 제한적일 수 있다.
상기 금속 설폰산염은 디메틸 5-소디오술포 이소프탈레이트, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 및 디카르보메톡시벤젠설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 수용출성 폴리에스테르 수지는 후술되는 해도섬유에서 추출성분인 해성분을 형성하는 성분이다. 상기 수용출성 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르 50 ~ 70 몰%, 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 20 ~ 30 몰%, 금속 설폰산염 10 ~ 20 몰%, 및 지방족 디올 10 ~ 20 몰%을 포함한다.
상기 폴리에스테르는 상기 폴리에스테르는 중량평균분자량 18,000 ~ 22,000인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지일 수 있다. 상기 수용출성 폴리에스테르 수지에서 상기 테레프탈산이 60 몰% 미만일 경우 후술되는 해도섬유에서 해성분 비율이 초도설계 값보다 작아질 수 있다. 또한, 상기 테레프탈산이 70 몰%을 초과할 경우 다른 성분의 함량 값이 제한적일 수 있다.
상기 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산은 결정화도를 감소시키는 역할을 수행한다. 상기 수용출성 폴리에스테르 수지에서 상기 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산이 20 몰% 미만일 경우 결정화도를 감소시키는 효과가 저하될 수 있고, 상기 상기 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산이 30 몰%를 초과할 경우 다른 성분의 함량 값이 제한적일 수 있다. 상기 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산 및 디메틸테레프탈레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 금속 설폰산염은 물분자의 흡착을 유도하는 역할을 수행한다. 즉, 수용출성 폴리에스테르 수지가 수용성을 갖도록 유도하는 것이다. 상기 수용출성 폴리에스테르 수지에서, 상기 금속 설폰산염이 10 몰% 미만일 경우 물분자 흡착 유도 효과가 제한적이기 때문에 후술되는 비알칼리 감량에 의해 감량이 충분히 이루어지지 못할 수 있고, 상기 금속 설폰산염이 20 몰%을 초과할 경우 상대적으로 다른 성분의 함량이 제한적일 수 있고, 비결정성 영역의 비율이 커지면서 원사 물성 저하 및 팩압발생 등과 같은 방사공정성이 저하될 수 있다.
상기 지방족 디올은 상기 폴리에스테르와 에스테르화 반응하여 폴리에스테르 수지를 수득할 수 있다. 상기 수용출성 폴리에스테르 수지에서, 상기 지방족 디올 이 10 몰% 미만일 경우 수용출성 폴리에스테르 수지의 수율이 낮을 수 있고, 20 몰%을 초과할 경우 미반응 지방족 디올이 발생할 수 있다.
상기 지방족 디올은 탄소수 2 ~ 20의의 지방족 디올을, 바람직하게는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 트리메틸글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 펜타메틸글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 헵타메틸렌클리콜, 옥타메틸렌글리콜, 노나메틸렌글리콜, 데카메틸렌글리콜, 운데카메틸렌글리콜, 도데카메틸렌글리콜 및 트리데카메틸렌글리콜으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및 부틸렌글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 2단계로써, 상기 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지를 건조시킨다. 상기 건조시키는 단계는 수분함량 100ppm이하가 되도록 수분을 제거함으로써 결정화도를 향상시키기 위한 것으로서, 난연수지는110℃ ~ 130℃ 하에서 건조를 수행할 수 있으며, 바람직하게는 110℃ ~ 120℃ 하의 낮은 온도에서 건조를 수행할 수 있다. 이때 건조온도가 110℃ 미만이면 충분하게 수지가 건조가 되지 않을 수 있고, 130℃를 초과하면 고유점도가 감소하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 온도에서 건조를 수행하는 것이 좋다.
수용출성 폴리에스테르 수지는70℃ ~ 90℃ 하에서 건조를 수행할 수 있으며, 바람직하게는 70℃ ~ 80℃ 하의 낮은 온도에서 건조를 수행할 수 있다. 이때 건조온도가 70℃ 미만이면 충분하게 수지가 건조가 되지 않을 수 있고, 90℃를 초과하면 칩의 융착 발생 및 고유점도가 감소하는 문제가 있을 수 있다.
상기 3단계로써, 건조된 상기 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지를 복합방사를 수행하여 상기 수용출성 폴리에스테르 수지를 해성분으로 포함하고, 상기 난연수지를 도성분으로 포함하는 해도(Island in the Sea)형 복합섬유를 제조한다.
또한, 상기 방사시키는 단계의 방사는 방사온도 260℃ ~ 300℃ 및 방사속도 2,000 mpm 이상에서 방사를 수행할 수 있으며, 바람직하게는 방사온도 260℃ ~ 290℃ 및 방사속도 3,500 mpm ~ 4,800 mpm 하에서 방사를 수행할 수도 있다. 이때, 방사온도가 260℃ 미만이면 고분자의 얼라인먼트(alignment)가 부족하여 미연신에 의한 염반(염색성 불량)이 발생하는 문제가 있을 수 있고, 300℃를 초과하면 고온에 의한 열분해가 발생하여 원사 물성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 방사속도가 2,500 mpm 미만이면 고분자의 alignment가 부족하여 미연신에 의한 염반(염색성불량)이 발생하는 문제가 있을 수 있으며, 생산성 저하에 의한 원가상승이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 방사는 당업계에서 사용하는 일반적인 해도형 복합방사구금을 사용하여 수행할 수 있으며, 도 1과 같은 해성분방사구(30) 및 도성분방사구(31)를 포함하는 복합방사구금을 사용할 수 있다.
이때, 상기 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지는 50 : 50 ~ 90 : 10 중량비로 혼합할 수 있다. 상기 난연수지가 수용출성 폴리에스테르 수지 대비 중량비 50% 미만일 경우 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 의한 난연효과가 감소할 수 있고, 상기 난연수지가 수용출성 폴리에스테르 수지 대비 90% 이상일 경우 해도섬유에서 해성분의 중량이 적어서 방사 진행 중 도성분 접합 문제가 발생하여 용출 후 최종 제품에서 터치 및 염색 불량의 원인이 될 수 있다.
상기 4단계로써, 상기 해도형 복합섬유를 비알칼리 감량한다. 이때, 상기 비알칼리 감량은 알칼리가 아닌 물을 이용하여 수행되는 감량으로, 전술된 수용출성 폴리에스테르 수지가 수용성을 나타내기 때문에 가능한 것이다.
상기 비알칼리 감량은 80 ~ 110℃ 온도의 열수에서 10 ~ 50분 동안 수행될 수 있다. 감량시 상기 열수의 온도가 80℃ 미만일 경우 감량 속도가 느려져 공정 시간이 느려질 수 있고, 열수의 온도가 110℃를 초과할 경우 부반응이 일어날 수 있다. 또한, 상기 비알칼리 감량 공정 시간이 10분 미만일 경우 충분한 감량이 이루어 지지 않아 해도섬유에서 해성분의 추출이 완벽히 이루어지지 않을 수 있고, 50분을 초과할 경우 부반응이 일어날 수 있다.
전술된 난연성 수용수지 섬유의 제조방법에 의해 제조된 난연성 수용수지 섬유는 알칼리 감량이 아닌 비알칼리 감량에 의해 감량 공정이 수행됨에 따라, 도성분인 난연성 수용수지 섬유의 물성, 염색성, 및 난연성의 저하 없이 물성, 염색성, 및 난연성이 우수한 섬유를 제공할 수 있다.
본 발명의 난연성 수용수지 섬유는 평균직경이 15 ㎛이고, 평균섬도가 150 de일 때, 복합섬유의 강도의 변화율은 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00004
상기 수학식 1에서, 복합섬유의 강도는ASTM D2256방법에 의거하여 측정한 것으로서, 강도의 단위는 g/d이고, 상기 강도변화율은 0.5% ~ 10%이며, 더욱 바람직하게는 1% ~ 3%이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
<실시예 1 - 난연수지 섬유 제조>
(1) 난연수지(도성분 섬유 조성물)제조
테레프탈산 94.7몰%과 디메틸 5-소디오술포 이소프탈레이트 1.30몰%로 혼합한 후, 240℃에서 발생되는 물을 제거하면서 에스테르화 반응을 수행하여 폴리에스테르를 제조했다.
다음으로 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물을 상기 폴리에스테르에 투입 및 교반하여 혼합물을 준비하였다. 이때, 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 혼합물 전체 중량 중 P 함량 기준으로 6,020 ppm이 되도록 투입했다.
다음으로 상기 혼합물을 278℃ ~ 280℃ 및 1.5 torr 이하의 조건 하에서 중합반응을 수행하여 중합체를 제조하여 난연수지(도성분 수지)를 제조하였다.
그리고, 제조한 난연성 수용수지 형성 조성물(도성분 수지)의 고유점도(IV)를 우베로데(Ubbelohde) 점도계로 측정시, 0.670 dl/g였다.
[화학식 1-1]
Figure pat00005
상기 화학식 1-1에 있어서, R1은 -CH2CH2COOH이다.
(2) 수출용성 수지(해성분 섬유 조성물)제조
폴리에틸렌테레프탈레이트 60몰%, 이소프탈산이 20몰%, 디메틸 5-소디오술포 이소프탈레이트를 10몰%, 및 디에틸렌글리콜 10몰%를 포함하는 혼합물을 공중합하여 제조한 열해성분 수지에를 혼합하여 제조한 시스용 수지의 고유점도(IV)는 0.820 dl/g였다.
(3) 해도섬유의 제조
해도형 복합방사구금의 도부분에 상기 난연수지를, 해부분에 상기 수용출성 수지를 투입한 후, 방사온도 280℃ 및 방사속도 4,200 mpm 하에서 방사를 수행하여 해도섬유(평균직경 15㎛, 평균섬도 150 de, 코어 70 중량%, 시스 30 중량%)를 제조했다.
(4) 감량 공정
상기 해도섬유를 98℃ 열수에서 약 30분간 감량하여 인계 난연폴리에스테르 섬유를 제조했다.
<실시예 2 - 염색된 난연수지 섬유 제조>
상기 실시예 1에서 제조된 인계 난연폴리에스테르 섬유를 상기에서 분산염료 염색조건(pH 4.5, 온도 130℃, 염색처리 시간 40분) 하에서 분산염료를 이용하여 욕비 50:1로 염료 및 섬유를 개량하여 염색가공을 수행하였다.
<비교예 1 >
상기 실시예 1과 동일하게 섬유를 제조하되, 감량 공정을 98℃ 온도의 NaOH 5% 수용액으로 30분 동안 수행한 것을 제외하곤 동일한 방법을 통해 섬유를 제조했다.
<비교예 2 >
상기 실시예 2과 동일하게 섬유를 제조하되, 감량 공정을 98℃ 온도의 NaOH 5% 수용액으로 30분 동안 수행한 것을 제외하곤 동일한 방법을 통해 섬유를 제조했다.
실험예 : 난연섬유의 물성 측정
(1) 강도 측정
섬유의 강도의 측정은 자동 인장 시험기(Textechno 사)을 사용하여 50 cm/m 의 속도, 50 cm 의 파지 거리를 적용하여 측정하였다. 강도는 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.
그리고, 강도변화율(%)은 하기 수학식 1에 의거하여 측정하였다.
[수학식 1]
Figure pat00006
상기 수학식 1에서, 강도의 단위는 g/d이다.
(2) 감량률 측정
감량전 섬유의 질량 및 감량 후 섬유의 질량의 측정하여 섬유의 질량의 감량률을 측정했다.
위와 같이 실험을 수행한 뒤 결과를 하기 [표 1]에 나타냈다.
Figure pat00007
상기 표 1의 실험결과를 살펴보면, 비알칼리 감량을 수행한 상기 실시예 1 ~ 2의 경우, 강도 및 중량 변화율이 낮은 것에 반해, 알칼리 감량을 수행한 비교예 1 ~ 2의 경우 강도 및 중량 변화율이 높은 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예 및 실험예에 의해 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
30 : 해성분 31 : 도성분

Claims (13)

  1. 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지를 준비하는 1단계;
    상기 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지를 건조시키는 2단계; 및
    건조된 상기 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지를 복합방사를 수행하여 상기 수용출성 폴리에스테르 수지를 해성분으로 포함하고, 상기 난연수지를 도성분으로 포함하는 해도(Island in the Sea)형 복합섬유를 제조하는 3단계;를 포함하되,
    상기 난연수지는 폴리에스테르 87.5 ~ 97.0 몰%, 금속 설폰산염 0.5 ~ 8.0몰% 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 2.5 ~ 4.5 몰% 를 포함하고,
    상기 수용출성 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르 50 ~ 70 몰%, 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 20 ~ 30 몰%, 금속 설폰산염 10 ~ 20 몰%, 및 지방족 디올 10 ~ 20 몰%을 포함하는 해도형 복합섬유의 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure pat00008

    상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르는 중량평균분자량 18,000 ~ 22,000인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지인 해도형 복합섬유의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복합방사는 방사온도 260 ~ 300℃ 및 방사속도 2,000 mpm 이상에서 수행하는 해도형 복합섬유의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    2단계의 상기 난연수지는110 ~ 130℃ 하에서 건조가 수행되고, 상기 수용출성 폴리에스테르 수지는70 ~ 90℃ 하에서 건조가 수행되는 해도형 복합섬유의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 난연수지 중 5,000 ~ 7,000 ppm(화합물의 P 함량 기준)으로 포함하는 해도형 복합섬유의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 3단계에서, 상기 해도형 복합섬유는 상기 난연수지 및 수용출성 폴리에스테르 수지는 50 : 50 ~ 90 : 10 중량비로 포함하는 해도형 복합섬유의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속 설폰산염은 디메틸 5-소디오술포 이소프탈레이트, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 및 디카르보메톡시벤젠설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 해도형 복합섬유의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산 및 디메틸테레프탈레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 해도형 복합섬유의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 지방족 디올은 탄소수 2 ~ 20의 지방족 디올을 포함하는 해도형 복합섬유의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 지방족 디올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 트리메틸글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 펜타메틸글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 헵타메틸렌클리콜, 옥타메틸렌글리콜, 노나메틸렌글리콜, 데카메틸렌글리콜, 운데카메틸렌글리콜, 도데카메틸렌글리콜 및 트리데카메틸렌글리콜으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 해도형 복합섬유의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 해도형 복합섬유의 제조방법에 의해 해도형 복합섬유를 제조하는 단계; 및
    상기 해도형 복합섬유를 비알칼리 감량하는 4단계;를 포함하는 난연수지 섬유의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 4단계는 80 ~ 110℃ 온도의 열수에서 10 ~ 50분 동안 수행되는 난연수지 섬유의 제조방법.
  13. 수용출성 폴리에스테르 수지를 해성분으로 포함하고, 난연수지를 도성분으로 포함하는 해도(Island in the Sea)형 복합섬유에 있어서,
    상기 난연수지는 폴리에스테르 87.5 ~ 97.0 몰%, 금속 설폰산염 0.5 ~ 8.0몰% 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 2.5 ~ 4.5 몰% 를 포함하여 공중합되고,
    상기 수용출성 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르 50 ~ 70 몰%, 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 20 ~ 30 몰%, 금속 설폰산염 10 ~ 20 몰%, 및 지방족 디올 10 ~ 20 몰%을 포함하여 공중합되는 해도형 복합섬유.
    [화학식 1]
    Figure pat00009

    상기 화학식 1에 있어서, R1은 -OH, -COOH, -CH2COOH, -CH2CH2COOH, -CH2CH2CH2COOH 또는 -CH2CH2CH2CH2COOH이다.
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