KR20180046738A - 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유에 있어서, 시스부는 테레프탈산(TPA)과 이소프탈산(IPA) 또는 이들의 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분 및 에틸렌글리콜(EG)과 2-메틸-1,3-프로판디올(MPD)로 이루어진 디올성분을 공중합시켜 제조하되, 상기 산성분은 상기 테레프탈산(TPA)이 80~99몰% 및 상기 이소프탈산(IPA) 이 1~20 몰%이며, 상기 디올성분은 상기 에틸렌글리콜(EG)이 60~90몰% 및 상기 2-메틸-1 ,3-프로판디올(MPD)이 10-40몰%로 사용되고, 코어부는 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜(EG)을 중합 반응하는 데, 상기 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 1:1~1.2 중량비로 혼합하며, 상기 시스부, 코어부의 중합반응시 인계 난연제를 복합섬유 대비 0.3~0.5 중량%이고, 시스부 대 코어부의 인계 난연제 함량비가 1:3~3:1인 것에 특징이 있는 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유에 관한 것이다.

Description

난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유{Flame-retardant low melting Polyester complex fiber}
본 발명은 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유에 관한 것으로 보다 자세하게는 본 발명의 폴리에스테르 수지는 결정성 고분자로서 저온에서 양호한 열접착성을 가지면서，시스부에 고함량 인계 난연제 함량 및 코어부와의 수축율 차이에 의한 벌키성 효과를 갖는 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유에 관한 것이다.
일반적으로 폴리에스테르라 함은, 분자 내에 에스테르 결합(-COO)을 갖는 고분자 화합물의 총칭으로서, 불포화폴리에스테르 수지와 알키드 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 대표되는 열가소성 폴리에스테르 수지가 있다.
이러한 폴리에스테르 섬유는 강도가 높고, 내약품성, 250 내지 255℃ 범위의 융점을 지녀 내열성이 우수하며, 신장 굴곡에 대하여는 탄성을 지니는 장점이 있어서 신사복지, 셔츠 등의 의류뿐만 아니라 산업용 재료로 용도가 다양하다.
그러나, 상기의 폴리에스테르는 비교적 융점이 높아 일반적으로 섬유 구조체를 경화시킬 때는 포르말린(포름알데히드 수용액)이라든가 유기용제를 함유한 접착제, 경질 수지(페놀 수지, 멜라닌 수지, 우레아 수지)를 사용한다. 이러한 유기 용제를 함유한 접착제는 원단의 내부까지 침투하지 않아 접착성도 낮고 완성되었을 때의 촉감이 거칠다. 또한, 휘발성이 강하고 인체에 유해한 물질이 대부분이며, 유독 가스 배출 등의 환경적으로 문제가 되어 왔다.
한편, 난연성의 부여에 있어서는 일반적으로 후가공을 통해 이루어지나, 이는 공정이 복잡해지고, 비용이 증가되는 단점이 있어, 난연성이 포함된 원료 자체는 공정의 단축 및 효과의 발현 및 내구성면에 있어서 후가공 시보다 훨씬 탁월하다.
이에 미국 특허발명 제5990213호에서는 폴리알킬렌 옥사이드를 포함하는 폴리에스테르 수지와 브롬계 난연 성분으로 구성된 난연성 폴리에스테르 수지 조성물이 저융점 점도, 높은 흐름성, 향상된 강도 및 열적 성질을 나타냄이 제안된 바 있다. 그러나, 상기의 브롬계 난연 성분은 소각시 다이옥신 등의 발암물질의 발생으로 환경 문제를 야기시키는 단점이 있어 최근에는 할로겐 계열의 난연 물질은 줄여가고 있는 실정이다.
그 밖에, 일본 공개특허공보 제2004-190161호에서는 폴리에스테르계 난연성 적층 부직포 및 그것을 이용한 필터에 관한 것으로, 한쪽 표면이 난연성 폴리에스터계 부직포이고, 다른 층은 시스부가 저융점 폴리에스테르이고, 코어부가 일반 폴리에스테르로 이루어진 시스코어형 복합 섬유로 된 적층 부직포가 제안되었으나, 상기의 난연 성분의 발현 효과가 한쪽 면에만 국한되어 난연 효과가 제한되는 단점이 있다.
또한, 일본 공개특허공보 제2006-233358호에서는 에어필터용 보강재로서 시스부에 저융점 중합체이고, 코어부가 고융점 중합체로 형성되고, 시스-코어형 복합 단섬유 상호간에 엉킴이 되어 저융점 중합체의 융착에 따라 결합되는 특징을 지니는 에어 필터 재목용 보강재로서 난연제를 사용하지 않고, 단섬유로 이루어진 부직포로 화염이다가오면 섬유의 축 방향으로 전해져 연소하기 어려워지며, 저융점 중합체가 용융 또는 연화하게 되어 연소를 방지할 수 있는 효과를 준다.
그러나 상기의 발명은 단섬유로 이루어진 에어필터용 부직포에만 적용되는 원료로서 난연성이 에어필터용 보강재에 만족한 난연성이 부여될 뿐, 그 밖의 다양한 상용성을 기대하기 어렵다.
상기의 예시 이외에도 일본 공개특허공보 제2004-107860호에서는 유리전이점 25 내지 70 ℃, 결정 개시 온도 80내지 120 ℃, 융점 140 내지 190 ℃인 저융점 폴리에스테르를 시스부에, 주된 반복 단위가 알킬렌테레프탈레이트인 폴리에스테르를 코어부에 배치한 시스코어형 복합 섬유로, 난연성, 열접착성, 내열성 및 부드러운 촉감이우수한 부직포를 얻을 수 있는 열접착성 심초형 복합 단섬유 및 이와 같은 성질을 지닌 단섬유 부직포가 제안된 바 있다. 그러나 상기의 발명은 단섬유 부직포에만 한정되어 장섬유에서 발휘될 수 있는 촉감이 발현되기 어렵다.
또한, 대한민국등록특허 제10-0915458호에서는 시스부에 레귤러 저융점 폴리에스테르를 사용하고, 코어부에 난연 폴리머를 사용하여 시스코어 단면으로 복합 방사하여 난연 성능을 부여하고자 하였다. 그러나 이는 코어부에만 난연제가 함유한 폴리머를 사용함으로써, 최종 제품의 연소시에 시스부에 난연 성능이 없으므로 이로 인하여 목표로하는 우수한 난연 성능을 발현하기 어렵다.
본 발명은 바인더 복합섬유로써 시스부에 유리전이온도를 떨어뜨려 저융점성질로 인한 우수한 접착력을 갖으며 또한 시스부와 코어부의 수축율차이에 의한 벌키성 효과 및 인계 난연제 함량차이로 인한 난연효과 증대, 원가절감 효과를 기대할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 시스부에 유리전이온도와 관련된 융점을 하강 성질이 강한 공중합 원료를 사용하여 우수한 접착력을 보유한 새로운 바인더용 폴리에스테르 섬유를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 융점을 낮추어 저온에서 양호한 열접착성을 가지는 동시에 수지가 잠재성 결정화를 갖도록 하여 열융착 후 고온에서 형태안정성과 내열성을 갖는 새로운 바인더용 폴리에스테르 수지 및 이로부터 제조된 섬유를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소량의 이소프탈산을 사용함으로써 이물질로서의 역할을 하는 중합도 2 내지 3의 고리형 화합물의 형성을 억제하고，그럼으로써 방사고정에서 이물질을 걸러주는 역할을 하는 팩의 교환주기를 길게 할 수 있는 바인더용 폴리에스테르 섬유를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 또 다른 목적은 복합 방사 기술에 의하여 시스코어 구조에 시스부에 중합공정에서 인계 난연제를 첨가하여 제조한 난연 저융점 폴리에스테르계 폴리머를 사용하고, 코어부에 중합 공정에서 인계 난연제를 첨가하여 제조한 난연 폴리에스테르계 폴리머를 사용하여 난연 성능이 우수한 저융점 폴리에스테르계 섬유 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유에 있어서, 시스부는 테레프탈산(TPA)과 이소프탈산(IPA) 또는 이들의 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분 및 에틸렌글리콜(EG)과 2-메틸-1,3-프로판디올(MPD)로 이루어진 디올성분을 공중합시켜 제조하되, 상기 산성분은 상기 테레프탈산(TPA)이 80~99몰% 및 상기 이소프탈산(IPA) 이 1~20 몰%이며, 상기 디올성분은 상기 에틸렌글리콜(EG)이 60~90몰% 및 상기 2-메틸-1 ,3-프로판디올(MPD)이 10-40몰%로 사용되고, 코어부는 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜(EG)을 중합 반응하는 데, 상기 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 1:1~1.2 중량비로 혼합하며, 상기 시스부, 코어부의 중합반응시 인계 난연제를 복합섬유 대비 0.3~0.5 중량%이고, 시스부 대 코어부의 인계 난연제 함량비가 1:3~3:1인 것에 특징이 있는 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 시스부는 융점이 150~200℃인 것에 특징이 있는 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 난연제가 인계 난연제로서 하기의 [화학식 1]을 포함하는 것에 특징이 있는 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
단, R1, R2는 메틸, 페닐, 할로페닐, 알킬, 할로알킬, 또는 할로아릴
또한 본 발명은 상기 인계 난연제는 시스부와 코어부의 폴리에스테르계 수지 내에 각각 2,000~5,000ppm 포함되는 것에 특징이 있는 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 시스부의 공중합 반응시 폴리카르본산，폴리올, 폴리옥시카르본산，트리엘리트산，트리메신산，3,3,4,4-벤조페논테트라카르본산，1,2,3,4-부탄테트라카르본산 및 이들의 유도체，글리세린，트리메틸올프로판, 펜타에리스리톨 및 솔비툴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 다관능 성분이 상기 시스부의 공중합폴리에스테르에 대하여 50~3000ppm이 추가 첨가되는 것에 특징이 있는 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유를 제공한다.
본 발명은 시스부에 유리전이온도와 관련된 융점을 하강 성질이 강한 공중합 원료를 사용한 새로운 바인더용 폴리에스테르 섬유로 우수한 접착력 효과가 있다.
또한 본 발명은 융점을 낮추어 저온에서 양호한 열접착성을 가지는 동시에 수지가 잠재성 결정화를 갖도록 한 새로운 바인더용 폴리에스테르 섬유로 열융착 후 고온에서 형태안정성과 내열성을 갖는 특징이 있다.
또한 본 발명은 소량의 이소프탈산을 사용함으로써 이물질로서의 역할을 하는 중합도 2 내지 3의 고리형 화합물의 형성을 억제하고，그럼으로써 방사고정에서 이물질을 걸러주는 역할을 하는 팩의 교환주기를 길게 할 수 있는 장점을 갖는다.
또한 본 발명은 복합 방사 기술에 의하여 시스-코어 구조에 시스부에 중합공정에서 인계 난연제를 첨가하여 제조한 난연 저융점 폴리에스테르계 폴리머를 사용하고, 코어부에 중합 공정에서 인계 난연제를 첨가하여 제조한 난연 폴리에스테르계 폴리머를 사용하여 방사 공정성 및 난연 성능이 우수한 효과가 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유에 관한 것으로 시스부는 테레프탈산(TPA)과 이소프탈산(IPA) 또는 이들의 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분 및 에틸렌글리콜(EG)과 2-메틸-1,3-프로판디올(MPD)로 이루어진 디올성분을 공중합시켜 제조한다.
상기 산성분은 상기 테레프탈산(TPA)이 80~99몰% 및 상기 이소프탈산(IPA) 이 1~20 몰%이며, 상기 디올성분은 상기 에틸렌글리콜(EG)이 60~90몰% 및 상기 2-메틸-1 ,3-프로판디올(MPD)이 10-40몰%로 사용되고,
코어부는 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜(EG)을 중합 반응하는 데, 상기 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 1:1~1.2 중량비로 혼합하며,
상기 시스부, 코어부의 중합반응시 인계 난연제를 복합섬유 대비 0.3~0.5 중량%이고, 시스부 대 코어부의 인계 난연제 함량비가 1:3~3:1인 것에 특징이 있다.
상기 시스부의 산성분과 디올성분으로 공중합된 특징으로 시스부의 융점은 150~200℃인 특징이 있다.
일반적인 폴리에스테르는 산성분과 디올성분이 1:1 로 반웅하여 중합되는 것으로， 본 발명의 저융점 폴리에스테르 복합섬유에서 시스부의 저융점 수지 조성물에서는 테레프탈산과 이소프탈산으로 이루어진 산성분과 에틸렌글리콜과 2-메틸 -1,3-프로판디올로 이루어진 디올성분을 1:1로공중합시켜 제조한다. 산성분 기준으로 상기 테레프탈산(TPA)은 80-99몰%이고 ，상기 이소프탈산(IPA)은 1~20몰%가 바람직하다. 디올성분 기준으로 상기 에틸렌글리콜(EG)은 60~90몰%이고，상기 2-메틸-1,3-프로판디올(MPD)은 10~40몰%인 것이 바람직하다
상기 2-메틸-1,3-프로판디올(MPD) 함량이 10몰% 미만이면 융점이 충분히 저하되지 않아 저융점 폴리에스테르 수지를 얻을 수 없고，40몰% 이상에서는 결정이 완전히 파괴되어 목적하는 고온에서 형태안정성이 우수한 폴리에스테르 수지를 얻을 수 없다. 이소프탈산 (IPA) 은 2-메틸-1,3-프로판디올(MPD)함량과 조정하여 산성분 기준으로 1~20몰% 투입할 수 있다. 디올성분으로 디에틸렌글리콜(DEG)이 추가로 사용될 수도 있다.
상기 테레프탈산과 이소프탈산으로 이루어진 산성분 대신에 이들의 에스테르형성생 유도체로 이루어진 산성분을 사용할 수도 있다
본 발명에서는 비결정질의 분자구조를 구현할 수 있는 공중합 물질로서 통상적인 1.3-프로판디올 대신에 두 번째 탄소에 메틸기가 추가로 붙은 2-메틸-1,3-프로판디올(MPD)을 사용하여 공중합한다. 2-메틸-1,3-프로판디올(MPD)의 경우 두 번째 탄소의 메틸기로 인해 고분자 주쇄가 회전을 하는데 용이하게 되고 고분자의 말단 부분인 것처럼 작용하여 주쇄 사이의 자유공간을 넓힌다，
발명에서는 공중합 원료를 투입하여 저온 융착이 가능한 수준의 융점으로 떨어뜨린다. 본 발명에서의 시스부 최종 융점은 150~200℃인 것이 바람직하다. 융점이 150℃ 미만이면 융점이 크게 저하되어 비정형 고분자가 되므로 내구성 및 내열성이 떨어지고，200℃ 이상에서는 목적하는 저온융착성 폴리에스테르 수지를 얻을 수 없다.
따라서 본 발명의 시스부의 저융점 폴리에스테르 수지로 공중합된 저융점 복합섬유를 사용하면 저온에서의 열접착이 양호하고， 접착 후 고온의 환경에서도 형태안정성과 내열성을 갖는다. 또한，상대적으로 고가인 이소프탈산을 소량 사용함으로써 생산원가를 낮출 수 있다.
본 발명에 따른 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유는 코어부 성분으로 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜(EG)을 중합 반응하는 데, 상기 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 1:1~1.2 중량비로 혼합한다.
본 발명에서는 시스부의 열안정성을 중대시키기 위해 Ph-P 복합계 열안정제를 사용할 수 있으며 그 투입량은 공중합 폴리에스테르에 대하여 1~1000ppm인 것이 좋다. 열안정제 첨가량이 1ppm이연 목적하는 열안정성을 개선하기에는 부족하고, 1000ppm이상을 투입하면 반응성이 저하되는 문제점이 발생한다
또한 본 발명에서는 시스부의 공중합공정에서 다관능 성분이 바람직하게 사용될 수 있다. 사용되는 다관능 성분으로는 폴리카르본산, 폴리올，폴리옥시카르본산，트리엘리트산，트리 메신산，3,3,4,4-벤조페논테트라카르본산，1,2,3,4-부탄테트라차르본산 및 이들의 산에스테르，산무수물 퉁의 유도체，글리세린，트리메틸올프로판 등의 3 가 알코올，펜타에리스리톨，솔비툴 등이 있다. 상기 다관능 성분의 사용량은 공중합 폴리에스테르에 대하여 10~1O,000ppm, 더욱 바람직하기로는 50~3000ppm인 것이 좋고，다관능 성분의 첨가량이 lOppm 미만이면 목적하는 가교제의 역할을 하기에는 부족하고，1O000ppm을 초과하면 반대로 급격한 가교현상에 의해 중합，방사，또는 연신 시에 문제를 일으키는 원인이 된다.
본 발명에 있어서 난연성질을 갖기 위해 시스부 및 코어부에 인계 난연제가 투입될 수 있는데, 상기 인계 난연제로는 하기의 [화학식 1]을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
(단, R1, R2는 메틸, 페닐, 할로페닐, 알킬, 할로알킬, 또는 할로아릴이다.)
상기 인계 난연제는 시스부와 코어부에 모두 사용될 수 있는 데, 폴리에스테르계 수지 내에 각각 2,000 ~5,000 ppm 포함되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 코어부와 시스부의 비수수축률 차이는 5% 이상으로 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유에 벌키성 특징이 추가시킬 수 있다.
일반적인 폴리에스테르 중합반응으로 제조하는 것으로 진공상태에서 240~290℃로 30~90rpm으로 교반하면서 60~300분간 중합하여 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있다.
상기 제조된 수지를 복합섬유 제조 전에 건조공정을 거쳐 사용될 수 있다. 건조시켜 수분율을 낮게 한 뒤에 사용한다. 수분율이 높으면 방사성이 떨어지고 사절이 발생하는 문제점이 있다. 상기 건조공정을 통해 수분율을 100ppm이하로 하는 것이 바람직하다.
상기 건조공정은 시스부와 코어부를 달리하는 데, 상기 시스부는 50~60℃ 48~72시간 건조하고, 상기 코어부는 20~160℃로 6~12시간 건조하는 것이 바람직하다.
상기의 제조되는 폴리에스테르 수지는 사용상 편의를 위해 시스부 및 코어부 모두 칩 형태로 제조하는 것이 바람직할 것이다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예에 반드시 한정되는 것으로 해석되어 져서는 아니된다.
실시예 1~4
<시스부 수지 제조>
본 발명의 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유에 시스부는 표 l에 나타난 함량으로，에스테르 반응조에 테레프탈산(TPA), 이소프탈산(IPA) 및 에틸렌글리콜 (EG)을 투입한 후 258℃의 온도에서 통상적인 방법으로 반응시켜 반응율이 96% 진행된 올리고머를 제조하였다. 이로부터 얻은 올리고머에 폴리에틸렌테레프탈산의 몰을 기준으로 2-메틸-1,3-프로판디올(MPD)을 함량별로 투입하여 통상의 에스테르 교환반응 촉매와 함께 투입하여 250℃에서 에스테르 교환반응을 시켰다. 실시예 4에서는 디에틸렌글리콜(DEG)를 추가하였다. 이렇게 해서 얻어진 에스테르화 올리고머에 통상의 축중합 반응촉매를 투입한 후， 최종 감압도가 0.1 mmHg가 되도록 서서히 감압하면서 280℃까지 승온시켜 축중합 반응을 실시하여 시스부 수지를 얻었다.
<코어부 수지 제조>
테레프탈산과 에틸렌글리콜을 중합 반응하는 데, 상기 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 1:1~1.2 중량비로 혼합하였으며, 인계 난연제 6,000ppm를 투입하여 중합 반응시켜 공중합된 융점 245℃의 난연성 폴리에스테르계 수지를 사용하였다.
<복합섬유 제조>
시스부(난연성 저융점 폴리에스테르계 수지)의 함량과 코어부(난연성 폴리에스테르계 수지)의 함량을 각각 표1과 같이 하였으며, 시스부의 용융 온도를 240℃, 코어부의 용융 온도를 280℃, 방사 팩의 온도는 270℃로 하였다.
1차 고뎃 롤러의 속도는 600mpm 에 온도는 90℃, 2차 고뎃 롤러의 속도는 3,300mpm 에 온도는 140℃ 권취 속도는 3200mpm 으로 하여 260데니어/48필라멘트의 섬유를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유를 이용한 부직포의 성능의 결과를 하기 표 1 에 나타내었다.
비교예 1~3
비교예와 같은 조건으로 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유을 제조하되 시스부와 코어부의 조건은 표1과 같다.
※평가항목
1 고리형 화합물 및 TMP 함량 측정
공중합폴리에스테르의 첨가물 몰%는 공중합 폴리에스테르를 트리플로로아세트산에 용해하여 브루커(Bruker)사의 DRX-300 프로톤 핵자기공영장치(1H NMR)를 이용하여 측정하였다.
2 융점/유 리전이온도 및 연화거동 측정
열시차 주사 열량계 (Perkin Elmer, DSC-7) 를 이용하여 측정하였으며, 열 흡수 피크가 존재하지 않는 경우，즉 융점이 존재하지 않는 경우 동적 열특성 측정기 (Perkin Elmer, DMA-7; TMA 모드)를 이용하여 연화거동을 측정하였다 .
3 상온 접착력
제조된 열융 착 부직포를 밀도 2g/cm2로 고정하고. ASTM D1424의 방법으로，상온접착력은 분위기 온도를 25 ℃에서 측정하였다，
4. Fi1ter 압력
자체 방사 기기를 사용하여 필터 팩압 검출기를 설치하여 폴리머 이물을 확인하였다 총 30분 동안 진행하였고 폴리머가 필터를 지나면서 필터가압력 상승분을 1분 마다 측정하에 기록하였다.
5. 고온수축성
제조된 저융점 바인더용 폴리에스테르 단섬유를 카딩 (Carding) 하여 원통형으로 제조한다. 170 ℃ 열을 3분간 가한 후 줄어든 부피를 측정한다. 기존 부피는 330cm3으로 부피가 많이 줄어들수록 형태안정성이 좋지 않다고 평가할 수 있다 통상 250cm3 이하이면 형태안정성이 떨어지는 수준 이며 290cm3 이상이띤 우수하다고 평가할 수 있다
6.난연성 평가(LOI : Limiting Oxygen Index)
난연성을 평가하기 위하여 KS-M ISO 4589-1~3 또는 JIS K7201 A-1호에 의거하여 측정하였다. LOI 지수 27 이상은 난연성 양호, 24이상 27미만은 보통, 23 미만은 불량으로 판정함
7. 방사 작업성(방사 조업성)(%) : 원사 100 개 생산 기준
(총생산된 원사개수 - 사절된 원사개수) / 총생산된 원사 개수× 100
방사 조업성 90% 이상은 양호, 80 이상이며 90% 미만은 보통, 80% 이하는 불량으로 판정함
8. 강도
섬유의 강도의 측정은 자동인장시험기(Textechno 사)를 사용하여 50cm/min의 속도, 50cm의 파지 거리를 적용하여 측정하였다. 강도는 섬유에 일정한 힘을 주어 절단될 때까지 연신시켰을 때 걸린 하중을 데니어로 나눈값(g/de)을 강도로 정의하였다.
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5
산성분
(시스)
 TPA (몰%) 90 95 85 90 85 90 90 90 90
IPA (몰%) 10 5 10 10 15 10 10 10 10
디올
성분
(시스)		 EG (몰%) 80 70 70 70 75 80 80 80 70
MPD (몰%) 20 30 30 20 - 20 20 20 20
DEG (몰%) - - - 10 25 - - 10
인함량
(ppm)		 시스 5000 4000 3000 4000 5000 0 0 8000 7000
코어 3000 2000 5000 4000 3000 0 8000 0 7000
난연제
함량 비율(wt%)		 0.4 0.3 0.4 0.4 0.4 0 0.4 0.4 0.7





물성





 융점(℃) 181 178 - - 183 180 181 182 -
유리전이온도(℃) 70 68 68 62 60 71 69 70 68
상온접착력(kgf/mm) 64 65 68 69 64 65 64 63 65
고온수축성(cm2) 316 320 267 271 288 310 263 316 320
고리형화합물(wt%) 0.20 - 0.25 0.19 0.30 0.20 0.21 0.21 0.22
필터압력(kg/cm2)
 21.3 20.1 28.6 19.8 31.2 21.0 19.9 21.0 22.0
난연성
평가
(LOI)
 지수 35 33 33 32 35 19 26 30 측정불가
평가 양호 양호 양호 양호 양호 불량 보통 양호 측정불가
공정성
 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 불량 불량
강도(g/De')
 4.6 4.6 4.3 4.4 4.7 4.7 3.9 4.6 3.2
<TPA: 테레프탈산 MPD: 2-메틸-1,3-프로판다이올 IPA: 이소프탈산 EG: 에틸렌글리콜 DEG: 디에틸렌글리콜>
표 1 에 나타낸 바와 같이 2- 메틸-1,3-프로판디올을 사용하여 융점이 존재하는 실시예 1~2의 경우 실시예 3-4 및 비교예 5의 비정형 고분자와 비교할 때 동등한 수준의 양호한 저온융착성을 가지며，형태안정성은 고온에서의 부피 감소가 적어 훨씬 우수하다. 또한 2-메틸-1,3-프로판디올은 원료 특성상 유리전이온도 대비융점을 떨어뜨리는 효과가 크므로 저융정 폴리에스테르 제조시 유용함을 알아냈다.
섬유 방사시에 공정성 및 물성을 향상시키기 위해 고분자가 필터를 거치도록하는데 고분자 내에 이물질이 많을수록 필터 압력이 빠르게 상승한다. 즉， 필터 교환주기가 짧아지게 된다. 이것을 자체 모사하기 위해 필터 (Filter) 압력 테스트를 실시해 본 결과 이소프탈산의 함량을 줄이고 2-메틸-1,3-프로판디올을 사용할 수록 필터 압력 상승이 감소하였다. 고분자 내 이물질이 줄어들면 팩 교환주기가 늘어나고, 공정 라인에 체류하는 이물질이 적어져 라인 오염이 줄어드는 장점이 있다.
비교예 1은 2-메틸-1,3-프로판디올이 시스부 제조에 사용되지 않아 시스부 고분자 내 이물질이 커서 필터압력이 실시예보다 높음을 알 수 있다.
비교예 2는 시스코어부에 인함량이 없어 난연성평가가 불량되며, 비교예 3은 코어부에만 인함량이 높아 복합섬유 외부에 위치하는 시스부보다 난연성능이 조금 떨어지나 섬유강도는 4.0 g/De' 로 실시예보다 낮음을 알 수 있다. 비교예 4는 시스부에만 인함량이 있을 경우로 난연성은 우수하나 방사공정성에서 문제가 있고, 비교예 5는 시스부, 코어부 모두 7000ppm 이상의 난연성분
이 있어 복합섬유 난연제 비율이 상당하여 난연성을 측정할 수 없을 정도며 방사공정성에도 문제가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (5)

  1. 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유에 있어서,
    시스부는 테레프탈산(TPA)과 이소프탈산(IPA) 또는 이들의 에스테르 형성성 유도체로 이루어진 산성분 및 에틸렌글리콜(EG)과 2-메틸-1,3-프로판디올(MPD)로 이루어진 디올성분을 공중합시켜 제조하되,
    상기 산성분은 상기 테레프탈산(TPA)이 80~99몰% 및 상기 이소프탈산(IPA) 이 1~20 몰%이며, 상기 디올성분은 상기 에틸렌글리콜(EG)이 60~90몰% 및 상기 2-메틸-1,3-프로판디올(MPD)이 10-40몰%로 사용되고,
    코어부는 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜(EG)을 중합 반응하는 데, 상기 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 1:1~1.2 중량비로 혼합하며,
    상기 시스부, 코어부의 중합반응시 인계 난연제를 복합섬유 대비 0.3~0.5 중량%이고, 시스부 대 코어부의 인계 난연제 함량비가 1:3~3:1인 것에 특징이 있는 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시스부는 융점이 150~200℃인 것에 특징이 있는 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 난연제가 인계 난연제로서 하기의 [화학식 1]을 포함하는 것에 특징이 있는 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유.
    [화학식 1]
    Figure pat00003

    단, R1, R2는 메틸, 페닐, 할로페닐, 알킬, 할로알킬, 또는 할로아릴이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인계 난연제는 시스부와 코어부의 폴리에스테르계 수지 내에 각각 2,000~5,000ppm 포함되는 것에 특징이 있는 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시스부의 공중합 반응시 폴리카르본산，폴리올, 폴리옥시카르본산，트리엘리트산，트리메신산，3,3,4,4-벤조페논테트라카르본산，1,2,3,4-부탄테트라카르본산 및 이들의 유도체，글리세린，트리메틸올프로판, 펜타에리스리톨 및 솔비툴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 다관능 성분이 상기 시스부의 공중합폴리에스테르에 대하여 50~3000ppm이 추가 첨가되는 것에 특징이 있는 난연성 저융점 폴리에스테르 복합섬유.
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