KR20200038089A

KR20200038089A - 원착 난연성 해도형 극세섬유

Info

Publication number: KR20200038089A
Application number: KR1020180117764A
Authority: KR
Inventors: 김지윤; 권오혁
Original assignee: 주식회사 휴비스
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2020-04-10
Also published as: KR102115536B1

Abstract

본 발명은 난연성 해도형 극세섬유에 있어서,알칼리 이용성 폴리에스테르 고분자 수지를 포함하는 해성분 및 폴리페닐렌 설파이드 수지를 포함하는 도성분으로 구성되되, 상기 해성분은 20 내지 60 중량%이고, 상기 도성분은 40 내지 80 중량%이며, 상기 알칼리 이용성 폴리에스테르 수지는 분자량 10,000～20,000인 폴리에틸렌글리콜 0.1～5 중량%가 공중합된 것이고, 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 색상을 발현하는 착색제 및;페놀계 화합물 대 인계 화합물이 4:6~6:4의 중량비로 구성된 산화방지제를 첨가한 것을 특징으로 하는 원착 난연성 해도형 극세섬유에 관한 것이다.

Description

원착 난연성 해도형 극세섬유 {Dope Dyed Noninflammable Sea-island Type Microfiber}

본 발명은 난연성이 우수한 원착 해도형 극세섬유에 관한 것으로 보다 상세하게는 도성분에 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 수지와 원착 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 해도형 극세섬유에 관한 것이다.

본 발명에서의 극세섬유란 매우 보들보들하고 부드러운 터치를 구사하게 개발된 섬유로서 방사한 섬유를 분할하는 것에 따라 최고 0.001 데니어의 가는 섬유를 만들 수 있다. 주로 인조피혁, 인조 스웨드, 자동차 내장재, 케이스 커버류 같은 고부가가치의 섬유제품 용도로 쓰이나, 이 용도에서는 고급제품일수록 사용하는 원료섬유를 어떤 것을 선택하느냐가 대단히 중요하고, 후처리공정인 개면공정에서 니들펀칭, 함침에서 기모 등에 이르는 후처리 가공조건이 매우 다양하며 복잡하다.

극세섬유를 제조하는 방법으로는 단성분 방사, 다성분 방사(복합방사), 에어제트 방사, 플래시 방사 등이 있다. 단성분 방사는 원하는 섬도의 섬유를 직접 방사하는 방법으로 극세화 후공정을 거치지 않아 제조원가가 절감되는 장점이 있으나, 나노단위의 극세 섬도에는 설비상 한계가 있다. 다성분 방사는 해도형, 분할형, 다층형 섬유를 제조할 수 있고, 해도형 섬유는 추출형이라고 하고, 서로 다른 용제 추출성을 갖는 2가지 이상의 고분자를 복합방사한 후 한 고분자 성분을 용제로 추출하는 방식으로 0.01 데니어 급 섬유의 제조가 가능하며, 지름편차가 적은 장점이 있다. 에어제트 방사는 고분자 용융물을 구금을 통하여 압출시킨 후 가열된 고속 공기를 이용하여 섬유를 제조한 후 포집기에 불규칙하게 쌓이게 하여 부직포 구조를 형성시키며, 가는 섬유를 만드는 가장 우수한 공정이다. 플래시 방사는 프로필렌과 같은 고분자를 녹여 압출한 후 용매를 구금 직후 증발시킴으로써 각각의 섬유가 피브릴 형태로 이동 스크린에 포집되어 망상 구조를 형성한다.

현재 대부분의 해도형 극세사의 구성은 주로 폴리에스테르나 나일론 또는 코폴리에스테르를 이용하여 제조한다. 다만 자동차 내장재와 같은 특정 분야에서는 유사시 안정성을 위해 난연성을 지니는 섬유소재를 선호하고 있다. 근래 난연첨가제 사용량의 한계와 할로겐 난연제에 대한 범국가적인 규제 및 사용자의 기대치가 높아짐에 따라 난연성을 가지는 내장재용 소재로 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 섬유의 적용이 늘고 있는 추세이다.

이러한 난연성을 지니는 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유는 수지 자체가 통상적으로 사용되는 폴리에스테르나 나일론과 달리 불순물이 수지에 다량 잔존하고 있어 용융방사 시 공정 중 사절 횟수가 빈번히 발생할 뿐만 아니라 용융 수지 내 불순물에 의한 부반응으로 인해 수지 용융 밀도가 부분적으로 불균일하게 되어 방사구 간 유속이 불안정하여 도성분 끼리 붙어버리는 단면 합착현상이 쉽게 발생하기 때문에 폴리페닐렌 설파이드 수지의 해도형 단면형성 방사조건은 매우 까다롭다. 이에 따라 매우 공정수율이 낮아 높은 공정비용이 발생하고 시장수요에 비해 공급이 원활하지 못하고 있다.

특히 해도형 극세섬유가 카시트, 쿠션 등의 합성피혁으로 적용될 경우 다양한 컬러가 필수적이지만 극세섬유 특성상 염색견뢰도가 좋지 않고, 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용할 경우 일반 범용수지 대비 염색이 더욱 용이하지 않다. 따라서 색상발현을 위해 카본블랙, 안료, 무기물 등 착색제를 포함한 마스터배치 칩을 도성분에 투입해야하는데 이러한 착색제 역시 폴리페닐렌 설파이드 수지의 해도형 단면 방사공정에 불리한 작용을 한다.

이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 난연성과 다양한 색상을 지니며 용융방사 공정성이 우수한 합성피혁용 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유의 개발이 반드시 필요하다고 할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 상기의 문제점을 해결하기 위한 원착 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유 및 그 제조방법을 제안하고자 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 난연성이 우수한 원착 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명은 방사공정성이 개선된 폴리페닐렌설파이드 해도형 극세섬유의 제조방법을 제공할 수 있는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 난연성 원착 해도형 극세섬유에 있어서, 알칼리 이용성 폴리에스테르 고분자 수지를 포함하는 해성분 및 폴리페닐렌 설파이드 수지를 포함하는 도성분으로 구성되되, 상기 해성분은 20 내지 60 중량%이고, 상기 도성분은 40 내지 80 중량%이며, 상기 알칼리 이용성 폴리에스테르 수지는 분자량 10,000～20,000인 폴리에틸렌글리콜 0.1～5 중량%가 공중합된 것이고, 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 색상을 발현하는 착색제 및; 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 페놀계 화합물 대 인계 화합물이 4:6~6:4의 중량비로 구성된 혼합물로부터 선택된 산화방지제를 첨가한 것을 특징으로 하는 원착 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 원착 해도형 극세섬유 내의 도성분의 개수가 10 내지 100개이고, 상기 원착 해도형 극세섬유의 섬도가 1.0 내지 5.0 데니어이며, 상기 도성분 한 개의 섬도가 0.07 내지 0.28 데니어인 것을 특징으로 하는 원착 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 착색제는 카본블랙, 무기안료, 유기안료 중 적어도 어느하나로 구성된 것에 특징이 있으며, 도성분 중량 대비 0.5wt% ~ 5wt% 인 것을 특징으로 하는 원착 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 산화방지제는 도성분 중량 대비 0.05wt% ~ 2wt% 인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 원착 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유를 제공한다.

또한 본 발명은 해성분으로 분자량 10,000～20,000 범위의 폴리에틸렌글리콜 0.1～5 중량% 공중합된 폴리에스테르계 수지 및 도성분으로 색상을 발현하는 착색제와 페놀계 화합물 대 인계 화합물이 4:6~6:4의 중량비로 구성된 혼합물로부터 선택된 산화방지제를 첨가한 폴리페닐렌 설파이드 수지를 각각 용융압출기에서 용융하는 단계; 상기 용융된 해성분 및 도성분을 해도형 복합방사용 방사구금에 공급하여 복합방사하는 단계; 상기 복합방사 단계 이후에 상기 복합방사된 해성분 및 도성분을 3.0 내지 4.0의 연신비 및 70 내지 120 m/min의 연신속도로 연신하는 단계로 구성되되, 상기 복합방사속도는 800 내지 1,300 m/min이며, 상기 해성분이 20 내지 60 중량%로 포함되고, 상기 도성분이 40 내지 80 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 원착 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유 제조방법를 제공한다.

본 발명인 원착 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유는 색상을 발현하며 난연성 효과가 있다.

또한 본 발명인 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유의 제조방법은 방사공정성이 개선된 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 원착 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유 단면 개념도이다.

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.

해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유

도 1은 본 발명에 따른 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유의 단면을 나타낸 도면이고, 해성분(100)과 도성분(110)으로 구성되어 있다.

본 발명에 따른 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유의 제조방법은 해성분(100)으로 알칼리 이용성 폴리에스테르 및 도성분(110)으로 카본블랙, 무기안료, 유기안료로 구성된 착색제, 페놀계 및 인계 산화방지제를 첨가한 폴리페닐렌 설파이드 수지를 포함할 수 있다.

일반적으로, 해도형 섬유에서 해성분(100)은 도성분(110)보다 융점이 낮고 알칼리에 의해 용출되기 쉬운 소재를 배열한다.

즉, 폴리에스테르와 나일론 조합에서는 나일론이 도성분(110)으로 사용되고, 폴리에스테르와 코폴리에스테르 조합에서는 폴리에스테르가 도성분(110)으로 사용되고, 코폴리에스테르와 나일론 조합에서는 나일론이 도성분(110)으로 사용된다.

본 발명에서는 상기 해성분(100)으로 폴리에스테르 수지를 사용한다. 상기 폴리에스테르 수지는 유기 설폰산 금속염과 분자량 10,000～20,000 범위의 폴리에틸렌글리콜 0.1～5 중량%가 공중합된 폴리에스테르 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기 도성분(110)으로 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용하며 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 선형, 가교형, 반가교형을 포함할 수 있으나 바람직하게는 선형인 것이 사용된다. 또한, 상기 폴리페닐렌설파이드 수지는 고유점도가 0.1 dl/g이상, 바람직하게는 0.2 dl/g이상 또는 중량평균분자량(Mw)이 20,000~80,000인 수지이며, 용융점도(Mv)가 300℃에서 500~2500 포이즈(poise)인 것을 사용해야 원사 강도를 포함한 물리적 성질이 우수하게 된다.

상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 우수한 내화학성 및 뛰어난 열변형온도 270℃ 이상의 내열성을 지닌다. 또한 폴리페닐렌 설파이드 수지는 자체 난연성을 가지고 있어 난연제 없이도 난연화가 가능한 환경친화형 난연 수지이며, 일반적으로 기계적 강도 등을 고려하여 유리섬유 등을 첨가하여 사용하나, 본 발명에 의거한 폴리페닐렌 설파이드 수지는 섬유용으로 페닐렌설파이드 분자 쇄로만 이루어진 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 p-페닐렌설파이드 단위가 90몰% 이상 포함되는 것이면 좋다.

해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유의 제조방법

본 발명에 따른 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유의 제조방법은 해성분(100)으로 알칼리 이용성 폴리에스테르 및 도성분(110)으로 폴리페닐렌 설파이드 수지를 각각 용융압출기에서 용융하고 상기 용융된 해성분(100) 및 도성분(110)을 해도형 복합방사용 방사구금에 공급하여 복합방사하는 단계를 포함할 수 있다.

이때 상기 도성분 폴리페닐렌 설파이드 수지는 극세섬유의 다양한 색상을 구현하기 위해 카본블랙, 무기안료, 유기안료 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 착색제를 포함할 수 있다.

또한 상기 도성분 폴리페닐렌 설파이드 수지는 방사 공정성을 향상시키기 위해 페놀계, 락톤계, 인계, 유황계, 하이드록실 아민계, 힌더드아민계, 세미카바지이드계, 벤조트리아졸계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 포함할 수 있다.

일반적으로 단독사 방사구금에 비해 해도형 방사구금의 경우 수지의 유로가 복잡하며, 방사구 1개당 토출되는 수지의 중량과 흐름이 적어 용융 수지 내 발생하는 부반응 발생 확률이 높기 때문에, 단독사의 용융방사보다 공정 중 사절 횟수가 많고 유속이 불안정하여 도성분(110)끼리 붙어버리는 단면 합착현상이 발생한다.

상기 폴리페닐렌 설파이드 수지의 경우 수지 자체가 통상적으로 사용되는 폴리에스테르계, 폴리아미드계 수지와 달리 수지의 중합공정에서 투입되는 N-메틸-피롤리돈(NMP)과 같은 용매나 중합과정에서 발생되는 황화합물 및 페닐렌계 화합물과 같은 불순물이 수지에 다량 잔존하고 있어 용융방사 시 공정 중 사절 횟수가 빈번히 발생한다.

또한 상기 폴리페닐렌 설파이드는 용융 수지 내 불순물에 의한 부반응에 의해 수지 용융 밀도가 부분적으로 불균일하게 되어 방사구 간 유속이 불안정하여 도성분(110)끼리 붙어버리는 단면 합착 현상이 발생하기 용이한 수지이기 때문에 폴리페닐렌 설파이드 수지의 해도형 단면형성 방사조건은 매우 까다롭다.

또한 합성피혁용 극세섬유를 제조하기 위해서는 착색제를 첨가하여 색상을 발현해야 한다. 이 때 착색제는 25% 함량의 마스터 배치 칩을 도성분 수지의 용융 압출기에 함께 투입하여 도성분 전체 중량 대비 0.5wt% 내지 5wt% 첨가하는 것이 보통이다. 그러나 상기 폴리페닐렌 설파이드 용융 수지에 착색제를 첨가하는 경우 불순물로 작용하여 방사 공정 중 사절현상과 단면 합착현상이 심해지는 경향이 있다.

이러한 공정 중 사절 현상과 단면 합착현상은 공정수율을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 균일한 품질의 제품생산을 방해하기 때문에 이를 억제할 수 있는 첨가제가 필요하다.

상기 첨가제는 일반적으로 페놀계, 락톤계, 인계, 유황계, 하이드록실 아민계, 힌더드아민계, 세미카바지이드계, 벤조트리아졸계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물이 될 수 있으나 열화현상을 견뎌야 하므로 바람직하게는 페놀계와 인계 화합물을 포함하는 첨가제이다.

상기 도성분(110)에 포함되는 첨가제는 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지가 용융상태에서 고온에 오래 노출될 때 발생하는 현상, 즉 프리 라디칼에 의해 생성하는 과산화물 (ROO-)에 의한 연쇄 산화반응 및 고분자 주쇄 끼리 반응하여 결합하는 곁가지 (Side Chain Branch) 현상과 같은 부반응을 억제하여 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유의 방사 공정 중 사절 및 단면 합착현상을 최대한 완화시키는 역할을 한다.

또한 페놀계 화합물과 인계 화합물은 각각 라디칼을 포착해서 라디칼의 연쇄반응을 막거나 이미 산화된 고분자의 산소를 제거하는 등 고분자의 산화를 방지하는 메커니즘이 다르다.

따라서 페놀계 화합물 산화방지제와 인계 화합물 산화방지제 각각 1종 이상 씩 함께 사용하거나 페놀계 화합물과 인계 화합물이 블렌드된 산화방지제를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 도성분(110)에 포함되는 첨가제중 페놀계 화합물의 대표적인 예로는 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠) (1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzene), 1,6-비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피온아미도]헥산 (1,6-Bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionamido]hexane), 1,6-비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온아미도]프로판 (1,6-Bis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionamido]propane), 테트라키스[메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로시나메이트)]메탄 (tetrakis[methylene(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)]methane), 옥타데실3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 (Octadecyl3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate), 3,9-비스[2-(3-(3-tert-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시)-1,1-디메틸에틸]-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸 (3,9-bis[2-(3-(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methyl phenyl) propionyl oxy)-1,1-dimethyl ethyl]-2,4,8,10-tetraoxaspiro(5,5)undecane), 테트라키스[메틸렌-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄 (Tetrakis[methylene-3-(3,5-di-tert-butyl-4'-hydroxyphenyl)propionate]methane), 트리에틸렌글리콜-비스(3-(3-tert-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트 (Triethyleneglycol-bis[3-(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionate]) 등을 들 수 있다.

인계 첨가제 화합물로는 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트 (Tris(2,4-ditert-butylphenyl)phosphate), 트리스(노닐페닐)포스페이트 (Tris(nonylphenyl) phosphate), 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)4,4-비페닐렌디포스포나이트 (tetrakis(2,4-di-tert-buthylphenyl)-4,4'-biphenylenediphosphonite), 트리(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트 (tri(2,4-di-tertbuthylphenyl)phosphite, 디이소데실펜타에리트리톨디포스파이트 (diisodecylpentaerythritolphosphite), 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트 (bis(2,4-di-tert-buthylphenyl)pentaerythritolphosphite), 비스(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페닐)-펜타에리트리톨디포스파이트 (bis(2,6-di-tert-buthyl-4-methylphenyl)pentaerythritolphosphite, 디이소데실록시펜타에리트리톨디포스파이트 (diisodecyloxypentaerythritolphosphites), 비스(2,4-디-tert-부틸-6-메틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트 (bis(2,4-di-tert-buthyl-6-methylphenyl)pentaerythritolphosphite), 비스(2,4,6-트리스-(tert-부틸페닐))펜타에리트리톨디포스파이트 (bis(2,4,6-tris-(tert-buthylphenyl)pentaerythritolphosphites), 트리스(4-tert-부틸-3-히드록시-2,6-디메틸벤질)이소시아누레이트 (Tris(4-tert-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)isocyanurate) 등을 예시할 수 있다.

상기 도성분(110)에 포함되는 첨가제는 최대 320°에서도 쉽게 열화되지 않는 특성이 있어야 하며 중량 총합이 도성분(110)인 폴리페닐렌 설파이드 수지 전체 중량 대비 0.05wt%~2wt% 포함하는 것을 특징으로 한다.

0.05wt% 이만으로 투입될 때는 용융 수지 내에서 충분히 부반응을 억제하지 못하며, 2wt% 초과 과잉 투입의 경우 부반응 억제 기능에 참여하지 않는 첨가제 성분의 활제 역할이 지나치게 극대화되어 수지의 용융 점도를 감소시켜 균일한 단면형성을 오히려 방해하는 경향이 있다.

본 발명의 하나의 구체예에서, 상기 해도형 복합방사용 방사구금은 도성분(110)의 방사구가 10개 이상이다. 바람직하게는 도성분(110)의 방사구가 10개 이상 100개 이하이다.

본 발명의 하나의 구체예에서, 방사온도는 200 내지 300 ℃이고, 방사속도는 600 내지 1,300 m/min이다. 방사속도가 600 m/min 미만인 경우 섬유의 단면이 균일하지 않고 깨끗하지 않아 품질이 우수하지 못하며, 방사속도가 1,300 m/min 초과인 경우 불규칙적으로 한 개 이상의 필라멘트가 순간적으로 끊어지는 문제가 발생할 확률이 높고, 단면 형성성도 불량한 경향을 보인다.

또한, 상기와 같은 방사속도로 상기 용융된 해성분(100) 및 도성분(110)을 방사하는 경우에, 해성분(100)과 도성분(110)의 경계가 명확해져 해성분(100)을 20 중량%로 사용하는 경우에도 균일한 품질을 얻을 수 있다.

본 발명의 다른 예에서, 상기 복합방사 단계 이후에 상기 복합방사된 해성분(100) 및 도성분(110)을 3.0 내지 5.0의 연신비 및 70 내지 120 m/min의 연신속도로 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 예에서, 상기 연신 단계 이후에 상기 연신된 해성분(100) 및 도성분(110)을 이용하여 부직포를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 예에서, 상기 부직포 제조 단계 이후에 상기 복합방사된 해성분(100) 및 도성분(110)을 알칼리 처리하여 해성분(100)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 예에서, 상기 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유는 후공정에서 부직포로 제조된 후 알칼리에 의해 해성분(100)이 용출되고 남은 도성분(110)으로 구성될 수 있다.

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 해석되어져서는 아니 된다.

실시예 1

해성분으로 분자량 20,000을 가지는 폴리에틸렌글리콜이 2중량% 공중합된 폴리에스테르 수지를 사용하고 도성분으로 도성분 전체 중량대비 블랙컬러를 발현할 수 있는 카본블랙 1.5wt%를 포함하고 페놀계 산화방지제 0.1wt%와 인계 산화방지제 0.1wt%를 각각 포함하는 고유점도 0.2dl/g인 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용하여 각각의 용융압출기에서 용융된 해성분 30 중량부와 도성분 70 중량부로 구성하여 도성분의 방사구가 37개인 해도형 복합방사용 방사구금에 공급하여 복합방사를 하고, 700 m/min의 방사속도로 부분 연신사를 제조한 후, 가연 연신비 3.7 및 연신속도 100 m/min로 통상의 연신설비를 이용하여 섬도가 4De'인 원착 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유를 제조하였다.

실시예 2

도성분으로 도성분 전체 중량대비 블랙컬러를 발현할 수 있는 카본블랙 3wt%를 포함하는 고유점도 0.2dl/g 인 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

비교예 1

도성분으로 도성분 전체 중량대비 블랙컬러를 발현할 수 있는 카본블랙 0.3wt%를 포함하는 고유점도 0.2dl/g인 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

비교예 2

도성분으로 도성분 전체 중량대비 블랙컬러를 발현할 수 있는 카본블랙 8wt%를 포함하는 고유점도 0.2dl/g인 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

비교예 3

도성분으로 도성분 전체 중량대비 블랙컬러를 발현할 수 있는 카본블랙 1.5wt%를 포함하고 인계 산화방지제의 포함없이 페놀계 산화방지제만 0.2wt%를 포함하는 고유점도 0.2dl/g인 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

비교예 4

도성분으로 도성분 전체 중량대비 블랙컬러를 발현할 수 있는 카본블랙 1.5wt%를 포함하고 페놀계 산화방지제 포함없이 인계 산화방지제만 0.2wt%를 포함하는 고유점도 0.2dl/g인 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

비교예 5

도성분으로 착색제와 산화방지제를 포함하지 않는 고유점도 0.2dl/g인 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

비교예 6

도성분으로 도성분 전체 중량대비 페놀계 산화방지제 0.1wt%와 인계 산화방지제 0.1wt%를 각각 포함하고 착색제를 포함하지 않는 고유점도 0.2dl/g 인 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

비교예 7

도성분으로 도성분 전체 중량대비 블랙컬러를 발현할 수 있는 카본블랙 1.5wt%를 포함하고 산화방지제를 포함하지 않는 고유점도 0.2dl/g 인 폴리페닐렌 설파이드 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

비교예 8

도성분으로 도성분 전체 중량대비 블랙컬러를 발현할 수 있는 카본블랙 1.5wt%를 포함하고 고유점도 0.64dl/g의 폴리에스테르 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

*물성평가

(1) 방사 수율: 방사수율(%)=(방사된 fiber의 양(g))/(초기 polymer의 양(g))*100

(2) 단면 합착률: 현미경에 의해 측정된 단면사진에 붙어있는 원사의 개수를 빈도수로 계산하였다.

(3) 알칼리 감량 및 감량률: 제조된 섬유의 알칼리 감량은 1% NaOH 수용액에서 100 ℃로 30분간 진행하였으며, 감량률은 섬유의 감량 전 중량(WI)과 감량 후 중량(WF) 사이의 중량차이에 의해 아래 식을 사용하여 계산하였다.

감량률(%)=(WI-WF)/(WI)*100

(4) 섬유 강/신도: KS K 0860 방법에 의하여 측정하였다.

(5) 측색 : 측색계를 이용해 측정하였다. 측정은 각 3회 행하여 평균치를 계산하였고 측색 값은 CIE L/a/b 표색계로 나타내었다. L 값은 색의 명도를 나타낸다. 만약 L 값이 100이라면 순백을 의미하고, L 값이 0이라면 순흑색을 나타낸다.

(6) 난연성 : 감량된 Fiber에 대한 난연성은 세계적으로 가장 널리 사용되는 난연성 인증방법인 프랑스 난연 시험 기준 NFP 92-503, 504, 505를 실시하여 평가하였다.

사용된 첨가제는 다음과 같다.

(1) 페놀계 산화방지제 : 옥타데실3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트

(2) 인계 산화방지제 : 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)4,4-비페닐렌디포스포나이트

	방사수율 (%)	단면 합착률 (%)	감량률 (%)	강도 (g/de)	신도 (%)	측색 (L*수치)	난연성
실시예1	95.3	0	30.2	3.8	51.2	21.8	Pass(M1)
실시예2	95.0	0	30.5	3.7	50.6	17.5	Pass(M1)
비교예1	95.2	0	29.9	3.8	50.5	34.1	Pass(M1)
비교예2	87.2	11.8	30.3	2.5	64.2	15.6	Pass(M1)
비교예3	91.8	4.8	30.1	3.8	49.8	22.0	Pass(M1)
비교예4	92.0	4.5	29.8	3.7	52.0	21.5	Pass(M1)
비교예5	90.3	7.2	30.2	3.9	49.2	83.1	Pass(M1)
비교예6	95.4	0	30.4	3.8	51.5	84.6	Pass(M1)
비교예7	89.5	10.3	29.6	3.2	61.1	21.7	Pass(M1)
비교예8	97.1	0	30.2	5.1	34.0	19.6	Pass(M2)

표 1의 실시예 1 내지 2에서 볼 수 있듯이 산화 방지제를 포함하는 해도형 폴리페닐렌 설파이드 극세섬유는 방사공정에 악영향을 주는 착색제가 첨가되었음에도 불구하고 산화 방지제를 포함하지 않는 비교예 5 대비 강도, 신도, 감량률, 난연성 면에서 큰 변화가 없음에도 방사수율이 증가하고 단면 합착률이 낮아지는 것을 확인할 수 있다.

그리고 착색제의 중량 총합이 도성분 전체 중량 대비 각각 0.5wt% 이하 또는 5wt% 이상 사용한 비교예 1 내지 2의 경우 심색성이 좋지 않음을 확인할 수 있다.

또한 페놀계 산화방지제나 인계 산화방지제 중 1종만 사용한 비교예 3 내지 4의 경우 방사수율 및 단면 합착률이 소폭 개선되었으나 같은 첨가제량을 각각 1종을 함께 사용한 실시예 1 내지 2에 비해 큰 효과가 없는 것을 확인할 수 있다.

또한 도성분으로 착색제 및 산화방지제가 포함되지 않은 비교예 5 및 착색제만 사용한 비교예 7의 경우 방사수율 및 단면 합착률 개선효과가 전혀 없는 것으로 확인되었다.

100 : 해성분 110 : 도성분

Claims

난연성 해도형 극세섬유에 있어서,
알칼리 이용성 폴리에스테르 고분자 수지를 포함하는 해성분 및
폴리페닐렌 설파이드 수지를 포함하는 도성분으로 구성되되,
상기 해성분은 20 내지 60 중량%이고, 상기 도성분은 40 내지 80 중량%이며,
상기 알칼리 이용성 폴리에스테르 수지는 분자량 10,000～20,000인 폴리에틸렌글리콜 0.1～5 중량%가 공중합된 것이고,
상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 색상을 발현하는 착색제 및;
페놀계 화합물 대 인계 화합물이 4:6~6:4의 중량비로 구성된 산화방지제를 첨가한 것을 특징으로 하는 원착 난연성 해도형 극세섬유.
제1항에 있어서,
상기 해도형 극세섬유 내의 도성분의 개수가 10 내지 100개이고, 상기 해도형 극세섬유의 섬도가 1.0 내지 5.0 데니어이며, 상기 도성분 한 개의 섬도가 0.07 내지 0.28 데니어인 것을 특징으로 하는 원착 난연성 해도형 극세섬유.
제1항에 있어서,
상기 착색제는 카본블랙, 무기안료, 유기안료 중 적어도 어느 하나로 구성된 것에 특징이 있으며, 도성분 중량 대비 0.5wt% ~ 5wt% 인 것을 특징으로 하는 원착 난연성 해도형 극세섬유.
제1항에 있어서,
상기 산화방지제는 도성분 중량 대비 0.05wt% ~ 2wt% 인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 원착 난연성 해도형 극세섬유.
해성분으로 분자량 10,000～20,000 범위의 폴리에틸렌글리콜 0.1～5 중량% 공중합된 폴리에스테르계 수지 및 도성분으로 색상을 발현하는 착색제와 페놀계 화합물 대 인계 화합물이 4:6~6:4의 중량비로 구성된 산화방지제를 첨가한 폴리페닐렌 설파이드 수지를 각각 용융압출기에서 용융하는 단계;
상기 용융된 해성분 및 도성분을 해도형 복합방사용 방사구금에 공급하여 복합방사하는 단계;
상기 복합방사 단계 이후에 상기 복합방사된 해성분 및 도성분을 3.0 내지 4.0의 연신비 및 70 내지 120 m/min의 연신속도로 연신하는 단계로 구성되되,
상기 복합방사속도는 800 내지 1,300 m/min이며,
상기 해성분이 20 내지 60 중량%로 포함되고, 상기 도성분이 40 내지 80 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 원착 난연성 해도형 극세섬유 제조방법.