KR20200040519A - Cationic-dyeable polyester resin and cationic-dyeable polyester fiber using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 카티온 가염성 폴리에스테르 수지 및 이를 이용한 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유에 관한 것으로 술포이소프탈산 금속염을 사용하여 카티온 가염성을 부여하면서도 세섬화가 가능한 카티온 가염성 폴리에스테르 수지 및 이를 이용한 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to a cationic flame-retardant polyester resin and a cationic flame-retardant polyester fiber using the same, and a cationic flame-retardant polyester resin capable of fine-degrading while providing cationic flame-resistance using a sulfoisophthalate metal salt and the same The cationic flame-retardant polyester fiber used.
카티온염료는 아크릴섬유용으로 개발된 새로운 형의 염기성 염료로 아크릴에는 매우 선명하고 아름다운 색으로 염색되고 일광과 열에도 강하다. 상기 카티온염료는 개량된 물질인 폴리에스테르(카티온 가염 폴리에스테르)도 염색할수 있다.Cationic dye is a new type of basic dye developed for acrylic fibers. It is very vivid and beautifully dyed in acrylic and resistant to sunlight and heat. The cationic dye can also be dyed polyester (cationic quenched polyester), which is an improved material.
폴리에틸렌테레프탈레이트를 대표로 하는 폴리에스테르 섬유는, 그 화학적 특성으로부터 분산 염료, 아조익 염료로 밖에 염색할 수 없기 때문에, 선명하면서 또한 깊이있는 색상이 잘 얻어지지 않는다는 결점이 있어, 분산염료로 염색하는 폴리에스테르(PET)의 최대의 과제는 발색성(선명성)의 부족과 고압, 고온염색이었다. The polyester fiber typified by polyethylene terephthalate has a drawback that it is difficult to obtain a clear and deep color because it can only be dyed with a disperse dye or an azoic dye from its chemical properties. The biggest challenges of polyester (PET) were lack of color development (clarity), high pressure and high temperature dyeing.
상기 과제를 해결하기 위한 방안이 술포이소프탈산 염의 공중합 또는 내부 첨가에 의한 카티온 염료 가염이었다.A solution for solving the above problems was cationic dye salting by copolymerization or internal addition of sulfoisophthalic acid salt.
현재 출시되고 있는 카티온 가염 폴리에스테르 수지의 대부분은 상압 가염으로, 기본적으로 100℃ 이하에서 상압 염색이 가능하다. 상기 카티온 가염 폴리에스테르는 농염색, 선명성이 우수하고 분산염료 염색의 결점을 보완하며, 강도 특성은 일반적으로 레귤러 타입보다 나쁘나 폴리머와 제직 기술의 개선에 의하여 통상의 폴리에스테르 섬유에 가까운 특성이 얻어지게 된다.Most of the cationic flame-retardant polyester resins currently on the market are atmospheric pressure-salt, and can be dyed at normal pressure below 100 ℃. The cationic dyeing polyester has excellent dyeing and clarity and compensates for the defects of disperse dyeing, and its strength characteristics are generally worse than that of the regular type, but by improving the polymer and weaving technology, characteristics similar to normal polyester fibers are obtained. Lose.
일본 공개특허 제2008-069490호는 선명성이 우수한 가염 폴리에스테르에 관한 것으로 카티온 염료에 의하여 염색 가능하고 아크릴계 섬유에 가까운 선명성을 갖고 더구나 실용성이 높아 선명성이 우수한 폴리에스테르 섬유를 제공한다. 에틸렌텔레프탈레이트를 주된 반복단위로 하는 폴리에스테르로 이루어진 섬유로써 해당 폴리에스테르가 5-나트륨 술포이소프탈산 성분 및/또는 술포이소프탈산 성분을 공중합 성분으로 함유하여 그들의 공중합량의 합계가 4~20mol%에 해당되는 폴리에스테르 섬유를 제공한다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-069490 relates to a flame-retardant polyester having excellent clarity, and can be dyed by a cationic dye, has a sharpness close to that of an acrylic fiber, and further provides a polyester fiber having excellent clarity. Fibers composed of ethylene terephthalate as the main repeating unit, and the polyester contains 5-sodium sulfoisophthalic acid component and / or sulfoisophthalic acid component as a copolymerization component, and the total amount of their copolymerization is 4 to 20 mol. % Polyester fibers.
일본 공개특허 제2011-196006호는 상압 카티온 가염성 폴리에스테르 및 그로부터 구성된 섬유에 관한 것으로 산성분에 대한 금속 술포네이트기를 함유하는 이소프탈산 성분이 2.0~5.5몰%, 전 산성분에 대한 아디핀신 성분이 3.0~6.0몰% 함유한 폴리에스테르로 폴리에스테르에 가용인 티탄 화합물을 티탄 원소 환산하여 3~10ppm함유하고 인 화합물을 임 원소 환산으로 5~40ppm함유하는 것을 특징으로 하는 상압 카티온 가염성 폴리에스테르 및 그로부터 구성된 섬유를 제공한다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-196006 relates to a cationic flame-retardant polyester at normal pressure and fibers composed therefrom, wherein the isophthalic acid component containing a metal sulfonate group for the acid component is 2.0 to 5.5 mol%, and adipinecin for all acid components. Atmospheric pressure cationic flame-retardant, characterized in that the component contains 3.0 to 6.0 mol% of polyester, and the titanium compound soluble in polyester contains 3 to 10 ppm in terms of titanium element and 5 to 40 ppm in phosphorus compound in terms of elemental element. Polyesters and fibers constructed therefrom.
상기와 같이 종래의 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유의 대부분은 술포이소프탈산 금속염을 이용하여 폴리에스테르에 카티온 가염성의 기능을 부여하고 있다.As described above, most of the conventional cationic flame-retardant polyester fibers use a metal salt of sulfoisophthalate to give the polyester a cationic flame-retardant function.
상기와 같은 종래의 술포이소프탈산 금속염만 단독으로 사용한 카티온 가염성 폴리에스테르는 술포이소프탈산의 금속염끼리의 상호작용으로 용융상태의 점도가 매우 높고, 동시에 전단담화(Shear Thinning) 거동이 크게 일어난다. 전단담화란, 폴리에스테르 수지가 특정 전단속도(Shear rate)까지는 동일한 용융점도를 나타내다가, 고(高) 전단속도에서는 용융점도가 감소하는 거동을 말한다. 용융 폴리에스테르가 점성 및 탄성을 가지고 있는 물질이기에 나타나는 현상으로 설명할 수 있다.The cationic flame-retardant polyester using only the conventional sulfoisophthalic acid metal salt as described above has a very high viscosity in a molten state due to interaction between metal salts of sulfoisophthalic acid, and has a large shear thinning behavior. Happens. Shear thinning refers to a behavior in which a polyester resin exhibits the same melt viscosity up to a specific shear rate, and at a high shear rate, the melt viscosity decreases. It can be explained as a phenomenon that appears because molten polyester is a material having viscosity and elasticity.
통상의 폴리에스테르 수지는 전단담화 거동이 적으나 카티온 가염성 폴리에스테르는 카티온 가염의 기능을 갖는 염(鹽)간 결합으로 전단담화가 매우 크게 일어난다. 이는 중합공정에서 교반기 전력치 부하를 가중시켜 고분자량을 달성하기 어렵게 하며, 방사공정에서 익스트루더 온도 및 필터 압력을 증가시킨다. 즉, 용융점도는 높으나 폴리머 고유점도(Intrinsic Viscosity)는 상대적으로 낮아 방사시 원사의 강도를 저하시키는 원인이 된다. Conventional polyester resins have little shear thinning behavior, but cationic flame-retardant polyesters have very large shear thinning due to inter-salt bonds with the function of cationic salts. This makes it difficult to achieve high molecular weight by weighting the stirrer power value load in the polymerization process, and increases the extruder temperature and filter pressure in the spinning process. That is, the melt viscosity is high, but the polymer intrinsic viscosity is relatively low, which causes the strength of the yarn to deteriorate during spinning.
더 구체적으로 용융상태에서는 점도가 높아 공정상 취급하기가 힘들며, 원사 형태로 냉각시킬때는 분자량이 작아서 강도가 저하되어 세섬도의 섬유로 제조하기 어려운 문제점이 있었다.More specifically, in the molten state, the viscosity is high, so it is difficult to handle in the process, and when cooled in the form of a yarn, the molecular weight is small, so the strength is lowered, which makes it difficult to manufacture fine fibers.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 폴리에스테르 수지에 카티온 가염성을 위해 술포이소프탈산 금속염을 사용하면서도 폴리에스테르 수지의 전단담화(Shear Thinning) 거동이 적은 카티온 가염성 폴리에스테르 수지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was invented to solve the problems of the prior art as described above, while using a metal salt of sulfoisophthalic acid for cationic flame retardancy in a polyester resin, cationic with less shear thinning behavior of the polyester resin. It is an object to provide a flame-retardant polyester resin.
또한, 상기의 폴리에스테르 수지의 전단담화 거동이 적은 카티온 가염성 폴리에스테르 수지를 통해 강도가 향상되고 세섬도로 제조할 수 있는 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a cationic flame-retardant polyester fiber having improved strength and fineness through a cationic flame-retardant polyester resin having a low shear thinning behavior of the polyester resin.
본 발명은 폴리에스테르 수지에 술포이소프탈산 금속염 및 하기 [화학식 1]의 화합물이 공중합되는 것을 특징으로 하는 카티온 가염성 폴리에스테르 수지를 제공한다.The present invention provides a cationic flame-retardant polyester resin characterized in that a sulfoisophthalic acid metal salt and a compound of the following [Chemical Formula 1] are copolymerized with a polyester resin.
[화학식 1][Formula 1]
[상기 화학식 1에서 n은 3이상의 탄소이며, α은 정수이다. 지방족 선형(Linear)의 사슬로 구성되어 있으며, 경우에 따라서 이중결합 및 삼중결합을 포함할수도 있다.][In Formula 1, n is 3 or more carbons, and α is an integer. It is composed of an aliphatic linear chain, and may include double bonds and triple bonds in some cases.]
상기 술포이소프탈산 금속염은 전체 폴리에스테르 몰 대비 0.1~3몰%가 공중합되는 것을 특징으로 하는 카티온 가염성 폴리에스테르 수지를 제공한다.The sulfoisophthalate metal salt provides a cationic flame-retardant polyester resin, characterized in that 0.1 to 3 mol% of the total polyester mole is copolymerized.
상기 [화학식 1]의 화합물은 전체 폴리에스테르 몰 대비 1~20몰%가 공중합되는 것을 특징으로 하는 카티온 가염성 폴리에스테르 수지를 제공한다.The compound of [Formula 1] provides a cationic flame-retardant polyester resin, characterized in that 1 to 20 mol% of the total polyester moles are copolymerized.
상기 [화학식 1]의 화합물은 하기의 [화학식 2]의 화합물인 것을 특징으로 하는 카티온 가염성 폴리에스테르 수지를 제공한다.The compound of [Formula 1] provides a cationic flame-retardant polyester resin, which is a compound of [Formula 2] below.
[화학식 2][Formula 2]
상기의 카티온 가염성 폴리에스테르 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유를 제공한다.It provides a cationic flame-retardant polyester fiber, characterized in that it is formed of the cationic flame-retardant polyester resin.
상기 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유는 모노섬도가 0.4~3.5 데니어인 것을 특징으로 하는 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유를 제공한다.The cationic flame-retardant polyester fiber provides a cationic flame-retardant polyester fiber characterized in that the mono fineness is 0.4 to 3.5 denier.
상기와 같이 본 발명에 따른 카티온 가염성 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르 수지에 카티온 가염성을 위해 술포이소프탈산 금속염을 사용하면서도 폴리에스테르 수지의 전단담화(Shear Thinning) 거동이 적어 공정성이 향상되는 효과가 있다.As described above, the cationic flame-retardant polyester resin according to the present invention improves processability by using a sulfoisophthalic metal salt for cationic flame-retardancy in the polyester resin, but has less shear thinning behavior of the polyester resin. It works.
또한, 상기의 카티온 가염성 폴리에스테르 수지의 전단담화 거동이 적어 강도가 향상되고 세섬도로 제조할 수 있는 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, the shearing behavior of the cationic flame-retardant polyester resin is small, so that the strength is improved and there is an effect of producing a cationic flame-retardant polyester fiber that can be produced with fineness.
이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. First, in describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations will be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.
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.As used herein, the terms 'about', 'substantially', etc. are used in or at a value close to that value when manufacturing and substance tolerances specific to the stated meaning are presented, and the understanding of the invention To aid, accurate or absolute figures are used to prevent unconscionable abusers from unduly using the disclosed disclosure.
통상의 폴리에스테르 수지는 전단담화 거동이 적으나 상기 술포이소프탈산 금속염만 단독으로 사용하여 카티온 가염성 폴리에스테르 수지를 제조할 경우 술포이소프탈산의 금속염끼리의 상호작용으로 용융상태의 점도가 매우 높고, 동시에 전단담화(Shear Thinning) 거동이 크게 일어난다. Conventional polyester resins have little shear thinning behavior, but when the cationic flame-retardant polyester resin is prepared by using only the sulfoisophthalic metal salt alone, the viscosity of the molten state is caused by interaction between the metal salts of sulfoisophthalic acid. Very high and at the same time, shear thinning behavior is large.
본 발명에서는 술포이소프탈산 금속염 및 하기 [화학식 1]의 화합물을 사용하여 상압에서 카티온 가염이 가능하고 카티온 가염성 폴리에스테르 수지의 용융점도를 떨어뜨림과 동시에 수지의 전단담화 거동이 적은 폴리에스테르 수지에 관한 것이다.In the present invention, by using a metal salt of sulfoisophthalate and a compound of the following [Chemical Formula 1], it is possible to cation the cationic at normal pressure, and the melt viscosity of the cationic flame-retardant polyester resin is lowered, and at the same time, the shear thinning behavior of the resin is less It relates to an ester resin.
[화학식 1][Formula 1]
[상기 화학식 1에서 n은 3이상의 탄소이며, α은 정수이다. 지방족 선형(Linear)의 사슬로 구성되어 있으며, 경우에 따라서 이중결합 및 삼중결합을 포함할수도 있다.][In Formula 1, n is 3 or more carbons, and α is an integer. It is composed of an aliphatic linear chain, and may include double bonds and triple bonds in some cases.]
상기 술포이소프탈산 금속염과 같이 폴리에스테르에 공중합되는 [화학식1]의 화합물 분자 구조는 폴리에스테르 축중합이 가능한 이가의 카르복실산을 가지고 있으며, 탄화수소의 긴 사슬을 가지고 있는 특징으로 폴리에스테르 고분자 사이사이에 그라프트(graft) 되어 금속염 간 거리를 띄어 주어 용융점도가 높아지는 것을 억제하게 된다.The compound molecular structure of [Formula 1] copolymerized with polyester, such as the sulfoisophthalic acid metal salt, has a divalent carboxylic acid capable of polyester condensation polymerization, and has a long chain of hydrocarbons. It is grafted between the metal salts to give a distance between metal salts, thereby suppressing the increase in the melt viscosity.
상기 술포이소프탈산 금속염은 하기의 화학식 3의 X가 알칼리 양이온 또는 알카리 토금속 양이온인 술포이소프탈산 금속염을 사용할 수 있을 것이다.The sulfoisophthalic acid metal salt may be a sulfoisophthalic acid metal salt in which X in Chemical Formula 3 below is an alkali cation or alkaline earth metal cation.
[화학식 3][Formula 3]
[상기 식 중, R은 수소원자 또는 수산화기 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 β-하이드록시에틸기를 나타낸다.][In the formula, R represents a hydrogen atom or a hydroxyl group or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a β-hydroxyethyl group.]
본 발명의 카티온 가염성 폴리에스테르 수지에 공중합되는 술포이소프탈산 금속염은 전체 폴리에스테르 몰 대비 0.1~3몰%가 공중합되는 것이 바람직한 것으로 술포이소프탈산 금속염이 0.1몰%미만으로 공중합되면 카티온 염료와 반응성이 저하되어 카티온 가염성이 저하될 수 있으며, 3.0몰% 초과되어 공중합되면 폴리에스테르 섬유의 물성이 저하될 수 있다.It is preferable that the sulfoisophthalic acid metal salt copolymerized with the cationic flame-retardant polyester resin of the present invention is copolymerized with 0.1 to 3 mol% of the total polyester mole, and the cationic ion when the sulfoisophthalate metal salt is copolymerized with less than 0.1 mol%. The reactivity with the dye may be lowered, and the cationic flame retardancy may be reduced, and when the copolymerization exceeds 3.0 mol%, the physical properties of the polyester fiber may be reduced.
상기 [화학식 1]의 화합물은 전체 폴리에스테르 몰 대비 1~20몰%가 공중합되는 것이 바람직한 것으로 [화학식 1]의 화합물이 1몰%미만으로 공중합되면 [화학식 1]의 화합물으로 인한 전단담화 거동 현상의 억제효과가 저하될 수 있으며, 20몰% 초과되어 공중합되면 폴리에스테르 섬유의 물성이 저하될 수 있다.The compound of [Formula 1] is preferably 1 to 20 mol% of the total polyester moles to be copolymerized. If the compound of [Formula 1] is less than 1 mol%, the shear thinning behavior due to the compound of [Formula 1] phenomenon The inhibitory effect of may be lowered, and when it is copolymerized in excess of 20 mol%, the physical properties of the polyester fiber may be lowered.
상기 [화학식 1]의 화합물의 일예로 하기의 [화학식 2]의 화합물를 사용할 수 있을 것이다.As an example of the compound of Formula 1, the compound of Formula 2 below may be used.
[화학식 2][Formula 2]
상기와 같이 술포이소프탈산 금속염 및 [화학식 1]의 화합물이 공중합되는 본 발명의 카티온 가염성 폴리에스테르 수지는 전단담화 거동이 적은 폴리에스테르 수지로 폴리에스테르 섬유로 제조 시에 기존의 술포이소프탈산 금속염만 사용한 카티온 가염성 폴리에스테르 수지로 형성되는 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유에 비해 섬유의 강도가 향상된다.As described above, the cationic flame-retardant polyester resin of the present invention in which the sulfoisophthalic acid metal salt and the compound of [Formula 1] are copolymerized are polyester resins with low shear thinning behavior, and are conventional sulfoiso when produced from polyester fibers. The strength of the fiber is improved as compared to a cationic flame-retardant polyester fiber formed of a cationic flame-retardant polyester resin using only a phthalic acid metal salt.
또한, 강도 향상에 따라 세섬화가 가능한 것으로 본 발명의 카티온 가염성 폴리에스테르 수지로 형성되는 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유는 모노섬도 1데니어 미만의 섬도로 제조할 수 있는 것으로 본 발명의 카티온 가염성 폴리에스테르 수지로 형성되는 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유는 사용목적에 따라 모노섬도가 0.4~3.5 데니어로 형성되는 것이 바람직할 것이다.In addition, the cationic flame-retardant polyester fiber formed of the cationic flame-retardant polyester resin of the present invention is capable of fine-seaming according to strength improvement, so that the cationic salt of the present invention can be produced with a fineness of less than 1 denier. The cationic flame-retardant polyester fiber formed of a sex polyester resin will preferably have a mono fineness of 0.4 to 3.5 denier depending on the purpose of use.
이하 본 발명에 따른 카티온 가염성 폴리에스테르 수지 및 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an example of a method for preparing a cationic flame-retardant polyester resin and a cationic flame-retardant polyester fiber according to the present invention is shown, but the present invention is not limited to the examples.
<카티온 가염성 폴리에스테르 수지 제조><Production of cationic flame-retardant polyester resin>
실시예 1Example 1
테레프탈산 및 에틸렌글리콜을 에스테르 반응기에 투입한 후 258℃의 온도에서 통상적인 방법으로 반응시켜 에스테르화 올리고머를 제조하고, 상기 에스테르화 올리고머에 금속염인 술포이소프탈산 소듐염을 전체 폴리에스테르 몰 대비 1.8몰%, 하기 [화학식2]의 DDSA를 전체 폴리에스테르 몰 대비 1몰%가 되도록 투입한다. Terephthalic acid and ethylene glycol were added to the ester reactor and reacted at a temperature of 258 ° C in a conventional manner to prepare an esterified oligomer, and the metal salt of sulfoisophthalic acid sodium salt as the metal salt was 1.8 moles compared to the total polyester mole. %, DDSA of the following [Formula 2] is added so that it is 1 mol% compared to the total polyester mol.
상기 에스테르화 올리고머를 통상의 중축합 촉매와 함께, 최종 감압도가 0.1mmHg가 되도록 서서히 감압하면서 285℃까지 승온하면서 축중합 반응을 실시하여 카티온 가염성 폴리에스테르 수지를 제조하였다. The esterified oligomer was combined with a conventional polycondensation catalyst, and subjected to a condensation polymerization reaction while gradually increasing the pressure to 285 ° C. while gradually reducing the final pressure to 0.1 mmHg to prepare a cationic flame-retardant polyester resin.
실시예 2 내지 12Examples 2 to 12
상기 실시예 2 내지 12는 상기의 실시예 1과 동일하게 중합하여 제조되었으나, DDSA 함량을 다르게 투입하여 제조하였다. 실시예 2 내지 12의 DDSA 함량 및 폴리에스테르 수지의 고분자 물성을 표 1에 나타내었다.The Examples 2 to 12 were prepared by polymerization in the same manner as in Example 1, but were prepared by differently adding DDSA content. Table 2 shows the DDSA content of Examples 2 to 12 and the polymer properties of the polyester resin.
비교예Comparative example
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 카티온 가염성 폴리에스테르 수지를 제조하였으나, 금속염인 술포이소프탈산 소듐염만 1.8몰% 투입하고, DDSA는 투입하지 않고 카티온 가염성 폴리에스테르 수지를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, a cationic flame-retardant polyester resin was prepared, but only 1.8 mol% of a metal salt, sulfoisophthalate sodium salt, was added, and a cationic flame-retardant polyester resin was prepared without DDSA.
※ 고분자 물성 측정방법※ Method for measuring polymer properties
* 고유점도(IV, Intrinsic Viscosity): 100℃의 페놀:테트라클로로에탄을 1:1 비율로 섞은 용매에 폴리머를 0.5% 농도로 충분히 용해시킨 후 30℃ 항온조에서 우베로드형 점도계를 사용하여 측정함.* Intrinsic Viscosity (IV): Measured by using a Uberod-type viscometer in a constant temperature bath at 30 ° C after sufficiently dissolving the polymer in a concentration of 0.5% in a solvent mixed with phenol: tetrachloroethane at 100 ° C in a 1: 1 ratio. .
* 용융점도(MV, Melting Viscosity) : TA사의 Plate형 RDA를 이용하여 측정함.* Melting Viscosity (MV): Measured using a plate type RDA from TA.
* 전단담화(Shear Thinning): 특정 전단속도(Shear rate, rad/s)까지 고분자의 용융점도가 일정하다가 고 전단속도에서 용융점도가 감소하는 거동으로 본 발명에서는 10rad/s에서의 용융점도에서 100rad/s에서의 용융점도 차이를 측정함* Shear Thinning: The behavior of a polymer that has a constant melt viscosity up to a specific shear rate (rad / s) and decreases the melt viscosity at high shear rates. In the present invention, 100 rad at a melt viscosity of 10 rad / s. Measure the difference in melt viscosity at / s
* 융점(℃): 열시차 주사 열량계(Perkin Elmer, DSC-7)를 이용하여 공중합 폴리에스테르 수지의 융점(℃)을 측정함.* Melting point (℃): The melting point (℃) of the copolymerized polyester resin was measured using a thermal differential scanning calorimeter (Perkin Elmer, DSC-7).
(몰%)Metal salt
(mole%)
(몰%)DDSA
(mole%)
(dl/g)IV
(dl / g)
(Poise)MV
(Poise)
(10-100rad/s)Flyer
(10-100rad / s)
상기 표 1에서와 같이 비교예의 전단담화는 794이나, DDSA의 함량이 증가함에 따라 용융점도(MV) 및 전단담화 거동 역시 효과적으로 줄어드는 것을 알 수 있다.As shown in Table 1, the shear thinning of the comparative example is 794, but it can be seen that the melt viscosity (MV) and the shear thinning behavior are also effectively reduced as the content of DDSA increases.
<카티온 가염성 폴리에스테르 섬유 제조><Production of cationic flame-retardant polyester fiber>
상기 실시예 1 내지 12 및 비교예의 카티온 가염성 폴리에스테르 수지를 건조 후 통상의 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유 제조방법으로 섬유를 제조하였다. After drying the cationic flame-retardant polyester resins of Examples 1 to 12 and Comparative Examples, fibers were prepared by a conventional method for preparing cationic flame-retardant polyester fibers.
제조된 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유의 모노 섬도, 강도, 염색성을 측정하여 표 2에 나타내었다.The mono fineness, strength, and dyeability of the prepared cationic flame-retardant polyester fiber were measured and are shown in Table 2.
※ 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유의 물성 측정방법※ Method for measuring physical properties of cationic flame-retardant polyester fiber
* 강도 : 온도 20℃, 습도 65%의 항온항습 조건에서 인스트론(Instron) 기기를 사용하여 시료길이 200mm, 크로스 헤드 스피드(Cross head speed) 400mpm의 조건으로 5회 측정 후 평균값 측정함* Intensity: Using an Instron device under constant temperature and humidity conditions at a temperature of 20 ° C and a humidity of 65%, measure the average value after measuring 5 times under the condition of a sample length of 200mm and a cross head speed of 400mpm.
* 염색성(K/S) : 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유를 환편으로 제작하여 양이온 푸른 염료(1 OWF%)를 이용하여 IR염색기 110℃, 30분간 염색 후 최대 파장에서의 K/S값 명시함. 본 발명에서는 620nm에서의 값을 읽음. 하기 Kubelka-Munk식에 의해, 각 파장에서의 반사율 R로부터 구할수 있음. * Dyeing property (K / S): Cationic flame-retardant polyester fiber is made of circular knitted fabric and dyed with a cationic blue dye (1 OWF%) for IR dyeing at 110 ° C for 30 minutes to specify the K / S value at the maximum wavelength . In the present invention, the value at 620 nm is read. It can be obtained from the reflectance R at each wavelength by the following Kubelka-Munk equation.
K/S=(1-R)2/2R (K : 흡광계수, S : 산란계수)K / S = (1-R) 2 / 2R (K: absorption coefficient, S: scattering coefficient)
(denier)Mono fineness
(denier)
(g/d)burglar
(g / d)
(K/S)Dyed
(K / S)
상기 표 2에서와 같이 카티온 가염성 폴리에스테르 수지의 전단담화 거동이 줄어들 때 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유의 강도가 향상되는 것을 알수 있다.As shown in Table 2, it can be seen that when the shear thinning behavior of the cationic flame-retardant polyester resin is reduced, the strength of the cationic flame-retardant polyester fiber is improved.
실시예 중 실시예 3 내지 8, 즉, DDSA가 3~8몰% 공중합될 때 강도 및 염색성이 우수한 것을 알 수 있으며, DDSA가 8몰%를 초과하는 양이 공중합되는 실시예 9이후 부터 강도가 비교예 보다 낮아지는 것으로 이는 폴리에스테르 수지의 융점이 저하되는 것을 통해 DDSA가 폴리에스테르 수지의 결정성을 저하시켜 강도가 낮아지는 것으로 추측된다.In Examples 3 to 8, that is, when DDSA is 3 to 8 mol%, it can be seen that the strength and dyeability are excellent, and since DDSA is 9 or more in which the amount exceeds 8 mol%, the strength is It is estimated that DDSA lowers the crystallinity of the polyester resin and lowers the strength through lowering the melting point of the polyester resin.
K/S 염색성은 DDSA 함량이 높아질수록 증가하는데 이는 폴리에스테르 수지 내 비결정성 영역이 증가하여 카티온 염료 침투가 더 용이해짐을 알수 있다. K / S dyeability increases as the DDSA content increases, and it can be seen that the amorphous region in the polyester resin increases, making cationic dye penetration easier.
<세섬도의 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유 제조><Production of Cationic flame-retardant polyester fiber of fineness>
상기 비교예 및 실시예 중 강도가 우수하였던 실시예 6의 카티온 가염성 폴리에스테르 수지로 모노섬도가 3D, 1D, 및 0.5D의 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유 제조하였다.The cationic flame-retardant polyester fiber having mono fineness of 3D, 1D, and 0.5D was prepared with the cationic flame-retardant polyester resin of Example 6, which had excellent strength among the comparative examples and examples.
제조된 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유의 섬유물성 및 방사공정성을 측정하여 표 3에 나타내었다. Table 3 shows the fiber properties and spinning processability of the prepared cationic flame-retardant polyester fibers.
(denier)Mono fineness
(denier)
(g/d)burglar
(g / d)
(회)General Ambassador
(time)
(%)yield
(%)
상기 표 3에서와 같이 비교예-1 내지 비교예-3에서와 같이 술포이소프탈산 소듐염 1.8몰%만 이용하여 제조한 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유는 강도가 낮고 세섬시 공정성 불량하였다.As shown in Table 3, the cationic flame-retardant polyester fiber prepared by using only 1.8 mol% of the sulfoisophthalate sodium salt as in Comparative Examples-1 to Comparative Example-3 had low strength and poor processability during fine summing.
그러나, 본 발명에 따른 실시예 6의 카티온 가염성 폴리에스테르 수지로 제조되는 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유는 1데니어 및 0.5데니어 섬유로 제조되어도 강도가 저하되지 않으면서 방사공정성이 우수한 것으로 기존의 카티온 가염성 폴리에스테르 수지의 한계를 극복하고 고강도 세섬의 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유를 제조할 수 있음을 알수 있다.However, the cationic flame-retardant polyester fiber made of the cationic flame-retardant polyester resin of Example 6 according to the present invention is excellent in spinning processability without deteriorating strength even when made of 1 denier and 0.5 denier fibers. It can be seen that the cationic flame-retardant polyester resin can be overcome and the high-strength fine fiber cationic flame-retardant polyester fiber can be produced.
Claims (6)
[화학식 1]
[상기 화학식 1에서 n은 3이상의 탄소이며, α은 정수이다. 지방족 선형(Linear)의 사슬로 구성되어 있으며, 경우에 따라서 이중결합 및 삼중결합을 포함할수도 있다.]Cationic flame-retardant polyester resin, characterized in that a sulfoisophthalic acid metal salt and a compound of the following [Formula 1] are copolymerized with the polyester resin.
[Formula 1]
[In Formula 1, n is 3 or more carbons, and α is an integer. It is composed of an aliphatic linear chain, and may include double bonds and triple bonds in some cases.]
상기 술포이소프탈산 금속염은 전체 폴리에스테르 몰 대비 0.1~3몰%가 공중합되는 것을 특징으로 하는 카티온 가염성 폴리에스테르 수지.According to claim 1,
The sulfoisophthalate metal salt is a cationic flame-retardant polyester resin, characterized in that 0.1 to 3 mol% of the total polyester mole is copolymerized.
상기 [화학식 1]의 화합물은 전체 폴리에스테르 몰 대비 1~20몰%가 공중합되는 것을 특징으로 하는 카티온 가염성 폴리에스테르 수지.According to claim 1,
The compound of [Chemical Formula 1] is a cationic flame-retardant polyester resin, characterized in that 1 to 20 mol% of the total polyester mole is copolymerized.
상기 [화학식 1]의 화합물은 하기의 [화학식 2]의 화합물인 것을 특징으로 하는 카티온 가염성 폴리에스테르 수지.
[화학식 2]
According to claim 1,
The compound of [Formula 1] is a cationic flame-retardant polyester resin, characterized in that the compound of [Formula 2] below.
[Formula 2]
상기 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유는 모노섬도가 0.4~3.5 데니어인 것을 특징으로 하는 카티온 가염성 폴리에스테르 섬유.The method of claim 5,
The cationic flame-retardant polyester fiber is a cationic flame-retardant polyester fiber, characterized in that the mono fineness is 0.4 to 3.5 denier.
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