KR20210106632A

KR20210106632A - 생분해성이 우수한 산업용 폴리에스테르 원사

Info

Publication number: KR20210106632A
Application number: KR1020200021329A
Authority: KR
Inventors: 이학준; 김성주
Original assignee: 효성첨단소재 주식회사
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-08-31

Abstract

본 발명은 생분해성이 우수한 산업용 폴리에스테르 원사에 관한 것으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리락틱산 등의 생분해성 폴리에스테르를 블렌딩 하여 블렌딩 칩을 제조한 이후, 이를 고상중합을 통하여 상용성을 개선하고 용융방사 후 물성을 개선한 것을 특징으로 한다.
본 발명으로 제조된 산업용 폴리에스테르 원사는 생분해성을 지니면서 동시에 물리 물성이 저하되지 않는 특징이 있다.

Description

생분해성이 우수한 산업용 폴리에스테르 원사{Polyester industrial yarn having excellent biodegradation property}

본 발명은 생분해성이 우수한 산업용 폴리에스테르 원사에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트와 생분해성 폴리에스테르의 상용성을 높여 생분해성을 발현하는 동시에 물리적 강도도 우수한 것을 특징으로 하는 산업용 폴리에스테르 원사에 관한 것이다.

최근 플라스틱 제품은 의, 식, 주 뿐만 아니라 각종 산업, 운수, 건설, 환경 보전, 의료, 농업, 수산업, 레저 등 다양한 분야에서 이용되고 있다. 그러나 고성능과 장기 안정성을 추구하여 개발되고 생산되어 온 대부분의 고분자 재료는 자연 환경 분위기에서 분해되지 않기 때문의 대량의 플라스틱 폐기물의 처리는 세계 각국에서 큰 사회문제로 대두되고 있다. 또 강이나 바다로 유출되는 플라스틱 제품은 연간 수백만톤에 이르는 것으로 추정되고 있으며, 그 폐기물은 해양 환경 중에 축적되어 해양오염의 원인이 된다.

또한, 합성 플라스틱은 대부분 석유화학 제품으로 고갈되어 가고 있는 석유에 그 원료를 의존하고 있다. 인류는 현재 석유의 90% 정도를 연료로 사용하고 있으며, 석유소비량을 줄여나가지 않는다면 문제가 커질 수 있으며, 비분해성 쓰레기 문제를 일으키고 있는 합성 플라스틱의 대체 재료의 연구가 필요하다. 동시에 환경친화적인 플라스틱의 이용이 관심사가 커지고 있다.

이 중, 의류에 주로 사용되는 소재인 폴리에스테르는 내열성이 우수하고 기계적 물성이 뛰어난 합성 수지이다. 폴리에스테르 중에서도 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 플라스틱 소재로 가장 많이 이용되는 소재 중 하나이며, 이외에도 자동차 차체, 가구 등 폭넓게 이용되고 있는 소재이다.

그러나, 최근 플라스틱 폐기 문제와 관련한 환경 문제가 점차 커지면서, 완전 분해가 가능한 생분해성 플라스틱에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트는 생분해 또는 생붕괴 특성이 없으므로 이에 생분해성을 부여한다면 환경 문제를 어느정도 해결할 수 있기 때문이다. 생분해성 폴리에스테르는 박테리아, 조류, 곰팡이 등 자연에 존재하는 미생물에 의해 분해될 수 있는 소재를 의미한다.

이에, 환경문제에 대한 대책으로 비분해성 고분자에 대한 대체물질에 대한 연구가 진행되어오고 있으며, 일부 선진국에서는 옥수수와 같은 잉여 농산물로부터 원료물질을 생산하여 물리적 물성과 분해성이 우수한 폴리락트산을 생산하고 있으며 미생물로부터 분해가 가능한 폴리에스테르를 합성하는 기술을 연구하고 있다.

화학 섬유 업계도 이에 발맞추어 생분해성 폴리에스테르를 이용한 생분해성 섬유 및 제품에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 그러나 생분해성 화학제품은 가격이 비싸고, 내구성 등의 상업성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 생분해성 폴리에스테르의 경우 대기중의 수분 및 고습환경에 의하여 에스테르 결합이 가수분해되어 최종 제품의 물성이 저하되는 문제가 있다.

종래에는 폴리에틸렌테레프탈레이트에 생분해성을 부여하기 위하여 폴리락트산과 같은 생분해성 폴리에스테르와 혼합하여 이용하려는 시도가 있었다. 그러나, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 생분해성 폴리에스테르 사이에 상용성이 낮아 제조된 물품의 물리 물성, 특히 강도가 크게 저하되는 문제가 있었다.

더불어, 이러한 물리물성의 개선을 위하여 카르복실기나 하이드록실기와 반응하는 형태의 사슬 연장제를 혼합 과정에서 소량 투입함으로 폴리에틸렌테레프탈레이트와 생분해성 폴리에스테르와의 중합을 유도하였으나, 원가 상승의 문제와 더불어, 부산물의 발생에 따른 물성 저하가 또한 문제점으로 나타났다.

한국등록특허 제 1,427,808호 한국공개특허 제 10-2012-0078312호 한국공개특허 제 2012-0133426호 4) 한국등록특허 제 366,483호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 폴리에틸렌테레프탈레이트와 생분해성 폴리에스테르인 폴리락트산을 혼합하여 원사를 제조함으로써 생분해성을 가지는 폴리에스테르 원사를 제조할 수 있으며, 혼합 과정에서 첨가제 등을 이용하지 않으므로 부산물이 발생하지 않고, 고상중합을 이용함으로써 원사의 기계적 물성도 동일 내지 더 나은 수준을 유지하는 생분해성이 우수한 산업용 폴리에스테르 원사를 제공하고자 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 50 내지 99중량%와 폴리락트산(PLA) 1 내지 50중량%를 용융 혼합하여 블렌딩 칩(Blending Chip)을 제조한 후, 상기 블렌딩 칩을 고상중합하여 고상중합 칩을 제조하고, 이를 용융방사하여 제조된 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 산업용 폴리에스테르 원사를 제공한다.

상기 용융 혼합 시의 용융 온도는 270 내지 330℃가 바람직하고, 상기 블렌딩 칩을 고상중합한 칩의 점도는 0.9 내지 1.15dl/g인 것이 바람직하다.

한편, 상기 고상중합 칩은 폴리에틸렌테레프탈레이트와 생분해성 폴리에스테르의 에스테르 교환반응에 의해 제조된 랜덤공중합체(Random copolymer)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고상 중합은 먼저 칩의 융착을 방지하기 위해 90 내지 150℃에서 결정화를 1 내지 10시간 진행한다. 이후, 고상 중합 시의 온도는 170 내지 250℃에서 진행하며, 고상 중합 시간은 10 내지 50시간 진행한다.

본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 산업용 폴리에스테르 원사의 강도는 7 내지 11g/d이다.

본 발명의 원사의 제조방법은 생분해성이 발현되면서도 강도가 우수한 폴리에스테르 원사를 제공할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.

본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 50 내지 99중량%와 폴리락트산(PLA) 1 내지 50중량%를 용융 혼합하여 블렌딩 칩(Blending Chip)을 제조한 후, 상기 블렌딩 칩을 고상중합함으로 고상중합한 PET 칩(PET Chip)을 제조한다. 이후 고상중합된 칩을 섬유 제조를 위해 용융방사하여 제조된 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 산업용 폴리에스테르 원사를 제공한다.

상기와 같은 본 발명은 종래의 폴리에스테르에 생분해성을 부여하면서도 물성 저하가 발생하지 않고 기계적 물성이 개선된 폴리에스테르 원사를 제공할 수 있는 것이 특징이다.

이하, 본 발명의 생분해성 폴리에스테르 원사를 상세히 설명한다.

먼저, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 생분해성 폴리에스테르인 폴리락트산을 용융혼합하여 블렌딩 칩을 제조한다.

상기 폴리에틸렌테레프탈레이트와 생분해성 폴리에스테르인 폴리락트산의 혼합 비율은 50 내지 99중량%: 1내지 50중량%이며, 바람직하게는 80 내지 99중량% : 1 내지 20중량%, 더욱 바람직하게는 90 내지 99중량% : 1 내지 10중량%인 것이 좋다.

본 발명에서 폴리락트산의 비율이 1 중량% 미만인 경우 생분해성의 효과를 기대할 수 없으며, 50중량%를 초과하면 본 발명의 원사 물성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 최소한 85몰%의 에틸렌테레프탈레이트 단위를 함유할 수 있지만, 선택적으로 에틸렌테레프탈레이트 단위만을 포함할 수 있다.

선택적으로 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 에틸렌글리콜 및 테레프탈렌 디카르복실산 또는 이들의 유도체 그리고 하나 또는 그 이상의 에스테르-형성 성분으로부터 유도된 소량의 단위를 공중합체 단위로 포함할 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 단위와 공중합 가능한 다른 에스테르 형성 성분의 예는 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 등과 같은 글리콜과, 테레프탈산, 이소프탈산, 헥사하이드로테레프탈산, 스틸벤 디카르복실산, 비벤조산, 아디프산, 세바스산, 아젤라산과 같은 디카르복실산을 포함한다.

제조된 폴리에틸렌테레프탈레이트는 테레프탈산(TPA)과 에틸렌글리콜 원료가 2.0 내지 2.3의 비율로 용융 혼합되고, 용융혼합물은 에스테르 교환반응 및 축중합반응으로 제조된 것일 수 있다.

또한, 선택적으로 축중합 반응 과정에서 중합촉매로 안티몬 화합물, 바람직하게는 삼산화안티몬이 최종 중합체 중의 안티몬 금속 잔존 양이 180 내지 300ppm이 되도록 첨가될 수 있다. 잔존 양이 180ppm 미만일 경우에 중합반응 속도가 느려져 중합효율이 저하되며, 잔존 양이 300ppm을 초과할 경우에는 필요 이상의 안티몬 금속이 이물질로 작용하여 물성이 저하될 수 있다.

한편, 본 발명에서 사용되는 폴리락트산(PLA) 재생자원에서 얻을 수 있는 열가소성 지방족 폴리에스테르로 석유 기초 플라스틱에 상응하는 기계적 특성을 가지고 있음은 물론 생분해될 수 있기 때문에 친환경 소재로 부각되고 있는 소재중 하나이다. PLA 섬유는 생분해성과 순환형 자원 이용의 두가지 측면을 가진 소재로 폴리아미드와 PET 중간 정도의 성질을 가지고 있다. 생분해성 수지는 자연 환경 중에서 대단히 안정한 종래의 플라스틱과는 달리 흙이나 물 또는 미생물의 활동에 의하여 섬유 내의 도입된 사슬이 절단됨으로 물과 이산화탄소로 분해되는 성질을 가진다.

PLA는 락티드(Lactides)의 축중합(condensation polymerization)에 의해 합성되는 폴리에스테르의 하나로써, 중합 원료인 락티드(lactides)는 주로 감자와 옥수수로부터 얻고, 옥수수 시럽과 같은 천연 식물성 당성분이 원료로 사용된다.

PLA는 2개의 이성질체(isomer)를 갖는데, 상업적으로 (L-)-latcide PLA와 D,L-lactide PLA가 생산된다. L-형은 결정성이 매우 크며, 용융변이 온도(melt transition temperature)는 분자량이 낮아짐에 따라 감소한다. D,L-lactide의 고분자는 상당히 무정형(amorphous)이면서 이에 상당하는 낮은 용융점을 갖는다.

먼저, 본 발명에 이용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 점도는 0.6 내지 1.1dl/g인 것이 바람직하고, 폴리락트산은 0.5 내지 2.0dl/g인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

PLA 점도가 0.5dl/g 미만이거나, PET의 점도가 0.6dl/g 미만이면 용융점성이 너무 낮아서 블렌딩 칩 형성에 어려움이 있고, PLA 의 점도가 2.0 dl/g 초과하거나, PET 점도가 1.1dl/g 초과하면 용융점성이 너무 높아서 두 고분자간 균일 혼입이 안되고 가공에 어려움이 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 폴리락트산(PLA)을 먼저 용융 혼합함으로써 블렌딩 칩(chip)을 제조한다.

구체적으로, 고유점도 0.6 내지 1.1dl/g의 PET 50 내지 99중량%와 고유점도 0.5 내지 2.0dl/g의 PLA를 1 내지 50의 중량%를 혼합하고 270내지 330℃에서 압출기를 사용하여 압출하여 (PET-PLA) 블렌딩 칩을 제조한 이후에는, 제조된 블렌딩 칩에 대해 고상중합을 실시함으로 고상중합된 칩을 제조한다.

이때 고상중합된 칩의 점도는 0.9 내지 1.15dl/g의 범위인 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이때, 고상중합 칩의 고유점도가 0.9 dl/g미만일 경우, 최종 연신사의 고유점도가 낮아져 고강도를 발휘할 수 없게 되며, 칩의 고유점도가 1.15dl/g를 초과할 경우에는 방사장력이 지나치게 증가하고 방출사의 단면이 불균일해져 연신 중 필라멘트 컷이 많이 발생하여 연신 작업성이 불량해진다.

본 발명에서 고상중합은 통상적으로 이용되는 고상중합기를 이용하여 수행될 수 있다.

구체적으로, 상기 고상중합은 먼저 고상 중합 시 내부에서 칩의 융착이 발생되지 않도록 90 내지 150도에서 결정화를 1내지 10시간 진행하고 고상중합을 위해 승온한다.

이때, 고상중합의 온도는 170 내지 250℃, 바람직하게는 180 내지 220℃에서 진행되며 고상중합 시간은 10 내지 50시간, 바람직하게는 19 내지 26시간인 것이 바람직하다. 상기 고상중합의 온도가 170℃ 미만인 경우에는, 고상중합 시간이 매우 길어지는 단점이 있고 250℃ 초과인 경우에는, 열분해가 발생하여 원하는 점도를 얻을 수 없다. 또한 상기 고상중합 시간이 10시간 미만인 경우 충분한 점도를 얻을 수 없어 원사의 강도가 떨어지고, 50시간을 초과하는 경우 점도가 너무 높아져서 방사성이 저하된다. 이때 고상중합 챔버의 진공도는 0.1 토르 이하 바람직하다.

상기와 같은 고상중합 과정을 통하여 블렌딩 칩 내의 PET와 PLA는 에스테르 교환반응(transesterification)이 진행됨에 따라 랜덤공중합체(Random copolymer)로 변환이 된다.

즉, PET 및 PLA 모두 에스테르기(-COO-)를 함유하고 있으므로 블렌딩 칩 제조 후 고상중합 과정에서 PET와 PLA가 랜덤 공중합체로 제조된다. 따라서, 랜덤 공중합체는 PLA의 성질인 생분해성 성질을 발현할 수 있는 수지로 제조된다. 이 과정을 통하여 본 발명에서 의도하는 생분해성 폴리에스테르가 제조되며, 이에 따라서 PLA의 생분해성을 발현하는 PET 원사의 제조가 가능하다.

이후, 상기 고상중합된 칩을 섬유로 제조하기 위해 용융 방사한다. 이 때 방사 노즐을 통해 상온 내지 235℃의 온도에서 용융 방사하고, 냉각 구역을 통과시켜 고화시키게 된다. 이때 필요에 따라 노즐 직하에서 냉각 구역 시작점까지의 거리, 즉 후드 길이구간에 어느 정도 길이의 가열 장치를 설치할 수 있다.

이 구역을 지연 냉각 구역 또는 가열 구역이라 하는데, 이 구역은 100 내지 600mm의 길이 및 300 내지 380℃의 온도(공기 접촉 표면온도)를 갖는다.

상기 냉각 구역에서는 냉각공기를 불어주는 방법에 따라 오픈 냉각(open quenching)법, 원형 밀폐 냉각(circular closed quenching)법, 방사형 아웃플로우 냉각(radial outflow quenching)법 및 방사형 인플로우 냉각(radial in flow quenching)법 등을 적용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이때, 상기 냉각구역 내에 급냉각을 위하여 주입되는 냉각 공기의 온도는 10 내지 30℃로 조절된다. 이와 같은 후드와 냉각구역 사이의 급격한 온도 차이를 이용한 급냉각은 방사된 중합체의 고화점 및 방사 장력을 높여 미연신사의 배향 및 결정과 결정 사이의 연결 사슬의 형성을 증가시키기 위함이다.

이후, 냉각구역을 통과하면서 고화된 방출사를 단사간 마찰계수를 줄임과 동시에 연신성, 열효율이 우수한 유제를 적용한 유제 부여장치에 의해 방출사에 대해 0.3 내지 1.2중량%로 오일링할 수 있다.

상기 오일링된 방출사를 방사하여 미연신사를 형성한다.

이후, 미연신사를 연신 고뎃 롤러를 통과시켜 다단 연신하여 원사를 제조한다.

이때, 연신된 원사의 권취 속도는 특별히 한정되지 않으나, 2000 내지 4000m/min가 바람직하다. 상기 권취 속도가 2000m/min 미만이면 생산성이 저하되고, 권취 속도가 4000m/min을 초과하면 권취시 절사가 발생하여 작업성이 저하된다.

연신 이후에는 일반적인 권취 방법으로 폴리에스테르 원사를 제조한다.

따라서, 본 발명에 의해 제조된 폴리에스테르 원사는 강도 7 내지 11g/d 를 갖는 원사의 제조가 가능하다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예의 물성 평가는 아래와 같이 측정 또는 평가하였다.

1) 원사의 강도(인장강도)(g/d)

원사를 표준상태인 조건, 즉 온도 25℃ 와 상대습도 65%인 상태의 항온항습실에서 24시간 동안 방치한 후에 ASTM D-885의 방법으로 인장시험기를 통해 측정하였다.

실시예 1

(가) 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) IV 0.64 dl/g

(나) 폴리락트산(PLA) 0.75dl/g

위의 점도로 만들어진 고분자 레진을 120℃의 진공오븐에서 24시간 건조하여 수분을 제거한 후 PET 80wt%, PLA 20wt%의 함량으로 32mm(L/D = 33)인 트원 스크류(twin screw)를 가진 압출기(extruder)에서 290도의 온도조건에서 압출하여 블렌딩 칩을 제조한다. 제조된 블렌딩 칩을 0.1torr 이하의 진공도 하에 100도에서 5시간동안 결정화를 하고, 연속적으로 220도로 승온하여 19시간동안 고상중합을 진행하여 최종점도 IV 1.05dl/g인 고상중합 칩을 제조 하였다. 이를 50mm(L/D25)인 싱글스크류를 가진 압출기를 이용하여 144hole의 노즐로 용융 방사하고, 연신비 5.8배로 연신을 거쳐 폴리에스테르 원사를 제조하였다.

실시예 2

폴리에틸렌테레프탈레이트를 90중량%, 폴리락트산을 10중량%를 이용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에스테르 원사를 제조하였다.

실시예 3

폴리에틸렌테레프탈레이트를 50중량%, 폴리락트산을 50중량%를 이용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에스테르 원사를 제조하였다.

비교예 1

폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) IV 1.05 dl/g와 폴리락트산(PLA) 1.05 dl/g 를 이용하고,

고상중합하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 폴리에스테르 원사를 제조하였다.

비교예 2

고상중합하는 것을 제외하고는 실시예2와 동일한 과정으로 폴리에스테르 원사를 제조하였다.

비교예 3

고상중합하는 것을 제외하고는 실시예3과 동일한 과정으로 폴리에스테르 원사를 제조하였다.

비교예4

고상중합 시간을 9시간으로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 과정으로 폴리에스테르 원사를 제조하였다.

비교예 5

고상중합 시간을 51시간으로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 과정으로 폴리에스테르 원사를 제조하였다.

비교예 6

고상중합 온도를 160℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 과정으로 폴리에스테르 원사를 제조하였다.

비교예 7

고상중합 온도를 255℃로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 과정으로 폴리에스테르 원사를 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 7에서의 고상중합 시간별 물성은 표 1과 같고, 제조된 폴리에스테르 원사의 물성은 표 2와 같다.

구분	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6	비교예7
PET 함량(wt%)	80	90	50	80	90	50	90	90	90	90
PLA 함량(wt%)	20	10	50	20	10	50	10	10	10	10
용융혼합 온도	290	290	290	-	-	-	290	290	290	290
고상중합 시간	20	19	26	-	-	-	9	51	19	19
고상중합 온도	210	220	180	-	-	-	220	220	160	255
I.V.	1.05	1.05	1.03	1.05	1.05	1.05	0.7	2.1	0.7	0.8

구분	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6	비교예7
원사의 강도(g/d)	7.8	9.2	7.1	6.2	6.8	4.8	4.8	권취불가	4.5	3.8

상기 표 1 및 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 원사를 제조한 경우(실시예 1 내지 3)는 고상중합을 거치지 않고 용융 혼합 후 방사하여 제조한, 동등 수준의 점도를 갖는 폴리에스테르 원사(비교예1 내지 3)에 비하여 원사의 강도가 우수한 특징이 있다.

본 발명의 실시예 2와 비교예 4 및 5를 비교하면, 고상중합 시간이 짧은 비교예 4의 경우, 원사의 강도는 실시예 2에 비하여 낮은 수준에 불과하다. 이는 고상중합한 칩의 점도가 충분하지 않은 것에 기인하는 것이다.

한편, 고상중합 시간이 긴 비교예 5의 경우는 권취가 불가한 문제가 발생하였다. 이는 고상중합에 의한 칩의 점도가 너무 높아짐에 따라 방사성이 저하되었기 때문이다.

본 발명의 실시예 2와 비교예 6 및 7을 비교하면, 고상중합 온도가 낮은 비교예 6의 경우, 실시예 2 대비 원사의 강도가 낮은 수준에 불과하다. 이는 고상중합 온도가 낮으면서도 충분히 고상중합 시간을 확보하지 못하여 칩의 충분한 점도 확보가 어렵기 때문이다.

한편, 고상중합 온도가 높은 비교예 7의 경우, 실시예 2 대비 마찬가지로 원사의 강도가 낮다. 이는 높은 온도에 의해 칩의 열분해가 발생함으로 충분한 점도 확보가 되지 않은 것에 기인한다.

이를 통해, 본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 원사는 기계적 물성이 확립되면서도 동시에 생분해성을 발현할 수 있으므로 종래의 단점을 보완할 수 있는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims

폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 50 내지 99중량%와 폴리락트산(PLA) 1 내지 50중량%를 용융 혼합하여 블렌딩 칩(Blending Chip)을 제조한 후, 상기 블렌딩 칩을 고상중합하고 용융방사하여 제조된 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 산업용 폴리에스테르 원사.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르 원사는 상기 블렌딩 칩을 고상중합 시 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리락트산은 에스테르 교환반응에 의해 제조된 랜덤공중합체(Random copolymer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 산업용 폴리에스테르 원사.
제1항에 있어서,
상기 용융 혼합 시 온도는 270 내지 330℃이고, 상기 고상중합 온도는 170 내지 250℃ 이며, 고상중합 시간은 10 내지 50시간인 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 산업용 폴리에스테르 원사.
제1항에 있어서,
상기 산업용 폴리에스테르 원사의 강도는 7 내지 11g/d인 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 산업용 폴리에스테르 원사.