KR20240079973A - Biodegradable polyester dope dyed fiber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리에스테르 수지, 안료, 생분해성 수지, 탄산 칼슘 및 스테아릭 금속염을 포함하고, 상기 생분해성 수지는 지방족 폴리에스테르 수지인 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유로 견뢰도가 우수하면서도 생분해도가 우수하며, 강도 및 신도와 같은 기계적 물성이 우수하다.The present invention includes a polyester resin, a pigment, a biodegradable resin, calcium carbonate, and a stearic metal salt, and the biodegradable resin is an aliphatic polyester resin, which is a biodegradable polyester woven fiber and has excellent fastness and biodegradability, It has excellent mechanical properties such as strength and elongation.
Description
본 발명은 폴리에스테르 원착 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to polyester dyed fibers.
최근 플라스틱 제품은 의식주뿐만 아니라 각종 산업, 운수, 건설, 환경 보전, 의료, 농업, 수산업 및 레저 등 다양한 분야에서 이용되고 있다. 그러나 고성능과 장기 안정성을 추구하여 개발되고 생산되어 온 대부분의 플라스틱 제품은 자연 환경 분위기에서 분해되지 않기 때문의 대량의 플라스틱 폐기물의 처리는 세계 각국에서 큰 사회문제로 대두되고 있다. 또한, 강이나 바다로 유출되는 플라스틱 제품은 연간 수백만 톤에 이르는 것으로 추정되고 있으며 그 폐기물은 해양 환경 중에 축적되어 해양오염의 원인이 된다.Recently, plastic products are used not only in food, clothing, and shelter, but also in various fields such as various industries, transportation, construction, environmental conservation, medical care, agriculture, fisheries, and leisure. However, since most plastic products that have been developed and produced in pursuit of high performance and long-term stability do not decompose in the natural environment, disposal of large quantities of plastic waste has emerged as a major social problem around the world. In addition, it is estimated that plastic products leaking into rivers and the sea amount to millions of tons per year, and the waste accumulates in the marine environment and causes marine pollution.
또한, 합성 플라스틱은 대부분 석유화학 제품으로 고갈되어 가고 있는 석유에 그 원료를 의존하고 있다. 인류는 현재 석유의 90% 정도를 연료로 사용하고 있으며, 석유소비량을 줄이지 않는다면 문제가 커질 수 있으므로, 비분해성 쓰레기 문제를 일으키고 있는 합성 플라스틱의 대체 재료의 연구가 필요하다. 이러한 노력의 일환으로 최근 환경친화적인 플라스틱에 대한 관심사가 커지고 있다.In addition, most synthetic plastics are petrochemical products and depend on petroleum, which is being depleted, as a raw material. Humanity currently uses about 90% of oil as fuel, and if oil consumption is not reduced, the problem may increase, so research is needed on alternative materials to synthetic plastics, which are causing the problem of non-degradable waste. As part of these efforts, interest in environmentally friendly plastics has recently been growing.
한편, 폴리에스테르 수지는 내열성이 우수하고 기계적 물성이 뛰어난 합성 수지이다. 폴리에스테르 중에서도 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지는 플라스틱 소재로 가장 많이 이용되는 소재 중 하나이며, 이외에도 자동차 차체, 가구 등 폭넓게 이용되고 있는 소재이다.Meanwhile, polyester resin is a synthetic resin with excellent heat resistance and excellent mechanical properties. Among polyesters, polyethylene terephthalate resin in particular is one of the most widely used plastic materials, and is also widely used in automobile bodies and furniture.
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.However, as environmental problems related to plastic disposal have recently grown, research on biodegradable plastics that can be completely degraded is being actively conducted. In general, polyethylene terephthalate does not have biodegradability or biodegradability, so if it is given biodegradability, environmental problems can be solved to some extent. Biodegradable polyester refers to a material that can be decomposed by microorganisms that exist in nature, such as bacteria, algae, and mold.
이에, 환경문제에 대한 대책으로 비분해성 고분자에 대한 대체물질에 대한 연구가 진행되어오고 있으며, 일부 선진국에서는 옥수수와 같은 잉여 농산물로부터 원료 물질을 생산하여 물리적 물성과 분해성이 우수한 폴리락트산을 생산하고 있으며 미생물로부터 분해가 가능한 폴리에스테르를 합성하는 기술을 연구하고 있다.Accordingly, research has been conducted on alternative materials for non-degradable polymers as a measure to address environmental problems, and some developed countries are producing polylactic acid with excellent physical properties and degradability by producing raw materials from surplus agricultural products such as corn. We are researching technology to synthesize polyester that can be degraded from microorganisms.
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.In line with this, the chemical fiber industry is also actively researching biodegradable fibers and products using biodegradable polyester. However, biodegradable chemical products are expensive and have problems with poor commercial viability such as durability. In addition, in the case of biodegradable polyester, there is a problem that the ester bond is hydrolyzed due to moisture in the air and a high humidity environment, thereby deteriorating the physical properties of the final product.
종래에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 생분해성을 부여하기 위하여 폴리락트산과 같은 생분해성 폴리에스테르와 혼합하여 이용하려는 시도가 있었다. 그러나 폴리락트산, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트 및 폴리카프로락톤과 같은 생분해 소재는 생분해성이 우수하나, 낮은 융점으로 내열성 및 내구성이 부족하여 섬유 의류 제품에 적용이 불가한 문제가 있다.In the past, attempts were made to use polyethylene terephthalate by mixing it with biodegradable polyester such as polylactic acid to provide biodegradability. However, biodegradable materials such as polylactic acid, polybutylene adipate terephthalate, and polycaprolactone have excellent biodegradability, but they lack heat resistance and durability due to their low melting point, so they cannot be applied to textile clothing products.
한편, 일반적인 폴리에스테르 섬유의 경우 별도의 염색 공정을 진행하게 된다. 이 경우, 고농도 색상을 발현하기 어려워 안료의 사용량이 많아짐에 따른 폐수 발생의 문제가 있으며, 별도의 염색 공정을 거치더라도 견뢰도가 낮은 문제가 있다. 따라서, 이와 같은 문제를 해결하기 위해 폴리에스테르 방사 시에 카본 블랙과 같은 안료를 투입하는 방법으로 제조되는 폴리에스테르 원착 섬유에 대한 연구 및 개발이 활발하다.Meanwhile, for general polyester fibers, a separate dyeing process is performed. In this case, it is difficult to express high-concentration colors, so there is a problem of wastewater generation due to the increased amount of pigment used, and there is a problem of low fastness even after a separate dyeing process. Therefore, in order to solve this problem, research and development on polyester dyed fibers manufactured by adding pigments such as carbon black during polyester spinning are active.
그러나, 기존의 폴리에스테르 원착 섬유의 경우에도, 위와 같은 환경 문제를 일으키고 있다.However, even in the case of existing polyester dyed fibers, the above environmental problems are caused.
따라서, 위와 같은 환경 문제를 해결할 수 있는 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for biodegradable polyester dyed fibers that can solve the above environmental problems.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 환경 문제를 해결할 수 있는 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide biodegradable polyester dyed fibers that can solve environmental problems.
위와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유는 폴리에스테르 수지, 안료, 생분해성 수지, 탄산 칼슘 및 스테아릭 금속염을 포함하고, 상기 생분해성 수지는 지방족 폴리에스테르이다.In order to solve the above problems, the biodegradable polyester dyed fiber according to the present invention includes polyester resin, pigment, biodegradable resin, calcium carbonate, and stearic metal salt, and the biodegradable resin is aliphatic polyester.
상기 안료는 카본 블랙을 포함할 수 있다.The pigment may include carbon black.
상기 생분해성 수지는 폴리락트산, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트, 폴리 카프로락톤, 폴리부틸렌 석시네이트, 폴리부티렌 석시네이트-아디페이트 공중합체 및 폴리부티렌 푸마릭 석시네이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The biodegradable resin may include one or more of polylactic acid, polybutylene adipate terephthalate, polycaprolactone, polybutylene succinate, polybutylene succinate-adipate copolymer, and polybutylene fumaric succinate. You can.
상기 스테아릭 금속염은 망간, 철, 구리, 세륨, 코발트 및 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종이상의 금속을 포함할 수 있다.The stearic metal salt may include one or more metals selected from the group consisting of manganese, iron, copper, cerium, cobalt, and magnesium.
상기 생분해성 수지는 상기 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유 전체 중량을 기준으로 0.5 내지 30 중량 % 포함될 수 있다.The biodegradable resin may be included in an amount of 0.5 to 30% by weight based on the total weight of the biodegradable polyester dyed fiber.
상기 탄산 칼슘은 상기 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유 전체 중량을 기준으로 0.05 내지 10 중량 % 포함될 수 있다.The calcium carbonate may be included in an amount of 0.05 to 10% by weight based on the total weight of the biodegradable polyester dyed fiber.
상기 스테아릭 금속염은 상기 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유 전체 중량을 기준으로 0.05 내지 10 중량 % 포함될 수 있다.The stearic metal salt may be included in an amount of 0.05 to 10% by weight based on the total weight of the biodegradable polyester dyed fiber.
본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유는 견뢰도가 우수하면서도 생분해도가 우수하며, 강도 및 신도와 같은 기계적 물성이 우수하다.The biodegradable polyester dyed fiber according to the present invention has excellent fastness and biodegradability, and has excellent mechanical properties such as strength and elongation.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention may be subject to various changes and may have various forms, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명한다. Hereinafter, specific details for carrying out the present invention will be described.
본 발명에 따른 생분해성 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유는 폴리에스테르 수지, 안료, 생분해성 수지, 탄산 칼슘 및 스테아릭 금속염을 포함하고, 상기 생분해성 수지는 지방족 폴리에스테르 수지이다.The biodegradable biodegradable polyester dyed fiber according to the present invention includes polyester resin, pigment, biodegradable resin, calcium carbonate, and stearic metal salt, and the biodegradable resin is an aliphatic polyester resin.
본 발명에 따른 생분해성 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유는 폴리에스테르 수지, 안료 및 생분해성 수지, 탄산 칼슘 및 스테아릭 금속염을 포함하는 생분해성 마스터배치를 혼합하여 방사 용액을 제조한 후, 275 내지 290 ℃의 온도에서 방사하여 제조할 수 있다.The biodegradable biodegradable polyester dyed fiber according to the present invention is prepared by mixing a polyester resin, a pigment, and a biodegradable masterbatch containing a biodegradable resin, calcium carbonate, and stearic metal salt to prepare a spinning solution, and then spinning at 275 to 290 ° C. It can be manufactured by spinning at a temperature of .
상기 안료는 카본 블랙, 파피리온옐로우 S-4G, 파피리온레드 S-G, 파피리온 블루 S-GL, 헤리오겐블루 D 7030, 파리오겐레드 L 3885 및 파리오톨옐로우 D 1819로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 카본 블랙을 포함할 수 있다.The pigment is at least one from the group consisting of carbon black, Papyrion Yellow S-4G, Papyrion Red S-G, Papyrion Blue S-GL, Heriogen Blue D 7030, Phariogen Red L 3885, and Phariogen Yellow D 1819. It may contain, and preferably may contain carbon black.
상기 생분해성 마스터배치는 생분해성 수지, 탄산 칼슘 및 스테아릭 금속염 혼합 조성물을 압출하는 압출단계를 통해 제조할 수 있으며, 이때 압출단계 생분해성 수지의 융점을 기준으로 ±20 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 압출단계는 생분해성 수지, 탄산칼슘 및 스테아릭 금속염을 일정한 형태로 성형하는 단계로, 이를 통해 생분해성 수지 전부 또는 일부가 용융되어 탄산칼슘 및 스테아릭 금속염을 고정시키는 기능을 할 수 있다. 상기 압출단계는 40 내지 160 ℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 이는 사용되는 생분해성 수지의 융점에 따라 달라질 수 있다.The biodegradable masterbatch can be manufactured through an extrusion step of extruding a mixed composition of biodegradable resin, calcium carbonate, and stearic metal salt. In this case, the extrusion step can be performed at a temperature of ±20 ℃ based on the melting point of the biodegradable resin. there is. The extrusion step is a step of molding the biodegradable resin, calcium carbonate, and stearic metal salt into a certain shape. Through this, all or part of the biodegradable resin is melted and can function to fix the calcium carbonate and stearic metal salt. The extrusion step may be performed at a temperature of 40 to 160° C., which may vary depending on the melting point of the biodegradable resin used.
상기 생분해성 마스터배치는 펠렛, 그래뉼, 비드, 칩 및 분말 형태를 가질 수 있으며, 평균 크기는 10 pcs/g 내지 100 pcs/g, 구체적으로는 20 pcs/g 내지 80 pcs/g, 20 pcs/g 내지 40 pcs/g, 40 pcs/g 내지 60 pcs/g, 60 pcs/g 내지 80 pcs/g, 또는 30 pcs/g 내지 70 pcs/g으로 제어될 수 있으나, 이는 섬유 제조 효율에 따라 달라지는 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.The biodegradable masterbatch may have the form of pellets, granules, beads, chips, and powder, and has an average size of 10 pcs/g to 100 pcs/g, specifically 20 pcs/g to 80 pcs/g, 20 pcs/g. g to 40 pcs/g, 40 pcs/g to 60 pcs/g, 60 pcs/g to 80 pcs/g, or 30 pcs/g to 70 pcs/g, which depends on the fiber manufacturing efficiency. It is not limited to this.
상기 생분해성 마스터배치는 일반적으로 사용되는 열 안정제, 착색제 및 발수제 등을 더 포함할 수 있다.The biodegradable masterbatch may further include commonly used heat stabilizers, colorants, and water repellent agents.
상기 생분해성 마스터배치의 고유점도는 0.60 내지 2.5 dl/g일 수 있고, 바람직하게는 0.80 내지 2.4 dl/g 일 수 있고, 가장 바람직하게는 0.85 내지 2.3 dl/g일 수 있다.The intrinsic viscosity of the biodegradable masterbatch may be 0.60 to 2.5 dl/g, preferably 0.80 to 2.4 dl/g, and most preferably 0.85 to 2.3 dl/g.
생분해성 수지 biodegradable resin
상기 생분해성 수지는 폴리락트산, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트, 폴리 카프로락톤, 폴리부틸렌 석시네이트, 폴리부티렌 석시네이트-아디페이트 공중합체 및 폴리부티렌 푸마릭 석시네이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The biodegradable resin may include one or more of polylactic acid, polybutylene adipate terephthalate, polycaprolactone, polybutylene succinate, polybutylene succinate-adipate copolymer, and polybutylene fumaric succinate. You can.
일반적으로, 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.In general, biodegradable resins, unlike conventional plastics, which are very stable in the natural environment, have the property of being decomposed into water and carbon dioxide when the chains introduced into the fiber are cut by soil, water, or the activity of microorganisms.
상기 폴리락트산은 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. 이러한 폴리락트산은 생분해성과 순환형 자원 이용의 두가지 측면을 가진 소재로 폴리아미드와 폴리에틸렌테레프탈레이트 중간 정도의 성질을 가지고 있다. 또한, 폴리락트산은 락티드의 축중합에 의해 합성될 수 있다.The polylactic acid is a thermoplastic aliphatic polyester obtained from renewable resources and is one of the materials that is emerging as an eco-friendly material because it has mechanical properties equivalent to petroleum-based plastics and is biodegradable. Polylactic acid is a material with two aspects: biodegradability and circular resource use, and has properties intermediate between polyamide and polyethylene terephthalate. Additionally, polylactic acid can be synthesized by condensation polymerization of lactide.
상기 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트는 폴리부틸렌테레프탈레이드 및 폴리부틸렌아디페이트의 특징을 모두 갖는 공중합체로, 대표적인 지방족 생분해성 폴리에스테르 공중합체로서 폴리에틸렌을 대체하기 위해 개발되었다. 지방족 폴리에스테르 등을 포함하는 합성계 생분해성 플라스틱은 천연물계와 비교하면 가격은 상대적으로 높으나, 인장강도, 내습성, 가공성이 우수한 특징을 가지고 있다. 상기 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트는 높은 강인성 및 고온 내성을 가지며, 에스테르 결합의 존재로 생분해성을 가진다.The polybutylene adipate terephthalate is a copolymer having the characteristics of both polybutylene terephthalate and polybutylene adipate, and was developed to replace polyethylene as a representative aliphatic biodegradable polyester copolymer. Synthetic biodegradable plastics, including aliphatic polyesters, are relatively expensive compared to natural products, but have excellent tensile strength, moisture resistance, and processability. The polybutylene adipate terephthalate has high toughness and high temperature resistance, and is biodegradable due to the presence of an ester bond.
상기 폴리카프로락톤은 음이온, 양이온, 또는 배위 촉매에 의한 개환 중합에 의하여 합성될 수 있으며, 이렇게 합성된 폴리카프로락톤(PCL)은 중량평균분자량(Mw)이 5,000 내지 50,000 g/mol일 수 있다. 본 발명은 PCL의 중량평균분자량(Mw)을 상기 범위로 제어함으로써 생분해성 폴리에스테르 수지 제조 시 폴리에스테르 수지와의 에스테르 교환 반응의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.The polycaprolactone can be synthesized by ring-opening polymerization using an anion, cation, or coordination catalyst, and polycaprolactone (PCL) synthesized in this way may have a weight average molecular weight (Mw) of 5,000 to 50,000 g/mol. The present invention can further improve the efficiency of transesterification reaction with polyester resin when producing biodegradable polyester resin by controlling the weight average molecular weight (Mw) of PCL within the above range.
상기 폴리부틸렌 석시네이트는 대표적인 축중합 지방족 폴리에스테르로서, 상기 폴리부틸렌 석시네이트는 2가 알코올과 2가 산으로부터 합성된 다른 폴리에스테르보다 상대적으로 높은 융점을 갖는 내열성 고분자이다. 구체적으로, 상기 PBS 수지는 1,4-부탄디올과 숙신산과의 에스테르화 반응, 및 이에 따라 발생된 올리고머의 에스테르 교환 반응에 의한 축중합에 의해 합성되는, 생분해성을 갖는 바이오플라스틱이다. 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 생분해성 수지 조성물에 폴리부틸렌 석시네이트수지를 포함함으로써, 미생물 등에 의해 자연 분해될 수 있어서 친환경적으로 유리하며, 파괴강도, 인장강도, 연신율(신율), 광학특성, 경도, 용융 장력(melt strength) 및 내수성 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있으며, 특히 인장 강도 및 연신율(신율)을 향상시켜 적절한 강도를 유지하면서 유연성을 향상시킬 수 있다.The polybutylene succinate is a representative condensation polymerized aliphatic polyester. The polybutylene succinate is a heat-resistant polymer with a relatively higher melting point than other polyesters synthesized from dihydric alcohol and dihydric acid. Specifically, the PBS resin is a biodegradable bioplastic synthesized through condensation polymerization through an esterification reaction between 1,4-butanediol and succinic acid and a transesterification reaction of the resulting oligomer. According to one embodiment of the present invention, by including polybutylene succinate resin in the biodegradable resin composition, it is environmentally friendly because it can be naturally decomposed by microorganisms, etc., and has excellent breaking strength, tensile strength, elongation (elongation), and optical properties. , mechanical properties such as hardness, melt strength, and water resistance can be improved, and in particular, flexibility can be improved while maintaining appropriate strength by improving tensile strength and elongation (elongation).
상기 생분해성 수지는 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유 전체 중량을 기준으로, 0.5 내지 30 중량 % 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 20 중량 % 포함될 수 있고, 가장 바람직하게는 1.5 내지 15 중량 % 포함될 수 있다. 생분해성 수지가 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유 전체 중량을 기준으로 0.5 중량 % 미만으로 포함되면 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유의 생분해성이 저하될 수 있으며, 30 중량 %를 초과하여 포함되면 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유의 기계적 물성이 저하될 수 있다.The biodegradable resin may be included in an amount of 0.5 to 30% by weight, preferably 1 to 20% by weight, and most preferably 1.5 to 15% by weight, based on the total weight of the biodegradable polyester dyed fiber. . If the biodegradable resin is included in less than 0.5% by weight based on the total weight of the biodegradable polyester dyed fiber, the biodegradability of the biodegradable polyester dyed fiber may be reduced, and if it is included in more than 30% by weight, the biodegradable polyester dyed fiber may be deteriorated. The mechanical properties of the fiber may deteriorate.
탄산칼슘 calcium carbonate
상기 탄산칼슘은 마스터 배치의 내구성 강화에 기여하는 무기필러 성분으로 결정화도를 증대하여 강성, 투명성 및 광택을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 탄산칼슘은 폴리에스테르 수지의 수분 친화도를 증가시킴으로써 미생물이 생분해성 수지에 쉽게 접촉하거나 성장할 수 있으므로, 본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유의 생분해 성능을 촉진시킬 수 있다. 상기 탄산칼슘은 0.5㎛ 내지 2㎛의 평균 입도를 갖는 타원형의 입자이되, 상기 입자의 구형도는 1.1 내지 2.0인 것이 물성 향상 측면에서 바람직할 수 있다. 구체적으로, 상기 탄산칼슘은 0.5㎛ 내지 2㎛ 또는 0.5㎛ 내지 2㎛의 평균 입도를 갖는 타원형 입자일 수 있으며, 상기 입자는 1.1 내지 1.8 또는 1.2 내지 1.6의 구형도를 가질 수 있다. 본 발명은 탄산칼슘의 입자 크기 및 형태를 상기와 같이 제어함으로써 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유의 기계적 강도를 효과적으로 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 섬유 내에 균일하게 함유된 생분해성 수지 및 스테아릭산 금속염와의 접촉 면적을 극대화하여 섬유의 생분해를 보다 촉진시킬 수 있다.The calcium carbonate is an inorganic filler component that contributes to strengthening the durability of the master batch, and can improve rigidity, transparency, and gloss by increasing crystallinity. In addition, the calcium carbonate increases the moisture affinity of the polyester resin, allowing microorganisms to easily contact or grow in the biodegradable resin, thereby promoting the biodegradation performance of the biodegradable polyester dyed fiber according to the present invention. The calcium carbonate is an elliptical particle having an average particle size of 0.5 ㎛ to 2 ㎛, and it may be desirable for the particles to have a sphericity of 1.1 to 2.0 in terms of improving physical properties. Specifically, the calcium carbonate may be an oval particle having an average particle size of 0.5 ㎛ to 2 ㎛ or 0.5 ㎛ to 2 ㎛, and the particles may have a sphericity of 1.1 to 1.8 or 1.2 to 1.6. The present invention not only effectively improves the mechanical strength of biodegradable polyester dyed fiber by controlling the particle size and shape of calcium carbonate as described above, but also improves the contact area between the biodegradable resin and stearic acid metal salt uniformly contained in the fiber. By maximizing the biodegradation of fibers can be further promoted.
상기 탄산칼슘은 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유 전체 중량을 기준으로, 0.05 내지 10 중량 % 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량 %, 가장 바람직하게는 0.2 내지 2 중량 % 포함될 수 있다. 탄산칼슘이 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유 전체 중량을 기준으로 0.05 중량 % 미만으로 포함되면 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유의 생분해성이 저하될 수 있으며, 10 중량 %를 초과하여 포함되면 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유의 기계적 물성이 저하될 수 있다.The calcium carbonate may be included in an amount of 0.05 to 10% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, and most preferably 0.2 to 2% by weight, based on the total weight of the biodegradable polyester dyed fiber. If calcium carbonate is included in less than 0.05% by weight based on the total weight of the biodegradable polyester dyed fiber, the biodegradability of the biodegradable polyester dyed fiber may decrease, and if it is included in excess of 10% by weight, the biodegradable polyester dyed fiber The mechanical properties may deteriorate.
스테아릭 금속염 stearic metal salt
상기 스테아릭 금속염은 탄산칼슘과 마찬가지로 본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유의 생분해 성능을 촉진시키는 역할과 함께, 생분해성 수지 조성물을 마스터 배치로 성형 시 또는 생분해성 수지 조성물을 필름으로 성형 시 기계적 마찰을 적게 하고 미끄럼을 촉진하여 열화를 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 스테아릭 금속염은 망간, 철, 구리, 세륨, 코발트 및 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종이상의 금속을 포함할 수 있다.The stearic metal salt, like calcium carbonate, plays a role in promoting the biodegradation performance of the biodegradable polyester dyed fiber according to the present invention, and also has a mechanical effect when molding the biodegradable resin composition into a master batch or molding the biodegradable resin composition into a film. It can play a role in preventing deterioration by reducing friction and promoting sliding. These stearic metal salts may contain one or more metals selected from the group consisting of manganese, iron, copper, cerium, cobalt, and magnesium.
상기 스테아릭 금속염은 생분해성 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유 전체 중량을 기준으로, 0.05 내지 10 중량 % 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량 %, 가장 바람직하게는 0.2 내지 2 중량 % 포함될 수 있다. 스테아릭 금속염이 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유 전체 중량을 기준으로 0.05 중량 % 미만으로 포함되면 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유의 생분해성이 저하될 수 있으며, 10 중량 %를 초과하여 포함되면 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유의 기계적 물성이 저하될 수 있다.The stearic metal salt may be included in an amount of 0.05 to 10% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, and most preferably 0.2 to 2% by weight, based on the total weight of the biodegradable biodegradable polyester dyed fiber. If the stearic metal salt is included in less than 0.05% by weight based on the total weight of the biodegradable polyester dyed fiber, the biodegradability of the biodegradable polyester dyed fiber may be reduced, and if it is contained in excess of 10% by weight, the biodegradable polyester dyed fiber may be damaged. The mechanical properties of the fiber may deteriorate.
상술한 폴리에스테르 수지, 안료, 생분해성 수지, 탄산 칼슘 및 스테아릭 금속염를 포함하는 본 발명에 따른 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유는 견뢰도가 우수하면서도 생분해도가 우수하며, 강도 및 신도와 같은 기계적 물성이 우수하다. The biodegradable polyester woven fiber according to the present invention containing the above-described polyester resin, pigment, biodegradable resin, calcium carbonate, and stearic metal salt has excellent fastness and biodegradability, and has excellent mechanical properties such as strength and elongation. do.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 통해 설명한다. 실시예는 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described through examples and comparative examples. The example is only an example, and the present invention is not limited thereto.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
생분해성 수지, 탄산 칼슘 및 스테아릭 금속염을 하기 표 1과 같이 칭량 및 혼합하여 혼합 조성물을 제조한 뒤, 압출하여 실시예 및 비교예의 마스터 배치를 제조하였다. 이때, 비교예 3은 생분해성 수지가 아닌 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 사용하였다. The biodegradable resin, calcium carbonate, and stearic metal salt were weighed and mixed to prepare a mixed composition as shown in Table 1 below, and then extruded to prepare master batches of Examples and Comparative Examples. At this time, Comparative Example 3 used polyethylene terephthalate resin, not biodegradable resin.
폴리에틸렌테레프탈레이트, 카본 블랙 및 마스터배치를 하기 표 2와 같이 칭량 및 혼합하여 방사 용액을 제조한 후, 280 ℃ 의 온도로 방사하여 실시예 및 비교예의 폴리에스테르 원착 섬유를 제조하였다.Polyethylene terephthalate, carbon black, and masterbatch were weighed and mixed as shown in Table 2 below to prepare a spinning solution, and then spun at a temperature of 280° C. to prepare polyester dyed fibers of Examples and Comparative Examples.
실험예Experiment example
실시예 및 비교예의 폴리에스테르 원착 섬유를 대상으로 강도, 신도, 생분해도, 일광 견뢰도 및 땀 견뢰도를 각각 측정하였으며, 측정방법은 아래와 같다.The strength, elongation, biodegradability, sunlight fastness, and sweat fastness were measured for the polyester dyed fibers of Examples and Comparative Examples, and the measurement methods were as follows.
(1) 강도 및 신도: Instron 사의 UTM을 이용하여, KS K 5079에 의거하여 측정하였다. (1) Strength and elongation: Measured according to KS K 5079 using UTM from Instron.
(2) 생분해도: ISO21701 방법에 의하여 180일 경과 후의 생분해도를 측정하였다. (2) Biodegradability: Biodegradability was measured after 180 days according to ISO21701 method.
(3) 일광 견뢰도 및 땀 견뢰도: Pantone 컬러 기준 Vibrant Orange(16-1364)로 비교하였으며, 일광 견뢰도는 ISO 105 B02 규격 5급 기준으로 땀 견뢰도는 ISO 105 E04 5급 기준으로 측정하였다. (3) Light fastness and sweat fastness: Comparison was made with the Pantone color standard Vibrant Orange (16-1364), sunlight fastness was measured based on ISO 105 B02 grade 5, and sweat fastness was measured based on ISO 105 E04 grade 5.
측정결과는 하기 표 3과 같다.The measurement results are shown in Table 3 below.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments of the present invention in the above, a person skilled in the art or having ordinary knowledge in the technical field can It will be understood that the present invention can be modified and changed in various ways.
Claims (7)
상기 생분해성 수지는 지방족 폴리에스테르 수지인 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유.
Contains polyester resin, pigment, biodegradable resin, calcium carbonate and stearic metal salt,
The biodegradable resin is a biodegradable polyester dyeing fiber that is an aliphatic polyester resin.
상기 안료가 카본 블랙인 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유.
According to paragraph 1,
A biodegradable polyester dyed fiber wherein the pigment is carbon black.
상기 생분해성 수지가 폴리락트산, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트, 폴리 카프로락톤, 폴리부틸렌 석시네이트, 폴리부티렌 석시네이트-아디페이트 공중합체 및 폴리부티렌 푸마릭 석시네이트 중 하나 이상을 포함하는 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유.
According to paragraph 1,
The biodegradable resin includes one or more of polylactic acid, polybutylene adipate terephthalate, polycaprolactone, polybutylene succinate, polybutylene succinate-adipate copolymer, and polybutylene fumaric succinate. Biodegradable polyester dyed fiber.
상기 스테아릭 금속염이 망간, 철, 구리, 세륨, 코발트 및 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종이상의 금속을 포함하는 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유.
According to paragraph 1,
A biodegradable polyester dope-dyed fiber wherein the stearic metal salt contains at least one metal selected from the group consisting of manganese, iron, copper, cerium, cobalt and magnesium.
상기 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유 전체 중량을 기준으로,
상기 생분해성 수지를 0.5 내지 30 중량 % 포함하는 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유.
According to paragraph 1,
Based on the total weight of the biodegradable polyester dyed fiber,
A biodegradable polyester dyed fiber containing 0.5 to 30% by weight of the biodegradable resin.
상기 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유 전체 중량을 기준으로,
상기 탄산 칼슘을 0.05 내지 10 중량 % 포함하는 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유.
According to paragraph 1,
Based on the total weight of the biodegradable polyester dyed fiber,
Biodegradable polyester dyed fiber containing 0.05 to 10% by weight of calcium carbonate.
상기 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유 전체 중량을 기준으로,
상기 스테아릭 금속염을 0.05 내지 10 중량 % 포함하는 생분해성 폴리에스테르 원착 섬유.According to paragraph 1,
Based on the total weight of the biodegradable polyester dyed fiber,
A biodegradable polyester dyed fiber containing 0.05 to 10% by weight of the stearic metal salt.
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| KR1020220163434A KR20240079973A (en) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | Biodegradable polyester dope dyed fiber |
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2022
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