KR820000603B1 - 공중합 폴리에스테르 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공중합 폴리에스테르 섬유의 제조방법

본 발명은 테레프탈산 또는 그의 에스테르 생성 유도체와, 필요에 따라 40몰%까지 에틸렌 글리코올로 일부 변경한 1,2-프로필렌 글리코올로부터 제조한 부정형 폴리에스트르로부터 제조한 섬유제조방법에 관한 것이다. 이들 폴리에스테르 섬유는 고비점의 가소제와 처리하였을 때 결합하여 응집한 담배 필터가 된다. 더욱이 이들 폴리에스테르 섬유는 고비점이 용매에 의하여 결합하면 기저귀 안감등과 같은 부직포(不織布)로도 유용하다.

다수의 특허 및 논문이 간행되었으나, 이들은 테레프탈산과 1,2-프로판 디올로부터 유도된 폴리에스테르가 실용성이 없음을 발표하고 있다. 이들 폴리에스테르는 이들의 “고유의” 빈약한 물리적 성질 때문에 섬유로서의 이용성이 없다고 이 분야에 기재되어 있다. 예컨데 일본특허 제73-47941호는 다음과 같이 폴리(1,2-프로필렌 테레프탈레이트)에 관한 이 분야의 상태를 반영해주고 있다. 즉,

“또 한편으로는, 프로필렌 테레프탈레이트수지는 비록 분자구조를 보면 유사하게 취급될 수 있긴하나 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지는 비결정성이기 때문에 사출성형품은 말할것도 없고 섬유 및 필름제조에 사용되지 않는다. 따라서 유리 섬유를 혼입하여 그 성질을 개량하는 것은 불가능하게 여겨졌다.”

또한, 미국특허 제3,321,437호 제1난에는 “예컨대 1,2-프로필렌글리코올을 사용하므로써 얻어진 폴리에스테르는 ……122℃에서 용융하고 ……그리고 섬유로서는 가치없음.”

이라고 발표하고 있다.

이들 특허에서 발표한 것은 본 발명 이전의 기술 상태를 예시하는 것이다.

본 발명자들은 60-100몰%의 1,1-프로필렌글리콜올과 0-40몰%의 에틸렌글리코올로 구성된 글리콜올 및 테레프탈산이나 또는 이것의 에스테르 생성 유도체로부터 고도로 유용한 섬유를 제조할 수 있음을 알았다. 이들 폴리에스테르는 결정성을 갖고 있지 않으며, 페놀/테트라클로로에탄의 60/40중량부 용액 100ml 0.5g의 폴리에스테르 농도 및 25℃에서 최소한 0.35의 고유 점도를 가지며, 그리고 최소한 80℃의 Tg를 갖는다.

본 발명의 섬유는 담배연기 필터, 및 용매 결합방법에 의하여 기타 물품을 제조하는데 사용될 수 있다. 이들 신규의 섬유는 (1) 결합된 담배필터로드(rod)의 제조에 보통사용되는 소량의 가소제와 신속하게 결합할 수 있고, (2) 상당히 허용할 수 있는 맛의 특성을 갖는 담배 필터 토우(Tow)를 제조하는데 사용할 수 있으며, (3) 담배 흡연동안 발생하는 고온에서 수축이 적으며, (4) 가소제와 결합하여 단단한 응집 구조물로 될 수 있으며, (5) 다른 결정성 중합체 재료와 혼합할 수 있으며 그러고도 그들의 유용한 필터 능력을 유지시킬 수 있으며, (6) 셀룰로스 아세테이트섬유와 같은 다른 필터재료보다 우수한 필터효과를 주는 매우 섬세한 데니이르(denier)로 연신시킬 수 있으며, (7) 다른 담배필터토우보다 가소제에 의하여 더 빨리 결합될 수 있으며, (8) 또한 매우 유용한 물리적성질을 나타내는 기저귀감과 같은 부직물품으로 용이하게 제조할 수 있다는 점등에서 가장 유의한 성질을 나타낸다.

본 발명의 섬유를 제조하는 중합체는 본질적으로 결정성을 가지고 있지 않으며, 최소한 80℃, 바람직하기로는 최소한 85℃의 유리전이 온도를 가지고 있다. 이들 섬유는 셀룰로스 아세테이트 담배 필터로드의 제조에 사용되는 고비점의 여러 가지 유기 에스테르가소제와 결합할 수 있다. 이들 가소제는 예컨대 디에틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트 및 디옥틸 프탈레이트 알킬렌 글리코올과 같은 디 알킬오르토프탈레이트 및 예컨대 글리세릴 트리아세토아세테이트, 에틸렌글리코올, 디아세토아세테이트, 프로필렌 글리코올, 디아세토아세테이트, 테트라에틸렌글리코올, 디아세토아세테이트, 디프로필렌글리코올, 디아세토아세테이트, 글리세릴 트리아세토아세테이트, 트리, 테트라 및 펜타에틸렌 글리코올의 프로피온산에스테르, 폴리에틸렌 글리코올 디아세테이트 같은 아세토아세트산의 폴리알킬렌 글리코올 에스테르와 혼합한 트리아세틴[글리세릴 트리아세테이트] 및 40-60중량%의 글리세릴 트리아세테이트와 그 나머지가 폴리에틸렌 글리코올 디아세테이트인 가소제 배합물 같은 가소화할 수 있는 결합제일 수 있다. 이들 섬유가 담배필터로 사용될 때에 가장 바람직한 가소제는 트리에틸렌글리코올 디아세테이트 및 글리세릴트리아세테이트 이들 폴리에스테르 섬유가 다른 부직물품의 제조에 사용될때에는 디메틸프탈레이트, 1,3-부틴디올디아세테이트 및 r-부티로락톤이다. 이들 섬유의 결합성은 담배필터 및 다른 부직물품에 사용하는데 요구되는 강성(剛性)을 섬유 덩어리에 제공하기 위하여 중요하다.

본 발명의 섬유를 제조하는데 유용한 폴리에스테르는 최소한 80℃의 유리 전이온도(Tg)를 가지며, 그리고 섬유는 실온에서 트리에틸렌글리코올 디아세테이트(TEG 디아세테이트), 글리세릴 트리아세테이트, 디메틸프탈레이트, 1,3-부탄디올디아세테이트, 및 r-부티로락톤 및 이것의 혼합물과 결합할 수 있다.

TEG 디아세테이트 및 글리세릴트리아세테이트는 담배필터에 바람직하다. 4담배의 끝부분 즉 담배필터가 담배의 최종 흡연시 약 80℃의 온도에 도달하기 때문에, 결정성을 가지지 않은 연신섬유의 과도한 수축을 피하기 위하여 최소한 85℃의 유리전이 온도가 바람직하다. 디메틸프탈레이트 및 r-부티로락톤은 담배필터용으로 TEG 디아세테이트 및 글리세릴 브리아세테이트보다 바람직하지는 못하지만, 이들은 다른 부작물품의 용도로 본 발명의 섬유를 결합하는데 사용될 수 있다.

담배 필터의 제조에 쓰이는 본 발명의 섬유를 제조하는데 사용되는 바람직한 폴리에스테르는 Tg가 85℃보다 큰 것이 특징이며, 폴리에스테르의 글리코올 성분을 완전히 1,2-프로필렌글리코올이며 고유점도는 최소한 0.5이다. 섬유를 부직포의 제조에 사용할 때 100%인 글리코올의 총 몰%를 기준으로 10% 30몰%의 에틸렌 클리코올과 90-70몰%의, 1,2-프로필렌 글리코올를 함유하는 폴리에스테르로부터 제조하는 것이 바람직하다. 본 발명의 섬유를 담배필터토우 이외의 부직물품용도에 이용할 때, 이들 천의 제조에 적합한 결합용매들 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤, 메틸렌클로라이드, 디메틸포름아미드 등과 같은 다수의 유기용매 중 어느것일 수 있다. 그러나 바람직한 용매는 이미 언급한 고비점의 용매인바 그 이유로서 이들 용매는 값비싼 용매회수장치에 대한 필요를 제거하여 주기 때문이다.

본 발명의 섬유를 제조하는데 사용되는 폴리에스테르는 테레프탈산 또는 그의 에스테르 형성 유도체 및 상술한 바와 같은 다양한 양의 1,2-프로판 디올 및 에틸렌글리코올로부터 제조된다. 더욱이, 0-0.5몰%의 3관능성 또는 4관능성 조절제를 폴리에스테르의 조제에 사용할 수 있다. 그와 같은 조절제의 전형적인 예로서는 트리메틸을 프로판트리메틸을, 에탄, 1,2,3-프로판트리올, 트리메신산 또는 트리멜리트산 무사물, 및 펜타 에리트리톨이 있다. 통상의 폴리에스테르 촉매가 이들 중합체를 제조하는데 사용될 수 있다. 만족스러운 촉매계는 디아세테이트로서 첨가될 수 있는 130ppm의 아연, 테트라알콕사이드로서 첨가될 수 있는 27ppm의 티탄, 및 트리(2-에틸헥실)로서 첨가될 수 있는 소량의 인을 함유한다. 폴리에스테르의 고유점도는 최소한 0.35, 바람직하기로는 0.5이다.

섬유는 이들 폴리에스테르로부터 용융방사에 의하여 제조하고, 그 다음 연신에 의하여 배양할 수 있다. 이들 섬유는 무정형이기 때문에 열경화하지 않는다. 이들 섬유는 그들 원래길이의 약 2-5배까지 연신시켜 0.8데니이르/필라멘트(denier/filament) 정도로 미세한 섬유로 한다. 필터재료로서 바람직한 섬유크기의 범위는 약 0.8-약 8데니이르/필라멘트이다. 이어서 이들 섬유를 합하여 5,000-20,000본(本)의 섬유군(group)으로하여 합계 데니이르를 20,000범위로 할 수가 있다. 그다음 이들 섬유를 권축(인치당 10-30크림프) 시킨다음 이렇게하여 얻어진 권축된 토우를 담배흡연필터의 제조에 사용할 수 있다. 그-비점의 가소제를 토우의 중량으로 기준하여 2-10%농도로 토우에 첨가시킬 수 있다. 섬유를 연신하여 장식물로 만들어 종이로 포장한다. 결합은 보통실온에서 10분 이내에 일어난다. 본 발명의 폴리에스테르 섬유는 담배 필터용도로서, 셀룰로스아세테이트 섬유보다 우수한 몇가지 이점을 가지고 있다. 섬유를 그들의 원래길이의 수배로 연신시켜 미세한 데니어르(1den/fil 이하)섬유를 얻을 수 있다. 이들 미세한 데니어르 섬유는 굵은 섬유보다 연기에어로졸입자의 여과에 더 효과적이다. 무정형 폴리에스테르섬유의 어떤 것은 아주 소량(4%)의 결합 가소제와 결합시켜 견고한 로드(rod)로 만들 수 있다. 셀룰로스아세테이트 섬유는 동량의 결합을 하는데 대략 2배의 결합 가소제를 필요로 한다. 소량의 가소제의 사용은 경제적이며, 그리고 흡연중 용출하는 가소제의 양은 셀룰로스 아세테이트필터보다도 본 발명의 폴리에스테르 필터가 적다. 더욱이 본 발명의 폴리에스테르섬유의 다수는 결합이 셀룰로스 아세테이트섬유보다도 신속하다.

섬유제품의 응용에 유용한 부직포를 제조하기 위하여 본 발명의 폴리에스테르 섬유를 토우로부터 포로 변환시킬 수 있고, 또 이들을 1-2인치의 권축 스테이플 길이로 변환시키는 것이 바람직하다. 스테이플섬유를 포개어 2-10%의 결합용 에스테르를 이것에 분무하거나 도포한다. 이 매트(mat)는 롤러를 통하여 연신시키거나 압력을 받게하여 결합에 필요한 접촉을 부여한다. 통상적으로 결합은 통상의 접착제가 부직포 또는 부직물품을 제조하는데 사용될때의 경우에 있어서와 같은 건조단계가 필요없이 강한 부직포를 제조하는데 10분이내에 일어난다.

본 발명의 폴리에스테르섬유를 소량의 가소제(예컨대 3%의 트리아세틴)로 처리하면, 섬유는 비록 중합체의 유리전이온도가 80-90℃의 범위이긴하나 뜨거운 공기로 처리하면 즉시 결합하여 응집한 로드가 된다.

이 방법에 의한 포장하지않은 로드의 형성은 몇가지 이유에서 이점이 있다. 종이 포장을 제거할 수 있기 때문에, 경비 절약이 로드제조자에 의하여 실현될 수 있다. 필터로드는 즉시 경화하며 종래의 필터로드보다도 신속하게 가공하여 절단할 수 있다. 이들 포장하지 않은 로드 및 종래의 방법에 의하여 제조한 로드는 적당히 가열하여 담배연기로부터 미세한 물질을 여과하는데 아주 효과적인 구조물로 형성할 수 있다. 더우기 이들 폴리에스테르 섬유는 놀랄만큼 낮은온도 예컨대 셀룰로스아세테이트 섬유의 성형온도보다도 60℃ 낮은 온도 60℃에서 성형할 수 있다.

또한 본 발명의 섬유는 담배필터 재료로서 유용한 가소제에 의하여 결합할 수 있는 부직포를 제조하는데 이용될 수 있다. 이것은 본 발명의 무정형 폴리에스테르와 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)와 같은 결정성 폴리에스테르의 혼합스테이플섬유로부터 강력한 부직포를 제조함으로서 성취될 수 있다. 스테이플섬유를 섬유용 소면기상에서 배합하여 느슨한 배팅(loose batting)으로 전환시킬 수 있다. 이 배팅을 10분동안 가압하거나, 또는 가소제의 소량(10%이하) 또는 가소제 수용액을 배팅에 적용하고, 이 배팅을 10분동안 가압하거나, 또는 약 60-80℃까지 가열한 롤러를 통하여 강한 부직포를 형성할 수 있다. 그 다음 이들 스테이플 필터의 응집웨브(web)를 담배 필터 제조기에서 가열하거나 또는 다소의 추가적인 가소제를 사용하여 견고한 로드로 전환시킬 수 있다. 얻어진 필터는 연기로부터 셀룰로스 아세테이트필터의 효능과 동일한 타르(tar) 및 니코틴 제거효능을 가지고 있다.

본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

모든 고유점도는 60/40 페놀/테트라 클로로에탄 중 0.5g/100ml의 농도에서 25℃에서 측정했다.

[실시예 1]

97g(0.5몰)의 디메틸 테레프탈레이트, 114g(1.5몰)의 1,2-프로판디올, 0.34g의 트리메틸올프로판(0.0025몰, 0.5몰%), 0.04g의 초산아연(130ppm Zn), 0.8ml의 티탄 테트라이소프로폭사이드 촉매용액(28ppm Ti) 및 0.02g의 트리(2-에틸헥실)포스페이트의 혼합물을 교반기, 질소용입구 및 배출구가 설치된 짧은 증류두(distillation head)가 장착된 500ml의 플라스크에 넣었다. 수용기에 연결된 질소배출구에는 진공용 설비가 있다. 에스테르교환이 완결될때까지(3시간) 180-190℃에서 질소 대기속에서 혼합물을 교반하였다. 그 다음 240℃에서 0.5mm의 진공을 가한 다음 3.35시간동안 교반을 계속했다. 투명하고 매우 담황색의 중합체가 얻졌다. 중합체는 0.57의 고유점도 및 96℃의 Tg을 가졌다. 이 중합체의 압착필름(5.0-밀두께)은 투명하고 질기며, 부서짐이 없이 주름잡을 수 있었다.

섬유를 용융방사(250℃)하고 3배로 연신하였다. 이 섬유는 다음과 같은 성질을 가졌다. 접착력 2.3g/den 신장률:12%, 탄성률:68g/den, 및 유동점:118℃. 이 섬유를 사용하여 담배필터로드를 제조하였는바, 이들은 셀룰로스 아세테이트 필터의 제조에 사용되는 결해제인 트리에틸렌 글리코올 디아세테이트와 효과적으로 결합되었다.

본 중합체는 다음의 용매(10g의 중합체/90g의 용매), 즉 메틸렌 클로라이드, 프로필렌클로라이드, 에틸렌클로라이드, 및 트리클로로에틸렌에서 가용성이었다.

트리메틸올프로판올 글리세롤, 트리메신산 또는 트리멜리트산무수물과 같은 0.5몰%의 다른 관능성 조절제로 대치시켰을 때 유사한 결과를 얻을 수 있다.

[실시예 2]

본 실시예는 만약 반응이 240℃에서 수행된다면 트리메틸올프로판을 사용하지 않은 경우에도 고분자량의 폴리(1,2-프로필렌테레프탈레이트)가 얻어질 수 있음을 설명해주는 것이다.

트리메틸올 프로판을 반응 혼합물에 가하지 않고 그리고 250℃에서 3.75시간 진공(0.5mHg)으로 하는 외에는 실시예 1를 반복하였다. 고유점도가 0.46인 투명하고 매우 담황색의 중합체가 얻어졌다. 240℃에서 압착한 필름(5-밀)은 무색투명하고 가소성이였다. 240℃에서 방사하고 68℃의 물에서 길이를 3.6배로 연신한 섬유는 접착력 2.0g/den, 신장율 36% 및 탄성율 68den/fil이였다.

[실시예 3]

실시예 1에서 기술한 장치를 사용하여 97g(0.50몰)의 디메틸테레프탈레이트, 30.7g(0.50몰)의 에틸렌글코올, 100g(1.32몰)의 1,2-프로판디올, 0.04의 초산아연(130ppm Zn), 1.6의 티탄 테트라이소프로폭사이드 촉매용액(56ppm Ti), 및 0.02의 트리(2-에틸헥실)포스페이트(색 안정제)의 혼합물로부터 코 폴리에스테르(copoly ester)를 제조하였다. 에스테르교환이 완결(3시간)될때까지 180-190℃에서 질소대기에서 혼합물을 교반한 다음, 240℃에서 1.33시간동안 그리고 250℃에서 1시간 동안 0.5mm의 진공으로 하였다. 이 중합체는 고유점도가 0.62이였으며 1.33시간동안 그리고 250℃에서 1시간 동안 0.5mm의 진공으로 하였다. 이 중합체는 고유점도가 0.62이였으며 NMR 분석결과 43몰%의 에틸렌글리코올이 존재함을 보여주었다. 공중합체의 압착한 5-밀의 필름은 투명하고 강인하며 주름잡을 수 있었다. 260℃에서 방사하여 68℃의 물에서 길이를 3.6배로 연신한 섬유는 접착력 3.3g/den, 신장율 19%, 및 탄성율 84g/den이였다.

[실시예 4]

약 14,000본의 3.0den/fil의 연신섬유로 구성되며 인치당 16크림프를 함유하는 (1,2-폴리프로필렌테레프탈레이트)로 구성된 권축토우를 공기로 불루밍(blooming)하고 여기에 4%(중량)의 트리에틸렌글리코올디아세테이트를 분무하였다. 토우(tow)를 담배(7.85mm)와 동일한 내부직경을 가진 원통형장치에 넣고, 여기에서 필터로드 페이퍼(filter rod paper)로 포장한 다음 100mm의 길이로 절단하였다. 약 15분 후 이들 로드는 가소제의 경화작용 때문에 아주 단단하게 되었다. 경화된 로드로부터 길이가 20mm인 필터를 절단하여 65mm의 담배컬럼에 부착시켰다. 담배를 27mm 믿둥(butt) 길이까지 자동적으로 연소시키고 연기속의 총 입상물질(TPM)을 측정하였다. 필터가 없는 대조용 담배를 연소시키므로서 필터에 의하여 제거된 TPM의 양을 측정하였다. 니코틴을 제거하는 필터의 효율을 가스크로마토그라피로 측정하였다. 시험결과는 표 1과 같다.

[표 1]

[실시예 5]

4%의 글리세릴트리아세테이트를 결합제로서 토우에 적용한 것을 제외하고는 실시예 4를 반복하였다. 섬유는 2O분내에 응집력이 있고 단단한 로드로 결합되었으며 유사한 효율이 관찰되었다.

[실시예 6]

약 6000본의 3.0den/fil의 폴리(1,2-프로필렌테레프탈레이트) 섬유와 약 6,000본의 3.0den/fil의 폴리(에틸렌테레프탈레이트)을 함께 혼합하여 구성된 권축토우를 6%(중량)의 트리에틸렌글리코올 디아세테이트로 분무하였다. 필터제조기에 의하여 토우를 종이 포장한 필터로드로 변환시켰다. 약 20분후 단단하게 결합된 로드가 형성되었다.

필터로드를 다음 방법으로 효율시험을 하였다. 2.1인치의 물의 압력저하를 가진 20mm의 조각을 65mm 담배컬럼에 부착시켰다. 담배를 27mm의 믿둥길이까지 연소시키고 총 입상물질(TPM) 배출량을 측정하였다. 필터가 없는 대조용 담배를 연소시켜 필터에 의하여 제거된 TPM의 양을 측정하였다. 니코틴제거용 필터의 효율을 가스크로마토그래피로 측정하였다.

시험결과는 표 2와 같다.

[표 2]

[실시예 7]

5%의 글리세릴 트리아세테이트와 트리에틸렌글리코올 디아세테이트와의 1:1 혼합물을 결합제로서 토우에 분무한 것을 제외하고 실시예 4를 반복하였다. 토우를 필터로 변환시켰으며 결합은 약 20분에 일어났다.

유사한 효과가 관찰되었다. 디메틸프탈레이트와 γ-부틸로락톤을 결합체로서 사용하면 유사한 결과를 얻을 수 있다.

[실시예 8]

100몰%의 테레프탈산, 28몰%의 에틸렌글리코올, 및 72몰%의 1,2-프로판디올로 구성된 코폴리에스테르로부터 연신하지 않은 섬유의 토우를 제조하였다. 인치당 14크림프를 함유하는 3.0den/fil의 약 13,000본의 섬유로 구성된 토우를 4%의 트리에틸렌글리코올디아세테이트로 분무하였다. 처리한 토우를 필터제조기에 의하여 종이로 포장한 필터로드로 변환시켰다. 길이가 20mm인 필터 팁(tip)을 로드로부터 절단하여 65mm의 담배컬럼에 부착시켰다. 담배를 27mm의 길이까지 연소시키고 총 입상물질(TPM)의 배출량을 측정하였다. 필터가 없는 대조용 담배를 연소시켜 필터에 의하여 제거된 TPM의 양을 측정하였다. 니코틴제거용 필터의 효율을 가스크로마토그래피에 의해 측정하였다.

시험결과는 표 3과 같다.

[표 3]

[실시예 9]

트리에틸렌글리코올디아세테이트 대신에 4%의 글리세릴 트리아세테이트를 사용하여 토우를 결합한 외에는 실시예 7을 반복하였다. 필터는 2O분 후 견고성이 만족하였으며 유사한 여과 효과가 관찰되었다. 디메틸프탈레이트와 γ-부티로락톤을 결합제로 사용할 때 유사한 결과를 얻을 수 있다.

[실시예 10]

인치당 16크림프를 함유하며 3.0den/fil의 약 15,000 본의 섬유로 구성되는 권축 토우를 두성분 섬유로부터 제조하였다. 섬유는 폴리(에틸렌테레프탈레이트)의 내측 코어(core)와 폴리(1,2-프로필렌테레프탈레이트)의 외측 쉘(shell)을 가지고 있었다. 토우를 볼루밍하고(펴서) 5%(중량)의 트리에틸렌글리코올 디아세테이트로 분무하였다. 그 다음 이것을 필터제조기에 의하여 종이로 포장한 필터로드로 변환시켰다. 필터로드는 약 20분후 단단하게 결합하였다.

[실시예 11]

인치당 16크림프를 함유하며 3.0den/fil의 약 15,000본의 섬유로 구성된 권축 토우를 100몰%의 테레프탈산, 72몰%의 1,2-프로판디올, 및 28몰% 에틸렌글리코올로 구성된 폴리에스테르로부터 제조하였다. 토우를 볼루밍하고(펴서) 4%(중량)의 1,3-부탄디올 디아세테이트로 분무하였다. 그다음 이것을 필터제조기에 의하여 필터로드로 변환시켰다. 섬유는 약 15분 후 단단하게 결합되었다.

[실시예 12]

인치당 20크림프를 함유하며 3.0den/fil의 약 14,000본 섬유로 구성되는 권축토우를 100몰%의 테레프탈산, 30몰%의 에틸렌글리코올, 및 70몰%의 1,2-프로판디올된 플로에스테르로부터 제조하였다. 토우를 구성하는 섬유를 방사 후 그들의 원래 길이를 3.5배로 신장 또는 연신)시켰다. 섬유의 유리전이온도인 약 95℃ 이상의 열에 노출하였을 때 생기는 토우의 수축을 방지하기 위하여 토우를 10분동안 80℃의 온도에서 예비수축하였다. 토우는 원래길이의 약 80%까지 수축했다. 담배필터로서 사용하는 경우 최종 흡연동안 더 이상의 수축이 일어나지 않았다.

[실시예 13]

폴리(에틸렌테레프탈레이트)로부터 방사한 3.0den/fil의 약 12,000본의 필라멘트의 권축토우를 블르밍하고, 4%의 트리에틸렌글리코올 디아세테이트로 분무하였다. 처리한 토우를 폴리(1,2-프로필렌테레프탈레이트)의 3den/fil의 약 12,000본의 필라멘트의 블밍한 토우위에 놓았다. 두 개의 토우를 함께 압착시켰다. 결합용 용매가 폴리(프로필렌테레프탈레이트)를 부분적으로 용해하고, 섬유를 접촉점에서 함께 접착하므로서 섬유사이에서 결합이 형성되었다. 과잉의 결합제는 섬유중에 확산하고, 건조된 비접착성의 표면을 남겼다. 부직포는 피복절연재, 재모포배팅(batting) 및 절연재가 요구되는 기타용도에 유용하다.

[실시예 14]

블루밍한 폴리(에틸렌테레프탈레이트)의 토우(12,000본의 필라멘트, 3.0den/fil)의 두층을 4%의 트리에틸렌글리코올디아세테이트로 분무하고, 블루밍한 폴리(1,2-프로필렌 테레프탈레이트)의 토우(12,000본의 필라멘트, 3.0den/fil)의 양측에 위치시켜 3층의 샌드위치형 부직포를 형성했다. 결합된 부직포는 여러 가지 피복, 침대커버 및 기타용도에 유용하다.

[실시예 15]

약 12,000본의 필라멘트(3.0den/fil)의 폴리(에틸렌테레프탈레이트)의 블루밍한 권축토우의 두 부분을 4%의 트리에틸렌 글리코올 디아세테이트로 분무하였다. 100몰%의 테레프탈산, 28몰%의 에틸렌글리코올 및 72몰%의 프로필렌글리코올의 공중합체로 제조된 약 12,000본의 필라멘트(3.0den/bil)의 토우의 한부분을 폴리(에틸렌테레프탈레이트)의 토우의 상기 두 개의 처리된 부분에 끼우고 함께 단단하게 압착시켰다. 5분 후 불규칙한 접촉점에서 그 필라멘트를 다른 섬유와 융착시키므로서 공중합체상에서 결합용 용매의 작용에 의하여 부직포가 형성되었다.

[실시예 16]

50%의 폴리(에틸렌테레프탈레이트)와 50%의 폴리(프로필렌테레프탈레이트)을 함유하는 3den/bil의 스테이클(staple)을 펴서 길이가 16인치이며 폭이 12인치인 배팅을 만든 것을 제외하고는 실시예 12를 반복하였다. 배팅을 4%의 트리에틸렌 글리코올 디아세테이트로 분무하고, 두 개의 평탄한 금속판사이에서 10분동안 함께 단단하게 압착시켰다. 금속판을 제거시켰을 때 배팅은 결합되어 부직포가 되었다.

[실시예 17]

스테이플을 폴리(1,4-싸이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트)의 스테이플섬유와 100몰%의 테레프탈산 28몰%의 에틸렌글리코올 및 72몰%의 1,2-프로판디올로부터 방사한 공중합체 스테이플의 50%로 구성한 것이외는 실시예 15를 반복했다. 이 혼합물을 50%의 트리에틸렌 글리코올 디아세테이트와 50%의 글리세릴트리아세테이트의 결합제 혼합물을 6%로 분무했다. 배팅을 10분간 함께 단단하게 압착시켰을때 결합된 부직포가 형성되었다.

[실시예 18]

디메틸프탈레이트를 결합제로서 사용한 것을 제외하고는 실시예를 반복하였다.

[실시예 19]

6%의 글리세릴 트리아세테이트를 사용하여 섬유를 함께 결합한 이외에는 실시예 12를 반복하였다.

[실시예 20]

테레프탈산(100몰%), 1,2-프로판디올(72몰%) 및 에틸렌글리코올(28몰%)로부터 제조하고 고유점도가 0.5인 폴리에스테르로부터 토우를 제조했다. 3.6den/bil의 약 12,800본의 필라멘트를 함유하는 토우를 블루밍하고(펴서), 4%(중량)의 트리아세틴으로 분무하였다. 그 다음 처리된 토우를 85℃의 공기가 분당 약 0.80입방피트의 속도로 유동하는 관상의 장치(대략 길이가 150mm이며 직경이 8mm)를 통하여 통과시켰다. 관속의 체류시간은 약 1초이였다. 압축된 토우가 결합된 로드로서 장치로부터 나왔다.

길이 20mm의 로드의 부분을 64mm의 담배컬럼에 부착시키고 담배필터를 시험하는데 사용되는 표준방법에 의하여 연기로부터 TPM과 니코틴을 제거시키는 효율에 대하여 시험을 했다. 이들 필터는 이들 연기성분을 제거하는 효능에 있어서 유사한 섬유크기 및 압력강하의 시판의 셀룰로스 아세테이트 필터에 필적하였다. 자료는 하기와 같다.

(1)초당 17.5ml의 공기유동속에서 측정한 것임.

셀룰로스 아세테이트의 토우를 폴리에스테르의 토우대신에 사용한 것을 제외하고는 상술한 실험을 반복하였다. 셀룰로스 아세테이트의 토우를 8%의 트리아세틴으로 분무하고 공기경화관(95℃의 공기)에 통과시켰다. 셀룰로스아세테이트는 폴리에스테르만큼 로드로 결합되지 않았다.

[실시예 21]

이들 실시예는 동일한 토우를 사용하되, 경화온도 및 결합용 가소제의 양을 변화하여 실시예 19에 따라 실시했다. 그 결과는 표 4와 같다.

[표 4]

[실시예 22]

100몰의 테레프탈산 및 100몰%의 1,2-프로판디올로 제조된 폴리에스테르 토우를 사용한 것을 제외하고는 실시예 19의 공정을 반복하였다. 토우는 3.3den/bil의 12,000본의 필라멘트를 함유하였다. 결합용가스제의 양 및 경화공기의 온도를 변화시켰다. 결과는 표 5와 같다.

[표 5]

(1) 폴리에스테르의 토우(3.3den/bil, 총 40,000den, 둥근 단면는 100몰%의 테레프탈산 및 100몰%의 1,2-프로탄디올로 구성된 것이다.

[실시예 23]

4%의 트리에틸렌 글리코올 디아세테이트를 트리아세틴 대신 결합제로서 적용한 것을 제외하고는 실시예 19를 반복하였다. 압축된 토우를 85℃의 공기가 주입된 경화관에 통과시키므로서 단단한 토우가 형성되었다.

[실시예 24]

4%의 트리아세틴을 적용한 후, 스팀이 주입(대략 분당 0.29입방피트)되는 경화관에 토우를 통과시키는 것을 제외하고는 실시예 19를 반복하였다. 압착된 로우는 즉시 결합되어 단단한 로드가 되었다. 90℃ 이하로 실제 섬유온도를 유지시키는데 상당한 주의가 필요하였다. 이것은 직선의 토우속도에 대하여 스팀의 유속을 조절함으로서 실시했다. 섬유온도가 95℃에 도달하였을 때, 연신된 코폴리에스테르 섬유는 상당히 수축하였다. 이 현상을 셀룰로스 아세테이트 섬유의 행동과 아주 대조적이다.

[실시예 25]

실시예 19를 반복하여 단단하게 결합된 필터로드를 얻었다. 로드를 100mm의 길이로 절단한 즉시 경사진 홈으로 주형된 방사유동필터를 제조하기 위하여 설계된 85℃의 금속주형에 넣었다. 폴리에스테르 로드는 주형의 형상을 가진 단단한 구조로 성형되었다.

8%의 트리아세틴으로 결합된 셀룰로스 아세테이트 로드를 85℃의 경사진 홈 필터 주형에 놓은 것을 제외하고는 상술한 실험을 반복하였다. 셀룰로스 아세테이트는 상기 온도에서 성형되지 않았다.

[실시예 26]

테레프탈산(100몰%), 1,2-프로판디올(72몰%) 및 에틸렌글리코올(28몰%)로 이루어진 폴리에스테르로부터 토우를 제조하였다. 3.6den/bil의 약 12,800본의 필라멘트를 함유하는 토우를 실온에서 통상의 시판 필터로드 제조기에서 종이로 포장한 로드로 변환시켰다. 필터로드를 제조한 4주일 후 종이를 제거하였다. 로드를 경사진 홈으로 성형된 필터를 제조하기 위하여 설계된 주형속에 넣었다. 주형을 60℃까지 가열하였다. 필터는 1초이하에서 소망하는 형상으로 성형되었다.

폴리(1,2-프로필렌 테레프탈레이트)의 멜트-블로운 성형된 웨브(melt-blown web)로부터 필터 재료의 제조에 관한 실시예

[실시예 27]

실시예 1에서와 같이 제조한 0.43의 고유점도의 폴리(1,2-프로필렌 테레프탈레이트)를 85-90℃의 진공오븐(oven)에서 철야 건조시켰다. 건조된 중합체를 멜트-블로우 방사구금을 통하여 1/2인치직경의 스크류형 압출기에서 265℃에서 용융압출 하였다. 방사구금(spinneret)의 주요성분은 용융물을 통과시키는 노즐 및 예컨대 실(室)내로 유동하는 60psig의 압출공기용 균압실을 형성하는 하우징이다. 공기를 외부에서 300℃까지 가열하고, 2SCFM의 속도로 방사구금에 공급하였다. 열손실을 최소화하기 위하여 방사구금은 전기적으로 가열하고, 266℃로 유지하였다. 공기가 방사구금 조립체를 떠날 때 공기는 용융물을 가늘게 하여 미세한 섬유가 되게 하였으며, 분당 283피트의 표면속도에서 회전하며 동시에 그 축을 따라 6인치 행정으로 분당 41싸이클로 왕복운동하는 16cm 직경의 스크린드럼위에 퇴적시켰다. 방사구금으로부터 그럼상의 충돌지점까지의 거리는 4인치였다. 섬유를 15분간 수집하고 이렇게하여 얻어진 대략 12cm 폭의 웨브(web)를 웨브의 폭을 가로질러 절단함으로써 제거하였다. 웨브의 길이는 50cm였다.

대략 4%의 트리아세틴으로 분무한 웨브를 47mg의 웨브를 함유하는 20mm 길이의 단단한 담배필터로 성형하였다. 연소시험결과 수압강화가 2.5-2.7인치였으며, 49.4%의 TPM이 제거되었다. 통상의 셀룰로스 아세테이트 토우로 이들 수준의 압력강하 및 TPM 제거를 달성하기 위하여는 보통 약 120mg의 토우가 요구될 것이다.

본 발명의 섬유를 제조하는데 사용되는 폴리에스테르는 최소한 0.35의 고유점도(I.V)를 갖는다. 상술한 바와 같이 최소한 0.35의 고유점도를 갖는 폴리에스테르는 어느 것이고 사용할 수 있으며, 통상 폴리에스테르의 고유점도는 1.2를 초과하지 않는다. 또한 최소한 80℃의 유리전이온도(Tg)를 갖는 폴리에스테르는 어느 것이고 사용할 수 있으며, 통상 폴리에스테르의 Tg은 96℃를 초과하지 않는다.

Claims (1)

1. 테레프탈산 또는 그의 에스테르 형성유도체와, 60 내지 100몰%의 1,2-프로필렌 글리콜 및 0 내지 40몰%의 에틸렌 글리콜로 구성된 글리콜과의 폴리에스테르 즉, 25℃의 60/40 중량부의 페놀/테트라 클로로에탄 용액, 100ml 중의 폴리에스테르 0.5g 농도에서 최소 0.35의 고유점도 및 최하 80℃의 Tg(유리 전이온도)를 가진 비결정성의 폴리에스테르 섬유의 제조 방법.