KR870000110B1 - 바인더 파이버용 폴리에스터 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

바인더 파이버용 폴리에스터 제조방법

본 발명은 폴리에스터 파이버 또는 나일론 파이버로써, 패딩(Padding)제품을 제조시 바인더 역할을 하게 되는 저융점 바인더 파이버용 폴리에스터의 제조방법에 관한 것이다.

더욱 구체적으로 말하면, 최종 융점이 145-180℃의 범위이고 초기 융점과 최종 융점의 온도 차이가 35℃-65℃안에 드는 공중합 바인더 파이버용 폴리에스터로써, 기존의 폴리에스터 파이버 또는 나일론 파이버등과의 접착시 낮은 온도에서도 우수한 접착력을 갖는 바인더 파이버용 폴리에스터의 제조방법에 관한 것이다.

폴리에스터는 우수한 기계적 성질, 화학 약품에 대한 저항성 등으로 파이버, 필름 등 여러분야에서 사용되어지고 있지만, 파이버로써 패딩 제품을 제조할시, 파이버의 융점이 높기 때문에 높은 온도와 압력이 필요로 되는 폐단이 따랐다.

또한 낮은 온도에서 파이버를 바인딩시키기 위해서는 폴리비닐 알코올이나 아크릴 계통의 접착제를 이용하였으나, 이 경우 접착력 부족과 촉감이 거칠어지는 결점이 있었다.

또한 아크릴계 접착제를 사용하지 않고, 낮은 온도에서 쉽게 용착될 수 있고, 비교적 우수한 접착력을 가지며 동시에 촉감을 부드럽게 하기 위하여 폴리에스터 계통의 저융점 파이버를 매트릭스(matrix)파이버에 일정비율로 섞어 바인딩 역할을 하게하는 방법이 시도되고 있는 것이다.

따라서 상기와 같은 목적으로 사용되어지는 바인더 파이버는 메트릭스가 되는 폴리에스터 파이버에 쉽게 융착되어야 하며 낮은 온도에서도 결합력이 우수하여야 하며, 접착후의 촉감변화 없이 부드러워야 하는 것이다.

특히, 의류용 심지(芯地)로 사용하기 위해서는 상기 특성에 부가하여 세탁 및 드라이크리닝 이후에도 촉감 및 접착력의 변화가 없어야 하며, 또한 다림질 이후에도 촉감 및 접착력의 변화가 없어야 하는 것이다.

상기와 같은 특성을 만족시키기 위하여서는 바인더 파이버의 최종 융점이 145-180℃범위가 되는것이 적당한데 융점이 145℃이하의 경우에는 다림질 온도가 높은 경우 145℃전후) 접착된 바인더 파이버가 재용융하여 패딩제품의 촉감 및 접착력에서 변화를 일으키는 약점이 있으며, 융점이 180℃이상인 경우에는 융착할때 높은 온도와 압력이 필요케 되어 경제적으로 불리하게 되는 것이다.

또한, 제조된 바인더 파이버는 결정성이 높은것 보다 넓은 범위의 융점을 가지는 것이 필요한데 최초의 융점(연화점)과 최종 융점 범위는 35℃-65℃가 적당한 것이다.

융점 범위가 이 범위보다 크면 융착시 융착 온도를 설정하는데 어려움이 있고, 융점 범위가 이범위보다 작으면 다양한 촉감 및 접착력을 가지는 제품 생산이 어려워지며, 또한 촉감이 거칠게 되는 약점이 있는 것이다.

지금까지 알려진 저융점을 갖는 폴리에스터의 제조방법으로서는 방향족 카트복실산에서 테레프탈산 이외에 이소프탈산, 프탈산 혹은 지방족 디 카르복실산으로서 아미핀산, 세바신산을 사용하는 방법과 글리코올에틸렌 글리콜 이외에 디에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 테트라 메틸렌글리콜, 네오 펜틸글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 헥산디올 등을 적당한 비율로 사용하는 방법이 소개되고 있다.

예를들면, 미국특허 제4, 129, 675호와 같은 테레프탈산과 이소프탈산을 이용하여 저융점 폴리에스터를 제조방법이 알려지고 있는바, 이 경우 190℃ 이상의 고온에서 열융착됨으로 경제적으로 불리한 결함이 있으며, 또, 테레프탈산과 에틸렌 글리콜/디에틸렌 글리콜을 사용하여 연화점과 융점사이의 온도 범위와 비결정 영역을 증가시키는 방법(일본특허 공개공보 소58-87,320)이 있지만, 이 경우 융착은도 범위를 여러가지로 할 수 있는 잇점은 있지만, 기존 폴리에스터 또는 나일론 파이버와의 접착시 접착온도를 설정하기가 극히 어려운 폐단이 있어서, 경제적으로 불리한 결함이 있는 것이다.

또한 테레프탈산/이소프탈산/아디핀산(또는 세바신산) 및 에틸렌글리콜/네오펜틸 글리콜을 사용하여 저융점 폴리에스터를 제조하는 방법(미국특허 제4, 065, 439호)에 있으나, 이 방법으로는 융점이 45℃-60℃로 너무 낮아 의류용 심지로 사용하는 것이 불가능한 것이다.

본 발명자는 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하여 메트릭스가 되는 폴리에스터와의 결합력이 우수하고 다림질 이후에도 촉감의 변화가 없으며, 세탁 및 드라이크리닝 이후에도 내구성이 뛰어나고 부드러운 촉감을 가질 수 있게 하기 위하여, 최종 융점이 145℃-180℃ 범위내로 하고 초기 융점과 최종융점의 온도 차이를 35℃-65℃안에 들게하는 바인더 파이버를 제조할 수 있는 방법을 제공하였는바, 본 발명은 아래의 조건을 만족시키는 공중합체를 제조하여 상기 문제점을 해결하였다.

(1)식에서 X의 값이 1.0이상일 경우는 융점이 200℃이상의 높은 결정성을 가지게 되어 메트릭스가 되는 폴리에스터 혹은 나일론과의 융착시 높은 압력이 필요하게 되어 경제적인 면에서 불리해지며, 또한 0보다 적은 값을 가질 경우는 융점이 110℃이하로 되고 연화점과 최종 융점의 간격이 매우 증가되어 융착시의 온도 설정이 어려워지며, 다림질 이후 촉감의 변수를 야기시킨다.

한편 (2)식에서 R_A의 값이 0.3보다 클 경우 제조된 칩의 가수 분해가 현저히 생겨 색깔이 노랗게 변하며 특히 칩방사시가 수분해에 의해 드립 발생이 심하여 파이버 제조가 불가능해진다.

또한, 0.06보다 작을 경우 연화점과 최종 융점과의 온도 범위가 80℃이상 증가됨으로 융착시 온도 설정이 어려워진다. 마지막으로 R_G의 값이 4이상인 경우 연화점과 최종 융점 사이의 온도 범위가 90℃이상이 되어 융착시 온도 설정이 어려워지며, 0.7보다 작을 경우 제조된 칩의 결정성이 높게되고 또한 탄력성을 가져 방사후 권취(Take-up)할때 시간에 따른 굵기의 변화 및 형태 안정성에 문제가 있고 또한 융착후 패딩 제품의 촉감이 거칠어지게 된다.

위의 (1),(2),(3)식의 범위를 만족시키는 테레프탈산, 이소프탈산, 아디핀산 및 에틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜을 공중합 할때 기존 폴리에스터 제조시와는 달리 열 안정성이 약함으로 열 안정제(예를들면, 이르가녹스 #1,010 : CIBA-GEIGY제품)을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 에스테르 교환반응시에는 아래의 (4),(5)식에 표시한 것과 같은 구조식을 가지는 리튬 화합물을 (6)식에 표시한 비율로 사용하는 것이 바람직하다.

여기서 리튬 화합물은 IPA, AA사용시 DEG의 발생이 증가되는 것을 억제시켜 주며, 또한 주석 화합물은 반응속도를 증가시켜 반응시간 연장에 따른 열분해성을 억제하여 칩의 물성을 향상시켜 준다.

(6)식에서 리튬 화합물을 과량 투입할 경우 DEG의 발생은 효과적으로 억제되나 반응이 아주 느려지는 약점이 있으며, 또한 주석 화합물을 많이 사용하면 반응은 빨라지지만 방사시 가수분해 성질이 나빠져 드립이 과량 발생하는 약점이 있다.

한편, 리튬 화합물과 주석 화합물의 사용량은 두가지 촉매량의 합이 개질 폴리에스터 100gr당 0.07gr에서 0.15gr의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 실시예에서 나타난 평가 항목의 측정은 아래와 같다.

1. 접착력 측정

(1) 시편 제조 : 제조된 칩을 진공하에서 24시간 건조시켜 방사, 연신한 후 크림프를 준후 열처리하여 6De×51㎜로 만든다. 이것을 기존 폴리에스터 파이버필(F/F) 7De×64㎜에 30%중량비로 골고루 섞어 180℃에서 1분간 열융착한후 폭 1㎝, 길이 10㎝ 두께 3.5㎜의 시편을 제조하였다.

(2) 접착력 측정 : 이 시편을 인장 시험기(Universal Tester, Instron42002제품)에서 20㎜/min속도로 측정하였으며, 이때의 접착력은 하중의 최대치 5군데와 최소치 5군데를 취한뒤 그것을 평균한 하중으로서 접착력을 구하였다.

2. 내구성측정

상기 시편제조 중 가로 60㎝, 세로 60㎝의 시편을 제조하여 이것을 가운데 두고 폴리에스터/면(혼방율 65/35:중량 210gr/㎡)으로 된 포지를 이용하여 바느질하여 시편을 제조하였다.

이것을 세탁 및 드라이크리닝을 실시하여 가운데 시편을 끄집어 내어 1항에 표시된 방법으로 접착력을 측정하였다.

세탁은 JIS L-1042(F-1법)이었으며, 드라이크리닝은 JIS L-0860에 준하여 실시하였다.

3. 융점측정

결정성이 높은 칩일 경우에는 열시차분석기(Differential Scanning Calorimetry: Dupont 910 DSC)를 이용하였으며, 열시차 분석기로 측정한 결과 열 흡수 피크가 존재하지 않는 경우에는 융점 테스터기(Micro Melting Point Tester: Mitamura Rikem 제품)로 1분간 1℃올리면서 초기의 융점(연화점)과 최종융점을 측정하였다.

4. 극한 점도(Intriosic Viscosity: IV)

칩을 0-클로로페놀에 녹여 0.5wt% 용액을 만든후 우베로데(Ubbelohde)형 자동점도기(Shibayama제품)로 25℃에서 측정하였다.

5. 촉감

손으로 만져 상대적인 평가를 하였다.

이하 실시예를 들어서 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

TPA=113.0gr, IPA=41.5gr, AA=10.2gr 및 EG=52.1gr, TMG=32.4gr을 500㎖비이커에 넣고 촉매로는 주석 화합물 0.08gr, 리튬화합물 0.11gr, 열안정제(IRUGANOX 1010) 0.05gr, 삼산화안티몬 0.2gr을 첨가한 후 과잉의 에틸렌 글리콜을 유출시키면서 250℃까지 가열하여 에스테르 치환반응을 완료하였다.

여기에 소염제로서 산화리튬 0.68gr을 10% 에틸렌 글리콜을슬러리로 하여 첨가한 후 최종 진공도가 1㎜Hg가 되도록 서서히 감압하면서 280℃까지 승온시켜 폴리에스터 공중합체를 제조하였다.

제조된 칩의 극한 점도는 0.67이었으며, 초기 융점은 125℃ 최종 융점은 165℃의 칩이었으며, 전체반응시간은 7.4시간이었다.

접착력을 측정한 결과 접착력은 3.0㎏이었으며, 세탁후는 2.8㎏ 드라이크리닝 후는 2.9㎏로 내구성이 우수했으며, 촉감도 매우 부드러웠다.

[비교 실시예1-A]

TPA=116.2gr, IPA=66.4gr, AA=2.92gr 및 EG=55.8gr, TMG=27.0gr을 반응기에 투입하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다. 이 칩의 초기 융점은 70℃, 최종 융점은 163℃였으며, 엽착력 테스터 결과 내구성이 나빴다.

[비교 실시예1-B]

TPA=58.1gr, IPA=74.7gr, AA=29.2gr 및 EG=55.8gr, TMG=27.0gr을 반응기에 투입하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다.

이 칩의 초기 융점은 48℃, 최종 융점은 125℃였으며, 가수분해가 심하여 방사상태가 아주 불량이었다. 또한 융착 테스트한 제품의 촉감도 매우 딱딱하였다.

[비교 실시예 1-C]

TPA=107.9gr, IPA=41.5gr, AA=14.6gr 및 EG=14.9gr, TMG=86.4gr을 반응기에 투입하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다.

제조된 칩의 결정성이 높았으며, 초기 융점과 최종 융점은 거의 같이 145℃였다.

접착력은 1.5㎏로 낮았으며, 촉감도 약간 거칠게 되었다.

[비교 실시예 1-D]

TPA=107.9gr, IPA=41.5gr, AA=14.6gr 및 EG=70.7gr, TMG=5.4gr을 반응기에 투입하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다.

생성된 칩의 초기 융점은 65℃, 최종 융점은 172℃였고, 접착력이 1.4㎏으로 아주 낮았다.

[비교 실시예1-E]

TPA=149.4gr, IPA=8.3gr, AA=7.3gr 및 EG=52.1gr, TMG=32.4gr을 반응기에 투입하는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다.

생성된 칩의 결정성은 매우 높았으며, 초기 융점과 최종 융점이 거의 같이 225℃였다.

180℃에서 접착력 테스터한 경우 접착력이 50gr미만으로 거의 접착이 되지 않았다.

[표 1]

[실시예 2]

TPA=99.6gr, IPA=49.8gr, AA=14.6gr 및 EG=55.8gr, TMG=27.0gr을 500㎖비이커에 넣고 촉매로서는 주석 화합물을 0.09gr, 리튬화합물 0.12gr, 열안정제(IRUGANOX 1010) 0.06gr, 삼산화 안티몬 0.23gr을 첨가하여 과잉의 에틸렌글리콜을 유출시키면서 275℃까지 승온시켜 폴리에스터 공중합체를 제조하였다.

제조된 칩의 극한 점도가 0.66이었으며, 전체반응 시간은 7.3시간으로 기존 폴리에스터 반응 시간과 거의 동일하였다.

[실시예 2-A]

주석 화합물 0.15gr, 리튬 화합물 0.05gr을 촉매로 사용한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 행하였다.

제조된 칩은 분해가 심해서 색깔이 노랗게 변했으며, 반응시간은 7.0hrs으로 단축되었다.

이 칩을 건조한 후 방사한 결과 사절이 다량 발생하여 방사가 불가능하였다.

[실시예 2-B]

주석 화합물 0.0gr, 리튬 화합물 0.14gr을 촉매로 사용한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 행하였다.

전체반응 시간은 9.7시간으로 반응이 아주 늦게 진행되었다.

[실시예2-C]

주석화합물 0.04gr, 리튬 화합물 0.06gr을 촉매로 사용한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 행하였다.

반응은 13시간 지나도 완결되지 않았고 그때의 IV=0.48이었다.

[실시예 2-D]

주석 화합물 0.18gr, 리튬 화합물 0.24gr을 촉매로 사용한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 행하였다.

전체반응 시간은 7.4시간으로 촉매량 증가에도 불구하고 반응은 빨리 진행되지 않았다.

Claims (2)

1. 이 관능산으로는 테레프탈산 혹은 그 에스테르 유도체, 이소프탈산 혹은 그 에스테르 유도체, 아디핀산 혹은 그에스테르 유도체를 사용하고 이 관능 알킬렌글리콜로는 에틸렌글리콜, 테트라 메틸렌글리콜을 아래의 조성비로서 첨가하여 최종 융점이 145℃-180℃범위에 있고 초기 융점(혹은 연화점)과 최종 융점의 온도 차이가 35-65℃ 범위에 드는 공중합 폴리에스터로 기존의 폴리에스터 등과의 접착시 낮은 온도에서도 우수한 접착력을 가지는 바인더 파이버용 폴리에스터 제조방법.

   

   (단, 모든 비율은 몰비임.)
2. 제1항에 있어서, 이 관능산과 이 관능 알킬렌글리콜을 사용할때 아래의 조성비(4식)을 만족시키며, 그 화합물의 형태가 (5),(6)식으로 표시되는 리튬 화합물 및 주석화합물을 촉매로서 사용함을 특징으로 하는 바인더 파이버용 폴리에스터 제조방법.