KR910003069B1 - 이염성(易染性) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

이염성(易染性) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 및 그 제조방법

본 발명은 염색성이 개선된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.

폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 고결정성이고, 고연화점을 가지므로 강도, 신도등의 기계적 특성은 물론 내열성, 내약품성등 우수한 성능을 가져 의류 소재에서부터 산업자재에 이르기까지 폭넓게 사용된다. 그러나, 이러한 장점에 반하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 섬유자체의 특징으로 인하여 염색성이 불량하므로 고압이나 혹은 유기용매의 캐리어를 사용하여 120-130℃정도의 고온에서만 염색이 가능한 결점이 있다. 이상과 같이 고온고압하에서의 염색은 막대한 에너지를 필요로 하며 또 기계장치의 많은 조작이 요구된다. 또 다른 종류의 섬유, 즉 울이나 아크릴섬유 혹은 폴리우레탄섬유와 혼용할 때 동욕 염색을 고온고압 염색법으로 실시하면 다른 종류의 섬유질이 저하되는 결점을 초래하므로 실질적으로 이 방법을 사용하는 것은 곤란하다. 한편 캐리어를 사용하는 염색법에서는 캐리어로서 유기용매를 사용하므로 공정이 복잡하고, 캐리어가 일반적으로 유해한 물질이 많기 때문에 사용된 폐기염액의 처리가 곤란한 결점이 있는 것이다. 따라서 종래의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 130℃이하 특히 100℃이하의 상압하에서 캐리어 없이 염색 할 수 있다면 매우 복잡한 조작을 요하는 고압 염색기를 사용하지 않고, 간단하게 염색을 할 수 있으므로 에너지 절감을 할 수 있고, 울, 아크릴, 폴리우레탄 섬유와 같은 130℃에서 질이 저하되는 섬유들과 혼용해서 사용할 수 있으므로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 사용성이 증가되는 잇점이 있다.

상기와 같은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 개발을 위하여 일본 특공소 34-10497호에는 금속술포네이트기를 함유하는 화합물과 같은 제3의 성분을 폴리에틸렌 텔레프탈레이트와 공중합시키는 방법이, 일본 특공소 54-38159호에는 아미노기 함유화합물을 제3의 성분으로 공중합시키는 방법이 제안되어 있다. 하지만 이러한 방법으로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 제3의 성분으로 인하여 용융점, 강도와 같은 열적, 기계적 특성이 저하될 수 있어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 자체의 우수한 성질을 상실하게 된다.

또한 염색시 착색력이 좋지 못한 결점이 종종 발생한다. 또 고속방사를 이용한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 염색성 개선 방법으로는 일본 특개소 55-107511호, 미국 특허 제4,156,071호, 제4,134,882호, 제4,195,051호등이 있다. 이들은 저속으로 용융방사한 필라멘트를 연신하는 방법으로 얻은 통상의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유에 비하여 방사속도 4000m/min 이상의 고속으로 얻어진 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 염색성이 우수함이 기술되어 있으나, 캐리어를 사용하지 않고 상압 비등염색으로 농색 염색이 가능한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 얻는데는 아직 불충분한 방법이고, 섬유의 비수수축율이 크게 저하되는 결점을 지니고 있다. 또, 미국 특허 제4,156,071호는 방사속도를 약 3000m/min로 하여 염색성이 향상된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 얻는 방법이나 이것은 항복강도가 낮기 때문에 제직 혹은 편직 단계에서 적은 강력에도 섬유가 변형되어 염색 불균일이 발생할 수도 있고, 그 촉감 또한 좋지 못한 결점이 있다.

이밖에도 염색성을 향상시키기 위하여 제3의 화합물을 공중합한 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 고속방사하는 방법(일본 특개소 53-139821)과 고속 방사한 섬유를 열처리하는 방법(일본 특개소 57-161121)등이 제시되고 있으나 이들은 각각 공중합으로 인한 폴리머자체의 결점이 여전히 존재하고, 또 열처리에 의한 비수수축율이 저하되는 결점을 안고 있다.

따라서 본 발명자는 이와 같은 상기의 결점을 해결하기 위하여 다방면으로 고속방사 연구를 거듭하여 오던중 비수수축율의 저하없이 염색성이 향상되고 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 고유한 열적, 기계적 성질을 보지하기 위해서는 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 결정화도(X_C), 복굴절(

) 및 측정 주파수 110㎐에서의 역학적 손실 정접 중(tanδ)βmax가 최대로 되는 온도(Tβmax)와 (tanδ)β의 최대치{(tanδ)βmax}가 일정한 범위내에 있어야 한다는 점을 알게 되었다.

본 발명의 목적은 상압비등 상태에서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 고유의 우수한 물리적, 화학적 성질을 유지하면서 캐리어를 사용하지 않고, 또 상압비등하에서 농색으로 염색가능한 이염성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명을 상세히 설명하면 아래와 같다.

본 발명의 이염성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 반복 단위의 90-95%가 에틸렌 테레프탈레이트로 구성되어 있는 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유로서 이 섬유의 결정화도(X_C), 복굴절율(

) 및 측정 주파수 110㎐에 있어서의 역학적 손실 정접 중(tanδβ)가 최대로 되는 온도(Tβmax) 및 tanδβ의 최대치{(tanδ)βmax}가 다음과 같은 범위에 존재하는 것을 특징으로 하는 이염성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유이다.

[다 음]

(1) X_C(%)＜835×

-40

(2) 34℃＜Tβmax＜45℃

(3) 0.001＜(tanδ)βmax＜0.01

물론 위 조건을 만족하고 있는 본 발명의 섬유는 비수수축율이 적절한 범위인 5-11%의 범위내에 있게 된다.

본 발명의 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 공중합 성분이 전체 대비 1-9wt%의 범위에 있어야 하며 이 범위를 벗어나면 열적, 기계적 특성의 유지와 염색성의 향상을 꾀할 수 없으며, (1)의 조건을 만족하지 않으면 일본 특개소 53-139820호의 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 고속방사 섬유등과 같이 섬유의 비수수축율의 값이 극단적으로 저하된다. 또 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 측정 주파수 110㎐에 있어서 역학적 손실정접 중 (tanδβ)가 최대가 되는 온도 Tβmax 및 tanδβ의 최대치 {(tanδ)βmax}가 (2),(3)의 식으로 표시되는 범위에 존재해야 한다. Tβmax＜34℃이고 또 tanδβmax＞0.01인 범위의 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 각각 종래의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 연신사에 해당하는 값으로 염색성의 개선을 기대할 수 없고, 또 특별히 점도를 조절하는 조작을 가하지 아니하면 안정된 제조가 곤란하다.

본 발명의 이염성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 본 발명에서의 공중합법은 주지의 중합법을 사용할 수 있으며 에스테르 교환 촉매로서 산화안티몬, 초산칼슘, 무정형게르마늄등이 이용된다. 1,4 시클로헥산디메탄올과/혹은 1,1-비스{4-(2히드로에톡시)페닐}프로판올을 전체 대비 1-9wt% 공중합한 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 6,000m/min 이상의 방사속도로 다수의 방사 구금을 통하여 고속방사한다.

이와 같이 제조된 섬유는 종래의 연신 공정을 거치지 않고도 통상의 연신사와 동일하게 사용될 수 있다. 이때 방사된 필라멘트 다발은 방출구금 하부로부터 3-60㎝에서 150-260℃로 조정되는 히팅존을 통하고, 이 히팅존내에 존재하는 배향결정화 영역으로부터 20㎝ 이상의 위치에 접속가이드를 설치함으로써 고화된 필라멘트 군이 집속될 수 있게하며, 상기 필라멘트의 장력은 접속가이드 하부로부터 10-20㎝ 위치에서 0.1-0.3g/d의 장력을 받도록 하고 6,000m/min 이상의 속도로 권취하는 것이 좋다.

권취기의 권취점은 방출구면 아래 3-4m에 위치한다. 이와 같이 얻어진 본 발명의 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 자체의 우수한 열적, 기계적 성질을 유지하면서 캐리어 없이 분산염료로 상압비등상태에서 충분히 농색으로 염색이 가능하게 된다. 여기서 충분한 농색이라 함은 상압비등상태에서 50분간의 염색조건하에서 85%이상의 염착율을 가지는 것을 말한다. 또 본 발명의 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유는 종래의 5000m/min이상의 고속방사 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 결점인 항복 강도의 저하로 인한 제작후의 염반의 발생 및 극단적인 비수수축율 값의 저하가 없다.

[실시예 1]

고유점도가 0.64이고 산화티타늄을 0.4ｗt％ 함유한 공중합 폴리에티렌 테레프탈레이트 폴리머를 방사온도 290℃에서 0.3㎜의 구멍을 24개 가진 방사구금을 통하여 토출량 61.2g/min로 방사하고 방사구 아래 45㎝ 위치의 온도가 200℃로 유지되는 히팅존을 통과시키고 방사구 아래 120㎝에 위치하는 오일제트 집속 가이드로 집속시킨 후, 이로부터 20㎝의 위치에서의 집속 필라멘트 장력을 0.2g/d로 조정하여 방사구 하부로부터 3.5m아래 위치한 권취기를 이용하여 6000m/min의 권취속도로 50데니어/24필라멘트 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 얻었다. 그 물성을 표 1에 표시하였다.

[실시예 2]

실시예 1의 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리머를 권취속도 7000m/min로 방사구 아래 50㎝ 위치의 온도가 200℃로 조정되는 히팅존을 통과하는 것외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 50데니어/24필라멘트 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 얻었다.

그 물성을 표.1에 표시하였다.

[실시예 3]

실시예 1의 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리머를 권취속도 8000m/min로 방사구 아래 53㎝ 위치의 온도가 190℃로 조정되는 히팅존을 통과하는 것외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 50데니어/24필라멘트 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 얻었다. 그 물성을 표 1에 표시하였다.

[비교예 1]

실시예 1의 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리머를 방사온도 285℃로 실시예 1의 방사장치를 이용하여 방사하고, 24℃의 공기류로 사조에 직교하여 냉각후, 1500m/min의 속도로 권취하였다. 이 섬유를 미연신사로 하여 연신비 3.51배, 연신온도 160℃에서 열연신하였다. 그 물성을 표.1에 표시하였다.

[비교예 2]

실시예 1의 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리머를 방사온도 292℃로 실시예 1의 방사장치를 이용하여 권취속도 8000m/min로 방사구 아래 65㎝ 위치의 온도가 140℃로 조정되는 히팅존을 통과시키고 필라멘트군을 방사구 아래 135㎝에 위치하는 집속가이드를 거쳐 이로부터 23㎝ 위치의 장력을 0.23g/d로 하여 방사구로부터 3.5m에 위치하는 권취기를 이용하여 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 얻었다. 그 물성을 표.1에 표시하였다.

본 발명에서 사용되는 각종 물성의 측정방법은 다음과 같다.

[강도·신도]

인스트론사의 1123형 만능 재료시험기에 의하여 시료장 20㎝, 인장속도 25㎝/min의 조건으로 측정했다.

[비수수축율]

0.1g/d의 하중하에서 시료길이를 L_O로 하고 하중을 제거한 다음 비등수중에서 30분간 처리한 후, 동일한 하중에서 측정한 길이를 L로 하고 다음식에 의해 비수수축율을 구하였다.

[염착율]

염료 Resolin Blue FBL(C.I Disper Blue 56 : Bayer사) 3% owf와 분산제 Disper TL 1g/l, 산도 6,욕비 1:100으로 하여 상압비등하에서 소정시간 염색후의 염잔액을 물과 아세톤의 1:1 혼합용액으로 희석하고, 시마즈분광계 UV-620에 의하여 1㎝의 코렉스 셀을 사용해서 파장λ=620mμ로 흡광도를 측정하고(=U로한다.), 동일하게 희석한 염료원액의 흡광도(=U_O로 한다)에 의하여 다음식에 의해 구하였다.

[내광견뢰도]

염색 농도를 1% owf, 염색시간을 90분으로 하는 이외는 염착율의 측정과 동일한 방법으로 염색한 시료를 JIS L 8042에 준하여 페드미터중 63℃에서 27.5시간 노출한 후 육안관찰로서 좋은 것부터의 순으로 5, 4, 3, 2, 1급으로 나누어 평가했다.

[역학적 손실정접]

동양볼드윈사제 레오바이브론 DDV-II형을 사용하여 측정주파수 110㎐에서 승온속도2℃/min의 조건으로 동적점탄성을 측정했다.

[복굴절율]

섬유축에 대하여 직각으로 편광하는 빛에 대한 굴절율과 섬유축에 대해 평행으로 편광하는 빛에 대한 굴절율을 자이스현미경을 사용하여 측정했다.

[결정화도]

리가쿠 X선 회절기 D-MAX IIIB를 이용하여 결정화도를 측정하였다.

[표 1]

Claims (2)

1. 반복 단위의 91-99wt%가 에틸렌 테레프탈레이트로 구성되어 있는 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유로서, 이 섬유의 결정화도(X_C), 복굴절율(

   

   ) 및 측정주파수 100㎐에 있어서의 역학적 손실정접중 (tanδβ)가 최대가 되는 온도 (Tβmax) 및 (tanδβ)의 최대치 {(tanδ)βmax}가 다음과 같은 범위에 존재하는 것을 특징으로 하는 이염성 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유.

   [다 음]

   (1) Xc(%)＜835×

   

   -40

   (2) 34℃＜Tβmax＜45℃

   (3) 0.001＜(tanδ)βmax＜0.01
2. 반복단위의 91-99wt%가 에틸렌 테레프탈레이트이고 반복단위의 1-9wt%가 1,4 시클로헥산디에탄올과/또는 1,1-비스{4-(2-히드로에톡시)페닐}프로판올인 공중합 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리머를 6000m/min이상의 방사속도로 방사한 후, 필라멘트 다발의 배향결정화 영역으로부터 20㎝이상의 하부에서 집속하며, 집속가이드로부터 10-20㎝의 위치에서 0.1-0.3g/d의 장력이 유지되도록하고 권취점이 방사구금 하부로부터 3-4m가 되도록 함을 특징으로 하는 이염성 폴리에틴렌 테레프탈레이트 섬유의 제조방법.