KR910005544B1 - 염기성 염료 가염성 개질 폴리에스테르 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

염기성 염료 가염성 개질 폴리에스테르 섬유의 제조방법

본 발명은 우수한 신축특성을 나타낸 내광 견뢰성이 뛰어난 염기성 염료 가염성 개질 폴리에스테르 섬유에 관한 것이다.

폴리에스테르 섬유, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유는 의료용, 인테리어용, 산업자재용등 광범위한 분야에서 사용되고 있으나 이러한 PET는 연색성이 불량하여 그 적용범위에 제한이 있어왔던 바, 이를 개량하기 위하여 에틸렌테레프탈레이트기를 함유하는 폴리에스테르에 금속성 술포네이트기를 포함하고 있는 이관능성 카르본산 또는 디올에서 유도된 에스테르 단위(이하 S성분이라함)를 공중합 시키는 것이 제안되어왔다.

예를 들어, 일본국 특공 소 34-10497호의 공보에는 5-소디움 술포이소프탈산 성분과 공분합시켜 염색성을 개선시키는 방법이 기재되어 있다. 이러한 S성분을 공중합하게 되면 염색성은 향상되나 폴리에스테르의 고유강도, 항필링성이 저하하게 되어 일반적으로 S성분의 공중합율이 4중량% 정도로 제한되고, 이러한 공중합율에서는 상압염색이 불가능하고 120℃정도의 온도에서 가압염색을 하여야 한다.

일본특허 공개 소 51-105417호의 공보에는 S성분을 공중합하여 상압, 염기성 염료 가염선 폴리에스테르를 제조하는 방법이 기재되어 있으나, S성분이 5몰% 이상이어서 S성분의 증점작용 때문에 섬유로서 필요한 중합도의 폴리마를 통상의 방사방법으로는 그 용융점도가 높기 때문에 방사하기 곤란하다.

또한, 다량의 S성분 첨가는 표면 항필링성 저하, 내열성 저하, 염색물의 내과 견뢰도 저하등을 초래하여 섬유로서의 용도에 제한을 받는다. 이러한 단점을 해소하기 위하여 S성분을 감소시키고, S성분의 감소로 인하여 발생되는 염색성의 저하를 막기 위하여 이소프탈산, 아디산 따위의 상성분과 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌그리콜등의 폴리알킬렌글리콜(이하 G성분이라함)을 공중합하는 방법이 공지되어 있으나, 이 방법에 의하면 S성분의 공중합율, G성분의 공중합율, 폴리마의 중합도등의 불균일하기 때문에 상압 가염성, 실의 강도, 항필리성 및 염색물의 내광성등을 만족할 만한 수준으로 달성하는 것이 불가능하다.

이러한 방법으로 염기성 염료 가염성을 부여하였을 경우 일반 의류 용도에서는 특별한 문제점은 없으나, 특수용도 특히 열수축차에 의하여 숭고성, 드레이프성등을 부여하는 고부가 가치성 실키소제 및 트윌효과를 목적으로 하는 기모편직물에 적용하는 데에는 비등수축율 및 건열수축율이 현저히 낮고, 예를 들어 고수축성을 부여하는 기존의 방법으로 수축율을 향상시켰을때 시간경과에 따른 섬유의 물성변화를 초래하여 요구되는 효과를 얻는데 한계가 있다. 폴리에스테르에 고수축을 부여하는 기준의 방법으로 폴리에스테르 방사 미연신사를 저배율 연신(불완전연신)하여 비결정부분이 많게하는 방법과 디메틸이소프탈레이트나 아디프산을 사용하여 결정화를 저지하므로서 비결정부분이 많게하는방법(일본국특허 공보소41-20767호, 소41-21517호 및 41-21724호 참조)이 있다.

본 발명은 기존의 염기성 염료 가염성 폴리에스테르 염색성을 개선함과 아울러 4급이상의 내광 경뢰도를 나타내며 우수한 수축특성을 가지는 개질 폴리에스테르 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 제공되는 본 발명은 금속염 술포네이트기를 가진 이소프탈산 성분(S성분) 1-5몰% 및 하기 식(Ⅰ)의 화합물(이하 G'성분이라함) 0.1-2몰 함유하고, 80몰% 이상이 에틸렌테레프탈레이트 단위로 구성된 폴리에스테르를 상법으로 용융방사한 후 미연신사 절단신도의 85-95%의 연신배율로 연신하고

Tcc ≤ T ≤ Tm-20

(단위는 ℃, Tcc는 결정화온도, Tm은 용융온도)

의 온도 범위내에서 열처리함으로써 염기성 염료 가염성 폴리에스테르를 65% 이상의 비등수축율, 60% 이상의 건열 수축율 정도의 고수축특성과 우수한 내광 견뢰성을 갖도록 개질하는 특징으로 한다.

(위식에서 R₁, R₂및 R₃는 서로 같거나 다른 기로서 수소 또는 저급 알킬임)

본 발명에 있어서, S성분의 함량은 1-5몰%, 바람직하게 2-3몰%이다. 일반적으로 S성분의 함량이 1몰% 미만이면 염색성이 불량하고, 5몰%를 초과하면 S성분의 증점작용이 인한 용융전도의 상승 및 폴리마의 상대점도의 저하오 방사 및 후공정 취급이 곤란하게 되고, 폴리마 방사시 저강력사가 얻어지고 반연시 모우의 발생이 많아지는 경향이 있다.

본 발명에 있어서 수축특성과 염색성 및 내광성 향상을 위해 사용되는 G'성분은 0.1-3몰%, 바람직하게 0.5-2몰%의 양으로 공중합시 첨가하는 것이 바람직하다. 공중합시, G'성분의 첨가량을 0.1몰% 미만으로 하면 소망하는 수축특성을 부여하기 어렵고, 3몰% 초과하면 공중합 폴리에스테르의 결정영역이 급격히 감소하여 원사의 강도가 저하되어 실질적인 조업성이 나빠지게 된다.

본 발명에 있어서 폴리에스테르 공중합시 필요에 의하여 펜타에리스리톨, 트리메틸프로판, 트리메진산, 트리멜린산등의 쇄분지제와 모노히드라진 폴리알킬렌 옥사이드, 페닐초산등의 중합정지제를 사용할 수도 있으며, 또한 안정제, 제전제, 방염제증의 첨가제를 첨가할 수도 있다. 에스테르 교환 촉매로는 Li, Na, Ca 등을 사용하는 것이 좋고, 중합 촉매로는 암모늄 혼합물을 사용하는 것이 좋으며, 안정제로는 인화합물을 사용하는 것이 좋다.

본 발명에서 S성분으로는 주요 하기식(Ⅱ)의 화합물이 사용되며, 바람직한 것으로는 디메틸(5-소디움술포)이소프탈레이트, 비스-2-히드록시에틸(5-소디움 술포)이소프탈레이트, 비스-4-히드록시프탈(5-소디움 술포)이소프탈레이트등이 있다.

(위식에서는 응 수소 또는 알칼리고, M은 알킬리 금속으로서 Ma 도는 K임)

본 발명에 있어서 S성분의 투입시기는 S성분이 폴리에스테르 사슬중에 종중합되어야 하므로 중축합 반응 초기 이전의 단계에서 첨가하는 것이 바람직하다.

그리고, 글리콜의 첨가 시기는 폴리에스테르의 제조반응이 완결될때 까지의 임의의 단계에서 첨가하여도 좋지만, 중축합 반응 초기 이전의 단계에서 첨가하는 것이 바람직하며, S성분과 동시에 첨가하거나 임의의 순서로 첨가하여도 된다.

이와 같이 하여 에스테르 교환 반응과 260-290℃에서 중축합에 의하여 공중합 폴리에스테르 칩을 만든 후 통상의 용융 방사법으로 방사하여 설정된 조건에서 연신 및 열처리를 행한다. 즉, 방사한 후, 미연신사 전단 신도의 85-65%의 연신 배율로 연신하고 Tcc ≤ T ≤ Tm-20 온도범위에서 열처리함으로서 65% 이상의 비등 수축율, 60% 이상의 건열 수축율을 가지는 고수축 특성 및 내광견뢰성이 우수한 개질 폴리에스테르 섬유를 제조하는 것이다.

본 발명의 공중합 폴리에스테르 미연신사를 미연신사 전단신도의 85% 미만의 연신 배율로 연신을 행할시에는 결정화도가 낮아지고 부분 미연신 부위가 존재하여 강도 저하 및 염반, 염차의 소지가 있을뿐만 아니라 비결정 영역의 배향도 저하되어 충분한 수축 특성을 나타내지 못하며, 95% 이상의 연신 배율로 연신하게 되면 결정 영역의 증가에 따른 비결정영역의 상대적 감소로 인하여 수축율을 향상시키는데에 한계가 있다.

또한, 공중합체의 결정화 온도(Tcc)미만으로 열처리하게 되면 섬유 분자간 결합이 열적으로 느슨해져 있어서 결합간 거리가 길어지고 결합에너지가 낮아져서 낮은 온도에서도 쉽게 변형이 일어나게 되어 형태 안정성이 불량하고, Tm-20℃보다 높은 온도에서는 실의 유동 및 융착이 발생하여 조업성이 불량하게 된다.

결론적으로, 본 발명은 금속형 형태를 가지는 설포네이트기(S성분)와 G^G성분을 기준의 에틸렌 테레프탈레이트와 공중합 시킴으로서 G성분을 사용할때 발생되는 내광견뢰도의 저하를 개선시키고 아울러 결정화를 적정 수준으로 조절하면서 정해진 조건으로 연신 및 열처리를 행하여 고수축 특성을 부여하면서 열적 안정성 및 형태 안정성을 부여하는 방법인 것이다.

이하, 실시예를 들어서 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.

하기의 실시예 및 비교예에 있어서 특성값이 측정방법은 다음과 같다.

1) 고유점도 : 페놀과 사염화에탄과의 동중량 혼합물을 용매로 하여 30℃에서 측정하였다.

2) 비등 수축율 : 0.1g/d의 하중하에서의 시료길이를 L₁으로 하고, 하중을 제거한 다음 끊은 불에서 30분간 처리한 후, 같은 하중하에서 측정한 길이를 L로하여 아래식에 의해 비등 수축율을 구한다.

3) 건열 수축율 : 0.1g/d의 하중하에서의 시료길이를 L₁으로 하고, 하중을 제거한 다음 건조 오븐내에서 180℃ 15분간 처리한 후, 같은 하중하에서 측정한 길이를 L로하여 아래 식에 의하여 건열 수축율을 구한다.

4) 내광 견뢰성 : 평가한 필레멘트에서 얻어진 정련 후의 통보양의 편지를 에스트롤 불루 N-3RL(스미도모 화학메품 : 상품명) 1.5% owf, 초산 0.5ml/ℓ, 초산 소오다 0.15g/ℓ로부터 이루어진 욕비 1:100의 120℃의 수용액 중에서 60분간 염색을 행한 후 상법에 따라서 하이드록설파이트 2g/ℓ, 산데트-지이 900 2g/ℓ, NaOH 2g/ℓ로 이루어진 80℃의 수용액 중에서 20분간 환원하고, 수제 건조한다. 이 염색한 통모양의 편지를 페페드메터(스가아 시험기 주식회사 제작)을 사용하여 JIS-L1044에 준하여 광퇴색시키고 부루스게일 기준으로서 측정한다.

[실시예 1]

디메틸테레프탈레이트 100몰%, 에틸렌글리콜 70몰%, 5-소디움 술포디메틸이소프탈레이트(DMIS) 8몰%, R₁,R₂및 R₃모두 메틸(CH₃)인 화합물(Ⅰ) 1몰% 및 초산 나트륨 0.014몰%를 정류탑이 붙은 오토크레이브에 넣고 140-220℃까지 서서히 승온시켜 부생되는 메탄올을 제거하였다. 메탄올이 97%이상 빠져나간 후에 안정제로서 트리메틸포스페이트 0.02부, 중합 촉매로 삼산화 안티몬 0.03부를 첨가하여 280℃, 0.05mmHg이하의 진공으로 2시간 중합을 계속한 다음 융점 270℃, 고유점도 0.57의 폴리마를 얻었다. 이렇게 얻어진 폴리마를 통상의 용융방사법으로 방사한 후 미연신사 전단신도의 89% 연신배율로 연신하고 165℃에서 일처리 하였다.

[실시예 1-2]

화합물(Ⅰ)의 사용량을 표 1과 같이 하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 실시한다.

[실시예 3-6]

연신 배율과 열처리 온도를 표 1과 같이 하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 실시한다.

[실시예 7-8]

폴리마의 조성 및 사용량을 표 2와 같이 하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 실시한다.

[표 1]

[표 2]

상기한 실시예 및 비교예에 따라 제조된 폴리에스테르 섬유의 특성을 시험하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3]

상기 표3 으로부터 알수 있는 바와 같이 본 발명이 실시예 1에 따라 제조된 폴리에스테르 섬유는 수축율과 내광 견뢰도 및 기계적 성질이 전체적으로 적절히 균형을 이룬 발명에, 비교예 1, 2, 3, 4 및 6의 것은 비등수축율 및 건열수축율이 불량하고, 비교예 2 및 5의 것은 수축율은 높으나 강도가 불량하며, 비교예 7 및 8의 것은 수축율 뿐만아니라 강도와 신도가 불량하여 염기성 염료 가염성 폴리에스테르로는 부적합한 것이다.

Claims (1)

1. 하기식(Ⅰ)의 화합물 0.1-3 및 하기식 (Ⅱ)의 화합물 1-5몰%를 함유하고, 80%몰 이상이 에틸렌테레프탈레이트 단위로 구성되는 공중합 폴리에스테르를 통상적인 용융방사법으로 방사한 후, 미연신사 절단도의 85-95%의 연신배율로 연신하고,

   Tcc ≤ T ≤ Tm-20(℃)

   (위식에서, Tcc는 결정화 온도, Tm은 용융온도임)의 온도 범위에 열처리 함으로서 수축특성 및 내광 견뢰성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 염기성 염료 가염성 개질 폴리에스테르 섬유의 제조방법.

   

   (위식에서, R₁, R₂및 R₃는 서로 같거나 다른 기로서, 수소 또는 저급 알킬임)

   

   (위식에서, A는 수소 또는 알킬기이고, M은 알칼리금속으로서 N 또는 K임)