KR930003220B1 - 염기성 염료 가염성 폴리에스터섬유 - Google Patents

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내용 없음.

Description

염기성 염료 가염성 폴리에스터섬유

본 발명은 복합, 방사한 염기성 염료 가염성 폴리에스터섬유에 관한 것으로서 보다 상세하게는 일반 폴리에스터와 염기성 염료 가염성 폴리에스터를 복합, 방사하여 일반 폴리에스터의 결점인 발색성의 불량과 염기성 염료 가염성 폴리에스터의 결점인 인장강도의 취약한 면을 해결하면서 동시에 섬유제조공정성이 우수한 고강력 염기성 염료 가염성 폴리에스터섬유를 제공하려는 것이다. 폴리에스터는 강도, YOUNG율, 내화학적 성질 등의 여러가지 우수한 물리, 화학적 특성을 갖고 있어서 섬유, 필름 및 포장용기 등 사용영역이 확대되고 있다. 그러나 섬유제품으로는 분산염료이외의 염료로는 염색이 곤란한 단점을 갖고 있어 용도 확대에 제한이 되어왔다. 따라서 종래기술인 미국 특허 제 3,649,571호, 일본 특공소 34-10497호 동 51-105417호 등은 폴리에스터에 발색성과 선명성을 부여하기 위하여 테레프탈산 에스테르(혹은 디메틸 테레프탈레이트)와 에틸렌글리콜을 반응시켜 폴리에스터 수지를 제조할 때 하기의 일반식(I)의 술폰산 금속염기를 함유하는 이소프탈산성분, 예를들면 5-나트륨 술포 이소프탈산(혹은 5-나트륨 술포 디메틸 이소프탈레이트)을 공중합시켜서 염기성 염료 가염성 폴리에스터 수지를 제조후 이를 방사, 연신하는 방법이 실용화되어 사용되고 있다.

(단, M : 알킬리 금속 또는 알칼리 토류금속, R,R' : 수소 또는 탄소수 1~20의 에스테르 형성성 치환제)

그러나 이소프탈산 성분을 공중합시키면 반응이 진행됨에 따라 용융점도가 급격히 상승하여 공중합몰의 중합도를 충분히 높이기 어렵고 또한 이소프탈산 성분의 산성영향 및 이소프탈산 성분과 통상의 디카르본산과의 반응성차에 의해 통싱의 폴리에스터에 비해 중합반응계내에 디에틸렌 글라이콜을 주성분으로 하는 다량의 올리고마가 생성되므로 모우 및 사절이 다발하는 등 섬유제조공정이 극히 불량하게 된다. 또한 제제된 섬유도 공중합 수지의 중합도가 충분치 않아 인장강도가 떨어지는 현상이 발생하게 되어 제품의 용도에도 제한을 받게되는 문제점이 있다. 그리고 일본 특공소 57-23627호에서는 섬유제조공정상의 문제를 해결하기 위하여 칼슘화합물과 알칼리금속 화합물을 공촉매로 사용하여 부생되는 올리고마의 함량을 감소시킴에 의해 섬유제조공정성을 어느정도 향상시키는 효과를 가져왔으나 공중합수지의 낮은 중합도에 기인되는 섬유제조 공정성의 불량 및 섬유의 인장강도 저하는 해결할 수 없었다.

또한 일본 특공소 59-88915호에서는 섬유의 강도 및 섬유제조공정성 향상을 위하여 폴리알킬렌 글라이콜을 중합시 점도강하제를 첨가하여 공중합시켜 이소프탈산성분에 기인되는 용융점도의 급격한 상승을 억제하므로서 제조되는 수지의 중합도를 높여 제품사의 강도를 높이므로서 공정성의 개선과 용도의 확대를 꾀하는 방법이 제안되고 있으나 폴리알킬렌 글라이콜의 열에 대한 불안정으로 수지를 섬유로 제조하기 위해 용융방사할 때 분해가 발생하게되어 수지 용융물이 불균일하게 되므로 섬유제조 공정성을 향상시키는데에는 제한이 있게 된다. 따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 이소프탈산 성분을 첨가한 염기성 염료 가염성 폴리에스터수지(이하 X)와 이소프탈산 성분을 함유하지 않은 일반 폴리에스터수지(이하 Y)를 일정비율로 복합, 방사하므로서 제사공정중 모우발생 및 사절의 발생빈도가 낮아지며 제조되는 섬유의 인장강도를 향상시키는 고강력 염기성 염료 가염성 폴리에스터 섬유를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에서는 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 테레프탈산 에스테르와 에틸렌 글리콜을 반응시킬때 이소프탈산성분을 테레프탈산 에스테르 대비 5.0~10.0몰% 첨가하여 30℃의 오르소-클로로페놀 중에서 측정한 공중합체의 극한점도(이하 I.V)가 0.40~0.50인 X를 제조한 후 이소프탈산 성분을 함유하지 않은 Y와 X의 중량비가 10~30%(X×100/(X+Y))의 비율로 복합, 방사하면 제사공정중의 모우발생율 및 사절율이 2.0%이하인 우수한 공정성과 제조된 섬유의 인장강도가 5.0g/데니어 이상인 고강력 염기성 염료 가염성 폴리에스터 섬유가 제조된다. 이때 X에 첨가되는 이소프탈산성분의 몰%와 X의 복합비율은 제조된 섬유의 염기성 염료에 대한 염색성에 큰 영향을 미치며, X의 I.V. 및 X의 복합비율은 섬유제조공정의 모우발생 및 사절율과 섬유의 인장강도를 좌우하는 중요한 인자들로 일반적으로 이소프탈산의 몰% 및 X의 복합비율이 증가하면 염색성은 양호하게 되나 어느이상이 되면 오히려 섬유제조 공정의 불량 및 섬유인장강도의 저하를 초래하게 된다. 또한 섬유의 염기성 염료에 대한 염색성은 섬유내에 존재하는 이소프탈산 성분의 함유량에 영향을 받으므로 적정수준의 염색성을 얻기 위하여 실험한 결과 에스터 형성성 디카르본산 대비 이소프탈산 성분의 양이 1.0~2.0몰% 범위내에서 만족할 만한 수준의 염색성을 얻을 수 있었다. 그리고 섬유내의 이소프탈산성분의 함유량은 X에 투입되는 이소프탈산의 첨가량 및 X의 복합비로부터 다음의 식(II)를 사용하면 용이하게 구해지며 I.V가 0.4이하일 경우는 혼합이 잘 이루어지지 않아 공정성이 불량하며, 0.55이상일 경우에는 공정상 부적합하다.

X에 투입되는 이소프탈산의 양(몰%)×X의 복합비(X/(X+Y))=섬유내의 이소프탈산의 함량(%)…(II)

그러나 (II)식의 투입량 및 복합비는 염색성, 섬유제조 공정성 섬유의 인장강도에 영향을 미치므로 적절한 조건설정이 필요하다. 예를들면 X에 이소프탈산을 10.0몰% 투입하고, X의 복합비를 10%이하로하면 염색성은 양호하나 섬유에서 불균일한 염색현상이 일어나며, 한편, X에 이소프탈산을 10.0몰% 투입하고 X의 복합비가 30%이상이 되면 충분하면서도 균일한 염색성을 얻을 수 있으나 섬유제조 공정 및 인장강도가 극히 불량하게 된다. 따라서 본 발명에서는 상기와 같은 여러가지 인자를 변화시켜 검토한 결과 균일한 염색성, 제사공정의 안정화, 인장강도의 향상을 모두 만족시키는 조건은 다음과 같았다.

(1) X에 첨가되는 이소프탈산의 양은 5.0~10.0몰%가 적합하며, 5.0몰% 미만이되면 만족할만한 염색성을 얻기위해 X의 복합비가 커져야 하는데 이럴경우 섬유제조공정성과 인장강도가 불량하게 되며 이소프탈산의 첨가량이 많을 경우 즉 10.0몰% 초과되면 동일 염색성을 얻기 위해 X의 복합비가 작아져야 하므로 섬유제조공정 및 인장강도는 향상되나 불균일한 염색현상이 발생하게되며 공중합 반응에서 급격한 용융점도의 상승으로 인해 공정관리상 문제가 발생하게 된다.

(2) X의 복합비(X×100/(X+Y))는 10~30%가 적합하며 10%미만에서는 염색성이 불량하거나 불균일한 염색이 발생하게 되며 30%초과가 되면 섬유제조공정 및 인장강도가 불량하게 된다.

(3) 섬유내의 이소프탈산의 양은 1.0-2.0몰%가 적합하며 1.0몰%미만에서는 염색성이 불량하게되며 2.0몰%를 초과하게 되면 섬유제조공정 및 인장강도가 불량하게 된다.

본 발명을 실시예와 비교예에 따라 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

X의 공중합수지는 디메틸테레프탈레이트 971.0g과 에틸렌글리콜 620.7g에 5-나트륨 술포 디메틸이소프탈레이트 74.1g, 초산칼슘 2수염 0.726g을 첨가하고 150℃에서 235℃를 5시간에 걸쳐 승온하면서 생성되는 메탄올을 연속적으로 계외로 유출시켜 에스터 교환반응을 행하고, 메탄올의 유출이 종료되면 반응생성물에 트리메칠인산 1.03부 및 삼산화안티몬 0.42부를 첨가한 후 중합반응계를 서서히 감압하면서 동시에 1시간 30분동안에 반응물의 온도를 235℃에서 280℃까지 승온하였다. 1mmHg이하의 감압하, 온도 280℃에서 중합을 진행하여 일정시점에 이르면 반응을 종료시키고, 생성된 공중합체를 단공을 통하여 냉각수중에 압출하여 I.V.가 0.49인 공중합수지를 제조하고 그 물성을 표 1의 A로 나타낸다. Y성분은 상법에 따라 I.V.가 0.670인 일반 폴리에스터수지를 제조하였다. X와 Y를 X의 복합율은 30%로하여 회전형 진공건조기에서 수분율 0.005%이하로 충분히 건조한 후 방사, 연신하여 75D/36F의 섬유를 제조하였으며 그 결과를 표 2에 나타낸다.

[비교예 1]

실시예 1에서 얻은 X의 수지를 단독 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 섬유화하였고 그 결과를 표 2에 나타낸다.

[비교예 2]

X의 복합비율을 10%로 한것이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 그 결과를 표 2에 나타낸다.

[실시예 2~6, 비교예 3~6]

X수지를 제조할 때 이소프탈산을 디메틸테레프탈레이트 대비 몰%로 7.0% 및 10%로 달리한 것이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 공중합 폴리에스터를 제조하고 그 결과를 표 1의 B, C로 나타낸다.

[표1]

공중합수지의 물성

또한 X와 Y를 여러가지 비율로 복합하여 상법에 따라 방사, 연신하여 75D/36F의 섬유를 제조하였고 섬유제조공정 및 섬유의 물성을 표 2에 나타낸다.

[표2]

섬유의 제조공정성 및 물성

※단, A, B, C : 표 1의 이소프탈산의 첨가량

× : 불량, ○ : 양호

표 2의 실시예와 비교예의 결과와 같이 본 발명은 염기성 염료에 가염성인 특형과 일반 폴리에스터섬유에 필적하는 물리적인 특성을 갖고 있어 의류용도의 확대적용이 가능할 뿐만 아니라 또한 기존의 일반 방사설비를 이용하므로서 복합방사 등의 특수설비를 이용하는 경우보다 생상원가도 저렴한 경제적인 효과도 가져온다.

Claims (4)

1. 하기식과 같이 표시되는 술폰산 금속염을 함유하는 이소프탈산성분을 디메틸테레프탈레이트 대비 5.0~10.0몰% 함유하는 염기성 염료 가염성 폴리에스터와 일반 폴리에스터를 복합하여 방사한 것을 특징으로 하는 염기성 염료 가염성 폴리에스터 섬유.

   

   (단, M : 알칼리금속 또는 알칼리 토류금속, R,R' : 수소 또는 탄소수 1~20의 에스테르형성성 치환체)
2. 제 1 항에 있어서, 염기성 염료 가염성 폴리에스터는 30℃, 오르소-클로로페놀 중에서 극한점도가 0.40~0.50범위인 것을 특징으로 하는 염기성 염료 가염성 폴리에스터 섬유.
3. 제 1 항에 있어서, 염기성 염료 가염성 폴리에스터의 복합비율은 10~30%중량인 것을 특징으로 하는 염기성 염료 가염성 폴리에스터 섬유.
4. 제 1 항에 있어서, 전폴리에스터 수지에 대한 이소프탈산성분의 함량은 에스터형성성 디카르본산 대비 1.0~2.0몰%인 것을 특징으로 하는 염기성 염료 가염성 폴리에스터 섬유.