KR930005935B1 - 폴리에스테르 섬유용 방사유제 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폴리에스테르 섬유용 방사유제 조성물

본 발명은 폴리에스테르 섬유용 방사유제 조성물에 관한 것이다. 더욱 특히 본 발명은 폴리에스테르 미연신사의 제조시, 섬유사조에 처리하면 양호한 평활성, 집속성 및 대전방지성을 제공하고 특히 호부시 우수한 사이징성의 효과를 발휘하며 고온 열안정성이 우수한 직물용 방사유제 조성물에 관한 것이다.

폴리에스테르 필라멘트는 용융방사에 의해 미연신사로 제조되고 방사, 연신 및 가연공정을 거친 후 정경, 호부에 의한 제직공정 등의 후가공 공정을 거치게 된다. 이러한 공정중에 미연신사의 섬유사조에 처리되는 방사유제로는 제조 가공 공정을 원할히 수행시키면서 사의 품질을 저하시키지 않는 고도의 제품의 요구되고있으며, 최근에는 합성섬유 제조기술이 현저히 진보함에 따라 차별화, 합리화, 고속화를 목표로 각종 공정이 더욱 단축화 내지 성에너지화 되어가는 추세에 있으므로 방사유제에 대한 기술도 더욱 차별화된 고도의 복합기능이 요구되고 있다. (참조: W.Postman, Test. Res. J., Vol 50, p 444, 1980).

한편, 일본 공개 특허 제 78-126397호 및 미합중국 특허 제 3,914,496호에 기술되어 있는 바와같이, 플리에스테르 섬유용 방사유제의 주요기능으로 평활성, 집속성 및 대전 방지성의 기본적인 기능이외에 공정의 고속화 추세에 따라 유제의 열안정성면이 강조되고 있으며 미연신사를 직물용으로 사용할 경우 호부시 사이징성이 우수한 유제가 주목되고 있다. 즉 각종 가이드류나 드럼권취부 등과 같은 마찰제와의 극심한 마찰로 인하여 고속 주행하는 섬유 사조에서 발생하는 모우 또는 사절을 감소시키고 권취나 해사성을 높여주기 위하여 양호한 평활성 및 접속성을 제공하며 또한 공정중에 발생하는 정전기 장애를 감소시키기 위하여 적절한 대전방지 효과도 제공하는 유제가 필요하다.

그리고 일본 공개 특허 제 75-59516호, 제 77-103590호 및 미합중국 특허 제 4,115,621호에 기재된 바에 의하면 미연신사가 고온 열처리되는 경우에는 핫로울러나 히타플레이트 통과시 유제가 휘발 또는 심하게 변성되어 유제성분이 탈락되거나 발연됨으로써 미연신사가 오염되거나 품질 저하되고 작업환경이 나빠지는 경우도 많으며 또 유제 성분의 타르화 물질의 생성은 모우 또는 사절의 직접적인 원인이 되므로 특히 고온열안정성이면서 내발연성 및 내타르화성이 우수한 유제가 요망되고 있다고 한다.

그러나, 일본 공개 특허 제 85-246866호에는 종래의 이와같은 미연신사용 방사유제가 호부시에 각종 호제와의 상용성이 좋지 못하므로 제직공정에 필요한 고품위사를 얻을 수 없고 공정이 원활하게 수행되지 못하는 경우가 많으므로 최근에는 작물용도의 미연신사에도 우수한 사이징성을 발휘하는 적합한 유제가 특히 요망되고 있다고 기술되어 있다.

일반적으로, 종래의 방사유제를 구성하는 여러 화학성분들을 앞서 언급한 주요 요구성능들이 서로 상반되는 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 즉, 미합중국 특허 제 4, 066,588호 및 일본 공개 특허 제 80-67068호에 기재된 바에 의하면 평활성을 좋게 하기 위하여 평활 성분을 다량 함유시키면 집속성 및 사이징성면이 불량해지고, 집속성을 좋게하면 평활성 및 유제의 균일 점착 효과가 저하되는 상반된 특성이 있으며, 또한 사이징성을 향상시키면 평활성 및 집속성과 유제의 유화 안정성면이 불량해지는 경향이 있다고 한다. 더우기 종래의 미연신사용 방사유제는 대개 양호한 평활성 및 집속성과 대전방지성 등의 효과를 갖고 있으나 열안정성이 불량하다거나 호부시의 사이징성이 문제가 되는 경우가 대부분이었다.

따라서, 본 발명은 종래의 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 방사유제에 요구되는 우수한 평활성 및 집속성 효과와 양호한 대전방지성 및 사이징 향상성 뿐만아니라 내발연성 및 내타르화성의 효과가 동시에 발휘될수 있도록 기존의 화학성분들을 특정비율로 배합하고 서로 상반된 유제의 요구 성능들이 상승효과를 발휘하도록 면밀히 조정하여 종래의 미연신사용 방사유제의 성능보다 더욱 우수하고 특히 직물용도로서 호부시에도 우수한 사이징성 효과를 발휘하는 방사유제를 개발하는데 역점을 두어 완성되었다.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 방사유제는 평활제 성분으로 점도 90초∼300초의 석유계 정제 광물유 20∼40중량부와 분자량 300∼500범위의 합성 지방산 에스테르 화합물 20∼45중량부, 유화제 성분으로 폴리옥시에틸렌글리콜(분자량200∼600)지방산 에스테르 10∼15중량부, 보조 유화제겸 집속제 성분 및 사이징 향상제 성분으로, 지방산 알칸올아미드의 에틸렌옥사이드(0∼10몰) 부가물과 경화 피마자유의 에틸렌옥사이드(3∼30몰)부가물 단독 또는 혼합물 5∼25중량부, 대전방지제 성분으로 제1 또는 제2알칸술포네이트 알칼리 금속염 3∼8중량부 및 내금속 마모성, 내방청성 및 제품 안정성 효과를 위한 기타 첨가제로 지방산 또는 그것의 알칼리 금속염 5∼10중량부를 배합하여 이루어짐을 특징으로 하는 폴리에스테르 필라멘트의 미연신사용 방사유제로 특히 직물용도에도 적합한 방사유제이다.

이와같은 발명의 조성물을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 평활제 성분으로 점도 90초∼300초의 석유계 정제 광물유가 20∼40중량부 사용되는데, 90초 미만의 지점도의 것은 내발연성이 좋지 않고 300초 초과의 것은 점도 과다로 균일 점착성 및 내타르화성과 사이징성이 나빠지게 된다. 그리고 20중량부 미만으로 배합되면 평활성이 저하되고 다른 성분과의 상승효과를 기대할 수 없으며 40중량부 초과로 배합되면 내타르화성 및 사이징성이 불량해지기 쉽다. 또 다른 평활제 성분으로 분자량 300∼500범위의 합성 지방상 에스테르 화합물이 20∼45중량부 배합되는데, 분자량 300미만의 것은 평활성 및 내발연성이 저하되며 분자량 500초과의 것은 유제의 점성과다로 평활성이 저하되고 내타르화성 및 사이징성이 불량해진다. 그리고 20중량부 미만의 것은 평활성이 부족하며 45중량부를 초과한 것은 집속성 및 내타르화성이 불량할뿐만 아니라 사이징성이 저하되고 다른 성분과의 상승효과도 기대할 수 없게 된다.

본 발명에서 사용되는 합성 지방산 에스테르 화합물로 이소옥틸 팔미테이트, 이소옥틸 올레이트, 이소옥틸 스테아레이트, 도데실 올레이트, 도데실 스테아레이트, 이소트리데실 스테아레이트 등의 합성품이 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있으며, 이들은 탄소수 8 내지 18의 고급 알콜과 탄소 분포 12 내지 18의 지방산을 반응시켜 수득할 수 있다.

또한, 본 발명의 조성물에는 유화제 성분으로 폴리옥시에틸렌 글리콜(분자량 200∼600) 지방산 에스테르가 10∼15중량부 배합되는데, 알킬기의 탄소분포가 12 내지 18정도로서 에틸렌옥사이드가 5 내지 15몰 정도로 부가된 것이 유화력이 양호하며, 그 이외의 것은 유화력이 불안정하고 유제의 성능상 상승효과를 저하시키는 원인이 된다.

또 보조 유화제겸 집속제 성분 및 사이징 향상제 성분으로 지방산 알칸올아미드의 에틸렌옥사이드(0∼10몰)부가물과 경화 피마자유의 에틸렌옥사이드(3∼30몰) 부가물이 단독 또는 혼합하여 5∼25중량부 배합되는데, 알킬기의 탄소분포가 12 내지 18정도인 것이 평활성 및 집속성 뿐만 아니라 사이징성과 대전방지성을 동시에 향상시키는 상승효과를 나타낸다. 그러나 5중량부 미만이나 25중량부 초과의 양으로 사용하면 집속성 및 사이징성이 불량하거나 내타르화성 및 유화 안정성이 좋지 않게 된다.

이러한 성분 이외에도 본 발명에서는 양호한 대전방지 효과를 얻기 위하여 제1 또는 제2알칼술포네이트 알칼리금속염 3∼8중량부와 양호한 내금속 마모성 내방청성 등의 효과를 얻기 위하여 지방산 또는 그의 알칼리 금속염 5∼10중량부를 배합하여 사용할 수 있으나 본 발명의 유제에서 목적하는 주요 효과에는 거의 영향을 미치지 않는다.

이상과 같이 본 발명의 화학 구성성분 및 함량으로 방사유제를 구성하면 방사공정 뿐만 아니라 제직공정에서도 충분히 만족할 만한 요구 성능들을 기대할 수 있으며, 그중에서도 특히 합성 지방산 에스테르와 지방산 알칸올아미드의 에틸렌옥사이드(0∼10몰) 부가물을 2 : 1 내지 6 : 1의 비율로 사용하면 상승효과로서 평활성 및 집속성과 대전방지성 이외에도 특히 사이징 향상성 등의 효과가 현저히 발휘될 수 있는 특징이 있다.

본 발명에 따르는 방사유제(실시예 1,2,3)와 종래의 방사유제(비교예 4,5,6,7,8)의 화학 구성성분과 각 조성은 표 1에 나타나 있다.

[표 1]

상기 실시예에 사용된 본 발명의 화학 구성성분은 다음과 같다. 합성 지방산 에스테르로는 이소옥틸 팔미테이트, 이소옥틸 올레이트, 이소옥틸 스테아레이트를 단독 또는 두 종류이상 혼합한 것을 사용하였으며, 폴리옥시에틸렌글리콜 지방산 에스테르로는 폴리옥시에틸렌글리콜(분자량 200∼600) 모노올레이트 또는 디코코네이트를 사용하였다. 그리고 지방산 알칸올아미드의 에틸렌옥사이드(0∼10몰)부가물로 올레일디에탄올아미드 또는 코코일디에탄올아미드의 에틸렌옥사이드(0~10몰) 부가물을 사용하였다. 제1또는 제2알칸술포네이트 알칼리금속염으로는 평균 탄소수가 15 내외인 알칸술포네이트 또는 제2알칸술포네이트의 나트륨염을 사용하였고 지방산 또는 그의 알칼리금속염으로는 올레인산 또는 그의 나트륨 또는 칼륨염을 사용하였다.

상기 표 1에서와 같은 각 유제를 각각 10 내지 15중량부 농도의 수성 유화액으로 제조하고 제트식 급유방식으로 0.5∼0.6중량부(순물질 기준)를 폴리에스테르 필라멘트 FY사(SD 75 데니어 36 필라멘트)에 부착시킨 후 20℃, 65% 상대습도하에서 24시간이상 방치한 다음, 다음과 같은 시험방법으로 성능 및 효과를 시험하고 결과를 표 2에 나타내었다.

[표 2]

1. 평활성 시험

폴리에스테르 필라멘트 FY사(SD 75 데니어 36 필라멘트)를 벤젠-에탄올 혼합액으로 세척한 후 제트식급유방식을 이용하여 O.P.U가 0.5 내지 0.6중량부(순물질 기준)가 되도록 각 처리용 유제를 시료사에 균일 부착시킨 후 20℃, 65% 상대습도 조건하에서 24시간 이상 방치해둔 다음 상기와 같이 처리된 시료사를 이용하여 표 3과 같은 시험 조건으로 섬유/금속간 및 섬유/섬유간의 마찰계수를 측정하여 평활성능을 평가하였다.

[표 3]

2. 집속성 시험

평활성 시험에서와 동일한 시료사를 이용하여 10개의 필라멘트에 100g의 하중을 달아놓고 마찰을 300회 반복 실시한 후 필라멘트를 무게 중심으로 되돌려 놓은 다음 각 필라멘트의 손상이나 루프 발생 여부를 관찰하였다.

평가기준 : ○ : 필라멘트의 손상 및 루프발생이 거의 없음

△ : 필라멘트의 손상 및 루프발생이 10 내지 20개 발생

× : 필라멘트의 손상 및 루프발생이 20개 이상 발생

3. 대전방지성 시험

평활성 시험에서와 동일한 시료사를 이용하여 μ-Mater에서 접전식 전위 측정기(미국 심코사제)를 주행사로 향하게 한 다음 주행사가 마찰제가 통과한 직후의 발생 대전압을 측정하였다.

평가기준 : ○ : 50Volt이하

△ : 50 내지 100Volt

× : 100Volt이상

4. 열안정성 시험

i) 내발연성 시험

표 1에서와 같이 제조된 각 유제 5g을 정확히 평량하고 열풍 건조기내에서 140℃, 30분간 방치하고 이때의 발연상태를 주의깊게 관찰하였다.

평가기준 : ○ : 발연 및 냄새가 거의 없음

△ : 발연이 약간 보이며 냄새도 약간 남

× : 발연이 현저하며 냄새도 극심함

ii) 내타르화성 시험

표 1에서와 같이 제조된 각 유제 5g을 정확히 평량하고 열풍 건조기내에서 180℃로 1시간 및 220℃로 5시간동안 방치시킨 다음 데시케이터내에서 약 30분간 보관후에 아세톤으로 타르상 물질을 세척한 다음 무게를 측정하였다.

평가기준 : ○ : 타르량 10% 이상

△ : 타르량 10∼20%

× : 타르량 20% 이상

5. 사이징성 시험

표 1의 성분 및 함량으로 제조된 각각의 유제와 아크릴계 호제(삼종 공업사제, 순물질 15.7%)를 1 : 6중량부(순물질 기준) 비율로 혼합한 용액을 유리판에 붓고 열풍 건조기내에서 100℃로 2시간동안 건조시켜 얇은 필름상의 호막을 제조한 후 20℃, 65% 상대습도하에서 24시간 방치한 다음 호막형성 상태를 관찰하고 만능재료 시험기(독일 직크사제, 모델 144571)를 이용하여 필름의 강신도를 측정하였다.

평가기준 : 호피막 형성상태

○ : 균일 투명한 호피막 형성

△ : 약간 불균일한 호피막 형성

× : 불균일, 불투명한 호피막 형성

호피막의 강신도

○ : 강도 120g이상, 신도 450mm이상

△ : 강도 100∼120g, 신도 420∼450mm

× : 강도 100g이하, 신도 420mm이하

이상과 같은 성능비교 시험결과에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 유제는 비교예의 유제보다 폴리에스테르 필라멘트의 미연신사 제조용 방사유제로서 양호한 평활성 및 집속성, 대전방지성 효과를 발휘할 뿐만 아니라 우수한 열안정성을 갖추고 있으며 특히 호제와의 상용성이 크게 향상되어 우수한 사이징성 효과를 발휘하므로 직물용도로서도 적합한 방사유제임이 확인되었다.

Claims (9)

1. 90초 내지 300초 범위의 점도를 갖는 석유계 정제 광물유 20 내지 40중량부, 분자량 300 내지 500범위의 합성 지방산 에스테르 화합물 20 내지 45중량부, 분자량 200 내지 600범위의 폴리옥시에틸렌 글리콜 지방산 에스테르 10 내지 15중량부, 지방산 알칸올아미드의 에틸렌옥사이드(0∼10몰) 부가물 또는 경화 피마자유의 에틸렌옥사이드(3∼30몰) 부가물 단독 또는 그들의 혼합물 5 내지 25중량부, 제1 또는 제2알칸술포네이트 알칼리금속염 3 내지 8중량부 및 지방산 또는 그의 알칼리금속염 5 내지 10중량부를 함유함을 특징으로 하는 폴리에스테르 섬유용 방사유제 조성물.
2. 제1항에 있어서, 합성 지방산 에스테르 화합물이 탄소수 8 내지 18의 고급 알콜과 탄소 분포 12 내지 18의 지방산을 반응시켜 수득한 화합물임을 특징으로 하는 조성물.
3. 제2항에 있어서, 합성 지방산 에스테르로 이소옥틸 팔미테이트, 이소옥틸 올레이트, 이소옥틸 스테아레이트, 도데실 올레이트, 도데실 스테아레이트 또는 이소트리데실 스테아레이트 단독 또는 그들의 혼합물을 사용함을 특징으로 하는 조성물.
4. 제1항에 있어서, 폴리옥시에틸렌글리콜 지방산 에스테르 및 지방산 알칸올아미드의 에틸렌옥사이드(0∼10몰) 부가물의 알킬기의 탄소 분포가 12 내지 18임을 특징으로 하는 조성물.
5. 제4항에 있어서, 폴리옥시에틸렌글리콜 지방산 에스테르로 폴리옥시에틸렌글리콜(분자량 200 내지 600) 모노올레이트 또는 폴리옥시에틸렌글리콜(분자량 200 내지 600) 디코코네이트를 사용함을 특징으로 하는 조성물.
6. 제4항에 있어서, 지방산 알칸올아미드의 에틸렌옥사이드(0∼10몰) 부가물로 올레일디에탄올아미드의 에틸렌옥사이드(0∼10몰) 부가물 또는 코코일디에탄올아미드의 에틸렌옥사이드(0∼10몰) 부가물을 사용함을 특징으로 하는 조성물.
7. 제1항에 있어서, 합성 지방산 에스테르 대 지방산 알칸올아미드의 에틸렌옥사이드(0∼10몰) 부가물의 구성비가 2 : 1 내지 6 : 1 의 범위임을 특징으로 하는 조성물.
8. 제1항에 있어서, 제1 또는 제2알칸술포네이트 알칼리 금속염은 평균 탄소분포가 15 내외이고, 지방산 또는 그의 알칼리금속염은 탄소 분포가 12 내지 18임을 특징으로 하는 조성물.
9. 제8항에 있어서, 제1 또는 제2알칸술포네이트 알칼리 금속염으로 제1 또는 제2알칸 술포네이트 나트륨염을 사용하고, 지방산 또는 그의 알칼리금속염으로 올레인산 또는 올레인산 칼륨염을 사용함을 특징으로 하는 조성물.