KR940004700B1 - 해도형 복합섬유의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

해도형 복합섬유의 제조방법

제1도는 본 발명의 해도형 복합섬유의 단면도로서, (가)는 해성분을, (나)는 도성분을 나타낸다.

본 발명은 서로 상용성이 없는 2종류의 용융물이 방사과정에서 도상과 해상의 형태로 단면상에 균일하게 배열되고, 도상과 해상의 복합물이 연속하여 섬유축방향으로 배열되어 형성하여서된 해도형 복합섬유의 제조방법에 관한 것으로, 특히 알칼리에 의한 가수분해속도가 빠를뿐만 아니라 방사성 및 연신성이 우수하며 세크멘트의 분리가 일어나지 않는 정도의 강도를 가진 개질 폴리에스터를 해성분으로 하고, 이와 상용성이 없는 폴리아마이드를 도성분으로 하여 복합방사함을 특징으로 하는 해도형 복합섬유의 제조방법 및 상기 해도형 복합섬유의 해성분을 알칼리 가수분해하여 용출시킴을 특징으로 하는 초극세사의 제조방법에 관한 것이다.

해도형 초극세사는 인공피혁, 고급 스웨이드 제품을 제조할 수 있는 고부가가치 제품으로서 그 제조방법에 관하여 여러 가지 방법이 제안되어 왔다.

종래의 해도형 복합섬유로는 도성분에 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르와 그 공중합체, 나일론 6 등의 폴리아마이드와 그 공중합체, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀과 그 공중합체, 폴리비닐알콜 공중합체 등이 사용되어 왔다.

그러나, 해성분을 폴리에스테르 공중합체로 하고 도성분이 해성분과 상용성이 있는 경우에는 서로 유사한 거동으로 인하여 사단면이 불량해질 수 있으며, 차후의 알칼리 처리에 의한 해성분의 제거시 용융고분자액 복합상태에서 상호 화학작용 발생으로 생성되는 제3도의 성분으로 인하여 일부의 도성분이 해성분과 함께 알칼리에 처리되어 버리므로 원하는 제품을 얻기가 곤란하였다.

따라서, 도성분을 폴리아마이드로 하고, 해성분을 알칼리수용액 처리에 쉽게 용출되면서도 방사, 연신성이 우수한 개질 폴리에스테르를 사용하는 경우 기존 서로 상용성이 없는 폴리머의 복합방사시 생길 수 있었던 용융거동의 상이(相異)함으로 인한 방사연신성의 불량을 보완하며 또 우수한 사단면 및 최종 고차가공 제품을 얻을 수가 있었다.

일특개소 56-53226호, 특공소 59-10497호, 특개소 81-26006호, 특개소 54-120732호, 특개소 54-147218호, 특개소 55-6514호, 일특개소 63-159525호 및 한국특허공고 제88-375호등에는 유기 설폰산 금속염을 공중합시킨 개질 폴리에스테르 및 이를 해성분으로 하는 해도형 복합섬유가 기재되어 있으나, 유기설폰산 금속염이 소량 공중합되어 있는 경우에는 알칼리에 의한 용해속도가 느리기 때문에 목적으로 하는 용출성분의 제거가 어려우며, 과량으로 첨가했을 경우 용출속도가 빠르기 때문에 용출성분의 제거는 용이하나 용융유동성이 불량하여 방사성 및 연신성이 불량하게 되는 결점이 있었다.

따라서, 상기 특허중 다수의 특허가 이러한 문제점을 해결하기 위해 중합반응 중에 일정량의 알킬렌글리콜을 첨가하므로서 유기 설폰산 금속염을 소량 사용하면서도 용출속도, 방사성 및 연신성을 개선하려 하고 있지만, 상술한 문제점을 모두 해결하기는 어려우며, 특히, 알킬렌글리콜의 첨가에 의한 내열성 저하로 제사시 장애요인이 되며, 과량의 개질제 첨가로 중합시간의 지연, 중합시 돌비현상이 발생되는 등의 문제점도 있어 생산성 및 조업성이 불량하게 되었다.

즉, 상기의 방법들은 유기 설폰산 금속염에 의한 용출속도의 개선에 실패하고 있으며, 알킬렌글리콜에 의한 내열성 저하를 해결하지 못하여 강도 등이 불량하고, 이로인해 제사시 사절, 모우 발생 등의 문제점이 발생하고, 과량의 첨가제로 인한 중합시간 지연등이 문제점으로 대두되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 해성분 제거속도가 월등히 빠를 뿐만 아니라 방사 및 연신성이 양호하며 특히 내열성이 향상되어 생산성의 제고를 이룰 수 있는 해도형 복합섬유의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 폴리아마이드 계열의 비수용성 폴리머를 도성분으로 하고, 방향족 디카르복실산 또는 이의 에스테르 생성 유도체로 구성되는 산성분과 두 개 내지 그 이상의 탄소원자를 갖는 1종 이상의 알킬렌글리콜 또는 이의 에스테르 생성 유도체로 구성되는 글리콜 성분을 중합시 유기 설폰산 금속염, 하기 일반식(Ⅰ), 일반식(Ⅱ) 및 일반식(Ⅲ)으로 표현되는 화합물을 첨가하여 제조한 코폴리에스테르를 해성분으로 하여 복합방사의 방법으로 해도형 복합섬유를 제조한 결과, 상기 특허에서 발생되는 제반 문제점을 해결할 수 있었다.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 해도형 복합섬유의 해성분은 방향족 디카르복실산 또는 이의 에스테르 생성 유도체로 구성되는 산성분과 두개 내지 그 이상의 탄소원자를 갖는 1종 이상의 알킬렌글리콜 또는 이의 에스테르 생성 유도체로 구성되는 글리콜 성분을 중합시 유기 설폰산 금속염, 하기 일반식(Ⅰ), 일반식(Ⅱ) 및 일반식(Ⅲ)으로 표현되는 화합물을 첨가하여 제조한다.

상기식중, R은 1가의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 2∼10개로 이루어진 지방족 탄화수소기이고, n은 8∼160의 정수이며, M은 알칼리 금속이고, R¹,R²,R³,R⁴는 수소원자 또는 탄소수가 1∼10인 알킬기 또는 아릴기이며, R⁵는 탄소수 1∼10의 알킬렌기 또는 벤젠링이다.

본 발명에 의한 해도형 복합섬유는 알칼리 수용액에 대한 용출성분의 만족할 만한 가수분해 속도를 얻으면서도 우수한 방사성 및 연신성을 얻기 위하여 해성분으로 사용되는 코폴리에스테르중에 유기 설폰산 금속염을 전 산성분에 대하여 1몰%∼15몰%, 바람직스럽기는 2∼10몰% 첨가한다. 유기설폰산 금속염이 1몰%미만의 경우에는 용출성분의 역할을 기대하기 어렵고, 15몰% 초과하는 경우에는 동 성분의 증점작용으로 인한 용융점도의 상승 및 폴리마의 고유점도의 급격한 저하로 방사가 곤란하며 특히, 방사시 저강력사가 얻어지고 반연시 모우의 발생이 많아진다.

본 발명은 일반식(Ⅰ)로 표현되는 화합물을 최종 폴리마 즉, 해성분으로 사용되는 코폴리에스테르의 중량대비 0.1∼15중량%, 바람직스럽기는 1∼5중량% 첨가하는 것이 좋으며, 0.1중량% 미만의 경우에는 연신성의 개선효과를 기대하기 어려우며, 15중량% 초과하게 될 경우에는 상분리 또는 결정영역 증가로 인해 강도가 크게 저하되는 단점이 나타나게 된다. 또한, 일반식(Ⅱ)로 표현되는 화합물의 투입량은 투입되는 유기 설폰산 금속염에 대한 당량비로 결정되며, 유기 설폰산 금속염 100당량에 대하여 1∼50당량, 더욱 바람직스럽기는 5∼25당량을 투입하는 것인 효과적이다. 일반식(Ⅱ) 화합물의 투입에 의하여 해성분으로 사용되는 코폴리에스테르의 연화점 및 점도향상이 이루어 지므로 건조 및 방사성, 물성이 향상된다.

일반식(Ⅲ)으로 표현되는 아민 결합을 가진 인 화합물의 사용량은 최종 폴리머의 중량대비 0.01∼0.3중량%, 바람직스럽기는 0.05∼0.15중량%가 좋으며, 0.01중량% 미만이면 내열성 개선을 보장할 수 없고, 0.3중량% 초과하면 과량의 안정제 첨가로 인한 반응성악화 및 반응시간의 지연 등의 문제점이 발생된다.

본 발명에 사용 가능한 유기 설폰산 금속염으로는 디메틸소듐 5-설포이소프탈레이트, 소듐 3,5-디메틸설포네이트, 디메틸포타슘 5-설포이소프탈레이트, 디-n-펜틸리튬 3-설포테레프탈레이트 또는 디메틸소듐 2,6-디메틸-5-설포이소프탈레이트 등이 있으며, 일반식(Ⅰ)의 구체적인 예로는 분자량 400∼6000정도의 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌프로필렌글리콜 또는 이들의 혼합물이 사용가능하고, 일반식(Ⅱ)로는 리튬 하이드록사이드, 소듐하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드, 루비듐 하이드록사이드, 세슘 하이드록사이드 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.

일반식(Ⅲ)으로 표현되는 아민 결합을 가진 인화합물로는 포스포릴디메틸에탄올아민, 2-디메틸아미노페놀디페닐포스페이트, 2-디에틸아미노에탄올디메틸포스페이트, 2-에틸프로필아미노페놀디하이드로젠포스페이트 또는 2-디부틸아미노페놀디하이드로젠포스페이트가 사용가능하다.

중합반응상에서 상기 일반식(Ⅰ) 및 (Ⅱ)의 화합물은 에스테르 교환반응중 축중합반응중 어느때라도 투입가능하나, 바람직스럽기는 에스테르 교환반응 종료 직전 또는 직후에 투입함이 좋다. 특히, 일반식(Ⅲ)의 경우는 축중합 반응 직전에 투입함이 좋다.

상술한 방법으로 제조된 코폴리에스테를 해성분으로 하고, 일반섬유용 폴리아마이드를 도성분으로 하여 해도형 복합섬유의 방사 구금장치에 일정한 비율로 공급하고 통상의 폴리머 방사 및 연신 방법에 의해 해도형 복합섬유를 얻는다. 이 경우 해성분과 도성분의 비는 5/5에서 1/9의 범위로 가능하나, 최종 가공공정 및 원가면에서 볼 때 해성분의 비율이 낮을수록 좋다.

본 발명에 의하여 제조된 해도형 복합섬유를 제직, 편직 또는 부직포화 한 다음, 통상의 가공방법(알칼리 감량가공)에 의하여 해성분을 용출시키므로서 0.001∼0.05데니어 수준의 초극세 섬유를 얻게 된다.

다음의 실시예 및 비교실시예는 본 발명을 좀더 구체적으로 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다. 실시예 및 비교실시예에서 모든 "부" 및 "백분율"은 다른 언급이 없는 한 "중량부" 및 "중량%"를 의미한다.

[실시예1]

테레프탈산 178.3부, 에틸렌글리콜 117.6부, 초산아연 0.2부, 초산리튬 0.06부와 5-소듐 디메틸설포이소프탈레이트 23.7부, 분자량 4000정도의 폴리에틸렌글리콜 4부를 유리 플라스크에 넣고 에스테르교환 반응시킨 다음, 반응말기에 소듐 하이드록사이드 0.2부를 투입하여 반응을 종료한 후, 반응물을 축중합관으로 이행하고 포스포릴디메탄올아민 0.16부와 삼산화안티몬 0.06부를 투입한다. 이 혼합물을 240℃로부터 승온시키고 또한 상압으로부터 감압시켜 최종적으로 280℃, 1㎜Hg 이하에서 3시간 동안 축중합한 후에 상압의 물속에서 폴리머를 토출시킨다.

제조된 폴리머의 평균 분자량은 20,000 이상이며, 고유점도는 0.63dl/g, 융점은 247℃이었다.

제조된 폴리머 즉, 코폴리에스테르를 해성분으로 하고 일반 섬유용 폴리아마이드를 도성분으로 하되 두 성분의 비를 2/8로 하고 단사내의 도성분인 폴리아마이드의 수는 37개로 하며 방사속도는 1000m/min로 용융방사 하였다. 일반적인 폴리에스테르 섬유의 연신방법에 따라 연신배율은 3.5, 연신속도 800m/min로 연신하여 75d/36f의 연신사를 만든 다음, 환편기를 사용하여 환편지를 만든 후, NaOH 5%, 95℃ 용액에서 알칼리 감량처리를 10분 동안 행하였다. 이것을 전자현미경에 의하여 관찰한 결과 해성분이 완전히 용출되었으며 복합사 도성분의 데니어는 0.036데니어 이었다. 상기에서 제조된 코폴리에스테르의 물성, 복합섬유의 방사성, 연신성, 용출속도, 극세화율을 측정 및 평가하였으며, 그 결과는 표 1과 같다.

[실시예2]

두 성분의 토출량 비를 1/9로 하고 최종 연신사를 50d/36f로 한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 행하여 방사 및 연신성이 양호하며 해성분 제거후 도성분의 데니어가 0.030데니어인 복합섬유를 얻고, 제반물성을 평가 및 측정하여 그 결과를 표1에 개재하였다.

[비교실시예1]

분자량 4000의 폴리에틸렌글리콜 4부를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 행하여 고유점도가 0.55dl/g이고 융점이 248℃인 코폴리에스테르를 얻었으며, 이를 이용하여 얻어진 해도형 복합섬유는 방사후 연신공정에 있어 연신성이 불량하였다. 제반물성을 측정 및 평가한 결과는 표1과 같다.

[비교실시예2]

소듐하이드록사이드 0.2부를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 행하여 고유점도가 0.48dl/g이고 융점이 229℃인 코폴리에스테르를 얻었으며, 이를 이용하여 얻어진 해도형 복합섬유는 방사성이 매우 불량하였으며 알칼리 수용액 처리후의 용출상태 또한 불량하였다. 제반물성을 측정 및 평가한 결과는 표1과 같다.

[비교실시예3]

소듐하이드록사이드 0.2부 및 포스포릴디메틸에탄올아민 0.16부를 첨가하지 않고 대신에 인산 0.22부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 행하여 고유점도가 0.40dl/g이고 융점이 218℃인 코폴리에스테르를 얻었으며, 이를 이용하여 복합방사한 결과 용융점도의 불균일 및 내열성 저하 등의 문제로하여 방사가 매우 곤란하였다. 알칼리 수용액 처리후의 해성분의 용출상태 또한 불량하였다. 제반물성을 측정 및 평가한 결과는 표1과 같다.

[표 1]

* 평가 방법 *

1. 폴리머 물성 : 용융점도(270℃) 측정시 2000∼2500포이즈(poise)-양호

2. 방사성 : 폴 보빈(full bobbin)율 90% 이상-양호, 90% 이하-불량

3. 연신성 : 사절 및 모우 발생율 2% 이하-양호, 2% 이상-불량

4. 용출속도 : 소듐하이드록사이드(NaOH) 5% 용액, 95℃에서 처리시 100% 용출되는 속도 10분 이내 용출-빠름, 10분 이상 소요-느림

5. 극세화율(%)=(극세화된 도성분의 갯수)/(극세화될 도성분의 갯수)×100

Claims (6)

1. 방향족 디카르복실산 또는 이의 에스테르 생성 유도체로 구성되는 산성분과 두개 이상의 탄소원자를 갖는 1종 이상의 알킬렌글리콜 또는 이의 에스테르 생성유도체로 구성되는 글리콜성분을 중합시 유기설폰산 금속염, 일반식(Ⅰ)로 표시되는 화합물, 일반식(Ⅱ)로 표시되는 화합물, 일반식(Ⅲ)으로 표시되는 화합물을 투입하여 제조한 코폴리에스테르를 해성분으로 하고 일반 섬유용 폴리아마이드를 도성분으로 하여 복합방사함을 특징으로 하는 해도형 복합섬유의 제조방법.

   상기식중, R은 1가의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 2∼10개로 이루어진 지방족 탄화수소기이고, n은 8∼160의 정수이며, M은 알칼리 금속이고, R¹,R²,R³,R|⁴는 수소원자 또는 탄소수가 1∼10인 알킬기 또는 아릴기이며, R⁵는 탄소수 1∼10의 알킬렌기 또는 벤젠링이다.
2. 제1항에 있어서, 유기 설폰산 금속염은 디메틸소듐 5-설포이소프탈레이트, 소듐 3,5-디메틸설포네이트, 디메틸포타슘 5-설포이소프탈레이트, 디-n-펜틸리튬 3-설포테레프탈레이트 또는 디메틸소듐 2,6-디메틸-5-설포이소프탈레이트이며, 전체산성분에 대하여 1-15몰% 첨가됨을 특징으로 하는 해도형 복합섬유의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 일반식(Ⅰ) 화합물은 분자량 400∼6000정도의 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌프로필렌글리콜 또는 이들의 혼합물이며, 코폴리에스테르에 대하여 0.1∼15중량%가 투입됨을 특징으로 하는 해도형 복합섬유의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 일반식(Ⅱ) 화합물은 리튬하이드록사이드, 소듐하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드, 루비듐하이드록사이드, 세슘하이드록사이드 또는 이들의 혼합물이며, 유기설폰산 금속염 100당량에 대하여 1∼50당량 투입됨을 특징으로 하는 해도형 복합섬유의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 일반식(Ⅲ) 화합물은 포스포릴디메틸에탄올아민, 2-디메틸아미노페놀디페닐포스페이트, 2-디에틸아미노에탄올디메틸포스페이트, 2-에틸프로필아미노페놀디하이드로젠포스페이트 또는 2-디부틸아미노페놀디하이드로젠포스페이트이며, 코폴리에스테르에 대하여 0.01∼0.3중량% 투입됨을 특징으로 하는 해도형 복합섬유의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 해성분과 도성분의 비는 5 : 5∼1 : 9로 하여 복합방사함을 특징으로 하는 해도형 복합섬유의 제조방법.