KR960009776B1 - 바인더 파이버(Binder Fiber)용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법 - Google Patents

바인더 파이버(Binder Fiber)용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법 Download PDF

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Abstract

요약없음.

Description

바인더 파이버(Binder Fiber)용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법
본 발명은 부직포의 웨브 또는 시트를 구성하고 있는 필라멘트 또는 단섬유들을 접착시켜주는 바인더 파이버(Binder Fiber)용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법에 관한 것이다.
더욱 구체적으로는 웨브(web)의 열접착가공 온도가 145~150℃이면서 일반 폴리에틸렌테레프탈레이트섬유에 근사한 유리전이온도를 가지며, 기존의 바인더 파이버(Binder Fiber)보다 높은 분자량에서 우수한 접착특성을 가져서 기존의 공중합 폴리에스테르계 바인더 파이버에 비해 가공이 수월하며 또 우수한 섬유물성을 보유한 바인더 파이버용 공중합 폴리에스테르섬유의 제조방법에 관한 것이다.
폴리에스테르섬유는 우수한 기계적 성질, 내약품성, 내열성 등을 보유하고 있어 섬유, 필름 등 여러 분야에서 사용되고 있지만 융점이 높아서 바인더 파이버로 사용할 경우에 높은 온도와 압력이 필요하다.
또한 낮은 온도에서 파이버를 바인딩시키기 위해서는 폴리비닐알코올이나 아크릴 계통의 접착제를 이용하고 있으나 이 경우 접착력 부족과 촉감이 거칠어지는 단점이 있을 뿐아니라 작업환경이나 설비의 오염 및 폐수처리가 필요한 점 등의 여러가지 불리한 점이 있었다. 이 때문에 요즈음에는 아크릴계 접착제 대신에 낮은 온도에서 쉽게 융착될 수 있고, 비교적 우수한 접착력을 가지며 동시에 촉감을 부드럽게 할 수 있는 폴리에스테르 계통의 저융점 파이버를 매트릭스(matrix) 파이버에 일정비율로 섞어 바인딩 역할을 하게 하는 방법이 시도되고 있다.
따라서 상기한 바와 같은 목적으로 사용되어지는 바인더 파이버는 매트릭스가 되는 폴리에스테르 파이버에 쉽게 융착되어야 하며 낮은 온도에서도 결합력이 우수하여야 하고, 또 접착후의 촉감변화가 없이 부드러워야 하는 요구조건들을 만족시켜야 한다.
특히, 의류용 심지(芯地)로 사용하기 위해서는 상기 특성에 부가하여 세탁 및 드라이크리닝 이후에도 촉감 및 접착력의 변화가 없어야 하며, 또한 다림질 이후에도 촉감 및 접착력의 변화가 없어야 한다.
상기와 같은 특성을 만족시키기 위해서는 바인더 파이버의 최종융점이 145~180℃의 범위가 되는 것이 좋으며, 더욱 좋기로는 145~150℃의 범위가 좋다. 융점이 145℃ 미만인 경우에는 다림질 온도가 높을때 접착된 바인더 파이버가 재용융하여 패딩제품의 촉감 및 접착력에 변화를 일으키는 단점이 있으며, 융점이 180℃를 초과하면 융착할 때 높은 온도와 압력이 필요하게 되어 제조비용면에서 불리하다.
지금까지 알려진 저융점을 갖는 폴리에스테르섬유의 제조방법은 방향족 카르복실산으로 테레프탈산 이외에 이소프탈산 혹은 지방족 디카르복실산인 아디핀산, 세바신산을 사용하는 방법과, 글리콜 성분으로 에틸렌글리콜 이외에, 디에틸렌글리콜, 테르라메틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 헥산디올 등을 적당한 비율로 사용하는 방법이 있다.
예를들면, 미국특허 제4,304,817호에서 처럼 테레프탈산과 이소프탈산을 이용하여 저융점을 폴리에스테르섬유를 제조할 경우, 190℃ 이상의 고온에서 열융착됨으로 경제적으로 불리하고, 또 산성분으로 테레프탈산을, 글리콜성분으로 에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜을 사용한 경우(일본특허 공개공보 소58-87320)는 디에틸렌글리콜 성분에 의해 사 물성이 나빠지는 결과를 초래한다.
또한 산성분으로 테레프탈산, 이소프탈산 및 아디핀산 혹은 세바신산을 사용하고 글로콜성분으로 에틸렌글리콜 및 네오펜틸글리콜을 사용하면(미국특허 제4,065,439) 융점이 45~60℃로 너무 낮아 의류용 심지로 사용할 수 없다.
일반적으로 사이드 바이 사이드 및 시즈 앤드 코아 형태의 바인더 파이버를 제조할 경우 접착특성을 발휘하는 공중합 폴리에스테르는 그 구조적 불규칙성 때문에 폴리에틸렌테레프탈레이트에 비해 용융점도가 낮으며, 특히 접착성을 높게 하기 위하여 일반 폴리에스테르보다 저분자량의 것을 사용하면 복합방사시에 용융접도차로 인하여 단독방사가 발생하는 등의 문제가 있다.
본 발명은 상기의 문제들을 해결한 것으로서, 본 발명은 접착력이 우수하며 특히 기존 일반 폴리에스테르와 사이드 바이 사이드(Side by side) 및 시즈 앤드 코아(sheath and core) 형태로 복합방사할 경우 유리전이온도가 일반 폴리에스테르와 비슷하고, 특히 높은 분자량에서도 우수한 접착특성을 갖기 때문에 기존의 공중합 폴리에스테르계 저융점 바인더 파이버들이 갖는 결점 즉 용융점도차에 의해 복합방사할 때 단독방사가 발생하는 등의 문제점을 유발시키지 않으며 탁월한 물성을 지닌 바인더 파이버용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 공중합 폴리에스테르 폴리머와 일반 폴리에스테르 폴리머를 시즈 앤드 코아형 또는 사이드 바이 사이드 형태로 복합방사한 다음에 연신하여서 폴리에스테르 복합섬유를 제조함에 있어서, 상기 공중합 폴리에스테르를 아래와 같은 방법으로 제조함을 특징으로 하는 것이다.
즉 본 발명은 산성분으로 테레프탈산, 이소프탈산 및 무수프탈산을 사용하고, 상기 산성분과 에틸렌글리콜을 다음식이 만족되도록 하여 제조함을 특징으로 하는 것이다.
다음
0.6949≤RA≤0.8519
0.6989≤RB≤0.1482
4.75≤ RC≤9.50
TPA : 테레프탈산
IPA : 이소프탈산
PAn : 무수프탈산
(모든 비는 몰비임)
본 발명에서 RA가 0.8519보다 클 경우 융점이 너무 낮아 패딩제품의 바인더 파이버용으로 용도전개가 불가능하며, RA가 0.6949보다 적을 경우 융점이 너무 높아 부직포 접착가공시 에너지의 소비가 크다. 또 RB가 0.1482보다 클 경우 반응시간이 길어지고 이에 따라 색상이 불량해지며 접착내구성이 떨어진다. 또 RB가 0.0689보다 적을 경우 접착력이 떨어지고, RC가 9.50보다 클 경우 촉감이 나빠지고 접착력 또한 떨어진다. 또 RC가 4.75보다 적을 경우 접착내구성이 떨어진다.
상술한 바와 같이 제조된 바인더 파이버용 폴리에스테르 복합섬유는 유리전이온도가 68℃~76℃의 범위를 갖고 접착가공온도는 145℃~150℃이고 특히 극한점도가 0.72~0.75의 범위에서 탁월한 접착력을 발휘함으로 바인더 파이버 가공에 있어 매우 유리한 특성을 갖는다.
본 발명에서의 공중합 폴리에스테르는 상대적으로 높은 분자량에서도 접착성이 우수하므로 일반 폴리에스테르와 용융점도가 근사한 고분자량의 것을 사용하여 방사하더라도 단독방사의 문제가 발생되지 않는다.
또 본 발명으로 제조된 폴리에스테르 복합섬유는 일반 폴리에스테르섬유와 유사한 유리전이온도를 가지므로 일반 폴리에스테르섬유와 비슷한 온도에서 연신할 수 있다. 또 저융점을 갖는 바이더 파이버용 폴리에스테르 복합섬유와 일반 바인더 파이버섬유를 섞어서 가공할 때에 유리전이온도차가 클 경우 통상 롤러의 온도는 접착특성을 부여하는 바인더 파이버용 폴리에스테르 복합섬유 즉 낮은 유리온도를 갖는 쪽에 맞추어 설정하는데 그 이유는 접착특성이 큰 폴리에스테르 복합섬유가 롤러에 엉겨붙는 것을 방지하기 위함이다. 그러나 이 경우 일반 폴리에스테르섬유는 상대적으로 낮은 온도에서 연신이 되기 때문에 폴리머 내부에 많은 응력을 갖게 되고 이것은 전체 바인더 파이버 자체의 안정성에 영향을 주게 된다.
따라서 이러한 통상의 복합방사 형태에서의 바인더 파이버는 내부 응력에 기인한 수축특성이 크므로 이러한 잠재수축특성을 완화시켜주는 작업이 필수적이지만, 본 발명에서의 바인더 파이버용 폴리에스테르 복합섬유는 일반 폴리에스테르와 유리전이온도 차이가 비교적 적기 때문에 위와 같은 문제를 야기하지 않는다.
한편, 실시예 및 비교예에 나타난 평가항목은 아래와 같이 측정하였다.
1. 접착력 측정
(1) 시편제조 : 제조된 칩을 10토르(torr)의 진공하에서 6시간 동안 건조시켜 방사, 연신한 후에 크림프를 준후 열처리하여 4데니어×51mm로 만든다. 이것을 기존의 1.4데니어×51mm 폴리에스테르섬유와, 중량비 3/7의 비율로 골고루 섞어 2258g의 하중을 주어 150℃에서 2분30초간 열융착한 후 폭 2.54㎝, 길이 10㎝, 두께 3.5mm의 시편을 제조하였다.
(2) 접착력측정 : 이 시편을 인장시험기(Universal Tester, United Calibration Model Number STM-2-PC 제품)에서 20mm/분의 속도로 모두 17회 측정하였으며 이때의 접착력은 하중의 최대치와 최소치를 뺀 나머지 15개의 값들의 평균한 값으로 접착력을 구하였다.
2. 내구성 측정
상기 시편제조 중 가로 60㎝, 세로 60㎝의 시편을 제조하여 이것을 가운데 두고 폴리에스테르/면(혼방율 65/35 : 중량 210gr/㎡)으로 된 포지를 이용하여 바느질하여 시편을 제조하였다.
이것을 세탁 및 드라이크리닝을 실시하여 가운데 시편을 끄집어 내어 1항에 표시된 방법으로 접착력을 측정하였다.
세탁은 JIS L-1042(F-1법)이었으며, 드라이크리닝은 JIS L-0860에 준하여 실시하였다.
3. 융점측정
칩을 파우더상으로 만들어 융점테스터기(Tomas-Hoover Melting Point Apparatus)로 1분간 1℃ 올리면서 파우더상의 폴리머가 엉겨붙는 온도를 융점으로 하였다.
4. 고유점도(Intrinsic Viscosity : IV)
제조된 중합체를 페놀과 사염화에탄이 60/40의 중량비로 혼합된 용매에 0.5dl/g의 농도로 용해한 중합체의 용액을 25℃에서 우베로우드점도계를 이용하여 측정하였다.
5. 촉감
손으로 만져 상대적인 평가를 하였다.
이하 실시예를 들어서 본 발명을 구체적으로 설명한다.
실시예 1~5 및 비교예 1~4 ;
환류가 가능하도록 설계된 응축기와 교반장치가 설치된 스테인레스스틸 반응기에 테레프탈산, 이소프탈산, 무수프탈산 및 에틸렌글리콜을 표 1에 기재된 몰%의 비율로 가하되 전체 산성분과 디올성분의 비율이 1 : 1.5가 되도록 하고, 여기에 에스테르 교환반응 촉매를 첨가하고 가열교반하여 온도를 250℃까지 상승시키면서 에스테르 교환반응을 행한다.
에스테르 교환반응이 완료되면 중축합 촉매를 가하고 온도를 서서히 올려서 최종온도가 275℃~285℃가 되게 하며, 서서히 감압하여 최종 감압도가 0.2토르(torr) 이하가 되도록하여 반응을 진행시켜 공중합 폴리에스테르 폴리머를 얻는다.
극한점도가 비슷한 폴리에틸렌테레프탈레이트와 방속 900m로 시즈 앤드 코아 형태로 복합방사하고 4배로 연신한 후 이어 권축공정을 거친 토우를 60℃로 건조한 후 절단하여 단섬유 형태로 만들었다. 이것을 통상의 폴리에스테르섬유와 3/7의 중량비로 섞어서 150℃에서 2분30초간 가압가열시켜서 부직포를 제조하였다.
물성은 표 2와 같다.
[표 1]
(IPA : 테레프탈산, IRA : 이소프탈산, PAn : 무수프탈산)
[표 2]
(1) 내구성은 세탁 및 드라이크리닝 이후의 접착력(kg)
WL : 세탁 1회 후
DC : 드라이크리닝 1회
(2) 촉감
A : 매우 부드러움
B : 부드러움
C : 보통
D : 거침

Claims (1)

  1. 공중합 폴리에스테르와 일반 폴리에스테르를 복합방사한 다음 연신하여서 폴리에스테르 복합섬유를 제조함에 있어서, 상기 공중합 폴리에스테르는 산성분으로 테레프탈산(TPA), 이소프탈산(IPA) 및 무수프탈산(PAn)을 사용하고, 디올성분으로는 에틸렌글리콜을 사용하여 공중합시킨 것으로서 상기 산성분들의 몰비가 다음식이 만족되도록 한 것임을 특징으로 하는 바인더 파이버(Binder Fiber)용 폴리에스테르 복합섬유의 제조방법.
    다음
    0.6949≤RA≤0.8519
    0.0689≤RB≤0.1482
    4.75≤ RC≤9.50
    (모든 비는 몰비임)
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