KR20130103005A - 폴리에스테르 얼로이수지 조성물로 이루어진 섬유 - Google Patents

폴리에스테르 얼로이수지 조성물로 이루어진 섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리아미드 및 폴리에스테르를 포함하는 하이브리드섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 a) 열가소성 폴리아미드 수지 4.99 내지 95 중량%, b) 열가소성 폴리에스테르 수지 4.99 내지 95 중량%, 및 c) 에폭시 수지 0.01 내지 10 중량%를 250~300℃에서 용융하여 블렌드를 제조하는 단계; 및 상기 블렌드 10 내지 90 중량%과 폴리에스테르 수지 10 내지 90 중량% 를 혼합방사하고, 연신하여 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것이다. 상기 하이브리드섬유는 폴리아미드 수지와 열가소성 폴리에스테르 수지와의 상용성이 개선되어 강도 및 신도가 우수한 섬유를 제조할 수 있다.

Description

폴리에스테르 얼로이수지 조성물로 이루어진 섬유{A FIBER MADE OF AN ALLOY RESIN COMPOSITION OF POLYESTER}
본 발명은 적어도 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지를 포함하는 조성물로 이루어진 섬유, 얀, 실 및/또는 직물제품에 관한 것이다. 구체적으로는 본 발명의 얼로이 수지 조성물(alloy resin composition)은 폴리아미드 수지와 열가소성 폴리에스테르 수지의 상용성(compatibility)을 개선하고 종래 열가소성 플라스틱 용융방사법에 의해서도 양호한 방사성을 나타낸다. 본 발명은 또한 상기 섬유의 제조방법을 제공한다.
폴리아미드 섬유는 아미드 결합을 갖는 중합물을 원료로 하는 합성섬유로서, 지방족 폴리아미드 섬유로는 나일론, 방향족 폴리아미드 섬유로는 아라미드 섬유가 대표적이다. 폴리아미드 섬유는 강도, 내열성, 절연성, 내약품성이 우수한 특성을 지닌다.
폴리에스테르 섬유는 에스테르 결합을 갖는 중합물을 원료로 하는 합성섬유로서, 현재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 주성분인 PET 섬유가 보편적이다. 폴리에스테르 섬유는 비교적 높은 강력, 낮은 흡습성 및 내약품성 및 내열성이 우수하며, 특히 영률(young's modulus)이 커서 특유의 탄성을 지닌다.
이들 폴리에스테르와 폴리아미드의 장점을 모두 취합한 새로운 섬유 재료에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 상기 폴리에스테르 및 폴리아미드를 별도로 용융하고 방사시점에서 하나로 엮는 형태의 해도사에 대한 연구가 다수 존재한다. 하지만, 폴리에스테르 수지와 폴리아미드 수지는 서로 상용성이 부족하여, 이들만으로 용융-블렌드를 형성하는 경우, 가공성이 떨어지고 물성이 저하되는 등의 문제점이 있기 때문에 폴리에스테르 및 폴리아미드를 함께 용융 방사하여 섬유를 제조하는 방법에 대한 연구는 미흡하다.
이에, 미국특허 US 4,150,674호는 폴리아미드 수지와 폴리에스테르 수지에 락탐의 3 량체를 상용화제로 사용하여 섬유 용도에 적용한 기술을 개시하고 있다. 일본 특개2005-15705호는 분산 폴리머의 분산경이 1~50nm 인 얼로이 펠릿을 형성하는 것이 개시되어 있으나, 상용화제를 사용하는 것에 대한 기재는 없다.
일본 특개2006-233375호는 폴리에스테르 및 폴리아미드의 계면 접착성을 향상시키기 위한 상용화제로서, 1 분자 중에 2개 이상의 활성 수소 반응성기(글리시딜, 카르보이미드, 옥사졸린기)를 갖는 화합물을 사용한다.
이들 문헌에도 불구하고, 당업계에서는 여전히 폴리아미드 수지 및 폴리에스테르 수지의 용융 블렌드의 형성시, 우수한 상용성을 제공하기 위한 상용화제에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명자들은, a) 열가소성 폴리아미드 수지 4.99 내지 95 중량%, b) 열가소성 폴리에스테르 수지 4.99 내지 95 중량%, 및 c) 에폭시 수지 0.01 내지 10 중량%를 250~300℃에서 용융하여 블렌드를 제조하는 단계; 및 상기 블렌드 5 내지 95 중량%과 폴리에스테르 수지 95 내지 5 중량% 를 혼합방사하고, 연신하여 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유의 제조방법의 경우, 섬유의 물성 및 상용성이 크게 개선되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 상용성(compatibility)이 개선되고 종래 열가소성 플라스틱 용융방사법에 의해서도 양호한 방사성을 나타내는 폴리아미드 수지와 폴리에스테르 수지를 포함하는 얼로이 조성물로 이루어진 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다. 한편, 선행기술에 따르면, 폴리아미드 폴리에스테르 얼로이는 종래 방법으로 방사할 수 없다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, a) 열가소성 폴리아미드 수지 b) 열가소성 폴리에스테르 수지 및 c) 에폭시 수지 를 250~300℃에서 용융하여 블렌드를 제조하는 단계; 및 상기 블렌드 5 내지 95 중량%과 폴리에스테르 수지 95 내지 5 중량% 를 혼합방사하고, 연신하여 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 에폭시 수지는 DGEBA (diglycidyl ether of bisphenol A) 형 에폭시 수지, DGEBF (diglycidyl ether of bisphenol F) 형 에폭시 수지, 수소화된 BPA (hydrogenated bisphenol A) 형 에폭시 수지, 브롬화된 에폭시 수지, 고리환 지방족 에폭시 (cycloaliphatic epoxy) 수지, 고무로 개질된 에폭시 수지, 지방족 폴리글리시딜형 에폭시 수지 및 글리시딜 아민형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 에폭시 수지의 에폭시 당량은 2,100 내지 6,000 g/eq.인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 조성물은 0.05 내지 7중량%의 에폭시 수지를 포함하는 것을 한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 폴리아미드 수지가 폴리아미드-6, 폴리아미드-66, 폴리아미드-610, 폴리아미드-11, 폴리아미드-12, 테레프탈산계 폴리아미드, 이소프탈산계 폴리아미드, 폴리아라미드 및 이들의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 폴리에스테르 수지가 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/아디페이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/세바케이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/데칸디카르복시레이트), 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트), 폴리에틸렌(테레프탈레이트/아디페이트), 폴리에틸렌(테레프탈레이트/5-나트륨술포이소프탈레이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/5-나트륨술포이소프탈레이트), 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, a) 폴리아미드 수지 4.99 내지 95 중량%, b) 폴리에스테르 수지 4.99 내지 95 중량%, 및 c) 에폭시 수지 0.01 내지 10 중량%를 포함하는 합성섬유를 제공한다.
본 발명에 따른 개선된 상용성을 갖는 얼로이 수지조성물은 상용성이 없는것을 잘 알려져 있는 폴리아미드 수지와 폴리에스테르 수지에 특정의 에폭시 수지를 사용함으로써 얻어질 수 있다. 개선된 상용성을 갖는 얼로이 수지 조성물은 열가소성 폴리머에 사용되는 종래 공정으로 방사할 수 있고 기계적 물성 등이 우수하다.
본 발명은 , a) 열가소성 폴리아미드 수지, b) 열가소성 폴리에스테르 수지, 및 c) 에폭시 수지를 250~300℃에서 용융하여 블렌드를 제조하는 단계; 및 상기 블렌드 5 내지 95 중량%과 폴리에스테르 수지 95 내지 5 중량% 를 혼합방사하고, 연신하여 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유의 제조방법에 관한 것이다. 상기 섬유의 제조에 사용되는 각 수지에 대해 이하에서 설명한다.
(a) 폴리아미드 수지
본 발명의 하이브리드섬유에 사용되는 폴리아미드 수지는 통상적인 열가소성 폴리아미드 수지, 예를 들면 ε-카프로락탐 (ε-caprolactam), ω-도데카락탐 (ω-dodecalactam) 등의 락탐을 개환 중합하여 얻어진 폴리아미드-6; 아미노카프론산 (aminocaproic acid), 11-아미노운데칸산 (11-aminoundecanoic acid), 12-아미노도데칸산 (12-aminododecanoic acid) 등의 아미노산에서 얻을 수 있는 폴리아미드 중합체; 에틸렌디아민 (ethylenediamine), 테트라메틸렌디아민 (tetramethylenediamine), 헥사메틸렌디아민 (hexamethylenediamine), 운데카메틸렌디아민 (undecamethylenediamine), 도데카메틸렌디아민 (dodecamethylenediamine), 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디아민 (2,2,4-trimethylhexamethylenediamine), 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민 (2,4,4-trimethylhexamethylenediamine), 5-메틸노나헥사메틸렌디아민 (5-methylnonahexamethylenediamine), 메타크실렌디아민 (m-xylenediamine), 파라크실렌디아민 (p-xylenediamine), 1,3-비스아미노메틸사이클로헥산 (1,3-bis-aminomethylcyclohexane), 1,4-비스아미노메틸사이클로헥산 (1,4-bis-aminomethylcyclohexane), 1-아미노-3-아미노메틸-3,5,5-트리메틸사이클로헥산 (1-amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane), 비스(4-아미노사이클로헥산)메탄 {bis(4-aminocyclohexane)methane}, 비스(4-메틸-4-아미노사이클로헥실)메탄 {bis(4-methyl-4-aminocyclohexyl)methane}, 2,2-비스(4-아미노사이클로헥실)프로판 {2,2-bis(4-aminocyclohexyl)propane}, 비스(아미노프로필)피페라진 {bis(aminopropyl)piperazine}, 아미노에틸피페리딘 (aminoethylpiperidine) 등의 지방족, 지환족 또는 방향족 디아민; 아디프산 (adipic acid), 세바스산 (sebacic acid), 아젤라산 (azelaic acid), 도데칸디오산 (dodecanedioic acid), 테레프탈산 (terephthalic acid), 이소프탈산 (isophthalic acid), 2-클로로테레프탈산 (2-chloroterephthalic acid), 2-메틸테레프탈산 (2-methylterephthalic acid), 5-메틸이소프탈산 (5-methylisophthalic acid) 등과 같은 지방족, 지환족 또는 방향족 디카복시산 (dicarboxylic acid) 등에서 얻을 수 있는 폴리아미드 중합체; 및 상기 폴리아미드 수지의 공중합체를 사용할 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
일부 실시태양에서, 폴리아미드-6, 폴리아미드-66, 폴리아미드-610, 폴리아미드-11, 폴리아미드-12, 테레프탈산계 또는 이소프탈산계 폴리아미드, 지방족 폴리아미드, 방향족 폴리아미드 또는 이들의 공중합체를 단독으로 사용하거나, 이들을 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 일부 수지의 일반 구조식을 나타내면 다음과 같다.
<폴리아미드-6>
-[-HN-(CH2)5-CO-]-
<폴리아미드-66>
-[-HN-(CH2)6-NHCO-(CH2)4-CO-]-
<폴리아미드-66/6>
-[-HN-(CH2)6-NHCO-(CH2)4-CONH-(CH2)5-CO-]-
폴리아미드 수지의 상대 점도 (90% 포름산 100 ml 중 중합체 1 g의 용액, 25℃에서 측정) 는 2.0 내지 3.7 poise 일 수 있고, 다른 실시태양에서, 수평균 분자량은 대략 5,000 내지 70,000 일 수 있다.
바람직하게는 폴리아미드 수지는 폴리아미드-6, 폴리아미드-66, 폴리아미드-610, 폴리아미드-11, 폴리아미드-12, 폴리테레프탈아미드, 폴리이소프탈아미드, 폴리아라미드 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이다.
상기 폴리아미드 수지의 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 4.99 내지 95 중량%인 것이 바람직하다.
(b) 폴리에스테르 수지
본 발명의 하이브리드섬유에 사용되는 폴리에스테르 수지는 주사슬에 에스테르 결합을 갖는 고분자 화합물을 의미할 수 있다. 폴리에스테르 수지의 예시로서, 디카르복실산(또는 그의 에스테르-형성가능한 유도체)과, 디올(또는 그의 에스테르-형성가능한 유도체)의 축합반응에 의해 수득가능한 단일 중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
한 실시태양에서, 상기 디카르복실산의 예는 방향족 디카르복실산, 예컨대, 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 1,4-, 1,5-, 2,6- 또는 2,7-나프탈렌디카르복실산, 비스(p-카르복시페닐)메탄, 안트라센디카르복실산, 4,4'-디페닐에테르디카르복실산, 5-나트륨술포이소프탈산 등; 지방족 디카르복실산, 예컨대, 아디프산, 세바스산, 아젤라산, 도데칸디오산 등; 지환식디카르복실산, 예컨대, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산 등; 또는 이들의 에스테르-형성가능한 유도체 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시태양에서, 상기 디카르복실산은 그의 에스테르-형성가능한 유도체, 예를 들어, 알킬, 알콕시, 할로겐 등으로 치환된 유도체, 디메틸 에스테르와 같은 저급 알코올과의 에스테르와 같은 유도체의 형태로 사용될 수 있다.
다른 실시태양에서, 상기 디올의 예는 탄소수 2 ~ 20의 지방족 글리콜, 예컨대, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 데카메틸렌글리콜, 시클로헥산디메탄올, 시클로헥산디올 등; 분자량 400 ~ 6,000 의 장쇄 글리콜, 예컨대, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리-1,3-프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등; 또는 이들의 에스테르-형성가능한 유도체 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시태양에서, 상기 디올은 그의 에스테르-형성가능한 유도체, 예를 들어, 알킬, 알콕시, 할로겐 등으로 치환된 유도체의 형태로 사용될 수 있다.
일부 실시태양에서, 이들의 단일 중합체 또는 공중합체의 예는 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/아디페이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/세바케이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/데칸디카르복시레이트), 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트), 폴리에틸렌(테레프탈레이트/아디페이트), 폴리에틸렌(테레프탈레이트/5-나트륨술포이소프탈레이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/5-나트륨술포이소프탈레이트), 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 실시태양에서, 상기 화합물 이외에도, 폴리에스테르 수지의 예에는 공중합가능한 단량체, 예를 들어, 히드록시카르복실산, 예컨대, 글리콜산, 히드록시벤조산, 히드록시페닐아세트산, 나프틸글리콜산, 락트산 등; 락톤 화합물, 예컨대, 프로피오락톤, 부티로락톤, 카프로락톤, 발레로락톤(valerolactone) 등과 공중합된 폴리에스테르 수지가 포함될 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 폴리에스테르 수지의 예에는 열가소성을 가질 수 있는 범위 내에서, 다관능성 에스테르 형성 성분, 예컨대, 트리메티롤프로판, 트리메티롤에탄, 펜타에리트리톨, 트리멜리트산 (trimellitic acid), 트리메스산 (trimesic acid), 피로멜리트산 (pyromellitic acid) 을 사용한 화합물, 또는 가교 구조를 갖는 폴리에스테르 수지가 포함될 수 있다.
폴리에스테르 수지는 열가소성 수지 등을 재활용하는 일반적인 공정으로 재활용될 수 있다. 재활용된 폴리에스테르는 병, 직물산업, 필름 용기 및 다른 직물 등에서 얻어질 수 있다.
바람직하게는 폴리에스테르 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/아디페이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/세바케이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/데칸디카르복시레이트), 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트), 폴리에틸렌(테레프탈레이트/아디페이트), 폴리에틸렌(테레프탈레이트/5-나트륨술포이소프탈레이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/5-나트륨술포이소프탈레이트), 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트
폴리에스테르 수지의 함량은 원하는 물성에 따라 용이하게 달리할 수 있으며, 바람직한 실시태양에서 폴리에스테르 수지의 함량은 용융방사액 총 중량을 기준으로 4.99 내지 95 중량% 이다.
(c) 에폭시 수지
본 발명에서 에폭시 수지는 1 분자 당 2 개 이상의 에폭시기
Figure pat00001
를 함유하는 화합물을 사용할 수 있다. 용융블렌드 제조시 컴파운딩 에폭시 수지를 폴리아미드 및/또는 폴리에스테르와 함께 첨가함으로써, 화학결합을 통해 폴리아미드 수지와 폴리에스테르 수지와의 상용성이 개선된 얼로이 수지를 제공할 수 있다.
한 실시태양에서, 에폭시 수지의 예는 DGEBA (diglycidyl ether of bisphenol A) 형 에폭시 수지, DGEBF (diglycidyl ether of bisphenol F) 형 에폭시 수지, 수소화된 BPA (hydrogenated bisphenol A) 형 에폭시 수지, 브롬화된 에폭시 수지, 고리환 지방족 에폭시 (cycloaliphatic epoxy) 수지, 고무로 개질된 에폭시 수지, 지방족 폴리글리시딜형 에폭시 수지, 글리시딜 아민형 에폭시 수지 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이들은 각각 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
한 실시태양에서, 에폭시 수지는, 예를 들면 비스페놀 A, 비스페놀 F, 수소 또는 브롬 등으로 개질된 비스페놀 A 또는 F, 또는 2개 이상의 히드록시기를 함유하는 화합물을 에피클로로하이드린과 반응시켜 얻거나, 시중에서 용이하게 구입하여 사용할 수 있다.
한 실시태양에서, 에폭시 수지의 작용기 수는 중합도와 화학물질의 형태에 따라 하나 또는 그 이상, 예를 들어 4 개 이상일 수 있다. 한 실시태양에서, 에폭시 수지는 액상과 고상 모두 가능하다.
한 실시태양에서, 에폭시수지의 당량은 2,1000 내지 6,000 g/eq.이고, 바람직하게는 2,500 내지 6,000 g/eq.이다.
한 실시태양에서, 상기 에폭시 수지의 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 10 중량% 인 것이 바람직하다. 다른 실시태양에서, 에폭시 수지의 함량은 0.05 내지 7 중량%이 보다 바람직하며, 0.1 내지 5 중량%인 것이 보다 바람직하다. 에폭시 수지 함량이 상기 범위를 초과하면, 예를 들어, 블렌드의 점도가 높아지고, 또는 조성물의 흐름성이 나빠져, 생산성이 불량하게 되고 가공시 문제를 야기할 수 있다. 한편, 에폭시 수지의 함량이 상기 범위 미만이거나 에폭시 수지를 사용하지 않는 경우, 폴리아미드와 폴리에스테르는 서로 결합하지 않으므로, 블렌드 형성시 서로 분리되어 방사성이 불량하게 될 뿐만 아니라 최종적으로 제조된 섬유의 강도, 탄성 등의 물성이 저하될 수 있다.
일부 실시태양에서, 원하는 최종 특성에 따라, 다른 고분자 수지, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, ABS 수지, 폴리카르보네이트, 폴리페닐렌 술피드, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리아세탈, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르 케톤, 폴리락트산 수지, 폴리 술폰 수지, 엘라스토머 수지, 또는 이들의 혼합물을 함께 사용할 수 있다.
다른 실시태양에서, 본 발명의 목적에 위배되지 않는 범위 내에서, 플라스틱 가공제로서 일반적으로 사용되는 산화방지제; 내열안정제; 방향족 아민계, 힌더드페놀릭계, 인계, 유황계 등의 자외선 흡수제; 가공분산제; 안료; 염료; 계면활성제; 이형제; 활제; 가소제; 항균제; 오염방지제; 및/또는 전기전도성 첨가제; 내유제(oilproofing agents); 용융점도강화제; 내연제 또는 이들의 혼합물을 첨가제들로 추가하여 사용하여 조성물에 여러 가지 효과를 부여할 수 있다.
폴리머 섬유는 인조 섬유의 일부이다. 섬유(fiber)라는 용어는 필라멘트, 또는 촙드 필라멘트, 크랙 또는 가공된 필라멘트의 집합을 의미한다. 한편, 본 명세서에서 섬유 또는 필라멘트라는 표현은 일반적으로 용융조성물부터 용융방사되어 제조된 섬유 또는 필라멘트 (예를 들어, "코어-시스" 형 섬유)를 의미한다.
용융방사는 폴리머를 용융시키고 여러 개, 특히 1 내지 수천 개의 홀을 갖는 토출구(다이)를 통과시키는 폴리머 섬유의 제조방법이다. 용융된 섬유가 냉각되고 고화되어 권취된다. 용융 및 고화 양 단계에서 섬유의 연신은 섬유축을 따라서 고분자 쇄를 배향시키기 위하여 제공된다.
본 발명에서 제조된 멀티필라멘트는 우수한 인장강도, 인장신율 및 우수한 방사성을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 멀티필라멘트는, 알려진 압출기(extruder)를 이용하여 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 및 에폭시 수지를 용융 상으로 배합하는데, 예를 들면 싱글스크류 압출기(single-screw extruder) 또는 트윈스크류 압출기(twin-screw extruder)을 이용한 컴파운딩(comounding) 공정을 거쳐서 블렌드 또는 블렌드된 칩(pellet)(이하, '블렌드'로 칭한다)을 만든다.
상기 블렌드 공정에서 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 및 에폭시 수지의 조성비는 열가소성 폴리아미드 수지 4.99 내지 95 중량%, 열가소성 폴리에스테르 수지 4.99 내지 95 중량%, 및 에폭시 수지 0.01 내지 10 중량%가 바람직하다. 이때 폴리아미드, 폴리에스테르 및 에폭시 수지의 중량비가 각각 4.99 중량%, 4.99 중량% 및 0.01 중량 미만이거나, 각각 95%, 95% 10%를 초과하면 사의 물성이 저하되고, 방사시 사절이 발생한다.
상기 조성비로 제조된 블렌드를 통상의 공정으로 폴리에스테르 수지와 5 ~ 95중량% 내지 95 ~ 5중량%로 혼합하여 방사 및 연신하여 멀티필라멘트를 제조한다.
이때 블렌드와 폴리에스테르 수지의 중량비가 5% 미만이거나 95%를 초과하면 방사시 사절이 발생한다.
압출기의 실린더 내부 온도의 일반적인 범위는 수지의 융점에 따라 설정할 수 있다. 일례로서, 폴리아미드-6 수지를 사용하는 경우에는 250℃로 설정할 수 있고, 폴리아미드-66 수지를 사용하는 경우에는 280℃로 설정할 수 있다. 또한 본 발명에서 얼로이 수지 조성물은 섬유산업에서 잘 알려져 있는 일반적인 공정에 따라 용융 방사하여 원하는 형태의 섬유를 제조할 수 있다. 형태와 제조방법은 특별히 한정되지 않는다.
상기 블렌드를 통상의 공정으로 폴리에스테르 수지와 5 ~ 95중량% 내지 95 ~ 5중량%로 혼합하여 방사 및 연신하여 멀티필라멘트를 제조한다. 이때 블렌드와 폴리에스테르 수지의 중량비가 5% 미만이거나 95%를 초과하면 방사시 사절이 발생한다.
방사장치에서 토출된 필라멘트는 응고욕을 통과하면서 고화되고, 연속적으로 연신 및 권취된다. 이때 용융온도가 250℃ 미만이면 팩압 상승으로 압출이 곤란하며, 용융온도가 300℃ 초과하면 폴리머의 분해가 심각해진다.
상기 방사공정에서 방사속도는 1000 내지 3500m/분이 바람직하고, 권취속도는 일반적으로 1500 m/분 내지 6,500 m/분, 바람직하게는 2,000 m/분 내지 4,500 m/분이다.
본 발명에서 상기 멀티 필라멘트는 2.5 내지 4.0의 연신비로 연신하는 것이 바람직하다.
용융방사된 섬유는 서로 다른 단면 형상으로 토출구에서 압출될 수 있는데, 예를 들어, 원형, 삼각형, 오각형, 팔각형, 중공형 및 다른 형상일 수 있다. 삼각형 섬유는 빛을 더 많이 반사하고 직물에 광택을 부여한다.
방적사(spun yarn)는 연신되고, 선택적으로 가공될 수 있는데, 예를 들면, 에어젯 가공(air-jet texturing) 또는 기계적 크림프 가공(crimp texturing)등을 실시할 수 있으며, 다른 알려진 방법을 사용할 수도 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 섬유로부터 제조된 사(yarns)에 관한 것이다. 사는 직물, 바느질, 뜨개질, 편물, 위빙, 자수 및 로프를 생산하는데 바람직하게 사용될 수 있는 섬유가 교차된 장섬유이다. 실은 손 또는 기계에 의해 바늘질 할 수 있는 사 형태이다.
본 발명에 따른 사(yarn)는 예를 들면, LOY(Low Oriented Yarn), POY(Partially Oriented Yarn) 및/또는 FDY(Fully Drawn Yarn)이다.
본 발명에서 사용되고 있는 얀, 섬유 및 필라멘트는 어떠한 단면 형상일 수 있다. 예를 들면, 강낭콩 모양에서 원형, 평면, 톱니모양 또는 홈 있는 형상일 수 있으며, X 형태, 중공형, 사각형, 삼각형, 타원형 또는 다른 모양인 때에 다엽(multilobate), 특히 세엽(trilobite) 또는 오엽(pentalobate) 형태일 수 있다.
일반적으로, 본 발명에서 제조된 멀티필라멘트는 섬도가 1.9 데시텍스(dtex) (즉, 1.9 g/10 000 미터 초과) 내지 130 데시텍스 (dtex)이고, 바람직하게는 100 dtex 를 초과하지 않는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 본 발명의 방사, 섬유 및 필라멘트의 섬도는 1.9 내지 100 dtex 이며, 더욱 바람직하게는 1.9 내지 66 dtex 이다.
얀, 실 및/또는 섬유는 의류, 카펫 및 바닥마감재, 벽마감재 등의 직물 제품에 사용될 수 있다. 본 발명에서 제조된 섬유, 실 및/또는 얀은 새로운 직물, 카펫 및 종래 잘 알려진 방법으로 제조되는 다른 물품을 제조하는데 사용될 수 있다. 가공된 사는 이상적으로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 알고 있는 방법, 즉 터프팅(tufting), 위빙, 본딩, 니들 룸 및 편직을 포함하는 방법을 사용하여 카펫을 생산하는데 가장 바람직하게 사용된다. 이러한 방법의 상세한 설명은 "Synthetic Fiber Materials"(pp134~140, H. Brody, Longman 1994)에 기재되어 있는 것을 참조할 수 있다. 이는 본 발명에서 참조문헌으로서 인용된다.
본 발명은 상술된 바와 같은 또한 상기 멀티 필라멘트를 포함하는 물품에 관한 것이다. 본 발명에 따른 멀티 필라멘트는 직물 또는 편물의 형태로 직조 또는 편성될 수 있다.
하기 실시예를 통해 본 개시의 주제의 특징과 장점들을 추가로 설명하고자 하나, 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 본 개시의 주제는 본원에 기재된 특정 실시태양 및 실시예에 제한되는 것으로 여겨져서는 아니된다. 본 개시의 관점에서, 다양한 예시적인 실시태양 및 실시예 외에도, 당업자는 본원에 개시된 일부 구성의 변형, 치환, 부가 및 그들의 조합이 가능함을 용이하게 인식할 수 있을 것이다.
실시예 1~7, 비교예1~6
<열가소성 폴리아미드 수지>
열가소성 폴리아미드-6 수지 {상표명 Toplamide 1011, 효성 제품}.
<열가소성 폴리에스테르 수지>
폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지{상품명 ESLON A-9056, 웅진케미컬 제품}
<에폭시 수지>
DGEBA형 에폭시 수지{상품명 YD-019, 국도화학 제품, 에폭시 당량: 2500 ~ 3800 g/eq}.
실시예 1 내지 5
상기에서 기재된 폴리아미드 수지 1종, 폴리에스테르 수지 1종 및 에폭시 수지 1종을 79 중량% : 19 중량% : 2 중량%의 조성비로 트윈스크류 믹서에 투입하여 280℃로 용융혼합하여 1차로 블렌드를 제조하였다.
상기 블렌드와 폴리에스테르 수지를 50 중량% : 50중량%의 조성비로 혼합한 다음 용융복합방사 설비를 이용하여 아래 표1에 기재된 방사온도 및 연신비로 방사 및 연신하여 합성섬유를 제조하였다.
용융방사시스템중 스핀드로우스피닝프로세스(Spin Draw Spinning Process)를 이용하였으며 단사절이 발생되지 않고 기본적인 외관품위를 확보하는 조건을 도출하여 SDY 75d/24f PET/Nylon6 Alloy 원사를 제조하였다.
실시예 6
상기에서 기재된 폴리아미드 수지 1종, 폴리에스테르 수지 1종 및 에폭시 수지 1종을 79 중량% : 19 중량% : 2 중량%의 조성비로 트윈스크류 믹서에 투입하여 280℃로 용융혼합하여 1차로 블렌드를 제조하였다.
상기 블렌드와 폴리에스테르 수지를 25 중량% : 75중량%의 조성비로 혼합한 다음 용융복합방사 설비를 이용하여 아래 표1에 기재된 방사온도 및 연신비로 방사 및 연신하여 합성섬유를 제조하였다.
용융방사시스템중 스핀드로우스피닝프로세스(Spin Draw Spinning Process)를 이용하였으며 단사절이 발생되지 않고 기본적인 외관품위를 확보하는 조건을 도출하여 SDY 75d/24f PET/Nylon6 Alloy 원사를 제조하였다.
실시예 7
상기에서 기재된 폴리아미드 수지 1종, 폴리에스테르 수지 1종 및 에폭시 수지 1종을 79 중량% : 19 중량% : 2 중량%의 조성비로 트윈스크류 믹서에 투입하여 280℃로 용융혼합하여 1차로 블렌드를 제조하였다.
상기 블렌드와 폴리에스테르 수지를 75 중량% : 25중량%의 조성비로 혼합한 다음 용융복합방사 설비를 이용하여 아래 표1에 기재된 방사온도 및 연신비로 방사 및 연신하여 합성섬유를 제조하였다.
용융방사시스템중 스핀드로우스피닝프로세스(Spin Draw Spinning Process)를 이용하였으며 단사절이 발생되지 않고 기본적인 외관품위를 확보하는 조건을 도출하여 SDY 75d/24f PET/Nylon6 Alloy 원사를 제조하였다.
비교예 1 내지 5
상기에서 기재된 폴리아미드 수지 1종, 폴리에스테르 수지 1종 및 에폭시 수지 1종을 89 중량% : 9 중량% : 2 중량%의 조성비로 트윈스크류 믹서에 투입하여 280℃로 용융혼합하여 1차로 블렌드를 제조하였다.
상기 블렌드 단독으로 용융복합방사 설비를 이용하여 아래 표1의 실시예 및 비교예에 기재된 방사온도 및 연신비로 방사 및 연신하여 합성섬유를 제조하였다.
용융방사시스템중 스핀드로우스피닝프로세스(Spin Draw Spinning Process)를 이용하였으며 단사절이 발생되지 않고 기본적인 외관품위를 확보하는 조건을 도출하여 SDY 75d/24f PET/Nylon6 Alloy 원사를 제조하였다.
Test
No.		 Spinbeam
온도(℃)		 연신비(배) GR1 speed/온도
(mpm/℃)		 GR2 speed/온도
(mpm/℃)		 Winder speed
(mpm)
실시예1 276 3.09 1300/88 4020/123 4000
실시예 2 3.22 1250/86 4020/123 4000
실시예 3 3.22 1250/93 4020/123 4000
실시예 4 3.22 1250/88 4020/120 4000
실시예 5 3.22 1250/88 4020/126 4000
실시예 6 3.22 1250/88 4020/120 4000
실시예 7 3.22 1250/88 4020/126 4000
비교예 1 279 3.09 1300/88 4020/123 4000
비교예 2 3.22 1250/86 4020/123 4000
비교예 3 3.22 1250/93 4020/123 4000
비교예 4 3.22 1250/88 4020/120 4000
비교예 5 3.22 1250/88 4020/126 4000
비교예 6
상기에서 기재된 폴리아미드 수지 1종 및 폴리에스테르 수지 1 을 80 중량% : 20 중량% 의 조성비로 트윈스크류 믹서에 투입하여 280℃로 용융혼합하여 1차로 블렌드를 제조하였다.
상기 블렌드와 폴리에스테르 수지를 50 중량% : 50중량%의 조성비로 혼합한 다음 용융복합방사 설비를 이용하여 합성섬유를 제조하였다.
비교예 6의 경우는 방사시 구금(Spinneret)에서 폴리머 맺힘 현상으로 방사작업이 이루어지지 않아 Sample 채취가 불가하였다. 이는 블렌드 제조시 상용화제의 적용이 없어 폴리아미드 분리 현상으로 인한 방사 작업성 불량이 발생된 것으로 보여진다
아래와 같은 평가방법에 의해 제반 특성을 평가하고 그 결과를 하기 표 2 에 나타내었다. 평가 항목 및 분석방법은 다음과 같다.
평가 항목 및 분석방법은 다음과 같다.
1. 원사물성 실험
가. 사 섬도 실험
KS K 0416 필라멘트사의 섬도 측정 방법(타래법)에 의거하여 둘레가 1m인 Reel에 90회 시료를 감아 채취된 타래를 Heating Chamber 내 온도 50℃에서 30분간 건조시킨 후 허용오차 ±0.5mg의 저울을 사용하여 무게를 측정하여 사의 섬도를 측정하였다.
나. 사인장강신도
Textechno Statimat Me.(Germany)을 이용하여 상온에서 24시간 방치한 각각의 시료를 sample 길이 200mm, Test speed 2000m/min의 조건으로 10회 실험하였다. 실험 기기에서 제공하는 software로부터 Breaking Tenacity, Breaking Elongation을 구하고 각각의 결과에서 10회 평균값을 구하였다.
Test
No.		 섬도
(de)		 강도
(g/d)		 신도
(%)
실시예1 75.2 2.74 36.2
실시예 2 74.7 2.91 31.6
실시예 3 74.7 2.91 34.7
실시예 4 75.1 2.96 35.5
실시예 5 74.7 2.97 30.9
실시예 6 75.2 2.76 31.5
실시예 7 74.9 2.57 37.9
비교예 1 74.6 1.85 15.0
비교예 2 74.6 1.81 17.1
비교예 3 74.5 1.93 16.1
비교예 4 74.6 1.95 16.7
비교예 5 74.6 1.86 17.9
상기 표 1 및 2 로부터, 폴리아미드 수지 1종, 폴리에스테르 수지 1종 및 에폭시 수지 1종을 79 중량% : 19 중량% : 2 중량%의 조성비로 블렌드와 폴리에스테르 수지를 50 중량% : 50중량%의 조성비로 혼합한 다음 스핀드로우 섬유(SDY)를 제조한 경우(실시예 1 내지 5)가 단순히 블렌드 만으로 제조된 섬유(비교예 1 내지 5)에 비해 강도 및 신도가 현저히 우수한 섬유가 제조됨을 알 수 있다.
또한, 비교예 6의 경우는 상용화제의 적용이 없어 폴리아미드 분리 현상으로 인한 방사 작업성 불량이 발생된 것으로 보여진다.
또한, 상기 표 1 및 2 로부터, 폴리아미드 수지 1종, 폴리에스테르 수지 1종 및 에폭시 수지 1종을 79 중량% : 19 중량% : 2 중량%의 조성비로 블렌드와 폴리에스테르 수지를 25 중량% : 75중량% 또는 25 중량% : 75중량% 의 조성비로 혼합한 다음 스핀드로우 섬유(SDY)를 제조한 경우(실시예 6, 7)가 단순히 블렌드 만으로 제조된 섬유(비교예 1 내지 5)에 비해 강도 및 신도가 우수한 섬유가 제조됨을 알 수 있다.

Claims (6)

  1. a) 열가소성 폴리아미드 수지 b) 열가소성 폴리에스테르 수지 및 c) 에폭시 수지를 250~300℃에서 용융하여 블렌드를 제조하는 단계; 및
    상기 블렌드 5 내지 95 중량%과 폴리에스테르 수지 95 내지 5 중량% 를 혼합방사하고, 연신하여 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유의 제조방법.
  2. 청구항 1 에 있어서, 블렌드 25 내지 75 중량%과 폴리에스테르 수지 75 내지 25 중량%를 혼합방사하는 것을 특징으로 하는 섬유의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리아미드 수지는 폴리아미드-6, 폴리아미드-66, 폴리아미드-610, 폴리아미드-11, 폴리아미드-12, 테레프탈산계 폴리아미드, 이소프탈산계 폴리아미드, 폴리아라미드 및 이들의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 섬유의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/아디페이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/세바케이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/데칸디카르복시레이트), 폴리부틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌(테레프탈레이트/이소프탈레이트), 폴리에틸렌(테레프탈레이트/아디페이트), 폴리에틸렌(테레프탈레이트/5-나트륨술포이소프탈레이트), 폴리부틸렌(테레프탈레이트/5-나트륨술포이소프탈레이트), 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 섬유의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 에폭시 수지는 DGEBA (diglycidyl ether of bisphenol A) 형 에폭시 수지, DGEBF (diglycidyl ether of bisphenol F) 형 에폭시 수지, 수소화된 BPA (hydrogenated bisphenol A) 형 에폭시 수지, 브롬화된 에폭시 수지, 고리환 지방족 에폭시 (cycloaliphatic epoxy) 수지, 고무로 개질된 에폭시 수지, 지방족 폴리글리시딜형 에폭시 수지 및 글리시딜 아민형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 섬유의 제조방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항으로 제조된 섬유.
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