KR900004912B1 - 도전성 폴리에스테르 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

도전성 폴리에스테르 섬유의 제조방법

제1도~제4도는 본 발명으로 제조한 도전성 폴리에스테르 섬유의 확대횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

a : 카본블랙을 함유한 도전성부분 b : 비도전성 폴리에스테르 섬유부분

본 발명은 저융점 폴리에스테르 수지를 바인더성분으로 하고 있는 카본블랙 마스터뱃치를 사용하여서 조업성, 물성 및 도전성이 우수한 도전성 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

카본블랙을 함유한 도전성섬유의 제조방법중 미국특허 제3,803,453호는 섬유의 코어부분에 도전성성분이 위치되도록 복합방사하는 방법인 바 이 방법은 충분한 도전성을 부여하기 위해서 코어성분의 면적비율을 전체의 적어도 1/15 이상을 차지하도록 하여야 하였지만 도전성부분이 섬유내부에 완전 봉쇄되어서 도전성이 우수하지 못하였다.

또 일본특허공개소 51-143723호는 상기 문제점을 해결하기 위하여 도전성부분이 섬유의 횡단면상에 편심적으로 위치되도록 하는 방법이지만 이 방법은 카본블랙 마스터뱃치의 바인더가 폴리아마이드이므로 폴리에스테르 섬유와 상용성이 없어서 연신할 때 도전성부분이 쉽게 이탈됨으로 말미암아 사절현상이 빈번하고 도전성이 불량해지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결한 것으로서 본 발명의 특징은 고농축 카본블랙 마스터뱃치를 사용함으로서 도전성부분의 점유면적을 줄이더라도 충분한 도전성을 발휘할 수 있으며 또 저융점 폴리에스테르 수지를 마스터뱃치의 바인더로 사용함으로서 폴리에스테르 섬유와의 상용성과 친화성이 향상되도록 하여 조업성과 물성이 동시에 향상되도록 한 것인 바 이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 사용된 저융점 폴리에스테르 수지(융점=100℃∼230℃)는 대개 결정화도와 융점을 저하시키는 성분과 공중합된 폴리에스테르 구조를 가지고 있다.

이때 주로 사용하는 산성분은 테레프탈산이나 이소프탈산, 또는 이들의 혼합물이며, 여기에 아디핀산, 세바신산등과 같은 지방족 산성분이나, 올드프탈산등을 병용할 수도 있다.

또 글리콜성분으로는 에틸렌글리콜, 1,4-부타디올, 1,6-헥산디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올 또는 이들의 혼합물등이 사용되며, 여기에 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜등의 폴리에테르 성분을 병용하기도 한다.

카본블랙의 입자직경은 10~30mμ, 고유비저항이 10^-2Ω·cm인 초도전성 카본블랙으로서 저융점 폴리에스테르 수지와는 컴파운딩과 같은 통상의 방법으로서 마스터뱃치의 제조가 가능하다.

이때 카본블랙 미립자들간의 2차 입자형성을 최소로 방지하기 위해 밀링공정 후 투입하는 것이 바람직하며, 컴파운딩공정중 마스터뱃치의 안정성을 향상시키기 위해 통상의 산화방지제, 내후제, 커플링제(COUPLING)등과 같은 첨가제를 투입할 수도 있다.

이와 같이 제조한 카본블랙 마스터뱃치를 제2성분으로 하고, 에틸렌 테레프탈레이트기가 95몰% 이상인 폴리에스테르 수지를 제1성분으로 하여, 양성분을 각각 압출기에서 용융한 후, 복합방사용 구금장치를 통하여 2성분 복합도전성 폴리에스테르 섬유를 제조하였다.

이때 2성분 복합도전성 섬유의 횡단면형태는 가) 제1성분이 섬유의 시이스(SHEATH)상이고, 제2성분이 섬유의 코어(Core)상인 동심원상의 단면구조이거나(제2도), 나)제1성분이 섬유의 코어상이고, 제2성분이 섬유의 시이스상인 동심원상의 단면구조이거나(제4도), 다) 제2성분이 제1성분에 대하여 편심적으로 위치하여, 제2성분이 섬유표면에 10~50% 노출되어 있는 편심 단면구조를 가질 수 있다(제1도 및 제3도).

이와 같은 단면구조 변화는 구금장치의 구금판, 구금공과 구금판 직상부의 분배판 토출공간의 접속위치를 변경하는 통상의 방법으로 자유자재로 형성시킬 수 있다. 2성분 복합도전성 폴리에스테르 섬유의 성분구성비는 제1성분 : 제2성분=97 : 3~5 : 95까지 가능하나, 기능성, 조업성 및 경제성을 고려하여 제1성분 : 제2성분=70 : 30~90 : 10이 가장 적합하며, 이때 전체 섬유내의 카본블랙 함량비는 1.5~16.5중량부 수준이 바람직하다.

이는 본 발명자의 시험결과로서, 만약 섬유내의 카본블랙 함량비가 1.5중량부 미만일 경우, 도전성이 극히 불량하며, 16.5중량부 이상의 수준에서는 기능상 경제적인 면에서 부적합하다.

또한 이상과 같은 저융점 폴리에스테르 수지를 이용한 카본블랙 마스터뱃치로서의 도전성 폴리에스테르 섬유의 제조에 있어서, 조업성의 안정과 향상을 위해서 방사시 제1성분 : 제2성분=75 : 25~90 : 10이 적합하며 폴리에스테르계 카본블랙 마스터뱃치중의 카본블랙 함량은 15~55중량부가 적합하다.

만약 카본블랙 마스터뱃치내에 카본블랙의 함량이 15중량부 이하일 경우 카본블랙이 매트릭스내에 균일한 연속상으로 존재하기 곤란하며, 55중량부 이상일 경우에는 경제적인 면에서 부적합하다.

또한 카본블랙의 크기가 30mμ 이상일 경우 분산성은 좋으나 함량비가 올라가야 하며, 10mμ 이하일 경우에는 분쇄상 어려움이 많으며 분산이 곤란하다.

이상과 같이 제조된 2성분 복합도전성 폴리에스테르 미연신사는 일반적인 연신방법으로 연신하여 필라멘트상으로 사용하거나 미연신사를 토우상으로 형성하여 토우연신 후 단섬유 스테이플로 제조할 수 있으며, 고속복합방사 설비를 이용하여 2성분 복합도전성 폴리에스테르 부분 연신사를 제조한 다음 스트렛치 가공하여 스트렛치 얀으로 제조하거나, 초고속방사하여 완전연신사로 제조할 수도 있다.

본 발명은 종래에 비해 도전성이 우수하면서도 방사성도 우수하며 연신시 고농도의 카본블랙에 의한 도전성부분의 탈락도 발생되지 않는다.

이는 저융점 폴리에스테르 수지가 흐름성이 매우 우수하고, 카본블랙과의 결합력도 우수하여 통상의 컴파운딩으로 고농축 카본블랙 마스터뱃치를 용이하게 제조할 수 있고, 이 마스터뱃치를 이용해 도전성섬유를 복합방사 할 경우 전체 도전성영역의 비율을 적게하더라도 도전성의 저하는 발생하지 않으며, 도전성부분의 축소로 섬유물성의 상승효과를 얻을 수 있다.

[실시예 1]

고유점도가 0.65 TiO₂함유량이 3,000ppm인 폴리에스테르를 제1성분으로 하고, 저융점 폴리에스테르수지에 입자크기가 15mμ인 카본블랙을 균일하게 분산시켜 전체 저융점 폴리에스테르 섬유 100중량부에 대해 카본블랙을 45중량부, 내열제 이가녹스(IRGANOX)-1010(CIBA-GEIGY)을 0.15중량부, 카플링제로서 라이카(LICA)-09(KENRICH)를 카본블랙에 대해 0.15중량부가 되도록 한 저융점 폴리에스테르계 카본블랙 마스터뱃치를 제2성분으로 하여, 제1성분 : 제2성분=6 : 1로, 섬유의 단면형태는 제1도와 같이 제2성분이 제1성분에 대해 편심적으로 위치하고, 제2성분의 전면이 섬유의 측면부에 노출되도록 복합방사 하였다. 이때 필라멘트 전체에 대한 카본블랙 함량은 6.43중량부가 되며 섬유표면 노출율은 섬유단면 외주변에 대해 평균 15% 정도된다.

방사속도는 1,350m/분로 하여 미연신사 180데니어를 얻었다.

그리고 이때 방사기의 2대의 압출기 온도는 제1성분 압출부분은 280~290℃로, 제2성분 압출부분은 145~180℃로, 스핀블럭의 온도는 공히 290℃로 하였다.

이 미연신사를 핫롤 85℃, 핫플레이트 135℃에서 연신배율 3.0으로 60데니어 6필라멘트의 연신사를 얻었다.

이렇게 제조한 2성분 도전성 폴리에스테르 섬유는 세탁 3회 및 30회 후의 비저항치 차이가 거의 없어 우수한 내세탁성을 가졌으며 내약품성도 만족할만 하였다.

물성 및 시험결과는 표 1과 같다.

[표 1]

[실시예 2]

실시예 1과 동일한 방사조건으로 미연신사를 제조함에 있어서 단면형태를 제2도, 제3도 및 제4도와 같이 하였다.

제조된 미연신사를 실시예 1과 동일한 방법으로 연신하여 도전성 폴리에스테르 섬유의 물성을 관찰하였다.

물성은 표 2에 나타냈으며 섬유단면형태에 따라 도전성이 약간 차이남을 알 수 있다.

[표 2]

[비교실시예 1]

실시예 1의 제2성분 제조에 있어서, 고유점도가 0.65, TiO₂함유량이 700ppm인 폴리에스테르에 입자크기가 15mμ인 카본블랙을 균일하게 분산시켜 전체 저융점 폴리에스테르 섬유 100중량부에 대해 카본블랙을 45중량부, 내열제 이가녹스-1010을 0.1중량부, 카플링제로서 라이카-09를 카본블랙에 대해 0.15중량부가 되도록 한 폴리에스테르계 카본블랙 마스터뱃치를 제2성분으로 하여, 제1성분 : 제2성분=6 : 1로 복합방사하였다.

이때 2대의 압출기 온도는 제1성분과 제2성분을 동일하게 하였으며, 섬유단면형태는 제2도, 제3도, 제4도와 같이 제조하였다.

물성 및 시험결과는 표 3과 같다.

[표 3]

Claims (1)

1. 에틸렌 테레프탈레이트기가 95몰% 이상인 폴리에스테르 수지를 제1성분으로 하고, 입자크기가 10~30mμ인 카본블랙을 15~55중량부 함유한 저융점 폴리에스테르계 수지를 제2성분으로 하여, 제1성분 : 제2성분=70 : 30~90 : 10이 되도록 통상의 복합방사용 구금장치로 복합방사하는 도전성 폴리에스테르 섬유의 제조방법.

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