KR101573250B1 - 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유 및 이를 포함하는 인테리어용 원사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유 및 이를 포함하는 인테리어용 원사에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방사성이 뛰어나고, 현저히 우수한 접착성을 가지며, 생분해성을 발현하는 동시에 높은 유리전이온도(Tg)를 보유함으로써 내열성 등 열적 특성이 향상된 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유 및 이를 포함하는 인테리어용 원사에 관한 것이다.

Description

생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유 및 이를 포함하는 인테리어용 원사{Low-melting point polyester fiber having excellent bio-degradable and yarn for interior comprising the same}

본 발명은 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유 및 이를 포함하는 인테리어용 원사에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방사성이 뛰어나고, 현저히 우수한 접착성을 가지며, 생분해성을 발현하는 동시에 높은 유리전이온도(Tg)를 보유함으로써 내열성 등 열적 특성이 향상된 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유 및 이를 포함하는 인테리어용 원사에 관한 것이다.

최근 원단은 의류용뿐만 아니라 산업용, 생활용품용으로 그 용도를 확장하고 있다. 그 중 생활소재로서 원단이 스크린용으로 사용되고 있는데, 스크린(screen)은 일반적으로 창가리개용이나 프로젝터의 스크린으로 활용되고 이 중 창가리개용 스크린은 가정, 호텔, 레스토랑 기타 건물 등에서 내부의 사생활 보호 및 태양광 차단을 위해서 사용되고 있는 것을 지칭하는 것으로, 일정 폭의 원단을 제단하고, 롤로 감아서 창문에 고정시켜 사용자가 롤을 풀어서 창문을 가리거나 롤을 감아서 시야를 확보할 수 있도록 만든 제품이다. 이 제품은 롤, 판넬의 형태로 원단을 절단하여 롤 스크린(Roll Screen), 판넬 스크린(Panel Screen),버티칼 등의 명칭으로 불리고 있다.

상기 스크린 원단은 장폭으로 사용되는 관계로 경직성을 부여해야 한다. 이를 위하여 종래 스크린 원단의 표면을 폴리우레탄계 수지를 이용하여 코팅하여 원단 특유의 유연성을 확보하면서 경직성을 부여하여 왔고, 대한민국 공개특허 제2011-0031615호는 원단 특유의 유연성 확보 및 경직성 부여를 위해 폴리우레탄 스킨층이 도포된 인테리어 시트를 개시하고 있다.

그러나 상기와 같은 방법은 공정상 코팅공정이 추가되어야 하고, 스크린 원단은 댁내에서 설치되고 사용되는 특성상 코팅물질이 VOC로 취급되어 실내환경오염의 문제를 야기하고 있다.

본 발명자들은 한편 폴리에스테르 섬유에 주목하는데 이는 상기 섬유의 물성이 강도가 높고, 내약품성이 있으며, 250 내지 255 ℃ 범위의 융점을 지녀 내열성이 우수하며, 신장 굴곡에 대하여는 탄성을 지니는 장점이 있어서 신사복지, 셔츠 등의 의류뿐만 아니라 산업용 재료로 용도가 다양하다는 점에 주목하였다.

그러나, 상기의 폴리에스테르는 비교적 융점이 높아 일반적으로 섬유구조체를 경화시킬 때는 포르말린(포름알데히드 수용액)이라든가 유기용제를 함유한 접착제, 경질 수지(페놀 수지, 멜라닌 수지, 우레아 수지)를 사용한다. 이러한 유기 용제를 함유한 접착제는 원단의 내부까지 침투하지 않아 접착성도 낮고 완성되었을 때의 촉감이 거칠다. 또한, 휘발성이 강하고 인체에 유해한 물질이 대부분이며, 유독 가스 배출 등의 환경적으로 문제가 되어 왔다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 저융점사를 포함시켜 제직된 원단을 열처리하여 상기 저융점사를 원단에 융착시킴으로서 코팅공정을 생략할 수 있는 기술이 제안되었다. 이러한 방식은 종래 코팅방식의 문제점을 개선할 수 있는 장점이 있다.

그러나 상기와 같은 저융점사는 합성섬유임에 따라 자연계에서 분해되지 않고 반영구적으로 존재하기 때문에 다수의 환경 문제를 야기할 뿐만 아니라, 최근에는 특정 화합물을 사용한 경우 내분비계를 교란시키는 환경 호르몬이 방출되는 것으로 밝혀져 사회적으로 큰 문제로 야기되고 있다.

또한, 기존에는 합성섬유를 매립, 소각, 재활용 등의 방법을 통해 처리하고 있으나, 매립의 경우 자꾸만 늘어나는 쓰레기로 인하여 매립공간이 부족해지고, 인근 지역 주민들에 의한 집단 이기주의 현상이 심화됨에 따라 매립지 확보가 어렵다. 뿐만 아니라, 매립 후에도 분해되기 어려운 합성섬유 폐기물로 인하여 지반이 안정되지 않아 매립지의 이용에 많은 문제점이 있으며, 이들을 소각하는 경우 비산하는 분진의 발생과 더불어 상기한 바와 같은 다이옥신, 일산화탄소 등의 유해가스가 대량 발생하여 대기오염 및 인체에 심각한 해를 끼치는 원인이 되고 있다.

이러한 제반 문제를 해결하기 위한 한 방법으로, 기존의 합성섬유 자체를 분해시키기 위한 생분해 관련 연구개발이 다양하게 이루어지고 있으며 상기 연구개발의 일축으로 생분해성 폴리에스테르 섬유에 대한 연구가 활발히 계속되고 있다.

그러나 종래의 생분해성 폴리에스테르는 저융점의 바인더 특성을 발현시키기 어려워 저융점사에 포함되더라도 바인더 특성을 발현하는 섬유부분은 통상의 폴리에스테르 저융점 폴리머가 사용됨에 따라 저융점사 자체를 생분해성 섬유로 제조하기 어려웠다.

또한, 통상의 생분해성 섬유는 유리전이 온도가 낮아 열적특성이 열악함에 따라 경시변화가 심하여 재고, 저장 관리에 있어 취약하며 인테리어용 가공지 등 제품으로 제조된 후에도 열악한 열적특성으로 인해 시간이 지날수록 가공지 자체의 뒤틀림 현상을 발생시켜 제품의 사용성 저하 및 미관을 손상시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 첫 번째로 해결하려는 과제는 방사성이 뛰어나고, 현저히 우수한 접착성을 가지며, 향상된 생분해성을 발현하는 동시에 높은 유리전이온도(Tg)를 보유함으로써 내열성 등 열적 특성이 향상된 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유를 제공하는 것이다.

본 발명이 두 번째로 해결하려는 과제는 본 발명에 따른 복합섬유를 통해 친환경적이고, 열적특성 및 내구성이 우수한 인테리어용 원사, 이를 포함하는 가공지 및 이를 이용한 블라인드를 제공하는 것이다.

상술한 첫 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 제1 성분과 제2 성분을 포함하는 폴리에스테르계 복합섬유에 있어서, 상기 제1 성분은 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 및 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산을 포함하는 산성분 및 디올성분이 공중합된 생분해성 코폴리에스테르;를 포함하고, 상기 제2 성분은 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 및 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산을 포함하는 산성분 및 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨을 포함하는 디올성분이 공중합된 저융점 생분해성 코폴리에스테르;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유를 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 디카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산 및 디메틸테레프탈레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산은 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 수베린산, 시트르산, 피메르산, 아젤라인산, 세바스산, 노나노산, 데카노인산, 도데카노인산 및 헥사노데카노인산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르에서 디올성분은 에틸렌글리콘, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올 및 1,6-헥산디올로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 제2 성분의 저융점 생분해성 코폴리에스테르에서 디올성분은 에틸렌글리콘, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올 및 1,6-헥산디올로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 산성분은 생분해성 및 염기성 염료에 대한 사염성을 향상시키는 설폰산 금속염을 더 포함하며, 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르는 상기 설폰산 금속염을 제1 성분의 산성분 총 함량 대비하여 0.1 ~ 5몰%로 포함하고, 제2 성분의 저융점 생분해성 코폴리에스테르는 상기 설폰산 금속염을 제2 성분의 산성분 총 함량 대비하여 1 ~ 3 몰%로 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르는 산성분 중 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 디카르복실산으로 테레프탈산을 포함하고, 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산으로 아디프산을 포함하며, 생분해성 및 염기성 염료에 대한 사염성을 향상시키는 설폰산 금속염으로 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 산성분 총 함량 대비하여 아디프산은 2 ~ 12몰%, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트는 0.1 ~ 5몰% 및 테레프탈산은 83 ~ 97.9몰%로 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제2 성분의 저융점 생분해성 코폴리에스테르는 산성분 중 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 디카르복실산으로 테레프탈산을 포함하고, 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산으로 아디프산을 포함하며, 생분해성 및 염기성 염료에 대한 사염성을 향상시키는 설폰산 금속염으로 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 산성분 총 함량 대비하여 아디프산은 7.5 ~ 10몰%, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트는 1 ~ 3몰% 및 테레프탈산은 87 ~ 91.5몰%로 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 제2 성분의 저융점 생분해성 코폴리에스테르는 디올성분 중 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨을 13 ~ 20 몰%로 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르는 산성분과 디올성분을 1 : 1.0 ~ 2.0의 몰비로 혼합하여 중합되고, 상기 산성분은 산성분 총 함량 대비하여 아디프산 2 ~ 12몰%, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 0.1 ~ 5몰% 및 테레프탈산 83 ~ 97.9몰%를 포함하고, 상기 디올성분은 에틸렌글리콜을 포함하며, 상기 제2 성분의 저융점 생분해성 코폴리에스테르는 산성분과 디올성분을 1 : 1.0 ~ 2.0의 몰비로 혼합하여 중합되고, 상기 산성분은 산성분 총 함량 대비하여 아디프산 7.5 ~ 10몰%, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 1 ~ 3몰% 및 테레프탈산 87 ~ 91.5몰%를 포함하고, 디올성분으로 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨 13 ~ 20 몰% 및 에틸렌글리콜 80 ~ 87몰%를 포함 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르는 유리전이온도가 55 ~ 65 ℃이고, 상기 제2 성분의 저융점 생분해성 코폴리에스테르는 유리전이온도가 45 ~ 80℃ 일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르에 대한 하기의 수학식 1에 따른 고유점도 감소율이 30% 이상일 수 있다.

[수학식 1]

이때, 상기 처치는 pH 7 인 100 ℃ 증류수에 시료를 침지시키는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 제2 성분의 생분해성 저융점 코폴리에스테르에 대한 상기 수학식 1에 따른 고유점도 감소율이 30% 이상일 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 폴리에스테르계 복합섬유는 시스-코어형 복합섬유, 사이드-바이-사이드 복합섬유 또는 중공의 사이드-바이-사이드 복합섬유일 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 시스-코어형 복합섬유는 제1 성분이 코어부이고, 제 성분이 시스부일 수 있다.

한편, 상술한 두 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 복합섬유를 포함하는 인테리어용 원사를 제공하는 것이다.

또한, 상술한 두 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 인테리어용 원사를 포함하는 인테리어용 가공지를 제공하는 것이다.

또한, 상술한 두 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 인테리어용 가공지를 포함하는 블라인드를 제공하는 것이다.

이하, 본 발명에서 사용한 용어에 대해 설명한다.

본 발명에서 사용한 용어인 "블라인드"는 광을 차단하는 등의 창가리개의 목적으로 사용되는 것으로써, 통상적으로 스크린, 버티칼 등으로 명명되는 제품들을 통칭하는 용어로써, 판넬형, 롤형 등 사용상태를 불문한다.

본 발명에서 사용한 용어인 "가공지"는 직물, 편성물, 펠트, 프레이트, 부직포, 접착직물, 몰드직물, 웹(web) 모두를 의미하는 용어로 사용된다.

본 발명에 따른 저융점 폴리에스테르 복합섬유는 방사성이 우수하여 단독 방사가 가능하고, 생분해성 섬유임에도 불구하고 낮은 온도의 열에 의해 접착성을 발현하며, 종래의 저융점사와는 다르게 저융점사 전체가 생분해성을 발현하고, 그 발현 정도가 현저한 동시에 높은 유리전이온도(Tg)를 보유함으로써 내열성 등 열적 특성이 향상됨에 따라 복합섬유, 이를 이용한 다양한 제품이 저장, 사용 중에 열에 의한 변형이 방지됨에 따라 저장관리가 용이하고, 제품의 사용기간을 연장시킬 수 있어 다양한 제품군으로 용도 전개가 가능하다. 또한, 종래의 생분해성 섬유 및/또는 저융점사와 다르게 분산성 염료 뿐만 아니라 염기성 염료에도 쉽게 사염되어 사염성이 매우 뛰어나다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 복합섬유 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 복합섬유 단면도이다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

상술한 바와 같이 종래의 생분해성 폴리에스테르는 저융점의 바인더 특성을 발현시키기 어려워 저융점사에 포함되더라도 바인더 특성을 발현하는 섬유부분은 통상의 폴리에스테르 저융점 폴리머가 사용됨에 따라 저융점사 자체를 생분해성 섬유로 제조하기 어려웠다. 또한, 통상의 생분해성 섬유는 유리전이 온도가 낮아 열적특성이 열악함에 따라 경시변화가 심하여 재고, 저장 관리에 있어 취약하며 인테리어용 가공지 등 제품으로 제조된 후에도 열악한 열적특성으로 인해 시간이 지날수록 가공지 자체의 뒤틀림 현상을 발생시켜 제품의 사용성 저하 및 미관을 손상시키는 문제점이 있었다.

이에 본 발명에서는 제1 성분과 제2 성분을 포함하는 폴리에스테르계 복합섬유에 있어서, 상기 제1 성분은 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 및 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산을 포함하는 산성분 및 디올성분이 공중합된 생분해성 코폴리에스테르;를 포함하고, 상기 제2 성분은 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 및 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산을 포함하는 산성분 및 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨을 포함하는 디올성분이 공중합된 저융점 생분해성 코폴리에스테르;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유를 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 뛰어난 방사성을 가질 수 있고, 생분해성 섬유임에도 불구하고 낮은 온도의 열에 의해 접착성을 발현하며, 종래의 저융점사와는 다르게 저융점사 전체가 생분해성을 발현하고, 그 발현 정도가 현저한 동시에 높은 유리전이온도(Tg)를 보유함으로써 내열성 등 열적 특성이 뛰어날 수 있다.

복합섬유를 구성하는 제1 성분에 대해 설명한다.

상기 제1 성분은 산성분 및 디올성분이 공중합된 생분해성 코폴리에스테를 포함한다.

먼저, 산성분에 포함되는 각 화합물들에 대해 설명한다.

상기 산성분은 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 및 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산을 포함한다.

상기 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산은 통상적으로 폴리에스테르를 형성하는데 포함되는 방향족 다가 카르복실산인 경우는 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 테레프탈산, 이소프탈산 및 디메틸테레프탈레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고, 보다 바람직하게는 테레프탈산을 사용할 수 있다. 이는 상기 디메틸테레프탈레이트의 경우 에스테르화 반응성이 약해 추가적인 촉매들을 요구하고 원료의 원가가 테레프탈산에 비해 약 20% 높아 생산성을 증가시킬 수 있는 문제점이 있다.

또한, 상기 이소프탈산은 제조되는 코폴리에스테르의 내열성 저하를 유발할 수 있어 열적특성의 개선에 있어 매우 바람직하지 못하다. 특히, 생분해성 향상을 위해 산성분으로 포함하는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산의 경우 생분해성을 향상시키는 반대로 섬유의 열적특성을 저하시킴에 따라 방향족 다가 카르복실산으로 이소프탈산까지 사용될 경우 열적특성의 저하는 더욱 심해지는 바, 내열성 측면에서 이소프탈산의 사용은 바람직하지 못할 수 있다. 또한, 산성분으로 이소프탈산을 포함하여 공중합된 코폴리에스테르의 경우 생분해성이 이소프탈산을 불포함하여 공중합된 코폴리에스테르 보다 저하됨에 따라 친환경적이지 못할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 개질되는 원부재량이 증가하기 때문에 반응수율이 떨어져 제품을 수득함에 있어 제조 경비가 상승되는 문제점이 있다.

또한, 상기 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산은 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 수베린산, 시트르산, 피메르산, 아젤라인산, 세바스산, 노나노산, 데카노인산, 도데카노인산 및 헥사노데카노인산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 보다 향상된 생분해성을 발현시키기 위해 아디프산일 수 있다.

또한, 목적에 따라 다가 카르복실산으로 헤테로고리를 포함하는 다가 카르복실산을 포함할 수 있으며, 상기 헤테로 고리를 포함하는 다가 카르복실산의 비제한적 예로써는 2,5-퓨란디카르복실산, 2,5-사이오펜디카르복신산 및 2,5-피롤디카르복실산 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 카티온 등의 염기성 염료에 대한 사염성 및 생분해성을 향상시키기 위해 설폰산 금속염을 더 포함할 수 있다. 상기 설폰산 금속염을 더 포함시킴으로써 물 분자의 흡착을 유도하여 생분해 효과가 향상되어 분해성이 증가되는 동시에 염기성 염료에 사염을 가능하게 하는 이점이 있다. 보다 바람직하게는 상기 설폰산 금속염은 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트일 수 있다.

이상으로 상술한 산성분들은 바람직하게는 산성분 총 함량 대비하여 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 디카르복실산으로 테레프탈산을 83 ~ 97.9몰% 포함하고, 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산으로 아디프산을 2 ~ 12몰% 포함하며, 생분해성 및 염기성 염료에 대한 사염성을 향상시키는 설폰산 금속염으로 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트를 0.1 ~ 5몰%로 포함함이 좋고 이를 통해 현저히 우수한 염기성 염료에 대한 사염성, 생분해성 등 목적하는 물성 구현에 용이할 수 있다.

만일 생분해성을 향상시키는 아디프산을 2몰% 미만으로 포함될 경우 목적하는 생분해성 향상 효과를 볼 수 없는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 아디프산이 12몰 %를 초과하여 포함될 경우 생분해 효과가 증가하는 대신에 유리전이 온도(Tg)가 낮아져 목적하는 섬유의 열적특성을 얻을 수 없는 문제점 및/또는 방사시 절사가 많아 방사가 자체가 어려움에 따라 섬유로 용도 전개가 할 수 없는 문제점이 있을 수 있다. 이에 따라 상기 본 발명의 아디프산의 함량 범위를 만족할 경우, 일정 수준 이상의 열적특성 및 좀 더 향상된 생분해성을 동시에 얻을 수 있는 이점이 있다.

만일 생분해성 및 염기성 염료에 대한 사염성을 향상시키는 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트를 산성분 중 0.1 몰% 미만으로 포함시키는 경우 생분해성이 저하되고 카티온 등의 염기성 염료에 의해 사염이 어려운 문제점이 있으며, 만일 5몰%를 초과하여 포함시킬 경우 코폴리에스테르의 제조시에 반응 안정성 저하로 부반응물인 디에틸렌글리콜이 다량 발생할 수 있으며, 이 경우 방사시 팩 압력이 높아져 방사가 어려울 수 있는 문제점이 있다.

또한, 산성분으로 아디프산 및 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 이외에 테레프탈산을 잔량으로 포함할 수 있는데, 테레프탈산 이외에 다른 방향족 다가 카르복실산을 불포함함으로써 생산비 절감, 내열성 저하 방지, 생분해성 저하 방지 등 목적하는 물성 구현이 용이한 이점이 있다.

다음으로 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르에 포함되는 디올성분에 대해 설명한다.

상기 디올성분은 통상의 생분해성 코폴리에스테르에 사용되는 디올성분이 사용될 수 있고, 바람직하게는 탄소수 2 내지 14의 지방족 디올성분을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 에틸렌글리콘, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸글리콜, 테트라메킬렌글리콜, 펜타메틸글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 헵타메틸렌클리콜, 옥타메틸렌글리콜, 노나메틸렌글리콜, 데카메틸렌글리콜, 운데카메틸렌글리콜, 도데카메틸렌글리콜 및 트리데카메틸렌글리콜으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 보다 더 바람직하게는 에틸렌글리콜일 수 있다. 한편, 디올성분으로 디에틸렌글리콜을 포함시키는 것은 바람직하지 못할 수 있다. 이는 디에틸렌글리콜에 의해 생분해성 코폴리에스테르의 반응 수율이 저하될 수 있으며, 미반응된 디에틸렌글리콜은 방사시 팩 압력을 높여 방사조업성을 현저히 저하시킬 수 있고, 방사시 잦은 사절로 제사성이 현저히 저하되는 문제점이 있을 수 있다.

이상으로 상술한 제1 성분으로 포함되는 생분해성 코폴리에스테르는 산성분 및 디올성분이 1 : 1.0 ~ 2.0의 몰비로 혼합되어 중합된 것일 수 있고, 상기 산성분은 산성분 총 함량 대비하여 아디프산 2 ~ 12몰%, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 0.1 ~ 5몰% 및 테레프탈산 83 ~ 97.9몰%를 포함하고, 상기 디올성분은 에틸렌글리콜을 전량으로 포함한 것일 수 있으며, 이를 통해 목적하는 생분해성, 내열성, 사염성 등을 동시에 구현하기에 적합할 수 있다.

본 발명에 따른 바람직한 일구현예에 따르면, 제1 성분은 유리전이온도가 55 ~ 65℃일 수 있으며, 이를 통해 섬유로 방사가 가능 하는 등 목적한 물성의 구현에 바람직하고, 만일 유리전이온도가 55℃미만인 경우 섬유로 방사될 수 없고, 열적특성이 열악하여 경시변화 커 제품으로 용도 전개되기에 부적합할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르에 대한 하기의 수학식 1에 따른 고유점도 감소율이 30% 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 32% 이상일 수 있다.

[수학식 1]

상기 고유점도 감소율은 코폴리에스테르의 생분해성을 평가할 수 있는 파라미터로써, 상기 고유점도(IV) 감소율(%)이 클수록 생분해성이 큰 것으로 해석할 수 있다. 상기 고유점도 감소율은 분해성 평가 방법을 통해 계산될 수 있고, 분해성 평가 방법이란 pH 7인 100 ℃ 증류수에 시료, 즉 용융 전의 생분해성 폴리에스테르를 침지시키고 96시간 후의 고유점도(IV)를 측정하는 평가방법을 의미한다.

만일 고유점도(IV) 감소율(%)이 30% 미만인 경우 후술할 제2 성분이 초부에 포함되고 제1 성분을 심부에 포함시킨 복합섬유에서 구현되는 열적특성에 따른 복합섬유의 경시변화 최소화와 복합섬유 전체의 생분해성 향상의 효과를 동시에 현저히 달성하지 못하는 문제점이 있을 수 있다. 복합섬유 내 제1 성분 및 제2 성분의 구조적 배치에 따라 요구되는 바람직한 물성에 대한 설명은 후술하는 제2 성분의 설명에서 구체적으로 하기로 한다.

다음으로, 상술한 제 1성분과 함께 복합섬유에 포함되는 제2 성분에 포함되는 저융점 생분해성 코폴리에스테르에 대해 설명한다.

상기 저융점 생분해성 코폴리에스테르는 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 및 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산을 포함하는 산성분 및 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨을 포함하는 디올성분이 공중합되어 형성된 것일 수 있다.

먼저, 산성분에 대해 설명한다.

상기 산성분은 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 및 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산을 포함하고, 생분해성 및 염기성 염료에 대한 사염성을 향상시키기 위해 설폰산 금속염을 더 포함할 수 있다.

상기 방향족 다가 카르복실산, 지방족 다가 카르복실산 및 설폰산 금속염에 대한 구체적 종류 및 설명은 상술한 제1 성분에 포함되는 생분해성 코폴리에스테르에 포함되는 산성분과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하며 이하 차이점을 중심으로 설명한다.

제2 성분에 포함되는 저융점 생분해성 코폴리에스테르는 바람직하게는 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 디카르복실산으로 테레프탈산을 포함하고, 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산으로 아디프산을 포함하며, 생분해성 및 염기성 염료에 대한 사염성을 향상시키는 설폰산 금속염으로 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트를 포함한다. 보다 바람직하게는 상기 산성분 총 함량 대비하여 아디프산은 7.5 ~ 10몰%, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트는 1 ~ 3몰% 및 테레프탈산은 79 ~ 91.5몰%로 포함될 수 있다. 상술한 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르와 비교했을 때, 제2 성분의 경우 아디프산을 산성분 총 함량대비 7.5 ~ 10 몰%로 포함함을 통해 내열성 감소를 최소화하면서 생분해성을 최대화할 수 있다.

이는 본 발명에 따른 복합섬유는 바람직하게는 제2 성분이 초부, 제1 성분이 심부를 형성하는 형상의 복합섬유일 수 있는데, 제2 성분이 제1 성분의 외부에 위치하게 됨에 따라 외부환경에 의한 영향을 더 심하게 받게 됨으로써 심부에 위치하는 제1 성분보다 내열성이 더 우수할 필요가 있다. 또한, 복합섬유 자체가 더 빠른 시간에 생분해 되기 위해서는 심부를 최대한 단시간 내에 노출시켜야 됨에 따라 내열성 못지않게 생분해성을 더욱 동시에 구현함이 바람직할 수 있다. 또한, 제2 성분이 내열성 및 생분해성을 동시에 구현할 수 있다면 심부에 위치하는 제1 성분은 상대적으로 내열성 보다는 생분해성에 더 치우쳐진 물성을 가지는 생분해성 코폴리에스테르의 사용이 가능함에 따라 복합섬유 전체의 생분해 시간을 더욱 단축하면서도 경시변화를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

이에 따라 제2 성분에 포함되는 생분해성 저융점 코폴리에스테르는 아디프산을 산성분 총 함량대비 7.5 ~ 10몰%로 포함할 수 있다. 만일 아디프산이 7.5몰% 미만으로 포함되는 경우 생분해성이 현저히 저하되어 심부인 제1 성분을 외부에 노출시키는데 소요되는 시간이 장시간으로 연장됨에 따라 목적하는 섬유의 생분해 효과 발현이 미흡할 수 있다. 또한, 아디프산이 10몰%를 초과하여 포함되는 경우에는 열적특성의 저하가 현저해 목적하는 내열성 발현이 어렵고, 이에 따라 복합섬유의 경시변화가 심한 문제가 있을 수 있다.

또한, 제2 성분에 포함되는 생분해성 저융점 코폴리에스테르는 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트를 1 ~ 3몰%로 포함할 수 있는데, 생분해성 및 내열성을 동시에 구현하고자 조절된 아디프산의 함량에 따라 감소될 수 있는 생분해성을 이를 통해 보완, 상승시킬 수 있고 목적하는 염기성 염료에 대한 사염성 향상 및 방사용이성에 더욱 큰 이점이 있다. 만일 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트를 1몰% 미만으로 포함시키는 경우 내열성을 수득하면서 저하된 생분해성 유지 또는 상승시킬 수 없을 수 있고, 또한 3몰%를 초과하는 경우 중합을 진행할 때 끓어오름 현상이 발생 및 디에틸렌글리콜이 과량 발생하여 최종 물성을 저하시키게 되고 이는 방사를 진행할 때 사절을 발생시키는 등 조업성이 원활하지 못해 목적하는 복합섬유의 수득율이 감소하는 문제가 있을 수 있다.

다음으로 생분해성 저융점 코폴리에스테르에 포함되는 디올성분에 대해 설명한다.

상기 디올성분은 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨을 포함한다.

종래의 생분해성 폴리에스테르의 경우 생분해성을 높이기 위해 지방족 다가 카르복실산을 포함하는 경우가 많았고, 이 경우 열적특성이 현저히 저하됨에 따라 섬유로 제조되기 매우 어려운 문제점이 있었다. 또한, 섬유로 제조될 수 있더라도 통상적으로 건조공정이 당해 생분해성 폴리에스테르의 유리전이온도(Tg) 부근의 온도 또는 이보다 높은 온도에서 이루어지는데 낮은 Tg로 인해 건조효율이 좋지 못하며, 건조시간이 장기화 되는 문제점이 있다. 나아가, 건조 공정에서 생분해성 폴리에스테르 칩간의 고착이 발생하여 방사 불량의 원인 되는 문제점이 있으며, 방사된 섬유의 열처리 등 후가공 공정에서 섬유 수축 또는 상기 섬유를 제직한 원단의 열처리 공정에서 원단 수축이 발생하는 문제점이 있었다. 본 발명의 발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 디올성분에 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨을 포함시킴으로써 높은 Tg를 보유하면서도 생분해성이 더욱 향상된 생분해성 저융점 코폴리에스테르를 수득할 수 있었다. 또한, 상기 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨은 생분해성 폴리에스테르의 열적특성을 향상시키는 동시에 상술한 설폰산 금속염과의 동시에 포함될 경우 생분해성에 있어 상승작용을 일으켜 생분해성이 더욱 우수해지는 이점이 있다.

다만, 디올성분에 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨을 포함시킨다고 하여 저융점의 바인더 특성을 발현시킬 수 있는 것은 아니며, 바람직하게는 전체 디올성분 중 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨을 13 ~ 20 몰%로 포함시킬 때 유리전이 온도의 상승으로 목적하는 내열성을 수득하는 동시에 바인더 섬유로 사용될 수 있는 물성이 발현될 수 있다. 만약 13몰% 미만으로 포함될 경우 열 특성 향상이 미비할 수 있고, 저융점 바인더 섬유로 사용할 수 있는 접착성능 발현이 전혀 되지 않을 수 있고, 코폴리에스테르로 제조하는 과정에서 반응율이 현저히 낮아 목적하는 코폴리에스테르의 생산성을 충분히 확보하지 못하는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 20몰%를 초과하여 포함하는 경우 유리전이온도가 상승하여 일반적으로 생분해를 진행하기 위한 1차 단계인 가수분해를 통한 저분자화가 진행되기 어렵고 이로 인하여 최종적으로 미생물에 의한 분해가 낮을 수 밖에 없다. 즉, 생분해 성능이 저하되는 문제점이 있다.

상기 디올성분에는 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨 이외에 탄소수 2 내지 14의 지방족 디올성분을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸글리콜, 테트라메킬렌글리콜, 펜타메틸글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 헵타메틸렌클리콜, 옥타메틸렌글리콜, 노나메틸렌글리콜, 데카메틸렌글리콜, 운데카메틸렌글리콜, 도데카메틸렌글리콜 및 트리데카메틸렌글리콜으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 에틸렌글리콜을 포함할 수 있다.

이상으로 상술한 제2 성분으로 포함되는 생분해성 저융점 코폴리에스테르는 산성분 및 디올성분이 1 : 1.0 ~ 2.0의 몰비로 혼합되어 중합된 것일 수 있고, 상기 산성분은 산성분 총 함량 대비하여 아디프산 7.5 ~ 10몰%, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 1 ~ 3몰% 및 테레프탈산 87 ~ 91.9몰%를 포함하고, 상기 디올성분은 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨 13 ~ 20 몰% 및 에틸렌글리콜 80 ~ 87몰%를 포함한 것일 수 있으며, 이를 통해 목적하는 생분해성, 내열성, 사염성 등을 동시에 구현하기에 적합할 수 있다.

본 발명에 따른 바람직한 일구현예에 따르면, 제2 성분은 유리전이온도가 45 ~ 80℃일 수 있으며, 이를 통해 섬유로 방사가 가능 하는 등 목적한 물성의 구현에 바람직하고, 제2 성분이 초부에 포함될 경우 심부에 포함되는 제1 성분의 열적특성을 더욱 보완하여 복합섬유의 경시변화를 최소화하는데 유리할 수 있다. 만일 유리전이 온도가 45℃ 미만인 경우 제2 성분이 초부에 포함될 경우 복합섬유의 열적특성이 현저히 저하될 수 있고, 유리전이 온도가 80℃를 초과할 경우 생분해성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 제2 성분의 생분해성 저융점 코폴리에스테르는 상술한 본 발명에 따른 수학식 1의 고유점도 감소율이 30% 이상을 만족할 수 있다. 만일 30% 미만의 고유점도 감소율을 발현하는 경우 단시간 내 심부에 위치하는 제1 성분을 외부로 노출시킬 수 없어 복합섬유 전체가 생분해 되는데 소요되는 시간이 장기화될 수 있어 바람직하지 못할 수 있다.

한편, 이상으로 상술한 제1 성분에 포함되는 생분해성 코폴리에스테르 및 제2 성분에 포함되는 생분해성 저융점 코폴리에스테르는 하기와 같은 제조방법을 통해 제조될 수 있다.

다만, 상술하였듯이, 제1 성분에 포함되는 생분해성 코폴리에스테르와 제2 성분에 포함되는 생분해성 저융점 코폴리에스테르에 각각 포함되는 산성분 및 디올성분은 그 조성과 조성비에 있어 다를 수 있으며, 후술하는 제조방법은 조성과 조성비에 크게 제약 받지 않고 생분해성 코폴리에스테르를 제조할 수 있는 공정 위주로 설명하나, 후술하는 제조방법에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

바람직하게는 산성분과 디올성분을 에스테르화 반응시켜 올리고머를 제조하는 단계 및 상기 제조된 올리고머를 중합하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.

먼저, 산성분과 디올성분을 에스테르화 반응시켜 올리고머를 제조하는 단계는 산성분 및 디올성분을 1 : 1 내지 2의 몰비로 혼합하여 온도를 상온부터 100 내지 140℃까지 20 내지 40분간 승온하고 혼합물을 교반하면서 다시 온도를 200 내지 280℃까지 100 내지 150분간 승온하여 에스테르화 반응을 통해 올리고머를 제조할 수 있다.

상기 에스테르화 반응은 촉매 하에서 이루어질 수 있는데, 이때 촉매의 종류와 사용량은 중합물의 변색 등을 유발할 수 있고 반응 시간들을 결정할 수 있다는 점에서 중요하며, 산성분으로 소듐 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트를 포함하는 경우에 리튬화합물 및 변색을 막기 위해 코발트화합물을 병용하여 사용할 수 있다.

상기 리튬화합물로는 통상의 생분해성 폴리에스테르를 제조에 사용되는 리튬화합물을 사용할 수 있으나 바람직하게는 금속 리튬 또는 리튬아세테이트를 사용할 수 있으며, 상기 리튬화합물의 사용량은 중합 후에 수득되는 이론적 중합물 총 중량을 기준으로 하여 100 내지 600ppm의 범위의 양을 사용하는 경우에 가장 효과적일 수 있다.

또한, 상기 코발트화합물은 바람직하게는 금속 코발트 또는 코발트아세테이트를 사용할 수 있으며 이 경우 변색의 방지에 가장 효과적일 수 있고, 상기 코발트화합물의 사용량은 중합 후에 수득되는 이론적 중합물 총 중량을 기준으로 60 내지 130ppm을 사용할 경우에 가장 효과적일 수 있다. 만일 상기 60ppm 미만으로 사용될 경우 보색제로써의 효과가 없을 수 있으며, 만일 130 ppm을 초과하여 포함될 경우 방사시 이물로 작용할 수 있는 문제점이 있다.

다음으로 상기 제조된 올리고머를 중합하여 생분해성 폴리에스테르를 제조할 수 있는데, 구체적으로 상기 올리고머를 250 내지 300 ℃에서 150 내지 200 분 동안 교반반응을 통해 제조될 수 있다.

상기 중합단계에서 촉매와 안정제를 부가하여 제조할 수 있는데 이는 중합물의 특성, 특히, 반응속도와 색상에 큰 영향을 미칠 수 있다.

특히 산성분으로 방향족 다가 카르복시산을 포함하는 공중합 폴리에스테르 중합물의 경우 250 내지 300℃의 높은 온도에서 반응이 요구되어 촉매와 열안정제의 선택은 중요하다. 또한, 알루미늄 아세테이트 베이직과 같은 반응속도를 높이기 위해 코촉매로 사용되는 촉매를 투입할 경우, 중합물 내 이물감이 상승하여 방사시 초기 팩압을 상승시키는 원인이 되므로 사용을 가급적 피하는 것이 좋다.

본 발명에서의 중·축합 반응 시 사용할 수 있는 촉매로는 안티몬화합물일 수 있고, 고온에서 열분해에 의한 색상의 변색을 억제하기 위해 열안정제로 인화합물을 사용할 수 있다.

상기 안티몬화합물로는 삼산화안티몬, 사산화안티몬, 오산화안티몬 등과 같은 산화안티몬류, 삼황화안티몬, 삼불화안티몬, 삼염화안티몬 등과 같은 할로겐화 안티몬류, 안티몬트리아세테이트, 안티몬벤조에이트 및 안티몬트리스테아레이트 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 삼산화안티몬 및 안티몬트리아세테이트 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 그 사용량은 바람직하게는 중합 후에 수득되는 이론적 중합물 총 중량을 기준으로 100 내지 600ppm을 사용할 수 있다.

상기 인화합물로는 인산, 모노메틸인산 트리메틸인산, 트리부틸인산 등 인산류 및 그의 유도체들을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 트리메틸인산 또는 트리페닐아인산을 사용할 수 있고, 상기 인화합물의 사용량은 바람직하게는 중합 후에 수득되는 이론적 중합물 총 중량을 기준으로 100 내지 500ppm을 사용할 수 있다.

상술한 제조방법을 통해 수득된 생분해성 폴리에스테르는 바람직하게는 생분해성 폴리에스테르는 칩 형태로 제조된 후 복합섬유 형태로 방사될 수 있다. 생분해성 폴리에스테르 칩은 방사에 앞서 일정 수준 이하의 수분율을 유지하기 위해 적정 온도와 습도 내에서 건조 공정을 진행되며, 이때 수분율이 너무 높은 상태로 공정이 전개될 경우 급격한 가수분해로 인해 섬유로 방사된 원사의 물성이 저하되는 현상이 나타날 수 있다. 따라서 적정 수준의 수분율 이하로 고분자를 관리해야 하는데 이때 유리전이 온도(Tg) 가 낮은 경우에 건조 온도를 높일 수 없어 건조효율 저하, 건조시간 연장 및 건조되는 생분해성 폴리에스테르 칩간의 고착이 발생할 수 있는 문제점이 있고, 상기와 같이 고착 칩이 생성되면 건조장치로부터 칩을 꺼내는 것이 곤란해지거나 방사 시에 투입 라인이나 투입구 등이 고착된 칩으로 막혀 방사를 안정하게 행할 수 없는 문제점이 있다.

상기 생분해성 폴리에스테르 칩의 건조공정은 통상적인 생분해성 폴리에스테르 칩의 건조공정에 의할 수 있고, 바람직하게는 상기 생분해성 폴리에스테르 칩은 유리전이 온도 부근 또는 그 이상의 온도에서 건조될 수 있으며, 보다 바람직하게는 70 내지 100℃에서 180 내지 400 분간에 걸쳐 건조될 수 있다.

바람직하게는 상기와 같이 건조과정을 거친 생분해성 폴리에스테르 칩 및 생분해성 저융점 폴리에스테르칩을 180 내지 270 ℃로 용융하여 복합방사를 통해 목적하는 섬유로 제조할 수 있다.

복합방사시에 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 시스-코어형 복합섬유, 사이드-바이-사이드 복합섬유 또는 중공의 사이드-바이-사이드 복합섬유로 복합방사 됨이 바람직하다. 상기 시스-코어형 복합섬유의 경우 동심 또는 편심 시스-코어형 복합섬유일 수 있고, 시스부의 일측이 개방되어 코어부의 일부가 복합섬유의 외부로 노출되는 C형 시스-코어형 복합섬유일 수 있다. 이 경우 본 발명에 따른 제1 성분은 코어부(심부)에 포함되고, 제2 성분은 시스부(초부)에 위치함이 바람직하고 이를 통해 바인더 특성이 발현되는 생분해성 복합섬유로 사용할 수 있는 이점이 있다.

구체적으로 도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 동심 시스-코어형 복합섬유의 단면도로써, 제1 성분을 코어부(21)에 포함하고, 제2 성분을 시스부(20)에 포함하는 복합섬유를 나타낸다.

또한, 도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 C형 시스-코어형 복합섬유의 단면도로써, 제2 성분을 포함하는 시스부(100)의 일측이 개방되고, 상기 시스부(100)에 의해 둘러싸여 일측이 개방된 부분으로 일부분이 외부에 노출되는 제1 성분을 포함하는 코어부(200)를 포함하는 복합섬유를 나타낸다.

이상으로 설명한 복합섬유의 구조는 당업계 공지된 방사구금을 통해 구현할 수 있다. 다만, 목적하는 형상을 구현할 수 있는 방사구금을 통해 방사된 섬유상이 그대로 응고된 섬유는 섬유 내의 분자의 배향이 좋지 못하기 때문에 바람직하게는 방사된 복합섬유를 연신 또는 부분연신 할 수 있다.

구체적으로 상기 연신은 1100 내지 1700 mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제1 권취와 4000 내지 4600mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제2 권취를 통해 수행될 수 있다.

또한, 상기 부분연신은 2500 내지 3300 mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제1 권취와 2500 내지 3400mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제2 권취로 수행될 수 있다.

바람직하게는 연신사(SDY) 및 부분연신사(POY)로 방사 시에 권취는 고뎃 롤러(Godet roller, G/R)를 사용하여 수행될 수 있는데, 상기 연신사(SDY) 제조단계에 고뎃 롤러를 이용하여 제1 권취 및 제2 권취를 할 경우 바람직하게는 고뎃 롤러의 표면온도를 제1 권취에서는 70 내지 90℃로, 제2 권취에서는 100 내지 140℃로 유지시킨 후 권취할 수 있다. 이를 통해 연신 중에 발생하는 사절현상을 방지할 수 있다.

상기와 같이 방사된 연신사 또는 부분연신사는 사용의 편의성 및 공정 용이성을 위해 바람직하게는 섬도 50 내지 200 데니어, 18 내지 100 필라멘트로 제조될 수 있다.

이상으로 제조된 복합섬유는 동종의 폴리에스테르 또는 이종의 섬유와 함께 합사되어 인테리어용 원사로 사용될 수 있다. 또한, 이러한 인테리어용 원사는 단독 또는 이종의 원사와 함께 인테리어용 가공지를 형성할 수 있다.

상기 가공지는 직물, 편성물, 펠트, 프레이트, 부직포, 접착직물, 몰드직물, 웹(web) 등일 수 있다. 상기 가공지의 구체적인 제조방법의 경우 직물, 편성물 등에 따른 통상적인 제직, 편성 등의 방법에 의해 제조될 수 있으며, 본 발명에 따른 인테리어용 원사만을 포함할 수 있고, 목적에 따라 이종의 원사와 교직, 교편 등이 될 수 있다.

또한, 상기 가공지는 별도의 기능성 부여 즉, 내광 견뢰도를 우수하게 하기 위해 벤조트리아졸계, 벤조페논계 등의 자외선 흡수제나 다른 섬유용 가공제를 사용할 수도 있다. 상기 사용될 수 있는 다른 섬유용 가공제로서 일반적으로 사용되는 대전방지제, 발수발유제, 오염방지제, 항균제, 수분 흡수제, 슬립 방지제 등이 부가적으로 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 인테리어용 가공지를 포함하는 블라인더를 포함한다.

상기 블라인더는 광을 차단하는 등의 창가리개의 목적으로 사용되는 것으로써, 통상적으로 스크린, 버티칼 등으로 명명되는 제품들을 통칭하는 용어로써, 판넬형, 롤형 등 사용상태에 제한되지 않으며, 통상적인 창가리개에 사용되는 기타 부재들이 더 포함될 수 있다.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.

<준비예 1>

제1성분인 생분해성 코폴리에스테르를 제조하기 위해 교반기 및 콘덴서가 부착된 250ml 플라스크에 테레프탈산 88.5 몰%, 아디프산 10몰% 및 소디움 3,5-디메톡시벤젠설포네이트 1.5 몰%인 산성분과 에틸렌글리콜 100몰%인 디올성분을 산성분 기준으로 하여 1: 1.2 몰비로 투입하였다. 에스테르화 촉매로 리튬아세테이트 500ppm을 첨가하고 반응기 내 온도를 30분간에 걸쳐 상온으로부터 120℃ 로 승온하면서 교반하여 120분간 250 ℃까지 승온반응 시켰다. 이때 생성된 부반응물인 메탄올과 물은 콘데서를 통해 유출시켰다. 이어서 열안정제로 인산 150ppm, 촉매로 삼산화안티몬을 300ppm 첨가한 후 40분간에 걸쳐 관내 압력을 0.5mmHg까지 서서히 감압시킴과 동시에 관내 온도를 285℃까지 승온시키면서 180분 동안 교반반응을 진행하 다음 교반을 중단하고 토출시켜 생분해성 코폴리에스테르를 수득하였다. 상기 수득된 코폴리에스테르를 물에 냉각한 후 펠레타이저로 절단하여 하기 표 1과 같은 생분해성 코폴리에스테르 칩을 제조하였다.

<준비예 2>

제2 성분인 생분해성 저융점 코폴리에스테르를 제조하기 위해 교반기 및 콘덴서가 부착된 250ml 플라스크에 테레프탈산 88.5 몰%, 아디프산 10몰% 및 소디움 3,5-디메톡시벤젠설포네이트 1.5 몰%인 산성분과 에틸렌글리콜 85 몰% 및 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨 15 몰%인 디올성분을 산성분 기준으로 하여 1: 1.2 몰비로 투입하였다. 에스테르화 촉매로 리튬아세테이트 500ppm을 첨가하고 반응기 내 온도를 30분간에 걸쳐 상온으로부터 120℃ 로 승온하면서 교반하여 120분간 250 ℃까지 승온반응 시켰다. 이때 생성된 부반응물인 메탄올과 물은 콘데서를 통해 유출시켰다. 이어서 열안정제로 인산 150ppm, 촉매로 삼산화안티몬을 300ppm 첨가한 후 40분간에 걸쳐 관내 압력을 0.5mmHg까지 서서히 감압시킴과 동시에 관내 온도를 285℃까지 승온시키면서 180분 동안 교반반응을 진행하 다음 교반을 중단하고 토출시켜 생분해성 저융점 코폴리에스테르를 수득하였다. 상기 수득된 코폴리에스테르를 물에 냉각한 후 펠레타이저로 절단하여 하기 표 1과 같은 생분해성 저융점 코폴리에스테르 칩을 제조하였다.

<준비예 3 ~ 12>

준비예 2와 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1또는 표 2와 같이 조성을 달리하여 표 1 또는 표 2와 같은 생분해성 저융점 코폴리에스테르 칩을 제조하였다.

<실험예 1>

상기 준비예를 통해 제조된 칩상태의 코폴리에스테르에 대해 하기의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

1. 융점 및 유리전이 온도

융점 및 유리전이 온도는 시차주사 열량측정(DSC)을 이용하여 질소기류(50 ml/min)하의 -100 ℃에서 250℃까지 승온속도 10 ℃/min으로 하여 유리전이온도(Tg) 및 융점(Tm)을 측정하였다.

2. 고유점도

오르쏘-클로로 페놀(Ortho-Chloro Phenol)을 용매로 하여 110℃, 2.0g/25ml의 농도로 30분간 용융 후, 25℃에서 30분간 항온하여 캐논(CANON) 점도계가 연결된 자동 점도 측정 장치로부터 분석하였다.

3. 반응율

1,4:3,6-디안하이드로헥시톨의 투입된 반응량 대비 NMR을 통하여 검출된 양을 통하여 하기의 식을 통해 실제 반응된 비율을 산출하였다.

반응율(%) = [반응시 투입량(몰%) - NMR을 통한 중합 후 검출량(몰%)] ×100/ 반응시 투입량(몰%)

4. 생분해성 평가

생분해성을 측정하기 위해 pH 7 인 100 ℃ 증류수에 실시예 및 비교예를 통해 수득된 생분해성 폴리에스테르 칩을 침지시키고 96시간 후의 고유점도(IV)를 측정하여 고유점도(IV) 감소율(%)을 통해 평가하였고, 구체적으로 하기의 수학 식 1에 의해 계산하였다.

[수학식 1]

<실시예 1>

준비예 1을 통해 제조된 생분해성 코폴리에스테르 칩 및 준비예 2를 통해 생분해성 저융점 코폴리에스테르 칩을 80℃ 및 100℃에서 각각 2시간씩 건조 후 140 ℃에서 4시간 건조과정을 거친 후 265℃ 방사온도에서 동심 시스코어형 방사구금을 통해 준비예 1에서 제조된 성분은 코어부로 방사하고, 준비예 2에서 제조된 성부은 시스부로 하여 복합방사 공정을 진행하되 표면온도가 90℃인 고뎃롤러에서1500 mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제1 권취와 표면온도가 125℃인 고뎃롤러에서 4400mpm(m/min)의 사속으로 권취하는 제2 권취를 통해 섬도 75 필라멘트수 36인 하기 표 2와 같은 복합섬유를 제조하였다.

<실시예 2 ~ 10>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 3 또는 4와 같이 시스부 및 코어부 성분으로 투입되는 성분을 달리하여 하기 표 3 또는 4와 같은 복합섬유를 제조하였다.

<비교예 1 ~ 5>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 3 또는 4와 같이 시스부 및 코어부 성분으로 투입되는 성분을 달리하여 하기 표 3 또는 4와 같은 복합섬유를 제조하였다.

<실험예 2>

상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 복합섬유에 대해 하기의 물성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

1. 방사용이성

방사용이성은 실시예 및 비교예를 통해 연신사 9kg 드럼을 만권으로 하여 방사하였을 때의 절사 없는 하기의 계산식과 같은 복합섬유의 수율로 평가하였고,

[계산식]

수율이 100 ~ 95%이면 ◎로, 95 ~ 90% 이면 ○로, 90% 미만의 경우 ×로 각각 구분하여 나타내었다.

2. 카티온 염색성

염기성 염료에 대한 복합섬유의 염색용이성을 평가하였고, 염색 방법으로는 카티온 염료 Kayacryl Red FRL 0.3%owf, 액비 1: 20, pH 5로 조제된 염액에 피염물을 넣은 후 시험염색기를 통하여 120℃까지 2℃/min 로 승온 후 120℃에서 40분 동안 염색을 진행하고 2℃/min로 냉각 후 수세 건조하였다. 염색 용이성 평가는 염색 품질이 우수한 경우 5, 품질이 저하될수록 4 ~ 1, 염색이 되지 않는 경우 0으로 표시하였다.

3. 강도 및 신도

자동 인장 시험기(Textechno 사)를 사용하여 50 cm/min의 속도, 50 cm의 파지 거리를 적용하여 측정하였다. 강도와 신도는 섬유에 일정한 힘을 주어 절단될 때까지 연신시켰을 때 걸린 하중을 데니어(Denier;de)로 나눈 값(g/de)을 강도, 늘어난 길이에 대한 처음 길이를 백분율로 나타낸 값(%)을 신도로 정의하였다.

4. 접착성

원사를 환편기를 통하여 양말형태로 환편물을 제조해 준 뒤 3kg/㎠의 압력을 3초간 가하고 특정의 온도에서 열압착하여 인장 시험기를 이용하여 측정폭을 10cm로 하고 인장 속도를 10 cm/min로 접착강도의 박리력을 측정하였다. 그리고, 접착성이 매우 우수하면 5, 품질이 저하될수록 4 ~ 1, 접착이 되지 않는 경우 0으로 표시하였다

5. I.V Drop % (원사의 생분해성 평가)

각 실시예 및 비교예에서 제조된 원사를 pH 7 인 100 ℃ 증류수에 침지시키고 96시간 후의 고유점도(IV)를 측정하여 고유점도(IV) 감소율(%)을 통해 평가하였고, 구체적으로 하기의 수학 식 1에 의해 계산하였다.

[수학식 1]

구체적으로 상기 표 3에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 내지 2의 경우 방사성, 제조된 복합섬유의 강도, 카티온 염색성, 접착성 및 고유점도 드랍율에 따른 생분성이 현저히 우수함을 확인할 수 있다.

이에 반하여, 준비예 6을 시스부에 포함시킨 실시예 3의 경우 실시예 1에 비해 복합섬유의 강도저하, 접착성이 현저히 좋지 않음을 알 수 있고, 준비예 9를 시스부에 포함시킨 실시예 4는 방사성이 실시예 1 보다 좋지 않고, 복합섬유의 강도, 접착력 및 생분해성이 실시예 1보다 특히 좋지 않았으며, 카티온에 염색되지 않았다. 또한, 준비예 9의 경우(표 2 참조) 반응율이 좋지 않아 생산성이 실시예 1에 비해 저하됨을 확인할 수 있다.

또한, 실시예 7의 경우 접착성, 카티온 염색성, 생분해성이 모두 실시예 1에 비해 저하된 것을 확인할 수 있다.

한편, 비교예 1의 경우 준비예 1을 시스부 및 코어부 모두에 포함시킴에 따라 접착성이 발현되지 않음을 확인할 수 있다.

Claims (18)

1. 제1 성분과 제2 성분을 포함하는 폴리에스테르계 복합섬유에 있어서,
   상기 제1 성분은 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 및 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산을 포함하는 산성분 및 디올성분이 공중합된 생분해성 코폴리에스테르;를 포함하고,
   상기 제2 성분은 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산 및 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산을 포함하는 산성분 및 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨을 포함하는 디올성분이 공중합된 저융점 생분해성 코폴리에스테르;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산 및 디메틸테레프탈레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고
   상기 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산은 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 수베린산, 시트르산, 피메르산, 아젤라인산, 세바스산, 노나노산, 데카노인산, 도데카노인산 및 헥사노데카노인산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르에서 디올성분은 에틸렌글리콘, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올 및 1,6-헥산디올로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고,
   상기 제2 성분의 저융점 생분해성 코폴리에스테르에서 디올성분은 에틸렌글리콘, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올 및 1,6-헥산디올로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 산성분은 생분해성 및 염기성 염료에 대한 사염성을 향상시키는 설폰산 금속염을 더 포함하며,
   제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르는 상기 설폰산 금속염을 제1 성분의 산성분 총 함량 대비하여 0.1 ~ 5몰%로 포함하고,
   제2 성분의 저융점 생분해성 코폴리에스테르는 상기 설폰산 금속염을 제2 성분의 산성분 총 함량 대비하여 1 ~ 3 몰%로 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르는 산성분 중 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 디카르복실산으로 테레프탈산을 포함하고, 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산으로 아디프산을 포함하며, 생분해성 및 염기성 염료에 대한 사염성을 향상시키는 설폰산 금속염으로 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 산성분 총 함량 대비하여 아디프산은 2 ~ 12몰%, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트는 0.1 ~ 5몰% 및 테레프탈산은 83 ~ 97.9몰%로 포함되는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2 성분의 저융점 생분해성 코폴리에스테르는 산성분 중 탄소수 6 내지 14의 방향족 다가 디카르복실산으로 테레프탈산을 포함하고, 생분해성을 향상시키는 탄소수 2 내지 14의 지방족 다가 카르복실산으로 아디프산을 포함하며, 생분해성 및 염기성 염료에 대한 사염성을 향상시키는 설폰산 금속염으로 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 산성분 총 함량 대비하여 아디프산은 7.5 ~ 10몰%, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트는 1 ~ 3몰% 및 테레프탈산은 87 ~ 91.5몰%로 포함되는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 제2 성분의 저융점 생분해성 코폴리에스테르는 디올성분 중 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨을 13 ~ 20 몰%로 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르는 산성분과 디올성분을 1 : 1.0 ~ 2.0의 몰비로 혼합하여 중합되고, 상기 산성분은 산성분 총 함량 대비하여 아디프산 2 ~ 12몰%, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 0.1 ~ 5몰% 및 테레프탈산 83 ~ 97.9몰%를 포함하고, 상기 디올성분은 에틸렌글리콜을 포함하며,
    상기 제2 성분의 저융점 생분해성 코폴리에스테르는 산성분과 디올성분을 1 : 1.0 ~ 2.0의 몰비로 혼합하여 중합되고, 상기 산성분은 산성분 총 함량 대비하여 아디프산 7.5 ~ 10몰%, 소디움 3,5-디카르보메톡시벤젠설포네이트 1 ~ 3몰% 및 테레프탈산 87 ~ 91.5몰%를 포함하고, 디올성분으로 1,4:3,6-디안하이드로헥시톨 13 ~ 20 몰% 및 에틸렌글리콜 80 ~ 87몰%를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르는 유리전이온도가 55 ~ 65 ℃이고, 상기 제2 성분의 저융점 생분해성 코폴리에스테르는 유리전이온도가 45 ~ 80℃ 인 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분의 생분해성 코폴리에스테르에 대한 하기의 수학식 1에 따른 고유점도 감소율이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
    [수학식 1]
    

    

    
    
    이때, 상기 처치는 pH 7 인 100 ℃ 증류수에 시료를 침지시키는 것을 의미한다.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 성분의 생분해성 저융점 코폴리에스테르에 대한 하기의 수학식 1에 따른 고유점도 감소율이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
    [수학식 1]
    

    

    
    이때, 상기 처치는 pH 7 인 100 ℃ 증류수에 시료를 침지시키는 것을 의미한다.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르계 복합섬유는 시스-코어형 복합섬유, 사이드-바이-사이드 복합섬유 또는 중공의 사이드-바이-사이드 복합섬유인 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 시스-코어형 복합섬유는 제1 성분이 코어부이고, 제2 성분이 시스부인 것을 특징으로 하는 생분해성이 우수한 저융점 폴리에스테르계 복합섬유.
    
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 복합섬유를 포함하는 인테리어용 원사.
    
17. 제16항에 따른 인테리어용 원사를 포함하는 인테리어용 가공지.
    
18. 제17항에 따른 인테리어용 가공지를 포함하는 블라인드.
    

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