KR20010034807A - 폴리에스테르 섬유 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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래리 에프. 샤보노
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로버트 이. 존슨
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메리 이. 보울러
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Abstract

본 발명은 테레프탈로일 잔기, 에틸렌 글리콜 잔기 및 이소소르바이드 잔기의 단량체 단위를 포함하는 폴리에스테르로 제조된 폴리에스테르 섬유에 관한 것이다. 폴리에스테르 섬유는 상업적 용도 (특히 직물) 및 공업적 용도에 적합한 제품을 형성하는데 사용되고, 25℃에서 o-클로로페놀에 용해된 1%(중량/부피) 용액의 상태로 측정시 약 0.35dL/g 이상의 고유 점도를 갖는다.

Description

폴리에스테르 섬유 및 그의 제조 방법 {Polyester Fiber and Methods for Making Same}
폴리에스테르 섬유는 다양한 적용에 사용하기 위해 다량으로 제조되고 있다. 특히, 이러한 섬유는 텍스타일, 특히 면 및 모와 같은 천연 섬유와 배합하여 사용하는데 바람직하다. 의류, 깔개 및 다른 품목이 이러한 섬유로부터 형성될 수 있다. 또한, 폴리에스테르 섬유는 그의 탄성 및 강도 때문에 공업적 적용에서 사용하는데 바람직하다. 특히, 이들은 타이어 코드 및 로프와 같은 제품을 제조하는데 사용된다.
본원에 사용한 바와 같은 용어 "섬유"는 연속적인 단일필라멘트, 꼬이지 않거나 얽힌 다중필라멘트사, 스테이플사, 스펀사 및 부직 물질을 포함하는 것을 의미한다. 이러한 섬유는 불균일 포, 편성포, 포 웹 또는 임의의 다른 섬유 함유 구조, 예를 들어 타이어 코드를 형성하는데 사용될 수 있다.
합성 섬유, 예를 들어 나일론, 아크릴, 폴리에스테르 등은 중합체를 필라멘트로 방사 및 연신한 후, 여러 필라멘트를 함께 권취하여 사로 형성함으로써 제조된다. 이러한 섬유는 종종 섬유로부터 형성되는 바람직한 목적 생성물을 기준으로 당해 분야에 공지된 강도, 탄성, 내열성, 촉감 (포의 감촉) 등과 같은 바람직한 특성을 부여하기 위해 기계적으로 및(또는) 화학적으로 처리된다.
현재 섬유를 형성하는데 사용되는 중합체는 일반적으로 완전히 인공 또는 합성 분자를 기재로 한다. 이와는 달리, 본원에서 이소소르바이드(isosorbide)라고 기술된 디올 1,4:3,6-디안하이드로-D-소르비톨의 구조는 아래에 나타낸 바와 같고, 이는 설탕 및 전분과 같은 재생가능한 공급원으로부터 용이하게 제조된다. 예를 들면, 이소소르바이드는 D-글루코스의 수소화 후 산-촉매에 의한 탈수에 의해 제조될 수 있다.
이소소르바이드는 테레프탈로일 잔기를 또한 함유하는 폴리에스테르에 단량체로서 도입된다. 예를 들면 알 스토르벡(R.Storbeck) 등의 문헌[Makromol.Chem., Vol.194, pp.53-64(1993)] 및 문헌[Polymer. Vol.34, p.5003(1993)]을 참조하도록 한다. 그러나, 일반적으로 이소소르바이드와 같은 2차 알콜은 반응성이 나쁘고 산-촉매 반응에 민감한 것으로 생각된다. 예를 들면 디 브라운(D.Braun) 등의 문헌[J.Prakt.Chem., Vol.334, pp.298-310(1992)]을 참조하도록 한다. 반응성이 나쁘기 때문에, 이소소르바이드 단량체 및 테레프탈산의 에스테르로 제조된 폴리에스테르는 비교적 분자량이 작을 것으로 예상된다. 발라우프(Ballauff) 등의 문헌[Polyesters(Derived from Renewable Sources), Polymeric Materials Encyclopedia, Vol.8, p.5892(1996)]을 참조하도록 한다.
이소소르바이드 잔기, 에틸렌 글리콜 잔기 및 테레프탈로일 잔기를 함유하는 공중합체는 드물게 기록되어 있다. 이 3가지의 잔기를 함유하는 공중합체(에틸렌 글리콜 대 이소소르바이드의 몰비는 약 90:10임)는 공개된 독일 특허출원 제 1,263,981 호(1968)에 기술되어 있다. 이 중합체는 폴리프로필렌과의 블렌드의 부성분(약 10%)으로서 폴리프로필렌 섬유의 착색성(dyeability)을 개선시키는데 사용된다. 이는 디메틸 테레프탈레이트, 에틸렌 글리콜 및 이소소르바이드의 용융 중합에 의해 제조되지만, 상기 출원에서 일반적이고 막연한 용어로 기술된 공정 조건하에서는 고분자량 중합체가 제조되지 않는다.
이들 3가지 단량체로 된 공중합체는 또한번 근래에 기술되었으며, 여기서는 이소소르바이드 테레프탈레이트 단독중합체의 경우 이소소르바이드 단량체의 함량이 증가함에 따라 공중합체의 유리전이온도(Tg)가 약 200℃ 이하로 증가한다는 것이 밝혀졌다. 이 중합체 샘플은 테레프탈로일 디클로라이드 용액과 디올 단량체의 반응에 의해 제조되었다. 이 방법으로는 전술된 독일 특허출원에서 제조된 공중합체보다 분명히 더 큰 분자량을 갖는 공중합체가 제조되지만, 이들은 다른 폴리에스테르 중합체 및 공중합체에 비해서는 여전히 분자량이 작다. 더욱이, 이들 중합체는 용액 중합에 의해 제조되므로, 중합 생성물로서 디에틸렌 글리콜 잔기를 갖고 있지 않다. 알 스토르벡의 문헌[Dissertation, Universitat Karlsruhe(1994)] 및 알 스토르벡 등의 문헌[J.Appl.Polymer Science, Vol.59, pp.1199-1202(1996)]을 참조하도록 한다.
미국 특허 제 4,418,174 호에는 수성 스토빙 래커(stoving lacquer) 제조용 원료로서 유용한 폴리에스테르의 제조 공정이 기술되어 있다. 폴리에스테르는 알콜과 산으로 제조된다. 많은 알콜중에서도 디안하이드로소르비톨이 바람직하다. 그러나, 이 폴리에스테르의 평균 분자량은 1,000 내지 10,000이고, 실제로 디안하이드로소르비톨 잔기를 함유하는 폴리에스테르는 제조되지 않았다.
미국 특허 제 5,179,143 호에는 압축 성형된 물질의 제조 공정이 기술되어 있다. 또한 하이드록실-함유 폴리에스테르가 기술되어 있다. 이 하이드록실-함유 폴리에스테르는 1,4:3,6-디안하이드로소르비톨을 포함하여 다가 알콜을 포함한다고 되어 있다. 그러나, 가장 분자량이 크다고 기록된 것도 분자량이 400 내지 10,000 정도로 비교적 작고, 실제로 1,4:3,6-디안하이드로소르비톨 잔기를 함유하는 폴리에스테르는 제조되지 않았다.
PCT 공개공보 WO 97/14739 및 WO 96/25449에는 단량체 단위로서 이소소르바이드 잔기를 포함하는 콜레스테릭 및 네마틱 액정 폴리에스테르가 기술되어 있다. 이러한 폴리에스테르는 비교적 작은 분자량을 갖고 등방성이 아니다.
본 발명은 폴리에스테르 섬유, 그의 제조 방법, 및 그로부터 제조된 제품에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 이소소르바이드 잔기, 테레프탈로일 잔기 및 에틸렌 글리콜 잔기를 갖는 폴리에스테르 섬유, 그의 제조 방법 및 그로부터 제조된 제품에 관한 것이다.
＜발명의 개요＞
종래의 교지 및 예측과는 달리, 등방성, 즉 반-결정성 및 무정형 또는 비-액정성의, 테레프탈로일 잔기, 에틸렌 글리콜 잔기, 이소소르바이드 잔기 및 선택적으로는 디에틸렌 글리콜 잔기를 함유하는 섬유를 공업적 규모로 제조하기에 적합한 분자량을 갖도록 용이하게 합성할 수 있다. 또한, 이러한 폴리에스테르로 제조된 섬유는 개선된 강도, 탄성 및 내마모성을 제공한다. 특히, 이러한 섬유는 텍스타일에서 사용하는데 양호한 잠재성이 있고, 공업적 적용에서 또한 유용할 수 있다.
폴리에스테르 섬유를 제조하기 위한 공정 조건, 특히 폴리에스테르내에 사용되는 단량체의 양은 섬유 제조용 최종 중합체 생성물이 목적하는 양의 다양한 단량체 단위를 함유하도록 하는 양으로 선택되며, 바람직하게는 디올 및 이산으로부터 유도된 단량체 단위가 동일한 몰량을 갖도록 선택된다. 이소소르바이드를 포함하여 어떤 단량체는 휘발성을 가지므로, 폴리에스테르의 제조방법에 따라 어떤 단량체들을 중합 반응의 초기에 과량으로 투입하고 반응이 진행됨에 따라 제거하는 것이 바람직하다. 이는 특히 에틸렌 글리콜 및 이소소르바이드의 경우 그러하다.
폴리에스테르를 당해 분야에 공지된 임의의 방법에 의해 제조할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 폴리에스테르를 용매 또는 용융 중합에 의해 제조한다. 최종 생성물내에 함유될 것으로 요구되는 디에틸렌 글리콜의 양에 따라 어떤 제조방법을 사용할 것인지를 결정할 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 중합체내의 테레프탈로일 잔기는 약 25 내지 약 50몰%(총 중합체의 몰%)의 범위로 존재한다. 중합체는 하나이상의 기타 방향족 이산 잔기, 예를 들면 이소프탈산, 2,5-푸란디카복실산, 2,5-티오펜디카복실산, 2,6-나프탈렌디카복실산, 2,7-나프탈렌디카복실산 및 4,4'-비벤조산으로부터 유도된 잔기를 총량이 약 25몰% 이하(총 중합체의 몰%)가 되게 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 에틸렌 글리콜 단량체 단위는 약 5 내지 약 49.75 몰%의 양으로 존재한다. 중합체는 또한 디에틸렌 글리콜 잔기를 함유할 수 있다. 제조 방법에 따라서, 디에틸렌 글리콜 잔기의 양은 약 0.0 내지 약 25몰%의 범위내에 있다.
바람직한 실시양태에서, 이소소르바이드는 중합체내에 약 0.25 내지 약 40몰%의 양으로 존재한다. 하나이상의 기타 디올 단량체 단위가 총 약 45 몰% 이하의 양으로 중합체내에 포함될 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르는, 25℃에서 중합체가 o-클로로페놀에 용해된 1%(중량/부피) 용액에 대해 측정시, 분자량의 지표인 고유 점도 (inherent viscosity)가 약 0.35dL/g이상이다. 텍스타일 제조와 같은 상업적 적용에서 사용하기 위한 최적 섬유 형성을 위해서는 약 0.40dL/g 이상, 바람직하게는 약 0.50dL/g 이상의 보다 높은 고유 점도가 요구된다. 상업적 용도, 및 타이어 코드, 케이블 등과 같은 공업적 목적 모두에 대해 섬유의 형성에 유용할 수 있는 폴리에스테르를 추가로 가공하여 2.0dL/g 이하 및 이보다 더 높은 고유 점도를 달성할 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 섬유는 텍스타일 제조 또는 다른 상업적인 적용, 및 공업적 적용에 사용하는데 적합하다. 이들은 직조 또는 편성되어 포를 형성할 수 있거나, 또는 연속 단일필라멘트, 다중필라멘트사 또는 스테이플사의 형태로 제공될 수 있다.
＜본 발명의 바람직한 실시양태의 상세한 설명＞
폴리에스테르 섬유 및 그의 제조 방법을 다음에 상세하게 기술하였다. 특히, 테레프탈로일 잔기, 에틸렌 글리콜 잔기 및 이소소르바이드 잔기를 포함하는 폴리에스테르의 제조방법 및 상업적이거나 공업적인 적용에서 사용하기 위해 상기 중합체로 섬유를 형성하는 방법을 기술하였다.
바람직한 실시양태에서, 에틸렌 글리콜 단량체 단위는 중합체내에 약 33 내지 약 49.9몰%, 바람직하게는 37 내지 약 45몰%의 양으로 존재하지만, 경우에 따라서 목적하는 결과를 얻기 위해서는 보다 많은 양을 사용할 수도 있다. 이 중합체 조성물은 디에틸렌 글리콜 단량체 단위 또한 함유할 수 있다. 제조방법에 따라서, 디에틸렌 글리콜 단량체 단위의 양은 약 0.0 내지 약 5.0몰%, 바람직하게는 0.25 내지 약 5몰%의 범위내에 있고, 경우에 따라서 목적하는 결과를 얻기 위해서는 보다 많은 양을 사용할 수도 있다. 디에틸렌 글리콜은 중합 공정의 부산물로서 제조될 수가 있고, 또는 중합체내에 존재하는 디에틸렌 글리콜 단량체 단위의 양을 정확하게 조절하는 것을 돕도록 이를 조성물에 직접 첨가할 수도 있다.
바람직한 실시양태에서, 이소소르바이드 잔기는 중합체내에 약 0.10 내지 약 10몰%, 바람직하게는 약 0.25 내지 약 5.0몰%로 존재하지만, 경우에 따라서 목적하는 결과를 얻기 위해서는 보다 많은 양을 사용할 수도 있다. 이소소르바이드는 가장 바람직하게 1 몰% 내지 3몰%의 범위로 존재한다. 선택적으로, 하나이상의 기타 디올 단량체 단위를 총 약 2.0몰% 이하, 바람직하게는 1몰% 미만의 양으로 사용할 수 있다. 그러나 경우에 따라서 목적하는 결과를 얻기 위해서 상기 기타 디올을 보다 많은 양으로 사용할 수도 있다. 이 선택적인 기타 디올 단위의 예에는 3 내지 12개의 탄소 원자를 갖고 실험식이 HO-CnH2n-OH(여기서 n은 3 내지 12의 정수임)인 지방족 알킬렌 글리콜, 예를 들면 2,2-디메틸-1,3-프로판디올과 같은 분지된 디올; 시스 또는 트랜스-1,4-사이클로헥산디메탄올 및 이들 시스 및 트랜스 이성질체의 혼합물; 트리에틸렌 글리콜; 2,2-비스[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]프로판; 1,1-비스[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]사이클로헥산; 9,9-비스[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]플루오렌; 1,4:3,6-디안하이드로만니톨; 1,4:3,6-디안하이드로이디톨; 및 1,4-안하이드로에리트리톨이 포함된다.
테레프탈로일 잔기는 폴리에스테르내에 25 내지 50몰%, 바람직하게는 약 40 내지 50몰%의 양으로 존재하지만, 경우에 따라서 목적하는 결과를 얻기 위해서 보다 많은 양을 사용할 수도 있다. 경우에 따라서는 기타 방향족 이산 잔기, 예를 들면 이소프탈산, 2,5-푸란디카복실산, 2,5-티오펜디카복실산, 2,6-나프탈렌디카복실산, 2,7-나프탈렌디카복실산 및 4,4'-비벤조산으로부터 유도된 잔기가 총 중합체의 약 10몰% 이하, 바람직하게는 0.01 내지 5몰%의 총량으로 중합체에 포함될 수 있지만, 경우에 따라서 목적하는 결과를 얻기 위해서 보다 많은 양을 사용할 수도 있다.
고분자량 및 높은 고유 점도를 달성하여 예를 들면 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)보다 더 낮은 수축률 및 더 높은 유리전이온도(Tg)를 제공하기 위해서는 이산 단량체 단위 및 디올 단량체 단위가 중합체내에 동량으로 존재하는 것이 바람직하다. 이렇게 생성된 폴리에스테르는, 25℃에서 중합체가 o-클로로페놀에 용해된 1%(중량/부피) 용액에 대해 측정시, 분자량의 지표인 고유 점도가 약 0.35dL/g이상이다. 바람직하게, 고유 점도가 약 0.45dL/g 이상이다. 가장 바람직하게는, 고유 점도가 약 0.5 내지 약 1.5dL/g인 것이 바람직하다.
분자량은 통상적으로는 직접 측정되지 않는다. 그 대신에 중합체 용액의 고유 점도 혹은 용융 점도를 분자량의 지표로 사용한다. 이 방법에 따라서 측정된 본 발명의 중합체의 고유 점도는 약 0.35dL/g 이상이고 이것에 해당하는 분자량을 갖는다. 상업적인 적용을 위해서는 약 0.45dL/g 이상의 고유 점도에 해당하는 보다 높은 분자량이 바람직하고, 공업적인 적용을 위해서는 약 0.8 내지 2.0dL/g 및 그 이상의 고유 점도에 해당하는 분자량이 바람직하다. 일반적으로는, 고유 점도/분자량 관계는 다음과 같은 선형 방정식을 만족시킨다: log(IV)=0.586×log(Mw)-2.9672. 고유 점도는 샘플들의 분자량 비교를 위한 보다 좋은 지표이며 본원에서는 분자량의 지표로서 사용된다.
본 발명의 섬유를 제조하는데 사용된 폴리에스테르를 임의의 여러가지 방법으로 제조할 수 있다. 생성물 조성은 사용된 방법, 특히는 중합체내에 존재하는 디에틸렌 글리콜 잔기의 양에 의해 다소 변한다. 이 방법은 디올 단량체를 테레프탈산 및 존재가능한 임의의 기타 산의 산 클로라이드와 반응시킴을 포함한다. 테레프탈로일 디클로라이드와 이소소르바이드 및 에틸렌 글리콜의 반응을, 생성되는 HCl을 중화시키는 피리딘과 같은 염기의 존재하에 용매(예를 들면 톨루엔)중에서 단량체들을 합함으로써 용이하게 수행할 수 있다. 이 공정은 알 스토르벡 등의 문헌[J.Appl.Polymer Science, Vol.59, pp.1199-1202(1996)]에 기술되어 있다. 테레프탈로일 디클로라이드를 사용한 기타 공지된 변형 방법(예를 들면 계면 중합)을 사용하거나, 단순히 단량체를 가열과 동시에 교반시킬 수도 있다.
산 클로라이드를 사용하여 중합체를 제조할 경우, 생성된 중합체내의 단량체 단위의 비는 반응한 단량체의 비와 거의 동일하다. 따라서, 반응기에 공급된 단량체의 비는 요구된 생성물내의 비와 거의 동일하다. 일반적으로는 고분자량 중합체를 얻기 위해서는 디올과 이산을 화학양론적으로 동량으로 사용한다.
중합체를 용융 중합 방법에 의해서도 제조할 수 있는데, 이 때 산 성분은 테레프탈산 또는 디메틸 테레프탈레이트이고, 폴리에스테르 중합체 조성물에 필요한 임의의 기타 방향족 이산의 디메틸 에스테르 또는 자유 산일 수 있다. 촉매의 존재하에서 이산 또는 디메틸 에스테르를 디올(에틸렌 글리콜, 이소소르바이드, 선택적 디올)과 함께, 단량체가 화합하여 에스테르 및 디에스테르, 이어서 올리고머, 최종적으로는 중합체가 생성될 정도로 충분히 높은 온도로 가열한다. 중합 공정이 종료되면 중합체가 용융된 중합체로서 생성된다. 디올 단량체(예를 들면 에틸렌 글리콜 및 이소소르바이드)는 휘발성이어서 중합이 진행됨에 따라 반응기로부터 증류된다. 따라서, 이러한 디올을 과량으로 중합체 제조 공정에 바람직하게 공급하며, 이 공급량은 증류 칼럼의 효율 및 단량체 회수 및 재생의 효율과 같은 중합 섬유의 특성에 따라 조절해야 한다. 반응기의 특성에 따른 단량체의 양 등의 변화는 당해 분야의 기술자들이 쉽게 결정할 수 있다. 더욱이, 숙련된 기술자들이라면 본 발명의 중합체를 제조하기 위한 임의의 특정 반응기에 공급할 각 성분들의 바람직한 양을 쉽게 결정할 수 있다.
전술된 용융 중합 공정은 중합체를 제조하는 바람직한 방법이며, 본원에서 참고로 인용된, 동시계류중이고 일반 양도된 미국 특허출원 제 09/064,844 호(참고 번호 032358-001)에 상세하게 기술되어 있다. 디메틸 테레프탈레이트 및 테레프탈산을 사용하는 용융 중합 공정을 다음에 요약해 놓았다.
＜디메틸 테레프탈레이트 공정＞
2단계로 수행하는 이 공정에서는, 테레프탈산 및, 존재한다면,선택적 이산 단량체로서 그들의 디메틸 에스테르 유도체를 사용한다. 에스테르 교환 촉매의 존재하에서, 디올(예를 들면 에틸렌 글리콜 및 이소소르바이드)을 방향족 이산의 디메틸 에스테르(예를 들면 디메틸 테레프탈레이트)와 혼합하여, 에스테르 교환 반응에 의해 디메틸 에스테르의 메틸 기와 에틸렌 글리콜이 교환되게 한다. 그 결과 메탄올(이는 반응 플라스크로부터 증류된다) 및 비스(2-하이드록시에틸렌 테레프탈레이트)이 형성된다. 이 반응의 화학양론에 의해, 에스테르 교환 반응의 반응물로서 2몰보다 다소 많은 양의 에틸렌 글리콜을 첨가하는 것이 바람직하다.
에스테르 교환 반응을 일으키는 촉매에는 Li, Ca, Mg, Mn, Zn 및 Pb의 염(통상적으로는 아세테이트) 및 그의 조합, Ti(OR)4(R은 탄소수 2 내지 12의 알킬기임) 및 PbO가 포함된다. 촉매 성분은 일반적으로는 약 10 내지 약 100ppm의 양으로 포함된다. 에스테르 교환에 바람직한 촉매에는 Mn(OAc)2, Co(OAc)2및 Zn(OAc)2(여기서 OAc는 아세테이트의 약자임) 및 그의 조합이 포함된다. 본 반응의 2번째 단계에 사용된 중축합 촉매, 바람직하게는 Sb(III) 옥사이드를 처음부터 첨가하거나 중축합이 개시될 때 첨가할 수 있다. 특히 성공적으로 사용되는 촉매는 Mn(II) 및 Co(II)의 염을 기재로 한 것으로, 각각 그 양은 약 50 내지 약 100ppm이다. 이들은 바람직하게 Mn(II) 아세테이트 테트라하이드레이트 및 Co(II) 아세테이트 테트라하이드레이트의 형태로 사용되지만, 이들 금속의 또다른 염들도 사용될 수 있다.
에스테르 교환 반응을, 바람직하게는 불활성 대기(예를 들면 질소)중에서 상압하에서, 실온에서 에스테르 교환 반응을 유발하기에 충분히 높은 온도(약 150℃)로 반응물의 혼합물을 가열 및 교반시킴으로써 유발시킨다. 메탄올이 부산물로서 생성되며 반응기로부터 증류되어 나온다. 메탄올 증발이 중단될때까지 반응물을 약 250℃로 서서히 가열한다. 반응 섬유의 오버헤드에서 온도 강하를 관찰함으로써 메탄올 휘발이 종료된 것을 알 수 있다.
비등점이 170 내지 240℃인 첨가제 소량을 에스테르 교환 반응에 첨가하여 반응 매질내에서의 열 이동을 돕고 패킹된 칼럼내로 승화될 수도 있는 휘발성 성분들이 섬유내에 머무를 수 있게 한다. 첨가제는 300℃보다 낮은 온도에서 불활성이어야 하고 알콜 또는 디메틸 테레프탈레이트와 반응해서는 안된다. 바람직하게는, 첨가제는 비등점이 170℃보다 높거나, 더욱 바람직하게는 170 내지 240℃의 범위내에 있으며, 반응 혼합물의 약 0.05 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.25 내지 1 중량%의 양으로 사용된다. 바람직한 첨가제는 테트라하이드로나프탈렌이다. 또다른 예에는 디페닐 에테르, 디페닐 설폰 및 벤조페논이 포함된다. 또다른 용매는 본원에서 참고로 인용된 미국 특허 제 4,294,956 호에 기술되어 있다.
반응의 두번째 단계를, 중축합 촉매 (공정의 초기에 첨가하지 않은 경우) 및 에스테르 교환 반응 촉매를 위한 격리제(sequestering agent)를 첨가하여 개시한다. 다중인산은 격리제의 한 예이며, 이는 통상적으로 디메틸 테레프탈레이트 1g당 인 약 10 내지 약 100ppm의 양으로 첨가된다. 중축합 촉매의 예중 하나는 안티몬(III) 옥사이드이며, 이는 100 내지 약 400ppm의 양으로 사용될 수 있다.
중축합 반응을 전형적으로는 약 250 내지 285℃의 온도에서 수행한다. 그 동안에, 에틸렌 글리콜이 반응물로부터 증류되어 나오는데, 이는 비스(2-하이드록시에틸)테레프탈레이트가 축합되어 중합체 및 에틸렌 글리콜 부산물이 형성되고 이것이 증류물로서 수거되기 때문이다.
전술된 중축합 반응을 바람직하게는 진공중에서 수행하는데, 반응기에 다중인산 및 Sb(III) 옥사이드를 첨가한 후에 이를 중축합 반응 온도로 가열하는 동안에 진공을 가할 수 있다. 한편으로는, 중축합 반응 온도가 280 내지 285℃에 도달한 후에 진공을 가할 수 있다. 어떤 경우에서도, 진공을 가해서 반응을 가속화시킨다. 용융된 중합체가 목적하는 분자량에 도달할 때까지(이를 통상적으로는 용융 점도가 예정된 수준으로 증가했는지를 보고 알 수 있음) 진공중에서 가열을 계속한다. 교반 모터가 교반을 계속하는데 필요한 토르크의 증가를 보고서 이를 알 수 있다. 이 용융 중합 공정에 의해서, 분자량을 증가시키려는 추가의 노력 없이도, 0.5dL/g 이상, 일반적으로는 약 0.65 dL/g 이하의 고유 점도를 달성할 수 있다. 특정 조성 범위에서, 후술될 고상 중합에 의해 분자량을 추가로 증가시킬 수 있다.
＜테레프탈산 공정＞
테레프탈산 공정은, 비스(2-하이드록시에틸테레프탈레이트) 및 기타 저분자량 에스테르를 생성시키는 초기 에스테르화 반응을 약간 상승된 압력(내인성 압력, 약 25 내지 50psig)하에서 수행한다는 것만 제외하고는 디메틸 테레프탈레이트 공정과 유사하다. 디올을 2배 과량으로 넣는 대신에, 보다 덜 과량(약 10 내지 약 60%)의 디올(에틸렌 글리콜, 이소소르바이드 및 기타 디올)을 사용한다. 에스테르화의 중간 생성물은 올리고머의 혼합물인데, 왜냐하면 테레프탈산의 디에스테르를 생성시킬 정도의 충분한 디올이 존재하지 않기 때문이다. 촉매 또한 상이하다. 에스테르화 반응에는 촉매를 첨가할 필요가 없다.
고분자량 중합체를 얻기 위해서는 중축합 촉매(예를 들면 Sb(III) 또는 Ti(IV) 염)가 여전히 요구된다. 고분자량을 달성하는데 필요한 촉매를 에스테르화 반응 후에 첨가하거나, 반응 개시때에 반응물과 함께 공급하는 것이 편리할 수 있다. 테레프탈산 및 디올로부터 고분자량 중합체를 직접 제조해내는데 유용한 촉매에는 Co(II) 및 Sb(III)의 아세테이트 또는 기타 알카노에이트 염, Sb(III) 및 Ge(IV)의 옥사이드, 및 Ti(OR)4(여기서 R은 탄소 원자수 2 내지 12의 알킬기임) 뿐만 아니라, 글리콜 가용화된 금속 옥사이드가 포함된다. 이들 촉매 및 기타 촉매를 폴리에스테르의 제조 공정동안에 사용함은 당해 기술 분야에 잘 공지되어 있다.
반응을 개별적인 단계로 수행할 수도 있지만 그럴 필요는 없다. 실제로 대규모로는, 반응물 및 중간 생성물을 승온에서 반응기에서 반응기로 펌핑시키면서 단계적으로 수행할 수 있다. 회분식 공정에서, 반응물 및 촉매를 실온에서 반응기에 채운 후, 중합체가 생성되는 동안에 약 285℃로 서서히 가열한다. 약 200 내지 약 250℃의 범위에서 압력을 빼고, 이어서 서서히 진공을 가한다.
비스(2-하이드록시에틸테레프탈레이트)에스테르 및 올리고머를 형성하는 에스테르 교환 반응이 승온(내인성 압력하에서 실온 내지 약 220 내지 265℃)에서 일어나며, 중합체는 고 진공중에서(10토르 미만, 바람직하게는 1토르 미만) 약 275 내지 약 285℃의 온도에서 제조된다. 진공은 잔여 에틸렌 글리콜, 이소소르바이드 및 수증기를 반응물로부터 제거하여 분자량을 증가시키는데 필요하다.
고유 점도가 0.5dL/g 이상, 일반적으로는 약 0.65dL/g 이하인 중합체를 후속 고상 중합없는 직접 중합 공정에 의해 제조할 수 있다. 중합의 진행 정도를 용융 점도로써 추적할 수 있는데, 용융 점도는 용융된 중합체의 교반을 일정한 rpm으로 계속하는데 요구되는 토르크를 보고서 용이하게 관찰할 수 있다.
＜고상 중합＞
고유 점도가 약 0.65dL/g 이상인 중합체는 추가의 처리 없이 전술된 용융 축합 공정만으로는 제조할 수 없다. 이소소르바이드를 약 0.25 내지 약 10몰%로 갖는, 에틸렌 글리콜, 이소소르바이드 및 테레프탈산을 포함하는 조성물의 분자량을 고상 중합에 의해 더욱 증가시킬 수 있다. 압출, 냉각 및 펠렛화 후 용융 중합에 의해 제조된 생성물은 본질적으로 비결정성일 수 있다. 이 물질을 추가의 시간(약 2 내지 약 12시간) 동안 약 115 내지 약 140℃의 온도로 가열함으로써 반결정성으로 만들 수 있다. 이로써 결정화가 유도되므로 생성물을 보다 높은 온도로 가열함으로써 분자량을 증가시킬 수 있다. 폴리에스테르는 이소소르바이드 함량이 낮을 때에 더 쉽게 결정화되므로 이 공정은 이소소르바이드 함량이 약 0.25 내지 약 3몰%로 낮은 경우에 가장 효과가 좋다.
중합체를 고상 중합시키기 전에, 결정화를 유도하는, 폴리에스테르를 비교적 잘 녹이지 못하는 용매로 처리함으로써 결정화시킬 수 있다. 이러한 용매는 유리 전이 온도 (Tg)를 감소시켜 결정화되도록 한다. 폴리에스테르의 경우 용매-유도된 결정화는 잘 공지되어 있으며, 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,164,478 호 및 제 3,684,766 호에 기술되어 있다.
상기 결정화되고 펠렛화되거나 분쇄된 중합체를, 약 140℃보다 높지만 중합체의 융점보다 낮은 승온에서 1토르의 진공중에서 약 2 내지 16시간동안 불활성 기체(통상적으로는 질소) 스트림에 넣어둠으로써 고상 중합시킨다. 고상 중합을 일반적으로는 약 190 내지 약 210℃의 온도에서 약 2 내지 약 16시간동안 수행한다. 중합체를 약 10시간에 걸쳐 약 195 내지 약 198℃의 온도로 가열함으로써 좋은 결과를 얻는다. 이 고상 중합에 의해 고유 점도가 약 0.8dL/g 이상으로 증가할 수 있다.
＜섬유 제조＞
폴리에스테르 중합체의 단량체 조성은 부분적인 결정체 중합체를 얻도록 바람직하게 선택된다. 이러한 결정화도는 섬유의 형성에 바람직하고, 강도 및 탄성을 제공한다. 처음 생성되었을 때, 폴리에스테르의 구조는 대부분 무정형이다. 바람직한 실시양태에서, 폴리에스테르 중합체는 중합체를 재가열 및(또는) 확장시킬 때 쉽게 결정화한다.
본 발명의 공정에서, 섬유는 당해 분야에 공지된 임의의 방법에 의한 중합체로부터 제조된다. 그러나, 일반적으로 폴리에스테르 섬유를 위해서 용융 방사가 바람직하다.
폴리(에틸렌 테레프탈레이트)와 같은 폴리에스테르에 가장 일반적으로 사용되는 용융 방사는 중합체를 가열하여 용융된 액체를 형성하거나, 또는 가열된 표면에 대해 중합체를 용융하는 것을 포함한다. 용융된 중합체를 다수의 미세 구멍이 있는 방사구를 통과하도록 한다. 방사구를 통해 통과한 후 공기 또는 비반응성 가스 스트림과 접촉하면, 각 방사구로부터의 중합체 액체는 필라멘트로 고상화한다. 수렴 가이드에 의해 방사구로부터 하류와 함께 필라멘트를 모아, 하나의 롤러 또는 여러개의 롤러로 권취할 수 있다. 이러한 공정은 다양한 크기, 및 예를 들어 원형, 타원형, 정사각형, 사각형, 잎모양 또는 개뼈형 단면을 갖는 필라멘트가 형성되도록 한다.
섬유를 압출하여 권취한 후, 섬유를 일반적으로 연신하여 결정화를 증가시키고, 탄성을 증가시키는 종축 배향 및 강도와 같은 바람직한 특성을 최대화한다. 당해 분야에 공지된 바와 같이 이들의 일부가 일반적으로 가열되는 일련의 롤러를 사용하여 권취하는 것과 함께 연신을 수행할 수 있거나, 섬유 형성 공정에서 별개의 단계로 수행될 수 있다.
목적 섬유 크기에 따라 약 600 내지 6000 미터/분 이상의 속도로 중합체를 방사할 수 있다. 텍스타일 적용에서, 데니어/필라멘트가 약 0.1 내지 100인 섬유가 바람직하다. 바람직하게, 데니어는 약 0.5 내지 20, 더욱 바람직하게 0.7 내지 10 이다. 그러나, 공업적 목적을 위해서 섬유는 약 0.5 내지 100, 바람직하게 약 1.0 내지 10.0, 가장 바람직하게 3.0 내지 5.0 데니어/필라멘트이어야 한다. 섬유의 필요한 크기 및 강도는 적용에 따라 다르지만, 섬유의 적절한 크기는 임의의 주어진 적용을 위한 당해 분야의 일반적인 기술자들에 의해 쉽게 결정될 수 있다.
얻어진 필라멘트형 물질은 추가의 프로세싱 장치를 사용하는 또다른 프로세싱을 따르거나, 연속 필라멘트 텍스타일사를 필요로 하는 적용에 직접 사용될 수 있다. 이어서, 필요한 경우 필라멘트형 물질을 공지된 가연 텍스쳐가공 조건 또는 당해 분야에 공지된 다른 공정을 통해 플랫사에서 텍스쳐가공사로 변형할 수 있다. 특히, 섬유의 표면적을 증가시키는 것은, 예를 들어, 텍스타일의 경우 더 부드러운 감촉을 제공하고 섬유의 통기성을 강화하여 더 나은 절연성 및 물 보유성을 제공하는데 바람직하다. 따라서, 섬유는 예를 들어 가연 방법, 공기 제트, 연부 크림프, 기어 크림프 또는 스터퍼 박스 (stuffer box)에 의해 크림프되거나 꼬일 수 있다. 다르게는, 섬유는 스테이플이라 하는 짧은 길이로 절단되어 사로 가공될 수 있다. 기술자는 목적 적용 및 섬유의 조성을 기준으로 가장 양호한 크림핑 또는 꼬임 방법을 결정할 수 있다.
형성 후, 섬유는 목적 최종 용도에 적절한 임의의 방법에 의해 마무리된다. 텍스타일의 경우에, 이것은 염색, 사이징, 또는 정전기 방지제, 내염제, UV 광 안정제, 항산화제, 안료, 염료, 얼룩 방지제, 항균제 등과 같은 화학 약품의 첨가를 포함할 수 있고, 이들은 섬유의 외양 및 촉감을 조절하는데 적절하다. 공업적인 적용에서, 섬유를 처리하여 강도, 탄성 또는 수축과 같은 추가의 바람직한 특성을 부여할 수 있다.
본 발명의 연속 필라멘트 섬유는 예를 들어 의복 및 가정용 가구을 위한 텍스타일 포와 같은 다양한 적용에서 사용하기 위해 제조하거나 텍스쳐가공하는데 사용될 수 있다. 높은 인성의 섬유는 예를 들어 높은 강도 포, 타르폴린 (tarpaulin), 세일 클로드 (sail cloth), 재봉실, 및 타이어 및 V-벨트용 고무 강화제와 같은 공업적 적용에서 사용될 수 있다.
본 발명의 스테이플 섬유는 천연 섬유, 특히 면 및 모와의 블렌드를 형성하는데 사용될 수 있다. 특히, 폴리에스테르는 일반적으로 사상균, 곰팡이, 및 다른 천연 섬유 고유의 문제점에 대해 내성이 있는 화학적으로 내성인 섬유이다. 폴리에스테르 필름은 또한 강도 및 내마모성 및 저렴한 물질 비용을 제공한다. 따라서, 텍스타일 및 다른 상업적 적용, 예를 들어 의복, 가정용 가구 및 카페트용 포에 사용하는데 이상적이다.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 중합체는 또다른 합성 중합체와 함께 사용되어 이종 섬유를 형성하여, 개선된 특성의 섬유를 제공할 수 있다. 사용될 수 있는 중합체는 동시 계류중인 특허출원 제 09/064,826 호(참고 번호 032358-005) 및 제 09/064,720 호(참고 번호 제 032358-008)에 열거된 것이다. 이종 섬유는 당해 업계에 공지된 나란한 디자인, 쉬스-코어 (sheath-core) 디자인 및 매트릭스 디자인과 같은 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 중합체는 또한 개선된 특성을 갖는 섬유의 제조에 사용되는 블렌드를 형성하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 폴리에스테르 중합체와 블렌딩될 수 있는 중합체의 예는 예를 들어 동시 계류중인 특허출원 제 09/064,826 호(참고 번호 032358-005) 및 제 09/064,720 호(참고 번호 제 032358-008)에서 찾을 수 있다.
또한, 섬유는 그 자체가 예를 들어 동시 계류중인 특허출원 제 09/064,826 호(참고 번호 032358-005) 및 제 09/064,720 호(참고 번호 제 032358-008)에 공지되어 있는 이소소르바이드 함유 폴리에스테르를 사용하는 당해 업계에 공지된 임의의 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명의 섬유, 그의 제조 및 특성을 다음의 비제한적인 실시예를 통해서 추가로 설명하고자 한다.
중합체의 분자량을, 25℃에서 중합체가 o-클로로페놀에 용해된 1%(중량/부패) 용액에 대해 측정된 고유 점도(I.V.)를 기준으로 평가하였다. 촉매 성분의 수준을, 사용된 단량체에 따라 디메틸 테레프탈레이트 또는 테레프탈산의 중량과 금속의 중량을 비교해서 백만분율 (ppm)로 나타내었다.
＜실시예 1＞
A) 중합반응
재킷이 있는 비그룩스 (Vigreux) 컬럼 (길이 약 14 인치, 직경 5/8 인치), 공기 냉각기, 기계식 교반기 및 수냉식 응축기가 장착된 4 리터 중합 플라스크에 중합 반응물인 디메틸 테레프탈레이트 (780.1g), 이소소르바이드 (62.6g) 및 에틸렌 글리콜 (504.7g)을 몰비 1:0.106:2.13에 상응하게 첨가하였다. Mn(II) 아세테이트 테트라하이드레이트 (0.296g), Co(II) 아세테이트 테트라하이드레이트 (0.297g) 및 Sb(III) 옥사이드 (0.308g)의 촉매를 또한 충전하였다. 이것은 망간 85ppm(디메틸 테레프탈레이트의 중량 분율로서의 금속의 중량), 코발트 90ppm 및 안티몬 330ppm에 해당하는 것이다. 플라스크를 질소 스트림으로 퍼징시키면서 유동 모래조를 가열 매질로 사용하여 2시간에 걸쳐 온도를 250℃로 상승시켰다. 반응물을 약 150 ℃보다 높게 가열하면서 메탄올을 계속 수거하였다. 반응의 첫번째 단계인, 디올과 디메틸 테레프탈레이트의 에스테르 교환 반응이 끝났다는 것을 나타내는, 비그룩스 컬럼의 상단에서 언제 온도가 떨어지는지를 알면 메탄올 증발의 종료를 결정할 수가 있다. 이 시점에서, 인 91ppm을 다중인산이 용해된 에틸렌 글리콜 용액의 형태로 첨가하였다. 이 경우, 에틸렌 글리콜 1 ml과 혼합된 인산 0.244g을 사용했다. 이 때에도 질소 퍼징을 중단시켰다. 가열은 계속하는 한편 진공을 점차적으로 적용하였다. 바람직하게 1 토르 미만의 완전한 진공을 얻는데에는 약 1시간 정도가 소요되었다. 그 동안에 반응 혼합물을 285 ℃로 가열하였다. 그 동안에 또한, 에틸렌 글리콜이 증류되어 없어지고, 저분자량 중합체가 형성되었다. 용융된 중합체를 진공중에서 285℃에서 약 2시간동안, 또는 중합체가 충분한 용융 점도를 갖게 될 때까지 (교반기의 토르크 증가에 의해 결정됨) 가열하였다. 충분한 점도가 달성되면, 중합을 중단하고, 반응기를 모래 조로부터 제거하였다.
냉각된 중합체를 플라스크 및 바닥에서 꺼냈다. 이 물질의 용액 고유 점도는 0.44dL/g이었다. 양성자 NMR에 의해 분석된 중합체의 단량체 단위의 조성은 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 이소소르바이드 약 3%, 에틸렌 글리콜 44%, 디에틸렌 글리콜 3% 및 테레프탈산 50%(모두 중합체의 몰%로 나타냄)였다. 중합체내의 이소소르바이드의 양이, 테레프탈산의 양과 비교해볼 때, 공급된 양의 약 반 정도라는 것을 주목할만하다. 미반응 이소소르바이드가 증류물, 특히 에틸렌 글리콜내에서 발견되었다. 이 공정에 의해 중합체중의 이소소르바이드의 양은 공정에서 사용된 증류 및/또는 분리 공정의 효율에 상당히 의존적이다. 숙련된 기술자라면, 반응기, 증류 칼럼 등의 특성에 따라서 구체적인 공정 계획을 용이하게 세울 수 있을 것이다.
B) 섬유 제조
상기 제조된 중합체를 바닥에 놓고 130 ℃의 진공 오븐에서 밤새 건조하였다. 먼저 주형에 배치한 후 플런저로부터 온건한 압력하에서 가열함으로써 중합체로부터 막대기 (rod)를 제조하였다. 압력을 수압에 의해 제공하였다. 중합체가 연화하기 시작할 때, 더 큰 압력 (500 -1000 lbs/in2)를 적용하여 중합체를 경질 막대기로 압착하였다. 건조 질소의 흐름에 의해 연속적으로 퍼징시킨 루사이트(R)(Lucite) 상자에 장치를 넣어 습기의 침입을 감소시켰다.
단일 필라멘트 방사기에서 즉시 방사하였다. 막대기 형태의 중합체를 가열된 "격자 (grid)" (꼭대기에 구멍이 있는 형태의 원뿔형임)에 가압하여 용융시켰다. 용융 중합체가 상기 구멍을 통해 흘러나올 때까지 기계 온도를 서서히 상승시켰다. 본 실시예에서, 이는 287 ℃에서 발생하였다. 이어서 중합체를 80/120의 분쇄 금속의 층을 통해 여과하고 최종적으로 직경 0.020" 및 길이 0.030 "의 단일 구멍 방사구 모세관으로 배출하였다. 작업 처리량은 0.30 g/분 (gpm)이었고, 연신되는 섬유는 50 m/분 (mpm)으로 권취하였다. 이러한 조건은 약 69 데니어/필라멘트 (dpf)의 저배향 단일 필라멘트를 제공한다는 것을 알게되었다. 후속 연신을 위한 최적 스펀 섬유를 제조하기 위해 온도 주사를 수행하였다. 또한 연신시켜 촉감을 얻고 스펀 섬유 특성을 측정하기 위해 섬유 샘플을 최대 권취 속도에서 제조하였다. 이 경우에서 속도는 2500 mpm이었다.
각 롤 사이의 고온 슈 (shoe)가 있는 모듈라 연신 장치에서 단일 필라멘트 연신을 수행하였다. 최대 섬유 인성 및 결정화도를 얻기 위해 제2 단계를 사용하여 섬유를 두 단계로 연신하였다. 본 실시예에서 사용한 고온 슈 온도는 90 내지 160 ℃였다. 이러한 방법으로, 단일 필라멘트를 수거하고 마지막 롤로부터 작은 샘플로 절단하였다. ASTM 시험 방법 D3822를 사용하여 그의 인장 특성에 대해 샘플을 시험하였다. 60 % 변형에서 3 인치 게이지 길이로 시험하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
＜실시예 2 내지 13＞
본 발명의 다른 중합체 조성물로부터 유사한 섬유 2 내지 13을 방사하고 연신하는데 사용한 조건 뿐만 아니라, 얻어진 인장 특성을 또한 하기 표 1에 나타내었다. 또한 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 조성물을 사용한 비교 실시예를 하기 표 1에 나타내었다. 이러한 중합체 섬유들은 하기 표 1에 기재된 조건을 사용하여 실시예 1과 동일한 조건에서 제조하고 방사하였다.
실시예 1A 및 B, 2A, 3A, 4A, 8B, 9A 및 B, 10A, 11A 및 폴리(에틸렌 테레프타레이트)인 비교 실시예 1 및 2의 연신 섬유의 복굴절 및 배향에 관한 추가의 테이타를 하기 표 2에서 제공하였다. 레이츠 오르토플레인 (Leitz Orthoplane) 편광 현미경 및 베레크 (Berek) 경사형 현미경으로 x-선 산란에 의해 섬유의 복굴절을 측정하였다. Kα 복사선을 사용한 2차원 (2D) 위치 민감성 검출기가 있는 리가꾸 (Rigaku) 회전식 발생기로 결정체 상으로부터의 x-선 산란에 의해 섬유의 배향을 측정하였다. 배향에 의해 분할된 복굴절의 측정은 연신비 및 배향에 독립적인 섬유의 표준화된 복굴절률을 측정한 것이다.
상술된 실시양태는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 당해 분야의 기술자가 이를 변경시킬 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 본 발명은 본원에 개시된 실시양태로만 국한되지 않는다.

Claims (36)

  1. 테레프탈로일 잔기, 선택적으로는 하나이상의 기타 방향족 이산 잔기; 에틸렌 글리콜 잔기; 이소소르바이드 잔기; 및 선택적으로는 하나이상의 기타 디올 잔기를 포함하고, 25℃에서 o-클로로페놀에 용해된 1%(중량/부피) 용액의 상태로 측정될 때 약 0.35dL/g 이상의 고유 점도를 갖는 폴리에스테르를 포함하는 섬유.
  2. 제1항에 있어서, 테레프탈로일 잔기가 테레프탈산 또는 디메틸 테레프탈레이트로부터 유도된 섬유.
  3. 제1항에 있어서, 폴리에스테르가 디에틸렌 글리콜 잔기를 더 포함하는 섬유.
  4. 제1항에 있어서, 하나이상의 기타 디올 잔기가 3 내지 12개의 탄소 원자를 갖고 실험식이 HO-CnH2n-OH(여기서 n은 3 내지 12의 정수임)인 지방족 알킬렌 글리콜 또는 분지된 지방족 글리콜; 시스 또는 트랜스-1,4-사이클로헥산디메탄올 또는 그의 혼합물; 트리에틸렌 글리콜; 2,2-비스[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]프로판; 1,1-비스[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]사이클로헥산; 9,9-비스[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]플루오렌; 1,4:3,6-디안하이드로만니톨; 1,4:3,6-디안하이드로이디톨; 또는 1,4-안하이드로에리트리톨로부터 유도된 섬유.
  5. 제4항에 있어서, 하나이상의 기타 디올 잔기가 시스-1,4-사이클로헥산디메탄올, 트랜스-1,4-사이클로헥산디메탄올 또는 그의 혼합물로부터 유도된 섬유.
  6. 제1항에 있어서, 하나이상의 선택적 기타 방향족 이산 잔기가 이소프탈산, 2,5-푸란디카복실산, 2,5-티오펜디카복실산, 2,6-나프탈렌디카복실산, 2,7-나프탈렌디카복실산 또는 4,4'-비벤조산으로부터 유도된 섬유.
  7. 제6항에 있어서, 하나이상의 기타 방향족 이산 잔기가 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카복실산, 4,4'-비벤조산 또는 그의 혼합물로부터 유도된 섬유.
  8. 제1항에 있어서, 고유 점도가 약 0.45 내지 1.0dL/g인 섬유.
  9. 제8항에 있어서, 고유 점도가 약 0.50 내지 0.70dL/g인 섬유.
  10. 제1항에 있어서, 테레프탈로일 잔기가 폴리에스테르의 약 40 내지 약 50몰%의 양으로 존재하고, 하나이상의 기타 방향족 이산 잔기가 폴리에스테르의 약 0.1 내지 10.0몰%의 양으로 존재하고, 에틸렌 글리콜 잔기가 폴리에스테르의 약 33 내지 약 49.9몰%의 양으로 존재하고, 이소소르바이드 잔기가 폴리에스테르의 약 0.25 내지 약 10.0몰%의 양으로 존재하고, 하나이상의 기타 디올 잔기가 폴리에스테르의 약 2.0몰% 이하의 양으로 존재하는 섬유.
  11. 제10항에 있어서, 기타 디올 잔기가 상기 폴리에스테르의 약 5.0 몰% 이하 양의 디에틸렌 글리콜 잔기인 섬유.
  12. 제1항에 있어서, 초기 모듈러스가 약 20 내지 150 gpd인 섬유.
  13. 제1항에 있어서, 데니어/필라멘트가 약 0.5 내지 20인 섬유.
  14. 제1항에 있어서, 원형, 타원형, 정사각형, 사각형, 초승달형, 다수의 잎모양 및 개뼈형으로 구성된 군으로부터 선택된 단면을 갖는 섬유.
  15. (a) 테레프탈로일 잔기; 선택적으로는 하나이상의 기타 방향족 이산 잔기; 에틸렌 글리콜 잔기; 이소소르바이드 잔기; 및 선택적으로는 하나이상의 기타 디올 잔기를 포함하고, 25℃에서 o-클로로페놀에 용해된 1%(중량/부피) 용액의 상태로 측정될 때 약 0.35dL/g 이상의 고유 점도를 갖는 폴리에스테르를 제조하는 단계; 및 (b) 이 폴리에스테르를 섬유로 방사하는 단계, 및 (c) 스펀 섬유를 연신하는 단계를 포함하는, 폴리에스테르를 포함하는 섬유의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 폴리에스테르의 제조 단계가 (a) 테레프탈로일 잔기를 포함하는 단량체; 선택적으로는 방향족 이산 잔기를 포함하는 하나이상의 기타 단량체; 에틸렌 글리콜 잔기를 포함하는 단량체; 이소소르바이드 잔기를 포함하는 단량체; 및 선택적으로는 디올 잔기를 포함하는 하나이상의 기타 단량체를, 상기 방향족 이산과 글리콜을 축합시키기에 적합한 축합 촉매와 반응기에서 합하고, (b) 상기 단량체를 중합시켜 적어도 상기 테레프탈로일 잔기, 에틸렌 글리콜 잔기 및 이소소르바이드 잔기를 갖는 폴리에스테르 중합체를 형성하기에 충분한 온도로 상기 단량체 및 촉매를 가열하되, 이 때 25℃의 온도에서 상기 폴리에스테르가 o-클로로페놀에 용해된 1%(중량/부피) 용액을 사용하여 측정한 고유 점도가 약 0.35dL/g 이상인 폴리에스테르를 얻기에 충분한 시간동안 상기 가열을 계속함을 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 단량체의 가열 단계가 증류 및(또는) 증발에 의해 부산물을 제거하는 동시에 상기 단량체를 교반하는 것을 더 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 테레프탈로일 잔기를 포함하는 단량체가 테레프탈산인 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 단량체가 중합되는 동안 물 및 미반응 단량체를 제거하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 테레프탈로일 잔기를 포함하는 단량체가 디메틸 테레프탈레이트인 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 단량체가 중합되는 동안 물 및 미반응 단량체를 제거하는 방법.
  22. 제15항에 있어서, 하나이상의 선택적 기타 디올 잔기가 3 내지 12개의 탄소 원자를 갖고 실험식이 HO-CnH2n-OH(여기서 n은 3 내지 12의 정수임)인 지방족 알킬렌 글리콜 또는 분지된 지방족 글리콜; 시스 또는 트랜스-1,4-사이클로헥산디메탄올 및 그의 혼합물; 트리에틸렌 글리콜; 2,2-비스[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]프로판; 1,1-비스[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]사이클로헥산 또는 9,9-비스[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]플루오렌으로부터 유도된 방법.
  23. 제15항에 있어서, 하나이상의 선택적 기타 방향족 이산 단량체가 이소프탈산, 2,5-푸란디카복실산, 2,5-티오펜디카복실산, 2,6-나프탈렌디카복실산, 2,7-나프탈렌디카복실산 또는 4,4'-비벤조산으로부터 유도된 방법.
  24. 제16항에 있어서, 테레프탈로일 잔기가 폴리에스테르의 약 40 내지 약 50몰%의 양으로 존재하고, 하나이상의 선택적 기타 방향족 이산 잔기가 폴리에스테르의 약 10몰% 이하의 양으로 존재하고, 에틸렌 글리콜 잔기가 폴리에스테르의 약 33 내지 약 49.9몰%의 양으로 존재하고, 이소소르바이드 잔기가 폴리에스테르의 약 0.25 내지 약 10.0몰%의 양으로 존재하고, 하나이상의 기타 디올 잔기가 폴리에스테르의 약 2.0몰% 이하의 양으로 존재하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 하나이상의 기타 디올 잔기가 폴리에스테르의 약 5.0몰% 이하 양의 디에틸렌 글리콜 잔기를 포함하는 방법.
  26. 제16항에 있어서, 고상 중합에 의해 폴리에스테르의 분자량을 증가시킴을 추가로 포함하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 고상 중합이 (a) 폴리에스테르를 약 115 내지 약 140℃의 범위의 온도로 가열함으로써 폴리에스테르를 결정화시키는 단계 및 (b) 약 140℃보다는 높지만 폴리에스테르의 융점보다는 낮은 승온에서 진공 또는 불활성 기체 스트림중에서 폴리에스테르를 가열하여 고유 점도가 증가된 폴리에스테르를 생성시키는 단계를 포함하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 가열 단계(b)를 약 195 내지 198℃의 온도에서 약 10시간동안 수행하는 방법.
  29. 제27항에 있어서, 고유 점도가 약 0.65dL/g 이상으로 증가된 방법.
  30. 제15항에 있어서, 폴리에스테르를 섬유로 방사하는 단계가 a) 폴리에스테르를 용융시키고, b) 상기 용융된 폴리에스테르를 방사구를 통해 압출하고, 및 c) 압출된 폴리에스테르를 냉각하여 섬유를 제조하는 것을 포함하는 방법.
  31. 제15항에 있어서, 스펀 섬유를 연신하는 단계가 a) 스펀 섬유를 가열하고, b) 가열된 스펀 섬유에 인장을 가하여 가열된 스펀 섬유를 신장시키고, 및 c) 신장된 섬유를 수거 및 냉각하는 것을 포함하는 방법.
  32. 제1항의 섬유, 및 합성 섬유, 면 섬유 및 모 섬유로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기타 섬유를 포함하는 스테이플 블렌드.
  33. 제35항의 스테이플 블렌드를 포함하는 제품.
  34. 제1항의 섬유로부터 제조된 제품.
  35. 제34항에 있어서, 텍스타일 포, 높은 강도 공업용 포, 재봉실 및 고무 강화용 코드로부터 선택되는 제품.
  36. 제34항에 있어서, 섬유 크기가 약 0.5 내지 20 dpf인 제품.
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