폴리에스테르란 일반적으로 이염기산과 이염기알코올을 중축합하여 얻은 고분자 화합물을 말하며, 기본 사슬연결이 에스테르 결합으로 연결되어 있습니다. 폴리에스테르 섬유에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 섬유, 폴리프로필렌 테레프탈레이트(PPT) 섬유 등 다양한 종류가 있으며, 그중 폴리에틸렌 테레프탈레이트 함량이 85% 이상인 섬유가 주요입니다. 1이며, 분자량은 일반적으로 18000~25000 사이로 조절됩니다. 주요 분자 구조는 다음과 같습니다.
1. 폴리에스테르(PET) 섬유
폴리에스터에 대한 연구는 1930년대에 시작되었습니다. 윈필드(wwinfield)와 딕슨(Dickson)과 같은 영국인이 발명했습니다. 1949년에 영국에서 산업화되었고, 1953년에 미국에서 산업화되었습니다. 뒤늦게 발전했지만 빠르게 발전한 다양한 종류의 합성섬유 제품입니다.
폴리에스테르의 분자량은 18000~25000이고, 중합도는 100~140이다. 거대분자는 대칭적인 화학구조를 가지고 있다. 적절한 조건에서 거대분자는 결정을 형성하기 쉽고 섬유 구조는 조밀합니다. 폴리에스테르 거대분자는 기본적으로 단단한 거대분자인 벤젠 고리를 포함하고 있습니다. 동시에 지방족 탄화수소 사슬도 포함하여 분자를 유연하게 만듭니다. 두 개의 알코올로 종결된 수산기 그룹을 제외하고 거대분자에는 다른 극성 그룹이 없습니다. 에스테르 함량이 높으면 고온에서 가수분해와 열분해가 발생합니다. 폴리에스터는 용융 방사됩니다. 단면은 원형이고 세로방향은 유리막대이며 밀도는 1.38~1.40g/cm3이다.
중국에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 함량이 85% 이상인 섬유를 폴리에스테르라고 하며 일반적으로 "Dacron"이라고 합니다. 미국의 'Dacron', 일본의 'tetoron', 영국의 'terlenka', 구소련의 'lavsan' 등 외국산 상품명이 많이 있습니다.
2. 양이온 염색성 폴리에스테르(CDP) 섬유
변성 폴리에스테르(CDP)는 양이온 염료를 PET 분자 사슬에 결합시킬 수 있는 산성 그룹을 도입하여 양이온 염료로 염색할 수 있습니다. CDP는 미국 DuPont 회사에서 처음 개발했습니다. 20세기 말에는 PET 섬유 총 생산량의 1/6을 차지했다. 대표적인 품종으로는 dacron t64, dacron T65 등이 있습니다. CDP는 염색 성능이 좋을 뿐만 아니라 양모와 같은 천연 섬유와 동일한 욕조에서 염색할 수 있어 혼방 직물의 염색 공정을 단순화하는 데 편리합니다. 일반 폴리에스테르와 혼방 직조하면 같은 욕이라도 다른 색상 효과를 낼 수 있어 직물의 색상이 크게 풍부해집니다. 따라서 CDP는 빠르게 발전하는 다양한 변성 폴리에스테르가 되었습니다. CDP는 주로 SIPM(Sodium Dimethyl Isophtalate Sulfonate)과 같은 세 번째 또는 네 번째 단량체를 공중합 및 그래프트 공중합을 통해 애완동물 거대분자 사슬에 첨가하여 제조됩니다. CDP 분자 사슬에 음전하를 띤 설폰산 그룹이 추가됨에 따라 염색 시 설폰산 그룹의 금속 이온이 염료의 양이온과 교환되어 염료 이온이 CDP 고분자 사슬에 고정됩니다. 염색으로 인해 생성된 염은 수용액에서 지속적으로 제거되며 반응은 계속됩니다. 마지막으로 염색 효과가 나타납니다.
CDP의 생산과정은 애완동물의 생산과정과 유사하며 연속형과 간헐형으로 나눌 수 있습니다. CDP는 원료 공급원이 다르기 때문에 DMT 루트와 PTA 루트로 나눌 수 있습니다. CDP는 고분자 사슬에 새로운 그룹을 추가하여 섬유의 원래 구조를 파괴하여 섬유의 융점, 유리 전이 온도 및 결정성을 감소시킵니다. 비정질 영역에서는 분자간 공간이 증가하여 염료 분자가 섬유에 침투하는 데 도움이 됩니다. CDP는 일반 폴리에스터에 비해 강도는 떨어지지만 원단의 보풀방지성은 향상되어 손잡이가 부드럽고 통통합니다. 고급 양모 같은 제품을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 일반적인 CDP의 염색은 더 나은 염색성을 갖기 위해 여전히 고온(120~140℃)과 고압 또는 캐리어 첨가 조건이 필요합니다. 따라서 염료를 선택할 때에는 선택한 염료가 더 나은 열 안정성을 가져야 한다는 점에 유의해야 합니다.
3. 상온 및 대기압 염색이 가능한 폴리에스터(ECDP) 섬유
상온 및 상압에서 염색 가능한 폴리에스테르 ECDP는 일반적인 애완동물 중합 과정에서 소량의 제4단량체를 첨가하여 제조할 수 있다. 이는 주로 폴리에틸렌 글리콜 유연한 사슬 세그먼트가 애완 동물 거대 분자 사슬에 도입되어 섬유의 분자 구조가 더 느슨해지고 무정형 영역이 더 커지기 때문에 양이온 염료가 섬유에 들어가는 것과 결합에 더 유리하기 때문입니다. 더 많은 술폰산 그룹을 가지고 있습니다. 따라서 상압 비등염색 조건에서 염색이 가능하다. ECDP 섬유는 CDP나 PET 섬유에 비해 촉감이 부드럽고 착용감이 좋습니다. 그러나 제4단량체 폴리에틸렌 글리콜 세그먼트의 결합에너지가 낮기 때문에 ECDP 섬유의 열적 안정성이 감소하며, 아이롱 온도 180℃에서 ECDP 섬유의 강도 손실이 30% 이상 발생한다. 따라서 ECDP 섬유로 만든 원단은 후처리, 세탁, 다림질 시 특별한 주의를 기울여야 합니다.
4. PTT 섬유
PTT 섬유는 폴리프로필렌 테레프탈레이트 섬유의 약자입니다. 해외에서는 PTT를 21세기 대형광섬유라고 부르며, 상품명은 '코테라(Corterra)'라고 합니다.
PTT, 애완동물, PBT는 폴리에스터 계열에 속하며 특성이 유사합니다. PTT섬유는 폴리에스터와 나일론의 특성을 동시에 갖고 있는 섬유입니다. 폴리에스터만큼 세탁과 건조가 용이하고 탄성회복력과 구김방지성이 좋으며 내오염성, 내광성, 촉감이 좋습니다. 폴리에스테르보다 염색성이 좋고, 상압염색이 가능합니다. 동일한 조건에서 PTT 섬유에 대한 염료의 침투력이 PET 섬유에 비해 높고 염색이 균일하며 색상견뢰도가 좋다. 나일론에 비해 PTT 섬유는 내마모성과 인장 회복력이 뛰어나고 탄력성이 크고 푹신한 특성을 가지므로 카펫 및 기타 재료 제작에 더 적합합니다.
5. PBT 섬유
PBT 섬유는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 섬유의 약자입니다. PBT 섬유는 폴리에스터의 주원료인 디메틸테레프탈레이트(DMT)나 테레프탈산(TPA)과 1,4-부탄디올을 주원료로 하여 만들어진다. PBT 섬유는 유기 티타늄 또는 주석 화합물과 테트라부틸 티타네이트를 촉매로 사용하여 고온 및 진공에서 DMT와 1,4-부탄디올을 용융 방사하여 제조되었습니다. PBT 섬유의 중합, 방사, 후가공 기술 및 장비는 기본적으로 폴리에스테르와 동일합니다.
PBT 섬유는 폴리에스테르 섬유와 동일한 강도, 용이한 세탁 및 속건성, 안정적인 크기, 우수한 형태 유지성 등의 특성을 가지고 있습니다. 가장 중요한 것은 고분자 사슬의 유연한 부분이 길어서 끊어지고 신축성이 좋고, 탄력이 좋으며, 가열 후에도 탄력의 변화가 적고, 촉감이 부드럽습니다. PBT 섬유의 또 다른 장점은 폴리에스터보다 염색성이 좋다는 것입니다. PBT 원단은 대기압에서 비등염색하는 조건에서 분산염료로 염색이 가능합니다. 또한 PBT 섬유는 내노화성, 내화학성, 내열성이 우수합니다. PBT 섬유는 엔지니어링 플라스틱, 가전 제품 쉘 및 기계 부품에 널리 사용됩니다.
6. 펜 섬유
펜 섬유는 폴리에틸렌 나프탈레이트 섬유의 약어입니다. 폴리에스터와 마찬가지로 펜섬유는 미국 KASA사에서 최초로 선보인 반결정성 열가소성 폴리에스터 소재입니다. 생산 공정은 디메틸 2,6 – 나프탈렌 디카르복실레이트(NDC)와 에틸렌 글리콜(예:)의 에스테르 교환 반응과 축중합을 통해 이루어집니다. 또 다른 방법은 2,6-나프탈렌 디카르복실산(NDCA)과 에틸렌 글리콜(예:)을 직접 에스테르화한 후 중축합하는 것입니다. 유기 아민과 유기 인을 함유한 화합물을 소량 첨가하면 펜의 열 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
펜 섬유의 방사 공정은 폴리에스테르의 방사 공정과 유사합니다. 공정 흐름은 칩 건조 → 고속 회전 → 제도입니다. 펜 섬유의 유리전이온도는 폴리에스테르 섬유보다 높기 때문에 이에 따라 제도 공정을 변경해야 합니다. 느린 분자 배향 속도로 인해 섬유 품질에 영향을 주지 않도록 멀티 패스 드래프트를 채택하고 드래프트 온도를 높여야 합니다. 기존 폴리에스테르에 비해 펜 섬유는 고강도, 고탄성률, 우수한 인장 저항성 및 고강성과 같은 기계적 및 열적 특성이 더 우수합니다. 내열성이 우수하고 크기가 안정적이며 변형이 쉽지 않으며 난연성이 우수합니다. 우수한 내화학성 및 내가수분해성; UV 저항 및 노후화 저항.
7. 습식 및 건식 폴리에스테르 필라멘트
섬유의 단면 형상을 변화시킴으로써 단섬유 사이의 간격이 증가하고 비표면적이 증가하며 모세관 현상에 의해 수분 전도성이 크게 향상되어 습식 및 건식 폴리에스테르 필라멘트가 만들어집니다. 섬유원단은 수분전도성과 수분확산 성능이 우수합니다. 흡습성이 좋은 면 섬유 및 기타 섬유와 잘 어울립니다. 합리적인 조직 구조를 사용하면 효과가 더 좋습니다. 옷은 건조하고 시원하며 편안합니다. 니트 스포츠웨어, 우븐 셔츠, 여름 의류 원단, 폴리에스테르 스타킹 등에 적합합니다.
8. 고제습 4채널 폴리에스터 섬유
Du Pont는 흡수력이 뛰어난 TEFRA 채널 폴리에스테르 섬유를 개발했습니다. 소수성 합성섬유로 제작된 고투습성 섬유로 땀을 많이 흘리는 피부의 땀을 원단 표면으로 흡수시켜 증발냉각이 가능합니다. 그 결과 30분 경과 후 면 섬유의 수분 제거율은 52%, 4채널 폴리에스테르 섬유의 수분 제거율은 95%로 나타났다. 이러한 종류의 섬유는 특히 스포츠 의류와 군용 경량 보온 속옷에 효과적이며 피부를 건조하고 편안하게 유지할 수 있으며 보온성 및 방한 기능이 우수합니다.
9. 폴리에스테르 다공성 중공 단면 섬유 “웰키”
Wellkey의 개발 목적은 액체 땀을 대상으로 완전한 땀 흡수와 빠른 건조를 달성하는 것입니다. Wellkey는 폴리에스터 중공섬유입니다. 섬유 표면에는 중공 부분으로 침투하는 많은 기공이 있습니다. 액체 상태의 물이 섬유 표면에서 중공 부분으로 침투할 수 있습니다. 이 섬유 구조는 최대의 수분 흡수율과 수분 함량을 목표로 합니다. 방사공정에서는 특수한 기공형성제를 혼합, 용해시켜 섬유구조를 형성합니다. 우수한 흡한속건성을 지닌 섬유로 주로 페티코트, 타이츠, 운동복, 셔츠, 트레이닝복, 코트 등 의류의 원단으로 사용됩니다. 또한 흡수성, 속건성, 낮은 건조 비용 등의 장점으로 인해 비착용 분야와 의료 및 보건 분야에서도 폭넓은 응용 전망을 가지고 있습니다.
10. 3차원 주름형 중공 폴리에스테르 섬유
초기 3차원 압착섬유는 복합방사기술과 특수한 냉각성형 공정을 통해 수축특성이 다른 두 가지 고분자를 사용하여 만들어졌다. 드로잉 후 수축률 차이로 인해 자연스러운 주름이 형성되었습니다. 현재의 준비 공정은 큰 진전을 이루었습니다. 즉, 편심 방사 구금 구멍 디자인의 독특한 특허 기술을 채택하고 비대칭 성형 냉각 시스템과 그에 상응하는 연신 및 성형 공정을 결합합니다. 준비된 섬유는 높은 컬 정도, 자연스럽고 영구적인 컬을 갖습니다. 그리고 보온성이 좋습니다. 현재 개발된 품종에는 4공, 7공, 심지어 9공의 3차원 주름형 중공사가 포함됩니다. 3차원 압착 중공사막은 충진 및 열섬유 분야에서 널리 사용됩니다.
자료수집 : 염색 및 마무리 백과사전
보낸 사람: 공식 계정 패브릭 강좌
게시 시간: 2022년 6월 21일