KR0164448B1 - 폴리우레탄 모노탄성사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

신도, 탄성회복율 및 후가공성이 우수한 폴리우레탄 모노 탄성사의 제조방법이 개시되어 있다.

본 발명에 따른 폴리우레탄 모노탄성사의 제조방법은 가교제를 첨가하지 않고 폴리우레탄 탄성체 중합시 탄성체의 멜트 인덱스를 10 내지 30, 인장감도를 500 내지 700psi, 신도를 500 내지 850% 수준으로 하여 안정화된 중합을 거친 섬유용 폴리우레탄 펠렛을 종래의 용융방사기를 이용하여 폴리머의 체류시간을 15 내지 25분 이내의 시간으로 용융방사하는 것을 특징으로 한다.

Description

폴리우레탄 모노탄성사의 제조방법

제1도는 종래의 용융방사용의 4개의 폴리머출구를 갖는 스핀블록을 개략적으로 도시한 도면이다.

제2도는 본 발명에서 사용될 수 있는 8개의 폴리머출구를 갖는 스핀블록을 개략적으로 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 스핀블록 2 : 폴리머입구

3 : 폴리머출구 4 : 스핀블록

5 : 폴리머입구 6 : 폴리머출구

본 발명은 폴리우레탄 모토탄성사의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리우레탄 탄성사를 제조함에 있어서 풀 서포트 스타킹(Full support stocking)에 사용할 수 있을 정도의 탄성회복율, 커버링(covering) 및 편직성이 우수하고, 내구성이 뛰어난 세섬도 모노탄성사를 섬유용 폴리우레탄 펠렛을 이용하여 용융방사하여 제조하는 폴리우레탄 모노 탄성사의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 폴리우레탄 탄성사를 제조하는 방법으로는 첫째, 건식방사(Dry spinning)에 의한 방법, 둘째, 습식방사(Wet spinning)에 의한 방법, 셋째, 용융방사(Melt spinning)에 의한 방법 등이 있으나, 주로 건식방사 및 습식방사법이 채택되어 왔으며, 용융방사법에 의한 예는 비교적 드물었다.

건식방사는 섬유를 형성하는 고분자물을 쉽게 증발할 수 있는 용매에 녹인 다음 용액을 뜨거운 공기 속으로 압출하고 용매를 증발시킴으로써 섬유를 형성시키는 방법으로서, 습식방사에 비하여 덜 복잡하며, 세섬도 방사가 가능하기는 하나, 용매의 회수율에 따라 경제성이 좌우되며, 여과 및 후처리 등 처리과정이 복잡하고, 권취속도가 낮아 생산성 증가가 어려울 뿐만 아니라 세섬도 방사로 갈수록 원사물성이 불균일하여 제품의 질도 낮아지는 단점이 있다.

습식방사는 섬유를 형성하는 고분자물을 용매에 용해시켜서 용액을 만들고, 이 용액에 압력을 가하여 작은 방사구금을 통하여 섬유가 응고되는 응고욕 속으로 방사시켜 응고욕 내에서 응고되도록 하여 용매가 응고욕속으로 침출되어짐에 따라 섬유가 형성되도록 하는 방법으로서, 용매와 고분자물 사이에서 화학반응이 일어나기도 하며, 고분자물이 쉽게 증발할 수 있는 용매에 녹지 않거나, 쉽게 용융되지 않는 경우에 사용될 수 있다는 장점이 있으나, 권취속도가 건식방사보다 훨씬 낮을 뿐만 아니라 세섬도 방사도 불가능하고, 건식방사나 용융방사에 비하여 가장 비용이 많이 드는 방법이며, 용매 등의 사용량이 많아 환경적으로 좋지 않은 방법이다.

또한 용융방사는 가장 단순한 방사공정으로서, 섬유를 형성하는 고분자물을 직접 가열에 의하여 용융시켜, 제1도에 도시한 바와 같은 종래의 스핀블록(1)의 폴리머입구(2)를 통하여 인입된 용융고분자물을 폴리머출구(3)를 통하여 압출하고, 공기를 통과시켜 냉각하여 섬유가 형성되도록 하는 방법으로서, 용매가 필요치 않고 권취속도도 빠르며, 장치가 단순하여 가장 경제적이기는 하나, 용융상태에서의 폴리우레탄의 열안정성이 좋지 않아 장시간의 안정한 조업이 곤란하고, 사의 내열성이 불량하여 고온에서의 변형(Heat setting)으로부터 충분히 회복되지 못하게 되는 등의 문제점이 많다.

그러나, 용융방사법에 의해 폴리우레탄 탄성사를 제조할 경우 용매가 필요치 않고 습식이나 건식방사법에 의해 방사속도가 빠른 잇점이 있는 관계로 용융방사법에 의한 폴리우레탄 탄성사의 제조연구는 계속되어 오고 있다.

그러나, 종래의 용융방사법에 의해 제조된 탄성사들의 단점을 극복하기 위하여 탄성체를 용융시 가교제를 투입하여 가교를 부여하는 방법의 경우에는 용융중합체내에 강제로 가교제를 투입하게 되므로 폴리우레탄 용융물의 균일한 가교형성이 어렵고, 사의 균일성 불량, 특히 해사성이 불량하여 후가공시 제품의 품질저하를 가져오게 되는 문제점이 있으며, 탄성체 중합시 가교결합을 형성하는 방법의 경우에서는 중합시 중합체내에서의 가교(crosslinking)의 급속한 반응으로 인한 가교의 불균일 및 사의 불균일 등이 발생되는 문제점이 있었다. 또한 이들 모두는 가교제 투입시 별도의 라인설비가 필요하고, 방사설비내에 가교제 혼입으로 라인블로킹(lone blocking) 현상이 발생되어 팩주기(pack life) 단축 및 방사라인(line)을 15일 정도에 한번씩 전체적으로 내부를 완전히 청소 [오바홀(over hall)이라 한다] 해야 하는 등의 문제로 안정된 폴리우레탄 탄성사의 제조가 어려워, 신축성 불량, 해사성 불량으로 커버링 및 편직성 저하 등에 의해 풀 서포트 스타킹에 적합한 탄성사의 제조가 매우 곤란하였다.

따라서 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하고 풀 서포트 스타킹에 적합한 폴리우레탄 모노탄성사를 용융방사법으로 제조하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 종래 기술의 문제점인 내열성 불량, 회복성, 부족, 해사성불량 등의 단점을 극복하기 위하여 기존 용융방사시 사용하던 가교제를 중합 및 방사시 첨가하지 않고 방사하는 방법으로, 중합물 개량과 동시에 방사시 폴리머라인을 개조하여 폴리머 체류시간을 최대한 단축, 용융방사시 폴리우레탄 탄성체의 2차 용융열에 의한 내열성 저하를 막고 안정된 방사로 풀 서포트 스타킹에 적합한 사 물성을 얻을 수 있도록 하는 것이다.

이하 본 발명을 첨부한 도면 및 실시예를 참조하여 그 구성을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 폴리우레탄 모노탄성사의 제조방법은 폴리우레탄 모노 탄성사의 제조방법에 있어서, 가교제를 첨가하지 않고 폴리우레탄 탄성체 중합시 탄성체의 멜트 인덱스(melt index)가 10 내지 30(ASTM D 1238 190℃/8,700g), 인장강도(Tensile strength)가 500 내지 700psi 신도(elongation)가 500 내지 850% 수준으로 안정화된 중합을 거친 섬유용 폴리우레탄 펠렛을 종래의 용융방사기를 이용하여 용융방사시, 용융열에 의한 용융물의 변형을 막기 위해 폴리머의 체류시간을 15 내지 25분 이내의 시간으로 단축하여 용융방사함을 특징으로 한다.

특히 바람직하게는 상기한 섬유용 폴리우레탄 펠렛이 멜트 인덱스가 15 내지 25, 인장강도가 550 내지 650psi, 신도가 550 내지 750% 이내의 범위로 안정화된 중합을 거친 것이 사용될 수 있다.

상기에서의 용융방사에 사용되는 용융방사기는 통상 나이론 방사에서 사용되는 것과 동일 또는 유사한 종래의 용융방사기가 사용될 수 있다.

또한 방사된 섬유를 신속히 냉각시켜 통상의 연신과정을 거치게 되며, 그 이후에도 통상의 합성섬유의 제조 및 후처리와 동일 또는 유사한 후 처리가 진행될 수 있다.

본 발명에서는 가교제를 사용치 않고도 안정화된 섬유용 폴리우레탄 펠렛을 사용하여 단시간내에 제2도에 도시한 바와 같은 스핀블록(4)의 폴리머입구(5)를 통하여 인입된 용융고분자물을 폴리머출구(6)를 통하여 압출, 방사토록 함으로써 열안정성의 단점 등을 보충하여 기존의 용융방사기로 방사가능토록 함으로써 기존의 폴리우레탄 모노탄성사 제조시 가교제 첨가에 의한 라인블로킹 현상으로 팩라이프 단축, 제조공정성 저조 및 해사성 불량 등의 문제점을 개선할 수 있도록 하였다. 이러한 공정조건들은 본 발명에 따른 폴리우레탄 모노탄성사를 수득하기에 요구되는 최적의 조건의 범위로서, 이는 이하의 실시예에서 뒷받침되고 있다.

따라서, 본 발명에 따르면 중합 및 방사시 가교제를 첨가하지 않고 용융방사하는 방법으로 라인블로킹 현상이 없고, 팩 교체주기가 3배이상 연장되며, 제조공정성 향상으로 공업적으로 안정된 폴리우레탄 탄성사가 제조되는 효과가 있다.

더욱이, 후가공 공정에서 해사성 향상으로 커버링, 편직성이 우수하여, 고부가가치의 신제품인 4본 모두 커버링 사를 사용하는 풀 서포트 스타킹(full support stocking)용도로 전개가 가능하며, 고급직물인 신축직물(나이론과 혼섬)등으로 그 용도가 무한하다.

이하에서 본 발명의 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.

[실시예 1]

가교제를 첨가하지 않고 중합한 폴리우레탄 레진 물성을 멜트인덱스 15∼25, 인장강도 550∼650psi, 신도 650∼750%의 범위로 맞추고, 제2도에 도시되어 있는 폴리머라인을 사용하여 구멍이 1개 있는 용융방사기의 방사구금을 통하여 방사온도 210∼220℃, 토출량 1.06그램/분, Q/A속도 0.5미터/초, 권취속도 580미터/분으로 폴리우레탄 모노탄성사를 제조하고 그 결과를 표1에 나타내었다.

[비교예 1]

실시예 1과 폴리우레탄 레진 물성이 동일하고 방사조건도 동일한 상태에서 방사시 별도의 장치를 설치하여 가교제를 투입하여 제조한 결과를 표1에 나타내었다.

[비교예 2]

실시예 1의 조건에서 기타 조건은 동일하고 폴리우레탄 중합시 레진물성을 멜트인덱스 30∼40, 인장강도 550∼650psi, 신도 700∼800%로 변경하여 방사한 결과를 표1에 나타내었다.

[비교예 3]

실시예 1과 동일 조건하에서 폴리머라인을 제1도에 도시되어 있는 방법으로 방사한 결과를 표1에 나타내었다.

상기 표1에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 의해 폴리우레탄 모노탄성사를 제조할 경우 신도 및 탄성회복율이 우수하고 가교부여장치를 별도로 설치하지 않고도 간단한 공정으로 방사공정을 안정화 시킬 수 있으며, 특히 20d 이하의 세섬도 방사가 가능하고, 후공정성(커버링, 편직성)이 우수하여 4본 모두 커버링사(나이론 + 폴리우레탄 모노탄성사)를 사용하여 편직하는 풀 서포트 스타킹에 적합한 폴리우레탄 모노 탄성사가 제조되는 효과가 있다.

본 발명은 이상에서 기재된 구체예에 대하여만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변경이나 변형할 수 있음은 당업자에게는 명백한 것이며 이러한 변경이나 변형은 첨부된 특허청구범위에 의하여 제한되어져야 한다.

Claims (3)

1. 폴리우레탄 모노탄성사의 제조방법에 있어서, 가교제를 첨가하지 않고 폴리우레탄 탄성체 중합시 탄성체의 멜트 인덱스(melt index)를 10 내지 30(ASTM D 1238 190℃/8,700g), 인장강도(Tensile strength)를 500 내지 700psi, 신도(elongation)를 500 내지 850% 수준으로 하여 안정화된 중합을 거친 섬유용 폴리우레탄 펠렛을 종래의 용융방사기를 이용하여 폴리머의 체류시간을 15 내지 25분 이내의 시간으로 하여 용융방사함을 특징으로 하는 폴리우레탄 모노탄성사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 섬유용 폴리우레탄 펠렛의 멜트 인덱스를 15 내지 25, 인장강도를 550 내지 650psi, 신도를 550 내지 750% 이내의 범위로 한 것을 특징으로 하는 상기 폴리우레탄 모노탄성사의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 섬유사의 최종 섬도를 15 내지 30 데니어로 하는 것을 특징으로 하는 상기 폴리우레탄 모노탄성사의 제조방법.