KR100487835B1 - 내염소성엘라스탄섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리우레탄 조성물 및 특히 예를 들어, 수영장 등의 염소 함유 수성 환경하의 수영복에 사용될 수 있는 탄성 폴리우레탄 섬유에 관한 것이다. 본 발명은 특히 폴리우레탄 조성물 및 특히 이 조성물로부터 제조된 폴리오르가노실록산으로 피복된 또는 폴리오르가노실록산, 폴리오르가노히드로겐실록산의 혼합물로 피복된 히드로탈사이트 및(또는) 다른 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물을 함유하는 탄성 폴리우레탄 섬유에 관한 것이다.

Description

내염소성 엘라스탄 섬유
본 발명은 폴리우레탄 조성물 및 특히 예를 들어, 수영장 등의 염소 함유 수성 환경하의 수영복에 사용될 수 있는 상기 조성물로부터 제조된 탄성 폴리우레탄 섬유에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 폴리우레탄 조성물 및, 특히 폴리오르가노실록산으로 또는 폴리오르가노실록산과 폴리오르가노히드로겐실록산의 혼합물로 피복된 히드로탈사이트를 함유하고(거나) 다른 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물을 함유하는, 상기 폴리우레탄 조성물로부터 제조된 탄성 폴리우레탄 섬유에 관한 것이다.
본 발명의 범위내에서 사용된, 용어 "섬유"에는 원칙적으로 공지되어 있는 방사법에 의해, 예를 들어 건식 방사 또는 습식 방사 및 용융 방사에 의해 제조될 수 있는 연속 필라멘트 및(또는) 스테이플 섬유가 포함된다.
본 발명은 추가로 중합체, 특히 폴리우레탄에 대한 보조제 또는 첨가제로서 특정 마그네슘 알루미늄 히드록시카르보네이트의 용도에 관한 것이다.
장쇄 합성 중합체로 이루어진 탄성 폴리우레탄 섬유 (이중 적어도 85%는 예를 들면, 폴리에테르, 폴리에스테르 및(또는) 폴리카보네이트 기재 분절 폴리우레탄으로부터 합성됨)는 공지되어 있다. 상기 섬유로부터 제조된 실은 무엇보다도 코르셋, 양말·메리야스류 및 예를 들어, 수영복 또는 수영 팬츠 등의 운동복에 적합한 직물 또는 재료의 제조에 사용된다. 그러나, 위생상의 이유로 인해 수영장 물은 자주 염소 처리되어 대개는 활성 염소 함량이 0.5 내지 3 ppm (백만 분의 일) 또는 그 이상에 이른다. 폴리우레탄 섬유가 이런 환경에 노출된다면 섬유가 분해되거나 섬유의 물성 또는 예를 들어, 이들의 강도 등이 손상될 수 있고, 이로 인해 직물의 조기 마모를 초래할 수 있다.
실제로, 굵은 섬도의 섬유에 있어서, 이 섬유의 어느 정도의 분해는 이 섬유로 제조된 직물의 사용자가 그 효과를 인식하지 못한 채 허용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 섬유 재료의 염소에 의한 분해에 대한 섬유 물질의 내성을 개선시킬 필요가 있으며, 특히 고섬도사 (예를 들면 150 데니어 미만의 섬도를 갖는 섬유)에 필수적이다.
수영복 등의 적용 분야에 있어서, 탄성 폴리우레탄사의 염소처리수에 대한 내성을 개선시키기 위해, 폴리우레탄은 빈번히 저분자량 모노히드록시관능성, 디히드록시관능성 또는 폴리히드록시관능성 중합체 형태의 폴리에스테르로부터 제조되어왔다. 그러나, 지방족 폴리에스테르는 높은 생물학적 활성을 나타낸다. 이런 이유로 인해, 이 중합체로부터 제조된 폴리우레탄은 미생물 및 곰팡이에 의해 쉽게 분해되는 단점을 갖고 있다. 더욱이, 폴리에스테르 기재 폴리우레탄의 염소처리 수에 대한 내성은 만족스럽지 못한 것으로 나타났다.
탄성 폴리우레탄 필라멘트의 염소처리수에 대한 내성을 향상시키기 위해 엘라스탄 섬유에 많은 첨가제가 사용되었다.
미국 특허 제4,340,527호, 독일 특허 제3 124 197호 및 미국 특허 제 5,028,624호에서 염소 안정화의 목적으로 분절 폴리우레탄으로 이루어진 필라멘트에 산화아연을 혼입하는 것이 기재되어 있다. 그러나. 산화아연은 직물을 염색하는 동안, 특히 산성 조건 (pH 3 내지 4)하에서 필라멘트로부터 씻겨 제거되는 심각한 단점을 갖는다. 결과적으로, 염소처리 수에 대한 직물의 내성이 상당히 감소된다. 더욱이, 생물학적으로 활성인 정화 식물의 배양 세균은 염색 과정으로부터 발생한 아연 함유 폐수에 의해 사멸된다. 그 결과로서 이들 정화 식물의 작용 방식이 심각하게 손상받을 수 있다.
일본 특허 공고 제59-133 248호에는 염소처리수에 대한 폴리우레탄의 내성을 향상시키기 위해 분절 폴리우레탄으로 이루어진 필라멘트에 히드로탈사이트를 혼입하는 것이 기재되어 있다. 중금속 없이 안정화시키는 것 외에, 단지 소량의 분산된 히드로탈사이트만이 산성 범위 (pH 3 내지 4)의 염색 조건하에서 씻겨 제거되고, 결과적으로 염소처리수에 대한 양호한 내성이 유지되는 것으로 기재되어 있다. 그러나, 단점으로서 히드로탈사이트는 디메틸아세트아미드 또는 디메틸포름아미드 등의 극성 용매 중에서, 심지어 폴리우레탄 섬유의 방사 용액 중에서 심하게 응집됨을 보인다. 폴리우레탄 섬유의 방사 용액 중의 응집물은 방사 공정 중에 방사 노즐을 급속히 막히게 하고, 그 결과 빈번한 방사 노즐에서의 압력 증가 및 섬유 절단으로 인해 방사 공정이 종종 중단한다. 결과적으로, 이 방법을 사용하여 이러한 PU 조성물을 비교적 장기간에 걸쳐 방사하는 것은 불가능하다. 추가로, 이들 필라멘트는 염소를 함유한 물에 대한 적합한 내성을 나타내지 않는다.
일본 특허 공고 제3-293 364호에서 실란 및(또는) 지방산으로 피복된 히드로탈사이트가 폴리우레탄의 첨가제로서 기재되어 있다. 그러나, 기재된 스판덱스 섬유의 염소처리수에 대한 내성은 적합하지 않은 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 실란은 제조원가가 비싼 피복제라는 단점을 갖는다. 또다른 단점은 폴리아미드 경질 섬유와 함께 가공하는 동안에 텔론 (Telon) 염료 등의 산성 염료에 의한 기재된 폴리우레탄 섬유의 착색성이 적합하지 않고, 더욱이 예를 들어 혼방 직물에서 폴리우레탄 섬유 및 폴리아미드 경질 섬유 사이에 톤-투-톤 (tone-to-tone) 염색하는 것이 불가능하다는 점이다.
유럽 특허 제558 758호에는 유착성 지방산과 결정수 함유 히드로탈사이트를 포함되는 폴리우레탄 조성물이 기재되어 있다. 이 조성물의 단점은 이미 일본 특허 공고 제3-292 364호에 기재된 조성물의 단점과 동일하다. 즉, 염소처리수에 대한 기재된 폴리우레탄 섬유의 내성이 여전히 적합하지 않고, 폴리아미드 경질 섬유와 함께 가공하는 동안 텔론 염료 등의 산성 염료에 의한 기재된 폴리우레탄 섬유의 착색성이 적합하지 않고, 예를 들어 폴리우레탄 섬유 및 폴리아미드 경질 섬유를 포함하는 혼방 직물의 톤-투-톤 염색이 불가능하다.
본 발명의 기본적인 목적은 특히 당 업계에 공지된 것과 비교하여 염소처리수에 대한 내성이 개선되고,
중금속을 함유한 첨가제의 첨가에 의해 바람직하게 성취되지 않은 염소 처리수에 대한 안정성이 있고,
안정화제가 방사 공정이나 폴리우레탄 섬유의 물성에 나쁜 영향을 주지 않고,
안정화제가, 특히 세척 또는 염색 등 섬유를 특수 처리 하는 경우에도 섬유에서 씻겨 제거되지 않고(거나) 비효과적으로 되지 않고,
폴리아미드 경질 섬유와 함께 가공하는 동안 텔론 염료 등의 산성 염료에 의한 착색성이 적어도 동일하게 유지되거나 또는 더욱 개선되고,
특히 폴리우레탄 섬유 및 폴리아미드 경질 섬유간의 톤-투-톤 염색이 얻어지는 PU 조성물, 특히 폴리우레탄 섬유 (또는 엘라스탄 섬유로 칭함)용 PU 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 폴리오르가노실록산 또는 폴리오르가노실록산/폴리오르가노히드로겐실록산 혼합물로 피복된 미분 히드로탈사이트 및(또는) 다른 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물 유효량을 폴리우레탄 조성물에 첨가함으로써 달성된다.
본 발명은 폴리우레탄 또는 폴리우레탄 섬유가 0.1 내지 30 중량%, 특히 0.5 내지 25 중량%의 폴리오르가노실록산 및(또는) 폴리오르가노히드로겐실록산으로 피복된 미분 히드로탈사이트 또는 다른 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물, 구체적으로 하기 화학식 (1)의 화합물 또는 하기 화학식 (2)의 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 염소에 대해 상승된 내성을 갖고 특히 분절 폴리우레탄 85% 이상을 함유하는 폴리우레탄 조성물 및 엘라스탄 섬유를 제공한다.
[화학식 1]
M1-x 2+Alx(OH)2Ax/n n-·mH2O
[화학식 2]
MgsAlt(OH)u(A2-)v·wH2O
식 중,
M2+은 마그네슘 또는 아연, 특히 마그네슘을 나타내고,
An-는 원자가 n을 갖고 OH-, F-, Cl-, Br-, CO3 2-, SO4 2-, HPO4 2-, 실리케이트, 아세테이트 또는 옥살레이트를 포함하는 군으로부터 선택된 음이온, 특히 CO3 2-이고,
0 x ≤ 0.5이고,
0 ≤ m < 1이고,
s는 1 내지 15의 수이고,
t는 1 내지 8의 수이고,
u는 1 내지 40의 수이고,
v는 1 내지 5의 수이고,
w는 0 내지 20의 수이고,
A2-는 CO3 2-, SO4 2-, HPO4 2-, 실리케이트 또는 옥살레이트를 포함하는 군으로부터 선택된 음이온, 특히 CO3 2-이다.
본 발명에 있어서, 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물은 2가 금속 이온, 특히 Mg 또는 Zn, 특히 바람직하게는 Mg 및 3가 양이온으로서의 알루미늄, 히드록시 음이온 및 다른 1가 또는 2가 음이온, 특히 OH-, F-, Cl-, Br-, CO3 2-, SO4 2-, HPO4 2-, 실리케이트, 아세테이트 또는 옥살레이트를 기재로 한 혼합염이다.
폴리우레탄 조성물 또는 이로부터 제조될 수 있는 필라멘트 중에 미분 형태로 함유되는 히드로탈사이트 및(또는) 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물의 양은 특히 중합체의 중량을 기준으로 0.05 중량% 내지 15 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 5 중량%, 특히 0.3 중량% 내지 4 중량%이다. 엘라스탄 필라멘트에 있어서 이 양은 필라멘트 내부 및(또는) 필라멘트 표면상에 분포할 수 있다.
히드로탈사이트 또는 금속 알루미늄 히드록시 화합물은 특히 바람직하게는, 예를 들어 하기 화학식 (3) 및 (4)로 나타내어지는 것이다.
[화학식 3]
Mg5Al3(OH)15(A2-)2·wH2O
[화학식 4]
Mg6Al2(OH)12(A2-)3·wH2O
여기서, A2- 및 w는 상기 화학식 (2)에 대하여 기재한 의미를 갖는다.
Zn 함유 섬유의 염색과 관련하여 상기한 페수 문제를 고려 했을 때 마그네슘 화합물이 바람직하다.
히드로탈사이트 또는 염기성 마그네슘 알루미늄 히드록시 카르보네이트 화합물의 특히 바람직한 예는 하기 화학식 (5), (6) 및 (7)로 나타내어지는 것이다.
[화학식 5]
Mg6Al2(OH)16CO3·5H2O
[화학식 6]
Mg4Al2(OH)12CO3·4H2O
[화학식 7]
Mg6Al2(OH)12(CO3)3·7H2O
발수성의 히드로탈사이트 또는 금속 알루미늄 히드록시 화합물을 제조하기 위해, 상기 폴리오르가노실록산을 히드로탈사이트 또는 금속 알루미늄 히드록시 화합물에 대하여 0.1 내지 30 중량%의 양으로 사용한다. 하기 화학식 (8)의 폴리오르가노실록산이 바람직하다.
[화학식 8]
(R5)3SiO-(-SiR1R4O-)x-(-SiR2R7O-)y-(-SiR3HO-)z-Si(R6)3
식 중,
x는 0 - 500의 수이고,
y는 0 - 300의 수이고,
z는 0 - 300의 수이고,
각각의 잔기 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6는 독립적으로 포화 및(또는) 불포화되고 또한 임의로 분지된 탄소수 1 내지 4의 알킬 잔기 및(또는) 또한 임의로 알킬 치환된 탄소수 6 내지 9의 아릴 잔기를 나타내고,
R7은 탄소수 6 내지 18의 알킬 잔기 또는 수소를 나타낸다.
화학식 (8)에서 잔기 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6이 메틸기를 나타내는 경우, 화학식 (8)의 폴리실록산은 특히 유리한 특성을 갖는다.
특히 바람직하기로는, x가 0 내지 100의 수를 나타내고, y가 0 내지 100의 수를 나타내고, z가 0 내지 100의 수를 나타내고, x＋y＋z가 25 내지 300의 수를 나타내는 화학식 (8)의 폴리오르가노실록산을 사용하여 피복시킨 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물을 사용하는 것이다.
마찬가지로, 폴리오르가노실록산은 x가 0이고, y가 5 내지 50이고, z가 5 내지 60이되, y＋z가 15 이상인 화학식 8의 폴리오르가노실록산이 바람직하다.
또한, x가 3 내지 500의 수이고, y가 0이고, z가 0인 화학식 (8)의 폴리오르가노실록산이 바람직하다.
말단기에서 각각의 잔기 R5 및 R6는 또한 각각의 경우 서로 다른 치환체일 수 있고, 이것은 또한 서로 다른 치환체가 말단 규소 원자에 결합될 수 있음을 의미한다.
R7 잔기는 직쇄 및(또는) 분지쇄 알킬 잔기일 수 있다. 직쇄의 R7 잔기의 예로서 헥실, 옥틸, 노닐, 데실, 도데실 및 테트라데실 잔기를 들 수 있고, 분지쇄 알킬 잔기의 예는 3-메틸펜틸, 2,3-디메틸부틸, 3-부틸헥실 및 4-프로필옥틸 잔기를 들 수 있다. 이와 관련하여 폴리오르가노실록산은 각각의 경우 동일하거나 또는 상이한 R7 잔기를 포함할 수 있다. R7의 바람직한 알킬 잔기는 도데실 및 테트라데실 잔기, 특히 또한 두 잔기를 모두 갖는 화합물의 혼합물이다.
바람직한 폴리오르가노히드로겐실록산은 다음 화학식 (9) 및 (10)으로 표시되는 것들이다.
[화학식 9]
Figure pat00001
식 중,
R8 잔기는 C12H25 및(또는) C14H29이다.
[화학식 10]
Figure pat00002
바람직한 폴리오르가노실록산은 다음 화학식 (11) 및 (12)로 표시되는 것들이다.
[화학식 11]
Figure pat00003
식 중,
R8 잔기는 C12H25 및(또는) C14H27이다.
[화학식 12]
Figure pat00004
식 중,
n은 2 내지 100이다.
피복시키는데 단지 폴리오르가노실록산만을 사용하는 경우, 생산 공정에서 발생되는 Si에 직접 결합된 수소 잔기는 히드로탈사이트의 응집 거동에 유리한 효과를 갖는다.
본 발명은 또한, 하기 화학식 (13)으로 표시되는 폴리오르가노히드로겐실록산과 상기 폴리오르가노실록산의 혼합물로 피복된 금속 알루미늄 히드록시 화합물이 있는 엘라스탄 섬유를 제공하며, 폴리오르가노실록산과 폴리오르가노히드로겐실록산은 4:1 내지 1:4의 중량비로 존재하는 것이 바람직하다.
[화학식 13]
(R2)3SiO-(-SiR1HO-)m-Si(R3)3
식 중,
m은 5 내지 200의 수이고, R1, R2, R3 잔기 각각은 서로 독립적으로 화학식 (8)의 잔기와 관련하여 정의된 의미를 갖는다.
바람직하기로는, 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물은 히드로탈사이트 또는 금속 알루미늄 히드록시 화합물의 양에 대하여 0.05 내지 25 중량%의 폴리오르가노실록산 또는 폴리오르가노실록산과 폴리오르가노히드로겐실록산의 혼합물로 피복된다. 특히 바람직하기로는, 0.5 내지 10 중량%의 폴리오르가노실록산 또는 폴리오르가노실록산/폴리오르가노히드로겐실록산 혼합물로 피복된 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물을 사용한다.
히드로탈사이트 및(또는) 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물의 피복은 바람직하게는 히드로탈사이트를 최종 분쇄하기 전 및(또는) 분쇄하는 동안, 폴리오르가노실록산을 또는 폴리오르가노실록산/폴리오르가노히드로겐실록산 혼합물을 함께 또는 임의의 순서로 개별적으로 분무화 및(또는) 상호 혼합함으로써 수행될 수 있다.
이와 관련하여, 폴리오르가노실록산 또는 폴리오르가노실록산/폴리오르가노히드로겐실록산 혼합물을 히드로탈사이트 및(또는) 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물을 제조하는 동안에 축적되는 습한 필터 케이크, 페이스트 또는 슬러리에 건조시키기 전에 혼합하는지, 또는 분쇄 직전에 건조 재료에 적당한 방법으로, 예를 들면 분무하여 첨가하거나, 또는 스팀-젯 건조의 경우, 젯 밀에 공급할 때 스팀에 직접 첨가하든지 그 여부는 중요하지 않다. 폴리오르가노실록산 또는 폴리오르가노실록산/폴리오르가노히드로겐실록산 혼합물은 임의로 첨가 전에 에멀젼으로 전환시킬 수 있다.
히드로탈사이트 또는 금속 알루미늄 히드록시 화합물은 예를 들면, 기본적으로 공지되어 있는 방법에 따라 제조된다. 이러한 방법들은 예를 들면, 유럽 특허 출원 제129 805-A1호 또는 동 제117 289-A1호에 기재되어 있다.
히드로탈사이트 및(또는), 예를 들면 마그네슘 알루미늄 히드록시 카르보네이트는 바람직하게는 그들의 출발 화합물, 예를 들면 MgCO3, Al2O3 및 물로부터 용매, 예를 들면 물, C1-C8 알콜 또는 염소화 탄화수소의 존재하에 제조되고, 이어서 예를 들면 분무 건조에 의해 건조되고, 예를 들면 비드 밀에 의해 분쇄된다.
특히 바람직하기로는, 히드로탈사이트 및(또는) 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물은 예를 들어, 폴리우레탄의 제조와 관련하여 또한 사용될 수도 있는 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 또는 디메틸설폭시드 등의 용매 존재하에서 비드 밀을 사용하여 분쇄함으로써 피복시킨다. 피복에 사용되는 폴리오르가노실록산 또는 폴리오르가노실록산/폴리오르가노히드로겐실록산 혼합물은 분쇄될 물질에 적절한 방법으로 첨가되거나 또는 상기한 바와 같이 건조 과정 전에 또는 그 과정 중에 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물에 첨가될 수 있다. 분쇄 과정 중에, 특히 10 μm 이하, 바람직하게는 5 μm 미만, 특히 2 μm 미만의 평균 입경 (수평균)을 갖는 피복된 히드로탈사이트 또는 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물의 평균 입도가 얻어진다. 이러한 입도는 상기 방법에 의해 히드로탈사이트 및(또는) 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물을 처리함으로써 얻는다.
히드로탈사이트 및(또는) 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물은 폴리우레탄 섬유를 제조하는 동안의 임의의 지점에서 폴리우레탄에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물은 용액 또는 슬러리의 형태로 다른 섬유 첨가제들의 용액 또는 분산액에 첨가된 다음, 섬유 방사 노즐에 대해 상류로 중합체 용액과 혼합시키거나 또는 중합체 용액 내로 분산된다. 물론, 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물은 또한 건조 분말 또는 적합한 매질 중의 슬러리로서 별도로 중합체 방사 용액에 첨가될 수 있다. 히드로탈사이트 및(또는) 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물은 또한 중합체를 제조하는 동안 상기한 배합물에 첨가될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 또는 폴리우레탄 섬유는 각종 목적을 위해 수많은 상이한 첨가제, 예를 들어 광택감소제, 충전제, 항산화제, 염료, 착색제, 및 열, 빛, UV선 및 증기 등에 대한 안정제를 함유할 수 있고, 이 때 이들 첨가제는 이들이 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물에 대한 반대 효과를 나타내지 않는 방식으로 첨가된다.
본 발명에 따른 섬유로 제조된 텍스타일 물품을 마무리 가공하거나 또는 염색할 경우, 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물이 불활성화되거나 또는 섬유로부터 용출되는 것을 방지하기 위하여 특별한 주의를 기울여야 한다.
히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물에 의해 안정화된 폴리우레탄은 섬유로 가공하는 것 뿐만 아니라, 성형품, 필름, 엘라스토머, 발포제 등에 사용될 수 있다.
히드로탈사이트 및(또는) 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물은 예를 들어, 폴리우레탄으로부터 섬유를 생산하기 위한 건식 방사 또는 습식 방사 공정에 통상적으로 사용되는 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 또는 디메틸설폭시드 등의 극성 용매 중의 특정 환경하에서 응집된다. 더욱이, 응집 작용은 또한 용융 방사 탄성 섬유의 생산에 사용되는 무 용매 중합체 용융물에서도 발생된다. 이런 이유로 인해, 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물이 혼입된 방사 용액의 경우, 방사 공정 중에 방사 노즐이 막히는 결과로써 심하게 노즐 압력이 크게 신장하고 빈번히 섬유가 파손되는 등의 어려움이 발생할 수 있다. 본 발명에 따라 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물을 폴리우레탄 용액에 혼입하는 경우, 방사 용액 또는 중합체 용융물 중에 응집이 발생하지 않고, 히드로탈사이트 및(또는) 염기성 금속 알루미늄 히드록시 카르보네이트의 평균 입도는 거의 변함 없이 유지된다.
따라서, 본 발명에 따라 얻어진 필라멘트의 염소 함유수에 의한 분해에 대한 내성은 또한 응집물을 함유하는 방사 용액 또는 중합체 용융물로부터 얻은 섬유에 비해 개선된다.
또한, 본 발명은 열가소성 폴리우레탄에 의해 장쇄 합성 중합체를 용융 방사하거나 또는 85% 이상의 분절 폴리우레탄을 함유하는 중합체를 폴리우레탄에 대하여 15 내지 50 중량%의 비율로, 바람직하게는 폴리우레탄에 대하여 20 내지 45 중량%의 비율로 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 또는 디메틸설폭시드 등의 유기 용매 중에 용해시킨 다음, 이 용액을 건식 방사 또는 습식 방사법에 의해 방사 노즐을 통해 필라멘트로 형성함으로써, 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물이 중합체의 중량에 대하여 0.05 중량% 내지 15 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 5 중량%, 특히 0.3 중량% 내지 4 중량%의 유효량으로 필라멘트 내부 및(또는) 필라멘트 표면상에 분포하는 폴리우레탄 섬유의 제조 방법을 제공한다. 0.05 중량% 미만의 히드로탈사이트 및(또는) 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물이 필라멘트 내부 또는 필라멘트의 표면상에 분포하는 경우, 특정 상황하에서도 염소에 의한 중합체의 분해에 대한 유효성이 덜 만족스럽다. 실질적으로 필라멘트 내부 및 필라멘트의 표면상에 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물이 15 중량% 이상 분포할 경우, 섬유의 물성을 불리하게 하기 때문에 덜 바람직하다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리우레탄 조성물에 특히 적합한 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물이 상기 본 발명의 방법에는 바람직하게 사용된다.
본 발명에 따라 개선되는 폴리우레탄 섬유는 분절 폴리우레탄 중합체, 예를 들어 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리에테르 에스테르 또는 폴리카르보네이트 등을 기재로 한 분절 폴리우레탄 중합체로 이루어진다. 이런 유형의 섬유는 기본적으로는 공지되어 있는 방법들, 예를 들어 미국 특허 제2,929,804호, 동 제3,097,192호, 동 제3,428,711호, 동 제3,553,290호, 동 제3,555,115호 또는 국제 특허 공개 제WO 93/09174호에 기재되어 있는 방법에 의해 제조될 수 있다. 또한 폴리우레탄 섬유는 열가소성 폴리우레탄으로 이루어질 수 있고, 이들의 제조 방법은 예를 들면 독일 특허 제44 14 327호에 기재되어 있다. 이들 중합체의 일부는 염소에 의한 분해에 대해 다른 것들보다 더 민감성이다. 이는 예를 들면 하기 실시예 1의 결과 비교로부터 명백하다. 이 실시예에 따르면, 폴리에테르 기재 폴리우레탄으로 이루어진 폴리우레탄 섬유가 폴리에스테르 기재 폴리우레탄으로 이루어진 폴리우레탄 섬유보다 훨씬 더 민감하다. 이 실시예에서 나타난 바와 같이, 특히 폴리에테르 기재 폴리우레탄 섬유가 다른 섬유보다 히드로탈사이트 및(또는) 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물의 첨가로부터 더 유리하다. 결과적으로, 폴리에테르 기재 폴리우레탄을 포함하는 폴리우레탄 조성물 및 폴리우레탄 섬유가 특히 바람직하다.
히드로탈사이트 및(또는) 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물의 경우, 중금속을 함유하지 않고, 독성면에서 무해하며, 따라서 바람직한 몇몇 종의 첨가제가 있다. 그 결과, 엘라스탄 섬유를, 예를 들어 염색 등의 연속 처리를 하는 동안, 생물학적 활성 정화 식물의 작용을 손상시키거나 또는 파괴시키는 폐수가 발생되지 않는다는 것을 확신할 수 있다.
또한 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물의 혼입 결과로써 하기 실시예 2에서 보여주는 바와 같이, 특히 놀라웁게도 텔론 염료 등의 산성 염료에 의한 엘라스탄 섬유의 착색성이 개선되었고, 폴리아미드 경질 섬유와 함께 가공하는 동안 엘라스탄 섬유 및 폴리아미드 섬유사이의 양호한 톤-투-톤 염색이 달성될 수 있음을 발견하게 되었다. 이는 엘라스탄 및 폴리아미드 섬유의 혼합물로 이루어진 텍스타일 물품을 어둡게 착색시켜야 하는 경우 특히 중요하다. 또한, 염색 공정을 더 신속하게 수행하고(거나) 염색조에서 보다 적은 염료로 처리하는 것이 가능하다. 동시에, 엘라스탄 섬유가 높은 등급으로 착색되고 폴리아미드와의 톤-투-톤 염색이 개선되기 때문에, 염색의 결과는 고품질이 된다.
분절 폴리우레탄을 또한 포함하는 폴리우레탄은 원칙적으로는 600 내지 4000의 분자량 및 분자의 말단에 히드록실기를 갖는, 예를 들면 폴리에테르디올, 폴리에스테르 디올, 폴리에스테르 아미도디올, 폴리카르보네이트 디올, 폴리아크릴산 디올, 폴리티오에스테르 디올, 폴리티오에테르 디올, 폴리히드로카르복실산 디올 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군 또는 이러한 군에 속하는 화합물들의 공중합체로부터 선택된 선형 단독 중합체 또는 공중합체로부터 제조된다. 폴리우레탄은 또한 유기 디이소시아네이트 및 수 개의 활성 수소 원자를 갖는 사슬 연장제, 예를 들어 디올 및 폴리올, 디아민 및 폴리아민, 히드록실아민, 히드라진, 폴리히드라진, 폴리세미카르바지드, 물 또는 이들 성분의 혼합물을 기재로 한다.
본 발명은 추가로 본 발명에 따른 폴리우레탄 섬유를 바람직하게는 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리아크릴 섬유 등의 합성 경질 섬유 및(또는) 모, 실크 또는 면 등의 천연 섬유와의 혼합물로서 사용하여 생산한 텍스타일 물품, 특히 니트웨어, 양말·속옷류 또는 직조 제품을 제공한다.
본 발명의 잇점을 평가하는데 요구되는 다양한 매개 변수들은 아래 기재된 시험 방법을 이용하여 측정한다.
최대 인장 신장률 및 파단 길이를 측정하기 위해, 공기 컨디셔닝된 상태에서 엘라스탄 필라멘트사에 대해 간단한 인장 시험을 수행한다. 시험 방법은 DIN 53834 Part 1의 모델에 따라 수행한다. 준비된 시험 샘플을 0.001 cN/dtex의 압축 응력으로 측정 헤드의 훅 주위 및 10-mm 걸쇠 주위에 루프 형태로 위치시킨다. 게이지 길이는 200 mm에 이른다. 알루미늄 호일로 이루어진 시준판을 차광벽의 높이에 정확하게 매단다. 측정 후, 필라멘트가 파단된 다음 그의 초기 위치로 복귀하기 까지 슬라이드는 400 %/분 (800 mm 인취)의 변형 속도로 이동한다. 시험 샘플 당 20 회를 측정한다.
엘라스탄 섬유의 염소에 의한 분해에 대한 내성을 시험하기 위해, 섬유로부터 생산된 60-㎝ 길이의 사 샘플 (예를 들어, 4 개의 필라멘트, 총 섬도 40 데니어)를 DIN 54019의 모델에 따라 염소처리수 견리도 시험을 하였다. 이 시험을 하는 동안 60 ㎝ 길이의 사는 응력이 없는 방식으로 특수 샘플 홀더에 부착된다. 실제 "염소처리수 견리도 시험"을 하기 전, 98 ℃, pH 4.5 (아세테이트 완충제)에서 블랭크 염색을 1 시간 동안 수행한다. 이어서, 샘플을 실온의 암실에서 각각 1 시간 씩, 완충 용액 (51.0 ml 1.0 N NaOH, 18.6 g KCl 및 15.5 g 붕산을 증류수에 용해시키고 1,000 ml까지 채움) 및 염소 함량 20 mg/l의 차아염소산 나트륨 용액을 함유하는 pH 8.5의 시험 용액으로 5 회 및 10 회 처리한다. 각각 처리한 후 샘플을 증류수로 씻고 공기와 접촉한 상태로 건조시킨다. 5 배 또는 10 배 처리 후, 상기 문단에 기재된 대로 샘플의 물성을 측정한다. 이 "수영장 염소처리수 시험" 동안의 사의 거동은 수영장에 존재하는 염소에 노출된 수영복 섬유의 사의 거동에 해당한다.
본 명세성에서 "염소처리" 수 중의 염소 농도는 요오드 이온을 요오드로 산화시킬 수 있는 염소 농도로서 정의한다. 이 농도는 요오드화 칼륨 및 티오황산 나트륨으로 적정하여 측정하고 시험 용액 리터 당 ppm "활성 염소" (Cl2)로 표시된다. 적정과정은 요오드화 칼륨 1 g, 인산 (85%) 2 ml 및 10% 전분 용액 1ml를 분석하고자 한 염소처리수 100 ml에 첨가하고, 이 혼합물을 요오드/전분 종말점이 얻어질 때까지 0.1 N 티오황산 나트륨으로 적정하는 방법으로 수행한다.
산성 염료를 사용한 스판덱스 섬유의 착색 정도 및 폴리아미드 경질 섬유와 함께 가공하는 동안 스판덱스와 폴리아미드 섬유의 톤-투-톤 염색 등급은 Datacolor 3890형 분광 광도계를 사용하여 측정한다. 보정은 백색 표준물질 (바륨-황산염 타일)을 사용하여 수행되고 색 편차는 Cie-Lab 색 시스템에 의해 측정된다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 추가로 설명하지만 이에 제한되는 것은 아니며, 달리 지적하지 않는 한, 모든 백분율 수치는 섬유의 총중량을 기준으로 한 것이다.
<실시예>
실시예 1 내지 3에서, 엘라스탄 섬유를 폴리테트라히드로푸란(PTHF)으로 이루어진 폴리에테르 디올로부터 제조하거나, 또는 아디프산, 헥산디올 및 네오펜틸글리콜로 이루어진 평균 분자량 2000의 폴리에스테르 디올로부터 제조하였다. 디올을 1:1.7의 몰비로 메틸렌 비스(4-페닐디이소시아네이트)(MDI)로 캡핑시킨 다음, 디메틸아세트아미드 중의 에틸렌디아민(EDA) 및 디에틸아민(DEA)의 혼합물로 사슬 연장시켰다.
이어서, 첨가제의 원액을 중합체에 혼합하였다. 이 원액은 디메틸아세트아미드(DMAC) 62.6 중량%, 사이아녹스(Cyanox) 1790 [아메리칸 사이아나미드(American Cyanamid) 제품, 안정제] 10.3 중량%, 30% 방사 용액 27.0 중량% 및 염료 마크롤렉스바이올렛(Makrolexviolett)[바이엘 아게(Bayer AG) 제품] 0.001 중량%로 이루어졌다. 이 원액을 완성된 섬유 중의 사이아녹스(Cyanox) 1790의 함량이 섬유 중합체의 고형분 함량에 대해 1 중량%가 되도록 방사 용액에 첨가하였다.
이 방사 용액에 RKB 2 등급 이산화티탄(바이엘 아게 제품) 30.9 중량%, DMAC 44.5 중량% 및 22% 방사 용액 24.6 중량%로 이루어진 제2 원액을, 완성된 섬유 중에 이산화티탄의 함량이 폴리우레탄우레아 중합체에 대하여 0.05 중량%가 되도록 혼합하였다.
이 방사 용액에 표 1에 기재된 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물 13.8 중량%, 디메틸아세트아미드 55.2 중량% 및 30% 방사 용액 31.0 중량%로 이루어진 제3 원액을, 완성된 섬유 중에 폴리우레탄우레아 중합체에 대하여 표 1에 기재된 히드로탈사이트 및(또는) 금속 알루미늄 히드록시 화합물의 함량이 얻어지도록 혼합하였다.
이어서, 추가의 원액을 이 방사 용액에 혼합하였다. 이 원액은 스테아르산마그네슘 5.4 중량%, DMAC 45.0 중량% 및 30% 방사 용액 49.6 중량%로 이루어졌고, 이 원액을 섬유 중합체의 고형분 함량에 대하여 0.20 중량%의 스테아르산마그네슘 함량이 얻어지도록 첨가하였다.
완성된 방사 용액을 10 dtex의 섬도를 갖는 필라멘트를 형성하도록 대표적인 방사 장치의 방사 노즐을 통해 건식 방사시켜, 각 경우 4개의 개별 필라멘트를 결합시켜 융합 필라멘트사를 형성하였다. 10 mPas/25℃의 점도를 갖는 폴리디메틸실록산으로 이루어진 섬유조제를 조제 롤러를 사용하여 섬유의 중량에 대하여 약 4 중량%의 양으로 도포하였다. 이어서, 섬유를 900 m/분의 속도로 권취하였다.
<실시예 1>
엘라스탄 섬유의 염소에 의한 분해에 대한 내성을 측정하여 그 시험 결과를 표 1에 나타냈다. 이와 관련하여 폴리에테르 및 폴리에스테르 기재 폴리우레탄 뿐만 아니라 다양한 안정제 및 피복제를 사용하였다. 특히 본 발명에 따른 샘플 1-5, 1-9 및 1-11의 경우는, 초기 최대 인장력의 최고 백분율로 유지되었다. 결과적으로, 이들 샘플에 있어서 염소처리수에 대한 안정성은 바람직하게도 매우 양호하다.
<실시예 2>
이들의 착색성을 시험하기 위해, 표 2 및 3에 명명된 엘라스탄 섬유들을, 각각의 경우 본 명세서에 명시된 염색 배합 처방에 따라 산성 염료를 갖는 별도의 조에서 폴리아미드와 함께 20:80의 비율로 염색하였다.
모든 염색 과정은 터보맷 (Turbomat, Ahiba사 제품)에서 1:40의 액비로 수행하였다.
폴리아미드 경질 섬유와 함께 엘라스탄 섬유를 처리하는 동안 엘라스탄 섬유의 착색성의 정도 및 산성 염료에 의한 톤-투-톤 염색의 등급은 Datacolor 3890형 분광 광도계로 측정하였다. 이 장치의 보정은 백색 표준물질 (바륨-황산염 타일)으로 수행하였고, 색 편차는 Cielab 색 시스템으로 측정하였다.
착색성의 등급은 총 편차 DE*를 이용하여 표 2에 나타냈다. DE*는 대조 샘플로부터 양 (+)의 범위까지 다양하고, DE*가 클수록 조사된 샘플의 착색성은 더 우수하다. 결론적으로 요구되는 양호한 착색성은 특히 샘플 2-4 및 2-5의 경우이다.
마찬가지로 톤-투-톤 염색의 등급도 총 편차 DE*를 이용하여 표 3에 나타냈다. 샘플 및 대조 샘플간의 DE*의 편차가 작을수록 조사된 샘플의 톤-투-톤 염색은 더 우수하다. 결과적으로 양호하며 바람직한 톤-투-톤 염색은 샘플 3-4 및 3-5의 경우이다.
[표 1]
Figure pat00005
[표 2]
Figure pat00006
[표 3]
Figure pat00007
이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 폴리오르가노실록산 및 폴리오르가노히드로겐실록산의 혼합물로 피복된 히드로탈사이트 및(또는) 다른 염기성 금속 알루미늄 히드록시를 함유하는 탄성 폴리우레탄 섬유는 내염소성을 갖고, 착색성이 개선되고, 양호한 톤-투-톤 염색을 달성할 수 있다.

Claims (12)

  1. 85% 이상의 분절 폴리우레탄을 함유하고, 0.1 내지 30 중량%, 특히 0.5 내지 25 중량%의 폴리오르가노실록산 및(또는) 폴리오르가노히드로겐실록산으로 피복된 미분 히드로탈사이트 및(또는) 특히 하기 화학식 (1) 또는 (2)로 표시되는 다른 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물을 포함하는, 염소내성이 증가된 엘라스탄 섬유.
    <화학식 1>
    M1-x 2+Alx(OH)2Ax/n n-·mH2O
    <화학식 2>
    MgsAlt(OH)u(A2-)v·wH2O
    식 중,
    M2+은 마그네슘 또는 아연, 특히 마그네슘을 나타내고,
    An-는 OH-, F-, Cl-, Br-, CO3 2-, SO4 2-, HPO4 2-, 실리케이트, 아세테이트 또는 옥살레이트를 포함하는 군으로부터 선택된 원자가 n을 갖는 음이온, 특히 CO3 2-이고,
    0 x ≤ 0.5이고,
    0 ≤ m < 1이고,
    s는 1 내지 15의 수이고,
    t는 1 내지 8의 수이고,
    u는 1 내지 40의 수이고,
    w는 0 내지 20의 수이고,
    v는 1 내지 5의 수이고,
    A2-는 CO3 2-, SO4 2-, HPO4 2-, 실리케이트 또는 옥살레이트를 포함하는 군으로부터 선택된 음이온, 특히 CO3 2-이다.
  2. 제1항에 있어서, 폴리오르가노실록산이 화학식 (8)로 표시되는 것인 엘라스탄 섬유.
    <화학식 8>
    (R5)3SiO-(-SiR1R4O-)x-(-SiR2R7O-)y-(-SiR3HO-)z-Si(R6)3
    식 중,
    x는 0 내지 500의 수이고,
    y는 0 내지 300의 수이고,
    z는 0 내지 300의 수이고,
    R1, R2, R3, R4, R5 및 R6는 독립적으로 포화 및(또는) 불포화되고, 또한 임의로 분지쇄 탄소수 1 내지 4의 알킬 잔기 및(또는) 임의로 알킬 치환되는 탄소수 6 내지 9의 아릴 잔기를 나타내고,
    R7은 탄소수 6 내지 18의 알킬 잔기 또는 수소이다.
  3. 제2항에 있어서, 폴리오르가노실록산에 대한 화학식 (8)에서
    x가 0 내지 100의 수, 특히 0이고,
    y가 0 내지 100, 특히 5 내지 50의 수이고,
    z가 0 내지 100, 특히 5 내지 60의 수, 및
    x＋y＋z의 합이 25 내지 300인 엘라스탄 섬유.
  4. 제2항에 있어서, 폴리오르가노실록산에 대한 화학식 (8)에서, x가 3 내지 500의 수이고, y가 0이고, z가 0인 엘라스탄 섬유.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리오르가노히드로겐실록산이 화학식 (13)으로 표시되는 것이고, 폴리오르가노실록산 및 폴리오르가노히드로겐이 4:1 내지 1:4의 중량비로 존재하는 엘라스탄 섬유.
    <화학식 13>
    (R2)3SiO-(-SiR1HO)m-Si(R3)3
    식 중,
    m은 5 내지 200이고, 잔기 R1, R2, R3는 독립적으로 화학식 (8)에의 정의된 의미와 동일한 의미를 가진다.
  6. 0.1 내지 30 중량%, 특히 0.5 내지 25 중량%의 폴리오르가노실록산 및(또는) 폴리오르가노히드로겐노실록산으로 피복된 미분 히드로탈사이트 및(또는) 특히 하기 화학식 (1) 또는 (2)로 표시되는 다른 염기성 금속 알루미늄 히드록시 화합물을 함유하는 폴리우레탄 조성물.
    <화학식 1>
    M1-x 2+Alx(OH)2Ax/n n-·mH2O
    <화학식 2>
    MgsAlt(OH)u(A2-)v·wH2O
    식 중,
    M2+은 마그네슘 또는 아연, 특히 마그네슘을 나타내고,
    An-는 OH-, F-, Cl-, Br-, CO3 2-, SO4 2-, HPO4 2-, 실리케이트, 아세테이트 또는 옥살레이트를 포함하는 군으로부터 선택된 원자가 n을 갖는 음이온, 특히 CO3 2-이고,
    0 x ≤ 0.5이고,
    0 ≤ m < 1이고,
    s는 1 내지 15의 수이고,
    t는 1 내지 8의 수이고,
    u는 1 내지 40의 수이고,
    w는 0 내지 20의 수이고,
    v는 1 내지 5의 수이고,
    A2-는 CO3 2-, SO4 2-, HPO4 2-, 실리케이트 또는 옥살레이트를 포함하는 군으로부터 선택된 음이온, 특히 CO3 2-이다.
  7. 제6항에 있어서, 폴리오르가노실록산이 화학식 (8)로 표시되는 폴리우레탄 조성물.
    <화학식 8>
    (R5)3SiO-(-SiR1R4O-)x-(-SiR2R7O-)y-(-SiR3HO-)z-Si(R6)3
    식 중,
    x는 0 내지 500의 수이고,
    y는 0 내지 300의 수이고,
    z는 0 내지 300의 수이고,
    R1, R2, R3, R4, R5 및 R6는 독립적으로 포화 및(또는) 불포화되고, 또한 임의로 분지쇄인 탄소수 1 내지 4의 알킬 잔기 및(또는) 또한 임의로 알킬 치환되는 탄소수 6 내지 9의 아릴 잔기를 나타내고,
    R7은 탄소수 6 내지 18의 알킬 잔기 또는 수소이다.
  8. 제7항에 있어서, 폴리오르가노실록산에 대한 화학식 (8)에서, x가 0 내지 100의 수, 특히 0이고, y가 0 내지 100의 수, 특히 5 내지 50이고, 및 z가 0 내지 100의 수, 특히 5 내지 60, 및 x＋y＋z의 합이 25 내지 300인 폴리우레탄 조성물.
  9. 제7항에 있어서, 폴리오르가노실록산에 대한 화학식 (8)에서, x가 3 내지 500의 수이고, y가 0이고, z가 0인 폴리우레탄 조성물.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리오르가노히드로겐실록산이 화학식 (13)으로 표시되는 것이고, 폴리오르가노실록산 및 폴리오르가노히드로겐은 4:1 내지 1:4의 중량비로 존재하는 폴리우레탄 조성물.
    <화학식 13>
    (R2)3SiO-(-SiR1HO-)m-Si(R3)3
    식 중,
    m이 5 내지 200이고, 잔기 R1, R2, R3는 독립적으로 화학식 (8)에서 정의된 의미와 마찬가지로 동일한 의미를 가진다.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 폴리우레탄 섬유를 바람직하게는 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리아크릴 섬유 등의 합성 경질 섬유 및(또는) 모, 실크 또는 면 등의 천연 섬유와의 혼합물로 사용하여 제조한 텍스타일 물품, 특히 니트웨어, 양말·메리야스류.
  12. 제5항에 따른 폴리우레탄 섬유를 바람직하게는 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리아크릴 섬유 등의 합성 경질 섬유 및(또는) 모, 실크 또는 면 등의 천연 섬유와의 혼합물로 사용하여 제조한 텍스타일 물품, 특히 니트웨어, 양말·메리야스류.
KR1019970060369A 1996-11-18 1997-11-17 내염소성엘라스탄섬유 KR100487835B1 (ko)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS601241A (ja) * 1983-06-17 1985-01-07 Kyowa Chem Ind Co Ltd 難燃性樹脂組成物
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