KR100786974B1 - 공해 없는 요소수지와 그를 이용한 강력 비스코오스 레이온필라멘트사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공해 없는 요소수지와 그를 이용한 강력 비스코오스 레이온 필라멘트사의 제조방법에 관한 것으로, 상기 요소수지는 아세트산 암모늄과 요소와의 반응으로 이루어지는 디메틸올 우레아이며, 이 요소수지에 아세트산을 반응시켜 얻은 아세트산 디메틸올 우레아 에멀젼을, 공지의 방식에 의하여 방사된 케이크 상태의 비스코오스 레이온 필라멘트사에 적용하여 셀룰로오스분자와 가교결합시키고, 건조한 후 비스코오스 레이온 필라멘트의 분자가 동일한 방향으로 배열하도록 장력을 가하여 연신하면서 콘상으로 권취함으로써 고 강력의 비스코오스 레이온 필라멘트 사를 공해 없이 간편하고 매우 저렴한 방식으로 제조할 수 있다.

강력 비스코오스 레이온 필라멘트, 公害, 尿素樹脂, 再生셀룰로오스

Description

공해 없는 요소수지와 그를 이용한 강력 비스코오스 레이온 필라멘트사의 제조방법{pollution-free urea resin and method for producing tenacity viscose rayon filament yarn using the same}

본 발명은 공해 없는 요소수지와 그를 이용한 강력 비스코오스 레이온 필라멘트사의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히 말하면 종래의 축합반응으로 디메틸올 요소를 생산할 때와는 달리 인체에 무해하며 경제성이 우수한 공해 없는 요소수지와 그를 이용한 강력 비스코오스 레이온 필라멘트사의 제조방법에 대한 것이다.

비스코오스 레이온섬유(viscose rayon fiber)는 실크섬유를 대용할 수 있는 섬유로서 타 합성섬유와는 달리, 천연 셀룰로오스(cellulose)로 이루어지므로 자연에서 용이하게 획득할 수 있을 뿐만 아니라 수산기(-OH)를 가지며 비결정영역의 비율이 많아 주변의 상대습도에 따라 흡습 및 방습을 하고 이러한 높은 흡습성으로 인하여 직물의 착용감이 양호하고 정전기발생이 낮은 장점은 있으나 세탁치수안정성이나 습윤시의 강신도가 저하되는 결점이 있어서, 우리나라를 비롯한 선진 해당업체 및 연구소에서는 오래전부터 인견(人絹)의 강력을 높이고자 다양한 측면에서 연구가 진행되어 왔다.

그 한 일례로, 세계 각국에서는 요소(urea)와 포르말린(formalin)과의 반응으로 생성된 디메틸올 우레아(dimethylol urea)를 사용하여 인견사의 강력을 높이고자 하였으나, 포르말린 발생으로 인하여 공해를 유발하는 문제점이 있었다.

그래서, 이미 선진국에서는 사실상 인견 생산을 전면 중단한 상태이고, 단지 몇몇 후진국에서만 비스코오스 레이온 필라멘트사를 제조하고 있으며, 이 경우에도 건조강력이 최고 1.2g/d 정도 밖에 되지 않는 것이 현 실정이다.

본 발명자는 섬유업계, 특히 비스코오스 레이온 섬유 제조업에 수십년간 종사해 오면서 공해가 없는 고 강력 비스코오스 레이온 필라멘트사를 제조하고자 예의 연구를 경주해 왔으며, 그 결과 유해성분을 발생함이 없이 디메틸올 우레아의 요소수지를 저렴하고 간편한 방식으로 제조할 수 있는 새로운 방법을 개발하게 되었다.

즉 본 발명에서는 기존의 축합반응으로 생산한 디메틸올 우레아와는 달리, 아세트산 암모늄(ammonium acetate)을 요소와 반응시킴으로써 강력 비스코오스 레이온 필라멘트사의 제조에 긴요한 요소수지를 공해 없이 저렴하게 생산할 수 있는 방법을 개발하게 되었으며, 또 이를 이용하여 케이크(cake) 상태의 비스코오스 레이온 필라멘트사를 처리할 경우 셀룰로오스분자와 가교 결합(cross linking)을 이루어 고 강력의 비스코오스 레이온 필라멘트사를 인체에 무해하고 환경오염을 유발함이 없이 높은 생산효율로 간단한 방식으로 제조할 수 있음을 알게 되었다.

본 발명에 따른 공해 없는 요소수지(urea resin)는 아세트산 암모늄과 요소와의 반응으로 이루어지는 디메틸올 우레아인 것을 특징으로 한다.

상기 아세트산 암모늄은 수산화 암모늄(ammonium hydroxide)과 아세트산(acetic acid)의 중화반응에 의해 생성되며, 다음과 같은 반응으로 이루어진다.

그리고 본 발명에서는 공지의 방식에 의하여 방사된 케이크 상태의 비스코오스 레이온 필라멘트사를, 상기의 아세트산 암모늄을 요소와 반응시켜 얻어진 디메틸올 우레아의 요소수지에 아세트산을 반응시킨 에멀젼(emulsion)으로 처리하여 셀룰로오스분자와 가교결합시키고,

건조한 후 비스코오스 레이온 필라멘트의 분자가 동일한 방향으로 배열하도록 일정한 장력을 가하여 연신하면서 콘(cone)상으로 권취함으로써, 강력 비스코오스 레이온 필라멘트 사를 공해 없이 제조할 수 있는 것을 또한 특징으로 한다.

본 발명에 따라 강력 비스코오스 레이온 필라멘트 사 제조시 적용되는 상기 요소수지의 에멀젼은 아세트산 암모늄을 요소와 반응시켜 생성된 디메틸올 우레아에, 셀룰로오스분자와의 결합을 용이하게 하기 위해 2분자의 아세트산을 적용하여 얻은 아세트산 디메틸올 우레아(acetic dimethylol urea)이다.

상기 요소수지의 아세트산 디메틸올 우레아는 비스코오스 레이온 필라멘트 사의 셀룰로오스의 비결정영역에 침투되어 셀룰로오스 2분자사이의 수산기(-OH)를 치환시켜 가교결합을 이룸으로써 비스코오스 레이온 필라멘트 사의 강력을 높일 수 있다.

비스코오스 레이온 필라멘트 사의 셀룰로오스와 상기 요소수지와의 가교결합은 다음과 같은 방식으로 이루어지며, 가교결합은 아세트산 디메틸올 우레아의 공급량에 따라 가교결합의 양이 커져 분자간의 배열도도 커지고 비스코오스 레이온 사의 강력이 증대된다.

상기 반응식에서 생성된 암모니아(NH₃)가스는 전량 회수되어 물(H₂O)과 반응하여 수산화 암모늄(NH₄OH)으로 되며, 이 수산화 암모늄이 아세트산(CH₃COOH)과 반응함으로써 아세트산 암모늄(NH₄CH₃COO)을 생성한다.

그러므로, 본 발명에 따르면 매우 저렴한 방식으로 공해가 없는 요소수지를 다량 생산할 수 있다.

본 발명에서의 공해 없는 요소수지는 모든 방식으로 방사된 비스코오스 레이온 필라멘트 케이크에 적용될 수 있으며, 셀룰로오스의 분자 배열도를 향상시켜 강력을 크게 증가시킨다.

본 발명에 따른 공해 없는 요소수지와 그를 이용한 강력 비스코오스 레이온 필라멘트사의 제조방법의 특징을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 다음에 실시례를 들어 설명하나, 이 실시례는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 정신 및 특허청구의 범위에 기재된 범위 내에서 그 변형 및 정정이 가능함은 당업계에 숙지된 자라면 금방 이해할 수 있을 것이다.

실시례

목재펄프를 원료로 하여 공지의 방법에 따라 방사구를 통해 방사한 후 황산이 들어 있는 응고욕을 통과시킨 다음 적절한 처리공정을 거쳐 형성된 통상의 비스코오스 레이온 필라멘트사 케이크를 사전에 준비하였다.

준비된 비스코오스 레이온 필라멘트사 케이크에, 아세트산 암모늄을 요소와 반응시켜 얻은 디메틸올 우레아에 2분자의 아세트산을 반응시켜 얻은 아세트산 디메틸올 우레아의 요소수지 에멀젼을 침투시키고, 건조시킨 다음 균일하게 장력(tension)을 가하면서 콘상으로 권취하여 비스코오스 레이온 필라멘트의 분자가 동일 방향으로 배열하도록 연신된 비스코오스 레이온 필라멘트사를 제조하였다.

얻어진 비스코오스 레이온 필라멘트 사의 강도를 측정하기 위하여 120D(3D× 40가닥)의 필라멘트사를 시료로 하여 한국 어패럴시험연구소(Korea Apparel Testing & Research Institute)에 시험을 의뢰한 바, 표 1에서와 같이, 절단강도 및 건조강력에 있어 지금까지의 강력 인견에서는 얻을 수 없었던 우수한 물성을 나타내었다.

표 1

시험항목	시험결과
절단강도(Breaking Strength: gf) KS K 0412 2005 건조 강력(Dry Tenacity: g/D) KS K 0412 2005 섬도(Fineness: D) KS K 0415 2001 Method A	374 3.1 120D

이상과 같이 본 발명에 의한 공해 없는 요소수지와 그를 이용한 강력 비스코오스 레이온 필라멘트사의 제조방법에 의하면 공해물질인 포르말린을 적용하지 않고도 강력 비스코오스 레이온 필라멘트사의 제조시 유용한 요소수지를 경제적으로 다량 제조할 수 있어서 환경오염이나 인체에 유해함이 전혀 없으며, 나아가 이를 적용하여 제조한 비스코오스 레이온 필라멘트사는 간단한 방식으로 건조강력을 크게 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의해 생산된 공해 없는 요소수지를 제직 또는 편직된 비스코오스 레이온 생지(生地)의 텐터링(tentering)시 적용하여도 비스코오스 레이온 직물의 내수성 향상과 주름살 방지 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 강력 비스코오스 레이온 필라멘트사를 제조하기 위한 요소수지가, 아세트산 암모늄과 요소와의 반응으로 이루어지는 디메틸올 우레아인 것을 특징으로 하는 공해 없는 요소수지.

   
2. 강력 비스코오스 레이온 필라멘트사를 제조하는 방법에 있어서,

   공지의 방식에 의하여 방사된 케이크 상태의 비스코오스 레이온 필라멘트사를, 아세트산 암모늄과 요소와의 반응으로 얻어진 디메틸올 우레아의 요소수지에 아세트산을 반응시켜 얻은 요소수지 에멀젼으로 처리하여 셀룰로오스분자와 가교결합시키고,

   건조한 후 비스코오스 레이온 필라멘트의 분자가 동일한 방향으로 배열하도록 장력을 가하여 연신하면서 콘상으로 권취하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강력 비스코오스 레이온 필라멘트사의 제조방법.