KR101003282B1 - 폴리우레탄 탄성사와 폴리에스테르 섬유로부터 제조되는신축성 편, 직물 - Google Patents

폴리우레탄 탄성사와 폴리에스테르 섬유로부터 제조되는신축성 편, 직물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세트성이 우수한 폴리우레탄 탄성사와 승화견뢰도가 낮은 분산염료로 염색되는 폴리에스테르 섬유로부터 제조된 편, 직물에 관한 것으로서, 상기 편, 직물을 160℃ ~ 180℃에서 프리세팅을 함으로써 폴리에스테르에 대한 분산염료의 승화견뢰도를 향상시켜서 염색견뢰도가 향상되고 편, 직물의 변부말림 현상을 방지할 수 있도록 한 것임.
폴리우레탄 탄성사, 폴리에스테르 섬유, 열세트성, 변부말림 현상, 승화견뢰도.

Description

폴리우레탄 탄성사와 폴리에스테르 섬유로부터 제조되는 신축성 편, 직물{Stretchable Fabric comprising Polyurethane Elastic Fiber and Polyester Fiber}
본 발명은 폴리우레탄 탄성사와 폴리에스테르 섬유로부터 제조되는 신축성 편, 직물에 관한 것이다.
보다 상세하게는 저온에서도 열세트성이 우수한 폴리우레탄 탄성사를 제조한 후 열에 민감한 분산염료로 염색되는 폴리에스테르 섬유와 직, 편한 후 낮은 온도에서 열세팅을 실시함으로써 열에 의한 분산염료의 승화견뢰도를 향상시키고 변부말림현상이 없도록 한 신축성 편, 직물에 관한 것이다.
일반적으로 폴리에스테르 섬유는 강력, 열고정성 및 세탁성, 착용감 등 여러가지 우수한 성질을 가지고 있으나 필링성, 흡습성, 대전성, 나염성, 촉감 등이 다른 섬유에 비해 떨어지는 문제점을 내포하고 있어 그 개질에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 폴리에스테르는 승화견뢰도가 저하되는 염색 가공에서 문제점을 내포하고 있는데 이는 분산염료의 사용에 의한 문제점이다. 현재 분산염색을 하면서 승화견뢰도를 높이기 위해서는 열세팅 온도를 낮게 가져가야 하지만 폴리우레탄 이 함유된 편, 직물은 180℃ 이상의 온도에서 열세팅이 진행되어야 편, 직물의 변부말림이 발생하지 않는다. 그러나 180℃ 이상의 온도에서는 분산염료가 열에 의해 원단 표면으로 빠져 나오기 때문에 세탁과 같은 공정에서 견뢰도가 낮아지게 된다.
또 폴리우레탄 섬유는 일반적으로 나이론, PET, 아크릴 등의 합성 섬유와 울, 면, 견 등과 같은 천연 섬유 등과 같은 다른 여러 가지 섬유와 조합되어 사용될 수 있으며, 특히 폴리우레탄의 함량이85중량% 이상인 탄성섬유를 스판덱스라 한다.
폴리우레탄은 일반적으로 고분자량의 디올 화합물인 폴리올과 과량의 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 폴리올의 양말단에 이소시아네이트기를 가지는 예비 중합체(Prepolymer)를 얻는 1차 중합반응과 상기 예비 중합체를 적절한 용매에 용해시킨 후 그 용액에 디아민계 또는 디올계 쇄연장제를 첨가하여 반응시키는 2차 중합반응에 의해 제조된다.
폴리우레탄 섬유는 높은 탄성을 갖는 고유의 특징 때문에 다양한 용도로 활발하게 사용되고 있으며, 그 용도 범위의 확대에 따라 기존의 폴리우레탄 섬유에 새로운 부가적인 특성이 계속하여 요구되고 있다. 지금까지 내열성 및 탄성 회복력이 더욱 강화된 폴리우레탄 섬유와 고무와 같이 히스테리시스가 적은 폴리우레탄 등이 개발되고 있다. 또한 폴리우레탄 섬유와 편직을 할 때 상대사의 열적 취화를 방지하고 직물의 태를 향상 시키기 위해 열세트성이 높은 폴리우레탄 섬유에 대한 수요가 점차 증가하고 있다.
이에 대응하여, 그간 폴리우레탄 섬유의 열세트성을 개선하기 위한 노력이 계속되어 왔다. 예를 들어, 일본국 특허공보 소 63-53287호, 소 63-53288호, 소43- 639호, 일본국 특허공개 평7-316922호, 대한민국 특허공개 제 2001-5854호, 대한민국 특허공개 제 2001-16788 호에서 폴리우레탄 탄성사의 열세트성을 개선하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이들 방법들은 우수한 승화견뢰도를 가지는 폴리에스테르 편ㆍ직물에 대한 언급은 없으며 저온으로 세팅하는데 한계가 있다.
본 발명은 세탁에서 염색견뢰도가 향상되어 다른 섬유로의 이염 현상을 줄일 수 있으며, 변부말림이 발생하지 않는 폴리우레탄 탄성사와 폴리에스테르 섬유로부터 제조된 편, 직물을 제공하는데 기술적 과제를 둔 것이다.
본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 사용되는 열세트성이 우수한 폴리우레탄 탄성사는 아래의 방법으로 제조한다.
본 발명의 폴리우레탄 제조시 사용되는 세그먼트 폴리우레탄은 유기 디이소시아네이트와 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 제조하고, 이를 유기 용매에 용해한 후 디아민 및 모노아민과 반응시킴으로써 제조된다.
본 발명에 사용되는 폴리우레탄 탄성사의 제조에 사용되는 유기 디이소시아네이트의 구체적인 예로는4.4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,5'-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4'-페닐렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4'-시클로헥산디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실 메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등이 있으며 이들 유기 디이소시아네이트의 1종 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로 예시할 수 있다.
또한 고분자 디올은 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리카보네이트디올 등이 있다. 사슬연장제로 디아민류가 사용되며, 그 예로는 에틸렌디아민, 1,2'-프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 크실렌디아민, 4,4'-디페닐메탄디아민, 하이드라진 등의 1종 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 예시할 수 있다.
본 발명의 폴리우레탄 탄성사를 얻기 위해서는 50,000~500,000의 수평균 분자량을 갖는 폴리스티렌(이하 PS라고 함.)을15,000~100,000의 수평균 분자량을 갖는 폴리우레탄 중합물에 적정비율로 혼합하여 방사한다.
본 발명에서 PS의 혼합비는 폴리우레탄의 중량에 대하여 1 ~ 29중량%로 하는 것이 좋다. 만일 1중량% 미만인 경우에는 최종 폴리우레탄 탄성사의 세트성이 저하되며, 29중량%를 초과하는 경우에는 탄성율 및 강도, 신도 등의 폴리우레탄의 기본 물성이 크게 저하되어 탄성사의 기능을 갖지 못한다. 본 발명에 있어서, 방사 방법은 특별히 제한되지 않는다.
폴리에스테르 섬유와 위와 같이 제조된 저온세트성 폴리우레탄 탄성사, 즉 스판덱스를 이용한 편ㆍ직물의 후가공 공정은 일반적으로, 생지 -> 프리세팅 -> 정련 -> 염색 -> 마무리 세팅의 공정을 거치거나 또는 프리세팅과 정련이 함께 이루어지는 물세팅 공정을 할 수 있다.
일반적으로 폴리에스테르와 스판덱스의 프리세팅 온도는 190℃ ~ 210℃ 정도이고 마무리 세팅은 180℃~190℃으로 진행하는 것이 일반적이다. 하지만 저온 세팅 스판덱스를 함유한 원단의 경우 프리세팅은 160℃~180℃에서, 마무리 세팅은 150℃~170℃로 세팅할 수 있다. 세팅온도가 160℃ 미만이면 세팅효과가 부족하며, 180℃를 초과하면 분산염료의 승화견뢰도가 낮아져 전체적인 섬유견뢰도가 좋지 못하다.
본 발명에 의한 편, 직물은 세탁견뢰도가 3급 이상이고 변부말림이 20% 이하로서 매우 우수하다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
후술하는 실시예 및 비교예에서 폴리우레탄/폴리에스테르 원단의 세탁견뢰도, 원단의 변부말림은 아래와 같이 측정하였다.
* 염색 방법
세탁견뢰도를 평가하기 위한 분산염료 염색은 폴리에스테르/폴리우레탄 편물을 염색 온도 125도에서 40분간 염색하고, 환원세정 공정은 가성소다 2g/L, 소디윰하이드로슬파이터 2g/L의 용액으로 온도 80 ℃, 20분간 처리 하였다.
* 세탁견뢰도 측정 방법
본 발명에 사용되는 세탁견뢰도 평가방법(ISO 105 C06 C2S법)은 염색된 섬유 제품의 세탁견뢰도를 측정하기 위한 시험 방법이며 세탁 온도는 60도, 세탁시간은 30분이며 ISO 105 C06 C2S법에 의거하여 규정된 첨부포와 시험편을 정해진 조건에서 기계적으로 세탁, 수세 및 건조를 통하여 시험편의 변퇴색과 첨부포의 오염 정도를 표준 회색 색표와 비교하여 판정하였다.
* 변부말림(Curling)
편직된 폴리프로필렌/저온세트성스판덱스 원단을 한 변의 길이가 5cm인 정삼각형으로 표시한 후 두 변을 자르고 적당량의 물을 원단 위에 뿌린 후 건조하였다. 건조 후에 측정 원단에서 말려 올라오는 면적과 초기 정삼각형의 면적의 비율로 계산하였다.
변부말림(Curling)% = (말려 올라온 삼각형 면적 / 원래의 정삼각형의 면적) x 100
실시예 1
디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 518g과 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜(분자량 1800) 2328g을, 질소가스기류 중에서 80℃, 90분간 교반하면서 반응시켜 양말단에 이소시아네이트를 지닌 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 프리폴리머를 실온까지 냉각시킨 후, 디메틸아세트아마이드 4269g을 가하여 폴리우레탄 프리폴리머용액을 얻었다. 이어서 에틸렌디아민 34.4g, 프로필렌디아민 10.6g, 디에틸아민 9.1g을 디메틸아세트아마이드 1117g에 용해하고 10℃이하에서 상기 프리폴리머 용액에 첨가하여 폴리우레탄 용액을 얻었다.
이 중합물의 고형분대비 첨가제로서는 에틸렌비스(옥시에틸렌)비스-(3-(5-t-부틸-4-히드록시-m-토일)-프로피오네이트) 1.5중량%, 5,7-디-t-부틸-3-(3,4-디메틸페닐)-3H-벤조퓨란-2-온 0.5중량%, 1,1,1',1'-테트라메틸-4,4'-(메틸렌-디-p-페닐렌)디세미카바지드 1중량%, 폴리(N,N-디에틸-2-아미노에틸 메타크릴레이트) 1중량%, 이산화티탄 0.1중량%를 첨가 혼합하여 폴리우레탄 방사원액을 얻었다.
상기와 같이 제조된 폴리우레탄 중합물에 수평균 분자량 100,000 인 폴리스티렌을 10중량%의 비율로 혼합하여 방사액을 준비한 다음, 이를 사용하여 방사를 실시하였다. 방사는 폴리우레탄 탄성사의 제조방법에 사용되는 통상의 건식방사 방법을 이용하였다.
위와 같이 제조된 저온 세트성 스판덱스와 폴리에스테르 섬유를 사용하여 마이어 사(社)의 직경38인치, 28게이즈, 120 피더(feeder)의 규격을 갖는 환편기를 이용해 환편물을 제작하였다. 이 환편 편물 제작에 사용된 폴리에스테르는 75데니어, 저온 세트성 스판덱스는 20데니어를 사용하여 편직하였으며, 스판덱스의 함량은 전체 편물 중량 대비 8 중량% 이다.
실시예 2~3 및 비교예 1
첨가되는 폴리스티렌과 폴리우레탄 중합물과의 혼합비 (중량%)를 동일하게 하여 생산한 저온스판덱스를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 환편물을 제조하여 후가공 세팅 온도에 따른 변부말림 및 원단 태(touch)를 비교한 것이다.
[표 1]
Figure 112005078618908-pat00001
◎: 매우 우수, ○: 우수, △: 중간
비교예 1은 세팅 온도를 낮게 한 것으로 원단의 태는 우수하나 원단 중량이 너무 높고 변부말림이 발생하여 원단으로 사용하기에는 부적합하였다.
비교예 2~4
일반적으로 사용하는 레귤러 스판덱스를 폴리에스테르를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 환편물을 제작한 후 후가공을 진행한 것이다. 비교예 4는 변부말림은 우수하나 실시예 1에 비해 원단의 태 및 원단의 세탁 견뢰도가 현격히 저하되었다.
본 발명은 열세트성이 우수할 뿐만 아니라, 종래 폴리우레탄 탄성사에 비하여 탄성섬유의 고유의 특성인 탄성 회복율이 저하되지 않은 폴리우레탄 탄성사를 폴리에스테르와 편, 직물을 만든 후 낮은 온도에서 열세팅하여서 폴리에스테르 섬 유의 분산염료에 대한 승화견뢰도가 낮아지지 않도록 하여서 편, 직물의 염색견뢰도와 편, 직물의 태를 향상시킬 수 있으며 변무말림 현상도 방지할 수 있다. 본 발명에 의한 편, 직물은 내구성과 염색견뢰도가 뛰어나 스포츠 의류, 아웃도어 웨어 등에 폭 넓게 적용 될 수 있다.

Claims (2)

  1. 폴리스티렌을 1~29중량% 함유하는 폴리우레탄 탄성사와 폴리에스테르 섬유로부터 제조되는 편ㆍ직물로서 160℃~180℃에서 프리 세팅하고 150℃~170℃에서 마무리 세팅하여 제조한 것으로서 변부말림이 20% 이하인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 탄성사와 폴리에스테르 섬유로부터 제조되는 편ㆍ직물.
  2. 삭제
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