KR101151598B1

KR101151598B1 - 스판덱스용 방사 유제 조성물 및 이를 이용하여 제조된 정련성이 우수한 스판덱스 섬유

Info

Publication number: KR101151598B1
Application number: KR1020090136394A
Authority: KR
Inventors: 신나리; 강연수
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2012-05-31
Also published as: KR20110079375A

Abstract

본 발명은 스판덱스용 방사 유제 조성물을 제공하며, 더욱 상세하게는 순수 탄화수소 유제에 폴리디메틸실록산 및 마그네슘 스테아린산을 더 첨가한 스판덱스용 방사 유제 조성물 및 이를 이용하여 제조된 정련성이 향상된 스판덱스 섬유를 제공한다.

본 발명에 따른 스판덱스용 방사 유제 조성물은 순수 탄화수소 유제에 폴리디메틸실록산과 마그네슘 스테아린을 함께 사용함으로써 해사성, F/M 마찰 특성이 기존의 스판덱스용 방사유제와 동등 수준을 유지할 뿐만 아니라, 염색/가공을 위한 정련과정에서 기존의 방사유제와 비교하여 정련성이 현저히 개선되어 염/가공을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

스판덱스 섬유, 탄화수소 유제, 폴리디메틸실록산, 정련성, 염가공

Description

스판덱스용 방사 유제 조성물 및 이를 이용하여 제조된 정련성이 우수한 스판덱스 섬유{Spandex spinning oil composition and spandex fiber having superior refining property prepared by using the same}

본 발명은 스판덱스용 방사 유제 조성물 및 이를 이용하여 제조된 스판덱스 섬유에 관한 것으로서, 염가공을 위한 정련과정에서 정련성이 개선된 스판덱스용 방사 유제 조성물 및 이를 이용하여 제조된 스판덱스 섬유에 관한 것이다.

스판덱스는 85 중량% 이상의 우레탄 결합을 갖는 고신축성 폴리우레탄계 섬유로서 일반적으로 폴리우레탄을 함유하는 방사 용액을 노증을 통해 압출하고 용매를 증발, 건조시키기 위해 가열 기체를 도입하는 건식방사, 방사 수욕을 통과시켜 용매를 용출시키면서 동시에 폴리머를 응고시키는 습식방사; 아민 쇄신장제를 함유하는 반응액 중에 이소시아네이트를 지난 프리폴리머(prepolymer) 용액을 노즐을 통해 압출시켜 쇄신장 반응시키는 화학방사; 또는 폴리우레탄을 가열 용융 상태에서 노즐을 통해 압출하고 냉각시키는 용융방사 등을 통해 제조된다.

상기 방식으로 제조된 스판덱스 섬유는 우수한 탄성 회복력과 600 ~ 700% 수준의 높은 신도를 보유하여 수영복과 같은 고신축성 편직물에 많이 이용되고 있으며, 나일론, 폴리에스테르, 아크릴, 면, 양모, 아세테이트 등의 다른 원사와 교직 또는 교편함으로써 고기능성을 부여하고 있다.

그러나, 스판덱스 섬유는 일반적인 의료용 섬유에 비하여 섬유간의 점착성이 크기 때문에 해사성이 불량하여 제품의 생산 과정 및 공정에 있어서 사절이 많고 정전기가 발생함으로써 실간의 장력이 불균일해지는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 방사 후 또는 방사와 동시에 유제를 통과시켜 해사성 및 마찰성을 부여하고 있다.

스판덱스용 방사 유제로는 종래 실리콘을 기반으로 한 유제가 널리 사용되어 왔으나 정련이 잘 되지 않는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위하여 비실리콘계 유제를 적용하는 방법이 도입되었으나 비실리콘계 유제는 원사의 해사 및 F/M(fiber to metal) 마찰이 불량하여 후가공에서 문제가 되고 원사가 태데니어인 경우에 국한되고 세데니어인 경우에는 정련 불량의 문제가 여전히 존재한다.

원사의 정련 불량은 이후 염색 가공 과정에서 불량을 초래할 수 있고 기저귀에 사용할 경우 기저귀 발진 등 피부 트러블을 발생할 수 있기 때문에 스판덱스 섬유에 있어서 유제의 정련 개선 문제는 반드시 해결해야 할 과제이다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스판덱스 섬유의 해사성 및 마찰성을 양호하게 유지하는 동시에 정련성이 60% 이상 확보될 수 있는 스판덱스용 방사 유제 조성물을 제공하는 것이 첫 번째 과제이며, 상기 유제 조성물을 이용하여 제조된 정련성이 향상된 스판덱스 섬유를 제공하는 것이 두 번째 과제이다.

상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 순수 탄화수소 10 ~ 90 중량%; 폴리디메틸 실록산 5 ~ 50 중량%; 및 마그네슘 스테아린산 1 ~ 40 중량%를 포함하는 스판덱스용 방사 유제 조성물을 제공한다.

또한, 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

상기 스판덱스용 방사 유제 조성물을 이용하여 제조되어 정련성이 60% 이상 향상된 스판덱스 섬유를 제공한다.

본 발명에 따른 스판덱스용 방사 유제 조성물을 사용할 경우 해사 불량 및 마찰 불량의 문제 없이 정련성을 획기적으로 향상시킬 수 있으므로 후가공인 염색 가공이 용이해지며, 변색 문제나 피부 트러블의 문제를 해결할 수 있다.

이하 본 발명에 관하여 더욱 구체적으로 설명한다.

본 발명은 스판덱스 섬유용 방사 유제로서 순수 탄화수소를 주성분으로 하며, 여기에 폴리디메틸실록산과 마그네슘 스테아린산을 추가로 포함하는 것이 특징이다.

순수 탄화수소 유제는 나일론, PET 등의 하드 파이버 용으로 주로 사용되는데, 하드 파이버 대비 원사의 점착 특성이 높아 해사 불량 및 마찰 불량 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 순수 탄화수소를 스판덱스 방사용 유제로 사용하되, 해사 불량 및 마찰 불량의 문제를 해결하고 아울러 후가공을 위한 정련 공정에서 정련성이 현저히 개선될 수 있는 조성을 제공하는 것이 특징이다. 본 발명은 상기 특성을 갖는 유제 조성물을 얻기 위하여 순수 탄화수소에 폴리디메틸실록산 및 마그네슘 스테아린산을 첨가하여 유제 조성물을 얻는다.

본 발명에서 상기 순수 탄화수소는 합성 섬유 방사 유제로 사용되는 일반적인 순수 탄화수소는 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직한 예로는 폴리(1-데칸)이다. 상기 순수 탄화수소의 분자량은 특별히 제한하지 않으나 평활성을 증진시키고 F/M 마찰을 낮추기 위하여 5,000 ~ 100,000이 바람직하다. 정전기의 발생을 억제하기 위해서는 순수 탄화수소의 순도를 높이고 분자량 수준을 10,000 이하로 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 폴리디메틸실록산은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물이다.

화학식 1

(상기 식에서 R1 및 R2는 각각 수소, 알킬기 또는 아릴기이고 n은 5~10,000임.)

본 발명에서 상기 화학식 1의 폴리디메틸실록산의 점도는 임의로 선택할 수 있으나, 후가공시 가이드와의 마찰저항 및 내열성을 향상시키기 위해서는 7 내지 15 센티스토크인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 화학식 1의 폴리디메틸실록산은 원사 표면에 유제의 평활성을 향상시켜 마찰 및 해사를 개선시키는 역할을 하며, 그 함량은 유제 조성물 중에 5 ~ 50 중량%로 포함되는 것이 바람직하고 더욱 바람직하게는 10 ~ 40 중량%이다. 상기 폴리디메틸실록산의 함량이 5 중량% 미만이면 유제 특성 발현이 불균일해지는 문제가 있고, 50 중량%를 초과하면 염/가공이 원활히 일어나지 않는 문제가 있다.

또한, 본 발명에서 사용되는 마그네슘 스테아린산은 염/가공 향상을 위하여 폴리디메틸실록산 함량이 줄때 발현되는 마찰 및 해사성의 문제를 보완하는 역할을 하며 그 함량은 유제 조성물 중에 1 ~ 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 ~ 10중량%이다. 상기 마그네슘 스테아린산의 함량이 1 중량% 미만이면 해사성이 열악한 문제가 있고, 40 중량%를 초과하면 권취시 권취 불량이 발생 할 가능성이 있다.

본 발명에서 원사인 스판덱스 섬유의 굵기는 특별히 제한하지 않고 태데니어 및 세데니어에 두루 사용될 수 있다. 종래 비실리콘계 유제는 세데니어에는 사용되기 어려운 문제가 있었으나 본원발명에 따른 유제 조성물은 1 ~ 100 데니어의 세데니어을 스판덱스에 사용되더라도 해사 특성, 마찰 특성 및 정련 특성이 우수하게 유지될 수 있다.

이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

[ 실시예 1]

폴리(1-데칸) 83 중량%를 주성분으로 하고 여기에 폴리디메틸실록산 15 중량% 및 마그네슘 스테아린산 2 중량%를 첨가하여 방사유제를 제조하고 40데니어의 스판덱스 섬유에 부착한 후 해사 장력, F/M 마찰계수, 정전기 등의 물성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

[ 실시예 2]

폴리(1-데칸) 63 중량%를 주성분으로 하고 여기에 폴리디메틸실록산 35 중량% 및 마그네슘 스테아린산 2 중량%를 첨가하여 방사유제를 제조하고 40데니어의 스판덱스 섬유에 부착한 후 물성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

[ 실시예 3]

폴리(1-데칸) 53 중량%를 주성분으로 하고 여기에 폴리디메틸실록산 45 중량% 및 마그네슘 스테아린산 2 중량%를 첨가하여 방사유제를 제조하고 40데니어의 스판덱스 섬유에 부착한 후 물성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

[ 비교예 1]

폴리디메틸실록산 80 중량%를 주성분으로 하고, 여기에 20 중량%의 순수 탄화수소(폴리(1-데칸))를 첨가하여 방사유제를 제조하고 40데니어의 스판덱스 섬유에 부착한 후 물성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

여기서 스판덱스 섬유의 정련성은 원단 정련시 정련액이 원단에 침투하여 생기는 오차를 개선하기 위하여 하기 방법에 의하여 평가하였다.

1. 평가하려는 스판덱스 원단을 동일 무게로 2종(a, b) 준비한다.

2. 원단 (a)를 이용하여 수동 OPU(Oil Pick Up rate)(가)를 아래 방법에 의해 평가한다.

① 수동 OPU 평가법: 원사 샘플을 유제 제거 전후 무게를 측정하되 유제 제거를 위해 샘플을 페트롤륨 에테르에 20분간 침지 후 70℃에서 40분간 건조하였다.

② 수동 OPU 값 계산 =

3. 수동 OPU 평가법에 의해 유제를 제거한 원단(a)와 유제가 제거되지 않은 원단 (b)를 각각 아래 방법에 의해 정련한다.

① 정련법: 가성소다 1g과 정련 보조액 1g을 물 1리터와 혼합하여 80℃에서 30분 간 처리한 후 100℃에서 건조한다.

② 정련시 무게 증가율(나) 측정 =

4. 정련 후 잔여 OPU 평가

① 정련 후 건조한 원단 (b)의 수동 OPU 평가 (상기 2-①에 따라 평가)

② 정련 후 잔여 OPU(다) 측정

5. 정련도 계산 =

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1
유제성분 (중량%)	순수 탄화수소	83	63	53	20
	마그네슘 스테아린산	2	2	2	-
	폴리디메틸실록산	15	35	45	80
유제 부착량		4~5%	4~5%	4~5%	4~5%
해사장력[g, 3개월후]		0.70	0.65	0.6	0.65
F/M 마찰계수(250m/min)		3.55	3.5	3.6	3.6
정전기(kV)		-3.2	-3.0	-3.5	-3.0
정련성(유제탈착, %)		75%	68%	60%	30%

위 표 1의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1~3의 경우는 순수 탄화수소를 주성분으로 하고 폴리디메틸실록산 및 마그네슘 스테아린산을 추가로 함유함으로써 해사 장력, F/M 마찰계수, 정전기가 종래 실리콘계 유제를 사용한 비교예 1과 동등 수준을 유지하는 동시에 정련성에 있어서는 60% 이상 확보될 수 있음을 확인하였다.

따라서 본 발명에 따른 유제 조성물을 스판덱스 섬유에 부착할 경우 이후 후가공 과정인 염색 가공 과정에서 불량률을 낮출 수 있으며, 변색을 방지하고 아울러 이를 의류 등에 사용시 피부 트러블을 방지할 수 있다.

Claims

순수 탄화수소 10 ~ 90 중량%;

점도가 7 ~ 15 센트스토크인 폴리디메틸실록산 5 ~ 50 중량%; 및

마그네슘 스테아린산 1 ~ 40 중량%를 포함하는 스판덱스용 방사 유제 조성물을 사용하여 제조된 스판덱스 섬유.
제1항에 있어서, 상기 스판덱스 섬유는 정련성이 60% 이상인 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유.
순수 탄화수소 10 ~ 90 중량%;

점도가 7 ~ 15 센트스토크인 폴리디메틸실록산 5 ~ 50 중량%; 및

마그네슘 스테아린산 1 ~ 40 중량%를 포함하는 스판덱스용 방사 유제 조성물.
제3항에 있어서, 상기 순수 탄화수소는 폴리(1-데칸)인 것을 특징으로 하는 스판덱스용 방사 유제 조성물.
제3항에 있어서, 상기 순수 탄화수소는 분자량이 5,000 ~ 100,000인 것을 특징으로 하는 스판덱스용 방사 유제 조성물.
제3항에 있어서, 상기 폴리디메틸실록산은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 스판덱스용 방사유제 조성물.

화학식 1

(상기 식에서 R1 및 R2는 각각 수소, 알킬기 또는 아릴기이고 n은 5~10,000임.)
삭제
제3항에 있어서, 상기 스판덱스의 굵기는 1 ~ 100 데니어인 것을 특징으로 하는 스판덱스용 방사유제 조성물.