KR101163271B1

KR101163271B1 - 폴리우레탄우레아 탄성 섬유

Info

Publication number: KR101163271B1
Application number: KR1020087030497A
Authority: KR
Inventors: 타로 야마모토; 주니치 코지마
Original assignee: 아사히 가세이 셍이 가부시키가이샤
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2012-07-05
Also published as: US20090286441A1; JP5067974B2; EP2037014B1; TW200825224A; TWI329685B; ES2371783T3; JPWO2008004549A1; CN101484620A; CN101484620B; ATE529547T1; HK1131194A1; BRPI0713391A2; EP2037014A1; KR20090017603A; BRPI0713391B1; EP2037014A4; US8920922B2; WO2008004549A1

Abstract

폴리우레탄 화합물을 5 중량％～40 중량％ 함유하는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유로서, 열기계 분석(TMA)에 의한 압축 변형 개시 온도가 150℃ 이상 180℃ 이하이며, 180℃에서의 열절단 초수(秒數)가 30초 이상인, 상기 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.

Description

폴리우레탄우레아 탄성 섬유{POLYURETHANE UREA ELASTIC FIBER}

본 발명은 주로 폴리우레탄 탄성 섬유를 혼용한 의료(衣料) 제품의 풀림 방지에 유용한 열고착성을 갖는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유 및 이 탄성 섬유를 이용한 편지(編地) 또는 직물에 관한 것이다.

폴리우레탄 탄성 섬유는 탄성 기능이 우수한 신축성 섬유이며, 파운데이션, 양말, 팬티 스타킹, 수영복, 스포츠 웨어, 레오타드 등, 여러 분야의 의료나, 기저귀, 붕대, 서포터, 마스크, 자동차 내장재, 네트, 테이프 등, 비의료 분야에도 널리 사용되고 있다.

폴리우레탄 탄성 섬유는 주로 세그멘트폴리우레탄으로 이루어지는 탄성 섬유이며, 고분자량 폴리올, 디이소시아네이트, 쇄연장제를 주원료로 한 블록 공중합체를 기본으로 하고 있고, 화학 구조적으로는 굴곡성이 풍부한 소프트세그멘트와 수소 결합에 의한 강한 분자간력에 의해 결정 구조를 만드는 하드세그멘트로 구성된다. 그리고, 하드세그멘트를 구성하는 쇄연장제의 종류에 따라, 저분자 디아민을 이용하여 우레아 결합을 갖는 폴리우레탄-우레아 타입과, 저분자량 폴리올을 이용하여 우레탄 결합으로 이루어지는 폴리우레탄-우레탄 타입으로 분류할 수 있다. 하드세그멘트의 수소 결합력은, 내열성 등의 물성에 크게 영향을 주며, 우레아 결합 쪽이 우레탄 결합보다도 수소 결합력이 강하기 때문에, 폴리우레탄-우레아 타입 쪽이 내열성이 우수하고, 또 현재 생산되고 있는 폴리우레탄 탄성 섬유의 주류로 되어 있기 때문에, 폭넓은 분야에서 이용되고 있다. 본 발명에서는, 이러한 폴리우레탄-우레아 타입의 중합체(이하, 폴리우레탄우레아 중합체라고 한다)를 주성분으로 하여 이루어지는 탄성 섬유를 폴리우레탄우레아 탄성 섬유라고 칭한다. 한편, 폴리우레탄-우레탄 타입의 중합체로 이루어지는 탄성 섬유는, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유에 비해서 내열성이나 회복성이 뒤떨어지지만, 반대로 비교적 저온에서 세트할 수 있다고 하는 특징을 살려, 예컨대 울직물이나 죠키 타입(zokki-type) 팬티 스타킹 등에 적용되고 있다.

폴리우레탄우레아 탄성 섬유는, 일반적인 의료 분야에 사용되는 경우, 통상 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 면 등과 교편직되며, 재단, 봉제, 마무리 가공 등의 제조 공정을 거쳐 제품이 된다. 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 이용하여 교편직된 옷감은, 재단하여 봉제할 때에, 높은 내열성과 회복성 때문에, 옷감의 설계에 따라서는, 컬의 발생이나, 가장자리부의 풀림이 발생하여, 봉제가 어려워지는 경우가 있다. 또한 풀린 가장자리부에서 천의 니트 조직으로부터 폴리우레탄우레아 탄성 섬유가 빠져, 그 부분의 천의 신축성이 저하한다고 하는 문제가 생긴다.

재단한 채의 상태에서는, 당연히 가장자리부가 풀려 버리기 때문에, 통상의 제품에서는 풀림을 방지하기 위해 어떠한 가장자리 처리가 행하여지고 있다. 예컨대, 재단한 가장자리부를 되접어 꺽어 2중으로 하여 봉합하거나, 테이프 등의 다른 천으로 감싸 봉제하는 것이 일반적이다. 그러나, 이들 가장자리 처리나 봉제라고 하는 풀림 방지의 후처리 작업은 의료 제품의 생산 공정에서 작업 시간이 걸려, 경제적으로도 큰 부담이 된다. 더구나 이와 같이 가장자리 처리나 가장자리부의 봉제를 시행한 의료 제품은 그 부분의 두께가 두꺼워져 단차가 생기기 때문에, 파운데이션 등의 속옷 의료에서는 그 위에 아우터 웨어를 착용하였을 때에, 아우터 웨어에 단차가 볼록형이 되게 나타나 외관을 손상시킨다. 또, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는 파운데이션, 팬티 스타킹 등의 몸에 직접 피트시키는 제품에 이용되는 경우가 많아, 두꺼워진 가장자리부가 착용감을 저하시킨다고 하는 문제도 있다.

폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 이용한 의료의 가장자리 처리나 가장자리부의 봉제에 관한 문제에 대해서는, 최근 패션화가 진행되는 브래지어, 거들, 바디 수트 등의 파운데이션의 분야에서, 재단부의 가장자리 처리나 봉제를 하지 않음으로써, 속옷의 라인이 아우터 웨어에 나타나지 않는, 소위 절단 개구부를 갖는 의류 제품의 제조 방법이 검토되고 있다.

예컨대, 편조직이 비탄성사과 탄성사를 동행시킨 1×1 편조직이며, 또한 각 편침에 있어서 비탄성사과 탄성사 중 적어도 한쪽이 폐 루프에 의해 편성된 경편지(經編地)로 이루어지는 가장자리 처리가 불필요한 옷감을 이용한 의류가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

그러나, 옷감의 설계에 의해 구조적으로 재단한 가장자리부의 풀림이 발생하기 어렵게 하고 있기 때문에, 특허문헌 1의 경우 옷감 전체가 두꺼운 천이 되는 등, 옷감 설계에 의해 얻어지는 천에 제약이 있어, 의류의 용도가 한정된다고 하는 문제점이 있다.

또, 폴리우레탄-우레탄 타입으로 이루어지는 저융점의 폴리우레탄 탄성 섬유를 이용하며, 그 이외의 실을 플레이팅편에 의해 떠서, 히트 세트 가공을 한 풀림 방지 기능이 있는 편지를 이용하고, 마찬가지로 절단 개구부를 갖는 의류가 제안되어 있다(특허문헌 2 또는 특허문헌 3 참조).

그러나, 폴리우레탄-우레탄 타입의 폴리우레탄 탄성 섬유는, 옷감이나 제품을 형태를 고정하기 위한 세트 공정이나, 염색 공정에서의 열에 의한 물성 저하가 크며, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유가 통상 사용되는 가공 온도 조건에서는, 옷감의 회복성의 저하나, 또한 폴리우레탄 탄성 섬유의 실 끊김이 발생하는 경우가 있어, 이 옷감을 사용하는 제품에서는, 가공 조건에 열적 제약이 있다고 하는 문제가 있다.

또한, 예컨대 폴리우레탄-우레탄 타입과, 폴리우레탄-우레아 타입과 같이, 고온측 융점이 다른 적어도 2종의 폴리우레탄 성분을 함유하는 방사액(紡絲液)으로부터 방사된 폴리우레탄 탄성 섬유를 이용한 섬유 구조물을, 고온측 융점이 낮은 폴리우레탄 성분의 열변형 온도 이상으로 열처리함으로써, 풀림이 생기기 어려운 신축성 섬유 구조물의 제조 방법이 제안되어 있다(특허문헌 4 참조).

그러나, 본 제조 방법에서 얻어지는 옷감의 풀림 억제 효과는, 전술한 저융점 폴리우레탄 탄성사를 이용한 경우에 비해서 충분히 만족스럽다고는 할 수 없다. 또, 구조가 다른 2종 이상의 폴리우레탄 성분을 함유시킴으로써, 폴리우레탄-우레아 타입이 가지고 있는 높은 회복성이나 신도라고 하는 탄성 섬유의 기본 성능이 저하되어 버릴 가능성에 대해서는, 고려되어 있지 않다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-147618호 공보

[특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2005-113349호 공보

[특허문헌 3] 일본 특허 공개 제2005-350800호 공보

[특허문헌 4] 일본 특허 공개 제2005-330617호 공보

발명의 개시

본 발명은 높은 회복성, 내열성을 가지며, 의료 제품의 풀림 방지 기능을 갖는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유 및 이 탄성 섬유를 이용한 편지 또는 직물을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 즉 본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 사용함으로써, 옷감 설계의 제약이 적으며, 옷감, 의료 제품의 가공 시의 열에 의해, 컬이나 풀림이 억제된 옷감, 의료 제품을 얻을 수 있다. 또, 고온에서의 가공에서도, 우수한 물성을 유지한 옷감, 의료 제품을 얻을 수 있는 폴리우레탄 탄성 섬유 및 이 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 이용하며, 컬이나 풀림이 억제되고, 우수한 신축 특성을 유지한 의료 제품을 얻을 수 있는 편지 또는 직물을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 의료 제품의 컬이나 풀림 방지성을 향상시키기 위한 폴리우레탄 탄성 섬유로서, 특정 폴리우레탄 화합물을 함유하며, 열변형성과 내열성을 갖는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유 및 이 탄성 섬유를 이용한 편지 또는 직물이, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 달성하기에 이르렀다.

즉 본 발명은 이하와 같다.

(1) 폴리우레탄 화합물을 5 중량％～40 중량％ 함유하는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유로서, 열기계 분석(TMA)에 의한 압축 변형 개시 온도가 150℃ 이상 180℃ 이하이며, 180℃에서의 열절단 초수(秒數)가 30초 이상인, 상기 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.

(2) 상기 폴리우레탄 화합물의 경도가 80 A 이하인, 상기 (1)에 기재된 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.

(3) 상기 폴리우레탄 화합물이, 시차 주사 열량 측정(DSC)에 있어서, 80℃로부터 폴리우레탄 화합물의 분해가 개시될 때까지의 온도의 사이에서, 흡열 피크를 갖지 않는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.

(4) 상기 폴리우레탄 화합물이 가교형 폴리우레탄인, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.

(5) 상기 폴리우레탄우레아가, 탄소수가 2에서 10인 다른 알킬렌에테르로 이루어지는 공중합 폴리알킬렌에테르디올을 원료로 하여 얻어진 것인, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.

(6) 상기 폴리우레탄 화합물이, 탄소수가 2에서 10인 다른 알킬렌에테르로 이루어지는 공중합 폴리알킬렌에테르디올을 원료로 하여 얻어진 것인, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.

(7) 디메틸실리콘 성분을 1.0％ 이상 6.0％ 이하 함유하는, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.

(8) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 적어도 일부에 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 편지.

(9) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 적어도 일부에 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 직물.

본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 옷감, 의료 제품에 이용함으로써, 가공 처리 시의 열에 의해, 옷감 중에서 폴리우레탄우레아 탄성 섬유끼리, 또는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유와 상대 실의 접촉점에서, 옷감에의 장력, 압축 또는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유 자신의 잔류 응력에 의해, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유의 압축 변형이 발생한다. 이 변형점에서, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유끼리, 또는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유에의 상대 실의 고착이 발생하기 때문에, 옷감 조직으로부터의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유나 상대 실이 빠지기 어려워져, 컬이나 풀림이 억제된 옷감을 얻을 수 있다. 또, 본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는, 내열성, 회복성이 우수하기 때문에, 가공 처리에서의 열적 조건의 제약이 적으며, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유가 사용되는 섬유 제품에서 일반적으로 이용되는 모든 상대 실과의 조합의 제품을 제공할 수 있다.

본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 이용한 편지 또는 직물은, 가공 처리 시의 열에 의해, 옷감의 컬이나 풀림이 억제되기 때문에, 봉제 시의 가공성이 우수하다. 또, 가공 처리 시의 열에도 옷감 중의 실 끊김이 발생하기 어려우며, 옷감 조직 중의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유가 빠지기 어려워져, 옷감 품위가 높은 제품을 얻을 수 있고, 회복성 등의 물성 저하가 적기 때문에, 피트감이 우수한 스트레치 의료를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 재단부를 헤밍(hemming) 불필요한 옷감은 스트레치 파운데이션 등에 있어서 착용감이 우수한 의료로서 이용할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본원 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.

본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는, 폴리우레탄우레아 중합체를 주성분으로 하는 조성물로 이루어진다. 내열성이 높은 폴리우레탄우레아 중합체를 주성분으로 함으로써, 가공 처리 시의 열에서의 실 끊김이 발생하기 어려우며, 양호한 신축물성을 갖는 옷감을 얻을 수 있다. 폴리우레탄우레아 중합체의 함유량에 대해서는, 이 폴리우레탄우레아 탄성 섬유 및 그 옷감 제품의 내열성, 물리적 특성의 관점에서, 바람직하게는 60 중량％ 이상이며, 보다 바람직하게는 75 중량％ 이상이다.

본 발명에 이용하는 폴리우레탄우레아 중합체는, 예컨대, 고분자량 폴리올, 디이소시아네이트, 저분자 디아민 및 단관능성 활성 수소 원자를 갖는 말단 정지제를 반응시켜 얻을 수 있다.

고분자량 폴리올로서는, 실질적으로 선형의 호모 또는 공중합체로 이루어지는 각종 디올, 예컨대, 폴리에스테르디올, 폴리에테르디올, 폴리에스테르아미드디올, 폴리아크릴디올, 폴리티오에스테르디올, 폴리티오에테르디올, 폴리카보네이트 디올 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 공중합물 등을 들 수 있다. 바람직하게는 폴리알킬렌에테르글리콜이며, 예컨대, 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 폴리옥시펜타메틸렌글리콜, 탄소수가 2에서 10인 다른 알킬렌에테르로 이루어지는 공중합 폴리알킬렌에테르글리콜 또는 이들의 혼합물 등이다. 그 중에서도, 우수한 탄성 기능을 나타내는, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 탄소수가 2에서 10인 다른 알킬렌에테르로 이루어지는 공중합 폴리알킬렌에테르글리콜이 적합하며, 탄소수가 2에서 10인 다른 알킬렌에테르로 이루어지는 공중합 폴리알킬렌에테르글리콜이 보다 적합하다. 탄소수가 2에서 10인 다른 알킬렌에테르로 이루어지는 공중합 폴리알킬렌에테르글리콜의 적합한 예로서는, 테트라메틸렌기와 2,2-디메틸프로필렌기로 이루어지는 공중합 폴리에테르글리콜, 테트라메틸렌기와 3-메틸테트라메틸렌기로 이루어지는 공중합 폴리에테르글리콜을 들 수 있다. 또 고분자량 폴리올의 수평균 분자량으로서는 500～5,000이 바람직하다. 보다 바람직한 수평균 분자량은, 1,000～3,000이다.

디이소시아네이트로서는, 지방족, 지환족, 방향족의 디이소시아네이트를 들 수 있다. 예컨대, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, m- 및 p-크실릴렌디이소시아네이트, α,α,α',α'-테트라메틸-크실릴렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐에테르디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실디이소시아네이트, 1,3- 및 1,4-시클로헥실렌디이소시아네이트, 3-(α-이소시아네이토에틸)페닐이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 공중합물 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트이다.

쇄연장제로서 이용하는 저분자 디아민으로서는, 예컨대, 에틸렌디아민, 1,2-프로필렌디아민, 1,3-프로필렌디아민, 2-메틸-1,5-펜탄디아민, 트리에틸렌디아민, m-크실릴렌디아민, 피페라진, o-,m- 및 p-페닐렌디아민, 1,3-디아미노시클로헥산, 1,4-디아미노시클로헥산, 1,6-헥사메틸렌디아민, N,N'-(메틸렌디-4,1-페닐렌)비스[2-(에틸아미노)-우레아] 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 혼합하여 이용할 수 있다. 바람직하게는, 에틸렌디아민 단독, 또는 1,2-프로필렌디아민, 1,3-디아미노시클로헥산 및 2-메틸-1,5-펜타디아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 5 몰％～40 몰％ 포함되는 에틸렌디아민 혼합물을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 에틸렌디아민 단독이 이용된다.

단관능성 활성 수소 원자를 갖는 말단 정지제로서는, 예컨대, 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 2-메틸-2-프로판올, 1-부탄올, 2-에틸-1-헥산올, 3-메틸-1-부탄올 등의 모노알코올이나, 이소프로필아민, n-부틸아민, t-부틸아민, 2-에틸헥실아민 등의 모노알킬아민이나, 디에틸아민, 디메틸아민, 디-n-부틸아민, 디-t-부틸아민, 디이소부틸아민, 디-2-에틸헥실아민, 디이소프로필아민 등의 디알킬아민을 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 혼합하여 이용할 수 있다. 모노알코올보다 1관능성 아민인 모노알킬아민 또는 디알킬아민이 바람직하다.

본 발명의 폴리우레탄우레아 중합체를 제조하는 방법에 관해서는, 공지의 폴리우레탄화 반응의 기술을 이용할 수 있다. 예컨대, 폴리알킬렌에테르글리콜과 디 이소시아네이트를 디이소시아네이트 과잉의 조건 하에서 반응시키며, 말단에 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 프레폴리머를 합성하고, 계속해서, 이 우레탄 프레폴리머를 2관능성 아민으로 쇄신장 반응을 행하여, 폴리우레탄우레아 중합체를 얻을 수 있다. 본 발명에서 바람직한 폴리머 기질로서는, 수평균 분자량 500～5000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 및/또는 탄소수가 2에서 10인 다른 알킬렌에테르로 이루어지는 공중합 폴리알킬렌에테르글리콜에 과잉 등량의 디이소시아나토를 반응시켜, 말단에 이소시아네이트기를 갖는 프레폴리머를 합성하며, 계속해서 프레폴리머에 저분자 디아민과 1관능성 아민을 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄우레아 중합체이다.

폴리우레탄화 반응의 조작에 관해서는, 우레탄 프레폴리머 합성시나 우레탄 프레폴리머와 활성 수소 함유 화합물의 반응 시에, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드계 극성 용매를 이용할 수 있다. 바람직하게는 디메틸아세트아미드가 이용된다.

본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는, 열기계 분석(TMA)에 의한 압축 변형 개시 온도가 150℃ 이상 180℃ 이하인 것을 특징으로 한다. 이 온도 범위에 있음으로써, 통상의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유의 혼용 옷감 제품의 가공 조건으로, 원하는 컬이나 풀림 방지 기능을 얻을 수 있다. 옷감 중에서 풀림 방지 기능을 발현시키는 관점에서, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유의 압축 변형 개시 온도는 175℃ 이하인 것이 바람직하며, 가공 공정에서의 열처리 후의 옷감 제품의 회복성 등의 물리적 특성의 점에서 160℃ 이상인 것이 보다 바람직하다.

또, 본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는, 옷감 제품을 가공할 때의 실 끊김 내열성의 관점에서, 원사를 50％ 신장 하, 180℃의 열체에 접촉시켰을 때에, 파단이 발생하기까지의 시간이 30초 이상인 것을 특징으로 한다. 고온에서도 폴리우레탄우레아 탄성 섬유의 실 끊김이 일어나기 어렵기 때문에, 가공 시의 온도 조건의 제약이 적은 옷감을 제공할 수 있다.

본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는 전술한 바와 같이, 고온에서의 내열성이 우수하며, 또한, 그보다 낮은 온도에서 압축 변형하기 쉽다고 하는 특징을 갖는다. 이러한 성능은, 섬유 기질에 폴리우레탄우레아 중합체를 이용하며, 또한 특정한 폴리우레탄 화합물을 특정량 함유시킴으로써 발현시킬 수 있다.

본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는, 폴리우레탄 화합물을 5 중량％ 이상 40 중량％ 이하 함유한다. 폴리우레탄 화합물의 함유량을 5 중량％ 이상으로 함 으로써, 옷감에서의 컬이나 풀림의 방지 효과를 얻을 수 있지만, 40 중량％ 이하로 함으로써, 탄성 섬유의 파단 강신도, 파워, 회복성을 손상시키지 않으며, 양호한 신축물성을 갖는 옷감을 얻을 수 있다. 폴리우레탄 화합물의 함유량은, 보다 바람직하게는 10 중량％ 이상 30 중량％ 이하이다.

본 발명에 이용하는 폴리우레탄 화합물은, 하드세그멘트가 우레탄 결합으로 이루어지는 중합체이며, 예컨대, 고분자량 폴리올, 이소시아네이트 화합물, 저분자량 폴리올을 반응시켜 얻을 수 있다. 또, 단관능성 활성 수소 원자를 갖는 말단 정지제를 반응시켜도 좋다.

고분자량 폴리올로서는, 실질적으로 선형의 호모 또는 공중합체로 이루어지 는 각종 디올, 예컨대, 폴리에스테르디올, 폴리에테르디올, 폴리에스테르아미드디올, 폴리아크릴디올, 폴리티오에스테르디올, 폴리티오에테르디올, 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 공중합물, 또는 후술하는 분자 중에 3개 이상의 관능기를 갖는 폴리올 등을 들 수 있다. 실질적으로 선형의 호모 또는 공중합체로 이루어지는 폴리에테르글리콜로서는, 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 폴리옥시펜타메틸렌글리콜, 탄소수가 2에서 10인 다른 알킬렌에테르로 이루어지는 공중합 폴리알킬렌에테르글리콜 또는 이들의 혼합물 등이다. 실질적으로 선형의 호모 또는 공중합체로 이루어지는 폴리에스테르디올로서는, 아디프산, 프탈산 등의 이염기산과 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올 등의 글리콜류와의 축합 탈수 반응에 의한 아디페이트계 폴리에스테르디올, ε-카프로락톤의 개환중합에 의한 폴리카프로락톤디올, 폴리카보네이트디올 등이다. 고분자량 폴리올은, 수평균 분자량으로서 500～2,500의 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 600～2,200이며, 특히 바람직하게는, 800～1,800이다.

이소시아네이트 화합물로서는, 지방족, 지환족, 방향족의 디이소시아네이트나 후술하는 분자 중에 3개 이상의 관능기를 갖는 이소시아네이트 화합물 등을 들 수 있다. 디이소시아네이트로서는, 예컨대, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, m- 및 p-크실릴렌디이소시아네이트, α,α,α',α'-테트라메틸-크실릴렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐에테르디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실디이소시아네이트, 1,3- 및 1,4-시클로헥실렌디이소시아네이트, 3-(α-이소시아네이토에틸)페닐이소시아네이 트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 공중합물 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트이다.

저분자량 폴리올로서는, 예컨대, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 헥사메틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,10-데칸디올, 1,3-디메틸올시클로헥산, 1,4-디메틸올시클로헥산이나 후술하는 분자 중에 3개 이상의 관능기를 갖는 저분자 폴리올 등을 쇄연장제로서 이용할 수 있다. 저분자량 폴리올로서 바람직하게는, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올이다.

본 발명에 이용할 수 있는 폴리우레탄 화합물을 제조하는 방법에 관해서는, 공지의 폴리우레탄화 반응의 기술을 이용할 수 있다. 예컨대, 고분자량 폴리올과 이소시아네이트 화합물과 저분자량 폴리올의 3성분을 일괄 혼합하여, 반응시키는 원샷(one-shot)법, 또는, 고분자량 폴리올과 이소시아네이트 화합물을 이소시아네이트 화합물 과잉의 조건 하에서 반응시키며, 말단에 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 프레폴리머를 합성하고, 계속해서, 이 우레탄 프레폴리머를 저분자량 폴리올로 쇄신장 반응을 행하는 프레폴리머법이 있지만, 어떤 방법으로 폴리우레탄을 얻어도 좋다. 폴리우레탄화 반응의 조작에 관해서는, 프레폴리머법에서의 우레탄 프레폴리머 합성시나 우레탄 프레폴리머와 디올의 반응 시에, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드계 극성 용매를 이용할 수 있다. 바람직하게는 디메틸아세트아미드가 이용된다.

본 발명에 이용되는 폴리우레탄 화합물은 컬이나 풀림을 방지하는 효과를 발현시키기 위해 경도가 낮은 것이 바람직하다. 양호한 고착 성능을 얻기 위해, 폴리우레탄 화합물의 경도는 JIS-K6253에 규정되어 있는 경도가 80 A 이하인 것이 바람직하며, 77 A 이하가 보다 바람직하다.

본 발명에 이용되는 폴리우레탄 화합물은, 시차 주사 열량 측정(DSC)에 있어서, 80℃로부터 이 폴리우레탄 화합물의 분해가 시작되기까지의 온도 사이에서, 흡열 피크를 갖지 않는 것이 바람직하다. 통상 이러한 흡열 피크는, 폴리우레탄 화합물 폴리머 중, 주로 저분자량 폴리올과 이소시아네이트 화합물로 이루어지는, 우레탄하드세그멘트의 융해에 기인하는 것이라고 생각되고 있다. 이와 같이 흡열 피크를 갖지 않는 폴리우레탄 화합물은, 하드세그멘트의 비율이 낮은 것 및 하드 구조가 루즈한 것으로 발현할 수 있다. 또, 폴리우레탄 화합물의 분해 온도는 열중량 분석(TG)에서 큰 열감량이 발생하는 온도로 측정된다. 이 온도 범위에서, DSC 측정 상에서 확인할 수 있는 것과 같이, 명확한 흡열 피크를 갖지 않는 것, 즉 특정 온도에서, 하드세그멘트의 급격한 융해가 발생하지 않는 폴리우레탄 화합물을 이용함으로써, 양호한 고착 성능을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 가공 처리 중의 열에 의해서도 폴리우레탄 화합물의 흡열 피크 온도를 경계로 한 폴리우레탄우레아 탄성 섬유 중의 급격한 구조 변화가 없기 때문에, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유의 신축 기능에 있어서 양호한 회복성을 가질 수 있다.

이러한 성질을 갖는 폴리우레탄 화합물로서는, 폴리우레탄 중합체를 얻을 때에 고분자량 폴리올에 대한 이소시아네이트 화합물의 당량비를 바꿈으로써, 하드세 그멘트의 분자량의 비율을 내리는 방법이나, 저분자량 폴리올을 2종류 이상 혼합하여 이용하는 방법, 이하에 기록하는 가교형 폴리우레탄을 이용하는 방법, 후술하는 폴리우레탄 중합체의 원료로서 공중합의 폴리알킬렌에테르글리콜을 이용하는 것으로 적합하게 얻을 수 있다.

본 발명에 이용되는 폴리우레탄 화합물은 폴리우레탄우레아 탄성 섬유에 높은 내열성과 회복성을 부여하기 위해, 가교형 폴리우레탄 화합물이 보다 적합하다. 본 발명에서, 가교형 폴리우레탄 화합물이란, 폴리우레탄 분자의 분기 구조, 또는 알로파네이트 결합이나 이소시아누레이트 구조에 의해, 폴리우레탄 중합체의 일부가 삼차원적인 망목 구조를 갖고 있는 것이다. 가교형의 폴리우레탄 화합물을 얻기 위해서는, 분자 중에 3개 이상의 관능기를 갖는, 고분자량 폴리올, 이소시아네이트 화합물, 저분자량 폴리올을 이용하는 방법, 디이소시아네이트의 반응 시에 알로파네이트 결합이나 이소시아누레이트에 의한 가교 구조를 생기게 하는 방법 등이 있다. 성형성의 관점에서, 알로파네이트 결합에 의한 가교 구조를 갖는 것이 바람직하다.

분자 중에 3개 이상의 관능기를 갖는 폴리올로서는, 글리세린, 헥산트리올, 트리에탄올아민, 디글리세린, 펜타에리스리톨, 소르비톨, 또는 이들을 개시제로 하는 폴리에테르폴리올이나 폴리에스테르폴리올, 폴리머폴리올을 들 수 있다. 이소시아네이트 화합물로서는, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 트리스(이소시아네이트페닐)티오포스페이트, 리진에스테르트리이소시아네이트, 1,6,11-운데칸트리이소시아네이트, I,3,6-헥사메틸렌트리이소시아네이트나, 각종 이소시아네이트 화합물로 부터 얻어지는 알로파네이트 변성 폴리이소시아네이트, 폴리우레탄 변성 폴리이소시아네이트를 들 수 있다.

알로파네이트 결합 가교 구조를 갖는, 가교 타입의 폴리우레탄 화합물을 제조하는 방법에 대해서는, 예컨대, 프레폴리머법에 의해 저분자량 폴리올에 의한 쇄연장 시에, 이소시아네이트기가 남는 관능기 비율로 저분자량 폴리올을 가하여 쇄연장시킨 후, 80℃ 이상의 항온조에서 이소시아네이트기가 소실될 때까지 가열 유지하여, 가교시키는 방법, 또는, 예컨대 저분자량 폴리올에 의한 쇄연장 후, 과잉 디이소시아네이트 화합물을 가하여, 마찬가지로 가열 유지하여 가교시키는 방법 등이 있다.

또, 본 발명에서 이용하는 폴리우레탄 화합물로서는, 탄소수가 2에서 10인 다른 알킬렌에테르로 이루어지는 공중합 폴리알킬렌에테르글리콜을 이용하는 것이 보다 적합하다. 탄소수가 2에서 10인 다른 알킬렌에테르로 이루어지는 공중합 폴리알킬렌에테르글리콜의 적합한 예로서는, 테트라메틸렌기와 2,2-디메틸프로필렌기로 이루어지는 공중합 폴리에테르글리콜, 테트라메틸렌기와 3-메틸테트라메틸렌기로 이루어지는 공중합 폴리에테르글리콜을 들 수 있다. 테트라메틸렌기에 대한 2,2-디메틸프로필렌기 또는 3-메틸테트라메틸렌기의 공중합비는, 역학 특성의 관점에서, 5 몰％～35 몰％가 바람직하며, 5 몰％～20 몰％가 보다 바람직하다.

본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는, 전술한 폴리우레탄 화합물과 폴리우레탄우레아 중합체를 아미드계 극성 용매에 용해하여 얻어진 폴리우레탄우레아 방사 원액을 건식 방사에 의해 적합하게 제조할 수 있다. 건식 방사는 용융 방사나 습식 방사에 비해서 하드세그멘트 간의 수소 결합에 의한 물리 가교를 가장 강고히 형성시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 탄성 섬유 중의 폴리우레탄 화합물을 40 중량％ 이하로 함으로써, 건식 방사에서는 방사 시의 실 끊김 등의 문제가 없이 안정적인 생산을 할 수 있으며, 실 길이 방향의 얼룩이 적고 품위가 높은 폴리우레탄 탄성 섬유를 얻을 수 있다. 아미드계 극성 용매로서는 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 디메틸아세트아미드를 들 수 있다. 폴리우레탄우레아 탄성 섬유 중에 폴리우레탄 화합물을 함유시키기 위해서는 어떠한 방법을 채용하여도 좋지만, 생산 공정성의 관점에서, 폴리우레탄 화합물과 폴리우레탄우레아 중합체를 균일하게 혼합한 폴리우레탄우레아 조성물을 방사하는 것이 바람직하다.

폴리우레탄 화합물과 폴리우레탄우레아 중합체를 혼합하는 방법은, 예컨대 폴리우레탄 조성물 중에서 균일하게 혼합시키기 위해서는, 아미드계 극성 용매 내에서 합성한 폴리우레탄 화합물과 폴리우레탄우레아 중합체의 용액끼리를 혼합하는 방법, 무용매로 중합한 폴리우레탄 화합물을 아미드계 극성 용매에 용해시킨 후에 폴리우레탄우레아 중합체 용액 중에 첨가하는 방법, 용융한 폴리우레탄 화합물을 폴리우레탄우레아 중합체 용액에 첨가하는 방법, 분말 또는 팰렛형의 폴리우레탄 화합물을 폴리우레탄우레아 중합체의 아미드계 극성 용매 용액 내에서 용해시키는 방법 등을 들 수 있다.

이 폴리우레탄우레아 방사 원액에는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유에 통상 이용되는 다른 화합물, 예컨대 자외선 흡수제, 산화 방지제, 광안정제, 내(耐)가스 착색 방지제, 내염소(耐鹽素)제, 착색제, 염소(艶消)제, 활제, 충전제 등을 첨가하 여도 좋다.

본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는 디메틸실리콘을 1.0 중량％ 이상 6.0 중량％ 이하 함유하는 것이 바람직하다. 1.0 중량％ 이상의 디메틸실리콘을 함유함으로써, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 사용할 때에, 패키지로부터의 실의 해제성이 양호해지며, 특히 패키지를 장기간 보관한 후의 해제성의 저하를 억제할 수 있다. 또, 디메틸실리콘의 함유량을 6.0 중량％ 이하로 함으로써, 패키지로부터 실의 권취 붕괴가 발생되기 어렵게 할 수 있다. 보다 바람직하게는, 2.5 중량％ 이상 5.5 중량％ 이하이다.

또 본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는 변성 실리콘의 함유율이 0.001 중량％ 미만인 것이 바람직하다. 변성 실리콘은 디메틸실리콘쇄의 말단, 중간부 측쇄를 관능기로 수식한 것이며, 예컨대, 아미노 변성 실리콘, 폴리에테르 변성 실리콘, 폴리에스테르 변성 실리콘, 알코올 변성 실리콘, 알콕시 변성 실리콘 등을 들 수 있다. 폴리우레탄우레아 탄성 섬유 중에 0.001 중량％ 미만으로 함으로써, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유의 보다 높은 열고착성을 발현시킬 수 있다. 보다 바람직하게는, 변성 실리콘을 함유하지 않는 것이다.

전술한 디메틸실리콘 및 변성 실리콘을 폴리우레탄우레아 탄성 섬유에 함유시키기 위해서는, 디메틸실리콘 성분을 포함하며, 광물유 등으로 이루어지는 유제를 함유시켜 얻을 수 있다. 유제를 함유시키는 방법은 건식 방사 후에 폴리우레탄우레아 탄성 섬유에 부여하여도 좋으며, 또 유제를 방사 원액에 미리 함유시켜 건식 방사하여도 좋고, 그 중 어느 하나를 행하여도 좋다. 건식 방사 후에 유제를 부 여하는 경우, 방사 원액이 건식 방사되어 섬유 형성 후이면 특히 한정되지 않지만, 권취기에 권취되기 직전이 바람직하다. 부여 방법은, 유제 배스 중에 회전시킨 금속 원통의 표면 상에 만든 유막에 방사 직후의 실을 접촉시키는 방법, 가이드 부착 노즐 선단에서 정량 토출한 유제를 실에 부착시키는 방법 등, 공지의 방법을 이용할 수 있다. 또, 유제의 방사 원액에의 함유시키는 방법은, 방사 원액을 제조하는 어느 시점에 첨가하여도 좋으며, 방사 원액에 용해 또는 분산시켜 둔다. 폴리우레탄우레아 탄성 섬유 내의 유제의 함유량은, 1.0 중량％ 이상 6.0 중량％ 이하인 것이 바람직하다.

유제로서 디메틸실리콘, 광물유 외에, 아미노 변성 실리콘, 폴리에테르 변성 실리콘, 폴리에스테르 변성 실리콘, 알코올 변성 실리콘, 알콕시 변성 실리콘 등의 변성 실리콘을 함유하여도 좋지만, 유제 성분 내의 변성 실리콘의 함유량은 합쳐서 1.0 중량％ 미만인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 변성 실리콘을 함유하지 않는 것이다. 또, 폴리우레탄 탄성 섬유에 부여하였을 때에, 디메틸실리콘 성분이 1.0 중량％ 이상 6.0 중량％ 이하 함유하도록, 폴리우레탄 탄성 섬유에의 유제의 함유량에 맞추어, 유제 내의 디메틸실리콘 성분의 함유량을 바꾸는 것이 바람직하다. 유제 내의 디메틸실리콘의 함유량은 50 중량％ 이상이 바람직하다. 또한 유제에는 탈크, 콜로이달 알루미나 등의 광물성 미립자, 스테아린산 마그네슘, 스테아린산 칼슘 등의 고급 지방산 금속염 분말, 고급 지방족 카르복실산, 고급 지방족 알코올, 파라핀, 폴리에틸렌 등의 상온에서 고체의 왁스 등을 단독, 또는 필요에 따라 임의로 조합하여 이용하여도 좋다.

본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는, 다른 섬유 소재와 조합하여, 편지, 직물 등의 옷감을 얻을 수 있으며, 이들은, 예컨대, 거들, 브래지어, 인티메이트(intimate) 상품, 내의 등의 각종 스트레치 파운데이션이나, 타이츠, 팬티 스타킹, 웨이스트 밴드(waist band), 바디 수트, 스패츠, 수영복, 스트레치 스포츠 웨어, 스트레치 아우터, 의료용(醫療用) 웨어, 스트레치 안감 등의 의료 제품으로 할 수 있다.

본 발명의 편지 또는 직물을 구성하는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유와 조합되는 섬유는 면, 울, 마 등의 천연 섬유, 레이온, 리요셀, 큐프라(cupra) 등의 재생 섬유, 아세테이트, 트리아세테이트 등의 반합성 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 아크릴 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리염화비닐 섬유 등의 합성 섬유으로부터 1개 또는 2개 이상에서 선택된다.

폴리우레탄우레아 탄성 섬유와 조합되는 섬유는, 필라멘트사 및 방적사 중 어느 것이어도 좋다. 필라멘트사의 형태는, 원사(미가공사), 가연가공사(假撚加工絲), 선염사(先染絲) 등 중 어느 것이어도 좋으며, 또 이들의 복합사여도 좋다. 이들은 단독 또는 혼방된 것 등 중 어느 것이어도 좋다. 이들의 섬유는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유의 혼용 또는 이중(doubled) 편성 등 중 어느 것이어도 좋다. 또, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는 나사, 피복 탄성사로서 사용하여도 좋다.

피복 탄성사란 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 코어에, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유 등의 멀티필라멘트 합성 섬유나 면 등의 단섬유 등을 시스(sheath) 성분으로 한, FTY, SCY, DCY라고 칭해지는 것과 같은 커버링사, 면 등 의 단섬유로 피복된 CSY라고 칭해지는 코어스판사, 또는 비탄성 섬유와 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 연사한 피복 탄성사 등을 들 수 있다.

본 발명의 편지는, 환편지, 위편지, 경편지 중 어느 하나여도 좋으며, 특히 한정되지 않는다. 본 발명의 환편지 및 위편지에 사용 가능한 편성 조직으로서는, 평직의 기본 조직, 터크편, 부편, 편휴편(片畦編), 레이스편, 첨사편, 자카드편 등의 조직 중 어느 하나여도 좋다.

본 발명의 환편지는, 통상 싱글니트 환편기, 더블니트 환편기와 같은, 급사구수가 다수 있으며, 동시에 복수개의 실을 공급할 수 있는 피더(feeder)가 있는 편기를 이용하여 편성된다. 편기의 게이지는, 통상 5게이지～50게이지이며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택한다.

본 발명의 위편지는, 대위편기, 소위편기, 양두기, 양면기, 자카드기 등의 위편기, 싱글니들기, 더블니들기 등의 풀패션 편기를 이용하여 편성된다. 편기의 게이지로서는, 통상 3게이지～50게이지이며, 사용 목적에 따라 적절하게 선정하면 좋다.

본 발명의 경편지에 사용 가능한 편성 조직은, 쇄편, 덴비편, 코드편, 아틀라스편, 삽입편 등의 기본 조직, 또 이들의 조합에 의한 변화 조직 중 어느 하나여도 좋다. 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는 전면에 떠도 좋으며, 원하는 간격으로 떠도 좋다. 또 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 삽입하는 것도 가능하다.

본 발명의 경편지는, 컬마이어 정경기, 리버 정거기 등을 이용한 정경 공정에 의해, 탄성 섬유 및/또는 피복 탄성사, 비탄성 섬유를 각각, 목적으로 하는 제 품에 맞춘 갯수를 갖추어 빔에 권취한다. 그 후, 후술하는 편기에, 탄성 섬유 및/또는 피복 탄성사, 비탄성 섬유의 빔을 설치하며, 편성하여 원하는 경편지를 얻는다.

경편지의 편성에는 트리코트 편기, 러셀 편기, 더블러셀 편기를 사용할 수 있으며, 제품의 목적에 따라, 적절하게 사용 섬도, 편기종, 게이지를 선택하면 좋다. 편성 조직으로서는, 전술한 기본 편성 조직, 이들의 조합에 의한 변화 조직을 이용하여, 트리콧 편기로서는 2장 리드(reed) 조직의 하프 조직, 새틴 조직, 자카드 조직, 또 이들 조직의 조합에 의한 변화 조직 등, 러셀 편기, 더블러셀 편기에서는, 파워네트 조직, 새틴네트 조직, 자카드 조직 등에 의해 원하는 경편지를 얻을 수 있다. 트리콧 편기, 러셀 편기와도, 3장 이상의 바디 조직으로 편성하여도 좋다. 편기의 게이지는, 통상 10게이지～50게이지이며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택하면 좋다.

본 발명의 직물은 제직에 있어서, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유가, 나사인 채로 사용되고 있어도 좋지만, 내구성이나 촉감의 점에서, 다른 섬유와 복합하여 이용하는 것이 바람직하다. 복합 방법으로서는 혼합 스펀사, 커버링사 등의 피복 탄성사 등을 들 수 있다. 복합은 1종류 뿐만 아니라, 복수의 조합이어도 좋다. 탄성 섬유로서, 본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유만을 이용하여도, 혹은 본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유와 종래의 폴리우레탄 탄성 섬유 등과의 조합이어도 좋다. 복합한 실의 준비 공정은, 종래 알려져 있는 공정을 이용하면 좋으며, 사이징 혹은 왁스도 종래 사용되고 있는 제를 사용할 수 있다.

본 발명의 직물에 사용 가능한 직물 조직은 평직, 사문직(斜文織), 주자직(朱子織)이나 이들의 조직으로부터 유도되는 변화 조직 등, 공지의 것이면 특히 제한되는 것은 없으며, 어떤 조직을 이용하여도 좋다.

본 발명의 직물의 제직에는, 종래 알려져 있는 직기를 사용할 수 있다. 예컨대, 워터제트룸(WJL), 에어제트룸(AJL), 래피어(rapier) 직기 등이다. 경사의 정경 시에는, 본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 사용한 복합사 뿐만 아니라, 본 발명 이외의 탄성 섬유와 조합하여도 좋으며, 비탄성 섬유와 조합하여도 좋다. 실의 배열 방법은 통상 알려져 있는 방법으로 좋으며, 조직 및 밀도에 의해 적절하게 배열 방법을 결정하면 좋다. 위사도 본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유의 복합사만이어도 좋으며, 경사와 마찬가지로 본 발명 이외의 탄성 섬유의 복합사나 비탄성 섬유와 조합하여 배열하여도 좋다. 본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유는, 직물 전체에 사용하여도 좋으며, 경위의 어느 한 방향에 들어있어도 좋다.

본 발명의 편지 및 직물은 종래의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유 혼용 옷감에서 통상 행해지고 있는 가공 공정으로 염색 마무리된다. 예컨대, 생기를 정련, 릴랙스 처리를 시행한 후, 프리세트를 행하며, 염색 공정을 거쳐, 각종 가공 처리를 포함한 마무리, 파이널 세트 등을 행하는 일반적인 염색 공정을 사용할 수 있다. 프리세트 공정 후에 정련을 행하는 방법을 취하여도 좋지만, 본 발명의 폴리우레탄우레아에 의한 고착 효과를 발현시키기 위해서는, 먼저 정련을 행하는 것이 바람직하다. 프리세트 조건은, 통상의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유가 이용되는 온도, 시간으로 좋다. 옷감 제품의 풀림, 컬 억제를 위해, 프리세트의 온도는 150℃～200 ℃, 처리 시간은 30초～2분이 바람직하다. 파이널 세트도 통상 이용되고 있는 온도, 시간 조건으로 좋다. 프리세트 공정과 마찬가지로, 옷감 제품의 풀림, 컬 억제 성능을 얻기 위해, 파이널 세트의 온도는 150℃～200℃로 하지만, 프리세트 공정 온도의 5℃～10℃ 낮은 온도인 것이 바람직하다. 또 파이널 세트 처리 시간은 30초～2분이 바람직하다. 염색 공정에서의 염색 처리 온도는, 통상 상대 실의 염색 온도를 이용하면 좋으며, 예컨대 상대 소재가 폴리아미드 섬유이면, 산성 염료에 의한 90℃～110℃의 염색 조건, 폴리에스테르 섬유이면, 분산 염료에 의한 120℃～135℃의 염색 조건으로 행할 수 있다.

본 발명의 편지 및 직물은, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유가 사용되는 옷감에서 통상 행해지고 있는 가공 처리를 행하여도 좋다. 예컨대 옷감의 염색 견뇌도를 향상시키기 위한, 소핑 처리, 픽스 처리, 촉감을 조정하기 위한 유연제 가공, 흡수 가공 등의 각종 마무리제 처리 등을 시행하여도 좋으며, 특히 한정되지 않는다.

[실시예]

이하에 본 발명을 실시예에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 이 범위에 한정되는 것이 아니다.

이하에 폴리우레탄 탄성 섬유의 성능 평가를 위한 각종 평가 방법에 대해서 서술한다.

(1) 열기계 분석(TMA)에 의한 압축 변형 개시 온도

폴리우레탄 탄성 섬유를, 석유 에테르로 유제를 제거하여 건조시킨 후, 디메틸아세트아미드에 용해하여 20％ 용액으로 한다. 이 용액을, 어플리케이 터(applicator)를 이용하여 두께 0.6 ㎜로 균일하게 유리판 상에 캐스트한다. 이것을 70℃ 16시간으로, 디메틸아세트아미드를 건조 제거하여 두께 약 0.12 ㎜의 필름을 얻는다.

이 필름을, 열기계 분석 장치(세이코덴시코교(주) 제조 TMA/SS120형)의 압축 모드로, 압입 프로브경(經) φ 1.2 ㎜, 5 g의 일정 가중 하, 실온에서 10℃/분으로 승온시킨다. 온도 상승에 의해 팽창하지만, 팽창에서 압입에 의한 압축 변형으로 변하는 변곡점의 온도를, 압축 변형 개시 온도로 한다.

(2) 열절단 초수

초기 길이 14 ㎝의 시험사를 50％ 신장하여 21 ㎝로 하며, 표면 온도 180℃의 직경 6 ㎝의 원통형의 열체에 눌러서(접촉 부분 1 ㎝), 절단되기까지의 초수를 측정한다.

(3) 폴리우레탄 화합물의 시차 주사 열량 측정(DSC)

폴리우레탄 화합물을 약 10 ㎎을, 시차 주사 열량계(세이코덴시코교(주) 제조 DSC210형)로, 질소 50 ㎖/분의 기류 하, 10℃/분의 승온 속도로 20℃에서 300℃까지 측정한다.

(4) 원사 300％ 신장 회복 시 회복률

인장 시험기(오리엔테크(주) 제조 UTM-III-100형(상표))에 의해, 20℃, 65％ RH 분위기 하에서, 초기 길이 5 ㎝로 인장력 시험기에 세트하여, 1000％/분의 속도로, 신도 300％까지의 신장?회복을 3회 반복하였을 때, 3회째 회복 시에 응력이 0이 되는 신장률을 H(％)로 하였을 때, 회복률 L(％)=100-H로 구한다.

(5) 풀림성 평가

편지의 1변을 스티치(stitch)를 따라, 1변 10 ㎝의 정사각형으로 절단한 시험편을, 세탁기에서 물 30 L에 대하여, 카오(주) 제조 세제 어택(상표) 20 g을 넣은 세탁기에서 15분/회로 하여 세탁한다. 5회마다 취출하여 시험편의 가장자리의 풀림의 유무를 확인하여, 풀림이 발생하기까지의 세탁 반복 횟수로 판정한다.

(6) 경도

폴리우레탄 화합물의 두께 6 ㎜ 이상의 평판형 시험편을 작성하여, JIS-K7311에 기재된 듀로미터 경도 시험기를 이용하는 방법으로 측정한다.

[실시예 1]

수평균 분자량 2000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜에 대하여, 1.6배 당량의 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트를 건조 질소 분위기 하, 80℃에서 3시간, 교반 하에서 반응시켜, 말단이 이소시아네이트로 캡핑된 폴리우레탄 프레폴리머를 얻었다. 이것을 실온까지 냉각한 후, 디메틸아세트아미드를 가하고, 용해하여 폴리우레탄 프레폴리머 용액으로 하였다.

한편, 에틸렌디아민 및 디에틸아민을 건조 디메틸아세트아미드에 용해한 용액을 준비하고, 이것을 상기 프레폴리머 용액에 실온 하 첨가하여, 폴리우레탄 고형분 농도 30 중량％, 점도 450 ㎩?s(30℃)의 폴리우레탄우레아 중합체 용액(PA1)을 얻었다.

또 별도로, 수평균 분자량 2000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜에 대하여, 3.0배 당량의 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트를, 건조 질소 분위기 하, 80℃에서 3시간, 교반 하에서 반응시켜, 말단이 이소시아네이트로 캡핑된 폴리우레탄 프레폴리머로 한다. 상기 프레폴리머 중의 이소시아네이트기에 대하여 0.95배 당량의 1,4-부탄디올을 프레폴리머에 첨가하여 반응시킨 후, 80℃에서 16시간 가열하여, 경도 80 A, DSC에 있어서 80℃로부터 분해 개시 온도(282℃)까지의 사이에 흡열 피크를 갖지 않는 폴리우레탄 화합물을 얻었다. 이것에 디메틸아세트아미드를 가하여, 고형분 농도 30 중량％의 폴리우레탄 용액(PU1)을 얻었다.

얻어진 폴리우레탄우레아 용액과 폴리우레탄 용액을 PA1:PU1=80:20으로 혼합하며, 폴리우레탄우레아와 폴리우레탄을 더한 고형분에 대하여, 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-t-부틸페놀)을 1 중량％, 2-(2'-히드록시-3'-t-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸을 0.5 중량％를 폴리우레탄 용액과 혼합하여, 균일한 용액으로 한 후, 실온 감압 하에서 탈포하여, 이것을 방사 원액으로 하였다.

이 방사 원액을 방사 속도 800 m/분, 열풍 온도 310℃에서 건식 방사하여, 얻어진 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 패키지에 권취하기 전에, 마무리제로서, 폴리디메틸실록산 80 중량％, 광물유 18 중량％, 스테아린산 마그네슘 2 중량％로 이루어지는 유제를, 폴리우레탄 탄성 섬유에 대하여 4 중량％ 부여하여, 종이제의 종이관에 권취함으로써, 44 데시텍스/4 필라멘트의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 얻었다.

[실시예 2]

실시예 1의 폴리우레탄 용액(PU1) 대신에, 수평균 분자량 2000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜에 대하여, 2.4배 등량의 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트를, 건조 질소 분위기 하, 80℃에서 3시간, 교반 하에서 반응시켜, 말단이 이소시아네이트로 캡핑된 폴리우레탄 프레폴리머로 한다. 상기 프레폴리머 중의 이소시아네이트기에 대하여 1.0배 당량의 1,4-부탄디올을 프레폴리머에 첨가하여 반응시킨 후, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트를 최초에 가한 양의 3 중량％를 더 반응액에 가하여 균일하게 하여, 80℃에서 16시간 가열하여, 경도 75 A, DSC에 있어서 80℃로부터 분해 개시 온도(253℃)까지의 사이에 흡열 피크를 갖지 않는 폴리우레탄 화합물을 얻었다. 이것에 디메틸아세트아미드를 가하여, 고형분 농도 30 중량％의 폴리우레탄 용액(PU2)을 얻었다.

얻어진 폴리우레탄 용액을 PA1:PU2=80:20으로 혼합하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 44 데시텍스/4 필라멘트의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 얻었다.

[실시예 3]

실시예 2에서, 폴리우레탄우레아 용액과 폴리우레탄 용액을 PA1:PU1=65:35로 혼합하는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 44 데시텍스/4 필라멘트의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 얻었다.

[실시예 4]

실시예 1의 폴리우레탄 용액(PU1) 대신에, 수평균 분자량 2000의 테트라메틸렌기와 2,2-디메틸프로필렌기로 이루어지며, 2,2-디메틸프로필렌기의 몰분율이 10 몰％인 공중합 폴리에테르글리콜에 대하여, 2.4배 당량의 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트를, 건조 질소 분위기 하, 80℃에서 3시간, 교반 하에서 반응시켜, 말단이 이소시아네이트로 캡핑된 폴리우레탄 프레폴리머로 한다. 상기 프레폴리머 중의 이소시아네이트기에 대하여 0.95배 당량의 1,4-부탄디올을 프레폴리머에 첨가하여, 마찬가지로 반응시켜, 경도 77 A, DSC에 있어서 80℃로부터 분해 개시 온도(264℃)까지의 사이에 흡열 피크를 갖지 않는 폴리우레탄 화합물을 얻었다. 이것에 디메틸아세트아미드를 가하여, 고형분 농도 30 중량％의 폴리우레탄 용액(PU3)을 얻었다.

얻어진 폴리우레탄 용액을 PA1:PU3=80:20으로 혼합하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 44 데시텍스/4 필라멘트의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 얻었다.

[실시예 5]

실시예 1의 폴리우레탄 용액(PU1) 대신에, 수평균 분자량 1000의 폴리부틸렌아디페이트디올에 대하여, 3.0배 등량의 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트를, 건조 질소 분위기 하, 80℃에서 3시간, 교반 하에서 반응시켜, 말단이 이소시아네이트로 캡된 폴리우레탄 프레폴리머로 한다. 상기 프레폴리머 중의 이소시아네이트기에 대하여 0.95배 당량의 1,4-부탄디올을 프레폴리머에 첨가하여, 마찬가지로 반응시켜, 경도 66 A, DSC에 있어서 80℃로부터 분해 개시 온도(302℃)까지의 사이에 흡열 피크를 갖지 않는 폴리우레탄 화합물을 얻었다. 이것에 디메틸아세트아미드를 가하여, 고형분 농도 30 중량％의 폴리우레탄 용액(PU4)을 얻었다.

얻어진 폴리우레탄 용액을 PA1:PU4=80:20으로 혼합하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 44 데시텍스/4 필라멘트의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 얻었다.

[실시예 6]

실시예 2에서, 수평균 분자량 2000의 폴리테트라메틸렌글리콜 대신에, 수평균 분자량 2000의 테트라메틸렌기와 2,2-디메틸프로필렌기로 이루어지는 공중합 폴 리에테르글리콜(2,2-디메틸프로필렌기의 공중합률 10 몰％)을 이용하는 것 이외에는 마찬가지의 방법으로 폴리우레탄우레아 중합체 용액(PA2)을 얻었다. 폴리우레탄우레아 중합체 용액(PA1) 대신에, 이 폴리우레탄우레아 중합체 용액(PA2)을 이용한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 44 데시텍스/4 필라멘트의 폴리우레탄 탄성 섬유를 얻었다.

[실시예 7]

실시예 6에서 이용한 PA2와, 실시예 4에서 이용한 PU3을, PA2:PU3=80:20으로 혼합하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 44 데시텍스/4 필라멘트의 폴리우레탄 탄성 섬유를 얻었다.

[비교예 1]

폴리우레탄 화합물(PU1)을 첨가하지 않는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여(각 첨가제는 PA1 고형분 대비량 첨가하였다), 44 데시텍스/4 필라멘트의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 얻었다.

[비교예 2]

폴리우레탄우레아 중합체(PA1)를 첨가하지 않는 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여(각 첨가제는 PU2 고형분 대비량 첨가하였다), 44 데시텍스/4 필라멘트의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 얻었다.

[비교예 3]

실시예 1의 폴리우레탄 용액(PU1) 대신에, 수평균 분자량 2000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜에 대하여, 5.1배 등량의 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트를, 건조 질소 분위기 하, 80℃에서 3시간, 교반 하에서 반응시켜, 말단이 이소시아네이트로 캡핑된 폴리우레탄 프레폴리머로 한 후, 1,4-부탄디올을 상기 프레폴리머에 첨가하여 반응시켜, 경도 90 A, DSC에 있어서 분해 개시 온도(290℃)보다 낮은 230℃에 흡열 피크를 갖는 폴리우레탄 화합물을 얻었다. 이것에 디메틸아세트아미드를 가하여, 고형분 농도 30 중량％의 폴리우레탄 용액(PU5)을 얻었다.

얻어진 폴리우레탄 용액을 PA1:PU5=80:20으로 혼합하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 44 데시텍스/4 필라멘트의 폴리우레탄 탄성 섬유를 얻었다.

<편지의 작성>

상기 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 폴리우레탄우레아 탄성 섬유의 나사 44 데시텍스/4 필라멘트와 나일론 66 가공사 78 데시텍스/34 필라멘트를 평행하게 하여, 나일론 66의 급사 속도 86 m/분, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유 39 m/분의 드래프트 2.2, 급사 장력 5 cN으로, 천축 편지를 떳다. 28 게이지, 30 인치 직경, 60구의 싱글 니트 환편기(후쿠하라세이키(주) 제조, VXAC-3SRE형)로 편성하여, 환편 옷감을 작성하였다.

얻어진 환편 옷감을 개반(開反)하며, 액류 염색기로 80℃×30분의 조건에서 정련하고, 프리세트로 하여, 핀텐터 마무리기로 폭 방향으로 5％ 폭출시키면서, 열처리 조건으로서 온도 190℃, 시간 60초에서 처리하였다. 계속해서, 액류 염색기를 이용하여 100℃×60분의 조건에서 염색하였다. 파이널 세트로 하여, 텐터 마무리기를 이용하여, 폭 방향으로 3％ 텐터링시키면서, 열처리 조건 180℃×45초에서 처리하여, 염색물을 얻었다.

이상의 각 실시예 및 비교예에서의 조성을 표 1에, 얻어진 폴리우레탄우레아 탄성 섬유의 성능을 표 2에, 실시예 및 비교예의 탄성 섬유를 이용한 편지의 물성을 표 3에 나타낸다.

얻어진 결과에서, 본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 이용함으로써, 가공 시의 실 끊김이 없으며, 옷감의 출림도 적은, 품위, 회복성이 양호한 옷감을 얻을 수 있었다.

PTMG : 폴리테트라메틸렌글리콜

공중합 PTMG : THF와 2,2-디메틸-1,3-프로판디올(NPG)의 공중합 디올(NPG 10 몰%)

MDI : 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트

EDA : 에틸렌디아민

1,4-BD : 1,4-부탄디올

본 발명에 의해 제조되는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 이용함으로써, 옷감 의 컬이나 풀림이 억제되며, 편직 설계나 가공에 대한 조건의 제약이 적은 봉제 가공이 우수한 편지, 직물 등의 옷감을 얻을 수 있다. 또, 가공 시의 열에 의해, 가장자리 처리 불필요로 하는 옷감을 이용하여, 거들, 브래지어, 인티메이트 상품, 내의 등의 각종 스트레치 파운데이션이나, 타이츠, 팬티 스타킹 등에 있어서 착용감이 우수한 적합한 제품을 제공할 수 있다. 본 발명의 폴리우레탄 탄성 섬유는, 그 외에, 웨이스트 밴드, 보디 수트, 스패츠, 수영복, 스트레치 스포츠 웨어, 스트레치 아우터, 의료용(醫療用) 웨어, 스트레치 안감 등 의료 제품 외에, 열고착 기능을 살린 기저귀, 벨트 등의 비의료 용도에도 적합하다.

Claims

폴리우레탄 화합물을 5 중량％～40 중량％ 함유하는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유로서, 폴리우레탄 화합물이, 시차 주사 열량 측정(DSC)에 있어서, 80℃로부터 폴리우레탄 화합물의 분해가 개시될 때까지의 온도 사이에서 흡열 피크를 갖지 않고, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유의 열기계 분석(TMA)에 의한 압축 변형 개시 온도가 150℃ 이상 180℃ 이하이며, 180℃로부터의 열절단 초수(秒數)가 30초 이상인 상기 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.
제1항에 있어서, 상기 폴리우레탄 화합물의 경도가 80 A 이하인 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.
삭제
제1항에 있어서, 상기 폴리우레탄 화합물이 가교형 폴리우레탄인 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.
제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리우레탄우레아가 탄소수가 2에서 10인 서로 다른 2개의 알킬렌에테르로 이루어지는 공중합 폴리알킬렌에테르디올을 원료로 하여 얻어진 것인 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.
제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리우레탄 화합물이 탄소수가 2에서 10인 서로 다른 2개의 알킬렌에테르로 이루어지는 공중합 폴리알킬렌에테르디올을 원료로 하여 얻어진 것인 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.
제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 디메틸실리콘 성분을 1.0 중량％ 이상 6.0 중량％ 이하 함유하는, 폴리우레탄우레아 탄성 섬유.
제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 기재된 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 적어도 일부에 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 편지(編地).
제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 기재된 폴리우레탄우레아 탄성 섬유를 적어도 일부에 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 직물.