KR101913416B1 - 해사성 개선 및 스컴 발생이 없는 스판덱스, 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해사성 개선 및 스컴 발생이 없는 스판덱스 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방사용액인 폴리우레탄우레아 용액에 폴리에틸렌글리콜을 투입하여 스판덱스를 제조함으로써, 스판덱스의 해사 시에 불규칙적인 벌루닝 현상 및 텐션 스파이크 현상 등을 효율적으로 개선할 수 있을 뿐 아니라 핫멜트와의 접착 특성 등 다른 물성에는 부정적 영향이 없으면서 해사성 및 스컴 발생이 없는 스판덱스 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

해사성 개선 및 스컴 발생이 없는 스판덱스, 및 이의 제조방법{spandex fiber with excellent unwinding property and no scum, and method for preparing the same}

본 발명은 해사성(unwinding property) 개선 및 스컴(scum) 발생이 없는 스판덱스, 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방사용액인 폴리우레탄우레아 용액에 수평균 분자량 3,000 초과 내지 11,000 이내의 폴리에틸렌글리콜을 투입하여 스판덱스를 제조함으로써, 스판덱스의 해사 시에 불규칙적인 벌루닝(Ballooning) 현상 및 텐션 스파이크(Tension spike) 현상 등을 효율적으로 개선할 수 있을 뿐 아니라 핫멜트(Hot melt)와의 접착 특성 등 다른 물성에는 부정적 영향이 없으면서 기저귀 제조 공정 중 롤러(roller) 및 가이드(guide)등에서 발생할 수 있는 스컴 문제를 개선할 수 있도록 한, 해사성 개선 및 스컴(scum) 발생이 없는 스판덱스 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

스판덱스는 고도의 고무탄성을 유지하고, 인장응력, 회복성 등의 물리적 성질이 우수하기 때문에, 내의, 양말, 스포츠 의류 등에 많이 사용되고 있다.

이러한 스판덱스는 그 용도가 더욱 확장되면서 이제는 기능성 섬유로도 응용되고 있으며, 영유아 및 노인용 기저귀 등의 특수한 용도나 의료용 섬유 등으로 사용되고 있다.

종래 의료용 스판덱스 섬유는 일반적인 의료용 섬유에 비해 섬유사와 섬유사 사이인 사간(絲間) 점착성이 크기 때문에 해사성이 불량하여 커버링, 정경 및 편직 작업 등의 후가공 공정에 있어서 사절이 많고 정전기가 발생하여 사간의 장력이 불균일해지는 단점이 있다.

따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 중합물 내에 점착 방지제를 투입하여 그 특성을 향상시키는 것이 일반적이다.

그러나, 종래에 일반적으로 사용된 점착방지제인 무기계(Mg-st or Ca-st, Zn-st) 화합물 등과 같은 첨가제는 폴리머 용액 내에 용해되지 않고 분산되어 있어 그 물질이 사(絲) 표면에 고르게 분포하지 못하는 문제점 있으며, 기저귀 제조 용도로 적용하는 경우 스판덱스의 해사 특성에 문제를 야기하였다.

이러한 스판덱스의 해사성 문제 등을 해결하기 위해, 종래에 KR 2011-0128884 A에서는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄우레아와 약 0.5 중량％ 내지 25 중량％의 가용성 점착 방지 조성물을 포함하는 탄성 섬유에 관하여 제안하고 있다. 여기서는 점착방지제로서 셀룰로오스계(CAB)를 사용하고 있다.

또한, JP 2001-509847 A에서는 저점성을 갖는 스판덱스 및 그 제법에 관한 것으로서, 점착방지제로 질소를 포함하는 에틸렌 비스-올레일아미드/스테아릴아미드 등의 아미드계를 사용하는 것이 제안되어 있으며, CN 001291079 C에서는 스판텍스의 점착방지제로 인산 지르코늄, 글라스, 제올라이트 등의 항균성 물질을 사용하고 있다.

그러나, 이러한 기존의 스판덱스 제조에 적용되는 점착방지제는 섬유사간의 점착성을 어느 정도 방지하기는 하였지만, 점착방지제의 무기물 첨가에 따라 기저귀 제조공정 중에 스판덱스 원사의 해사 과정에서 불규칙적인 벌루닝(Ballooning) 및 텐션 스파이크(Tension spike) 현상을 제대로 개선하지 못하고 있다. 또한 유기계 점착방지제라고 하더라도 사(絲) 흘러내림 현상이나 핫멜트와 접착성 저하, 스판덱스 폴리머(polymer)와의 상용성 문제로 인해 위와 같은 문제를 여전히 해소하지 못하고 있다.

또한, 본 출원인에 의해 선출원된 KR 2016-0080822 A 에서는 분자량100~3,000의 폴리에틸렌글라이콜을 해사성 개선 목적으로 사용할 때 핫멜트와의 접착 특성 및 물성에는 영향을 미치지 않으며 해사성 개선 효과를 확인하였으나, 분자량 100~3,000의 폴리에틸렌글라이콜은 상온에서 반고상, 크림 또는 소프트 왁스등의 액체와 고체가 공존하는 불안정한 형태로 존재하며 폴리에틸렌글라이콜 분자간 인력 저하로 인해 기저귀 제조 공정상 롤러나 가이드에 묻어나 스컴이 나타나는 문제가 있다.

KR 2011-0128884 A JP 2001-509847 A CN 001291079 C KR 2016-0080822 A

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 새로운 점착방지제를 사용하여 스판덱스의 해사 과정에서 나타나는 불규칙적인 벌루닝 현상 및 텐션 스파이크 현상 등을 효율적으로 개선하고, 다른 물성에 문제가 없으면서 기저귀 제조 공정상 롤러 및 가이드 등에서 스컴이 발생하지 않는 스판덱스 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

위와 같은 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 해사성 개선 및 스컴 발생이 없는 스판덱스는 하기 화학식 1 로 표시되는 폴리에틸렌글리콜 중합체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1의 폴리에틸렌글리콜 중합체는 수평균 분자량이 3,000 초과 내지 11,000 이내이다.

또한, 본 발명에 따른 해사성 개선 및 스컴 발생이 없는 스판덱스의 제조방법은 폴리우레탄 프리폴리머 용액, 폴리우레탄 용액, 폴리우레탄우레아 방사용액을 제조하는 것을 포함하는 스판덱스의 제조방법에 있어서, 폴리우레탄우레아 방사용액에 점착방지제로 하기 화학식 1 로 표시되는 폴리에틸렌글리콜 중합체를 슬러리 형태로 포함하는 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1의 폴리에틸렌글리콜 중합체는 수평균 분자량이 3,000 초과 내지 11,000 이내이다.

본 발명은 스판덱스 섬유 방사 원액 내에 슬러리 형태로 수평균 분자량 3,000 초과 내지 11,000 이내인 폴리에틸렌글리콜 중합체를 점착방지제로써 투입하여, 종래에 무기점착방지제(Mg-st, Ca-st, Zn-st)의 투입으로 인해 발생하였던 기저귀 제조 공정 중에서 스판덱스 원사 해사 시의 불규칙적인 벌루닝 및 텐션 스파이크 현상을 효율적으로 개선할 수 있을 뿐 아니라 기저귀 제조 용도에 반드시 필요한 핫멜트와의 접착 특성에도 나쁜 영향을 미치지 않는다.

또한, 수평균 분자량이 3,000 초과 내지 11,000 이내인 폴리에틸렌글라이콜을 적용하여, 상온에서 반고상, 크림 또는 소프트 왁스등의 액체와 고체가 공존하는 불안정한 형태로 존재하는 문제 및 폴리에틸렌글라이콜 분자간 인력 저하로 인해 기저귀 제조 공정 상 롤러나 가이드에 묻어나 스컴으로 나타나는 문제를 없애고 향상된 해사성을 갖는 스판덱스를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실험예 1에서의 크립성 평가용 샘플을 제조하기 위한 설비를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 실험예 3에서의 OETO 해사 평가를 보여주는 평가 기준 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 실험예 4에서의 OETO 해사 장치 구조도 및 스컴 발생 위치를 나타낸 사진이다.
도 4(a), (b)는 본 발명에 따른 실험예 4에서의 OETO 해사 장치에 스컴이 발생하였을 때를 나타낸 사진이다.
도 5(a), (b)는 본 발 발명에 따른 실험예 4에서의 OETO 해사 장치에 스컴이 발생하지 않았을 때를 나타낸 사진이다.

이하, 본 발명을 하나의 구현한 예로써 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 해사성 개선 및 스컴 발생이 없는 스판덱스는 점착방지제로써 하기 화학식 1 로 표시되는 폴리에틸렌글리콜 중합체를 포함한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1 의 폴리에틸렌글리콜 중합체는 수평균 분자량이 3,000 초과 내지 11,000 이내인 것이 바람직하다.

상기 폴리에틸린글리콜 중합체는 폴리우레탄우레아 용액 고형분 중량 대비 0.1 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 해사성 개선 및 스컴 발생이 없는 스판덱스의 제조방법에 대한 구현예에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 해사성 개선 및 스컴 발생이 없는 스판덱스의 제조방법은 통상의 폴리우레탄 프리폴리머 용액, 폴리우레탄 용액, 폴리우레탄우레아 방사용액을 제조하는 것을 포함하는 스판덱스의 제조방법에 있어서, 방사원액인 폴리우레탄우레아 용액에 하기 화학식 1로 표시되는 폴리에틸렌글리콜 중합체를 점착방지제로써 사용한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1의 폴리에틸렌글리콜 중합체는 수평균 분자량이 3,000 초과부터 11,000 이내이다.

본 발명의 바람직한 구현 예에 따르면 스판덱스 제조시에 방사원액으로 사용하는 폴리우레탄우레아 용액에 상기 화학식 1 로 표시되는 수평균 분자량 3,000 초과 내지 11,000 이내인 폴리에틸렌글리콜 중합체를 슬러리 상태로 첨가하여 해사과정에서의 불규칙적 벌루닝 현상 및 텐션 스파이크 현상 등의 문제가 발생하지 않는다.

만약, 상기 폴리에틸렌글리콜 중합체의 수평균 분자량이 3,000 이하이면 상온에서 반고상, 크림 또는 소프트 왁스등의 액체와 고체가 공존하는 불안정한 형태로 존재하여 폴리에틸렌글라이콜 분자간 인력 저하로 인해 예를들면, 기저귀 제조 공정 상 롤러나 가이드에 묻어나 스컴이 나타나는 문제가 발생하며, 수평균 분자량이 11,000을 초과하면 슬러리 조제 시 용매 내에 균일하게 용해되지 않는 문제로 해사 장력의 상승 및 OETO 해사성의 불균일하여 해사 특성이 좋지 않을 수 있다.

또한, 폴리에틸렌글리콜 중합체는 방사원액 내에 슬러리 상태로 첨가하는 것이 바람직한데, 그 이유는 폴리우레탄 용액을 얻기위한 폴리우레탄 프리폴리머 용액 중합시에 투입할 경우 중합물의 기본적인 물성 변동을 야기하므로, 폴리우레탄 우레아 방사원액에 슬러리 형태로 투입하여 점착방지 특성만을 발현케 하기 위한 것이다.

이때 슬러리 상태는 DMAc에 용해된 용액(solution) 상태로 제조하여 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 구현 예에 따르면, 점착방지제로 사용되는 폴리에틸렌글리콜 중합체는 폴리우레탄우레아 방사용액의 고형분 중량 대비 0.1 내지 20 중량%로 첨가할 수 있다.

0.1 중량% 미만으로 투입 시 해사 장력의 상승으로 사간 점착 방지효과를 기대할 수 없고, 20 중량% 초과하면 핫멜트와의 접착성에서의 문제가 있어서 바람직하지 않다.

본 발명은 상기와 같이 제조된 새로운 해사 특성을 가진 스판덱스로써, 의료용 또는 위생용(hygine) 스판덱스로 적용하기에 매우 적합하다.

이와 같은 본 발명에 따른 방법으로 스판덱스를 제조하는 경우 점착특성이 우수할 뿐만 아니라 해사 장력이 균일하여 불규칙적인 벌루닝 현상을 방지하고 텐션 스파이크 현상이 개선되는 효과 및 스컴 발생을 방지하는 효과를 나타낸다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세하게 설명하는 바, 본 발명이 다음의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1

디페닐메탄-4,4`-디이소시아네이트 601.1 g과 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(분자량 1,800) 2664.5 g을, 질소가스기류 중에서 90 ℃, 95 분간 교반하면서 반응시켜, 양 말단에 이소시아네이트를 지닌 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다.

프리폴리머를 실온까지 냉각시킨 후, 디메틸아세트아마이드 4,811 g을 가하여 용해시켜 폴리우레탄 프리폴리머 용액을 얻었다.

이어서 에틸렌디아민 43.3 g과 1,2-프로필디아민을 13.4 g, 디에틸아민 5.7 g을 디메틸아세트아마이드 829 g에 용해하고 9 ℃ 이하에서 상기 프리폴리머 용액에 첨가하여 폴리우레탄 용액을 얻었다. 이 중합물의 고형분 대비 첨가제로서 산화방지제인 트리에틸렌 글리콜-비스-3-(3-터셔리-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐) 프로피오네이트를 1 중량%, 내광제로서 이산화티탄 1 중량%을 투입하고 방사 원액을 얻었다. 방사 원액 내에 슬러리 형태로 점착방지제인 폴리에틸렌 글라이콜 (수평균 분자량 4,000) 2 중량%를 사용하여 방사 원액을 준비하였다.

건식 방사 공정에서 방사온도 260 ℃ 이상으로 하고 권취속도를 500 m/분으로 권취하였다.

실시예 2

방사 원액 중에 점착방지제인 폴리에틸렌글리콜 중합체(수평균 분자량 4,000)를 5 중량% 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다.

실시예 3

방사 원액 중에 점착방지제인 폴리에틸렌글리콜 중합체(수평균 분자량 4,000)를 10 중량% 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다.

실시예 4

방사 원액 중에 점착방지제인 폴리에틸렌글리콜 중합체(수평균 분자량 4,000)를 20 중량% 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다.

실시예 5

방사 원액 중에 점착방지제인 폴리에틸렌글리콜 중합체(수평균 분자량 3,500)를 2 중량% 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다.

실시예 6

방사 원액 중에 점착방지제인 폴리에틸렌글리콜 중합체(수평균 분자량 10,000)를 2 중량% 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다.

비교예

비교예 1

방사 원액 중에 점착방지제인 폴리에틸렌글리콜 중합체(수평균 분자량 4,000)를 25 중량% 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다

비교예 2

방사 원액 중에 점착방지제인 폴리에틸렌글리콜 중합체(수평균 분자량 2,500)를 2 중량% 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다.

비교예 3

방사 원액 중에 점착방지제인 폴리에틸렌글리콜 중합체(수평균 분자량 2,800)를 2 중량% 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다

비교예 4

방사 원액 중에 점착방지제인 폴리에틸렌글리콜 중합체(수평균 분자량 12,000)를 2 중량% 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다

비교예 5

방사 원액 중에 점착방지제인 폴리에틸렌글리콜 중합체(수평균 분자량 4,000) 2 중량% 대신 마그네슘 스테아레이트를 1 중량% 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다.

비교예 6

방사 원액 중 점착 방지 첨가제를 투입하지 않고 방사 원액 내 실리콘 유제를 0.5 중량% 투입하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다.

비교예 7

방사 원액 중 점착 방지 첨가제를 투입하지 않고 실리콘 유제를 원사의 고형분 대비 0.5 중량% 도포하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다.

비교예 8

방사 원액 중에 점착방지제를 투입하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스 섬유를 제조하였다.

실험예

실험예 1

상기 실시예와 비교예에서 제조된 스판덱스 섬유에 대한 물성을 비교 평가하기 위해 다음과 같은 방법으로 접착 특성인 크립(Creep)성 평가를 실시하였다.

이를 위해 부직포와 스판덱스 섬유를 사용하여 라미네이트를 제조하였다.

이때 제조 설비는 노드슨(Nordson)사(社)의 파일럿 코터(Pilot coater)를 사용하고 그 방법은 다음과 같다. (도 1 참조)

(1) 부직포 1, 2가 투입되고 중앙부에 스판덱스 원사가 나란히 투입된다.

(2) 스판덱스 원사 공급 시의 연신율(Elongation)은 250 %로 하고, 헨켈(Henkel)사(社)의 핫멜트접착제(Hot melt adhesive)를 스파이럴 스프레이(spiral spray) 방식으로 공급하고 닢(Nip) 롤러로 압착하며 통과하여 부직포와 접착한다. 이때 글루(Glue)의 량을 60 mg/m로 한다.

(3) 샘플의 제조 속도는 100 m/min으로 한다.

크립성 평가는 제조된 라미네이트를 이용하여 일본 U사의 평가 방법으로 다음의 절차에 의해 평가를 실시한다.

(1) 라미네이트 부분을 최대 신장하여 가로 30 cm, 세로 50 cm의 플라스틱 판에 고정한다.

(2) 중앙 부를 기준으로 양쪽 좌, 우 100 mm (총 200 mm) 부분을 유성펜을 사용하여 표시한다.

(3) 표시된 부분을 예리한 칼로 잘라 스판덱스가 빠진 길이를 측정한다. 접착특성인 크립성(%)은 다음 수학식 1에 의해 계산하였다.

상기 실시예 1~6 및 비교예 1~8에서 제조된 스판덱스 섬유의 접착력을 상기와 같이 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

	실시예						비교예
항목	1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6	7	8
접착 특성(%)	78.5	76.1	75.9	74.9	78.3	80.5	63.4	70.1	69.8	80.9	77.3	56.3	54.3	81.5

상기 표 1의 결과는 도 1의 파일럿 코터(Pilot coater)를 이용하여 얻은 결과이며, 기저귀 제조 공정 중의 결과와는 다소 상이할 수 있다.

파일럿 코터의 경우 실제 기저귀 제조 공정의 설비에 비해 속도가 느리고 접착 방식 또한 기저귀 제조 공정의 다양한 방법 중 특정한 방법(spiral spray)을 이용하여 평가하였다.

상기 표 1을 참조하여 보면, 수평균 분자량 4,000 인 폴리에틸렌글리콜 중합체를 2~20 중량% 투입한 경우(실시예 1~4) 및 수평균 분자량이 3,500 과 10,000인 폴리에틸렌글리콜 중합체를 2 중량% 투입한 경우(실시예 5~6)에, 폴리에틸렌글리콜 중합체 함량을 25 중량% 투입한 비교예 1 및 점착방지제를 투입하지 않고 실리콘 유제를 적용한 비교예 6, 7의 경우를 대비해 볼 때 우수한 접착 특성을 나타낸다는 것을 확인할 수 있었다.

다만, 비교예 8 같이 실리콘 유제를 적용 않은 경우 크립성(creep)은 차이가 없으며 분자량이 2,500 또는 2,800인 폴리에틸렌글라이콜을 투입한 경우(비교예 2~3) 미세 낮은 수준의 접착 특성을 확인할 수 있었다.

실험예 2

상기 실시예와 비교예에서 제조된 스판덱스 섬유에 대해 점착력 외에 해사 특성의 균일화 정도를 확인하기 위해 다음과 같이 평가하였다.

해사 특성 평가 방식은 고정된 보빈 홀더로부터 30 cm 이격한 위치에 원사를 고정할 가이드를 설치하고 장력을 측정할 수 있는 센서와 속도 조절이 가능한 와인딩(Winding) 장치를 설치하여 평가한다.

이 평가 장치에 사용된 장력 측정 장치는 로쓰쉴드(ROTHSCHILD)사의 전자 장력계(Electronic tension meter)를 이용하여 측정한다. 최대(Max), 최소(Min), 평균(Ave.), 편차(Dev.)값을 측정하고 그 결과는 다음 표 2에 나타내었다.

이 평가 결과에서 최대값과 최소값의 차이 및 평균값이 낮은 수준을 확보하고, 편차값이 낮을수록 해사 특성의 균일 정도가 우수하다고 할 수 있다.

	실시예						비교예
항목	1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6	7	8
Max.(g)	2.58	2.14	2.31	2.09	2.44	2.69	0.69	2.89	2.29	4.45	8.15	2.34	2.89	60.88
Min.(g)	0.31	0.22	0.33	0.20	0.39	0.41	0.02	0.25	0.22	1.73	0.47	0.25	0.34	10.54
Ave.(g)	0.71	0.64	0.72	0.62	0.76	0.69	0.12	0.70	0.72	2.73	1.07	0.69	0.73	29.25
Dev.(g)	0.56	0.41	0.52	0.40	0.46	0.49	0.02	0.45	0.42	1.67	0.94	0.44	0.47	8.19

상기 표 2을 참조하면, 분자량 4,000인 폴리에틸렌글리콜 중합체를 투입한 경우(실시예 1~4) 및 분자량이 3,500 과 10,000인 폴리에틸렌글리콜 중합체를 투입한 경우(실시예 5, 6)에도 해사 장력에 대한 수준이 본 발명의 점착방지제를 투입하지 않고 실리콘 유제를 방사 원액에 투입하거나 원사에 도포한 경우(비교예 6, 7)와 유사한 해사 장력을 확인할 수 있었다.

그리고, 무기 점착방지제를 사용한 경우(비교예 5)와 비교하여 볼 때, 최대값이 낮은 수준을 나타내었다.

또한, 아무 첨가제도 투입하지 않은 경우(비교예 8)에 비해 우수한 해사 장력 값을 나타내는 것을 알 수 있었다.

단, 분자량이 4,000인 폴리에틸렌글리콜 중합체를 25 중량% 투입한 경우(비교예 1)은 해사 장력이 너무 낮아 사(絲)간 점착력이 너무 낮아지는 문제점이 발생하였다.

실험예 3

상기 실시예와 비교예에 따라 제조된 스판덱스 섬유에 대해 OETO(Over-end-take-off) 해사 평가를 시행하였다.

이러한 OETO 해사 평가는 다음과 같은 방법으로 시행하였다.

스판덱스 섬유 권사체는 OETO 방식으로 해사할 경우 원사에 작용 되는 원심력과 원사와 원사 사이에 형성된 접착력 사이의 힘의 크기에 따라 다음 3가지의 해사 형태가 발생된다.

(가) 원심력 > 원사와 원사 사이의 점착력: 불규칙한 벌루닝(ballooning) 발생

(나) 원심력 ≒ 원사와 원사 사이의 점착력: 불규칙한 벌루닝(ballooning)이 없거나 극히 약함

(다) 원심력 < 원사와 원사 사이의 점착력: 해사불능(사절)

이러한 해사 평가에 대하여 도 2에서 참조번호는 다음과 같은 상태를 의미한다.

참조번호 1은 고정형 가이드: 실이 OETO 방식에 의해 회전되며 이동하다가 이 지점에서부터 직선상으로 이동한다.

참조번호 2는 권사체의 해사점: 실이 장력을 받아 최초로 권사체에서 해사되는 지점을 의미한다.

참조번호 3은 이상적인 해사형태일 때, 고정형 가이드와 권사체 중심을 연결한 선과 해사되는 실이 이루는 각을 의미한다.

참조번호 4는 이상적인 해사각 외부로 참조번호 3의 1/2에 해당하는 각을 의미한다.

참조번호 5는 1등급 해사형태: 이상적인 해사상태로 실이 참조번호 3의 각을 따라 직선상으로 해사되는 형태를 나타낸다.

참조번호 6은 2등급 해사형태: 실이 참조번호 3의 각에 의해 형성되는 궤적을 따르나 약간의 사 떨림이 발생하는 형태를 나타낸다.

참조번호 7은 3등급 해사형태: 실이 참조번호 3의 궤적을 이탈하여 약한 벌루닝이 커져 발생하고는 있으나, 참조번호 4의 궤적은 이탈하지 않아 사절로 연결될 가능성은 없는 상태를 나타낸다.

참조번호 8은 4등급 해사형태: 실의 벌루닝이 더욱 커져서 참조번호 4의 궤적을 이탈하였으며 주변의 상황에 따라 사절로 연결될 가능성이 큰 상태를 나타낸다.

상기와 같은 OETO 해사 평가를 실시한 결과는 다음 표 3에 나타내었다.

구분	실시예						비교예
	1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6	7	8
해사 등급	1~2 등급	1~2 등급	1~2 등급	1~2 등급	1~2 등급	1~2 등급	3~4 등급	2~3 등급	2~3 등급	3~4 등급	3~4 등급	1~2 등급	1~2 등급	해사 불가

상기 표 3의 결과를 보면, 본 발명에 따른 실시예는 비교예(1~5, 8)에 비해 우수한 해사 특성을 나타내는 것으로 확인되었다. 단, 비교예 6, 7의 방사 원액 내 실리콘 유제를 0.5 중량% 투입하거나 원사의 고형분 대비 0.5 중량% 도포하는 경우 OETO 해사 특성에서 문제없는 것으로 판단되었다.

실험예 4

상기 실시예와 비교예에 따라 제조된 스판덱스 섬유에 대해 OETO(Over-end-take-off) 해사 설비를 이용하여 스컴 발생현상을 평가하였다.

OETO 해사 장치는 BTSR사(社)의 텐션 콘트롤 롤러 및 센서부와 ㈜효성에서 자체 제작한 프레임(Frame) 및 롤러, 가이드 장치로 구성되어 있다.

이 설비를 이용한 스컴 발생 평가는 다음과 같은 방법으로 시행하였다.

스판덱스 섬유 권사체를 OETO 방식을 이용하여 해사 실시하며, 텐션 콘트롤 롤러 표면 및 1~2 차 가이드에서의 스컴 발생여부를 평가한다.

도 2에서 참조 번호 1은 OETO 해사 시 스판덱스 원사의 공급 텐션을 콘트롤하는 롤러이며, 참조 번호 2는 첫 번째로 거치게 되는 1 차 가이드, 참조 번호 3은 두 번째로 거치게 되는 2 차 가이드 이다.

해사 속도는 250 m/min, 해사 시간은 6 시간, 텐션은 40 g으로 하여 운전하였다. 스컴 발생 평가 결과는 표 4에 나타내었다.

표 4의 (1)은 텐션 콘트롤 롤러 표면, (2)는 1 차 가이드, (3)은 2 차 가이드이며, 도 4와 같이 스컴 발생 시(○), 도 5와 같이 스컴이 발생하지 않을 시(X)로 표기한다.

스컴 발생 현상의 구분법

(○) : 도 4 와 같이 롤러 및 가이드 상에 스컴 발생 분의 수득량이 0.01 g 이상일 때는 그 값을 기록하고 ○으로 표기함.

(×) : 도 5와 같이 롤러 및 가이드 상에 스컴 발생 분의 수득량이 0.01 g 이하일 때 ×로 표기함.

구분

실시예

비교예

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

7

8

(1)

X

X

X

X

X

X

O (0.34 g)

O (0.45 g)

O (0.29 g)

X

X

X

X

X

(2)

X

X

X

X

X

X

O (0.32 g)

O (0.41 g)

O (0.22 g)

X

X

X

X

X

(3)

X

X

X

X

X

X

O (0.28 g)

O (0.39 g)

O (0.24 g)

X

X

X

X

X

상기 표 4의 결과를 보면, 본 발명에 따른 실시예의 경우 비교예 1 및 2~3에 비해 스컴이 발생하지 않는 것을 확인하였다. 실험예 1 내지 2를 미뤄보아 크립성, 해사 장력, OETO 해사 특성, 스컴 발생 문제가 개선되는 것을 확인할 수 있다.

Claims (6)

1. 하기 화학식 1로 표시되는 폴리에틸렌글리콜 중합체를 폴리우레탄우레아 방사용액에 슬러리 형태로 첨가하고, 위생용(hygine) 또는 의료용인 것을 특징으로 하는 해사성 개선 및 스컴 발생이 없는 스판덱스.
   [화학식 1]
   

   

   
   상기 화학식 1의 폴리에틸렌글리콜 중합체는 수평균 분자량이 3,000 초과 내지 11,000 이내이다.
2. 제1항에 있어서,
   폴리에틸렌글리콜 중합체는 폴리우레탄우레아 방사용액 고형분 중량 대비 0.1 내지 20 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 해사성 개선 및 스컴 발생이 없는 스판덱스.
3. 삭제
4. 폴리우레탄 프리폴리머 용액, 폴리우레탄 용액, 폴리우레탄우레아 방사용액을 제조하는 것을 포함하는 스판덱스의 제조방법에 있어서,
   폴리우레탄우레아 방사용액에 점착방지제로 하기 화학식 1 로 표시되는 폴리에틸렌글리콜 중합체를 슬러리 형태로 포함하고, 스판덱스는 위생용(hygine) 또는 의료용인 것을 특징으로 하는 해사성 개선 및 스컴 발생이 없는 스판덱스의 제조방법.
   [화학식 1]
   

   

   
   상기 화학식 1의 폴리에틸렌글리콜 중합체는 수평균 분자량이 3,000 초과부터 11,000 이내 이다.
5. 제4항에 있어서,
   폴리에틸렌글리콜 중합체는 폴리우레탄우레아 방사용액 고형분 중량 대비 0.1 내지 20 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 해사성 개선 및 스컴 발생이 없는 스판덱스의 제조방법.
6. 제4항에 있어서,
   슬러리는 디메틸아세트아미드(DMAc; Dimethylacetamide)로 용해된 용액 상태로 제조하여 사용하는 것을 특징으로 하는 해사성 개선 및 스컴발생이 없는 스판덱스의 제조방법.

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