KR102108988B1

KR102108988B1 - 이성분 섬유, 이것의 제조 방법 및 용도, 및 이것을 포함하는 패브릭

Info

Publication number: KR102108988B1
Application number: KR1020157016036A
Authority: KR
Inventors: 더후이 인; 아키라 노무라; 빈에릭 첸; 웨이 주앙; 에츠히로 야마모토
Original assignee: 바스프 에스이
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2020-05-11
Also published as: TWI646231B; ES2622199T3; TW201432107A; EP2920343A1; JP2016503466A; KR20150086508A; JP6418610B2; EP2920343B1; WO2014075987A1; CN104797749A; CN104797749B

Abstract

본 발명은, i) 제1 열가소성 폴리우레탄 성분; 및 ii) 성분 i)과 동일하거나 상이할 수 있는 제2 열가소성 폴리우레탄 성분을 포함하는 이성분 섬유로서, 성분 i) 및 ii) 중 하나 이상은 가교제에 의해 가교결합되어, 폴리머 i) 및 폴리머 ii) 중 하나 이상의 폴리머를 형성하고, 상기 폴리머 중에서 폴리머 i)은 폴리머 ii)의 융점보다 10℃ 이상 더 높은 융점을 가지며, 섬도는 8∼300 데니어, 더 바람직하게는 10∼100 데니어인 이성분 섬유에 관한 것이다. 본 발명의 이성분 섬유는 열 접합 거동 및 회복률이 우수하고, 염색성 및 내화학성이 우수하다.

Description

이성분 섬유, 이것의 제조 방법 및 용도, 및 이것을 포함하는 패브릭{A BICOMPONENT FIBER, THE PREPARATION PROCESS AND THE USE THEREOF, AND THE FABRICS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 이성분 섬유, 이것의 제조 방법 및 용도, 및 이것을 포함하는 패브릭에 관한 것이다.

다양한 특성을 나타내는 다성분 섬유는 많은 발전을 하고 있고 다양한 용도를 갖는다. 다성분 섬유의 중요한 용도는 편물 또는 직물에 있다. 편물 또는 직물은, 부직포와는 달리, 비교적 높은 탄성도 및 회복 특성을 가지고 있어서, 최종 제품은 내구성이 있고 이들 제품의 사용자 또는 착용자에게 잘 순응한다.

현재, 다성분 또는 이성분 섬유는 통상적으로 용액 방사 공정에 의해 제조된다. 그러나 이 공정은 최종 섬유에 용제, 모노머 및 올리고머와 같은 불순물을 함유시키고, 이는 섬유의 기계적 특성 또는 내구성 또는 인간의 건강에 부정적인 영향을 미친다. 예를 들어, DMF(디메틸포름아미드)는 용액 방사 공정에서 용제로서 일반적으로 사용되지만, 최종 섬유에 이것이 포함되는 것은 건강상의 우려를 야기할 것이다. 용융 방사 공정은 의복 제조에 이용될 수 있는 폴리에스테르, 나일론 및 폴리올레핀 섬유의 제조에 일반적으로 이용되지만, 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 섬유의 제조에는 거의 이용되지 않는다. 다양화된 편물 또는 직물 제품에 대한 수요가 증가함에 따라, 제로 함량의 용제와 저함량의 모노머 및 올리고머로, 여성 속옷 및 팬티호즈와 같은 편물 또는 직물의 제조를 위한 고탄성 섬유를 개발하는 것에 대한 꾸준한 요구가 있다.

US 2011/0275262는 단면의 적어도 한 영역에 폴리우레탄-우레아 조성물을 포함하는 이성분 스판덱스를 개시한다. 이것은 의복, 수영복 및 양말류(hosiery)와 같은 제품에 사용된다. 상기 문헌에 개시된 이성분 스판덱스는 용액 방사 기법에 의해 제조된다.

US 6,773,810 B2는 코어/시스(core/sheath) 구조를 갖는 탄성 이성분 섬유, 특히, 시스를 형성하는 폴리머가 코어를 형성하는 폴리머보다 낮은 융점을 갖는 섬유를 개시한다. 상기 문헌은 또한, 코어가 열가소성 엘라스토머, 바람직하게는 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 포함하고, 시스가 균질하게 분기된 폴리올레핀을 포함하는 것을 개시한다.

US 7,740,777 B2는 폴리머 섬유, 및 다중 폴리머 성분을 포함하는 부직포의 제조를 위한 방법 및 장치를 개시한다.

EP 1,944, 396 A1은, 신축성 의류를 위한 용융 방사 공정에 의한 엘라스토머의 코어/시스 복합 섬유를 개시하며, 여기서 상기 코어와 시스 둘 다의 재료가 TPU일 수 있다. 그러나, 섬유를 제조하는 데 가교제를 사용하는 것은 개시하고 있지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은, 열가소성 폴리우레탄(TPU) 성분을 포함하고 열가소성 우레탄 프리폴리머에 의해 적어도 부분적으로 가교결합되는 이성분 섬유로서, 높은 회복률(recovery), 열 접합 거동(heat-bonding behavior), 염색성(dyeability) 및 내화학성에 있어서 우수한 이성분 섬유를 제공하는 것이다.

구체적으로, 본 발명에 따른 이성분 섬유는

i) 제1 열가소성 폴리우레탄 성분; 및

ii) 성분 i)과 동일하거나 상이할 수 있는 제2 열가소성 폴리우레탄 성분

을 포함하고, 성분 i) 및 ii) 중 하나 이상은 가교제에 의해 가교결합되어, 폴리머 i) 및 폴리머 ii) 중 하나 이상의 폴리머를 형성하고, 상기 폴리머 중에서 폴리머 i)은 폴리머 ii)의 융점보다 10℃ 이상 더 높은 융점을 가지며,

섬도는 8∼300 데니어, 더 바람직하게는 10∼100 데니어이다.

특정 실시양태에서, 성분 i)은 성분 ii)와 동일하다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 이성분 섬유는 용융 방사 공정에 의해 제조되며, 여기서 가교제가 TPU 성분 i) 및 ii)의 용용물 중 어느 하나 또는 둘 다에 개별적으로 첨가된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 이성분 섬유를 사용함으로써 제조된 탄성 신장성이 뛰어난 편물 또는 직물을 제공하며, 이로써 여성 속옷, 스타킹 및 펜티호즈 등의 스타일이 좋고, 높은 지지력의 신축성 있는 의류를 위한 소재를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면은 편물 또는 직물을 제조하는 데 본 발명의 섬유를 사용하는 용도에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 일 실시양태를 보여주는 개략도이다.
도 2a는, 폴리머 i)은 코어에 대한 것이고 폴리머 ii)는 시스에 대한 것인, 본 발명의 일 실시양태에 따른 코어시스형 이성분 섬유의 개략도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시양태에 따른 사이드 바이 사이드형(side-by-side) 이성분 섬유의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시양태에 따른 코어시스형(50%/50%) 이성분 섬유의 현미경 사진이다. 섬도는 30 데니어이다.

제1 측면에서, 본 발명은

i) 제1 열가소성 폴리우레탄 성분; 및

을 포함하는 이성분 섬유로서, 성분 i) 및 ii) 중 하나 이상은 가교제에 의해 가교결합되어, 폴리머 i) 및 폴리머 ii) 중 하나 이상의 폴리머를 형성하고, 상기 폴리머 중에서 폴리머 i)은 폴리머 ii)의 융점보다 10℃ 이상 더 높은 융점을 가지며,

섬도는 8∼300 데니어, 더 바람직하게는 10∼100 데니어인 이성분 섬유를 제공한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "이성분 섬유(bicomponent fiber)"는 2종 이상의 성분을 포함하는, 즉, 2개 이상의 상이한 폴리머 영역을 갖는 섬유를 의미한다. 간단히 말하면, 본 발명의 이성분 섬유는 코어/시스 구조로서 묘사될 수 있다. 그러나, 섬유는 또한 대칭형(동심) 코어/시스, 비대칭형(편심) 코어/시스, 사이드 바이 사이드, 파이 섹션(pie section), 초승달 등과 같은 구성 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 이성분 섬유는, 각각, 동일한 또는 상이한 가교제에 의해 적어도 부분적으로 가교결합된 동일한 또는 상이한 TPU 성분으로부터 유도된 2종의 폴리머로 이루어지며, 다만, 상기 폴리머는 적어도 10℃의 용융 온도 차이를 갖는다. 바람직하게는, 용융 온도 차이는 15℃ 이상이다.

TPU 성분 i) 및 TPU 성분 ii)는 동일하거나 상이할 수 있으며, 이들은 경우에 따라 (d) 촉매 및/또는 (e) 통상의 보조제 및/또는 (f) 첨가제 존재 하에, (a) 이소시아네이트를, 이소시아네이트에 대하여 반응성이고 수 평균 분자량이 400 g/mol∼8000 g/mol인 화합물, 및 (c) 수 평균 분자량이 50 g/mol∼500 g/mol인 사슬 연장제와 반응시킴으로써 제조된다.

사용될 수 있는 유기 이소시아네이트(a)는 널리 알려진 지방족, 지환족, 방향지방족 및/또는 방향족 이소시아네이트, 바람직하게는 디이소시아네이트, 예를 들어 트리-, 테트라-, 펜타-, 헥사-, 헵타- 및/또는 옥타-메틸렌디이소시아네이트, 2-메틸펜타메틸렌 1,5-디이소시아네이트, 2-에틸부틸렌 1,4-디이소시아네이트, 펜타메틸렌 1,5-디이소시아네이트, 부틸렌 1,4-디이소시아네이트, 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸사이클로헥산(이소포론디이소시아네이트, IPDI), 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 2,4-테트라메틸렌크실렌디이소시아네이트(TMXDI), 1,4- 및/또는 1,3-비스(이소시아네이토메틸)사이클로헥산(HXDI), 사이클로헥산 1,4-디이소시아네이트, 1-메틸사이클로헥산 2,4- 및/또는 2,6-디이소시아네이트 및/또는 디사이클로헥실메탄 4,4'-, 2,4'- 및 2,2'-디이소시아네이트, 디페닐메탄 2,2'-, 2,4'- 및/또는 4,4'-디이소시아네이트(MDI), 나프틸렌 1,5-디이소시아네이트(NDI), 톨릴렌 2,4- 및/또는 2,6-디이소시아네이트(TDI), 3,3'-디메틸디페닐 디이소시아네이트, 1,2-디페닐에탄 디이소시아네이트 및/또는 페닐렌디이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물이다.

특히 바람직한 실시양태에서, 유기 이소시아네이트는 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI)를 90 중량% 이상, 더 바람직하게는 95 중량% 이상, 특히 바람직하게는 99 중량% 이상 포함하는 이소시아네이트이다.

이소시아네이트에 대하여 반응성인 널리 알려진 화합물이 폴리하이드록시 화합물(b)로서 사용될 수 있으며, 예를 들어 폴리에스테롤, 폴리에테롤 및/또는 폴리카보네이트디올이 있고, 이들은 또한 일반적으로 용어 "폴리올 (b1)" 하에 요약되어 있는 것으로, 수 평균 분자량이 400∼8000 g/mol, 바람직하게는 500 g/mol∼6000 g/mol, 특히 1000 g/mol∼4000 g/mol이고, 바람직하게는 평균 작용가가 1.8∼2.3, 바람직하게는 1.9∼2.2, 특히 2인 것들이다. 폴리올(b1)의 혼합물을 사용할 수도 있다.

폴리올 (b1)은 당해 기술분야에 널리 알려져 있으며, "Polyurethane Handbook, 2^nd Edit. Gunter Oertel", Carl Hanser Verlag, Munich 1994, 챕터 3.1에 기재되어 있다.

사용될 수 있는 사슬 연장제(c)는 분자량이 500∼500인 널리 알려진 지방족, 방향지방족, 방향족 및/또는 지환족 화합물, 바람직하게는 이작용성 화합물, 예를 들어 알킬렌 라디칼 내에 2∼10개의 탄소 원자를 갖는 알칸디올 및/또는 디아민, 특히 3∼8개의 탄소 원자를 갖는 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 및/또는 디-, 트리-, 테트라-, 펜타-, 헥사-, 헵타-, 옥타-, 노나- 및/또는 데카알킬렌 글리콜, 바람직하게는 상응하는 올리고- 및/또는 폴리프로필렌 글리콜이며, 사슬 연장제의 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 특히 바람직한 사슬 연장제는 1,4-부탄디올이다.

특히 디이소시아네이트(a)의 NCO 기와 성분 (b) 및 (c)의 하이드록실 및/또는 아미노 기 사이의 반응을 촉진하는 적절한 촉매(d)는 선행 기술에 따라 알려진 통상의 3차 아민, 예를 들어, 트리에틸아민, 디메틸사이클로헥실아민, N-메틸모르폴린, N,N'-디메틸피페라진, 2-(디메틸아미노에톡시)에탄올, 디아자비사이클로-(2,2,2)옥탄 등과, 금속 화합물, 예컨대 티탄산 에스테르, 철 화합물, 예를 들어 철(III) 아세틸아세토네이트, 주석 화합물, 예를 들어 주석 디아세테이트, 주석 디옥타노에이트, 주석 디라우레이트 또는 지방족 카복실산의 디알킬주석 염, 예컨대 디부틸주석디아세테이트, 디부틸주석디라우레이트 등이다. 촉매는 통상적으로 폴리하이드록시 화합물(b) 100 중량부에 대하여 0.0001∼0.1 중량부의 양으로 사용된다.

촉매(d) 이외에도, 통상적인 보조제(e) 및/또는 첨가제(f)가 또한 성분 (a)∼(c)에 첨가될 수 있으며, 그 예로는 표면 활성 물질, 무기 및/또는 유기 충전제, 보강제, 가소제, 난연제, 조핵제, 산화 안정화제, 윤활제 및 이형제, 염료 및 안료를 포함하고, 적절한 경우 본 발명에 따른 안정화제 혼합물 이외의 추가의 안정화제, 예를 들어, 가수분해, 광 또는 열 안정화제 또는 변색 방지를 위한 안정화제를 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 성분 (e)는 또한 가수분해 안정화제, 예를 들어, 폴리머이고 저분자량의 카보디이미드를 포함한다. 성분 (f)는 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아미드(PA), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리스티렌(PS), 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPEE) 등과 같은 다른 열가소성 물질을 포함할 수 있다.

상기 성분 (a), (b) 및 (c)와, 적절한 경우, (d), (e) 및 (f) 이외에, 일반적으로 분자량이 31∼499인 사슬 조절제가 또한 사용될 수 있다. 그러한 사슬 조절제는 이소시아네이트에 대해 반응성인 단 하나의 작용기를 갖는 화합물, 예를 들어 1가 알코올, 1가 아민 및/또는 1가 폴리올이다. 이러한 사슬 조절제를 이용하여, 특히 TPU의 경우, 제어된 방식으로 흐름 거동을 확립할 수 있다. 사슬 조절제는 일반적으로 성분 b) 100 중량부를 기준으로 0∼5 중량부, 0.1∼1 중량부의 양으로 사용될 수 있으며, 정의에 의하면 성분 c) 하에 포함된다.

본원에서 언급된 모든 분자량은 달리 정의되지 않는다면 g/mol의 측정 단위로 제시된다.

대안으로, 본 발명에 사용되는 TPU의 제조 방법은 EP 1078944 B1에서 찾아볼 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에 따르면, 사용되는 TPU는 중량 평균 분자량이 20,000∼1,000,000, 바람직하게는 40,000∼500,000, 더 바람직하게는 50,000∼300,000일 수 있다. 몇몇 상품화된 제품이 TPU 성분으로서 본 발명에 사용될 수 있으며, 예컨대 BASF 제조의 상표명 Elastollan^®의 TPU가 있다. 가장 바람직하게는, BASF 제조의 Elastollan^® 2200, 1100 또는 600 시리즈가 사용된다.

본 발명에서 사용되는 TPU는, 바람직하게는, 서로 독립적으로, DIN 53505에 따라 측정될 때, 쇼어 A 경도가 65 쇼어 A∼98 쇼어 A, 더 바람직하게는 70 쇼어 A∼95 쇼어 A, 더욱 더 바람직하게는 75 쇼어 A∼90 쇼어 A이며, 이것은 2종의 TPU 성분에 대하여 상이하거나 동일할 수 있다. 경도가 너무 낮을 경우, 섬유는 매우 낮은 강도를 가질 것이며, 반면에, 경도가 너무 높을 경우, 섬유는 매우 낮은 탄성을 가질 것이다.

본 발명에 따르면, 이성분 섬유의 기계적 특성을 개선하기 위해 상기 TPU 중 적어도 하나에 가교제를 첨가한다. 본 발명의 일 실시양태에서, 이성분 섬유에 높은 회복률을 제공하기 위해, 폴리머 i)을 형성할 수 있는 TPU 성분 i)에만 가교제를 첨가한다. 본 발명의 또 다른 실시양태에서, TPU 성분 i) 및 ii) 둘 다에 1종 이상의 가교제를 첨가하여, 각각 폴리머 i) 및 폴리머 ii)를 생성한다.

코어시스형 이성분 섬유에서, 도 2a에 도시된 것과 같이, 융점이 보다 큰 폴리머 i)은 코어에 대한 것이고, 융점이 보다 낮은 폴리머 ii)는 시스에 대한 것이다. 사이드 바이 사이드형 이성분 섬유의 경우, 도 2b에 도시된 것과 같이, 융점이 보다 높은 폴리머 i)은 크림핑(crimping) 특성을 갖는 섬유를 제공할 수 있고, 융점이 보다 낮은 폴리머 ii)는 열 접합 특성을 갖는 섬유를 제공할 수 있다.

본 발명 섬유의 제조 방법에 있어서는, 이하에 기재하는 가교제를 용융된 성분 i) 및 ii) 중 어느 하나 또는 둘 다에 첨가한다. 가교제를 첨가할 경우, 이 가교제를 폴리머 ii)에 대해서는 TPU의 약 0 중량%∼약 15 중량%, 바람직하게는 1∼10 중량%, 더 바람직하게는 2∼8 중량%의 양으로 첨가하고, 폴리머 i)에 대해서는 TPU의 약 5 중량%∼25 중량%, 바람직하게는 8∼20 중량%, 더 바람직하게는 10∼15 중량%의 양으로 첨가한다.

본 발명에서 사용되는 가교제는 작용가가 1.5∼3, 바람직하게는 1.5∼2.5, 더 바람직하게는 1.6∼2.1인 NCO 말단의 프리폴리머이다. 본 발명의 일 실시양태에서, 가교제로서 NCO 함량이 3∼20 중량%, 바람직하게는 4∼10 중량%, 더 바람직하게는 5∼8 중량%인 프리폴리머가 사용된다.

가교제는 이소시아네이트를, 이소시아네이트에 대하여 반응성이고 수 평균 분자량이 200 g/mol∼10000 g/mol, 바람직하게는 250 g/mol∼8000 g/mol, 더 바람직하게는 500 g/mol∼6000 g/mol인 화합물을 반응시켜 제조할 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시양태에서, 가교제를 TPU 성분의 용융물에 첨가한다. 몇몇 다른 실시양태에서, 가교제를 용융 전에 TPU 성분에 첨가한다. 프리폴리머를 첨가하는 시점에 대해 제한은 없으며, 당해 기술분야의 통상의 기술자가 실제의 방법에 따라 결정할 수 있다. 가교제는 고체 상태 또는 액체 상태일 수 있다.

적절한 가교제 및 그 제조 및 처리 방법은, 예를 들어, EP 2139934 A1에 기재되어 있다. 가교제는 지방족 및/또는 방향족 이소시아네이트, 바람직하게는 방향족 이소시아네이트를 베이스로 할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 가교제는 상업화된 제품, 예컨대 BASF 제조의 상표명 Elastollan^®의 프리폴리머일 수 있다. 가장 바람직하게는, BASF 제조의 타입 PLP9302 또는 CR-1이 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시양태에서, 폴리머 i)은 그 융점이 폴리머 ii)보다 10℃ 이상, 바람직하게는 15℃ 이상, 더 바람직하게는 20℃ 이상 더 높다. 바람직하게는, 본 발명의 이성분 섬유에 있어서, 폴리머 i)은 그 융점이 폴리머 ii)보다 80℃ 이하, 더 바람직하게는 60℃ 이하, 더욱 더 바람직하게는 40℃ 이하 더 높다.

이성분 섬유에서, 폴리머 ii), 예컨대 시스를 위한 폴리머 ii)는 이성분 섬유의 총 중량을 기준으로 5∼80 중량%, 바람직하게는 8∼50 중량%, 더 바람직하게는 10∼40 중량%의 양으로 존재한다.

이성분 섬유는 시스코어형(동심 또는 편심), 또는 사이드 바이 사이드형의 단면을 가질 수 있다. 시스코어형(동심 또는 편심) 구조가 바람직하다. 바람직하게는, 시스/코어 구조에서, 섬유는 코어에 대한 폴리머 i)과 시스에 대한 폴리머 ii)를 포함하며, 이때 폴리머 i)은 더 높은 융점, 예컨대 170℃ 초과의 융점을 가지고, 폴리머 ii)는 더 낮은 융점, 예컨대 170℃ 미만, 더 바람직하게는 160℃ 미만, 더욱 더 바람직하게는 150℃ 미만의 융점을 갖는다. 이에 반해, 폴리머 i)은 일반적으로 폴리머 ii)보다 더 높은 탄성을 가져서, 최종 섬유가 80%를 초과하는 300% 회복률을 갖게 한다. 300% 회복률은 DIN 53835에 따라 테스트하였다. 이 경우, 섬유는 우수한 탄성과 열 접합 특성을 동시에 가지며, 이는 여성 속옷, 팬티호즈 등을 제조하는 데 특히 적합하다.

다른 실시양태에서, 섬유는 상기 두 성분 중 하나 또는 둘 다에 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어시스형 섬유에 있어서, 시스는 섬유의 내화학성 또는 염색성을 개선하기 위해 첨가제를 포함한다.

놀랍게도, 섬유의 두 성분이 둘 다 TPU이기 때문에, 본 발명에 따른 2종의 폴리머의 상용성(compatibility)은 상이한 종류의 폴리머로 제조된 종래의 이성분 섬유와 비교하여 개선될 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, DIN 53835에 기초하여 수차례 반복 신장을 한 후에도, 본 발명에 따른 이성분 섬유는 뛰어난 회복률, 예를 들어, 75% 초과, 더 바람직하게는 80% 초과, 더욱 더 바람직하게는 88% 초과의 300% 회복률을 여전히 갖는다.

본 발명의 제2 양태에서, 이성분 섬유는 하기 단계를 포함하는 방법으로 제조된다:

(1) 성분 i) 및 ii)를 160∼230℃의 온도에서 상이한 압출기에서 용융시키는 단계,

(2) 용융 공정(1) 동안에, TPU 중 하나 또는 둘 다에 가교제(들)를 첨가하는 단계,

(3) 성분 i) 및 ii)의 용융물을, 160∼230℃에서 가열되는, 2개 이상의 노즐을 구비한 스핀 헤드로 압출시켜, 이성분 섬유를 얻는 단계,

(4) 100 m/min∼1000 m/min의 방사 속도로 롤러를 통해 섬유를 권취하는 단계.

당해 기술분야의 통상의 기술자에게는, 2개 이상의 노즐을 구비한 스핀 헤드가, 제조된 이성분 섬유가 코어시스 구조를 갖거나, 코어시스, 비대칭(편심) 코어시스, 사이드 바이 사이드, 파이 섹션, 초승달 등의 구성 중 어느 하나의 구조를 갖도록 하는 구성을 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

섬유를 하나 이상의 고데 롤러(godet roller)를 통해 신장된 상태로 권취하고, 와인더의 회전에 의해 보빈 상에 권취한다. 바람직하게는, 권취를 용이하게 하기 위해, 섬유 상에, 실리콘 베이스의 오일 또는 광유 등의 방적유를, 바람직하게는 분무에 의해 도포한다.

본 발명의 방법에서, 상기에 기재한 프리폴리머를 용융된 성분 i) 및 ii) 중 하나 또는 둘 다에 가교제로서 첨가한다. 본 발명의 일 실시양태에서, 프리폴리머를 폴리머 ii)의 경우 TPU의 약 0 중량%∼약 15 중량%, 바람직하게는 1∼10 중량%, 더 바람직하게는 2∼8 중량%의 양으로 첨가하고, 폴리머 i)의 경우 TPU의 약 5 중량%∼25 중량%, 바람직하게는 8∼20 중량%, 더 바람직하게는 10∼15 중량%의 양으로 첨가한다.

본 발명자들은, 높은 회복률과 탄성뿐만 아니라 편안한 피부 촉감을 필요로 하는 여성 속옷 또는 팬티호즈와 같은 특정 용도를 위한 섬유의 경우, 섬유 연신을 위한 롤러가 바람직하게는 200 m/min∼800 m/min, 더욱 더 바람직하게는 300 m/min∼700 m/min의 속도를 갖는다는 것을 발견하였다.

바람직하게는, 2∼5개의 고데 롤러를 사용하고, 더 바람직하게는, 2∼4개, 가장 바람직하게는 3개의 고데 롤러를 사용한다. 본 발명의 일 실시양태에서, 2∼4개의 고데 롤러를 사용하여 300 m/min∼700 m/min의 속도로 섬유를 연신함으로써, 적절한 크기와 높은 회복률 간에 밸런스가 우수한 섬유를 제조한다.

본 발명에 따라 제조된 이성분 섬유는 직물 또는 편물을 제조하기 위한 것이다. 시스코어 구조의 섬유의 경우, 상대적으로 더 낮은 융점을 갖는 시스 폴리머가 우수한 결합 능력을 갖는 한편, 코어 폴리머는 섬유에 높은 회복률을 부여한다. 편직하여 제품으로 만든 후, 그 제품에 추가의 가열 단계를 적용함으로써, 시스 폴리머가 부분적으로 융용되어 두 섬유가 연결되는 곳에 접합부가 형성되도록 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 고탄성 섬유로부터 만들어진 제품이 갖는 현재의 문제점이 회피된다. 이것은 여성 속옷 또는 팬티호즈를 제조함에 있어서 특히 유익하다.

실시예

각각의 파라미터의 측정 및 평가에 하기의 방법 및 기준이 이용된다.

인장 강도

인장 강도는 DIN 53834에 따라 측정된다.

파단 연신율

파단 연신율은 DIN 53834에 따라 측정된다.

300% 회복률

300% 회복률은 DIN 53835에 따라 측정되며, 100 mm/min의 신장 속도로 300% 연신율로 5회 연속의 하중-회복 사이클 후 회복률을 테스트한다. 결과를 평가하기 위해 하기 기준이 제공된다("+"는 우수함, "-"는 불량함을 의미한다).

융점 T _m

30 kg 힘, 1 mm 다이 I.D., 10 mm 다이 길이, 및 30℃/min의 가열 속도의 조건 하에, 모세관 레오미터로 테스트한 흐름 개시 온도(Flow Beginning Temperature; FBT)를 T_m으로 간주한다. 결과를 평가하기 위해 하기 기준이 제공된다("+"는 우수함, "-"는 불량함을 의미한다).

섬도는 현미경으로 측정한다.

실시예 1

2종의 상품화된 TPU E1180A 및 E2280A(BASF로부터 입수, 둘 다 쇼어 A 경도가 80A; 이들의 중량 평균 분자량은 각각 130,000 및 210,000)를 일성분 섬유의 제조에 사용한다. 상품화된 프리폴리머 PLP9302(BASF로부터 입수, 분자량 약 2500)를 가교제로서 사용한다(PLP9302의 작용가는 2.0, NCO%는 약 5.3).

E1180A, E2280A 및 PLP9302를 이성분 섬유의 제조에도 사용한다. 구체적으로, 섬유는 이하의 단계에 의해 제조된다:

(1) E1180A 및 E2280A를 각각 200℃ 및 210℃의 온도에서 상이한 압출기에서 용융하고,

(2) PLP9302를, TPU를 기준으로 각각 2 중량% 및 10 중량%의 양으로 용융된 E1180A 및 E2280로 혼입하고,

(3) 2개의 용융물을, 210℃에서 가열되는, 동심 배열의 2개의 노즐을 구비한 스핀 헤드로 압출시켜, 코어시스 구조의 이성분 섬유를 얻고,

(4) 섬유를, Takemoto Oil & Fat Co., Ltd로부터 입수한 방사유의 스프레이에 통과시킨 후, 3개의 고데 롤러를 통해 권취하고 300 m/min의 방사 속도로 권취한다.

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 가교제를 첨가할 경우, 최종 용도에 바람직한 일성분 섬유의 회복률이 높아지지만, 최종 용도에 바람직하지 않은 섬유의 열 접합 온도(T_m) 역시 높아진다. 다시 말해서, 일성분 섬유를 사용하여, 우수한 회복률과 우수한 열 접합 거동을 동시에 얻는 것은 어렵다.

표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 코어시스형 이성분 섬유의 경우, 시스에 상당량의 폴리머 ii)를 사용함에도, 섬유가 여전히 우수한 회복률을 나타낸다. 시스에 의해 제공되는 우수한 열 접합 거동과 함께, 이렇게 형성된 섬유는 최종 용도에 바람직하다.

Claims

i) 제1 열가소성 폴리우레탄 성분; 및
ii) 성분 i)과 동일하거나 상이할 수 있는 제2 열가소성 폴리우레탄 성분
을 포함하는 이성분 섬유로서,
성분 i) 및 ii) 중 하나 이상은 가교제에 의해 가교결합되어, 폴리머 i) 및 폴리머 ii) 중 하나 이상의 폴리머를 형성하고, 상기 폴리머 중에서 폴리머 i)은 폴리머 ii)의 융점보다 10℃ 이상 더 높은 융점을 가지며,
섬도는 8∼300 데니어이고,
가교제는 작용가가 1.5∼3인 NCO 말단 프리폴리머인 이성분 섬유.
제1항에 있어서, 폴리머 i)은 폴리머 ii)의 융점보다 15℃ 이상 더 높은 융점을 갖는 이성분 섬유.
제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리머 i)은 폴리머 ii)의 융점보다 80℃ 이하 더 높은 융점을 갖는 이성분 섬유.
제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리머 ii)는 이성분 섬유의 총 중량을 기준으로 5∼80 중량%인 이성분 섬유.
제1항 또는 제2항에 있어서, 성분 i) 또는 ii)는 DIN 53505에 따라 측정될 때 65∼98의 쇼어 A 경도를 갖는 이성분 섬유.
제1항 또는 제2항에 있어서, 성분 i) 또는 ii)는, 서로 독립적으로, 작용가가 1.5∼3이고 NCO 함량이 3∼20 중량%인 NCO 말단 프리폴리머에 의해 가교결합되는 것인 이성분 섬유.
제6항에 있어서, 프리폴리머가 폴리우레탄인 이성분 섬유.
제1항 또는 제2항에 있어서, 섬유가 시스코어형(sheath-core type) 또는 사이드 바이 사이드형(side-by-side type)의 단면을 갖는 것인 이성분 섬유.
제1항에 있어서, 폴리머 ii)에 대한 가교제는 TPU 성분 ii)의 0 중량%∼15 중량%고, 폴리머 i)에 대한 가교제는 TPU 성분 i)의 5 중량%∼25 중량%인 이성분 섬유.
제8항에 있어서, 시스코어형 섬유에서 폴리머 i)이 코어에 대한 것이고 시스코어형 섬유에서 폴리머 ii)가 시스에 대한 것인 이성분 섬유.
제1항, 제2항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유가 DIN 53835에 따를 때 80% 초과의 300% 회복률(recovery)을 갖는 것인 이성분 섬유.
제1항, 제2항 및 제9항 중 어느 한 항에 따른 이성분 섬유의 제조 방법으로서,
(1) 성분 i) 및 ii)를 160℃∼230℃의 온도에서 상이한 압출기에서 용융시키는 단계,
(2) 용융 공정(1) 동안에, TPU 중 하나 또는 둘 다에 가교제(들)를 첨가하는 단계,
(3) 성분 i) 및 ii)의 용융물을, 160℃∼230℃에서 가열되는, 2개 이상의 노즐을 구비한 스핀 헤드로 압출시켜, 이성분 섬유를 얻는 단계,
(4) 100 m/min∼1000 m/min의 방사 속도로 롤러를 통해 섬유를 권취하는 단계
를 포함하는 제조 방법.
제12항에 있어서, 롤러의 방사 속도가 300 m/min∼700 m/min인 제조 방법.
제1항, 제2항 및 제9항 중 어느 한 항에 기재된 이성분 섬유를 포함하는 패브릭.
제14항에 있어서, 여성 속옷 및 팬티호즈를 제조하는 데 사용되는 패브릭.