KR19990019004A - 폴리우레탄계 탄성섬유의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄성이 우수하며 스타킹이나 여성용 속옷류 등에서 커버링사 및 코어 스판사로 사용될 뿐 아니라, 환편 및 경편지 등에서 폴리에스터, 나일론, 면사 등과 함께 수용복이나 일반 의류용의 신축성 직물에 많이 이용되고 있은 폴리우레탄 탄성섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 해사성 및 접착성이 우수하고 권량이 많은 특성을 지닌 폴리우레탄 탄성섬유의 제조법에 관한 것이다.
본 발명은 구체적으로 주지의 폴리우레탄 탄성섬유 제조공정에서 아크릴산에스테르 공중합체로 된 집속성 및 접착성 향상제를 건조공정에 들어가기 전에 부착시키 고 폴리디메틸실록산과 지방산 금속염으로 구성된 해사성 향상 윤활제를 권취공정에 들어가기 전에 부착시키는 것을 특징으로 한 것으로서, 이와같은 방법을 사용함에 의해 접착성과 해사성이 향상되고 권량이 많은 등의 유용한 효과를 얻을 수 있다.

Description

폴리우레탄계 탄성섬유의 제조방법
본 발명은 탄성섬유의 고유한 물성을 유지하면서 특히 해사성과 접착성이 우수하고 권량이 많은 폴리우레탄 탄성섬유의 제조방법에 관한 것이다.
폴리우레탄계 탄성섬유는 탄성이 우수하여 스타킹이나 여성용 속옷류등에서 커버링사 및 코어 스판사로 사용될 뿐 아니라, 환편 및 경편지 등에서 폴리에스터, 나일론, 면사 등과 함께 수영복이나 일반 의류용의 신축성 직물에 많이 이용되고 있다. 최근에는 스포츠의류용 밴드, 기저기용 밴드와 같은 용도에서 기존의 고무를 대체하는 용도로의 확대가 이루어지고 있으며, 특히 기저귀용 밴드에서의 스판텍스의 사용은 생활의 편리성 추구 및 패턴의 변화로 인한 1회용 기저귀 수요의 증가와 함께 그 수요가 꾸준히 증가하고 있다.
이러한 1회용 기저귀에 사용되는 스판덱스는 가공공정에서 접착제에 의한 접착력이 뛰어나야 하며 해사시 일정장력을 유지하기 위해 우수한 해사성을 보유하여야 하며 빈번한 콘 교체로 생산성이 저하되는 것을 방지하기 위해 권량이 많을 것이 요구되고 있다. 권량이 적은 스판덱스의 경우는 권량이 많은것에 비해 사층이 높지 않아 신장시켜 감은 스판덱스의 수축으로 인한 해사성 불량이 큰 문제가 되지 않아 적은 유제 함량으로도 우수한 해사성을 얻을 수 있으나, 가공공정에서 빈번한 콘 교체로 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
그러나, 권량이 많은 스판덱스의 경우는 가공공정에서의 생산성을 높일 수 있는 장점이 있으나 사층이 높아져 내층에 많은 압력이 가해지고 이로인해 스판덱스사끼리 점착하여 해사성이 불량해지게 된다. 해사성이 나빠지면 해사장력이 일정하지 않게 되어 가공공정에서 기저귀와 접착시킨 제품의 표면이 울퉁불퉁하게 되며, 해사성이 극히 나쁠 경우에는 실이 해사되지 못하고 콘을 따라 돌게 되어 결국은 사절이 발생하여 가공공정운전을 중단하게 되는 경우가 발생하게 된다. 따라서 이러한 해사성을 개선하기 위해 다량의 유제를 사용하는 방법을 생각할 수 있으나, 이는 가공공정에서의 기저귀와 스판덱스간의 접착성 불량을 야기시켜 스판덱스가 기저귀에서 떨어지는 불량제품을 만들게 된다. 또한, 외관 신장률을 낮출 경우 해사성을 향상시킬 수는 있으나 사층의 붕괴 등을 야기시켜 스판덱스의 와인딩을 어렵게 한다.
본 발명은 탄성섬유의 고유 물성을 유지하면서도 접착성 및 해사성이 우수하고 권량이 많은 폴리우레탄 탄성섬유의 제조법을 제공하는 것을 그 목적으로 한 것이다.
본 발명은 많은 권량을 권취하는 스판덱스 권사체를 제조함에 있어서, 특성이 다른 2종의 유제를 각각의 공정에서 별도로 사용하여 기존의 외관 신장률에서도 해사성을 현저히 향상시키고 가공공정에서 접착제에 의한 스판덱스의 접착성을 향상시켜 제품불량률을 줄일 수 있도록 하는 것을 특징으로 한 폴리우레탄 탄성섬유의 제조법에 관한 것이다.
이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 습식방사를 거쳐 와인딩되는 스판덱스사를 건조기에 들어가기 전에 1종의 유제(이하, 집속성 및 접착성향상제라 함)처리를 하여 해사성을 개선시키는 신규의 방법이다.
이때 사용되는 집속성 및 접착성향상제로는 폴리에스터 호부공정에서 일반적으로 사용되는 하기 화학식(1)로 나타내는 분자량 800-2000정도의 아크릴산에스테르 공중합체를 사용한다.
(R1∼4: 알킬)
또, 해사성향상 윤활제로는 일반적으로 광물유나 실리콘오일을 주로 사용하는데, 본 발명에서는 실리콘오일 계통인 폴리디메틸실록산과 지방산 금속염을 혼합해 사용한다.
집속성 및 접착성 향상제로 사용하는 아크릴산에스테르 공중합체는 물과 섞어 사용하는데, 고형분이 3∼40중량% (더욱 좋기로는 5∼15%)가 되도록 하며 실에 부착 시키는 고형분의 바람직한 양은 실 중량에 대해 0.1∼3중량% (더욱 좋기로는 0.5∼2%)이다. 본 발명의 접속성 및 접착성향상제는 통상 스판덱스사가 건조기에 들어가기 전에 처리되며 쉽게 실의 내부로 침투하는 성질을 갖는데, 150℃ 이상의 고온에서 점착성에 의해 실의 모노필라끼리의 응집을 강하게 하고 건조되면서 쉽게 굳어 버린다. 이렇게 처리된 실의 외층에 다시 해사성향상 윤활제를 소량 사용하여도 실끼리 붙는 현상을 방지하여 우수한 해사성을 유지할 수 있다. 이 아크릴산에스테르 공중합체는 기저귀 제조공정에 있어서 접착제와의 접착성을 향상시키는 기능을 발휘한다.
해사성향상 윤활제는 실리콘 계통의 폴리디메틸실록산에 해사성을 향상시킬 수 있는 지방산 금속염을 혼합해 사용하며, 이때 폴리디메틸실록산은 95∼99.9중량%, 지방산금속염은 0.1∼5중량% 범위에서 혼합비가 결정된다.
유제에 첨가하여 해사성을 향상시키는 지방산 금속염으로는 금속성분이 칼슘, 마그네슘, 리튬이고 지방산은 탄소원자수 10∼22의 포화 및 불포화 지방산으로써 이루어진 금속염 화합물이며, 이러한 지방족 금속염은 스판덱스사끼리의 점착현상을 방지하고 스판덱스콘의 해사성을 상승시키는 역활을 하게된다. 실에 부착하는 해사성향상 윤활제의 바람직한 함량은 실중량에 대해 0.2∼5중량%가 적절하며, 더욱 좋기로는 0.5∼3중량%이다.
이상과 같이 본 발명은 폴리에스터 일반공정에서 일반적으로 사용되는 아크릴산에스테르 공중합체를 집속성 및 접착성향상제로 사용하여 모노 필라멘트간의 응집력을 향상시킬 뿐 만 아니라 후공정에서의 접착제와의 접착력을 향상시키고, 그 후에 스판덱스 유제로 사용되는 폴리디메틸실록산과 지방산 금속염을 해사성향상 윤활제로 사용하여 실과 금속과의 마찰력을 감소시켜 후공정에서의 작업성을 향상시키고 실과 실간의 마찰력을 감소시켜 해사성을 향상시키는 것을 특징으로 한 것이다. 이때,집속성향상제의 함량이 너무 많으면 실이 너무 딱딱하게 되고 너무 적으면 사용효과가 미미하며, 집속성 및 접착성향상제에 대해 해사성향상 윤활제 함량이 너무 많게 되면 집속성 및 접착성향상제가 기능을 발휘하지 못하여 후공정에서의 접착력이 떨어지게 되고, 반대로 해사성향상 윤활제 함량이 너무 적으면 실과 금속간, 실과 실간의 마찰력이 커져서 후공정에서의 작업성이 떨어지고 해사성이 불량하게 된다. 따라서 본 발명에서는 실에 부착시키는 집속성 및 접착성향상제의 부착량 A(중량%)와 해사성향상 윤활제의 부착량 B(중량%)간의 관계가 다음식을 만족하도록 하여야 한다.
A≤3
A+0.1≤B≤3A/2+0.5
또한, 본 발명에 적용되는 콘의 중량은 1.5킬로그램 이상으로 사폭(C)과 사층의 높이(D)의 비 C/D가 0.8미만인 것이 적절하다. 콘 중량이 1.5킬로그램 미만이거나, C/D가 0.8 이상인 것은 유제함량 및 종류, 외관신장률이 해사성에 미치는 영향이 미미하다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀더 구체적으로 설명하며, 여기에서 해사성의 평가는 해사성 측정용 기구를 이용하여 해사될 때의 각도 및 사절여부를 평가하였으며, 접착성 불량테스트는 각각의 시료에 대하여 200개의 기저귀를 제작하여 기저귀와 스판덱스간의 접착불량에 의한 불량품의 갯수로 표시하였다.
(실시예 1)
분자량이 1950인 폴리테트라 메틸렌 에테르글리콜 1몰 용액에 4.4'-디메틸렌이소시아네이트 1.7몰을 첨가하여 질소가스 분위기하에서 80℃×60분간 중합하여 예비중합물을 제조하였다. 이 예비중합물을 디메틸아세트아미드 용액에 용해시켜 용액의 온도를 5℃까지 냉각 후 쇄성장제로써 선형아민인 에틸렌디아민 1몰과 1,2-프로필렌디아민 0.9몰 및 환형아민인 메타자이렌 디아민 0.1몰과 1,4-사이클로헥산 디아민 0.1몰을 디메틸아세트아미드에 15% 농도로 용해시킨 쇄성장제 용액을 예비중합물에 서서히 첨가하여 점도가 800포이즈인 중합물을 얻었다. 이 중합물에 이소프로필아민 0.2몰을 디메틸아세트아미드에 15%농도로 용해시킨 용액을 서서히 첨가하여 40℃에서 점도가 700포이즈인 중합물을 얻었으며, 이때의 폴리머 고형분은 23%이었다. 이 폴리우레탄 용액을 방사구금을 통해 습식방사를 하면서 집속성 및 접착성향상제인 폴리아크릴산에스테르 공중합체를 1중량%, 해사성향상 윤활제인 폴리디메틸실록산을 1중량% 부착시켰다. 해사성향상 윤활제에 섞어 사용하는 지방산금속염은 마그네슘스테아레이트를 사용하였으며 유제중량에 대해 4중량% 섞어 사용하였다. 이때 와인더의 속도는 70MPM이었며 840데니어를 생산하였고 콘의 중량을 2킬로그램으로 와인딩 하였다. 와인딩장력을 조절하여 4가지 종류의 신장률을 갖는 탄성사를 생산하였으며, 물성 측정결과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 2)
콘의 중량을 3,2킬로그램으로 와인딩한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 물성결과는 표 1에 나타내었다.
(비교예 1)
집속성 및 접착성향상제를 사용하지 않는것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 물성결과를 표 1에 나타내었다.
(비교예 2)
해사성향상 윤활제에 지방산 금속염을 첨가하지 않은것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 물성 측정 결과를 표 1에 나타내었다.
(비교예 3)
해사성향상 윤활제 부착량을 5.5중량% 한것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 물성측정 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
상기 실시예 및 비교예에서도 확인되듯이 본 발명에 따른 방법에 의해 폴리우레탄 탄성섬유를 제조하는 경우 집속성 및 접착성이 우수하고 해사성이 양호하기 때문에 제조공정이 개선되어 많은 권량을 권취 할 수 있는 등의 유용성을 얻을 수 있다.

Claims (6)

  1. 권량이 1.5Kg 이상이고 사층 C와 사폭 D의 비 C/D가 0.8미만인 폴리우레탄 탄성섬유를 제조하는데 있어서, 아크릴산에스테르 공중합체로 된 집속성 및 접착성향상제를 건조공정에 들어가지전에 부착시키고, 폴리디메틸실록산과 지방산금속염으로 구성된 해사성향상 윤활제를 권취공정에 들어가기 전에 부착시키며, 이때 집속성 및 접착성향상제 부착량 A(중량%) 및 해사성향상 윤활제 부착량 B(중량%)가 다음과 같은 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 탄성섬유의 제조방법.
    A≤3
    A+0.1≤B≤3A/2+0.5
  2. 제 1 항에 있어서, 집속성 및 접착성향상제 아크릴산에스테르는 하기화학식(1)로 표현되는 폴리아크릴산에스테르공중합체임을 특징으로 하는 폴리우레탄 탄성섬유의 제조방법.
    (화학식 1)
    (R1∼4: 알킬)
  3. 제 2 항에 있어서, 폴리아크릴산에스테르공중합체는 분자량이 800-2000범위에 있는 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 탄성섬유의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 해사성향상 윤활제는 폴리디메틸실록산 95-99.9중량%와 탄소수 10-22인 포화 및 불포화 지방산에 칼슘, 마그네슘 또는 리튬과 같은 금속을 부착시킨 금속염 0.1-5중량%를 혼합한 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 탄성섬유의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 집속성 및 접착성향상제는 실중량에 대해 0.1-3중량% 부착시키는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 탄성섬유의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 해사성향상 윤활제는 실중량에 대해 0.2-5중량% 부착시키는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 탄성섬유의 제조방법.
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