KR20060046472A - 변색 방지 처리된 내염소성 엘라스탄 섬유 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 편환-형성식 편직물 또는 직물을 제조하는데 필요한 단계의 작업에 의해 변색되지 않고 수영장과 같은 수성 염소화 환경에서 사용될 수 있는(예를 들어 수영복) 폴리우레탄우레아 탄성 섬유에 관한 것이다. 폴리우레탄우레아 섬유는 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트를 함유한다.
내염소성, 폴리우레탄우레아, 섬유, 디알킬 술포숙시네이트, 히드로탈시트
Description
[특허문헌 1] US 6 406 788
[특허문헌 2] JP 59-133 248 OPI
[특허문헌 3] EP-A-558 758
[특허문헌 4] EP-A-843 029 OPI
[특허문헌 5] EP 1 200 518-A1
본 발명은 직물을 제조하는데 필요한 단계의 작업에 의해 변색되지 않고 수영장과 같은 수성 염소화 환경에서 사용될 수 있는(예를 들어 수영복) 폴리우레탄, 특히 폴리우레탄우레아 탄성 섬유에 관한 것이다. 본 발명은 코팅된 히드로탈시트(hydrotalcite)를 포함하는 폴리우레탄우레아 탄성 섬유에 관한 것이다.
본 명세서에 사용된 "섬유"는 대체로 공지된 방사 작업, 예를 들어 건식-방사법 또는 습식-방사법, 그리고 또한 용융 방사법에 의해 제조될 수 있는 스테이플 섬유 및(또는) 연속 필라멘트를 포함한다.
폴리우레탄우레아 탄성 섬유는 예를 들어 폴리에테르, 폴리에스테르 및(또는) 폴리카르보네이트계 세그먼트화된 폴리우레탄우레아 85% 이상 정도로 구성된 장쇄 합성 중합체를 포함하며, 이는 널리 공지되어 있다. 폴리우레탄 탄성 섬유는 폴리우레탄우레아 섬유와 유사하게 구성될 수 있다. 본질적인 차이는 중합을 위해 아민 대신 디올을 사용한다는 것이다. 이러한 섬유로부터 제조된 얀(yarn)은 폴리아미드 또는 폴리에스테르와 같은 강성 섬유 또는 면 또는 비스코스와 같은 다른 섬유와 합해지며, 보정 속옷, 스타킹 및 스포츠웨어, 예를 들어, 목욕 의류 및 수영용 트렁크를 비롯한 직물에 유용한 편환-형성식(loop-formingly) 편직물을 제조하는데 사용된다. 편환-형성식 편직물 또는 직물을 제조하기 위해, 섬유는 여러 다른 작업을 거치며, 열 세팅 또는 성형 동안 185℃ 또는 100℃ 초과의 고온에 노출될 수 있다. 이러한 열 노출은 폴리우레탄우레아 섬유가 바람직하지 않은 색 변화를 겪게 할 수 있으며, 이는 특히 밝은 색 직물 또는 폴리우레탄우레아 섬유의 중량 분율이 높은 직물(전체 직물의 중량을 기준으로 10 중량% 초과)의 제조를 위태롭게 할 수 있다. 또한, 위생상의 이유로 수영장의 물은 종종 활성 염소 함량이 보통 0.5 내지 3.5 ppm(백만분율)이거나 그보다 높은 정도로 염소화시킨다. 폴리우레탄우레아 섬유가 이러한 환경에 노출될 경우, 물리적인 성질, 예를 들어, 섬유의 강도가 열화 또는 손상되어 의류가 올되고 직물의 일부가 찢어진다.
열 세팅 또는 성형 작업 과정중과 같은 직물 제조 과정중 열 처리로 인한 폴리우레탄우레아 섬유의 색 변화는 상업적으로 허용될 수 없는데, 그 이유는 이로 인해 특히 밝은색 직물을 일관성 있게 제조하기가 사실상 불가능하기 때문이다. 더우기, 제조될 직물이 높은 수준의 폴리우레탄우레아 섬유를 함유할 경우, 예를 들어 색조가 정확하게 조화될 수 없다. 반대로, 염소로 인한 어느 정도의 섬유 분해는 상기 섬유로부터 제조된 직물의 사용자가 염소의 효과를 인식함 없이 견뎌내어질 수 있다. 따라서, 예를 들어 직물 제조 과정중 열 처리로 인한 색 변화를 피하는 것은 특히 밝은색 색조 직물의 제조에 필요하며, 높은 수준의 폴리우레탄우레아 섬유를 함유하는(예를 들어 10 중량% 초과) 직물의 제조에 유사하게 필요하다. 동시에, 섬유 물질은 염소-유발성 분해에 대한 우수한 내성을 갖게 된다.
수영복 용도를 위한 탄성 폴리우레탄우레아 얀의 염소수 내성을 개선시키기 위해, 폴리우레탄우레아는 종종 저분자량 모노-, 디- 또는 폴리-히드록시-관능성 중합체와 같은 폴리에스테르로부터 제조되어 왔다. 그러나, 지방족 폴리에스테르는 높은 수준의 생물학적 활성을 나타낸다. 이것이 상기 중합체로부터 제조된 폴리우레탄우레아가 미생물 및 진균에 의해 쉽게 분해되는 단점을 갖는 이유이다. 또한, 폴리에스테르계 폴리우레탄우레아의 염소수 내성도 만족스럽지 못하다고 보고되었다.
폴리우레탄우레아 탄성 섬유의 염소수 내성을 개선시키기 위해 탄성 섬유 중 첨가제 다수가 기재되어 있다.
US 6 406 788에는 염소 안정화를 달성하기 위해 세그먼트화된 폴리우레탄우레아의 필라멘트에 산화아연을 혼입시키는 것이 기재되어 있다. 그러나, 산화아연은 직물의 염색 동안 특히 산성 조건에서(pH 3 내지 4) 필라멘트로부터 여과제거된다는 심각한 단점을 갖는다. 이것은 섬유의 염소수 내성을 상당히 감소시킨다. 또한, 폐수를 처리하는데 사용되는 생물작용 수 처리 플랜트 내의 박테리아가 아연-함유 염료 폐수로 인해 죽게 된다. 그 결과, 이러한 수 처리 플랜트의 성능이 심각한 영향을 받을 수 있다.
공개된 출원 JP 59-133 248에는 염소수 내성을 개선시키기 위해 세그먼트화된 폴리우레탄우레아 필라멘트에 히드로탈시트를 혼입시키는 것이 기재되어 있다. 중금속을 사용하지 않고 안정화가 달성될 뿐만 아니라, 산성(pH 3 내지 4) 조건하에서 염색시 분산된 히드로탈시트의 소량만이 여과제거되므로 우수한 염소수 안정성이 유지된다고 기재되어 있다. 그러나, 히드로탈시트는 디메틸아세트아미드 또는 디메틸포름아미드와 같은 극성 용매 중에서와, 심지어 폴리우레탄우레아 섬유를 위한 방사 용액 중에서도 응집되는 경향이 있다는 단점이 발견되었다. 폴리우레탄우레아 섬유를 위한 방사 용액 중의 응집체는 방사구 다이를 막아서 섬유의 빈번한 파단 및(또는) 방사구 다이 내의 압력 상승으로 인해 방사 작업이 방해받게 된다. 따라서, 상기 방법에 의해서는 연장된 기간 동안 충분한 일관성을 갖는 PU 조성물을 방사하는 것은 불가능하다. 더우기, 이러한 필라멘트는 직물로의 추가 가공 과정중 열 세팅 또는 성형 작업으로 인한 바람직하지 않은 색 변화를 유발할 수 있다.
공개된 출원 EP-A-558 758에는 결정수를 함유하고 그에 부착된 지방산을 갖는 히드로탈시트를 포함하는 폴리우레탄우레아 조성물이 기재되어 있다. 상기 조성물의 단점은 폴리우레탄우레아 조성물로부터 제조된 필라멘트가 직물로 추가 가공될 경우, 열 세팅 또는 성형 작업, 즉 열 처리로 인한 바람직하지 않은 색 변화 가 유발될 수 있다는 것이다.
특허 출원 EP-A-843 029에는 폴리오르가노실록산, 또는 폴리오르가노실록산과 폴리오르가노히드로실록산의 혼합물로 각각 코팅된 히드로탈시트 및(또는) 다른 염기성 금속-알루미늄-히드록시 화합물을 함유하는 폴리우레탄우레아 조성물 및 특히 그로부터 생성된 폴리우레탄우레아 탄성 섬유가 기재되어 있다. 상기 조성물의 한 가지 단점은 상기 폴리우레탄우레아가 연장된 기간에 걸쳐 연속 방사 작업으로 제조될 경우 방사 수일 후 실이 패키지 상에 감길 때 파단되기 시작할 수 있다는 것이다. 상기 조성물의 추가의 단점은 직물로의 추가 가공시 열 세팅 또는 성형 작업, 즉 열 처리로 인한 바람직하지 않은 색 변화가 유발될 수 있다는 것이다.
공개된 출원 EP 1 200 518-A1에는 히드로탈시트 및 섬유 강도를 증가시키는 디알킬 술포숙시네이트 첨가제를 함유하는 폴리우레탄우레아 조성물 및 특히 그로부터 생성된 폴리우레아 섬유가 기재되어 있다. 그러나, 상기 폴리우레탄우레아 조성물로부터 제조된 필라멘트가 직물로 추가 가공될 경우, 열 세팅 또는 성형 작업, 즉 열 처리로 인한 바람직하지 않은 색 변화가 유발될 수 있다.
본 발명은 종래 기술에 비해 편환-형성식 편직물 또는 직물을 제조하는 연쇄 공정중 열 세팅 또는 성형 동안 일어날 수 있는 폴리우레탄우레아 섬유 종류의 열 노출로 인한 바람직하지 않은 변색이 없고, 염소수 내성이 우수한 폴리우레탄우레아 조성물, 특히 폴리우레탄우레아 섬유(또한 엘라스탄 섬유로도 알려짐)를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적이 본 발명에 따라 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 미분된 히드로탈시트 유효량을 폴리우레탄우레아 섬유에 첨가함으로써 달성됨을 밝혀내었다.
따라서, 본 발명은 세그먼트화된 폴리우레탄우레아를 85% 이상 포함하며, 이 폴리우레탄우레아 섬유는 미분된 히드로탈시트, 특히 하기 화학식 1의 히드로탈시트를 0.30 중량% 내지 10 중량% 포함하고, 이 때 상기 히드로탈시트가 코팅된 히드로탈시트의 중량을 기준으로 1 중량% 내지 15 중량%의 디알킬 술포숙시네이트로 코팅되는 것을 특징으로 하는, 열 처리 동안의 변색 경향이 감소되고 염소에 대한 높은 내성을 갖는 폴리우레탄우레아 섬유를 제공한다.
상기 식에서,
M2+는 마그네슘을 나타내고,
An-는 OH-, CO3 2- 또는 실리케이트로부터 선택된 원자가 n의 음이온, 특히, CO3 2-이고,
0<x≤0.5이고,
0<m<1이다.
디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트가 폴리우레탄우레아 섬유 중에 미분되어 존재하는 양은 폴리우레탄우레아 섬유의 중량을 기준으로 0.3 중량% 내지 10 중량% 범위, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 8 중량% 범위, 보다 바람직하게는 1.5 중량% 내지 7 중량% 범위, 가장 바람직하게는 2 중량% 내지 6 중량% 범위이다. 히드로탈시트의 양은 엘라스탄 섬유 내에 및(또는) 그의 표면에 존재할 수 있다.
히드로탈시트는 특히 바람직하게는 하기 화학식 2 및 3으로 나타내어지는 히드로탈시트이다.
상기 식들에서,
A2-는 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같고,
1≤w≤15이다.
히드로탈시트의 특히 바람직한 예는 하기 화학식 4 및 5의 화합물이다.
상기 디알킬 술포숙시네이트는 히드로탈시트를 코팅하는데 코팅된 히드로탈시트의 중량을 기준으로 1 중량% 내지 15 중량% 범위의 수준으로 사용된다. 디알킬 술포숙시네이트 1.5 중량% 내지 12 중량%로 코팅된 히드로탈시트를 사용하는 것이 바람직하다. 디알킬 술포숙시네이트 2 중량% 내지 8중량%로 코팅된 히드로탈시트를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
사용되는 디알킬 술포숙시네이트는 바람직하게는 하기 화학식 6에 따른 디알킬 술포숙시네이트이다.
상기 식에서,
R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 독립적으로 탄소 원자수 5 내지 18의 알킬기, 바람직하게는 탄소 원자수 8의 알킬기를 나타내고,
R1 및 R2는 보다 바람직하게는, 동일하며 에틸헥실 라디칼(-CH2-CH(CH2-CH3)-CH2-CH2-CH2-CH3)을 나타내고,
M+는 Na+, K+ 또는 NH4 +이고, 바람직하게는 Na+이다.
디알킬 술포숙시네이트는 참고 문헌 [C.R. Carly, Ind. Eng. Chem., Vol. 31, page 45, 1939]에 기재된 바와 같은 통상의 방법으로 제조할 수 있다.
구체적인 바람직한 디알킬 술포숙시네이트는 나트륨 디이소부틸 술포숙시네이트, 나트륨 비스(n-옥틸) 술포숙시네이트, 나트륨 비스(2-에틸헥실) 술포숙시네이트, 나트륨 디헥실 술포숙시네이트, 나트륨 디아밀 술포숙시네이트 및 나트륨 디시클로헥실 술포숙시네이트이다.
하기 화학식 7의 디알킬 술포숙시네이트를 사용하는 것이 특히 유리하다.
상기 식에서,
M+는 Na+, K+ 또는 NH4 +이고, 바람직하게는 Na+를 나타낸다.
나트륨 비스(2-에틸헥실) 술포숙시네이트가 가장 바람직한 디알킬 술포숙시네이트이다.
히드로탈시트를 코팅하는데 사용되는 디알킬 술포숙시네이트는 단독 물질로서 또는 복수의 디알킬 술포숙시네이트의 혼합물로서 사용될 수 있다.
히드로탈시트의 코팅은 바람직하게는 히드로탈시트의 최종 분쇄 전 및(또는) 그 동안에 임의의 필요한 순서로 디알킬 술포숙시네이트를 함께 또는 분리하여 분사 및(또는) 혼합시킴으로써 수행될 수 있다. 이에 관해, 디알킬 술포숙시네이트를 히드로탈시트의 제조 과정중 건조전 습윤 필터케이크, 페이스트 또는 슬러리 내로 혼합하는지 여부, 또는 이것을 적합한 방식으로, 예를 들어, 분사에 의해서는 최종 분쇄 직전에 건조 물질에 첨가하는지 여부, 또는 스팀 제트 건조의 경우는 제트 분쇄기 내로 공급하기 직전에 스팀에 첨가하는지 여부는 중요하지 않다. 디알킬 술포숙시네이트는 필요에 따라 첨가 전에 에멀젼으로 전환시킬 수 있다.
히드로탈시트 그 자체의 제조는 예를 들어 그 자체로 공지된 방법에 의해 수행된다. 이러한 방법은 예를 들어 공개된 출원 EP 129 805-A1에 기재되어 있다.
바람직하게는, 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트는 디알킬 술포숙시네이트 및 예를 들어 물 또는 C1-C8 알코올과 같은 용매의 존재하에서 출발 화합물, 예를 들어 MgCO3, Al2O3 및 물로부터 제조되고, 이어서, 건조, 예를 들어, 분사 건조에 의해, 그리고 필요에 따라 예를 들어 비드 분쇄기에 의한 후속 분쇄에 의해 제조된다. 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트가 섬유 첨가제로서 사용될 경우, 바람직하게는 수 평균 직경이 5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 수 평균 직경이 3 ㎛ 이하, 보다 더 바람직하게는 수 평균 직경이 2 ㎛ 이하, 보다 더욱 더 바람직하게는 수 평균 직경이 1 ㎛ 이하인 코팅된 히드로탈시트를 사용한다.
디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트는 폴리우레탄우레아 섬유 제 조의 임의의 필요한 단계에서 폴리우레탄우레아 조성물에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트를 용액 또는 슬러리의 형태로 다른 섬유 첨가제의 용액 또는 분산액에 첨가한 후, 섬유 방사구 다이의 중합체 용액 상류에 혼합하거나 그에 분사시킬 수 있다. 물론, 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트를 건조 분말 또는 적합한 매질 중의 슬러리로서 중합체 방사 용액으로부터 분리하여 첨가할 수도 있다. 공지의 코팅된 히드로탈시트의 상기 단점이 혼합물 중에서 견뎌질 수 있다면, 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트는 원칙적으로 필요에 따라 비코팅된 히드로탈시트와의 혼합물로서 또는 공지된 코팅제(예를 들어, 지방산 또는 폴리오르가노실록산, 또는 폴리오르가노실록산과 폴리오르가노히드로실록산의 혼합물)로 코팅된 히드로탈시트와의 혼합물로서 상기 기재된 방법에 따른 폴리우레탄우레아 섬유를 제조하는데 사용될 수 있다.
디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트를 폴리우레탄우레아 조성물에 첨가하는 것은 바람직하게는 하기 기재된 방법에 따라 수행된다. 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트 20% 분산액을 적합한 용매, 예를 들어 디메틸아세트아미드에서 혼합하여 제조한다. 분산액을 필요에 따라 비드 분쇄기, 예를 들어 프리마(Fryma) 분쇄기 모델 MSZ 12(프리마-마쉬넨바우 게엠베하(Fryma-Maschinenbau GmbH) 제품)를 사용해 분쇄할 수 있다. 분산액을 폴리우레탄우레아 방사 용액과 함께 혼합하여, 생성된 분산액에 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트 12% 내지 16% 수준(중량%)이 존재하도록 한다. 이 분산액 때문에 디알킬 술포숙시네이로 코팅된 히드로탈시트가 침전되지 않고 저장 후에 세분된 미 세한 상태로 존재하게 된다. 이 분산액 중 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트의 수 평균 직경은 바람직하게는 3 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 2 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 1 ㎛ 이하이다.
본 발명에 따른 폴리우레탄우레아 섬유는 다양한 목적을 위한 다수의 다양한 추가 첨가제, 예를 들어, 광택제거제, 충전제, 항산화제, 염료, 착색제 및 열, 광, UV 방사선 및 증기에 대한 안정화제를 함유할 수 있다.
항산화제 및 열, 광 또는 UV 방사선에 대한 안정화제의 예는 입체 장해된 페놀, 장해된 아민 광 안정화제, 트리아진, 벤조페논 및 벤조트리아졸의 군으로부터의 안정화제이다. 안료 및 광택제거제의 예는 이산화티탄, 산화아연 및 황산바륨이다. 염료의 예는 산성 염료, 분산 염료 및 안료 염료 및 광학 명화제이다. 상기 안정화제는 또한 혼합물의 형태로 사용될 수 있고, 유기 또는 무기 코팅제를 함유할 수 있다. 상기 첨가제는 바람직하게는 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트에 대해 임의의 나쁜 효과를 나타내지 않는 양으로 계량첨가되어야 한다.
서두에 언급된 바와 같이, 히드로탈시트는 폴리우레탄우레아 섬유의 제조를 위한 건식 또는 습식 방사 작업에 통상적으로 사용되는 극성 용매, 예를 들어, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 또는 디메틸술폭시드 중의 특정 환경하에서 응집되게 된다. 이것이, 혼입된 히드로탈시트를 포함하는 방사 용액이 방사 작업 동안 방사구 다이의 폐쇄로 인한 문제를 유발시켜 다이의 급격한 압력 상승 및(또는) 패키지 상에 감겨지기 전 또는 감겨지는 중에 새로 형성된 섬유의 파단 등이 발생하는 이유이다. 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트가 본 발명에 따른 폴리우레탄우레아 방사 용액으로 혼입된다면, 방사 용액에서 응집이 일어나지 않고, 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트의 평균 입도가 본질적으로 변하지 않고 유지된다. 이것은 방사구 다이의 수명을 개선시키며, 따라서 본 발명에 따른 폴리우레탄우레아 섬유의 건식 또는 습식 방사의 작업 일관성 및 경제성이 개선된다.
본 발명은 또한 세그먼트화된 폴리우레탄을 85% 이상 포함하는 장쇄 합성 중합체를 유기 용매, 예를 들어 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 또는 디메틸술폭시드 중에, 폴리우레탄우레아 조성물을 기준으로 20 중량% 내지 50 중량% 범위의 양으로, 바람직하게는 폴리우레탄우레아 조성물을 기준으로 25 중량% 내지 45 중량% 범위의 양으로 용해시킨 후, 이 용액을 건식- 또는 습식-방사법에 따라 방사구 다이를 통해 방사시켜 필라멘트를 형성하는 단계를 포함하며, 이 때 상기 방사 용액에 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트를 폴리우레탄우레아 섬유의 중량을 기준으로 0.30 중량% 내지 10 중량% 범위, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 8 중량% 범위, 보다 바람직하게는 1.5 중량% 내지 7 중량% 범위, 가장 바람직하게는 2 중량% 내지 6 중량% 범위의 양으로 첨가하여 필라멘트 내에, 필요에 따라 추가로 필라멘트 표면 상에 분포시키는 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄우레아 섬유의 제조 방법을 제공한다.
디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트 0.30 중량% 미만이 필라멘트 내에 및 또한 필요에 따라 필라멘트 표면 상에 분포되면, 특정 환경하에서 중합체의 염소로 의한 분해에 대한 효능이 덜 만족스럽다.
디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트가 10 중량%를 상당히 초과하여 필라멘트 내에 및 또한 필라멘트 표면 상에 분포되면, 섬유 일부의 물리적 특성이 나빠질 수 있으므로 덜 바람직하다.
본 발명의 개선된 폴리우레탄우레아 섬유는 세그먼트화된 폴리우레탄, 예를 들어 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리에테르에스테르, 폴리카르보네이트 등을 기재로 한 것들로 이루어진다. 이러한 섬유는 대체로 공지된 방법, 예를 들어 WO 94/23100-A1 또는 WO 98/25986-A1에 기재된 방법에 따라 제조할 수 있다. 또한, 폴리우레탄우레아 섬유는 그의 제조 방법이 예를 들어 공개된 출원 EP 1 379 591-A1에 기재된 열가소성 폴리우레탄으로 이루어질 수 있다.
세그먼트화된 폴리우레탄은 원칙적으로 특히 분자의 각 말단에 히드록실기가 있고 분자량이 600 내지 4000 범위인 선형 단일중합체 또는 공중합체, 예를 들어 폴리에스테르 디올, 폴리에테르 디올, 폴리에스테르아미드 디올, 폴리카르보네이트 디올, 폴리아크릴레이트 디올, 폴리티오에스테르 디올, 폴리티오에테르 디올, 폴리히드로카본 디올로 이루어진 군, 또는 이 군 화합물의 혼합물 또는 공중합체로부터 제조된다. 또한, 세그먼트화된 폴리우레탄은 특히 유기 디이소시아네이트 및 복수의 활성 수소 원자를 갖는 사슬 확장제, 예를 들어 디-폴리올, 디아민 및 폴리아민, 히드록실아민, 히드라진, 폴리히드라지드, 폴리세미카르바지드, 물 또는 이들의 혼합물을 기재로 한 것이다.
상기 중합체 중 일부는 다른 것들보다 염소-유발성 분해에 더 민감하다. 따라서, 폴리에테르계 폴리우레탄우레아를 포함하는 폴리우레탄우레아 섬유는 폴리에 스테르계 폴리우레탄우레아를 포함하는 폴리우레탄우레아 섬유보다 상당히 더 민감하다. 이것이, 폴리에테르계 폴리우레탄우레아를 포함하는 폴리우레탄우레아 섬유가 특히 바람직한 이유이다.
디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트는 중금속을 함유하지 않는 첨가제이며, 일반적으로 독성학적 측면에서 안전하므로 바람직한 것으로 인식된다. 이 때문에, 예를 들어 염색과 같은 폴리우레탄우레아 섬유의 후속 가공에서, 생물작용 수 처리 플랜트의 기능을 손상시키거나 파괴하는 폐수가 형성되지 않는다.
폴리우레탄우레아 섬유를 직물 제품으로 가공하는 과정중에 폴리우레탄우레아 섬유의 일부에 바람직하지 않은 색 변화로 인한 변색이 일어날 경우, 예를 들어 직물 제품의 색조가 염색 작업에서 조화될 수 없다. 이러한 바람직하지 않은 변색은, 특히 밝은색 색조의 직물 제품을 제조하는 것을 불가능하거나 어렵게 한다. 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트는 본 발명에 따른 폴리우레탄우레아 방사 용액 내로 혼입되면, 실시예 1 및 2에 나타난 바와 같이 폴리우레탄우레아 조성물 및 그로부터 제조된 폴리우레탄우레아 섬유의 변색을 방지할 수 있다. 방사구 다이의 수명 및 그에 따른 건식-방사 작업의 작업 일관성 및 염소수에 의해 유도된 폴리우레탄우레아 섬유의 분해에 대한 내성이 높은 수준으로 유지된다.
본 발명은 또한 본 발명의 폴리우레탄우레아 섬유를 사용하여, 바람직하게는 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리아크릴 섬유와 같은 합성 강성 섬유 및(또는) 양모, 실크 또는 면과 같은 천연 섬유와 혼합하여 제조된 직물 제품, 특히 편환-드로잉식(loop-drawingly) 편물, 편환-형성식 편물 또는 제직품을 제공한다.
본 발명은 이하 비제한적 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명될 것이며, 실시예의 모든 %는 달리 언급되지 않는다면 섬유의 총 중량을 기준으로 한 것이다.
실시예
실시예는 섬유를 제조하는데 적합한 폴리우레탄우레아 조성물 및 다양한 제제로 코팅된 히드로탈시트를 함유하는 생성된 폴리우레탄우레아 섬유의 색 변화 또는 황색화를 보여준다. 폴리우레탄우레아 조성물은 폴리에테르 디올계로 제조되었으며 내부 첨가제로서 다양한 제제로 코팅된 히드로탈시트를 함유한다.
실시예 1 및 2는 평균 분자량이 2000 g/몰인 폴리테트라히드로푸란(PTHF)으로 이루어진 폴리에테르 디올로부터의 폴리우레탄우레아 방사 섬유의 제조를 나타낸다. 디올을 몰비 1:1.65로 메틸렌 비스(4-페닐디이소시아네이트)(MDI)로 차단하고, 디메틸아세트아미드로 희석한 후, 디메틸아세트아미드 중 에틸렌디아민(EDA) 및 디에틸아민(DEA)의 혼합물을 사용해 사슬 확장시켰다. 폴리에테르에 대해 제시된 분자량은 수 평균 분자량이다. 제조된 폴리우레탄우레아 방사 용액의 중합체 함량은 30 중량%였다.
실시예 1
다양한 코팅제를 사용해 코팅한 히드로탈시트를 울트라-투락스(Ultra-Turrax)에 의해 디메틸아세트아미드 용매 중에 20% 농도로 분산시키고, 이어서 상기 기재된 폴리우레탄우레아 방사 용액 내로 혼입시켜, 코팅된 히드로탈시트의 수준이 폴리우레탄우레아 방사 용액 중 중합체를 기준으로 10 중량%가 되도록 하였다.
하기 표 1에 따라 코팅된 히드로탈시트와 혼합된 폴리우레탄우레아 방사 용액을 나이프 코팅하여 필름을 형성하였다. 용매를 순환식 공기 건조 캐비넷에서 70℃의 온도에서 10시간에 걸쳐 증발시켰다. 준비-제조된 필름은 1 mm 두께였다.
엘라스탄 용액으로부터 나이프 코팅된 필름을 사용하여 보다 정확한 시험을 할 수 있으며, 엘라스탄 섬유를 위한 물질의 황색화를 평가할 수 있다.
5 m/분의 속도 및 195℃의 온도에서 스텐터를 통해 필름을 리딩(leading)하여 황색화를 시험하였다. 이렇게 스텐터를 통과시키는 것은 직물 제조에서 고온 공기 세팅의 가공 단계에 상응한다. 필림이 스텐터를 통과하는데 걸린 시간은 50초였다.
황색화 결과는 표 1에 나타나 있다. 명백하게, 나트륨 디옥틸 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트를 함유하는 폴리우레탄우레아 조성물로부터의 필름만이 황색화 기미를 나타내지 않았다. 다른 모든 필름은 심각한 황색화를 나타내었다.
실시예 2
상기 기재된 폴리우레탄우레아 방사 용액을 하기 원액 배치를 통해 하기 첨가제와 혼합하였다.
제1 원액 배치는 디메틸아세트아미드(DMAC) 55.3 중량%, 시아녹스(Cyanox)(등록상표) 1790(1,3,5-트리스(4-tert-부틸-3-히드록시-2,5-디메틸-벤질)-1,3,5-트리아진-2,4,6-(1H,3H,5H)-트리온, 사이텍(Cytec) 제품) 11.1 중량%, 애로졸(Aerosol) OT(등록상표) 100(나트륨 비스(2-에틸헥실) 술포숙시네이트, 사이텍 제품) 7.6 중량%, 30% 농도 방사 용액 26.0 중량%, 및 염료 마크롤렉스(Makrolex)(등록상표) 비올레트(Violett)(바이엘 아게(Bayer AG) 제품) 0.001 중량%로 이루어졌다. 이 원액 배치를 방사 용액에 첨가하여, 준비-제조된 섬유 중 시아녹스(등록상표) 1790의 수준이 섬유 중합체의 고체 함량을 기준으로 1 중량%가 되도록 하였다.
이 방사 용액을 이산화티탄 유형 RKB 3(케르-맥기 피그멘츠 게엠베하 운트 코. 카데(Kerr-McGee Pigments GmbH & Co. KD) 제품) 30.9 중량%, DMAC 44.5 중량% 및 30% 농도 방사 용액 24.6 중량%로 이루어진 제2 원액 배치와 혼합하여, 준비-제조된 섬유 중 이산화티탄의 함량이 폴리우레탄우레아 중합체를 기준으로 0.20 중량%가 되도록 하였다.
그 후, 이 폴리우레탄우레아 방사 용액을 제3 원액 배치와 혼합하였다. 제3 원액 배치는 실웨트(Silwet)(등록상표) L 7607(폴리알콕시-개질된 폴리디메틸실록산; 점도: 50 mPas(25℃에서), 분자량 1000 g/몰, OSI 스페셜티스(OSI Specialties) 제품) 5.5 중량%, 스테아르산마그네슘 5.5 중량%, DMAC 45.0 중량% 및 30% 농도 방사 용액 44.0 중량%로 이루어졌고, 스테아르산마그네슘 함량이 폴리우레탄우레아 중합체의 고체 함량을 기준으로 0.27 중량%가 되도록 첨가하였다.
이 방사 용액을 표 2에 제시된 코팅된 히드로탈시트 13.8 중량%, 디메틸아세트아미드 55.2 중량% 및 30% 농도 방사 용액 31.0 중량%로 이루어진 제4 원액 배치와 혼합하여, 준비-제조된 엘라스탄 섬유에 표 2에 제시된 코팅된 히드로탈시트가 폴리우레탄우레아 중합체를 기준으로 3.0 중량% 존재하도록 하였다.
준비-제조된 방사 용액을 통상의 방사기에서 방사구 다이를 통해 건식 방사하여 선 밀도가 15 dtex인 필라멘트를 제조하고, 한번에 3개의 개별 필라멘트를 합쳐 총 선 밀도가 44 dtex인 합체 필라멘트 얀을 형성하였다. 점도가 5 cSt/25℃인 폴리디메틸실록산으로 이루어진 방사 최종물을 도포기 롤을 통해 도포하였고, 섬유의 중량을 기준으로 4.0 중량%가 추가되었다. 이어서 900 m/분의 속도로 섬유를 감았다.
필라멘트를 튜브 내로 기계 편직하고, 이어서 5 m/분의 속도 및 195℃의 온도로 스텐터를 통해 리딩하여 황색화를 시험하였다. 편직 튜브가 스텐터를 통과하는데 걸린 시간은 50초였다.
황색화 결과는 하기 표 2에 나타나 있다. 명백하게, 나트륨 디옥틸 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트를 함유하는 폴리우레탄우레아 조성물로부터의 필라멘트만이 황색화 기미를 나타내지 않았다. 다른 모든 필라멘트는 심각한 황색화를 나타내었다.
방사구 다이의 긴 수명 및 그에 따른 건식-방사 작업에서의 작업 일관성을 14일 방사 시험으로 입증하였다. 이 기간 동안, 준비-제조된 엘라스탄 섬유를 기준으로 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트 5.0 중량%를 혼입시켰다. 예를 들어 방사구 다이 필터의 가압 상류의 형성 또는 방사 작업의 실선 스냅의 가능한 결과로서, 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트의 응집으로 인한 방사 작업의 중단은 없었다. 이렇게 제조된 폴리우레탄우레아 섬유의 염소수에 의해 유도된 분해에 대한 내성은 높은 수준으로 유지되었다.
본 발명은 종래 기술에 비해 편환-형성식 편직물 또는 직물을 제조하는 연쇄 공정중 열 세팅 또는 성형 동안 일어날 수 있는 폴리우레탄우레아 섬유 종류의 열 노출로 인한 바람직하지 않은 변색이 없고, 우수한 염소수 내성을 갖는 폴리우레탄우레아 조성물, 특히 폴리우레탄우레아 섬유를 제공하며, 염소수 안정성은 바람직 하게는 중금속-함유 첨가제를 첨가하지 않고 얻을 수 있고, 상기 안정화제는 폴리우레탄 섬유의 물리적인 성질 또는 방사 공정 자체에 나쁜 영향을 주지 않는다.
Claims (11)
- 세그먼트화된 폴리우레탄우레아를 85% 이상 포함하며, 이 폴리우레탄우레아 섬유는 미분된 히드로탈시트, 특히 하기 화학식 1의 히드로탈시트를 0.30 중량% 내지 10 중량% 포함하고, 이 때 상기 히드로탈시트가 코팅된 히드로탈시트의 중량을 기준으로 1 중량% 내지 15 중량%의 디알킬 술포숙시네이트로 코팅되는 것을 특징으로 하는, 열 처리 동안의 변색 경향이 감소되고 염소에 대한 높은 내성을 갖는 폴리우레탄우레아 섬유.<화학식 1>M1-x 2+Alx(OH)2Ax/n n-·mH2O상기 식에서,M2+는 마그네슘을 나타내고,An-는 OH-, CO3 2- 또는 실리케이트로부터 선택된 원자가 n의 음이온, 특히, CO3 2-이고,0<x≤0.5이고,0<m<1이다.
- 제1항에 있어서, 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트가 폴리우레탄우레아 섬유 중에 미분되어 존재하는 양이 상기 섬유의 중량을 기준으로 0.5 중량% 내지 8 중량%, 바람직하게는 1.5 중량% 내지 7 중량%, 보다 바람직하게는 2 중량% 내지 6 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄우레아 섬유.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 히드로탈시트가 하기 화학식 2 또는 3의 히드로탈시트인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄우레아 섬유.<화학식 2>Mg6Al2(OH)16(A2-)·wH2O<화학식 3>Mg4Al2(OH)12(A2-)·wH2O상기 식들에서,A2-는 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같고,1≤w≤15이다.
- 제3항에 있어서, 히드로탈시트가 하기 화학식 4 또는 5의 히드로탈시트인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄우레아 섬유.<화학식 4>Mg6Al2(OH)16CO3·5H2O<화학식 5>Mg4Al2(OH)12CO3·4H2O.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 디알킬 술포숙시네이트가, 히드로탈시트를 코팅하는데 코팅된 히드로탈시트의 중량을 기준으로 1 중량% 내지 15 중량% 범위, 바람직하게는 1.5 중량% 내지 12 중량% 범위, 보다 바람직하게는 2 중량% 내지 8 중량% 범위의 수준으로 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄우레아 섬유.
- 제6항에 있어서, 코팅을 위해 포함되는 디알킬 술포숙시네이트가 나트륨 디이소부틸 술포숙시네이트, 나트륨 비스(n-옥틸) 술포숙시네이트, 나트륨 비스(2-에틸헥실) 술포숙시네이트, 나트륨 디헥실 술포숙시네이트, 나트륨 디아밀 술포숙시네이트 또는 나트륨 디시클로헥실 술포숙시네이트인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄우레아 섬유.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트의 수 평균 직경이 5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 3 ㎛ 이하, 보다 더 바람직하게는 2 ㎛ 이하, 보다 더욱 더 바람직하게는 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄우레아 섬유.
- 세그먼트화된 폴리우레탄을 85% 이상 포함하는 장쇄 합성 중합체를 유기 용매, 예를 들어 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 또는 디메틸술폭시드 중에, 폴리우레탄우레아 조성물을 기준으로 20 중량% 내지 50 중량% 범위의 양으로, 바람직하게는, 폴리우레탄우레아 조성물을 기준으로 25 중량% 내지 45 중량% 범위의 양으로 용해시키고, 이어서 이 용액을 건식- 또는 습식-방사법에 따라 방사구 다이를 통해 방사시켜 필라멘트를 형성하는 단계를 포함하며, 이 때 상기 방사 용액에 디알킬 술포숙시네이트로 코팅된 히드로탈시트를 폴리우레탄우레아 섬유의 중량을 기준으로 0.30 중량% 내지 10 중량% 범위, 바람직하게는 0.5 중량% 내지 8 중량% 범위, 보다 바람직하게는 1.5 중량% 내지 7 중량% 범위, 가장 바람직하게는 2 중량% 내지 6 중량% 범위의 양으로 첨가하여 필라멘트 내에, 필요에 따라 추가로 필라멘트 표면 상에 분포시키는 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄우레아 섬유, 특히 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 폴리우레탄우레아 섬유의 제조 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 폴리우레탄우레아 섬유를 사용하여, 바람직하게는 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리아크릴 섬유와 같은 합성 강성 섬유 및(또는) 양모, 실크 또는 면사와 같은 천연 섬유와 혼합하여 제조된 직물 제품, 특히 편환-드로잉식(loop-drawingly) 편물, 편환-형성식(loop-formingly) 편물 또는 제직품.
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