KR20080060506A - 폴리실록산으로 개질된 폴리우레탄 탄성사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 습열처리후에 물성 유지율이 80%이상이고 해사성이 우수한 폴리우레탄 탄성사의 제조방법에 관한 것으로서, 폴리우레탄 전구체 제조를 위한 글리콜과 디이소시아네이트의 1차 중합 시 디알코올- 또는 디아민- 타입의 반응형 폴리실록산을 함께 반응시켜서 제조하는 것을 특징으로 한다.

폴리우레탄탄성사, 반응형 폴리실록산, 물성유지율, 해사성, 개질폴리우레탄

Description

폴리실록산으로 개질된 폴리우레탄 탄성사의 제조방법{ Preparation of Polyurethane Elastic Fiber modified by polysiloxane }

본 발명은 폴리우레탄 전구체를 개질하여 물성 유지율 및 해사성이 우수한 폴리우레탄 탄성사의 제조방법에 관한 것으로서, 폴리우레탄 전구체 제조를 위한 글리콜과 디이소시아네이트의 1차 중합 시 디알코올- 또는 디아민- 타입의 반응형 폴리실록산을 함께 반응 시키는 것을 특징으로 한다. 좀 더 상세하게는 반응형 폴리 실록산으로 폴리우레탄 전구체를 개질하여 제조함으로서 습열처리 후의 물성유지율이 80% 이상을 유지하며 해사성이 우수한 폴리우레탄 탄성사의 제조방법에 관한 것이다.

폴리우레탄 탄성사는 그 우수한 탄성율 및 탄성회복율로 인하여 스타킹이나 스포츠 의류, 여성용 속옷, 수용복 및 신축성 직물에 많이 이용되고 있으나, 고온 다습한 조건에서 그 고유의 특성을 잃어버리는 단점을 가지고 있다. 또한 일반적인 섬유에 비해서 섬유간의 점착성이 크기 때문에 해사성이 불량하여 제품의 생산 과정 및 공정에 있어서 사절이 많고, 실간의 장력이 불균일해지는 단점들이 제기되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 폴리우레탄 전구체를 반응형 폴리실록산으로 개질함으로서 습열처리 후에도 물성유지율이 높고 해사성이 향상된 폴리우레탄 탄성사를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 폴리우레탄 제조시 사용되는 세그먼트 폴리우레탄은 해당 분야에 공지된 바와 같이 유기 디이소시아네이트와 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 제조하고, 이를 유기 용매에 용해한 후 디아민 및 모노아민과 반응시켜서 제조된다.

본 발명의 폴리우레탄 탄성사 제조에 사용되는 유기 디이소시아네이트는 4.4′-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,5′-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4′-페닐렌디이소시아 네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,4′-시클로헥산디이소이아네이트, 4,4′-디시클 로헥실메탄디이소시아네이트, 이소프론디이소시아네이트와 같은 유기 디이소시아테이 트의 1종 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로 예시할 수 있다.

상기 고분자 디올은 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리 카보네이트디올 등이 있다.

상기 디아민류는 사슬연장제로 사용되며, 그 예로는 에틸렌디아민, 1,2′-프로 필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 크실렌디아민, 4,4′-디페닐메탄디아민, 하이드라진 등의 1종 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 예시할 수 있다.

그 외 충전제로서 UV 안정제, 산화방지제, NOx가스 황변방지제, 점착방지제, 염착증진제, 내염소제, 소광제 등이 사용될 수 있으며, 이는 아트리션보올밀, 샌드그 라인더 등의 분산기로 분산하여 균일한 1차 입경으로서 사용한다.

폴리우레탄의 용매로서는 N,N'-디메틸포름아미드, N,N'-디메틸아세트아미드, 테트라메틸요소, 헥사메틸포스포노아미드 등을 들 수 있다.

본 발명은 상기 방법에 의해 제조되는 폴리우레탄의 1차중합 시 반응형 폴리 실록산을 함께 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 개질하여 제조함을 특징으로 한다. 방사방법은 특별히 제한되지 않으며, 화학방사를 제외한 건식방사, 습식방사, 용융 방사법이 이용될 수 있으며, 특히 건식방사법이 바람직하다.

본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 있어서, 폴리우레탄 전구체 형성 시 폴리우레탄전구체 대비 0.01∼5.0몰%의 폴리실록산을 사용하는 것을 특징으로 하며, 1차중합 시 발생하는 마이크로 겔의 형성을 억제하기 위하여 디이소시아네이트와 글리콜, 폴리실록산이 반응하기 전 40∼50℃에서 균일 혼합기를 이용하여 충분히 반응시키는 과정이 필요하다.

폴리실록산의 사용량은 그 종류, 분자량 등에 따라 다르지만, 폴리우레탄 전구체 대비 0.01몰% 내지 5.0몰%가 바람직하다. 0.01몰% 미만인 경우에는 물성 유지율 및 해사성 향상의 특성이 구현되지 않으며, 5.0몰%를 초과하는 경우에는 2차중합시 쇄연장제의 반응성이 떨어져 탄성섬유로서의 성능 상실을 야기시킬 수 있다.

본 발명에서 사용된 폴리실록산은 화학식(1)의 디알코올- 또는 디아민- 폴리실록산 화합물이 사용되었으며, 수평균분자량은 500∼5,000의 범위를 사용하는 것 이 바람 직하다. 500 미만인 경우에는 강력유지율 및 해사성 향상의 특성이 구현되지 않으며, 5000을 초과하는 경우는 폴리우레탄 전구체 제조시 균일한 반응을 하지 못하여 마이크로 겔의 형성을 촉진 시킬 수 있다.

이하 본 발명의 우수성은 실시예 및 비교예를 들어 설명하고자 하며, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 실시예로써만 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

후술하는 실시예 및 비교예에서 폴리우레탄 탄성사의 습열처리 조건은 70℃× 95%RH×14일이며, 강력유지율, 탄성유지율, 해사장력은 아래와 같이 측정하였다.

* 강력 및 탄성 : UTM을 이용하여 시료길이 50mm, 인장속도 500mm/min로 측정.

* 강력 및 탄성유지율(%) = ( S / So ) × 100

{ So : 습열처리 전 물성, S : 습열처리 후 물성 }

* 해사장력 : Rothschild F-Meter Winder R1083 측정장치로 측정하였다.

< 실시예 1 >

평균분자량이 1,800인 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 2,300kg과 유기이소시 아네이트인 4,4’-디페닐메탄디이소시아네이트를 말단몰비 1.62(NCO/OH=1.62)로 하여 평균분자량이 900인 디아미노폴리실록산 0.5%를 함께 45℃에서 균일혼합기로 혼합을 한 다음, 95℃의 파이프반응기에서 90분 동안 반응시킨다. 이 합성물을 40℃로 냉각 후 12시간 정도 방치한 후 N,N’-디메틸아세트아마이드와 약 45%의 고형분이 되게 하여 완전히 용해시킨다.

이 혼합용액을 쇄연장반응을 위하여 5℃까지 냉각한 후 고속교반(200rpm) 하에서 쇄연장제 및 쇄종지제의 혼합용액 1592g을 혼합하여 투입한다. 이렇게 합성된 폴리우레탄우레아 생성용액은 약 37.5%의 고체를 함유하며 겉보기 점도는 40℃에서 2800포아즈이며, 용매 N,N’-디메틸아세트아미드 100ml 당 0.5g의 농도로 측정된 고유점도는 1.01 이다. 방사방법은 건식방사법을 사용하였다. 물성유지율(%) 및 해사성 특성은 표1에 나타내었다.

< 실시예 2~3, 비교예 1~3 >

폴리우레탄 전구체 형성 시 첨가된 폴리실록산의 종류 및 분자량에 따라 실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 폴리우레탄 탄성사의 물성 및 해사성을 비교한 것이다. 물성유지율(%) 및 해사성 특성은 표1에 나타내었다.

※ 상기 강력유지율(%), 탄성유지율(%), 해사장력(g)은 습열처리 후 측정 결과이다.

본 발명에 의하여 제조된 개질된 폴리우레탄 탄성사는 습열처리후에도 물성유지율(강력유지율 및 탄성유지율)이 80%이상이고 해사성이 매우 우수하다.

Claims (3)

1. 폴리우레탄 전구체 제조를 위한 글리콜과 디이소시아네이트의 1차 중합시에

   디알코올- 또는 디아민- 폴리실록산을 폴리우레탄전구체 대비 0.01몰% 내지 5.0몰% 첨가하여 개질 폴리우레탄을 제조함을 특징으로 하며, 이를 사용하여 통상의 방법대로 제조하는 폴리우레탄 탄성사의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리실록산은 화학식 (1)의 화학구조를 가지는 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 탄성사의 제조방법.

   
3. 제 1항에 있어서, 상기 폴리실록산의 수평균분자량은 500∼ 5,000인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 탄성사의 제조방법.