KR20080100612A - 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지조성물 및 이로부터제조된 스판덱스 섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내열성이 우수한 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지조성물 및 이로부터 제조된 스판덱스 섬유를 제공한다. 상기 폴리우레탄 수지조성물은 쇄연장제로 방향족 디아민을 포함한다. 또한, 유기 디이소시아네이트와 고분자 디올 화합물을 혼합하여 폴리우레탄 전구체를 제조하고, 폴리우레탄 전구체에 쇄연장제로 디아민을 가하여 제조된다.

스판덱스, 폴리우레탄, 디아민

Description

스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지조성물 및 이로부터 제조된 스판덱스 섬유{Polyurethane composition for spandex fiber and spandex fiber prepared using the polyurethane composition}

본 발명은 내열성이 우수한 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 스판덱스 섬유에 관한 것이다.

스판덱스 섬유는 85중량% 이상의 우레탄(urethane) 결합을 갖는 고신축성 폴리우레탄계 섬유로서 널리 알려져 있다. 일반적으로 스판덱스 섬유는 폴리우레탄 수지조성물인 방사용액을 노즐을 통해 압출하고, 용매는 증발 및 건조하기 위해 가열기체를 도입하는 건식방사; 방사 수욕을 통과시켜 용매를 용출시키면서 동시에 폴리머를 응고시키는 습식방사; 아민 쇄연장제를 함유하는 반응액 중에 이소시아네이트를 지닌 전구체(prepolymer) 용액을 노즐을 통해 압출시켜 쇄연장 반응시키는 화학방사; 또는 폴리우레탄 수지조성물을 가열용융상태에서 노즐을 통해 압출하고 냉각시키는 용융방사;를 통해 제조된다.

스판덱스 섬유에 있어서 적절한 유연성과 내열성을 갖도록 하는 기술은 대단히 중요하다. 스판덱스 섬유의 유연성 및 내열성을 향상하기 위해, 종래에는 쇄연 장제로 디아민인 에틸렌디아민을 단독으로 사용하거나, 1,2-디아미노프로판 등과 혼합하여 사용하였다.

예를 들어, 미국 특허 5,362,432에서는 폴리테트라메틸렌에테르글리콜을 사용하여 폴리우레탄의 전구체를 제조한 후, 에틸렌디아민에 1,2-디아미노프로판을 8 내지 17 몰% 혼합한 용액을 쇄연장제로 사용하여 스판덱스 섬유를 제조하는 방법을 개시하고 있다.

그러나, 이와 같은 종래 방법으로 스판덱스 섬유를 제조할 경우, 스판덱스 섬유의 내열성이 충분히 높지 못하여 원단 가공중 고열처리를 하거나 다림질을 할 경우, 제품상의 문제를 유발한다. 예를 들어, 폴리에스터 원사와 함께 편직한 원단을 분산염료 염색 조건에서 염색 처리하는 과정을 2,3회 반복할 시, 원단에 포함된 스판덱스 섬유의 파워가 떨어지는 문제를 일으키기도 한다.

따라서, 본 발명은 내열성이 우수한 스판덱스 섬유를 형성하기 위한 폴리우레탄 수지조성물을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 상기 폴리우레탄 수지조성물로부터 제조된 내열성이 우수한 스판덱스 섬유를 제공하고자 한다.

본 발명은 쇄연장제로서 방향족 디아민을 전체 쇄연장제 디아민 대비 5몰% 이상 포함하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지조성물을 제공한다. 상기 방향족 디아민의 함량이 전체 쇄연장제 디아민 대비 5몰% 미만일 경우 내열성이 낮아서 좋 지 않다.

상기 방향족 디아민으로는, 페닐렌디아민, 메타자일리렌디아민, 4,4'-메틸렌디아닐린 등을 들 수 있으며, 상기 방향족 디아민은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

한편, 상기 방향족 디아민은 에틸렌 디아민과 같은 지방족 디아민과 함께 사용될 수 있다. 그러나, 이 경우 상기 지방족 디아민의 함량은 전체 쇄연장제 디아민 대비 95 몰% 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 폴리우레탄 수지조성물은 유기 디이소시아네이트 및 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 제조한 후, 이를 유기 용매에 용해시킨 후 디아민 및/또는 모노아민과 반응시킴으로써 제조된다.

상기 유기 디이소시아네이트로는 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트, 부틸렌디이소시아네이트 및 수소화된 P,P-메틸렌디이소시아네이트 등이 있다.

상기 고분자 디올로는 분자량이 1950 내지 3100인 폴리테트라메틸렌에테르글리콜이 바람직하다. 분자량이 1950 미만이면 섬유의 신도가 낮아서 스판덱스 섬유로서의 기능이 저하되는 문제가 있고, 3100을 초과하면 결정화도가 너무 높아서 탄성이 정상적으로 발현되지 않는다.

또한 상기 모노아민은 쇄종지제로서 사용되며, 이의 예로는 디에틸아민, 모노에탄올아민, 디메틸아민 등이 있다.

유기용매로서는 N,N'-메틸포름아미드, N,N'-Z디메틸아세트아미드, 테트라메 틸요소, 헥사메틸포스포노아미드 등을 들 수 있다.

아울러, 본 발명은 상기 폴리우레탄 수지조성물로부터 제조된 스판덱스 섬유를 제공한다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

[실시예 1]

폴리우레탄 수지조성물의 제조

디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 170g과 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 (분자량 2000) 800g을 반응기에 투입하고, 질소가스기류 중에서 90℃, 90분간 교반하면서 반응시켜, 양말단에 이소시아네이트를 지닌 폴리우레탄 전구체를 제조하였다. 상기 폴리우레탄 전구체를 실온으로 냉각시킨 후, 디메틸아세트아마이드 1500g을 가하고 용해시켜 폴리우레탄 전구체 용액을 얻었다.

그리고 쇄연장제 디아민 중 에틸렌디아민의 몰비가 31몰%, p-페닐렌디아민의 몰비가 69몰%가 되도록 에틸렌디아민 0.0832몰(5g)과 p-페닐렌디아민 0.185몰(20g), 그리고 쇄종지제로서 디에틸아민 1.3g을 디메틸아세트아마이드 360g에 용해하고 5℃에서 상기 폴리우레탄 전구체 용액에 첨가하여, 폴리우레탄 수지조성물을 얻었다.

스판덱스 섬유의 제조

폴리우레탄 수지조성물을 탈포시킨 후 방사 원액으로 사용하였으며, 건식방사 공정에서 방사온도를 250℃로 조정하여 4 필라멘트 40 데니어의 탄성사, 즉 스판덱스 섬유를 제조하였다.

[실시예 2]

에틸렌 디아민과 p-페닐렌디아민의 몰비가 20 : 80이 되도록 투입하여 실시예 1과 동일한 방법으로 탄성사를 제조하였다.

[실시예 3]

쇄연장제 디아민으로서 에틸렌디아민과 메타자이리렌디아민을 몰비가 30 : 70이 되도록 투입하여 실시예 1과 동일한 방법으로 탄성사를 제조하였다.

[비교예 1]

분자량 1800의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜을 사용하고, 쇄연장제 디아민으로서 에틸렌디아민을 100% 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 탄성사를 제조하였다.

[비교예 2]

분자량 1800의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜을 사용하고, 쇄연장제 디아민으로서 에틸렌디아민과 1,2-디아미노프로판을 몰비가 80 : 20이 되도록 투입하여 실시예 1과 동일한 방법으로 탄성사를 제조하였다.

[평가예]

인스트론사의 INSTRON 5565를 사용하여, 게이지 길이 2인치로 설정하고 5개의 탄성사 장섬유 샘플을 500mm/분의 일정 연신 속도에서 0~300% 사이에서의 연장을 5회 순환시킨 후, 5회째 연장시 200%에서의 신장시 응력(S1)에 대한 열처리 후의 응력(S2)의 비율을 내열성으로 백분율로 나타내는 방법에 따랐다. 열처리는 원사를 무장력 상태에서 섭씨 200℃의 금속판에 30초간 접촉시키는 방법으로 실시하였다.

내열성(%) = [S2/S1] × 100

예	내열성(%)
실시예 1	82
실시예 2	76
실시예 3	73
비교예 1	58
비교예 2	47

상기 살펴 본 바와 같은 본 발명에 관한 폴리우레탄 수지조성물은 쇄연장제로 방향족 디아민을 포함함으로써, 상기 폴리우레탄 수지조성물로부터 제조된 스판덱스 섬유는 내열성이 현저히 증진된다.

따라서 본 발명에 따른 스판덱스 섬유는 원단 가공 중 고열 처리시 혹은 다림질을 할 경우에도 원단에 포함된 스판덱스의 파워가 유지되는 특징이 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.

Claims (5)

1. 유기 디이소시아네이트와 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 제조하고 이를 유기용매에 용해한 후 디아민 및/또는 모노아민과 반응시킴으로써 제조되는 폴리우레탄 수지 조성물에 있어서,

   쇄연장제 디아민으로서 방향족 디아민을 5몰% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방향족 디아민은 페닐렌디아민, 메타자일리렌디아민 및 4,4'-메틸렌디아닐린으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지조성물.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 쇄연장제 디아민은 5몰% 이상의 방향족 디아민과 95몰% 이하의 지방족 디아민으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지조성물.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 고분자 디올 화합물은 분자량이 1950 내지 3100인 폴리테트라메틸렌에 테르글리콜인 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지조성물.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 폴리우레탄 수지조성물을 이용하여 제조된 스판덱스 섬유.