KR20090005802A - 하이드로마그네사이트를 함유하는 스판덱스 섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리우레탄계 중합체 본래의 물성을 거의 그대로 보유하면서 우수한 내염소성을 갖는 스판덱스 섬유에 관한 것으로서, 하이드로마그네사이트를 0.1~10 중량% 함유하는 본 발명의 스판덱스 섬유는 내염소성이 우수하기 때문에 내의나 양말, 특히 수영복 등의 스포츠 의류에 효과적으로 사용될 수 있다.
스판덱스 섬유, 하이드로마그네사이트, 내염소성

Description

하이드로마그네사이트를 함유하는 스판덱스 섬유{Spandex fibers containing hydromagnesite}
본 발명은 하이드로마그네사이트를 함유하는 스판덱스 섬유에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 폴리우레탄계 중합체 본래의 물성은 거의 그대로 보유하면서 우수한 내염소성을 갖는 스판덱스 섬유에 관한 것이다.
스판덱스 섬유는 고도의 고무 탄성을 유지하면서, 인장 응력, 회복성 등의 물리적 성질이 우수하기 때문에, 내의, 양말, 스포츠 의류 등에 많이 사용되고 있다. 그렇지만, 스판덱스 섬유의 주성분인 폴리우레탄 부분은 염소 표백을 이용한 세탁을 하는 경우 물리적 성질이 상당히 저하되며, 스판덱스 섬유와 폴리아미드 섬유를 교편하여 만들어진 수영복의 경우에도 수영장의 염소수(활성 염소농도 0.5~3.5 ppm)와 접촉하게 되면 스판덱스 섬유의 물리적 성질이 저하된다.
이와 같이 염소가 유발하는 열화에 대한 스판덱스 섬유의 내성을 개선하기 위한 노력이 계속되어 왔는데, 스판덱스 섬유에 사용하는 내염소제로서, 미국특허공보 제4,340,527호는 산화아연을, 미국특허공보 제5,626,960호는 헌타이트와 하이 드로마그네사이트의 혼합물을, 대한민국특허공고 제92-3250호는 탄산칼슘과 탄산바륨을, 일본국공개특허공보 평6-81215호는 MgO/ZnO 고용체(solid solution)를, 일본국공개특허공보 소59-133248호는 마그네슘 산화물, 마그네슘 수산화물 또는 하이드로탈사이트를, 일본국공개특허공보 평3-292364호는 고급 지방산 및 실란 커플링제로 처리된 하이드로탈사이트를 각각 개시하고 있다.
미국특허공보 제5,447,969호는 결정수를 갖고 C10~C30 지방산이 부착된 하이드로탈사이트를 사용함으로써, 하이드로탈사이트의 분산성을 향상시켜 스판덱스 섬유의 제조 공정 중에 하이드로탈사이트가 응집하는 것을 방지하고, 방사공정 중 방출압(discharge pressure)의 상승 및 사절(yarn breakage) 현상을 개선하였으며, 탄닌 용액으로 처리하여도 스판덱스 섬유가 갈변하지 않고 염소수 침지시에도 팽윤하지 않았다고 개시하고 있다. 구체적으로, 미국특허공보 제5,447,969호는 330℃의 뜨거운 공기 내에서 폴리우레탄 중합체 용액을 건식 방사하여 필라멘트 얀을 수득하고 있다. 그러나 본 발명자들은 상기 미국특허공보처럼 결정수를 갖고 C10~C30 지방산이 부착된 하이드로탈사이트를 투입하여 스판덱스 폴리머를 제조하고 250℃의 뜨거운 공기 내에서 건식 방사하게 되면, 방사된 스판덱스 원사가 황갈색으로 변색하는 현상을 발견하였다.
미국특허공보 제6,692,828호는 내열성이 우수한 멜라민계 화합물로 코팅된 하이드로탈사이트를 스판덱스 섬유의 내염소제로 개시하고 있으나, 이러한 하이드로탈사이트를 사용할 경우에도, 미국특허공보 제5,447,969호에 비해 정도는 덜하였 으나, 250℃의 뜨거운 공기 내에서 건식 방사시 스판덱스가 변색되는 현상은 여전하였다.
유럽공개특허공보 제1 262 499 A1호는 내염소제로서 하이드로탈사이트를 밀링(milling)하여 평균 입경이 1 마이크론 이하가 된 것을 사용하여 스판덱스 섬유의 내염소성을 개선하고자 하였다. 구체적으로, 유럽공개특허공보 제1 262 499 A1호에 개시된 하이드로탈사이트의 구조식을 살펴보면, 다른 종래기술과 달리 일부 탄산 이온이 이산화탄소와 산소로 분해되면서 산소가 남아 있는, 부분적으로 탈탄산화된 하이드로탈사이트의 구조를 나타내고 있다. 하이드로탈사이트 내의 탄산 이온 함량은 스판덱스에 내염소성을 부여함에 있어 중요한 역할을 하는데, 탄산 이온 함량이 적은 하이드로탈사이트를 스판덱스 폴리머에 투입할 경우, 스판덱스의 내염소성이 떨어지는 문제가 발생한다.
대한민국공개특허공보 제2006-5814호는 멜라민계 화합물로 코팅되고 결정수가 제거된 하이드로탈사이트를 사용하여 내변색성과 내염소성이 우수한 스판덱스를 제조하고 있는데, 이처럼 탈수산화나 탈탄산화가 되지 않고 결정수만이 제거된 하이드로탈사이트는 흡습성이 높아 원래 상태와 동일한 결정수를 지닌 하이드로탈사이트로 돌아가기 쉬우므로 취급상 상당한 주의가 요구된다. 또한, 결정수가 제거된 하이드로탈사이트라 할지라도 스판덱스의 제조 공정 중 슬러리 제조 과정이나 슬러리와 폴리머의 혼합 과정 등에서 하이드로탈사이트가 슬러리 또는 폴리머 내에 함유된 수분을 흡수하여 결정수를 갖는 하이드로탈사이트로 변하기 때문에, 대한민국공개특허공보 제2006-5814호에 개시된 스판덱스 폴리머를 250℃ 이상에서 방사하면 원사가 변색되었다.
대한민국공개특허공보 제2006-66689호는 부분적으로 탈수산화된 하이드로탈사이트를 사용하여 내변색성과 내염소성이 우수한 스판덱스를 제조하고 있는데, 이 원사는 대한민국공개특허공보 제2006-5814호의 경우에 비하여 우수한 내변색성과 내염소성을 나타내었다.
따라서 본 발명은 하이드로마그네사이트를 함유하는 내염소성 스판덱스 섬유를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 하이드로마그네사이트를 폴리우레탄 중합물 대비 0.1 내지 10중량% 함유하는 스판덱스 섬유가 제공된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 하이드로마그네사이트는 하이드로마그네사이트 중량 대비 0.1~10 중량%의 코팅제로 코팅된 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 코팅제는 지방족 알코올, 지방산, 지방산 염, 지방족 에스테르, 인산에스테르, 스티렌/말레인산 무수물 공중합체 및 이들의 유도체, 실란 커플링제, 티타네이트 커플링제, 폴리오르가노실록산, 폴리오르가노히드로겐실록산 및 멜라민계 화합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 화합물이 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 하이드로마그네사이트는 코팅되지 않은 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 스판덱스 섬유는 내염소성이 우수하기 때문에 내의나 양말, 특히 수영복 등의 스포츠 의류에 효과적으로 사용될 수 있다.
이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 하이드로마그네사이트를 0.1~10 중량% 함유하는 스판덱스 섬유를 제공한다. 그리고 본 발명은 종래 기술인 헌타이트와 하이드로마그네사이트 혼합 광물을 사용하는 미국특허공보 제5,626,960호 대비 내염소성도 우수해짐을 확인하였다. 이는 내염소성 향상에 주역할을 하는 것은 헌타이트가 아니고 하이드로마그네사이트라는 것을 연구를 거듭한 결과 발견하게 되었고, 본 발명자들은 헌타이트가 없는 하이드로마그네사이트 자체를 사용함으로서 발명을 완성했다.
본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에 사용하는 하이드로마그네사이트의 구조식은 하기식 (1)과 같다.
Mg4(CO3)4Mg(OH)24H2O ‥‥‥ (1)
하이드로마그네사이트는 광물로부터 또는 합성에 의하여 얻어질 수 있다.
본 발명에 따른 스판덱스 섬유의 제조에 사용되는 폴리우레탄 중합물은, 당 분야에 공지된 바와 같이, 유기 디이소시아네이트 및 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 제조한 다음, 이를 유기 용매에 용해시킨 후 디아민 및 모노아민과 반응시킴으로써 제조된다.
본 발명에서 유기 디이소시아네이트로는 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트, 부틸렌디이소시아네이트, 수소화된 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 등이 사용될 수 있다.
또 고분자 디올로는 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리카보네이트디올 등이 사용될 수 있다.
디아민은 쇄연장제로서 사용되며, 예를 들어, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 하이드라진 등이 사용될 수 있다.
그리고 모노아민은 쇄종지제로서 사용되며, 예를 들어, 디에틸아민, 모노에탄올아민, 디메틸아민 등이 사용될 수 있다.
본 발명은 스판덱스 섬유의 가공 공정 중의 열처리나 그 외 자외선, 대기 스모그 등에 의해 스판덱스 섬유의 변색 또는 물성 저하가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 힌더드 페놀계 화합물, 벤조퓨란-온계 화합물, 세미카바지드계 화합물, 벤조 트리아졸계 화합물, 힌더드 아민계 화합물, 중합체성 3급 아민 안정화제(예를 들면, 3급 질소 원자를 지닌 폴리우레탄, 폴리 디알킬 아미노알킬 메타크릴레이트) 등을 폴리우레탄 중합물에 첨가할 수 있다.
본 발명의 스판덱스 섬유는 상기 성분 외에도 이산화티탄, 마그네슘 스테아레이트 등과 같은 무기계 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이산화티탄은 섬유의 백색 정도에 따라 0.1 내지 5 중량%의 범위로 사용될 수 있다. 또한, 마그네슘 스테아레이트는 0.1 내지 2 중량%의 범위로 사용될 수 있으며, 이는 스판덱스 섬유의 해사성을 향상시키기 위하여 첨가된다.
본 발명에서 하이드로마그네사이트의 첨가량은 폴리우레탄 중합물 대비 0.1 내지 10 중량%인 것이 바람직한데, 0.1 중량%보다 적으면 스판덱스 섬유에 내염소성을 부여하는 특성이 적으며, 10 중량%를 초과하면 과다한 무기물 함유로 인해 스판덱스 섬유의 강도, 신도 및 모듈러스를 저하시키므로 바람직하지 않다.
본 발명의 스판덱스 섬유를 제조함에 있어서 하이드로마그네사이트는 임의의 편리한 시점에서 폴리우레탄 중합물에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 하이드로마그네사이트는 다른 첨가제들과 함께 용액에 첨가되어 샌드 그라인딩 또는 밀링(milling) 공정 후 폴리우레탄 중합물과 혼합될 수도 있고, 다른 첨가제와는 별도로 용제 내에서 샌드 그라인딩 또는 밀링(milling) 공정 후 폴리우레탄 중합물과 혼합될 수도 있다.
본 발명에 있어서 하이드로마그네사이트는 당업계에서 통상 사용되는 코팅제로 코팅된 것 또는 코팅되지 않은 것일 수 있으며, 코팅 여부가 스판덱스 원사의 내염소성에 영향을 주지는 않는다.
하이드로마그네사이트의 코팅은 코팅제의 양이 하이드로마그네사이트 중량 대비 0.1 내지 10 중량%가 되도록 적정량의 코팅제를 물, 알코올, 에테르, 다이옥산 등의 용제에 넣고, 코팅되지 않은 하이드로마그네사이트를 첨가한 다음, 온도를 증가시켜 50~170℃(필요시 고압반응기 사용)에서 10분 내지 2시간 정도 교반하고, 교반 후 필터링 및 건조 공정을 거쳐 이루어진다. 또 다른 방법으로는 코팅제를 용제 없이 가열하여 녹인 후, 하이드로마그네사이트와 고속으로 혼합하여 코팅하는 방법이 있다.
하이드로마그네사이트의 코팅제로는, 지방족 알코올, 지방산, 지방산 염, 지방족 에스테르, 인산에스테르, 스티렌/말레인산 무수물 공중합체 및 이들의 유도체, 실란 커플링제, 티타네이트 커플링제, 폴리오르가노실록산, 폴리오르가노히드로겐실록산 및 멜라민계 화합물로부터 이루어진 군에서 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다. 이 중 지방산, 지방산 염, 멜라민계 화합물 또는 지방족 알코올이 바람직하다. 특히 지방산 또는 지방산 염의 경우는 코팅의 효과가 다른 코팅 물질에 비해 더 우수하다.
본 발명에서 하이드로마그네사이트의 코팅제로 사용되는 지방산은 3 내지 40개의 탄소를 지닌 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소의 일가 또는 다가의 지방산 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다. 구체적인 지방산의 예로는 라우르산, 카프로산, 팔미트산 및 스테아르산이 있다.
지방산 염은 그 금속이 주기율표 I족 내지 III족으로부터 선택된 금속이거나 또는 아연인 것이다. 지방산 염의 지방산은 포화되거나 불포화될 수 있고, 6개 이상 30개 이하의 탄소 원자를 포함할 수 있으며, 일관능성 또는 이관능성일 수 있다. 지방산 염의 예로는 올레산, 팔미트산 또는 스테아르산의 리튬, 소듐, 마그네슘, 칼슘, 알루미늄 또는 아연 염이 있으며, 바람직하게는 마그네슘 스테아레이트, 칼슘 스테아레이트 또는 알루미늄 스테아레이트이고, 더욱 바람직하게는 마그네슘 스테아레이트이다.
본 발명에서 코팅제로 사용되는 멜라민계 화합물은 멜라민 화합물, 인(P)이 결합된 멜라민 화합물, 멜라민 시아누레이트 화합물, 카르복실기를 갖는 유기화합물로 치환된 멜라민 화합물, 카르복실기를 갖는 유기화합물로 치환되고 인(P)이 결합된 멜라민 화합물 및 카르복실기를 갖는 유기화합물로 치환된 멜라민 시아누레이트 화합물을 단독 또는 혼합 사용한 것이 바람직하다.
멜라민 화합물은 메틸렌 디멜라민, 에틸렌 디멜라민, 트리메틸렌 디멜라민, 테트라메틸렌 디멜라민, 헥사메틸렌 디멜라민, 데카메틸렌 디멜라민, 도데카메틸렌 디멜라민, 1,3-사이클로헥실렌 디멜라민, p-페닐렌 디멜라민, p-크실렌 디멜라민, 디에틸렌 트리멜라민, 트리에틸렌 테트라멜라민, 테트라에틸렌 펜타멜라민과 헥사에틸렌 헵타멜라민 및 멜라민 포름알데히드로부터 이루어진 군으로부터 선택할 수 있다.
인이 결합된 멜라민 화합물은 상기 멜라민 화합물에 인산이 결합되거나 또는 포스페이트가 결합된 형태이며, 구체적인 예로 디멜라민 피로포스페이트, 멜라민 1차 포스페이트, 멜라민 2차 포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 비스-(펜터어리트리톨 포스페이트) 인산과 반응한 멜라민 염 등이 있다.
멜라민 시아누레이트 화합물은 치환되지 않은 멜라민 사아누레이트가 메틸, 페닐, 카르복시메틸, 2-카르복시에틸, 시아노메틸 및 2-시아노에틸로 이루어진 군에서 선택되는 치환체에 의하여 적어도 한 개 이상 치환된 화합물이다.
상기 멜라민계 화합물에는 카르복실기를 지닌 유기화합물이 포함되는 것이 효과적이다. 카르복실기를 지닌 유기화합물로는 지방족 모노카르복실산, 지방족 디카르복실산, 방향족 모노카르복실산, 방향족 디카르복실산, 방향족 테트라카르복실산, 지환족 모노카르복실산, 지환족 디카르복실산 등이 있다. 예를 들면, 지방족 모노카르복실산으로는 카프릴산(caprylic acid), 운데카노산, 라우르산, 트리데카노산, 미리스트산, 펜타데카노산, 헥사데카노산, 헵타데카노산, 스테아르산, 노나데카노산, 에이코사노산 및 베헨산이 있고, 지방족 디카르복실산으로는 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 1,9-노난디카르복실산, 1,10-데칸디카르복실산, 1,11-운데칸디카르복실산, 1,12-도데칸디카르복실산, 1,13-트리데칸디카르복실산 및 1,14-테트라데칸디카르복실산이 있으며, 방향족 모노카르복실산으로는 벤조산, 페닐아세트산, 알파-나프토산, 베타-나프토산, 신남산, p-아미노히푸르산(amino hippuric acid) 및 4-(2-티아조일 설파밀)-프탈라니노산(4-(2-thiazo(l)ylsulfamyl)-phthalaninoic acid)이 있고, 방향족 디카르복실산으로는 테레프탈산, 아이소프탈산 및 프탈산이 있으며, 방향족 트리카르복실산으로는 트리멜리트산, 1,3,5-벤젠트리카르복실산 및 트리스(2-카르복시에틸) 이소시아누레이트가 있고, 방향족 테트라카르복실산으로는 피로멜리트산 및 바이페닐테트라카르복실산이 있으며, 지환족 모노카르복실산으로는 사이클로헥산카르복실산, 지환족 디카르복실산으로는 1,2-사이클로헥산 디카르복실산이 있다.
멜라민계 화합물로 코팅할 경우, 멜라민계 화합물의 녹는점이 높기 때문에 물속, 150℃ 이상에서 가압 하에 코팅해야 한다.
지방족 알콜로는 3 ~ 40개의 탄소를 지닌 선형 또는 가지 달린 탄화 수소의 모노 또는 다가의 지방족 알콜이다. 바람직한 지방족 알콜의 예로는 알칸놀, 사이클로알카놀, n-헥산놀, n-헵탄놀, n-옥탄놀, 2-에틸 헥산놀, 이소옥틸 알코올, 옥탄올-2, 메틸 헵탄놀, 데실 알콜, 이소데실 알콜, 카프릴 알콜, 라우릴 알콜, 미리스틸 알콜, 팔미틸 알콜, 올레일 알콜, 벤헨닐 알콜, 세틸 알콜, 스테아릴 알콜, 사이클로헥산놀, 메틸 사이클로헥산놀, 알칸디올, 프로필렌 글리콜, 트리메틸렌 글리콜, 1,2-부틸렌 글리콜, 2,3-부틸렌 글리콜, 1,4-부틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 피나콜, 1,2-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 1,3-부틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2,4-펜탄디올, 2,4-헵탄디올, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 2-에틸-2-부틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-부틸-1,3-프로판디올, 펜타어리트리톨(pentaerythritol) 및 디펜타어리트리톨로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 적어도 1종 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 지방족 알콜은 스테아릴 알콜, 라우릴 알콜, 카프릴 알콜, 올레일 알콜 또는 페타어릴트리톨 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이다.
지방족 알콜 코팅 방법은 하이드로마그네사이트를 물이나 용제에 넣고 지방족 알콜을 하이드로마그네사이트의 중량대비 0.1 내지 20 중량% 첨가하여 50℃ 이상으로 녹이거나 분산시킨다. 30분 이상 교반을 한 후 상온으로 낮추고 필터 및 건조공정을 거쳐 전자기파를 이용하여 표면에 코팅시킨다. 전자기파를 제공하는 에너지로서는 열, 감마선, X선, 마이크로파, 초음파 또는 적외선 등이 바람직하다.
지방족 알콜과 하이드로마그네사이트를 혼합, 필터링, 건조공정 후 상기의 전자기파를 발생시키는 열, 감마선, X선, 마이크로파, 초음파 또는 적외선 등으로 처리하지 않으면 코팅효과가 떨어진다. 그러나 본 발명자는 혼합, 필터링, 건조공정을 거친 지방족 알콜이 부착된 하이드로마그네사이트를 전자기파로 처리함으로써 지방족 알콜이 단단히 부착된 하이드로마그네사이트를 제조하였다.
코팅제는 스판덱스 폴리머 내에서 하이드로마그네사이트의 분산성을 높여 스판덱스 폴리머의 방사성 악화를 방지한다.
그러나 코팅하지 않는 하이드로마그네사이트를 사용하는 경우에도 하이드로마그네사이트를 샌드 그라인딩 또는 밀링(milling)하면 코팅한 하이드로마그네사이트를 사용할 때와 동일한 방사성을 얻을 수 있다.
하이드로마그네사이트를 샌드 그라인딩 또는 밀링하는 공정은 통상의 비드 밀(bead mill)을 이용하여 하이드로마그네사이트, 용제 및 소량의 폴리우레탄 중합물을 혼합하여 밀링하거나, 하이드로마그네사이트, 용제, 기타 첨가제 및 소량의 폴리우레탄 중합물을 혼합하여 슬러리(slurry)를 만들어 밀링할 수 있다. 여기서 소량의 폴리우레탄 중합물은 하이드로탈사이트의 분산성을 향상시키는 역할을 한다. 용제로는 디메틸아세트아마이드, 디메틸포름아마이드 및 디메틸술폭시드 중 1종 이상을 선택하여 사용한다.
밀링의 완료 여부는 필터링(filtering) 테스트를 통해 점검한다. 필터링 테스트는 다음과 같이 진행하였다.
밀링을 통해 하이드로마그네사이트 슬러리를 제조한 후 2 kg을 샘플링 한다. 상부에서 공기압을 가할 수 있고, 하부 출구는 직경 4 cm의 15 ㎛ 스테인리스 부직포 시브(sieve)를 설치하여 오직 시브를 통해서만 슬러리가 나가며 압력을 가할 수 있는 밀폐된 용기 속에 2 kg 슬러리를 투입한다. 그리고 일정한 공기압 1.5 kgf/cm2로 가할 때, 2분 동안 슬러리의 통과량을 측정한다. 2 kg의 슬러리 모두 시브를 통해 통과되었을 때 하이드로마그네사이트 슬러리의 2차 응집 입자 크기가 15 ㎛ 이하로 간주한다. 2 kg의 슬러리 모두 시브를 통과한 것을 합격으로 판정하고 2 kg의 슬러리가 모두 통과하지 않은 것은 불합격으로 판정한다.
상기와 같은 조건으로 본 발명자는 코팅되지 않은 하이드로마그네사이트도 밀링할 경우는 스판덱스 제조 공정에 있어서 문제점이 없음을 확인하였다.
본 발명자는 또한 이와 같은 조건으로 하이드로마그네사이트를 밀링(milling)할 경우에는 스판덱스 제조 공정 중 코팅의 유, 무간 차이점을 발견하지 못했다.
이하에서는 본 발명을 하기의 실시 예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
하이드로마그네사이트의 제조
<제조 예 1>
스테아르산이 하이드로마그네사이트 중량 대비 2 중량%가 되도록 물에 넣고, 하이드로마그네사이트를 첨가한 다음, 150℃에서 20분간 교반한 후, 필터링 및 건조하여, 스테아르산으로 코팅된 하이드로마그네사이트를 얻었다.
<제조 예 2>
소듐 스테아레이트가 하이드로마그네사이트 중량 대비 2 중량%가 되도록 물에 넣고, 하이드로마그네사이트를 첨가한 다음, 150℃에서 20분간 교반한 후, 필터링 및 건조하여, 소듐 스테아레이트로 코팅된 하이드로마그네사이트를 얻었다.
<제조 예 3>
하이드로마그네사이트의 중량과 대비하여 스테아르산은 2 중량%, 멜라민 폴리포스페이트는 1 중량%가 되도록 물에 넣고, 하이드로마그네사이트를 첨가한 다음, 160℃에서 30분간 교반한 후, 필터링 및 건조하여, 스테아르산 및 멜라민 폴리포스페이트로 코팅된 하이드로마그네사이트를 얻었다.
<제조 예 4>
스테아릴 알코올이 하이드로마그네사이트 중량 대비 2 중량%가 되도록 물에 넣고, 하이드로마그네사이트를 첨가한 다음, 150℃에서 20분간 교반한 후, 필터링 및 건조한 후, 2450 MHz 마이크로파로 7분간 처리하여 스테아릴 알코올로 코팅된 하이드로마그네사이트를 얻었다.
<제조 예 5>
멜라민 폴리포스페이트가 하이드로마그네사이트 중량 대비 3 중량%가 되도록 물에 넣고, 하이드로마그네사이트를 첨가한 다음, 160℃에서 30분간 교반한 후, 필터링 및 건조하여, 멜라민 폴리포스페이트로 코팅된 하이드로마그네사이트를 얻었다.
<제조 예 6>
코팅되지 않는 하이드로마그네사이트
<비교 제조 예1 >
헌타이트와 하이드로마그네사이트 혼합 광물인 포르타필(Portafill) H5(Ankerproort, 네덜란드, X선 회절 분석으로 헌타이트/하이드로마그네사이트 비율은 85/15)
<비교 제조 예2>
헌타이트와 하이드로마그네사이트 혼합 광물인 울트라카브(Ultracarb) U3(Minelco, 영국, X선 회절 분석으로 헌타이트/하이드로마그네사이트 비율은 80/20, 지방산으로 코팅됨)
<비교 제조 예3>
헌타이트와 하이드로마그네사이트 혼합 광물 울트라카브 U5(Minelco, 영국, X선 회절 분석으로 헌타이트/하이드로마그네사이트 비율은 45/55)
<비교 제조 예 4>
헌타이트와 하이드로마그네사이트 혼합 광물 울트라카브 LH-15(Minelco, 영국, X선 회절 분석으로 헌타이트/하이드로마그네사이트 비율은 30/70)
[실시 예 1 ~ 6 및 비교 예 1 ~ 4]
디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 518 g과 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(분자량 1800) 2328 g을, 질소가스 기류 중에서 80℃, 90분간 교반하면서 반응시켜 양 말단에 이소시아네이트를 지닌 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 프리폴리머를 실온까지 냉각시킨 후, 디메틸아세트아마이드 4269 g을 가하여 폴리우레탄 프리폴리머 용액을 얻었다. 이어서 에틸렌디아민 34.4 g, 프로필렌디아민 10.6 g, 디에틸아민 9.1 g을 디메틸아세트아마이드 1117 g에 용해하고, 10℃ 이하에서 상기 프리폴리머 용액에 첨가하여 폴리우레탄 용액을 수득하였다.
상기 폴리우레탄 용액에 첨가제로서 고형분을 기준으로, 에틸렌비스(옥시에틸렌)비스-(3-(5-t-부틸-4-히드록시-m-토일)-프로피오네이트) 1 중량%, 1,1,1′,1′-테트라메틸-4,4′-(메틸렌-디-p-페닐렌)디세미카바지드 1 중량%, 폴리(N,N-디에틸-2-아미노에틸 메타크릴레이트) 1 중량%, 이산화티탄 0.5 중량%, 마그네슘 스테아레이트 0.5 중량%와 제조 예 1 내지 6과 비교 제조 예 1 내지 4에서 준비한 내염소 4 중량%를 각각 첨가 혼합하여 폴리우레탄 방사 원액을 수득하였다.
상기 첨가제들을 폴리우레탄 방사 원액에 첨가하기 전에 아드반티 스(Advantis) V3기기(드라이스 만하임(Drais Mannheim), 독일)를 이용하여 첨가제들을 디메틸아세트아미드 용매에 분산하고 분쇄한 후 필터링(filtering) 테스트 합격 후 폴리우레탄 방사 원액에 첨가하였다.
상기 방사 원액을 탈포한 다음, 방사통 상부온도 250℃의 뜨거운 공기 중으로 방사하여 4 필라멘트 40 데니어 스판덱스 섬유를 제조하고, 이의 물성을 평가하여 표 1에 정리하였다.
[표 1]
구분 내염소제 24시간 처리후 강력 보지율1)
실시예1 스테아르산 2 중량%처리된 하이드로마그네사이트 (제조예 1) 95%
실시예2 소듐스테아레이트 2 중량%로 처리된 하이드로마그네사이트 (제조예 2) 94%
실시예3 스테아르산 2 중량% 및 멜라민 폴리포스페이트 1 중량%로 처리된 하이드로마그네사이트 (제조예 3) 93%
실시예4 스테아릴 알콜 2 중량%로 처리된 하이드로마그네사이트 (제조예 4) 93%
실시예5 멜라민 폴리포스페이트 3 중량%로 처리된 하이드로마그네사이트 (제조예 5) 92%
실시예6 코팅되지 않는 하이드로마그네사이트 (제조예 6) 91%
비교예1 포르타필 H5 (비교 제조예 1) 85%
비교예2 울트라카브 U3 (비교 제조예 2) 86%
비교예3 울트라카브 U5 (비교 제조예 3) 87%
비교예4 울트라카브 LH-15 (비교 제조예 4) 88%
1) 염소수 내 강력 보지율 테스트(내염소성 테스트)
스판덱스 원사를 50% 신장 하에 pH 7, 97~98℃의 물에서 1시간 처리하고 상온에서 식힌 다음, 활성 염소량 3.5 ppm, pH 7.5의 45 L 염소수에 상온에서 24시간 침적한 후,
강력 보지율(%) = S/So × 100(So: 처리 전 강력, S: 처리 후 강력)
로 계산하여 강력 보지율을 평가하였다. 강력 평가를 위해서 인스트론 4301(인스트론, 미국)을 이용했으며, 시료 길이는 5 ㎝이고, 1 kg의 셀(cell)을 이용하여 300 mm/min의 인장 속도(cross head speed)로 측정하였다.
표 1에서 보는 바와 같이, 하이드로마그네사이트를 사용하면 헌타이트와 하이드로마그네사이트 혼합 광물을 사용할 경우보다 내염소성이 우수함을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 하이드로마그네사이트를 폴리우레탄 중합물 대비 0.1 내지 10중량% 함유한 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하이드로마그네사이트는 하이드로마그네사이트 중량 대비 0.1~10 중량%의 코팅제로 코팅된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 코팅제는 지방족 알코올, 지방산, 지방산 염, 지방족 에스테르, 인산에스테르, 스티렌/말레인산 무수물 공중합체 및 이들의 유도체, 실란 커플링제, 티타네이트 커플링제, 폴리오르가노실록산, 폴리오르가노히드로겐실록산 및 멜라민계 화합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 화합물인 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 하이드로마그네사이트는 코팅되지 않은 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유.
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