KR20120077817A - 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물 및 이로부터 제조된 스판덱스 섬유 - Google Patents

스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물 및 이로부터 제조된 스판덱스 섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 조성물로서 쇄연장제로서 방향족 디아민을 전체 쇄연장제 디아민 대비 5몰% 이상 포함하는 폴리우레탄 수지 조성물(A) 90 내지 99.9 중량%, 및 0.1 내지 10.0 중량%의 로진 또는 로진 유도체(B)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 스판덱스용 폴리우레탄 수지조성물은 해사성이 유지됨과 동시에 필라멘트간 합착력을 개선하고, 교?편직과 같은 후가공 작업에서 스컴 발생을 미연에 방지할 수 있으며, 권자의 띠발생이 없는 우수한 작업성을 가진 스판덱스 섬유를 제조할 수 있다.

Description

스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물 및 이로부터 제조된 스판덱스 섬유 {Polyurethane resin compositon for Spandex fiber and the Spandex fiber using the same}
본 발명은 로진 또는 로진 유도체를 포함하는 폴리우레탄 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로진 또는 로진 유도체를 포함하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물에 관한 것이다.
스판덱스 섬유는 85중량% 이상의 우레탄(urethane) 결합을 갖는 고신축성 폴리우레탄계 섬유로서 널리 알려져 있다. 일반적으로 스판덱스 섬유는 폴리우레탄 수지 조성물인 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 수지 조성물을 가열용융상태에서 노즐을 통해 압출하고 냉각시키는 용융방사를 통해 제조되는 것이 일반적이다.
일반적으로 스판덱스는 신도 및 탄성 회복률이 우수하여 고신축성 편성물에 많이 이용되고 있으나, 편직 과정에서 실과 가이드간 마찰이 커 필라멘트가 갈라져 사절이 발생하는 단점이 있다.
따라서 상술한 문제점을 개선하기 위한 종래 기술로서 일본특허공개 소 40-5557호에는 스판덱스용 방사유제 중에 지방산 금속염을 함유시켜 실과 가이드간의 마찰을 줄여주고 해사성을 개선하는 방법이 기술되어 있다.
그러나, 상기 종래 기술의 방법에 의하면 실과 가이드간 마찰이 줄고 해사성은 개선되나 과다한 해사성으로 인해 권자에 벌지, 능락 및 권자에 띠가 발생되며 이로 인해 후가공 작업성이 저하되고 또한 유제 중에 함유된 금속염의 미분말에 의해서 정경기 및 편직기 가이드 부분과 실 접촉부분에 스컴(scum)발생과 이로 인한 정전기 발생으로 제품의 품질이 저하되는 문제점을 가진다.
상기 문제점을 해결하기 위한 또 다른 종래 기술로는 방사 직후 꼬임 장치를 이용하여 에어의 회전력에 의하여 필라멘트간의 물리적 합착력을 높이는 방법을 적용하고 있으나, 꼬임 장치의 표면과 실의 마찰에 의하여 원사의 균일성을 저하시키는 문제점을 해결하지 못하고 있다.
본 발명은 스판덱스 섬유의 해사성을 유지함과 동시에 필라멘트간 합착력을 개선하고 스컴 발생을 방지하기 위하여, 로진 또는 로진 유도체를 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 조성물에 직접 포함시켜 마찰특성과 점착특성을 개선하고, 과다한 띠발생, 벌지, 능락이 없는 해사성 및 후가공 작업에서의 작업성이 우수한 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 구체예로서, (A) 폴리우레탄 수지 조성물 90 내지 99.9 중량%; 및 (B) 로진 화합물 0.1 내지 10.0 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구체예로서, 상기 로진 화합물(B)은 로진 또는 로진 유도체이고, 하기 화학식 1의 아비에트산을 주성분으로 포함한다.
Figure pat00001
본 발명의 또 다른 구체예로서, 상기 로진 화합물(B)은 네오아비에트산 ?레포피마르산 ?히드로아비에트산 ?피마르산 ?덱스톤산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 상기 다른 기술적 과제를 위하여, 본 발명은 로진화합물을 포함하는 폴리우레탄 조성물을 방사하여 제조된 스판덱스 섬유를 제공한다.
본 발명은 스판덱스 섬유의 필라멘트간 합착력을 개선하며, 교?편직과 같은 후가공 작업에서 스컴 발생을 미연에 방지할 수 있으며, 권자의 띠발생이 없는 우수한 작업성을 가진 스판덱스 섬유를 제조할 수 있다.
이하 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 조성물의 각각의 성분에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 스판덱스 섬유의 제조방법에 있어서, 고분자량의 디올 화합물인 폴리올과 과량의 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 폴리올의 양 말단에 이소시아네이트기를 가지는 예비중합체(prepolymer)를 얻는 1차 중합반응과 상기 예비중합체를 적절한 용매에 용해시킨 후 그 용액에 디아민계 또는 디올계 사슬 연장제, 및 모노알코올 또는 모노아민 등과 같은 사슬 종결제 등을 첨가하여 반응시키는 2차 중합단계를 거쳐, 방사액을 만든 후 건식방사에 의해 폴리우레탄우레아 탄성 섬유로 제조되는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 조성물은 폴리우레탄 수지 조성물(A) 90 내지 99.9 중량% 및 0.1 내지 10.0 중량%의 로진 또는 로진 유도체(B)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리우레탄 수지 조성물(A)은 유기 디이소시아네이트 및 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 제조한 후, 이를 유기 용매에 용해시킨 후 디아민 및/또는 모노아민과 반응시킴으로써 제조된다.
상기 유기 디이소시아네이트로의 구체적인 예로는 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,5'-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4'-페닐렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,4'-시클로헥산디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실 메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등이 있으며 이들을 단독 또는 혼합하여 사용한다.
또한 본 발명에 사용되는 폴리올은 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리카보네이트디올, 알킬렌옥사이드와 락톤모노머의 혼합물과 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜의 공중합체, 3-메틸-테트라히드로푸란과 테트라히드로푸란의 공중합체 등에서 1종 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로 예시할 수 있으나 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.
상기 디아민류는 쇄연장제로서 사용되며, 이의 예로는 에틸렌디아민, 1,2-디아미노프로판, 1,3-디아미노프로판, 헥사메틸렌디아민, 히드라진, 비스-(3-아미노프로필)-메틸아민 등이 있다.
또한 모노아민은 쇄종지제로서 사용되며, 이의 예로는 디에틸아민, 모노에탄올아민, 디메틸아민, N-부틸아민, 디부틸아민 등이 있다.
유기용매로서는 N,N'-메틸포름아미드, N,N'-Z디메틸아세트아미드, 테트라메틸요소, 헥사메틸포스포노아미드 등을 들 수 있다.
본 발명은 로진 또는 로진 유도체를 상기 섬유 조성물에 첨가제 형태로 직접 포함시키는 것이 발명의 특징이다.
폴리우레탄 수지 조성물 내에 포함된 상기 로진 및 로진 유도체는 방사 후 실의 표면으로 천천히 마이그레이션(Migration)되어 종래기술에 속하는 방사 후 꼬임장치로 물리적 합착을 시도하는 기술과 비교하여 화학적 결합력에 의해 점착특성을 개선한 것이므로 꼬임장치와 실과의 마찰에 의한 균일성 저하를 방지할 수 있는 이점을 가진다.
상기 로진 및 로진 유도체는 0.1 내지 10.0중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 로진 및 로진 유도체 함유량이 0.1중량% 이하이면 실표면으로 마이그레이션되는 양이 적어 점착특성의 개선 효과가 없으며 10.0중량% 이상에서는 과도한 점착성으로 원사의 해사장력이 높아져 사절의 원인이 된다.
상기 로진(rosin)화합물은 하기 화학식 1를 가지는 아비에트산(C20H30O2)을 주성분으로 하며, 네오아비에트산 ?레포피마르산 ?히드로아비에트산 ?피마르산 ?덱스톤산 등 수지산(樹脂酸)을 포함하는 화합물이다.
화학식 1
Figure pat00002
또한 본 발명의 로진 화합물은 용도 및 사용 목적에 따라 물리적 및/또는 화학적처리된 로진 유도체를 사용할 수 있다. 예를 들면, 로진 화합물의 말단기 중의 카르복실산기와 알코올관능기를 가진 화합물을 에스테르화 반응시켜 얻어진 에스테르화된 로진 유도체, 수소화 반응에 의하여 수소화된 로진유도체 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.
하기 표 1의 함량으로 로진을 포함하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물을 건식방사하여 40데니어의 스판덱스를 얻은 후, 상기 스판덱스의 해사장력, 스컴발생, RTO(Rolling take off)방식으로 해사시 권자의 띠발생 여부 등을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
폴리우레탄 탄성사는 용도에 따라 폴리에스테르, 나일론 등과 혼용하여 사용된다
[실시예 2 내지 3 및 비교예 1 내지 3]
하기 표 1의 함량으로 로진을 사용 또는 미사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 같은 조건으로 시편으로 제작하고 물성을 평가하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
로진함량 (wt%) 0.1 3.0 10.0 15.0 0 0
유제부착량 (%) 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 7.0
Air량 (Nm3/hr) 15 13 13 13 15 16
합착력 2 4 6 10 2 2
U(%) 1.6 1.5 1.5 1.7 1.6 1.6
필라멘트 갈라짐 수
(사절수)		 1~2 0 0 4~5 2~3 0~1
해사장력 (g) 1.5 1.5 1.7 2.0 1.5 1.4
스컴 無 無 無 無 無 발생
상기 표 1의 물성평가 결과에서 보듯이, 상기 실시예 1 내지 3은 본 로진을 본 발명의 바람직한 범위인 0.1 내지 10중량%의 범위로 포함하여 스컴이 발생하지 않으며, 사절수가 감소하며, 합착력이 개선된 것을 알 수 있다. 반면, 비교예 2 및 3은 로진을 포함하지 않고 실험한 예로서 합착력이 저하되고, 사절수가 증가하거나(비교예 2) 또는 스컴이 발생(비교예3)한 것을 알 수 있다. 또한 로진을 과량 투입한 비교예 1의 경우는 합착력은 우수하나, 해사장력이 증가하고 사절수가 현저히 많아진 것을 알 수 있다.

Claims (7)

  1. (A) 폴리우레탄 수지 조성물 90 내지 99.9 중량%; 및
    (B) 로진 화합물 0.1 내지 10.0 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리우레탄 수지 조성물은 디이소시아네이트를 포함하고, 상기 디이소시아네이트는 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,5'-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4'-페닐렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,4'-시클로헥산디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실 메탄디이소시아네이트, 및 이소포론디이소시아네이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리우레탄 수지 조성물은 고분자량의 디올 화합물인 폴리올을 포함하고, 상기 폴리올은 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리카보네이트디올, 알킬렌옥사이드와 락톤모노머의 혼합물과 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜의 공중합체, 3-메틸-테트라히드로푸란과 테트라히드로푸란의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 로진 화합물은 로진 또는 로진 유도체이고, 하기 화학식 1의 아비에트산을 주성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물.
    화학식 1
    Figure pat00003
  5. 제4항에 있어서, 상기 로진 화합물(B)은 네오아비에트산 ?레포피마르산 ?히드로아비에트산 ?피마르산 ?덱스톤산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항의 폴리우레탄 조성물을 방사하여 제조되는 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유.
  7. 제6항에 있어서 상기 방사는 건식방사인 것을 특징으로 하는 스판덱스 섬유.
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