KR20140095637A - 생산성 향상이 가능한 스판덱스 섬유의 제조방법 - Google Patents

생산성 향상이 가능한 스판덱스 섬유의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기 디이소시아네이트와 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 제조하고 이를 유기용매에 용해한 후 쇄연장제 디아민 및 쇄종지제 모노아민과 반응시켜 수지 조성물을 조제함에 있어 고분자 디올에 분자량이 90 내지 600인 저분자 디올을 혼합하여 수지 조성물을 조제하는 것을 특징으로 하는 생산성 향상이 가능한 스판덱스 섬유의 제조방법을 제공하기 위한 것이다

Description

생산성 향상이 가능한 스판덱스 섬유의 제조방법{Process Spandex composition having improved productivity}
본 발명은 생산성 향상이 가능한 스판덱스 섬유의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조된 스판덱스 섬유의 내열성 및 기타 물성의 저하 및 변화없이 방사 점도 시간 만을 단축시켜서 생산성을 향상시킬 수 있는 스판덱스 섬유의 제조방법에 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 제조된다.
이와 같은 종래 방법으로 스판덱스 섬유를 제조할 경우, 방사를 하기 위하여 스판덱스 중합물의 점도를 방사에 적합하도록 충분히 올려야하고, 방사점도까지 점도를 상승시키기 위하여 일정시간이 필요로 하게된다.
이에 본 발명은 내열성 및 기타 물성의 저하 및 변화없이 방사 점도 도달 시간만을 단축함으로써 생산성을 비약적으로 증대시킬 수 있는 생산성 향상이 가능한 스판덱스 섬유의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물의 제조는 유기 디이소시아네이트와 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 제조하고 이를 유기용매에 용해한 후 쇄연장제 디아민 및 쇄종지제 모노아민과 반응시켜 수지 조성물을 조제함에 있어 고분자 디올에 분자량이 90 내지 600인 저분자 디올을 혼합하여 수지 조성물을 조제하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조된 스판덱스 섬유는 내열성 및 기타 물성의 저하 및 변화없이 방사 점도 도달 시간만을 단축함으로써 생산성을 비약적으로 증대시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명을 다음에서 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 고분자 디올에 저분자량의 디올이 혼합된 스판덱스 섬유용 폴리우레탄 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 스판덱스 섬유에 사용되는 세그먼트 폴리우레탄 수지 조성물은 당 분야에서 공지된 바와 같이 유기 디이소시아네이트 및 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 제조한 후, 이를 유기 용매에 용해시킨 후 디아민 및/또는 모노아민과 반응시킴으로써 제조를 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 고분자 디올에 분자량이 90 내지 600인 저분자 디올을 혼합한다. 여기서 사용할 수 있는 저분자 디올로는 예를 들면, 분자량(Mw)이 600 이하인 디올류, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 등이 있으며, 그 배합량은 약 0.5중량% 내지 1중량%가 바람직하다.
상기에서 디이소시아네이트는 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,5'-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4'-페닐렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4'-시클로헥산디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실 메탄디이소시아네이트, 및 이소포론디이소시아네이트 등을 예로 들 수 있다
상기 고분자 디올로는 분자량이 1750 내지 3100인 폴리테트라메틸렌에테르글리콜이 바람직하다. 만일 분자량이 1750 미만이면 섬유의 신도가 낮아서 스판덱스 섬유로의 기능이 저하되는 문제가 있고, 3100을 초과하면 결정화도가 너무 높아서 탄성이 정상적으로 발현되지 않게 된다.
상기 폴리올은 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리카보네이트디올, 알킬렌옥사이드와 락톤모노머의 혼합물과 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜의 공중합체, 및 3-메틸-테트라히드로푸과 테트라히드로푸란의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 쇄연장제는 에틸렌디아민, 1, 2-디아미노프로판, 1, 3-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 2,3-디아미노부탄, 1,5-디아미노펜탄, 및 1, 6-헥사메틸렌디아민, 1,4-씨클로헥산디아민, 및 에틸렌 트리아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 쇄종지제는 1 관능기를 갖는 아민, 예를 들어 디에틸아민, 모노에탄올아민, 또는 디메틸아민일 수 있다.
아울러, 본 발명은 상기 폴리우레탄 수지 조성물로부터 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]
수평균 분자량이 1800인 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG)과 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트를 몰비로 1:1.7에 1,4-부탄디올 (분자량 90) 0.5중량%을 함께 반응기에 투입하고, 질소가스기류 중에서 90℃, 90분간 교반하면서 반응시켜, 양말단에 이소시아네이트를 캡핑 반응(Capping Reaction)을 실시하였다. 이렇게 만들어진 폴리우레탄 전구체를 디메틸아세트아미드(DMAc)에 38중량%로 녹여 프리폴리머 용액을 만들었다.
쇄연장제로 에틸렌디아민을 단독 사용하거나 1,2-프로필렌디아민과 혼합 사용하여 쇄종지제 디에틸아민과 15:1의 당량비로 혼합하고 디메틸아세트아미드에 녹여 7% 아민 용액을 만들었다.
상기 프리폴리머 용액과 아민 용액을 NCO기와 아민기의 당량비가 아민기가 더 많고 고유점도가 1.1이 되도록 고속으로 교반하며 쇄연장 반응을 시켜 고형분 35%의 폴리우레탄우레아 방사원액을 제조하였으며, 이 방사원액을 점도가 4000 Poise가 될 때까지 40°C에서 4rpm으로 교반시켜 방사 용액을 만들었다.
[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
실시예 1에서 저분자 디올로서 1,4-부탄디올(분자량 100)을 0.7중량%를 고분자디올과 함께 반응기에 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시한다.
실시예 3
실시예 1에서 저분자 디올로서 1,4-부탄디올(분자량 200)을 1중량%를 고분자디올과 함께 반응기에 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시한다.
비교예 1
실시예 1에서 저분자 디올을 사용하지 않고 고분자디올만을 반응기에 투입하는 종래의 방법으로 실시하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시한다.
상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1에 대한 방사점도 도달시간을 측정한 결과를 다음 표 1에 나타내었다. 다음 표 1에서 방사점도 도달시간은 고형분 35%의 폴리우레탄우레아 방사원액을 점도가 4000 Poise가 될 때까지 40°C에서 4rpm으로 교반시키며, 방사 원액이 4000P 이상이 되는 시간을 비교한 것이다.
Figure pat00001
이상, 본 발명의 바람직한 예에 대해 어느 정도 특정적으로 설명했지만, 이것들에 대해 여러 가지의 변경을 할 수 있는 것은 당연하다. 따라서, 본 발명의 범위 및 정신으로부터 이탈하는 일 없이, 본 명세서 중에서 특정적으로 기재된 모양과는 다른 모양으로 본 발명을 실시할 수 있다는 것은 당연한 것으로 이해될 수 있다.

Claims (3)

  1. 유기 디이소시아네이트와 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 제조하고 이를 유기용매에 용해한 후 쇄연장제 디아민 및 쇄종지제 모노아민과 반응시켜 수지 조성물을 조제함에 있어 고분자 디올에 분자량이 90 내지 600인 저분자 디올을 혼합하여 수지 조성물을 조제하는 것을 특징으로 하는 생산성 향상이 가능한 스판덱스 섬유의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저분자 디올은 분자량(Mw)이 600 이하인 디올류, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올로부터 적어도 하나를 선택하여서 되는 것을 특징으로 하는 생산성 향상이 가능한 스판덱스 섬유의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 저분자 디올은 약 0.5중량% 내지 1중량%를 배합하여서 되는 것을 특징으로 하는 생산성 향상이 가능한 스판덱스 섬유의 제조방법.
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