KR20160079158A

KR20160079158A - 염색성이 향상된 스판덱스

Info

Publication number: KR20160079158A
Application number: KR1020140189159A
Authority: KR
Inventors: 김태헌; 강연수
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2016-07-06
Also published as: WO2016104956A1

Abstract

본 발명은 염색성이 향상된 스판덱스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스판덱스 섬유에 반응성 염료의 접근을 용이하도록 하기 위한 친수성기를 가진 친수성 고분자와, 반응성 염료와 결합할 수 있는 반응기를 가지는 반응성기 첨가제를 동시에 적용함으로써, 반응성 염료에 대한 염색성을 향상시킨 스판덱스에 관한 것이다.

Description

염색성이 향상된 스판덱스{Improved Dyeing Spandex fiber}

본 발명은 염색성이 향상된 스판덱스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스판덱스 섬유에 반응성 염료의 접근을 용이하도록 하기 위한 친수성기를 가진 친수성 고분자와, 반응성 염료와 결합할 수 있는 반응성기를 가지는 반응성기 첨가제를 동시에 적용함으로써, 반응성 염료에 대한 염색성을 향상시킨 스판덱스에 관한 것이다.

통상 폴리우레탄우레아 탄성섬유는 폴리우레탄우레아 중합체를 습식 또는 건식 방사하여 제조된다. 이때 사용되는 폴리우레탄우레아 중합체는 고분자량의 폴리올, 과량의 디이소시아네이트 및 디올 또는 디아민 화합물인 쇄연장제를 동시에 반응시키는 1단계 중합법으로 제조할 수 있고, 상기 고분자량의 폴리올과 과량의 디이소시아네이트를 먼저 예비중합 하여 1단계로 예비중합체를 제조한 다음 여기에 디올 또는 디아민 화합물인 쇄연장제를 투입하여 2단계로 쇄연장 반응시키는 2단계 중합법으로 제조할 수도 있다.

폴리우레탄우레아 탄성섬유는 탄성과 탄성 회복력이 우수하여 스타킹이나 여성의 속옷 등에 많이 사용되고 있고, 특히 그 의 탄성을 이용하여 운동복이나 수영복 등에 많이 사용되고 있다.

그러나 폴리우레탄우레아 탄성섬유는 대기 중에 노출되면 일광에 의하여 탄성섬유 고유의 물성 및 색상이 변하고, 대기중의 폐가스 등에 의해서도 쉽게 변색되며, 또 자연적인 외기에서도 쉽게 산화되어 그의 고유물성이 저하된다. 또한 폴리우레탄우레아 탄성섬유는 구조적으로 산성염료에 염색되지 않는 단점을 가지고 있다.

이와 같이, 폴리우레탄우레아 탄성섬유는 신도 및 탄성 회복률이 우수하여 용도에 따라 나일론, 아크릴, 울, 면 등과 같은 다른 여러 가지 섬유와 조합되어 고신축성 편물인 스판덱스로 사용되고 있으나, 스판덱스 섬유의 염색성이 미흡한 문제점을 가지고 있다.

특히, 면과 함께 편직된 면과 스판덱스가 혼합된 원단의 경우, 반응성 염료를 사용하여 원단 염색을 진행하게 되는데, 스판덱스는 반응성 염료에 염색이 되지 않아 원단이 스트레치 될 경우 염색이 안된 스판덱스가 원단상 하얗게 보이는 문제점이 있다.

종래 기술로서, 폴리우레탄우레아 탄성사의 염색성을 향상시키기 위한 일반적인 기술로, 일본특허공고 소62-23097호에서는 제3급 질소원자를 폴리우레탄 중합쇄 내에 도입하는 방법이 제안되어 있고, 일본특허공고 평7-517520호에서는 유기산 또는 무기산과 제3급 아민과의 염을 폴리우레탄 중합쇄 중에 도입하는 방법이 제안되어 있고, 일본특허공고 소69-16386호에서는 폴리우레탄 중합쇄의 말단에 제3급 또는 제4급 질소원자를 도입하는 방법이 제안되어 있으며, 일본공개특허 소59-108021호 사슬신장제로서 저분자 디아민을 사용하는 방법 등이 있다.

그러나 이러한 기존의 방법들은 반응성 염료에 대한 염색성은 그다지 좋지 못한 문제가 있었다.

그 외에도, 한국등록특허 제10-0580326호에서는 폴리우레탄우레아 중합체 용액을 방사하여 폴리우레탄우레아 탄성섬유를 제조함에 있어서, 상기 중합체 용액에 아래 트리아진계 화합물과 3급 아민을 포함하는 디에스테르 화합물을 첨가하는 것을 특징으로 하는 염색성 및 내광성이 우수한 폴리우레탄우레아 탄성섬유의 제조방법에 대하여 제안되어 있으며, 한국공개특허 제2014-0081515호에서는 통상의 폴리우레탄우레아 용액에 폴리머의 말단에 -OH기를 다량 함유하는 하이퍼브렌치 폴리머를 폴리우레탄우레아 용액 중합물의 고형분 대비 1.0중량% 내지 5.0중량%로 함유하는 폴리우레탄우레아 방사원액을 방사하여서 제조되는 것을 특징으로 하는 염색성이 개선된 스판덱스 섬유에 관하여 제안되어 있다.

그러나 이러한 발명들 역시 스판덱스의 염색성을 위한 구성을 제시하고 있지만, 반응성 염료에 대한 염색성 향상을 기대하기 어렵다.

위와 같이, 종래에 산성염료에 대한 스판덱스의 염색성을 향상 시키는 기술은 있으나 반응성 염료에 대한 염색성 향상 기술은 없는 상황이다.

일본특허공고 소62-23097호 일본특허공고 평7-517520호 일본특허공고 소69-16386호 일본공개특허 소59-108021호 한국등록특허 제10-0580326호 한국공개특허 제2014-0081515호

상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 반응성 염료를 사용하여 면과 스판덱스가 혼합된 원단의 염색을 진행하는 경우 스판덱스에 반응성 염료에 염색이 되지 않는 문제를 해결하는 것을 과제로 한다.

따라서 본 발명의 목적은 반응성 염료에 대한 염색성을 향상시킨 스판덱스를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 면과 스판덱스가 혼합된 원단으로서 반응성 염료의 염색시에도 염색이 잘 이루어지는 면과 스판덱스가 혼합된 원단을 제공하는데 있다,

위와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, 본 발명은 친수성를 가진 친수성 고분자 0.5~10.0 중량%와, 반응성 염료와 반응하는 반응기를 가진 반응성기 첨가제로서 폴리테트라하이드로퓨란아민, 폴리(N-알킬)알릴아민 및 폴리아미도아민에서 선택되는 1종 이상의 첨가제 0.5~10.0 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 스판덱스를 제공한다.

본 발명에 따른 반응성 염료에 대한 염색성이 향상된 스판덱스는 기존의 스판덱스에 반응성 염료에 대한 염색성이 향상되어 이를 면과 함께 혼합하여 원단을 제조하고 이를 염색하는 경우 염색성이 크게 개선되는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 하나의 구현예로서 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 스판덱스에 있어서, 반응성 염료의 접근을 용이하도록 하기 위한 친수성기를 가진 물질인 친수성 고분자와, 반응성 염료와 결합할 수 있는 반응기를 가지는 물질인 특정의 반응성기 첨가제를 동시에 적용하여 소수성 특징을 가지는 스판덱스에 염색성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 스판덱스에 친수성 고분자와 함께 반응성기 첨가제로서 폴리테트라하이드로퓨란아민, 폴리(N-알킬)알릴아민 및 폴리아미도아민에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 혼합하여 반응성 염료에 대한 염색성을 향상시킨 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 친수성 고분자로서는 폴리에틸렌글리콜, 셀룰로오스 아세테이트 및 히드록시 에틸셀룰로오스 중에서 선택된 1종 이상의 친수성 고분자를 사용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 친수성 고분자와 반응성기 첨가제는 전체 스판덱스 성분에 대해 각각 0.5 ~ 10.0 중량% 로 사용하며, 상기 친수성 고분자와 반응성기 첨가제 성분의 총 사용량은 1.0 ~ 20.0 중량%로 사용될 수 있다. 만일, 그 사용 량의 합이 20중량%를 넘어 첨가될 경우는 강도 및 신도, 모듈러스(modulus) 등의 물성이 저하되는 문제를 야기시킬 수 있으며, 1.0% 미만일 경우 반응성 염료에 대한 염색성 향상 효과가 미미하다. 그러나 친수성 고분자와 상기 반응성기 첨가제의 사용량이 반드시 동일한 량으로 사용되어야 하는 것은 아니다. 본 발명에 따르면, 상기 친수성 고분자와 상기 반응성기 첨가제의 사용량은 물성이나 염색성을 고려하여 상기 범위에서 조절하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따르면 바람직하게도 상기와 같이 친수성 고분자와 특정 첨가제 성분을 함께 사용하는 경우 친수성 고분자는 반응성 염료의 접근을 용이하도록 하기 위한 친수성기를 가진 물질을 사용하는 것이고, 상기 특정의 반응성기 첨가제는 반응성 염료와 결합할 수 있는 반응기를 가지는 물질로서 첨가하는 것으로서, 이러한 두 가지 특성을 가진 물질을 동시에 적용하여 스판덱스의 염색성을 향상시킬 수 있는 것이다. 만일에, 친수성기를 가진 친수성 고분자만을 도입할 경우 염료와 결합 수 있는 반응기가 없어 염색이 이루어지지 않으며, 염료와 결합할 수 있는 반응기를 가진 상기 반응성기 첨가제만을 도입할 경우 스판덱스의 소수성인 특성으로 인해 염료의 접근이 어려워 염색성 향상을 기대 할 수 없게 된다.

본 발명의 한 구현예에 따르면, 스판덱스 제조의 예로서 스판덱스 섬유 제조에 사용되는 폴리우레탄우레아 중합체는 당 분야에 공지된 바와 같이 유기디이소시아네이트 및 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 프리폴리머를 제조한 후, 이를 유기용매에 용해시킨 후 디아민과 모노아민을 반응시키는 것에 의해 제조할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 상기 유기 디이소시아네이트로는 예컨대 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트, 부틸렌디이소시아네이트, 수소화된 P,P-메틸렌디이소시아네이트 등이 사용될 수 있으며, 상기 고분자 디올로는 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리카보네이트디올 등이 사용될 수 있다. 상기 디아민류는 사슬연장제로서 사용되며, 이의 예로는 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 하이드라진, 1,2-디아미노프로판 등이 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 특히 에틸렌디아민 100몰% 적용한 것을 사용할 수 있다.

또한 모노아민은 사슬종결제로서 사용되며, 이의 예로는 디에틸아민, 모노에탄올아민, 디메틸아민 등이 사용할 수 있다.

본 발명에 따르면 이 과정에서 상기 친수성 고분자와 반응성기 첨가제는 쇄연장 반응이 완료된 폴리우레탄우레아폴리머에 적정 함량만큼 첨가하는 방법으로 사용될 수 있는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기와 같이 제조된 스판덱스는 기존의 스판덱스에 반응성 염료에 대한 염색성이 향상되어 이를 면과 함께 혼합하여 원단을 제조하고 이를 염색하는 경우 염색성이 크게 개선되는 효과가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 본 발명에 따른 스판덱스와 면이 혼합된 원단을 포함한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 다음의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

친수성 고분자와 반응성기 첨가제를 사용하여 스판덱스를 제조하되, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 8.9kg과 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜(PTMG, 분자량 1800) 37.5kg을, 질소가스기류 중에서 90℃, 120분간 교반하면서 반응시켜 양말단에 이소시아네이트를 지닌 폴리우레탄우레아 예비중합체(prepolymer)를 제조하였다. 상기 예비중합체를 실온까지 냉각시킨 후, 용매로서 디메틸아세트아마이드 75.4kg을 가하여 폴리우레탄우레아 예비중합체(prepolymer) 용액을 얻었다.

이어서 사슬연장제로서 에틸렌디아민 0.87kg, 사슬종결제로서 디에틸아민 0.14kg을 디메틸아세트아마이드 13.4kg에 용해하고 10℃ 이하에서 상기 예비중합체 용액에 첨가하여 폴리우레탄우레아 용액을 얻었다. 상기의 폴리우레탄우레아 용액에 폴리에틸렌글리콜을 5중량%, 폴리테트라하이드로퓨란아민을 5중량% 투입하여 45℃에서 60분간 믹싱하였다.

추가로, 상기 폴리우레탄우레아 용액에 산화방지제로서 트리에틸렌글리콜-비스-3-(3-터셔리부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 1.5중량%와 무기내염소제로서 멜라민폴리포스페이트 1중량%가 코팅된 하이드로탈사이트(Mg4Al₂(OH)12CO₃·3H₂O)를 4중량%, 내광제로서 이산화티탄 0.5중량%를 혼합하여 폴리우레탄우레아 방사 원액을 조제하였다.

위와 같이 수득한 방사 원액을 건식 방사에 의해 900m/min 속도로 방사하여 40 데니아 3 필라멘트의 폴리우레탄우레아 탄성사를 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 제조과정은 동일하게 실시하되, 폴리에틸렌글리콜의 함량이 3중량%, 폴리테트라하이드로퓨란아민의 함량이 3중량%를 사용하여 제조하였다.

비교예 1

상기 실시예 1과 제조과정은 동일하게 실시하되, 폴리에틸렌글리콜은 첨가하지 않고, 폴리테트라하이드로퓨란아민만 5중량% 첨가하여 제조하였다.

비교예 2

상기 실시예 1과 제조과정은 동일하게 실시하되, 폴리에텔렌글리콜은 5중량% 첨가하며, 폴리테트라하이드로퓨란아민은 첨가하지 않고 제조하였다.

비교예 3

상기 실시예 1과 제조과정은 동일하게 실시하되, 폴리에틸렌글리콜의 함량이 0.2중량%, 폴리테트라하이드로퓨란아민의 함량이 0.4중량%가 되도록 하여 제조하였다.

비교예 4

상기 실시예 1과 제조과정은 동일하게 실시하되, 폴리에틸렌글리콜의 함량이 12중량%, 폴리테트라하이드로퓨란아민의 함량이 12중량%가 되도록 하여 제조하였다.

이때 친수성 고분자와 반응성기 첨가제의 사용량은 다음 표 1에 비교하여 나타내었다,

실험예

상기 실시예와 비교예에서 제조된 스판덱스에 대하여 염색을 실시하고 염색 후 명도(L) 값으로 염색성 정도(진하기)를 측정하여 비교 평가하였다.

그 평가 결과는 다음 표 1에 비교하여 나타내었다.

여기서 염색성 정도인 L 값의 측정은 분광광도계를 사용하여 원사의 반사율을 측정한 후, 이를 CIE 76 CIE Lab 색차식의 계산식을 이용하여 계산하였다.

	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예 3	비교예 4
친수성기 함량 (wt%)	5	3	0	5	0.2	12
염료와의 반응성기 함량(wt%)	5	3	5	0	0.4	12
L값	48.1	56.7	78.3	88.6	85.1	27.4

상기의 실험결과로부터, 본 발명에 따른 실시예의 경우 비교예에 비해 현저하게 우수한 염색성을 나타낸다는 사실을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명에 따른 친수성기를 가진 친수성 고분자와 반응성기를 가진 첨가제의 사용량에 대한 임계적 의의가 잇는 것으로 확인되었다.

특히, 비교예 4의 경우는 과량의 첨가제 적용으로 인해, 방사중 작업성 불량 및 spandex로써 적용 불가능한 물성 저하를 가져온다.

Claims

스판덱스에 있어서, 친수성를 가진 친수성 고분자 0.5~10.0 중량%와, 반응성 염료와 반응하는 반응기를 가진 첨가제로서 폴리테트라하이드로퓨란아민, 폴리(N-알킬)알릴아민 및 폴리아미도아민 중에서 선택되는 1종 이상의 반응성기 첨가제 0.5~10.0 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 스판덱스.
청구항 1에 있어서, 친수성 고분자는 폴리에틸렌글리콜, 셀룰로오스 아세테이트 및 히드록시 에틸셀룰로오스 중에서 선택된 1종 이상의 친수성 고분자인 것을 특징으로 하는 스판덱스.
청구항 1에 있어서 친수성 고분자와 반응성기 첨가제는 그 총 합량이 1.0~20.0중량%인 것을 특징으로 하는 스판덱스.
청구항 1에 있어서 친수성 고분자와 반응성기 첨가제는 동일하거나 서로 다른 함량으로 함유된 것을 특징으로 하는 스판덱스.
상기 청구항 1 내지 청구항 4 중에서 선택된 어느 하나의 항에 따른 스판덱스와 면 섬유가 혼합된 원단.