KR20180014766A - 공중합체 폴리올을 포함하는 폴리우레탄 섬유 - Google Patents

공중합체 폴리올을 포함하는 폴리우레탄 섬유 Download PDF

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노만 제이 디알루라
티아니이 랴오
안드레아스 위르겐 블랩
로널드 디 빙-우
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Abstract

(a) 예비 중합체와 (b) 사슬 연장제의 반응 생성물인 폴리우레탄유레아를 포함하는 탄성 섬유로서, 상기 예비 중합체(a)가 (i) 1000 내지 2000의 수평균분자량을 갖는 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체를 포함하는 폴리올과 (ii) 다이아이소사이아네이트의 반응 생성물을 포함하는, 상기 탄성 섬유, 그리고 이러한 섬유를 포함하는 패브릭 및 위생 용품.

Description

공중합체 폴리올을 포함하는 폴리우레탄 섬유
본 발명은 (i) 1000 내지 2000의 수평균분자량을 갖는 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체를 포함하는 폴리올과 (ii) 다이아이소사이아네이트의 반응 생성물을 포함하는 예비 중합체; 및 (c) 사슬 연장제로부터 제조된 탄성 섬유에 관한 것이다.
공중합체 폴리올류로부터 유래되는 폴리우레탄유레아 용액 방사 스판덱스 섬유가 공지되어 있다. 예를 들어, 로리(Lawrey) 등에게 허여된 미국 특허출원 공개 제 2006/0135724 A1에는 PTMEG 공중합체를 포함할 수 있는 폴리올 블렌드(blend)로부터 유래되고 다이아민 사슬 연장제 블렌드를 포함하는 스판덱스 섬유가 개시되어 있다. 이러한 섬유는 바람직한 열고정 효율을 갖는 패브릭(fabric)을 제공한다.
선행 기술분야와는 대조적으로, 본 발명의 섬유는 이들이 열처리 이후에 이들의 수축력(retractive power)을 유지한다는 점에서 내구성을 갖는다. 게다가 상기 섬유는 동일한 데니어(denier)를 갖는 상업적으로 이용 가능한 스판덱스와 비교 시에 보다 높은 수축력을 갖는다. 이들 섬유는 (a) 예비 중합체와 (b) 사슬 연장제의 반응 생성물인 폴리우레탄유레아를 포함하며, 이때 상기 예비 중합체(a)는 (i) 1000 내지 2000의 수평균분자량을 갖는 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체를 포함하는 폴리올과 (ii) 다이아이소사이아네이트의 반응 생성물을 포함한다. 상기 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체는 임의의 적합한 수평균분자량(MW), 예를 들어 1200 내지 1800의 수평균분자량(MW)을 가질 수 있다. 기타 적합한 MW는 1300 내지 1500일 수 있다.
본 발명의 양태에서, 상기 예비 중합체는 2.6 내지 3.6, 바람직하게는 2.8 내지 3.2의 NCO%를 갖는다.
본 발명의 다른 양태에서, 상기 사슬 연장제는 선형 다이아민 사슬 연장제와 같은 다이아민 사슬 연장제이다. 본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 사슬 연장제는 에틸렌 다이아민으로만 구성되어 있다.
본 발명의 추가의 양태에서, 상기 폴리올은 상기 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체 또는 상기 공중합체와 상이한 폴리올의 조합물 로만 구성되어 있다. 상기 상이한 폴리올은 폴리카보네이트글리콜류, 폴리에스터글리콜류, 폴리에터글리콜류 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단일의 추가적인 폴리올 또는 폴리올류의 블렌드를 포함할 수 있다.
본 발명의 부가적인 양태에서, 상기 폴리올은 상기 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체를 약 50% 내지 약 100%로 포함한다. 본 발명의 여전히 또 다른 양태에서, 상기 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체는 3-메틸테트라하이드로퓨란을 약 5 내지 약 75몰%, 예를 들어 5 내지 25몰% 또는 10 내지 20몰%로 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 (a) 예비 중합체와 (b) 사슬 연장제의 반응 생성물인 폴리우레탄유레아를 포함하는 탄성 섬유를 포함하는 패브릭으로서, 상기 예비 중합체(a)는 (i) 1000 내지 2000의 수평균분자량을 갖는 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체를 포함하는 폴리올과 (ii) 다이아이소사이아네이트의 반응 생성물을 포함한다.
본 발명의 실시형태에서, 상기 패브릭은 열처리 이후에 힘(power)을 유지한다.
본 발명의 부가적인 실시형태에서, 상기 패브릭은 니트(knit) 또는 직포(woven) 조직을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태는 (a) 예비 중합체와 (b) 사슬 연장제의 반응 생성물인 폴리우레탄유레아를 포함하는 위생 용품으로서, 상기 예비 중합체(a)는 (i) 1000 내지 2000의 수평균분자량을 갖는 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체를 포함하는 폴리올과 (ii) 다이아이소사이아네이트의 반응 생성물을 포함한다.
정의
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "용매"는 다이메틸아세트아마이드(DMAC), 다이메틸폼아마이드(DMF) 및 N-메틸 피롤리돈과 같은 유기 용매를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 "용액 방사"란 용어는 습식 방사 또는 건식 방사 공정 중 하나 일 수 있는 용액으로부터의 섬유의 제조를 포함하며, 상기 공정 둘 모두는 섬유 생산을 위해 일반적인 기법이다.
의복에 포함되는 경우에 얀(yarn) 가공, 패브릭 제조, 및 소비자 만족도에 대한 스판덱스 섬유의 적합성을 확보하는데 도움이 되기 위해, 다수의 부가적인 물성이 조절될 수 있다. 스판덱스 조성물들이 당해 기술분야에 널리 공지되어 있으며, 몬로우 쿠퍼(Monroe Couper)에 개시된 바와 같은 변형물을 포함할 수 있다(문헌[Handbook of Fiber Science and Technology: Volume III, High Technology Fibers Part A. Marcel Dekker, INC: 1985, pages 51-85]). 이들의 몇몇 실시예가 본 명세서에 나열되어 있다.
스판덱스 섬유는 TiO2와 같은 광택 제거제 또는 다른 기타 입자를 0.01 내지 6중량%의 수준으로 함유할 수 있으며, 이때 상기 입자는 기저 섬유 중합체와는 상이한 굴절율을 갖는다. 밝거나 광택 있는 외관이 요구되는 경우에 보다 낮은 수준이 또한 유용하다. 상기 수준이 증가함에 따라 얀의 표면 마찰이 변할 수 있으며, 이는 가공 도중에 상기 섬유가 접촉하는 표면에서의 마찰에 영향을 미칠 수 있다.
단위 데니어(단위: 그램(g))/데니어)(강인도(tenacity)) 당 파단 힘(단위: g)으로 측정된 바와 같은 섬유 파단 강도는 분자량 및/또는 방사 조건에 따라 0.7 내지 1.2g/데니어로 조절될 수 있다.
상기 섬유의 데니어는 목적하는 패브릭 조직에 기초하여 5 내지 2000 이상으로 제조될 수 있다. 5 내지 30데니어의 스판덱스 얀은 1 내지 5의 필라멘트 계수(filament count)를 가질 수 있고, 30 내지 2000데니어의 얀은 20 내지 200의 필라멘트 계수를 가질 수 있다. 상기 섬유는 상기 패브릭의 목적하는 최종 용도에 따라 임의의 종류의 패브릭(직포, 경사 니트 또는 위사 니트)에서 0.5% 내지 100%의 함량으로 사용될 수 있다.
상기 스판덱스 얀은 단독으로 사용될 수 있거나, 이는 연방 통상 위원회(FTC)에 의해 의식되는 바와 같이 의류 최종 용도에 적합한 것과 같은 임의의 기타 얀과 겹쳐지거나, 꼬이거나, 동시 삽입되거나 혼합될 수 있다. 이는 나일론, 폴리에스터, 다성분 폴리에스터 또는 나일론으로 제조된 섬유, 면, 양모, 황마, 사이잘(sisal), 대마, 아마(flax), 대나무, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리플루오로카본류, 레이온(rayon), 임의의 종류의 셀룰로스 화합물 및 아크릴 섬유를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 스판덱스 섬유는 상기 섬유의 하류 가공을 향상시키기 위해 제조 공정 도중에 이에 도포되는 윤활유 또는 마감제(finish)를 구비한다. 상기 마감제는 0.5 내지 10중량%의 양으로 도포될 수 있다. 대안적으로는, 상기 섬유는 윤활유 또는 마감제 없이 생산될 수 있다.
상기 스판덱스 섬유는 스판덱스의 초기 색깔을 조절하기 위해, 또는 염소, 매연, UV, NOx 또는 연소 가스와 같이 중합체 열화를 개시할 수 있는 성분들에 노출된 이후에 황변 효과를 예방하거나 차단하기 위해 첨가제를 함유할 수 있다. 스판덱스 섬유는 40 내지 160 범위의 "CIE" 백색도(whiteness)를 갖도록 제조될 수 있다.
폴리우레탄유레아 및 폴리우레탄 조성물
폴리우레탄유레아 조성물들은 분절화(segmenting)된 폴리우레탄을 적어도 85중량%로 포함하는 섬유 또는 긴 사슬 합성 중합체를 제조하기에 유용하다. 전형적으로는, 이들은 다이아이소사이아네이트와 반응하여 NCO-종결된 예비 중합체("캐핑(capping)된 글리콜")를 형성하는 중합체성 글리콜 또는 폴리올을 포함하며, 이어 상기 예비 중합체는 다이메틸아세트아마이드, 다이메틸폼아마이드 또는 N-메틸피롤리돈과 같은 적합한 용매에서 용해된 후, 2작용성 사슬 연장제와 반응한다. 상기 사슬 연장제가 다이올인 경우(용매 없이 제조되는 경우)에 폴리우레탄이 형성된다. 폴리우레탄의 하위 부류인 폴리우레탄유레아는 상기 사슬 연장제가 다이아민인 경우에 형성된다. 스판덱스로 방사될 수 있는 폴리우레탄유레아 중합체의 제조에서, 상기 글리콜류는 다이아이소사이아네이트류 및 하나 이상의 다이아민류와 하이드록시 말단기의 후속적인 반응에 의해 연장된다. 각각의 경우에, 상기 글리콜류는 점도를 포함한 필요한 물성을 중합체에 제공하기 위해 사슬 연장을 겪어야 한다. 필요한 경우, 다이부틸주석다이라우레이트, 옥토산주석(stannous octoate), 무기산, 트라이에틸아민, N,N'-다이메틸피페리진 등과 같은 3차 아민류 및 기타 공지된 촉매들이 캐핑 단계를 조력하기 위해 사용될 수 있다.
적합한 폴리올 구성성분들로는 폴리에터글리콜류, 폴리카보네이트글리콜류, 및 약 600 내지 약 3,500의 수평균분자량을 갖는 폴리에스터글리콜류를 들 수 있다. 2종 이상의 폴리올류 또는 공중합체의 혼합물이 포함될 수 있다.
사용 가능한 폴리에터 폴리올류의 예로는 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 이들 글리콜류를 들 수 있으며, 이때 상기 글리콜류는 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 트라이메틸렌옥사이드, 테트라하이드로퓨란, 및 3-메틸테트라하이드로퓨란의 개환 중합 및/또는 공중합, 또는 각각의 분자 내에 12개 미만의 탄소 원자를 갖는 다이올 또는 다이올 혼합물과 같은 다가 알코올, 예를 들어 에틸렌글리콜, 1,3-프로판다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올 1,6-헥산다이올, 네오펜틸글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄다이올, 1,7-헵탄다이올, 1,8-옥탄다이올, 1,9-노난다이올, 1,10-데칸다이올 및 1,12-도데칸다이올의 축합 중합으로부터 제조된다. 선형의 2작용성 폴리에터 폴리올이 바람직하고, 2개의 관능기를 갖는 테라탄(등록상표)(Terathane®) 1800(캔자스주 위치토 소재의 인비스타(INVISTA))과 같이 약 1,700 내지 약 2,100의 분자량을 갖는 폴리(테트라메틸렌에터) 글리콜이 특정의 적합한 폴리올의 일례이다. 공중합체는 폴리(테트라메틸렌-공-에틸렌에터) 글리콜을 포함할 수 있다.
사용 가능한 폴리에스터 폴리올류의 예로는 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 이들 에스터 글리콜류를 들 수 있으며, 이때 상기 에스터 글리콜류는 각각의 분자 내에 12개 정도의 탄소 원자를 갖는 저분자량의 지방족 폴리카르복실산 및 폴리올류 또는 이들의 혼합물의 축합 중합에 의해 제조된다. 적합한 폴리카르복실산의 예로는 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 운데칸다이카복실산 및 도데칸다이카복실산이 있다. 상기 폴리에스터 폴리올류를 제조하기에 적합한 폴리올류의 예로는 에틸렌글리콜, 1,3-프로판다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올 1,6-헥산다이올, 네오펜틸글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄다이올, 1,7-헵탄다이올, 1,8-옥탄다이올, 1,9-노난다이올, 1,10-데칸다이올 및 1,12-도데칸다이올이 있다. 약 5℃ 내지 약 50℃의 용융 온도를 갖는 선형 2작용성 폴리에스터 폴리올이 특정의 폴리에스터 폴리올의 일례이다.
사용 가능한 폴리카보네이트 폴리올류의 예로는 2개 이상의 하이드록실기를 갖는 이들 카보네이트글리콜류를 들 수 있으며, 이때 상기 카보네이트글리콜류는 각각의 분자 내에 12개 정도의 탄소 원자를 갖는 저분자량의 포스진, 클로로폼산 에스터, 다이알킬 카보네이트 또는 다이알릴 카보네이트 및 지방족 폴리올류 또는 이들의 혼합물의 축합 중합에 의해 제조된다. 상기 폴리카보네이트 폴리올류를 제조하기에 적합한 폴리올류의 예로는 다이에틸렌글리콜, 1,3-프로판다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 네오펜틸글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄다이올, 1,7-헵탄다이올, 1,8-옥탄다이올, 1,9-노난다이올, 1,10-데칸다이올 및 1,12-도데칸다이올이 있다. 약 5℃ 내지 약 50℃의 용융 온도를 갖는 선형의 2작용성 폴리카보네이트 폴리올이 특정의 폴리카보네이트 폴리올의 일례이다.
상기 중합체성 글리콜 또는 폴리올이 다이아이소사이아네이트와 반응할 때 형성된 예비 중합체는 적절하게는 2.6 내지 3.6, 바람직하게는 2.8 내지 3.2의 예비 중합체 NCO%를 가질 수 있다.
또한 상기 다이아이소사이아네이트 구성성분은 단일의 다이아이소사이아네이트 또는 서로 상이한 다이아이소사이아네이트의 혼합물을 포함할 수 있으며, 이때 상기 다이아이소사이아네이트의 혼합물은 4,4'-메틸렌 비스(페닐 아이소사이아네이트) 및 2,4'-메틸렌 비스(페닐 아이소사이아네이트)를 함유하는 다이페닐메탄 다이아이소사이아네이트(MDI)의 이성질체 혼합물을 포함한다. 임의의 적합한 방향족 또는 지방족 다이아이소사이아네이트가 포함될 수 있다. 이용 가능한 다이아이소사이아네이트류의 예로는 1-아이소사이아나토-4-[(4-아이소사이아나토페닐)메틸]벤젠, 1-아이소사이아나토-2-[(4-시아네이토페닐)메틸]벤젠, 비스(4-아이소사이아나토사이클로헥실)메탄, 5-아이소사이아나토-1-(아이소사이아나토메틸)-1,3,3-트라이메틸사이클로헥산, 1,3-다이아이소사이아나토-4-메틸-벤젠, 2,2'-톨루엔다이아이소사이아네이트, 2,4'-톨루엔다이아이소사이아네이트 및 이들의 혼합물을 들 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 특정의 폴리아이소사이아네이트 구성성분들의 예로는 몬두르(등록상표)(Mondur®) ML(바이엘(Bayer)), 루프라네이트(등록상표)(Lupranate®) MI(바스프(BASF)) 및 이소네이트(등록상표)(Isonate®) 50 O,P'(다우케미컬(Dow Chemical)) 및 이들의 조합물을 들 수 있다.
사슬 연장제는 물 또는 폴리우레탄우레용 다이아민 사슬 연장제일 수 있다. 폴리우레탄유레아의 목적하는 물성 및 얻어진 섬유에 따라 서로 상이한 사슬 연장제의 조합이 포함될 수 있다. 적합한 다이아민 사슬 연장제의 예로는 히드라진; 1,2-에틸렌다이아민; 1,4-부탄다이아민; 1,2-부탄다이아민; 1,3-부탄다이아민; 1,3-다이아미노-2,2-다이메틸부탄; 1,6-헥사메틸렌다이아민; 1,12-도데칸다이아민; 1,2-프로판다이아민; 1,3-프로판다이아민; 2-메틸-1,5-펜탄다이아민; 1-아미노-3,3,5-트라이메틸-5-아미노메틸사이클로헥산; 2,4-다이아미노-1-메틸사이클로헥산; N-메틸아미노-비스(3-프로필아민); 1,2-사이클로헥산다이아민; 1,4-사이클로헥산다이아민; 4,4'-메틸렌-비스(사이클로헥실아민); 아이소포론다이아민; 2,2-다이메틸-1,3-프로판다이아민; 메타-테트라메틸크실렌다이아민; 1,3-다이아미노-4-메틸사이클로헥산; 1,3-사이클로헥산-다이아민; 1,1-메틸렌-비스(4,4'-다이아미노헥산); 3-아미노메틸-3,5,5-트라이메틸사이클로헥산; 1,3-펜탄다이아민 (1,3-다이아미노펜탄); m-크실릴렌 다이아민; 및 제파민(등록상표)(Jeffamine®)(텍사코(Texaco))을 들 수 있다.
폴리우레탄이 요구되는 경우, 상기 사슬 연장제는 다이올이다. 이용 가능한 이러한 다이올류의 예로는 에틸렌글리콜, 1,3-프로판다이올, 1,2-프로필렌글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄다이올, 2,2-다이메틸-1,3-트라이메틸렌 다이올, 2,2,4-트라이메틸-1,5-펜탄다이올, 2-메틸-2-에틸-1,3-프로판다이올, 1,4-비스(하이드록시에톡시)벤젠 및 1,4-부탄다이올 및 이들의 혼합물을 들 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
단일 작용성 알코올 또는 단일 작용성 다이알킬아민인 차단제는 상기 중합체의 분자량을 제어하기 위해 임의로 포함될 수 있다. 하나 이상의 다이알킬아민과 하나 이상의 단일 작용성 알코올의 블렌드가 또한 포함될 수 있다.
본 발명에서 유용한 단일 작용성 알코올류의 예로는 1 내지 18개의 탄소를 갖는 지방족 및 지환족 1차 및 2차 알코올류, 페놀, 치환된 페놀류, 약 750 미만의 분자량, 예를 들어 500 미만의 분자량을 갖는 에톡실화된 알킬 페놀류 및 에톡실화된 지방 알코올류, 하이드록시아민류, 하이드록시메틸 및 하이드록시에틸-치환된 3차 아민류, 하이드록시메틸 및 하이드록시에틸-치환된 헤테로고리 화합물 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택 적어도 하나의 구성체를 포함할 수 있으며, 이때 상기 구성체로는 푸르푸릴 알코올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, N-(2-하이드록시에틸)숙신이미드, 4-(2-하이드록시에틸)몰폴린, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 네오펜틸 알코올, 헥산올, 사이클로헥산올, 사이클로헥산메탄올, 벤질 알코올, 옥탄올, 옥타데칸올, N,N-다이에틸하이드록실아민, 2-(다이에틸아미노)에탄올, 2-다이메틸아미노에탄올 및 4-피페리딘에탄올 및 이들의 조합물을 들 수 있다.
적합한 단일 작용성 다이알킬아민 차단제의 예로는 N,N-다이에틸아민, N-에틸-N-프로필아민, N,N-디이소프로필아민, N-t-부틸-N-메틸아민, N-t-부틸-N-벤질아민, N,N-디사이클로헥실아민, N-에틸-N-이소프로필아민, N-t-부틸-N-이소프로필아민, N-이소프로필-N-사이클로헥실아민, N-에틸-N-사이클로헥실아민, N,N-다이에탄올아민 및 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘을 들 수 있다.
첨가제
폴리우레탄유레아 조성물에 임의로 포함될 수 있는 첨가제의 부류가 하기에 나열되어 있다. 예시적이고 비제한적인 목록이 포함된다. 그러나 부가적인 첨가제들이 당해 기술분야에 널리 공지되어 있다. 예로는 항산화제, UV 안정제, 착색제, 안료, 가교제, 상변화 재료(파라핀 왁스), 항균제, 광물(즉, 구리), 미세 캡슐화된 첨가제(즉, 알로에베라, 비타민 E 겔, 알로에베라, 바다 갈조류, 니코틴, 카페인, 향 또는 향료), 나노입자(즉, 실리카 또는 탄소), 나노클레이, 탄산칼슘, 활석, 난연제, 접착 방지 첨가제, 염소 내열화성 첨가제, 비타민류, 약물, 향수, 전기 전도성 첨가제, 가염제 및/또는 염료 보조제(예를 들어, 4차 암모니아 염)를 들 수 있다. 상기 폴리우레탄유레아 조성물에 첨가될 수 있는 기타 첨가제들로는 접착 촉진제, 대전 방지제, 항크립제(anti-creep agent), 광학 발광제, 유착제, 전기 전도성 첨가제, 발광성 첨가제, 윤활유, 유기 및 무기 충전제, 보존제, 조직감제(texturizing agent), 감온성 첨가제, 방충제 및 습윤제, 안정제(힌더드(hindered) 페놀류, 산화아연, 힌더드 아민), 슬립제(slip agent; 실리콘 오일) 및 이들의 조합물을 들 수 있다.
상기 첨가제는 가염성, 소수성(즉, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)), 친수성(즉, 셀룰로스), 마찰 제어, 내염소성, 열화 내성(즉, 산화 방지제), 접착성 및/또는 융합성(즉, 접착제 및 접착 촉진제), 난연성, 항균 거동(은, 구리, 암모니아 염), 배리어(barrier), 전기전도성(카본 블랙), 인장 물성, 색상, 발광성, 재순환성, 생분해성, 향료, 방향 제어(즉, 금속 스테아레이트류), 촉각 물성, 설정 가능성, 열적 조절(즉, 상변화 재료), 기능성 식품(nutriceutical), 이산화티탄과 같은 광택 제거제, 하이드로탈시트(hydrotalcite) 및 훈타이트(huntite)와 히드로마그네사이트(hydromagnesite)의 혼합물과 같은 안정제, UV 차단제 및 이들의 조합물을 포함하는 하나 이상의 유리한 물성을 제공할 수 있다.
섬유의 제조 공정
몇몇 실시형태의 섬유는 통상적인 우레탄 중합체 용매(예를 들어, DMAc)를 이용하여 용액으로부터 폴리우레탄-유레아 중합체를 용액 방사(즉 습식 방사 또는 건식 방사 중 하나)함으로써 제조된다. 상기 폴리우레탄유레아 중합체 용액은 임의의 상술한 조성물 및 첨가제들을 포함할 수 있다. 상기 중합체는 "캐핑된 글리콜"울 제조하기 위해 유기 다이아이소사이아네이트를 적절한 글리콜과 반응시킴으로써 제조된다. 이어 상기 캐핑된 글리콜은 다이아민 사슬 연장제의 혼합물과 반응한다. 상기 얻어진 중합체에서, 연성 분절은 중합체 사슬의 폴리에터/우레탄 부분이다. 이들 연성 분절은 60℃ 미만의 용융 온도를 나타낸다. 경질 분절은 상기 중합체 사슬의 폴리우레탄/유레아 부분이며, 이때 이들은 200℃ 초과의 용융 온도를 갖는다. 상기 경질 분절의 양은 상기 중합체의 총량의 5.5 내지 9%, 바람직하게는 6 내지 7.5% 범위이다.
섬유를 제조하는 하나의 실시형태에서, 30 내지 40%의 중합체 고형물을 함유하는 중합체 용액은 필라멘트를 형성하기 위해 분포 플레이트(distribution plate) 및 개구부의 목적하는 배열을 통해 계량된다. 인장된 필라멘트는 고온의 불활성 기체를 300℃ 내지 400℃에서 적어도 10:1의 기체:중합체 질량비로 도입함으로써 건조되며, 적어도 분당 400m(바람직하게는, 적어도 600m/분)의 속도로 인출한 후, 적어도 분당 500m(바람직하게는, 적어도 750m/분)의 속도로 권취한다. 하기에 주어진 모든 실시예는 762m/분의 권취 속도로 고온의 불활성 기체 분위기 내에서 80℃의 압출 온도에서 이루어졌다. 표준 공정 조건들은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있다.
상기 스판덱스의 강도 및 탄성 물성은 ASTM D 2731-72의 일반적인 방법에 따라 측정되었다. 하기 표에 보고된 실시예에 있어서, 5㎝의 게이지 길이를 갖는 스판덱스 필라멘트는 분당 50㎝의 일정한 연신 속도로 0%과 300% 사이의 연신으로 사이클링되었다. 계수(modulus)는 제1 사이클 시에 100%(M100) 및 200%(M200)의 연신에서의 힘으로서 결정되었으며, 그램(g) 단위로 보고된다. 언로드 계수(unload modulus; U200)는 제5 사이클 시에 200%의 연신에서 결정되었으며, 표에서 그램(g) 단위로 보고된다. 파단 연신율(%) 및 파단력(force at break)은 제6 연장 사이클 시에 측정되었다.
비율 설정(percent set)은 제5 언로드 곡선이 실질적으로 0의 응력으로 환원되는 시점에 나타낸 바와 같이 제5 사이클과 제6 사이클 사이에 잔류하는 연신으로서 결정되었다. 비율 설정은 샘플을 5회의 0 내지 300% 연신/휴식 사이클에 적용한 지 30초 후에 측정되었다. 이어 상기 비율 설정은 설정 비율(%) = 100(Lf-Lo)/Lo로서 산정되었으며, 여기서 Lo 및 Lf는 5회의 연신/휴식 사이클 이전(Lo) 및 이후(Lf)에 장력 없이 직선으로 유지하는 경우의 필라멘트(yam) 길이이다.
본 발명의 특징 및 이점은 하기 실시예에 더욱 상세하게 나타나 있으며, 이때 하기 실시예는 예시를 목적으로 제공되며, 임의의 방식으로 본 발명을 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
실시예
실시예 1(비교예)
100.00 중량부의 테라탄(등록상표) 1800 글리콜을 23.47 중량부의 이소네이트(등록상표) 125MDR MDI과 캐핑 비율(NCO/OH)이 1.69가 되도록 혼합하고 반응시켜, 아이소사이아네이트기(-NCO)의 비율(%)이 예비 중합체의 2.60%가 되도록 아이소사이아네이트-종결된 예비 중합체를 형성하였다. 이어 이러한 예비 중합체는 165.52 중량부의 N,N-다이메틸아세트아마이드(DMAc)에서 용해한다. 이러한 희석된 예비 중합체 용액은 고속 분산기를 이용하여 1.94 중량부의 EDA, 0.42 중량부의 다이테크(등록상표)(Dytek®) A, 0.03 중량부의 DETA, 0.42 중량부의 DEA 및 71.05 중량부의 DMAc를 함유하는 DMAc 용액에서 아민류의 혼합물과 반응하도록 하여 균질성 폴리우레탄유레아 용액을 형성하였으며, 이때 상기 용액은 40℃에서 측정했을 때 약 34.8%의 중합체 고형분 및 2600 푸아즈(poise)의 점도를 갖는다. 이러한 중합체 용액은 4.0%의 표백 방지제, 0.17%의 광택 제거제, 1.35%의 산화 방지제, 0.5%의 염료 보조제, 0.3%의 방사 보조제 및 0.4%의 점착방지 첨가제(anti-tack additive)를 고형분 중량 기준으로 포함하는 첨가제의 슬러리와 혼합하였다.
실시예 1a
상기 실시예 1로부터의 혼합된 첨가제를 갖는 중합체 용액은 4개의 필라멘트가 함께 꼬여있는 40데니어의 스판덱스 얀 내로 분당 869m의 권취 속도로 방사되었다. 이러한 시험의 방사 그대로의 얀(as-spun yarn) 물성을 측정하고, 표 1에 나열하였다.
실시예 1b
상기 실시예 1로부터의 혼합된 첨가제를 갖는 중합체 용액은 5개의 필라멘트가 함께 꼬여있는 70데니어의 스판덱스 얀 내로 분당 674m의 권취 속도로 방사되었다. 이러한 시험의 방사 그대로의 얀 물성을 측정하고, 표 1에 나열하였다.
실시예 2
300.00 중량부의 PTG L-1400 글리콜(14몰%의 3Me-THF를 포함하고 1400의 수평균분자량을 갖는 3Me-THF와 THF의 공중합체)은 캐핑 비율(NCO/OH)이 1.658이 되도록 87.16 중량부의 이소네이트(등록상표) 125MDR MDI와 혼합하고 반응시켜, 아이소사이아네이트기(-NCO)의 비율(%)이 예비 중합체의 3.00%가 되도록 아이소사이아네이트-종결된 예비 중합체를 형성하였다. 이어 이러한 예비 중합체는 571.06 중량부의 N,N-다이메틸아세트아마이드(DMAc)에 용해시켰다. 이러한 희석된 예비 중합체 용액은 DMAc 용액(7.35 중량부의 EDA, 1.58 중량부의 다이테크(등록상표) A 및 262.84 중량부의 DMAc를 함유함) 중의 271.77 중량부의 다이아민 연장제의 혼합물과 혼합되고 반응하도록 하고, DMAc 용액(0.78 중량부의 DEA 및 8.12 중량부의 DMAc를 함유함) 중의 8.90 중량부의 DEA와 혼합되고 반응하도록 하여 균질성 폴리우레탄유레아 용액을 형성하였으며, 이때 상기 용액은 40℃에서 측정하였을 때 약 32.0%의 중합체 고형분 및 5,000 푸아즈의 점도를 갖는다. 이러한 중합체 용액은 4.0%의 표백 방지제, 0.17%의 광택 제거제, 1.35%의 산화 방지제, 0.5%의 염료 보조제, 0.3%의 방사 보조제 및 0.4%의 점착방지 첨가제를 고형분 중량 기준으로 포함하는 첨가제의 슬러리와 혼합하였다.
실시예 2a
상기 실시예 2로부터의 혼합 용액은 4개의 필라멘트가 함께 꼬여있는 40데니어의 스판덱스 얀 내로 분당 869m의 권취 속도로 방사되었다. 이러한 시험의 방사 그대로의 얀 물성을 측정하고, 표 1에 나열하였다.
실시예 2b
상기 실시예 2로부터의 혼합 용액은 4개의 필라멘트가 함께 꼬여있는 40데니어의 스판덱스 얀 내로 분당 1042m의 권취 속도로 방사되었다. 이러한 시험의 방사 그대로의 얀 물성을 측정하고, 표 1에 나열하였다.
실시예 2c
상기 실시예 2로부터의 혼합 용액은 5개의 필라멘트가 함께 꼬여있는 70데니어의 스판덱스 얀 내로 분당 674m의 권취 속도로 방사되었다. 이러한 시험의 방사 그대로의 얀 물성을 측정하고, 표 1에 나열하였다.
실시예 2d
상기 실시예 2로부터의 혼합 용액은 7개의 필라멘트가 함께 꼬여있는 70데니어의 스판덱스 얀 내로 분당 716m의 권취 속도로 방사되었다. 이러한 시험의 방사 그대로의 얀 물성을 측정하고, 표 1에 나열하였다.
실시예 2의 방사 그대로의 얀의 인장 물성
실시예 데니어 TP2(g) TM2(g) TM2/TP2 DEC(%) ELO(%) TEN(g)
1a(비교예) 40.7 5.72 1.140 0.199 31.1 439 42.0
2a 37.3 6.58 1.597 0.243 26.9 436 40.4
2b 35.7 6.82 1.589 0.233 28.5 420 40.1
1b(비교예) 73.0 7.82 1.787 0.229 25.6 509 61.4
2c 65.7 8.89 2.379 0.268 24.1 499 52.6
2d 69.0 9.26 2.590 0.280 24.8 477 64.1
표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예 2로부터의 본 발명의 섬유는 실질적으로 보다 높은 회복력(TM2)을 나타냈으며, TM2/TP2 비율의 증가(또는 보다 낮은 이력현상(hysteresis))가 나타났지만 얀의 파단 연신율 또는 강인도에서는 유의한 변화가 없었다.
실시예 3
100.00 중량부의 PTG L-1400 글리콜은 캐핑 비율(NCO/OH)이 1.61이 되도록 28.52 중량부의 이소네이트(등록상표) 125MDR MDI와 혼합하고 반응시켜, 아이소사이아네이트기(-NCO)의 비율(%)이 예비 중합체의 2.80%가 되도록 가열 용기 내에서 아이소사이아네이트-종결된 예비 중합체를 형성하였다. 이어 이러한 예비 중합체는 152.60 중량부의 N,N-다이메틸아세트아마이드(DMAc)에서 용해시켰다. 이러한 희석된 예비 중합체 용액은 고속 분산기를 이용하여 2.51 중량부의 EDA, 0.02 중량부의 DETA, 0.23 중량부의 DEA 및 85.32 중량부의 DMAc를 함유하는 DMAc 용액 중의 아민류의 혼합물과 반응하도록 하여 균질성 폴리우레탄유레아 용액을 형성하였으며, 이때 상기 용액은 40℃에서 측정하였을 때 약 35.0%의 중합체 고형분 및 2500 푸아즈의 점도를 갖는다. 이러한 중합체 용액은 2.0%의 표백 방지제, 0.17%의 광택 제거제, 1.35%의 산화 방지제, 0.3%의 방사 보조제 및 0.4%의 점착방지 첨가제를 고형분 총 중량 기준으로 포함하는 첨가제의 슬러리와 혼합하였다.
실시예 3a
40℃에서 측정하였을 때 약 4,000 푸아즈의 점도를 갖는 실시예 3으로부터의 첨가제 함유 중합체 용액은 4개의 필라멘트가 함께 꼬여있는 40데니어의 스판덱스 얀 내로 분당 869m의 권취 속도로 방사되었다.
실시예 3b
40℃에서 측정하였을 때 약 4000 푸아즈의 점도를 갖는 실시예 3으로부터의 첨가제 함유 중합체 용액은 5개의 필라멘트가 함께 꼬여있는 40데니어의 스판덱스 얀 내로 분당 869m의 권취 속도로 방사되었다.
실시예 4 (비교예 H350)
고온에서의 고정 및 재염색에서도 이의 패브릭 힘을 유지하는 상업적으로 이용 가능한 40데니어의 스판덱스 섬유는 높은 힘과 우수한 내열성을 갖는 스판덱스인 것으로 청구되었다.
실시예 5 (비교예 T582L)
상업적으로 이용 가능한 40데니어의 스판덱스 섬유는 고온에서의 열고정 및/또는 염색 및 재염색 공정 하에 향상된 내열성 및 패브릭 힘 유지력을 위해 설계되었다.
실시예 6 (비교예 T162B)
상업적으로 이용 가능한 40데니어의 스판덱스 섬유는 일반적인 CK 및 WK 패브릭 적용을 위해 사용되었다.
본 발명의 실시예(실시예 3)의 방사 그대로의 얀 물성은 상업용 비교 대조군과 비교하여 표 2에 나타냈다.
실시예 3의 애스-스펀 얀의 인장 물성 및 상업용 비교 대조군의 비교 물성
실시예 데니어 TP2(g) TM2(g) TM2/TP2 DEC(%) ELO(%) TEN(g)
3a 40.7 6.84 1.576 0.230 23.0 479 39.8
3b 41.7 7.95 1.679 0.211 23.8 462 38.8
4 42.0 6.75 1.204 0.178 29.6 477 44.7
5 42.0 6.41 1.103 0.172 28.2 489 43.0
6 39.3 6.50 1.105 0.170 28.9 479 47.7
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 3으로부터의 본 발명의 섬유는 실질적으로 보다 높은 회복력(TM2)을 나타냈으며, TM2/TP2 비율의 증가(또는 보다 낮은 이력현상)가 나타났지만 얀의 파단 연신율에서는 유의한 변화가 없고, 얀의 파단 강인도에서 약간의 감소가 있었다.
상기 얀 샘플은 패브릭의 열고정 공정 및 고온 염색 공정을 모의하는 조건 하에서 처리하여 이들 힘 유지력 및 내열성을 평가하였다.
얀 열고정 시험은 얀 선사를 1.5배로 신장시키고, 190℃에서 120초 동안 열풍으로 열고정시킨 후, 30초 동안 느긋하게 증발시킴으로써 수행되었다. 각각의 선사 샘플에 대한 열고정 효율(HSE%)을 측정하였다.
얀 길이 성장 시험은 얀 선사를 3.0배로 신장시키고, 190℃에서 120초 동안 열풍으로 열고정시킨 후, 130℃에서 30초 동안 장력 하에 증기 처리함으로써 수행되었다. 상기 얀 선사의 길이 성장 비율(LG%)을 측정하였다.
비교예와 함께 본 발명의 실시예 3으로부터의 HSE% 및 LG% 데이터는 표 3a에 나타나 있으며, 여기에서는 본 발명의 실시예가 최고의 상업용 비교예와 실질적으로 동일한 열처리 하의 치수 변화를 나타낸다는 것을 보여주었다.
[표 3a]
Figure pct00001
상기 열고정 시험 및 길이 성장 시험 이후의 얀 물성은 표 3b 및 표 3c에 각각 나타나 있으며, 여기에서는 본 발명의 샘플들이 여전히 열처리 이후의 비교예와 비교하여 실질적으로 보다 높은 회복력(TM2) 및 보다 높은 TM2/TP2 비율(또는 보다 낮은 이력현상)을 유지한다는 것을 보여주었다.
[표 3b]
Figure pct00002
[표 3c]
Figure pct00003
직조 패브릭 실시예:
하기 실시예에서는 본 발명 및 다양한 무게의 직포를 제조하는데 사용하기 위한 이의 능력을 증명한다. 본 발명의 범주 및 진의에서 벗어나지 않는 한, 본 발명은 기타 서로 상이한 실시형태가 가능하며, 이의 몇몇 세부사항은 다양하고 자명한 견지에서 변형이 가능하다. 따라서 상기 실시예는 본질적으로 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
하기 6개의 실시예 각각에 있어서, 100% 면 스태플(cotton staple) 스펀 얀은 경사로서 사용한다. 이들은 2개의 카운트 얀(count yarn)을 포함하였다: 이는 7.0Ne OE 얀 및 8.5Ne OE 얀으로 배열 패턴이 불규칙하였다. 상기 얀은 비밍(beaming) 이전에 로프 형태로 남색으로 염색하였다. 이어 이들은 사이징(sizing)하고, 위빙 빔(weaving beam)으로 만들었다.
본 발명의 실시예 2의 섬유 및 전형적인 T162B 라이크라(등록상표) 섬유는 탄성 코어로서 사용하였으며, 면 섬유는 피복(sheath)으로 사용하여 16's 면 탄성 코어 스펀 얀을 제조하였다. 이러한 탄성 코어 스펀 얀은 위사로서 패브릭 내로 삽입되었다. 표 4에는 각각의 실시예에 대해 코어 스펀 얀을 제조하기 위해 행해지고 사용되는 재료 및 공정 조건들이 나열되어 있다. 엘라스탄 섬유는 델라웨어주 윌밍턴 및 캔자스주 위치토의 인비스타, s. a. r. L.로부터 이용 가능하다. 예를 들어, 엘라스탄 섬유라는 표제 란에서 78dtex는 70데니어를 의미하고, 3.8X는 코어 방사 기기에 의해 가해지는 탄성의 드래프트(draft)(기기 드래프트)를 의미한다. '경질 얀'이라는 표제 란에서 16's는 잉글리쉬 코튼 카운트 시스템(English Cotton Count System)에 의해 측정하였을 때 스펀 얀의 선형 밀도이다. 표 4의 항목의 나머지 부분은 명백히 표시되어 있다.
표 4에서 각각의 실시예의 코어 스펀 얀을 위사로 사용하여 실질적으로 신장성 직포 패브릭이 제조되었다. 표 5에는 상기 패브릭에 사용된 얀, 직포 패턴 및 상기 패브릭의 품질 특성이 요약되어 있다. 상기 실시예 각각에 대한 몇몇 부가적인 견해가 하기에 나타나 있다. 달리 언급하지 않는 한, 상기 패브릭은 도르니어 에어제트 직조기(Donier air-jet loom) 상의 직포였다. 직조기 속도는 500회 피크(pick)/분이었다. 상기 패브릭의 너비는 직조기 상태 및 그레이지(greige) 상태에서 각각 약 76인치 및 약 72인치였다.
실시예에서 각각의 그레이지 패브릭은 스코어링(scouring), 디사이징(desizing), 완화 및 연화제 첨가에 의해 마감되었다.
Figure pct00004
Figure pct00005
실시예 7: 정상 탄성 코어-스펀 얀(CSY)을 구비한 신장성 데님(denim)
이는 본 발명을 따르지 않는 비교 실시예이다. 경사는 꼬임수가 7.0Ne 및 8.4Ne인 혼합 개방 말단 얀이었다. 경사는 비밍 이전에 남색으로 염색되었다. 위사는 70D/5f T162C 라이크라(등록상표) 스판덱스를 구비한 16Ne 코어 스펀 얀이었다. 상기 라이크라(등록상표) 섬유는 피복 공정 도중에 3.8배로 드래프팅된다. 표 5에는 패브릭 물성이 나열되어 있다. 이러한 패브릭은 (11.6g/㎡)의 중량, 신장율(42.7%), 성장률(7.2%), 회복률(78.9%) 및 12% 인장 하의 회복력(395.6g)을 가졌다.
실시예 8: 본 발명의 탄성 CSY를 함유하는 신장성 데님
이러한 샘플은 실시예 7과 동일한 패브릭 구조를 가졌다. 차이점은, 정상적인 속도로 방사된 본 발명의 실시예 2c의 70D/5f 섬유를 함유하는 위사 방향에서의 코어 스펀 얀이었다. 이러한 패브릭은 실시예 7에서와 동일한 경사 및 구조를 이용하였다. 또한 위빙 및 마감 공정은 실시예 7과 동일하였다. 표 5에는 시험 결과가 요약되어 있다. 본 발명자들은 이러한 샘플이 실시예 7의 패브릭에 비해 낮은 패브릭 성장률(6.1%), 높은 회복률(81.5%) 및 높은 회복력(455.7g)을 가졌다는 것을 알 수 있다.
실시예 9: 고속으로 방사된 본 발명의 탄성 CSY를 구비한 신장성 데님
이러한 샘플은 실시예 7 및 실시예 8에서와 동일한 패브릭 구조를 가졌다. 유일한 차이점은, 본 발명의 실시예 2d의 70D/7f 섬유를 사용한다는 것이다. 이러한 새로운 섬유는 고속으로 방사된다. 표 5에는 시험 결과가 요약되어 있다. 이러한 샘플은 보다 높은 신장율(44.5%), 보다 낮은 패브릭 성장 수준(5.5%), 보다 높은 회복률(84.56%), 낮은 이력현상(11.0%) 및 좁은 패브릭 너비(46인치) 및 보다 무거운 중량(11.99온스/y2)을 가진 것으로 명백히 나타났다. 이들 모든 데이터에 따르면, 본 발명의 탄성 섬유는 정상적인 스판덱스 섬유보다 높은 회복력 및 힘을 갖는 것으로 나타났다. 이러한 새로운 섬유를 이용하여 상기 패브릭은 높은 신장율, 높은 회복률 및 우수한 형상 유지력을 갖는다.
실시예 10: 정상적인 탄성 CSY를 구비한 신장성 데님
이는 본 발명을 따르지 않는 비교예이다. 경사는 꼬임수가 7.0Ne 및 8.4Ne인 혼합 개방 말단 얀이었다. 경사는 비밍 이전에 남색으로 염색되었다. 위사는 70D/5f T162C 라이크라(등록상표) 스판덱스를 구비한 16Ne 면 코어 스펀 얀이었다. 상기 라이크라(등록상표) 섬유는 피복 공정 도중에 4.1배로 드래프팅된다. 표 5에는 패브릭 물성이 나열되어 있다. 이러한 패브릭은 (11.8g/㎡)의 중량, 신장율(42.0%), 성장률(8.8%), 회복률(73.8%) 및 12% 인장 하의 회복력(419.4g)을 가졌다.
실시예 11: 본 발명의 CSY를 함유하는 신장성 데님
이러한 샘플은 실시예 10과 정확히 동일한 패브릭 구조를 가졌다. 차이점은, 정상적인 속도로 방사된 본 발명의 실시예 2c의 70D/5f 섬유를 함유하는 위사 방향에서의 코어 스펀 얀이었다. 본 발명의 섬유는 피복 공정 도중에 4.1배로 드래프팅된다. 이러한 패브릭은 실시예 10에서와 동일한 경사 및 구조를 사용하였다. 또한 위빙 및 마감 공정은 실시예 10과 동일하였다. 표 5에는 시험 결과가 요약되어 있다. 본 발명자들은 이러한 샘플이 실시예 10의 패브릭에 비해 낮은 패브릭 성장률(7.7%), 높은 회복률(77.98%) 및 높은 회복력(454.1g)을 가졌다는 것을 알 수 있다.
실시예 12: 고속으로 방사된 본 발명의 탄성 CSY를 구비한 신장성 데님
이러한 샘플은 실시예 10 및 실시예 11에서와 동일한 패브릭 구조를 가졌다. 유일한 차이점은, 4.1배의 드래프트 하에 본 발명의 실시예 2d의 새로운 70D/7f 탄성 섬유를 사용한다는 것이다. 이러한 새로운 섬유는 고속으로 방사된다. 표 5에는 시험 결과가 요약되어 있다. 이러한 샘플은 보다 높은 신장율(45.9%), 보다 낮은 패브릭 성장 수준(7.0%), 보다 높은 회복률(80.93%), 낮은 이력현상(10.8%) 및 좁은 패브릭 너비(45.5인치) 및 보다 무거운 중량(11.87온스/y2)을 가진 것으로 명백히 나타났다. 이들 모든 데이터에 따르면, 본 발명의 탄성 섬유는 정상적인 스판덱스 섬유보다 높은 회복력 및 힘을 갖는 것으로 또한 나타났다. 이러한 새로운 섬유를 이용하여 상기 패브릭은 높은 신장율, 높은 회복률 및 우수한 형상 유지력을 갖는다.
니트 패브릭 실시예:
하기 실시예에서는 본 발명 및 니트 패브릭에서 사용하기 위한 이의 능력을 증명한다. 본 발명의 범주 및 진의에서 벗어나지 않는 한, 본 발명은 기타 서로 상이한 실시형태가 가능하며, 이의 세부사항은 다양하고 자명한 견지에서 변형이 가능하다. 따라서 상기 실시예는 본질적으로 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
신장성 니트 패브릭에 대한 3개의 실시예가 구성되어 있다. 표 6에는 패브릭에 사용된 얀, 패브릭 조직, 엘라스탄 섬유 드래프트 및 마감된 패브릭의 물리적 품질 특성이 요약되어 있다. 예를 들어, 엘라스탄 섬유 드래프트란 표제에서 2.6X는 편직 공정에서 엘라스탄 섬유에 가해지는 인장을 의미한다. 가장 오른쪽의 3개의 컬럼에 있어서, 고온 습식 숙성 공정은 컬럼 표제에 나타낸 시간의 양 동안 130℃ 및 5.0의pH에서 패브릭 샘플을 물에 잠그는 것을 요구하였다. 또한 이들 컬럼에서 잔유율(%)은 비율(%)로 표시된 고온 습식 숙성 이전의 패브릭의 회복력에 대비한 회복력의 양이다. 잔류 시간은 명백히 표시되어 있다. 상기 패브릭은 28회 재단, 26인치의 직경 및 분당 18회의 회전 속도를 갖는 모나크(Monarch) 단일 저지(jersey) 원형 편직 기기 상의 니트가었다. 실시예 각각에 있어서, 상기 패브릭에서 나일론 얀은 동반 경질 얀으로서 사용된다. 구체적으로는, 이러한 나일론 얀은 40/13-T6300의 유형 명명을 갖는 델라웨어주 윌밍턴 소재의 인비스타 에스에이알엘(INVISTA Sarl)로부터 이용 가능한 유형 6,6의 완전 연신 얀이다. 본 발명의 실시예 2a 및 실시예 2b의 탄성 섬유 및 표준 T162B 라이크라(등록상표) 섬유(또한 델라웨어주 윌밍턴 소재의 인비스타 에스에이알엘로부터 이용 가능함)는 실시예의 편직에서 플레이팅 얀(plaiting yarn)으로서 사용되었다.
실시예에서 각각의 그레이지 패브릭은 항산화제를 도포하고, 193℃에서 45초 동안 열고정시키고, 98℃에서 40분 동안 수성 염색하고, 140℃에서 45초 동안 건조시킴으로써 마감되었다.
Figure pct00006
실시예 13: 표준 엘라스탄을 구비한 신장성 니트 패브릭
이는 본 발명을 따르지 않는 비교예이다. 엘라스탄은 40데니어의 T162B 라이크라(등록상표) 엘라스탄이었다. 엘라스탄 섬유는 편직 공정에서 2.6배로 드래프팅된다. 동반 경질 섬유는 40/13-T6300이었다. 표 6에는 패브릭 물성이 나열되어 있다. 이러한 패브릭은 중량(93.6g/㎡), 너비(51인치), 연신율(195%), 회복력(261.5gF), 및 30분, 60분 및 90분 동안의 고온 습식 숙성 이후의 잔류 회복력(78.5%, 73.4% 및 61.6% 각각)을 가졌다.
실시예 14: 고속으로 방사된 본 발명의 엘라스탄을 구비한 신장성 니트 패브릭
이러한 실시예는 실시예 13과 동일한 패브릭 구조를 가졌다. 유일한 차이점은, 40데니어의 T162B 라이크라(등록상표) 엘라스탄 대신에 고속으로 방사된 본 발명의 실시예 2b의 섬유를 사용한다는 것이다. 표 6에는 패브릭 물성이 나열되어 있다. 이러한 패브릭은 중량(88.8g/㎡), 너비(50인치), 연신율(192%), 회복력(228.1gF), 및 30분, 60분 및 90분 동안의 고온 습식 숙성 이후의 잔류 회복력(87.5%, 85.8% 및 84.5% 각각)을 가졌다. 이들 데이터에 따르면, 본 발명의 탄성 섬유는 고온 습식 숙성 이후에 표준 엘라스탄보다 높은 잔류 힘을 갖는 것으로 나타났다.
실시예 15: 저속으로 방사된 본 발명의 엘라스탄을 구비한 신장성 니트 패브릭
이러한 실시예는 실시예 13과 동일한 패브릭 구조를 가졌다. 유일한 차이점은, 40데니어의 T162B 라이크라(등록상표) 엘라스탄 대신에 저속으로 방사된 본 발명의 실시예 2a의 섬유를 사용한다는 것이다. 표 6에는 패브릭 물성이 나열되어 있다. 이러한 패브릭은 중량(91.2g/㎡), 너비(50인치), 연신율(192%), 회복력(241.4gF), 및 30분, 60분 및 90분 동안의 고온 습식 숙성 이후의 잔류 회복력(85.8%, 84.1% 및 75.8% 각각)을 가졌다. 이들 데이터에 따르면, 본 발명의 탄성 섬유는 고온 습식 숙성 이후에 표준 엘라스탄보다 높은 잔류 힘을 갖는 것으로 나타났다.
위생 적용을 위한 힘이 보다 높은 섬유의 이점:
본 발명의 실시예 3에서의 조성물의 라이크라(등록상표) 섬유 T837(680dtx) 및 섬유(688dtx)의 인장/응력 곡선의 검토에 따르면, 상기 사이클의 대부분의 수축 측면을 통해 본 발명의 섬유에 대한 힘은 T837보다 유의하게 높은 것으로 증명된다. 보다 높은 수축력은 기저귀 또는 위생 용품의 다리부(leg), 소맷동(cuff), 허리밴드 또는 기타 신장성 구성성분들을 구성하기 위해 사용되는 핫멜트(hot melt) 탄성 부착 접착제 및 부직포의 차단 작용을 극복하는 상기 섬유의 보다 높은 능력에 해당한다. 상기 기저귀의 다리부 및/또는 소맷동의 더욱 강력한 수축은 착용자의 신체에 대해 보다 큰 개스킷 작용(gasketing action) 및 보다 낮은 누수 가능성에 해당할 수 있다. 본 발명의 섬유는 안락성 및 적합성을 개선하기 위해 상기 위생 용품 내의 수축력을 재분배할 가능성을 제공한다.
라이크라(등록상표) 섬유 T837을 본 발명의 보다 경질의 데니어로 대체하기
스판덱스의 제공 패키지는 롤링이륙 언와인드 장비(rolling-take-off unwind equipment)를 이용하여 위생 용품 제조자를 위해 롤(roll) 상의 섬유의 길이에 대해 운행 시간을 제공하다. 동일한 집단 제공 패키지에 있어서, 보다 경질의 데니어는 보다 중질의 데니어에 비해 긴 길이를 제공할 것이다. 주어진 생산 기간에 걸쳐 보다 적은 제품 라인 스톱(product line stop)이 요구되도록 상기 운행 시간은 보다 중질의 데니어 패키지보다 보다 경질의 데니어 패키지에 있어서 더 길 것이다. 보다 적은 비가동 시간(downtime)은 보다 높은 생산성에 해당한다. 오버핸드이륙(over-end-take-off) 언와인드 장비에 있어서, 길이가 보다 큰 보다 경질의 패키지는 주어진 생산 기간에 걸쳐 보다 적은 전송에 해당하며, 이는 전송 실패 및 상기 고장을 수리하기 위한 상응하는 비가동 시간에 대한 가능성을 줄인다.
보다 경질의 데니어를 사용하여 본 발명의 스판덱스는 또한 기저귀에 소비되는 스판덱스의 양을 줄인다. 단위 당 절약되는 질량이 비록 그램 단위의 소량일지라도 산업계에서 절약되는 전체 질량은 잠재적으로 수 킬로톤이다.
보다 높은 힘을 갖는 본 발명의 스판덱스를 사용하는 다른 이점은 기저귀의 구성성분에 사용되는 스레드라인(threadline)의 전체 개수를 잠재적으로 줄이기 위해 스레드라인의 데니어를 유지하거나 증가시킬 가능성이다. 동일한 데니어를 갖는 수축력이 보다 높은 섬유는 목적하는 수축력을 유지하면서 스레드라인의 개수를 줄이기 위해 사용될 수 있다. 이러한 시나리오의 이점은 스레드라인 감소와 관련하여 소비되는 점착제를 감소시킨다는 것이다. 스레드라인을 보다 적게 관리하면 또한 위생 용품 생산 공정이 단순화되어, 재료의 취급이 보다 줄어들고 상응하는 스레드라인 가이드 및 접착제 적용 구성성분이 감소하게 된다.
현재 본 발명의 바람직한 실시형태들로 간주되는 실시형태들이 개시되어 있을지라도 당해 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 진의에서 벗어나지 않는 한 이들 실시형태에 대해 변형 및 변경이 이루어질 수 있으며, 본 발명의 진정한 범주 내에 있는 것으로서 이러한 모든 변형 및 변경을 포함하는 것으로 의도된다는 것을 인식할 것이다.

Claims (16)

  1. (a) 예비 중합체와 (b) 사슬 연장제의 반응 생성물인 폴리우레탄유레아를 포함하는 탄성 섬유로서,
    상기 예비 중합체(a)는 (i) 1000 내지 2000의 수평균분자량을 갖는 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체를 포함하는 폴리올과 (ii) 다이아이소사이아네이트의 반응 생성물을 포함하는, 탄성 섬유.
  2. 제1항에 있어서, 상기 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체는 1200 내지 1800의 수평균분자량을 갖는, 탄성 섬유.
  3. 제1항에 있어서, 상기 예비 중합체는 2.6 내지 3.6의 NCO%를 갖는, 탄성 섬유.
  4. 제1항에 있어서, 상기 예비 중합체는 2.8 내지 3.6의 NCO%를 갖는, 탄성 섬유.
  5. 제1항에 있어서, 상기 예비 중합체는 2.8 내지 3.2의 NCO%를 갖는, 탄성 섬유.
  6. 제1항에 있어서, 상기 사슬 연장제는 다이아민 사슬 연장제인, 탄성 섬유.
  7. 제1항에 있어서, 상기 사슬 연장제는 선형 다이아민 사슬 연장제로만 구성되어 있는, 탄성 섬유.
  8. 제1항에 있어서, 상기 사슬 연장제는 에틸렌 다이아민으로만 구성되어 있는, 탄성 섬유.
  9. 제1항에 있어서, 상기 폴리올은 상기 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체 또는 상기 공중합체와 상이한 폴리올의 조합물만을 포함하는, 탄성 섬유.
  10. 제9항에 있어서, 상기 상이한 폴리올은 폴리카보네이트글리콜류, 폴리에스터글리콜류, 폴리에터글리콜류 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단일의 추가적인 폴리올 또는 폴리올류의 블렌드(blend)를 포함하는, 탄성 섬유.
  11. 제1항에 있어서, 상기 폴리올은, 약 50% 내지 약 100%의, 상기 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체를 포함하는, 탄성 섬유.
  12. 제1항에 있어서, 상기 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체는 약 5 내지 약 75몰%의 3-메틸테트라하이드로퓨란을 포함하는, 탄성 섬유.
  13. (a) 예비 중합체와 (b) 사슬 연장제의 반응 생성물인 폴리우레탄유레아를 포함하는 탄성 섬유를 포함하는 패브릭(fabric)으로서,
    상기 예비 중합체(a)는 (i) 1000 내지 2000의 수평균분자량을 갖는 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체를 포함하는 폴리올과 (ii) 다이아이소사이아네이트의 반응 생성물을 포함하는, 패브릭.
  14. 제13항에 있어서, 상기 패브릭은 열처리 이후에 힘(power)을 유지하는, 패브릭.
  15. 제13항에 있어서, 상기 패브릭은 니트(knit) 또는 직포(woven) 조직을 포함하는, 패브릭.
  16. (a) 예비 중합체와 (b) 사슬 연장제의 반응 생성물인 폴리우레탄유레아를 포함하는 위생 용품으로서,
    상기 예비 중합체(a)는 (i) 1000 내지 2000의 수평균분자량을 갖는 테트라하이드로퓨란과 3-메틸테트라하이드로퓨란의 공중합체를 포함하는 폴리올과 (ii) 다이아이소사이아네이트의 반응 생성물을 포함하는, 위생 용품.
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