WO2017126829A1 - 자가 융착력이 우수한 폴리우레탄우레아 탄성사 및 이의 제조방법 - Google Patents

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WO2017126829A1
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yarn
polyurethane urea
spinning
polyurethane
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정호영
강연수
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(주)효성
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    • D02G3/22—Yarns or threads characterised by constructional features, e.g. blending, filament/fibre
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    • D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed

Definitions

  • the present invention relates to a polyurethane urea elastic yarn having excellent self-adhesion power and a method for preparing the same, and more particularly, NCO% is 2.20 to 5.50% during polymerization of polyol and diisocyanate, and 100% ethylene glycol is applied as a chain extender. It relates to a polyurethane urea elastic yarn excellent in self-adhesion, characterized by applying methanol as a chain transfer agent and a method for producing the same.
  • Polyurethaneureas in the form of fibers and membranes with elastic properties are widely used in the textile industry.
  • the term 'spandex' often used to describe these elastic polyurethaneureas, refers to long chain synthetic polymers composed of at least 85% by weight of segmented polyurethane. Spandex has been used in the textile industry for various purposes, in particular in underwear, shape-inducing clothing, swimwear and elastic clothing or stockings.
  • Elastic yarns can be supplied as core-spun elastomeric yarns spun in a circular shape together with filament or staple fiber yarns or as staple fibers mixed with inelastic fibers for the purpose of improving the wear quality of non-elastic fabrics by themselves.
  • Polyurethane urea is a primary polymerization reactant which generally reacts a polyol which is a high molecular weight diol compound with an excess of diisocyanate compound to obtain a prepolymer having isocyanate groups at both ends of the polyol, and the prepolymer in an appropriate solvent. After dissolving, a diamine-based or diol-based chain extender is added to the solution, and a chain terminator such as monoalcohol or monoamine is reacted to form a spinning solution of polyurethaneurea fibers, and then subjected to dry and wet spinning. Thereby obtaining a polyurethaneurea elastic yarn, that is, spandex fibers.
  • a diamine-based or diol-based chain extender is added to the solution, and a chain terminator such as monoalcohol or monoamine is reacted to form a spinning solution of polyurethaneurea fibers, and then subjected to dry and wet spinning.
  • Polyurethane urea elastic yarns are being used for a variety of applications because of their inherent properties with excellent elasticity and elastic recovery, and as the range of their use expands, new additional properties are continuously required for existing fibers.
  • polyurethane urea elastic yarns undergo thermal embrittlement due to high heat during post-processing after knitting with counterparts (nylon, cotton, silk, wool, etc.), which causes problems such as deterioration of power and recovery of fabric. Let's go.
  • polyurethane urea fiber has a problem that the thermal embrittlement of the other companies, such as nylon, cotton, silk, wool, heat-sensitive in the post-processing performed after knitting due to the high heat setting temperature.
  • polyurethaneurea fibers that can be set at low temperatures in order to avoid these problems and improve the shape of the fabric.
  • U.S. Pat.No. 6,472,494 discloses spandex made from 23 to 55 mole% of a mixture of 2,4'-diphenylmethane diisocyanate and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, polyetherglycol and chain extenders.
  • 2,4'-diphenylmethane diisocyanate is greatly increased to 23 to 55 mol%, the thermosetability of the polyurethaneurea elastic yarn is improved, but the expression of adhesion is difficult to expect.
  • the polyol and diisocyanate have a NCO% of 2.20 to 5.50%, 100% ethylene glycol as a chain extender and methanol as a chain terminator, and self-adhesion by optimizing radiant heat conditions. It is an object to provide a method for producing this excellent polyurethaneurea elastic yarn.
  • the present invention comprises the steps of reacting the polyol and the excess diisocyanate compound to prepare a prepolymer having an NCO% of 2.20 to 5.50%; Dissolving the prepolymer in an organic solvent, followed by chain extension and chain termination reaction to prepare a polyurethaneurea spinning stock solution; And it provides a method for producing a polyurethane urea elastic yarn comprising the step of spinning and winding the polyurethane urea spinning stock solution.
  • the chain extender used in the chain extension reaction is preferably 100% diethylene glycol.
  • the spinning temperature is 220 to 230 °C.
  • the present invention provides a polyurethane urea elastic yarn is produced by the above production method, characterized in that after the heat treatment at 110 ⁇ 130 °C fusion strength is 0.1g / d or more.
  • the method for producing a polyurethaneurea elastic yarn of the present invention can prepare an elastic yarn having self-adhesion at low temperatures by adjusting the NCO% of the prepolymer and optimizing the radiant calorie conditions.
  • the present invention comprises the steps of reacting a polyol with an excess of diisocyanate compound to prepare a prepolymer having isocyanate groups at both ends of the polyol; Dissolving the prepolymer in an organic solvent, followed by chain extension and chain termination reaction to prepare a polyurethaneurea spinning stock solution; And it provides a method for producing a polyurethane urea elastic yarn comprising spinning and winding the polyurethane urea spinning stock solution.
  • the NCO% of the prepolymer is preferably to increase the content of the hard segment to have a range of 2.20 to 5.50% for proper expression of the polyurethane urea elastic yarn. If the NCO% of the prepolymer is less than 2.20% or more than 5.50%, a serious decrease in physical properties of the elastic yarn is caused.
  • Non-limiting examples of the diisocyanate used in the preparation of the polyurethaneurea elastic yarn in the present invention are 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1,5'-naphthalene diisocyanate, 1,4'-phenylene diisocyanate, hexa Methylene diisocyanate, 1,4'-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexyl methane diisocyanate, isophorone diisocyanate, and the like, but among these diisocyanates, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, etc. It may be used, it is preferable to use one or more in the enumeration group.
  • the polymer diols used in the present invention are polytetramethylene ether glycol, polytrimethylene ether glycol, polypropylene glycol, polycarbonate diol, copolymer of a mixture of alkylene oxide and lactone monomer and poly (tetramethylene ether) glycol, 3-
  • the copolymer of methyl-tetrahydrofuran and tetrahydrofuran, etc. it can be illustrated as 1 type, or 2 or more types of these, but it is not necessarily limited to these.
  • the spinning temperature is 220 to 230 °C, but is not limited thereto.
  • a steric hindrance phenol compound in order to prevent discoloration of the polyurethane urea and deterioration of physical properties due to ultraviolet rays, atmospheric smog, and heat treatment associated with spandex processing, a steric hindrance phenol compound, a benzofuran-one compound, and a semicarbazide Type compound, a benzo triazole type compound, a polymeric tertiary amine stabilizer, etc. can be added combining them suitably.
  • the polyurethaneurea elastic yarn of the present invention may include additives such as titanium dioxide, magnesium stearate, and the like in addition to the above components.
  • Polyurethane urea elastic yarn prepared by the manufacturing method as described above is characterized in that the welding force is 0.1g / d or more after heat treatment at 110 ⁇ 130 °C.
  • Polyurethane urea elastic yarn of the present invention has the properties as described above, the thermal embrittlement does not occur due to high heat in the post-processing performed after knitting with the counterpart yarn (nylon, cotton, silk, wool, etc.), the power of the fabric, Resilience and quality are excellent.
  • 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and polytetramethylene glycol were prepared with a capping ratio (CR) of 1.72 so that the NCO% was 2.20%.
  • CR capping ratio
  • 100 mol% of diethylene glycol was used as a chain extender, and methanol was used as a chain terminator.
  • the ratio of the chain extender to the chain terminator was 8: 1, and dimethylacetamide was used as the solvent to obtain a polyurethaneurea spinning solution having a solid content of 35% by weight of the final polymer.
  • the spinning stock solution obtained as described above was dry-spun at a speed of 600 m / min at a spinning temperature of 226 ° C. to prepare a polyurethaneurea elastic yarn of 20 denia 1 filament.
  • Polyurethane urea elastic yarn was prepared in the same manner as in Example 1, except that 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and polytetramethylene glycol were prepared such that NCO% was 4.20%.
  • Polyurethane urea elastic yarn was prepared in the same manner as in Example 1, except that 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and polytetramethylene glycol were prepared such that NCO% was 5.50%.
  • Polyurethane urea elastic yarn was subjected to the same process as in Example 1 except that 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and polytetramethylene glycol were made to have an NCO% of 1.20% and the spinning temperature was changed to 215 ° C. Was prepared.
  • NCO% [100 * 2 * NCO Formula Weight * (Capping Ratio-1)] / (Diisocyanate Molecular Weight * Capping Ratio) + Polyol Molecular Weight
  • U% Uster% measuring device (manufacturer: KEISOKKI, model name: KET-QT), and the speed of the feeding roller varies depending on yarn de (30m / min, 30 ⁇ below 20de) 70de 70m / min). Yarn is threaded on a guide, a sensor, and a twister in this order, and wound three times on a winding roller. The measurement conditions are shown in Table 2 below.
  • the sensor automatically reads the thickness of the yarn dissolved for 20 seconds at a constant speed, calculates the average value, and draws 0% line. If the thickness of the yarn read by the sensor per unit time is thicker based on this value, it is (+) If the point is drawn on the area and the thickness is thin, the graph is drawn by the point on the (-) area compared to the 0% reference line. The degree of deviation from the 0% reference line is calculated as the area and represents U%.
  • a circular knitting machine was fabricated using a circular knitting machine having a diameter of 32 inches, a 28 gauge, and a 96 feeder of gold yarn using elastic yarn and nylon yarn. This circular knitted fabric was knitted using 40 denier of nylon yarn and 20 denier of elastic yarn prepared above, and the elastic yarn content was 10% of the total weight of the knitted fabric.
  • the circular knitted fabric made of cross-woven knitted nylon / polyurethane urea elastic yarn was Pre-setting ⁇ dyeing ⁇ Final-setting was performed to mark an equilateral triangle having a length of 5 cm on one side, and then the two sides were cut, and an appropriate amount of water was sprayed onto the fabric and dried. After drying, it was calculated as the ratio of the area rolled up from the measurement fabric and the area of the initial equilateral triangle.
  • Curling% (area of curled triangle / area of original equilateral triangle) X 100
  • Heat fusion force Into the four mouths of the tights knitting machine (Matec, 4 "x 34G x 4F) injecting heat fusion spandex and nylon by the method of Fig. 1 by the knitting speed of 500rpm, draft rate of 2.7 Knitted stockings were steam shrinked and dyed under normal stocking dyeing processing conditions and inserted into a 10cm wide aluminum template in a steam setter (model name: ALOME-S) manufactured by Arome Corporation. Steam setting was performed for 5 seconds at intervals of 10 ° C. at 10 ° C. The leg portion of the set stockings was cut into 10 cm ⁇ 3 cm (width ⁇ length), and one strand of yarn was dissected about 5 cm at one side of the cut sample.
  • a steam setter model name: ALOME-S
  • the sample body is fixed to the top of the MEL machine (Textechno) clamp, and the end of the disassembled yarn is fixed to the bottom of the clamp, and the gauge length is 100 mm and the tensile speed is 100 mm / min. While being disassembled
  • the modulus on the yarn is measured: the average value of the load measured in the remaining stretch section (except 20% at the beginning of the stretch), divided by the denier of spandex, is the thermal bond strength. Higher heat fusion strength results in higher adhesion between the dead zones
  • Table 1 shows the measured force when one strand of yarn is disassembled.

Abstract

본 발명은 자가 융착력이 우수한 폴리우레탄우레아 탄성사 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리올과 디이소시아네이트의 중합 시 NCO%가 2.20 내지 5.50%이고, 쇄연장제로 에틸렌 글리콜을 100% 적용하고 쇄종지제로 메탄올을 적용하는 것을 특징으로 하는 자가 융착력이 우수한 폴리우레탄우레아 탄성사 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

자가 융착력이 우수한 폴리우레탄우레아 탄성사 및 이의 제조방법
본 발명은 자가 융착력이 우수한 폴리우레탄우레아 탄성사 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리올과 디이소시아네이트의 중합 시 NCO%가 2.20 내지 5.50%이고, 쇄연장제로 에틸렌 글리콜을 100% 적용하고 쇄종지제로 메탄올을 적용하는 것을 특징으로 하는 자가 융착력이 우수한 폴리우레탄우레아 탄성사 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
탄성 특성을 갖는 섬유 및 막 형태의 폴리우레탄우레아는 직물 산업에 있어서 광범위하게 이용되고 있다. 종종 이들 탄성 폴리우레탄우레아를 설명하는데 사용되는 용어, '스판덱스'는 85 중량% 이상의 분절 폴리우레탄으로 구성된 장쇄 합성 중합체를 지칭한다. 스판덱스는 직물 산업에서 다양한 목적으로, 특히 속 옷, 형태 유도 의류, 수영복 및 탄성 의류 또는 스타킹에 사용되어 왔다.
탄성사는 그 자체로는 탄성이 높지 않은 직물의 착용 품질을 개선하기 위한 목적으로 필라멘트 또는 스테이플 섬유 얀과 함께 원형으로 방사된 코어 방사 엘라스토머 얀으로서 또는 비탄성 섬유와 혼합된 스테이플 섬유로서 공급될 수 있다.
폴리우레탄우레아는 일반적으로 고분자량의 디올 화합물인 폴리올과 과량의 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 폴리올의 양 말단에 이소시아네이트기를 가지는 예비중합체(prepolymer)를 얻는 1차 중합 반응물과, 상기 예비중합체를 적절한 용매에 용해시킨 후 그 용액에 디아민계 또는 디올계 사슬 연장제를 첨가하고 모노알코올 또는 모노아민 등과 같은 사슬종결제 등을 반응시키는 단계를 거쳐 폴리우레탄우레아 섬유의 방사액을 만든 후, 건식 및 습식 방사에 의해 폴리우레탄우레아 탄성사, 즉, 스판덱스 섬유를 얻는다.
폴리우레탄우레아 탄성사는 우수한 탄성 및 탄성 회복력을 갖는 고유의 특성때문에 다양한 용도로 사용되고 있고, 그 용도 범위가 확대됨에 따라 기존의 섬유에 새로운 부가적인 특성이 계속하여 요구되고 있다.
일반적으로 폴리우레탄우레아 탄성사는 상대사(나일론, 면, 실크, 울 등)와의 편직 후 실시되는 후 가공에서 높은 열에 의해 열적 취화가 발생하며, 이는 원단의 파워 및 회복력이 저하되는 등의 문제를 유발시키게 된다.
한편, 일반적인 폴리우레탄우레아 탄성사는 상대사(나일론, 폴리에스터, 면 등)와 혼?O 편직하여 원단으로 사용되는데, 최근 들어 저온 세팅성 또는 자가 융착성을 갖는 의류 개발이 요구되고 있다
저온 세팅성 및 자가 융착성을 갖는 폴리우레탄 탄성사를 개발하기 위하여, 종래에는 디이소시아네이트 이성질체를 사용하거나, 저융점의 폴리우레탄과의 블렌딩을 통한 건식 방사 또는 열가소성 폴리우레탄을 이용한 용융방사를 하는 방법이 있다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 폴리우레탄계 탄성사의 물성을 개선하기 위한 노력이 지속적으로 이루어져 왔다.
일반적으로 폴리우레탄우레아 섬유는 열세팅 온도가 높아 편직을 한 후 실시되는 후가공에서 열에 민감한 나일론, 면, 실크, 울 등의 상대사의 열적 취화가 발생하는 문제점을 지니고 있었다. 이러한 문제점을 방지하고 직물의 형상을 향상시키기 위해 저온 세팅이 가능한 폴리우레탄우레아 섬유에 대한 수요가 점차 증가하고 있다.
저온 세팅 가능한 폴리우레탄우레아 섬유에 대한 종래의 기술은 미국특허 제6,472,494호를 예시하여 이해할 수 있을 것이다. 이로써, 특허문헌 1의 내용 전부는 본 명세서 상의 종래 기술로서 전부 인용된다.
미국특허 제6,472,494호에서는 23 내지 55몰%의 2,4'-디페닐메탄디이소시아네이트와 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트의 혼합물, 폴리에테르글리콜 및 사슬연장제로 제조되는 스판덱스를 개시하고 있으나, 2,4'-디페닐메탄디이소시아네이트의 함량이 23 내지 55몰%로 크게 증가하면 폴리우레탄우레아 탄성사의 열세트성은 향상되나, 융착력이 발현은 기대하기 어렵다.
본 발명은 폴리올과 디이소시아네이트의 중합 시 NCO%가 2.20 내지 5.50%이고, 쇄연장제로 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)을 100% 적용하고 쇄종지제로 메탄올을 사용하되, 방사 열량 조건을 최적화함으로써 자가 융착력이 우수한 폴리우레탄우레아 탄성사를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리올과 과량의 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 NCO%가 2.20 내지 5.50%인 예비중합체(prepolymer)를 제조하는 단계; 상기 예비중합체를 유기 용매에 용해시킨 후 쇄연장 및 쇄종지 반응시켜 폴리우레탄우레아 방사원액을 제조하는 단계; 및 상기 폴리우레탄우레아 방사원액을 방사 및 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄우레아 탄성사의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 쇄연장 반응시, 사용되는 쇄연장제는 디에틸렌글리콜 100%인 것이 바람직하다.
또한, 상기 방사 시, 방사 온도가 220 내지 230℃인 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되고, 110~130℃에서 열처리한 후 융착력이 0.1g/d 이상인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄우레아 탄성사도 제공한다.
본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성사의 제조방법은 예비중합체의 NCO%를 조절하고, 방사 열량 조건을 최적화함으로써, 저온에서 자가 융착성이 있는 탄성사를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 폴리올과 과량의 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 폴리올의 양 말단에 이소시아네이트기를 갖는 예비중합체(prepolymer)를 제조하는 단계; 상기 예비중합체를 유기 용매에 용해시킨 후 쇄연장 및 쇄종지 반응시켜 폴리우레탄우레아 방사원액을 제조하는 단계; 및 상기 폴리우레탄우레아 방사원액을 방사 및 권취하는 단계를 포함하는 폴리우레탄우레아 탄성사의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 예비중합체의 NCO%는 폴리우레탄우레아 탄성사로서의 적정한 물성 발현을 위하여 2.20 내지 5.50%의 범위를 갖게 하여 하드 세그먼트의 함량을 높이는 것이 바람직하다. 만약 예비중합체의 NCO%가 2.20% 미만이거나 5.50%를 초과하면 탄성사의 심각한 물성 저하가 초래된다.
본 발명에서 폴리우레탄우레아 탄성사의 제조에 사용되는 디이소시아네이트의 비제한적인 예로는 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,5'-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4'-페닐렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,4'-시클로헥산디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등이 있으나, 이들 디이소시아네이트 중, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 등이 사용될 수 있으며, 상기 열거군에서 1종 또는 그 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 고분자 디올은 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜, 폴리트리메틸렌에테르 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.
한편, 상기 쇄연장제로는 디에틸렌글리콜 100%를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 폴리우레탄우레아의 쇄종지제로는 메탄올을 적용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 방사 시, 방사 온도가 220 내지 230℃인 것이 바람직하나, 이에한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에서는 자외선, 대기 스모그 및 스판덱스 가공에 수반되는 열처리 과정 등에 의한 폴리우레탄우레아의 변색과 물성 저하를 방지하기 위해, 방사원액에 입체장애 페놀계 화합물, 벤조퓨란-온계 화합물, 세미카바자이드계 화합물, 벤조 트리아졸계 화합물, 중합체성 3급 아민 안정제 등을 적절히 조합하여 첨가할 수 있다.
나아가, 본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성사는 상기 성분 외에도 이산화티탄, 마그네슘 스테아레이트 등과 같은 첨가제를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 제조방법으로 제조된 폴리우레탄우레아 탄성사는 110~130℃에서 열처리한 후 융착력이 0.1g/d 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 폴리우레탄우레아 탄성사는 상기와 같은 물성을 가짐으로써, 상대사(나일론, 면, 실크, 울 등)와의 편직 후 실시되는 후 가공에서 높은 열에 의해 열적 취화가 발생하지 않고, 원단의 파워, 회복력 및 품위가 우수한 효과가 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리테트라메틸렌 글리콜을 캡핑비(CR) 1.72로 NCO%가 2.20%가 되도록 제조하였다. 쇄연장제로는 디에티렌글리콜을 100몰% 사용하였고, 쇄종결제로는 메탄올을 사용하였다. 쇄연장제와 쇄종결제의 비율은 8:1로 하였고, 용매로는 디메틸아세트아마이드를 사용하여 최종 중합물의 고형분 함량이 35중량%인 폴리우레탄우레아 방사 용액을 얻었다.
상기와 같이 수득한 방사 원액을 226℃의 방사온도에서 600m/min 속도로 건식 방사하여 20데니아 1 필라멘트의 폴리우레탄우레아 탄성사를 제조하였다.
실시예 2
4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리테트라메틸렌 글리콜을 NCO%가 4.20%가 되도록 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 통하여 폴리우레탄우레아 탄성사를 제조하였다.
실시예 3
4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리테트라메틸렌 글리콜을 NCO%가 5.50%가 되도록 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 통하여 폴리우레탄우레아 탄성사를 제조하였다.
비교예 1
4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리테트라메틸렌 글리콜을 NCO%가 1.20%가 되도록 하고, 방사온도를 215℃로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 통하여 폴리우레탄우레아 탄성사를 제조하였다.
비교예 2
4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트와 폴리테트라메틸렌 글리콜을 NCO%가 5.80%가 되도록 하고, 방사온도를 230℃로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 통하여 폴리우레탄우레아 탄성사를 제조하였다.
NCO% 권취속도(m/min) 방사온도(℃) 방사작업성(%)
실시예 1 2.2 600 226 98
실시예 2 4.2 600 226 100
실시예 3 5.5 600 226 100
비교예 1 1.2 600 215 60
비교예 2 5.8 600 230 100
실험예
실시예 및 비교예에서 각각 제조된 폴리우레탄우레아 탄성사의 물성은 하기와 같은 방법을 이용하여 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
(1) NCO% 계산 : NCO% = [100*2*NCO 화학식량*(캐핑비-1)] / (디이소시아네이트 분자량*캐핑비)+폴리올 분자량
상기 식에서, 캐핑비는 디이소시아네이트 몰비/폴리올의 몰비이다.
(2) 원사의 강도 및 신도 : 자동 강신도 측정장치(제조사 : Textechno, 모델명 : MEL)를 이용하여 시료길이 10cm, 인장속도 100 cm/min로 하여 측정한다. 이때, 파단 시의 강도와 신도 값이 측정되며, 원사 200 % 신장 시 원사에 걸리는 하중 200% 모듈러스(modulus)도 측정된다.
(3) 균제도(U%) : Uster% 측정장치(제조사 : KEISOKKI, 모델명 : KET-QT)를 이용, 피딩 롤러(Feeding Roller)의 Speed를 원사 de에 따라 다르게(20de 이하 30m/min, 30~70de 70m/min) 설정하여 측정한다. 원사를 가이드(guide), 센서(sensor), 트위스터(twister)에 순서대로 실걸이 하고 와인딩 롤러(Winding Roller)에 3회 감아 측정하며, 상세 측정 조건은 아래의 표 2와 같다.
Yarnspeed 꼬임방향 Twisterspeed Smoothingfactor Range ofscale Evaluationtime
20de 이하 50 Z 125 99 8 3
30 내지70de 200 Z 155 99 4 3
일정 속도로 20초간 해사된 원사의 굵기를 센서가 자동으로 읽어 평균값을 계산해 0% line을 그리고, 이 값을 기준으로 단위 시간당 센서가 읽은 원사의 굵기가 더 굵으면 0% 기준 line 대비 (+)영역에 point를 찍고, 굵기가 얇으면 0% 기준 line 대비 (-) 영역에 point를 찍어 그래프가 그려진다. 0% 기준 line에서 벗어나는 정도를 면적으로 계산하여 U%를 나타낸다.
U% = 0% 기준 line을 벗어나는 면적 / 0% 기준 line 아래 면적 X 100
(4) 변부말림 : 탄성사와 Nylon 원사를 사용하여 금용 사(社)의 직경 32인치, 28게이지, 96 피더(feeder)의 규격을 갖는 환편기를 이용해 환편물을 제작하였다. 이 환편물은 Nylon 원사 40데니어, 상기에 의해 제조된 탄성사 20 데니어를 사용하여 편직하였고, 탄성사의 함량은 전체 편물 중량 대비 10% 이다.교·편직된 Nylon/폴리우레탄우레아 탄성사로 만든 환편 원단을 프리세팅(Pre-setting)→염색→파이널세팅(Final-setting) 처리하여 한 변의 길이가 5 cm인 정삼각형으로 표시한 후 두 변을 자르고 적당량의 물을 원단 위에 뿌린 후 건조하였다. 건조 후에 측정 원단에서 말려 올라오는 면적과 초기 정삼각형의 면적의 비율로 계산하였다.
변부말림(Curling)% = (말려 올라온 삼각형 면적 / 원래의 정삼각형의 면적) X 100
말려 올라오는 면적의 비율이 10% 이내일 경우 일반적으로 변부말림이 양호
함을 의미한다.
(5) 열융착력 : 스타킹 편기(Matec社, 4"×34G×4F)의 급사구 4구에 도 1의 방법으로 열융착 스판덱스와 나일론을 투입하여 편기 작업 속도 500rpm, 드래프트율 2.7의 조건으로 스타킹 편지를 제작하였다. 편직한 스타킹을 일반적인 스타킹 염가공 처리 조건으로 스팀 수축 및 염색 처리 후 ㈜아로메공사제 스팀 세터(모델명: ALOME-S)에서 폭 10cm의 알루미늄 재질의 형판에 끼워 110~130℃에서 10℃ 간격으로 5초간 스팀 셋팅 처리하였다. 셋팅한 스타킹의 다리 부위를 10㎝x3㎝(가로x세로)로 절단하고, 절단한 샘플의 한 쪽 변부에서 원사 한 가닥을 5cm가량 해편한다. 샘플의 본체를 MEL기기(Textechno社) 클램프 상단에 고정하고, 해편한 원사의 끝부분을 클램프 하단에 고정한 후 게이지길이 100mm, 인장속도 100mm/min로 측정한다. 이 때 샘플 본체에서 원사 한 가닥이 해편되면서 원사에 걸리는 하중(modulus)이 측정된다. 320%까지 신장하고, 신장 초반 20%을 제외한 나머지 신장구간에서 측정된 하중의 평균값을 스판덱스의 데니어로 나눈 값이 열융착력이다.해편이 안되거나, 열융착력이 높을수록 사간 융착성이 높아 올풀림 방지 기능이 뛰
어나다. 하기 표 1에 원사 한 가닥이 해편될 때 걸리는 힘을 측정하여 나타내었다.
(6) 원사 건열 세트성: 원사를 1m 길이의 자 위에 길게 놓고 초기 (L0) 길이에 맞게 고정하여 샘플링한다. 원사는 100% 신장(L1)하여 사각틀에 고정한다. 열처리를 위한 텐터기의 온도를(130℃) 미리 세팅하고, 이 때 샘플을 올려 놓을 텐터용틀도 함께 예열한다. 사각틀에 고정된 원사를 텐터기에 넣고 고열에서 1분간 처리한다. 건열 처리한 원사를 사각틀에 고정한 채로 상온에서 10분간 방치한다. 고정된 원사를 이완시킨 후 다시 10분간 방치한다. 변화된 원사의 길이(L2)를 측정하여 건열세트율을 계산한다.
건열 Set(%) = (L2 - L0) / (L1 - L0) * 100
강도(g/d) 신도(%) 균제도(U%) 원사내 DMAc함량(%) 열세트성(@130℃)(%) 변부말림(%) 열융착력(@110℃)(%)
실시예 1 0.6 528 0.94 1.34 83 0 0.42
실시예 2 0.75 544 0.99 1.28 75 0 0.29
실시예 3 0.80 549 0.86 1.41 67 3 0.25
비교예 1 0.31 577 1.45 1.8 - - -
비교예 2 0.94 538 0.87 1.04 50 30 0.05
상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 예비중합체의 NCO%가 2.20 내지 5.20%이고, 쇄연장제로 디에틸렌글리콜을 100% 사용하되, 방사온도를 226℃로 유지시킨 경우(실시예), 탄성사의 균제도, 열세트성 및 열융착력이 우수한 것을 알 수 있었다.
반면, 예비중합체의 NCO%가 2.20 내지 5.20%의 범위를 벗어나고, 방사온도가 220 내지 230℃의 범위를 벗어나는 경우(비교예), 열세트성 및 열융착력이 현저히 떨어지는 것을 알 수 있었다.

Claims (4)

  1. 폴리올과 과량의 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 NCO%가 2.20 내지 5.50%인 예비중합체(prepolymer)를 제조하는 단계;
    상기 예비중합체를 유기 용매에 용해시킨 후 쇄연장 및 쇄종지 반응시켜 폴리우레탄우레아 방사원액을 제조하는 단계; 및
    상기 폴리우레탄우레아 방사원액을 방사 및 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄우레아 탄성사의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 쇄연장 반응시, 사용되는 쇄연장제는 디에틸렌글리콜 100%인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄우레아 탄성사의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방사 시, 방사 온도가 220 내지 230℃인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄우레아 탄성사의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법으로 제조되고, 110~130℃에서 열처리한 후 융착력이 0.1g/d 이상인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄우레아 탄성사.
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