KR20120071378A - 정련이 용이한 비실리콘계 스판덱스용 방사유제 및 이를 이용하여 제조한 스판덱스 섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스판덱스 원사용 방사유제 및 이를 이용하여 제조한 스판덱스 섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 실리콘계 방사유제 대신에 유제 탈착성이 용이한 친수성 탄화수소를 사용하여 원사의 정련도를 향상시킨 정련이 용이한 비실리콘계 스판덱스용 방사유제 및 이를 이용하여 제조한 스판덱스 섬유에 관한 것이다.

Description

정련이 용이한 비실리콘계 스판덱스용 방사유제 및 이를 이용하여 제조한 스판덱스 섬유{Non-silicon based spandex spinning oil composition and spandex fiber prepared by using the same}

본 발명은 스판덱스 원사용 방사유제 및 이를 이용하여 제조한 스판덱스 섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 실리콘계 방사유제 대신에 유제 탈착성이 용이한 친수성 탄화수소를 사용하여 원사의 정련도를 향상시킨 정련이 용이한 비실리콘계 스판덱스용 방사유제 및 이를 이용하여 제조한 스판덱스 섬유에 관한 것이다.

일반적으로 스판덱스는 폴리우레탄 탄성섬유의 총칭에 해당하는 것으로 신도 및 탄성 회복률이 우수하여 고신축성 편성물에 많이 이용되고 있다. 하지만 염색 가공 공정에 앞서 섬유에 부착된 유제를 제거하는 수세 정련 공정에 있어서, 폴리메틸렌실록산을 주성분으로 하는 스판덱스 유제는 물과의 친화도가 낮아 정련 특성이 불량하다. 이로 인하여 원단 상 잔류 유제가 존재함으로써 염료의 염착을 방해하여 미염착 염반 및 stripe를 발생시켜 염색 불균일 문제를 초래하여 왔다.

따라서 상술된 문제점을 개선하기 위한 종래 기술로서 일본특허공소(2008-45266)에는 섬유의 정련 공정에서 사용할 수 있는 비이온 계면활성제를 정련제의 조성물로 사용하여 정련성을 개선시키는 방법을 소개하고 있다.

그러나, 상기 종래 기술의 방법에 의하면 섬유의 종류와 특성에 따라 정련성이 다르고 동일 원사 내에서도 정련이 균일하게 되지 않아 염색 가공 시 오염 및 염반 등이 여전히 발생되고 있다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 기존의 실리콘계 방사유제 대신에 유제 탈착성이 용이한 친수성 탄화수소를 사용하여 원사의 정련도를 향상시킨 정련이 용이한 비실리콘계 스판덱스용 방사유제 및 이를 이용하여 제조한 스판덱스 섬유를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 정련이 용이한 비실리콘계 스판덱스용 방사유제는 탄화수소 60 내지 90 중량%, 폴리디메틸실록산 9 내지 40 중량% 및 비이온 계면활성제 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 탄화수소는 5 내지 20cp를 가지는 저점도와 20 내지 40cp를 가지는 고점도의 순수 탄화수소로 구성되어 있으며, 상기 탄화수소 100중량부를 기준으로 상기 고점도의 함량은 10중량부 내지 40중량부이고, 상기 저점도의 함량은 90중량부 내지 60중량부인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 탄화수소는 분자량인 1000이상인 폴리에틸렌옥시드인 것을 특징한다.

또한 비이온 계면활성제는 아래의 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

R₁-O(R₂-O)_XH

상기 화학식에서 R₁은 알콜기를 포함한 탄소수가 5 내지 20개이며, R2는 탄소수가 1개 내지 10개로 이루어진 알킬옥사이드기(R₂O-)가 1 내지 40개로 이루어진 성분임.

본 발명의 비실리콘계 방사유제를 사용함으로써, 수세 정련 시 유제 탈착성이 용이한 친수성 순수 탄화수소를 사용하여 원사의 정련도를 80%이상 확보할 수 있다. 또한 고점도의 순수 탄화수소를 사용함으로써 스판덱스 원사 표면에의 평활성을 높여 양호한 사간 마찰 특성과 해사 특성을 확보할 수 있다.

본 발명에 의한 정련이 용이한 비실리콘계 스판덱스용 방사유제는 탄화수소 60 내지 90 중량%, 폴리디메틸실록산 9 내지 40 중량%와 비이온 계면활성제 0.1 내지 10 중량%를 포함하고 있다.

본 발명에서의 탄화수소는 순수 탄화수소 또는 합성탄화수소인 폴리에틸렌옥시드를 60중량% 내지 90중량% 사용한다. 여기서 60중량% 미만이면 원사의 정련이 불량한 문제가 있고, 90중량 % 초과하면 평활성이 떨어져 해사성의 문제가 있다.

순수 탄화수소는 미네랄 오일로 통칭되는 탄소와 수소로만 이루어진 알칸(alkane) 또는 파라핀(paraffine) 탄화수소이며 합성탄화수소(폴리에틸렌옥시드)는 탄소와 수소 그리고 산소(옥시드기)를 포함하는 합성 탄화수소이다.

방사유제에 포함되는 60 내지 90 중량%의 순수 탄화수소는 5 내지 20cp를 가지는 저점도와 20 내지 40cp를 가지는 고점도의 순수 탄화수소로 구성된다. 탄화수소 100중량부 기준으로 고점도의 함량이 10중량부 내지 40중량부이고, 저점도의 함량은 90중량부 내지 60중량부를 가진다.

고점도 함량이 10중량부 미만이면 유제의 평활성이 낮아져 해사성 개선 효과가 없고, 40중량부 초과하면 원사 미끌림 현상으로 사 흘러내림 문제가 발생될 수 있다.

순수 탄화수소는 폴리디메틸실록산 대비 스판덱스 원사 표면에의 평활성이 불량하고 낮은 분자량(저점도)을 가질 경우 스판덱스 원사 내로 침투하기 때문에 유제의 주 성분으로 사용하여 스판덱스 세데니어(20 내지 40데니어)에 적용할 경우 원사의 마찰 특성 및 해사 특성이 불량한 문제점을 가진다.

이를 해결하고자 저점도 (5 내지 20cp)의 순수 탄화수소 36 내지 54 중량%와 20 내지 40cp 수준의 점도를 가지는 순수 탄화수소를 4 내지 36 중량%을 사용 함으로써 원사 내 순수 탄화수소가 침투하는 현상을 개선하였다.

또한 합성 탄화수소인 폴리에틸렌옥시드를 60 내지 90중량% 사용하는 방법으로 이 탄화수소는 분자량이 1000 이상이며 좁은 분자량 분포를 가지기 때문에 원사 내 침투하는 현상을 개선하고 평활성을 높여 양호한 마찰 특성 및 해사 특성을 확보할 수 있다.

상기 제시된 탄화수소를 주성분으로 하는 유제를 스판덱스 원사에 적용할 경우 양호한 원사 특성을 가지면서 정련성이 우수한 스판덱스를 제조할 수 있다.

폴리디메틸실록산 9 내지 40 중량%를 사용한다. 폴리디메틸실록산은 아래의 화학식(I)으로 나타낼 수 있다.

식 중, R₃,R₄는 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1-C30의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기이다.

상기 식에서 '치환' 되었다는 의미는 아크릴기, 아미노기, 히드록시기, 카르복시기, 알데히드기, 에폭시기, 니트릴기 등으로 치환된 것을 의미한다.

상기 화학식(I)의 폴리디메틸실록산의 점도는 임의의 선택이 가능하지만 후가공 시 가이드와의 마찰저항 및 내열성을 향상시키기 위해서 7내지 15센티스토크가 바람직하다.

비이온계면활성제는 0.1 내지 10 중량%로 포함한다. 비이온 계면활성제가0.1 중량 % 미만 투입 시 스판덱스 원사의 유화도 개선이 미미하며, 10중량 % 초과 투입 시 스판덱스 원사의 해사 장력이 낮아져 사흘러내림 등의 문제를 야기할 수 있다.

비이온 계면활성제의 예시로서는 화학식(II)를 갖는 화합물을 들 수 있다.

R₁-O(R₂-O)_XH (II) ---- 화학식(II)

화학식(II)는 탄소수가 5개 내지 20개인 알콜기를 가지는 R₁과, 탄소수가 1개 내지 10개인 알킬옥사이드기인 R₂O-기가 1 내지 40개로 이루어진 성분이다.

본 발명에 의한 스판덱스 섬유 유제의 제조는 탄화수소, 폴리디메틸실록산에 비이온 계면활성제를 넣고 상온에서 1500rpm, 20분 이상 충분히 교반 시킨 후 기타 첨가제를 혼합하여 제조한다. 여기서 첨가제 혼합 순서에 따라 유제의 분산특성에 차이가 생기며, 이로 이해 스판덱스 섬유에 적용 시 유제의 평활성. 침투성. 균일성 측면에서 특성 차이를 보일 수 있다.

본 발명에 의한 방사유제는 비이온 계면활성제를 포함하여 원사에 도포됨으로 인해 원사 및 원단의 균일한 정련성을 부여하고 유제와 물의 표면 장력 에너지를 낮추고 친화도를 높여 물에 분포된 유제의 입자 크기를 줄임으로써 정련성을 향상시킨다.

상기 제시된 탄화수소를 주성분으로 하는 유제를 스판덱스 원사에 적용할 경우 양호한 원사 특성을 가지면서 정련성이 우수한 스판덱스 섬유를 제조할 수 있다. 특히 정련도가 80% 이상 향상된 우수한 스판덱스 섬유를 제조할 수 있다. 정련도가 80% 이하로 낮을 경우 유제가 원단 상에 존재하여 염색 가공 시 염료 미염착 염반 및 줄을 발생시켜 염색 불량 문제를 초래한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같으며, 본 발명은 이에 국한되지 않음은 물론이다.

<실시예 1>

하기 표 1과 같은 조성을 갖는 실시예 1 유제를 20데니어 스판덱스에 부착한 후 원사의 F/M(Fiber to metal)마찰 특성과 장기 해사 특성(3개월 후) 및 정련성을 평가하여 하기 표1에 나타내었다.

<실시예 2>

방사직후에 상기 실시예 1의 유제조성에서 순수 탄화수소의 조성비율을 달리한 실시예 2 방사유제를 사용한 후 원사 특성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 3>

고점도 순수 탄화수소를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 조성의 방사유제를 사용한 후 원사 특성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

<실시예 4>

순수 탄화수소 대신 폴리에틸렌옥시드계 탄화수소를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 같은 조성의 방사유제를 사용한 후 원사 특성을 하기 표 1에 나타내었다.

<비교예 1>

유제성분을 하기 표 1과 같이하여 유제를 제조하고 그 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스판덱스에 부착 후 원사 특성을 평가하였다

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1
미네랄 오일 (중량%)	저점도 (10cp)	54	64	60	-	27
	고점도 (30cp)	6	16	-	-	-
합성 탄화수소 (중량%)	폴리에틸렌옥시드	-	-	-	80	-
비이온 계면활성제(%)		3	3	3	3	3
폴리디메틸실록산(%)		37	17	37	17	70
유제부착량(%)		4-5	4-5	4-5	4-5	4-5
F/M 마찰 특성(g)		3.5	3.5	3.9	3.4	3.7
해사장력[g, 3개월후]		0.8	0.83	1.3	0.78	0.9
정련도(%)		80	85	80	83	65

->정련도(%): 원사의 유제 제거 전후의 OPU(Oil take up) 차이

정련도(%)= {(정련 전 OPU% - 정련 후 OPU%)/(정련 전 OPU%)} x 100

->F/M 마찰 측정 방법

Claims (4)

1. 미네랄 오일 60 내지 90 중량%, 폴리디메틸실록산 9 내지 39.9 중량% 및 비이온 계면활성제 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 정련이 용이한 비실리콘계 스판덱스용 방사유제.
2. 제1항에 있어서, 상기 미네랄 오일은 5 내지 20cp를 가지는 저점도와 20 내지 40cp를 가지는 고점도의 알칸(alkane) 또는 파라핀(paraffin) 탄화수소로 구성되어 있으며, 상기 미네랄 오일 100중량부를 기준으로 상기 고점도의 함량은 10중량부 내지 40중량부이고, 상기 저점도의 함량은 90중량부 내지 60중량부인 것을 특징으로 하는 정련이 용이한 비실리콘계 스판덱스용 방사유제.
3. 제 1 항에 있어서, 비이온 계면활성제는 아래의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 정련이 용이한 비실리콘계 스판덱스용 방사유제.
   R₁-O(R₂-O)_XH
   상기 화학식에서 R₁은 탄소수가 5 내지 20인 알킬이고, R₂는 탄소수가 1 내지 10인 알킬이고, x는 1 내지 40임.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 방사유제를 적용하여 제조한 스판덱스 원사에 있어서, 정련도가 80%이상인 것을 특징으로 하는 정련이 용이한 비실리콘계 스판덱스용 방사유제를 사용한 스판덱스 섬유.