KR100259681B1 - 습식 에어-제트 직조용의 저발연 피니쉬 - Google Patents

습식 에어-제트 직조용의 저발연 피니쉬

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Abstract

합성 필라멘트에 수 유탁액으로서 적용하기에 적합한 윤활성 피니쉬 조성물 및 이 조성물로 피복된 합성 필라멘트. 본 발명의 조성물은 다음으로 이루어진다: 약 60 내지 98.9 중량%의, 융점 약 25℃ 미만의 비이온성 유화제; 약 1 내지 약 39.9 중량%의, 적어도 29 탄소원자 및 약 25℃ 미만의 융점을 갖는 윤활제; 및 약 0.1 내지 약 15 중량%의 음이온 계면활성제.

Description

[발명의 명칭]
습식 에어-제트 직조용의 저발연 피니쉬
[발명의 배경]
본 발명은 합성 필라멘트와 함께 사용하기 위한 피니쉬 조성물에 관한 것이며 더욱 상세하게는 습식 에어-제트 직조에 적당한 저발연 피니쉬 조성물 및 이러한 조성물로 피복된 합성 필라멘트에 관한 것이다.
합성 섬유 제조업자들은 직물 산업에 다양한 종류의 연속 필라멘트사 제품을 제공한다. 이들은 중합체 유형, 배향, 데니어, 데니어/필라멘트, 광택, 단면, 염색성 및 기타 특징적 성질에서 다양하다. 이들 상업적으로 입수가능한 사의 다수는 에어-제트 직조를 위한 공급 사로서 바람직하나, 이들은 의사-트위스트직, 편직, 및 니트직 등의 다른 종류의 가공을 위해 개발된 통상적 피니쉬 조성물을 함유한다.
부적당하게, 통상적 피니쉬 조성물에 의한 사는 습식 에어-제트 직조의 특별한 요구에 잘 맞지 않으며 따라서 이들은 중대한 품질 및 생산성 문제를 야기한다. 이들 중 중요한 것은 에어-벌킹 제트 내에 부착물의 생성이다. 부착물의 생성은 용적 수준 및 용적 균일성을 감소시키고, 실선(threadline) 인장 균일성을 감소시키고, 궁극적으로 실선 파괴 및 스트링업(stringup) 곤란성을 야기한다. 통상적 피니쉬는 습식 에어-제트 직조를 위한 사에 사용될 때 제사 동안 고온 처리시에 증기 및 에어로졸 연기를 작업장 및 환경내로 방출하는 것에 의해 환경적 및 직업적 건강 문제를 또한 야기한다.
[발명의 요약]
본 발명은 윤활용 피니쉬 조성물 및 이 조성물로 피복된 합성 필라멘트를 제공한다. 본 발명의 조성물은 다음으로 이루어진다: 약 60 내지 약 98.9 바람직하게는 65 내지 약 95 중량%의, 융점 약 25℃ 미만의 비이온 유화제; 약 1 내지 약 39.9 중량%의, 적어도 29 탄소원자를 가지고 융점이 약 25℃ 미만인 윤활제; 및 약 0.1 내지 약 15 중량%의 음이온 계면활성제.
바람직하게는, 피니쉬 조성물은 산가 약 8 미만, 가장 바람직하게는 약 4 미만을 갖는다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 비이온 유화제는 알코올 또는 카르복실산으로부터 유도된 친수성 부분을 갖는 폴리옥시알킬렌 축합 생성물로 이루어지는 부류로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 폴리옥시알킬렌 축합 생성물은 적어도 약 600amu의 수평균분자량의 천연 및 합성 지방족 1염기성 카르복실산과 천연 및 합성 지방족 1가 알코올로부터 된다. 윤활제는 바람직하게는 적어도 약 450amu의 수평균 분자량을 갖는 천연 및 합성 에스테르로 이루어지는 군에서 선택된다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 음이온 계면활성제는 설폰화디카르복실산 에스테르의 알칼리금속염, 바람직하게는 디-2-에틸헥실 설포숙신산 나트륨 또는 디-2-에틸헥실 설포숙신산 칼륨 등의 디알킬 설포숙신산의 알칼리금속염으로 이루어지는 군에서 선택된다.
바람직하게는, 피니쉬 조성물은 약 0.005 내지 5 중량%, 가장 바람직하게는 약 0.05 내지 1 중량%의 양으로 안정화제를 포함하여 이루어진다.
피니쉬 조성물은 합성 필라멘트, 바람직하게는 폴리아미드 및 폴리에스테르 다중 필라멘트사에 수 유탁액으로서 적용함이 유리하다. 피니쉬 조성물은 이러한 사를 습식 에어-제트 직조에 사용하는 경우에 특히 유용하다.
[상세한 설명]
본 발명에 따른 피니쉬 조성물은 약 60 내지 약 98.9 중량%의 비이온 유화제, 바람직하게는 65 내지 약 95 중량%의 비이온 유화제를 포함한다. 비이온 유화제는 피니쉬 조성물에 수 유화성을 부여하기 위해 적당한 친수-친유 균형(HLB)을 가져야 하고 저발연을 나타내어야 한다. 비이온 유화제는 25℃ 미만의 온도에서 액체인 비이온 유화제의 하나 또는 혼합물이며 따라서 이 성분은 주위 온도에서 고화되지 않고 이 피니쉬를 갖는 사를 에어-제트 직조공정에 사용할 때 직조용 제트 상에 부착물을 형성하는 경향이 있다.
바람직하게는, 비이온 유화제는 알코올 또는 카르복실산으로 부터 유도된 친유 부분을 갖는 폴리옥시알킬렌 축합 생성물로 이루어지는 부류로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 폴리옥시알킬렌 축합 생성물은 천연 및 합성 지방족 1가 알코올과 천연 및 합성 지방족 1염기성 카르복실산으로부터 된다. 비이온 유화제는 적어도 약 600 원자 질량 단위(amu)의 수평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다. 바람직한 비이온 유화제의 친수성 부분은 주로 옥시에틸렌 반복 단위로 이루어져야 하지만 약간의 고급 알킬렌 옥사이드 단위를 폴리옥시알킬렌 쇄 분절 속으로 혼입시켜 25℃ 미만의 온도에서 액성을 제공할 수 있다. 바람직한 비이온 유화제의 친유성 부분은 지방산, 지방산 에스테르, 또는 지방 알코올로부터 유도될 수 있거나 또는 적당한 합성 지방족 1염기성 카르복실산 또는 에스테르 또는 합성 지방족 1가 알코올로부터 유도될 수 있다. 25℃ 미만의 온도에서 액성을 제공하기 위하여, 이들 친유성 부분은 바람직하게는 보통 12 미만 탄소의 짧은 탄화수소 사슬을 혼입하거나, 또는 12 탄소원자에 접근 또는 초과하는 경우, 이 부분은 적어도 약간의 사슬 분지화 또는 불포화를 가져야 한다. 그러나, 불포화도는 비이온 유화제가 산화성 분해, 특히 고온 처리 동안의 바니슁의 경향이 없게 충분히 낮아야 한다.
피니쉬 조성물은 또한 약 1 내지 약 39.9 중량%의 융점이 25℃ 미만인 윤활제를 포함한다. 윤활제는 사의 방사 동안 또는 후속 처리에서 고온 기계 부품 상에서 발연을 저지하는 윤활제 또는 윤활제 혼합물이어야 한다. 바람직하게는, 윤활제는 수평균 분자량 적어도 450amu의 천연 및 합성 에스테르로 이루어지는 부류에서 선택된다. 사용되는 윤활제는 25℃ 미만의 온도에서 액성을 제공하기 위하여 12 미만 탄소원자의 짧은 탄화수소 사슬을 함유하여야 하거나, 또는 12 이상 탄소원자의 경우, 적어도 약간의 사슬 분자화 또는 불포화를 가져야 한다. 그러나, 산화성 분해, 특히 고온 처리 동안의 바니슁에 대한 내성을 위해, 윤활제는 불포화도가 낮아야 한다. 바람직하게는, 요오드가에 의해 측정되는 불포화도는 약 100 미만이다. 더욱 높은 열-산화 안정성이 요구되는 경우(예컨데, 처리 온도 150℃ 이상)의 사용을 위한 피니쉬의 경우, 요오드가는 바람직하게는 10 미만이다. 적당한 에스테르의 예로는 펜타에리트리톨 테트라 펠라고네이트, 트리데실 스테아레이트, 디트리데실 아디페이트, 및 네오펜틸 글리콜 디올레에이트와 같은 모노-디- 및 폴리에스테르가 포함된다.
피니쉬 조성물은 또한 약 0.1% 내지 약 15 중량%의 음이온 계면활성제를 포함한다. 음이온 계면활성제는 유화성 증가, 습윤성 향상 및 직조 제트를 유해한 부착물 생성이 없게 유지하는 것을 위하여 조성물 내에 사용되는 특정 비이온 유화제 또는 비이온 유화제의 혼합물과 함께 잘 작업되도록 선택해야 한다. 바람직하게는, 음이온 계면활성제는 설폰화 디카르복실산 에스테르의 알칼리금속염으로 이루어지는 군에서 선택된다. 가장 바람직하게는, 음이온 계면활성제는 디-2-에틸헥실 설포숙신산 나트륨 또는 디-2-에틸헥실 설포숙신산 칼륨과 같은 디알킬 설포숙신산의 알칼리금속염으로 이루어지는 군에서 선택된다.
피니쉬 조성물은 바람직하게는 추가 열-산화 안정성을 제공하기 위하여 0.05 내지 5 중량%, 가장 바람직하게는 0.05 내지 1 중량%의 양으로 안정화제를 포함하는 것이 바람직하다. 안정화제는 항산화제와 같은 단일 화합물일 수 있거나 또는 산화 안정성의 증가를 목적으로 추가 물질과 함께 산화방지제를 함유하는 안정화제 패키지일 수 있다. 이들이 피니쉬 특성을 증가시키는 한, 피니쉬 내 사용을 위한 공지의 다양한 안정화제 중 임의의 것을 본 발명에 따르는 피니쉬 내에 사용할 수 있다. 본 발명에 따라 유리하게 사용되는 안정화제의 예는 안정화제 트리라우릴 포스파이트이다. 트리라우릴 포스파이트를 안정화제로서 사용하는 경우, 수산화칼륨과 같은 무기 염기를 바람직하게 첨가하여 pH를 약 7 이상으로 조절하며 이는 피니쉬에 추가 안정성을 부여한다.
피니쉬 조성물은 습식 에어-제트 직조에서 향상된 성능을 제공하고 실질적인 양의 유리 카르복실산을 함유하지 않는 경우에 제트상에 부착물을 형성하는 경향이 적다. 바람직하게는, 안정화를 위해 임의적으로 첨가되는 알칼리 물질의 첨가 이전에 피니쉬 혼합물에 대해 측정했을 때, 피니쉬 조성물은 약 8 미만의, 가장 바람직하게는 약 4 미만의 산가를 갖는다.
본 발명에 따른 피니쉬 조성물은 합성 필라멘트를 피복하기 위한 수 유탁액으로서 편리하게 사용된다. 피니쉬의 특정 성분에 따라서, 광범위한 조성을 갖는 안정한 수 유탁액이 가능하다. 전형적으로, 피니쉬 조성물이 약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%를 구성하는 유탁액을 사용한다. 피니쉬는 다수의 잠재적인 유익한 용도를 가지는 한편, 피니쉬는 방사된 다중필라멘트사에 적용될 때 "방사 피니쉬"로서 사용하기에 적합하고 또한 연신 전 또는 후에 적용될 때 2차 피니쉬로서 사용하기에 적합하다. 피니쉬는 회전 로울 또는 계량 팁 적용기의 사용 등과 같이 유탁액 피니쉬를 적용하는 다양한 공지의 방법들 중 임의의 것에 의해 적용할 수 있다. 피니쉬 조성물은 바람직하게는 약 5℃ 내지 약 95℃, 가장 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 70℃의 온도에서 적용된다. 바람직하게는, 합성 필라멘트에 적용된 피니쉬의 양은 약 0.2 내지 2.0 중량%의 조성물이 물이 증발된 후 사에 남는 정도이다(이후부터 "사의 피니쉬" 또는 "FOY"로 표기).
피니쉬는 바람직하게는 폴리아미드 단독중합체 및 공중합체와 폴리에스테르 단독중합체 및 공중합체로 이루어지는 부류에서 선택되는 중합체의 필라멘트와 함께 사용된다. 동일 또는 상이한 속도에서 제트에 들어가는 단일 사 또는 다중 사를 직조하는 것들을 포함하여 습식 에어-제트 직조 공정에 사용되는 사에 피니쉬는 적용할 때 피니쉬는 특별한 장점을 제공한다. 제트 상의 피니쉬 생성은 상업적으로 입수가능한 폴리에스테르-기재 피니쉬를 포함하는 통상적 피니쉬에 비해 상당히 감소하며 그에 따라 균일한 직조 및 낮은 파쇄 수준을 제공한다. 바람직한 피니쉬 조성물은 또한 고속 습식 에어-제트 직조, 용적 균일성 및 고수준의 용적을 제공하는데 필요한 높은 용적증대 효율을 제공한다. 이렇게 하여 직조된 사는 또한 사 및 사의 직물에서 개선된 용적 유지 및 높은 강도를 나타낸다. 더욱, 안정화제를 함유하는 바람직한 피니쉬 조성물은 개선된 열-산화 안정성과 고온 처리시 매우 낮은 발연을 제공한다.
[시험방법]
요오드가(AOCS 법 Cd 1-25)를 위즈(Wijs)법에 따라 측정하고 윤활제 그램 당 흡수된 요오드의 센티그램수로서 나타낸다.
점도를 브룩크필드 엔지니어링 라보라토리스 인코포레이티드(Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Stoughton, Massachusetts)에서 상표명 BROOKFIELDSYNCHRO-LECTRIC로 시판되는 점도계로 측정한다.
pH는 pH 미터를 사용하여 탈이온수 내 5 중량% 분산액으로서 측정한다.
바니쉬%-박막 오븐 테스트 - 미리 칭량한 57mm 알루미늄 칭량 접시에 0.30 내지 0.35 그램의 피니쉬를 정밀하게 칭량하여 시험 피니쉬의 여러 개의 샘플을 제조한다. 이들 접시를 16" × 9" × 2"(41cm × 23cm × 5cm) 도자기 피복된 강철 반 속에 놓고 전기로 가열되는 가압 공기 오븐 내에 둔다. 215℃에서 16시간 동안 가열한 후, 반을 제거하고 알루미늄 칭량 접시를 피니쉬 잔사와 함께 재칭량하기 전에 실온까지 냉각되게 둔다. 다음에 10 내지 20 그램의 아세톤을 칭량 접시에 가하여 가용성 잔사를 제거한다. 10 분간 정치시킨 후, 아세톤을 칭량 접시 밖으로 따라내고 모든 남은 아세톤 가용성 잔사를 스퀴즈 보틀(squeeze bottle)로부터의 아세톤 스트림에 의해 세척하여 제거한다. 알루미늄 접시를 75℃ 오븐 내에서 약 10 분간 건조시키고 실온까지 냉각한 후 알루미늄 접시를 최종 칭량하여 최초 샘플 중량에 기초한 아세톤-불용성 바니쉬의 백분율을 결정한다.
산가는 1 그램 시료 내의 유리 지방산을 중화시키는데 필요한 수산화칼륨의 밀리그램수로서 정의된다. 안정화 또는 다른 목적을 위하여 수산화칼륨 또는 다른 무기 염기를 사용하는 경우, 산가는 이러한 염기를 피니쉬에 첨가하지 않고 측정한다. 또다르게는, 성분들의 산가를 측정할 수 있고 그 결과를 피니쉬에 대한 산가를 계산하는데 사용할 수 있다.
[실시예 1]
표 1에 기재된 성분들을 상단부터 하단까지 순서대로 기계적으로 교반되는 용기 내에 주입하여 표 1에 기재된 조성을 갖는 실시예 피니쉬 A 및 B를 제조한다. KOH를 45% 수용액으로서 서서히 가한 후, 혼합물을 5분간 더 교반하여 에스테르 윤활제 첨가 전에 완전하게 혼합이 되게 한다.
피니쉬로 사용시 성능을 예측하는 시험법을 수행하고 그 결과가 표 2에 보고된다.
[실시예 2]
습식 에어-제트 직조 평가를 위해 실시예 피니쉬 A 및 B를 70 데니어, 34 필라멘트 나일론 66사에 대한 피니쉬로서 사용한다. 권취속도 3500 야드/분(3200 미터/분)의 방사-연신 결합 공정을 사용하여 0.02 중량% TiO2를 함유하는 52RV 중합체로부터 사를 제조한다. 약 3.5 중량% 수 유탁액으로부터 연신 전의 사에 1차 피니쉬를 적용하고 권취 전에 유사한 유탁액을 적용하여 2차 피니쉬를 또한 적용한다.
135psi 공기에 의한 헤르벨라인(Herbelein)공기-직조 제트와 230℃ 증기상 세팅 히터를 사용하여 Reiter-Scragg Jetex 1200 기계상에서 습식 에어-제트 직조를 행한다. 325 미터/분으로 2-겹 평행 직조 시험을 항목 당 4 위치로 4 일간 수행한다. 공급 사 특성, 직조 사 특성, 및 위치 중단 데이타를 표 3에 제시한다. 위치 중단은 사가 제트 내에서 파쇄되거나 또는 제트를 청소 또느 교환해야 함을 요하는 비균일 직조를 지시하는 실선이 불안정해지는 때 등과 같이 공정이 중단되어야 하는 때에 일어난다.

Claims (25)

  1. 약 60 내지 약 98.9 중량%의, 융점이 약 25℃ 미만인 비이온 유화제; 약 1 내지 약 39.9 중량%의, 적어도 29 탄소원자를 가지고 융점이 약 25℃ 미만인 윤활제; 및 약 0.1 내지 약 15 중량%의 음이온 계면활성제: 를 포함하여 이루어지는 윤활성 피니쉬 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피니쉬 조성물이 약 8 미만의 산가를 갖는 피니쉬 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피니쉬 조성물이 약 4 미만의 산가를 갖는 피니쉬 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 약 65 내지 약 95 중량%의 상기 비이온 유화제를 포함하여 이루어지는 피니쉬 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 비이온 유화제가 알코올 또는 카르복실산으로부터 유도된 친유성 부분을 갖는 폴리옥시알킬렌 축합 생성물로 이루어지는 부류로부터 선택되는 피니쉬 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 비이온 유화제가 천연 및 합성 지방족 1가 알코올과 천연 및 합성 지방족 1염기성 카르복실산의 폴리옥시알킬렌 축합 생성물로 이루어지는 부류로부터 선택되고, 상기 폴리옥시알킬렌 축합 생성물은 적어도 약 600amu의 수평균 분자량을 갖는 피니쉬 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 윤활제가 적어도 약 450amu의 수평균 분자량을 갖는 천연 및 합성 에스테르로 이루어진 부류에서 선택되는 피니쉬 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 음이온 계면활성제가 설폰화 디카르복실산 에스테르의 알칼리금속염들로 이루어진 군에서 선택되는 피니쉬 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 음이온 계면활성제가 디알킬 설포숙신산의 알칼리금속염들로 이루어진 군에서 선택되는 피니쉬 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 음이온 계면활성제가 디-2-에틸헥실 설포숙신산 나트륨 및 디-2-에틸헥실 설포숙신산 칼륨으로 이루어진 부류에서 선택되는 피니쉬 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 약 0.05 내지 5 중량%의 양으로 안정화제를 더욱 포함하여 이루어지는 피니쉬 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 안정화제가 약 0.05 내지 1 중량%의 양으로 존재하는 피니쉬 조성물.
  13. 약 60 내지 약 98.9 중량%의, 융점이 약 25℃ 미만인 비이온 유화제; 약 12 내지 약 39.9 중량%의, 적어도 29 탄소원자를 가지고 융점이 약 25℃ 미만인 윤활제; 및 약 0.1 내지 약 15 중량%의 음이온 계면활성제: 를 포함하여 이루어지는 피니쉬 조성물로 피복된 합성 필라멘트.
  14. 제13항에 있어서, 상기 피니쉬 조성물이 약 8 미만의 산가를 갖는 합성 필라멘트.
  15. 제14항에 있어서, 상기 피니쉬 조성물이 약 4 미만의 산가를 갖는 합성 필라멘트.
  16. 제13항에 있어서, 상기 조성물이 약 65 내지 약 95 중량%의 상기 비이온 유화제를 포함하여 이루어지는 합성 필라멘트.
  17. 제13항에 있어서, 상기 비이온 유화제가 알코올 또는 카르복실산으로부터 유도된 친유성 부분을 갖는 폴리옥시알킬렌 축합 생성물로 이루어지는 부류에서 선택되는 합성 필라멘트.
  18. 제17항에 있어서, 상기 비이온 유화제가 천연 및 합성 지방족 1가 알코올과 천연 및 합성 지방족 1염기성 카르복실산의 폴리옥시알킬렌 축합 생성물로 이루어지는 부류로부터 선택되고, 상기 폴리옥시알킬렌 축합 생성물은 적어도 약 600amu의 수평균 분자량을 갖는 합성 필라멘트.
  19. 제13항에 있어서, 상기 윤활제가 적어도 약 450amu의 수평균 분자량을 갖는 천연 및 합성 에스테르로 이루어진 부류에서 선택되는 합성 필라멘트.
  20. 제13항에 있어서, 상기 음이온 계면활성제가 설폰화 디카르복실산 에스테르의 알칼리금속염들로 이루어진 군에서 선택되는 합성 필라멘트.
  21. 제20항에 있어서, 상기 음이온 계면활성제가 디알킬 설포숙신산의 알칼리금속염들로 이루어진 군에서 선택되는 합성 필라멘트.
  22. 제21항에 있어서, 상기 음이온 계면활성제가 디-2-에틸헥실 설포숙신산 나트륨 및 디-2-에틸헥실 설포숙신산 칼륨으로 이루어진 부류에서 선택되는 합성 필라멘트.
  23. 제13항에 있어서, 약 0.05 내지 5 중량%의 양으로 안정화제를 더욱 포함하여 이루어지는 합성 필라멘트.
  24. 제23항에 있어서, 상기 안정화제가 약 0.05 내지 1 중량%의 양으로 존재하는 합성 필라멘트.
  25. 제13항에 있어서, 상기 필라멘트가 폴리아미드 단독중합체 및 공중합체와 폴리에스테르 단독중합체 및 공중합체로 이루어지는 부류에서 선택되는 중합체로 이루어지는 합성 필라멘트.
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