KR100471528B1 - 친수성 피복을 갖는 섬유 또는 부직포 제조 방법 - Google Patents

친수성 피복을 갖는 섬유 또는 부직포 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리올레핀 또는 폴리에스테르만을 함유하거나 이들을 주로 함유하는 섬유, 또는 이러한 섬유를 주로 함유하는 부직포에 친수성 피복을 제공하는 방법에 관한 것이며, 상기 섬유 또는 부직포는 제제(製劑)의 총 중량 기준으로 글리세롤 모노에스테르 및 C6-C14 지방산 75 내지 100 중량%, 및 임의로, 제제의 총 중량 기준으로, 화학식 RO(G)x (식에서, R 은 탄소수 8 내지 22 의 1차 직쇄 또는 메틸-분지쇄 지방족기를 나타내고, G 는 탄소수 5 또는 6 의 글리코시드 단위를 나타내며, x 는 1 내지 10 의 수이다) 의 알킬글리코시드 25 중량% 이하를 함유하는 수성 분산액 제제로 처리된다. 처리된 이런 유형의 부직포는, 반복하여 사용될 때도, EDANA 시험법 150.0-8 에 따라 측정된, 10 초 미만의 "액체 배어남" 시간을 나타낸다.

Description

친수성 피복을 갖는 섬유 또는 부직포 제조 방법 {PROCESS FOR PROVIDING FIBRES OR NONWOVENS WITH A HYDROPHILIC COATING}
다양하게 제조된 부직포의 친수성을 측정하기 위해, 시험 부직포의 배어남 시간을 EDNA법 제 150.0-84 호에 의해 측정한다. 측정은 타이머가 있는 시험 기기 (Lenzing AG 의 리스터 테스터(Lister Tester))를 사용하여 수행한다. 시험 부직포 (폴리프로필렌 스펀본디드 부직포, 중량 20 g/㎡, Freudenberg 의 LutrasilR 4420)에 수성 피니시 분산액으로 분무한다. 그 후 시험 부직포를 70℃에서 1 시간 건조시킨다.
실제 측정은, 6 층의 여과지 (Evans-Adlard FF3 WIS 150) 를 피니싱된 시험 부직포 1 층 아래에 놓은 후, 리스터 테스터로부터 합성뇨 (증류수 1000 ml, NaCl 9 g) 5 ml 와 접촉시킨다. 20℃ / 공기중 상대습도 65% 에서 측정을 수행한다.액체가 부직포를 관통하는 데 걸리는 시간을 타이머로부터 초 단위로 읽는다. 반복하여 사용한 후의 부직포의 친수성을 측정하기 위하여, 시험 부직포를 첫 번 측정 후 건조시키지 않고 새 여과지 층 위에 놓고, 측정을 반복한다. 5 회 반복 후 5 초 이하의 시간을 양호한 것으로 간주한다. 5 초 초과의 시간은 재현하지 않는다.
각종 피니시로 처리된 부직포의 배어남 시간을 초 단위로 나타낸 결과가 표 1 에 나타나 있다 (5 회 측정의 평균치). 부직포는 그 중량 기준, 상응하는 피니시 1.0 및 2.0 중량% 로 피복된다.
하기 피니시로 처리된 부직포를 시험한다. 중량% 단위의 수치는 피니시의 총 중량 기준이다. 각 피니시는 수성 분산액 기준, 활성물질 20 중량% 를 함유하는 수성 분산액 형태로 사용된다.
피니시 1
글리세롤 모노라우레이트 100 중량%
피니시 2
글리세롤 모노라우레이트 80 중량%
C8-14 알킬 폴리글루코시드 15 중량%
피니시 3
글리세롤 모노라우레이트 80 중량%
C8-14 알킬 폴리글루코시드 20 중량%
하기 피니시를 비교용으로 사용한다:
피니시 C1
C8-14 알킬 폴리글루코시드 100 중량%
피니쉬 ＼ 측정번호 1 2 3 4 5 6
1(부가물 1.0%) 3.12 3.98 4.40* 5.00* - -
1(부가물 2.0%) 3.10 3.34 3.85 4.40 4.14 3.94
2(부가물 1.0%) 2.81 3.11 4.07 4.83* - -
2(부가물 2.0%) 3.02 3.07 3.03 3.34 4.35 3.92
3(부가물 1.0%) 3.02 3.02 3.88 4.83 - -
3(부가물 2.0%) 3.05 3.01 2.79 2.90 3.39 3.40
C1(부가물 1.0%) 3.30 - - - - -
* 4 회 측정의 평균치
피니시 1 로 처리된, 본 발명에 따라 제조된 부직포는 부가물 2.0% 및 부가물 1.0% 를 갖는 제 4 측정에서 여전히 5 초 이하의 액체 배어남 시간을 나타낸다.이 효과는 또한, 피니시 2 및 3 으로 처리된 부직포가 나타내 듯, 글리세롤 모노라우레이트와 알킬 글루코시드의 조합으로 수득된다. 피니시 3 이 최량의 성능을 나타낸다. 알킬 폴리글루코시드, 즉 피니시 C1 만으로 처리된 부직포 또한 유리한 친수성을 나타낸다. 그러나, 이것은 반복된 사용에서 이러한 특성이 유지되지 않으므로, 액체 배어남 시간은 다음 측정에서 연장된다.
본 발명은, 폴리올레핀 또는 폴리에스테르만을 함유하거나 이들을 주로 함유하는 섬유, 또는 폴리올레핀 또는 폴리에스테르 섬유를 함유하는 부직포의 친수성 피니싱(finishing) 방법에 관한 것이며, 이 방법으로 친수성 피니시(finish)가 주어진 섬유 또는 부직포에 관한 것이다.
기저귀 또는 위생 냅킨과 같은 위생용품 제조에 있어서, 수성 액체를 흡수하기 위해 흡수성 재료가 사용된다. 착용중 흡수성 재료와의 직접적 접촉을 피하고 편안감을 증가시키기 위해, 흡수성 재료를 얇은 수투과성(水透過性) 부직포로 덮어 싼다. 이런 목적으로 사용되는 부직포는 통상 합성 섬유, 예컨대 폴리올레핀 또는 폴리에스테르 섬유로 만들어지는데 이들과 같은 섬유가 제조 비용이 저렴하고, 우수한 기계적 특성을 나타내며, 폴리올레핀의 경우, 열결합될 수 있기 때문이다. 그러나, 미처리된 폴리올레핀 또는 폴리에스테르 섬유는, 이들의 소수성 표면을 고려할 때, 수성 액체에 대한 투과성이 충분하지 않기 때문에 이러한 특정 용도에 적합하지 않다. 따라서, 섬유 표면은 상응하는 피니시에 의해 친수성으로 만들어져야 한다. 또한, 섬유의 친수성 피니시를 부직포의 물에 대한 투과성 감소 없이 가능한 오랫동안 원상태로 유지시키는 것이 바람직하다. 본 형태의 부직포가, 예를 들어, 기저귀로 만들어진다면, 이렇게 제조된 기저귀는 반복된 사용에도 새지 않을 수 있게 된다. 이런 식으로, 기저귀 착용 시간이 증가되고, 따라서 사용한 기저귀로 인한 폐기물도 감소된다.
US 5,045,387 은, 예를 들어, 알콕실화 리시놀레산 유도체, 수소화 리시놀레산 유도체, C18 지방산 및 폴리알콕실화 폴리메틸 실록산의 혼합물을 함유하는 폴리올레핀 섬유의 친수성 피니싱용 제형을 기재한다. EP 372 890 B1 은, 폴리올레핀 또는 폴리에스테르를 함유하고 지방산 디에탄올아미드, 폴리에테르-변성 실리콘, 소르비탄 지방산 에스테르 및 술폰산알킬의 금속염을 함유하는 피니시로 처리한 섬유를 개시한다. 이들과 같은 피니시의 단점은 무엇보다 고가라는 점이다. 또한, 피니싱된 섬유가 부직포 제조 공정, 특히 열결합 도중 더 안좋은 반응을 나타내며, 이는 부직포의 강도 감소를 초래한다. EP 395 099 A2 는 흡수성 재료, 더 특히는 레이온 또는 폴리에스테르 섬유의 탐폰을 기재하며, 이것은 정균성(bacteriostatic), 독소억제성 성분으로서 글리세롤 모노라우레이트로 피니싱된다. 섬유의 친수성 피니싱에 대한 언급은 없다. DE 33 09 530 C1 은 기저귀 또는 탐폰과 같은 위생 흡수 타월을 기재하며, 이는 피부보호 성분으로서 C8-18 야자유 지방산의 트리글리세리드 및/또는 부분 글리세리드의 혼합물로 함침된 액체투과성 피막이 제공된다. 그러나, 상기 독일 특허에 따른 액체투과성 피막을 갖는 기저귀로 20℃에서 염화나트륨 수용액을 흡수하는 데 걸리는 시간은 50% 더 길다.
본 발명이 제기하는 문제는 폴리올레핀- 또는 폴리에스테르-함유 섬유 또는 폴리올레핀 또는 폴리에스테르 섬유를 함유하는 부직포를 친수성으로 피니싱하여, 상기 적용된 친수성 피니시는 반복된 습윤 후에도 원상태를 유지하는 개량 방법을 제공하는 것이었다.
이들 요구 조건은 섬유 또는 부직포를 글리세롤의 모노에스테르 및 특정 지방산을 함유하는 피니시로 처리하는 방법에 의해 충족된다.
따라서, 본 발명은 폴리올레핀 또는 폴리에스테르만을 함유하거나 이들을 주로 함유하는 섬유, 또는 이들과 같은 섬유를 주로 함유하는 부직포의 친수성 피니싱 방법에 있어서, 피니시 중량을 기준으로 글리세롤의 모노에스테르 하나 이상 및 탄소수 6 내지 14의 지방산을 75 내지 100 중량% 그리고 임의로 화학식 RO(G)x (식에서, R 은 탄소수 8 내지 22의 1차 선형 또는 메틸-분지형 지방족 라디칼이고, G 는 탄소수 5 또는 6 의 글리코시드 단위이며, x 는 1 내지 10 의 수이다.) 에 해당하는 알킬 글리코시드 하나 이상을 25 중량% 이하 함유하는 피니시의 수성 분산액으로 부직포를 처리하는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 폴리올레핀 또는 폴리에스테르만을 함유하거나 이들을 주로 함유하는, 즉 50 중량% 초과를 함유하는 섬유, 및 이들과 같은 섬유를 주로 함유하는 부직포에 적합하며, 폴리올레핀 또는 폴리에스테르만을 함유하는 섬유가 바람직하다. 폴리올레핀 또는 폴리에스테르 100 중량% 로 이루어진 부직포가 특히 적합하다. 폴리올레핀 섬유는 부직포 제조용으로 가장 보편적으로 사용되는 섬유에 속한다. 적합한 폴리올레핀의 예는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 에틸렌 또는 프로필렌과 부타디엔의 공중합체이다. 폴리에스테르 섬유, 주로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유가 또한 사용된다. 언급한 섬유 외에, 부직포 제조에 적합한 기타 합성 섬유가 또한 사용될 수 있으며, 예를 들어 나일론(등록상표) 섬유가 포함된다. 또한 둘 이상의 성분으로 이루어진 섬유, 예컨대 폴리에스테르/코폴리에스테르 섬유 또는 폴리프로필렌/폴리에틸렌 섬유가 특히 적합하다.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 부직포는, 예컨대 울만공업화학사전 (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A 17, VCH Weinheim 1994 pp. 572-581) 에 기재된, 임의의 공지된 부직포 제조 방법으로 제조될 수 있다. 건조 레이드(dry laid)법이나 스펀본디드(spunbonded)법에 의해 제조된 부직포가 바람직하다. 건조 레이드법은, 소모(梳毛, carding)에 의해 개별 섬유로 정규 분리된 후 공기역학 또는 수력학적 방법에 의해 같이 놓여져서 비결합 부직포를 형성하는 스테이플 섬유로부터 시작한다. 이렇게 제조된 비결합 부직포는 이어 열결합으로 알려진 열처리에 의해 최종 부직포로 만들어진다. 그 마지막에, 합성섬유는 그 표면이 녹아 개별 섬유가 그 접촉점에서 서로 결합되는 정도로 가열되거나, 혹은 섬유는 열처리중 녹는 첨가제로 피복되어 개별 섬유가 서로 결합된다. 냉각에 의해 개별 섬유간의 결합이 고정된다. 또한 이 방법 외에, 부직포를 결합시키는 임의의 기타 공지 방법이 당연히 사용 가능하다.
반면, 스펀본디드법은, 고압하에 강제로 방사 사출구를 통과한 압출된 중합체로부터 용융 방사에 의해 형성된 개별 필라멘트로부터 시작한다. 방사 사출구부터 나온 필라멘트는 묶이고, 늘려지고 깔아 놓여져서, 통상 이 후 열결합되는 부직포를 형성한다.
본 발명에 따른 방법은 스펀본디드법 또는 건조 레이드법에 의해 제조된 부직포에 특히 적합하다.
본 발명에 따른 방법에서, 섬유 또는 부직포는 글리세롤의 모노에스테르 하나 이상 및 C6-14 지방산, 또는 글리세롤의 모노에스테르 하나 이상 및 C6-14 지방산및 알킬 글리코시드 하나 이상으로 이루어진 혼합물을 함유하는 피니시로 처리된다. 본 발명에 따른 방법에서, 피니시는 바람직하게는 분산액 총 중량 기준으로 5 내지 30 중량% 의 피니시를 함유하는 수성 분산액 형태로 미처리 부직포에 적용된다. 방직 공업에 통상 사용되는 임의의 방법 및 장치, 예컨대 패딩 장치가 이를 위해 사용될 수 있다. 부직포는 제일 먼저 액조(液槽)내 수성 분산액과 접촉되고, 이렇게 처리된 부직포는 두 롤러 사이를 통과하여 롤러의 압력에 의해 물이 압착되어 빠져 나온다. 본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 섬유 또는 부직포가, 섬유 또는 부직포의 중량 기준으로 0.3 내지 2.0 중량% 의 피니시 부가물을 수용하는 방식으로 설계된다.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 피니시는 글리세롤의 모노에스테르 하나 이상 및 C6-14 지방산을 함유한다. 모노글리세리드는 피니시 총 중량의 75% 이상을 구성한다. 지방산 글리세리드는 고순도, 즉 글리세롤의 디에스테르 또는 트리에스테르 및 지방산의 퍼센트 함량이 적은 것이어야 한다. 각종 모노글리세리드의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 바람직한 지방산은, 예컨대 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 라우르산 및 미리스트산이다. 바람직한 에스테르는 글리세롤 및 라우르산의 모노에스테르, 글리세롤 모노라우레이트이다.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 피니시는 화학식 RO(G)x (식에서, R 은 탄소수 8 내지 22 및 바람직하게는 탄소수 12 내지 18 의 1차 선형 또는 메틸-분지형, 더욱 특히 2-메틸-분지형 지방족 라디칼이고, G 는 탄소수 5 또는 6 의 글리코시드 단위이다) 에 해당하는 알킬 글리코시드, 바람직하게는 글루코스를 부가성분으로서 5 내지 25 중량% 함유할 수 있다. 모노글리코시드 및 올리고글리코시드의 분포를 나타내는 올리고머화도 x 는 1 내지 10 의 수, 바람직하게는 1.2 내지 1.4 의 수이다. 알킬 글리코시드를 5 내지 20 중량% 함유하는 피니시가 특히 바람직하다.
상기 기재된 화합물 외에, 방직 분야에 알려진 기타 물질, 예컨대 정전방지제 또는 윤활제를 또한 피니시에 사용할 수 있다. 이들은 통상 피니시 총 중량 기준 20 중량% 이하로 사용된다.
상기 기(旣) 기재된 성분 외에, 또한 하기 화학식 I 에 해당하는 4차 에스테르 아민 화합물을 피니시 총량 기준 5 내지 25 중량% 함유하는 피니시로 부직포를 처리하여 본 발명의 방법을 수행하는 것이 또한 유리할 수 있다:
(식에서, COR1 은 탄소수 12 내지 22 이고 0, 1, 2 또는 3 개의 이중결합을 갖는 지방족 아실기이며, R2 는 H 또는 OH 이고 R3 는 탄소수 12 내지 22 의 알킬기 또는 바람직하게는 (CH2)n-O-COR1 기 (식에서, n 은 1, 2 또는 3 의 값이고 X 는 할라이드, 메토설페이트, 메토포스페이트 또는 포스페이트 이온이다) 이다).
다른 구현예에서, 본 발명은 폴리올레핀 또는 폴리에스테르만을 함유하거나 이들을 주로 함유하는 친수성 섬유, 또는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 이러한 섬유를 주로 함유하는 부직포에 관한 것이다. 상기 섬유 또는 부직포는, 바람직하게는 반복된 습윤 후에도 원상태로 유지되는 친수성을 나타낸다. 특히, 본 발명에 따라 제조된 부직포는 10 초 미만, 더욱 특히는, 5 초 미만의 액체 배어남(strike-through) 시간을 갖는다. 본 발명에 있어서, 액체 배어남 시간은 특정량의 물 또는 합성뇨(合成尿)가 부직포를 통해 흡수성 하층(下層)까지 통과하는 데 걸리는 시간을 의미한다. 이 시간은 EDNA법 제 150.0-84 호(EDNA = 유럽 부직포 제조업자 협회) 에 의해 측정된다. 기저귀 또는 유사한 위생용품의 용도에서, 액체 배어남 시간은 부직포로부터 흡수성 재료까지의 신속한 이동을 보장하기 위해 가능한 짧아야 한다. 이런 방법으로, 부직포의 표면은 건조하게 남아있어서 편안한 착용감을 증대시킨다. 본 발명에 따라 제조된 부직포는, 반복된 사용 후에도, 이런 유리한 특성을 유지하며, 액체 배어남 시간을 EDNA법 제 150.0-8 호에 의해 연속하여 바람직하게는 3 번, 더욱 바람직하게는 5 번 측정할 때, 항상 10 초 미만, 더욱 바람직하게는 5 초 미만의 액체 배어남 시간을 갖는다는 사실에 의해 더욱 두드러진다.

Claims (11)

  1. 폴리올레핀 또는 폴리에스테르를 함유하는 섬유, 또는 이 섬유를 함유하는 부직포의 친수성 피니싱(finishing) 방법에 있어서, 피니시(finish) 총 중량 기준으로, 하나 이상의 글리세롤의 모노에스테르 및 탄소수 6 내지 14 의 지방산 75 내지 100 중량% 를 함유하고, 피니시 총중량 기준으로, 화학식 RO(G)x (식에서, R 은 탄소수 8 내지 22 의 1차 선형 또는 메틸-분지형 지방족 라디칼이고, G 는 탄소수 5 또는 6 의 글리코시드 단위이며, x 는 1 내지 10 의 수이다) 에 해당하는 알킬 글리코시드 25 중량% 이하를 함유할 수 있는 피니시의 수성 분산액으로 상기 섬유 또는 부직포를 처리하는 것을 특징으로 하는 친수성 피니싱 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 피니시가, 피니시 총 중량 기준으로, 알킬 글리코시드 5 내지 20 중량% 를 함유하는 것을 특징으로 하는, 섬유 또는 부직포의 친수성 피니싱 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 분산액 총 중량 기준으로, 피니시 5 내지 30 중량% 를 함유하는 수성 분산액을 사용하는 것을 특징으로 하는, 섬유 또는 부직포의 친수성 피니싱 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 글리세롤 모노에스테르로서 글리세롤 모노라우레이트를 사용하는 것을 특징으로 하는, 섬유 또는 부직포의 친수성 피니싱 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는, 폴리올레핀 또는 폴리에스테르를 함유하는 친수성적으로 피니싱된 섬유 또는 이 섬유를 함유하는 부직포.
  6. 제 5 항에 있어서, 부직포 중량 기준으로, 피니시 부가물 0.3 내지 2.0 중량% 로 피니시하는 것을 특징으로 하는 부직포.
  7. 제 5 항에 있어서, EDNA법 제 150.0-8 호에 의해 측정된, 부직포의 액체 배어남 시간이 10 초 미만인 것을 특징으로 하는 부직포.
  8. 제 5 항에 있어서, EDNA법 제 150.0-84 호에 의하여 액체 배어남 시간의 3 회 연속 측정 후, 부직포가 여전히 10 초 미만의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 부직포.
  9. 제 7 항에 있어서, 부직포의 액체 배어남 시간이 5 초 미만인 것을 특징으로 하는 부직포.
  10. 제 8 항에 있어서, 액체 배어남 시간의 연속 측정 횟수가 5 회인 것을 특징으로 하는 부직포.
  11. 제 8 항에 있어서, 부직포의 액체 배어남 시간이 5 초 미만의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 부직포.
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