KR100767248B1 - 높은 습윤/건조 인장 강도 비율을 가지는 부직 결합제 - Google Patents

높은 습윤/건조 인장 강도 비율을 가지는 부직 결합제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가교가능한 비닐 아세테이트/비닐 베르사테이트계 중합체계 결합제를 부직 제품에 사용하기 위해 향상시킨 것에 관한 것이다. 부직, 구체적으로 전습윤 와이프를 위한 결합제를 향상시키는 것은 이하의 방법에 의해 제조되는 비닐 아세테이트와 비닐 베르사테이트를 함유하는 중합체에 달려있다:
인시투(in situ) 또는 내부 가교(폴리올레핀계 불포화) 단량체의 중합화 단위가 중합체로 도입되는 경우 배치 중합화; 또는
비닐 베르사테이트가 딜레이(delay) 첨가에 의해 중합체 내로 도입됨으로써 비닐 베르사테이트가 풍부한 중합체 세그먼트가 형성되고; 그리고 바람직하게는, 폴리올레핀계 불포화 단량체가 중합체 내로 도입되는 경우 비닐 베르사테이트의 딜레이 첨가.
부직 웹, 건조/습윤 인장 강도, 비닐아세테이트/비닐 베르사테이트 중합체

Description

높은 습윤/건조 인장 강도 비율을 가지는 부직 결합제 {NONWOVEN BINDERS WITH HIGH WET/DRY TENSILE STRENGTH RATIO}
부직 제품 또는 직물은 느슨하게 어셈블링된 웹 또는 접착성 결합제와 함께 결합된 섬유의 덩어리를 포함한다. 웹은 전습윤 와이프, 종이 타올, 일회용 기저귀, 여과 제품, 일회용 와이프 등을 포함하는 다수의 최종 소비용으로 응용된다. 전습윤 세정 와이프는 일반적으로 수성 로숀과 같은 로숀으로 전습윤된 비부직 웹과 같은 기재를 포함하는 습윤 와이프 및 타올로 언급된다.
전습윤 와이프의 시트를 제공하기 위한 콘테이너에는 두가지 기본 유형 즉 리치-인(reach-in) 컨테이너 또는 튜브 그리고 팝-업(pop-up) 컨테이너가 있다. 리치-인 컨테이너에서는 와이프의 늘어진 가장자리가 다음 와이프의 앞서는 가장자리와 섞이어 짜여 있다. 시트가 추출될 때, 연속하는 시트가 통으로부터 밀려난다. 팝-업 컨테이너에서는 와이프가 롤 형태이다. 와이프가 팝-업 컨테이너의 구경 또는 입구를 통해 밀려날 때, 연속하는 와이프의 넙(nub)이 또한 구경을 통해 밀려난다.
부직 제품을 선호하도록 유도하는 많은 팩터들이 있다. 두가지 중요한 팩터는 부직 제품의 습윤 인장 강도 및 "필(feel)"이다. 개인용 보호제품, 예컨대 티슈, 핸드와이프 및 위생 냅킨은 습윤시에 본래의 성질을 유지하기 위해 충분한 습윤 인장 강도를 반드시 가져야 한다. 그렇지만 많은 부직 제품 예컨대 거친 로숀을 도입한 전습윤 와이프는 개인용 보호 제품에서 요구하는 것보다 더 높은 습윤 인장 강도를 가진다. 전습윤 와이프는 또한 그것이 컨테이너로부터 빼내어질 때 각 와이프에 부과되는 스트레스를 견뎌내기에 충분한 습윤 강도를 반드시 가져야 한다. 구체적으로 각 와이프는 그것이 컨테이너로부터 빼내어질 때 벗겨지거나 또는 찢어지지 않아야 한다. 2차적인 팩터는 웹이 피부와 접촉하는 경우 그들 제품에 대한 충분한 부드러움 또는 필을 가지는 것이다.
역사적으로, 목적하거나 또는 충분한 습윤 인장 강도를 얻기 위하여, 중합체의 건조 인장 강도를 상승시키거나 또는 더 높은 부가(add-on) 수준의 중합체를 사용하는 것이 일반적으로 실행되어 왔다. 그렇지만, 습윤 인장의 수준은 요구되는 성능 수준 이하로 통상적으로 정체되어 왔다. 자가-가교 단량체의 수준을 증가시키는 것은 성능을 향상시키지 못했다. 부직 제품에서 더 높은 건조 인장 강도는 제품에 대한 단단함 또는 경도를 손상시키며 접촉에 대해 불쾌하게 하는 경향이 있다.
부직 제품을 사용하기 위한 우수한 시장 수용성을 갖기 위해 중합체는 또한 비-블럭 특성을 가져야 한다. 블러킹(blocking)은 코팅되지 않은 기재 또는 그 자체에 대한 접착제가 스며든 기재의 접촉 층 사이의 원하지 않는 접착으로 정의된다. 이는 보관 동안 또는 최종 소비 형태로 제조되기에 앞서 결합된 부직 기재가 롤링되거나 또는 그들 스스로 감겨지거나 또는 그 자체 상에 겹쳐지는 것으로서, 적절한 압력, 온도, 또는 높은 상대 습도(RH) 하에서 발생한다.
부직 기술에 사용되는 다양한 결합제 조성물을 도시하는 대표적인 특허는 다음을 포함한다:
미국 특허 3,081,197은 비닐 아세테이트, 내부 가소제로서 다른 중합가능 화합물, 그리고 포스트-경화가능 공단량체 예컨대 N-메틸올 아크릴아미드(NMA)를 포함하는 부직 결합제를 개시한다.
미국 특허 3,380,851은 비닐 아세테이트-에틸렌-N-메틸올 아크릴아미드의 내부중합체를 포함하는 결합제를 개시한다. 에틸렌 함량은 5 내지 40 중량%이다.
미국 특허 4,449,978은 감소된 포름알데히드 방출량을 가지는 비닐-아세테이트-에틸렌 부직 결합제의 제조 공정을 개시한다. 가교제는 N-메틸올 아크릴아미드와 아크릴아미드의 혼합물이다.
미국 특허 5,540,987은 부직 제품에 대해 포름알데히드가 없으며 그리고 포름알데히드가 감소된 비닐 아세테이트/에틸렌 결합제의 형성을 개시한다. 이들 결합제는 유기 과산화물과 아스코르브산을 주성분으로 하는 개시제 시스템을 사용하여 에멀션 중합에 의해 형성된다. 가교제는 감소된 포름알데히드의 부직에 대해서는 N-메틸올 아크릴아미드일 수 있고 그리고 포름알데히드가 없는 부직 제품에 대해서는 이소-부톡시 메틸 아크릴아미드일 수 있다.
US 2003/0176133 A1은 섬유가 자가 유지 웹을 형성하도록 섬유와 함께 결합하기에 충분한 양으로 중합체계와 결합하는 경우 화학적으로 결합된 섬유로 이루어진 높은 습윤-강도의 섬유상 기재를 개시한다. 중합체는 1차적으로 50% 이상의 비 닐 아세테이트 및 가교 단량체, 예컨대, N-메틸올 아크릴아미드 및 N-메틸올 아크릴아미드/아크릴아미드 혼합물을 함유한다. 실시예 10은 부직 기재에 대한 결합제로서 Tg -17℃를 가지는 비닐 아세테이트/에틸렌/비닐 베르사테이트/NMA/아크릴아미드를 함유하는 중합체를 개시한다.
본 발명은 가교가능한 비닐 아세테이트/비닐 베르사테이트계 중합체계 결합제를 부직 제품에 사용하기 위해 향상시킨 것에 관한 것이다. 부직, 구체적으로 전습윤 와이프를 위한 결합제를 향상시키는 것은 이하의 방법에 의해 제조되는 비닐 아세테이트와 비닐 베르사테이트를 함유하는 중합체에 달려있다:
인시투(in situ) 또는 내부 가교(폴리올레핀계 불포화) 단량체의 중합화 단위가 중합체로 도입되는 경우 배치 중합화; 또는
비닐 베르사테이트가 딜레이 첨가에 의해 중합체 내로 도입됨으로써 비닐 베르사테이트가 풍부한 중합체 세그먼트가 형성되고; 그리고 바람직하게는, 폴리올레핀계 불포화 단량체가 중합체 내로 도입되는 경우 비닐 베르사테이트의 딜레이 첨가.
전형적으로, 0.005 내지 1.5 wt%의 폴리올레핀계 불포화 단량체가 중합체 중에 도입된다.
부직 제품에서 명백한 장점이 얻어질 수 있으며 그것은 다음을 포함한다:
높은 습윤/건조 인장 강도 비율을 갖는, 비닐 아세테이트 가교 중합체를 사용하여 부직 웹을 제조할 수 있는 능력;
뛰어난 습윤 및 건조 인장 강도를 가지는 부직 제품을 제조할 수 있는 능력;
뛰어난 흡수율을 가지는 부직 제품을 제조할 수 있는 능력;
예외적인 부드러움을 가지는 부직 제품을 제조할 수 있는 능력; 그리고
산업상 이용할 수 있는 중합체 결합제 부가 수준을 사용하여 상기의 특성을 가지는 부직 웹을 제조할 수 있는 능력.
본 발명은 적당한 Tg를 갖는 비닐 아세테이트-베르사테이트 부직 제품을 기초로 하는 종래의 에멀션 중합화 비닐 아세테이트 가교 에멀션 중합체 기술을 향상시킨 것이다.
수계 에멀션 중합화 비닐 아세테이트-비닐 베르사테이트 중합체는 비닐 아세테이트, 비닐 베르사테이트 및 가교 단량체의 중합화된 단위를 포함하는 중합체를 기초로 한 것이다. 비닐 아세테이트 함량은 중합체의 30 내지 90 wt%, 바람직하게는 40 내지 80 wt% 범위이고, 비닐 베르사테이트는 5 내지 70 wt%, 바람직하게는 10 내지 50 wt%, 가장 바람직하게는 15 내지 45 wt%이며, 그리고 가교 단량체는 1-10 wt%, 바람직하게는 3 내지 8 wt%이다. 그런 중합체 내로 에틸렌을 도입하는 것이 일반적이며 그것은 0 내지 25 wt%, 바람직하게는 2 내지 25 wt%, 그리고 가장 바람직하게는 2.5 내지 15 중량% 범위이다.
에멀션 중합화에 의한 부직 제품용 비닐 아세테이트-비닐 베르사테이트 중합체의 개발에 있어서, 중합체 내의 N-메틸올 아크릴아미드의 농도가 그것의 부직 접착제로서의 용도에 대해 단독으로 원인이 되지는 않는다는 것이 발견되었다. 인-시투 가교제(폴리올레핀계 불포화 단량체) 예컨대 트리알릴 시아뉴레이트 또는 헥산디올 디아크릴레이트의 포함은 또한 중합체의 습윤 및 건조 인장 강도를 증가시키는데 관여한다. 예를 들면, 인-시투 가교제의 도입으로 중합체가 형성될 때, 습윤 및 건조 강도는 백본 내에 도입된 인-시투 가교제의 존재하에 중합체가 형성되지 않는 경우의 중합체보다 더 높다. 전형적으로, 이들 인-시투 가교 단량체는 중합체의 0.005 내지 1.5 중량%의 양으로 첨가된다.
내부 가교 단량체는 폴리올레핀계이며 테트라하이드로퓨란 중 약 55% 이상의 수준으로 중합체의 불용성 부분을 구축하도록 작용한다. 내부 가교 단량체를 사용하지 않는 경우, 배치 중합된 비닐 아세테이트/비닐 베르사테이트 중합체의 불용성 분획은 약 50% 및 그 이하가 된다. 내부 또는 인시투 중합된 가교 단량체는 또한 중합체의 분자량을 구축한다. 수평균 분자량(Mn)은 약 60,000 내지 300,000, 일반적으로 75,000 내지 약 200,000 달톤이 바람직하다. 내부 가교 단량체는 트리알릴시아뉴레이트 및 C2-8디(메트)아크릴레이트, 예컨대 헥산디올 디아크릴레이트를 포함한다.
비닐 베르사테이트는 9 내지 11 탄소 원자를 함유하며 상당히 분지된 구조의 포화 모노카르복실산의 비닐 에스테르를 의미한다. 상업상, 비닐 아세테이트는 상표 베오바 (Veova®)로 구입할 수 있다. 베오바의 3가지 등급은 베오바 9, 베오바 10 그리고 베오바 11이며, 숫자는 비닐 에스테르의 산 부분의 탄소의 갯수를 의미한다.
부직 결합제를 형성하는데 적절한 가교 단량체는 N-메틸올 아크릴아미드, 전형적으로 50/50 비이고 종종 MAMD라고 언급되는 N-메틸올 아크릴아미드와 아크릴아미드의 혼합물, 아크릴아미도부티르알데히드 디메틸아세탈, 아크릴아미도부티르알데히드 디에틸 아세탈, 아크릴아미도글리콜산, 메틸아크릴아미도글리콜레이트 메틸 에테르, 이소부틸메틸올 아크릴아미드 등을 포함한다. N-메틸올 아크릴아미드 및 N-메틸올 아크릴아미드와 아크릴아미드의 혼합물은 우선선택적인 가교제이며 포름알데히드 방출이 감소된 중합체를 위한 상업상 선택 중 하나이다.
부직 상품을 위한 중합체의 에멀션 중합시 통상적으로 사용되는 다른 공단량체가 사용될 수 있다. 전형적으로, 0 내지 10 중량%의 공단량체 단위가 중합체에 도입된다. 공단량체의 예는 C1-8(메트)아크릴레이트, 예컨대 부틸 및 2-에틸헥실 아크릴레이트, (전술한) 에틸렌, 그리고 카르복실산 예컨대 (메트)아크릴산을 포함한다. 카르복실산, 예컨대 아크릴산은 높은 수준의 비닐 베르사테이트 도입으로 중합체의 흡수율을 향상시키는데 사용될 수 있다.
목적하는 중합체의 예는 비닐 아세테이트/비닐 베르사테이트/NMA/트리알릴시아뉴레이트; 그리고 비닐 아세테이트/에틸렌/비닐 베르사테이트/NMA/트리알릴시아뉴레이트를 포함한다.
중합체의 Tg는 약 35 내지 -20℃, 바람직하게는 약 15 내지 -10℃ 범위이어야 한다.
중합체 중 비닐 아세테이트와 비닐 베르사테이트의 분배는 중합체의 습윤 및 건조 강도 둘 다 및 그것의 흡수율에 영향을 미친다. 중합 과정 중 비닐 베르사테이트가 딜레이 첨가가 있는 때에 이들 특성의 향상을 얻을 수 있다. 비닐 베르사테이트의 스테이지화된 중합화는 비닐 베르사테이트의 수준을 감소시키는 것을 허용하고 배치 중합과 비교시 동일한 뛰어난 습윤 강도를 얻는 것을 허용한다.
딜레이 첨가 및 스테이지화된 중합화는 하나의 중합체, 본 경우에 비닐 베르사테이트가 일정 기간에 걸쳐 중합 매질에 첨가됨으로써 다른 중합체, 본 경우에 비닐 아세테이트의 대부분이 비닐 베르사테이트의 중합화에 앞서 중합화되고 따라서 비닐 베르사테이트가 풍부한 중합체 세그먼트의 많은 부분을 형성하게 되는 과정을 의미한다. 딜레이 첨가는 전형적으로 대부분, 예컨대 반응기에 대해 종종 50 내지 75 %차지(charge) 이상의 비닐 아세테이트를 채우고 그리고 중합 과정에 걸쳐 비닐 베르사테이트의 첨가를 딜레이시키는 것에 관련된다. 비닐 베르사테이트의 최후 스테이지화된 첨가는 비닐 아세테이트의 많은 부분, 예컨대 중합 과정에 걸쳐 비닐 베르사테이트의 딜레이 첨가에 앞서 약 35% 이상을 중합화하는 것에 관련된다.
에멀션 중합화 과정 중 단량체의 중합화는 열개시제 또는 산화환원 시스템에 의해 개시될 수 있다. 열개시제는 에멀션 중합체 기술 분야에 공지되어 있으며, 예컨대 암모늄 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트 등을 포함한다. 적절한 산화환원 시스템은 설폭실레이트 및 과산화물을 기초로 한다. 소듐 포름알데히드 설폭실레이트. 설피닌산, 예컨대 Bruggolite FF-6, 또는 아스코르브산의 이성체 또는 과산화수소 또는 유기과산화물, 예컨대 t-부틸 하이드로퍼옥시드(t-BHP) 그리고 t-부틸 퍼옥시벤 조에이트가 대표적이다. 산화환원 시스템 중 산화제 및 환원제의 양은 약 0.1 내지 3 wt%이다.
효과적인 에멀션 중합화 반응 온도는, 개시제가 열개시제인지 또는 산화환원 시스템인지에 따라 좌우되어 약 30 내지 100℃; 바람직하게는 55 내지 90℃ 범위이다.
중합화는 에틸렌이 공단량체인 경우를 제외하고는 대기압에서 수행될 수 있다. 에틸렌 및, 선택적으로, 다른 단량체가 이후 약 2000 psig(13,981 kPa) 이하의 압력하에서 도입된다. 이는 온도가 반응 온도로 증가되는 동안 교반하에서 수행된다. 개시제, 가교 단량체, 및 유화제가 반응 기간에 걸쳐 스테이지화되거나 또는 점진적으로 첨가되며, 반응 혼합물은 목적하는 생성물을 제조하는데 요구되는 시간 동안 반응 온도를 유지한다. 바람직한 압력은 약 50 내지 1800 psig (446 내지 12,512 kPa)의 범위이다. 임의의 개시제의 첨가에 앞서 단량체의 일부가 반응기 내로 배치될 수 있다.
부직 제품에 들어맞는 비닐 아세테이트-에틸렌 중합체의 형성은 종래의 안정화제 시스템을 사용한다. 안정화 시스템은 반드시 40 중량% 이상, 일반적으로 50% 및 그 이상의 고형 함량을 가지는 에멀션의 형성을 지원하여야 한다. 안정화 시스템은 보호 콜로이드와 계면활성제의 혼합물 그리고 계면활성제들의 혼합물을 기초로 할 수 있다.
폴리비닐 알콜 또는 셀룰로스계 콜로이드와 같은 보호 콜로이드는 본원에 기재된 적절한 안정화 시스템 중 하나의 성분으로써 사용될 수 있다. 바람직한 셀룰 로스계 콜로이드의 예는 하이드록시에틸 셀룰로스이다. 보호 콜로이드는 전체 단량체를 기준으로 약 0.1 내지 10 wt%, 바람직하제는 0.5 내지 5 wt%의 양으로 사용될 수 있다. 폴리비닐 알콜을 사용하는 것도 가능하지만 N-메틸올 아크릴아미드가 가교제로 사용되는 경우에는 바람직하지 않다.
계면활성제 또는 유화제는 단량체의 총중량을 기준으로 약 1 내지 10 wt%, 바람직하게는 1.5 내지 6 wt%의 수준으로 사용될 수 있으며 공지된 종래의 계면활성제 및 유화제 중 임의의 것, 지금까지 에멀션 중합에 사용되었던 주로 비이온계, 음이온계, 및 양이온계 물질을 포함할 수 있다. 음이온계 계면활성제 중 우수한 결과를 제공하는 것으로 알려진 것은 알킬 설페이트 및 에테르 설페이트, (일부 에틸렌 옥사이드 단위를 함유) 예컨대 소듐 라우릴 설페이트, 소듐 옥틸 설페이트, 소듐 트리데실 설페이트, 및 소듐 이소데실 설페이트, 소듐 라우레트 설페이트, 소듐 옥테트 설페이트, 소듐 트리데세트 설페이트, 설포네이트, 예컨대 도데실벤젠 설포네이트, 알파 올레핀 설포네이트 및 설포석시네이트, 및 포스페이트 에스테르, 예컨대 다양한 선형 알콜 포스페이트 에스테르, 분지 알콜 포스페이트 에스테르, 및 알킬페놀포스페이트 에스테르이다. 비닐 단량체와 중합화될 수 있는 음이온계 계면활성제가 또한 사용될 수 있다. 이들의 예는 소듐 비닐 설포네이트(SVS) 및 소듐 2-아크릴아미드-2-메틸-1-프로판설포네이트(AMPS)를 포함한다.
적절한 비이온계 계면활성제의 예는 7 내지 18 탄소 원자를 함유하는 알킬기를 가지며 4 내지 100 에틸렌옥시 단위를 가지는 일련의 알킬페녹시-폴리(에틸렌옥시)에탄올의 멤버인 lgepal 계면활성제, 예컨대 옥틸페녹시 폴리(에틸렌옥시)에탄 올, 노닐페녹시 폴리(에틸렌옥시)에탄올, 및 도데실페녹시 폴리(에틸렌옥시)에탄올을 포함한다. 나머지는 지방산 아미드, 지방산 에스테르, 글리세롤 에스테르, 및 그들의 에톡실레이트, 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드 블럭 중합체, 2급 알콜 에톡실레이트, 및 트리데실알콜에톡실레이트를 포함한다.
본 발명의 에멀션 중합체의 중합체 입자에 대한 평균 입자 크기 분포는 0.05 미크론 내지 2 미크론, 바람직하게는 0.10 미크론 내지 1 미크론 범위이다.
부직 제품의 제조시, 웹 또는 층 중의 섬유를 증착하거나 또는 배열하기 위한 임의의 종래의 기술에 의해 출발 층 또는 매스가 형성될 수 있다. 이들 기술은 카딩(carding), 가넷팅(garnetting), 에어-레잉(air-laying) 등을 포함한다. 1 또는 그 이상의 이들 기술에 의해 형성된 개별 웹 또는 박층은 또한 라미네이트화되어 직물로 변환되기 위해 더 두꺼운 층을 제공할 수 있다. 전형적으로, 섬유는 직물의 주평면과 일반적인 배열로 복수의 다양한 방향으로 연장되어, 서로 중첩되고, 상호교차되고, 그리고 지지되어 개공된, 다공성 구조를 형성하게 된다. 참고로 "셀룰로스" 섬유로 이루어진 경우에는, 그들 섬유는 우세하게 C6H10O5 그룹을 함유한다는 것을 의미한다. 따라서, 출발층에 사용되는 섬유의 예는 천연 셀룰로스 섬유 예컨대 목재 펄프, 면, 및 대마 그리고 합성 섬유 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에스테르 레이온 등이다. 종종 출발층의 섬유는 모 또는 황마와 같은 천연 섬유; 셀룰로스 아세테이트와 같은 인조 섬유; 합성 섬유 예컨대 폴리아미드, 나일론, 폴리에스테르, 아크릴계, 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌, 염화 폴리비닐, 폴리우레탄 등을 단독으로 또는 서로 조합되어 함유할 수 있다.
섬유상 출발층은 함께 개별 섬유를 앵커링하는 결합 작동의 몇가지 유형 중 하나 이상의 대상이 되어 자가-유지 웹을 형성할 수 있다. 결합의 공지된 방법의 일부는 분무, 전체 담금, 또는 간헐적으로 또는 연속 스트레이트로 또는 물결선으로 또는 일반적으로 웹을 수직으로 또는 대각선으로 가로질러 및 추가로, 목적한다면 웹을 따라 연장되는 결합제의 면적으로 웹을 인쇄하는 것이다.
건조 기준으로 산출되며 섬유상 출발 웹에 적용되는 결합제의 양은 출발 웹의 약 3 wt% 이상이어야 하며 적절하게는 출발 웹의 약 10 내지 약 100 중량% 또는 그 이상의 범위이며, 바람직하게는 약 10 내지 약 30 중량%이다. 담궈진 웹은 이후 건조되고 경화된다, 따라서, 공기 오븐 또는 유사한 것을 통해 이후 경화 오븐을 통해 그들을 통과시킴으로써 직물이 적절하게 건조된다. 가교를 증진시키기 위해 본 기술 분야에서 공지된 것으로서 산 촉매 예컨대 무기산, 예컨대 염화수소, 또는 유기산 예컨대 시트르산 또는 옥살산, 또는 산 염 예컨대 염화암모늄 및 디암모늄 포스페이트가 적절하게 사용된다. 촉매의 양은 일반적으로 총 중합체의 약 0.5 내지 2%이다.
최적의 가교를 얻기 위한 전형적인 조건은 충분한 시간과 온도 예컨대 건조시 150 내지 200℉ (66 내지 93℃)에서 4 내지 6분, 이어서 경화시 300 내지 310℉ (149 내지 154℃)에서 3 내지 5분 또는 그 이상이다. 그렇지만, 사용될 수 있는 다른 시간-온도 관계가 본 기술 분야에서 공지되어 있으며, 더 높은 온도에서 더 짧은 시간 또는 더 낮은 온도에서 더 긴 시간이 사용되기도 한다.
이하의 실시예는 본 발명의 다양한 구체예를 예시한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되는 것이 아니다. MAMD, N-메틸올 아크릴아미드/아크릴아미드의 50/50 혼합물이 가교 단량체로 사용되었다. 보고된 중합체 퍼센트는 기본 중합체 백본 조성만을 포함하며 가교 단량체 MAMD는 배제되었다. 전형적으로, MAMD의 수준은 중합체의 중량을 기준으로 약 5%이다. 일부 경우에서 중합체 백본 중 내부 가교제의 수준은 실시예의 평가를 촉진하기 위해 가정된 것이다. 이하에 기재된 표 1은 내부 가교 단량체의 정확한 수준을 제공한다. 각 실시예에 주어진 중합체 조성은 중합체 백본의 비-작용성 조성을 나타낸다.
비교실시예 1
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10 부직 결합제의 배치 제조
본 실시예는 베오바 10의 수준이 사용된 수준의 대략 2배로 조정된 것을 제외하고 US 2003/0176133 A1의 실시예 10에 기재된 바람직한 중합 과정을 기초로 하는 대조 실시예이다.
1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 770.9 0.7 2.2
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 71.8 14.4 14.4
비닐 아세테이트 베오바 10 에틸렌 746.1 746.1 295
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 (30% 수용액); Cytec 공급.
로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 Rhodia 공급.
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 31.75% MAMD 254.5
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 295 g 에틸렌으로 가압한 이후, 7.5 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하였으며 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 80분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다. 반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD가 완료되었다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다. 중합화 이후 pH를 조정하였다.
제조된 에멀션 중합체의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 15% 에틸렌 42.5% 비닐 아세테이트 42.5% 베오바 10
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 -8.9 33/12 ＜160 /＜170 50.7 4.6 65,000 48.6%
비교실시예 2
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10 부직 결합제의 배치 제조
본 실시예는 베오바 10의 수준이 US 2003/0176133 A1의 실시예 10과 대략 유사한 수준으로 조정된 것을 제외하고는 실시예 1과 유사하다.
1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 770.9 0.7 2.2
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 71.8 14.4 14.4
비닐 아세테이트 베오바 10 에틸렌 1119.2 373 295
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 31.75% MAMD 254.5
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 295 g 에틸렌으로 가압한 이후, 7.5 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하였으며 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 20분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD가 완료되었다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 2)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 15% 에틸렌 65.5% 비닐 아세테이트 19.5% 베오바 10
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 -3.0 18/40 ＜160 /＜10 53.8 5.54 73,000 49.8%
실시예 3
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/트리알릴사아뉴레이트(TAC) 부직 결합제의 배치 제조
내부 가교제로서, 즉 트리알릴시아뉴레이트를 인시투로 첨가한 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 2와 유사하다. 본 실시예의 목적은 그런 단량체를 사용하는 것이 부직 제품의 습윤/건조 강도에 영향을 미치는지 여부를 측정하는 것이다.
1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 770.9 0.7 2.2
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 71.8 14.4 14.4
비닐 아세테이트 베오바 10 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 1119.2 373 1.5 295
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 31.75% MAMD 254.5
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 295 g 에틸렌으로 가압한 이후, 7.5 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하였으며 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 20분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD가 완료되었다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 3)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 15% 에틸렌 65.5% 비닐 아세테이트 19.5% 베오바 10 0.084% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 -6.7 28/130 ＜160 /＜10 51.6 5.56 274,000 68.2%
실시예 4
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/TAC 부직 결합제의 슈도-배치 제조
인시투 가교제의 사용 및 단계화된 중합반응의 사용에 관한 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 1과 유사하다. 본 실시예에서, 비닐 아세테이트와 비닐 베르사테이트의 일부를 초기 배치와 더불어 첨가하였으며, 즉 ~85% 및 ~15%를 중합반응의 말기 근처에 첨가하였다.
1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 625.8 0.73 2.1
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 74.1 14.9 14.9
비닐 아세테이트 베오바 10 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 654.5 654.4 0.2 317
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 37.22% MAMD 255.6
비닐 아세테이트 베오바 10 115.5 115.5
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 317 g 에틸렌으로 가압한 이후, 7.3 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하였으며 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 80분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다. 75분 리마크에서, 비닐 아세테이트/베오바 10 딜레이를 다음 15분에 걸쳐 15.4 g/분의 속도로 첨가하였다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD가 완료되었다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 4)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 15% 에틸렌 42.5% 비닐 아세테이트 42.5% 베오바 10 0.084% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 -14.3 60/64 ＜160 /＜50 51.0 5.55 247,000 65.8%
실시예 5
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/TAC 부직 결합제의 엄격하게 단계화된 제조
비닐 베르사테이트를 첨가한 방식을 제외하고는 본 실시예는 실시예 4와 유사하다. 여기서, 초기 배치에는 비닐 베르사테이트가 첨가되지 않았으며 거의 모든 비닐 베르사테이트는 비닐 아세테이트 50% 이상이 중합화된 이후에 첨가되었다.
1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 625.8 0.73 2.1
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 111.15 14.9 14.9
비닐 아세테이트 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 1019.0 0.2 50
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 37.22% MAMD 255.6
베오바 10 531
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 50 g 에틸렌으로 가압한 이후, 7.3 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하였으며 이어서 t-부틸 하이드로퍼 옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 0.75 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 80분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다. 60분 출발에서 베오바 10 딜레이를 17.7 g/분의 속도로 첨가하였으며 그리고 다음 15분에 걸쳐 MAMD 딜레이를 7.02 g/분의 속도로 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD가 완료되었다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 5)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 2.55% 에틸렌 63.9% 비닐 아세테이트 33.3% 베오바 10 0.084% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 8.1 1628/3579 ＜400 /＜50 50.3 5.55 175300 59.3%
실시예 6
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/TAC 부직 결합제의 엄격하게 단계화된 제조
비닐 베르사테이트의 수준을 제외하고는 본 실시예는 실시예 5와 유사하다.
1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 625.8 0.73 2.1
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 111.15 14.9 14.9
비닐 아세테이트 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 1162.4 0.2 50
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 37.22% MAMD 255.6
베오바 10 387.6
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 50 g 에틸렌으로 가압한 이후, 7.3 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하였으며 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 0.75 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 80분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다. (계획된 반응 시간의 2/3이 완료된) 60분 지점에서, 베오바 10 딜레이를 17.7 g/분의 속도로 출발하였으며 그리고 다음 30분에 걸쳐 MAMD 딜레이를 7.02 g/분의 속도로 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD가 완료되었다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 6)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 2.5% 에틸렌 73.1% 비닐 아세테이트 24.4% 베오바 10 0.084% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 8.1 1628/3579 ＜400 /＜50 50.3 5.55 111600 64.7%
실시예 7
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/TAC 부직 결합제의 단계화된 제조
비닐 베르사테이트가 개시 시점에 첨가되고 그리고 중합 매질 내로 그것의 첨가가 중합반응 과정에 걸쳐 지연시키는 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 5와 유사하다.
1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 625.8 0.73 2.1
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 74.1 14.9 14.9
비닐 아세테이트 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 1001.0 0.4 50
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 37.22% MAMD 255.4
베오바 10 540
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 50 g 에틸렌으로 가압한 이후, 7.3 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하였으며 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 0.75 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 베오바 10 딜레이를 5.75 g/분의 속도로 이 시점에서 출발되었다. 반응 온도를 80분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD가 완료되었다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 7)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 2.5% 에틸렌 63.5% 비닐 아세테이트 33.5% 베오바 10 0.16% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 13.13 198/430 ＜50 /＜10 54.7 5.52 104450 68.3%
비교 실시예 8
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 9 부직 결합제의 배치 제조
베오바 10 대신에 베오바 9를 사용한 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 1과 유사하다. 1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 770.9 0.7 2.2
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 71.8 14.4 14.4
비닐 아세테이트 베오바 9 에틸렌 746.1 746.1 240
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 31.75% MAMD 254.5
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 295 g 에틸렌으로 가압한 이 후, 7.5 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하였으며 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 80분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다.
MAMD 속도를 50분 마크에서 1.4 g/분으로 감소시켰으며 반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 완료되었다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 8)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 8% 에틸렌 46.0% 비닐 아세테이트 46.0% 베오바 9
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 1.2 188/110 ＜100 /＜10 53.0 5.51 68,000 45.7%
실시예 9
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 9/TAC 부직 결합제의 배치 제조
인시투 가교제를 사용한 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 8과 유사하다. 1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 770.9 0.7 2.2
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 71.8 14.4 14.4
비닐 아세테이트 베오바 9 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 746.1 746.1 0.32 240
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 31.75% MAMD 245.9
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 295 g 에틸렌으로 가압한 이후, 7.5 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하였으며 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 80분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다.
MAMD 속도를 50분 마크에서 1.4 g/분으로 감소시켰으며 반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 완료되었다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 9)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 5% 에틸렌 47.4% 비닐 아세테이트 47.4% 베오바 9 0.16% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 13.1 428/540 ＜200 /＜20 49.1 6.58 125,000 58.4%
실시예 10
비닐 아세테이트/베오바 10/TAC 부직 결합제의 슈도-배치 제조
중합체 중에 에틸렌이 없다는 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 4와 유사하다. 1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 625.8 0.73 2.1
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 74.1 14.9 14.9
비닐 아세테이트 베오바 10 트리알릴시아뉴레이트 654.5 654.4 0.2
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 37.22% MAMD 255.6
비닐 아세테이트 베오바 10 115.5 115.5
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 7.5 g의 소듐 에리토르베이트 용액으로 채워진 반응기에 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 80분에 걸쳐 85℃까지 증가시켰다. 다음 15분 동안 비닐 아세테이트/베오바 10 딜레이를 75분 마크에서 15.4 g/분의 속도로 출발하였다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD를 완료하였다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 10)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 49.95% 비닐 아세테이트 49.95% 베오바 10 0.12% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 15.9 76/50 ＜100 /＜20 54.0 5.56 103,550 78.2%
실시예 11
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/TAC 부직 결합제의 배치 제조
베오바 10의 양을 감소시킨 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 3과 유사하 다. 1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 770.9 0.7 2.2
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 71.8 14.4 14.4
비닐 아세테이트 베오바 10 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 1343 149.2 1.5 200
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 31.75% MAMD 254.5
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 295 g의 에틸렌으로 가압하고, 7.5 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하고 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 20분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD를 완료하였다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 11)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 10% 에틸렌 81.0% 비닐 아세테이트 9.0% 베오바 10 0.084% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 13.2 234/260 ＜60000 /＜50 52.8 5.55 295,000 71.8%
실시예 12
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/TAC 부직 결합제의 배치 제조
베오바 10의 양을 에틸렌 수준으로 증가시킨 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 11과 유사하다. 1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 770.9 0.7 2.2
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 71.8 14.4 14.4
비닐 아세테이트 베오바 10 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 1119.2 373 1.5 200
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 31.75% MAMD 254.5
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 295 g의 에틸렌으로 가압하고, 7.5 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하고 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 20분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD를 완료하였다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 12)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 10% 에틸렌 67.5% 비닐 아세테이트 22.5% 베오바 10 0.084% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 4.9 148/160 ＜150 /＜50 52.7 5.58 288,000 70.3%
실시예 13
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/TAC 부직 결합제의 배치 제조
베오바 10의 양이 실시예 11보다는 높고 에틸렌 수준과 유사한 실시예 12보다는 낮다는 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 11 및 12와 유사하다. 1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 770.9 0.7 2.2
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 71.8 14.4 14.4
비닐 아세테이트 베오바 10 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 1223.4 268.6 1.15 200
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 31.75% MAMD 254.5
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 295 g의 에틸렌으로 가압하고, 7.5 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하고 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 20분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD를 완료하였다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 13)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 10% 에틸렌 73.8% 비닐 아세테이트 16.2% 베오바 10 0.064% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 7.8 108/180 ＜300 /＜50 53.1 5.57 291,000 71.1%
실시예 14
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/TAC 부직 결합제의 배치 제조
본 실시예는 실시예 1과 유사하며 유사한 베오바 10 수준에서 내부 가교제의 영향을 보여준다. 1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 770.9 0.7 2.2
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 71.8 14.4 14.4
비닐 아세테이트 베오바 10 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 771.2 771.2 0.1 295
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 31.75% MAMD 254.5
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 295 g의 에틸렌으로 가압하고, 7.5 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하고 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 20분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD를 완료하였다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 14)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 15% 에틸렌 42.5% 비닐 아세테이트 42.5% 베오바 10 0.006% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 -12.3 52/80 ＜150 /＜75 50.1 6.56 135,000 56.2%
실시예 15
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/TAC 부직 결합제의 배치 제조
본 실시예는 실시예 14와 유사하다. 1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 770.9 0.7 2.2
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 71.8 14.4 14.4
비닐 아세테이트 베오바 10 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 771.2 771.2 0.1 295
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 31.75% MAMD 254.5
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 295 g의 에틸렌으로 가압하고, 7.5 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하고 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 20분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD를 완료하였다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 15)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 15% 에틸렌 42.5% 비닐 아세테이트 42.5% 베오바 10 0.016% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 -13.5 82/10 ＜250 /＜30 49.7 6.53 185,000 73.3%
실시예 16
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/TAC 부직 결합제의 단계화 제조
TAC의 양을 증가시킨 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 7과 유사하다. 1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 625.8 0.73 2.1
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 74.1 14.9
비닐 아세테이트 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 1001.0 0.4 50
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 33.74% MAMD 255.4
베오바 10 540
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 50 g의 에틸렌으로 가압하고, 7.3 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하고 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 0.75 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 이 시점에서 베오바 10 딜레이가 5.75 g/분의 속도로 시작되었다. 반응 온도를 80분에 걸쳐 85℃까지 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD를 완료하였다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 16)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 2.5% 에틸렌 63.5% 비닐 아세테이트 33.5% 베오바 10 0.16% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 11.23 161/168 ＜2500 /＜10 55.0 5.56 130,800 66.1%
실시예 17
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDODA) 부직 결합제의 단계화 제조
인시투 가교제로서 트리알릴시아뉴레이트 대신에 1,6-헥산디올 디아크릴레이트를 사용한 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 7 및 16과 유사하다. 1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 625.8 0.73 2.1
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 74.1 14.9 14.9
비닐 아세테이트 에틸렌 1001.0 50
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 37.22% MAMD 255.4
베오바 10 HDODA 540 0.4
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 50 g의 에틸렌으로 가압하고, 7.3 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하고 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이 를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 0.75 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 이 시점에서 베오바 10 딜레이가 5.75 g/분의 속도로 시작되었다. 반응 온도를 80분에 걸쳐 85℃까지 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD를 완료하였다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 17)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 2.5% 에틸렌 63.5% 비닐 아세테이트 33.5% 베오바 10 0.16% HDODA
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 12.13 408/450 ＜70 /＜20 55.3 5.54 244,650 46.5%
실시예 18
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/TAC 부직 결합제의 배치 제조
에틸렌의 양을 감소시키고 TAC을 첨가한 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 1과 유사하다. 1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 900.0 1.0 2.3
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 75 15.0 15.0
비닐 아세테이트 베오바 10 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 829.0 829.0 0.2 50
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 30.0% MAMD 240.0
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 50 g의 에틸렌으로 가압하고, 7.3 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하고 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 20분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD를 완료하였다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 18)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 2.5% 에틸렌 48.75% 비닐 아세테이트 48.75% 베오바 10 0.084% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 분자량 (Mn) /달톤 불용성 분획 8.6 554/690 ＜15 /＜5 54.1 5.56 203,000 63.0%
실시예 19
비닐 아세테이트/에틸렌/베오바 10/아크릴산/TAC 부직 결합제의 배치 제조
중합체의 흡수율에 대한 효과를 측정하기 위해 아크릴산을 첨가한 것을 제외하고는 본 실시예는 실시예 18과 유사하다. 1 갤론의 스테인레스 스틸 압력 반응기를 이하의 혼합물로 채웠다:
물질 채워진 매스, g
DI 물 시트르산 나트륨 페릭 암모늄 설페이트 (5% 수용액) 625.8 0.73 2.1
에어로졸 A-102 라우레트 디소듐 설포석시네이트 로다칼 DS-10 소듐 도데실벤젠 설포네이트 소듐 비닐 설포네이트 (25% 수용액) 74.1 14.9 14.9
비닐 아세테이트 베오바 10 트리알릴시아뉴레이트 에틸렌 654.5 654.5 0.4 50
이하의 딜레이 혼합물이 사용되었다:
물질 채워진 매스, g
수성 2.6% t-부틸 하이드로퍼옥시드 265
50% 수성 시트르산으로 pH 5.0으로 조정된 수성 5.0% 소듐 에리토르베이트 230
수성 37.22% MAMD 240.0
비닐 아세테이트 베오바 10 아크릴산 115.5 115.5 19.0
질소 퍼징과 함께 200 rpm에서 교반이 시작되었다. 이후 교반을 1000 rpm으로 증가시키고 반응기를 32℃로 가열하였다. 반응기를 50 g의 에틸렌으로 가압하고, 7.5 g의 소듐 에리토르베이트 용액을 첨가하고 이어서 t-부틸 하이드로퍼옥시드 용액을 0.5 g/분으로 첨가하였다. 개시된 때, t-부틸 하이드로퍼옥시드 딜레이를 1.0 g/분으로 증가시켰으며, MAMD 딜레이는 3.9 g/분에서 시작하였으며, 소듐 에리토르베이트 딜레이가 0.7 g/분으로 재출발되었다. 반응 온도를 20분에 걸쳐 80℃까지 증가시켰다. 75분 마크에서, 비닐 아세테이트/베오바 10/아크릴산 딜레이가 15분 동안 출발되었다.
반응 혼합물을 추가 5분 동안 온도에서 유지시킴으로써 94분 마크에 MAMD를 완료하였다. 이후 반응을 60℃로 냉각하고, 탈기체기로 이동시켰으며, 그리고 1.5 g의 Foamaster VF 거품제거제를 첨가하였다.
제조된 에멀션 중합체 (실시예 19)의 다음과 같은 특성이 측정되었다:
중합체 조성 (고형분 산출에 의해) 2.5% 에틸렌 48.75% 비닐 아세테이트 48.75% 베오바 10 0.084% TAC
Tg 온셋(℃) 점도 (60/12 rpm) (cps) 100/325 메시 그릿 (ppm) % 고형분 pH 8.2 140/60 ＜100 /＜25 50.9 5.52
실시예 20
부직 웹에서 결합제의 평가
실시예 1-19의 결합제를 부직 셀룰로스 기재 상에서 성능을 평가하였다. 본 원에 기재된 물질을 평가하는데 있어 이하의 과정이 사용되었다.
결합제 제제는 본원에 기재된 에멀션 중합체 조성물, 물, 자가 가교 반응에 대한 촉매로서 1 %(고체상고체) 염화 암모늄(NH4Cl), 그리고 소량의 습윤 계면활성제로 구성된다. 결합제 조성물을 10% 고형분으로 희석하고 셀룰로스와 저융점 2성분 섬유의 85:15 블렌드(공급된 기본 중량 75g/m2)의 에어레이드 웹 상에 균일하게 분무하였다. 결합제의 표적화된 부가 중량은 20 wt% +/- 2 wt%이다. 분무된 웹을 건조시키고 Mathis LTE에서 공기 오븐을 통해 320℉(160℃)에서 3분 동안 경화시켰다.
테스트 방법
테스트 방법은 인장 강도를 측정하는데 사용되는 산업 표준, 예컨대 ASTM-D1117 (Mechanical Tensile Testing of Strength of Paper and Paperboard), TAPPI T-494 (건조 인장) 그리고 TAPPI T-456 [핀치 컵 장치(Finch Cup Apparatus)를 이용한 습윤 인장 강도 측정]과 유사하다.
습윤 인장 강도를 측정하는 구체적인 과정은 다음과 같다: 완성된(결합된) 건조 및 경화된 에어레이드 웹을 5 ㎝ 폭 스트립으로 절단하고 그 스트립을 핀치 컵 장치 주변으로 감고 이후 습윤 인장 유체 [탈이온화수 또는 0.5 %(고체상고체) 에어로졸-OT, 상업상 구입할 수 있는 디옥틸 소듐 설포석시네이트 계면활성제와 같은 습윤제가 소량 첨가된 탈이온화수]로 채웠다. 이후 TAPPI T-456 과정이 이어졌다.
건조 및 습윤 인장 강도를 측정하는데 있어 인스트론 모델 1122 기계적 인장 테스터가 사용되었다 인장 강도는 5 ㎝당 그램으로 기록하였다.
초의 시간의 함수로서 최대 흡수능을 측정함으로써 흡수율을 측정하였다. 그 비율을 초당 웹의 그램당 흡수된 물의 그램으로 기록하였다.
100 그램 수용액(14.2% 고형분)을 10% 수성 수산화 나트륨으로 pH 6으로 조정하였다. 이 분산물에 0.71 g Bacote 20 암모늄 지르코늄 카보네이트 (1% 고체상고체)을 첨가하였으며 제조된 수성 분산물(0.71 g)을 칭량한 7 ㎝ 와트만 #1 여과지 디스크 상에 흘렸다. 여과지를 149℃에서 20분 동안 건조시키고 이후 제어된 온도 및 수분 룸에서 밀봉된 플라스틱 백에 밤새 위치시켰다 (수분 흡수를 막기위함). 이후 테스트 견본을 칭량하고 존재하는 중합체의 양을 산출하였다. 이후 견본을 두개의 와트만 #1 여과지의 깨끗한 시트 사이에 샌드위치시키고 중량 흡수율 테스트 시스템(GATS) 장치(MK System)의 시료 홀더 상에 시료가 흘러내리는 것을 막기 위해 탑 상에 0.07 psi 분동과 함께 위치시켰다.
각 중합체의 조성 및 제조 방법, 그리고 테스트 결과를 표 1에 기록하였다. 표 1은 내부 가교제의 구체적인 수준 및 중합체의 총중량에 대한 내부가교제로 주어진다. 단량체의 wt%는 중합체의 총중량을 기준으로 한다. AIRFLEX® 192(A-192) 자가-가교 비닐 아세테이트/에틸렌 중합체 에멀션이 대조용으로 사용되었다.
Figure 112005020220128-pat00001
1 이들 실시예에서, 대부분의 단량체가 산화환원 커플의 첨가 이전에 배치되었지만, 다만 소량의 비닐 아세테이트와 베오바가 75 분 마크에 첨가되었다.
A-192 = AIRFLEX 192 VAE 중합체; NMA = N-메틸올 아크릴아미드; TAC = 트리알릴시아뉴레이트; HDODA = 1,6-헥산디올 디아크릴레이트
비교실시예 1과 2는, 부직 제품에 대해 부여된 습윤 및 건조 인장 강도에 대해 비닐 베르사테이트 수준의 효과를 투정하기 위해, US 2003/0176133 A1의 실시예 10에 표현된 바람직한 가공 과정에 따라 수행되었다. 그 결과 비닐 베르사테이트의 수준이 증가함에 따라, 습윤 및 건조 강도가 흡수율과 마찬가지로 감소된다는 것을 보여준다.
실시예 11-13은, 내부 가교제(TAC)가 중합체 백본 내로 도입될 때, 비닐 베르사테이트의 수준이 증가함에 따라, 습윤 및 인장 강도가 증가한다는 것을 보여준다. 비교실시예 1과 2의 방식으로 제조된 중합체에 대해 유사한 베오바 10에서 및 유사한 에틸렌 수준에서 습윤 인장 강도의 측면에서 더 우수한 결과가 얻어질 수 있으며; 베오바 10의 수준이 낮은 경우, 내부 가교 단량체의 중합화 단위의 첨가와 쌍을 이루어 실시예 2 중합체(실시예 11)의 습윤 및 건조 강도에 인접한다는 것에 유념하여야 한다. 추가로, 흡수율은 여전히 높다.
실시예 11과 13에 대해 실시에 18을 비교하면; 현저한 베오바 10 수준에 대해 흡수율이 감소한다. 그렇지만 흡수율은 소량의 아크릴산의 첨가에 의해 증가할 수 있다 (실시예 19).
실시예 5-7, 17 그리고 18은 중합 과정에 대한 베오바 10의 딜레이 첨가의 영향을 보여준다. 딜레이되거나 또는 단계화된 첨가가 내부 가교제의 첨가와 조합되는 경우, 더 뛰어난 습윤 및 건조 인장 강도가 얻어진다. 이런 우수함은 중합체 중에 비닐 베르사테이트 풍부 중합체 세그먼트의 형성에 기여할 수 있는 것이라고 여겨진다. 또한, 선행 과정에 비해 건조에 대한 습윤 비율이 유사하게 얻어진다. 따라서, 비닐 아세테이트/비닐 베르사테이트계 중합체에서 그리고 부직 제품에 대해 비닐 아세테이트/에틸렌/NMA계 상업상 결합제보다 우세하게, 내부 가교제를 첨가함으로써 그리고 바람직하게는 비닐 베르사테이트의 딜레이 첨가와 쌍을 이룬 때에, 부직 제품의 건조 강도 및 대응하는 습윤 강도를 증진시키는 것이 가능하였다.
요약하면, 전술한 모든 실시예에서, 베오바는 비닐 아세테이트의 일부를 대신하여 재료의 몇 파운드로 사용되었을 뿐 아니라 또한 동일한 경향으로 반응기에 첨가되었다. 예를 들면, 50%의 비닐 아세테이트가 베오바를 대신하는 경우, 프리-믹스 중 50%의 비닐 아세테이트가 베오바를 대신하였으며 딜레이 중 50%의 비닐 아세테이트가 베오바를 대신한다. 그렇지만, 만약 대부분의 비닐 아세테이트가 중합된 이후 베오바 만이 첨가된다면, 결합제의 성능을 눈에 띄게 향상시키는데 필요한 베오바의 양은 현저하게 적다.
실시예 1-19에서 중합체의 놀라운 특징은, 베오바가 비닐 아세테이트의 첨가와는 상이한 프로파일로 첨가될 때(실시예 5 vs. 실시예 17 그리고 6 vs. 17), 유사한 습윤 인장 강도를 얻는데 필요한 베오바 10의 상대적으로 더 낮은 수준이라는 것이다.
이론에 의해 정립하려는 의도는 아니지만, 실시예 5와 6에서 사용된 단계화된 중합은 비닐 아세테이트의 상당 부분이 이미 중합화된 이후 베오바 10을 도입하 였다. 이는 코어-셀(core-shell) 중합으로 보여질 수 있으며 따라서 친수성 비닐 아세테이트 체인보다 소수성 베오바 분자 중에 입자의 셀이 풍부하다.
내부 가교제의 첨가는 또한 습윤 및 건조 강도의 향상을 보여주며, 그리고 20% 부가 비율로, 습윤 인장 강도가 약 1650 이상, 일반적으로 1800 이상 그리고 바람직한 조건하에서 2000 g/5 ㎝ 이상의 값이 얻어질 수 있음을 보여준다.

Claims (18)

  1. 비닐 아세테이트와 비닐 베르사테이트의 중합 단위, 및 가교 단량체의 중합 단위를 포함하는 중합체와 함께 결합된 섬유의 부직 웹을 포함하는 부직 제품으로서,
    상기 중합체 내에 내부 가교제로서 폴리올레핀계 불포화 단량체의 중합 단위를 포함하도록 개선되고,
    중합 매질에 비닐 베르사테이트의 첨가를 지연(delay)시킴으로써 상기 중합체를 형성하고, 그럼으로써 비닐 베르사테이트가 풍부한 중합체 세그먼트를 형성하게 되는 것인 부직 제품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중합체가 중합체의 총중량을 기준으로 40 내지 80 중량%의 비닐 아세테이트의 중합 단위, 약 10 내지 50 중량%의 비닐 베르사테이트의 중합 단위, 0 내지 25 중량%의 에틸렌 및 1 내지 10 중량%의 가교 단량체, 그리고 0.005 내지 1.5 중량%의 폴리올레핀계 불포화 단량체를 함유하는 것인 부직 제품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가교 단량체가 N-메틸올 아크릴아미드인 부직 제품.
  4. 제3항에 있어서, 상기 중합체가 Tg 35 내지 -20℃를 가지는 것인 부직 제품.
  5. 제4항에 있어서, 상기 중합체가 중합체의 총중량을 기준으로 약 15 내지 45 중량% 비닐 베르사테이트를 가지는 것인 부직 제품.
  6. 제5항에 있어서, 상기 중합체가 중합체의 총중량을 기준으로 3 내지 8 중량% 가교 단량체를 가지는 것인 부직 제품.
  7. 제6항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 불포화 단량체가 1,6-헥산디올 디아크릴레이트인 부직 제품.
  8. 제6항에 있어서, TAPPI T-456 (핀치 컵 장치를 이용한 습윤 인장 강도 측정)을 사용하여 20% 부가(add-on) 중량으로 측정했을 때, 부직 웹의 습윤 인장 강도가 1650 g/5 ㎝ 이상인 부직 제품.
  9. 제8항에 있어서, 습윤 인장 강도가 2000 g/5㎝ 이상인 부직 제품.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 비닐 베르사테이트가 중합 매질에 첨가되고 그럼으로써 비닐 아세테이트의 대부분이 중합화된 이후 비닐 베르사테이트의 대부분이 중합화되는 것인 부직 제품.
  12. 삭제
  13. 삭제
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  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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