KR100774125B1 - Binder for high wet-strength substrates - Google Patents

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Abstract

본 발명은 섬유들이 함께 결합하여 자가-유지 웹을 형성하기에 충분한 양으로 존재하는 중합체성 결합제에 의해 섬유들이 결합되어 있는, 화학적으로 결합된 섬유로부터 제조된 섬유질 기재에 관한 것으로, 당해 결합제는, 210 내지 215℉에서 90초 동안 드럼 건조시키고 300 내지 325℉에서 2분 동안 경화시킨 와트만 #4 CHR 크로마토그래피 페이퍼를 사용하여 20% 함침량에서 측정한 결합제의 기계 횡방향(CMD) 평균 습윤 인장 강도가 4500g/in 이상임을 특징으로 한다. 바람직하게는 섬유질 기재 중의 유리 포름알데히드의 양은 15ppm 미만이다. 본 발명의 유화중합체 결합제는 기재에서 섬유들을 함께 결합시키는 데 사용할 수 있으며, 염료, 안료 또는 다른 물질을 기재에 결합시키는 데 사용할 수 있고, 베이킹 재료로 사용할 수 있거나, 기재를 마감 또는 표면 처리하는 데 사용할 수 있다. 가교결합도가 높기 때문에, 결합되거나 유화중합체로 처리된 기재는 습윤 강도가 뛰어나고 내구성/내후성 및 물/용매에 대한 내성이 양호하다.The present invention relates to a fibrous substrate made from chemically bonded fibers, wherein the fibers are bonded by a polymeric binder present in an amount sufficient to bond the fibers together to form a self-retaining web, wherein the binder is Mechanical transverse (CMD) average wet tension of the binder measured at 20% impregnation using Whatman # 4 CHR chromatography paper, drum dried at 210 to 215 ° F. for 90 seconds and cured at 300 to 325 ° F. for 2 minutes. Its strength is 4500g / in or more. Preferably the amount of free formaldehyde in the fibrous substrate is less than 15 ppm. The emulsion binder of the present invention can be used to bond fibers together in a substrate, can be used to bond dyes, pigments or other materials to the substrate, can be used as a baking material, or to finish or surface treat the substrate. Can be used. Because of the high degree of crosslinking, the bonded or emulsified substrates have excellent wet strength and good durability / weather resistance and water / solvent resistance.

습윤 강도, 섬유, 결합제, 부직 제품, 제직 제품, 종이 제품, 유리섬유Wet strength, fiber, binder, nonwoven products, woven products, paper products, fiberglass

Description

습윤 강도가 큰 기재용 결합제{Binder for high wet-strength substrates}Binder for high wet-strength substrates

본 발명은 습윤 강도가 큰 섬유질 기재(substrate)를 제공하는 자가-가교결합 결합제에 관한 것이다. 당해 결합제를 사용하는 것이 유리한 섬유질 기재에는 부직 제품, 제직 제품 및 종이 제품, 유리섬유 및 다른 유사한 재료가 포함된다.The present invention relates to a self-crosslinking binder which provides a fibrous substrate having a high wet strength. Fibrous substrates that benefit from the use of such binders include nonwoven products, woven products and paper products, glass fibers and other similar materials.

부직포 및 기타 섬유 제품은, 중합체성 결합제와 함께 결합되어 소비자용 타월, 일회용 와이프(wipe), 여성 위생 용품 및 기저귀용 흡수 매질, 의료용 드레이프, 식탁보 및 고급 냅킨과 같은 다수의 제품을 제조하는 데 사용할 수 있는 자가-유지 웹을 형성하는, 느슨하게 구성되어 있는 섬유로 이루어져 있다. 부직포의 강도, 특히 습윤 인장 강도는 다수의 용도에서 중요한 특성이다.Nonwovens and other textile products, combined with polymeric binders, can be used to make many products such as consumer towels, disposable wipes, feminine hygiene products and absorbent media for diapers, medical drapes, tablecloths, and high-quality napkins. It consists of loosely constructed fibers forming a self-maintaining web that can be made. The strength of nonwovens, in particular wet tensile strength, is an important property in many applications.

부직포의 인장 강도를 향상시키는 방법 중의 하나는 중합체내에 가교결합 단량체를 혼입시키는 것이다. 가교결합 단량체는 부직포 웹에 혼입된 후에 자가-가교결합할 수 있다. 이러한 방법에서 가장 광범위하게 사용되는 가교결합 단량체는 N-메틸올 아크릴아미드이다. 가교결합 단량체를 사용하는 경우, 두 가지 문제점이 있다. 첫 번째, 현행 방법하에서 유용한 결합제를 제조하기 위해 혼입될 수 있는 가교결합 단량체의 양에 상한이 존재한다는 점이다. 두번째, N-메틸올 아크릴아미드가 대부분의 용도에 바람직하지 못한 포름알데히드의 공급원이라는 점이다. 포름알데히드 잔류량을 낮은 수준으로 유지시키면서 N-메틸올 아크릴아미드를 사용하여 더 큰 인장 강도를 수득하기 위해 여러 방법들이 사용되고 있다.One way to improve the tensile strength of nonwovens is to incorporate crosslinking monomers into the polymer. The crosslinking monomer can self-crosslink after incorporation into the nonwoven web. The most widely used crosslinking monomer in this process is N-methylol acrylamide. When using crosslinking monomers, there are two problems. First, there is an upper limit to the amount of crosslinking monomers that can be incorporated to prepare useful binders under current methods. Second, N-methylol acrylamide is a source of formaldehyde which is undesirable for most applications. Several methods have been used to obtain greater tensile strength with N-methylol acrylamide while maintaining formaldehyde residuals at low levels.

미국 특허공보 제4,449,978호에는 N-메틸올 아크릴아미드(NMA)를 아크릴아미드로 일부 대체하여 사용하는 것이 기재되어 있다. N-메틸올의 양을 중합체의 1.75 내지 3.5%로 하여 유리 포름알데히드를 10ppm 미만의 양으로 수득하였다.U.S. Patent No. 4,449,978 describes the use of N-methylol acrylamide (NMA) in part as acrylamide. The amount of N-methylol was 1.75 to 3.5% of the polymer to give free formaldehyde in an amount of less than 10 ppm.

미국 특허공보 제5,540,987호에는 아스코르브산 개시제 시스템을 사용하여 N-메틸올 아크릴아미드 또는 다른 가교결합 단량체를 0.5 내지 10%, 바람직하게는 1 내지 5% 함유하는 부직포 결합제에 대한 포름알데히드의 양을 10ppm 미만으로 감소시키는 것에 대해 기재되어 있다. 예시된 물질은 중합 온도 75 내지 80℃에서 제조되고 NMA를 3 내지 5% 함유하는 유화중합체이다.US Pat. No. 5,540,987 discloses an amount of formaldehyde for a nonwoven binder containing 0.5 to 10%, preferably 1 to 5%, of N-methylol acrylamide or other crosslinking monomer using an ascorbic acid initiator system. The reduction is described below. Exemplary materials are emulsion polymers prepared at a polymerization temperature of 75 to 80 ° C. and containing 3 to 5% NMA.

습윤 인장 강도가 현재 시판되는 것보다 큰 부직포를 제공할 수 있는 결합제가 요구되고 있다. 다수의 용도를 위해, 높은 습윤 강도는 포름알데히드의 양이 적은 경우에 수득되어야 한다.There is a need for a binder that can provide a nonwoven fabric with wet tensile strength greater than currently available. For many applications, high wet strength should be obtained when the amount of formaldehyde is low.

놀랍게도, 저온 중합법으로 제조한 가교결합 단량체, 예를 들면, n-메틸올 아크릴아미드의 함량이 더 높은 에틸렌-비닐 아세테이트 유화중합체 결합제에 의해, 포름알데히드 함량이 낮고(15ppm 미만) 습윤 인장 강도가 큰 부직 제품이 제조되는 것으로 밝혀졌다.Surprisingly, crosslinking monomers prepared by low temperature polymerization, such as ethylene-vinyl acetate emulsion binders with higher content of n-methylol acrylamide, have a lower formaldehyde content (less than 15 ppm) and a wet tensile strength. Large nonwoven products have been found to be manufactured.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명은 섬유들이 함께 결합하여 자가-유지 웹을 형성하기에 충분한 양으로 존재하는 중합체성 결합제에 의해 섬유들이 결합되어 있는, 화학적으로 결합된 섬유로부터 제조된 섬유질 기재에 관한 것이다. 당해 결합제는, 210 내지 215℉에서 90초 동안 드럼 건조시키고 300 내지 325℉에서 2분 동안 경화시킨 와트만 #4 크로마토그래피 페이퍼(Whatman #4 Chromatography paper)를 사용하여 20% 함침량(add-on)에서 측정하는 경우, 기계 횡방향(CMD: cross-machine direction) 평균 습윤 인장 강도가 4500g/in 이상임을 특징으로 한다.The present invention relates to a fibrous substrate made from chemically bonded fibers, wherein the fibers are bonded by a polymeric binder present in an amount sufficient to bond the fibers together to form a self-maintaining web. The binder was 20% add-on using Whatman # 4 Chromatography paper, which was drum dried at 210 to 215 ° F. for 90 seconds and cured at 300 to 325 ° F. for 2 minutes. When measured at), the cross-machine direction (CMD) average wet tensile strength is characterized by more than 4500g / in.

또한, 본 발명은 섬유를 포함하는 기재(a)와 가교결합 단량체 단위를 6중량% 이상, 바람직하게는 7중량% 이상 포함하고, 섬유에 함께 결합하여 자가-유지 웹을 형성하기에 충분한 양으로 존재하는 중합체성 결합제(b)를 포함하는, 유리 포름알데히드를 15ppm 미만 함유하는 것을 특징으로 하는 결합된 기재에 관한 것이다.In addition, the present invention comprises a substrate (a) comprising fibers and at least 6% by weight, preferably at least 7% by weight of crosslinking monomer units, in an amount sufficient to bind together to form a self-maintaining web. A bonded substrate is characterized by containing less than 15 ppm free formaldehyde, comprising the polymeric binder (b) present.

추가로, 본 발명은, 비닐 아세테이트 단위(a) 50중량% 이상, 에틸렌 단위(b) 0 내지 40중량%, 가교결합 단량체 단위(c) 6 내지 20중량%, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 또는 이들의 혼합물(d) 0.1 내지 7중량% 및 기타 공단량체(e) 0 내지 40중량%를 포함하는 유화중합체 결합제와 함께 결합되어 있는 섬유로 이루어진 부직포 웹을 포함하는, 건조 후의 유리 포름알데히드 함량이 15ppm 미만인 부직 제품에 관한 것이다.Further, the present invention, 50% by weight or more of vinyl acetate units (a), 0 to 40% by weight of ethylene units (b), 6 to 20% by weight of crosslinking monomer units (c), acrylamide, methacrylamide or these 15 ppm free glass formaldehyde content after drying, comprising a nonwoven web consisting of fibers bonded together with an emulsion binder comprising a mixture of (d) from 0.1 to 7% by weight and other comonomers (e) from 0 to 40% by weight. It relates to less than nonwoven products.

추가로, 본 발명은, 부직포이거나 직포일 수 있으며 유화중합체가 피복되어 있는 천연 또는 합성 섬유를 포함하는 처리된 섬유질 기재에 관한 것이며, 당해 섬유질 기재 중의 유리 포름알데히드의 함량은 15ppm 미만이고, 210 내지 215℉에서 90초 동안 드럼 건조시키고 300 내지 325℉에서 2분 동안 경화시킨 와트만 #4 크로마토그래피 페이퍼를 사용하여 20% 함침량에서 측정한, 유화중합체의 습윤 인장 강도가 4500g/in 이상임을 특징으로 한다.Further, the present invention relates to a treated fibrous substrate which may be nonwoven or woven and comprises natural or synthetic fibers coated with an emulsifier, wherein the content of free formaldehyde in the fibrous substrate is less than 15 ppm and is from 210 to 210. The wet tensile strength of the emulsion polymer is greater than 4500 g / in, measured at 20% impregnation using Whatman # 4 chromatography paper, drum dried at 215 ° F. for 90 seconds and cured at 300 to 325 ° F. for 2 minutes. It is done.

본 발명은 중합체성 결합제에 의해 함께 결합된 섬유질 기재에 관한 것이다. 중합체성 결합제는 고강도 제품을 제공하는 가교결합 단량체 단위를 함유한다. 바람직하게는, 결합된 섬유질 기재는 웹 포름알데히드를 처리된 제품 중에 15ppm 미만 함유한다. The present invention relates to a fibrous substrate bonded together by a polymeric binder. The polymeric binder contains crosslinking monomer units that provide a high strength product. Preferably, the bonded fibrous substrate contains less than 15 ppm of web formaldehyde in the treated article.

본원에서 사용하는 바와 같이, "웹 포름알데히드", "유리 포름알데히드" 또는 "직물 포름알데히드"는, 문헌[참조: Japanese Ministry of Health method JM 112-1973]에 의해 측정한 바와 같은, 수-추출 가능한 포름알데히드의 양을 의미한다. 본원에서 사용하는 바와 같이, 웹 포름알데히드의 적은 양은, 최종 제품 중의 추출 가능한 포름알데히드의 양이 15ppm 미만, 바람직하게는 10ppm 미만인 것을 의미한다.As used herein, “web formaldehyde”, “free formaldehyde” or “fabric formaldehyde” is water-extracted, as measured by Japanese Ministry of Health method JM 112-1973. Mean amount of formaldehyde possible. As used herein, small amounts of web formaldehyde means that the amount of extractable formaldehyde in the final product is less than 15 ppm, preferably less than 10 ppm.

본 발명의 중합체성 결합제는 바람직하게는 가교결합 가능한 유화중합체이다. 본원에서 사용하는 바와 같이, "가교결합 가능한 중합체"는 자가-가교결합 메커니즘에 의해 가교결합되거나, 후중합 가교결합 반응되어 가교결합체를 제조할 수 있는 중합체 주쇄에 관능성 단량체 1개 이상을 혼입시킴으로써 가교결합될 수 있는 중합체를 의미한다. 또한, 멜라민-포름알데히드, 우레아-포름알데히드, 페놀-포름알데히드, 글로이옥살 부가물 및 당해 기술분야에 널리 알려진 다른 유사한 화학약품과 같은 외부의 가교결합체를 첨가하여, 향상된 습윤 강도를 달성할 수 있다. 이들 가교결합체는 중합체 주쇄에서 중합되지 않으며, 중합체 혼합물에 후첨가된다. 이들 첨가제와 관련된 단점은 종종 결합제 안정성 및 유리 포름알데히드의 양의 증가이다. 본 발명의 목적을 위해, 중합체성 결합제는 중합체 주쇄에 직접 중합된 모든 가교결합 잔기를 갖는 중합체성 결합제로 정의되며, 외부의 가교결합제의 후속적인 첨가 또는 후첨가를 필요로 하는 시스템은 포함되지 않는다. 산 촉매를 후첨가하여 가교결합 반응을 향상시킬 수 있지만, 이들 촉매가 가교결합 반응 자체에 참여하지 않는 것으로 잘 알려져 있다.The polymeric binder of the present invention is preferably a crosslinkable emulsion polymer. As used herein, a "crosslinkable polymer" can be crosslinked by a self-crosslinking mechanism, or by incorporating one or more functional monomers into the polymer backbone that can be postpolymerized crosslinked to produce crosslinkers. It means a polymer that can be crosslinked. In addition, external crosslinkers such as melamine-formaldehyde, urea-formaldehyde, phenol-formaldehyde, glyoxal adducts and other similar chemicals well known in the art can be added to achieve improved wet strength. have. These crosslinkers do not polymerize in the polymer backbone and are post-added to the polymer mixture. Disadvantages associated with these additives are often increased binder stability and the amount of free formaldehyde. For the purposes of the present invention, polymeric binders are defined as polymeric binders having all crosslinking moieties polymerized directly to the polymer backbone, and do not include systems requiring subsequent addition or post addition of external crosslinkers. . Although acid catalysts can be post-added to enhance crosslinking reactions, it is well known that these catalysts do not participate in the crosslinking reaction itself.

바람직한 양태에서, 중합체성 결합제는 비닐 아세테이트, 가교결합 가능한 단량체 1종 이상, 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드, 및 임의의 다른 에틸렌성 불포화 단량체로부터 제조된다.In a preferred embodiment, the polymeric binder is prepared from vinyl acetate, at least one crosslinkable monomer, acrylamide or methacrylamide, and any other ethylenically unsaturated monomer.

주요 단량체는 비닐 아세테이트이고, 본 발명의 유액은 비닐 아세테이트를 50중량% 이상 함유하는 중합체로부터 유도된다.The main monomer is vinyl acetate, and the emulsion of the invention is derived from a polymer containing at least 50% by weight of vinyl acetate.

본원에서 사용되는 가교결합 단량체에는 N-메틸올 아크릴아미드, N-메틸올 메타크릴아미드, N-메틸올 알릴 카바메이트, 이소-부톡시 메틸 아크릴아미드 및 n-부톡시 메틸 아크릴아미드 또는 이들의 혼합물이 포함된다. 바람직한 가교결합 단량체는 N-메틸올 아크릴아미드, 및 N-메틸올 아크릴아미드와 아크릴아미드의 블렌드이다. 블렌드의 예에는 사이텍 인더스트리즈(Cytec Industries)에서 시판중인 NMA-LF가 있다. 또한, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 또는 이들의 혼합물은 중합체성 결합제를 제조하는 데 사용된다. 이들 단량체는 몇 가지 한정된 가교결합능을 갖는다. (메트)아크릴아미드는, 위에서 언급한 바와 같이, 가교결합 단량체와의 혼합물의 일부로서 포함될 수도 있다. 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드는, 중합체의 중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 7중량%, 바람직하게는 1 내지 5중량% 존재한다. 일반적으로, 가교결합 단량체는, 중합체의 중량을 기준으로 하여, 6중량%를 초과하는 양, 바람직하게는 7 내지 20중량%, 보다 바람직하게는 7 내지 12중량%의 양으로 사용된다.Crosslinking monomers as used herein include N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, N-methylol allyl carbamate, iso-butoxy methyl acrylamide and n-butoxy methyl acrylamide or mixtures thereof This includes. Preferred crosslinking monomers are N-methylol acrylamide and blends of N-methylol acrylamide and acrylamide. An example of a blend is NMA-LF, available from Cytec Industries. In addition, acrylamide, methacrylamide or mixtures thereof are used to prepare polymeric binders. These monomers have some limited crosslinking capacity. (Meth) acrylamide may be included as part of the mixture with the crosslinking monomer, as mentioned above. Acrylamide or methacrylamide is present in an amount of 0.1 to 7% by weight, preferably 1 to 5% by weight, based on the weight of the polymer. In general, the crosslinking monomer is used in an amount of more than 6% by weight, preferably 7 to 20% by weight, more preferably 7 to 12% by weight, based on the weight of the polymer.

비닐 아세테이트와 가교결합 단량체 이외에도, 바람직한 중합체성 결합제는 1종 이상의 통상적으로 사용되는 임의의 공단량체와 공중합될 수 있다. 적합한 공단량체에는 에틸렌; 비닐 클로라이드; 탄소수 1 내지 20의 지방족 카복실산의 비닐 에스테르; 알킬 그룹 중의 탄소수 1 내지 8의 말산과 푸마르산의 디알킬 에스테르; 및 C1-C8 알킬 아크릴레이트와 메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 공단량체가 포함된다. 이들 공단량체는 유화공중합체 중에 총 중합체 조성물의 48중량% 이하로 존재할 수 있다. 에틸렌이 공단량체인 경우, 에틸렌은 일반적으로 약 40중량% 이하의 양으로 사용된다. 본 발명의 바람직한 공중합체는 비닐 아세테이트와 에틸렌으로부터 제조되는 공중합체이다.In addition to vinyl acetate and crosslinking monomers, preferred polymeric binders may be copolymerized with one or more commonly used comonomers. Suitable comonomers include ethylene; Vinyl chloride; Vinyl esters of aliphatic carboxylic acids having 1 to 20 carbon atoms; Dialkyl esters of maleic acid and fumaric acid having 1 to 8 carbon atoms in the alkyl group; And comonomers selected from the group consisting of C 1 -C 8 alkyl acrylates and methacrylates. These comonomers may be present up to 48% by weight of the total polymer composition in the emulsion copolymer. If ethylene is a comonomer, ethylene is generally used in amounts up to about 40% by weight. Preferred copolymers of the present invention are copolymers prepared from vinyl acetate and ethylene.

올레핀성 불포화 카복실산이 유화중합체 중에서 사용될 수 있다. 이들 카복실산에는 탄소수 3 내지 6의 알칸산 또는 탄소수 4 내지 6의 알켄디오산, 예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말산 또는 푸마르산 또는 이들의 혼합물이 공중합체 중에 단량체 단위를 약 4중량% 이하 제공하기에 충분한 양으로 포함된다. Olefinically unsaturated carboxylic acids can be used in the emulsion. These carboxylic acids include alkanoic acids having 3 to 6 carbon atoms or alkenedioic acids having 4 to 6 carbon atoms, such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, malic acid or fumaric acid, or mixtures thereof. It is included in an amount sufficient to provide up to about 4% by weight.

또한, 공중합 가능한 임의의 다중불포화 단량체는 소량, 즉 약 1중량% 이하로 존재할 수 있다. 이러한 공단량체에는 비닐 아세테이트, 예를 들면, 비닐 크로토네이트, 알릴 아크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 디알릴 말리에이트, 디비닐 아디페이트, 디알릴 아디페이트, 디알릴 프탈레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 부탄디올 디메타크릴레이트, 메틸렌 비스-아크릴아미드, 트리알릴 시아누레이트 등과 공중합 가능한 다중올레핀성 불포화 단량체가 포함될 수 있다. 또한, 공중합체 유액의 안정성을 돕는 특정한 공중합 가능한 단량체, 예를 들면, 나트륨 비닐 설포네이트가 본원에서 라텍스 안정제로 사용될 수 있다. 사용하는 경우, 임의로 존재하는 이들 단량체에는 단량체 혼합물을 0.1 내지 약 2중량%의 매우 소량으로 가한다.In addition, any polyunsaturated monomer copolymerizable may be present in small amounts, ie up to about 1% by weight. Such comonomers include vinyl acetates such as vinyl crotonate, allyl acrylate, allyl methacrylate, diallyl maleate, divinyl adipate, diallyl adipate, diallyl phthalate, ethylene glycol diacrylate, Polyolefinically unsaturated monomers copolymerizable with ethylene glycol dimethacrylate, butanediol dimethacrylate, methylene bis-acrylamide, triallyl cyanurate and the like can be included. In addition, certain copolymerizable monomers, such as sodium vinyl sulfonate, which aid in the stability of the copolymer emulsion can be used herein as latex stabilizers. If used, these monomers, optionally present, are added in very small amounts of 0.1 to about 2% by weight of the monomer mixture.

유액은 통상적인 배치, 반배치 또는 반연속 유화중합법을 사용하여 제조된다. 배치 중합이 일반적으로 고분자량 중합체를 제조하는 방법이기 때문에 배치 중합이 바람직하며, 고분자량 중합체에 의해 습윤 강도가 더 큰 결합제가 제조된다. 일반적으로, 단량체는 산화환원 개시제 시스템 및 1종 이상의 유화제의 존재하에 수성 매질 중에서 중합된다.The emulsion is prepared using conventional batch, semibatch or semicontinuous emulsion polymerization methods. Batch polymerization is preferred because batch polymerization is generally a method of producing high molecular weight polymers, and binders having greater wet strength are produced by the high molecular weight polymer. In general, the monomers are polymerized in an aqueous medium in the presence of a redox initiator system and at least one emulsifier.

배치 공정을 사용하는 경우, 비닐 아세테이트, 및 에틸렌과 같은 임의의 비관능성 단량체를 물 속에 현탁시키고, 서서히 중합 온도로 가열하면서 완전히 교반한다. 균질화 단계 후에 중합 단계를 거치며, 그 동안 N-메틸올 아크릴아미드가 포함된 관능성 단량체 및 개시제를 증분으로 또는 연속적으로 가한다. 당해 반응에 관능성 단량체를 천천히 가하여 관능성 단량체의 단독중합을 최소화시키고, 대신 중합체 주쇄에 대한 관능성 단량체의 혼입을 촉진시킨다. 이와 같이 천천히 가하는 경우, 비닐 아세테이트 및 임의의 공단량체를 중합 반응 전체에 걸쳐 서서히 가한다. 각각의 경우, 중합을 온도 25 내지 60℃, 바람직하게는 35 내지 60℃에서, 낮은 잔류 단량체 함량을 달성하기에 충분한 시간, 예를 들면, 0.5 내지 약 10시간, 바람직하게는 2 내지 6시간 동안 수행하여, 유리 단량체를 1중량% 미만, 바람직하게는 0.2중량% 미만 함유하는 라텍스를 수득한다. 당해 중합의 반응 온도 범위가 좁을수록 가교결합 단량체가 더 많이 혼입되어, 전환률을 보다 더 제어할 수 있다.When using a batch process, any nonfunctional monomers such as vinyl acetate, and ethylene are suspended in water and stirred thoroughly while slowly heating to the polymerization temperature. The homogenization step is followed by a polymerization step, during which the functional monomers and initiators containing N-methylol acrylamide are added incrementally or continuously. The functional monomer is slowly added to the reaction to minimize homopolymerization of the functional monomer and instead promote the incorporation of the functional monomer into the polymer backbone. In this slow addition, vinyl acetate and any comonomer are added slowly throughout the polymerization reaction. In each case, the polymerization is carried out at a temperature of 25 to 60 ° C., preferably 35 to 60 ° C., for a time sufficient to achieve a low residual monomer content, for example 0.5 to about 10 hours, preferably 2 to 6 hours. This is followed by a latex containing less than 1% by weight, preferably less than 0.2% by weight free monomer. The narrower the reaction temperature range of the polymerization, the more crosslinking monomers are incorporated, and the more the conversion can be controlled.

에틸렌을 함유하는 비닐 에스테르 공중합체의 경우, 유화중합에 적합한 방법이 본원에 참조로 인용되어 있는 미국 특허공보 제5,540,987호에 기재되어 있다. For vinyl ester copolymers containing ethylene, suitable methods for emulsion polymerization are described in US Pat. No. 5,540,987, which is incorporated herein by reference.

개시제 시스템은 일반적으로 보다 저온의 중합에 효과적인 산화환원 시스템이다. 환원제와 함께 과황산염 또는 과산화물 개시제를 사용하는 산화환원 시스템이 바람직하다. 과산화물 개시제, 가장 바람직하게는 3급-부틸 하이드로겐 퍼옥사이드(tBHP)를 중합의 억제에 사용할 수 있다. 한 가지 특히 바람직한 개시제 시스템은 소수성 과산화수소를, 유액의 총량을 기준으로 하여, 0.05 내지 3중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1중량% 포함하고, 아스코르브산을, 유액의 총량을 기준으로 하여, 0.05 내지 3중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1중량% 포함한다. 산화환원 개시제 시스템을 중합 동안 천천히 가한다.Initiator systems are generally redox systems that are effective for lower temperature polymerizations. Preference is given to redox systems using persulfates or peroxide initiators with reducing agents. Peroxide initiators, most preferably tert-butyl hydrogen peroxide (tBHP), can be used to inhibit the polymerization. One particularly preferred initiator system comprises hydrophobic hydrogen peroxide, 0.05 to 3% by weight, preferably 0.1 to 1% by weight, based on the total amount of the emulsion, and ascorbic acid, based on the total amount of the emulsion, 3% by weight, preferably 0.1 to 1% by weight. The redox initiator system is slowly added during the polymerization.

유리 라디칼의 생성을 조절하기 위해, 전이 금속을 종종 산화환원 시스템에 혼입시키며, 전이 금속에는 철염, 예를 들면, 염화제1철, 염화제2철 및 황화암모늄제1철이 포함된다. 중합 매질용 산화환원 시스템의 제조를 위한 전이 금속의 용도 및 첨가량은 잘 알려져 있다.To control the production of free radicals, transition metals are often incorporated into redox systems, which include iron salts such as ferrous chloride, ferric chloride and ferrous ammonium sulfide. The use and amount of transition metals for the production of redox systems for polymerization media are well known.

중합은 pH 2 내지 7, 바람직하게는 3 내지 5에서 수행한다. pH 범위를 유지시키기 위해서는, 통상의 완충 시스템의 존재하에, 예를 들면, 알칼리 금속 아세트산염, 알칼리 금속 탄산염, 알칼리 금속 인산염의 존재하에 수행하는 것이 유용할 수 있다. 몇 가지 경우, 머캅탄, 클로로포름, 메틸렌 클로라이드 및 트리클로로에틸렌 등의 중합 조절제를 가할 수도 있다.The polymerization is carried out at pH 2 to 7, preferably 3 to 5. To maintain the pH range, it may be useful to carry out in the presence of conventional buffering systems, for example in the presence of alkali metal acetates, alkali metal carbonates, alkali metal phosphates. In some cases, polymerization regulators such as mercaptan, chloroform, methylene chloride and trichloroethylene may be added.

유용한 분산제는 유화제, 표면 활성제 및 일반적으로 유화중합에 사용되는 보호 콜로이드 또는 이들의 혼합물이다. 유화제는 당해 기술분야에 알려진 바와 같은 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 표면 활성 화합물일 수 있다. 유화제는 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 표면 활성 화합물일 수 있다. 적합한 음이온성 유화제는, 예를 들면, 알킬 설포네이트, 알킬아릴 설포네이트, 알킬 설페이트, 하이드록실알칸올의 설페이트, 알킬 디설포네이트, 알킬아릴 디설포네이트, 설포네이트 지방산, 폴리에톡시화 알칸올과 알킬페놀의 설페이트 및 포스페이트, 및 설포석신산의 에스테르이다. 적합한 양이온성 유화제는, 예를 들면, 알킬 4급 암모늄 염 및 알킬 4급 포스포늄 염이다. 적합한 비이온성 유화제의 예에는 탄소수 6 내지 22의 직쇄 및 측쇄 알칸올에 부가된 에틸렌 옥사이드, 또는 고급 지방산 또는 고급 지방산 아미드의 알킬페놀, 또는 1급 고급 알킬 아민과 2급 고급 알킬 아민 5 내지 50mol로 이루어진 첨가제; 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드의 블럭 공중합체; 및 이들의 혼합물이 있다. 유화제들의 혼합물을 사용하는 경우, 비교적 소수성인 유화제를 비교적 친수성인 제제와 혼합하여 사용하는 것이 유리하다.
일반적으로, 유화제의 양은 중합에 사용된 단량체 중량의 약 1 내지 10%, 바람직하게는 약 2 내지 약 8%이다. 또한, 각종 보호 콜로이드를 위에서 기술한 유화제에 가하는 데 사용할 수 있다. 적합한 콜로이드에는 합성 유화중합체 기술분야에 알려진 바와 같은 폴리비닐 알콜, 부분 아세틸화 폴리비닐 알콜, 예를 들면, 50% 이하 아세틸화된 폴리비닐 알콜, 카세인, 하이드록시에틸 전분, 카복시메틸 셀룰로스, 아라비아 검 등이 포함된다. 일반적으로, 이들 콜로이드는, 유액의 총 중량을 기준으로 하여, 0.05 내지 4중량% 사용한다.
Useful dispersants are emulsifiers, surface active agents and protective colloids or mixtures thereof generally used in emulsion polymerization. Emulsifiers can be anionic, cationic or nonionic surface active compounds as known in the art. Emulsifiers may be anionic, cationic or nonionic surface active compounds. Suitable anionic emulsifiers are, for example, alkyl sulfonates, alkylaryl sulfonates, alkyl sulfates, sulfates of hydroxylalkanols, alkyl disulfonates, alkylaryl disulfonates, sulfonate fatty acids, polyethoxylated alkanols And sulfates and phosphates of alkylphenols and esters of sulfosuccinic acid. Suitable cationic emulsifiers are, for example, alkyl quaternary ammonium salts and alkyl quaternary phosphonium salts. Examples of suitable nonionic emulsifiers include ethylene oxide added to straight and branched chain alkanols having 6 to 22 carbon atoms, or alkylphenols of higher fatty acids or higher fatty acid amides, or primary higher alkyl amines and secondary higher alkyl amines of 5 to 50 mol. Additives made up; Block copolymers of propylene oxide and ethylene oxide; And mixtures thereof. When using mixtures of emulsifiers, it is advantageous to use relatively hydrophobic emulsifiers in admixture with relatively hydrophilic formulations.
Generally, the amount of emulsifier is about 1 to 10%, preferably about 2 to about 8% of the weight of the monomers used in the polymerization. In addition, various protective colloids can be used to add to the emulsifiers described above. Suitable colloids include polyvinyl alcohol, partially acetylated polyvinyl alcohol, such as up to 50% acetylated polyvinyl alcohol, casein, hydroxyethyl starch, carboxymethyl cellulose, gum arabic as known in the synthetic emulsion polymer art. Etc. are included. Generally, these colloids are used at 0.05 to 4% by weight based on the total weight of the emulsion.

중합에 사용되는 분산제를 모두 초기 충전물에 가하거나, 유화제의 일부, 예를 들면, 25 내지 90중량%를 중합 동안 연속적으로 또는 간헐적으로 가할 수 있다.All of the dispersant used for the polymerization may be added to the initial charge or a portion of the emulsifier, for example 25 to 90% by weight, may be added continuously or intermittently during the polymerization.

일반적으로, 중합 반응은 잔류하는 비닐 아세테이트 단량체 함량이 약 1% 미만, 바람직하게는 0.2% 미만으로 될 때까지 지속한다. 완결된 반응 생성물을 대기로부터 밀봉시킨 상태에서 실온 정도로 냉각시킨다.In general, the polymerization reaction continues until the residual vinyl acetate monomer content is less than about 1%, preferably less than 0.2%. The completed reaction product is cooled to room temperature while sealed from the atmosphere.

유액은 제조 후에, 필요한 경우, 유액을 물로 희석시킬 수도 있지만, 비교적 높은 고형분 함량에서, 예를 들면, 35 내지 60%, 바람직하게는 50 내지 55%에서 사용한다. 바람직하게는 고형분 함량이 50%인 유액 점도는 500cps 미만이다. The emulsion is used after preparation, if necessary, to dilute the emulsion with water, but at a relatively high solids content, for example at 35 to 60%, preferably at 50 to 55%. Preferably the emulsion viscosity with a 50% solids content is less than 500 cps.

라텍스의 입자 크기는 사용되는 비이온성 또는 음이온성 유화제 또는 보호 콜로이드의 양으로 조절할 수 있다. 입자 크기를 더 작게 하려면, 유화제를 더 많이 사용한다. 일반적으로, 유화제를 더 많이 사용하면, 입자 크기가 더 작아진다.The particle size of the latex can be controlled by the amount of nonionic or anionic emulsifier or protective colloid used. To make the particle size smaller, more emulsifier is used. In general, the more emulsifiers used, the smaller the particle size.

일반적으로, 본 발명의 중합체성 결합제의 Tg는 -60 내지 +50℃, 바람직하게는 -40 내지 +35℃이다.In general, the Tg of the polymeric binder of the present invention is -60 to +50 ° C, preferably -40 to +35 ° C.

본 발명의 중합체성 결합제로 처리된 섬유질 기재의 중요한 특징 중의 하나는 뛰어난 습윤 강도이다. 결합제의 습윤 강도는 와트만 #4 CHR 크로마토그래피 페이퍼로 측정할 수 있으며, 이러한 측정 방법은 각종 용도 및 각종 기재에서의 습윤 강도의 측정에 적용 가능하다. 습윤 강도는 와트만 #4 CHR 크로마토그래피 페이퍼를 사용하여 결합제의 20중량% 함침량을 포화 공정을 통해 적용함으로써 측정한다. 이어서, 해당 종이를 90초 동안 210 내지 215℉에서 드럼 건조시키고 2분 동안 300 내지 325℉에서 경화시킨다. 크기 1in ×5in의 포화 와트만지 조각을 기계 횡방향(CMD)으로 길이 5in로 절단한다. 인장 강도를 게이지 길이 3in, 크로스헤드 속도 1in/min로 설정된 스탠다드 인스트론 텐실 테스터(standard Instron tensile tester)로 측정한다. 에어로솔 OT(Aerosol OT) 습윤제로 이루어진 1.0% 용액에 시편을 1분 동안 침지시킨 후에, 습윤 인장 강도를 측정한다. 인장 시험 시편 5 내지 7개의 습윤 인장 강도를 측정하고 이의 평균치를 취한다. 이러한 방법으로 시험하는 경우, 본 발명의 중합체성 결합제의 평균 기계 횡방향 습윤 강도는 4500g/in 이상, 바람직하게는 4750g/in 이상, 가장 바람직하게는 5000g/in 이상이다. 본 발명의 기재의 습윤 강도가 큰 것으로 밝혀졌으며, 이에 따라 제조업자는 동등한 양의 함침량을 사용하여 습윤 강도가 더 큰 부직 제품을 수득할 수 있거나, 더 적은 양의 함침량을 사용하여 재료비를 절약하면서 습윤 강도가 동등한 부직 제품을 수득할 수 있다.One of the important features of the fibrous substrate treated with the polymeric binder of the present invention is its excellent wet strength. The wet strength of the binder can be measured with Whatman # 4 CHR chromatography paper, and this measuring method is applicable to the measurement of wet strength in various applications and various substrates. Wet strength is measured by applying a 20 wt% impregnation amount of the binder through the saturation process using Whatman # 4 CHR chromatography paper. The paper is then drum dried at 210 to 215 ° F. for 90 seconds and cured at 300 to 325 ° F. for 2 minutes. A piece of saturated Whatman paper of size 1 inch by 5 inch is cut to 5 inches long in the machine transverse direction (CMD). Tensile strength is measured with a standard Instron tensile tester set to 3 inches of gauge length and 1 in / min crosshead speed. The wet tensile strength is measured after the specimen is immersed for 1 minute in a 1.0% solution of Aerosol OT wetting agent. Tensile Test Specimen 5-7 wet tensile strengths are measured and their averages taken. When tested in this manner, the average mechanical transverse wet strength of the polymeric binder of the present invention is at least 4500 g / in, preferably at least 4750 g / in and most preferably at least 5000 g / in. It has been found that the wet strength of the substrates of the present invention is large, whereby manufacturers can obtain nonwoven products with greater wet strength by using an equivalent amount of impregnation, or use lower amounts of impregnation to save material costs. It is possible to obtain nonwoven products of equal wet strength.

본 발명의 유화중합체 결합제는 기재에서 섬유들을 함께 결합시키는 데 사용할 수 있으며, 염료, 안료 또는 다른 물질을 기재에 결합시키는 데 사용할 수 있고, 베이킹 재료로 사용할 수 있거나, 기재를 마감 또는 표면 처리하는 데 사용할 수 있다.The emulsion binder of the present invention can be used to bond fibers together in a substrate, can be used to bond dyes, pigments or other materials to the substrate, can be used as a baking material, or to finish or surface treat the substrate. Can be used.

유화중합체 결합제를 사용하여 부직 제품을 제조할 수 있다. 기계적으로 얽힌 웹 또는 열적으로 결합된 웹과는 반대로, 본 발명의 부직 제품은 화학적으로 결합된 건조형 웹이다. 웹은 당해 기술분야에 알려진 임의의 방법, 예를 들면, 카딩(carding), 에어레이드(air laid), 건식(dry laid), 습식(wet laid) 또는 에어포밍(airforming)법으로 제조할 수 있다. 섬유는 천연 섬유, 합성 섬유 또는 이들의 혼방물일 수 있다. 결합제를 당해 기술분야에 알려진 임의의 방법, 예를 들면, 인쇄, 발포, 포화, 피복 및 분무에 의해 섬유에 도포한 다음, 권취된 부직 제품의 제조에서 현재 사용되고 있는 스트림 캔 또는 오븐에서 건조시킨다. 본 발명에 유용한 부직포용 결합제의 함침량은 0.1 내지 100%, 바람직하게는 3 내지 30%일 수 있다. 본 발명의 결합제로 제조된 부직포는 습윤 일관성 또는 복원력이 중요한 용도, 예를 들면, 와이프, 기저귀, 여성 위생 용품, 의료 제품 및 필터 제품에 유용하다. 부직포 와이프는 건조 형태로 사용하여 사용 직전에 습윤시킬 수 있거나, 당해 기술분야에 알려진 바와 같은 수성 용매 또는 유기 용매로 미리 습윤시킬 수 있다. 와이프는 가정용품 세척용, 개인 클렌징용 및 아기용 와이프 및 산업용 와이프를 포함하는 용도에 유용하다. 본 발명의 부직포에는 일회용 부직 제품 및 내구성 부직포, 예를 들면, 연마 패드, 의료용 직물 및 의복 안감이 포함된다.Emulsion polymer binders can be used to make nonwoven products. In contrast to mechanically entangled webs or thermally bonded webs, the nonwoven articles of the present invention are chemically bonded dry webs. The web can be made by any method known in the art, for example, carding, air laid, dry laid, wet laid or airforming. . The fibers can be natural fibers, synthetic fibers or blends thereof. The binder is applied to the fibers by any method known in the art, such as printing, foaming, saturation, coating and spraying, and then dried in stream cans or ovens currently used in the production of wound nonwoven products. The impregnation amount of the binder for the nonwoven fabric useful in the present invention may be 0.1 to 100%, preferably 3 to 30%. Nonwovens made with the binders of the present invention are useful in applications where wet consistency or resilience is important, such as wipes, diapers, feminine hygiene products, medical products and filter products. The nonwoven wipes can be used in dry form and wetted just prior to use, or can be pre-wetted with an aqueous or organic solvent as known in the art. Wipes are useful for applications including household cleaning, personal cleansing and baby wipes and industrial wipes. Nonwovens of the present invention include disposable nonwoven products and durable nonwovens such as polishing pads, medical fabrics, and garment linings.

또한, 본 발명의 유화중합체 결합제는 이중 리크레프지(recreped paper) 결합제로 사용할 수 있다. 이중 리크레프지는 수건과 같은 제품에 사용한다. 당해 결합제를 약 4 내지 20%의 함침량으로 도포하여 인쇄한다.In addition, the emulsion binder of the present invention may be used as a double recreped paper binder. Double creep paper is used for products such as towels. The binder is applied and printed at an impregnation amount of about 4-20%.

유화중합체 결합제는 다른 섬유, 예를 들면, 유리섬유 및 탄소 섬유를 당해 기술분야에 알려진 방법으로 결합시키는 데 사용할 수 있다.Emulsifier binders can be used to bond other fibers, such as glass fibers and carbon fibers, by methods known in the art.

또한, 본 발명의 유화중합체 결합제는 염료, 안료 또는 다른 물질을 기재에 결합시키는 데 유용하다. 이의 용도에는 종이 마감재, 착색된 종이 결합제, 및 사포를 포함하는 연마 패드가 포함될 수 있다.In addition, the emulsion binder of the present invention is useful for bonding dyes, pigments or other materials to a substrate. Uses thereof can include paper finishes, colored paper binders, and polishing pads including sandpaper.

중합체는 기재의 강도 및 내구성을 향상시키기 위해, 특히 수성 액체 또는 비수성 액체와 접촉시켜, 직포 및 부직포에 도포하거나 처리하는 데 사용할 수 있다.The polymers can be used to apply or treat wovens and nonwovens, in particular in contact with aqueous or non-aqueous liquids, to improve the strength and durability of the substrate.

유액으로 도포된 종이 및 비닐 제품은 습윤 강도가 중요한 특성인 제품, 예를 들면, 습윤 인열 강도가 높아야 하는 벽지에 사용할 수 있다.Paper and vinyl articles coated with emulsions can be used in products where wet strength is an important property, for example, wallpaper where wet tear strength is high.

이들 중합체의 특성으로 인하여, 당해 중합체는 카페트, 및 비닐 바닥재와 같은 바닥재용 백킹(backing)으로 유용하다.Due to the nature of these polymers, they are useful as backings for carpets and floorings such as vinyl flooring.

유화중합체의 높은 가교결합도로 인하여, 내구성, 내후성 및 물과 용매에 대한 내성이 양호한, 피복물의 결합제로서의 중합체로 처리된 기재가 제공된다. 직포 및 부직포 이외에도, 유액 처리가 유리한 다른 재료에는 금속, 가죽, 목재, 캔버스, 천막재(awning), 타폴린(tarpolin), 양털 모양 가구(flocking upholstery) 및 인조 섬유 솜(fiberfill)이 비제한적으로 포함된다.Due to the high degree of crosslinking of the emulsion polymer, a substrate treated with a polymer as a binder of the coating is provided, which has good durability, weather resistance and resistance to water and solvents. In addition to woven and non-woven fabrics, other materials with favorable latex treatment include, but are not limited to, metals, leather, wood, canvas, awning, tarpolin, flocking upholstery, and fiberfill. Included.

다음의 실시예는 본 발명을 추가로 예시하고 설명하기 위한 것으로, 어떠한 방식으로도 본 발명을 한정시키지 않는다.The following examples are intended to further illustrate and explain the invention and do not limit the invention in any way.

실시예 1Example 1

본 발명의 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체 유액을 제조하는 일반적인 방법은 다음과 같다.The general method for preparing the vinyl acetate-ethylene copolymer emulsion of the present invention is as follows.

반응기내의 초기 충전물에는 다음의 재료가 포함된다.The initial charge in the reactor includes the following materials.

물(탈이온수): 2200.0gWater (deionized water): 2200.0 g

황산제1철 (1% 수용액): 16.0gFerrous Sulfate (1% aqueous solution): 16.0 g

고형 비닐 설포네이트 (25%): 96.0gSolid Vinyl Sulfonate (25%): 96.0g

고형 라우릴 에테르 설페이트 (3EO), 30% 수용액: 100.0gSolid lauryl ether sulfate (3EO), 30% aqueous solution: 100.0 g

지방성 알콜(C12/14) 에톡실레이트 (10EO), 80%: 40.0gFatty alcohol (C12 / 14) ethoxylate (10EO), 80%: 40.0 g

지방성 알콜(C12/14) 에톡실레이트 (30EO), 65%: 45.0gFatty alcohol (C12 / 14) ethoxylate (30EO), 65%: 45.0 g

아세트산 나트륨: 0.5gSodium Acetate: 0.5g

에틸렌 디아민 테트라아세트산(1%): 16.0gEthylene diamine tetraacetic acid (1%): 16.0 g

인산: 1.5gPhosphoric Acid: 1.5g

아스코르브산: 1.6gAscorbic acid: 1.6 g

비닐 아세테이트: 3000.0gVinyl Acetate: 3000.0g

에틸렌: 반응기를 50℃에서 750psi로 평형을 유지시킬 정도의 양Ethylene: Amount sufficient to equilibrate the reactor at 50 ° C. to 750 psi

다음의 재료를 저속 첨가한다.The following materials are added at low speed.

1. 물: 800.0g1.water: 800.0g

나트륨 라우릴 에테르 설페이트(3EO), 30% 수용액: 40.0gSodium lauryl ether sulfate (3EO), 30% aqueous solution: 40.0 g

지방성 알콜(C12/14) 에톡실레이트 (10EO), 80%: 40.0gFatty alcohol (C12 / 14) ethoxylate (10EO), 80%: 40.0 g

지방성 알콜(C12/14) 에톡실레이트(30EO), 65%: 45.0gFatty alcohol (C12 / 14) ethoxylate (30EO), 65%: 45.0 g

나트륨 아세테이트: 1.8gSodium Acetate: 1.8g

NMA-LF(48%)*: 580.0gNMA-LF (48%) * : 580.0g

나트륨 디옥틸 설포석시네이트 (75%): 30.0gSodium Dioctyl Sulfosuccinate (75%): 30.0 g

2. 물(탈이온수): 250.0g2. Water (deionized water): 250.0g

t-부틸 하이드로퍼옥사이드 (70% 수용액): 16.0gt-butyl hydroperoxide (70% aqueous solution): 16.0 g

3. 물(탈이온수): 250.0g3. Water (deionized water): 250.0g

아스코르브산: 12.0g Ascorbic acid: 12.0 g

* NMA-LF: 사이텍 인더스트리즈에서 시판중인 n-메틸올 아크릴아미드/아크릴아미드 블랜드 (48% 수용액) * NMA-LF: n-methylol acrylamide / acrylamide blend (48% aqueous solution) commercially available from Cytec Industries

초기 수성 충전물의 pH는 인산을 사용하여 4.0 내지 4.3으로 조절하였다.The pH of the initial aqueous charge was adjusted to 4.0 to 4.3 using phosphoric acid.

10L 스테인리스 스틸 압력 반응기를 초기 수성 혼합물로 충전하였다. 반응기를 질소로 플러슁(flush)하였다.A 10 L stainless steel pressure reactor was charged with the initial aqueous mixture. The reactor was flushed with nitrogen.

약 250rpm으로 교반하면서, 비닐 아세테이트를 가하였다. 모든 반응기 개구부를 닫은 후에, 질소로 2회 퍼징시키고(25 내지 40psi) 에틸렌으로 퍼징시켰다(50psi). 50℃로 가열하였다. 교반 속도를 550rpm로 증가시켜 교반하고 에틸렌으로 750psi로 가압하였다. 반응기 온도 및 에틸렌 압력을 15 내지 20분 동안 평형 상태로 유지시켰다. 이어서, 에틸렌 공급을 중단하였다. 교반 속도를 400rpm로 감소시켰다.Vinyl acetate was added while stirring at about 250 rpm. After closing all reactor openings, purge with nitrogen twice (25-40 psi) and with ethylene (50 psi). Heated to 50 ° C. Stirring speed was increased to 550 rpm and stirred and pressurized to 750 psi with ethylene. Reactor temperature and ethylene pressure were kept at equilibrium for 15-20 minutes. The ethylene feed was then stopped. Stirring speed was reduced to 400 rpm.

2.5시간 동안 속도 80cc/hr로 산화환원 저속 첨가(제2 및 제3 조성물)를 개시하여, 반응을 초기화시켰다. 초기 온도가 약 2 내지 5℃ 상승한 후, 온도가 약 15분 이내에 60℃에 도달하도록 재킷 온도와 산화제 비율(제2 조성물)을 조절하였다. 제1 조성물의 저속 첨가를 개시하고 4시간에 걸쳐서 가하였다. 당해 과정 동안, 60℃에서 반응 진행에 따른 전환률을 유지하도록 산화제와 환원제의 배율을 조절하였다. 잔류 비닐 아세테이트가 1.5 내지 2.0%로 감소할 때까지(약 2 내지 2.5시간) 반응을 지속하였다. 이어서, 45℃로 냉각시키고, 탈기 탱크로 옮겨 잔류 에틸렌 압력을 배출시켰다. 소포제인 콜로이드 681f[얼라이트 콜로이즈(Allied Colloids) 제품]를 탈기 탱크에 가하고, 산화환원 개시제를 처리하였다. 이는 6% t-BHP 용액 15g을 포함하고 있으며, 5분 동안 방치한 후에, 6% 아스코르브산 용액 15g을 15분에 걸쳐서 가하였다. 그 결과, 비닐 아세테이트가 0.3% 미만으로 감소하였다. 30℃로 냉각시킨 후, 14% 수산화암모늄을 사용하여 pH를 4 내지 5로 조절하였다. 유액의 최종 특성은 다음과 같다.The redox slow addition (second and third compositions) was initiated at a rate of 80 cc / hr for 2.5 hours to initiate the reaction. After the initial temperature rose by about 2-5 ° C., the jacket temperature and oxidant ratio (second composition) were adjusted so that the temperature reached 60 ° C. within about 15 minutes. Slow addition of the first composition was initiated and added over 4 hours. During this process, the magnification of the oxidant and the reducing agent was adjusted to maintain the conversion as the reaction proceeds at 60 ° C. The reaction was continued until the residual vinyl acetate decreased to 1.5 to 2.0% (about 2 to 2.5 hours). It was then cooled to 45 ° C. and transferred to a degassing tank to release residual ethylene pressure. Antifoaming colloid 681f (Allied Colloids) was added to the degassing tank and the redox initiator was treated. It contains 15 g of 6% t-BHP solution, and after standing for 5 minutes, 15 g of 6% ascorbic acid solution was added over 15 minutes. As a result, vinyl acetate decreased to less than 0.3%. After cooling to 30 ° C., the pH was adjusted to 4-5 with 14% ammonium hydroxide. The final characteristics of the emulsion are as follows.

고형분 함량 48.5%Solid content 48.5%

점도(20rpm, RVT#3) 640cpsViscosity (20 rpm, RVT # 3) 640 cps

pH 4.0pH 4.0

그릿(grit)(200 메쉬) 0.020%Grit (200 mesh) 0.020%

Tg -15℃Tg -15 ℃

실시예 2Example 2

VA/E 비를 변화시키는 것을 제외하고, 실시예 1의 방법을 반복하였다. 비닐 아세테이트를 초기에 3200g 가하고, 충전된 에틸렌 압력은 초기에 600psi이었다. 60℃에서 제1 조성물(가교결합 단량체)을 4시간 동안 저속 첨가하면서, 반응을 실시예 1의 반응과 같이 수행하였다. The method of Example 1 was repeated except changing the VA / E ratio. Initially 3200 g of vinyl acetate was added and the packed ethylene pressure was initially 600 psi. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 with the slow addition of the first composition (crosslinking monomer) at 60 ° C. for 4 hours.

유액의 최종 특성은 다음과 같다. The final characteristics of the emulsion are as follows.

고형분 함량 50.5%50.5% solids content

점도(20rpm, RVT#3) 1300cpsViscosity (20 rpm, RVT # 3) 1300 cps

pH 4.0pH 4.0

그릿(200 메쉬) 0.020%Grit (200 mesh) 0.020%

Tg 0℃Tg 0 ℃

실시예 3Example 3

유액을 실시예 2와 같이 제조하되, 가교결합 단량체, NMA-LF의 양을 692g으로 증가시켰다. 반응을 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 유액의 최종 특성은 다음과 같다. The emulsion was prepared as in Example 2, but the amount of crosslinking monomer, NMA-LF, was increased to 692 g. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1. The final characteristics of the emulsion are as follows.

고형분 함량 49.6%Solid content 49.6%

점도(20rpm, RVT#3) 750cpsViscosity (20 rpm, RVT # 3) 750 cps

pH 4.0pH 4.0

그릿(200 메쉬) 0.030%Grit (200 mesh) 0.030%

Tg 0℃Tg 0 ℃

실시예 4Example 4

유액을 실시예 1에서와 같이 제조하되, 가교결합 단량체를 NMA Ⅱ*에 600g로 변화시켰다. 반응을 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 유액의 최종 특성은 다음과 같다. The emulsion was prepared as in Example 1 but the crosslinking monomer was changed to 600 g in NMA II * . The reaction was carried out in the same manner as in Example 1. The final characteristics of the emulsion are as follows.

고형분 함량 50.5%50.5% solids content

점도(20rpm, RVT#3) 480cpsViscosity (20 rpm, RVT # 3) 480 cps

pH 4.0pH 4.0

그릿(200 메쉬) 0.030%Grit (200 mesh) 0.030%

Tg -17℃Tg -17 ℃

* NMA Ⅱ: 미국 특허공보 제5,415,926호에 따라 제조된, 환원된 포름알데히드를 갖는 NMA의 48% 수용액 * NMA Ⅱ: 48% aqueous solution of NMA with a, the reduced formaldehyde made according to United States Patent No. 5,415,926 No.

실시예 5Example 5

NMA Ⅱ 720g으로 더 많이 가하여 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였다. 유액의 최종 특성은 다음과 같다. 720 g of NMA II was added thereto to prepare the same method as in Example 1. The final characteristics of the emulsion are as follows.

고형분 함량 49.6%Solid content 49.6%

점도(20rpm, RVT#3) 372cpsViscosity (20 rpm, RVT # 3) 372 cps

pH 3.7pH 3.7

그릿(200 메쉬) 0.020%Grit (200 mesh) 0.020%

Tg -15℃Tg -15 ℃

실시예 6Example 6

NMA LF 대신 NMA Ⅱ 720g을 가하여 실시예 2와 같은 방법으로 제조하였다. 유액의 최종 특성은 다음과 같다. 720 g of NMA II was added instead of NMA LF to prepare the same method as in Example 2. The final characteristics of the emulsion are as follows.

고형분 함량 50.5%50.5% solids content

점도(20rpm, RVT#3) 1350cpsViscosity (20 rpm, RVT # 3) 1350 cps

pH 4.0pH 4.0

그릿(200 메쉬) 0.020%Grit (200 mesh) 0.020%

Tg 0℃ Tg 0 ℃

실시예 7Example 7

NMA LF 대신 NMA Ⅱ 775g을 가하여 실시예 2와 같은 방법으로 제조하였다. 유액의 최종 특성은 다음과 같다. 775 g of NMA II was added instead of NMA LF to prepare the same method as in Example 2. The final characteristics of the emulsion are as follows.

고형분 함량 50.7%Solid content 50.7%

점도(20rpm, RVT#3) 450cpsViscosity (20 rpm, RVT # 3) 450 cps

pH 4.0pH 4.0

그릿(200 메쉬) 0.030%Grit (200 mesh) 0.030%

Tg 0℃ Tg 0 ℃

실시예 8Example 8

실시예 2에 기술한 바와 같은 방법으로 수행하였다. 저속 첨가 조성물 제1 중의 가교결합 단량체, NMA-LF 666g를 사용하였다. 그러나, 중합은 85℃에서 수행하였다.The process was carried out as described in Example 2. 666 g of NMA-LF, a crosslinking monomer in the slow addition composition first, was used. However, the polymerization was carried out at 85 ° C.

고형분 함량 49.6%Solid content 49.6%

점도(20rpm, RVT#3) 220cpsViscosity (20 rpm, RVT # 3) 220 cps

pH 3.9pH 3.9

그릿(200 메쉬) 0.015%Grit (200 mesh) 0.015%

Tg 0℃ Tg 0 ℃

실시예 9Example 9

실시예 8의 조성물을 사용하였지만, 중합은 75℃에서 수행하였다. 유액의 최종 특성은 다음과 같다. Although the composition of Example 8 was used, the polymerization was carried out at 75 ° C. The final characteristics of the emulsion are as follows.

고형분 함량 49.6%Solid content 49.6%

점도(20rpm, RVT#3) 1250cpsViscosity (20 rpm, RVT # 3) 1250 cps

pH 3.9pH 3.9

그릿(200 메쉬) 0.020%Grit (200 mesh) 0.020%

Tg 0℃ Tg 0 ℃

실시예 10Example 10

실시예 2의 조성물에서 초기 비닐 아세테이트 600g을 Veova 10 단량체로 대체하였다. 60℃에서 수행하였다. 유액의 최종 특성은 다음과 같다. In the composition of Example 2 600 g of the initial vinyl acetate was replaced with Veova 10 monomer. It was performed at 60 ° C. The final characteristics of the emulsion are as follows.

고형분 함량 50.9%Solid content 50.9%

점도(20rpm, RVT#3) 580cpsViscosity (20 rpm, RVT # 3) 580 cps

pH 3.7pH 3.7

그릿 0.020%Grit 0.020%

Tg -17℃ Tg -17 ℃

실시예 11Example 11

저속 첨가물의 제1 조성물 중에 가교결합 단량체 NMA-LF를 650g 사용하고 나트륨 아세테이트의 양을 1g로 감소시켜, 실시예 2에 기술한 바와 같이 제조하였다. 환원제인 아스코르브산을 브루골라이트 FF6(Bruggolite FF6)[엘. 브루게만 콤파니(L. Bruggemann Co.)에서 시판중인 술핀산이다]로 대체하였다. 60℃에서 중합을 수행하였다.Prepared as described in Example 2 by using 650 g of crosslinking monomer NMA-LF in the first composition of the slow additive and reducing the amount of sodium acetate to 1 g. Ascorbic acid as a reducing agent was converted to Bruggolite FF6 [L. Is a sulfinic acid commercially available from L. Bruggemann Co.]. The polymerization was carried out at 60 ° C.

고형분 함량 49.8%Solid content 49.8%

점도(20rpm, RVT#3) 340cpsViscosity (20 rpm, RVT # 3) 340 cps

pH 4.8pH 4.8

그릿(200 메쉬) 0.020%Grit (200 mesh) 0.020%

Tg 0℃Tg 0 ℃

실시예 12: 비교 실시예Example 12: Comparative Example

내셔널 스타치 앤드 캐미칼 캄파니(National Starch and Chemical Company)에서 시판중인 DUR-O-SET Elite 22(Tg -15℃) 자가-가교결합 EVA 유화공중합체.DUR-O-SET Elite 22 (Tg-15 ° C.) self-crosslinking EVA emulsion copolymer commercially available from National Starch and Chemical Company.

실시예 13 : 비교 실시예Example 13: Comparative Example

에어 프러덕츠 앤드 케미칼스, 인코포레이티드(Air Products and Chemicals, Inc.)에서 시판중인 AIRFLEX 192(Tg +12℃) 자가-가교결합 EVA 유화공중합체.AIRFLEX 192 (Tg + 12 ° C.) self-crosslinked EVA emulsion copolymer available from Air Products and Chemicals, Inc ..

Figure 112005032640464-pct00001
Figure 112005032640464-pct00001

CMD 습윤 인장 거동을, 유화중합체를 20중량% 함침량 상의 와트만 #4 CHR 크로마토그래피 페이퍼에 가하는, 위에서 언급한 방법을 사용하여 발생시킨다. 부가물은 20 내지 30% 고형물로 이루어진 배치 고형물을 사용하여 수득한다. 모든 실시예에는 산 촉매(촉매 고형물상의 중합체 고형물)가 0.75 내지 1.0% 포함된다. 당해 종이는 90초 동안 210 내지 215℉에서 드럼 건조시키고 2분 동안 300 내지 325℉에서 경화시킨다. 크기가 1in ×5in인 포화 와트만지 조각을 길이 5in로 기계 횡방향(CMD)으로 절단한다. 인장 강도를 게이지 길이 3in, 크로스헤드 속도 1in/min로 설정된 스탠다드 인스트론 텐실 테스터로 측정한다. 에어로솔 OT 습윤제로 이루어진 1.0% 용액에 시편을 1분 동안 침지시킨 후, 습윤 인장 강도를 측정한다. 인장 시험 조각 5 내지 7개를 기계 횡방향으로 잡아 당겨 습윤 인장 강도값을 측정하고 이의 평균치를 취한다. CMD wet tensile behavior is generated using the above-mentioned method, in which the emulsion is added to Whatman # 4 CHR chromatography paper on a 20 wt.% Impregnation amount. Adducts are obtained using batch solids consisting of 20-30% solids. All examples include 0.75 to 1.0% acid catalyst (polymer solids on catalyst solids). The paper is drum dried at 210-215 ° F. for 90 seconds and cured at 300-325 ° F. for 2 minutes. A piece of saturated Whatman paper measuring 1 inch by 5 inches is cut in the machine transverse direction (CMD) to 5 inches long. Tensile strength is measured with a standard Instron tensile tester set to 3 in gage length and 1 in / min crosshead speed. The specimen is immersed in a 1.0% solution of aerosol OT wetting agent for 1 minute and then the wet tensile strength is measured. Pull out 5 to 7 tensile test pieces in the machine transverse direction to measure the wet tensile strength value and take its average.

실시예 14 내지 25는, 덴마크 호르센스에 소재하는 엠 앤드 제이 피브레텍 파일럿 에어레이드 머신(M & J Fibretech pilot airlaid machine)에서 에어레이드 부직포 구조물을 제조하여 완결하였다. 내셔널 스타치 앤드 캐미칼 캄파니에서 시판중인 DUR-O-SET Elite 33(Tg +10℃) 자가-가교결합 EVA 공중합체 및 에어 프러덕츠 앤드 케미칼스, 인코포레이티드에서 시판중인 AIRFLEX 192(Tg +10℃) 자가-가교결합 EVA 공중합체를 사용하였다. 당해 장비에서 배출 시트 온도를 155℃로 하면서 라인 속도를 50m/min으로 하여 에어레이드 부직포 구조물을 제조하였다. 에어레이드 기저 시트 조건은 표적물 기준 중량 55g/㎡ 및 두께 범위 0.8 내지 1.1mm이다. 최종 부직포 14중량% 및 18중량%를 목적으로 하는 중합체 부가물은, 희석 고형물 12 내지 13%에서, 결합제의 분무 도포를 통해 수득한다. 모든 에어레이드 구조는 베이어하우저 캄파니(Weyerhaeuser Company)에서 시판중인 베이어하우저 NB416(Weyerhaeuser NB416) 플러프 펄프를 사용하였다.Examples 14 to 25 produced and completed an airlaid nonwoven structure in an M & J Fibretech pilot airlaid machine in Horsens, Denmark. DUR-O-SET Elite 33 (Tg + 10 ° C) self-crosslinked EVA copolymer and commercially available AIRFLEX 192 (available from National Starch and Chemical Company). Tg + 10 ° C.) self-crosslinked EVA copolymer was used. An airlaid nonwoven structure was produced in this equipment at a discharge speed of 155 ° C. with a line speed of 50 m / min. Airlaid base sheet conditions are 55 g / m 2 of target reference weight and 0.8 to 1.1 mm thickness range. The polymer adducts intended for 14% by weight and 18% by weight of the final nonwoven are obtained via spray application of the binder, at 12-13% of the dilute solids. All airlaid structures used a Bayerhauser NB416 fluff pulp commercially available from the Bayerhauser Company.

Figure 112007034176798-pct00003
Figure 112007034176798-pct00003

EDANA 시험방법(물 중에 EDANA 20.2 내지 89% 존재함)을 사용하여 CMD 습윤 인장 거동을 완결하였다. 모든 중합체는 산 촉매(촉매 고형물상의 중합체 고형물) 0.75 내지 1.0%, 및 1% 디옥틸 설포석시네이트 표면 활성제(표면 활성제 고형물상의 중합체 고형물)로 이루어진 추가의 조성물을 포함한 AIRFLEX 192로 제조하였다. CMD 습윤 측정은 5cm당 뉴톤(N/5cm)으로 정의된다.The EDANA test method (with 20.2 to 89% EDANA present in water) was used to complete the CMD wet tensile behavior. All polymers were made with AIRFLEX 192 including additional compositions consisting of acid catalyst (polymer solids on catalyst solids) 0.75 to 1.0%, and 1% dioctyl sulfosuccinate surface active agent (polymer solids on surface active solids). CMD wet measurements are defined as Newtons per 5 cm (N / 5 cm).

Claims (20)

섬유들이 중합체성 결합제에 의해 결합됨으로써 화학적으로 결합된 섬유를 포함하는 섬유질 기재로서, A fibrous substrate comprising fibers that are chemically bonded by the fibers being bonded by a polymeric binder, 당해 결합제가 비닐 아세테이트 단위(a) 50 내지 94.9중량%, 에틸렌 단위(b) 0 내지 40중량%, 가교결합성 단량체 단위(c) 5 내지 20중량%, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 또는 이들의 혼합물(d) 0.1 내지 5중량% 및 기타 공단량체(e) 0 내지40중량%를 포함하며,50 to 94.9 wt% of the vinyl acetate units (a), 0 to 40 wt% of the ethylene units (b), 5 to 20 wt% of the crosslinkable monomer units (c), acrylamide, methacrylamide or mixtures thereof (d) 0.1 to 5% by weight and other comonomers (e) 0 to 40% by weight, 당해 결합제가 25 내지 75℃ 범위의 반응 온도에서 유화중합에 의해 수득되고,The binder is obtained by emulsion polymerization at a reaction temperature in the range from 25 to 75 ° C., 당해 결합제가 섬유들을 함께 결합시켜 자가-유지 웹을 형성하기에 충분한 양으로 존재하며, The binder is present in an amount sufficient to bond the fibers together to form a self-maintaining web, 210 내지 215℉에서 90초 동안 드럼 건조시키고 300 내지 325℉에서 2분 동안 경화시킨 와트만 #4 CHR 크로마토그래피 페이퍼를 사용하여 20% 함침량(add-on)에서 측정한 결합제의 기계 횡방향(CMD: cross-machine direction) 평균 습윤 인장 강도가 4500g/in 이상임을 특징으로 하는, 섬유질 기재.Mechanical transverse direction of the binder measured at 20% add-on using Whatman # 4 CHR chromatography paper, which was drum dried at 210 to 215 ° F. for 90 seconds and cured at 300 to 325 ° F. for 2 minutes. CMD: cross-machine direction) A fibrous substrate, characterized by an average wet tensile strength of at least 4500 g / in. 제1항에 있어서, 부직포임을 특징으로 하는, 섬유질 기재.The fibrous substrate of claim 1, wherein the fibrous substrate is a nonwoven fabric. 제2항에 있어서, 부직포가 화학적으로 결합된 건조형 부직포 웹을 포함함을 특징으로 하는, 섬유질 기재.3. The fibrous substrate of claim 2, wherein the nonwoven comprises a chemically bonded dry nonwoven web. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 결합제의 기계 횡방향 평균 습윤 인장 강도가 4750g/in 이상임을 특징으로 하는, 섬유질 기재.The fibrous substrate of claim 1, wherein the mechanical transverse average wet tensile strength of the binder is at least 4750 g / in. 제6항에 있어서, 결합제의 기계 횡방향 평균 습윤 인장 강도가 5000g/in 이상임을 특징으로 하는, 섬유질 기재.The fibrous substrate of claim 6, wherein the mechanical transverse average wet tensile strength of the binder is at least 5000 g / in. 제1항에 있어서, 섬유가 천연 섬유, 합성 섬유 또는 이들의 혼방물인 섬유질 기재.The fibrous substrate of claim 1, wherein the fibers are natural fibers, synthetic fibers, or blends thereof. 삭제delete 제1항에 있어서, 가교결합 단량체가 n-메틸올 아크릴아미드임을 특징으로 하는, 섬유질 기재.The fibrous substrate of claim 1, wherein the crosslinking monomer is n-methylol acrylamide. 삭제delete 삭제delete 제2항에 있어서, 부직포가 에어-레이드법(air-laid process)에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 섬유질 기재.The fibrous substrate according to claim 2, wherein the nonwoven fabric is produced by an air-laid process. 삭제delete 제1항에 있어서, 이중 리크레프지(recreped paper), 유리섬유, 연마 패드, 카페트, 바닥지, 벽지 또는 종이임을 특징으로 하는, 섬유질 기재.The fibrous base according to claim 1, characterized in that it is a double recreped paper, glass fiber, polishing pad, carpet, floor paper, wallpaper or paper. 제1항에 있어서, 가교결합 단량체 단위를 7중량% 이상 포함함을 특징으로 하는, 섬유질 기재.The fibrous substrate of claim 1, wherein the fibrous substrate comprises at least 7% by weight of crosslinking monomer units. 삭제delete 제1항에 있어서, 가교결합 단량체를 7 내지 12중량% 포함함을 특징으로 하는, 섬유질 기재.The fibrous substrate of claim 1, comprising from 7 to 12% by weight of crosslinking monomers. 삭제delete 삭제delete
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