KR101853422B1 - 반응성 금속이 표면에 결합된 물품 및 도포 방법 - Google Patents

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Abstract

아크릴산, 메틸아크릴레이트 및 우레탄으로부터 선택된 모노머로부터 합성된 폴리머; 및 +1 또는 +2의 산화 상태를 갖는 적어도 1종의 금속으로서, 이들의 염 및 배위 착체를 포함하는 금속;을 포함하는 폴리머성 담체 조성물. 상기 조성물은 아크릴산, 메틸아크릴레이트 및 우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 모노머로부터 제조된 폴리머를 0.5 내지 10 중량%로 갖고, 1,000 cps 미만의 점도를 갖는 현탁액일 수 있다. 상기 조성물은 기재, 예를 들어, 직물에 도포되어 금속-주입 물품을 생성한다.

Description

반응성 금속이 표면에 결합된 물품 및 도포 방법{Article with reactive metals bound to its surface and method of application}
본 명세서에는 반응성 금속이 표면에 결합된 물품, 물품에 도포하기 위한 금속 함유 폴리머 및 이러한 반응성 금속을 물품의 표면에 도포하는 방법이 기술된다. 본 방법은 반응성 금속의 다양한 기재로의 도포를 포함함으로써, 상기 물품의 표면으로부터 금속 이온의 지속 방출(time release)을 가능하게 한다. 본 발명은 반응성 아연 및 구리가 결합된 기재가 직물(woven fabric), 부직포(non-woven fabric) 및 편물(knitted fabric)인 경우 특히 유용하다.
금속 및 금속 이온과 관련될 것으로 믿어지는 많은 건강 관련 이점이 있다. 예를 들어, 아연은 천연 자외선 차단제뿐만 아니라, 여드름, 비듬 및 기저귀 발진 치료에 사용되는 것으로 알려져 있다. 은은 항미생물(antimicrobial) 특성을 갖는 것으로 알려져 있다. 구리는 피부 복구 및 재생을 위한 약물로 수년간 사용되었다. 구리는 산소 운반을 증가시키고, 자유 라디칼을 중성화시키고, 곰팡이(mold) 및 흰곰팡이(mildew)의 성장을 억제시킨다. 이러한 이유들 및 다른 이유들 때문에, 금속을 패브릭, 완성된 의류 및 기타 제품에 혼입시키기 위한 요구가 있다.
금속을 패브릭에 도포하는 기술분야에서, 도포를 위한 두 가지 주요 기법이 있다: 압출 및 전기도금. 압출은 금속이 패브릭의 섬유 내에 캡슐화되는 것을 요구한다. 통상적으로, 패브릭 폴리머를 갖는 슬러리로 금속이 첨가되고, 함침된(impregnated) 섬유는 압출된다(예를 들어, 미국 특허 번호 제8,741,197호 참조). 이 기법은 금속이 압출된 섬유 자체로 첨가되는 것으로 제한하고, 완성된 형태에서 직조 또는 비직조 텍스타일의 처리를 허용하지 않는다. 더욱이, 이러한 기법으로 제조된 섬유는 특정 화학물질에 민감하다. 예를 들어, 이러한 제품으로부터 제조된 의류는 섬유 유연제에 노출될 때 열화된다.
텍스타일이 금속으로 도금될 수 있음이 더 알려져 있다. 전기 도금은 패브릭에 금속을 도포하는 공지의 방법이다. 이러한 공정은 금속이 증착되는 전도성 재료를 요구한다. 비전해 도금은 전류를 요구하지 않지만, 더욱 비싼 방안이며, 자가 촉매 환원 반응(autocatalytic reduction reaction)으로 제한되며, 사용가능한 금속의 유형을 제한한다.
반응성 형태, 이온, 착체 또는 염의 형태의 금속을 기재의 표면에 도포하는 방법을 제공하는 것이 요구된다.
전류의 사용 또는 과도한 화학물질의 사용 없이, 반응성 금속을 물품(예를 들어, 텍스타일, 폼(foam), (섬유, 직물 및 부직포를 포함하는) 가황 처리된(vulcanized) 제품 또는 성형품 및 완제품(예를 들어, 의류 및 악세서리))의 표면에 도포하는 방법을 제공하는 것이 요구된다.
기재의 물리적 특성이 유지되도록 하면서 반응성 금속을 기재에 도포하는 방법을 제공하는 것이 추가적으로 요구된다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위해 반응성 금속을 함유하는 폴리머를 사용한다. 폴리머 사슬을 가교시켜 폴리머 내에 금속 이온을 캡슐화하기 위한 금속 이온의 사용은 당해 기술분야에 개시되어 있다. 또한, 아크릴레이트, 아크릴레이트 유도체 등으로부터 유래된 가교 폴리머가 선행 기술에 포함된다.
예를 들어, 미국 특허 번호 제4,484,926호(Altlas)는 높은 수분 회복율(moisture regain) 및 대전 방지(antistatic) 특성을 갖는 가교된 흡습성(hygroscopic) 호모폴리머로부터 제조된 섬유를 개시한다. 상기 호모폴리머에 적합한 모노머는 아크릴산 및 메틸 아크릴레이트를 포함한다. 상기 미국 특허(Atlas)는 코폴리머를 개시하지 않는다.
미국 특허 번호 제4,968,734호(Gaidis 등)는 흐름 및 응결(setting) 문제를 해결하기 위한 콘크리트 조성물에서 사용되는 아크릴산 또는 메타크릴산 및 아크릴산 또는 메타크릴산의 히드록실 알킬 에테르로 구성된 코폴리머 화합물을 개시한다.
미국 특허 번호 제5,071,681호(Manning 등)는 물 흡수 능력을 향상시키기 위해 친수성, 흡수성 폴리머 화합물로 처리된 셀룰로오스 섬유 웹을 갖는 부직포를 개시한다. 상기 흡수성 폴리머는 아크릴산 또는 메타크릴산의 호모폴리머, 또는 아크릴아미드로부터 유래된 카르복실화 폴리머일 수 있다. 또한, 상기 흡수성 폴리머는 하나 이상의 에틸렌성 불포화 코모노머를 갖는 아크릴산 또는 메타크릴산의 코폴리머일 수 있다. 상기 폴리머는 유기 가교제(예를 들어, 폴리글리시딜 에테르, 이관능성 및 다관능성 에폭시드)를 사용하거나 또는 1 초과의 원자가 및 2 초과의 배위를 갖는 금속(예를 들어, 아연, 철 및 주석) 이온으로 착체화(complexing)함으로써 패브릭 웹에 도포된 이후에 가교된다.
미국 특허 번호 제5,505,999호(Krishnan 등)는 불포화 모노- 또는 디카르복실산 에스테르 모노머(예를 들어, 메틸 메타크릴레이트) 및 지방족 공액 디엔 모노머로 이루어진 폴리머로 코팅된 텍스타일 기재를 개시한다. 또한, 상기 폴리머는 불포화 모노- 또는 디카르복실산 모노머(예를 들어, 아크릴산)를 함유할 수 있다. 상기 폴리머는 물리적 및 기계적 특성을 향상시키기 위하여 가교제 및 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
미국 특허 번호 제5,599,898호(Hartmann 등)은 다소 팽윤성인 아미노 함유 "팝콘" 폴리머로서, 용액으로부터 금속 이온(예를 들어, Cu2 + 및 Zn2 +)을 제거하기에 적합한 폴리머를 개시한다. 상기 폴리머는 비닐카르복스아미드(vinylcarboxamide)의 모노머, 모노에틸렌성 불포화 모노머(예를 들어, 메틸 아크릴레이트, 아크릴산) 및 가교제로서 적어도 2개의 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 화합물(예를 들어, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트)로부터 제조된다. 이러한 "팝콘" 폴리머를 텍스타일 또는 패브릭에 사용하거나 또는 도포하는 것은 교시하지 않는다.
미국 특허 번호 제7,074,750호(Hamers 등)는 텍스타일 표면의 방오 처리( soil release treatment)를 위해 양이온성으로 개질된 나노입자를 개시한다. 상기 나노입자는 적어도 60%의 카르복실 함유 에틸렌성 불포화 모노머(예를 들어, 아크릴산 및 메타크릴산); 및 수불용해성 모노에틸렌성 불포화 모노머(예를 들어, 메틸 아크릴레이트), 폴리에틸렌성 불포화 모노머, 술폰산 또는 인산 함유 모노머, 및/또는 수용성 비이온성 모노머의 조합;으로 구성된 친수성 가교 폴리머로 제조된다. 상기 나노입자는 양이온성 폴리머, 다가 금속 이온 또는 양이온성 계면활성제로 코팅된다. 개시된 양이온성 다가 금속 이온은 아연 및 구리를 포함하나, 구리가 모든 분야에서 바람직한 것은 아닌 것으로 지적되어 있다.
미국 특허 번호 제8,506,788호(Wang 등)는 반도체, 회로판 등을 제조하는데 사용되는 구리 도금용 평탄화(leveler) 화합물을 개시한다. 상기 평탄화 화합물은 금속 이온, 전해질 및 다음의 모노머로 이루어진 폴리머성 평탄화제(polymeric leveling agent)를 갖는다: 에틸렌성 불포화 가교제, 에틸렌성 불포화 질소 함유 헤테로고리 모노머 및 메타크릴레이트 모노머. 상기 금속 이온은 바람직하게는 구리 이온이다.
이들의 노력에도 불구하고, 금속 이온을 함유하고 방출하는데 사용되는 현존하는 모든 텍스타일 섬유는 여전히 몇 가지 단점을 갖는다. 예를 들어, 이러한 패브릭은 색상의 제한이 있으며, 사용되는 텍스타일에 따라 달라붙고(clingy), 끈적(staticy)거릴 수 있다. 이 분야에서의 연구는 이러한 단점들이, 적어도 부분적으로, 금속 코팅 용액의 불투명성(opacity)에 기인하는 것임을 보여주었다.
산화 구리(II) 또는 산화제2구리(cupric oxide)(CuO)는 구리의 고급 산화물(higher oxide)이다. 이는 이온 구조를 갖는 흑색 고체이고, 자극성이 있을 수 있다. 그러나, 피부 민감성의 위험은 극히 적은 것으로 간주된다. 한편, 산화 구리(I) 또는 아산화구리(Cu2O)는 입자의 크기에 따라 노란색 또는 적색을 나타낼 수 있으나, 통상적으로 적색 고체이다. 상기 두 가지 이온이 조합되는 경우, 두 가지 이온은 구릿빛(copper-colored) 용액을 낳는다. 이러한 구리 종을 포함하는 경우 붉은 구리색이 우세하기 때문에 패브릭에 다양한 색상을 부여하는 것은 어렵다.
따라서, 패브릭에 부여하기 위해 금속 함유 용액의 불투명성 및 색상을 향상시키는 것이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 직조, 비직조 또는 편조일 수 있으며, 광범위한 색상이 생성될 수 있고 편안하며, 시간 지연이 있게 이온을 방출할 수 있으면서도, 환경친화적이고 인체 착용에 안전한 의복(apparel) 물품 및 가정용 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 금속-주입의 경량 패브릭을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 다양한 유형의 기재, 특히 다양한 유형의 패브릭에 코팅 또는 주입(infusion)을 위한 금속 함유 폴리머를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 이러한 폴리머가 충분한 수용성 및 화학 반응성을 가짐으로써 기재가 수분과 접촉할 때 금속 이온이 방출되도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 금속 주입 폴리머를 함유하는 다양한 색상의 기재가 제조되도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 제조하기에 비싸지 않고, 표준 장비를 사용하여 환경친화적이고 안전한 방식으로 제조될 수 있는 금속 함유 패브릭을 제조하는 것이다.
본 발명의 목적은 반응성 금속을 담체(carrier) 또는 운반체(vehicle)에 의해 기재의 표면으로 도포 또는 전달하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 반응성 금속을 패브릭, 텍스타일 및 다른 제품에 혼입시키는 종전 방법 및 기술의 결함을 개선하기 위한 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 특히 완성된 형태의 제품에 반응성 금속, 예를 들어 금속 이온 및 반응성 금속 염의 효과적인 도포를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 상기 기재에 결합된 금속 이온 및 금속 염이 이동하여 패브릭 또는 기재 밖으로 운반될 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 상기 기재로부터 외부 물체로 금속 이온의 지속 방출을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 물품의 제공에 의해 전술한 목표들은 만족되었는데, 상기 물품은 그 표면에 도포된 반응성 금속 착체를 함유하며 금속 이온이 패브릭 또는 기재 외부의 물체로 전달되는 것을 가능하게 한다. 상기 반응성 금속은 담체 또는 운반체에 의해 상기 물품에 방출가능하게(releasably) 결합된다.
본 발명에 따른 이러한 물품의 제조 방법은 기재; 반응성 금속을 운반하는 담체 또는 운반체의 상기 기재로의 도포; 및 상기 기재의 건조를 요구한다.
특히, 본 발명의 일 측면은 아크릴산, 메틸아크릴레이트 및 우레탄으로부터 선택된 모노머로부터 합성된 폴리머; 및 +1 또는 +2의 산화 상태를 갖는 적어도 1종의 금속, 또는 이의 염 및 배위 착체;를 포함하는 폴리머성 담체 현탁액을 제공하고, 상기 폴리머는 카르복실 말단이 부분적으로 중성화된다. 특정 구현예에서, 상기 폴리머는 테라폴리머이다. 다른 구현예에서, 상기 폴리머는 코폴리머이다.
몇몇 구현예들에서, 상기 금속은 아연 또는 구리 화합물 중 적어도 하나를 포함한다. 이러한 몇몇 구현예들에서, 상기 금속 화합물은 황산 구리(II), 피리티온 아연 및 황산 구리(II) 5수화물 중 적어도 하나를 포함한다. 이러한 특정 구현예들에서, 황산 구리 5수화물은 상기 조성물의 60 중량%로 존재한다. 특정 구현예들에서, 상기 피리티온 아연은 상기 조성물의 1 내지 5 중량%로 상기 조성물 중에 존재한다. 다른 구현예에서, 상기 금속은 2-피리딘티올-1-옥사이드 아연을 포함한다. 이들 특정 구현예에서, 상기 금속은 황산 구리를 더 포함한다.
상기 폴리머성 담체 현탁액의 특히 바람직한 구현예들에서, 상기 금속 화합물은 황산 구리 및 2-피리딘티올-1-옥사이드 아연을 2.45:3의 금속의 몰비로 포함한다.
상기 폴리머성 담체 현탁액의 특정 구현예에서, 상기 현탁액은 옥시알킬렌 폴리아미노에테르를 더 포함한다. 이러한 몇몇 구현예들에서, 상기 옥시알킬렌 폴리아미노에테르는 3-아미노-1-프로판올-2-클로로티틸 에테르, 및 스티렌 이소프렌 및 스티렌 부타디엔 중 적어도 하나로부터 합성된다.
바람직한 몇몇 구현예들에서, 상기 폴리머성 담체 현탁액은 6.0 내지 7.0의 pH, 50 내지 300 센티포이즈의 점도 및/또는 94oC 초과의 인화점을 갖는다.
상기 폴리머성 담체 현탁액은 금속 함량 측면에서 6개월 이하 동안 실온에서 안정하며, 바람직한 구현예에서는 1년 이하까지 실온에서 안정하다. 추가적으로, 상기 금속 화합물은 6개월, 바람직하게는 1년 이하 동안 실온에서 저장되는 경우 상기 폴리머성 담체 현탁액으로부터 빠져나오지 않는다. 바람직한 특정 구현예들에서, 상기 현탁액이 실온에서 6개월 이하 동안 저장되는 경우 현탁액의 색상은 변하지 않는다. 이러한 특정 구현예들에서, 상기 현탁액이 1년 이하 동안 저장되는 경우 상기 현탁액의 색상은 변하지 않는다.
상기 폴리머성 담체 현탁액의 특정 구현예들에서, 상기 폴리머는 폴리메틸 메타크릴레이트 및/또는 폴리히드록시프로필메타크릴레이트이다. 다른 구현예들에서, 상기 폴리머는 우레탄과 같은 모노머로부터 합성된다. 이러한 몇몇 구현예들에서, 상기 우레탄은 히드록실-말단 폴리부타디엔(HTPB), 히드록시-말단 폴리에테르(HTPE) 및 히드록시-말단 카프로락톤 에테르(HTCE)로 이루어진 군으로부터 선택된 프리폴리머를 갖는다. 이러한 특정 구현예들에서, 상기 우레탄은 대략 2,800 g/mol의 평균 분자량을 갖는 HTPB 프리폴리머를 갖는다. 상기 모노머가 우레탄인 다른 구현예들에서, 상기 우레탄은 히드록시-말단 폴리에테르로 구성되며, 이는 폴리-1,4-부탄디올 및 폴리에틸렌 글리콜의 혼합물로서 통상적으로 TPEG로 지칭된다.
특히 다른 측면에서, 본 발명은 아크릴산, 메틸아크릴레이트 및 우레탄으로부터 선택된 모노머로부터 합성된 폴리머; 및 +1 또는 +2의 산화 상태를 갖는 적어도 1종의 금속 화합물로서, 이들의 염 및 배위 착체를 포함하는 금속 화합물;로 구성된 폴리머성 담체 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 고체, 용액, 현탁액 또는 에멀젼일 수 있다.
상기 폴리머성 담체 조성물의 바람직한 구현예에서, 상기 금속 화합물은 구리 및 아연 중 적어도 하나이다. 이러한 몇몇 구현예들에서, 상기 금속 화합물은 아연 및 구리를 포함한다.
특정 구현예들에서, 상기 폴리머성 조성물의 폴리머를 제조하기 위해 사용되는 모노머는 메틸 메타크릴레이트 또는 히드록시프로필메타크릴레이트이다. 다른 구현예에서, 상기 모노머는 우레탄이다. 상기 모노머가 우레탄인 특정 구현예들에서, 상기 모노머는 히드록실-말단 폴리부타디엔 및 히드록시-말단 폴리에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 프리폴리머를 갖는다. 상기 모노머가 우레탄인 다른 구현예들에서, 상기 우레탄은 대략 2,800 g/mol의 분자량을 갖는 히드록실-말단 폴리부타디엔 프리폴리머를 갖는다. 바람직한 몇몇 구현예드에서, 상기 히드록시-말단 폴리에테르는 폴리-1,4-부탄디올(폴리-THF 또는 Terathane) 및 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)의 혼합물(TPEG로도 지칭됨)을 포함한다.
특히 다른 측면에서, 본 발명은 또한 금속-주입 물품을 제공하며, 상기 물품은 피니쉬가 도포된 기재를 포함한다. 상기 피니쉬는 아크릴산, 메틸아크릴레이트 및 우레탄으로부터 선택된 모노머로부터 합성된 폴리머; 및 +1 또는 +2의 산화 상태를 갖는 적어도 1종의 금속;으로 구성된 폴리머성 담체 조성물을 포함하고, 상기 금속은 이온 또는 염의 형태이다.
상기 금속-주입 물품의 몇몇 바람직한 구현예들에서, 상기 기재는 편물 또는 직물이다. 이러한 바람직한 특정 구현예들에서, 편물 또는 직물은 면, 울, 레이온, 모달(modal), 텐셀, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스테르, 스판덱스 또는 임의의 탄성 또는 셀룰로오스성 섬유의 적어도 하나로 구성된다. 이러한 특정 구현예들에서, 상기 패브릭은 폴리에스테르 및 이들의 블렌드로 구성된다. 다른 구현예들에서, 상기 기재는 나일론 및 이들의 블렌드를 포함한다. 또 다른 구현예들에서, 상기 패브릭은 면 또는 다른 천연 섬유, 예를 들어 울을 포함한다. 특정 구현예들에서, 상기 패브릭은 항미생물성(antimicrobial), 항균성(antibacterial), 항진균성(antifungal), 대전방지성, 이온성 및 부드러운 촉감(soft desirable hand)을 갖는다.
금속-주입 물품의 다른 구현예에서, 상기 기재는 섬유이다. 이러한 특정 구현예에서, 상기 섬유는 면, 울, 레이온, 모델, 텐셀, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스테르, 스판덱스 또는 임의의 다른 탄성 또는 셀룰로오스성 재료 중 적어도 하나를 포함한다. 이러한 특정 구현예들에서, 상기 섬유는 폴리에스테르 및 이들의 블렌드로 이루어진다. 다른 구현예들에서, 상기 섬유는 나일론 및 이들의 블렌드를 포함한다. 또 다른 구현예들에서, 상기 섬유는 면 또는 다른 천연 섬유, 예를 들어 울을 포함한다. 상기 기재가 섬유인 바람직한 구현예에서, 상기 섬유는 항미생물성, 항균성, 항진균성, 대전방지성, 이온성 및 부드러운 촉감을 갖는다.
상기 금속-주입 물품의 몇몇 구현예에서, 상기 기재는 얀(yarn)이다. 이러한 특정 구현예들에서, 상기 섬유는 면, 울, 레이온, 모델, 텐셀, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스테르, 스판덱스 또는 임의의 다른 탄성 또는 셀룰로오스성 재료 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 금속-주입 물품의 특정 구현예들에서, 상기 기재는 부직조이다. 이러한 몇몇 구현예들에서, 상기 기재는 면, 울, 레이온, 모델, 텐셀, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스테르, 스판덱스 또는 임의의 다른 탄성 또는 셀룰로오스성 재료 중 적어도 하나로 구성된다.
몇몇 구현예들에서, 상기 금속-주입 물품의 상기 피니쉬는 계면활성제, 분산제 및 점도 조절제 중 적어도 하나를 더 포함한다. 이러한 몇몇 구현예들에서, 상기 점도 조절제는 옥시알킬렌 폴리아미노에테르로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직한 옥시알킬렌 폴리아미노에테르는 3-아미노-1-프로판올-2-클로로티틸 에테르 및 스티렌 이소프렌 및/또는 스티렌 부타디엔으로부터 합성된다.
바람직한 특정 구현예들에서, 상기 피니쉬는 2 내지 20 중량%로 상기 기재에 도포된다.
추가적으로, 본 발명은 염료 배스(dye-bath)법을 통한 금속-주입 텍스타일의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 텍스타일 기재를 제공하는 단계; 상기 텍스타일을 정련(scourig) 또는 표백(bleaching)하는 단계; 아크릴산, 메틸아크릴레이트 및 우레탄으로부터 선택된 모노머로부터 합성된 폴리머; 및 +1 또는 +2의 산화 상태를 갖는 적어도 1종의 금속;으로 구성된 폴리머성 담체 조성물을 포함하는 피니쉬로 염료 배스를 채우는 단계로서, 상기 금속은 이의 배위 착체 및 염을 포함하는 단계; 상기 피니쉬를 115 내지 125oC의 온도까지 가열하는 단계; 상기 피니쉬를 대략 4.0의 pH로 조절하는 단계; 상기 기재를 상기 피니쉬에 침지하는 단계; 과량의 피니쉬를 제거하는 단계; 및 상기 금속-주입 기재를 건조하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 금속-주입 텍스타일의 제조 방법의 몇몇 구현예에서, 상기 텍스타일은 텍스타일이 염료 배스에 놓이기 이전에 4.0 내지 8.0의 pH를 갖는 배스(bath)에서 추가로 전처리된다. 이러한 특정 구현예들에서, pH는 5.0 내지 7.0, 더욱 바람직하게는 7.5 아래, 가장 바람직하게는 대략 6.0이다.
특정 구현예들에서, 상기 제조 방법은 웨트 픽업(wet pick up)으로 조절하기 이전에 2 내지 20 중량%의 상기 폴리머성 담체를 포함하는 피니쉬를 도포하는 단계를 포함한다. 이러한 특정 구현예들에서, 상기 피니쉬는 웨트 픽업으로 조절하기 이전에 2.5 내지 10 중량%의 상기 폴리머성 담체를 포함한다. 이러한 특정 구현예들에서, 상기 피니쉬는 웨트 픽업으로 조절하기 이전에 5 내지 7 중량%의 상기 폴리머성 담체를 포함한다.
상기 방법의 특정 구현예들에서, 상기 피니쉬는 유연제(softener)를 더 포함한다. 이러한 몇몇 구현예들에서, 상기 유연제는 웨트 픽업으로 조절하기 이전에 상기 물품의 3.0 중량%로 포함한다.
상기 방법의 몇몇 구현예들에서, 상기 금속-주입 물품에 도포된 상기 피니쉬는 황산 마그네슘을 더 포함한다. 이러한 특정 구현예들에서, 상기 황산 마그네슘은 웨트 픽업으로 조절하기 이전에 상기 물품의 10 내지 40 중량%로 존재한다.
추가적으로, 본 발명은 패드 트로프(pad trough)를 사용하는 금속-주입 텍스타일의 다른 제조 방법을 제공한다. 이러한 대안적인 방법은, 아크릴산, 메틸아크릴레이트 및 우레탄으로부터 선택된 모노머로부터 합성되는 폴리머; 및 +1 또는 +2의 산화 상태를 갖는 적어도 1종의 금속(상기 금속은 이의 배위 착체 및 염을 포함함);으로 이루어진 폴리머성 담체 조성물로 이루어진 피니쉬를 패드 트로프에 위치시키는 단계; 상기 피니쉬의 pH를 5.5 내지 7.0으로 조절하는 단계; 텍스타일 기재를 상기 패드 트로프에 위치시키는 단계; 상기 텍스타일 기재 상에 상기 피니쉬를 패딩(padding)하는 단계; 과량의 피니쉬를 제거하는 단계; 및 상기 금속-주입 텍스타일을 건조하는 단계;를 포함한다. 패딩 방법의 특정 구현예에서, 상기 방법은 상기 피니쉬를 상기 배스(bath)에 놓기 이전에 상기 피니쉬를 최소 2시간 동안 교반하는 단계를 더 포함한다.
상기 금속-주입 텍스타일을 제조하는 패딩 방법의 몇몇 구현예에서, 상기 텍스타일을 상기 패드 트로프에 위치시키기 이전에, 상기 텍스타일은 7.5 아래의 pH를 갖는 배스에서 전처리된다. 몇몇 구현예들에서, 상기 텍스타일을 상기 패드 트로프에 위치시키기 이전에, 상기 텍스타일이 건조된다.
상기 패딩 방법의 특정 구현예에서, 상기 피니쉬의 온도는 40oC 아래이다. 몇몇 구현예들에서, 프레임 온도는 150oC를 초과하지 않는다.
패딩 방법의 바람직한 구현예들에서, 상기 피니쉬는 웨트 픽업으로 조절하기 이전에 약 5.0 중량%의 폴리머성 담체를 포함한다.
본 발명의 방법의 몇몇 구현예들에서, 상기 피니쉬는 염료를 더 포함한다. 특정 구현예들에서, 상기 피니쉬는 유연제를 더 포함한다. 상기 피니쉬가 유연제를 포함하는 몇몇 구현예에서, 상기 유연제는 웨트 픽업으로 조절하기 이전에 상기 피니쉬의 약 1.0 중량%이다.
본 발명의 방법의 몇몇 구현예들에서, 상기 피니쉬는 상용화제(cempatibilizer)를 더 포함한다. 이러한 몇몇 구현예들에서, 상기 상용화제는 웨트 픽업으로 조절하기 이전에 약 0.5 중량%이다.
본 발명의 방법의 특정 구현예에서, 아세트산 또는 소듐 비카보네이트로 pH가 조절된다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 측면은 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.
반응성 금속 이온 또는 금속 염을 물품에 부여하는 방법 및 이러한 방법에 의해 생성된 물품이 제공된다. 표면에 결합된 반응성 금속을 가지며, 기재 및 상기 기재에 도포된 피니쉬로 구성된 물품이 본 명세서에 기술된다. 상기 피니쉬는 반응성 금속을 이들의 이온 또는 염의 형태로 운반하기 위한 극성, 폴리머성 담체 또는 운반체로 구성된다. 상기 반응성 금속은 +1 또는 +2의 산화수를 갖는 착체 형태의 전이 금속이고, 금속 이온은 완제품의 표면으로부터 떨어져 나올 수 있다.
본 명세서에 기술된 상기 물품 및 그 제조 방법은 다양한 기재로 구성되거나 다양한 기재와 함께 사용되는 것이 적합할 수 있다. 더욱이, 본 명세서에 기술된 방법은 직물 또는 부직포, 염색된 의류 또는 패브릭 부재, 가황 고무 제품(vulcanized rubber product), 사출 성형으로 제조된 제품 및 기타 제품뿐만 아니라 얀(yarn) 또는 섬유를 처리하는데 적합하다. 본 명세서에서 사용된 용어 "패브릭"은 인터레이싱 얀(interlacing yarn), 섬유 또는 필라멘트에 의해 생성된 평면 텍스타일 구조(직물, 부직포 및 편물을 포함함) 뿐만 아니라, 얀, 섬유 또는 필라멘트 자체를 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "기재"는 천연 및 합성 재료로부터 제조된 제품, 제품 부재, 텍스타일 및 텍스타일 부재를 포함한다. 상기 기재는 다른 기재들 중에서도 얀, 섬유, 패브릭, 의류, 모자, 양말, 린넨, 신발 및 신발 안창(insole)을 포함할 수 있다. 바람직한 기재가 아래에서 더 기술된다.
"폴리머" 및 "폴리머성"은 폴리머 및 올리고머를 지칭하고, 호모폴리머 및 코폴리머를 포함한다. "호모폴리머"는 단일 유형의 모노머로부터 형성된 폴리머를 지칭한다. "코폴리머"는 2 이상의 상이한 모노머로부터 제조된 폴리머를 지칭한다. 선형 폴리머는 단일 주쇄로 구성되는 반면, 분지형 폴리머는 하나 이상의 측쇄를 갖는 단일 주쇄로 구성된다. 터폴리머는 3종의 상이한 모노머로 구성된 코폴리머로 종래에 알려져 있다. 본 명세서에서, "테라폴리머(terapolymer)" 또는 "테라폴리머성"은 3개의 모노머로 이루어진 폴리머로서, 3개의 모노머가 모두 동일한 성분인 폴리머를 지칭한다. 또한, 본 발명의 테라폴리머는 동형 삼량체(homotrimeric)로 간주될 수 있다.
용어 "올리고머" 및 "올리고머성"은 이량체, 삼량체, 사량체 등을 지칭한다. "모노머"는 중합될 수 있는 임의의 에틸렌성 또는 아세틸렌성 불포화 화합물을 지칭한다. 이러한 모노머는 하나 이상의 이중 결합 또는 삼중 결합을 함유할 수 있다. 중합될 수 있는 2개 이상의 이중 또는 삼중 결합을 함유하는 모노머는 "가교제"로 지칭된다. 용어 "가교제(cross-linking agent)" 및 "가교제(cross-linker)"는 대체적으로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 용어 ""웨트 픽업(wet pick up)"은 기재에 도포된 염료 또는 조성물의 양을 기재의 중량으로 나타낸 것이다.
본 발명의 폴리머성 담체는 용액, 현탁액, 고체 또는 에멀젼으로 존재할 수 있다. 바람직한 구현예들에서, 상기 담체는 기재에 도포될 수 있는 현탁액으로 존재한다. 상기 담체는 바람직하게는 기재에 도포된 이후에 경화되고(cured), 그 이후 담체는 고체 또는 반고체 상태로 종종 기재상에 존재하거나 또는 기재와 혼합된다(intermingled). 경화는 폴리머 사슬의 가교에 의한 폴리머 재료의 강화(toughening) 또는 경화(hardening)를 지칭한다. 경화는 예를 들어, 열, 화학 첨가제, 흡수, 흡착, 자외선 조사, 전자빔 또는 기타 당해 기술에 공지된 공정에 의해 일어날 수 있다. 본 발명의 폴리머는 바람직하게는 습기 또는 열에 의하여 경화되거나 또는 둘 모두의 사용을 통해 경화될 수 있다.
본 발명은 폴리머성, 바람직하게는 테라폴리머성 또는 코폴리머성 담체의 사용을 포함한다. 상기 담체는 아크릴산, 메틸아크릴레이트 및 우레탄으로부터 선택된 모노머로부터 합성되는 폴리머; 및 +1 또는 +2의 산화 상태를 갖는 1종 이상의 금속, 또는 이의 염 및 배위 착체로 구성된다.
일반적으로, 2 내지 150개의 탄소 원자, 바람직하게는 10 내지 50개의 탄소 원자, 가장 바람직하게는 14 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 모노머가 사용될 수 있다. 본 발명에서 유용한 모노머는 선형, 블록 또는 그래프트 호모폴리머 또는 코폴리머일 수 있다. 이러한 모노머는 통상적으로 약 1 내지 약 50의 중합도, 바람직하게는 약 2 내지 약 50의 중합도를 갖는다.
이러한 모노머의 예는, 아크릴산, 2-브로모아크릴산, 2-(브로모메틸)아크릴산, 2-에틸아크릴산, 하프늄 카르복시에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 2-프로필아크릴산, 소듐 아크릴레이트, 소듐 메타크릴레이트, 2-(트리플루오로메틸)아크릴산 등을 포함한다. 이들 중에서, 아크릴산 및 메타크릴산이 바람직하다. 대략 1,250 g/mol 이상의 분자량을 갖는 폴리아크릴산이 상업적으로 입수가능하고, 특히 본 발명에서 사용하기에 바람직하다. 대략 2,800 g/mol의 평균 분자량이 특정 구현예에서 특히 바람직하다.
용어 "(메트)아크릴"은 아크릴 및 메타크릴을 모두 포함하고, 용어 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 모두 포함한다. 유사하게는, 용어 "(메트)아크릴아미드"는 아크릴아미드 및 메타크릴아미드를 모두 지칭한다. 본 명세서에서, 용어 "(메트)아크릴레이트 모노머"는 모든 유형의 (메트)아크릴, (메트)아크릴레이트 및 (메트)아크릴아미드 모노머를 포함한다.
예로서, 적합한 메타크릴레이트는 메타크릴레이트 또는 히드록시프로필메타크릴레이트를 포함한다. 적합한 알킬(메트)아크릴레이트는 (C1-C24)알킬(메트)아크릴레이트를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 알킬(메트)아크릴레이트의 예는, 이에 한정되는 것은 아니나, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트 및 이들의 혼합물을 포함한다. 특히 바람직한 메타크릴레이트는 메틸 메타크릴레이트 또는 히드록시프로필메타크릴레이트이다.
또한, 모노머는 우레탄으로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명의 목적을 위하여, 폴리우레탄은 카바메이트(우레탄) 링크에 의해 연결된 유기 단위의 사슬로 구성된 폴리머로 지칭된다. 상기 유기 단위는 본 명세서에서 프리폴리머로 지칭된다. 본 발명의 프리폴리머는 화학 양론적으로 "% 자유 NCO", 통상적으로 3-25%를 달성하기 위한 다양한 폴리올 및 이소시아네이트 반응물로 구성된다. "NCO"는 이소시아네이트기를 지칭한다. 폴리올 성분은 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리부타디엔 또는 폴리올계 천연 오일일 수 있다. 상기 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 순수 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI)의 다양한 이성질체, 폴리머성 MDI 및 지방족 유형을 포함하는 종래의 화학 물질의 전 범위로부터 선택될 수 있다.
우레탄 바인더의 선택 및 이들의 특성은 다양한 요구에 따라, 그리고 특히 담체가 도포되는 기재의 선택에 의해 달라진다. 예를 들어, 본 명세서에서 기술된 변형들이 패브릭 상에 금속을 부착시키기 위하여 이루어진다.
바람직한 바인더는 HTPB이다. HTPB는 1,3-부타디엔의 자유 라디칼 중합으로부터 형성되며, 이는 몇몇 분지(branching)를 가져오며, 대략 2.2-2.4의 히드록실 관능성을 갖는 폴리머의 형성을 가져온다. 따라서, 다양한 이관능성 또는 다관능성 이소시아네이트와 함께 사용될 수 있으며, 가소제로서 디옥틸 아디페이트(DOA)를 사용하여 종종 이소포론 디이소시아네이트(IPDI)와 함께 혼합된다.
Figure 112016019759417-pct00001
히드록시-말단 폴리부타디엔(Hydroxy-terminated polybutadiene: HTPB)
본 발명에서 주로 사용되는 HTPB 폴리머는 상업적으로 입수가능한 3가지 형태를 가지며, 이들 모두는 대략 2,800 g/mol의 평균 분자량을 갖는다. R-45M는 배치 공정에 의해 제조된 고품질 군사 등급(military grade) 폴리머이고, R-45HT는 대부분의 시스템에서 사용될 수 있고, PBXN-109(폭약에 통상적으로 사용되는 플라스틱의 유형)과 같은 배합물(formulation)에 대하여 명시된 HTPB Type II 제한 내에 있다. R-45HT는 R-45M보다 높은 점도 및 높은 히드록실 관능성을 가진다. 다른 시스템인 R-45HTLO는 다소 낮은 히드록실 값을 갖는다. R-45HT와 비교할 때, R-45HTLO는 배합물의 경화 속도를 증가시키고 이로써 요구되는 촉매 함량을 감소시키는 것으로 확인되었다. 또한, 아마도 다소 높은 수준의 가교로 인한 경도의 증가도 관찰되었다. 3가지 형태는 모두 본 발명의 금속-주입 물품으로의 응용을 위해 조합될 수 있다.
다른 바람직한 바인더는 HTPE이다. HTPE는 폴리-1,4-부탄디올(폴리-THF 또는 테라탄(Terathane)) 및 폴리에틸렌 글리콜(PEG)의 혼합물(TPEG로도 지칭됨)로 존재하는 본 발명의 담체 조성물을 형성하는데 사용될 수 있다. TPEG는 이관능성이고, 이관능성 이소시아네이트와의 반응은 가교를 일으키지 않는다. 이러한 이유로, 종종 Desmodur N-100(헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI)의 다관능성 뷰렛을 함유하는 이소시아네이트 혼합)과 함께 사용된다. HTPE는 강력 가소제(energetic plasticizer)를 함유하는 배합물 중에 사용될 수 있는 반면, HTPB는 이러한 가소제와 불혼화성이다. 더 높은 밀도의 HTPE와 혼합되면 더 높은 에너지 배합물이 생성된다.
Figure 112016019759417-pct00002
히드록시-말단 폴리에테르(Hydroxy-terminated polyether: HTPE)
본 발명에 사용될 수 있는 대안적인 바인더는 히드록시-말단 카프로락톤 에테르(HTCE)이며, 이는 폴리카프로락톤 (PCL) 또는 폴리카프로락톤 폴리올(PCP)로도 알려져 있다. HTCE 사용의 이점은 저비용이고 상업적으로 입수가능하며, 강력 가소제를 함유하는 배합물에서 사용될 수 있다는 점이다. Dow사는 많은 응용 분야에 적합한 광범위한 폴리카프로락톤을 가지고 있으며, TONETM 폴리올로 판매되고, Solvay는 CAPA® 상표 하에 광범위한 선택을 가진다. 질화 프리폴리머, 예를 들어, 폴리GLYN(폴리(글리시딜 나이트레이트)) 또는 폴리NIMMO(폴리(3-니트라토메틸-3-메틸옥세탄)(poly(3-nitratomethyl-3-methyloxetane))를 함유하는 강력 바인더 시스템이 사용되어 불활성 폴리머를 함유하는 배합물의 성능을 높일 수 있다.
Figure 112016019759417-pct00003
히드록시-말단 카프로락톤 에테르(Hydroxy-terminated caprolactone ether: HTCE)
폴리프로필렌 글리콜 폴리에테르 디올 및 MDI의 예시적인 프리폴리머는 8-10% 범위의 자유 NCO에서 1,000-2,000 cps의 점도를 가질 것이다. 그러나, 많은 입자상 결합 공정은 비교적 저전단 혼합 장비를 사용하여 주위 온도 및 습도에서 입자들을 수분-경화 바인더와 함께 혼합하는 것에 의존하기 때문에, 1,000 cps를 넘는 바인더 점도는 혼합물 내로의 균일한 혼입에 문제를 일으킨다. 이 문제에 대한 해결책은 비반응성 탄화수소 희석제를 10%에서 (몇몇 경우에) 30% 초과 범위의 수준으로 배합물에 혼입시키는 것이다. 탄화수소의 선택은 통상적으로 나프텐계 및 방향족 공정 오일이며, 이는 비교적 비싸지 않고 상기 프리폴리머와 상당히 높은 상용성을 나타내며, 이와 함께 우수한 점도 강하 특성을 나타낸다.
본 명세서에서, 용어 "퍼센트", "%", "중량 퍼센트" 및 "중량%" 모두는, 상기 용어가 사용되는 문맥에서 달리 표시하지 않는 한, 요소 또는 성분이 존재하는 제품 또는 조성물 내에서의 해당 요소 또는 성분의 중량 백분율을 나타낸다.
폴리머성 재료는 아크릴산 또는 메타크릴산의 약 0.5 내지 10 중량% 및 우레탄의 0.5 내지 10 중량%로부터 제조된다. 더욱 특히, 상기 폴리머성 재료는 아크릴산 또는 메타크릴산 또는 우레탄의 약 1 내지 8 %로부터 제조된다. 가장 바람직하게는, 폴리머성 재료는 아크릴산 또는 메타크릴산 또는 우레탄의 약 7 내지 8 %로부터 제조된다. 바람직하게는, 상기 폴리머는 85 내지 130 g/mol, 더욱 바람직하게는 88 내지 112 g/mol, 가장 바람직하게는 88 내지 100 g/mol의 평균 분자량을 갖는다. 상기 폴리머는 우레탄의 경우 대략 90 g/mol 평균 분자량일 수 있고, 메틸 아크릴레이트의 경우 대략 86 g/mol 평균 분자량일 수 있다. 특정 바람직한 구현예들에서, 상기 폴리머는 95 g/mol의 평균 분자량을 갖는다. 다른 바람직한 특정 구현예에서, 상기 폴리머는 우레탄의 경우 112 g/mol 이하의 평균 분자량을 갖는다.
금속 이온의 통상적인 공급원은 물 또는 수계 유기 용매 시스템에 용해되는 모든 금속 화합물이다. 적합한 금속 화합물은, 이에 한정되는 것은 아니나, 무기 및 유기 금속 염, 예를 들어, 금속 황산염, 구리 과황산염, 금속 할로겐화물, 금속 염소산염, 금속 과염소산염, 금속 메탄황산염과 같은 금속 알칸황산염, 금속 알칸올 황산염, 금속 아릴황산염, 금속 플루오르붕산염, 금속 질산염, 금속 아세트산염, 금속 시트르산염 및 금속 글루콘산염을 포함한다. 예시적인 금속들은, 이에 한정되는 것은 아니나, 구리, 주석, 은, 금, 비스무트, 니켈, 아연, 이리듐 및 안티몬을 포함한다. 일 구현예에서, 금속 이온의 공급원은 구리 이온의 공급원이다. 추가적인 일 구현예에서 금속 이온의 공급원은 황산 구리이다.
동일한 금속 또는 상이한 금속을 함유하는 금속 화합물의 혼합물이 사용될 수 있다. 예시적인 금속 혼합물은, 이에 한정되는 것은 아니나, 구리-주석, 구리-주석-비스무트, 구리-아연, 주석-비스무트, 주석-구리-은, 주석-은 및 구리-은을 포함한다. 이러한 금속 이온의 공급원은 일반적으로 상업적으로 입수가능하다.
적합한 금속 염 및 금속 착체화제(complexation agent)는, 예를 들어, Ca, Mg, Ba, Al, Zn, Fe, Cr, Cu, Ni, Co 및 Mn의 수용성염 또는 이들의 혼합물이다. 수용성 금속염의 예는 염화 칼슘, 아세트산 칼슘, 염산 마그네슘, 황산 알루미늄, 염산 알루미늄, 염산 바륨, 염산 아연, 황산 아연, 아세트산 아연, 피리티온 아연(zinc pyrithione), 2-피리딘티올-1-옥사이드 아연(zinc 2-pyridinethiol-1-oxide), 황화철(II), 염화철(III), 황산크롬(III), 황산구리, 황산구리 5수화물(pentahydrate), 황산 니켈, 황산 코발트 및 황산 망간을 포함한다. Cu 및 Zn의 수용성 염을 사용하는 것이 바람직하다. 바람직한 염 및 착체화제는 황산 구리(II), 피리티온 아연, 황산 구리 5수화물, 아미딘 아연 및 2-피리딘티올-1-옥사이드 아연을 포함한다.
상기 금속은 상기 담체 조성물 중에 40 중량% 내지 80 중량%의 총 함량으로 존재할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 금속, 예를 들어 구리(II)염 또는 착체는 상기 담체 조성물 중에 50 중량% 내지 70 중량%로 존재할 수 있다. 더더욱 바람직하게는, 상기 구리(II)염 또는 착체는 상기 담체 조성물 중에 약 60 중량%로 존재한다. 아연 화합물의 경우, 상기 담체 조성물 중에 0.5 중량% 내지 10 중량%; 더욱 바람직하게는 1 중량% 내지 5 중량%로 존재할 수 있다.
특히 바람직한 구현예에서, 구리는 황산구리 또는 황산구리 5수화물로서 50 중량% 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 60 중량%로 존재한다. 특히 다른 바람직한 구현예에서, 아연은 피리티온 아연 또는 아만딘 아연 또는 2-피리딘티올-1-옥사이드 아연으로서 1 중량% 내지 5 중량%로 존재한다. 특히 바람직한 특정 구현예에서, 구리 또는 이의 염은 1-5 중량%의 아연 또는 이의 염 또는 이의 배위 착체와 조합하여, 약 55 중량% 내지 65 중량%로 존재한다. 특히 다른 구현예에서, 구리 및 아연은 2.45:3의 비로 존재한다. 이러한 특정 구현예에서, 2.45:3 비는 황산 구리 또는 황산 구리 5수화물 및 피리티온 또는 2-피리딘티올-1-옥사이드 아연염으로서 제공되는 금속에 기초하여 계산된다.
기계적인 특성을 향상시키고, 경화시 도움을 주며 기타 성분 및/또는 제품의 안정성을 증가시키기 위하여 추가적인 성분이 또한 상기 폴리머성 시스템에 포함될 수 있다. 이들은 결합제(bonding agents), 습윤제, 가교제, 가소제, 점도 조절제, 산화방지제, 안정화제, pH 조절제 및 촉매를 포함한다.
가소제의 첨가에 의해 바인더의 기계적 특성이 바뀌는데, 이는 고유 탄성률(intrinsic modulus: IM)에 요구되는 고무질(rubbery) 특성을 부여하고, 캐스팅이 용이하도록 점도를 감소시키고, 더 높은 고체의 로딩을 가능하게 한다. 또한, 가소제는 유리 전이 온도를 변화하기 위해 사용되며, 여기서 유리 전이 온도는 상기 바인더가 고무질에서 취성(brittle)으로 변하는 온도이다. 이러한 특성들 모두는 가소제의 선택으로 달라질 수 있다. 디옥틸 아디페이트(DOA)는 통상적으로 사용되는 가소제이며, 이는 바람직한 특성의 우수한 균형을 제공한다. 다른 가소제는 이소데실 펠라고네이트(isodecyl pelargonate: IDP), 디옥틸 세카베이트 및 다양한 프탈레이트를 포함한다. 강력 가소제(energetic plastisizer), 예를 들어, N-부틸니트라토에틸니트라민(부틸NENA)가 추가되어 종래의 가소제보다 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 배합물 중 성분들 사이의 물리적 또는 화학적 상호작용을 변화시킴으로써 기계적 특성이 최적화될 수 있다.
Figure 112016019759417-pct00004
N-부틸니트라토에틸니트라민
점도 조절제는 옥시알킬렌 폴리아미노에테르로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 옥시알킬렌 폴리아미노에테르는 3-아미노-1-프로판올-2-클로로티틸 에테르, 스티렌 이소프렌 및 스티렌 부타디엔을 포함한다. 에멀젼 또는 현탁액에서 상기 담체 조성물의 점도가 1,000 cps 미만인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 점도는 500 cps 미만이다. 특히 바람직한 구현예들에서, 담체 현탁액의 점도는 150 내지 250 센티포이즈이다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 담체 현탁액의 점도는 임의의 알려진 점도 측정 방법, 예를 들어, http://www.hydramotion.com/pdf/Website_Viscosity_Units_V2.pdf에서 기술된 방법에 의해 측정될 때, 대략 200 센티포이즈의 최종 점도를 갖는다.
결합제, 예를 들어, Dantocol DHE이 사용되어 충전제 상에 흡착하고 바인더와 화학 결합을 형성함으로써, 바인더와 고형물 사이의 계면 강도(interface strength)를 향상시킬 수 있다. DHE의 주성분은 N,N-디(2-히드록시에틸) 디메틸 히단토인으로서, 히드록실기를 통해 이소시아네이트와 화학 결합을 형성하고, 아미드기를 통해 RDX 및 HMX와 같은 니트라민과 상호작용한다.
Figure 112016019759417-pct00005
DHE
가교제, 예를 들어, 트리메틸올프로판, 삼관능성 알코올은 폴리우레탄 시스템 내에서 추가적인 화학 결합을 형성하고, 기계적 특성을 향상시킨다. 폴리우레탄의 경화 속도는 사용되는 이소시아네이트에 크게 의존하고, 종종 본 발명에 사용하기에 너무 느리다. 비교적 느리게 경화하는 이소시아네이트, 예를 들어, IPDI를 포함하는 배합물은 경화 속도를 증가시키기 위하여 촉매를 포함한다. 트리페닐비스무트(TPB) 및 디부틸주석 디라우레이트(dibutyltin dilaurate: DBTDL)는 통상적으로 사용되는 두 가지 촉매이다. 이는 시간이 지남에 따라 히드록실기의 활성화가 증가하는 효과로 인한 것으로 보인다. 안전성과 관련된 성분의 품질 및 최종 생성물의 안정성이 매우 중요하다.
또한, 산화 방지제가 첨가되어 바인더의 산화를 방지할 수 있는데, 이러한 산화는 과도한 가교와 경화를 유발하고, 낮은 IM 특성, 즉 취성을 갖는 취성 제품을 형성할 수 있다. 몇몇 배합물, 특히 질산염 에스테르는 안정화제, 예를 들어 에틸 센트랄리트(ethyl centralite)를 함유하여 저장 수명(shelf life)을 향상시킨다. 부틸NENA는 0-1% N-메틸-4-니트로아닐린 (MNA)를 함유하여 반응 또는 분해를 촉매화할 수 있는 자유 라디칼을 포획한다(scavenge). 또한, HTPE는 안정화제인 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 (부틸화 히드록시톨루엔, BHT)을 소량(0.05-0.2%)으로 함유한다. 모든 바인더 성분이 경화된 제품에 혼합되어 바람직한 안정성 및 기계적 특성을 갖는 제품을 제공한다.
본 발명의 담체 조성물은 pH 조절제의 포함에 의해 보조될 수 있다. 본 발명의 폴리머성 담체는 4.0 내지 8.0의 pH를 갖는다. 상기 담체 조성물은 중성 pH, 예를 들어 5.0 내지 7.5를 갖는 현탁액으로서 형성되는 것이 바람직하다. 특정 바람직한 구현예들에서, 상기 담체는 5.0 내지 7.0의 pH를 갖는 현탁액에 존재한다. 가장 바람직하게는, 담체 현탁액의 pH는 6.0의 목표 pH로 제조된다.
습윤제, 예를 들어, Invadine® 및 Albaflow® (Huntsman Chemicals)이 상기 담체에 포함되고/포함되거나 텍스타일 기재의 전처리에 사용될수 있다.
본 명세서에서 기술된 폴리머는 종래의 자유 라디칼 개시제를 사용하여 용액 중합에 의해 형성될 수 있다. 상기 용매는 각각의 모노머성 반응물에 대한 용매이어야 하나, 생성된 폴리머에 대한 용매일 필요는 없다. 기타 종래의 중합 기법, 예를 들어, 벌크 중합이 사용되어 목적하는 폴리머를 생성할 수 있다.
상기 폴리머 담체 조성물에 적합한 용매의 예들은 에탄올아민 등 뿐만 아니라 상기 폴리머 담체 조성물 중의 성분들을 용해시킬 수 있는 기타 유기 액체를 포함한다. 이들 중에서, 모노에탄올아민이 특히 바람직하다. 또한, 물이 사용될 수 있다.
본 발명자들은 주로, 프리폴리머를 제조하고, 잔류하는 모든 이소시아네이트 관능성을 디메틸올 프로피온산과 같은 종과 반응시키고, 이후 카르복실산 관능성을 중화시키고 물 중에서 에멀젼화함으로써 안정한 폴리우레탄 폴리머 에멀젼을 생성하였다. 이 방법은 수분 증발을 통해 필름을 형성할 수 있고, 우수한 접착성을 나타낼 수 있으며, 잔류하는 카르복실산 관능성을 통해 가교될 수 있는 많은 유용한 폴리머의 안정한 폴리우레탄 에멀젼을 생성한다. 그러나, 상기 방법은 비교적 고비용이고, 생성된 폴리우레탄 폴리머는 이소시아네이트 관능성을 유지하지 않는다.
이소시아네이트 함유 종에 수용성을 부여하기 위해 사용될 수 있는 다른 방법은 이소시아네이트 관능성 부분을 수용성 종, 예를 들어 폴리에틸렌 옥사이드 모노올 또는 폴리올과 반응시키는 것이다. 이는 물에 쉽게 용해되는 이소시아네이트 종을 가져오나 반응성 이소시아네이트 관능성을 일부 유지한다. 이러한 용해성 이소시아네이트는 접착, 가교 또는 다른 특성을 부여하기 위하여 다른 수계 폴리머에 직접 첨가될 수 있다.
물로 수분-경화 폴리우레탄 바인더를 연장(extending)하는 것은 최종 제품 또는 공정에 사용되기 직전에 반응성 프리폴리머 성분의 물 에멀젼 형성을 통해 달성될 수 있다. 초기 단계는 준-프리폴리머(quasi-prepolymer)의 필요한 특성을 결정하고, 목표 복합체 특성을 달성하기 위한 적절한 폴리올, 이소시아네이트 및 화학양론(stoichiometry)을 선택하는 것이다. 탄화수소 희석제를 혼입하는 배합물이 사용되는 경우, 간편한 출발점은 탄화수소 희석제 없이 프리폴리머를 단순히 제조하는 것이다. 이 생성물은 통상적으로 고점도 유체이다.
두 번째 단계는 적절한 에멀젼화제 및 양을 선택하는 것이다. 이는 다양한 농도의 일련의 계면 활성제 수용액을 제조하는 것을 포함한다. 세 번째 단계는 인-시튜 에멀젼의 형성에서 사용될 기계를 시뮬레이션하는 전단 조건 하에서 2가지 성분(프리폴리머 및 계면 활성제 수용액)을 혼합하는 것이다. 이후 에멀젼의 안정성 및 반응 속도를 평가하고, 이에 따라 계면 활성제 및 프리폴리머 성분이 조절된다.
반응성 이소시아네이트 프리폴리머의 물 에멀젼 공정은 반직관적(counterintuitive)인데, 이는 생성된 에멀젼은 필연적으로 매우 불안정한 재료이기 때문이다. 그러나, (프리폴리머 성분 뿐만 아니라) 에멀젼화제 및 함량의 신중한 선택에 의해, 에멀젼은 이들의 응용 분야 및 사용에 적절하게 안정하도록 형성될 수 있다. 실제 사용시, 형성된 에멀젼의 매우 낮은 점도로 인해, 탄화수소-연장 바인더에 비하여 다양한 입자상 혼합물 중에 훨씬 빠르게 혼입될 수 있고, 이에 의해 혼합 및 수분-경화 공정의 효율이 향상될 수 있다.
전체 모노머 농도는 초기 용액의 총중량을 기준으로 10 내지 40(바람직하게는 25-40) 중량%이어야 한다. 구체적인 농도는 특정 용매, 모노머 및 코폴리머 조합의 용해도 관계에 따라 달라진다. 중합 반응은 주위 온도에서부터 대략 용액의 끓는점까지 다양한 온도에서 수행될 수 있다. 더 낮은 온도가 사용될 수 있고, 40OC - 80OC의 온도가 바람직하다. 대기압보다 작은 압력 또는 대기압보다 큰 압력이 사용될 수 있으나, 대기압에서 반응이 수행될 수 있다. 가장 바람직한 중합 조건은 600C에서 디옥산 중 30 중량%의 모노머를 사용하는 것이다.
상기 중합은 통상적인 자유 라디칼 중합 개시제, 예를 들어, 아조비스이소부티로니트릴 등을 소량(예를 들어, 0.1 내지 1.5 몰%)으로 사용하여 개시된다. 추가적으로, 기타 통상적인 자유 라디칼 중합 성분, 예를 들어 사슬 이동제(부탄티올 등) 등이 사용되어 상기 폴리머의 분자량을 제어할 수 있다. 요구되는 구체적인 양은 종래의 방법에 의해 쉽게 결정될 수 있다.
생성된 폴리머 용액은 상기 용액으로부터 상기 폴리머를 침전시킬 수 있는 재료로 처리될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 재료는 또한 잔류 모노머에 대한 용매이다. 예들은 비고리형 에테르(예를 들어, 디에틸 에테르), 염소화 탄화수소, (예를 들어, 클로로포름) 등을 포함한다. 침전된 폴리머는 알칼리 또는 알칼리 토금속 수산화물, 바람직하게는, 수산화나트륨에 의한 중화에 의해 수용액에 포함되어, 본 발명의 수용성 코폴리머 제품을 형성할 수 있다.
상기 폴리머성 담체 조성물이 94oC 초과의 인화점(flashpoint)을 갖는 에멀젼, 용액 또는 현탁액으로 제조되는 경우가 가장 바람직하다.
상기 폴리머성 담체는 다양한 재료로 구성된 다양한 기재에 도포된다. 바람직한 구현예에서, 상기 기재는 패브릭이다. 상기 기재가 패브릭인 경우, 이는 편직(knit), 예를 들어, 환편(circular knit), 경편(warp knit)(Tricot 및 Raschel), 은 파일 니트(sliver pile knit) 또는 높은 파일 니트(high pile knit)일 수 있다. 상기 기재는 대안적으로 직조 및 비직조로 이루어질 수 있다.
몇몇 구현예에서, 상기 패브릭은 섬유로 이루어질 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 모든 섬유는 다양한 유형의 패브릭으로 조립되거나(assembled) 또는 제작될(fabricated) 수 있는데, 이는 합사(piled yarn)로 형성된 인터로킹 얀(interlocked yarn) 또는 스레드(thread)를 포함하는 패브릭; 및 펠트와 유사한 특성의 패브릭(섬유 또는 필라멘트가 교차점 또는 물림점에서 접착으로 결합되거나 또는 접착으로 결합되지 않고 인터레이싱되거나 또는 인터로킹됨);을 포함한다. 전자의 패브릭 유형의 경우, 명시된 유형의 섬유 또는 필라멘트를 포함하는 얀으로 형성된 직물, 편물, 그물 패브릭(netted fabric), 매듭 패브릭(knotted fabric), 또는 브레이딩 패브릭(braided fabric)일 수 있다.
또한, 본 발명에 의해 고려되는 부직포는 짧은 길이 또는 연속적인 길이의 다수의 섬유들의 무계획적인 분포에 의해 얻어질 수 있다. 이러한 부직포는 소면(carding) 및 원하는 경우 복수의 소면된 웹을 서로 중첩(superimposing)함으로써 얻어지는 것과 같은 패브릭을 포함하며, 이때, 다양한 웹들의 기계 방향은 서로 평행하게 배치되거나 또는 다양한 각도로 배치되는데, 이는, 생성된 패브릭의 특성, 특히 강도 및 절단(cleavage)과 관련하여, 이방성(anisotropy) 또는 등방성(isotropy)을 제공하기 위함이다. 패브릭의 중간 형태(하이브리드 형태라고도 할 수 있음)는 예를 들어 니들 펠트(needle felt)로 알려진 패브릭 유형이 포함될 수 있으며, 니들 펠트에서 직물 또는 편물은 직물계 패브릭을 통해 펀칭된 섬유 또는 필라멘트를 갖는다.
다양한 패브릭은 전적으로 전술한 유형의 섬유, 필라멘트 및 얀으로 형성될 수 있으나, 바람직하게는, 이러한 유형의 섬유 또는 필라멘트와 다른 유형(천연 또는 인공 유래)의 섬유 또는 필라멘트와의 블렌드를 포함한다. 유사하게는, 상기 패브릭은 전술한 유형의 섬유 또는 필라멘트를 포함하는 얀과 다른 섬유(천연 또는 인공 유래)로 형성된 얀의 혼합물로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 패브릭은 면, 울, 실크, 린넨, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(예를 들어, Dacron), 재생성된 셀룰로오스 레이온(regenerated cellulose rayon), 셀룰로오스 아세테이트, 카세인, 비닐 수지 섬유(예를 들어, 비닐 클로라이드 및 비닐 아세테이트 또는 아크릴로니트릴의 코폴리머), 특히 폴리에스테르, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드 및 폴리우레탄 및 이들의 코폴리머의 섬유, 필라멘트 또는 얀을 또한 포함할 수 있다. 섬유, 필라멘트 또는 얀의 비율. 면, 나일론, 폴리에스테르 및 스판덱스, 또는 임의의 기타 탄성 섬유(elastomeric fiber)(예를 들어, 고무 또는 PPU)로 구성된 패브릭이 바람직하다. 면, 나일론, 폴리에스테르 및 스판덱스의 블렌드로 구성된 패브릭이 특히 바람직하다.
상기 기재가 면, 나일론, 폴리에스테르 및 스판텍스의 블렌드로 구성된 직물인 경우, 예를 들어, 나일론, 나일론/스판덱스(예를 들어, nylon/Lycra®), 폴리에스테르 또는 폴리에스테르/스판덱스로 구성될 수 있다. 상기 기재가 나일론/스판덱스 또는 폴리에스테르/스판덱스와 같은 블렌드로 구성되는 경우, 상기 블렌드는 각 성분을 다양한 함량으로 갖는다. 예를 들어, 바람직한 구현예에서, 상기 담체는 나일론/스판덱스 84/16, 85/15, 86/14, 68/32 및 폴리에스테르/스판덱스 92/8, 95/5, 88/12, 84/16, 86/14 및 93/7에 도포되었다. 제곱미터 당 20% 스판덱스 얀 이하, 제곱야드 당 20% 스판덱스 얀 이하 또는 20중량% 이하를 갖는 블렌드가 바람직하다. 그러나, 본 발명은 특정 블렌드 또는 성분의 비로 한정되지 않고, 생성되는 물품의 유형에 의존한다. 본 발명은 구체적으로 100% 면 및 실크 또는 기타 천연 섬유 및 이들의 다양한 블렌드(이에 한정되는 것은 아니나, 고무를 갖는 블렌드를 포함함)를 포함하는 것을 의미한다. 상기 폴리머성 담체가 도포되고, 도포될 수 있는 면 블렌드의 비제한적인 예는 면/스판덱스(여기서, 스판덱스는 제곱미터 당 20% 얀 이하, 제곱야드 당 20% 얀 이하 또는 20 중량% 이하로 존재한다)를 포함한다.
본 발명은 면 및 다른 천연 또는 천연계 섬유, 예를 들어, 울, 텐셀(tencel), 실크, 레이온 등에 적용될 수 있다는 점에서 특별하다. 발명자가 알고 있기로, 천연 패브릭, 특히 면에 금속 함유 폴리머를 도포하는 것은 지금까지 알려져 있지 않다. 기술 분야의 제한으로 인해, 지금까지 금속 이온은 오직, 합성 섬유의 제조 동안(예를 들어, 압출성형(extrudation), 방적(spinning) 동안), 또는, 복잡하고 고비용인 전기 도금을 통해, 합성 섬유에 혼입될 수 있었다. 출원인이 알고 있는 한, 당해 기술 분야에는 복잡하고 고비용인 전기도금 기법에 의하는 것 이외에, 천연 섬유가 최종 형태(예를 들어, 얀, 또는 얀, 섬유 등으로 구성된 직조 또는 편조 물품)로 이미 직조된 이후에 금속 함유 폴리머를 천연 섬유에 적용하는 것은 없었다. 금속 이온을 완제품에 혼입시키는 본 발명의 능력은 상당한 시간과 비용을 절약하고, 환경적인 영향을 낮춘다. 이는 또한, 예를 들어, 가정용 제품(예를 들어, 시트 및 담요) 또는 특정 유형의 의류에서의 사용을 위한 특정 텍스타일 및 그 응용품에서 우수한 안락 수준 및 촉감을 부여한다.
또한, 본 발명의 금속 함유 폴리머성 담체는 다양한 유형의 물품에 도포되거나 또는 혼입될 수 있다. 예를 들어, 상기 담체 및/또는 염료를 물품의 제조 원료인 상기 폴리머성 재료에 직접 혼입(예를 들어, 컴파운딩)하여 플라스틱 물품이 제조될 수 있다. 염료 조성물을 플라스틱 물품의 표면에 도포하여 상기 플라스틱 물품의 제조하는 것은 일반적으로 알려져 있고, 유사한 방식으로 본 발명의 담체가 이러한 유형의 물품에 도포될 있다.
언급한 바와 같이, 상기 물품은 바람직하게는 완성된 텍스타일의 형태를 취한다. 예를 들어, 본 발명의 담체는 양말, 무릎 보호대, 팔꿈치 보호대, 종아리 보호대, 코어 밴드(core band), 발목 보호대, 허리 보조기(back brace), 셔츠, 민소매 티(tank), 자켓, 반바지, 긴바지, 타이츠, 양말류(hosiery), 글로브, 머리띠(headband) 등에 도포될 수 있다. 이러한 제품의 예는 Tommie Copper사의 COPPER ZNERGY® 브랜드로 판매되는 제품이다. 대안적으로, 상기 물품은 바람직하게는 패브릭 볼트, 시트, 베개 커버, 담요 또는 기타 유형의 직조 또는 편조 가정용품의 형태를 취할 수 있다.
본 발명은 상기 물품의 최종 형태, 목적하는 용도 또는 기재의 조성에 한정되는 것을 의미하지 않는다.
본 발명의 주입된 텍스타일 물품의 바람직한 일 구현예에서, 상기 주입된 텍스타일 물품은 양말이다. 그러나, 당해 기술분야의 기술자들은 본 발명의 텍스타일 물품이 양말에 한정되지 않음을 인식할 것이다. 오히려 상기 텍스타일 물품은 텍스타일 물품의 임의의 유형, 예를 들어, 다양한 스타일의 신발, 긴바지, 셔츠, 반바지, 드레스, 헤드 커버링, 글로브 또는 속옷일 수 있다. 여전히, 본 발명은 의류 또는 의복(apparel)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 텍스타일 시트, 예를 들어, 봉제 작업(cut-and-sew operation)에서의 사용을 위해 사용되는 시트를 포함할 수 있다. 추가적으로, 텍스타일 물품은 다양한 기타 형태 또는 응용분야를 가질 수 있다. 예를 들어, 이들은 타이어 또는 로프, 또는 건설 제품용 복합체(composite) 물품 및 허니콤(honeycomb) 물품과 같은 구조 부품을 포함할 수 있으며, 이는 항공기 부품, 자전거 프레임, 카누 및 카약에서부터 다양한 전기 부품 또는 전기 부품용 칩까지 이른다.
의류와 관련하여, 상기 텍스타일 물품은 바람직하게는 몇몇 응용분야(예를 들어, 양말)에서 압축성 또는 안락함을 증가시키기 위한 니트이나, 본 발명에서 사용될 수 있는 구성(construction)의 유형은 한정되지 않는다. 예로서, 다양한 직조, 비직조 또는 복합체 구성 기술이 또한 사용될 수 있으며, 이들 모두는 본 발명의 범위 내에 있다.
상기 기재는 추가적으로 상기 기재에 부착된 염료를 가질 수 있다. 상기 염료는 염기성 염료, 양전하를 갖는 양이온성 염료 또는 반응성 염료일 수 있다. 예를 들어, 상기 염료는 Terasil Black, Terasil Blue, Terasil Red, Terasil Yellow, Erionyl Navy, Erionyl Yellow 및 Erional Red(Huntsman Chemical사 제조)일 수 있으며, 이들 제품은 제로 배출 유해 화학물질(zero discharge hazardous chemicals: ZDHC), Dorolan Black MSRL(M.Dohmen) 및/또는 Ex Acid Blue이다. 상기 물품은 이러한 염료의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 반응성 염료는 DyStar사로부터 입수가능한 Remazol Black B 133%, Remazol Br Blue BB 133%, Remazol Br Blue RW, Remazol BR. Orange 3R, Remazol Br. Red 3BS 150%, Remazol Br. Yellow 3GL gran, Remazol Deep Black GWF, Remazol Deep Black N 150%, Remazol Luminous Yellow FL, Remazol Navy Blue RGB gran, Remazol Orange RGB, Remazol Red RB 133%, Remazol Turquoise G-A 및 Remazol Yellow 3RS-A 150%을 포함한다. 패브릭, 특히 셀룰로오스계를 스펙트럼의 거의 모든 색으로 염색하기 위한 많은 염료가 알려져 있다. 이들은 수많은 상업적 공급원으로부터 쉽게 입수가능하다. 바람직하게는, 상기 염료는 산성이다.
본 발명의 폴리머는 물품의 염색에 사용된 종래의 방법, 예를 들어, 섬유 또는 직조 기재를 염색하기 위한 염료 배스 또는 패드 프레임을 사용하여 도포될 수 있다. 당해 기술분야의 기술자들은 본 발명을 달성하기 위해 수많은 염료 배스 또는 기타 염색 기계들이 사용될 수 있음을 인식할 수 있다. 예를 들어, 상기 염료 배스는 빔, 벡(beck), 제트 및 지그 처리를 통한 염색을 달성할 수 있다.
상기 염료 배스는 수많은 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이는 염료, 예를 들어 산성 염료, 예를 들어, 앞에서 기술한 몇몇 염료 및 시약을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 염료는 약 0.1% 내지 20% OWG(on weight of goods, 상품의 중량 기준)로 존재하고, 더욱 바람직하게는, 상기 염료는 약 1% 내지 10% OWG의 양으로 존재한다.
상기 염료 배스는 염, 바람직하게는 황산 마그네슘을 포함할 수 있다. 출원인은 공정 속도 및 용이성을 위하여 약 1 내지 약 2 중량%의 염을 사용하는 것을 선호하나, 염과 산이 본 발명을 실시하는데 반드시 요구되는 것은 아니다. 추가적인 첨가제, 예를 들어, 다양한 에멀젼화제 및 계면활성제가 또한 첨가되어 당해 기술분야에 알려진 바와 같이 염색을 향상시킬 수 있다. 예시적인 구현예에서, 이러한 보조제는 Invadine®, Albaflow® Albatex®, Invatex®, Univadine®, Albfluid® 및 Ultraphil® 제품(이들 모두는 Huntsman Chemical사로부터 입수가능함); ®Rucogol, ®Ruco Acid, Hydrocol Six (Rudolf Group), 아세트산, 소듐 헥사메타포스페이트, 가성 소다(caustic soda) 및 다양한 소포제(defoaming agent)를 포함한다.
상기 염료 배스는 염료 보조제를 포함할 수 있다. 상기 염료 보조제는 기재에 대한 염료의 부착을 용이하게 한다. 상기 염료 보조제는 염색을 가능하게하는 임의의 양으로 존재할 수 있다.
상기 염료 배스는 상기 배스의 pH 조절을 위해 pH 조절제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 pH 조절제는 유기산이고, 예를 들어, 시트르산, 포름산, 아세트산 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 다른 사람들은 다른 조절제, 예를 들어, 다른 유기 또는 무기산을 선호할 수 있으며, 이 역시 본 발명의 범위 내에 속한다.
본 발명의 목적을 위하여, 출원인은 상기 염료 배스의 pH가 약 3 내지 약 8, 바람직하게는 7.5 아래가 되도록 하는 것을 선호한다. 특정 구현예에서, 5.5 - 7.0의 pH, 더욱 바람직하게는 6.0 - 7.0의 pH가 바람직하나, 다른 구현예에서는 대략 5.0의 pH가 바람직하다. 그러나, 구체적인 pH와 관련하여, 사용되는 폴리머성 담체 및 염료에 따라, 그리고 텍스타일 물품의 원하는 색상에 따라 달라질 것이다.
배스 염색시, 본 발명을 수행하기 위해 필요한 단계들의 순서가 실제로 한정되는 것은 아니나, 출원인은 텍스타일을 배스에 첨가하고, 상기 배스가 가열되는 것을 선호한다. 상기 염료 및 염이 원하는 양으로 첨가되고, 이후 원하는 수준까지 pH를 조절한다. 그 다음, 상기 폴리머성 담체 및 임의의 보조제가 첨가된다. 출원인의 목적을 위하여, 온도를 약 40oC 내지 50oC로 가열하는 것이 이상적이며, 바람직하게는 43 내지 49oC이다. 그러나, 다른 사람들은 배스를 가열한 다음, 텍스타일을 첨가하거나, 또는 염색 공정의 몇 단계 이후에 pH를 조절하는 것을 원할 수 있다. 폴리머, 염료, 염료 보조제 및 염의 첨가의 다양성을 포함하는 이러한 변형은 모두 본 발명의 범위 내에 있다.
도포된 염료 및 피니쉬는 상기 폴리머성 담체를 경화하고/경화하거나 물품을 건조시키기 위하여 도포 이후에 열에 노출되고 건조될 수 있다. 블로킹된 폴리이소시아네이트를 함유하는 일군의 폴리우레탄은 경화를 개시하기 위해 열에 의해 활성화될 필요가 있으며, 이는 건조기 또는 캔(can)과 같은 다른 시스템을 통해 수행된다. 염료 배스에서 처리된 베개 커버는 장비를 완전히 경화하기 위해 다림질되었다. 다른 일성분 시스템(one-component system)은 대기 수분으로 경화된다. 경화 속도는 가용 시간(pot life)으로 연결되며, 이는 가교가 점도 증가 및 경화를 일으키기 이전에 폴리우레탄이 조작될(manipulated) 수 있는 시간이다.
본 발명의 염료 배스에서 생성된 텍스타일 물품은 공지의 담체로 달성된 염색 농도(depth of dyeing)와 유사하거나 또는 더 큰 염색 농도를 나타내었다. 본 발명을 사용한 염색은 완전 침투(full penetration)를 달성하였다. 본 발명에 의해 광견뢰도(lightfastness)(통상적으로 염기성 염료는 낮음)가 더 손상되지 않는다. 광견뢰도는 공지의 염료 보조제를 사용하여 염색된 텍스타일 물품과 본 발명을 사용하여 염색된 텍스타일 물품이 대략 동일한 것으로 확인되었다. 유사하게는, 광견뢰도는 본 발명의 물품의 경우 내부적으로, 외부적으로 대략 동일하였다.
몇몇 텍스타일 물품의 경우, 심미적인 이유로 염료를 수용하는 섬유 기재의 능력이 중요할 수 있다. 예를 들어, 색상은 물품의 가시성(visibility)을 향상시킬 수 있으며, 이는 해질녘 또는 어두운 곳에서 달리는 조깅하는 사람들에게 중요할 수 있다. 유사하게는, 색상은 물품의 착용자를 구별하는데 도움이 될 수 있으며, 이는 예를 들어, 스포츠 팀에 중요할 수 있다. 여전히, 색상은 중요한 특성을 갖는 물품을 구별하는데 중요할 수 있다. 가정용품과 관련하여, 특정 색상은 진정 효과를 갖는 것으로 확인되었다. 따라서, 본 발명은 모든 유형의 색상의 금속-방출 물품이 달성될 수 있는 이점이 있다.
게다가, 구별보다도, 색상은 물품의 어울림(blend-in)을 돕기 위해 또한 사용될 수 있다. 어울림 능력은 위장 분야, 예를 들어, 위장 셔츠, 조끼 및/또는 바지 분야에서 점점 더 중요할 수 있다. 추가적으로, 이러한 물품을 이전에 가능하지 않던 새로운 색상으로 제공할 수 있는 것은 시장성(salability)을 향상시킨다. 또한, 금속-방출 염색 물품을 더욱 효율적으로 생성할 수 있는 것은 비용을 감소시키고, 이는 더 많은 소비자가 이러한 제품을 구매하도록 할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 완제품은 블랙, 실버, 슬레이트 그레이(slate grey), 화이트, 블루, 석류(pomegranate), 핑크, 누드, 네이비, 블랙베리, 올리브, 오키드(orchid), 푸른빛(azure), 그린, 코랄, 오렌지, 레드, 옐로우, 자두(pulm) 및 브라운색 패브릭 및 의류를 포함한다. 본 발명은 이러한 색상에 한정되지 않는다.
상기 폴리머성 담체 조성물이 도포된 물품은 염색 배스 절차로 한정되지 않는다. 또한, 본 발명은, 피니쉬 배스/패드로의 침지; (패드에 대한) 스프레이 도포; (패드에 대한) 발포 도포; 정련(scour)/세척 또는 표백(bleach) 기계; 인-배스(연속식 또는 배치식), 텀블러 또는 연화(softening) 기계(연속식 또는 배치식), 습식 프린트 및 3d 및 승화(sublimation) 프린트 기법(디지탈 포함)을 사용하여, 상기 폴리머성 담체가 도포되는 물품을 포함하고, 이들의 기본적인 단계들은 당해 기술분야의 기술자에게 잘 알려져 있다.
본 발명의 금속-함유 담체가 도포된 필라멘트, 섬유 또는 얀 및 패브릭에 종래의 피니쉬 공정, 예를 들어, 크림핑(crimping), 컬링(curling), 사이징(sizing), 연화(softening) 또는 윤활화(lubricating)를 가함으로써 제직(weaving), 편직(knitting) 및 다른 텍스타일 작업을 용이하게 할 수 있다.
본 발명에 따라 생성된 필라멘트, 스레드 또는 얀은 다양한 유형의 패브릭의 제조에 유용하다. 그러나, 이들은 압박 의류(compression garment) 등의 제조에 특히 유용하다. 본 발명의 이점은 직물, 부직포 또는 편물이 포함된 의류의 제작에 특히 적합한 패브릭이 중량, 인장 탄성률(tensile modulus), 인장 강도(tensile strength), 파단 신율(elongation at break), 흡습력(moisture absorptivity) 또는 전기 전도성에 의해 제한되지 않는 것이다.
본 발명에 따른 금속 함유 물품은 원하는 기계적 특성(텍스타일 섬유의 탄성률, 인장 강도, 연신율 등을 포함함)을 제공할 수 있는 고분자량을 가질 뿐만 아니라, 하기의 추가적인 요구사항을 만족하는 섬유를 제공할 수 있다:
(a) 수분 회복율(moisture regain), 즉 텍스타일 특성의 열화 없이 수분을 흡수하는 능력;
(b) 대전 방지 특성, 즉 표면 저항(surface resistance);
(c) 세탁 및 드라이 클리닝에 대한 저항력, 즉 기계적 특성, 색바램(fading) 등의 손실 없이, 25회 이상까지의 세탁 및/또는 드라이 클리닝 반복 횟수를 견뎌야 함;
(d) 대기 영향에 대한 저항력, 즉 기계적 특성, 색바램 등의 손실 없이, 빛, 산소, 오존, 산성 불순물 등을 견뎌야 함;
(e) 부드러운 촉감(soft hand), 우수한 인장 강도(tear strength); 및
(f) 방지(repellant) 특성(물, 바람, 비, 눈, 곤충).
본 발명의 담체를 1 내지 20 중량% 함유하는 패브릭은 전술한 요구사항을 모두 만족함과 동시에, 의류 제품, 특히, 신발, 모자 및 옷, 특히 압박 의류, 가정용품, 예를 들어, 시트, 침구, 담요 등에 필수적인 안락함, 내마모성(abrasion-resistance) 및 대전 방지 특성을 필요한 정도로 제공한다.
본 발명은 이제 하기 비제한적인 실시예에 의해 기술될 것이다.
실시예 1: 아연 및 구리 함유 폴리머의 제조.
작은 스테인레스강 비이커에서, 13,500몰의 암모니아 및 4,507몰의 에틸렌 옥사이드로 에탄올아민 용액을 제조하였다. 시약들이 완전히 반응하도록 혼합물을 30분 동안 교반하였다. 암모니아의 양은 상기 혼합물의 온도를 제어함으로써 제어될 수 있다. 통상적으로, 더 적은 암모니아를 갖기 위하여 반응 혼합물을 70F보다 높지 않은 온도에서 천천히 가열하거나, 더 많은 암모니아를 갖기 위하여 반응 혼합물을 냉각할 수 있다. 당해 기술에 공지된 방법으로 모노에탄올아민(monoethanolamine: MEA)을 회수하고, 수상(water phase)에서 물과 혼합하고, 더 낮은 압력 하에서 암모니아의 액화를 유지하였다.
무수 황산구리를 80% 탈이온수 및 0.02%의 에탄올아민 용액에 현탁시켜서 청색 혼합물을 생성하였다. 0.07%의 현탁된 황산 구리 혼합물을 폴리메틸 메타크릴레이트 또는 폴리히드록시프로필메타크릴레이트의 분산 수용액에 첨가하였다. 0.33% 피리티온 아연을 상기 혼합물에 첨가하여 무색에 가까운 용액을 생성하였다.
실시예 1의 폴리머를 4 중량%로 패브릭에 도포하였다. 상기 패브릭을 건조시켰다.
실시예 2: 아연 및 구리 함유 폴리머의 제조.
액체 질소 하에서 대략 21oC의 온도를 유지하면서 실시예 1의 반응을 수행하였다.
실시예 3: 아연 및 구리 함유 폴리머의 제조.
작은 스테인레스강 비이커에서, 13,500몰의 암모니아 및 4,507몰의 에틸렌 옥사이드로 에탄올아민 용액을 제조하였다. 시약들이 완전히 반응하도록 혼합물을 30분 동안 교반하였다. 당해 기술에 공지된 방법으로 모노에탄올아민(MEA)을 회수하고, 수상에서 물과 혼합하고, 더 낮은 압력 하에서 암모니아의 액화를 유지하였다.
무수 황산구리를 80% 탈이온수 및 0.02%의 에탄올아민 용액에 현탁시켜서 청색 혼합물을 생성하였다. 0.07%의 현탁된 황산 구리 혼합물을 폴리우레탄 분산 수용액에 첨가하였다. 0.33% 피리티온 아연을 상기 혼합물에 첨가하여 무색에 가까운 용액을 생성하였다.
상기 폴리머를 4 중량%로 패브릭에 도포하였다. 상기 패브릭을 건조시켰다.
실시예 4: 염료 배스 공정
7.5 아래의 pH를 갖는 배스에서 전처리한 양말(나일론/스판덱스)을 적용된 화학 물질이 없도록 세척하고, 표백 및 정련하여 잔류하는 오일 및 왁스를 제거하였다. 상기 양말을 저욕비(low liquor ratio)(10:1 물:패브릭) 피니싱 기계의 염료 배스에 첨가하였다. 이후, 염색된 양말을 하기 조성을 갖는 피니쉬로 처리하였다.
Figure 112016019759417-pct00006
수조를 37oC까지 가열하고; 아세트산 및 황산 마그네슘을 첨가하였다. 상기 혼합물을 2분간 교반하였고, 교반하에 아연 및 구리를 함유하는 폴리머 담체 현탁액을 증대시키면서 첨가하였다. 상기 혼합물을 46 내지 48oC까지 가열하였다. 이 온도에 이르면, 수조가 맑아질 때까지 상기 가열된 혼합물을 15분 동안 순환시켰다. 유연제를 첨가하고 상기 수조를 46oC에서 추가로 8분간 교반하였다. 양말을 염색한 이후, 상기 수조를 배수하고, 구심력으로 양말로부터 피니쉬를 추출하였다. 상기 재료를 필요한 만큼 취하였다.
실시예 5: 염료 배스 공정
더 높은 비율의 기계(예를 들어, 20:1, 물:패브릭)를 사용하였다는 점을 제외하고, 실시예 4에서와 같이 크루 셔츠(crew shirts)를 제조하였다. 피니쉬는 7%의 아연 및 구리 함유 폴리머 담체 현탁액을 포함하였고, 소듐 비카보네이트를 사용하여 배스 pH를 4.0으로 설정하였다.
실시예 6: 패드 프레이밍 공정(framing pad process)
7 미만의 pH를 갖는 배스에서 전처리한 폴리에스테르/스판덱스 84/16 환편(circular knit) 져지를 피니쉬 패드에서 오직 물로만 건조시켰다. 하기의 조성을 갖는 피니쉬를 제조하였다:
Figure 112016019759417-pct00007
아연 및 구리를 함유하는 상기 폴리머 담체 현탁액을 상기 현탁액이 균일할 때까지 최소 2시간 동안 혼합하였다. 필요한 물의 50% 이하로 화학 탱크를 채우고, 40oC까지 가열하였다. 그 다음, 상기 상용화제를 혼합하면서 탱크에 첨가하고, 아세트산/소듐 비카보네이트로 pH를 5.5 - 7.0으로 조절하였다. Tenter 프레임과 동시에 개방 폭 패드 트로프(open width pad trough)로 상기 피니쉬를 첨가하고, 트로프에서 1회 재순환시켜 상기 피니쉬를 여과시켰다. 프레임 온도가 140oC를 초과하지 않도록 하고, 상기 피니쉬를 85% 웨트 픽업(wet pick up)으로 패브릭에 도포하였다.
실시예 7: 패드 프레이밍 공정
폴리에스테르/스판덱스 84/14에 대하여 다양한 염료 조성물을 사용하여 85% 웨트 픽업으로 실시예 6의 패드 프레이밍 공정을 수행하였고, 누드, 블랙, 실버 및 실버 헤더(silver heather) 의류를 생성하였다.
실시예 8: 패드 프레이밍 공정
폴리에스테르/스판덱스 84/12 패브릭에 대하여 몇몇 염료 조성물로 85% 웨트 픽업으로 실시예 6의 패드 프레이밍 공정을 수행하여, 실버 및 실버 헤더 의류를 생성하였다.
구체적인 예들은 반응성 금속을 패브릭 또는 섬유에 도포하여 물품의 외부로 전달할 수 있는 금속 이온을 갖는 의류 및 패브릭 부재를 생성하는 것에 관한 것이나, 본 개시의 범위 내에 있는 다른 자명한 응용분야가 또한 고려될 수 있다.
반응성 금속 이온 또는 착체가 결합된 표면을 가질 수 있는 물품은 패브릭, 폼, 성형품, 신발, 완성된 의류 또는 반응성 금속 또는 금속 착체를 함유하는 담체 또는 운반체를 수용할 수 있는 표면을 갖는 기타 물품일 수 있다.

Claims (20)

  1. 폴리머성 담체 조성물로서, 상기 조성물은
    우레탄으로부터 선택된 모노머로부터 합성된 폴리머; 및
    +1 또는 +2의 산화수를 갖는 적어도 1종의 금속;을 포함하고,
    상기 금속은 이들의 염 또는 배위 착체를 포함하고,
    상기 조성물은 현탁액(suspension)이고,
    황산 구리(II) 5수화물(pentahydrate)이 상기 현탁액의 50 내지 70 중량%로 존재하는, 폴리머성 담체 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속은 아연 및 구리, 또는 이들의 염 또는 배위 착체로 이루어진, 폴리머성 담체 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 우레탄은 히드록실-말단 폴리부타디엔, 히드록시-말단 폴리에테르 및 히드록시-말단 카프로락톤 에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 프리폴리머인, 폴리머성 담체 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 히드록시-말단 폴리에테르는 폴리-1,4-부탄디올 및 폴리에틸렌 글리콜의 코폴리머를 포함하는, 폴리머성 담체 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모노머를 0.5 내지 10 중량% 포함하는, 폴리머성 담체 조성물.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 금속은 황산 구리(II) 및 아연 피리티온(zinc pyrithione) 중 적어도 하나를 더 포함하는, 폴리머성 담체 조성물.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 아연 피리티온은 상기 현탁액의 0.5 내지 10 중량%로 조성물 내 존재하는, 폴리머성 담체 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 현탁액은 옥시알킬렌 폴리아미노에테르를 더 포함하는, 폴리머성 담체 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머는 테라폴리머(terapolymer)인, 폴리머성 담체 조성물.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 금속은 은(silver), 또는 이의 염 또는 배위 착체를 포함하는, 폴리머성 담체 조성물.
  16. 금속-주입(metal-infused) 물품으로서, 상기 물품은,
    기재; 및
    상기 기재에 도포되고, 제1항의 폴리머성 담체 조성물을 포함하는 피니쉬;를 포함하고,
    상기 금속은 이온 또는 염 형태인, 금속-주입 물품.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기재는 직물(woven fabric)인, 금속-주입 물품.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 직물은 면, 나일론, 폴리에스테르 및 스판덱스 중 적어도 하나로 구성되는, 금속-주입 물품.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 피니쉬는 상기 기재에 2 내지 20 중량%로 도포되는, 금속-주입 물품.
  20. 폴리머성 담체 현탁액으로서, 상기 현탁액은
    우레탄으로부터 선택되는 모노머로부터 제조된 폴리머 0.5 내지 10 중량%; 및
    +1 또는 +2의 산화수를 갖는 적어도 1종의 금속, 이의 염 또는 배위 착체;를 포함하고,
    황산 구리(II) 5수화물이 상기 현탁액의 50 내지 70 중량%로 존재하고,
    상기 현탁액은 1,000 cps 미만의 점도를 갖는, 폴리머성 담체 현탁액.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9574969B2 (en) 2014-05-09 2017-02-21 Corning Incorporated Apparatuses for screen testing an optical fiber and methods for using the same
US20160356669A1 (en) * 2015-06-08 2016-12-08 Corning Incorporated Integrated capstan and apparatus for screen testing an optical fiber
US11098444B2 (en) 2016-01-07 2021-08-24 Tommie Copper Ip, Inc. Cotton performance products and methods of their manufacture
WO2023012508A1 (en) * 2021-08-06 2023-02-09 Indian Institute Of Science A method for fabricating an antimicrobial layer on a fabric and a coated fabric thereof
CN115404037B (zh) * 2022-09-29 2023-08-15 东莞市纳百川电子科技有限公司 一种金属手模焊缝填充材料、制备方法及焊缝处理工艺

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080152894A1 (en) * 2006-12-20 2008-06-26 Amcol Health & Beauty Solutions Treated substrates having improved delivery of impregnated ingredients

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1226806A (ko) * 1967-08-09 1971-03-31
US3932353A (en) * 1970-09-28 1976-01-13 Aerojet-General Corporation Stabilizers for functionally terminated butadiene polymers
GB1375549A (ko) * 1970-12-10 1974-11-27
AU1338883A (en) 1982-02-05 1983-08-25 Sheldon M. Atlas Antistatic fabrics incorporating specialty textile fibers having high moisture regain and articles produced therefrom
US4968734A (en) 1986-07-01 1990-11-06 W. R. Grace & Co.-Conn. Cement admixture
US5071681A (en) 1988-07-28 1991-12-10 James River Corporation Of Virginia Water absorbent fiber web
DE4237439A1 (de) 1992-11-06 1994-05-11 Basf Ag Unlösliche, nur wenig quellbare Polymerisate mit Aminogruppen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
US5403640A (en) 1993-08-27 1995-04-04 Reichhold Chemicals, Inc. Textile coating and method of using the same
US5540920A (en) * 1994-11-22 1996-07-30 Olin Corporation Synergistic biocide composition containing pyrithione plus an additive
JPH09228241A (ja) * 1996-02-20 1997-09-02 Japan Exlan Co Ltd 抗菌・抗黴繊維とその製造方法
JP3841232B2 (ja) * 1996-06-05 2006-11-01 Ｊｓｒ株式会社 塗膜形成用組成物
US5747392A (en) * 1996-11-19 1998-05-05 Hi-Tex, Inc. Stain resistant, water repellant, interpenetrating polymer network coating-treated textile fabric
US6093422A (en) 1998-01-23 2000-07-25 Zodiac Pool Care, Inc. Biocidal compositions for treating water
EP1189581B2 (en) * 1999-06-25 2017-09-27 The Procter & Gamble Company Topical anti-microbial compositions
JP2003530489A (ja) 1999-12-28 2003-10-14 キンバリー クラーク ワールドワイド インコーポレイテッド 放出制御抗菌剤を含むワイプ
DE10128894A1 (de) 2001-06-15 2002-12-19 Basf Ag Verfahren zur schmutzablösungsfördernden Behandlung von Oberflächen textiler und nicht-textiler Materialien
WO2003016612A1 (en) * 2001-08-15 2003-02-27 Sanyo Chemical Industries, Ltd. Textile treatment
GB2397578B (en) * 2002-12-17 2004-12-08 Ici Plc Aqueous dispersions of polyurethane-addition polymer hybrid particles especially for use in coating compositions
AU2003249377A1 (en) * 2002-12-20 2004-07-29 Dow Global Technologies Inc. Process to make synthetic leather and synthetic leather made therefrom
US7399519B2 (en) * 2003-09-22 2008-07-15 Milliken & Company Treated textiles and compositions for treating textiles
US7745509B2 (en) * 2003-12-05 2010-06-29 3M Innovative Properties Company Polymer compositions with bioactive agent, medical articles, and methods
JP3941112B2 (ja) * 2003-12-19 2007-07-04 日本エクスラン工業株式会社 抗菌・抗黴ポリマー粒子の製造方法
CA2573154A1 (en) * 2004-07-08 2006-02-09 Bfs Diversified Products, Llc Mold resistant construction boards and methods for their manufacture
TWI328622B (en) 2005-09-30 2010-08-11 Rohm & Haas Elect Mat Leveler compounds
US8741197B2 (en) 2007-03-28 2014-06-03 Cupron Inc. Antimicrobial, antifungal and antiviral rayon fibers
DE102007043311B4 (de) 2007-09-12 2010-02-25 Trovotech Gmbh Zusammensetzung mit antimikrobieller Wirkung, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
US8277826B2 (en) * 2008-06-25 2012-10-02 Baxter International Inc. Methods for making antimicrobial resins
EP2352876B1 (en) * 2008-11-04 2012-12-12 Basf Se Treated textile material for use in aquatic environments
DE102010041239A1 (de) * 2010-09-23 2012-03-29 Evonik Degussa Gmbh Prepregs auf der Basis lagerstabiler reaktiven oder hochreaktiven Polyurethanzusammensetzung
WO2014099923A1 (en) * 2012-12-18 2014-06-26 Basf Se Improved antimicrobial effects in polymers

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080152894A1 (en) * 2006-12-20 2008-06-26 Amcol Health & Beauty Solutions Treated substrates having improved delivery of impregnated ingredients

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