KR101951759B1 - 정전기방지용 직물 처리용 조성물, 이의 제조방법, 이를 이용한 정전기방지 처리 방법, 염색방법 및 정전기방지성 직물 - Google Patents

정전기방지용 직물 처리용 조성물, 이의 제조방법, 이를 이용한 정전기방지 처리 방법, 염색방법 및 정전기방지성 직물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도전성폴리머 콜로이드 입자, 2종 이상의 계면활성제, 물 및 극성 용매를 포함하고, 계면활성제의 함량이 0.9 내지 5 중량%인, 정전기방지용 직물 처리용 조성물과 이를 이용한 정전기방지 처리 방법, 상기 조성물을 포함하는 정전기방지용 직물 염색용 조성물과 이를 이용한 염색 방법, 및 이들에 의하여 제조된 정전기방지성 직물에 관한 것이다.

Description

정전기방지용 직물 처리용 조성물, 이의 제조방법, 이를 이용한 정전기방지 처리 방법, 염색방법 및 정전기방지성 직물{ANTISTATIC COMPOSITION FOR TREATING TEXILE, PREPARING METHOD THEREOF, ANTISTATIC TREATING METHOD AND DYEING METHOD USING THE SAME AND ANTISTATIC TEXILE}
본 명세서는 정전기방지용 직물 처리용 조성물, 이의 제조방법, 이를 이용한 정전기방지 처리 방법, 염색방법 및 정전기방지성 직물에 관한 것이다.
모든 직물은 제직된 상태로서는 각종 용도에 적합한 원단이나 산업자재용 직물로서의 값어치가 없다.
생활수준의 고도화와 감성과 개성을 중요시하는 소비자들의 소비패턴의 다양화로 인하여, 고기능성을 중요시하는 의류와 산업자재용 직물을 선호하는 시대로 변화해 가고 있다.
합성 직물은 소수성 섬유로서, 합성섬유의 단점인 정전기가 매우 잘 발생한다. 합성섬유는 전기 절연체이기 때문에 정전기 발생으로 인하여 전자부품의 품질을 저하시키거나, 먼지를 흡착하거나, 때에 따라서는 발화 원인이 될 수도 있으므로, 이에 대한 대책이 절대 필요하다.
종래에는 정전기를 제거하는 방법으로서, 유연제나 계면활성제를 이용한 대전방지제를 사용하였지만, 이러한 방법은 일시적이며 저습도하에서는 정전기방지 효과가 거의 없어져버리는 문제가 있다. 그 때문에, 습도 의존성이나 외기조건의 영향을 받지 않는 영구 정전기방지 직물이 요구되고 있다.
계면활성제를 이용한 정전기방지 처리 방법은 공기 중의 수분을 이용하여 계면활성제가 이온 도전성으로 작용하기 때문에 저습도 상태에서는 정전기방지 효과가 거의 없으며 세탁 후에는 전혀 성능을 발휘 할 수 없는 단점을 가지고 있다.
한편, 탄소나노튜브를 이용한 정전기방지용 직물이 개발되어 있으나, 경사 위사 배열에 의한 제직 원단으로서 의류 및 산업분야 응용에 한계가 있다.
또한, 알루미늄, 구리, 니켈 등의 금속이온으로 도금 피막된 정전기방지 직물 등이 있으나, 이들 직물은 전기저항의 조절이 곤란하고, 투명성이 없으며, 피막의 강도가 약한 문제점 등이 있다.
따라서, 직물에서 발생되는 정전기를 제거하기 위한 방법이 많이 연구되고 있으나, 아직까지 이를 제거하는 효과적인 방법은 발명되지 않고 있다.
전자산업이나 클린 사업장에서 필요로 하는 정전기방지 의류 및 정전기방지 산업 자재용 직물을 제조하기 위하여 다수의 시도가 있어 왔다.
이와 같은 정전기방지 성능을 갖는 직물은 소비자, 비즈니스 요구, 및 군사, 의료, 자동차, 항공분야 등 다양하게 필요로 하고 있다.
본 출원은 일반 직물 및 산업용 직물에 영구 정전기방지 기능을 부여할 수 있는 조성물, 이의 제조방법, 이를 이용한 정전기방지 처리 방법, 염색방법 및 정전기방지성 직물을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는 도전성폴리머 콜로이드 입자, 2종 이상의 계면활성제, 물 및 극성 용매를 포함하고, 계면활성제의 함량이 0.9 내지 5 중량%인, 정전기방지용 직물 처리용 조성물을 제공한다. 여기서, 상기 정전기방지용 직물은 일반 직물 또는 산업용 직물이며, 예컨대 섬유, 터치패널, 클린룸 칸막이, 전자부품 포장재, 의료재, 항공산업재, 또는 전자산업재일 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 정전기방지용 직물 처리용 조성물은 바인더를 더 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 전술한 실시상태에 따른 조성물 및 염료를 포함하는 정전기방지용 직물 염색용 조성물을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시 상태는
도전성폴리머, 2종 이상의 계면활성제, 물 및 극성용매를 포함하는 조성물을 준비하는 단계;
상기 조성물을 교반함으로써 도전성폴리머를 콜로이드 상태로 분산하는 단계를 포함하는 섬유 또는 직물의 정전기방지용 직물 처리용 또는 염색용 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 전술한 섬유 또는 직물의 정전기방지용 직물 처리용 또는 염색용 조성물에 의하여 섬유, 터치패널, 클린룸 칸막이, 전자부품 포장재, 의료재, 항공산업재, 또는 전자산업재의 직물을 도포하거나 침적하는 단계를 포함하는 정전기방지 처리 또는 염색방법을 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 직물은 폴리아마이드, 폴리에스테르 및 셀룰로오스 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 직물이다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 내부 또는 표면에 도전성폴리머를 갖는 정전기방지성 직물을 제공한다.
본 명세서에 기재된 실시상태들에 따르면, 도전성폴리머를 이용하여 일반 직물 및 산업용 직물에 영구 정전기방지 기능을 부여할 수 있는 조성물을 제공할 수 있다. 구체적으로, 물에 난용성인 도전성폴리머를 수분산성 도전성폴리머 콜로이드 분산액으로 제조함으로써 직물에 정전기방지 기능을 부여할 수 있는 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 상기 수분산성 콜로이드 분산액을 산성 염료, 분산 염료, 반응성 염료와 같은 염료와 혼합함으로써 정전기방지 기능과 함께 염색을 할 수 있는 염색용액을 제공할 수 있다. 상기 염색용액을 이용하여 폴리아마이드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 셀룰로오스 섬유, 또는 직물을 염색함으로써, 영구정전기방지 성능을 갖는 직물을 제공할 수 있으며, 이들 직물은 의류 또는 산업용 직물로서 활용될 수 있다.
각종 의류 및 산업용 직물에 영구 대전방지 기능성을 극대화함으로써, 작업복 및 소비자 니즈에 적용하여 정전기에 의해 유발되는 산업 현장의 각종 사고 및 장해를 예방할 수 있으며, 또한 일상생활에서 정전기 발생으로 인한 불편함을 덜어주게 하는 등의 응용 제품에 활용이 가능하다. 또한, 생산 공정이 간단하고 세탁 내구성이 우수하며, 도포하여 건조시키는 것만으로 우수한 도전성을 갖고, 비용을 감소시킬 수 있으며, 다양한 직물을 공업적으로 대량 생산 처리가 가능하다.
따라서, 본 명세서의 실시상태들에 따르면, 제전 작업복, 유니폼, 등의 의류, 카펫, 커텐, 의자 덮개 등의 인테리어 직물, 모자, 구두, 가방, 자동차, 전차, 비행기, 등의 시트, 상업용 섬유 제품 및 산업적으로 이용 가능성이 매우 높다.
이하, 본 명세서를 상세히 설명한다.
본 출원의 일 실시상태는 도전성폴리머 콜로이드 입자, 2종 이상의 계면활성제, 물 및 극성 용매를 포함하고, 계면활성제의 함량이 0.9 내지 5 중량%인, 정전기방지용 직물 처리용 조성물을 제공한다. 여기서, 상기 정전기방지용 직물은 일반 직물 또는 산업용 직물이며, 예컨대 섬유, 터치패널, 클린룸 칸막이, 전자부품 포장재, 의료재, 항공산업재, 또는 전자산업재일 수 있다
상기 조성물을 이용하여 직물을 처리하는 경우, 도전성폴리머가 직물의 내부 및 표면에 적층된 상태로 흡착이 이루어진다. 도전성폴리머의 낮은 표면 저항에 의하여, 마찰이나 외기조건의 영향에 의하여 발생되는 정전기가 스스로 방전되는 원리에 따라, 정전기가 전혀 발생되지 않는, 영구적으로 정전기방지 기능을 부여할 수 있다. 여기서, 영구적으로 정전기방지 기능을 부여한다는 것은 유연제나 계면활성제만으로 부여할 수 있는 정전기방지 기능과 같이 습도 조건이나 세탁에 의하여 일시적으로만 부여되는 것과 상반된 개념을 의미한다. 본 명세서의 실시상태들에 따른 조성물로 처리된 직물로 제조된 의류 또는 산업용 직물은 습도 조건과 상관없이 그 목적에 따라 사용하는 동안 지속적으로 정전기방지 기능이 유지될 수 있다.
특히, 상기 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물은 도포하여 건조시키는 공정만으로도 직물에의 밀착성이 뛰어나고, 충분한 강도, 우수한 도전성, 투명성 및 세탁 내구성을 가지므로, 안정적이고 영구적인 정전기방지 성능을 갖는 직물을 제공할 수 있다.
또한, 상기 조성물을 이용하는 처리된 직물의 경우, 직물 자체의 내부에서 정전기가 방전되므로, 직물의 두께와 색상에 관계없이, 외부 환경의 조건에 관계없이 영구 정전기방지 성능을 갖는 직물을 제공할 수 있다.
또 다른 방법으로는, 텐타에서 열처리하여 직물 내부 및 표면에 도전성폴리머가 적층된 박막을 불용화시킬 수도 있으며, 경화 후 섬유와의 밀착성, 및 강도가 우수하고 세탁 내구성이 있는 영구 정전기방지 기능을 갖는 직물을 제공할 수 있다.
더 나아가서는, 상기 조성물을 이용하여, 매우 높은 전도성을 요구하는 기능성 직물을 제조할 수도 있다.
상기 도전성폴리머 콜로이드 입자는 원자 또는 저분자 보다 큰 입자로 물질이 분산된 상태이다, 이와 같이, 도전성폴리머가 콜로이드 입자 상태로 존재함에 따라, 물에 난용성인 도전성폴리머가 수분산성인 상태가 된다. 이에 의하여 용제로서 물과 같은 극성 용매를 사용할 수 있으며, 기존의 설비를 이용하여 공업적으로 대량의 섬유나 직물에 용이하게 정전기방지 기능을 부여할 수 있다. 한번 안정한 콜로이드 입자 상태로 제조한 후에는 물과 무한정하게 혼합될 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 도전성폴리머는 특별히 한정되지 않지만, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리(P-페닐렌), 폴리(P-페닐렌비닐렌) 및 이들의 유도체 중 단독 또는 2종 이상을 포함한다. 이들 도전성폴리머 중에서도, 폴리아닐린 또는 폴리아닐린 유도체가 바람직하다. 상기 폴리아닐린 유도체로는, 구체적으로는, 예를 들어 폴리아닐린, 폴리메틸아닐린, 폴리디메틸아닐린, 폴리에틸아닐린등을 들 수 있다. 본 발명에서는 폴리아닐린이 범용성 및 경제성이라는 점에서 바람직하게 사용된다.
예컨대, 폴리아닐린은 매우 응집력이 높아 물에 대한 분산성이 극히 낮기 때문에, 분산성, 투명성 및 도전성을 양립시키기는 곤란하다. 그러나, 폴리아닐린 또는 그의 유도체를 콜로이드 입자 상태로 분산시킴으로써, 물과 같은 극성 용매에 분산성이 용이하고 염료와 상용성이 좋으며 투명한 박막을 얻을 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 도전성폴리머는 중량평균분자량이 20,000 내지 1,000,000, 바람직하게는 50,000 내지 100,000이다. 분자량이 이 범위이면, 얻어지는 도전성폴리머 분산액에 함유되는 도전성폴리머가 콜로이드 상태로 되기 쉬워 분산성이 우수하게 되며, 이 도전성폴리머 콜로이드 분산액은 우수한 도전성을 갖고, 투명도가 높은 재료를 제공할 수 있다. ,
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 도전성폴리머 콜로이드 입자는 전체 조성물 100 중량부 중에 0.5 내지 30 중량부로 존재하는 것이 바람직하며 1 내지 25 중량부가 경제적인 사용범위로 가장 바람직하고, 1 내지 15 중량부로 사용될 수 있다. 이와 같은 함량 범위가 분산 용이함, 얻어지는 재료의 우수한 투명도 관점에서 바람직하다.
상기 조성물 중 용제는 상기 도전성폴리머 중 적어도 일부를 용해 또는 팽윤시킬 수 있는 용제이면 특별히 한정되지 않는다. 상기 용제는 물과 극성 용매를 포함할 수 있다.
극성 용매의 구체적 예로는, 메틸에틸케톤(MEK), 아세톤, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 톨루엔, 자일렌, 테트라히드로퓨란(THF), 디메틸술폭사이드(DMSO), 디메칠포름아미드(DMF), N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 그 중에서도 아세톤, 에탄올, 이소프로판올이 용해성과 공정 후 제거 용이성 면에서 바람직하다.
물과 극성 용매의 함량은 필요에 따라 결정될 수 있으며, 예컨대 물과 극성 용매의 중량비는 100:1 내지 100:50일 수 있다.
상기 조성물 중 용제의 함량은 필요에 따라 조절될 수 있으며, 예컨대 60 내지 95 중량부일 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 계면활성제는 수용액 중에서 도전성폴리머 미셀을 형성할 수 있다. 계면활성제는 2종 이상이 사용되어야 한다. 이때, 사용되는 계면활성제로는, 비이온계면활성제, 음이온계면활성제, 양이온계면활성제, 양성이온계면활성제 등을 들 수 있다.
상기 도전성폴리머 미셀을 제조함에 있어서 계면활성제 사용량은, 상기 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물 전체 대비 0.9 내지 5 중량%가 바람직하다. 구체적으로 계면활성제의 사용량은 도전성 고분자 콜로이드 입자량, 염료의 종류 및 피염물의 특성에 따라 결정될 수 있다. 필요 이상으로 사용량을 늘리면 도전율이 저하될 뿐 아니라 염료를 포함하는 경우 불균일한 염색으로 되어 염색성이 나쁜 경향을 보일 수 있으며, 후 공정에 문제점이 발생할 수도 있다. 계면활성제의 사용량이 너무 적으면 도전성폴리머의 재응집과 침전 형상이 발생할 수도 있으며, 분산성이 감소할 수 있다.
상기 비이온계면활성제로는, 구체적으로 예를 들어 지방산 소르비탄에스테르, 폴리 옥시에틸렌지방산소르비탄, 폴리옥시에틸렌 고급 알코올 에테르, 폴리옥시에틸렌 고급 알코올 에스테르, 예컨대 폴리옥시에틸렌올레일에스테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 블록 폴리머, 폴리옥시에틸렌알킬아민 등을 들 수 있다.
상기 음이온계면활성제로는, 구체적으로 예를 들어 지방산의 알칼리 금속염, 알킬황산염, 알킬에테르황산염, 알킬벤젠술폰산염, N-아실-N-메틸타우린산알킬에테르황산염, 디알킬술포숙신산염, N-알킬-N,N-디메틸옥사이드, 나프탈렌술폰산염 또는 이의 포르말린축합물, 폴리카르본산염, 리그닌술폰산염, 트리폴리인산염, 데실황산에스테르염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 및 그 황산에스테르염, N-아실-N-메틸타우린산염, 디알킬술포숙신산염, 트리폴리인산염 등을 들 수 있다.
상기 양이온 계면활성제로는, 구체적으로 예를 들어 알킬아민아세트산염, 알킬트리메틸암모늄클로라이드 등의 제 4 급 암모늄염 등을 들 수 있다.
상기 양성이온 계면활성제로는, 구체적으로 예를 들어 디메틸알킬베타인, 알킬아미드베타인 등을 들 수 있다.
상기 계면활성제로는 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제가 바람직하며, 음이온 계면활성제와 비이온계면활성제의 중량비에 따라 자가 유화성과 임계미셀농도(critical micell concentration) 범위가 결정될 수 있다. 음이온 계면활성제는 고온 안정성을 부여할 수 있으며, 비이온 계면활성제는 미셀 안정성을 부여할 수 있다. 예컨대, 음이온성 계면활성제 2종 이상을 사용하거나, 음이온성 계면활성제 1종 이상과 비이온성 계면활성제 1종 이상을 사용할 수 있다. 일 예로서, 알킬벤젠술폰산염 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르 중 1종 이상을 사용할 수 있다. 또 하나의 예로서 알킬벤젠술폰산염 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르를 각각 1종 이상 사용할 수 있다.
계면활성제의 종류와 사용 범위를 응용함으로써, 도전성폴리머의 농도, 교반기 종류, 교반속도, 교반온도, 교반시간의 조건에 따라 도전성폴리머를 단시간에 콜로이드 상태로 분산시킬 수 있고, 이에 의하여 높은 투명도와 도전성을 갖는 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물을 제공할 수 있다. 예컨대, 도전성 폴리아닐린, 용제, 물, 및 계면활성제를 함유하는 혼합액을 교반기를 사용하여 5,000rpm 이상으로 교반시킴으로써 우수한 도전성을 갖고 투명도가 높은 도전성폴리머 콜로이드 분산액을 공업적으로 제조할 수 있다.
일 예로서, 도전성폴리머 폴리아닐린을 상온에서 필요로 하는 물, 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제에 투입하고, 50 내지 80 에서 30 내지 80 rpm 으로 1시간 이상 믹싱하여 반죽 상태로 만든 후 물을 추가하여 교반기를 사용하여, 실온에서 5,000rpm 속도 이상으로 1 시간 이상 교반시켜, 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물을 제조할 수 있다.
이때 도전성폴리머를 콜로이드 상태로 제조하는 과정에서 물을 소량씩 투입하여 자가 유화 미셀이 임계 미셀농도(CMC) 의 범위로 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정할 것을 의도한 것은 아니다.
실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 3 도전성폴리머 콜로이드 용액제조
폴리아닐린, 도데실벤젠술폰산암모늄염, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 에탄올 및 물을 하기 표 1의 중량부로 혼합하고, 이 혼합 용액을 교반기를 사용하여, 실온에서 5000rpm 속도 이상으로 2 시간 교반시켜, 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물을 얻었다. 하기 표 1에서 "중량부"는 물 100 중량부를 기준으로 한 것이다. 얻어진 조성물의 경시변화를 확인한 결과 하기 표 1과 같은 결과를 얻었다. 경시변화는 85±5℃에서 24시간 경과후 혼합물의 상태를 외관으로 관찰 하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
1) PA 15 15 15 15 15 15
2) DBA 0.5 1 1.5 0.1 7 ---
3) POELE 4.5 4 3.5 2 --- 5
4)에탄올 10 10 10 -- 10 10
5)물 100 100 100 100 100 100
경시변화 정상 정상 정상 층분리 층분리 층분리
1) 폴리아닐린
2) 도데실벤젠술폰산
3) 폴리옥시에틸렌라우릴에테르
상기 표 1의 결과로부터 극성 용매를 사용하지 않거나 계면활성제를 1종만 사용하는 경우, 경시변화에서 좋지 못한 결과를 얻었음을 확인하였다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는, 전술한 실시상태들에 따른 조성물 및 염료를 포함하는 정전기방지용 직물 염색용 조성물을 제공한다.
상기 염료는 전술한 도전성폴리머를 콜로이드 입자 상태로 분산한 후 조성물에 첨가될 수 있다. 염료는 필요에 따라 함량이 결정될 수 있으며, 예컨대 전체 조성물 100 중량부 대비 0.3 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
상기 염료는 산성 염료, 분산 염료 및 반응성 염료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 염료는 직물을 구성하고 있는 소재에 따라 폴리아마이드 섬유는 산성염료, 폴리에스테르 섬유는 분산염료, 셀룰로오스 섬유(면, 마, 레이온)은 반응성염료를 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 조성물은 유기산 또는 중성염을 더 포함할 수 있다. 유기산은 염료 100 중량부 대비 0.5 내지 10 중량부 범위의 양으로 사용될 수 있으며, 바람직한 것은 1 내지 2 중량부이다. 이때 사용되는 유기산은, 구체적으로 아세트산, 구연산, 사과산, 개미산, 벤젠술폰산 등 이며 그 중에서 단독 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 중성염으로는 망초(Na2SO4), 유안((NH4)2SO4) 등이 사용될 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 조성물은 바인더를 더 포함한다.
상기 바인더의 첨가에 의하여, 직물에 대한 밀착성과 강도가 더욱 향상될 수 있다. 또한, 바인더의 존재 하에서 교반함으로써 얻어지는 도전성폴리머 콜로이드 입자는 바인더 자체의 전하 작용으로 인하여 도전성폴리머 콜로이드 입자가 다시 응집되기 어려워진다는 것을 확인하였다. 따라서, 이와 같은 도전성폴리머 콜로이드 입자는 도전성 재료로서 직물의 정전기 외에 다양한 용도로 사용될 수 있다.
상기 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물에 추가로 바인더를 함유하는 혼합액을, 교반기를 사용하여, 교반시킴으로써 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물이 섬유 또는 직물에 보다 강한 밀착성을 가지며 세탁 내구성이 있고, 우수한 도전성과 투명도가 높은 도전성폴리머 분산액을 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 바인더는 바람직하게는, 폴리아크릴공중합체 또는 이의 암모늄염, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 스티렌-부타디엔공중합체, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리아세트산비닐, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌, 폴리스티렌술폰산, 폴리비닐술폰산등의 폴리머 중에서 선택되는 단독 또는 2종 이상을 포함할 수 있다. 이들 바인더는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상이 병용될 수 있다. 상기 바인더의 재료는 특별히 한정되지 않고, 건조시킨 후에는 투명하고 수불용성 피막을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 바인더의 함량은 조성물 100 중량부 중에 0.001 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.005 내지 2 중량부, 더욱 바람직하게는 0.005 내지 1 중량부로 할 수 있다.
상기 바인더를 미리 용제에 용해시켜 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물과 혼합 시키면 콜로이드 상태가 더욱 양호하게 될 수 있다. 이때 바인더를 미리 용해시키는 용제는 바인더를 용해시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 도전성폴리머, 계면활성제, 물 및 극성 용매를 포함하는 조성물을 준비하는 단계;
상기 조성물을 교반함으로써 도전성폴리머를 콜로이드 상태로 분산하는 단계를 포함하는 직물의 정전기방지용 직물 처리용 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 도전성폴리머 및 용제를 포함하는 조성물을 준비하는 단계는 100 내지 300 rpm 으로 교반함으로써 조성물의 성분들이 충분히 혼합될 수 있도록 할 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 분산하는 단계는 5,000 rpm 이상의 속도로 교반하는 것을 포함한다. 교반속도는 5,000 rpm 이상이라면, 높을수록 유리하다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 분산하는 단계 이후에, 염료를 첨가하는 단계를 더 포함한다. 염료를 첨가한 후 예컨대 교반기를 이용하여 교반속도 30 내지 100 rpm 으로 교반하여 반죽 상태로 제조할 수 있다.
염료 첨가시 추가로 계면활성제를 첨가할 수 있다. 또한, 염료 첨가시 추가로 유기산을 첨가할 수 있다. 예컨대, 상기 도전성폴리머 콜로이드 입자, 계면활성제, 물 및 극성 용매를 포함하는 조성물을 제조한 후, 여기에 염료, 계면활성제, 유기산을 첨가하고, 물을 소량씩 투입하면서 교반속도 30 내지 100 rpm, 예컨대 60 rpm 으로 교반하여 재료들이 충분이 혼합되도록 함으로써 반죽할 수 있다. 반죽된 조성물을 교반기를 이용하여 50 내지 70의 온도에서 교반시키면서 물을 추가로 투입할 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 분산하는 단계 이후에, 바인더를 첨가하는 단계를 더 포함한다. 바인더를 첨가한 후 예컨대 교반기를 이용하여 교반속도 30 내지 100 rpm 범위에서 교반하여 반죽 상태로 제조할 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 전술한 실시상태들에 따른 정전기방지용 직물 처리용 또는 염색용 조성물에 의하여 직물을 도포하거나 침적하는 단계를 포함하는 섬유 또는 직물의 처리 또는 염색 방법을 제공한다.
상기 조성물을 직물에 그대로 도포 또는 침적하여 사용할 수도 있다. 필요에 따라 건조 단계가 추가로 수행될 수 있다. 전술한 조성물을 텐타에서 단순히 침적시킨 후 건조하는 것만으로도 직물에 도전성폴리머가 균일하고 긴밀하게 존재하여, 도전 패스를 형성하므로, 영구적 정전기방지 직물을 제공할 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 직물은 폴리아마이드, 폴리에스테르, 및 셀룰로오스 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 섬유 또는 직물이다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 정전기 방지 처리 또는 염색 방법은 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 열처리 온도 및 시간은 처리된 직물을 섭씨 40~200℃의 범위에서 1~20분간 건조함으로써 직물에 대전방지성을 부여하는 방법을 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태는 내부 또는 표면에 구비된 도전성폴리머를 갖는 정전기방지성 직물을 제공한다. 전술한 실시상태들에 따른 정전기 방지용 직물 처리용 또는 염색용 조성물을 이용하여 직물을 정전기 방지 처리 또는 염색하는 경우, 도전성폴리머는 직물을 구성하고 있는 섬유 내부 및 표면에 적층된 상태로 흡착이 이루어진다. 상기 조성물이 염료를 포함하는 경우, 도전성폴리머의 적층과 염색이 동시에 이루어진다. 마찰이나 외기조건의 영향에 의하여 발생되는 정전기가 도전성폴리머의 낮은 표면 저항에 의하여 스스로 방전되므로, 저습도 조건하에서도 뛰어난 영구적으로 정전기방지 기능을 갖는 의류및 산업용 직물을 제공할 수 있다.
상기 도전성폴리머에 대한 설명은 전술한 바와 같다. 상기 직물 중 도전성폴리머의 함량은 직물의 최종 용도에 따라 결정될 수 있으며, 낮은 저항값 및 높은 전도성을 나타내는 것을 목적으로 하며, 예컨데 직물의 표면 저항값이 105 내지 1010 /?의 범위를 갖는 것이 가장 바람직하다 직물은 폴리아마이드 직물, 폴리에스테르 직물, 셀룰로오스 직물, 폴리아마이드 및 폴리에스테르로 구성된 교직물(N/P), 또는 폴리아마이드 및 셀룰로오스로 구성된 교직물(N/C)일 수 있다.
상기와 같이 정전기방지 기능이 부여된 직물은 터치 패널, 클린 룸의 칸막이 각종 전자부품의 포장재, 의료기관, 전자부품 제조 등의 먼지의 존재가 문제시되는 장소에서 사용되는 커튼, 내장재 등에 바람직하게 사용될 수 있다.
이하 염료의 종류에 따른 방법을 예시한다.
[산성 염료]
전술한 실시상태들에 따른 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물에 산성 염료가 첨가될 수 있다.
상기 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물에 산성 염료를 투입하고 추가로 계면활성제 및 유기산을 첨가하여 교반기를 사용하여 물을 소량씩 투입하면서 교반속도 30 내지 100 rpm, 예컨대 60 rpm 정도로 충분히 섞일 때까지 천천히 반죽할 수 있다.
이때 추가로 첨가되는 계면활성제는 구체적으로 예를 들어 지방산의 알칼리 금속염, 알킬황산염, 알킬에테르황산염, 알킬벤젠술폰산염, N-아실-N-메틸타우린산염, 디알킬술포숙신산염, N-알킬-N,N-디메틸옥사이드, 나프탈렌술폰산염 또는 이의 포르말린축합물, 폴리카르본산염, 리그닌술폰산염, 트리폴리인산염 등 음이온 계면활성제로 제한될 수 있다
상기 음이온 계면활성제 중에서 단독 혹은 2종 이상을 사용할 수 있다.
상기 공정에서 계면활성제를 필요 이상으로 사용하였을 경우 불균일한 염색이 일어나고 너무 적게 들어가면 도전성폴리머의 재 응집과 침전 현상이 나타나며 분산성이 감소하는 경향이 있다.
따라서, 계면활성제의 사용량은 도전성 고분자 콜로이드 입자량, 염료의 중량 및 피염물의 특성에 따라 전체 조성물 100중량부를 기준으로 0.5 내지 5중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 음이온계면활성제의 중량부는 전체 조성물100 중량부를 기준으로 0.5 내지 1.5중량부가 더욱 바람직하다.
반죽하면서 유기산을 염료 사용량 100중량부를 기준으로 0.5 내지 5 중량부범위의 양으로 첨가할 수 있으며, 1 내지 2중량부가 바람직하다.
이때 사용되는 유기산은, 구체적으로 아세트산, 구연산, 사과산, 개미산, 벤젠술폰산 등 이며 그 중에서 단독 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 공정에서 반죽된 염색 용액을 교반기를 사용하여 50 내지 70 의 온도에서 교반시키면서 물을 추가로 투입하여 염료를 포함하는 조성물을 제조할 수 있다.
상기 제조 방법에 의한 조성물은 재 응집이 일어나지 않고 산성 염료와 도전성폴리머 콜로이드 입자가 염료와 매우 우수한 상용성이 나타낼 수 있다.
상기와 같이, 도전성폴리머 콜로이드 입자와 산성 염료를 포함하는 조성물을 제조한 후, 이 조성물을 사용하여 폴리아마이드 섬유를 염색할 수 있다.
상기 조성물에 의하여 염색이 이루어지는 메카니즘은 산성 염료가 섬유 내부 및 표면에 이온결합을 형성하여 염색이 이루어지고, 동시에 도전성폴리머 물질은 섬유 내부 및 표면에 적층되는 것으로서, 영구 대전방지 성능을 갖는 폴리아마이드 직물을 제공할 수 있다.
폴리아마이드 섬유는 염착 관여기를 가지고 있으며 비결정영역도 다소 있다.
폴리아마이드 섬유는 pH 가 산성 쪽으로 갈수록 섬유의 양이온 사이트(-NH2 +)가 증가되어 섬유와 염료간의 친화력이 증대되고 상대적으로 염착속도가 빨라진다.
산성 염료가 폴리아마이드 섬유에 대한 염색 반응은 이온결합에 의존하므로 결합속도가 빠르게 진행하여 불균일한 염색이 발생할 우려가 있다.
이때 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물중에 포함되어 있는 계면활성제와 콜로이드상의 폴리머 미셀 분산액이 이온결합의 염착속도를 조절하는 작용을 하게되며 염색할 때 균일한 염색 효과를 증진시킬 수 있다.
마지막으로 유기산을 추가로 투입하여 pH 을 3 내지 5 로 조절하고 pH 의 값이 5 이상 되지 않도록 유지하면서 염색을 진행하고 수세하여 완료한다. 이때 유기산의 첨가량은 염색 색상의 농도 등에 따라 임의의 양으로 조절한다.
상기와 같은 방법에 따르면, 염색과 동시에 도전성폴리머가 섬유 속에서 그물구조로 고르게 존재하도록 하여 박막화할 수 있다.
직물의 용도에 따라서는 영구 대전방지 성능을 갖는 직물이 심한 마찰에서도 도전성폴리머가 섬유에 대한 밀착성과 강도를 유지할 필요가 있다.
직물과의 밀착성, 내세탁성 등을 개선하기 위하여 필요에 따라서는 수용성 또는 수분산성 일반 고분자와 혼합하여 처리 할 수도 있다.
상기 조성물에는 바인더를 더 첨가할 수 있으며, 바람직하게는 바인더는 폴리아크릴공중합체, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 스티렌-부타디엔공중합체, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리아세트산비닐, 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌, 폴리스티렌술폰산, 폴리비닐술폰산 등의 폴리머를 사용할 수 있다.
산성 염료와의 상용성이 좋은 폴리아크릴산공중합체가 바람직하게 이용된다. 이때 사용되는 폴리아크릴산공중합체의 구성비는 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물 100 중량부에 대하여 0.001 내지 10 중량부로 존재하는 것이 바람직하며 0.005 내지 1 중량부로 존재하는 것이 더욱 바람직하다.
전술한 방법에 의하여 염색된 폴리아마이드 섬유는 섬유 내부 및 표면에 산성 염료는 이온결합을 형성하여 염색이 이루어지고, 동시에 도전성폴리머 물질은 섬유 내부 및 표면에 적층되어 세탁 내구성이 있는 영구적 대전방지 성능을 갖는 나일론 직물을 제공할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정할 것을 의도한 것은 아니다.
실시예 4~6, 비교예 4~5 도전성폴리머 콜로이드 용액과 산성염료를 포함한 나일론직물 염색
실시예 1에서 제조된 도전성폴리머 콜로이드 분산액과 산성염료를 포함한 염색용액을 제조한 후 기존의 방법에 따라 나일론 직물 염색을 실시하였다. 염색용액의 각 성분들의 함량은 하기 표 2에 나타내었고, 함량은 물 120 중량부를 기준으로 한 것이다.
시료는 나일론 경사 위사 75D/36F 210T 직물을 정련 후 하기 표 2의 조성물을 사용하여 기존의 염색 방법과 동일한 방법으로 지거 염색기에서 염색을 실시하였다. 평가 결과를 하기 표 2 에 나타낸다. 평가는 직물의 염색상태가 균일하게 염색되었는지 불균일하게 염색되었는지를 검단기를 통하여 육안으로 관찰하였다.
실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 4 비교예 5
1) 실시예 1 25 25 25 25 25
2) POESE 1 3 5 0.2 7
3) AC 2 2 2 2 2
4) POLYM 0.005 0.1 1 0.1 3
5) 염료 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
6) 물 120 120 120 120 120
균염 균염 균염 불균염 불균염
1) 실시예 1 도전성폴리머 콜로이드 분산액
2) 폴리옥시에틸렌스테아릴아민
3) 아세트산
4) 폴리아크릴산공중합물암모늄염
5) YELLOW NDS(중국)
비교예 4 및 5의 결과로부터, 계면활성제의 양이 너무 적거나 많은 경우, 염색이 불균일하게 되었음을 확인할 수 있다.
[분산 염료]
전술한 실시상태에 따른 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물에 분산 염료가 첨가될 수 있다. 이와 같은 조성물을 이용하여 폴리에스테르 섬유를 염색할 수 있다.
폴리에스테르 섬유는 고온, 고압 및 장시간의 조건 하에서 염색을 하게 되며 이때 분산 염료는 안정한 염료 분산액 형성이 절대적으로 필요하고, 고온, 고압 상태에서 분산 안정성을 유지하는 것이 매우 중요하다.
분산 염료는 물에 난용성(수용해도 0.1 mg / l 의 수준)의 소수성 염료이다. 물에서 염색하기 위해서는 다량의 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다.
분산 염료에 있어서 계면활성제가 갖추어야 할 조건은 입자의 하전과 보호콜로이드성을 부여하는 것이 특징이다.
분산 염료는 온도가 올라감에 따라 분산 염료 미립자가 단분자 상태의 염료로 물에 분산된다. 이때 분산 염료 단분자는 소수성의 섬유에 보다 친화력이 있으므로 폴리에스테르 섬유에 흡착 및 침투하는 과정에서 염착이 일어난다.
폴리에스테르 섬유를 염색하기 위해서, 상기에서 제조된 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물에 분산 염료를 첨가하고, 추가로 계면활성제를 첨가하 여 교반기를 사용하여 물을 소량씩 투입하면서 교반속도 60 rpm 정도에서 천천히 반죽시킬 수 있다.
이때, 계면활성제는 염료가 서로 응집하는 것을 방지하며, 염료가 계면활성제에 의하여 미셀을 형성하고, 한편 미셀 내에서 가용화함과 동시에 고온, 고압 상태에서 분산 안정성을 유지하는 역할을 하며, 염색할 때 조성물 중에서 물에 용이 하게 분산시키는 작용을 한다.
이때 비이온계면활성제 와 음이온계면활성제의 조성비는 분산 염료의 종류 및 피염물 색깔에 따른 염료의 농도에 따라 필요양을 적절하게 조절할 수 있다.
이때 계면활성제의 선정은 염색성, 염착률, 균염성, 이염성, 소색현상, 기포성, 견뢰도 등의 다양한 요소를 가지고 있기 때문에 충분한 검토하여 사용할 수 있다.
상기 공정에서 반죽된 조성물을 교반기를 사용하여 50 내지 70 의 온도에서 물의 양을 조절하여 조성물을 제조하는 것이 바람직하다.
이와 같이 제조된, 도전성폴리머 콜로이드 입자 및 분산 염료를 포함하는 조성물로 폴리에스테르 섬유를 염색할 수 있다.
상기 제조 방법에 의하여 제조된 조성물은 재 응집이 일어나지 않고 염료와 도전성폴리머 콜로이드 입자가 고온, 고압 상태에서도 분산 안정성과 상용성이 높게 나타난다.
상기 염색용액 제조에 사용된 계면활성제로는, 구체적으로 예를 들어 비이온계면활성제, 음이온 계면활성제, 양성이온 계면활성제 등을 들 수 있다.
상기 비이온계면활성제, 음이온계면활성제, 양성이온계면활성제의 예시는 전술한 바와 같고, 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
무기안료와 같은 친수성 염료 입자의 분산에는 나프탈렌술폰산염 또는 이의 포르말린축합물, 폴리카르본산염, 리그닌술폰산염, 트리폴리인산염 등이 바람직하다.
유기안료나 분산 염료와 같은 소수성 염료 입자의 분산에는 나프탈렌술폰산염 또는 이의 포르말린축합물, 폴리카르본산염, 리그닌술폰산염, 트리폴리인산염 외에 도데실벤젠술폰산염, 데실황산에스테르염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 및 그 황산에스테르염 등과 혼합하여 사용할 수도 있다.
폴리에스테르 섬유는 합성섬유 중에서 분자가 가장 강직하고 고결정성인 분자 구조를 가지고 있으며, 염착 관여기는 있으나 조직이 치밀하여 염색 반응에는 미미하다. 이에 따라 고온 고압 상태에서 폴리에스테르 섬유가 팽창, 이완되어 섬유 내부로 미세한 분산 염료 입자가 혼입되어 염색이 이루어진다,
전술한 방법으로 제조된 조성물 중 분산 염료는 섬유 내부 및 표면에서 매우 약한 수소결합과 더불어 분산 염료가 단분자 상태로 흡착을 형성하여 염색이 이루어지고, 동시에 도전성폴리머 물질은 섬유 내부 및 표면에 적층되어 세탁 내구성이 있는 영구 대전방지 성능을 갖는 폴리에스테르 직물을 제공할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정할 것을 의도한 것은 아니다.
실시예 7 내지 10 도전성 콜로이드 용액과 분산염료를 포함한 폴리에스테르 직물 염색
상기 실시예 1 에서 제조된 도전성폴리머 콜로이드 분산액과 분산염료를 혼합하여 염색용액을 제조한 후 기존의 방법에 따라 실시예 7~10과 같이 폴리에스테르 직물 염색을 실시하였다. 염색용액의 각 성분들의 함량은 하기 표 2에 나타내었고, 함량은 물 120 중량부를 기준으로 한 것이다.
시료는 폴리에스테르 경사 위사75D/36F 옥스퍼드 직물을 정련 후 기존의 염색 방법과 동일하게 래피드 염색기에서 염색을 실시하였다.
평가 결과를 하기 표 3 에 나타낸다. 평가는 직물의 염색상태가 균일하게 염색되었는지 불균일하게 염색되었는지를 검단기를 통하여 육안으로 관찰하였다.
실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10
1) 실시예 1 25 25 25 25
2) DBA 0.05 0.05 0.05 0.05
3) 리그닌 0.1 0.1 0.1 0.1
4) POELE 2 2 2 2
5) POELA 0.2 0.2 0.2 0.2
6) POLYM 0.005 0.1 1 1.5
7) 염료 2.0 2.0 2.0 2.0
8) 물 120 120 120 120
균염 균염 균염 균염
1) 실시예 1 콜로이드 분산액
2) 도데실벤젠술폰산
3) 리그닌술폰산염
4) 폴리옥시에틸렌라우릴에테르
5) 폴리옥시에틸렌올레일에스테르
6) 폴리아크릴산공중합물암모늄염
7) 염료; 터키스블루2GL(중국)
[반응성 염료]
전술한 실시상태들에 따른 도전성폴리머 콜로이드 입자를 포함하는 조성물에 반응성 염료가 첨가될 수 있다. 상기 조성물에 반응성 염료를 첨가한 후 교반기를 사용하여 교반하면서 냉수를 소량씩 투입하고 교반속도 30 내지 100 rpm, 예컨대 60 rpm 정도에서 천천히 반죽시킬 수 있다.
상기 조성물은, 추가로 계면활성제를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 비이온계면활성제, 음이온계면활성제, 양성이온계면활성제의 예시는 전술한 바와 같고, 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
교반기를 사용하여 물과 염료의 중량 비율을 10 : 1 내지 50 : 1의 범위에서 냉수로 조성물을 제조하는 것이 바람직하다.
상기 제조 공정에서 교반속도 30 내지 100 rpm, 예컨대 60 rpm 반죽하면서 비이온계면활성제, 음이온 계면활성제, 양성이온계면활성제 등을 첨가하면 도전성폴리머의 분산성이 향상되며 이것은 보다 안정한 콜로이드 분산액을 제조할 수 있다.
상기 비이온계면활성제와 음이온계면활성제의 배합 비율을 적당하게 조절함에 따라 균일한 콜로이드 상태의 조성물을 제조할 수 있다.
이때, 계면활성제의 작용은 염료와 도전성폴리머가 서로 응집하는 것을 방지하며, 염료가 미셀 내에서 안정화시키는 역할을 하고, 염료를 조성물 중에서 용이하게 분산시키는 작용을 한다.
계면활성제 선택과 사용량은 염색성, 염착률, 균염성, 기포성, 견뢰도 등의 다양한 요소를 가지고 있기 때문에 충분한 검토를 한 후에 선정할 수 있다.
섬유소 섬유(면, 마, 레이욘)의 구조는 그 배열이 규칙적으로 된 결정영역과 분자구조가 불규칙하게 배열된 비결정영역으로 구성되어 있다. 염착은 주로 비결정영역에서 일어난다.
섬유소섬유는 중합도가 크고 결정영역이 많고 배열이 좋기 때문에 염료 분자의 침입이 곤란하다. 염착은 섬유와 염료 사이의 공유결합을 형성함으로써 염색이 이루어진다.
섬유소섬유의 표면은 약간의 음전하를 띠게 되는데, 반응성 염료 역시 수용성기 (-SO3) 로 인해 같은 음전하를 띠게 된다.
이들은 반발력이 작용하여 염료가 섬유에 접근하는 것을 방해하는 요인으로 작용한다. 반응성 염료가 섬유에 쉽게 접근하도록 하기 위하여 망초(Na2SO4)와 같은 중성염이 첨가될 수 있다.
중성염과 염료가 동시에 염욕에 존재하게 되면, 보다 용해성이 좋은 중성염은 완전 용해가 되는 반면, 반응성 염료 물질은 중성염에 비하여 상대적으로 용해가 덜 된다. 그 때문에 염료 분자가 섬유 쪽으로 가서 흡착하려는 경향으로 인하여 염착성이 증진 되는 효과를 가져온다
이때 망초(Na2SO4)와 같은 중성염이 첨가되면 물속에서 나트륨 양이온(Na+)과 설페이트음이온(SO4 2-)로 해리되고 나트륨 양이온이 셀룰로오스섬유의 표면에 흡착하여 섬유표면의 음전하를 감소시키므로 염료가 쉽게 접근하여 섬유와 염료간에 공유 결합이 일어난다.
염색과정에서 염료분자의 거동을 살펴보면, 염료분자가 염욕에서 섬유와의 계면으로 확산(diffusion) 단계, 계면에서 섬유표면으로 염료의 흡착(adsorption) 단계, 섬유 표면에서 섬유내부로 염료분자가 확산 이동하는 단계이다.
반응성 염료에 의한 섬유소섬유의 염착메카니즘은, 중성염 용액으로부터 염료가 섬유 내부 표면에 물리적 흡착이 일어나고, 알칼리 첨가에 의하여 염료와 섬유간에 공유결합하는 2 단계반응으로 나눌 수 있다.
1 단계반응으로 친핵성 치환반응형은 염료분자가 알칼리 존재하에서는 섬유소 섬유의 수산기( -OH )와 치환반응에 의한 공유결합이 일어나는 것이다.
2 단계반응으로 친핵성 부가반응형 역시 섬유소섬유의 수산기( -OH ) 와 부가반응에 의한 공유결합이 일어난다.
반응성 염료의 반응성은 염료분자에 있는 염소(Cl )의 수에 의해 영향을 받는다.
Cl의 수가 두 개인 것은 반응성이 커서 낮은 농도의 알칼리와 실온에서 염색성이 좋으므로 냉염 형(cold type) 이라고 한다.
Cl 의 수가 1개인 것은 반응성이 낮아서 고온 및 고농도의 알칼리 하에서 염색성이 좋으므로 고온 형 (hot type) 이라고 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정할 것을 의도한 것은 아니다.
실시예 11~14도전성 콜로이드 용액과 반응성염료를 포함한 면 직물 염색
상기 실시예 1 에서 제조된 도전성폴리머 콜로이드 분산액과 반응성 염료를 포함한 염색용액을 제조하고 제조한 그 염색용액을 사용하여 실시예 11∼14와 같이 셀룰로오스 섬유(면직물)를 기존의 방법에 따라 염색을 실시하였다. 염색용액의 각 성분들의 함량은 하기 표 2에 나타내었고, 함량은 물 120 중량부를 기준으로 한 것이다.
시료는 경사 위사 60'S 평직으로 제직된 면직물을 통상의 방법으로 정련 후 기존의 염색 방법과 동일하게 염색하였다.
평가 결과를 하기 표 4 에 나타낸다. 평가는 직물의 염색상태가 균일하게 염색되었는지 불균일하게 염색되었는지를 검단기를 통하여 육안으로 관찰하였다.
실시예 11 실시예 12 실시예 13 실시예 14
1) 실시예 1 25 25 25 25
2) 나프탈렌 0.2 0.2 0.2 0.3
3) POELE 0.05 0.1 0.5 1
4) POELA 0.25 0.7 0.8 0.2
5) POLYM 0.5 0.5 0.5 0.5
6) 망초 2 2 2 2
7) 염료 3 3 3 3
8 )물 120 120 120 120
균염 균염 균염 균염
1) 실시예 1 콜로이드 분산액
2) 나프탈렌술폰산염
3) 폴리옥시에틸렌라우릴에테르
4) 폴리옥시에틸렌세틸에스테르
5) 폴리아크릴산공중합물암모늄염
6) 망초
7) BLUE FBL(경인화학)
상기 실시예에서 제조한 직물의 표면저항, 마찰대전압을 각각 측정하였다. 평가 결과를 하기 표 5 에 나타낸다.
표면저항
(?/)		 마찰대전압 (v)
면포		 1회세탁
표면저항(?/)		 3회세탁 면포
마찰대전압(v)		 5회세탁 면포
마찰대전압(v)
실시예 4 107 32 107 65 130
실시예 5 107 38 108 80 150
실시예 6 107 35 107 70 160
실시예 7 105 23 106 65 110
실시예 8 105 25 106 60 120
실시예 9 105 20 106 75 120
실시예 10 105 28 106 50 105
실시예 11 105 15 106 65 105
실시예 12 105 20 106 40 80
실시예 13 105 18 106 45 95
실시예 14 105 15 106 85 110
<표면저항 특성 측정실험>
표면저항은 원단 표면의 전자들이 자유롭게 이동하는데 방해를 얼마나 받는가를 저항치로 표현한 것으로 이 또한 마찰대전압 보다는 특성 영향이 크지 않지만 대전방지 효과에 많은 부분을 기여한다.
표면저항의 특성을 우수하게 하려면 전자들이 표면을 따라 이동을 해야 하므로, 도전성폴리머 콜로이드 분산액의 함량이 너무 낮으면 발생된 전자가 이웃하는 도전성폴리머 콜로이드 분산액으로 이동할 수 없기 때문에 표면저항 특성은 좋지 못한 결과를 보인다.
표면저항 측정값은 TECMAN사 제조 하이트 TM385를 이용하여, 2 프로브법으로 도전성 재료의 표면저항치를 측정 하였다. (단위; ?)
<마찰대전압 측정>
마찰 대전압은 대전방지 효과에 가장 큰 영향을 미치는 것으로, 방진복이나 대전방지 작업복 및 일반 작업복이 작업장 내에서 발생할 수 있는 마찰에 의한 초기의 발생 전압을 의미한다.
도전성 재료를 70℃에서 10분간 건조시킨 후, KS K 0555, B 법 마찰 대전압 측정법에 의해서 도전성 직물의 마찰 대전압을 측정하였다. 마찰 대전압 측정은 로 터리 정적 테스터(사이에이가카고세이키사 제조)를 이용하여 행하였다.
<세탁 내구성>
도전성재료를 40의 온수에 드럼세탁기에서 일반적인 방법과 같이 세탁한 후 상온에서 건조시켰다. 건조 후 표면저항값과 마찰대전압을 측정하였다.

Claims (17)

  1. 도전성폴리머 콜로이드 입자, 2종 이상의 계면활성제, 물 및 극성 용매를 포함하고,
    상기 계면활성제의 함량이 0.9 내지 5 중량%이고,
    상기 도전성폴리머는 폴리아닐린 및 이의 유도체를 포함하고,
    상기 물 대 상기 극성 용매의 중량비가 100:1 내지 100:50이며,
    상기 계면활성제는 음이온성 계면활성제 2종 이상을 사용하거나, 음이온성 계면활성제 1종 이상과 비이온성 계면활성제 1종 이상을 사용하는,
    정전기방지용 직물 처리용 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 정전기방지용 직물은 섬유, 터치패널, 클린룸 칸막이, 전자부품 포장재, 의료재, 항공산업재, 또는 전자산업재인 것인 정전기방지용 직물 처리용 조성물.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 도전성폴리머는 중량평균분자량이 20,000 내지 1,000,000인 것인 정전기방지용 직물 처리용 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 도전성폴리머 콜로이드 입자는 전체 조성물 100 중량부 중에 0.5 내지 30 중량부로 존재하는 것인 정전기방지용 직물 처리용 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 바인더를 더 포함하는 정전기방지용 직물 처리용 조성물.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 바인더는 폴리아크릴공중합체, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 스티렌-부타디엔공중합체, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리아세트산비닐, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌, 폴리스티렌술폰산, 및 폴리비닐술폰산으로 이루어진 폴리머 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것인 정전기방지용 직물 처리용 조성물.
  8. 청구항 1, 청구항 2, 및 청구항 4 내지 7 중 어느 한 항에 따른 조성물 및 염료를 포함하는 정전기방지용 직물 염색용 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 염료는 산성 염료, 분산 염료 및 반응성 염료 중 적어도 하나를 포함하는 것인 정전기방지용 직물 염색용 조성물.
  10. 도전성폴리머, 2종 이상의 계면활성제, 물 및 극성용매를 포함하는 조성물을 준비하는 단계;
    상기 조성물을 교반함으로써 도전성폴리머를 콜로이드 상태로 분산하는 단계를 포함하는 청구항 1, 청구항 2, 및 청구항 4 내지 7 중 어느 한 항의 정전기방지용 직물 처리용 조성물의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 분산하는 단계는 5,000rpm 이상의 속도로 교반하는 것을 포함하는 정전기방지용 직물 처리용 조성물의 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 분산하는 단계 이후에, 염료 및 바인더 중 하나 이상을 첨가하는 단계를 더 포함하는 정전기방지용 직물 처리용 조성물의 제조방법.
  13. 청구항 1, 청구항 2, 및 청구항 4 내지 7 중 어느 한 항에 따른 정전기방지용 직물 처리용 조성물에 의하여 섬유, 터치패널, 클린룸 칸막이, 전자부품 포장재, 의료재, 항공산업재, 또는 전자산업재의 직물을 도포하거나 침적하는 단계를 포함하는 정전기방지 처리 방법.
  14. 청구항 8에 따른 정전기방지용 직물 염색용 조성물에 의하여 섬유, 터치패널, 클린룸 칸막이, 전자부품 포장재, 의료재, 항공산업재, 또는 전자산업재의 직물을 도포하거나 침적하는 단계를 포함하는 염색 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 직물은 폴리아마이드, 폴리에스테르 및 셀룰로오스 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 것인 염색 방법.
  16. 청구항 14에 있어서, 열처리하는 단계를 더 포함하는 염색 방법.
  17. 청구항 14에 따른 염색 방법에 의하여 염색되어, 내부 또는 표면에 도전성폴리머를 갖는 정전기방지성 직물.
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