KR102106115B1 - 폴리올레핀 섬유를 영구적으로 친수화하기 위한 조성물 및 이의 용도 - Google Patents

폴리올레핀 섬유를 영구적으로 친수화하기 위한 조성물 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유아 기저귀 및 생리대와 같은 위생 제품, 또는 요실금 제품, 상처 드레싱 및 수술용 커버와 같은 의료 물품으로서 사용하기 위한, 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀 필라멘트, 및 이들로부터 제조된 부직포 제품(부직포)을 영구적으로 친수화하기 위한 조성물에 관한 것이다.
상기 조성물은 비이온성 계면활성제, 양이온성 4차 암모늄 화합물 및 중화된 인산 에스테르의 배합물을 함유한다. 상기 조성물로 마감처리된 섬유 제품은 습식 이동(wet migration) 및 건식 이동(dry migration)에 대한 개선된 저항성 및 신속한 유체 흡수성을 나타낸다.

Description

폴리올레핀 섬유를 영구적으로 친수화하기 위한 조성물 및 이의 용도 {COMPOSITION FOR PERMANENTLY HYDROPHILIZING POLYOLEFIN FIBERS AND USE THEREOF}
본 발명은 기본적인 소수성 섬유에 영구적 친수성 특성을 부여하는 폴리올레핀 섬유 또는 필라멘트를 위한 조성물, 바람직하게는 회전 마감처리제(spin finish)의 형태의 조성물 뿐만 아니라, 이들 조성물로부터 마감처리된 섬유 및 필라멘트 및 이들로 제조된 직물, 특히 부직포에 관한 것이다.
친수성 부직포는 위생 제품, 예를 들면, 유아 기저귀, 생리대, 요실금 제품 및 유사 제품을 위한, 섬유질 웹(fibrous web)을 커버하는 층으로서, 즉, 다층 섬유질 웹에서의 최상층 또는 중간층으로서 사용된다. 이러한 부직포의 과제는 소변과 같은 체액을 하부 흡수층으로 신속히 이동하게 하는 것이다.
통상적인 친수화 조제물은 기저귀 또는 기타 제품 내에서의 유체 수송 동안 부직포에서 보다 더 또는 보다 덜 신속하고 뚜렷하게 제거되고, 섬유질 웹을 커버하는 층은 점점 이의 친수성 특성을 잃고, 폴리올레핀의 소수성 특성으로 인해, 점점 더 소수성으로 된다. 후속적인 유체와의 추가의 접촉시, 흡수층으로의 상기 유체의 이동은 점점 더 복잡해지고, 최종적으로 불가능하게 된다. 그 결과로서, 상기 유체는 부직포 구성물로부터 누출되고, 부직포 구성물은 유아 또는 환자의 피부를 건조하게 유지하는 본래 기능을 더 이상 발휘하지 못할 수 있다.
이와 대조적으로, 영구적 친수화를 위한 조제물은 폴리올레핀에 가능한 한 오래 부착하여 부직포에 일관된 친수성을 장기간에 걸쳐 부여하도록 되어있다.
전형적으로, 부직포는 바느질(needling)과 같은 물리적 방법에 의해 또는 화학적 수단에 의해 결합된 무작위-배치된 섬유 부직포를 가지는 필라멘트 및/또는 섬유로 제조된다. 후속적으로 열 경화되는 카디드 부직포(carded nonwoven)의 제조에서, 친수화 섬유 조제물은 추가의 요건을 추가적으로 충족해야 한다. 이러한 경우에서, 허용 속도로 제조될 부직포에 대해, 조제물은 섬유 제조 및 가공을 허용해야 하고, 또한 섬유 및 필라멘트에 최적 접동성 및 응집성을 부여하고, 이들에 충분한 대전방지 가공을 제공해야 한다.
US 특허 4 988 449 는 비이온성 계면활성제, 알킬 포스페이트, 4차 암모늄 염 및/또는 알킬 이미다졸리움 염과 같은 디에탄올 아미드를 함유하고 폴리올레핀 부직포에 유체 투과성을 부여하는 제제로서 사용되는 친수화 조성물을 기재하고 있다.
US 5 258 129 로부터, 폴리옥시알킬렌-개질된 폴리디메틸실록산을 단독으로 또는 비이온성 계면활성제, 알킬 포스페이트, 4차 암모늄 염 및/또는 알킬 이미다졸리움 염과 배합하여 함유하는 친수화 조성물은 공지되어 있다.
EP 410 485 B1 은 섬유의 표면에 알콕실화 계면활성제의 수성 혼합물을 적용함으로써 폴리올레핀 섬유 부직포를 소수화하는 방법을 개시하고 있는데, 여기서, 조성물은 C18 지방산의 알콕실화 트리글리세라이드(이들 트리글리세라이드는 대부분의 알콕실화 리시놀레인 또는 알콕실화 및 수소화 리시놀레인을 함유한다) 80% 이상 또는 알콕실화 또는 알콕실화 및 수소화 리시놀레인, 폴리알킬렌-개질된 수용성 폴리디메틸실록산 및 대전방지 화합물의 혼합물 80% 이상으로 이루어진다(후자는, 예를 들면, 중화된 인산 에스테르, 알콕실화 포스페이트, 칼륨 염, 암모늄 염 또는 알콕시화 암모늄 염이다).
EP 0 839 947 A2 로부터, 비이온성 계면활성제를 폴리옥시알킬렌-개질된 폴리디메틸실록산 및/또는 4차 암모늄 화합물과 배합하여 함유하는 친수화 조성물은 공지되어 있다.
EP 1 600 532 B1 은 지방산과 에스테르화된 알콕실화 글리세롤 및 지방산과 에스테르화된 알콕실화 또는 알콕실화 및 수소화 리시놀레인을 포함하는 친수화 조성물을 기재하고 있다.
비록 공지된 이들 조성물은 이들로 처리 또는 마감처리된 섬유 및 부직포에 영구적 친수성 특성을 부여하지만, 이들의 제조는 비용이 많이 들고, 이들은 유체가 부직포를 통해 흡수층을 통과하는 속도와 관련하여 개선될 필요가 있다. 더욱이, 건식 및/또는 습식인지 간에 부직포의 인접 소수성 영역으로의 조제물 중의 성분의 이동에 대해 저항성을 가지는 섬유 및 부직포를 친수성으로 마감처리하는 조성물에 대한 필요성이 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 양호한 영구적 친수화 특성, 신속한 수송 능력, 및 부직포의 인접 소수성 영역으로 이동하는 경향의 저하를 가지는 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 1에 따른 폴리올레핀 섬유 및 필라멘트 및 이들로부터 제조된 직물, 예를 들면, 부직포 및 기타 부직포 제품을 영구적으로 친수화하기 위한 조성물에 의해 해결되었다.
추가의 유리한 실시형태는 서로 임의로 조합될 수 있는 하위 청구항에 명시되어 있다.
폴리올레핀 섬유 및 필라멘트 및 이들로부터 제조된 직물을 영구적으로 친수화하기 위한 조성물 및 직물은 하기를 포함한다:
(A) 15 중량% 내지 50 중량%의 하나 이상의 비이온성 계면활성제로서, 여기서, 상기 비이온성 계면활성제는 그들의 분자 내에서 하나 이상의 분지쇄 또는 직쇄의 포화 또는 불포화된 C6-C18 탄화수소 쇄를 각각 가지는 하기 화합물의 군으로부터 선택되는 것인 비이온성 계면활성제: 알콕실화 C6-C18 지방 알코올, 알콕실화 C6-C18 아민, 알콕실화 C6-C18 아미드, 알콕실화 C6-C18 지방산, 알콕실화 C6-C18 지방산 에스테르 및 알콕실화 C8-C18 알킬페놀;
(B) 15 중량% 내지 50 중량%의 하나 이상의 하기 일반식 (I)의 4차 암모늄 화합물:
[R1-C(=O)-X-(CH2)n-NR2R3-(CH2)m-X-C(=O)-R1]+ Y- (I)
로서, 여기서,
R1 은 1개 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 알킬기 또는 2개 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 알케닐기이고,
R2 및 R3 은 독립적으로 1개 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 알킬기, 하이드록시에틸 또는 폴리글리콜 라디칼을 나타내고,
X 는 산소 원자, NH, N-CH3 또는 (OC2H4)z 기(여기서, z = 1 내지 10)이고,
Y- 는 음이온 CH3OSO3 -, C2H5OSO3 -, CH3COO-, Cl-, 포스페이트, 락테이트, 시트레이트 중의 하나이고,
m 및 n 은 독립적으로 1 내지 6의 정수를 나타내고;
상기 4차 암모늄 화합물은 실온(20 ℃)에서 고체로서 존재하는 것인 일반식 (I)의 4차 암모늄 화합물;
(C) 15 중량% 내지 50 중량%의 하나 이상의 중화된 하기 일반식 (II)의 인산 에스테르:
P(=O)(OR4)(OR5)(OR6) (II)
로서, 여기서,
R4, R5 및 R6 은 독립적으로
(i) 탄화수소 쇄에서 3개 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 알콕실화 알킬기 또는 탄화수소 쇄에서 3개 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 알콕실화 알케닐기로서, 여기서, 알킬기 또는 알킬렌기 당 알콕시기의 수는 1개와 10개 사이이고, 각각의 경우에서의 상기 알킬기 또는 알케닐기는 포화 또는 불포화된 분지쇄 또는 직쇄일 수 있는 것인 알콕실화 알킬기 또는 알콕실화 알케닐기;
(ii) 3개 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 알킬기 또는 3개 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 알케닐기로서, 여기서, 각각의 경우에서의 상기 알킬기 또는 알케닐기는 포화 또는 불포화된 분지쇄 또는 직쇄일 수 있는 것인 알킬기 또는 알케닐기, 및/또는
(iii) 수소
를 나타내고,
여기서, 라디칼 R4, R5 및 R6 중의 하나 이상은 수소가 아니다.
인산 에스테르에 대한 중화제로서, LiOH, NaOH, KOH, NH3, 모노에탄올아민, 디에탄올아민 또는 트리에탄올아민과 같은 모든 적합한 염기가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 탁월한 영구적 친수화 특성, 탁월한 수송 능력 및 부직포의 인접 소수성 영역으로의 조제물 중의 성분의 이동에 대한 양호한 저항성을 가진다.
수성 희석액에서, 이들 조성물은 폴리올레핀 섬유, 폴리올레핀 필라멘트 및 이들로부터 제조된 부직포 제품, 특히 부직포의 영구적 친수성 마감처리를 위한 섬유 조제물로서 특히 잘 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물의 구성성분 (A) 중의 비이온성 계면활성제는 바람직하게는 탄화수소 쇄에서 6개 내지 18개의 탄소 원자를 가지는 지방 알코올 알콕실레이트의 군으로부터 선택된다. 탄화수소 쇄에서 8개 내지 16개의 탄소 원자를 가지는 지방 알코올 알콕실레이트가 특히 바람직하다.
지방 알코올 알콕실레이트는 말단기로서 하이드록실기, 또는 알킬 또는 알케닐 에테르 기를 가질 수 있다. 하이드록실기-말단화 지방 알코올 알콕실레이트가 특히 바람직하다.
구성성분 (A)의 비이온성 계면활성제 중의 알콕시기의 수는 바람직하게는 1개 내지 10개, 보다 바람직하게는 2개 내지 8개, 특히 바람직하게는 2개 내지 6개이다. 알콕시기는 바람직하게는 에틸(렌)옥시(EO) 기 및/또는 프로필(렌)옥시(PO) 기, 특히 바람직하게는 EO 기이다.
구성성분 (B)의 4차 암모늄 화합물에서, 일반식 (I) 중의 라디칼 R1 내지 R3 은 바람직하게는 식물성 오일 및 오일 블렌드로부터 유도된 알킬기이다. 라디칼 R1, R2 및 R3 은 대부분의 포화 지방산을 가지는 식물성 오일, 특히 팜 오일 또는 팜 커넬 오일로부터 유도되는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따르면, 4차 암모늄 화합물은 실온에서 고체로서 존재한다.
본 발명에 따른 조성물의 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 4차 암모늄 화합물은 25℃ 내지 80℃의 융점, 특히 바람직하게는 30℃ 내지 50℃의 융점을 가진다.
구성성분 (C)의 중화된 일반식 (II)의 인산 에스테르 중의 라디칼 R4, R5 및 R6 의 하나 이상은 바람직하게는 탄화수소 쇄에서 6개 내지 18개의 탄소 원자를 가지는 알콕실화 알킬기 또는 알케닐기 및 1개 내지 6개의 알콕시기, 특히 바람직하게는 탄화수소 쇄에서 10개 내지 18개의 탄소 원자를 가지는 알콕실화 알킬기 또는 알케닐기 및 1개 내지 4개의 알콕시기이다. 알콕시기는 바람직하게는 에틸(렌)옥시 (EO) 기 및/또는 프로필(렌)옥시(PO) 기, 특히 바람직하게는 EO 기이다.
다른 바람직한 실시형태에 따르면, 일반식 (II) 중의 라디칼 R4, R5 및 R6 의 하나 이상은 6개 내지 18개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 10개 내지 18개의 탄소 원자를 가지는 알킬기 또는 알케닐기이다.
추가로, 본 발명에 따른 조성물은 구성성분 (D)로서 응집제, 윤활제, 부식 억제제 및 유화제의 군으로부터의 추가의 첨가제를 임의로 함유할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 구성성분 (A), 구성성분 (B) 및 구성성분 (C) 뿐만 아니라, 임의로 구성성분 (D)에 따른 하나 이상의 첨가제로 이루어진다. 특히 바람직하게는, 구성성분 (A)는 20 중량% 내지 35 중량%의 비율로 존재하고, 구성성분 (B)는 20 중량% 내지 35 중량%의 비율로 존재하고, 구성성분 (C) 는 35 중량% 내지 45 중량%의 비율로 존재하고, 각각은 구성성분 (A), 구성성분 (B) 및 구성성분 (C)의 총 중량을 기준으로 한다.
구성성분 (D)의 기타 첨가제는 구성성분 (A), 구성성분 (B) 및 구성성분 (C)를 포함하는 본 발명에 따른 조성물과 적용액(application liquor) 둘 다에 첨가될 수 있다.
바람직하게는, 피마자유 알콕실레이트, 예를 들면, Emulsogen EL 360 (Clariant), 또는 10개 이하의 에톡시 단위 및 3개 이하의 프로폭시 단위를 가지는 피마자유 알콕실레이트가 응집제로서 사용된다. 본 발명에 따른 조성물 중의 응집제의 비율은 바람직하게는 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 1 중량% 내지 10 중량%이다.
응집제는 후속적으로 적용액에 첨가되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 윤활제는 지방산 에톡실레이트, 특히 바람직하게는 코코넛 지방산 알콕실레이트, 예를 들면, Genagen C100 (Clariant), 10개 이하의 에톡시 단위를 가지는 코코넛 지방산 또는 10개 이하의 에톡시 단위 및 3개 이하의 프로폭시 단위를 가지는 코코넛 지방산이다. 본 발명에 따른 조성물 중의 윤활제의 비율은 바람직하게는 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 1 중량% 내지 10 중량%이다.
윤활제는 후속적으로 적용액에 첨가되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 지방산 아민 유도체는 방적 기계 및 기타 가공 기계, 예를 들면, 카드(card)의 가공 기계의 금속 부품의 보호를 위한 부식 억제제로서 사용된다. 특히 바람직하게는, 부식 억제제는 올레일 사르코시네이트이다. 본 발명에 따른 조성물 중의 부식 억제제의 비율은 바람직하게는 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0 중량% 내지 2 중량%이다.
부식 억제제는 후속적으로 적용액에 첨가되는 것이 바람직하다.
유화제로서, 지방산 에톡실레이트가 다시 바람직하게 사용되고, 특히 바람직하게는 코코넛 지방산 알콕실레이트, 예를 들면, Genagen C100 (Clariant), 10개 이하의 에톡시 단위를 가지는 코코넛 지방산 또는 10개 이하의 에톡시 단위 및 3개 이하의 프로폭시 단위를 가지는 코코넛 지방산이 다시 사용된다. 본 발명에 따른 조성물 중의 유화제의 비율은 바람직하게는 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 1 중량% 내지 50 중량%이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 105℃에서의 건조 잔류물이 5 중량%와 95 중량% 사이인 수성 분산액 또는 페이스트의 형태로 존재한다.
본 발명에 따른 조성물은 바람직하게는 폴리올레핀 섬유 또는 폴리올레핀 필라멘트를 영구적으로 친수화하기 위한 섬유 조제물로서, 또는 폴리올레핀 섬유 또는 폴리올레핀 필라멘트로 제조된 부직포 제품의 영구적 친수성 마감처리제로서 사용된다.
폴리올레핀으로서, 에틸렌계 또는 프로필렌계 호모폴리머 또는 코폴리머가 사용될 수 있다.
이러한 폴리올레핀의 예는 HDPE(고밀도 폴리에틸렌), LDPE(저밀도 폴리에틸렌), VLDPE(초저밀도 폴리에틸렌), LLDPE(선형 저밀도 폴리에틸렌), MDPE(중밀도 폴리에틸렌), UHMPE(초고분자량 폴리에틸렌), VPE(가교결합 폴리에틸렌), HPPE(고압 폴리에틸렌)과 같은 폴리에틸렌; 아이소택틱 폴리프로필렌, 신디오택틱 폴리프로필렌, 메탈로센-촉매화 폴리프로필렌, 충격 강도-개질된 폴리프로필렌과 같은 폴리프로필렌; 에틸렌계 및 프로필렌계 랜덤 코폴리머, 에틸렌계 및 프로필렌계 블록 코폴리머; EPM (폴리[에틸렌-코-프로필렌]); EPDM (폴리[에틸렌-코-프로필렌-코-공액 디엔])이다.
추가의 적합한 폴리올레핀은, 예를 들면, 폴리스티렌; 폴리(메틸스티렌); 폴리(옥시메틸렌); 메탈로센-촉매화 알파-올레핀 또는 사이클로올레핀 코폴리머, 예를 들면, 노르보넨-에틸렌 코폴리머; 60 % 이상의 에틸렌 및/또는 스티렌 및 40 % 미만의 모노머, 예를 들면, 비닐 아세테이트, 아크릴산 에스테르, 메타크릴산 에스테르, 아크릴산, 아크릴로니트릴 또는 비닐 클로라이드를 함유하는 코폴리머이다. 이러한 폴리머의 예는 폴리(에틸렌-코-에틸 아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-비닐 아세테이트), 폴리(에틸렌-코-비닐 클로라이드) 및 폴리(스티렌-코-아크릴로니트릴)이다.
폴리머 블렌드와 같은 그래프트 코폴리머, 즉, 그 중에서도 상기에서 언급된 폴리머, 예를 들면, 폴리에틸렌계 및 폴리프로필렌계 폴리머 블렌드를 함유하는 폴리머의 혼합물이 또한 적합하다. 추가로, PE/PP 및 PP/PET 바이오폴리머와 같은 코어/쉘 구조를 가지는 2 성분 섬유가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 섬유, 필라멘트 또는 부직포 제품에 수성 유화액의 형태로 또는 수성 분산액의 형태로, 바람직하게는 각각의 제품(섬유, 필라멘트, 부직포)의 건조 중량을 기준으로 하여 0.1 중량% 내지 2 중량%의 양으로 적용될 수 있다.
당업자에게 공지된 바와 같이, 조성물은 유량조절 핀, 키스 롤러, 침지욕 또는 분무에 의해 적용된다. 각각의 적용 형태에 바람직한 임의의 점도는 조성물을 물로 희석함으로써 조정될 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 조성물로 영구적으로 친수성으로 마감처리 또는 처리되는 폴리올레핀 섬유 및 필라멘트도 또한 본 발명의 목적이다.
추가로, 본 발명은 폴리올레핀 섬유/필라멘트 및 부직포 제품의 이중 마감처리 및 처리에 관한 것으로서, 여기서, 본 발명에 따른 조성물은 처음에 섬유 또는 필라멘트, 이후에 이들로부터 제조된 전체 부직포에 영구적 친수성 마감처리를 제공한다.
본 발명에 따라 마감처리된 부직포는 비결합된 무작위-배치된 섬유 부직포이거나, 화학적으로 또는 물리적으로 결합된 부직포, 예를 들면, 바느질된 부직포 또는 열 경화된 부직포인 것이 특히 바람직하다.
이하, 본 발명을 몇몇의 바람직한 실시형태에 의해 설명하지만, 이들은 제한되는 것으로 해석되지 않는다.
실시예 1
구성성분 A
C10 지방 알코올 폴리에틸렌 글리콜 에테르-4EO(비이온성 계면활성제) 34.2 중량%
구성성분 B
디-(팜카복시에틸)-하이드록시에틸-메틸암모늄-메토설페이트(팜 지방산으로부터 유도된 4차 암모늄 화합물; 융점: ≤ 35 ℃) 28.2 중량%
구성성분 C
모노-(C12-C18)-알킬 인산 에스테르 및 디-(C12-C18)-알킬 인산 에스테르, 칼륨 염 37.6 중량%
구성성분 A, 구성성분 B 및 구성성분 C를 완전히 혼합하고, 균질화하고, 임의로 중화하였다. 이런 식으로 수득된 조성물을 증류수 또는 탈염수로 희석하여, 5 중량%의 조성물을 함유하는 분산액을 형성하였다.
실시예 2
구성성분 A
C12-C14 지방 알코올 폴리에틸렌 글리콜 에테르-(3EO) 24.1 중량%
구성성분 B
디-(팜카복시에틸)-하이드록시에틸-메틸암모늄-메토설페이트 32.0 중량%
구성성분 C
모노-(C12-C18)-알킬 인산 에스테르 및 디-(C12-C18)-알킬 인산 에스테르, 칼륨 염 43.9 중량%
구성성분 A, 구성성분 B 및 구성성분 C를 완전히 혼합하고, 균질화하고, 임의로 중화하였다. 이런 식으로 수득된 조성물을 증류수 또는 탈염수로 희석하여, 5 중량%의 조성물을 함유하는 분산액을 형성하였다.
비교예 1
구성성분 A
비스-이소옥틸 나트륨 설포석시네이트(이온성 계면활성제) 34.2 중량%
구성성분 B
디-(팜카복시에틸)-하이드록시에틸-메틸암모늄-메토설페이트 28.2 중량%
구성성분 C
모노-(C12-C18)-알킬 인산 에스테르 및 디-(C12-C18)-알킬 인산 에스테르, 칼륨 염 37.6 중량%
구성성분 A, 구성성분 B 및 구성성분 C를 완전히 혼합하고, 균질화하고, 임의로 중화하였다. 이런 식으로 수득된 조성물을 증류수 또는 탈염수로 희석하여, 5 중량%의 조성물을 함유하는 분산액을 형성하였다.
비교예 2
구성성분 A
C12-C14 지방 알코올 폴리에틸렌 글리콜 에테르-6EO(비이온성-계면활성제) 24.0 중량%
구성성분 B
디-(올레일카복시에틸)-하이드록시에틸-메틸암모늄-메토설페이트(4차 암모늄 화합물; 융점: < 20 ℃) 32.5 중량%
구성성분 C
모노-(C12-C18)-알킬 인산 에스테르 및 디-(C12-C18)-알킬 인산 에스테르, 칼륨 염 43.5 중량%
구성성분 A, 구성성분 B 및 구성성분 C를 완전히 혼합하고, 균질화하고, 임의로 중화하였다. 이런 식으로 수득된 조성물을 증류수 또는 탈염수로 희석하여, 5 중량%의 조성물을 함유하는 분산액을 형성하였다.
비교예 3
구성성분 A
비스-이소옥틸 나트륨 설포석시네이트(이온성 계면활성제) 34.2 중량%
구성성분 B
디-(올레일카복시에틸)-하이드록시에틸-메틸암모늄-메토설페이트 28.2 중량%
구성성분 C
모노-(C12-C18)-알킬 인산 에스테르 및 디-(C12-C18)-알킬 인산 에스테르, 칼륨 염 37.6 중량%
구성성분 A, 구성성분 B 및 구성성분 C를 완전히 혼합하고, 균질화하고, 임의로 중화하였다. 이런 식으로 수득된 조성물을 증류수 또는 탈염수로 희석하여, 5 중량%의 조성물을 함유하는 분산액을 형성하였다.
비교예 4
양이온성 대전방지제, 비이온생성 유화제 및 특정 습윤제의 혼합물을 필수적으로 포함하는 명칭 SilastolTM PHP 20 (Schill + Seilacher GmbH, Boblingen)으로 시판되는 영구적 친수화 섬유 조제물을 또 다른 시료로서 사용하였다.
비교예 5
알킬 디에탄올아미드, 산성 알킬 인산 에스테르의 염, 비이온성 계면활성제 및 4차 개질된 폴리디메틸실록산을 포함하는, US 4 988 449 에 기재된 조성물에 따른 섬유 조제물을 제조하였다.
비교예 6
명칭 StantexTM S 6327 (Pulcra Chemicals)로 시판되는 지방산 폴리에틸렌 글리콜 에스테르를 기본으로 하는 영구적 친수화 섬유 조제물을 또 다른 시료로서 사용하였다.
친수화 특성의 연구
상기에서 기재된 모든 조제물을 증류수 또는 탈염수에 의한 희석으로 조정하여, 5 중량%의 활성 성분을 함유하는 분산액을 수득하였다. 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 6에 따른 조성물의 활성 분산액 5 중량%를, 15 g/m2의 면적 밀도를 가지는 폴리프로필렌 (PP) 스펀본드 부직포의 영구적 친수성 마감처리를 위한 섬유 조제물로서 사용하였다. 활성 물질(OPU 또는 오일 픽업 (oil pick up))의 적용 중량은 PP 부직포의 건조 중량을 기준으로 하여 0.45 중량% 내지 0.65 중량%이었다.
상기에서 언급된 섬유 기재와 함께 조성물의 테스트를 위해, 하기에서 기재되는 연구를 수행하였다.
투과 시간 (Strike-through time)
EDANA 방법 ERT 150.2-93에 따라, 5 ml의 합성 소변 용액이 제조된 부직포를 관통하여 여과지로 제조된 하부 흡수층에 들어가는데 필요한 시간을 측정하였다. 제공된 친수성 마감처리제가 씻겨나가는지 실제로 영구적 친수성을 부여하는지를 알아보기 위해, 5회의 연속 측정을 동일 직물에 대해 수행하였으며, 흡수성 여과지는 매회 새로 교체되었다. 5회의 측정치는 수초 내에 제공된다.
웨트백 (Wetback)
EDANA 방법 ERT 151.0-93에 따라, 4 kg의 하중이 침지된 직물에 놓일 때, 상부의 여과지로 역류하는 유체의 양(g)을 측정한다.
유출 테스트 (Runoff test)
EDANA 방법 152.0-99에 근거하여, 흡수층으로서 역할을 하는 여과지 상에 PP 스펀본드 부직포를 45°의 경사로 배치하였다. 규정된 양의 합성 소변 용액이 부직포를 통해 하부 흡수층을 완전히 통과하는데 필요한 실행 길이(run length)를 측정한다. 테스트를 통과하기 위해, 30 mm의 최대 실행 길이가 허용된다.
10 방울 테스트 (Ten drop test)
내부 테스트 방법에 따른 10 방울 테스트에 있어서, 10-웰 금속 마스크를 부직포 조각 상에 흡수층으로서 배치한다. 연속적으로, 1 방울의 합성 소변 용액을 각각의 웰에 피펫팅한다. 유체의 양이 2초 내에 하부 흡수층에 의해 흡수되었으면, 테스트 필드는 통과된 것으로 간주된다. 섬유 조제물의 영구성에 대한 공식자료를 수득하기 위해, 흡수층을 교체하지 않고 3 분의 대기 시간 후 테스트를 매회 반복한다. 테스트 결과는 통과된 테스트 필드의 수를 나타낸다.
건식 이동 (Dry migration)
내부 테스트 방법에 따른 건식 이동 테스트에 있어서, 친수성 섬유 조제물의 성분이 주위의 소수성 부직포 재료로 이동하는 것을 모의 실험한다. 이를 위해, 친수성 층과 소수성 층을 교대로 포개고, 60 ℃의 승온에서 압력(10 kg의 베어링 하중) 하에 48 시간 동안 보관하였다. 부직포의 소수성 층을 합성 소변 용액에 넣고, 층의 습윤을 평가한다. 이상적으로, 소수성 부직포의 어떠한 ?윤도 없다. 평가는 하기 기준에 근거한다:
등급 1: 어떠한 습윤도 보이지 않음
등급 2: < 2 mm 의 직경을 가진 최대 5개의 습윤 부위가 보임
등급 3: < 2 mm 의 직경을 가진 6개 내지 15개의 습윤 부위가 보임
등급 4: < 2 mm 의 직경을 가진 15개 이상의 습윤 부위가 보임, 또는 > 2 mm 의 직경을 가진 습윤 부위가 보임
습식 이동 (Wet migration)
내부 테스트 방법에 따른 습식 이동 테스트에 있어서, 유체와의 접촉시 섬유 조제물의 탈착 및 친수성 영역에서부터 소수성 영역으로의 이동을 테스트한다. 이를 위해, 섬유 조제물로 마감처리된 부직포의 친수성 조각을 합성 소변을 함유하는 페트리 접시에 넣고, 부직포의 소수성 조각을 상부에 놓는다. 30초 후, 부직포의 소수성 조각의 습윤을 평가한다. 이상적으로, 소수성 부직포는 친수화되지 않는다. 평가는 습윤된 표면을 퍼센트로 명시함으로써 이루어진다.
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 6에 따른 조성물과 관련하여 수행된 테스트의 결과는 하기 표 1에서 보여지는데, 목표치는 각각의 경우에서 수득된 측정치와 비교된다. 모든 측정치가 목표치의 범위 내에 있다면, 테스트는 통과된 것으로 간주된다.
4차 암모늄 화합물 및 중화된 인산 에스테르 혼합물과 함께 비이온성 계면활성제를 함유하는 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 2는 이동 없이 폴리올레핀 부직포를 신속하고 영구적으로 친수화하기 위한 요건을 충족한다.
비교예 1 내지 비교예 3 및 시판되는 비교예 4 내지 비교예 6은 목적하는 요건의 적어도 하나를 충족하지 못한다.
Figure 112015047917301-pct00001

Claims (19)

  1. 폴리올레핀 섬유 및 필라멘트, 및 이들로 제조된 부직포 제품을 영구적으로 친수화하기 위한 조성물로서,
    상기 조성물은,
    (A) 15 중량% 내지 50 중량%의 하나 이상의 비이온성 계면활성제로서, 여기서, 상기 비이온성 계면활성제는 알콕실화 C6-C18 지방 알코올, 알콕실화 C6-C18 아민, 알콕실화 C6-C18 아미드, 알콕실화 C6-C18 지방산, 알콕실화 C6-C18 지방산 에스테르 및 알콕실화 C8-C18 알킬페놀로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물이고, 상기 비이온성 계면활성제는 하나 이상의 분지쇄 또는 직쇄의 포화 또는 불포화된 C6-C18 탄화수소 쇄를 가지는 비이온성 계면활성제;
    (B) 15 중량% 내지 50 중량%의 하나 이상의 하기 일반식 (I)의 4차 암모늄 화합물:
    [R1-C(=O)-X-(CH2)n-NR2R3-(CH2)m-X-C(=O)-R1]+ Y- (I)
    여기서,
    R1 은 1개 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 알킬기 또는 2개 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 알케닐기이고,
    R2 및 R3 은 독립적으로 1개 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 알킬기, 하이드록시에틸 또는 폴리글리콜 라디칼을 나타내고,
    X 는 산소 원자, NH, N-CH3 또는 (OC2H4)z 기(여기서, z = 1 내지 10)이고,
    Y- 는 음이온 CH3OSO3 -, C2H5OSO3 -, CH3COO-, Cl-, 포스페이트, 락테이트, 시트레이트 중의 하나이고,
    m 및 n 은 독립적으로 1 내지 6의 정수를 나타내고;
    상기 4차 암모늄 화합물은 20 ℃의 실온에서 고체로서 존재함;
    (C) 15 중량% 내지 50 중량%의 하나 이상의 중화된 하기 일반식 (II)의 인산 에스테르:
    P(=O)(OR4)(OR5)(OR6) (II)
    여기서,
    R4, R5 및 R6 은 독립적으로
    (i) 3개 내지 22개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 쇄를 가지는 알콕실화 알킬기 또는 3개 내지 22개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 쇄를 가지는 알콕실화 알케닐기로서, 여기서, 알킬기 또는 알킬렌기 당 알콕시기의 수는 1개와 10개 사이이고, 각각의 경우에서의 상기 알킬기 또는 알케닐기는 포화 또는 불포화된 분지쇄 또는 직쇄일 수 있는 것인 알콕실화 알킬기 또는 알콕실화 알케닐기;
    (ii) 3개 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 알킬기 또는 3개 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 알케닐기로서, 여기서, 각각의 경우에서의 상기 알킬기 또는 알케닐기는 포화 또는 불포화된 분지쇄 또는 직쇄일 수 있는 것인 알킬기 또는 알케닐기, 및/또는
    (iii) 수소
    를 나타내고,
    여기서, 라디칼 R4, R5 및 R6 중의 하나 이상은 수소가 아닌 것임;
    을 포함하는 것인 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 구성성분 (A)의 비이온성 계면활성제는, 분자내에 1개 내지 10개의 알콕시기를 가지는 것인, 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 구성성분 (A)의 비이온성 계면활성제는, 그 탄화수소 쇄내에 6개 내지 18개의 탄소 원자를 가지는 지방 알코올 알콕실레이트의 군으로부터 선택되는 것인, 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 지방 알코올 알콕실레이트는 말단 하이드록실기를 가지는 것인, 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 구성성분 (B)의 4차 암모늄 염에서의 라디칼 R1, R2 및 R3 의 하나 이상은 식물성 오일 또는 오일 블렌드로부터 유도되는 것인, 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서, 구성성분 (B)의 4차 암모늄 염에서의 라디칼 R1, R2 및 R3 의 하나 이상은 팜 오일 또는 팜 커넬 오일로부터 유도되는 것인, 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 구성성분 (B)의 4차 암모늄 염은 25℃ 부터 80℃까지의 융점을 가지는 것인, 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 구성성분 (C)에 기재된 인산 에스테르는, 그 탄화수소 쇄내에 6개 내지 18개의 탄소 원자를 가지는 알콕실화 알킬기 및/또는 알케닐기 및 1개 내지 6개의 알콕시기를 가지는 것인, 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 구성성분 (C)에 기재된 인산 에스테르는, 6개 내지 18개의 탄소 원자를 가지는 알킬기 및/또는 알케닐기를 가지는 것인, 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서, 구성성분 (C)에 기재된 인산 에스테르는 LiOH, NaOH, KOH, NH3, 모노에탄올아민, 디에탄올아민 및 트리에탄올아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 염기로 중화되는 것인, 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물은, 5 중량% 부터 95 중량% 까지의 활성 성분의 함량을 가지는 수성 분산액 또는 페이스트의 형태로 존재하는 것인, 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물은 구성성분 (D)로서 응집제, 윤활제, 부식 억제제 및 유화제의 군으로부터 선택된 하나 이상의 추가의 첨가제를 함유하는 것인, 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물은 폴리올레핀 섬유 또는 폴리올레핀 필라멘트를 영구적으로 친수화하기 위한 섬유 조제물로서의 용도에 적합한 것인, 조성물.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 조성물은 폴리올레핀 섬유 또는 폴리올레핀 필라멘트로 제조된 직물(textile fabrics)의 영구적 친수성 마감처리제로서의 용도에 적합한 것인, 조성물.
  15. 청구항 1에 기재된 조성물로 영구적으로 친수성으로 마감처리 또는 처리된 폴리올레핀 섬유 또는 필라멘트.
  16. 청구항 1에 기재된 조성물로 영구적으로 친수성으로 마감처리된, 폴리올레핀 섬유 또는 필라멘트로 제조된 부직포(nonwoven textile fabric).
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 부직포는 폴리올레핀 무작위-배치된 섬유 부직포(polyolefin random-laid fiber nonwoven)인 것인, 부직포.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 부직포는 바느질된 폴리올레핀 섬유 부직포 (needled polyolefin fiber nonwoven)인 것인, 부직포.
  19. 청구항 14에 있어서, 상기 직물(textile fabrics)은 폴리올레핀 섬유 부직포인 것인, 조성물.
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