KR20010066203A

KR20010066203A - 포름알데히드가 유리되지 않는 듀어러블 프레스 가공방법

Info

Publication number: KR20010066203A
Application number: KR1019990067791A
Authority: KR
Inventors: 고석원
Original assignee: 고석원
Priority date: 1999-12-31
Filing date: 1999-12-31
Publication date: 2001-07-11

Abstract

본 발명은 셀룰로오스 또는 셀룰로오스/합섬 혼방섬유 제품을 대상으로 하여 습윤시 형태의 변화를 가져오지 않도록 말산(malic acid)계의 새로운 가교제를 사용하는 셀룰로오스계 섬유제품의 듀어러블 프레스 가공방법으로서 D-말산(malic acid), L-말산 및 DL말산중 어느 하나를 사용하거나 2종 이상을 5∼20% 사용하고 여기에 인산염, 아인산염 또는 하이포아인산염으로 된 촉매를 1∼11%, 침투제 0.1∼0.5%, 실리콘계의 유연제 0.5∼4.0%를 첨가하여 조제한 가공제액으로 패딩하고 건조, 열처리 함으로써 사용중 형태의 변화를 가져오지 않도록 하며 본 발명의 종래의 공지된 셀룰로오스계 섬유제품 가공용 가교제 보다 월등 저렴하고 인체에 무해한 말산(malic acid)을 사용하는 새로운 기술로서 경제적으로 경쟁력을 갖는 유익한 가공방법을 제공한다.

Description

포름알데히드가 유리되지 않는 듀어러블 프레스 가공방법{Durable press processing method}

본 발명은 셀룰로오스 또는 셀룰로오스/합섬 혼방섬유제품을 대상으로 하여 가교제 또는 축합계 수지를 사용하여 형태의 변화를 가져오지 않도록 하는 듀어러블 프레스 가공(durable press finish) 방법에 관한 것이다.

면, 마 또는 비스코오스 레이온 섬유와 같이 셀룰로오스계의 섬유제품은 착용하거나 세탁시 구김이 잘 생기고 인위적으로 준 주름은 쉽게 없어지는 단점을 가지고 있으며 이를 개선해 주는 가공이 듀어러블 프레스 가공이다. 듀어러블 프레스 가공은 셀룰로오스 분자간에 가교결합의 도입에 의해 달성된다. 따라서 듀어러블 프레스 가공용 가공제는 셀룰로오스의 히드록시기와 결합할 수 있는 두 개 이상의 기능기를 갖는 가교제가 이용된다.

듀어러블 프레스 가공은 1960년대 중반부터 실질적으로 실시되어 왔으나, 동 가공에서 사용되는 가공제 가운데 효율적이고 경제적인 것은 가공제 분자내에 두개의 N-메틸올(N-methylol)기를 갖는 화합물이라는 것이 밝혀졌고 이들 가운데 대표적인 것이 1,3-디메틸올-4,5-디히드록시 에틸렌요소(1,3-dimethylol-4,5-

dihydroxyethylene urea, 이하 "DMDHEU"라 약칭한다)이며 현재 듀어러블 프레스 가공에 독점적으로 사용되고 있다. 이 화합물에 의한 가공은 프리 큐어 프로세스(pre-cure process)나 포스트 큐어 프로세스(post cure process)로 수행된다. 한 편, 셀룰로오스에 가교결합의 도입은 셀룰로오스 섬유제품의 인장강도, 인열강도 및 내마모성을 현저히 감소시켜 실용성을 상실시키기 때문에 셀룰로오스 섬유와 가교화 반응에 영향을 받지 않는 폴리에스테르 섬유와 같은 합성섬유와의 혼방 섬유제품에 이용하는 것이 현재의 기술 수준이며 셀룰로오스만으로된 섬유제품의 듀어러블 프레스가공은 그 기술이 확립되어 있지 않은 상태이다.

최근 인체에 대한 포름알데히드의 유해론이 대두되면서 선진국에서는 가공물에 함유된 유리 포름알데히드의 허용기준을 점차 엄하게 규제하는 경향을 보이고 있으며 만일 포름알데히드가 발암물질이라는 임상 결과가 나온다면 포름알데히드를 유리하는 가공제의 사용은 불가능하게 될 것이다. 한편, 현재 듀어러블 프레스 가공에 독점적으로 사용되고 있는 DMDHEU는 4,5-디히드록시 에틸렌 요소(4,5-

dihydroxyethylene urea)와 포름알데히드를 반응시켜 얻는 가공제로 동가공제로 가공된 섬유물에서 유리포름알데히드의 발생은 불가피하다. 따라서 가공물에 유리포름알데히드가 없는 가공제와 가공방법의 새로운 개발이 꾸준히 진행되고 있다.

현재 유리포름알데히드를 발생하지 않아 DMDHEU의 대체가공제로 추천되고 있는 것은 분자내에 3개 이상의 카르복시기를 갖는 폴리카르복시산(U.S. Pat. No.3,526,048, U.S. Pat. No. 4,820,307)과 N-사이클릭메틸롤 (N-cyclic methylol)화합물이다. 대표적인 것으로는 1,2,3,4-부탄 테트라 카르복시산 (1,2,3,4-butane

tetracarboxylic acid, 이하 "BTCA"라 약칭한다)과 1,3-디메틸-4,5-히드록시 에틸렌 요소 (1,3-dimethyl-4,5-dihydroxy ethylene urea)를 들 수 있으며 이들에 대한 가공방법도 개발되어 왔으나 가격이 비싸기 때문에 거의 이용되고 있지 않다.

포름알데히드의 인체에의 유해론이 확산되어 DMDHEU의 사용이 금지된다면 DMDHEU와 대등한 가공성능을 갖는 가교제와 동 가교제에 의한 가공방법의 개발이 요청된다. DMDHEU의 대체 가교제로 알려진 BTCA나 1,3-디메틸-4,5-디히드록시 에틸렌 요소는 DMDHEU와 유사한 가공성능을 가지고 있는 가교제로 알려져 있으나 가격이 매우 고가이어서 실용화에 문제가 있다. 따라서 본 발명의 목적은 첫째 포름알데히드를 유리하지 않으면서 값이 싸고 DMDHEU와 유사한 가공성능을 갖는 가교제를 발견하는 것이고, 둘째 동 가교제에 의한 가공방법을 개발하는데 있다.

폴리카르복시산과 셀룰로오스와의 가교화 반응은 그 반응기구(reaction

mechanism)가 명확하게 밝혀져 있지 않으나 다음과 같은 반응에 의한 것으로 추정하고 있다. 즉 폴리카르복시산에 의한 셀룰로오스의 가교반응은 가공시 열처리 과정에서 폴리카르복시산 분자내에 있는 이웃한 두 개의 카르복시기가 산무수물환을형성하고 형성된 산무수물환이 촉매와 반응, 개환되면서 촉매가 도입된 기와 카르복시기로 된 다음 촉매가 도입된 기가 셀룰로오스의 히드록시기와 에스테르 반응을 하는데 이런 반응이 두곳에서 일어날 수 있는 폴리카르복시산이면 가교반응까지 하게 된다. BTCA에 의한 가교반응의 예를 들면 다음과 같다.

따라서 폴리카르복시산에 의한 셀룰로오스의 가교결합은 세개 이상의 카르복시기를 분자내에 가지고 있는 폴리카르복시산만이 가능한 것으로 알려져 있다. 본 발명은 다음과 같은 구조를 갖는 말산의 카르복시기 두개만을 가지고 있음에도 불구하고 가교결합능을 가지고 있다는 발견에 근거를 둔 것이다.

이러한 가교결합의 발현은 말산끼리 결합하여 올리고머를 형성함에 의해 카르복시기를 증가시킬 수 있기 때문이라고 추정된다. 말산은 BTCA에 비해 그 가격이월등히 저렴하고 식용으로도 사용할 수 있을 정도로 인체에 무해하기 때문에 해결하려는 과제에 부합한 가교제라고 생각된다.

말산으로 가공할 때 촉매는 폴리카르복시산용 촉매인 NaH₂PO₂, Na₂HPO₃,

NaH₂PO₃, NaH₂PO₄등을 사용할 수 있으며 가장 효과적인 것은 NaH₂PO₂이다.

말산에 의한 셀룰로오스 또는 셀룰로오스/합성섬유 혼방 섬유제품의 듀어러블 프레스가공은 말산, 침투제, 촉매 및 유연제를 함유하는 처리액으로 다음과 같은 공정을 거쳐 수행한다.

① 패딩 → 건조 → 재단, 봉제, 주름부여 → 열처리

② 패딩 → 건조 →열처리 → 재단, 봉제, 주름부여(고온고압)

(②의 경우 주름을 주지 않는 섬유제품이 아니라면 열처리에서 공정이 끝난다.)

또한 말산(malic acid)의 농도는 5∼20%로 하되 D-말산, L-말산 또는 DL-말산중 어느 하나를 사용할 수도 있고, 2종 이상을 섞어서 사용할 수도 있다. 말산 사용시 인산염, 아인산염 또는 하이포아인산염등의 촉매 사용량은 1:1∼11%로 하는 것이 바람직하고 여기에 유연제를 0.5∼4.0%로 하여 조제한 가공제액으로 듀어러블 프레스 가공을 하게 된다.

이하, 본 발명은 실시예에 의하여 구체적으로 설명한다.

실시예 1

말산(4∼18%), 침투제(0.1%), 유연제(1%, Ultratex FMK) 및 촉매(NaH₂PO₂, 말산과 촉매의 몰비; 1:0.3)로 가공제액을 조제한 다음 시료(경위사 각각 40's, 경사밀도 120올/in, 위사밀도 70올/in, 정련 표백 면직물)를 패딩(wet pick up 70±3%), 건조(85℃에서 3분간)한 다음 170℃에서 3분 열처리하고 50℃에서 30분간 수세, 건조한 것의 방추도는 표 1과 같다.

표 1 말산의 농도와 방추도(W+F)

말산의 농도 (%)	4	6	8	10	12	14	16	18
방추도(W+F)(˚)	213	221	229	239	248	261	275	278

실시예 2

말산의 농도를 16%로 고정하고 열처리온도를 140∼190℃까지 변화시키되 기타 가공조건은 실시예 1과 동일한 가공조건으로 가공했을 때의 방추도와 백도지수는 표 2와 같다.

표 2 열처리 온도가 방추도와 백도지수에 미치는 영향

열처리온도(℃)	140	150	160	170	180	190
방추도(W+F)(˚)	220	239	262	275	287	292
백도지수	71	71	70	68	66	58

※미처리면직물의 백도지수 71

실시예 3

말산(농도12%)과 열처리온도(180℃)를 고정하고 실시예 1에 의해 조제된 가공제액에 수용성 폴리우레탄(Elastron MF-25, 2∼10%)과 동 촉매(Catalyst 64, 사용량: Elastron MF-25의 10%)를 첨가하고 기타 가공조건은 실시예 1과 동일한 조건으로 가공했을 때의 가공 직물의 방추도를 표 3에 보인다.

표 3 우레탄 수지의 농도가 방추도에 미치는 영향

폴리우레탄의 농도(%)	0	2	4	6	8	10
방추도(W+F)(˚)	266	279	288	297	299	300

표 1에서 보인 바와 같이 말산의 농도가 증가함에 따라 방추도가 현저히 증가하다가 16% 이상에서는 둔화됨을 알 수 있다. 표 2는 열처리온도가 방추도와 백도에 미치는 영향을 보인 것으로 같은 농도의 말산을 사용했을 경우 열처리온도에 따라 방추도가 크게 다름을 알 수 있고 180℃이상에서는 방추도의 향상이 둔화됨을 보여 준다. 한편, 열처리온도가 높아지면 백도가 떨어지나 180℃까지는 사람의 눈에 거의 감지되지 못할 정도의 변화가 일어난다는 것을 보여주고 있어 열처리온도 180℃는 크게 무리가 없다는 것을 알 수 있다. 또한 일반적으로 듀어러블 프레스 가공제품의 방추도는 280∼300˚정도만 되면 되는 것으로 알려져 있는데, 실시예 2를 볼 때 말산의 농도 16%, 열처리온도 180℃정도면 듀어러블 프레스 가공제품의 성능을 만족할 수 있음도 알 수 있다. 표 3은 말산의 농도를 낮추더라도 우레탄 수지의 첨가에 의해 같은 수준의 듀어러블 프레스 가공제품을 얻을 수 있다는 것을 보여 주고 있다.

말산을 가교제로 듀어러블 프레스 가공에 활용함으로서 종래의 듀어러블 프레스 가공의 문제점인 포름알데히드의 유리 문제를 극복할 수 있을 뿐 아니라 기존의 DMDHEU의 대체화합물로 제시되고 있는 화합물보다는 월등 저렴한 말산(malic acid)을 사용하므로 경제적인 가공이 가능할 것으로 기대된다.

Claims

셀룰로오스 또는 셀룰로오스/합섬 혼방섬유 제품을 대상으로 하여 D-, L- 또는 DL-말산(malic acid)중 어느 하나를 사용하거나 2종 이상을 사용하고, 여기에 촉매와 공지의 침투제 및 유연제를 첨가하여 조제한 가공제액으로 패딩하고 건조, 열처리함을 특징으로 하는 듀어러블 프레스 가공방법
청구항 1에 있어서, 말산(malic acid)의 농도는 5∼20%, , 촉매 1∼11%, 침투제 0.1∼0.5%, 유연제 0.5∼4%로 하여 조제된 가공제액으로 처리함을 특징으로 하는 듀어러블 프레스 가공방법
청구항 1에 있어서, 사용촉매로서 인산염, 아인산염 또는 하이포아인산염을 사용함을 특징으로 하는 듀어러블 프레스 가공방법
청구항 1에 있어서, 가공제액의 성능을 높혀주기 위하여 수용성(또는 유화성)폴리우레탄을 2∼10% 첨가하는 것을 특징으로 하는 듀어러블 프레스 가공방법