KR20050032029A - 섬유 기질을 위한 친수성 가공 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친수성을 부여하는, 나일론, 폴리에스테르, 및 다른 텍스타일 및 섬유 기질 물질에 대한 직물 가공 또는 처리 제제에 관한 것이다. 본 발명의 가공은 카르복실기, 카르복실기의 염, 또는 어떠한 화학반응에 의해 카르복실기로 변환될 수 있는 모이어티를 함유하는 폴리머로 주로 구성된다.

Description

섬유 기질을 위한 친수성 가공{Hydrophilic finish for fibrous substrates}

본 발명은 직물 가공 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 섬유, 실, 텍스타일(textile), 또는 그 이외의 섬유 기질에 친수성 또는 다른 성질을 부여하는 폴리머 직물 가공에 관한 것이다.

나일론 및 폴리에스테르와 같은 합성 텍스타일 물질은 물에 대한 낮은 투과성 때문에 입기 불편하다. 뜨거운 날씨에, 땀은 이러한 직물을 통해 용이하게 투과하여(또는 스며들어) 증발할 수 없다. 낮은 흡수성 및 투과성은 나일론 및 폴리에스테르 폴리머의 본연의 소수성 때문이다; 물은 이러한 물질로 구성된 표면으로 용이하게 퍼지지 않는다. 나일론 및 폴리에스테르는 또한 그들의 소수성 때문에 종종 정전고착(static cling) 및 얼룩 유지력(stain retention)을 나타낸다.

따라서, 나일론, 폴리에스테르, 및 그 이외의 합성 물질에 내구성 있는 친수성을 부여하는 방법이 요망된다. 이것은 친수성 물질을 소수성 섬유에 부착시킴으로써 이루어질 수 있다. 친수성을 소수성 기질에 부여하는 것은 또한 정전고착을 감소시키거나 제거하여 세탁 시 얼룩의 제거를 가능하게 할 것이다.

Marco에 허여된 미국특허 3,377,249는 폴리에스테르, 면, 및 폴리에스테르/면 혼방으로 제조된 섬유에 얼룩방출가공(stain-releasing finish)의 적용을 개시하였다. 그 제제는 아크릴레이트 코폴리머(20% 이상의 아클릴산 모노머로 구성) 에멀젼, 아미노플라스트(aminoplast) 레진, 및 레진 촉매를 포함한다. 그렇게 처리된 직물은 5 회 내지 10 회의 세탁동안 내구성 있는 얼룩방출 특성을 나타낸다.

Michielsen 및 Tobiesen은 폴리(아크릴산)(또는 PAA)를 나일론 6,6 필름에 이식하는 방법을 보고하였다(Tobiesen, F.A., Michielsen, S.; J. Poly. Sci. A; 40, 719-728 (2002)). 이 방법에서는 나일론 6,6 필름을 PAA, 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보디이미드(EDC), 및 N-히드록시숙신이미드(NHS)를 함유하는 수용액에 침지하였다. PAA의 카르복실레이트는 EDC와의 반응에 의해 활성화되고; 그런 다음, 활성화된 카르복실레이트 중 일부는 나일론 폴리머의 체인 말단 상의 아민기와 함께 반응하는 반면, 나머지는 카르복실레이트 형태로 다시 가수분해된다. NHS는 가수분해 속도를 늦추는 것을 돕는 것으로 여겨진다. 필름을 0.5 내지 18 시간동안 0 내지 60℃ 범위의 온도에서 그 용액 중에서 인큐베이팅(incubating)한 후에, 그 처리된 필름을 꺼내고 탈이온수로 6 회 이상 헹구어 냈다. 논문의 저자는 처리되지 않은 나일론 6,6 필름 상에 놓여진 물방울이 표면 상에서 서서히 퍼지는 반면에, 처리된 필름 상에 놓여진 물방울은 즉각적은 퍼져 표면을 덮는 것으로 보고하였다. 이러한 방법의 단점은 이식을 위해 값비싼 시약인 EDC 및 NHS가 카르복실레이트의 수에 대해 화학양론적으로 더 많은 양만큼 필요하다는 것이다.

폴리에스테르, 나일론, 및 그 이외의 합성 소수성 물질에 대해 친수성을 부여하는 처리방법에 대한 발명을 여기에 개시한다. 그 처리방법은 내구성 있게 친수성 물질을 소수성 기질에 직접적으로 부착시켜, 기질에 친수성을 부가하되, 그 물질의 다른 특성을 변화시키지 않는다.

발명의 요약

본 발명은 친수성을 부여하는, 나일론, 폴리에스테르, 및 다른 합성 또는 소수성 텍스타일(textile) 물질의 섬유 가공 또는 처리 제제에 관한 것이다.

본 발명의 가공은 카르복실기, 카르복실기의 염, 또는 화학반응에 의해 카르복실기로 변환될 수 있는 모이어티(이하 "카르복실 전구체"라고 한다)를 함유하는 폴리머로 주로 구성된다. 텍스타일(textile) 또는 직물과 같은 섬유 기질을 이러한 카르복실-함유 폴리머에 노출시킨 다음 건조하고 경화시킨다. 이러한 과정에 의해, 처리되는 기질의 섬유는 "활성화제"의 사용 없이 친수성 카르복실-함유 폴리머에 직접적으로 결합된다. 그리하여 처리된 텍스타일 또는 직물은 미처리된 동일한 섬유 종류의 텍스타일에 비해 향상된 수투과성 및 통기성을 포함한 친수성 특성이 부여된다.

본 발명은 또한 본 발명의 친수성 처리 제제로 처리된, 합성 또는 소수성 섬유 및 실, 직물, 텍스타일, 최종 제품, 또는 부직포 제품(여기에서는, 용어 "섬유 기질", "텍스타일", 또는 "직물"을 포함한다)에 관한 것이다. 처리된 섬유 및 섬유 기질은 미처리된 동일한 섬유 종류의 텍스타일에 비하여 친수성 특성을 나타낸다.

발명의 상세한 설명

본 발명에 따르면, 섬유 기질을 카르복실, 카르복실레이트, 또는 카르복실 전구체 그룹을 함유하는 폴리머 또는 올리고머(그러한 폴리머 또는 올리고머 모두는 여기 및 특허청구범위에서 용어 "카르복실-함유 폴리머" 또는 "폴리카르복실레이트"에 포함된다)를 함유하는 용액에 노출시킨다. 그런 다음, 처리된 직물을 건조하여 친수성 시약을 섬유에 내구성 있게 경화시킨다. 습윤제는 폴리머를 직물에 적용하는 것을 촉진하는데 사용될 수 있다. "내구성 있게 고정" 또는 "내구성 있는"은 본 발명의 처리 가공에 의해 처리된 기질에 제공되는 친수성 특성이 약 10회 이상, 바람직하게는 약 35 회 이상, 보다 바람직하게는 약 50회 이상의 가정에서의 세탁 동안 남아 있다. 바람직한 구현예에서, 처리는 영구적이고; 즉, 친수성 특성은 처리된 섬유 기질의 수명 동안 존재한다.

본 발명에 따른 카르복실-함유 폴리머는 카르복실기, 카르복실레이트, 또는 화학 반응을 통해서 카르복실이나 카르복실레이트기로 될 수 있는 그룹(카르복실 전구체 그룹)을 함유하는 하나 이상의 모노머의 폴리머화 또는 코폴리머화를 통해서 획득할 수 있다. 그러한 모노머의 비제한적 실시예는 아크릴산, 메타크릴산, 아스파르트산, 글루탐산, β-카르복시에틸 아크릴레이트, 말레산, 말레산의 모노에스테르[ROC(O)CH=CHC(O)OH, 여기서 R은 수소가 아닌 화학적 그룹을 나타낸다], 말레산 안하이드라이드, 푸마르산, 푸마르산의 모노에스테르[ROC(O)CH=CHC(O)OH, 여기서 R은 수소가 아닌 화학적 그룹을 나타낸다], 아크릴산 안하이드라이드, 크로톤산, 신남산, 이타콘산, 이타콘산 안하이드라이드, 이타콘산의 모노에스테르[ROC(O)CH₂(=CH₂)C(O)OH, 여기서 R은 수소가 아닌 화학적 그룹을 나타낸다], 카르복실, 카르복실레이트, 또는 카르복실 전구체 그룹을 갖는 사카라이드(예: 알긴산), 및 카르복실, 카르복실레이트, 또는 카르복실 전구체 그룹을 갖는 마크로모노머를 포함한다. 카르복실 전구체로는 산 클로라이드, N-히드록시숙신이미딜 에스테르, 아미드, 에스테르, 니트릴, 및 안하이드라이드 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 카르복실 전구체 그룹을 갖는 모노머의 예로는 (메트)아크릴레이트 클로라이드,(메트)아크릴아미드, N-히드록시숙신이미드 (메트)아크릴레이트, (메트)아크로니트릴, 아스파라긴, 및 글루타민을 포함한다. 여기에서 지정된 용어 "(메트)아크릴"은 모노머의 아크릴- 및 메트아크릴- 형태 모두를 포함한다. 바람직한 카르복실레이트 양이온으로는 알루미늄, 바륨, 크로뮴, 구리, 철, 납, 니켈, 은, 스트론튬, 아연, 지르코늄, 및 포스포늄(R₄P⁺) 등이 있다. 보다 바람직한 양이온으로는 수소, 리튬, 소듐, 포타슘, 루비듐, 암모늄, 칼슘, 및 마그네슘 등이 있다. 폴리머는 선형 또는 분지형일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 폴리머는 분지형이며, 보다 바람직하게는 약 0.001% 내지 약 10%의 분지를 갖는다. 바람직한 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 및 β-카르복시에틸 아크릴레이트이다.

카르복실기를 함유하는 아크릴레이트 폴리머는 상업적으로 입수 가능하다. 특히, 폴리(아크릴산)은 일회용 기저귀의 고흡수성 수지 및 인쇄 페이스트의 점증제로서 사용하기 위해 세계적으로 널리 생산되고 있다. 폴리(아크릴산)은 다른 원료, Polycryl AG, Bohler, Postfach, CH-6221 Rickenbach, Switzerland(상품명: Polycryl); Stockhausen, 2401 Doyle Street, Greensboro, NC, 27406-2911; 및 BFGoodrich, Four Coliseum Centre, 2730 West Tyvola Rd., Charlotte, NC 28217-4578(상품명: Carbopol)로부터 획득될 수 있다. 현재 바람직한 폴리카르복실레이트는 폴리(아크릴산)(PAA)이다.

본 발명은 또한 본 발명의 친수성 섬유 가공으로 처리된, 합성 또는 소수성 실, 섬유, 직물, 최종 제품, 또는 텍스타일(여기에서는, 용어 "섬유 기질", "텍스타일", 및 "직물"을 포함한다)에 관한 것이다. 이러한 텍스타일 또는 웹은 강도 및 내구성과 같은 합성 텍스타일의 종래의 장점은 그대로 보유한 채 향상된 습윤성 및 수분 통기성과 같은 대개 친수성 텍스타일(예: 면)과 관련된 특징을 나타낼 것이다. 또한, 예를 들어 광택을 줄이고 합성 섬유 및 직물의 작용을 향상시키기 위해 섬유의 광학적 특성 및 다른 특성은 변경시킬 수 있다. 항정전기 및 얼룩 방출 특성이 또한 본 발명에 따른 처리에 의해 부여될 수 있다.

이렇게 처리된 섬유 기질은 의류, 실내 장식용품, 및 그 이외의 인테리어 장비를 포함하지만, 이에 한정되지 않는 다양한 방식을 사용될 수 있다. Wellington Sears Handbook of Industrial Textiles(Ed. S. Adanur, Technomic Publishing Co., Lancaster, PA, 1995, p. 8-11)에는 수많은 잠재적인 용도가 열거되어 있다.

본 발명의 친수성 기질은 섬유 기질로 형성되는 (2) 합성 또는 소수성 섬유 상에 경화되고 고정된 카르복실기를 함유하는 (1) 폴리머 체인을 포함한다. 선택적으로, 폴리머를 섬유에 고정시키는 것을 증진시키기 위해 촉매는 폴리머와 함께 부가될 수 있다. 본 발명의 섬유 기질은 섬유, 직물, 및 텍스타일을 포함하는 것을 의도하지만, 섬유 또는 구조적 요소로 구성되는 쉬트양 구조(직조된, 짜여진, 술장식, 스티치-결합, 또는 부직포) 일 수 있다. 소수성 텍스타일 또는 직물은 천연 또는 합성 섬유 또는 그러한 섬유의 혼방으로부터 유래된 섬유, 직조된 직물, 및 부직포 직물을 포함한다. 그것들은 임의의 원하는 조성의 섬유일 수 있는, 연속적인, 또는 단속적인 모노필라멘트, 멀티필라멘트, 스테이플 파이버(staple fiber), 및 실 형태의 소수성 섬유를 포함할 수 있다. 천연섬유 및 합성섬유의 혼방이 또한 사용될 수 있다. 천연 섬유의 예로는 면, 모, 견, 황마, 아마 등이 있다. 인공 섬유의 예로는 재생 셀룰로오스 레이온, 셀룰로오스 아세테이트, 및 재생 단백질이 있다. 합성 섬유의 예로는 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌테레프탈레이트 포함), 폴리아미드(나일론 포함), 아크릴, 올레핀, 아라미드(aramids), 아즐론(azlons), 모다크릴, 노볼로이드, 나이트릴(nytrils), 아라미드, 스판덱스, 비닐 폴리머 및 코폴리머, 비날(vinal), 비닐론(vinylon), Nomex^R(Dupont), 및 Kevlar^R(DuPont)이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 섬유 기질을 제조하기 위해, 합성 또는 소수성 섬유, 직물, 텍스타일, 최종 제품, 또는 부직포 제품("섬유 기질" 또는 "직물")을, 적심(soaking), 스프레이, 침지(dipping), 유체-흐름, 및 패딩(padding)을 포함한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 방법에 의해 카르복실 함유 폴리머 또는 폴리카르복실레이트의 용액 또는 현탁액에 노출시킨다. 그러한 용액 또는 현탁액은 선택적으로, 예를 들어 촉매, 소포제, 광학적 광택제, 염료, 항균제, 및/또는 습윤제를 포함할 수 있다. 용매는 물, 유기 액체, 또는 초임계 유체일 수 있다. 그런 다음, 처리된 직물을 노출로부터 제거하고, 건조한 다음, 경화한다. 그 결과 직물은 비처리된 직물에 존재하지 않는 친수성 특성을 나타낸다.

이론에 얽매임이 없이, 폴리카르복실레이트의 섬유 표면으로의 고정 메커니즘은 두 물질 사이의 공유결합의 형성이라고 여겨진다. 폴리에스테르 섬유의 경우에, 폴리카르복실레이트와 함께 에스테르 결합을 형성하는 히드록실-종결 체인 말단이 있으며, 반면에 나일론의 아민-종결 말단은 폴리카르복실레이트와 함께 아미드 결합을 형성하며; 이러한 결합들은 경화 과정동안 형성되는 것으로 여겨진다. 에스테르 및 아미드 결합이 이론상 강한 반면, 그러한 결합들은 세탁과정동안 여전히 가수분해 될 수 있다. 가공의 내구성은 폴리카르복실레이트 및 섬유 표면 사이의 공유결합의 수에 일치하는 것으로 여겨지며, 따라서 친수성 가공의 내구성을 최대화하기 위해 가능한 많은 결합을 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 합성섬유 표면의 주어진 면적 상의 반응성 그룹의 "밀도"는 매우 작을 것이라고 예상된다. Michielsen은 Nylon 6,6이 90 nm²당 단지 하나의 반응성 아민기를 갖는다고 보고하였다(Michielsen, S.; J. Appl. Polym. Sci. 1999, 73, 129-136). 이에 비해, 5-kD 폴리(아크릴산)은 5 nm 미만의 회전운동의 반지름, R_G를 가지며, 그리하여 평균 단지 하나의 아미드 결합이 각각의 폴리머 체인 및 표면 사이에 형성될 수 있다. 섬유 표면의 반응성 그룹의 밀도를 섬유를 손상시키지 않고 증가시킬 수 없기 때문에, 섬유-폴리카르복실레이트 결합의 수를 최대화하기 위해 오직 이용될 수 있는 방법은 표면의 적용범위(coverage)를 최대화하기 위해 고분자량의 폴리카르복실레이트를 이용하는 것이다. 그러한 폴리카르복실레이트는 경화 과정 이전에 저분자량의 폴리카르복실레이트를 가교시킴으로써 제조될 수 있다. 바람직하게 이러한 가교는 폴리머의 상업적 생산에서 수행된다.

카르복실 전구체 그룹을 함유하는 폴리머가 카르복실 함유 폴리머로서 사용될 경우, 텍스타일에 가공을 적용하는 동안이나 후에 전구체는 가수분해되어 카르복실기를 형성하여야 한다. 가수분해 조건은 전구체의 특성에 따라 달라진다. 바람직하게는, 폴리머가 텍스타일 또는 직물에 적용될 때 카르복실기의 형성을 촉진시키기 위해, 가수분해는 섬유 기질이 처리되는 pH 및 온도 조건에서 일어난다. 바람직한 전구체 그룹은 산 클로라이드 및 산 안하이드라이드 이다. 덜 바람직한 전구체 그룹은 가수분해를 위해 산 또는 염기성 조건 및 상승된 온도를 요구할 수 있으며; 그러한 그룹으로는 에스테르 및 아미드가 있다.

본 발명에서 유용한 카르복실-함유 폴리머의 바람직한 분자량은 약 90 내지 약 4,000 킬로달톤이고; 보다 바람직한 분자량은 약 125 내지 약 3,000 킬로달톤이며; 가장 바람직한 분자량은 약 750 내지 약 1,250 킬로달톤이다. 폴리카르복실레이트는 약 0.001% 내지 약 10%, 보다 바람직하게는 약 0.01% 내지 약 1%가 가교되는 것이 바람직하다.

처리 용액에서의 카르복실-함유 폴리머 및 그 이외의 치환기의 양은 사용되는 특정 폴리머(들), 원하는 친수성의 정도 등과 같은 인자에 의존할 것이다. 일반적으로, 카르복실-함유 폴리머는 약 0.001 중량% 내지 약 25 중량%, 바람직하게는 약 0.005 중량% 내지 약 5 중량%, 보다 바람직하게는 약 0.01 중량% 내지 약 2 중량%의 양만큼 처리 용액에 존재한다. 촉매는 0 중량% 내지 약 4 중량%, 바람직하게는 약 0 중량% 내지 약 2 중량%, 더욱 바람직하게는 0 중량% 내지 약 1.5 중량% 만큼 존재한다. 습윤제는 0 중량% 내지 약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.05 중량% 내지 약 0.5 중량% 만큼 존재한다.

본 발명의 친수성 카르복실 함유 폴리머를 섬유 또는 섬유 기질에 적용 시, 작업 온도는 반응물의 반응성에 따라 광범위하게 변화할 수 있다. 그러나, 온도는 반응물을 분해할 정도로 높거나 반응의 억제 또는 용매의 냉동을 유발할 정도로 낮아서는 안 된다. 반대로 특정되지 않는다면, 5℃ 내지 110℃ 범위의 온도, 보다 바람직하게는 15℃ 내지 60℃의 온도, 및 가장 바람직하게는 약 20℃의 온도 및 대기압 하에서 텍스타일을 폴리머에 노출시킨다. 카르복실-함유 폴리머가 적용되는 pH는 pH 0 내지 pH 7, 바람직하게는 pH 1 내지 pH 5, 그리고 보다 바람직하게는 pH 2 내지 pH 4.5의 범위일 수 있다. 그 작업에 필요한 시간은 대개 적용되는 온도 및 출발물질의 상대적인 반응성에 따라 달라질 것이다. 달리 특정되지 않는다면, 작업 시간 및 조건은 유사하게끔 한다. 경화 조건은 5℃ 내지 250℃, 바람직하게는 150℃ 내지 200℃의 범위일 수 있다.

전반적인 정보:

RotawashTM 공정에서, 사각형 조각의 직물(약 2.5"x6" 또는 6.4 cm x 15.2 cm)을 스테인레스 스틸 비드 100 개 및 0.15 중량% 세탁 세제 용액 50 mL와 함께 금속 상자(canister)에 넣는다. 그런 다음 그 상자를 71℃의 워터 배쓰에서 회전시킨다. Rotawash 기계의 각각의 9 분 주기는 종래의 세탁기에서의 하나의 가정 세탁(HL)의 등가물(equivalent)로서 적용하였다. 바람직한 수의 주기를 완료한 후에, 샘플을 상자로부터 꺼내고, 흐르는 수돗물로 2 분간 헹군 다음, 100℃의 오븐에서 건조하였다.

여섯 방울의 물을 직물 견본 상의 다양한 위치에 놓음으로써 직물 견본의 친수성/소수성을 결정한다. 직물 견본을 물방울이 위치한 부위가 물을 스며드는 것을 유도할 수 있는 임의의 고체 기판 또는 다른 물질과 접촉하지 않도록 정지시킨다. 각각의 방울이 직물로 스며드는데 필요한 시간을 측정하고, 기록하고, 평균을 내었다. "스며드는 시간"이 120초 보다 크다면, 그 값을 120 초로 기록한다. 임의의 특정 직물견본의 친수성은 그 평균 스며드는 시간으로 결정된다.

실시예 1

미가공 나일론 샘플을 0.5 중량% 폴리아크릴산(평균 분자량 90,000, Sigma-Aldrich) 및 0.1% Wetaid^TM NRW 습윤제(B.F. Goodrich)의 수용액에 침지하고, 약 100%의 습윤 픽컵(wet pick-up)이 되도록 패딩하였다. 대조군 샘플을 수돗물에 침지하고 유사하게 패딩하였다. 그 샘플을 60 초동안 120℃에서 건조한 다음, 30 초당안 180℃에서 경화하였다. 그 샘플을 상기 로타워쉬(rotawash) 공정에 따라1, 6, 11, 21, 31, 96, 및 118 주기동안 세탁하였다. 직물 견본의 친수성을 상기한 바와 같이 측정하고; 그 결과를 표 1에 기록하였다.

실시예 2

0.25% PAA 및 0.3% Wetaid NRW(Noveon)의 용액 300 g 4 개를 4 개의 서로 다른 PAA 물질: Carbopol 846(Noveon), Carbopol 1392WC(Noveon), Carbopol PKS(Noveon), 및 1.25M mol. wt. 0.1% 가교("ALD"; Sigma-Aldrich)를 이용하여 제조하였다. 표 2에 기록된 점도의 측정은 수산화암모늄으로 조정된 pH 8.0 보다 다소 높은 용액 상에서 이루어졌으며; 그 정보는 제조사가 제공하였다. 두 개의 종류의 나일론 직물견본(1 및 2) 은 각각을 처리 배쓰 중 하나에 침지하고, 패딩한 다음, 248 ^oF(120℃)에서 1 분간 건조하고 300 ^oF(149℃)에서 30 초간 경화하였다. 미처리된 각각의 직물의 견본을 대조군으로서 이용하였다(표에서는 "N/A"로 표시). 직물 견본의 친수성을 상기한 바와 같이 특정한 다음, 직물 견본을 AATCC 방법 124-96에 따라 2 회 세탁한 후, 친수성을 다시 측정하였다.

실시예 3

2 개의 수성 패드(pad) 배쓰 용액(A 및 B)을 각각의 용액이 0.25% PAA 및 0.3% Wetaid NRW를 함유하도록 제조하였다. 용액 A는 0.1%가 가교된 분자량이 125 만인 PAA(Sigma-Aldrich)를 함유하였고; 용액 B는 분자량이 100만인 선형 PAA(폴리아크릴 A 10,000-10A)를 함유하였다. 두 개의 종류의 나일론 직물 견본(1 및 2)를 각각의 용액 중 하나에 침지하고 일정한 습윤 픽컵이 되도록 패딩하였다. 직물견본을 248^oF에서 1 분간 건조한 다음, 30 초동안 300^oF에서 경화하였다. 직물 견본을 상기한 바와 같이 물방울 시험으로 친수성에 대해 시험한 다음, 상기한 바와 같이 세탁하고 재시험 하였다.

추가의 헹굼 사이클과 함께 AATCC 방법 124-96(Ⅱ,1,Ⅳ.A)에 따라 세탁을 수행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.

실시예 4

두 종류의 나일론 6,6 샘플(1 및 2)을 0.25 중량% 폴리아크릴산 및 0.1 중량% Wetaid^TM NRW(B.F. Goodrich)의 4 개의 수용액 중 하나에 침지하였다. 4 개의 상업적으로 입수 가능한 폴리아크릴산(PAA) 제제를 시험하였다.

폴리머: A = 0.1% 분지를 갖는 1,250K mol. wt. PAA(Aldrich 사)

P2 = 1,000K mol. wt. 선형 PAA, pH = 2.0(Polycryl)

P33 = 1,000K mol. wt. 선형 PAA, pH = 3.3(Polycryl)

S = 1,000K mol. wt. 선형 PAA(Stockhausen)

패드(pad) 배쓰를 90^oF(32℃)에서 가열하였다. 샘플을 침지한 다음, 약 50%의 습윤 픽컵이 되도록 패딩하고, 250^oF(121℃)에서 건조한 다음, 최종적으로 15 초간 300^oF(149℃)에서 경화하였다. 대조군 샘플은 어떤 방식으로도 처리하지 않았다. 상기 공정 후에 샘플(대조군 포함)을 특정한 수의 Rotawash^TM 세탁 시뮬레이션을 수행하고(상기 참조) 건조하였다. 직물 친수성을 상기한 바에 따라 측정하고, 그 결과를 표 4에 기록하였다.

실시예 5

0.1% 가교된 0.25% 1.25M mol. wt. PAA(Sigma-Aldrich) 및 0.3% Wetaid NRW(Noveon)의 수용액 1200 g을 제조하였다. 그 용액은 3.74의 pH를 가졌다. 그 용액을 200 g 분액 6 개로 나누었다. 각각의 용액의 pH를 3.0, 3.25, 3.5, 3.75, 4.0, 및 4.25의 값에 매치되도록 조정하였다. pH 조정을 수산화나트륨 또는 황산 용액(10%) 중 하나로 수행하였다. pH 3.21에서 백색 침전이 형성되어서 pH 3.0 용액을 버렸다. pH 4.25에서는, 패드 적용에 있어서 용액의 점성이 너무 높아, 그것 또한 폐기하였다. 남게된 4 개의 용액을 각각의 패드 배쓰 용액에 해당하는 나일론 직물 견본을 위한 패드 배쓰로서 사용하였다. 5 개째의 직물 견본을 물을 통해 패딩하였다. 그 직물 견본을 250^oF에서 1 분간 건조한 다음, 300^oF에서 15 초간 경화하였다. 직물 견본을 친수성에 대해 상기한 바와 같이 시험한 다음, 여기에 참조된 AATCC 방법 124-96에 따라 10 회 세탁하고 다시 시험하였으며; 그 친수성 데이터를 표 5에 기록하였다.

실시예 6

0.1% 가교된 1.25M mol. wt. PAA 및 0.3% Wetaid NRW (Noveon)을 함유하는 5 개의 수용액을 제조하였다. 각각의 용액의 PAA의 중량%는 각각 0.25, 0.20, 0.15, 0.10, 0.05에 해당하였다. 각각 5 개의 용액에 해당하는 직물 견본을 두 종류의 나일론 직물(1 및 2)로부터 제조하였다. 직물 견본을 적절한 용액에 패딩하고, 250^oF에서 1 분간 건조한 다음, 300^oF에서 30 초간 경화하였다. 직물 견본을 친수성에 대해 상기한 바와 같이 시험한 다음, 여기에 참조된 AATCC 방법 124-96에 따라 1 회 세탁하고 다시 시험하였다. 그 결과를 표 6에 나타내었다.

실시예 7

PAA(0.1% 가교된 1.25M mol. wt; Sigma-Aldrich) 및 0.3% Wetaid NRW (Noveon)을 함유하는 4 개의 수용액을 제조하였다. 각각의 용액의 PAA의 중량%는 각각 0.25, 0.20, 0.15, 0.10에 해당하였다. 각각 4 개의 용액에 해당하는 직물 견본을 세 가지 종류의 나일론 직물(1, 2, 및 3)로부터 제조하였다. 대조군 직물 견본을 물을 통해 패딩하였다. 직물 견본을 적절한 용액에 패딩하고, 250^oF에서 1 분간 건조한 다음, 300^oF에서 15 초간 경화하였다. 직물 견본을 친수성에 대해 상기한 바와 같이 시험한 다음, 여기에 참조된 AATCC 방법 124-96에 따라 19 회 세탁하고 다시 시험하였다. 그 결과를 표 7에 나타내었다.

실시예 8

0.25% PAA(0.1% 가교된 1.25M mol. wt; Sigma-Aldrich) 및 0.3% Wetaid NRW (Noveon)의 수용액 2L를 제조하였다. 나일론 직물로 된 4 개의 견본을 그 용액에 침지하고, 패딩하고, 250^oF에서 1 분간 건조한 다음, 300^oF에서 0, 10, 15, 또는 30 초간 경화하였다. 대조군 직물 견본을 유사한 방식으로 물에 침지하고, 패딩하고, 건조하고, 경화시켰다. 직물 견본을 친수성에 대해 상기한 바와 같이 시험한 다음, 9 회 세탁하고 다시 시험하였다. 그 결과를 표 8에 나타내었다.

7 개의 서로 다른 종류의 나일론(나일론 1-7로 표시) 및 폴리에스테르-나일론 혼방의 직물 견본을 0.25% PAA(1.25M mol. wt; Sigma-Aldrich) 및 0.3% Wetaid NRW (BFGoodrich)의 수용액에 침지하고, 패딩하고, 248^oF에서 1 분간 건조한 다음, 300^oF에서 30 초간 경화하였다. 직물 견본을 AATCC 방법 124-96(Ⅱ.1.Ⅳ.A)(AATCC Technical Manual 2001, p.205)에 따라 세탁한 다음, 직물 견본의 친수성 특성을 0 및 10 HLS에서 시험하였다. 그 결과를 표 9에 기록하였다.

실시예 10

진한 감색의 폴리에스테르 직물의 7 개의 직물 견본(15.2 cm x 15.2 cm)을 0.25% 폴리(아크릴산)(Carbopol 820; BFGoodrich) 및 0.3% Wetaid NRW (BFGoodrich)의 수용액에 침지하였다. 대조군 직물 견본을 물에 침지하였다. 직물 견본을 70% 습윤 픽컵이 되도록 패딩하고, 200^oF(93℃)에서 5 분간 건조한 다음, 표 10에 나타낸 바와 같이 다양한 온도 및 시간으로 경화였고; 대조군 직물 견본은 단지 건조만 하였다. 직물 견본을 AATCC 방법 124-96에 따라 세탁한 다음, 직물 견본의 친수성 특성을 0, 10, 및 20 회의 가정 세탁 시에 시험하였다. 친수성 특성을 상기한 바와 같이 측정하고, 그 결과를 표 10에 기록하였다.

실시예 11

올리브 폴리에스테르 직물의 6 개의 직물 견본(모두 15.2 cm x 15.2 cm)을 0.25% PAA(Carbopol 820, Noveon) 및 0.2% Wetaid NRW (BFGoodrich)의 수용액에 침지하였다. 직물 견본을 표 11에 나타낸 바와 같이 다양한 시간 및 온도에서 경화하였다. 미처리된 직물 견본을 대조군으로서 사용하였다(표에서 경화시간 및 온도조건을 "N/A"로 나타내었다). 직물 견본을 AATCC 방법 124-96에 따라 세탁한 다음, 직물 견본의 친수성 특성을 상기한 바와 같이 0, 20, 및 40 회의 HLS 후에 시험하였다. 그 결과를 표 11에 기록하였다.

실시예 12

폴리에스테르 직물의 7 개의 직물 견본을 0.25% PAA(Carbopol 820, Noveon), 0.1% Wetaid NRW (BFGoodrich), 및 0.1% 2-부틸옥탄산의 수용액에 침지하였다. 직물 견본 A-G로 나타내고; 그것들은 침지하고 패딩한 후에 평균 79.5±1.9%의 평균 습윤 픽컵(pickup)을 가졌다. 그 직물 견본들을 표 12, 13, 및 14에 나타낸 바와 같이 다양한 시간(드웰시간(dwell time), 초) 및 온도에서 경화하였다. 미처리된 직물 견본을 대조군으로서 사용하였다(표에서 경화시간 및 온도조건을 "N/A"로 나타내었다). 직물 견본을 AATCC 방법 124-96에 따라 세탁한 다음, 직물 견본의 친수성 특성을 상기한 바와 같이 0 및 30 회의 HLS 후에 시험하였다. 그 결과를 표 12, 13, 및 14에 기록하였다.

실시예 13

0.2% PAA 및 0.1% Wetaid NRW (Noveon)을 함유하는 4 개의 용액을 pH 값이 3.6-3.8 범위가 되도록 제조하였다. 각각의 용액은 특이적으로 다음의 4 개의 분자량 및 종류를 갖는 PAA 중 하나를 가졌다:

250Kd M_w, 선형 (250)

750Kd M_w, 0.1% 가교 (750)

1.25Md M_w, 0.1% 가교 (1.25)

3.0Md M_w, 0.1% 가교 (3.0)

폴리에스테르 4 개 견본을 자르고 각각을 용액 중 하나에 침지하였다. 5번째의 직물 견본을 아세트산으로 pH 3.8로 조정된 물에 침지하였다. 모든 직물 견본을 평균 86%의 습윤 픽컵이 되도록 패딩하였다. 그 직물 견본들을 220^oF(104℃)에서 5 분간 건조한 다음, 340^oF(171℃)에서 30 초간 경화하였다. 직물 견본은 친수성에 대해서 시험하고, 그 직물 견본을 AATCC 방법 124-96에 따라 20회 세탁한 다음, 다시 시험하였다. 그 결과를 표 15에 기록하였다.

Claims (28)

1. 미처리된 섬유 기질을 카르복실-함유 폴리머를 포함하는 용액 또는 현탁액과 접촉시키는 단계;

   상기 용액으로부터 상기 섬유 기질을 꺼내는 단계; 및

   상기 섬유 기질을 건조하고 경화하는 단계를 포함하는, 합성 섬유 기질을 처리하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 용액 또는 현탁액은 하나 이상의 촉매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 용액 또는 현탁액은 하나 이상의 습윤제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 용액 또는 현탁액은

   a) 카르복실-함유 폴리머를 약 0.001 중량% 내지 약 25 중량%;

   b) 촉매를 0 중량% 내지 약 4 중량%; 및

   c) 습윤제를 0 중량% 내지 약 5 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 카르복실-함유 폴리머는 아크릴산, 메타크릴산, β-카르복시에틸 아크릴레이트, 말레산, 말레산의 모노에스테르, 말레산 안하이드라이드, 푸마르산, 푸마르산의 모노에스테르, 아크릴산 안하이드라이드, 크로톤산, 신남산, 이타콘산, 이타콘산의 모노에스테르, 이타콘산 안하이드라이드, 카르복실기를 함유하는 사카라이드, 카르복실레이트기를 함유하는 사카라이드, 화학반응을 통해 카르복실기 또는 카르복실레이트기로 변환될 수 있는 모이어티를 함유하는 사카라이드, 카르복실기를 함유하는 마크로모노머, 카르복실레이트기를 함유하는 마크로모노머, 및 화학반응을 통해 카르복실기 또는 카르복실레이트기로 변환될 수 있는 모이어티를 함유하는 마크로모노머; 및 그들의 혼합의 폴리머 및 코폴리머로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 카르복실-함유 폴리머는 폴리(아크릴산)인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 카르복실-함유 폴리머는 가교(corss-linked)된 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 카르복실-함유 폴리머는 분지(branched)된 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 카르복실-함유 폴리머는 약 250 킬로달톤 내지 1,250 킬로달톤의 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 미처리된 섬유 기질은 소수성인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 소수성 섬유 기질은 나일론 또는 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 처리된 섬유 기질의 친수성 특징은 내구성이 있는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 소수성 섬유 기질에 내구성 있는 친수성 특징을 부여하기 위한, 카르복실-함유 폴리머를 포함하는 처리 제제(treatment preparation).
14. 제 13 항에 있어서, 하나 이상의 촉매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 제제.
15. 제 13 항에 있어서, 하나 이상의 습윤제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 제제.
16. 제 13 항에 있어서,

    a) 카르복실-함유 폴리머를 약 0.001 중량% 내지 약 25 중량%;

    b) 촉매를 0 중량% 내지 약 4 중량%; 및

    c) 습윤제를 0 중량% 내지 약 5 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 제제.
17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 카르복실-함유 폴리머는 카르복실-함유 폴리머는 아크릴산, 메타크릴산, β-카르복시에틸 아크릴레이트, 말레산, 말레산의 모노에스테르, 말레산 안하이드라이드, 푸마르산, 푸마르산의 모노에스테르, 아크릴산 안하이드라이드, 크로톤산, 신남산, 이타콘산, 이타콘산의 모노에스테르, 이타콘산 안하이드라이드, 카르복실기를 함유하는 사카라이드, 카르복실레이트기를 함유하는 사카라이드, 화학반응을 통해 카르복실기 또는 카르복실레이트기로 변환될 수 있는 모이어티를 함유하는 사카라이드, 카르복실기를 함유하는 마크로모노머, 카르복실레이트기를 함유하는 마크로모노머, 및 화학반응을 통해 카르복실기 또는 카르복실레이트기로 변환될 수 있는 모이어티를 함유하는 마크로모노머; 및 그들의 혼합의 폴리머 및 코폴리머로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 처리 제제.
18. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 카르복실-함유 폴리머는 폴리(아크릴산)인 것을 특징으로 하는 처리 제제.
19. 제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 카르복실-함유 폴리머는 가교된 것을 특징으로 하는 처리 제제.
20. 제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 카르복실-함유 폴리머는 분지된 것을 특징으로 하는 제제.
21. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 카르복실-함유 폴리머는 약 250 킬로달톤 내지 약 1,250 킬로달톤의 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 처리 제제.
22. 제 21 항에 있어서, 소수성 섬유 기질은 나일론 또는 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 처리 제제.
23. 기질의 섬유에 고정된 카르복실-함유 폴리머 체인을 포함하며, 미처리된 동일한 섬유 종류의 합성섬유 기질과 비교 시 친수성을 나타내는, 처리된 합성 섬유 기질(synthetic fiber substrate).
24. 제 23 항에 있어서, 카르복실-함유 폴리머는 카르복실-함유 폴리머는 아크릴산, 메타크릴산, β-카르복시에틸 아크릴레이트, 말레산, 말레산의 모노에스테르, 말레산 안하이드라이드, 푸마르산, 푸마르산의 모노에스테르, 아크릴산 안하이드라이드, 크로톤산, 신남산, 이타콘산, 이타콘산의 모노에스테르, 이타콘산 안하이드라이드, 카르복실기를 함유하는 사카라이드, 카르복실레이트기를 함유하는 사카라이드, 화학반응을 통해 카르복실기 또는 카르복실레이트기로 변환될 수 있는 모이어티를 함유하는 사카라이드, 카르복실기를 함유하는 마크로모노머, 카르복실레이트기를 함유하는 마크로모노머, 및 화학반응을 통해 카르복실기 또는 카르복실레이트기로 변환될 수 있는 모이어티를 함유하는 마크로모노머; 및 그들의 혼합의 폴리머 및 코폴리머로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 처리된 합성 섬유 기질.
25. 제 23 항에 있어서, 카르복실-함유 폴리머는 폴리(아크릴산)인 것을 특징으로 하는 처리된 합성 섬유 기질.
26. 제 23 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미처리된 섬유 기질은 소수성인 것을 특징으로 하는 처리된 합성 섬유 기질.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 소수성 섬유 기질은 나일론 또는 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 처리된 합성 섬유 기질.
28. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 처리된 합성 섬유 기질의 친수성 특징은 내구성이 있는 것을 특징으로 하는 처리된 합성 섬유 기질.