KR20230118946A - 텍스타일을 위한 중합체 침착 및 부착 방법 - Google Patents

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KR20230118946A
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surfactant
group
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polymer
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제임스 캐이시 브릿지즈
할리 에이랜드
마사키 후쿠모리
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다이킨 아메리카, 인크.
다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

카펫 및 다른 텍스타일에 중합체 표면 처리를 적용하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 시스템 및 방법은 표면 처리 중합체의 계면활성제-무함유 에멀젼의 사용을 포함한다. 표면 처리 중합체의 계면활성제-무함유 에멀젼의 사용은 표면 처리 중합체를 카펫 또는 다른 텍스타일에 적용할 때 pH 조정제 및/또는 이온성 염 용액을 사용할 필요성을 감소시키거나 제거한다. 계면활성제, 유화제, pH 조정제 및/또는 염을 제거할 필요성을 감소시킴으로써, 카펫 또는 다른 텍스타일을 처리하는데 사용되는 물의 총 부피가 감소된다.

Description

텍스타일을 위한 중합체 침착 및 부착 방법
[관련 출원에 대한 상호 참조]
본 출원은 35 U.S.C. §119(e) 하에 2021년 1월 17일에 출원된 미국 가출원 번호 63/138,497의 이익을 주장하며, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
[기술 분야]
본 개시내용은 카펫 및 다른 텍스타일에 중합체 표면 처리를 적용하는 것, 보다 구체적으로는 텍스타일의 내오성 및/또는 액체 반발성을 개선시키기 위해 계면활성제-무함유 에멀젼 중합체 생성물을 사용하는 것에 관한 것이다.
카펫 및 텍스타일 산업에서, 내오성 및 액체 반발성은 카펫 및 다른 텍스타일의 매우 바람직한 특징이다. 산업이 플루오로화학물질의 사용으로부터 멀어짐에 따라, 저비용으로 개선된 성능 특성을 제공하는 것은 도전과제이다.
카펫 및 다른 텍스타일의 표면 처리를 위한 전형적인 방법은 제조 동안 카펫 또는 다른 텍스타일에 계면활성제-안정화된 중합체 에멀젼 생성물을 적용하는 것을 포함한다. 계면활성제-안정화된 에멀젼 입자는 다양한 계면활성제에 의해 연속 상 중에 현탁된 상태로 유지되는 반면, 개시된 중합체 표면 처리는 중합체 고유의 이온성 모이어티에 의해 안정화되어 연속 상 중에 현탁된 상태로 유지된다.
카펫 적용을 위한 대부분의 반발성 화학물질은 계면활성제-안정화된 에멀젼이다. 계면활성제-기반 에멀젼 화학물질은 에멀젼을 안정하게 유지하기 위해 계면활성제 및 유화제를 필요로 한다. 산성 pH 및 염 용액이, 계면활성제-안정화된 에멀젼을 불안정화시키고 중합체를 카펫 섬유 상에 방출시키기 위해 사용된다.
표준 흡진 방법을 통해 적용되는 전통적인 계면활성제-안정화된 에멀젼 표면 처리는 전형적으로 낮은 pH (~pH 2-3) 및 염 용액, 예컨대 황산마그네슘의 사용을 필요로 한다. 건조 전에 임의의 잔류 계면활성제, 유화제, 염 및/또는 산을 제거하기 위해 헹굼 단계가 또한 필요할 수 있다. 이러한 추가의 공정 요건은 환경 및 안전성 관점에서 문제를 일으킬 수 있다. 개시된 표면 처리의 일부 실시양태는 pH 조정, 염 용액 또는 헹굼 단계의 사용을 필요로 하지 않으면서 흡진 방법을 통해 적용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 개시된 발명은 다른 비-플루오로화학물질 옵션보다 더 우수한 반발성 성능을 달성한다.
본 개시내용은 일반적으로 카펫 및 다른 텍스타일에의 중합체 표면 처리의 계면활성제-무함유 에멀젼의 적용에 관한 것이다.
일부 개시된 실시양태는, 표면 처리 중합체의 계면활성제-무함유 에멀젼을 카펫에 적용하는 단계로서, 여기서 표면 처리 중합체는 용액 중합에 의해 형성되는 것인 단계, 및 표면 처리 중합체의 계면활성제-무함유 에멀젼이 카펫에 적용된 후 카펫을 건조시키는 단계를 포함하는, 카펫의 처리 방법에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 표면 처리 중합체는 (a) 7 내지 40개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소 기를 갖는 아크릴 단량체로부터 형성된 반복 단위, (b) 친수성 기를 갖는 아크릴 단량체로부터 형성된 반복 단위, 및 (c) 이온-공여 기를 갖는 단량체로부터 형성된 반복 단위를 포함한다. 일부 실시양태에서, 카펫을 건조시키는 단계는 계면활성제-무함유 에멀젼이 카펫에 적용된 후 카펫을 헹구지 않고 수행된다.
일부 개시된 실시양태는 연속식 또는 반연속식 제조 공정의 일부로서 인라인으로 사용될 수 있는 카펫을 처리하기 위한 방법 및 공정 단계에 관한 것이다.
상기는 청구된 대상의 일부 측면의 기본적인 이해를 제공하기 위해 단순화된 요약을 제시한다. 이 요약은 광범위한 개요는 아니다. 이는 핵심적이거나 중요한 요소를 확인하거나 청구된 대상의 범주를 기술하도록 의도되지 않는다. 그의 유일한 목적은 나중에 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 서두로서 일부 개념을 단순화된 형태로 제시하는 것이다.
본 개시내용의 바람직한 실시양태는 하기와 같다:
실시양태 1. 카펫의 처리 방법이며,
카펫에 표면 처리 중합체의 계면활성제-무함유 에멀젼을 적용하는 단계로서, 여기서 표면 처리 중합체는 용액 중합에 의해 형성되는 것인 단계, 및
카펫에 표면 처리 중합체의 계면활성제-무함유 에멀젼이 적용된 후 카펫을 건조시키는 단계
를 포함하는, 카펫의 처리 방법.
실시양태 2. 실시양태 1에 있어서, 상기 카펫을 건조시키는 단계는 카펫을 가열함으로써 수행되는 것인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 3. 실시양태 2에 있어서, 카펫은 1초 내지 500분의 시간 동안 적어도 60℃ 또는 93℃ (200℉) 초과의 온도로 가열되는 것인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 4. 실시양태 1에 있어서, 카펫을 건조시키는 단계는, 카펫에 계면활성제-무함유 에멀젼이 적용된 후 카펫을 헹구지 않고 수행되는 것인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 5. 실시양태 1에 있어서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 염 용액의 사용 없이 카펫에 적용되는 것인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 6. 실시양태 1에 있어서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 마그네슘 염 용액의 사용 없이 카펫에 적용되는 것인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 7. 실시양태 1에 있어서, 카펫은 0.1mS/cm 초과의 전도도를 갖는 임의의 용액이 카펫에 적용되기 전에 건조되는 것인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 8. 실시양태 1에 있어서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 별도의 산성 용액의 사용 없이 카펫에 적용되는 것인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 9. 실시양태 1에 있어서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 카펫에 적용될 때 4.0 초과의 pH를 갖는 것인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 10. 실시양태 1에 있어서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 카펫에 적용될 때 4.5 내지 10.0의 pH를 갖는 것인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 11. 실시양태 1에 있어서, 카펫은 임의의 별도의 pH 조정제가 카펫에 적용되기 전에 건조되는 것인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 12. 실시양태 1에 있어서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 유화제를 실질적으로 함유하지 않는 것인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 13. 실시양태 1에 있어서, 표면 처리 중합체는 플루오린 무함유인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 14. 실시양태 1에 있어서, 표면 처리 중합체는 (a) 7 내지 40개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소 기를 갖는 아크릴 단량체로부터 형성된 반복 단위, (b) 친수성 기를 갖는 아크릴 단량체로부터 형성된 반복 단위, 및 (c) 이온-공여 기를 갖는 단량체로부터 형성된 반복 단위를 포함하는 것인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 15. 실시양태 14에 있어서, 이온-공여 기는 양이온-공여 기인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 16. 실시양태 15에 있어서, 양이온-공여 기는 아미노 기인, 카펫의 처리 방법.
실시양태 17. 텍스타일의 처리 방법 (또는 시스템)이며,
표면 처리 중합체의 계면활성제-무함유 에멀젼을 포함하는 처리 조로 텍스타일을 포화시키는 단계로서, 여기서 표면 처리 중합체는 (a) 탄화수소 기를 갖는 아크릴 단량체로부터 형성된 반복 단위, (b) 친수성 기를 갖는 아크릴 단량체로부터 형성된 반복 단위, 및 (c) 양이온-공여 기를 갖는 단량체로부터 형성된 반복 단위를 포함하는 것인 단계; 및
텍스타일을 처리 조로 포화시킨 후, 텍스타일을 헹구지 않고 텍스타일을 가열하여 수분 함량을 감소시키는 단계
를 포함하는, 텍스타일의 처리 방법.
실시양태 18. 실시양태 17에 있어서, 처리 조는 유화제를 실질적으로 함유하지 않는 것인, 텍스타일의 처리 방법.
실시양태 19. 실시양태 17에 있어서, 텍스타일은 카펫의 연속 또는 반연속 웹인, 텍스타일의 처리 방법.
실시양태 20. 실시양태 17에 있어서, 텍스타일은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 또는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 (PTT) 섬유를 포함하는 카펫인, 텍스타일의 처리 방법.
도 1은 본원에 논의된 변형된 AATCC 액체 반발성 시험 방법 193-2017에 사용된 용액 등급의 개요를 예시한다.
하기 제시된 실시양태는 관련 기술분야의 통상의 기술자가 본 개시내용을 실시할 수 있게 하는 데 필요한 정보를 나타내고, 본 개시내용을 실시하는 최적 방식을 예시한다. 첨부 도면에 비추어 하기 설명을 읽으면, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 본 개시내용의 개념을 이해할 것이고, 본원에 특별히 다루어지지 않은 이들 개념의 적용을 인식할 것이다. 이들 개념 및 적용은 본 개시내용 및 첨부된 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 용어 (기술 과학 용어 포함)는 본 개시내용의 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 추가로, 통상적으로 사용되는 사전에 정의된 바와 같은 용어는 본 명세서의 문맥에서의 그의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본원에 명백하게 정의되지 않는 한 이상화되거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다. 널리 공지된 기능 또는 구성은 간결성 또는 명확성을 위해 상세히 기재되지 않을 수 있다.
용어 "약" 및 "대략"은 일반적으로 측정의 성질 또는 정밀도를 고려했을 때 측정된 양에 대한 허용되는 정도의 오차 또는 변동을 의미할 것이다. 전형적인 예시적인 오차 또는 변동 정도는 주어진 값 또는 값의 범위의 20% 이내, 바람직하게는 10% 이내, 보다 바람직하게는 5% 이내이다. 본 명세서에 주어진 수치는 달리 언급되지 않는 한 근사치이며, 이는 용어 "약" 또는 "대략"이 명백하게 언급되지 않는 경우 추론될 수 있음을 의미한다. 청구범위에서의 수치는 달리 언급되지 않는 한 정확하다.
특색 또는 요소가 또 다른 특색 또는 요소 "상에" 있는 것으로 언급되는 경우에, 이는 다른 특색 또는 요소 상에 직접 존재할 수 있거나 또는 개재 특색 및/또는 요소가 또한 존재할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 대조적으로, 특색 또는 요소가 또 다른 특색 또는 요소 "바로 위에" 있는 것으로 지칭되는 경우에, 개재 특색 또는 요소가 존재하지 않는다. 또한, 특색 또는 요소가 또 다른 특색 또는 요소에 "연결된", "부착된" 또는 "연계되는" 것으로 언급되는 경우에, 이는 다른 특색 또는 요소에 직접 연결, 부착 또는 연계될 수 있거나 또는 개재 특색 또는 요소가 존재할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 대조적으로, 특색 또는 요소가 또 다른 특색 또는 요소에 "직접적으로 연결", "직접적으로 부착" 또는 "직접적으로 연계"된 것으로 지칭되는 경우에, 개재 특색 또는 요소가 존재하지 않는다. 한 실시양태와 관련하여 기재되거나 제시되었어도, 이와 같이 기재되거나 제시된 특색 및 요소는 다른 실시양태에 적용될 수 있다.
본원에 사용된 용어는 단지 특정한 실시양태를 기재하기 위한 것이며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본원에 사용된 단수 형태는 문맥이 달리 명백하게 나타내지 않는 한 복수 형태를 또한 포함하는 것으로 의도된다.
용어 "제1", "제2" 등은 다양한 특색 또는 요소를 기재하기 위해 본원에 사용되지만, 이들 특색 또는 요소는 이들 용어에 의해 제한되지 않아야 한다. 이들 용어는 단지 하나의 특색 또는 요소를 또 다른 특색 또는 요소와 구별하기 위해 사용된다. 따라서, 하기 논의된 제1 특색 또는 요소는 제2 특색 또는 요소로 지칭될 수 있고, 유사하게, 하기 논의된 제2 특색 또는 요소는 본 개시내용의 교시로부터 벗어나지 않으면서 제1 특색 또는 요소로 지칭될 수 있다.
"A 및 B 중 적어도 하나"와 같은 용어는 "단지 A, 단지 B, 또는 A 및 B 둘 다"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 동일한 구성이 보다 긴 목록 (예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나")에 적용되어야 한다.
본원에 사용된 바와 같이, 괄호를 포함하는 화학 포뮬레이션은 괄호 안에 포함된 용어를 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 용어 "(메트)아크릴"은 아크릴 또는 메타크릴을 의미한다. 제2 예로서, "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미한다.
용어 "본질적으로 이루어진"은, 인용된 요소 이외에도, 청구된 것이 또한 본 개시내용에 언급된 바와 같은 그의 의도된 목적을 위해 청구된 것의 조작성에 불리한 영향을 미치지 않는 다른 요소 (단계, 구조, 성분, 구성요소 등)를 함유할 수 있음을 의미한다. 이러한 용어는 본 개시내용에 언급된 바와 같은 그의 의도된 목적을 위해 청구된 것의 조작성에 불리한 영향을 미치는 다른 요소를, 이러한 다른 요소가 일부 다른 목적을 위해 청구된 것의 조작성을 증진시킬 수 있더라도 배제한다.
일부 경우에, 표준 방법, 예컨대 비제한적으로 측정 방법을 참조한다. 이러한 표준은 때때로 수정되고, 달리 명백하게 언급되지 않는 한, 본 개시내용에서 이러한 표준에 대한 언급은 출원 당시에 가장 최근에 공개된 표준을 지칭하는 것으로 해석되어야 하는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시내용은 액체 반발성을 개선시키기 위한 카펫 및 다른 텍스타일의 처리 방법 및 시스템의 실시양태를 기재한다. 개시된 실시양태는 카펫 표면 처리와 관련하여 기재되지만, 개시된 실시양태는 천연 및/또는 합성 섬유 텍스타일을 포함하는 다른 텍스타일에 적용될 수 있음을 알 것이다.
전통적인 카펫 표면 처리 중합체는 유화 중합을 사용하여 형성된다. 유화 중합은 전형적으로 수성 연속 상, 1종 이상의 유화제, 수용성 개시제, 단량체 및/또는 사슬 전달제를 포함한다. 유화 중합 동안, 단량체는 유화제 또는 미셀 형태의 유화제 군과 접촉할 때까지 수성 연속 상을 통해 확산된다. 소수성 단량체는 개시제가 단량체를 중합시킬 때까지 에멀젼 내에 함유된다. 유화 중합의 생성물은 일반적으로 수성 연속 상 중의 계면활성제-안정화된 중합체 입자의 에멀젼이다.
개시된 표면 처리 중합체의 실시양태는 용액 중합 방법을 사용하여 제조된다. 용액 중합은 용매 중 1종 이상의 유형의 단량체를 개시제와 조합하는 것을 포함한다. 단량체는 용액 중에서 서로 반응하여 용매 중에 남아있을 수 있거나 또는 침전 또는 용매의 제거에 의해 고체화될 수 있는 중합체 생성물을 형성한다. 중합체 생성물은 또한 연속 상 용매가 유기 상으로부터 수성 상으로 전이되는 용매 교환 공정을 거칠 수 있다.
개시된 용액 중합의 생성물은 냉각 시 계면활성제-무함유 에멀젼으로 전환되는 콜로이드 용액이다. 일부 실시양태에서, 개시된 생성물은 약 45℃에서 콜로이드 용액으로부터 계면활성제-무함유 에멀젼으로 전환된다. 수성 연속 상에서 계면활성제 및/또는 유화제에 의해 안정화된 유화 중합 생성물과 달리, 개시된 계면활성제-무함유 에멀젼은 용매로부터 수성계 연속 상으로 전환되면, 중합체 고유의 이온성 모이어티에 의해 수성 연속 상에서 안정화된다.
일부 실시양태에서, 개시된 표면 처리 중합체는 플루오린을 함유하지 않거나 또는 실질적으로 함유하지 않는다.
일부 실시양태에서, 개시된 계면활성제-무함유 에멀젼은 유화제를 함유하지 않거나 또는 실질적으로 함유하지 않는다. 유화제의 양은 표면 처리 중합체 1 중량부를 기준으로 바람직하게는 0 내지 0.01 중량부, 보다 바람직하게는 0 내지 0.001 (또는 0 내지 0.0001) 중량부, 특히 0 중량부이다.
(1) 표면 처리 중합체
개시된 표면 처리 중합체 (1)의 실시양태는 (a) 7 내지 40개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소 기를 갖는 아크릴 단량체로부터 형성된 반복 단위, (b) 친수성 기를 갖는 아크릴 단량체로부터 형성된 반복 단위, 및 단량체 (a) 및 (b) 이외에 (c) 이온-공여 기를 갖는 단량체로부터 형성된 반복 단위를 포함한다.
일부 실시양태에서, 표면 처리 중합체는 또한 (a), (b) 및 (c)의 단량체 이외에, (d) 또 다른 단량체로부터 형성된 반복 단위를 포함할 수 있다.
(a) 장쇄 탄화수소 기를 갖는 아크릴 단량체
장쇄 탄화수소 기-함유 단량체는 7 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기를 갖는다. 장쇄 탄화수소 기는 바람직하게는 7 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 탄화수소 기이다. 선형 또는 분지형 탄화수소 기 내의 탄소 원자의 수는 10 내지 40, 12 내지 30 또는 14 내지 22일 수 있다. 선형 또는 분지형 탄화수소 기는 바람직하게는 12 내지 40개, 보다 바람직하게는 12 내지 30개, 특히 바람직하게는 14 내지 22개, 특히 바람직하게는 16 내지 20개 (또는 16 내지 22개)의 탄소 원자를 갖고, 바람직하게는 포화 지방족 탄화수소 기, 특히 알킬 기이다. 장쇄 탄화수소 기는 특히 바람직하게는 스테아릴 기, 이코실 기 또는 베헤닐 기이다.
장쇄 탄화수소 기-함유 단량체는 바람직하게는 하기 화학식의 단량체이다:
CH2=C(-X1)-C(=O)-Y1 (R1)k
여기서 R1은 각각 독립적으로 7 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기이고,
X1은 수소 원자, 1가 유기 기, 또는 플루오린 원자를 제외한 할로겐 원자이고,
Y1은 1개의 탄소 원자를 갖는 2가 내지 4가 탄화수소 기, -C6H4-, -O-, -C(=O)-, -S(=O)2- 및 -NH-로부터 선택된 적어도 1개의 모이어티로 이루어진 기이고,
k는 1 내지 3의 정수이다.
X1은 수소 원자, 메틸 기, 플루오린 원자를 제외한 할로겐, 시아노 기, 치환 또는 비치환된 벤질 기, 또는 치환 또는 비치환된 페닐 기일 수 있다. X1의 예로는 수소 원자, 메틸 기, 염소 원자, 브로민 원자, 아이오딘 원자 및 시아노 기를 들 수 있다. X1은 바람직하게는 수소 원자, 메틸 기 또는 염소 원자이다. X1은 보다 높은 물 반발성 및 보다 높은 내오성으로 인해 특히 바람직하게는 수소 원자이다.
Y1은 2가 내지 4가 기이다. Y1은 바람직하게는 2가 기이다. Y1은 바람직하게는 1개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기, -C6H4-, -O-, -C(=O)-, -S(=O)2 및 -NH-로부터 선택된 적어도 1개의 모이어티를 함유하는 기이다. 1개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기의 예로는 -CH2-, -CH= 및 -C≡를 들 수 있다.
Y1의 예는 -Y'-, -Y'-C(=O)-, -C(=O)-Y'-, -Y'-C(=O)-Y'-, -Y'-C(=O)­Y'-, -Y'-R'-, -Y'-R'-Y'-, -Y'-R'-Y'-C(=O)-, -Y'-R'-C(=O)-Y'-, -Y'-R'-Y'-C(=O)-Y'- 및 Y'-R'-Y'-R'-을 포함하고,
여기서 Y'는 직접 결합, -O- 또는 -NH-이고,
R'는 -(CH2)m- (여기서, m은 1 내지 5의 정수임) 또는 -C6H4-(페닐렌 기)이다.
Y1의 구체적 예는 -O-, -NH-, -O-C(=O)-, -C(=O)-NH-, -NH-C(=O)-, -O-C(=O)-NH-, -NH-C(=O)-O-, -NH-C(=O)-NH-, -O-C6H4-, -O-(CH2)m-O-, -NH-(CH2)m-NH-,-O-(CH2)m-NH-, -NH-(CH2)m-O-,-O-(CH2)m-O-C(=O)-, -O-(CH2)m-C(=O)-O-, -NH-(CH2)m-O-C(=O)-, -NH-(CH2)m-C(=O)-O-, -O-(CH2)m-O-C(=O)-NH-, -O-(CH2)m-NH-C(=O)-O-, -O-(CH2)m-C(=O)-NH-, -O-(CH2)m-NH-C(=O)-, -O-(CH2)m-NH-C(=O)-NH-, -O-(CH2)m-S(=O)2-NH-, -O-(CH2)m-N H-S(=O)2-, -O-(CH2)m-O-C6H4-, -NH-(CH2)m-O-C(=O)-NH-, -NH-(CH2)m-NH-C(=O)-O-, -NH-(CH2)m-C(=O)-NH-, -NH-(CH2)m-NH-C(=O)-, -NH-(CH2)m-NH-C(=O)-NH-, -NH-(CH2)m-O-C6H4-, 및 -NH-(CH2)m-NH-C6H4-를 포함한다.
여기서 m은 1 내지 5, 특히 2 또는 4의 정수이다.
Y1은 보다 바람직하게는 -O-, -NH-, -O-(CH2)m-O-C(=O)-, -O-(CH2)m-NH-C(=O)-, -O-(CH2)m-O-C(=O)-NH-, -O-(CH2)m-NH-C(=O)-O-, -O-(CH2)m-NH-C(=O)-NH-, -O-(CH2)m-NH-S(=O)2- 또는 -O-(CH2)m-S(=O)2-NH-이고,
여기서 m은 1 내지 5, 특히 2 또는 4의 정수이다.
Y1은 특히 바람직하게는 -O-, -NH-, -O-(CH2)m-NH-C(=O)-, -O-(CH2)m-O-C(=O)-NH-, -O-(CH2)m-NH-C(=O)-O-, -O-(CH2)m-NH-C(=O)-NH-, 특히 -O-(CH2)m-NH-C(=O)-이고,
여기서 m은 1 내지 5, 특히 2 또는 4의 정수이다.
R1은 바람직하게는 선형 또는 분지형 탄화수소 기이다. 탄화수소 기는 특히 선형 탄화수소 기일 수 있다. 탄화수소 기는 바람직하게는 지방족 탄화수소 기, 특히 포화 지방족 탄화수소 기, 특히 알킬 기이다. 탄화수소 기 내의 탄소 원자의 수는 바람직하게는 12 내지 30, 예를 들어 15 내지 26, 특히 17 내지 22이다.
k는 1 내지 3의 정수, 바람직하게는 1이다.
장쇄 탄화수소 기-함유 단량체의 예는 하기를 포함한다:
(a1) 하기 화학식으로 표시되는 아크릴 단량체:
CH2=C(-X4)-C(=O)-Y2-R2
여기서 R2는 7 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기이고,
X4는 수소 원자, 1가 유기 기, 또는 플루오린 원자를 제외한 할로겐 원자이고,
Y2는 -O- 또는 -NH-이다.
(a2) 하기 화학식으로 표시되는 아크릴 단량체:
CH2=C(-X5)-C(=O)-Y3-Z(-Y4-R3)n
여기서 R3은 각각 독립적으로 7 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기이고,
X5는 수소 원자, 1가 유기 기, 또는 플루오린 원자를 제외한 할로겐 원자이고,
Y3은 -O- 또는 -NH-이고,
Y4는 각각 독립적으로 직접 결합, 또는 -O-, -C(=O)-, -S(=O)2- 및 -NH-로부터 선택된 적어도 1개의 모이어티로 이루어진 기이고,
Z는 직접 결합, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 2가 또는 3가 기이고,
n은 1 또는 2이다.
(a1) 아크릴 단량체
아크릴 단량체 (a1)은 하기 화학식의 화합물이다:
CH2=C(-X4)-C(=O)-Y2-R2
여기서 R2는 7 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기이고,
X4는 수소 원자, 1가 유기 기, 또는 플루오린 원자를 제외한 할로겐 원자이고,
Y2는 -O- 또는 -NH-이다.
아크릴 단량체 (a1)은 Y2가 -O-인 장쇄 아크릴레이트 에스테르 단량체; 또는 Y2가 -NH-인 장쇄 아크릴아미드 단량체이다.
R2는 바람직하게는 선형 또는 분지형 탄화수소 기이다. 탄화수소 기는 특히 선형 탄화수소 기일 수 있다. 탄화수소 기는 바람직하게는 지방족 탄화수소 기, 특히 포화 지방족 탄화수소 기, 특히 알킬 기이다. 탄화수소 기 내의 탄소 원자의 수는 바람직하게는 12 내지 30, 예를 들어 16 내지 26, 특히 18 내지 22이다.
X4는 수소 원자, 메틸 기, 플루오린 원자를 제외한 할로겐, 시아노 기, 치환 또는 비치환된 벤질 기 또는 치환 또는 비치환된 페닐 기일 수 있다. X4의 예로는 수소 원자, 메틸 기, 염소 원자, 브로민 원자, 아이오딘 원자 및 시아노 기를 들 수 있다. X4는 바람직하게는 수소 원자, 메틸 기 또는 염소 원자이다.
장쇄 아크릴레이트 에스테르 단량체의 구체적 예는 라우릴 (메트)아크릴레이트, 스테아릴 (메트)아크릴레이트, 이코실 (메트)아크릴레이트, 베헤닐 (메트)아크릴레이트, 스테아릴 a-클로로아크릴레이트, 이코실 a-클로로아크릴레이트 및 베헤닐 a-클로로아크릴레이트를 포함한다.
장쇄 아크릴아미드 단량체의 구체적 예는 라우릴 (메트)아크릴아미드, 스테아릴 (메트)아크릴아미드, 이코실 (메트)아크릴아미드 및 베헤닐 (메트)아크릴아미드를 포함한다.
일부 실시양태에서, 장쇄 아크릴레이트 에스테르 단량체 및/또는 장쇄 아크릴아미드 단량체는 표면 처리 중합체에 의해 부여되는 물 반발성을 증진시킨다.
(a2) 아크릴 단량체
아크릴 단량체 (a2)는 아크릴 단량체 (a1)과 상이한 화합물이다. 아크릴 단량체 (a2)는 -O-, -C(=O)-, -S(=O)2- 또는 -NH-로부터 선택된 적어도 1개의 모이어티로 이루어진 기를 갖는 (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드이다.
아크릴 단량체 (a2)는 하기 화학식의 화합물이다:
CH2=C(-X5)-C(=O)-Y3-Z(-Y4-R3)n
여기서 R3은 각각 독립적으로 7 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기이고,
X5는 수소 원자, 1가 유기 기, 또는 플루오린 원자를 제외한 할로겐 원자이고,
Y3은 -O- 또는 -NH-이고,
Y4는 각각 독립적으로 직접 결합, 또는 -O-, -C(=O)-, -S(=O)2- 및 -NH-로부터 선택된 적어도 1개의 모이어티로 이루어진 기이고,
Z는 직접 결합, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 2가 또는 3가 기이고, n은 1 또는 2이다.
아크릴 단량체 (a2)는 Y3가 -O-인 장쇄 아크릴레이트 에스테르 단량체; 또는 Y3가 -NH-인 장쇄 아크릴아미드 단량체이다.
R3은 바람직하게는 선형 또는 분지형 탄화수소 기이다. 탄화수소 기는 특히 선형 탄화수소 기일 수 있다. 탄화수소 기는 바람직하게는 지방족 탄화수소 기, 특히 포화 지방족 탄화수소 기, 특히 알킬 기이다. 탄화수소 기 내의 탄소 원자의 수는 바람직하게는 12 내지 30, 예를 들어, 15 내지 26, 또는 16 내지 26, 특히 17 내지 22 (또는 18 내지 24)이다.
X5는 수소 원자, 메틸 기, 플루오린 원자를 제외한 할로겐, 시아노 기, 치환 또는 비치환된 벤질 기 또는 치환 또는 비치환된 페닐 기일 수 있다. X5의 예로는 수소 원자, 메틸 기, 염소 원자, 브로민 원자, 아이오딘 원자 및 시아노 기를 들 수 있다. X5는 바람직하게는 수소 원자, 메틸 기 또는 염소 원자, 보다 바람직하게는 수소 원자 또는 메틸 기, 특히 바람직하게는 수소 원자인데, 이는 보다 높은 물 반발성 및 보다 높은 오손방지 특성 때문이다.
Y4의 예는 -Y'-, -Y'-Y'-, -Y'-C(=O)-, -C(=O)-Y'-, -Y'-C(=O)-Y'-, -Y'-R'-, -Y'-R'-Y'-, -Y'-R'-Y'-C(=O)-, -Y'-R'-C(=O)-Y'-, -Y'-R'-Y'-C(=O)-Y'-, 또는 -Y'-R'-Y'-R'-를 포함한다.
여기서 각각의 Y'는 독립적으로 직접 결합, -O-, -NH- 또는 -S(=O)2-이고,
각각의 R'는 독립적으로 -(CH2)m- (여기서 m은 1 내지 5의 정수임), 불포화 결합을 갖는 1 내지 5개의 탄소 원자의 선형 탄화수소 기, 분지형 구조를 갖는 1 내지 5개의 탄소 원자의 탄화수소 기, 또는 -(CH2)l-C6H4-(CH2)l- (여기서 각각의 l은 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, -C6H4-는 페닐렌 기임)이다.
Y4의 구체적 예는 직접 결합, -O-, -NH-, -O-C(=O)-, -C(=O)-O-, -C(=O)-NH-, -NH-C(=O)-, -S(=O)2-NH-, -NH-S(=O)2-, -O-C(=O)-NH-, -NH-C(=O)-O-, -NH-C(=O)-NH-, -O-C6H4-, -NH-C6H4-, -O-(CH2)m-O-, -NH-(CH2)m-NH-, -O-(CH2)m-NH-, -NH-(CH2)m-O-, -O-(CH2)m-O-C(=O)-, -O-(CH2)m-C(=O)-O-, -NH-(CH2)m-O-C(=O)-, -NH-(CH2)m-C(=O)-O-, -O-(CH2)m-O-C(=O)-NH-, -O-(CH2)m-NH-C(=O)-O-, -O-(CH2)m-C(=O)-NH-, -O-(CH2)m-NH-C(=O)-, -O-(CH2)m-NH-C(=O)-NH-, -O-(CH2)m-O-C6H4-, -NH-(CH2)m-O-C(=O)-NH-, -NH-(CH2)m-NH-C(=O)-O-, -NH-(CH2)m-C(=O)-NH-, -NH-(CH2)m-NH-C(=O)-, -NH-(CH2)m-NH-C(=O)-NH-, -NH-(CH2)m-O-C6H4- 및 -NH-(CH2)m-NH-C6H4-를 포함한다.
여기서 m은 1 내지 5, 특히 2 또는 4의 정수이다.
Y4는 보다 바람직하게는 -O-, -NH-, -O-C(=O)-, -C(=O)-O-, -C(=O)-NH-, -NH-C(=O)-, -NH-S(=O)2-, -S(=O)2-NH-, -O-C(=O)-NH-, -NH-C(=O)-O-, -NH-C(=O)-NH-, 또는 -O-C6H4-이고,
여기서 m은 1 내지 5, 특히 2 또는 4의 정수이다.
특히 바람직하게는, Y4는 -NH-C(=O)-, -C(=O)-NH-, -O-C(=O)-NH-, -NH-C(=O)-O- 또는 -NH-C(=O)-NH-이다.
Z는 직접 결합, 또는 선형 구조 또는 분지형 구조를 가질 수 있는 1 내지 5개의 탄소 원자를 함유하는 2가 또는 3가 탄화수소 기이다. 바람직하게는, Z는 2 내지 4개의 탄소 원자, 특히 2개의 탄소 원자를 갖는다. Z의 구체적 예는 직접 결합, -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2CH2-, 분지형 구조를 갖는 -CH2CH=, 분지형 구조를 갖는 -CH2(CH-)CH2-, 분지형 구조를 갖는 -CH2CH2CH=, 분지형 구조를 갖는 CH2CH2CH2CH2CH=, 분지형 구조를 갖는 -CH2CH2(CH-)CH2-, 및 분지형 구조를 갖는 -CH2CH2CH2CH=를 포함한다. Z는 바람직하게는 직접 결합이 아니고, Y4 및 Z가 동시에 직접 결합은 아니다.
아크릴 단량체 (a2)는 바람직하게는 CH2=C(-X5)-C(=O)-O-(CH2)m-NH-C(=O)-R3,
CH2=C(-X5)-C(=O)-O-(CH2)m-O-C(=O)-NH-R3,
CH2=C(-X5)-C(=O)-O-(CH2)m-NH-C(=O)-O-R3, 또는
CH2=C(-X5)-C(=O)-O-(CH2)m-NH-C(=O)-NH-R3이고,
여기서 R3, X5 및 m은 상기 정의된 바와 같다. 아크릴 단량체 (a2)는 특히 바람직하게는 CH2=C(-X5)-C(=O)-O-(CH2)m-NH-C(=O)-R3 (여기서, R3, X5 및 m은 상기 정의된 바와 같음)이다.
아크릴 단량체 (a2)는 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트 또는 히드록시알킬 (메트)아크릴아미드를 장쇄 알킬 이소시아네이트와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 장쇄 알킬 이소시아네이트의 예는 라우릴 이소시아네이트, 미리스틸 이소시아네이트, 세틸 이소시아네이트, 스테아릴 이소시아네이트, 올레일 이소시아네이트 및 베헤닐 이소시아네이트를 포함한다.
대안적으로, 아크릴 단량체 (a2)는 장쇄 알킬아민 또는 장쇄 알킬 알콜을 측쇄 상에 이소시아네이트 기를 갖는 (메트)아크릴레이트, 예를 들어 2-메타크릴로일옥시에틸 이소시아네이트와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 장쇄 알킬아민의 예는 라우릴아민, 미리스틸아민, 세틸아민, 스테아릴아민, 올레일아민 및 베헤닐아민을 포함한다. 장쇄 알킬 알콜의 예는 라우릴 알콜, 미리스틸 알콜, 세틸 알콜, 스테아릴 알콜, 올레일 알콜 및 베헤닐 알콜을 포함한다.
아크릴 단량체 (a2)의 구체적 예는 하기와 같다.
스테아릴 (메트)아크릴레이트, 베헤닐 (메트)아크릴레이트, 스테아릴 a-클로로아크릴레이트, 베헤닐 a-클로로아크릴레이트; 스테아릴 (메트)아크릴아미드, 베헤닐 (메트)아크릴아미드;
Figure pct00001
Figure pct00002
여기서 m은 1 내지 5의 정수이고, n은 7 내지 40의 정수이다.
상기 화학식을 갖는 화합물은 a-위치가 수소 원자인 아크릴 화합물이고, 구체적 예는 a-위치가 메틸 기인 메타크릴 화합물 및 a-위치가 염소 원자인 a-클로로아크릴 화합물일 수 있다.
아크릴 단량체 (a2)의 전형적인 구체적 예는 팔미트산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트, 스테아르산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트 (즉, 아미도에틸 스테아레이트 (메트)아크릴레이트), 베헨산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트 및 미리스트산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트를 포함한다.
장쇄 탄화수소 기-함유 아크릴 단량체 (a)의 융점은 바람직하게는 적어도 10℃, 보다 바람직하게는 적어도 25℃ 또는 적어도 40℃이다.
장쇄 탄화수소 기-함유 아크릴 단량체 (a)는 바람직하게는 각각의 X1, X4 및 X5가 수소 원자인 아크릴레이트이다.
아크릴 단량체 (a2)는 특히 바람직하게는 하기 화학식의 아미드 기-함유 단량체이다:
R12-C(=O)-NH-R13-O-R11
여기서 R11은 에틸렌계 불포화 중합성 기를 갖는 유기 잔기이고,
R12는 7 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기이고,
R13은 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기이다.
R11은 에틸렌계 불포화 중합성 기를 갖는 유기 잔기이고, 기가 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 한 제한되지 않는다. 그의 구체적 예는 에틸렌계 불포화 중합성 기를 갖는 유기 잔기, 예컨대 -C(=O)CR14=CH2, -CHR14=CH2 및 -CH2CHR14=CH2를 포함하며, 여기서 R14는 수소 원자 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다. R11은 에틸렌계 불포화 중합성 기 이외에 임의의 다양한 유기 기를 가질 수 있고, 그의 예는 쇄 탄화수소, 시클릭 탄화수소, 폴리옥시알킬렌 기 및 폴리실록산 기와 같은 유기 기를 포함한다. 예를 들어, 이들 유기 기는 다양한 치환기로 치환될 수 있다. R11은 바람직하게는 -C(=O)CR14=CH2이다.
R12는 7 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기, 바람직하게는 7 내지 40개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고, 그의 예는 쇄 탄화수소 및 시클릭 탄화수소를 포함한다. 그 중에서도, 쇄 탄화수소가 바람직하고, 선형 포화 탄화수소 기가 특히 바람직하다. R12의 탄소 원자의 수는 7 내지 40, 바람직하게는 11 내지 27, 특히 15 내지 23이다.
R13은 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기, 바람직하게는 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이다. 예를 들어, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기는 선형 또는 분지형일 수 있고, 불포화 결합을 가질 수 있다. 탄화수소 기는 바람직하게는 선형이다. R13의 탄소 원자의 수는 바람직하게는 2 내지 4, 특히 2이다. R13은 바람직하게는 알킬렌 기이다.
아미드 기-함유 단량체는 R11로서 단일 기를 갖는 것 (예를 들어 단지 R11이 17개의 탄소 원자를 갖는 화합물), 또는 R11로서 복수의 기의 조합을 갖는 것 (예를 들어 R11이 17개의 탄소 원자를 갖는 화합물 및 R12가 15개의 탄소 원자를 갖는 화합물의 혼합물)일 수 있다.
아미드 기-함유 단량체의 예는 카르복실산 아미드알킬 (메트)아크릴레이트를 포함한다. 아미드 기-함유 단량체의 구체적 예는 팔미트산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트, 스테아르산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트, 베헨산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트, 미리스트산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트, 라우르산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트, 이소스테아르산 에틸아미드 (메트)아크릴레이트, 올레산 에틸아미드 (메트)아크릴레이트, 3급 부틸시클로헥실 카프로산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트, 아다만탄카르복실산 에틸아미드 (메트)아크릴레이트, 나프탈렌카르복실산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트, 안트라센카르복실산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트, 팔미트산 아미도프로필 (메트)아크릴레이트, 스테아르산 아미도프로필 (메트)아크릴레이트, 팔미트산 아미도에틸 비닐 에테르, 스테아르산 아미도에틸 비닐 에테르, 팔미트산 아미도에틸 알릴 에테르, 스테아르산 아미도에틸 알릴 에테르 및 그의 혼합물을 포함한다.
아미드 기-함유 단량체는 바람직하게는 스테아르산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트이다. 아미드 기-함유 단량체는 스테아르산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트를 함유하는 혼합물일 수 있다. 스테아르산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트를 함유하는 혼합물에서, 스테아르산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트의 양은 모든 아미드 기-함유 단량체의 중량을 기준으로, 예를 들어 55 내지 99 중량%, 바람직하게는 60 내지 85 중량%, 보다 바람직하게는 65 내지 80 중량%일 수 있고, 다른 단량체는 예를 들어 팔미트산 아미도에틸 (메트)아크릴레이트일 수 있다.
(b) 친수성 기를 갖는 아크릴 단량체
친수성 기-함유 아크릴 단량체 (b)는 단량체 (a)를 제외한 단량체이고, 친수성 단량체이다. 친수성 기는 바람직하게는 옥시알킬렌 기이다 (알킬렌 기의 탄소수는 2 내지 6임). 특히, 친수성 기-함유 아크릴 단량체 (b)는 바람직하게는 폴리알킬렌 글리콜 모노(메트)아크릴레이트 및/또는 폴리알킬렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트이다. 폴리알킬렌 글리콜 모노(메트)아크릴레이트 및 폴리알킬렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트는 각각 하기 화학식으로 표시되는 화합물일 수 있다:
CH2=CX2C(=O)-O-(RO)n-X3 (b1)
및
CH2=CX2C(=O)-O-(RO)n-C(=O)CX2=CH2 (b2)
여기서
X2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸 기이고,
X3은 수소 원자 또는 1 내지 22개의 탄소 원자를 갖는 불포화 또는 포화 탄화수소 기이고,
R은 각각 독립적으로 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기이고,
n은 1 내지 90의 정수이다. n은 예를 들어 1 내지 50, 특히 1 내지 30, 구체적으로 1 내지 15 또는 2 내지 15일 수 있다. 대안적으로, n은 예를 들어 1일 수 있다.
R은 선형 또는 분지형 알킬렌 기, 예를 들어 -(CH2)x- (여기서 x는 2 내지 6임) 또는 -(CH2)x1-(CH(CH3))x2- (여기서 x1 및 x2는 각각 0 내지 6, 예를 들어 2 내지 5이고, x1 및 x2의 합은 1 내지 4임)일 수 있다. -(CH2)x1- 및 -(CH(CH3))x2-의 순서는 기재된 화학식에 제한되지 않고, 무작위일 수 있다. -(RO)n-에서, R은 적어도 2가지 유형 (예를 들어, 2 내지 4가지 유형, 특히 2가지 유형)일 수 있다. -(RO)n- 기는, 예를 들어 -(R1O)n1- 및 -(R2O)n2-의 조합일 수 있으며, 여기서 R1 및 R2는 서로 상이하고, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기이고, n1 및 n2는 독립적으로 적어도 1의 정수이고, n1 및 n2의 합은 2 내지 90이다.
화학식 (b1) 및 (b2)에서 R은 특히 바람직하게는 에틸렌 기, 프로필렌 기 또는 부틸렌 기이다. 화학식 (b1) 및 (b2)에서 R은 적어도 2종의 알킬렌 기의 조합일 수 있다. 이 경우, R 중 적어도 1개는 바람직하게는 에틸렌 기, 프로필렌 기 또는 부틸렌 기이다. R의 조합의 예는 에틸렌 기/프로필렌 기 조합, 프로필렌 기/부틸렌 기 조합 및 에틸렌 기/부틸렌 기 조합을 포함한다. 단량체 (b)는 적어도 2종의 혼합물일 수 있다. 이 경우, 적어도 1종의 단량체 (b)는 바람직하게는 화학식 (b1) 또는 (b2)에서 R에 대해 에틸렌 기, 프로필렌 기 또는 부틸렌 기를 갖는다. 화학식 (b2)로 표시되는 폴리알킬렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트를 사용하는 경우, 단량체 (b)로서 단량체 (b2)를 단독으로 사용하는 것은 바람직하지 않고, 단량체 (b2)와 단량체 (b1)의 조합을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우에도, 화학식 (b2)로 표시되는 화합물은 단량체 (b)를 기준으로 바람직하게는 30 중량% 미만 (예를 들어, 1 중량% 내지 20 중량%)의 양으로 유지된다.
친수성 기-함유 아크릴 단량체 (b)의 구체적 예는 하기를 포함하나 이에 제한되지는 않는다.
CH2=CHCOO-CH2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH(CH3)O-H
CH2=CHCOO-CH(CH3)CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH2CH2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH2CH(CH3)O-H
CH2=CHCOO-CH2CH(CH3)CH2O-H
CH2=CHCOO-CH(CH3)CH2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH(CH2CH3)O-H
CH2=CHCOO-CH2C(CH3)2O-H
CH2=CHCOO-CH(CH2CH3)CH2O-H
CH2=CHCOO-C(CH3)2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH(CH3)CH(CH3)O-H
CH2=CHCOO-C(CH3)(CH2CH3)O-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)2-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)4-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)5-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)6-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)23-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)90-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH(CH3)O)9-H
CH2=CHCOO-(CH2CH(CH3)O)9-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH(CH3)O)12-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)2-H CH2=CHCOO-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)3-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)8-(CH2CH(CH3)O)5-CH2CH(C2H5)C4H9 CH2=CHCOO-(CH2CH2O)23-OOC(CH3)C=CH2
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)20-(CH2CH(CH3)O)5-CH2-CH=CH2 CH2=CHCOO-(CH2CH2O)9-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH (CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-CH(CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH(CH3)CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH (CH2CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2C(CH3)2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH(CH2CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-C(CH3)2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH(CH3)CH(CH3)O-H CH2=C(CH3)COO-C(CH3)(CH2CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)9-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)5-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)9-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)23-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)90-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH(CH3)O)9-H
CH2=CHCOO-(CH2CH(CH3)O)9-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH(CH3)O)9-CH3 CH2=C(CH3)COO-(CH2CH(CH3)O)12-CH3 CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)2-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)5-(CH2CH (CH3)O)3-CH3 CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)8-(CH2CH(CH3)O)5-CH2CH(C2H5)C4H9 CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)23-OOC(CH3)C=CH2 CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)20-(CH2CH(CH3)O)5-CH2-CH=CH2
단량체 (b)는 바람직하게는 X2가 수소 원자인 아크릴레이트이고, 특히 바람직하게는 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트 및 히드록시부틸 아크릴레이트이다.
(c) 이온-공여 기를 갖는 단량체
이온-공여 기-함유 단량체 (c)는 단량체 (a) 및 (b) 이외의 단량체이다. 일반적으로, 단량체 (c)는 에틸렌계 불포화 이중 결합 및 이온-공여 기를 갖는 단량체이다. 이온-공여 기는 음이온-공여 기 및/또는 양이온-공여 기이다.
음이온-공여 기-함유 단량체는 카르복실 기, 술폰산 기 또는 인산 기를 갖는 단량체를 포함한다. 음이온-공여 기-함유 단량체의 구체적 예는 (메트)아크릴산, 크로톤산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 비닐 술폰산, (메트)알릴 술폰산, 스티렌 술폰산, 포스페이트 아크릴레이트, 비닐벤젠 술폰산, 아크릴아미도 tert-부틸 술폰산 및 그의 염이다.
음이온-공여 기의 염의 예는 알칼리 금속 염, 알칼리 토금속 염, 및 암모늄 염, 예컨대 메틸 암모늄 염, 에탄올 암모늄 염 및 트리에탄올 암모늄 염을 포함한다.
양이온-공여 기를 갖는 단량체에서, 양이온-공여 기의 예는 아미노 기, 바람직하게는 3급 아미노 기 및 4급 아미노 기를 포함한다. 바람직하게는, 3급 아미노 기에서, 질소 원자에 부착된 2개의 기는 동일하거나 상이하며, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 지방족 기 (특히 알킬 기), 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 방향족 기 (아릴 기), 또는 7 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 방향족 지방족 기 (특히 아르알킬 기, 예를 들어 벤질 기 (C6H5-CH2-))이다. 바람직하게는, 4급 아미노 기에서, 질소 원자에 결합된 3개의 기는 동일하거나 상이하며, 1 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 지방족 기 (특히 알킬 기), 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 방향족 기 (아릴 기), 또는 7 내지 25개의 탄소 원자를 갖는 방향족 지방족 기 (특히 아르알킬 기, 예를 들어 벤질 기 (C6H5-CH2-))이다. 3급 및 4급 아미노 기에서, 질소 원자에 결합된 1개의 나머지 기는 탄소-탄소 이중 결합을 가질 수 있다. 양이온-공여 기는 염의 형태일 수 있다.
양이온-공여 기는 산 (유기 또는 무기 산)과의 염이다. 유기 산, 예컨대 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 카르복실산 (특히 모노카르복실산, 예컨대 아세트산, 프로피온산, 부티르산 및 스테아르산)이 바람직하다. 디메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트 및 디에틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트 및 그의 염이 바람직하다.
양이온-공여 기를 갖는 단량체의 구체적 예는 하기와 같다.
CH2=CHCOO-CH2CH2-N(CH3)2 및 그의 염 (예컨대 아세테이트 염)
CH2=CHCOO-CH2CH2-N(CH2CH3)2 및 그의 염 (예컨대 아세테이트 염)
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N(CH3)2 및 그의 염 (예컨대 아세테이트 염)
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N(CH2CH3)2 및 그의 염 (예컨대 아세테이트 염)
CH2=CHC(O)N(H)-CH2CH2CH2-N(CH3)2 및 그의 염 (예컨대 아세테이트 염)
CH2=CHCOO-CH2CH2-N(-CH3)(-CH2-C6H5) 및 그의 염 (예컨대 아세테이트 염)
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N(-CH2CH3)(-CH2-C6H5) 및 그의 염 (예컨대 아세테이트 염)
CH2=CHCOO-CH2CH2-N+(CH3)3Cl-
CH2=CHCOO-CH2CH2-N+(-CH3)2(-CH2-C6H5)Cl-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)3Cl-
CH2=CHCOO-CH2CH(OH)CH2-N+(CH3)3Cl-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(OH)CH2-N+(CH3)3Cl-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(OH)CH2-N+(-CH2CH3)2(-CH2-C5Hs)Cl-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)3Br-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)3I-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)3O-SO3CH3 CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)(-CH2-C6H5)2Br-
이온-공여 기-함유 단량체는 바람직하게는 메타크릴산, 아크릴산 및 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 보다 바람직하게는 메타크릴산 및 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트이다.
(d) 또 다른 단량체
또 다른 단량체 (d)는 단량체 (a), (b) 및 (c) 이외의 단량체이다. 다른 단량체 (d)의 예는 에틸렌, 비닐 아세테이트, 비닐 클로라이드, 비닐 할라이드, 스티렌, a-메틸스티렌, p-메틸스티렌, (메트)아크릴아미드, 디아세톤 (메트)아크릴아미드, 메틸올화 (메트)아크릴아미드, N-메틸올 (메트)아크릴아미드, 알킬 비닐 에테르, 알킬 할라이드 비닐 에테르, 알킬 비닐 케톤, 부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌, 글리시딜 (메트)아크릴레이트, 아지리디닐 (메트)아크릴레이트, 벤질 (메트)아크릴레이트, 이소시아네이토에틸 (메트)아크릴레이트, 시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 이소보르닐 (메트)아크릴레이트, 단쇄 알킬 (메트)아크릴레이트, 말레산 무수물, 폴리디메틸실록산 기를 갖는 (메트)아크릴레이트, 및 N-비닐카르바졸을 포함한다.
일부 실시양태에서, 개시된 표면 처리 중합체는 하기를 구성하는 단량체의 조합을 포함하나 이에 제한되지는 않는다:
단량체 (a) + 단량체 (b) + 단량체 (c)
단량체 (a)+ 단량체 (b) + 단량체 (c) + 단량체 (d).
단량체 (a)로부터 형성된 반복 단위의 양은 표면 처리 중합체를 기준으로 30 내지 95 중량%, 바람직하게는 40 내지 88 중량%, 보다 바람직하게는 50 내지 85 중량%이다. 대안적으로, 단량체 (a)로부터 형성된 반복 단위의 양은 단량체 (a), 단량체 (b) 및 단량체 (c)의 합계를 기준으로 적어도 20 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량% 또는 적어도 70 중량%일 수 있고, 97 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하 또는 60 중량% 이하일 수 있다.
단량체 (b)로부터 형성된 반복 단위의 양은 표면 처리 중합체를 기준으로 5 내지 70 중량%, 바람직하게는 6 내지 50 중량%, 보다 바람직하게는 8 내지 25 중량%일 수 있다. 대안적으로, 단량체 (b)로부터 형성된 반복 단위의 양은 단량체 (a), 단량체 (b) 및 단량체 (c)의 합계를 기준으로 적어도 3 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량% 또는 적어도 15 중량%일 수 있으며, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하 또는 20 중량% 이하일 수 있다.
단량체 (c)로부터 형성된 반복 단위의 양은 단량체 (a), 단량체 (b) 및 단량체 (c)의 합계를 기준으로 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 15 중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 10 중량%일 수 있다.
단량체 (b)로부터 형성된 반복 단위 대 단량체 (c)로부터 형성된 반복 단위의 중량비는 5:1 내지 0.5:1, 예를 들어 4:1 내지 1:1, 특히 3.5:1 내지 2.5:1일 수 있다.
단량체 (d)로부터 형성된 반복 단위의 양은 표면 처리 중합체를 기준으로 0 내지 20 중량%, 예를 들어 1 내지 15 중량%, 특히 2 내지 10 중량%일 수 있다.
표면 처리 중합체의 중량 평균 분자량은 1,000 내지 10,000,000, 바람직하게는 5,000 내지 8,000,000, 보다 바람직하게는 10,000 내지 4,000,000일 수 있다. 중량 평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피에 의해 폴리스티렌 환산으로 수득된 값이다.
(2) 수성 매질
수성 매질은 물 단독, 또는 물과 (수용성) 유기 용매 (예컨대 알콜, 에스테르 및 케톤)의 혼합물일 수 있다. 유기 용매의 양은 수성 매질을 기준으로 30 중량% 이하, 예를 들어 10 중량% 이하일 수 있다. 수성 매질은 바람직하게는 물 단독이다. 수성 매질의 양은 표면 처리 중합체 1 중량부를 기준으로 0.2 내지 100 중량부, 예를 들어 0.5 내지 50 중량부, 특히 1 내지 20 중량부일 수 있다.
표면 처리 중합체 중합의 중합은 다양한 중합 방법, 예컨대 괴상 중합, 용액 중합 또는 방사선 중합일 수 있다. 예를 들어, 일반적으로, 유기 용매를 사용하는 용액 중합이다. 바람직하게는, 중합 후, 물을 첨가한 다음, 유기 용매를 제거하여 중합체를 물에 분산시킨다. 자가-분산 생성물은 유화제를 첨가할 필요 없이 제조될 수 있다.
또한, 분자량을 조정하기 위해 메르캅토 기-함유 화합물과 같은 사슬 전달제가 사용될 수 있다. 사슬 전달제의 구체적 예는 2-메르캅토에탄올, 티오프로피온산 및 알킬 메르캅탄을 포함한다. 메르캅토 기-함유 화합물과 같은 사슬 전달제는 단량체 100 중량부를 기준으로 10 중량부 이하, 예를 들어 0.01 내지 5 중량부의 양으로 사용될 수 있다.
구체적으로, 표면 처리 중합체의 일부 실시양태는 하기와 같이 제조될 수 있다. 용액 중합을 사용하는 경우, 단량체를 유기 용매 중에 용해시키고, 주위 분위기를 질소로 대체하고, 중합 개시제를 첨가하고, 혼합물을 예를 들어 40 내지 120℃의 온도에서 1 내지 10시간 동안 가열 및 교반하는 방법이 채택된다. 일반적으로, 중합 개시제는 유용성 중합 개시제일 수 있다.
유기 용매는 단량체에 대해 불활성이고 단량체를 용해시킨다. 유기 용매의 예는 케톤, 예컨대 아세톤 및 메틸 에틸 케톤; 에스테르, 예컨대 에틸 아세테이트 및 메틸 아세테이트; 글리콜, 예컨대 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 및 N-메틸-2-피롤리돈 (NMP), 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 저분자량 폴리에틸렌 글리콜; 알콜, 예컨대 에틸 알콜 및 이소프로판올; 및 탄화수소 용매, 예컨대 n-헵탄, n-헥산, n-옥탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 시클로펜탄, 메틸시클로펜탄, 메틸펜탄, 2-에틸펜탄, 이소파라핀계 탄화수소, 액체 파라핀, 데칸, 운데칸, 도데칸, 미네랄 스피릿, 미네랄 타르펜 및 나프타를 포함한다. 유기 용매의 바람직한 예는, 예를 들어 아세톤, 클로로포름, HCHC225, 이소프로필 알콜, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 시클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 석유 에테르, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 1,1,2,2-테트라클로로에탄, 1,1,1-트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 퍼클로르에틸렌, 테트라클로로디플루오로에탄, 트리클로로트리플루오로에탄, N-메틸-2-피롤리돈 (NMP), 및 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 (DPM)를 포함한다. 유기 용매는 총 단량체 100 중량부를 기준으로 50 내지 2000 중량부, 예를 들어 50 내지 1000 중량부의 양으로 사용된다.
계면활성제-안정화된 에멀젼 중합체 표면 처리는 전형적으로 에멀젼을 불안정화시키고 중합체를 재료 섬유 상에 방출시키기 위해 산성, 이온성 조건 및/또는 열을 필요로 하는 다단계 공정으로 카펫 또는 다른 텍스타일에 적용된다. 계면활성제-안정화된 에멀젼을 불안정화시키기 위한 이온 조건을 생성하기 위해 금속 염 용액이 전형적으로 사용된다. 산성 pH가 또한 전형적으로 계면활성제-안정화된 에멀젼을 불안정화시키는 데 사용된다. 계면활성제-안정화된 에멀젼이 불안정화되면, 중합체는 카펫 또는 다른 텍스타일 섬유 상에 침착된다. 계면활성제-안정화된 에멀젼을 불안정화시키는 데 사용되는 물리적 및 화학적 조건은 조작자에게 잠재적으로 유해한 환경을 생성하고, 부정적인 환경적 영향을 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 이온성 용액 및/또는 염 용액은 약 0.1 mS/cm 초과, 약 0.2 mS/cm 초과, 약 0.3 mS/cm 초과, 또는 약 0.5 mS/cm 초과의 전도도를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 0.1 mS/cm 초과의 용액을 카펫에 적용하여 계면활성제-안정화된 에멀젼을 불안정화시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 표면 처리 중합체의 계면활성제-무함유 에멀젼을 포함하는 처리 조는 약 0.1mS/cm 미만, 약 0.08mS/cm 미만, 약 0.06mS/cm 미만, 약 0.05mS/cm 미만, 또는 약 0.04mS/cm 미만의 전도도를 가질 것이다.
일단 불안정화된 계면활성제-안정화된 에멀젼이 카펫에 적용되면, 임의의 중합체 표면 처리 이외에 임의의 계면활성제, 유화제, 산성 작용제 및/또는 염이 섬유 상에 남는다. 따라서 이들 계면활성제, 유화제, 산 및/또는 염 화합물을 제거하기 위해 추가의 헹굼 단계가 요구된다. 따라서 헹굼액은 이러한 공정의 환경적 손상을 완화시키기 위해 수 처리 공정을 거쳐야 한다.
개시된 수성 계면활성제-무함유 에멀젼 표면 처리 방법의 실시양태는 중합체 표면 처리를 카펫, 텍스타일 또는 다른 기재에 적용하는 데 있어서 강산성 또는 이온성 조건을 필요로 하지 않기 때문에 시간 및 에너지 둘 다를 절약할 수 있다. 일부 실시양태에서, 계면활성제-무함유 에멀젼의 pH (처리 조로 희석되기 전)는 약 3.0 내지 약 6.0이다. 일부 실시양태에서, 계면활성제-무함유 에멀젼의 pH는 약 4 내지 약 5이다. 표면 처리 계면활성제-무함유 에멀젼이 카펫 또는 다른 텍스타일에 적용될 처리 조로 희석되면, 처리 조는 국소 수질에 따라 약 5.0 내지 약 7.5의 pH를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 처리 조는 약 6.0 내지 약 7.0의 pH를 가질 것이다. 일부 실시양태에서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 카펫에 적용될 때 4.0 초과의 pH를 갖는다. 일부 실시양태에서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 카펫에 적용될 때 4.5 내지 10.0의 pH를 갖는다.
상기 기재된 바와 같이, 개시된 표면 처리 중합체는 유화제의 계면활성제의 사용 없이 수성 연속 상 내에서 표면 처리 중합체를 안정화시키는 이온성 모이어티를 포함한다.
한 실시양태에서, 표면 처리 중합체는 제조 동안 카펫에 적용되는 한편, 카펫은 연속 또는 반-연속 웹 형태이다. 개시된 계면활성제-무함유 에멀젼 중합체 표면 처리가 카펫 웹에 적용되어, 계면활성제-무함유 에멀젼이 카펫을 포화시키도록 한다. 포화 후, 카펫 웹은 스팀 챔버 또는 다른 가열 장치에 진입하고, 여기서 계면활성제-무함유 에멀젼 표면 처리로 포화된 카펫은 예를 들어 60℃ 내지 200℃ 또는 80℃ 내지 150℃의 온도로 1초 내지 500분, 또는 2초 내지 100분, 예를 들어 10초 내지 50분, 또는 1분 내지 10분의 시간 동안 가열된다. 표면 처리 중합체는 계면활성제-안정화된 에멀젼 대신에 계면활성제-무함유 에멀젼으로 존재하기 때문에, 중합체는 열에 노출되면 카펫 섬유에 쉽게 부착된다. 표면 처리 중합체는 화학적으로 및 물리적으로 모두 카펫 섬유에 부착된다.
표면 처리 중합체의 카펫 섬유에의 부착은 표면 처리 중합체와 중합체 카펫 섬유 사이의 반 데르 발스 힘 및 쌍극자-쌍극자 상호작용 둘 다에 의해 야기된다. 필름 형성은 또한 섬유의 표면 상에서 일어날 수 있다.
일부 실시양태에서, 일단 카펫 웹이 스팀 챔버를 떠나면, 카펫을 0℃ 내지 80℃ 또는 10℃ 내지 50℃ (예를 들어, 실온, 예컨대 20℃)의 온도에서 진공 (예를 들어, 0.0001 atm 내지 0.5 atm) 처리하여 총 수분을 대략 0%-70% 또는 30%-50%로 감소시킨 다음, 10초 내지 24시간 또는 10분 내지 2시간 동안 건조시킨다. 일부 실시양태에서, 카펫을 약 100℃ 또는 212℉ 초과로 가열하여 카펫을 건조시킨다. 일부 실시양태에서, 카펫을 약 93℃ (200℉) 초과로 가열하여 카펫을 건조시킨다. 카펫의 가열 온도는 적어도 60℃, 예컨대 60℃ 내지 200℃ 또는 80℃ 내지 150℃, 예를 들어 90℃ 내지 120℃일 수 있다. 가열은 1초 내지 500분, 또는 2초 내지 100분, 예를 들어 10초 내지 50분, 또는 1분 내지 10분의 시간 동안 수행될 수 있다.
개시된 표면 처리 중합체가 계면활성제, 유화제, 산 또는 염의 사용 없이 계면활성제-무함유 에멀젼으로 유지되기 때문에, 표면 처리 중합체를 카펫에 적용한 후에 건조 이외의 다른 후-가공 또는 헹굼 단계가 필요하지 않다.
계면활성제 (또는 유화제)의 양은 표면 처리 중합체의 1 중량부를 기준으로 바람직하게는 0 내지 0.01 중량부, 보다 바람직하게는 0 내지 0.001 (또는 0 내지 0.0001) 중량부, 특히 0 중량부이지만, 계면활성제 (및/또는 유화제)의 양은 표면 처리 중합체의 1 중량부를 기준으로 0 내지 0.1 중량부일 수 있다.
일부 실시양태에서, 카펫을 건조시키는 단계는 계면활성제-무함유 에멀젼이 카펫에 적용된 후 카펫을 헹구지 않고 수행된다.
계면활성제-무함유 에멀젼 표면 처리를 적용하고 처리된 카펫을 건조시킨 후, 완성된 1차-배킹된 카펫 롤을 코팅기로 보낼 수 있다. 코팅기는 전형적으로 제2 배킹이 라텍스 조성물로 카펫의 후면에 부착되는 별도의 라인이다. 라텍스 조성물은 층들을 함께 붙여 얀 터프트에 고정시키고 보다 구조적으로 견고한 기재를 형성한다.
일부 실시양태에서, 처리 조에서 카펫 또는 텍스타일을 포화시키는 것 대신에, 표면 처리 중합체는 스프레이 또는 발포체의 형태로 적용될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 카펫 또는 텍스타일은 완전히 포화되지 않을 수 있지만, 표면 처리 중합체를 유사한 공정을 통해 카펫 또는 텍스타일 섬유와 접촉시킨다는 것을 알 것이다.
일부 실시양태에서, 발포제가 수성 계면활성제-무함유 에멀젼 표면 처리제와 혼합된다. 표면 처리 중합체 발포체는 정적 또는 동적 발포체 발생기로 발생되어 카펫 페이스(face)에 적용될 수 있다. 이어서 표면 처리 중합체 발포체는 카펫이 가열되고 건조되기 전에 프레스-롤을 사용하여 카펫 섬유로 가압될 수 있다.
일부 실시양태에서, 계면활성제-무함유 에멀젼 표면 처리는 분무 노즐을 사용하여 카펫에 적용된다. 분무 노즐의 사용은 표면 처리 중합체를 카펫 또는 텍스타일의 섬유에 적용하는 데 필요한 액체의 총 부피를 감소시킨다.
현대의 카펫팅의 대부분은 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 나일론 6, 나일론 6,6, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 (PTT) 및 폴리프로필렌 (PP)을 포함하는 중합체 섬유로부터 제조된다. 카펫 페이스 중량(face weight)은 평방야드 당 섬유의 온스 (osy)로 정의된다. 페이스 중량은 임의의 라텍스 백킹 또는 다른 성분 없이 섬유만의 중량이다. 카펫 페이스 중량은 20 osy 미만 내지 100 osy의 범위이지만, 전형적으로 약 20 osy 내지 약 60 osy이다.
카펫 표면 처리를 위한 제제는 많은 성분을 포함할 수 있다. 일반적으로, 제제 중에 성능 화학물질 예컨대 개시된 표면 처리 중합체, 보조제 및 물이 존재한다. 성능 화학물질은 반발제, 방오 첨가제, 냄새 제어 첨가제, 항미생물 첨가제 및 얼룩-차단제를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 보조제는 산, 염 용액 및 발포제를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 물은 일반적으로 표면 처리 제제의 연속 상이다. 제제의 다른 성분은 수성 연속 상 전반에 걸쳐 분포된다. 상기 기재된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 개시된 표면 처리 중합체를 카펫에 적용하고, 이어서 카펫을 건조시킨다. 일단 카펫이 건조되면, 표면 처리 중합체는 섬유에 부착된 채로 남아있다. 전형적인 흡진 적용에서, 보조제, 계면활성제 및/또는 유화제는 카펫이 건조되기 전에 카펫 섬유로부터 헹궈진다.
카펫을 처리할 때, 바람직한 수준의 성능을 달성하기 위해 완성된 카펫 상에 존재하는 것이 바람직한 표면 처리 중합체의 목표량이 존재한다. 카펫 섬유 상에 침착된 중합체의 양은 섬유의 중량 기준의 중합체 퍼센트 ("owf% 중합체")로 기재된다.
섬유의 중량 기준의 중합체 퍼센트 (owf% 중합체)는 모든 액체가 건조 공정에 의해 카펫으로부터 제거되면 카펫 상에 침착된 표면 처리 중합체의 양이다.
owf% 중합체의 수치는 0.001 내지 200 또는 0.01 내지 100, 예를 들어 0.05 내지 20 또는 0.1 내지 10일 수 있다.
다양한 카펫 샘플에 대한 표면 처리 중합체의 성능은 여러 방식으로 측정될 수 있다. AATCC 시험 방법 193-2017을 사용하여 다양한 표면 장력을 갖는 액체에 기초하여 직물의 반발성 정도 (비-습윤)를 결정하였다. 이 시험의 변형된 버전은 카펫을 시험하는 데 사용될 수 있다. 도 1에 제시된 바와 같이, 여러 등급의 표준화된 용액을 사용하여 변형된 AATCC 시험 방법 193-2017을 수행하였다. 먼저, 3개의 액적의 등급 W 용액 (탈이온수)을 카펫 샘플의 더미에 적용하고 30초 동안 관찰하였다. 직물 기재를 시험하기 위한 전통적인 AATCC 시험 방법 193-2017은 10 ± 2초 동안 액적을 관찰하는 것을 필요로 한다. 카펫 시험을 위한 이 시험의 변형된 버전에서, 30초 관찰을 수행하였다. 3개의 액적 중 2개 (또는 그 이상)가 30초 미만 내에 카펫 샘플 내로 흡상되는 경우, 카펫 샘플은 등급 W 용액에 대해 실패한 것으로 간주된다. 2개 (또는 그 이상)의 액적이 일반적으로 구형 형태로 카펫 샘플의 표면 상에 남아있으면, 카펫 샘플은 등급 W 용액에 대해 통과하고 시험은 등급 1 용액으로 반복된다. 이 과정은 카펫 샘플이 결국 카펫 샘플의 표면 상에 특정 용액의 적어도 2개의 액적을 유지하는 데 실패할 때까지 반복된다. 카펫 샘플이 통과하는 최고 등급 용액이 기록된다. 카펫 샘플이 등급 W에 실패하면, F가 할당된다. 이는 카펫 샘플이 탈이온수에 실패하고, 결과적으로 모든 용액 등급에 실패함을 나타낸다.
부유 시험을 또한 사용하여 표면 처리 중합체의 성능을 측정한다. 부유 시험은 카펫 샘플이 일정 기간 동안 물의 표면 상에 부유하도록 물 용기에 카펫 샘플 더미 측이 아래로 향하게 놓아둠으로써 수행된다. 카펫 샘플이 떠 있는 시간을 측정한다. 카펫 샘플의 상당 부분이 가라앉기 시작할 때, 시험을 종결하고 총 부유 시간을 기록한다.
하기 실시예에서, 상업적인 흡진 처리 공정의 조건과 유사한 방식으로 카펫 샘플을 제조한다. 다수의 표면 처리 조를 제조하고 카펫 샘플에 적용한다. 표면 처리 조는 2종의 표면 처리 용액 중 하나를 사용하여 제조된다. 샘플 A는 표면 처리 조를 형성하기 위해 희석되기 전의 개시된 수성 계면활성제-무함유 에멀젼 중합체 표면 처리의 실시양태를 지칭한다. 샘플 A는 수성 연속 상의 표면 처리 중합체로 제조된다. 본원에 언급된 예시적 실시양태에서, 샘플 A는 20 중량%의 표면 처리 중합체 및 80%의 물을 함유한다. 샘플 A를 사용하여 저농도 처리 조 및 표준 농도 처리 조 둘 다를 제조한다. 저농도 처리 조는 샘플 A1로 지칭되고, 표준 농도 처리 조는 샘플 A2로 지칭된다.
샘플 B는 표면 처리 조를 형성하기 위해 희석되기 전의 통상적인 계면활성제-안정화된 중합체 표면 처리를 지칭한다. 샘플 B는 30%의 표면 처리 중합체를 함유하고, 나머지 70%는 물과 계면활성제 또는 유화제의 조합이다. 샘플 B를 사용하여 저농도 처리 조 및 표준 농도 처리 조 둘 다를 제조하였다. 추가로, 샘플 B 제제를 2가지 상이한 방법으로 카펫 샘플에 적용하였다. 먼저, 샘플 B 제제를 보조제의 사용 또는 헹굼 단계 없이 카펫 샘플에 적용하였다. 이어서 샘플 B 제제를 보조제의 사용 및 헹굼 단계와 함께 카펫 샘플에 적용하였다. 보조제 또는 헹굼 단계 없이 적용된 저농도 처리 조는 샘플 B1로 지칭된다. 보조제 또는 헹굼 단계 없이 적용된 표준 농도 처리 조는 샘플 B2로 지칭된다. 보조제 및 헹굼 단계가 적용된 저농도 처리 조는 샘플 B3으로 지칭된다. 보조제 및 헹굼 단계가 적용된 표준 농도 처리 조는 샘플 B4로 지칭된다.
샘플 A1은 섬유의 중량 기준 0.1 중량% 에멀젼 (계면활성제-무함유) ("owf% 에멀젼")의 샘플 A를 함유하는 저농도 처리 조이다. 샘플 A2는 0.4 owf% 에멀젼 (계면활성제-무함유)의 샘플 A를 함유하는 표준 농도 처리 조이다. 샘플 B1 및 B3은 0.067 owf% 에멀젼 (계면활성제-안정화됨)의 샘플 B를 함유하는 저농도 처리 조이다. 샘플 B2 및 B4는 0.267 owf% 에멀젼 (계면활성제-안정화됨)의 샘플 B를 함유하는 표준 농도 처리 조이다.
명확성을 위해, owf% 에멀젼은 처리될 카펫 샘플 섬유의 중량 기준의 퍼센트로 표현된 중합체 에멀젼 (샘플 A 계면활성제-무함유 에멀젼 또는 샘플 B 계면활성제-안정화된 에멀젼)의 양을 나타낸다. 이 수치는 처리 조를 제조하기 전에 결정된다.
섬유의 중량 기준의 중합체 퍼센트 ("owf% 중합체")는 모든 액체가 건조 공정으로부터 제거되면 카펫 상에 침착된 표면 처리 중합체의 양이다. 이 수치는 owf% 에멀젼과 밀접하게 관련된다. owf% 에멀젼은 주어진 중합체 처리 에멀젼, 예컨대 샘플 A 또는 샘플 B에서 기지의 양의 고체 중합체를 사용하여 owf% 중합체로 전환되거나 또는 그로부터 결정될 수 있다.
처리 조를 제조하기 전에, 습윤 픽업 퍼센트 (wpu%)를 초기에 결정하였다. 습윤 픽업 퍼센트는 카펫 샘플에 의해 흡수된 처리 조 액체의 양을 나타낸다. 습윤 픽업 퍼센트는 표면 처리 조를 제조하기 전에 측정되고 처리 조의 제조에 영향을 준다. 상업적 적용에서, 목표 wpu%는 주어진 적용의 가공 능력, 예컨대 물 사용 한계 및 건조 장비에 따라 달라질 것이다.
하기 기재된 예시적 실시양태에 대해, 표면 처리 조의 제조는 하기와 같이 기재된다.
1) 12.25" x 8.25" 카펫 샘플을 절단한다.
2) 카펫 샘플을 칭량한다. 이 특정 예에서, 카펫 샘플은 51.56 그램 중량이다. 바람직한 습윤 픽업 퍼센트와 조합된 카펫 샘플의 중량은 카펫 샘플에 적용될 처리 조의 모든 성분의 중량을 알려준다.
3) 미리 결정된 습윤 픽업 퍼센트를 사용하여 처리 조의 중량을 그램으로 계산한다. 본 실시예에서, 습윤 픽업 퍼센트를 400%로 설정하였다. 따라서, 처리 조 중량은 206.24 그램 (51.56 x 400%)이었다. 처리 조의 중량 (그램)은 카펫 샘플에 적용될 조의 총 중량을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 처리 조는 물 및 계면활성제-무함유 에멀젼 표면 처리제만을 포함한다. 일부 실시양태에서, 처리 조는 물, 계면활성제-안정화된 에멀젼 표면 처리제, 및 보조제, 예컨대 염 용액을 포함한다.
4) 조의 중량 기준의 퍼센트 (owb%)를 계산하였다. 조의 중량 기준의 퍼센트는 표면 처리 에멀젼으로 이루어질 조에 대한 퍼센트를 나타낸다. 조의 중량 기준의 퍼센트 (owb%)를 계산하기 위해, 섬유의 중량 기준의 에멀젼 퍼센트를 습윤 픽업 퍼센트로 나누고; 이어서 100을 곱하여 값을 퍼센트로 전환시킨다. 조의 중량 기준의 퍼센트 계산의 한 예시적인 실시양태가 하기에 제시된다.
5) 처리 조에 첨가할 계면활성제-무함유 에멀젼 표면 처리 (또는 계면활성제-안정화된 에멀젼)의 양 (그램)을 계산한다. 처리 조에 첨가할 계면활성제-무함유 에멀젼 표면 처리제 (또는 계면활성제-안정화된 에멀젼)의 양 (그램)을 결정하기 위해, 처리 조의 중량 (그램)에 조의 중량 기준의 퍼센트 (owb%)를 곱하고, 이는 하기 예시적인 계산에 나타낸 바와 같다.
6) 처리 조에 필요한 물의 양 (그램)을 결정한다. 처리 조 중 물의 양은 다른 처리 조 성분 이외에, 목표 처리 조 중량에 도달하는 데 필요한 물의 추가량을 지칭한다. 얼마나 많은 추가의 물이 필요한지를 결정하기 위해, 총 조 크기로부터 처리 조 중 계면활성제-무함유 에멀젼 표면 처리 (또는 계면활성제-안정화된 에멀젼)의 양을 뺀다. 예시적인 계산을 하기에 나타낸다.
Figure pct00005
바람직한 물의 양이 계산되면, 물, 계면활성제-무함유 에멀젼 표면 처리 (또는 계면활성제-안정화된 에멀젼) 및 임의의 보조제를 합한다. 처리 조의 성분을 이들이 완전히 혼입될 때까지 혼합한다.
처리 조가 제조되면, 카펫 샘플을 처리할 수 있다. 하기 실시예에서, 카펫 샘플은 하기 예시적인 방법에 따라 처리된다.
1) 기지의 건조 중량을 갖는 카펫 샘플을 물로 포화시킨다.
2) 카펫 샘플을 90초 동안 예비 스팀처리한다. 전형적인 카펫 밀 세팅에서는, 카펫이 처리되기 전에, 섬유에 염료를 적용하기 위해 스팀 공정을 거친다. 이 염료 공정은 전형적으로 표면 처리를 적용하기 위해 카펫 샘플이 흡진 적용을 거치기 전에 일어난다. 하기 기재된 예시적인 실시양태에서, 카펫 샘플은 염색되지 않는다. 예비-스팀은 염료 공정을 모방하는 데 사용된다.
3) 예비-스티밍 후, 카펫 샘플을 진공 추출하여 과량의 수분을 제거하고 대략 50% 내지 70% 수분 함량을 달성한다. 대략 50% 내지 70%의 수분을 달성하기 위해, 카펫 샘플 + 남아있는 액체의 중량을 측정한다. 건조 카펫 샘플의 중량을 조 제조 공정의 초기에 측정하였다. 카펫 샘플이 약 50% - 70% 수분으로 진공 추출되었을 때, 카펫의 중량은 남아있는 수분 함량으로 인해 건조 카펫 샘플보다 50% - 70% 더 무거울 것이다. 예시적인 계산을 하기에 나타낸다.
Figure pct00006
4) 카펫 샘플이 대략 50% 내지 70% 수분에 도달하면, 표면 처리 조가 카펫에 적용된다. 이러한 예시적인 실시양태에서, 이는 표면 처리 조를 깨끗한 트레이에 붓고 트레이에 카펫 샘플 더미 측을 아래로 향하게 놓음으로써 수행된다. 전통적인 카펫 밀에서, 카펫은 컨베이어 시스템에 부착된다. 카펫은 카펫의 더미-측이 액체와 마주보게 처리 조를 함유하는 전달 시스템을 통과한다. 기재된 실시예에서, 이는 상기 기재된 바와 같은 처리 조를 함유하는 트레이를 사용하여 모방된다.
5) 이어서 처리 조를 카펫 섬유에 마사지하였다. 이 마사지는 카펫 밀 설정에서 적용 공정에서의 전달 시스템을 모방한다. 기재된 실시예에서, 카펫 샘플을 수동 마사지하여 처리 조를 섬유에 완전히 혼입시켰다.
6) 처리 조가 적용되면, 카펫 샘플은 90초 동안 스팀처리된다. 이 단계는 카펫 밀에서 흡진 공정을 재현한다. 전통적인 표면 처리 계면활성제-안정화된 에멀젼에서, 이러한 스티밍 단계는 또한 계면활성제 또는 유화제로부터 표면 처리 중합체를 방출시키는 데 필요할 수 있다.
전통적인 계면활성제-안정화된 에멀젼 표면 처리를 함유하는 처리 조의 경우, 섬유의 표면으로부터 임의의 잔류 계면활성제 또는 유화제를 제거하기 위해 카펫 샘플을 헹구는 단계가 필요하다. 기재된 계면활성제-무함유 에멀젼 표면 처리의 실시양태를 사용하는 경우, 계면활성제 또는 유화제가 사용되지 않기 때문에 헹굼 단계를 없앤다. 이러한 헹굼 단계를 없애는 것은 카펫 밀 시간, 물 및 에너지를 절약한다.
7) 처리된 카펫 샘플이 스팀처리 및/또는 헹굼된 후, 카펫 샘플은 대략 30% - 50% 수분 함량으로 진공 추출된다. 전통적인 밀 설정에서는, 과량의 수분을 제거하여 오븐 건조 시간을 감소시킨다.
8) 마지막으로, 카펫 샘플을 건조시킨다. 기재된 예시적인 실시양태에서, 카펫 샘플은 컨베이어 오븐 상에 더미-측이 위로 향하게 배치된다. 카펫 샘플을 약 114℃ (238℉)에서 10분 동안 건조시킨다. 건조 단계가 완료된 후, 과량의 수분이 카펫 샘플로부터 제거되어 건조된 표면 처리 중합체만이 카펫 섬유 상에 남게 된다.
[실시예]
하기 기재된 표면 처리 실시예는 3종의 상이한 물질, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 (PTT) 및 폴리아미드 (나일론)로 이루어진 카펫 샘플에 대해 수행된다. 카펫 페이스 중량은 평방야드 당 섬유의 온스 (osy)로 정의된다. 페이스 중량은 단지 카펫 샘플의 섬유 부분의 중량이다. 카펫 페이스 중량은 20 osy 미만 내지 100 osy 이하의 범위일 수 있다. 전형적인 범위는 20 osy - 60 osy이다.
실시예 1-3은 상기 기재된 샘플 A1, A2, B1 및 B2로 처리된 카펫 샘플의 반발성 성능에 초점을 맞춘다. 실시예 1-3에서 이들 샘플 각각은 처리된 카펫 샘플의 스티밍 후 임의의 pH 조정, 염 첨가, 또는 최종 헹굼 단계의 사용 없이 PET, PTT, 및 나일론 카펫 샘플에 대해 시험된다. 실시예 1-3의 경우, 처리 조 샘플 A1 및 A2는 계면활성제-무함유 에멀젼 표면 처리 중합체 및 물만을 함유하였다. 실시예 1-3의 경우, 처리 조 샘플 B1 및 B2는 계면활성제-안정화된 에멀젼 및 물만을 함유하였다. 보조제는 사용하지 않았다. 표면 처리 조를 카펫 샘플에 적용한 후, 카펫 샘플을 90초 동안 스팀처리하고, 진공 추출하여 수분 함량을 감소시킨 다음 건조시켰다. 표면 처리 중합체를 카펫 샘플에 적용한 후 헹굼 단계를 수행하지 않았다.
PET, PTT 및 나일론 카펫을 8.25 인치 x 12.25 인치 카펫 샘플로 절단하고, 개별적으로 칭량하였다. 각각의 처리 조의 총 중량은 관련 카펫 샘플의 중량에 미리 결정된 습윤 픽업 퍼센트 400%를 곱하여 결정하였다. 저농도 처리 조, 샘플 A1 및 샘플 B1은 각각 0.02 중량%의 섬유 중합체를 함유하도록 배합되었다. 명확성을 위해, 이는 각 처리 조 중 건조 표면 처리 중합체의 양이 관련된 카펫 샘플의 중량의 0.02%와 같았음을 의미한다. 표준 농도 처리 조, 샘플 A2 및 B2를 각각 0.08 owf% 중합체를 함유하도록 제제화하였다.
표면 처리 조를 상기 기재된 방법에 따라 카펫에 적용하였다.
실시예 1 - PET 카펫 샘플
실시예 1에서, 20 osy - 25 osy 절단 더미 PET 카펫을 상기 기재된 방법에 따라 처리하였다. A1, A2, B1 및 B2로 처리된 카펫 샘플의 수성 액체 반발성 (변형된 AATCC 시험 방법 193-2017) 및 부유 성능을 결정하고 비교하였다. 샘플 A1 및 A2로 처리된 카펫 샘플의 수성 액체 반발성 시험은 샘플 B1 및 B2로 처리된 카펫 샘플보다 더 낮은 표면 장력 액체를 더 잘 반발시키는 능력을 나타냈다. 부유 시험은 샘플 A1로 처리된 카펫 샘플이 샘플 B1로 처리된 카펫 샘플보다 더 길게 부유함을 나타냈고, 이는 전형적인 처리 수준보다 더 낮은 수준에서, 샘플 A의 계면활성제-무함유 에멀젼이 샘플 B의 계면활성제-안정화된 에멀젼보다 더 우수하게 수행함을 나타낸다. 샘플 A2 및 B2로 처리된 카펫 샘플에 대한 부유 성능은 일반적으로 동등한 것으로 보였다. 시험 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure pct00007
명확성을 위해, "조 투입량 (그램/리터)"은 처리 조 중 물의 리터당 샘플 A의 계면활성제-무함유 에멀젼 또는 샘플 B의 계면활성제-안정화된 에멀젼의 그램을 지칭한다.
실시예 2 - PTT 카펫 샘플
실시예 2에서, 35 osy - 40 osy 절단 더미 PTT 카펫을 상기 기재된 방법에 의해 처리하고 건조시켰다. A1, A2, B1 및 B2로 처리된 카펫 샘플의 수성 액체 반발성 (변형된 AATCC 시험 방법 193-2017) 및 부유 성능을 결정하고 비교하였다.
카펫 샘플의 수성 액체 반발성은, 변형된 AATCC 시험 방법 193-2017 등급에 의해 나타난 바와 같이, 샘플 A가 샘플 B보다 더 낮은 표면 장력 액체를 더 잘 반발시키는 능력을 나타냈다. 부유 시험은 샘플 A1 및 A2로 처리된 카펫 샘플이 샘플 B1 및 B2로 처리된 카펫 샘플보다 더 길게 부유함을 나타내었고, 이는 표면 처리의 낮은 농도 및 표준 농도 둘 다에서, 샘플 A가 샘플 B보다 더 우수하게 작용함을 나타낸다. 시험 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure pct00008
실시예 3 - 나일론 카펫 샘플
실시예 3에서, 20 osy - 25 osy 절단 더미 나일론 카펫을 상기 기재된 방법에 의해 처리하고 건조시켰다. 샘플 A1, A2, B1, 및 B2로 처리된 카펫 샘플의 수성 액체 반발성 (변형된 AATCC 시험 방법 193-2017) 및 부유 성능을 결정하고 비교하였다. 본 실시예에서, "W" 등급은 3개 액적의 100% 탈이온수 중 적어도 2개 액적이 적어도 30초 동안 카펫 샘플의 표면에 남아있음을 나타내고 "F"는 100% 탈이온수를 사용한 시험의 실패를 나타낸다. 수성 액체 반발성 시험은 샘플 A1이 샘플 B1보다 나일론 상의 탈이온수를 더 잘 반발시키는 능력을 나타내었다. 또한, 수성 액체 반발성 시험은 샘플 A2가 샘플 B2보다 더 낮은 표면 장력 액체를 더 잘 반발시키는 능력을 나타내었다. 샘플 A1 및 B1로 처리된 카펫 샘플은 측정가능한 양의 시간 동안 부유하지 않았고, 이는 저농도 표면 처리 조 중 어느 것도 나일론 카펫 샘플에 대해 어떠한 부유 성능도 생성할 수 없음을 나타낸다. 샘플 A2로 처리된 나일론 카펫 샘플만이 측정가능한 양의 시간 동안 부유하였다. 시험 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
Figure pct00009
실시예 4-6에서, 낮은 투입량 (샘플 B3) 및 높은 투입량 (샘플 B4)의 샘플 배트로 처리된 PET, PTT 및 나일론 카펫 샘플에 대해 반발 성능 시험을 수행하였다. 이들 실시예는 카펫 흡진 처리를 위한 전형적인 방법을 나타낸다. 실시예 4-6에서, 각각의 처리 조의 pH를 황산 용액을 사용하여 pH 2로 조정하였다. 30% 황산마그네슘 용액을 각각의 처리 조에 첨가하여 1.4% 황산마그네슘 조를 생성하였다. 카펫 샘플을 중합체 표면 처리로 처리하고 스팀처리한 후, 카펫 샘플을 물로 완전히 헹구어 임의의 잔류 보조제, 계면활성제 또는 유화제를 제거하였다. 이들 변형 이외에, 카펫 샘플의 제조 및 표면 처리 중합체의 적용은 상기 기재되고 실시예 1-3에 사용된 바와 동일하였다. 상기한 바와 같은 변형 AATCC 시험 방법 193-2017 및 부유 시험을 사용하여 반발 성능을 측정하였다.
실시예 4 - PET 카펫 샘플
실시예 4에서, 20 osy - 25 osy 절단 더미 PET 카펫을 상기 기재된 방법에 의해 처리하고 건조시켰다. 샘플 B3 및 B4로 처리된 카펫 샘플의 수성 액체 반발성 (변형된 AATCC 시험 방법 193-2017) 및 부유 성능을 결정하고 비교했다. 시험 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
Figure pct00010
실시예 5 - PTT 카펫 샘플
실시예 5에서, 35 osy - 40 osy 절단 더미 PTT 카펫을 상기 기재된 방법에 의해 처리하고 건조시켰다. 샘플 B3 및 B4로 처리된 카펫 샘플의 수성 액체 반발성 및 부유 성능을 측정하였다. 시험 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
Figure pct00011
실시예 6 - 나일론 카펫 샘플
실시예 6에서, 20 osy - 25 osy 절단 더미 나일론 카펫을 상기 기재된 방법에 의해 처리하고 건조시켰다. 샘플 B3 및 B4로 처리된 카펫 샘플의 수성 액체 반발성 및 부유 성능을 측정하였다. 시험 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
Figure pct00012
하기 표 7-9의 경우, pH 조정, 염 용액 또는 헹굼 없이 샘플 A1 및 A2로 처리된 카펫 샘플을 pH 조정, 마그네슘 염 및 헹굼을 사용한 샘플 B3 및 B4로 처리된 카펫 샘플과 비교하였다.
표 7-9의 데이터의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 샘플 A의 중합체 표면 처리 계면활성제-무함유 에멀젼은 샘플 B와 유사한 계면활성제-안정화된 에멀젼 처리를 이용하는 전통적인 카펫 흡진 공정에 대한 개선이다. 개선된 반발 성능 이외에도, 샘플 A의 계면활성제-무함유 에멀젼은 pH 조정, 염 용액 또는 최종 헹굼 단계를 필요로 하지 않는다. 이러한 개선은 카펫 제조업체에게, 통과 결과를 달성하는 데 필요한 표면 처리의 양을 감소시키고 처리 공정에서 사용되는 물의 양을 감소시킴으로써 그의 공정에서 시간, 물 및 에너지를 절약할 기회를 제공한다. 다른 비용 절감, 안전성, 및 환경적 이점은 부식성 보조제 화학물질을 제거하고 헹굼 단계를 없앰으로써 사용되는 물의 양을 감소시킴으로써 장비를 보호하는 것을 포함한다.
관련 기술분야의 통상의 기술자는 본 개시내용의 바람직한 실시양태에 대한 개선 및 변형을 인지할 것이다. 모든 이러한 개선 및 변형은 본원에 개시된 개념 및 하기 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 간주된다. 본 발명의 개시된 실시양태의 임의의 주어진 요소는 단일 구조, 단일 단계, 단일 물질 등으로 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 유사하게, 개시된 실시양태의 주어진 요소는 다수의 구조, 단계, 물질 등으로 구현될 수 있다.
상기 기재는 본 개시내용의 공정, 기계, 제조, 물질의 조성물, 및 다른 교시를 예시하고 기재한다. 추가로, 본 개시내용은 개시된 공정, 기계, 제조, 물질의 조성물, 및 다른 교시내용의 특정 실시양태만을 제시하고 기재하지만, 상기 언급된 바와 같이, 본 개시내용의 교시내용은 다양한 다른 조합, 변형, 및 환경에서 사용될 수 있고, 관련 기술분야의 통상의 기술자의 기술 및/또는 지식에 부합하여, 본원에 표현된 바와 같은 교시내용의 범주 내에서 변화 또는 변형이 가능하다는 것이 이해되어야 한다. 상기 본원에 기재된 실시양태는 추가로 본 개시내용의 방법, 기계, 제조, 물질의 조성물, 및 다른 교시를 실시하는 것으로 공지된 특정 최적 방식을 설명하고, 관련 기술분야의 다른 통상의 기술자가 특정한 적용 또는 용도에 의해 요구되는 다양한 변형과 함께 이러한 또는 다른 실시양태에서 본 개시내용의 교시를 이용할 수 있게 하도록 의도된다. 따라서, 본 개시내용의 공정, 기계, 제조, 물질의 조성물, 및 다른 교시내용은 본원에 개시된 정확한 실시양태 및 실시예를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본원에서 임의의 섹션 표제는 단지 37 C.F.R. § 1.77의 제안과 일관성을 위해 또는 다르게는 조직적 큐를 제공하기 위해 제공된다. 이들 표제는 본원에 제시된 본 발명(들)을 제한하거나 특징화하지 않을 것이다.

Claims (20)

  1. 카펫의 처리 방법이며,
    카펫에 표면 처리 중합체의 계면활성제-무함유 에멀젼을 적용하는 단계로서, 여기서 표면 처리 중합체는 용액 중합에 의해 형성되는 것인 단계, 및
    카펫에 표면 처리 중합체의 계면활성제-무함유 에멀젼이 적용된 후 카펫을 건조시키는 단계
    를 포함하는, 카펫의 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 카펫을 건조시키는 단계는 카펫을 가열함으로써 수행되는 것인, 카펫의 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서, 카펫은 1초 내지 500분의 시간 동안 적어도 60℃ 또는 93℃ (200℉) 초과의 온도로 가열되는 것인, 카펫의 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 카펫을 건조시키는 단계는, 카펫에 계면활성제-무함유 에멀젼이 적용된 후 카펫을 헹구지 않고 수행되는 것인, 카펫의 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 염 용액의 사용 없이 카펫에 적용되는 것인, 카펫의 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 마그네슘 염 용액의 사용 없이 카펫에 적용되는 것인, 카펫의 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서, 카펫은 0.1 mS/cm 초과의 전도도를 갖는 임의의 용액이 카펫에 적용되기 전에 건조되는 것인, 카펫의 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 별도의 산성 용액의 사용 없이 카펫에 적용되는 것인, 카펫의 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 카펫에 적용될 때 4.0 초과의 pH를 갖는 것인, 카펫의 처리 방법.
  10. 제1항에 있어서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 카펫에 적용될 때 4.5 내지 10.0의 pH를 갖는 것인, 카펫의 처리 방법.
  11. 제1항에 있어서, 카펫은 임의의 별도의 pH 조정제가 카펫에 적용되기 전에 건조되는 것인, 카펫의 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서, 계면활성제-무함유 에멀젼은 유화제를 실질적으로 함유하지 않는 것인, 카펫의 처리 방법.
  13. 제1항에 있어서, 표면 처리 중합체는 플루오린 무함유인, 카펫의 처리 방법.
  14. 제1항에 있어서, 표면 처리 중합체는 (a) 7 내지 40개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소 기를 갖는 아크릴 단량체로부터 형성된 반복 단위, (b) 친수성 기를 갖는 아크릴 단량체로부터 형성된 반복 단위, 및 (c) 이온-공여 기를 갖는 단량체로부터 형성된 반복 단위를 포함하는 것인, 카펫의 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서, 이온-공여 기는 양이온-공여 기인, 카펫의 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서, 양이온-공여 기는 아미노 기인, 카펫의 처리 방법.
  17. 텍스타일의 처리 방법이며,
    표면 처리 중합체의 계면활성제-무함유 에멀젼을 포함하는 처리 조로 텍스타일을 포화시키는 단계로서, 여기서 표면 처리 중합체는 (a) 탄화수소 기를 갖는 아크릴 단량체로부터 형성된 반복 단위, (b) 친수성 기를 갖는 아크릴 단량체로부터 형성된 반복 단위, 및 (c) 양이온-공여 기를 갖는 단량체로부터 형성된 반복 단위를 포함하는 것인 단계; 및
    텍스타일을 처리 조로 포화시킨 후, 텍스타일을 헹구지 않고 텍스타일을 가열하여 수분 함량을 감소시키는 단계
    를 포함하는, 텍스타일의 처리 방법.
  18. 제17항에 있어서, 처리 조는 유화제를 실질적으로 함유하지 않는 것인, 텍스타일의 처리 방법.
  19. 제17항에 있어서, 텍스타일은 카펫의 연속 또는 반연속 웹인, 텍스타일의 처리 방법.
  20. 제17항에 있어서, 텍스타일은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 또는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 (PTT) 섬유를 포함하는 카펫인, 텍스타일의 처리 방법.
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