KR930005933B1 - 폴리카르복실산으로 면직물을 포름알데하이드-유리 DP가공(Durable Press Finishing)하기 위한 촉매와 그 방법 - Google Patents

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Abstract

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Description

[발명의 명칭]
폴리카르복실산으로 면직물을 포름알데하이드-유리 DP가공(Durable Press Finishing)하기 위한 촉매와 그 방법
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 포름알데하이드 또는 포름알데하이드를 방출하는 유도체를 사용하지 않고 셀룰로오스 직물에 내구김성(Wrinkle resistance)과 매끈한 건조성질을 제공하는 수단으로서 셀룰로오스를 가교결합시키기 위한 새로운 에스테르화 촉매와 에스테르화 방법에 관한 것이다.
면직물과 의복이, 사용하는 동안 그리고 기계세탁 및 회전 건조된 경우, 그 치수, 매끈한 외형 및 원래의 형태를 보유하도록 하기 위해 상기 면직물과 의복에 내구김성, 방축성 및 매끈한 건조성을 부여하기 위한 다수의 방법이 알려져 있다. 이들 방법중 대부분이, 포름알데하이드 또는 포름 알데하이드의 첨가 생성물이 산촉매와 함께 면직물에 적용되며, 그후에 면 셀룰로오스 분자의 가교결합을 생성하기 위해 열이 작용된다.
이렇게 하여 셀룰로오스에서 형성된 가교결합은 지물을 사용하는 동안 또는 세탁 및 회전건조하는 동안 직물에 일시적으로 가하여지는 기계적인 힘에 의해 변형되는 경우 그의 원형과 매끈한 성질을 회복하려는 성질을 직물에 부여한다.
포름알데하이드 첨가생성물은 요소, 고리형 요소, 카르바메이트 에스테르 또는 다른 아미드와 함께 상기 내구김성, 매끈한 건조처리로 명기된 바와같은 DP 가공용 가교결합제로서 광범위하게 사용된다. 또한 N-메틸올제 또는 N-메틸러올아미드로서 알려진 포름알데하이드 첨가 생성물은 효과적이며 가격면에서도 유리하지만, 여러가지 결점을 지닌다. 상기 포름알데하이드 첨가 생성물은 면직물의 DP가공, 그후 처리된 직물의 저장, 의복의 제작, 의복의 판매 및 최종적으로 소비자가 의복 또는 직물을 사용하는 동안 계속적으로 포름알데하이드의 증기를 방출한다. 포름 알데하이드 증기의 눈과 피부에 대한 자극효과가 이러한 가공방법의 결점이지만, 이외에도 포름알데하이드는 긴 시간동안 포름알데하이드 증기에 계속하여 노출된 동물과 인체에 암을 발생시킨다는 것이 알려져 있다. 따라서 포름알데하이드 또는 그의 불안정한 유도체를 필요로하지 않는 DP가공제 및 그 방법에 필요하게 되었다. DP처리시 N-메틸올제의 사용에 있어서의 또 다른 결점은 루이스산 촉매와 높은 온도가 이러한 가공제에 의한 면 셀룰로오스의 신속한 가교결합을 형성하기 위해 요구된다는데 있다.
상기 루이스산 촉매는 열경화하는 동안 면직물의 파단 강도와 테어링(tearing)강도를 손실시킨다. 이러한 강도손실은 고온에서 루이스산 촉매에 의한 셀룰로오스 분자의 붕괴에 기인하는 것이다. 이러한 강도 손실은 셀룰로오스에서 생성된 가교결합의 강도에 악 영향을 미치게 된다, 질소가공의 부가적인 결점은 마무리 다림질이 제공될 경우 염소 표백제로부터 직물 변색 및 강도손실을 초래하는 염소를 보유하게 된다는데 있다. 면직물에 내구김성을 부여하기 위해 패드(pad), 건조 및 경화처리시 촉매와 함께 또는 촉매없이 폴리카르복실산을 사용하는 것이 Gagliardi와 Shippee에 의해 연구되었다[American Dyestuff Reporter 52, P300-P303(1963)]. 그들은 비교적 긴 시간동안 가열한후 직물의 내구김성이 약간 증가한다는 것을 발견하였으며, 포름알데하이드가 포함된 가교결합제로서 얻어진 것보다 큰 강도손실을 나타낸다는 것을 발견하였다. 이러한 과다한 강도손실과 낮은 수율의 가교결합은 긴 열경화시간을 필요로 하는 비효율적인 촉매에 기인하는 것이다.
면 셀룰로오스를 에스테르 가교결합시키기 위한 보다 신속하고 효과적인 경화방법이 Rowland 등에 의해 Textile Research Journal 37, 933-941(1967)에 기술되어 있다. 폴리카르복실산은 패드, 건조 및 열경화 처리시 직물에 적용하기에 앞서 탄산나트륨 또는 트리에틸아민과 부분적으로 중화되있다. 셀룰로오스의 가교결합은 3 또는 그 이상의 카르복실 그룹을 포함하는 폴리카르복실산이 각각의 분자에 적당하게 배치될때에 얻어진다. 특정한 폴리카르복실산으로서, 유용한 정도의 내구김성이 얻어졌다. 조절된 주름회복각도가 5회 세탁 전후에 측정되었고, 에스테르 그룹의 손실이 전혀 검사되지 않더라도 세탁 결과 어느정도 감소된다는 것을 발견되었다. 고온에서 2% 탄산나트륨과 카르복실 그룹의 중화반응은 30%의 에스테르그룹의 손실을 유도한다. 이것은 알칼리성 세탁제의 용액과 같은 알칼리성 용액에 대한 완성물의 내구성의 부족을 나타낸다. 직물의 가공에 필요한 경화시간은 고속, 밀-스케일(mill-Scale)생산을 허용하기에는 너무 길다.
폴리카르복실 산으로 상기 셀룰로오스 가교결합 처리가 제공된 면직물이 재경화될 수 있다는 것이 Rowland 와 Brannan에 의해 Textile Research Journal 38, 634-643(1968)에 기술되어 있다. 5회 세탁에 견디어내는 주름은 접힌곳을 적신 후 가열된 아이론(iron)을 가함으로써 직물에 부여될 수 있다. 에스테르 가교결합은 면 셀룰로오스상의 에스테르 그룹과 인접한 비에스테르화 하이드록실 그룹사이에서 일어나는 에스테르 교환반응으로 인한 열의 영향으로 이동할 수 있다는 것이 발견되었다.
이들 발견은 Rowland 등에 의해 U.S. 특허 제 3,526,048호에서 설명되어 있다, 탄산나트륨 또는 트리에틸아민은 셀룰로오스 가교결합체로서 후에 적용된 폴리카르복실산을 부분적으로 중화하기 위해 사용된 염기의 예들이다. Rowland 등은 가교결합을 유도하기 위해 수용성 폴리카르복실산을 섬유상 셀룰 로오스에 침투시키고 가열하기에 앞서, 알카리금속 하이드록사이드, 카르보네이트, 비카르보네이트, 아세테이트, 포스페이트 및 보레이트로 구성되는 그룹으로부터 선택된 "강염기"에 의해 1 내지 50%의 카르복실산 작용기의 중화반응을 필요로하는 방법을 정의하였다.
또한 암모니아의 특정 아민들로 구성되는 그룹으로부터 선택된 강염기는 폴리카르복실 산의 부분적인 중화반응에 적절한 것으로서 지적되었다. Rowland 등에 의한 방법의 한계는 이 방법이 분자당 3개 이하의 카르복실 그룹의 산, 또는 올레핀 불포화 또는 하이드록실 그룹을 포함하는 산으로는 이루어질 수 없다는데 있다. 그 이유는 셀룰로오스와의 반응이 일어나지 않고 내 구김성을 개선하기 위한 셀룰로오스 체인의 효과적인 가교결합이 형성되지 않기 때문이다. 상기 가공방법의 제한된 내구성 또한 결점이며, 완전한 경화에 필요한 시간은 빠른 속도로 가공 하기에는 너무길다.
[발명의 요약]
본 발명은 면과 기타 셀룰로오스 직물과 같은 섬유상 셀룰로오스 물질에 포름알데하이드 또는 포름알데하이드를 방출하는 유도체를 사용하지 않고, 통상적인 n-메틸올아민에 의해 생성된 것보다 작은 테어링 강도 및 파단 강도 손실을 보유하도록, 질소를 함유하지 않은 셀룰로오스 가교결합체를 사용하여 높은 수준의 내구김성과 매끈한 건조성을 영구적으로 부여하기 위한 빠른 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 고온에서 경화 촉매의 존재하에 폴리카르복실 산을 섬유상 셀룰로오스 물질과 반응시키는 단계를 포함한다. 상기 섬유상 셀룰로오스 물질은 폴리카르복실 산과 경화 촉매를 함유하는 처리용액에 침수된 후 셀룰로오스와 폴리카르복실산의 에스테르화와 가교결합을 형성하기 위해 열경화된다. 선호된 실시유형에서, 상기 방법은 연속적으로 또는 동시에 이루어지는 건조 및 열 경화하는 패드, 건조 및 열경화 방법으로서 수행된다.
상기 방법에 적절한 경화 촉매는 아인산, 하이포아인산, 및 다중인산을 포함ㅎ,는 인-함유 산의 알칼리 금속염이다, 대부분의 경화촉매는 그들이 오르토-인산 보다 강한 산의 알카리 금속염으로 악염기이다,
본 발명의 방법에 대한 셀룰로오스 가교결합제로서 적절한 폴리카르복실산은 분자당 적어도 3 또는 바람직하기로는 그 이상의 카르복실 그룹을 포함하는 지방족, 지환족 및 방향족산이고, 하나 또는 두개 모두의 카르복실 그룹에 대해 α-,β-로 존재하는 탄소-탄소 이중 결합을 갖도록 분자당 두개의 카르복실 그룹을 보유하는 올레핀 포화 또는 불포화 지방족, 지환족 및 방향족 산이다, 지방족 및 지환족 산의 경우에는, 카르복실 그룹중 적어도 2개의 체인 또는 링상에 있는 단지 2 내지 3개의 탄소원자에 의해 분리되어야 한다. 방향족산의 경우에는, 카르복시 그룹은 제2카르복실 그룹에 대해 오르토-이어야 한다. 또한 분자당 3 또는 그 이상의 카르복실 그룹을 포함하고 카르복실 그룹중 하나에 부착된 탄소원자상에 존재하는 하이드록실 그룹을 보유하는 지방족 산이 적합하다.
본 발명의 목적은 포름알데하이드 또느 포름알데하이드를 방출하는 약품을 사용하지 않으면서 셀룰로오스 섬유가 포함된 직물의 내구김성, 방축성 및 매끈한 건조성을 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 두번째 목적은 부여된 매끈한 건조성, 내구김성 및 방축성의 크기가 N-메틸올제와 같은 질소 함유 DP 가공제로서 얻어진 것에 비교할만한 셀룰로오스 섬유 직물에 대한 질소를 함유한지 DP 가공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 세번째 목적은 부여된 크기의 내구김성과 DP성능에서 N-메틸올제에 의해 생성된 것보다 작은 테어링 강도 및 파단강도손실을 셀룰로오스 직물에서 생성시키는 DP가공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 네번째 목적은 고온에서 알카리성 세탁제로 반복 세탁한 후에도 DP성질을 보유하는, 면과 같은 폴리카르복실산-에스테르화 셀룰로오스 섬유의 내 구김성의 매끈한 건조직물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다섯번째 목적은 셀룰로오스의 눌음 온도이하의 경화온도에서 셀룰로오스 섬유-함유 직물의 빠른 DP가공을 위해 폴리카르복실 산에 의한 셀룰로오스 섬유의 빠른 에스테르화와 가교결합을 제공하는 에스테르화 촉매를 제공하는 것이다.
본 발명의 여섯번째 목적은 셀룰로오스 직물에 대해 열 재경화성, 오물 방출성및 염기성 또는 양이온 염료의 친화도를 부여하는 셀룰로오스 섬유-함유 지물에 대해 무취 DP가공방법을 제공하는 것이다.
[선호된 실시유형의 설명]
본 발명은 면, 아마, 황 마, 대마, 모시, 및 레이온과 같은 제생대체 목질 셀룰로오스를 포함하는 30중량% 이상의 셀룰로오스 섬유를 포함하는 섬유상 셀룰로오스 물질이 적용할 수 있다. 기술된 방법은 짜여진 직물 및 실과 같은 짜여지지 않은 직물과 편물의 형태로 되어 있는 섬유상 셀룰로오스 물질과 섬유, 린터, 조방사, 소모, 또는 종이에 적용될 수 있다. 상기 기술된 방법은 50%-100%면을 포함하는 직물에 가장 유리한다.
본 발명은 인-함유 산의 알카리 금속염 중 몇 종류가 종래기술의 방법에서 사용된 강염기 촉매에 의해 생성된 것보다 폴리카르복실산에 의한 셀룰로오스의 에스테르화 및 가교결합에 대해 보다 큰 가속효과를 지닌다는 것에 근거한다.
본 발명의 경화 촉매는 대부분이 약 염기 또는 산성염이기 때문에, 직물내의 셀룰로오스의 바람직한 가교결합을 진행하는데 있어 보다 큰 효과는, 완충제로서 작용하는 강 염기에 의해 폴리카르복실산의 카르복실 그룹중 일부가 중화반응하는 식으로 작용하지 않는, 촉매의 새로운 메카니즘을 나타낸다.
또한 본 발명의 직물가공의 보다 큰 세탁 내구성은 새로운 원리의 작업 방식으로 설명된다.
본 발명의 가장 큰 효과적인 경화촉매는 무수물 형태인 식 MH2PO2(M은 알카리 금속원자)을 보유하는 알카리 금속 하이포포스피네이트이다. 이 촉매의 메카니즘은 알려져 있지 않다. 열 경화시, 폴리카르복실 산은 아크릴포스피네이트, (HOOC)×R[C(O)P(O)(H)OM]×(여기에서 ×는 알카리금속 하이포포스파이트와 반응하여 형성된 무수물링의 수와 동등한 1 내지 3의 정수이고, R은 일시적으로 형성된 무수물 링에 결합된 폴리 카르복실 산 분자의 구조를 나타낸다)를 형성하기 위해 알칼리 금속 하이포포스파이트에 첨가되는 고리형 무수물을 형성하는 것으로 추측된다. 이렇게 형성된 가상적인 아크릴포스피네이트는 폴리카르복실산의 바람직산 가교결합 에스테르를 얻기위해 셀룰 로오스와 반응할 수 있고, 알카리 하이포포스파이트 촉매를 재생시킬 수 있다.
실험적으로 촉매는 처리조에서 0.3중량%만큼 낮은 농도에서 효과적이지만, 가공물의 내구성은 보다 높은 농도에서 가장크다는 것이 발견되었으며, 0.3%-11%의 농도범위에서 작업가능하다. 섬유상 셀룰로오스의 무게 증가량은 폴리카르복실산과 적용될 수 있는 직물 연화제와 같은 보조제에 의해 증가된 량보다 크다. 따라서 몇몇 경화제가 셀룰로오스에 결합된다는 것이 명백하다.
알카리 금속 하이포포스파이트는 분자당 단지 2개의 카르복실 그룹을 보유하는 말레이산과 같은 가교결합제에도 효력이 있다. 셀룰로오스 가교결합제인 테트라카르복실산을 얻기 위해 알카리 금속 하이포포스파이트 중 한분자에 말레산 중 두 분자를 첨가할 수 있다.
본 발명에서 사용된 경화촉매의 두번째 부류는 식 MH2PO2와 MH2PO2를 보유하는 알카리금속 포스파이트이다. 이들은 알카리 금속 하이포포스파이트 만큼 활성적이지만, 그것을 사용하므로써 얻어진 DP가공물에서 세탁에 대한 내구성은 약간 저하된다. 이들의 작용방식은 알려져 있지 않지만, 폴리카르복실 산은 열경화시 아크릴포스포네이트(HOOC)xR[C(O)P(O)(OH)OM]x와 (HOOC)×R[C(O)P(O)(OM)2]x(여기에서 X와 R은 상기한 바와같고, X는 1-3의 정수이다)를 형성하기 위해 알카리 금속 포스파이트와 반응할 수 있는 고리형 무수물을 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 가상적인 중간체는 폴리카르복실산의 바람직한 가교결합 에스테르를 형성하기 위해 셀룰로오스와 반응할 수 있고 알카리 금속 포스파이트 촉매를 재생시킬 수 있다.
셀룰로오스 가교결합을 가속화시키는데 효과적인 알카리금속 포스파이트의 농도는 처리용액에서 0.3-11중량%의 범위이다. 그러나, 이 염기 포스파이트 염에 대해서는, 촉매의 물농도가 셀룰로오스 섬유-함유 물질을 침수시키기 위해 사용된 처리조에서 폴리카르복실산의 노르말농도의 65%를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에서 사용된 경화 촉매의 세번째 부류는 다중아인산의 알카리금속염이다. 이들은 인산을 응축시키고, 프로인산을 포함하는 분자당 2 내지 50개의 인원자를 함유하는 고리형 올리고머인 트리메타포스포릭산과 테트라메타 포스포릭산, 그리고 고리형이 아닌 폴리포스포릭산을 둘러싼다. 이러한 부류의 효과적인 촉매의 예로는 디소디움에시드 피로포스페이트, 테트라소디움 피로포스페이트, 펜타소디움 트리폴리포스페이트, 소디움 헥사메타포스페이트로서 알려진 고리형이 아닌 폴리머, 그리고 고리형 올리고머인 소디움 트리메타 포스페이트와 소디움 테트라 메타포스페이트가 있다. 이들 촉매는 가공물의 가장 효과적인 선행기술의 촉매와 동일한 초기 DP성능을 보유하지만, 알카리성 세탁제로서 처리된 직물의 반복세탁에 대한 보다 큰 내구성을 지니도록 한다. 염기로서 촉매의 노르말 농도는 바람직하기로는 처리조에서 폴리카르복실산의 노르말 농도의 80%를 초과하지 않도록 한다. 효율적인 촉매농도는 처리조에서 0.3-11중량% 범위에 있다.
응축된 인산의 알카리 금속염의 경화작용의 메카니즘은 알려져 있지 않지만, 공동생성물로서 인산화 셀룰로오스와 적당량과 더불어, 섬유상물질의 셀룰로오스와 폴리카르복실산의 가교결합 에스테르를 형성하기 위해 셀룰로오스와 반응하는 혼합된 카르복실-인 무수물 또는 카르복실-다중인 무수물을 형성하기 위해 셀룰로오스 가교결합제로서 사용된 폴리카르복실산과 고온에서 반응할 수 있는 능력을 보유하는 오르토 포스페이트의 무수물염인 염들이 제안된다. 알카리 금속염의 형태인 염은 음이온성이고, 치환된 셀룰로오스에서 보다 큰 음 전하를 가져오게 된다. 이러한 음전하는 알카리성 세탁제의 음전하 뿐아니라 존재하는 하이드록실 음이온에서 반발하며, 그리하여 세탁하는 동안 에스테르 가교결합의 알카리 가수분해의 속도를 저하시킨다.
본 발명의 방법은 폴리카르복실산, 경화촉매, 용매 및 임의의 직물 연화제를 함유하는 처리용액을 섬유상 셀룰로오스 물질에 침투시키므로써 수행된다.
예를들어, 처리용액조에 물질을 침수시키므로써 수행된다. 처리용액을 조제하기 위해 사용된 용매는, 폴리카르복실산과 경화촉매가 가용성이거나 균일하게 분산되는 불활성 휘발용매가 사용될 수도 있지만, 바람직하기로는 물이다, 직물 연화제가 존재한다면 일반적인 비이온 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 실리콘 연화제돠 같은 불활성의 유화 비이온 또는 음이온성 물질일 수 있다. 처리조에 침수된 후에, 셀룰로오스 물질은 과다한 액체를 제거하기 위해 스퀴즈 롤(squeeze rolls)사이를 통과한 후, 원하는 시간내에 용매를 제거하기에 충분한 편리한 온도에서 오븐-건조된다, 그후, 상기 물질은 셀룰로오스 에스테르화와 가교결합을 위해 5초 내지 30분 동안 150-240℃ 에서 오븐-경화된다. 선택적으로, 상기 건조 단계는 생략될 수 있으며, 상기 물질은 셀룰로오스 에스테르화와 가교결합이 일어나는 동일 시간에 용매를 제거하기 위해 "순간-경화"될 수 있다. 원한다면, 경화된 물질은 미 반응물과 경화촉매를 제거하기 위해 물 세척될 수 있으며, 그 후 재건조될 수 있다.
본 발명의 방법에서 가교결합제로서 효과적인 폴리카르복실산은 분자당 적어도 3 또는 그 이상의 카르복실 그룹, 또는 탄소-탄소 이중결합이 하나 또는 2개 모두의 카를복실 그룹에 대해 α-, β-로 존재한다면 분자당 2개의 카르복실 그룹으로 올레핀 포화 또는 불포화된 지방족, 지환족 및 방향족 산을 포함한다. 셀룰로오스 하이드록실 그룹을 에스테르화 반응 시키는데 부가적으로 필요한 것은, 지방족 또는 지환족 폴리카르복실 산에서 주어진 카르복실 그룹은 2개 탄소원자 이상 그리고 3개 탄소원자 이하로 제2카르복실 그룹으로 부터 분리되어야 한다. 방 향족 산에서는 카르복실 그룹은, 제1카르복실이 셀룰로오스 하이드록실 그룹을 에스테르화하는데 효과적이라면, 제2카르복실 그룹에 대해 오르토-이어야 한다. 반응되어지는 카르복실 그룹에 대해서는, 폴리카르복실 산 분자에서 인접 카르복실 그룹과의 고리형 5- 또는 6-무수물링을 형성할 수 있어야 한다. 두개의 카르복실 그룹이 탄소-탄소 이중 결합에 의해 분리되거나 또는 동일한 링에 두개 모두 결합되는 곳에서, 두개의 카르복실 그룹이 이러한 방식으로 상호작용할 경우 서로에 대해 시스-배위 이어야 한다.
또한 지방족 또는 지환족 폴리카르복실 산은 카르복실 그룹이 부착되어 있는 체인 또는 링에 산소 또는 황 원자를 포함할 수 있다. 분자당 3 또는 그 이상의 카르복실 그룹을 포함하는 지방족 산에서, 카르복실 그룹에 대해 탄소원자가 α-로 부착된 하이드록실 그룹은, 하이드록실 그룹이 열 경화하는 동안 물질의 현저한 황색화를 유발하게 될지라도, 산에 의해 셀룰로오스의 에스테르화와 가교결합을 방해하지는 않는다. 이러한 α-하이드록시 산은, 염료의 색상이 하이드록시 그룹에 의해 유발되는 변색을 방지하므로 적절하게 염색된 면직물의 DP가공에 적절하다. 직물 변색은 하나의 카르복실 그룹에 대해 α-, β-뿐아니라 두번째 카르복실 그룹에 대해 β-, γ-로 올레핀 이중결합을 보유하는 불포화산과 함께 관찰된다.
시트르산과 같은 α-하이드록시 산과 가교결합시키므로써 흰색의 셀룰로오스 물질에서 생성된 변색 마그네슘 모노페록시프탈레이트, 소디움포보레이트, 소디움 테트라보레이트, 붕산, 소디움 보로하이드라이드, 소디움 하이포클로라이트 및 염산으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 변색제를 0.5 내지 5중량% 함유하는 수용액을 변색된 물질에 침투시키므로써 제거될 수 있다. 상기 물질은 변색제 용액에 5 내지 120분 동안 주위 온도에서 침수되거나, 필요하다면 60℃를 초과하지 않는 온도로 데워진 용액에 침수된다. 그후 상기 물질은 과다한 화학약품과 용해 되어 물든 생성물을 제거하기 위해 물로서 세척된 후 건조된다.
본 발명의 범위내에 속하는 폴리카르복실산의 예로는 다음과 같은 것들이 있다 : 말레산 ; 메틸말레산이라 명기된 시트라코닉산 ; 2-하이드록시-1,2,3-프로판트리카르복실산으로서 알려져 시트르산 ; 메틸렌숙신산이라 명기된 이타코닉산 ; 1,2,3-프로판트리카르복실 산으로서 알려진 트리카르발릴 산 ; 트란스-1-프로펜-1,2,3-트리카르복실 산으로서 알려진 트란스-아코니틱산 ; 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 ; 시스-1,2,3,4-사이클로펜탄테트라 카르복실산 ; 벤젠헥사카르복실 산으로서 알려진 멜리틱산 ; 2,2'-옥시비스(부탄디오익산)로서 알려진 옥시디숙신산 ; 티오디숙신산 등등.
처리용액에서 사용된 폴리카르복실산의 농도는 폴리카르복실산의 용해도와 원하는 내 구김성, 매끈한 건조성 및 방축성의 크기로 결정되는 셀룰로오스의 가교결합도에 의존하여 1 내지 20중량% 범위에 속할 수 있다.
주어진 실시예에서, 처리된 직물의 성질은 다음과 같은 표준테스트 방법에 의해 측정되었다 : 조절되고 젖은 주름 회복각도-ASTM 방법 D-1295-67, Elmendorf 테어링 강도-ASTM 방법 D-1424-63, 스트립 파단강도 ASTM 방법 D-1682-64, Tinius Olsen 방법에 의한 강성(Federal Test 191, Method 5202), DP 겉보기 등급-AATCC Method 124-1967. 기계 세탁은 50℃의 세탁온도에서 수행된다. 세탁수의 PH는 표준 AATCC세탁제를 사용하므로 인해 9.8이었다. 그리하여 세탁은 본 발명의 DP 가공물의 알카리성 세탁제에 대한 내구성을 시험하기 위해 높은 알카리도에서 이루어진다.
아래 실시예에서, 모든 부 및 백분률은 중량에 의한 것이다. 실시예는 단지 본 발명의 방법을 기술하기 위한 것이다. 특별히 기술된 실시유형에서의 변경 및 수정은 단지 청구범위에만 한정되어지는 본 발명의 범위로 부터 벗어남이 없이 수행될 수 있다.
[실시예 1]
1,2,3,4-부탄테트라카르복실 산으로 면직물을 DP 가공하기 위한 촉매로서의 소디움 하이포포스타이트
1,2,3,4-부탄테트라카르복실 산의 6.6중량%, 경화 촉매로서 특정한 농도의 소디움 하이포포스파이트 모노하이드레이트와 직물 연화제로서 제공된 1% 유화 비이온성 폴리에틸렌을 함유하는 수용성 초리조가 준비되었다. 풀을 빼어, 세탁하고 표백한 80×80면 프린트지 3.2oz/yd2이 상기 초리조에서 전체적으로 침수되어, 링어(Wringer : 쥐어짜는 기계)의 롤사이를 통과하며, 처리조에 재차 침수되고, 링어를 다시 통과하는데, 여기에서 링어롤의 압력은 직물 견본의 원래 무게를 기준으로하여 직물에 대한 수용성 혼합물 116%-134%까지의 물기를 제공하기에 충분하도록 되어 있다.
그 다음 직물을 강제 통풍 오븐에서 85℃에서 5분간 건조되고, 제2강제 통풍 오븐에서 명기된 온도에서 제한된 시간동안 열 경화되었다. 그후 직물은 미반응물을 제거하기위해 흐르는 온수로 30분동안 세척되고, 85℃에서 5분동안 오븐 건조된다.
1회 기계세탁 및 회전건조후 처리된 직물의 DP겉보기 등급은 경화 온도 및 시간과 사용된 소디움 하이포포스파이트 모노하이드레이트의 농도의 작용으로서 결정되었다. 그 결과는 표 1에서 나타내었다.
[표 1]
a : 직물 연화제로서 폴리에틸렌이 존재하지 않음.
b : 셀룰로오스 가교결합제로서 6%의 디메틸올디하이드록시에틸렌우리어, 촉매로서 1.5%의 MgCl2.6H2O, 및 1.0%의 폴리에틸렌을 포함하는 처리조가 사용됨.
c : 소디움 하이포포스파이트와 폴리에틸렌을 포함하지만 1,2,3,4-부탄테트라카르복실 산은 전혀 포함하지 않는 처리조.
6.3%의 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산과 6.5%의 소디움 하이포포스파이트
모노하이드레이트와 함께 상기한 바와 같이 180℃에서 90초동안 열경화되어 처리된 면직물로부터 섬유들이 제거되었다. 상기 섬유들은 1.0M의 수용성 큐프리에틸렌 디아민 하이드록사이드 용액에서 1시간이 지나도 전혀 용해되지 않았다. 처리되지 않은 직물로부터의 섬유는 상기 용액에서 30초내에 용해되었다. 면 셀룰로오스는 1,2,3,4-부탄 테트라카르복실산과 소디움 하이포포스파이트 촉매와 함께 열경화된 후 가교결합된다는 결과가 얻어졌다. 1%의 유화 폴리에틸렌이 직물을 처리하기 위해 사용된 부탄테트라카르복실산과 소디움 하이포스파이트와 함께 사용될 경우 가교결합에 대한 동일한 테스트가 열경화후 이루어졌다.
기계 세탁에 앞서 철리된 직물 견본에 대한 다수의 직물 성질이 측정되어 표 2에서 비교되었다.
[표 2]
a : 부탄테트라카르복실산, 소디움 하이포포스파이트 및 폴리에틸렌 대신 6%의 디메틸을 디하이드록시에틸
렌우리어, 1.5%의 MgCl6ㆍ6H2O 및 1.0의 폴리에틸렌이 포함된 처리조.
상기 데이터는 소디움 하이포포스파이트가 직물에 대해 통상적인 가공제인 DMDHEU와 동일한 DP 겉보기 등급과 주름회복각도를 제공하기 위해 면과 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산과의 신속한 경화반응을 유도하고, 통상적인 가공제를 사용한 직물에서보다 낮은 파란강도와 테어링강도 손실을 제공한다는 것을 나타낸다. 두 가공물의 다른 성질도 비교될 수 있다.
[실시예 2]
1,2,3,4-부탄테트라카르복실산으로 면직물을 DP 가공하는데 필요한 소디움 하이포포스파이트 및 디소디움 포스파이트와 다른 촉매와의 비교
6.3중량% 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산, 한정된 촉매 및 직물연화제로서 제공된 1% 유화 비이온성 폴리에틸렌을 포함하는 수용성 처리조가 준비되었다. 풀을 빼고 세탁표백된 80×80면 프린트지 3.2oz/yd2이 실시예 1의 방법에 의해 혼합물로 처리되었다. 180℃에서 90초동안 열경화되었다. 30분간 물세척 및 오븐 건조한 후, 처리된 직물견본은 반복하여 기계 세탁하고 회전 건조되며, 제한된 수의 세탁-회전건조 후 DP 겉보기 등급이 결정되었다. 상기 등급은 수행된 횟수와 사용된 촉매 유형의 작으로서 표 3에서 나타내었다.
[표 3]
a : 촉매로부터의 나트륨 이온의 농도(gram-ion/liter)에 수적으로 동일하다. 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산의 노르말농도는 처리조에서 1.08equiv./liter이다.
상기 데이터는 본 발명의 소디움 하이포포스파이트와 디소디움 포스파이트를 사용하는 것은 반복된 세탁에 대한 강 알카리성 트리소디움 포스페이트와 소디움 카르보네이트 촉매를 사용하여 얻어진것보다 높은 초기의 DP 겉보기 등급과 보다 큰 매끈한 가공물의 내구성을 얻게 된다는 것을 나타낸다. 이러한 것은 촉매가 염기의 동일한 노르말농도에서 비교되고, 또한 최대의 효과적인 농도에서 비교될때 입증된다. Rowland등의 기술에서, 셀룰로오스의 가교결합을 위해 경화제로서 주어진 알칼리 금속염의 효율성은 소디움 하이포포스파이트에는 적용할 수 없는 "효율적인 농도에서 다가산의 가용성, 부분염을 형성할 수 있는 강염기"인 염에 의존한다. 소디움 하이포포스파이트는 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산보다 훨씬 강한 산으로부터 유도되는 약염기이고, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산의 부분적인 나트륨 염을 형성하는데 비교적 비효과적이다. 디소디움 포스파이트와 디소디움 포스페이트를 비교한 결과 촉매의 염기도보다는 오히려 촉매구조의 중요성이 입증되었는데, 디소디움 포스페이트보다 낮은 알카리성이지만 보다 효과적인 촉매이다.
[실시예 3]
경화 촉매로서 소디움 하이포포스파이트 또는 디소디움 포스파이트를 사용하여 면직물을 DP 가공하는데 필요한 다양한 폴리카르복실산의 비교
한정된 농도의 폴리카르복실산, 한정된 촉매, 및 직물연화제로서 제공된 1% 유화 비이온성 폴리에틸렌을 함유하는 수용성 처리조가 준비되었다. 풀을 빼고 세탁표백된 80×80면 프린트지 3.2oz/yd2이 상기 처리조에서 전체적으로 침수되고, 링어의 롤들 사이를 통과하여, 처리조에 재차 침수되어 링어를 재차 통과하는데, 링어롤의 압력은 직물견본의 무게를 기준으로 하여 직물에 대해 수용성 혼합물의 112%-126%까지 물기를 제공하기에 충분하다.
그 다음 직물은 강제 통풍 오븐에서 85℃에서 5분간 건조된 후, 제2강제 통풍 오븐에서 180℃에서 90초간 열-경화된다. 그후, 직물은 미반응물에 제거하기 위해 흐르는 온수로 30분간 세척되고, 85℃에서 5분간 오븐 건조된다.
기계 세탁-회전 건조를 다양한 횟수로 시행한 후의 DP 겉보기 등급이 결정되었고, 특정한 폴리카르복실산과 사용된 촉매의 작용으로서 표 4에 나타내었다.
[표 4]
a : 트리카르발릴산이 이 산의 속명이다.
b : 트리소디움 시트레이트 디하이드레이트.
c : 트란스-아코니틱 산이 이 산의 속명이다.
d : 멜리틱 산이 이 산의 속명이다.
e : 표 1과 2에서와 같이 디메틸올디하이드록시에틸렌우리어와 함께 동일하게 실시됨.
상기 처리된 직물의 다른 성질이 기계 세탁에 앞서 결정되어 표 5에 나타내었다. 경화 촉매는 6.5% 소디움 하이포포스파이트 모노하이드레이트이었다.
[표 5]
a : 처리된 직물은 온수세척후 밝은 황색 변색을 지닌다. DP 등급은 폴리에틸렌 연화제가 있거나 없거나 4.7이다.
b : 이 약품은 세척된 직물에 진한 황색 변색을 유발한다.
c : 표 1과 표 2에서와 같이 디메틸올디하이드록시에틸렌우리어로서 실시된다.
데이터에서는, 분자당 2-6 카르복실 그룹을 보유하는 지방족, 지환족 및 방향족 폴리카르복실산이 경화촉매로서 알칼리 금속 포스파이트 또는 하이포포스파이트의 존재하에 직물에 대해 열경화될 경우 면직물에 내구김성과 매끈한 건조성을 부여한다는 것을 나타낸다. 사용된 폴리카르복실산은 DP 성질을 부여하는데 있어 그 효율성을 감소시키지 않고 하이드록실 그룹을 포함할 수 있다. 이중 결합 또는 하이드록실 그룹을 포함하는 폴리카르복실산으로 처리된 흰색 직물에서 황색 변색은 염기성 염료로 직물을 염색하거나, 또는 처리에 앞서 적절하게 염색된 직물을 사용하므로써 제거할 수 있다. 폴리카르복실산내에서 카르복실 그룹을 부착된 탄소원자상의 카르복시알킬티오 치환체는 흰색 직물에 나쁜 영향을 미치지 않으며, 매끈한 건조성에 유리하다.
경화제로서 소디움 하이포포스파이트와 함께 DP 가공제로서 폴리카르복실산을 사용하는 것은 일반적인 DP 가공제에 의해 부여된 것과 비교할만한 DP 겉보기 등급과 조절된 주름회복각도를 얻을 수 있으며, DMDHEU에 의해 생성된 것보다 작은 테어링 및 파란 강도의 손실을 얻을 수 있다.
[실시예 4]
1,2,3,4-부탄테트라카르복실산으로 면직물을 DP 가공하는데 필요한 경화 촉매로서의 폴리포스페이트 염
풀을 빼고 세탁표백한 80×80면 프린트지 3.2oz/yd2이, 소디움 하이포포파이트 대신에 경화 촉매로서 알칼리 금속 폴리포스페이트가 사용되는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 같이 처리되었다. 180℃에서 90초동안 열경화되었다.
처리된 직물의 DP 겉보기 등급은 경화 촉매와 처리된 견본에 대해 수행된 세탁 횟수의 작용으로서 결정되었다.
그 결과가 표 6에 주어졌다. 촉매로서 디소디움 포스페이트, 트리소디움 포스페이트 및 소디움 카르보네이트를 사용한 것도 비교설명을 위해 포함되어 있다.
[표 6]
a : 표 3의 각주 참조.
b : 디소디움에시드 피로포스페이트.
c : 테트라소디움 피로포스페이트.
d : 펜타소디움 트리폴리포스페이트.
e : 소디움 헥사메타포스페이트.
이 데이터에서는, 폴리포스페이트 촉매가 소디움 카르보네이트로서 얻을 수 있는 것보다 큰 초기 DP 등급을 제공하고, 처리된 직물의 40회 세탁 후, DP 등급은 경화 촉매로서 폴리포스페이트가 디소디움 포스페이트 또는 트리소디움 포스페이트를 사용했을때 보다 크다는 것을 나타낸다.
다른 직물 성질은 기계 세탁에 앞서 처리된 견본에 대해서 결정되었다. 표 7에서 나타낸 바와 같이, 폴리포스페이트 촉매는 다른 촉매를 사용하여 얻을 수 있는 것과 동등한 주름회복 및 강도 보유력을 제공하였다.
[표 7]
[실시예 5]
연화제 없이 시트르산으로 면직물을 DP 가공하는데 필요한 경화촉매로서의 폴리스포스페이트와 하이포포스파이트 염
6.9% 시트르산과 한정된 촉매를 함유하는 수용성 처리조가 준비되었다. 풀을 빼고 세탁표백한 80×90면 프린트지 3.2oz/yd2이 상기 처리조에서 전체적으로 침수되어, 링어의 롤들 사이를 통과하고, 처리조에 재차 침수되고, 링어를 재차 통과하는데, 여기에서 링어롤의 압력은 직물 견본에 무게를 기준으로 하여 직물에 대한 수용성 혼합물의 90-100%까지 물기를 제공하기에 충분하다. 그 다음 직물은 강제 통풍 오븐에서 85℃에서 5분간 건조되고, 제2강제 통풍 오븐에서 180℃에서 90초간 열경화되어, 약간의 직물 황색화를 유발시키게 된다. 그후, 상기 직물은 기계 세탁되어 회전 건조된다. 1회 세탁 후 직물 성질은 표 8에 나타내었다.
[표 8]
표 8에 기재된 순서대로 촉매에 대해 설명하면, 소디움 헥사메타포스페이트, 소디움 테트라메타포스페이트, 테트라소디움 피로포스페이트, 및 소디움 하이포포스파이트 경화촉매는 시트르산으로서 면직물을 DP 가공하는데 있어 처리되지 않은 면보다 개선된 성질을 나타낸다.
경화촉매로서 소디움 헥사메타포스페이트, 소디움 테트라메타포스페이트 및 소디움 하이포포스페이트가 사용되었을때 가장 크게 개선되었다. 이러한 결과는 촉매 농도 범위내에서 실현되었다.
[실시예 6]
직물 연화제 없이 시트르산으로서 면직물을 DP 가공하는데 필요한 경화 촉매로서의 소디움 하이포포스파이트
농도범위내에서 시트르산과 상기 약품 무게의 58%만큼 소디움 하이포포스파이트 경화 촉매를 포함하는 수용성 처리조가 준비되었다. 풀을 빼고 세탁표백한 80×80면 프린트지 3.2oz/yd2이 처리조에 전체적으로 침수되어, 링어의 롤사이를 통과하고, 처리조에 재차 침수되어 재차 링어를 통과하는데, 여기에서 링어롤의 압력은 직물 견본의 본래 무게를 기준으로 하여 직물에 대해 수용성 혼합물의 90-100%까지의 물기를 제공하기에 충분하다. 그 다음 직물은 강제 통풍 오븐에서 85℃에서 5분간 건조되고, 제2강제 통풍 오븐에서 180℃에서 90초간 열-경화되었다. 그후, 직물은 기계 세탁되고 회전 건조된다. 1회 세탁 후 직물성질은 표 9에서 나타내었다.
[표 9]
시트르산에 대한 경화촉매로서 사용된 소디움 하이포포스파이트는 면직물에 DP 성질을 생성시켰다.
면직물에 DP 성질을 생성시키기 위해 시트르산으로 처리된 실시예 5와 6의 견본들은 모두 이 처리에 의해 황색화되었다 : 이 황색은 다음과 같은 약품들로 처리하므로써 제거되었다 : 1.5% 마그네슘 모노페록사이드, 1.5% 소디움 퍼보레이트, 1.5% 소디움 테트라보레이트, 1.5% 붕산, 1.5% 소디움 보로하이드라이드, 2% HCl, 및 1% NaOCl.

Claims (8)

  1. 폴리카르복실산과 경화촉매를 함유하는 처리용액을 섬유상 셀룰로오스 물질에 침투시키고 ; 폴리카르복실산은 올레핀 포화 또는 불포화된 지방족, 지환족 및 방향족 산으로 구성되고 분자당 적어도 3개의 카르복실 그룹을 보유하는 그룹으로부터 선택되고 ; 지방족, 지환족 및 방향족 산은 분자당 2개의 카르복실 그룹은 보유하고 상기 카르복실 그룹중 하나 또는 양쪽 모두에 대해 α-, β-로 배치된 탄소-탄소이중 결합을 보유하며 ; 지방족산은 올레핀 포화 또는 불포화되어 있고 분자당 적어도 3개의 카르복실 그룹을 보유하며, 하이드록실 그룹은 분자의 카르복실 그룹중 하아에 부착된 탄소원자상에 존재하고 ; 상기 지방족 및 지환족산은 카르복실 그룹이 부착되어 있는 체인 또는 링에 산소 또는 황원자를 포함하며 ; 하나의 카르복실 그룹은 지방족 및 지환족 산에서 2 또는 3개의 탄소원자에 의해 두번째 카르복실 그룹으로부터 분리되어 있고 ; 하나의 카르복실 그룹은 방향족내의 두번째 카르복실 그룹에 대해 오르토-로 존재하며 ; 하나의 카르복실 그룹은 2개의 카르복실 그룹이 탄소-탄소 이중결합에 의해 분리되거나 또는 2개의 모두 동일 링에 결합되어 있는 두번째 카르복실 그룹에 관련하여 시스-배위로 존재하고 ; 경화 촉매는 알칼리 금속 하이포포스파이트, 알카리 금속 포스파이트, 및 알칼리 금속 폴리포스페이트로 구성되는 그룹으로부터 선택되며 ; 폴리카르복실산으로서 상기 섬유상 셀룰로오스 물질내에 셀룰로오스의 에스테르화와 가교 결합을 생성시키기 위해 상기 물질을 가열시키는 단계로 구성되는, 섬유상 셀룰로오스의 처리방법.
  2. 제1항에 있어서, 폴리카르복실산은 말레산 ; 시트라코닉산 ; 시트르산 ; 이타코닉산 ; 트리카르발릴산 ; 트란스-아코니틱산 ; 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 ; 시스-1,2,3,4-사이클로펜탄테트라카르복실산 ; 멜리틱산 ; 옥시디숙신산 ; 및 티오디숙신산으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 섬유상 셀룰로오스 물질의 처리방법.
  3. 제2항에 있어서, 경화촉매는 소디움 하이포포스파이트, 디소디움 포스파이트, 디소디움에스드 피로포스페이트, 테트라소디움 피로포스페이트, 펜타소디움 트리폴리포스페이트, 및 소디움 헥사메타포스페이트로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 섬유상 셀룰로오스 물질의 처리방법.
  4. 제1항에 있어서, 섬유상 셀룰로오스 물질은 면, 아마, 황마, 대마, 모시 및 재생 대체 목질 셀룰로오스로 구성되는 그룹으로부터 선택된 30중량% 이상의 셀룰로오스 섬유를 포함하는 섬유상 셀루로오스 물질의 처리방법.
  5. 폴리카르복실산과 경화족매를 함유하는 처리용액을 섬유상 셀룰로오스 물질에 침투시키고 ; 폴리카르복실산은 올레핀 포화 또는 불포화된 지방족, 지환족 및 방향족 산으로 구성되고 분자당 적어도 3개의 카르복실 그룹을 보유하는 그룹으로부터 선택되고 ; 지방족, 지환족 및 방향족 산은 분자당 2개의 카르복실 그룹을 보유하고 상기 카르복실 그룹중 하나 도는 2개 모두에 대해 α-, β-로 배치된 탄소-탄소 이중결합을 보유하며 ; 지방족 산은 올레핀 포화 또는 불포화되어 있고 분자당 적어도 3개의 카르복실 그룹을 보유하고, 하이드록실 그룹은 분자의 카르복실 그룹중 하나에 부착된 탄소원자상에 존해하고 ; 상기 지방족 및 지환족 산은 카르복실 그룹이 부착되어 있는 체인 또는 링에서 산소 또는 황원자를 포함하며 ; 하나의 카르복실 그룹은 지방족 및 지환족산에서 2 또는 3개의 탄소원자에 의해 두번째 카르복실 그룹으로부터 분리되어 있고 ; 하나의 카르복실 그룹은 방향족산내의 두번째 카르복실 그룹으로부터 분리되어 있고 ; 하나의 카르복실 그룹은 방향족산내의 두번째 카르복실 그룹에 대해 오르토-로 존재하며 ; 하나의 카르복실 그룹은 2개의 카르복실 그룹이 탄소-탄소 이중결합에 의해 분리되거나 2개 모두 동일 링에 결합되어 있는 두번째 카르복실 그룹에 대해 시스배위로 존재하며 ; 경화촉매는 알카리 금속 하이포포스파이트, 알카리금속 포스파이트, 및 알카리금속 폴리포스페이트로 구성되는 그룹으로부터 선택되고 ; 폴리카르복실산으로서 상기 섬유상 셀룰로오스 물질내에 셀룰로오스의 에스테르화와 가교결합을 생성시키기 위해 섬유상 셀룰로오스 물질을 가열하는 것으로 구성되는 방법에 의해 처리된 섬유상 셀룰로오스 물질.
  6. 제5항에 있어서, 폴리카르복실산은 말레산 ; 시트라코닉산 ; 시트르산 ; 이타코닉산 ; 트리카르발릴산 ; 트란스-아코니틱산 ; 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 ; 시스-1,2,3,4-사이클로펜탄테트라카르복실산 ; 멜리틱산 ; 옥시디숙신산 ; 및 티오디숙신산으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 섬유상 셀룰로오스 물질.
  7. 제6항에 있어서, 경화촉매는 소디움 하이포포스파이틀, 디소디움 포스파이트, 디소디움에시드 피로포스페이트, 테트라소디움 피로포스페이트, 펜타소디움 트리폴리포스페이트, 및 소디움 헥사메타포스페이트로 구성되는 그룹으로부터 선택된 섬유상 셀룰로오스 물질.
  8. 제5항에 있어서, 폴리카르복실산은 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산이고, 경화 촉매는 소디움 하이포포스파이트, 디소디움 포스파이트, 디소디움 에시드 피로포스페이트, 테트라소디움 피로포스페이트, 펜타소디움 트리폴로포스페이트, 및 소디움 헥사메타포스페이트로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 섬유상 셀룰로오스 물질.
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