KR100331900B1 - 알로이섬유로부터형성된부직포 - Google Patents

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KR100331900B1
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데니스 스테인 에버하트
메리 루 델루시아
테리 크래머 티몬스
로버트 데이비드 라이트
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

2 종 이상의 열가소성 중합체 및 상용화제로 이루어지는 섬유로 제조되는 부직포가 제공된다. 그 중 하나의 열가소성 중합체는 우세 연속상으로서 존재하며, 다른 하나 이상의 중합체는 불연속상(들)로서 존재한다. 불연속상(들)의 중합체는 연속상의 중합체 용융 온도보다 30 ℃ 미만으로 낮은 중합체 용융 온도를 갖는다. 우세상의 중합체는 예를 들어 폴리프로필렌일 수 있으며, 불연속상은 예를 들어 폴리아미드일 수 있다. 상용화제는 에틸렌-메타크릴산 아연 이오노머 또는 말레산 무수물로 개질된 폴리프로필렌과 같은 것들 중 하나 일 수 있다. 부직포가 제조되는 섬유는 일반적으로 직경이 약 5 내지 50 마이크론이며 불연속상은 연속상 내에 단면적이 섬유 단면적의 0.1 % 이상인 피브릴로서 존재할 수 있다.

Description

알로이 섬유로부터 형성된 부직포{Nonwoven Fabric Formed from Alloy Fibers}
수년 동안 섬유 및 웹을 형성하기 위해 열가소성 수지를 압출하였다. 이러한 용도를 위한 일반적인 열가소재에는 폴리올레핀(특히 폴리프로필렌) 및 폴리에스테르가 있다. 각각의 재료는 이들 섬유로부터 제조될 최종 생성물에서 목적하는 성질에 따라 특성상의 장점 및 단점이 있다.
이와 같은 중합체의 바람직한 성질을 조합하려는 목적 때문에 2 종 이상의 중합체의 블렌드(blend) 및 알로이(alloy)는 관심의 대상이 되는 분야이다. 레제크 에이 우트라키 박사는 그의 문헌 [Dr. Leszek A Utracki, "Polymer Alloys and Blends: Thermodynamics and Rheology" (ISBN 0-19-520796-3, Oxford University Press, New York, NY, 1989)]에서 이 분야의 발달사에 관해 어느 정도 기술하고 있다.
불연속상의 중합체 용융 온도가 연속상의 용융 온도보다 30 ℃ 미만으로 낮으며(심지어는 높을 수도 있음) 목적하는 특성이 개선된, 혼합 중합체 알로이의 섬유로부터 제조된 포가 여전히 필요하다.
정의
본 명세서에서 사용되는 "부직포 또는 웹"이라는 용어는 편성이나 제직 공정에서 발생하는 것과 같은 규칙적인 방식과는 달리, 사이사이에 삽입된 독립적인 섬유 또는 실의 구조를 갖는 쉬트 재료를 의미한다. 부직포 또는 웹은 예를 들어, 멜트블로잉법, 스펀본딩법, 및 본디드 카디드 웹 법과 같은 다수의 방법에 의해 형성되어 왔다.
본 명세서에서 사용되는 "미세 섬유"라는 용어는 평균 직경이 약 100 마이크론 이하, 예를 들어, 평균 직경이 약 0.5 마이크론 내지 약 50 마이크론인 소직경의 섬유를 의미하며, 특히 미세 섬유는 약 2 마이크론 내지 약 40 마이크론의 평균 직경을 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "멜트블로운 섬유"라는 용어는 용융 열가소성 물질을 미세하고 대체로 원형인 다수의 다이(die) 모세관을 통해 용융 실 또는 필라멘트로서 용융 열가소성 물질의 필라멘트를 어테뉴에이션(attenuation)시켜 그 직경을 감소시키는(미세섬유의 직경까지일 수 있음) 고속 기류(예, 공기) 내로 압출함으로써 형성된 섬유를 의미한다. 이어서, 멜트블로운 섬유는 고속 기류에 의해 운반되고 집적 표면에 퇴적되어 랜덤하게 디스버스트(disbursed) 멜트블로운 섬유의 웹이 형성된다. 이와 같은 방법은 예컨데 번틴(Buntin)의 미합중국 특허 제 3,849,241 호에 개시되어 있다.
본 명세서에서 사용되는 "스펀본디드 섬유"라는 용어는 방사구금의 미세하고 대체로 원형인 다수의 모세관으로부터 압출된 필라멘트의 직경이 신속하게 감소되게 함으로써 형성된 용융 열가소성 물질을 필라멘트로서 압출시키고, 이로써 형성된 소직경의 섬유를 나타내며, 이와 같은 방법은 예컨데 아펠(Appel) 등의 미합중국 특허 제 4,340,563 호 및 도르쉬너(Dorschner) 등의 동 제 3,692,618 호에 개시되어 있다.
본 명세서에서 사용되는 "이성분"이라는 용어는 별도의 압출기로부터 압출되지만 하나의 섬유로 함께 스펀되는 2 종 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 나타낸다. 이와 같은 이성분 섬유의 배열은 하나의 중합체가 다른 것에 의해 포위되는 쉬쓰(sheath)/코어 배열이거나, 또는 병행 배열일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "중합체"라는 용어는 일반적으로 단독중합체, 블럭, 그래프트, 랜덤 및 교대 공중합체, 터폴리머 둥과 같은 공중합체 및 이들 교대 혼합물 및 개질물을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 추가로, 특별한 제한이 없는 한, "중합체"라는 용어는 물질의 가능한 모든 기하학적 배열을 포함할 수 있다. 이들 배열에는 이소택틱, 신디오택틱 및 랜덤 대칭형을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서 사용되는 "블렌드"라는 용어는 두 가지 이상의 중합체의 혼합을 의미하는 반면, "알로이"라는 용어는 블렌드의 하위 부류를 의미하는 것으로서 성분들이 불혼화성이지만 상용화될 수 있는 것을 의미한다. "혼화성" 및 "불혼화성"은 혼합 자유 에너지에 있어서 각각 음 또는 양의 값을 갖는 블렌드로서 정의된다. "상용화"는 알로이를 만들기 위해 불혼화성 중합체 블렌드의 계면 성질을 변화시키는 방법으로 정의된다.
본 명세서에서 사용되는 "결합 윈도우(bonding window)"라는 용어는 부직포를 성공적으로 서로 결합하는데 사용되는 칼렌더 롤의 온도 범위를 의미한다. 칼렌더링에는 일반적으로 상부 또는 패턴 롤러 및 하부 또는 모루(anvil) 롤러의 두 개 롤러가 사용된다, 이러한 롤들은 대체로 약간 상이한 온도로 유지되며, 따라서 본 명세서의 칼렌더 온도 및 결합 윈도우에 대한 모든 언급은 상부 또는 패턴 롤러의 온도를 의미하게 된다. 폴리프로필렌에 있어서, 결합 윈도우는 전형적으로 약 270 내지 약 132 내지 154 ℃(310 ℉)이다, 약 132℃(270 ℉)보다 낮으면, 폴리프로필렌은 용융에서 결합을 하기에 충분할 정도로 뜨겁지 않으며, 약 154℃(310 ℉) 보다 높으면, 폴리프로필렌은 과다 용융되어 칼렌더 롤에 달라붙을 수 있다. 폴리에틸렌은 더 좁은 결합 윈도우를 가지며, 전형적으로 약 121 내지 125.6℃(250 ℉ 내지 약 258 ℉) 이다.
발명의 요약
2 종 이상의 열가소성 중합체 및 상용화제로 이루어지는 섬유로부터 만들어진 부직포가 제공된다. 열가소성 중합체 중 하나는 우세 연속상으로서 존재하며, 다른 1종 이상의 중합체들은 불연속상(들)로 존재한다. 불연속상(들)의 중합체는 연속상의 중합체 용융 온도보다 30 ℃ 미만으로 낮은 중합체 용융 온도를 갖는다. 불연속상 또는 상들의 중합체는 심지어 연속상의 중합체 용융 온도보다 높은 중합체 용융 온도를 가질 수도 있다.
본 발명의 부직포는 적당한 상용화제를 사용하여 상용화된 2 종 이상의 불혼화성 중합체의 알로이인 다성분 섬유로부터 제조된다.
본 발명의 부직포에 사용되는 섬유를 만들기 위해 사용되는 중합체의 알로이는 불연속상의 중합체 용융 온도가 연속상의 용융 온도보다 30 ℃ 미만으로 낮은온도 내지 연속상의 용융 온도보다 높은 임의의 온도 범위이다.
본 발명을 실행하는데 사용될 수 있는 적당한 중합체 블렌드에는 예를 들어, 폴리올레핀과 폴리아미드, 및 폴리올레핀과 폴리에스테르가 포함된다.
본 발명을 실행하는데 사용될 수 있는 폴리올레핀은 무정형 또는 결정형, 아택틱, 이소택틱 또는 신디오택틱일 수 있다. 적당한 폴리올레핀에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 및 이들의 공중합체, 블렌드 및 블렌드가 포함되며, 다수의 공급 업체로부터 시판된다. 스펀본딩 및 멜트블로잉법에 사용되는 폴리올레핀의 특성은 당 업계 숙련가에게 공지되어 있다.
본 발명을 실행하는데 사용될 수 있는 폴리아미드는 공중합체 및 그들의 블렌드를 포함하여 당 업계 숙련가에게 공지된 임의의 폴리아미드이다. 폴리아미드의 예 및 그들의 합성법은 문헌 [Don E. Floyd, "Polymer Resins" Library of congress Catalog number 66-20811, Reinhold Publishing, NY, 1966]에서 찾을 수 있다. 특히 상업적으로 유용한 폴리아미드는 나일론-6, 나일론-6,6, 나일론-11 및 나일론-12이다. 이들 폴리아미드는 다수의 공급 업체들 중에서 엠서 인더스트리즈 오브 섬터(Emser Industries of Sumter, 사우스 캐롤라이나주 소재 (Grilon?& Grilamid?nylon)) 및 아토캠 인크.(Atochem Inc. Polymers Division, 뉴저지주 글랜 락 소재 (Rilsan?nylon))에서 구할 수 있다.
불혼화성 중합체의 블렌드의 계면 성질을 변화시켜 알로이를 만드는 것은 상용화제를 사용하여 이루어진다. 본 발명자들은 특정 이론에 얽매이려하지 않지만, 상용화제는 극성 및 비극성 부분을 지니며 극성 부분은 알로이로될 중합체 중 하나의 극성 부분과 반응하거나 또는 이에 끌려가는 것으로 믿어진다. 상용화제의 비극성 부분은 우세 상 중합체와 반응하거나 또는 이에 끌려갈 수 있도록 남아있게 되며, 그 결과 더욱 잘 혼합된다. 상용화제로 인한 접촉면 에너지의 감소는 연속상 내에서 불연속상의 크기가 감소되도록 한다.
중합체의 블렌딩을 촉진시키기 위해서는 당 업계 숙련가에게 공지된 임의의 상용화제를 사용할 수 있다. 이와 같은 상용화제의 예로는 말레산/무수물로 개질된 폴리프로필렌이 있다. 또 다른 유용한 상용화제는 하기 일반식을 갖는다:
상기식에서,
각각의 R은 개별적으로 H 또는 알킬기이며, M+는 알칼리, 알칼리 토금속 또는 전이 금속 양이온이고, n, x, y 및 z은 정수이다. 상기 상용화제 중 특히 유용한 부류는 산기가 금속 이온에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 중화된 폴리(올레핀-메타크릴산)이다.
본 발명에 유용한 시판되는 상용화제의 예에는 엑손(Exxon) 캐미칼 캄파니에서 판매되는 엑셀러(Exxelor)?중합체 개질제 P01015 또는 VA1803, 및 이. 아이. 듀폰 디 네모아 인크.에서 판매되는 설린(Surlyn)?이오노머 부류, 특히 설린?9020 이오노머가 포함된다.
엑셀러?중합체 개질제 P01015는 용융 유속이 120 g/10 분이며, 밀도가 0.91 g/cm3이고, 그래프트된 말레산/무수물을 0.4 중량 % 함유하는 독점 화학 제품이다. 엑셀러?중합체 개질제 VA1803은 용융 유속이 3 g/10 분이며, 밀도가 0.86 g/cm3이고, 말레산/무수물이 0.7 중량 %이다. 설린?9020 이오노머는 용융 유속이 1.0 g/10 분이며, 밀도가 0.96 g/cm3이다. 설린?이오노머 수지는 금속염(일반적으로 아연 또는 나트륨)과 부분적으로 반응하여 사슬 내의 산기 사이에 또는 인접한 사슬 사이에 이온성 가교가 형성된 에틸렌 및 메타크릴산 디- 및 터-폴리머를 기본으로 한다.
또한, 본 발명의 섬유는 중합체의 상용화된 블렌드에 더하여 기타의 중합체가 이성분으로 알려진 구조로 존재한다. 이러한 구조는 쉬쓰/코어 또는 병행 배열일수 있다
본 발명의 부직포를 형성하는 섬유는 당 업계에 널리 공지된 멜트블로잉 또는 스펀본딩법에 의해 제조될 수 있다. 이들 방법은 일반적으로 중합체가 섬유화되는 방사구금으로 용융된 중합체를 공급하기 위해 압출기를 사용한다. 이어서, 섬유는 주로 공기의 작용에 의해 연신되고, 다공성 매트 또는 벨트에 퇴적되어 부직포를 형성한다. 스펀본드법 및 멜트블로잉법으로 제조된 섬유는 제조 조건 및 이러한 섬유로부터 생산될 부직포의 최종 목적에 따라 일반적으로 직경이 약 1 내지 약 50 마이크론 범위에 있다.
본 발명의 부직포를 만드는데 사용되는 섬유는 예를 들어, 바람직하게는 섬유의 표면에 선택적으로 퇴적되는 것과는 대조적으로 연속상에 실질적으로 고르게 분포되는 불연속상(들)의 중합체를 갖는 것으로 밝혀졌다. 또한 불연속상이 연속상 내부에 섬유상 구조를 갖고 단일 중합체 도메인 불연속상(들)이 섬유 단면적에 대해 0.1 % 이상의 단면적을 갖는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 부직포는 단일 층으로 사용되거나, 또는 접착제, 니들 펀칭(needle punching), 열 칼렌더링 및 기타의 공지된 방법(이들에 제한되지는 않음) 이들을 포함하는 다수의 상이한 적층 기술에 의해 형성될 수 있는 다층 라미네이트의 성분으로서 사용될 수 있다. 이와 같은 다층 라미네이트는 브록(Brock) 등의 미합중국 특허 제 4,041,203 호 및 콜리어(Collier) 등의 동 제 5,169,706 호에 기재된 바와 같이 일부 층은 스펀본드되고 일부 층은 멜트블로잉된 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 라미네이트와 같은 태양일 수 있다. 이와 같은 라미네이트는 이동 형성 벨트 상에 스펀본드 포층, 이어서 멜트블로운 포층 및 최종적으로 또 하나의 스펀 본드 층을 연속적으로 퇴적시키고 상기된 방법과 같이 라미네이트를 결합함으로써 제조될 수 있다. 별법으로, 롤에서 수집하고 별도의 결합 단계에서 결합함으로써 세개의 포층을 개별적으로 제조할 수 있다. 이러한 SMS층의 일부 또는 전부는 본 발명의 부직포로부터 제조될 수 있다. 또한 본 발명의 부직포는 필름, 유리 섬유, 스테이플 섬유, 종이, 및 기타 웹 물질로 적층될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명의 특정 태양을 예시한다.
실시예 1
일반적으로 벤더를 사용하여 30 또는 60 mm 2축 스크큐 압출기에서 성분을 혼합하여 중합체 알로이를 제조하였다. 당 업계에서 알려진 중합체를 혼합하는 다른 어떤 방법도 유용하게 사용될 수 있다.
이 실시예를 위한 알로이를 두개의 폴리아미드, 즉 나일론 6 및 12 각각, 및 폴리올레핀 및 설린?9020 이오노머로 제조하였다. 사용된 폴리올레핀은 용융 유속이 35 g/10분인 엑손 케미칼 캄파니의 PD 3445 폴리프로필렌이었다. 본 실시예에서 사용된 폴리아미드는 엠저 인더스트리즈에서 글리온?A23 나일론 6로 시판하는 융점 230℃(ASTM D792) 및 비중 1.14(ASTM D792)의 폴리아미드 6, 아토켐 인크.에서 릴산?나일론 11로 시판하는 융점 186℃ 및 비중 1.03의 폴리아미드 11, 및 아토켐 인크.에서 릴산?나일론 12으로 시판되는 융점 174 ℃ 및 비중 1.02의 폴리아미드 12이었다.
초기 블렌드에서의 양은 폴리아미드가 4.5 중량 %이고, 상용화제가 0.5 중량%이며, 나머지는 폴리프로필렌이었다. 일부의 블렌드에 추가로 폴리프로필렌을첨가하여 희석하고, 이것을 표에 나타내었는데, 표 1에서 96.1℃(205℉)에서의 폴리아미드 6에 관한 예는 초기 혼합물을 폴리프로필렌으로 50% 희석하여 2.25%의 폴리아미드 및 0.25%의 상용화제를 함유하고 그 나머지는 폴리프로필렌인 혼합물을 얻은 경우론 예시한 것이다. 희석은 실온에서 폴리프로필렌의 펠렛과 블렌드의 펠렛을 완전히 혼합 함으로써 수행하였다.
핀(pin) 밀도가 50 내지 85 hpi(1인치당 호울수)이고,길이 대 출구직경(L/D)이 6이고, 출구 직경이 0.6 mm인 표준 600 홀 라운드 팩을 통해 두개의 알로이를 용융시켰다. 압출기 및 팩의 온도는 221℃(430℉)와 238℃(450℉) 사이이고, 처리양은 전형적으로 0.7 gram/hole/min(ghm)이었다. 표 1 에서 기재된 바와 같이 압출된 섬유를 140.6℃(285℉)의 압연 온도에서 일체성을 갖는 포를 얻기 위하여 15%의 결합 면적을 지닌 확장된 한센 페닝 결합 롤을 사용한 압연기에 의해 열 포인트 결합하였다. 표 1에서 기재된 바와 같이 96.1℃(205℉)에서 압연된 섬유는 15%의 결합 면적을 지닌 714 결합 패턴을 사용하였다. 이 알로이 섬유로 제조된 1 osy (제곱 야드당 1온스)의 스펀본드 포에 대한 기계 방향 데이타를 폴리프로필렌 단독으로 이루어진 섬유로 제조된 포와 관련시켜 표1에 기재하였다.
실시예 2
혼합된 알로이를 실시예 1에서와 같은 방법으로 세개의 폴리아미드, 즉 나일론 6, 나일론 11 및 나일론 12, 폴리올레핀 각각 및 엑셀러? 중합체 개질제 P01015로 제조하였다. 사용된 폴리올레핀은 엑손(Exxon) PD 3445 폴리프로필렌이었다.
초기 블렌드에서의 양은 폴리아미드가 4.5 중량 %이고, 상용화제가 0.5 중량%이며, 나머지는 폴리프로필렌이었다. 일부의 블렌드에 추가로 폴리프로필렌을 첨가하여 희석하고, 이것을 표에 나타내었는데, 표 2에서 140.6℃(285℉)에서의 폴리아미드 6에 관한 예는 초기 혼합물을 폴리프로필렌으로 50% 희석하여 2.25%의 폴리아미드 및 0.25%의 상용화제를 함유하고, 나머지가 폴리프로필렌인 혼합물을 얻은 경우를 예시한 것이다. 희석은 실온에서 폴리프로필렌의 펠렛과 블렌드의 펠렛을 완전히 혼합함으로써 수행하였다.
알로이를 실시예 1에서와 유사한 장치 및 조건하에서 섬유와 포로 용융시켜 결합하였다. 압연기는 15%의 결합 면적을 갖는 확장된 한센 페닝 결합 롤을 갖지만, 다만 폴리아미드 11 포는 15%의 결합 면적을 지닌 와이어 제직 결합 롤을 사용하고, 96.1℃(205℉)에서 압연된 포는 15%의 결합 면적을 지닌 714 결합 패턴을 사용하였다. 결합 온도는 이 알로이 섬유로 제조된 1 osy 스펀본드포에 대한 기계방향 데이타를 폴리프로필렌 단독으로 이루어진 섬유로 제조된 포와 관련시켜 표 2에 나타내었다.
실시예 3
혼합된 혼합물을 실시예 1에서와 같은 방법으로 세개의 폴리아미드, 즉 나일론 6, 나일론 11 및 나일론 12 각각, 및 폴리올레핀 및 엑셀러?중합체 개질제 VA1803으로 제조하였다. 사용된 폴리올레핀은 엑손 PD 3445 폴리프로필렌이었다.
초기 블렌드에서의 양은 폴리아미드가 4.5 중량 %이고, 혼화제가 0.5 중량 %이며 나머지는 폴리프로필렌이었다. 일부의 블렌드에 추가로 폴리프로필렌을 첨가하여 희석하고, 이것을 표에 나타내었는데, 표 3에서 97.8 ℃(208 ℉)에서의 폴리아미드 11에 관한 예는 초기 혼합물을 폴리프로필렌으로 50% 희석하여 2.25%의 폴리아미드 및 0,25%의 상용화제를 함유하고 나머지가 폴리프로필렌인 혼합물을 얻은 경우를 예시한 것이고, 140.6℃(285 ℉)에서의 폴리아미드 12에 관한 예는 초기 혼합물을 폴리프로필렌으로 50% 희석하여 2.25%의 폴리아미드 및 0.25%의 상용화제를 함유하고 나머지가 폴리프로필렌인 혼합물을 얻은 경우를 예시한 것이다. 폴리아미드 12는 약 0.9%의 폴리아미드, 0. 1%의 상용화제 및 나머지는 폴리프로필렌과함께 혼합하였다.
알로이를 실시예 1에서와 유사한 장비를 갖춘 조건하에서 섬유와 포로 용융시켜 결합하였다. 압연기는 15%의 결합 면적을 갖는 확장된 한센 페닝 결합 롤을 갖지만, 다만 폴리아미드 11 포는 15%의 결합 면적을 지닌 와이어 제직 결합 롤을 사용하고 96.1℃(205℉)에서 압연된 포는 15%의 결합 면적을 지닌 714 결합 패턴을 사용하였다. 결합 온도는 140.6℃(285℉), 96℃(205℉) 및 97.8℃(208℉)로 이 알로이 섬유로 제조된 1 osy 스펀본드포에 대한 기계방향 데이타를 폴리프로필렌 단독으로 이루어진 섬유로 제조된 포와 관련시켜 표3에 나타내었다.
실시예 4
혼합된 알로이를 실시예 1에서와 같은 방법으로 세개의 폴리아미드, 나일론 6, 폴리올레핀 및 설린?중합체 개질제 9020으로 제조하였다. 사용된 폴리올레핀은 190 ℃에서의 용융 유속 지수가 22 g/10분인 다우 아스펀?(Dow Aspun?) 6811A 폴리에틸렌이었다.
초기 블렌드에서의 양은 폴리아미드가 0.9 중량 %이고, 상용화제가 0.1중량%이며, 나머지가 폴리에틸렌이었다. 마지막 블렌드는 폴리아미드가 4.5%이고, 상용화제가 0.5%이며, 나머지가 폴리프로필렌이었다.
알로이를 실시예 1에서와 유사한 장비 및 조건하에서 섬유와 포로 용융시켜 결합하였다. 압연기는 15%의 결합 면적을 지닌 와이어 제직 결합 롤을 가졌다. 결합 온도는 122.8℃(253℉) 및 110℃(230℉)로 이 알로이 섬유로 제조된 약 1 osy 스펀본드포에 대한 기계방향 데이타를 폴리에틸렌 단독으로 이루어진 섬유로 제조된 포와 관련시켜 표 4에 나타내었다.
실시예에서 사용된 인장 강도 및 신장율 시험 방법은 그랩(grab) 방법이라 부른다. 이 시험 방법은 당 업계에 공지되어 있고, 시험 방법 표준 번호 191A의 방법 5100의 세부사항에 따른다. 결과는 절단시에는 파운드로, 절단 이전에는연신율(%)로 표현한다. 숫자가 클수록 강하고 잘늘어나는 포임을 나타낸다. 용어 "하중"은 인장 시험에서 시료를 절단 또는 파손하는데 요구되는 최대 하중 또는 힘을 의미하며 중량 단위로 나타낸다. 용어 "에너지"는 하중 대 신장율 곡선의 아랫부분에 해당하는 총 에너지를 의미하며, 중량-길이 단위로 나타낸다. 용어 "신장율"은 인장 시험 동안 시료 길이의 증가를 의미한다.
통상의 결합 온도140.6℃(285 ℉)에서 시험의 결과는 폴리프로필렌, 폴리아미드 및 상용화제의 알로이로 이루어진 섬유로 제조된 포의 에너지 및 하중 데이타가 폴리프로필렌 단독으로 이루어진 섬유로 제조된 포와 동등하거나 또는 우수한 반면, 알로이 포에 대한 신장율은 폴리프로필렌의 포보다 훨씬 높다는 것을 나타낸다.
낮은 결합 온도 96.1℃(205℉)는 결합 윈도우가 증진 또는 확장되었음을 나타낸다. 폴리프로필렌은 전형적으로 약 132 내지 154.4℃(270 내지 310℉)에서 결합한다. 낮은 온도에서의 결합은 에너지를 절약하고, 공정 및 제어성에 있어서 보다 큰 편이성을 제공한다. 온도가 93 내지 163 ℃(200 내지 325 ℉)온도에서의 결합이 가능하리라 생각된다.
폴리에틸렌/폴리아미드의 상용화된 블렌드에 대한 결과는, 비록 측정된 성질에 있어서 폴리프로필렌 단독보다 개선점을 갖지는 않았지만, 이러한 불혼화성 성분의 상용화성, 방사성 및 결합성이 사실상 가능함을 나타낸다. 폴리프로필렌의 경우에서처럼, 폴리에틸렌/폴리아미드 알로이에 대한 결합 윈도우는 폴리에틸렌 단독 사용보다 상당히 크다.
본 발명의 부직포를 함유하는 다층 라미네이트의 용도의 한 예로는 멸균이 가능하며 멸균 후에도 물질의 재오염을 방지하는 멸균 랩으로서 이용하는 것이다.
멸균할 물질을 포장하는데 이용하는데, 이러한 랩의 성질은 미합중국 특허 제 4,041,203호에서 기재되었고, 54.4℃(130℉)에서 에틸렌옥시드와 같은 멸균제, 약 121-138℃(250 내지 280℉)에서 증기, 감마선 등의 투과성을 포함하고, 그 이후의 많은 양의 세균 및 유사한 오염 물질의 투과를 막는다. 멸균 공정에서 높은 스트레스가 가해짐으로, 멸균 공정에 노출된 포가 목적하는 기능을 하기에 충분한 강도를 유지하는 것이 중요하다.
실시예 5
95%의 폴리프로필렌, 4.5%의 폴리아미드 6 또는 12 및 0.5%의 설린 9020 상용화제로 이루어진 본 발명에 따른 섬유로 제조된 포, 100% 폴리프로필렌의 대조포, 및 97%의 폴리프로필렌, 2.5%의 폴리아미드 6 및 0.5%의 설린 9020 상용화제로 이루어진 섬유로 제조된 포를 증기 멸균하기전에 상기 기재한 바와 같이 시험하였다.
증기 멸균은 필라델피아주 메리에 소재하는 암스코(AMSCO) 인더스트리얼 코.(아메리칸 스테러라이저 코.의 지사)에서 생산되는 암스코 일반 용도 멸균기를 이용하여 수행하였다. 멸균 공정은 5단계 진공 과정이다. 1 단계에서 포는 10인치 수은(inHg) 진공(500mmHg 절대압)하에 놓인다. 2 단계에서 증기로 포화될 때 응축을 피하기 위하여, 증기가 도입되어 포를 가온한다. 3 단계에서 포는 18 inHg(300mmHg 절대압) 진공하에 놓인다. 4 단계에서 포는 275℉(135℃)에서 4분 동안 100% 증기 포화된다. 5단계는 건조 과정으로, 증기 흐름이 중단되고 포는 26 inHg(100mmHg 절대압)의 진공하에서 20분 동안 놓이고, 93℃(200℉)로 냉각된다.
결과를 표 5에 기재하였으며, 마지막에 기재된 데이타가 2.5% 폴리아미드 6에 관한 것이다. 이 결과는 기계 방향 시험 데이타이다.
폴리아미드 12를 사용하는 포는 100% 폴리프로필렌 섬유의 멸균된 포에 비해 2배의 멸균 후 에너지 및 신장도를 갖는다. 알로이 섬유의 피크 하중은 멸균에 의해 거의 영향을 받지 않는 것으로 보인다.

Claims (15)

  1. 2종 이상의 열가소성 중합체 중, 소정 중합체 용융 온도를 갖는 한 중합체가 우세 연속상을 형성하고, 다른 하나 이상의 중합체들은 불연속상(들)을 형성하며, 불연속상(들)의 중합체 용융 온도가 연속상의 중합체 용융 온도보다 30℃ 이상 낮지 않은, 2 종 이상의 열가소성 중합체 및 상용화제를 포함하는 섬유로부터 제조되는 부직포.
  2. 제1항에 있어서, 상기 불연속상(들)의 어느 한 중합체 도메인 단면이 상기 섬유 단면적의 0.1 % 이상인 섬유로부터 제조되는 부직포.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연속상이 1 종 이상의 폴리올레핀이며, 상기 불연속상 이 1 종 이상의 폴리아미드인 섬유로부터 제조되는 부직포.
  4. 제1항에 있어서, 상기 불연속상(들)이 섬유 전체에 고르게 분포되어 있는 섬유로부터 제조되는 부직포.
  5. 제1항에 있어서, 상기 섬유의 직경이 1 내지 50 마이크론인 섬유로부터 제조되는 부직포.
  6. 제1항에 있어서, 상용화제가 말레산/무수 말레산으로 개질된 폴리프로필렌 및 하기 식을 갖는 것으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 섬유로부터 제조되는 부직포.
    상기 식에서,
    각각의 R은 개별적으로 H 또는 알킬기이며, M+는 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 전이금속 양이온으로 구성된 군으로부터 선택되고, n, x, y 및 z는 정수이다.
  7. 제6항에 있어서, 상기 상용화제가 폴리(에틸렌-메타크릴산)의 아연 이오노머인 섬유로부터 제조되는 부직포.
  8. 제 1항에 있어서, 93 내지 163 ℃ 사이의 온도에서 열 결합된 섬유로부터 제조되는 부직포.
  9. 제1항에 있어서, 동일 온도에서 결합된 폴리프로필렌 섬유로부터 제조된 부직포의 신장율 보다 50 % 이상 큰 신장율을 갖는 부직포.
  10. 제1항에 있어서, 스펀본딩법 및 멜트블로잉법으로 이루어지는 군으로부터 선택된 방법에 의해 제조되는 부직포.
  11. 제3항에 있어서, 폴리아미드가 폴리아미드 6, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12 및 그의 공중합체, 블렌드 및 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 섬유로부터 제조되는 부직포.
  12. 제3항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 및 그의 공중합체, 블렌드 및 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되며, 50 내지 99.9 중량 %의 양으로 존재하고, 상기 폴리아미드가 0.1 내지 30 중량%의 양으로 존재하고, 상기 상용화제가 0.01 내지 20 중량 %의 양으로 존재하는 것인 섬유로부터 제조되는 부직포.
  13. 1개 이상의 층이 제1항의 부직포로 이루어진 다층으로 구성된 부직 멸균 랩.
  14. 2종 이상의 열가소성 중합체 중, 하나는 우세 연속상으로서 50 내지 99.9 중량 %의 양으로 존재하는 폴리프로필렌이며, 다른 하나 이상의 중합체는 불연속상(들)로서 0.1 내지 30 중량 %의 양으로 존재하는 폴리아미드이고, 상용화제는 0.01내지 20 중량 %의 양으로 존재하는 에틸렌-메타크릴산의 아연 이오노머이며, 불연속상(들)의 중합체 용융 온도가 연속상의 중합체 용융 온도보다 30 ℃ 이상 낮지 않은, 2 종 이상의 열가소성 중합체 및 상용화제를 포함하는 섬유로부터 제조되는 부직포.
  15. 99 중량 %의 양으로 존재하는 폴리프로필렌, 0.9 중량 %의 양으로 존재하는 폴리아미드 12, 및 용융 유속이 120 g/10 분이며 밀도가 0.9 g/cm3이고 그래프트된 말레산/무수 말레산을 0.4 중량 % 함유하고 0.1 중량 %의 양으로 존재하는 상용화제를 포함하는 섬유로부터 제조되고, 140.6 ℃ 미만의 온도에서 열 결합된, 불연속상(들)의 중합체 용융 온도가 연속상의 중합체 용융 온도보다 30 ℃ 이상 낮지 않은 부직포.
KR1019960701495A 1993-09-23 1994-09-19 알로이섬유로부터형성된부직포 KR100331900B1 (ko)

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