KR100382441B1

KR100382441B1 - 용융방사시스템으로제조한고열결합강도의스킨-코아섬유

Info

Publication number: KR100382441B1
Application number: KR1019940014515A
Authority: KR
Inventors: 리챠드제이.코핀; 라케쉬쿠마굽타; 쉬브시발; 쿠니히코타케우치
Original assignee: 화이버 비젼 엘피
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 2003-08-06
Also published as: BR9402520A; IL109839A0; EP0630996B2; DK0630996T3; CN1065293C; SG50447A1; KR950000500A; EP0630996B1; ES2142910T3; US5705119A; ES2142910T5; DK0630996T4; CN1115795A; DE69423264D1; TW252159B; JPH0711508A; FI943072A; FI113062B; HK1002487A1; CO4410263A1

Abstract

본 발명은, 방사구를 통해 약 10 내지 200 m/분의 방사 속도를 얻기에 충분한 유속에서 중합체 조성물을 상기 방사구에 공급하고; 산화성 대기 중에서 급냉시 스킨-코아 필라멘트 구조가 수득되기에 충분한 온도로 상기 중합체 조성물을 가열하기 위하여 상기 방사구에서 또는 그의 부근에서 상기 중합체 조성물을 가열하고; 상기 가열된 중합체 조성물을 약 10 내지 200m/분의 방사속도로 상기 방사구를 통해 압출시켜 용융된 필라멘트를 제조하고, 산화성 대기 중에서 상기 용융된 필라멘트를 급냉시켜 상기 용융된 필라멘트의 적어도 표면에 산화성 쇄 절단 분해가 일어나게 하여 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트를 수득함으로써 스킨-코아 필라멘트 구조를 얻기 위한 중합체 필라멘트의 방사방법 및 장치를 개시한다.

Description

용융 방사 시스템으로 제조한 고 열 결합 강도의 스킨-코아 섬유

본 발명은 합성 섬유, 특히 부직포의 제조에 사용되는 합성섬유에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 중합체 섬유 및 필라멘트의 제조공정 및 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 단 방사 및 장방사 공정을 포함하는 용융 방사 공정을 사용하여 제조되는 스킨-코아섬유 및 이러한 스킨-코아 섬유를 포함하는 제품에 관한 것이다.

중합체 섬유 및 필라멘트는 일반적으로 단일 중합체와 공칭량의 안정화제 및 안료와의 혼합물을 사용하여 제조한다. 이러한 혼합물을 통상의 상업적인 공정을 사용하여 섬유 및 섬유 제품으로 용융 압출시킨다. 부직포는 전형적으로 섬유의 웹을 만들고, 이어서 섬유들이 서로 교차하는 지점에서 섬유들을 함께 열결합시켜 제조한다. 더 구체적으로는, 스테이플 섬유를, 예를 들면, 카딩기를 사용하여 부직포로 전환시킨 다음 카딩된 직물을 열결합시킨다. 이러한 열결합 공정은 가열된 로울러를 사용한 가열 기법 및 초음파 용접법을 이용한 가열 기법을 포함하는 다양한 가열 기법을 이용하여 달성할 수 있다.

통상의 열결합된 부직포는 우수한 현가 특성 및 유연성을 나타내지만, 최적 횡방향 강도 및 높은 신도와 조합된 최적 횡방향 강도를 나타내지 못한다. 열결합된 부직포의 강도는 섬유의 배향성 및 결합점의 고유 강도에 따라 변한다.

수년에 걸쳐, 보다 강한 결합 강도를 제공하려고 섬유를 개선시켜 왔다. 그러나 기저귀 및 기타 유형의 실금 환자 용품과 같은 위생 용품을 제조하기 위한 오늘날의 고속 전환 공정에 이러한 직물을 사용하기 위해서는 훨씬 더 높은 직물 강도를 제공하도록 개선시킬 필요가 있다. 특히, 열결합성 섬유 및 그로부터 제조된, 높은 횡방향 강도 및 높은 신도를 가진 부직포가 요구된다.

또한 직물 균일도 및 현가성(loftiness)과 함께 월등한 횡방향 강도 신도 및 인성을 달성할 수 있는 열 결합성 섬유를 제조할 필요가 있다. 특히, 500 ft/분 또는 그 이상의 속도로, 결합된 직물 20 g/yd²에 대해 650 g/in 이상의 횡방향 성질, 140내지 180%의 신율 및 480 내지 700 g/in의 인성을 갖는, 카딩되고 캘린더링된 직물을 생산할 수 있는 섬유를 수득할 필요가 있다.

증가된 강도, 신도, 인성 및 보전성을 갖는 부직포를 제조할 수 있는 능력을 수반하는 개선된 열결합성을 갖는 섬유의 생산을 가능하게 하는, 중합체 분해, 방사 및 급냉 단계, 및 방출 조성물의 개선에 관한 많은 특허원이 본 발명의 양수인에 의해 출원되었다. 예를 들어, 1994년 1월 25일에 허여된 코줄라(Kozulla)의 미합중국 특허 제 5,281,378호 및 1990년 2월 5일 출원된 코줄라의 미합중국 특허원 제07/474,897호, 1991년 4월 11일 출원된 제 07/683,635호, 1992년 2월 18일 출원된 제 07/836,438호 및 1992년 9월 2일 출원된 제 07/939,857호는 약 5.5 이상의 분자량 분포를 갖는 폴리프로필렌 함유 물질을 압출하여 표면을 갖는 뜨거운 압출물을 형성하고, 표면 상에 산화성 쇄 절단 분해를 초래하도록 조절된 산소 포함 대기중에서 이 고온 압출물을 급냉시킴으로써 폴리프로필렌을 포함하는 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 산소 포함 공기중에서 고온 압출물의 급냉을 조절하여 상기 고온 압출물의 온도를 표면상의 산화성 쇄 절단 분해를 얻는 시간동안 약 250℃ 이상으로 유지시킬 수 있다.

표면의 산화성 쇄 절단 분해를 얻기 위해 급냉을 조절함으로써 생성된 섬유는 용용 유속, 분자량, 융점, 복굴절, 배향 및 결정화도의 차이를 포함하는 서로 다른 성질들로 구분되는 다수의 대역을 필수적으로 포함한다. 특히, 상기 출원들에 개시된 바와 같이, 지연 급냉 공정으로 제조된 섬유는 실질적으로 산화성 중합체 분해가 없는 내부 대역, 산화성 쇄 절단 분해된 중합체 물질의 농도가 높은 외부 대역 및 산화성 쇄 절단 중합체 분해의 정도가 내부로부터 외부로 증가하는 중간 대역을 포함한다. 다시 말해서, 산소 포함 대기중에서의 고온 압출물의 급냉을 조절하여 섬유의 표면으로 갈수록 평균 분자량이 감소하고 용융 유속은 증가하는 섬유를 얻을 수 있다. 예를 들면, 상기 섬유는 약 100,000 내지 450,000 g/몰의 중량 평균 분자량을 갖는 내부 대역, 약 10,000 g/몰 이하의 중량 평균 분자량을 갖고 섬유의 표면을 포함하는 외부 대역 및 내부 대역과 내부 대역의 중간의 중량 평균분자량 및 용융 유속을 갖고 내부 대역과 외부 대역의 사이에 위치한 중간 대역을 포함한다. 더우기, 상기 내부 대역, 즉 코아 대역은 외부 표면 대역보다 높은 융점 및 배향을 갖는다.

또한, 굽타(Gupta)등의 1993년 1월 13일에 출원된 미합중국 특허 원 제 08/003,696호, 1992년 9월 11일에 출원된 제 07/943,190호 및 1992년 1월 13일에 출원된 07/818,772호는 폴리프로필렌 섬유를 방사하는 방법 및 상기로부터 제조된 섬유 및 이와 같은 섬유로부터 제조된 제품에 관한 것이다. 굽타 등의 특허원의 방법은 방사구를 통해 넓은 분자량 분포를 갖는 폴리프로필렌 조성물을 용융 방사하여 용융 섬유를 얻고 이 용융 섬유를 급냉시켜 열 결합성 폴리프로필렌 섬유를 얻는 것을 포함한다. 굽타 등의 특허원의 방법은 두단계의 "장 방사(long spin)" 뿐만아니라 일단계의 "단 방사(short spin)" 공정에서도 사용될 수 있다. 굽타 등의 특허원에서 개시된 발명의 특정 태양에 따르면, 섬유를 형성하는 물질이 압출되고 급냉되고 인발되는 동안 유동학적 다분산 지수 및 용융 유속과 같은 특성들이 실질적으로 일정하게 유지되고, 실질적으로 균일한 섬유가 얻어진다.

더 구체적으로, 스테이플 섬유를 제조하는 공지된 공정들은 이전의 두단계 "장 방사" 공정 및 근래의 일단계 "단 방사" 공정을 포함한다. 장 방사 공정의 제 1단계에서 우선 전형적으로 500 내지 3000 m/분, 보다 일반적으로는 방사되는 중합체에 따라 500 내지 1500 m/분의 방사 속도로 섬유를 용융 압출시킨다. 제 2 단계에서는 일반적으로 100 내지 250 m/분의 속도로, 이 섬유를 인발, 권축시키고, 스테이플 섬유로 자른다. 일단계 단 방사에서는 전형적으로 50 내지 200 m/분의 방사속도로 중합체에서 스테이플 섬유로 단일 단계로 전환시킨다. 일단계 공정의 생산성은 장 방사 공정에서 전형적으로 사용되는 방사구의 모세관의 수보다 약 5 내지 20배 많은 모세관을 사용함으로써 증가된다. 예를 들면, 시판되는 전형적인 "장 방사" 공정의 방사구는 약 50 내지 4,000, 바람직하게는 약 3,000 내지 3,500개의 모세관을 포함하고, 시판되는 전형적인 "단 방사" 공정의 방사구는 약 500 내지 100,000 바람직하게는 약 30,000 내지 70,000개의 모세관을 포함할 것이다. 이들 공정에서 용융 방사의 압출을 위한 전형적인 온도는 약 250 내지 325 ℃이다. 더우기, 2성분 필라멘트를 제조하는 공정에 있어서, 모세관의 수는 압출되는 필라멘트의 수를 나타내는 것이지, 일반적으로 방사구의 모세관의 수는 아니다.

폴리프로필렌 섬유의 제조를 위한 단 방사 공정은 방사 연속성을 위해 필요로 하는 급냉 조건에 있어서 통상의 장 방사 공정과 크게 다르다. 약 100 m/분으로 방사되는 높은 홀 밀도 방사구를 사용하는 단 방사 공정에서, 방사구면 하부 1인치내에서 섬유 급냉을 완결시키기 위해 약 3,000 내지 8,000 ft/분 범위의 급냉 공기 속도가 필요하다. 이와 반대로, 약 1000 내지 1500 m/분의 방사속도를 갖는 장 방사 공정에서는, 300 내지 500 ft/분 범위의 보다 느린 급냉 공기 속도가 사용된 다. 그러므로 상기 코줄라의 특허원(지연된 급냉을 성취하기 위해 급냉을 조절한다)에서 개시한 바와 같은 스킨-코아형 섬유는 단 방사 공정에서 필요로 하는 빠른 급냉 공기 속도때문에 단 방사 공정으로는 얻기 어렵다.

방사 공정에서 특정 이익을 얻기 위한 중합체의 용융 방사장치 및 방법도 또한 공지되어 있다. 예를 들어, 본 원에서 참고로 인용한 킬로란(Killoran)등의 미합중국 특허 제 3,354,250호는 용융된 또는 가소성 물질과 이동 부품들의 접촉이 없고 중합체의 용융 상태 지속 시간이 최소로 유지되는 방출 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 킬로란의 압출 시스템에서, 스플라인된 배럴은 가열되는 대신에 열을 빼앗는 수-냉각 자켓에 둘러싸여 냉각되어, 나사, 배럴 및 분말을 가장 낮은 융점을 갖는 첨가제의 융점 이하의 온도에서 유지시킨다.

킬로란은 폴리프로필렌의 처리 공정을 기술함에 있어서, 폴리프로필렌의 연화점은 168 내지 170 ℃의 범위내이고, 이 온도에서 상기 물질은 반-가소성이 되고 점착성으로 된다고 개시한다. 킬로란은 또한 폴리프로필렌을 여과하고 압출시키는데 필요한 온도는 280 ℃일수 있고, 이로인해 블록중의 구멍을 통과하는 동안 폴리프로필렌의 온도가 170 ℃에서 270 ℃ 또는 280 ℃로 증가하여, 블록으로 들어갈때의 초기 연화와 블록의 출구에서의 용융된 상태간에는 약 100 ℃의 상승이 있음을 개시한다. 그러므로, 킬로란의 개시내용은 중합제의 용융 상태 시간을 줄이기위한 고체 상태에서 용융된 상태로의 중합체의 가열로 제한되고, 또한 용융상태의 중합체와 이동 요소들의 접촉을 방지하는 것으로 제한된다. 또한, 본 원에 참고로 인용한 미합중국 특허 제 3,437,725호(피어스(Pierce))는 폴리프로필렌을 포함하는 합성 중합체의 용융 방사에 관한 것이다. 피어스의 발명에 따르면, 방사구는 큰 분자량 중합체 또는 경직된 쇄(stiff chain) 구조의 중합제로 인해 높은 용융 점도를 갖는 중합체를 사용할 수 있도록 고안된다. 특히, 피어스의 방사구는 중합체의 분해없이 높은 용융 점도를 갖는 중합체를 방사할 수 있도록 고안된다. 피어스의 발명에서 이러한 중합체의 분해를 방지하기 위하여, 상당한 중합체 분해가 일어나는온도 범위 이하의 초기 온도에서 용용된 중합체를 여과기 지지대에 통과시키고, 상기 중합체를 복수개의 통로(이때 각 통로는 방사구 판중의 다른 방사 모세관으로 이르고 초기 온도 범위내의 입구 온도를 갖는다)로 통과시키고 방사구 판을 가열하여 통로를 따라 온도를 증가시켜 입구의 온도보다 방사 모세관에서 온도가 60 ℃ 이상이 되도록하고, 최대 4초동안 가열된 통로를 통과해 나온 후에 방사 모세관으로부터 중합체를 압출시킨다. 피어스의 발명에서, 급냉은 불활성 기체를 사용하여 수행하고, 필라멘트를 초기에 방사하고 이어서 인발하는 두 단계 공정의 광 방사를 사용하여 상기 공정을 수행한다.

본 발명의 목적은 용융 방사 공정을 사용하여 스킨-코아 필라멘트 또는 섬유를 제조하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 섬유 또는 필라멘트의 스킨-코아 구조를 조절할 수 있는 것인데, 이로 인해 섬유의 코아와 표면 사이에 구배 단계 또는 분리 단계를 갖는 스킨-코아 구조를 수득할 수 있다.

본 발명의 목적은 하나 이상의 방사구에 중합체 조성물을 공급하고; 하나 이상의 방사구에서 또는 그 부근에서 상기 중합체 조성물을 가열하여 산화성 대기하에서 급냉시 스킨-코아 필라멘트 구조가 생성되기에 충분한 온도로 상기 중합체 조성물을 가열하고; 하나 이상의 방사구를 통해 상기 가열된 중합체 조성물을 압출하여 용융된 필라멘트를 형성하고, 상기 용융된 필라멘트가 압출되었을 때 상기 용융된 필라멘트를 산화성 대기하에서 즉시 급냉시켜, 상기 용융된 필라멘트의 적어도 표면을 산화성 쇄 절단 분해시켜 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트를 수득함을 포함하는, 중합체 필라멘트를 방사하는 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 목적은 중합체 조성물을 하나 이상의 방사구에 공급하고, 하나 이상의 방사구에서 또는 그 부근에서 상기 중합체 조성물을 가열하고 하나 이상의 방사구 부근에서 중합체 조성물이 부분적으로 분해되기에 충분할 정도로 상기 중합체 조성물을 가열하고, 하나 이상의 방사구를 통해 상기 부분적으로 분해된 중합체 조성물을 압출시켜 용융된 필라멘트를 제조하고; 상기 용용된 필라멘트가 압출되었을 때 상기 용융된 필라멘트를 산화성 대기하에서 즉시 급냉시켜 상기 응융된 필라멘트의 적어도 표면을 산화성 쇄 절단 분해시켜 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트를 수득함을 포함하는, 중합체 필라멘트를 방사하는 방법을 제공하므로써 또한 달성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시태양에 있어서, 본 발명의 목적은 중합체 조성물을 하나 이상의 방사구에 공급하고, 하나 이상의 방사구를 약 230 ℃ 이상으로 가열하고, 하나 이상의 방사구를 통해 상기 가열된 중합체 조성물을 압출시켜 용융된 필라멘트를 제조하고; 상기 용융된 필라멘트가 압출되었을 때 상기 용융된 필라멘트를 산화성 대기하에서 즉시 급냉시켜 상기 용융된 필라멘트의 적어도 표면을 산화성 쇄 절단 분해시켜 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트를 수득함을 포함하는, 중합체 필라멘트를 방사하는 방법을 제공함으로써 성취될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시태양에서, 본 발명의 목적은 중합체 조성물을 하나 이상의 방사구에 공급하고; 하나 이상의 방사구의 상부에 위치한 하나 이상의 천공요소를 약 250 ℃ 이상의 온도로 가열하고; 하나 이상의 천공 요소 및 하나 이상의 방사구를 통해 상기 가열된 중합체 조성물을 압출시켜 용융된 필라멘트를 제조하고; 상기 용융된 필라멘트가 압출되었을 때 상기 용융된 필라멘트를 산화성 대기하에서 즉시 급냉시켜 상기 용융된 필라멘트의 적어도 표면을 산화성 쇄 절단 분해시켜 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트를 수득함을 포함하는, 중합체 필라멘트를 방사하는 방법을 제공함으로써 성취될 수 있다.

본 발명의 목적은 중합체 필라멘트의 방사 장치, 특히 본 발명의 공정을 수행하기 위한 장치를 제공하므로써 또한 성취될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 한가지 실시태양에 따라, 하나 이상의 방사구; 용융된 필라멘트를 압출하기 위해 하나 이상의 방사구를 통해 중합제 조성물을 공급하기 위한 수단; 산화성 대기하에서 급냉시 스킨-코아 필라멘트 구조가 수득되기에 충분한 중합체 조성물의 가열을 성취하기 위해 하나 이상의 방사구에서 또는 그 부근에서 중합체 조성물을 가열하는 수단; 및 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트를 수득하기 위해 용용된 필라멘트의 적어도 표면에 산화성 쇄 절단 분해를 수행하기 위한, 상기 용융된 필라멘트가 하나 이상의 방사구에서 나왔을 때 상기 압출된 중합체의 용융된 필라멘트를 산화성 대기하에서 즉시 급냉시키는 수단들 포함하는 중합체 필라멘트의 방사 장치가 제공된다.

본 발명의 장치에 대한 다른 실시태양에 있어서, 중합체 필라멘트를 방사하기 위한 장치는 하나 이상의 방사구; 용융된 필라멘트를 압출하기 위해 하나 이상의 방사구를 통해 중합체 조성물을 공급하기 위한 수단; 하나 이상의 방사구의 부근에서 상기 중합체 조성물을 부분적으로 분해하기에 충분하게 상기 중합체 조성물을 가열하기 위해 하나 이상의 방사구에서 또는 그 부근에서 중합체 조성물을 실질적으로 균일하게 가열하는 수단; 및 용융된 필라멘트의 적어도 표면에 산화성 쇄 절단 분해를 수행하기 위해 상기 용융된 필라멘트가 하나 이상의 방사구에서 나올 때 상기 압출된 중합제의 용융된 필라멘트를 산화성 대기하에서 즉시 급냉시키는 수단을 포함한다.

본 발명의 장치에 대한 또 다른 실시태양에 있어서, 중합체 필라멘트의 방사 장치는 하나 이상의 방사구; 용융된 필라멘트를 압출하기 위해 하나 이상의 방사구를 통해 중합체 조성물을 공급하는 수단, 하나 이상의 방사구를 약 230 ℃ 이상의 온도로 실질적으로 균일하게 가열하기 위한 수단, 및 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트가 수득되도록 용융된 필라멘트의 적어도 표면에 산화성 쇄 절단 분해를 수행하기 위해 상기 용융된 필라멘트가 하나 이상의 방사구에서 나올 때 상기 압출된 중합체의 용융된 필라멘트를 산화성 대기하에서 급냉시키는 수단을 포함한다.

본 발명의 장치에 대한 또 다른 실시태양에 있어서, 중합체 필라멘트의 방사 장치는 하나 이상의 방사구, 용융된 필라멘트를 압출하기 위해 하나 이상의 방사구를 통해 중합체 조성물을 공급하는 수단, 하나 이상의 방사구의 상부에 위치한 하나 이상의 천공된 요소; 하나 이상의 천공된 요소를 약 250 ℃이상의 온도로 실질적으로 균일하게 가열하기 위한 수단; 및 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트가 수득되도록 용융된 필라멘트의 적어도 표면에 산화성 쇄 절단 분해를 수행하기 위해 상기 용융된 필라멘트가 하나 이상의 방사구에서 나올 때 상기 압출된 중합체의 용융된 필라멘트를 산화성 대기하에서 급냉시키는 수단을 포함한다.

본 발명은 또한 중합체 물질의 내부 코아, 상기 내부 코아를 둘러싸는 표면대역(이 표면 대역은 산화성 쇄 절단 분해된 중합체 물질을 포함하므로, 상기 내부 코아 및 표면 대역은 스킨-코아 구조를 구성한다); 및 상기 내부 코아 및 상기 표면 대역이 스킨-코아 구조의 인접한 분리된 부분을 포함하는, 표면 대역으로 실질적으로 제한되는 산화성 쇄 절단 분해된 중합체 물질을 포함하는 섬유 또는 필라멘트에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 상기 섬유 및 필라멘트는 중합체 물질의 내부 코아, 약 0.5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 약 1 ㎛ 이상의 두께를 갖고 내부 코아를 둘러싸는 표면 대역(이 표면 대역은 산화성 쇄 절단 분해된 중합체 물질을 포함하여 내부 코아 및 표면 대역이 스킨-코아구조를 포함하게 된다); 및 표면 대역으로 실질적으로 제한되는 산화성 쇄 절단 분해된 중합체 물질(이로 인해 상기 내부 코아 및 상기 표면 대역이 스킨-코아 구조의 인접한 분리된 부분을 포함하게 된다)을 포함한다.

본 발명은 또한 중합체 물질의 내부 코아; 및 내부 코아를 둘러싸는 표면 대역(상기 표면 대역은 산화성 쇄 절단 분해된 중합체 물질을 포함하고, 이로 인해 상기 내부 코아 및 상기 표면 대역이 스킨-코아 구조를 포함한다)을 포함하고, 내부 코아의 용융 유속이 상기 내부 코아 및 상기 표면 대역의 평균 용융 유속과 실질적으로 동일한 섬유 또는 필라멘트에 관한 것이다.

함께 열결합된 본 발명에 따른 섬유를 포함하는 부직물을 제공하는 것 뿐만아니라 하나 이상의 흡수층 및 함께 열결합된 본 발명의 섬유를 포함하는 하나 이상의 부직포를 포함하는 위생 제품을 제공하는 것도 또한 본 발명의 목적이다. 상기 위생 제품은 외부 불투과성 층, 내부 부직포 층 및 중간층을 갖는 기저귀를 포함할 수 있다. 상기 위생 제품은 본 원에서 참고로 인용한 상기 코줄라 및 굽타 등의 특허원에 개시되어 있다.

상기 각 섬유 또는 필라멘트의 중합체 물질은 폴리올레핀 폴리에스테르 폴리아미드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜 및 에틸렌 아크릴 산 공중합체와 같은 다양한 중합체 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 폴리올레핀은 에틸렌과 하나 이상의 C₃-C₁₂알파올레핀을 공중합시켜 제조되는 폴리에틸렌을 포함하는, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 직쇄의 저 밀도 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌; 어택틱, 신디오택틱 및 이소택틱 플리프로필렌(부분적 이소택틱 및 완전한 이소택틱, 또는 적어도 실질적으로 완전한 이소택틱 폴리프로필렌을 포함)과 같은 폴리프로필렌; 폴리-1-부텐, 폴리-2-부텐 및 폴리이소부틸렌과 같은 폴리부텐 및 폴리 4-메틸-1-펜텐을 포함할 수 있고; 폴리에스테르는 폴리(옥시에틸렌옥시테레프탈로일)을 포함할 수 있고; 폴리아미드는 폴리(이미노-1-옥소헥사메틸렌)(나일론6), 헥사메틸렌-디아민세바크 산(나일론6-10) 및 폴리이미노헥사메틸렌이미노아디포일(나일론66)을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 중합체 물질은 폴리프로필렌을 포함하고, 섬유 또는 필라멘트의 내부 코아는 약 10의 용융 유속을 갖고 섬유 또는 필라멘트의 평균 용융 유속이 약 11 또는 약 12 이다.

본 발명의 방법 및 장치에 있어서, 하나 이상의 방사구에서 또는 그 부근에서의 중합체 조성물의 가열은 약 200 ℃이상, 바람직하게는 약 220 ℃ 이상, 더욱바람직하게는 약 250 ℃ 이상의 온도로 상기 중합체 조성물을 가열하는 것을 포함한다. 더우기, 가열된 중합체 조성물의 압출은 약 200 ℃ 이상 바람직하게는 약 220 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 250 ℃ 이상의 온도에서 압출하는 것을 포함한다.

본 발명의 방법 및 장치에 있어서, 상기 방사구가 직접 가열되고 가열되거나 천공된 판과 같이 방사구에 결합된 요소가 가열될 수 있다. 바람직하게는, 방사구를 통해 압출된 거의 모든, 바람직하게는 모든 필라멘트가 스킨-코아 구조를 수득하기에 충분한 조건을 성취할 수 있도록 하기 위하여 방사구 또는 결합된 부재를 실질적으로 균일하게 가열 한다.

방사구의 가열 온도는 약 230 ℃ 이상. 바람직하게는 약 250 ℃이상이고, 약 250 내지 370 ℃의 범위, 바람직하게는 약 290 내지 260 ℃ 범위, 더욱 바람직하게는 약 330 내지 360 ℃ 범위 일 수 있다.

본 발명에 따른 방사구는, 약 500 내지 150,000개의 모세관, 바람직한 범위로는 약 30,000 내지 120,000개의 모세관, 약 30,000 내지 70,000 개의 모세관, 및 30,000 내지 45,000개의 모세관을 포함하는 것이 바람직하다. 이들 모세관은 약 0.02 내지 0.2 ㎟ 바람직하게는 약 0.07 ㎟의 단면적을 갖고, 약 1 내지 20 mm, 바람직하게는 약 1 내지 5mm, 더욱 바람직하게는 약 1.5 mm의 길이를 갖는다. 상기 모세관은 하부에 요부를 가질 수 있고, 이 요부(recess)는 약 0.05 내지 0.4 ㎟, 바람직하게는 약 0.3 ㎟의 단면적 및 약 0.25 내지 2.5mm, 바람직하게는 약 0.5 mm의 길이를 가질 수 있다.

또한 상기 모세관은 점차 좁아지는 상부를 가질 수 있다. 이들 점차 좁아지는 모세관은 약 3 내지 20 mm, 바람직하게는 약 7 내지 10mm의 전체길이를 갖는 카운터싱크모양의 (countersunk) 모세관; 약 0.03 내지 0.2 ㎟의 하부의 제 1 단면적; 약 0.07 내지 0.5 ㎟, 바람직하게는 약 0.2 ㎟의 하나 이상의 방사구의 표면에서의 최대 단면적을 포함할 수 있고, 상기 카운터싱크모양의 모세관은 최대 단면적으로부터 제 1 단면적으로 약 20 내지 60° 바람직하게는 약 35 내지 45°, 더욱 바람직하게는 약 45°의 각도로 점차 좁아진다. 상기 카운터싱크 모양의 모세관은 최대 단면적과 제 1 단면적 사이의 길이가 약 0.15 내지 0.4 mm일 수 있다.

상기 점차 좁아지는 모세관은 카운터보어모양(counterbored) 및 카운터싱크모양을 갖는 모세관을 포함할 수 있다. 이러한 카운터보어모양 및 카운터 싱크 모양을 갖는 모세관은 약 0.6 mm의 직경 및 약 0.5 mm의 길이를 갖는 상부의 점차 좁아지는 부분; 약 0.5 mm의 직경 및 약 3.5 mm의 길이를 갖는 상부 모세관, 약 0.1 mm의 길이를 갖는 중간의 점차 좁아지는 부분, 및 약 0.35 mm의 직경 및 약 1.5 mm의 길이를 갖는 하부 모세관을 포함할 수 있다.

또한, 점차 좁아지는 모세관은 카운터보어 모양의 모세관을 포함할 수 있다. 이들 카운터보어 모양의 모세관은 약 0.5 mm의 직경 및 약 4 mm의 길이를 갖는 상부 모세관, 약 0.1 mm의 길이를 갖는 중간의 점차 좁아지는 부분; 및 약 0.35 mm의 직경 및 약 2 mm의 길이를 갖는 하부 모세관을 포함할 수 있다.

상기 가열 단계가 천공된 요소, 특히 천공된 판을 사용하여 가열하는 것을 포함하는 경우, 이 천공된 판은 방사구의 상부에, 바람직하게는 약 1 내지 4 mm,바람직하게는 약 2 내지 3 mm, 더욱 바람직하게는 약 2.5 mm 상부에 위치한다. 방사구 및 천공된 판은 상응하는 수의 모세관을 포함할 수 있고, 상응하는 패턴을 가질 수 있거나 또는 상이한 수의 모세관을 갖고/갖거나 상이한 패턴을 가질 수 있다. 천공된 판중의 모세관은 방사구 중의 모세관의 단면적보다 약 30%까지 더큰 단면적을 가질 수 있다.

바람직하게는, 상기 천공된 판은 약 500 내지 150,000개의 모세관 바람직한 범위로는 약 30,000 내지 120,000개의 모세관, 약 30,000 내지 70,000개의 모세관 및 약 30,000 내지 45,000개의 모세관을 포함할 수 있다. 이들 모세관은, 바람직하게는, 약 0.03 내지 0.3 ㎟, 더욱 바람직하게는 약 0.1 ㎟의 단면적을 갖고, 약 1 내지 5 mm, 더욱 바람직하게는 약 1.5 mm의 길이를 갖는다.

천공된 판은 약 250 ℃ 이상의 온도로 가열될 수 있고, 약 250 내지 370 ℃ 의 범위, 바람직하게는 약 280 내지 350 ℃의 범위, 더욱 바람직하게는 약 300 내지 360 ℃ 범위의 온도로 가열될 수 있다.

급냉 단계는 고속, 바람직하게는 약 3,000 내지 12,000 ft/분, 더욱 바람직하게는 약 4,000 내지 9,000 ft/분. 더더욱 바람직하게는 5,000 내지 7,000 ft/분의 속도로 흐르는 산화성 기체를 사용하는 어떠한 급냉도 포함할 수 있다. 바람직하게는, 용융된 필라멘트는 압출 즉시 급냉된다. 본 발명에 따르는 급냉의 실례는 라디알(radial) 급냉 및 산화성 기체를 취입하는 조절가능한 노즐을 사용하는 급냉을 포함한다. 상기 조절가능한 노즐은 바람직하게는 방사구의 중심 부분을 향하고, 방사구 표면을 통과하는 면에 대해 바람직하게는 약 0 내지 60°, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 60°의 각도를 갖고, 또한 바람직하게는 약 0 내지 45°더욱 바람직하게는 0 내지 25°의 각도를 가질 수 있다.

상기 가열은 전도열, 대류열, 유도열, 자기 가열 및/또는 복사열을 사용하여 수행할 수 있고, 임피던스 또는 저항 가열, 인덕턴스 가열 및/또는 자기 가열을 사용하여 수행할 수 있다.

상기 중합체 조성물은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 및 폴리에스테르를 포함하는 다양한 방사가능한 중합체를 포함할 수 있다. 상기 중합체는 통상의 방사 온도, 즉 중합체 용융 온도를 가질 수 있고, 좁거나 또는 넓은 분자량 분포를 가질 수 있다. 폴리프로필렌의 경우, 용융된 방사 조성물의 온도는 약 200 내지 300 ℃, 바람직하게는 220 내지 260 ℃, 더욱 바람직하게는 230 내지 240 ℃이고, 용융 유속은 바람직하게는 약 0.5 내지 40 dg/분이고, 바람직한 범위로는 5 내지 25 dg/분, 10 내지 20 dg/분, 9 내지 20 dg/분 및 9 내지 15 dg/분이다. 바람직하게, 폴리프로필렌 조성물은 약 4.5 이상의 넓은 분자량 분포를 갖는다. 더우기, 상기 언급된 코줄라 또는 굽타 등의 특허원중의 하나에서 개시된 바와 같은 중합체 조성물은 본 발명에 이용될 수 있고, 이것은 본 원에서 참고로 인용되었다. 예를 들면, 중합체 조성물의 분자량 분포는, 코줄라에 의해 언급된 바와 같이, 약 5.5 이상일 수 있다.

하나 이상의 카복실산 금속염이 상기 중합체 조성물에 첨가될 수 있다. 상기 카복실산 금속염은 니켈 옥토에이트와 같은 2-에틸헥사노산, 카프릴산, 데카노산 및 도데카노산의 니켈 염, 및 Fe, Co, Ca 및 Ba의 2-에틸헥사노에이트 염으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 구성원을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 각 실시태양에 있어서, 중합체 조성물은 약 10 내지 200 m/분, 더욱 바람직하게는 80 내지 100 m/분의 유속으로 하나 이상의 방사구에 공급될 수 있다. 또한 바람직하게는, 가열 압출되고/되거나 부분적으로 분해된 중합체 조성물은 약 10 내지 200 m/분, 더욱 바람직하게는 약 80 내지 100 m/분의 유속을 가질 수 있다. 다시 말하면, 바람직한 방사 속도는 약 10 내지 200 m/분, 더욱 바람직하게는 약 80 내지 100 m/분이다.

또한, 본 발명의 공정 및 장치는, 250 ft/분 이상의 속도에서 결합된 직물 20 g/yd²에 대해서 650 g/in이상의 횡방향 강도를 갖는 부직물을 형성할 수 있는 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트를 얻기 위해, 용융된 필라멘트의 적어도 표면에 산화성 쇄 절단 분해가 일어나도록 바람하게 배치될 수 있다.

방사구는 다양한 치수를 가질수 있는데, 바람직한 치수는 약 30 내지 150mm의 너비 및 약 300 내지 700 mm의 길이, 예를들어 약 40 mm의 너비 및 약 450mm의 길이, 또는 약 100 mm의 너비 및 약 510 mm의 길이이다. 상기 방사구는, 특히 라디알(radial) 급냉을 이용하는 경우, 바람직하게는 악 100 내지 600 mm, 더욱 바람직하게는 약 400 mm의 직경을 갖는 원형일 수 있다.

스킨-코아 형태를 갖는 섬유 또는 필라멘트, 특히 단 방사공정에서 스킨-코아 형태를 갖는 섬유 또는 필라멘트를 수득하는 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 방사구로부터 압출되는 부근에서 중합체 물질에 충분한 환경을 제공한다. 예를들면, 단 방사 공정에서 이러한 환경은 장 방사 공정에서와 같이 지연된 급냉과 같은 조절된 급냉을 사용하는 것(장 방사 공정에서는 지연된 급냉이 필요하다)만으로는 성취불가능하므로, 스킨-코마 섬유를 수득하기 위한 환경은, 방사구를 통해 압출되는 용융된 필라멘트의 적어도 부분적인 표면 분해를 증진시키는 본 발명에 따른 장치 및 공정을 사용하므로써 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시태양에 있어서, 압출된 중합체 물질의 적어도 표면에서, 스킨-코아 필라멘트 구조를 이루기에 충분한 온도 환경을 제공하기 위해 다양한 요소들이 방사구와 결합된다.

본 발명은 필라멘트 및 스테이플 섬유를 포함하는 다양한 형태의 섬유에 관한 것이다. 이들 용어들은 통상적인 의미로 사용되었다. 전형적으로, 본 원의 필라멘트는 방사 기계상의 연속된 섬유를 나타내는 데 사용된다. 그러나, 편의상 본 원에서 용어 섬유 및 필라멘트는 서로 호환적으로 사용되기도 한다. "스테이플 섬유"는 절단된 섬유 또는 절단된 필라멘트를 나타낸다. 예를 들어, 기저귀에 유용한 부직포용 스테이플 섬유는 바람직하게는 약 1내지 3인치, 더욱 바람직하게는 1.25 내지 2 인치의 길이를 갖는다.

본 발명에 따른 스킨-코아 섬유의 실질적으로 불균일한 형태적 구조는 루테늄 테트록사이드(RuO₄)로 염색된 섬유 박편의 투과 전자 현미경(TEM)에 의해 특징지어진다. 이와 관련하여, 본 원에서 참고로 인용한 트렌트(Trent) 등의 문헌 [Macromolecules, 16권, 4호, 1983년, "전자 현미경을 위한 중합체의 루테늄 테트록사이드 염색"]에 개시된 바와 같이, 중합체 물질의 구조가 그의 열처리, 조성 및가공에 의존적이라는 것, 또한, 인성, 충격 강도, 레질리언스, 피로도 및 파단 강도와 같은 이들 물질의 역학적 성질은 그의 구조에 매우 민감할 수 있다는 것은 공지되어 있다. 또한 이 문헌에서, 투과 전자 현미경은 불균일한 중합체 시스템의 구조를 높은 수준의 분해능으로 특성화하는 정착된 기술임을 개시한다. 그러나 염색제를 사용하여 중합체의 상 콘트라스트를 증가시키는 것이 종종 필요하다. 중합체용으로 유용한 염색제는 오스뮴 테트록사이드 및 루테늄 테트록사이드를 포함한다고 개시되어 있다. 본 발명의 필라멘트 및 섬유를 염색하는데 있어서, 루테늄 테트록사이드가 바람직한 염색제이다.

본 발명의 형태학적 특성화에 있어서, 필라멘트 또는 섬유의 샘플을 실온에서 밤새도록 0.5 중량%의 루테늄 테트록사이드 수용액과 같은 수성 RuO₄(폴리사이언스 인코포레이티드에서 구입)로 염색시킨다(본 발명에서는 액체 염색을 사용하는 반면, 기체상 염색으로도 섬유를 염색시킬수 있다). 염색된 섬유를 스퍼 에폭시 수지(Spurr epoxy resin)에 묻어 넣고 60 ℃에서 밤새도록 경화시킨다. 이어서 상기 묻어둔 염색된 섬유를 약 80 ㎚ 두께의 박편으로 만들기 위해 실온에서 다이아몬드 칼을 사용하여 초박 미크로롬상에서 박편으로 만들고, 이것을 100 kV의 자이스(Zeiss) EM-10 TEM과 같은 통상의 장치로 검사한다. 에너지 분산 x-선 분석(energy dispersive x-ray analysis)(EDX)을 이용하여 RuO₄가 섬유의 중심으로 완전히 침투되었음을 확인한다.

본 발명에 따른 방법을 사용하여 제조된 섬유는 섬유 단면의 약 0.5 ㎛ 이상깊이까지의 외부 표면 영역, 바람직하게는 약 1 ㎛ 이상 깊이 까지의 외부 표면 영역에 풍부한 루테늄(Ru 잔기)을 갖고, 섬유의 코아에는 훨씬 적은 루테늄 함량을 가짐을 나타낸다.

본 발명의 섬유의 스킨-코아 구조를 설명하고, 섬유의 열 결합 능력을 측정하는데 유용한 다른 시험 방법은 핫 스테이지 시험(hot stage test)을 사용하는 잔기의 미세용융 분석(microfusion analysis)을 포함한다. 이 방법은 섬유의 우수한 열 결합 능력과 직접 관계된 많은 양의 잔기의 존재와 함께, 가열중 섬유의 축방향 수축후의 잔기의 존재를 검사하는데 사용된다. 이 핫 스테이지 방법에 있어서, 메틀러(Mettler) FP5 조절 프로세서를 통해 조절되는 메틀러 FP52 저 질량 핫 스테이지와 같은 적합한 핫 스테이지는 145 ℃로 고정된다. 깨끗한 현미경 슬라이드상에 한 방울의 실리콘 오일을 떨어뜨린다. 필라멘트 샘플의 세가지 무작위 구역으로부터의 섬유를 1/2 mm 길이로 자르고, 프로브(probe)를 갖는 실리콘 오일에 넣고 교반한다. 무작위로 분산된 샘플을 커버글래스로 덮고 핫 스테이지 상에 놓아, 자른 섬유의 양 끝이, 즉, 섬유의 대부분이 뷰 필드내에 오도록 한다. 이어서 핫 스테이지의 온도를 164 ℃까지 3 ℃/분의 속도로 상승시킨다. 약 163 ℃에서, 상기 섬유가 축방향으로 수축하고, 늘어진 잔기의 존재 또는 부재를 관찰한다. 온도가 164 ℃에 도달하면, 가열을 중지하고 온도를 145 ℃로 급격히 내린다. 이어서 상기 샘플을 니콘 SK-E 3접안렌즈(triocular) 편광 현미경과 같은 적합한 현미경을 통해 관찰하고, 스틸 사진 재생을 얻기위해 파세콘 비디오튜브(Pasecon Videotube) 및 소니 Up-850 B/W 비디오그래픽 프린터가 장치된 MTI-NC70 비디오 카메라와 같은 것을 사용하여 대표적인 영역의 사진을 찍는다. 대부분의 섬유의 잔기가 남아있는 경우 "우수" 등급이 사용된다. 단지 몇 %의 섬유의 잔기가 남은 경우, "불량" 등급이 사용된다. 기타의 상대적 등급도 또한 사용될 수 있는데. "우수"와 "불량"의 사이에는 "양호" 등급, "우수" 등급위에는 "매우 우수"등급. "불량" 등급 아래에는 물론 "없음" 등급을 포함한다.

스킨-코아 필라멘트 구조로 압출되는 중합체 물질은, 예를 들어, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜 및 에틸렌 아크릴산 공중합체등과 같은, 방사구 출구에서 형성되는 필라멘트에서 스킨-코아 구조를 직접 생성하기 위해 장 방사 또는 단 방사 공정에서 압출될 수 있는 어떠한 중합제도 포함할 수 있다. 예를 들면, 폴리올레핀은 에틸렌과 하나 이상의 C₃-C₁₂알파올레핀을 공중합시켜 제조되는 폴리에틸렌을 포함하는, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 직쇄의 저밀도 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌; 어택틱, 신디오택틱 및 이소택틱 프로필렌(부분적으로 이소택틱 또는 완전한 이소택틱, 또는 적어도 실질적으로 완전한 이소택틱 폴리프로필렌을 포함)과 같은 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 폴리-2-부텐 및 폴리이소부틸렌과 같은 폴리부텐 및 폴리 4-메틸-1-펜텐을 포함할 수 있고, 폴리에스테르는 폴리(옥시에틸렌옥시테레프탈로일)을 포함할 수 있고; 폴리아미드는 폴리(이미노-1-옥소헥사메틸렌)(나일론6), 헥사메틸렌-디아민세바크 산(나일론6-10) 및 폴리이미노헥사메틸렌이미노아디포일(나일론66)을 포함할 수 있다.

압출되는 바람직한 중합체 물질은 폴리올레핀 섬유를 제조하기 위한 중합체 물질이고, 바람직하게는 폴리프로필렌 섬유이다. 그러므로 필라멘트로 압출되는 조성물은, 바람직하게는 올레핀 중합체, 더욱바람직하게는, 폴리프로필렌을 포함한다.

압출되는 중합체 조성물은 좁은 분자량 분포 또는 넓은 분자량 분포를 갖는 중합체를 포함할 수 있고 폴리프로필렌을 위해 바람직한 것은 넓은 분자량 분포이다.

또한, 본 원에 사용된 용어 중합체는 단독중합체, 공중합체 및 삼원공중합체와 같은 다양한 중합체 및 혼합물(분리된 배치들을 혼합하거나 또는 동일 반응계에서 블렌드를 형성하여 제조한 블렌드 및 알로이를 포함)을 포함한다. 예를 들면, 상기 중합체는 프로필렌과 같은 올레핀의 공중합체를 포함할 수 있고, 이들 공중합체는 다양한 성분들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 폴리프로필렌의 경우, 상기 공중합체는 하나 이상의 에틸렌 및 부텐을 약 10중량% 이하로 포함하지만, 원하는 섬유 또는 필라멘트에 따라 다양한 양을 포함할 수 있다.

본 원에 기술한 바와 같은 용융 유속(MFR)은 ASTM D-1238(조건 L;230/2.16)에 따라 측정된다.

본 발명의 방법을 수행하고, 본 발명에 따른 장 방사 또는 단 방사 공정과 같은 용융 방사 공정을 사용하여 중합체 조성물을 방사하므로써, 우수한 강도, 인장 강도 및 인성과 함께 우수한 열 결합성을 갖는 섬유 및 필라멘트를 수득할 수 있다. 또한, 본 발명의 섬유 및 필라멘트는 장 방사 공정뿐만 아니라 단 방사 공정을 사용하여 이례적인 횡방향 강도, 인성, 신도. 균일성, 현가성 및 유연성을 갖는 부직물을 제공할 수 있다.

상기와 관련하여, 특종 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 방사구를 또는 방사구 부근 영역을 직접 가열하여 방사구 부근의 중합체를 가열하므로써, 다른 성질의 중합체 영역을 갖는 필라멘트를 수득한다. 다시 말해서, 본 발명의 가열은 산화성 대기중에서 급냉시켜 스킨-코아 필라멘트 구조를 얻기에 충분한 온도로 중합체 조성물을 가열시키기 위해, 방사구를 직접 가열하거나 또는 방사구의 약 1 내지 4 mm 위에 위치한 가열판과 같은 요소를 직접 가열하므로써 하나 이상의 방사구체 있는, 또는 그 부근에 있는 중합체 조성물을 가열한다. 예를 들면, 폴리프로필렌을 압출하기 위한 전형적인 단 방사 공정의 경우, 중합체의 압출 온도는 약 230 내지 250 ℃이고, 방사구 하부 표면의 온도는 약 200 ℃이다. 약 200 ℃의 이 온도에서는 방사구 출구에서의 산화성 쇄 절단 분해가 일어나지 않는다. 이와 관련하여, 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트를 얻기위해, 용융된 필라멘트를 산화성 쇄 절단 분해하기 위해서는, 방사구 출구의 온도는 약 200 ℃ 이상, 바람직하게는 약 220 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 250 ℃ 이상인 것이 필요하다. 따라서, 공지된 용융 방사 시스템에서 압출기 또는 방사구를 통해 압출되기 전의 기타 위치에서 용융 방사하기에 충분한 온도로 중합체 물질이 가열되지만, 이 중합체 물질은, 방사구에서 또는 그 부근에서의 가열없이는, 산화성 급냉 조건하에서 방사구로부터 압출되었을 때 충분히 높은 온도를 유지할 수 없다. 이와 관련하여, 상기 언급한 코줄라 특허원에서 개시된 용융 방사 공정에서는, 필라멘트가 스킨-코아 구조를 얻기위해, 필라멘트의 표면상에서 산화성 절단이 일어나기에 충분히 높은 온도에서 충분히 머물러 있도록 급냉을 지연시킨다.

또한, 압출 직전의 중합체의 가열 및 기계적 분해는 스킨-코아 구조를 수득하는 것을 도울 수 있다. 다시 말해서, 용융 방사 공정에서 압출 환경을 조절하면, 압출된 물질은 보다 높은 분자량의 분자를 갖는 내부대역 및 보다 낮은 분자량의 분자를 갖는 외부대역을 가질 수 있다. 내부대역의 보다 높은 분자량의 분자는 섬유 및 필라멘트에게 높은 강도, 인장 강도 및 인성을 제공하는 반면, 외부대역의 보다 낮은 분자량의 분자는 섬유 또는 필라멘트에게 월등한 열 결합성을 성취하기에 충분한 유동특성을 제공한다.

본 방법의 산화성 급냉은 외부대역에서 중합체 분자 내의 쇄 절단 분해를 제공하고, 상기 논의한 코줄라 특허원과 대조적으로, 이것은 내부, 코아 대역과 외부, 표면 대역 사이의 중간층을 조절할 수 있다. 특히 중합제의 가열 및 산화성 급냉은 본 발명의 방법 및 장치로 얻을 수 있는 우수한 필라멘트 생성물 제공에 기여한다. 그러므로, 가열 조건 및 산화성 급냉 조건은, 본 발명의 스킨-코아 필라멘트 구조를 얻도록, 서로에 대해 조절될 수 있다. 그러므로, 본 발명은, 단 방사 공정에서도 중합체 조성물중의 고유 안정화제(존재하는 경우)를 극복하는 스킨을 제조하기에 적합한 조건을 제공할 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 방법 및 장치를 이용하므로써 코줄라 공정을 수행하는 경우보다 스킨-코아 구조에 관한 조절을 더 잘 할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 스킨-코아 구조의 스킨과 코아 사이 중간층은 코줄라 공정에서 얻을 수 있는 것과 같은 스킨과 코아 사이의 구배를 제공하도록 조절될 수 있고, 또는 구별되는 코아 및 스킨 영역을 제공하도록 조절될 수 있다. 다시 맡해서, 본 발명에서는 필라멘트 또는 섬유의 2개의 인접하고 분리된 부분을 형성하는, 코아와 스킨사이가 구별되는 단계를 얻을 수 있는 반면, 코줄라 공정에서는 코아와 스킨사이에 구배를 얻는다.

특히, 제 1 도 및 제 2 도는 코줄라 공정 및 본 발명에 따른 방법을 차례로 사용하여 얻은, RuO₄로 염색한 폴리프로필렌 섬유의 상기 차이를 도시한 5,000x의 현미경 사진이다. 이들 현미경 사진으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 도에 도시된 코줄라 섬유의 스킨-코아구조는 서로 잘 구별되지 않고, 스킨과 코아 사이에 구배 영역이 있다. 그러나, 제 2 도에 도시된 본 발명의 방법을 사용하여 얻은 스킨-코아 구조는 스킨과 코아 사이에 분명한 경계선이 있고, 이로 인해 두개의 인접하고 분리된 영역으로 나뉜다.

코줄라 섬유와 본 발명에 따른 섬유사이의 상기 기술한 구조상의 차이의 결과로서, 섬유의 물리적 특성도 또한 다르다. 예를 들면, 본 발명에 따라 제조한 섬유의 평균 용융 유속은 중합체 조성물의 용융 유속보다 조금 큰 반면, 코줄라 섬유의 평균 용융 유속의 중합체 조성물의 용융 유속보다 상당히 크다. 보다 구체적으로, 중합체 조성물의 용융 유속이 약 10 dg/분인 경우, 본 발명에 따른 섬유의 평균 용융 유속은 약 11 내지 12dg/분으로 조절될 수 있고, 이것은 쇄 절단 분해가 실질적으로 스킨-코아 섬유의 스킨 부분으로 제한됨을 나타낸다. 이와 반대로, 코줄라 섬유의 평균 용용 유속은 약 20 내지 30 dg/분이고, 이것은 쇄 전달 분해가 코줄라 섬유의 코아 및 스킨 모두에서 수행되었음을 나타낸다.

본 발명에 따른 각 실시태양에 있어서, 방사구를 직접 가열하든지 또는 가열판과 같은 기타 방법으로 가열하든지간에, 중합체의 온도, 가열된 방사구 또는 판의 온도 및 급냉 조건은, 단 방사 공정에서도, 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트의 방사를 허용하도록 조절된다. 중합체가 폴리프로필렌을 포함하는 경우 이들 각 변형에 있어 바람직한 조건은 하기의 과정을 포함한다. 압출되는 중합체는, 바람직하게는, 약 200 내지 325 ℃, 더욱 바람직하게는 약 200 내지 300 ℃, 더더욱 바람직하게는 220 내지 260 ℃, 가장 바람직하게는 약 230 내지 240 ℃의 온도를 갖는다. 바람직하게는 가열된 방사구는, 약 230 ℃ 이상, 바람직하게는 약 250 ℃ 이상의 온도를 갖고, 약 250 내지 370 ℃의 온도 범위 바람직히게는 약 290 내지 360 ℃, 더욱 바람직하게는 약 330 내지 360 ℃의 온도범위에 있을 수 있다. 천공된 판은 바람직하게는 약 250 ℃ 이상의 온도로 가열되고 약 250 내지 370 ℃, 바람직하게는 약 280 내지 350 ℃, 더욱 바람직하게는 약 300 내지 360 ℃의 범위일 수 있다. 산화성 급냉 기체는 바람직하게는 약 3,000 내지 12,000 ft/분, 더욱 바람직하게는 약 4,000 내지 9,000 ft/분. 더더욱 바람직하게는 약 5,000 내지 7,000 ft/분의 유속을 갖는다. 이들 값은 처리되는 중합체, 및 방사구 및/또는 가열된 판을 포함하는 스핀 팩 어셈블리의 치수에 따라 달라질 수 있다.

가열된 또는 주변 온도에서, 방사구의 하부에서, 산화성 환경은 공기, 오존, 산소 또는 기타 통상의 산화성 환경을 포함할 수 있다. 상기 위치에서의 온도 및산화 조건은, 단 방사 공정에서도, 스킨-코아 필라멘트 구조를 얻기위해, 섬유의 적어도 표면 대역에서 산화성 쇄 절단을 수행하기에 충분한 섬유내 산소 확산이 일어나도록 유지되어야 한다.

스킨-코아 구조를 얻기위한 온도 환경은 다양한 가열 조건을 통해 성취될 수 있고, 전도열, 대류열, 유도열, 자기가열 및 복사열을 통해 가열하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 저항 또는 임피던스 가열, 레이저 가열, 자기 가열 또는 유도 가열이 방사구 또는 방사구와 결합된 판을 가열시키는데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 가열은 방사구 또는 방사구와 결합된 판을 실질적으로 균일하게 가열시킨다. 또한 방사구 또는 방사구와 결합된 판은 공동을 통해 흐르는 열 전달유체를 갖는 공동 판을 포함할 수 있거나 또는 그의 말단부 부근이 싸여진 밴드 히터로 장치될 수 있다. 예를 들면, 자기 가열에 있어서, 본원에 참고로 인용된 알프레딘(Alfredeen)의 미합중국 특허 제 5,025,124호에 개시된 자기장 가열 장치는 방사구 또는 이와 결합된 요소를 가열시키는데 사용될 수 있다. 스킨-코아 필라멘트 구조를 얻기위해 방사구에서 또는 이의 부근에서 압출가능한 중합체를 가열하게 위한 이들 수단들은 소모성이 아니며, 방사구 또는 방사구와 결합된 요소를 가열하는 기타 가열 수단들은 본 발명의 범주내에 있다. 다시 말해서, 중합체 용융 조성물을 가열하기 위해 다양한 열원의 가열 수단이 본 발명에서 사용될 수 있고, 이 산화성 공기 중에서 급냉하여 스킨-코아 구조를 얻기위해 중합체 용융 조성물이 방사구를 통해 압출될 때, 충분한 온도에 있도록, 방사구 또는 이의 부근에 도달했을때 특정 온도를 갖는다.

도면에서, 특히 단 방사 공정을 사용하여 스킨-코아 필라멘트 구조를 수득하기 위해 다양한 구조들이 제공되는 본 발명의 몇가지 비제한적 실시태양이 도시된다. 제 3 도는 모세관 (2)를 갖는 방사구 (1)을 도식적으로 도시한 것으로서, 이 모세관(2)를 통해 중합체가 압출되고 산화성 기체 흐름 (Q)에 의해 급냉되어 필라멘트 (3)을 형성하게 된다. 방사구 위에 위치한 것은 모세관 (5)를 갖는 판 (4)로, 이 모세관(5)는 방사구 (1)의 모세관 (2)에 상응한다. 전류가 납 (6)을 통해 판(4)로 제공되어 저항 또는 임피던스에 의해 판을 가열한다.

판 (4)는 중합제가 판 (4)에 접근하고 이를 통과해 나갈때, 중합체의 온도를 상승시키기 위해 약 250 ℃이상의 온도와 같이 적합한 온도로 가열될 수 있다. 더욱 구체적으로, 중합체가 판 (4)를 통과해 나갈때, 이 중합체는, 방사구로부터 산화성 기체 흐름 (Q)로 압출되어 적어도 용융된 필라멘트의 표면에 산화성 쇄 절단 분해가 일어나기에 충분한 온도로 가열된다. 특정 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 상기 실시태양에 있어서, 압출물의 표면이 차별적으로 가열되는 것 뿐만아니라 충합체가 판 (4)로, 및 판 (4)로부터 방사구 (1)로 흐를때 중합체 스트림 상의 추가의 응력으로 인해, 산화성 급냉 조건에 있을때 중합체 표면 상에서(코아에 비해) 보다 작은 분자량이 얻어진다.

가열된 판 (4)와 방사구 (1) 사이의 거리 "C"는 조성물의 물리적 및 화학적 특성, 조성물의 온도 및 모세관 (2)의 치수에 따라 달라 진다. 예를 들면, 폴리프로필렌 중합체의 용융 유속이 약 0.5 내지 40 dg/분이고 온도가 약 200 내지 325 ℃인 경우, 모세관 (2) 및 (5)의 단면적 "a" 는 약 0.03 내지 0.3 ㎟, 바람직하게는 약 0.1 ㎟이어야 하고, 길이 "b"는 약 1 내지 5 mm, 바람직하게는 약 1.5 mm이어야 하고, 거리 "c "는 약 1 내지 4 mm, 바람직하게는 약 2 내지 3 mm, 더욱 바람직하게는 약 2.5 mm이어야 한다.

모세관 (2) 및 (5)는, 제 3 도에서 볼 수 있는 바와 같이, 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 치수를 갖거나 또는 모세관 (2)가 모세관 (5)보다 더 크거나 더 작은 직경을 갖는 것과 같이 다른 치수를 가질수 있다. 예를 들면, 유사한 부분을 프라임 부호를 붙인 같은 참고 숫자로 표기한 제 4 도에 도시된 바와 같이, 모세관 (5')는 모세관 (2') 보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 상기 예에서 모세관 (5')는 바람직하게는 모세관 (2')보다 약 30% 넓고, 바람직하게는 약 0.4 ㎟의 단면적을 갖는다. 모세관 (5')가 수 및/또는 패턴에서 모세관 (2')에 상응하는 실시태양에 있어서, 모세관(5') 크기의 제한 요소는 많은 수의 모세관을 적용시킬 때 가열된 판의 강도 유지 능력이다.

또한, 제 5 도 및 제 6 도에 도시된 바와 같이, 방사구는 다양한 수단에 의해 직접 가열될 수 있는데, 이로 인해 가열된 판은 생략될 수 있다. 예를 들면, 제 5 도에 나타낸 바와 같이, 유도 코일(7)은 스킨-코아 필라멘트 구조를 얻기에 충분한 온도로 방사구를 가열하기 위해 방사구(8) 주변에 위치할 수 있다. 방사구 가열 온도는 중합체의 화학적 및 물리적 특성, 중합체의 온도 및 모세관(9)의 치수에 따라 달라진다. 예를 들면, 폴리프로필렌과 같은 중합제의 용융 유속이 약 0.5 내지 40 dg/분이고 온도가 약 200 내지 325 ℃인 경우, 모세관 (9)의 단면적 "d"는 약 0.02 내지 0.2 ㎟, 바람직하게는 약 0.07 ㎟이고, 길이 "e"는 약 1 내지 20 mm, 바람직하게는 약 1 내지 5 mm이고 더욱 바람직하게는 약 1.5 mm이다.

제 6 도는 방사구 (11)의 모세관 (10)이 방사구 (11)의 상부 표면 (12)에서 키운터싱크 모양을 가지므로써 모세관 (10)이 점차 좁아지는 상부 영역 (13)을 포함하도록 개선된 방사구 구조를 도시한다. 모세관 (10)의 전체 길이는 약 3 내지 20 mm, 바람직하게는 약 7 내지 10 mm이고; 제 1 단면적 (10a)는 하부 부분에서 약 0.03 내지 0.2 ㎟이고 표면 (12)에서 최대 단면적 (10b)는 약 0.07 내지 0.5 ㎟, 바람직하게는 약 0.2 ㎟이고; 최대 단면적 (10b)로부터 제 1 단면적 (10a)로 점차 좁아지는, 카운터싱크 모양의 모세관의 좁아지는 각도 α는 약 20 내지 60°, 바람직하게는 약 35 내지 45°, 더욱 바람직하게는 약 45°이다. 상기 카운터싱크 모양의 모세관은 최대 단면적 (10b)로부터 제 1 단면적 (10a) 사이의 거리 "f"가 약 0.15 내지 0.4 mm이다.

제 7도에 도시된 바와 같이, 모세관들은 카운터싱크 모양 및 카운터보어 모양의 모세관 (49)를 포함할 수 있다. 이들 카운터싱크 모양 및 카운터보어 모양의 모세관들은 약 0.6 mm의 상부 직경 (49b)및 약 0.5 mm의 길이를 갖는 점차 좁아지는 모세관의 상부를 포함할 수 있다. 상부 직경 (49b)는 약 0.5 mm의 직경 및 약 3.5 mm의 길이를 갖는 상부 모세관 (49c)로 약 20° 내지 60°, 바람직하게는 약 35° 내지 45° 더욱 바람직하게는 약 45° 의 각도 β로 점차 좁아진다. 약 0.1 mm의 길이 및 약 20° 내지 60°, 바람직하게는 약 35° 내지 45°, 더욱 바람직하게는 약 45°의 각 γ를 갖는 중간의 점차 좁아지는 부분 (49d)는 상부 모세관 (49c)를 0.35 mm의 직경 및 약 1.5 mm의 길이를 갖는 하부 모세관 (49e)로 연결시킨다.

제 8 도에 도시된 바와 같이, 모세관은 카운터보어 모양의 모세관 (50)을 포함할 수 있다. 이들 카운터보어 모양의 모세관 (50)은 약 0.5 mm의 직경 및 약 4 mm의 길이를 갖는 상부 모세관을 포함할 수 있다. 약 0.1 mm의 길이를 갖는 중간의 점차 좁아지는 부분 (50b)는 0.35 mm의 직경 및 약 2 mm의 길이를 갖는 하부 모세관 (50c)로 약 20° 내지 60° 바람직하게는 약 35° 내지 45°, 더욱 바람직하게는 약 45°의 각 θ로 점차 좁아진다.

상기 기술한 방사구는 모두,제 8 도에 도시한 요부(50d)와 같은 요부를 하부에 가질 수 있다. 상기 요부는 약 0.05 내지 0.4 ㎟, 바람직하게는 약 0.3 ㎟의 단면적 및 약 0.25 내지 2.5 mm, 바람직하게는 약 0.5 mm의 길이를 가질 수 있다.

제 9 도는 방사구의 임피던스 가열을 위한 본 발명에 따른 스핀 팩 어셈블리를 예시적으로 도시한다. 제 9도의 스핀 팩 어셈블리 (14)에서 중합체 (15)는 스핀 팩 상부 (16)으로 들어가 여과 스크린 (17), 브레이커 판 (18)을 통과하고, 이어서 변압기 (20)으로부터 조절가능한 클램프 (21)을 통해 낮은 전압이 공급되는 가열된 방사구 (19)를 통과한다.

방사구의 가열을 제외하고는 이러한 유형의 스핀 팩 어셈블리는 본 기술 분야에 공지되어 있다. 따라서, 상기 여과 스크린, 브레이커 판 및 조립 물질은 이들 스핀 팩 어셈블리에 대한 통상의 기준을 사용하여 선택될 수 있다.

방사구 또는 가열되는 판을 임피던스 가열하는 경우, 전류는 바람직하게는 약 500 내지 3,000 암페아이고, 변압기 탭 전압은 바람직하게는 약 1 내지 7 볼트이고, 전체 전력은 바람직하게는 약 3 내지 21 킬로와트이어야 한다. 이들 값들은 처리되는 중합체, 및 방사구 및/또는 가열되는 판의 치수를 포함하는 스핀 팩 어셈블리의 치수에 따라 달라진다.

제 10 도는 방사구의 유도 가열을 위한 본 발명에 따른 스핀 팩 어셈블리를 예시적으로 도시한다. 제 10 도의 스핀 팩 어셈블리(22)에서, 중합체 (29)는 스핀 팩 상부 (23)으로 들어가 여과 스크린(24), 브레이커 (25)를 통과하고, 방사구를 둘러싸는 유도 코일 (28)에 의해 가열된 방사구 (26)을 통과한다. 스핀 팩 어셈블리를 둘러싸는 것은 다우썸 다기관 27(Dowtherm manifold 27)이다.

방사구 또는 가열되는 판의 유도 가열에 있어서, 진동 주파수는 약 2 내지 5 kHz, 바람직하게는 약 5 kHz이고, 전력은 약 2 내지 15 kW, 바람직하게는 5kW이다. 그러나, 임피던스 가열에서와 같이, 이들 값들은 처리되는 중합체, 및 방사구 및 /또는 가열되는 판의 치수를 포함하는 스핀 팩 어셈블리의 치수에 따라 달라진다.

제 11 도는 라디알 급냉 단 방사 장치 (30)의 단면도를 도시한 것이다. 이탈리아 밀라노 소재의 Meccaniche Morderne에서 제조한 장치의 개선된 형인 상기 라디알 급냉 단 방사 장치는, 200 내지 300 ℃와 같은 제 1 온도로 가열되는 중합체를 복수의 중합체 공급 도관 (32)에 의해 브레이크판(33a) 및 (33b)를 갖는 스핀 팩 어셈블리 (33)으로 공급하는 중합체 입구 방사 펌프 (11) 및 내부 및 외부 보유 고리 (33c) 및 (33d), 및 방사구 (34)를 포함한다. 필라멘트 F의 형태로 압출된 중합체는, 화살표 (37)이 가르키는 바와 같이, 외부 용기 (38)과 원추형의 도관 (39) 사이 및 환상 개구 (35)를 통하는 흐르는 높은 유속의 산화성 급냉을 넘어 아래쪽으로 인발된다. 제 11 도에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 환상 개구 (35)는 볼트 (38b) 및 금속판 (40)으로 결합될 수 있는 외부 용기 (38)의 상부 연장(38a)에 의해 형성된다. 고정 나사 (41)은 외부 용기 (38)이 다른 깊이를 갖도록 조절가능하게 조일 수 있다.

또한, 열전쌍 (42a)는 중합체 공급 온도를 측정하기 위해 방사 펌프 (31) 근처 영역에 위치하고, 다른 열전쌍 (42b)는 방사구 헤드에서의 중합체 온도를 측정하기 위하여 스핀 팩 어셈블리 (33)의 상부 부근에 위치한다. 볼트 (44)는 스핀 팩 어셈블리 (33)의 각 부분을 제 위치에 풀 수 있게 고정하는데 사용된다. 중합체 용융물의 용융 온도를 유지 또는 조절하기 위하여 밴드 히터 (45)는 스핀 팩 어셈블리 (33)을 둘러쌀 수 있다. 또한, 방사구에서 또는 그의 부근에서 용융된 중합체를 가열시키기 위한 본 실시태양에서, 전기적으로 가열되는 방사구의 가열을 성취하기 위하여, 구리 말단 (36)을 전원(나타내지 않음)에 연결하기 위하여 방사구에 결합시킨다. 또한, (46), (47) 및 (48)에서 절연시킨다.

급냉 흐름은 제 11 도에서 도시한 라디알 급냉이외의 방법으로 수행될 수 있고, 산화성 급냉 기체가 방사구를 빠져 나갈때, 필라멘트로의 산화성 급냉 기체의 높은 속도를 제공하는 다양한 기타 방법들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 산화성 급냉 기체가 각 방사구를 빠져 나올때 높은 유속의 산화성 급냉 기체를 필라멘트로 향하도록 각 방사구에 대하여 노즐을 위치시킬 수 있다. 제 12 도에 도시한 바와 같은 상기 노즐의 하나는 독일의 아우토마틱(Automatic)으로부터 구입할 수 있다. 이 노즐 (51)은 부재 (52)를 사용하여, 가장 바람직하게는 방사구를 통과하는 장방향 면에 대해 각도 δ, 약 0 내지 60°, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 60°, 또한 약 0 내지 45°, 더욱 바람직하게는 0 내지 25°로 방사구 (53)의 중심을 향하도록 이동가능하게 장착된다.

본 발명의 스핀 팩 어셈블리의 다양한 요소들은 17-4PH 스테인레스 강, 304 스테인레스 강 및 416 스테인레스 강을 포함하는 스테인레스 강 및 니켈크롬-800H와 같은 니켈크롬과 같은 통상의 조립 물질을 사용하여 조립될 수 있다.

본 발명에 따라 수득한 방사된 섬유는 단일 성분 또는 2성분유형의 연속 및/또는 스테이플 섬유일 수 있고, 바람직하게는 약 0.5 내지 30, 더욱 바람직하게는 약 5 미만이고, 바람직하게는 약 0.5 내지 3.0 사이의 필라멘트 당 데니어(dpf)값을 갖는다.

또한, 본 발명에 따르는 섬유를 제조하는데 있어, 하나 이상의 용융 안정화제 및/또는 산화방지제를 압출가능한 조성물에 혼합한다. 상기 용융 안정화제 및/또는 산화방지제는 압출가능한 조성물의 약 0.005 내지 2.0 중량%, 바람직하게는 약 0.03 내지 1.0 중량%의 전체 양으로 폴리프로필렌과 함께 혼합되어 섬유로 제조된다. 이러한 안정화제는 폴리프로필렌-섬유 제조에서 공지되어 있고, IRGAFOS 168(시바가이기 코포레이션에서 시판), ULTRANOX 626(제네랄 일렉트릭 캄파니에서 시판) 및 SANDOSTAB PEP-Q(산도즈 케미칼 캄파니에서 시판)과 같은 페닐포스파이트; IRGANOX 1076 (시바 가이기 코포레이션에서 시판) 및 CYANOX 1790 (아메리칸 시아나미드 코포레이션에서 시판)과 같은 장애된 페놀릭스; 및 CHIMASSORB 119 및 CHIMASSORB 944 (시바 가이기에서 시판)와 같은 N,N'-비스-피페리디닐 디아민-함유물질을 포함한다.

하나 이상의 용융 안정화제 및/또는 산화 방지제는 압출가능한 조성물로 혼합될 수 있거나, 또는 따로 폴리프로필렌에 첨가되어 압출가능한 조성물을 형성하도록 함께 혼합된다.

약 2 중량% 이하의 양의 티타늄 디옥사이드와 같은 표백제, 약 0.05 내지 0.2중량% 범위의 양의 칼슘 스테아레이트와 같은 제산제, 0.01 내지 2.0 중량%의 범위의 양의 착색제 및 기타 공지된 첨가제가 본 발명의 섬유에 임의로 포함될 수 있다. 본 원에 참고로 인용한 미합중국 특허 제 4,578,414호에 개시된 것과 같은 습윤제도 또한 본 발명의 섬유에 유용하게 혼입될 수 있다. 기타의 상업적으로 이용할 수 있는 유용한 첨가제는 LUPERSOL 101 (펜월트 코포레이션에서 시판)을 포함한다.

또한, 카복실산 금속염이 중합체 물질에 포함될 수 있다. 이들 카복실산 금속염들은 열결합되는 중합체 물질에서의 용도로 공지되어 있고, 소량의 카복실산 금속염은 플리프로필렌 섬유와 같은 중합체 물질의 표면 융해 온도를 낮추는 것으로 생각된다. 전형적인 카복실산 금속염은 2-에틸헥사노산, 카프릴산, 데카노산 및 도데카노산의 니켈 염, 및 Fe, Co, Ca 및 Ba의 2-에틸헥사노에이트를 포함한다. 바람직한 카복실산 금속염은, 무기 주정제중의 니켈 옥토에이트(미합중국 오하이오 신시네티 소재의 세퍼드 케미칼 캄파니에서 구입)의 10% 용액과 같은 니켈 옥토에이트를 포함한다. 바람직하게는, 상기 카복실산 금속염은 약 7 내지 1000 ppm, 가장 바람직하게는 약 700 ppm의 농도로 중합체 물질에 포함되어 섬유 또는 필라멘트로 제조된다.

본 발명을 보다 명확히 설명하기 위하여 하기의 비제한적 실시예들이 제공된다. 실시예중의 모든 부 및 %는 다른 언급이 없는 한 중량에 의한다.

실시예

표 I에 나타낸 작업 조건하에서 소규모 전개 시험(small-scale developmental test) 및 파일럿 플랜트 시험(pilot plant test)을 모두 사용하여 섬유를 제조하였다. 보다 구체적으로, 중합체 종류, 그들의 온도 및 방사 조건, 및 다른 조건들을 생성된 섬유의 스킨-코아 구조와 관련된, 미세용융 분석을 기본으로 한 정보와 함께 표 I에 나타냈다.

표 I의 실시예들에 나타낸 시험 절차는 하기의 내용을 포함한다.

실시예 1 내지 67에서는 소규모 전개 시험에서 가열되는 천공된 판을 사용하였고, 실시예 22 내지 44에서는 산화 방지 안정화제로서 0.00019%의 Ultranox 626을 혼입하였다.

실시예 68 내지 75 및 188 내지 196에서는 소규모 전개 시험에서 함몰된 모세관을 갖는 가열되는 방사구를 사용하였다.

실시예 76 내지 79에서는 소규모 전개 시험에서 밴드 히터로 가열되는 천공된 판을 사용하였다.

실시예 80 내지 89에서는 소규모 전개 시험에서 밴드 히터로 가열되는 방사구를 사용하였다.

실시예 90 내지 187에서는 파일럿 플랜트 시함에서 함몰된 모세관을 갖는 가열된 방사구를 사용하였고, 실시예 90 내지 150에서는 240 내지 280 ℃의 압출기 온도를 이용하였고, 실시예 151 내지 187은 285 내지 300 ℃의 압출기 온도를 이용하였다.

실시예 197 내지 202에서는 소규모 전개 시험에서 함몰된 모세관을 갖지 않는 가열된 방사구를 사용하였다.

실시예 203 내지 313에서는 파일럿 플랜트 시험에서 함몰된 모세관을 갖지 않는 가열된 방사구를 사용하였다.

실시예 314 내지 319에서는 폴리프로필렌이 니켈 옥토에이트를 포함하는 소규모전개 시험에서 함몰된 모세관을 갖지 않는 가열된 방사구를 사용하였다.

실시예 320 내지 324에서는 중합체가 폴리에틸렌인 소규모 전개 시험에서 함몰된 모세관을 갖지 않는 가열된 방사구를 사용하였다.

실시예 325 내지 331에서는 중합체가 폴리에스테르인 소규모 전개시험에서 함몰된 모세관을 갖지 않는 방사구를 사용하였다.

가열되는 방사구를 사용하는 소규모 전개 시험에서, 직접 가열되는 방사구 (60)은, 제 13a 도에 도시한 바와 같이, 0.3 인치(치수 "g" x 0.25 인치(치수 "h")의 치수를 갖고, 0.012인치(0.3 mm)의 직경 및 0.12 인치의 길이를 갖는 모세관들이 6 개 및 7 개 열로 번갈아 위치하는 59개의 모세관들 (61)을 포함하는 니켈크롬-800H로부터 조립되고, 0.12 인치의 상응하는 두께를 갖는다. 특히, 상기 방사구에는 6개의 모세관을 갖는 4개의 열과 번갈아 드는 7개의 모세관을 갖는 5개의 열이 있고, 모세관은 서로로부터 0.03 인치 (치수 "i") 떨어지고 방사구의 모서리(62)로부터 0.035 인치 (치수 "j") 떨어져 있다.

제 13b도, 제 13c 도 및 제 13d 도에 도시한 바와 같이, 방사구 (60)은 방사구 지지체 (63)의 요부 (64)로 삽입되고, 요부 (64)는 방사구 (60)에 상응하는 0.3 인치(치수 "g") x 0.25 인치(치수 "h")의 치수 및 0.1 인치(치수 "o")의 길이를 갖는다. 상기 방사구 지지체는 0.745 인치(치수 "n")의 직경 및 0.06 인치(치수 "l")의 두께를 갖는 상부 (65), 및 0.625 인치(치수 "m")의 직경 및 0.218 인치(치수 "k")의 방사구 지지체 전체 두께를 제공하는 두께를 갖는 하부 (66)를 갖는다. 또한, 전원 연결을 위해(나타내지 않음) 구리 말단 (68)은 방사구 지지체 (63)의 상부 표면 (67)에 연결되었다.

제 14 도에 도시한 바와 같이, 이 방사구는 스핀 팩 어셈블리(69)에 장착되었다. 상기 스핀 팩 어셈블리 (69)는, 차례대로, 중합체 공급 분배기 (70), 여과기 (71), 분배기 (72), 스페이서 (73), 방사구 (60) 및 하부 클램핑 요소(74)를 포함하였다. 중합체를 입구 (109)를 통해 스핀 팩 어셈블리 (69)로 향하게 하기위해 상기 스핀 팩 어셈블리를 중합체 파이프 (108)에 결합하였다. 또한, 밴드 히터 (110) 및 절연체 (111)은 상기 스핀 팩 어셈블리를 둘러쌌다.

제 15 도에 도시한 바와 같이, 17-4PH 스테인레스 강으로 조립된 상기 중합체 공급 분배기 (70)은 0.743 인치(치수 "p")의 직경 및 0.6 인치(치수 "q")의 두께를 갖는 하부 (75), 및 0.646 인치(치수 "r")의 직경 및 0.18 인치(치수 "s")의 전체 두께를 중합체 공급 분배기에 제공하는 두께를 갖는 상부 (76)를 갖는다. 72°의 각 "u"로 상부 표면(79)를 향해 안쪽 및 위쪽으로 점차 좁아지고, 표면 (78)상에 0.625 인치(치수 "t")의 하부 직경을 갖고 원추형의 공간을 갖는 개구 (77)는 중합체 공급 분배기 (70)의 중앙에 위치한다.

여과 스크린 (71)은 24 게이지(0.02 인치 두께) 알루미늄 바인더로 둘러싸인 세가지의 304 스테인레스 강 스크린의 조합을 포함하였다. 상기 여과 스크린은 250 메쉬의 제 1 스크린, 60 메쉬의 제 2 스크린 및 20 메쉬의 제 3 스크린을 포함하였다. 상기 알루미늄 바인더는 0.63 인치의 내부 직경(여과 스크린에 대한 개구를 형성), 0.73 인치의 외부 직경 및 0.094 인치의 두께를 가졌다.

제 16a 도 및 제 16b 도에 도시한 바와 같이, 17-4PH 스테인레스 강으로부터 조립된 분배기 (72)는 0.743 인치(치수 "v")의 직경 및 0.14 인치의 두께(치수 "w")를 갖는 둥근 단면의 요소 (85)를 포함하였다. 정방형 모양의 요부 (83)은 0.45인치(치수 "x")의 모서리(86) 및 0.02 인치(치수 "y")의 하부 요부 표면 (83)까지의 깊이를 갖는 요소(85)의 상부 표면 (82)의 중앙에 위치하였다. 또한, 상기 요소는 하부 요부 표면 (83)으로부터 요소 (85)의 하부 표면 (84)를 통해 중합체가 흐르도록 할 수 있는 46 개의 모세관을 포함하였다. 상기 모세관들은 3/64 인치의 직경을 갖고, 공간에 균일하게 배치되며, 6개 모세관들의 3열과 7개의 모세관들의 4열이 번갈아 배치되었다. 상기 모세관들은 상기 요부 (80)의 모서리 (86)으로부터 약 0.06 인치 떨어져 있다.

제 17 도에 도시한 바와 같이, 416 스테인레스 강으로부터 조립된 스페이서 (73)은 0.743 인치 (치수 "z")의 외부 직경 및 0.11 인치 (치수 "aa")의 두께를 갖는 상부 요소 (87) 및 0.45 인치(치수 "bb")의 외부 직경 및 0.18인치(치수 "dd")의 전체 두께를 제공하는 0.07 인치(치수 "cc")의 두께를 갖는 하부 요소 (88)를 포함하였다. 또한, 상기 스페이서 (73)은 상부 요소 (87)의 표면 (91)에서 최대 직경을 갖는 개구(89)를 포함하였고, 원추형의 테이퍼(taper) (90)을 따라 하부 요소 (88)이 시작하는 지점 (92)에 대해 안쪽 및 아래쪽으로 점차 좁아지고, 하부 표면 (93)에 대해 0.375 인치 (치수 "ff")의 일정한 직경을 유지하였다.

제 18a 도 및 제 18b도에 도시한 바와 같이, 416 스테인레스 강으로부티 조립한 하부 클램핑 요소 (74)는 2 인치(치수 "gg")의 외부 직경 및 0.4 인치(치수 "kk")의 두께를 갖는 요소 (94)를 포함하였다. 개구 (95)는 요소 (94)의 상부 표면 (96)을 하부 표면 (97)과 통하도록 한다. 개구 (95)는 상부 표면 (96)에 0.75 인치(치수 "hh")의 최대 직경을 포함하였고, 직경이 0.64 인치(치수 "jj")로 감소하는 부분까지인 0.34 인치(치수 "ii")동안 상기 최대 직경을 유지하였고, 이 감소된 직경을 하부 표면 (97)까지 유지시켜 개구 (99)에 위치한 볼트(나타내지 않음)를 조였을때 방사구 지지체 (63)을 압박하는 함몰된 표면 (98)을 수득하였다. 도면을 보기 편하게 하기위해, 개구 (99)를 제 18b 도에서 생략하였다. 구리 말단 (68)을 받고 스핀 팩 어셈블리(69)로부터 구리 말단 (68)이 튀어나오도록 하기 위해 0.25 인치(치수 "ll")의 너비를 갖는 슬롯 (100)을 0.28 인치(치수 "mm") 깊이로 요소 (94)에 위치시켰다.

가열되는 판을 사용하는 소규모 전개 시험에서, 스핀 팩 어셈블리의 구조는 상기 기술한 가열되는 방사구 어셈블리(spinnerette assembly)의 구조와 유사하나; 상기 스핀 팩 어셈블리에는 가열되는 판이 첨가되고 방사구는 다른 수의 모세관을갖는다. 특히, 제 19 도에 도시한 바와 같이, 소규모 전개 시험 어셈블리 (101)은 중합체 공급 분배기 (103), 여과 스크린 (104), 분배기 (105), 가열되는 판 (106), 방사구 (60), 구리 말단 (68) 및 하부 클램핑 요소 (107)을 갖는 스핀 팩 어셈블리 (102)를 포함하였다. 또한, 상기 기술한 가열되는 방사구 실시태양과 유사한 방법으로, 중합체를 입구 (109)를 통해 스핀 팩 어셈블리(102)로 향하게 하기위해, 상기 스핀 팩 어셈블리 (102)를 중합체 파이프 (108)에 결합시켰다. 또한, 밴드 히터 (110) 및 절연체 (111)로 상기 어셈블리를 둘러쌌다.

제 20a 도 및 제 20b 도에 도시한 바와 같이, 스테인레스 강으로 조립된 가열되는 판 (112)의 조립은 제 16a 도 및 제 16b 도에 도시한 바와 같은 분배기 (72)의 조립과 유사하다. 그러나, 분배기와는 반대로, 상기 가열되는 판 (112)는 전원(나타내지 않음) 연결을 위해 구리 말단 (113)을 포함하고, 중합체를 화살표 (114)가 가르키는 방향으로 흐르도록 하기위해 요부 (116)의 0.1 인치 깊이 아래에 위치한 186개의 모세관 (115)를 포함하였다. 모세관 배치는, 0.012 인치의 직경 및 0.078 인치 (2 mm)의 길이를 갖는 15개 및 16개의 모세관들의 서로 번갈아드는 열에 위치하는 186개의 모세관 (115)를 부분적으로 나타낸 제 20a 도에 도시하였다. 특히, 모서리 (116)을 따른 길이 0.466 인치(치수 "nn") 및 모서리 (117)을 따른 너비 0.442 인치(치수 "oo")를 갖는 영역에는 16개의 모세관을 갖는 열의 마지막 모세관이 모서리 (117)로부터 0.03 인치 떨어져 있고 15개의 모세관을 갖는 열의 마지막 모세관이 모서리 (117)로부터 0.04 인치 떨어져 있고, 중심에서 모서리 (116)을 따라 0.027 인치 및 모서리 (117)을 따라 0.034 인치의 모세관 사이 거리로 떨어져 있는, 15개의 모세관을 갖는 6 열과 번갈아드는 16개의 모세관을 갖는 6 열이 위치하였다. 또한, 가열되는 판을 사용하는 소규모 전개 시험에서, 방사구는 가열되는 판과 동일한 패턴의 모세관 186개를 갖지만, 0.008 인치의 직경 및 0.006 인치(1.5 mm)의 길이를 가졌다.

소규모 전개 시험에서 함몰된 모세관을 갖는 방사구를 사용하는 실시예에 있어서, 모세관은 0.3 mm의 직경 및 4.0 mm의 전체 길이를 갖고, 상기 함몰된 부분은 0.5 mm의 직경 및 1.0 mm의 길이를 가졌다.

파일럿 플랜트 시험에서 가열되는 방사구를 사용하는 실시예에 있어서 방사구는 0.3 mm의 직경 및 1,5 mm의 길이를 갖는 모세관 30,500 개를 포함하였다. 방사구를 가열하기 위해, 일차 전류의 34배인 이차 전류와 함께 7.5 볼트의 최대 전압을 갖고, 2 내지 3 볼트의 공칭 전압을 갖는 20 킬로와트 변압기를 사용하였다.

밴드 히터가 사용되는 실시예에 있어서, 밴드 히터는 150 와트 및 120 볼트의 CHROMALOX 운모 절연된 밴드 히터였다.

또한, 많은 실시예에서, 약 4,000 내지 6,000 ft/분의 속도로 실온 공기를 노즐을 통해 취입하여, 급냉을 수행하였다. 또한, 표 I에서, 중합체 A는 히몬트 인코포레이티드(Himont Inc.)에서 구입한 9.5 ±2 dg/분의 용융 유속을 갖는 선형 이소택틱 폴리프로필렌 펠렛을 나타내고 중합체 B는 히몬트 인코포레이티드에서 구입한 9.5 ± 2 dg/분의 용융 유속을 갖는 선형 이소택틱 폴리프로필렌 펠렛을 나타낸다. 안정화제는 제네랄 일렉트릭 캄파니에서 구입한 산화방지 안정화제 Ultranox 626을 나타내고, PE는 DOW 6811A 폴리에틸렌을 나타내고, 폴리에스테르는 바네트서던(Barnette Southern) 재활용된 병의 조각이었다.

제 1 도는 코줄라 공정을 사용하여 수득한, RuO₄로 염색한 폴리프로필렌 섬유의 현미경사진을 도시한다.

제 2 도는 본 발명의 공정을 사용하여 수득한, RuO₄로 염색한 폴리프로필렌 섬유의 현미경사진을 도시한다.

제 3 도는 본 발명에 따른 스킨-코아 필라멘트 구조를 제공하기 위해 방사구조에 결합된 전기적 가열 판을 도시한다.

제 4 도는 본 발명에 따른 스킨-코아 필라멘트 구조를 제공하기 위해 방사구에 결합된 전기적 가열 판의 다른 실시태양을 도시한다.

제 5 도는 유도열에 의해 가열되는, 본 발명에 따른 스킨-코아 필라멘트 구조를 제공하기 위한 방사구를 도시한다.

제 6 도는 입구가 넓고 점차 좁아지는 모세관들을 포함하는, 본 발명에 따른 스킨-코아 필라멘트 구조를 제공하기 위한 방사구를 도시한다.

제 7 도는 입구가 천공되고 넓은 모세관들을 포함하는, 본 발명에 따른 스킨-코아 필라멘트 구조를 제공하기 위한 방사구를 도시한다.

제 8 도는 입구가 천공된 모세관들을 갖는, 본 발명에 따른 스킨-코아 필라멘트 구조를 제공하기 위한 방사구를 도시한다.

제 9 도는 본 발명에 따른 스킨-코아 필라멘트 구조를 제공하기 위한, 전기적으로 가열된 방사구를 포함하는, 본 발명의 방사 장치, 스핀 팩 어셈블리(spin pack assembly)를 도시한다.

제 10 도는 본 발명에 따른 스킨-코아 필라멘트 구조를 제공하기 위한, 유도열로 가열된 방사구를 포함하는 스핀 팩 어셈블리를 도시한다.

제 11 도는 본 발명에 따른 스킨-코아 필라멘트 구조를 제공하기 위한, 전기적으로 가열된 방사구로 작동되는 라디알 급냉 장치를 도시한다.

제 12 도는 본 발명에 따른 스킨-코아 필라멘트 구조를 급냉시키기 위한 이동가능한 노즐 장치를 도시한다.

제 13a도. 제 13b 도, 제 13c도 및 제 13d 도는 표 1에 열거한 실시예들의 소규모 전개 시험에서 사용된 가열된 방사구를 도시한다.

제 14 도는 표 1에 열거한 실시예들의 소규모 전개 시험에서 사용된 가열된 방사구를 사용하는 스핀 팩 어셈블리(spin pack assembly)를 도시한다.

제 15 도는 표 1에 열거한 실시예들의 소규모 전개 시험에서 사용된 중합체 공급 분배기를 도시한다.

제 16a 도 및 제 16b 도는 표 1에 열거한 실시예들의 소규모 전개 시험에서 사용된 분배기를 도시한다.

제 17 도는 표 1에 열거한 실시예들의 소규모 전개 시험에서 사용된 스페이서(spacer)를 도시한다.

제 18a 도 및 제 18b 도는 표 1에 열거한 실시예들의 소규모 전개 시험에서 사용된 하부 클램핑(lower clamping) 요소를 도시한다.

제 19 도는 표 1에 열거한 실시예들의 소규모 전개 시험에서 사용된 가열 판을 사용하는 스핀 백 어셈블리를 도시한다.

제 20a 도 및 제 20b 도는 표 1에 열거한 실시예들의 소규모 전개 시험에서 사용된 가열 판을 도시한다.

Claims

가열된 폴리올레핀 조성물을 하나 이상의 방사구에 공급하고;

하나 이상의 방사구 또는 그 부근에서 상기 폴리올레핀 조성물에 추가의 열을 공급하여, 산화성 대기중에서 급냉시 스킨-코아 필라멘트 구조를 수득하기에 충분한 온도까지 폴리올레핀 조성물을 가열하고;

하나 이상의 방사구를 통해 폴리올레핀 조성물을 압출하여 용융된 필라멘트를 형성시키고 ;

용융된 필라멘트가 압출되었을 때 용융된 필라멘트를 산화성 대기중에서 즉시 급냉시켜, 용융된 필라멘트의 적어도 표면에 산화성 쇄 절단 분해를 수행하여 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트를 수득함을 포함하는

폴리올레핀 필라멘트의 방사방법.
가열된 폴리올레핀 조성물을 하나 이상의 방사구에 공급하고;

하나 이상의 방사구 또는 그 부근에서 폴리올레핀 조성물에 추가의 열을 공급하여, 하나 이상의 방사구 부근에서 폴리올레핀 조성물을 부분적으로 분해하기에 충분하도록 폴리올레핀 조성물을 가열하고,

하나 이상의 방사구를 통해 폴리올레핀 조성물을 압출하여 용융된 필라멘트를 형성시키고,

용융된 필라멘트가 압출되었을 때 용융된 필라멘트를 산화성 대기중에서 즉시 급냉시켜, 용융된 필라멘트의 적어도 표면에 산화성 쇄 절단 분해를 수행하여 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트를 수득함을 포함하는

폴리올레핀 필라멘트의 방사 방법.
제 2항에 있어서,

폴리올레핀 조성물에 추가의 열을 공급하는 단계가 약 220 ℃ 이상의 온도까지 가열함을 포함하는

방법.
제 2항에 있어서,

압출 단계가 약 220 ℃ 이상의 온도로 가열된 중합체 조성물을 압출함을 포함하는

방법.
제 2항에 있어서,

용융된 필라멘트를 즉시 급냉시키는

방법.
제 2항에 있어서,

폴리올레핀 조성물에 추가의 열을 공급하는 단계가 하나 이상의 방사구를 가열함을 포함하는

방법.
제 2항에 있어서,

폴리올레핀 조성물에 추가의 열을 공급하는 단계가 하나 이상의 방사구를 직접 가열함을 포함하는

방법.
제 2항에 있어서,

하나 이상의 방사구를 약 230 ℃ 이상의 온도까지 가열하는

방법.
제 2항에 있어서,

폴리올레핀 조성물에 추가의 열을 공급하는 단계가 하나 이상의 가열된 천공 요소를 하나 이상의 방사구의 상부에 위치시킴을 포함하는

방법.
제 9항에 있어서,

하나 이상의 천공 요소가 하나 이상의 천공 판을 포함하는방법.
제 10항에 있어서,

하나 이상의 가열된 천공 판이 약 250 ℃ 이상의 온도까지 가열되는

방법.
제 11항에 있어서,

하나 이상의 천공 판이 상기 하나 이상의 방사구의 약 1 내지 4 mm 상부에 위치되는

방법.
제 12항에 있어서,

하나 이상의 천공 판 및 하나 이상의 방사구가 상응하는 모세관 수 및 패턴을 포함하는

방법.
제 13항에 있어서,

하나 이상의 천공 판중의 모세관이 하나 이상의 방사구중의 모세관의 횡단면적보다 약 30%까지 더 큰 횡단면적을 포함하는

방법,
제 2항에 있어서,

하나 이상의 방사구가 카운터싱크 모양 카운터보어 모양, 또는 카운터싱크 및 카운터보어 모양을 갖는 500 내지 150,000 개의 모세관들을 포함하고, 하부 요부를 포함하거나 포함하지 않는

방법.
제 2항에 있어서,

급냉 단계가 라디알(radial) 급냉을 포함하는

방법.
제 16항에 있어서,

급냉 단계가 하나 이상의 노즐을 통해 산화성 기체를 취입함을 포함하는

방법.
제 17항에 있어서,

라디알 급냉이 약 3,000 내지 12,000 ft/분의 유속을 갖는 산화성 기체를 포함하는

방법.
제 2항에 있어서,

폴리올레핀 조성물에 추가의 열을 공급하는 단계가 전도열, 대류열, 유도열,자기 가열 및 복사열로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는

방법.
제 2항에 있어서,

방사 속도가 약 10 내지 200 m/분인

방법.
제 2항, 제 3항, 제 5항, 내지 제 8항, 제 9항 내지 제 12항 및 제 13항 내지 제 20항중 어느 한 항에 있어서,

폴리올레핀 조성물이 폴리프로필렌 조성물을 포함하는

방법.
제 21항에 있어서,

폴리프로필렌 조성물이 넓은 분자량 분포를 갖는

방법.
제 2항에 있어서,

용융된 필라멘트를 산화성 대기중에서 급냉시켜 용융된 필라멘트의 적어도 표면에 산화성 쇄 절단 분해를 수행함으로써, 250 ft/분 이상의 속도로 결합시킨20 g/yd²의 부직물에서 650 g/in 이상의 횡방향 강도를 갖는 부직물을 형성할 수 있는 스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트를 수득하는

방법.
하나 이상의 방사구,

상기 하나 이상의 방사구를 통해 약 10 내지 200 m/분의 방사 속도로 용융된 필라멘트를 압출시키기 위해 중합체 조성물을 상기 하나 이상의 방사구에 공급하는 수단,

중합체 조성물을 충분히 가열시켜 산화성 대기중에서 급냉시 스킨-코아 구조의 필라멘트를 수득하도록, 상기 하나 이상의 방사구 또는 그 부근에서 상기 중합체 조성물을 실질적으로 균일하게 가열하는 수단; 및

용융된 필라멘트의 적어도 표면에 산화성 쇄 절단 분해를 수행하기 위해, 용융된 필라멘트가 상기 하나 이상의 방사구에서 압출될 때 압출된 중합제의 용융된 필라멘트를 산화성 대기중에서 즉시 급냉시키기 위한 수단을 포함하는

중합체 필라멘트의 방사장치.
중합체 조성물을 충분히 가열시켜 산화성 대기 중에서 급냉시 스킨-코아 필라멘트 구조를 수득하도록, 하나 이상의 방사구의 직접 저항 또는 임피던스에 의해 실질적으로 균일하게 가열되는 하나 이상의 방사구;

용융된 필라멘트를 압출시키기 위해 상기 하나 이상의 방사구를 통해 중합체 조성물을 공급하는 수단;

상기 하나 이상의 방사구 또는 그 부근에서 상기 중합체 조성물을 가열하기 위한 수단, 및

스킨-코아 구조를 갖는 필라멘트가 수득되도록 상기 용융된 필라멘트의 적어도 표면에 산화성 쇄 절단 분해를 수행하기 위해, 용융된 필라멘트가 상기 하나 이상의 방사구에서 압출될 때 압출된 중합체의 용융된 필라멘트를 신화성 대기중에서 즉시 급냉시키기 위한 수단을 포함하는

중합체 필라멘트의 방사장치.
제 25항에 있어서,

상기 가열 수단이, 상기 하나 이상의 방사구를 약 250 ℃ 이상의 온도까지 실질적으로 균일하게 가열시키기 위한 요소를 포함하는 장치.
제 25항에 있어서,

상기 가열 수단이, 상기 하나 이상의 방사구의 상부에 위치한 하나 이상의 가열된 천공 판을 포함하는

장치.
제 25항에 있어서,

상기 가열 수단이, 상기 하나 이상의 가열된 천공 판을 약 250 ℃ 이상의 온도로 가열하기 위한 요소를 포함하는

장치.
제 25항에 있어서,

상기 가열 수단이, 상기 하나 이상의 가열된 친공 판을 약 280 내지 350 ℃의 온도까지 가열하기 위한 요소를 포함하는

장치.
제 29항에 있어서,

상기 하나 이상의 가열된 천공 판이 하나 이상의 방사구의 약 1 내지 4 mm 상부에 위치하는

장치.
제 29항에 있어서,

상기 하나 이상의 가열된 천공 판 및 하나 이상의 방사구가 상응하는 모세관 수 및 패턴을 포함하는

장치.
제 31항에 있어서,

상기 하나 이상의 가열된 천공 판중의 모세관이 상기 하나 이상의 방사구중의 모세관의 횡단면적보다 약 30%까지 더 큰 횡단면적을 포함하는

장치.
제 25항에 있어서,

하나 이상의 방사구가 카운터싱크 모양, 카운터보어 모양, 또는 카운터싱크 및 카운터보어 모양을 갖는 500 내지 150,000 개의 모세관들을 포함하고, 하부의 요부를 포함하거나 포함하지 않는

장치.
제 25항에 있어서,

급냉 수단이 라디알(radial) 급냉수단을 포함하는

장치.
제 34항에 있어서,

상기 급냉 수단이 하나 이상의 노즐을 통해 산화성 기체를 취입하는 수단을 포함하는

장치.
제 35항에 있어서,

상기 라디알 급냉 수단이, 산화성 기체가 약 3,000 내지 12,000 ft/분의 유속으로 흐르도록 하는 수단을 포함하는

장치.
제 25항에 있어서,

중합체 조성물이 상기 가열 수단에 도달하기 전에 중합체 조성물을 약 200 내지 300 ℃의 온도로 가열시키기 위한 추가의 수단을 포함하는

장치.
제 25항에 있어서,

상기 가열 수단이, 전도열, 대류열, 유도열, 자기 가열 및 복사열로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상에 의해 가열하는 요소를 포함하는

장치.
제 24항에 있어서,

중합체 조성물을 상기 하나 이상의 방사구에 공급하는 상기 수단이 상기 하나 이상의 방사구를 통해 약 10 내지 200 m/분의 방사속도를 가질 수 있는

장치.
제 25항에 있어서,

중합체 조성물을 상기 하나 이상의 방사구에 공급하는 상기 수단이 상기 하나 이상의 방사구를 통해 약 10 내지 200 m/분의 방사속도를 가질 수 있는

장치.
중합체 물질의 내부 코아;

상기 내부 코아와 함께 스킨-코아 구조를 구성하도록, 상기 내부 코아를 둘러싸고 밀집된 산화성 쇄 절단 분해된 중합체 물질을 포함하는 표면대역을 포함하고,

상기 산화성 쇄 절단 분해된 중합체 물질이 상기 표면 대역으로 실질적으로 제한되고, 상기 내부 코아 및 상기 표면 대역이 상기 스킨-코아 구조의 인접하는 분리된 부분을 포함하는

섬유.
제 41항에 있어서,

표면 대역이 약 0.5 ㎛ 이상의 두께를 갖는

섬유.
중합체 물질의 내부 코아; 및

상기 내부 코아와 함께 스킨-코아 구조를 구성하도록, 상기 내부 코아를 둘러싸고 매우 밀집된 산화성 쇄 절단 분해된 중합체 물질을 포함하는 표면대역을 포함하고,

상기 내부 코아가 상기 내부 코아 및 상기 표면 대역의 평균 용융 유동속도와 실질적으로 동등한 용융 유동속도를 갖는

섬유.
제 41항에 있어서,

상기 중합체 물질이 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜 및 에틸렌 아크릴산 공중합체로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 일종 이상을 포함하는

섬유.
제 41항에 있어서,

상기 중합체 물질이 올레핀 중합체를 포함하는

섬유.
제 45항에 있어서,

상기 올레핀 중합제가 하나 이상의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 포함하는

섬유.
제 41항에 있어서,

상기 내부 코아 및 상기 표면 대역중의 상기 중합체 물질이 폴리프로필렌을 포함하는

섬유.
제 41항에 있어서,

상기 내부 코아가 약 10 dg/분의 용융 유동속도를 갖고,

상기 평균 용융 유동속도가 약 11 dg/분인

섬유.
제 41항에 있어서,

상기 표면 대역이 약 1 ㎛ 이상의 두께를 갖는

섬유.
함께 열결합된 제 41항에 따른 섬유를 포함하는 부직포.
하나 이상의 흡수 층, 및 함께 열결합된 제 41항에 따른 섬유를 포함하는 하나 이상의 부직포를 포함하는 위생 제품.
제 51항에 있어서,

외부 불투과성 층, 내부 부직포 층 및 중간 흡수 층을 포함하는 기저귀를 포함하는

위생 제 품.
제 2항에 있어서,

이(2)성분 유형의 스테이플 섬유가 수득되는

방법.
제 43항에 있어서,

상기 내부 코아 및 상기 표면 대역중의 상기 중합체 물질이 폴리프로필렌을 포함하는

섬유.
하나 이상의 방사구;

용융된 필라멘트를 압출시키기 위해 상기 하나 이상의 방사구를 통해 중합체 조성물을 공급하기 위한 수단,

중합체 조성물을 충분히 가열시켜 산화성 대기중에서 급냉시 스킨-코아 구조의 필라멘트를 수득하기 위해, 상기 하나 이상의 방사구 상부에 이에 인접하게 위치한 하나 이상의 가열된 천공 요소, 및

용융된 필라멘트의 적어도 표면에 산화성 쇄 절단 분해를 수행하기 위해, 용융된 필라멘트가 상기 하나 이상의 방사구에서 압출될 때, 압출된 중합체의 용융된 필라멘트를 산화성 대기중에서 즉시 급냉시키기 위한 수단을 포함하는

중합체 필라멘트의 방사장치.