KR100687391B1 - 신축성 부직포 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 스펀본딩된 신축성 부직포는, 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 포함하는 폴리머로부터 형성된 섬유로 이루어지고, 상기 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머는, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 응고개시온도가 65℃이상이고, 세공전기저항법에 의거한 입자크기분포 분석장치에 직경 100㎛의 구멍을 지닌 개구관을 장착해서 계수한 1g당의 극성 용매불용분의 입자수를 3.00×106개 이하 함유하며, 상기 섬유는, 섬유직경의 표준편차(Sn)를 평균섬유직경(Xave)으로 나눈 값(Sn/Xave)이 0.15 이하로 되는 직경을 지니는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 함유하는 폴리머를 스펀본딩(spunbonding)함으로써 얻을 수 있는 신축성 부직포, 그의 제조방법 및 상기 신축성 부직포를 포함하는 위생재료에 관한 것이다.
이제까지 제안된 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(이하 "TPU"라 칭함)로 이루어진 신축성 부직포는, 그들의 높은 탄성, 낮은 잔류왜곡 및 우수한 통기성에 의해 의류, 위생재료 및 스포츠용품용 재료를 포함한 용도에 이용되어 왔다.
멜트블로잉(meltblowing)은 TPU로부터 신축성 부직포를 제조하는 대표적인 방법이다. 멜트블로잉된 신축성 부직포는, 높은 신축성(즉, 탄성), 유연성 및 통기성을 발휘하므로, 1회용 기저귀속의 사이드 밴드, 접착성 반창고에 있어서의 거즈 패드 및 1회용 장갑 등의 비교적 신체의 움직임에 순응성을 요하는 활동적 용도에 사용되어 왔다.
일본국 공개특허 평 7-503502호 공보에는, 열가소성 엘라스토머로 이루어진 본질적으로 연속적인 필라멘트의 웨브로 이루어진 스펀본딩된 부직포가 개시되어 있다. 이 스펀본딩된 부직포는, 대략적으로 직물의 섬유 직경에 매우 가까우므로 직물같은 드레이프성과 감촉이 있기 때문에 멜트블로잉된 부직포보다도 더욱 좋은 촉감을 지니는 것이 언급되어 있다. 상기 일본국 공개특허 평 7-503502호 공보에는, 열가소성 엘라스토머로서 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머가 개시되어 있으나, 이들 엘라스토머의 응고개시온도나 극성 용매불용분의 입자수는 개시되어 있지 않다.
본 명세서의 비교예 1 및 2에 예시되어 있는 바와 같이, 열가소성 엘라스토머가 응고개시온도가 60℃미만이거나 혹은 극성용매 불용분의 입자수가 엘라스토머 1g당 3.00×106개를 넘으면, 방사 동안 섬유가 절단되거나 섬유끼리 서로 융착되어 버려, 그 결과, 촉감이 나쁜 부직포로 된다.
일본국 공개특허 평 9-87358호 공보에는, 입자 직경이 6 내지 80㎛의 범위인 극성용매 불용분의 입자수를 수지 1g당 2×104개 함유하는 열가소성 폴리우레탄 수지가 개시되어 있다. 이 열가소성 폴리우레탄 수지는, 용융방사 동안 어떠한 노즐 배압의 상승이나 필라멘트 파괴도 일으키는 일없이 탄성의 폴리우레탄 섬유를 제조하는 데 유용하다고 개시되어 있다. 본 발명자들은 일본국 공개특허 평 9-87358호 공보에 의한 열가소성 폴리우레탄 수지를 제조하고자 시도하였으나, 이들은 얻을 수 없었다.
또, 일본국 공개특허 제2002-522653호 공보에는, 열가소성 엘라스토머를 부직포로 스펀본딩할 때 만나게 되는 문제점의 하나로서, 열가소성 엘라스토머의 특징인 "끈적거리는" 성질을 들고 있다. 또한, 스펀본딩시 공기중의 교란에 의해 필라멘트가 접촉해서 서로 부착할 가능성이 있는 것이 지적되어 있다. "끈적거 림"은, 웨브를 롤로 감아 올리는 동안 특히 문제로 되는 것이 입증되어 있다. 또, 일본국 공개특허 제2002-522653호 공보에는, 압출 및/또는 연신시의 스트랜드의 파단 또는 탄성 불량을 들고 있다. 본 명세서의 비교예 2에 예시된 바와 같이, 일본국 공개특허 제 2002-522653호 공보에 기재된 TPU(엘라스톨란 1180A(바스프 재팬(주) 제품))의 방사는, 필라멘트의 파단을 수반하고, 그 결과 얻어지는 부직포는 만족스럽지 않다.
WO 99/39037호에서는, 경도(JIS-A 경도) 65A 내지 98A 및 유동개시온도 80 내지 150℃를 지닌 열가소성 폴리우레탄 수지로 이루어진 신축성 부직포가 개시되어 있다. 이 부직포는, 열가소성 폴리우레탄 수지의 연속한 필라멘트를 시트형상으로 적층한 후, 적층된 필라멘트를 접촉점에서 그들 자신의 열에 의해 융착함으로써 얻어진다. 이 제조법이 멜트블로잉이다. 본 발명자들은, WO 99/39037호에 개시된 절차를 수행해서 열가소성 폴리우레탄 수지를 제조하고, 이것을 비교예 4에서 이용해서 스펀본딩된 부직포를 형성하였다. 그 결과, 방사 동안 필라멘트 파단이 발생하여, 얻어진 부직포는 품질이 열등하였다.
일본국 공개특허 평 9-291454호 공보에는, 결정성 폴리프로필렌과 열가소성 엘라스토머로 이루어진 복합섬유로 이루어져, 우수한 드레이프성을 지닌 신축성 부직포가 개시되어 있다. 또, 코어로서 우레탄 엘라스토머 50중량% 및 외피로서 폴리프로필렌 50중량%로 이루어진 동심원형상의 외피-코어 복합섬유로 이루어진 신축성 부직포가 개시되어 있다(실시예 6). 또, 상기 공보에는, 우레탄 엘라스토머 50중량% 및 폴리프로필렌 50중량%로 이루어져, 6분할 단면을 보이는 복합섬유로 이 루어진 신축성 부직포도 개시되어 있다(실시예 8). 이들 부직포는 스테이플 섬유를 소면기로 개섬해서, 통기용 건조기로 열처리함으로써 제조된다. 또, 이들은, 20% 신장 후의 신장회복률이 75%정도 가능하고, 드레이프성이 우수하다. 그러나, 이들은, 의류, 위생재료 및 스포츠용품용의 재료 등의 용도용의 신축성이 여전히 불충분하다.
발명의 목적
본 발명은, 상기 배경기술과 관련한 상기 문제를 해결하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은, 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 함유하는 폴리머를 스펀본딩함으로써 얻어진, 촉감이 양호하고, 탄성이 높은 동시에 잔류왜곡이 적은 신축성 부직포를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 신축성 부직포의 제조방법을 제공하는 데 있다.
발명의 개시
본 발명자들은, 상기 문제점을 극복하기 위해 예의 연구를 행하여, 특정 범위의 응고개시온도 및 특정 함량의 극성 용매불용분을 지닌 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 이용함으로써, 섬유직경 분포를 좁게 하는 것이 가능하고, 그 결과, 양호한 촉감을 지닌 부직포가 얻어지는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에 관한 신축성 부직포는, 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 포함하는 폴리머로부터 형성된 섬유로 이루어지고, 상기 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머는, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 응고개시온도가 65℃이상이고, 세공전기저항법(細孔電氣抵抗法: electrical sensing zone method)에 의거한 입자크기분포 분석장치에 직경 100㎛의 구멍을 지닌 개구관을 장착해서 계수한 1g당의 극성 용매불용분의 입자수를 3.00×106개 이하 함유하며, 상기 섬유는, 섬유직경의 표준편차(Sn)를 평균섬유직경(Xave)으로 나눈 값(Sn/Xave)이 0.15 이하로 되는 직경을 지니는 것을 특징으로 스펀본딩된 신축성 부직포이다.
상기 폴리머는, 상기 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 10중량%이상 함유하는 것이 바람직하다.
상기 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머에 대해서, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정한 90 내지 140℃의 온도범위 내의 흡열피크로부터 구한 융해열의 총합(a)와, 140℃를 초과해서 220℃까지의 온도범위 내의 흡열피크로부터 구한 융해열의 총합(b)가, 하기 관계식(1):
a/(a+b)×100≤80 (1)
을 만족하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 위생재료는, 상기 신축성 부직포를 포함한다.
본 발명에 의한 신축성 부직포의 제조방법은, 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 포함하는 폴리머를 스펀본딩함으로써 해당 폴리머로부터 형성된 섬유로 이루어진 신축성 부직포를 제조하는 방법에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머는, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 응고개시온도가 65℃이상이고, 세공전기저항법에 의거한 입자크기분포 분석장치에 직경 100㎛의 구멍을 지닌 개구관을 장착해서 계수한 1g당의 극성 용매불용분의 입자수를 3.00×106개 이하 함유하며, 상기 섬유는, 섬유직경의 표준편차(Sn)를 평균섬유직경(Xave)으로 나눈 값(Sn/Xave)이 0.15 이하로 되는 직경을 지니는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 스펀본딩 가공가능한 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머에 있어서, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 응고개시온도가 65℃이상이고, 세공전기저항법에 의거한 입자크기분포 분석장치에 직경 100㎛의 구멍을 지닌 개구관을 장착해서 계수한 1g당의 극성 용매불용분의 입자수를 3.00×106개 이하 함유하며, 섬유직경의 표준편차(Sn)를 평균섬유직경(Xave)으로 나눈 값(Sn/Xave)이 0.15 이하인 스펀본딩된 신축성 부직포의 제조를 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 특정의 응고개시온도 및 특정 함량의 극성 용매불용분을 지닌 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 폴리머에 편입시킴으로써, 필라멘트의 파단이 없고, 또한, 섬유가 서로 융착하거나 방사탑 벽에 융착하는 일이 없이 안정적으로 폴리머의 스펀본딩을 행할 수 있다. 또, 상기 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 이용함으로써, 섬유직경분포가 좁게 되어, 얻어진 스펀본딩된 부직포는 우수한 촉감을 나타낼 수 있다.
발명의 바람직한 실시형태
<신축성 부직포>
본 발명의 신축성 부직포는, 특정의 응고개시온도 및 특정 함량의 극성 용매불용분을 지닌 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 함유하는 폴리머를 스펀본딩함으로써 얻어진다. 상기 부직포의 섬유직경분포는, 소정의 범위내이다.
<열가소성 폴리우레탄 엘라스토머>
열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(TPU)의 응고개시온도는, 65℃이상, 바람직하게는, 75℃이상, 최적으로는 85℃이상이다. 응고개시온도의 상한은 195℃인 것이 바람직하다. 여기서 이용되는 응고개시온도는, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정되며, TPU를 10℃/분의 속도로 230℃까지 승온하고, 230℃에서 5분간 유지한 후, 10℃/분의 속도로 강온시키는 동안 TPU의 응고에 유래하는 발열피크가 나타나는 온도이다. 65℃이상의 응고개시온도를 지닌 TPU에 의하면, 스펀본딩시 섬유의 융착, 필라멘트의 파단 및 수지덩어리 등의 결함을 방지할 수 있고, 또한, 열엠보싱시 엠보싱 롤에 부직포가 부착하는 것을 방지할 수 있다. 또, 얻어진 부직포는 끈적거림이 적어, 의류, 위생재료 및 스포츠 용품용 재료 등의 피부와 접촉하게 되는 재료에 적합하게 이용된다. 한편, TPU의 응고개시온도가 195℃ 이하이면, 가공성이 향상된다. 섬유의 응고개시온도는, 사용된 TPU의 응고개시온도보다도 높게 되는 경향이 있다.
TPU를 65℃이상의 응고개시온도를 지닐 수 있게 하기 위해서는, 그의 원료, 즉, 폴리올, 이소시아네이트화합물 및 사슬연장제에 대해서 최적의 화학구조를 선택한다. 또, 경질의 세그먼트의 양은 주의 깊게 조정할 필요가 있다. 상기 경질의 세그먼트의 양(중량%)은, 이소시아네이트화합물과 사슬연장제의 합계 중량을, 폴리올, 이소시아네이트화합물 및 사슬연장제의 총량으로 나누고, 그 몫을 100배함으로써 구해진다. 경질의 세그먼트의 양은 바람직하게는, 20 내지 60중량%, 더욱 바람직하게는, 22 내지 50중량%, 최적으로는 25 내지 48중량%이다.
상기 TPU에 있어서, 극성용매에 불용인 입자는, 합계해서, TPU 1g당 3.00×106개 이하, 바람직하게는, TPU 1g당 2.50×106개 이하, 최적으로는 TPU 1g당 2.00×106개 이하이다. 극성용매 불용분은, 주로, TPU제조시 발생된 피시-아이(fish-eyes)나 겔 등의 덩어리형상물이다. 상기 덩어리형상물은, TPU의 원료로부터 유래된 성분 및 이들 원료간의 반응생성물이다. 이러한 극성 용매 불용분의 예로서는, 응집된 경질의 세그먼트로부터의 유도물, 경질의 세그먼트 및/또는 알로파네이트결합 또는 뷰렛결합을 통해 함께 가교된 연질의 세그먼트를 들 수 있다.
상기 극성 용매 불용분 입자는, TPU가 용매로서의 디메틸아세트아미드(이하, "DMAC"라 칭함)에 용해된 때에 생기는 불용물이다. 이들은, 세공전기저항법을 이용하는 입자크기분포 분석장치에 직경 100㎛의 개구관을 부착시켜 계수한다. 100㎛의 세공을 지닌 개구관에 의하면, 미가교 폴리스티렌으로 환산해서 2 내지 60㎛의 입자의 검출이 가능하고, 이들 입자를 계수한다. 본 발명자들은, 이 범위내의 입자크기가 TPU함유섬유의 방사 안정성 및 얻어지는 신축성 부직포의 품질과 밀접한 관계가 있다는 것을 발견하였다. 극성 용매 불용분 입자가 TPU 1g에 대해서 3.00×106개 이하인 경우, 상기 응고개시온도를 지닌 TPU는, 섬유직경의 분포의 증대, 방사 동안의 필라멘트 파단 등의 문제점을 방지할 수 있다. 이러한 TPU를 방사한 경우, 그 섬유의 직경은, 통상의 직물의 것과 동등하게 되므로, 얻어지는 부직포의 촉감이 우수하여, 위생재료 등의 물품에 적합하다. 또, 극성 용매 불용분 입자를 적당한 개수 함유하는 TPU는 압출기 내에 설치된 불순물용의 필터의 막힘이 어려워, 장치의 빈번한 조정과 정비가 덜 요구되어 공업적으로 바람직하다.
극성 용매 불용분을 보다 적게 함유하는 TPU는, 폴리올, 이소시아네이트화합물 및 사슬연장제의 중합 후 얻어진 조제의 TPU의 여과에 의해 조제할 수 있다.
TPU에 대해서는, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정한 90 내지 140℃의 온도범위 내의 흡열피크로부터 구한 융해열의 총합(a)와, 140℃를 초과해서 220℃까지의 온도범위 내의 흡열피크로부터 구한 융해열의 총합(b)가, 하기 관계식(1):
a/(a+b)×100≤80 (1)
을 만족하는 것이 바람직하고, 하기 관계식(2):
a/(a+b)×100≤70 (2)
를 만족하는 것이 더욱 바람직하고, 하기 관계식(3):
a/(a+b)×100≤55 (3)
을 만족하는 것이 최적이다. 여기서, 왼쪽의 "a/(a+b)×100"은, TPU중의 경질 영역에 기인된 융해열의 비(%)를 나타낸다.
상기 관계식이 80 이하이면, 섬유, 특히 스펀본딩된 섬유 및 부직포는, 강도가 향상되고 신축성이 높아진다. 본 발명에 있어서, 상기 TPU중의 경질 영역에 기인된 융해열의 이 비의 하한치는 0.1 부근이 바람직하다.
상기 TPU는, 200℃, 전단속도 100sec-1에서 측정한 용융점도가, 바람직하게는, 100 내지 3000㎩·s, 더욱 바람직하게는, 200 내지 2000㎩·s, 최적으로는, 1000 내지 1500㎩·s이다. 용융점도는, 카피로그래프(토요세이키(주) 제품, 노즐길이: 30㎜, 노즐직경: 1㎜)를 사용해서 구한 값이다.
상기 TPU는, 수분함량이 바람직하게는 350ppm 이하, 더욱 바람직하게는 300ppm 이하, 최적으로는 150ppm 이하이다. 수분함량이 350ppm 이하인 TPU는, 대형의 스펀본딩기계에 의한 부직포의 제조시 스트랜드 속으로의 기포의 혼입이나 필라멘트의 파단을 억제할 수 있다.
<열가소성 폴리우레탄 엘라스토머의 제조방법>
상기 설명한 바와 같이, 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머는, 최적의 화학 구조를 지니는 폴리올, 이소시아네이트화합물 및 사슬연장제로부터 제조할 수 있다. TPU의 제조방법예로서는,
(i) 폴리올과 이소시아네이트화합물을 미리 반응시켜 이소시아나토말단 프레폴리머(이하, "프레폴리머"라 칭함)를 얻고, 이 프레폴리머를 사슬연장제와 반응시키는 "프레폴리머법"; 및
(ii) 폴리올과 사슬연장제를 미리 혼합하고, 이 혼합물을 이소시아네이트화합물과 반응시키는 "원샷법"을 들 수 있다.
이들 두 방법중, 얻어지는 TPU의 기계 물성 및 품질의 면에서, 프레폴리머법이 더욱 바람직하다.
프레폴리머법에서는, 불활성 가스의 존재하, 폴리올과 이소시아네이트화합물을 40 내지 250℃정도에서 대략 30초 내지 8시간 교반해서 혼합하여 프레폴리머를 얻고; 이어서, 이소시아네이트 인덱스가 바람직하게는, 0.9 내지 1.2, 더욱 바람직하게는, 0.95 내지 1.15, 더욱더 바람직하게는, 0.97 내지 1.08이 되는 비율로, 프레폴리머와 사슬연장제를 고속 교반에 의해 충분히 혼합한다. 중합은, 사슬연장제의 융점 및 프레폴리머의 점도에 의해 적절한 온도에서 행하면 된다. 예를 들면, 중합온도는, 80 내지 300℃정도, 바람직하게는, 80 내지 260℃, 가장 바람직하게는, 90 내지 220℃의 범위이다. 중합시간은 2초 내지 1시간 정도의 범위가 바람직하다.
원샷법에서는, 폴리올과 사슬연장제를 함께 혼합한 후, 탈포하고, 그 후,이 혼합물과 이소시아네이트화합물을, 40 내지 280℃, 바람직하게는, 100℃ 내지 260℃에서, 30초 내지 1시간 정도 교반해서 중합시킨다. 원샷법에서의 이소시아네이트 인덱스는 프레폴리머법에 있어서와 마찬가지 범위에 있는 것이 바람직하다.
<TPU제조장치>
TPU는, 원료 저장탱크부, 혼합부, 스태틱 믹서(정지혼합기)부 및 펠릿화부로 이루어진 장치에서 반응압출에 의해 연속적으로 제조하는 것이 가능하다.
원료 저장탱크부는, 이소시아네이트화합물 저장탱크, 폴리올 저장탱크 및 사슬연장제 저장탱크를 포함하고 있다. 각 저장탱크는, 기어펌프 및 하류측 유량계를 지닌 공급라인을 통해서 고속교반기 또는 스태틱 믹서부(후술함)에 접속되어 있다.
혼합부는, 고속교반기 등의 혼합수단을 구비하고 있다. 고속교반기는, 상기 각 원료를 고속혼합가능하다면 특히 제한되지 않는다. 바람직하게는, 고속 교반조에 직경 4㎝, 둘레 12㎝의 날을 지니고 있는 경우, 300 내지 5000rpm(주속: 100 내지 600m/분), 바람직하게는, 1000 내지 3500rpm(주속: 120 내지 420m/분)이 가능하다. 고속교반기는, 히터(또는 재킷) 및 온도센서를 구비하고 있어, 온도센서에 의해서 교반조내의 온도 변화를 검지해서 해당 온도를 히터에 의해 제어하는 것이 바람직하다.
또, 혼합부에는, 필요에 따라서, 고속교반에 기인된 반응 원료의 혼합물을, 일시적으로 체류시켜서 프레폴리머화를 촉진시키기 위한 반응포트를 포함하고 있어도 된다. 이와 같은 반응포트는, 온도조절수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 반응포트는, 고속교반기와 스태틱 믹서부에 있어서의 가장 상류위치에 있는 제 1스태틱 믹서와의 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
스태틱 믹서부는, 복수의 스태틱 믹서가 직렬로 접속됨으로써 구성되어 있는 것이 바람직하다. 각 스태틱 믹서(원료의 흐름 방향에 있어서 상류측으로부터, 제 1스태틱 믹서 1, 제 2스태틱 믹서 2, 제 3스태틱 믹서 3 등으로 칭함)는, 제한없이 각종 형상의 혼합부재를 지녀도 된다. 예를 들면, "화학공학의 진보" 제 24집, 교반·혼합(일본국 사단법인 화학공학회 동해지부 편수 1990년 10월 20일 진서점 발행 1쇄)의 제 155쪽의 도 10.1.1에 기재된, Company-N타입, Company-T타입, Company-S타입 및 Company-T타입 형상의 것이 예시되어 있다. 또, 우측 부재와 좌측 부재가 교대로 배치되어 있는 스태틱 믹서가 바람직하다. 필요에 따라서, 인접하는 스태틱 믹서는 직선관에 의해 접속되어 있어도 된다.
각 스태틱 믹서는, 길이가 0.13 내지 3.6m, 바람직하게는, 0.3 내지 2.0m, 더욱 바람직하게는, 0.5 내지 1.0m, 내경이 10 내지 300㎜, 바람직하게는, 13 내지 150㎜, 더욱 바람직하게는, 15 내지 50㎜의 범위이다. 또, 내경에 대한 길이의 비(L/D)는 3 내지 25, 바람직하게는, 5 내지 15의 범위이다. 각 스태틱 믹서는, 적어도 그의 액체 접촉부가 섬유강화플라스틱(FRP) 등의 실질적으로 비금속재료로 이루어진 것이 바람직하다. 또, 각 스태틱 믹서는, 적어도 그의 액체접촉부가 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지로 피복되어 있는 것이 바람직하다. 스태틱 믹서가 실질적으로 비금속성의 액체접촉부를 지닐 경우, 극성 용매 불용분이 TPU중에 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이와 같은 스태틱 믹서의 예로서는, 내벽을 폴리테트라플루오로에틸렌관 등의 불소계 수지관으로 보호한 금속제의 스태틱 믹서, 노리타케사로부터 시판중인 MX시리즈 등을 들 수 있다.
각 스태틱 믹서는, 히터(또는 재킷) 및 온도센서를 장착하여, 해당 온도센서에 의해 믹서의 온도변화를 검지하고, 따라서 히터에 의해 그 온도를 조절하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 각 스태틱 믹서에 대해서 원료조성에 따라 온도조정을 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 촉매량을 저감해서, 최적의 반응조건하에 TPU를 제조하는 것이 가능하다.
스태틱 믹서부중의 가장 상류위치에 있는 제 1스태틱 믹서 1은, 혼합부의 고속교반기 또는 반응포트에 접속되어 있다. 스태틱 믹서부의 가장 하류측의 스태틱 믹서는, 펠릿화부의 스트랜드 다이 또는 단축 압출기에 접속되어 있다. 스태틱 믹서는, 소망의 혼합효과에 따라 임의의 개수로 함께 접속해서 TPU의 목적과 용도 및 원료조성물에 대응하도록 한다. 예를 들면, 스태틱 믹서는, 길이 3 내지 25m, 바람직하게는, 길이 5 내지 20m로, 또는 10 내지 50유닛, 바람직하게는, 15 내지 35유닛을 연속해서 접속해도 된다. 스태틱 믹서 사이에는 필요에 따라 기어펌프를 설치해서 유량을 조정해도 된다.
펠릿화부는, 수중 펠릿화기 등의 공지의 펠릿화기로 구성되어 있어도 되고, 또는 스트랜드 다이 또는 커터에 의해서 구성되어 있어도 된다.
스태틱 믹서부와 펠릿화부 사이에는, 필요에 따라, 스태틱 믹서부로부터 유출되는 반응생성물을 더욱 혼련하기 위한 단축압출기를 설치해도 된다.
<TPU제조방법>
TPU는 상기 설명한 바와 같은 장치를 이용해서 제조할 수 있다. 예를 들면, 적어도 이소시아네이트화합물과 폴리올을 함유하는 혼합물을 사슬연장제와 함께 스태틱 믹서를 통과시키고, 이들 원료를 함께 혼합하면서 중합시킨다. 특히, 이소시아네이트화합물와 폴리올을 고속교반기에서 함께 충분히 혼합한 후, 고속교반기에서 사슬연장제와 더욱 혼합한 후, 이들 원료를 스태틱 믹서를 통과시키면서 서로 반응시키는 일련의 공정으로 중합을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 이소시아네이트화합물과 폴리올을 먼저 반응시켜 프레폴리머를 제조한 후, 이 프레폴리머와 사슬연장제를 고속교반기에서 혼합하고, 이 혼합물을 스태틱 믹서에서 반응시키는 것이 바람직하다.
이소시아네이트화합물과 폴리올을 고속교반조 내에서, 체류시간 0.05 내지 0.5분, 바람직하게는, 0.1 내지 0.4분, 60 내지 150℃, 바람직하게는, 80 내지 140℃에서 함께 혼합한다. 이소시아네이트화합물과 폴리올과의 혼합물을 반응포트에 유지해서 프레폴리머화를 촉진시킬 경우, 체류시간은 0.1 내지 60분, 바람직하게는, 1 내지 30분이고, 온도는 80 내지 150℃, 바람직하게는, 90 내지 140℃의 범위이다.
어느 경우에 있어서나, 이소시아네이트화합물과 폴리올과의 혼합물을 사슬연장제와 함께 스태틱 믹서내로 공급해서 중합시킨다. 이들은 독립적으로 또는 함께 고속교반기에서 혼합한 후 스태틱 믹서로 공급해도 된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 이소시아네이트화합물과 폴리올을 미리 반응시켜 프레폴리머를 얻은 후, 이 프레폴리머와 사슬연장제를 스태틱 믹서에 도입해서 중합시켜도 된다. 스태틱 믹서의 내부온도는 100 내지 300℃, 바람직하게는, 150 내지 280℃이다. 원료 또는 반응생성물의 공급속도는 10 내지 200kg/h, 바람직하게는, 30 내지 150kg/h로 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 TPU를 제조하는 데는 다른 방법도 이용가능하다. 예를 들면, 이소시아네이트화합물, 폴리올 및 사슬연장제를 고속교반기에서 충분히 혼합하고, 이 혼합물을 벨트상에 연속해서 유출시킨 후, 가열해서 중합을 유도해도 된다.
이들 제조방법에 의해 피시-아이 등의 극성 용매 불용분의 양을 보다 적게 함유하는 TPU를 제공하는 것이 가능하다. 또, 극성 용매 불용분은 TPU를 여과함으로써 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 펠릿형상의 충분히 건조시킨 TPU를, 금속망, 금속제 부직포 또는 폴리머 필터 등의 여과매체를 장착한 출구 선단부를 통해서 압출시켜, 상기 불용분을 여과시킨다. 이 여과에 의해, 불용분 입자를 TPU 1g에 대해서 3×104개 정도(하한치)로 감소시키는 것이 가능하다. 압출기는, 단축압출기 또는 다축압출기가 바람직하다. 금속망은, 통상 100메쉬 이상, 바람직하게는, 500메쉬 이상, 더욱 바람직하게는, 1000메쉬 이상이다. 또, 메쉬 크기가 서로 동일 또는 상이한 복수의 금속망을 중첩해서 사용하는 것이 바람직하다. 폴리머필터로서는, 예를 들면, 후지 듀플렉스 폴리머 필터 시스템(후지필터공업(주) 제품), 아사카 폴리머 필터 시스템(아사카공업(주) 제품) 및 데나 필터(나가세산업(주) 제품)를 들 수 있다.
상기 방법에서 얻어지는 TPU는, 커터 또는 펠릿화기에 의해 분쇄 또는 미세하게 분할한 후, 압출기 또는 사출성형기에 의해 소정의 형상으로 가공해도 된다.
<폴리올>
상기 TPU의 제조에 이용되는 폴리올은, 분자중에 수산기를 2개 이상 지니는 중합체이다. 그 예로서는, 폴리옥시알킬렌 폴리올류, 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜류, 폴리에스테르 폴리올류, 폴리카프로락톤 폴리올류, 폴리카보네이트 디올류 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종이상을 조합해서 이용해도 된다. 폴리옥시알킬렌 폴리올류, 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜류 및 폴리에스테르 폴리올류가 바람직하다.
이들 폴리올은, 수분함량이 충분히 낮아질 때까지 감압하에 가열을 행함으로써 탈수하는 것이 바람직하다. 수분함량은, 바람직하게는, 0.05중량% 이하, 더욱 바람직하게는, 0.03중량% 이하, 더욱더 바람직하게는, 0.02중량% 이하로 저감시키는 것이 바람직하다.
(폴리옥시알킬렌 폴리올류)
폴리옥시알킬렌 폴리올류의 예로서는, 1종 이상의 비교적 저분자량의 2가 알콜류에 프로필렌 옥사이드, 에틸렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드, 스티렌 옥사이드 등의 알킬렌 옥사이드를 부가중합한 폴리옥시알킬렌 글리콜류를 들 수 있다. 바람직한 중합촉매로서는, 수산화 세슘, 수산화 루비듐 등의 알칼리금속화합물, 또는 P=N 결합을 지닌 화합물이 바람직하다.
상기 알킬렌 옥사이드중, 프로필렌 옥사이드 및 에틸렌옥사이드가 특히 바람직하다. 또, 알킬렌옥사이드를 2종 이상 사용한 경우, 프로필렌옥사이드는, 바람직하게는, 알킬렌옥사이드의 총량의 적어도 40중량%, 더욱 바람직하게는, 적어도 50중량%이다. 알킬렌옥사이드가 상기 양의 프로필렌옥사이드를 함유하는 경우, 폴리옥시알킬렌 폴리올은 옥시프로필렌기를 적어도 40중량%이상 함유하는 것이 가능하다.
또, TPU의 내구성 및 기계물성을 향상시키기 위해서, 폴리옥시알킬렌 폴리올은, 그의 분자 말단의 적어도 50몰%, 더욱 바람직하게는, 적어도 60몰%를 1급 수산기로 변환하도록 처리하는 것이 바람직하다. 1급 수산기로의 소망의 레벨의 변환을 얻기 위해서는, 분자 말단에 에틸렌옥사이드를 공중합하는 것이 적합한 방법이다.
상기 TPU의 제조에 이용되는 폴리옥시알킬렌 폴리올의 수평균분자량은, 200 내지 8000의 범위가 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 500 내지 5000이다. TPU의 유리전이온도의 저하 및 유동성의 향상의 관점으로부터, TPU의 제조시에는 분자량 및 옥시알킬렌기의 함유율이 다른 2종이상의 폴리옥시알킬렌 폴리올을 혼합물로서 이용하는 것이 바람직하다. 또, 상기 폴리옥시알킬렌 폴리올에는, 프로필렌옥사이드와의 부가중합으로부터의 부산물인 말단의 불포화 모노올의 양을 적게 함유하는 것이 바람직하다. 폴리옥시알킬렌 폴리올중의 상기 모노올함유량은, JIS K-1557에 기재된 바와 같이 불포화도로서 표현된다. 폴리옥시알킬렌 폴리올의 불포화도는, 0.03meq/g 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 0.02meq/g 이하이다. 불포화도가 0.03meq/g을 초과하면, TPU는 내열성 및 내구성이 저하하는 경향이 있다. 또, 폴리옥시알킬렌 폴리올의 공업적인 제조를 고려해서 불포화도의 하한은 0.001meq/g정도가 적합하다.
(폴리테트라메틸렌에테르 글리콜류)
폴리올은, 테트라히드로푸란을 개환중합해서 얻어지는 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜(이하, "PTMEG"라 약칭함)이어도 된다. PTMEG의 수평균분자량은, 바람직하게는, 250 내지 4000정도, 특히 바람직하게는, 250 내지 3000정도이다.
(폴리에스테르 폴리올류)
폴리에스테르 폴리올의 예로서는, 1종 이상의 저분자량 폴리올과, 저분자량 디카르복시산 및 올리고머산으로부터 선택된 1종 이상의 카르복시산과의 축합에 의해 얻어지는 폴리머를 들 수 있다.
상기 저분자량 폴리올로서는, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 수첨 비스페놀 A, 수첨 비스페놀 F 등을 들 수 있다. 저분자량 디카르복시산으로서는, 글루타르산, 아디프산, 세바스산, 테레프탈산, 이소프탈산, 다이머산 등을 들 수 있다. 폴리에스테르 폴리올의 구체예로서는, 폴리에틸렌부틸렌 아디페이트 폴리올, 폴리에틸렌 아디페이트 폴리올, 폴리에틸렌프로필렌 아디페이트 폴리올, 폴리프로필렌 아디페이트 폴리올 등을 들 수 있다.
폴리에스테르 폴리올의 수평균분자량은, 500 내지 4000정도가 바람직하고, 특히 바람직하게는, 800 내지 3000정도이다.
(폴리카프로락톤 폴리올류)
폴리카프로락톤 폴리올류는, ε-카프롤락톤을 개환중합함으로써 얻을 수 있다.
(폴리카보네이트 디올류)
폴리카보네이트 디올류의 예로서는, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 등의 2가 알콜류와, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디페닐카보네이트 등의 카보네이트화합물과의 축합에 의해 얻어진 생성물을 들 수 있다. 폴리카보네이트 디올류의 수평균분자량은, 바람직하게는, 500 내지 3000정도, 특히 바람직하게는, 800 내지 2000정도이다.
<이소시아네이트화합물>
TPU 제조에 이용되는 이소시아네이트화합물로서는, 이소시아네이트기를 분자중에 2개 이상 지니는 방향족, 지방족 또는 지환식 등의 화합물을 들 수 있다.
(방향족 폴리이소시아네이트류)
방향족 폴리이소시아네이트류의 예로서는, 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,4-이성질체:2,6-이성질체의 중량비 80:20(TDI-80/20) 또는 65:35(TDI-65/35)를 지닌 톨릴렌 디이소시아네이트류의 이성질체 혼합물; 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트 및 이들 디페닐메탄 디이소시아네이트류의 임의의 이성질체의 이성질체 혼합물; 톨루일렌 디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 테트라메틸크실릴렌 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 나프탈렌 디이소시아네이트 등을 들 수 있다.
(지방족 폴리이소시아네이트류)
지방족 폴리이소시아네이트류의 예로서는, 에틸렌 디이소시아네이트,
트리메틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트,
헥사메틸렌 디이소시아네이트, 옥타메틸렌 디이소시아네이트,
노나메틸렌 디이소시아네이트, 2,2'-디메틸펜탄 디이소시아네이트,
2,2,4-트리메틸헥산 디이소시아네이트, 데카메틸렌 디이소시아네이트,
부텐 디이소시아네이트, 1,3-부타디엔-1,4-디이소시아네이트,
2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트,
1,6,11-운데카메틸렌 트리이소시아네이트,
1,3,6-헥사메틸렌 트리이소시아네이트,
1,8-디이소시아나토-4-이소시아나토메틸옥탄,
2,5,7-트리메틸-1,8-디이소시아나토-5-이소시아나토메틸옥탄,
비스(이소시아나토에틸)카보네이트, 비스(이소시아나토에틸)에테르,
1,4-부틸렌글리콜 디프로필에테르-ω,ω'-디이소시아네이트,
리신 이소시아나토메틸 에스테르, 리신 트리이소시아네이트,
2-이소시아나토에틸-2,6-디이소시아나토헥사노에이트,
2-이소시아나토프로필-2,6-디이소시아나토헥사노에이트,
비스(4-이소시아나토-n-부틸리덴)펜타에리트리톨 등을 들 수 있다.
(지환식 폴리이소시아네이트류)
지환식 폴리이소시아네이트류의 예로서는, 이소포론 디이소시아네이트,
비스(이소시아나토메틸)시클로헥산, 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트,
시클로헥산 디이소시아네이트, 메틸시클로헥산 디이소시아네이트,
2,2'-디메틸디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 다이머산 디이소시아네이트,
2,5-디이소시아나토메틸-비시클로[2.2.1]-헵탄,
2,6-디이소시아나토메틸-비시클로[2.2.1]-헵탄,
2-이소시아나토메틸-2-(3-이소시아나토프로필)-5-이소시아나토메틸-비시클로[2.2.1]-헵탄,
2-이소시아나토메틸-2-(3-이소시아나토프로필)-6-이소시아나토메틸-비시클로[2.2.1]-헵탄,
2-이소시아나토메틸-3-(3-이소시아나토프로필)-5-(2-이소시아나토에틸)-비시클로[2.2.1]-헵탄,
2-이소시아나토메틸-3-(3-이소시아나토프로필)-6-(2-이소시아나토에틸)-비시클로[2.2.1]-헵탄,
2-이소시아나토메틸-2-(3-이소시아나토프로필)-5-(2-이소시아나토에틸)-비시클로[2.2.1]-헵탄,
2-이소시아나토메틸-2-(3-이소시아나토프로필)-6-(2-이소시아나토에틸)-비시클로[2.2.1]-헵탄 등을 들 수 있다.
이들 폴리이소시아네이트류는, 우레탄류, 카르보디이미드류, 우레토이민류, 뷰렛류, 알로파네이트류 또는 이소시아누레이트류를 지닌 변성형태로 이용해도 된다.
바람직한 폴리이소시아네이트류로서는,
4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI),
수첨 MDI(디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(HMDI)),
p-페닐렌 디이소시아네이트(PPDI), 나프탈렌 디이소시아네이트(NDI),
헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI),
2,5-디이소시아나토메틸-비시클로[2.2.1]-헵탄(2,5-NBDI),
2,6-디이소시아나토메틸-비시클로[2.2.1]-헵탄(2,6-NBDI) 등을 들 수 있다. 이들 중, MDI, HDI, HMDI, PPDI, 2,5-NBDI 및 2,6-NBDI가 바람직하게 이용된다. 이들 디이소시아네이트류도, 우레탄류, 카르보디이미드류, 우레토이민류 또는 이소시아누레이트류를 지닌 변성형태로 이용해도 된다.
<사슬연장제>
TPU제조에 이용되는 사슬연장제는, 분자중에 수산기를 2개 이상 지니는 지방족, 방향족, 복소환식 또는 지환식의 저분자량의 폴리올이 바람직하다. 사슬연장제는, 그의 수분함량이 충분한 수준으로 낮아질 때까지 감압하에 가열함으로써 탈수하는 것이 바람직하다. 수분함량은 바람직하게는, 0.05중량% 이하, 더욱 바람직하게는, 0.03중량% 이하, 더더욱 바람직하게는, 0.02중량% 이하로 저감시킨다.
지방족 폴리올류로서는, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올,
1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 글리세린, 트리메틸올프로판 등을 들 수 있다. 방향족, 복소환 또는 지환식 폴리올류로서는, p-크실렌 글리콜,
비스(2-하이드록시에틸)테레프탈레이트,
비스(2-하이드록시에틸)이소프탈레이트, 1,4-비스(2-하이드록시에톡시)벤젠,
1,3-비스(2-하이드록시에톡시)벤젠, 레조르신, 하이드로퀴논,
2,2'-비스(4-하이드록시시클로헥실)프로판,
3,9-비스(1,1-디메틸-2-하이드록시에틸)-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸,
1,4-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디올 등을 들 수 있다.
사슬연장제는 단독으로 또는 2종이상 조합해서 이용해도 된다.
<촉매>
상기 TPU는, 유기금속화합물 등의 폴리우레탄을 제조할 때에 광범위하게 이용되는 통상의 촉매에 의한 촉매작용하에 제조해도 된다. 적절한 촉매로서는, 아세트산 주석, 옥틸산 주석, 올레산 주석, 라우르산 주석, 디부틸주석 디아세테이트, 디부틸주석 디라우레이트, 디부틸주석 디클로라이드, 옥탄산 아연, 나프텐산 아연, 나프텐산 니켈 및 나프텐산 코발트 등의 유기금속화합물을 들 수 있다. 이들 촉매는 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종이상 조합해서 사용해도 된다. 촉매의 사용량은 폴리올 100중량부에 대해서, 0.0001 내지 2.0중량부, 바람직하게는, 0.001 내지 1.0중량부이다.
<첨가제>
TPU에는, 열안정제나 광안정제와 같은 첨가제를 첨가하는 것이 바람직하다. 이들 첨가제는, TPU의 제조시 또는 제조 후의 어느 때에 첨가해도 되지만, TPU의 제조시 반응원료 내에 미리 용해시키는 것이 바람직하다.
열안정제로서는, 힌더드페놀계 산화방지제, 인계 열안정제, 락톤계 열안정제 또는 황계 열안정제 등을 들 수 있다. 구체예로서는, 예를 들면, 이르가녹스(IRGANOX) 시리즈 1010, 1035, 1076, 1098, 1135, 1222, 1425WL, 1520L, 245, 3790, 5057, 이르가포스(IRGAFOS)시리즈 168, 126, HP-136(이상 모두 치바 스페셜리티 케미컬즈(주) 제품) 등을 들 수 있다.
광안정제로서는, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 트리아딘계 자외선 흡수제, 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조에이트계 광안정제, 힌더드 아민계 광안정제 등을 들 수 있다. 구체예로서는, 티누빈(TINUVIN) P, 티누빈 시리즈 234, 326, 327, 328, 329, 571, 144, 765, B75(이상 모두 치바 스페셜리티 케미컬즈(주) 제품) 등을 들 수 있다.
이들 열안정제 및 광안정제의 사용량은, 각각 TPU에 대해서, 바람직하게는, 0.01 내지 1중량%, 더욱 바람직하게는, 0.1 내지 0.8중량%이다.
또, 상기 TPU에는, 필요에 따라서, 가수분해 방지제, 이형제, 착색제, 윤활제, 방청제, 충전제 등을 첨가해도 된다.
<
폴리머
>
본 발명의 신축성 부직포를 형성하기 위한 폴리머는, 상기 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(TPU) 단독으로 이루어져 있어도 된다. 폴리머는, 본 발명의 목적을 저해하는 일없이 필요에 따라 다른 열가소성 폴리머(폴리머류)를 함유해도 된다. 상기 폴리머가 TPU와 다른 열가소성 폴리머(폴리머류)를 함유할 경우, TPU는 바람직하게는, 10중량%이상, 더욱 바람직하게는, 50중량%이상, 더욱더 바람직하게는, 65중량%이상, 최적으로는 75중량%이상 지니는 것이 바람직하다. 폴리머가 상기 TPU를 10중량%이상 지닐 경우, 그로부터 얻어진 신축성 부직포는 탄성이 충분하고, 잔류왜곡이 낮다. 예를 들면, 이러한 신축성 부직포는, 신축성을 반복해서 발휘하는 것을 필요로 하는 의류, 위생재료, 스포츠용품용의 재료 등의 적합하게 이용할 수 있다.
(다른 열가소성 폴리머)
상기 다른 열가소성 폴리머는, 부직포를 형성할 수 있다면 특히 한정되지 않는다. 그 예로서는, 스티렌계 엘라스토머, 폴리올레핀계 엘라스토머, 염화 비닐 엘라스토머, 폴리에스테르류, 에스테르계 엘라스토머, 폴리아미드류, 아미드계 엘라스토머, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등의 폴리올레핀류, 폴리락트산 등을 들 수 있다.
스티렌계 엘라스토머로서는, 폴리스티렌블록과 부타디엔고무블록 또는 이소프렌고무블록에 의거한 디블록 및 트리블록 코폴리머를 들 수 있다. 이들 고무블록은 불포화 또는 완전히 수소화된 것이어도 된다. 스티렌계 엘라스토머의 구체예로서는, KRATON 폴리머(셸케미컬(주) 제품), SEPTON(쿠라레(주) 제품), TUFTEC(아사히카세이(주) 제품), LEOSTOMER(리켄 테크노스(주) 제품) 등의 상품명으로 시판되고 있는 엘라스토머를 들 수 있다.
폴리올레핀계 엘라스토머로서는, 에틸렌/α-올레핀 코폴리머, 프로필렌/α-올레핀 코폴리머를 들 수 있다. 그의 구체예로서는, TAFMER(미츠이 카가쿠(주) 제품), Engage(에틸렌/옥텐 코폴리머, 듀폰 다우엘라스토머사 제품), CATALLOY(결정성 올레핀 코폴리머, 몬텔(주) 제품) 등을 들 수 있다.
염화 비닐계 엘라스토머로서는, 레오닐(리켄 테크노스(주) 제품), 포스미레(신에츠 폴리머사 제품) 등을 들 수 있다.
에스테르계 엘라스토머로서는, HYTREL(E. I. 듀폰(주) 제품), 펠프렌(토요보사 제품) 등을 들 수 있다.
아미드계 엘라스토머로서는, PEBAX(아토피나 재팬(주) 제품) 등을 들 수 있다.
또, 열가소성 폴리머의 기타 예로서는, DUMILAN(에틸렌/아세트산 비닐/비닐알콜 코폴리머, 미츠이 타케다 케미컬(주) 제품), NUCREL(에틸렌/(메타)아크릴산 코폴리머 수지, 듀폰-미츠이 폴리케미컬(주) 제품), ELVALOY(에틸렌/아크릴산 에스테르/카본옥사이드 터폴리머, 듀폰-미츠이 폴리케미컬(주) 제품) 등을 들 수 있다.
이들 다른 열가소성 폴리머는, TPU와 용융배합한 후, 펠릿화하고 나서 방사해도 된다. 또는, 이들은 펠릿화하고 나서, TPU펠릿과 배합하여, 함께 방사해도 된다.
(첨가제)
폴리머에는, 열안정제, 내후안정제 등의 각종 안정제, 대전방지제, 슬립제, 방운제, 윤활제, 염료, 안료, 천연유, 합성유, 왁스 등의 첨가제를 함유시켜도 된다.
안정제의 예로서는, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀(BHT) 등의 노화방지제;
테트라키스[메틸렌-3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오나토]메탄,
β-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피온산 알킬에스테르,
2,2'-옥사미도비스[에틸-3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트,
이르가녹스 1010(상품명, 힌더드 페놀계 산화방지제) 등의 페놀계 산화방지제;
스테아르산 아연, 스테아르산 칼슘, 1,2-하이드록시스테아르산 칼슘 등의 지방산 금속염;
글리세린 모노스테아레이트, 글리세린 디스테아레이트,
펜타에리트리톨 모노스테아레이트, 펜타에리트리톨 디스테아레이트,
펜타에리트리톨 트리스테아레이트 등의 다가 알콜의 지방산 에스테르 등을 들 수 있다. 이들 안정제는, 단독으로 또는 2종이상 조합해서 이용해도 된다.
<신축성 부직포>
본 발명의 신축성 부직포는, 상기 TPU함유 폴리머를 스펀본딩함으로써 제조된다. 스펀본딩은, 종래의 수법이어도 된다. 예를 들면, 일본국 공개특허 소60-155765호 공보에 개시된 방법을 이용할 수 있다. 구체적인 예시방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 폴리머를 방사구(spinneret)를 통해 복수의 섬유로 용융방사한다. TPU와 기타 열가소성 폴리머(폴리머류)를 조합해서 사용할 경우, 외피-코어형, 분할형, 해도형 또는 사이드 바이 사이드형을 지닌 복합섬유로 형성해도 된다. 여기서 사용한 바와 같이, "복합섬유"란, 길이/직경비가 섬유라 불리는 스트랜드에 적합한 상이 적어도 2상 존재하는 섬유를 말한다. 여기서, 직경은 섬유의 단면을 원으로 가정한 것으로 고려한다. 외피-코어형에는 3종류가 있다. 즉,
원형의 코어부와 도넛형상의 외피부가 동심관계로 배열된 동심형;
코어부가 외피부 내에 완전히 내포되어 있고, 코어부의 중심과 외피부의 중심이 서로 떨어져 있는 편심형; 및
코어부의 중심과 외피부의 중심이 서로 멀리 떨어져 있어 코어부가 외피부로부터 부분적으로 노출되어 있는 노출코어형.
이어서, 압출된 섬유를 냉각실로 도입해서 냉각풍에 의해 급랭한 후, 공기에 의해 연신하고, 이동포집면 상에 퇴적시킨다. 상기 제조방법에 있어서,
방사구를 지닌 다이의 온도는, 통상 180 내지 240℃, 바람직하게는, 190 내지 230℃, 더욱 바람직하게는, 200 내지 225℃이고;
냉각풍의 온도는, 경제성 및 방사성의 관점으로부터, 통상 5 내지 50℃, 바람직하게는, 10 내지 40℃, 더욱 바람직하게는, 15 내지 30℃이며;
연신 공기의 속도는 통상 100 내지 10,000m/분, 바람직하게는, 500 내지 10,000m/분이다.
상기 설명한 바와 같이 형성된 섬유의 직경은, 통상 50㎛ 이하, 바람직하게는, 40㎛ 이하, 더욱 바람직하게는, 30㎛ 이하이다. 이들 섬유간의 직경의 편차는, 멜트블로운(melt-blown) 섬유간의 직경의 편차보다도 작다. 섬유직경의 표준편차(Sn)를 평균섬유직경(Xave)으로 나눈 값(Sn/Xave)은 0.15 이하, 바람직하게는, 0.12 이하, 더욱 바람직하게는, 0.10 이하이다. Sn/Xave값이 작을수록, 부직포 표면이 더욱 평탄화되어, 촉감이 현저하게 향상된다.
이어서, 상기 섬유를 이동포집면 상에 웨브형상으로 퇴적시킨 후, 이 퇴적물을 부분적으로 교락(交絡: entangle) 또는 융착처리한다. 교락처리는, 니들펀치, 워터젯 또는 초음파 실링에 의해 수행해도 되고, 융착은 열엠보싱 롤에 의해 실시해도 된다. 열엠보싱 롤에 의한 융착이 바람직하게 이용된다. 열엠보싱 온도는 통상 50 내지 160℃, 바람직하게는, 70 내지 150℃이다. 열엠보싱 롤은 임의의 엠보싱 면적율을 지녀도 되나, 바람직하게는, 5 내지 30%이다.
상기 설명한 바와 같은 열엠보싱 가공에 의하면, 섬유를 그들의 열로 자체 융착시키는 멜트블로잉 처리보다도 기계적 접합이 섬유간에 보다 강고한 접착력으로 접합시키므로, 인장강도, 최대강도 및 파단시의 신장률을 포함한 특성이 고도로 향상될 수 있다. 또, 엠보싱된 영역은 신장시 파괴에 대해 매우 내성이 강하므로, 잔류왜곡도 감소시킬 수 있다.
이와 같은 부직포는, 우수한 신축성을 지니고, 의류, 위생재료 및 스포츠 용품용 재료와 같이 피부와 접촉하는 재료에 바람직하게 이용된다. 위생재료로서는, 1회용 기저귀, 생리용 냅킨, 소변흡수패드 등을 들 수 있다.
상기 신축성 부직포의 100% 신장시에 있어서의 평량(basis weight)당의 인장강도는 1 내지 50gf/평량, 바람직하게는, 1.5 내지 30gf/평량, 더욱 바람직하게는, 2 내지 20gf/평량이다. 인장강도가 1gf/평량 이상이면, 신축성 부직포는 의류, 위생재료 및 스포츠 용품용 재료에 이용할 경우, 인체에의 양호한 적합성을 발휘할 수 있다.
신축성 부직포의 평량당의 최대강도는, 5 내지 100gf/평량, 바람직하게는, 10 내지 70gf/평량, 더욱 바람직하게는, 15 내지 50gf/평량이다. 최대강도가 5gf/평량 이상으로 되면, 신축성 부직포는, 의류, 위생재료 및 스포츠 용품용 재료에 이용할 경우, 파단에 대한 내성이 더욱 좋아질 것이다.
또, 신축성 부직포의 최대 신장률은, 50 내지 1200%, 바람직하게는, 100 내지 1000%, 더욱 바람직하게는, 150 내지 700%이다. 최대신장률이 50%이상인 경우, 신축성 부직포는 의류, 위생재료 및 스포츠 용품용 재료에 이용할 경우, 편안한 착용감을 제공한다.
신축성 부직포의 100%신장 후의 잔류왜곡은 통상 50% 이하, 바람직하게는, 35% 이하, 더욱 바람직하게는, 30% 이하이다. 잔류왜곡이 50% 이하이면, 의류, 위생재료 및 스포츠 용품용 재료 등의 부직포의 변형이 덜 현저해지게 된다.
신축성 부직포의 평량은 3 내지 200g/㎠, 바람직하게는, 5 내지 150g/㎠의 범위이다.
<
적층체
>
본 발명의 신축성 부직포는, 신장성 부직포와 접합해서 촉감이 더욱 부드러운 신축성의 적층체를 형성하는 것이 가능하다.
신장성 부직포는, 본 발명에 의한 신축성 부직포의 신축성 한계로 연신될 수 있는 한 특히 한정되지 않는다. 적층체를 1회용 기저귀 등의 위생재료용으로 하고자 할 경우, 우수한 촉감, 높은 신축성 및 우수한 열봉합성의 관점으로부터, 폴리올레핀류, 특히 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌을 함유하는 폴리머로 이루어지는 것이 바람직하다. 또, 열엠보싱을 적층체의 제조에 이용할 경우, 신축성 부직포는, 본 발명의 의한 신축성 부직포에 의한 양호한 상용성 및 접착성을 지닌 폴리머로 이루어진 것이 바람직하다.
신축성 부직포를 구성하는 섬유는, 단성분형, 외피-코어형, 분할형, 해도형 또는 사이드 바이 사이드형을 지니는 것이 바람직하다. 신축성 부직포는 상이한 형태를 지닌 섬유의 혼합물로 이루어져 있어도 된다.
신축성 적층체는, 이하의 일련의 공정에 의해 제조할 수 있다. 즉,
본 발명에 의한 신축성 섬유를 전술한 방법에 의해 포집면 상에 퇴적시키고;
상기 신축성 섬유 웨브상에 신장성 섬유를 퇴적시키고;
상기 신축성 섬유와 신장성 섬유를 전술한 어느 하나의 방법에 의해서 서로 교락 또는 융착시켜 신축성 부직포층과 신장성 부직포층으로 이루어진 적층체를 형성한다. 상기 적층체는, 신축성 부직포와 신장성 부직포를 접착제에 의해 접합해서 형성해도 된다.
열엠보싱 가공을 적층체의 제조에 이용할 경우, 신축성 부직포에 대한 상기 설명한 것과 마찬가지 조건하에 행하는 것이 바람직하다. 적절한 접착제로서는, 아세트산 비닐계 접착제, 염화비닐계 접착제, 폴리비닐알콜계 접착제 등의 수지계 접착계; 스티렌/부타디엔계 접착제, 스티렌/이소프렌계 접착제, 우레탄계 접착제 등의 고무계 접착제 등을 들 수 있다. 이들 접착제를 유기용제중에 용해시킨 용제계 접착제 및 이들 접착제를 에멀젼화한 수성 에멀젼 접착제를 이용하는 것도 가능하다. 이들 접착제중에서도, 스티렌/이소프렌계 접착제 및 스티렌/부타디엔계 접착제 등의 핫멜트 고무계 접착제가, 적층체의 부드러운 촉감을 유지하면서 효과를 얻을 수 있기 때문에 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 적층체는, 상기 신축성 부직포로 이루어진 층상에 열가소성 폴리머필름을 적층함으로써 제조해도 된다. 상기 열가소성 폴리머필름은 통기성 또는 개공성 필름이어도 된다.
본 발명을 이하의 실시예에 의해 설명하나, 본 발명은 이들로 하등 한정되는 것은 아니다. 실시예 및 비교예에 있어서, TPU를 분석 및 시험해서, 하기의 방법에 의해 그들의 특성을 구하였다.
(1) 응고개시온도
디스크 스테이션 형식 SSC 5200H(세이코전자공업(주) 제품)에 접속된 시차주사열량계(DSC 220C)에 의해 응고개시온도를 얻었다. 시료인 분쇄한 TPU 약 8㎎을 알루미늄팬상에서 칭량해서 덮개를 씌우고 크림핑하였다. 기준은, 알루미나를 이용해서 마찬가지 방법으로 제조하였다. 시료와 기준을 셀내의 소정의 위치에 놓고, 유량 40N㎖/분으로 공급된 질소기류하에서 실험을 행하였다. 온도는, 실온으로부터 10℃/분의 속도로 230℃까지 승온하고, 이 온도에서 5분간 유지하고 나서, 10℃/분의 속도로 -75℃까지 강온시켰다. 이 실험에서 기록된 발열프로파일로부터, TPU의 응고에 유래하는 발열피크의 개시점(초기상승온도)을 응고개시온도(℃)로서 얻었다.
(2) 극성 용매 불용분 입자수
세공전기저항법에 의거해서 입자크기분포 분석장치인 멀티사이저 II(베크만 콜터사 제품)상에서 극성 용매 불용분 입자수를 계수하였다. 5ℓ의 세퍼러블 플라스크에, 디메틸아세트아미드(와코 특급, 와코쥰야쿠공업(주) 제품) 3500g과 티오시안산 암모늄(특급시약, 쥰세이카가쿠(주) 제품) 145.83g을 주입하였다. 이들을 실온에서 24시간에 걸쳐서 용액화 시켰다. 이 용액을 1㎛의 멤브레인 필터를 통해 감압하에 여과하였다. 이와 같이 해서 시약 A를 얻었다. 그 후, 200cc 유리병에 시약 A 180g과 TPU펠릿 2.37g을 정확하게 칭량해 넣었다. TPU의 가용분을 3시간에 걸쳐 용해시켰다. 이와 같이 해서 얻어진 용액을 시료로서 이용하였다. 상기 멀티사이저 II에 100㎛ 개구관을 부착하고, 해당 분석장치 내에 존재하는 용매를 시약 A로 치환하였다. 압력을 약 3000mmAq로 감압하였다. 그 후, 충분히 세정한 비이커에 시약 A를 120g 칭량하였다. 블랭크 측정은, 발생한 펄스량이 50개/분 이하를 제공하도록 행하였다. 적절한 전류와 이득을 수동으로 설정한 후, 10㎛의 미가교 폴리스티렌 표준입자를 이용해서 검량을 행하였다. 측정을 수행하기 위해, 충분히 세정된 비이커에 시약 A 120g 및 시료 약 10g을 투입하였다. 측 정은 210초간 행하였다. 이 측정 동안 계수된 입자수를, 개구관 내로 흡인된 TPU의 양으로 나누어서 TPU중의 극성 용매 불용분의 수(개/g)를 구하였다. TPU의 양은, 이하의 식에 의해 산출하였다:
TPU양 = {(A/100)×B/(B+C)}×D
(식중, A는 시료중의 TPU농도(중량%), B는 비이커 내에 칭량된 시료의 양, C는 비이커 내에 칭량된 시약 A의 양, D는 측정 동안(210초간) 개구관 내로 흡인된 용액의 양).
(3) 경질 영역에 기인된 융해열비
디스크 스테이션 형식 SSC 5200H(세이코전자공업(주) 제품)에 접속된 시차주사열량계(DSC 220C)에 의해 경질 영역에 기인된 융해열비를 얻었다. 시료인 분쇄한 TPU 약 8㎎을 알루미늄팬 상에서 칭량해서 덮개를 씌우고 크림핑하였다. 기준은, 알루미나를 이용해서 마찬가지 방법으로 제조하였다. 시료와 기준을 셀내의 소정의 위치에 놓고, 유량 40N㎖/분으로 공급된 질소기류하에서 실험을 행하였다. 온도는, 실온으로부터 10℃/분의 속도로 230℃까지 승온하였다. 이 실험에서 기록된 흡열프로파일로부터, 90 내지 140℃의 온도범위 내의 흡열피크로부터 구한 융해열의 총합(a)와, 140℃를 초과해서 220℃까지의 온도범위 내의 흡열피크로부터 구한 융해열의 총합(b)를 얻었다. 이들 값을, 하기 식에 대입해서 경질 영역에 기인된 융해열비를 구하였다:
융해열(%) = a/(a+b)×100.
(4) 200℃에서의 용융점도
길이 30㎜, 직경 1㎜의 노즐을 구비한 카피로그래프 형식 1C(토요세이키(주) 제품)상에서 TPU의 전단속도 100sec-1에서의 200℃에서의 용융점도(㎩·s)를 구하였다.
(5) TPU의 수분함량
수분량 측정장치인 형식 AVQ-5S와 기화장치인 형식 EV-6(모두 히라누마 산교사 제품)상에서 TPU의 수분함량(ppm)을 측정하였다. TPU펠릿 약 2g을 팬 위에서 칭량하고 250℃의 가열로에 투입하였다. 기화한 수분을 수분량측정장치의 수분없는 적정 셀에 도입하고, 칼피셔 시약을 이용해서 적정을 행하였다. 전극간의 전압이 20초 동안 변화하지 않고 유지된 경우, 상기 셀 내의 수분함량의 증가가 멈춘 것으로 여겨 적정을 종료하였다.
(6) 경도(쇼어 A)
23℃, 50% RH에서 JIS K-7311에 따라 TPU를 시험하였다. 이 시험에서는, 듀로미터는 타입 A를 이용하였다.
(7) 평균 최소섬유직경
연신 속도를 제외하고 부직포의 제조와 마찬가지 조건하에 용융방사를 수행하였다. 방사시, 필라멘트의 연신속도는, 필라멘트 파단이 일어날 때까지 250m/분씩 단계적으로 증가시키고, 그로부터 250m/분씩 낮추었다. 상기 설명한 바와 같이 해서 구한 연신속도에서, 연신 속도를 제외하고 부직포의 제조와 마찬가지 조건하에 섬유의 연신을 행하였다. 연심된 섬유를 퇴적해서 웨브를 형성하였다. 이 웨브를, 최소섬유직경을 지닌 웨브로서 정의하였다. 이 최소섬유직경을 지닌 웨브의 상을 200배 확대 촬영하여, 치수측정소프트웨어인 Pixs 2000 Ver 2.0(이노테크사 제품)상에서 해석하였다. 임의의 100본의 섬유에 대해서 직경을 측정해서 평균하여 이들 섬유의 평균최소섬유직경(㎛)을 구하였다.
(8) 평균섬유직경 및 표준편차
전자현미경에 의해 실시예에 있어서의 부직포의 상을 200배 확대촬영하였다. 비교예에서는, 전자현미경에 의해 부직포중의 파단 또는 융착 섬유의 상을 200배 확대촬영하였다. 이들 상에 있어서의 임의의 100본의 섬유의 직경(Xi, 단위: ㎛)을 측정하였다. 그 결과를 평균해서 평균섬유직경(Xave, 단위: ㎛)을 구하였다. 이하의 식으로부터(n=100), 표준편차(Sn, 단위: ㎛)를 얻었다:
(9) 필라멘트 파단의 발생
방사구 근방으로부터 방사상황을 육안으로 관찰하고 5분간의 필라멘트 파단의 발생(회/5분)을 계수하였다. "필라멘트 파단"의 계수는, 방사중에 1개의 필라멘트가 파단된 때에 행하고, 접착된 필라멘트가 파손된 경우는 무시하였다(별도로 융착 섬유로서 계수하였음).
(10) 융착 섬유의 발생
방사구 근방으로부터 방사상황을 육안으로 관찰하고 5분간 융착섬유의 발생(회/5분)을 계수하였다.
(11) 최대 강도 및 최대 신장
부직포로부터, 기계 방향(MD)으로 5.0㎝, 가로 방향(CD)으로 2.5㎝인 각 시험편 5매를 잘랐다. 이들을 각각 척간의 간극 30㎜, 속도 30㎜/분으로 연신하여 최대하중에서의 신장율을 구하였다. 상기 5매의 시험편에 대한 최대하중에서의 신장률을 평균하여 최대신장률(%)을 구하였다. 또, 상기 5매의 시험편에 대한 최대하중의 평균을 평량으로 나누어서 최대강도(gf/평량)를 구하였다.
(12) 잔류왜곡 및 인장강도
부직포로부터, 기계 방향(MD)으로 5.0㎝, 가로 방향(CD)으로 2.5㎝인 각 시험편 5매를 잘랐다. 이들을 각각 척간의 간극 30㎜, 속도 30㎜/분, 신장률 10%로 연신하였다. 그 직후, 각 시험편을 상기와 동일한 속도로 그의 원래의 길이까지 회복시켜서, 0gf의 인장하중에서 왜곡을 측정하였다. 5매의 시험편의 100%신장률에서의 하중을 평균하고, 이 평균치를 평량으로 나누어서, 인장강도(gf/평량)를 구하였다. 또, 상기 5매의 시험편의 왜곡을 평균하여 잔류왜곡(%)을 구하였다.
(13) 촉감
상기 스펀본딩된 부직포의 촉감에 대해서 10명의 시험자에 의해 평가하였다. 이 평가를 이하의 기준에 의거해서 행하였다:
A: 시험자 10명중 10명이, 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고 한 경우.
B: 시험자 10명중 9명 내지 7명이, 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고 한 경우.
C: 시험자 10명중 6명 내지 3명이, 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고 한 경우.
D: 시험자 10명중 2명 내지 0명이, 상기 부직포가 끈적거림이 없어 촉감이 좋았다고 한 경우.
<TPU 제조예 1>
4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(이하 "MDI"라 칭함)(상품명: 코스모네이트 PH, 미츠이 타케다 케미컬(주) 제품) 280.3중량부를 이소시아네이트화합물저장탱크(이하, "탱크 A"라 칭함)에, 질소분위기중에서 투입하고, 기포가 일어나지 않도록 하면서 교반하에 45℃로 가온하였다.
이와 별도로, 폴리올저장탱크(이하, "탱크 B"라 칭함)에 질소분위기하에서,
수평균분자량이 1000인 폴리에스테르 폴리올(상품명: 타켈락(Takelac) U2410, 미츠이 타케다 케미컬(주) 제품) 219.8중량부;
수평균분자량이 2000인 폴리에스테르 폴리올(상품명: 타켈락 U2420, 미츠이 타케다 케미컬(주) 제품) 439.7중량부;
비스(2,6-디이소프로필 페닐)카르보디이미드(상품명: 스태빌라이저 7000, RASCHIG GmbH사 제품) 2.97중량부;
힌더드 페놀계 산화방지제(상품명: 이르가녹스 1010, 치바 스페셜리티 케미컬(주) 제품) 2.22중량부; 및
벤조트리아졸계 자외선 흡수제(상품명: JF-83, 조호쿠카가쿠(주) 제품) 2.22중량부를 주입하였다.
상기 내용물을 교반하에 90℃로 하였다. 이 혼합물을 폴리올 용액 1이라 칭한다.
이와 별도로, 사슬연장제인 1,4-부탄디올(BASF 재팬(주) 제품) 60.2중량부를 질소분위기하, 사슬연장제 보관탱크(이하 "탱크 C"라 칭함)에 주입하고, 50℃로 하였다.
이들 재료로부터 추정되는 경질의 세그먼트량은 34중량%였다.
그 후, 기어펌프 및 유량계를 지닌 송액라인을 통해 MDI를 16.69㎏/h의 일정한 유속으로, 폴리올 용액 1을 39.72㎏/h의 일정한 유속으로, 각각 120℃로 온도 조정된 고속교반기(형식 SM40, 사쿠라 플랜트(주) 제품)에 공급하였다. 이들을 2000rpm에서 2분간 교반함으로써 혼합한 후, 이 혼합액을 120℃로 온도조정된 교반기장착 반응포트에 공급하였다. 이어서, 상기 혼합액을 상기 반응포트로부터 56.41㎏/h의 일정한 유속으로, 또, 1,4-부탄디올을 탱크 C로부터 3.59㎏/h의 일정한 유속으로 각각, 120℃로 온도조정된 고속교반기(형식 SM40)에 공급하고, 이들을 2000rpm에서 2분간 교반함으로써 혼합하였다. 얻어진 혼합물을, 내부가 테플론(등록상표)으로 피복되거나 또는 테플론(등록상표)관으로 보호된 일련의 스태틱 믹서를 통과시켰다. 상기 스태틱 믹서는, 각각 길이 0.5m, 내부직경 20㎜인 제 1 내지 제 3 스태틱 믹서(온도: 250℃)와, 각각 길이 0.5m, 내부직경 20㎜인 제 4 내지 제 6 스태틱 믹서(온도: 220℃)와, 각각 길이 1.0m, 내부직경 34㎜인 제 7 내지 제 12 스태틱 믹서(온도: 210℃)와, 각각 길이 0.5m, 내부직경 38㎜인 제 13 내지 제 15 스태틱 믹서(온도: 200℃)가 직렬로 구성되어 있다.
제 15스태틱 믹서로부터 유출된 반응생성물을, 기어펌프를 통해서 폴리머 필터(데나 필터, 나가세산업(주) 제품)를 출구선단에 부착한 단축 압출기(직경 65㎜, 200 내지 215℃로 온도조정됨)에 도입하고, 스트랜드 다이를 통해 압출하였다. 얻어진 스트랜드를 수냉한 후, 펠릿화기에 의해 연속적으로 펠릿화하였다. 이 펠릿을 85 내지 90℃의 건조기에서 8시간에 걸쳐 유지하였다. 이와 같이 해서, 수분함량이 65ppm인 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(TPU-1)를 얻었다.
시험 결과, 상기 TPU-1의 응고개시온도는 115.6℃였고, 1g당의 극성 용매 불용분 입자수는 1.40×106개 함유되어 있었다. 이와 별도로, TPU-1을 시험편으로 사출성형한 바, 그 시험편의 경도는 86A였다. 또, TPU-1의 200℃ 용융점도는 2100㎩·s였고, 경질 영역에 기인된 융해열비는 62.8%였다.
<TPU 제조예 2>
MDI 288.66중량부를 탱크 A에, 질소분위기중에서 투입하고, 기포가 일어나지 않도록 하면서 교반하에 45℃로 가온하였다.
이와 별도로, 탱크 B에 질소분위기하에서,
수평균분자량이 1000인 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(상품명: PTG-1000, 호도가야 카가쿠(주) 제품) 216.2중량부;
수평균분자량이 2000인 폴리에스테르 폴리올(상품명: 타켈락 U2720, 미츠이 타케다 케미컬(주) 제품) 432.5중량부;
이르가녹스 1010 2.22중량부; 및
JF-83 2.22중량부를 주입하였다.
상기 내용물을 교반하에 95℃로 하였다. 이 혼합물을 폴리올 용액 2라 칭한다.
이와 별도로, 사슬연장제인 1,4-부탄디올 62.7중량부를 질소분위기하, 탱크 C에 주입하고, 50℃로 하였다.
이들 재료로부터 추정되는 경질의 세그먼트량은 35중량%였다.
그 후, 기어펌프 및 유량계를 지닌 송액라인을 통해 MDI를 17.24㎏/h의 일정한 유속으로, 폴리올 용액 2를 39.01㎏/h의 일정한 유속으로, 각각 120℃로 온도 조정된 고속교반기(형식 SM40)에 공급하였다. 이들을 2000rpm에서 2분간 교반함으로써 혼합한 후, 이 혼합액을 120℃로 온도조정된 교반기장착 반응포트에 공급하였다. 이어서, 상기 혼합액을 상기 반응포트로부터 56.25㎏/h의 일정한 유속으로, 또, 1,4-부탄디올을 탱크 C로부터 3.74㎏/h의 일정한 유속으로 각각, 120℃로 온도조정된 고속교반기(형식 SM40)에 공급하고, 이들을 2000rpm에서 2분간 교반함으로써 혼합하였다. 얻어진 혼합물을, 제조예 1에 기재한 바와 같은 직렬의 스태틱 믹서에 통과시켰다.
제 15스태틱 믹서로부터 유출된 반응생성물을, 제조예 1과 마찬가지 방법으로 펠릿화하였다. 이 펠릿을 85 내지 90℃의 건조기에서 8시간에 걸쳐 유지하였다. 이와 같이 해서, 수분함량이 70ppm인 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(TPU- 2)를 얻었다.
시험 결과, 상기 TPU-2의 응고개시온도는 106.8℃였고, 1g당의 극성 용매 불용분 입자수는 1.50×106개 함유되어 있었다. 이와 별도로, TPU-2를 시험편으로 사출성형한 바, 그 시험편의 경도는 85A였다. 또, TPU-2의 200℃ 용융점도는 1350㎩·s였고, 경질 영역에 기인된 융해열비는 55.1%였다.
<TPU 제조예 3>
질소로 정화된 가압혼련기에,
아디페이트 폴리에스테르 폴리올(상품명: 타켈락 U2410, 미츠이 타케다 케미컬(주) 제품) 100중량부;
1,4-부탄디올 3.12중량부;
아미드 왁스계 윤활제(스테아르산 아미드) 0.13중량부; 및
내후 안정제(상품명: Sanol LS-770, 산쿄(주) 제품) 0.38중량부를 주입하였다.
상기 내용물을 60℃로 가온한 후, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(상품명: 타케네이트 700, 미츠이 타케다 케미컬(주) 제품) 22.46중량부를 교반하면서 첨가하고 나서, 20분간 교반하였다. 얻어진 혼합액을 스테인레스 강제 용기에 붓고, 70℃로 온도제어된 오븐안으로 도입하고, 질소분위기중에서 70℃에서 24시간 반응을 행하여 시트형상의 TPU를 얻었다. 이 시트를 실온까지 서냉하고, 그래뉼레이터에서 플레이크 형상으로 분쇄하였다. 이들 플레이크를 감압하에 건조해서 수분 함량이 120ppm인 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(TPU-3)를 얻었다.
시험 결과, 상기 TPU-3의 응고개시온도는 55.2℃였고, 1g당의 극성 용매 불용분 입자수는 3.50×106개 함유되어 있었다. 이와 별도로, TPU-3을 시험편으로 사출성형한 바, 그 시험편의 경도는 86A였다. 또, TPU-3의 WO 99/39037(제 9쪽 3행 내지 9행 참조)에 기재된 측정방법에 따른 유동개시온도는 108℃였다.
<TPU 제조예 4>
질소분위기중에서, 탱크 A에 MDI를 넣고, 기포가 일어나지 않도록 하면서 교반하에 45℃로 가온하였다.
이와 별도로, 탱크 B에 질소분위기하에서,
수평균분자량이 2000인 폴리에스테르 폴리올(상품명: 타켈락 U2024, 미츠이 타케다 케미컬(주) 제품) 628.6중량부;
이르가녹스 1010 2.21중량부; 및
1,4-부탄디올 77.5중량부를 주입하였다.
상기 내용물을 교반하에 95℃로 하였다. 이 혼합물을 폴리올 용액 3이라 칭한다.
이들 재료로부터 추정되는 경질의 세그먼트량은 37.1중량%였다.
그 후, 기어펌프 및 유량계를 지닌 송액라인을 통해 MDI를 17.6㎏/h의 일정한 유속으로, 폴리올 용액 3을 42.4㎏/h의 일정한 유속으로, 각각 120℃로 온도 조정된 고속교반기(형식 SM40)에 공급하였다. 이들을 2000rpm에서 2분간 교반함으 로써 혼합한 후, 이 혼합액을 제조예 1과 마찬가지 방법으로 직렬의 스태틱 믹서를 통과시켰다. 상기 스태틱 믹서는, 각각 길이 0.5m, 내부직경 20㎜인 제 1 내지 제 3 스태틱 믹서(온도: 230℃)와, 각각 길이 0.5m, 내부직경 20㎜인 제 4 내지 제 6 스태틱 믹서(온도: 220℃)와, 각각 길이 1.0m, 내부직경 34㎜인 제 7 내지 제 12 스태틱 믹서(온도: 210℃)와, 각각 길이 0.5m, 내부직경 38㎜인 제 13 내지 제 15 스태틱 믹서(온도: 200℃)가 직렬로 구성되어 있다.
제 15스태틱 믹서로부터 유출된 반응생성물을, 기어펌프를 통해서 폴리머 필터(데나 필터, 나가세산업(주) 제품)를 출구선단에 부착한 단축 압출기(직경 65㎜, 180 내지 210℃로 온도조정됨)에 도입하고, 스트랜드 다이를 통해 압출하였다. 얻어진 스트랜드를 수냉한 후, 펠릿화기에 의해 연속적으로 펠릿화하였다. 이 펠릿을 100℃의 건조기에서 8시간에 걸쳐 유지하였다. 이와 같이 해서, 수분함량이 40ppm인 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 얻었다. 이 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를, 단축 압출기(직경 50㎜, 180 내지 210℃로 온도조정됨)에서 연속적으로 압출하고, 펠릿화하였다. 이 펠릿을 100℃의 건조기에서 7시간에 걸쳐 유지하였다. 이와 같이 해서, 수분함량이 57ppm인 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(TPU-4)를 얻었다.
시험 결과, 상기 TPU-4의 응고개시온도는 103.7℃였고, 1g당의 극성 용매 불용분 입자수는 1.50×106개 함유되어 있었다. 이와 별도로, TPU-4를 시험편으로 사출성형한 바, 그 시험편의 경도는 86A였다. 또, TPU-4의 200℃ 용융점도는 1900㎩·s였고, 경질 영역에 기인된 융해열비는 35.2%였다.
[
실시예
1]
상기 제조예 1에서 제조한 TPU-1을 스펀본딩기를 이용해서, 다이온도 220℃, 노즐당의 출력 1.0g/분, 냉각풍온도 20℃, 연신공기풍속 3000m/분의 조건하에 용융 방사하였다. 여기서 사용된 스펀본딩기는, 노즐직경 0.6㎜, 노즐 피치가 세로방향 8㎜, 가로방향 8㎜인 방사구를 구비하고 있었다. 얻어진 TPU-1의 섬유를 포집면상에 퇴적시켜 웨브를 형성하고, 이 웨브를 80℃에서 엠보싱 롤(엠보싱 면적률: 7%, 롤직경: 150㎜, 각인 피치: 가로, 세로 2.1㎜, 각인 형상: 마름모꼴)로 엠보싱가공하였다. 이와 같이 해서, 평량 100g/㎡를 지닌 스펀본딩된 부직포를 얻었다. 이 스펀본딩된 부직포를 상기 방법에 의해 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 표시한다.
[
실시예
2]
TPU-1 대신에 TPU-2를 이용한 이외에는, 실시예 1에서 설명한 절차에 의해 스펀본딩된 부직포를 제조하고, 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 표시한다.
[
실시예
3]
에틸렌/아세트산 비닐/비닐알콜 코폴리머(상품명: 듀밀란 C1550, 미츠이 타케다 케미컬(주) 제품)를 건조기에서 70℃에서 8시간에 걸쳐서 탈수해서 수분함량을 78ppm으로 하였다.
TPU-2를 95중량부, 에틸렌/아세트산 비닐/비닐알콜 코폴리머를 5중량부 각각 용융배합한 후, 펠릿화하였다. 얻어진 폴리머 배합물의 응고개시온도는 104.2℃였다. 이와 별도로, 상기 폴리머 배합물을 시험편으로 사출성형한 바, 경도는 85A인 것으로 판명되었다.
TPU-1 대신에 상기 폴리머 배합물을 이용한 이외에는, 실시예 1에 설명한 절차에 의해 스펀본딩된 부직포를 제조하고 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 표시한다.
[
실시예
4]
스티렌/에틸렌/프로필렌/스티렌 블록코폴리머(SEPS)(상품명: 셉톤 2002, 쿠라레(주) 제품)를 건조기에서 80℃에서 8시간에 걸쳐서 탈수해서 수분함량을 58ppm으로 하였다. 이와 별도로, 에틸렌/α-올레핀 코폴리머(상품명: 타프머 A-35050, 미츠이 카가쿠(주) 제품)를 건조기에서 75℃에서 8시간에 걸쳐서 탈수해서 수분함량을 50ppm으로 하였다.
TPU-2를 80중량부, 셉톤 2002를 15중량부, 에틸렌/α-올레핀 코폴리머를 5중량부 각각 용융배합한 후, 펠릿화하였다. 얻어진 폴리머 배합물의 응고개시온도는 98.2℃였다. 이와 별도로, 상기 폴리머 배합물을 시험편으로 사출성형한 바, 경도는 85A인 것으로 판명되었다.
TPU-1 대신에 상기 폴리머 배합물을 이용한 이외에는, 실시예 1에 설명한 절차에 의해 스펀본딩된 부직포를 제조하고 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 표시한다.
[
실시예
5]
스티렌/에틸렌/프로필렌/스티렌 블록코폴리머(SEPS)(상품명: 셉톤 2004, 쿠 라레(주) 제품)를 건조기에서 80℃에서 8시간에 걸쳐서 탈수해서 수분함량을 62ppm으로 하였다.
TPU-2를 45중량부, 셉톤 2004를 55중량부 각각 용융배합한 후, 펠릿화하였다. 얻어진 폴리머 배합물의 응고개시온도는 90.7℃였다. 이와 별도로, 상기 폴리머 배합물을 시험편으로 사출성형한 바, 경도는 82A인 것으로 판명되었다.
TPU-1 대신에 상기 폴리머 배합물을 이용한 이외에는, 실시예 1에 설명한 절차에 의해 스펀본딩된 부직포를 제조하고 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 표시한다.
[
실시예
6]
TPU-1 대신에 TPU-4를 이용한 이외에는, 실시예 1에서 설명한 절차에 의해 스펀본딩된 부직포를 제조하고, 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 표시한다.
[
실시예
7]
평량을 100g/㎡에서 40g/㎡로 변경한 이외에는, 실시예 6에서 설명한 절차에 의해 스펀본딩된 부직포를 제조하고, 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 표시한다.
[
실시예
8]
TPU-4와, MFR(ASTM D1238, 230℃, 하중 2.16㎏) 60g/10분, 밀도 0.91g/㎤, 융점 160℃인 프로필렌 호모폴리머(이하 "PP-1"이라 칭함)를 중량비 50/50으로 , 중공형상의 8분할형 방사구를 구비한 스펀본딩기에 의해서 용융방사한 이외에는, 실시예 1에서 설명한 절차에 의해 스펀본딩된 부직포를 제조하고, 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 표시한다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | |
| 폴리머(중량%) | TPU-1(100) | TPU-2(100) | TPU-2(95) C1550(5) |
| 섬유형상 | 단성분 섬유 | 단성분 섬유 | 단성분 섬유 |
| TPU의 응고개시온도 | 115.6℃ | 106.8℃ | 106.8℃ |
| TPU중의 극성 용매 불용분 입자수 | 1.40×106/g | 1.50×106/g | 1.50×106/g |
| TPU의 쇼어 A경도 | 86 | 85 | 85 |
| 섬유형성방법 | 스펀본딩 | 스펀본딩 | 스펀본딩 |
| 섬유접합방법 | 열엠보싱 | 열엠보싱 | 열엠보싱 |
| 평량 | 100g/㎡ | 100g/㎡ | 100g/㎡ |
| 평균최소섬유직경(㎛) | 25.5 | 27.6 | 28.3 |
| 표준편차 Sn(㎛) | 2.5 | 2.4 | 2.6 |
| Sn/Xave | 0.10 | 0.09 | 0.09 |
| 필라멘트 파단발생(회/5분) | 0 | 0 | 0 |
| 융착섬유의 발생(회/5분) | 0 | 0 | 0 |
| 최대강도(gf/평량) | 21 | 22 | 20 |
| 잔류왜곡(%) | 20 | 20 | 21 |
| 인장강도 (gf/평량) | 5.0 | 5.0 | 4.3 |
| 최대 신장률(%) | 540 | 550 | 480 |
| 촉감 | B | B | B |
| 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | |
| 폴리머(중량%) | TPU-2(80) SEPS 2002(15) A-35050(5) | TPU-2(45) SEPS 2004(55) | TPU-4(100) |
| 섬유형상 | 단성분 섬유 | 단성분 섬유 | 단성분 섬유 |
| TPU의 응고개시온도 | 106.8℃ | 106.8℃ | 103.7℃ |
| TPU중의 극성 용매 불용분 입자수 | 1.50×106/g | 1.50×106/g | 1.50×106/g |
| TPU의 쇼어 A경도 | 85 | 85 | 86 |
| 섬유형성방법 | 스펀본딩 | 스펀본딩 | 스펀본딩 |
| 섬유접합방법 | 열엠보싱 | 열엠보싱 | 열엠보싱 |
| 평량 | 100g/㎡ | 100g/㎡ | 100g/㎡ |
| 평균최소섬유직경(㎛) | 29.3 | 28.3 | 26.0 |
| 표준편차 Sn(㎛) | 2.6 | 2.6 | 2.5 |
| Sn/Xave | 0.09 | 0.09 | 0.10 |
| 필라멘트 파단발생(회/5분) | 0 | 0 | 0 |
| 융착섬유의 발생(회/5분) | 0 | 0 | 0 |
| 최대강도(gf/평량) | 20 | 15 | 22 |
| 잔류왜곡(%) | 21 | 27 | 15 |
| 인장강도 (gf/평량) | 4.1 | 3.8 | 6.0 |
| 최대 신장률(%) | 400 | 450 | 670 |
| 촉감 | B | B | B |
| 실시예 7 | 실시예 8 | |
| 폴리머(중량%) | TPU-4(100) | TPU-4(50) PP-1(50) |
| 섬유형상 | 단성분 섬유 | 8분할 복합섬유 |
| TPU의 응고개시온도 | 103.7℃ | 103.7℃ |
| TPU중의 극성 용매 불용분 입자수 | 1.50×106/g | 1.50×106/g |
| TPU의 쇼어 A경도 | 86 | 86 |
| 섬유형성방법 | 스펀본딩 | 스펀본딩 |
| 섬유접합방법 | 열엠보싱 | 열엠보싱 |
| 평량 | 40g/㎡ | 100g/㎡ |
| 평균최소섬유직경(㎛) | 26.0 | 30.0 |
| 표준편차 Sn(㎛) | 2.5 | 3.0 |
| Sn/Xave | 0.10 | 0.10 |
| 필라멘트 파단발생(회/5분) | 0 | 0 |
| 융착섬유의 발생(회/5분) | 0 | 0 |
| 최대강도(gf/평량) | 20 | 28 |
| 잔류왜곡(%) | 15 | 50 |
| 인장강도 (gf/평량) | 4.0 | 20 |
| 최대 신장률(%) | 400 | 260 |
| 촉감 | B | A |
[
비교예
1]
열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(상품명: 엘라스톨란 XET-275-10MS, 바스프 재팬(주) 제품)는, 응고개시온도가 60.2℃, 경도가 75A였고, 1g당의 극성 용매 불용분 입자수가 1.40×106개 함유되어 있었다. 이 폴리우레탄 엘라스토머를 건조기에서 100℃에서 8시간에 걸쳐서 탈수해서 수분함량을 89ppm으로 하였다.
TPU-1 대신에 엘라스톨란 XET-272-10MS를 사용한 이외에는, 실시예 1에 설명한 절차에 의해 스펀본딩된 부직포를 제조하고 평가하였다. 이 경우, 상기 제조에서는, 방사탑벽에 섬유가 많이 부착해서 방사성이 나빴다. 또한, 엘보싱 가공시 열엠보싱 롤에 스펀본딩된 부직포의 일부가 부착되었다. 그 결과를 하기 표 2에 표시한다.
[
비교예
2]
열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(상품명: 엘라스톨란 1180A-10, 바스프 재팬(주) 제품)는, 응고개시온도가 78.4℃, 경도가 82A였고, 1g당의 극성 용매 불용분 입자수가 3.20×106개 함유되어 있었다. 이 폴리우레탄 엘라스토머를 건조기에서 100℃에서 8시간에 걸쳐서 탈수해서 수분함량을 115ppm으로 하였다.
실시예 1에 있어서의 TPU-1 대신에 마찬가지 조건하에서 엘라스톨란 1180A-10을 스펀본딩하였으나, 직경이 50㎛이하로 감소된 경우 방사탑 내에서 섬유가 많이 파단되었다. 그 결과 얻어진 생성물은 부직포로서 이용할 수 없었다. 따라서, 부직포가 얻어질 수 있는 직경으로 섬유를 두껍게 하면서 재차 스펀본딩을 행하였다. 하지만, 이 스펀본딩에서도 파단된 섬유를 함유하는 부직포가 제조되어, 촉감이 열화되었다. 이 부직포를 상기 설명한 방법으로 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2에 표시한다.
[
비교예
3]
열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(상품명: 엘라스톨란 ET-385, 바스프 재팬(주) 제품)는, 응고개시온도가 86.9℃, 경도가 84A였고, 1g당의 극성 용매 불용분 입자수가 2.80×106개 함유되어 있었다. 이 폴리우레탄 엘라스토머를 건조기에서 100℃에서 8시간에 걸쳐서 탈수해서 수분함량을 89ppm으로 하였다.
TPU-1 대신에 엘라스톨란 ET-385를 다이온도 230℃, 노즐당의 토출량 2.0g/분의 조건하에 용융블로잉하였다. 이 섬유를 포집면상에 퇴적시키고, 그들의 열에 의해 함께 자체 융착시켰다. 이와 같이 해서, 평량이 100g/㎡인 용융블로잉된 부직포를 얻었다.
상기 부직포는, 미세 섬유로 이루어져 있었지만, 섬유간에 직경이 광범위하게 다양해서 촉감이 나빴다. 이 부직포에 대한 평가결과를 하기 표 2에 표시한다.
[
비교예
4]
실시예 1에 있어서의 TPU-1 대신에 마찬가지 조건하에서 TPU-3을 스펀본딩하였으나, 직경이 50㎛이하로 감소된 경우 방사탑 내에서 섬유가 많이 파단되었다. 또, 일부 섬유는 엠보싱 가공시 열엠보싱 롤에 부착되었다. 얻어진 제품은 일부의 평가를 할 수 없을 정도로 불량하였다. 그 결과를 하기 표 2에 표시한다.
| 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | |
| 폴리머(중량%) | XET-275-10MS(100) | 1180A-10(100) | ET-385(100) | TPU-3(100) |
| 섬유형상 | 단성분 섬유 | 단성분 섬유 | 단성분 섬유 | 단성분 섬유 |
| TPU의 응고개시온도 | 60.2℃ | 78.4℃ | 86.9℃ | 55.2℃ |
| TPU중의 극성 용매 불용분 입자수 | 1.40×106/g | 3.20×106/g | 2.80×106/g | 3.50×106/g |
| TPU의 쇼어 A경도 | 75 | 82 | 84 | 86 |
| 섬유형성방법 | 스펀본딩 | 스펀본딩 | 멜트블로잉 | 스펀본딩 |
| 섬유접합방법 | 열엠보싱 | 열엠보싱 | 자체융착 | 열엠보싱 |
| 평량 | 100g/㎡ | 100g/㎡ | 100g/㎡ | 100g/㎡ |
| 평균최소섬유직경(㎛) | 40.1 | 53.0 | 26.4 | 55.0 |
| 표준편차 Sn(㎛) | 2.5 | 3.9 | 4.3 | 4.3 |
| Sn/Xave | 0.175 | 0.230 | 0.163 | 0.258 |
| 필라멘트 파단발생(회/5분) | 0 | 10 | 0 | 14 |
| 융착섬유의 발생(회/5분) | 4 | 0 | - | 8 |
| 최대강도(gf/평량) | 19 | 21 | 15 | - |
| 잔류왜곡(%) | 18 | 19 | 30 | - |
| 인장강도 (gf/평량) | 2.0 | 2.6 | 3.7 | - |
| 최대 신장률(%) | 500 | 490 | 490 | - |
| 촉감 | D | D | C | D |
[
실시예
9]
MFR(ASTM D1238, 230℃, 하중 2.16㎏) 15g/10분, 밀도 0.91g/㎤, 융점 160℃인 프로필렌 호모폴리머(이하 "PP-2"라 칭함)와 PP-1을 스펀본딩수법에 의해 용융방사해서, PP-2로 이루어진 코어와 PP-1로 이루어진 외피의 중량비가 10/90인 동심의 외피-코어형 복합섬유를 형성하였다. 이 동심의 복합섬유를 포집면상에 퇴적시켜, 평량 20g/㎡를 지닌 웨브(이하, "웨브-1"이라 칭함)를 형성하였다.
이어서, TPU-4를 실시예 6과 마찬가지 조건하에서 용유방사하여, 상기 웨브-1상에 퇴적시켜, 평량 40g/㎡를 지닌 다른 웨브(이하, "웨브-2"라 칭함)를 형성하였다. 그 후, 상기 설명한 바와 같이 PP-1 및 PP-2를 동심의 외피-코어형 복합섬유로 용융방사하고, 상기 웨브-2상에 퇴적시켜, 평량 20g/㎡를 지닌 추가의 웨브(이하, "웨브-3"이라 칭함)를 형성하였다.
이 3층의 퇴적물을 100℃에서 엠보싱 롤(엠보싱 면적률: 7%, 엠보싱 롤직경: 150㎜, 각인 피치: 가로, 세로 2.1㎜, 각인 형상: 마름모꼴)로 엠보싱가공하였다. 이와 같이 해서, 신장성 부직포/신축성 부직포/신장성 부직포로 이루어진 평량이 80g/㎡인 적층체를 얻었다.
이 스펀본딩된 부직포 적층체를 상기 방법에 의해 평가하였다. 해당 적층체에 대해서는, 인장시험을 동일 조건하에서 2회 행하였다. 즉, 1회째는 100% 신장시의 인장강도를 측정하고, 2회째는 제 1회째 시험에서의 그의 원래 길이로 회복시킨 후의 100%신장시의 인장강도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 표시한다.
| 실시예 9 | |||
| 섬유 성형방법 | 스펀본딩 | ||
| 제 1층 | 섬유형상 | 동심 외피-코어형 복합섬유 | |
| 코어 | 외피 | ||
| 폴리머(중량%) | PP-2(100) | PP-1(100) | |
| 중량비율(%) | 10 | 90 | |
| 평량 | 20g/㎡ | ||
| 제 2층 | 섬유형상 | 단성분 섬유 | |
| 폴리머(중량%) | TPU-4(100) | ||
| TPU의 응고개시온도 | 103.7℃ | ||
| TPU중의 극성 용매 불용분 입자수 | 1.50×106/g | ||
| TPU의 쇼어 A경도 | 86 | ||
| 평량 | 40g/㎡ | ||
| 평균최소섬유직경(㎛) | 26.0 | ||
| 표준편차 Sn(㎛) | 2.5 | ||
| Sn/Xave | 0.10 | ||
| 필라멘트 파단발생(회/5분) | 0 | ||
| 융착섬유의 발생(회/5분) | 0 | ||
| 제 3층 | 섬유형상 | 동심 외피-코어형 복합섬유 | |
| 코어 | 외피 | ||
| 폴리머(중량%) | PP-2(100) | PP-1(100) | |
| 중량비율(%) | 10 | 90 | |
| 평량 | 20g/㎡ | ||
| 접합방법 | 열엠보싱 | ||
| 최대강도(gf/평량) | 16 | ||
| 잔류왜곡(%) | 20 | ||
| 인장강도(1회째 측정) (gf/평량) | 12.0 | ||
| 인장강도(2회째 측정) (gf/평량) | 10.0 | ||
| 최대 신장률(%) | 200 | ||
| 촉감 | A | ||
본 발명에 의한 신축성 부직포는, 높은 탄성, 작은 잔류왜곡, 우수한 유연성, 좁은 섬유직경분포 및 좋은 촉감을 지니므로, 위생재료, 산업재료, 의류 및 스포츠 용품용 재료로서 적절하게 이용하는 것이 가능하다.
Claims (7)
- 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 포함하는 폴리머로부터 형성된 섬유로 이루어지고,상기 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머는, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 응고개시온도가 65℃이상이고, 세공전기저항법에 의거한 입자크기분포 분석장치에 직경 100㎛의 구멍을 지닌 개구관을 장착해서 계수한 1g당의 극성 용매불용분의 입자수를 3.00×106 개 이하 함유하며,상기 섬유는, 섬유직경의 표준편차(Sn)를 평균섬유직경(Xave)으로 나눈 값(Sn/Xave)이 0.15 이하로 되는 직경을 지니는 것을 특징으로 하는 스펀본딩된 신축성 부직포.
- 제 1항에 있어서, 상기 폴리머가 상기 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 10중량%이상 함유하는 것을 특징으로 하는 스펀본딩된 신축성 부직포.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머에 대해서, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정한 90 내지 140℃의 온도범위 내의 흡열피크로부터 구한 융해열의 총합(a)와, 140℃를 초과해서 220℃까지의 온도범위 내의 흡열피크로부터 구한 융해열의 총합(b)가, 하기 관계식(1):a/(a+b)×100≤80 (1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 스펀본딩된 신축성 부직포.
- 제 1항 또는 제 2항에 기재된 신축성 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하는 위생재료.
- 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머를 포함하는 폴리머를 스펀본딩함으로써 해당 폴리머로부터 형성된 섬유로 이루어진 신축성 부직포를 제조하는 방법에 있어서,상기 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머는, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 응고개시온도가 65℃이상이고, 세공전기저항법에 의거한 입자크기분포 분석장치에 직경 100㎛의 구멍을 지닌 개구관을 장착해서 계수한 1g당의 극성 용매불용분의 입자수를 3.00×106개 이하 함유하며,상기 섬유는, 섬유직경의 표준편차(Sn)를 평균섬유직경(Xave)으로 나눈 값(Sn/Xave)이 0.15 이하로 되는 직경을 지니는 것을 특징으로 하는 신축성 부직포의 제조방법.
- 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 응고개시온도가 65℃이상이고, 세공전기저항법에 의거한 입자크기분포 분석장치에 직경 100㎛의 구멍을 지닌 개구관을 장착해서 계수한 1g당의 극성 용매불용분의 입자수를 3.00×106개 이하 함유하며,섬유직경의 표준편차(Sn)를 평균섬유직경(Xave)으로 나눈 값(Sn/Xave)이 0.15 이하인 스펀본딩된 신축성 부직포의 제조를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 스펀본딩 가공가능한 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머.
- 제 3항에 기재된 신축성 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하는 위생재료.
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