KR101265536B1

KR101265536B1 - 다중상 섬유재료 및 조성물, 제조방법 및 용도

Info

Publication number: KR101265536B1
Application number: KR1020067012189A
Authority: KR
Inventors: 존 비. 보일; 사미르 압달라; 데일 에이. 행이; 제임스 에이. 퀴더
Original assignee: 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2013-05-21
Also published as: KR20060107557A; US20050119447A1; DE10174174T1; CN1906242A; EP2253661B1; CN102174256A; CA2546346A1; EP1699861B1; TW200530332A; EP1699861A1; EP2253661A1; WO2005049720A1; CN1906242B; TWI379867B; US7258920B2; CN102174256B; CA2546346C

Abstract

본 명세서에 개시되는 예비-섬유 조성물은 a) 제 1 용융점을 갖는 제 1 섬유 성분; b)제 2 용융점을 갖는 제 2 섬유 성분; 및 c)제 1 섬유 성분 혹은 제 2 섬유 성분중 최소 하나를 용매화(solvate)하는 겔화제를 포함하며, 겔화제는 조성물중 두 성분중 어떠한 성분의 공중합을 현저하게 감소시킨다. 본 명세서에 개시되는 섬유는 a)제 1 아미드-기초 중합체의 용융점이 제 2 아미드-기초 중합체의 용융점과 다른 용융점을 각각 갖는 최소 2종의 아미드-기초 중합체; 및 b) 최소 하나의 아미드-기초 중합체와 혼화가능한 겔화제를 포함하며, 섬유는 각각의 아미드-기초 중합체의 용융점과 실질적으로 비슷한 2개의 구별되는 용융점을 포함한다. 본 명세서에 개시되는 예비-섬유 조성물을 제조하는 방법은 a) 제 1 용융점을 갖는 제 1 섬유성분을 제공하는 단계; b) 제 2 용융점을 갖는 제 2 섬유성분을 제공하는 단계, 이때 제 1 용융점과 제 2 용융점은 다르며; c)최소 하나의 겔화제를 제공하는 단계; 및 d) 조성물이 섬유로 방사하기에 충분한 점도 및 충분한 용융강도가 되도록 그리고 섬유에서 제 1 용융점과 제 2 용융점이 혼합하기전의 이들의 본래의 값과 실질적으로 유사하도록 상기 제 1 섬유 성분, 제 2 섬유 성분 및 최소 하나의 겔화제를 혼합하는 단계를 포함한다.

아미드-기초 중합체, 겔화제, 점도, 용융강도, 섬유로 방사

Description

다중상 섬유재료 및 조성물, 제조방법 및 용도{Multiphase Fiber Materials and Compositions, Methods of Manufacture and Uses Thereof}

본 발명은 다중상 예비-섬유 및 섬유 재료, 조성물, 섬유 제품, 야안 제품 및 카펫 제품, 이들의 제조방법 및 용도에 관한 것이다.

소비자용 섬유, 특히 야안, 카펫 제품 및 직물/텍스타일에 편입되는 섬유는 심미성 및 성능면에서 개선되어야 하는 것으로 계속적으로 평가되어 왔다. 이러한 개선은 외관 보유력, 텍스쳐(texture) 및 표면외관, 부드러움(softness) 및 바닥마모(floorwear) 성능과 관련될 수 있다. 섬유(fibers) 및 섬유 제품은 또한, 더욱 효율적이고 비용-효율적인 제조방법 및 장치가 있는지에 여부에 따라 평가될 수 있다.

마루에 빽빽하게 찬(wall-to-wall) 카페트(carpet), 러그(rugs) 및 매트(mats)와 같은 카페트 제품의 제조에 사용될 수 있는 섬유는 개질되며, 몇몇 경우에는 이들이 카펫 제품에 편입되는 경우 특정한 야안 텍스쳐를 제공하도록 그리 고 카펫 제품이 사용되는 경우에 공간에서 원하는 "외관(look)"을 제공하도록 개선된다. 카펫 섬유 재료 및 카펫 제품의 디자인과 관련된 부가적인 문제는 1일의 그리고 장기간에 걸친 성능 및 외관이다.

직물(fabrics)의 텍스쳐(texture) 개질에 사용되는 일 방법은 혼합된 데니어를 갖는 섬유를 직물 제품에 편입하는 것이다. 데니어(denier)(혹은 섬유 데니어)는 특정한 섬유의 물리적 특성이며, "직접 야안 수 측정법(a diret yarn numbering measurement), 야안 9,000 미터당 그램"으로 정의될 수 있다.

따라서, 데니어가 클수록, 야안이 더 굵다. 전형적인 나일론 카펫 섬유는 15-18 데니어/필라멘트를 갖는다.(www.fabrica.com: 직물 및 러그 용어 모음 참고). 섬유 및 결과물인 카펫 또는 텍스타일 제품의 개질에 사용되는 다른 방법은 혼합된 데니어 섬유 뿐만 아니라, 또한, 본 명세서에 참고로 기재된 미국 특허출원 10/602459에 기재된 섬유 및 카펫 제품과 같은 혼합된 러스터(luster)를 편입하는 것이다.

혼합된 데니어법과 관련된 카펫 제품의 심미성을 개선하는 다른 방법은 2가지 섬유 타입- 저 용융 연속(소수(minority)) 섬유 및 벌크 연속 필라멘트(Bulked Contiunous Filament, BCF) 호스트 섬유 같은-을 편입하는 것이다. 개선된 팁스(tips), 표면 및 텍스쳐(texture)를 갖는 더욱 부드러운 결과물인 카펫을 형성하 기 위해, 그러나, 소수 섬유의 농도가 감소되어야 한다. 저용융점 연속 소수 섬유의 농도 감소는 농도가 궁극적으로는 소수 섬유의 데니어로 제한되므로 어려울 수 있다. 통상의 저 용융/호스트 섬유 제품에서, 저 용융 연속 섬유는 약 20-40 데니어의 야안 데니어를 가지며, 호스트 섬유의 데니어에 따라, 저 용융 섬유 성분은 결과물인 섬유 및/또는 결과물인 카펫 제품의 최종 물성에 큰 영향을 미칠수 있다. 전형적으로, 카펫 야안 데니어는 1000-1500 범위이다.

카프로락탐과 나일론 화합물은 트윈-스크류우 압출기에서 음이온성 중합으로 동일한 화합물(즉, 카프로락탐/카프로락탐 혹은 나일론/나일론)과 각각 중합된 후, 잔류 단량체 내용물 및 열/기계적 특성에 대하여 시험되어 왔다; 그러나, 두 공정 모두에서, 혼합된 단량체 음이온성 중합이 없었으며, 상기 중합공정은 어떠한 수단(압출포함)으로 공정처리될 수 있는 예비-섬유 겔 조성물을 형성하지 않으며, 예비-섬유 분산물이 없으며, 단일 단량체/트윈-스크류우 압출기 혼합 공정으로 기계적 강도 혹은 열강도가 증대됨을 나타내지 않았다(Antec' 93 Conference Proceedings, New Orleans 9th-13th, 1993, 5, Vol. 1, p. 470-473; 및 Antec' 94 Conference Proceedings, San Francisco, CA 1st-5th, 1994, 5, Vol.1,p.116-22)

따라서, a)섬유 혹은 야안으로 방사되기에 충분한 점도 및 적합한 용융 강도를 가지며, b)압출을 포함하는 어떠한 공정방법으로 공정처리될 수 있으며, c) 섬유, 야안, 텍스타일 및/또는 카펫 제품의 제조에 편입될 수 있으며, d) 특정한 섬유 데니어에 제한되지 않고, 저용융점 재료 성분의 농도 혹은 효과를 감소시키며, e) 최소 2개의 분산된 성분을 포함하고 최소 2개의 명확하고 차별화되는 용융점을 포함하며; f) 2개의 용융점을 갖는 조성물, 섬유 및/또는 제품이 형성되며, 따라서, 더 낮은 용융점을 갖는 성분의 용융점이 배합 및 공정처리 단계도중에 공중합을 최소화/방지하여 주로 유지되는 다중상 예비-섬유 및/또는 섬유 재료 및/또는 조성물을 제조하는 것이 요구된다.

본 명세서에 개시된 예비-섬유 조성물은 a) 제1 용융점을 갖는 제 1 섬유 성분; b)제 2 용융점을 갖는 제 2 섬유 성분; 및 c) 상기 제 1 성분 혹은 제 2 성분중 최소 하나를 용매화하는 겔화제(gelling agent)를 포함하며, 상기 겔화제는 조성물에서 두 성분중 어떠한 성분의 공중합이 현저하게 감소되도록 한다.

본 명세서에 개시된 섬유는 또한, a) 제 1 아미드-기초 중합체의 용융점이 제 2 아미드-기초 중합체의 용융점과 다른, 각각의 용융점을 갖는 최소 2종의 아미드-기초 중합체; 및 b) 상기 아미드-기초 중합체중 최소 하나의 혼화성이 있는 겔화제를 포함하며, 상기 섬유는 각각의 아미드-기초 중합체의 용융점과 실질적으로 유사한 2개의 다른 용융점을 포함한다.

본 명세서에 개시된 예비-섬유 제조방법은 a) 제1 용융점을 갖는 제 1 섬유 성분을 제공하는 단계; b) 제2 용융점을 갖는 제 2 섬유 성분을 제공하는 단계, 이때 제 1 용융점과 제 2용융점은 다르고; c) 최소 하나의 겔화제를 제공하는 단계; 및 d) 조성물이 섬유로 방사될 수 있기에 충분한 점도 및 충분한 용융강도를 갖도록 그리고 섬유에서 제 1용융점과 제 2용융점은 혼합하기 전의 이들의 본래의 값과 실질적으로 유사하도록, 상기 제 1성분, 상기 제 2성분 및 최소 하나의 겔화제를 혼합하는 단계를 포함한다.

a) 섬유 또는 야안으로 방사되기에 충분한 점도 및 적합한 용융강도를 가지며; b) 압출을 포함하는 어떠한 공정방법으로 공정처리될 수 있으며, c) 섬유, 야안, 텍스타일 및/또는 카펫 제품의 산물에 편입될 수 있으며, d) 특정한 섬유 데니어에 제한되지 않고, 저용융점 재료 성분의 농도 혹은 효과를 감소시키며, e) 최소 2개의 분산된 성분을 포함하고 최소 2개의 명학하고 다른 용융점을 나타내며, f) 다른 용융점을 갖는 각각 최소 2개의 성분을 갖는 조성물, 섬유 및/또는 제품이 제조될 수 있으며, 따라서, 더 낮은 용융점을 갖는 성분의 용융점이 혼합 및 공정처리 단계도중에 공중합을 최소화/방지하여 주로 유지되는 다중상 예비-섬유 및/또는 섬유 재료 및/또는 조성물이 제조된다. 이들 예비-섬유 및 섬유 재료 및/또는 조성물은 나일론 섬유 제품에 대한 공정 처리온도 혹은 이보다 낮은 온도에서 공정처리될 수 있다.

몇몇 구현에서, 다중상 예비-섬유 및/또는 섬유 겔-방사(gel-spun) 조성물 및/또는 재료의 물질이 형성이 섬유에서 중합체 분자가 보다 바람직하게 배향되도록하여 연신된 섬유의 특성을 조절하도록 한다. 분자 배향조절로 인장강도(tensile strenght)가 증대되며 섬유의 물리적 특성에서 전반적으로 섬유가 개선된다. 더욱이, 최소 하나의 겔화제의 최소 일부는 일단 형성된 방사 야안(spun yarn)으로 부터 제거 및 회수될 수 있다. 상기 구현중 하나의 형성-예비-섬유 겔 조성물-이 또한 본 명세서에 참고로 편입된 "예비-섬유 겔 재료 및 조성물, 이들의 제조방법 및 용도"(아직 출원번호가 부여되지 않음)에 또한 기술되어 있다.

겔 방사섬유(gel spun fiber)로 형성될 수 있는 예비-섬유 조성물, 분산물 및/또는 재료를 제조하기 위해, 의도되는 예비-섬유 조성물은 a) 제1 용융점을 갖는 제 1 섬유 성분; b) 제2 용융점을 갖는 제 2 섬유 성분; 및 c) 제1 섬유 성분 혹은 제 2 섬유성분중 최소 하나를 용해시키고 동시에, 제 1 성분과 제 2성분 혹은 각 성분중 어느 하나의 각각의 공중합(예를들어, 제 1 성분-제 1성분 분자내 혹은 분자간 중합)을 최소화 및/또는 방지하는 겔화제를 포함한다. 다른 구현에서, 최소 하나의 겔화제의 첨가는 제 1 섬유성분, 제 2 섬유성분 및 최소 하나의 겔화제와 혼합시 조성물이 섬유로 방사(spin)될 수 있는 충분한 점도 및 충분한 용융강도를 갖는 겔 조성물을 형성한다.

특히 달리 나타내지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 구성요소, 성분, 상호작용 조건등의 양을 나타내는 모든 수는 모든 경우에 "약"을 포함하는 것으로 이해된다. 따라서, 달리 나타내지 않는한, 명세서 및 청구범위에 수치로 나타낸 변수는 본 발명에서 얻고자하는 원하는 물성에 따라 달라질 수 있는 대략적인 것이다. 특허청구범위를 균등론으로 한정하지 않기 위해, 수치로 나타낸 각각의 변수는 최소한 나타내어진 수치에 비추어 일반적인 기술분야의 범주에서 적용하여 해석되어야 한다.

본 명세서에서 나타낸 수치 범위 및 변수는 대략적인 것으로 이해되나, 특정한 실시예에 나타낸 수치는 가능한한 정확하게 표시하였다. 그러나, 본 명세서의 어떠한 수치는 각각의 시험측정에서의 표준 편차에 기인하는 일정한 오차를 본질적으로 포함하는 것이다.

제 1 섬유 성분 및 제 2 섬유성분이 "바인더 얼로이 섬유(binder alloy fiber)" 혹은 "얼로이 혼합물"로 특징지워질 수 있는 2 성분 예비-섬유 조성물, 분산물 및/또는 재료 및 혼합물의 형성의 출발점이다. 제 1 섬유 성분 및 제 2 섬유 성분은 각각의 성분 혹은 2개의 결합된 성분이 섬유재료, 특히 야안 제품, 직물/텍스타일 제품 및/또는 카펫 제품으로 사용될 수 있는 한 어떠한 적합한 단량체, 중합체 혹은 부분을 포함할 수 있는 것으로 이해된다.

일 구현에서, 제 1 섬유 성분은 최소 하나의 제 1 아미드-기초 화합물 및/또는 폴리아미드-기초 화합물을 포함할 수 있으며, 제 2 섬유 성분은 최소 하나의 제 2 아미드-기초 화합물 및/또는 폴리아미드-기초 화합물을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "화합물"은 화학적인 방법으로 각각의 원소로 분해될 수 있는 일정한 조성으로된 단일 물질을 의미한다. 폴리아미드 및 폴리아미드-기초 화합물은 명칭에서 의미하는 바와 같이, 아미드 단량체를 포함하는 중합체이다. 몇몇 의도되는 폴리아미드-기초 화합물은 나일론-6, 나일론-6,6, "나일론-6,6,6"(나일론 6/나일론-6,6 공중합체) 및/또는 나일론-12를 포함한다.

아미드는 중합체, 텍스타일, 플라스틱 및 접착제 제조시 중간체 및/또는 빌딩 블록(building block)으로 사용되는 질소 화합물 및 단량체의 중요한 기(group)이다. 아미드 단량체는 일반적으로 다음 식으로 나타내어진다:

상기 식에서, R은 알킬기, 아릴기, 고리 알킬기, 알케닐기, 아릴알킬렌기 혹은 아미드 화합물의 일부로 사용될 수 있는 어떠한 다른 적합한 기일 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 "단량체"는 일반적으로 그 자체 혹은 화학적으로 다른 화합물과 반복적인 방식으로 공유결합을 형성할 수 있는 어떠한 화학적 화합물을 말한다. 단량체간의 반복적인 결합의 형성은 선형, 분지형, 수퍼-분지형(super-branched) 혹은 3차원 제품이 형성되도록 한다. 더욱이, 단량체 자체가 반복 빌딩 블록(building blocks)을 포함할 수 있으며 중합되는 경우, 이와 같은 단량체로 부터 형성된 중합체는 "블록 공중합체"로 칭하여진다. 단량체의 중량-평균 분자량은 약 40 달톤(Dalton)-20000 달톤으로 크게 변할 수 있다. 그러나, 특히, 단량체가 각각의 빌딩 블록을 포함하는 경우, 단량체는 심지어 더 큰 분자량을 가질 수 있다. 단량체는 또한 교차결합, 식별용 방사성 동위원소(raidolabeling) 및/또는 화학적 또는 환경적 보호기(group)를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 "알킬"은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, t-부틸, 옥틸, 데실, 테트라데실, 헥사데실, 에이코실, 테트라코실등과 같은 1-24개의 탄소원자를 갖는 분지된 혹은 직쇄 포화 탄화수소기 혹은 치환체를 의미하는 것으로 사용된다. 몇몇 구현에서, 의도되는 알킬기는 1-12개의 탄소원자를 포함한다. 용어 "고리 알킬(cyclic alkyl)"은 구조가 하나 이상의 폐쇄된 고리로 특징지워지는 알킬 화합물을 의미한다. 고리 알킬은 화합물에 존재하는 고리수에 따라 모노(mono)-, 비(bi-), 트리(tri)- 혹은 폴리시클릭(polycyclic) 일수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "아릴"은 5-7개의 탄소원자를 갖는 모노시클릭 방향족종 혹은 5-7개의 탄소원자의 모노시클릭 방향족 종으로 형성된 화합물을 의미하는 것으로 사용되며, 전형적으로 페닐, 나프탈릴, 페난트릴, 안트라실등이다. 임의로, 이들기는 1-4개, 보다 바람직하게는 1-2개의 알킬, 알콕시, 히드록시 및/또는 니트로 치환체로 치환된다.

본 명세서에 사용된 용어 "알케닐"은 2-24개의 탄소원자와 최소 하나의 이중결합을 포함하는 분지된 혹은 직쇄 탄화수소 사슬을 의미한다. 본 명세서에서 바람직한 알케닐기는 1-12개의 탄소원자를 포함한다. 본 명세서에 사용된 용어 "알콕시"는 하나의 말단 에테르 결합에 의해 결합된 알킬기를 의미하며; 즉, 알콕시기는 -OR로 정의될 수 있으며, 여기서 R은 상기 정의한 바와 같은 알킬기이다. 본 명세서에 사용된 용어 "아릴알킬렌"은 알킬렌과 모노 시클릭 아릴종 모두를 포함하는 분획(moieties)를 의미하며, 전형적으로 알킬부분에 약 12 미만의 탄소원자를 포함하며, 아릴 치환체는 알킬렌 결합기에 의해 관심있는 구조에 결합된다. 예시적인 아릴알킬렌기는 구조 -(CH₂)_j-Ar을 가지며, "j"는 1-6의 정수이고, "Ar"은 아릴종이다.

상기 제 1 섬유 성분은 제 1 용융점을 가지며, 상기 제 2 섬유 성분은 제 2 용융점을 가지며, 상기 제 1 용융점과 제 2 용융점은 서로 다른 것으로 이해된다. 용융점은 본 발명에서 사용되고 실시예에 나타낸 차등 주사 열량계(differential scanning calorimetry, DSC)를 포함하는 어떠한 이용가능한 방법으로 측정될 수 있다. 더욱이, 이들 최소 2개의 용융점은 섬유가 형성되기 전 및 섬유가 형성/방사된 후에 동일한 예비-섬유 조성물 및/또는 동일한 섬유에서 발견되는 것으로 이해된다.

부가적인 구현에서, 최소 하나의 부가적인 섬유 성분이 예비-섬유 조성물 및/또는 분산물에 첨가될 수 있으며, 여기서 최소 하나의 부가적인 섬유 성분은 제 1 용용점 및 제 2 용용점 모두와 다른 것으로 측정되는 최소 하나의 부가적인 용융점을 갖는다.

최소 하나의 겔화제는 의도되는 예비-섬유 조성물 및/또는 분산물을 형성하도록 제 1 섬유 성분 혹은 제 2 섬유 성분, 최소 하나의 폴리아미드-기초 혹은 최소 하나의 아미드-기초 화합물과 혼합 및/또는 배합되도록 제공된다. 최소 하나의 겔화제는 a) 제1 혹은 제 2 섬유 성분을 용매화(solvate)하고 이들과 혼화성있는 그리고 b) 예비-섬유 조성물에서 다른 섬유 성분과 최소한 부분적으로 혼화성있는 어떠한 적합한 용매를 포함할 수 있다. 상기한 바와 같이, 적합한 겔화제는 제 1 섬유 성분 혹은 제 2 섬유 성분중 하나와 혼화성 있는 것이다. 상기 용어 "혼화성(compatible)"은 겔화제가 성분중 하나를 "수화(watery)"하거나, 제 1 혹은 제 2 섬유 성분(혹은 부가적인 성분)과 반응하거나, 상기 분산물을 "방사되지 않도록(non-spinnable)"하거나, "저용융점" 성분을 이의 저용융점을 보유하지 않는 조성물이 되도록 하거나, 분산물에서 어떠한 성분들간의 공중합을 유도하고, 이들 부정적인 영향중의 결합과 같이, 예비-섬유 조성물에 어떠한 부정적인 영향에 기여하지 않음을 의미한다.

몇몇 구현에서, 특히 제 1 섬유 성분 및 제 2 섬유 성분이 아미드-기초 화합물을 포함하는 이들 구현에서, 상기 겔화제는 락탐을 포함한다. 제 1 섬유 성분 및 제 2 섬유 성분이 아미드-기초 화합물을 포함하는 이들 구현에서, 락탐이 제 1 섬유 성분 및 제 2 섬유 성분중 최소 하나와 매우 혼화성이 있으며 최소 일부는 다른 섬유 성분과 최소한 부분적으로 혼화성이 있으므로 락탐이 적합한 겔화제로 이해된다.

또 다른 구현에서, 상기 락탐-기초 겔화제는 ε-카프로락탐과 같은 카프로락탐을 포함한다. 또한, 아미노카프로 락탐 및 2-옥소헥사메틸렌이민으로 알려져 있는 ε-카프로락탐은 플레이크 혹은 용융형태로 제조되며 본 발명에서 의도되는 것과 같은 생성물 혹은 다른 합성 섬유, 플라스틱, 털(bristles), 필름, 코팅, 합성 가죽, 가소제(plasticizers) 및 도료 매체(vehicle)과 같은 나일론-6 및 나일론-6,6,6 제품에 주로 사용되는 화합물이다. 또한, 카프로락탐은 폴리우레탄 및 아미노산 리신의 합성에 교차결합제로 사용될 수 있다. 의도되는 락탐 제조방법은 실시예 1에 나타내었다.

카프로락탐과 같은 아미드는 또한, 케톤과 히드록시아민을 반응시켜 옥심을 제조한 후에, 통상 Beckmann 전위(rearrangement)로 불리는, 옥심의 산 촉매 전위를 사용하여 아미드를 형성하는 하는데 사용될 수 있다. 상업용 등급의 카프로락탐은 본 명세서에 편입된 2002. 9. 21자로 출원된 미국 특허출원 제 10/251335에 기술되어 있는 방법으로 제조될 수 있다.

겔화제의 첨가가 예비-섬유 조성물/분산물의 제조를 돕는한, 최소 하나의 겔화제가 다른 조성물/분산물 성분에 대하여 어떠한 적합한 중량%로 첨가될 수 있다. 의도되는 구현에서, 상기 최소 하나의 겔화제를 조성물/분산물의 50중량% 미만으로 포함한다. 다른 의도되는 구현에서, 최소 하나의 겔화제를 조성물/분산물의 40중량% 미만으로 포함한다. 또 다른 의도되는 구현에서, 최소 하나의 겔화제를 조성물/분산물의 30중량% 미만으로 포함한다. 다른 의도되는 구현에서, 상기 최소 하나의 겔화제를 조성물/분산물의 20중량% 미만으로 포함한다. 또 다른 의도되는 구현에서, 최소 하나의 겔화제를 조성물/분산물의 10중량% 미만으로 포함한다. 또한, 몇몇의 의도되는 구현에서, 최소 하나의 겔화제를 조성물/분산물의 5중량% 미만으로 포함한다.

일단 상기-섬유 조성물/분산물이 형성되면, 상기 조성물/분산물은 "소수(minority)" 섬유를 제조하기에 적합한 다이(die) 혹은 방적돌기(spinnerette)를 통해 압출될 수 있다. 상기 결과물인 섬유는 제 1 용융점(본래의 용융점 혹은 그에 가까운 용융점)을 갖고 보유하는 제 1 섬유 성분 및 제 2 용융점(본래의 용융점 혹은 그에 가까운 용융점)을 갖고 보유하는 제 2 섬유 성분을 포함하며, 따라서, 어떠한 혹은 모든 이들 성분들의 공중합이 겔화제 첨가에 의해 전체적으로 최소화 및/또는 방지되는 것으로 이해된다. 상기 소수(minority) 섬유는 그 후, "호스트(host)" 섬유 혹은 벌크된 연속 필라멘트(Bulked Continuous Filament, BCF) "호스트" 섬유와 함께 100% 저 용융점 공중합체를 포함하는 통상의 저용융 섬유로 제조된 통상의 카펫 제품보다 부드러운 카펫 제품이 형성되며, 저용융 섬유의 첨가없이 제조된 통상의 카펫 제품과 달리 개선된 팁(tips), 표면 및 텍스쳐(texture) 를 포함한다. 이들 통상의 용융-혼합된 중합체 섬유는 일반적으로 고용융점 중합체의 양이 증가함에 따라 저용융 중합체의 용융점이 증가하는 것과 같이, 현저하고 바람직하지 않는 공중합을 일반적으로 포함한다. 이들 섬유는 통상의 저용융 중합체의 온도에서 융융 및 결합되지 않으며, 따라서, 동일한 온도에서 열 처리되는 경우에, 결과물인 카펫의 심미감에 영향을 주지 않는다.

더욱이, 예비-섬유 조성물 및/또는 분산물을 제조하는 방법은 a) 제1 용융점을 갖는 제 1 섬유 성분을 제공하는 단계; b) 제2 용융점을 갖는 제 2 섬유 성분을 제공하는 단계, 이때 제 1 용융점과 제 2용융점은 다르고; c) 최소 하나의 겔화제를 제공하는 단계; 및 d) 조성물이 섬유로 방사되기에 충분한 점도 및 충분한 용융강도가 되도록 그리고 이와 동시에 어떠한 성분간의 공중합이 최소화 및/또는 방지되도록 상기 제 1성분, 상기 제 2성분 및 최소 하나의 겔화제를 혼합하는 단계를 포함한다. 일단, 예비-섬유 조성물 및/또는 분산물이 형성되면, 섬유로 형성될 수 있으며, 이는 호스트 섬유와 함께 결합되어 야안을 형성할 수 있으며 그 후, 개선된 팁스(tips), 표면 및 텍스쳐를 갖는 카펫 제품을 형성할 수 있다.

제 1 섬유 성분, 제 2 섬유 성분, 최소 하나의 겔화제 및/또는 최소 하나의 부가적인 성분 및/또는 겔화제는 a) 공급업자 도는 텍스타일(textile) 공장에서 제 1 섬유 성분, 제 2 섬유 성분, 최소 하나의 겔화제 및/또는 최소 하나의 부가적인 성분 및/또는 겔화제를 구입; b) 다른 공급원에서 제공되는 화학물질을 이용하여 사내에서(in house) 제 1 섬유 성분, 제 2 섬유 성분, 최소 하나의 겔화제 및/또는 최소 하나의 부가적인 성분 및/또는 겔화제의 최소 일부를 제조 및/또는 생산; 및/또는 c) 사내 혹은 적용처에서 생산 또는 제공되는 화학물질을 사용하여 사내에서 제 1 섬유 성분, 제 2 섬유 성분, 최소 하나의 겔화제 및/또는 최소 하나의 부가적인 성분 및/또는 겔화제의 최소 일부를 제조 혹은 생산하는 것을 포함하는 어떠한 적합한 방법으로 제공될 수 있다.

의도하는 예비-섬유 조성물, 겔-방사(gel-spin) 섬유 재료, 야안 제품 및/또는 카펫 제품 형성도중 혹은 형성 후에, 열 에너지가 재료 및/또는 제품에 적용될 수 있으며, 이때 열에너지는 보다 높은 용융점 성분, 섬유 및/또는 다른 열-활성 성분 보다 낮거나, 같거나, 높은 온도를 포함한다. 상기 열 에너지는 다수의 섬유중 최소 일부를 활성하시키도록 적용될 수 있다. 몇몇 구현에서, 상기 섬유의 활성화는 최소 일부의 다수의 섬유 및 최소 하나의 다른 성분 사이의 공유, 이온 혹은 수소 결합과 같은 화학적 결합 및/또는 접착과 같은 물리적 결합을 형성하는 것을 포함한다. 그러나, 열 에너지가 소수 섬유 혹은 예비-섬유 조성물에서 어떠한 성분 사이의 공-중합을 유도하지는 않는 것으로 이해된다. 또한, 적용되는 열 에너지의 온도- 높은 용융 섬유 성분의 용융점보다 낮거나, 같거나 혹은 높거나-에 관계없이 상기 예비-섬유 조성물 및/또는 섬유 제품은 최소 2개의 구별되는 다른 용융점을 유지하도록 연속하는 것으로 이해된다.

열 에너지는 UV-VIS 공급원, 적외선 공급원, 열 공급원, 방사성 혹은 대류성 모두 혹은 마이크로웨이브 공급원; 혹은 전자 총(electron guns) 혹은 플라즈마 공급원과 같은 전자 공급원과 같은 확장(extended)/비-포인트(non-point) 공급원을 포함하는 어떠한 적합한 공급원으로 부터 얻을 수 있다. 다른 적합한 에너지 공급원으로는 전자빔, 및 x-레이 및 감마선을 포함하는 비-IR 파장에서 방사선 기기를 포함한다. 다른 적합한 에너지 공급원으로는 마이크로웨이브 트랜스미터와 같은 진동 공급원을 포함한다. 바람직한 구현에서, 상기 에너지 공급원은 확장(extended) 공급원이다. 보다 바람직한 구현에서, 에너지 공급원은 대기압 포스된 에어 머신(an atmospheric forced air machine)과 같은 열공급원이며, 그 후, 스팀 퍼지 혹은 가압 트위스트-세팅 머신으로 처리될 수 있다. 대기압 포스된 에어 머신의 예는 Suessen? 트위스트-세팅 머신(Twist-Setting Machine)이다. 가압 트위스트-세팅 머신의 예는 오토클레이트-타입 및 Superba?에서 제조된 것들이다.

열 에너지는 균일하게 혹은 짧은기간내에 갑자기(in short bursts) 적용될 수 있다. 또한, 열 에너지는 섬유 혹은 다른 열-활성 성분의 용융점 혹은 이보다 높은 열 에너지가 될때까지 온도 범위에서 점차적으로 그리고 연속적으로 적용되도록 의도될 수 있다. 예를들어, 섬유 재료 및/또는 야안은 처리된 섬유 재료 및/또는 야안 제품이 터프트(tufte)되기 전에, 약 60초의 잔류시간(residence time) 동안 약 195℃ 의 온도에서 대기압 포스된 에어 머신으로 가열될 수 있다. 상기 열 에너지는 또한, 어떠한 램프 타임(ramp time) 없이 상기 바인더 섬유 및/또는 다른 열-활성 성분의 용융점 혹은 그 보다 높은 온도에 즉시 적용될 수 있다. 또한, 저용융 중합체 상이 용융되는 온도는 대기압 조건에 일반적으로 의존하는 것으로 이해된다. 예를들어, 폴리아미드의 용융점은 물 존재하에 저하된다.

본 명세서에서 의도되고 기술된 예비-섬유 재료는 스펀 섬유 제품, 얀 제품, 직물 제품 및/도는 카펫 제품을 포함하는 어떠한 적합한 제품을 형성하기 위해 단독으로 혹은 다른 재료 및/또는 제품과 함께 사용될 수 있다.

도 1은 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 2는 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 집된 데이타를 나타낸다.

도 3은 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 4는 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 5는 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이 타를 나타낸다.

도 6은 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 7은 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 8은 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 9는 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 10은 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 11은 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 12는 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 13은 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 14는 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 15는 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데 이타를 나타낸다.

도 16은 바인더상의 용융과 락탐 농도의 온셋(onset)에 관계되는 수집된 데이타를 나타낸다.

도 17은 섬유 강인성(tenacity)에 대하여 수집된 데이타를 나타낸다.

도 18은 섬유 강인성(tenacity)에 대하여 수집된 데이타를 나타낸다.

도 19는 섬유 강인성(tenacity)에 대하여 수집된 데이타를 나타낸다.

도 20은 본 발명에 의한 의도되는 구현에 대하여 수집된 XRD 데이타를 나타낸다.

도 21은 본 발명에 의한 의도되는 구현의 %UE에 대하여 수집된 데이타를 나타낸다.

도 22는 본 발명에 의한 의도되는 구현의 %UE에 대하여 수집된 데이타를 나타낸다.

도 23은 본 발명에 의한 의도되는 구현의 %UE에 대하여 수집된 데이타를 나타낸다.

도 24는 본 발명에 의한 의도되는 구현에서 용융점 대 Technic 농도의 관계에 대하여 수집된 데이타를 나타낸다.

도 25는 본 발명에서 의도되는 구현에 대하여 수집된 XRD 데이타를 나타낸다.

도 26은 본 발명에서 의도되는 구현에 대하여 수집된 XRD 데이타를 나타낸다.

도 27은 본 발명에서 의도되는 구현에 대하여 수집된 XRD 데이타를 나타낸다.

본 실시예에 기술된 예비-섬유 조성물, 방사 및 겔-방사 섬유 재료, 야안 제품, 카펫 제품 및 이들 재료 및 제품의 제조에 사용되는 방법은 단지 예시적인 것이며, 어떠한 방식으로도, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

실시예 1- 락탐 제조

카프로락탐 4ℓ를 덮인 용기내의 대류 오븐에서 밤새 용융하였다. 상기 락탐을 마그네틱 교반막대 및 전기 가열 맨틀(상부 및 하부 맨틀)이 장착된 5ℓ3-구 증류 플라스크에 부었다. 상기 증류 컬럼은 29/42 컬럼 및 10트레이 섹션, 5 트레이 섹션, 스플리팅 증류 헤드(splitting distillation head) 및 콘덴서가 장착되고 진공재킷되었다. 상기 콘덴서는 가열된 물 순환장치로 50℃ 로 유지되었다. 상기 시스템은 7mm Hg에서 4mmHg로 감압되었다. 열이 적용되고 컬럼을 환류조건으로 하여 30분간 유지하였다. 컬럼을 안정화시키기 위해 30분후에, 증류 헤드 스플리터는 4초간 휴지(take off)하고 10초간 환류(reflux)시켜 활성화하였다. 조금 미달하는 락탐 1ℓ가 증류제거되었다. 가열을 중지하고 맨틀을 제거하여 5ℓ 플라스크내의 락탐이 시스템이 비진공이 되기 전에 90℃가 되도록 하였다. 상기 5ℓ 플라스크를 제거하고 상기 락탐을 1ℓ Nalgene 비이커에 붓고 신속하게 건조 질소 분위기의 글 로브 박스(glove box)에 놓았다. 밤새 냉각한 후에, 상기 크리스탈 락탐을 플라스틱 백에 옮기고 글로브 박스내의 해머로 플레이크 형태로 부쉈다. 상기 락탐을 예비-섬유 겔 조성물 형성에 필요할 때까지 하우스 질소하에서 건조 글로브 박스에 저장하였다.

실시예 2- 의도되는 예비-섬유 겔 조성물 형성

나일론-6을 미세한 분말로 분쇄하고 락탐 겔화제-본 실시예의 경우에는 카프로락탐-와 혼합하였다. Braybender 혼합기를 사용하여 나일론과 카프로락탐을 60RPM의 속도로 혼합하였다. 부가 시간은 약 5분이고, 나타낸 온도에서 장입한 후, 15분동안 혼합하였다. Braybender를 브래스 화이프 스틱(brass wipe stick)으로 가동하면서 상기 샘플을 제거하였다. 그 후, 상기 샘플을 코스 스크린(course screen)을 사용하여 Willey 밀에서 분쇄하였다. 칭량된 양의 각각의 분쇄된 겔 혼합물을 재킷된 속슬레 추출기(soxlet extractor)을 사용하여 16+ 시간 추출하였다. 추출물을 접힌(folded) #54 페이퍼를 사용하여 여과하고 헹구어서 100㎖ 체적 플라스크로 옮겼다. 상기 추출물을 탈이온수를 이용하여 체적이 되도록 하고 그 후, Carbowax 컬럼을 이용하여 락탐 %에 대하여 가스 크로마토그래피로 분석하였다.

겔 혼합물	Braybender 온도	추출된 중량	체적	추출물에서의 락탐 %	GC를 이용한 겔중의 락탐%
락탐 5%	225	8.9041	100	0.2867	3.22
락탐 10%	220	9.0031	100	0.4204	4.67
락탐 15%	215	9.7892	100	0.9114	9.31
락탐 20%	210	8.6867	100	0.966	11.12
락탐 30%	205	8.7811	100	1.8124	20.64
락탐 40%	194	7.6208	100	2.3396	30.7

상기 결과물인 겔은 트윈 스크류우 압출기에서 겔 방사하였다. 상기 겔은 놀랍게도 섬유 제품으로 잘 방사되며, 섬유 패키지(package)는 통상의 방사 조건에서 준비되었다. 더욱이, 압출기 온도는 순수한(neat) 중합체에 대한 통상의 조건보다 낮아지는 것으로 관찰되었으며, 이로부터 겔 조성물은 더욱 낮은 압출기 압력이 허용된다. 표 1-5는 이들 실시예에서 사용된 몇몇 방사조건을 요약하였다.

실시예 3- 의도되는 예비-섬유 조성물 형성

배경: 통상의 바인더 얼로이 샘플(22 데니어의 1-말단/12fils)을 캐이블링(cabling) 및 Superba? 히트세트(heatset)동안 1202 mp 2-플라이(ply) 야안에 삽입하였다. 상기 얀의 플라이본드(plybond) 시험은 Superba? 히트세트 후에 결합되는 어떠한 흔적을 나타내지 않았다. 후속적으로, 본 발명자들은 상기 얀을 오토클레이브(autoclave) 히트세트(heatset)하고 그 후에, 카펫(banded carpet)으로 전환시켰다. 어떠한 통상의 바인더 얼로이 샘플에서 관찰한 결과, 카펫에 대한 현저한 심미적 영향이 관찰되지 않았다. 그러나, 낮은 수준의 나일론/바인더 비율에서 카펫트 촉감(hand)에 경미한 충격(단단함(firmness))이 있었으나, 카펫에서의 텍스쳐(texture) 혹은 표면 변화는 관찰되지 않았다.

본 실시예는 저용융 얼로이 섬유가 이들의 조성을 개질함을 나타내었다. (높은 Technic "바인더" 및 높은 락탐 농도). 본 연구의 목표는 Superba? 히트세팅도중에 번들내에서 섬유를 용융 및 함께 결합하는 얼로이 조성을 찾는 것이다. 주요 요구조건은 조성물이 용융 방사가능하여야 하며 수용가능한 섬유 인장 특성을 가져야 한다는 것이다.

시험:

상기 중합체 혼합물을 트윈 스크류우 압출기에서 배합하고 직접 섬유로 방사하였다. 상기 중합체 용융온도는 225℃에서 행하여진 샘플 ＃9를 제외하고 모든 평가된 혼합물에서 218℃이하였다. 최종 에멀션(finish emulsion)은 F-137-10(Finish type F-137, 10% 에멀션)였다. 목표 습윤 픽업(Wet Pick Up, WPU)는 8%였으며, 실제 WPU는 약 3.3-5.2% 였다. BCF 호스트 섬유는 약 1100-1200 텍스쳐 데니어였으며, 터프팅(tufting)되기전에 후속적으로 최소 5.75 tpi로 트위스트되고 및 텍스쳐된 Superba ? 로 직조되었다.

표 6에 나타낸 바와 같이, 다음 조성물을 평가하였으며 25데니어/12 필라멘트 및 50/12 섬유 번들로 방사하였다:

[표 6]

상기 바인더 섬유 샘플은 연신(drawing)/직조(texturing) 후에 그리고 혼합(commingling) 전에 연신(drawing) 및 직조(texturing)기에 삽입하여 호스트 제품(1123mt)이 되도록 하였다. 상기 샘플을 258℃ 에서 Superba 텍스쳐 히트세트하였다. 야얀을 플라이결합(plybonding)에 대하여 시험하였으며, 결합된 카펫으로의 전환에 제공되었다.

관찰:

카펫 심미성 평가:

[표 7]

p 19.

상기 커트 파일 카펫(cut pile carpets)은 8th 게이지였고, 1인치당 스티치는 8이고, 파일(pile) 높이는 22/32"였다. 상기 카펫을 염색하고 마무리처리하였다. 상기 카펫 밴드(bands)는 절단하여 분리하고 팁스/텍스쳐(tips/texture) 및 ㅊ촉감(hand)에 대하여 평가하였다. 순위는 다음과 같았다:

취급 평가:

유연(SOFTEST) 단단함(FIRMEST)

A1=B1 < A4 ≤ B2=B3 ≤ B4 ≤ A2=A5 ≤ A6 < B3 < B5 ≤ B6

{ ------- 바람직함 ------ }

팁스/텍스쳐 평가

저(최저) 고(최상)

A1=B1 ≤ A4 ≤ B2=B4 ≤ A3=A2=B3 ≤ A5=B5 < A6 < B6

{--------- 바람직 --------- }

가장 우수한 배합물의 촉감 및 팁스/텍스쳐 외관은 샘플 A3 및 B4에서 관찰되는 것과 유사하다. 이들 결과는 나일론-6, 나일론-6/6,6 및 락탐이 서로 혼합되어 다중상 섬유 시스템을 형성할 수 있으며, 호스트 섬유에 삽입되고 후속적으로 히트세트되어 다양한 촉감 및 텍스쳐를 갖는 카펫이 얻어진다. 결과물인 카펫의 촉감 및 팁스/텍스쳐는 조성물과 관련된다.

얼로이 혼합물에서 락탐의 농도는 강인성(tenacity) 및 최종 신율(ultimate elongation; UE)에 매우 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 강인성(Tenacity) 및 UE는 락탐 농도가 감소됨에 따라 증가한다. 10% 이하의 농도가 섬유의 물리적 특성면에서 가장 바람직하다. 평가된 범위에서 최적 혼합물 조성은 인장특성(tensile properties)면에서 바인더 중합체 78-82%, 나일론-6 8-12% 및 락탐 < 10%이었다.

섬유 용융 특성:

표 8은 각각의 샘플 ID(상기 표 6으로 부터)를 포함하는 섬유 용융 테스트(Fiber Melting Tests)에 대한 시험조건을 나타낸다. 표 9는 이들 샘플 IDs 각각에 대한 DSC 결과를 나타낸다.

2개의 구별되는 용융점과 다수의 복굴절 전이(birefringence transitions)로 나타내어지는 바와 같이 폴리아미드 얼로이에서 2개의 구별되는 중합체 상이 존재한다. 용융점 피크의 모양 및 위치는 조성 및 스피닝 용융온도에 따라 달라진다.

락탐의 농도는 바인더 중합체 상의 용융 온셋(onset)에 현저한 영향을 미친다. 바인더상의 용융온셋은 본 실시예 및 도 1-6에서 관찰되는 바와 같이 락탐의 농도가 증가함에 따라 1차적으로 감소한다.

락탐/나일론-6의 비율은 바인더 중합체 상의 용융점에 매우 관련된다. 비율이 1.5를 초과하여 증가함에 따라, 바인더 상의 용융점은 감소한다. 용융점의 감소는 락탐상 및 나일론-6-상에 대한 이의 용매화 작용과 관련되며, 이는 용융공정도중 2개의 폴리아미드 상의 공-중합을 최소화된다.

바인더 중합체상의 용융 피크(T_용융-T_온셋)의 첨예도(sharpness)은 락탐/바인더 중합체 비율에 따라 1차적으로 변한다. 바인더상 용융피크는 락탐/바인더 비율이 증가함에 따라 넓어진다. 규준야안(바인더 없음) 리스판스(response) 보다 강판 플라이결합(plybonds) 수는 나일론/바인더 비율이 감소함에 따라 증가(비-선형적으로(non-linearly))한다. 사를 분리하는 평균인장력(pull force) 또한, 나일론/바인더 비율이 감소함에 따라 증가(비-선형적으로)한다. 호스트 섬유에서 바인더 얼로이의 번들 데니어의 증가는 예상되는 바와 같이, 결합수(numbers of bonds)와 야얀을 분리하기위한 평균 인장력을 증가시킨다.

압출(extrusion)후에 섬유에 남아있는 락탐은 첨가된 본래양의 약 50%이다.(본래 나일론-6(MBM)에 존재하는 락탐의 양을 초과).

실시예 4- 다른 의도되는 예비-섬유 조성물 형성

배경:

사전 연구에서 Superba? HS 공정을 통한 바인더 얼로이 섬유의 충분한 용융 및 결합(bonding)을 실증하였다. 섬유 인장성(tensile properties) 및 바인더 얼로이 섬유의 용융/결합 특성에 대한 조성의 영향은 본 실시예 및 다른 실시예들에 의해서 보다 잘 이해된다.

시험:

상기 중합체 혼합물을 트윈 스크류우에서 배합하여 직접 섬유로 방사(spin)하였다. 중합체 용융 온도는, 또한, 225℃에서 용융되는 샘플 #9를 제외하고는 평가된 모든 혼합물에 대하여 218℃이하였다. 최종 에멀션은 F-137-10이었다. 목표 습윤 픽업(WPU)는 8%였으며, 실제 WPU는 약 8-9%였다. BCF 호스트 섬유는 약 1100-1200 텍스쳐 데니어이고, 터프팅(tufting)되기 전에 후속적으로 최소 5.75tpi로 트위스트되고 Superba? 직조되었다.

다음의 조성물을 평가하고 20데니어/6필라멘트 섬유 번들로 방사하였으며, 하기 표 10에 나타내었다:

상기 바인더 샘플을 연신(drawing)/직조(texturing)후에 그리고 혼합(commingling)하기 전에 연신 및 직조 기기에 삽입하여 1202mt이 되도록 하였다. 샘플은 258℃ 에서 Superba 텍스쳐 히트세트 되었다. 야안을 플라이 결합(plybonding)에 대하여 시험하였으며, 결합된 카펫으로의 전환에 제공되었다.

관찰:

얼로이 혼합물중의 락탐 농도는 강인성 및 최종 신율(ultimate elongation, UE)에 현저하게 부정적인 영향을 미친다. 강인성 및 UE는 락탐 농도가 감소됨에 따라 증가한다. 락탐농도를 최소화하는 것이 섬유의 물리적 특성과 관련하여 가장 바람직한 것으로 관찰되었다. 그러나, 락탐 농도는 다른 용융 특성에 영향을 미치며 이러한 영향은 락탐 목표 수준을 설정하는 경우에 고려되어야 한다. 주: 충분한 락탐이 저 스피닝 용융온도(<220℃)에서 MBM(나일론-6 기초 수지)와 Technic(나일론 6,6,6 기초 수지와 70% 나일론-6 및 30% 나일론 6,6) 중합체의 상을 분리하기 위해 요구된다. 약 5%와 같이 낮은 농도가 성공적으로 산정되었다.

섬유 용융특성:

표 11-13은 각각의 샘플 ID를 포함하는 섬유 용융 시험(Fiber Melting Tests)에 대한 시험 조건을 나타낸다(상기 표 10으로 부터). 표 14는 이들 샘플 IDs 각각에 대한 DSC 결과를 나타낸다.

폴리아미드 얼로이에서 2개의 구별되는 중합체상은 2개의 구별되는 용융점 및 다수의 복굴절 전이로 실증된다. 용융점 피크의 모양과 위치는 조성 및 방사 용 융온도에 따라 달라진다. 후술한 바와 같이, 샘플 9는 나일론-6의 용용융점보다 조금 높은 217℃와 225℃에서 방사(spin)된다. 그러나, 이들 샘플의 DSC 시험은 2개의 구별되는 용융점과 바인더 중합체 상의 더욱 뾰적한 용융 피크를 나타내며, 용융점이 낮아졌다. 본 발명자들은 약 260℃의 용융온도에서, 부가적인 락탐 없이, 50/50 Technic/나일론 배합물에 대하여 단지 하나의 뚜렷이 구별되는 중합체 상과 용융점을 가지므로 이러한 결과는 예측되지 않았던 것이다.

락탐 농도는 바인더 중합체 상의 용융온셋에 현저한 영향을 미친다. 본 실시예 및 도 7-19에서 관찰되는 바와 같이, 바인더상의 용융온셋는 락탐농도가 증가됨에 따라 1차적으로 감소된다.

락탐/나일론-6의 비율은 바인더 중합체상의 용융점과 매우 관련된다. 비율이 1.5를 초과하여 증가함에 따라, 바인더 상의 용융점은 감소한다. 용융점감소는 락탐상과 관련될 수 있다. 바인더 중합체상의 용융 피크(T_용융-T_온셋)의 뾰족함(sharpness)은 락탐/바인더 중합체 비율에 따라 1차적(linearly)으로 변한다. 락탐/바인더 비율이 증가함에 따라 상기 바인더상 용융 피크가 넓어진다.

나일론/바인더 비율이 감소함에 따라, 규준 야안(바인더 없음)의 반응( response) 보다 강한 플라이결합의 수가 증가(1차적이 아님(non-linearly))한다. 나일론/바인더 비율이 감소함에 따라, 또한, 야안을 분리하기 위한 평균 인장력이 증가(1차적이 아님)한다. 호스트 섬유에서 바인더 얼로이의 번들 데니어의 증가는 예상되는 바와 같이, 결합수 및 야안을 분리하기 위한 평균 인장력을 증가시킨다.

실시예 5-다른 의도되는 예비-섬유 조성물 형성

배경:

실시예 4는 용융피크의 모양과 위치가 조성뿐만 아니라, 방사 용융온도에 따라 변할 수 있음을 나타내었다. 실시예 4로 부터의 샘플 9는 나일론-9의 용융점보다 조금 높은 217℃ 및 225℃ 에서 방사(spin)되었다. 상기 샘플(#9B)의 DSC 시험은 2개의 구별되는 용융점을 나타내었으며,이는 2개의 구별되는 결정상이 존재함을 의미한다. 약 260℃의 용융온도에서, 부가적인 락탐 없이, 50/50 Technic/나일론 혼합물에서 단지 하나의 뚜렷이 구별되는 중합체상 및 용융점이 관찰되므로 이러한 결과는 예측되지 않았던 것이다.

시험:

상기 중합체 혼합물을 트윈 스크류우에서 배합하여 섬유로 직접 방사(spin)하였다. 중합체 용융 온도는, 약 225-265℃에서 변하였다. BCF 호스트 섬유는 약 1100-1200 직조된 데니어(textured denier)이고, 터프팅(tufting)되기 전에 최소 5.75tpi로 후속적으로 트위스트되고 Superba? 직조되었다.

다음의 조성물을 평가하고 20데니어/6필라멘트 섬유 번들로 스핀하였으며, 하기 표 15에 나타내었다:

관찰:

조성물 평가와 함께 결과물인 섬유의 강인성(tenacity)은 방사(spinning) 용융온도가 218℃에서 약 235℃로 증가함에 따라 개선되었다. 약 235℃이상의 온도에서, 강인성은 일정하게 유지되고 100% 바인더(Technic) 섬유의 강인성과 동일하였다.

섬유 용융특성:

표 16-17은 각각의 샘플 ID와 함께 섬유 용융 시험에 대한 시험조건을 나타낸다(상기 표 15로 부터). 표 18은 이들 샘플 IDs 각각에 대한 DSC 결과를 나타낸다.

스피닝 용융온도의 증가는 나일론 혹은 바인더(Technic) 중합체 상의 용융거 동에 현저한 영향을 미치지 않는다. 약 225℃-265℃ 사이에서 평가된 모든 샘플에 2개의 구별되는 용융 피크가 존재하였다. 이들 결과는 예측되지 않았던 것이다. 공중합으로 인하여 하나의 구별되는 용융점을 갖는 단일 중합체상이 형성된 것으로 예측되었다. 다음 데이타는 샘플에 따른 현저하게 다른 점이 없으므로 평가된 모든 샘플의 평균이다. 각각의 샘플은 중복하여 시험되었다. 값은 ℃로 나타내었다.

TECHNIC 상( phase ) 나일론-6 상 샘플
용융 온셋 ℃ 용융 ℃ 용융 ℃ 제조

180.9 188.6 216.1 시험하기전에 건조됨
110℃-16시간

176.6 187.9 215.4 무 - 얻어진 상태대로
시험됨

얻어진대로의 샘플 시험은 약 132-149℃ 에서 저온 용융 피크의 형성이 방지된다. 그러나, DSC 시험전에 섬유 샘플의 건조는 Technic 혹은 나일론 상의 용용융점에 현저하게 영향을 미치지 않는다. Technic상의 용융온셋는 샘플이 얻어진대로 시험되는 경우에 조금 낮았다.

다중상 섬유는 100% Technic 혹은 100% 나일론-6 섬유에 비하여 적은 감마(γ) 결정구조를 가짐을 나타낸다. 샘플 9F에 대한 XRD 시험은 α1 및 α2 결정성 피크를 나타낸다(도 20).

실시예 6- 다른 의도되는 예비-섬유 조성물 형성

배경:

실시예 5는 결과물인 섬유의 용융 및 물리적 특성에 대한 방사 용융온도의 영향을 관찰하였다. 상기 조성물은 70% Technic, 25% 나일론-6 및 5% 락탐으로 일정하게 유지되었다. 방사 용융온도의 증가가 나일론 혹은 바인더(Technic) 중합체 상의 용융 거동에 현저한 영향을 미치지 않았다. 225℃-265℃ 에서 평가된 모든 샘플에서 2개의 구별되는 용융피크를 나타내었다. 이들 결과는 예상되지 않았던 것이다. 이들 실시예는 부가적인 락탐의 존재로 인하여 베이스 중합체의 용융점보다 현저하게 높은 온도에서 다중상 섬유가 방사되는지를 나타낸다. 본 실시예는 두 중합체의 상분리에 대한 락탐의 작용 및 용융방사도중에 상분리에 요구되는 최소 락탐 수준을 규명하는 것이다.

시험:

상기 중합체 혼합물은 트윈 스크류우 압출기에서 배합하여 직접 섬유로 방사(spin)하였다. 중합체 용융 온도는 약 225-265℃에서 변화되었다. BCF 호스트 섬유는 약 1100-1200 직조된 데니어이며, 터프팅(tufting)되기 전에 후속적으로 최소 5.75tpi로 트위스트되고 Superba? 직조되었다.

다음의 조성물을 평가하고 20데니어/6필라멘트 섬유 번들로 방사하였으며, 하기 표 19에 나타내었다:

상기 샘플 모두에 대한 Technic/나일론-6 비율은 2.8였다.

관찰:

락탐 농도 증가는 실시예 4에서 이미 관찰된 바와 같이 섬유의 물리적 특성에 부정적인 영향을 미친다. 245℃ 에서 265℃ 로의 용융온도의 증가는 결과물인 섬유의 %UE를 조금 증가시킨다.(도 21-23)

섬유 용융특성:

표 20-21은 각각의 샘플 ID와 함께 섬유 용융 시험에 대한 시험조건을 나타낸다(상기 표 19로 부터). 표 22는 이들 섬유 IDs 각각에 대한 DSC 결과를 나타낸다.

주어진 조성 혼합물(Technnic/나일론-6 비율=2.8)에서 과량의 락탐의 제거는 베이스 중합체 상의 용융점에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 약 245-265℃의 온도에서 부가적인 락탐이 없는 샘플에서 2개의 구별되는 용융점이 관찰되었다.

실시예 7- 다른 의도되는 예비-섬유 조성물의 형성

배경:

실시예 6은 주어진 조성 혼합물(Technic/나일론-6 비율=2.8)에서 과량의 락탐의 제거는 평가된 락탐 범위내에서 베이스 중합체의 용융점에 실질적인 영향을 미치지 않음을 나타내었다. 본 실시예는 2개의 구별되는 용융점으로 확인되는, 2가지 베이스 중합체의 상분리에 부가적인 락탐이 없는 조성물의 영향에 대하여 살펴본다.

시험:

상기 중합체 혼합물은 트윈 스크류우 압출기에서 배합하여 섬유로 직접 방사(spin)하였다. 중합체 용융 온도는 약 225℃로 일정하에 유지되었다. BCF 호스트 섬유는 약 1100-1200 직조된(textured) 데니어이며, 터프팅(tufting)되기 전에 후속적으로 최소 5.75tpi로 트위스트되고 Superba? 직조되었다.

다음의 조성물을 평가하고 20데니어/6필라멘트 섬유 번들로 스핀하였으며, 하기 표 23에 나타내었다:

관찰:

부가적인 락탐 없이 Technic/나일론 비율의 변화는 베이스 중합체의 용융점(255℃)보다 현저하게 높은 방사 용융온도에서 결과물인 섬유의 물리적 특성에 현저하게 영향을 미치지 않았다. 물리적 특성은 평가된 샘플 모두에 대하여 매우 우수하고 유사하였다.

섬유 용융특성:

표 24-25는 각 샘플 ID의 표시와 함께 섬유 용융 시험에 대한 시험조건을 나타낸다.(상기 표 23으로 부터). 표 26은 이들 샘플 IDs 각각에 대한 DSC 결과를 나타낸다.

2개의 구별되는 용융점은 약 40-75%의 Technic(나일론-6,6,6 공-중합체)에서 관찰된다. 상기 통상의 두 폴리아미드 중합체의 용융 혼합물에서, 저용융 공-중합체(나일론-6,6,6)의 용용융점은 고용용융점 중합체(나일론-6)의 양이 증가함에 따라 증가한다. 이러한 관찰은 용융공정 도중에 발생하는 공중합에 기인할 수 있다(도 24). Technic 상의 용융점 증가는 락탐이 없는 Technic 농도에 따라 1차적으 로(linearly) 변한다.

본 실시예와 앞에서 얻어진 테이타를 결합하면, 부가적인 락탐의 편입은 주어진 Technic 농도에 대한 Technic 상의 용융점을 감소시킴이 명백하다. 저용융 폴리이미드의 존재하에서 카프로락탐과 고용용융점 폴리아미드의 용액 혹은 겔 스피닝(방사)은 혼합 및 공정도중에 공중합을 최소화/방지하므로써 저용융 폴리아미드의 용융온도를 유지하는 것으로 나타낸다.

다음의 회귀 방정식은 평가된 현재 및 이전의 조성을 사용하여 수립되었다:

주: 상기 방정식은 혼합물에서 나일론-6,6,6상의 용융점이 87%이상의 변화됨을 나타낸다.

결정도:

선택된 샘플의 XRD 분석은 조성과 관련하여 변하는 결정성 구조와 관련된 XRD 패턴을 나타낸다. 더욱 중요하게는, 혼합물에 락탐을 첨가하므로써 결정성 구조가 전형적인 감마 결정성 형태 보다는 (더 안정한) 알파 구조로 현저하게 변화된다는 것이며, 이는 이러한 타입의 섬유 및 공정에 대하여 일반적인 것이다. 실시예 5에서의 샘플 9F는 비교하기 위해 중첩 그래프에 포함되었다.(도 25-27)

따라서, 예비-섬유 겔 조성물 및 재료의 특정한 구현 및 적용, 이들의 제조 및 용도가 개시된다. 그러나, 이 기술분야의 기술자에게는 본 발명의 범위내에서 상기 기재된 사항이외의 많은 변형이 가능한 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위의 기술적 사상을 제외하고는 이로써 제한되지 않는 것이다. 더욱이, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 사항을 해석함에 있어서, 모든 용어는 내용과 일치하는한 가능한한 가장 넓게 해석되어야 한다. 특히, 용어 "포함한다(comprise)" 및 "포함(comprising)"은 존재하거나, 이용되거나 혹은 명백하게 표현되지 않은 다른 구성요소, 성분 혹은 단계와 비제한적으로 결합된 지칭된 구성요소, 성분 혹은 단계를 비제한적으로 나타내는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

제 1 용융점을 갖는 제 1 섬유 성분;

제 2 용융점을 갖는 제 2 섬유 성분; 및

제 1 섬유 성분 및 제 2 섬유 성분중 최소 하나를 용매화(solvate)하는 겔화제를 포함하며, 겔화제는 조성물의 두 성분중 어떠한 성분의 공-중합을 감소시키는 적어도 두 개의 다른 용융점을 갖는 방사 섬유.
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제 1항에 있어서, 상기 1 섬유 성분 및 제 2 섬유 성분중 최소 하나는 최소 하나의 아미드-기초 중합체를 포함함을 특징으로 하는 방사 섬유.
제 3항에 있어서, 상기 최소 하나의 아미드-기초 중합체는 나일론 화합물을 포함함을 특징으로 하는 방사 섬유.
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제 1항에 있어서, 상기 겔화제는 카프로락탐을 포함함을 특징으로 하는 방사 섬유.
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제 1항에 있어서, 상기 최소 하나의 겔화제를 조성물의 50중량% 미만으로 포함함을 특징으로 하는 방사 섬유.
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제 12항에 있어서, 상기 최소 하나의 겔화제를 조성물의 20중량% 미만으로 포함함을 특징으로 하는 방사 섬유.
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청구항 1의 방사 섬유를 포함하는 카펫 제품.
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제 1 용융점을 갖는 제 1 섬유성분을 제공하는 단계;

제 2 용융점을 갖는 제 2 섬유성분을 제공하는 단계, 이때 제 1 용융점과 제 2 용융점은 다르며;

최소 하나의 겔화제를 제공하는 단계;

상기 제 1 섬유성분, 상기 제 2 섬유성분 및 상기 최소 하나의 겔화제를 혼합하여 예비-섬유 조성물을 형성하는 단계; 및

상기 예비-섬유 조성물을 섬유로 방사하는 단계

를 포함하는 방사 섬유 제조방법.
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