KR101343735B1 - 섬유 형성용 생분해성 폴리에스테르 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유용으로 적합한 생분해성 폴리에스테르의 형성 방법에 대한 것이다. 구체적으로, 생분해성 폴리에스테르를 가수분해 반응의 개시를 위해 조절된 함수율에서 용융 가공한다. 이론에 구애될 의도 없이, 물에 존재하는 히드록실기가 폴리에스테르의 에스테르 결합을 공격하여 폴리에스테르 분자의 하나 이상의 보다 짧은 에스테르 쇄로의 쇄 절단 또는 "해중합"을 유발할 수 있는 것으로 생각된다. 반응 조건(예, 함수율, 온도, 전단 속도 등)를 선택적으로 조절함으로써, 출발 중합체보다 낮은 분자량을 갖는 가수분해된 폴리에스테르를 얻을 수 있다. 그렇게 보다 낮은 분자량을 갖는 중합체는 더 높은 용융유속 및 더 낮은 겉보기 점도를 갖는데, 이것은 부직 웹의 멜트블로잉과 같은 매우 다양한 섬유 형성 용도에 유용하다.

가수분해된 생분해성 폴리에스테르, 용융유속, 겉보기 점도, 멜트블로운 웹

Description

섬유 형성용 생분해성 폴리에스테르{BIODEGRADABLE POLYESTERS FOR USE IN FORMING FIBERS}

생분해성 부직 웹은 일회용 흡수 제품(예, 기저귀, 배변 연습용 바지, 위생 닦개, 여성용 패드 및 라이너, 성인 실금용 패드, 보호대, 의복 등)의 형성과 같은 광범위한 용도에 유용하다. 부직 웹 형성을 용이하게 하려면, 생분해성 중합체는 용융 가공성이면서 기계적 및 물리적 특성이 우수한 것으로 선택하여야 한다. 생분해성 폴리에스테르를 부직 웹 형성에 사용하려는 다양한 시도가 이루어졌으나 그의 비교적 높은 분자량 및 점도로 인해 일반적으로 섬유 형성 공정이 아닌 단지 특정 유형의 필름 형성 공정으로 제한되었다. 예를 들어, 통상적인 지방족 폴리에스테르는 전형적으로 성공적인 미세섬유 형성을 위해 낮은 중합체 점도를 필요로 하는 멜트블로잉 공정에 적합하지 않다. 이와 같이, 우수한 기계적 및 물리적 특성을 나타내면서도 다양한 기술(예, 멜트블로잉)을 사용하여 부직 웹으로 쉽게 형성할 수 있는 생분해성 폴리에스테르에 대한 필요가 현존하고 있다.

발명의 요약

본 발명의 한 실시양태에 따르면, 섬유 형성용 생분해성 중합체의 형성 방법이 개시된다. 이 방법은 건조 중량을 기준으로 함수율이 약 500 내지 약 5,000 ppm인 제1 폴리에스테르를 용융 가공하는 것을 포함한다. 폴리에스테르는 가수분 해 반응을 일으켜, ASTM 시험법 D1238-E에 따라 2160 g의 하중 및 190℃의 온도에서 건조 중량 기준으로 측정한 용융유속(melt flow rate)이 제1 생분해성 폴리에스테르의 용융유속보다 더 큰 제2 가수분해 폴리에스테르를 형성한다.

본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 생분해성 가수분해 폴리에스테르를 포함하는 섬유가 개시된다. 폴리에스테르는 ASTM 시험법 D1238-E에 따라 2160 g의 하중 및 190℃의 온도에서 건조 중량 기준으로 측정한 용융유속이 약 10 내지 약 1,000 g/10분이다.

본 발명의 다른 특징 및 면들을 이하 더욱 상세하게 개시한다.

최선의 실시양태를 비롯하여 당업자를 대상으로 한 본 발명의 완전하고 실시가능한 개시를 명세서의 나머지 부분에서 첨부 도면을 참조하여 보다 구체적으로 제시한다.

도 1은 부직 웹을 형성하기 위한 본 발명의 한 실시양태에서 사용될 수 있는 방법의 개략도이다.

도 2는 코폼 웹을 형성하기 위한 본 발명의 한 실시양태에서 사용될 수 있는방법의 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따라 형성할 수 있는 흡수 물품의 한 실시양태의 투시도이다.

본 발명의 동일 또는 유사 특징부 또는 요소는 본 명세서 및 도면에서 반복적인 참조 부호를 사용하여 표시하였다.

대표적인 실시양태에 대한 상세한 설명

이제 본 발명의 다양한 실시양태를 상세히 참조할 것이며, 그의 하나 이상의 실시예를 하기에 제시한다. 각 실시예는 본 발명의 설명을 위한 방법으로써 제공된 것이며, 본 발명을 제한하지 않는다. 실제로, 본 발명의 범위 및 취지로부터 벗어남 없이 본 발명에 대한 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 한 실시양태의 일부로서 예시되거나 설명된 특징부를 다른 실시양태에 사용하여 또 다른 추가의 실시양태를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 그러한 변경 및 변형이 첨부한 청구항 및 그의 등가물의 범위에 드는 것으로서 포함시킬 의도이다.

정의

본원에 사용된 "생분해성" 또는 "생분해성 중합체"라는 용어는 일반적으로 자연에 존재하는 미생물, 예를 들면 박테리아, 진균류 및 조류(algae), 주위의 열, 습기, 또는 다른 환경적 요인의 작용에 의해 분해되는 물질을 가리킨다. 물질의 생분해성은 ASTM 시험법 5338.92를 사용하여 측정할 수 있다.

본원에 사용된 "섬유"라는 용어는 중합체를 다이와 같은 형성 개구에 통과시켜 형성한 기다란 압출물을 가리킨다. 다르게 표시하지 않은 한 "섬유"라는 용어는 한정된 길이를 갖는 불연속 섬유 및 실질적으로 연속적인 필라멘트를 포함한다. 실질적으로 필라멘트는 예를 들어 그의 직경보다 훨씬 더 큰 길이를 가지며, 예를 들어, 길이 대 직경의 비("종횡비(aspect ratio)")가 약 15,000:1 초과, 일부 경우에는 약 50,000:1 초과이다.

본원에 사용된 "단일성분(monocomponent)"이라는 용어는 1종의 중합체로부터 형성된 섬유를 가리킨다. 물론, 이것은 색상, 대전 특성, 윤활성, 친수성, 액체 반발성 등을 위해 첨가제가 첨가된 섬유를 제외하는 것은 아니다.

본원에 사용된 "다성분(multicomponent)"이라는 용어는 분리된 압출기로부터 압출되는 2종 이상의 중합체로부터 형성된 섬유(예, 이성분(bicomponent) 섬유)를 가리킨다. 중합체는 섬유 단면을 따라 실질적으로 일정하게 위치한 분리된 대역에 정렬된다. 성분들은 쉬쓰-코어(sheath-core), 평행(side-by-side), 세그먼티드 파이(segmented pie), 해도 배열(island-in-the-sea) 등과 같은 임의의 바람직한 형태로 정렬될 수 있다. 다성분 섬유를 형성하기 위한 다양한 방법은 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제4,789,592호(다니구치(Taniguchi) 등), 및 미국 특허 제5,336,552호(스트랙(Strack) 등), 제5,108,820호(가네코(Kaneko) 등), 제4,795,668호(크루에지(Kruege) 등), 제5,382,400호(파이크(Pike) 등), 제5,336,552호(스트랙(Strack) 등) 및 제6,200,669호(마몬(Marmon) 등)에 기재되어 있다. 또한, 여러가지 불규칙한 모양을 갖는 다성분 섬유도 형성할 수 있으며, 이것은 예를 들어 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,227,967호(호글(Hogle) 등), 제5,162,074호(힐즈(Hills)), 제5,466,410호(힐즈), 제5,069,970호(라그만(Largman) 등) 및 제5,057,368호(라그만 등)에 기재되어 있다.

본원에 사용된 "혼합다성분(multiconstituent)"라는 용어는 블렌드로서 압출되는 2종 이상의 중합체로부터 형성된 섬유(예, 혼합이성분(biconstituent) 섬유) 를 가리킨다. 중합체는 섬유 단면을 따라 실질적으로 일정하게 위치한 분리된 대역에 정렬되지 않는다. 다양한 혼합다성분 섬유가 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,108,827호(게스너(Gessner))에 기재되어 있다.

본원에 사용된 "부직 웹"이라는 용어는 개별 섬유들이 편성포에서처럼 식별가능한 방식이 아니라, 무작위로 교락된 구조를 갖는 웹을 가리킨다. 부직 웹은 예를 들어, 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 카디드 웹, 웨트-레이드 웹, 에어레이드 웹, 코폼 웹, 수엉킴 웹 등을 포함한다. 부직 웹의 평량은 일반적으로 다양하지만, 전형적으로는 약 5 g/㎡("gsm") 내지 200 gsm, 일부 실시양태에서는 약 10 gsm 내지 약 150 gsm, 일부 실시양태에서는 약 15 gsm 내지 약 100 gsm이다.

본원에 사용된 "멜트블로운" 웹 또는 층은 일반적으로, 용융된 열가소성 물질을 가늘고 보통 둥근 복수의 다이 모세관을 통해 용융된 섬유로서 수렴하는 고속 기체(예, 공기) 스트림 내로 압출하여 열가소성 물질의 섬유를 가늘게 하여 그 직경을 미세섬유 직경일 수 있는 직경으로 감소시키는 방법으로 형성한 부직 웹을 가리킨다. 이어서, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 운반되어 수집 표면 상에 퇴적되어 무작위로 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 그러한 공정은 예를 들어, 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제3,849,241호(부틴(Butin) 등), 제4,307,143호(메이트너(Meitner) 등) 및 제4,707,398호(위스네스키(Wisneski) 등)에 개시되어 있다. 멜트블로운 섬유는 실질적으로 연속적 또는 불연속적이고, 수집 표면상에 퇴적될 때에 일반적으로 점착성이다.

본원에 사용된 "스펀본드" 웹 또는 층이라는 용어는 직경이 작은 실질적으로 연속적인 필라멘트를 함유하는 부직 웹을 가리킨다. 필라멘트는 용융된 열가소성 물질을 복수의 가늘고 보통 둥근 방사구 모세관을 통해 압출한 후 압출된 필라멘트의 직경을 예를 들어, 인발 연신 및/또는 다른 널리 알려진 스펀본딩 메커니즘에 의해 신속하게 감소시켜 형성한다. 스펀본드 웹의 제조는 예를 들어, 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제4,340,563호(아펠(Appel) 등), 제3,692,618호(도르쉬너(Dorschner) 등), 제3,802,817호(마츠키(Matsuki) 등), 제3,338,992호(키니(Kinney)), 제3,341,394호(키니), 제3,502,763호(하트만(Hartman)), 제3,502,538호(레비(Levy)), 제3,542,615호(도보(Dobo) 등) 및 제5,382,400호(파이크(Pike) 등)에 기재되고 예시되어 있다. 스펀본드 필라멘트는 일반적으로 수집 표면상에 퇴적될 때에 점착성이 아니다. 스펀본드 필라멘트의 직경은 때때로 약 40 ㎛ 미만이며, 흔히 5 내지 약 20 ㎛이다.

본원에 사용된 "카디드 웹"이라는 용어는 스테이플 섬유를 분리 또는 해체하고 기계방향으로 정렬하여 일반적으로 기계방향으로 배향된 섬유 부직 웹을 형성하는 코밍기 또는 카딩기에 통과시킨 스테이플 섬유로부터 제조된 웹을 가리킨다. 그러한 섬유는 일반적으로 베일(bale)로서 얻어지며, 개섬기(opener)/블렌더 또는 피커(picker)에 투입하여 섬유를 분리한 후 카딩기에 보낸다. 일단 웹이 형성되면, 이것을 1종 이상의 공지된 방법에 의해 결합할 수 있다.

본원에 사용된 "에어레이드 웹"이라는 용어는 약 3 내지 약 19 mm 범위의 전형적인 길이를 갖는 섬유의 다발로부터 제조된 웹을 가리킨다. 섬유를 분리하고, 공기 공급원에 운반한 후, 일반적으로 진공 공급원을 이용하여 형성 표면 상에 퇴 적시킨다. 일단 웹이 형성되면, 이것을 1종 이상의 공지된 방법에 의해 결합할 수 있다.

본원에 사용된 "코폼 웹"이라는 용어는 일반적으로 열가소성 섬유와 제2의 비열가소성 물질의 혼합물 또는 안정화된 매트릭스를 함유하는 복합재를 가리킨다. 예를 들어, 코폼재는 하나 이상의 멜트블로운 다이 헤드를, 웹이 형성되는 동안 다른 물질을 웹에 첨가하는 슈트(chute) 가까이에 정렬하는 방법에 의해 제조할 수 있다. 상기 다른 물질은 목질 또는 비목질 펄프, 예컨대 면, 레이온, 재생지, 펄프 플러프와 같은 섬유상 유기 물질, 및 초흡수제 입자, 무기 및/또는 유기 흡수성 물질, 처리된 중합체 스테이플 섬유 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 그러한 코폼재의 일부 예는 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제4,100,324호(앤더슨(Anderson) 등), 제5,284,703호(에버하트(Everhart) 등), 및 제5,350,624호(조저(Georger) 등)에 개시되어 있다.

본 발명은 섬유용으로 적합한 생분해성 폴리에스테르의 형성 방법에 대한 것이다. 구체적으로, 생분해성 폴리에스테르를 가수분해 반응의 개시를 위해 조절된 함수율에서 용융 가공한다. 이론에 구애될 의도 없이, 물에 존재하는 히드록실기가 폴리에스테르의 에스테르 결합을 공격하여 폴리에스테르 분자의 하나 이상의 보다 짧은 에스테르 쇄로의 쇄 절단 또는 "해중합"을 유발할 수 있는 것으로 생각된다. 반응 조건(예, 함수율, 온도, 전단 속도 등)를 선택적으로 조절함으로써, 출발 중합체보다 낮은 분자량을 갖는 가수분해된 폴리에스테르를 얻을 수 있다. 그렇게 보다 낮은 분자량을 갖는 중합체는 더 높은 용융유속 및 더 낮은 겉보기 점도를 갖는데, 이것은 부직 웹의 멜트블로잉과 같은 매우 다양한 섬유 형성 용도에 유용하다.

I. 반응 성분들

A. 생분해성 폴리에스테르

예를 들어 지방족 폴리에스테르, 폴리히드록시알카노에이트(PHA), 폴리히드록시부티레이트(PHB), 폴리히드록시발레레이트(PHV), 폴리히드록시부티레이트-히드록시발레레이트 공중합체(PHBV), 폴리히드록시발레레이트, 폴리히드록시부티레이트-히드록시발레레이트 공중합체 및 폴리카프로락톤, 방향족 폴리에스테르, 지방족-방향족 코폴리에스테르 등을 비롯한 다양한 생분해성 폴리에스테르 중 임의의 것을 본 발명에 사용할 수 있다. 물론, 폴리에스테르를 다른 종류의 중합체(예, 폴리올레핀, 폴리락트산 등)과 블렌딩하여 다양한 상이한 이점, 예컨대 가공, 섬유 형성 등을 제공할 수도 있다.

지방족 폴리에스테르는 예를 들어 폴리올을 지방족 카르복실산 또는 그의 무수물과 중합하여 합성할 수 있다. 일반적으로 말하면, 그러한 폴리에스테르의 카르복실산 단량체 성분은 방향족 고리가 없다는 점에서 주로 지방족 속성을 갖는다. 예를 들어, 카르복실산 단량체 성분의 약 80 몰％ 이상, 일부 실시양태에서는 약 90 몰％ 이상, 일부 실시양태에서는 약 95 몰％ 이상이 지방족 단량체일 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 카르복실산 단량체 성분은 지방족 디카르복실산(또는 그의 무수물)으로부터 형성된다. 지방족 폴리에스테르를 형성하기 위해 사용할 수 있는 대표적인 지방족 디카르복실산은 2 내지 약 12개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 디카르복실산 및 그의 유도체로부터 선택된, 치환 또는 비치환된 선형 또는 분지형의 비(非)방향족 디카르복실산을 포함할 수 있다. 지방족 디카르복실산의 예로는 말론산, 숙신산, 옥살산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 아젤라산, 세바스산, 푸마르산, 2,2-디메틸 글루타르산, 수베르산, 1,3-시클로펜탄디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로헥산디칼복실산, 디글리콜산, 이타콘산, 말레산 및 2,5-노르보르난디카르복실산이 포함되나, 이에 한정되지는 않는다.

지방족 폴리에스테르를 형성하는데 사용하기 적합한 폴리올은 2 내지 약 12개의 탄소 원자를 함유하는 폴리올 및 2 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 폴리알킬렌 에테르 글리콜로부터 선택된, 치환 또는 비치환된 선형 또는 분지형 폴리올일 수 있다. 사용될 수 있는 폴리올의 예로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 폴리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,6-헥산디올, 티오디에탄올, 1,3-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-시클로부탄디올, 시클로펜탄디올, 트리에틸렌 글리콜, 및 테트라에틸렌 글리콜이 포함되나, 이에 한정되지는 않는다. 바람직한 폴리올로는 1,4-부탄디올, 1,3-프로판디올, 에틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜 및 1,4-시클로헥산디메탄올이 포함된다.

중합은 촉매, 예컨대 티탄계 촉매(예, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라이소프로폭시 티탄, 디부톡시디아세토아세톡시 티탄 또는 테트라부틸티타네이트)에 의해 촉매화될 수 있다. 바람직할 경우, 디이소시아네이트 사슬연장제를 폴리에스테르와 반응시켜 그의 분자량을 증가시킬 수 있다. 대표적인 디이소시아네이트는 톨루엔 2,4-디이소시아네이트, 톨루엔 2,6-디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 나프틸렌-1,5-디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트("HMDI"), 이소포론 디이소시아네이트 및 메틸렌비스(2-이소시아네이토시클로헥산)을 포함할 수 있다. 관능가가 3 이상인 이소시아누레이트 및/또는 비우레아기를 함유하는 삼관능성 이소시아네이트 화합물을 사용할 수도 있고, 디이소시아네이트 화합물을 부분적으로 트리- 또는 폴리이소시아네이트로 치환할 수 있다. 바람직한 디이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트이다. 사용되는 사슬연장제의 양은 전형적으로 중합체의 총 중량을 기준으로 약 0.3 내지 약 3.5 중량％, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 2.5 중량％이다.

폴리에스테르는 선형 중합체 또는 장쇄 분지형 중합체일 수 있다. 장쇄 분지형 중합체는 일반적으로 저분자량 분지형성제(brancing agent), 예컨대 폴리올, 폴리카르복실산, 히드록시산 등을 사용하여 제조한다. 분지형성제로 사용할 수 있는 대표적인 저분자량 폴리올로는 글리세롤, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 폴리에테르트리올, 글리세롤, 1,2,4-부탄트리올, 펜타에리트리톨, 1,2,6-헥산트리올, 소르비톨, 1,1,4,4-테트라키스(히드록시메틸)시클로헥산, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 및 디펜타에리트리톨이 포함된다. 분지형성제로 사용할 수 있는 대표적인 보다 분자량이 높은 폴리올(분자량이 400 내지 3,000임)로는 2 내지 3개의 탄소를 갖는 알킬렌 옥사이드, 예컨대 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드를 폴리올 개시제로 축합시켜 유도한 트리올이 포함된다. 분지형성제로 사용할 수 있는 대표적인 폴리카르복실산으로는 헤미멜리트산, 트리멜리트(1,2,4-벤젠트리카르복실)산 및 무수물, 트리메스(1,3,5-벤젠트리카르복실)산, 피로멜리트산 및 무수물, 벤젠테트라카르복실산, 벤조페논테트라카르복실산, 1,1,2,2-에탄-테트라카르복실산, 1,1,2-에탄트리카르복실산, 1,3,5-펜탄트리카르복실산 및 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산이 포함된다. 분지형성제로 사용할 수 있는 대표적인 히드록시산으로는 말산, 시트르산, 타르타르산, 3-히드록시글루타르산, 무스산(mucic acid), 트리히드록시글루타르산, 4-카르복시프탈산 무수물, 히드록시이소프탈산, 및 4-(베타-히드록시에틸)프탈산이 포함된다. 그러한 히드록시산은 3개 이상의 히드록실기 및 카르복실기의 조합을 함유한다. 특히 바람직한 분지형성제로는 트리멜리트산, 트리메스산, 펜타에리트리톨, 트리메틸올 프로판 및 1,2,4-부탄트리올이 포함된다.

한 특정 실시양태에서, 지방족 폴리에스테르는 하기 화학식을 갖는다.

상기 식에서,

m은 2 내지 10, 일부 실시양태에서는 3 내지 8, 일부 실시양태에서는 2 내지 4의 정수이고,

n은 0 내지 18, 일부 실시양태에서는 1 내지 12, 일부 실시양태에서는 2 내지 4의 정수이고,

x는 1보다 큰 정수이다. 이러한 지방족 폴리에스테르의 구체예로는 숙시네이트계 지방족 중합체, 예컨대 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리에틸렌 숙시네이트, 폴리프로필렌 숙시네이트, 및 이들의 공중합체(예, 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트); 옥살레이트계 지방족 중합체, 예컨대 폴리에틸렌 옥살레이트, 폴리부틸렌 옥살레이트, 폴리프로필렌 옥살레이트, 및 이들의 공중합체; 말로네이트계 지방족 중합체, 예컨대 폴리에틸렌 말로네이트, 폴리프로필렌 말로네이트, 폴리부틸렌 말로네이트, 및 이들의 공중합체; 아디페이트계 지방족 중합체, 예컨대 폴리에틸렌 아디페이트, 폴리프로필렌 아디페이트, 폴리부틸렌 아디페이트 및 폴리헥실렌 아디페이트, 및 이들의 공중합체 등, 및 이들의 임의의 블렌드가 포함된다. 하기 화학식을 갖는 폴리부틸렌 숙시네이트가 특히 바람직하다.

적합한 폴리부틸렌 숙시네이트 중합체의 한 구체예는 IRE 케미컬(대한민국)에서 엔폴(ENPOL)™ G4500이라는 명칭으로 시판되는 것이다. 다른 적합한 폴리부틸렌 숙시네이트 수지로는 쇼와 하이폴리머 캄파니(Showa Highpolymer Company)(일본 도쿄)에서 비오놀레(BIONOLLE)®라는 명칭으로 시판되는 것이 포함될 수 있다. 또 다른 적합한 지방족 폴리에스테르는 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,714,569호, 제5,883,199호, 제6,521,366호, 및 제6,890,989호에 기재된 것일 수 있다.

주로 지방족 속성을 갖는데 더하여, 방향족 단량체를 함유하는 생분해성 폴리에스테르를 사용할 수도 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 폴리올을 지방족 및 방향족 디카르복실산 또는 그의 무수물와 함께 축중합하는 것과 같은 임의의 공지된 기술을 사용하여 합성한 지방족-방향족 코폴리에스테르를 사용할 수 있다. 폴리올 및 지방족 디카르복실산은 상술한 대표적인 예들을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 대표적인 방향족 디카르복실산으로는 1 내지 약 6개의 탄소 원자를 함유하는 방향족 디카르복실산 및 그의 유도체로부터 선택된 치환 및 비치환된 선형 또는 분지형의 방향족 디카르복실산이 포함될 수 있다. 방향족 디카르복실산의 예로는 테레프탈산, 디메틸 테레프탈레이트, 이소프탈산, 디메틸 이소프탈레이트, 2,6-나프탈렌 디카르복실산, 디메틸-2,6-나프탈레이트, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 디메틸-2,7-나프탈레이트, 3,4'-디페닐 에테르 디카르복실산, 디메틸-3,4'-디페닐 에테르 디카르복실레이트, 4,4'-디페닐 에테르 디카르복실산, 디메틸-4,4'-디페닐 에테르 디카르복실레이트, 3,4'-디페닐 술파이드 디카르복실산, 디메틸-3,4'-디페닐 술파이드 디카르복실레이트, 4,4'-디페닐 술파이드 디카르복실산, 디메틸-4,4'-디페닐 술파이드 디카르복실레이트, 3,4'-디페닐 술폰 디카르복실산, 디메틸-3,4'-디페닐 술폰 디카르복실레이트, 4,4'-디페닐 술폰 디카르복실산, 디메틸-4,4'-디페닐 술폰 디카르복실레이트, 3,4'-벤조페논디카르복실산, 디메틸-3,4'-벤조페논디카르복실레이트, 4,4'-벤조페논디카르복실산, 디메틸-4,4'-벤조페논디카르복실레이트, 1,4'-나프탈렌 디카르복실산, 디메틸-1,4-나프탈레이트, 4,4'-메틸렌 비스(벤조산), 디메틸-4,4'-메틸렌 비스(벤조에이트) 등 및 이들의 혼합물이 포함되나, 이에 한정되지는 않는다. 방향족 디카르복실산 단량체 성분은 코폴리에스테르 중에 약 10 몰％ 내지 약 40 몰％, 일부 실시양태에서는 약 15 몰％ 내지 약 35 몰％, 일부 실시양태에서는 약 15 몰％ 내지 약 30 몰％의 양으로 존재할 수 있다. 마찬가지로, 지방족 디카르복실산 단량체 성분은 코폴리에스테르 중에 약 15 몰％ 내지 약 45 몰％, 일부 실시양태에서는 약 20 몰％ 내지 약 40 몰％, 일부 실시양태에서는 약 25 몰％ 내지 약 35 몰％의 양으로 존재할 수 있다. 또한, 폴리올 단량체 성분은 지방족-방향족 코폴리에스테르 중에 약 30 몰％ 내지 약 65 몰％, 일부 실시양태에서는 약 40 몰％ 내지 약 50 몰％, 일부 실시양태에서는 약 45 몰％ 내지 약 55 몰％의 양으로 존재할 수 있다.

한 실시양태에서, 지방족-방향족 코폴리에스테르는 하기 구조체를 포함할 수 있다.

상기 식에서,

m은 2 내지 10, 일부 실시양태에서는 2 내지 4, 한 실시양태에서는 4의 정수이고,

n은 0 내지 18, 일부 실시양태에서는 2 내지 4, 한 실시양태에서는 4의 정수이고,

p는 2 내지 10, 일부 실시양태에서는 2 내지 4, 한 실시양태에서는 4의 정수이고,

x는 1보다 큰 정수이고,

y는 1보다 큰 정수이다. 이러한 코폴리에스테르의 한 예는 미국 뉴저지주 플로럼 파크의 바스프 코포레이션(BASF Corp.)에서 에코플렉스(ECOFLEX)® F BX 7011이라는 명칭으로 시판되는 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트이다. 방향족 테레프탈산 단량체 성분을 함유하는 적합한 코폴리에스테르의 다른 예는 IRE 케미컬스(대한민국)에서 엔폴™이라는 명칭으로 시판되는 것이다. 다른 적합한 지방족-방향족 코폴리에스테르는 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,292,783호, 제5,446,079호, 제5,559,171호, 제5,580,911호, 제5,599,858호, 제5,817,721호, 제5,900,322호 및 제6,258,924호에 기재된 것일 수 있다.

본 발명에 사용되는 생분해성 폴리에스테르는 전형적으로 약 30,000 내지 약 160,000 달톤 범위의 수평균 분자량("M_n") 및 약 30,000 내지 약 240,000 달톤 범위의 중량평균 분자량("M_w")을 갖는다. 구체적인 분자량은 선택되는 중합체에 따라 다르다. 예를 들어, 지방족 폴리에스테르는 전형적으로 약 60,000 내지 약 160,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 80,000 내지 약 140,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 100,000 내지 약 120,000 g/몰 범위의 수평균 분자량("M_n") 및 약 80,000 내지 약 200,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 100,000 내지 약 180,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 110,000 내지 약 160,000 g/몰 범위의 중량평균 분자량("M_w")을 갖는다. 한편, 지방족-방향족 코폴리에스테르는 전형적으로 약 40,000 내지 약 120,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 50,000 내지 약 100,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 60,000 내지 약 85,000 g/몰 범위의 수평균 분자량("M_n") 및 약 70,000 내지 약 240,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 80,000 내지 약 190,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 100,000 내지 약 150,000 g/몰 범위의 중량평균 분자량("M_w")을 갖는다. 어느 경우든지, 일반적으로 수평균 분자량에 대한 중량평균 분자량의 비율("M_w/M_n"), 즉 "다분산도"는 비교적 낮다. 예를 들어, 다분산도는 전형적으로 약 1.0 내지 약 3.0, 일부 실시양태에서는 약 1.1 내지 약 2.0, 일부 실시양태에서는 약 1.2 내지 약 1.8의 범위이다. 중량평균 분자량은 당업자에게 공지된 방법으로 측정할 수 있다.

필수적인 것을 아니지만, "저융점" 생분해성 폴리에스테르가 빠른 속도로 분해되고 연성이므로 본 발명에 일반적으로 사용된다. 예를 들어, 적합한 "저융점" 생분해성 폴리에스테르는 약 50℃ 내지 약 160℃, 일부 실시양태에서는 약 80℃ 내지 약 160℃, 일부 실시양태에서는 약 110℃ 내지 약 140℃의 융점을 가질 수 있다. 또한, 생분해성 폴리에스테르의 유리전이온도("T_g")는 중합체의 가요성 및 가공성을 향상하기 위해 비교적 낮다. 저융점 생분해성 폴리에스테르는 또한 약 25℃ 이하, 일부 실시양태에서는 약 0℃ 이하, 일부 실시양태에서는 -10℃ 이하의 유리전이온도("T_g")를 가질 수 있다. 이하 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 용융 온도 및 유리전이온도는 모두 ASTM D-3417에 따라 시차주사열량계("DSC")를 이용하여 측정할 수 있다.

생분해성 폴리에스테르는 또한 특정 범위의 겉보기 점도를 가질 수 있다. 예를 들어, 160℃의 온도 및 1,000 초^-1의 전단 속도에서 측정한 생분해성 폴리에스테르의 겉보기 점도는 약 20 내지 약 215 파스칼·초(Pa·s), 일부 실시양태에서는 약 30 내지 약 200 Pa·s, 일부 실시양태에서는 약 40 내지 약 150 Pa·s일 수 있다. 또한, 생분해성 폴리에스테르의 용융유속(건조 중량 기준)은 약 0.1 내지 약 10 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 8 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 5 g/10분의 범위일 수 있다. 용융유속은 ASTM 시험범 D1238-E에 따라 측정된, 특정 온도(예, 190℃)에서 10분 동안 2160 g의 하중을 받았을 때 압출 유변계(rheometer) 개구(0.0825 인치 직경)를 빠져나갈 수 있는 중량체의 중량(g 단위)이다.

B. 물

물은 적당한 조건하에서 출발 생분해성 폴리에스테르를 가수분해하여 그의 분자량을 감소시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 물의 히드록실기가 폴리에스테르의 에스테르 결합을 공격하여 폴리에스테르 분자의 하나 이상의 보다 짧은 에스테르 쇄로의 쇄 절단 또는 "해중합"을 유발할 수 있는 것으로 생각된다. 보다 짧은 쇄는 폴리에스테르, 올리고머, 단량체, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 생분해성 폴리에스테르에 대해 사용되는 물의 양은 가수분해 반응이 진행될 수 있는 정도에 영향을 미친다. 그러나, 함수율이 너무 높을 경우, 중합체의 자연스러운 포화 수준을 초과할 수 있고, 이것은 수지 용융 특성 및 생성되는 섬유의 물리적 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 발명의 대부분의 실시양태에서, 함수율은 출발 생분해성 폴리에스테르의 건조 중량을 기준으로 약 500 내지 약 5,000 ppm, 일부 실시양태에서는 약 1,000 내지 약 4,500 ppm, 일부 실시양태에서는 약 2,000 내지 약 3,500 ppm, 일부 실시양태에서는 약 2,200 내지 3,000 ppm이다. 함수율은 아래에서 보다 상세히 설명하는 것과 같이 ASTM D 7191-05과 같은 당업계에 알려진 다양한 방법으로 측정할 수 있다.

바람직한 함수율을 달성하기 위해 사용하는 기술은 본 발명에서 중요하지 않다. 사실상, 함수율 조절을 위한 널리 공지된 다양한 기술 중 임의의 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 출원 공개 제2005/0004341호(쿨버트(Culbert) 등) 및 제2001/0003874호(질레트(Gillette) 등)에 기재된 것이 있다. 예를 들어, 출발 폴리에스테르의 함수율은 특정 저장 조건, 건조 조건, 가습화 조건 등을 선택함으로써 조절할 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 중합체의 펠렛을 수성 매질(예, 액체 또는 기체)와 특정 온도에서 특정 시간 동안 접촉시킴으로써 생분해성 폴리에스테르를 목적하는 함수율로 가습화시킬 수 있다. 이것은 목적하는 중합체 구조 내로의 수 확산(습윤화)을 가능하게 한다. 예를 들어, 중합체를 가습화된 공기를 함유하는 패키지 또는 용기에 저장할 수도 있다. 또한, 중합체 제조 동안 중합체의 건조 정도를 조절하여 출발 생분해성 폴리에스테르가 바람직한 함수율을 갖도록 할 수 있다. 또 다른 실시양태로서, 본원에 기재된 폴리에스테르의 용융 가공 동안에서 물을 첨가할 수도 있다. 따라서 "함수율"이라는 용어는 임의의 잔류 수분(예, 컨디셔닝, 건조, 저장 등으로 인해 존재하는 물의 양)과 용융 가공 동안에 특별히 첨가된 임의의 물의 조합을 포함하는 의미이다.

C. 가소제

필수적이지는 않지만, 본 발명의 특정 실시양태에서는 가소제를 사용하여 생분해성 폴리에스테르의 점도를 낮추고 그의 가요성을 향상시키는 것을 도울 수 있다. 가소제는 약 200 내지 약 10,000, 일부 실시양태에서는 약 300 내지 약 9,000, 일부 실시양태에서는 약 500 내지 약 8,500과 같은 비교적 낮은 분자량을 갖는 액상, 반고상 또는 고상 화합물이다. 선택된 생분해성 폴리에스테르와 상용성인 임의의 가소제를 일반적으로 본 발명에 사용할 수 있으며, 예를 들어, 프탈레이트; 에스테르(예, 포스페이트 에스테르, 에테르 디에스테르, 카르복실산 에스테르, 에폭시화 에스테르, 지방족 디에스테르, 폴리에스테르, 코폴리에스테르 등); 알킬렌 글리콜(예, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리부틸렌 글리콜 등); 알칸 디올(예, 1,3-프로판디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,2,4-트리메틸-1,6-헥산디올, 1,3-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-시클로부탄디올 등); 알킬렌 옥사이드(예, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드 등) 등이 있다. 특정 가소제, 예컨대 알킬렌 글리콜, 알칸 디올, 알킬렌 옥사이드 등은 생분해성 폴리에스테르의 에스테르 결합을 또한 공격하고 쇄 절단을 유발할 수 있는 하나 이상의 히드록실기를 보유할 수도 있다. 따라서, 이러한 가소제는 폴리에스테르의 가요성을 향상시킬뿐 아니라 상술한 가수분해 반응을 촉진할 수도 있다. 폴리에틸렌 글리콜("PEG")은 예를 들어, 생분해성 폴리에스테르의 가수분해를 촉진하는데 특히 효과적인 가소제의 예이다. 적합한 PEG는 PEG 600, PEG 8000 등과 같은 명칭으로 여러 공급원으로부터 시판되고 있다. 그러한 PEG의 예로는 미국 미시건주 미들랜드의 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Co.)에서 시판되는 카보왁스(Carbowax)™가 있다.

사용될 경우, 가소제(들)은 출발 생분해성 폴리에스테르의 건조 중량을 기준으로 약 0.1 중량％ 내지 약 20 중량％, 일부 실시양태에서는 약 0.2 중량％ 내지 약 10 중량％, 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량％ 내지 약 5 중량％의 양으로 존재할 수 있다. 그러나, 가소제는 필수적이 아니라는 것을 알아야 한다. 실제로, 본 발명의 일부 실시양태에서 반응성 조성물은 실질적으로 어떠한 가소제도 함유하지 않으며, 예를 들어, 출발 생분해성 폴리에스테르의 건조 중량을 기준으로 약 0.5 중량％ 미만으로 함유한다.

D. 다른 성분들

물론, 다른 성분들을 여러가지 다른 이유들로 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시양태에서는 친수성 향상을 위해 습윤제를 사용할 수 있다. 본 발명에 사용하기 적합한 습윤제는 일반적으로 생분해성 폴리에스테르와 상용성이다. 적합한 습윤제의 예는 모두 미국 오클라호마주 툴사의 페트롤라이트 코포레이션(Petrolite Corporation)에서 시판되는 유니톡스(UNITHOX)® 480 및 유니톡스® 750 에톡실화 알콜, 또는 유니시드(UNICID)™ 산 아미드 에톡실레이트와 같은 계면활성제를 포함할 수 있다. 다른 적합한 습윤제는 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제6,177,193호(싸이(Tsai) 등)에 기재되어 있다. 그 외에 사용될 수 있는 물질로는 용융 안정화제, 가공 안정화제, 열 안정화제, 광 안정화제, 산화방지제, 안료, 계면활성제, 왁스, 유동 촉진제, 미립자, 및 가공성 개선을 위해 첨가되는 다른 물질들이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 사용될 경우, 그러한 첨가 성분들은 각각 전형적으로 출발 생분해성 폴리에스테르의 건조 중량을 기준으로 약 5 중량％ 미만, 일부 실시양태에서는 약 1 중량％ 미만, 일부 실시양태에서는 약 0.5 중량％ 미만으로 존재한다.

II. 반응 기술

가수분해 반응은 임의의 다양한 공지 기술을 사용하여 수행할 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 반응은 추가의 용매 및/또는 용매 제거 공정의 필요를 최소화하기 위해 출발 중합체를 용융 상태로 하여 수행한다("용융 가공"). 원료 물질들(예, 생분해성 폴리에스테르, 물 등)은 독립적으로 또는 조합(예, 용액)으로 공급할 수 있다. 유사하게, 원료 물질들을 분산에 의해 물질들을 블렌딩하는 용융 가공 장치에 동시에 공급할 수도 있고 차례대로 공급할 수도 있다. 회분식 및/또는 연속식 용융 가공 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어, 혼합기/혼련기, 밴버리(Banbury) 혼합기, 파렐(Farrel) 연속 혼합기, 1축 압출기, 2축 압출기, 롤 밀 등을 사용하여 물질들을 블렌딩 및 용융 가공할 수 있다. 한 가지 특히 적합한 용융 가공 장치는 동시회전 2축 압출기(예, 미국 뉴저지주 램지의 워너 앤드 플레이더러 코포레이션(Werner ＆ Pfleiderder Corporation)에서 시판되는 ZSK-30 2축 압출기)이다. 그러한 압출기는 공급구 및 환기구를 포함하고 고강도 분배 및 분산 혼합을 제공할 수 있는데, 이것은 가수분해 반응을 촉진한다. 예를 들어, 출발 생분해성 폴리에스테르를 2축 압출기의 공급구에 주입하여 용융시킬 수 있다. 바람직할 경우, 그 후에 물을 중합체 용융물에 주입하고(거나) 독립적으로 압출기 길이를 따른 상이한 지점에서 압출기에 주입할 수 있다. 별법으로, 간단히 생분해성 폴리에스테르를 미리 습윤화한 상태로 공급할 수도 있다.

선택된 구체적인 용융 가공 기술에 상관없이, 원료 물질들은 가수분해 반응의 개시를 보장하기 위해 높은 전단/압력 및 가열 하에 블렌딩된다. 예를 들어, 용융 가공은 약 100℃ 내지 약 500℃, 일부 실시양태에서는 약 150℃ 내지 약 350℃, 일부 실시양태에서는 약 175℃ 내지 약 300℃의 온도에서 실시할 수 있다. 유사하게, 용융 가공 동안의 겉보기 전단 속도는 약 100 초^-1 내지 약 10,000 초^-1, 일부 실시양태에서는 약 500 초^-1 내지 약 5,000 초^-1, 일부 실시양태에서는 약 800 초^-1 내지 약 1,200 초^-1의 범위일 수 있다. 겉보기 전단 속도는 4Q/πR³과 동일하며, 여기서 Q는 중합체 용융물의 부피유속("㎥/s")이고, R은 용융된 중합체가 통과하여 흐르는 모세관(예, 압출기 다이)의 반경("m")이다. 물론, 다른 변수들, 예컨대 용융 가공 동안의 체류시간(이것은 처리량에 역비례함)을 조절하여 바람직한 가수분해 정도를 달성할 수도 있다.

상술한 것 같은 적당한 온도 및 전단 조건하에서, 출발 폴리에스테르보다 분자량이 낮은 가수분해된 폴리에스테르 종이 형성된다. 예를 들어, 중량평균 분자량 및/또는 수평균 분자량은 각각 새로운 분자량에 대한 출발 폴리에스테르 분자량의 비율이 약 1.1 이상, 일부 실시양태에서는 약 1.4 이상, 일부 실시양태에서는 약 1.6 이상이 되도록 감소한다. 예를 들어, 가수분해된 폴리에스테르는 약 10,000 내지 약 70,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 20,000 내지 약 60,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 30,000 내지 약 55,000 g/몰 범위의 수평균 분자량("M_n")을 가질 수 있다. 유사하게, 가수분해된 폴리에스테르는 또한 약 20,000 내지 약 125,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 30,000 내지 약 110,000 g/몰, 일부 실시양태에서는 약 40,000 내지 약 90,000 g/몰의 중량평균 분자량("M_w")을 가질 수 있다.

보다 낮은 분자량을 보유하는 것 외에, 가수분해된 폴리에스테르는 또한 출발 폴리에스테르에 비해 더 낮은 겉보기 점도 및 더 높은 용융유속을 가질 수 있다. 겉보기 점도는 예를 들어 가수분해된 폴리에스테르 점도에 대한 출발 폴리에스테르 점도의 비율이 약 1.1 이상, 일부 실시양태에서는 약 2 이상, 일부 실시양태에서는 약 15 내지 약 100이 되도록 감소할 수 있다. 유사하게, 용융유속은 출발 폴리에스테르 용융유속에 대한 가수분해된 폴리에스테르 용융유속의 비율(건조 중량 기준)이 약 1.5 이상, 일부 실시양태에서는 약 5 이상, 일부 실시양태에서는 약 10 이상, 일부 실시양태에서는 약 30 내지 약 100이 되도록 증가할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 가수분해된 폴리에스테르는 170℃의 온도 및 1,000 초^-1의 전단 속도에서 측정한 겉보기 점도가 약 10 내지 약 500 파스칼·초(Pa·s), 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 400 Pa·s, 일부 실시양태에서는 약 30 내지 약 250 Pa·s일 수 있다. 가수분해된 폴리에스테르의 용융유속(190℃, 2.16 kg, 건조 중량 기준)은 약 10 내지 약 1,000 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 900 g/10분, 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 800 g/10분(190℃, 2.16 kg)의 범위일 수 있다. 물론, 가수분해 반응에 의해 분자량, 겉보기 점도 및/또는 용융유속이 변경될 수 있는 정도는 목적하는 용도에 따라 달라질 수 있다.

일정 특성에 있어서 출발 중합체와 상이함에도 불구하고, 가수분해된 폴리에스테르는 출발 중합체의 다른 특성들을 유지할 수 있다. 예를 들어, 열적 특징(예, T_g, T_m 및 융해잠열)은 전형적으로 출발 중합체와 실질적으로 동일하게 유지되며, 예를 들어, 상기한 범위 이내이다. 또한, 실제 분자량은 상이할 수 있지만, 가수분해된 폴리에스테르의 다분산도는 출발 중합체와 실질적으로 동일하게 유지될 수 있으며, 예를 들어, 약 1.0 내지 약 3.5, 일부 실시양태에서는 약 1.1 내지 약 2.5, 일부 실시양태에서는 약 1.2 내지 약 2.0의 범위 이내이다.

III. 섬유 형성

가수분해된 폴리에스테르로부터 형성된 섬유는 일반적으로 단일성분, 다성분(예, 쉬쓰-코어 형태, 평행 형태, 세그먼티드 파이 형태, 해도 형태 등) 및/또는 혼합다성분(예, 중합체 블렌드)을 비롯한 임의의 바람직한 형태를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 섬유는 강도 및 다른 기계적 특성을 더욱 개선하기 위한 성분(예, 이성분) 또는 구성 성분(예, 혼합이성분)으로서 하나 이상의 추가의 중합체를 함유할 수 있다. 예를 들어, 가수분해된 폴리에스테르가 쉬쓰/코어 이성분 섬유의 쉬쓰 성분을 형성하고 추가의 중합체가 코어 성분을 형성할 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다. 추가의 중합체는 일반적으로 생분해성이라고 간주되지 않는 열가소성 중합체, 예를 들면, 폴리올레핀, 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지, 예컨대 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등; 폴리아미드, 예컨대 나일론; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알콜; 및 폴리우레탄일 수 있다. 그러나, 보다 바람직하게는, 추가의 중합체는 지방족 폴리에스테르, 예컨대 폴리에스테르아미드, 개질 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리락트산(PLA) 및 그의 공중합체, 폴리락트산계 삼원공중합체, 폴리글리콜산, 폴리알킬렌 카르보네이트(예, 폴리에틸렌 카르보네이트), 폴리히드록시알카노에이트(PHA), 폴리히드록시부티레이트(PHB), 폴리히드록시발레레이트(PHV), 폴리히드록시부티레이트-히드록시발레레이트 공중합체(PHBV), 및 폴리카프로락톤, 및 숙시네이트계 지방족 중합체(예, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트, 및 폴리에틸렌 숙시네이트); 방향족 폴리에스테르; 또는 다른 지방족-방향족 코폴리에스테르와 같이 생분해성이다.

본 발명에 따른 섬유를 형성하기 위해 임의의 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 멜트블로운 섬유를 형성하는 방법의 한 실시양태를 나타낸다. 멜트블로운 섬유는 평균 공극 크기가 작은 구조물을 형성하는데, 이것은 액체 및 입자의 통과는 저지하면서 기체(예, 공기 및 수증기)는 통과시키는데에 이용될 수 있다. 바람직한 공극 크기를 얻기 위해, 멜트블로운 섬유는 전형적으로 10 ㎛ 이하, 일부 실시양태에서는 약 7 ㎛ 이하, 일부 실시양태에서는 약 5 ㎛ 이하의 평균 크기를 갖는 "미세섬유"이다. 그러한 가는 섬유를 생성하는 능력은 본 발명에서 낮은 겉보기 점도와 높은 용융유속의 바람직한 조합을 갖는 가수분해된 폴리에스테르의 사용을 통해 촉진된다.

예를 들어, 도 1에서 원료 물질들(예, 중합체, 가소제 등)을 호퍼(10)를 통해 압출기(12)에 주입한다. 원료 물질들은 임의의 통상적인 기술을 이용하여 임의의 상태로 호퍼(10)에 공급할 수 있다. 별법으로, 생분해성 폴리에스테르를 호퍼(10)에 공급하고, 글리콜을 호퍼(10)의 하류에서 압출기(12) 중의 폴리에스테르에 주입할 수 있다. 압출기(12)는 모터(11)에 의해 구동되며, 중합체를 압출하고 가수분해 반응을 개시하기에 충분한 온도로 가열된다. 예를 들어, 압출기(12)는 약 100℃ 내지 약 500℃, 일부 실시양태에서는 약 150℃ 내지 약 350℃, 일부 실시양태에서는 약 175℃ 내지 약 300℃의 온도로 운용되는 하나 또는 다수의 대역을 사용할 수 있다. 전형적인 전단 속도는 약 100 초^-1 내지 약 10,000 초^-1, 일부 실시양태에서는 약 500 초^-1 내지 약 5,000 초^-1, 일부 실시양태에서는 약 800 초^-1 내지 약 1,200 초^-1의 범위이다. 바람직할 경우, 압출기는 진공 대역 등과 같이 중합체로부터 과량의 수분을 제거하는 하나 이상의 대역을 보유할 수도 있다. 압출기는 휘발성 기체가 빠져나가도록 허용하는 배출구를 가질 수도 있다.

일단 형성된 가수분해된 폴리에스테르를 계속하여 섬유 형성 라인의 다른 압출기(예, 멜트블로운 방사 라인의 압출기(12))로 공급할 수 있다. 별법으로, 가수분해된 중합체를 가열기(16)에 의해 가열될 수 있는 다이(14)에 직접 공급하여 섬유로 형성할 수도 있다. 다른 멜트블로운 다이 팁을 사용할 수도 있음을 알아야 한다. 중합체가 구멍(19)에서 다이(14)를 빠져나감에 따라, 도관(13)에 의해 공급되는 고압 유체(예, 가열된 공기)가 중합체 스트림을 미세섬유(18)가 되도록 가늘게 하고 분산시킨다. 도 1에 나타내지는 않았으나, 다이(14)는 또한 다른 물질(예, 셀룰로오스 섬유, 입자 등)을 배출하여 압출된 중합체와 혼합시켜 "코폼" 웹을 형성하는 슈트(chute)에 인접하거나 가까이에 정렬될 수도 있다.

미세섬유(18)은 임의로는 흡입 박스(15)의 도움으로 다공질 표면(20)(롤(21 및 23)에 의해 구동됨)상에 무작위로 퇴적되어 멜트블로운 웹(22)을 형성한다. 다이 팁과 다공질 표면(20) 사이의 거리는 섬유 퇴적의 균일성을 개선하기 위해 일반적으로 가깝다. 예를 들어, 이 거리는 약 1 내지 약 35 cm, 일부 실시양태에서는 약 2.5 내지 약 15 cm일 수 있다. 도 1에서, 화살표(28)의 방향은 웹이 형성되는 방향(즉, "기계방향")을 나타내고, 화살표(30)는 기계방향에 수직인 방향(즉, "교차방향")을 나타낸다. 임의로는, 이어서 멜트블로운 웹(22)을 롤(24 및 26)로 압축할 수 있다. 섬유의 바람직한 데니어는 목적 용도에 따라 달라질 수 있다. 전형적으로, 섬유는 약 6 미만, 일부 실시양태에서는 약 3 미만, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 3의 필라멘트 당 데니어(즉, 섬유 9,000 미터 당 g 중량과 동일한 선밀도의 단위)를 갖도록 형성된다. 또한, 섬유는 일반적으로 약 0.1 내지 약 20 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 15 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 10 ㎛의 평균 직경을 갖는다.

이어서, 형성된 부직 웹을 임의의 통상적인 기술, 예컨대 접착제 또는 자생적 결합(예, 외부 접착제를 도포하지 않고 섬유가 융합 및/또는 자가접착됨)을 이용하여 결합시킬 수 있다. 자생적 결합은 예를 들어, 섬유가 반용융 상태 또는 점착성일 때에 섬유들을 접촉시키거나, 아니면 단순히 섬유 형성에 사용된 폴리에스테르(류)에 점착성 수지 및/또는 용매를 블렌딩함으로써 달성할 수 있다. 적합한 자생적 결합 기술로는 초음파 결합, 열 결합, 통기 결합, 캘린더 결합 등이 있다. 예를 들어, 웹을 가열된 평탄한 앤빌 롤과 가열된 패턴 롤 사이에 통과시키는 열기계적 공정에 의한 패턴으로 웹을 추가로 결합하거나 엠보싱할 수 있다. 패턴 롤은 바람직한 웹 특성 또는 외관을 제공하는 임의의 상승된 패턴을 가질 수 있다. 바람직하게는, 패턴 롤은 롤의 전체 면적의 약 2％ 내지 30％ 사이의 결합 면적을 정의하는 복수의 결합 위치를 정의하는 상승된 패턴을 정의한다. 결합 패턴의 예로는 예를 들어, 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제3,855,046호(핸슨(Hansen) 등), 미국 특허 제5,620,779호(레비(Levy) 등), 미국 특허 제5,962,112호(헤인즈(Haynes) 등), 미국 특허 제6,093,665호(사요비츠(Sayovitz) 등), 및 미국 디자인 특허 제428,267호(로마노(Romano) 등), 제390,708호(브라운(Brown)), 제418,305호(잰더(Zander) 등), 제384,508호(잰더 등), 제384,819호(잰더 등), 제358,035호(잰더 등), 및 제315,990호(블렌케(Blenke) 등)에 기재된 것이 포함된다. 롤 사이의 압력은 선 인치 당 약 5 내지 약 2,000 파운드일 수 있다. 롤 사이의 압력 및 롤의 온도는 천 같은 특성을 유지하면서도 바람직한 웹 특성 또는 외관을 얻을 수 있도록 균형을 잡는다. 당업자에게 잘 알려진 것과 같이, 필요한 온도 및 압력은 패턴 결합 면적, 중합체 특성, 섬유 특성 및 부직포 특성을 포함하나 이에 한정되지 않는 많은 요인에 따라 변할 수 있다.

멜트블로운 웹 이외에, 다양한 다른 부직 웹, 예컨대 스펀본드 웹, 본디드 카디드 웹, 웨트-레이드 웹, 에어레이드 웹, 코폼 웹, 수엉킴 웹 등을 본 발명에 따른 가수분해된 폴리에스테르로부터 형성할 수 있다. 예를 들어, 중합체를 방사구를 통해 압출하고 급랭시키고 실질적으로 연속인 필라멘트로 연신하고, 형성 표면 상에 무작위로 퇴적시킬 수 있다. 별법으로, 블렌드로부터 형성된 섬유 베일을 피커에 넣어 섬유를 분리함으로써 중합체를 카디드 웹으로 형성할 수도 있다. 다음으로, 섬유를 더욱 분리하고 기계방향으로 정렬하여 기계방향으로 배향된 섬유 부직 웹을 형성하는 코밍기 또는 카딩기에 섬유를 통과시킨다. 형성된 부직 웹을 전형적으로 하나 이상의 공지된 결합 기술에 의해 안정화시킨다.

바람직할 경우, 부직 웹은 또한 가수분해된 폴리에스테르 섬유와 다른 종류의 섬유(예, 스테이플 섬유, 필라멘트 등)의 조합을 함유하는 복합재일 수 있다. 예를 들어, 추가저인 합성 섬유를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지, 예컨대 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등; 폴리아미드, 예컨대 나일론; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알콜; 폴리우레탄; 폴리락트산 등으로부터 형성된 것이 있다. 바람직할 경우, 생분해성 중합체, 예컨대 폴리(글리콜산)(PGA), 폴리(락트산)(PLA), 폴리(β-말산)(PMLA), 폴리(ε-카프로락톤)(PCL), 폴리(ρ-디옥사논)(PDS), 폴리(부틸렌 숙시네이트)(PBS) 및 폴리(3-히드록시부티레이트)(PHB)를 사용할 수도 있다. 공지된 합성 섬유의 일부 예로는 미국 노쓰 캐롤라이나주 샬럿의 코사 인크.(KoSa Inc.)에서 시판되는 쉬쓰-코어 이성분 섬유인 T-255 및 T-256 (둘 다 폴리올레핀 쉬쓰를 사용한 것임) 또는 T-254(저융점 코폴리에스테르 쉬쓰를 가짐)이 포함된다. 사용될 수 있는 또 다른 공지된 이성분 섬유로는 일본 모리야마의 치쏘 코포레이션(Chisso Corporation) 또는 미국 델라웨어주 윌밍턴의 파이버비젼즈 엘엘씨(Fibervisions LLC)에서 시판되는 것들이 포함된다. 폴리락트산 스테이플 섬유, 예컨대 대만의 파 이스턴 텍스타일 리미티드(Far Eastern Textile, Ltd.)에서 시판되는 것도 또한 사용될 수 있다.

복합재는 또한 펄프 섬유, 예컨대 고 평균 섬유 길이 펄프, 저 평균 섬유 길이 펄프, 또는 이들의 혼합물을 함유할 수 있다. 적합한 고 평균 길이 플러프 섬유의 한 예로는 연목 크래프트 펄프 섬유가 포함된다. 연목 크래프트 펄프 섬유는 침엽수에서 유래되며, 아메리카삼나무(redwood), 연필향나무(red cedar), 헴록(hemlock), 미송(Douglas fir), 트루 퍼(true fir), 소나무(pine)(예, 서던(southern) 소나무), 가문비나무(spruce)(예, 흑가문비나무(black spruce)), 이들의 조합 등을 비롯한, 노던(northern), 웨스턴(western) 및 서던(southern) 연목 종과 같은 펄프 섬유를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 노던 연목 크래프트 펄프 섬유를 본 발명에 사용할 수 있다. 본 발명에 사용하기 적합한 시판되는 서던 연목 크래프트 펄프 섬유의 예로는 미국 워싱턴주 페더럴 웨이에 영업소가 있는 웨이어하우저 캄파니(Weyerhaeuser Company)에서 "NF-405"라는 상표명으로 시판되는 것이 포함된다. 본 발명에 사용하기 적합한 또 다른 펄프는 주로 미국 사우쓰 캐롤라이나주 그린빌에 영업소가 있는 보워터 코포레이션(Bowater Corp.)에서 쿠우스업소브 에스 펄프(CoosAbsorb S pulp)라는 상표명으로 시판되는, 주로 연목 섬유를 함유하는 표백된 설페이트 목재 펄프이다. 저 평균 길이 펄프 섬유를 본 발명에 사용할 수도 있다. 적합한 저 평균 길이 펄프 섬유의 예는 경목 크래프트 펄프 섬유이다. 경목 크래프트 펄프 섬유는 활엽수에서 유래되며, 유칼리나무(eucalyptus), 단풍나무(maple), 박달나무(birch), 미루나무(aspen) 등과 같은 펄프 섬유를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 유칼리나무 크래프트 펄프 섬유는 특히 연성을 증가시키고, 밝기(brightness)를 향상시키고, 불투명도를 증가시키고, 시트의 공극 구조를 그의 흡상 능력이 증가되도록 변화시키는데 특히 바람직할 수 있다.

부직 복합재는 다양한 공지된 기술을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 부직 복합재는 가수분해된 폴리에스테르 섬유와 흡수성 물질의 혼합물 또는 안정화된 매트릭스를 함유하는 "코폼재"일 수 있다. 예를 들어, 코폼재는 하나 이상의 멜트블로운 다이 헤드를, 웹이 형성되는 동안 웹에 흡수성 물질을 첨가하는 슈트 가까이에 정렬하는 방법에 의해 제조할 수 있다. 그러한 흡수성 물질로는 펄프 섬유, 초흡수성 입자, 무기 및/또는 유기 흡수성 물질, 처리된 중합체 스테이플 섬유 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 흡수성 물질의 상대 백분율은 부직 복합재의 바람직한 특성에 따라 광범위하게 달라질 수 있다. 예를 들어, 부직 복합재는 약 1 중량％ 내지 약 60 중량％, 일부 실시양태에서는 5 중량％ 내지 약 50 중량％, 일부 실시양태에서는 약 10 중량％ 내지 약 40 중량％의 가수분해된 폴리에스테르 섬유를 함유할 수 있다. 부직 복합재는 마찬가지로 약 40 중량％ 내지 약 99 중량％, 일부 실시양태에서는 약 50 중량％ 내지 약 95 중량％, 일부 실시양태에서는 약 60 중량％ 내지 약 90 중량％의 흡수성 물질을 함유할 수 있다. 그러한 코폼재의 일부 예는 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제4,100,324호(앤더슨(Anderson) 등), 제5,284,703호(에버하트(Everhart) 등), 제5,350,624호(조저(Georger) 등)에 개시되어 있다.

도 2를 참조하면, 예를 들어, 부직 코폼 복합 구조물을 형성하기 위한 장치의 한 실시양태는 일반적으로 참조 번호(110)로 표시된다. 처음에 원료 물질(예, 폴리에스테르 등)을 압출기(114)의 호퍼(112)에 공급한 후, 각각 기체 스트림(126 및 128)에 대응하고 충돌 대역(130)에서 수렴하도록 정렬되어 있는 2개의 멜트블로운 다이(116 및 118) 쪽으로 압출한다. 한 종류 이상의 2차 물질(132)(섬유 및/또는 입자)을 또한 노즐(144)에 의해 공급하고 충돌 대역(130)에서 2개의 스트림(126 및 128)에 첨가하여, 조합된 스트림(126 및 128) 내부에 누진된(graduated) 물질 분포를 생성한다. 2차 물질은 피커 롤 배열(나타내지 않음) 또는 입자 주입 시스템(나타내지 않음)과 같은 당업계에 공지된 기술을 사용하여 공급할 수 있다. 2차 물질 스트림(132)은 2개의 스트림(126 및 128)과 병합되어 복합재 스트림(156)을 형성한다. 롤러(160)에 의해 구동되는 무한 벨트(158)가 스트림(156)을 받아 복합 구조물(154)을 형성한다. 바람직할 경우, 진공 박스(나타내지 않음)를 사용하여 매트릭스를 벨트(158)의 표면상에 유지하는 것을 보조할 수 있다.

본 발명에서는 하나 이상의 층이 가수분해된 폴리에스테르로부터 형성된 부직 적층재를 또한 형성할 수 있다. 예를 들어, 한 층의 부직 웹은 가수분해된 폴리에스테르를 함유하는 멜트블로운 또는 코폼 웹이고 다른 층의 부직 웹은 가수분해된 폴리에스테르, 다른 생분해성 중합체(들) 및/또는 임의의 다른 중합체(예, 폴리올레핀)를 함유할 수 있다. 한 실시양태에서, 부직 적층재는 2개의 스펀본드 층들 사이에 위치하는 멜트블로운 층을 함유하여 스펀본드/멜트블로운/스펀본드("SMS") 적층재를 형성한다. 바람직할 경우, 멜트블로운 층을 가수분해된 폴리에스테르로부터 형성할 수 있다. 스펀본드 층은 가수분해된 폴리에스테르, 다른 생분해성 중합체(들) 및/또는 임의의 다른 중합체(예, 폴리올레핀)로부터 형성할 수 있다. SMS 적층재를 형성하는 다양한 기술은 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제4,041,203호(브록(Brock) 등), 제5,213,881호(티몬스(Timmons) 등), 제5,464,688호(티몬스 등), 제4,374,888호(본슬레이져(Bornslaeger)), 제5,169,706호(콜리어(Collier) 등) 및 제4,766,029호(브록 등), 및 미국 특허 출원 공개 제2004/0002273호(피팅(Fitting) 등)에 기재되어 있다. 물론, 부직 적층재는 다른 형태를 가질 수 있고, 스펀본드/멜트블로운/멜트블로운/스펀본드 적층재("SMMS"), 스펀본드/멜트블로운 적층재("SM") 등과 같이 임의의 바람직한 수의 멜트블로운 및 스펀본드 층을 보유할 수 있다. 부직 적층재의 평량은 목적 용도에 맞게 조절할 수 있으나, 일반적으로 약 10 내지 약 300 gsm, 일부 실시양태에서는 약 25 내지 약 200 gsm, 일부 실시양태에서는 약 40 내지 약 150 gsm의 범위이다.

바람직할 경우, 부직 웹 또는 부직 적층재는 바람직한 특성을 부여하기 위한 다양한 처리를 실시할 수 있다. 예를 들어, 웹을 액체 반발성 첨가제, 대전방지제, 계면활성제, 착색제, 흐림방지제, 불소화학 혈액 또는 알콜 반발제, 윤활제 및/또는 항균제로 처리할 수 있다. 또한, 여과 효율 개선을 위해 정전하를 부여하는 일렉트릿(electret) 처리로 웹을 처리할 수 있다. 전하는 중합체 표면에 또는 그의 근방에 포획된 양전하 또는 음전하의 층, 또는 중합체 부피내에 저장된 전하 구름을 포함할 수 있다. 전하는 또한 분자의 쌍극자의 정렬에서 동결된(frozen) 분극(polarization) 전하를 포함할 수도 있다. 포를 일렉트릿 처리로 처리하는 기술은 당업자에게 잘 알려져 있다. 그러한 기술의 예로는 열, 액체 접촉, 전자빔 및 코로나 방전 기술이 포함되나 이에 한정되지 않는다. 한 특정 실시양태에서, 일렉트릿 처리는 적층재를 반대 극성을 갖는 한쌍의 전기장내에 두는 것을 포함하는 코로나 방전 기술이다. 일렉트릿 재료를 형성하는 다른 방법은 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제4,215,682호(쿠빅(Kubik) 등), 제4,375,718호(와즈워쓰(Wadsworth), 제4,592,815호(나카오(Nakao), 제4,874,659호(앤도(Ando)), 제5,401,446호(싸이(Tsai) 등), 제5,883,026호(리더(Reader) 등), 제5,908,598호(루소(Rousseau) 등), 제6,365,088호(나이트(Knight) 등)에 기재되어 있다.

IV. 물품

본 발명의 부직 웹은 매우 다양한 용도에 사용될 수 있다. 예를 들어, 웹은 "의료 제품", 예컨대 가운, 수술용 드레이프(surgical drape), 안면 마스크, 머리 덮개, 수술용 모자, 신발 덮개, 멸균 랩, 가온 모포(warming blacket), 가열 패드(heating pad) 등에 들어갈 수 있다. 물론, 부직 웹은 또한 다양한 다른 물품에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 부직 웹은 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있는 "흡수 물품"에 들어갈 수 있다. 일부 흡수 물품의 예로는 개인 위생용 흡수 물품, 예컨대 기저귀, 배변연습용 바지, 흡수성 속바지, 실금용 물품, 여성 위생 제품(예, 생리대), 수영복, 유아용 닦개, 손가락 닦개(mitt wipe) 등; 의료용 흡수 물품, 예컨대 의복, 천공 재료(fenestration material), 깔개, 침대 패드, 붕대, 흡수성 드레이프, 및 의료용 닦개; 식품 서비스용 닦개; 의류 물품; 파우치 등이 포함되나, 이에 한정되지는 않는다.

상기 물품을 형성하기에 적합한 재료 및 방법은 당업자에게 널리 알려져 있다. 흡수 제품은 예를 들어, 전형적으로 실질적으로 불투액성인 층(예, 배면시트), 투액성 층(예, 상면시트, 서지 관리 층(surge management layer), 통풍 층, 랩(wrap) 등) 및 흡수 코어를 포함한다. 도 3를 참조하면, 예를 들어, 흡수 물품(201)의 한 실시양태를 기저귀의 형태로 나타내었다. 그러나, 상기한 바와 같이, 본 발명은 다른 종류의 흡수 물품, 예컨대 실금용 물품, 생리대, 기저귀 바지, 생리대, 유아 배변 연습용 바지 등에 구현될 수도 있다. 예시된 실시양태에서, 기저귀(201)는 미체결 형태에서 모래시계 모양을 갖는 것으로 나타내었다. 그러나, 다른 모양, 예컨대 대략 직사각형, T자형 또는 I자형도 물론 사용할 수 있다. 나타낸 바와 같이, 기저귀(201)은 외부 커버(217), 신체측 라이너(205), 흡수 코어(203) 및 서지 층(207)을 비롯한 다양한 부품들로 형성된 섀시(202)를 포함한다. 그러나, 다른 층들도 본 발명에 사용할 수 있음을 알아야 한다. 마찬가지로, 도 3에서 참조한 하나 이상의 층을 본 발명의 특정 실시양태에서 제거할 수도 있다.

외부 커버(217)은 전형적으로 실질적으로 불투액성인 재료로부터 형성한다. 예를 들어, 외부 커버(217)는 얇은 플라스틱 필름 또는 다른 가요성 불투액성 재료로부터 형성할 수 있다. 한 실시양태에서, 외부 커버(217)는 약 0.01 mm 내지 약 0.05 mm의 두께를 갖는 폴리에틸렌 필름으로부터 형성할 수 있다. 필름은 불투액성이지만 기체 및 수증기에는 투과성일 수 있다(즉, "통기성(breathable)"). 이것은 흡수 코어(203)로부터 증기가 빠져나가는 것을 허용하지만, 액체 배출물이 외부 커버(217)를 통과하지는 못하게 한다. 보다 천 같은 느낌이 요망될 경우, 외부커버(217)를 부직 웹에 적층된 폴리올레핀 필름으로부터 형성할 수 있다. 예를 들어, 잡아당겨 얇게 만든 두께 약 0.015 mm의 폴리프로필렌 필름을 폴리프로필렌 섬유의 스펀본드 웹에 열에 의해 적층할 수 있다. 바람직할 경우, 부직 웹은 본 발명의 섬유를 함유할 수도 있다.

기저귀(201)는 또한 신체측 라이너(205)를 포함한다. 신체측 라이너(205)는 일반적으로 흡수 코어(203)에 보유된 액체로부터 착용자의 피부를 단리하는 것을 돕기 위해 사용된다. 예를 들어, 라이너(205)는 전형적으로 유연하고 부드러운 느김이며 착용자 피부에 비자극성인 신체측 표면을 나타낸다. 전형적으로, 라이너(205)는 또한 흡수 코어(203)보다 친수성이 낮아, 그 표면이 착용자에게 비교적 건조한 상태로 유지된다. 라이너(205)는 액체가 그의 두께를 쉽게 통과하는 것을 허용하도록 투액성일 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 라이너는 본 발명의 다성분 섬유를 함유하는 부직 웹(예, 스펀본드 웹, 멜트블로운 웹, 또는 본디드 카디드 웹)을 포함한다. 부직 웹을 함유하는 예시적인 라이너 구조는 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,192,606호, 제5,702,377호, 제5,931,823호, 제6,060,638호 및 제6,150,002호 및 미국 특허 출원 공개 제2004/0102750호, 제2005/0054255호 및 제2005/0059941호에 기재되어 있다.

도 3에 예시된 바와 같이, 기저귀(201)는 또한 흡수 코어(203) 안으로 신속하게 도입될 수 있는 액체의 쇄도 또는 분출을 감소시키거나 확산시키는 것을 돕는 서지 층(207)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 서지 층(207)은 액체를 신속하게 받아들이고 일시적으로 보유한 후에, 그것을 흡수 코어(203)의 저장부 또는 보유부로 방출한다. 예를 들어, 예시된 실시양태에서, 서지 층(207)은 신체측 라이너(205)의 내향면(216)과 흡수 코어(203)의 사이에 개재된다. 별법으로, 서지 층(207)은 신체측 라이너(205)의 외향면(218)상에 위치할 수도 있다. 서지 층(207)은 전형적으로 고투액성 재료로부터 구성된다. 적합한 재료는 다공질 제직물, 다공질 부직물, 및 천공 필름을 포함할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 서지 층(207)은 본 발명의 섬유를 함유하는 부직 웹을 포함한다. 적합한 서지 층의 다른 예는 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,468,166호(엘리스(Ellis) 등) 및 제5,490,846호(엘리스 등)에 기재되어 있다.

상기 언급한 부품들 외에도, 기저귀(201)는 당업계에 알려진 다른 다양한 부품들을 또한 함유할 수 있다. 예를 들어, 기저귀(201)는 흡수 코어(203)의 섬유상 구조의 통합성을 유지하는 것을 돕는 실질적으로 친수성인 랩시트(wrapsheet)(예시하지 않음)를 함유할 수 있다. 랩시트는 전형적으로 흡수 코어(203)의 적어도 2개의 주 표면상에 위치하며, 주름진 속솜(creped wadding) 또는 고 습윤 강도 티슈와 같은 흡수성 셀룰로오스 물질로 구성된다. 랩시트는 액체를 흡수 코어(203)의 흡수성 섬유 덩어리 상에 신속하게 분배하는 것을 돕는 흡상 층(wicking layer)을 제공하도록 구성될 수도 있다. 흡수성 섬유 덩어리의 한 면상의 랩시트 물질을 섬유 덩어리의 반대면 상에 위치한 랩시트와 결합되어 흡수 코어(203)을 효과적으로 봉입할 수 있다. 바람직할 경우, 랩시트는 본 발명의 섬유를 포함하는 부직 웹으로부터 형성될 수 있다.

또한, 기저귀(201)는 또한 흡수 코어(203)과 외부 커버(217) 사이에 위치하는 통풍 층(나타내지 않음)을 포함할 수 있다. 사용될 경우, 통풍 층은 외부 커버(217)을 흡수 코어(203)로부터 단리하는 것을 도움으로써, 외부 커버(217)의 축축함을 감소시킨다. 그러한 통풍 층의 예로는 통기성 필름에 적층된 부직 웹, 예컨대 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제6,663,611호(블래니(Blaney) 등)에 기재된 것이 있다. 그러한 부직 웹은 본 발명의 섬유를 포함하는 부직 웹으로부터 형성될 수도 있다.

일부 실시양태에서, 기저귀(201)는 또한 기저귀(201)의 측면 연부(232)로부터 허리 영역 중 하나에 연장된 한 쌍의 귀 모양 부분(나타내지 않음)을 포함할 수 있다. 귀 모양 부분은 선택된 기저귀 성분과 일체형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 귀 모양 부분은 외부 커버(217)과 일체형으로 형성되거나, 또는 상부 표면을 제공하기 위해 사용되는 물질로부터 형성될 수 있다. 별법의 형태에서, 귀 모양 부분은 외부 커버(217), 상부 표면, 외부 커버(217)와 상부 표면 사이, 또는 다양한 다른 형태로 연결 및 조립된 부재들에 의해 제공될 수 있다.

도 3에 대표적으로 나타내 바와 같이, 기저귀(201)는 장벽을 제공하여 신체 배출물의 횡방향 흐름을 저지하도록 구성되는 한 상의 보유 플랩(212)을 포함할 수 있다. 보유 플랩(212)은 흡수 코어(203)의 측면 연부에 인접한 신체측 라이너(205)의 횡방향 대향 측면 연부(232)를 따라 위치할 수 있다. 보유 플랩(212)은 흡수 코어(203)의 전체 길이를 따라 종방향으로 연장되거나, 또는 흡수 코어(203)의 길이를 따라 단지 부분적으로만 연장될 수 있다. 보유 플랩(212)의 길이가 흡수 코어(203)보다 짧을 경우, 보유 플랩은 가랑이 영역(210)에서 기저귀(201)의 측면 연부(232)를 따라 어느 곳에나 선택적으로 위치할 수 있다. 한 실시양태에서, 보유 플랩(212)은 신체 배출물을 보다 잘 함유하기 위해 흡수 코어(203)의 전체 길이를 따라 연장된다. 그러한 보유 플랩(212)은 당업자에게 일반적으로 잘 알려져 있다. 예를 들어, 보유 플랩(212)의 적합한 구성 및 배열은 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 제4,704,116호(엔로(Enloe))에 기재되어 있다. 바람직할 경우, 보유 플랩(212) 중 하나 이상은 본 발명의 섬유를 포함하는 부직 웹으로부터 형성될 수 있다.

기저귀(201)는 다양한 탄성 또는 신장성 재료, 예컨대 신체 배출물의 누출을 더욱 방지하고 흡수 코어(203)을 지지하지 위해 측면 연부(232)에 고정된 한쌍의 다리 탄성 부재(206)를 포함할 수 있다. 또한, 한쌍의 허리 탄성 부재(208)가 기저귀(201)의 종방향 대향 허리 연부(215)에 고정될 수 있다. 다리 탄성 부재(206) 및 허리 탄성 부재(208)는 일반적으로 사용시 착용자의 다리 및 허리 둘레에 꼭 맞도록 개조되어 있어, 착용자와의 완전한 접촉 관계를 유지하고 기저귀(201)로부터 신체 배출물의 누출을 효과적으로 감소 또는 제거할 수 있다. 본원에 사용된 "탄성" 및 "신장성"이라는 용어는 신장되고 이완시 그의 본래 모양으로 회복할 수 있는 임의의 재료를 포함한다. 그러한 재료를 형성하기 위한 적합한 중합체는 폴리스티렌, 폴리이소프렌 및 폴리부타디엔의 블록 공중합체, 에틸렌, 천연고무 및 우레탄 등의 공중합체를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 특히 적합한 것은 미국 텍사스주 휴스턴의 크레이튼 폴리머스(Kraton Polymers)에서 크레이톤(Kraton)®이라는 상품명으로 판매되는 스티렌-부타디엔 블록 공중합체이다. 다른 적합한 중합체로는, 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 아크릴산, 신장성 에틸렌-프로필렌 공중합체, 및 이들의 조합을 포함하나 그에 한정되지 않는 에틸렌의 공중합체를 포함한다. 또한, 이들을 동시압출한 복합재, 및 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 면 및 다른 물질의 스테이플 섬유를 탄성체성 멜트블로운 웹 내에 통합시킨 탄성체성 스테이플 통합 복합재로 적합하다. 특정한 탄성체성 단일자리 또는 메탈로센 촉매화된 올레핀 중합체 및 공중합체가 또한 측면 패널용으로 적합하다.

기저귀(201)은 또한 하나 이상의 패스너(fastener; 230)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 착용자 둘레의 허리 개구 및 한쌍의 다리 개구를 생성하기 위한 2개의 가요성 패스너(230)가 허리 영역의 대향 측면 연부에 예시되어 있다. 패스너(230)의 모양은 일반적으로 다양하지만, 예를 들어, 대략 직사각형 모양, 정사각형 모양, 원형, 삼각형, 타원형, 선형 등을 포함할 수 있다. 패스너는 예를 들어, 후크 재료일 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 각 패스너(230)는 가요성 배킹의 내부 표면에 고정된 후크 재료의 분리된 조각을 포함한다.

기저귀(201)의 다양한 영역 및/또는 부품은 임의의 공지된 부착 메커니즘, 예를 들어, 접착제, 초음파, 열결합 등을 이용하여 함께 조립할 수 있다. 적합한 접착제는 예를 들어, 핫멜트 접착제, 감압 접착제 등을 포함할 수 있다. 이용될 경우, 접착제는 균일한 층, 패턴화된 층, 분무된 패턴 또는 임의의 분리된 선, 나선 또는 점으로서 도포될 수 있다. 예시된 실시양태에서, 예를 들어, 외부 커버(217)및 신체측 라이너(205)는 접착제를 사용하여 서로 및 흡수 코어(203)에 조립된다. 별법으로, 흡수 코어(203)은 통상의 패스너, 예를 들어, 단추, 후크 앤 루프 패스너, 접착 테이프 패스너 등을 이용하여 외부 커버(217)에 연결될 수 있다. 유사하게, 다른 기저귀 부품, 예컨대 다리 탄성 부재(206), 허리 탄성 부재(208) 및 패스너(230)를 임의의 부착 메커니즘을 사용하여 기저귀(201)에 조립해 넣을 수 있다.

다양한 기저귀 형태를 상술하였지만, 다른 기저귀 및 흡수 물품 형태가 또한 본 발명의 범위 내에 포함된다는 것을 알아야 한다. 또한, 본 발명은 절대로 기저귀로 한정되는 것이 아니다. 사실상, 배변연습용 바지, 흡수성 속바지, 성인 실금용 물품, 여성 위생 제품(예, 생리대), 수영복, 유아용 닦개 등; 의료용 흡수 물품, 예컨대 의복, 천공 재료, 깔개, 붕대, 흡수성 드레이프 및 의료용 닦개; 식품 서비스용 닦개; 의류 물품 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는 다른 임의의 흡수 물품을 본 발명에 따라 형성할 수 있다.

한 실시양태에서, 예를 들어, 본 발명의 부직 웹은 피부에 사용하도록 구성된 닦개, 예컨대 유아용 닦개, 성인용 닦개, 손 닦개, 안면 닦개, 화장품 닦개, 가구용 닦개, 공업용 닦개, 개인 세정용 닦개, 솜, 면봉 등을 형성하는데 사용될 수 있다. 닦개는 대략 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 불규칙한 모양을 포함하나 이에 한정되지 않는 다양한 모양을 가질 수 있다. 각 개별 닦개는 접힌 형태로 배열될 수 있고, 서로의 위에 적층되어 습윤 닦개의 적층물을 제공할 수 있다. 이러한 접힌 형태는 당업자에게 잘 알려져 있고, c-접힘, z-접힘, 1/4 접기 등을 포함한다. 예를 들어, 닦개는 약 2.0 내지 약 80.0 cm, 일부 실시양태에는 약 10.0 내지 약 25.0 cm의 접히지 않은 길이를 가질 수 있다. 닦개는 마찬가지로 약 2.0 내지 약 80.0 cm, 일부 실시양태에서는 약 10.0 내지 약 25.0 cm의 접히지 않은 폭을 가질 수 있다. 접힌 닦개의 적층물은 용기, 예컨대 플라스틱 통 안에 넣어 최종적으로 판매를 위한 닦개 포장을 제공할 수 있다. 별법으로, 닦개는 각 닦개 사이에 절취선을 갖고 디스펜싱(dispensing)을 위해 위해 적층 배열되거나 롤로 감길 수 있는 물질의 연속 스트립을 포함할 수 있다. 닦개를 공급하기 위한 다양한 적합한 디스펜서(dispenser), 용기 및 시스템은 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,785,179호(부츠빈스키(Buczwinski) 등), 제5,964,351호(잰더(Zander)), 제6,030,331호(잰더), 제6,158,614호(헤인즈(Haynes) 등), 제6,269,969호(후앙(Huang) 등), 제6,269,970호(후앙 등), 및 제6,273,359호(뉴먼(Newman) 등)에 기재되어 있다.

본 발명의 특정 실시양태에서, 닦개는 세정, 소독, 살균 등을 위한 용액을 함유하는 점에서 "습윤 닦개"이다. 구체적인 습윤 닦개 용액은 본 발명에 중요하지 않으며, 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제6,440,437호(크르지식(Krzysik) 등), 제6,028,018호(어먼드슨(Amundson) 등), 제5,888,524호(콜(Cole)), 제5,667,635호(윈(Win) 등), 제5,540,332호(코팍츠(Kopacz) 등), 및 제4,741,944호(잭슨(Jackson) 등)에 보다 상세하게 기재되어 있다. 사용되는 습윤 닦개 용액의 양은 사용되는 닦개 물질의 종류, 닦개의 저장에 사용되는 용기의 종류, 세정용 제제의 특성, 및 닦개의 최종 목적 용도에 따라 변할 수 있다. 일반적으로는, 각 닦개는 닦개의 건조 중량을 기준으로 약 150 내지 약 600 중량％, 바람직하게는 약 300 내지 약 500 중량％의 습윤 닦개 용액을 함유한다.

본 발명은 하기 실시예를 참고로 보다 잘 이해될 수 있다.

시험 방법

분자량:

중합체의 분자량 분포는 겔 투과 크로마토그래피("GPC")로 측정하였다. 먼 저 40 ㎖ 유리 바이알(vial)에 클로로포름 중 샘플 중합체의 0.5 중량/부피％ 용액을 첨가하여 샘플을 제조하였다. 예를 들어, 중합체 0.05±0.0005 g을 클로로포름 10 ㎖에 첨가하였다. 제조된 샘플을 회전 진탕기(orbital shaker)상에 놓고 밤새 교반하였다. 용해된 샘플을 0.45 ㎛ PTFE 막을 통해 여과하고 하기 조건을 사용하여 분석하였다.

컬럼: 스티라겔(Styragel) HR 1, 2, 3, 4 ＆ 5E (직렬로 5개), 41℃

용매/용출액: 클로로포름, 1.0 ㎖/분

HPLC: 워터스(Waters) 600E 구배 펌프 및 컨트롤러, 워터스 717 오토 샘플러

검출기: 워터스 2414 시차 굴절계, 감도 = 30, 40℃, 눈금 인자 20

샘플 농도: "공급된 그대로의" 중합체 0.5％

주입 부피: 50 ㎕

보정 표준물질: 저분자량 폴리스티렌, 30 ㎕ 주입 부피

수평균 분자량(MW_n), 중량평균 분자량(MW_w) 및 제1 모멘트 점도평균 분자량(MW_z)을 얻었다.

겉보기 점도:

중합체 샘플의 유변학적 특성을 괴트페르트 레오그래프(Goettfert Rheograph) 2003 모세관 유변계와 WinRHEO 버전 2.31 분석 소프트웨어를 사용하여 측정하였다. 장치는 2000 bar 압력 변환기 및 30/1:0/180 원형 개구 모세관 다이를 포함하였다. 샘플 첨가 및 램로드(ramrod)를 이용한 패킹을 교대 반복하여 샘 플을 로딩하였다. 각 시험 전에 2분의 용융 시간을 두어 중합체가 시험 온도(통상 160 내지 220℃)에서 완전히 용융되도록 하였다. 모세관 유변계는 다양한 전단 속도, 예컨대, 100, 200, 500, 1000, 2000 및 4000 초^-1에서 겉보기 점도(Pa·s)를 측정하였다. 생성된 겉보기 전단 속도 대 겉보기 점도의 유변학 곡선은 중합체가 압출 공정시 상기 온도에서 얼마나 흐를 것인지에 대한 척도를 제공하였다.

용융유속:

용융유속("MFR")은 중합체가 전형적으로 190℃ 내지 230℃에서 10분 동안 2160 g의 하중을 받았을 때 압출 유변계 개구(0.0825 인치 직경)를 통과하는 중합체의 중량(g)이다. 다르게 표시되지 않은 한, 용융유속은 ASTM 시험법 D1238-E에 따라 측정하였다. 용융유속은 건조 전 또는 후에 측정할 수 있다. 건조 후에 측정된 중합체(건조 중량 기준)는 일반적으로 500 ppm 미만의 함수율을 갖는다.

인장 특성:

스트립 인장 강도 값을 실질적으로 ASTM D-5034에 따라 측정하였다. 구체적으로, 부직 웹 샘플을 25 mm(폭) × 127 mm(길이)의 크기 치수로 절단하거나 또는 다르게 제공하였다. 정속도 신장형 인장 시험기를 사용하였다. 인장 시험 시스템은 미국 노쓰 캐롤라이나주 캐리의 신테크 코포레이션(Sintech Corp.)로부터 시판되는 신테크 인장 시험기(Sintech Tensile Tester)였다. 인장 시험기에는 시험을 지원하기 위해 MTS 코포레이션의 테스트웍스(TESTWORKS) 4.08B 소프트웨어가 설치되어 있었다. 시험 값이 완전 스케일 하중의 10 내지 90％ 범위내에 들도록 적당 한 하중 셀을 선택하였다. 샘플을 25.4 mm × 76 mm 치수의 전면 및 후면을 갖는 그립 사이에 고정하였다. 그립 면은 고무로 처리되어 있었고, 그립의 더 긴 방향이 잡아당기는 방향과 수직이었다. 그립 압력은 유압에 의해 평방인치 당 40 파운드로 유지하였다. 인장 시험은 10.16 cm의 게이지 길이 및 40％의 파단 감도에서 300 mm/분으로 진행하였다.

5개의 샘플은 기계방향("MD")을 따라 시험 하중을 가하여 시험하였고, 5개의 샘플은 교차방향("CD")을 따라 시험 하중을 가하여 시험하였다. 인장 강도("최대 하중") 및 최대 신도(즉, 최대 하중에서 ％변형)를 측정하였다.

함수율:

함수율은 애리조나 인스트루먼츠 컴퓨트랙 베이퍼 프로 모이스쳐 애널라이저(Arizona Instruments Computrac Vapor Pro moisture analyzer)(모델 번호 3100)를 사용하여 실질적으로 다목적으로 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 ASTM D 7191-05에 따라 측정하였다. 시험 온도(§X2.1.2)는 130℃였고, 샘플 크기(§X2.1.1)는 2 내지 4 g이었고, 바이알 퍼지 시간(§X2.1.4)은 30초였다. 또한, 종료 기준(§X2.1.3)은 "예측(prediction)" 모드로 정의하였는데, 이는 내장된 프로그램 기준(이것은 종료 시점의 수분 함량을 수학적으로 계산한다)이 만족되었을 때 시험이 종료됨을 의미한다.

실시예 1

두 등급의 폴리에스테르, 즉, 바스프(BASF)에서 공급된 에코플렉스(Ecoflex)® FBX7011 및 대한민국의 IRE 케미컬에서 공급된 엔폴(Enpol)™ G4560J를 사용하 였다. 수지를 하기 표 1에서 기재된 바와 같이 형성하고, 워너 플레이더러 모델 ZSK-30 2축 압출기(L/D비는 44임)를 사용하여 용융 가공하였다. 총 19개의 저 전단 이송 요소 및 총 39개의 고 전단 혼련 요소를 포함한 고 전단 스크류 설정을 사용하였다. 압출 후, 개질된 중합체 스트랜드를 컨베이어 벨트 상에서 냉각시키고 펠렛화하였다. 수지는 건조된 것 및 예비습윤된 것을 모두 사용하였다. 압출 전에 수분 함량을 측정하고, 표 2 및 3에 예시된 용융 가공 조건을 사용하여 수지를 압출하였다. 개질된 수지의 펠렛화 후에 최종 수분 함량 및 최종 용융유속(MFR)을 측정하였다.

수지 함량

샘플	중합체	첨가제 (중량％)	초기 수분 농도 (ppm)
1	엔폴 G4560J	-	484
2	엔폴 G4560J	-	484
3	엔폴 G4560J	-	484
4	엔폴 G4560J	-	484
5	엔폴 G4560J	PEG 8000 (10 중량％)	484
6	에코플렉스 FBX7011	-	2217
7	에코플렉스 FBX7011	-	2217
8	에코플렉스 FBX7011	-	490
9	에코플렉스 FBX7011	-	490
10	에코플렉스 FBX7011	-	490
11	에코플렉스 FBX7011	-	2098
12	에코플렉스 FBX7011	-	2098
13	에코플렉스 FBX7011	-	257
14	에코플렉스 FBX7011	PEG 8000 (15 중량％)	287
15	엔폴 G4560J	-	2232
16	PLA 6201D* (76.5 중량％) 엔폴 G4560J (23.5 중량％)	PEG 8000 (15 중량％)	-
17	PLA 6201D* (64.7 중량％) 엔폴 G4560J (35.3 중량％)	PEG 8000 (15 중량％)	-
*PLA 6201D는 네이쳐웍스 엘엘씨(NatureWorks LLC)에서 시판되는 폴리락트산 수지임.

대역 1 내지 7의 압출 프로파일

샘플	대역 1 (℉)	대역 2 (℉)	대역 3 (℉)	대역 4 (℉)	대역 5 (℉)	대역 6 (℉)	대역 7 (℉)
1	-	-	-	-	-	-	-
2	200	200	200	200	200	190	140
3	220	220	220	220	220	200	140
4	220	240	240	240	240	220	120
5	220	240	240	240	240	215	145
6	-	-	-	-	-	-	-
7	200	230	230	230	230	190	150
8	-	-	-	-	-	-	-
9	200	220	220	220	220	210	160
10	200	230	230	230	230	210	160
11	-	-	-	-	-	-	-
12	200	230	230	230	230	210	160
13	200	245	245	245	245	170	115
14	200	245	245	245	245	170	115
15	-	-	-	-	-	-	-
16	200	245	245	245	245	190	120
17	200	245	245	245	245	190	120

다른 압출 조건

샘플	처리량 (lb/hr)	압출기 속력 (rpm)	Tmelt (℃)	Pmelt (psi)	토크 ％	최종 수분 함량 (ppm)		최종 MFR, 190℃ (g/10분)
1	-	-	-	-	-	484		25
2	12	500	161	30	61-63	308		77
3	12	500	157	20	48-52	204		110
4	12	500	147	20	42-46	264		170
5	12	500	153	10	38-41	1027		352
6	-	-	-	-	-	2217		5
7	10	500	-	-	-	-		43
8	-	-	-	-	-	490		4
9	15	500	176	80-90	82-86	377		15
10	15	500	176	70-80	79-84	437		18
11	-	-	-	-	-	2098		5
12	15	500	176	60	78-81	1451		31
13	12	500	120	20	36-42	682		126
14	12	500	120	20	27-30	730		553
15	-	-	-	-	-	2232		41
16	12	500	134	0	29-32	1808		622
17	12	500	131	0	29-32	1800		760

나타낸 바와 같이, 고 전단 조건하에 습식 용융 가공 후 최종 용융유속(MFR)의 상당한 증가가 관찰되었다. 예를 들어, 엔폴™ G4560J 수지의 용융유속은 용융 가공 후 25 에서 약 170으로 증가하였다. 에코플렉스® 수지의 용융유속은 2098 ppm 수분을 갖는 습윤 수지를 고 전단 조건하에서 용융 가공하였을 때 5 에서 31로 증가하였다. PLA 및 PEG와의 습윤 수지 블렌드를 용융가공하였을 때에도 최종 MFR의 상당한 증가(즉, 약 620 내지 760 g/10분)가 관찰되었다.

실시예 2

실시예 1의 샘플 12를 최종 용융유속(MFR)에 대한 건조의 효과를 측정하기 위해 시험하였다. 건조 조건 및 시험 결과를 하기 표 4에 기재하였다.

건조된 수지의 특성

샘플	중합체	건조 조건	최종 수분 함량 (ppm)	최종 MFR, 190℃ (g/10분)	％ MFR 감소
12	에코플렉스 FBX7011	-	1451	31	-
		140℉, 48시간	102	30	3.23

나타낸 바와 같이, 건조 후 용융유속의 상당한 감소가 나타났다.

실시예 3

실시예 1의 몇몇 수지를 그의 분자량을 측정하기 위해 시험하였다. 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

분자량

샘플 번호	Mwz	Mww	Mwn	다분산도
1	201400	135100	84800	1.59
2	163800	114400	71200	1.61
3	155100	107100	64900	1.65
4	144000	100900	63000	1.60
5	145200	95400	57000	1.67

나타낸 바와 같이, 수지의 개질은 수평균 분자량(Mw_n), 중량평균 분자량(Mw_w) 및 z-평균 분자량(Mw_z)의 상당한 감소를 유발하였다. 예를 들어, 샘플 번호 4의 수평균 분자량은 84,000에서 63,000으로 감소하였고, 중량평균 분자량은 135,100로부터 100,900으로 감소하였다.

실시예 4

상술한 것과 같은 통상의 설비를 사용하여 "NF 405" 펄프 및 3가지 상이한 종류의 PBS 수지로부터 코폼 웹을 형성하였다. 샘플 A 및 B는 샘플 번호 4(실시예 1)의 수지로부터 형성하였고, 단일성분 섬유로 압출하였다. 수지를 150℉에서 밤새 건조시킨 후 습식 가공하였다. 또한, 바셀(Basell)에서 "PF015"라는 명칭으로 시판되는 폴리프로필렌 수지를 함유하는 대조군 코폼 웹을 형성하였다. 코폼 웹의 형성 조건을 하기 표 6에 기재하였다. 또한, 웹의 여러가지 기계적 특성을 하기 표 7에 기재하였다.

코폼 웹 가공 조건

샘플	대조군		A		B
압출기	1	2	1	2	1	2
표준화 처리량 (lb/in/시간/다이 팁)	1	1	1	1	1	1
중합체 종류	PF015	PF015	PBS	PBS	PBS	PBS
압출기 배럴 온도, ℉	500	500	360	360	360	360
보조 설비 온도, ℉	500	500	320	320	320	320
어댑터 온도, ℉	500	500	360	360	360	360
다이 팁 용융물 온도, ℉	487	500	375	375	375	375
다이 팁 감쇠 공기 압력(psi)	1.7	1.7	2.5	2.5	2.5	2.5
다이 팁 감쇠 공기 온도,℉	550	550	425	425	425	425
평량(gsm)	63		63		65
펄프 함량(중량％)	73		73		65
수지 함량(중량％)	27		27		35

코폼 웹 특성

재료	최대 하중, MD (gf)	％변형, MD	최대 하중, CD (gf)	％변형, CD
대조군	575±43	15±2	194±4	87±9
A	124±11	11±1.4	68±9.3	30±2
B	250±21	12±2	117±20	34±5

본 발명을 그의 구체적인 실시양태를 참조하여 상세하게 설명하였으나, 당업자가 이상을 이해하고 이들 실시양태의 개조물, 변형물 및 등가물을 쉽게 생각해낼 수 있음을 알 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부한 청구항 및 그의 등가물의 범위로서 평가되어야 할 것이다.

Claims (40)

1. 함수율이 건조 중량을 기준으로 약 500 ppm 내지 약 5,000 ppm인 제1 생분해성 폴리에스테르를 용융 가공하여 가수분해 반응을 일으키고, 상기 제1 폴리에스테르가 방향족-지방족 코폴리에스테르이고, 약 15 몰% 내지 약 35 몰%의 방향족 디카르복실산 단량체 성분 및 약 15 몰% 내지 약 45 몰%의 지방족 디카르복실산 단량체 성분을 포함하는 단계,

   상기 용융 가공을 하는 동안 전단 속도를 제어하여, 가수분해 반응의 정도가 ASTM 시험법 D1238-E에 따라 2160 g의 하중 및 190℃의 온도에서 건조 중량 기준으로 측정한 용융유속(melt flow rate)이 약 10 g/10분 내지 약 1,000 g/10분인 제2 가수분해 폴리에스테르를 형성하기에 충분하도록 하고, 상기 제2 가수분해 폴리에스테르가 제1 폴리에스테르보다 더 큰 용융유속을 가지는 단계;

   제2 폴리에스테르를 멜트블로운 다이를 통해 통과시켜서 중합체 스트림을 형성하는 단계; 및

   상기 중합체 스트림을 가늘게 하여 멜트블로운 섬유를 형성하는 단계를 포함하는 멜트블로운 섬유의 형성 방법.
2. 제1항에 있어서, 제1 폴리에스테르의 용융유속에 대한 제2 폴리에스테르의 용융유속의 비율이 약 1.5 이상인 방법.
3. 제1항에 있어서, 제1 폴리에스테르의 용융유속에 대한 제2 폴리에스테르의 용융유속의 비율이 약 10 이상인 방법.
4. 제1항에 있어서, 제2 폴리에스테르가 약 10,000 내지 약 70,000 g/몰의 수평균 분자량 및 약 20,000 내지 약 125,000 g/몰의 중량평균 분자량을 갖는 것인 방법.
5. 제1항에 있어서, 제2 폴리에스테르가 약 20,000 내지 약 60,000 g/몰의 수평 균 분자량 및 약 30,000 내지 약 110,000 g/몰의 중량평균 분자량을 갖는 것인 방법.
6. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 폴리에스테르가 모두 약 80℃ 내지 약 160℃의 융점을 갖는 것인 방법.
7. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 폴리에스테르가 모두 약 0℃ 이하의 유리전이온도를 갖는 것인 방법.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 제2 폴리에스테르의 용융유속이 약 100 내지 약 800 g/10분인 방법.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 제1항에 있어서, 상기 함수율이 제1 폴리에스테르의 건조 중량을 기준으로 약 1,000 내지 약 4,500 ppm인 방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 함수율이 제1 폴리에스테르의 건조 중량을 기준으로 약 2,000 내지 약 3,500 ppm인 방법.
15. 제1항에 있어서, 용융 가공을 약 100℃ 내지 약 500 ℃의 온도 및 약 100 초^-1 내지 약 10,000 초^-1의 겉보기 전단 속도에서 실시하는 방법.
16. 제1항에 있어서, 용융 가공을 약 150℃ 내지 약 350 ℃의 온도 및 약 800 초^-1 내지 약 1,200 초^-1의 겉보기 전단 속도에서 실시하는 방법.
17. 제1항에 있어서, 용융 가공을 압출기 내에서 실시하는 방법.
18. 제1항에 있어서, 제2 폴리에스테르를 멜트블로잉 다이를 통해 압출하는 방법.
19. 제1항에 있어서, 제1 폴리에스테르를 가소제와 배합하여 용융 가공하는 방법.
20. 제1항 내지 제7항, 제9항, 및 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항의 방법에 의해 획득가능한 생분해성 가수분해 폴리에스테르로부터 형성되는 섬유.
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
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29. 제20항에 있어서, 적어도 하나의 성분이 생분해성 가수분해 폴리에스테르를 함유하는 다성분(multicomponent) 섬유인 섬유.
30. 삭제
31. 제20항의 섬유를 포함하는 부직 웹.
32. 제31항에 있어서, 멜트블로운 웹 또는 흡수성 물질을 더 포함하는 복합재인 부직 웹.
33. 삭제
34. 삭제
35. 삭제
36. 제31항의 부직 웹을 포함하는 흡수 물품 또는 닦개(wipe).
37. 삭제
38. 삭제
39. 삭제
40. 삭제

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