KR102348350B1 - 2성분 섬유로 제조된 부직 직물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 2성분 섬유를 포함하는 부직 직물이며, 여기서 2성분 섬유는 섬유의 길이를 따라서 친밀하게 부착된 적어도 2개의 별개의 중합체 도메인 a) 및 b)를 포함하고, - 중합체 도메인 a)는 치환기가 본 명세서에 정의된 바와 같은 화학식 (1)의 화합물을 포함하고, - 중합체 도메인 b)에는 화학식 (1)의 화합물이 없는 것인 부직 직물, 뿐만 아니라 그와 같은 부직 직물의 제조법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상응하는 2성분 섬유에 관한 것이다.

Description

2성분 섬유로 제조된 부직 직물
본 발명은, 2성분 섬유를 포함하는 부직 직물이며, 여기서 2성분 섬유는 섬유의 길이를 따라서 친밀하게 부착된 적어도 2개의 별개의 중합체 도메인 a) 및 b)를 포함하고, 여기서 중합체 도메인 a)는 하기 정의된 바와 같은 화학식 (1)의 화합물을 포함하고, 중합체 도메인 b)에는 화학식 (1)의 화합물이 없는 것인 부직 직물, 뿐만 아니라 그와 같은 부직 직물의 제조에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상응하는 2성분 섬유에 관한 것이다.
부직 직물은 붕대 재료, 의복, 일회용 기저귀, 및 사전-습윤화 수건(pre-moistened wipe)을 포함한 기타 개인 위생 제품과 같은 다양한 제품에서 용도를 모색한다. 높은 수준의 강도, 유연성 및 내마모성을 갖는 부직 직물은 기저귀, 실금 브리프(incontinence brief), 훈련 팬츠, 여성용 위생 의복 등과 같은 일회용 흡수성 의복에 바람직하다. 예를 들어, 일회용 기저귀에서는, 탑시트(topsheet) 또는 백시트(backsheet) (외부 커버로도 알려져 있음)와 같은 유연성의 강한 부직 구성요소를 갖는 것이 매우 바람직하다. 이는 지오텍스타일(geotextile), 지붕재 또는 필터와 같은 기술용 부직물에도 적용된다.
부직물의 인장 강도 및 섬유의 신율은 중요한데, 부직 직물의 제조가 통상적으로 다수의 단계들 (예를 들면 롤링/언롤링, 절단, 접착 등)을 포함하며, 인장 강도가 부족한 해당 직물은 이러한 단계들 중 하나 이상을 견딜 수 없기 때문이다. 높은 인장 강도를 갖는 섬유 및 이러한 섬유로 제조되는 직물은 또한 그것이 더 적은 라인 파손을 겪게 되며 그에 따라 제조 라인으로부터 더 큰 생산성이 수득되게 된다는 점에서 낮은 인장 강도를 갖는 것에 비해 유리해진다. 또한, 많은 제품들의 최종-용도는 또한 통상적으로 구성요소의 기능에 특화된 일정 수준의 인장 강도를 필요로 한다. 인장 강도는 더 높은 인장 강도를 달성하는 데에 사용되는 공정 비용에 대비하여 조율되어야 한다. 최적화된 직물은 섬유, 구성요소 (예를 들면 부직 직물 및 라미네이트) 및 물품의 제조 및 최종-용도를 위하여 최소한으로 요구되는 인장 강도를 달성하는 데에 최소한의 재료 소비량 (평량)을 나타내게 된다. 이는 예를 들면 여전히 우수한 제품의 기계적 성능을 유지하면서도 중량을 감소시키는 옵션을 부직 직물 제조업체에게 제공한다.
섬유 연장성(extensibility)/탄성은 부직 구조, 특히 위생 및 의료 적용분야에서 사용되는 것들을 위한 또 다른 중요한 기준이 되는데, 섬유로 제조되는 물품이 모든 상황에서 더 신체 적합성이 될 수 있게 됨으로써 상기 특성이 더 우수한 편의성 및 착용성으로 이어지기 때문이다.
다른 중요한 측면은 가공 안전성이다. 부직 직물의 제조 공정은 더 온건한 조건 하에, 예를 들면 더 낮은 열접합 온도에서 전개하는 것이 바람직하다. 그렇게 할 수 있기 위해서는, 더 낮은 열접합(thermobonding) 온도에서 여전히 우수한 인장 강도 및 신율과 같은 기계적 특성이 수득되어야 한다. 이는 열접합 온도를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 에너지 절감은 이차적인 이익이 될 것이다.
따라서, 개선된 기계적 특성 뿐만 아니라 더 우수한 가공 안전성을 갖는 부직 직물 및 라미네이트에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
이에 따라, 본 발명은, 2성분 섬유를 포함하는 부직 직물이며, 여기서 2성분 섬유는 섬유의 길이를 따라서 친밀하게 부착된 적어도 2개의 별개의 중합체 도메인 a) 및 b)를 포함하고,
- 중합체 도메인 a)는 화학식 (1)의 화합물을 포함하고,
Figure 112018118039533-pct00001
여기서,
G1, G2, G3 및 G4는 각각 서로 독립적으로 C1-C4알킬이거나, 또는 G1과 G2가 함께, 또는 G3와 G4가 함께 펜타메틸렌이고;
G5 및 G6은 각각 서로 독립적으로 수소 또는 C1-C4알킬이고;
X는 수소, C1-C18알킬, C2-C18알케닐, -O-C1-C18알킬, -NH-C1-C18알킬, -N(C1-C6알킬)2; 페닐, 페녹시 또는 -NH-페닐이고,
n은 1 또는 2이며,
n이 1인 경우, R1은 C2-C8알킬렌 또는 C2-C8히드록시알킬렌 또는 C4-C36아실옥시알킬렌이거나, 또는
n이 2인 경우, R1은 (-CH2)2C(CH2-)2이고;
- 중합체 도메인 b)에는 화학식 (1)의 화합물이 없는 것인
부직 직물에 관한 것이다.
C1-C4알킬인 임의의 치환기의 예는 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, sec-부틸 또는 tert-부틸이다.
C1-C18알킬인 임의의 치환기의 예는 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-헥실, n-옥틸, 2-에틸-헥실, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, n-트리데실, n-테트라데실, n-헥사데실, n-헵타데실 또는 n-옥타데실이다.
C2-C18알케닐인 임의의 치환기의 예는 1-프로페닐, 알릴, 메탈릴, 2-부테닐, 2-펜테닐, 2-헥세닐, 2-옥테닐 또는 4-tert-부틸-2-부테닐이다.
-O-C1-C18알킬인 임의의 치환기의 예는 C1-C18알킬이 상기 제시된 바와 같은 상응 치환기이다.
-NH-C1-C18알킬인 임의의 치환기의 예는 C1-C18알킬이 상기 제시된 바와 같은 상응 치환기이다.
-N(C1-C6알킬)2인 임의의 치환기의 예는 C1-C6알킬 라디칼이 서로 독립적으로 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, sec-부틸 또는 tert-부틸인 상응 치환기, 예컨대 -N(CH3)2 또는 -N(C2H5)2이다.
C2-C8알킬렌인 임의의 치환기의 예는 에틸렌, 프로필렌, 2,2-디메틸프로필렌, 테트라메틸렌, 헥사메틸렌 또는 옥타메틸렌이다. C2-C8히드록시알킬렌의 예는 1개 또는 2개, 특히 1개의 히드록실 라디칼에 의해 치환된 C2-C8알킬렌에 대하여 상기 제시된 상응 라디칼이다.
C4-C36아실옥시알킬렌은 바람직하게는 C1-C20아실옥시-C3-C10알킬렌이다. C4-C36아실옥시알킬렌인 임의의 치환기의 예는 하기 화학식의 기:
Figure 112018118039533-pct00002
(여기서 Y는 C1-C20알킬임), 예컨대 하기 화학식의 기이다.
Figure 112018118039533-pct00003
G1, G2, G3 및 G4는 바람직하게는 C1-C4알킬, 특히 메틸 또는 에틸이다. 더욱 바람직하게는, G1 및 G3는 메틸이며, G2 및 G4는 에틸이다.
G5 및 G6은 바람직하게는 수소 또는 메틸이다. 더욱 바람직하게는 G5는 수소이며 G6은 메틸이다.
X는 바람직하게는 수소, C1-C18알킬, -O-C1-C18알킬, -NH-C1-C18알킬 또는 -N(C1-C6알킬)2, 특히 수소 또는 C1-C18알킬이다. 더욱 바람직하게는 X는 C1-C4알킬, 특히 메틸이다.
n은 1인 것이 바람직하다.
또한, n은 1이고 R1은 C2-C8알킬렌 또는 C4-C36아실옥시알킬렌, 특히 C4-C36아실옥시알킬렌인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, n은 1이고 R1은 화학식 (2)의 화합물, 특히 화학식 (2a)의 화합물이다.
화학식 (1)의 화합물은 하기 화학식의 화합물인 것이 매우 바람직하다.
Figure 112018118039533-pct00004
화학식 (3)의 화합물은 보통 C16-C18알킬 라디칼들의 혼합물을 포함하지만, 알킬 라디칼들 중 1종만을 함유할 수도 있다.
화학식 (1)의 화합물은 알려져 있으며, 예를 들면 WO 01/90113호에 제시되어 있는 바와 같은 공지의 방법에 따라 제조될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 중합체 도메인 a)는 화학식 (3)의 화합물을 포함하고, 중합체 도메인 b)에는 화학식 (1)의 화합물이 없으며, 여기서,
G1, G2, G3 및 G4는 각각 서로 독립적으로 C1-C4알킬이거나, 또는 G1과 G2가 함께, 또는 G3와 G4가 함께 펜타메틸렌이고;
G5 및 G6은 각각 서로 독립적으로 수소 또는 C1-C4알킬이고;
X는 수소, C1-C18알킬, C2-C18알케닐, -O-C1-C18알킬, -NH-C1-C18알킬, -N(C1-C6알킬)2; 페닐, 페녹시 또는 -NH-페닐이고,
n은 1 또는 2이며,
n이 1인 경우, R1은 C2-C8알킬렌 또는 C2-C8히드록시알킬렌 또는 C4-C36아실옥시알킬렌이거나, 또는
n이 2인 경우, R1은 (-CH2)2C(CH2-)2이다.
2성분 섬유는, 섬유의 길이를 따라서 친밀하게 부착된 적어도 2개의 별개의 중합체 도메인 a) 및 b)를 포함하는 섬유를 의미한다. 이는 적어도 2개의 중합체 도메인이 2성분 섬유의 단면을 가로질러 섬유의 길이를 따라서 별개의 구역에 배열된다는 것을 의미한다. 3개 또는 4개의 중합체 도메인과 같이, 2개를 초과하는 중합체 도메인이 존재할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 2개의 중합체 도메인만을 갖는 것들이 바람직하다. 중합체 도메인은 사용된 중합체 및/또는 중합체에 존재하는 첨가제로 인하여 서로 구별될 수 있다.
본 발명의 2성분 섬유는 임의의 형상을 가질 수 있어서, 특정 형상으로 제한되지 않는다. 그와 같은 형상의 예는 병렬형(side-by-side); 시스-코어(sheath-core), 오렌지, 및 매트릭스 및 피브릴 유형이며, 문헌 [Fahrbach, E., Schaut, G. and Weghmann, A., 2000, Nonwoven Fabrics, Figure 3, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry]에 예시되어 있다. 바람직한 것은 시스-코어 유형의 2성분 섬유 및 병렬형 유형의 2성분 섬유, 특히 시스-코어 유형의 2성분 섬유이다.
시스-코어 유형의 2성분 섬유와 관련하여서는, 중합체 도메인 a)가 시스를 형성하고 중합체 도메인 b)가 코어를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 2성분 섬유는 바람직하게는 5 내지 95 중량%의 중합체 도메인 a) 및 5 내지 95 중량%의 중합체 도메인 b)를 포함한다. 특히 바람직한 것은 10 내지 90 중량%의 중합체 도메인 a) 및 10 내지 90 중량%의 중합체 도메인 b), 특히 20 내지 80 중량%의 중합체 도메인 a) 및 20 내지 80 중량%의 중합체 도메인 b)를 포함하는 2성분 섬유이다. 매우 바람직한 것은 30 내지 70 중량%의 중합체 도메인 a) 및 30 내지 70 중량%의 중합체 도메인 b)를 포함하는 2성분 섬유이다. 모든 백분율은 2성분 섬유의 중량 기준이다.
본 발명 2성분 섬유의 직경은 부직 재료의 제조에 적합한 임의의 직경일 수 있다. 직경은 1 내지 50 마이크로미터의 범위, 바람직하게는 1 내지 20 마이크로미터의 범위, 가장 바람직하게는 1 내지 10 마이크로미터의 범위일 수 있다. 비-원형 2성분 섬유, 예를 들면 삼엽형(trilobal) 또는 X-형상 섬유의 경우, 직경은 섬유의 외부 가장자리를 둘러싸는 원을 가로질러 측정된다.
본 발명의 2성분 섬유는 관련 기술분야에 알려져 있으며, 2성분 섬유를 제조하는 데에 적합한 관련 기술분야 공지의 어떠한 방법에 의해서도 제조될 수 있다. 예를 들면, 2성분 섬유는 동일한 방사구로부터 2종의 중합체를 압출하여 둘 다의 중합체가 동일한 필라멘트 내에 함유되도록 하는 것에 의해 제조될 수 있다.
바람직하게는, 중합체 도메인들은 열가소성 중합체이다. 더욱 바람직하게는, 중합체 도메인들, 특히 중합체 도메인 a) 및 b)는 서로 독립적으로 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리이미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카르보네이트 또는 폴리스티렌 중합체, 특히 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리카르보네이트 또는 폴리스티렌 중합체이다.
올레핀의 중합체의 예는 모노올레핀 및 디올레핀, 예를 들면 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리부트-1-엔, 폴리-4-메틸펜트-1-엔, 폴리비닐시클로헥산, 폴리이소프렌 또는 폴리부타디엔, 뿐만 아니라 시클로올레핀 예를 들면 시클로펜텐 또는 노르보르넨의 중합체, 폴리에틸렌 (이는 임의로 가교될 수 있음), 예를 들면 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 고밀도 및 고분자량 폴리에틸렌 (HDPE-HMW), 고밀도 및 초고분자량 폴리에틸렌 (HDPE-UHMW), 중밀도 폴리에틸렌 (MDPE), 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE), (VLDPE) 및 (ULDPE)이다.
폴리올레핀, 즉 선행 단락에서 예시된 모노올레핀들의 중합체, 바람직하게는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌은 여러 방법들에 의해, 특히 하기 방법들에 의해 제조될 수 있다:
a) (보통 고압 및 승온 하의) 라디칼 중합,
b) 보통 주기율표 IVb, Vb, VIb 또는 VIII 족의 1종 또는 1종을 초과하는 금속을 함유하는 촉매를 사용하는 촉매 중합. 이러한 금속은 보통, 통상적으로 π-배위 또는 σ-배위될 수 있는 산화물, 할로겐화물, 알콜레이트, 에스테르, 에테르, 아민, 알킬, 알케닐 및/또는 아릴인, 1개 또는 1개를 초과하는 리간드를 함유한다. 이러한 금속 착물은 유리(free) 형태일 수 있거나, 또는 기재, 통상적으로는 활성화된 마그네슘 클로라이드, 티타늄(III) 클로라이드, 알루미나 또는 산화 규소상에 고정될 수 있다. 이러한 촉매는 중합 매질에 가용성이거나 불용성일 수 있다. 촉매는 그 자체로 중합에 사용될 수 있거나, 또는 통상적으로 금속 알킬, 금속 수소화물, 금속 알킬 할로겐화물, 금속 알킬 산화물 또는 금속 알킬옥산인 추가적인 활성화제가 사용될 수 있는데, 상기 금속은 주기율표 Ia, IIa 및/또는 IIIa 족의 원소이다. 이러한 활성화제는 추가적인 에스테르, 에테르, 아민 또는 실릴 에테르 기를 사용하여 편리하게 개질될 수 있다. 이러한 촉매 시스템은 보통 필립스(Phillips), 스탠다드 오일 인디애나(Standard Oil Indiana), 지글러(Ziegler) (-나타(Natta)), TNZ (듀폰(DuPont)), 메탈로센 또는 단일 좌위 촉매 (SSC)로 명명되어 있다.
폴리올레핀들의 혼합물의 예는 폴리프로필렌과 폴리이소부틸렌의 혼합물, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 혼합물 (예를 들면 PP/HDPE, PP/LDPE) 및 여러 유형의 폴리에틸렌들의 혼합물 (예를 들면 LDPE/HDPE)이다.
모노올레핀 및 디올레핀의 서로 간의 또는 다른 비닐 단량체와의 공중합체의 예는, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE) 및 그와 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)의 혼합물, 프로필렌/부트-1-엔 공중합체, 프로필렌/이소부틸렌 공중합체, 에틸렌/부트-1-엔 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/메틸펜텐 공중합체, 에틸렌/헵텐 공중합체, 에틸렌/옥텐 공중합체, 에틸렌/비닐시클로헥산 공중합체, 에틸렌/시클로올레핀 공중합체 (예컨대 에틸렌/노르보르넨 예컨대 COC), 에틸렌/1-올레핀 공중합체 (여기서 1-올레핀은 계내 생성됨); 프로필렌/부타디엔 공중합체, 이소부틸렌/이소프렌 공중합체, 에틸렌/비닐시클로헥센 공중합체, 에틸렌/알킬 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/알킬 메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 또는 에틸렌/아크릴산 공중합체 및 이들의 염 (이오노머), 뿐만 아니라 에틸렌과, 프로필렌 및 디엔 예컨대 헥사디엔, 디시클로펜타디엔 또는 에틸리덴-노르보르넨의 삼원공중합체; 및 이와 같은 공중합체들의 서로 간의 및 상기 1)에서 언급된 중합체들과의 혼합물, 예를 들면 폴리프로필렌/에틸렌-프로필렌 공중합체, LDPE/에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 (EVA), LDPE/에틸렌-아크릴산 공중합체 (EAA), LLDPE/EVA, LLDPE/EAA 및 교호 또는 랜덤 폴리알킬렌/일산화 탄소 공중합체, 및 이들과 다른 중합체, 예를 들면 폴리아미드의 혼합물이다.
폴리스티렌의 예는 폴리(p-메틸스티렌), 폴리(α-메틸스티렌)이다.
폴리아미드는 디아민과 디카르복실산으로부터, 및/또는 아미노카르복실산 또는 상응하는 락탐으로부터 유래하는 폴리아미드 및 코폴리아미드, 예를 들면 폴리아미드 4, 폴리아미드 6, 폴리아미드 6/6, 6/10, 6/9, 6/12, 4/6, 12/12, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, m-크실렌 디아민 및 아디프산으로부터 출발한 방향족 폴리아미드; 개질제로서의 엘라스토머의 존재 또는 부재 하에 헥사메틸렌디아민 및 이소프탈산 또는/및 테레프탈산으로부터 제조된 폴리아미드, 예를 들면 폴리-2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 테레프탈아미드 또는 폴리-m-페닐렌 이소프탈아미드; 및 또한 상기 언급된 폴리아미드와, 폴리올레핀, 올레핀 공중합체, 이오노머 또는 화학 접합된 또는 그라프팅된 엘라스토머, 또는 폴리에테르, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 또는 폴리테트라메틸렌 글리콜의 블록 공중합체; 뿐만 아니라 EPDM 또는 ABS를 사용하여 개질된 폴리아미드 또는 코폴리아미드; 및 가공 동안 축합된 폴리아미드 (RIM 폴리아미드 시스템)일 수 있다.
폴리에스테르는 디카르복실산 및 디올로부터, 및/또는 히드록시카르복실산 또는 상응하는 락톤으로부터 유래할 수 있는데, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리-1,4-디메틸올시클로헥산 테레프탈레이트, 폴리알킬렌 나프탈레이트 (PAN) 및 폴리히드록시벤조에이트, 뿐만 아니라 히드록실-종결 폴리에테르로부터 유래하는 블록 코폴리에테르 에스테르; 및 또한 폴리카르보네이트 또는 MBS를 사용하여 개질된 폴리에스테르이다.
폴리카르보네이트의 경우, 폴리에스테르 카르보네이트가 거명될 수도 있다.
중합체 도메인 a) 및 b) 중 적어도 1개는 폴리올레핀인 것이 바람직하다. 다른 중합체 도메인의 중합체와 관련하여서는, 상기 제시된 정의 및 선호도가 적용될 수 있다.
중합체 도메인 a) 및 b) 각각은 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌, 더욱 바람직하게는 폴리프로필렌인 것이 매우 바람직하다.
상기 언급된 바와 같이, 중합체 도메인들은 사용된 중합체 및/또는 중합체에 존재하는 첨가제로 인하여 서로 구별될 수 있다. 적어도 2개의 별개의 중합체 도메인은 화학적으로 상이할 수 있거나, 또는 그들이 화학적으로 동일한 중합체일 수 있으나, 상이한 물리적 특성, 예컨대 택틱성(tacticity), 고유 점도, 용융 점도, 다이 팽윤(die swell), 밀도, 결정화도, 및 융점 또는 연화점을 가질 수 있다. 중합체 도메인 a) 및 b)는 동일한 화학적 유형의 중합체, 예컨대 폴리프로필렌을 포함하며, 중합체 도메인 a)에서의 화학식 (1)의 화합물의 존재와 관련하여 서로 구별되는 것이 바람직하다. 매우 바람직한 것은 중합체 도메인 a) 및 b)의 중합체가 화학적으로 동일한 중합체이고, 또한 동일한 물리적 특성을 갖는 것이다.
상기 중합체 도메인들은 보통 주로 통상적인 첨가제를 포함할 수 있는 중합체로 구성된다. 예를 들면, 중합체 도메인은 각 중합체 도메인의 중량 기준으로 적어도 60 중량%, 특히 적어도 70 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 80 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 90 중량%의 중합체를 포함한다.
중합체의 통상적인 첨가제는 예를 들면 산화방지제, 가공 안정화제, 광 안정화제, UV 흡수제, 충전제, 강화제, 안료, 금속 탈활성화제, 가소제, 윤활제, 유화제, 레올로지 첨가제, 촉매, 유량-제어제, 광학 증백제, 방염제, 대전방지제 및 발포제이다.
도메인 a)는 메르캅탄 또는 퍼옥시드를 포함하는 것이 바람직하다. 그와 같은 경우, 메르캅탄과 퍼옥시드 중량 합계 대 화학식 (1)의 화합물 중량의 비는 1:100 내지 100:1, 특히 1:10 내지 10:1인 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 도메인 b)에는 메르캅탄 및 퍼옥시드가 없다.
도메인 a)는 메르캅탄 또는 퍼옥시드를, 메르캅탄과 퍼옥시드 중량 합계 대 화학식 (1)의 화합물 중량의 비 1:100 내지 100:1, 특히 1:10 내지 10:1로 포함하고, 도메인 b)에는 메르캅탄 및 퍼옥시드가 없는 것이 매우 바람직하다.
메르캅탄은 바람직하게는 하기 화학식의 화합물이다.
Figure 112018118039533-pct00005
여기서 R은 비치환이거나 히드록시 또는 -SH 기에 의해 치환된 C1-C40알킬이다. R은 바람직하게는 비치환 C1-C40알킬, 특히 C8-C40알킬, 더욱 바람직하게는 C8-C18알킬이다. 예로는, 옥타데칸티올이 언급된다.
통상적인 퍼옥시드는 2,5-디메틸-2,5-비스(tert-부틸-퍼옥시)헥산 (DHBP, 예를 들면 루페록스(Luperox) 101 및 트리고녹스(Trigonox) 101이라는 상표명 하에 판매되고 있음), 2,5-디메틸-2,5-비스(tert-부틸-퍼옥시)헥신-3 (DYBP, 예를 들면 루페록스 130 및 트리고녹스 145라는 상표명 하에 판매되고 있음), 디쿠밀-퍼옥시드 (DCUP, 예를 들면 루페록스 DC 및 페르카독스(Perkadox) BC라는 상표명 하에 판매되고 있음), 디-tert-부틸-퍼옥시드 (DTBP, 예를 들면 트리고녹스 B 및 루페록스 Di라는 상표명 하에 판매되고 있음), tert-부틸-쿠밀-퍼옥시드 (BCUP, 예를 들면 트리고녹스 T 및 루페록스 801이라는 상표명 하에 판매되고 있음), 비스(tert-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠 (DIPP, 예를 들면 페르카독스 14S 및 루페록스 DC라는 상표명 하에 판매되고 있음), 3,6,9-트리에틸-3,6,9-트리메틸-1,4,7-트리퍼옥소난 (예를 들면 트리고녹스 301이라는 상표명 하에 판매되고 있음), 디(tert-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠 (예를 들면 페르카독스 14S-FL이라는 상표명 하에 판매되고 있음), 디세틸 퍼옥시디카르보네이트 (예를 들면 페르카독스 24L이라는 상표명 하에 판매되고 있음) 및 tert-부틸 모노퍼옥시말레에이트 (예를 들면 페르카독스 PF-DBM25라는 상표명 하에 판매되고 있음)이다.
바람직한 퍼옥시드는 2,5-디메틸-2,5-비스(tert-부틸-퍼옥시)헥산 (DHBP), tert-부틸쿠밀-퍼옥시드 (BCUP) 및 3,6,9-트리에틸-3,6,9-트리메틸-1,4,7-트리퍼옥소난, 특히 2,5-디메틸-2,5-비스(tert-부틸-퍼옥시)헥산 (DHBP) 및 3,6,9-트리에틸-3,6,9-트리메틸-1,4,7-트리퍼옥소난이다.
화학식 (1)의 화합물은 중합체 도메인 a)의 중량 기준 0.0001 내지 5 중량%, 특히 0.001 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%의 양으로 중합체 도메인 a)에 존재하는 것이 바람직하다. 매우 바람직한 것은 0.001 내지 0.5 중량%의 양이다.
본원에서 사용되는 부직 직물에는 웹(web)도 포함될 수 있는데, 기계식 상호-맞물림 섬유의 규칙적인 패턴과 달리 지향성으로 또는 무작위로 배향되며 마찰 및/또는 응집 및/또는 접착에 의해 접합되는 개별 섬유, 필라멘트 또는 실(thread)의 직물 구조를 의미할 수 있는 바, 다시 말하자면 그것은 직조되거나 편직된 직물이 아니다. 부직 직물의 예에는 스펀본드(spunbond) 연속 필라멘트 웹, 카디드(carded) 웹, 에어-레이드(air-laid) 웹 및 웨트-레이드(wet-laid) 웹이 포함된다. 적합한 접합 방법에는 열 접합, 화학적 또는 용매 접합, 수지 접합, 기계식 니들링(needling), 수압 니들링, 봉합접합(stitchbonding) 등이 포함된다. 이에 대한 개관이 문헌 [Fahrbach, E., Schaut, G. and Weghmann, A., 2000, Nonwoven Fabrics, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry]에 제시되어 있다.
본 발명의 추가적인 대상은,
i) 적어도 2종의 중합체를 개별적으로 용융시키며, 여기서 제1 중합체는 상기 정의된 바와 같은 화학식 (1)의 화합물을 포함하고, 제2 중합체에는 화학식 (1)의 화합물이 없는 것이고,
ii) 복수의 2성분 섬유를 형성시키도록 구성된 방사구 오리피스를 통하여 적어도 2종의 중합체를 유도하고,
iii) 섬유로부터 층을 형성시키는 것
을 포함하는, 섬유의 길이를 따라서 친밀하게 부착된 적어도 2개의 별개의 중합체 도메인 a) 및 b)를 갖는 2성분 섬유를 포함하는 부직 직물을 제조하는 방법이다.
방법과 관련하여서는, 이전에 제시된 정의 및 선호도가 적용될 수 있다.
상기 방법에 있어서, 섬유는 그에 따라 용융된 중합체가 압출되고 방사구 오리피스를 통하여 가압되는 용융 방사 공정에 의해 각 중합체로부터 방사된다.
보통, 부직 직물은 그에 따라 용융 방사 공정에 의해 각 중합체로부터 섬유가 방사된 다음 직접 웹으로 분산되는 공정으로 제조된다. 예를 들면, 섬유는 스크린 또는 벨트와 같은 수집 표면상에 무작위로 레이드된다. 웹은 고온-롤 캘린더링(hot-roll calendering)에 의하거나 승압에서 포화-증기실로 웹을 통과시키는 것에 의하는 것과 같이, 관련 기술분야에 알려져 있는 방법에 의해 접합될 수 있다.
용융 방사 공정의 온도는 예를 들면 해당 중합체의 융점을 50 내지 150℃ 상회한다.
종종, 2성분 섬유를 포함하는 웹의 열적 접합 (열접합)이 바람직하다. 접촉 열 및 압력과에 의한 접합은 가장 중요한 접합 방법이다. 캘린더(calender) 접합에서는, 기계 너비 전체에 걸쳐 균일한 압력 분포를 갖는 2개의 가열된 롤 사이에서 웹이 접합된다. 면 접합(area bonding)에서는, 최종 제품의 중량 및 요구되는 품질에 따라 강철-강철 롤들 뿐만 아니라 강철-코팅 롤 (예컨대 면 또는 규소로 코팅됨)의 쌍이 사용된다. 점 접합(point bonding)의 경우, 조각 롤이 사용된다. 또한, 고온 공기에 의한 열적 활성화도 거명될 수 있다. 열접합을 위한 온도는 예를 들면 해당 중합체의 융점을 5 내지 40℃ 하회한다.
본 발명의 추가적인 대상은 섬유의 길이를 따라서 친밀하게 부착된 적어도 2개의 별개의 중합체 도메인 a) 및 b)를 포함하는 2성분 섬유이며, 여기서
- 중합체 도메인 a)는 화학식 (1)의 화합물을 포함하고,
Figure 112018118039533-pct00006
여기서,
G1, G2, G3 및 G4는 각각 서로 독립적으로 C1-C4알킬이거나, 또는 G1과 G2가 함께, 또는 G3와 G4가 함께 펜타메틸렌이고;
G5 및 G6은 각각 서로 독립적으로 수소 또는 C1-C4알킬이고;
X는 수소, C1-C18알킬, C2-C18알케닐, C2-C18알키닐, -O-C1-C18알킬, -NH-C1-C18알킬, -N(C1-C6알킬)2; 페닐, 페녹시 또는 -NH-페닐이고,
n은 1 또는 2이며,
n이 1인 경우, R1은 C2-C8알킬렌 또는 C2-C8히드록시알킬렌 또는 C4-C36아실옥시알킬렌이거나, 또는
n이 2인 경우, R1은 (-CH2)2C(CH2-)2이고;
- 중합체 도메인 b)에는 화학식 (1)의 화합물이 없다.
상기 2성분 섬유와 관련하여서는, 이전에 제시된 정의 및 선호도가 적용될 수 있다.
도메인 a) 및 b) 중 1개만이 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 특유의 2성분 섬유를 포함하는 본 발명에 따른 부직 직물은 인장 강도 및 신율과 관련하여 개선된 특성을 나타낸다.
인장 강도 및 신율과 관련하여 개선된 특성은 예를 들면 부직 직물의 제조에 있어서 중요한 것이며, 그의 제조가 다수의 단계를 포함하고, 향상된 인장 강도 또는 신율이 해당 단계들을 더 잘 극복하도록 돕기 때문이다.
중요한 것은 더 높은 인장 강도가 여전히 우수한 제품의 기계적 성능을 유지하면서도 예컨대 중량을 감소시키는 옵션을 부직 직물 제조업체에게 제공한다는 것이다.
또한, 2성분 섬유에서 도메인 a) 및 b) 중 1개만이 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 경우, 뚜렷하게 더 적은 양의 화학식 (1)의 화합물이 사용될 수 있다.
추가적인 중요한 측면은 가공 안전성이다. 부직 직물의 제조 공정은 더 온건한 조건 하에 더 낮은 열접합 온도에서 전개하는 것이 바람직하다. 그렇게 할 수 있기 위해서는, 더 낮은 열접합 온도에서 여전히 우수한 인장 강도 및 신율과 같은 기계적 특성이 수득되어야 한다. 이는 열접합 온도를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 에너지 절감은 이차적인 이익이 될 것이다.
하기 실시예는 본 발명을 예시한다.
실시예
A) 부직물의 제조
미터 길이 당 대략 6800개의 구멍을 보유하는 단일 빔(beam)이 구비된 1 m 너비 레이코필(Reicofil) 4 라인 상에서, 하기 제시된 바와 같이 제조된 첨가제의 존재 또는 부재 하에 폴리프로필렌 (보레알리스(Borealis)로부터 구입가능한 폴리프로필렌 HG475FB)을 사용하여 스펀본드(spunbond) 부직물을 제조하였다. 구멍들은 0.6 mm의 직경을 가졌다. 구멍 당 처리량은 0.6 g/분으로 설정하였다. 상기 라인은, 중합체 중 30 중량%가 시스에 있고 중합체 중 70 중량%가 코어에 있는 시스-코어 구성을 가졌다. 첨가제-함유 섬유는 첨가제를 시스 중에만 포함하거나, 또는 비교 목적으로 전체 섬유 중에 포함하였다. 또한 비교용으로, 둘 다의 도메인에 첨가제가 없는 섬유를 제조하였다. 부직물은 각각 17 g/m2 (라인 속도: 235 m/분) 및 70 g/m2 (라인 속도: 57 m/분)의 직물 중량으로 제조하였다. 목표 필라멘트 섬도(fineness)는 2 dtex (dtex는 섬유 선형 질량 밀도의 측정 단위이며, 10000 미터 당 그램으로 나타낸 질량으로 정의됨)이었다. 엠보싱 롤을 사용하여 열적으로 부직물을 접합시켰다.
상기 제시되고 하기 표들에 나타낸 첨가제는 0.5 중량%의 화학식 (3) 화합물 및 99.5 중량%의 폴리프로필렌을 포함하는 혼합물을 나타낸다. 그와 같은 혼합물은 베르스토르프(Berstorff) 이축 스크류 압출기 25X32D에서 200℃로 화학식 (3)의 화합물을 폴리프로필렌 캐리어 (모플렌(Moplen) HP 561R)와 혼합하는 것에 의해 제조하였다.
1개의 중합체 도메인에만 첨가제가 사용되는 경우, 제시된 첨가제의 양은 해당 중합체 도메인만의 중량 (이는 실시예에서 시스 부분의 중량임) 기준이다.
둘 다의 중합체 도메인에 첨가제가 사용되는 경우, 제시된 첨가제의 양은 둘 다의 중합체 도메인의 중량 합계 (이는 실시예에서 시스와 코어 부분의 중량 합계임) 기준이다.
추가적인 가공 조건을 하기에 제시하였다:
- 압출기 온도는 레이코필 4 라인 상에서의 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌/첨가제 블렌드의 압출에 사용되는 온도이며, 모든 실시예에서 250℃였음;
- 다이 온도는 다이 상에서의 중합체의 온도이며, 모든 실시예에서 250℃였음;
- 캐빈 압력은 다이 이후 및 아래의 캐빈에서의 압력이며, 모든 실시예에서 4500 Pa이었음;
- 조각 롤 및 평활 롤은 이들 사이로 섬유 웹이 통과되는 롤이었음;
- 닙(nip) 압력은 조각 롤과 평활 롤 사이의 압력이며, 모든 실시예에서 80 N/mm이었음.
B) 기계적 특성의 평가
DIN EN 29073-3에 따라 100 mm의 샘플 클램핑 길이, 50 mm의 샘플 너비, 200 mm/분의 진행도 (변형 속도)를 사용하여 부직 직물의 기계적 특성들을 측정하였다.
인장 강도 MD 및 신율 MD는 기계 방향으로 측정된 해당 최대값이다.
인장 강도 MC 및 신율 MC는 기계 방향에 수직인 방향으로 측정된 해당 최대값이다.
C) 결과
표 1 (부직물의 직물 중량: 70 g/m2)
조각 롤의 온도: 153℃
평활 롤의 온도: 150℃
Figure 112018118039533-pct00007
표 2 (부직물의 직물 중량: 70 g/m2)
조각 롤의 온도: 147℃
평활 롤의 온도: 144℃
Figure 112018118039533-pct00008
표 3 (부직물의 직물 중량: 17 g/m2)
조각 롤의 온도: 153℃
평활 롤의 온도: 150℃
Figure 112018118039533-pct00009
상기 결과는, 본 발명에 따르면, 첨가제가 없는 것의 사용 또는 전체 섬유에서의 첨가제의 사용과 비교하였을 때, 기계적 특성과 관련하여 상당히 더 우수한 결과가 수득될 수 있다는 본 발명의 장점을 분명하게 입증하고 있다. 이는 예를 들면 여전히 우수한 제품의 기계적 성능을 유지하면서도 중량을 감소시키는 옵션을 부직 직물 제조업체에게 제공한다.
전체 섬유에서의 첨가제의 사용에 비해, 1개의 중합체 도메인 만에서의 사용은 뚜렷하게 더 적은 양의 첨가제의 사용을 가능하게 한다.
또한, 데이터는 더 온건한 조건 하에, 더 낮은 열접합 온도 (조각 롤 및 평활 롤의 온도 참조)에서 공정을 전개할 수 있다는 가공 안전성의 향상도 분명하게 보여주고 있다. 더 낮은 열접합 온도에서 여전히 우수한 기계적 특성이 수득되며, 이는 결과적으로 열접합 온도를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 에너지 절감은 이차적인 이익이 될 것이다.

Claims (14)

  1. 2성분 섬유를 포함하는 부직 직물이며, 여기서 2성분 섬유는 섬유의 길이를 따라서 친밀하게 부착된 적어도 2개의 별개의 중합체 도메인 a) 및 b)를 포함하고,
    - 중합체 도메인 a)는 화학식 (1)의 화합물을 포함하고,
    Figure 112018118039533-pct00010

    여기서,
    G1, G2, G3 및 G4는 각각 서로 독립적으로 C1-C4알킬이거나, 또는 G1과 G2가 함께, 또는 G3와 G4가 함께 펜타메틸렌이고;
    G5 및 G6은 각각 서로 독립적으로 수소 또는 C1-C4알킬이고;
    X는 수소, C1-C18알킬, C2-C18알케닐, -O-C1-C18알킬, -NH-C1-C18알킬, -N(C1-C6알킬)2; 페닐, 페녹시 또는 -NH-페닐이고,
    n은 1 또는 2이며,
    n이 1인 경우, R1은 C2-C8알킬렌 또는 C2-C8히드록시알킬렌 또는 C4-C36아실옥시알킬렌이거나, 또는
    n이 2인 경우, R1은 (-CH2)2C(CH2-)2이고;
    - 중합체 도메인 b)에는 화학식 (1)의 화합물이 없는 것인
    부직 직물.
  2. 제1항에 있어서, G1, G2, G3 및 G4가 C1-C4알킬인 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 부직 직물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, n이 1이고 R1이 C4-C36아실옥시알킬렌인 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 부직 직물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, X가 수소 또는 C1-C18알킬인 화학식 (1)의 화합물을 포함하는 부직 직물.
  5. 제1항에 있어서, 하기 화학식의 화합물을 포함하는 부직 직물.
    Figure 112018118039533-pct00011
  6. 제1항에 있어서, 중합체 도메인 a)가 하기 화학식의 화합물을 포함하고,
    Figure 112018118039533-pct00012

    중합체 도메인 b)에는 화학식 (1)의 화합물이 없는 것인
    부직 직물.
  7. 제1항, 제2항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 도메인 a) 및 b)가 서로 독립적으로 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리이미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카르보네이트 또는 폴리스티렌인 부직 직물.
  8. 제1항, 제2항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 도메인 a) 및 b) 중 적어도 1개가 폴리올레핀인 부직 직물.
  9. 제1항, 제2항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 도메인 a) 및 b) 각각이 폴리올레핀인 부직 직물.
  10. 제1항, 제2항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 도메인 a) 및 b) 각각이 폴리프로필렌인 부직 직물.
  11. 제1항, 제2항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 (1)의 화합물이 0.001 내지 5 중량%의 양으로 중합체 도메인 a)에 존재하는 것인 부직 직물.
  12. 제11항에 있어서, 화학식 (1)의 화합물이 0.001 내지 1 중량%의 양으로 중합체 도메인 a)에 존재하는 것인 부직 직물.
  13. i) 적어도 2종의 중합체를 개별적으로 용융시키며, 여기서 제1 중합체는 제1항에 정의된 바와 같은 화학식 (1)의 화합물을 포함하고, 제2 중합체에는 화학식 (1)의 화합물이 없는 것이고,
    ii) 복수의 2성분 섬유를 형성시키도록 구성된 방사구 오리피스를 통하여 적어도 2종의 중합체를 유도하고,
    iii) 섬유로부터 층을 형성시키는 것
    을 포함하는, 섬유의 길이를 따라서 친밀하게 부착된 적어도 2개의 별개의 중합체 도메인 a) 및 b)를 갖는 2성분 섬유를 포함하는 부직 직물을 제조하는 방법.
  14. 섬유의 길이를 따라서 친밀하게 부착된 적어도 2개의 별개의 중합체 도메인 a) 및 b)를 포함하는 2성분 섬유이며, 여기서
    - 중합체 도메인 a)는 화학식 (1)의 화합물을 포함하고,
    Figure 112018118039533-pct00013

    여기서,
    G1, G2, G3 및 G4는 각각 서로 독립적으로 C1-C4알킬이거나, 또는 G1과 G2가 함께, 또는 G3와 G4가 함께 펜타메틸렌이고;
    G5 및 G6은 각각 서로 독립적으로 수소 또는 C1-C4알킬이고;
    X는 수소, C1-C18알킬, C2-C18알케닐, -O-C1-C18알킬, -NH-C1-C18알킬, -N(C1-C6알킬)2; 페닐, 페녹시 또는 -NH-페닐이고,
    n은 1 또는 2이며,
    n이 1인 경우, R1은 C2-C8알킬렌 또는 C2-C8히드록시알킬렌 또는 C4-C36아실옥시알킬렌이거나, 또는
    n이 2인 경우, R1은 (-CH2)2C(CH2-)2이고;
    - 중합체 도메인 b)에는 화학식 (1)의 화합물이 없는 것인
    2성분 섬유.
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