KR19980019129A - 부직포 제조용 폴리올레핀 성형 조성물(Polyolefin molding composition for producing nonwovens) - Google Patents

부직포 제조용 폴리올레핀 성형 조성물(Polyolefin molding composition for producing nonwovens) Download PDF

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Abstract

본 발명은 고강도 부직포를 제조하기 위한 폴리올레핀 성형 조성물 및 부직포를 제조하기 위한 경제적이고 환경상 적합한 공정에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 부직포를 제조하기 위한 폴리올레핀 성형 조성물의 용도, 위생용 직물, 농업용 직물, 필터 직물, 건축용 직물로서의 부직포의 용도 및 직물 분야에서 사용하는 부직포의 용도에 관한 것이다.

Description

부직포 제조용 폴리올레핀 성형 조성물
본 발명은 고강도 부직포를 제조하기 위한 폴리올레핀 성형 조성물 및 부직포를 제조하기 위한 경제적이고 환경상 적합한 공정에 관한 것이다.
일반적으로 섬유, 필라멘트 및 부직포를 제조하기 위해 폴리올레핀을 사용하는 것은 공지되어 있다. 이러한 용도는 EP-A 제0 028 844호에 기재되어 있다. 예를 들어 중합한 후에 이와 같은 용도를 위해 추가의 공정단계에서 주기적인 분해단계에 의해 컨디셔닝시켜야 하는 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌을 사용하는 용융 방사공정이 있다. CR(controlled rheology: 레올러지 조절된) 중합체로도 알려진 이러한 성형 조성물은 추가의 제조단계가 섬유의 제조비용을 추가시키고, 주기적인 분해단계에 의해 좋지 않은 냄새가 나고 공정중 방사 증기의 출현을 일으키는 저분자량 분획이 제공되는 심각한 단점이 있다.
더욱이 이러한 저분자량 분획은 생성물을 황변시킨다. 또한, 이러한 중합체는 티타늄 촉매를 사용하여 제조된다. 본래 이러한 중합체는 현저한 비율의 아택틱 폴리올레핀을, 예를 들어 원료물질이 폴리프로필렌인 경우 아택틱 폴리프로필렌을 함유하고, 또한 현저한 양의 클로린 및 티타늄 성분도 촉매잔사로서 함유한다. 잔류하는 회분중의 할로겐은 공정기기의 부식을 유도하는 반면, 티타늄은 중합체에 통상적으로 첨가되는 안정화제와 착화합물을 형성하는 경향이 있다. 이러한 착화합물의 색상은 당해 중합체에서 빈번하게 관찰되는 황색주조의 또 다른 원인이다.
아택틱 폴리올레핀의 비율뿐만 아니라 선행 기술에 따른 중합체는 오일-저분자량 이소택틱, 불완전한 이소택틱 또는 완전한 아택틱 중합체 또는 올리고머도 함유한다.
공정중에 이들 성분은, 예를 들어 방사공정중의 제트 플레이트에서 응집하는 경향이 있고 방울을 형성하여 섬유의 교락 또는 섬유 또는 필라멘트의 레이다운 표면의 문제 또는 필라멘트가 절단되는 심각한 외관상의 문제로 인해 제조공정을 현저히 방해한다.
이러한 문제점은 폴리올레핀 원료물질을 사용하는 메탈로센 촉매를 제조함으로써 제거된다. 액체 분자량 범위에서 분자량 분포가 좁은 폴리올레핀은 과산화물을 분해시킬 필요 없이 직접 중합에 의해 경제적으로 제조할 수 있다. 중합체는 임의의 올리고머성 오일 성분을 함유하지 않으며, 경우에 따라 아택틱 중합체를 거의 함유하지 않는다. 이러한 중합체는 EP-A 제0 600 461호 또는 WO 제94/28219호에 섬유 제조방법에 대해 기재되어 있다.
이러한 신규한 중합체-특히 중요하게는 폴리프로필렌-는 양호한 공정성능 이외에 이를 사용하여 제조되는 섬유 또는 필라멘트의 강도가 통상적인 폴리올레핀을 사용하는 경우 보다 더 높고, 가능한 방사속도가 더욱 빠르기 때문에 단위 시간 당 원료의 처리량이 현저히 높다. 또한, 선밀도가 더욱 낮은 섬유를 수득할 수 있다. 따라서, 메탈로센 촉매를 사용하여 제조되는 중합체는 생태학적으로 및 경제적으로 명백히 유리하다.
그러나, 실험에 따르면 섬유 및 필라멘트의 더욱 높아진 강도가 통상적인 열에 의한 접착공정 또는 열접착에 의한 추가의 공정에 있어서 현저히 강도가 더욱 높은 부직포를 형성하지 않는 것으로 나타났다.
메탈로센 촉매를 사용하는 성형 조성물의 개별 성분들의 제조방법은 EP-A 제537 686호, EP-A 제 549 900호, EP-A 제545 303호 및 EP-A 제576 970호로부터 공지되어 있다. 이들 성분은 고분자량의 이소택틱 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌 및 프로필렌 공중합체이다. 성형 조성물의 제조방법은 EP-A 제588 208호로부터 공지되어 있다.
본 발명의 목적은 개선된 고강도의 부직포를 제조하기 위한 폴리올레핀 성형 조성물 및 경제적이고 환경상 적합한 부직포를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명에 의해 2개 이상의 상이한 폴리올레핀을 포함하고 화학식 R9CH=CHR6(여기서, R9및 R6은 동일하거나 상이할 수 있고 각각 수소 또는 탄소수 1 내지 14의 알킬이거나 R9및 R6이 결합원자와 결합하여 환 시스템을 형성한다)의 올레핀을 중합 또는 공중합함으로써 제조되며 에틸렌 또는 공단량체로서 위에서 정의한 바와 같은 제2 올레핀을 0 내지 60중량% 함유하는, 부직포를 제조하기 위한 폴리올레핀 성형 조성물을 사용함으로써 성취된다. 특히 바람직하게는 폴리프로필렌 성형 조성물이다.
본 발명에 따른 부직포를 제조하기 위한 폴리올레핀 성형 조성물은 이소택틱도가 높은 하나 이상의 폴리올레핀을 포함하고 이소택틱도가 낮은 하나 이상의 추가의 폴리올레핀을 5 내지 60중량%, 바람직하게는 7 내지 50중량%, 특히 바람직하게는 10 내지 40중량% 포함한다. 여기서 폴리올레핀은 바람직하게는 폴리프로필렌이다.
이소택틱도가 낮은 폴리올레핀 대신에 성형 조성물 성분으로서 하나 이상의 공중합체를 사용할 수도 있다. 이러한 공중합체는 바람직하게는 통계학적으로 구조를 갖고 바람직하게는 에틸렌 또는 헥센 함량이 각각 0.5 내지 60중량%, 바람직하게는 1 내지 50중량%, 특히 바람직하게는 1.5 내지 40중량%인 프로필렌-에틸렌 또는 프로필렌-헥센 공중합체이다.
본 발명에 따른 부직포를 제조하기 위한 폴리올레핀 성형 조성물에 있어서, MFI(230/2.16)는 5 내지 1000dg/min, 바람직하게는 7 내지 300dg/min, 특히 바람직하게는 10 내지 100dg/min이고, GPC 중량 분자량(Mw)은 75,000 내지 350,000g/mol, 바람직하게는 100,000 내지 225,000g/mol, 특히 바람직하게는 120,000 내지 200,000g/mol이고, 중합체 분산도(Mw/Mn)는 1.8 내지 5.0, 바람직하게는 2.0 내지 4.0, 특히 바람직하게는 2.0 내지 3.0이고, 점도는 70 내지 250cm3/g, 바람직하게는 90 내지 200cm3/g, 특히 바람직하게는 110 내지 180cm3/g이다. 에테르 추출성 분획은 2중량% 미만, 바람직하게는 1중량% 미만, 특히 바람직하게는 0.5중량% 미만이다. 성형 조성물중 개개의 중합체는 융점, 이소택틱 블록 길이 및/또는 공단량체 함량에 있어서 상이하다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 성형 조성물은 개개의 폴리올레핀의 융점이 5℃ 이상, 바람직하게는 8℃, 특히 바람직하게는 10℃ 이상 차이나고, 성분 중의 하나의 이소택틱 블록 길이가 40이상, 바람직하게는 50 내지 200 이상이고, 다른 성분(들)의 이소택틱 블록 길이가 10 내지 80, 바람직하게는 15 내지 70이고, 성형 조성물중 성분의 블록 길이의 차이가 5 이상, 바람직하게는 10, 특히 바람직하게는 15 이상인 성형 조성물이다. 블록 길이가 상이한 중합체의 혼합물은 하나 이상의 중합체의 이소택틱 블록 길이가 50 내지 200이고 기타의 중합체(들)가 공단량체(공단량체들) 함량이 0.5 내지 60중량%, 바람직하게는 1 내지 50중량%, 특히 바람직하게는 1.5 내지 40중량%인 공중합체일 수 있다. 바람직한 공중합체는 에틸렌 및 헥센이다. 본 발명에 따라 사용되는 중합체의 공통적인 특징은 용융범위가 넓다는 것이다.
추가의 바람직한 본 발명의 실시양태는 성형 조성물에 있어서 개개의 성분들의 혼합물의 형태를 형성하는 것으로서 이들 각각에 있어서 하나 이상의 중합체의 구조가 이소택틱 구조이고 이소택틱 블록 길이가 40 내지 200이고, 성형 조성물의 추가의 중합체 성분의 구조가 신디오택틱이고 신디오택틱과 이소택틱 성분의 융점이 10℃ 이상, 바람직하게는 15℃ 차이나는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시양태는 부가제를 포함하는 성형 조성물이다. 부가제는 특히 핵제, 예를 들어 활석, 벤조산나트륨, 스테아르산 또는 소르비톨 유도체, 안정화제, 산화방지제, UV 흡착제, 광 차단제, 금속 비활성화제, 라디칼 포착제, 윤활제, 유화제, 안료, 형광증백제, 난연제 또는 대전 방지제와 같은 것이다.
본 발명의 성형 조성물은 개개의 성분들을 혼합하거나 직접 중합함으로써 제조할 수 있다. 중합체는 플라스틱 공정상 통상적인 방법에 따라 혼합될 수 있다. 한 양태는 고속 혼합기에서 소결시키는 것이고, 또다른 양태는 스크류상에 혼합기 및 반죽기가 바람직하게 장착된 압출기 또는 천연 및 합성고무 산업분야에 사용되는 형태의 반죽기를 사용하는 것이다. 가장 단순한 방법은 중합체 분말을 가능하게는 의에서 언급한 부가제와 함께 철저히 혼합하고 이어서 플라스틱 산업분야에 통상적인 형태의 압출기를 사용하여 압출시키는 것으로 이루어진다.
직접중합은 촉매 혼합물을 사용하거나 다단계 중합에 의해 성취되는데, 이 경우 온도, 압력, 수소함량, 공단량체 함량, 메탈로센 촉매형태 또는 조성물은 변할 수 있다. 선행 기술과 관련하여 중합은 용액, 현탁액 또는 기체 상에서 온도 0 내지 100℃ 및 단량체 압력 1 내지 100bar에서 수행된다. 메탈로센 촉매는 용액의 형태로 또는 지지체상에서 중합중에 및 중합 후에 사용될 수 있다.
본 발명의 성형 조성물은 메탈로센 촉매를 사용하여 제조된다. 더욱 특히 리간드로서 치환된 인데닐 시스템을 갖는 지르코노센이 사용된다. 신디오택틱 성분은 플루오레닐/Cp 지르코노센을 사용하여 제조된다.
따라서, 2개 이상의 다음 화학식 1의 메탈로센을 포함하는 전이금속 성분을 포함하는 촉매의 존재하에 중합을 수행한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
M1은 Zr, Hf 또는 Ti이고,
R1및 R2는 동일하거나 상이하고 각각 수소, C1-C10-알킬, C1-C10-알콕시, C6-C10-아릴, C6-C10-아릴옥시, C2-C10-알케닐, C7-C40-아릴알킬, C7-C40-알킬아릴, C8-C40-아릴알케닐 또는 할로겐이고, R3및 R4는 동일하거나 상이하고 각각 금속 원자 M1과 결합하여 샌드위치 구조를 형성할 수 있는, 치환되거나 치환되지 않은 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 사이드로카빌이고, R5는
[여기서, R11, R12및 R13은 동일하거나 상이하고 각각 수소, 할로겐, Si(알킬)3, Si(아릴)3, N(알킬)2, N(아릴)2, B(알킬)2, B(아릴)2, C1-C10-알킬, C1-C10-플루오로알킬, C6-C10-아릴, C6-C10-플루오로아릴, C1-C10-알콕시, C2-C10-알케닐, C7-C40-아릴알킬, C8-C40-아릴알케닐, C7-C40-알킬아릴, 또는 R11및 R12또는 R11및 R13이 함께 결합원자에 의해 결합하여 환을 형성하고 M2가 실리콘, 게르마늄 또는 주석이다]이고, R8및 R9는 동일하거나 상이하고 각각 R11에서 정의한 바와 같고, m 및 n이 동일하거나 상이하고 각각 0, 1 또는 2이지만 m과 n의 합이 0, 1 또는 2이다.
바람직한 화학식 1의 메탈로센에 있어서, M1은 Zr, Hf 또는 Ti, 바람직하게는 Zr 또는 Hf, 특히 바람직하게는 Zr이고, R1및 R2는 동일하거나 상이하고 각각 수소, C1-C10-알킬, 바람직하게는 C1-C3-알킬, C1-C10-알콕시, 바람직하게는 C1-C3-알콕시, C6-C10-아릴, 바람직하게는 C6-C8-아릴, C6-C10-아릴옥시, 바람직하게는 C6-C8-아릴옥시, C2-C10-알케닐, 바람직하게는 C2-C4-알케닐, C7-C40-아릴알킬, 바람직하게는 C7-C10-아릴알킬, C7-C40-알킬아릴, 바람직하게는 C7-C12-알킬아릴, C8-C40-아릴알케닐, 바람직하게는 C8-C12-아릴알케닐 또는 할로겐, 바람직하게는 염소이고, R3및 R4는 동일하거나 상이하고 각각 금속 원자 M1과 결합하여 샌드위치 구조를 형성할 수 있는, 치환되거나 치환되지 않은 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 사이드로카빌이고, R5는
, =BR11, =AIR11, -Ge-, -Sn-, -O-, -S-, =SO, =SO2, =NR11, =CO, =PR11또는 =P(O)R11[여기서, R11, R12및 R13은 동일하거나 상이하고 각각 수소, 할로겐, Si(메틸)3, Si(페닐)3, N(메틸)2, N(페닐)2, B(메틸)2, B(페닐)2, C1-C10-알킬, 바람직하게는 C1-C4-알킬, 특히 메틸, C1-C10-플루오로알킬, 바람직하게는 CF3, C6-C10-아릴, 바람직하게는 C6-C8-아릴, C6-C10-플루오로아릴, 바람직하게는 펜타플루오로페닐, C1-C10-알콕시, 바람직하게는 C1-C4-알콕시, 특히 메톡시, C2-C10-알케닐, 바람직하게는 C2-C4-알케닐, C7-C40-아릴알킬, 바람직하게는 C7-C10-아릴알킬, C8-C40-아릴알케닐, 바람직하게는 C8-C12-아릴알케닐 또는 C7-C40-알킬아릴, 바람직하게는 C7-C12-알킬아릴, 또는 R11및 R12또는 R11및 R13이 함께 결합원자에 의해 결합하여 환을 형성하고 M2가 실리콘, 게르마늄 또는 주석, 바람직하게는 실리콘 또는 게르마늄이다]이고, R5는 바람직하게는 =CR11R12, =SiR11R12, =GeR11R12, -O-, -S-, =SO, =PR11또는 =P(O)R11이고, R8및 R9는 동일하거나 상이하고 각각 R11에서 정의한 바와 같고, m 및 n이 동일하거나 상이하고 각각 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이지만 m과 n의 합이 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이다.
특히 바람직한 화학식 1의 메탈로센에 있어서, M1은 지르코늄이고, R1및 R2는 동일하거나 상이하고 각각 메틸 또는 염소이고, R3및 R4는 리간드가 R11, R12및 R13의 의미와 같은 추가의 치환체를 함유할 수 있는 인데닐, 사이클로펜타디에닐 또는 플루오레닐이며, 이때 당해 치환체는 상이할 수 있고 결합원자와 함께 결합하여 환을 형성할 수 있고, 특히 바람직한 치환체는 R4=R3=인데닐이고,
R5는
n과 m의 합은 0 또는 1이다.
특히 바람직한 화학식 1의 메탈로센은 실시양태에 나타낸다.
알킬은 직쇄 또는 측쇄 알킬이다. 할로겐(할로겐화된)은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드, 바람직하게는 불소 또는 염소를 의미한다.
키랄 메탈로센은 고도의 이소택틱성 폴리올레핀을 제조하기 위한 라세미체의 형태로 사용된다. 그러나, 순수한 R형태 또는 S형태도 사용할 수 있다. 이러한 순수한 입체 이성체 형태에 의해 광학 활성 중합체를 제조할 수 있다. 그러나 이러한 화합물에 있어서 중합 활성중심(금속원자)이 중심 금속원자에서 거울상 대칭으로 인한 키랄이 아니라서 고도의 이소택틱성 중합체를 형성할 수 없기 때문에 메조-형태의 메탈로센은 제거해야만 한다. 메조-형태가 제거되지 않는 경우, 이소택틱 중합체뿐만 아니라 아택틱 중합체도 형성된다. 특정한 적용분야-예를 들어 부드러운 부직포-에 있어서 이는 필수적으로 요구될 수 있다. 원칙적으로 입체 이성체를 분리시키는 것은 공지되어 있다. 규칙적인 CS대칭을 갖는 메탈로센은 신디오택틱 폴리올레핀의 제조에 적합하고, 특히 부드럽고 감촉이 좋은 부직포의 제조에 있어서 이의 사용이 추천된다.
화학식 1의 메탈로센은 원칙적으로 다음과 같은 반응식에 따라 제조될 수 있다.
[반응식 1]
사용되는 공촉매는 선형 타입에 대해서는 다음 화학식 2의 알루미녹산 및/또는 사이클릭 타입에 대해서는 다음 화학식 3의 알루미녹산이다.
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 2 및 3에서, R은 동일하거나 상이할 수 있고 각각 C1-C6-알킬, C1-C6-플루오로알킬, C6-C18-아릴, C6-C18-플루오로아릴 또는 수소이고, n은 0 내지 50, 바람직하게는 10 내지 35의 정수이고, 알루미녹산 성분은 추가로 화학식 AlR3의 화합물을 포함할 수 있다.
화학식 2 및 3에 있어서, 라디칼 R이 동일한 경우, 이들은 각각 메틸, 이소프로필, 이소부틸, 페닐 또는 벤질, 특히 바람직하게는 메틸이다.
화학식 2 및 3에 있어서, 라디칼 R이 상이한 경우, 이들은 각각 메틸 및 수소로 이루어지거나 메틸 또는 이소부틸로 이루어진 그룹 중에서 바람직하게 선택되며, 수소 또는 이소부틸은 바람직하게는 0.01 내지 40%(라디칼 R의 수)의 비율로 존재한다.
알루미녹산은 공지된 방법에 따라 여러 가지 방식으로 제조될 수 있다. 이러한 방법들 중의 하나는, 예를 들어 알루미늄 탄화수고 화합물 및/또는 하이드리도알루미늄 탄화수소 화합물을 불활성 용매(예: 톨루엔) 속에서 물(기체상, 고체, 액체 또는 결합된-예를 들어 결정 수로서)과 반응시키는 것을 포함한다. 상이한 알킬 그룹 R을 갖는 알루미녹산을 제조하기 위해 목적하는 조성물에 상응하는 비율로 2개의 상이한 알루미늄 트리알킬(AlR3+AlR'3)을 물과 반응시킨다[참조: S. Pasynkiewicz, Polyhedron 9 (1990) 429 and EP-A-302 424]. 알루미녹산 2 및 3의 세부구조는 공지되지 않았다.
제조방식과는 상관없이, 알루미녹산 용액은 유리형태로 존재하거나 부가물로서 존재하는, 다양한 함량의 전환되지 않은 알루미늄 출발 화합물을 포함한다.
알루미녹산 대신에 중합 공촉매는 알루미녹산 및 AlR3(여기서, R은 위에서 정의한 바와 같다)을 포함하는 혼합물일 수 있다.
메탈로센은 중합반응에 사용하기 전에 각각 개별적으로 또는 화학식 2 및/또는 3의 알루미녹산과의 혼합물로서 함께 예비 활성화시킬 수 있다. 이로써 중합 활성이 현저히 증가하고 중합체의 입자 형태(morphology)가 개선된다.
메탈로센의 예비 활성화는 용액 속에서 수행된다. 바람직하게는, 메탈로센을 고체로서 불활성 탄화수소 중에 알루미녹산 용액 속에 용해시킨다. 지방족 또는 방향족 탄화수소는 불활성 탄화수소로서 적합하다. 바람직하게는 톨루엔 또는 C6-C10-탄화수소를 사용하는 것이다.
용액중 알루미녹산의 농도는 전체 용액을 기준으로 하여 포화한계에 대해 약 1중량%, 바람직하게는 5 내지 30중량%이다. 메탈로센은 동일한 농도로 사용될 수 있지만, 바람직하게는 알루미녹산 1mol 당 10-4내지 1mol의 양으로 사용된다. 예비 활성화 시간은 1분 내지 60시간, 바람직하게는 5 내지 60분이다. 예비 활성화 온도는 -78℃ 내지 100℃, 바람직하게는 0℃ 내지 70℃이다.
또한, 메탈로센은 예비 중합되거나 지지체에 적용될 수 있다. 예비 중합은 바람직하게는 중합에 사용되는 올레핀(들) (또는 이들 중의 하나)을 사용하여 수행된다.
적합한 지지체의 예는 실리카 겔, 산화알루미늄, 고체 알루미녹산, 지지체상의 알루미녹산의 배합물, 예를 들어 실리카 겔 또는 기타의 무기 지지체 물질이다. 추가의 적합한 지지체 물질은 중합체 분말, 바람직하게는 미분된 형태의 폴리올레핀 분말을 포함한다.
본 발명의 방법중 추가의 가능한 실시양태는 알루미녹산 대신에 또는 이와 더불어 촉매로서 화학식 RxNH4-xBR'4또는 R3PHBR'4의 염형태의 화합물을 사용하는 것을 포함한다. 여기서 x는 1, 2 또는 3이고, R은 동일하거나 상이하고 알킬 또는 아릴이고, R'는 부분적으로 또는 완전히 플루오르화되거나 되지 않은 아릴이다. 이러한 경우 촉매는 언급된 화합물중의 하나와 메탈로센과의 반응 생성물이다(참조 EP-A-277 004)
올레핀에 존재하는 촉매 독성을 제거하기 위해 알루미늄 알킬, 예를 들어 Al(이소부틸)3, AlMe3또는 AlEt3를 사용하여 정제하는 것이 유리하다. 이러한 정제는 중합 시스템 자체 내에서 또는 중합 시스템에 도입하기 전에 수행될 수 있고, 올레핀을 Al 화합물과 접촉시킨 다음 재차 분리 제거한다.
중합 또는 공중합은 공지된 방식으로 용액, 현탁액 또는 기체 상에서 통상적으로는 회분식으로 하나 이상의 단계로 바람직하게는 온도 0 내지 100℃에서 수행된다. 중합 또는 공중합시킬 단량체는 화학식 R9CH=CHR6의 올레핀이다. 여기서, R9및 R6은 동일하거나 상이하고 각각 수소 또는 탄소수 1 내지 14의 알킬이다. 그러나 또한 R9및 R6이 결합원자와 결합하여 환 시스템을 형성할 수 있고 에틸렌 또는 공단량체로서 위에서 언급한 바와 같은 제2의 올레핀을 0 내지 60중량% 함유한다. 화학식 R9CH=CHR6에 상응하는 올레핀의 예는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 노르보르넨, 에틸리덴노르보르넨 및 노르보르나디엔이다. 바람직하게는 프로필렌 및 에틸렌 또는 헥센을 중합하는 것이다. 필요한 경우 분자량 조절제로서 수소를 가한다. 중합 시스템의 전체적인 압력은 1 내지 100bar이다. 바람직하게는 산업적으로 특별히 주목되는 압력범위 5 내지 64bar에서 중합하는 것이다.
메탈로센은 전이금속을 기준으로 하여 용매 1dm3당 또는 반응기의 용량 1dm3당 10-3 내지 10-8mol, 바람직하게는 10-4내지 10-7mol의 농도로 사용된다. 알루미녹산 또는 알루미녹산/AlR3의 혼합물은 용매 1dm3당 또는 반응기의 용량 1dm3당 10-5내지 10-1mol, 바람직하게는 10-4내지 10-2mol의 농도로 사용된다.
중합이 현탁중합 또는 용액중합으로서 수행되는 경우 지글러 저압 공정에 대해 통상적인 불활성 용매가 사용된다. 사용되는 불활성 용매의 예는 지방족 또는 지환족 탄화수소, 예를 들어 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄, 데칸, 이소옥탄, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산이다.
추가로 벤진 또는 수소화 디젤 오일분획도 사용될 수 있다. 또한, 톨루엔도 유용하다. 중합은 바람직하게는 액체 단량체로 수행된다. 불활성 용매가 사용되는 경우, 단량체는 기체상 또는 액체 형태로 첨가된다.
중합시간은 본 발명에 따라 사용될 촉매 시스템의 중합활성이 시간이 지남에 따라 단지 최소로 감소하기 때문에 특별히 제한되지 않는다.
공정은 기술되는 메탈로센을 산업적으로 특히 흥미로운 40 내지 80의 온도범위에서 사용하여 고도의 중합활성에서 고강도의 부직포를 제조하기 위한 신규한 특성을 갖는 중합체를 제조할 수 있다.
목적하는 특성을 갖는 성형 조성물은 임의의 방사공정에 사용될 수 있다. 공지된 방사공정은 직사각형 홀의 방사피크 또는 원형 홀을 포함하는 단축 방사공정 또는 압축 방사공정 또는 급냉부를 통해 급냉시킴을 포함하는 긴 방사공정을 포함한다.
이러한 공정들에 있어서, 중합체 성형 조성물은 압출기 속에서 용융되고, 모세관 제트를 통해 방사되고, 냉각용 공기로 냉각되고 권취된다. 이로써 고데트에서 연신되는 섬유들/섬유속/토우가 제조되고 추가의 후속 연신이 가능하며 가열관에서의 후속 열처리가 수행될 수 있다. 건조시킨 후, 섬유들/섬유속/토우는 연속적으로 스터퍼 박스, 크림퍼 또는 스터퍼 박스 크림퍼에서 크림핑된다. 이어서 크림프를 열 고정시킨다. 절단 수단에 있어서, 크림프는 목적하는 섬유길이 또는 스테이플 섬유길이로 절단된다. 이어서 절단된 재료를 베일 프레싱한다. 또한, 절단된 재료를 직접 섬유 웹으로의 추가의 공정에 공급할 수 있다. 일반적으로 압출로부터 베일 프레싱 또는 추가의 공정에 이르는 전체적인 공정은 하나 이상의 단계에서 수행될 수 있다.
섬유 웹으로의 추가의 공정은 베일 오프너에서 베일을 개방시키고 예비 섬유 웹 시트를 성형영역에서, 예를 들어 카아드에서 제조하는 것을 포함한다. 이와 같이 아직 교합되지 않은 섬유 웹을 컨베이어 벨트에 의해 가능한 예열영역 속으로 공급되고 최종적으로 웹이 열접착에 의해 교합되는 칼렌더에 공급된다. 이는 최종적으로 에지 트림이 후속되고 권취되거나, 추가의 공정이 후속되어 최종 공급형태로 가공된 다음 권취된다. 열접착 단계에 앞서, 예비 섬유 웹은 이에 도포되는 추가의 웹층, 예를 들어 용융 취입된 섬유를 보유할 수 있다.
본 발명에 따라 사용되는 중합체를 포함하는 열접착 공정단계에 필요한 접착온도는 90 내지 200℃, 바람직하게는 100 내지 180℃, 특히 바람직하게는 110 내지 170℃이다. 선택되는 온도는 완벽한 접착을 보장하기 위해 충분히 높아야한다. 최상한 지점의 온도는 열접착 롤을 통과하는(접촉시간) 웹의 속도에 의존하고 가열(홈이 패인)롤에 점착하는 한 세트의 웹에 의해 지적된다. 이어서 온도는 무리 없는 공정을 위해 재차 다소 저하시켜야 한다. 섬유 용융/접착 공정에 대한 접촉시간을 결정하는 열 접착기에서의 웹 속도는 웹 두께의 함수로서 변할 수 있고 8m/min 내지 500m/min, 바람직하게는 15m/min 내지 350m/min, 특히 바람직하게는 25m/min 내지 300m/min에 이른다. 일반적으로 부직포는 본 발명에 따른 중합체를 기본으로 하여 웹중량(기본중량) 5g/m2내지 200g/m2, 바람직하게는 5g/m2내지 150g/m2, 특히 바람직하게는 10g/m2내지 100g/m2으로 제조될 수 있다.
완벽한 접착을 보장하기 위해 더욱 두꺼운 웹(기본중량이 더욱 높은 웹, 특히 기본중량이 50g/m2을 초과하는 웹)이 사실상의 열접착에 앞서 열에 의해 전처리되고, 즉 예열될 수 있다. 이는 더욱 두꺼운 웹을 열접착에 있어서의 짧은 접촉시간에 상응하는, 매우 높은 공정 속도에서 가공할 경우 특히 유리하다.
열접착 롤 유니트에 의해 접착되는 웹의 면적비는 전체 웹면적의 10 내지 40중량%, 바람직하게는 12 내지 25중량%이다. 열접착 롤의 파지압력은 선행기술과 관련하여 설비의 디자인에 따라 20 내지 200dN/cm이고, 본 발명의 성형 조성물의 실시양태에 의해 한정되지 않는다.
또한, 부직포는 직접 스핀접착에 의해 단일단계로 제조될 수 있다. 스핀 접착기는 흡인 공기 또는 통풍공정에 따라 또는 압축공기 공정에 따라 작동한다. 사실상의 섬유의 방사공정, 연신 및 냉각은 방사탑에서 수행된다. 섬유는 절단되지 않지만 열접착기의 레이다운 벨트상에 연속 필라멘트 섬유로서 레이다운된다. 필라멘트/섬유는 방사탑의 상부에서 냉각공기에 의해 냉각된다. 필라멘트/섬유의 권취는, 예를 들어 흡인공기 공정에 따라 흡인 또는 주입노즐과 같은 가이딩된 공기 스트림에 의해 수행된다. 이어서 필라멘트를 균일한 시트 두께로 움직이고 있는 레이다운 벨트상에 분산기에 의해 레잉되고 위에서 기술한 열접착 캘린더에 공급된다.
본 발명에 따라 부직포가 위생분야 직물, 농업분야 직물, 필터직물, 건축용 직물, 섬유분야에서의 하부펠팅재 및 안전복용 부직포로서 사용되는 용도를 포함한다.
일반적으로 본 발명의 중합체는 선행기술에 따른 이러한 형태의 중합체 보다 웹의 접착이 개선되어 지물의 강도가 더욱 높고 심지어 열접착을 위한 접촉시간이 단축되는 점에 있어서 우수하다.
실시예는 본 발명을 설명하는 것이다.
실시예
첫 번째 부분은 실시예에 의해 특정 중합체 형태의 제조를 기술한다. 두번째 부분은 방사중 중합체의, 본 발명에 따른 용도를 기술한다.
약어: VN 점도값(cm3/g) Mw겔투과 크로마토그래피에 의해 측정되는 중량 평균분자량 (g/mol) Mw/Mn중합 분산도 MFR(230/2.16) DIN 53735에 따라 230℃의 용융온도에서 중량 2.16kg하에 측정되는 용융지수(dg/min, 동일한 의미로 g/10min) m.p. DSC(20℃/min) 선밀도 길이 10,000m에 대한 g 중량(dtex) 직물강도 N/5cm 신도 기기방향(MD) 및 기기방향을 가로지른 방향(XMD) 양 방향에 서 측정(%) 메탈로센 촉매를 기본으로 하여 제조되는 중합체 성분의 블렌딩/혼합에 의한 본 발명에 사용하기 위한 성형 조성물의 제조
실시예 1
중합체 1 800kg 및 중합체 2(메탈로센 촉매를 사용하여 제조되는 폴리프로필렌 분말) 200kg을 혼합하고, 펜카에리트리틸 테트라키스[3(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트] 2kg을 사용하여 압출조건 하의 화학적 분해에 대해 안정화시키고 베르너 운트 플라이더러(Werner und Pfleiderer) 제품인 ZSK 53 이중-스크류 압출기에서 압출시킨 다음 과립화한다. 가열영역에서 온도는 150℃(도입부), 210℃, 250℃, 250℃, 250℃, 280℃, 및 215℃(노즐판)이고, 압출기에서의 용융온도는 258℃(스크류 선행챔버에서 측정되는)이고 압출기 스크류는 120rpm으로 회전한다. 혼합에 사용되는 기본 중합체의 특성은 다음과 같다.
중합체 1
VN=149cm3/g; MFR(230/2.16)=28dg/min; Mw=139,500g/mol; Mw/Mn=2.1; 융점=150℃ 중합체 2 VN=155cm3/g; MFR(230/2.16)=27.5dg/min; Mw=141,000g/mol; Mw/Mn=2.2; 융점=139℃
압출에 의해 제조되는 성형 조성물의 특성 데이타는 다음과 같다.
VN=153cm3/g; MFR(230/2.16)=28dg/min; Mw=140,500g/mol; Mw/Mn=2.0; 136℃ 및 152℃에서의 숄더 및 최대의 넓은 용융범위. 중합체중 에테르 추출 가능한 분획(아택틱 분획)은 0.23중량%이다.
실시예 2
실시예 1을 반복하지만 중합체 1의 특성은 다음과 같다.
VN=160cm3/g; MFR=26dg/min; Mw=149,500g/mol; Mw/Mn=2.4; 융점=162℃
압출에 의해 제조되는 성형 조성물의 특성 데이타는 다음과 같다.
VN=156cm3/g; MFR(230/2.16)=26.5dg/min; Mw=145,000g/mol; Mw/Mn=2.4; 137℃ 및 160℃에서의 숄더 및 최대의 넓은 용융범위. 중합체중 에테르 추출 가능한 분획(아택틱 분획)은 0.2중량%이다.
실시예 3
실시예 1을 반복하지만 중합체 2는 에틸렌 함량이 2.9중량%인 프로필렌/에틸렌 랜덤 공중합체이다: VN=165cm3/g; Mw=152,500g/mol; Mw/Mn=2.0; 융점=129℃; MFR(230/2.16)=26.7dg/min. 중합체 1 : 중합체 2의 혼합비는 850kg : 150kg이다.
압출에 의해 제조되는 성형 조성물의 특성 데이타는 다음과 같다.
VN=161cm3/g; MFR(230/2.16)=27dg/min; Mw=146,500g/mol; Mw/Mn=2.5; 표시되는 숄더온도 125℃ 내지 135℃ 및 최대온도 151℃의 넓은 용융범위; 중합체중 에테르 추출 가능한 분획은 0.33중량% 미만이다.
실시예 4
실시예 1을 반복하지만 사용되는 중합체는 다음과 같다.
중합체 1
VN=194cm3/g; MFR(230/2.16)=12dg/min; Mw=229,000g/mol; Mw/Mn=2.4; 융점=151℃
중합체 2
VN=80cm3/g; MFR(230/2.16)=470dg/min; Mw=89,500g/mol; Mw/Mn=2.0; 융점=134℃
중합체 1 700kg 및 중합체 2 300kg의 혼합물의 압출에 의해 제조되는 성형 조성물의 특성 데이타는 다음과 같다.
VN=165cm3/g; MFR(230/2.16)=25dg/min; Mw=184,500g/mol; Mw/Mn=3.4; 숄더온도 130℃ 내지 140℃ 및 최대온도 147℃의 넓은 용융범위; 에테르 추출 가능한 분획은 0.39중량%이다.
본 발명에 사용하기 위한 성형 조성물의 직접 중합에 의한 제조
실시예 5
용량 150dm3의 무수 반응기를 프로필렌으로 퍼징시키고 비점 범위가 100 내지 120℃인 탈방향족 벤진분획 70dm3, 액체 프로필렌 60dm3, 톨루엔계 메틸-알루미녹산 용액 150dm3(Al 250mmol에 상응하고, 습도계에 의해 측정되는 분자량이 1120g/mol)을 충전시킨다. 이어서 온도를 50℃로 조절한다. 기체상은 수소함량이 0.05용적%가 되도록 조절한다(중합하는 동안 수소함량은 수소는 연속적으로 보충함으로써 일정하게 유지시킨다). rac-Me2Si(2-메틸-1-인데닐)2ZrCl28.5mg 및 rac-Me2Si(2,5,6-트리메틸-1-인데닐)2ZrCl23.8mg을 혼합하고 고체를 톨루엔계 메틸알루미녹산 용액(Al 42mmol) 25cm3에 용해시키고 15분 후에 반응기에 충전시킨다. 중합 시스템을 52℃에서 15시간 동안 냉각시키면서 유지시킨다. 중합은 CO2기체 2.5bar를 가하여 정지시키고 형성되는 중합체(27.2kg)는 흡인 여과에 의해 현탁액으로부터 분리시킨다. 생성물은 80℃/200mbar에서 24시간 동안 건조시킨다. 동일하게 수행되는 5개 중합의 중합체 분말을 화학적 분해를 방지하기 위해 펜타에리트리틸 테트라키스[3-3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트] 250g과 혼합하고 베르너 운트 플라이더러의 ZSK 28 이중-스크류에서 혼합 및 압출시킨 다음 과립화한다. 가열영역에서 온도는 150℃(도입부), 200℃, 240℃, 250℃(노즐판)이고, 압출기 스크류의 속도는 150rpm이고, 용융온도는 245℃이다.
이로써 특성이 다음과 같은 과립상 생성물 130kg이 제조된다:
VN=196cm3/g; MFR(230/2.16)=9dg/min; Mw=228,500g/mol; Mw/Mn=2.3; 138℃ 및 152℃에서의 최대온도를 갖는 넓은 용융범위. 중합체중 에테르 추출 가능한 분획(아택틱 분획)은 0.1중량%이다.
실시예 6
메탈로센 rac-디메틸실란디일비스(2-메틸-4-나프틸-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드 6.0mg 및 메탈로센 rac-에틸리덴비스(2,5,6-트리메틸-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드 4.5mg을 사용하여 실시예 5를 반복한다. 시스템에 사용되는 수소의 양은 1.5±0.1용적%이고 중합시간은 10시간이다. 중합체 26.5kg이 수득된다. 동일하게 수행되는 5회의 중합에 의한 중합체는 균일하고 실시예 5에서와 동일한 방식으로 과립화하여 특성이 다음과 같은 과립상 생성물을 수득한다. VN=209cm3/g; MFR(230/2.16)=10dg/min; Mw=214,000g/mol; Mw/Mn=2.9; 약 50℃에서 용융이 시작되고 약 180℃에서 용융공정이 종결되는 식별 가능한 최대점이 없는 매우 넓은 용융범위.
실시예 7
지지되는 촉매 시스템의 제조
rac-디메틸실란디일비스(2-메틸-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드 3.44g(7.2mmol) 및 rac-디메틸실란디일비스(2,5,6-트리메틸-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드 3.94g(7.4mmol)을 실온에서 30% 농도의 톨루엔계 메틸알루미녹산 용액(제조자: Albemarle Corporation, Baton Rouge, Louisiana, USA) 736cm3(Al 2.66mol)에 용해시킨다. 배취를 톨루엔 1850 cm3로 희석시키고 25℃에서 10분 동안 교반한다. SiO2(실리카 형태 MS 948, 제조자: W.R. Grace, Davision Chemical Division, Baltimore, Maryland, USA; 충전용적 1.6ml/g, 800℃에서 소결)를 서서히 가한다. 용액 대 지지체 물질의 전체적인 공급 용적의 용적비는 2.5이다. 첨가를 종결시킴에 따라 배취를 실온에서 1분 동안 교반한다. 이어서 배취를 40℃에서 5시간 동안 감압하에 농축시켜 건조시키고 잔사를 25℃ 및 10-3mbar에서 10시간 동안 건조시킨다. 이로써 유동이 자유로운 황색분말 906g을 수득하고 이는 원소분석에 따르면 Zr 0.15중량%, 및 Al 7.9중량%를 함유한다.
중합시험
용량 16dm3의 무수 반응기를 우선 질소에 이어서 프로펜으로 퍼징시키고 액체 프로펜 10dm3을 충전시킨다. 바르솔(Varsol: Witco)중 20% 농도의 트리에틸알루미늄 용액 8cm3를 포착제로서 가하고, 배취를 30℃에서 15분 동안 교반한다. 엑솔(Exxsol) 20cm3에 지지된 메탈로센 촉매 1,3g의 용액을 반응기에 가한 다음, 중합 시스템을 중합온도 65℃까지 가열하고 65℃에서 1시간동안 유지시킨다. 중합은 이소프로판올 20cm3를 가하여 중지시키고, 과량의 단량체를 탈기시키고 생성되는 중합체를 감압하게 건조시킨다. 폴리프로필렌 분말 2.6kg이 수득된다. 촉매활성은 PP/(Zr×h의 mmol) 122kg 또는 PP/(촉매×h의 g) 2kg이다.
제조되는 이소택틱 폴리프로필렌의 특성은 다음과 같다. VN=176cm3/g; MFR(230/2.16)=14.5dg/min; Mw=189,500g/mol; Mw/Mn=2.2; 133℃ 및 147℃에서의 최대온도를 갖는 넓은 용융범위. 중합체중 에테르 추출 가능한 분획은 0.25중량%이고 중합체 분말의 벌크밀도는 390g/dm3이고 자유로이 유동한다.
위와 같은 형태의 중합체 1100kg은 제조과정으로서 연속식 파일로트 플렌트에서 유사한 방식으로 제조된다.
실시예 8
지지되는 메탈로센 촉매는 실시예 7과 유사하게 제조되지만 rac-디메틸실란디일비스(2-메틸-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드 5.24g(1mmol) 및 rac-디메틸실란디일비스(2-메틸-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드 1.92g(3.6mmol)을 사용하여 유동이 자유로운 황색분말 890g을 수득하고 이는 원소분석에 따르면 Zr 0.16중량%, 및 Al 8.0중량%를 함유한다.
중합시험
중합은 실시예 7과 유사하게 수행된다. 폴리프로필렌 분말 2.9kg을 수득한다. 촉매활성은 PP/(Zr×h의 mmol) 127kg 또는 PP/(촉매×h의 g) 2.2kg이다.
제조되는 이소택틱 폴리프로필렌의 특성은 다음과 같다: VN=186cm3/g; MFR(230/2.16)=12.5dg/min; Mw=199,500g/mol; Mw/Mn=2.3; 134℃(넓은 솔더) 및 147℃에서의 최대온도를 갖는 넓은 용융범위. 중합체중 에테르 추출 가능한 분획은 0.2중량%이고 중합체 분말의 벌크밀도는 380g/dm3이고 자유로이 유동한다.
위와 같은 형태의 중합체 1000kg은 제조과정으로서 연속식 파일로트 플렌트에서 유사한 방식으로 제조된다.
실시예 9
지지되는 메탈로센 촉매는 실시예 7과 유사하게 제조되지만 rac-디메틸실란디일비스(2-메틸-4-페닐-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드 3.02g(4.8mmol) 및 rac-디메틸실란디일비스(2,4,6-트리메틸-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드 5.22g(9.8mmol)을 사용하여 유동이 자유로운 황색분말 902g을 수득하고 이는 원소분석에 따르면 Zr 0.16중량%, 및 Al 8.1중량%를 함유한다.
중합시험
중합은 실시예 7과 유사하게 수행되지만 반응기에 액체 프로필렌 1dm3당 수소 0.25표준dm3을 가한다. 폴리프로필렌 분말 1.8kg을 수득한다. 촉매활성은 PP/(Zr×h의 mmol) 79kg 또는 PP/(촉매×h의 g) 1.4kg이다. 제조되는 이소택틱 폴리프로필렌의 특성은 다음과 같다.
VN=164cm3/g; MFR(230/2.16)=29dg/min; Mw=147,500g/mol; Mw/Mn=2.9; 142℃ 및 153℃에서의 최대온도를 갖는 넓은 용융범위. 중합체중 에테르 추출 가능한 분획은 0.4중량%이고 중합체 분말의 벌크밀도는 400g/dm3이고 자유로이 유동한다.
위와 같은 형태의 중합체 960kg은 제조과정으로서 연속식 파일로트 플렌트에서 유사한 방식으로 제조된다.
실시예 10
지지되는 메탈로센 촉매는 실시예 7과 유사하게 제조되지만 rac-디메틸실란디일비스(2-메틸-4-페닐-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드 6.54g(10.4mmol) 및 rac-디메틸실란디일비스(2,4,6-트리메틸-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드 2.24g(4.2mmol)을 사용하여 유동이 자유로운 황색분말 892g을 수득하고 이는 원소분석에 따르면 Zr 0.15중량%, 및 Al 8.0중량%를 함유한다.
중합시험
중합은 실시예 9와 유사하게 수행되지만 액체 프로필렌 1dm3당 수소 0.4표준dm3을 가한다. 폴리프로필렌 분말 2.3kg을 수득한다. 촉매활성은 PP/(Zr×h의 mmol) 108kg 또는 PP/(촉매×h의 g) 1.8kg이다.
제조되는 이소택틱 폴리프로필렌의 특성은 다음과 같다. VN=136cm3/g; MFR(230/2.16)=39dg/min; Mw=127,500g/mol; Mw/Mn=2.8; 143℃(숄더) 및 154℃에서의 최대온도를 갖는 넓은 용융범위. 에테르 추출 가능한 분획은 0.2중량%이고 중합체 분말의 벌크밀도는 410g/dm3이고 자유로이 유동한다.
위와 같은 형태의 중합체 1300kg은 제조과정으로서 연속식 파일로트 플렌트에서 유사한 방식으로 제조된다.
실시예 11
지지되는 메탈로센 촉매는 실시예 7과 유사하게 제조되지만 rac-디메틸실란디일비스(2-메틸-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드 5.54g(11.6mmol) 및 rac-에틸리덴비스(2-메틸-1-인데닐)지르코늄 디클로라이드 1.44g(3mmol)을 사용하여 유동이 자유로운 황색분말 884g을 수득하고 이는 원소분석에 따르면 Zr 0.16중량%, 및 Al 8.1중량%를 함유한다.
중합시험
중합은 실시예 7과 유사하게 수행된다. 폴리프로필렌 분말 2.7kg을 수득한다. 촉매활성은 PP/(Zr×h의 mmol) 118kg 또는 PP/(촉매×h의 g) 2.1kg이다.
제조되는 이소택틱 폴리프로필렌의 특성은 다음과 같다.
VN=168cm3/g; MFR(230/2.16)=25dg/min; Mw=162,000g/mol; Mw/Mn=2.5; 136℃(숄더) 및 147℃에서의 최대온도를 갖는 넓은 용융범위. 에테르 추출 가능한 분획은 0.25중량%이고 중합체 분말의 벌크밀도는 420g/dm3이고 자유로이 유동한다.
위와 같은 형태의 중합체 850kg은 제조과정으로서 연속식 파일로트 플렌트에서 유사한 방식으로 제조된다.
공정 실시예
방사 접착된 부직포의 제조
실시예 12
실시예 1의 성형 조성물을 방사 접착되는 부직포의 제조에 사용한다. 사용되는 설비는 직물 시트의 폭이 1m인 라이코필(Reicofil: 제조자 Rdifenhauser)이다(특정한 공정/흡인공기 공정). 중합체의 용융온도는 피크온도가 240℃이고, 압출기에서의 용융온도는 250℃이며, 방사공정에서 필라멘트의 속도는 2750m/min이고, 중합체 처리량은 110kg/h이다.
운송되는 벨트에 레이다운되는 연속 필라멘트 섬유를 열접착 롤 유니트에 공급하고 롤의 온도는 다수의 상이한 실험조건에서 120 내지 160℃이고 웹의 교합에 대해서는 144℃가 최적인 것으로 나타났다. 열접착 롤의 홈이 패인 영역(접착영역)은 다이아몬드판으로서 15%이다.
이러한 방식으로 제조되는, 방사 접착되는 직물의 기본중량은 21g/m2이다. 직물의 강도는 기기방향에서 56N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 37N/5cm이다. 신도는 기기방향에서 58%이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 59%이다.
대조 실시예 1
실시예 1의 부직포 중합체 1을 사용하여 공정을 반복한다. 직물의 강도는 기기방향에서 40N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 28N/5cm이며, 신도는 기기방향 및 기기방향을 가로지른 방향에서 60%이다.
대조 실시예 2
실시예 1의 부직포 중합체 2를 사용하여 공정을 반복한다. 당해 중합체의 최대 직물강도를 수득하기 위해서는 열접착 롤의 온도를 130℃로 저하시켜야한다. 직물의 강도는 기기방향에서 34N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 20N/5cm이며, 신도는 기기방향에서 59%이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 62%이다.
대조 실시예 3
본 발명에 따르지 않는 호스탈렌(Hostalen) PPU 1780 F1(제조자: Hoechst AG)을 사용하여 공정을 반복한다. 당해 중합체는 사용되는 높은 필라멘트(필라멘트 절단) 속도에서 가공될 수 없다. 보다 낮은 공정 속도(2000m/min)에서 제조되는 직물의 인장강도는 기기방향에서 33N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 22N/5cm이며, 신도는 기기방향에서 60%이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 70%이다.
실시예 13 내지 15
실시예 12를 반복하여 기본중량이 40g/m2(실시예 13), 60g/m2(실시예 14) 및 80g/m2(실시예 15)인 방사 접착되는 직물을 제조한다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 13 14 15
MD 직물강도[N/5cm] XMD 120 75 182 98 263 146
MD 신도[%] XMD 50 60 48 62 53 59
실시예 16
실시예 2의 중합체를 사용하여 실시예 12를 반복한다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 17
실시예 3의 중합체를 사용하여 실시예 12를 반복한다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 18
실시예 4의 중합체를 사용하여 실시예 12를 반복한다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 19
실시예 9의 중합체를 사용하여 실시예 12를 반복한다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 20
실시예 10의 중합체를 사용하여 실시예 12를 반복한다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 21
실시예 11의 중합체를 사용하여 실시예 12를 반복한다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 16 17 18 19 20 21
MD 직물강도[N/5cm] XMD 61 56 53 40 54 39 58 42 59 53 54 38
MD 신도[%] XMD 51 54 59 59 58 59 48 57 50 51 57 58
섬유 웹의 제조
실시예 22
실시예 5의 성형 조성물을 사용하고 공정은 직사각형의 노즐 팩을 특징으로 하는 짧은 방사장치에서 수행된다.
방사노즐에서 중합체 성형 조성물의 온도는 225℃이고, 권취속도는 85m/min이다. 섬유는 섬도 2.2dtex, 연신비 1:1.3 연신온도 130℃에서 방사된다. 크림핑시킨 후, 크림핑된 토우를 120℃에서 열고정시키고 길이 5cm로 절단한다. 블렌더에 공급한 후, 섬유를 대강 개섬시킨 후 제조영역(카아드)에 레이다운시켜 얇은 섬유웹(예비 웹 시트)을 컨베니어 벨트상에서 형성시켜 열접착 롤 유니트에 운반한다. 열접착 롤의 온도는 변할 수 있고 최적(직물의 최대강도)의 온도는 142℃이다. 열접착 롤의 홈이 패인 표면적의 비는 22%(다이아몬드 판)이다. 제조되는 섬유의 기본중량은 20g/m2이고, 열접착 단계의 직물시트의 속도는 140m/min이다.
수득되는 직물의 강도는 기기방향에서 38N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 17N/5cm이다. 신도는 기기방향에서 37%이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 77%이다.
실시예 23
실시예 6의 중합체 성형 조성물을 사용하여 실시예 22를 반복한다. 직물의 강도는 기기방향에서 39N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 15N/5cm이다. 신도는 기기방향에서 35%이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 73%이다.
실시예 24
실시예 7의 중합체 성형 조성물을 사용하여 실시예 22를 반복한다. 직물의 강도는 기기방향에서 35N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 16N/5cm이다. 신도는 기기방향에서 38%이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 70%이다.
실시예 25
실시예 8의 중합체 성형 조성물을 사용하여 실시예 22를 반복한다. 직물의 강도는 기기방향에서 37N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 15N/5cm이다. 신도는 기기방향에서 37%이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 71%이다.
실시예 26
실시예 10의 중합체를 사용하여 실시예 22를 반복한다. 섬유는 섬도 2.8dtex, 연신비 1:1.5, 연신온도 135℃에서 방사된다. 최적의 열접착 롤의 온도는 142℃이고 이 온도에서 제조되는 직물의 기본중량은 22g/m2이며 열접착 단계의 직물시트의 속도는 150m/min이다. 직물의 강도는 기기방향에서 43N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 18N/5cm이다. 신도는 각각 28% 및 68%이다.
실시예 26a
실시예 10의 중합체를 사용하여 실시예 22를 반복한다. 섬유는 섬도 2.8dtex, 연신비 1:1.5, 연신온도 135℃에서 방사된다. 최적의 열접착 롤의 온도는 143℃이고 이 온도에서 제조되는 직물의 기본중량은 22g/m2이며 열접착 단계의 직물시트의 속도는 150m/min이다. 직물의 강도는 기기방향에서 44N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 19N/5cm이다. 신도는 각각 기기방향 및 기기방향을 가로지른 방향에서 30% 및 70%이다.
실시예 27 내지 29
실시예 26을 반복하여 기본중량이 12g/m2(실시예 27), 40g/m2(실시예 28) 및 60g/m2(실시예 29)인 직물을 제조한다. 결과를 표 3에 나타낸다.
실시예 27 28 29
MD 직물강도[N/5cm] XMD 25 10 76 34 128 51
MD 신도[%] XMD 35 73 30 69 28 71
실시예 30
실시예 26을 반복하지만, 섬유는 섬도 1.4dtex로 방사되고, 열접착 롤의 온도는 140℃로 저하된다. 직물의 강도는 기기방향에서 49N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 26N/5cm이고, 신도는 기기방향에서 28%이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 65%이다.
대조 실시예 4 내지 6
본 발명에 따르지 않는 실시예 1의 중합체 중합체 1(대조 실시예 4), 실시예 1의 중합체 2(대조 실시예 5) 및 호스탈렌 PPU 1780 F1(제조자: Hoechst AG)(대조 실시예 6)을 사용하여 실시예 26을 반복한다. 실시예 26에서 설정된 공정 파라메터를 사용할 뿐만 아니라, 각각의 대조 중합체에 대해 최적화될 수 있는 공정 파라메터 값을 사용한다. 호스탈렌 PPU 1780 F1을 사용하여 최대로 수득할 수 있는 직물강도는 기기방향에서 31N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 9N/5cm이다. 2개의 메탈로센 촉매 중합체 중합체 1 및 중합체 2의 강도는 33N/5cm(MD) 및 12N/5cm(XMD)이므로 본 발명의 성형 조성물로 수득할 수 있는 직물 강도는 현저히 낮다.
실시예 31 내지 33
실시예 1의 중합체 1 및 중합체 2를 본 발명에 따른 중합체로서 사용하지만, 실시예 1에서와 동일한 조성물의 혼합물(중합체 1 800kg 및 중합체 2 200kg)은 펜타에리트리틸 화합물뿐만 아니라 이르가노스(Irganox) 1010*0.05중량%, 이르가포스 168*0.05중량% 및 칼슘 스테아레이트(실시예 31) 0.05중량% 또는 B501 W*0.2중량% 및 칼슘 스테아레이트(실시예 32) 0.05중량% 또는 이르가노스 1010*0.05중량%, 이르가포스 168*0.05중량%를 사용하여 안정화시킨다. 혼합물은 실시예 1에 기술된 바와 같이 과립화한다. 성형 조성물은 실시예 12에 기술된 바와 같이 방사 접착되는 직물로 가공된다. 이렇게 제조되는 직물의 강도는 기기방향에서 54 내지 57N/5cm이고 기기방향을 가로지른 방향에서는 36 내지 40N/5cm이다. 신도는 54 내지 60%(MD 또는 XMD)이다.
이르가노스 1010*시바 가이기 에이지(Ciba Geigy AG)의 상품명 :
펜타에리트리틸 테트라키스[3-(3,S-디-3급-부틸-4-하이드록시) 프로피오네이트]
이르가포스 168*시바 가이기 에이지의 상품명 :
트리스(2,4-디-3급-부틸페닐)포스포나이트
B501 W*시바 가이기 에이지의 상품명 :
이르가포스 168 50중량%, PE왁스 25% 및 칼슘 3,5-디-3급-부틸 -4-하이드록시벤질모노에틸포스포네이트 25중량%의 혼합물
본 발명은 경제적이고 환경상 적합한 공정으로 고강도 부직포 제조용 폴리올레핀 성형 조성물을 제공한다.

Claims (12)

  1. 화학식 R9CH=CHR6의 올레핀(여기서, R9및 R6은 동일하거나 상이할 수 있고 각각 수소 또는 탄소수 1 내지 14의 알킬이거나, R9및 R6은 결합 원자와 함께 환 시스템을 형성한다)을 중합시키거나 공중합시켜 제조한 2개 이상의 상이한 폴리올레핀을 포함하는, 부직포 제조용 폴리올레핀 성형 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 이소택틱도가 높은 하나 이상의 폴리올레핀을 포함하고 이소택틱도가 낮은 하나 이상의 추가의 폴리올레핀을 5 내지 60중량% 포함하는 폴리올레핀 성형 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, MFI(230/2.16)가 5 내지 1000dg/min이고 몰 질량(Mw)이 75,000 내지 350,000g/mol이며 다분산도(Mw/Mn)가 1.8 내지 5.0이고 점도수가 70 내지 250cm3/g인 폴리올레핀 성형 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 개개의 폴리올레핀의 융점이 5℃ 이상 차이나고, 폴리올레핀들 중의 하나의 이소택틱 블록 길이가 40개의 단량체 단위 이상이고, 다른 폴리올레핀의 이소택틱 블록 길이가 10 내지 80개의 단량체 단위이고, 성형 조성물 중의 폴리올레핀의 블록 길이의 차이가 5 이상인 폴리올레핀 성형 조성물.
  5. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 중합체의 이소택틱 블록 길이가 50 내지 200이고, 기타의 중합체가 공단량체 함량이 0.5 내지 60중량%인 공중합체인 폴리올레핀 성형 조성물.
  6. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 폴리올레핀이 이소택틱 구조이고, 이소택틱 블록 길이가 40 내지 200이며, 성형 조성물의 추가의 중합체 성분이 신디오택틱 구조이고, 신디오택틱 폴리올레핀과 이소택틱 폴리올레핀의 융점이 10℃ 이상 차이나는 폴리올레핀 성형 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 핵제, 활석, 벤조산나트륨, 스테아르산 또는 소르비톨 유도체, 안정화제, 산화방지제, UV 흡착제, 광 차단제, 금속 비활성화제, 라디칼 포착제, 윤활제, 유화제, 안료, 형광증백제, 난연제 및 대전 방지제를 포함하는 첨가제를 포함하는 폴리올레핀 성형 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 따르는 하나 이상의 폴리올레핀 성형 조성물을 포함하는 부직포.
  9. 폴리올레핀을 임의로 첨가제와 혼합하고, 혼합물을 압출시키거나, 촉매 혼합물을 사용하여 폴리올레핀을 직접 중합시키거나 다단계 중합시킴을 포함하는, 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 따르는 폴리올레핀 성형 조성물의 제조방법.
  10. 제8항에 따르는 부직포를 통상적인 공정으로 제조하는 방법.
  11. 부직포를 제조하기 위한, 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 따르는 폴리올레핀 성형 조성물의 용도.
  12. 위생용 직물, 농업용 직물, 필터 직물, 건축용 직물로서 그리고 직물 분야에서의 제8항에 따르는 부직포의 용도.
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