KR19990013552A

KR19990013552A - 이소택틱 및 신디오택틱 폴리프로필렌의 2성분 섬유와 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 제품

Info

Publication number: KR19990013552A
Application number: KR1019980026695A
Authority: KR
Inventors: 모한알. 고운더
Original assignee: 엠.노우드체어즈; 피나테크놀로지,인코포레이티드
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 1999-02-25
Also published as: DE69837367D1; EP0894875B1; DE69837367T2; TW383343B; CN1128255C; KR100494028B1; US6074590A; EP0894875A3; ATE357544T1; CN1206757A; JPH11107043A; EP0894875A2; US6395392B1

Abstract

본 발명은 이소택틱 폴리프로필렌과 신디오택틱 폴리프로필렌의 2성분 섬유, 이러한 섬유의 제조방법 및 이로부터 제조된 제품에 관한 것이다.

Description

이소택틱 및 신디오택틱 폴리프로필렌의 2성분 섬유와 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 제품

본 발명은 섬유, 섬유제조방법 및 이로부터 제조된 제품에 관한 것이다. 또다른 목적으로, 본 발명은 폴리프로필렌 섬유, 이러한 폴리프로필렌 섬유제조방법 및 이러한 폴리프로필렌섬유로부터 제조된 제품에 관한 것이다. 또다른 목적으로, 본 발명은 이소택틱 폴리프로필렌과 신디오택틱 폴리프로필렌을 포함하는 섬유, 이소택틱 폴리프로필렌과 신디오택틱 폴리프로필렌을 포함하는 섬유의 제조방법 및 이소택틱 폴리프로필렌과 신디오택틱 폴리프로필렌을 포함하는 섬유로부터 제조된 제품에 관한 것이다. 또다른 목적으로, 본 발명은 이소택틱 폴리프로필렌과 신디오택틱 폴리프로필렌의 2성분 섬유, 이소택틱 폴리프로필렌과 신디오택틱 폴리프로필렌의 2성분 섬유제조방법 및 이소택틱 폴리프로필렌과 신디오택틱 폴리프포필렌의 2성분 섬유로부터 제조된 제품에 관한 것이다.

고 용융점, 고강도, 내응력성 및 낮은 비용을 갖는 폴리프로필렌은 광범위한 용도로 사용되어 왔다. 폴리프로필렌 섬유는 합성 카페트, 천연직물, 섬유직물등에 상업적으로 사용되어 왔다. 그러나, 폴리프로필렌 섬유는 카페트 얀(yarn)으로 널리 사용되어 왔지만 폴리프로필렌 섬유는 다른 카페트 섬유 폴리머, 예를들면 나일론의 탄력과 탄성이 부족하다. 가구 다리와 같은 하중이 오랜 기간동안 폴리프로필렌 카페트에 위치한 후 제거될 때 그들은 패킹된 카페트 섬유의 형태로 카페트에 그들의 자국을 남긴다. 나쁜탄성은 패킹된 섬유가 그들의 원래 형태로 되돌아오는 것을 막는다.

2성분 섬유는 제1폴리머 성분과 제2성분을 포함하는데 각각의 성분은 섬유축을 따라 서로 융합된다. 제1 및 제2 성분은 코아와 외장, 나란히, 뾰족형태, 마이크로(mocro)데니어 및 혼합된 섬유로서 관련될 수 있고 일반적으로 특별히 장치된 섬유방적 기계를 사용하여 제조된다. 2성분 섬유의 예로는 나일론과 폴리우레탄 및 폴리프로필렌과 에틸렌 코폴리머를 포함한다.

이소택틱 폴리프로필렌과 신디오택틱 폴리프로필렌의 2성분 섬유는 본 기술분야에 알려져 있지 않다.

폴리프로필렌은 몇가지 형태로 존재하는 것으로 오랫동안 알려져 왔다. 이소택틱 프로필렌(iPP)는 일반적으로 폴리머 쇄를 거치는 가상면의 같은 쪽에 연속적인 모노머성 유니트의 3차 탄소원자에 부착된 메틸기를 갖는 것으로 설명될 수 있다. 신디오택틱 폴리프로필렌(sPP)는 폴리머쇄의 교호하는 쪽에 부착된 에틸기를 갖는 것으로 설명될 수 있다.

신디오택틱과 이소택틱 폴리프로필렌의 다양한 조합이 제안되어 왔다.

1990년 7월 3일에 말레트스키(Maletsky)등에 허여된 미국특허 제4,939,202호는 이소택틱과 신디오택틱 폴리프로필렌을 포함하는 배리어 가드 습기-방지접착코팅제를 기술하고 있다. 무정형 폴리프로필렌은 알려진 입체 특이성촉매를 사용하는 결정성 프로필렌의 제조시 최소량으로 형성되는 것으로 얘기된다.

1992년 6월 23일에 아트웰(Atwell)등에 허여된 미국특허 제5,124,404호는 화염방지 폴리머를 형성하기 위해 신디오택틱 또는 이소택틱 폴리프로필렌에 브롬화된 모노머성 유니트를 그라프트 하는 것을 기술하고 있다.

1993년 12월 14일에 리우(Liu)등에 허여된 미국특허 제5,269,807호는 신디오택틱과 이소택틱 폴리프로필렌을 포함하는 혼합물로부터 제조된 봉합사를 기술하고 있다.

1994년 11월 2일에 공개된 유럽특허 출원 제0 622 410 A1은 유용한 의료용 물품을 형성하기 위해 신디오택틱 폴리프로필렌과 이소택틱 폴리프로필렌의 용융혼합을 기술하고 있다.

1995년 5월 3일에 공개된 유럽특허 출원 제0 650 816 A1은 신디오택틱 폴리프로필렌과 이소택틱 폴리프로필렌의 사출성형 혼합물을 기술하고 있다. 이 혼합물은 신디오택틱 폴리프로필렌과 이소택틱 폴리프로필렌을 용융 혼합하므로서 제조된다.

1995년 5월 3일에 공개된 유럽특허 출원 제0 615 818 A2는 신디오택틱과 이소택틱 폴리프로필렌을 포함하는 폴리프로필렌 수지조성물의 관형의 필름 압출에 의해 필름 형성방법을 기술하고 있다. 이 혼합물은 신디오택틱 폴리프로필렌과 이소택틱 폴리프로필렌 혼합물을 용융혼합시키므로서 제조된다.

1995년 8월 22일에 토미타(Tomita)등에 허여된 미국특허 제5,444,125호는 말단에 올레핀성 불포화 결합을 갖는 말단 불포화된 이소택틱 또는 신디오택틱 알파-올레핀 폴리머에 아미노기를 도입하므로서 얻어진 라미네이트된 올레핀 폴리머를 기술하고 있다.

1995년 10월 3일에 갈람보스(Galambos)에게 허여된 미국특허 제5,455,305호는 신디오택틱 폴리프로필렌과 이소택틱 폴리프로필렌의 혼합물로부터 제조된 얀을 기술하고 있다.

1995년 10월 17일에 이웬(Ewen)등에 허여된 미국특허 제5,459,117호는 택티오특이성 폴리머의 제조를 위한 이중배좌 로킹된 입체강성 촉매를 기술하고 있다. 특히, 이중배좌 로킹된 메탈로센, 즉 쇄-말단은 사이클로펜타디에닐 라디칼의 말단 고리탄소원자에 있는 두 개의 입체적으로 다른 치환체에 의해 배좌 로킹된다. 이 촉매는 말단고리 탄소원자에 있는 치환체를 다양하게 하므로서 생긴 폴리머에 어느정도의 택틱성을 부여하도록 설계될 수 있다.

본 기술분야에서 이소택틱 폴리프로필렌과 신디오택틱 폴리프로필렌의 2성분 섬유의 필요성은 여전한다.

본 기술분야에서 이들 및 다른 필요성이 첨부도면과 청구범위를 포함하는 본 명세서를 검토할 때 본 기술분야에 능통한 사람들에게는 명백해질 것이다.

본 발명의 목적은 이소택틱 폴리프로필렌과 신디오택틱 폴리프로필렌의 2성분 섬유를 제공하는 것이다.

본 발명의 이들 및 다른 목적은 첨부도면과 청구범위를 포함하는 본 명세서를 검토할 때 본 기술분야에 능통한 사람들에게는 명백해질 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따라 제1성분과 제2성분을 갖는 2성분 섬유가 제공되는데 여기에서 제1성분과 제2성분은 함께 융합되고, 제1성분은 이소택틱 폴리프로필렌을 포함하고 제2성분은 신디오택틱 폴리프로필렌을 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에 따라 제1섬유성분과 제2성분을 압출한 후 제1성분과 제2성분을 함께 융합하는 것을 포함하는 2성분 섬유제조 방법이 제공되는데 여기에서 제1성분은 이소택틱 폴리프로필렌을 포함하고 제2성분은 신디오택틱 폴리프로필렌을 포함한다.

도1은 본 발명에 유용한 다양한 형태의 2성분 섬유의 예이다.

도2A와 2B는 각각 나란히 그리고 코아-외장 배치로 있는 성분의 융합을 위해 사용된 매니폴드(manifold)의 예이다.

도3은 섬유 방적 기계(100)의 계략도이다.

도4는 130℃의 밀폐온도에서 수행된 5개의 샘플의 실시예1의 결과 그래프이다.

도5는 3과 3.6의 인발 비율로 130℃에서 폴리머의 수축특성을 나타내는 실시예2의 결과 그래프이다.

본 발명의 섬유는 이소택틱 폴리프로필렌과 신디오택틱 폴리프로필렌의 2성분 섬유이다.

이소택틱 구조는 일반적으로 폴리머의 주쇄를 거치는 가상면의 동일측 상에 연속적인 모노머성 유니트의 3차 탄소원자에 부착된 메틸기를 갖는 것으로 설명될 수 있는데, 예를 들면, 메틸기들은 전부 면의 위 또는 아래에 있다. 피셔(Fischer)의 돌출식(projection formula)을 사용할 때 이소택틱 폴리프로필렌의 입체화학적 서열은 하기와 같이 기술된다.

구조를 설명하는 또다른 방법은 NMR분광기를 사용하는 것이다. 이소택틱 5가 원자에 대한 보베이의(Bovey's) NMR 명명법은 ......mmmm.....인데, 각 m은 면의 동일 측상에 있는 메조 2가 원자 또는 연속적인 메틸기를 나타낸다. 본 기술에서 알려진 바와 같이 쇄 구조의 편차 또는 전위는 폴리머의 이소택틱성 또는 결정성의 정도를 저하시킨다.

이소택틱 구조에 비하여 신디오택틱 플리머는 쇄에 있는 연속적인 모노머성 유니트의 3차 탄소 원자에 부착된 메틸기가 폴리머 면의 교호측상에 놓여 있는 것들이다. 피셔의 돌출식을 사용할 때 신디오택틱 폴리머의 구조는 하기와 같다:

NMR 명명식에서 이러한 5가 원자는 .....rrrr......로서 설명되는데, 각 r은 라세미화 2가 원자, 즉 면의 교호측상에 있는 연속적인 메틸기를 나타낸다. 쇄에 있는 r 2가원자의 퍼센트는 폴리머의 신디오택틱성 정도를 결정한다. 신디오택틱 폴리머는 결정성이고 이소택틱 폴리머 같은 것은 크실렌에 불용성이다. 이러한 결정성은 크실렌에 용해성인 아택틱 폴리머와 신디오택틱 및 이소택틱 폴리머 모두를 구별시킨다.

본 발명의 혼합물에 사용된 적당한 이소택틱 폴리프로필렌과 이러한 이소택틱 폴리프로필렌의 제조방법은 폴리올리핀 기술분야에 능통한 사람들에게 잘 알려져 있다. 적당한 이소택틱 폴리프로필렌과 이의 제조방법 및 제조를 위한 촉매의 예는 미국특허 제4,794,096호와 제4,975,403호에서 알 수 있다.

바람직하게, 본 발명에 사용된 이소택틱 폴리프로필렌은 최소한 80%의 이소택틱 분자를 포함한다. 보다 바람직하게는, 본 발명에 사용된 이소택틱 폴리프로필렌은 최소한 85%의 이소택틱 분자, 보다 더 바람직하게는 최소한 90%의 이소택틱 분자 및 더욱더 바람직하게는 최소한 95%의 이소택틱 분자를 포함한다. 가장 바람직하게는 본 발명에 사용된 이소택틱 폴리프로필렌은 거의 이소택틱 분자를 포함한다.

본 발명에 사용된 보다 더 바람직한 이소택틱 폴리프로필렌은 일반적으로 약80-99%의 이소택틱 분자, 보다 바람직하게는 약 90-99%의 이소택틱 분자, 가장 바람직하게는 약 95-98%의 이소택틱 분자를 포함한다.

본 발명에 사용된 이소택틱 폴리프로필렌은 약 4-1800 범위의 용융흐름지수를 갖는다. 바람직하게는, 직포 용도로 사용하기 위한 이소택틱 폴리프로필렌은 4-40 범위, 보다 바람직하게는 약 8-30 범위의 용융흐름 지수를 갖는다. 바람직하게 부직포 용도로 사용하기 위한, 이소택틱 폴리프로필렌은 약 30-1800 범위의 용융흐름 지수를 갖는다.

본 발명의 혼합물에 사용하기에 적당한 신디오택틱 폴리프로필렌과 이러한 신디오택틱 폴리프로필렌 제조방법은 폴리올레핀 기술분야에 능통한 사람들에게 잘 알려져 있다. 적당한 신디오택틱 폴리프로필렌과 이의 제조방법 및 제조를 위한 촉매의 예는 미국특허 제3,258,455호, 제3,305,538호, 제3,364,190호, 제4,852,851호,제5,155,080호, 제5,225,500호, 제5,334,677호 및 제5,476,914호에서 알 수 있고 모두 참고로 여기에 도입된다.

바람직하게, 본 발명에 사용된 신디오택틱 폴리프로필렌은 최소한 70%의 신디오택틱 분자를 포함한다. 보다 바람직하게는, 본 발명에 사용된 신디오택틱 폴리프로필렌은 최소한 75%의 신디오택틱 분자, 보다 더 바람직하게는 최소한 80%의 신디오택틱 분자, 더욱더 바람직하게는 최소한 83%의 신디오택틱 분자를 포함한다. 가장 바람직하게는 본 발명에 사용된 신디오택틱 폴리프로필렌은 거의 신디오택틱 분자를 포함한다.

본 발명에 사용된 더욱더 바람직한 신디오택틱 폴리프로필렌은 일반적으로 약 83-95%범위의 신디오택틱 분자, 보다 바람직하게는 약 85-95%범위의 신디오택틱 분자, 가장 바람직하게는 약 89-95%범위의 신디오택틱 분자를 포함한다.

본 발명에 사용된 신디오택틱 폴리프로필렌은 일반적으로 약 4-1000범위의 용융흐름지수를 갖는다. 바람직하게는 직포적용에 사용하기 위해 신디오택틱 폴리프로필렌은 약 4-40범위, 보다 바람직하게는 약 8-8범위의 용융흐름지수를 갖는다. 바람직하게는, 부직포 용도로 사용하기 위한 신디오택틱 폴리프로필렌은 약 30-1000범위의 용융흐름지수를 갖는다.

본 발명의 2성분 섬유는 각각의 성분이 섬유축을 따라 서로 융합되는 이소택틱 폴리프로필렌 성분과 신디오택틱 폴리프로필렌 성분을 포함한다.

본 발명의 2성분 섬유는 어떤 형태의 2성분 섬유일 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 2성분 섬유의 비제한된 예로는 코아와 외장, 나란히, 팁형 마이크로 데니어 및 혼합된 섬유를 포함한다. 도1에 본 발명에 유용한 2성분 섬유의 비제한적인 예가 도시되어 있다.

2성분 섬유의 성분은 대칭 또는 비대칭 배열로 조합될 수 있다. 기본적으로, 2성분 섬유의 방적은 몇가지 단일 필라멘트를 형성하기 위한, 2개의 다른 폴리머의 공동압출을 포함한다. 2성분 섬유 압출 장치는 소정의 미리 결정된 배열로 2개 성분의 용융스트림을 부여하도록 사용된다. 이러한 2성분 섬유 압출 장치는 본 기술분야에 잘 알려져 있고 어떤 적당한 장치도 사용될 수 있다. 도 2A와 2B에서 각각 나란히 있는 배열 및 핵-외장 배열로 성분을 융합하기 위해 사용된 매니폴드의 예를 도시하고 있다.

2개 성분 사이의 라인형태는 방적돌기 구멍과 관련하여 매니폴드에 있는 개별 요소를 조정하므로서 조절될 수 있다. 섬유에서 성분의 비는 각 성분용 계량 펌프의 속도를 조절하므로서 조정될 수 있다. 2성분 방적에 사용된 스핀 매니폴드는 본 기술분야에 잘 알려져 있고 어떤 적당한 매니폴드도 본 발명의 실시에 사용될 수 있다.

예를들면, 도3에 섬유방적 기계(100)의 개략도가 도시되어 있다. 섬유방적 기계는 본 기술분야에 잘 알려져 있고 본 발명은 어떤 특정한 섬유방적기계에 제한되는 것을 의미하지 않는다. 도3에 도시된 바와같이 2개의 다른 폴리머는 2개의 분리 압출기(102A 와 102B)에서 용융되어 개별적인 계량 펌프(103A 와 103B)를 통해 펌프된 후 2성분 방적 매니폴드(105)로 펌프된다. 필라멘트(111)은 방적돌기(107)을 통과하므로서 형성되고 소화칼럼(108)을 통과하므로서 고형화된다. 필라멘트(111)은 스핀 완성부(114), 가이드(118), 바대(godet, 121,122), 후 가이드(125), 직조기(126) 및 감는 권취기(127)로 이동한다.

본 발명의 섬유는 선행기술 섬유의 대체품으로서 유용한 것으로 믿어진다. 적당한 용도의 제한되지 않은 예로는 카페트, 천연직물 및 직물을 포함한다.

본 발명의 섬유는 또한 본 기술분야에 능통한 사람들에게 알려진 바와같이 통상적인 성분을 함유한다. 이러한 통상적인 성분의 비제한 예로는 차단방지제, 정전방지제, 산화방지제, 발포제, 결정화보조제, 착색제, 색소, 내화제, 충전제, 충격조절제, 몰드이형제, 오일, 다른 폴리머, 안료, 가공처리제, 강화제, 안정제, UV방지제, 항연무제, 습윤제등을 포함한다.

실시예

하기 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위해 제공된 것으로서 본 발명의 청구범위를 제한하는 것은 아니다.

실시예 1

2개의 폴리머, iPP와 sPP사이의 접착을 시험하기 위해 두 폴리머의 필름 샘플을 Theller Heatsealing System에서 밀폐시키고 30cm/분의 속도로 필름의 각 단부를 클램핑하여 분리했다. 힘 반응은 2개 폴리머 사이의 결합표시이다. 130℃의 밀폐온도에서 수행된 5개 샘플에 대한 결과를 표4에 도시했다. 이쌍은 밀폐로부터 벗겨지지 않았다. 평균 최대 힘은 21N으로 계산되었다.

실시예 2

수축시험을 개별적으로 생산된 sPP와 iPP 섬유에 대해서 수행했다. 도5는 3과 3.6의 인발비율로 130℃에서의 2개 폴리머의 수축특성을 도시하고 있다. iPP와 sPP섬유의 수축 특성에서 차이는 섬유를 클램핑할 수 있게 한다. 예를들면, 만약 2성분 섬유가 코아로서 sPP, 외장으로서 iPP로 제조될 경우 높은 수축성을 갖는 sPP는 섬유의 클램핑을 강화시켜 iPP를 당길 것이다.

본 발명은 예시적인 실시예에 의해 상세히 설명되었지만 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경을 가할 수 있고 쉽게 제조할 수 있다고 이해될 것이다. 따라서, 여기에 첨부된 청구범위는 여기에 기술된 실시예와 상세한 설명에 제한되는 것으로 의도되어서는 안되며 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 균등물로서 처리되는 모든 특성을 포함하는, 본 발명에 존재하는 특허가능한 신규성의 모든 특성을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

제1성분과 제2성분이 함께 융합되고, 제1성분과 제2성분이 이소택틱 폴리프로필렌과 신디오택틱 폴리프로필렌으로부터 선택된 서로 다른 물질을 포함하는 제1성분과 제2성분을 포함하는 2성분 섬유.
제1항에 있어서, 제1성분이 섬유의 코아를 포함하고 제2성분이 섬유의 외장을 포함하는 섬유.
제2항에 있어서, 코아와 외장의 중량에 기초하여 코아는 약 20-80 중량%범위의 섬유를 포함하고 외장은 약 80-20 중량%의 섬유를 포함하는 섬유.
제2항에 있어서, 제1성분과 제2성분의 용융흐름 지수가 다른 섬유.
제2항에 있어서, 제1성분과 제2성분이 다른 색상인 섬유.
제1항에 있어서, 제1성분이 본체로부터 외향하여 연장하는 부재를 갖는 섬유의 본체부를 포함하고, 제 2성분은 각 부재의 팁 부분을 포함하는 섬유.
제6항에 있어서, 본체가 3개의 부재를 포함하는 3각 단면 형태를 갖는 섬유.
제6항에 있어서, 본체가 4개의 부재를 포함하는 십자모양의 단면 형태를 갖는 섬유.
제6항에 있어서, 제1성분과 제2성분의 용융흐름지수가 다른 섬유.
제6항에 있어서, 제1성분과 제2성분이 다른 색상인 섬유.
제1항에 있어서, 제1성분이 섬유의 본체부분을 포함하고, 제2성분이 본체에 분포된 다수의 원섬유를 포함하는 섬유.
제11항에 있어서, 제1성분과 제2성분의 용융흐름 지수가 다른 섬유.
제11항에 있어서, 제1성분과 제2성분이 다른 색상인 섬유.
(a) 제1섬유 성분과 제2섬유 성분을 압출하고;

(b) 제1성분과 제2성분을 2성분 섬유로 함께 융합하는 것을 포함하는데 ;

제1성분과 제2성분이 다른 물질을 포함하고 제1성분은 이소택틱 폴리프로필렌으로부터 선택되고 제2성분이 신디오택틱 폴리프로필렌을 포함하는 섬유제조방법.
제14항에 있어서, 제1성분이 섬유의 코아를 포함하고 제2성분이 섬유의 외장을 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 코아와 외장의 중량에 기초하여 약 20-80중량%범위의 코아와 약 80-20중량%범위의 외장을 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 제1성분과 제2성분의 용융흐름 지수가 다른 방법.
제15항에 있어서, 제1성분과 제2성분이 다른 색상인 방법.
제14항에 있어서, 제1성분이 본체로부터 외향하여 연장된 부재를 갖는 섬유의 본체부를 포함하고, 제2성분이 각 부재의 팁부분을 포함하는 방법.
제19항에 있어서, 본체가 3개의 부재를 포함하는 3각 모양의 교차단면 형태를 갖는 방법.
제19항에 있어서, 본체가 4개의 부재를 포함하는 십자모양의 교차단면 형태를 갖는 방법.
제19항에 있어서, 제1성분과 제2성분의 용융흐름지수가 다른 방법.
제19항에 있어서, 제1성분과 제2성분이 다른 색상인 방법.
제14항에 있어서, 제1성분이 섬유의 본체부분을 포함하고, 제2성분이 본체에 분포된 다수의 원섬유를 포함하는 방법.
제24항에 있어서, 제1성분과 제2성분의 용융흐름 지수가 다른 방법.
제24항에 있어서, 제1성분과 제2성분이 다른 색상인 방법.