KR20010052923A - 프로필렌의 랜덤 공중합체를 포함하는 열 결합성폴리올레핀 섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식 CH2=CHR (식 중, R은 C2-C8알킬 라디칼임)의 하나 이상의 α-올레핀 공단량체와 프로필렌의 랜덤 공중합체 A)를 1 중량% 이상 포함하며, 상기 공단량체 또는 공단량체들의 양은 랜덤 공중합체 A)의 총 중량에 대해 3 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 열결합성 폴리올레핀 섬유에 관한 것이다.

Description

프로필렌의 랜덤 공중합체를 포함하는 열 결합성 폴리올레핀 섬유{THERMAL BONDABLE POLYOLEFIN FIBERS COMPRISING A RANDOM COPOLYMER OF PROPYLENE}
본 발명은 에틸렌과는 다른 하나 이상의 올레핀 공단량체와 프로필렌의 랜덤 공중합체를 포함하는 열 결합성 섬유, 상기 섬유의 제조 방법, 및 상기 섬유로부터 얻어지는 열 결합 물품에 관한 것이다.
특정 열가소성 재료의 섬유는 다양한 방법에 의해 부직품과 같은 열 결합 제품의 제조에 광범위하게 사용된다. 상기 방법은 주로 부직물의 복합 구조에 있어서 스테이플 카딩/캘린더링, 쓰루 에어-본디드 (through air-bonded), 스펀본딩, 멜트-블로운, 및 이들의 임의의 조합에 의한 방법이다.
섬유의 열 결합성 (즉, 결합 강도) 및/또는 캘린더링 속도를 개선하려는 여러 시도가 있어 왔는데, 이들 중, 프로필렌의 랜덤 공중합체의 사용이 고려되었다.
특히, EP-A-416 620에 따르면, 45% 미만의 결정도를 가지는 중합체의 블렌드, 3원 중합체, 및 올레핀 공중합체로부터 형성된 섬유로 만들어진 층을 가지는 포 적층체가 열 결합성을 개선하여, 포 특성을 개선시킨다. 그러나, 상기 문헌은 프로필렌-에틸렌 공중합체 만을 구체적으로 개시할 뿐이며, 상기 공중합체가 폴리프로필렌으로부터 형성된 것보다 더 작은 강력 (tenacity) 및 더 작은 모듈러스를 가지는 섬유를 생성한다는 것을 지적하고 있다.
US-A-4,211,819에 따르면, 가열-용융 섬유는 특정량의 프로필렌, 부텐-1 및 에틸렌으로 구성된 결정 프로필렌 3원중합체를 방사함으로써 얻어진다. 그러나, 이러한 섬유는 단지 결합제 재료로만 사용되는데, 기계적 특성은 다른 재료에 의해 부여된다. 사실, 부직포가 예에서 제조될 경우, 상기 섬유는 캘린더링 전에 레이온 섬유와 혼합된다.
따라서, 고도의 기계적 특성과 결부된 개선된 열 결합성을 가지며 올레핀 공중합체를 포함하는 섬유를 제공하는 것이 유리하다.
일반적인 용융 방사 방법에 있어서, 중합체는 압출기 내에서 융점으로 가열되며, 용융 중합체는 원하는 직경의 다수의 개구를 포함하는 방사구를 통하여 가압 하에 펌핑됨으로써 용융 중합체 필라멘트를 생성한다. 용융 중합체 필라멘트는 방사구 면에서 기체, 일반적으로 공기의 냉각 스트림 내로 공급되는데, 여기에서 상기 용융 중합체 필라멘트는 냉각의 결과로 고체화되어 섬유를 형성한다.
상기 종류의 공정에 있어서, 이렇게 얻어지는 섬유의 최종 특성을 손상시키지 않으면서 가능한한 가장 큰 방사 속도로 작업할 수 있는 것이 유리하다.
지금에 와서야, 상기 모든 잇점이 프로필렌의 특정 랜덤 공중합체를 방사함으로써 얻어진다는 것을 알아내었다.
따라서, 본 발명은 프로필렌과, 식 CH2=CHR (식 중, R은 C2-C8알킬 라디칼, 바람직하게는 C2-C6알킬 라디칼임)의 α-올레핀으로부터 선택되는 하나 이상의 공단량체의 랜덤 공중합체 A)를 1 중량% 이상, 특히 20 중량% 이상 포함하는 열 결합성 폴리올레핀 섬유를 제공하는데, 상기 공단량체 또는 공단량체들의 양은 랜덤 공중합체 A)의 총 중량을 기준으로 3 내지 20 중량%이다.
상기 정의로부터, "공중합체"라는 용어는 1종 이상의 공단량체를 포함하는 중합체를 포함한다는 것이 명백하다.
상기 섬유는, 실질적으로 동일한 조건 하에서의 프로필렌 호모중합체의 방사에 의해 얻어질 수 있는 강력과 비견할 만하거나 또는 상기 강력보다 큰 강력치를 가지면서, 매우 낮은 열 결합 온도에서 특히 큰 결합 강도 값을 성취한다는 것이 뜻밖에도 밝혀졌다.
특히, 본 발명의 열 결합성 섬유는, 바람직하게는 10 cN/Tex (실시예에 설명된 바와 같이 측정) 이상, 특히 15 cN/Tex 이상, 예를 들어 10 내지 60 cN/Tex 또는 15 내지 60 cN/Tex의 강력치에 의해 특징지워진다.
또한, 섬유 수축성은 랜덤 공중합체 A)의 양과 함께 증가하는 경향이 있다. 이는 섬유의 자가-크림핑 (crimping) 효과를 증강시키는 데 매우 중요하다. 이렇게 얻어지는 고수준의 자가-크림핑은 고도로 부드러운 감촉의 최종 부직물에서 부피감 (bulkiness)을 유도한다. 또한, 부드러운 촉감의 고도의 부드러움은 최종 부직물 품질, 특히 시장에서 의류같은 외관을 갖는 매우 부드러운 부직물이 중요시되는 위생 용도에 있어서의 상기 품질을 개선하는 데 기여한다.
랜덤 공중합체 A)에 있어서의 식 CH2=CHR (R은 C1-C8알킬임)의 α-올레핀의 바람직한 양은 5 내지 16 중량%, 특히 5.5 내지 13 중량%이다.
랜덤 공중합체 A) 중 공단량체로 존재하는 상기 식의 α-올레핀의 예로는 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐이 있다. 바람직한 것은 1-부텐 및 1-헥센이며; 특히 바람직한 것은 1-부텐이다.
랜덤 공중합체 A) 중 에틸렌이 상당한 양으로 존재하는 것 (즉, 0.5 내지 1 중량% 이상)은 제외되며; 특히 바람직한 것은 존재하는 공단량체 또는 공단량체들이 상기 식 CH2=CHR (식 중, R은 C1-C8알킬 라디칼임)의 α-올레핀으로부터 배타적으로 선택되는 랜덤 공중합체 A)이다.
바람직하게는, 본 발명의 섬유의 제조에 사용되는 용융 유동 속도 (Melt Flow Rate, MFR, 2.16 Kg의 하중으로 230℃에서 ISO 1133에 따라 측정)는 5 내지 2000 dg/분, 더 바람직하게는 10 내지 1000 dg/분의 범위 이내이다.
섬유에 있어서, 랜덤 공중합체 A) 또는 공중합체 A)를 포함하는 중합체 조성물의 MFR은 방사 공정 도중 발생하는 열 분해 정도에 따라 더 커질 수 있다.
이러한 MFR 값은 스킨-코어 구조 (여기서, 스킨, 즉 섬유의 표면 상의 다소 두꺼운 중합체 층이 상기 열 분해에 의해 야기되는 큰 MFR 값을 가짐)의 형성에 따라, 섬유의 중심으로부터 표면까지 매우 의미심장하게 변화할 수 있다.
그러나, 본 발명의 섬유는 고수준의 결합 강도를 성취하기 위한 스킨-코어 구조의 형성을 필요로 하지 않는다 (심지어 스킨-코어 구조의 형성이 상기 특성을 더욱 증강시킴에도 불구하고)는 것을 놀랍게도 알아내었다.
결합 강도 및 기계적 특성의 특히 우수한 균형은, 본 발명의 섬유가 24 MPa 이상, 특히 24 내지 35 MPa, 바람직하게는 25 MPa 이상, 더욱 바람직하게는 26 MPa 이상, 특히 25 또는 26 내지 35 MPa의 항복점 인장 강도 (ISO R 527에 따라 측정)값을 갖는 랜덤 공중합체 A)로부터 제조될 경우 얻어진다는 것을 알아내었다.
본 발명의 섬유가 상기 항복점 인장 강도 값을 갖는 랜덤 공중합체 A), 또는 그를 함유하는 중합체 조성물을 화학적으로 분해 (비스브레이킹 (visbreaking))시킴으로써 얻어지는 중합체 재료로부터 제조되는 경우 훨씬 더 우수한 특성이 성취된다.
본 발명의 섬유의 제조에 사용되는 랜덤 공중합체 A)의 다른 바람직한 특징은 하기와 같다:
- 분 당 20℃의 온도 변화로 DSC (차등 주사 열량 측정법 (Differential Scanning Calorimetry))에 의해 측정할 경우 135 내지 156℃의 용융 온도, 및 85 내지 120℃의 결정화 온도;
- 25℃에서 93 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 95 중량% 이상의 자일렌 중 불용성 분획;
- 2 내지 5의 다분산성 지수 (Polydispersity Index, PI, 실시예에 기술된 방법으로 측정);
- 500 내지 1500 MPa의 휨 탄성률 (ISO 178에 따라 측정);
- 23℃에서 (ISO 180/1에 따라 측정) 20 KJ/m2이상의 아이조드 (Izod) 충격 강도 (노칭);
- 8 내지 14%의 항복점 신장률 (ISO R 527에 따라 측정).
상기 중합체 분해 (만일 발생할 경우) 전 후의, 랜덤 공중합체 A)의 항복점신장률 값에 대한 항복점 인장 강도 값의 비는 바람직하게는 2 내지 4, 더 바람직하게는 2.1 내지 4이다.
본 발명의 섬유의 특히 바람직한 강력치는 20 cN/Tex 이상, 특히 20 내지 60 cN/Tex이며, 가장 바람직한 값은 25 cN/Tex 이상, 특히 25 내지 60 cN/Tex이다.
또한, 본 발명의 섬유는 바람직하게는 80 내지 350%, 더 바람직하게는 100 내지 250% (실시예에 설명된 바와 같이 측정)의 파단신율 값을 가진다.
섬유의 타이터 (titre)는 바람직하게는 0.8 dTex 이상, 더 바람직하게는 1 내지 10 dTex (실시예에 설명된 바와 같이 측정)이다. 본 발명에 따른 섬유의 정의는 연속 필라멘트, 절단 섬유 (스테이플) 및 단섬유 (후자는 예를 들어 멜트 블로운 공정으로 얻어지며, 바람직하게는 5 mm 내지 100 mm 범위 이내의 길이를 가짐)를 포함한다.
랜덤 공중합체 A)는 배위 촉매의 존재 하에 중합 공정으로 얻어질 수 있는 잘 알려진 랜덤, 결정 또는 반결정 공중합체 패밀리에 속한다. 상기 공정 및 그로부터 얻어지는 공중합체는 당 업계에서 광범위하게 기술되어 있다. 예를 들어 고항복점의 고도로 입체특이적인 지글러-나타 (Ziegler-Natta) 촉매 및 EP-A-45977에 기술된 중합 공정이 이용될 수 있다.
상기 MFR 값은, 분자량 조절제 (예를 들어 수소)를 적당히 조정함으로써 얻어질 수 있거나, 상기한 바와 같이 섬유의 제조 전 또는 제조 동안 중합체 재료를 화학적으로 분해시키는 처리를 행함으로써 성취될 수 있다. 섬유를 구성하는 중합체 재료의 최종 MFR을 획득할 수 있게 하는 추가의 기여자는 섬유의 제조, 특히 용융 필라멘트가 방사구로부터 냉각 대역으로 탈출하는 경우 발생하는 상기 열 분해에 의해 주어질 수 있다.
중합체 사슬의 화학적 분해는 적합한 공지 기술을 사용함으로써 수행될 수 있다.
상기 기술 중 하나는, 중합체 재료에 첨가되는 퍼옥사이드를, 원하는 화학적 분해 정도가 얻어지게 하는 양으로 사용하는 것에 기초한다. 이러한 분해는 중합체 재료를 퍼옥사이드의 분해 온도 이상의 온도로 함으로써 성취된다.
바람직하게는, 화학적 분해 정도는, MFR (2)에 대한 MFR (1)의 비 (여기서, MFR (1)은 분해 전 MFR 값이고, 반면, MFR (2)는 분해 후 MFR 값임)로 표현할 경우, 0.9 내지 0.01이다.
화학적 분해에 가장 편리하게 이용될 수 있는 퍼옥사이드의 분해 온도는 바람직하게는 150 내지 250℃ 범위이다. 상기 퍼옥사이드의 예로는 디-tert-부틸 퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸 퍼옥시)헥신, 및 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸 퍼옥시)헥산 (이는 상표명 Luperox 101로 시판됨)이 있다.
본 발명의 유리한 실시 형태는 1 내지 100 중량%, 바람직하게는 20 내지 100 중량%, 더 바람직하게는 40 내지 100 중량%, 특히 50 내지 100 중량%, 가장 바람직하게는 70 내지 100 중량%의 랜덤 공중합체 A), 및 0 내지 99 중량%, 바람직하게는 0 내지 80 중량%, 더 바람직하게는 0 내지 60 중량%, 특히 0 내지 50 중량%, 가장 바람직하게는 0 내지 30 중량%의 폴리올레핀 B) (랜덤 공중합체 A)와는, 특히 공단량체의 함량 면에서 다름 (즉, 상기 주어진 랜덤 공중합체 A)의 정의에 속하지 않음))를 포함하는 폴리올레핀 조성물 C)를 포함하는 열 결합성 섬유에 의해 구현된다.
일반적으로, 폴리올레핀 B)는 식 CH2=CHR 올레핀 (식 중, R은 수소 원자 또는 C1-C8알킬 라디칼임)의 중합체 또는 공중합체, 또는 그의 혼합물로부터 선택된다.
특히 바람직한 것은 하기의 중합체이다:
1) 이소탁틱 또는 주로 이소탁틱인 프로필렌 호모중합체, 및 에틸렌의 호모중합체 또는 공중합체, 예를 들어 HDTE, LDPE, LLDPE 등;
2) 프로필렌과, 에틸렌 및/또는 C4-C10α-올레핀, 예를 들어 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐의 결정 공중합체, 또는 상기 공중합체와 이소탁틱 또는 주로 이소탁틱인 프로필렌 호모중합체의 혼합물 (여기서, 공단량체의 총 함량은 공단량체의 함량의 면에서 공중합체의 중량에 대하여 0.05 내지 20 중량% 범위이며, 상기 공중합체는 랜덤 공중합체 A)와는 다르고 특히 3 중량% 미만, 바람직하게는 2.5 중량% 미만의 C4-C10α-올레핀 및/또는 1 중량% 이상, 바람직하게는 2 중량% 이상의 에틸렌을 포함함);
3) 임의로 소량 (특히, 1 내지 10 중량%)의 디엔, 예를 들어 부타디엔, 1,4-헥사디엔, 1,5-헥사디엔, 에틸리덴-1-노르보르넨을 포함하는, 에틸렌과, 프로필렌 및/또는 C4-C10α-올레핀의 탄성 공중합체;
4) 통상 용융 상태의 성분의 혼합, 또는 연속적인 중합에 의해 공지된 방법에 따라 제조되며, 일반적으로 탄성체 분획 (II)를 5 내지 80 중량%의 양으로 포함하는, (I) 프로필렌 호모중합체 및/또는 항목 2)의 공중합체 중 하나, 및 하나 이상의 항목 3)의 공중합체를 포함하는 탄성체 분획 (II)를 포함하는 헤테로상 공중합체;
5) 에틸렌 및/또는 기타 α-올레핀과의 1-부텐 호모중합체 또는 공중합체.
또한, 본 발명의 섬유는 단일 (단일성분) 섬유 (즉, 상기 랜덤 공중합체 A) 또는 랜덤 공중합체를 포함하는 상기 조성물 C) 등의 조성물로 실질적으로 제조됨), 또는 복합 섬유 (즉, 대칭적으로 또는 비대칭적으로 배열된 하나 이상의 추가의 부분을 포함, 예를 들어 여러 상이한 종류의 중합체 재료를 포함하는 사이드-바이-사이드 (side-by-side) 또는 시쓰-코어 (sheath-core))일 수 있다.
상기 추가의 부분을 구성하거나 상기 부분에 존재할 수 있는 중합체 재료의 바람직한 예로는 폴리에틸렌, 폴리이소부틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리아크릴레이트 및 그의 혼합물이 있다.
본 발명의 섬유는 스킨-코어 구조를 수득하는 데 적합한 안정제 조성물(스킨-코어 안정화), 또는 고도의 안정화 조성물을 포함할 수 있다.
후자의 경우, 내구성 부직물에 있어서 에이징에 대한 탁월한 저항성이 성취된다.
스킨-코어 안정화의 바람직한 예로는 하나 이상의 하기 안정화제를 포함하는 것을 들 수 있다 (중합체 및 안정화제의 총 중량에 대한 중량 퍼센트):
a) 하나 이상의 유기 포스파이드 및/또는 포스포나이트 0.01 내지 0.5 %;
b) 하나 이상의 HALS (장애 아민 광 안정화제) 0.005 내지 0.5 %; 및 임의로 0.02% 이하의 양의 하나 이상의 페놀계 산화방지제.
포스파이트의 구체예로는 상표명 Irgafos 168로 CIBA GEIGY사가 시판하는 트리스 (2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트; 상표명 Weston 618로 BORG-WARNER CHEMICAL사가 시판하는 디스테아릴 펜타에리쓰리톨 디포스파이트; 상표명 Mark P로 ADEKA ARGUS CHEMICAL사가 시판하는 4,4'-부틸리덴 비스(3-메틸-6-tert-부틸페닐-디-트리데실)포스파이트; 트리스(모노노닐 페닐) 포스파이트;상표명 Ultranox 626로 BORG-WARNER CHEMICAL사가 시판하는 비스(2,4-디-tert-부틸)펜타에리쓰리톨 디포스파이트가 있다.
포스포나이트의 바람직한 예로는 상표명 Sandostab P-EPQ로 Sandoz사가 시판하는 테트라키스 (2,4-디-tert-부틸페닐)4,4'-디페닐릴렌디포스포나이트가 있다.
HALS는 분자 내에 하나 이상의 치환 아민, 바람직하게는 피페리딘기를 포함하는 단량체 또는 올리고머 화합물이다.
치환 피페리딘기를 포함하는 HALS의 구체예로는 하기 상표명 하에 CIBA-GEIGY사가 시판하는 화합물:
Chimassorb 944
Chimassorb 905
Tinuvin 770
Tinuvin 292
Tinuvin 622
Tinuvin 144
Spinuvex A36
, 및 상표명 Cyasorb UV 3346으로 American CYANAMID사가 시판하는 제품이 있다.
페놀계 산화방지제의 예로는 상표명 Cyanox 1790으로 American CYANAMID사가 시판하는 트리스 (4-tert-부틸-3-히드록시-2,6-디메틸벤질)-s-트리아진-2-4-6-(1H, 3H, 5H)-트리온; 각각 상표명 Irganox 1425; Irganox 3114; Irganox 1330; Irganox 1010; Irganox 1076;으로 CIBA GEIGY사가 시판하는 칼슘 비[모노에틸 (3,5-디-tert-부틸-4-히드록시-벤질)포스포네이트]; 1,3,5-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)-s-트리아진-2,4,6(1H, 3H, 5H)트리온 ; 1,3,5-트리메틸- 2,4,6- 트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠; 펜타에리쓰리틸-테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트]; 옥타데실 3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트; 2,6-디메틸-3-히드록시-4-tert-부틸 벤질 아비에테이트가 있다.
스킨-코어 안정화의 예시적인 예가 EP-A-391 438에 주어져 있다.
고도의 안정화 조성물의 바람직한 예는 0.02 중량% 이상, 특히 0.04 내지 0.2 중량% (중합체 및 안정화제의 총 중량에 대해)의 하나 이상의 산화방지제, 예를 들어 페놀계 산화 방지제 등을 포함하는 것이다.
상기 안정화제는 펠렛화 또는 표면 코팅에 의해 중합체에 첨가될 수 있거나, 중합체와 기계적으로 혼합될 수 있다.
또한, 본 발명의 섬유는 미끄럼 방지제, 대전방지제, 난연제, 충진제, 핵형성제, 안료, 오염방지제, 감광제등의 당 업계에서 통상 사용되는 기타 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명의 섬유는 임의의 공지된 방법으로 제조될 수 있다.
특히, 본 섬유는 섬유가 직접 섬유 웹을 형성하도록 도포되고 캘린더링되어 부직품을 얻는 장방사 및 단방사 장치 모두를 사용하거나, 스펀 본드 공정에 의해, 또는 멜트 블로운 공정에 의해 스테이플 섬유의 형태로 제조될 수 있다.
장방사 장치는 일반적으로 비교적 고 방사 속도로 켄칭 컬럼 중에서 압출되어 공기 냉각되는 제1 방사 구역을 포함한다. 이어서, 상기 섬유는 피니싱 단계로 가게 되는데, 상기 단계 동안, 섬유는 연신, 크림핑 (crimping)-벌크화 및 절단된다. 일반적으로, 상기 피니싱 단계는 방사와는 별도로, 섬유 로빙 (roving)이 하나의 단일의 큰 로빙 내로 모이는 특정 구역에서 수행된다. 이어서 상기 큰 로빙은 100 내지 200 m/분 범위의 속도로 작동하는 연신, 크림핑-벌킹 및 절단 장치로 보내진다.
장방사 장치의 다른 형태에 있어서, 상기 피니싱 단계는 방사 단계에 이어서 수행된다. 상기의 경우, 섬유는 개더링 롤러에서 연신 롤러로 직접 가는데, 여기에서 섬유는 방사 단계의 속도와 비견할 만한 속도로 어느 정도의 비 (1.5배 이하)로 연신된다.
장방사 장치를 사용할 경우 일반적으로 채용되는 공정 조건은 하기와 같다:
- 홀 당 생산량 : 0.2 g/분 이상, 바람직하게는 0.15 내지 1 g/분, 더 바람직하게는 0.2 내지 0.5 g/분;
- 권취 속도 (take up speed): 500 m/분 이상, 바람직하게는 500 내지 3500 m/분, 더 바람직하게는 600 내지 2000 m/분;
섬유가 다이를 탈출한 후 냉각 고체화되는 공간: 0.50 m 이상.
또한, 연신비는 1.1 내지 4배인 것이 바람직하다.
장방사 장치에 대한 추가의 상세한 설명은, Friedelm Hauser의 문헌 [Plastics Extrusion Technology, Hauser Publishers, 1988, 제17장]을 참고로 할 수 있다.
단방사 장치는 연속 작업을 가능하게 하는데, 이는 방사 속도가 연신, 크림핑 및 절단 속도와 양립가능하기 때문이다.
단방사 장치를 사용하여 본 발명에 따라 사용하기에 가장 적합한 공정 조건은 하기와 같다:
홀 당 생산량은 0.005 내지 0.18 g/분, 바람직하게는 0.008 내지 0.07 g/분, 더 바람직하게는 0.01 내지 0.03 g/분 범위이다. 권취 속도는 30 내지 500 m/분, 바람직하게는 40 내지 250 m/분, 더 바람직하게는 50 내지 100 m/분 범위이다. 연신비는 1.1 내지 3.5배, 바람직하게는 1.2 내지 2.5배 범위이다. 또한, 다이의 출구의 섬유 냉각 및 고체화 공간 (냉각 공간)은 바람직하게는 2 mm 이상, 더 바람직하게는 10 mm 이상, 특히 10 내지 350 mm이다. 상기 냉각은 일반적으로 공기 제트 또는 플오우에 의해 유발된다.
단방사 장치에 대한 추가의 설명은 M. Ahmed의 문헌 [Polypropylene fibers science and technology, Elsevier Scientific Publishing Company (1982) 344-346페이지]를 참고로 할 수 있다.
상기 장방사 및 단방사 장치의 방사 온도는 일반적으로 220 내지 310℃ 범위, 바람직하게는 250 내지 300℃ 범위이다.
일반적으로 스펀본딩 공정에 사용되는 장비는 방사 헤드 상의 다이, 냉각 타워 및 Venturi 튜브를 사용하는 공기 흡입 개더링 장치가 갖추어진 압출기를 포함한다. 공기 속도를 사용하여 권취 속도를 조절하는 상기 장치의 하부에서, 필라멘트는 일반적으로 컨베이어 벨트 상에 모이는데, 여기서 필라멘트는 캘린더에서 열 결합을 위한 웹을 형성하면서 분배된다.
본 발명에 따르면, 일반적인 스펀본딩 기계를 사용할 경우, 하기 공정 조건을 적용하는 것이 편리하다:
홀 당 생산량은 0.1 내지 2 g/분, 바람직하게는 0.2 내지 1 g/분의 범위이다.
섬유는 일반적으로 공기 플로우에 의해 냉각된다.
방사 온도는 일반적으로 210 내지 300℃, 바람직하게는 220 내지 280℃이다.
멜트 블로운 공정에서는 직경이 10 마이크론 이하이고 길이가 수 센티미터인 섬유를 생성하기 위하여 고속의 고온의 공기를 사용한다. 매우 높은 공기압 하에서 0.3 마이크론의 미세한 섬유를 생성할 수 있다.
주로, 가열 및 가압에 의해 중합체가 용융되는 압출기로 중합체 재료를 통과시킨다. 이어서, 용융 중합체는 용융 블로우잉 다이 및 직경이 약 400 마이크론인 다이-팁 개구로 들어간다. 개구로부터 나타나는 중합체는 고속의 고온의 공기 제트에 의해 가늘어지게 된다. 이에 의해 중합체는 그의 용융 상태를 유지하며 파단시까지 가늘어지게 된다. 섬유가 용융 스트림으로부터 파단됨에 따라, 감쇄 공기는 용융 상태로부터 고체 상태로 섬유를 복귀시키는 냉각 공기 스트림 내로 그를 강요한다. 최후로 섬유는 다른 섬유를 가지는 수집기 와이어 상에 착륙하여 균질한 매트를 형성한다.
용융 블로우잉은 회전 표면에 대하여 수직 하향으로, 또는 수평으로 수행되어 5 내지 1000 g/m2의 기초 중량을 생성할 수 있다.
용융 블로우잉 공정에 사용되는 방사 온도는 일반적으로 260 내지 350℃이다.
상기한 바와 같이, 부직품은 스펀 본드 공정으로부터 직접 얻어진다.
열 결합 물품의 다른 공지된 제조 방법은 제1 단계에서 스테이플을 생성하고, 이어서 스테이플 섬유를 카딩 기계로 통가시킴으로써 섬유 웹을 형성시키고, 캘린더링 (캘린더 롤이 사용됨)으로 열 결합시키는 것을 포함한다.
놀랍게도, 본 발명의 스테이플 섬유는 카딩 단계 및 얻어진 웹의 캘린더 롤로의 이송 도중 매우 큰 점착성을 나타내어 고 이송 속도가 문제 없이 채용될 수 있음이 밝혀졌다.
또한 스테이플 섬유는, 열 결합을 성취하기 위하여 고온의 공기 플로우가 사용되는 쓰로우 에어 본디드 공정에 의해 열 결합될 수 있다.
사용되는 특정의 열 결합 방법과는 독립적으로, 결합 온도는 바람직하게는 120 내지 160℃, 더 바람직하게는 130 내지 145℃ 범위 이내이다.
본 발명의 섬유는 최적의 기계적 특성 및 고도의 부드러움을 가지며, 열 결합 물품, 특히 부직품의 제조에 특히 적합하다.
상기 열 결합 물품은 또한 본 발명의 섬유와 종래의 폴리올레핀 섬유, 특히 프로필렌 호모중합체로 만들어진 섬유와의 블렌드로부터도 얻어질 수 있다.
또한, 열 결합 물품 (부직품)은 2층 이상의 부직층을 포함할 수 있다. 본 발명의 섬유의 사용 덕분에, 층들 사이의 개선된 접착이 얻어진다.
본 발명의 정의 내의 기타 열 결합 물품으로는 폴리올레핀 필름과 커플링된 부직포를 포함하는 것이 있는데, 여기서, 부직포는 본 발명의 섬유로 제조되거나 본 발명의 섬유를 포함하며, 반면, 폴리올레핀 필름은 상기 폴리올레핀 (예를 들어 랜덤 공중합체 A) 및/또는 폴리올레핀 B))으로 제조되거나 상기 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
필름과 부직포 사이의 커플링은 예를 들어 캘린더에서의 가열 처리, 또는 접착제, 예를 들어 열 용융액을 사용함으로써 얻어질 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위하여 주어진 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
중합체 재료 및 실시예의 섬유와 관련한 데이터는 하기에 보고된 방법에 의해 측정된다:
- MFR: ISO 1133, 230℃, 2.16 Kg;
- 용융 및 결정화 온도: 분 당 20℃의 온도 변화율로 DSC에 의해;
- 1-부텐 함량: IR 분광기에 의해;
- 휨 탄성율: ISO 178;
- 항복점 인장 강도: ISO R 527;
- 항복점 신장률: ISO R 527;
- 23℃에서의 아이조드 충격 강도 (노칭): ISO 180/1;
다분산도 지수 (Polydispersity Index, PI): 중합체의 분자량 분포의 측정. PI 값을 측정하기 위하여, 저모듈러스 값, 예를 들어 500 Pa에서의 모듈러스 분리를, 0.01 rad/초 로부터 100 rad/초 로 증가하는 진동수에서 작동하는, Rheometrics (미국)사가 시판하는 RMS-800 평행판 유량계 모델을 사용함으로써 200℃의 온도에서 측정한다. 분리 모듈러스 값으로부터, 하기 등식을 사용하여 PI 값을 유도할 수 있다:
PI = 54.6 x (분리 모듈러스)-1.76
[식 중, 분리 모듈러스 (MS)는 하기와 같이 정의된다:
MS = (G' = 500 Pa에서의 진동수) / (G" = 500 Pa에서의 진동수)
(여기서, G'은 저장 모듈러스이고; G"은 저모듈러스임)]
25℃에서 자일렌에 가용성이거나 불용성인 분획: 교반 하에 135℃에서 자일렌 250 ml에 중합체 2.5 g을 용해시킨다. 20분 후, 여전히 교반 하에 용액을 25℃로 냉각시키고, 30분 동안 정치시킨다. 침전물을 여과지로 여과시키고, 용액을 질소 플로우에서 증발시키고, 잔류물을 80℃ 진공 하에 건조시켜 일정 중량에 이르게 한다. 이와 같이 하여, 실온 (25℃)에서 가용성이거나 불용성인 중합체의 중량 퍼센트를 계산한다.
섬유의 타이터: 10 cm 길이의 로빙으로부터, 50개의 섬유를 랜덤하게 선택하여 중량을 잰다. 상기 50개의 섬유의 총 중량 (mg으로 표현)에 2를 곱하여 dTex 단위의 타이터를 얻는다.
섬유의 강력 및 신장률 (파단시): 500 m 로빙으로부터 100 mm 길이의 세그먼트를 절단한다. 상기 세그먼트로부터 시험할 단일 섬유를 랜덤하게 선택한다. 시험할 각각의 단일 섬유를 Instron dinamometer (모델 1122)의 클램프에 고정시키고, 100% 미만의 신장률의 경우, 20 mm/분의 견인 속도, 및 100% 이상의 신장률의 경우 50 mm/분의 견인 속도로 파단시까지 인장시키는데, 클램프 사이의 초기 간격은 20 mm이다. 최종 강도 (파단시의 하중) 및 파단신율을 측정한다.
강력은 하기 등식을 사용하여 유도한다:
강력 = 최종 강도 (cN) x 10/타이터 (dTEX)
섬유의 결합 강도: 연속 섬유로 만들어진 0.4 미터 길이의 400 Tex 로빙으로부터 견본을 제조한다 (ASTM D 1577-7 방법). 로빙을 80회 꼰 후, 두 말단을 연합시켜 로빙의 두 절반이 로브 형태로 조합된 생성물을 얻는다. 0.28 MPa의 클램핑 압력 및 1초의 결합 시간을 사용하여, 다양한 플레이트 온도에서 작동하는 Bruggel HSC-ETK 열 결합 기계를 사용하여 상기 견본 상에서 열 결합을 수행한다 (표 참조). 2 cm/분의 견인 속도로 작동하는 상기 동력계를 사용하여 열 결합 지점에서 각각의 견본을 구성하는 로빙의 두 절반을 분리하는 데 필요한 평균 힘을 측정한다. 얻어진 그래프는 최저치 내지 최대치의 힘을 예시한다 (피크가 얻어짐). 그래프로 나타낸 모든 최저 및 최대치를 평균하여 얻은 값이 상기 평균 힘을 나타낸다. cN으로 표현된 결과는 8개 이상의 측정치의 평균에 의해 얻어지며, 섬유의 결합 강도를 나타낸다.
이와는 달리, 부직 샘플을 제조하는 경우, 결합 강도는 길이가 20 cm이고 폭이 5 cm인 견본 상에서 측정한다. 5 cm 폭의 말단을 동력계의 클램프에 고정시키고, 100 mm/분의 클램프 속도로 인장시킨다 (클램프 사이의 초기 간격은 10 cm임). 캘린더링 단계에 있어서, 기계 방향 (Machine Direction, MD) 및 횡방향 (Cross Direction, CD)으로 측정한 최대 힘이 섬유의 강도를 나타낸다.
섬유의 부드러움: 연속 섬유로 만들어진 0.6 m 길이의 400 Tex 로빙으로부터 견본을 제조한다. 로빙의 말단을 꼬임 측정 장치 (Torcimetro Negri e Bossi S.p.A. 이탈리아 밀라노 소재)의 클램프에 고정하고 120 회 꼰다. 꼬인 로빙을 절단하여 두 말단을 연합하여, 로빙의 두 절반이 로브 형태로 조합된 생성물을 얻는다. 이렇게 얻은 견본을 2배로 굽히고, 견본의 두 절반 사이의 1 cm 간격은 남겨둔채, Clark 부드러움 시험기의 2개의 평행 롤 사이에 말단을 고정시킨다.
이어서, 2개의 롤이 위에 놓여진 평면의 회전에 의해, 견본이 그의 만곡 방향을 매회 바꿀 때까지 우측 및 좌측으로 시험기의 2개의 롤을 함께 회전시킨다. 2개의 롤 위의 견본의 높이는 두 평면 회전각의 합이 900를 가지도록 조정한다. 견본을 권취하고, 상기 높이로 절단하고 중량을 잰다.
부드러움 값은 하기 등식으로부터 유도된다:
부드러움 = (1/W) x 100
(상기 식 중, W는 상기 높이로 절단된 견본의 중량 (그램 단위)임).
방사 처리되는 중합체
중합체 I 및 Ib
하기 특성을 가지며, 고항복점의 고입체특이성 Z-N 촉매의 존재 하에 단량체를 공중합함으로써 얻어지는 프로필렌/1-부텐 결정 랜덤 공중합체:
중합체 I 중합체 Ib
MFR (dg/분) 10.6 1.8
25℃에서의 자일렌 불용성 (중량%) 97.6 98.1
용융 온도 (℃) 141 146
결정화 온도 (℃) 91 93
1-부텐 함량 (중량%) 8.3 6.1
PI 4 3.87
휨 탄성률 (MPa) 950 1250
항복점 인장 강도 (MPa) 27 28
항복점 신장률 (%) 12 10
23℃에서의 아이조드 충격 강도 (노칭) (KJ/m2) 4 8.1
상기 중합체 I 및 Ib에 0.04 중량%의 스테아르산나트륨 및 0.15 중량%의 Irganox B 215를 펠렛화에 의해 첨가한다. 상기 첨가제를 위한 분산제로서 파라핀 오일 (중합체 및 첨가제의 총 중량에 대하여 0.05 중량%)를 또한 첨가한다.
Irganox B 215는 중량으로 1/3의 Irganox 1010 및 2/3의 IrgaFOS 168의 블렌드이다. 중합체 Ib는 방사 등에는 사용되지 않는다.
중합체 II
0.021 중량%의 Luperox 101로 중합체 I을 화학적으로 분해시킴으로써 얻는다.
생성된 MFR 및 PI 값은 각각 25.8 dg/분, 및 3이다.
중합체 III 및 IV
0.073 중량% (중합체 III) 및 0.038 중량% (중합체 IV)의 Luperox 101로 중합체 Ib를 화학적으로 분해시킴으로써 얻는다.
생성된 MFR 및 PI 값은 중합체 III의 경우 각각 26.8 dg/분, 및 2.36이고; 중합체 IV의 경우 각각 12.5 dg/분, 및 2.79이다.
프로필렌 호모중합체
모든 비교예는 표에 보고한 MFR 및 PI 값을 갖는 프로필렌 호모중합체를 방사함으로써 수행한다. 모든 호모중합체는 25℃에서 자일렌에 불용성인 분획을 약 96 중량% 포함한다.
방사 및 캘린더링 장치
실시예 5, 5c, 6 및 6c를 제외한 모든 실시예에 있어서, 스크류의 길이/직경 비가 5인 Leonard 25 방사 파일럿 라인 (Costruzioni Meccaniche Leonard-Sumirago (미국 버지니아주 소재)사 제품)을 사용한다.
실시예 5 및 5c에 있어서, 65000개의 홀 및 중앙 켄칭 공기 장치 (켄칭 온도: 약 19℃)를 가지는 방사구가 갖추어진 반 공업적 단방사 라인을 사용한다.
실시예 6 및 6c에서는 고속 카딩/캘린더링 플랜트를 사용한다.
하기 표에 보고한 최대 속도치는 감소된 수 (상기 수는 표에 "최대 속도에서의 파단 수/30' "로 주어져 있음)의 섬유가 30분 후에 파단되는 가장 큰 권취 속도이다.
실시예 1 및 2와 비교예 1c 및 2c
표 1에 보고한 장방사 조건 하에 작업한다.
다이의 출구와, 필라멘트가 켄칭 공기와 접촉하게 되는 지점 사이의 간격은 10 cm이다.
스펀 섬유에 있어서 상당한 MFR 증가치 (섬유 MFR)에 의해 증명되는 바와 같이, 실시예 1 및 2의 섬유는 상기 중합체 I의 방사에 의해 얻어지는 반면, 비교예 1c 및 2c의 섬유는 스킨-코어 안정화를 가지는 호모중합체의 방사에 의해 얻어진다.
이렇게 얻은 섬유의 특성을 또한 표 1에 보고한다.
예 번호 1 2 1c 2c
중합체 MFR (dg/분)PI 10.64.0 10.64.0 18.83.95 12.03.94
헤드 T (℃)용융 T (℃)헤드 압력 (바)홀 직경 (mm)홀 당 생산량 (g/분)다이 중 홀의 n (u)켄칭 T (℃)권취 속도 (m/분)섬유 MFR (dg/분) 260267360.40.46124.6150017.8 265273350.40.46123.4150018.8 270278250.40.46121.6150087 280293380.40.46120.0150094
최대 속도 (m/분)최대 속도에서의 파단수/30' (u) 39000 39001 39005 39001
온라인 배향I 롤 속도 (m/분)I 롤 온도 (℃)II롤 속도 (m/분)II 롤 온도 (℃)III롤 속도 (m/분)III 롤 온도 (℃)연신 비 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5
배향 섬유 특성화타이터 (DTex)강력 (cN/Tex)신장률 (%)부드러움 (1/g)결합 강도 (150℃, CN)결합 강도 (145℃, CN)결합 강도 (140℃, CN) 2.3526235850895 ± 110630 ± 110315 ± 40 2.1027.9230995 ± 135540 ± 115315 ± 35 1.9518.2350750540 ± 150295 ± 51200 ± 17 2.0019.2395380 ± 69--
주:
헤드 T 및 헤드 압력은 방사 헤드 상에서 측정한 온도 및 압력이며; 결합 및 강도 측정에 있어서, 열 결합이 일어나는 온도를 괄호 안에 나타내었다.
실시예 3 및 4와 비교예 3c 및 4c
표 2에 보고한 장방사 조건 하에 작업한다.
다이의 출구와, 필라멘트가 켄칭 공기와 접촉하게 되는 지점 사이의 간격은 10 cm이다.
실시예 3 및 4의 섬유는 상기 중합체 IV의 방사에 의해 얻어지며, 스킨-코어 안정화 및 더 강한 안정화 (스펀 본딩의 경우)를 각각 가지는 프로필렌 호모 중합체의 방사에 의해 비교예 3c 및 4c의 섬유를 얻는다.
이렇게 얻은 섬유의 특성을 또한 표 2에 보고한다.
예 번호 3 4 3c 4c
중합체 MFR (dg/분)PI 12.52.79 12.52.79 12.03.92 12.32.65
헤드 T (℃)용융 T (℃)헤드 압력 (바)홀 직경 (mm)홀 당 생산량 (g/분)다이 중 홀의 n (u)켄칭 T (℃)권취 속도 (m/분)섬유 MFR (dg/분)최대 속도 (m/분)최대 속도에서의 파단수/30' (u) 270277280.40.46123.615001842001 280287240.40.46124.5150020.545000 280290290.40.46117.015007542000 285292260.40.461150019.42700*0
온라인 배향I 롤 속도 (m/분)I 롤 온도 (℃)II롤 속도 (m/분)II 롤 온도 (℃)III롤 속도 (m/분)III 롤 온도 (℃)연신 비 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5
배향 섬유 특성화타이터 (DTex)강력 (cN/Tex)신장률 (%)부드러움 (1/g)결합 강도 (150℃, CN) 1.9548.61101030315 1.855.31051055310 2.2020.7350795350 1.8536.1150170
* 10분에 3000 m/분에서 7회의 파단
실시예 5 및 비교예 5c
실시예 5에 있어서, 제1 고데트 (Godet) 속도 108 m/분, 제2 고데트 속도 134 m/분, 생산량 90 Kg/시간, 및 헤드 온도 310℃로 작업함으로써 상기 중합체 I을 섬유로 스펀한다. 방사구가 불결해지는 것은 발생하지 않으며, 어떠한 생산량 제한도 입증되지 않았다.
비교예 5c에 있어서, 제1 고데트 속도 103 m/분, 제2 고데트 속도 134 m/분, 생산량 90 Kg/시간, 및 헤드 온도 320℃로 작업함으로써 비교예 2c와 동일한 프로필렌 호모중합체를 섬유로 스펀한다.
이렇게 얻어진 섬유의 연신 비 및 특성화를 표 3에 보고한다.
예 번호 5 5c
연신 비 1.24 1.3
타이터 (dTex) 2.35 2.42
강력 (cN/tex) 22 20
신장률 240 300
150℃에서의 결합 강도 (cN) - 250
140℃에서의 결합 강도 (cN) 1135 150
135℃에서의 결합 강도 (cN) 765 -
130℃에서의 결합 강도 (cN) 410 -
실시예 6 및 비교예 6c
표 4에 보고한 조건 하에 카딩/캘린더링에 의해 실시예 5 및 비교예 5c의 섬유를 실시예 6 및 비교예 6c에서 각각 열결합시켜 20 g/m2의 부직물을 얻는다.
이렇게 얻은 부직물의 강력치를 표 4에 또한 보고한다.
예 번호 캘린더링 온도(℃) 컨베이어 벨트 속도 (m/분) MD 강력 (N/5 cm) CD 강력 (N/5 cm)
6 137 140 55 5.4
6c 155 140 40 4.0
실시예 7 - 14 및 비교예 7c - 10c
표 5 내지 7에 보고한 스펀 본딩 조건 하에 작업한다.
실시예 7 내지 14의 섬유는 하기 중합체를 방사함으로써 얻는다:
실시예 중합체
7 I
8 III
9 III
10 III
11 II
12 IV
13 IV
14 IV
비교예 7c 내지 10c에 있어서, 스펀 본딩 안정화 프로필렌 호모중합체를 사용한다.
예 번호 7 7c 8c
중합체 MFR (dg/분)PI 10.64.0 12.02.74 23.92.58
헤드 T (℃)용융 T (℃)헤드 압력 (바)홀 직경 (mm)홀 당 생산량 (g/분)다이 중 홀의 n (u)켄칭 T (℃) 270277270.60.63723.1 285292240.60.63722.4 250258210.60.63720.6
권취 속도 (m/분)섬유 MFR (dg/분) 150020.7 150017.8 150033.5
최대 속도 (m/분)최대 속도에서의 파단 횟수/30' (u) 42002 42003 45002
권취 속도 (m/분)단일 섬유의 타이터 (Dtex)신장률 (%)강력 (CN/Tex)부드러움 (1/g)결합 강도 (150℃, CN)결합 강도 (140℃, CN) 36001.831521.91150-920 ±70 36001.7532523.6900150 ±25- 36001.7528021.2925180 ±20-
예 번호 8 9 10 11 9c
중합체 MFR (dg/분)PI 26.82.36 26.82.36 26.82.36 25.83.0 23.92.58
헤드 T (℃)용융 T (℃)헤드 압력 (바)홀 직경 (mm)홀 당 생산량 (g/분)다이 중 홀의 n (u)켄칭 T (℃) 240249220.60.63724.1 250258200.60.63724.3 230237250.60.63724.1 250258210.60.63720.6 250258210.60.63720.6
권취 속도 (m/분)섬유 MFR (dg/분) 150032.2 150033.6 150032.5 150032.9 150033.5
최대 속도 (m/분)최대 속도에서의 파단 횟수/30' (u) 42001 42003 42001 42003 45002
권취 속도 (m/분)단일 섬유의 타이터 (Dtex)신장률 (%)강력 (CN/Tex)부드러움 (1/g)결합 강도 (150℃, cN)결합 강도 (145℃, cN)결합 강도 (140℃, cN) 36001.7523023.41085몰드675290 36001.8014020.1--- 36001.9523520.6---- 36001.9027520.31010--850 36001.7528021.2925180--
예 번호 12 13 14 10c
중합체 MFR (dg/분)PI 12.52.79 12.52.79 12.52.79 12.02.74
헤드 T (℃)용융 T (℃)헤드 압력 (바)홀 직경 (mm)홀 당 생산량 (g/분)다이 중 홀의 n (u)켄칭 T (℃) 285291180.60.63724.8 270277280.40.46123.6 280287240.40.46124.1 285292240.60.63722.4
권취 속도 (m/분)섬유 MFR (dg/분) 150027.9 150017.1 150020.9 150017.8
최대 속도 (m/분)최대 속도에서의 파단 횟수/30' (u) 4200 (4500)0 (5) 42001 45000 42003
권취 속도 (m/분)단일 섬유의 타이터 (Dtex)신장률 (%)강력 (CN/Tex)부드러움 (1/g)결합 강도 (150℃, cN)결합 강도 (145℃, cN)결합 강도 (140℃, cN) 36001.7521025.21085930605255 36001.1522030.81045--- 36001.1520031.81115--- 36001.7532523.6900150 ±25--
실시예 15 - 22 및 비교예 11c
열 결합 스테이플을 위한 일반적인 조건에서, 스크류의 길이/직경 비가 5인 Leonard 25 방사 파일럿 라인 (Costruzioni Meccaniche Leonard-Sumirago (미국 버지니아주 소재)사에 의해 시판됨)에서 추가의 방사 시험을 수행하였다. 채용된 온라인 배향은 위생 용도에 있어서의 전형적인 연신 비이다.
PI가 3.91이고, MFR이 11.6이고, 자일렌 용해성이 4.1 중량%인 열 결합 스테이플의 호모 중합체, 및 필라멘트에서 스킨/코어 구조를 유도하기 위한 전형적인 첨가제 패키지를 대조로 순수한 상태에서 방사하였다. 주요 조건을 표 8에 나타내었다.
랜덤 공중합체는 상기한 중합체 I이며, 열 결합 스테이플 (필라멘트에서 스킨/코어 구조를 유도)을 위한 일반적인 첨가제 패키지를 가진다.
상이한 퍼센트 (방사 실시예 번호 15 - 22) 및 순수한 상태 (예 번호 11c)의 상기 호모중합체와의 건조 블렌드를 시험하였다. 모든 결과를 표 8에 나타낸다. 랜덤 공중합체의 저용융 온도로 인하여 블렌드를 저온 (270℃ 대 280℃)에서 스펀한다.
특히, 부드러움, 결합 강도, 섬유 강력은 랜덤 공중합체의 양에 따라 증가한다. 놀랍게도, 심지어 랜덤 공중합체가 2 중량%일 경우에도 블렌드는 갑작스런 특성 상승을 나타낸다.
신장률은, 랜덤 공중합체에 의해 유도되는 고도의 필라멘트 배향으로 인하여 강력이 커질수록 더 작아진다.
방사성은 모든 경우의 용도에 충분히 적합하다.
Thermofil 내부 시험 장치를 사용하여 선택 온도 (일반적으로 130℃)에서의 필라멘트 수축성을 측정한다.
필라멘트는 가식 없이 130℃에서 600초 동안 클램핑된다.
초기 길이에 대한 퍼센트 단위의 길이의 변화율 (일반적으로 단축률)을 수축률로 한다.
예 번호 11c 15 16 17 18
중합체 I 양 (중량%) 0 2 5 10 15
중합체 MFR (dg/분)PI 11.63.91 11.64.0 11.64.0 11.64.0 11.64.0
헤드 T (℃)용융 T (℃)헤드 압력 (바)홀 직경 (mm)홀 당 생산량 (g/분)다이 중 홀의 n (u)켄칭 T (℃)권취 속도섬유 MFR (dg/분) 280290240.40.46117.71500109 270281290.40.46119.3150060.4 270280290.40.46119.5150056.9 270280300.40.46119.9150057.2 270280310.40.46118.5150058.2
최대 속도 (m/분)최대 속도에서의 파단 횟수/30' (u) 39003 36002 39003 36002 36001
온라인 배향I 롤 속도 (m/분)I 롤 온도 (℃)II 롤 속도 (m/분)II 롤 온도 (℃)III 롤 속도 (m/분)III 롤 온도 (℃)연신 비 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5
배향 섬유 특성화타이터 (dTex)강력 (cN/Tex)신장률 (%)부드러움 (1/g)결합 강도 (150℃, cN)130℃에서의 수축률 (%) 1.9520225750620±1006 2.020.1300905750±1106 2.023.53101010730±1356 1.9025.5270975780±1936 1.8525.1270975820±1506.5
예 번호 19 20 21 22
중합체 I 양 (중량%) 20 30 50 100
중합체 MFR (dg/분)PI 11.34.0 11.04.0 11.04.0 10.74.0
헤드 T (℃)용융 T (℃)헤드 압력 (바)홀 직경 (mm)홀 당 생산량 (g/분)다이 중 홀의 n (u)켄칭 T (℃)권취 속도섬유 MFR (dg/분) 270280290.40.46118.21500- 270280300.40.46118.31500- 270279320.40.46119.8150062 270280320.40.46121.6150072
최대 속도 (m/분)최대 속도에서의 파단 횟수/30' (u) 39000 36000 39001 42000
온라인 배향I 롤 속도 (m/분)I 롤 온도 (℃)II 롤 속도 (m/분)II 롤 온도 (℃)III 롤 속도 (m/분)III 롤 온도 (℃)연신 비 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5 15005022501102250901:1.5
배향 섬유 특성화타이터 (dTex)강력 (cN/Tex)신장률 (%)부드러움 (1/g)결합 강도 (150℃, cN)130℃에서의 수축률 (%) 2.0026.12501000850±2277.0 2.0028.1200920920±2277.5 1.9031.0245960930±3208.0 1.934.014510301010±22710
단 방사 공정에 있어서, 순수한 형태 및 블렌드 형태의 중합체 I을 사용하여 위생용의 스테이플을 제조하였다.
장 방사 공정 (스킨/코어 필라멘트 구조를 생성하기에 훨씬 더 효과적이며, 단 방사 방법보다 더 열결합성을 증강시킴)에 의해 제조되는 호모중합체 스테이플과 비교하여, 상이한 캘린더링 온도 (Temp.(C)-1은 평평한 롤러의 온도이고, Temp.(C)-2는 엠보싱 롤러의 온도임)에서 스테이플을 열결합시켰다.
선속도: 80 m/분 (기계 방향의 웹 생성 속도)
A. 단 방사 스테이플에 의한 100% 중합체 I
B. 단 방사 스테이플에 의한 70% 중합체 I + 30% 호모중합체
C. 단 방사 스테이플에 의한 50% 중합체 I + 50% 호모중합체
D. 단 방사 스테이플 참조 번호 1에 의한 100% 호모중합체
E. 장 방사 스테이플 참조 번호 2에 의한 100% 호모중합체
순수한 형태, 또는 호모중합체와의 블렌드 형태의 중합체 I을 사용하여 단 방사 공정에 의해 제조한 스테이플 섬유는 카딩 열결합에 의한 웹 제조 동안 장 방사 스테이플 섬유 (더 고가이고 정교한 공정)와 경쟁할 수 있다.

Claims (11)

  1. 식 CH2=CHR (식 중, R은 C2-C8알킬 라디칼임)의 α-올레핀으로부터 선택되는 하나 이상의 공단량체와 프로필렌의 랜덤 공중합체 A)를 1 중량% 이상 포함하며, 상기 공단량체 또는 공단량체들의 양은 랜덤 공중합체 A)의 총 중량에 대해 3 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 열결합성 폴리올레핀 섬유.
  2. 제1항에 있어서, 강력치가 10 cN/Tex 이상인 것을 특징으로 하는 섬유.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 20 내지 100 중량%의 랜덤 공중합체 A), 및 0 내지 80 중량%의 식 CH2=CHR 올레핀 (식 중, R은 수소 또는 C1-C8알킬 라디칼임)의 중합체 또는 공중합체, 또는 그의 혼합물로부터 선택되는 폴리올레핀 B)를 함유하는 폴리올레핀 조성물 C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 항복점 인장 강도 값이 24 Mpa 이상인 랜덤 공중합체 A), 또는 이러한 공중합체 A)를 함유하는 폴리올레핀 조성물로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 섬유.
  5. 제1항에 있어서, 항복점 인장 강도 값이 24 Mpa 이상인 랜덤 공중합체 A)의 화학적 분해, 또는 이러한 공중합체 A)를 함유하는 폴리올레핀 조성물의 화학적 분해로부터 생겨나는 중합체 재료로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 섬유.
  6. 제1항에 있어서, 단일 또는 복합 섬유 형태인 것을 특징으로 하는 섬유.
  7. 랜덤 공중합체 A)의 방사, 또는 상기 공중합체 A)를 1 중량% 이상 함유하는 폴리올레핀 조성물의 방사에 의한 제1항의 섬유의 제조 방법.
  8. 제1항의 섬유를 포함하는 열 결합 물품.
  9. 제8항에 있어서, 부직품 형태인 것을 특징으로 하는 열 결합 물품.
  10. 2층 이상의 부직층을 포함하는 것을 특징으로 하는 제9항의 부직품.
  11. 제8항에 있어서, 폴리올레핀 필름과 커플링된 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 결합 물품.
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