KR20040068281A - 친수성 성분을 포함하는 마이크로피브릴화 물품 - Google Patents

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줄리 에스. 프루디치
래리 알. 크렙스키
테리 알. 홉스
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Abstract

용융가공성 폴리머 및 친수성 성분 예컨대 친수성 계면활성제 또는 친수성 폴리머를 포함하는 친수성 피브릴화 물품 및 이들 물품을 제조하는 방법을 개시하였다.

Description

친수성 성분을 포함하는 마이크로피브릴화 물품 {MICROFIBRILLATED ARTICLES COMPRISING HYDROPHILIC COMPONENT}
마이크로섬유 함유 표면을 형성하기 위해 배향 폴리프로필렌을 비롯하여 가공될 수 있는 물질이 확인되어 왔다 (미국 특허 6,110,588 호 참조). 몇몇 물질로부터 6,110,588 호의 마이크로피브릴화 물질을 제조할 수 있고, 마이크로피브릴화될 수 있는 배향 필름을 만드는 다양한 기술을 사용하여 가공할 수 있다. 이들 배향 필름의 마이크로피브릴화로써 예를들어 특정 크기 및 형상의 마이크로섬유인 마이크로피브릴화 함유 표면을 만든다.
피브릴화(예를 들어 마이크로피브릴화) 표면 및 물품은 단독으로 또는 피브릴화 표면을 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 다른 물질과 함께 사용하여 다양한용도를 보여준다. 예를 들어, 몇몇 피브릴화 물품은 와이프, 랩, 안감, 직포, 필터 등에 사용될 수 있다. 이들 용도 중 몇몇에서 특정 용도에 적합한 물리적 또는 화학적 특성을 나타내는 피브릴화 표면을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면 친수성,소수성, 친유성, 혐유성, 불활성 또는 내얼룩성, 정전기 대전성 물질 등의 하나 또는 그 초과를 포함하는 피브릴화 표면을 선택하는 것이 바람직하다.
마이크로피브릴화가 가능하고 마이크로피브릴화된 물질을 제조하는 데 사용될 수 있는 몇몇 용융가공성 폴리머는 특별히 친수성은 아니다. 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌 및 마이크로피브릴화 표면을 형성하는 데 유용한 기타 유사 폴리머 물질은 이들의 비극성 성질 때문에 일반적으로 친수성이지 않다. 그러므로, 마이크로피브릴화 표면을 형성하는 데에 유용한 이러한 용융가공성 폴리머의 친수성을 향상하는 데에 사용될 수 있는 방법이나 물질을 확인하는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 도중에 용융가공성 폴리머를 마이크로피브릴화 표면에 가공한다 하더라도, 용융가공성 물질의 화학물 및 친수성 물질이 친수성 물질로 하여금 용융가공성 폴리머 내로 혼입하거나 그 속에 유지되게 하는 지를 예측할 수 없다. 한 예로, 어떤 수가용성 친수성 계면활성제 또는 친수성 폴리머가 하이드로인탱글링 또는 마이크로피브릴화 공정 동안에 씻겨 없어지거나 녹는다고 예상될 수 있고, 따라서 마이크로피브릴화 물품에서 남아있어 친수성을 개선한다고 예상할 수 없다.
더구나, 마이크로피브릴화 물품의 제조에서, 성분요소의 선택이 피브릴화 표면을 생산을 성공하는 데에 중요할 수 있다. 마이크로피브릴화 물품을 제조하는 전형적인 방법은, 용융가공이 가능한 폴리머를 선택하여 필름과 같은 피브릴화 표면을 형성하는 단계; 필름이 피브릴화가 가능하도록, 신장, 배향, 길이신장 등과 같이 필름을 용융가공하는 단계; 및 필름을 하이드로인탱글링과 같은 마이크로피브릴화를 하여 마이크로피브릴화 표면을 형성하게 하는 식으로 필름의 표면을 파열하는 단계를 포함한다. 필름이 마이크로피브릴화 표면으로 가공되게끔 기계적 및 화학적 구성 및 형태를 갖는 압출, 배향된 필름을 제공하는 설계를 갖게 단계의 각각이 수행되고 필름의 물질이 선택되어져야 한다.
다양한 첨가제가 마이크로피브릴화 물품을 제조하는 데에 사용될 수 있는 마이크로피브릴화 가능 또는 용융가공성 폴리머에 첨가된다면 일반적으로 유용하다고 생각될 수 있으며, 조직의 균형, 예를 들어 결정성, 및 다른 특성, 예컨대 공극의 존재 및 농도, 분자 배향, 폴리머 강도 등이 용융가공성 폴리머 물질로부터 마이크로피브릴화 표면을 추출하는 데에 필요하다. 마이크로피브릴화 물품을 형성하기 위해 가공되는 폴리머 또는 폴리머 필름에 포함되는 어떤 첨가제 물질은 필름 물질이 마이크로피브릴화 표면으로 가공되는 능력에 해로운 영향을 주는 가능성을 갖는다. 예를 들어, 첨가제는 폴리머가 용융가공(예를 들어, 압출), 캘린더링 및(또는) 길이 배향, 또는 마이크로피브릴화되는 것을 방해할 수 있다. 첨가제는 예를 들어, 유용한 복합물이 용융가공으로 형성되는 것을 막거나; 용융성형 폴리머 물질의 조성물을 약화하여 배향, 신장, 또는 캘린더링 등을 방해하거나; 또는 용융가공 및 배향을 가공할 지 모르나, 예를들어 공극의 형성이 안되게 하거나, 다르게는 조직, 결정화 또는 필름이 마이크로피브릴화를 가능하게 하는 다른 물리적 특징을 저해하여 마이크로피브릴화를 방해하는 효과를 가질 수 있다.
새롭고 상이한 마이크로피브릴화 물품 및 이를 제조하는 방법이 항상 필요해 왔다. 특히, 꾸준히 개선된 특성 예컨대 개선된 습윤성 및 친수성을 보여주는 마이크로피브릴화 물품의 필요가 있어왔다.
본 발명은 친수성 마이크로피브릴화 물품; 친수성 마이크로섬유 및 마이크로플레이크; 및 각각을 제조하는 방법에 관한 것이다. 마이크로피브릴화 물품은 친수성 성질 및 습윤성를 나타내고, 매우 다양한 유용한 물건, 예컨대 수흡수 와이프, 자루걸레, 매트, 테이프 백킹, 필터, 직포, 직포 대체물 및 친수성이 요구되는 거의 임의의 다양한 다른 유용한 산업적 및 상업적 물건에 혼입되거나 사용될 수 있다.
본 발명은 친수성 마이크로피브릴화 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유 물품및 이의 제조에 관한 것이다. 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유가 친수성 성분을 용융가공성 폴리머와 함께 적합한 양으로 포함시켜, 용융가공성 폴리머와 친수성 물질의 용융가공성 혼합물이 마이크로피브릴화 가공되어 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유를 형성함으로써 제조될 수 있다.
본 발명에 의하면, 친수성 성분이 용융가공성 폴리머 내에 물질의 친수성을 개선하나 동시에 물질이 필름을 형성하도록 용융가공되는 것을 막지 않는 양으로 포함될 수 있고, 다음에 다른 필요한 가공을 하여 마이크로피브릴화 마이크로섬유 또는 마이크로플레이크 표면을 형성한다.
가공하여 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유를 형성할 수 있는 다양한 임의의 용융가공성 폴리머를 사용하여 본 발명을 수행할 수 있다. 몇몇 중요한 예로 폴리올레핀 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르 및 이의 혼합물, 또한 많은 다른 것들도 공극개시제 또는 발포제와 같은 부가 구성성분과 함께 또는 없이 포함한다.
본 발명을 마이크로피브릴화 표면을 만드는 다양한 가공 단계를 허용하는 양으로 용융가공성 폴리머와 다양한 친수성 성분을 사용하여 수행할 수 있다. 중요한 예로 몇몇 친수성 폴리머 및 몇몇 친수성 계면활성제, 특히 비이온성 친수성 계면활성제를 포함한다.
본원에서 사용하는, "친수성의", "친수성" 및 유사 용어는 물에 의하여, 산 및 염기의 수용액 (예를 들어 수산화칼륨 수용액)에 의하여, 극성 액체(예를 들어, 황산 및 에틸렌 글리콜)에 의하여 또는 이의 조합에 의하여 젖을 수 있는 물질을 기술하는 데에 사용된다 (미국 특허 5,804,625참조). 몇몇 바람직한 발명의 양태에서, 마이크로피브릴화 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유 물품은 마이크로피브릴화 물품의 그램당 약 5 또는 10그램의 물이 될 정도로 충분히 친수성이다. 본 발명의 마이크로물품의 다른 양태는 친수성 성분 없는 동일한 물품에 비하여 30% 이상 1000% 이상까지, 예를 들어 200%의 양을 증가시키는 능력을 갖도록 충분히 친수성일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일면은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 이들의 혼합물인 용융가공 폴리머와 바람직하게는 마이크로피브릴화 물품의 친수성을 개선하는 유효량으로 친수성 섬유를 포함하는 배향 용융가공 폴리머 물질을 포함하는 친수성 마이크로피브릴화 물품에 관한 것이다.
본 발명의 또다른 일면은 고 용융강도 폴리프로필렌 및 친수성 성분을 함유하는 배향 용융가공 폴리머 물질을 포함하는 친수성 물품으로 폴리머 물질에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 일면으로 용융가공 폴리머 및 친수성 계면활성제를 포함하는 배향 용융가공 폴리머 물질을 함유하는 친수성 마이크로피브릴화 물품에 관한것이다.
본 발명의 또다른 태양은 용융가공 폴리머 및 친수성 폴리머를 함유하는, 그리고 친수성 폴리머가 술폰화 폴리에스테르 및 폴리비닐피롤리돈으로부터 선택되는, 배향 용융가공 폴리머 물질을 포함하는 친수성 마이크로피브릴화 물품에 관한 것이다.
본 발명의 또다른 태양으로 친수성 마이크로피브릴화 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 용융가공성 폴리머 및 친수성 성분의 혼합물을 압출하여 필름을 형성하는 단계, 필름을 배향하여 마이크로피브릴화 가능한 물질을 형성하는 단계, 마이크로피브릴화 가능한 물질을 마이크로피브릴화시켜 친수성 마이크로피브릴화 물품을 형성하는 단계를 포함한다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 친수성 마이크로피브릴화 마이크로플레이크 또는 마이크로 섬유를 포함하는 마이크로피브릴화 물품의 제조법에 관한 것이다. 마이크로피브릴화 물품은 일반적으로 용융가공성 폴리머 및 친수성 성분을 포함하는 구성성분의 용융가공성 결합으로부터 제조된다. 친수성 성분은 그 자체로 용융가공성이거나 아닐 수도 있다.
마이크로피브릴화 물품은, 전형적으로 용융가공 폴리머의 형태가 선택된 물질로부터 폴리머 필름으로 전환되고 마이크로피브릴화되어 마이크로섬유 또는 마이크로플레이크의 형태로 단편화 조각을 형성함으로써 제조된다. 이러한 마이크로섬유 또는 마이크로플레이크 형성 물질을 본원에서 "마이크로피브릴화 물질"로 지칭한다.
본원에서 사용되는 "마이크로플레이크 또는 마이크로섬유 물품" 및 "마이크로피브릴화 물품"은 마이크로피브릴화로써 생성되는 마이크로섬유 또는 마이크로플레이크를 포함하는 표면 구조를 갖거나 유사 크기 및 형상의 표면 구조를 갖는 마이크로피브릴화 물질을 지칭한다. 이러한 구조의 한 유형인 마이크로섬유는 20 마이크론 미만의 유효직경 및 1.5:1 내지 20:1의 종횡비(transverse aspect ratio), 약 0.5μ2내지 약 3.0μ2의 단면적을 포함하는 크기 및 형상 특징을 갖고, 그램당 0.5 내지 30 평방미터의 표면 면적의 바람직한 표면을 제공할 수 있는 것으로 이해된다. 마이크로피브릴화 표면, 마이크로피브릴화 마이크로플레이크 즉 "마이크로플레이크"는 편리규조를 포함한다고 이해된다. 그 구조에서, 일반적으로 다른 것과 평행한 경향이 있는 마이크로플레이크는 마이크로플레이크 두 방향의 치수가 마이크로플레이크의 또 다른 방향의 치수의 길이의 10배 이상, 바람직하게는 20배 이상인 플레이트 또는 플레이트형 리본과 같은 형상이다. 마이크로플레이크는 전형적으로 20마이크로미터 미만, 바람직하게는 약 5마이크로미터 미만, 더 바람직하게는 약 1 내지 약 3마이크로미터의 평균 길이 또는 두께를 가질 수 있다. 마이크로플레이크는 약 200마이크로미터 미만, 바람직하게는 약 80마이크로미터 미만, 더 바람직하게는 약 5 내지 약 30마이크론 미만의 평균 폭를 가질 수 있다. 마이크로플레이크의 표면의 종횡비는 예를 들어 1:1 내지 1:20의 범위일 수 있고, 배향이 얼마나 균형잡혔나에 좌우될 수 있다. 덜 균형잡힌 신장은 더 테이프형 마이크로플레이크를 야기한다. 플레이크는 서로 연결될 수 있고, 폭 또는 길이 방향으로 연속될 수 있다. 전자 주사 현미경을 사용하여 치수를 측정할 수 있다.
마이크로플레이크 및 마이크로섬유 구조의 예들은 양도인의 공동계류중 특허출원인, 출원일이 2000년 6월 23일이고 명칭이 "Fibrillated Article and Method of Making"인 USSN 09/602,978, 출원일이 2001년 5월 15일이고, 명칭이 "Fiber Films and Articles from Microlayer Substrates"인 USSN 09/858253, 또한 미국특허 번호 6,110,588, 및 6,333,433 에 기재되어 있고, 이들 모두는 본원에서 참고문헌으로 혼입되어 있다.
용어 마이크로플레이크 및 마이크로섬유는 미국 특허 Re.20,782에서 기재되어 있는 바와 같이 섬유를 형성하기 위하여 배향 필름의 전 두께를 통하여 기계적 피브릴화에 의하여 제조하는 일렉트렛 섬유 물질을 포함하지 않는다. Re 30,782에 따라 제조되는 섬유의 한 예의 특징은 두께 10마이크로미터, 폭 40 마이크로미터의 섬유 치수, 및 유효직경이 25마이크로미터이다.
마이크로피브릴화 가능한 물질로 마이크로피브릴화로 더욱 가공되어 마이크로섬유 또는 마이크로플레이크를 형성할 수 있는 다양한 용융가공성 폴리머 또는 용융가공 폴리머 필름을 포함한다. 일반적으로, 마이크로피브릴화되어 마이크로섬유 또는 마이크로플레이크를 형성할 수 있는 마이크로피브릴화 가능한 물질은 기계적 또는 다른 작용, 특히 유체와 함께 마이크로피브릴화되어 물질의 표면 위 또는 표면으로부터 마이크로섬유 또는 마이크로플레이크를 형성하는 분열, 쪼개짐 또는 물질을 단편화하거나 붕괴하여 다른 형태로 가공될 수 있는 물질을 포함한다. 마이크로피브릴화 가능 물질의 중요한 대표적 예로 특히 하이드로인탱글링 기술에 의해 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유로의 마이크로피브릴화를 가능하게 하는 적합한 조직을 갖는 압출, 배향 폴리머 필름 물질을 포함한다.
마이크로피브릴화 가능한 물질은 폴리머 물질의 적합한 배향을 전형적으로 포함하는 기계적 접촉시 폴리머 필름으로부터 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유가 형성되게 하는 하나 이상의 특징을 포함하는 구조 또는 조직을 갖는 용융가공 폴리머 물질로 전형적으로 만들어 진다. 플레이크 또는 마이크로섬유의 형성을 촉진시키는 필름의 성질을 공극, 미세 공극 또는 폴리머 내의 다른 장애와 같은 구조적 특징; 예를 들어 이축 또는 단축 배향; 다중층, 특히, 다른 층의 표면의 경계면은 다중층 필름의 내부 구조를 약화하는 경우, 또는, "마이크로층 필름"과 같이 필름이 매우 얇은 경우 필름의 배향; 조직구조, 예컨대 결정성을 포함할 수 있다. 적합한 배향이 필름 내에 단독으로 존재하여 마이크로피브릴화를 형성할 수 있다. 다르게는, 이들 배향 및 다른 특징들의 하나 이상은 함께 존재할 수 있다. 다른 특징들이 함께 존재하는 경우, 하나의 또는 양 특징들의 정도의 심함이 단일 특징이 존재하는 경우 피브릴화를 가능하는 데에 필요할 특징의 정도의 심함에 비하여 감소될 수 있다.
본 발명의 친수성 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유를 제조하는 데에 사용되는 폴리머는 다수의 상이한 용융가공성 폴리머 물질 및 상이한 폴리머 물질의 혼합물 및 블렌드를 포함한다. 용융가공성 폴리머의 유용한 부류의 중요한 예는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 비롯한 폴리올레핀이고, 특히 이소택틱 폴리프로필렌, 신디오택틱 폴리프로필렌, 이소택틱, 어택틱 및(또는) 신디오택틱 폴리프로필렌의 혼합물, 및 이들의 어느 하나와 다른 용융가공성 폴리머의 혼합물을 포함한다.
마이크로피브릴화를 촉진할 수 있는 특성이 필름의 가공 동안에 필름 내에 형성될 수 있다. 일반적으로, 기술된 특성 및 이들 특성의 조합은 다음의 하나 이상을 선택함으로 폴리머 필름 내에 생성할 수 있다: 폴리머 물질의 조성물; 가공 조건 예를 들어 용융가공성 폴리머 혼합물의 압출 또는 공압출 동안의 가공 조건; 필름의 다중층, 예를 들어 마이크로층 필름; 가능하게는 주형, 켄칭, 어닐링, 캘린더링, 배향, 고체상 연신, 롤-압출 등과 같은 개별 단계 또는 이들 단계의 조합을 포함하는 압출 또는 공압출 후의 가공 조건.
폴리머 필름은 전형적으로 탄소원자의 주쇄를 갖는 긴 분자사슬을 포함한다. 폴리머 필름의 표면을 마이크로피브릴화하는 능력은 랜덤 배향 및 개별 폴리머 사슬의 인탱글링 때문에 종종 실현되지 않는다. 마이크로피브릴화를 촉진시키는 한 방법으로, 폴리머 사슬을 다른 것과 상대적으로 더 평행되게 그리고 부분적으로 인탱글링되지 않게 배향할 수 있다. 분자 배향의 정도는 최종 길이 대 최초 길이의 비인 연신비로써 정의될 수 있다. 배향은 캘린더링 및 길이 배향의 단계를 비롯한 기술의 조합에 의하여 실행될 수 있다.
폴리머 필름의 마이크로피브릴화는 이축 또는 단축 배향을 비롯한 필름의 배향에 의하여 촉진될 수 있다. 이축 배향이란 필름이 실질적으로 두 방향으로 신장 또는 신장되는 것을 의미한다. 단축 배향이란 필름이 다른 것쪽, 예를 들어 수직방향으로 신장되는 것보다 상대적으로 더 많이 한 방향으로 신장 또는 신장되는 것을 의미한다. 예시적인 방법으로, 폭은 일정하지 않으면서 필름이 길이 방향으로 더 길어지고, 얇게 그리고 폭은 더 좁게 되면서 필름이 기계방향으로 신장될 수 있다. 다른 예시적 방법으로, 길이는 신장하면서 폭은 일정하게 유지될 수 있다. 다시 말해, 다른 방향, 예를 들어 교차 방향과 같은 수직 방향으로 더 작은 정도를 배향하는 것에 비하여 상대적으로 더 큰 배향을 한 방향, 예를 들어 기계 방향으로 유도하여 마이크로피브릴화에 대하여 충분한 배향을 얻을 수 있다.
또한 결정성 필름의 마이크로피브릴화 가능이 되는 능력, 특히 단축 배향 필름의 능력에 영향을 줄 수 있다. 다양한 반결정성, 결정성, 및 고결정성 물질을 마이크로피브릴화 가능하게 가공할 수 있고, 마이크로섬유 또는 마이크로플레이크를 형성하게 가공될 수 있다. 마이크로피브릴화 가능 필름을 형성하기 위한 폴리머 물질의 예로 주형 및 이후의 가공, 예컨대 캘린더링, 아닐링, 신장 및 재결정화와의 최적의 조합에 의하여 폴리머 필름 층에서 유도된 최대 결정성을 갖는 반결정성 용융가공 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어 폴리프로필렌의 대하여, 바람직한 결정성은 60% 초과, 바람직하게는 70% 초과, 더 바람직하게는 75% 초과일 수 있다. 결정성은 시차 주사 열량계(DSC)에 의하여 그리고 100% 결정 폴리머에 대한 값에 대하여 외삽한 결과와 비교하여 측정될 수 있다. 예를 들어 문헌 [B.Wunderlich, Thermal Analysis, Academic Press, Boston, Mass, 1990]을 참조한다.
마이크로플레이크 및 마이크로섬유 형성 마이크로피브릴화 가능 물질 및 필름은 또한 구정(spherulite) 및 피브릴화를 촉진시키는 마이크로공극을 함유할 수있다. 예를 들어 미국 특허 6,110,588을 참조하시오.
폴리머 필름 조성물 및 가공단계 및 조건의 임의의 적합한 조합을 충분한 배향 및 미세 구조, 예를 들어 결정성, 공극 또는 마이크로공극, 구정, 다중층, 마이크로층 등을 부여하여 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유를 형성하도록 마이크로피브릴화될 수 있는 다중층 필름의 층 또는 필름과 같은 마이크로피브릴화 가능 물질을 생성하는 데에 사용할 수 있다. 이들 조건은 주형, 켄칭, 아닐링, 캘린더링, 배향, 고체상태 연신, 롤압출 등을 포함할 수 있다.
마이크로피브릴화 가능 물질을 제조하기 위해 사용될 수 있는 용융가공성 물질의 일부 특정 예는 미국 특허 6,110,588호에 기재되어 있다. 예시적인 반결정 폴리머는 고밀도 및 저밀도 폴리에틸렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(비닐리딘 플루오라이드), 폴리(메틸 펜텐), 폴리(에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌), 폴리(비닐 플루오라이드), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트), 나일론 6, 나일론 66, 폴리부텐, 및 향열성 액정 폴리머, 이들 폴리머의 하나 이상과 이들과 다른 폴리머 또는 나열된 모노머 및 다른 나열된 모노머 또는 상이한 모노머의 어느 하나로부터 만든 코폴리머의 블렌드를 포함한다. 유용한 폴리머의 중요한 예로 폴리올레핀, 예컨대 저비용으로 용이하게 이용가능하고 높은 모듈러스 및 높은 인장강도와 같이 마이크로피브릴화 물품에 매우 바람직한 특성을 제공할 수 있는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 포함한다.
폴리머의 분자량은 폴리머가 압출 및 공압출에서 사용되는 가공조건하에서 , 그리고 친수성성분의 유용량과 함께에서 용융가공성이도록(예를 들어 압출가능 또는 공압출가능) 선택될 수 있다. 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌에 대하여는, 예를 들어 분자량은 약 5,000 내지 499,000일 수 있고 바람직하게는 약 100,000 내지 300,000일 수 있다.
또한 '588 특허에서 나타나듯이, 임의의 적합한 가공 조건의 조합을 사용하여 결정성 및 배향을 용융가공 필름에 제공할 수 있다. 용융가공, 주형 필름을 가지고 시작하여, 예를 들어, 필름은 캘린더링, 신장, 배향, 주형, 켄칭, 아닐링, 연신, 롤압출 등을 받을 수 있다. 이러한 가공은 일반적으로 폴리머 필름의 결정성 정도 및 크기 및 구정의 수의 정도를 증가시키는 역할을 한다.
'588 특허는 추가적인 설명을 기재하고 있고 유용한 마이크로피브릴화 가능 물질을 제조하는 데에 사용할 수 있는 물질 및 기술의 바람직한 예 및 임의의 가공 단계를 언급하고 있다. 본 발명의 기재와 함께 이 기재 및 당업자에게 이용가능한 지식들은 본원에서 기술된 필름의 제조 및 물품의 제조를 가능하게 할 수 있다.
본 발명에 따라 사용할 수 있는 마이크로피브릴화 가능 물질의 다른 부류로 발포 및 배향 폴리머, 바람직하게는 열가소성 폴리머를 포함한다. 압출 가공, 예를 들어 하나 이상의 폴리머 및 가스 또는 초임계유체(SCF)를 트윈스크루(TSE) 또는 싱글스크루 압출기(SSE)에 첨가함으로써 발포를 만들 수 있다. 가스를 폴리머 스트림에 첨가하는 한 방법은 화학 발포제(CBA), 예컨대 아조디카르본아미드 또는 탄산수소나트륨/시트르산 블렌드를 사용하는 것이다. CBA는 상승 온도에서 분해하여 분해 또는 반응을 통하여 가스를 발생한다. 가스를 폴리머 스트림에 첨가하는 다른 방법은 물리적 발포제(PBA) 예컨대 이산화탄소, 질소 또는 펜탄을 사용하는것이다. 가스 또는 SCF 및 폴리머는 상승 온도에서 철저히 혼합하여 바람직하게는 한가지상 혼합물이 된다. 얻어진 혼합물이 압출기를 통과할 때, 폴리머가 발포화되고, 얻어진 압출 발포물이 그대로의 발포화하지 않는 폴리머의 밀도의 약 20 내지 약 80 퍼센트인 밀도를 전형적으로 갖는다.
다음에 발포 폴리머는 단축 또는 이축 배향된다. 발포 폴리머를 단축 배향하기 위하여, 길이 배향기(LO)로 발포물을 공급하고 원래 길이의 약 2 내지 약 12배로 배향한다. 이축으로 발포를 배향하기 위하여, 텐터와 함께 LO를 사용하여 연속적으로 발포물을 기계 및 가로방향으로 배향할 수 있다. 유사하게, 동시 이축 배향 장치, 예컨대 가속 클립을 갖는 텐터를 사용하여 더 등방성인 배향 발포물을 형성할 수 있다. 배향 과정은 반응 조건에 따라 발포물의 밀도를 증가 또는 감소할 수 있다. 그러나, 배향 발포물은 전형적으로 그대로의 비발포 폴리머보다 약 20 내지 약 80퍼센트 낮은 밀도를 갖는다. 일반적으로, 낮은 밀도는 더 높은 공극 함량을 가지며, 이는 마이크로피브릴화 속도를 향상시킨다.
배향 발포물이 다수의 방법으로 형성될 수 있는데, 바람직하게는 발포물은 본원에 참고문헌으로 혼입된 양수인의 공동 계류 특허출원인 출원일이 2001년 6월 21일 명칭 "Foam and Method of Making"인 USSN 09/602,032에 기재된 것과 유사한 방식으로 제조된다. 본원에 기재된 이 방법 및 물질을 사용하여 생성된 발포물은 통상의 발포물보다 매우 작은 셀 크기의 특징을 가지며, 따라서 더 시각적으로 더 균일하고 더 마이크로피브릴화 가능한 물질을 제공한다.
또한 양수인 본원에 참고문헌으로 혼입되어 있는, 본 발명의 발포물을 만드는 데에 사용되는 폴리머인 발포화 및 배향 고 용융강도 폴리프로필렌으로 만든 피브릴화 물질을 개시하는, 공동 계류 출원인 명칭 "Fibrillated Article and Method of Making"인 USSN 09/602,978를 참조한다. 고 용융강도 폴리프로필렌은 190℃에서 25 내지 60cN의 범위의 용융강도를 갖는 폴리프로필렌을 포함한다고 여겨진다. 폴리머를 190℃에서 0.030cc/초의 속도로 길이 41.9mm인 2.1mm직경 모세관을 통하여 압출하고, 다음에 신장유동계로써 성분을 힘을 측정하면서 일정 속도로 신장함으로써, 용융강도를 측정할 수 있다. 바람직하게는 고용융강도 폴리프로필렌의 용융 강도는 본원에서 기재 전체가 참고로 혼입되어 있는 WO 99/61520에서 기재되어 있듯이 30 내지 55cN의 범위일 수 있다. 전형적인 고용융 강도 폴리프로필렌의 예들은 분지쇄 폴리프로필렌을 포함한다. 폴리프로필렌은 호모폴리머 또는 에틸렌을 포함하는 코폴리머일 수 있다.
예시적인 고용융강도 발포가능 폴리프로필렌은 프로필렌 호모폴리머로 이루어질 수 있거나, 50 중량% 이상의 프로필렌 모노머 함량을 갖는 코폴리머를 포함할 수 있다. 발포가능 폴리프로필렌은 프로필렌 호모폴리머와의 프로필렌 호모 또는 코폴리머 이외의 호모 또는 코폴리머와의 혼합물 또는 블렌드를 포함할 수 있다.
특히 유용한 고용융강도 프로필렌 코폴리머는 프로필렌 및 하나 이상의 비프로필렌 모노머의 것들이다. 프로필렌 코폴리머는 프로필렌 및 C3-C8 α-올레핀 및 C4-C10 디엔으로 이루어진 군에서 선택되는 올레핀 모노머의 랜덤, 블록, 및 그래프트 코폴리머를 포함한다. 프로필렌 코폴리머는 또한 프로필렌 및 C3-C8 α-올레핀으로 이루어진 군에서 선택된, 바람직하게는 α-올레핀의 함량이 45 중량% 미만인 α-올레핀의 터폴리머를 포함할 수 있다. C3-C8 α-폴리올레핀은 1-부텐, 이소부틸렌, 1-펜텐, 3-메틸-1-부텐, 1-헥센, 3,4-디메틸-1-부텐, 1-헵텐, 3-메틸-1-헥산 등을 포함한다. C4-C10 디엔의 예로 1,3-부타디엔, 1,4-펜타디엔, 이소프렌, 1,5-헥사디엔, 2,3-디메틸 헥사디엔 등을 포함한다.
발포가능 조성물 중에 고용융강도 폴리프로필렌에 첨가될 수 있는 다른 폴리머로 고, 중, 저 및 선형 저밀도 폴리에틸렌, 불소폴리머, 폴리(1-부텐), 에틸렌/아크릴산 코폴리머, 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머, 에틸렌/프로필렌 코폴리머, 스티렌/부타디엔 코폴리머, 에틸렌/스티렌 코폴리머, 에틸렌/에틸 아크릴레이트 코폴리머, 이오노머 및 열가소성 엘라스토머 예컨대 스티렌/에틸렌/부틸렌/스티렌(SEBS), 및 에틸렌/프로필렌/디엔 코폴리머(EPDM)을 포함한다.
앞서 기재하였듯이, 다양한 발포제가 사용될 수 있다. 발포가능 폴리머 혼합물로 혼입될 수 있는 발포제의 양은 밀도 감소법[(1-니트 폴리머의 밀도와 발포물의 밀도의 비)×100]으로 측정하였을 때 10%를 초과, 심지어 20%를 초과하는 공극 함량을 갖는 발포물을 제공하도록 선택될 수 있다. 일반적으로, 이들 더 큰 발포 공극 함량은 피브릴화를 향상시킬 수 있고 더 큰 피브릴화 표면의 수율을 제공할 수 있다.
본 발명에서 사용되어 친수성 마이크로플래이크 또는 마이크로섬유 및 마이크로 물품을 만들 수 있는 다른 유형의 마이크로피브릴화 가능 물질은 출원인의 명칭 "Films Having a Fibrillated Surface and Methods of Making"인 미국 특허 출원 6,331,433에서 기재된 이들 폴리머 배향 필름 물질이다. 본 기재에 의하면, 반결정 폴리머 및 공극 개시 성분의 배향, 불혼화성 혼합물이 마이크로피브릴화될 수 있도록 제조된다. 결정 폴리머 및 공극 개시 성분의 불혼화성 혼합물을 포함하는 배향 폴리머 필름을 제공하고, 이 필름을 하나 이상의 주축을 따라 신장시켜 공극 조직을 제공하고, 임의로 필름을 다른 주축을 따라 신장하고, 및 예를 들어 유체 에너지로 공극 필름을 마이크로피브릴화하여 마이크로섬유 또는 마이크로플레이크를 생성하여 필름이 생성될 수 있다.
용어 " 공극 개시 성분"이란 마이크로피브릴화를 촉진시키는 공극을 생성하는 효과를 갖는 구성성분을 의미하고 방금 언급한 발포제를 포함한다. 공극 개시 성분은 또한 폴리머 물질 또는 고체 물질, 예컨대 앞서 언급한 용융가공성 폴리머에 불혼화성인 물질일 수 있다.
공극개시제의 중요한 예는 평균입자크기가 약 0.1 내지 10.0 마이크론이고 무정형, 침형, 방추형, 플레이트형, 다이아몬드형, 육면체형, 구형을 포함하는 임의의 모양일 수 있는 유기 및 무기 고체를 포함한다. 유용한 무기 고체 공극개시 성분은 고체 또는 속이 빈 유리, 세라믹 또는 금속 입자, 마이크로구 또는 비드; 제올라이트 입자; 금속입자, 예컨대 이산화티탄, 알루미나 및 이산화규소를 포함하나 이에 한정되지 않는 무기 화합물; 금속, 알칼리 또는 알카리 토금속 카르보네이트 또는 술페이트; 카올린, 탈크, 카본 블랙, 칼슘 메타실리케이트(예를 들어 규회석) 등을 포함하는 실리케이트를 포함한다. 무기 공극 개시성분은 반결정 폴리머 성분 내에 분산될 때 화학적 성질 또는 물리적 형상 때문에 표면 상호작용이 없도록 선택할 수 있다. 일반적으로, 바람직한 무기 공극 개시 성분은 루이스 산/염기 상호작용을 포함하여 반결정 폴리머 성분과 화학적으로 활성이지 않아야 하고 바람직하게는 최소의 반 데르 발스 상호작용을 갖는다.
일부 바람직한 공극 개시제는 반결정 폴리머 및 무정형 폴리머와 같은 열가소성 폴리머를 포함할 수 있고 반결정 폴리머 성분과 불혼화성인 블렌드를 제공한다. 불혼화성 블렌드는 예를 들어 복수개의 무정형 유리 전이 온도의 존재에 의하여 결정된 복수개의 무정형 상을 보여준다.
공극 개시 성분으로 유용한 폴리머는 본원에서 기재한 반결정 폴리머 및 용융물로부터 냉각시 뚜렷한 상을 형성하게 선택된 무정형 폴리머를 포함한다. 유용한 무정형 폴리머로 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카르보네이트, 시클릭 올레핀 코폴리머(COC) 예컨대 에틸렌 노르보르넨 코폴리머 및 경화시키는 폴리머 예컨대 스티렌/부타디엔 고무(SBR) 및 에틸렌/프로필렌/디엔 고무(EPDM)을 포함한다. 불혼화성 폴리머 블렌드의 특정 유용한 조합으로 예를 들어 폴리프로필렌 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리스티렌, 폴리프로필렌 및 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리카르보네이트, 폴리프로필렌 및 폴리메틸펜텐 및 폴리프로필렌 및 나일론을 포함한다.
피브릴화 가능한 물질에 포함되는 이러한 공극 개시 성분의 바람직한 양은 제 1 반결정 폴리머가 연속상을 형성하고 공극 개시 성분이 뚜렷한 불연속 상을 형성하도록 1 내지 약 49 중량%, 5 내지 약 40 중량% 또는 약 10 내지 약 25 중량%일수 있다.
마이크로피브릴화 가능 폴리머 물질의 다른 세부 내용 및 바람직한 일면이 양수인의 특허 6,331,433호에 기재되어 있다. 이러한 정보는 본 발명과 함께 당업자가 본 발명의 친수성 마이크로플레이크 및 마이크로섬유 및 본 발명의 마이크로피브릴화 물품을 제조하는 데 유용할 것이다.
본 발명에 따라 사용되어 친수성 마이크로섬유 및 마이크로플레이크 및 마이크로피브릴화 물품을 제조하는 데 사용될 수 있는 다른 유형의 피브릴화가능 물질은 종종 "마이크로층 필름"으로 지칭되는 폴리머 다중층 필름을 포함한다. 마이크로층 필름은 폴리머 필름의 업계에 잘 알려져 있고, 이들의 최적 특성에 대하여 잘 공지되어 있다. 마이크로층 필름 구조 및 마이크로층 필름을 제조하는 방법(및 이들 용도 및 작동 원리의 설명)의 예들은 다음의 미국 특허, 예컨대 미국 특허 5,269,995, 6,124,971 및6,102,032, 및 2001년 5월 15일 출원인 양수인의 공동계류 미국 특허출원인 명칭 "Fiber Films and Articles from Microlayer Substrates"인 양도된 USSN 09/858,253호에 기재되어 있고 이들의 기재는 본원에서 참고문헌으로 혼입되어 있다.
마이크로층 필름은 일반적으로 이해되고, 이들의 특수 최적 특성에 대하여 공지되어 있다. 본 발명에서 사용되는 마이크로층 필름은 구조 및 제조 방법에서 유사하지만 선택된 최적 특성을 갖는 필름을 제조하는 것과 반대로 필름으로부터 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유를 형성한다는 개념으로 제조된다.
매우 작은 바람직하게는 아주 작은 두께의 하나 또는 다른 폴리머, 코폴리머또는 폴리머의 혼합물의 다중 (바람직하게는 다수의) 층의 스택을 형성하도록 공압출된 매우 다양한 폴리머 물질로부터 마이크로층 필름을 제조할 수 있다.
총 필름 및 마이크로층 필름의 개별 층의 두께는 마이크로피브릴화를 허용할 임의의 두께일 수 있다. 이들 두께값의 각각은 가공 고려, 예컨대 공압출 방법을 사용하여 주형될 수 있는 총 최대 층수, 이러한 층의 최소 두께, 및 주형나 더욱 가공된, 예컨대 캘린더링될 수 있는 공압출 필름의 총 두께와 같은 실제적인 한계를 가질 수 있다.
마이크로필름은 단일 폴리머, 코폴리머 또는 두개 이상의 폴리머 또는 코폴리머의 혼합물의 상이한 폴리머 조성물일 수 있는 수십개, 수백개 또는 수천개 또는 수만개의 동일, 유사, 또는 임의의 수의 층을 포함할 수 있다. 스택의 일부로 폴리머 또는 코폴리머를 선택하는 이유는 스택의 다른 층의 요구되는 특성; 이들 특성이 스택의 다른 층에 어떻게 관련하느냐; 및 다른 유형의 물질이 마이크로플레이크 및 마이크로섬유를 형성하는 능력에 특히 관련하는 여러 인자에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 두개 또는 더 많은 폴리머 물질의 마이크로층이 단일 마이크로층 스택에 포함될 수 있어 단일 마이크로피브릴화 표면 위에 임의의 수의 상이한 폴리머 및 특성을 갖는 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유를 생성하도록 마이크로피브릴화될 수 있는 마이크로층 필름을 얻을 수 있다.
마이크로층 필름은 스택 내에 있는 층과 동 수 또는 더많은 수의 물질을 포함할 수 있다. 제조를 용이하게 하기 위해, 바람직한 스택은 몇개의 상이한 물질, 또는 단지 하나 또는 두개의 물질을 함유할 수 있다.
마이크로층 필름의 층에 대한 유용한 폴리머 물질의 예로 폴리머 물질, 예컨대 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN); 폴리에스테르 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET); 무정형 코폴리에스테르, 90/10 Co-PEN, PETG 유리성 PET와 같은 PEN의 코폴리머; 폴리 메틸(메트)아크릴레이트 및 이의 코폴리머; 폴리프로필렌;폴리스티렌; 어택틱 폴리스티렌; 폴리에틸렌; 폴리프로필렌 매트릭스 내에 충분히 포화된 에틸렌/프로필렌 고무; 메탈로센 폴리(알파-올레핀); 에틸렌-프로필렌; 폴리프로필렌 내의 에틸렌 비닐 아세테이트; 폴리프로필렌 내에 말레에이트 그라프트된 폴리프로필렌 등을 포함할 수 있다.
일부 마이크로층 필름을 배향, 특히 단축 배향하여 하나 이상의 층이 마이크로피브릴화 가능 층이 되게 야기할 수 있다.
당업계에서 일반적으로 공지된 공압출 기술 및 장치를 사용하여 마이크로층 필름이 제조될 수 있다. 일반적으로, 공압출 방법에 의하면, 하나 또는 다수의 상이한 용융가공성 폴리머 물질의 다중 스트림이 나누어져 모듈러 피드블록을 통하여 흐로고, 추가로 서브스트림으로 나누어 질 수 있고 압출 다이를 통하여 흐르는 복합물 스트림으로 재결합되어 각각의 매우 얇은 층이 일반적으로 인접층의 주표면에 평행한 다중층 필름을 형성한다.
필름 내에 층의 수는 원하는 피브릴화 특성을 얻도록 선택될 수 있고, 필름 두께, 가요성 및 경제성의 이유로 전형적으로 최소수의 층을 사용한다. 더 많은 층, 40,000 층 또는 그 보다 많이 갖는 필름이 또한 유용할 수 있는데, 유용한 필름은 전형적으로 10,000 층보다 더 작거나, 바람직하게는 5,000 미만, 더 바람직하게는 2,000 또는 1,000 층 미만일 수 있다.
압출 후 그러나 압출후 과정 예컨대 연장 또는 캘린더링 이전의 전형적인 주형 필름의 총 두께 (제조 중 마이크로층)는 약 5 밀 (127㎛) 내지 약 400밀 (10,160㎛), 예를 들어 약 10밀(254㎛) 내지 약 400 밀 (2540㎛)의 범위일 수 있고, 약 30 밀(762㎛) 내지 약 65 밀(1651㎛)가 때로는 바람직하다. 압출되고 후속 공정 예컨대 캘린더링 및 신장 이전의 마이크로층 필름의 전형적인 층의 두께는 일반적으로 약 2 마이크론 내지 약 10,000마이크론일 수 있고, 전형적인 두께는 약 2 마이크론 내지 약 100 마이크론의 범위이다.
마이크로층 필름의 마이크로피브릴화를 얻는 능력은 층의 조성, 층의 수 및 각 층의 두께, 및 필름을 제조하기 위해 사용하는 가공 조건에 영향을 받을 수 있다. 신장에 의해 배향될 수 있는 유기 폴리머의 경우, 필름은 일반적으로 선택 온도에서 압출 및 신장에 의한 배향하고 그 후 임의로 선택 온도에서 가열 경화를 가하여 제조된다. 임의로 압출 및 배향 단계를 동시에 수행할 수 있다. 마이크로층 필름의 마이크로피브릴화를 실질적으로 한 방향(단축 배향 또는 일축 배향)으로 필름을 신장함으로 얻을 수 있음이 알려져 왔다. 마이크로섬유를 형성하기 위하여 3:1 또는 그보다 많은 단축 배향이 전형적으로 유용하다.
다양한 유형의 마이크로피브릴화 가능 물질 및 필름의 제조 방법은 폴리머 물질 및 필름 가공 업계에 공지되어 있다. 용융가공성 폴리머 및 기타 물질을 적당한 화학물, 특징 및 각 양의 적당한 선택에 기초하여 이들 방법으로 사용하고 본 발명의 친수성 성분으로 사용하여, 친수성 마이크로섬유 및 마이크로플레이크의 제조를 위한 마이크로피브릴화 가능 물질 또는 필름을 제조할 수 있다. 유용한 기술의 예로 압출, 공압출, 적층화 및 필름 가공을 위한 공지의 기술을 포함하며 이들 모두는 폴리머 필름 업계에서 잘 공지되어 있다. 필름을 제조하기 위한 유용한 장비는 또한 당업자에게 명백할 것이며, 압출기, 다중-공동 다이 압출기, 및 적층기 및 필름 및 필름 가공 업계에서 공지된 다른 장치를 포함하고, 이들의 일부는 이미 본원에서 언급하였다. 또한 주형, 켄칭, 아닐링, 캘린더링, 배향, 고체상태 연신, 롤 압출 등과 같은 필름에 대한 후속 가공 기술도 공지되어 있다. 이들 기술, 적합한 장비, 및 본 개시를 이용하여 당업자는 본 발명에 대한 마이크로피브릴화 가능 물질 및 마이크로피브릴화 물품을 제조할 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따라서는, 예를 들면 앞서 기술하였듯이, 친수성 성분이 용융가공성 폴리머 물질 내에 포함되어 마이크로피브릴화 물품으로 함께 가공될 수 있다. 본 발명에 따르면, 친수성 성분의 화학물 및 양은 용융가공성 폴리머 및 친수성 성분을 함유하는 용융가공성 물질이 마이크로피브릴화 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유 표면으로 더욱 가공될 수 있도록 선택될 수 있으며, 이는 용융가공성 폴리머 및 친수성 성분의 혼합물이 용융가공성이어서 더 가공되어 마이크로피브릴화 가능 필름(예를 들어 압출, 배향 또는 캘린더링 등으로)으로 가공될 수 있는 필름을 형성하고, 용융가공 및 더 가공된 필름이 마이크로피브릴화되어 필름의 표면에 친수성 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유를 형성할 수 있음을 의미한다.
특정 친수성 성분의 양이 용융가공성 폴리머에 성공적으로 포함되고 앞서 기술하였듯이 가공되어 친수성 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유를 생성하는 지를 일반적으로 본 기재로부터 출발하여 결정할 수 있고 구체적으로는 다음과 같다. 한 기준으로, 친수성 성분은 얻어지는 마이크로피브릴화 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유 내의 친수성을 생성하나 용융가공성 폴리머 및 친수성 성분의 혼합물의 용융가공성 성질을 제거하지 않을 양으로 균일하게 용융가공성 폴리머 내에 혼합, 배합, 용해, 또는 다르게는 혼입하는 것이 가능해야 한다. 다시 말해, 친수성 성분은 용융가공성 폴리머에 첨가하는 것이 가능해야 하고, 혼합물은 적어도 압출된 필름이 마이크로피브릴화 물품으로 더 가공하기에 충분한 유용한 기계적 특성 및 양호한 일관성 및 균일성을 갖는 필름으로 용융가공될 수 있어야 한다. 또한, 친수성 성분이 용융가공 폴리머 및 친수성 성분 혼합물의 필름이 확장, 길이 배향 또는 캘린더링되어 마이크로피브릴화 시에 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유를 형성하는 기계적 특성, 화학적 성질, 물리적 특성(예를 들어 공극) 및 조직구조 특성(예를 들어 결정성 및 배향도)의 적절한 조합을 제공하도록 선택 및 첨가될 수 있고; 필름은 분열 또는 찢어짐없이 신장, 배향 또는 다르게 가공되어 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유를 형성하도록 마이크로피브릴화될 수 있는 배향 필름을 제공할 수 있어야 한다. 친수성 성분은 또한 폴리머 및 친수성 성분 혼합물의 용융가공 및 배향 필름이 가공되어 마이크로피브릴화에 의하여 필름으로부터 친수성 마이크로섬유 또는 마이크로플레이크를 형성하도록 선택되어야 하며, 예를 들어 가공 필름은 마이크로피브릴화를 견딜 수 있을 충분한 기계적 특성을 유지하고, 앞서 언급하였듯이 조직구조 등에 기초하여 마이크로피브릴화 시에 마이크로섬유 및(또는) 마이크로플레이크를 형성할 수 있다. 끝으로, 친수성 성분은 마이크로피브릴화 구조 내에 여전히 존재하고 유효하여 폴리머 물질의 친수성을 개선해야 한다. 공지 및 시판되는 친수성 물질의 다수 중 모두가 이 기준에 유용하지는 않으나, 마이크로피브릴화 가능 필름을 형성하는 데에 임의의 하나 또는 이상의 용융가능성 폴리머가 유용할 것이다. 당업자는 본 기재에 기초하여 친수성 마이크로플레이크 및 마이크로섬유를 형성하는 데에 사용될 수 있는 친수성 성분 및 다른 유형의 용융가공성 폴리머, 예를 들어 공극 개시 성분을 포함하는 것들, 마이크로층을 포함하는 것들, 및 발포제를 포함하도록 가공된 것들 및 기타와 함께 사용되는 양을 결정하는 것에 대하여 충분히 인지할 것이다.
사용되는 친수성 성분의 유형은 친수성 계면활성제로 알려진 물질 부류이다. 친수성 계면활성제는 공지된 시판되는 물질을 포함하고, 음이온, 비이온성, 양이온, 및 양쪽성 화학물을 비롯한 다양한 다른 화학물 및 이들의 더넓은 부류, 예를 들어 불소화, 비불소화, 및 산성 기(예를 들어 카르복시산), 아미드, 아민, 히드록실 및 기타로 치환된 것들에 속하는 다른 다양한 화학적 화합물 종들의 변형물이 있다.
유용한 불소화화학 계면활성제는 그 구조 내에 수용성 폴리옥시알킬렌 기의 하나 이상의 블록을 함유하는 불소화지방족 기 함유 비이온 화합물을 포함한다. 이러한 계면활성제의 종류는 미국 특허 5,300,357(가디너(Gardiner))에 기재되어 있고, 이의 기재는 본원에서 참고문헌으로 혼입되어 있다. 일반적으로, 본 발명에 사용되는 불소화화학 계면활성제는 화학식 1에 의해 표현되는 것들을 포함한다:
<화학식 1>
(Rf-Q)n-Z
상기 식에서, Rf는 4개 이상의 완전히 불소화된 탄소원자를 갖는, 직쇄, 분지쇄이거나 충분히 많다면 시클릭이거나, 또는 이의 임의의 조합일 수 있는 불소화지방족기이다. 불소화지방족 라디칼의 주쇄는 주쇄의 탄소원자에만 결합하는 하나 이상의 사슬(catenary) 헤테로원자, 예컨대 산소, 6가의 황, 및 3가의 질소 원자를 포함할 수 있다. 완전히 불소화된 불소화지방족기가 바람직하나, 수소 또는 염소 원자 중 하나 이하가 두개의 탄소원자 중 하나씩 존재하는 것을 전제로 수소 또는 염소 원자가 치환기로 존재할 수 있다. Rf가 다수의 탄소원자를 함유하는 경우, 더 긴 Rf사슬이 대개 더 짧은 사슬에서 가능한 것보다 덜 유용한 불소에 관한 용도를 보이기 때문에 Rf가 20개 이하의 탄소원자인 화합물이 전형적으로 적절할 수 있다. 약 4 내지 약 12개의 탄소 원자를 함유하는 불소화지방족 기 또는 사슬이 바람직할 수 있다. 일반적으로, Rf는 약 40 내지 약 78 중량%의 불소를 함유할 수 있다. Rf기의 말단부는 바람직하게는 4개 이상의 완전 불소화된 탄소 원자, 예를 들어 CF3CF2CF2CF2-를 함유할 수 있고, 특히 바람직한 화합물은 Rf기가 퍼플루오로알킬, 예를 들어 CF3(CF2)n-의 경우에서와 같이 완전히 또는 실질적으로 완전히 불소화된 것들이다. 적합한 Rf기는 예를 들어 C4F9-, C8F17-, C6F13CH2CH2-, 및 C10F21-CH2CH2-를포함한다.
상기 화학식 1의 Q는 다가, 일반적으로 이가의 연결기이거나 공유 결합이고, 묘사한 기 Z와 Rf를 연결하는 수단을 제공한다. Q는 헤테로원자 함유기, 예를 들어 -S-, -O-, -CO-, -SO2-, -N(R)-와 같은 기(여기서, R은 수소, 또는 O, N, S와 같은 사슬 헤테로원자를 포함할 수 있는 C1 내지 C6 치환 또는 비치환 알킬기이다), -CnH2n-(n은 1 내지 6)를 포함할 수 있고; Q는 상기 기의 조합, 예를 들어 -CON(R)CnH2n-, -SO2N(R)CnH2n-, -S03C6H4n(R)CnH2n-, -S02N(R)CnH2nO[CH2CH(CH2Cl)O]gCH2CH(CH2Cl)- (n= 1 내지 6; g= 1 내지 10), -SO2N(CH3)C2H40CH2CH(OH)CH2-, -SO2N(C2H5)C2H40CH2CH(OH) CH2-, -SO2N(H)CH2CH(OH)CH2NHC(CH3)CH2-, -(CH2)2S(CH2)2-, 및 -(CH2)4SCH(CH3)CH2-일 수 있다.
상기 화학식 1의 Z는 폴리(옥시알킬렌)기, (OR')x를 포함하는 비이온성, 수용성 기이고, 여기서, R'는 2 내지 약 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기, 예컨대 -CH2CH2-,-CH2CH2CH2-,-CH(CH3)CH2-, 및 -CH(CH3)CH(CH3)- 이고, x는 약 6 내지 약 20 사이의 수이다. Z는 바람직하게는 폴리(옥시알킬렌)기를 포함할 수 있다. 폴리(옥시알킬렌) 내의 옥시알킬렌 단위는 폴리(옥시프로필렌)에서와 같이 동일할 수 있거나, 랜덤 분포된 옥시에틸렌 및 옥시프로필렌 단위, 즉 폴리(옥시에틸렌-코-옥시프로필렌)의 직쇄 또는 분지쇄에서와 같이 또는 옥시프로필렌 단위의 직쇄 또는 분지쇄 블록 내에서와 같이 혼합물로 존재할 수 있다. 폴리(옥시알킬렌) 사슬은, 이들 기가 폴리(옥시알킬렌) 사슬의 수용성 성질을 실질적으로 바꾸지 않는다는 전제 하에서, Z가 화학식 -O-CH2-CH(O-)-CH2-O-의 기를 포함하는 경우와 같이 하나 이상의 사슬 결합에 의하여 개재되거나 포함될 수 있다. Z 기는 히드록실, 하급 알킬 에테르, 알크아릴 에테르, 또는 불소화알킬 에테르, 예를 들면, -OCH3,-OCH2CH3,-OC6H4C(CH3)2CH2C(CH3)2CH3, -OC6H4(C9H19)2, -OC12H25, -OC14H29, -OC16H33, 또는 -O-QRf(여기서, Q 및 Rf는 앞서 정의한 바와 같다); 및 n은 1 내지 6의 수이다.
화학식 1의 이들 계면활성제의 실시예 중 바람직한 것들은 다음과 같다:
C8F17SO2N(CH3)(CH2CH2O)7CH3, C4F9SO2N(CH3)(CH2CH20)7CH3, C8F17SO2N(CH3) (CH2CH20)9C8H17, C8F17SO2N(CH3)(CH2CH20)10C6H4C(CH3)2CH2C(CH3)2CH3, 및 C8F17SO2N(CH3) (CH2CH20)1OC12H25.
화학식 I에서 묘사된 것들을 비롯한 불소화지방족 기 함유 비이온 계면활성제를 본원에서 참고문헌으로 혼입되어 있는 미국 특허 2,915,554(알브레히트 등)에 기재되어 있는 방법을 포함하는 공지된 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 알브레히트 특허는 활성 수소 함유 불소화화학 중간체, 예컨대 불소화지방족 알콜 (예컨대 RfC2H4OH), 산 (예컨대 RfSO2N(R)CH2COOH), 및 술폰아미드 (예를 들면 RfSO2N(R)H)으로부터 예를 들면 에틸렌 옥사이드와 중간체와의 반응에 의하여 각각 RfC2H4(OC2H4)nOH, RfSO2N(R)CH2CO2(C2H40)nH, 및 RfS02N(R)(C2H40)nH (여기서, n은 약 3보다 큰 수 이고, R은 수소 또는 저급 알킬기(예를 들어 1 내지 6 탄소원자))를 제공하는 불소화지방족 기 함유 비이온 화합물의 제조를 기술하고 있다. 중간체를 프로필렌 옥사이드로 처리함으로써 유사한 화합물을 제조할 수 있다. 본원에서 참고로 혼입된, 미국 특허 3,787,351 (올손)에 개시된 불소화지방족 올리고머 및 미국 특허 2,723,999 (코웬 등)에 개시된 일부 불소화 알콜 에틸렌 옥사이드 축합물도 유용하다고 여겨진다. 소수성 장쇄 탄화수소기를 함유하는 불소화지방족 기 함유 비이온 계면활성제가 불소화지방족 옥사이드와 예를 들어 BF3에테레이트의 존재 하에서 에톡시화 알킬페놀 또는 알콜, 예컨대 CH3C(CH3)2CH2C(CH3)2C6H4(OC2H4)9.5OH 또는 C12H25(OC2H4)90H, 각각을 반응시켜 제조할 수 있다. 이들은, 처음에 에톡시화 알킬페놀 또는 알콜을 티오닐 클로라이드와의 반응에 의하여 염화물로 전환하고 그 다음에 얻어진 염화물을 탄산나트륨 및 요오드화칼륨의 존재하에서 활성 수소를 함유하는 불소화지방족 술폰아미드, 예를 들어 C8F17SO2NH(CH3)와 반응시켜 또한 제조될 수 있다.
단독으로 또는 불소화지방족기 함유 비이온 계면활성제와 함께 사용될 수 있는 유용한 비불소화, 비이온성 폴리옥시에틸렌 함유 친수성 계면활성제의 종류는 일반적으로 다음의 화학식 2에 의하여 표현될 수 있다.
<화학식 2>
Rh-Z-(C2H4O)x-C2H4-Z-Rh'
상기 식에서, Rh는 골격 사슬이 직쇄, 분지쇄 또는 충분히 크다면 시클릭 또는 이들의 조합일 수 있는 2 내지 약 20개의 탄소 원자를 함유하는 치환 또는 비치환일 수 있는 알킬, 아릴 또는 이의 조합이고, 또한 임의로 골격사슬의 탄소 원자와 결합하는 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대 산소, 6가 황, 및 3가의 질소 원자를 포함하고,
Rh'는 수소원자, 또는 앞에서 Rh에 대하여 기술한 바와 같은 알킬 또는 아릴 기이고,
Rh및 Rh' 중의 하나 또는 모두가 R-(Si(R)2O)n-Si(R)2-의 화학식의 폴리디알킬실록산 기를 포함할 수 있고 (여기서, 모든 서술된 R기는 독립적으로 골격 사슬이 직쇄, 분지쇄, 시클릭 또는 이들의 조합일 수 있고 하나 이상의 사슬 헤테로원자를 함유할 수 있는 2 내지 약 10인소 탄소원자를 함유하는, 치환 또는 비치환일 수 있는 알킬 또는 아릴기이고, n은 계면활성제 내의 폴리옥시에틸렌의 중량%가 약 20 내지 80%, 바람직하게는 30 내지 60 %가 되도록 2 내지 약 40, 바람직하게는 2 내지 약 20이다).
Z는 산소, 또는 황 원자, 또는 -CO-, -COO-, -NH-, -CONH- 또는 -N(R)-의 화학식의 것이고 (여기서 R은 산소, 황, 또는 질소와 같은 헤테로원자를 함유할 수 있는 1 내지 10개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬 또는 아릴기이고 하나이상의 에틸렌 옥사이드기를 포함할 수 있고; R이 알킬기인 경우, 알킬기는 시클릭 또는 비시클릭일 수 있다), 그리고
x는 계면활성제 내의 에틸렌 옥사이드의 중량 %가 약 20 내지 80%, 바람직하게는 약 40 내지 약 70%이도록 선택된 수이다.
화학식 2의 대표적인 탄화수소 계면활성제는 에톡실화 알킬페놀(예컨대 각각 유니온 카바이드 코프(Union Carbide Corp.) 및 롱-폴랑 코프(Rhone-Poulenc Corp.)에서 시판하는 트리톤(Triton) TX, 이게팔(Igepal) CA, 및 이게팔 CO 시리즈), 에톡실화 디알킬페놀 (예컨대 롱폴랑 코프로부터 시판되는 이게팔 DM 시리즈), 에톨실화 지방 알콜 (예컨대 유니온 카바이드 코프로부터 시판되는 테르기톨 시리즈), 및 폴리옥시에틸렌 지방산 디에스테르 (예컨대 PPG 인더스트리즈 인크.(Inductries Inc.)에서 시판되는 마페그(Mapeg) DO 시리즈)를 포함한다.
본 발명에 따라 불소화지방족 계면활성제와 함께 사용되는 비불소화, 비이온 폴리옥시에틸렌 함유 계면활성제의 다른 종류로 다음의 화학식 3에 의하여 기술될 수 있다:
<화학식 3>
여기서, n 및 m은 2 내지 약 20이고, 계면활성제 내의 폴리옥시에틸렌의 중량 퍼센티지가 약 20 내지 80 퍼센트이고, 바람직하게는 30 내지 60 퍼센트이고;
각 R은, 골격 사슬(이 골격 사슬은 또한 임의로, 골격사슬의 탄소 원자에 결합된 하나 이상의 헤테로원자 예컨대 산소, 6가 황, 및 3가의 질소를 포함함)이 직쇄, 분지쇄 또는 충분히 크다면, 시클릭 또는 이들의 조합일 수 있는 2 내지 약 20개의 탄소원자를 함유하는, 치환 또는 비치환될 수 있는 알킬 또는 아릴기로서 다른 것으로부터 독립적으로 선택된다.
본 발명의 실시에 단독으로 또는 하나 이상의 불소화지방족 계면활성제와 함께 사용될 수 있는 비불소화, 비이온성 폴리옥시에틸렌 함유 계면활성제의 다른 부류로는 일반적으로 하기 화학식 4로 표현될 수 있는 오가노실록산 화합물을 포함한다:
<화학식 4>
상기 식에서, n,x,y 및 z는 서술한 계면활성제의 반복단위의 수를 지칭하고, 계면활성제 내의 폴리에틸렌 옥사이드의 중량 퍼센티지가 20 내지 80 퍼센트, 바람직하게는 40 내지 70퍼센트, 및 더 바람직하게는 40 내지 60퍼센트가 되도록 선택된다. 서술한 화학식의 반복 실록산 단위가 계면활성제 분자 내에 랜덤하게 위치할 수 있음을 이해할 것이다.
Q는 실리콘 원자를 서술한 옥시알킬렌 기와 연결하는 수단을 제공하는 다가, 일반적으로 2가의 연결기이거나, 공유결합이고; Q는 헤테로원자 함유기, 예를 들어 -O-, -CO-, -CnH2nO-, 또는 -OCnH2nO-을 함유하는 기를 포함할 수 있고 여기서 n은 1내지 6의 수이고; 및 각 R은 치환 또는 비치환될 수 있고 골격 사슬(이 골격사슬은 또한 임의로, 골격사슬의 탄소 원자에 결합된 하나 이상의 헤테로원자 예컨대 산소, 6가 황, 및 3가의 질소를 포함함)이 직쇄, 분지쇄 또는 충분히 크다면, 시클릭 또는 이들의 조합일 수 있는 2 내지 약 20개의 탄소원자를 포함하는 알킬 또는 아릴기로서 서로 독립적으로 선택된다.
화학식 4에서 서술한 유용한 오가노실록산 계면활성제로 에톡실화 폴리디메틸실록산, 예컨대 유니온 카바이드 코프로부터 시판되는 실웨트(Silwet) L-77를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 친수성 계면활성제의 다른 종류는 모노글리세라이드를 포함하고, 바람직한 모노글리세라이드 계면활성제는 글리세롤과 장쇄 길이(예를 들어 C8내지 C16) 지방산 예를 들어 카프릴산, 카프릭산, 라우르산으로부터 유도한 것과 같은 매개로부터 유도된 것들이다. 예를 들어 이의 기재 전체가 본원에 참고문헌으로 혼입된 PCT 국제 공개 번호 WO00/71789를 참조하시오. 바람직하게는, 모노글리세라이드는 C10내지 C12지방산에서 유도되고, 식품 등급 및 일반적으로 안정하다고 승인된("GRAS") 물질일 수 있다. 바람직한 모노글리세라이드의 예로 글리세롤 모노라우레이트, 글리세롤 모노카프레이트 및 글리세롤 모노카프릴레이트를 포함한다. 모노글리세라이드가 전형적으로 비반응 글리세롤, 모노글리세라이드, 디글리세라이드 및 트리글리세라이드의 혼합물의 형태로 구할 수 있기 때문에, 고농도(예를 들어 약 80 중량% 초과, 바람직하게는 약 85% 초과, 더 바람직하게는 약90 중량% 초과, 더욱 더 바람직하게는 92 중량% 초과)의 모노글리세라이드를 함유하는 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 앞서 기술한 혼합물 중의 하나, 특히 모노글리세라이드가 본 발명에 잘 적용되는 지를 결정하는 편리한 방법은 혼합물에 대한 친수성-친유성 균형 ("HLB 값")을 계산하는 것이다. 전형적으로, 상기 혼합물 중의 하나의 HLB 값은 지방산 사슬의 길이가 길어질수록 감소하고, 또한 혼합물 내의 디글리세라이드 및 트리글리세라이드의 함량이 증가함에 따라 감소한다. 유용한 물질 (순수한 모노글리세라이드를 비롯하여)은 전형적으로 약 4.5 내지 약 9, 더 바람직하게는 약 5.3 내지 약 8의 HLB 값을 갖는다. 특히 유용한 시판되는 물질의 예로 메드 켐 래버러토리즈(Med-Chem Laboratories; East Lansing, MI 소재)의 상표명 로리시덴(LAURICIDEN)TM으로 시판되는 것들, 및 유통자 질코 인그레디언츠(Gilco Ingredients) (Vista, CA 소재)를 통하여 다니스코 유에스에이 인크.(Danisco USA, Inc.)로부터 시판되는 글리세롤 모노라우레이트 90%의 디모단(Dimodan) ML-90를 포함한다.
본 발명에 단독으로 또는 앞서 기재한 모노글리세라이드 계면활성제 하나 이상과 함께 사용되는 친수성 계면활성제의 다른 종류로 안하이드로소르비톨, 예컨대 아이시아이 아메리카즈 인크(ICI Americas Inc.)로부터 시판되는 스판(SPAN)M20(소르비탄 모노라우레이트) 및 스판 40(소르비탄 모노팔미테이트), 액손(Exxon)에서 시판되는 이그잭트(EXACT)TM4023, 및 몬텔(Montell)로부터 입수가능한 몬텔TMDP-8340, 및 이들의 폴리옥시에틸렌 유도체 예컨대 아이시아이 아메리카즈 인크로부터시판되는 트윈(TWEEN)TM20 및 트윈 40이다. 길이 8 내지 16 탄소원자의 지방산 사슬이 선호되고, 12 내지 16이 선호될 수 있다.
블렌딩하거나 다르게는 친수성 계면활성제를 고체 용융가공성 폴리머 내에 균일하게 혼합, 예를 들어 친수성 계면활성제를 펠렛화 또는 분말화 용융가공성 폴리머와 세밀히 혼합하고, 통상적인 압출, 공압출 등과 같이 필름 또는 웹을 제조하기 위한 임의의 공정을 사용하여 혼합물을 용융 압출하여 필름이나 웹으로 만들어 본 발명의 마이크로피브릴화 물품의 태양을 제조할 수 있다.
마이크로피브릴화 물품의 친수성, 예컨대 물품의 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유의 친수성을 개선하기 위한 충분량으로 용융가공성 폴리머에 친수성 계면활성제를 첨가할 수 있다. 원하는 친수성을 만드나 용융가공성 폴리머 및 친수성 계면활성제의 혼합물의 가공하여 마이크로피브릴화 물품의 형성을 방해하지 않을 정도의 충분한 친수성 계면활성제가 사용되어야 한다. 친수성 계면활성제를 혼합물생성물이 부당하게 약하거나 용융, 신장, 또는 배향시에 분열되거나, 마이크로피브릴화할 수 없게 야기할 수 있는 양으로 첨가해서는 안된다. 용융가공성 폴리머 내에 포함되는 친수성 계면활성제의 사용 가능량은 각 성분 및 각 인자의 특이적 화학성질에 따라 변할 수 있다. 유용량의 예로는 용융가공성 폴리머의 중량을 100으로 하여 친수성 계면활성제 약 1 내지 약 10 중량부의 범위일 수 있고, 약 1 내지 약 5 중량부의 범위가 선호된다.
사용가능한 친수성 성분의 다른 유형은 친수성 화학성을 갖는 임의의 폴리머물질일 수 있는, 본 발명에서는 마이크로피브릴화 물품에 혼입될 수 있어 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유를 원하는 친수성을 갖는 친수성 폴리머를 포함한다.
친수성 폴리머의 예로는 공지된 폴리머 물질, 예컨대 카르복시산 함유 폴리머, 예를 들어, 염을 포함하는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산으로부터 합성되는 폴리머 및 코폴리머, 폴리아크릴아미드, 폴리에스테르, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스 및 다른 폴리머를 포함한다. 친수성 폴리머의 몇가지 유형에서는, 하나 이상의 기능기가 폴리머의 주쇄에 포함되어 폴리머의 친수성 성질을 향상시킨다. 예를 들어, 친수성 폴리머는 사슬-내 친수성 기, 매달린(pendent) 친수성 기, 말단 친수성 기, 또는 이들의 조합을 함유하는 폴리머 주쇄의 임의의 유형을 포함할 수 있다. 친수성 기의 예들로 히드록시기, 옥시알킬렌 기, 아미노기, 카르복실산 기, 아미도기, 시클릭 아미도기, 및 술포네이트기를 포함한다. 예시적인 옥시알킬렌 기로 옥시에틸렌 또는 옥시에틸렌과 옥시프로필렌, 옥시부틸렌 또는 이 두개와의 조합일 수 있다. 시클릭 아미도 기는 2-피롤리디노닐, 2-피페리디노닐 등일 수 있다. 술포네이트기는 술폰산 기 및 이의 염일 수 있다. 카르복실레이트기는 카르복실산기 및 이들의 염을 수 있다. 중요한 친수성 폴리머의 구체적 예로 술폰화 폴리에스테르; 폴리비닐피롤리돈; 폴리비닐피롤리돈과 용융가공성 카르복시산 함유 코폴리머의 블렌드; 및 폴리아크릴아미드 예컨대 폴리(디알킬 아크릴아미드) 예를 들어 폴리(N,N-디메틸아크릴아미드)를 포함한다. 폴리비닐피롤리돈과 함께 블렌드를 위한 바람직한 용융가공성 카르복시산 함유 코폴리머는 이오노머, 예를 들면, 에틸렌 및 아크릴 또는 메타크릴산의 이오노머 코폴리머이다.
친수성 폴리머는 자체로 "용융가공성"일 수도 있거나 아닐 수 있다. 본 발명에 의하면, 친수성 폴리머는, 용융가공성이거나 아니거나 해도, 친수성을 개선하기에 충분하나 또한 용융가공성 폴리머를 가공하여 친수성 마이크로피브릴화 가능 필름인 필름을 형성하게 하는 필름의 성질을 유지하기에 충분한 양으로 용융가공성 폴리머에 첨가할 수 있다.
특정 마이크로피브릴화 가능 필름 또는 마이크로피브릴화 가능 물품에 포함되는 친수성 폴리머의 양은 바람직하게 친수성인 마이크로피브릴화 물품을 야기하는 임의의 양일 수 있고, 덜 친수성의 용융가공성 폴리머의 친수성을 개선하는 양을 포함한다.
어떤 특정 마이크로피브릴화 물품에 사용되는 친수성 폴리머의 특정량은 요구되는 친수성; 친수성 폴리머의 화학 성질, 용융가공성 폴리머 또는 다른 구성성분의 화학성질; 가공 조건 및 구성 성분의 물리적 성질, 예컨대 친수성 폴리머 및 용융가공성 폴리머의 혼합물이 압출, 배향, 마이크로피브릴화 등을 받게 하는 능력과 같은 여러 인자에 기초할 수 있다. 대체로, 총 친수성 폴리머 및 용융가공성 폴리머 100 중량부 당 1 내지 70 중량부의 친수성 폴리머가 유용하다고 생각될 수 있다. 용융가공성 폴리머에 대한 친수성 폴리머의 전형적인 양은 총 친수성 폴리머 및 용융가공성 폴리머 100부 당 친수성 폴리머 약 10 내지 50 중량부일 수 있고, 20 내지 30 중량부의 친수성 폴리머가 때로는 바람직하다. 임의의 친수성 폴리머 용융가공성 폴리머 조합의 정확한 양은 많은 인자에 좌우될 수 있다. 물질 한 종류의 예로서, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 내의 술폰화 폴리에스테르의 선호되는 상대량은 총 폴리머 당 10 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 25 내지 30 중량% 술폰화 폴리에스테르일 수 있다.
마이크로피브릴화 가능 물질이 용융가공성 폴리머 및 친수성 성분으로부터 제조되면, 물질은 임의의 다양한 공지되고 인식되는 방법에 의하여 마이크로피브릴화되어 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유 표면을 생성한다.
본원에서 사용되는 용어 "마이크로피브릴화"는 마이크로피브릴화 가능 폴리머 필름으로부터 마이크로섬유, 마이크로플레이크, 또는 유사한 크기 및 형상의 구조를 유리시키는 에너지를 부여하는 방법을 의미한다. 이를 수행하는 일부 방법은 폴리머 물질 가공 업계에 공지되어 있고, 예를 들어 초음파 기술을 사용한 가스 유체를 제공하는 방법 및 물과 같은 액체 유체를 부여하는 방법 예를 들어 고압 워터 제트 방법을 포함한다. 임의로 마이크로피브릴화 이전에, 필름을 예를 들어 이동 필름에 접촉하는 바늘이나 톱니와 같은 절단 요소를 갖는 회전 드럼 또는 롤러를 사용하거나, 또는 꼬임, 브러슁(포큐파인 롤러의 사용과 같이), 문지름, 예를들어 가죽 패드로 문지름, 및 구부림으로써, 필름을 다른 기계적 단계를 받게 하여 마이크로피브릴화 가능 물질로부터 거시 마이크로섬유를 생성할 수 있다.
마이크로피브릴화 표면은 마이크로피브릴화 가능 물질의 하나 이상의 층으로부터 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유를 포함하는 표면이다. 마이크로플레이크 또는 마이크로섬유는 연속 필름으로부터 적어도 부분적으로 기계적으로 분리되거나 단편화된 마이크로피브릴화가능 물질의 일부이다. 이들 부분은 마이크로섬유, 마이크로플레이크 또는 다른 형태의 유사 크기 및 형상의 단편화 필름의 조각으로 보이거나, 여겨지거나 지칭될 수 있고, 전형적으로 특별한 마이크로피브릴화 가능 물질 및 그 물리적 및 화학적 성질, 예컨대 배향의 유형 및 정도, 공극의 존재 및 크기, 다중층, 층 두께, 구정 등에 좌우되는 크기 및 형상을 갖는다. 이러한 단편화 형태의 한 예는 전형적으로 이는 이들 인자에 기초하여 상대적으로 편평하거나, 얇거나, 리본형과 같이 전형적으로 직사각형 단면의 형태로 길 수 있는 마이크로섬유이다. 다른 유형은 마이크로섬유보다 상대적으로 길 수 있고, 편평, 직사각형 플레이크 또는 마이크로플레이크와 같은 형상일 수 있다.
특히 마이크로섬유는 단면 종횡비(가로 폭 대 두께)가 약 1.5:1 내지 약 20:1, 바람직하게는 3:1 내지 9:1의 범위인 직사각형 단면을 갖는다. 바람직한 마이크로섬유는 다음의 특징 또는 치수의 하나 이상을 가질 수 있다: 0.01 내지 10 마이크론, 바람직하게는 5 마이크론 미만의 평균 유효직경; 0.5μ2(제곱 미크론) 내지 3.0μ2의 평균 단면 면적, 바람직하게는 약 0.7μ2내지 2.1μ2. 또한, 직사각형 형상의 마이크로섬유의 옆면은 보통 매끄럽지 않으나, 단면에서 스캘럽 형상을 가질 수 있다. 바람직한 마이크로섬유 섬유는 질소를 흡착물로 사용하여 퀀타크롬 인스트루먼츠(Quantachrome Instruments, Boynto Beach FL 소재)의 오토소브-6 피지솝션 어날라이저(Autosorb-6 Physisorption Analyzer)로 측정하였을 때 그램 당 0.25 평방 미터 이상의 표면 면적을 나타낼 수 있다.
공극 또는 발포 물질이 이축 배향되면, 마이크로배향화 후에 대부분의 물질의 표면은 편리 구조, 예를 들어 마이크로플레이크를 포함한다. 이들 구조는 평균두께가 1 내지 20 마이크로미터, 바람직하게는 5 마이크로미터 미만, 및 1 내지 수백 마이크로미터, 바람직하게는 약 5 내지 30 마이크로미터의 평균 폭을 갖는다. 이들 편리구조가 질소를 흡착물로 하여 오토소브-6 피지솝션 어날라이저(퀀타크롬 인스트루먼츠, 보인톤 비치, 플로리다 소재)를 사용하여 측정하였을 때 전형적으로 0.5 m2/g 초과, 바람직하게는 0.7 m2/g 초과의 표면적을 보일 수 있다.
필름 표면을 마이크로피브릴화하는 한 방법은 유체 제트를 사용하는 것이다. 이 방법에서 미세 유체 스트림의 하나이상의 제트들이 스크린 또는 이동 벨트에 의해 지지될 수 있는 마이크로피브릴화 가능 물질의 표면에 충격을 주고, 이로써 필름의 폴리머 매트릭스로부터 마이크로섬유 또는 마이크로플레이크를 내놓게 된다. 마이크로피브릴화의 정도는 마이크로피브릴화 가능 물질의 유체 제트에의 노출 시간, 유체 제트의 압력, 유체 제트의 단면 면적, 유체 접촉각, 폴리머 특성에 좌우되며, 유체 온도에 더 적은 정도로 좌우받는다.
임의의 유형의 액체 또는 가스 유체가 사용될 수 있다. 액체 유체가 물 또는 유기 용매, 예컨대 에탄올 또는 메탄올을 포함할 수 있다. 적합한 가스 예컨대 질소, 공기 또는 이산화탄소 뿐만 아니라 액체 및 가스의 혼합물도 사용될 수 있다. 임의의 이러한 유체는 바람직하게는 비팽윤(예를 들어 필름에 의하여 흡수되지 않음)이다. 유체는 바람직하게 물일 수 있다.
유체 온도는 상승될 수 있지만, 적합한 결과를 주위 온도 유체를 사용하여 얻을 수 있다. 유체의 압력은 어느 정도의 마이크로피브릴화를 마이크로피브릴화가능 물질의 적어도 일부에 부여하는 데 충분하여야 하고, 적합한 조건은 유체, 조성 및 조직구조를 비롯한 폴리머 물질의 성질, 유체 제트의 구성, 충격 각, 및 온도에 따라 변할 수 있다. 전형적으로, 유체는 상온에서 물이고 3400kPa(500psi) 이상일 수 있으나, 더 낮은 압력 및 더 긴 노출시간을 사용할 수 있다. 이러한 유체는, 유체가 비압축성이고, 매끄러운 표면이고 마찰로 인한 손실이 없다고 가정한 계산임을 기초로 하여 일반적으로 최소 5와트/cm2또는 10 W/cm2를 부여할 수 있다.
상기 제트는 필름 표면의 모두 또는 일부가 마이크로피브릴화되도록 구성될 수 있다. 다른 방법으로는 제트는 필름의 선택된 면적만이 마이크로피브릴화되도록 선택될 수 있다. 필름의 어느 영역이 통상적인 차폐제(masking agent)를 사용하여 마스킹되어 선택된 영역이 마이크로피브릴화가 되게 하지 않고 남길 수 있다. 마찬가지로, 가공을 수행하여 마이크로피브릴화 표면이 다중층 마이크로피브릴화 가능 필름의 하나의 마이크로피브릴화 가능 물질의 두께를 통하여 부분적으로만 또는 전부 투과하거나 또는 인접한 마이크로피브릴화 가능 물질층을 통하여 부분적으로 또는 전부 투과하도록 수행될 수 있다. 마이크로피브릴화가 다중층 마이크로피브릴화 가능 필름의 전체 두께를 통하여 확장하는 것이 바람직하면, 마이크로피브릴화 물품의 단일성이 유지되고 필름이 개별 실이나 마이크로섬유로 절단되지 않도록 조건을 선택한다.
본 발명에 유용할 수 있는 생성물 및 방법의 예가 명칭이 "Microfiber Articles from Multi-Layer Substrates"이고 2001년 10월 9일에 출원된 양수인의공동계류 미국 특허출원 일련번호 09/974,040호 및 2001년 5월 15일 명칭이 "Microfiber-Entangled Products and Related Methods"인 제 09/858,273호에 기재되어 있고 이들의 각각은 본원에서 참고문헌으로 혼입되어 있다.
예를 들어 마이크로피브릴화 가능 물질을 유체 제트에 노출시킴으로써 마이크로피브릴화 가능 물질의 표면을 마이크로피브릴화하는 데에 하이드로인탱글링 기계를 사용할 수 있다. 다른 방법으로는, 유체 제트의 충돌에 대하여 수동 제어를 가능하게 하는 와류(swirling) 또는 진동 헤드를 구비한 압력 워터 제트를 사용할 수 있다. 이러한 기계가 시판되고 있다.
당업자에게 이해되고 있듯이, 마이크로피브릴화는 다른 방법에 의하여 수행될 수 있고, 예를 들어 고 에너지 공동화(cavitating) 매개 내에 마이크로피브릴화 가능 물질을 담그고, 초음파를 유체에 가함으로써 공동화를 만들 수 있다.
어휘집
FCS-1: 미국 특허 2,915,554 (알브레히트 등)에 의하여 제조된 C8F17S02N(Et)(CH2CH20)7.2CH3.
FCS-2: 미국 특허 제 5,804,625 에서 (템페란트(Temperante) 등)에서 F-18 화합물에 대한 과정에 의하여 제조된 C8F17SO2N(Me)(CH2CH2O)10PhC(CH3)2CH2C(CH3)3.
NuWET TM 500: 아이시아이 스페셜티즈(Danbury, CT 소재)에서 구입가능한 유기개질 폴리디메틸실록산 (> 65 중량 %), 폴리알킬렌 옥사이드 (< 20 중량 %), 및에톡실화 알킬 (< 20 중량 %)의 블렌드.
폴리(비닐피롤리돈): 인터네셔널 스페셜티 프로덕츠(International Specialty Products), (Wayne, NJ 소재)로부터 구입가능한 PVP K90.
서린(Surlyn) 1705: 두퐁 케미컬 코(Dupont Chemical Co.; Wilmington, DE 소재)로부터 입수가능한 에틸렌 및 아크릴산의 이오노머 코폴리머.
피칼(Pycal) 94: 유니케마(UNIQEMA; WILMINGTON, DE 소재)로부터 입수가능한 폴리옥시에틸렌 아릴 에테르.
MBX-50: 세키스이 플라스틱스(Sekisui Plastics; Tokyo, Japan 소재)로부터 입수가능한 유리 비드.
이르가녹스(Irganox) 1010: 시바 스페셜티 케미칼스(Ciba Specialty Chemicals; Tarrytown, NY 소재)로부터 입수가능한 항산화제.
PEG-P20K: 바스프(BASF; Ludwigshafen, Germany 소재)에 의하여 공급되는 폴리(에틸렌 옥사이드), PEG 플루라콜(Pluracol) 20K 파스틸(Pastille) 레진.
소르비탄 모노라우레이트: 유니케마 (델라웨어 뉴캐슬 소재)로부터 시판되는 스판(SPANTM).
디모단(DIMODAN) ML-90: 다니스코 USA, 인크에 의해 시판되고 질코 인그레디언츠 (Vista, CA 소재)에 의해 배급되는, 90% 순도의 글리세롤 모노라우레이트.
시험 과정
시험 과정 I : 밀도 측정 및 공극 함량 결정
ASTM D792-86 방법에 따라 23℃에서 탈이온수에서 필름 및 마이크로섬유의 밀도를 측정하였다. 샘플을 메틀러(Mettler) AG245 고정밀 저울 (메틀러-톨레도, 인크(Mettler-Toledo, INC.), Highstown, NJ 소재)에서 칭량하고, 수중에 두었다. 밀도 측정 설치를 사용하여 대체된 물의 질량을 측정하였다. 샘플로 대체된 물의 체적을 이로써 결정하고, 샘플 중량과 함께 샘플의 밀도를 계산하는 데에 사용하였다. 공극 함량을 다음에 다음과 같이 계산하였다:
계산된 공극 함량 = {1- (최종 밀도/최초 밀도)} x 100
여기서 최초 밀도란 배향 이전의 주형 필름의 밀도이고, 최종 밀도란 배향된 필름의 밀도이다.
시험 과정 II : 연신비 측정
캘린더/길이 배향기의 롤 4 출력 속력을 롤 1 및 2로 들어가는 주형 웹의 입력 속력으로 나누어 필름 일부의 연신비를 계산하였다. 롤 4 및 롤 1 및 2는 비교예 C1에 기재된 바와 같다.
시험 과정 III : 연신비 계산
필름 일부의 연신비를 다음과 같은 방식으로 계산하였다. 주형 필름 및 배향 및 공극 필름의 밀도, 폭 및 두께를 계산하였다. 질량 보존을 가정하여, 다음의 식에 따라서 배향 및 공극 필름의 연신비를 주형 필름의 (밀도×폭×두께)를 배향된 공극 필름의 (밀도×폭×두께)로 나누어 계산하였다.
연신비= 주형 필름의 (밀도×폭×두께)/배향 필름의 (밀도×폭×두께)
시험 과정 IV : 총 수 흡수도 및 유지도
각 샘플이 물을 얼마나 잘 흡수 및 유지하는가를 결정하기 위하여, 다음의 시험을 사용하였다. 피브릴화된 물질의 각각을 처음에 저울에 칭량하였다. 다음에 각 샘플을 1분 동안 미지근한 물의 용기에 담그었다. 샘플의 구석을 집게로 잡고, 샘플을 유체 운동 속에 있는 저울 위에 옮겼다. 총 수 흡수도를 (습윤 중량-건조중량)/건조 중량으로 기록하였다. 집게로 샘플의 구석을 잡으며 1분간 물 용기 내에 샘플을 적시고, 샘플에서 충분히 물을 제거하고, 샘플을 스프링 클램프에 달면서 일분간 샘플에서 물이 떨어지게 하고 샘플의 무게를 칭량함으로써 수 흡수도를 측정하였다. 수 유지도는 (1분 동안 물을 떨어뜨린 후의 중량 - 건조 중량)/건조 중량으로서 기록된다.
또한, 샘플이 반드시는 아니지만 동일한 정도로 샘플을 마이크로피브릴화하였기 때문에, 오일 흡수도가 마이크로피브릴화의 정도의 대략적인 척도이기 때문에 샘플의 오일 흡수도를 측정하였다. 전형적으로 샘플이 더 철저히 마이크로피브릴화될수록, 오일이 더 많이 흡수된다. 건조 마이크로피브릴화 필름을 칭량한 후 1분간 땅콩 오일 내에 적신다. 1분간 오일을 떨어뜨린 후의 총 오일 흡수도 및 총 유지도를 물 대신에 땅콩 오일을 사용한 점을 제외하고는 상기 기술한 과정에 의하여 측정하였다.
시험 과정 V : 수 흡수도 속도의 시험
수 흡수도의 속도는 샘플의 친수성 성질의 정성적인 척도를 제공한다. 시험 방법은 피브릴화 샘플에 대한 수 흡수도 속도를 결정하는 데 개발된 것이다. 폭 2.54cm 및 길이 10.16cm 이상의 샘플을 제조하고 샘플의 길이 방향에 수직으로0.635cm 간격으로 평행 선에 표시하였다. 샘플의 한 끝을 고정하고 다른 쪽의 무게가 가볍게 하여 샘플이 클램프에 수직으로 걸리게 하였다. 고정된 샘플을 물의 표면이 샘플의 첫번째 "표시"에 다다를 때까지 천천히 물 수조 안으로 내렸다. 물이 다음 표시까지 젖는 데에 걸리는 시간을 기록하였다. 물이 연속적인 표시까지 젖는 일련의 시간 주기를 또한 기록하고, 각 "표시"간의 거리(0.635cm)와 물이 한 표시에서 다음까지 젖는 데의 시간과의 비의 평균으로 하여 수흡수도의 속도를 계산하였다.
실시예
비교예 C1
폴리프로필렌 필름을 폴리프로필렌 호모폴리머 (아토피나 인크(Atofina INC.; Houston, TX 소재)에서 입수가능한 피나(Fina) 3374X)를 공급 쓰로우트에서 압출기의 말단까지 210℃, 226℃, 238℃ 및 249℃의 압출기 온도 프로파일을 갖는 단일 스크루 압출기 내에서 압출하여 제조하였다. 넥 튜브 및 다이를 249℃에서 유지하였다. 압출기를 혼합 팁을 갖는 장벽 스크루, 명목상 1.27mm 갈라진 오리피스를 갖는 폭 12.7cm의 단일층 다이를 구비하였다. 두께 1.36mm 및 폭 127mm의 필름을 3 롤 스택 주형 스테이션을 사용하여 제조하였다. 3 롤 스택에서, 하부 크롬 피복 스텐레스 스틸 롤을 190℃로 맞추고, 중간 크롬 피복 스텐레스 스틸 롤을 210℃로 맞추고, 상부 실리콘 고무 롤을 55℃ 물로 냉각하였다. 압출기 다이를 나오는 폴리머 용융물은 하부 및 중간 롤 사이의 3 롤 스택으로 들어가고, 하부 롤과 중간 롤 사이를 통과한 후, 중간 롤을 거쳐 중간 및 상부 롤에 의하여 형성된 닙으로 이동한다. 상부 롤을 거쳐 통과한 후, 얻어진 주형 필름은 3 롤 스택을 나온다. 필름 형성 동안에, 실리콘 고무 롤은 중간 롤의 온도 근처까지 가열된다. 주형 필름은 시험 과정 I에서 결정된 바와 같이 0.9 그램/cm3의 밀도를 갖는다.
주형 필름은 다음과 같이 캘린더링되고 길이 배향된다. 주형 필름은 비권취 스테이션으로부터 일련의 아이들러 롤러를 통과하여 캘린더의 압축 닙(롤 1 및 2)로 0.27m/min의 속도로 공급된다. 롤 1 및 2 각각은 각각 0.91m/min 및 1.1m/min의 표면 속력, 온도 120℃, 및 롤의 간격 0.18mm를 갖는다. 롤 1 및 2를 나오는 필름은 가열 롤 3 및 다음에 가열 롤 4를 지날 때 추가로 S 구성으로 배향된다. 롤 3의 표면속력은 6.14m/min이고 온도는 145℃이다. 롤 4는 표면 속력 6.45 m/min이고 온도 140℃이다. 얻어진 필름은 롤 5의 일부 주위로 통과하는데, 롤은 가열되지 않고 단지 필름을 냉각하기 위하여 사용된다. 얻어진 캘린더링/길이 배향된 필름은 코어에 장력 하에서 권취된다. 필름 각각에 대하여, 롤 4의 속력은 필름이 분열되는 속력 이하이도록 선택된다. 필름은 시험 과정 II에 따라 결정하였을 때 연신비가 23.6:1까지 배향된다. 배향 필름은 두께 98마이크로미터, 폭 165mm, 및 밀도가 0.87 그램/cm3이다. 필름은 시험 과정 I에 의하여 계산하여 결정할 경우 4% 공극을 함유하였다.
마지막으로, 캘린더링된/길이 배향된 필름을 벨트 속력 3.05m/min이고 워터 제트 스트립이 15.75 구멍/cm를 갖는 (각 구멍의 직경이 110마이크론) 하이드로인탱글러(70cm 폭, S/N 101, 프로젝트 #2303; 하니콤 시스템스 인크 (HoneycombSystems Inc ; Biddeford, Maine 소재) 제작) 내에서 대략 14MPa 수압을 사용하여 양 주표면 위를 각 면에 하이드로인탱글러를 6번 통과하게 하여 마이크로피브릴화하였다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도를 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 1
80 중량% 폴리프로필렌 호모폴리머(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수가능한 피나 3374X), 17 중량% 폴리프로필렌 호모폴리머(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수가능한 피나 PP3445) 및 3 중량%의 FCS-1을 함유하는 블렌드를 압출기 온도 프로파일이 204℃, 221℃, 232℃ 및 243℃로 맞추고, 3-롤 스택에서 하부 롤을 140℃로 맞추고, 중간 롤을 150℃로 맞추는 것을 제외하고는 비교예 C1에서 같이 하여 단일 스크루 압출기 내에서 압출하여 필름을 제조하였다. 시험 과정 I에 의해 측정시에, 얻어진 주형 필름의 두께가 0.99mm, 폭 111mm, 밀도 0.91그램/cm3였다.
주형 필름을 비권취 스테이션으로부터 0.24m/min의 속도로 공급받고, 롤 3의 표면속력이 5.49m/min이고, 롤 4의 표면 속도가 5.76m/min이라는 점을 제외하고는 비교예 C1에서 기재된 바와 같이 주형 필름을 캘린더링하고 길이 배향하였다. 얻어진 캘린더링/길이 배향된 필름은 시험 과정 II에 의해 측정하였을 때 23.9:1의 연신비까지 배향되었다. 배향된 필름의 두께는 90마이크로미터, 폭 500mm, 밀도 0.71그램/cm3이다. 배향 필름은 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 22%의 공극을 함유하였다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약 11.7MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 6번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 2
80 중량% 폴리프로필렌 호모폴리머(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수가능한 피나 3374X), 17 중량% 폴리프로필렌 호모폴리머(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수가능한 피나 PP3445) 및 3 중량%의 FCS-2를 함유하는 블렌드를 압출기 온도 프로파일이 204℃, 221℃, 232℃ 및 243℃로 맞추는 것을 제외하고는 비교예 C1에서 같은 단일 스크루 압출기 내에서 압출하여 필름을 제조하였다. 시험 과정 I에 의해 측정시에, 얻어진 주형 필름의 두께가 1.23mm, 폭 119mm, 밀도 0.92그램/cm3였다.
주형 필름을 비권취 스테이션으로부터 0.23m/min의 속도로 공급받고, 롤 3의 표면속력이 5.49m/min이고, 롤 4의 표면 속도가 5.49m/min이라는 점을 제외하고는 비교예 C1에서 기재된 바와 같이 주형 필름을 캘린더링하고 길이 배향하였다. 얻어진 캘린더링/길이 배향된 필름을 시험 과정 II에 의해 측정하였을 때 24.0:1의 연신비까지 배향하였다. 배향된 필름의 두께는 110마이크로미터, 폭 530mm, 밀도 0.72그램/cm3이다. 배향 필름은 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 22%의 공극을 함유하였다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약 11.7MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 6번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 3
99 중량% 폴리프로필렌 호모폴리머(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수 가능한 피나 3374X), 1 중량 % 누웨트TM(NuWet) 500을 함유하는 블렌드를 압출기 온도 프로파일이 204℃, 221℃, 232℃ 및 243℃로 맞추는 것을 제외하고는 비교예 C1에서 같이 단일 스크루 압출기 내에서 압출하여 필름을 제조하였다. 시험과정 I에 의해 측정시에, 얻어진 주형 필름의 두께가 1.08mm, 폭 119mm, 밀도 0.91그램/cm3이었다.
주형 필름을 롤 3의 표면속력이 5.49m/min이고, 롤 4의 표면속도가 5.76m/min이라는 점을 제외하고는 비교예 C1에서 기재된 바와 같이 주형 필름을 캘린더링하고 길이 배향하였다. 얻어진 캘린더링/길이 배향된 필름을 시험 과정 II에 의해 측정하였을 때 21.6:1의 연신비까지 배향하였다. 배향된 필름의 두께는 117마이크로미터, 폭 540mm, 밀도 0.72그램/cm3이다. 배향 필름은 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 12%의 공극을 함유하였다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약11.7MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 7 번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 4
90 중량% 폴리프로필렌 호모폴리머(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수가능한 피나 3374X), 10 중량% PEG-P20K 을 함유하는 블렌드를 압출기 온도 프로파일이 188℃, 204℃, 216℃ 및 227℃로 맞추고, 넥 튜브 및 다이를 232℃로 유지하고, 3-롤 스택에서 하부 롤을 170℃로 맞추고, 중간 롤을 190℃로 맞추는 것을 제외하고는 비교예 C1에서 같이 하여 단일 스크루 압출기 내에서 압출하여 필름을 제조하였다. 시험 과정 I에 의해 측정시에, 얻어진 주형 필름의 두께가 1.40mm, 폭 159mm, 밀도 0.91그램/cm3였다.
주형 필름을 비권취 스테이션으로부터 0.14m/min의 속도로 공급받고, 롤 3의 표면속력이 2.85 m/min이고, 롤 4의 표면 속도가 2.85 m/min이라는 점을 제외하고는 비교예 C1에서 기재된 바와 같이 주형 필름을 캘린더링하고 길이 배향하였다. 얻어진 캘린더링/길이 배향된 필름을 시험 과정 II에 의해 측정하였을 때 20.3:1의 연신비까지 배향하였다. 이 필름이 분열까지 신장하지 않았음을 주목한다. 배향된 필름의 두께는 181마이크로미터, 폭 505mm, 밀도 0.86그램/cm3이다. 상기 필름이 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 5%의 공극을 함유하였다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약13.8MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 20 번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 5
80 중량% 폴리프로필렌 호모폴리머(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수가능한 피나 3374X), 20 중량% PEG-P20K 을 함유하는 블렌드를 실시예 4에서 같이 하여 단일 스크루 압출기 내에서 압출하여 필름을 제조하였다. 시험 과정 I에 의해 측정시에, 얻어진 주형 필름의 두께가 1.40mm, 폭 159mm, 밀도 0.92그램/cm3였다.
주형 필름을 실시예 4에서 기재된 바와 같이 캘린더링 및 길이 배향하였다. 얻어진 캘린더링/길이 배향된 필름을 시험 과정 II에 의해 측정하였을 때 20.3:1의 연신비까지 배향하였다. 상기 필름의 두께는 151마이크로미터, 폭 610mm, 밀도 0.93그램/cm3이다. 배향 필름은 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 공극을 함유하지 않았다. 필름은 흐리거나 공극있게 보이지 않았다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약 13.8MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 각 면마다 12 번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 6
96 중량% 폴리프로필렌 호모폴리머(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수가능한 피나 3374X), 1.2 중량% 소르비탄 모노라우레이트 및 2.8 중량% 글리세롤 모노라우레이트를 함유하는 블렌드를 다음의 차이를 제외하고는 비교예 1과 동일하게 하여 단일 스크루 압출기에서 압출하여 필름을 제조하였다. 압출기 온도 프로파일이 210℃, 226℃, 238℃ 및 249℃로 맞추고, 넥 튜브 및 다이를 249℃로 유지하였다. 3-롤 스택에서 하부 롤을 210℃로 맞추고, 중간 롤을 210℃로 맞추고, 상부 실리콘 고무 롤을 100℃ 물로 냉각하였다. 얻어진 주형 필름의 두께가 1.18mm, 폭 112mm, 밀도 0.91그램/cm3였다.
주형 필름을 비권취 스테이션으로부터 제 1 캘린더(2개의 롤)의 압축 닙으로 1.22m/min의 표면 속도, 온도 121℃, 및 압력 3.45 MPa로 공급하였다. 제 1 캘린더를 나오는 필름을, 필름을 분열시키지 않고 가능한 빠른 표면속도로 작동하는 제 2 및 제 3 풀링 캘린더 세트(각각 2개의 롤)로 공급한다. 얻어진 배향 및 공극 필름을 장력 하에서 코어 위로 권취한다. 배향된 필름이 시험 과정 III에 의해 측정하였을 때 13.5:1의 연신비까지 배향되었고, 두께는 138마이크로미터, 폭 140mm이며, 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 10.8%의 공극을 함유하였다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약 11.7MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 6 번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 7
90 중량% 폴리프로필렌 호모폴리머(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수가능한 피나 3374X) 및 10%의 압출가능한 수팽윤성 블렌드를 압출기 온도 프로파일이 210℃, 226℃, 238℃ 및 246℃로 맞추고, 넥 튜브 및 다이를 246℃로 유지하고 3-롤 스택에서 하부 롤을 210℃로 맞추고, 상부 실리콘 고무 롤을 100℃ 물로 냉각한 것을 제외하고는 비교예 1과 같이 하여 단일 스크루 압출기에서 압출하여 필름을 제조하였다. 압출가능한 수팽윤성 블렌드는 중량%로 다음으로 이루어졌다:
57% 폴리비닐피롤리돈
24% 서린 1705
14% 피칼 94
35% MBX-50
2% 이르가녹스 1010
시험 과정 I에 의해 측정시에, 얻어진 주형 필름의 두께는 1.27mm, 폭은 124mm, 밀도는 0.91 그램/cm3이었다.
실시예 6에서 사용된 동일한 캘린더에서, 주형 필름을 비권취 스테이션으로부터 제 1 캘린더(2개의 롤)의 압축 닙으로 1.22m/min의 속도, 온도 154℃, 및 압력 2.76 MPa로 공급되었다. 제 1 캘린더를 나오는 필름을 필름을 분열시키지 않고 가능한 빠른 표면속도로 작동하는 제 2 및 제 3 풀링 캘린더 세트(각각 2개의 롤)로 공급한다. 얻어진 배향 및 공극 필름을 장력 하에서 코어 위로 권취한다. 상기 필름을 시험 과정 III에 의해 측정하였을 때 14.6:1의 연신비, 두께는 119마이크로미터, 폭 99mm이며, 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 5.5%의 공극을 함유하였다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약 12.4MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 12번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 8
술폰화 폴리에스테르의 제조:
교반기, 써모커플, 질소 주입구, 칼럼 및 용매 제거 응축기를 구비한 1 갤론의 스텐레스 스틸 반응기에 디메틸-5-소디오술포이소프탈레이트(이.아이. 두퐁 드 네모아(E.I.duPont de Nemours; Wilmington, DE 소재)로부터 입수한 DMSSIP, 117.6g, 0.397mol), 유.에스 케미칼스, 인크.(U.S. Chemicals, Inc.; New Canaan, CT소재)로부터 입수한 디메틸 테레프탈레이트, 1228g (6.32mol), 에틸렌 글리콜(914g, 14.7mol, 미시간 미드랜드 소재의 다우케미칼스, 코로부터 입수함), 카르보왁스TM(Carbowax) 폴리에틸렌 글리콜 8000 (196g, 24.5mmol, 다우 케미칼 코에서 입수함), 아세트산아연(0.67g, 3.6mmol, 위스콘신주 밀워키 소재의 알드리치 케미칼 코.(Aldrich Chemical Co.), 및 안티모니 트리옥사이드(0.55g, 1.9mmol, 알드리치로부터 입수함)을 넣었다. 반응기를 질소로 138kPa(20psi)까지 가압하고,질소가 천천히 날아가게 하고, 메탄올의 발생이 멈출때까지 (약 2시간) 교반하고 190℃까지 가열하였다. 다음에 압력을 대기압까지 감소시키고, 트리에틸 포스포노아세테이트(0.82g, 3.6mmol, 알드리치로부터 입수함)을 반응 혼합물에 첨가하였다. 다음에 반응 혼합물의 온도를 265℃까지 올리고, 진공을 가하여 과량의 에틸렌 글리콜을 반응기로부터 증류시켰다. 265℃, 약 1mm의 압력에서 약 45분 후에 질소를 시스템에 넣고, 폴리머 생성물을 반응기로부터 배수하였다. 폴리머는 페놀/오르토-디클로로벤젠(중량으로 60/40)의 혼합물 내 0.40g/dL의 농도에서 고유점도가 0.484 dL/g이고 융용점 204℃를 갖는 것을 발견하였다.
피브릴화 필름의 제조:
80 중량% 폴리프로필렌 호모폴리머(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수가능한 피나 3374X) 및 20%의 술폰화 폴리에스테르를 압출기 온도 프로파일이 204℃, 208℃, 213℃ 및 215℃로 맞추고, 넥 튜브 및 다이를 215℃로 유지하고 3-롤 스택에서 하부 롤을 32℃로 맞추고, 중간 롤을 32℃로 맞추고 상부 실리콘 고무 롤을 21℃ 물로 냉각한 것을 제외하고는 비교예 1과 같이 하여 단일 스크루 압출기에서 압출하여 필름을 제조하였다. 시험 과정 I에 의하여, 얻어진 주형 필름의 두께는 1.27mm, 폭은 127mm, 밀도는 0.96 그램/cm3이었다.
실시예 6에서 사용된 동일한 캘린더에서, 주형 필름을 비권취 스테이션으로부터 제 1 캘린더(2개의 롤)의 압축 닙으로 1.22m/min의 속도, 온도 137℃, 및 압력 3.45 MPa로 공급되었다. 제 1 캘린더를 나오는 필름을 필름을 분열시키지 않고가능한 빠른 표면속도로 작동하는 제 2 및 제 3 풀링 캘린더 세트(각각 2개의 롤)로 공급한다. 얻어진 배향/길이 배향된 공극 필름을 장력 하에서 코어 위로 권취한다. 상기 필름을 시험 과정 III에 의해 측정하였을 때 9.2:1의 연신비, 두께는 211 마이크로미터, 폭 89mm이며, 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 6.2 %의 공극을 함유하였다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약 9.7MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 4번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 9
70 중량% 폴리프로필렌 호모폴리머(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수가능한 피나 3374X) 및 30%의 술폰화 폴리에스테르를 압출기 온도 프로파일이 203℃, 209℃, 213℃ 및 213℃로 맞추고, 넥 튜브 및 다이를 213℃로 유지하고 3-롤 스택에서 하부 롤을 21℃로 맞추고, 중간 롤을 21℃로 맞추고 상부 실리콘 고무 롤을 21℃ 물로 냉각한 것을 제외하고는 비교예 1과 같이 하여 단일 스크루 압출기에서 압출하여 필름을 제조하였다. 시험 과정 I에 의해 측정시에, 얻어진 주형 필름의 두께는 1.27mm, 폭은 124mm, 밀도는 0.98 그램/cm3이었다.
실시예 6에서 사용된 동일한 캘린더에서, 주형 필름을 비권취 스테이션으로부터 제 1 캘린더(2개의 롤)의 압축 닙으로 1.22m/min의 속도, 온도 132℃, 및 압력 3.45 MPa로 공급되었다. 제 1 캘린더를 나오는 필름을 필름을 분열시키지 않고 가능한 빠른 표면속도로 작동하는 제 2 및 제 3 풀링 캘린더 세트(각각 2개의 롤)로 공급한다. 얻어진 배향 및 공극 필름을 장력 하에서 코어 위로 권취한다. 배향된 필름을 시험 과정 III에 의해 측정하였을 때 7.9:1의 연신비, 두께는 203 마이크로미터, 폭 104mm이며, 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 5.7 %의 공극을 함유하였다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약 8.3 MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 3번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 1에 나타내었다.
<표 1>
여러 마이크로피브릴화 폴리프로필렌을 기재로 한 필름의 물 및 오일 흡수도
실시예 마이크로피브릴화 필름의 건조 중량(그램) 총 수 흡수도 수 유지도 총 오일 흡수도 오일 유지도
C1 0.76 0.35 0.30 17.46 13.55
1 0.74 3.90 1.75 16.79 12.64
2 0.73 1.46 1.34 18.04 13.79
3 0.85 0.71 0.54 17.66 12.58
4 1.55 1.44 1.09 11.36 6.40
5 1.01 1.96 1.66 19.42 10.83
6 0.92 1.59 1.81 15.59 11.57
7 0.98 2.15 1.21 17.70 13.06
8 1.07 2.04 1.32 15.82 12.32
9 1.35 2.25 1.24 15.64 12.39
모든 실시예에서 비교예 C1 보다 현저히 큰 총 수 흡수도 및 수 유지도를 나타내었다. 이들 결과는 친수성 폴리프로필렌 마이크로섬유를 생성하기 위하여 친수성 성분을 폴리머 용융물에 첨가하는 이점을 나타내고 있다. 놀랍게도, 친수성 성분을 함유하는 주형 필름은 높은 연신비까지 배향되고 친수성 성분을 세척하여 제거하지 않고도 워터 제트에 의하여 마이크로피브릴화될 수 있음을 발견하였다. 또한, 마이크로피브릴화 필름의 모두에 대하여 발견되는 유사한 오일 흡수도가 비교예 C1의 낮은 수 흡수도가 실시예 필름의 경우보다 더 낮은 마이크로피브릴화 정도 때문에 기인함이 아님을 보여준다.
비교예 C2
고밀도 폴리프로필렌 호모폴리머(알라쏜(Alathon) M6020; 텍사스 휴스턴 소재 에퀴스타 케미칼스(Equistar Chemicals)로부터 입수함)를 압출기 온도 프로파일이 188℃, 210℃, 216℃ 및 227℃로 맞추고, 넥 튜브 및 다이를 227℃로 유지한 것을 제외하고는 비교예 1과 같이 하여 단일 스크루 압출기에서 압출하여 필름을 제조하였다. 시험 과정 I에 의해 측정시에, 얻어진 주형 필름의 두께는 1.22 mm, 폭은 130mm, 밀도는 0.96 그램/cm3이었다.
주형 필름을 주형 필름이 비권취 스테이션으로부터 0.24 m/min의 속도로 공급되고, 롤 1 및 2 각각의 표면적은 0.91m/min, 온도는 70℃이고, 롤 3의 표면 속도는 3.20m/min, 온도는 100℃이고, 롤 4의 표면 속도는 6.72 m/min, 온도는 100℃인 것을 제외하고는 비교예 C1에서 기술된 바와 같이 캘린더링 및 길이 배향하였다. 얻어진 캘린더링/길이 배향된 필름을 시험 과정 II에 의해 측정하였을 때 28.5:1의 연신비까지 배향되었다. 배향된 필름의 두께는 96 마이크로미터, 밀도0.90 그램/cm3이었다. 필름이 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 6 %의 공극을 함유하였다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약 13.1 MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 6번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 10
고밀도 폴리프로필렌 호모폴리머(알라쏜(Alathon) M6020; 텍사스 휴스턴 소재 에퀴스타 케미칼스로부터 입수함) 95 중량% 및 압출가능, 수팽윤성 블렌드 5 중량%를 함유하는 블렌드를 비교예 C2와 같이 하여 단일 스크루 압출기에서 압출하여 필름을 제조하였다. 압출가능, 수팽윤성 블렌드는 중량%의 하기의 것들로 이루어졌다:
57% 폴리비닐피롤리돈
24% 서린 1705
14% 피칼 94
3% MBX-50
2% 이르가녹스 1010
시험 과정 I에 의해 측정시에, 얻어진 주형 필름의 두께는 1.22 mm, 폭은 130mm, 밀도는 0.97 그램/cm3이었다.
주형 필름을 주형 필름이 비권취 스테이션으로부터 0.29 m/min의 속도로 공급되고, 롤 1 및 2 각각의 표면 속도는 0.91m/min, 온도는 70℃이고, 롤 3의 표면 속도는 3.66m/min, 온도는 100℃이고, 롤 4의 표면 속도는 7.68 m/min, 온도는 100℃인 것을 제외하고는 비교예 C1에서 기술된 바와 같이 캘린더링 및 길이 배향하였다. 얻어진 필름을 시험 과정 II에 의해 측정하였을 때 26.3:1의 연신비까지 캘린더링/길이 배향하였다. 배향된 필름의 두께는 117 마이크로미터, 밀도 0.94 그램/cm3이었다. 필름이 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 3 %의 공극을 함유하였다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약 11.7 MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 7번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 11
고밀도 폴리프로필렌 호모폴리머(알라쏜(Alathon) M6020; 텍사스 휴스턴 소재 에퀴스타 케미칼스로부터 입수함) 90 중량% 및 압출가능, 수팽윤성 블렌드 10 중량%를 함유하는 블렌드를 실시예 10와 같이 하여 단일 스크루 압출기에서 압출하여 필름을 제조하였다. 압출가능, 수팽윤성 블렌드는 중량%의 하기의 것들로 이루어졌다:
57% 폴리비닐피롤리돈
24% 서린 1705
14% 피칼 94
3% MBX-50
2% 이르가녹스 1010
시험 과정 I에 의해 측정시에, 얻어진 주형 필름의 두께는 1.22 mm, 폭은 130mm, 밀도는 0.98 그램/cm3이었다.
주형 필름을 롤 1 및 2 각각의 표면 속도는 0.91m/min, 온도는 70℃이고, 롤 3의 표면 속도는 3.66m/min, 온도는 100℃이고, 롤 4의 표면속도는 10.97 m/min, 온도는 100℃인 것을 제외하고는 비교예 C1에서 기술된 바와 같이 캘린더링 및 길이 배향하였다. 얻어진 필름을 시험 과정 II에 의해 측정하였을 때 39.9:1의 연신비까지 캘린더링/길이 배향하였다. 필름이 롤의 일부를 미끄러져 지나갈 수 있음을 유의한다. 배향된 필름의 두께는 116 마이크로미터, 밀도 0.98 그램/cm3이었다. 필름이 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 공극을 함유하지 않았다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약 11.7 MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 6번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 12
고밀도 폴리프로필렌 호모폴리머(알라쏜(Alathon) M6020; 텍사스 휴스턴 소재 에퀴스타 케미칼스로부터 입수함) 80 중량%, 폴리프로필렌 호모폴리머(택사스 휴스턴 소재 아토피나로부터 입수가능한 피나 PP3445) 17%, 및 FCS-1 3중량%를 함유하는 블렌드를 비교예 C2와 같이 하여 단일 스크루 압출기에서 압출하여 필름을 제조하였다. 시험 과정 I에 의해 측정시에, 얻어진 주형 필름의 두께는 1.22 mm, 폭은 130mm, 밀도는 0.95 그램/cm3이었다.
주형 필름을, 주형 필름이 비권취 스테이션으로부터 0.40 m/min의 속도로 공급되고, 롤 1 및 2 각각의 표면 속도는 0.91m/min, 온도는 70℃이고, 롤 3의 표면 속도는 3.66m/min, 온도는 100℃이고, 롤 4의 표면속도는 3.66 m/min, 온도는 100℃이고 롤 4의 표면 속도는 10.24m/min이고 온도 100℃인 것을 제외하고는 비교예 C1에서 기술된 바와 같이 캘린더링 및 길이 배향하였다. 얻어진 필름을 시험 과정 II에 의해 측정하였을 때 25.7:1의 연신비까지 캘린더링/길이 배향하였다. 필름이 롤의 일부를 미끄러지나갈 수 있음을 유의한다. 배향된 필름의 두께는 160 마이크로미터, 밀도 0.86 그램/cm3이었다. 필름이 시험 과정 I에 의하여 측정하여 계산시 9% 공극을 함유하였다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약 13.2 MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 4번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 13
고밀도 폴리프로필렌 호모폴리머(알라쏜(Alathon) M6020; 텍사스 휴스턴 소재 에퀴스타 케미칼스로부터 입수함) 90 중량%, 및 PEG-P20K 10 중량%를 함유하는 블렌드를, 압출온도 프로파일의 온도를 171℃, 193℃, 204℃ 및 216℃로 맞추고, 넥 튜브 및 다이를 216℃로 유지하고, 3롤 스택에서 하부 롤을 170℃로 맞추고 중간 롤을 190℃로 맞추는 것을 제외하고는 비교예 C1와 같이 하여 단일 스크루 압출기에서 압출하여 필름을 제조하였다. 주형 필름의 폭 및 밀도를 측정하지 않았다.
주형 필름을, 주형 필름이 비권취 스테이션으로부터 0.2 m/min의 속도로 공급되고, 롤 1 및 2 각각의 표면 속도는 0.91m/min, 온도는 70℃이고, 롤 3의 표면 속도는 2.29m/min, 온도는 100℃이고, 롤 4의 표면속도는 2.29 m/min, 온도는 100℃이고 롤 4의 표면 속도는 2.29m/min이고 온도 100℃인 것을 제외하고는 비교예 C1에서 기술된 바와 같이 캘린더링 및 길이 배향하였다. 얻어진 캘린더링/길이 배향된 필름을 시험 과정 II에 의해 측정하였을 때 11.4:1의 연신비까지 캘린더링/길이 배향하였다. 배향된 필름의 두께는 158 마이크로미터, 밀도 0.99 그램/cm3이었다. 배향 필름의 공극 함유량은 계산하지 않았다.
마지막으로, 캘린더링/길이 배향된 필름을 비교예 C1에서와 같이 그러나 약 13.1 MPa의 수압을 사용하고, 필름이 하이드로인탱글기를 면마다 4번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 2에 나타내었다.
<표 2>
마이크로피브릴화 폴리에틸렌를 기재로 한 필름의 물 및 오일 흡수도
실시예 마이크로피브릴화 필름의 건조중량(그램) 총 수 흡수도 수 유지도 총 오일 흡수도 오일 유지도
C2 0.96 1.49 1.17 12.47 6.07
10 1.07 2.00 0.90 12.20 5.28
11 1.00 2.07 1.09 9.52 4.58
12 1.63 1.27 1.23 15.72 9.90
13 0.99 3.70 1.57 12.69 7.36
표 2에서 총 수 흡수도가 실시예 10, 11 및 13에서 비교예 C2 보다 현저히 크다는 것을 보여준다. 이 결과는 친수성 성분을 폴리머 용융물에 첨가하고, 필름을 주형하고, 필름을 배향하고, 및 필름을 마이크로피브릴화하여 친수성 폴리에틸렌 섬유가 얻어짐을 보여준다. 놀랍게도, 친수성 성분을 함유하는 주형 필름은 높은 연신비까지 배향하고 친수성 성분을 세척해 내지 않고도 워터 제트에 의하여 피브릴화하는 것을 알 수 있었다. 또한, 피브릴화한 필름 각각의 유사한 오일 흡수도로부터 비교예 C2의 더 낮은 수 흡수도는 실시예 10-13의 피브릴화 필름의 것보다 더 낮은 정도에 기인한 것이 아님을 보여준다.
비교예 C3
고용융강도 폴리프로필렌 (프로팍스(등록상표) PF814,; 미시간 란싱 소재 바젤 폴리올레핀스 캄퍼니(Basell Polyolefins Company)로부터 입수함) 34.2 중량%, 통상적 폴리프로필렌(피나 PP3376; 텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수함) 34.2% 및 폴리에틸렌 엘라스토성 코폴리머(어피니티(Affinity) 8200; 미시간 미드랜드 소재의 다우 케미칼로부터 입수가능) 29.2%, 및 FM1307HTM화학 발포제(PE에 로딩한 50% 아조디카르본아미드; 오하이오주 신시내티 소재 암파세트 코.(AmpacetCo.,)에서 입수가능) 2.4 중량%를 함유하는 블렌드를, 삭스톤(Saxton) 단일 단계 스크루를 장착한 63mm 단일 스크루 압출기(뉴저지 세다 소재의 데이비스-스탠다드 코프(Davis-Standard Corp.))에서 50rpm, 온도 프로파일을 138℃에서 246℃로 또 149℃로 하여 압출하여 필름을 제조하였다. 출구 용융 온도가 133℃이고, 출구압력 10.34MPa을 만들었다. 용융 혼합물을 25.4cm 3층 배인 다이(vane die)의 코어로 182℃에서 압출되었다. 20rpm에서 28mm 데이비스 스탠다드 단일 스크루 압출기를 사용하여 통상적인 폴리프로필렌(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수한 피나 PP3155)의 2개의 표피층을 다이로 공급하는 데 사용하였다.
얻어진 발포 시트를 16.7℃에서 크롬 주형 롤 위에서 냉각한 후, 연신속도 5.1m/min에서 수집하였다. 발포물은 두께 1.27mm에서 밀도가 0.46g/cc였다. 길이 배향기(LO)(뉴저지 세다 그루브 소재의 데이비스-스탠다드 코프의 분사인 킬리언(Killian)에서 입수가능함) 및 텐터(프랑스 브룩크너(Bruckner)로부터 입수가능)를 사용하여 기계방향(MD)으로 3.0 및 교차방향으로(TD) 3.5의 연신비로 발포물을 배향하였다. LO 롤의 온도는 135℃이고, 텐터 구역은 모두 166℃였다. 발포물은 1.52m/min의 속도로 LO로 들어간다. 얻어진 이축 배향 발포물의 두께는 114마이크로미터, 밀도는 0.30g/cc이다.
마지막으로, 이축 배향된 필름을 15MPa 수압을 사용하고, 발포물을 5m/min 속도로 안으로 들어가게 하여 하이드로인탱글러(영국 CEL 인터네셔널(CEL International) 소재의 하이드로레이스(Hydrolace) 350) 내의 양주축면 위를 마이크로피브릴화하였다. 각 면을 워터 제트 스트립(각 스트립은 폭 50cm, 11-20구멍/cm이고, 각 구멍은 100 내지 150 마이크론의 범위의 직경을 갖는다)이 3-4번 통과하게 하여 마이크로피브릴화시켰다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV에 따라 측정하였고, 결과를 표 3에 나타내었다.
이들 이축 마이크로피브릴화 발포물은 평균 유효 두께가 1 내지 20 마이크로미터이고, 더하게는 5마이크로미터 미만이고, 평균 폭이 1 내지 100 마이크로미터, 더하게는 약 5 내지 20 마이크론의 편리구조의 마이크로플레이크로 대부분 구성되어 있었다.
실시예 14
프로팍스TMPF814 35.2중량%, 피나 PP3376 8%, 피나 PP3445 22.1%, 어피니티 8200 29.2중량%, 디모단 ML-90 2.7중량%, 소르비탄 모노라우레이트 1.2중량%, 및 FM1307HTM화학 발포제(PE 중에 로딩된 50% 아조디카르본아미드) 1.6 중량%를 함유하는 블렌드를, 삭스톤 단일 단계 스크루를 장착한 63mm 단일 스크루 압출기(뉴저지 세다 소재의 데이비스-스탠다드 코프)에서 60rpm, 온도 프로파일을 138℃에서 232℃로 또 148℃로 하여 압출하여 필름을 제조하였다. 출구 용융 온도가 131℃이고, 출구압력 13.8MPa을 만들었다. 용융 혼합물을 25.4cm 3층 배인 다이(vane die)의 코어로 182℃에서 압출되었다. 140rpm에서 28mm 데이비스 스탠다드 단일 스크루 압출기를 사용하여 통상적인 폴리프로필렌(텍사스 휴스턴 소재의 아토피나로부터 입수한 피나 PP3155)의 2개의 표피층을 다이로 공급하는 데 사용하였다. 얻어진 발포 시트를 15.6℃에서 크롬 주형 롤에서 냉각하였고 그 후 4.05m/min의연신비에서 수집하였다. 발포물의 밀도는 두께 1.14mm에서 0.63g/cc였다.
LO 및 텐터를 사용하여 3.25(MD)×4.5(TD)의 연신비로 발포물을 배향하였다. LO 롤의 온도는 130℃이고, 텐터 구역은 모두 166℃였다. 발포물은 1.52m/min의 속도로 LO로 들어간다. 얻어진 이축 배향 발포물의 두께는 127마이크로미터, 밀도는 0.46g/cc이다.
마지막으로, 이축 배향된 필름을 비교예 C3에서와 같이 하여 마이크로피브릴화하였다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 물 및 오일 흡수도는 시험 과정 IV 및 V에 따라 측정하였고, 결과를 표 3에 나타내었다.
<표 3>
마이크로피브릴화 폴리프로필렌에 기재로 한 발포물의 수 및 오일 흡수도 및 수 흡수도
예 피브릴화 발포물의 건조 중량(그램) 총 수 흡수도 총 수 유지도 총 오일 흡수도 오일 유지도 수 흡수도의 평균 속도(s/cm)
C3 1.11 4.80 2.51 17.64 10.03 물을 흡수하지 않음
14 1.67 5.04 3.37 16.07 6.27 33.5
표 3에서 총 수 흡수도가 실시예 14에서 비교예 C3 보다 현저히 크다는 것을 보여준다. 더 중요하게는, 실시예 14의 마이크로피브릴화 발포물이 현저한 속도로 흡수하는 반면, 비교예 C3의 마이크로피브릴화 발포물은 측정가능한 속도로 물을 흡수하지 않았다. 이 결과는 친수성 성분을 폴리머 용융물에 첨가하고, 필름을 주형하고, 필름을 배향하고, 및 필름을 마이크로피브릴화하여 친수성 폴리에틸렌 기재 섬유 및 플레이크가 얻어짐을 보여준다. 놀랍게도, 친수성 성분을 함유하는 배향된 발포물은 친수성 성분을 세척해 내지 않고도 워터 제트에 의하여 마이크로피브릴화하는 것을 알 수 있었다. 또한, 피브릴화한 필름 각각의 유사한 오일 흡수도로부터 비교예 C3의 더 높은 오일 흡수도는 실시예 14의 것보다 더 높은 정도로 마이크로피브릴화되었으나 더 낮은 수흡수도를 가짐을 보여준다. 마이크로피브릴화의 증가된 정도로 인해 증가된 수 흡수도를 낳는 것을 예상할 수 있기 때문에, 상기 결과는 더 결정적으로 실시예 14의 발포물의 친수성으로 인해 수 흡수도가 비교예 C3의 것을 능가한다는 것을 보여주었다.
비교예 C4
프로필렌 호모폴리머 (텍사스 휴스턴 소재의 아토피나 인크로부터 입수되는 피나 3376) 40중량%, 칼슘 메타실리케이트 (메사츄세츠 브리지워터 소재의 파이버텍 인크(Fibertec Inc.)로부터 입수되는 규회석 등급 800H) 40 중량% 및 스테렌 블록 코폴리머 20 중량%(LA 플라퀘마인(Plaquemine) 소재의 덱스코 폴리머즈(Dexco Polymers)로부터 입수되는 벡터(Vector) 4114)의 75g 배취를 플라스티-코더 래버러토리 배취 믹서(Plasti-Corder Laboratory batch mixer)(타입 DR-2051, 뉴저지 사우쓰 하켄색 소재의 C. W 브라벤더 인스트루먼츠 인크(Brabender Instruments, Inc.,)가 제조)에서 180℃에서 3분동안 70rpm에서 컴파운딩하였다. 다음에 얻어진 혼합물을 454kg의 하중하에서 3분간 200℃에서 고온 프레스(인디아나주 와바시(Wabash) 소재의 와바시(Wabashi) MPI에 의해 제조된 모델 G-30H-1S-LP)에서 0.036인치 스페이서 돌기(shim)를 사용하여 금속 플레이튼 사이에서 시트로 프레스하였고, 다음에 추가 30초 동안 18,160kg의 하중 하에서 프레스하고, 마지막으로 3분간 흐르는 수도물로써 냉각시킨 차가운 클램프 사이에서 켄칭하였다. 얻어진 프레스된 시트의 밀도는 1.27g/cm3이었다. 프레스된 시트로부터, 85mm×85mm 정사각형 표본을 잘라내고 148℃에서 카로 IV 래버러토리 스트레쳐(Karo IV Laboratory Strether; 독일 지그츠도르프 소재의 브뤼크너 마쉬넨바우 게엠베하(Bruekner Maschinenbau GmbH)에서 제작함)에서 이축 배향하였다. 기계방향(MD) 및 교차방향(TD)에서 4.2m/min의 동시에 균형되게 신장시켜 최종 이축 연신비가 3.5×3.5(MD×TD)를 얻었다. 얻어진 배향 필름은 두께가 약 0.20mm이고 밀도가 0.67cm3이었고, 공극 함량이 47.2%를 나타내었다.
배향된 필름을, 실험실 규모의 하이드로인탱글러(폭 70cm, S/N 101, 프로젝트#2303: 메인주, 비데포드 소재, 하니콤 시스템즈 인크(Honeycomb Systems Inc.)에서 제조)를 사용하여 약 7MPa 수압에서 작동시켜 고압 워터 제트의 배열에 노출시켰다. 워터 제트 오리피스는 직경 110마이크로미터, 15.75 오리피스/cm였다. 배향된 필름을 워터 제트의 배열 아래 수직하게 6m/min으로 움직이는 컨베이어 벨트에 의해 운반되는 고체 플라스틱 시트 위로 탭핑하였다. 배향된 필름을 워터 제트 아래로 4번 통과하고, 한 면만 노출시켰다. 하이드로블라스팅(hydroblasting) 공정 후에 필름을 공기 건조하게 하였다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 수 및 오일 흡수도를 시험과정 IV에 따라 측정하고 결과를 표 4에 나타내었다.
실시예 15
프로필렌 호모폴리머 (텍사스 휴스턴 소재의 아토피나 인크로부터 입수되는피나 3376) 40중량%, 칼슘 메타실리케이트 (메사츄세츠 브리지워터 소재의 파이버텍 인크(Fibertec Inc.)로부터 입수되는 규회석 등급 800H) 40 중량%, 스티렌 블록 코폴리머 15 중량%(LA 플라퀘마인(Plaquemine) 소재의 덱스코 폴리머즈(Dexco Polymers)로부터 입수되는 벡터(Vector) 4114) 및 글리세롤 모노라우레이트(미시간주 이스트 란싱 소재의 메드-켐 래버러토리즈(Med-Chem Labaratories)로부터 입수되는 라우리시딘TM(Lauricidin)) 5 중량%의 75g 배취를 비교예 C4에서 기술된 바와 정확히 동일한 방식으로 컴파운딩하고, 시트 형태로 프레스하고, 얇은(0.20mm) 필름으로 이축 배향하였다. 프레스된 시트의 밀도는 1.23g/cm3이고, 배향된 필름의 밀도는 0.63g/cm3이고, 공극함량이 48.8%를 나타내었다.
배향된 필름을 비교예 C4에서 기재된 바와 동일한 방식으로 하이드로블라스팅하였다. 하이드로블라스팅 과정 후 필름을 공기 건조하게 하고, 다음에 오븐 내에 60℃로 7시간 동안 두었다. 얻어진 마이크로피브릴화 필름의 수 및 오일 흡수도를 시험 과정 IV에 의하여 측정하고, 결과를 표 4에서 나타내었다.
<표 4>
마이크로피브릴화 이축 배향 필름의 수 및 오일 흡수도
예 마이크로피브릴화 필름의건조중량(그램) 총 수 흡수도 수 유지도 총 오일흡수도 오일유지도
C4 5.33 1.62 0.43 7.49 2.56
15 2.93 5.20 2.54 8.83 4.10
표 4에서 총 수 흡수도 및 수 유지도가 실시예 15에서 비교예 C4 보다 현저히 크다는 것을 보여준다. 이 결과는 폴리머 용융물에 첨가하고, 필름을 주형하고, 필름을 배향하고, 및 필름을 마이크로피브릴화하여 친수성 폴리에틸렌을 기재로 하는 마이크로플레이크가 생성됨을 보여준다. 놀랍게도, 친수성 성분을 함유하는 주형 필름은 높은 연신비까지 배향하고 친수성 성분을 세척해 내지 않고도 워터 제트에 의하여 피브릴화하는 것을 알 수 있었다. 또한, 피브릴화한 필름 각각(실시예 15 및 비교예 C4)에 대하여 발견된 유사한 오일 흡수도는 비교예 C4의 더 낮은 오일 흡수도는 실시예 15의 피브릴화된 필름의 것보다 더 낮은 정도로 피브릴화에 의하여 야기되는 것이 아님을 보여준다.

Claims (33)

  1. 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 용융가공성 폴리머 및 마이크로피브릴화 물품의 친수성을 개선하기 위한 유효량의 친수성 성분을 포함하는 배향 용융가공 폴리머 물질을 포함하는 친수성 마이크로피브릴화 물품.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 물품이 물품 그램 당 약 1.5 내지 약 10 그램 범위의 수 흡수도를 나타내는 물품.
  3. 제 1항에 있어서, 용융가공 폴리머가 폴리에틸렌 호모폴리머 또는 폴리프로필렌 호모폴리머를 포함하는 물품.
  4. 제 1항에 있어서, 물품이 친수성 성분 없는 것을 제외하고는 동일하게 제조한 마이크로피브릴화 물품보다 총 수 흡수도가 약 30퍼센트 이상 높은 물품.
  5. 제 1항에 있어서, 친수성 성분이 폴리비닐피롤리돈의 호모폴리머 및 코폴리머, 술폰화 폴리에스테르, 폴리(에틸렌 옥사이드), (메트)아크릴산, 에틸렌 및 아크릴산의 이오노머 코폴리머 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 친수성 폴리머를 포함하는 물품.
  6. 제 1항에 있어서, 친수성 성분이 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐피롤리돈의 블렌드, 및 에틸렌 및 아크릴 또는 메타아크릴산의 이오노머 코폴리머, 술폰화 폴리에스테르 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 친수성 폴리머를 포함하는 물품.
  7. 제 1항에 있어서, 약 10 내지 약 70 중량부의 친수성 폴리머를 포함하는 물품.
  8. 제 1항에 있어서, 친수성 성분이 친수성 계면활성제를 포함하는 물품.
  9. 제 8항에 있어서, 폴리머성 물질이 용융가공성 폴리머 100 중량부 당 약 1 내지 약 5 중량부의 친수성 계면활성제를 포함하는 물품.
  10. 제 8항에 있어서, 친수성 계면활성제가 비이온성 계면활성제를 포함하는 물품.
  11. 제 8항에 있어서, 친수성 계면활성제가 C8 내지 C16 지방산 모노글리세라우드를 포함하는 물품.
  12. 제 8항에 있어서, 친수성 계면활성제가 글리세롤 모노라이레이트 및 소르비탄 모노라우레이트로 이루어진 군에서 선택되는 물품.
  13. 제 8항에 있어서, 친수성 계면활성제가 글리세롤 모노에스테르 및 안하이드로소르비톨 모노에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 물품.
  14. 제 8항에 있어서, 친수성 계면활성제가 하기의 화학식을 갖는, 하나 이상의 폴리옥시알킬렌기를 갖는 불소화지방족기 함유 비이온성 계면활성제를 포함하는 물품.
    (Rf-Q)n-Z
    상기 식에서, Rf는 4개 이상의 완전히 불소화된 탄소원자를 갖는, 직쇄, 분지쇄쇄이거나 충분히 많다면 시클릭이거나, 또는 이의 임의의 조합일 수 있는 불소화지방족기이고, 이들의 주쇄는 주쇄의 탄소원자에만 결합하는 하나 이상의 사슬(catenary) 헤테로원자를 포함할 수 있고, Q는 헤테로원자 함유기, 공유 결합, 또는 이의 조합을 포함할 수 있는 다가의 연결기이고, Z는 폴리(옥시알킬렌)기 (OR')x를 포함하는 비이온성 수용성기이고 (여기서, R'는 2 내지 약 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기이고 x는 약 6 내지 약 20의 수임), n은 1 내지 6의 수이다.
  15. 제 8항에 있어서, 친수성 계면활성제가 하기 화학식에 따른 비이온성, 비불소화, 폴리옥시에틸렌기 함유 계면활성제를 포함하는 물품.
    Rh-Z-(C2H4O)x-C2H4-Z-Rh'
    상기 식에서, Rh는 골격 사슬이 직쇄, 분지쇄 또는 충분히 크다면 시클릭 또는 이들의 조합일 수 있는 2 내지 약 20개의 탄소 원자를 함유하는 치환 또는 비치환일 수 있는, 알킬, 아릴 또는 알크아릴기이고, 임의로 골격 사슬의 탄소 원자와 결합하는 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있고,
    Rh'는 수소원자, 또는 골격 사슬이 직쇄, 분지쇄 또는 충분히 크다면 시클릭 또는 이들의 조합일 수 있는 2 내지 약 20개의 탄소 원자를 함유하는 치환 또는 비치환일 수 있는, 알킬, 아릴기, 또는 이들의 조합이고, 임의로 골격 사슬의 탄소 원자와 결합하는 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있고,
    Rh및 Rh' 중의 하나 또는 모두가 하기 화학식의 폴리디알킬실록산 기를 포함할 수 있고:
    R-(SiR2O)n-SiR2-
    여기서, 각 R기는 독립적으로 치환 또는 비치환된, 직쇄, 분지쇄 또는 시클릭 또는 비시클릭일 수 있고, 하나 이상의 헤테로원자를 함유할 수 있는 2 내지 약 10개의 탄소원자를 함유하는 알킬 또는 아릴기이고, n은 2 내지 20이고,
    Z는 -O-, -S-, -CO-, -C(O)O-, -NH-, -CONH- 또는 -N(R)-이다 (여기서 R은 산소, 황, 또는 질소와 같은 헤테로원자를 함유할 수 있는 1 내지 10개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬, 시클로알킬 또는 아릴기이고 하나 이상의 에틸렌 옥사이드기를 포함할 수 있다).
  16. 제 8항에 있어서, 친수성 계면활성제가 불소화합물 계면활성제 및 비불소화합물 계면활성제를 포함하는 물품.
  17. 제 1항에 있어서, 20미크론 미만의 유효직경을 갖고, 1.5:1 내지 20:1의 종횡비를 갖는 마이크로섬유를 포함하는 물품.
  18. 제 1항에 있어서, 마이크로플레이크의 한 방향 치수의 10배 이상의 두 방향의 치수를 갖는 마이크로플레이크를 포함하는 물품.
  19. 제 1항에 있어서, 마이크로피브릴화 물품이 수흡수 와이프, 자루걸레(mop), 매트, 천, 직포 및 테이프 백킹으로 이루어진 군에서 선택되는 천같은 물질을 포함하는 물품.
  20. 고 용융강도 폴리프로필렌 및 친수성 성분을 포함하는 배향, 용융가공 폴리머 물질을 포함하는 친수성 마이크로피브릴화 물품.
  21. 제 20항에 있어서, 용융가공 폴리머가 분지쇄 폴리프로필렌을 포함하는 물품.
  22. 제 20항에 있어서, 공극제를 포함하는 물품.
  23. 제 20항에 있어서, 친수성 성분이 폴리비닐피롤리돈, 술폰화 폴리에스테르, 폴리(에틸렌 옥사이드) 및 이의 혼합물에서 선택된 친수성 폴리머를 포함하는 물품.
  24. 용융가공 폴리머 및 친수성 계면활성제를 포함하는 배향 용융가공 폴리머 물질을 포함하는 친수성 마이크로피브릴화 물품.
  25. 제 24항에 있어서, 계면활성제가 비이온성 계면활성제를 포함하는 물품.
  26. 제 24항에 있어서, 친수성 계면활성제가
    C8 내지 C16 지방산 모노글리세라이드;
    안하이드로소르비톨의 지방산 에스테르 또는 이의 폴리옥시에틸렌 유도체;
    하나 이상의 폴리옥시알킬렌기를 갖는 하기의 화학식의 불소화지방족 기 함유 비이온성 계면활성제:
    (Rf-Q)n-Z
    [상기 식에서, Rf는 4개 이상의 완전히 불소화된 탄소원자를 갖는, 직쇄, 분지쇄이거나 충분히 크다면 시클릭이거나, 또는 이의 임의의 조합일 수 있는 불소화지방족 기이고, 이들의 주쇄는 주쇄의 탄소원자에만 결합하는 하나 이상의 사슬 헤테로원자를 포함할 수 있고,
    Q는 헤테로원자 함유기, 공유 결합, 또는 이의 조합을 포함할 수 있는 다가의 연결기이고,
    Z는 폴리(옥시알킬렌)기 (OR')x를 포함하는 비이온성 수용성 기이고 (여기서, R'는 2 내지 약 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기이고 x는 약 6 내지 약 20의 수임),
    n은 1 내지 6의 수이다];
    하기 화학식에 따른 비이온성, 비불소화, 폴리옥시에틸렌기 함유 계면활성제:
    Rh-Z-(C2H4O)x-C2H4-Z-Rh'
    [상기 식에서, Rh는 골격 사슬이 직쇄, 분지쇄 또는 충분히 크다면 시클릭 또는 이들의 결합일 수 있는 2 내지 약 20개의 탄소 원자를 함유하는 치환 또는 비치환일 수 있는, 알킬, 아릴 또는 알크아릴기이고, 임의로 골격 사슬의 탄소 원자와 결합하는 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있고,
    Rh'는 수소원자, 또는 골격 사슬이 직쇄, 분지쇄 또는 충분히 크다면 시클릭또는 이들의 조합일 수 있는 2 내지 약 20개의 탄소 원자를 함유하는 치환 또는 비치환일 수 있는, 알킬, 아릴기 또는 이들의 조합이고, 임의로 골격 사슬의 탄소 원자와 결합하는 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있고,
    Rh및 Rh' 중의 하나 또는 모두가 하기 화학식의 폴리디알킬실록산기를 포함할 수 있고:
    R-(SiR2O)n-SiR2-
    여기서, 각 R기는 독립적으로 이들의 치환 또는 비치환된, 직쇄, 분지쇄 또는 시클릭 또는 비시클릭일 수 있고, 하나 이상의 헤테로원자를 함유할 수 있는 알킬 또는 아릴기이고, n은 2 내지 20이고,
    Z는 -O-, -S-, -CO-, -NH-, -C(O)O-, -CONH- 또는 -N(R)-이다 (여기서 R은 산소, 황, 또는 질소와 같은 헤테로원자를 함유할 수 있는 1 내지 10개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환 알킬, 시클로알킬 또는 아릴기이고, 하나 이상의 에틸렌 옥사이드기를 포함할 수 있다)]; 및
    이의 혼합물
    로 이루어진 군에서 선택된 물품.
  27. 제 24항에 있어서, 용융가공 폴리머가 폴리프로필렌, 고밀도 폴리프로필렌, 저밀도 폴리프로필렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(메틸펜텐), 폴리(에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌), 폴리(비닐 플루오라이드), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트), 나일론 6, 나일론 66, 나일론 6,12, 폴리(락트산), 향열성 액정 폴리머, 지방족 폴리에스테르류, 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 폴리머를 포함하는 물품.
  28. 술폰화 폴리에스테르 및 폴리비닐피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택된 친수성 폴리머 및 용융가공 폴리머를 포함하는 배향 용융가공 폴리머 물질을 포함하는 친수성 마이크로피브릴화 물품.
  29. 제 28항에 있어서, 폴리머 물질이 약 10 내지 약 70 중량%의 친수성 폴리머를 포함하는 물품.
  30. 제 29항에 있어서, 약 25 내지 약 30 중량%의 술폰화 폴리에스테르를 포함하는 물품.
  31. 제 28항에 있어서, 용융가공 폴리머가 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 폴리머를 포함하는 물품.
  32. 용융가공성 폴리머 및 친수성 성분의 혼합물을 압출하여 필름을 형성하는 단계,
    필름을 배향시켜 마이크로피브릴화 가능 필름을 형성하는 단계, 및
    마이크로피브릴화 가능 필름을 마이크로피브릴화시키는 단계를 포함하는 친수성 마이크로피브릴화 물품을 제조하는 방법.
  33. 제 32항에 있어서, 친수성 물품이 물품 그램 당 약 1.5 내지 약 10그램의 수 흡수도를 나타내는 방법.
KR1020047009572A 2001-12-19 2002-10-25 친수성 성분을 포함하는 마이크로피브릴화 물품 KR100943552B1 (ko)

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