KR20070085655A - 탄성 폴리올레핀 섬유의 방출 특성 개선 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리올레핀계 탄성 섬유의 제조와 연관된 다이 축적량을 감소시키고, 상기 섬유의 권출 또는 방출 특성을 개선하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 방법은 폴리올레핀 수지 내 폴리디메틸실록산 (PDMSO)의 사용을 포함한다.

다이 축적량, 방출 특성, 폴리디메틸실록산, 에틸렌 알파-올레핀 공중합체

Description

탄성 폴리올레핀 섬유의 방출 특성 개선 방법{METHOD TO IMPROVE RELEASE CHARACTERISTICS OF ELASTIC POLYOLEFIN FIBERS}

본 발명은 폴리올레핀계 탄성 섬유의 제조와 연관된 다이 축적량을 감소시키고, 상기 섬유의 권출 또는 방출 특성을 개선하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 방법은 폴리올레핀 수지 내 폴리디메틸실록산 (PDMSO)의 사용을 포함한다.

가교된 폴리올레핀계 탄성 섬유에 적용되는 신규한 포괄적 용어 "라스톨(Lastol)"을 공표한 미연방거래위원회의 기사를 비롯해, 상기 섬유에 관하여 최근 많이 알려지고 있다. 상기 섬유의 제조 및 구성은, 예를 들어 그의 전문이 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제6,048,935; 6,140,442; 6,194,532; 6,248,851; 6,448,355; 6,436,534; 6,500,540; 및 6,559,208호에 기재된 바와 같이, 당업계에 공지되어 있다.

이러한 섬유의 제조에서, 용융 방사 중에 퇴적물이 다이 상에 점차 축적되는 것이 관찰되어 왔다. 정기적으로, 제조를 중단하여 상기 퇴적물을 제거해야 한다. 따라서, 이러한 축적물을 감소시키거나 제거하는 것이 바람직하다.

섬유가 형성된 이후, 일반적으로 이후 사용을 위해 이를 보빈 또는 스풀에 권취한다. 이들 패키지의 일부에서 관찰되는 또다른 문제점은 섬유가 상기 패키지 에 점착되어, 권취하는 중에 엉킴이나 끊김이 초래되는 경향이 있다는 점이다. 본 발명의 목적은 이러한 패키지로부터 섬유의 방출 또는 권출 특성을 개선하는 것이다.

섬유를 형성하기 전에, 폴리올레핀 섬유에 소량의 폴리디메틸실록산 (PDMSO)을 첨가하는 것이 상기 2가지 목적 모두에 도움을 준다는 것이 밝혀졌다. 실리콘은 일반적으로 정량 펌프 또는 키스 롤(kiss roll)에 의해 섬유 외부에 도포되므로, 상기 결과는 예상치 못한 결과이다. 이러한 오일은 통상 방사 유제(spin finish)로 불린다.

도 1은 여러 가지 수준의 PDMSO를 이용하여 세척이 필요한 다이 빈도를 나타낸 그래프이다.

도 2는 방출률에 대한 PDMSO 및 윤활유의 영향을 나타낸 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따라 제조된 섬유의 파단 하중 및 파단 신도를 나타내고 있다.

본 발명은 임의의 폴리올레핀계 섬유의 섬유 방사 및 권출 특성을 개선하는 방법이다. 본 발명에 사용되는 올레핀 중합체는 에틸렌 알파 올레핀 인터폴리머, 실질적으로 수소화된 블록 중합체, 프로필렌 알파 올레핀 인터폴리머 (프로필렌 에틸렌 공중합체 포함), 스티렌 부타디엔 스티렌 블록 중합체, 스티렌-에틸렌/부텐-스티렌 블록 중합체, 에틸렌 스티렌 인터폴리머, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 이들의 조합물을 비롯한, 섬유를 형성할 수 있는 임의의 올레핀계 물질일 수 있다. US 6,437,014호 (그의 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 균일하게 분지화된 에틸렌 중합체, 특히 실질적으로 선형 에틸렌 중합체가 본 발명에서 사용되기에 특히 적합하다.

본 발명은 특히 선형 저밀도 에틸렌 알파-올레핀 공중합체, 가장 바람직하게는 0.80 내지 0.89 g/cc 범위의 밀도 (ASTM 1505으로 측정) 및 0.5 dg/분 내지 10 dg/분의 용융 지수 (ASTM D 1238로 측정)를 갖는 에틸렌 알파-올레핀 공중합체로부터 제조된 섬유에 특히 유용하다. 바람직한 폴리올레핀 물질은 더 다우 케미칼 컴퍼니(The Dow Chemical Company)로부터 상표명 어피니티(AFFINITY), 엑손-모빌 컴퍼니(Exxon-Mobil Company)로부터 상표명 이그잭트(EXACT) 또는 미쯔이 케미칼 컴퍼니(Mitsui Chemical Company)로부터 상표면 태프머(TAFMER)로 판매된다. 가장 바람직한 중합체는 옥텐 공단량체 함량이 5 내지 30 중량％이고, 밀도가 약 0.875 g/cc이며, 용융 지수가 약 3 dg/분인 폴리에틸렌이다.

사용되는 PDMSO는 히드록실로 종결되는 초고분자량 폴리(디메틸실록산)일 수 있다. PDMSO의 분자량은 바람직하게는 약 2,000,000이다. PDMSO는 폴리에틸렌계 담체 물질 중에서 마스터배치의 형태로, 최종 조성물이 PDMSO를 0.1 내지 5 중량％, 보다 바람직하게는 0.3 내지 2 중량％ 함유하게 하는 양으로 중합체 조성물에 편리하게 첨가된다. 가장 바람직하게는, 최종 조성물은 0.5 중량％ 이상의 PDMSO를 함유해야 한다.

PDMSO를 당업계에 공지된 임의의 방법으로 중합체에 첨가할 수 있다. 이상적으로 압출/섬유 형성 전에 PDMSO를 첨가하여 다이 축적 감소 및 권출 특성 개선이라는 2가지 이점을 모두 얻지만, 권출 특성의 개선만을 원하는 경우에는 섬유 형성 후, 예를 들어 방사 유제에 첨가할 수 있다. 편리하게, PDMSO를 담체 매질로서 추가의 폴리올레핀 물질을 함유하는 마스터배치를 통해 폴리올레핀 물질에 첨가할 수 있다.

PDMSO의 첨가는 중합체의 압출에서 다이 축적을 감소시키고, 또한 섬유의 패키지 또는 스풀로부터 섬유의 방출 특성을 개선시킨다. 섬유 방출 특성은 방사 유제의 외부 도포로 더 개선될 수 있다. 방사 유제는 임의의 윤활유일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 120 cSt 범위의 점도를 갖는 실리콘, 광유, 에스테르유 및 이들의 블렌드를 포함하는 군으로부터 선택된다.

본 발명의 방법은 개선된 권출 또는 방출 특성을 갖는 스풀 또는 패키지를 제공한다. 상기 개선을 증명하기 위해, 방출성 시험을 하였다. 이 시험에서, 패키지/스풀을 설정 속도 (주어진 롤러를 30 rpm의 속도로 회전시켜 제공함)로 회전하는 공급 또는 드라이브 롤러 (마찰 롤러)와 접촉하도록 두고, 필라멘트를 상기 공급 롤러의 3배속으로 설정된 속도 (즉, 드래프트는 3x였음)로 먼저 회전 중인 권취 롤러 상에 권출하였다. 상기 속도 및 드래프트에서, 점착성은 관찰되지 않았다. 이어서, 섬유가 패키지/스풀로부터 더이상 접선상으로(tangentially) 제거되지 않는 것으로 나타나는 바와 같이, 권출 섬유가 점착하는 시점까지 권취 롤러의 회전 속도가 점차 감소되었다. 이어서, 방출률 ("RF")을 하기 수학식에 따라 계산하였다 (식 중, "r.s."는 회전 속도를 의미함).

가장 뛰어난 방출성을 갖는 섬유는 상기 시험에서 매우 낮은 값을 갖는다 (낮은 속도에서도 점착되지 않음). 본 발명의 방법이 방출성 값을 20％ 이상 감소시키는 것이 바람직하다 (예를 들어, 특정 섬유에 대한 방출률이 PDMSO를 사용하지 않는 경우 80％라면, 본 발명의 방법은 바람직하게는 66％ 이하의 방출률을 제공할 것이다).

본 발명의 또다른 측면은 상기에 기재된 시험으로 측정한 방출성이 100％ 미만, 보다 바람직하게는 50％ 미만, 가장 바람직하게는 30％ 미만인 탄성 폴리올레핀계 섬유 패키지이다.

이들 실시예에서, 섬유는 INSITE 콘스트레인드 지오메트리 메탈로센(Constrained Geometry Metallocene) 촉매를 사용하여 제조된 기본 중합체로부터 제조되었다. 상기 기본 중합체는 옥텐 공단량체 함량이 약 35％이고, ASTM D1238을 이용하여 측정한 밀도가 0.875 g/cc, 용융 지수가 3.0 +/- 0.20 dg/분인 폴리에틸렌이었다.

에틸렌 스티렌 인터폴리머 중 PDMSO가 40 중량％인 마스터배치를 제조하였다. 이어서, 마스터배치를 상기 기본 중합체와 건조 배합하여 섬유 내 목적 수준의 PDMSO를 제공하였다. 이들 실시예에서, 3가지 수준, 즉, 0％, 0.5％ 및 1％의 PDMSO를 평가하였다. 이어서, 중합체를 270 ℃의 용융 온도에서 섬유로 용융 방사 하였다. 각 중합체 배합물을 8 시간 동안 가동시키고, 방적돌기 (다이)가 세척되어야 하는 횟수를 도 1에 기록하였다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 요구되는 세척 빈도는 PDMSO의 존재로 현저히 감소되었다.

섬유 방사시, 이를 패키지 상에 감았다. 일부 경우, 실리콘 윤활유의 외부 방사 유제 (다께모또(Takemoto) DELION 9535) 1.6 중량％를 패키지에 권취하기 전에 상기 섬유에 도포하였다. 이어서, 상기에 기재된 시험 방법을 이용하여 상기 패키지의 방출성을 평가하였다. 윤활제를 사용하지 않은 필라멘트와 비교하여 PDMSO의 단독 사용시 방출 값의 35 내지 40％의 개선이 관찰되었고, PDMSO를 외부 방사 유제와 조합한 경우 최대 70％의 개선이 관찰되었다. 상기 실험 결과를 도 2에 기록하였다.

이들 섬유의 파단 하중 (DIN 53 835 파트 1로 측정) 및 파단 신도 (DIN 53 835 파트 1로 측정)를 500 mm/분의 분리 속도에서의 100 mm 그립(grip) 거리에서 측정하였다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 내부 및 외부 윤활 방법의 이용시 물리적 특성의 현저한 감소는 없었다.

Claims (11)

1. 폴리올레핀계 물질을 압출하여 섬유로 용융 방사하는 탄성 폴리올레핀계 섬유의 제조 방법에 있어서, 상기 폴리올레핀계 물질에 소정량의 폴리디메틸실록산 (PDMSO)을 혼입시키는 것을 포함하여 개선시킨, 탄성 폴리올레핀계 섬유의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 폴리올레핀계 물질이 메탈로센 촉매를 사용하여 제조된 에틸렌 알파-올레핀 공중합체를 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 알파 올레핀이 옥텐인 방법.
4. 제3항에 있어서, 폴리올레핀계 물질의 밀도가 0.8 내지 0.89 g/cc의 범위이고, 용융 지수가 0.5 내지 10 dg/분의 범위인 방법.
5. 제2항에 있어서, PDMSO의 평균 분자량이 약 2,000,000인 방법.
6. 제1항에 있어서, PDMSO를 이들이 섬유의 0.1 내지 5.0 중량％를 구성하는 양으로 첨가하는 방법.
7. 제6항에 있어서, PDMSO를 이들이 섬유의 0.5 내지 1 중량％를 구성하는 양으로 첨가하는 방법.
8. 제2항에 있어서, PDMSO를 마스터배치를 통해 첨가하는 방법.
9. 제2항에 있어서, 형성된 섬유에 방사 유제를 통해 윤활유를 첨가하는 추가 단계를 더 포함하는 방법.
10. 제1항에 있어서, 방출률을 PDMSO가 없는 유사 섬유보다 20％ 이상 적게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 방출률이 50％ 미만인 섬유 패키지.

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