KR20100045483A

KR20100045483A - 다성분 생분해성 필라멘트 및 그로부터 형성되는 부직 웹

Info

Publication number: KR20100045483A
Application number: KR1020107003667A
Authority: KR
Inventors: 아이민 헤; 제임스 에이치 왕; 바실리 에이 토폴카라에브; 그레고리 제이 와이드맨; 도리스 팔페리
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2010-05-03
Also published as: AU2007358034B2; BRPI0721925B1; AU2007358034A2; AU2007358034A1; EP2181213B1; MX2010002031A; CN101784711B; US20110059669A1; CN101784711A; DE602007014121D1; KR101422317B1; EP2181213A1; ATE506472T1; US8518311B2; WO2009024836A1; BRPI0721925A2

Abstract

실질적으로 연속적인 생분해성 필라멘트가 제공된다. 필라멘트는 하나 이상의 고융점 폴리에스테르로부터 형성되는 제1 성분 및 하나 이상의 저융점 폴리에스테르로부터 형성되는 제2 성분을 함유한다. 저융점 폴리에스테르는 중합체와 알콜을 용융 배합하여 가알콜분해 반응을 개시하여 하나 이상의 히드록시알킬 또는 알킬 말단기를 갖는 코폴리에스테르를 형성함으로써 형성되는 지방족-방향족 코폴리에스테르이다. 가알콜분해 반응 조건 (예를 들어, 알콜 및 공중합체 농도, 촉매, 온도 등)을 선택적으로 조절함으로써, 직쇄 지방족-방향족 중합체보다 낮은 분자량을 갖는 개질된 지방족-방향족 코폴리에스테르가 형성될 수 있다. 이러한 저분자량 중합체는 또한 더 높은 용융 유동 지수 및 더 낮은 겉보기 점도를 갖고, 이는 실질적으로 연속적인 필라멘트의 형성에 유용하다.

Description

다성분 생분해성 필라멘트 및 그로부터 형성되는 부직 웹{MULTICOMPONENT BIODEGRADABLE FILAMENTS AND NONWOVEN WEBS FORMED THEREFROM}

생분해성 부직 웹은 일회용 흡수 제품(예컨대, 기저귀, 배변훈련용 팬티, 생리대, 여성용 패드 및 라이너, 성인 요실금자용 패드, 보호대, 가먼트(garment) 등) 및/또는 보건 위생 제품 (예컨대, 수술용 가운, 드레이프 등)의 형성에서와 같이 광범위한 용도에 유용하다. 부직 웹의 형성을 용이하게 하기 위하여, 용융 가공성이면서 또한 우수한 기계적 및 물리적 특성을 갖는 생분해성 중합체를 선택하여야 한다. 생분해성 지방족-방향족 코폴리에스테르는 우수한 기계적 및 물리적 특성을 갖게 발전되어 왔다. 불행히도, 지방족-방향족 코폴리에스테르의 높은 분자량 및 점도는 일반적으로 이들의 용도를 특정 섬유 형성 방법에만 제한시켰다. 예를 들어, 통상의 지방족-방향족 코폴리에스테르는 전형적으로 성공적인 미세섬유(microfiber) 형성을 위하여 낮은 중합체 점도를 필요로 하는 용융취입 방법에 적합하지 않다. 따라서, 우수한 기계적 및 물리적 특성을 나타내지만 다양한 기법 (예컨대, 용융취입)을 사용하여 부직 웹으로 쉽게 형성될 수 있는 생분해성 지방족-방향족 코폴리에스테르가 현재 필요하다.

발명의 요약

본 발명의 하나의 실시 태양에 따라, 제1 성분 및 제2 성분을 포함하는 실질적으로 연속적인 다성분 생분해성 필라멘트가 개시된다. 제1 성분은 융점이 약 150℃ 내지 약 250℃인 제1 폴리에스테르를 함유하고 제2 성분은 제2 폴리에스테르를 함유한다. 제2 폴리에스테르는 알킬기, 히드록시알킬기 또는 그들의 조합으로 종결되는 지방족-방향족 코폴리에스테르이다. 지방족-방향족 코폴리에스테르는 ASTM 시험방법 D1238-E에 따라 2160g의 하중 및 190℃의 온도에서 결정하였을 때, 약 5 내지 약 200g/10분의 용융 유동 지수를 갖는다.

본 발명의 다른 실시 태양에 따라, 실질적으로 연속적인 다성분 생분해성 필라멘트의 형성 방법이 개시된다. 상기 방법은 약 150℃ 내지 약 250℃의 융점을 갖는 제1 폴리에스테르를 함유하는 제1 열가소성 조성물을 형성하는 것 및 전구체 지방족-방향족 코폴리에스테르와 하나 이상의 알콜을 용융 배합하여 코폴리에스테르를 가알콜분해 반응시킴으로써 제2 열가소성 조성물을 형성하는 것을 포함한다. 가알콜분해 반응에 의해, ASTM 시험방법 D1238-E에 따라 2160g의 하중 및 190℃의 온도에서 결정하였을 때, 전구체 코폴리에스테르의 용융 유동 지수보다 큰 용융 유동 지수를 갖는 개질된 코폴리에스테르가 생성된다. 제1 열가소성 조성물 및 제2 열가소성 조성물을 공압출하여 실질적으로 연속적인 필라멘트가 형성된다.

본 발명의 다른 특징 및 양상을 이하에 더 상세하게 논의한다.

당업자에게 지시되는, 본 발명의 최상의 방식을 포함한 본 발명의 완전하고 가능한 개시내용을 첨부된 도면을 참조로 하여 명세서의 나머지 부분에 더 구체적으로 기술한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 양태에서 연속적인 필라멘트 웹을 형성하기 위해 사용될 수 있는 방법의 개략적인 도시이다.
도 2는 실시예 1의 압출된 수지의 겉보기 점도 대 다양한 전단율을 묘사하는 그래프이다.
도 3은 실시예 3의 압출된 수지의 겉보기 점도 대 다양한 전단율을 묘사하는 그래프이다.
도 4는 실시예 4의 압출된 수지의 겉보기 점도 대 다양한 전단율을 묘사하는 그래프이다.
본 명세서 및 도면에서 반복 사용되는 도면부호는 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 요소를 나타내려는 것이다.

대표적 실시 태양의 상세한 설명

지금부터 본 발명의 다양한 실시 태양을 언급하겠고, 이들 중 하나 이상의 예를 이하에 기술한다. 각각의 예는 본 발명을 설명하기 위하여 제공되며, 본 발명을 제한하지 않는다. 사실, 당업자라면 본 발명의 범주 또는 요지를 벗어남이 없이 본 발명을 다양하게 변경 및 변화시킬 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 한 실시 태양의 일부로서 예시되거나 기술된 특징부를 다른 실시 태양에 사용하여 또 하나의 실시 태양을 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위 및 그의 등가물의 범주 내에 속하는 것과 같은 변형물 및 변화물을 포함할 것이다.

정의

본원에 사용된 바와 같이, "생분해성" 또는 "생분해성 중합체"란 용어는 일반적으로 천연 미생물(예: 세균, 진균 및 녹초); 환경적 열; 수분; 또는 다른 환경 인자의 작용으로부터 분해되는 물질을 가리킨다. 물질의 생분해성은 ASTM 시험방법 5338.92를 사용하여 결정될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "연속 필라멘트 웹"이란 용어는 일반적으로 실질적으로 연속적인 필라멘트를 함유하는 부직 웹을 가리킨다. 필라멘트는, 예를 들어, 그들 지름보다 훨씬 큰 길이 (예컨대, 길이 대 지름 비 ("종횡비") 약 15,000 대 1 초과, 일부 경우에는 약 50,000 대 1 초과)를 가질 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "부직 웹"이란 용어는 개별 실 (예를 들어, 섬유 또는 필라멘트)이 불규칙하게 사이에 끼여 있는(그러나 편직물에서와 동일한 방식은 아님) 구조를 갖는 웹을 가리킨다. 부직 웹의 예로는 용융취입 웹(meltblown web), 스펀본드(spunbond) 웹, 카디드 웹, 습식적층 웹, 공기적층 웹, 코폼(coform) 웹, 수력 얽힘(hydraulically entangled) 웹 등이 있다. 부직 웹의 기본 중량은 일반적으로 변할 수 있지만, 전형적으로 약 5g/㎡("gsm") 내지 200gsm, 일부 실시 태양에서 약 10gsm 내지 약 150gsm, 일부 실시 태양에서 약 15gsm 내지 약 100gsm이다.

본원에 사용되는 바와 같이, "용융취입 웹"이란 용어는 다수의 미세한, 일반적으로 원형인 다이 모세관을 통해, 융해된 열가소성 물질을 직경이 감소되도록(미세섬유 직경으로 될 수 있음) 가늘게 하는 수렴성 고속 기체(예컨대, 공기) 스트림내로 융해된 섬유로서 압출하는 공정에 의해 형성된 부직 웹을 가리킨다. 그 후, 용융취입 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 옮겨지고 수집 표면상에 침착되어 불규칙하게 분산된 용융취입 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 방법은, 예를 들어 본원에 참조로 인용된, 부틴(Butin) 등에게 허여된 미국 특허 제3,849,241호에 개시되어 있다. 일반적으로 말해서, 용융취입 섬유는 실질적으로 연속적이거나 불연속적이고, 일반적으로 지름이 10㎛ 미만이며, 수집 표면상에 침적될 때 일반적으로 점착성인 미세섬유 일 수 있다.

본원에 사용되는 바와 같이, "스펀본드 웹"이란 용어는 일반적으로 작은 직경의, 실질적으로 연속적인 필라멘트를 함유하는 웹을 가리킨다. 필라멘트는 압출되는 필라멘트의 직경을 갖는, 다수의 미세한, 일반적으로는 원형인 방사구 모세관으로부터 융해된 열가소성 물질을 압출한 다음, 예를 들어 추출 연신 및/또는 다른 널리 공지된 스펀본딩 메카니즘에 의해 급속히 감소시킴으로써 형성된다. 스펀본드 웹의 제조는, 예를 들어 본원에 참조로 인용된, 에펠(Appel) 등에게 허여된 미국 특허 제4,340,563호, 도쉬너(Dorschner) 등에게 허여된 미국 특허 3,692,618호, 마쓰키(Matsuki) 등에게 허여된 미국 특허 제3,802,817호, 킨니(Kinney)에게 허여된 미국 특허 제3,338,992호, 킨니에게 허여된 미국 특허 제3,341,394호, 하트만(Hartman)에게 허여된 미국 특허 제3,502,763호, 레비(Levy)에게 허여된 미국 특허 제3,502,538호, 도보(Dobo) 등에게 허여된 미국 특허 제3,542,615호, 및 파이크 등에게 허여된 미국 특허 제5,382,400호에 기술되고 설명되어 있다. 스펀본드 필라멘트는 수집 표면에 침적될 때 일반적으로 점착성이지 않다. 스펀본드 필라멘트는 때때로 직경이 약 40㎛ 미만이고, 종종 약 5 내지 약 20㎛이다.

본원에 사용된 바와 같이, "다성분"이란 용어는 둘 이상의 중합체 성분으로부터 형성되는 필라멘트 (예컨대, 2성분 필라멘트)를 가리킨다.

상세한 설명

본 발명은 생분해성인 실질적으로 연속적인 필라멘트에 관한 것이다. 필라멘트는 하나 이상의 고융점 폴리에스테르로부터 형성되는 제1 성분과 하나 이상의 저융점 폴리에스테르로부터 형성되는 제2 성분을 함유한다. 제1 및 제2 성분은 시스-코어, 사이드-바이-사이드, 파이, 해도형(island-in-the-sea) 등과 같은 임의의 원하는 배열로 배열될 수 있다. 그래도, 저융점 폴리에스테르는 중합체와 알콜을 용융 배합하여 가알콜 분해 반응을 개시하고 그 결과 하나 이상의 히드록시알킬 또는 알킬 밀단기를 갖는 코폴리에스테르가 생성됨으로써 형성되는 지방족-방향족 코폴리에스테르이다. 가알콜분해 조건(예컨대, 알콜 및 공중합체 농도, 촉매, 온도 등)을 선택적으로 조절함으로써, 출발 지방족-방향족 중합체보다 낮은 분자량을 갖는 개질된 지방족-방향족 코폴리에스테르가 얻어질 수 있다. 이러한 더 낮은 분자량의 중합체는 또한 더 높은 용융 유동 지수와 더 낮은 겉보기 점도를 겸비하는데, 이는 실질적으로 연속적인 필라멘트의 형성에 유용하다.

I. 제1 성분

상기한 것과 같이, 다성분 필라멘트의 제1 성분은 하나 이상의 "고융점" 생분해성 폴리에스테르로부터 형성된다. 그러한 폴리에스테르의 융점은 약 약 150℃ 내지 약 250℃, 일부 실시 태양에서는 약 160℃ 내지 약 240℃, 및 일부 실시 태양에서는 약 170℃ 내지 약 220℃이다. 폴리에스테르아미드, 개질 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리락트산 (PLA), 폴리 락트산 기재의 삼원 공중합체, 폴리글리콜산, 폴리알킬렌 카르보네이트 (예컨대, 폴리에틸렌 카르보네이트), 폴리히드록시알카노에이트 (PHA), 폴리히드록시부티레이트 (PHB), 폴리히드록시발레레이트 (PHV) 및 폴리히드록시부티레이트-히드록시발레레이트 코폴리머 (PHBV)와 같은, 다양한 고융점 폴리에스테르가 본 발명에서 사용될 수 있다. "폴리락트산"이란 용어는 일반적으로 폴리(L-락트산), 폴리(D-락트산) 폴리(DL-락트산)과 같은 락트산의 단독 중합체, 그들의 혼합물, 및 락트산을 주성분으로 하고 공중합 가능한 공단량체 (예를 들어, 3-히드록시부티레이트, 카프로락톤, 글리콜산 등)를 작은 비율로서 함유하는 공중합체를 말한다. 본 발명에 사용될 수 있는 하나의 특히 적합한 폴리락트산 중합체는 독일 소재의 비오머 인코포레이티드(Biomer, Inc.)로부터 비오머(Biomer™) L9000이라는 이름으로 상업적으로 입수가능하다. 다른 적합한 폴리락트산 중합체는 미국 미네소타주 미네아폴리스 소재의 네이처웍스(Natureworks, LLC)로부터 상업적으로 입수가능하다.

요구되지 않더라도, 고융점 폴리에스테르는 전형적으로 제1 구성 요소의 주 성분을 이룬다. 즉, 폴리에스테르는 제1 성분의 약 80 중량% 이상, 일부 실시 태양에서는 약 90 중량% 이상, 및 일부 실시 태양에서는 약 95 중량% 이상을 구성할 수 있다. 그러한 실시 태양에서, 제1 성분의 특성 (예를 들어, 융점)은 사용된 폴리에스테르의 특성과 실질적으로 동일할 것이다. 예를 들어, 제1 성분의 융점은 약 150℃ 내지 약 250℃, 일부 실시 태양에서는 약 160℃ 내지 약 240℃, 일부 실시 태양에서는 약 170℃ 내지 약 220℃의 범위에 있을 수 있다.

II. 제2 성분

제2 성분은 하나 이상의 "저융점" 생분해성 방향족-지방족 코폴리에스테르로부터 형성된다. 그러한 코폴리에스테르의 융점은 약 50℃ 내지 약 150℃, 일부 실시 태양에서는 약 80℃ 내지 약 140℃, 및 일부 실시 태양에서는 약 90℃ 내지 약 130℃이다. 게다가, 융점은 또한 전형적으로 약 30℃ 이상, 일부 실시 태양에서는 약 40℃ 이상, 및 일부 실시 태양에서는 약 50℃ 이상이고 "고융점" 폴리에스테르의 융점 미만이다. 게다가, 그들은 일반적으로 대부분의 "고융점" 폴리에스테르보다 촉감이 더 부드럽다. 저융점 폴리에스테르의 유리전이온도("T_g")도 또한 중합체의 가요성 및 가공성을 개선시키도록 고융점 폴리에스테르의 그것보다 낮다. 예를 들어, 저융점 코폴리에스테르의 T_g는 약 25℃ 이하, 일부 실시 태양에서는 약 0℃ 이하, 및 일부 실시 태양에서는 약 -10℃ 이하일 수 있다. 그러한 유리 전이 온도는 약 5℃ 이상, 일부 실시 태양에서는 약 10℃ 이상, 일부 실시 태양에서는 약 15℃ 이상이고 고융점 폴리에스테르의 유리 전이 온도보다는 낮을 수 있다. 이하에 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 융점 및 유리 전이 온도는 ASTM D-3417에 따라 시차 주사 열량계("DSC")를 사용하여 결정될 수 있다.

일반적으로 말해서, 지방족-방향족 코폴리에스테르는 중합체와 알콜을 용융 배합하여 가알콜분해 반응을 개시하고, 그 결과 하나 이상의 히드록시알킬 또는 알킬 말단기를 갖는 코폴리에스테르를 생성함으로써 형성된다. 가알콜분해 반응 성분 및 기술의 다양한 실시 태양이 이제 하기에 더욱 자세히 기술될 것이다.

III. 반응 성분

A. 지방족-방향족 코폴리에스테르

지방족-방향족 코폴리에스테르는, 지방족 및 방향족 디카르복실산 또는 그의 무수물과 함께 폴리올의 축합 중합을 통하는 것과 같은 임의의 공지의 기술을 사용하여 합성될 수 있다. 폴리올은 2 내지 약 12개의 탄소 원자를 함유하는 폴리올 및 2 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 폴리알킬렌 에테르 글리콜로부터 선택되는, 치환 또는 비치환, 선형 또는 분지형 폴리올일 수 있다. 사용될 수 있는 폴리올의 예로는, 이에 한정되는 것은 아니나, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 폴리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,6-헥산디올, 티오디에탄올, 1,3-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-시클로부탄디올, 시클로펜탄디올, 트리에틸렌 글리콜, 및 테트라에틸렌 글리콜이 있다. 바람직한 폴리올로는 1,4-부탄디올; 1,3-프로판디올; 에틸렌 글리콜; 1,6-헥산디올; 디에틸렌 글리콜; 및 1,4-시클로헥산디메탄올이 있다.

사용될 수 있는 대표적인 지방족 디카르복실산은 2 내지 약 12개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 디카르복실산으로부터 선택되는, 치환 또는 비치환, 선형 또는 분지형, 비방향족 디카르복실산 및 그의 유도체를 포함한다. 디카르복실산의 비제한적 예로는 말론산, 숙신산, 옥살산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 아젤라산, 세바스산, 푸마르산, 2,2-디메틸 글루타르산, 수베르산, 1,3-시클로펜탄디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 디글리콜산, 이타콘산, 말레산 및 2,5-노르보르난디카르복실산을 들 수 있다. 사용될 수 있는 대표적인 방향족 디카르복실산은 1 내지 약 6개의 탄소 원자를 함유하는 방향족 디카르복실산으로부터 선택되는, 치환 및 비치환, 선형 또는 분지형, 방향족 디카르복실산 및 그의 유도체를 포함한다. 방향족 디카르복실산의 비제한적 예로는 테레프탈산, 디메틸 테레프탈레이트, 이소프탈산, 디메틸 이소프탈레이트, 2,6-나프탈렌 디카르복실산, 디메틸-2,6-나프탈레이트, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 디메틸-2,7-나프탈레이트, 3,4'-디페닐 에테르 디카르복실산, 디메틸-3,4'-디페닐 에테르 디카르복실레이트, 4,4'-디페닐 에테르 디카르복실산, 디메틸-4,4'-디페닐 에테르 디카르복실레이트, 3,4'-디페닐 술파이드 디카르복실산, 디메틸-3,4'-디페닐 술파이드 디카르복실레이트, 4,4'-디페닐 술파이드 디카르복실산, 디메틸-4,4'-디페닐 술파이드 디카르복실레이트, 3,4'-디페닐 술폰 디카르복실산, 디메틸-3,4'-디페닐 술폰 디카르복실레이트, 4,4'-디페닐 술폰 디카르복실산, 디메틸-4,4'-디페닐 술폰 디카르복실레이트, 3,4'-벤조페논디카르복실산, 디메틸-3,4'-벤조페논디카르복실레이트, 4,4'-벤조페논디카르복실산, 디메틸-4,4'-벤조페논디카르복실레이트, 1,4-나프탈렌 디카르복실산, 디메틸-1,4-나프탈레이트, 4,4'-메틸렌 비스(벤조산), 디메틸-4,4'-메틸렌비스(벤조에이트) 등 및 이들의 혼합물이 있다.

중합은 티타늄-기재 촉매 (예를 들어, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라이소프로폭시 티타늄, 디부톡시디아세토아세톡시 티타늄 또는 테트라부틸티타네이트)와 같은 촉매에 의해 촉매될 수 있다. 필요하다면, 디이이소시아네이트 사슬 연장제를 코폴리에스테르와 반응시켜서 그의 분자량을 증가시킬 수 있다. 대표적 디이소시아네이트는 톨루엔 2,4-디이소시아네이트, 톨루엔 2,6-디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 나프틸렌-1,5-디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트("HMDI"), 이소포론 디이소시아네이트 및 메틸렌비스(2-이소시아네이토시클로헥산)을 들 수 있다. 삼관능성 이소시아네이트 화합물은 또한 3 이상의 관능가를 갖는 이소시아누레이트 및/또는 비우레아(biurea)기를 함유하거나, 디이소시아네이트 화합물을 트리- 또는 폴리이소시아네이트로 부분적으로 대체하기 위해 사용될 수 있다. 바람직한 디이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트이다. 사용되는 사슬 연장제의 양은 중합체의 총 중량 퍼센트를 기준으로 전형적으로 약 0.3 내지 약 3.5 중량%, 일부 실시 태양에서는, 약 0.5 내지 약 2.5 중량%이다.

코폴리에스테르는 선형 중합체 또는 장쇄 분지형 중합체일 수 있다. 장쇄 분지형 중합체는 일반적으로 저분자량 분지제 (branching agent) 예를 들어, 폴리올, 폴리카르복실산, 히드록시산 등을 사용하여 제조된다. 분지제로 사용될 수 있는 대표적인 저분자량 폴리올로는 글리세롤, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 폴리에테르트리올, 글리세롤, 1,2,4-부탄트리올, 펜타에리트리톨, 1,2,6-헥산트리올, 소르비톨, 1,1,4,4-테트라키스(히드록시메틸) 시클로헥산, 트리스(2-히드록시에틸) 이소시아누레이트, 및 디펜타에리트리톨을 들 수 있다. 분지제로 사용될 수 있는 대표적인 고분자량 폴리올 (분자량 400 내지 3000)로는 2 내지 3개의 탄소를 갖는 알킬렌 옥사이드 예컨대, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드를 폴리올 개시제와 축합하여 유도된 트리올을 들 수 있다. 분지제로 사용될 수 있는 대표적인 폴리카르복실산으로는 헤미멜리트산, 트리멜리트(1,2,4-벤젠트리카르복실)산 및 무수물, 트리메스(1,3,5-벤젠트리카르복실)산, 피로멜리트산 및 무수물, 벤젠테트라카르복실산, 벤조페논 테트라카르복실산, 1,1,2,2-에탄테트라카르복실산, 1,1,2-에탄트리카르복실산, 1,3,5-펜탄트리카르복실산 및 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산을 들 수 있다. 분지제로 사용될 수 있는 대표적 히드록시산으로는 말산, 시트르산, 타르타르산, 3-히드록시글루타르산, 무스산, 트리히드록시글루타르산, 4-카르복시프탈산 무수물, 히드록시이소프탈산, 및 4-(베타-히드록시에틸)프탈산을 들 수 있다. 그러한 히드록시산은 3개 이상의 히드록실기 및 카르복실기의 조합을 함유한다. 특히 바람직한 분지제로는 트리멜리트산, 트리메스산, 펜타에리트리톨, 트리메틸올 프로판 및 1,2,4-부탄트리올을 들 수 있다.

방향족 디카르복실산 단량체 성분은 코폴리에스테르 내에 약 10 몰％ 내지 약 40 몰％, 일부 실시 태양에서 약 15 몰％ 내지 약 35 몰％, 일부 실시 태양에서 약 15 몰％ 내지 약 30 몰％의 양으로 존재할 수 있다. 지방족 디카르복실산 단량체 성분도 마찬가지로 코폴리에스테르 내에 약 15 몰％ 내지 약 45 몰％, 일부 실시 태양에서 약 20 몰％ 내지 약 40 몰％, 일부 실시 태양에서 약 25 몰％ 내지 약 35 몰％의 양으로 존재할 수 있다. 폴리올 단량체 성분도 또한 지방족-방향족 코폴리에스테르 내에 약 30 몰％ 내지 약 65 몰％, 일부 실시 태양에서 약 40 몰％ 내지 약 50 몰％, 일부 실시 태양에서 약 45 몰％ 내지 약 55 몰％의 양으로 존재할 수 있다.

하나의 특정 실시 태양에서, 예를 들어 지방족-방향족 코폴리에스테르는 하기 구조를 포함할 수 있다:

상기 식에서,

m은 2 내지 10, 일부 실시 태양에서 2 내지 4, 하나의 실시 태양에서 4의 정수이고;

n은 0 내지 18, 일부 실시 태양에서 2 내지 4, 하나의 실시 태양에서 4의 정수이고;

p는 2 내지 10, 일부 실시 태양에서 2 내지 4, 하나의 실시 태양에서 4의 정수이고;

x는 1보다 큰 정수이고;

y는 1보다 큰 정수이다. 이러한 코폴리에스테르의 일례는 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트로서, 이는 바스프 코포레이션(BASF Corp.)으로부터 에코플렉스(ECOFLEX)® F BX 7011이라는 명칭으로 상업적으로 입수가능하다. 방향족 테레프탈산 단량체 성분을 함유하는 적합한 코폴리에스테르의 다른 예는 이래 화학 (IRE Chemicals, 대한민국 소재)로부터 엔폴(ENPOL™) 8060M이라는 명칭으로 입수가능하다. 다른 적합한 지방족-방향족 코폴리에스테르는 본원에 모든 목적으로 전체로써 참조로 인용된 미국 특허 제5,292,783호; 제5,446,079호; 제5,559,171호; 제5,580,911호; 제5,599,858호; 제5,817,721호; 제5,900,322호; 및 제6,258,924호에 기술되어 있을 수 있다.

지방족-방향족 코폴리에스테르는 전형적으로 수평균 분자량("M_n")이 약 40,000 내지 약 120,000g/몰, 일부 실시 태양에서는 약 50,000 내지 약 100,000g/몰, 일부 실시 태양에서는 약 60,000 내지 약 85,000g/몰이다. 마찬가지로, 중합체는 또한 전형적으로 중량평균 분자량("M_w")이 약 70,000 내지 약 240,000g/몰, 일부 실시 태양에서는 약 80,000 내지 약 190,000g/몰, 일부 실시 태양에서는 약 100,000 내지 약 150,000g/몰이다. 중량평균 분자량 대 수평균 분자량의 비("M_w/M_n"), 즉 "다분산도" 또한 비교적 낮다. 예를 들어, 다분산도는 전형적으로 약 1.0 내지 약 3.0, 일부 실시 태양에서는 약 1.2 내지 약 2.0, 일부 실시 태양에서는 약 1.4 내지 약 1.8이다. 중량평균 및 수평균 분자량은 당업자에게 공지된 방법에 의해 결정될 수 있다.

지방족-방향족 폴리에스테르는, 170℃의 온도 및 1000초^-1의 전단율에서 결정하였을 때, 겉보기 점도가 약 100 내지 약 1000파스칼·초(㎩·s), 일부 실시 태양에서는 약 200 내지 약 800㎩·s, 일부 실시 태양에서는 약 300 내지 약 600㎩·s일 수 있다. 지방족-방향족 폴리에스테르의 용융유동 지수는 또한 약 0.1 내지 약 10g/10분, 일부 실시 태양에서 약 0.5 내지 약 8g/10분, 일부 실시 태양에서 약 1 내지 약 5g/10분일 수 있다. 용융유동 지수는 특정 온도(예컨대, 190℃)에서 10분에 2160g의 하중이 적용될 때 압출 유량계 오리피스(직경 0.0825인치)를 통해 강제로 보내질 수 있는, ASTM 시험방법 D1238-E에 따라 측정되는 중합체의 중량(g)이다.

B. 알콜

상기 나타낸 바와 같이, 지방족-방향족 코폴리에스테르를 알콜과 반응시켜 분자량이 감소된 개질된 코폴리에스테르를 형성할 수 있다. 알콜 반응물의 농도는 분자량이 변하는 정도에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 더 높은 알콜 농도는 일반적으로 분자량의 더 상당한 감소를 일으킨다. 물론, 너무 높은 알콜 농도도 또한 생성된 중합체의 물리적 특징에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 대부분의 실시 태양에서, 알콜(들)은 출발 지방족-방향족 코폴리에스테르의 총 중량을 기준으로, 약 0.1중량% 내지 약 10중량％, 일부 실시 태양에서 약 0.1중량% 내지 약 4중량％, 및 일부 실시 태양에서 약 0.2중량% 내지 약 1중량％의 양으로 사용된다.

알콜은 1가 또는 다가(2가, 3가, 4가 등)이고, 포화 또는 불포화될 수 있고, 임의로는 관능기(예: 카르복실, 아민 등)로 치환될 수 있다. 적합한 1가 알콜의 예로는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올, 1-헥산올, 2-헥산올, 3-헥산올, 1-헵탄올, 2-헵탄올, 3-헵탄올, 4-헵탄올, 1-옥탄올, 2-옥탄올, 3-옥탄올, 4-옥탄올, 1-노난올, 2-노난올, 3-노난올, 4-노난올, 5-노난올, 1-데칸올, 2-데칸올, 3-데칸올, 4-데칸올, 5-데칸올, 알릴 알콜, 1-부텐올, 2-부텐올, 1-펜텐올, 2-펜텐올, 1-헥센올, 2-헥센올, 3-헥센올, 1-헵텐올, 2-헵텐올, 3-헵텐올, 1-옥텐올, 2-옥텐올, 3-옥텐올, 4-옥텐올, 1-노넨올, 2-노넨올, 3-노넨올, 4-노넨올, 1-데센올, 2-데센올, 3-데센올, 4-데센올, 5-데센올, 시클로헥산올, 시클로펜탄올, 시클로헵탄올, 1-페니틸 알콜, 2-페니틸 알콜, 2-에톡시-에탄올, 메탄올아민, 에탄올아민 등이 있다. 적합한 2가 알콜의 예로는 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,2-시클로헥산디메탄올, 1,3-시클로헥산디메탄올, 1-히드록시메틸-2-히드록시에틸시클로헥산, 1-히드록시-2-히드록시프로필시클로헥산, 1-히드록시-2-히드록시에틸시클로헥산, 1-히드록시메틸-2-히드록시에틸벤젠, 1-히드록시메틸-2-히드록시프로필벤젠, 1-히드록시-2-히드록시에틸벤젠, 1,2-벤질메틸올, 1,3-벤질디메틸올 등이 있다. 적합한 3가 알콜로는 글리세롤, 트리메틸올프로판 등이 있을 수 있지만, 적합한 4가 알콜로는 펜타에리트리톨, 에리트리톨 등이 있을 수 있다. 바람직한 알콜은 탄소수 2 내지 6의 2가 알콜(예: 1,3-프로판디올 및 1,4-부탄디올)이다.

알콜의 히드록시기는 일반적으로 지방족-방향족 코폴리에스테르의 에스테르 연결기를 공격하여, 사슬 절단 또는 하나 이상의 더 짧은 에스테르 사슬 내로의 코폴리에스테르 분자의 "해중합"을 일으킬 수 있다. 더 짧은 사슬은 지방족-방향족 폴리에스테르 또는 올리고머뿐만 아니라 소량의 지방족 폴리에스테르 또는 올리고머, 방향족 폴리에스테르 또는 올리고머, 및 이들 중 임의의 조합을 포함할 수 있다. 반드시 필요하지는 않지만, 가알콜분해 중에 형성된 단쇄 지방족-방향족 폴리에스테르는 종종 알콜로부터 유도된 알킬 및/또는 히드록시알킬기로 종결된다. 알킬기 말단은 전형적으로 1가 알콜로부터 유도되지만, 히드록시알킬기 말단은 전형적으로 다가 알콜로부터 유도된다. 하나의 특정 실시 태양에서, 예를 들어 하기 화학식을 포함하는 지방족-방향족 코폴리에스테르가 가알콜분해 반응 중에 형성된다:

상기 식에서,

x는 1보다 큰 정수이고;

y는 1보다 큰 정수이고;

R₁ 및 R₂는 독립적으로 수소; 히드록실기; 직쇄 또는 분지쇄, 치환 또는 비치환 C₁-C₁₀ 알킬기; 직쇄 또는 분지쇄, 치환 또는 비치환 C₁-C₁₀ 히드록시알킬기 중에서 선택된다. 바람직하게는, R₁ 및 R₂ 중 하나 이상 또는 둘다는 직쇄 또는 분지쇄, 치환 또는 비치환 C₁-C₁₀ 알킬 또는 C₁-C₁₀ 히드록시알킬기, 일부 실시 태양에서 C₁-C₈ 알킬 또는 C₁-C₈ 히드록시알킬기, 및 일부 실시 태양에서 C₂-C₆ 알킬 또는 C₂-C₆ 히드록시알킬기이다. 적합한 알킬 및 히드록시알킬기의 예로는 메틸, 에틸, 이소-프로필, n-프로필, n-부틸, 이소부틸, 2급-부틸, 3급-부틸, n-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, n-데실, 1-히드록시에틸, 2-히드록시에틸, 3-히드록시프로필, 4-히드록시부틸, 및 5-히드록시펜틸기가 있다. 따라서, 나타낸 바와 같이, 개질된 지방족-방향족 코폴리에스테르는 그의 말단기의 점에서 보면 비개질된 코폴리에스테르와 상이한 화학 조성을 갖는다. 말단기는 중합체의 특성(예: 그의 반응성, 안정성 등)을 결정하는데 있어서 실질적인 역할을 할 수 있다.

그의 특정 구조와는 상관없이, 가알콜분해 중에 출발 폴리에스테르보다 낮은 분자량을 갖는 신규한 중합체 종이 형성된다. 중량평균 및/또는 수평균 분자량은 각각, 예를 들어 출발 코폴리에스테르 분자량 대 신규 중합체 분자량의 비가 약 1.1 이상, 일부 실시 태양에서 약 1.4 이상, 일부 실시 태양에서 약 1.6 이상이도록 감소될 수 있다. 예를 들어, 개질된 지방족-방향족 코폴리에스테르는 수평균 분자량("M_n")이 약 10,000 내지 약 70,000g/몰, 일부 실시 태양에서 약 20,000 내지 약 60,000g/몰, 일부 실시 태양에서 약 30,000 내지 약 55,000g/몰일 수 있다. 마찬가지로, 개질된 코폴리에스테르는 또한 중량평균 분자량("M_w")이 약 20,000 내지 약 125,000g/몰, 일부 실시 태양에서 약 30,000 내지 약 110,000g/몰, 일부 실시 태양에서 약 40,000 내지 약 90,000g/몰일 수 있다.

개질된 지방족-방향족 코폴리에스테르는, 더 낮은 분자량을 갖는 것 이외에, 또한 출발 폴리에스테르보다 더 낮은 겉보기 점도 및 더 높은 용융유동 지수를 가질 수 있다. 겉보기 점도는, 예를 들어 출발 코폴리에스테르 점도 대 개질된 코폴리에스테르 점도의 비가 약 1.1 이상, 일부 실시 태양에서 약 2 이상, 일부 실시 태양에서 약 10 내지 약 40이도록 감소될 수 있다. 마찬가지로, 용융유동 지수는 개질된 코폴리에스테르 용융유동 지수 대 출발 코폴리에스테르 용융유동 지수의 비가 약 1.5 이상, 일부 실시 태양에서 약 3 이상, 일부 실시 태양에서 약 10 이상, 일부 실시 태양에서 약 20 내지 약 200이도록 증가될 수 있다. 하나의 특정 실시 태양에서, 개질된 코폴리에스테르는 170℃의 온도 및 1000초^-1의 전단율에서 결정하였을 때, 겉보기 점도가 약 10 내지 약 500파스칼·초(㎩·s), 일부 실시 태양에서 약 20 내지 약 400㎩·s, 일부 실시 태양에서 약 30 내지 약 250㎩·s일 수 있다. 개질된 코폴리에스테르의 용융유동 지수(190℃, 2.16㎏)는 약 5 내지 약 200g/10분, 일부 실시 태양에서 약 10 내지 약 100g/10분, 일부 실시 태양에서 약 15 내지 약 50g/10분일 수 있다. 물론, 가알콜분해 반응에 의해 분자량, 겉보기 점도, 및/또는 용융유동 지수가 변하는 정도는 소기의 용도에 따라 변할 수 있다.

개질된 코폴리에스테르는 특정 특성이 출발 중합체와 상이하지만, 그럼에도 불구하고 출발 중합체의 다른 특성을 보유하여 중합체의 가요성 및 가공성을 증진시킬 수 있다. 예를 들어, 열적 특징(예컨대, T_g, T_m 및 융해 잠열)은 전형적으로 출발 중합체와 거의 동일하게, 예를 들어 상기 나타낸 범위 내로 남는다. 또한, 실제 분자량은 다를 수 있더라도, 개질된 코폴리에스테르의 다분산도는 출발 중합체와 거의 동일하게, 예를 들어 약 1.0 내지 약 3.0, 일부 실시 태양에서 약 1.1 내지 약 2.0, 일부 실시 태양에서 약 1.2 내지 약 1.8의 범위 내로 남을 수 있다.

전형적으로, 개질된 지방족-방향족 코폴리에스테르는 제2 성분의 주성분을 구성한다. 즉, 개질된 코폴리에스테르는 제2 성분의 약 90중량% 이상, 일부 실시 태양에서 약 92중량% 이상, 일부 실시 태양에서 약 95 중량% 이상을 구성할 수 있다. 그러한 실시 태양에서, 제2 성분의 특성 (예를 들어, 융점)이 사용된 개질 코폴리에스테르의 특성과 실질적으로 동일할 것이다.

C. 촉매

촉매는 가알콜분해 반응의 개질을 촉진하기 위하여 사용될 수 있다. 촉매의 농도는 분자량이 변하는 정도에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 더 높은 촉매 농도는 일반적으로 분자량에 더 상당한 감소를 일으킨다. 물론, 너무 높은 촉매 농도는 또한 생성된 중합체의 물리적 특징에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 대부분의 실시 태양에서, 촉매(들)는 출발 지방족-방향족 코폴리에스테르의 중량을 기준으로, 약 50 내지 약 2000백만부당 부("ppm"), 일부 실시 태양에서 약 100 내지 약 1000ppm, 일부 실시 태양에서 약 200 내지 약 1000ppm의 양으로 사용된다.

바람직한 반응을 이행하기 위하여 임의의 공지된 촉매가 본 발명에 사용될 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 예를 들어 IVB족 금속 및/또는 IVA족 금속을 기본으로 하는 것(예컨대, 알콕사이드 또는 염)과 같은 전이금속 촉매가 사용될 수 있다. 티타늄계, 지르코늄계 및/또는 주석계 금속 촉매가 특히 바람직하고, 그 예로는 티타늄 부톡사이드, 티타늄 테트라부톡사이드, 티타늄 프로폭사이드, 티타늄 이소프로폭사이드, 티타늄 페녹사이드, 지르코늄 부톡사이드, 디부틸주석 옥사이드, 디부틸주석 디아세테이트, 주석 페녹사이드, 주석 옥틸레이트, 주석 스테아레이트, 디부틸주석 디옥토에이트, 디부틸주석 디올레일말리에이트, 디부틸주석 디부틸말리에이트, 디부틸주석 디라우레이트, 1,1,3,3-테트라부틸-1,3-디라우릴옥시카르보닐디스탄옥산, 디부틸주석디아세테이트, 디부틸주석 디아세틸아세토네이트, 디부틸주석 비스(o-페닐페녹사이드), 디부틸주석 비스(트리에톡시실리케이트), 디부틸주석 디스테아레이트, 디부틸주석 비스(이소노닐-3-메르캅토프로피오네이트), 디부틸주석 비스(이소옥틸 티오글리콜레이트), 디옥틸주석 옥사이드, 디옥틸주석 디라우레이트, 디옥틸주석 디아세테이트 및 디옥틸주석 디베르사테이트가 있을 수 있다.

D. 공용매

가알콜분해 반응은 전형적으로 알콜 반응물이 아닌 용매의 부재 하에 수행된다. 그럼에도 불구하고, 공용매는 본 발명의 일부 실시 태양에서 사용될 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 예를 들어 공용매는 반응물 알콜 내의 촉매의 분산을 촉진할 수 있다. 적합한 공용매의 예로는 에테르류(예: 디에틸 에테르, 아니졸, 테트라히드로푸란, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디옥산 등); 알콜류(예: 메탄올, 에탄올, n-부탄올, 벤질 알콜, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 등); 페놀류(예: 페놀 등); 카르복실산류(예: 포름산, 아세트산, 프로피온산, 톨루산 등); 에스테르류(예: 메틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 벤질 벤조에이트 등); 방향족 탄화수소류(예: 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 테트랄린 등); 지방족 탄화수소류(예: n-헥산, n-옥탄, 시클로헥산 등); 할로겐화 탄화수소류(예: 디클로로메탄, 트리클로로에탄, 클로로벤젠 등); 니트로 화합물류(예: 니트로메탄, 니트로벤젠 등); 카르바미드류(예: N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등); 우레아류(예: N,N-디메틸이미다졸리디논 등); 술폰류(예: 디메틸 술폰 등); 술폭사이드류(예: 디메틸 술폭사이드 등); 락톤류(예: 부티로락톤, 카프로락톤 등); 탄산 에스테르류(예: 디메틸 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트 등) 등이 있을 수 있다.

공용매(들)는 사용되는 경우, 반응성 조성물의 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 약 20중량％, 일부 실시 태양에서 약 0.8중량% 내지 약 10중량％, 일부 실시 태양에서 약 1중량% 내지 약 5중량％의 양으로 사용될 수 있다. 그러나, 공용매는 필요하지 않음을 이해하여야 한다. 사실, 본 발명의 일부 실시 태양에서, 반응성 조성물은 임의의 공용매를 실질적으로 거의 함유하지 않는다(예컨대, 반응성 조성물의 약 0.5중량％ 미만).

E. 기타 성분

기타 성분은 물론 다양한 이유로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시 태양에 습윤제를 사용하여 친수성을 개선시킬 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 습윤제는 일반적으로 지방족-방향족 코폴리에스테르와 상용성이다. 적합한 습윤제의 예로는 계면활성제, 예를 들어 유니톡스(UNITHOX)® 480 및 유니톡스® 750 에톡실화 알콜, 또는 유니시드(UNICID™) 산 아미드 에톡실레이트가 있을 수 있고, 이들은 모두 미국 오클라호마주 툴사 소재의 페트롤라이트 코포레이션(Petrolite Corporation)으로부터 입수가능하다. 다른 적합한 습윤제는 본원에 모든 목적으로 전체로써 참조로 인용된, 싸이(Tsai) 등에게 허여된 미국 특허 제6,177,193호에 기술되어 있다. 사용될 수 있는 또 다른 물질의 비제한적인 예로는 용융 안정제, 가공 안정제, 열 안정제, 광 안정제, 산화방지제, 안료, 계면활성제, 왁스, 유동촉진제, 가소화제, 미립자, 및 가공성을 증진시키기 위하여 첨가되는 다른 물질이 있다. 이러한 추가의 성분은 사용되는 경우, 각각 전형적으로 지방족-방향족 코폴리에스테르 출발 중합체의 중량을 기준으로, 약 5중량％ 미만, 일부 실시 태양에서 약 1중량％ 미만, 일부 실시 태양에서 약 0.5중량％ 미만의 양으로 존재한다.

IV. 반응 기법

다양한 공지의 기법을 사용하여 가알콜분해 반응을 수행할 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 예를 들어 반응은 추가의 용매 및/또는 용매 제거 공정에 대한 필요를 최소화하기 위하여 출발 중합체가 용융 상인 동안("용융 배합") 수행된다. 원료(예컨대, 생분해성 중합체, 알콜, 촉매 등)는 따로따로 또는 함께 (예컨대, 용액으로) 공급될 수 있다. 원료는 마찬가지로 물질을 분산 배합시키는 용융 배합기에 동시에 또는 순서대로 공급될 수 있다. 배치식 및/또는 연속식 용융 배합 기법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 혼합기/혼련기, 밴버리(Banbury) 혼합기, 패럴(Farrel) 연속 혼합기, 단축 압출기, 이축 압출기, 롤 밀(roll mill) 등을 사용하여 물질을 배합할 수 있다. 하나의 특히 적합한 용융 배합 장치는 동시회전성 이축 압출기이다(예컨대, 미국 뉴저지주 람세이 소재의 베르너 앤 플라이더러 코포레이션(Werner & Pfleiderer Corporation)으로부터 입수가능한 ZSK-30 이축 압출기). 이러한 압출기는 공급구 및 배출구를 포함할 수 있고, 가알콜분해를 촉진하는 고강도 분배성 및 분산성 혼합을 제공한다. 원료 (예를 들어, 중합체, 알콜, 촉매 등)은 호퍼로부터 압출기로 공급될 수 있다. 원료는 임의의 통상적 방법을 사용하여 및 임의의 상태로 호퍼에 제공될 수 있다. 예를 들어, 알콜은 증기 또는 액체로써 공급될 수 있다. 이와는 다르게, 지방족-방향족 코폴리에스테르가 호퍼에 공급되고, 호퍼로부터 압출기의 다운스트림의 코폴리에스테르 용융물로 알콜 및 임의의 촉매 (따로 따로 또는 함께)가 주입될 수 있다.

선택된 특정 용융 배합 기법과는 상관없이, 원료는 고 전단/압력 및 열 하에 배합되어 가알콜분해 반응을 개시하기 위한 충분한 혼합을 보장한다. 예를 들어, 용융 배합은 약 50℃ 내지 약 300℃, 일부 실시 태양에서 약 70℃ 내지 약 250℃, 일부 실시 태양에서 약 90℃ 내지 약 220℃에서 일어날 수 있다. 마찬가지로, 용융 배합 동안의 겉보기 전단율은 약 100초^-1 내지 약 10,000초^-1, 일부 실시 태양에서 약 500초^-1 내지 약 5000초^-1, 일부 실시 태양에서 약 800초^-1 내지 약 1200초^-1의 범위일 수 있다. 겉보기 전단율은

이고, 이때 Q는 중합체 용융물의 체적 유량("㎥/s")이고, R은 용융된 중합체가 유동하는 모세관(예컨대, 압출기 다이)의 반경("m")이다.

V. 실질적으로 연속인 필라멘트

임의의 다양한 공지된 기술이 본 발명에 따른 실질적으로 연속인 필라멘트를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 개질된 지방족-방향족 코폴리에스테르가 처음에 형성될 수 있고, 그 후 필라멘트 형성 라인에서 압출기 (예를 들어, 방사 라인의 압출기 (12))로 공급될 수 있다. 이와는 다르게, 개질된 지방족-방향족 코폴리머가 필라멘트로 직접 형성될 수 있다. 도 1을 참고로 하여, 예를 들어, 본 발명에 따른 실질적으로 연속인 필라멘트를 형성하기 위한 공정 (10)의 한 실시 태양을 보여준다. 도시된 것과 같이, 이 실시 태양의 공정 (10)은 이성분의 연속적인 필라멘트 웹을 생산하기 위해 배열되지만, 다른 실시태양이 본 발명에 의해 고찰된다는 것을 이해하여야 한다. 공정 (10)은 제1 성분 A (예를 들어, 고융점 중합체 성분) 및 제2 성분 B (예를 들어, 저융점 중합체 성분)을 따로따로 압출하기 위해 한 쌍의 압출기 (12a) 및 (12b)를 사용한다. 성분 A 및 B의 상대적인 양은 일반적으로 원하는 성질에 기초하여 변할 수 있다. 예를 들어, 제1 성분 A는 보통 다성분 필라멘트의 약 5중량% 내지 약 95중량%, 일부 실시 태양에서 약 10중량% 내지 약 90중량%, 일부 실시태양에서 약 15중량% 내지 약 85중량%를 구성한다. 마찬가지로, 제2 성분 B는 보통 다성분 필라멘트의 약 5중량% 내지 약 95중량%, 일부 실시 태양에서 약 10중량% 내지 약 90중량%, 일부 실시 태양에서 약 15중량% 내지 약 85중량%를 구성한다.

제1 성분 A는 제1 호퍼 (14a)로부터 각각의 압출기 (12a)로 공급되고, 제2 성분 B는 제2 호퍼 (14b)로부터 각각의 압출기 (12b)로 공급된다. 성분 A 및 B는 압출기 (12a) 및 (12b) ("공압출")로부터 각각의 중합체 도관 (16a) 및 (16b)를 통해 방사구 (18)로 공급된다. 다성분 필라멘트를 압출하기 위한 방사구는 당업자에게 공지되어 있다. 예를 들어, 방사구 (18)은 하나가 서로의 상부에 적층되는 복수의 플레이트를 갖고, 방사구 (18)을 통해 중합체 성분 A 및 B를 따로따로 인도하는 유동 경로를 만들도록 배열된 개구의 패턴을 갖는 방사팩을 함유하는 하우징을 포함할 수 있다. 방사구 (18)은 또한 하나 이상의 열로 배열된 개구를 갖는다. 개구는 중합체가 그를 통해 압출되는 경우, 필라멘트의 아래방향으로 압출된 커튼을 형성한다. 방사구 (18)은 시스/코어, 사이드-바이-사이드, 파이 또는 다른 배열을 형성하기 위해 배열될 수 있다.

공정 (10)은 또한 방사구 (18)로부터 연장된 필라멘트의 커튼 근처에 위치한 켄치 블로어 (20)을 사용할 수 있다. 켄치 공기 블로어 (20)으로부터의 공기는 방사구 (18)로부터 연장된 필라멘트를 켄칭한다. 켄치 공기는 도 1에 나타난 것과 같은 필라멘트 커튼의 한 면 또는 필라멘트 커튼의 양면으로부터 인도될 수 있다. 섬유 연신 유닛 또는 흡인기 (22)는 방사구 (18) 아래에 위치하고 켄치된 필라멘트를 받는다. 용융 방사 중합체에서 사용하기 위한 섬유 연신 유닛 또는 흡인기는 당업계에 공지되어 있다. 본 발명의 공정에서 사용하기 위한 적합한 섬유 연신 유닛은 본원에 모든 목적으로 전체로써 참조로 인용된 미국 특허 제3,802,817호 및 제3,423,255호에 나타난 유형의 선형 섬유 흡인기를 들 수 있다. 섬유 연신 유닛 (22)는 일반적으로 연신 수직 통로를 포함하고, 이를 통해 필라멘트가 통로의 측면으로 들어오는 공기를 흡인하고, 통로를 통해 아래 방향으로 유동함으로써 연신된다. 히터 또는 블로어 (24)는 흡인 공기를 섬유 연신 유닛 (22)에 공급한다. 흡인 공기는 섬유 연신 유닛 (22)를 통해 주변 공기 및 필라멘트를 연신한다. 그 후, 필라멘트를 성형 표면 (26) 위에 무작위로 침착 (임의로는 진공실의 도움으로)하고 그 후 임의의 공지된 기술로 생성된 웹을 접합함으로써 필라멘트는 점착성 웹 구조로 형성된다.

필라멘트 형성을 시작하기 위해, 호퍼 (14a) 및 (14b)가 처음에 각각의 성분 A 및 B로 채워진다. 성분 A 및 B는 용융되고 중합체 도관 (16a) 및 (16b) 및 방사구 (18)을 통해 각각의 압출기 (12a) 및 (12b)에 의해 압출된다. 본 발명에서 사용된 개질된 지방족-방향족 코폴리에스테르의 상대적으로 낮은 겉보기 점도 때문에, 더 낮은 압출 온도가 사용될 수 있다. 예를 들어, 성분 B에 대한 압출기 (12b)는 약 120℃ 내지 약 200℃, 일부 실시 태양에서 약 145℃ 내지 약 195℃에서 작동되는 하나 또는 다수의 구역을 사용할 수 있다. 마찬가지로, 성분 A에 대한 압출기 (12a)는 약 160℃ 내지 약 250℃, 일부 실시 태양에서 약 190℃ 내지 약 225℃에서 작동되는 하나 또는 다수의 구역을 사용할 수 있다. 전형적인 전단율은 약 100 초^-1 내지 약 10,000 초^-1, 일부 실시 태양에서 약 500 초^-1 내지 약 5000 초^-1, 일부 실시 태양에서 약 800 초^-1 내지 약 1200 초^-1이다.

압출된 필라멘트가 방사구 (18) 아래에 연장될 때, 켄치 블로어 (20)으로부터의 공기 스트림은 적어도 부분적으로 필라멘트를 켄칭한다. 그러한 공정은 상대적으로 적은 시간 프레임 (초)에 걸쳐 일반적으로 압출된 중합체의 온도를 약 100℃ 이상 감소시킨다. 이는 일반적으로 냉각시 필요한 온도변화를 바람직하게는 150℃ 미만, 일부 경우에는 100℃ 미만으로 낮출 것이다. 본 발명에서 상대적으로 낮은 압출기 온도를 사용하는 능력은 또한 더 낮은 켄칭 온도의 사용을 가능하게 한다. 예를 들어, 켄치 블로어 (20)은 약 20℃ 내지 약 100℃, 일부 실시 태양에서 약 25℃ 내지 약 60℃에서 작동되는 하나 또는 다수의 구역을 사용할 수 있다. 켄칭 후, 필라멘트는 공기와 같은 기체의 유동에 의해 히터 또는 블로어 (24)로부터 섬유 연신 유닛을 통해 섬유 연신 유닛 (22)의 수직 통로로 연신된다. 기체의 유동은 필라멘트가 연신되거나 가늘어지게 하여 필라멘트를 형성하는 중합체의 분자 배향도 또는 결정화도를 증가시킨다. 필라멘트는 섬유 연신 유닛 (22)의 출구를 통해 유공형 표면 (26) 위에 침착된다. 본 발명의 필라멘트의 높은 강도 때문에, 높은 연신비 (예를 들어, 압출기 (12a) 및 (12b)의 용융 펌프 속도에 의해 나누어진 유공형 표면 (26)의 선형 속도)가 본 발명에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 연신비는 약 200:1 내지 약 6000:1, 일부 실시 태양에서 약 500:1 내지 약 5000:1, 일부 실시 태양에서 약 1000:1 내지 약 4000:1일 수 있다.

필라멘트의 원하는 데니어는 원하는 용도에 따라 변할 수 있다. 전형적으로, 필라멘트는 약 6 미만, 일부 실시 태양에서 약 3 미만, 일부 실시 태양에서 약 0.5 내지 약 3의 데니어/필라멘트를 갖도록 형성된다. 또한, 필라멘트는 일반적으로 약 100 미크론 이하, 일부 실시 태양에서 약 0.5 미크론 내지 약 50 미크론, 일부 실시 태양에서 약 4 미크론 내지 약 40 미크론의 평균 직경을 갖는다. 그러한 필라멘트를 생산하는 능력은 본 발명에서 낮은 겉보기 점도 및 높은 용융 유동 지수의 바람직한 조합을 갖는 개질된 코폴리에스테르의 사용을 통해 촉진될 수 있다.

필요하다면, 순환 유공형 성형 표면 (26)이 섬유 연신 유닛 (22)아래에 위치하고 출구로부터 필라멘트를 받을 수 있다. 성형 표면 (26)은 가이드 롤러 (28) 주위를 이동한다. 진공실 (30)은 성형 표면 (26) 아래에 위치하여 성형 표면 (26)에 대하여 필라멘트를 연신하고, 비접합 부직웹을 통합한다. 그 후 웹은 압축 롤러 (32)로 압축될 수 있다. 일단 부직 웹이 형성되면, 임의의 통상적인 기법을 사용하여, 예를 들어 접착제에 의해 또는 자생적으로(예컨대, 외부 접착제의 적용 없이 필라멘트의 융합 및/또는 자가접착) 부직 웹을 접합할 수 있다. 자생 접합은, 예를 들어 필라멘트가 반융해 또는 점착성 상태인 동안 필라멘트의 접촉에 의해 달성될 수 있거나, 또는 단순히 점착성 수지 및/또는 용매와 필라멘트의 형성에 사용되는 지방족 폴리에스테르(들)를 배합함으로써 달성될 수 있다. 적합한 자생 접합 기법으로는 초음파 접합, 열접합, 통기 접합 등이 있을 수 있다.

도 1에서, 예를 들어 웹은 롤 (42) 위에 권취되기 전에 한 쌍의 롤 (34) 사이에 형성된 닙을 통해 통과한다. 롤 (34)의 하나 또는 둘 다는 가열되어 필라멘트를 용융-융합 및/또는 단속적으로 상승된 접합 지점을 함유하여 단속적 접합 패턴을 제공할 수 있다. 상승된 지점의 패턴은 일반적으로 부직 웹의 총 접합면적이 약 50％ 미만 (통상의 광학 현미경 방법에 의해 결정됨), 일부 실시 태양에서 약 30％ 미만이도록 선택될 수 있다. 마찬가지로, 접합 밀도는 또한 전형적으로 약 100핀접합/인치²보다 크고, 일부 실시 태양에서 약 250 내지 약 500핀접합/인치²이다. 총 접합면적과 접합 밀도의 이러한 조합은 매끄러운 앤빌 롤에 완전히 접촉할 때 약 30％ 미만의 총 접합 표면적을 제공하는, 약 100핀접합/인치²보다 많은 핀접합을 갖는 핀접합 패턴의 웹을 접합함으로써 달성할 수 있다. 일부 실시 태양에서, 매끄러운 앤빌 롤에 접촉할 때 접합 패턴은 핀접합 밀도가 약 250 내지 약 350핀접합/인치²이고 총 접합 표면적이 약 10％ 내지 약 25％일 수 있다. 접합 패턴의 예로는, 본원에 모든 목적으로 전체로서 참조로 인용된 한센(Hansen) 등에게 허여된 미국 특허 제3,855,046호, 레비(Levy) 등에게 허여된 미국 특허 제5,620,779호, 헤인스(Haynes) 등에게 허여된 미국 특허 제5,962,112호, 사요비츠(Sayovitz) 등에게 허여된 미국 특허 제6,093,665호, 로마노(Romano) 등에게 허여된 미국 의장특허 제428,267호 및 브라운(Brown)에게 허여된 미국 의장특허 제390,708호에 기술된 것이 있다.

다성분 필라멘트를 형성하는데 사용되는 성분의 특정한 유동학적 및 열적 특성으로 인하여, 웹 접합 조건 (예를 들어, 온도 및 닙 압력)은 실질적으로 높은 융점의 폴리에스테르를 용융시키지 않고, 낮은 융점의 개질된 코폴리에스테르를 용융 및 유동시키기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 접합 온도(예컨대, 롤러 (34)의 온도)는 약 50℃ 내지 약 160℃, 일부 실시 태양에서 약 80℃ 내지 약 160℃, 일부 실시 태양에서 약 100℃ 내지 140℃일 수 있다. 마찬가지로, 닙 압력은 약 5 내지 약 150파운드/인치², 일부 실시 태양에서 약 10 내지 약 100파운드/인치², 일부 실시 태양에서 약 30 내지 약 60파운드/인치²일 수 있다.

이러한 방식으로 접합하는 경우, 저융점 개질된 코폴리에스테르가 실질적으로 고융점 중합체를 둘러싸고 있는 압축된 영역 내에 매트릭스를 형성할 수 있다. 그러나, 고융점 중합체가 실질적으로 용융되기 때문에, 이것은 실질적으로 섬유상 형태를 유지한다. 필라멘트가 무작위 방식으로 침착되기 때문에, 고융점 중합체는 또한 일반적으로 둘 이상의 방향으로 압축된 영역 내에서 배향된다. 한 중합체는 예를 들어, 압축된 영역 내에서 다른 중합체에 상대적으로 약 60˚ 내지 약 120˚, 일부 경우에는 약 90˚로 배향된다. 이러한 방식으로, 고융점 중합체는 생성된 웹에 향상된 강도 및 강인성을 부여할 수 있다. 예를 들어, 부직웹은 상대적으로 높은 "피크 로드" (그램-힘/인치의 단위로 나타내어지는 파단에 이르는 최대 하중을 의미함)를 나타낼 수 있다. 웹의 MD 피크 로드는 예를 들어, 약 3000 그램-힘/인치 ("g_f/in") 이상, 일부 실시 태양에서 약 3500 g_f/in 이상, 일부 실시 태양에서 약 4000 g_f/in 이상일 수 있다. CD 피크 로드는 예를 들어, 약 1200 그램-힘/인치 ("g_f/in") 이상, 일부 실시 태양에서 약 1500 g_f/in 이상, 일부 실시 태양에서 약 2500 g_f/in 이상일 수 있다.

웹의 전체 강도에 공헌하는 것에 더하여, 선택된 접합 조건은 또한 웹의 기계적 성질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 그의 섬유 형태를 압축된 영역 내에서 유지하더라도, 고융점 중합체는 보통 파쇄라기 보다는 변형이 가해질 때 압축된 영역으로부터 방출 또는 분리될 것이다. 변형 하의 방출에 의해, 웹이 실질적인 신장을 나타낸 후라도, 중합체는 하중 지지 부재로서 계속 기능할 수 있다. 이와 관련하여, 부직웹은 향상된 "피크 신장" 특성 즉, 그의 피크 로드에서의 웹의 퍼센트 신장을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 부직웹은 기계 방향 ("MD") 피크 신장을 약 10% 이상, 일부 실시 태양에서 약 20% 이상, 일부 실시 태양에서 약 35% 이상 나타낼 수 있다. 부직웹은 또한 교차 기계 방향 ("CD") 피크 신장을 약 35% 이상, 일부 실시 태양에서 약 45%이상, 일부 실시 태양에서 약 50% 이상 나타낼 수 있다. 물론, 우수한 기계적 성질을 갖는 것에 더하여, 부직웹은 또한 부드럽고, 드레이프 가능하고 (drapable), 촉각적이다. 또한, 부직웹은 우수한 수분 흡수 특성을 가져, 이는 흡수 물품에 사용되는 그의 능력을 촉진시킨다.

본 발명의 필라멘트는 부직 웹의 전체 섬유상 성분을 구성하거나 또는 다른 유형의 섬유(예컨대, 스테이플 섬유, 연속적 필라멘트 등)와 배합될 수 있다. 다른 유형의 섬유와 배합되는 경우, 일반적으로 본 발명의 필라멘트는 부직 웹에 사용되는 섬유의 총량의 약 20중량% 내지 약 95중량％, 일부 실시 태양에서 약 30중량% 내지 약 90중량％, 일부 실시 태양에서 약 40중량% 내지 약 80중량％를 구성한다. 예를 들어, 추가의 1성분 및/또는 다성분 합성 섬유를 부직 웹에 사용할 수 있다. 합성 섬유를 형성하는데 사용될 수 있는 몇몇 적합한 중합체의 비제한적인 예로는 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등); 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르(예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등); 폴리 비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지(예컨대, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등); 폴리아미드(예컨대, 나일론); 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알콜; 폴리우레탄; 폴리락트산 등일 수 있다. 경우에 따라, 생분해성 중합체, 예를 들어 폴리(글리콜산)(PGA), 폴리(락트산)(PLA), 폴리(β-말산)(PMLA), 폴리(ε-카프로락톤)(PCL), 폴리(ρ-디옥사논)(PDS), 폴리(부틸렌 숙시네이트)(PBS), 및 폴리(3-히드록시부티레이트)(PHB)가 또한 사용될 수 있다. 공지의 합성 섬유의 일부 예로는, 미국 노쓰 캐롤라이나주 샬롯데 소재의 코사 인코포레이티드(KoSa Inc.)로부터 T-255 및 T-256(이들은 둘다 폴리올레핀 시스를 사용함), 또는 T-254(낮은 용융 코폴리에스테르 시스를 가짐)이라는 명칭으로 입수가능한 시스-코어 이성분 섬유가 있다. 사용될 수 있는 또 다른 공지의 이성분 섬유로는 일본 모리야마 소재의 치소 코포레이션(Chisso Corporation) 또는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 화이버비젼스 엘엘씨(Fibervisions LLC)로부터 입수가능한 것이 있다. 합성 또는 천연 셀룰로즈 중합체도 또한 사용될 수 있고, 그의 비제한적인 예는 셀롤로즈 에스테르; 셀룰로즈 에테르; 셀룰로즈 니트레이트; 셀룰로즈 아세테이트; 셀룰로즈 아세테이트 부티레이트; 에틸 셀룰로즈; 재생 셀룰로즈(예: 비스코스, 레이온 등)이다.

본 발명의 필라멘트는 또한 펄프 섬유, 예를 들어 높은 평균 섬유길이의 펄프, 낮은 평균 섬유길이의 펄프, 또는 이들의 혼합물과 배합될 수 있다. 적합한 높은 평균 길이의 플러프 펄프 섬유의 일례는 연재 크라프트(kraft) 펄프 섬유를 포함한다. 연재 크라프트 펄프 섬유는 침엽수로부터 유도되고, 미국 삼나무, 미국 측백나무, 헴락(hemlock), 미송, 참전나무, 소나무(예컨대, 남부 소나무), 가문비나무(예컨대, 북미산 가문비나무), 이들의 조합 등을 포함한 북부, 서부 및 남부 연재 종과 같은(비제한적임) 펄프 섬유를 포함한다. 북부 연재 크라프트 펄프 섬유가 본 발명에 사용될 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 상업적으로 입수가능한 남부 연재 크라프트 펄프 섬유의 예로는 미국 워싱턴주 페더럴 웨이에 사업장이 있는 베이어하오이저 캄파니(Weyerhaeuser Company)로부터 상표명 "NB-416"으로 입수가능한 것이 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 다른 펄프는 미국 사우쓰 캐롤라이나주 그린빌에 사업장이 있는 보워터 코포레이션(Bowater Corp.)으로부터 상표명 쿠스업소브 에스(CoosAbsorb S) 펄프로 입수가능한, 주로 연재 섬유를 함유하는 표백된 황화물 목재 펄프이다. 낮은 평균 길이의 섬유도 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 적합한 낮은 평균 길이 펄프 섬유의 일례는 경재 크라프트 펄프 섬유이다. 경재 크라프트 펄프 섬유는 낙엽수로부터 유도되고, 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 미루나무 등과 같은(비제한적임) 펄프 섬유를 포함한다. 유칼립투스 크라프트 펄프 섬유는 특히 부드러움을 증가시키고, 명도를 증진시키고, 불투명도를 증가시키고, 시이트의 기공 구조를 흡상 능력이 증가되도록 변화시키는데 바람직할 수 있다.

하나 이상의 층이 본 발명의 개질된 다성분 필라멘트로부터 형성되는 부직 적층물이 또한 형성될 수 있다. 하나의 실시 태양에서, 예를 들어 부직 적층물은 두 스펀본드 층 사이에 위치하는 용융취입 층을 함유하여 스펀본드/용융취입/스펀본드("SMS") 적층물을 형성한다. 경우에 따라, 하나 이상의 스펀본드 층은 본 발명의 필라멘트로부터 형성될 수 있다. 용융취입 층은 개질된 코폴리에스테르, 다른 생분해성 중합체(들), 및/또는 임의의 다른 중합체(예컨대, 폴리올레핀)로부터 형성될 수 있다. SMS 적층물을 형성하기 위한 다양한 기법은 본원에 모든 목적으로 전체로서 참조로 인용된, 브록(Brock) 등에게 허여된 미국 특허 제4,041,203호; 티몬스(Timmons) 등에게 허여된 미국 특허 제5,213,881호; 티몬스 등에게 허여된 미국 특허 제5,464,688호; 보른슬라에거(Bornslaeger)에게 허여된 미국 특허 제4,374,888호; 콜리어(Collier) 등에게 허여된 미국 특허 제5,169,706호; 및 브록 등에게 허여된 미국 특허 제4,766,029호, 및 피팅(Fitting) 등이 출원한 미국 특허출원 공개공보 제2004/0002273호에 기술되어 있다. 물론, 부직 적층물은 다른 형태를 가질 수 있고, 임의의 바람직한 수의 용융취입 및 스펀본드 층을 가질 수 있다(예를 들어, 스펀본드/용융취입/용융취입/스펀본드 적층물("SMMS"), 스펀본드/용융취입 적층물("SM") 등). 부직 적층물의 기본 중량을 바람직한 용도에 맞게 변형시킬 수 있지만, 이는 일반적으로 약 10 내지 약 300g/㎡("gsm"), 일부 실시 태양에서 약 25 내지 약 200gsm, 일부 실시 태양에서 약 40 내지 약 150gsm이다.

경우에 따라, 부직 웹 또는 적층물에 바람직한 특징을 부여하기 위한 다양한 처리가 적용될 수 있다. 예를 들어, 웹은 액체-반발성 첨가제, 대전방지제, 계면활성제, 착색제, 흐림방지제, 플루오로화합물 혈액 또는 알콜 반발제, 윤활제 및/또는 항균제로 처리될 수 있다. 또한, 웹은 정전기 전하를 부여하여 여과 효율을 개선시키는 일렉트릿(electret) 처리에 적용시킬 수 있다. 전하는 중합체의 표면에 또는 그 근처에 잡힌 양전하 또는 음전하의 층, 또는 대부분의 중합체에 저장된 전하구름을 포함할 수 있다. 전하는 또한 분자의 쌍극자의 정렬에 고정된 분극화 전하를 포함할 수 있다. 직물을 일렉트릿 처리에 적용하기 위한 기법은 당업자에게 널리 공지되어 있다. 이러한 기법의 비제한적인 예로는 열, 액체-접촉, 전자 빔 및 코로나 방전 기법이 있다. 하나의 특정 실시 태양에서, 일렉트릿 처리는 코로나 방전 기법인데, 이는 적층물을 반대 극성을 갖는 한쌍의 전계에 적용시킴을 포함한다. 일렉트릿 물질을 형성하기 위한 다른 방법은 본원에 모든 목적으로 전체로서 참조로 인용된, 쿠빅(Kubik) 등에게 허여된 미국 특허 제4,215,682호; 와드스워쓰(Wadsworth)에게 허여된 미국 특허 제4,375,718호; 나카오(Nakao)에게 허여된 미국 특허 제4,592,815호; 앤도(Ando)에게 허여된 미국 특허 제4,874,659호; 싸이 등에게 허여된 미국 특허 제5,401,446호; 리더(Reader) 등에게 허여된 미국 특허 제5,883,026호; 루소(Rousseau) 등에게 허여된 미국 특허 제5,908,598호; 나이트(Knight) 등에게 허여된 미국 특허 제6,365,088호에 기술되어 있다.

부직 웹 또는 적층물은 광범위한 용도에 사용될 수 있다. 예를 들어, 웹은 "의료 제품", 예를 들어 가운, 수술용 천, 얼굴 가리개, 머리 덮개, 수술용 모자, 구두 덮개, 멸균 랩(wrap), 가온 담요, 가열 패드 등에 도입될 수 있다. 물론, 부직 웹은 또한 다양한 다른 제품에 사용될 수 있다. 예를 들어, 부직 웹은 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있는 "흡수용품"에 도입될 수 있다. 일부 흡수용품의 비제한적인 예로는 개인 관리 흡수용품(예: 기저귀, 배변훈련용 팬티, 흡수성 팬티, 요실금자용품, 여성용 위생 제품(예컨대, 생리대), 수영복, 유아용 와이프(wipe), 미트 와이프(mitt wipe) 등); 의료용 흡수용품(예: 가먼트, 천공 물질, 언더패드, 침대패드, 붕대, 흡수성 천 및 의료용 와이프); 외식 산업 와이퍼(wiper); 천 제품; 파우치(pouch) 등이 있다. 이러한 용품을 형성하기에 적합한 물질 및 방법은 당업자에게 널리 알려져 있다. 흡수용품은, 예를 들어 전형적으로 실질적으로 액체-불투과성인 층(예컨대, 외부 커버), 액체-투과성 층(예컨대, 신체측 라이너, 서지(surge)층 등), 및 흡수성 코어를 포함한다. 하나의 실시 태양에서, 예를 들어 본 발명에 따라 형성된 부직 웹을 사용하여 흡수 제품의 외부 커버를 형성할 수 있다. 경우에 따라, 부직웹은 증기-투과성이거나 증기-불투과성인 액체-불투과성 필름에 적층될 수 있다.

본 발명은 하기 실시예를 참조로 하면 더 잘 이해될 수 있다.

시험 방법

분자량:

중합체의 분자량 분포는 겔 투과 크로마토그래피("GPC")에 의해 결정되었다. 처음에 샘플을 클로로포름 내 샘플 중합체 0.5％wt/v 용액을 40밀리리터의 유리 바이알에 첨가하여 제조하였다. 예를 들어, 중합체 0.05±0.0005그램을 클로로포름 10밀리리터에 첨가하였다. 제조된 샘플을 회전 진탕기에 놓고 밤새 교반하였다. 용해된 샘플을 0.45㎛ PTFE 막을 통해 여과하고 하기의 조건을 사용하여 분석하였다:

칼럼: 스티라겔(Styragel) HR 1,2,3,4 & 5E(연속하여 5개), 41℃

용매/용출액: 클로로포름, 1.0밀리리터/분

HPLC: 워터스(Waters) 600E 구배 펌프 및 콘트롤러, 워터스 717 오토 샘플러(auto sampler)

검출기: 워터스 2414 시차 굴절계(감도=30), 40℃, 스케일 팩터 20

샘플 농도: 중합체 "그대로" 0.5％

주입 체적: 50마이크로리터

보정 기준물질: 좁은 MW의 폴리스티렌, 30마이크로리터의 주입 체적.

수평균 분자량(MW_n), 중량평균 분자량(MW_w) 및 점도평균 분자량(MW_z)의 제1 모멘트(moment)가 얻어졌다.

겉보기 점도:

중합체 샘플의 유동학적 특성은 괴트페르트 리오그래프(Goettfert Rheograph) 2003 모세관 유량계를 윈리오(WinRHEO) 2.31판 분석 소프트웨어와 함께 사용하여 결정하였다. 구성은 2000바의 압력변환기 및 30/1:0/180의 원형 구멍 모세관 다이를 포함하였다. 샘플 부하는 샘플 첨가 및 람라드(ramrod)에 의한 충전을 번갈아 함으로써 이루어졌다. 2분의 용융 시간이 지난 후에, 시험 온도 (일반적으로 160 내지 220℃)에서 중합체를 완전히 용융시키는 시험을 각각 행하였다. 모세관 유량계는 여러 전단율 예컨대, 100, 200, 500, 1000, 2000 및 4000s^-1에서 겉보기 점도 (㎩·s)를 결정하였다. 겉보기 전단율 대 겉보기 점도의 생성된 유동성 곡선은 중합체가 압출 공정의 그 온도에서 어떻게 움직일 것인가를 나타낸다.

용융유동 지수:

용융유동 지수는 중합체가 전형적으로 190℃에서 10분 동안 2160g의 하중에 적용될 때 압출 유량계 오리피스(직경 0.0825인치)를 통해 강제되는 중합체의 중량(g)이다. 달리 나타내지 않는 한, 용융유동 지수는 ASTM 시험방법 D1238-E에 따라 측정되었다.

열적 특성:

융점 ("T_m"), 유리 전이 온도("T_g") 및 융해 잠열("ΔH_f")을 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 결정하였다. 시차 주사 열량계는 액체 질소 냉각 부속품 및 써멀 어낼리스트(THERMAL ANALYST) 2200 (8.10판) 분석 소프트웨어 프로그램이 갖추어져 있는(이들은 모두 미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재의 티 에이 인스트루먼츠 인코포레이티드(T. A. Instruments Inc.)로부터 입수가능함) 써멀 어낼리스트 2910 시차 주사 열량계였다. 샘플을 직접 다루지 않기 위하여, 집게 또는 다른 도구를 사용하였다. 샘플을 알루미늄 접시에 놓고 분석 저울에서 정확도 0.01밀리그램으로 칭량하였다. 뚜껑은 접시 위로 물질 샘플에 걸쳐 크림핑(crimping)하였다. 전형적으로, 수지 펠렛을 칭량 접시에 직접 위치시키고, 섬유를 절단하여 칭량 접시 위의 위치를 조절하고 뚜껑으로 덮었다.

시차 주사 열량계는 시차 주사 열량계의 조작 안내서에 기술된 바와 같이 인듐 금속 기준물질을 사용하여 보정하였고, 기저선 보정을 수행하였다. 물질 샘플을 시험을 위한 시차 주사 열량계의 시험 챔버에 위치시키고, 기준으로서 빈 접시를 사용한다. 모든 시험은 시험 챔버에서 55㎤/분의 질소(공업용)로 퍼징(purging)하면서 실행하였다. 수지 펠렛 샘플의 경우, 가열 및 냉각 프로그램은, 챔버를 -50℃로 평형화하는 것으로 시작하여, 10℃/분의 가열 속도로 200℃까지 가열하는 제1 가열 기간, 그 다음 200℃에서 3분 동안 샘플의 평형화, 그 다음 10℃/분의 냉각 속도로 -50℃까지 냉각시키는 제1 냉각 기간, 그 다음 -50℃에서 3분 동안 샘플의 평형화, 그 다음 10℃/분의 가열 속도로 200℃의 온도로 가열하는 제2 가열 기간으로 끝나는 2 주기 시험이었다. 섬유 샘플의 경우, 가열 및 냉각 프로그램은, 챔버를 -50℃로 평형화하는 것으로 시작하여, 10℃/분의 가열 속도로 200℃까지 가열하는 가열 기간, 그 다음 200℃에서 3분 동안 샘플의 평형화, 그 다음 10℃/분의 냉각 속도로 -50℃까지 냉각시키는 냉각 기간으로 끝나는 1 주기 시험이었다. 모든 시험은 시험 챔버에서 55㎤/분의 질소(공업용)로 퍼징하면서 실행하였다.

그 다음, 변곡의 유리 전이 온도, 흡열 및 발열 피크, 및 DSC 그래프에서 피크 아래의 면적을 식별하고 정량화하는 써멀 어낼리스트 2200 (8.10판) 분석 소프트웨어 프로그램을 사용하여 결과를 평가하였다. 유리전이온도는 기울기의 뚜렷한 변화가 일어난 그래프 선상의 영역으로서 식별되고, 융점은 자동 변곡 계산을 사용하여 결정하였다. DSC 그래프의 피크 아래의 면적을 샘플 g당 주울(J/g)로 결정하였다. 예를 들어, 수지 또는 섬유 샘플의 융해열(heat of fusion)은 흡열 피크의 면적을 적분함으로써 결정되었다. 면적의 값은 DSC 그래프 아래의 면적(예컨대, 흡열반응의 면적)을 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 J/g의 단위로 변환하여 결정하였다.

섬유 강인성 :

섬유를 중대하게 잡아당기지 않는 방식으로 개개의 섬유 시험편을 섬유 웹의 비결합 부분으로부터 조심스럽게 추출하였다. 이 섬유 시험편을 길이 38 밀리미터로 짧게 하고 (예를 들어, 가위로 절단), 검정 벨벳 천 위에 따로따로 놓았다. 10 내지 15개의 섬유 시험편을 이와 같은 방식으로 수집하였다. 그 후 섬유 시험편을 외부 치수가 51 밀리미터 × 51 밀리미터이고 내부 치수가 25 밀리미터 × 25 밀리미터인 직사각형 종이 프레임 위에 실질적으로 직선 상태로 장착하였다. 섬유 말단을 프레임의 측면에 접착 테이프로 조심스럽게 고정하여 각 섬유 시험편의 말단을 작동가능하게 프레임에 부착하였다. 그 후, 적절히 보정되고 40X 배율로 세팅된 통상의 실험실 현미경을 사용하여, 각 섬유 시험편을 그의 외부, 상대적으로 더 짧은, 교차-섬유 치수 (cross-fiber dimension)에 대해 측정하였다. 이 교차-섬유 치수는 개개의 섬유 시험편의 지름으로서 기록하였다. 프레임은, 섬유 시험편에 과다한 피해를 주지 않는 방식으로, 일정한 속도의 신장형 인장 시험기의 상부 및 하부 그립에 샘플 섬유 시험편의 말단을 장착하는데 도움이 되었다.

일정한 속도의 신장형 인장 시험기 및 적당한 하중계를 시험에 사용하였다. 시험값이 실물 크기 하중의 10-90% 범위 내에 속하도록 하중계를 선택하였다 (예를 들어, 10N). 인장 시험기 (즉, MTS 시너지(SYNERGY) 200) 및 하중계는 미국 미시간주 이든 프레이리 소재의 MTS 시스템 코포레이션(MTS Systems Corporation)으로부터 얻었다. 그 후, 섬유의 말단이 인장 시험기 그립에 의해 작동가능하게 고정되도록, 프레임 조립체 내의 섬유 시험편을 인장 시험기의 그립 사이에 장착하였다. 그 후, 인장 시험기가 시험력을 오로지 섬유에만 가하도록, 섬유 길이에 평행하게 연장되는 종이 프레임의 측면을 절단하거나 아니면 분리하였다. 그 후, 섬유를 12 인치/분의 그립 속도 및 당김 속도로 당김 시험하였다. 결과 데이터는 MTS 코포레이션의 테스트웍스 4 소프트웨어 프로그램을 사용하여 다음의 시험 셋팅으로 분석하였다.

강인성 값은 그램-힘/데니어로 표현하였다.

실시예 1

처음에 지방족-방향족 코폴리에스테르 수지를 BASF로부터 에코플렉스® F BX 7011이라는 이름으로 얻었다. 코폴리에스테르 수지는 반응물 용액과 용융 배합함으로써 개질하였다. 샘플 1 및 4의 경우(표 1 참조), 반응물 용액은 1,4-부탄디올 89중량％ 및 아세톤 11중량％를 함유하였다. 샘플 2, 3, 5 및 6의 경우(표 1 참조), 반응물 용액은 1,4-부탄디올 87중량％, 아세톤 11중량％, 및 디부틸주석 디아세테이트(촉매) 2중량％를 함유하였다. 이 용액은 써모 일렉트론 코포레이션(Thermo Electron Corporation)에 의해 제조된 동시회전성 이축 압출기(USALAB 프리즘(Prism) H16, 직경: 16㎜, L/D: 40/1)의 4번 배럴에 위치한 액체 주입구로 엘덱스(Eldex) 펌프에 의해 공급되었다. 수지는 제1 배럴에서 이축 압출기로 공급되었다. 축 길이는 25인치이었다. 압출기는 직경 3밀리미터의 하나의 다이 개구를 가졌다. 일단 압출된 수지가 형성되면, 압출된 수지는 송풍기-냉각되는 콘베이어 벨트(conveyor belt)에서 냉각되고 콘에어(Conair) 펠렛화기에 의해 펠렛으로 성형되었다. 반응성 압출 변수는 반응성 압출 공정동안 USALAB 프리즘 H16 압출기에서 모니터링되었다. 조건을 하기 표 1에 나타내었다.

개질되지 않은 에코플렉스® F BX 7011 및 샘플 1 내지 6(1,4-부탄디올로 개질됨)에 대하여 용융 유동성을 실험하였다. 측정은 170℃에서 30/1(길이/직경) ㎜/㎜ 다이로 괴트페르트 리오그래프(Goettfert Rheograph) 2003(미국 사우쓰 캐롤라이나주 락 힐 소재의 괴트페르트로부터 입수가능함)에서 수행하였다. 겉보기 용융점도는 겉보기 전단율 100, 200, 500, 1000, 2000 및 5000s^-1에서 결정하였다. 다양한 겉보기 전단율에서의 겉보기 용융점도를 플로팅(plotting)하고, 유동성 곡선을 도 2에 나타낸 바와 같이 작성하였다. 설명된 바와 같이, 대조용 샘플(개질되지 않은 에코플렉스® 수지)의 겉보기 점도는 샘플 1 내지 6의 겉보기 점도보다 훨씬 더 높았다. 샘플의 용융유동 지수도 또한 티니어스 올슨(Tinius Olsen) 압출 플라스토미터(plastometer)(170℃, 2.16㎏)로 결정하였다. 또한, 샘플을 기준물질로서 좁은 MW 분포의 폴리스티렌을 사용하는 GPC에 의한 분자량(MW) 분석에 적용하였다. 그 결과를 하기 표 2에 기술하였다.

나타낸 바와 같이, 개질된 수지(샘플 1 내지 6)의 용융유동 지수는 대조용 샘플보다 상당히 더 컸다. 또한, 중량평균 분자량(M_w) 및 수평균 분자량(M_n)은 조절되는 식으로 감소되었고, 이로써 용융유동 지수의 증가가 부탄디올에 의한 가알콜분해 때문이라는 것을 확인하였다. 생성된 개질된 지방족-방향족 코폴리에스테르는 히드록시부틸 말단 기를 가졌다.

실시예 2

1가 알콜에 의한 에코플렉스® F BX 7011의 개질을 1가 알콜의 예로서 1-부탄올, 2-프로판올 및 2-에톡시-에탄올을 가지고 증명하였다. 실험 구성은 실시예 1에 기술된 바와 같았다. 공정 조건을 하기 표 3에 나타내었다. 사용된 촉매는 디부틸주석 디아세테이트였다. 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 1가 알콜이 압출기에 공급됨에 따라 토르크가 감소하였다. 토르크는 1가 알콜 및 촉매가 모두 압출기에 공급될 때 더 감소하였다.

실시예 1에 기술된 바와 같이 각 샘플에 대하여 겉보기 점도 및 분자량을 결정하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

나타낸 바와 같이, 샘플 7 내지 12는 전단율의 전 범위에 걸쳐 대조용 샘플보다 낮은 겉보기 점도 및 분자량을 가졌다. 생성된 개질된 코폴리에스테르는 개질되지 않은 코폴리에스테르와는 조성적으로 상이한 알킬 말단 기를 가졌다.

실시예 3

실시예 1에 기술된 바와 같이 티타늄 프로폭사이드("Ti-P"), 티타늄 부톡사이드("Ti-B") 및 티타늄 이소프로폭사이드("Ti-IsoP") 촉매를 사용하여 1,4-부탄디올에 의한 에코플렉스® F BX 7011의 개질을 수행하였다. 반응성 압출 공정동안, 압출기의 토르크는 오직 1,4-부탄디올의 첨가로 적당히 감소하였고, 티타늄 촉매의 첨가로 더 감소하였다. 공정 조건을 하기 표 5에 나타내었다. 생성된 개질된 코폴리에스테르는 히드록시부틸 말단 기를 가졌다.

실시예 1에 기술된 바와 같이 각 샘플에 대하여 겉보기 점도 및 분자량을 결정하였다. 그 결과를 도 3 및 하기 표 6에 나타내었다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 샘플 16(티타늄 프로폭사이드 촉매)의 점도는 전단율의 전 범위에 걸쳐 샘플 14(촉매 없음)보다 상당히 더 낮았다. 또한, 샘플 13 내지 20의 분자량은 대조용 샘플보다 더 적었다.

실시예 4

지방족-방향족 코폴리에스테르 수지는 BASF로부터 에코플렉스® F BX 7011이라는 이름으로 구하였다. 1,4-부탄디올 87.5중량％, 에탄올 7.5중량％ 및 티타늄 프로폭사이드 5중량％를 함유한 반응물 용액을 제조하였다. 미국 뉴저지주 람세이 소재의 베르너 앤 플라이더러 코포레이션에 의해 제조된 동시회전성 이축 압출기(ZSK-30, 직경 30㎜)를 사용하였다. 축 길이는 1328㎜이었다. 압출기는 공급 호퍼로부터 다이까지 연속적으로 1 내지 14로 번호 매긴 14개의 배럴을 가졌다. 제1 배럴(#1)은 30파운드/시의 처리량으로 체적 공급기에 의해 에코플렉스® F BX 7011 수지를 공급받았다. 제5 배럴(#5)은 엘덱스 펌프에 연결된 가압 주입기에 의해 각각 0 내지 1중량％의 1,4-부탄디올 및 0 내지 700백만부당 부("ppm")의 티타늄 프로폭사이드의 최종 속도로 반응물 용액을 공급받았다. 축 속도는 150회전/분("rpm")이었다. 수지를 압출하는데 사용된 다이는 3㎜씩 떨어진 4개의 다이 개구(직경 6㎜)를 가졌다. 일단 압출된 수지가 형성되면, 압출된 수지는 송풍기-냉각되는 콘베이어 벨트에서 냉각되고 콘에어 펠렛화기에 의해 펠렛으로 성형되었다. 반응성 압출 변수는 반응성 압출 공정동안 모니터링되었다. 조건을 하기 표 7에 나타내었다.

나타낸 바와 같이, 부탄디올 1중량％만을 첨가한 경우(샘플 21)에는 대조용 샘플의 토르크를 거의 감소시키지 않았지만, 다이 압력은 300에서 130파운드/인치²("psi")로 강하하였다. 1,4-부탄디올 1중량％ 및 티타늄 프로폭사이드 700ppm을 첨가한 경우(샘플 23)에는, 토르크 및 다이 압력 모두가 각각 66 내지 72％ 및 30psi로 상당히 감소하였다. 토르크 및 다이 압력은 반응물 및 촉매의 변화에 따라 비례적으로 조절될 수 있었다.

용융 유동성 시험은 또한 180℃ 및 190℃에서 30/1(길이/직경) ㎜/㎜ 다이로 괴트페르트 리오그래프 2003(미국 사우쓰 캐롤라이나주 락 힐 소재의 괴트페르트로부터 입수가능함)에서 대조용 샘플 및 샘플 21 내지 23에 대하여 수행하였다. 겉보기 용융 점도는 겉보기 전단율 100, 200, 500, 1000, 2000 및 4000s^-1에서 결정하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다. 나타낸 바와 같이, 샘플 21 내지 23은 전단율의 전 범위에 걸쳐 대조용 샘플보다 훨씬 더 낮은 겉보기 점도를 가졌다. 샘플의 용융유동 지수는 ASTM D1239의 방법에 의해, 190℃ 및 2.16㎏에서 티니어스 올슨 압출 플라스토미터로 결정하였다. 또한, 샘플을 기준물질로서 좁은 MW의 폴리스티렌을 사용하는 GPC에 의한 분자량(MW) 분석에 적용하였다. 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.

나타낸 바와 같이, 개질된 수지(샘플 21-23)의 용융유동 지수는 대조용 샘플보다 상당히 더 컸다. 또한, 중량평균 분자량(M_w) 및 수평균 분자량(M_n)은 조절되는 식으로 감소되었고, 이로써 용융유동 지수의 증가가 부탄디올 촉매 작용에 의한 가알콜분해 때문이라는 것을 확인하였다. 하기 표 9에는 또한 대조용 샘플 및 샘플 21 내지 23의 DSC 분석 데이터가 기재되어 있다.

나타낸 바와 같이, 샘플 22 및 23(1,4-부탄디올로 개질됨)은 대조용 샘플에 비하여 T_g 및 T_m이 거의 변화하지 않았다.

실시예 5

실시예 4에 기술된 것과 같이, ZSK-30 압출기를 다양한 샘플 (샘플 24-28)을 형성하기 위해 사용하였다. 샘플 24에 대해서, 20 파운드/시의 총 처리량으로 제1 배럴 (#1)은 체적 공급기에 의해 에코플렉스® F BX 7011 수지 90중량%를 공급받고, 제7 배럴 (#7)은 측면 공급기에 의해 질화 붕소 10중량%를 공급받았다. 샘플 25에 대해서, 20 파운드/시의 총 처리량으로 제1 배럴 (#1)은 두 체적 공급기에 의해 에코플렉스® F BX 7011 수지 80중량%와 엔폴(EnPol)® 폴리부틸렌 숙시네이트 G-4500 20중량%를 공급받았다. 샘플 26에 대해서, 30 파운드/시의 총 처리량으로 제1 배럴 (#1)은 두 체적 공급기에 의해 에코플렉스® F BX 7011 수지 90중량%와 엔맷(ENMAT)® 폴리히드록시부티레이트-코-발러레이트 10중량%를 공급받았다. 샘플 27에 대해서, 20 파운드/시의 총 처리량으로 제1 배럴 (#1)은 두 체적 공급기에 의해 에코플렉스® F BX 7011 수지 85중량%와 비오머® 폴리히드록시부티레이트 P-226 10중량%를 공급받았고, 제7 배럴 (#7)은 측면 공급기에 의해 질화 붕소 5% (w/w)를 공급받았다. 마지막으로, 샘플 28에 대해서, 30 lb/h의 총 처리량으로 제1 배럴 (#1)은 두 체적 공급기에 의해 에코플렉스® F BX 7011 수지 90중량%와 샘플 27 10중량%를 공급받았고, 제5 배럴(#5)은 엘덱스 펌프에 연결된 가압 주입기에 의해 각각 0.5중량％의 1,4-부탄디올 및 350백만부당 부("ppm")의 티타늄 프로폭사이드의 최종 속도로 반응물 용액을 공급받았다.

수지를 압출하는데 사용된 다이는 3㎜씩 떨어진 4개의 다이 개구(직경 6㎜)를 가졌다. 일단 압출된 수지가 형성되면, 압출된 수지는 송풍기-냉각되는 콘베이어 벨트에서 냉각되고 콘에어 펠렛화기에 의해 펠렛으로 성형되었다. 반응성 압출 변수는 모니터링되고 기록되었다. 조건을 하기 표 10에 나타내었다.

실시예 6

실시예 1에 기술된 것과 같이, 섬유 방사 능력(fiber spinning capacity)을 평가하기 위해, USALAB 프리즘 H16 압출기를 사용하여 다양한 샘플 (샘플 29-32)를 제조하였다. 샘플 29의 경우, 3 파운드/시의 총 처리량으로 1번 배럴에서 압출기로 에코플렉스® F BX 7011 수지가 공급되었고, 1,4-부탄디옥 2.7중량% 및 티타늄 프로폭사이드 (TP) 700ppm의 반응물 용액이 4번 배럴에 위치한 액체 주입구를 통해 엘덱스 펌프에 의해 압출기로 주입되었다. 샘플 30의 경우, 3 파운드/시의 총 처리량으로 1번 배럴에서 압출기로 에코플렉스® F BX 7011 수지가 공급되었고, 1-부탄올 2.7중량% 및 디부틸렌 디아세테이트 (DBDA) 700ppm의 반응물 용액이 4번 배럴에 위치한 액체 주입구를 통해 엘덱스 펌프에 의해 압출기로 주입되었다. 샘플 31의 경우, 3 파운드/시의 총 처리량으로 1번 배럴에서 압출기로 에코플렉스® F BX 7011 90중량% 및 샘플 24 10중량%의 건조 배합물이 공급되었고, 1,4-부탄디올 2.7중량% 및 디부틸렌 디아세테이트 (DBDA) 700ppm의 반응물 용액이 4번 배럴에 위치한 액체 주입구를 통해 엘덱스 펌프에 의해 압출기로 주입되었다. 샘플 32의 경우, 3 파운드/시의 총 처리량으로 1번 배럴에서 압출기로 에코플렉스® F BX 7011 90중량% 및 샘플 26 10중량%의 건조 배합물이 공급되었고, 1,4-부탄디올 2.7중량% 및 디부틸렌 디아세테이트 (DBDA) 700ppm의 반응물 용액이 4번 배럴에 위치한 액체 주입구를 통해 엘덱스 펌프에 의해 압출기로 주입되었다. 압출기 프로파일을 모니터링하고 기록하였다. 조건은 하기 표 11에 나타내었다.

실시예 7

섬유 방사를 두 개의 압출기, 켄치 챔버 및 최고 속도 3000m/min을 갖는 고뎃으로 이루어지는 파일럿 데이비스 스탠다드 (Davis Standard) 섬유 방사 라인으로 수행하였다. 이 샘플들에 사용되는 방사 다이 플레이트는 직경 0.6 mm의 각 홀을 갖는 16 홀 플레이트이다. 샘플 29-32를 섬유 방사 전에 70℃에서 사전 건조하였다. 비개질된 에코플렉스® F BX 7011 또한 150℃에서 5rpm의 압출기 속도로 방사하였다. 압출기 압력을 3650 psi 이상으로 빠르게 올리고, 껐다. 섬유가 수집되지 않았다. PBS 20%와 사전 배합된 비개질된 에코플렉스® F BX 7011 (샘플 25)을 또한 160℃의 온도, 2500 psi의 압력, 5 rpm의 압출기 속도로 방사하였다. 섬유는 파열되기 전, 단지 200m/min까지 연신될 수 있었다. 섬유 샘플을 MTS 시너지 200 인장 시험기로 분석하였다. 섬유 방사 조건 및 생성된 섬유의 성질을 표 12에 나타내었다.

실시예 8

시스로서 개질된 에코플렉스® F BX 7011(샘플 28)을 갖고 코어로서 네이쳐웍스 PLA 6201D를 갖는 이성분 섬유를 또한 실시예 7의 섬유 방사 라인을 사용하여 방사하였다. 샘플 33 및 샘플 34의 생성된 이성분 섬유의 시스/코어 비율은 각각 20/80 및 30/70이었다. 섬유 방사 조건은 표 13에 나타내었다.

생성된 섬유를 MTS 시너지 200 인장 시험기로 분석하였다. 그 성질은 표 14에 나타내었다.

지금까지 본 발명을 그의 특정 실시 태양에 관하여 상세하게 기술하였지만, 당업자라면 전술한 내용을 이해할 때 상기 실시 태양의 변화물, 변경물 및 등가물을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 청구의 범위 및 그의 임의의 등가물의 범주로서 평가되어야 한다.

Claims

제1 성분 및 제2 성분을 포함하고,
상기 제1 성분은 약 150℃ 내지 약 250℃의 융점을 갖는 제1 폴리에스테르를 함유하고,
상기 제2 성분은 제2 폴리에스테르를 함유하고,
상기 제2 폴리에스테르는 알킬기, 히드록시알킬기 또는 그들의 조합으로 종결되는 지방족-방향족 코폴리에스테르이고,
상기 지방족-방향족 코폴리에스테르는 ASTM 시험방법 D1238-E에 따라 2160g의 하중 및 190℃의 온도에서 결정하였을 때, 약 5 내지 약 200g/10분의 용융 유동 지수를 갖는 것인, 실질적으로 연속적인 다성분 생분해성 필라멘트.
제1항에 있어서, 코폴리에스테르의 용융 유동 지수가 약 15 내지 약 50g/10분인 생분해성 필라멘트.
제1항에 있어서, 코폴리에스테르가 약 10,000 내지 약 70,000g/몰의 수평균 분자량 및 약 20,000 내지 약 125,000g/몰의 중량평균 분자량을 갖는 것인 생분해성 필라멘트.
제1항에 있어서, 코폴리에스테르가 약 20,000 내지 약 60,000g/몰의 수평균 분자량 및 약 30,000 내지 약 110,000g/몰의 중량 평균 분자량을 갖는 것인 생분해성 필라멘트.
제1항에 있어서, 코폴리에스테르가 약 50℃ 내지 약 150℃의 융점을 갖는 것인 생분해성 필라멘트.
제1항에 있어서, 코폴리에스테르가 약 0℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 것인 생분해성 필라멘트.
제1항에 있어서, 코폴리에스테르가 다음 화학식을 갖는 것인 생분해성 필라멘트.

(여기서, m은 2 내지 10, 일부 실시 태양에서는 2 내지 4, 한 실시 태양에서는 4인 정수이고;
n은 0 내지 18, 일부 실시 태양에서는 2 내지 4, 한 실시 태양에서는 4인 정수이고;
p는 2 내지 10, 일부 실시 태양에서는 2 내지 4, 한 실시 태양에서는 4인 정수이고;
x는 1보다 큰 정수이고;
y는 1보다 큰 정수이고;
R₁ 및 R₂는 독립적으로 수소; 히드록실기; 직쇄 또는 분지쇄, 치환 또는 비치환 C₁-C₁₀ 알킬기; 및 직쇄 또는 분지쇄, 치환 또는 비치환 C₁-C₁₀ 히드록시알킬기로부터 선택된다)
제7항에 있어서, m 및 n이 각각 2 내지 4인 생분해성 필라멘트.
제7항에 있어서, 코폴리에스테르가 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트로부터 유도되는 생분해성 필라멘트.
제1항에 있어서, 제1 폴리에스테르가 폴리락트산인 생분해성 필라멘트.
제1항에 있어서, 필라멘트가 시스/코어 또는 사이드-바이-사이드 배열을 갖는 생분해성 필라멘트.
제1항의 생분해성 필라멘트를 포함하는 부직웹.
실질적으로 액체 불투과성인 층과 액체 투과성인 층 사이에 위치한 흡수 코어를 포함하고, 실질적으로 액체 불투과성인 층이 제12항의 부직웹을 함유하는 것인 흡수 물품.
제13항에 있어서, 실질적으로 액체 불투과성인 층이 흡수 물품의 외측 커버를 형성하는 흡수 물품.
제14항에 있어서, 부직웹이 통기성 필름에 적층된 흡수 물품.
약 150℃ 내지 약 250℃의 융점을 갖는 제1 폴리에스테르를 함유하는 제1 열가소성 조성물을 형성하는 단계;
전구체 지방족-방향족 코폴리에스테르와 하나 이상의 알콜을 용융 배합하여 코폴리에스테르를 가알콜분해 반응시키고, 가알콜분해 반응에 의해, ASTM 시험방법 D1238-E에 따라 2160g의 하중 및 190℃의 온도에서 결정하였을 때, 전구체 코폴리에스테르의 용융 유동 지수보다 큰 용융 유동 지수를 갖는 개질된 코폴리에스테르를 생성함으로써, 제2 열가소성 조성물을 형성하는 단계; 및
제1 열가소성 조성물 및 제2 열가소성 조성물을 공압출하여 실질적으로 연속적인 필라멘트를 형성하는 단계를 포함하는 실질적으로 연속적인 다성분 생분해성 필라멘트의 형성 방법.
제16항에 있어서, 개질된 코폴리에스테르의 용융 유동 지수 대 전구체 코폴리에스테르의 용융 유동 지수의 비가 약 1.5 이상인 방법.
제16항에 있어서, 개질된 코폴리에스테르의 용융 유동 지수 대 전구체 코폴리에스테르의 용융 유동 지수의 비가 약 10 이상인 방법.
제16항에 있어서, 개질된 코폴리에스테르가 약 50℃ 내지 약 150℃의 융점을 갖는 방법.
제16항에 있어서, 개질된 코폴리에스테르가 약 0℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 방법.
제16항에 있어서, 개질된 코폴리에스테르의 용융 유동 지수가 약 5 내지 약 200g/10분인 방법.
제16항에 있어서, 제2 코폴리에스테르의 용융 유동 지수가 약 15 내지 약 50 g/10분인 방법.
제16항에 있어서, 개질된 코폴리에스테르가 알킬기, 히드록시알킬기 또는 그들의 조합으로 종결되는 것인 방법.
제16항에 있어서, 개질된 코폴리에스테르가 다음 화학식을 갖는 것인 방법.

(여기서, m은 2 내지 10, 일부 실시 태양에서는 2 내지 4, 한 실시 태양에서는 4인 정수이고;
n은 0 내지 18, 일부 실시 태양에서는 2 내지 4, 한 실시 태양에서는 4인 정수이고;
p는 2 내지 10, 일부 실시 태양에서는 2 내지 4, 한 실시 태양에서는 4인 정수이고;
x는 1보다 큰 정수이고;
y는 1보다 큰 정수이고;
R₁ 및 R₂는 독립적으로 수소; 히드록실기; 직쇄 또는 분지쇄, 치환 또는 비치환 C₁-C₁₀ 알킬기; 및 직쇄 또는 분지쇄, 치환 또는 비치환 C₁-C₁₀ 히드록시알킬기로부터 선택된다)
제24항에 있어서, m 및 n이 각각 2 내지 4인 방법.
제16항에 있어서, 전구체 코폴리에스테르가 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트인 방법.
제16항에 있어서, 알콜이 전구체 코폴리에스테르의 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 사용되는 방법.
제16항에 있어서, 알콜이 1가 알콜, 다가 알콜 또는 그들의 조합인 방법.
제16항에 있어서, 알콜이 다가 알콜인 방법.
제29항에 있어서, 알콜이 2가 알콜인 방법.
제16항에 있어서, 가알콜분해 반응을 촉진시키기 위해 촉매를 사용하는 방법.
제16항에 있어서, 용융 배합이 약 50℃ 내지 약 300℃의 온도 및 약 100초^-1 내지 약 10,000초^-1의 겉보기 전단율에서 일어나는 방법.
제16항에 있어서, 용융 배합이 약 90℃ 내지 약 220℃의 온도 및 약 800초^-1 내지 약 1200초^-1의 겉보기 전단율에서 일어나는 방법.
제16항에 있어서, 제1 폴리에스테르가 폴리락트산인 방법.
제16항에 있어서, 필라멘트가 시스/코어 또는 사이드-바이-사이드 배열을 갖는 방법.
제16항의 필라멘트를 성형 표면 상에 임의로 침착시키는 것을 포함하는 부직웹의 형성 방법.
제36항에 있어서, 필라멘트를 용융-융합시키기 위해 웹을 두 롤 사이에 형성된 닙을 통해 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.