KR20100108440A - 기계적 및 결합 특성이 향상된 섬유 및 부직포 - Google Patents

기계적 및 결합 특성이 향상된 섬유 및 부직포 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특성이 향상된, 특히 결합 성능 및 기계적 특성이 향상된 섬유, 특히 방사 섬유에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 프로필렌과 하나 이상의 공단량체의 메탈로센 랜덤 공중합체를 포함하는 섬유로서, 상기 메탈로센 랜덤 공중합체가 넓은 분자량 분포를 갖는 섬유에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 상기 섬유를 포함하는 부직포, 및 상기 섬유 및 부직포의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 섬유 및 부직포는 선행 기술의 섬유 및 부직포에 비해 향상된 특성, 특히 향상된 결합 성능 및 기계적 특성을 특징으로 한다.

Description

기계적 및 결합 특성이 향상된 섬유 및 부직포 {FIBERS AND NONWOVENS WITH IMPROVED MECHANICAL AND BONDING PROPERTIES}
본 발명은 특성이 향상된, 특히 결합 성능 및 기계적 특성이 향상된 섬유, 특히 방사 (as-spun) 섬유에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 프로필렌과 하나 이상의 공단량체의 메탈로센 랜덤 공중합체를 포함하는 섬유로서, 상기 메탈로센 랜덤 공중합체가 넓은 분자량 분포를 갖는 섬유에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 상기 섬유를 포함하는 부직포, 및 상기 섬유 및 부직포의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 섬유 및 부직포는 선행 기술의 섬유 및 부직포에 비해 향상된 특성, 특히 향상된 결합 성능 및 기계적 특성을 특징으로 한다.
기계적 및 물리적 특성과 함께 양호한 가공성의 조합으로 인해 폴리프로필렌은 건축 및 농업 분야, 위생 및 의료품, 카페트, 직물과 같은 다양한 섬유 및 부직포가 적용되는 곳에 선택되는 물질이 된다.
폴리프로필렌은, 예를 들어, 지글러-나타 촉매, 즉 전이 금속 배위 촉매, 특히 할로겐화티탄 함유 촉매의 존재 하에 프로필렌의 중합에 의해 제조될 수 있다. 이러한 촉매는 일반적으로 또한 내부 전자 공여체를 함유한다. 소위 지글러-나타 폴리프로필렌은 섬유 및 부직포에서 허용가능한 특성을 제공한다. 그러나, 스펀본딩 (spunbonding) 또는 멜트블로잉 (meltblowing) 과 같은 일부 적용을 위해, 이들은, 예를 들어 분자량 분포를 좁히기 위한 비스브레이킹 (visbreaking) 에 의해, 추가로 개질되어야 한다.
최근에, 메탈로센 폴리프로필렌으로 종종 칭하는, 메탈로센-기재 촉매계에 의해 제조되는 폴리프로필렌이 이용가능하다. 메탈로센 폴리프로필렌은, 약 2 의 고유의 좁은 분자량 분포 (Mw/Mn) 로 인해, 예를 들어 추가의 후처리-반응기 개질 없이 스펀본딩에 사용될 수 있으며, 또한 섬유 및 부직포에서 향상된 기계적 특성을 제공한다.
예를 들어, US 5,726,103 에는 멜트 블로운 부직포 층 및 스펀본드 부직포 층을 포함하는 복합 패브릭으로서, 상기 층 중 하나 이상이 Mw/Mn ≤ 5 및 90 % 초과의 mmmm 펜타드의 프로필렌 입체규칙도 (tacticity) 를 갖는 메탈로센 폴리프로필렌으로부터 제조되는 패브릭이 개시되어 있다. 상기 메탈로센 폴리프로필렌은 프로필렌, 및 2 내지 20 개의 탄소 원자로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 공단량체 약 0.2 몰% 내지 약 6 몰% 를 포함하는 공중합체일 수 있다. 이러한 폴리프로필렌 공중합체의 융점은 100 ℃ 내지 145 ℃ 의 범위이다.
EP-A-1 279 754 에는 프로필렌과 0.2 몰% 내지 10 몰% 의 하나 이상의 알파-올레핀의 이소탁틱 공중합체를 포함하는 연신 섬유로서, 상기 이소탁틱 공중합체가 메탈로센-기재 촉매계의 존재 하에 제조되는 연신 섬유가 개시되어 있다. 상기 섬유는 2000 m/분 미만의 연신 속도 및 1.5 이상의 연신비로 용융 방사 예비성형체를 연신시킴으로써 제조된다. 상기 섬유는 추가로 3.5 g/데니어 이상의 항장력 (tenacity) 을 특징으로 한다.
그러나, 선형 기술 문헌 중 어느 것도 메탈로센 폴리프로필렌의 고유의 좁은 분자량 분포가 상기 메탈로센 폴리프로필렌으로 제조된 섬유 및 부직포의 특성, 특히 결합 성능 및 기계적 특성에 영향을 준다는 사실을 고려하지 않는다.
그러므로, 본 발명의 목적은 향상된 결합 성능을 특징으로 하는 섬유 및 부직포를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 향상된 기계적 특성을 특징으로 하는 섬유 및 부직포를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 결합 성능과 기계적 특성 간의 향상된 균형을 특징으로 하는 섬유 및 부직포를 제공하는 것이다.
추가로, 본 발명의 목적은 이의 제조 및 후속 생성물의 제조에서의 이의 용도에 있어서의 양호한 가공성을 특징으로 하는 상기 섬유 및 부직포를 제공하는 것이다.
본 출원인은 이제, 섬유 및 부직포를 제조하는데 사용되는 폴리프로필렌이 소량의 하나 이상의 공단량체 및 종래의 메탈로센 폴리프로필렌의 분자량 분포보다 넓은 분자량 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 메탈로센 랜덤 공중합체인 경우에 상기 목적 중 하나 이상이 충족될 수 있다는 것을 발견하였다.
그러므로, 본 발명은 프로필렌과 하나 이상의 공단량체의 메탈로센 랜덤 공중합체를 포함하는 섬유로서, 상기 공단량체가 프로필렌과 상이한 알파-올레핀이고, 상기 메탈로센 랜덤 공중합체가 메탈로센 랜덤 공중합체의 총 중량에 대한 0.1 중량% 내지 1.0 중량% 범위의 공단량체 함량, 및 2.5 이상의 분자량 분포 Mw/Mn 를 갖는 섬유를 제공한다.
본 발명은 추가로 상기 섬유로 제조된 부직포 및 위생품을 제공한다.
본 발명은 또한 하기 단계를 포함하는 스펀본드 부직포의 제조 방법을 제공한다:
(a) 메탈로센 폴리프로필렌을 포함하는 배합물을 제공하는 단계,
(b) 단계 (a) 의 배합물을 압출기에 공급하는 단계,
(c) 이어서 배합물을 용융-압출시켜 용융된 중합체 스트림을 수득하는 단계,
(d) 방사구금의 다수의 가는, 통상적으로는 원형인 미세관으로부터 단계 (c) 의 용융된 중합체 스트림을 압출시켜 용융된 중합체의 필라멘트를 수득하는 단계, 및
(e) 이어서 이전 단계에서 수득된 필라멘트의 직경을 최종 직경으로 신속하게 감소시키는 단계,
단계 (a) 의 메탈로센 폴리프로필렌이 프로필렌과 하나 이상의 공단량체의 메탈로센 랜덤 공중합체이고, 상기 공단량체가 프로필렌과 상이한 알파-올레핀이고, 상기 메탈로센 랜덤 공중합체가 메탈로센 랜덤 공중합체의 총 중량에 대한 0.1 중량% 내지 1.0 중량% 범위의 공단량체 함량, 및 2.5 이상의 분자량 분포 Mw/Mn 를 가짐.
추가로, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 다성분 섬유 및 필라멘트의 제조 방법을 제공한다:
(a1) 메탈로센 폴리프로필렌을 포함하는 제 1 배합물을 제공하는 단계,
(a2) 열가소성 중합체를 포함하는 하나 이상의 추가의 배합물을 제공하는 단계,
(b1) 단계 (a1) 및 (a2) 의 배합물 각각을 개별 압출기에 공급하는 단계,
(c1) 이어서 상기 배합물을 용융-압출시켜 각각의 배합물에 대한 용융된 중합체 스트림을 수득하는 단계,
(d1) 방사구금의 다수의 가는 미세관으로부터 단계 (c1) 의 용융된 중합체 스트림을 공압출시켜, 용융된 중합체의 다성분 필라멘트를 수득하는 단계, 및
(e) 이어서 이전 단계에서 수득된 필라멘트의 직경을 최종 직경으로 신속하게 감소시키는 단계,
단계 (a1) 의 메탈로센 폴리프로필렌이 프로필렌과 하나 이상의 공단량체의 메탈로센 랜덤 공중합체이고, 상기 공단량체가 프로필렌과 상이한 알파-올레핀이고, 상기 메탈로센 랜덤 공중합체가 메탈로센 랜덤 공중합체의 총 중량에 대한 0.1 중량% 내지 1.0 중량% 범위의 공단량체 함량, 및 2.5 이상의 분자량 분포 Mw/Mn 를 가짐.
본 발명은 추가로 본 발명의 섬유를 사용하는 부직포 및 적층체의 제조 방법을 제공한다.
본 발명을 위해, 용어 "섬유" 및 "필라멘트" 는 교환가능하게 사용될 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 섬유는 당업자에게 잘 알려져 있는 방법에 의해 제조된다. 폴리프로필렌을 압출기에서 용융시키고, 일반적으로 일정한 공급 속도를 유지하기 위해 용융 펌프에 통과시킨 후, 방사구금의 다수의 가는 미세관을 통해 압출시킨다. 여전히 용융된 섬유를 동시에 공기 냉각시키고, 최종 직경으로 연신시킨 후 수집한다. 임의로, 이와 같이 수득된 섬유를 추가의 연신 단계에 적용시킬 수 있다. 이들은 예를 들어 권취기 (winder) 또는 다른 적합한 수집 수단 상에 수집된다.
그러나, 본 발명을 위해, 섬유가 방사된 것, 즉 섬유를 이용한 추가의 연신 단계를 수행하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 부직포는 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다. 바람직한 방법은 스펀본딩 방법 및 멜트 블로운 방법이다. 이 중에서, 스펀본딩 방법이 가장 바람직하다. 스펀본딩 방법 및 멜트 블로운 방법에서, 압출된 섬유는 용융된 상태에서만 연신된다. 그러므로, 본 발명을 위해, 스펀본드 부직포 또는 멜트 블로운 부직포에 포함된 섬유는 방사 섬유라고 고려될 수 있다.
스펀본딩 방법에서, 폴리프로필렌을 압출기에서 용융시키고, 일반적으로 우선 일정한 공급 속도를 유지하기 위해 용융 펌프에 통과시킨 후, 방사구금의 다수의 가는, 통상적으로는 원형인 미세관으로부터 압출시켜, 필라멘트를 수득한다. 많은, 일반적으로 수천 개의 홀을 갖는 하나의 단일 방사구금을 사용하거나, 또는 하나의 방사구금 당 상응하게 적은 수의 홀을 갖는 몇몇의 작은 방사구금을 사용하여 필라멘트 형성을 수행할 수 있다. 방사구금에서 나온 후, 여전히 용융된 필라멘트를 공기 흐름으로 퀀칭시킨다. 이어서, 필라멘트의 직경을 고속 공기 흐름으로 신속히 감소시킨다. 이러한 후속 단계의 공기 속도는 1 분 당 수천 미터 이하의 범위일 수 있다.
섬유 또는 부직포의 제조에 사용되는 방법에 관계 없이, 용융-압출은 바람직하게는 230 ℃ 내지 260 ℃ 범위의 용융 온도에서 수행된다.
연신 후, 필라멘트를 지지체, 예를 들어 성형 와이어 또는 다공성 성형 벨트 상에 수집하여, 우선 미결합된 웹을 형성한 후, 이를 압축 롤에 통과시키고, 최종적으로 결합 단계를 통과한다. 열결합, 고수압직조법 (hydroentanglement), 니들 펀칭 (needle punching) 또는 화학적 결합에 의해 패브릭을 결합시킬 수 있다.
멜트 블로운 방법에서, 폴리프로필렌을 압출기에서 용융시키고, 일반적으로 우선 일정한 공급 속도를 유지하기 위해 용융 펌프에 통과시킨 후, 특정 멜트 블로잉 다이의 미세관에 통과시킨다. 통상적으로 멜트 블로잉 다이는 용융된 중합체가 통과하는, 단일 라인의 통상 원형인 미세관을 가진다. 다이에서 나온 후, 여전히 용융된 필라멘트를 고속으로 고온의 공기 (이는 신속하게 섬유를 연신시킴) 및 저온의 공기 (이는 필라멘트를 응고시킴) 와 접촉시킨다. 이후, 성형 와이어 또는 다공성 성형 벨트 상에 직접 필라멘트를 침전시켜 부직포를 형성한다.
본 발명의 섬유는 다성분 섬유일 수 있다. 바람직하게는 이는 2 성분 섬유이다. 2- 또는 다-성분 섬유는 많은 상이한 배열로, 예를 들어 나란한 (side-by-side), 피막-코어 (sheath-core), 바다 내 섬 (islands-in-the-sea), 파이 (pie) 또는 스트라이프 (stripe) 배열로 알려져 있다. 2- 또는 다-성분 섬유는 2 가지 이상의 상이한 성분을 하나의 섬유 또는 필라멘트로 공압출시켜 형성될 수 있다. 이것은 상이한 성분을 상응하는 수의 압출기에 공급하고, 상이한 용융물을 단일 섬유 또는 필라멘트로 조합함으로써 수행된다. 생성된 섬유 또는 필라멘트는 2 개 이상의 상이한 본질적으로 연속되는 중합체 상을 갖는다. 이러한 섬유, 이의 제조 뿐 아니라 이의 부직포 형성은 당업자에게는 잘 알려져 있고, 예를 들어 [F. Fourne, Synthetische Fasern, Carl Hanser Verlag, 1995, chapter 5.2] 또는 [B.C. Goswami 등, Textile Yarns, John Wiley & Sons, 1977, p. 371 - 376] 에 기재되어 있다.
복합재는 2 종 이상의 부직포로 형성될 수 있는데, 상기 2 종 이상 중 적어도 1 종은 본 발명에 따라 제조된다. 특히, 복합재는 본 발명에 따른 스펀본드 부직포 층 (S) 또는 본 발명에 따른 멜트 블로운 부직포 층 (M) 을 포함한다. 본 발명에 따른 복합재는 예를 들어 SS, SSS, SMS, SMMSS 또는 스펀본드와 멜트 블로운 부직포 층의 임의의 다른 조합물일 수 있다.
본 발명에 따른 제 1 부직포 또는 복합재, 및 필름이 조합되어 적층체를 형성할 수 있다. 필름은 바람직하게는 폴리올레핀 필름이다. 적층체는, 제 1 부직포 또는 복합재 및 필름을 함께 맞대어, 이들을 예를 들어 한 쌍의 라미네이트 롤에 통과시켜 서로 적층화시킴으로써 형성된다. 적층체는 제 1 부직포 또는 복합재의 반대 필름의 면에 제 2 부직포 또는 복합재를 추가로 포함할 수 있지만, 본 발명에 따라 필요하지 않을 수 있다. 바람직한 구현예에서, 적층체의 필름은 통기성이 있는 폴리올레핀 필름이므로, 통기성이 있는 적층체를 생성한다.
본 발명에 있어서, 폴리프로필렌은 메탈로센 폴리프로필렌이고, 즉 메탈로센-기재 촉매계로 제조되는 것이 필수적이다. 프로필렌과 하나 이상의 공단량체의 중합은 하나 이상의 메탈로센, 지지체 및 활성화제를 포함하는 하나 이상의 메탈로센-기재 촉매계로 수행된다. 이러한 촉매계는 시판되고 있으므로 당업자에게 공지되어 있다.
게다가, 본 발명에 사용되는 메탈로센 폴리프로필렌은 프로필렌과 하나 이상의 공단량체와의 랜덤 공중합체이고, 즉 상기 메탈로센 폴리프로필렌은 메탈로센 랜덤 공중합체인 것이 필수적이고, 상기 공단량체는 에틸렌 또는 C4-C10 알파-올레핀, 예컨대 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 옥텐-1, 4-메틸-펜텐-1 이다. 바람직한 공단량체는 에틸렌 및 부텐-1 이다. 가장 바람직한 공단량체는 에틸렌이다.
본 발명에 있어서, 본 발명에 사용되는 메탈로센 랜덤 공중합체의 공단량체 함량은 메탈로센 랜덤 공중합체의 총 중량에 대해 0.1 중량% 내지 1.0 중량% 의 범위, 바람직하게는 0.2 중량% 내지 0.8 중량% 의 범위, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 내지 0.8 중량% 의 범위, 가장 바람직하게는 0.4 중량% 내지 0.8 중량% 의 범위인 것이 필수적이다.
0.1 중량% 미만의 공단량체 함량은 메탈로센 프로필렌 단독중합체에 비해 결합 특성에 미치는 임의의 효과를 갖지 않는다. 1.0 중량% 초과의 공단량체 함량은 섬유, 특히 방사 섬유의 기계적 특성의 급격한 상실을 야기하므로, 이러한 섬유로 제조된 부직포의 기계적 특성도 급격히 상실된다. 이러한 기계적 특성의 상실은 본 발명에 따른 섬유, 특히 방사 섬유의 향상된 결합 특성의 관점에서 매우 놀랍다. 외관상, 고함량의 공단량체로 인한 강도의 저하가 결합 특성의 임의의 향상보다 크다. 따라서, 상기 언급된 공단량체 함량을 갖는 메탈로센 랜덤 공중합체를 포함하는 섬유, 특히 방사 섬유가 양호한 결합 특성, 특히 생성되는 부직포의 최대 항장력에서의 결합 온도의 감소 및 허용 가능한 기계적 특성을 함께 갖춘다는 것을 놀랍게도 밝혀내었다.
추가로, 본 발명에 사용되는 메탈로센 폴리프로필렌이 2.5 이상, 바람직하게는 2.75 이상, 더욱 바람직하게는 3.0 이상, 더욱더 바람직하게는 3.5 이상, 가장 바람직하게는 4.0 이상의 Mw/Mn 비, 즉 수평균 분자량 Mn 에 대한 중량평균 분자량 Mw 의 비를 특징으로 하는 분자량 분포 (MWD) 를 가진다는 것이 필수적이다. 바람직하게는 분자량 분포 Mw/Mn 는 7.0 이하, 바람직하게는 6.5 이하, 가장 바람직하게는 6.0 이하이다. 분자량은 실시예에 기재되는 바와 같이 크기 배제 크로마토그래피 (SEC) 에 의해 측정될 수 있다.
메탈로센 폴리프로필렌을 제조하는데 사용되는 메탈로센 성분은 당업계에 공지된 임의의 가교된 메탈로센일 수 있다. 바람직하게는, 하기 화학식으로 표시되는 메탈로센이다.
Figure pct00001
[식 중,
가교 R1 은 -(CR10R11)p- 또는 -(SiR10R11)p- (p = 1 또는 2), 바람직하게는 -(SiR10R11)- 이고;
M 은 Ti, Zr 및 Hf 로부터 선택되는 금속, 바람직하게는 Zr 이며;
X1 및 X2 는 독립적으로 할로겐, 수소, C1-C10 알킬, C6-C15 아릴, C1-C10 알킬과 C6-C15 아릴을 갖는 알킬아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 및 R11 은 각각 독립적으로 수소, C1-C10 알킬, C5-C7 시클로알킬, C6-C15 아릴, C1-C10 알킬과 C6-C15 아릴을 갖는 알킬아릴로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 임의의 두 개의 인접한 R 은 시클릭 포화 또는 불포화 C4-C10 고리를 형성할 수 있으며; 각 R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 및 R11 은 동일한 방식으로 차례로 치환될 수 있음].
바람직한 메탈로센 성분은 화학식 (Ⅰ) 로 표시될 수 있고, 식 중,
가교 R1 은 SiR10R11 이고;
M 은 Zr 이며;
X1 및 X2 는 독립적으로 할로겐, 수소, 및 C1-C10 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고;
(C5R2R3R4R5) 및 (C5R6R7R8R9) 는 화학식 C9R12R13R14R15R16R17R18R19 의 인데닐이고, 식 중 R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18 및 R19 는 각각 독립적으로 수소, C1-C10 알킬, C5-C7 시클로알킬, C6-C15 아릴, 및 C1-C10 알킬과 C6-C15 아릴을 갖는 알킬아릴로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 임의의 두 개의 인접한 R 은 시클릭 포화 또는 불포화 C4-C10 고리를 형성할 수 있으며;
R10 및 R11 은 각각 독립적으로 C1-C10 알킬, C5-C7 시클로알킬, 및 C6-C15 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되거나, R10 및 R11 은 시클릭 포화 또는 불포화 C4-C10 고리를 형성할 수 있으며;
각 R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18 및 R19 는 차례로 동일한 방식으로 치환될 수 있다.
특히 적합한 메탈로센은 C2-대칭을 갖는 것이다.
특히 적합한 메탈로센의 예는 하기와 같다:
디메틸실란디일-비스(시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(2-메틸-시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(3-메틸-시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(3-tert-부틸-시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(3-tert-부틸-5-메틸-시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(2,4-디메틸-시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(인데닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(2-메틸-인데닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(3-메틸-인데닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(3-tert-부틸-인데닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(4,7-디메틸-인데닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(테트라히드로인데닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(벤즈인데닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(3,3'-2-메틸-벤즈인데닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실란디일-비스(4-페닐-인데닐)지르코늄 디클로라이드,
에틸렌-비스(인데닐)지르코늄 디클로라이드,
에틸렌-비스(테트라히드로인데닐)지르코늄 디클로라이드,
이소프로필리덴-(3-tert-부틸-5-메틸-시클로펜타디에닐)(플루오레닐)지르코늄 디클로라이드.
메탈로센은 당업계에 공지된 임의의 방법에 따라 지지될 수 있다. 지지될 경우, 본 발명에 사용되는 지지체는 임의의 유기 또는 무기 고체, 특히 탈크, 무기 산화물과 같은 다공성 지지체 및 폴리올레핀과 같은 수지성의 지지체 물질일 수 있다. 바람직하게는, 지지체 물질은 미분 형태의 무기 산화물이다.
메탈로센-기재 촉매계의 존재 하에서의 프로필렌과 하나 이상의 공단량체의 중합은 하나 이상의 중합 반응기에서 공지된 기술에 따라 수행될 수 있다. 본 발명에 사용되는 메탈로센 폴리프로필렌은 바람직하게는 20℃ 내지 100℃ 의 범위의 온도에서 액상 프로필렌에서 중합에 의해 제조된다. 바람직하게는, 온도는 60℃ 내지 80℃ 의 범위이다. 압력은 대기압 이상일 수 있다. 바람직하게는 25 내지 50 bar 이다. 중합체 사슬의 분자량, 그 결과로 메탈로센 폴리프로필렌의 용융 흐름은 중합 매질에 수소를 첨가함으로써 조절된다.
메탈로센 폴리프로필렌이 일반적으로 약 2 의 분자량 분포 Mw/Mn 를 갖는 반면, 본 발명에 사용되는 메탈로센 폴리프로필렌은 상기 지시된 바와 같은 더 넓은 분자량 분포를 특징으로 한다. 이러한 넓은 분자량 분포는 촉매계의 성분으로서 메탈로센을 선택함으로써 생성될 수 있는데, 단 상기 메탈로센은 더 큰 분자량 분포를 갖는 폴리프로필렌을 자연적으로 생성하는 것이다. 적합한 메탈로센은 예를 들어 [L. Resconi 등, Chem. Rev., 2000, 100, (4), pp 1253-1346] 에서 찾을 수 있다. 대안적으로는, 2 종의 메탈로센의 배합물을 사용할 수 있는데, 각각은 수소에 대한 상이한 반응을 가져 동일한 중합 조건 하에 상이한 분자량의 폴리프로필렌을 제조함으로써 생성된 전체 폴리프로필렌에 대한 넓은 분자량 분포를 생성하는 것을 특징으로 한다. 추가로, 이는 바람직한 방법이고, 각 반응기에서 상이한 분자량의 폴리프로필렌을 제조하도록, 프로필렌과 하나 이상의 임의의 공단량체를 각각 상이한 수소 농도를 갖는 2 이상의 연속 연결된 중합 반응기에서 연속 중합시켜 넓은 분자량 분포를 갖는 이러한 메탈로센 폴리프로필렌을 제조하여, 이러한 연속 연결된 중합 반응기의 시스템에서 제조된 전체 폴리프로필렌에 대한 넓은 분자량 분포를 생성할 수 있다. 2, 3, 4 또는 5 개의 중합 반응기가 사용될 수 있는 것이 당업자에게 명백하지만, 2 또는 3 개의 중합 반응기를 사용하는 것이 바람직하고, 2 개가 가장 바람직하다.
본 발명에 사용되는 메탈로센 폴리프로필렌은 1 내지 2000 dg/분 (ISO 1133, 조건 L, 230℃, 2.16 kg 하에 따라 측정되는 바와 같음) 의 범위의 용융 흐름 지수를 특징으로 한다. 섬유 방사에 사용될 때, 메탈로센 폴리프로필렌의 용융 흐름은 5 dg/분 내지 40 dg/분 의 범위이다. 스펀본드 방법에 사용될 때, 메탈로센 폴리프로필렌의 용융 흐름은 10 dg/분 이상, 바람직하게는 적어도 12, 14, 16, 18 또는 20 dg/분이다. 스펀본드 방법에 사용될 때, 메탈로센 폴리프로필렌의 용융 흐름은 300 dg/분 이하, 바람직하게는 200 dg/분 이하, 더욱 바람직하게는 150 dg/분 이하, 더 더욱 바람직하게는 100 dg/분 이하, 가장 바람직하게는 60 dg/분 이하이다. 멜트 블로운 방법에 사용될 때, 메탈로센 폴리프로필렌의 용융 흐름은 100 dg/분 이상, 바람직하게는 150 dg/분 이상, 더욱 바람직하게는 200 dg/분 이상, 더 더욱 바람직하게는 250 dg/분 이상, 가장 바람직하게는 300 dg/분 이상이다. 멜트 블로운 방법에 사용될 때, 메탈로센 폴리프로필렌의 용융 흐름은 2000 dg/분 이하, 바람직하게는 1800 dg/분 이하, 더욱 바람직하게는 1600 dg/분 이하, 가장 바람직하게는 1400 dg/분 이하이다.
바람직하게는, 본 발명에 사용되는 메탈로센 폴리프로필렌은 높은 이소탁틱도 (isotacticity) 를 특징으로 하고, 이 경우, mmmm 펜타드의 함량은 측정치이다. mmmm 펜타드의 함량은 적어도 90 %, 바람직하게는 적어도 95 %, 96 % 또는 97 % 이다. 이소탁틱도는 실시예에 기재된 바와 같은 13C-NMR 분석에 의해 측정된다.
바람직하게는, 본 발명에 사용되는 메탈로센 폴리프로필렌은 용융 온도가 140℃ 이상인 것을 특징으로 한다. 더욱 바람직하게는, 용융 온도가 145℃ 이상, 가장 바람직하게는 147℃ 이상인 것을 특징으로 한다. 용융 온도의 측정은 당업자에게 잘 알려져 있다. 일반적으로, 샘플의 열 이력을 삭제하기 위해서, 용융 온도 초과의 온도, 예컨대 200℃ 로 우선 가열시키고, 특정 시간, 예컨대 3 분 동안 유지시킨다. 냉각시킨 후, 시료를 용융 온도의 측정을 위해 재가열시킨다. 용융 온도의 측정에 대한 가열 및 냉각 속도는 20℃/분이다.
본 발명을 위해, 메탈로센 폴리프로필렌은 바람직하게는 중합체 사슬 내 프로필렌 분자의 총 수에 대한 2,1-삽입기의 백분율이 0.5 % 이상, 더욱 바람직하게는 0.6 % 이상, 가장 바람직하게는 0.7 % 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 메탈로센 폴리프로필렌은 바람직하게는 중합체 사슬 내 프로필렌 분자의 총 수에 대한 2,1-삽입기의 백분율이 1.2 % 이하, 더욱 바람직하게는 1.1 % 이하, 가장 바람직하게는 1.0 % 이하인 것을 특징으로 한다. 상기 방법에 대한 상세한 설명은 실시예에 제공된다.
바람직하게는, 본 발명에 사용되는 메탈로센 폴리프로필렌은 조핵제를 포함한다. 본 발명의 목적에 있어서, 조핵제를 메탈로센 폴리프로필렌의 결정화 온도를 상승시키는 화학적 화합물로서 정의한다.
본 발명에 사용하는데 적합한 조핵제는 당업자에게 공지된 임의의 조핵제로부터 선택될 수 있다. 그러나, 탈크, 카르복실레이트 염, 소르비톨 아세탈, 포스페이트 에스테르 염, 치환된 벤젠 트리카르복사미드 및 중합체성 조핵제, 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
카르복실레이트 염의 예는 오르가노카르복실산 염이다. 특정한 예는 나트륨 벤조에이트 및 리튬 벤조에이트이다. 오르가노카르복실산 염은 또한 알리시클릭 오르가노카르복실산 염, 바람직하게는 바이시클릭 오르가노디카르복실산 염, 더욱 바람직하게는 바이시클로[2.2.1]헵탄 디카르복실산 염일 수 있다. 이러한 종류의 조핵제는 Milliken Chemical 사의 HYPERFORM® HPN-68 로서 시판된다.
소르비톨 아세탈의 예는 디벤질리덴 소르비톨 (DBS), 비스(p-메틸-디벤질리덴 소르비톨) (MDBS), 비스(p-에틸-디벤질리덴 소르비톨) 및 비스(3,4-디메틸-디벤질리덴 소르비톨) (DMDBS) 이다. 비스(3,4-디메틸-디벤질리덴 소르비톨) (DMDBS) 이 바람직하다. 이들은 예를 들어 Milliken Chemical 사의 상품명 Millad 3905, Millad 3940 및 Millad 3988 로 입수할 수 있다.
포스페이트 에스테르 염의 예는 2,2'-메틸렌-비스-(4,6-디-tert-부틸페닐)포스페이트의 염이다. 이러한 포스페이트 에스테르 염은 예를 들어 Asahi Denka 사의 NA-11 또는 NA-21 로서 입수가능하다.
치환된 트리카르복사미드의 예는 하기 화학식 (Ⅰ) 이다:
Figure pct00002
[식 중,
R1, R2 및 R3 은 서로 독립적으로 C1-C20 알킬, C5-C12 시클로알킬, 또는 페닐로부터 선택되고, 이들 중 각각은 C1-C20 알킬, C5-C12 시클로알킬, 페닐, 히드록실, C1-C20 알킬아미노 또는 C1-C20 알킬옥시 등으로 차례로 치환될 수 있음]. C1-C20 알킬의 예는 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, 이소-부틸, tert-부틸, n-펜틸, 이소-펜틸, 1,1-디메틸프로필, 1,2-디메틸프로필, 3-메틸부틸, 헥실, 헵틸, 옥틸 또는 1,1,3,3-테트라메틸부틸이다. C5-C12 시클로알킬의 예는 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로옥틸, 시클로도데실, 아다만틸, 2-메틸시클로헥실, 3-메틸시클로헥실 또는 2,3-디메틸시클로헥실이다. 상기 조핵제는 WO 03/102069 및 [Blomenhofer 등, Macromolecules 2005, 38, 3688-3695] 에 기재되어 있다.
중합체성 조핵제의 예는 예를 들어 EP-A1-0152701 및 EP-A2-0368577 에 개시된 비닐 화합물을 함유하는 중합체성 조핵제이다. 비닐 화합물을 함유하는 중합체성 조핵제는 하나 이상의 공단량체와 프로필렌과의 메탈로센 랜덤 공중합체와 물리적 또는 화학적으로 배합될 수 있다. 물리적 배합에서 비닐 화합물 함유 중합체성 조핵제는 하나 이상의 공단량체와 프로필렌과의 메탈로센 랜덤 공중합체와 압출기 또는 배합기 내에서 혼합된다. 화학적 배합에서 비닐 화합물 함유 중합체성 조핵제를 포함하는 하나 이상의 공단량체와 프로필렌과의 메탈로센 랜덤 공중합체는 둘 이상의 단계 (이 중 하나에서 비닐 화합물 함유 중합체성 조핵제가 제조됨) 를 갖는 중합 방법으로 제조된다. 바람직한 비닐 화합물은 탄소수 6 이상의 비닐 시클로알칸 또는 비닐 시클로알켄, 예를 들어 비닐 시클로펜탄, 비닐-3-메틸 시클로펜탄, 비닐 시클로헥산, 비닐-2-메틸 시클로헥산, 비닐-3-메틸 시클로헥산, 비닐 노르보르난, 비닐 시클로펜텐, 비닐 시클로헥센, 비닐-2-메틸 시클로헥센이다. 가장 바람직한 비닐 화합물은 비닐 시클로펜탄, 비닐 시클로헥산, 비닐 시클로펜텐 및 비닐 시클로헥센이다.
중합체성 조핵제의 추가적인 예는 폴리-3-메틸-1-부텐, 폴리디메틸스티렌, 폴리실란 및 폴리알킬자일렌이다. 비닐 화합물 함유 중합체성 조핵제에 대해 설명한 바와 같이, 이들 중합체성 조핵제는 화학적 또는 물리적 배합에 의해 메탈로센 폴리프로필렌에 도입될 수 있다.
또한 고밀도 폴리에틸렌, 예를 들어 INEOS Polyolefins 에서 시판되는 Rigidex HD6070EA, 또는 분별 용융 흐름을 갖는 폴리프로필렌, 또는 분별 용융 흐름의 분획을 포함하는 폴리프로필렌을 사용할 수 있다.
추가적으로, 조핵제의 배합물, 예를 들어 탈크와 포스페이트 에스테르 염의 배합물, 또는 탈크와 비닐 화합물 함유 중합체성 조핵제의 배합물을 사용할 수 있다.
조핵제는, 마스터배치 형태 또는 순수 형태인 조핵제와 예를 들어 건조-배합 또는 용융-배합에 의해 배합됨으로써 메탈로센 폴리프로필렌에 도입될 수 있다. 본 발명의 범주 내에서, 조핵제는, 메탈로센 폴리프로필렌과 상이한 유핵 열가소성 중합체와 배합됨으로써 메탈로센 폴리프로필렌에 도입될 수 있다.
조핵제의 첨가량이 이의 결정화 효율에 따라 다양한 것이 당업자에게 명백하지만, 본 발명의 목적을 위해 조핵제 또는 조핵제의 배합물 (적어도 포함되는 경우) 은 50 ppm 이상, 바람직하게는 100 ppm 이상의 양으로 메탈로센 폴리프로필렌에 존재한다. 이는 5000 ppm 이하, 바람직하게는 4000 ppm 이하, 더욱 바람직하게는 3000 ppm 이하, 가장 바람직하게는 2000 ppm 이하의 양으로 존재한다.
바람직하게는, 본 발명에 사용되는 유핵 메탈로센 폴리프로필렌, 즉 조핵제를 포함하는 메탈로센 폴리프로필렌은 각각의 비-유핵 메탈로센 폴리프로필렌의 결정화 온도보다 3℃ 이상 높은 결정화 온도를 갖는다. 더욱 바람직하게는, 유핵 메탈로센 폴리프로필렌의 결정화 온도는 각각의 비-유핵 메탈로센 폴리프로필렌의 결정화 온도보다 적어도 4℃, 5℃, 6℃, 7℃, 8℃, 9℃ 또는 10℃ 더 높다.
본 발명의 섬유는 1-, 2- 또는 다-성분 섬유가 형성되도록 하나 또는 둘 이상의 성분으로 이루어지고, 그 결과 부직포에 포함될 수 있다. 상기 각각의 성분은 결과적으로 하나 이상의 구성성분을 포함할 수 있다, 즉 성분들은 배합물일 수 있다. 상기 구성성분은 열가소성 중합체, 예를 들어 폴리에틸렌, 지글러-나타 폴리프로필렌 또는 메탈로센 폴리프로필렌에서 선택되는데, 단 구성성분 중 하나 이상은 본 발명에 의해 필요한 바와 같은 메탈로센 폴리프로필렌을 포함한다. 메탈로센 폴리프로필렌은 바람직하게는 다성분 섬유 및 필라멘트의 표면을 적어도 부분적으로 형성하는 성분 내에 포함된다. 가장 바람직하게는 메탈로센 폴리프로필렌을 포함하는 성분은 다성분 섬유 및 필라멘트의 전체 표면을 형성한다. 성분 내의 상기 메탈로센 폴리프로필렌의 백분율에 대해, 상기 메탈로센 폴리프로필렌이 각 성분의 중량을 기준으로 본 발명의 섬유 및 필라멘트의 성분 중 하나 이상의 50 중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 적어도 60, 70, 80, 90, 95 또는 99 중량% 로 포함된다.
본 발명의 폴리프로필렌 섬유는 카페트, 편직물 및 부직포에 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 부직포는 바람직하게는 1 g/㎡ 내지 200 g/㎡ 범위, 더욱 바람직하게는 5 g/㎡ 내지 100 g/㎡ 범위, 가장 바람직하게는 7 g/㎡ 내지 30 g/㎡ 범위의 기준 중량을 갖는다.
본 발명의 폴리프로필렌 스펀본드 부직포 뿐 아니라 이를 포함하는 복합재 또는 적층체는, 기저귀, 여성 위생 제품 및 실금용 제품과 같은 위생 및 생리 제품, 건설 및 농업 용품의 제품, 의료용 드레이프 (drape) 및 가운, 보호복, 실험복 등에 사용될 수 있다.
본 발명의 폴리프로필렌 멜트블로운 부직포는 기저귀, 여성 위생 제품, 실금용 제품, 랩, 가운, 마스크, 필터, 흡수 패드 등과 같은 위생, 여과 및 흡수 용품에 사용될 수 있다. 흔히, 폴리프로필렌 멜트블로운 부직포는 복합재를 형성하기 위해 예를 들어 스펀본드 부직포와 같은 기타 부직포와 조합하여 사용되는데, 결과적으로 상기 언급된 적용물에 사용될 수 있다.
실시예
시험 방법
중량 2.16 kg 및 온도 230℃ 를 사용하는 규격 ISO 1133, 조건 L 에 따라 용융 흐름 지수를 측정하였다.
고온 (145℃) 에서 크기 배제 크로마토그래피 (SEC) 로 분자량을 측정하였다. 10 ㎎ PP 샘플을 160℃ 에서 10 ㎖ 의 트리클로로벤젠 (기술적 등급) 에 1시간 동안 용해시켰다. WATERS 의 Alliance GPCV 2000 에 대한 분석 조건은 하기와 같다:
- 부피: +/- 400㎕
- 주입기 온도: 140℃
- 컬럼 및 검출기: 145℃
- 컬럼 세트: 2 Shodex AT-806MS 및 1 Styragel HT6E
- 유속 1 ㎖/분
- 검출기: 굴절 지수
- 보정: 폴리스티렌에 대한 소폭 표준 (Narrow standard)
- 계산: 마크-후윙크 (Mark-Houwink) 관계식 (log(Mpp) = log(Mps) - 0.25323) 기준
스펙트럼 내의 신호 세기가 샘플 내의 기여 탄소 원자의 총 수에 직접적으로 비례하는 조건 하에 400 MHz Bruker NMR 분광계를 사용하여 13C-NMR 분석을 수행하였다. 상기 조건은 당업자에게 널리 공지되어 있으며, 예를 들어 충분한 완화 시간 등이 포함된다. 실행시 신호의 세기는 이의 총체, 즉 상응하는 영역에서 수득되었다. 양성자 분리, 스펙트럼 당 4000 스캔, 펄스 반복 지연 20초, 및 스펙트럼 폭 26000 Hz 를 사용하여 데이터를 획득하였다. 130℃ 에서, 샘플이 균질화되도록 간헐적으로 교반하여 충분량의 중합체를 1,2,4-트리클로로벤젠 (TCB, 99%, 분광기적 등급) 에 용해한 후, 헥사듀테로벤젠 (C6D6, 분광기적 등급) 및 소량의 헥사메틸디실록산 (HMDS, 99.5+ %) (내부 표준으로서 작용함) 을 첨가하여 샘플을 제조하였다. 실시예로서, 약 200 ㎎ 의 중합체를 2.0 ㎖ 의 TCB 에 용해한 후, 0.5 ㎖ 의 C6D6 및 2 내지 3 점적의 HMDS 를 첨가하였다.
데이터 획득 후 화학적 이동을, 2.03 ppm 의 값으로 정해진 내부 표준 HMDS 의 신호에 대해 참조하였다.
총 중합체에 대한 13C-NMR 분석으로 이소탁틱도를 측정하였다. 공개된 데이터, 예를 들어 [A. Razavi, Macromol. Symp., vol. 89, 페이지 345-367] 을 사용하여 메틸기의 스펙트럼 영역에서 펜타드 mmmm, mmmr, mmrr 및 mrrm 에 상응하는 신호를 정하였다. 남아있는 펜타드에 상응하는 신호의 약한 세기로 인해, 펜타드 mmmm, mmmr, mmrr 및 mrrm 만이 고려되었다. 2,1-삽입기에 관한 메틸 신호와의 중복 부분에 대해서, mmrr 펜타드에 관한 신호에 대해 교정을 수행하였다. mmmm 펜타드의 백분율을 이후 하기 식에 따라 계산하였다.
% mmmm = AREAmmmm / (AREAmmmm + AREAmmmr + AREAmmrr + AREAmrrm) ㆍ 100
메탈로센 프로필렌 단일중합체에 대한 2,1-삽입기의 백분율 측정: 공개된 데이터, 예를 들어 [H.N. Cheng, J. Ewen, Makromol. Chem., vol. 190 (1989), 페이지 1931-1940] 을 사용하여 2,1-삽입기에 상응하는 신호를 확인하였다. 첫 번째 영역인 AREA1 은 2,1-삽입기에 상응하는 신호의 평균 영역으로 정의되었다. 두 번째 영역인 AREA2 는 1,2-삽입기에 상응하는 신호의 평균 영역으로 정의되었다. 1,2-삽입기에 대한 신호의 배정은 당업자에게 잘 알려져 있으며 추가적으로 설명할 필요가 없다. 2,1-삽입기의 백분율을 하기 식에 따라 계산하였으며, 상기 2,1-삽입기의 백분율은 총 프로필렌에 대한 2,1-삽입된 프로필렌의 몰 백분율로서 수득되었다.
2,1-삽입기 (%) = AREA1 / (AREA 1 + AREA 2) ㆍ 100
프로필렌과 에틸렌의 메탈로센 랜덤 공중합체에 대한 2,1-삽입기의 백분율을 하기 두 가지 기여물에 의해 측정하였다:
(ⅰ) 프로필렌 단일중합체에 대한, 상기 정의된 바와 같은 2,1-삽입기의 백분율, 및
(ⅱ) 2,1-삽입된 프로필렌이 에틸렌에 인접한, 2,1-삽입기의 백분율.
따라서, 2,1-삽입기의 총 백분율은 이들 두 기여물의 합에 상응한다. (ⅱ) 경우에 대한 신호의 배정은 참조 스펙트럼을 사용하거나 공개된 문헌을 참조함으로써 수행될 수 있다.
메탈로센 랜덤 공중합체의 에틸렌 함량은 하기의 합으로서 13C-NMR 에 의해 측정될 수 있다:
(ⅰ) [G.J. Ray 등, Macromolecules, vol. 10, n°4, 1977, p. 773-778] 에서 기재된 절차에 따라 측정된 바와 같은 에틸렌의 백분율, 및
(ⅱ) 에틸렌이 2,1-삽입된 프로필렌에 인접한, 에틸렌의 백분율 (상기 참조).
규격 ISO 5079:1995 에 따라 Lenzing Vibrodyn 상에서 10 mm/분의 시험 속도로 섬유 항장력 및 연신율을 측정하였다.
부직포의 인장 강도 및 연신율을 ISO 9073-3:1989 에 따라 측정하였다.
TA Instruments 사제의 DSC 2690 기구로 용융 온도를 측정하였다. 열 이력을 삭제하기 위해, 샘플을 200℃ 로 우선 가열하고 3분 동안 200℃ 에서 유지시켰다. 이후, 보고된 용융 온도를 20℃/분의 가열 및 냉각 속도로 측정하였다.
폴리프로필렌
본 발명의 이점을 설명하기 위해, 3 종의 폴리프로필렌을 선별하였고, 이들 중 2 종은 이들의 분자량 분포 또는 이들의 에틸렌 함량이 본 발명에 필요한 범위 외에 존재하기 때문에 비교예로서 제공되었다. 이들의 특성을 하기 표 1 에 나타내었다.
[표 1]
Figure pct00003
메탈로센 성분으로서 디메틸실릴-가교된 비스(인데닐)지르코늄 디클로라이드 유도체를 갖는 메탈로센-기재 촉매를 사용하는 표준 중합 조건 하에, 2 개의 연속 연결된 150 ℓ 루프 반응기를 갖는 파일럿 라인에서 실시예 1 및 비교예 2 의 폴리프로필렌을 제조하였다. 프로필렌, 수소, 및 존재하는 경우 에틸렌을 2 개의 반응기에 연속적으로 첨가하였다. 정상보다 더 넓은 분자량 분포를 갖는 메탈로센 폴리프로필렌을 수득하기 위해, 2 개의 반응기 내의 수소 농도를 상이하게 하여 2 개의 반응기에서의 상이한 분자량의 폴리프로필렌이 제조되도록 하였다. 제 1 반응기에서의 표적 용융 흐름, 및 제 2 반응기 이후 수득된 폴리프로필렌의 최종 용융 흐름을 하기 표 2 에 나타내었다. 비교예 1 의 폴리프로필렌은, 메탈로센 성분으로서 디메틸실릴-가교된 비스(인데닐)지르코늄 디클로라이드 유도체를 갖는 메탈로센-기재 촉매를 사용하는 표준 중합 조건 하에, 2 개의 연속 연결된 루프 반응기를 갖는 상업적 대규모의 제조 공장에서 제조된 시판되는 메탈로센 폴리프로필렌이다. PP3 은, 각각의 반응기에서 제조된 폴리프로필렌의 용융 흐름 지수가 최종 용융 흐름 지수에 기본적으로 상응하며 동일한 방식으로 제조된다.
모든 폴리프로필렌에는 충분량의 산화방지제 및 제산제가 첨가되어 가공 동안의 분해가 감소되었다.
[표 2]
Figure pct00004
섬유 방사
실시예 1 및 비교예 1 및 2 의 폴리프로필렌을 각각의 직경이 0.5 mm 인 112 개 홀의 원형 다이 2 개가 장착된 Busschaert 파일럿 라인 상에서 섬유로 방사하였다. 용융 온도를 250℃ 에서 유지하였다. 1 개의 홀 당 처리량을 0.5 g/홀/분으로 일정하게 유지하였다. 수축 속도 (Take-up speed) 를 1700 m/분으로 유지하였다. 추가적인 연신 단계를 수행하지 않았다. 수득된 방사 섬유의 특성을 하기 표 3 에 나타내었다.
[표 3]
Figure pct00005
본 발명에 따라 제조된 섬유 방사에 대한 결과는 비교 섬유의 연신 특성보다 우수한 연신 특성을 나타냈다. 따라서, 신규 섬유는 더욱 높은 연신율이 필요한 적용에 매우 적합하다.
스펀본드 부직포
실시예 1 및 비교예 1 및 2 의 폴리프로필렌을 사용하여, 1 미터 길이 당 직경 0.5 ㎜ 의 홀 약 6800 개를 갖는 단일 광선을 갖는 폭 1.1 m Reicofil 4 라인 상에서 스펀본드 부직포를 제조하였다. 라인 속도를 300 m/분으로 유지하였다. 부직포는 12 g/㎡ 의 패브릭 중량을 가졌다. 엠보싱 롤을 사용하여 부직포를 열결합하였다. 추가적인 가공 조건을 하기 표 4 에 나타내었다. 표 4 에 나타낸 캘린더 온도는 최대 인장 강도에 대한 최고값이 수득된 결합 온도이다. 접촉 열전대를 사용하여 엠보싱 롤 상에서 캘린더 온도를 측정하였다. 이와 같이 수득된 부직포의 특성을 하기 표 5 에 나타내었으며, MD 는 "종방향" 을, CD 는 "횡방향" 을 나타낸다.
[표 4]
Figure pct00006
[표 5]
Figure pct00007
실시예 1 의 메탈로센 폴리프로필렌은 스펀본드 부직포의 제조에 사용될 때 우수한 성능을 나타냈다. 비교예 1 의 시판되는 메탈로센 폴리프로필렌에 비해, 실시예 1 의 메탈로센 폴리프로필렌은 캘린더 온도를 상당히 감소시켜 스펀본드 방법의 전체 에너지 소비를 감소시켰다. 동시에, 인장 강도의 수준은 비교예 1 의 시판되는 메탈로센 폴리프로필렌의 것과 유사한 수준으로 유지되었다. 그러나, 매우 놀랍게도, 실시예 1 의 스펀본드 부직포는 횡방향에서 연신 성능이 상당히 증가하였다. 그 결과, 본 발명에 사용되는 메탈로센 폴리프로필렌은 향상된 연신 특성, 특히 종방향과 횡방향에서의 연신 특성 간의 향상된 균형을 갖는 스펀본드 부직포의 제조를 가능하게 하였다.

Claims (15)

  1. 프로필렌과 하나 이상의 공단량체의 메탈로센 랜덤 공중합체를 포함하는 섬유로서, 상기 공단량체가 프로필렌과 상이한 알파-올레핀이고, 상기 메탈로센 랜덤 공중합체가 메탈로센 랜덤 공중합체의 총 중량에 대한 0.1 중량% 내지 1.0 중량% 범위의 공단량체 함량, 및 2.5 이상의 분자량 분포 Mw/Mn 를 갖는 섬유.
  2. 제 1 항에 있어서, 메탈로센 랜덤 공중합체가 140 ℃ 이상의 용융 온도를 갖는 섬유.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 방사 (as-spun) 섬유인 섬유.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 메탈로센 랜덤 공중합체가 2.75 이상의 분자량 분포 Mw/Mn 를 갖는 섬유.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 섬유를 포함하는 부직포.
  6. 제 5 항에 있어서, 스펀본드 (spunbond) 부직포인 부직포.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항의 부직포를 포함하는 적층체.
  8. 하기 단계를 포함하는 스펀본드 부직포의 제조 방법:
    (a) 메탈로센 폴리프로필렌을 포함하는 배합물을 제공하는 단계,
    (b) 단계 (a) 의 배합물을 압출기에 공급하는 단계,
    (c) 이어서 배합물을 용융-압출시켜 용융된 중합체 스트림을 수득하는 단계,
    (d) 방사구금의 다수의 가는, 통상적으로는 원형인 미세관으로부터 단계 (c) 의 용융된 중합체 스트림을 압출시켜 용융된 중합체의 필라멘트를 수득하는 단계, 및
    (e) 이어서 이전 단계에서 수득된 필라멘트의 직경을 최종 직경으로 신속하게 감소시키는 단계,
    단계 (a) 의 메탈로센 폴리프로필렌이 프로필렌과 하나 이상의 공단량체의 메탈로센 랜덤 공중합체이고, 상기 공단량체가 프로필렌과 상이한 알파-올레핀이고, 상기 메탈로센 랜덤 공중합체가 메탈로센 랜덤 공중합체의 총 중량에 대한 0.1 중량% 내지 1.0 중량% 범위의 공단량체 함량, 및 2.5 이상의 분자량 분포 Mw/Mn 를 가짐.
  9. 하기 단계를 포함하는 다성분 섬유 및 필라멘트의 제조 방법:
    (a1) 메탈로센 폴리프로필렌을 포함하는 제 1 배합물을 제공하는 단계,
    (a2) 열가소성 중합체를 포함하는 하나 이상의 추가의 배합물을 제공하는 단계,
    (b1) 단계 (a1) 및 (a2) 의 배합물 각각을 개별 압출기에 공급하는 단계,
    (c1) 이어서 상기 배합물을 용융-압출시켜 각각의 배합물에 대한 용융된 중합체 스트림을 수득하는 단계,
    (d1) 방사구금의 다수의 가는 미세관으로부터 단계 (c1) 의 용융된 중합체 스트림을 공압출시켜, 용융된 중합체의 다성분 필라멘트를 수득하는 단계, 및
    (e) 이어서 이전 단계에서 수득된 필라멘트의 직경을 최종 직경으로 신속하게 감소시키는 단계,
    단계 (a1) 의 메탈로센 폴리프로필렌이 프로필렌과 하나 이상의 공단량체의 메탈로센 랜덤 공중합체이고, 상기 공단량체가 프로필렌과 상이한 알파-올레핀이고, 상기 메탈로센 랜덤 공중합체가 메탈로센 랜덤 공중합체의 총 중량에 대한 0.1 중량% 내지 1.0 중량% 범위의 공단량체 함량, 및 2.5 이상의 분자량 분포 Mw/Mn 를 가짐.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 용융-압출이 230 ℃ 내지 260 ℃ 의 범위의 용융 온도에서 수행되는 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 메탈로센 랜덤 공중합체가 2.75 이상의 분자량 분포 Mw/Mn 를 갖는 방법.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 하기 단계를 포함하는 방법:
    (f) 단계 (e) 에서 수득된 필라멘트를 지지체 상에 수집하는 단계, 및
    (g) 이어서 수집된 필라멘트를 결합시켜 결합된 부직포를 형성하는 단계.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 하기 단계를 포함하는 방법:
    (h) 단계 (g) 에서 수득된 결합된 부직포에 필름을 적층시키는 단계.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 결합된 부직포가 스펀본드 부직포인 방법.
  15. 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 및 필라멘트가 추가의 연신 단계에 적용되지 않는 방법.
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