KR20110133478A

KR20110133478A - 폴리에틸렌 섬유, 그의 용도 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20110133478A
Application number: KR1020117021623A
Authority: KR
Inventors: 잉고 크나크
Original assignee: 바움휘터 엑스트루지온 게엠베하
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2011-12-12
Also published as: JP2012520946A; CN102356187A; RU2011141888A; PL2230350T3; US20120071589A1; HRP20110328T1; EP2230350B1; ATE505583T1; DE602009001097D1; WO2010105981A1; CN102356191B; DK2408959T3; BRPI1009493A2; KR20110128183A; RU2569010C2; AU2010225025A1; IL214863A0; EP2408959B1; JP5859422B2; US20150308038A1

Abstract

본 발명은 중합체의 용융-방사에 의해 얻을 수 있는 신규한 폴리에틸렌 중합체 섬유, 상기 섬유의 용도, 상기 섬유의 제조 방법, 및 상기 섬유를 포함하는 생성물에 관한 것이다.

Description

폴리에틸렌 섬유, 그의 용도 및 그의 제조 방법 {POLYETHYLENE FIBER, ITS USE AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURE}

본 발명은 폴리에틸렌 중합체의 용융-방사에 의해 얻을 수 있는 폴리에틸렌 중합체 섬유, 상기 섬유의 용도 및 상기 섬유의 제조 방법에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 열 밀봉성 여과지, 2성분 섬유 및 에어레이드(air laid) 생성물, 수력얽힘(hydroentangled) 생성물 및 부직 생성물에 관한 것이다.

합성 목재 펄프의, 종이-유사 기질, 예를 들어 티백 또는 커피 패드의 제조를 위한 목재 펄프 대체물로서의 용도는, 예를 들어 US 4,049,493호로부터 당업계에 공지되어 있다. 특히, 티백 종이는 티백의 열 밀봉 가능성을 제공하기 위해 약 75%의 천연 섬유 및 약 25%의 합성 물질로 이루어진다.

US 5,173,154호에는 60% 내지 85% 중량 백분율의 제1상의 천연 섬유, 및 나머지 약 15% 내지 40% 중량 백분율의 제2상의 열 밀봉성 합성 섬유를 포함하는 티백 종이가 개시되어 있다. 개시된 티백 종이는 티백의 열 밀봉성 측면으로 인해 특별한 고속 자동 티백 패킹 기계 상에서 가공가능한 것으로 언급되어 있다.

합성 목재 펄프의 제조를 위한 몇몇의 방법이, 예를 들어 US 4,049,492호 및 US 4,049,493호로부터 당업계에 공지되어 있지만, 합성 목재 펄프의 제조를 위한 전형적인 방법은 복잡하고, 유기 분산제 중에서 고형 폴리올레핀계 피브리드(fibrid)를 정련하는 단계 및 폴리올레핀 피브리드의 본질적인 수성 슬러리를 형성하기 위해 분산제를 물로 교체하는 단계를 포함한다.

따라서, 용이하고 경제적인 방식으로 제조할 수 있고 예를 들어, 종이-유사 기질, 특히 열 밀봉성 여과지의 제조를 위한 목재 펄프용 대체물로서 유용한 합성 중합체 물질이 여전히 필요하다.

폴리에틸렌 섬유는 폴리에틸렌, 이들의 공중합체 및 중합체 블렌드의 유리한 특성으로 인해 많은 적용에 대해 당업계에 공지되어 있다. 폴리에틸렌은 열가소성 특성을 갖는 중합체이고, 우수한 화학 안정성을 나타내고 다소 낮은 프라이즈(prize)를 갖는다. 상이한 특성의 중합체 섬유는 폴리에틸렌 중합체의 용융-방사에 의해 제조할 수 있다. 그러나, 용융-방사 공정에서 중합체 물질의 특이적인 특성을 고려해야만 한다. 분자량, 용융 유동 지수 및 원료의 분자량 분포가 중요한 용융-방사 공정 파라미터이고, 그에 따라 제조하고자 하는 섬유의 특성 프로파일에 중요하다.

MFI가 5 g/10분 미만인 중합체를 용융-방사하는 것은 일반적으로 가능하다. 그러나, 상기 고 점도 중합체를 용융-방사하기 위해서 높은 압력이 적용되어야 하며, 이는 비용 집약적이다. 또한, 상기 중합체의 최대 용융-방사 속도는 MFI가 약 5 g/10분 내지 약 100 g/10분, 특히 MFI가 약 5 g/10분 내지 약 40 g/10분인 중합체를 이용하여 얻을 수 있는 속도와 비교하여 유의하게 감소한다.

다른 한편으로, 중합체의 MFI 값이 지나치게 높은 경우, 중합체의 점도는 노즐 오리피스로부터 섬유를 연신할 수 없을 정도로 낮아진다. 따라서, 저 점도 중합체의 용융-방사에 의해 연속 섬유가 얻어질 수 없다. 또한, MFI가 높은 (100 g/10분 초과) 중합체의 용융-방사로부터 얻을 수 있는 섬유 분획은 낮은 기계적 안정성을 나타내고 상기 섬유는 추가 가공, 예를 들어 직조에 적합하지 않다.

따라서, 용융-방사 공정으로 인해 중합체 용융물의 유동학적 특성에 관한 원료의 품질에 대하여 높은 요구조건이 요구된다. 이 결과, 용융-방사에 의한 섬유의 제조에 적합한 중합체의 MFI 값은 5 g/10분 초과 내지 약 100 g/10분, 특히 5 g/10분 초과 내지 약 40 g/10분의 특정한 범위 내에 있어야 한다.

그러나, MFI가 5 g/10분 초과 내지 약 100 g/10분인 중합체로 제조된 폴리에틸렌 섬유를 사용하여 열 밀봉성 여과지의 합성 목재 펄프를 대체하는 경우, 기계 부품 상의 침착물이, 특히 건조 유닛에서의, 여과지의 제조 동안 및 티백 기계에서의 여과지의 열 밀봉 동안 축적되는 것을 발견하였다. 상기 침착물은 기계 기능에 불리한 영향을 미치고, 이는 공지된 폴리에틸렌 중합체 섬유를 열 밀봉성 여과지에서 사용하기에 부적합하게 한다.

선행 기술의 상기 문제를 극복하기 위해, 본 발명에 이르러 놀랍게도, 공지된 폴리에틸렌 섬유를 이온화 방사선에 의해 가교하는 경우, 가교된 중합체 섬유를, 특히 열 밀봉성 여과지에서의, 합성 목재 펄프를 위한 대체물로 우수하게 사용할 수 있음을 발견하였다. 특히, 여과지의 제조, 특히 건조 유닛에서의 여과지의 제조 동안 및 여과지의 티백 기계에서의 열 밀봉시 기계 부품 상에 침착물이 축적되지 않는다.

따라서, 본 발명은 MFI가 5 g/10분 초과 내지 약 100 g/10분, 바람직하게는 5 g/10분 초과 내지 약 40 g/10분, 특히 10 g/10분 초과 내지 약 40 g/10분인 중합체의 용융-방사에 의해 얻을 수 있는 중합체 섬유에 관한 것으로, 용융-방사 단계에 이어 중합체 섬유를 이온화 방사선으로 처리하는 것을 특징으로 한다. 가교된 섬유의 MFI 값은 5 g/10분 이하, 바람직하게는 약 2 g/10분 이하, 예컨대 약 1.5 g/10분 이하, 심지어 약 1 g/10분 이하이다.

섬유의 제조에 적합한 중합체는 특별히 제한되지는 않는다. 당업자에게 공지되고 용융-방사에 의한 중합체 섬유의 제조에 유용한 임의의 중합체를 이용할 수 있다. 이러한 중합체에 대한 예로는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 열가소성 엘라스토머 및 이들 중 임의의 것의 혼합물을 함유하는 중합체가 있다.

본 발명의 섬유의 제조에 사용되는 중합체는 폴리에틸렌이다. 폴리에틸렌은 단독중합체 또는 공중합체, 예컨대 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리에틸렌 공중합체, 예컨대 폴리에틸렌/폴리프로필렌 공중합체, 1종의 중합체로서 폴리에틸렌을 포함하는 중합체 블렌드, 예컨대 폴리에틸렌/폴리프로필렌 블렌드 또는 폴리에틸렌 기재 열가소성 엘라스토머 (TPE)를 포함한 이들 중 임의의 것의 혼합물일 수 있다.

한 실시양태에서, 중합체 섬유에 사용되는 중합체는 실질적으로 폴리에틸렌, 또는 폴리에틸렌의 공중합체 또는 1종의 중합체로서 폴리에틸렌을 포함하는 중합체 블렌드를 포함한다. 사용되는 폴리에틸렌은 폴리에틸렌의 단독중합체 또는 공중합체, 또는 1종의 중합체로서 폴리에틸렌 단독중합체 또는 폴리에틸렌 공중합체를 포함하는 중합체 블랜드일 수 있다. 바람직한 폴리에틸렌의 공중합체 또는 블렌드는 폴리에틸렌과 α-올레핀, 예컨대 프로필렌 및 1-부텐, 바람직하게는 프로필렌의 공중합체 또는 블렌드이다. 바람직하게는, 공중합체 또는 중합체 블렌드로서 약 1 중량% 내지 약 15 중량%, 보다 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 9 중량%의 α-올레핀, 예를 들어 프로필렌을 함유하고, 가장 바람직하게는 용융 유동 지수가 약 5 g/10분 내지 약 20 g/10분인 폴리에틸렌을 사용한다. 특히, 에틸렌과 프로필렌의 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 중합체 블렌드를 사용한다. 폴리에틸렌 단독중합체, 공중합체 또는 중합체 블렌드는 예를 들어 용융 유동 지수가 약 5 g/10분 내지 약 20 g/10분인 프로필렌 중합체, 예컨대 폴리프로필렌, 및/또는 프로필렌, 비닐 아세테이트, 아크릴산 및 에틸 아크릴레이트와 같은 중합체와 에틸렌의 공중합체와 혼합할 수 있다. 폴리에틸렌 단독중합체 또는 공중합체의 양은 중합체의 바람직하게는 약 70 중량% 내지 약 100 중량%, 보다 바람직하게는 약 80 중량% 내지 약 95 중량%, 예컨대 약 85 중량% 내지 약 90 중량%이다. 가장 바람직한 중합체는 폴리에틸렌 단독중합체이다.

바람직한 한 실시양태에서, 중합체는 종종 당업계에서 "열가소성 고무"로 지칭되는 폴리에틸렌 기재 TPE (열가소성 엘라스토머)이다. TPE는 열가소성 및 엘라스토머 특성을 둘 다 갖는 물질로 이루어진 공중합체 또는 중합체 블렌드의 부류이다. 전형적으로, TPE는 고무와의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 블렌드, 예컨대 폴리에틸렌/EPDM 블렌드 또는 폴리프로필렌/EPDM 블렌드 (EPDM = 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체 고무)이며, 단량체는 바람직하게는 M-부류 (ASDN 표준 D-1418의 분류를 참조함)이다. 전형적인 EPDM 고무는 DCPD (디시클로펜타디엔), ENB (에틸리덴 노르보르넨) 및 VNB (비닐 노르보르넨)이다. 폴리에틸렌/EPDM 블렌드 내의 전형적인 폴리에틸렌 함량은 약 50 중량% 내지 약 95 중량%, 보다 바람직하게는 약 70 중량% 내지 약 90 중량%이다. EPDM 고무 내의 전형적인 에틸렌 함량은 약 45 중량% 내지 약 75 중량%, 바람직하게는 약 55 중량% 내지 약 70 중량%이다. 에틸렌 함량이 높을수록, 중합체의 적재 가능성도 높으며, 이는 보다 양호한 혼합 및 압출을 야기한다. 전형적으로 중합체 블렌드의 약 2.5 중량% 내지 약 12 중량%, 바람직하게는 약 5 중량% 내지 약 10 중량%를 차지하는 디엔은 가교제로서의 역할을 하며, 이는 최종 사용 동안 원하지 않는 점착성, 크리프(creep) 또는 부유(float)에 대한 내성을 제공한다.

추가 바람직한 실시양태에서, 폴리에틸렌은 HDPE, LDPE, LLDPE 또는 이들의 혼합물이다. 바람직하게는, HDPE, LDPE 또는 LLDPE를 상기 기재된 중합체 블렌드에서 사용한다. 별법으로, 폴리에틸렌은 바람직하게는 상기 기재된 중합체 블렌드에 사용되는 폴리에틸렌/EVA (에틸렌 비닐 아세테이트) 공중합체일 수 있다. 전형적으로, EVA 내의 비닐 아세테이트의 함량은 약 5 중량% 내지 약 45 중량%, 바람직하게는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%이며, 나머지는 바람직하게는 에틸렌이다. EVA 기재 공중합체는 유리한 엘라스토머 특성을 가지지만, 다른 열가소성 물질처럼 가공할 수 있다.

본원에 사용되는 용어 "실질적으로 포함한다"는 각각의 조성물의 총 중량을 기준으로 각각의 성분의 양이 80 중량% 이상, 보다 바람직하게는 90 중량% 이상, 특히 95 중량% 이상, 예를 들어 99 중량% 이상인 것을 의미한다. 바람직한 한 실시양태에서, 중합체 섬유를 위해 사용되는 중합체는 유일한 중합체 성분으로서 각각 폴리에틸렌 또는 이들의 공중합체 또는 중합체 블렌드로 이루어진다.

특히 상기 기재한 본 발명의 섬유에 대하여, 폴리에틸렌을 사용하는 것의 추가 이점은, 폴리에틸렌이 다른 중합체, 특히 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르와 비교하여 전형적으로 보다 양호한 내화학성, 특히 보다 양호한 내산성 (예컨대 히드로플루오르산에 대한 내성)을 갖는 것이다. 그 결과, 폴리에틸렌 섬유 및 폴리에틸렌 섬유로부터 제조된 생성물은 다른 중합체로부터 제조된 공지된 생성물과 비교하여 개선된 내화학성을 나타낸다. 따라서, 폴리에틸렌 또는 상기 기재된 바와 같은 각각의 공중합체 또는 중합체 블렌드를 포함하는 본 발명에 따른 섬유를 포함하고, 이온화 방사선 처리된 생성물은 둘 다 방사선에 의해 수여되는 우수한 내온도성 및 폴리에틸렌 물질에 의해 수여되는 내화학성을 나타낸다.

본 발명의 섬유의 제조에 사용되는 중합체는 추가의 중합체 및 또한 첨가제, 예컨대 착색제, 글리덴트(glident), 방사 첨가제, 관능성 공중합체, 저분자량 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 밀랍, 혼성배열 폴리프로필렌, 반응성 성분, 열안정화제, UV 안정화제 등을 함유할 수 있다. 첨가제는 용융-방사 공정의 특이적인 요건 및 또한 최종 섬유의 의도한 용도에 따라 당업자에 의해 선택될 수 있다.

바람직한 실시양태에서, 중합체는 공지된 금속 활성화제, 예를 들어 산화 환원-활성 전이 금속 이온, 예컨대 Fe²⁺/Fe³⁺, Co²⁺/Co³⁺, Cu⁺/Cu²⁺, Cr²⁺/Cr³⁺ 또는 Mn²⁺/Mn³⁺/Mn⁴⁺를 포함하는 금속 활성화제, 예컨대 CuO를 포함한다. 전형적으로, 중합체는 금속 활성화제를 중합체의 총 중량을 기준으로 약 0.001 중량% 내지 약 1 중량%의 양, 바람직하게는 약 0.01 중량% 내지 약 0.5 중량%의 양으로 포함한다. 금속 활성화제가 중합체 내에 존재할 경우, 이온화 방사선의 효율이 증가함을 발견하였다. 따라서, 폴리에틸렌 중합체의 충분한 가교를 제공하기 위해서, 보다 적은 방사선이 필요할수록 금속 활성화제의 존재가 유리하다.

한 실시양태에서, 본 발명의 섬유의 제조에 사용되는 중합체는 가교제를 포함한다. 상기 기재된 중합체에서 폴리에틸렌과 함께 사용되는 가교제는 전형적으로 지방족 다가 알코올의 트리아크릴레이트 또는 트리메타크릴레이트이다. 가교제로서 적합한 구체적인 화합물로는, 예를 들어, 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트, 트리메틸올 에탄 트리아크릴레이트 및 테트라메틸올 메탄 트리아크릴레이트가 포함된다. 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 및 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트가 특히 바람직하다. 가교제는 폴리에틸렌의 중량을 기준으로 전형적으로 약 0.5 중량% 내지 약 4 중량%의 양으로 존재한다. 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 및 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트는 폴리에틸렌과 고도로 상용성이고 고도의 가교 효과를 나타낸다. 가장 바람직하게, 가교제의 양은 폴리에틸렌의 중량을 기준으로 약 1.0 중량% 내지 약 2.5 중량% 범위이다. 페놀계 화합물의 유도체, 예컨대 US 4,367,185호에 개시된 화합물은 추가로 사용하여 가교 효과를 향상시킬 수 있다. 페놀계 화합물 유도체의 양은 폴리에틸렌의 중량을 기준으로 전형적으로 0.01 중량% 내지 5.0 중량% 범위이다.

한 실시양태에서, 본 발명의 섬유의 제조에 사용되는 중합체는 실란 (기재) 가교제를 포함한다. 전형적인 실란 가교제는 당업계에 공지되어 있다. 적합한 실란 가교제의 비제한적인 예로는 에틸렌계 불포화 히드로카르빌기, 예컨대 비닐, 알릴, 이소프로페닐, 부테닐, 시클로헥세닐 또는 감마-(메트)아크릴옥시 알릴 기, 및 가수분해성기, 예컨대 히드로카르빌옥시, 히드로카르보닐옥시 및 히드로카르빌아미노 기를 포함하는 불포화 실란이 포함된다. 또다른 실시양태에서, 실란은 중합체 상에 그래프트될 수 있는 불포화 알콕시 실란이다. 적합한 실란 가교제의 예로는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐메틸디메톡시실란, 3-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란 및 이들의 조합이 있다. 실란 가교제의 양은 중합체의 총 중량을 기준으로 전형적으로 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량%, 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 1 중량% 범위이다. 상기 언급한 가교제 및 또한 본원에 기재된 실리콘 기재 가교제는 본원에 기재된 이온화 방사선에 의한 가교에 의해 우수하게 결합될 수 있으나, 당업계에 공지된 과산화물에 의한 가교는 가교된 폴리에틸렌 섬유의 제조를 위해 적합하게 적용할 수 없음을 발견하였다.

용융-방사에 의한 섬유의 제조는 당업자에게 공지되어 있다. 상기 공정은, 예를 들어, 문헌 [B. von Falkai, Synthesefasern, Grundlagen, Technologie, Verarbeitung und Anwendung, Verlag Chemie, Weinheim 1981]에 기재되어 있다. 용융-방사 공정에서, 중합체의 특성은 일반적으로 유의하게 변경되지 않는다. 따라서, 예를 들어, 상기 용융-방사 공정에서 얻어진 섬유의 MFI 값은 출발 물질로 사용된 중합체 과립의 MFI 값과 거의 동일하다. 따라서, 용융-방사에 의해 얻어진 중합체 섬유의 MFI 값은 용융-방사 공정에 적합한 중합체의 MFI 값과 동일한 범위 내에 있으며, 즉, MFI는 5 g/10분 초과 내지 약 100 g/10분, 특히 5 g/10분 초과 내지 약 40 g/10분, 예를 들어 약 10 g/10분 내지 약 40 g/10분의 범위이다.

본 발명에 따르면, 용융-방사 공정에서 얻어진 중합체 섬유의 유동학적 특성은 섬유를 이온화 방사선으로 처리함으로써 섬유의 의도한 용도의 요건에 따라 조정한다. 바람직하게는, 이온화 방사선은 감마 또는 베타 방사선이다.

감마선 및 베타선 처리는 당업계에 공지된 조사 절차에 의해 수행한다. 전자빔이라고도 공지된 베타선은 당업계에 일반적으로 공지된 전자 가속기에 의해 생성된다. 산업적 적용에 사용되는 감마선은 일반적으로 코발트 60 (⁶⁰Co)의 니켈 60 (⁶⁰Ni)으로의 방사성 전환에서 생성된다. 이에 의해 방출된 감마선은 고도의 투과 깊이를 갖는다. 베타선으로의 조사 시간은 일반적으로 수초 내이지만, 감마선으로의 조사 시간은 수시간 내일 수 있다. 본 발명에 따른 중합체 섬유 상에 적용된 방사선량은 특별히 제한되지는 않지만, 보통 약 10 kGy 내지 약 300 kGy (킬로그레이), 바람직하게는 약 30 kGy 내지 약 160 kGy 범위에 있다.

중합체 섬유의 특성은 중합체의 가교에 의해, 즉, 이온화 방사선으로의 처리에 의해 변경된다. 예를 들어, 섬유의 제조를 위해 사용되는 중합체에 따라, 중합체 섬유의 MFI 값은 증가하거나 감소한다. 예를 들어, 폴리프로필렌의 경우 MFI는 중합체 사슬의 결합 분열로 인해 증가하고, 폴리에틸렌의 경우 MFI는 중합체의 가교에 의해 감소한다. 따라서, 중합체 섬유의 다른 특성, 예컨대 중합체의 평균 분자량 및/또는 중합체의 분자량 분포는 변경된다. 또한, 폴리에틸렌의 열가소성 특성은 조사에 의해 열탄성 특성으로 바뀐다. 이는 예를 들어 조사 후 폴리에틸렌의 열 수축 손실에서 알 수 있다. 따라서, 폴리에틸렌 섬유의 특성은 섬유의 의도한 사용 요건에 따라 조정할 수 있다.

용융 유속 (MFR)이라고도 지칭되는 MFI (용융 유동 지수) 값은 본 발명의 중합체 섬유와 특히 연관되어 있다. 중합체 섬유의 MFI 값은 DIN EN ISO 1133에 따라 측정한다. 상기 정의에 따르면, MFI를 측정하기 위한 표준 측정 조건은 폴리에틸렌의 경우 190℃/2.16 kg이고 폴리프로필렌의 경우 230℃/2.16 kg이다. MFI의 단위는 g/10분이고 이는 모세관 유량계에 의해 측정하며, 여기서 물질, 즉 중합체는 원통 형태로 용융 첨가되고 한정된 노즐을 통해 특정 압력으로 압착된다. 이어서, 중합체 용융물의 배출 질량은 시간의 함수로 검출한다.

본 발명에 따른 중합체 섬유의 제조를 위한 방법에 사용되는 중합체는 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리에틸렌 공중합체, 1종의 중합체로서 폴리에틸렌을 포함하는 중합체 블렌드 또는 이들의 혼합물이다. 가교된 섬유의 MFI 값은 약 5 g/10분 이하, 바람직하게는 약 2 g/10분 이하, 예컨대 약 1.5 g/10분 이하, 심지어 약 1 g/10분 이하이다.

본 발명의 중합체 섬유는 중합체의 용융-방사 단계 및 중합체 섬유의 이온화 방사선으로의 후속 처리 단계를 포함하는 중합체 섬유의 제조 방법에 의해 얻을 수 있다. 본 발명은 또한 상기 방법에 관한 것이다. 상기 방법에서, 섬유는 연속 스트랜드(strand)로 얻어지거나 스트랜드는 조각으로 절단된다. 이온화 방사선으로의 처리는, 섬유가 형성된 직후에, 예를 들어 섬유가 신장되기 이전에, 그 동안에 또는 그 이후에, 그러나 조각으로 절단되기 이전에 또는 조각으로 절단된 이후에 수행할 수 있다. 연속 섬유 스트랜드 또는 절단 섬유 조각이 얻어진 이후에, 이들을 일정 시간 동안 저장하고 이후에 이온화 방사선으로의 처리 단계를 수행하는 것도 또한 가능하다.

본 발명에 따른 중합체 섬유의 적절한 직경은 전형적으로 약 170 μm 미만, 바람직하게는 약 100 μm 미만, 특히 약 40 μm 미만이고, 바람직하게는 약 5 μm 내지 약 170 μm, 보다 바람직하게는 약 12 μm 내지 약 50 μm의 범위이고, 가장 바람직하게 섬유의 직경은 약 20 μm 내지 약 25 μm, 예를 들어 약 23 μm이다.

이온화 방사선에 의한 섬유의 가교 이전에 중합체 섬유의 길이는 전형적으로 약 20 mm 미만, 바람직하게는 약 10 mm 미만, 특히 약 6 mm 미만, 바람직하게는 약 0.1 mm 내지 약 40 mm, 예컨대 약 2 mm 내지 약 20 mm, 특히 약 2 mm 내지 약 5 mm, 예를 들어 약 2 mm 내지 약 3 mm이다. 이온화 방사선에 의한 섬유의 가교는, 적용되는 총 선량에 따라, 전형적으로 방사선 처리 이전 길이의 약 1/3 감소 범위로 섬유 길이의 감소를 야기한다. 따라서, 바람직하게는 보다 긴 섬유의 절단이, 예를 들어 취급 목적을 위해 보다 유리하기 때문에, 섬유는 바람직하게는 방사선 처리 이전에 절단한다.

한 양태에서, 본 발명은 상기 기재된 바와 같이 이온화 방사선에 의해 가교된 폴리에틸렌 섬유의 열 밀봉성 여과지에서의 용도에 관한 것이다.

바람직한 양태에서, 본 발명은 고온 밀봉성 여과지에서의 상기 중합체 섬유의 용도 및 또한 상기 기재된 중합체 섬유를 함유하는 고온 밀봉성 여과지를 제공한다. 고온 밀봉성 여과지에서, 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리에틸렌 공중합체, 1종의 중합체로서 폴리에틸렌을 포함하는 중합체 블렌드 또는 이들의 혼합물을 함유하는 폴리에틸렌 섬유가 바람직하게 사용된다. 이온화 방사선으로의 처리에 의해 중합체는 가교되며, 이는 MFI의 감소에 의해 검출할 수 있고, 이에 의해 용융-방사 이후의, 그러나 이온화 방사선으로 처리하지 않은 폴리에틸렌 섬유로부터 얻어진 생성물과 비교하여 용융 점도가 보다 높은 생성물이 얻어진다. 섬유의 가교로 인해 유리한 특성이 상기 기재된 바와 같이 여과지에 부여될 수 있다.

한 양태에서, 본 발명은 1성분으로서 상기 기재된 가교된 폴리에틸렌 섬유를 함유하는 2성분 섬유에 관한 것이다. 2성분 중합체 섬유는 사이드-바이-사이드(side-by-side) 섬유 또는 시스-코어(sheath-core) 섬유로 공지되어 있다. MFI가 5 g/10분 초과 내지 약 100 g/10분인 폴리에틸렌 섬유를 2성분 섬유의 1성분으로서 적용하는 경우, 다른 성분은 폴리에스테르와 같은, 열 밀봉 동안 충분한 안정성을 제공하는 지지 중합체여야 한다. 폴리에틸렌의 가교에 의해, 우수한 특성을 갖는 2성분 섬유를 얻을 수 있으며, 여기서 특히 가교된 폴리에틸렌 성분은 충분한 지지체를 제공하고, 추가로 섬유를 열 밀봉성이 되게 한다.

바람직한 양태에서, 본 발명은 가교된 폴리에틸렌 섬유, 특히 상기 기재된 중합체 섬유를 함유하는 열 밀봉성 여과지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 열 밀봉성 여과지는 유리하게는 티백 또는 커피 패드에 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 바람직하게는 본 발명에 따른 열 밀봉성 여과지를 포함하는 티백 또는 커피 패드, 및 상기 섬유의 티백 또는 커피 패드에서의 각각의 용도에 관한 것이다.

본 발명에 따른 열 밀봉성 여과지는 전형적으로 여과지로부터 공지된 구성성분, 예를 들어 약 60% 내지 약 85% 중량 백분율의 천연 섬유를 함유하고, 나머지 약 40 중량% 내지 약 15 중량%는 합성 목재 펄프와 같은 합성 섬유이며, 상기 합성 섬유는 적어도 부분적으로, 특히 약 20 중량% 내지 약 100 중량%, 바람직하게는 약 50 중량% 내지 약 100 중량%의 양으로 본 발명에 따른 가교된 폴리에틸렌 섬유로 대체된다.

본 발명의 또다른 양태는 가교된 폴리에틸렌 섬유, 특히 상기 기재된 중합체 섬유의, 에어레이드 생성물, 수력얽힘 생성물 및 부직 생성물에서의 용도 및 또한 가교된 폴리에틸렌 섬유, 특히 상기 기재된 중합체 섬유를 함유하는 상기 생성물이다. 중합체 섬유로부터의 상기 생성물의 제조는 당업계에 공지되어 있다. 상기 기재된 바와 같이 조사에 의해 중합체 섬유의 특성을 조정함으로써, 신규하고 유리한 상기 유형의 생성물을 제조할 수 있다.

본 발명을 하기 실시예에 의해 추가로 예시할 것이며, 이는 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

실시예

폴리에틸렌 (PE) 섬유의 베타선 처리:

바움휘터 엑스트루지온 게엠베하(baumhueter extrusion GmbH)로부터 제작된 4 dtex (약 23 μm 직경에 상응함)의 PB 유로파이버 컷(Eurofiber cut) F-2427 유형의 PE 섬유 샘플 6 mm 길이를 35 내지 160 kGy의 선량으로 베타선으로 처리하였다. 조사 후 섬유의 길이는 약 4.5 mm였다. 이온화 방사선으로의 처리 이전 및 이후에 MFI 값을 측정하였다. 추가로, 바움휘터 엑스트루지온 게엠베하로부터 제작된 4 dtex (약 23 μm 직경에 상응함)의 PB 유로파이버 컷 F-2382 유형의 PE 섬유 샘플 2 mm 길이를 50 kGy의 선량으로 베타선으로 처리하였다. 조사 후 섬유의 길이는 약 1.5 mm였다. 이온화 방사선으로의 처리 이전 및 이후에 MFI 값을 측정하였다. MFI 측정은 표준 조건, 즉 190℃/2.16 kg하에 DIN EN ISO 1133에 따라 수행하였다. 섬유 F-2382를 포함하는 여과지를 조사에 의한 가교 이전 및 이후에 열 밀봉성에 대해 시험하였다. 결과는 하기 표 1에 개괄하였다.

상기 결과는 본 발명에 따라 조사된 PE 섬유는 열 밀봉성 종이에 적용할 수 있으나, 비처리된 섬유는 적용할 수 없음을 증명한다. 추가로, 조사된 PE 섬유를 함유하는 여과지를 열 밀봉한 경우 티백 기계에서의 여과지의 제조 동안 기계 부품 상의 중합체 침착물을 검출할 수 없었다.

Claims

MFI가 5 g/10분 초과 내지 약 100 g/10분인 중합체의 용융-방사에 의해 얻을 수 있는 중합체 섬유로서,
용융-방사 단계에 이어 중합체 섬유를 이온화 방사선으로 처리하는 것을 특징으로 하고,
상기 중합체가 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리에틸렌 공중합체, 1종의 중합체로서 폴리에틸렌을 포함하는 중합체 블렌드 또는 이들의 혼합물이고,
가교된 중합체 섬유의 MFI가 약 5 g/10분 이하인 중합체 섬유.
제1항에 있어서, 가교된 중합체 섬유의 MFI가 약 2 g/10분 이하인 중합체 섬유.
제1항 또는 제2항에 있어서, 이온화 방사선의 방사선량이 약 10 kGy 내지 약 300 kGy 범위인 중합체 섬유.
MFI가 5 g/10분 초과 내지 약 100 g/10분인 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리에틸렌 공중합체, 1종의 중합체로서 폴리에틸렌을 포함하는 중합체 블렌드 또는 이들의 혼합물인 중합체를 용융-방사하는 단계 및 중합체 섬유를 이온화 방사선으로 후속 처리하여 MFI가 약 5 g/10분 이하인 가교된 중합체 섬유를 얻는 단계를 포함하는, 중합체 섬유의 제조 방법.
가교된 폴리에틸렌 섬유의 열 밀봉성 여과지에서의 용도.
제5항에 있어서, 가교된 중합체 섬유가 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 것인 용도.
가교된 폴리에틸렌 섬유의, 에어레이드(air laid) 생성물, 수력얽힘(hydroentangled) 생성물 또는 부직 생성물에서의 용도.
제7항에 있어서, 가교된 중합체 섬유가 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 것인 용도.
가교된 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 열 밀봉성 여과지.
제9항에 있어서, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 중합체 섬유를 포함하는 열 밀봉성 여과지.
1성분으로서 가교된 폴리에틸렌을 포함하는 2성분 섬유.
제11항에 있어서, 1성분으로서 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 중합체 섬유를 포함하는 2성분 섬유.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 중합체 섬유를 함유하는 에어레이드 생성물, 수력얽힘 생성물 또는 부직 생성물.