KR20120089462A

KR20120089462A - 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌의 성형 용품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20120089462A
Application number: KR1020127007029A
Authority: KR
Inventors: 더블유. 더글라스 베이츠; 브렛 콜린 도브릭
Original assignee: 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-08-10
Also published as: CA2770469A1; WO2011022616A1; EP2467426A1; TW201126036A; JP5808327B2; JP2013502496A; BR112012003642A2; US20120292808A1; DK2467426T3; CN102482469B; CN102482469A; TWI573903B; EP2467426B1

Abstract

폴리(트라이메틸렌 아릴레이트), 특히 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트) 및 15중량% 내지 40중량%의 폴리스티렌을 함유하는 폴리스티렌의 농축물은 필름, 펠렛 및 섬유와 같은 성형된 용품의 제조에 적용된다. 한 실시 양태에서, 농축물은 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)를 포함하는 중합체성 희석제와 용융 혼합되어, 0.5중량% 내지 1.5중량%의 폴리스티렌을 포함하는 방사 블렌드를 형성하고, 방사 블렌드는 다수의 동일한 구멍을 포함하는 방사구금을 통해 압출되어, 다수의 필라멘트를 생성한다.

Description

폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌의 성형 용품의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING SHAPED ARTICLES OF POLY(TRIMETHYLENE ARYLATE)/POLYSTYRENE}

본 출원은 그 전체가 본원에 참조로서 삽입된, 2009년 8월 20일에 출원된, 미국 가특허 출원 번호 제 61/235403 호의 이점을 주장한다. 추가로, 본 출원은 CL4791로서 출원인에 의해 지정되고 명칭이 "폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌 블렌드의 필름(Films of Poly(trimethylene arylate)/Polystyrene Blends)"인 2009년 8월 20일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 제 61/235405 호, 및 CL4708로서 출원인에 의해 지정되고 명칭이 "폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌 농축물 및 제조 방법(Poly(trimethylene arylate)/Polystyrene Concentrate and Process for Preparing)"인 2009년 8월 20일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 제 61/235399 호에 관한 것이다.

본 발명은 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트), 특히 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트), 및 폴리스티렌을 포함하는 중합체 블렌드로부터 용융 방사 섬유를 제조하는 마스터배치 방법에 관한 것이다. 방법은 보편적, 상업적 규모 장비의 용도를 허용한다.

폴리(프로필렌 테레프탈레이트)로서 또는 "3GT" 중합체로서도 알려져 있는 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)가 당업계에 잘 알려져 있다. 그의 특성 및 제조는 Chuah에 의해 문헌[The Encyclopedia of Polymer Science, on-line, DOI 10.1002/0471440264.pst292]에 의해 기재되어 있다.

J.C. Chang 등, US 6,923,925는 폴리(트라이메틸렌 다이카르복실레이트), 특히 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트), 그 중에서도 특히 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)(PTT)를 폴리(트라이메틸렌 다이카르복실레이트) 내에서 분산되고 2마이크로미터(㎛) 미만의 PS 입자 크기를 갖는 바람직하게는 고분자량 폴리스티렌(PS) 0.01중량% 내지 10중량%와 함께 포함하는 조성물을 기재한다. PS 1% 내지 2% 농도 범위 내의 조성물만이 예시된다. 총 중합체 중량을 기준으로 1중량% 내지 2중량%의 PS를 포함하는 PTT 조성물은 PS가 없이 PTT를 이용해 달성가능한 것보다 유의하게 더 높은 방사 속도(spinning speed)에서 섬유로 용융 방사될 수 있음이 발견되었다. 조성물이 제조되는 방식은 2개 중합체의 펠렛을 이축 압출기 내로 공동 공급함에 의해, 또는 2개 중합체의 펠렛의 염 및 페퍼(pepper) 블렌드를 목적하는 비율로 제조한 다음 생성 펠렛 혼합물을 이축 압출기 내로 공급함에 의한 것이었다. 압출물은 스트랜드(strand)로서 압출되고 펠렛으로 잘렸다. 다음, 이들 블렌드 펠렛을 방사 기계(spinning machine)에 공급하여 섬유를 용융 방사하였다.

미국 특허 번호 제 4,475,330 호는 본질적으로 (a) 에틸렌 테레프탈레이트, 트라이메틸렌 테레프탈레이트 및 테트라메틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개 이상의 단량체의 공중합체, 및/또는 (b) 에틸렌 테레프탈레이트, 트라이메틸렌 테레프탈레이트 및 테트라메틸렌 테레프탈레이트의 2개 이상의 중합체의 블렌드로 이루어진 폴리에스테르 필라멘트로부터 제조되는 폴리에스테르 멀티필라멘트 방적사를 개시한다. 이 특허는 3 % 내지 15%의 비-결정질 중합체, 바람직하게는 스티렌 중합체 또는 메타크릴레이트 중합체와 폴리에스테르와의 블렌드를 기재한다.

전게서(op.cit.) Chang 등의 방법은 폴리(트라이메틸렌 다이카르복실레이트) 방적사, 특히 부분 배향 방적사를 높은 방사 속도에서 제조하기 위해 개발되었다. 발명의 이점은 폴리(트라이메틸렌 다이카르복실레이트) 및 (PS)를 포함하는 블렌드를 사용하여 수득되었다. Chang 등의 방법을 상업적 규모에서 작동시키는 것은 여러 문제점을 제시할 수 있다. PS를 함유하는 PTT 생성물로부터 PS를 함유하지 않는 PTT 생성물로 상업적 규모의 연속 용융 폴리머라이저(melt polymerizer)를 전이시키는 것은 고비용이 들 수 있었다. 측류 압출기를 적용하고 1% PS 조성물에 도달하기 위해 필요한 양의 PS를 공급하는 것은 요구되는 PS를 작은 비율로 공급하기 위해 특수 고안된 장비를 필요로 할 수 있었다.

본 발명의 마스터배치, 또는 농축물, 기술은 섬유 방사의 통상적인 실행을 넘어서는 유의한 비용 절감을 나타낸다. 추가로, 본원에서 기재된 조성물은 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트) 중합체로부터 제조된 강화 성형된 부품(part) 및 필름의 제조에 있어서 유용성을 갖는다.

본 발명은 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌 농축물을 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)를 포함하는 희석제와 함께 용융 블렌딩하여 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌 방사 블렌드를 형성하는 것을 포함하며, 방사 블렌드는 중합체의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 내지 1.5중량%의 폴리스티렌을 포함하고, 여기서 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌 농축물은 중합체의 총 중량을 기준으로 15중량% 내지 40중량%의 폴리스티렌을 포함하는 방법을 제공한다.

<도 1>
도 1은 본 발명에 따른 방사구금(spinneret)을 용융 공급하는 한 실시 양태의 개략도이다.
<도 2>
도 2는 본 발명에 따른 섬유 방사 방법의 한 실시 양태의 개략도이다.

본 발명의 실행에 적합한 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트) 중합체에는 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트), 폴리(트라이메틸렌 아이소프탈레이트), 폴리(트라이메틸렌 나프탈레이트), 및 그의 혼합물 및 공중합체가 포함되나 이에 제한되지 않는다. 한 실시 양태에서, 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)는 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)(PTT)이다.

본 발명은 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌 농축물을 희석제 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)와 함께 용융 블렌딩하여, 중합체의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 내지 1.5중량%의 폴리스티렌을 포함하는 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌 방사 블렌드를 형성하는 것을 포함하는 방법을 제공하며, 여기서 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌 농축물은 중합체의 총 중량을 기준으로 15중량% 내지 40중량%의 폴리스티렌을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "PS"는 폴리스티렌에 대한 약어이다.

한 실시 양태에서, 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)는 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)이다.

한 실시 양태에서, 방법은 추가로, 방사 블렌드를 성형된 구멍(orifice)으로 수송하고 성형된 구멍을 통해 방사 블렌드를 압출하여 압출물을 형성하는 것을 포함한다.

한 실시 양태에서, 성형된 구멍은 방사구금의 다수의 성형된 구멍 중 하나이고, 압출물은 다수의 필라멘트이다. 한 실시 양태에서, 성형된 구멍은 필름 다이이고, 압출물은 필름이다. 한 실시 양태에서, 성형된 구멍은 스트랜드 다이이고, 압출물은 하나 이상의 스트랜드이고, 방법은 추가로 스트랜드를 펠렛으로 자르는 것을 포함한다. 방사구금은 전형적으로, 직경이 전형적으로 각각 약 0.2 ㎜ 내지 0.4 ㎜인 균일한 홀(hole), 종종 34개의 균일한 홀의 어레이가 있는 스핀 플레이트(spin plate)를 갖는 것을 특징으로 한다. 스트랜드 다이는 전형적으로 하나 이상의, 그러나 보통 10개 이하의 홀을 갖는 금속 플레이트이고, 각각의 홀의 직경은 약 3 ㎜ 내지 6 ㎜이다. 즉, 일반적으로 말해서, 스트랜드 다이 내 홀의 직경은 방사구금 내 홀의 직경보다 약 10배 더 크다.

하기 토의에서, 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)에 대한 약어인 용어 "PTT"는 더 포괄적인 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트) 대신에 적용될 것이다. 그러나, 본원에서 기재된 기술은 다른 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트) 중합체에 쉽게 채택될 수 있고, 본 발명은 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트) 중합체를 포함하는 것으로 간주된다. 용어 "PTT"는 적어도 70몰%의 트라이메틸렌 테레프탈레이트 반복 단위를 함유하는 단일중합체 및 공중합체를 포함하는 것으로 의미된다.

PTT 섬유의 고속 용융 방사에 유용한 조성물을 제조하는 용도에 적합한 PTT/PS 마스터배치의 용도가 추가로 기재된다.

달리 언급되지 않는 한, 중합체 조성물은 중합체의 총 중량을 기준으로 성분의 중량%로 본원에서 기재된다. 조성물 내 PS의 %는 예를 들어, PTT 및 그의 조성물 내로 혼입될 수 있는 임의의 다른 추가 중합체를 포함하는 중합체의 총 중량의 %로서 표현된다.

수치의 범위가 제공되는 경우, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한 범위의 종점을 포함하는 것으로 이해해야 할 것이다. 수치는 제공되는 유의한 숫자의 수의 정확도를 갖는 것으로 이해되는 것이다. 예를 들어, 수 40은 35.0 내지 44.9의 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이고, 반면 수 40.0은 39.50 내지 40.49의 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 발명의 목적을 위해, 용어 "공중합체"는 이원공중합체(dipolymer) 뿐만 아니라 삼원중합체(terpolymer), 사원공중합체(tetrapolymer) 등을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

한 측면에서, 본 발명은 PTT 및 거기에 분산된 15중량% 내지 40중량%의 PS를 포함하는 조성물을 제공한다. 본 발명의 조성물에서, PTT는 연속상 또는 "매트릭스"이고, PS는 PTT 매트릭스 내에 분산된 불연속상이다. 본 발명에 따라 고려되는 조성물은 용융된 조성물 및 고체 조성물 둘다, 및 그 사이의 임의의 전이 상태를 포함한다. 한 실시 양태에서, PTT는 용융되고, PS는 용융된 액적으로서 PTT 매트릭스 내에 분산된다. 대안적인 실시 양태에서, PTT는 고체이고, PS는 고체 입자로서 PTT 매트릭스 내에 분산된다.

한 실시 양태에서, 조성물은 조성물 내 총 중합체의 중량에 의해 50중량% 내지 85중량%의 PTT, 및 15중량% 내지 40중량%의 PS, 및 30중량% 이하의 다른 폴리에스테르를 포함한다. 다른 폴리에스테르에는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트), 및 폴리(에틸렌 나프탈레이트)가 포함되나 이에 제한되지 않는다. 추가의 실시 양태에서, 조성물은 상기의 50중량% 내지 80중량%의 PTT, 및 20중량% 내지 30중량%의 PS, 및 30중량% 이하의 다른 폴리에스테르를 포함한다.

적합한 PTT 중합체는 1,3-프로판다이올 및 테레프탈산 또는 다이메틸 테레프탈레이트의 축합 중합에 의해 형성된다. 이와의 공중합을 위한 하나 이상의 적합한 공단량체는 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형, 환형, 및 분지형 지방족 다이카르복실산 또는 에스테르(예를 들어 부탄다이오산, 펜탄다이오산, 헥산다이오산, 도데칸다이오산, 1,4-사이클로헥산다이카르복실산, 및 그의 상응하는 에스테르); 테레프탈산 또는 에스테르 이외이고 8 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 방향족 다이카르복실산 또는 에스테르(예를 들어 아이소프탈산 및 2,6-나프탈렌다이카르복실산); 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 선형, 환형, 및 분지형 지방족 다이올(1,3-프로판다이올 이외임, 예를 들어, 에탄다이올, 1,2-프로판다이올, 1,4-부탄다이올, 3-메틸-1,5-펜탄다이올, 2,2-다이메틸-1,3-프로판다이올, 2-메틸-1,3-프로판다이올, 및 1,4-사이클로헥산다이올); 및 4 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 지방족 및 방향족 에테르 글리콜(예를 들어, 다이에틸렌에테르 글리콜을 포함하여, 분자량이 약 460 미만인 하이드로퀴논 비스(2-하이드록시에틸) 에테르, 또는 폴리(에틸렌 에테르) 글리콜)로 이루어진 군으로부터 선택된다. 공단량체는 전형적으로 약 0.5몰% 내지 약 15몰%의 범위 내 수준에서 PTT 공중합체 내에 존재하고, 30몰% 이하의 양으로 존재할 수 있다.

PTT는 소량의 다른 공단량체를 함유할 수 있고; 그러한 공단량체는 보통 특성에 유의한 부작용을 주지 않도록 선택된다. 그러한 다른 공단량체는 예를 들어, 약 0.2몰% 내지 5몰%의 범위 내 수준에서 5-소듐-설포아이소프탈레이트를 포함한다. 매우 소량의 3작용성 공단량체, 예를 들어 트라이멜리트산은 점도 조절을 위해 혼입될 수 있다. PTT는 30몰% 이하의 다른 중합체와 블렌딩될 수 있다. 예는 상기 기재된 것과 같은 다른 다이올로부터 제조되는 폴리에스테르이다.

한 실시 양태에서, PTT는 적어도 85몰%의 트라이메틸렌 테레프탈레이트 반복 단위를 함유한다. 추가의 실시 양태에서, PTT는 적어도 90몰%의 트라이메틸렌 테레프탈레이트 반복 단위를 함유하고, 더욱 추가의 실시 양태에서, PTT는 적어도 98몰%의 트라이메틸렌 테레프탈레이트 반복 단위를 함유한다. 더욱 추가의 실시 양태에서, PTT는 100몰%의 트라이메틸렌 테레프탈레이트 반복 단위를 함유한다.

한 실시 양태에서, 적합한 PTT는 0.70dl/g 내지 2.0dl/g의 범위 내의 고유 점도(IV)를 특징으로 한다. 추가의 실시 양태에서, 적합한 PTT는 0.80dl/g 내지 1.5dl/g의 범위 내의 IV를 특징으로 한다. 더욱 추가의 실시 양태에서, 적합한 PTT는 0.90dl/g 내지 1.2dl/g의 범위 내의 IV를 특징으로 한다.

한 실시 양태에서, 적합한 PTT는 10,000Da 내지 40,000Da의 범위 내의 수평균 분자량(M_n)을 특징으로 한다. 추가의 실시 양태에서, 적합한 PTT는 20,000Da 내지 25,000Da의 범위 내의 M_n 을 특징으로 한다.

한 실시 양태에서, 폴리스티렌은 폴리스티렌 단일중합체, α-메틸-폴리스티렌, 및 스티렌-부타디엔 공중합체 및 그의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 한 실시 양태에서, 폴리스티렌은 폴리스티렌 단일중합체이다. 추가의 실시 양태에서, 폴리스티렌 단일중합체는 5,000Da 내지 300,000Da의 범위 내의 M_n을 특징으로 한다. 더욱 추가의 실시 양태에서, 폴리스티렌 단일중합체의 M_n은 50,000Da 내지 200,000Da의 범위 내에 있다. 더욱 추가의 실시 양태에서, 폴리스티렌 단일중합체의 M_n은 75,000Da 내지 200,000Da의 범위 내에 있다. 더욱 추가의 실시 양태에서, 폴리스티렌 단일중합체의 M_n은 120,000Da 내지 150,000Da의 범위 내에 있다. 유용한 폴리스티렌은 동일배열(isotactic), 혼성배열(atactic), 또는 규칙배열(syndiotactic)일 수 있다. 고분자량 혼성배열 폴리스티렌이 바람직하다.

본 발명에서 유용한 폴리스티렌은 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Co.)(미국, 미시간주, 미들랜드(Midland, Mich.)), BASF(미국, 뉴저지주, 마운트 올리브(Mount Olive, N.J.)), 및 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)(미국, 미주리주, 세인트 루이스(Saint Louis, Mo.))를 포함하여 많은 공급업체로부터 시판된다.

본 발명의 또다른 측면에서, PTT 및 PS는 용융 블렌딩되고, 그런 다음 스트랜드 형태로 압출되며 이어서 펠렛으로 잘려 진다. 예컨대 플레이크(flake), 칩(chip), 또는 분말로의, 다른 형태의 용융 블렌딩 및 후속한 분쇄가 또한 수행될 수 있다. 한 실시 양태에서, 그런 다음 펠렛은 재용융되고, 추가의 PTT와 희석되고, 필라멘트로 압출된다. 또다른 실시 양태에서, 펠렛은 재용융되고, 희석과 함께 또는 희석 없이 필름으로 압출된다.

중합체 블렌드는 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트) 및 스티렌 중합체를 포함한다. 일부 실시 양태에서, 이들은 블렌드 내에서 단지 2개의 물질일 것이고, 그것들은 총 100중량%일 것이다. 그러나, 많은 경우, 블렌드는 상업적 용도에서 폴리에스테르 중합체에 흔히 첨가되는 것과 같은 다른 성분을 가질 것이다. 그러한 첨가제에는 다른 중합체, 가소화제, UV 흡수제, 난연제, 물감 등이 포함되나 이에 제한되지 않는다. 따라서, 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리스티렌의 전체는 100중량%가 아닐 것이다.

한 실시 양태에서, 조성물은 고체 형태로 있고, 여기서, 폴리스티렌은 평균 크기가 500나노미터 미만인 입자 형태로 있고, 폴리스티렌은 20중량% 내지 30중량%의 농도의 폴리스티렌 단일중합체이고; 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)는 적어도 98몰%의 트라이메틸렌 테레프탈레이트 단량체 단위를 포함하는 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)이다.

추가의 측면에서, 본 발명은 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트) 및 총 중합체 중량을 기준으로 15중량% 내지 40중량%의 폴리스티렌을 조합하는 단계, 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트) 및 폴리스티렌을 용융시키는 단계, 및 그렇게 용융된 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트) 및 폴리스티렌을 높은 전단 용융 혼합기 내에서 용융 블렌딩하여 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트) 및 그 안에 분산된 폴리스티렌을 포함하는 용융 조성물을 제공하는 단계를 포함하는 방법을 제공하며, 폴리스티렌의 농도는 총 중합체 중량을 기준으로 15중량% 내지 40중량%이다.

이의 방법의 한 실시 양태에서, 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)는 PTT이다.

이의 방법의 한 실시 양태에서, PS는 총 중합체 중량을 기준으로 20중량% 내지 30중량%의 농도로 존재한다.

이의 방법의 한 실시 양태에서, PTT는 0.90dl/g 내지 1.2dl/g의 범위 내의 IV를 특징으로 한다.

이의 방법의 한 실시 양태에서, PS는 PS 단일중합체이다.

이의 방법의 추가의 실시 양태에서, PS 단일중합체는 75,000Da 내지 200,000Da의 수평균 분자량을 특징으로 한다.

이의 방법의 한 실시 양태에서, 폴리스티렌은 20중량% 내지 30중량%의 농도의 폴리스티렌 단일중합체이고, 75,000Da 내지 200,000Da의 수평균 분자량을 특징으로 하고; 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)는 98몰%의 트라이메틸렌 테레프탈레이트 단량체 단위를 포함하는 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)이고, 그의 고유 점도는 0.90dl/g 내지 1.2dl/g의 범위 내에 있다.

PTT 및 PS는 임의의 공지된 기술에 의해 용융 블렌딩될 수 있으며, 이에는 (a) 예를 들어, 공동공급되는 이축 압출기 내에서 분리된 공급물로부터 동시에 용융 및 혼합하는 것을 포함하는 실시 양태, (b) 예를 들어, 이축 압출기에 공급하기 전에 중합체의 펠렛 또는 플레이크를 블렌딩하는 텀블(tumble) 내에서 용융 블렌딩하기 전에, 분리된 장치 내에서 비용융된 중합체를 미리 혼합하는 것을 포함하는 실시 양태, 또는 (c) 예를 들어, 연속 용융 폴리머라이저로부터 용융된 형태의 PTT를 이축 압출기에 공급하고 새틀라이트(satellite) 단축 또는 이축 압출기로부터 용융된 형태의 PS를 이축 압출기에 공급하는 것으로서, 각각의 중합체를 별도로 용융시킨 다음 용융물을 혼합하는 것을 포함하는 실시 양태가 포함되나, 이에 제한되지 않는다.

이의 조성물의 중요한 측면에는 PTT 매트릭스 내에서 형성되는 PS 입자의 크기, 및 PTT 매트릭스 내의 PS 입자 분포의 부피 동질성(volume homogeneity)이 포함되나 이에 제한되지 않는다. 500㎚ 초과의 평균 입자 크기는 양호한 섬유 방사 성능의 관점에서 바람직하지 않다. 추가로, 단일 말단 및 말단 대 말단(end to end) 둘다를 따르는 균일한 섬유의 방사는 분명히 PS 입자의 부피 분포의 동질성에 의존한다. 그의 실제 용융 과정에서, PS 입자는 용융되어, 용융된 PTT 매트릭스 내에서 분산되는 용융된 액적을 형성하는 것으로 예상된다.

용융 혼합기 내 온도는 PTT 및 PS 둘다의 용융점보다 높아야 할 것이나, 성분 중 임의의 성분의 가장 낮은 분해 온도보다는 낮아야 할 것이다. 구체적인 온도는 적용되는 중합체의 특정 속성에 좌우될 것이다. 전형적인 실행에서, 용융점은 200℃ 내지 270℃의 범위 내에 있다.

PS의 미세한 입자 크기, 및 PTT 내 PS의 분산도의 부피 동질성 둘다는 높은 전단 용융 블렌딩의 적용에 좌우된다. 이는 특히, 이의 조성물 내에 적용되는 PS의 고농도에 대해서 참(true)이다. 용융물에 적용되는 전단력의 양은 혼합 원소의 회전 속도, 용융물의 점도, 및 혼합 구역 내에서의 용융물의 체류 시간에 좌우된다. 전단력이 매우 낮다면 우선 PS가 부서지지 않거나, 크기가 500㎚ 초과인 액적으로 재빨리 응집할 경향이 있다.

용융 블렌딩 방법은 배치식 및 연속식 둘다로 수행될 수 있다. 소위 고 전단 혼합기, 예컨대 중합체 조제 분야에 흔히 적용되는 것이 적합하다. 적합한 시판의 고 전단 배치 혼합기의 예에는 밴버리(Banbury) 혼합기 및 브래벤더(Brabender) 혼합기가 포함되나 이에 제한되지 않는다. 연속 고 전단 혼합기의 예에는 공동회전하는 이축 압출기가 포함되고, 패럴 연속 혼합기 역회전 이축 압출기(Farrel Continuous Mixers Counter-rotating twin screw extruder)가 또한 적합하다. 일반적으로, 적합한 고 전단 혼합기는 중합체 용융물에 행사할 수 있는 것들이며, 50/s의 최소 전단 속도, 100/s가 바람직하다.

한 실시 양태에서, 그렇게 생성된 PTT/PS 블렌드는 직경이 대략 3.2 ㎜(1/8") 내지 4.8 ㎜(3/16")인 하나 이상의 스트랜드로 압출된 다음 펠렛으로 잘린다.

그렇게 생성된 펠렛은 사출 또는 압축 성형, 및 필름의 용융 캐스팅에 있는 것으로 적용될 수 있다. 그렇게 생성된 펠렛은 또한 용융 방사된 섬유의 생성에 유용한 마스터배치 또는 농축물로서 적용될 수 있다.

그렇게 생성된 펠렛은 상기 기재된 PTT 중합체 및 상기 기재된 PS 중합체를 포함하고, 여기서, PS 중합체는 PTT 중합체에 의해 형성되는 연속상에서 분산된 크기가 500㎚ 이하인 입자의 형태로 있다. 한 실시 양태에서, PS 입자의 농도는 15중량% 내지 40중량%의 범위 내에 있다. 추가의 실시 양태에서, PS 입자의 농도는 20중량% 내지 30중량%의 범위 내에 있다. 이들 펠렛은 "농축물 펠렛"으로서 공지되어야 할 것이다.

본 발명의 추가의 측면에서, 농축물 펠렛은 PTT 희석제와 용융 블렌딩되어, 농축물 내에서 발견되는 것보다 더 낮은 농도의 PS를 갖는 균일한 용융 블렌드를 형성한다. PTT 희석제는 PS를 함유할 수 있거나 함유하지 않을 수 있으나, 만약 PS를 함유한다면, 그의 농도는 농축물 펠렛 내에서 발견되는 것보다 더 낮다. 본 발명의 실행에서, 농축물 펠렛은 희석제 PTT와 조합되어, 0.5% 내지 1.5%의 PS를 포함하는 균일한 조성물을 형성한다. 이러한 조성물은 "방사 블렌드"로서 공지되어야 할 것이다.

대안적인 실시 양태에서, 농축물 및 희석제 둘다는 펠렛 대신에 칩, 플레이크, 또는 분말의 형태로 있을 수 있다. 본원의 토의에서, 펠렛이 언급되는 곳마다, 대안적인 형태 중 임의의 것 또는 모두가 펠렛을 대신할 수 있다. 그러나, 중합체 분야에서, 압출-가공 성능은 중합체 성분이 칩, 플레이크 또는 분말보다는 펠렛으로서 공급되는 경우 최상인 것으로 밝혀졌다.

상기 기재된 PS 및 PTT를 용융 블렌딩하는 경우에서와 같이, PTT 희석제 및 농축물 펠렛은 다양한 방식 중 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 한 실시 양태에서, 희석제는 초기에 펠렛의 형태로 있다. 추가의 실시 양태에서, 희석제 및 농축물의 펠렛은 우선 텀블-블렌딩되고, 그렇게 형성된 펠렛 블렌드는 배치식 또는 연속식의 고 전단 용융 혼합기에 공급된다. 대안의 실시 양태에서, 희석제는 고 전단 혼합기 내에서 공급되는 용융물 및 농축물 펠렛의 형태로 있을 수 있다.

한 실시 양태에서, 희석제는 희석제의 도입 시점에서부터 아래쪽으로 그리고 연속 용융 폴리머라이저에서 이축 압출기로 용융물로서 공급되고, 농축물 펠렛은 희석제 용융물 스트림으로 용융된 형태의 농축물을 용융시키고 공급하는 새틀라이트 압출기에 공급된다. 이러한 실시 양태는 도 1에서 개략적으로 도시된다. PTT는 연속 용융 폴리머라이저(1)에서 생성되고, 여기에서부터 용융된 형태로 수송 라인(2)을 통해 이축 압출기(3)로 수송된다. 동시에, 농축물 펠렛은 감량 공급기(4) 또는 다른 펠렛 공급기 수단을 통해 새틀라이트 압출기(5)로 공급되고, 여기서, 농축물 펠렛은 용융되고 용융된 형태로 수송 라인(6)을 통해 이축 압출기(3)로, 이축 압출기(3)의 혼합 구역에 또는 이 구역에서부터 상류로 공급된다. 이축 압출기에서, 농축물 및 희석제의 PTT/PS 용융 블렌드가 형성된다. 생성 용융 블렌드는 수송 라인(7)을 통해 방사구금(8)을 포함하는 방사 블록으로 공급되고, 여기에서부터 연속 필라멘트(9)가 압출된다.

대안적인 실시 양태에서, 생성 PTT/PS 용융 블렌드는 스트랜드로서 압출되고, 이어서 펠렛으로 잘린다. 그렇게 형성된 펠렛은 "PTT/PS 블렌드 펠렛"이라고 일컬어져야 할 것이다. 다음, PTT/PS 블렌드 펠렛은 용융될 압출기로 공급되고, 섬유의 용융 방사를 위해 방사구금으로 공급될 수 있다.

한 실시 양태에서, 상기 농축물을 희석제와 조합함으로써 형성되는 PTT/PS 블렌드 펠렛에서의 PS의 농도는 0.5중량% 내지 1.5중량%의 범위 내에 있다. 전게서 Chang 등에서 기재된 바와 같이, 그렇게 형성된 PTT/PS 블렌드 펠렛은 PS가 없는 PTT 펠렛보다 더 높은 속도에서 용융 방사될 능력을 보여준다.

도 1에서 나타나는 바와 같이, 그리고 일반적으로 중합체 섬유의 용융 방사에 대해 참인 바와 같이, 중합체 용융물은 수송 라인을 통해 방사구금에 공급된다. 압출기로부터 수송 라인으로의 용융물 투입은 일반적으로 꽤 와류형(turbulent)이다. 그러나, 방사구금 공급물은 방사구금 내의 다수의 홀을 통해 균일한 유동을 달성하기 위해 얇은 층류형(laminar)이어야 한다. 용융물 유동이 와류형에서 층류형으로 이동(shift)되는 것은 수송 라인에서이다.

비허용가능한 정도의 PS 응집이 발생하여, PS 액적 크기가 500㎚가 넘게 해서, 목적하는 높은 방사 속도의 달성을 방해하는, 상기 PS의 역치 농도가 존재한다는 것이 본 발명의 실행에서 발견되어 왔다. 역치 농도의 특정 값은 수송 라인의 길이, PS 및 PTT의 점도, 및 수송 라인 내에서의 용융물의 체류 시간에 좌우된다.

임의의 이론적 고려사항에 의해 제한되지 않는 한편, 이의 방사 조성물의 층류형 유동의 이론적 모델은 임계 농도의 PS가 응집 및 입자 성장이 발생하지 않는 것 미만에서 존재함을 보여준다. 그 영역에서 이의 방법을 작동시키는 것이 바람직하다. 필요로 하는 농도의 구체적인 값은 층류형 유동에서의 용융물에 적용되는 체류 시간 및 전단률에 좌우된다. 예를 들어, 수송 라인에서 발견되는 것과 같은 5/s의 전단률 및 6초의 체류 시간에서, PS의 필요한 농도는 1.2%임이 발견된다.

섬유 방사는 광범위한 상업적 용도에 있는 통상의 장치 및 절차를 사용하여 수행될 수 있다. 실제적인 문제로서, 필라멘트를 방사하기 위해 3dpf 이하의 미세 데니어 필라멘트, 3% 초과의 PS 농도는 그렇게 생성된 섬유의 기계적 특성의 저하를 초래하는 것으로 발견된다. 추가로, 5% PS에서, 미세한 데니어 필라멘트는 전혀 용융 방사될 수 없음이 발견된다.

섬유 방사에 적합한 PTT/PS 방사 블렌드는 500㎚ 미만의 평균 크기를 특징으로 하는 PS 입자의 0.5중량% 내지 1.5중량%의 범위 내의 농도를 특징으로 한다. 용융 방사 전에, 중합체 블렌드 펠렛은 용융 방사 동안에 가수분해적 분해를 피하기 위해, 30ppm 미만의 수분 수준까지 건조된다. 당업계에서 공지된 임의의 건조 방법이 만족할 만하다. 한 실시 양태에서, 밀폐된 루프 열기 건조기가 적용된다. 전형적으로, PTT/PS 블렌드는 130℃ 및 -40℃ 미만의 노점에서 6시간 동안 건조된다. 그렇게 건조된 PTT/PS 중합체 블렌드는 250℃ 내지 265℃에서 벌크 연속 필라멘트(bulk continuous filament, BCF), 부분 배향 방적사(partially oriented yarn, POY), 스핀-드로우 방적사(spin-draw yarn, SDY), 및 스테이플 섬유(staple fiber)에 적합한 것으로서 통상의 가공 기계를 사용해 섬유로 용융 방사된다.

전형적인 용융 방사 방법에서, 하기에 상세히 기재되는 한 실시 양태에서, 건조된 중합체 블렌드 펠렛은 펠렛을 용융시키고 생성 용융물을 계량 펌프로 공급하는 압출기에 공급되며, 이는 수송 라인을 통해 가열된 방사 팩 내로 중합체의 부피적으로 조절된 유동을 이동시킨다. 펌프는 10㎫ 내지 20㎫의 압력을 제공하여, 방사 팩을 통해 유동하게 하고, 이는 여과 매질(예를 들어, 모래층 및 필터 스크린)을 함유하여 수 마이크로미터보다 더 큰 임의의 입자를 제거해야 한다. 방사구금을 통한 질량 유동 속도는 계량 펌프에 의해 조절된다. 팩의 바닥에서, 중합체는 금속(방사구금)의 두꺼운 플레이트 내의 다수의 작은 홀을 통해 공기 켄치(air quench) 구역으로 빠져 나간다. 그의 홀의 수 및 치수는 크게 다양할 수 있는 한편, 전형적으로 단일 방사구금 홀의 직경은 0.2 ㎜ 내지 0.4 ㎜의 범위 내에 있다. 그 크기의 홀을 통한 전형적인 유동 속도는 약 1g/분 내지 5g/분의 범위 내에 있는 경향이 있다. 원형 횡단면이 가장 흔하지만, 많은 횡단면 모양이 방사구금 홀에 적용된다. 전형적으로, 방사 필라멘트가 감기는 고도로 조절된 회전 롤 시스템은 라인 속도를 조절한다. 필라멘트의 직경은 유동 속도 및 테이크업 속도(take-up speed)에 의해 결정되고; 방사구금 홀 크기에 의해서는 결정되지 않는다.

생성되는 필라멘트의 특성은 특히, 방사구금으로부터의 출구 및 섬유의 고체화 지점 간의 영역(이는 켄치 영역으로서 알려져 있음)에서 스레드라인 다이내믹스(threadline dynamics)에 의해 결정된다. 켄치 영역의 구체적인 디자인, 여전히 출현하는 모타일 섬유(motile fiber)를 가로지르는 공기 유동 속도는 켄칭된 섬유 특성에 매우 큰 효과를 갖는다. 가로지르는 (또는 측면의) 켄치 및 방사상 켄치 둘다가 보편적으로 사용된다. 켄칭 또는 고체화 후에, 섬유는 테이크업 속도에서 이동하고, 이는 전형적으로 방사구금 홀에서부터 출구 속도보다 100배 내지 200배 더 빠르다. 따라서, 스레드라인의 상당한 가속화(및 스트레칭)가 방사구금 홀로부터의 출현 후에 발생한다. 방사 섬유로 동결되는 배향의 양은 직접 고체화 지점에서 섬유 내 응력 수준과 관계 있다.

한 실시 양태에서, 방법은 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)/폴리스티렌 농축물을 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)를 포함하는 희석제와 용융 블렌딩하여 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)/폴리스티렌 방사 블렌드를 형성하는 것을 포함하며, 방사 블렌드는 중합체의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 내지 1.5중량%의 폴리스티렌을 포함하고, 여기서, 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)/폴리스티렌 농축물은 중합체의 총 중량을 기준으로 20중량% 내지 30중량%의 폴리스티렌을 포함하고; 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)는 적어도 98%의 트라이메틸렌 테레프탈레이트 단량체 단위를 포함하고, 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)의 고유 점도는 0.9dl/g 내지 1.2dl/g의 범위 내에 있고; 폴리스티렌은 75,000Da 내지 200,000Da의 범위 내의 수평균 분자량을 특징으로 하는 폴리스티렌 단일중합체이다.

추가의 실시 양태에서, 방법은 추가로, 용융된 방사 블렌드를 스트랜드 다이로 수송하고, 적어도 하나의 스트랜드를 압출하고, 스트랜드를 펠렛으로 자르는 것을 포함한다.

대안적인 추가의 실시 양태에서, 방법은 추가로, 용융된 방사 블렌드를 방사구금에 수송하고, 그로부터의 다수의 필라멘트를 압출하는 것을 포함한다.

본 발명은 추가로, 하기 구체적인 실시 양태에 의해 제한되지 않으나 이에 의해 기재된다.

실시예

실시예 1-6

소로나®브라이트 PTT 수지(Sorona® Bright PTT resin)(미국, 델라웨어주, 윌밍턴, 듀퐁 컴퍼니(DuPont Company, Wilmington, DE)로부터 시판되는 1.02 IV) 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트를 표 1에서 도시된 양으로 폴리스티렌(BASF로부터 시판되는 168 M KG 2)과 조합하였다. PTT를 사용 전에 120℃에서 14시간 동안 질소 퍼지로 진공 오븐 내에서 건조시켰다. 2개의 중합체를 개별적으로 베르너 & 플라이데레르 ZSK-30(Werner & Pfleiderer ZSK-30) 공동회전 이축 압출기의 제 4 배럴 섹션에 감량 공급하였다. 적용되는 공급 속도는 시간 당 파운드(pph)로 표 1에서 도시된다. 압출기는 2개의 니딩 구역(kneading zone) 및 3개의 수송 섹션과 함께 교대 배열로 제공되는 13개의 배럴 섹션으로 구축된 30 ㎜ 직경 배럴을 가졌고, 압출기는 32의 L/D 비를 가졌다. 각각의 배럴 섹션은 독립적으로 가열되었다. 섹션 1 내지 4는 25℃에서 설정되었고, 섹션 5 내지 13은 210℃에서 설정되었고, 4.8 ㎜(3/16") 스트랜드 다이는 또한 210℃에서 설정되었다. 진공을 배럴 세그먼트(8)에 적용하였다. 축 속도를 표 1에서 나타내었다. 표 1은 또한, 공급물의 조성, 토출량(rate of output), 및 용융점을 도시한다. 중합체는 다이를 빠져 나오는 즉시 물에서 켄칭하였고, 그런 다음, 표준 펠렛화 장비를 사용해 3.2 ㎜(1/8") 펠렛으로 펠렛화하였다.

실시예 7

소로나® 세미 덜 PTT 수지(Sorona® Semi Dull PTT resin)(듀퐁 컴퍼니로부터 시판되는 1.02 IV - 0.3중량% TiO₂)를 실시예 1 내지 6의 8중량%의 폴리스티렌과 조합하였다. 실시예 1 내지 6에서와 같이 사용하기 전에 PTT를 건조시켰다. 2개의 중합체를 독립적으로 184 pph의 PTT 및 16 pph의 PS(PTT 및 PS 각각에 대해 K-트론 S-200 단축 공급기 및 K-트론 K2ML-T20 이축 나선형 공급기를 사용, 미국, 뉴저지주, 피트맨의 K-트론 인터내셔날 인코포레이티드(K-Tron International, Inc., Pitman, NJ))에서, 감량 공급기에 의해, 10개의 독립적으로 가열된 배럴 섹션이 제공된 40 ㎜ 공동회전 이축 압출기(미국, 뉴저지주, 램지의 베르너 & 플라이데레르 코포레이션)의 제 2 배럴 섹션에 공급하였다. 스로트 온도(throat temperature)는 50℃였고, 배럴 섹션(1 내지 4)은 230℃에서 설정하였고, 배럴 섹션(5)은 225℃에서 설정하였고, 배럴 섹션(6 내지 9)은 200℃에서 설정하였고, 배럴 섹션(10)은 245℃에서 설정하였고, 4.8 ㎜(3/16") 홀이 제공된 6-홀 스트랜드 다이는 245℃에서 설정하였고, 이 가열 프로파일을 사용한 용융점은 255℃였다. 6개의 토출 스트랜드는 물로 켄칭하였고, 3.2 ㎜(1/8") 펠렛으로 펠렛화하였다.

방사 방법은 도 1 및 2 에 도시된 바였고, 예외는 도 1에서 도시된 연속 용융 폴리머라이저가 감량 펠렛 공급기에 의해 대체되었다는 점이었다. 도 1에 관해서, 소로나® 세미 덜 PTT 수지의 펠렛을 상기 기재된 바와 같이 희석제 중합체로서 적용하였다. 펠렛을 28 ㎜ 공동회전 이축 압출기(미국, 뉴저지주, 램지의 베르너 & 플라이데레르 코포레이션)에 41.58g/분으로 공급하였다. 동시에, 상기 제조된 8중량% PS/PTT 펠렛을 감량 공급기(4)를 통해, 4개의 독립적으로 가열된 배럴 섹션을 갖는 새틀라이트 압출기(5)(미국, 메사추세츠주, 월텀, 서모 사이언티픽(Thermo Scientific, Waltham, MA)의 프리즘 공동회전 이축 압출기(Prism corotating twin screw extruder))에 공급하였다. 배럴 섹션(1)을 250℃로 설정하고, 배럴 섹션(2 내지 4)은 260℃로 설정하였다. 260℃로 설정된 기어 펌프는 8중량% PS/PTT 중합체 용융물을 배럴 섹션(2) 내의 28 ㎜ 압출기(3)에 4.62g/분의 속도에서 이동시켰다. 28 ㎜ 이축 압출기에는 265℃에서 설정된 10개의 배럴 섹션이 제공되었다. 다이 출구에서의 생성 용융점은 265℃였다. 28 ㎜ 이축 압출기에서, 농축물 및 희석제 PTT 용융물의 8중량% PS/PTT 용융 블렌드는 혼합되어, 0.8중량% PS/PTT 중합체 용융 블렌드를 형성하고, 이는 수송 라인(7)을 통해 34개의 홀 방사구금으로의 모래 필터(50/325 메쉬 층의 상부 상의 25/50 층)를 함유하는 방사 팩(8)에 공급하였다. 홀은 직경이 0.305 ㎜(0.012")이고 길이가 0.559 ㎜(0.022")인 둥근 횡단면이고, 여기서부터 필라멘트 당 데니어(denier per filament)가 2.2인 연속성 방적사가 압출되었다.

도 2는 섬유 방사 방법의 개략도이다. 34개의 필라멘트(22)는 방사구금(21)을 통해 압출하였다. 필라멘트는 냉각 구역(23)을 통과하고, 다발로 형성되고, 피니쉬 어플리케이터(finish applicator)(24)를 지났다. 냉각 구역은 실온에서 그리고 60%의 상대 습도 및 12m/분(40피트/분)의 속도에서 횡단 유동 켄치 공기를 포함하였다. 피니쉬 어플리케이터(24) 후에, 필라멘트 다발은 75℃에서 설정된 한 쌍의 공급물 롤(25)을 통과하였다. 필라멘트 다발은 공급물 롤 주위를 6번 감았다. 공급물 롤로부터, 필라멘트 다발은 125℃에서 설정된 드로우 롤(draw roll) 한 쌍을 통과하고, 드로우 롤 주위를 8번 감았다. 드로우 롤 속도는 4500m/분이며, 한편 공급물 롤 속도는 2000m/분이었다. 드로우 롤에서부터, 필라멘트 다발은 한 쌍의 렛 다운 롤(let-down roll)(27)을 통과하고, 실온에서 그리고 드로우 롤 속도보다 1% 내지 2% 더 빠른 속도에서 작동하였다. 필라멘트 다발은 렛-다운 롤 주위를 10번 감았다. 렛-다운 롤로부터, 필라멘트 다발은 인터레이스 제트(interlace jet)를 통과하였고, 그 뒤에 4445m/분으로 작동되는 윈드업(wind-up)까지 갔다. 그렇게 제조된 섬유는 2.32dpf로서 특징되었고, 점착력(tenacity)은 2.84g/데니어였다.

실시예 8

소로나® 브라이트 PTT 수지를 실시예 1 내지 6의 20중량%의 폴리스티렌과 조합하였다. 실시예 1 내지 6에서와 같이 사용하기 전에 PTT를 건조시켰다. 2개의 중합체를 독립적으로 28 pph의 PTT 및 7 pph PS에서 감량 공급기에 의해, 13개의 독립적으로 가열된 배럴 섹션이 제공된 베르너 & 플라이데레르 ZSK-30 공동회전 이축 압출기의 제 4 배럴 섹션으로 공급하였다. 스로트 온도 및 제 1 배럴 온도는 190℃에서 설정하였고, 이후의 12개의 섹션은 210℃에서 설정하였다. 중합체를 4.8 ㎜(3/16") 홀이 있는 단일 스트랜드 다이를 통해 압출하였다. 다음, 중합체 스트랜드를 물로 켄칭하고 3.2 ㎜(1/8") 펠렛으로 펠렛화하였다.

그렇게 제조된 대략 10g의 펠렛을 0.152 ㎜(0.006인치) 두께의 폴리(테트라플루오로 에틸렌)-코팅된 섬유 유리 이형 시트 중 2개의 시트 사이에 놓았다. 다음, 이들 시트를 유압 프레스(미국, 캘리포니아주, 산업 도시의 PHI(PHI, City of Industry, CA))의 압반(platen) 사이에 놓았다. 펠렛이 용융될 때까지 프레스를 260℃로 가열하였고 4.5 psi 게이지 압력으로 하였고, 압력을 안정화시켰다. 다음, 압력을 22.5 psi 게이지 압력으로 상승시켰고, 5분 동안 유지시켰다. 다음, 압력을 느슨하게 하고, 이형 시트를 프레스로부터 제거하고 냉수조에 놓았다. 0.254 ㎜(0.010인치) 미만의 두께를 갖는 필름을 이형 시트로부터 제거하고, 폴리스티렌을 함유하지 않는 PTT 펠렛으로 제조된 유사한 시트와 비교하였다. 20% 폴리스티렌으로 제조된 필름은 폴리스티렌이 없는 필름보다 더 불투명하였고, 한편 취성(brittleness) 및 인장 특성에 있어서는 동일한 느낌이었다.

실시예 9

실시예 8에서 생성된 0.2㎏(0.4lbs)의 PTT/PS 펠렛을, PS를 함유하지 않는 4.4㎏(9.6lbs)의 소로나® 브라이트 PTT 수지 펠렛과 혼합하였다. 생성 펠렛 혼합물을 각각이 240℃로 설정된 6개의 배럴 세그먼트 및 28 ㎜ 직경 배럴이 있는 베르너 & 플라이데레르 압출기에 공급하였다. 축 속도는 150rpm이었다. 268℃의 용융점은 압출기의 출구에서 수동으로 측정하였다. 압출기 토출물을 239℃에서 설정된 254mm(10인치) 코트 행거 필름 다이에 공급하였다. 다이 갭을 0.254mm(0.010인치)에서 설정하였고, 다이 압력은 296psi였다. 필름을 수냉 회전 캐스팅 드럼 내로 캐스팅하였고, 그 뒤에 2.4m/분(분 당 8피트)에서 작동하는 윈드업으로 캐스팅하였다. 그렇게 제조된 필름은 0.051 ㎜(0.002인치)의 균일한 두께를 나타내는 것으로 발견되었고, 폭은 25cm(10인치)였다. 그렇게 제조된 필름의 섹션은 투과 전자 현미경(TEM)에 의해 검사하였다. 시각적 조사에 의해, PS 입자의 우세함(preponderance)은 150㎚ 입자 크기를 특징으로 하였다.

실시예 10

소로나® 세미 덜 PTT 수지는 실시예 1 내지 6의 20중량%의 폴리스티렌과 조합한다. PTT는 실시예 1 내지 6에서와 같은 사용 전에 건조된다. 2개의 중합체를 독립적으로 160pph의 PTT 및 40pph의 PS(PTT 및 PS 각각에 대해 K-트론 S-200 단축 공급기 및 K-트론 K2ML-T20 이축 나선형 공급기를 사용, 미국, 뉴저지주, 피트맨의 K-트론 인터내셔날 인코포레이티드)에서, 감량 공급기에 의해, 10개의 독립적으로 가열된 배럴 섹션이 제공된 40 ㎜ 공동회전 이축 압출기(미국, 뉴저지주, 램지의 베르너 & 플라이데레르 코포레이션)의 제 2 배럴 섹션에 공급하였다. 스로트 온도는 50℃이고, 배럴 섹션(1 내지 4)은 230℃에서 설정하고, 배럴 섹션(5)은 225℃에서 설정하고, 배럴 섹션(6 내지 9)은 200℃에서 설정하고, 배럴 섹션(10)은 245℃에서 설정한다. 4.8 ㎜(3/16") 홀이 제공되는 6-홀 스트랜드 다이는 245℃에서 설정한다. 6개의 토출 스트랜드는 물로 켄칭하고, 3.2 ㎜(1/8") PTT/20%PS 펠렛으로 펠렛화한다.

방사 방법은 도 1 및 2에서 도시된 바이며, 예외는 도 1에서 도시된 연속 용융 폴리머라이저가 감량 펠렛 공급기에 의해 대체된다는 것이다. 도 1에 관해서, 소로나® 세미 덜 PTT 수지의 펠렛을 28 ㎜ 공동회전 이축 압출기(미국, 뉴저지주, 램지의 베르너 & 플라이데레르 코포레이션)에 44.35g/분으로 공급한다. 동시에, 선행의 단락에서 PTT/20%PS 펠렛을 감량 공급기(4)를 통해, 4개의 독립적으로 가열된 배럴 섹션(미국 메사추세츠주, 월텀, 서모 사이언티픽의 프리즘 공동회전 이축 압출기)을 갖는 새틀라이트 압출기(5)에 공급한다. 배럴 섹션(1)은 250℃로 설정하고, 배럴 섹션(2 내지 4)은 260℃로 설정한다. 260℃로 설정된 기어 펌프는 8중량% PS/PTT 중합체 용융물을 배럴 섹션(2) 내의 28 ㎜ 압출기(3)로 1.85g/분의 속도에서 이동시킨다. 28 ㎜ 이축 압출기에는 265℃에서 설정된 10개의 배럴 섹션이 제공된다. 28 ㎜ 이축 압출기에서, 농축물 및 희석제 PTT 용융물의 20중량% PS/PTT 용융 블렌드는 혼합되어, 0.8중량% PS/PTT 중합체 용융 블렌드를 형성하고, 이는 수송 라인(7)을 통해, 34개의 홀 방사구금으로의 모래 필터(50/325 메쉬 층의 상부 상의 25/50 층)를 함유하는 방사 팩(8)에 공급된다. 홀은 직경이 0.305 ㎜(0.012")이고 길이가 0.559 ㎜(0.022")인 둥근 횡단면이고, 여기서부터 필라멘트 당 데니어가 2.2인 연속성 방적사가 압출된다.

도 2는 섬유 방사 방법의 개략도이다. 34개의 필라멘트(22)는 방사구금(21)을 통해 압출된다. 필라멘트는 냉각 구역(33)을 통과하고, 다발로 형성되고, 피니쉬 어플리케이터(24)를 지난다. 냉각 구역은 실온에서 그리고 60%의 상대 습도 및 12m/분(40피트/분)의 속도에서 횡단 유동 켄치 공기를 포함한다. 피니쉬 어플리케이터(24) 후에, 필라멘트 다발은 75℃에서 설정된 한 쌍의 공급물 롤(25)을 통과한다. 필라멘트 다발은 공급물 롤 주위를 6번 감는다. 공급물 롤로부터, 필라멘트 다발은 125℃에서 설정된 드로우 롤 한 쌍을 통과하고, 드로우 롤 주위를 8번 감는다. 드로우 롤 속도는 4500m/분이며, 한편 공급물 롤 속도는 2000m/분이다. 드로우 롤에서부터, 필라멘트 다발은 한 쌍의 렛 다운 롤(27)을 통과하고, 실온에서 그리고 드로우 롤 속도보다 1% 내지 2% 더 빠른 속도에서 작동된다. 필라멘트 다발은 렛-다운 롤 주위를 10번 감는다. 렛-다운 롤로부터, 필라멘트 다발은 인터레이스 제트를 통과하고, 그 뒤에 4445m/분으로 작동하는 윈드업까지 간다. 그렇게 제조된 섬유는 2.32dpf로서 특징되며, 점착력은 2.84g/데니어이다.

Claims

폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌 농축물을 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)를 포함하는 희석제와 함께 용융 블렌딩하여 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌 방사 블렌드를 형성하는 것을 포함하며, 방사 블렌드가 중합체의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 내지 1.5중량%의 폴리스티렌을 포함하고, 여기서, 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)/폴리스티렌 농축물은 중합체의 총 중량을 기준으로 15중량% 내지 40중량%의 폴리스티렌을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 방사 블렌드를 성형된 구멍(orifice)으로 수송하고 성형된 구멍을 통해 방사 블렌드를 압출하여 압출물을 형성하는 것을 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 폴리(트라이메틸렌 아릴레이트)는 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)인 방법.
제3항에 있어서, 폴리(트라이메틸렌 테레프탈레이트)는 적어도 98몰%의 트라이메틸렌 테레프탈레이트 단량체 단위를 포함하고, 이의 고유 점도는 0.90dl/g 내지 1.2dl/g의 범위 내에 있는 방법.
제2항에 있어서, 성형된 구멍은 방사구금(spinneret)의 다수의 성형된 구멍 중 하나이고, 압출물은 다수의 필라멘트인 방법.
제2항에 있어서, 성형된 구멍은 스트랜드 다이이고, 압출물은 하나 이상의 스트랜드이고, 스트랜드를 펠렛으로 자르는 것을 추가로 포함하는 방법.
제2항에 있어서, 성형된 구멍은 필름 다이이고, 압출물은 필름인 방법.
제6항에 있어서, 펠렛 내 폴리스티렌은 평균 크기가 500㎚ 미만인 입자의 형태로 있는 방법.
제1항에 있어서, 농축물은 중합체의 총 중량을 기준으로 20중량% 내지 30중량%의 폴리스티렌을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 폴리스티렌은 폴리스티렌 단일중합체인 방법.
제1항에 있어서, 폴리스티렌은 농축물 중 20중량% 내지 30중량%의 농도의 폴리스티렌 단일중합체이고, 75,000Da 내지 200,000Da의 수평균 분자량을 특징으로 하고; 용융된 방사 블렌드를 스트랜드 다이로 수송하고, 적어도 하나의 스트랜드를 압출하고, 스트랜드를 펠렛으로 자르는 것을 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 폴리스티렌은 농축물 중 20중량% 내지 30중량%의 농도의 폴리스티렌 단일중합체이고, 75,000Da 내지 200,000Da의 수평균 분자량을 특징으로 하고; 방사 블렌드를 다수의 성형된 구멍을 포함하는 방사구금으로 수송하고, 다수의 필라멘트를 압출하는 것을 추가로 포함하는 방법.