KR20120118483A - 고강도 탄성 부직포 - Google Patents

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Abstract

멜트 블로운 공정 또는 스펀 본드 공정으로 제조되는 탄성 부직포에 관한 것이다. 부직포는 가교제와 혼합되는 열가소성 폴리우레탄 폴리머로부터 제조되어 높은 강도의 탄성 부직포를 제공한다. 가교제는 용융물이 개개의 섬유를 형성하는 다이를 통과하기 전에 폴리머 용융물에 첨가된다. 또한, 부직포 가공에 관한 것이다.

Description

고강도 탄성 부직포 {HIGH STRENGTH NON-WOVEN ELASTIC FABRICS}
본 발명은 경 가교된(lightly crosslinked) 열가소성 폴리우레탄으로부터 제조된 고강도 탄성 부직포에 관한 것이다. 가교제는 폴리우레탄의 용융 점도를 감소시켜서 멜트 블로운(melt blown) 또는 스펀 본드(spun bond) 공정에 의해 보다 작은 직경의 섬유가 형성되도록 한다. 부직포는 추가로 용융 처리되어 다공성을 지닌 멤브레인(membrane)을 형성할 수 있다. 본 발명은 또한 직포(wowen fabric)로부터 가교된 열가소성 폴리우레탄으로부터 제조된 멤브레인 및 비가교된 열가소성 폴리우레탄 부직포로부터 제조된 멤브레인에 관한 것이다.
열가소성 폴리우레탄 폴리머 (TPU)는 부직포로 가공될 수 있는 것으로 공지되어 있다. 부직포는 멜트 블로운 또는 스펀 본드로서 공지되어 있는 공정에 의해 제조된다. 이들 공정은 압출기에서 폴리머를 용융시키고, 이 폴리머 용융물을 수개의 홀(hole)이 있는 다이를 통과시키는 것을 포함한다. 다이 내 각각의 홀로부터 섬유 가닥이 형성된다. 섬유 가까이에 고속 공기가 적용되며, 이는 섬유를 연신시키고, 섬유가 다이 아래 벨트 상에 랜덤 배열로 침적되게 한다.
TPU 폴리머는 탄성이고, 수분 전달능, 우수한 물성, 통기성(breathability), 및 높은 내마모성(high abrasion resistance)과 같은 다수의 유리한 특성을 갖는다.
부직포는 다수의 용도를 가질 수 있다. 작은 섬유 크기로부터 부직포가 제조될 수 있다면, 사용 분야가 확대될 수 있다. 지금까지 TPU 폴리머에 대한 용융물의 보다 높은 점도는 부직포 공정에서 작은 섬유를 제조하는데 장애였다. 용융물의 온도가 증가되는 경우, 용융물은 보다 덜 점성이되지만, 폴리머가 보다 높은 온도에서 탈중합하는 경향이 있기 때문에 물성이 약화된다. 가소제와 같은 첨가제는 점도를 감소시키지만, 또한 물성에 해롭고, 또한 일부 용도에는 문제가 있다.
폴리머 용융물의 감소된 점도는 또한 이것이 보다 높은 폴리머 처리량과 보다 큰 감쇠율(attenuation)을 허용하기 때문에 바람직하다.
TPU 폴리머 용융물 점도를 감소시키고, 이에 따라 섬유가 보다 빨리, 그리고 보다 작은 크기로 방적되게 하면서 부직포 내 섬유의 물성을 선택적으로 증진시키는 첨가제를 갖는 것이 바람직할 것이다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 높은 인장 강도를 지니며 탄성인, TPU로부터 제조된 부직포를 제공하는 것이다.
예시적 부직포는 TPU 폴리머 용융물에 가교제를 첨가함으로써 제조된다. 가교제는 TPU 폴리머와 가교제의 총 중량을 기준으로 하여 5 내지 20 중량%의 수준으로 사용된다.
가교제는 TPU 폴리머 용융물의 용융 점도를 감소시켜 섬유가 보다 작은 직경으로 다이를 빠져나오게 하고, 감쇠율을 보다 크게 한다.
일 예시적인 구체예에서, 부직포는 멜트 블로운 또는 스펀 본드 공정에 의해 생성된다.
또 다른 예시적인 구체예에서, 부직포는 부직포내 공기 통로가 감소되도록, 부직포를 압착하기 위해 추가로 용융 처리된다. 공기 통로는 멤브레인이 형성될 정도로 감소될 수 있다.
추가의 예시적 구체예에서, 부직포는 고체 필름으로 캘린더링된다.
또 다른 예시적인 구체예에서, 비가교된 TPU 부직포는 멤브레인을 형성하기 위해 추가로 용융 처리된다.
도 1은 Y축으로서 다이 헤드 압력(psi) 대 X축으로서 가교제 중량%의 그래프를 도시한 것이다.
본 발명의 부직포는 열가소성 폴리우레탄 폴리머 (TPU)로부터 제조된다.
본 발명에 사용되는 TPU 폴리머 타입은 TPU 폴리머가 충분한 분자량을 갖는 한, 당해 및 문헌에 공지되어 있는 어떠한 통상의 TPU 폴리머일 수 있다. TPU 폴리머는 일반적으로 폴리이소시아네이트를 하이드록실 말단 폴리에스테르, 하이드록실 말단 폴리에테르, 하이드록실 말단 폴리카보네이트 또는 이들의 혼합물와 같은 중간체 및 하나 이상의 사슬 연장제와 반응시킴으로써 제조되며, 이들 모두는 당업자들에게 널리 공지되어 있다.
하이드록실 말단 폴리에스테르 중간체는 일반적으로 약 500 내지 약 10,000, 요망하게는, 약 700 내지 약 5,000, 바람직하게는 약 700 내지 약 4,000의 수평균 분자량 (Mn), 및 일반적으로 1.3 미만, 바람직하게는 0.8 미만의 산가를 갖는, 선형 폴리에스테르이다. 분자량은 말단 작용기의 검정에 의해 결정되며, 수평균 분자량에 대한 것이다. 폴리머는 (1) 하나 이상의 글리콜과 하나 이상의 디카복실산 또는 무수물의 에스테르화 반응에 의해, 또는 (2) 트랜스에스테르화 반응, 즉, 하나 이상의 글리콜과 디카복실산의 에스테르와의 반응에 의해 생성된다. 우세한 말단 하이드록실 기를 갖는 선형 사슬을 얻기 위해서 일반적으로 산에 대한 글리콜의 1몰 초과 과량의 몰비가 바람직하다. 또한, 적합한 폴리에스테르 중간체는 다양한 락톤, 예컨대 전형적으로 ε-카프롤락톤 및 이작용성 개시제, 예컨대 디에틸렌 글리콜로부터 제조된 폴리카프롤락톤을 포함한다. 요망하는 폴리에스테르의 디카복실산은 지방족, 지환족, 방향족, 또는 이들의 조합물일 수 있다. 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있는 적합한 디카복실산은 일반적으로 총 4 내지 15개의 탄소 원자를 지니며, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 도데칸디오산, 이소프탈산, 테레프탈산, 및 사이클로헥산 디카복실산 등을 포함한다. 또한, 프탈산 무수물, 또는 테트라하이드로프탈산 무수물 등과 같은 상기 디카복실산의 무수물이 사용될 수 있다. 아디프산이 바람직한 산이다. 반응하여 요망하는 폴리에스테르 중간체를 형성하는 글리콜은 지방족, 방향족, 또는 이들의 조합물일 수 있으며, 총 2 내지 12개의 탄소 원자를 지니며, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 데카메틸렌 글리콜, 및 도데카메틸렌 글리콜 등을 포함하고, 1,4-부탄디올이 바람직한 글리콜이다.
하이드록실 말단 폴리에테르 중간체는 2 내지 6개의 탄소 원자를 지닌 알킬렌 옥사이드, 전형적으로 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 에테르와 반응하는 총 2 내지 15개의 탄소 원자를 지닌 디올 또는 폴리올, 바람직하게는 알킬 디올 또는 글리콜로부터 유래된 폴리에테르 폴리올이다. 예를 들어, 하이드록실 작용성 폴리에테르는 먼저 프로필렌 글리콜을 프로필렌 옥사이드와 반응시킨 후, 에틸렌 옥사이드과의 후속 반응에 의해 생성될 수 있다. 에틸렌 옥사이드로부터 형성되는 일차 하이드록실 기는 2차 하이드록실 기보다 더욱 반응성이고, 따라서 바람직하다. 유용한 상업적 폴리에테르 폴리올은 에틸렌 글리콜과 반응하는 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리(에틸렌 글리콜), 프로필렌 글리콜과 반응하는 프로필렌 옥사이드를 포함하는 폴리(프로필렌 글리콜), 및 테트라하이드로푸란 (PTMEG)과 반응하는 물을 포함하는 폴리(테트라메틸 글리콜)을 포함한다. 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜 (PTMEG)이 바람직한 폴리에테르 중간체이다. 폴리에테르 폴리올은 추가로 알킬렌 옥사이드의 폴리아미드 부가물을 포함하며, 예를 들어, 에틸렌디아민 및 프로필렌 옥사이드의 반응 생성물을 포함하는 에틸렌디아민 부가물, 디에틸렌트리아민과 프로필렌 옥사이드의 반응 생성물을 포함하는 디에틸렌트리아민 부가물, 및 유사한 폴리아미드 타입 폴리에테르 폴리올을 포함할 수 있다. 또한, 코폴리에테르가 본 발명에 사용될 수 있다. 전형적인 코폴리에테르는 THF와 에틸렌 옥사이드 또는 THF와 프로필렌 옥사이드의 반응 생성물을 포함한다. 이들은 블록 코폴리머인 Poly THF B 및 랜덤 코폴리머인 폴리 THF R로서 BASF사로부터 입수가능하다. 여러 폴리에테르 중간체는 일반적으로 약 700 초과, 예컨대 약 700 내지 약 10,000, 요망하게는 약 1000 내지 약 5000, 바람직하게는 약 1000 내지 약 2500의 평균 분자량인, 말단 작용기의 검정으로 측정한 수평균 분자량 (Mn)을 지닌다. 특정 요망되는 폴리에테르 중간체는 둘 이상의 상이한 분자량 폴리에테르의 블렌드, 예컨대 2000 Mn 및 1000 Mn PTMEG의 블렌드이다.
본 발명의 가장 바람직한 구체예는 아디프산과 50/50 중량비의 1,4-부탄디올 및 1,6-헥산디올 블렌드의 반응으로부터 제조된 폴리에스테르 중간체를 사용한다. 또한, 50/50 몰비의 디올 블렌드일 수 있다.
본 발명의 폴리카보네이트-기반 폴리우레탄 수지는 디이소시아네이트를 하이드록실 말단 폴리카보네이트와 사슬 연장제의 블렌드와 반응시킴으로써 제조된다. 하이드록실 말단 폴리카보네이트는 글리콜을 카보네이트와 반응시켜 제조될 수 있다.
하이드록실 말단 폴리카보네이트 및 이의 제법의 기재에 대해 미국 특허 제4,131,731호가 본원에 참조로 포함된다. 이러한 폴리카보네이트는 선형이고, 다른 말단기는 필수적으로 제외되면서 말단 하이드록실 기를 갖는다. 필수 반응물은 글리콜 및 카보네이트이다. 적합한 글리콜은 4 내지 40개의 탄소 원자, 바람직하게는 4 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 지환족 및 지방족 디올, 및 각 알콕시기가 2 내지 4개의 탄소 원자를 함유하는, 분자당 2 내지 20개의 알콕시기를 함유하는 폴리옥시알킬렌 글리콜로부터 선택된다. 본 발명에 사용하기에 적합한 디올은 4 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 디올, 예컨대 부탄디올-1,4, 펜탄디올-1,4, 네오펜틸 글리콜, 헥산디올-1,6, 2,2,4-트리메틸헥산디올-1,6, 데칸디올-1,10, 수소화된 디리놀레일글리콜, 수소화된 디올레일글리콜; 및 지환족 디올, 예컨대, 사이클로헥산디올-1,3, 디메틸올사이클로헥산-1,4, 사이클로헥산디올-1,4, 디메틸올사이클로헥산-1,3, 1,4-엔도메틸렌-2-하이드록시-5-하이드록시메틸 사이클로헥산, 및 폴리알킬렌 글리콜을 포함한다. 반응에 사용되는 디올은 최종 생성물에서의 요망되는 특성에 의거하여 단일 디올 또는 디올들의 혼합물일 수 있다.
하이드록실 말단 폴리카보네이트 중간체는 일반적으로 당해 및 문헌에 공지되어 있다. 적합한 카보네이트는 하기 일반식을 갖는 5 내지 7원 고리로 이루어진 알킬렌 카보네이트로부터 선택된다:
Figure pct00001
상기 식에서, R은 2 내지 6개의 선형 탄소 원자를 함유하는 포화된 2가 라디칼이다. 본원에서 사용하기에 적합한 카보네이트로는 에틸렌 카보네이트, 트리메틸렌 카보네이트, 테트라메틸렌 카보네이트, 1,2-프로필렌 카보네이트, 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-에틸렌 카보네이트, 1,3-펜틸렌 카보네이트, 1,4-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 및 2,4-펜틸렌 카보네이트가 포함된다.
또한, 본원에서는 디알킬카보네이트, 지환족 카보네이트, 및 디아릴카보네이트가 적합하다. 디알킬카보네이트는 각 알킬기에 2 내지 5개의 탄소 원자를 함유할 수 있고, 이의 특정 예는 디에틸카보네이트 및 디프로필카보네이트이다. 지환족 카보네이트, 특히 디지환족 카보네이트는, 각 고리 구조에 4 내지 7개의 탄소 원자를 함유할 수 있고, 이러한 구조가 하나 또는 둘 존재할 수 있다. 하나의 기가 지환족인 경우, 나머지는 알킬 또는 아릴이다. 다른 한편, 하나의 기가 아릴인 경우, 나머지는 알킬 또는 지환족일 수 있다. 각 아릴 기에 6 내지 20개의 탄소 원자를 함유할 수 있는 디아릴카보네이트의 바람직한 예는 디페닐카보네이트, 디톨릴카보네이트, 및 디나프틸카보네이트이다.
반응은 글리콜을, 10:1 내지 1:10, 바람직하게는 3:1 내지 1:3의 몰 범위로, 100℃ 내지 300℃의 온도에서, 0.1 내지 300 mm Hg의 압력에서, 에스테르 교환 촉매의 존재 또는 부재하에 카보네이트, 바람직하게는 알킬렌 카보네이트와 반응시키면서 저비등 글리콜을 증류에 의해 제거함으로써 수행된다.
보다 구체적으로, 하이드록실 말단 폴리카보네이트는 2 단계로 제조된다. 제 1 단계에서, 글리콜이 알킬렌 카보네이트와 반응하여 저분자량 하이드록실 말단 폴리카보네이트를 형성한다. 저비점 글리콜은 100℃ 내지 300℃, 바람직하게는 150℃ 내지 250℃에서, 10 내지 30 mm Hg, 바람직하게는 50 내지 200 mm Hg의 감압 하에 증류에 의해 제거된다. 반응 혼합물로부터 부산물인 글리콜을 분리하는데 분별 컬럼이 사용된다. 부산물인 글리콜은 상기 컬럼의 상부로부터 빼내어 지고, 미반응된 알킬렌 카보네이트 및 글리콜 반응물은 환류로서 반응 용기로 반송된다. 부산물 글리콜이 형성됨에 따라 이의 제거를 용이하게 하기 위해 불활성 가스 또는 불활성 용매의 흐름이 사용될 수 있다. 얻어진 부산물 글리콜의 양이 하이드록실 말단 폴리카보네이트의 중합도가 2 내지 10 범위 내에 있음을 나타내는 경우, 압력이 점차적으로 0.1 내지 10 mm Hg로 감소되고, 미반응 글리콜 및 알킬렌 카보네이트가 제거된다. 이것이 반응의 제 2 단계의 시작을 표시하는 것이며, 이 단계 중에 저분자량 하이드록실 말단 폴리카보네이트가, 요망하는 분자량의 하이드록실 말단 폴리카보네이트가 달성될 때까지, 글리콜이 100℃ 내지 300℃, 바람직하게는 150℃ 내지 250℃에서, 그리고 0.1 내지 10 mm Hg의 압력에서 형성됨에 따라 글리콜을 증류시켜 없앰으로써 축합된다. 하이드록실 말단 폴리카보네이트의 분자량 (Mn)은 약 500 내지 약 10,000에서 다를 수 있으나, 바람직한 구체예에서, 그것은 500 내지 2500 범위내에 있을 것이다.
본 발명의 TPU 폴리머를 제조하기 위한 두번째 필수 성분은 폴리이소시아네이트이다.
본 발명의 폴리이소시아네이트는 일반적으로 화학식 R(NCO)n(여기서, n은 일반적으로 2 내지 4이고, 조성물이 열가소성인 한 2가 매우 바람직함)을 지닌다. 따라서, 3 또는 4의 작용가를 지닌 폴리이소시아네이트가 매우 소량으로, 예를 들어, 이것이 가교를 일으키는 한, 모든 폴리이소시아네이트의 총 중량을 기준으로 하여 5중량% 미만, 요망하게는 2중량% 미만으로 사용된다. R은 일반적으로 총 2 내지 약 20개의 탄소 원자를 지닌, 방향족, 지환족, 및 지방족, 또는 이들의 조합물일 수 있다. 적합한 방향족 디이소시아네이트의 예는 디페닐 메탄-4,4'-디이소시아네이트 (MDI), H12 MDI, m-자일렌 디이소시아네이트 (XDI), m-테트라메틸 자일렌 디이소시아네이트 (TMXDI), 페닐렌-1,4-디이소시아네이트 (PPDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트 (NDI), 및 디페닐메탄-3,3'-디메톡시-4,4'-디이소시아네이트 (TODI)를 포함한다. 적합한 지방족 디이소시아네이트의 예는 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI), 1,4-사이클로헥실 디이소시아네이트 (CHDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), 1,6-디이소시아네이토-2,2,4,4-테트라메틸 헥산 (TMDI), 1,10-데칸 디이소시아네이트, 및 트랜스-디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트 (HMDI)를 포함한다. 매우 바람직한 디이소시아네이트는 약 3중량% 미만의 오르쏘-파라(2,4)이성질체를 함유하는 MDI이다.
본 발명의 TPU 폴리머를 제조하기 위한 세번째 필수 성분은 사슬 연장제이다. 적합한 사슬 연장제는 약 2 내지 약 10개의 탄소 원자를 지닌 저급 지방족 또는 단쇄 글리콜이며, 예를 들어, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 사이클로헥실 디메틸올의 시스-트랜스-이성질체, 네오펜틸 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,3-부탄디올, 및 1,5-펜탄디올을 포함한다. 또한, 방향족 글리콜이 사슬 연장제로서 사용될 수 있으며, 고온 열 적용에 대해 바람직하게 선택된다. 벤젠 글리콜 (HQEE) 및 자일렌 글리콜은 본 발명의 TPU를 제조하기 위해 사용하는데 적합한 사슬 연장제이다. 자일렌 글리콜은 1,4-디(하이드록시메틸) 벤젠과 1,2-디(하이드록시메틸) 벤젠의 혼합물이다. 벤젠 글리콜은 바람직한 방향족 사슬 연장제이고, 구체적으로는, 하이드로퀴논, 비스(베타-하이드록시에틸) 에테르(또한, 1,4-디(2-하이드록시에톡시) 벤젠으로 공지되어 있음); 레소르시놀, 즉 비스(베타-하이드록시에틸) 에테르(또한, 1,3-디(2-하이드록시에틸) 벤젠로서 공지되어 있음); 카테콜, 즉, 비스(베타-하이드록시에틸) 에테르(또한, 1,2-디(2-하이드록시에톡시) 벤젠으로 공지되어 있음); 및 이들의 조합물을 포함한다. 바람직한 사슬 연장제는 1,4-부탄디올이다.
상기 세 개의 필수 성분들(하이드록실 말단 중간체, 폴리이소시아네이트, 및 사슬 연장제)은 바람직하게는 촉매의 존재 하에서 반응한다.
일반적으로, 디이소시아네이트를 하이드록실 말단 중간체 또는 사슬 연장제와 반응시키기 위해 어떠한 통상적인 촉매가 사용될 수 있으며, 이러한 촉매는 당해 및 문헌에 널리 공지되어 있다. 적합한 촉매의 예는 알킬 부분이 1 내지 약 20개의 탄소 원자를 지닌, 비스무트 또는 주석의 여러 알킬 에테르 또는 알킬 티올 에테르를 포함하며, 특정 예로는 비스무트 옥토에이트, 및 비스무트 라우레이트 등을 포함한다. 바람직한 촉매는 여러 주석 촉매, 예컨대 주석 옥토에이트, 디부틸틴디옥토에이트, 및 디부틸틴 디라우레이트 등을 포함한다. 이러한 촉매의 양은 일반적으로 소량, 예컨대 폴리우레탄 형성 모노머의 총량을 기준으로 하여 약 20 내지 약 200 ppm이다.
본 발명의 TPU 폴리머는 당해 및 문헌에 널리 공지되어 있는 통상적인 중합 방법 중 어느 하나에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 열가소성 폴리우레탄은 바람직하게는 모든 성분들이 함께 동시에 또는 실질적으로 동시에 가열된 압출기에 첨가되고, 반응하여 폴리우레탄을 형성하는 "원 샷(one shot)" 공정을 통해 제조된다. 하이드록실 말단 중간체와 디올 사슬 연장제의 총 당량에 대한 디이소시아네이트의 당량 비는 일반적으로 약 0.95 내지 약 1.10, 요망하게는 약 0.97 내지 약 1.03, 바람직하게는 약 0.97 내지 약 1.00이다. 최종 물품의 가장 요망하는 특성을 달성하기 위한 형성된 TPU의 Shore A 경도는 전형적으로 65A 내지 95A, 바람직하게는 약 75A 내지 약 85A일 것이다. 우레탄 촉매를 사용하는 반응 온도는 일반적으로 약 175℃ 내지 약 245℃, 바람직하게는 약 180℃ 내지 약 220℃이다. 열가소성 폴리우레탄의 분자량은 폴리스티렌 표준물에 대해 GPC에 의해 측정하는 경우 일반적으로 약 100,000 내지 약 800,000, 요망하게는 약 150,000 내지 약 400,000, 바람직하게는 약 150,000 내지 약 350,000 달톤이다.
또한, 열가소성 폴리우레탄은 예비-폴리머 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 예비-폴리머 경로에서, 하이드록실 말단 중간체는 일반적으로 당량 과량의 하나 이상의 폴리이소시아네이트와 반응하여 그 안에 유리 또는 미반응 폴리이소시아네이트를 지닌 예비-폴리머 용액을 형성한다. 반응은 일반적으로 적합한 우레탄 촉매의 존재 하에서 약 80℃ 내지 약 220℃, 또는 약 150℃ 내지 약 200℃의 온도에서 수행된다. 이후, 상기 기재된 바와 같은, 선택된 사슬 연장제 타입이 이소시아네이트 말단기에, 뿐만 아니라 어떠한 유리 또는 미반응 디이소시아네이트 화합물에 일반적으로 동일한 당량으로 첨가된다. 따라서, 하이드록실 말단 중간체와 사슬 연장제의 총 당량에 대한 총 디이소시아네이트의 전체 당량비는 약 0.95 내지 약 1.10, 요망하게는 약 0.98 내지 약 1.05, 바람직하게는 약 0.99 내지 약 1.03이다. 하이드록실 말단 중간체 대 사슬 연장제의 당량 비는 요망하는 경도, 예컨대 65A 내지 95A, 바람직하게는 75A 내지 85A Shore 경도를 제공하도록 조절된다. 사슬 연장 반응 온도는 일반적으로 약 180℃ 내지 약 250℃이고, 약 200℃ 내지 약 240℃가 바람직하다. 전형적으로, 예비-폴리머 경로는 어떠한 통상적인 장치에서 수행될 수 있으며, 압출기가 바람직하다. 따라서, 하이드록실 말단 중간체는 압출기의 제 1 부분에 당량 과량의 디이소시아네이트와 반응하여 예비-폴리머 용액을 형성시키고, 이후 사슬 연장제가 다운스트림 부분에 첨가되고, 예비-폴리머 용액과 반응한다. 어떠한 통상적인 압출기도 사용될 수 있으며, 직경에 대한 길이 비가 20 이상, 바람직하게는 25 이상인 배리어 스크류(barrier screw)가 구비된 압출기가 바람직하다.
유용한 첨가제가 적합한 양으로 사용될 수 있으며, 요망에 따라 불투명화 안료(opacifying pigment), 착색제, 미네랄 충전제, 안정화제, 윤활제, UV 흡수제, 가공 보조제, 및 그 밖의 첨가제를 포함한다. 유용한 불투명화 안료로는, 이산화티탄, 산화아연, 및 티타네이트 옐로우(titanate yellow)가 포함되고, 유용한 착색 안료(tinting pigment)로는 카본 블랙, 옐로우 옥사이드(yellow oxide), 브라운 옥사이드(brown oxide), 러어(raw) 및 번트(burnt) 시에나(sienna) 또는 엄버(umber), 크롬 옥사이드 그린(chromium oxide green), 카드뮴 안료(cadmium pigment), 크롬 안료(chromium pigment), 및 그 밖의 금속 옥사이드와 유기 혼합 안료가 포함된다. 유용한 충전제로는 규조토(Superfloss) 클레이, 실리카, 탈크, 운모, 월로스토나이트(wallostonite), 바륨 설페이트, 및 칼슘 카보네이트가 포함된다. 요망에 따라, 산화방지제와 같은 유용한 안정화제가 사용될 수 있으며, 페놀성 산화방지제를 포함하고, 유용한 광안정화제로는 유기 포스페이트 및 유기주석 티올레이트(메르캅타이드)가 포함된다. 유용한 윤활제로는 금속 스테아레이트, 파라핀 오일 및 아미드 왁스가 포함된다. 유용한 UV 흡수제로는 2-(2'-하이드록시페놀) 벤조트리아졸 및 2-하이드록시벤조페논이 포함된다. 또한, 전형적인 TPU 난연제가 첨가될 수 있다.
또한, 가소제 첨가제가 이것이 소량으로 사용된다면, 특성에 영향을 미치지 않고 경도를 감소시키기 위해 유리하게 사용될 수 있다. 바람직하게는, 가소제가 사용되지 않는다.
부직포를 제조하기 위한 멜트 블로운 또는 스펀 본드 공정 동안, 상기 기술된 TPU 폴리머는 가교제와 경 가교된다. 가교제는 폴리이소시아네이트와 반응되는, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리카프롤락탐, 또는 이들의 혼합물인 하이드록실 말단 중간체의 예비-폴리머이다. 폴리에스테르 또는 폴리에테르가 가교제를 제조하기 위한 바람직한 하이드록실 말단 중간체이고, 폴리에스테르 TPU와 함께 사용되는 경우에는 폴리에테르가 가장 바람직하다. 예비-폴리머인 가교제는 약 1.0 초과, 바람직하게는 약 1.0 내지 약 3.0, 더욱 바람직하게는 약 1.8 내지 약 2.2의 이소시아네이트 작용가를 가질 것이다. 하이드록실 말단 중간체의 양 말단이 이소시아네이트로 캡핑되어, 2.0의 이소시아네이트 작용가를 갖는 경우가 특히 바람직하다.
가교제를 제조하기 위해 사용되는 폴리이소시아네이트는 TPU 폴리머를 제조함에 있어서 상기 기술된 것과 동일하다. MDI와 같은 디이소시아네이트가 바람직한 디이소시아네이트이다.
가교제는 수평균 분자량 (Mn)이 약 750 내지 약 10,000 Dalton, 바람직하게는 약 1,200 내지 약 4,000, 더욱 바람직하게는 약 1,500 내지 약 2,800Dalton이다. 약 1500 Mn 또는 그 초과의 가교제가 보다 우수한 세트(set) 특성을 제공한다.
TPU 폴리머와 함께 사용되는 가교제의 중량%는 약 2.0% 내지 약 20%, 바람직하게는 약 8.0% 내지 약 15%, 더욱 바람직하게는 약 10% 내지 약 13%이다. 사용되는 가교제의 백분율은 TPU 폴리머와 가교제의 총 중량을 기준으로 한 중량%이다.
본 발명의 TPU 부직포를 제조하기 위한 바람직한 공정은 예비성형된 TPU 폴리머를 압출기에 공급하여 TPU 폴리머를 용융시키는 것을 포함하며, TPU 용융물이 압출기에서 배출되는 지점 가까이 다운스트림에 연속적으로, 또는 TPU 용융물이 압출기에서 배출된 후에 가교제가 첨가된다. 가교제는 용융물이 압출기에서 배출되기 전이나, 용융물이 압출기에 배출된 후에 첨가될 수 있다. 용융물이 압출기에서 배출된 후에 첨가되는 경우, 가교제는 가교제가 TPU 폴리머 용융물에 적절히 혼합되도록 정적 또는 동적 믹서를 사용하여 TPU 용융물과 혼합될 필요가 있다. 압출기에서 배출된 후, 가교제와 함께 용융된 TPU 폴리머는 매니폴드(manifold)로 흘러들어간다. 매니폴드는 다수의 홀 또는 개구를 지닌 다이를 공급한다. 개개의 섬유가 홀을 통해 빠져 나간다. 고온 고속 공기의 공급이 섬유와 함께 블로운되어 고온 섬유를 연신시키고, 이를 벨트 상에 랜덤 방식으로 침적시켜 부직 매트(non-woven mat)를 형성시킨다. 형성된 부직 매트는 벨트에 의해 운반되고, 롤 상에 감겨진다.
부직포 제조 공정의 중요한 특징은 TPU 폴리머 용융물을 가교제와 혼합하는 것이다. 균일한 섬유 특성을 달성하기 위해 적절한 균일 혼합이 중요하다. TPU 용융물과 가교제의 혼합은 플러그-흐름, 즉 선입선출(first in first out)을 달성하는 방법이어야 한다. 적절한 혼합은 동적 믹서 또는 정적 믹서로 달성될 수 있다. 정적 믹서는 세척이 보다 어렵고, 이에 따라 동적 믹서가 바람직하다. 공급 스크류 및 혼합 핀(mixing pin)을 구비한 동적 믹서가 바람직한 믹서이다. 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제6,709,147호는 이러한 믹서를 기술하고 있으며, 회전할 수 있는 혼합 핀을 갖는다. 혼합 핀은 또한 고정된 상태로, 예컨대 믹서의 배럴에 부착되어 존재할 수 있으며, 공급 스크류의 중심선을 향해 연장되어 있다. 혼합 공급 스크류는 압출기 스크류의 단부에 쓰레드(thread)에 의해 부착될 수 있고, 믹서의 하우징은 압출기 기계에 볼팅(bolting)될 수 있다. 동적 믹서의 공급 스크류는 용융물의 플러그-흐름을 달성하도록 매우 약간 역혼합하면서 폴리머 용융물을 점진적 방식으로 이동시키는 설계이어야 한다. 혼합 스크류의 L/D는 3 초과 내지 30 미만, 바람직하게는 약 7 내지 약 20, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 12이어야 한다.
TPU 폴리머 용융물이 가교제와 혼합되는 혼합 구역에서의 온도는 약 200℃ 내지 약 240℃, 바람직하게는 약 210℃ 내지 약 225℃이다. 이들 온도는 폴리머를 열화시키지 않으면서 반응을 얻는데 필수적이다.
형성된 TPU는 압출 공정 동안에 가교제와 반응하여 최종 섬유 형태에서 약 200,000 내지 약 800,000, 바람직하게는 약 250,000 내지 약 500,000, 더욱 바람직하게는 약 300,000 내지 약 450,000의 TPU 분자량을 제공한다.
처리 온도(폴리머 용융물이 다이에 유입됨에 따른 폴리머 용융물의 온도)는 폴리머의 융점보다 높아야 하고, 바람직하게는 폴리머의 융점보다 약 10℃ 내지 약 20℃ 높아야 한다. 용융 온도가 높은 것을 사용할수록, 다이 개구를 통한 압출이 보다 우수하다. 그러나, 용융 온도가 지나치게 높은 경우, 폴리머가 열화될 수 있다. 그러므로, TPU 폴리머의 융점보다 약 10℃ 내지 약 20℃ 높은 것이 폴리머의 열화 없는 우수한 압출의 균형을 달성하기에 최적이다. 용융 온도가 지나치게 낮은 경우, 폴리머는 다이 개구에서 고화될 수 있으며, 섬유 결함을 일으킬 수 있다.
본 발명의 부직포를 제조하는 두 가지 공정은 스펀 본드 공정 및 멜트 블로운 공정이다. 두 공정의 기본 개념은 부직포 제조 분야의 당업자들에게 잘 이해된다. 스펀 본드 공정은 일반적으로 다이 옆으로 룸 온도 공기를 유도하여 섬유가 벨트 상에 랜덤 배향으로 침적하기 전에 다이로부터 섬유를 뽑아 연신시키는 셕션(suction)을 생성시킨다. 스펀 본드 공정에 있어서, 다이에서 콜렉터(벨트)까지의 거리는 약 1 내지 2 미터로 다를 수 있다. 개개의 섬유가 10 마이크로미터 또는 그 초과, 바람직하게는 15 마이크로미터 또는 그 초과의 직경을 갖는 부직포를 제조하는 데는 스펀 본드 공정이 최선으로 사용된다. 멜트 블로운 공정은 일반적으로 예를 들어, 400 내지 450℃의 가압 가열된 공기를 사용하여 섬유를 다이를 통해 밀어 넣고, 섬유를 연신시킨 후에, 섬유를 랜덤 방향으로 콜렉터 상에 침적시킨다. 멜트 블로운 공정에 있어서, 다이에서 콜렉터까지의 거리는 스펀 본드 공정에 대해서보다 짧으며, 일반적으로 0.05 내지 0.75 미터이다. 멜트 블로운 공정은 스펀 본드 공정보다 더 작은 크기의 섬유를 제조하는데 사용될 수 있다. 멜트 블로운 생산된 섬유에 대한 섬유 직경은 1 마이크로미터 미만일 수 있고, 0.2 마이크로미터 직경과 같이 작을 수 있다. 두 공정 모두가 상기 언급된 것보다 큰 직경의 섬유를 제조할 수 있음은 물론이다. 두 공정 모두 다수의 홀, 일반적으로 다이 폭의 인치당 약 30 내지 100개의 홀을 지닌 다이를 사용한다. 인치당 홀의 양은 일반적으로 홀의 직경에 의존할 것이고, 이어서 이것이 개개의 섬유의 크기를 결정할 것이다. 부직포의 두께는 생산되는 섬유의 크기, 및 부직포를 운반하는 벨트의 테이크 오프 속도(take off speed)에 의거하여 크게 달라질 것이다. 멜트 블로운 부직포에 대한 전형적인 두께는 약 0.5 mil 내지 10 mil (0.0127 mm 내지 0.254 mm)이다. 스펀 본드 공정으로 제조된 부직포에 대해, 전형적인 두께는 약 5 mil 내지 30 mil (0.127 mm 내지 0.762 mm)이다. 두께는 최종 사용 용도에 의거하여 상기 기술된 두께와 상이할 수 있다.
상기 언급된 가교제는 다수의 목적을 달성한다. 가교제는 부직포내 섬유의 인장 강도 및 세트 특성을 개선시킨다. 가교제는 또한 부직 매트의 형태로 존재하는 경우 접촉하는 섬유의 표면에 걸쳐 반응함으로써 섬유들 간에 결합이 일어나게 한다. 즉, 부직포내 다른 TPU 섬유와 접촉하는 섬유들이 화학적으로 결합된다. 이러한 특징은 부직포에 내구성을 부가하여 분리 없이 보다 용이하게 취급되게 한다. 또한, 가교제는 TPU 용융물의 용융 점도를 초기에 감소시켜서 섬유의 압출 동안 다이 상의 헤드 압력을 줄게 한다. 이러한 감소된 다이 압력은 용융물이 보다 빠른 속도로 다이를 통해 흐르게 하고, 보다 작은 직경의 섬유가 제조되게 한다. 예를 들어, 약 12-14 중량%의 가교제 수준은 다이 헤드 압력을 약 50% 감소시킬 수 있다. 도 1에, 가교제의 중량%에 대한 다이 헤드 압력의 그래프가 있다.
본 발명의 부직포는 캘런더링(calendering)에 의해서와 같이 추가로 가공될 수 있다. 가열된 캘린더 롤이 부직포를 압축하여 두께를 감소시키고 섬유내 공기 통로의 크기를 감소시킬 수 있다. 압축된 부직포는 여과와 같은 여러 적용을 위해 멤브레인(membrane)으로서 사용될 수 있다. 부직포는 캘린더링될 수 있으며, 이때 모든 공기 공간이 제거되고, 고체 필름이 형성된다.
본 발명은 섬유가 1 마이크로미터 미만과 같이 매우 작게 제조되어야 하는 부직포를 제조하게 한다. 이러한 작은 크기 섬유는 공기 통로가 매우 작아, 부직포가 여과 또는 통기성 의류에서와 같은 최종 사용 용도 범위에 허용되도록 부직포를 압축한다. 섬유 직경이 작을 수록 달성되는 기공 크기가 더욱 작아질 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예는 가교된 TPU 부직포로부터 또는 가교제 부재의 TPU 부직포로부터 제조된 멤브레인을 포함한다. 부직포는 가열된 캘린더 롤을 통해 처리되는 것에 의해서와 같이 압축되어 그 두께가 감소된다. 또한, 부직포를 압축하는 단계는 부직포의 기공 크기를 감소시킨다. 멤브레인 내 기공 크기는 멤브레인을 통한 요망되는 공기 유량 뿐만 아니라 멤브레인을 통해 투과되는 수증기의 양을 결정하는데 중요하다. 수적(water droplet)이 크기가 약 100 마이크로미터이기 때문에, 최종 사용 용도가 멤브레인이 내수성인 것을 요구하는 경우, 기공 크기는 100 마이크로미터 미만이어야 한다. 강우와 같이 물이 소정의 압력 하에 있다면, 이후 기공 크기는 발수성이 되기 위해 25 마이크로미터 또는 그 미만과 같이 보다 작아야 할 필요가 있다. 본 발명의 멤브레인은 요망하는 최종 사용 용도에 의거하여 100 나노미터 내지 100 마이크로미터 미만의 기공 크기를 갖는다. 요망하는 기공 크기를 결정할 또 다른 인자는 멤브레인을 통한 요망하는 공기 유량이다. 공기 유량은 기공의 수, 기공 크기, 및 기공을 통한 평균 흐름 경로에 영향을 받는다. 25 ft.3/min./ft2 (7.621 m2/min./m2) 또는 그 초과의 공기 유량은 매우 개방된 것으로 간주된다. 아우터웨어 의류(outerwear garment)에 대해, 약 5 내지 10 ft3/min./ft2 (1.524 내지 3.048 m3/min./m2)의 공기 유량이 바람직한 것으로 간주된다. 본 발명의 멤브레인은 요망하는 최종 사용 용도에 의거하여 2 내지 500 ft3/min./ft2 (0.601 내지 152.4 m3/min./m2)의 공기 유량을 가질 수 있다. 공기 유량은 ASTM D737-96 시험 방법에 따라 측정된다.
멤브레인의 두께는 부직포의 두께 뿐만 아니라 멤브레인에서 부직포의 층 수에 의거하여 달라질 수 있다. 또한, 부직포가 캘린더링 작업으로 압축되는 양이 멤브레인의 두께를 결정할 것이다. 멤브레인은 단일의 부직포 층 또는 다수의 부직포 층으로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 멜트 블로운 공정에 의해 제조된 5 mil (0.0127 cm) 두께의 부직포는 두께가 약 1.5 mil (0.00381 cm)인 바람직한 멤브레인을 제조할 것이다. 또 다른 예로 스펀 본드 공정에 의해 제조된 10 mil (0.0254 cm) 두께의 부직포는 두께가 약 6.5 mil (0.01651 cm)인 바람직한 멤브레인을 제조할 것이다. 멤브레인의 두께는 부직포의 두께, 및 멤브레인을 제조하는데 사용되는 부직포 층수에 의거하여 달라질 수 있다.
멤브레인을 다른 재료에 부착하는 것이 요망되는 용도의 경우, 가교제를 지니지 않는 TPU를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 의류에서가 그러한 경우일 수 있는데, 이때 TPU 멤브레인이 다른 패브릭(fabric)에 부착할 필요가 있다.
인장 강도 및 그 밖의 탄성 특성을 측정하는데 사용되는 시험 절차는 탄성사(elastic yarn)에 대해 듀퐁(DuPont)사에 의해 개발된 절차이나, 부직포를 시험하기 위해 변형되었다. 시험은 부직포를 일련의 5개 사이클로 처리한다. 각각의 사이클에서, 부직포는 300% 연신율로 연신되고, 일정한 신장률(원래 게이지 길이와 300% 연신율 사이)을 사용하여 이완된다. % 세트는 다섯번째 사이클 후에 측정된다. 이후, 패브릭 견본이 여섯번째 사이클을 통해 취해지고, 연신 파괴된다. 이 장치는 각각의 연신율에서의 로드(load), 파괴 전 최고 로드, 및 그램-포스(gram-force) 단위로 파괴 로드, 및 파괴 연신율 및 최대 연신율을 기록한다. 이 시험은 일반적으로 실온에서 수행된다(23℃ ± 2℃; 및 50% ± 5% 습도).
본원에서 기재된 부직포는 여과를 위해, 의복의 구성 시에, 산업용 패브릭으로서, 및 그 밖의 유사한 용도로 사용될 수 있다. 이러한 부직포를 사용하는 경우가 증가하며, 모든 적용시 그러한 것은 아니고 많은 경우에, 이러한 부직포의 성능이 그러한 부직포를 구성하는 섬유가 보다 강하고/거나 가는 경우에 개선된다. 본 발명은 보다 통상적인 섬유와 비교하여 보다 강하고, 보다 가는 섬유를 제공하고, 이에 따라 이러한 섬유로 제조된 부직포는 보다 광범위한 범위의 용도에 유용하고, 부직포의 구성에 사용되는 섬유의 증가된 강도 및/또는 보다 작은 직경으로부터 유래되는, 개선된 성능을 전달한다. 예를 들어, 본 발명의 부직포를 포함하는 여과 매질은 개선된 효과를 가져 처리량을 증가시키고, 보다 정교한 여과를 가능하게 하고, 요구되는 여과 매질의 크기, 두께 또는 양, 또는 이들의 조합을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참조하여 보다 잘 이해될 것이다.
실시예
실시예에서 사용되는 TPU 폴리머는 폴리에스테르 하이드록실 말단 중간체 (폴리올)를 1,4-부탄디올 사슬 연장제 및 MDI와 반응시켜 제조되었다. 폴리에스테르 폴리올은 아디프산을 1,4-부탄디올과 1,6-헥산디올의 50/50 혼합물과 반응시켜 제조되었다. 폴리올의 Mn은 2500이었다. TPU는 원-샷(one-shot) 공정으로 제조되었다. 부직포를 제조하기 위한 공정 동안에 TPU에 첨가된 가교제는 이소시아네이트로 말단 캡핑된 폴리에테르를 생성하기 위해 1000 Mn PTMEG을 MDI와 반응시켜서 제조된 폴리에테르 예비-폴리머였다. 가교제는 실시예 1에 대한 가교제와 TPU를 합한 중량의 10 wt.% 수준으로 사용되었다. 실시예 2에서, 10 wt.%의 가교제가 사용되었다.
실시예 1
본 실시예는 가교제가 멜트 블로운 공정에서 다이 헤드 압력을 감소시킴을 보여주기 위해 제시된다. 결과가 도 1에 도시된다. 사용된 가교제의 wt.% 수준은 0, 10, 12.5, 및 16.5였다. 도 1로부터 알 수 있드시, 가교제의 수준이 증가함에 따라, 다이 헤드 압력이 상당히 감소한다.
실시예 2
본 실시예는 가교제 없이 제조된 탄성 섬유 부직포에 대한 가교제를 사용하여 제조된 탄성 섬유 부직포의 인장 강도의 급격한 증가를 보여주기 위해 제시된 다. 데이터는 가교제가 사용되는 경우, 약 100% 정도로 높게 부직포의 강도 (최대 로드)가 증가함을 보여준다. 또한, 데이터는 인장 세트(tensile set)가 가교제를 사용하는 경우 약 50% 감소하면서 높은 연신율을 유지하였으며, 이는 가교제의 사용으로 탄성이 급격히 증가하였음을 입증한다.
사용된 시험 절차는 탄성 특성을 시험하기 위해 상기 기술된 것이다. Merlin Software가 구비된 Instron Model 5564 장력계를 사용하였다. 시험 조건은 500 mm/min의 크로스 헤드 속도(cross head speed)와 함께 23℃ ± 2℃ 및 50% ± 5% 습도였다. 시험 견본은 길이가 50.0 mm이고, 폭이 1.27 cm이고, 두께가 9.25 mil(0.0235 cm)이었다. 두 부직포 모두 공칭 중량(nominal weight)이 60 grams/m2(GSM)이었다. 가교된 섬유의 중량 평균 분자량 (Mw)은 376,088 Dalton이었고, 비가교된 섬유의 Mw는 116,106 Dalton이었다. 4개의 견본을 시험하였고, 결과는 시험된 4개의 견본의 평균 값이다. 이 결과가 표 I에 기재된다.
표 I
Figure pct00002
상기 모든 데이터는 시험된 4개의 견본에 대한 평균 값이다.
상기 데이터로부터, 본 발명의 부직포가 훨씬 더 높은 인장 강도를 지니면서 연신율 및 % 세트의 우수한 탄성 특성을 유지함을 알 수 있다.
특허 법령에 따라, 최상의 형태 및 바람직한 구체예가 언급되었지만, 본 발명의 범위는 이로 제한되기 보다는 첨부되는 특허청구범위에 의해 제한된다.

Claims (24)

  1. (a) 열가소성 폴리우레탄 폴리머; 및
    (b) 가교제를 포함하는 부직포(non-woven fabric).
  2. 제 1항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 폴리머가 폴리에스테르 폴리우레탄, 폴리에테르 폴리우레탄, 및 폴리카보네이트 폴리우레탄로 구성된 군으로부터 선택되는 부직포.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 폴리머가 폴리에스테르 폴리우레탄인 부직포.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 가교제가 상기 열가소성 폴리우레탄 폴리머와 상기 가교제의 총 중량을 기준으로 하여 5 내지 20 중량%의 수준으로 존재하는 부직포.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 가교제가 8 내지 15 중량%의 수준으로 존재하는 부직포.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 가교제가 폴리에테르 예비폴리머 및 폴리에스테르 예비폴리머로 구성된 군으로부터 선택된 이소시아네이트 말단 예비폴리머인 부직포.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 가교제의 수평균 분자량이 1,000 내지 10,000 Dalton인 부직포.
  8. 제 2항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 폴리머가
    (a) 하나 이상의 하이드록실 말단 중간체;
    (b) 하나 이상의 글리콜 사슬 연장제; 및
    (c) 하나 이상의 폴리이소시아네이트를 반응시킴으로써 제조되는 부직포.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 폴리이소시아네이트가 디이소시아네이트인 부직포.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄의 중량 평균 분자량이 100,000 내지 800,000 Dalton인 부직포.
  11. (a) 예비성형된 열가소성 폴리우레탄 폴리머를 압출기에 첨가하는 단계; 및
    (b) 상기 가소성 폴리머를 상기 압출기 내에서 용융시켜 폴리머 용융물을 생성시키는 단계;
    (c) 가교제를 상기 폴리머 용융물에 첨가하는 단계;
    (d) 상기 가교제와 혼합된 상기 폴리머 용융물을 다수의 홀을 지닌 다이를 통과시키고, 이로부터 섬유가 멜트 블로운 공정(melt blown process), 및 스펀 본드 공정(spun bond process)으로 구성된 군으로부터 선택된 공정으로 형성되는 단계; 및
    (e) 랜덤 배열의 상기 섬유를 수거하여 상기 부직포를 형성시키는 단계를 포함하는, 부직포를 생산하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 공정이 스펀 본드 공정인 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 공정이 멜트 블로운 공정인 방법.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 가교제가 상기 예비성형된 열가소성 폴리우레탄 폴리머와 상기 가교제의 총 중량을 기준으로 하여 5 내지 20 중량%의 수준으로 존재하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 가교제가 8 내지 15중량%의 수준으로 존재하는 방법.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 예비성형된 열가소성 폴리우레탄 폴리머가
    (a) 하나 이상의 하이드록실 말단 중간체;
    (b) 하나 이상의 글리콜 사슬 연장제; 및
    (c) 하나 이상의 폴리이소시아네이트를 반응시킴으로써 제조되는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 예비성형된 열가소성 폴리우레탄의 중량 평균 분자량이 100,000 내지 800,000 Dalton이고; 상기 폴리이소시아네이트가 디이소시아네이트이고; 상기 가교제의 수평균 분자량이 1,000 내지 10,000인 방법.
  18. 제 11항에 있어서, 상기 부직포가 캘린더 작업(calender operation)을 통과하여 상기 부직포를 압축하는 방법.
  19. 제 1항의 부직포를 포함하는 물품으로서, 상기 물품이 소비자 의류, 산업용 의류, 의료 용품, 스포츠 용품, 보호 용품, 및 여과 멤브레인으로 구성된 군으로부터 선택되는 물품.
  20. 열가소성 폴리우레탄 부직포로 제조되며, 다수의 기공을 지닌, 다공성 멤브레인.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 멤브레인의 기공 크기가 100 나노미터 내지 100 마이크로미터 미만인 멤브레인.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 멤브레인이 ASTM D737-96에 따라 측정되는 경우 2 내지 500 ft.3/min./ft2(0.601 내지 152.4 m3/min./m2)의 상기 멤브레인을 통한 공기 유량을 지니는 멤브레인.
  23. 제 20항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄 패브릭(fabric)이 가교제를 사용하여 제조되는 멤브레인.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 멤브레인이 5 내지 10 ft3/min./ft2(1.524 내지 3.048 m3/min./m2)의 상기 멤브레인을 통한 공기 유량을 갖는 멤브레인.
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