KR20140123060A - 개질된 폴리락트산 섬유 - Google Patents

Abstract

별개의 시쓰 성분에 의해 둘러싸인 코어 성분을 포함하는 다성분 섬유가 제공된다. 코어 성분은 주로 폴리락트산으로부터 형성되고, 시쓰 성분은 주로 중합체 강인화 첨가제로부터 형성된다. 시쓰/코어 구성은 생성 섬유에 다양한 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 중합체 강인화 첨가제는 섬유가 섬유 연신 동안에 부여된 응력으로부터 발생하는 에너지를 흡수하는 능력을 증가시킬 수 있고, 이로써 섬유의 전체 인성 및 강도가 증가한다. 동시에, 시쓰 성분 중의 강인화 첨가제의 존재는, 예컨대 부직 웹 물질에 사용될 경우에 다른 섬유 (동일하거나 상이한 것)와의 결합도를 향상시킬 수 있다. 본 발명의 또 다른 이점은 시쓰/코어 구성이 폴리락트산과 중합체 강인화 첨가제가 함께 블렌딩된 열가소성 조성물로부터 형성될 수 있다는 점이다.

Description

개질된 폴리락트산 섬유 {MODIFIED POLYLACTIC ACID FIBERS}

관련 출원

본 출원은 2010년 8월 13일에 출원된 미국 출원 12/856,012의 연속부이며, 이 출원은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.

발명의 배경

생분해성 중합체로부터 부직 웹을 형성하려는 다양한 시도가 있어 왔다. 생분해성 중합체로부터 제조된 섬유는 공지되어 있지만, 그의 사용과 관련해서는 문제가 있었다. 예를 들어, 폴리락트산 ("PLA")은 부직 웹을 형성하는 데에 사용되는 가장 통상적인 생분해성 및 환경 친화성 (재생성) 중합체 중 하나이다. 안타깝게도, PLA 부직 웹은 일반적으로 폴리락트산의 높은 유리 전이 온도 및 느린 결정화 속도로 인해 낮은 결합 유연성 및 높은 조도를 갖는다. 그 결과, 열 결합된 PLA 부직 웹은 종종, 특정한 응용분야, 예컨대 흡수 용품에서 허용되지 않는 낮은 연신율을 나타낸다. 또한, 폴리락트산은 높은 연신비를 견딜 수 있지만, 열 수축을 극복하는데 필요한 결정화를 달성하는 높은 수준의 연신 에너지를 필요로 한다. 이러한 어려움에 대응하여, 유리 전이 온도를 낮추고 결합 및 유연성을 개선하려는 시도에서 가소제가 사용되어 왔다. 한 통상적인 가소제는 폴리에틸렌 글리콜이다. 안타깝게도, 폴리에틸렌 글리콜은 노화 동안에, 특히 높은 습도 및 승온 환경에서 폴리락트산으로부터 상 분리되려는 경향이 있고, 이로써 생성 섬유의 기계적 성질이 시간의 경과에 따라 나빠진다. 가소제의 첨가에 의해 또한 기타 문제들, 예컨대 용융 방사시의 열화, 및 용융 강도 및 연신성의 감소가 초래된다.

그러므로, 양호한 연신 성질을 나타내면서도, 강도를 유지하는 폴리락트산 섬유가 현재 요구되고 있다.

본 발명의 한 실시양태에 따라서, 폴리락트산, 중합체 강인화 첨가제, 및 폴리에폭시드 개질제를 블렌딩하여 열가소성 조성물을 형성한 후에, 열가소성 조성물을 다이를 통해 압출시켜 섬유를 형성하는 것을 포함하는, 다성분 섬유의 형성 방법이 기재된다. 섬유는 시쓰(sheath) 성분에 의해 둘러싸인 코어 성분을 함유하고, 폴리락트산은 코어 성분의 중합체 함량의 약 50 중량% 이상을 구성하고 중합체 강인화 첨가제는 시쓰 성분의 중합체 함량의 약 50 중량% 이상을 구성한다.

본 발명의 또 다른 실시양태에 따라서, 시쓰 성분에 의해 둘러싸인 코어 성분을 함유하는 다성분 섬유가 기재된다. 폴리락트산은 코어 성분의 중합체 함량의 약 50 중량% 이상을 구성하고 중합체 강인화 첨가제는 시쓰 성분의 중합체 함량의 약 50 중량% 이상을 구성한다. 코어 성분 중의 폴리락트산 및 시쓰 성분 중의 중합체 강인화 첨가제는 폴리락트산이 중합체 강인화 첨가제와 블렌딩된 단일 열가소성 조성물로부터 유래된다.

본 발명의 기타 특징 및 측면이 하기에서 더욱 상세히 논의된다.

당업자에게 지시되는, 본 발명의 최선의 양식을 포함한, 본 발명의 완전하고 가능한 개시내용은, 첨부된 도면을 참조하여, 본 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 상술되어 있다.
도 1은 섬유를 형성하기 위해 본 발명의 한 실시양태에서 사용가능한 공정의 개략도이고;
도 2는 PLA 6201D (네이처웍스(Natureworks)®) 90 중량% 및 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) 10 중량%를 함유하는, 실시예 4의 중합체 블렌드의 TEM 사진 (60 kV, 10,000X)이고;
도 3은 PLA 6201D (네이처웍스®) 98.23 중량%, PP3155 (엑손모바일(Exxonmobil)) 2.52 중량%, 및 로타더(Lotader)® AX8900 (아르케마(Arkema)) 0.75 중량%를 함유하는, 실시예 49의 중합체 블렌드의 TEM 사진 (80 kV, 10,000X)이고;
도 4는 PLA 6201D (네이처웍스®) 89.5 중량%, PP3155 (엑손모바일) 10 중량%, 및 세사(CESA)™ 익스텐드(Extend) 8478 (클라리안트 코포레이션(Clariant Corporation)) 0.5 중량%를 함유하는, 실시예 50의 중합체 블렌드의 TEM 사진 (80 kV, 10,000X)이고;
도 5는 PLA 6201D (네이처웍스®) 98.5 중량% 및 로타더® AX8900 (아르케마) 1.5 중량%를 함유하는, 실시예 51의 중합체 블렌드의 TEM 사진 (60 kV, 10,000X)이고;
도 6은 본 발명에 따라 형성가능한 섬유의 한 실시양태의 단면도이고;
도 7은 본 발명의 섬유를 형성하는 데에 사용가능한 수중 펠렛화 시스템의 한 실시양태의 개략도이고;
도 8은 섬유의 코어 및 시쓰 성분을 보여주는 실시예 48의 SEM 사진이다.
본 명세서 및 도면에서 도면 부호의 반복적인 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 요소를 나타내려는 것이다.

본 발명의 다양한 실시양태가 이제부터 상세하게 언급될 것이고, 그의 하나 이상의 예가 하기에서 상술된다. 각각의 예는 본 발명을 설명하는 방식으로 제공되며, 본 발명을 제한하지 않는다. 실제로, 본 발명의 범주 또는 취지에서 벗어나지 않으면서 본 발명을 다양하게 변경 및 변형시킬 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 한 실시양태의 일부로서 도해되었거나 기재된 특징은 또 다른 실시양태에서 사용되어 추가 실시양태를 제공할 수 있다. 따라서, 첨부된 특허청구범위 및 그의 등가물의 범주 내에 속하는 이러한 변경 및 변형을 본 발명에 포함시키고자 한다.

정의

본원에서 사용된 용어 "생분해성" 또는 "생분해성 중합체"는 일반적으로 자연에 존재하는 미생물, 예컨대 박테리아, 진균 및 조류; 주위의 열; 수분; 또는 다른 환경 인자의 작용에 의해 분해되는 물질을 지칭한다. 물질의 생분해성은 ASTM 테스트 방법 5338.92를 사용하여 측정할 수 있다.

본원에서 사용된 용어 "섬유"는 중합체를 다이와 같은 성형 오리피스를 통해 통과시킴으로써 형성된 길쭉한 압출물을 지칭한다. 달리 언급하지 않는 한, "섬유"라는 용어는 한정된 길이를 갖는 불연속 섬유와 실질적으로 연속적인 필라멘트를 둘다 포함한다. 실질적으로 필라멘트는, 예를 들어 그의 직경보다 훨씬 더 긴 길이를 가지며, 예컨대 약 15,000:1 초과, 또한 일부 경우에는 약 50,000:1 초과의 길이 대 직경의 비율 ("종횡비")을 가질 수 있다.

본원에서 사용된 용어 "부직 웹"은 개별 섬유들이 편직물에서처럼 식별가능한 방식이 아니라 랜덤하게 끼워넣어진 구조를 갖는 웹을 지칭한다. 부직 웹은, 예를 들어 멜트블로운(meltblown) 웹, 스펀본드(spunbond) 웹, 카디드(carded) 웹, 웨트-레이드(wet-laid) 웹, 에어레이드(airlaid) 웹, 코폼(coform) 웹, 수력 얽힘 웹 등을 포함한다. 부직 웹의 기초 중량은 일반적으로 다양할 수 있지만, 전형적으로 약 5 그램/제곱미터 ("gsm") 내지 200 gsm, 일부 실시양태에서는 약 10 gsm 내지 약 150 gsm, 또한 일부 실시양태에서는 약 15 gsm 내지 약 100 gsm이다.

본원에서 사용된 용어 "멜트블로운" 웹 또는 층은 일반적으로, 용융된 열가소성 물질을 통상적으로 원형인 다수의 미세한 다이 모세관을 통해 용융된 섬유로서 수렴성 고속 기체 (예를 들어, 공기) 스트림으로 압출시키고, 이 기체 스트림이 용융된 열가소성 물질의 섬유를 가늘게 만들어, 그의 직경을 마이크로섬유 직경이 될 수 있는 직경으로 감소시키는 공정에 의해 형성된 부직 웹을 지칭한다. 그 후에, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 운반되고 수집 표면 상에 퇴적되어 랜덤하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 공정은, 예를 들어 미국 특허 3,849,241 (Butin , et al .); 4,307,143 (Meitner, et al .); 및 4,707,398 (Wisneski , et al .)에 개시되어 있으며, 이들 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 멜트블로운 섬유는 실질적으로 연속적 또는 불연속적일 수 있고, 수집 표면 상에 퇴적될 때 일반적으로 점착성이다.

본원에서 사용된 용어 "스펀본드" 웹 또는 층은 일반적으로 직경이 작고 실질적으로 연속적인 필라멘트를 함유하는 부직 웹을 지칭한다. 필라멘트는, 용융된 열가소성 물질을 방사구금의 통상적으로 원형인 다수의 미세한 모세관으로부터 압출시킨 후, 압출된 필라멘트의 직경을, 예를 들어 추출 연신(eductive drawing) 및/또는 다른 널리 공지된 스펀본딩 메카니즘에 의해 신속하게 감소시킴으로써 형성된다. 스펀본드 웹의 제조는, 예를 들어 미국 특허 4,340,563 (Appel , et al .), 3,692,618 (Dorschner , et al .), 3,802,817 (Matsuki, et al .), 3,338,992 (Kinney), 3,341,394 (Kinney), 3,502,763 (Hartman), 3,502,538 (Levy), 3,542,615 (Dobo , et al .), 및 5,382,400 (Pike , et al .)에 개시되었고 예시되었으며, 이들 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 스펀본드 필라멘트는 일반적으로 수집 표면 상에 퇴적될 때 점착성이 아니다. 스펀본드 필라멘트는 때로는 약 40 마이크로미터 미만의 직경을 가질 수 있고, 그 직경은 일반적으로 약 5 내지 약 20 마이크로미터이다.

테스트 방법

용융 유량:

용융 유량 ("MFR")은 중합체가 전형적으로 190℃ 또는 230℃에서, 10분 동안, 2160 그램의 하중에 적용되었을 때 압출 유변계 오리피스 (직경: 0.0825 인치)를 강제 통과하는 중합체의 중량 (그램)이다. 달리 나타내지 않는 한, 용융 유량은 티니우스 올센 익스트루젼 플라스토메터(Tinius Olsen Extrusion Plastometer)를 이용하여 ASTM 테스트 방법 D1239에 따라 측정된다.

열적 성질:

용융 온도 및 유리 전이 온도는 시차 주사 열량측정법 (DSC)에 의해 측정할 수 있다. 시차 주사 열량계는 DSC Q100 시차 주사 열량계일 수 있고, 이는 액체 질소 냉각 부속물 및 유니버셜 애널리시스(UNIVERSAL ANALYSIS) 2000 (4.6.6 버전) 분석 소프트웨어 프로그램이 설치되었으며, 이들은 미국 델라웨어주 뉴캐슬에 소재하는 티.에이. 인스트루먼츠 인크.(T.A. Instruments Inc.)로부터 입수가능하다. 샘플을 직접 취급하는 것을 피하기 위해, 족집게 또는 다른 도구가 사용된다. 샘플을 알루미늄 팬에 놓고 분석 저울에서 0.01 밀리그램의 정확도로 칭량한다. 뚜껑을 팬 상의 물질 샘플 위로 크림핑시킨다. 전형적으로, 수지 펠렛은 칭량 팬에 그대로 놓을 수 있고, 섬유는 칭량 팬에 놓을 수 있고 뚜껑에 의해 덮이도록 절단된다.

시차 주사 열량계의 사용 설명서에 기술된 바와 같이, 인듐 금속 표준물을 사용하여 시차 주사 열량계를 보정하고 기준선 수정을 수행한다. 테스트를 위해 시차 주사 열량계의 테스트 챔버에 물질 샘플을 넣고, 비어 있는 팬을 기준으로서 사용한다. 모든 테스트를 테스트 챔버 상에서 55 입방 센티미터/분의 질소 (공업용) 퍼지를 사용하여 전개한다. 수지 펠렛 샘플의 경우에, 가열 및 냉각 프로그램은 -30℃로의 챔버의 평형화로 시작해, 200℃의 온도까지 10℃/분의 가열 속도에서의 제1 가열 기간, 3분 동안 200℃에서의 샘플의 평형화, -30℃의 온도까지 10℃/분의 냉각 속도에서의 제1 냉각 기간, 3분 동안 -30℃에서의 샘플의 평형화, 및 그 후 200℃의 온도까지 10℃/분의 가열 속도에서의 제2 가열 기간이 이어지는 2-주기 테스트이다. 섬유 샘플의 경우에, 가열 및 냉각 프로그램은 -25℃로의 챔버의 평형화로 시작해, 200℃의 온도까지 10℃/분의 가열 속도에서의 가열 기간, 3분 동안 200℃에서의 샘플의 평형화, 및 그 후 -30℃의 온도까지 10℃/분의 냉각 속도에서의 냉각 기간이 이어지는 1-주기 테스트이다. 모든 테스트를 테스트 챔버 상에서 55 입방 센티미터/분의 질소 (공업용) 퍼지를 사용하여 전개한다.

그 결과를 유니버셜 애널리시스 2000 분석 소프트웨어 프로그램을 사용하여 평가하고, 이는 DSC 플롯에서 유리 전이 온도 (T_g)의 변곡, 흡열 및 발열 피크 및 피크 아래 면적을 식별 및 정량화한다. 유리 전이 온도는 기울기의 뚜렷한 변화가 발생하는 플롯-선 상의 영역으로서 식별되고, 용융 온도는 자동 변곡 계산을 사용하여 결정된다.

인장 성질:

개별 섬유 시편을 38 밀리미터의 길이로 짧게 만들고 (예를 들어, 가위로 절단), 별도로 흑색 벨벳 천 위에 올려 둔다. 10 내지 15개의 섬유 시편을 이러한 방식으로 수집한다. 그 후에, 섬유 시편을 51 밀리미터 x 51 밀리미터의 외부 치수 및 25 밀리미터 x 25 밀리미터의 내부 치수를 갖는 직사각형 종이 프레임 상에 실질적으로 직선 상태로 고정시킨다. 섬유 단부를 접착 테이프로 프레임의 측면에 조심스럽게 고정시킴으로써, 각 섬유 시편의 단부를 프레임에 작동가능하게 부착시킨다. 각 섬유 시편을, 적절하게 보정되고 40X의 확대배율로 설정된 통상의 실험실 현미경을 이용하여 상대적으로 짧은 그의 외부 횡-섬유 치수를 측정한다. 이러한 횡-섬유 치수를 개별 섬유 시편의 직경으로서 기록한다. 프레임은 섬유 시편이 지나치게 손상되는 것을 피하는 방식으로 일정 속도 연장형의 인장 테스트기의 상위 및 하위 그립(grip)에 샘플 섬유 시편의 단부를 고정시키는 것을 용이하게 한다.

일정 속도 연장형의 인장 테스트기 및 적절한 하중 셀이 테스트에서 이용된다. 하중 셀은 테스트 값이 전체 하중 등급의 10-90% 내에 포함되도록 선택된다 (예를 들어, 10 N). 인장 테스트기 (즉, MTS SYNERGY 200) 및 하중 셀은 미국 미시건주 에덴 프래리에 소재하는 엠티에스 시스템즈 코포레이션(MTS Systems Corporation)으로부터 입수된다. 이어서, 프레임 어셈블리 내의 섬유 시편을 섬유 단부가 인장 테스트기의 그립에 의해 작동가능하게 유지되도록 인장 테스트기의 그립 사이에 고정시킨다. 그 후에, 섬유 길이에 평행하게 연장되는 종이 프레임의 측면을 절단하거나 분리시켜, 인장 테스트기에 의한 테스트 힘이 섬유에만 적용되도록 한다. 이어서, 섬유를 12 인치/분의 풀링 속도 및 그립 속도로 풀링 테스트에 적용한다. 그 결과의 데이터를 하기 테스트 설정을 이용하여, 엠티에스 코포레이션의 테스트웍스(TESTWORKS) 4 소프트웨어 프로그램으로 분석한다:

강인성 값은 그램중/데니어로 표시된다. 피크 연신율 (파단시 변형률 (%)) 또한 측정된다.

수분 함량

수분 함량은 애리조나 인스트루먼츠 컴퓨트랙 베이포 프로(Arizona Instruments Computrac Vapor Pro) 수분 분석계 (모델 번호: 3100)를 사용하여, 실질적으로 ASTM D 7191-05에 따라 측정할 수 있고, 이는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 테스트 온도 (§X2.1.2)는 130℃일 수 있고, 샘플 크기 (§X2.1.1)는 2 내지 4 그램일 수 있고, 바이알 퍼지 시간 (§X2.1.4)은 30초일 수 있다. 또한, 종료 기준 (§X2.1.3)은 "예측" 모드로서 정의될 수 있는데, 이는 내장된 프로그램 기준 (종료 시점의 수분 함량을 수학적으로 계산함)이 충족될 때 테스트가 종료됨을 의미한다.

상세한 설명

본 발명은 섬유의 표면을 따라 연속적 또는 불연속적 (예를 들어, 단편화)일 수 있는, 별개의 시쓰 성분에 의해 둘러싸인 코어 성분을 포함하는 다성분 섬유에 관한 것이다. 코어 성분은 주로 폴리락트산으로부터 형성되고, 시쓰 성분은 주로 중합체 강인화 첨가제로부터 형성된다. 예를 들어, 폴리락트산은 코어 성분의 중합체 함량의 약 50 중량% 이상, 일부 실시양태에서는 약 75 중량% 이상, 또한 일부 실시양태에서는 약 90 중량% 내지 100 중량%를 구성할 수 있고, 중합체 강인화 첨가제는 시쓰 성분의 중합체 함량의 약 50 중량% 이상, 일부 실시양태에서는 약 75 중량% 이상, 또한 일부 실시양태에서는 약 90 중량% 내지 100 중량%를 구성할 수 있다. 섬유의 생분해성 및/또는 재생성을 최적화하기 위해, 시쓰 성분의 상대 두께는 전형적으로 얇다. 예를 들어, 시쓰 성분은 전형적으로 섬유 직경의 단지 약 0.5% 내지 약 25%, 일부 실시양태에서는 약 1% 내지 약 20%, 또한 일부 실시양태에서는 약 2% 내지 약 15%를 구성하고, 한편 코어 성분은 전형적으로 섬유 직경의 약 75% 내지 약 99.5%, 일부 실시양태에서는 약 80% 내지 약 99%, 또한 일부 실시양태에서는 약 85% 내지 약 98%를 구성한다. 시쓰 성분의 두께는, 예를 들어 약 100 나노미터 내지 약 5 마이크로미터, 일부 실시양태에서는 약 200 나노미터 내지 약 4 마이크로미터, 또한 일부 실시양태에서는 약 500 나노미터 내지 약 2 마이크로미터일 수 있다.

본 발명의 섬유의 시쓰/코어 구성은 생성 섬유에 다양한 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 중합체 강인화 첨가제는 섬유가 섬유 연신 동안에 부여된 응력으로부터 발생하는 에너지를 흡수하는 능력을 증가시킬 수 있고, 이로써 섬유의 전체 인성 및 강도가 증가한다. 동시에, 시쓰 성분 중의 강인화 첨가제의 존재는, 예컨대 부직 웹 물질에 사용될 경우에 다른 섬유 (동일하거나 상이한 것)와의 결합도를 향상시킬 수 있다. 추가로, 시쓰 성분은 또한 스크류 윤활을 제공할 수 있고, 섬유 압출 동안에 필요한 토크(torque) 수준을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 또 다른 이점은, 시쓰/코어 구성이 폴리락트산과 중합체 강인화 첨가제가 함께 블렌딩된 열가소성 조성물로부터 형성될 수 있다는 점이다. 대부분의 2성분 섬유에서 일반적인 것처럼 별도의 조성물을 사용하는 대신에, 블렌딩된 열가소성 조성물을 사용함으로써 비용 및 제조의 복잡성을 줄일 수 있다. 이론에 구애됨이 없이, 본 발명의 발명자들은 시쓰/코어 구성을 형성하기 위해 블렌딩된 열가소성 조성물을 사용하는 것이, 중합체 성분이 블렌드 내에서 분산되는 독특한 방식 및 중합체 강인화 첨가제가 코어의 표면으로 이동할 수 있도록 용융 블렌딩 및 압출 조건이 조절되는 방식으로 인해 가능해지는 것으로 이해하고 있다. 이와 관련해서, 분산물의 균질성을 향상시키는 상용화제로서 작용하고, 그에 따라 중합체 강인화 첨가제가 표면으로 이동하여 폴리락트산 코어 상에서 별개의 구역 또는 층을 형성할 수 있을 가능성을 증가시키는 폴리에폭시드 개질제가 조성물에 사용된다. 폴리에폭시드 개질제는 또한 폴리락트산과 반응함으로써, 유리 전이 온도를 유의하게 낮추지 않으면서 섬유 방사 동안에 용융 강도 및 안정성을 개선시킬 수 있는 추가 이점을 갖는다.

본 발명의 다양한 실시양태가 이제부터 더욱 상세하게 기재될 것이다.

I. 열가소성 조성물

A. 폴리락트산

폴리락트산은 일반적으로 좌선성 락트산 ("L-락트산"), 우선성 락트산 ("D-락트산"), 메조-락트산 또는 이들의 혼합물과 같은 락트산의 임의의 이성질체의 단량체 단위로부터 유래될 수 있다. 단량체 단위는 또한 L-락티드, D-락티드, 메조-락티드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 락트산의 임의의 이성질체의 무수물로부터 형성될 수 있다. 이러한 락트산 및/또는 락티드의 시클릭 이량체가 또한 사용될 수 있다. 임의의 공지된 중합 방법, 예컨대 중축합 또는 개환 중합을 사용하여 락트산을 중합시킬 수 있다. 소량의 쇄 연장제 (예를 들어, 디이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물 또는 산 무수물)가 또한 사용될 수 있다. 폴리락트산은 단일중합체 또는 공중합체, 예컨대 L-락트산으로부터 유래된 단량체 단위 및 D-락트산으로부터 유래된 단량체 단위를 함유하는 것일 수 있다. 필수적인 것은 아니지만, L-락트산으로부터 유래된 단량체 단위와 D-락트산으로부터 유래된 단량체 단위 중 어느 하나의 함량 비율은 바람직하게는 약 85 몰% 이상, 일부 실시양태에서는 약 90 몰% 이상, 또한 일부 실시양태에서는 약 95 몰% 이상이다. L-락트산으로부터 유래된 단량체 단위와 D-락트산으로부터 유래된 단량체 단위 사이의 비율이 각각 상이한 다수의 폴리락트산을 임의의 %로 블렌딩할 수 있다. 물론, 폴리락트산은 가공, 섬유 형성 등과 같은 다양한 이점을 제공하기 위해 다른 유형의 중합체 (예를 들어, 폴리올레핀, 폴리에스테르 등)와 블렌딩될 수 있다.

한 특정 실시양태에서, 폴리락트산은 하기의 일반 구조를 갖는다:

본 발명에서 사용가능한 적합한 폴리락트산 중합체의 한 구체적 예는 독일 크래일링에 소재하는 바이오머, 인크.(Biomer, Inc.)로부터 바이오머™ L9000이라는 상품명으로 시판되는 것이다. 다른 적합한 폴리락트산 중합체는 미국 미네소타주 미네톤카에 소재하는 네이처웍스 엘엘씨(Natureworks LLC) (네이처웍스®) 또는 미츠이 케미컬(Mitsui Chemical) (LACEA™)로부터 시판되고 있다. 또 다른 적합한 폴리락트산은 미국 특허 4,797,468; 5,470,944; 5,770,682; 5,821,327; 5,880,254; 및 6,326,458에 개시된 것일 수 있고, 이들 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.

폴리락트산은 전형적으로 약 140℃ 내지 약 260℃, 일부 실시양태에서는 약 150℃ 내지 약 250℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 160℃ 내지 약 220℃의 융점을 갖는다. 이러한 폴리락트산은 이들이 신속한 속도로 생분해된다는 점에서 유용하다. 폴리락트산의 유리 전이 온도 ("T_g")는 비교적 높을 수 있는데, 예컨대 약 40℃ 내지 약 80℃, 일부 실시양태에서는 약 50℃ 내지 약 80℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 55℃ 내지 약 65℃일 수 있다. 상기에서 보다 상세히 논의된 바와 같이, 용융 온도 및 유리 전이 온도는 ASTM D-3417에 따라 시차 주사 열량측정법 ("DSC")을 이용하여 측정할 수 있다.

폴리락트산은 전형적으로 약 40,000 내지 약 160,000 그램/몰, 일부 실시양태에서는 약 50,000 내지 약 140,000 그램/몰, 또한 일부 실시양태에서는 약 80,000 내지 약 120,000 그램/몰 범위의 수평균 분자량 ("M_n")을 갖는다. 또한, 중합체는 전형적으로 약 80,000 내지 약 200,000 그램/몰, 일부 실시양태에서는 약 100,000 내지 약 180,000 그램/몰, 또한 일부 실시양태에서는 약 110,000 내지 약 160,000 그램/몰 범위의 중량 평균 분자량 ("M_w")을 갖는다. 중량 평균 분자량 대 수평균 분자량의 비율 ("M_w/M_n"), 즉 "다분산 지수" 역시 비교적 낮다. 예를 들어, 다분산 지수는 전형적으로 약 1.0 내지 약 3.0, 일부 실시양태에서는 약 1.1 내지 약 2.0, 또한 일부 실시양태에서는 약 1.2 내지 약 1.8의 범위이다. 중량 평균 및 수평균 분자량은 당업자에게 공지된 방법으로 측정할 수 있다.

폴리락트산은 또한 약 50 내지 약 600 파스칼·초 (Pa·s), 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 500 Pa·s, 또한 일부 실시양태에서는 약 200 내지 약 400 Pa·s의 겉보기 점도를 가질 수 있고, 이는 190℃의 온도 및 1000초^-1의 전단 속도에서 측정된 것이다. 폴리락트산의 용융 유량 (건량 기준)은 또한 약 0.1 내지 약 40 그램/10분, 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 20 그램/10분, 또한 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 15 그램/10분의 범위일 수 있고, 이는 2160 그램의 하중하에 190℃에서 측정된 것이다.

순수한 폴리락트산은 일반적으로 주위 환경으로부터 물을 흡수할 것이므로, 출발 폴리락트산의 건조 중량을 기준으로 약 500 내지 600 백만분율 ("ppm") 또는 그 초과의 수분 함량을 갖는다. 수분 함량은 당업계에 공지된 다양한 방식으로, 예컨대 상기에 기재된 바와 같이 ASTM D 7191-05에 따라 측정할 수 있다. 용융 가공 동안에 물의 존재는 폴리락트산을 가수분해 열화시키고 그의 분자량을 감소시킬 수 있으므로, 때로는 중합체 강인화 첨가제 및 폴리에폭시드 개질제와 블렌딩하기 전에 폴리락트산을 건조시키는 것이 바람직하다. 대부분의 실시양태에서, 예를 들어, 폴리락트산이 폴리에폭시드 개질제와의 블렌딩 전에, 약 200 백만분율 ("ppm") 이하, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 100 ppm, 또한 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 80 ppm의 수분 함량을 갖는 것이 바람직하다. 폴리락트산의 건조는, 예를 들어 약 50℃ 내지 약 100℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 70℃ 내지 약 80℃의 온도에서 발생할 수 있다.

B. 중합체 강인화 첨가제

강인화 첨가제는 그의 중합체 특성 때문에, 열가소성 조성물의 용융 강도 및 안정성 개선에 도움이 될 수 있는 비교적 높은 분자량을 갖는다. 중합체 강인화 첨가제는 일반적으로 폴리락트산과 비혼화성인 것이 전형적으로 바람직하다. 이러한 방식으로, 강인화 첨가제는 코어 성분 중의 폴리락트산의 연속상 내에서 불연속상 도메인으로서 분산될 수 있고, 또한 연속상의 경계로 보다 용이하게 이동하여 시쓰 성분을 형성할 수 있다. 코어 성분 중의 불연속 도메인은 또한 섬유 연신 동안에 조성물의 연신 중에 부여된 응력으로부터 발생하는 에너지를 흡수할 수 있고, 이는 생성 섬유의 전체 인성 및 강도를 증가시킨다.

바람직한 도메인 및 시쓰 성분의 형성을 보장하기 위해, 중합체 강인화 첨가제는 특정한 용융 유량 (또는 점도)을 갖는 것으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 강인화 첨가제가 폴리락트산 상의 표면으로 이동할 수 있도록 보장하기 위해, 강인화 첨가제가 폴리락트산보다 높은 용융 유량 (또는 보다 낮은 점도)을 갖는 것이 일반적으로 바람직하다. 그러나, 강인화 첨가제의 용융 유량이 너무 높으면, 강인화 첨가제가 연속상을 통해 유동하여 조절 불가능하게 분산되려는 경향이 있다. 이는 유지되기 어렵고 또한 섬유 연신 동안에 조기에 파괴되기 쉬운 층상 또는 판상 도메인을 초래한다. 반대로, 강인화 첨가제의 용융 유량이 너무 낮으면, 강인화 첨가제는 서로 뭉쳐져서 매우 큰 타원형 도메인을 형성하려는 경향이 있고, 이는 블렌딩 동안에 분산되기 어렵다. 그에 따라 강인화 첨가제가 연속상 전체에 걸쳐 불균일하게 분포될 수 있다. 이와 관련해서, 폴리락트산의 용융 유량 대 중합체 강인화 첨가제의 용융 유량의 비율은 전형적으로 약 0.1 내지 약 0.9, 일부 실시양태에서는 약 0.15 내지 약 0.8, 또한 일부 실시양태에서는 약 0.2 내지 약 0.6이다. 중합체 강인화 첨가제는, 예를 들어 약 1 내지 약 100 그램/10분, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 75 그램/10분, 또한 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 50 그램/10분의 용융 유량을 가질 수 있고, 이는 2160 그램의 하중하에 230℃에서 측정된 것이다.

중합체가 일반적으로 비혼화성이고 상이한 용융 유량을 갖지만, 강인화 첨가제는 폴리락트산과 비교적 유사한 용해도 파라미터를 갖는 것으로 선택될 수 있다. 이로써 불연속상과 연속상의 경계에서의 계면 접합 및 물리적 상호작용이 일반적으로 개선되고, 그에 따라 조성물이 신장될 때 파괴 가능성이 감소한다. 이와 관련해서, 폴리락트산의 용해도 파라미터 대 강인화 첨가제의 용해도 파라미터의 비율은 전형적으로 약 0.5 내지 약 1.5, 또한 일부 실시양태에서는 약 0.8 내지 약 1.2이다. 예를 들어, 중합체 강인화 첨가제는 약 15 내지 약 30 MJoules^{1 /2}/m^3/2, 또한 일부 실시양태에서는 약 18 내지 약 22 MJoules^{1 /2}/m^3/2의 용해도 파라미터를 가질 수 있는 반면에, 폴리락트산은 약 20.5 MJoules^1/2/m^3/2의 용해도 파라미터를 가질 수 있다. 본원에서 사용된 용어 "용해도 파라미터"는 "힐데브랜드(Hildebrand) 용해도 파라미터"를 지칭하는 것으로서, 응집 에너지 밀도의 제곱근이고 하기 방정식에 따라 계산된다:

여기서,

ΔHv는 증발열이고,

R은 이상 기체 상수이고,

T는 온도이고,

Vm은 분자 부피이다.

수많은 중합체에 대한 힐데브랜드 용해도 파라미터가, 본원에 참조로 포함되는 문헌 [Solubility Handbook of Plastics, by Wyeych (2004)]으로부터 제공될 수 있다.

상기에서 언급된 성질 이외에도, 중합체 강인화 첨가제의 기계적 특징이 또한 섬유 인성의 바람직한 증가를 달성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 강인화 첨가제는 폴리락트산과 비교하여 상대적으로 낮은 영 탄성 계수(Young's modulus of elasticity)를 가질 수 있다. 예를 들어, 폴리락트산의 탄성 계수 대 강인화 첨가제의 탄성 계수의 비율은 전형적으로 약 1 내지 약 250, 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 100, 또한 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 50이다. 강인화 첨가제의 탄성 계수는, 예를 들어 약 2 내지 약 500 메가파스칼 (MPa), 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 300 MPa, 또한 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 200 MPa의 범위일 수 있다. 이와 달리, 폴리락트산의 탄성 계수는 전형적으로 약 800 MPa 내지 약 2000 MPa이다. 중합체 강인화 첨가제는 또한 폴리락트산보다 큰 피크 연신율 (즉, 중합체의 피크 하중에서의 연신율 (%))을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 중합체 강인화 첨가제는 약 50% 이상, 일부 실시양태에서는 약 100% 이상, 일부 실시양태에서는 약 100% 내지 약 2000%, 또한 일부 실시양태에서는 약 250% 내지 약 1500%의 피크 연신율을 나타낼 수 있다.

상기에 명시된 성질을 갖는 매우 다양한 중합체 첨가제가 사용될 수 있지만, 이러한 중합체의 특히 적합한 예는, 예를 들어 폴리올레핀 (예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등); 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르 (예를 들어, 재생 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등); 폴리비닐 아세테이트 (예를 들어, 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트), 폴리비닐 클로라이드 아세테이트 등); 폴리비닐 알콜류 (예를 들어, 폴리비닐 알콜, 폴리(에틸렌 비닐 알콜) 등); 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지 (예를 들어, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등); 폴리아미드 (예를 들어, 나일론); 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리우레탄 등을 포함할 수 있다. 적합한 폴리올레핀은, 예를 들어 에틸렌 중합체 (예를 들어, 저 밀도 폴리에틸렌 ("LDPE"), 고 밀도 폴리에틸렌 ("HDPE"), 선형 저 밀도 폴리에틸렌 ("LLDPE") 등), 프로필렌 단일중합체 (예를 들어, 신디오택틱(syndiotactic), 아택틱(atactic), 이소택틱(isotactic) 등), 프로필렌 공중합체 등을 포함할 수 있다.

한 특정 실시양태에서, 중합체는 프로필렌 중합체, 예컨대 호모폴리프로필렌 또는 프로필렌의 공중합체이다. 프로필렌 중합체는, 예를 들어 실질적인 이소택틱 폴리프로필렌 단일중합체 또는 다른 단량체를 약 10 중량% 이하 함유하는, 즉 프로필렌을 약 90 중량% 이상 함유하는 공중합체로부터 형성될 수 있다. 이러한 단일중합체는 약 160℃ 내지 약 170℃의 융점을 가질 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 폴리올레핀은 에틸렌 또는 프로필렌과 또 다른 α-올레핀, 예컨대 C₃-C₂₀ α-올레핀 또는 C₃-C₁₂ α-올레핀의 공중합체일 수 있다. 적합한 α-올레핀의 구체적인 예는 1-부텐; 3-메틸-1-부텐; 3,3-디메틸-1-부텐; 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헥센; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헵텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-옥텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-노넨; 에틸, 메틸 또는 디메틸-치환된 1-데센; 1-도데센; 및 스티렌을 포함한다. 특히 바람직한 α-올레핀 공단량체는 1-부텐, 1-헥센 및 1-옥텐이다. 이러한 공중합체의 에틸렌 또는 프로필렌 함량은 약 60 몰% 내지 약 99 몰%, 일부 실시양태에서는 약 80 몰% 내지 약 98.5 몰%, 또한 일부 실시양태에서는 약 87 몰% 내지 약 97.5 몰%일 수 있다. α-올레핀 함량은 또한 약 1 몰% 내지 약 40 몰%, 일부 실시양태에서는 약 1.5 몰% 내지 약 15 몰%, 또한 일부 실시양태에서는 약 2.5 몰% 내지 약 13 몰%의 범위일 수 있다.

본 발명에서 사용되는 올레핀 공중합체의 예는 미국 텍사스주 휴스톤에 소재하는 엑손모바일 케미컬 캄파니(ExxonMobil Chemical Company)로부터 익색트(EXACT)™라는 상품명으로 시판되는 에틸렌-기재 공중합체를 포함한다. 다른 적합한 에틸렌 공중합체는 미국 미시건주 미들랜드에 소재하는 다우 케미컬 캄파니(Dow Chemical Company)로부터 인게이지(ENGAGE)™, 어피니티(AFFINITY)™, 다우렉스(DOWLEX)™ (LLDPE) 및 아테인(ATTANE)™ (ULDPE)이라는 상품명으로 시판되고 있다. 다른 적합한 에틸렌 중합체는 미국 특허 4,937,299 (Ewen et al .); 5,218,071 (Tsutsui et al .); 5,272,236 (Lai , et al.); 및 5,278,272 (Lai , et al .)에 개시되어 있으며, 이들 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 적합한 프로필렌 공중합체는 또한 미국 텍사스주 휴스톤에 소재하는 엑손모바일 케미컬 캄파니로부터 비스타맥스(VISTAMAXX)™라는 상품명으로; 벨기에 펠루이에 소재하는 아토피나 케미컬즈(Atofina Chemicals)로부터 피나(FINA)™ (예를 들어, 8573)라는 상품명으로; 미츠이 페트로케미컬 인더스트리즈(Mitsui Petrochemical Industries)로부터 타프머(TAFMER)™라는 상품명으로; 또한 미국 미시건주 미들랜드에 소재하는 다우 케미컬 캄파니로부터 베르시파이(VERSIFY)™라는 상품명으로 시판되고 있다. 적합한 프로필렌 중합체의 다른 예는 미국 특허 6,500,563 (Datta , et al.); 5,539,056 (Yang , et al .); 및 5,596,052 (Resconi , et al .)에 개시되어 있으며, 이들 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.

임의의 다양한 공지된 기술이 일반적으로 올레핀 공중합체를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 올레핀 중합체는 자유 라디칼 또는 배위 촉매 (예를 들어, 지글러-나타(Ziegler-Natta))를 사용하여 형성할 수 있다. 바람직하게는, 올레핀 중합체를 메탈로센 촉매와 같은 단일활성점 배위 촉매로부터 형성한다. 이러한 촉매 계는, 공단량체가 분자 쇄 내에 랜덤하게 분포되고 상이한 분자량 분획들에 걸쳐 균일하게 분포된 에틸렌 공중합체를 제조한다. 메탈로센-촉매화 폴리올레핀은, 예를 들어 미국 특허 5,571,619 (McAlpin et al .); 5,322,728 (Davis et al.); 5,472,775 (Obijeski et al .); 5,272,236 (Lai et al .); 및 6,090,325 (Wheat, et al .)에 개시되어 있고, 이들 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 메탈로센 촉매의 예는 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)티타늄 디클로라이드, 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 비스(시클로펜타디에닐)스칸듐 클로라이드, 비스(인데닐)지르코늄 디클로라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐)티타늄 디클로라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 코발토센, 시클로펜타디에닐티타늄 트리클로라이드, 페로센, 하프노센 디클로라이드, 이소프로필(시클로펜타디에닐, -1-플로우레닐)지르코늄 디클로라이드, 몰리브도센 디클로라이드, 니켈로센, 니오보센 디클로라이드, 루테노센, 티타노센 디클로라이드, 지르코노센 클로라이드 히드라이드, 지르코노센 디클로라이드 등을 포함한다. 메탈로센 촉매를 사용하여 제조된 중합체는 전형적으로 좁은 분자량 범위를 갖는다. 예를 들어, 메탈로센-촉매화 중합체는 4 미만의 다분산 지수 (M_w/M_n), 조절된 단쇄 분지 분포, 및 조절된 이소택틱성을 가질 수 있다.

강인화 첨가제의 양은 전형적으로 열가소성 조성물의 약 1 중량% 내지 약 25 중량%, 일부 실시양태에서는 약 2 중량% 내지 약 20 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 5 중량% 내지 약 15 중량%이다.

C. 폴리에폭시드 개질제

상기에 나타낸 바와 같이, 중합체 강인화 첨가제가 분산되고 섬유의 표면으로 이동하는 능력을 개선하기 위해 폴리에폭시드 개질제가 또한 열가소성 조성물에 사용된다. 폴리에폭시드 개질제는 또한 조성물의 용융 안정성 및 강도를 개선할 수 있다. 폴리에폭시드 개질제는 평균적으로, 분자 당 2개 이상의 옥시란 고리를 함유하는 중합체이다. 이론에 구애됨이 없이, 폴리에폭시드 분자는 특정 조건하에서 폴리락트산의 반응을 유도함으로써, 유리 전이 온도를 유의하게 낮추지 않으면서 그의 용융 강도를 개선할 수 있는 것으로 생각된다. 반응은 쇄 연장, 측쇄 분지화, 그라프팅, 공중합체 형성 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 쇄 연장은 다양한 반응 경로를 통해 발생할 수 있다. 예를 들어, 개질제는 폴리락트산의 카르복실 말단기를 통한 (에스테르화) 또는 히드록실 기를 통한 (에테르화) 친핵성 개환 반응을 가능하게 할 수 있다. 옥사졸린 부반응이 또한 발생하여 에스테르아미드 잔기를 형성할 수 있다. 이러한 반응을 통해, 폴리락트산의 분자량이 증가하여 용융 가공 동안에 종종 관찰되는 열화에 대응할 수 있다. 상기에 기재된 바와 같이 폴리락트산과의 반응을 유도하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 발명자들은 이러한 반응이 너무 과도하면 폴리락트산 백본(backbone) 간의 가교가 유도될 수 있음을 발견하였다. 이러한 가교가 상당히 진행되도록 둔다면, 생성 중합체 블렌드는 취약해질 수 있고 바람직한 강도 및 연신 성질을 갖는 섬유로 연신시키기가 어려울 수 있다. 이와 관련해서, 본 발명의 발명자들은 "에폭시 당량"으로 정량화될 수 있는, 비교적 낮은 에폭시 관능도를 갖는 폴리에폭시드 개질제가 특히 효과적임을 발견하였다. 에폭시 당량은 에폭시 기 한 분자를 함유하는 수지의 양을 반영하고, 개질제의 수평균 분자량을 분자내 에폭시 기의 개수로 나누어 계산할 수 있다. 본 발명의 폴리에폭시드 개질제는 전형적으로 약 7,500 내지 약 250,000 그램/몰, 일부 실시양태에서는 약 15,000 내지 약 150,000 그램/몰, 또한 일부 실시양태에서는 약 20,000 내지 100,000 그램/몰의 수평균 분자량을 가지며, 다분산 지수는 전형적으로 2.5 내지 7의 범위를 갖는다. 폴리에폭시드 개질제는 50개 미만, 일부 실시양태에서는 5 내지 45개, 또한 일부 실시양태에서는 15 내지 40개의 에폭시 기를 함유할 수 있다. 결국, 에폭시 당량은 약 15,000 그램/몰 미만, 일부 실시양태에서는 약 200 내지 약 10,000 그램/몰, 또한 일부 실시양태에서는 약 500 내지 약 7,000 그램/몰일 수 있다.

폴리에폭시드는 말단 에폭시 기, 골격 옥시란 단위, 및/또는 펜던트(pendent) 에폭시 기를 함유하는 선형 또는 분지형의, 단일중합체 또는 공중합체 (예를 들어, 랜덤, 그라프트, 블록 등)일 수 있다. 이러한 폴리에폭시드를 형성하는 데에 사용되는 단량체는 다양할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 예를 들어, 폴리에폭시드 개질제는 하나 이상의 에폭시-관능성 (메트)아크릴 단량체 성분을 함유한다. 본원에서 사용된 용어 "(메트)아크릴"은 아크릴 및 메타크릴 단량체 뿐만 아니라, 이들의 염 또는 에스테르, 예컨대 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 단량체를 포함한다. 예를 들어, 적합한 에폭시-관능성 (메트)아크릴 단량체는 1,2-에폭시 기를 함유하는 것, 예컨대 글리시딜 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트를 포함할 수 있으나, 이들로 제한되지는 않는다. 다른 적합한 에폭시-관능성 단량체는 알릴 글리시딜 에테르, 글리시딜 에타크릴레이트, 및 글리시딜 이토코네이트를 포함한다.

폴리에폭시드는 상기에서 나타낸 바와 같이, 전형적으로 비교적 높은 분자량을 가지므로, 하기에서 보다 상세히 설명될 것처럼 폴리락트산의 쇄 연장을 초래할 뿐만 아니라, 바람직한 블렌드 형태를 달성하는 데에 도움이 될 수 있다. 따라서, 중합체의 그에 따른 용융 유량은 전형적으로 약 10 내지 약 200 그램/10분, 일부 실시양태에서는 약 40 내지 약 150 그램/10분, 또한 일부 실시양태에서는 약 60 내지 약 120 그램/10분의 범위 내에 있고, 이는 2160 그램의 하중하에 190℃의 온도에서 측정된 것이다.

필요에 따라, 바람직한 분자량을 달성하는 데에 도움이 되기 위해 추가 단량체가 또한 폴리에폭시드에 사용될 수 있다. 이러한 단량체는 다양할 수 있고, 예를 들어 에스테르 단량체, (메트)아크릴 단량체, 올레핀 단량체, 아미드 단량체 등을 포함한다. 예를 들어, 한 특정 실시양태에서, 폴리에폭시드 개질제는 하나 이상의 선형 또는 분지형 α-올레핀 단량체, 예컨대 2 내지 20개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것을 포함한다. 구체적인 예는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐; 3-메틸-1-부텐; 3,3-디메틸-1-부텐; 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헥센; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헵텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-옥텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 갖는 1-노넨; 에틸, 메틸 또는 디메틸-치환된 1-데센; 1-도데센; 및 스티렌을 포함한다. 특히 바람직한 α-올레핀 공단량체는 에틸렌 및 프로필렌이다.

또 다른 적합한 단량체는 에폭시-관능성이 아닌 (메트)아크릴 단량체를 포함할 수 있다. 이러한 (메트)아크릴 단량체의 예는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, i-프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, s-부틸 아크릴레이트, i-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, n-아밀 아크릴레이트, i-아밀 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 2-에틸부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-데실 아크릴레이트, 메틸시클로헥실 아크릴레이트, 시클로펜틸 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, n-프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, i-프로필 메타크릴레이트, i-부틸 메타크릴레이트, n-아밀 메타크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트, i-아밀 메타크릴레이트, s-부틸-메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸부틸 메타크릴레이트, 메틸시클로헥실 메타크릴레이트, 신나밀 메타크릴레이트, 크로틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 시클로펜틸 메타크릴레이트, 2-에톡시에틸 메타크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트 등 뿐만 아니라, 이들의 조합을 포함할 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 한 실시양태에서, 폴리에폭시드 개질제는 에폭시-관능성 (메트)아크릴 단량체 성분, α-올레핀 단량체 성분, 및 비-에폭시 관능성 (메트)아크릴 단량체 성분으로부터 형성된 삼원공중합체이다. 예를 들어, 폴리에폭시드 개질제는 하기 구조를 갖는 폴리(에틸렌-코-메틸아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트)일 수 있다:

식 중, x, y, 및 z는 1 이상이다.

에폭시 관능성 단량체는 다양한 공지된 기술을 사용하여 중합체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 극성 관능기를 함유하는 단량체를 중합체 백본 상에 그라프팅시켜 그라프트 공중합체를 형성할 수 있다. 이러한 그라프팅 기술은 당업계에 널리 공지되어 있고, 예를 들어 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 5,179,164에 개시되어 있다. 다른 실시양태에서, 에폭시 관능기를 함유하는 단량체는 공지된 자유 라디칼 중합 기술, 예컨대 고압 반응, 지글러-나타 촉매 반응 계, 단일활성점 촉매 (예를 들어, 메탈로센) 반응 계 등을 사용하여, 단량체와 공중합되어 블록 또는 랜덤 공중합체를 형성할 수 있다.

단량체 성분(들)의 상대 비율은 에폭시-반응성과 용융 유량 사이의 균형을 달성하도록 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 높은 에폭시 단량체 함량은 폴리락트산과의 양호한 반응성을 초래할 수 있지만, 너무 높은 함량은 용융 유량을 폴리에폭시드 개질제가 중합체 블렌드의 용융 강도에 악영향을 미칠 정도로 감소시킬 수 있다. 따라서, 대부분의 실시양태에서, 에폭시-관능성 (메트)아크릴 단량체(들)는 공중합체의 약 1 중량% 내지 약 25 중량%, 일부 실시양태에서는 약 2 중량% 내지 약 20 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 4 중량% 내지 약 15 중량%를 구성한다. α-올레핀 단량체(들)는 마찬가지로 공중합체의 약 55 중량% 내지 약 95 중량%, 일부 실시양태에서는 약 60 중량% 내지 약 90 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 65 중량% 내지 약 85 중량%를 구성할 수 있다. 다른 단량체 성분 (예를 들어, 비-에폭시 관능성 (메트)아크릴 단량체)은, 사용될 경우에, 공중합체의 약 5 중량% 내지 약 35 중량%, 일부 실시양태에서는 약 8 중량% 내지 약 30 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 25 중량%를 구성할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 적합한 폴리에폭시드 개질제의 한 구체적인 예는 아르케마로부터 로타더® AX8950 또는 AX8900이라는 상품명으로 시판되는 것이다. 로타더® AX8950은 70 내지 100 g/10분의 용융 유량을 가지며 7 중량% 내지 11 중량%의 글리시딜 메타크릴레이트 단량체 함량, 13 중량% 내지 17 중량%의 메틸 아크릴레이트 단량체 함량, 및 72 중량% 내지 80 중량%의 에틸렌 단량체 함량을 갖는다.

폴리에폭시드 개질제를 형성하는 데에 사용되는 단량체의 유형 및 상대 함량을 조절하는 것 이외에도, 전체 중량%를 또한 조절하여 바람직한 이점을 달성할 수 있다. 예를 들어, 개질 수준이 너무 낮으면, 바람직한 용융 강도 및 기계적 성질의 증가가 달성되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명의 발명자들은 또한, 개질 수준이 너무 높으면, 강력한 분자 상호작용 (예를 들어, 가교) 및 에폭시 관능기에 의한 물리적 네트워크의 형성으로 인해 섬유 연신이 제한될 수 있음을 발견하였다. 따라서, 폴리에폭시드 개질제는 조성물에 사용된 폴리락트산의 중량을 기준으로, 전형적으로 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.05 중량% 내지 약 5 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 1.5 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 0.2 중량% 내지 약 0.8 중량%의 양으로 사용된다. 어떤 다른 성분이 사용되는가에 따라, 전체 열가소성 조성물 중의 폴리에폭시드 개질제의 농도는 상기에 언급된 범위와 동일하거나 그 보다 낮을 수 있다. 특정 실시양태에서, 예를 들어, 폴리에폭시드 개질제는 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.05 중량% 내지 약 5 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 1.5 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 0.2 중량% 내지 약 0.8 중량%를 구성한다. 또한, 폴리락트산은 전형적으로 조성물의 약 70 중량% 이상, 일부 실시양태에서는 약 80 중량% 내지 약 99 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 85 중량% 내지 약 95 중량%를 구성한다.

D. 기타 성분

본 발명의 한 유익한 측면은 양호한 기계적 성질 (예를 들어, 연신율)이 통상의 가소제, 예컨대 폴리락트산의 에스테르 결합을 공격하여 가수분해 열화를 초래하는 하나 이상의 히드록실 기를 갖는 알킬렌 글리콜 (예를 들어, 다우 케미컬로부터 카르보왁스(Carbowax)™라는 상품명으로 시판되는 것과 같은 폴리에틸렌 글리콜), 알칸 디올, 및 알킬렌 옥시드를 필요로 하지 않으면서 제공될 수 있다는 점이다. 이러한 가소제의 다른 예는 미국 특허 2010/0048082 (Topolkaraev , et al .)에 개시되어 있으며, 이 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 열가소성 조성물은 실질적으로 이러한 가소제가 존재하지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 가소제가 본 발명의 특정 실시양태에서 사용될 수도 있음을 알아야 한다. 그러나, 가소제는, 사용될 경우에, 전형적으로 열가소성 조성물의 약 10 중량% 미만, 일부 실시양태에서는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 0.2 중량% 내지 약 2 중량%의 양으로 존재한다.

물론, 다양한 이유로 다른 성분이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 사용가능한 물질은 촉매, 안료, 산화방지제, 안정화제, 계면활성제, 왁스, 유동 개선제, 고체 용매, 상용화제, 기핵제 (예를 들어, 이산화티타늄, 탄산칼슘 등), 미립자, 및 열가소성 조성물의 가공성을 향상시키기 위해 첨가되는 다른 물질을 비제한적으로 포함한다. 사용될 경우에, 이러한 부가적인 성분의 양은 최적의 상용성 및 비용-효과를 보장하도록 최소화되는 것이 일반적으로 바람직하다. 따라서, 예를 들어, 이러한 성분은 열가소성 조성물의 약 10 중량% 미만, 일부 실시양태에서는 약 8 중량% 미만, 또한 일부 실시양태에서는 약 5 중량% 미만을 구성하는 것이 일반적으로 바람직하다.

또한, 다른 성분이 열가소성 조성물에 포함될 수 있음을 알아야 한다. 사용가능한 이러한 성분은 지방족 폴리에스테르, 예컨대 폴리카프로락톤, 폴리에스테르아미드, 개질된 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리락트산 (PLA) 및 그의 공중합체, 폴리락트산을 기재로 하는 삼원공중합체, 폴리글리콜산, 폴리알킬렌 카르보네이트 (예를 들어, 폴리에틸렌 카르보네이트), 폴리-3-히드록시부티레이트 (PHB), 폴리-3-히드록시발레레이트 (PHV), 폴리-3-히드록시부티레이트-코-4-히드록시부티레이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시발레레이트 공중합체 (PHBV), 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시헥사노에이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시옥타노에이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시데카노에이트, 폴리-3-히드록시부티레이트-코-3-히드록시옥타데카노에이트, 및 숙시네이트-기재 지방족 중합체 (예를 들어, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트, 폴리에틸렌 숙시네이트 등); 지방족-방향족 코폴리에스테르 (예를 들어, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 아디페이트 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 아디페이트 이소프탈레이트, 폴리부틸렌 아디페이트 이소프탈레이트 등) 등을 포함하는 또 다른 생분해성 폴리에스테르이다.

II. 블렌딩

열가소성 조성물 성분의 블렌딩은 다양한 공지된 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 원료 (예를 들어, 폴리락트산, 폴리에폭시드 개질제, 및 중합체 강인화 첨가제)는 개별적으로 또는 조합되어 공급될 수 있다. 예를 들어, 원료를 우선 함께 건식 혼합하여 본질적으로 균질한 건조 혼합물을 형성할 수 있다. 원료는 또한 동시에 또는 순차적으로, 물질을 분산가능하게 블렌딩하는 용융 가공 장치에 공급될 수 있다. 배치식 및/또는 연속식 용융 가공 기술이 이용될 수 있다. 예를 들어, 혼합기/혼련기, 밴버리(Banbury) 혼합기, 파렐(Farrel) 연속식 혼합기, 단축 압출기, 이축 압출기, 롤밀 등을 이용하여 물질을 블렌딩하고 용융 가공할 수 있다. 특히 적합한 용융 가공 장치는 동방향 회전 이축 압출기 (예를 들어, 미국 뉴저지주 람세이에 소재하는 워너 앤드 플라이더러 코포레이션(Werner & Pfleiderer Corporation)으로부터 입수가능한 ZSK-30 압출기 또는 영국 스톤에 소재하는 써모 일렉트론 코포레이션(Thermo Electron Corp.)으로부터 입수가능한 써모 프리즘™ 유에스에이랩 16(Thermo Prism™ USALAB 16) 압출기)일 수 있다. 이러한 압출기는 공급구 및 배출구를 포함할 수 있고 고 강도의 분배 및 분산 혼합을 제공한다. 예를 들어, 물질은 이축 압출기의 동일하거나 상이한 공급구에 공급되고 용융 블렌딩되어 실질적으로 균질한 용융 혼합물을 형성할 수 있다. 필요에 따라, 첨가제가 또한 중합체 용융물에 주입되고/거나 압출기의 길이를 따라 상이한 지점에서 별도로 압출기에 공급될 수 있다. 별법으로, 첨가제는 폴리락트산, 중합체 강인화 첨가제, 및/또는 폴리에폭시드 개질제와 예비-블렌딩될 수 있다.

선택된 특정 가공 기술에 상관없이, 원료는 폴리에폭시드 개질제가 조기에 폴리락트산과 상당한 반응을 진행하지 않도록 하면서 충분한 분산을 보장하기 위해 높은 전단/압력 및 약한 가열하에 블렌딩될 수 있다. 예를 들어, 블렌딩은 전형적으로 폴리락트산의 융점보다 높지만 폴리에폭시드 개질제의 반응을 상당한 정도로 개시하기 위해 사용되는 온도 (예를 들어, 약 230℃)보다 낮은 온도, 예컨대 약 170℃ 내지 약 230℃, 일부 실시양태에서는 약 180℃ 내지 약 220℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 185℃ 내지 약 215℃의 온도에서 발생한다. 또한, 용융 가공 동안의 겉보기 전단 속도는 약 100초^-1 내지 약 10,000초^-1, 일부 실시양태에서는 약 200초^-1 내지 약 5000초^-1, 또한 일부 실시양태에서는 약 500초^-1 내지 약 1200초^-1의 범위일 수 있다. 겉보기 전단 속도는 4Q/πR³에 해당되고, 여기서 Q는 중합체 용융물의 부피 유량 ("m³/s")이고, R은 용융된 중합체가 유동하는 모세관 (예를 들어, 압출기 다이)의 반경 ("m")이다. 물론, 목적하는 균질도를 달성하기 위해 처리율에 반비례하는, 용융 가공 동안의 체류 시간과 같은 다른 변수가 또한 조절될 수 있다.

본 발명의 발명자들은, 폴리에폭시드 개질제 (예를 들어, 활성, 분자량 등) 및 특정한 용융 블렌딩 조건의 선택적 조절로 인해, 폴리락트산과의 반응성을 향상시키는 형태가 형성될 수 있음을 발견하였다. 보다 구체적으로, 생성 형태는 연속적 폴리락트산 매트릭스 전체에 걸쳐서 분포된 폴리에폭시드 개질제의 복수 개의 불연속상 도메인을 가질 수 있다. 도메인은 다양한 형상, 예컨대 타원형, 구형, 원통형 등을 가질 수 있다. 그러나, 형상과 상관없이, 개별 도메인의 크기는 블렌딩 후에 폴리락트산과의 후속 반응을 위한 증가한 표면적을 제공하기 위해 작다. 예를 들어, 도메인의 크기 (예를 들어, 길이)는 전형적으로 약 10 내지 약 1000 나노미터, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 800 나노미터, 일부 실시양태에서는 약 40 내지 약 600 나노미터, 또한 일부 실시양태에서는 약 50 내지 약 400 나노미터의 범위이다. 강인화 첨가제도 폴리락트산 매트릭스 내에서 불연속 도메인을 형성할 수 있다. 형성될 경우에, 이러한 도메인은 전형적으로 폴리에폭시드 도메인보다 크다. 예를 들어, 강인화 첨가제 도메인은 약 0.5 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 또한 일부 실시양태에서는 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛의 치수 (예를 들어, 길이)를 가질 수 있다. 물론, 도메인이 폴리에폭시드, 강인화 첨가제, 및/또는 블렌드의 다른 성분의 조합에 의해 형성될 수도 있음을 알아야 한다.

열가소성 조성물은, 특정 성질이 출발 중합체와 상이하지만, 그럼에도 불구하고 출발 중합체의 그 외의 다른 성질을 유지할 수도 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 일반적으로 가소제를 함유하지 않기 때문에, 조성물의 유리 전이 온도 (T_g)는 전형적으로 폴리락트산의 유리 전이 온도와 동일하다. 즉, 열가소성 조성물은 약 50℃ 내지 약 80℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 55℃ 내지 약 65℃의 T_g를 가질 수 있다. 열가소성 조성물의 융점은 또한 약 150℃ 내지 약 250℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 160℃ 내지 약 220℃의 범위일 수 있다.

III. 섬유 형성

다양한 공정이 블렌딩된 열가소성 조성물로부터 다성분 성유를 형성하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 방사구금을 통해 압출되고, 켄칭된 다음, 섬유 연신 유닛의 수직 통로로 이동한다. 폴리에폭시드 개질제 및 폴리락트산의 반응은 이러한 공정 중에 발생할 수 있거나, 또는 섬유 형성 라인으로 도입되기 전에 발생할 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 블렌드는 가열될 수 있는 배럴(barrel) (예를 들어, 원통형 배럴) 내에 회전가능하게 고정되고 수용된 스크류를 포함하는 압출기 (예를 들어, 단축 압출기)에 공급될 수 있다. 블렌드는 스크류의 회전에 의해 가해지는 힘에 의해 공급 단부로부터 방출 단부로 하향 이동한다. 이러한 스크류 압출기는 전형적으로 스크류의 길이를 따라 3개의 구역으로 분할된다. 제1 구역은 고체 물질이 스크류에 도입되는 공급 구역이다. 제2 구역은 고체의 용융 대부분이 발생하는 용융 구역이다. 상기 구역 내에서, 스크류는 일반적으로 중합체의 용융을 향상시키기 위해 점점 가늘어지는 직경을 갖는다. 제3 구역은 용융된 물질을 압출을 위해 일정량씩 전달하는 혼합 구역이다. 스크류의 구성은 본 발명에 있어서 특별히 중요하지는 않으며, 당업계에 공지된 바와 같이 임의의 개수 및/또는 배향의 나사 및 채널을 함유할 수 있다.

스크류의 속도는 또한 바람직한 체류 시간, 전단 속도, 용융 가공 온도 등을 달성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 스크류 속도는 약 50 내지 약 200회 회전/분 ("rpm"), 일부 실시양태에서는 약 70 내지 약 150 rpm, 또한 일부 실시양태에서는 약 80 내지 약 120 rpm의 범위일 수 있다. 이는 폴리락트산을 압출시키기 위해 통상 사용되는 것보다 높고, 폴리에폭시드 개질제의 반응을 개시하는 충분히 높은 온도, 예컨대 약 230℃ 이상의 온도를 초래할 수 있다. 예를 들어, 압출기는 하나의 또는 복수의 대역을 이용할 수 있고, 이들 대역 중 하나 이상이 약 230℃ 내지 약 350℃, 일부 실시양태에서는 약 235℃ 내지 약 300℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 240℃ 내지 약 280℃의 온도에서 작동한다.

용융 전단 속도, 및 그에 따라 반응이 개시되는 정도는 또한 압출기의 혼합 구역 내의 하나 이상의 분배 및/또는 분산 혼합 요소의 사용을 통해 증가할 수 있다. 단축 압출기에 적합한 분배 혼합기는, 예를 들어 색손(Saxon), 둘마지(Dulmage), 캐비티 트랜스퍼(Cavity Transfer) 혼합기 등을 포함할 수 있다. 또한, 적합한 분산 혼합기는 블리스터 링(Blister ring), 리로이(Leroy)/매독(Maddock), CRD 혼합기 등을 포함할 수 있다. 당업계에 널리 공지된 바와 같이, 혼합은 중합체 용융물의 폴딩(folding) 및 재배향을 초래하는 배럴 내 핀(pin), 예컨대 부스(Buss) 혼련 압출기, 캐비티 트랜스퍼 혼합기, 및 볼텍스 인터메싱 핀 (Vortex Intermeshing Pin; VIP) 혼합기에 사용되는 것들의 사용에 의해 추가로 개선될 수 있다. 선택된 특정 요소에 상관없이, 하나 이상의 혼합 요소의 사용은 목적하는 반응의 개시에 도움이 되는 강력한 용융 전단 속도를 초래할 수 있다. 전형적으로, 용융 가공 동안의 겉보기 전단 속도는 약 100초^-1 내지 약 10,000초^-1, 일부 실시양태에서는 약 200초^-1 내지 약 5000초^-1, 또한 일부 실시양태에서는 약 500초^-1 내지 약 1200초^-1의 범위일 수 있다. 물론, 처리율에 반비례하는 용융 가공 동안의 체류 시간과 같은 다른 변수도 또한 목적하는 반응 정도를 달성하도록 조절될 수 있다.

압출 다이를 통해 배출된 후에, 용융된 플라스틱은 바람직하게는 수중 펠렛화기 시스템에 공급되고, 여기서 중합체 가닥은 순환하는 냉각수에 의해 냉각 및 고화되고, 그 후에 물 스트림으로 절단된다. 냉각수 및/또는 스트림은 5℃ 내지 약 30℃, 또한 일부 실시양태에서는 약 10℃ 내지 약 25℃의 온도에서 유지될 수 있다. 이론에 구애됨이 없이, 이러한 수중 펠렛화기 시스템은 다이에서 높은 배출 압력 및/또는 온도의 사용을 허용할 수 있으므로, 보다 낮은 점도의 중합체 강인화 첨가제를 보다 더 많이 다이의 외벽으로 강제 인도하여 그것이 배출될 때 바람직한 시쓰 성분을 형성할 수 있는 것으로 생각된다. 배출 압력은, 예를 들어 약 100 파운드/제곱인치 ("psi") 이상, 일부 실시양태에서는 약 300 psi 이상, 또한 일부 실시양태에서는 약 500 psi 이상일 수 있다.

수중 펠렛화의 특정 구성은 당업자에게 널리 공지된 바와 같이 다양할 수 있다. 예를 들어, 다양한 적합한 수중 펠렛화 시스템이 미국 특허 3,981,950 및 6,663,372에 개시되어 있으며, 이들 특허는 본원에 참조로 포함된다. 도 7을 참조하면, 예를 들어, 용융된 중합체를 압출 다이 (114)를 통해 물 챔버 (118)에 공급하는 압출기 (112)를 함유하는 수중 펠렛화 시스템 (110)의 한 특정 실시양태가 도시되어 있다. 다이 (114)는 하나 이상의 어댑터 (adaptor; 116)에 의해 압출기 (112)에 커플링되고, 또한 직접적으로 또는 어댑터에 의해 물 챔버 (118)에 커플링된다. 물 챔버 (118)에서, 절단 시스템이 다이 (114)를 통과하는 중합체 가닥을 절단하여 펠렛을 형성한다. 필요에 따라, 절단 시스템은, 예를 들어 절단 어셈블리 (150)가 장착된 구동축 (128)을 구동시키는 모터 (motor; 130)를 포함할 수 있다. 제어기 (134)가 구동축 (128)의 속도를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 펠렛은 일단 형성되고 나면, 도관 (120)을 통해 흐르는 물에 의해 건조기 (122)로 운반될 수 있고, 여기서 펠렛이 분리되고, 건조되어, 용기 (124)에 수집될 수 있다. 물은 당업계에 공지된 바와 같이 펌프 (126)에 의해 구동될 수 있다.

상기에 언급된 높은 압력 및/또는 온도를 달성하기 위해, 수중 펠렛화 시스템 이외의 다른 기술이 또한 본 발명에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 임의로 절단판(breaker plate)에 의해 보강된, 압출기 배럴 내의 하나 이상의 스크린 ("스크린 팩")이 이용될 수 있다. 스크린 팩/절단판 어셈블리는 오염물 및 용융되지 않은 고체를 제거하는 것 이외에도, 압력 상승을 보조할 수 있다. 스크린 팩의 구성 (스크린의 개수, 스크린의 구멍 크기 등)을 변경시킴으로써 헤드 압력의 크기를 조절할 수 있다. 스크린 팩은, 예를 들어 2 내지 15개의 스크린, 일부 실시양태에서는 3 내지 10개의 스크린, 또한 일부 실시양태에서는 4 내지 8개의 스크린을 포함할 수 있다. 다수의 스크린이 이용될 경우에, 상류 스크린은 일반적으로 큰 입자만을 수집하는 크기를 갖는 반면에, 후속되는 하류 스크린은 점점 더 작아지는 입자를 수집하는 크기를 갖는다. 다양한 크기의 스크린이 이용될 수 있지만, 팩은 배럴에서 충분히 높은 배압을 초래하는 비교적 작은 크기의 개구부를 갖는 하나 이상의 스크린을 이용하는 것이 전형적으로 바람직하다. 예를 들어, 스크린은 약 100 마이크로미터 이하, 일부 실시양태에서는 약 75 마이크로미터 이하, 또한 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 50 마이크로미터의 평균 너비 (또는 직경)를 갖는 개구부를 함유할 수 있다. 바람직하게는, 팩은 이러한 크기의 개구부를 갖는 다수의 (예를 들어, 3개 이상) 스크린을 이용한다.

이용된 기술에 상관없이, 블렌딩된 열가소성 조성물로부터 형성된 펠렛은 다양한 공지된 기술을 이용하여 섬유로 성형될 수 있다. 도 1을 참조하면, 예를 들어, 섬유를 형성하는 방법의 한 특정 실시양태가 보다 상세히 도시되어 있다. 이러한 특정 실시양태에서, 펠렛은 개질제의 에폭시 관능기와 폴리락트산 사이의 반응을 유도하고, 또한 바람직한 시쓰/코어 구성의 형성을 용이하게 하는 비교적 높은 온도에서 압출된다. 예를 들어, 블렌드는 호퍼 (hopper; 14)로부터 압출기 (12)에 공급된다. 블렌드는 임의의 통상의 기술을 이용하여 호퍼 (14)에 제공될 수 있다. 압출된 조성물은 이어서 중합체 도관 (16)을 통해 방사구금 (18)으로 이동한다. 예를 들어, 방사구금 (18)은 차례대로 하나씩 적층된 복수 개의 플레이트를 갖고 중합체 성분들을 인도하기 위한 유로를 형성하도록 배열된 일정 패턴의 개구부를 갖는 방사팩(spin pack)을 함유하는 하우징을 포함할 수 있다. 방사구금 (18)은 또한 한 줄 이상으로 배열된 개구부를 갖는다. 개구부는 그를 통해 중합체가 압출될 때 하향 압출되는 필라멘트 커튼을 형성한다. 공정 (10)에서는 또한 방사구금 (18)으로부터 연장되는 섬유 커튼에 인접하게 위치한 켄칭 송풍기 (20)가 이용된다. 켄칭 공기 송풍기 (20)로부터의 공기는 방사구금 (18)으로부터 연장되는 섬유를 켄칭시킨다. 켄칭 공기는 도 1에 도시된 같이 섬유 커튼의 한 쪽에서 또는 섬유 커튼의 양쪽에서 전달될 수 있다.

켄칭 후에, 섬유는 섬유 연신 유닛 (22)의 수직 통로로 이동한다. 중합체의 용융 방사에 사용되는 섬유 연신 유닛 또는 흡인기는 당업계에 널리 공지되어 있다. 본 발명의 공정에 사용하기에 적합한 섬유 연신 유닛은 미국 특허 3,802,817 및 3,423,255에 개시된 유형의 직선형 섬유 흡인기를 포함하고, 이들 특허는 모든 관련된 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 섬유 연신 유닛 (22)은 일반적으로 길쭉한 수직 통로를 포함하는데, 이 통로를 통해 섬유가 통로의 측면으로부터 들어와 통로를 통해 하향 유동하는 흡인 공기에 의해 연신된다. 가열기 또는 송풍기 (24)가 흡인 공기를 섬유 연신 유닛 (22)에 공급한다. 흡인 공기는 섬유 및 주위 공기를 섬유 연신 유닛 (22)을 통해 이동시킨다. 기체의 유동은 섬유를 연신시키거나 가늘게 만들어서 섬유를 형성하는 중합체의 분자 배향 또는 결정도를 증가시킨다. 섬유는 섬유 연신 유닛 (22)의 배출구를 통과해 고데롤 (godet roll; 42) 상에 퇴적된다. 본 발명의 섬유의 고 강도 때문에, 높은 연신비가 본 발명에서 이용될 수 있다. 연신비는 연신 후 섬유의 선속도 (예를 들어, 고데롤 (42) 또는 유공성 표면 (도시되지 않았음)의 선속도)를 압출 후 섬유의 선속도로 나눈 것이다. 예를 들어, 특정 실시양태에서 연신비는 하기와 같이 계산할 수 있다:

연신비 = A/B

여기서,

A는 연신 후 섬유의 선속도 (예를 들어, 고데 속도)로서, 직접 측정되고;

B는 압출된 섬유의 선속도로서, 하기와 같이 계산할 수 있다:

압출기 섬유 선속도 = C/(25*π*D*E²)

여기서,

C는 하나의 구멍을 통해 달성된 처리량 (g/분)이고;

D는 중합체의 용융 밀도 (g/cm³)이고;

E는 섬유가 압출된 오리피스의 직경 (cm)이다.

본 발명의 특정 실시양태에서, 연신비는 약 200:1 내지 약 7500:1, 일부 실시양태에서는 약 500:1 내지 약 6500:1, 또한 일부 실시양태에서는 약 1000:1 내지 약 6000:1일 수 있다.

필요에 따라, 고데롤 (42) 상에 수집된 섬유를 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 추가의 인라인(in line) 가공 및/또는 전환 단계 (도시되지 않았음)에 임의로 적용할 수 있다. 예를 들어, 수집된 섬유를 그의 연화 온도보다 낮은 온도에서 목적하는 직경까지 "저온 연신"시킨 후에, 권축, 텍스춰라이징(texturizing) 및/또는 목적하는 섬유 길이로의 섬유 절단에 의해 스테이플(staple) 섬유가 형성될 수 있다. 스테이플 섬유는, 예를 들어 약 3 내지 약 80 밀리미터, 일부 실시양태에서는 약 4 내지 약 65 밀리미터, 또한 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 50 밀리미터 범위의 길이를 가질 수 있다. 그 후에, 스테이플 섬유는 당업계에 공지된 바와 같이 부직 웹, 예컨대 본디드 카디드 웹, 통기 본디드 웹 등으로 혼입될 수 있다. 섬유는 또한 유공성 표면 상에 퇴적되어 부직 웹을 형성할 수 있다.

이용된 특정 기술에 상관없이, 본 발명의 발명자들은 블렌딩된 열가소성 조성물을 섬유 연신에 적용하는 것이 주로 폴리락트산으로부터 형성된 코어 성분 및 주로 중합체 강인화 첨가제로부터 형성된 시쓰 성분을 함유하는 다성분 섬유의 형성을 초래함을 발견하였다. 그러나, 코어 성분 및/또는 시쓰 성분은 또한 다른 성분도 함유할 수 있다. 예를 들어, 코어 성분은 전형적으로 폴리에폭시드 개질제를 함유한다. 추가로, 최초 열가소성 조성물로부터의 중합체 강인화 첨가제 일부가 또한 코어 성분 내에 잔류할 수 있다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 섬유 (200)의 한 특정 실시양태가 보다 상세히 도시되어 있다. 도해된 바와 같이, 섬유는 중합체 강인화 첨가제를 함유하는 시쓰 성분 (302)에 의해 둘러싸인, 폴리락트산을 함유하는 코어 성분 (202)을 포함한다. 본원에서는 2성분 섬유로서 도시되었지만, 다성분 섬유가 또한 다른 성분도 함유할 수 있음을 알아야 한다. 코어 성분 (202) 및 시쓰 성분 (302)은 섬유의 단면 전체에 걸쳐서 구분되는 구역으로 배열된다. 이러한 실시양태에서, 코어 성분 (202)은 시쓰 성분 (302)과 실질적으로 동심성인 것으로 보인다. 그러나, 코어 및 시쓰가 다양한 다른 배열로도 배치될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 코어 성분 (202) 및 시쓰 성분 (302)은 또한 이심성 배열로 배치될 수도 있다.

본 발명의 발명자들은 또한 섬유 연신이 반응한 불연속 도메인의 축 치수를 상당히 증가시켜, 이들 도메인이 일반적으로 직선형의 길쭉한 형상을 가짐을 발견하였다. 길쭉한 형상의 도메인은 섬유 연신 전 도메인의 축 치수보다 약 10% 이상, 일부 실시양태에서는 약 50% 내지 약 1000%, 또한 일부 실시양태에서는 약 100% 내지 약 500% 더 큰 축 치수를 가질 수 있다. 섬유 연신 후의 축 치수는, 예를 들어 약 10 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 일부 실시양태에서는 약 40 ㎛ 내지 약 250 ㎛, 또한 일부 실시양태에서는 약 50 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 범위일 수 있다. 도메인은 또한 비교적 얇고, 따라서 축 치수에 대하여 수직 방향으로 작은 치수 (즉, 단면 치수)를 가질 수 있다. 예를 들어, 단면 치수는 약 0.02 내지 약 75 마이크로미터, 일부 실시양태에서는 약 0.1 내지 약 40 마이크로미터, 또한 일부 실시양태에서는 0.4 내지 약 20 마이크로미터의 길이를 가질 수 있다. 이는 약 3 내지 약 200, 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 100, 또한 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 50의 도메인 종횡비 (축 치수 대 단면 치수의 비율)를 초래할 수 있다.

이러한 길쭉한 형상의 도메인의 존재는 열가소성 조성물이 섬유 연신 동안에 부여된 에너지를 흡수하는 능력의 지표이다. 이러한 방식으로, 조성물은 순수한 폴리락트산만큼 취약하지 않으므로, 변형력이 적용되면 파괴되기 보다는 이완될 수 있다. 변형력하에서 이완됨으로써, 중합체는 섬유가 상당히 연신된 후에도, 계속해서 하중 지지 부재로서 기능할 수 있다. 이와 관련해서, 본 발명의 섬유는 개선된 "피크 연신율" 성질, 즉 섬유의 피크 하중에서의 연신율 (%)을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 섬유는 약 25% 이상, 일부 실시양태에서는 약 30% 이상, 일부 실시양태에서는 약 40% 내지 약 350%, 또한 일부 실시양태에서는 약 50% 내지 약 250%의 피크 연신율을 나타낼 수 있다. 이러한 연신율은 다양한 평균 직경, 예컨대 약 0.1 내지 약 50 마이크로미터, 일부 실시양태에서는 약 1 내지 약 40 마이크로미터, 일부 실시양태에서는 약 2 내지 약 25 마이크로미터, 또한 일부 실시양태에서는 약 5 내지 약 15 마이크로미터 범위의 평균 직경을 갖는 섬유에서 달성될 수 있다.

본 발명의 섬유는 변형력하에서 연장되는 능력을 가짐과 동시에, 또한 강도도 상대적으로 유지할 수 있다. 본 발명의 섬유의 상대 강도의 지표인 한 파라미터는 단위 선밀도에 대한 힘으로서 표시되는 섬유의 인장 강도를 나타내는 "강인성"이다. 예를 들어, 본 발명의 섬유는 약 0.75 내지 약 6.0 그램중 ("g_f")/데니어, 일부 실시양태에서는 약 1.0 내지 약 4.5 g_f/데니어, 또한 일부 실시양태에서는 약 1.5 내지 약 4.0 g_f/데니어의 강인성을 가질 수 있다. 섬유의 데니어는 목적하는 응용분야에 따라 달라질 수 있다. 전형적으로, 섬유는 약 6 미만, 일부 실시양태에서는 약 3 미만, 또한 일부 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 3의 필라멘트 당 데니어 (즉, 9000 미터의 섬유 당 질량 (g)에 해당되는 선밀도 단위)를 갖도록 형성된다.

필요에 따라, 본 발명의 섬유는 또한, 섬유를 (임의로 진공을 이용하여) 형성 표면 상에 랜덤하게 퇴적시키고, 이어서 생성된 웹을 임의의 공지된 기술을 이용하여 결합시킴으로써 응집성 웹 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 무한 유공성 형성 표면이 섬유 연신 유닛 아래에 배치되어 배출구로부터 섬유를 수용할 수 있다. 진공은 형성 표면 아래에 배치되어 섬유를 연신시키고 비결합 부직 웹을 합칠 수 있다. 일단 부직 웹이 형성되고 나면, 임의의 통상의 기술을 이용하여, 예컨대 접착제를 이용하거나 자가적으로 (예를 들어, 도포된 외래 접착제 없이 섬유의 융합 및/또는 자가-접합에 의해) 결합될 수 있다. 예를 들어, 자가적 결합은, 섬유가 반-용융되었거나 점착성인 동안에 이들을 접촉시키거나, 또는 단순히 점착성인 수지 및/또는 용매를, 섬유를 형성하는 데에 사용된 폴리락트산(들)과 블렌딩함으로써 달성될 수 있다. 적합한 자가적 결합 기술은 초음파 결합, 열 결합, 통기 결합, 캘린더(calendar) 결합 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 웹이 가열된 활면 앤빌롤(anvil roll)과 가열된 패턴롤 사이를 통과하는 열-기계적 공정에 의해 웹은 추가로 결합되거나 일정 패턴으로 엠보싱 가공될 수 있다. 패턴롤은 바람직한 웹 성질 또는 외관을 제공하는 임의의 융기된 패턴을 가질 수 있다. 바람직하게는, 패턴롤은 롤의 총 면적의 약 2% 내지 30%의 결합 면적을 한정하는 다수의 결합 위치를 한정하는 융기된 패턴을 한정한다. 결합 패턴의 예는, 예를 들어 미국 특허 3,855,046 (Hansen et al .), 미국 특허 5,620,779 (Levy et al .), 미국 특허 5,962,112 (Haynes et al .), 미국 특허 6,093,665 (Sayovitz et al .), 및 미국 의장 특허 428,267 (Romano et al .); 390,708 (Brown); 418,305 (Zander , et al .); 384,508 (Zander , et al .); 384,819 (Zander , et al .); 358,035 (Zander , et al .); 및 315,990 (Blenke , et al .)에 개시된 것들을 포함하고, 이들 특허는 모두 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 롤 사이의 압력은 약 5 내지 약 2000 파운드/직선 인치일 수 있다. 롤 사이의 압력 및 롤의 온도는 바람직한 웹 성질 또는 외관을 달성함과 동시에, 천과 같은 성질을 유지하도록 균형을 맞춘다. 당업자에게 널리 공지된 바와 같이, 요구되는 온도 및 압력은 패턴 결합 면적, 중합체 성질, 섬유 성질 및 부직물 성질을 포함하나, 이들로 제한되지는 않는 다수의 인자에 따라 달라질 수 있다.

스펀본드 웹 이외에도, 다양한 다른 부직 웹, 예컨대 멜트블로운 웹, 본디드 카디드 웹, 웨트-레이드 웹, 에어레이드 웹, 코폼 웹, 수력 얽힘 웹 등이 또한 본 발명에 따른 열가소성 조성물로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 다수의 미세한 다이 모세관을 통해 수렴성 고속 기체 (예를 들어, 공기) 스트림으로 압출될 수 있고, 이 기체 스트림이 섬유를 가늘게 만들어 그의 직경을 감소시킨다. 이어서, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 운반되고 수집 표면 상에 퇴적되어 랜덤하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 별법으로, 열가소성 조성물로부터 형성된 섬유 뭉치를 섬유들을 분리시키는 피커(picker)에 넣음으로써 중합체를 카디드 웹으로 형성할 수 있다. 그 후에, 섬유는 종방향-배향된 섬유상 부직 웹을 형성하기 위해 섬유를 추가로 분리하여 종방향으로 정렬시키는 코밍(combing) 또는 카딩 유닛을 통해 이송된다. 부직 웹이 형성되고 나면, 부직 웹을 전형적으로 하나 이상의 공지된 결합 기술에 의해 안정화시킨다.

필요에 따라, 부직 웹은 또한 열가소성 조성물 섬유와 다른 유형의 섬유 (예를 들어, 스테이플 섬유, 필라멘트 등)의 조합을 함유하는 복합재일 수도 있다. 예를 들어, 추가 합성 섬유, 예컨대 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지, 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등; 폴리아미드, 예를 들어 나일론; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알콜; 폴리우레탄; 폴리락트산 등으로부터 형성된 것들이 사용될 수 있다. 필요에 따라, 생분해성 중합체, 예컨대 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. 공지된 합성 섬유의 일부 예는 미국 노쓰캐롤라이나주 샬롯테에 소재하는 코사 인크.(KoSa Inc.)로부터 T-255 및 T-256 (폴리올레핀 시쓰 사용), 또는 T-254 (저온 용융 코-폴리에스테르 시쓰를 가짐)라는 상품명으로 시판되는 시쓰-코어형 2성분 섬유를 포함한다. 사용가능한 또 다른 공지된 2성분 섬유는 일본 모리야마에 소재하는 치소 코포레이션(Chisso Corporation) 또는 미국 델라웨어주 윌밍톤에 소재하는 파이버비젼스 엘엘씨(Fibervisions LLC)로부터 시판되는 것들을 포함한다. 폴리락트산 스테이플 섬유, 예컨대 타이완에 소재하는 파르 이스턴 텍스타일, 리미티드(Far Eastern Textile, Ltd.)로부터 시판되는 것들이 또한 사용될 수 있다.

복합재는 또한 펄프 섬유, 예컨대 고-평균 섬유 길이 펄프, 저-평균 섬유 길이 펄프, 또는 이들의 혼합물을 함유할 수 있다. 적합한 고-평균 길이 플러프 펄프 섬유의 한 예는 연질목 크라프트 펄프 섬유를 포함한다. 연질목 크라프트 펄프 섬유는 침엽수로부터 유래되고, 비제한적으로 미국 삼나무, 미국 측백나무, 헴록(hemlock), 더글라스퍼(Douglas fir), 참전나무, 소나무 (예를 들어, 남부 소나무), 가문비나무 (예를 들어, 검은 가문비나무), 대나무, 이들의 조합 등을 포함하는 북부, 서부 및 남부 연질목 종과 같은 펄프 섬유를 포함한다. 북부 연질목 크라프트 펄프 섬유가 본 발명에서 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 시판되는 남부 연질목 크라프트 펄프 섬유의 한 예는 미국 워싱턴주 페더럴 웨이에 사업장이 있는 웨이어하오이저 캄파니(Weyerhaeuser Company)로부터 "NF-405"라는 상표명으로 시판되는 것들을 포함한다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 또 다른 펄프는 미국 사우쓰캐롤라이나주 그린빌에 사업장이 있는 보워터 코포레이션(Bowater Corp.)으로부터 쿠스업소브 에스(CoosAbsorb S) 펄프라는 상표명으로 시판되는, 주로 연질목 섬유를 함유하는 황산염 표백 목재 펄프이다. 저-평균 길이 섬유가 또한 본 발명에서 사용될 수 있다. 적합한 저-평균 길이 펄프 섬유의 한 예는 경질목 크라프트 펄프 섬유이다. 경질목 크라프트 펄프 섬유는 낙엽수로부터 유래되고, 비제한적으로 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 사시나무 등과 같은 펄프 섬유를 포함한다. 유칼립투스 크라프트 펄프 섬유가 유연성을 증가시키고, 명도를 향상시키고, 불투명도를 증가시키고, 또한 시트의 세공 구조를 그의 위킹(wicking) 능력이 증가하도록 변화시키는 데에 있어서 특히 바람직할 수 있다. 대나무 또는 면 섬유가 또한 사용될 수 있다.

부직 복합재는 다양한 공지된 기술을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 부직 복합재는 열가소성 조성물 섬유와 흡수성 물질의 혼합물 또는 안정화된 매트릭스를 함유하는 "코폼 물질"일 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 멜트블로운 다이 헤드가 슈트(chute) 근처에 배열되어 있고 이를 통해 웹이 형성되는 동안에 흡수성 물질이 웹에 첨가되는 공정에 의해 코폼 물질이 제조될 수 있다. 이러한 흡수성 물질은 펄프 섬유, 초흡수성 입자, 무기 및/또는 유기 흡수성 물질, 처리된 중합체 스테이플 섬유 등을 포함할 수 있으나, 이들로 제한되지는 않는다. 흡수성 물질의 상대 백분율은 부직 복합재의 목적하는 특징에 따라 넓은 범위에 걸쳐 달라질 수 있다. 예를 들어, 부직 복합재는 약 1 중량% 내지 약 60 중량%, 일부 실시양태에서는 5 중량% 내지 약 50 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%의 열가소성 조성물 섬유를 함유할 수 있다. 부직 복합재는 또한 약 40 중량% 내지 약 99 중량%, 일부 실시양태에서는 50 중량% 내지 약 95 중량%, 또한 일부 실시양태에서는 약 60 중량% 내지 약 90 중량%의 흡수성 물질을 함유할 수 있다. 이러한 코폼 물질의 일부 예는 미국 특허 4,100,324 (Anderson , et al.); 5,284,703 (Everhart , et al .); 및 5,350,624 (Georger , et al .)에 개시되어 있으며, 이들 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.

하나 이상의 층이 열가소성 조성물로부터 형성된 부직 라미네이트가 또한 본 발명에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 부직 웹의 한 층은 열가소성 조성물을 함유하는 스펀본드일 수 있는 반면에, 부직 웹의 또 다른 층은 열가소성 조성물, 다른 생분해성 중합체(들) 및/또는 임의의 다른 중합체 (예를 들어, 폴리올레핀)를 함유한다. 한 실시양태에서, 부직 라미네이트는 2개의 스펀본드 층 사이에 위치하는 멜트블로운 층을 함유함으로써 스펀본드/멜트블로운/스펀본드 ("SMS") 라미네이트를 형성한다. 필요에 따라, 스펀본드 층(들)은 열가소성 조성물로부터 형성될 수 있다. 멜트블로운 층은 열가소성 조성물, 다른 생분해성 중합체(들) 및/또는 임의의 다른 중합체 (예를 들어, 폴리올레핀)로부터 형성될 수 있다. SMS 라미네이트를 형성하는 다양한 기술이 미국 특허 4,041,203 (Brock et al .); 5,213,881 (Timmons, et al .); 5,464,688 (Timmons , et al .); 4,374,888 (Bornslaeger); 5,169,706 (Collier , et al .); 및 4,766,029 (Brock et al .) 뿐만 아니라, 미국 특허 출원 공보 2004/0002273 (Fitting , et al .)에 개시되어 있으며, 이들 특허 및 공보는 모두 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다. 물론, 부직 라미네이트는 스펀본드/멜트블로운/멜트블로운/스펀본드 라미네이트 ("SMMS"), 스펀본드/멜트블로운 라미네이트("SM") 등과 같이, 다른 구성을 가질 수 있고 임의의 바람직한 개수의 멜트블로운 및 스펀본드 층을 가질 수 있다. 부직 라미네이트의 기초 중량은 목적하는 응용분야에 맞게 조정될 수 있지만, 기초 중량은 일반적으로 약 10 내지 약 300 그램/제곱미터 ("gsm"), 일부 실시양태에서는 약 25 내지 약 200 gsm, 또한 일부 실시양태에서는 약 40 내지 약 150 gsm의 범위이다.

필요에 따라, 부직 웹 또는 라미네이트는 바람직한 특징을 제공하기 위해 다양한 처리에 적용될 수 있다. 예를 들어, 웹은 액체-반발성 첨가제, 대전방지제, 계면활성제, 착색제, 무적제, 플루오로화학 방혈제 또는 방알콜제, 윤활제, 및/또는 항미생물제로 처리될 수 있다. 또한, 웹은 여과 효율을 개선하기 위해 정전기를 제공하는 일렉트릿(electret) 처리에 적용될 수 있다. 전하는 중합체의 표면에서 또는 그 근처에서 갇힌 양전하 또는 음전하의 층, 또는 중합체 벌크에 저장된 전하 구름을 포함할 수 있다. 전하는 또한 쌍극자의 정렬시에 고정된 편극 전하를 포함할 수 있다. 패브릭(fabric)을 일렉트릿 처리에 적용하는 기술은 당업자에게 널리 공지되어 있다. 이러한 기술의 예는 열, 액체-접촉, 전자빔 및 코로나 방전 기술을 포함하나, 이들로 제한되지는 않는다. 한 특정 실시양태에서, 일렉트릿 처리는 라미네이트를 반대 극성을 갖는 한 쌍의 전계에 적용하는 것을 포함하는, 코로나 방전 기술이다. 일렉트릿체를 형성하기 위한 다른 방법은 미국 특허 4,215,682 (Kubik, et al .); 4,375,718 (Wadsworth); 4,592,815 (Nakao); 4,874,659 (Ando); 5,401,446 (Tsai , et al .); 5,883,026 (Reader , et al .); 5,908,598 (Rousseau , et al.); 6,365,088 (Knight , et al .)에 개시되어 있으며, 이들 특허는 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.

IV. 용품

부직 웹은 매우 다양한 응용분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 웹은 "의료 물품", 예컨대 가운, 수술용 드레이프(drape), 안면 마스크, 머리 덮개, 수술용 모자, 신발 싸개, 멸균 랩(wrap), 보온 담요, 가열 패드 등에 혼입될 수 있다. 물론, 부직 웹은 또한 다양한 다른 용품에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 부직 웹은 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있는 "흡수 용품"에 혼입될 수 있다. 일부 흡수 용품의 예는 개인 위생 흡수 용품, 예컨대 기저귀, 배변 연습용 팬티, 흡수성 팬티, 실금 용품, 여성 위생 제품 (예를 들어, 생리대), 수영복, 유아용 와이프, 미트 와이프(mitt wipe) 등; 의료용 흡수 용품, 예컨대 의복, 천공술 재료, 언더패드, 침대패드, 붕대, 흡수성 드레이프, 및 의료용 와이프; 식품 산업 와이퍼; 의류 제품; 파우치 등을 포함하나, 이들로 제한되지는 않는다. 이러한 용품의 형성에 적합한 재료 및 공정은 당업자에게 널리 공지되어 있다. 예를 들어, 흡수 용품은 실질적으로 액체 불침투성인 층 (예를 들어, 외측 커버), 액체 투과성인 층 (예를 들어, 신체측 라이너, 서지(surge) 층 등), 및 흡수성 코어를 전형적으로 포함한다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 본 발명에 따라 형성된 부직 웹은 흡수 용품의 외측 커버를 형성하는 데에 사용될 수 있다. 필요에 따라, 부직 웹은 증기 투과성 또는 증기 불침투성인 액체 불침투성 필름에 라미네이팅될 수 있다.

본 발명은 하기 실시예를 참조하여 더욱 잘 이해될 수 있다. 하기의 각 실시예에서, 폴리락트산은 약 77℃ 온도의 데시칸트(dessicant)에서 건조시킨 후에, 폴리에폭시드 개질제와 블렌딩하였다. 생성 블렌드 역시 섬유 방사 전에, 125℉ 내지 150℉ 온도의 데시칸트 건조기에서 건조시켰다.

실시예 1

PLA 6201D (네이처웍스®, 190℃에서 10 g/10분의 용융 유량)를 섬유 형태로 압출시킴으로써, 폴리락트산 (PLA) 100%로부터 형성된 섬유를 대조군으로서 형성하였다. 보다 구체적으로, 폴리락트산을 235℃의 온도로 가열된 압출기에 공급하였다. 압출기의 처리량은 0.4 그램/구멍/분이었다 (인치 당 16개의 구멍을 갖는 방사팩에서). 용융물을 방사팩을 통해 압출시켜 연속 섬유를 형성하고, 이어서 이것을 25℃의 온도에서 송풍기에 의해 공급된 강제 통풍으로 켄칭시켰다. 그 후에, 연속 섬유를 섬유 연신 유닛을 통해 연신시키고, 2000 미터/분 ("mpm")의 속도로 고데롤 상으로 이송시켰다. 초래된 연신비는 1549였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하여 목표하는 15 ㎛의 섬유를 제공하였다. 그 후에, 섬유를 고데롤 상에서 3000 미터/분 ("mpm")의 속도로 연신시켰다. 초래된 연신비는 2324였다.

실시예 2

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 97 중량% 및 폴리에폭시드 개질제 3 중량%의 블렌드로부터의 섬유 형성능을 입증하였다. 폴리에폭시드 개질제는 6 g/10분의 용융 유량 (190℃/2160 g), 8 중량%의 글리시딜 메타크릴레이트 함량, 25 중량%의 메틸 아크릴레이트 함량, 및 67 중량%의 에틸렌 함량을 갖는 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (시그마-알드리치 캄파니(Sigma-Aldrich Co.))였다. 중합체를 써모 프리즘™ 유에스에이랩 16 이축 압출기 (영국 스톤에 소재하는 써모 일렉트론 코포레이션)에 공급하였다. 압출기의 용융 온도는 195℃였다. 압출기는 11개의 대역을 가지며, 공급 호퍼부터 다이까지 연속적으로 0-10번으로 번호를 매겼다. 폴리락트산 수지를 폴리에폭시드 개질제와 건식 혼합하고, 압출기의 공급 목부(feed throat) (가열되지 않음, 압출기의 대역 1 전에 위치)에 3 파운드/시간의 속도로 공급하였다. 스크류 속도는 200회 회전/분 ("rpm")이었다. 수지를 압출시키는 데에 사용된 다이는 1개의 다이 개구부를 가졌다 (직경: 3 밀리미터). 압출된 수지가 형성되고 나면, 이것을 팬-냉각된 컨베이어 벨트에서 냉각시키고 펠렛으로 성형하였다. 그 후에, 펠렛을 240℃의 온도로 가열된 압출기에 공급하였다. 압출기의 처리량은 0.4 그램/구멍/분이었다 (인치 당 16개의 구멍을 갖는 방사팩에서). 용융물을 방사팩을 통해 압출시켜 연속 섬유를 형성하고, 이어서 이것을 25℃의 온도에서 송풍기에 의해 공급된 강제 통풍으로 켄칭시켰다. 그 후에, 연속 섬유를 2000 미터/분 ("mpm")의 속도로 고데롤 상으로 연신시켰다. 초래된 연신비는 1549였다.

실시예 3

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 95 중량% 및 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (시그마-알드리치 캄파니) 5 중량%의 블렌드로부터 실시예 2에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 그 후에, 연속 섬유를 2000 미터/분 ("mpm")의 속도로 고데롤 상으로 연신시켰다. 초래된 연신비는1549였다. 섬유를 또한 초래되는 연신비가 2324가 되도록 3000 미터/분 ("mpm")으로 방사시켰다.

실시예 4

섬유를 215℃에서 압출시키고 387의 연신비를 초래하면서 500 mpm으로 고데롤 상으로 연신시키는 것을 제외하고는, 폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 90 중량% 및 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (시그마-알드리치 캄파니) 10 중량%의 블렌드로부터 실시예 2에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 또한, 섬유의 형성 전에, 투과형 전자 현미경 ("TEM")을 이용하여 블렌드를 관찰하였다. 블렌드의 10,000X 이미지가 도 2에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 블렌드는 어두운 영역에 의해 확인되는 복수 개의 작은 도메인을 함유하였다.

실시예 5

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 85 중량% 및 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (시그마-알드리치 캄파니) 15 중량%의 블렌드로부터 실시예 2에 기재된 바와 같이 펠렛을 형성하였다. 생성 펠렛은 섬유 방사시키지 않았다.

실시예 6

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 90 중량% 및 폴리에폭시드 개질제 10 중량%의 블렌드로부터 섬유를 형성하였다. 폴리에폭시드 개질제는 70-100 g/10분의 용융 유량 (190℃/2160 g), 7 내지 11 중량%의 글리시딜 메타크릴레이트 함량, 13 내지 17 중량%의 메틸 아크릴레이트 함량, 및 72 내지 80 중량%의 에틸렌 함량을 갖는 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (로타더® AX8950, 아르케마)였다. 섬유를 210℃에서 압출시키고 620의 연신비를 초래하도록 800 mpm의 속도로 고데롤 상으로 연신시키는 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 공정이 이용되었다.

실시예 7

중합체를 235℃의 용융 온도에서 함께 블렌딩하는 것을 제외하고는, 폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 90 중량% 및 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (시그마-알드리치 캄파니) 10 중량%의 블렌드로부터 실시예 2에 기재된 바와 같이 펠렛을 형성하였다. 생성 펠렛은 섬유 방사시키지 않았다.

10개의 샘플을 실시예 1-4 및 6에 따라 제조한 후에, 강인성 및 연신율에 대하여 테스트하였다. 그 결과 (평균)가 하기에 나타나 있다.

실시예 8

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 88.7 중량%, 폴리에폭시드 개질제 1.5 중량%, 및 강인화 첨가제 9.8 중량%의 블렌드로부터의 섬유 형성능을 입증하였다. 폴리에폭시드 개질제는 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (로타더® AX8950, 아르케마)였다. 강인화 첨가제는 29 g/10분의 용융 유량 (190℃, 2160 g) 및 0.866 g/cm³의 밀도를 갖는 폴리올레핀 공중합체/엘라스토머인 비스타맥스™ 2120 (엑손모바일)이었다. 중합체를 미국 뉴저지주 람세이에 소재하는 워너 앤드 플라이더러 코포레이션에 의해 제작되어, 컴파운딩을 위해 이용되는 동방향 회전 이축 압출기 (ZSK-30, 30 mm의 직경, 1328 밀리미터의 길이)에 공급하였다. 압출기는 14개의 대역을 가지며, 공급 호퍼부터 다이까지 연속적으로 1-14번으로 번호를 매겼다. 제1 배럴 #1은 중량제어식 공급장치를 통해 15 파운드/시간의 총 처리량으로 수지를 수용하였다. 수지를 압출시키는 데에 사용된 다이는 4 mm씩 이격된 3개의 다이 개구부 (직경: 6 밀리미터)를 가졌다. 압출된 수지가 형성되고 나면, 이것을 팬-냉각된 컨베이어 벨트에서 냉각시키고, 콘에어(Conair) 펠렛화기에 의해 펠렛으로 성형하였다. 스크류 속도는 100회 회전/분 ("rpm")이었다. 그 후에, 펠렛을 220℃의 온도로 가열된 압출기에 공급하였다. 압출기의 처리량은 0.4 그램/구멍/분이었다 (인치 당 16개의 구멍을 갖는 방사팩에서). 용융물을 방사팩을 통해 압출시켜 연속 섬유를 형성하고, 이어서 이것을 25℃의 온도에서 송풍기에 의해 제공된 강제 통풍으로 켄칭시켰다. 그 후에, 연속 섬유를 1000 미터/분 ("mpm")의 속도로 고데롤 상으로 연신시켰다. 초래된 연신비는 775였다.

실시예 9

섬유 압출 온도가 240℃이고, 고데롤의 연신 속도가 1000 미터/분 ("mpm")인 것을 제외하고는, 실시예 8에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 초래된 연신비는 775였다.

실시예 10

강인화 첨가제가 에틸렌 비닐 아세테이트 ("EVA") 수지로서, 150 g/10분의 용융 유량 및 0.946 g/cm³의 밀도를 갖는 에스코렌(Escorene) ™ 울트라 7720 (엑손모바일)이고, 고데롤의 연신 속도가 700 미터/분 ("mpm")인 것을 제외하고는, 실시예 8에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 초래된 연신비는 542였다.

실시예 11

섬유 압출 온도가 240℃이고, 고데롤의 연신 속도가 1000 미터/분 ("mpm")인 것을 제외하고는, 실시예 10에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 초래된 연신비는 775였다.

실시예 12

섬유 압출 온도가 230℃인 것을 제외하고는, 실시예 10에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다.

실시예 13

중합체의 블렌딩 온도가 235℃이고, 섬유 압출 온도가 235℃이고, 고데롤의 연신 속도가 3000 미터/분 ("mpm")인 것을 제외하고는, 실시예 8에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 초래된 연신비는 2324였다.

10개의 샘플을 실시예 8-13에 따라 제조한 후에, 강인성 및 연신율에 대하여 테스트하였다. 그 결과 (평균)가 하기에 나타나 있다.

실시예 14

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 89.6 중량%, 폴리에폭시드 개질제 0.5 중량%, 및 강인화 첨가제 9.9 중량%의 블렌드로부터의 섬유 형성능을 입증하였다. 폴리에폭시드 개질제는 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (로타더® AX8950, 아르케마)였다. 강인화 첨가제는 비스타맥스™ 2120 (엑손모바일)이었다. 중합체를 미국 뉴저지주 람세이에 소재하는 워너 앤드 플라이더러 코포레이션에 의해 제작되어, 컴파운딩을 위해 이용되는 동방향 회전 이축 압출기 (ZSK-30, 30 mm의 직경, 1328 밀리미터의 길이)에 공급하였다. 압출기는 14개의 대역을 가지며, 공급 호퍼부터 다이까지 연속적으로 1-14번으로 번호를 매겼다. 제1 배럴 #1은 중량제어식 공급장치를 통해 15 파운드/시간의 총 처리량으로 수지를 수용하였다. 수지를 압출시키는 데에 사용된 다이는 4 밀리미터씩 이격된, 3개의 다이 개구부 (직경: 6 밀리미터)를 가졌다. 압출된 수지가 형성되고 나면, 이것을 팬-냉각된 컨베이어 벨트에서 냉각시키고, 콘에어 펠렛화기에 의해 펠렛으로 성형하였다. 스크류 속도는 100회 회전/분 ("rpm")이었다. 그 후에, 펠렛을 220℃의 온도로 가열된 압출기에 공급하였다. 압출기의 처리량은 0.4 그램/구멍/분이었다 (인치 당 16개의 구멍을 갖는 방사팩에서). 용융물을 방사팩을 통해 압출시켜 연속 섬유를 형성하고, 이어서 이것을 25℃의 온도에서 송풍기에 의해 제공된 강제 통풍으로 켄칭시켰다. 그 후에, 연속 섬유를 500 미터/분 ("mpm")의 속도로 고데롤 상으로 연신시켰다. 초래된 연신비는 387이었다. 섬유를 수집할 수 없었다.

실시예 15

섬유 압출 온도가 225℃이고, 고데롤의 속도가 750 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 14에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 수집할 수 없었다.

실시예 16

섬유 압출 온도가 230℃이고, 고데롤의 속도가 1500 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 14에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 수집할 수 없었다.

실시예 17

섬유 압출 온도가 235℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 14에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하였고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 18

섬유 압출 온도가 240℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 14에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 19

섬유 압출 온도가 245℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 14에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 2800 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 20

섬유 압출 온도가 250℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 14에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 2900 mpm 이하에서 방사시켰다.

10개의 샘플을 실시예 17-20에 따라 제조한 후에, 강인성 및 연신율에 대하여 테스트하였다. 그 결과 (평균)가 하기에 나타나 있다.

실시예 21

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 88.7 중량%, 폴리에폭시드 개질제 1.5 중량%, 및 강인화 첨가제 9.8 중량%의 블렌드로부터의 섬유 형성능을 입증하였다. 폴리에폭시드 개질제는 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (로타더® AX8950, 아르케마)였다. 강인화 첨가제는 비스타맥스™ 2120 (엑손모바일)이었다. 중합체를 미국 뉴저지주 람세이에 소재하는 워너 앤드 플라이더러 코포레이션에 의해 제작되어, 컴파운딩을 위해 이용되는 동방향 회전 이축 압출기 (ZSK-30, 30 mm의 직경, 1328 밀리미터의 길이)에 공급하였다. 압출기는 14개의 대역을 가지며, 공급 호퍼부터 다이까지 연속적으로 1-14번으로 번호를 매겼다. 제1 배럴 #1은 중량제어식 공급장치를 통해 15 파운드/시간의 총 처리량으로 수지를 수용하였다. 수지를 압출시키는 데에 사용된 다이는 4 밀리미터씩 이격된, 3개의 다이 개구부 (직경: 6 밀리미터)를 가졌다. 압출된 수지가 형성되고 나면, 이것을 팬-냉각된 컨베이어 벨트에서 냉각시키고, 콘에어 펠렛화기에 의해 펠렛으로 성형하였다. 스크류 속도는 100회 회전/분 ("rpm")이었다. 그 후에, 펠렛을 220℃의 온도로 가열된 압출기에 공급하였다. 압출기의 처리량은 0.4 그램/구멍/분이었다 (인치 당 16개의 구멍을 갖는 방사팩에서). 용융물을 방사팩을 통해 압출시켜 연속 섬유를 형성하고, 이어서 이것을 25℃의 온도에서 송풍기에 의해 제공된 강제 통풍으로 켄칭시켰다. 그 후에, 연속 섬유를 500 미터/분 ("mpm")의 속도로 고데롤 상으로 연신시켰다. 초래된 연신비는 387이었다. 섬유를 수집할 수 없었다.

실시예 22

섬유 압출 온도가 225℃이고, 고데롤의 속도가 1200 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 21에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 수집할 수 없었다.

실시예 23

섬유 압출 온도가 230℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 21에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 2400 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 24

섬유 압출 온도가 235℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 21에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 25

섬유 압출 온도가 240℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 21에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 26

섬유 압출 온도가 245℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 21에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 27

섬유 압출 온도가 250℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 21에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 2800 mpm 이하에서 방사시켰다.

10개의 샘플을 실시예 23-27에 따라 제조한 후에, 강인성 및 연신율에 대하여 테스트하였다. 그 결과 (평균)가 하기에 나타나 있다.

실시예 28

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 87.8 중량%, 폴리에폭시드 개질제 2.4 중량%, 및 강인화 첨가제 9.8 중량%의 블렌드로부터의 섬유 형성능을 입증하였다. 폴리에폭시드 개질제는 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (로타더® AX8950, 아르케마)였다. 강인화 첨가제는 비스타맥스™ 2120 (엑손모바일)이었다. 중합체를 미국 뉴저지주 람세이에 소재하는 워너 앤드 플라이더러 코포레이션에 의해 제작되어, 컴파운딩을 위해 이용되는 동방향 회전 이축 압출기 (ZSK-30, 30 mm의 직경, 1328 밀리미터의 길이)에 공급하였다. 압출기는 14개의 대역을 가지며, 공급 호퍼부터 다이까지 연속적으로 1-14번으로 번호를 매겼다. 제1 배럴 #1은 중량제어식 공급장치를 통해 15 파운드/시간의 총 처리량으로 수지를 수용하였다. 수지를 압출시키는 데에 사용된 다이는 4 밀리미터씩 이격된, 3개의 다이 개구부 (직경: 6 밀리미터)를 가졌다. 압출된 수지가 형성되고 나면, 이것을 팬-냉각된 컨베이어 벨트에서 냉각시키고, 콘에어 펠렛화기에 의해 펠렛으로 성형하였다. 스크류 속도는 100회 회전/분 ("rpm")이었다. 그 후에, 펠렛을 220℃의 온도로 가열된 압출기에 공급하였다. 압출기의 처리량은 0.4 그램/구멍/분이었다 (인치 당 16개의 구멍을 갖는 방사팩에서). 용융물을 방사팩을 통해 압출시켜 연속 섬유를 형성하고, 이어서 이것을 25℃의 온도에서 송풍기에 의해 제공된 강제 통풍으로 켄칭시켰다. 그 후에, 연속 섬유를 1300 미터/분 ("mpm")의 속도로 고데롤 상으로 연신시켰다. 초래된 연신비는 387이었다. 섬유를 수집할 수 없었다.

실시예 29

섬유 압출 온도가 225℃이고, 고데롤의 속도가 1500 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 28에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 수집할 수 없었다.

실시예 30

섬유 압출 온도가 230℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 28에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 31

섬유 압출 온도가 235°이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 28에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 2900 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 32

섬유 압출 온도가 240℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 28에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 33

섬유 압출 온도가 245℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 28에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 34

섬유 압출 온도가 250℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 28에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 2800 mpm 이하에서 방사시켰다.

10개의 샘플을 실시예 30-34에 따라 제조한 후에, 강인성 및 연신율에 대하여 테스트하였다. 그 결과 (평균)가 하기에 나타나 있다.

실시예 35

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 88.7 중량%, 폴리에폭시드 개질제 1.5 중량%, 및 강인화 첨가제 9.8 중량%의 블렌드로부터의 섬유 형성능을 입증하였다. 폴리에폭시드 개질제는 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (로타더® AX8950, 아르케마)였다. 강인화 첨가제는 비스타맥스™ 2120 (엑손모바일)이었다. 중합체를 미국 뉴저지주 람세이에 소재하는 워너 앤드 플라이더러 코포레이션에 의해 제작되어, 컴파운딩을 위해 이용되는 동방향 회전 이축 압출기 (ZSK-30, 30 mm의 직경, 1328 밀리미터의 길이)에 공급하였다. 압출기는 14개의 대역을 가지며, 공급 호퍼부터 다이까지 연속적으로 1-14번으로 번호를 매겼다. 제1 배럴 #1은 중량제어식 공급장치를 통해 15 파운드/시간의 총 처리량으로 수지를 수용하였다. 수지를 압출시키는 데에 사용된 다이는 4 밀리미터씩 이격된, 3개의 다이 개구부 (직경: 6 밀리미터)를 가졌다. 압출된 수지가 형성되고 나면, 이것을 팬-냉각된 컨베이어 벨트에서 냉각시키고, 콘에어 펠렛화기에 의해 펠렛으로 성형하였다. 스크류 속도는 200회 회전/분 ("rpm")이었다. 그 후에, 펠렛을 220℃의 온도로 가열된 압출기에 공급하였다. 압출기의 처리량은 0.4 그램/구멍/분이었다 (인치 당 16개의 구멍을 갖는 방사팩에서). 용융물을 방사팩을 통해 압출시켜 연속 섬유를 형성하고, 이어서 이것을 25℃의 온도에서 송풍기에 의해 제공된 강제 통풍으로 켄칭시켰다. 그 후에, 연속 섬유를 2000 미터/분 ("mpm")의 속도로 고데롤 상으로 연신시켰다. 초래된 연신비는 1547이었다. 섬유를 수집한 후에, 고데롤을 3000 mpm으로 가속시켰다.

실시예 36

섬유 압출 온도가 230℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 35에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 37

섬유 압출 온도가 235℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 35에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 38

섬유 압출 온도가 240℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 35에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 39

섬유 압출 온도가 245℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 35에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다.

실시예 40

섬유 압출 온도가 250℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 35에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 41

섬유 압출 온도가 255°이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 35에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

10개의 샘플을 실시예 35-41에 따라 제조한 후에, 강인성 및 연신율에 대하여 테스트하였다. 그 결과 (평균)가 하기에 나타나 있다.

실시예 42

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 88.7 중량%, 강인화 첨가제 9.8 중량%, 및 폴리에폭시드 개질제 1.5 중량%의 블렌드를 사용하여 섬유를 형성하였다. 폴리에폭시드 개질제는 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (로타더® AX8950, 아르케마)였다. 강인화 첨가제는 폴리프로필렌 단일중합체인 PP 3155 (엑손모바일)였다. 중합체를 미국 뉴저지주 람세이에 소재하는 워너 앤드 플라이더러 코포레이션에 의해 제작되어, 컴파운딩을 위해 이용되는 동방향 회전 이축 압출기 (ZSK-30, 30 mm의 직경, 1328 밀리미터의 길이)에 공급하였다. 압출기는 14개의 대역을 가지며, 공급 호퍼부터 다이까지 연속적으로 1-14번으로 번호를 매겼다. 제1 배럴 #1은 중량제어식 공급장치를 통해 15 파운드/시간의 총 처리량으로 수지를 수용하였다. 수지를 압출시키는 데에 사용된 다이는 4 밀리미터씩 이격된, 3개의 다이 개구부 (직경: 6 밀리미터)를 가졌다. 압출된 수지가 형성되고 나면, 이것을 팬-냉각된 컨베이어 벨트에서 냉각시키고, 콘에어 펠렛화기에 의해 펠렛으로 성형하였다. 스크류 속도는 100회 회전/분 ("rpm")이었다. 그 후에, 펠렛을 230℃의 온도로 가열된 압출기에 공급하였다. 압출기의 처리량은 0.4 그램/구멍/분이었다 (인치 당 16개의 구멍을 갖는 방사팩에서). 용융물을 방사팩을 통해 압출시켜 연속 섬유를 형성하고, 이어서 이것을 25℃의 온도에서 송풍기에 의해 제공된 강제 통풍으로 켄칭시켰다. 그 후에, 연속 섬유를 2000 미터/분 ("mpm")의 속도로 고데롤 상으로 연신시켰다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 43

섬유 압출 온도가 235℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 42에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

실시예 44

섬유 압출 온도가 240℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 42에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 섬유를 3000 mpm 이하에서 방사시켰다.

10개의 샘플을 실시예 42-44에 따라 제조한 후에, 강인성 및 연신율에 대하여 테스트하였다. 그 결과 (평균)가 하기에 나타나 있다.

실시예 45

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 89.25 중량%, 폴리에폭시드 개질제 0.75 중량%, 및 강인화 첨가제 10 중량%의 블렌드로부터의 섬유 형성능을 입증하였다. 폴리에폭시드 개질제는 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (로타더® AX8900, 아르케마)였다. 강인화 첨가제는 폴리프로필렌 단일중합체인 PP 3155 (엑손모바일)였다. 중합체를 미국 뉴저지주 람세이에 소재하는 워너 앤드 플라이더러 코포레이션에 의해 제작되어, 컴파운딩을 위해 이용되는 동방향 회전 이축 압출기 (ZSK-30, 30 mm의 직경, 1328 밀리미터의 길이)에 공급하였다. 압출기는 14개의 대역을 가지며, 공급 호퍼부터 다이까지 연속적으로 1-14번으로 번호를 매겼다. 제1 배럴 #1은 중량제어식 공급장치를 통해 15 파운드/시간의 총 처리량으로 수지를 수용하였다. 수지를 압출시키는 데에 사용된 다이는 4 밀리미터씩 이격된, 3개의 다이 개구부 (직경: 6 밀리미터)를 가졌다. 압출된 수지가 형성되고 나면, 이것을 팬-냉각된 컨베이어 벨트에서 냉각시키고, 콘에어 펠렛화기에 의해 펠렛으로 성형하였다. 스크류 속도는 200회 회전/분 ("rpm")이었다. 압출된 수지가 형성되고 나면, 이것을 팬-냉각된 컨베이어 벨트에서 냉각시키고 펠렛으로 성형하였다. 그 후에, 펠렛을 240℃의 온도로 가열된 압출기에 공급하였다. 압출기의 처리량은 0.4 그램/구멍/분이었다 (인치 당 16개의 구멍을 갖는 방사팩에서). 용융물을 방사팩을 통해 압출시켜 연속 섬유를 형성하고, 이어서 이것을 25℃의 온도에서 송풍기에 의해 제공된 강제 통풍으로 켄칭시켰다. 그 후에, 연속 섬유를 2000 미터/분 ("mpm")의 속도로 고데롤 상으로 연신시켰다. 초래된 연신비는 1547이었다. 섬유를 수집한 후에, 고데롤을 3000 mpm으로 가속시켰다. 이어서, 압출기 처리량을 0.28 그램/구멍/분으로 감소시키고, 섬유를 3320의 연신비가 초래되도록 3000 mpm으로 고데롤 상으로 연신시켰다.

실시예 46

섬유 압출 온도가 245℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 45에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유가 수집되지 않았다.

실시예 47

섬유 압출 온도가 250℃이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 45에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유가 수집되지 않았다.

실시예 48

로타더™ AX8900의 농도가 0.5%이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 45에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 5810의 연신비가 초래되도록 0.16 그램/구멍/분의 처리량으로 3000 mpm 이하에서 방사시켰다. 또한, 섬유의 SEM 사진을 촬영하였고, 이는 도 8에 나타나 있다. 나타낸 바와 같이, 섬유는 코어 성분을 둘러싸고 있는 얇은 시쓰 성분을 함유하였다.

실시예 49

폴리프로필렌의 농도가 2.5%이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 45에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 3873의 연신비가 초래되도록 0.24 그램/구멍/분의 처리량으로 3000 mpm 이하에서 방사시켰다. 또한, 섬유의 형성 전에, 투과형 전자 현미경 ("TEM")을 이용하여 블렌드를 관찰하였다. 블렌드의 10,000X 이미지가 도 3에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 블렌드는 보다 작은 어두운 영역으로 확인되는 로타더® AX 8900의 복수 개의 나노-크기 도메인 및 보다 큰 어두운 영역으로 확인되는 폴리프로필렌의 복수 개의 마이크로-크기 도메인을 함유하였다.

실시예 50

폴리에폭시드 개질제가 세사™ 익스텐드 8478 (클라리안트 코포레이션, 10% 바스프 존크릴(Joncryl)™ ADR 4368, 네이처웍스 PLA 6201D에 녹아 있음)이고, 세사의 농도가 0.5 중량%이고, 1549의 연신비가 초래되도록 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 45에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유가 수집되지 않았다.

또한, 섬유의 형성 전에, 투과형 전자 현미경 ("TEM")을 이용하여 블렌드를 관찰하였다. 블렌드의 10,000X 이미지가 도 4에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 블렌드는 어두운 영역으로 확인되는 복수 개의 큰 도메인을 함유하였다. 또한, 10개의 섬유 샘플을 실시예 45, 48, 및 49에 따라 제조한 후에, 강인성 및 연신율에 대하여 테스트하였다. 그 결과 (평균)가 하기에 나타나 있다.

실시예 51

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 98.5 중량%, 폴리에폭시드 개질제 1.5 중량%의 블렌드로부터의 섬유 형성능을 입증하였다. 폴리에폭시드 개질제는 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (로타더® AX8900, 아르케마)였다. 중합체를 미국 뉴저지주 람세이에 소재하는 워너 앤드 플라이더러 코포레이션에 의해 제작되어, 컴파운딩을 위해 이용되는 동방향 회전 이축 압출기 (ZSK-30, 30 mm의 직경, 1328 밀리미터의 길이)에 공급하였다. 압출기는 14개의 대역을 가지며, 공급 호퍼부터 다이까지 연속적으로 1-14번으로 번호를 매겼다. 제1 배럴 #1은 중량제어식 공급장치를 통해 15 파운드/시간의 총 처리량으로 수지를 수용하였다. 수지를 압출시키는 데에 사용된 다이는 4 밀리미터씩 이격된, 3개의 다이 개구부 (직경: 6 밀리미터)를 가졌다. 압출된 수지가 형성되고 나면, 이것을 팬-냉각된 컨베이어 벨트에서 냉각시키고, 콘에어 펠렛화기에 의해 펠렛으로 성형하였다. 스크류 속도는 200회 회전/분 ("rpm")이었다. 압출된 수지가 형성되고 나면, 이것을 팬-냉각된 컨베이어 벨트에서 냉각시키고 펠렛으로 성형하였다. 그 후에, 펠렛을 240℃의 온도로 가열된 압출기에 공급하였다. 압출기의 처리량은 0.4 그램/구멍/분이었다 (인치 당 16개의 구멍을 갖는 방사팩에서). 용융물을 방사팩을 통해 압출시켜 연속 섬유를 형성하고, 이어서 이것을 25℃의 온도에서 송풍기에 의해 제공된 강제 통풍으로 켄칭시켰다. 그 후에, 연속 섬유를 2000 미터/분 ("mpm")의 속도로 고데롤 상으로 연신시켰다. 초래된 연신비는 1547이었다. 섬유가 수집되지 않았지만, 고데롤을 3000 mpm으로 가속시켰다. 그 후에, 압출기 처리량을 0.28 그램/구멍/분으로 감소시켰고, 섬유를 3320의 연신비가 초래되도록 3000 mpm으로 고데롤 상으로 연신시켰다.

또한, 섬유의 형성 전에, 투과형 전자 현미경 ("TEM")을 이용하여 블렌드를 관찰하였다. 블렌드의 10,000X 이미지가 도 5에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 블렌드는 보다 작은 어두운 영역으로 확인되는 로타더® AX 8900의 복수 개의 나노-크기 도메인을 함유하였다.

실시예 52

로타더® AX8900의 농도가 0.5%이고, 고데롤의 속도가 2000 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 51에 기재된 바와 같이 섬유를 형성하였다. 섬유를 2000 mpm으로 수집하고, 5810의 연신비가 초래되도록 0.16 그램/구멍/분의 처리량으로 3000 mpm 이하에서 방사시켰다. 10개의 샘플을 실시예 52에 따라 제조한 후에, 강인성 및 연신율에 대하여 테스트하였다. 그 결과 (평균)가 하기에 나타나 있다.

실시예 53

폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 88.7 중량%, PP3155 (엑손모바일) 9.8 중량% 및 폴리에폭시드 개질제 1.5 중량%의 블렌드로부터 제조된 섬유로부터의 스펀본드 웹 형성능을 입증하였다. 폴리에폭시드 개질제는 폴리(에틸렌-코-메틸 아크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트) (로타더® AX8950, 아르케마)였다. 중합체를 동방향 회전 인터메싱 이축 압출기 (64 mm, 2240 mm의 길이)에 공급하였다. 압출기는 8개의 대역을 가지며, 공급 호퍼부터 다이까지 연속적으로 1-8번으로 번호를 매겼다. 제1 배럴 #1은 중량제어식 공급장치를 통해 550 파운드/시간의 총 처리량으로 수지를 수용하였다. 수지를 압출시키는 데에 사용된 다이는 24개의 다이 개구부 (직경: 3 밀리미터)를 가졌다. 압출된 수지가 형성되고 나면, 이것을 수중 냉각시키고, 갈라(Gala) 수중 펠렛화기를 사용하여 펠렛화하였다. 스크류 속도는 350회 회전/분 ("rpm")이었다. 그 후에, 펠렛을 240℃의 온도로 가열된 압출기에 공급하였다. 압출기의 처리량은 0.7 그램/구멍/분이었다 (인치 당 100개의 구멍을 갖는 방사팩에서 0.6 mm의 개구부). 용융물을 방사팩을 통해 압출시켜 연속 섬유를 형성하고, 이어서 이것을 25℃의 온도에서 송풍기에 의해 제공된 강제 통풍으로 켄칭시켰다. 그 후에, 연속 섬유를 섬유 연신 유닛을 이용하여 기계적으로 연신시키고, 2025의 연신비가 초래되도록 4600 미터/분의 연신 속도로 이동하는 형성 와이어 상으로 퇴적시켰다. 그 후에, 섬유를 가열된 캘린더 롤을 이용하여 열 결합시켜 연속 스펀본드 웹을 형성하였다. 생성 웹을 권취기 상에 수집하고 평가하였다.

실시예 54

중합체 블렌드가 폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 92 중량%, 플루리올 WI-285 (바스프) 2 중량%, 카르보왁스 8000 (다우) 2.7 중량% 및 푸사본드(Fusabond) MD-353D (듀폰(DuPont)) 3.3 중량%로 이루어진 가소화된 PLA이고, 1410의 연신비가 초래되도록 연신 속도가 3200 mpm인 것을 제외하고는, 실시예 53에 기재된 바와 같이 스펀본드 웹을 형성하였다. 생성 웹을 평가를 위해 권취기 상에 수집하였다.

실시예 55

중합체가 블렌딩되지 않은 폴리락트산 (PLA 6201D, 네이처웍스®) 100 중량%이고, 509의 연신비가 초래되도록 연신 속도가 3400 mpm (인치 당 100개의 구멍을 갖는 팩에서 0.35 mm의 개구부)인 것을 제외하고는, 실시예 53에 기재된 바와 같이 스펀본드 웹을 형성하였다. 생성 웹을 평가를 위해 권취기 상에 수집하였다.

10개의 샘플을 실시예 53-55에 따라 제조한 후에, 웹의 종방향 (MD) 및 횡방향 (CD)으로 인장 강도 및 연신율에 대하여 테스트하였다. 그 결과 (평균)가 하기에 나타나 있다. 기초 중량의 차이를 설명하기 위해 인장 강도를 기초 중량에 대하여 표준화하였다.

리안(Ryan)/바실리(Vasily): 상기 실시예 중 어느 하나에 상응하는 얇은 PP 벽을 보여주는 TEM을 추가할 수 있는가? (그러한 실시예가 실시예 53인가?) 그러한 실시예가 없으면, 그에 상응하는 새로운 실시예를 추가할 수 있는가?

본 발명이 그의 구체적 실시양태와 관련하여 상세히 기재되었지만, 당업자라면 상기 내용을 이해하였을 때 이들 실시양태의 변경물, 변형물 및 등가물을 용이하게 이해할 수 있음을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 특허청구범위 및 그의 등가물의 범주로서 평가되어야 한다.

Claims (20)

1. 폴리락트산, 중합체 강인화 첨가제, 및 폴리에폭시드 개질제를 블렌딩하여 열가소성 조성물을 형성한 후에, 열가소성 조성물을 다이를 통해 압출시켜 섬유를 형성하는 것을 포함하고, 여기서 섬유는 시쓰(sheath) 성분에 의해 둘러싸인 코어(core) 성분을 함유하고, 폴리락트산은 코어 성분의 중합체 함량의 약 50 중량% 이상을 구성하고, 중합체 강인화 첨가제는 시쓰 성분의 중합체 함량의 약 50 중량% 이상을 구성하는 것인, 다성분 섬유의 형성 방법.
2. 제1항에 있어서, 중합체 강인화 첨가제가 시쓰 성분의 중합체 함량의 약 90 중량% 내지 100 중량%를 구성하는 것인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 시쓰 성분이 섬유 직경의 약 0.5% 내지 약 25%를 구성하는 것인 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 블렌딩된 열가소성 조성물로부터 펠렛을 형성하고, 펠렛을 다이를 통해 압출시켜 섬유를 형성하는 것을 추가로 포함하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 펠렛이 수중 펠렛화기를 사용하여 형성되는 것인 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리락트산의 용융 유량 대 중합체 강인화 첨가제의 용융 유량의 비율이 약 0.1 내지 약 0.9인 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 강인화 첨가제가 폴리올레핀인 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리에폭시드 개질제가 에폭시-관능성 (메트)아크릴 단량체 성분, 예컨대 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리에폭시드 개질제가 폴리(에틸렌-코-메타크릴레이트-코-글리시딜 메타크릴레이트)인 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리락트산이 열가소성 조성물의 약 70 중량% 이상을 구성하는 것인 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 블렌딩이 폴리락트산의 융점 초과이고 약 230℃ 미만인 온도에서 수행되고, 블렌딩된 열가소성 조성물의 압출이 약 230℃ 초과의 온도에서 수행되는 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 블렌딩된 열가소성 조성물이 연속상 내에 분산된 복수 개의 불연속 도메인을 포함하고, 상기 불연속 도메인이 폴리에폭시드 개질제를 함유하고, 상기 연속상이 폴리락트산을 함유하는 것인 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법으로 형성된 섬유.
14. 폴리락트산이 코어 성분의 중합체 함량의 약 50 중량% 이상을 구성하고, 중합체 강인화 첨가제, 예컨대 폴리올레핀이 시쓰 성분의 중합체 함량의 약 50 중량% 이상을 구성하고, 코어 성분 중의 폴리락트산 및 시쓰 성분 중의 중합체 강인화 첨가제가 폴리락트산이 중합체 강인화 첨가제와 블렌딩된 단일 열가소성 조성물로부터 유래된 것인, 시쓰 성분에 의해 둘러싸인 코어 성분을 함유하는 다성분 섬유.
15. 제14항에 있어서, 중합체 강인화 첨가제가 시쓰 성분의 중합체 함량의 약 90 중량% 내지 100 중량%를 구성하는 것인 다성분 섬유.
16. 제14항에 있어서, 시쓰 성분이 섬유 직경의 약 0.5% 내지 약 25%를 구성하는 것인 다성분 섬유.
17. 제14항에 있어서, 코어 성분이 폴리에폭시드 개질제, 예컨대 에폭시-관능성 (메트)아크릴 단량체 성분을 추가로 포함하는 것인 다성분 섬유.
18. 제14항에 있어서, 약 50% 이상의 피크 연신율 및 약 0.75 내지 약 6 그램중(gram-force)/데니어의 강인성을 나타내는 다성분 섬유.
19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항의 다성분 섬유를 포함하는 부직 웹.
20. 액체 투과성인 층과 대체로 액체 불침투성인 층의 사이에 위치하는 흡수성 코어를 포함하고, 제19항의 부직 웹을 포함하는 흡수 용품.

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