KR20150144336A - 합성 마이크로섬유 결합제를 포함하는 종이 및 부직 제품 - Google Patents

Abstract

부직 웹 층을 포함하는 종이 또는 부직 제품이 제공되며, 이때 상기 부직 웹 층은 복수의 섬유 및 복수의 결합제 마이크로섬유를 포함하며, 상기 결합제 마이크로섬유는 수 비-분산성 합성 중합체를 포함하며, 상기 결합제 마이크로섬유는 25 밀리미터 미만의 길이 및 0.5 d/f 미만의 섬도(fineness)를 가지며, 상기 결합제 마이크로섬유는 상기 섬유의 융점보다 낮은 융점을 갖는다.

Description

합성 마이크로섬유 결합제를 포함하는 종이 및 부직 제품{PAPER AND NONWOVEN ARTICLES COMPRISING SYNTHETIC MICROFIBER BINDERS}

본 발명은, 합성 마이크로섬유 결합제를 포함하는 종이 및 부직 제품에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 합성 마이크로섬유 결합제를 포함하는 종이 및 부직 제품의 제조 방법에 관한 것이다.

습윤-적층 부직물에서, 생성 웹이 임의의 상당한 강도를 갖도록 하기 위해서는 상기 부직물을 구성하는 비교적 단섬유들을 함께 결합하는 것이 필요하다. 일반적으로, 액체 결합제 및/또는 결합제 섬유들이 이 목적을 위해 사용된다. 액체 결합제의 경우, 중합체 용액 또는 분산액(예를 들면 라텍스)를 상기 부직 웹에 적용하고 이어서 건조한다. 상당한 강도가 이 방법을 통해 달성될 수 있지만, 발생될 수 있는 문제가 있다. 이중 첫번째는, 액체 결합제가 그의 적용시 추가적인 가공 단계를 필요로 한다는 것이다. 구체적으로, 상기 결합제 용액/분산액은, 부직 시트에 결합제 중합체를 균일하게 분포시키는 방식으로 적용되어야 한다. 습윤-적층 부직물은 흔히, 그러한 액체 물질에 대해 넓은 범위의 습윤성을 가진 섬유를 포함하여(예를 들면, 셀룰로스 내지는 합성 섬유), 액체 결합제의 균일한 적용이 도전과제임을 입증할 수 있도록 한다. 또한, 일단 적용되면, 부직물 제조가 완결되게 하기 위해서는 액체 결합제가 건조되어야 한다. 이 공정이 필요로 하는 에너지 소비가 있을 뿐 아니라, 부직물 표면에 존재할 수 있는 비균일 결합제 수준은, 이 공정에 사용되는 고온 건조 캔(can)에 웹이 점착하는 것을 야기할 수 있다.

한편, 결합제 섬유는, 습윤-적층 퍼니쉬(furnish)에서 다른 섬유와 쉽게 결합될 수 있는 섬유 물질이지만, 이것은 부직물에 존재하는 다른 섬유의 연화점보다 낮은 온도에서 열-활성화되거나 연화될 수 있다는 점에서 전형적인 "구조적(structural)" 섬유와는 다소 상이한 섬유 물질이다. 현재의 결합제 섬유는, 시트에 존재하는 다른 섬유 물질에 비해 전형적으로 다소 클(약 10-20 μm) 수 있다는 사실로 인해 문제가 된다. 이 더 큰 크기는, 부직 매체의 기공 크기/공극률에 상당히 나쁜 변화를 야기할 수 있다. 또한, 이 비교적 큰 직경에서, 단일성분(monocomponent) 결합제 섬유(예를 들면, 폴리비닐알콜)는, 액체 결합제가 할 수 있는 방식으로 용융된 중합체를 흐르게 하고 부직 기공을 많이 충전할 수 있는 낮은 표면-대-부피 비를 갖는다.

이 문제에 대한 부분적인 해결책으로서, 코어-외피(coresheath) 결합제 섬유가 흔히 사용된다. 코어-외피 결합제 섬유에서, 외피 중합체는, 코어 중합체보다 더 낮은(전형적으로 20℃ 초과만큼) 융점을 갖는다. 그 결과는, 코어 융점보다 낮지만 외피 융점보다 높은 온도에서, 코어가 코어-외피 결합제 섬유를 주로 섬유성 상태로 유지시키면서, 외피가, 부직 웹에 존재하는 다른 섬유에 결합하여, 상기 폴리비닐알콜 섬유와 달리, 부직물의 기공이 덜 막힐 수 있도록 한다. 그러나, 코어-외피 결합제 섬유는 여전히, 부직 웹의 평균 기공 크기를 상당히 증가시킬 수 있는 큰 섬유이다.

종이 및 부직 산업에서, (1) (특히 높은 강도를 부여하는 이용 비율에서) 부직물의 기공 크기/공극률을 나쁘게 증가시키지 않도록 충분히 작고, (2) 부직 웹 중의 다른 섬유와 열 결합한 후에(즉, 용융 후에) 섬유 모폴로지를 유지할 수 있는, 결합제 섬유가 필요하다.

본 발명의 하나의 실시양태에서, 부직 웹 층을 포함하는 종이 또는 부직 제품이 제공되며, 여기서 상기 부직 웹 층은 복수의 섬유 및 복수의 결합제 마이크로섬유를 포함하며, 상기 결합제 마이크로섬유는 수 비-분산성 합성 중합체를 포함하며, 상기 결합제 마이크로섬유는 25 밀리미터 미만의 길이 및 0.5 d/f 미만의 섬도(fineness)를 가지며, 상기 결합제 마이크로섬유는 섬유의 융점보다 낮은 융점을 갖는다.

본 발명의 또하나의 실시양태에서, 종이 또는 부직 제품의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은

a) 복수의 섬유 및 복수의 결합제 마이크로섬유를 포함하는 섬유 퍼니쉬(fiber furnish)를 제공하는 단계로서, 상기 결합제 마이크로섬유는 수 비-분산성 합성 중합체를 포함하며, 상기 결합제 마이크로섬유는 25 밀리미터 미만의 길이 및 0.5 d/f 미만의 섬도를 가지며, 상기 결합제 마이크로섬유는 섬유의 융점보다 낮은 융점을 갖는, 단계;

b) 상기 섬유 퍼니쉬를 습윤-적층 부직 공정으로 보내어, 하나 이상의 습윤-적층 부직 웹 층을 생성하는 단계;

c) 상기 습윤-적층 부직 웹 층으로부터 물을 제거하는 단계; 및

d) 상기 단계 c) 후에 상기 습윤-적층 부직 웹 층을 열-결합시키는 단계로서, 이때 상기 열 결합은, 상기 섬유를 용융시키지 않으면서 상기 결합제 마이크로섬유의 표면이 적어도 부분적으로 용융됨으로써 결합제 마이크로섬유들이 상기 섬유에 결합되어 종이 또는 부직 제품을 생성하도록 하는 온도에서 수행되는 단계

를 포함한다.

본 발명의 실시양태는 하기 도면을 참고하여 본원에서 기술된다:
도 1a, 1b, 및 1c는, 3종의 상이하게 구성된 섬유들의 단면도로서, 특히 섬유의 크기 및 형태와 관련된 다양한 치수들이 어떻게 결정되는지를 구체적으로 도시한다.
도 2는, 리본섬유를 함유하는 부직 웹의 단면도로서, 특히 그 내부에 함유된 리본섬유의 배향을 도시한다.
도 3a 및 3b는, 실시예 14의 핸드시트(handsheet)의 주사 전자 현미경 사진이다.

본 발명에서는, 부직 웹 층을 포함하되, 이때 상기 부직 웹 층이 복수의 섬유 및 복수의 결합제 마이크로섬유를 포함하고, 상기 결합제 마이크로섬유가 수 비-분산성 합성 중합체를 포함하며, 상기 결합제 마이크로섬유가 25 밀리미터 미만의 길이 및 0.5 d/f 미만의 섬도를 가지며, 상기 결합제 마이크로섬유가 부직 웹 층 내의 다른 섬유의 융점보다 낮은 융점을 갖는, 종이 또는 부직 제품이 제공된다.

본 발명의 결합제 마이크로섬유는, 부직 웹 층을 함께 고정하기 위한 결합제로서 이용되며 기존 결합제 섬유보다 상당히 작다. 그 결과는, 본 발명의 결합제 마이크로섬유가 부직 웹 내에 훨씬 더 균일하게 분포되어 상당힌 강도 개선을 제공한다는 것이다. 또한, 열-결합성 결합제 마이크로섬유의 높은 표면-대-부피 특성은, 부직 웹의 기공 내로 상당한 중합체를 흐르게 하지 않고 용융시 매우 높은 접착 수준을 낳는다. 그 결과는, 매우 잘 결합된 부직 제품 및/또는 종이 조차도 (예를 들면, 매우 높은 수준의 결합제 마이크로섬유의 경우) 주로 개방된 섬유 구조를 유지한다는 것이다. 본 발명의 결합제 마이크로섬유의 훨씬 더 미세한 직경은 또한, 단일성분이든지 또는 단면이 코어-외피이든지간에, 현재 입수가능한 결합제 섬유를 사용할 때 관찰되는 것보다 훨씬 더 미세한 기공 사이즈가 부직 웹에 존재하게 한다.

본원에 사용된 "마이크로섬유"라는 용어는 5 μm 미만의 최소 횡방향 치수를 갖는 섬유를 의미한다. 본원에 사용된 "최소 횡방향 치수"는 외부 캘리퍼 법에 의해 섬유의 신장축에 대해 수직으로 측정된 섬유의 최소 치수를 나타낸다. 본원에 사용된 "외부 캘리퍼 법"은 섬유의 외부 치수 측정 방법으로서, 이때 측정된 치수는 동일평면상의 평행선 2개 사이의 거리이며, 이들 2개의 평행선 사이에 섬유가 위치하고, 이때 각각의 평행선들이 섬유의 일반적으로 대향하는(opposite) 측면 상의 섬유의 외면과 접촉한다. 도 1a, 1b 및 1c는 다양한 섬유 단면에서 이러한 치수들이 어떻게 측정될 수 있는지를 도시한다. 도 1a, 1b 및 1c에서, "TD_최소"는 최소 횡방향 치수이고 "TD_최대"는 최대 횡방향 치수이다.

상기 결합제 마이크로섬유에 의해 상기 부직 웹 층에 제공된 속성은, 종래 기술에 기재된 결합제 물질(액체 및 섬유 둘다)을 포함하는 부직물 대비 강도, 균일성 및 기공 크기/공극률 제어의 개선을 포함한다.

본 발명의 하나의 실시양태에서, 종이 또는 부직 제품의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은

a) 복수의 섬유 및 복수의 결합제 마이크로섬유를 포함하는 섬유 퍼니쉬(fiber furnish)를 제공하는 단계로서, 상기 결합제 마이크로섬유는 수 비-분산성 합성 중합체를 포함하며, 상기 결합제 마이크로섬유는 25 밀리미터 미만의 길이 및 0.5 d/f 미만의 섬도(fineness)를 가지며, 상기 결합제 마이크로섬유는 섬유의 융점보다 낮은 융점을 갖는, 단계;

b) 상기 섬유 퍼니쉬를 습윤-적층 부직 공정으로 보내어, 하나 이상의 습윤-적층 부직 웹 층을 생성하는 단계;

c) 상기 습윤-적층 부직 웹 층으로부터 물을 제거하는 단계; 및

d) 상기 단계 c) 후에 상기 습윤-적층 부직 웹 층을 열-결합시키는 단계로서, 이때 상기 열 결합은, 상기 섬유를 용융시키지 않으면서 상기 결합제 마이크로섬유의 표면이 적어도 부분적으로 용융됨으로써 결합제 마이크로섬유들이 상기 섬유에 결합되어 종이 또는 부직 제품을 생성하도록 하는 온도에서 수행되는 단계

를 포함한다.

본 발명의 또 하나의 실시양태에서, 종이 또는 부직 제품의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은

(a) 하나 이상의 수-분산성 설포폴리에스터, 및 상기 설포폴리에스터와 불혼화성인 하나 이상의 수 비-분산성 합성 중합체를 다성분 섬유로 방적하는 단계로서, 상기 다성분 섬유가 수 비-분산성 합성 중합체를 포함하는 복수 개의 도메인을 가져서, 상기 도메인들이 도메인들 사이에 낀 설포폴리에스터에 의해 실질적으로 서로 분리되어 있고, 다성분 섬유가 약 15 dpf(denier per filament) 미만의 방적상태의 데니어를 갖고; 상기 수-분산성 설포폴리에스터가 1 rad/초의 변형 속도에서 240℃에서 측정된 약 12,000 포이즈 미만의 용융 점도를 나타내고; 상기 설포폴리에스터가 이산 또는 다이올 잔기의 총 몰을 기준으로 하나 이상의 설포모노머의 잔기를 약 25몰% 미만으로 포함하는, 단계;

(b) 단계 (a)의 다성분 섬유를, 25mm 미만, 10mm 미만 또는 2mm 미만, 0.1mm 초과, 0.25mm 초과 또는 0.5mm 초과의 길이로 절단하여 절단된 다성분 섬유를 생성하는 단계;

(c) 상기 절단된 다성분 섬유를 물과 접촉시켜 설포폴리에스터를 제거하여, 수 비-분산성 합성 중합체를 포함하는 결합제 마이크로섬유의 습윤 랩(wet lap)을 형성하는 단계;

(d) 복수의 섬유 및 결합제 마이크로섬유를 습윤-적층 부직 공정에 적용하여 습윤-적층된 부직 웹을 생성하는 단계로서, 상기 수 비-분산성 합성 중합체는 0.5 d/f 미만의 섬도를 가지며, 상기 결합제 마이크로섬유는 섬유의 융점보다 낮은 융점을 갖는, 단계;

(e) 상기 습윤-적층 부직 웹 층으로부터 물을 제거하는 단계; 및

(f) 상기 단계 (e) 후에 상기 습윤-적층 부직 웹 층을 열-결합시키는 단계로서, 이때 상기 열 결합은, 상기 섬유를 용융시키지 않으면서 상기 결합제 마이크로섬유의 표면이 적어도 부분적으로 용융됨으로써 결합제 마이크로섬유들이 상기 섬유에 결합되어 종이 또는 부직 제품을 생성하도록 하는 온도에서 수행되는 단계

를 포함한다.

본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 부직 웹의 적어도 5, 10, 15, 20, 30, 40, 또는 50 중량% 및/또는 90, 75, 또는 60 중량% 이하는 결합제 마이크로섬유를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시양태에서, 단계 (b)에서, 단계 (a)의 다성분 섬유는 25, 20, 15, 12, 10, 5 또는 2 mm 미만, 0.1, 0.25, 또는 0.5 mm 초과의 길이로 절단된다.

상기 부직 웹에 당분야에 공지된 임의의 방법에 의해 액체 결합제가 적용될 수 있거나, 부직 웹 공정으로 추가의 결합제 섬유가 가해질 수 있다. 소정량의 액체 결합제가 적용된다면, 결합제 마이크로섬유에 대한 열 결합 단계 전에 또는 결합제 마이크로섬유에 대한 열 결합 단계와 동시에 (바람직하게는, 결합제 마이크로섬유의 열 결합에 필요한 것보다 낮은 온도에서) 건조될 것이다. 그러나, 결합제 마이크로섬유의 강한 결합 특성으로 인해, 일반적으로 추가적인 결합제는 필요하지 않다. 본 발명의 또 하나의 실시양태에서는, 부직 웹 층에 추가적이 결합제가 실질적으로 부재한다. "실질적인 부재"는 부직 웹 층 중의 1 중량% 미만의 액체 결합제, 섬유 결합제 또는 결합제 분산액으로서 정의된다.

부직 웹을 제조하고 임의적인 결합제를 첨가한 후에 및/또는 임의적인 코팅을 첨가한 후에, 부직 웹은, 상기 섬유를 용융시키지 않으면서 상기 결합제 마이크로섬유의 표면이 적어도 부분적으로 용융됨으로써 수 비-분산성 마이크로섬유들이 다른 섬유에 결합되어 종이 또는 부직 제품을 생성하도록 하는 온도에서 수행되는 열 결합 단계를 겪게 된다. 열 결합은 당분야에 공지된 임의의 공정에 의해 수행될 수 있다. 열 결합시, 섬유 표면은, 결합제 마이크로섬유 표면을 연화시킴으로써 서로 융합된다. 두 가지의 통상적인 열 결합 방법은 통기(through-air) 가열 및 칼렌더링이다. 본 발명의 한 실시양태에서, 통기 방법은 뜨거운 공기를 사용하여 결합제 마이크로섬유를 연화시킴으로써 부직 웹 내에서 및 웹의 표면 상에서 섬유들을 융합시킨다. 뜨거운 공기는 컨베이어화된(conveyorized) 오븐에서 부직 웹을 통해 송풍되거나 진공이 발달되는 다공성 드럼 위로 통과될 때 부직 웹을 통해 흡인된다. 칼렌더 열 결합에서는, 가열된 실린더들 사이에서 웹이 연신된다. 초고주파 에너지 형태의 초음파 또한 열 결합을 위해 사용될 수 있다.

상기 부직 웹은 코팅을 추가로 포함할 수 있다. 부직 웹 층이 건조 및 열 결합에 적용된 후 부직 웹 및/또는 종이에 코팅이 적용될 수 있다. 상기 코팅은 장식용 코팅, 인쇄 잉크, 배리어 코팅, 접착제 코팅, 및 가열 밀봉 코팅을 포함한다. 또 다른 예에서, 상기 코팅은 액체 배리어(barrier) 및/또는 미생물 배리어를 포함할 수 있다.

상기 부직 웹 층에 사용된 섬유는, 습윤-적층 부직 공정에 사용될 수 있는 당 분야에 공지된 임의의 것일 수 있다. 상기 섬유는 결합제 마이크로섬유와는 상이한 조성 및/또는 구조(예를 들어, 길이, 최소 횡방향 치수, 최대 횡방향 치수, 단면적 형태, 또는 이들의 조합)를 가질 수 있다. 상기 섬유는, 유리, 셀룰로스계 및 합성 중합체로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다. 본 발명의 또 하나의 실시양태에서, 상기 섬유는 셀룰로스계 섬유 펄프, 무기 섬유(예를 들어, 유리, 탄소, 붕소, 세라믹, 및 이들의 조합), 폴리에스터 섬유, 나일론 섬유, 폴리올레핀 섬유, 레이욘 섬유, 라이오셀 섬유, 아크릴계 섬유, 셀룰로스 에스터 섬유, 소비 후 재활용된 섬유, 및 이들의 조합으로 구성된 군 중에서 선택될 수 있다.

상기 부직 웹은 상기 부직 웹의 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상 또는 40 중량% 이상 및/또는 상기 부직 웹의 99 중량% 이하, 98 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 또는 50 중량% 이하의 양으로 섬유를 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 섬유는, 상기 부직 웹의 10 중량% 이상, 25 중량% 이상, 또는 40 중량% 이상 및/또는 상기 부직 웹의 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 또는 50 중량% 이하를 차지하는 셀룰로스계 섬유이다. 상기 셀룰로스계 섬유는 경질목재 펄프 섬유, 연질목재 펄프 섬유 및/또는 재생 셀룰로스 섬유를 포함할 수 있다.

하나의 실시양태에서, 상기 섬유 및 결합제 마이크로섬유의 조합은 부직 웹의 75중량% 이상, 85중량% 이상, 95중량% 이상, 또는 98중량% 이상을 구성한다.

상기 부직 웹은 추가로 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 결합제 마이크로섬유의 습윤 랩을 습윤-적층 또는 건조-적층 공정에 적용하기 전에, 습윤 랩에 첨가할 수 있다. 첨가제는 또한 임의적인 추가적인 결합제 또는 코팅 조성물의 성분으로서 상기 습윤-적층 부직 웹에 첨가될 수 있다. 첨가제는, 비제한적으로, 전분, 충전제, 광 및 열 안정화제, 대전방지제, 압출 보조제, 염료, 화폐 위조 방지 마커, 슬립(slip)제, 강인화제, 접착 촉진제, 산화 안정화제, UV 흡수제, 착색제, 안료, 불투명화제(광택 제거제), 광학적 증백제(brightener), 충전제, 핵 형성제, 가소화제, 점도 개질제, 표면 개질제, 항균제, 소포제, 윤활제, 열안정화제, 유화제, 붕해제, 저온 유동성 억제제(cold flow inhibitor), 분지화제, 오일, 왁스 및 촉매를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 상기 부직 웹은 광학적 증백제 및/또는 항균제를 포함한다. 상기 부직 웹은 0.05중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 또는 0.5중량% 이상 및/또는 10중량% 이하, 5중량% 이하, 또는 2중량% 이하의 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시양태에서, 부직 웹을 제조하는데 사용된 결합제 마이크로섬유는, 수 비-분산성 중합체가 "섬"을 차지하고 수-분산성 설포폴리에스터가 "바다"를 차지하는 해도(island-in-the-sea) 구조를 가진 다성분 섬유로부터 유도된 본질적으로 원형인 단면을 갖는다.

본 발명의 또 하나의 실시양태에서, 부직 웹을 제조하는데 사용된 결합제 마이크로섬유는, 교대되는 분절이 수 비-분산성 중합체 및 수분산성 설포폴리에스터를 포함하는 분절화된 파이 구조를 가진 다성분 섬유로부터 유도된 본질적으로 쐐기형 단면을 갖는다. 상기 쐐기형 단면의 상대적인 "편평도(flatness)"는, 분절화된 파이 구조 내의 분절의 개수 (예를 들면, 16개, 32개 또는 64개 분절) 및/또는 상기 다성분 섬유 내의 수 비-분산성 중합체 및 수분산성 설포폴리에스터의 비에 의해 제어될 수 있다.

본 발명의 또다른 실시양태에서, 부직 웹을 제조하는데 사용된 결합제 마이크로섬유는, 교대되는 분절이 수 비-분산성 중합체 및 수분산성 설포폴리에스터를 포함하는 스트라이프 구조를 가진 다성분 섬유로부터 유도된 리본 섬유이다. 이러한 리본 섬유는 적어도 2:1, 4:1, 6:1, 8:1 또는 10:1 및/또는 100 이하:1, 50 이하:1 또는 20 이하:1의 횡방향 형상비(transverse aspect ratio)를 가질 수 있다. 본원에 사용된 "횡방향 형상비"는 섬유의 최소 횡방향 치수에 대한 섬유의 최대 횡방향 치수의 비를 나타낸다. 본원에 사용된 "최대 횡방향 치수"는, 상술된 외부 캘리퍼 법에 의해, 섬유의 신장 축에 대해 수직으로 측정된 섬유의 최대 치수이다.

1.5:1 또는 그 이상의 횡방향 형상비를 갖는 섬유가 기본 부재(예를 들어, 시트 또는 루트 섬유)의 소섬유화(fibrillation)에 의해 제조될 수 있음이 당해 분야에 공지되어 있지만, 본 발명의 하나의 실시양태에 따라 제공된 리본섬유는, 마이크로섬유가 부가된 "퍼지(fuzzy)" 시트 또는 루트 섬유를 제조하기 위해 시트 또는 루트 섬유를 소섬유화함으로써 만들어지지는 않는다. 오히려, 본 발명의 하나의 실시양태에서, 부직 웹에 사용되는 리본 섬유의 50 중량% 미만, 20 중량% 미만 또는 5 중량% 미만은, 상기 리본섬유와 동일한 조성을 갖는 기본 부재에 결합된다. 하나의 실시양태에서, 상기 리본 섬유는 이를 그 구성성분으로 갖는 스트라이프 형태를 가진 다성분 섬유로부터 유도된다.

본 발명의 부직 웹이 결합제 마이크로섬유로서 숏컷(shot-cut) 마이크로섬유를 포함하는 경우, 부직 웹 내 리본 마이크로섬유 중 50중량% 이상, 75중량% 이상 또는 90중량% 이상의 주요 가로축이 부직 웹의 최근접 표면으로부터 30도 미만, 20도 미만, 15도 미만 또는 10도 미만의 각도로 배향될 수 있다. 본원에 사용된 "주요 가로축"은, 섬유의 신장 방향에 대해 수직이고 전술한 외부 캘리퍼 법에 의해 섬유의 최대 횡방향 치수가 측정되는 섬유들의 외면상의 2개 지점의 한가운데를 통해 연장되는 축을 의미한다. 부직 웹 내 리본섬유의 이러한 배향은, 습윤-적층 공정에서의 섬유들의 개선된 희석에 의해 및/또는 부직 웹 형성 후 부직 웹의 기계적 가압에 의해 용이해 질 수 있다. 도 2는 주요 가로축에 대한 리본섬유의 배향 각도를 어떻게 결정하는지에 대해 설명한다.

일반적으로, 다성분 섬유로부터 유도된 결합제 마이크로섬유로부터 부직 웹을 제조하는 제조 방법은, 웹의 건조-적층, 웹의 습윤-적층, 각각의 이들 공정의 조합, 또는 다른 부직 공정으로 나눌 수 있다.

일반적으로, 건조-적층된 부직 웹은, 건조 상태에서 섬유를 다루도록 고안된 스테이플 섬유 가공 기기로 제조된다. 이것은, 기계적 공정들, 예를 들어 카딩 경로, 공기역학 경로, 및 기타 공기-적층 경로를 포함한다. 또한, 이러한 범주에는, 토우 형태의 필라멘트로 제조된 부직 웹, 스테이플 섬유로 구성된 패브릭, 및 스티칭 필라멘트 또는 야드(즉, 스티치결합된 부직포)가 포함된다. 카딩은, 부직 웹으로의 추가 가공을 위한 웹을 제조하기 위한, 디스인탱글링(disentangling), 세척, 및 섬유의 상호혼합의 공정이다. 상기 공정은 주로 기계적 인탱글링 및 섬유-섬유 마찰에 의해 웹으로서 서로 고정되는 섬유를 정렬한다. 카드(예를 들어, 롤링된(rolled) 카드)는 하나 이상의 주된 실린더, 롤러, 또는 고정식 탑(stationary top), 하나 이상의 도퍼(doffer) 또는 이러한 주요 컴포넌트들의 다양한 조합으로 일반적으로 구성된다. 카딩 작업은, 일련의 상호작동 카드 롤러 상의 카드의 위치들 사이의 섬유의 조합 또는 작업이다. 카드의 유형은, 롤러, 모직, 면 및 랜덤 카드를 포함한다. 가네트도 이러한 섬유를 정렬하는데 사용될 수 있다.

건조-적층 공정 중 결합제 마이크로섬유는 또한 공기-적층에 의해 정렬될 수도 있다. 이러한 섬유들은, 공기 흐름(air current)에 의해 편평한 콘베이어 또는 드럼일 수 있는 수집기로 향한다.

습윤 적층 공정은 부직 웹을 생성하는 제지 기법의 사용을 수반한다. 이러한 부직 웹은 펄프 소섬유화(예를 들어, 해머 밀) 및 제지(예를 들어, 유체 상태의 짧은 섬유들을 다루도록 고안된 연속 스크린 상으로의 슬러리의 펌핑)와 관련된 기계류에 의해 제조된다.

습윤 적층 공정의 하나의 실시양태에서, 섬유 및 결합제 마이크로섬유는 물에 현탁되고, 형성 유닛으로 옮겨져 형성 스크린으로부터 물이 배수되고, 상기 섬유들이 스크린 와이어 상에 배치된다.

습윤 적층 공정의 또 다른 실시양태에서, 섬유 및 결합제 마이크로섬유는, 탈수 모듈(예를 들어, 흡입 박스, 호일, 및 큐라츄어(curature))에서 수압식 형성기의 초기에서 분 당 1,500 미터까지의 고속으로 회전하는 와이어 메쉬 또는 시브 상에서 탈수된다. 상기 시트는, 약 20 내지 30%의 고체 함량까지 탈수된다. 그다음, 상기 시트는 가압되고 건조될 수 있다.

습윤-적층 공정의 또 다른 실시양태에서, 하기 단계 (a) 내지 (d)를 포함하는 공정이 제공된다:

(a) 임의적으로, 결합제 마이크로섬유를 물로 세척하는 단계;

(b) 상기 결합제 마이크로섬유에 물을 첨가하여 마이크로섬유 슬러리를 형성하는 단계;

(c) 다른 섬유 및 임의적으로 첨가제를, 상기 마이크로섬유 슬러리에 첨가하여 섬유 퍼니쉬를 생성하는 단계;

(d) 상기 섬유 퍼니쉬를 습윤-적층 부직 공정으로 보내어 부직 웹을 제조하는 단계;

(e) 상기 습윤-적층 부직 웹 층으로부터 물을 제거하는 단계;

(f) 상기 단계 (e) 후에 상기 습윤-적층 부직 웹 층을 열-결합시키는 단계로서, 이때 상기 열 결합은, 상기 섬유를 용융시키지 않으면서 상기 결합제 마이크로섬유의 표면이 적어도 부분적으로 용융됨으로써 결합제 마이크로섬유들이 상기 섬유에 결합되어 종이 또는 부직 제품을 생성하도록 하는 온도에서 수행되는 단계, 및

(g) 임의적으로, 상기 열-결합된 종이 또는 부직 제품에 코팅을 적용하는 단계.

단계 (a)에서, 세척 횟수는, 습윤-적층 부직 웹 층에 대해 선택된 특정 용도에 좌우된다. 단계 (b)에서, 충분한 물을 상기 결합제 마이크로섬유에 첨가하여, 이들이 습윤-적층 부직 공정으로 보내질 수 있도록 한다.

단계 (d)에서의 습윤-적층 부직 공정은, 습윤-적층 부직 웹을 생성할 수 있는 것으로 당해 분야에 공지된 임의의 장치를 포함한다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 습윤-적층 부직 대역은 하나 이상의 스크린, 메쉬, 또는 체(sieve)를 포함하여, 결합제 마이크로섬유 슬러리로부터 물을 제거한다. 본 발명의 또 다른 실시양태에서, 습윤-적층 부직 웹은, 푸드리니어(Fourdrinier) 또는 경사(inclined) 와이어 공정을 사용하여 생성된다.

본 발명의 또 다른 실시양태에서, 마이크로섬유 슬러리는, 습윤-적층 부직 대역으로 보내지기 전에, 혼합된다.

상기 섬유 및 결합제 마이크로섬유의 혼합물은, 일방향 배향도 가능하지만, 종종 랜덤 방식으로 배치되고, 그 다음 전술한 방법들 중 하나를 사용하여 결합된다. 하나의 실시양태에서, 결합제 마이크로섬유는 상기 부직 웹 전반에 걸쳐서 실질적으로 균일하게 분포될 수 있다. 상기 부직 웹은 또한 수-분산성 섬유, 다성분 섬유, 마이크로데니어 섬유 또는 결합제 마이크로섬유의 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다.

상기 부직 웹은, 부직 웹의 흡수도 및 다른 첨가제를 위한 수송 비히클로서 작용하는 그의 능력을 개선시키기 위해 다양한 분말 및 입자들을 포함할 수도 있다. 분말 및 입자들의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 활석, 전분, 다양한 흡수성, 수-분산성 또는 수-팽윤성 중합체(예를 들어, 초흡수성 중합체, 설포폴리에스터, 및 폴리(비닐알콜)), 실리카, 활성탄, 안료 및 미세캡슐을 포함한다. 앞에서 설명한 바와 같이, 구체적인 적용례를 위해 요구되는 바와 같이, 첨가제들도 존재할 수 있지만 필수적인 것은 아니다. 첨가제의 예로는, 이로 한정하는 것은 아니지만, 충전제, 광 및 열 안정화제, 대전방지제, 압출 보조제, 염료, 위조 방지 마커, 슬립화제, 강인화제, 접착 촉진제, 산화 안정화제, UV 흡수제, 착색제, 안료, 불투명화제(광택 제거제), 형광 발광제, 충전제, 핵화제, 가소화제, 점도 개질제, 표면 개질제, 항균제, 소포제, 윤활제, 열안정화제, 유화제, 붕해제, 저온 유동성 억제제(cold flow inhibitor), 분지화제, 오일, 왁스 및 촉매를 포함한다.

당해 분야에 공지된 가성(caustic)-해체성 중합체(설포폴리에스터를 포함함)에 비해 본 발명의 수-분산성 설포폴리에스터에 내재하는 주요 장점은, 이온성 잔기(즉, 염)의 첨가에 의한 침전 및 응집화를 통해 수성 분산액으로부터 중합체를 제거 또는 회수하는 능력이 용이하다는 점이다. pH 조절, 비-용매의 첨가, 냉동, 막 여과 등도 사용될 수 있다. 회수된 수-분산성 설포폴리에스터는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 습윤-적층 부직물을 위한 결합제를 포함하는 적용례에서 용도를 발견할 수 있다.

당해 분야에 공지된 가성-해체성 중합체(설포폴리에스터를 포함함)에 비해 본 발명의 수-분산성 설포폴리에스터에 내재하는 추가의 장점은, 수-분산성 설포폴리에스터의 제거 중에 폴리에스터 또는 폴리아미드와 같은 가수분해-민감성 수 비-분산성 중합체의 화학적 열화가 본질적으로 없는 반면 그러한 가수분해-민감성 수 비-분산성 중합체가 뜨거운 가성 물질 하에 있게 될 때 측정가능하고 의미있는 수준의 수 비-분산성 섬유 분해가 일어날 수 있다는 점이다. 결과적인 분해는, 생성 마이크로섬유의 강도 손실 또는 균일성 손실로서 나타날 수 있다.

본 발명의 결합제 마이크로섬유는, 둘 이상의 성분을 포함하는 마이크로섬유-생성 다성분 섬유로부터 제조되며, 상기 성분들 중 하나 이상은 수-분산성 설포폴리에스터이고 상기 성분들 중 하나 이상은 수 비-분산성 합성 중합체이다. 추가로 하기에서 상세하게 언급하는 바와 같이, 상기 수-분산성 성분은 설포폴리에스터 섬유를 포함할 수 있고, 수 비-분산성 성분은 수 비-분산성 합성 중합체를 포함할 수 있다.

본원에 사용된 "다성분 섬유"라는 용어는, 별도의 압출기에서 적어도 2종 이상의 섬유-형성 중합체를 용융하고, 생성된 다중 중합체 유동을, 복수 개의 분배 유로(flow path)를 갖는 하나의 방적돌기(spinneret)를 향하게 하고, 상기 유로들을 함께 방적하여 하나의 섬유를 형성함으로써 제조된 섬유를 의미하고자 한 것이다. 다성분 섬유는 또한 종종 공액 또는 2성분 섬유로서 지칭된다. 중합체는 다성분 섬유의 단면을 가로질러 개별적인 분절 또는 배열로 배열되고 다성분 섬유의 길이를 따라 연속적으로 연장된다. 이러한 다성분 섬유의 배열은, 예를 들어 외피-코어, 좌우분할방식(side by side), 분절화된 파이, 스트라이프형, 또는 해도형(islands-in-the-sea)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다성분 섬유는, 상기 설포폴리에스터 및 하나 이상의 수 비-분산성 합성 중합체를, 성형되거나 가공된 횡방향 구조, 예를 들어 "해도(islands-in-the-sea)", 스트라이프 또는 분절화된 파이 배열을 갖는 방적돌기를 통해 개별적으로 압출함으로써 제조될 수 있다.

다성분 섬유, 이의 제조 방법 및 마이크로섬유를 제조하기 위한 이의 용도와 관련된 추가 내용은, 그 개시내용이 본원에서 참고로 인용된, 미국 특허 6,989,193, 7,902,094; 7,892,993; 7,687,143; 및 미국 특허출원 공개 2008/0311815, 2011 /0139386; 13/433,812; 13/433,854; 13/671,682; 및 미국 특허출원 13/687,466; 13/687,472; 13/687,478; 13/687,493; 및 13/687,505에 기술되어 있다.

다성분 섬유의 성형된 단면을 기술하기 위해서 사용될 때, "분절" 및/또는 "도메인"이라는 용어는, 수 비-분산성 합성 중합체를 포함하는 단면 내부의 영역을 지칭한다. 이러한 도메인 또는 분절은, 상기 분절 또는 도메인들 사이에 낀 수-분산성 설포폴리에스터에 의해 실질적으로 서로 분리되어 있다. 본원에 사용되는 경우 "실질적으로 분리된"이라는 용어는, 분절 또는 도메인이 서로 구별되어, 분절 또는 도메인이 수 분산성 설포폴리에스터의 제거시 개별적인 섬유를 형성하는 것을 가능하게 함을 의미하고자 한다. 분절 또는 도메인은 다성분 섬유 단면 내에서 유사한 형태 및 크기일 수 있거나 형태 및/또는 크기 측면에서 변할 수 있다. 게다가, 상기 분절 또는 도메인은 다성분 섬유의 길이에 따라 "실질적으로 연속적"일 수 있다. "실질적으로 연속적"이란, 분절 또는 도메인이 다성분 섬유의 적어도 10cm 길이를 따라 연속적임을 의미한다. 상기 다성분 섬유의 이러한 분절 또는 도메인은, 수-분산성 설포폴리에스터가 제거되는 경우, 수 비-분산성 마이크로섬유를 생성한다.

수-분산성 성분 및 설포폴리에스터와 관련하여 사용되는 경우, "수-분산성"이라는 용어는, "수-소멸성", "수-해체성", "수-가용성", "수-배제성(water-dispellable)", "수용성", "수-제거성", "하이드로가용성", 및 "하이드로분산성"과 동의어이며, 설포폴리에스터 성분이 다성분 섬유로부터 충분히 제거되고 물의 작용에 의해 분산 및/또는 용해되어, 그 내부에 함유된 수 비-분산성 섬유의 방출(release) 및 분리를 가능하게 함을 의미하고자 한다. "분산된", "분산성", "소멸성" 또는 "소멸가능한"이란, 충분량의 탈이온수(예를 들어, 100:1의 물: 섬유(중량기준))를 사용하여 약 60℃의 온도에서 5일 이하의 시간 동안 설포폴리에스터 섬유의 희석된 현탁액 또는 슬러리를 형성하는 경우, 설포폴리에스터 성분이 다성분 섬유로부터 용해, 해체 또는 분리되어, 수 비-분산성 분절로부터의 복수 개의 마이크로섬유를 남김을 의미한다.

본 발명의 문맥에서, 이러한 모든 용어들은, 본원에서 기술한 설포폴리에스터에 대한, 물 또는 물과 수-혼화성 보조용매의 혼합물의 활동을 지칭한다. 이러한 수-혼화성 보조용매의 예는, 알콜, 케톤, 글리콜 에터, 에스터 등을 포함한다. 이러한 용어는, 설포폴리에스터가 용해되어 진정한 용액을 형성하는 것 뿐만 아니라 설포폴리에스터가 수성 매체 내에 분산되어 있는 것들도 포함하고자 한다. 종종, 설포폴리에스터 조성물의 통계학적 특성으로 인하여, 단일 설포폴리에스터 샘플이 수성 매질에 놓인 경우, 가용성 분획 및 분산된 분획을 갖는 것이 가능하다.

본원에 사용되는 "폴리에스터"라는 용어는, "호모폴리에스터" 및 "코폴리에스터" 둘다를 포괄하고, 2작용성 하이드록실 화합물과 2작용성 카복실산의 중축합에 의해 제조된 합성 중합체를 의미한다. 전형적으로, 2작용성 카복실산은 다이카복실산이고, 2작용성 하이드록실 화합물은, 예를 들어 글리콜 및 다이올과 같은 2가 알콜이다. 다르게는, 상기 2작용성 카복실산은 하이드록시 카복실산, 예를 들어 p-하이드록시벤조산일 수 있고 2작용성 하이드록실 화합물은 2개의 하이드록시 치환체를 보유하는 방향족 핵, 예를 들어 하이드로퀴논일 수 있다. 본원에 사용되는 경우, "설포폴리에스터"란 설포모노머를 포함하는 임의의 폴리에스터를 의미한다. 본원에 사용되는 경우, "잔기"란, 상응하는 단량체를 포함하는 중축합 반응을 통해 중합체에 도입된 임의의 유기 구조를 의미한다. 따라서, 다이카복실산 잔기는, 다이카복실산 단량체 또는 그의 관련 산 할라이드, 에스터, 염, 무수물 또는 그의 혼합물로부터 유도될 수 있다. 따라서, 상기 다이카복실산은, 고 분자량의 폴리에스터를 제조하기 위해서 다이올과 함께 중축합 공정에 유용한, 다이카복실산 및 다이카복실산의 임의의 유도체, 예를 들어 그의 관련 산 할라이드, 에스터, 하프-에스터, 염, 하프-염, 무수물, 혼합된 무수물, 또는 이들의 혼합물을 포함하고자 한다.

수-분산성 설포폴리에스터는 일반적으로 다이카복실산 단량체 잔기, 설포모노머 잔기, 다이올 단량체 잔기, 및 반복 단위를 포함한다. 설포모노머는 다이카복실산, 다이올 또는 하이드록시카복실산일 수 있다. 본원에 사용된 "단량체 잔기"라는 용어는, 다이카복실산, 다이올 또는 하이드록시카복실산의 잔기를 의미한다. 본원에 사용되는 경우 "반복 단위"라는 용어는, 카보닐옥시 기를 통해 결합된 2개의 단량체 잔기를 갖는 유기 구조를 의미한다. 본 발명의 설포폴리에스터는, 산 잔기(100몰%) 및 다이올 잔기(100몰%)의 실질적으로 동등한 몰 함량을 함유하고, 이들은 실질적으로 동일한 함량으로 반응하여, 반복 단위의 총 몰이 100몰%가 된다. 따라서, 본 개시내용에서 제공된 몰%는 산 잔기의 총 몰, 다이올 잔기의 총 몰, 또는 반복 단위의 총 몰을 기준으로 할 수 있다. 총 반복 단위를 기준으로 할 때, 예를 들어, 다이카복실산, 다이올, 또는 하이드록시카복실산일 수 있는 설포모노머 30몰%를 함유하는 설포폴리에스터란, 설포폴리에스터가 총 100몰%의 반복 단위 중 30몰%의 설포모노머를 함유함을 의미한다. 따라서, 반복 단위의 매 100몰 마다 설포모노머 잔기가 30몰이 존재한다. 유사하게, 총 산 잔기를 기준으로 30몰%의 설폰화 다이카복실산을 함유하는 설포폴리에스터는, 설포폴리에스터가 100몰%의 산 잔기 중 30몰%의 설폰화 다이카복실산을 함유함을 의미한다. 따라서, 이러한 후자의 경우, 상기 잔기의 매 100몰 당 설폰화 다이카복실산 잔기 30몰%가 존재한다.

추가로, 본 발명은 또한 다성분 섬유의 제조 방법 및 이로부터 유도된 결합제 마이크로섬유를 제공하되, 상기 방법은 (a) 다성분 섬유를 제조하는 단계, 및 (b) 상기 다성분 섬유로부터 결합제 마이크로섬유를 생성하는 단계를 포함한다.

상기 방법은 (a) 36℃ 이상, 40℃ 이상, 또는 57℃ 이상의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 수-분산성 설포폴리에스터 및 상기 설포폴리에스터와 불혼화성인 하나 이상의 수 비-분산성 합성 중합체를, 다성분 섬유로 방적하는 단계에 의해 개시된다. 상기 다성분 섬유는, 분절들 또는 도메인들 사이에 낀 설포폴리에스터에 의해 서로 실질적으로 분리되어 있는 수 비-분산성 합성 중합체를 포함하는 복수 개의 분절 또는 도메인을 가질 수 있다. 상기 설포폴리에스터는:

(i) 총 산 잔기를 기준으로 약 50 내지 약 96몰%의, 하나 이상의 아이소프탈산 및/또는 테레프탈산의 잔기;

(ii) 총 산 잔기를 기준으로 약 4 내지 약 30몰%의 소디오설포아이소프탈산의 잔기;

(iii) 총 다이올 잔기를 기준으로, 25몰% 이상이, 구조 H-(OCH₂-CH₂)_n-OH(여기서, n은 2 내지 약 500의 범위의 정수이다)를 갖는 폴리(에틸렌 글리콜)인, 하나 이상의 다이올 잔기;

(iv) 총 반복 단위를 기준으로 0 내지 약 20몰%의, 하이드록실, 카복실 또는 이들의 조합인, 3개 이상의 작용기를 갖는 분지화 단량체의 잔기

를 포함한다.

이상적으로, 상기 설포폴리에스터의 용융 점도는, 1 rad/초의 변형 속도로 240℃에서 측정시 12,000 포이즈 미만, 8,000 포이즈 미만, 또는 6,000 포이즈 미만의 용융 점도를 갖는다.

결합제 마이크로섬유는, (b) 상기 다성분 섬유를 물과 접촉하여 설포폴리에스터를 제거하여, 이로써 수 비-분산성 합성 중합체를 포함하는 결합제 마이크로섬유를 형성함으로써, 생성된다. 본 발명의 수 비-분산성 결합제 마이크로섬유는 0.001 dpf 이상, 0.005 dpf 이상 또는 0.01 dpf 이상 및/또는 0.1 dpf 이하 또는 0.5 dpf 이하의 평균 섬도(fineness)를 가질 수 있다. 전형적으로, 상기 다성분 섬유는 약 10초 내지 약 600초의 시간 동안, 약 25℃ 내지 약 100℃, 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 80℃의 온도에서 물과 접촉하여, 설포폴리에스터가 소멸되거나 용해된다.

본 발명의 다성분 섬유 중 설포폴리에스터 대 수 비-분산성 합성 중합체 성분의 중량비는, 일반적으로 약 98:2 내지 약 2:98의 범위, 또는 다른 예에서는, 약 25:75 내지 약 75:25의 범위이다. 전형적으로, 설포폴리에스터는, 다성분 섬유의 총 중량을 기준으로 50중량% 이하로 포함된다.

다성분 섬유의 성형된 단면은, 예를 들어 외피-코어, 해도, 분절화된 파이, 중공의 분절화된 파이, 중심-이탈된 분절화된 파이, 또는 스트라이프 형태일 수 있다.

예를 들어, 상기 스트라이프 구조는 수-분산성 분절 및 수 비-분산성 분절을 교대로 가질 수 있고 4개 이상, 8개 이상, 또는 12개 이상 및/또는 50개 미만, 35개 미만, 또는 20개 미만의 스트라이프를 가질 수 있고, 반면 분절화된 파이 구조는 수-분산성 분절 및 수 비-분산성 분절을 교대로 가질 수 있고 16개 이상, 32개 이상, 또는 64개 이상의 총 분절을 가질 수 있고, 해도 단면은 400개 이상, 250개 이상, 또는 100개 이상의 섬을 가질 수 있다.

본 발명의 다성분 섬유는 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 5,916,678 호에서, 다성분 섬유는, 설포폴리에스터, 및 설포폴리에스터와 비혼화성인 하나 이상의 수 비-분산성 마이크로섬유 합성 중합체를, 성형되거나 가공된 횡단 기하구조 예컨대 해도, 외피-코어, 좌우분할방식, 스트라이프 또는 분절화된 파이 형태를 갖는 방적돌기를 통해 독립적으로 압출함으로써 제조될 수 있다. 설포폴리에스터는, 다성분 섬유의 성형된 단면에 따라, 계면 층, 파이 분절 또는 다성분 섬유의 "바다" 성분을 용해시키고 수 비-분산성 합성 중합체의 결합제 마이크로섬유를 잔류시킴으로써 추후에 제거될 수 있다. 상기 수 비-분산성 합성 중합체의 결합제 마이크로섬유는 상기 다성분 섬유보다 훨씬 더 작은 섬유 크기를 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시양태에서, 결합제 마이크로섬유를 제조하기 위한 또 다른 방법이 제공된다. 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:

(a) 다성분 섬유를, 25mm 미만의 길이를 갖는 다성분 섬유로 절단하여, 절단된 다성분 섬유를 생성하는 단계;

(b) 상기 절단된 다성분 섬유를 0.1분 이상, 0.5분 이상, 또는 1분 이상, 및/또는 30분 이하, 20분 이하, 또는 10분 이하 동안 세척수와 접촉시켜, 섬유 믹스 슬러리를 제조하되, 여기서 상기 세척수의 pH가 10 미만, 8 미만, 7.5 미만, 또는 7 미만일 수 있고 상기 세척수에는 실질적으로 첨가된 가성물질(caustic)이 없을 수 있는, 단계;

(c) 상기 섬유 믹스 슬러리를 가열하여 가열된 섬유 믹스 슬러리를 제조하는 단계;

(d) 임의적으로, 상기 섬유 믹스 슬러리를 전단 대역(shearing zone)에서 혼합하는 단계;

(e) 상기 다성분 섬유로부터 상기 설포폴리에스터의 적어도 일부를 제거하여, 설포폴리에스터 분산액 및 결합제 마이크로섬유를 포함하는 슬러리 혼합물을 제조하는 단계;

(f) 상기 슬러리 혼합물로부터 상기 설포폴리에스터 분산액의 적어도 일부를 제거하여, 결합제 마이크로섬유를 포함하는 습윤 랩(wet lap)을 제공하되, 여기서 상기 습윤 랩이 5중량% 이상, 10중량% 이상, 15중량% 이상, 또는 20중량% 이상, 및/또는 70중량% 이하, 55중량% 이하, 또는 40중량% 이하의 수 비-분산성 마이크로섬유 및 30중량% 이상, 45중량% 이상, 또는 60중량% 이상 및/또는 90중량% 이하, 85중량% 이하, 또는 80중량% 이하의 설포폴리에스터 분산액으로 구성되는, 단계;

(g) 상기 결합제 마이크로섬유 및 복수의 다른 섬유의 습윤 랩과 희석액을 배합하여, 0.001중량% 이상, 0.005중량% 이상, 또는 0.01중량% 이상, 및/또는 1 중량% 이하, 0.5중량% 이하, 또는 0.1중량% 이하의 양의 희석된 습윤-적층 슬러리 또는 "섬유 퍼니쉬"를 생성하되, 이때 상기 결합제 마이크로섬유는 0.5 d/f 미만의 섬도를 가지며, 상기 결합제 마이크로섬유는 섬유의 융점보다 낮은 융점을 갖는, 단계;

(h) 상기 섬유 퍼니쉬를 습윤-적층 부직 공정으로 보내어, 하나 이상의 습윤-적층 부직 웹을 생성하는 단계;

(i) 상기 습윤-적층 부직 웹으로부터 물을 제거하는 단계; 및

(j) 상기 단계 (i) 후에 상기 습윤-적층 부직 층을 열-결합시키는 단계로서, 이때 상기 열 결합은, 상기 섬유를 용융시키지 않으면서 상기 결합제 마이크로섬유의 표면이 적어도 부분적으로 용융됨으로써 결합제 마이크로섬유들이 상기 섬유에 결합되어 종이 또는 부직 제품을 생성하도록 하는 온도에서 수행되는, 단계,

(k) 임의적으로, 상기 부직 제품의 종이에 코팅을 적용하는 단계.

본 발명의 또 다른 실시양태에서, 상기 습윤 랩은, 5중량% 이상, 10중량% 이상, 15중량% 이상, 또는 20중량% 이상 및/또는 50중량% 이하, 45중량% 이하, 또는 40중량% 이하의 결합제 마이크로섬유, 및 50중량% 이상, 55중량% 이상, 또는 60중량% 이상 및/또는 90중량% 이하, 85중량% 이하, 또는 80중량% 이하의 설포폴리에스터 분산액으로 구성된다.

다성분 섬유는 부직 웹을 제조하기 위해서 사용될 수 있는 임의의 길이로 절단될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 다성분 섬유는 0.1mm 이상, 0.25mm 이상, 또는 0.5 mm 이상 및/또는 25mm 이하, 12mm 이하, 10mm 이하, 5mm 이하, 또는 2 mm 이하의 범위의 길이로 절단된다. 하나의 실시양태에서, 상기 절단은, 개별적인 섬유 중 75% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 또는 98% 이상이, 모든 섬유의 평균 길이의 90% 이내, 95% 이내, 또는 98% 이내의 개별적인 길이를 갖도록, 일정한 섬유 길이를 보장한다.

섬유 퍼니쉬에 사용된 섬유는 앞에 전술되어 있다.

절단된 다성분 섬유는 세척수와 혼합되어 섬유 믹스 슬러리를 제조한다. 바람직하게, 수-분산성 설포폴리에스터의 제거를 용이하게 하도록, 사용된 물은 연수 또는 탈이온수일 수 있다. 세척수의 pH는 10 미만, 8 미만, 7.5 미만, 또는 7 미만이고, 세척수에는 첨가된 가성물질이 실질적으로 없을 수 있다. 세척수는, 단계 (b)의 접촉 단계 동안 60℃ 이상, 65℃ 이상, 또는 70℃ 이상 및/또는 100℃ 이하, 95℃ 이하, 또는 90℃ 이하의 온도로 유지될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 단계 (b)의 세척수 접촉 단계는, 다성분 섬유 중 실질적으로 모든 수-분산성 설포폴리에스터 분절을 분산하여, 분리된 수 비-분산성 마이크로섬유가, 그 위에 배치된 잔류 수-분산성 설포폴리에스터를 5중량% 미만, 2중량% 미만 또는 1중량% 미만으로 갖도록 한다.

임의적으로, 섬유 믹스 슬러리는 전단 대역에서 혼합될 수 있다. 혼합의 정도는, 다성분 섬유로부터 수-분산성 설포폴리에스터의 부분을 분산 및 제거하기에 충분한 정도이다. 혼합하는 동안, 설포폴리에스터의 90중량% 이상, 95중량% 이상, 또는 98중량% 이상은 수 비-분산성 마이크로섬유로부터 제거될 수 있다. 상기 전단 대역은, 다성분 섬유로부터 수-분산성 설포폴리에스터의 부분을 분산 및 제거하여 수 비-분산성 마이크로섬유를 분리시키기 위해 필요한 유체 난류를 제공할 수 있는 임의의 유형의 장치를 포함할 수 있다. 이러한 장치의 예는, 이로 한정하는 것은 아니지만, 펄퍼(pulper) 및 리파이너(refiner)를 포함한다.

다성분 섬유를 물과 접촉시킨 후, 상기 수-분산성 설포폴리에스터는 수 비-분산성 합성 중합체 도메인 또는 분절과 분리되어, 설포폴리에스터 분산액 및 결합제 마이크로섬유를 포함하는 슬러리 혼합물을 제조한다. 상기 설포폴리에스터 분산액은 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 결합제 마이크로섬유로부터 분리되어 습윤 랩을 제조할 수 있고, 상기 설포폴리에스터 분산액 및 결합제 마이크로섬유는 함께 상기 습윤 랩의 95중량% 이상, 98중량% 이상, 또는 99중량% 이상을 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 슬러리 혼합물은 분리 장치, 예를 들어 스크린 및 필터를 통과할 수 있다. 임의적으로, 상기 결합제 마이크로섬유는 1회 또는 수회 세척되어 수-분산성 설포폴리에스터의 대부분을 제거할 수 있다.

습윤 랩은 30중량% 이상, 45중량% 이상, 50중량% 이상, 55중량% 이상, 또는 60중량% 이상 및/또는 90중량% 이하, 86중량% 이하, 85중량% 이하, 또는 80중량% 이하의 물을 포함할 수 있다. 설포폴리에스터 분산액의 일부를 제거한 후, 상기 습윤 랩는 0.001중량% 이상, 0.01중량% 이상, 또는 0.1중량% 이상, 및/또는 10중량% 이하, 5중량% 이하, 2중량% 이하, 또는 1중량% 이하의 수-분산성 설포폴리에스터를 포함할 수 있다. 또한, 상기 습윤 랩은 오일, 왁스 및/또는 지방산을 포함하는 섬유 마무리 조성물을 추가로 포함할 수 있다. 섬유 마무리 조성물에 사용되는 지방산 및/또는 오일은 자연에서 유도된 것일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 섬유 마무리 조성물은 광유, 스테아레이트 에스터, 소르비탄 에스터 및/또는 우족유를 포함한다. 상기 섬유 마무리 조성물은, 습윤 랩의 10ppmw 이상, 50ppmw 이상, 또는 100ppmw 이상 및/또는 5,000ppmw 이하, 1000ppmw 이하, 또는 500ppmw 이하를 구성할 수 있다.

수-분산성 설포폴리에스터의 제거는, 슬러리 혼합물의 물리적 관찰에 의해 결정될 수 있다. 수 비-분산성 마이크로섬유를 헹구기 위해 사용되는 물은, 수-분산성 설포폴리에스터가 대부분 제거되었다면, 투명하다. 수-분산성 설포폴리에스터가 감지가능한 양으로 여전히 존재한다면, 수 비-분산성 마이크로섬유를 세척하는데 사용된 물은 색상이 우윳빛일 수 있다. 추가로, 수-분산성 설포폴리에스터가 결합제 마이크로섬유에 잔류하면, 상기 마이크로섬유는 촉감이 다소 점착성일 수 있다.

단계 (g)의 희석된 습윤-적층 슬러리 또는 섬유 퍼니쉬는, 90중량% 이상, 95중량% 이상, 98중량% 이상, 99중량% 이상, 또는 99.9중량% 이상의 양으로 희석액을 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시양태에서, 다성분 섬유로부터의 수-분산성 설포폴리에스터의 제거를 용이하게 하기 위해서 하나 이상의 연수제(water softening agent)가 사용될 수 있다. 당분야의 공지된 임의의 연수제가 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 경수연화제는 킬레이트화제 또는 칼슘 이온 봉쇄제이다. 적용가능한 킬레이트화제 또는 칼슘 이온 봉쇄제는, 분자 당 복수 개의 카복실산을 함유하는 화합물이되, 상기 킬레이트화제의 분자 구조물내 카복실기는 2 내지 6개의 원자에 의해 분리된다. 테트라소듐 에틸렌 다이아민 테트라아세트산(EDTA)은, 인접한 카복실산 기들 사이의 3개의 원자들로 분리되어 있는, 분자 구조 당 4개의 카복실산 잔기를 함유하는, 가장 일반적인 킬레이트화제의 예이다. 말레산 또는 숙신산의 나트륨 염은, 가장 기본적인 킬레이트화제 화합물의 예이다. 적용가능한 킬레이트화제의 추가 예는, 분자 구조 당 복수 개의 카복실산 기를 갖되, 상기 카복실산 기가 요구되는 거리(2 내지 6개의 원자 단위)만큼 이격되어 있어서, 2가 또는 다가 양이온(예를 들어, 칼슘)과의 바람직한 입체 상호작용을 유발하여, 킬레이트화제가 이가 또는 다가 양이온에 우선적으로 결합되는, 화합물을 포함한다. 이러한 화합물은, 예를 들어, 다이에틸렌트라이아민펜타아세트산; 다이에틸렌트라이아민-N,N,N',N',N"-펜타아세트산; 펜텐산; N,N-비스(2-(비스-(카복시메틸)아미노)에틸)-글리신; 다이에틸렌트라이아민 펜타아세트산; [[(카복시메틸)이미노]비스(에틸렌니트릴로)]-테트라-아세트산; 에데트산; 에틸렌다이니트릴로테트라아세트산; EDTA, 유리 염기; EDTA, 유리 산; 에틸렌다이아민-N,N,N',N'-테트라아세트산; 햄펜; 베르센; N,N'-1,2-에탄 다이일비스-(N-(카복시메틸)글리신); 에틸렌다이아민 테트라-아세트산; N,N-비스(카복시메틸)글리신; 트라이글리콜아믹산; 트릴론 A; α,α',α"-5 트라이메틸아민트라이카복실산; 트라이(카복시메틸)아민; 아미노트라이아세트산; 햄프셔 NTA산; 니트릴로-2,2',2"-트라이아세트산; 티트리플렉스 i; 니트릴로트라이아세트산; 및 이들의 혼합물을 포함한다.

수-분산성 설포폴리에스터는 당해 분야에 공지된 임의의 방법에 의해 설포폴리에스터 분산액으로부터 회수될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 방법에 의해 생성된 결합제 마이크로섬유는 하나 이상의 수 비-분산성 합성 중합체를 포함한다. 결합제 마이크로섬유가 유도되는 다성분 섬유의 단면 형태에 따라, 상기 결합제 마이크로섬유는 하기 중 하나 이상에 의해 기술될 것이다: 15 μm 미만, 10 μm 미만, 5 μm 미만 또는 2 μm 미만의 등가 직경; 5 μm 미만, 4 μm 미만 또는 3 μm 미만의 최소 횡방향 치수; 2이상:1, 4이상:1, 6이상:1, 8이상:1, 또는 10이상:1 및/또는 100이하:1, 50이하:1 또는 20이하:1의 횡방향 형상비; 0.1 μm 이상, 0.5 μm 이상 또는 0.75 μm 이상 및/또는 10 μm 이하, 5 μm 이하 또는 2 μm 이하의 두께; 0.001 dpf 이상, 0.005 dpf 이상 또는 0.01 dpf 이상 및/또는 0.1 dpf 이하 또는 0.5 dpf 이하의 평균 섬도; 및/또는 0.1 mm 이상, 0.25 mm 이상 또는 0.5 mm 이상 및/또는 25 mm 이하, 12 mm 이하, 10 mm 이하, 6.5 mm 이하, 5 mm 이하, 3.5 mm 이하 또는 2.0 mm 이하의 길이. 여기에 제공된 모든 섬유 치수들(예컨대, 등가 직경, 길이, 최소 횡방향 치수, 최대 횡방향 치수, 횡방향 형상비 및 두께)은 특정 그룹 내 섬유들의 평균 치수이다.

위에서 간단히 논의한 바와 같이, 본 발명의 마이크로섬유는 소섬유화에 의해 형성되지 않는다는 점에서 유리할 수 있다. 소섬유화된 마이크로섬유는 기본 부재(즉, 루트 섬유 및/또는 시트)와 직접 결합되고 상기 기본 부재와 같은 조성을 갖는다. 대조적으로, 본 발명의 수 비-분산성 마이크로섬유의 75 중량% 이상, 85 중량% 이상 또는 95 중량% 이상은 부착되지 않고, 독립적이고/이거나 구별되고, 기본 부재에 직접 부착되지 않는다. 하나의 실시양태에서, 상기 마이크로섬유의 50 중량% 미만, 20 중량% 미만 또는 5 중량% 미만은 상기 마이크로섬유와 같은 조성을 갖는 기본 부재에 직접 결합된다.

본원에서 기술된 설포폴리에스터는, 100mL의 용매 내 약 0.5g의 설포폴리에스터의 농도에서 25℃에서 페놀/테트라클로로에탄 용매의 60/40 중량부 용액에서 측정시, 약 0.1dL/g 이상, 0.2dL/g 이상, 또는 0.3 dL/g 이상, 바람직하게는 약 0.2 내지 0.3 dL/g, 가장 바람직하게는 약 0.3 dL/g 이상의 "I.V."로 약칭하는 고유 점도를 가질 수 있다.

결합제 마이크로섬유가 생성되는 다성분 섬유를 형성하는데 사용되는 설포폴리에스터는 하나 이상의 다이카복실산 잔기를 포함할 수 있다. 설포모노머의 유형 및 농도에 따라, 상기 다이카복실산 잔기는 60몰% 이상, 65% 이상 또는 70몰% 및 95% 이하 또는 100몰% 이하의 산 잔기를 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 다이카복실산의 예는, 지방산 다이카복실산, 지환족 다이카복실산, 방향족 다이카복실산 또는 이들 산들 중 2종 이상의 혼합물을 포함한다. 따라서, 적절한 다이카복실산은, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 아젤라산, 세박산, 푸마르산, 말레산, 이타콘산, 1,3-사이클로헥산다이카복실산, 1,4-사이클로헥산다이카복실산, 다이글리콜산, 2,5-노보난다이카복실산, 프탈산, 테레프탈산, 1,4-나프탈렌다이카복실산, 2,5-나프탈렌다이카복실산, 다이펜산, 4,4'-옥시다이벤조산, 4,4'-설포닐다이벤조산, 및 아이소프탈산을 포함한다. 바람직한 다이카복실산 잔기는 아이소프탈산, 테레프탈산, 및 1,4-사이클로헥산다이카복실산의 잔기이거나, 다이에스터가 사용되는 경우, 다이메틸 테레프탈레이트, 다이메틸 아이소프탈레이트, 및 다이메틸-1,4-사이클로헥산다이카복실레이트이고 아이소프탈산 및 테레프탈산의 잔기가 특히 바람직하다. 다이카복실산 메틸 에스터가 가장 바람직한 실시양태인 경우, 보다 고급의 알킬 에스터, 예를 들어 에틸, 프로필, 아이소프로필, 부틸 등을 포함하는 것도 허용가능하다. 추가로, 방향족 에스터, 특히 페닐도 사용될 수 있다.

설포폴리에스터는, 방향족 또는 지환족 고리에 부착된 2개의 작용기(이때, 작용기는 하이드록실, 카복실 또는 이들의 조합임) 및 하나 이상의 설포네이트를 갖는 하나 이상의 설포모노머의 잔기를, 총 반복 단위를 기준으로, 4몰% 이상, 6몰% 이상, 또는 8몰% 이상 및 약 40몰% 이하, 35몰% 이하, 30몰% 이하, 또는 25몰% 이하로 포함할 수 있다. 상기 설포모노머는, 설포네이트 기를 함유하는 다이카복실산 또는 그의 에스터, 설포네이트 기를 함유하는 다이올, 또는 설포네이트 기를 함유하는 하이드록실산일 수 있다. "설포네이트"라는 용어는, "-SO₃M" 구조를 갖는 설폰산의 염으로서, 여기서 M은 설포네이트 염의 양이온이다. 상기 설포네이트 염의 양이온은 금속 이온, 예를 들어 Li⁺, Na⁺, K⁺ 등일 수 있다. 1가 알칼리 금속 이온이 설포네이트 염의 양이온으로서 사용되는 경우, 생성된 설포폴리에스터는, 중합체 내 설포모노머 함량, 물의 온도, 설포폴리에스터의 표면적/두께 등에 좌우되는 분산 속도로 물에 완전히 분산가능하다. 2가 금속 이온이 사용되는 경우, 생성된 설포폴리에스터는 냉수에 의해 용이하게 분산되지 않지만 온수에 의해서는 보다 용이하게 분산된다. 단일 중합체 조성물 내에 하나 초과의 짝이온을 사용하는 것도 가능하고, 생성된 제품의 수-반응성을 조정하거나 잘-조율하는 수단을 제공할 수도 있다. 설포모노머 잔기의 예는, 설포네이트 염 기가 방향족 산 핵, 예를 들어 벤젠, 나프탈렌, 다이페닐, 옥시다이페닐, 설포닐다이페닐, 메틸렌다이페닐 또는 지환족 고리(예를 들어, 사이클로펜틸, 사이클로부틸, 사이클로헵틸, 및 사이클로옥틸)에 부착되어 있는 단량체 잔기를 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 설포모노머 잔기의 다른 예는, 설포프탈산의 금속 설포네이트 염, 설포테레프탈산의 금속 설포네이트 염, 설포아이소프탈산의 금속 설포네이트 염, 또는 이들의 조합이다. 사용될 수 있는 설포모노머의 또 다른 예는, 5-소디오설포아이소프탈산 및 그의 에스터를 포함한다.

설포폴리에스터의 제조시 사용되는 설포모노머는, 공지된 화합물이며, 당분야에 공지된 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 설포네이트 기가 방향족 고리에 부착된 설포모노머는, 방향족 화합물을 올레움(oleum)으로 설폰화시켜 상응하는 설폰산을 수득하고, 그다음 금속 옥사이드 또는 염기, 예를 들어 나트륨 아세테이트와 반응시켜 설포네이트 염을 제조함으로써, 제조될 수 있다. 다양한 설포모노머의 제조 절차는, 예를 들어, 그 개시내용을 본원에서 참고로 인용하는, 미국 특허 제 3,779,993 호; 미국 특허 제 3,018,272 호; 및 미국 특허 제 3,528,947 호에 개시되어 있다.

설포폴리에스터는 지방족, 지환족 및 아르알킬 글리콜을 포함할 수 있는 하나 이상의 다이올 잔기를 포함할 수 있다. 지환족 다이올, 예를 들어, 1,3- 및 1,4-사이클로헥산다이메탄올이 그의 순수한 시스 또는 트랜스 이성질체로서 또는 시스와 트랜스 이성질체의 혼합물로서 존재할 수 있다. 본원에 사용되는 경우, "다이올"이라는 용어는, "글리콜"이라는 용어와 동의어이고, 임의의 2가 알콜을 포괄할 수 있다. 다이올의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 1,3-프로판다이올, 2,4-다이메틸-2-에틸헥산-1,3-다이올, 2,2-다이메틸-1,3-프로판다이올, 2-에틸-2-부틸-1,3-프로판다이올, 2-에틸-2-아이소부틸-1,3-프로판다이올, 1,3-부탄다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 2,2,4-트라이메틸-1,6-헥산다이올, 티오다이에탄올, 1,2-사이클로헥산다이메탄올, 1,3-사이클로헥산다이메탄올, 1,4-사이클로헥산다이메탄올, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올, p-자일릴렌다이올, 또는 이들 글리콜 하나 이상의 조합물을 포함한다.

다이올 잔기는, 화학식 H-(OCH₂-CH₂)_n-OH(여기서, n은 2 내지 약 500의 범위의 정수이다) 구조를 갖는 폴리(에틸렌 글리콜)의 잔기를, 총 다이올 잔기를 기준으로, 약 25몰% 내지 약 100몰%로 포함할 수 있다. 저 분자량 폴리에틸렌 글리콜(예를 들어, n은 2 내지 6이다)의 비-제한적인 예는 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 및 테트라에틸렌 글리콜이다. 이러한 저 분자량 글리콜 중, 다이에틸렌 및 트라이에틸렌 글리콜이 가장 바람직하다. 고 분자량의 폴리에틸렌 글리콜(본원에서 "PEG"로 약칭함)(여기서, n은 7 내지 약 500이다)은, 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Company)(형식적으로 유니온 카바이드(Union Carbide)임)의 제품인 카르보왁스(CARBOWAX, 등록상표)으로 공지된 시판중인 제품을 포함한다. 전형적으로, PEG는 기타 다이올, 예를 들어 다이에틸렌 글리콜 또는 에틸렌 글리콜과 함께 사용된다. 6 초과 내지 500의 범위인 n의 값을 기준으로, 분자량의 범위는 300g/mol 초과 내지 약 22,000 g/mol일 것이다. 분자량 및 몰%는 서로 반비례하고; 특히, 지정된 친수성 수준을 달성하기 위해서, 분자량이 증가함에 따라, 몰%는 감소할 것이다. 이러한 개념은, 예를 들어, 1,000 g/mol의 분자량을 갖는 PEG는 총 다이올의 10몰%까지 구성될 수 있는 반면, 10,000 g/mol의 분자량을 갖는 PEG는 총 다이올의 1몰% 미만의 수준으로 전형적으로 도입된다는 점을 고려하는 것으로 예시된다.

부반응으로 인해 특정 이량체, 삼량체, 및 사량체 다이올이 동일반응계에서 형성될 수 있으며, 이는 가공 조건을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 다양한 양의 다이에틸렌, 트라이에틸렌 및 테트라에틸렌 글리콜의 양은, 중축합 반응이 산성 조건하에서 수행되는 경우 용이하게 발생되는 산-촉매 탈수 반응을 사용하여 에틸렌 글리콜로부터 유도될 수 있다. 당업계의 숙련자들에게 공지된 완충액 용액이 반응 혼합물에 첨가되어 이러한 부반응을 지연할 수 있다. 그러나, 완충액에 배제되고 이량체화, 삼량체화 및 사량체화 반응이 진행되는 것이 허용되는 경우, 추가 조성 관용도(latitude)도 가능하다.

본 발명의 설포폴리에스터는, 총 반복 단위를 기준으로, 하이드록실, 카복실 또는 이들의 조합인 3개 이상의 작용기를 갖는 분지쇄 단량체의 잔기를, 0 내지 25몰% 미만, 20몰% 미만, 15몰% 미만, 또는 10몰% 미만으로 포함할 수 있다. 분지화 단량체의 비-제한적인 예는 1,1,1-트라이메틸올 프로판, 1,1,1-트라이메틸올에탄, 글리세린, 펜타에리트리톨, 에리트리톨, 트레이톨, 다이펜타에리트리톨, 소르비톨, 트라이멜리트산 무수물, 피로멜리트산 2무수물, 다이메틸올 프로피온산, 또는 이들의 조합이다. 분지화 단량체의 존재는 이로서 한정하는 것은 아니지만, 유동학, 용해도 및 인장 특성들을 조정하는 능력을 비롯하여, 설포폴리에스터에 여러 가지의 가능한 이점을 유발할 수 있다. 예를 들어, 일정한 분자량에서, 선형 유사체에 비해, 분지화된 설포폴리에스터는 후-중합 가교결합 반응을 용이하게 할 수 있는 말단 기를 높은 농도로 가질 것이다. 그러나, 높은 농도의 분지화제에서, 설포폴리에스터는 겔화되기 쉬울 것이다.

다성분 섬유에 사용되는 설포폴리에스터의 유리 전이 온도(본원에서, "Tg"로 약칭됨)는, 당업계의 숙련자들에게 공지된 표준 기법, 예를 들어 시차 주사 열량계("DSC")를 사용하여 건조 중합체에 대해 측정시, 25℃ 이상, 30℃ 이상, 36℃ 이상, 40℃ 이상, 45℃ 이상, 50℃ 이상, 55℃ 이상, 57℃ 이상, 60℃ 이상, 또는 65℃ 이상일 수 있다. 설포폴리에스터의 Tg 측정은, "건조 중합체", 즉 중합체를 약 200℃의 온도까지 가열하고 다시 상온으로 되돌려서 흡수되거나 우연히 첨가된 물이 제거된 중합체 샘플을 사용하여, 수행되었다. 전형적으로, 상기 설포폴리에스터는, 샘플을 수-증발 온도 초과의 온도까지 가열하는 제 1 열 스캔을 수행함으로써 DSC 장치에서 건조되고, 중합체 내에 흡수된 물의 증발이 완료될 때까지(크고 넓은 흡열로 나타남) 상기 샘플을 상기 온도로 유지하고, 상기 샘플을 상온으로 냉각시키고, 그다음 제 2 열 스캔을 수행하여 Tg 측정치를 수득한다.

하나의 실시양태에서, 본 발명은, 25℃ 이상의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 설포폴리에스터를 제공하며, 상기 설포폴리에스터는

(a) 총 산 잔기를 기준으로, 50몰% 이상, 60몰% 이상, 75몰% 이상, 또는 85몰% 이상 및 96몰% 이하, 95몰% 이하, 90몰% 이하, 또는 85몰% 이하의, 하나 이상의 아이소프탈산 및/또는 테레프탈산의 잔기;

(b) 총 산 잔기를 기준으로, 약 4 내지 약 30몰%의, 소디오설포아이소프탈산의 잔기;

(c) 총 다이올의 잔기를 기준으로, 25몰% 이상, 50몰% 이상, 70몰% 이상 또는 75몰% 이상이, 화학식 H-(OCH₂-CH₂)_n-OH(여기서, n은 2 내지 약 500의 범위의 정수이다)의 구조를 갖는 폴리(에틸렌 글리콜)인, 하나 이상의 다이올 잔기;

(d) 총 반복 단위를 기준으로, 0 내지 약 20몰%의, 하이드록실, 카복실 또는 이들의 조합인, 3개 이상의 작용기를 갖는 분지화 단량체의 잔기

를 포함한다.

본 발명의 설포폴리에스터는, 적절한 다이카복실산, 에스터, 무수물, 염, 설포모노머, 및 적절한 다이올 또는 다이올 혼합물로부터, 전형적인 중축합 반응 조건을 사용하여, 용이하게 제조된다. 이는, 연속, 반-연속 또는 배취(batch) 작업 모드에 의해 수행될 수 있고, 다양한 반응기 유형을 사용할 수 있다. 적절한 반응기 유형의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 교반 탱크, 연속 교반 탱크, 슬러리, 관형, 와이프된-필름, 강하막(falling film), 또는 압출 반응기를 포함한다. 본원에 사용된 "연속적"이라는 용어는, 중단되지 않는 방식으로, 반응물이 도입되고 동시에 생성물을 빼내는 공정을 의미한다. "연속적" 이란, 공정이 작동상 실질적으로 또는 완전히 연속적임을 의미하고 "배치식" 공정과는 대조적이다. "연속적"이란, 어떠한 방식으로도, 예를 들어 시동, 반응기 유지보수, 또는 계획된 중단 기간으로 인한 공정의 연속성 측면에서의 일상적인 중단을 금하는 것을 의미하지는 않는다. 본원에 사용되는 "배취" 공정은, 모든 반응물이 반응기에 첨가된 다음 어떠한 물질도 공급되거나 반응기로부터 제거되지 않는 예정된 반응 코스에 따라 가공되는 공정을 의미한다. "반-연속적"이란, 일부 반응물이 공정의 개시 시점에서 부하되고, 나머지 반응물들은 반응이 진행함에 따라 연속적으로 공급되는 공정을 의미한다. 다르게는, 반연속적 공정은, 모든 반응물이 공정의 개시 시점에서 첨가되는 배취 공정과 유사한 공정을 포함하지만, 하나 이상의 생성물이, 반응이 진행됨에 따라 연속적으로 제거된다. 상기 공정은 경제적인 이유에서 연속 공정과 같이 유리하게 실시되며, 너무 긴 지속시간 동안 상승된 온도의 반응기에 체류하게 되는 경우 설포폴리에스터가 외관상 열화될 수 있기 때문에, 중합체의 우수한 착색화를 생성하는데도 유리하게 실시된다.

설포폴리에스터는, 당분야의 숙련자들에게 공지된 절차에 따라 제조될 수 있다. 설포모노머는, 중합체가 제조되는 반응 혼합물에 대부분 종종 직접 첨가되지만, 다른 공정도 공지되어 있고 사용될 수도 있으며, 이것은 예를 들어, 미국 특허 제 3,018,272 호, 미국 특허 제 3,075,952 호 및 미국 특허 제 3,033,822 호에 개시된 바와 같다. 설포모노머, 다이올 성분, 및 다이카복실산 성분의 반응은, 통상적인 폴리에스터 중합 조건을 사용함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 에스터 상호교환 반응에 의해, 즉 다이카복실산 성분들의 에스터 형태로부터 설포폴리에스터를 제조하는 경우, 상기 반응 공정은 2단계를 포함할 수 있다. 제 1 단계에서, 상기 다이올 성분 및 다이카복실산 성분, 예를 들어 다이메틸 아이소프탈레이트를, 약 0.0 kPa 게이지 내지 약 414 kPa 게이지(60 파운드/평방인치, "psig")의 압력에서 약 0.5시간 내지 8시간에서 약 150℃ 내지 약 250℃의 승온된 온도에서 반응시킨다. 바람직하게, 에스터 상호교환 반응의 온도는 약 1 내지 4시간 동안 약 180℃ 내지 약 230℃인 반면, 바람직한 압력 범위는 약 103 kPa 게이지(15 psig) 내지 약 276 kPa 게이지(40 psig)이다. 그 후, 반응 생성물을 고온 및 감압 하에서 가열하여, 이러한 조건하에서 용이하게 증발되어 상기 시스템으로부터 제거되는 다이올을 제거하면서, 설포폴리에스터를 형성한다. 이 제 2 단계 또는 중축합 단계는, 높은 진공 조건 및 약 230℃ 내지 약 350℃, 바람직하게는 약 250℃ 내지 약 310℃, 가장 바람직하게는 약 260℃ 내지 약 290℃의 범위에서 약 0.1 내지 약 6시간, 또는 바람직하게는 약 0.2 내지 약 2 시간 동안, 고유 점도 측정시 목적하는 정도의 중합도를 갖는 중합체가 수득될 때까지, 계속된다. 중축합 단계는, 약 53 kPa(400 토르) 내지 약 0.013 kPa(0.1 토르)의 범위인 감압하에서 수행될 수 있다. 둘다의 단계에서 교반 또는 적절한 조건이 사용되어, 반응 혼합물의 적절한 열 전달 및 표면 재생을 보장한다. 둘다의 단계의 반응은, 적절한 촉매, 예를 들어 알콕시 티탄 화합물, 알칼리 금속 하이드록사이드 및 알콜레이트, 유기 카복실산의 염, 알킬 주석 화합물, 금속 옥사이드 등에 의해 용이해진다. 미국 특허 제 5,290,631 호에 기술된 것과 유사한 3단계 제조 절차도, 특히 산 및 에스터의 혼합된 단량체 공급물이 사용되는 경우, 사용될 수도 있다.

에스터 상호교환 반응 메카니즘에 의해 다이올 성분 및 다이카복실산 성분의 반응이 완료될 때까지 수행되는 것을 보장하기 위해서, 1몰의 다이카복실산 성분에 대해 약 1.05 내지 약 2.5몰의 다이올 성분을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 당업계의 숙련자들이라면, 다이올 성분 대 다이카복실산 성분의 비가 일반적으로 반응 공정이 수행되는 반응기의 설계에 의해 결정됨을 이해할 것이다.

직접적인 에스터화에 의해, 즉 다이카복실산 성분의 산 형태로부터 설포폴리에스터를 제조하는 경우, 설포폴리에스터는, 다이카복실산 또는 다이카복실산들의 혼합물과, 다이올 성분 또는 다이올 성분들의 혼합물을 반응시킴으로써 제조된다. 상기 반응은 약 7 kPa 게이지(1 psig) 내지 약 1,379 kPa 게이지(200 psig), 바람직하게는 689 kPa(100 psig) 미만의 압력에서 수행하여, 약 1.4 내지 약 10의 평균 중합도를 갖는, 저 분자량의 선형 또는 분지형 설포폴리에스터를 제조한다. 직접적인 에스터화 반응 동안 사용되는 온도는 전형적으로 약 180℃ 내지 약 280℃, 보다 바람직하게는 약 220℃ 내지 약 270℃이다. 이러한 낮은 분자량의 중합체는, 그다음 중축합 반응에 의해 중합될 수 있다.

앞에서 언급된 바와 같이, 설포폴리에스터는 성형된 단면을 갖는 2성분 및 다성분 섬유의 제조에 유리하다. 35℃ 이상의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 설포폴리에스터 또는 설포폴리에스터의 블렌드들은, 방적 및 인취(take up) 동안 섬유의 접합 및 블록킹을 예방하기 때문에 다성분 섬유에 대해 특히 유용함이 발견되었다. 추가로, 35℃ 이상의 Tg를 갖는 설포폴리에스터를 수득하기 위해서, 하나 이상의 설포폴리에스터의 블렌드들이 다양한 함량으로 사용되어 목적하는 Tg를 갖는 설포폴리에스터 블렌드를 수득할 수 있다. 설포폴리에스터 블렌드의 Tg는, 설포폴리에스터 성분들의 Tg의 중량 평균치를 사용하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 48℃의 Tg를 갖는 설포폴리에스터는, 65℃의 Tg를 갖는 설포폴리에스터와 25:75 중량비로 혼합되어, 약 61℃의 Tg를 갖는 설포폴리에스터 블렌드를 수득할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시양태에서, 다성분 섬유의 수-분산성 설포폴리에스터 성분은, 하기 특성 중 하나 이상을 허용하는 특성들을 갖는다:

(a) 목적하는 낮은 데니어로 방적되는 다성분 섬유,

(b) 다성분 섬유로부터 형성된 웹의 하이드로인탱글링 동안 제거되는 것에 대해 저항성이 있지만, 하이드로인탱글링 이후에 상승된 온도에서 효율적으로 제거되는, 이러한 다성분 섬유중의 설포폴리에스터, 및

(c) 안정하고 강한 패브릭이 수득되도록 열 경화가능한 다성분 섬유.

특정 용융 점도 및 설포모노머 잔기의 수준을 갖는 설포폴리에스터를 사용하여, 이러한 목적들을 추구하는데 있어서, 놀랍고도 예상치 못한 결과가 달성되었다.

앞에서 논의된 바와 같이, 다성분 섬유에 사용된 설포폴리에스터 또는 설포폴리에스터 블렌드의 용융 점도는, 일반적으로, 240℃ 및 1 rad/초 전단 속도에서 측정시, 약 12,000 포이즈 미만, 10,000 포이즈 미만, 6,000 포이즈 미만, 또는 4,000 포이즈 미만일 수 있다. 또 다른 양태에서, 설포폴리에스터 또는 설포폴리에스터 블렌드의 용융 점도는, 240℃ 및 1 rad/초 전단 속도에서 측정시, 약 1,000 내지 12,000포이즈, 보다 바람직하게는 2,000 내지 6,000포이즈, 가장 바람직하게는 2,500 내지 4,000포이즈이다. 점도를 측정하기 전에, 샘플은 2일 동안 진공 오븐에서 60℃에서 건조시킨다. 용융 점도는, 1mm 간격 설정치에서 25mm 직경의 평행판 구조를 사용하여 레오미터 상에서 측정된다. 동적 주파수 스윕은, 1 내지 400 rad/초의 변형 속도 및 10% 변형 진폭으로 수행된다. 그다음, 점도는 240℃ 및 1 rad/초의 변형 속도에서 측정된다.

설포폴리에스터 중합체 내 설포모노머 잔기의 수준은, 설포폴리에스터 내 총 이산 또는 다이올 잔기의 백분율로서 기록시, 4몰% 이상, 또는 5몰% 이상 및 약 25몰% 미만, 20몰% 미만, 12몰% 미만, 또는 10몰% 미만이다. 본 발명에 사용하기 위한 설포모노머는 바람직하게는 방향족 또는 지환족 고리에 부착된 하나 이상의 설포네이트 기 및 2개의 작용기를 갖되, 상기 작용기가 하이드록실, 카복실 또는 이들의 조합이다. 소디오설포-아이소프탈산 단량체가 특히 바람직하다.

전술한 설포모노머 이외에, 설포폴리에스터는 바람직하게는 하나 이상의 다이카복실산의 잔기; 총 다이올 잔기를 기준으로, 25몰% 이상이, 화학식 H-(OCH₂-CH₂)_n-OH(여기서, n이 2 내지 약 500의 범위의 정수이다)의 구조를 갖는 폴리(에틸렌 글리콜)인, 하나 이상의 다이올 잔기; 및 총 반복 단위를 기준으로, 하이드록실, 카복실 또는 그의 조합인, 3개 이상의 작용기를 갖는 분지화 단량체의 잔기, 0 내지 약 20몰%를 포함한다.

특히 바람직한 실시양태에서, 설포폴리에스터는 약 60몰% 내지 99몰%, 80몰% 내지 96몰%, 또는 88몰% 내지 94몰%의 다이카복실산 잔기, 약 1몰% 내지 40몰%, 4몰% 내지 20몰%, 또는 6몰% 내지 12몰%의 설포모노머 잔기, 및 100몰%의 다이올 잔기를 포함한다(100몰%의 이산 및 100몰%의 다이올로, 총 200몰%가 존재한다). 보다 구체적으로, 설포폴리에스터의 다이카복실산 부분은, 약 50몰% 내지 95몰%, 60몰% 내지 80몰%, 또는 65몰% 내지 75몰%의 테레프탈산, 약 0.5몰% 내지 49몰%, 1몰% 내지 30몰%, 또는 15몰% 내지 25몰%의 아이소프탈산, 및 약 1몰% 내지 40몰%, 4몰% 내지 20몰%, 또는 6몰% 내지 12몰%의 5-소디오설포아이소프탈산(5-SSIPA)를 포함한다. 다이올 부분은 약 0 내지 50몰%의 다이에틸렌 글리콜 및 약 50 내지 100몰%의 에틸렌 글리콜을 포함한다. 본 발명의 실시양태에 따른 예시적인 배합물은 이후에 설명한다.

부직 웹의 다성분 섬유의 수-분산성 성분은, 전술한 설포폴리에스터로 필수적으로 구성되거나, 또는 구성될 수 있다. 그러나, 또 다른 실시양태에서, 본 발명의 설포폴리에스터는 하나 이상의 보충 중합체와 혼합되어, 생성된 다성분 섬유 또는 부직 웹의 특성을 개질시킬 수 있다. 보충 중합체는 설포폴리에스터와 혼화성이거나 불혼화성일 수 있다. 본원에 사용된 "혼화성"이라는 용어는, 블렌드가 단일 조성-의존성 Tg에 의해 나타내는 바와 같이 단일한 균일한 무정형 상태를 가짐을 의미한다. 예를 들어, 미국 특허 제 6,211,309 호에서 설명한 바와 같이, 제 2 중합체와 혼화성인 제 1 중합체는 제 2 중합체를 "가소화"하기 위해서 사용될 수 있다. 대조적으로, 본원에 사용된 "불혼화성"이란 용어는, 2종 이상의 랜덤하게 혼합된 상을 보이고 하나 초과의 Tg를 나타내는 블렌드를 의미한다. 일부 중합체는 설포폴리에스터와 불혼화성이지만, 여전히 상용성일 수도 있다. 혼화성 및 불혼화성 중합체 블렌드에 대한 추가적인 일반적 설명 및 이들의 특성 분석에 대한 다양한 분석적 기법은 문헌[Polymer Blends Volumes 1 and 2, Edited by D.R. Paul and C.B. Bucknall, 2000, John Wiley & Sons, Inc]에서 발견될 수 있으며, 그 개시내용을 본원에 참고로 인용한다.

설포폴리에스터와 혼합될 수 있는 수-분산성 중합체의 비-제한적인 예는, 폴리메타크릴산, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌-아크릴산 공중합체, 폴리비닐 메틸 에터, 폴리비닐 알콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 하이드록시 프로필 셀룰로스, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로스, 아이소프로필 셀룰로스, 메틸 에터 전분, 폴리아크릴아마이드, 폴리(N-비닐 카프로락탐), 폴리에틸 옥사졸린, 폴리(2-아이소프로필-2-옥사졸린), 폴리비닐 메틸 옥사졸리돈, 수-분산성 설포폴리에스터, 폴리비닐 메틸 옥사졸리디몬, 폴리(2,4-다이메틸-6-트라이아지닐에틸렌), 및 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드 공중합체이다.

본 발명에 따르면, 생성되는 다성분 섬유 또는 부직 웹의 최종-사용 특성을 조정하기 위해서 하나 초과의 설포폴리에스터의 블렌드가 사용될 수 있다. 하나 이상의 설포폴리에스터의 블렌드는, 다성분 섬유의 경우 35℃ 이상의 Tg를 가질 것이다.

설포폴리에스터 및 보충 중합체는, 배취, 반연속 또는 연속 공정에서 혼합될 수 있다. 소규모의 배취는, 섬유를 용융-방적하기 전에 당분야의 숙련자들에게 공지된 임의의 고강도 혼합 장치, 예를 들어 밴버리 혼합기에서 용이하게 제조될 수 있다. 성분들은 또한, 적절한 용매 중의 용액에서 혼합될 수 있다. 용융 혼합 방법은, 설포폴리에스터 및 보충 중합체를, 상기 중합체들을 용융시키기에 충분한 온도에서 혼합함을 포함한다. 상기 블렌드는 추가 사용을 위해 냉각 및 펠렛화될 수 있거나 상기 용융 블렌드는 이러한 용융 블렌드를 섬유 형태로 직접 용융 방적할 수 있다. 본원에 사용된 "용융"이란, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 폴리에스터를 단순히 연화시키는 것을 포함한다. 중합체 분야에 일반적으로 공지된 용융 혼합 방법에 대해, 문헌[Mixing and Compounding of Polymers (I. Manas-Zloczower & Z. Tadmor editors, Carl Hanser Verlag Publisher, 1994, New York, N. Y.)]을 참고한다.

본 발명의 다성분 섬유, 결합제 마이크로섬유, 및 부직 웹의 수 비-분산성 성분들은 또한 그의 최종 용도에 부정적으로 영향을 미치지 않는 기타 통상적인 첨가제 및 성분들을 함유할 수 있다. 예를 들어, 첨가제는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 전분, 충전제, 광 및 열 안정화제, 대전방지제, 압출 보조제, 염료, 화폐 위조 방지 마커, 슬립화제, 강인화제, 접착 촉진제, 산화 안정화제, UV 흡수제, 착색제, 안료, 불투명화제(광택제거제(delustrant)), 형광 발광제, 충전제, 핵화제, 가소화제, 점도 개질제, 표면 개질제, 항균제, 소포제, 윤활제, 열안정화제, 유화제, 살균제, 냉각 유동 억제제, 분지화제, 오일, 왁스 및 촉매를 포함한다.

본 발명의 하나의 실시양태에서, 다성분 섬유, 결합제 마이크로섬유, 및 부직 웹은 다성분 섬유 또는 부직 웹의 총 중량을 기준으로 10중량% 미만의 블록킹-방지제를 포함할 것이다. 예를 들어, 다성분 섬유 또는 부직 웹은 다성분 섬유 또는 부직 웹의 총 중량을 기준으로 10중량% 미만, 9중량% 미만, 5중량% 미만, 3중량% 미만, 또는 1중량% 미만의 안료 또는 충전제를 포함할 수 있다. 종종 토너로 지칭되는 착색제는, 수 비-분산성 중합체에 목적하는 천연 색조 및/또는 휘도를 부여하도록 첨가될 수 있다. 착색된 섬유가 요구되는 경우, 수 비-분산성 중합체를 제조할 때 안료 또는 착색제가 포함될 수 있거나, 이들이 예비성형된 수 비-분산성 중합체와 용융 혼합될 수 있다. 착색제를 포함하는 바람직한 방법은, 반응성 기들을 갖는 열적으로 안정한 유기 착색된 화합물을 갖는 착색제를 사용하여, 상기 착색제가 공중합되어 설포폴리에스터 내로 도입되어 그의 색조를 개선시키도록 하는 것이다. 예를 들어, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 청색 및 적색의 치환된 안트라퀴논을 포함하는, 반응성 하이드록실 및/또는 카복실 기를 보유하는 염료와 같은 착색제가 중합체 쇄로 공중합될 수 있다.

앞에서 논의한 바와 같이, 다성분 섬유의 분절 또는 도메인은 하나 이상의 수 비-분산성 합성 중합체를 포함할 수 있다. 다성분 섬유의 분절에 사용될 수 있는 수 비-분산성 합성 중합체의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 폴리올레핀, 폴리에스터, 코폴리에스터, 폴리아마이드, 폴리락타이드, 폴리카프로락톤, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 아크릴, 셀룰로스 에스터, 및/또는 폴리비닐 클로라이드를 포함한다. 예를 들어, 수 비-분산성 합성 중합체는 폴리에스터, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단독중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리사이클로헥실렌 사이클로헥산다이카복실레이트, 폴리사이클로헥실렌 테레프탈레이트, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트 등을 포함한다. 또 다른 예에서, 수 비-분산성 합성 중합체는 DIN 표준 54900에 의해 측정시 생해체성(biodistintegratable)일 수 있고/있거나 ASTM 표준 방법 D6340-98에 의해 측정시 생분해성일 수 있다. 생분해성 폴리에스터 및 폴리에스터 블렌드의 예는 미국 특허 제 5,599,858 호; 미국 특허 제 5,580,911 호; 미국 특허 제 5,446,079 호; 및 미국 특허 제 5,559,171 호에 개시되어 있다.

수 비-분산성 합성 중합체와 관련하여 본원에 사용된 "생분해성"이란 용어는, 예를 들어 "Standard Test Methods for Determining Aerobic Biodegradation of Radiolabeled Plastic Materials in an Aqueous or Compost Environment"이라는 제목의 ASTM 표준 방법인 D6340-98에 의해 정의된, 적절하고 보여줄 수 있는 시간 기간(span) 동안, 예를 들어 퇴비화(composting) 환경하에서와 같은 환경적 영향하에서 분해됨을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 수 비-분산성 합성 중합체는 또한 "생해체성"일 수 있는데, 이는 예를 들어 DIN 표준 54900에 의해 정의되는 퇴비화 환경에서 용이하게 분절화됨을 의미한다. 예를 들어, 생분해성 중합체는 열, 물, 공기, 미생물 및 기타 인자의 작용에 의해 환경하에서 분자량이 초기에 감소한다. 이러한 분자량의 감소는 물리적 특성들(점착력)의 손실을 유발하고 종종 섬유 절단을 유발한다. 일단, 중합체의 분자량이 충분히 낮은 경우, 그다음 단량체 및 올리고머가 미생물에 의해 소화된다. 유산소 조건하에서, 이러한 단량체 또는 올리고머는 CO₂, H₂O 및 새로운 세포 바이오매쓰로 궁극적으로 산화된다. 무산소 환경하에서, 상기 단량체 또는 올리고머는 CO₂, H₂, 아세테이트, 메탄 및 세포 바이오매쓰로 궁극적으로 전환된다.

추가로, 수 비-분산성 합성 중합체는, 본원에서 "AAPE"로 지칭되는, 지방족-방향족 폴리에스터를 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 "지방족-방향족 폴리에스터"는, 지방족 다이카복실산, 지환족 다이카복실산, 지방족 다이올, 지환족 다이올, 방향족 다이올 및 방향족 다이카복실산으로부터의 잔기의 다이카복실산의 혼합물을 포함하는 폴리에스터를 의미한다. 본 발명의 다이카복실산 및 다이올 단량체와 관련하여 본원에 사용된 "비-방향족"이란, 단량체의 카복실기 또는 하이드록실기가 방향족 핵을 통해 연결되지 않음을 의미한다. 예를 들어, 아디프산은 그의 주쇄(즉, 카복실산 기들을 연결하는 탄소 원자들의 쇄)에 어떠한 방향족 핵도 함유하지 않아서, 아디프산은 "비-방향족"이다. 대조적으로, "방향족"이란, 예를 들어 테레프탈산 또는 2,6-나프탈렌 다이카복실산과 같이, 다이카복실산 또는 다이올이 그의 주쇄에 방향족 핵을 함유함을 의미한다. 따라서, "비-방향족"이란, 예를 들어 다이올 및 다이카복실산과 같은 지방족 및 지환족 구조를 포함하고자 하되, 이는 주쇄로서, 천연적으로 포화 또는 파라핀계, 불포화(즉, 비-방향족 탄소-탄소 이중 결합을 함유함), 또는 아세틸렌계(즉, 탄소-탄소 3중 결합을 함유함)일 수 있는, 구성성분인 탄소 원자들의 직쇄, 분지쇄 또는 환형 배열을 함유하는 것이다. 따라서, 비-방향족은, 직쇄 및 분지쇄 구조(본원에서 "지방족"으로 지칭함) 및 환형 구조(본원에서 "알리사이클릭" 또는 "지환족"으로 지칭함)를 포함하고자 한다. 그러나, "비-방향족"은, 지방족 또는 지환족 다이올 또는 다이카복실산의 주쇄에 부착될 수 있는 임의의 방향족 치환체를 배제하고자 하는 것은 아니다. 본 발명에서, 2작용성 카복실산은 전형적으로 지방족 다이카복실산, 예를 들어 아디프산, 또는 방향족 다이카복실산, 예를 들어 테레프탈산이다. 2작용성 하이드록실 화합물은, 지환족 다이올, 예를 들어 1,4-사이클로헥산다이메탄올, 선형 또는 분지형 지방족 다이올, 예를 들어 1,4-부탄다이올, 또는 방향족 다이올, 예를 들어 하이드로퀴논일 수 있다.

AAPE는, 2개 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 다이올, 2개 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 폴리알킬렌 에터 글리콜, 및 약 4 내지 약 12개의 탄소 원자를 함유하는 지환족 다이올 중에서 선택된 하나 이상의 치환되거나 비치환된 선형 또는 분지형 다이올의 잔기를 포함하는, 선형 또는 분지형 랜덤 코폴리에스터 및/또는 쇄 연장된 코폴리에스터일 수 있다. 치환된 다이올은, 전형적으로 할로, C₆-C₁₀ 아릴, 및 C₁-C₄ 알콕시 중에서 독립적으로 선택된 1개 내지 4개의 치환체를 포함할 것이다. 사용될 수 있는 다이올의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판다이올, 2,2-다이메틸-1,3-프로판다이올, 1,3-부탄다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 폴리에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 2,2,4-트라이메틸-1,6-헥산다이올, 티오다이에탄올, 1,3-사이클로헥산다이메탄올, 1,4-사이클로-헥산다이메탄올, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올, 트라이에틸렌 글리콜, 및 테트라에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다. AAPE는 또한, 이산 잔기의 총 몰을 기준으로, 2개 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 다이카복실산 및 약 5개 내지 10개의 탄소 원자를 함유하는 지환족 산 중에서 선택된 하나 이상의 치환되거나 비치환된, 선형 또는 분지형, 비-방향족 다이카복실산의 잔기를, 약 35 내지 약 99몰%로 함유하는 이산을 포함한다. 상기 치환된 비-방향족 다이카복실산은 전형적으로 할로, C₆-C₁₀ 아릴, 및 C₁-C₄ 알콕시 중에서 선택된 1개 내지 약 4개의 치환체를 함유할 것이다. 비-방향족 이산의 비-제한적인 예는, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 아젤라산, 세박산, 푸마르산, 2,2-다이메틸 글루타르산, 수베르산, 1,3-사이클로펜탄다이카복실산, 1,4-사이클로헥산다이카복실산, 1,3-사이클로헥산다이카복실산, 다이글리콜산, 이타콘산, 말레산, 및 2,5-노보난-다이카복실산을 포함한다. 비-방향족 다이카복실산 이외에, AAPE는 이산 잔기의 총 몰을 기준으로, 6개 내지 약 10개의 탄소 원자를 함유하는 하나 이상의 치환되거나 비치환된 방향족 다이카복실산의 잔기를 약 1 내지 약 65몰%를 포함한다. 치환된 방향족 다이카복실산이 사용되는 경우, 이는 전형적으로 할로, C₆-C₁₀ 아릴 및 C₁-C₄ 알콕시 중에서 선택된 1개 내지 약 4개의 치환체를 함유할 것이다. 본 발명의 AAPE에 사용될 수 있는 방향족 다이카복실산의 비-제한적인 예는, 테레프탈산, 아이소프탈산, 5-설포아이소프탈산의 염, 및 2,6-나프탈렌다이카복실산이다. 보다 바람직하게, 비-방향족 다이카복실산은 아디프산을 포함할 것이고, 방향족 다이카복실산은 테레프탈산을 포함할 것이고, 다이올은 1,4-부탄다이올을 포함할 것이다.

AAPE를 위한 다른 가능한 조성물은, 100몰%의 이산 성분 및 100몰%의 다이올 성분을 기준으로, 하기 몰%로 하기 다이올 및 다이카복실산(또는 다이에스터와 같은 폴리에스터-형성 동등물)으로부터 제조된 것이다:

(1) 글루타르산(약 30 내지 약 75몰%), 테레프탈산(약 25 내지 약 70몰%), 1,4-부탄다이올(약 90 내지 100몰%), 및 개질용 다이올(0 약 10몰%);

(2) 숙신산(약 30 내지 약 95몰%), 테레프탈산(약 5 내지 약 70몰%), 1,4-부탄다이올(약 90 내지 100몰%), 및 개질용 다이올(0 내지 약 10몰%); 및

(3) 아디프산(약 30 내지 약 75몰%), 테레프탈산(약 25 내지 약 70몰%), 1,4-부탄다이올(약 90 내지 100몰%), 및 개질용 다이올(0 내지 약 10몰%).

개질용 다이올은 바람직하게는 1,4-사이클로헥산다이메탄올, 트라이에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 및 네오펜틸 글리콜 중에서 선택된다. 가장 바람직한 AAPE는, 약 50 내지 약 60몰% 아디프산 잔기, 약 40 내지 약 50몰% 테레프탈산 잔기, 및 95몰% 이상의 1,4-부탄다이올 잔기를 포함하는, 선형, 분지형 또는 쇄 연장된 코폴리에스터이다. 더욱 보다 바람직하게는, 상기 아디프산 잔기는 약 55 내지 약 60몰%를 구성하고, 테레프탈산 잔기는 약 40 내지 약 45몰%를 구성하고, 다이올 잔기는 약 95몰% 1,4-부탄다이올 잔기를 포함한다. 이러한 조성물은, 바스프 코포레이션으로부터 상표 에코플렉스(ECOFLEX, 등록상표)로 시판중이다.

바람직한 AAPE의 구체적인 추가 예는, (a) 50몰% 글루타르산 잔기, 50몰% 테레프탈산 잔기, 및 100몰% 1,4-부탄다이올 잔기, (b) 60몰% 글루타르산 잔기, 40몰% 테레프탈산 잔기, 및 100몰% 1,4-부탄다이올 잔기, 또는 (c) 40몰% 글루타르산 잔기, 60몰% 테레프탈산 잔기, 및 100몰% 1,4-부탄다이올 잔기를 함유하는, 폴리(테트라-메틸렌 글루타레이트-코-테레프탈레이트); (a) 85몰% 숙신산 잔기, 15몰% 테레프탈산 잔기, 및 100몰% 1,4-부탄다이올 잔기 또는 (b) 70몰% 숙신산 잔기, 30몰% 테레프탈산 잔기, 및 100몰% 1,4-부탄다이올 잔기를 함유하는 폴리(테트라메틸렌 숙시네이트-코-테레프탈레이트); 70몰% 숙신산 잔기, 30몰% 테레프탈산 잔기, 100몰% 에틸렌 글리콜 잔기를 함유하는 폴리(에틸렌 숙시네이트-코-테레프탈레이트); 및 (a) 85몰% 아디프산 잔기, 15몰% 테레프탈산 잔기 및 100몰% 1,4-부탄다이올 잔기; 또는 (b) 55몰% 아디프산 잔기, 45몰% 테레프탈산 잔기 및 100몰% 1,4-부탄다이올 잔기를 함유하는, 폴리(테트라메틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트)를 포함한다.

AAPE는 바람직하게는 약 10 내지 약 1,000개의 반복 단위, 및 바람직하게는약 15 내지 약 600의 반복 단위를 포함한다. AAPE의 고유 점도는 페놀/테트라클로로에탄의 60/40(중량 기준) 용액 100mL 내 0.5g 코폴리에스터의 농도를 사용하여 25℃의 온도에서 측정시, 약 0.4 내지 약 2.0 dL/g, 또는 보다 바람직하게는 약 0.7 내지 약 1.6 dL/g의 고유 점도를 가질 것이다.

AAPE는 임의적으로 분지화제의 잔기를 함유할 수 있다. 분지화제의 몰% 범위는, 이산 또는 다이올 잔기의 총 몰을 기준으로 (분지화제가 카복실기 또는 하이드록실기를 함유하는지 여부에 따라) 약 0 내지 약 2몰%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1몰%, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.5몰%이다. 상기 분지화제의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 약 50 내지 약 5,000, 보다 바람직하게는 약 92 내지 약 3,000이고, 상기 분지화제의 작용기는 약 3 내지 약 6개이다. 분지화제는, 예를 들어 3개 내지 6개의 하이드록실 기를 갖는 폴리올, 3개 또는 4개의 카복실기(또는 에스터-형성 동등물 기)를 갖는 폴리카복실산, 또는 총 3개 내지 6개의 하이드록실 및 카복실기를 갖는 하이드록시 산의 에스터화된 잔기일 수 있다. 추가로, AAPE는 반응성 압출 동안 과산화수소의 첨가에 의해 분지화될 수 있다.

다성분 섬유의 수 비-분산성 성분은, 전술한 수 비-분산성 합성 중합체 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 섬유의 방적은 본원에서 기술한 임의의 방법에 따라 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명의 양태에 따른 다성분 섬유의 개선된 유동학적 특성은, 개선된 인발 속도를 제공한다. 설포폴리에스터 및 수 비-분산성 합성 중합체가 압출되어 다성분 압출물을 제조하는 경우, 약 2,000m/분 이상, 3,000,m/분 이상, 4,000m/분 이상, 또는 4,500m/분 이상의 속도로, 본원에서 개시된 임의의 방법을 사용하여, 다성분 압출물을 융용 인발하여 다성분 섬유를 생성할 수 있다. 이론으로 구속하는 것은 아니지만, 이러한 속도에서의 다성분 압출물의 용융 인발은, 다성분 섬유의 수 비-분산성 성분내 적어도 일부의 배향된 결정성을 유발한다. 이러한 배향된 결정성은, 후속적인 공정 동안 다성분 섬유로부터 제조된 부직포 물질의 치수 안정성을 증가시킬 수 있다.

다성분 압출물의 또 다른 장점은, 이것이 필라멘트 당 15 데니어 미만, 10 데니어 미만, 5 데니어 미만, 또는 2.5 데니어 미만의 방적상태 데니어를 갖는 다성분 섬유로 용융 인발될 수 있다는 점이다.

따라서, 본 발명의 또 다른 실시양태에서, 성형된 단면을 갖는 다성분 압출물은:

(a) 하나 이상의 수-분산성 설포폴리에스터; 및

(b) 상기 설포폴리에스터와 불혼화성인 하나 이상의 수 비-분산성 합성 중합체를 포함하는 복수 개의 도메인

을 포함하되, 상기 도메인들이 상기 도메인들 사이에 낀 설포폴리에스터에 의해 서로 실질적으로 분리되어 있고, 상기 압출물이 약 2000 m/분 이상의 속도로 용융 인발될 수 있다.

임의적으로, 인발된 섬유들은 텍스쳐화되고 권취되어, 부피감있는 연속 필라멘트를 형성할 수 있다. 이러한 1단계 기법은, 스핀-인발-텍스터링으로서 당업계에 공지되어 있다. 다른 실시양태는, 편평한 필라멘트(비-텍스터화된) 얀, 또는 권축되거나 권축되지 않은 절단 스테이플 섬유를 포함한다.

결합제 마이크로섬유는 많은 상이한 섬유 제품 내로 혼입될 수 있다. 결합제 마이크로섬유는, 퍼스널 케어 제품, 의료용 케어 제품, 자동차 제품, 가정 용품, 퍼스널 레크리에이션 제품, 특수 용지, 종이 제품, 및 건물 및 조경 재료와 같은 섬유 제품 내로 혼입될 수 있다. 추가적으로 또는 달리, 결합제 마이크로섬유는, 부직 웹, 열결합된 웹, 하이드로인탱글링된 웹, 다층 부직물, 적층제, 복합체, 습윤-적층 웹, 건조-적층 웹, 습윤 랩, 직조 제품, 직물 및 지오텍스타일과 같은 섬유 제품 내로 혼입될 수 있다. 적층체는 예를 들어 고압 적층체 및 장식용 적층체를 포함할 수 있다.

퍼스널 케어 제품의 예로는 여성 생리대, 팬티 라이너, 탐폰, 기저귀, 성인용 요실금 팬티, 거즈, 일회용 와이프, 아기 와이프, 유아 와이프, 손과 몸 전용 와이프, 매니큐어 제거 와이프, 티슈, 트레이닝 팬츠, 위생 생리대, 붕대, 화장지, 화장품 및 땀 패드를 포함한다.

의료용 케어 제품의 예로는 의료용 와이프, 티슈, 거즈, 검진대 커버, 수술용 마스크, 가운, 붕대, 외과 드레싱, 보호층, 흡수 상단 시트, 테이프, 수술 커튼, 최종 멸균처리된 의료 패키지, 열 담요, 치료 패드 및 상처 드레싱을 포함한다.

자동차 제품의 예로는 자동차 차체 화합물, 투명한 탱크 라이닝, 자동차 와이퍼, 가스켓, 성형 인테리어 부품, 타이어 실란트 및 언더코팅을 포함한다.

퍼스널 레크리에이션 제품의 예로는 음향 매체, 오디오 스피커 콘 및 침낭을 포함한다.

가정 용품의 예로는 청소 와이프, 바닥 청소 와이프, 먼지 및 광택 와이프, 섬유 유연제 시트, 등갓, 오븐 보드, 식품 포장, 세차 헤더, 음식물 온열기, 좌석 쿠션, 침구, 종이 타월, 청소용 장갑, 가습기 및 잉크 카트리지를 포함한다.

특수 용지의 예로는 포장재, 가요성 포장, 무균 포장, 액체 포장 보드, 담배 포장, 파우치 및 패킷, 그리스 방지 포장, 골판지, 재활용 종이, 식품 포장재, 전지 분리막, 보안 용지, 판지, 라벨, 봉투, 다중 벽 가방, 커패시터 종이, 인조 가죽 커버, 전기 신문, 열 밀봉 종이, 플라스틱 용기용 재활용 라벨, 사포 배킹(backing), 비닐 바닥 배킹 및 벽지 배킹을 포함한다.

종이 제품의 예로는 논문, 재펄프화 종이 제품, 인쇄 및 출판 용지, 화폐 용지, 게임 및 복권 용지, 지폐, 수표, 방수 및 고인장성 인쇄 용지, 무역 책, 배너, 지도 및 차트, 불투명지, 무탄소 종이, 고강도 용지 및 아트지를 포함한다.

건물 및 조경 재료의 예로는 라미네이팅 접착제, 보호층, 결합제, 콘크리트 보강재, 시멘트, 압축 성형 복합재용 가요성 프리폼, 전기 재료, 단열재, 잡초 장벽, 관개 물품, 침식 장벽, 종자 지지 배지, 농업용 배지, 하우스, 변압기 보드, 케이블 랩 및 충전제, 슬롯 단열재, 수분 장벽 필름, 석고 보드, 벽지, 아스팔트, 지붕 바닥 밑판, 장식 재료, 블록 충전제, 본더, 코크, 실란트, 바닥재, 그라우트, 해양 코팅, 모르타르, 보호 코팅, 지붕 코팅, 지붕 재료, 저장 탱크 라이닝, 치장 벽토, 질감 코팅, 아스팔트, 에폭시 접착제, 콘크리트 슬라브, 오버레이, 커튼 라이닝, 파이프 랩, 기름 흡수제, 고무 보강재, 비닐 에스터 수지, 보트 선체 기판, 컴퓨터 디스크 라이너 및 응축수 수집제를 포함한다.

직물의 예로는 얀, 인조 가죽, 스웨이드, 개인 보호 의복, 의복 내부 라이닝, 신발, 양말, 부츠, 스타킹, 구두, 깔창, 살균 섬유 및 여과재를 포함한다.

상기 결합제 마이크로섬유는 다양한 배열의 여과재를 제조하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 여과재는 공기 여과용 여과재, 물 여과용 여과재, 용매 여과용 여과재, 탄화수소 여과용 여과재, 오일 여과용 여과재, 연료 여과용 여과재, 제지 공정용 여과재, 취사용 여과재, 의료용 여과재, 체액 여과용 여과재, 혈액용 여과재, 클린룸 여과재, 중공업 장비용 여과재, 우유 및 식수용 여과재, 재활용수용 여과재, 탈염용 여과재, 자동차용 여과재, HEPA 필터, ULPA 필터, 복합 필터, 액체 필터, 커피백 및 티백, 진공 먼지 봉투 및 물 여과 카트리지를 포함한다.

전술한 바와 같이, 상기 섬유 제품은 또한 흡수성을 개선하기 위해 또는 전달 비히클로서 다양한 분말 및 미립자를 포함할 수 있다. 그러므로, 하나의 실시양태에서, 본 발명의 섬유 물품은 본원에서 전술한 수분산성 중합체 성분과 동일하거나 상이할 수 있는 제 3 수분산성 중합체를 포함하는 분말을 포함한다. 분말 및 미립자의 다른 예는 탈크, 전분, 다양한 수흡수성, 수분산성 또는 수팽윤성 중합체, 예컨대 폴리(아크릴로니트릴), 설포폴리에스터 및 폴리(비닐 알코올), 실리카, 안료 및 마이크로캡슐을 포함하나 이들에 한정되지 않는다.

실시예

시험 방법

하기 방법을 사용하여 본원에 개시된 부직물의 성능 평가를 수행하였다.

- 투과율 -ASTM D737

- 파열(burst) 강도- ISO 2758, TAPPI 403 (건조 burst 샘플 제조는 표준법에 따름. 습윤 파열 샘플 제조는, 시편을 83±2℃ 수돗물에 5분 동안 침지시키고 시험 전에 이를 닦아냄을 포함함)

- 건조 인장 강도 - TAPPI 494

- 습윤 인장 강도 - TAPPI 456, 시험 온도를 23±2℃ 표준에서 83±2℃로 증가시켰다는 점에서 다소 변형됨.

- 공기 저항 및 침투율은, TSI 8130 시험 장치를 사용하여 ASTM F1471-09에 의해 결정되었음.

실시예 1

하기 이산 및 다이올 조성물로 설포폴리에스터 중합체를 제조하였다: 이산 조성물(69몰% 테레프탈산, 22.5몰% 아이소프탈산, 및 8.5몰% 5-(소디오설포) 아이소프탈산) 및 다이올 조성물(65몰% 에틸렌 글리콜 및 35몰% 다이에틸렌 글리콜). 상기 설포폴리에스터는 진공하에서 고온 폴리에스터화에 의해 제조되었다. 약 0.33의 고유 점도를 갖는 설포폴리에스터를 생성하도록 에스터화 조건을 제어하였다. 이러한 설포폴리에스터의 용융 점도는, 240℃ 및 1 rad/초의 전단 속도에서 약 6,000 내지 7,000포이즈의 범위인 것으로 측정되었다.

실시예 2

이성분 압출 라인을 사용하여 실시예 1의 설포폴리에스터 중합체를 2성분 해도 단면 섬유로 방적하였다. 1차 압출기(A)는 이스트만 F61HC PET 폴리에스터를 공급하여, 해도 단면 구조의 "섬"을 형성하였다. 2차 압출기(B)는 상기 수분산성 설포폴리에스터 중합체를 공급하여, 상기 해도형 이성분 섬유의 "바다"를 형성하였다. 상기 폴리에스터의 고유 점도는 0.61 dL/g이었고, 전술한 용융 점도 측정 절차에 따라, 240℃ 및 1 rad/초의 변형 속도에서 측정시, 건조 설포폴리에스터의 용융 점도는 약 7,000포이즈였다. "섬" 폴리에스터와 "바다" 설포폴리에스터 사이의 중합체의 비는 2.33 대 1이었다. 이어서, 2성분 섬유의 필라멘트들을 2개의 고데 롤의 세트를 사용하여 인-라인 인발하여, 약 3.3X의 필라멘트 인발 비를 제공하여, 약 5.0의 공칭 데니어/필라멘트를 갖는 인발된 해도형 2성분 필라멘트를 형성하였다. 이 필라멘트는 약 2.5 μm의 평균 직경을 가진 폴리에스터 마이크로섬유 섬을 포함하였다. 인발된 해도형 2성분 섬유를, 이어서, 1.5 mm의 절단 길이의 짧은 길이의 섬유로 절단한 다음, 80℃의 연수를 사용하여 세척하여, 수-분산성 설포폴리에스터 "바다"성분을 제거하여, 2성분 섬유의 "섬" 성분이었던 폴리에스터 마이크로섬유를 방출하였다. 세척된 폴리에스터 마이크로섬유를, 25℃의 연수를 사용하여 헹궈서 대부분의 "바다" 성분들을 본질적으로 제거하였다. 세척된 폴리에스터 마이크로섬유를 광학 현미경으로 관찰한 결과, 약 2.5μm의 평균 직경 및 1.5mm의 길이를 가졌다.

실시예 3

이성분 압출 라인을 사용하여 실시예 1의 설포폴리에스터 중합체를 2성분 해도 단면 섬유로 방적하였다. 1차 압출기(A)는 이스트만 F61 HC PET 폴리에스터를 공급하여, 해도 단면 구조의 "섬"을 형성하였다. 2차 압출기(B)는 상기 수분산성 설포폴리에스터 중합체를 공급하여, 상기 해도형 이성분 섬유의 "바다"를 형성하였다. 상기 폴리에스터의 고유 점도는 0.61 dL/g이었고, 전술한 용융 점도 측정 절차에 따라, 240℃ 및 1 rad/초의 변형 속도에서 측정시, 건조 설포폴리에스터의 용융 점도는 약 7,000포이즈였다. "섬" 폴리에스터와 "바다" 설포폴리에스터 사이의 중합체의 비는 2.33 대 1이었다. 이어서, 2성분 섬유의 필라멘트들을 2개의 고데 롤의 세트를 사용하여 인-라인 인발하여, 약 3.3X의 필라멘트 인발 비를 제공하여, 약 5.0의 공칭 데니어/필라멘트를 갖는 인발된 해도형 2성분 필라멘트를 형성하였다. 이 필라멘트는 약 5.0 μm의 평균 직경을 가진 폴리에스터 마이크로섬유 섬을 포함하였다. 인발된 해도형 2성분 섬유를, 이어서, 3.0mm의 절단 길이의 짧은 길이의 섬유로 절단한 다음, 80℃의 연수를 사용하여 세척하여, 수-분산성 설포폴리에스터 "바다"성분을 제거하여, 2성분 섬유의 "섬" 성분이었던 폴리에스터 마이크로섬유를 방출하였다. 세척된 폴리에스터 마이크로섬유를, 25℃의 연수를 사용하여 헹궈서 대부분의 "바다" 성분들을 본질적으로 제거하였다. 세척된 폴리에스터 마이크로섬유를 광학 현미경으로 관찰한 결과, 약 5.0 μm의 평균 직경 및 3.0mm의 길이를 가졌다.

실시예 4

실시예 2에 요약된 일반 절차에 따라, 이스트만 코폴리에스터 TX1000으로 구성된 2.5 μm 직경, 1.5 mm 길이의 합성 중합체성 마이크로섬유를 제조하였다.

실시예 5

실시예 2에 요약된 일반 절차에 따라, 이스트만 코폴리에스터 TX1000으로 구성된 2.5 μm 직경, 3.0 mm 길이의 합성 중합체성 마이크로섬유를 제조하였다.

실시예 6

실시예 2에 요약된 일반 절차에 따라, 이스트만 코폴리에스터 TX1500으로 구성된 2.5 μm 직경, 1.5 mm 길이의 합성 중합체성 마이크로섬유를 제조하였다.

실시예 7

실시예 2에 요약된 일반 절차에 따라, 이스트만 코폴리에스터 이스타(Eastar) 14285으로 구성된 2.5 μm 직경, 1.5 mm 길이의 합성 중합체성 마이크로섬유를 제조하였다.

실시예 8

실시예 2에 요약된 일반 절차에 따라, 이스트만 코폴리에스터 듀라스타(Durastar) 1000으로 구성된 2.5 μm 직경, 1.5 mm 길이의 합성 중합체성 마이크로섬유를 제조하였다.

실시예 9

습윤-적층 핸드시트를 하기 절차를 사용하여 제조하였다. 핸드시트 제형 내의 완전한 분산을 얻기 위해, 그 제형 내의 각각의 섬유는, 변형된 블렌더에서 1 내지 2분 동안 교반하는 것에 의해 별도로 0.2% 이하의 점조도로 분산시켰다. 분산 섬유를, 물 10 l를 함유하는 20 l의 혼합 배트(vat)로 옮기고 일정하게 5 내지 10분 동안 혼합하였다. 혼합 배트 내의 섬유 슬러리를, 제거가능한 200 메쉬 스크린을 가진 장방형 핸드시트 몰드(이는 물로 절반 채워져 있었고 계속 교반되었음)내로 부었다. 핸드시트 몰드의 나머지를 물로 채우고, 드롭 밸브를 당겨서 섬유가 메쉬 스크린 상에서 배수되게 하여 핸드 시트를 형성하였다. 진공 슬롯 위로 상기 스틸 메쉬의 바닥부를 두세번 미끄러지게 함으로써 핸드 시트 내의 과잉의 물을 제거하였다. 이어서, 댐프(damp) 핸드시트를 테플론 코팅된 직조된 유리 섬유 메쉬 상으로 옮기고 건조 펠트(felt)와 건조 드럼 사이에 위치시켰다. 핸드시트를 150℃에서 10분 동안 건조시켰다. 건조된 핸드시트를 두 개의 뜨거운 플레이트로 옮기고 이들 사이에 위치시켜, 여기서 170℃에서 5분 동안 가열하여 결합제 섬유를 완전히 활성화시켰다. 상기 핸드 시트의 물리적 특성을 측정하여 하기 그래프에 기록하였다.

실시예 10

실시예 9에 기재된 일반 절차를 따라, 실시예 2의 합성 중합체성 마이크로섬유를, 상기 실시예들에서 앞서 기술한 것들로부터 선택된 합성 결합제 섬유의 다양한 중량 분획과 블렌딩하여 약 60g/m²의 핸드 시트를 수득하였다. 상기 결합제 마이크로섬유-함유 핸드 시트의 조성 및 특성은 하기 표 1에 기술되어 있다.

실시예 11

실시예 9에 기재된 일반 절차를 따라, 실시예 3의 합성 중합체성 마이크로섬유를, 실시예 6의 합성 결합제 섬유와 다양한 중량 분획으로 블렌딩하여 약 60g/m²의 핸드 시트를 수득하였다. 상기 결합제 마이크로섬유-함유 핸드 시트의 조성 및 특성은 하기 표 2에 기술되어 있다.

실시예 12

실시예 9에 기재된 일반 절차를 따라, 이전에 앞서 기술된 것들 중에서 선택된 합성 중합체성 섬유들을 0.6 μm 직경의 유리 마이크로섬유(존스 맨빌(Johns Manville)로부터의 마이크로스트랜드(Microstrand) 106X 및 라우샤 파이버스 인터내셔날(Lauscha Fibers International)로부터의 B-06-F)와 다양한 비율로 블렌딩하여 약 60g/m²의 핸드 시트를 수득하였다. 상기 결합제 마이크로섬유-함유 핸드 시트의 조성 및 특성은 하기 표 3에 기술되어 있다.

실시예 13

실시예 9에 기재된 일반 절차를 따라, 이전에 앞서 기술된 것들 중에서 선택된 합성 중합체성 섬유들을 셀룰로스 펄프(50의 쇼퍼-리글러 자유도(Schopper-Riegler freeness)로 정제된 알바셀(Albacel))과 다양한 비율로 블렌딩하여 약 60g/m²의 핸드 시트를 수득하였다. 상기 결합제 마이크로섬유-함유 핸드 시트의 조성 및 특성은 하기 표 3에 기술되어 있다.

실시예 14

실시예 9에 기재된 일반 절차를 따라, 실시예 2의 것과 유사하지만 4.5 μm의 직경을 가진 합성 중합체성 마이크로섬유를, 실시예 6의 합성 결합제 섬유와 1:1의 비로 블렌딩하여 약 4g/m²의 핸드 시트를 수득하였다. 이 핸드 시트의 건조 인장 강도(파단력)는 117 gF였고, 침투성은 610 ft³/ft/min이었다. 생성 핸드시트의 주사 전자 현미경 사진은 도 1에 도시되어 있다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

실시예 15

실시예 2에 요약된 일반 절차에 따라, 트랜스-1,4-사이클로헥산다이카복신산 및 1,4-부탄다이올의 잔기의 코폴리에스터로 구성된 2.5 μm 직경, 1.5 mm 길이의 합성 중합체성 마이크로섬유를 제조하였다.

실시예 16

실시예 2에 요약된 일반 절차에 따라, 수노코(Sunoco) CP360H로 구성된 3.3 μm 직경, 1.5 mm 길이의 합성 중합체성 마이크로섬유를 제조하였다.

실시예 17

실시예 2에 요약된 일반 절차에 따라, 95 중량%의 브라스켐(Braskem) CP360H 폴리프로필렌 및 5 중량%의 클라리언트 라이코센(Clariant Licocene)(상품명) 6252로 구성된 3.3 μm 직경, 1.5 mm 길이의 합성 중합체성 마이크로섬유를 제조하였다.

실시예 18

실시예 9에 기재된 일반 절차를 따르되, 건조 온도/시간을 150℃에서 5분으로 변경하고 결합 온도/시간을 175℃에서 3분으로 변경하여(달리 기재되어 있지 않으면), 앞서 기술한 것들로부터 선택된 합성 결합제 섬유 10중량%를 0.6 μm 직경의 유리 마이크로섬유(80 중량%) 및 7.5 μm 직경, 6 mm 길이로 절단된 유리 섬유(10 중량%)와 블렌딩하여 약 65g/m²의 핸드 시트를 수득하였다. 실시예 2는 또한, 결합제 마이크로섬유와 크기가 유사하지만 사용 온도에서 연화 및 결합하지 않을 PET 마이크로섬유를 대조용으로서 포함하였다. 상기 결합제 마이크로섬유-함유 핸드 시트의 특성은 하기 표 5에 기술되어 있다.

실시예 19

실시예 9에 기재된 일반 절차를 따르되, 건조 온도/시간을 150℃에서 5분으로 변경하고 결합 온도/시간을 175℃에서 3분으로 변경하여(달리 기재되어 있지 않으면), 앞서 기술한 것들로부터 선택된 합성 결합제 섬유 50중량%를 7.5 μm 직경, 6 mm 길이로 절단된 유리 섬유와 블렌딩하여 약 65g/m²의 핸드 시트를 수득하였다. 상기 결합제 마이크로섬유-함유 핸드 시트의 특성은 하기 표 6에 기술되어 있다.

실시예 20

실시예 9에 기재된 일반 절차를 따르되, 실시예 2의 PET(즉, 비-결합제) 마이크로섬유(10중량%), 0.6 μm 직경의 유리 마이크로섬유(80 중량%) 및 7.5 μm 직경 6 mm 길이로 절단된 유리 섬유를 블렌딩하여 약 65g/m²의 핸드 시트를 수득하였다. 별개의 시트들을 SBR 라텍스와 각각 약 5 중량% 및 10중량%의 결합제 추가량으로 결합시켰다. 이 라텍스 결합된 시트들의 상대 강도 및 투과율 특성을 표 7에서, 실시예 18에서 기술된 본 발명의 결합제 마이크로섬유 결합된 시트와 비교하였다.

[표 5]

[표 6]

[표 7]

Claims (18)

1. 부직 웹 층을 포함하는 종이 또는 부직 제품으로서,
   상기 부직 웹 층은 복수의 섬유 및 복수의 결합제 마이크로섬유를 포함하며,
   상기 결합제 마이크로섬유는 수 비-분산성 합성 중합체를 포함하며,
   상기 결합제 마이크로섬유는 25 밀리미터 미만의 길이 및 0.5 d/f 미만의 섬도(fineness)를 가지며,
   상기 결합제 마이크로섬유는 상기 섬유의 융점보다 낮은 융점을 갖는,
   종이 또는 부직 제품.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 결합제 마이크로섬유 이외의 결합제가 실질적으로 부재하는, 종이 또는 부직 제품.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 결합제 마이크로섬유의 양이 상기 부직 웹 층의 약 5 중량% 내지 약 90 중량% 범위인, 종이 또는 부직 제품.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 결합제 마이크로섬유의 양이 상기 부직 웹 층의 20 중량% 내지 약 75 중량% 범위인, 종이 또는 부직 제품.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 결합제 마이크로섬유가 10 mm 미만의 길이를 가진, 종이 또는 부직 제품.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 결합제 마이크로섬유가 2 mm 미만의 길이를 가진, 종이 또는 부직 제품.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 수 비-분산성 합성 중합체가, 폴리올레핀, 폴리에스터, 코폴리에스터, 폴리아마이드, 폴리락타이드, 폴리카프로락톤, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 아크릴, 셀룰로스 에스터, 및 폴리비닐 클로라이드로 이루어진 군 중에서 선택된, 종이 또는 부직 제품.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 폴리에스터가, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단독중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리사이클로헥실렌 사이클로헥산다이카복실레이트, 폴리사이클로헥실렌 테레프탈레이트, 및 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상인, 종이 또는 부직 제품.
9. 제 1 항에 있어서,
   액체 결합제를 추가로 포함하는 종이 또는 부직 제품.
10. 제 1 항에 있어서,
    코팅을 추가로 포함하는 종이 또는 부직 제품.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유가 유리, 셀룰로스계 및 합성 중합체로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상인, 종이 또는 부직 제품.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유가 셀룰로스계 섬유 펄프, 무기 섬유, 폴리에스터 섬유, 나일론 섬유, 폴리올레핀 섬유, 레이욘 섬유, 라이오셀 섬유, 아크릴계 섬유, 셀룰로스 에스터 섬유, 및 소비 후 재활용된 섬유로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상인, 종이 또는 부직 제품.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 부직 웹 층이 상기 부직 웹 층 중의 약 10 중량% 이상의 양으로 섬유를 포함하는, 종이 또는 부직 제품.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 부직 웹 층이 상기 부직 웹 층 중의 약 30 중량% 이상의 양으로 섬유를 포함하는, 종이 또는 부직 제품.
15. 제 1 항에 있어서,
    전분, 충전제, 광 및 열 안정화제, 대전방지제, 압출 보조제, 염료, 화폐 위조 방지 마커, 슬립(slip)제, 강인화제, 접착 촉진제, 산화 안정화제, UV 흡수제, 착색제, 안료, 불투명화제(광택 제거제), 광학적 증백제(brightener), 충전제, 핵 형성제, 가소화제, 점도 개질제, 표면 개질제, 항균제, 소포제, 윤활제, 열안정화제, 유화제, 붕해제, 저온 유동성 억제제(cold flow inhibitor), 분지화제(branching agent), 오일, 왁스 및 촉매로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 종이 또는 부직 제품.
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제 섬유가, 본질적으로 원형이거나 본질적으로 쐐기형(wedge-shaped)인 단면을 갖는, 종이 또는 부직 제품.
17. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제 섬유가, 적어도 2:1의 횡방향 형상비(transverse aspect ratio)를 가진 리본 섬유인, 종이 또는 부직 제품.
18. 제 1 항에 있어서,
    상기 종이 또는 부직 제품이, 퍼스널 케어 제품, 의료용 케어 제품, 자동차 용품, 가정 용품, 퍼스널 레크리에이션 용품, 특수 용지, 종이 제품, 및 건물 및 조경 재료로 이루어진 군 중에서 선택된, 종이 또는 부직 제품.

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