KR20160029758A

KR20160029758A - 높은 수분율을 지니는 합성 얀의 제조방법 및 얻어진 얀

Info

Publication number: KR20160029758A
Application number: KR1020157037267A
Authority: KR
Inventors: 네리노 그라시; 마우로 잘티에리
Original assignee: 골든 레이디 컴퍼니 에스. 피. 에이.
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2016-03-15
Also published as: HRP20221186T1; BR112015032856A2; CA2916979C; US10604869B2; EP3017096B1; IL243162B; HK1219988A1; CN105518193B; BR112015032856B1; WO2015001515A1; JP2016526618A; KR102245107B1; EP3017096A1; US20160168759A1; ITFI20130162A1; ES2927349T3; CA2916979A1; RS63701B1; CN105518193A; JP6452683B2

Abstract

높은 수분율 능력을 지니는 폴리아마이드에 기초한 합성 얀을 제조하는 방법이 기재되되, 해당 방법은 폴리아마이드의 수분율을 증가시키기 위하여 적어도 1500의 분자량을 지니는 폴리에터아민과 폴리아마이드를 반응시켜 폴리에터아민을 함유하는 변성 폴리아마이드를 얻는 단계; 및 상기 변성 폴리아마이드의 용융물로부터 얀을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

높은 수분율을 지니는 합성 얀의 제조방법 및 얻어진 얀{METHOD FOR PRODUCING A SYNTHETIC YARN WITH HIGH MOISTURE REGAIN AND YARN OBTAINED}

본 발명은 텍스타일 물품(textile article)의 제조, 특히 얀(yarn), 필라멘트 또는 섬유를 이용하는 편성 텍스타일, 직조 텍스타일, 부직 텍스타일 및 기타 텍스타일 제품의 제조 분야에 관한 것이다.

특히 본 발명은 폴리아마이드계 합성 텍스타일 물품을 제조하기 위한 방법에 대한 개량에 관한 것이다.

합성 섬유 및 얀의 제조는 현재의 중합체 산업의 매우 중요한 부문이다. 합성 섬유 및 얀은 예를 들어 자동차 및 가구 산업에서 산업적 용도를 위하여 텍스타일을 제조하는데 이용된다. 합성 섬유는, 의류 부분에서, 예를 들어, 양말 및 팬티 스타킹 등과 같은 편성 물품을 제조하기 위하여 또한 널리 이용된다. 텍스타일 부문에서 특히 광범위하게 이용되는 섬유는 폴리아마이드계 섬유, 전형적으로 나일론 6(이하 "폴리아마이드 6"이라고도 지칭함) 및 나일론 6,6(이하 "폴리아마이드 6,6"이라고도 지칭함)이다. 이들 섬유는 또한, 제조 및 전환 동안 그리고 최종 사용에서 둘 다 증가된 강도, 낮은 제조비용 등과 같은 천연 섬유에 관하여 상당한 이점을 지닌다. 게다가, 합성 섬유의 제조 과정은, 합성 섬유의 제조로부터 유래되는 환경적 영향이 천연 유래의 섬유의 제조로 인한 영향에 대하여 낮기 때문에, 더욱 친환경적이다. 특히, 천연 유래 섬유의 제조에 대하여, 합성 섬유의 제조는 낮은 에너지 소비 및 낮은 물 소비를 동반한다.

그렇기는 하지만, 합성 섬유는 천연 섬유에 대하여 몇몇 단점을 지니며, 특히 합성 섬유는 촉감에 대해서 덜 쾌적하고, 이로 인해 몇몇 경우에 특히 신체에 직접 접촉하는 제품을 위하여 소비자가 천연 유래 섬유를 채택하게 된다.

수년에 걸쳐서, 특히 수분율 비율을 증가시킴으로써 친수성을 증가시킬 목적으로, 합성 섬유의 이 양상을 개선하기 위하여 수개의 시도가 행해져 왔다.

예를 들어, 이들 중합체의 압출에 의해 얻어진 섬유 혹은 얀의 품질을 증가시킬 목적으로 폴리아마이드 내에 폴리에터 세그먼트를 혼입시키기 위하여 몇몇 시도가 행해져 왔다.

의복 부문에서 이용하기 위하여 나일론(폴리아마이드) 얀 내 목적으로 하는 친수성 특성이 폴리아마이드 내에 옥시에틸렌기(-OCH2CH2-)의 혼입을 통해서 현재 부여되고 있다. 이와 같이 해서 변성된 폴리아마이드는 중합 조건의 변화를 필요로 할 수 있고, 압출 및 방사 단계에서 문제를 제시할 수 있다.

따라서, 각종 텍스타일 물품을 제조하기 위하여 방사에 이어서 전환시키는 것이 용이한 개선된 수분율 능력(moisture regain capacity)을 가진 합성 얀 혹은 섬유를 제공할 필요가 있다.

본 발명은 높은 수분율 능력, 즉, 높은 친수성을 가진 폴리아마이드에 기초한 합성 섬유, 얀 또는 필라멘트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 설명 및 첨부된 청구범위의 맥락 내에서, "얀"이란 용어는 빈번하게 이용될 것이다. 이 용어는 연속 혹은 불연속 얀, 즉, 방사 섬유, 즉, 불연속 요소에 의해 얻어진 스테이플 섬유, 또는 연속 얀을 포함할 수 있는 포괄적인 텍스타일 물품을 지칭하도록 의도된다. 스테이플 섬유는 이어서 압출에 의해 얻어진 연속 얀의 처리로부터 얻어질 수 있다.

텍스타일 물품은, 즉, 하나 이상의 필라멘트에 의해 형성된 모노-필라멘트 또는 멀티-필라멘트일 수 있다.

텍스타일 물품은, 즉, 얀의 전체 단면을 형성하는 단일 성분으로 이루어진 모노-성분일 수 있다. 텍스타일 물품은, 또한 다성분, 특히, 즉, 하나의 성분으로 이루어진 코어와 다른 성분으로 이루어진 스킨 혹은 외부층을 가진, 예를 들어, 다른 성분 내측에 하나의 성분이 배열된 2개의 상이한 성분의 조합으로 이루어진 2-성분일 수 있다. 2-성분 얀은 또한 다른 성분 내측에 하나의 성분이 배치되기보다 오히려 나란히 배치된 두 성분을 포함할 수도 있다.

실질적으로, 높은 수분율 능력을 지니는 폴리아마이드에 기초한 합성 얀을 제조하는 본 명세서에 기재된 방법은, 폴리아마이드의 수분율을 증가시키기 위하여 적어도 1500의 분자량을 지니는 폴리에터아민과 폴리아마이드를 반응시켜 폴리에터아민을 함유하는 변성 폴리아마이드를 얻는 단계; 및 상기 변성 폴리아마이드의 용융물로부터 얀을 생성하는 단계를 포함한다. 실제로, 변성 폴리아마이드는 폴리에터아민으로 치환된 적어도 몇몇 카복실기를 지닌다.

이하에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 변성 폴리아마이드를 제조하는 단계와 얀을 제조하는 단계의 두 단계는 개별적으로 수행될 수 있으며, 먼저 변성 폴리아마이드를 선택적으로 칩 형상으로 제조하고, 이어서 다른 동작 단계에서 얀 압출 및 제조 공정에서 그 칩을 이용한다. 다른 실시형태에 있어서, 두 단계는, 단일 시스템 혹은 공장에서, 폴리아마이드와 폴리에터아민을 선택적으로 다른 성분과 조합해서 방사판(spinneret)을 구비한 압출 시스템으로 공급하는 것에 의해 조합되어 수행될 수 있고, 방사판으로부터 합성 얀을 제조하기 위한 하나 이상의 필라멘트가 생성된다.

반응은 사슬 연장제(chain extender), 그라프팅제(grafter) 등과 같은 1종 이상의 첨가제를 이용해서 촉진될 수 있다. 반응은 별도의 제조 단계에서 일어날 수 있다. 변성 폴리아마이드는 이어서, 예를 들어, 텍스타일 이용을 위한 합성 얀을 제조하기 위한 기술로부터 실질적으로 유래된 기술로, 변성 폴리아마이드를 칩으로 용융시키고 용융된 물질을 적절한 방사판을 통해서 압출함으로써, 압출 공정으로 공급되어 모노- 또는 멀티-필라멘트 얀으로 전환될 수 있다.

이 구조를 가진 변성 폴리아마이드는 종래 기술의 폴리아마이드보다 실질적으로 높은 수분율의 정도를 지니는 것으로 판명되었다. 본 명세서에 기재된 방법으로 얻어진 변성 폴리아마이드로 적어도 부분적으로 이루어진 모노- 또는 멀티-필라멘트 얀은, 의류 분야 및 기타 분야, 예를 들어, 가구, 자동차 산업 등에서, 천연 섬유, 예를 들어, 목면으로 얻어진 얀과 견줄만한 혹은 그보다 큰 수분율과, 텍스타일 물품의 제조를 위한 이용과 양립될 수 있도록 하는 등과 같은 기술적, 기계적, 염색 가능성 및 기타 특성을 지닌다.

몇몇 실시형태에 있어서, 상기 방법은 압출 장치에서 폴리아마이드와 폴리에터아민을 직접 접촉시키는 것을 제공한다. 압출 장치는 1개 이상의 압출기를 직렬로 포함할 수 있다. 이와 같이 해서, 두 성분은 압출 동안에 서로 반응하여, 성분들 간의 반응으로부터 생성된 변성 폴리아마이드의 얀 혹은 복수의 필라멘트를 압출 장치로부터의 출구에서 얻는다.

폴리에터아민은 폴리에터아민의 이상적인 AHEW(아민 수소 당량: Amine Hydrogen Equivalent Weight)를 10%보다 많이 초과하지 않는 AHEW를 지닌다. 용어 AHEW는 폴리에터아민의 분자량을 분자 당 활성 아민 수소의 개수로 나눈 것으로서 정의된다. 예를 들어, 평균 분자량 2000을 지니고 폴리에터의 모든 단부가 아민 단부이며, 따라서 분자당 4.0개의 활성 아민 수소에 기여하는 이상적인 폴리에터아민은, 500 g/당량의 AHEW를 지닐 것이다. 단부의 10%가 아민이라기보다 오히려 하이드록실이면, 분자 당 단지 3.6개의 활성 아민 수소가 있을 것이고 폴리에터아민은 556 g/당량의 AHEW를 지닐 것이다.

주어진 폴리에터아민의, 분자 당 활성 아민 수소의 개수, 따라서 AHEW는, 당업계의 통상적인 수법에 따라서, 예를 들어, 표준 ISO 9702에 기재된 절차를 이용해서 아민기 질소 함량을 계산함으로써 계산될 수 있다.

특히 유리한 실시형태에 있어서, 폴리에터아민은, 바람직하게는, 1500 이상의 분자량과 이 폴리에터아민에 대한 이상적인 AHEW를 10%보다 많이 초과하지 않는 AHEW를 지니는 폴리에터다이아민이다.

폴리아마이드는 일반적으로 염색 가능한 산(음이온성) 또는 염기(양이온성) 중합체일 수 있다. 특히 유리한 실시형태에 있어서, 폴리아마이드는, 예를 들어, 나일론 6,6(폴리헥사메틸렌 아디파마이드)일 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 폴리아마이드는 나일론 6, 즉, 폴리(ε-카프로락탐)일 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 폴리아마이드는 나일론 6 및 나일론 6,6의 공중합체일 수 있다.

폴리아마이드는 나일론계 합성 얀의 생산에서 통상 이용되는 바와 같은, 압출 장치로, 예를 들어, 칩 형태로 계량될 수 있다. 폴리에터다이아민은 액체 형태로 계량될 수 있다.

유리하게는, 상기 두 성분의 양은 폴리아마이드의 양이 바람직하게는 50중량% 내지 98중량%로 포함되도록 계량된다. 다른 실시형태에 있어서, 폴리아마이드의 퍼센트는 50중량% 내지 95중량%, 예를 들어, 70중량% 내지 95중량%로 포함될 수 있다. 유리한 실시형태에 있어서, 폴리아마이드의 퍼센트는 85중량% 내지 93중량%로 포함된다. 위에서 정의된 간격 내의 값 및 위에서 정의된 간격 내에 포함되는 각 하위 간격이 본 개시내용에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

이론적으로, 폴리아마이드 전체가 폴리에터아민과 반응한다면, 유사한 퍼센트가 완성된 물품에서 발견될 것이다. 최종 물품에서 위에 기재된 계량 간격으로부터의 일탈은 폴리에터아민의 불완전한 반응 혹은 변성 폴리아마이드와는 다른 부산물의 형성에 의해 결정될 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 폴리에터아민은 알킬 폴리에터아민일 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 폴리에터아민은, 예컨대, 헌츠만 인터내셔널사(Huntsman International LLC)에 의해 제조되어 시판되는 엘라스타민(Elastamine)(등록상표) RE-2000 등과 같은 폴리에터다이아민이다. 이 폴리에터다이아민은 2000의 평균 분자량과, 이상적인 AHEW를 10%보다 초과하지 않는 505g/당량의 AHEW, 이 경우에 500 g/당량을 지닌다.

몇몇 실시형태에 따르면, 폴리에터다이아민은 이하의 구조를 가진 프로필렌 옥사이드와 에틸렌 옥사이드의 공중합체이다:

여기서 y

39는 에틸렌 옥사이드 분자의 개수이고, 그리고

x+z

6은 프로필렌 옥사이드 분자의 개수이다.

다른 실시형태에 있어서, 폴리에터아민은, 예를 들어, US 2012/0065362(그 내용은 본 발명의 개시 내용에 편입됨)에 기재된 유형의 α, ω-다이아민 폴리(옥시알킬렌-코-옥시알킬렌 에터)의 공중합체일 수 있다.

폴리에터아민은 폴리아마이드와 폴리에터아민 간의 반응 후에 압출된 중합체에서 얻어질 목적으로 하는 특성에 좌우되는 분자량을 지닐 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 폴리에터아민의 분자량은 1500 이상이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 폴리에터아민의 분자량은 1800과 동등하거나 2000과 동등할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 분자량은 2000 초과, 예를 들어, 2200 이상, 2500 이상, 심지어 적어도 5000까지일 수 있다.

압출에 의해 얻어진 완성된 중합체 중의 폴리에터아민의 양은 1중량% 내지 30중량%, 예를 들어 2중량% 내지 20중량%, 바람직하게는 5중량% 내지 15중량%, 예를 들어, 8중량% 내지 12중량%를 포함할 수 있다. 본 발명의 개시내용은 또한 위에서 정의된 간격 및 위에서 정의된 간격에 포함되는 각 하위 간격 내의 모든 값을 포함하는 것으로 이해된다.

기재된 방법에서 유용한 폴리아마이드는, 예를 들어, 8,000 내지 18,000의 분자량을 지닐 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 폴리아마이드는 9,000 내지 15,000, 예를 들어 10,000 내지 14,000 UMA의 분자량을 지닌다.

가능한 실시형태에 있어서, 폴리아마이드는, 카복실 말단기(COOH)의 개수와 동일한 아민 말단기(NH₂)의 개수를 지닐 수 있고, 예를 들어, 두 경우에 47개이다.

몇몇 실시형태에 따르면, 기재된 방법은 카복실 말단기의 개수보다 낮은 아민 말단기의 개수를 가진 폴리아마이드를 이용할 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서 아민 말단기(AEG)의 양은 5 내지 60 meq/㎏을 포함한다. 바람직한 실시형태에 있어서, 폴리아마이드는 55 이하, 유리하게는 5 내지 45 meq/㎏의 AEG를 지닌다. 몇몇 실시형태에 있어서, 폴리아마이드는 5 내지 35의 AEG를 특징으로 한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 카복실 말단기(CEG)의 개수는 40 내지 200 meq/㎏을 포함한다. 몇몇 특히 유리한 실시형태에 있어서, 80 내지 100 meq/㎏을 포함하는 CEG를 지닌 폴리아마이드가 이용된다.

총 말단기 개수(TEG)는 유리하게는 5 내지 155 meq/㎏을 포함한다.

몇몇 실시형태에 따르면, 폴리아마이드는 2 내지 3, 바람직하게는 2.2 내지 2.8의 상대 점도(95.7% 황산 중에서 측정됨)를 지닐 수 있다.

이하에서 명백하게 되는 바와 같이, 아민 말단기의 개수보다 많은 카복실 말단기의 개수는 최종 중합체 중의 보다 많은 양의 폴리에터아민 분자와 결합할 수 있다.

유리한 실시형태에 있어서, 폴리에터아민과 폴리아마이드 간의 반응은, 선택적으로 가압된 반응 용기 내에서, 220 내지 350℃의 온도에서 일어날 수 있다. 반응이 하나 이상의 압출기에서 직접 일어난다면, 이들은 폴리에터아민과 폴리아마이드 간의 접촉과 반응이 일어나는 영역에서 위에 나타낸 값들 사이의 내부 온도를 전개시킬 수 있다.

본 명세서에 기재된 방법에 따른 중합체의 압출로부터 얻어진 얀은 LOY(low orientation yarn), POY(Partially Oriented Yarn) 또는 FDY(Fully Drawn Yarn) 유형의 멀티필라멘트 텍스타일 얀일 수 있다.

언급된 바와 같이, 필라멘트는 연속적이고 그대로 이용될 수 있거나, 또는 예를 들어, 10 내지 100㎜의 길이를 가진 스테이플 섬유로 분할될 수 있다.

스테이플 섬유는 공지된 방적 과정을 이용해서 연속 얀으로 변환될 수 있다.

추가의 양상에 따르면, 스테이플 섬유는 부직포를 생성하고, 섬유 웹(fiber web)을 형성하는데 이용될 수 있으며, 섬유 웹은 이어서 기계적, 수압적, 화학적 혹은 열적 접합 처리, 또는 이들의 조합 처리가 실시된다.

얀은 직조 과정, 편성 과정에서 혹은 다른 용도를 위하여 이용될 수 있다.

본 명세서에 기재된 절차에 의해 제조된 얀은 이어서 그의 물리적 및 기계적 특성을 변형시키기 위하여 가공처리될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 얀은 복합 물품을 얻기 위하여 다른 얀과 조합될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 방사판으로부터 얻어진 얀은, 예를 들어, 인터레이싱(interlacing), 커버링 제트(covering jet) 또는 다른 적절한 장치를 통해서 텍스처화(texturized) 혹은 타슬란화(taslanized), 연신, 탄성체 얀과 조합될 수 있다.

위에서 나타낸 바와 같이, 얀은 모노-성분일 수 있다. 이 경우에 형성되는 필라멘트 또는 필라멘트들은 동일한 재료로 구성된다. 다른 실시형태에 있어서, 얀은 다성분, 예를 들어 2-성분일 수 있다. 얀을 형성하는 하나, 몇몇 또는 각각의 필라멘트는, 이 경우에, 두 상이한 중합체에 의해 형성된 두 부분을 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 필라멘트는 상이한 중합체로 제조된 내부 코어와 외부 코팅("코어-스킨" 2-성분 섬유)을 포함한다. 가능한 실시형태에 따르면, 내부 코어를 둘러싸는 외부 부분 혹은 스킨은, 폴리에터아민 및 폴리아마이드를 함유하는 높은 수분율을 지닌 중합체로 제조될 수 있는 한편, 코어는 상이한 중합체, 예를 들어, 폴리에터아민 분자 없이 폴리아마이드로 제조될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 나일론 6 또는 나일론 6,6의 코어는 본 명세서에 기재된 바와 같이 제조된 폴리아마이드와 폴리에터아민의 스킨을 가지고 압출될 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 2-성분 섬유는 열가소성 폴리프로필렌 또는 폴리우레탄, 또는 폴리에스터, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트로 구성되거나 이를 포함하는 제2 성분을 지닐 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 각 필라멘트를 형성하는 두 성분은 하나의 성분이 다른 성분 내부에 삽입된 배열이라기보다 오히려 서로 나란히 배열될 수 있다("사이드-바이-사이드" 2-성분 섬유).

다성분 섬유, 특히 2-성분 섬유를 제조하기 위한 압출 헤드는 공지되어 있고, 본 발명의 방법의 맥락에서 유리하게 이용될 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 2-성분 얀이 제조될 수 있는 데, 이때, 구성되는 중합체의 10% 내지 95중량%, 바람직하게는 50% 내지 80중량%가 폴리아마이드 및 폴리에터아민을 함유하는 중합체인 반면에, 나머지 부분이 폴리아마이드, 또는 다른 종류의 중합체, 예컨대, 폴리프로필렌으로 구성된다.

몇몇 실시형태에 있어서, 얀은 1 내지 300개의 필라멘트로 압출된다.

몇몇 실시형태에 따르면, 얀은 5 내지 6000 dtex의 선형 밀도를 지닌다. 유리한 실시형태에 있어서, 얀은 0.5 내지 20의 DPF(dtex per filament)값을 지닌다.

몇몇 특히 유리한 실시형태에 있어서, 얀은 1(단일 필라멘트) 내지 100개, 바람직하게는 30 내지 60개의 필라멘트의 개수와 7 내지 140 dtex, 바람직하게는 40 내지 60 dtex의 선형 밀도를 지닌다. 몇몇 실시형태에 있어서 중합체는 20 내지 80 cm/s의 압출 속도에서 압출된다. 방사판으로부터 배출되는 필라멘트는 유리하게는 공지된 방식으로, 예를 들어, 공기의 흐름 하에 냉각될 수 있다.

이 단계에서, 단일 필라멘트는 공기의 횡방향 흐름으로 냉각되어 주유기를 향하여 그리고 주유기를 통해 모이고 이와 같이 해서 합해져서 멀티필라멘트 얀을 형성한다. 하류에서 얀은, 요구되고 원하는 정도의 연신 및/또는 배향을 얀에 부여하기 위하여 서로 다를 수 있는 주변 속도에서 기동화되고 제어되는 하나 이상의 연신 및/또는 이완 및/또는 안정화 롤러 둘레에 공급될 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 얀은 20% 내지 60%의 연신율이 적용된다.

마지막으로, 얀은 릴 또는 패키지를 형성하도록 권취된다. 이 권취 속도는, 예를 들어, 1,000 내지 5,500 m/분을 포함할 수 있다.

본 발명의 추가의 유리한 특성 및 실시형태는 이하에 기재되며, 본 발명의 설명의 통합적인 부분을 형성하는 첨부된 청구범위에 나타낸다. 위에서 제공되는 간단한 설명은 본 발명의 각종 실시형태의 설명을 확인해주므로 이하의 상세한 설명은 더욱 잘 이해될 수 있고, 또한 당업계에 대한 본 발명의 기여가 더욱 잘 인식될 수 있다. 당연히, 이하에 설명되고 첨부된 청구범위에 기재될 본 발명의 기타 특성이 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 상이한 실시형태를 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 각종 실시형태가 그들의 적용에 있어서 이하의 설명에 기재되거나 도면에 예시된 구성 요소들의 배열로 그리고 구조적인 상세로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시형태에 있어서 구현될 수 있고 각종 방식으로 구현되고 실행될 수 있다. 게다가, 본 명세서에서 이용되는 술어 및 용어는 순수하게 설명의 목적을 위한 것이며 제한으로 고려되어서는 안 된다.

따라서, 당업자라면 설명이 기초로 하고 있는 개념이 본 발명의 각종 목적을 달성하기 위하여 다른 구조, 다른 방법 및/또는 다른 시스템을 설계하는 기초로서 용이하게 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 그 결과, 청구범위는 본 발명의 정신으로부터 그리고 그 범위로부터 벗어나지 않는 등가의 구조의 내포로서 간주되는 것이 중요하다.

본 발명은, 본 발명에 따른 유닛의 비제한적인 실제 실시형태를 도시하는 첨부 도면 및 이하의 설명에 의해 더욱 잘 이해될 것이다. 더욱 특히, 도면 설명은 다음과 같다:
도 1 내지 도 6은 6개의 실시형태에 있어서 본 발명의 설명의 방법으로 얀을 제조하기 위한 시스템의 개략도.

실시형태들의 이하의 예의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다. 상이한 도면에서 동일한 참조 부호는 동일 혹은 유사한 요소를 지칭한다. 또한, 도면은 반드시 일정 척도로 되어 있는 것은 아니다. 게다가, 이하의 상세한 설명은 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 오히려, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.

"일 실시형태" 또는 "실시형태" 또는 "몇몇 실시형태"에 대한 설명의 전체에서의 언급은 실시형태에 관하여 기재된 특정 특징, 구조 혹은 요소가 기재된 주제의 적어도 하나의 실시형태에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 설명 전체를 통하여 각종 지점에서 "일 실시형태에 있어서" 또는 "실시형태에 있어서" 또는 "몇몇 실시형태에 있어서"란 어구는 반드시 동일한 실시형태 혹은 실시형태들을 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징들, 구조들 혹은 요소들은 하나 이상의 실시형태에 있어서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.

도 1의 개략도는 본 발명의 방법의 일 실시형태에 따른 합성 얀을 제조하기 위한 시스템 혹은 장치를 도시한다. 참조 부호 (1)은 상기 시스템을 전체로서 나타낸다. 이 시스템은 공급 라인(4)을 따라 탱크(5)로 유입되는 중합체가 공급되는 제1 압출기(3)를 포함한다.

중합체는 위에서 정의된 바와 같은 폴리아마이드(나일론) 6,6, 폴리아마이드 6 또는 다른 중합체일 수 있다. 이하, (4)에 공급된 중합체는 단순히 나일론 또는 폴리아마이드 6,6으로서 나타내며, 이것은 다른 실시형태에 있어서 기타 중합체가 사용될 수 있는 것을 의미한다.

몇몇 실시형태에 있어서 압출기(3)는 단일 스크류를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서 트윈 스크류 압출기(3)가 사용될 수 있다.

폴리에터아민은 중합체, 예를 들어, 화학식 (I)의 폴리에터다이아민의 공급 경로를 따라서 공급된다. 참조 부호 (6)은 총칭적으로 펌프(7)를 통해서 계량되고 라인(8, 8A, 8B, 8C)을 따라 압출기로 공급되는 폴리에터아민의 탱크를 나타낸다.

유리하게는, 폴리에터다이아민은 압출기 내의 중합체의 공급 방향에 관하여 중합체 공급점의 하류의 영역에서 압출기 내로 주입된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 폴리에터아민은 압출기의 단일점에서 주입된다. 개선된 실시형태에 있어서, 폴리에터아민은 압출 경로를 따라 순차로 배열된 복수개의 점 혹은 위치에서 압출기 내로 주입된다. 이와 같이 해서, 중합체는 폴리에터아민과 접촉하기 전에 적어도 부분적으로 용해된다. 도 1의 개략도는 압출기 챔버 내로 폴리에터아민의 3개의 주입점을 가진 시스템을 나타내지만, 이것은 단지 하나의 가능한 예시적인 실시형태일 뿐이며 폴리에터아민의 주입점의 개수는 상이할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

압출기(3)의 단부 영역에서, 폴리아마이드는 폴리에터아민과 혼합된다.

얻어진 혼합물은 라인(9)을 따라 제2 압출기(11)에 공급된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1 압출기(3)로부터 유출되는 폴리에터아민과 폴리아마이드의 혼합물은 제2 압출기의 공급 경로를 따라 하나, 바람직하게는 복수개의 점 혹은 위치(도 1에서 (9A, 9B, 9C)로 개략적으로 표시됨)에서 주입된다. 제2 압출기 내로의 폴리아마이드 및 폴리에터아민의 주입 점 혹은 위치의 개수는 가변적일 수 있다. 개략적으로 도시된 예에서는, 3개의 주입 위치가 제공되지만, 이것은 단지 하나의 시스템의 가능한 구성일 뿐이라는 것이 이해되어야 한다.

폴리아마이드의 추가의 계량된 용량은 제2 탱크(13)로부터 계량 시스템(15)을 통해서 제2 압출기(11)로 공급된다.

몇몇 실시형태에 있어서, 탱크(13)로부터 제2 압출기(11)로 공급되는 폴리아마이드는 탱크(5)의 폴리아마이드와 동일하다. 이 경우, 단일 탱크와 선택적으로 2개의 압출기(3, 11)로의 이중 계량 시스템이 제공될 수 있었다.

다른 실시형태에 있어서, 제2 압출기(11)로 공급되는 폴리아마이드는 제1 압출기(3)로 공급되는 폴리아마이드와는 상이하다. 예를 들어, 제1 압출기(3)로 공급되는 폴리아마이드는 1 초과, 바람직하게는 1.5 초과, 더 바람직하게는 1.8 초과, 예를 들어 대략 2의 카복실 말단기 대 아민 말단기 비를 지닐 수 있다. 따라서, 이 폴리아마이드는 아민 말단기의 개수보다 많은 카복실 말단기의 개수를 지닌다. 몇몇 실시형태에 있어서, 카복실 말단기의 개수는 80 내지 100개를 포함하고, 아민 말단기의 개수는 40 내지 50개를 포함한다.

제1 압출기(3)로 공급되는 폴리아마이드는 10 내지 100 ㎩*s의 점도를 지닐 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 압출기(3)로 공급되는 폴리아마이드는 15 내지 70 ㎩*s, 특히 20 내지 50 ㎩*s의 점도를 지닐 수 있다.

용융물의 점도(㎩*s)는 290℃의 온도 및 일반적으로 10 내지 10,000 s^-1의 상이한 속도 구배(s^-1)에서 모세관 유동계(capillary rheometer)로 측정된다.

제2 압출기(11)로 공급되는 폴리아마이드는 대략 1의 카복실 말단기 대 아민 말단기 비를 지닐 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제2 압출기(11)로 공급되는 폴리아마이드는 30 내지 60 meq/㎏, 예를 들어, 40 내지 50 meq/㎏의 카복실 말단기의 개수 및 아민 말단기의 개수를 지닐 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 제2 압출기(11)로 공급되는 폴리아마이드의 점도는 압출기(3)로 공급되는 폴리아마이드의 점도보다 클 수 있다. 예를 들어, 압출기(11)로 공급되는 폴리아마이드의 점도는 30 내지 150 ㎩*s, 바람직하게는 50 내지 100 ㎩*s일 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 첨가제의 용기(17) 및 첨가제를 계량하고 압출기(11) 내에서 당해 첨가제를 탱크(13)로부터 유출되는 폴리아마이드와 혼합하기 위한 계량 시스템(19)이 제2 압출기(11)와 연관될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 두 계량 시스템(19) 및 (15)은 첨가제 및 폴리아마이드를 호퍼 내로 각각 공급하되, 이들은 압출기(11) 내로 공급되기 전에 호퍼에서 혼합된다.

탱크(17)의 첨가제는 카복실기 및 아민기와 반응하도록 적합화된 열가소성 중합체용, 특히 폴리아마이드용의 사슬 연장제 또는 그라프팅제를 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 첨가제는 사슬 연장제인 바스프사(BASF)에 의해 제조된 존크릴(Joncryl)(등록상표) ADR-3400일 수 있다. 기타 적절한 첨가제는 듀폰사(DuPont)에 의해 제조된 푸사본드(Fusabond) N493, 아토켐사(Athochem)에 의해 제조된 오르갈로이(Orgalloy) R 6000-6600 및 시바 스페셜티 케미칼스사(Ciba Specialty Chemicals)에 의해 제조된 이르가로드(Irgarod) RA20일 수 있다.

압출기(11)에는, 이하에 더욱 상세히 설명되는 바와 같은, 압출기(11) 내부의 화학 반응의 결과로서 형성되는 증기를 제거하기 위하여, 동적 혼합기(21) 및 탈기 시스템(23)이 장착될 수 있다. 얻어진 중합체는 펌프(31)를 통해서 방사판(33)에 공급되며, 이 방사판에 의해서 필라멘트(F1)가 생성되고 얀(F)으로 수집되고 나서 릴(B)에 권취된다.

몇몇 실시형태에 있어서, 방사판(33)에 의해 생성된 필라멘트(F1)는 예를 들어 냉각된 공기의 제트에 의해서 냉각 영역(35)에서 냉각된다. 냉각 영역(35)의 하류에 주유기(37)가 제공되고, 이 주유기를 필라멘트(F1)가 통과한 후 얀(F)을 형성하도록 수집된다.

주유기(37)와 권취 릴 사이에 1개 이상의 고데트 롤러(godet roller) 또는 고데트 롤러(B)들의 쌍이 배열되어, 얀(F)에 소정의 연신도를 부여할 수 있다. 도 1의 개략도는 3개의 고데트(godet)(39, 41 및 43)를 도시하며, 이들 각각은 1쌍의 롤러를 포함한다. 얀은 경로를 따르며 이 경로를 따라 고데트를 형성하는 각 쌍의 롤러 주위에 1회 이상의 턴을 형성한다. 고데트 롤러의 속도는 얀에 필요로 되는 연신도를 부여하고 그 결과 필요에 따라서 이를 배향시키도록 제어된다.

몇몇 실시형태에 있어서, 고데트들은 10을 초과하지 않는 연신율과 0.5 g/DPF(DPF = dtex/필라멘트)를 초과하지 않는 얀의 테이크-업 장력(take-up tension)을 발생하도록 제어된다. 예를 들어, 선형 밀도 54 dtex, 40개의 필라멘트를 지니는, DPF 1.35(54/40=1.35)를 지니는 얀에 있어서, 권취 장력은 10 g 이하이다.

고데트들은 점차로 증가하는 공급 속도를 지닐 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 예시된 바와 같이 3개의 고데트를 이용할 경우, 주변 회전 속도는 고데트(39)에 대해서 3,600 m/분, 고데트(41)에 대해서 3,800 m/분, 고데트(43)에 대해서 4,000 m/분으로부터 증가될 수 있고, 이들은 릴(B) 상에서 동일한 테이크-업 속도일 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 얀의 통로를 따라서, 인터레이싱 제트(45)가 제공될 수 있다.

도시하지 않은 추가의 실시형태에 있어서, 폴리에터아민, 특히, 예를 들어, 폴리에터다이아민, 및 폴리에터아민과 폴리아마이드 간의 반응을 촉진시킬 수 있는 그라프팅제, 및/또는 사슬 연장제 또는 기타 첨가제가 압출기(3)로 공급될 수 있다. 첨가제는 용기(5) 대신에 용기 혹은 탱크를 통해서 압출기로 공급될 수 있다. 그라프팅제 또는 기타 첨가제의 그리고 폴리에터아민의 주입점의 위치는 역전될 수 있다. 폴리아마이드는 오로지 제2 압출기(11)로 공급될 수 있다. 추가의 실시형태에 있어서, 폴리아마이드는 또한 폴리에터아민과 함께 그리고 그라프팅제 또는 기타 첨가제와 함께 제1 압출기로 공급될 수 있다.

변형된 실시형태에 있어서, 폴리에터아민 및/또는 폴리아마이드는, 개별적으로 또는 그라프팅제, 사슬 연장제 또는 기타 첨가제와 조합하여 또는 이들 없이, 제1 압출기로 그리고/또는 제2 압출기로 공급될 수 있다.

도 2는 본 명세서에 기재된 방법에 따른 얀의 제조를 위한 시스템의 제2의 예시적인 실시형태를 개략적으로 도시한다. 동일한 참조 부호는 도 1을 참조하여 기재된 것과 동일 혹은 등가의 부분을 나타내며, 재차 기술하지 않는다. 이 실시형태에 있어서, 단일 압출기(101)가 제공된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 압출기(101)는 단일-스크류 압출기일 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 압출기(101)는 트윈-스크류 압출기일 수 있다.

예를 들어, 탱크(113)로부터 전달된 폴리아마이드는 압출기(101)로 공급된다. 예를 들어, 탱크(113)는 폴리아마이드 6,6 또는 폴리아마이드 6을 칩 형태로 수용할 수 있다. 폴리아마이드는 계량 시스템(115)을 통해서 압출기(101)로 공급될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 최종 중합체의 형성을 촉진시키는 그라프팅제, 사슬 연장제 또는 기타 추가의 성분이 압출기(101)에 공급된다. 그라프팅제 또는 기타 첨가제가 용기 또는 탱크(117)에 수용될 수 있다. 계량 시스템(119)은 그라프팅제 또는 기타 첨가제를 압출기(101)로 공급하기 위하여 제공될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 그라프팅제는 생략될 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 시스템은, 예를 들어, 펌프(107)를 통해서 압출기(101)로 공급될 수 있는 폴리에터아민을 수용하고 있는 탱크(106)를 포함할 수 있다. 폴리에터아민은, 하나 이상의 지점 혹은 위치에서, 바람직하게는, 폴리아마이드 및 사용된다면 그라프팅제의 공급점의 하류에서 압출기 챔버로 공급된다. 도시된 실시형태는 순수하게 예로서 4개의 폴리에터아민 공급점 혹은 위치를 나타낸다.

탈기 시스템, 방사판 및 필라멘트 및 이들 필라멘트로 형성되는 얀(F)을 냉각시키고 권취시키기 위한 시스템은 도 1을 참조하여 기재된 것과 실질적으로 유사할 수 있다.

도 3은 본 명세서에 기재된 방법의 구현을 위한 시스템의 추가의 실시형태를 도시한다. 동일한 참조 부호는 도 1을 참조하여 설명된 것과 동일 혹은 등가의 부분을 나타낸다. 도 3의 예에서, 제1 압출기(3)와 제2 압출기(11)는 순차로 혹은 단계적으로 압출기(3)로부터 압출된 중합체가 복수의 공급 지점(9A, 9B, 9C)에서 제2 압출기(11)로 공급되도록 하는 배열로 설치된다.

용기(17)가 제1 압출기(3)와 연관될 수 있고, 이 용기에는 첨가제, 예를 들어, 그라프팅제 또는 사슬 연장제를 제1 압출기(3)로 계량하기 위한 계량 장치(19)가 구비되어 있다. 첨가제는 과립 혹은 분말 형태일 수 있고, 용기(13) 내에 수용된 폴리아마이드 과립체, 예를 들어, 폴리아마이드 6 또는 폴리아마이드 6,6과 조합하여 공급될 수 있고, 계량 시스템(15)이 이 용기와 연관되어 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 용기(13)로부터 유입되는 폴리아마이드와 용기(17)로부터 유입되는 첨가제는 압출기(3)의 단일 지점에 공급된다. 다른 실시형태에 있어서, 이들 두 성분은 압출기(3)의 스크류 혹은 스크류들에 의해 획정된 압출 경로를 따라 상이한 지점에 공급될 수 있다.

압출기(3) 내의 용융된 중합체는 라인(9)을 통해서 하나 이상의 지점(9A, 9B, 9C)에서 제2 압출기(11) 내로 공급된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 폴리에터아민은 제2 압출기(11)로 계량될 수 있다. 예를 들어, 폴리에터아민은 라인(8)을 통해서 제2 압출기(11)에 연결되는 용기(6)에 수용될 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 폴리에터아민은 제1 압출기로부터 유입되는 중합체의 순차적인 주입 지점들 사이의 중간 위치에 공급될 수 있다.

도시되지 않은 다른 실시형태에 있어서, 용기(6)로부터 유입되는 폴리에터아민은 제2 압출기의 연장부를 따른 하나보다 많은 주입 지점에 공급될 수 있다.

추가의 실시형태에 있어서, 용기(6)로부터 유입되는 폴리에터아민의 공급 지점 혹은 지점들은 모두 라인(9)으로부터 유입되는 용융된 중합체의 하나 이상의 공급 지점에 관하여 하류에 있을 수 있다.

제2 압출기(11)와 연관된 나머지 구성요소들은 도 1을 참조하여 이미 기재된 것에 상당하고, 동일한 참조 부호로 표기되며, 재차 설명되지 않을 것이다.

도 4는 본 명세서에 기재된 방법의 구현을 위한 시스템의 변형된 실시형태를 도시한다. 동일한 참조 부호는 도 1 및 도 3을 참조하여 설명된 것과 동일 혹은 등가의 부분을 나타낸다. 또한 이 경우에도 제1 압출기(3)와 제2 압출기(11)는 순차로 단계적으로 배열된다. 계량 장치(15)를 통해서 압출기(3)로 계량될 수 있는 폴리아마이드의 제1 용기(13)가 제1 압출기(3)와 연관될 수 있다. 폴리아마이드는 과립 형태일 수 있다.

또한 특정 동작 조건 및 기술적 설계 선택지에 따라서, 용기(13)의 폴리아마이드와 함께 또는 다른 지점에서, 예를 들어, 탱크(13)로부터 유입되는 폴리아마이드의 공급 지점의 하류에서 혹은 그의 상류에서 계량 장치(19)를 통해 계량될 수 있는 사슬 연장제, 그라프팅제 또는 기타 첨가제의 용기가 압출기(3)와 연관될 수 있다.

제1 압출기(3)와 제2 압출기(11) 사이의 연결 라인(9)은 제1 압출기(3)로부터 유출되는 용융 중합체를 제2 압출기(11)로 운송한다. 필요한 경우, 폴리아마이드의 추가의 탱크 또는 용기(13A)가 이 후자에 연관될 수 있다. 계량 장치(15A)는 용기(13A)로부터 유입되는 제2 폴리아마이드를 예를 들어 호퍼 내로 계량한다. 폴리아마이드는 과립 형태일 수 있다.

이 예시적인 실시형태에서는, 단지 본 명세서에 기재된 방법 및 시스템의 구현의 다른 형태(여기서 두 압출기가 직렬로 설치됨)로서, 제1 압출기(3)에 공급된 폴리아마이드와 제2 압출기(11)에 공급된 폴리아마이드가 서로 하나 이상의 특성 혹은 특징이 다를 수 있으며, 예를 들어, 이들은 상이한 밀도 혹은 상이한 분자량, 상이한 개수의 아민기 및 카복실기, 상이한 점도 등을 지닐 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 용기(13A)의 폴리아마이드는 제1 압출기(3)로부터 유출되는 용융 중합체의 주입점에 관한여 상류에서 공급된다. 제1 압출기(3)로부터 라인(9)을 통해서 유출되는 용융 물질은 단일 지점에서, 또는 서로 이격된 복수개의 위치에서 주입될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1 압출기(3)로부터 유출되는 용융 물질은 용기(13A)로부터 유출되는 폴리아마이드의 공급점에 관하여 몇몇 상류 및 기타 하류의 복수개의 공급점에서 제2 압출기(11) 내로 공급될 수 있다.

가능한 실시형태에서, 용기 또는 탱크(6)에 수용된 폴리에터아민은 라인(8)을 통해서 제2 압출기(11)로 하나 이상의 위치, 예를 들어, (8A, 8B 및 8C)로 표시된 3개의 위치에서, 바람직하게는, 제1 압출기(3)로부터 유출되는 용융 중합체의 주입점의 하류에서 공급될 수 있다. 도시하지 않은 다른 실시형태에 있어서, 폴리에터아민은 제1 압출기(3)로 공급될 수 있다.

이 시스템은 또한 선행하는 도면을 참조하여 이미 기재되고 도 4에서 동일한 참조 부호로 표기된 것과 유사한 구성요소들을 포함할 수 있고, 이에 대해서는 설명되지 않는다.

도 5는 본 명세서에 기재된 방법의 구현을 위한 시스템의 추가의 실시형태를 예시한다. 동일한 참조 부호는 선행하는 도면에서 설명된 것과 동일 혹은 등가의 부분을 나타낸다.

도 5에서는, 제1 압출기(3) 및 제2 압출기(11)가 제공된다. 예를 들어, 계량 장치(15)를 통해서 계량될 수 있는, 예를 들어, 과립 형태의 폴리아마이드용의 제1 용기(13)가 제1 압출기(3)와 연관될 수 있다. 용기(13)로부터 유출되는 폴리아마이드의 동일한 공급 위치에서 혹은 별개의 위치에서, 용기 또는 탱크(17)에 수용되고, 예를 들어, 계량 장치(19)를 통해서 계량되는 그라프팅제 또는 사슬 연장제 또는 기타 등가의 첨가제가 압출기(3) 내로 공급될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 라인(8)을 통해서 압출기(3)에 연결된 폴리에터아민의 제1 용기 또는 탱크(6)가 제공될 수 있고, 상기 압출기 내로 복수개의 위치(8A, 8B, 8C)에서 혹은 대안적으로 단일 위치에서 공급된다.

제1 압출기(3)로부터 유출되는 중합체는 라인(9)을 통해서 제2 압출기(11)로 공급된다. 이것은 더욱 상류의 위치(실선)에서 또는 더욱 하류의 위치((9X)로 표시된 점선)에서 또는 복수개의 위치에서 압출기(11)에 연결될 수 있다. 각각의 계량 장치(15A) 및 (19A)를 구비한 추가의 첨가제용의 용기(17A)와 추가의 폴리아마이드용의 용기(13A)가 제2 압출기(11)와 연관될 수 있다. 탱크(13A)로부터 유출되는 폴리아마이드의 공급점과 용기(17A)로부터 유출되는 첨가제의 공급점은 일치될 수 있거나 이격되어 있을 수 있다. 또한, 용기(13A)로부터 유출되는 폴리아마이드의 공급점과 용기(17A)로부터 유출되는 첨가제의 공급점은 제1 압출기(3)로부터 유출되는 중합체의 공급점 혹은 공급점들의 상류 및/또는 하류에 있을 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 제2 폴리에터아민 용기(6X)가 또한 제공되고 라인(8X)을 제2 압출기(11)에 연결될 수 있으며, 이 압출기 내에 탱크(6X)로부터 유출되는 폴리에터아민이 도 5에서 (8A, 8B, 8C)로 개략적으로 표시된 바와 같은 복수의 개별의 위치에, 또는 단일 위치에 공급될 수 있다.

또한 도 5의 시스템에서, 추가의 구성요소들이 압출기(11)와 연관되며, 선행하는 도면들을 참조하여 이미 기재된 구성요소와 동일 혹은 등가인 것들은 동일한 참조 부호로 표시되고 재차 설명되지 않는다.

다른 실시형태에 있어서, 폴리에터아민과의 반응을 통해서 변성된 폴리아마이드는, 예를 들어, 압출 공정과는 별도의 공정에서, 과립 형태로 얻어질 수 있다. 이 경우에, 폴리아마이드와 폴리에터아민은 상용화제, 예컨대, 적절한 그라프팅제 혹은 사슬 연장제와 함께 혹은 이것 없이 적절한 온도 및 압력에서 용기 내에서 접촉된다. 용기 내에 놓인 성분들 간의 이하에 기재된 반응은 폴리아마이드의 카복실기를 폴리에터아민 분자로 치환시킨다. 최종 생성물은 과립체로 변환된다. 이어서, 과립체가 얀을 제조하기 위한 압출기로 공급된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 압출 단계에서, 추가의 성분 또는 첨가제는 중합체의 물리적, 화학적 또는 유동 특성을 변경시키기 위하여 첨가될 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 폴리아마이드와 폴리에터아민은 (반응을 촉진시키는 그라프팅제 혹은 사슬 연장제 등과 같은 첨가제와 함께 혹은 이것 없이) 압출기에 관하여 별도의 용기에서 접촉되어, 반응하여 용융 상태의 변성 폴리아마이드를 얻을 수 있고, 이 후자는 직접 압출기로 공급될 수 있다.

도 6은 본 명세서에 기재된 방법을 구현하기 위한 시스템의 실시형태를 도시하며, 이때 단일의 압출기(101)가 도 2의 실시형태와 유사하게 이용되고, 해당 압출기 내로 폴리에터아민으로 변성된 폴리아마이드가 공급된다.

몇몇 실시형태에 있어서, 계량 장치(123)를 구비한 용기(121)가 압출기(101)와 연관되어 있다. 용기(121)는 폴리에터아민과의 반응을 통해서 변성된 폴리아마이드를 수용한다. 용기(121)의 변성 폴리아마이드는 과립 형태일 수 있고, 이전의 전환 단계에서, 예를 들어, 폴리아마이드 6,6 또는 폴리아마이드 6이 그라프팅제 또는 다른 상용화 첨가제와 함께 혹은 이것 없이 폴리에터아민과 반응하는 온도 및 압력에서 탱크에서 얻어졌을 수 있다.

압출기(101) 내로 계량되는 용기(121)로부터 유출되는 과립 형태의 폴리아마이드는 용융되고, 펌프(31)를 향하여 압출되어 필라멘트(F1)를 제조하기 위한 방사판(33)으로 공급되고, 이어서 도 6에 도시되고 앞서 이전의 도면을 참조하여 기재되고 동일한 참조 부호로 표기된 부재들을 통해서 수집된다.

몇몇 실시형태에 있어서, 기타 성분은 탱크(121)로부터 유출되는 변성 폴리아마이드와 함께 혹은 별개의 위치에서, 상류에서 혹은 하류에서 압출기(101)로 공급될 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 변성 폴리아마이드는, 예를 들어, 폴리아마이드가 전달되는 간단한 용기 대신에, 용기(121)가 반응 탱크(이 반응 탱크 내에서 폴리아마이드가 폴리에터아민과 접촉되어 그라프팅제 또는 기타 적절한 첨가제와 함께 혹은 이들 없이 반응함)로 구성된다면, 과립 형태라기보다 오히려 용융 상태로 존재할 수 있다.

실시예 1:

화학식 (I)의 폴리에터다이아민의 첨가에 의한 폴리아마이드 6,6의 제조

그라프팅제 또는 사슬 연장제를 사용하는 일 없이 폴리에터다이아민의 첨가에 의해 폴리아마이드 6,6을 제조하기 위하여, 압출기에 두 성분을 공급하면, 압출 단계에서 이하의 반응이 얻어진다:

폴리아마이드 6,6의 아민 말단의 일부가 폴리에터다이아민의 아민 말단과 결합하여 물을 방출하고 변성 폴리아마이드를 얻는다.

실시예 2:

화학식 (I)의 폴리에터다이아민의 첨가에 의한 폴리아마이드 6의 제조

그라프팅제 또는 사슬 연장제를 사용하는 일 없이 폴리에터다이아민의 첨가에 의해 폴리아마이드 6을 제조하기 위하여, 압출기에 두 성분을 공급하면, 압출 단계에서 이하의 반응이 얻어진다.

폴리아마이드 6의 아민 말단의 일부가 폴리에터다이아민의 아민 말단과 반응하여 물을 방출하고 변성 폴리아마이드 6을 얻는다.

실시예 3

사슬 연장제의 존재 하에 폴리에터다이아민으로 변성된 폴리아마이드 6,6의 제조.

도 1 또는 도 2의 시스템을 이용해서 변성 폴리아마이드에 기초한 중합체 사슬의 형성을 촉진시키기 위하여, 폴리에터다이아민 분자와 폴리아마이드 분자 간의 결합의 형성을 촉진시키는 사슬 연장제 혹은 그라프팅제가 압출 단계 동안 첨가된다. 사슬 연장제로서 스타이렌계 공중합체, 예컨대, 하기 화학식의 바스프 퍼포먼스 케미컬사(BASF Performance Chemical)에 의한 존크릴 FA11_010 사슬 연장제가 이용될 수 있다:

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제1 단계에서, 사슬 연장제는 하기 반응:

에 따라서 폴리아마이드 6,6과 반응하여, 2개의 OH기를 가진 분자를 생성하고, 이것은 이어서 각각의 폴리에터다이아민 분자와 반응하여, 물을 방출하고 하기 반응 생성물을 형성한다:

다른 반응 모드에서, 사슬 연장제는 폴리에터다이아민과 반응하고, 얻어진 화합물은 이어서 이하의 수순에 따라서 폴리아마이드 6,6과 반응하여, 반응 생성물로서 변성 폴리아마이드를 생성하고:

이것으로부터 하기가 얻어지며:

이는 폴리아마이드 6,6과 반응하여 물과 함께 이하의 반응 생성물을 생성한다:

실제로, 두 반응 수순이 일어날 수 있되, 제1 혹은 제2 수순의 발생은 특정 동작 조건에 좌우된다. 위에 기재된 방법을 이용해서 멀티필라멘트 얀에 대해 수행된 시험은, 폴리에터아민으로 변성된 폴리아마이드 얀이 당해 기술에 따른 폴리아마이드보다 훨씬 높은 수분율, 목면 얀과 대략 동일하거나 훨씬 높은 수분율을 지니는 것을 나타내었다. 텍스타일 가공처리에 대한 기타 관련된 특성은 통상의 폴리아마이드 얀의 것과 견줄만한 것이다.

이용된 사슬 연장제는 순수하게 예로서 위에 나타낸 것과는 다를 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 사슬 연장제인 바스프사에 의해 제조된 하기 화학식을 가진 존크릴 3400이 이용될 수 있다:

이것은 변성 폴리아마이드의 형성에 대해서 위에서 나타낸 것과 유사한 반응을 일으킨다.

이하의 표는 두 참고 샘플(샘플 A 및 H)과 본 발명의 방법으로 얻어진 얀의 6개의 샘플(샘플 B 내지 G)에 대해 수행된 시험 결과를 요약한다. 특히, 샘플 A는 이하의 특성을 지니는 인비스타사(Invista)에 의해 제조되고 배포된 폴리아마이드 6,6의 샘플이다:

분자량 PA66: 14,000 - 15,000 UMA

상대 점도 RV 2.49(황산 중에서 측정됨)

아민 NH2 = 45(AEG) 및 카복실 COOH= 84.5 말단기

샘플 H는 선형 밀도 132 Ne(44.7 dtex에 상응함)를 지니는 목면 얀이다.

샘플 B 내지 G는 하기의 조합에 의해 얻어진다:

폴리아마이드 6,6 인비스타 CE H₂S0₄ 중 점도 2.49, TEG 129.5 폴리에터아민: 화학식 (I)의 헌츠만사에 의해 제조된 엘라스타민(등록상표) RE2000

사슬 연장제: 존크릴(바스프사)

위의 표로부터 관찰될 수 있는 바와 같이, 여기에 기재된 방법으로 얻어진 얀(샘플 B, C, D, E, F, G)은 통상의 폴리아마이드 6,6(샘플 A)보다 다소 높은 수분량 내지 훨씬 높은 수분량을 흡수하는 능력, 즉, 수분율을 지닌다. 이러한 흡습 능력은, 최종 중합체에 부가된 폴리에터아민의 양이 증가하고 사슬 연장제 또는 그라프팅제의 존재에 관하여 실질적으로 변하지 않으므로 증가한다. 폴리에터아민의 양이 8 내지 12 중량%이면, 수분율은 폴리에터아민이 없는 폴리아마이드보다 2배 높거나 어떤 경우에는 3배 높은 것이 관찰될 수 있다. 이전의 8중량%의 폴리에터아민의 첨가에 의해, 천연 목면 섬유보다 다소 높거나 견줄만한 수분율 값이 얻어진다(샘플 H). 보다 많은 양의 폴리에터아민에 의해, 수분율은 천연 섬유보다 명백하게 높다(샘플 H). 위에 기재된 수분율값은 이하의 시험으로 얻어졌다:

- 석유 에터(40 내지 60℃)를 이용한 얀 샘플의 전체 추출

- 마노미터를 이용한 습도의 측정

- 15분 동안 무수 조건에서의 샘플의 냉각

- 제1 중량(W1) 측정의 시행

- 16℃ 및 90%의 상대습도에서 3시간 동안 조건 조절

- 제2 중량(W2) 측정의 시행

수분율의 정도는 샘플의 제1 중량(W1)과 제2 중량의 두 값에 의해 결정된다:

M.R.% = [(W2-W1)/W1]*100

본 발명의 특정 실시형태들을 첨부 도면을 참조하여 위에서 설명하였지만, 당업자라면 위에 기재된 혁신적인 교시 내용으로부터, 원리로부터 그리고 개념으로부터, 그리고 첨부된 청구범위에 정의된 주제의 이점으로부터 실질적으로 벗어나는 일 없이 많은 변형, 변화 및 생략이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 기재된 획기적인 내용들의 효과적인 범위는 모든 변형, 변화 및 생략을 포함하도록 오로지 첨부된 청구범위의 최광의의 해석에 기초하여 결정되어야 한다. 또한, 방법 또는 공정의 순서 혹은 수순 혹은 임의의 단계는 대안적인 실시형태에 따라 변화되거나 재배열될 수 있다. 첨부된 청구범위에서의 어떠한 참조 부호라도 이상의 설명 및 도면을 참조하여 청구범위를 읽기 용이하게 하기 위하여 제공된 것이고 청구범위에 의해 나타낸 보호 범위를 제한하는 것은 아니다.

Claims

높은 수분율 능력(moisture regain capacity)을 지니는 폴리아마이드계 합성 얀(polyamide-based synthetic yarn)을 제조하는 방법으로서,
폴리아마이드의 수분율을 증가시키기 위하여 적어도 1500의 분자량을 지니는 폴리에터아민과 폴리아마이드를 반응시켜 폴리에터아민을 함유하는 변성 폴리아마이드를 얻는 단계; 및 상기 변성 폴리아마이드의 용융물로부터 얀을 생성하는 단계를 포함하는, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 얀은 6% 내지 15%의 수분율을 지니는, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 폴리에터아민은 상기 폴리에터아민에 대한 이상적인 AHEW를 10%보다 많이 초과하지 않는 AHEW를 지니는, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 폴리에터아민은 폴리에터다이아민인, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리에터아민은 2000 이상의 분자량을 지니는, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리아마이드는 지방족 폴리아마이드인, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 폴리아마이드는 나일론 6,6 및/또는 나일론 6을 포함하는, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리에터아민은 하기 화학식을 가진 폴리에터다이아민인, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법:

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제8항에 있어서,
상기 폴리에터다이아민은 30 내지 45개, 바람직하게는 약 39개의 에틸렌 옥사이드 분자의 개수를 가진, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 폴리에터다이아민은 5 내지 8개, 바람직하게는 약 6개의 프로필렌 옥사이드 분자의 개수를 가진, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리아마이드와 상기 폴리에터아민은 220℃ 내지 350℃의 온도에서 접촉되는, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리아마이드와 상기 폴리에터아민은 상기 폴리아마이드 중의 카복실기와 그리고 상기 폴리에터아민 중의 아민기와 반응 가능한 첨가제의 존재 중에 접촉되는, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 첨가제는 그라프팅제(grafter) 및/또는 사슬 연장제(chain extender)인, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리아마이드는 5 내지 60 meq/㎏, 바람직하게는 5 내지 35 meq/㎏의 아민 말단기의 개수를 가진, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리아마이드는 40 내지 200 meq/㎏, 바람직하게는 80 내지 100 meq/㎏의 카복실 말단기의 개수를 가진, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리아마이드와 상기 폴리에터아민은 적어도 하나의 압출기에서 용융 상태에서 접촉되며, 이로부터의 상기 중합체는 상기 얀의 제조를 위하여 방사판(spinneret)에 공급되는, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리아마이드와 상기 폴리에터아민은 단계적으로(in cascade) 배열된 적어도 2개의 압출기에서 용융 상태로 접촉되고, 하류의 압출기로부터 나오는 중합체는 상기 얀의 제조를 위하여 방사판으로 공급되는, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 얀은 0.5 내지 20의 DPF(dtex per filament)를 지니는, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리아마이드는 8,000 내지 18,000 UMA, 바람직하게는 9,000 내지 15,000 UMA, 더 바람직하게는 10,000 내지 14,000 UMA를 포함하는 분자량을 지니는, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 얀은 다성분 얀이고, 상기 얀의 상기 성분들 중 적어도 하나는 상기 변성 폴리아마이드에 의해 형성되는, 폴리아마이드계 합성 얀의 제조 방법.
적어도 1500의 분자량을 지니는 폴리에터아민과 함께 변성 폴리아마이드에 의해 형성된 적어도 일 부분을 포함하되, 상기 폴리아마이드의 카복실기들 중 적어도 일부는 상기 폴리에터아민으로 치환되어 있는, 얀.
제21항에 있어서,
상기 폴리에터아민의 중량 퍼센트는 1% 내지 30%, 바람직하게는 2% 내지 20%, 더 바람직하게는 5% 내지 15%, 특히 8% 내지 13%를 포함하는, 얀.
제21항 또는 제22항에 있어서,
6% 내지 15%의 수분율을 지니는, 얀.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
다성분 구조를 지니되, 상기 성분들 중 적어도 하나의 성분이 상기 변성 폴리아마이드이고, 상기 적어도 하나의 성분이 상기 얀의 표면의 적어도 일부를 형성하는, 얀.
제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리아마이드는 지방족 폴리아마이드인, 얀.
제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리아마이드는 나일론 6 및/또는 나일론 6,6을 포함하는, 얀.
제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
0.5 내지 20의 DPF를 지니는, 얀.
제21항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리에터아민은 하기 화학식을 가진 폴리에터다이아민인, 얀:

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제28항에 있어서,
상기 폴리에터다이아민 중의 에틸렌 옥사이드 분자의 개수는 30 내지 45개, 바람직하게는 약 39개를 포함하는, 얀.
제29항에 있어서,
프로필렌 옥사이드 분자의 개수는 5 내지 8개, 바람직하게는 약 6개를 포함하는, 얀.
제21항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 얀으로 또는 상기 얀으로부터 얻어진 섬유로 제조된 텍스타일 물품(textile article).