KR20180053773A

KR20180053773A - 개선된 분산성을 가진 중합체 섬유

Info

Publication number: KR20180053773A
Application number: KR1020187013625A
Authority: KR
Inventors: 조르그 다링거; 마이클 클라네르트; 토마스 헤세
Original assignee: 트레비라 게엠베하
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2018-05-23
Also published as: TR201810406T4; KR101969270B1; PL3129530T3; JP2017514023A; US10626522B2; BR112016023235B1; EP3129530B1; JP6455897B2; PT3129530T; HUE039645T2; BR112016023235A2; MX2016013096A; LT3129530T; JP2018087402A; CA2944090C; CN106460239A; RS57590B1; SI3129530T1; CA2944090A1; ES2683839T3

Abstract

본 발명은 개선된 분산성을 가진 중합체 섬유, 상기 섬유의 제조 방법, 및 상기 섬유의 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따른 중합체 섬유는 적어도 하나의 합성 중합체 및 0.1 내지 20 중량%의 실리콘을 포함한다. 섬유를 형성하는 중합체는 실온(25　℃)에서, 또한 실온(25　℃)에서 고체 형태로 존재하는 더 분산상을 형성하는 실리콘을 위한 고체 분산 매질을 형성한다. 본 발명에 따른 중합체 섬유는 개선된 분산성을 보유하므로, 예를 들어 텍스타일 직물, 예를 들어 부직포의 형성에 사용되는 수성 현탁액을 제조하기에 적합하다.

Description

개선된 분산성을 가진 중합체 섬유{POLYMER FIBRE HAVING IMPROVED DISPERSIBILITY}

본 발명은 개선된 분산성을 가진 중합체 섬유, 그의 제조 방법, 및 그의 용도에 관한 것이다.

중합체 섬유, 즉, 합성 중합체를 기반으로 하는 섬유는 산업적으로 대규모로 제조된다. 이 경우에, 기본 합성 중합체는 용융 방사 공정에 의해 제조된다. 이 목적을 위해 열가소성 중합체 재료를 녹이고 액체 상태로 압출기에 의해 방사 빔 내로 인도한다. 이 방사 빔으로부터 용융된 재료가 소위 방사 노즐에 공급된다. 방사 노즐은 통상적으로 복수의 구멍이 제공된 방사 노즐 플레이트를 포함하며, 이로부터 섬유의 개별적인 캐필러리(필라멘트)가 압출된다. 방사 섬유를 제조하기 위해, 용융 방사 공정에 부가하여 습식 방사 또는 용매 방사 공정 또한 사용된다. 이 경우에는, 용융물 대신에 합성 중합체의 고도로 점성인 용액을 미세한 구멍을 가진 노즐을 통해 압출한다. 양자 모두의 방법이 당업자에 의해 소위 다중-위치 방사 공정이라고 지칭된다.

이러한 방식으로 제조된 중합체 섬유는 텍스타일(textile) 및/또는 기술적 응용에 사용된다. 이 경우에는, 예를 들어 습식 부직포(wet-laid nonwoven)의 제조 중에, 중합체 섬유가 수성 시스템에서 양호한 분산성을 나타낸다면, 그것은 이점이다. 추가로, 중합체 섬유가 양호하고 부드러운 그립을 나타낸다면 그것은 텍스타일 응용에 유리하다.

각각의 최종 응용을 위한, 또는 필요한 중간 처리 단계, 예를 들어 연신 및/또는 크림핑(crimping)을 위한 중합체 섬유의 개질 또는 장비는 통상적으로 완성된 중합체 섬유 또는 처리하고자 하는 중합체 섬유의 표면에 적용되는 적합한 마감재 또는 층을 적용함으로써 수행된다.

예를 들어, 플레이밍 작용(flaming action)을 나타내는 화합물을 중합체 주쇄 및/또는 측쇄 내로 혼입시킴으로써, 화학적 개질의 다른 가능성을 중합체 기본 구조 자체 상에 수행할 수 있다.

추가로, 첨가제, 예를 들어, 정전기 방지제 또는 염료 안료를 용융된 열가소성 중합체 내로 도입하거나 다중-위치 방사 공정 중에 중합체 섬유 내로 도입할 수 있다.

중합체 섬유의 분산 거동은, 특히 합성 중합체의 성질에 의해 영향을 받는다. 그러므로 특히 열가소성 중합체 섬유의 경우, 수성 시스템에서의 분산성은 표면에 적용되는 마감재 또는 층에 의해 영향을 받고 조정된다.

적합한 마감재 또는 층에 의해 생성되거나 개선된 분산성은 다수의 텍스타일 응용에 이미 충분하다. 산업적 응용의 경우, 특히 중합체 섬유가 특히 공격적인 산성 수성 시스템에서 상당히 긴 시간 동안 및/또는 더 극한적인 조건, 예를 들어 고압, 강한 전단력, 및 승온 하에 분산된 형태로 존재하거나 존재해야 하는 경우, 표면적으로 적용된 마감재 또는 층에 의해 달성된 분산성은 부적당하며 개선을 필요로 한다.

그러므로 개선된 분산성, 특히 장기 분산성을 가지며, 또한 특히 <7의 pH 및/또는 전해질, 특히 식염수-기반의 전해질을 임의로 갖는 공격적인 수성 시스템에서 극한적인 조건, 즉, 고압, 심한 전단력, 및 승온 하에서도 용이하게 분산 가능한 중합체 섬유를 제공하는 것이 목적이다.

전기의 목적은 실온(25　℃)에서 고체 분산 매질의 형태인 섬유를 형성하는 중합체가 0.1 내지 20 중량%의 실리콘을 실온(25　℃)에서 더 분산상인 고체 형태로 포함함을 특징으로 하는 적어도 하나의 합성 중합체, 바람직하게는 적어도 하나의 열가소성 중합체를 포함하는 본 발명에 따른 중합체 섬유에 의해 해결된다.

중합체

분산 매질을 형성하는 본 발명에 따른 합성 중합체는, 바람직하게는 열가소성 중합체, 특히 열가소성 축중합체(polycondensate), 특히 바람직하게는 소위 합성 생중합체, 특히 바람직하게는 소위 생중합체를 기반으로 하는 열가소성 축중합체를 포함한다.

본 발명에서 용어 "열가소성 중합체"는 특정 온도 범위에서, 바람직하게는 25　℃ 내지 350　℃의 범위에서 변형될 수 있는(열가소성) 플라스틱을 지칭한다. 이 과정은 가역적이며, 즉, 과열에 의해 소위 재료의 열분해가 개시되지 않는 한, 냉각 및 용융 상태로의 재가열에 의해 이를 임의로 빈번하게 반복할 수 있다. 이는 열가소성 중합체와 열경화성 플라스틱 및 탄성중합체 사이의 차이이다.

본 발명의 관점에서, 하기의 중합체는 용어 "열가소성 중합체"에 의해 바람직하게 이해된다:

아크릴로니트릴 에틸렌 프로필렌(디엔) 스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴 메타크릴레이트 공중합체, 아크릴로니트릴 메틸 메타크릴레이트 공중합체, 아크릴로니트릴 염소화 폴리에틸렌 스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴 에틸렌 프로필렌 스티렌 공중합체, 방향족 폴리에스테르, 아크릴로니트릴 스티렌 아크릴로에스테르 공중합체, 부타디엔 스티렌 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세토부티레이트, 셀룰로오스 아세토프로피오네이트, 수화 셀룰로오스, 카복시메틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 니트레이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리비닐클로라이드, 에틸렌 아크릴산 공중합체, 에틸렌 부틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌 에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌 메타크릴산 공중합체, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌 비닐알코올 공중합체, 에틸렌 부텐 공중합체, 에틸셀룰로오스, 폴리스티렌, 폴리플루오로에틸렌 프로필렌, 메틸메타크릴레이트 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체, 메틸메타크릴레이트 부타디엔 스티렌 공중합체, 메틸셀룰로오스, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 46, 폴리아미드 6, 폴리아미드 6-3-t, 폴리아미드 6-테레프탈산 공중합체, 폴리아미드 66, 폴리아미드 69, 폴리아미드 610, 폴리아미드 612, 폴리아미드 6i, 폴리아미드 mxd 6, 폴리아미드 pda-t, 폴리아미드, 폴리아릴에테르, 폴리아릴에테르케톤, 폴리아미드 이미드, 폴리아릴아미드, 폴리아미노-비스-말레이미드, 폴리아릴레이트, 폴리부텐-1, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리-비스-말레이미드, 폴리옥사디아조벤즈이미다졸, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르카보네이트, 폴리아릴에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리아릴에테르설폰, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리이소부틸렌, 폴리이소시아누레이트, 폴리이미드 설폰, 폴리메타크릴이미드, 폴리메타크릴레이트, 폴리-4-메틸펜텐-1, 폴리아세탈, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 설폰, 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리우레탄, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐메틸에테르, 폴리비닐피롤리돈, 스티렌 부타디엔 공중합체, 스티렌 이소프렌 공중합체, 스티렌 말레산 무수물 공중합체, 스티렌 말레산 무수물 부타디엔 공중합체, 스티렌 메틸메타크릴레이트 공중합체, 스티렌 메틸스티렌 공중합체, 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 비닐클로라이드 에틸렌 공중합체, 비닐클로라이드 메타크릴레이트 공중합체, 비닐클로라이드 말레산 무수물 공중합체, 비닐클로라이드 말레이미드 공중합체, 비닐클로라이드 메틸메타크릴레이트 공중합체, 비닐클로라이드 옥틸아크릴레이트 공중합체, 비닐클로라이드 비닐아세테이트 공중합체, 비닐클로라이드 비닐리덴 클로라이드 공중합체, 및 비닐클로라이드 비닐리덴 클로라이드 아크릴로니트릴 공중합체.

방사 섬유 제조에 매우 적합한 고온 용융 열가소성 중합체(Mp ≥ 100　℃)가 특히 적합하다. 적합한 고온 용융 열가소성 중합체는, 예를 들어, 폴리아미드, 예를 들어 폴리헥사메틸렌 아디핀아미드, 폴리카프로락탐, 방향족 또는 부분 방향족 폴리아미드("아라미드"), 지방족 폴리아미드, 예를 들어 나일론, 부분 방향족 또는 완전 방향족 폴리에스테르, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 에테르 및 케토 기를 가진 중합체, 예를 들어 폴리에테르케톤(PEK) 및 폴리에테르 에테르케톤(PEEK), 또는 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이다.

고온 용융 열가소성 중합체 중에서, 용융-방사 가능한 중합체가 특히 바람직하다.

용융-방사 가능한 폴리에스테르는 주로 방향족 디카복실산 및 지방족 디올로부터 유래하는 빌딩 블록으로 구성된다. 통상의 방향족 디카복실산 빌딩 블록은 벤젠 디카복실산, 특히 테레프탈산 및 이소프탈산의 2가 라디칼이고; 통상의 디올은 2 내지 4개의 C 원자를 가지며, 여기에서 에틸렌 글리콜 및/또는 프로판-1,3-디올이 특히 적합하다.

적어도 95 몰%의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 갖는 폴리에스테르가 특히 바람직하다.

이러한 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 통상적으로, 25　℃에서 디클로로아세트산 중의 용액에 대해 측정된 0.4 내지 1.4(dl/g)의 고유 점도(intrinsic viscosity; IV)에 상응하는 분자량을 갖는다.

본 발명에서 용어 "합성 생중합체"는 생물기원의 원재료(재생 가능한 원재료)로 구성된 재료를 지칭한다. 따라서, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 및 폴리비닐클로라이드(PVC)와 같은 관용적인 석유-기반의 재료 또는 플라스틱과는 구별된다.

본 발명에 따라, 특히 바람직한 합성 생중합체는 락트산, 하이드록시부티르산, 및/또는 글리콜산의 반복 단위, 바람직하게는 락트산 및/또는 글리콜산의 반복 단위, 특히 락트산의 반복 단위를 포함하는 소위 생중합체를 기반으로 하는 열가소성 축중합체이다. 이 경우에 폴리락트산이 특히 바람직하다.

여기에서 "폴리락트산"은 락트산 단위로 작제되는 중합체로서 이해된다. 이러한 폴리락트산은 통상적으로 락트산의 축합에 의해 제조되지만, 적합한 조건 하에 락타이드의 개환 중합에 의해서도 얻어진다.

본 발명에 따라, 특히 적합한 폴리락트산은 폴리(글리콜라이드-코-L-락타이드), 폴리(L-락타이드), 폴리(L-락타이드-코-ε-카프로락톤), 폴리(L-락타이드-코-글리콜라이드), 폴리(L-락타이드-코-D,L-락타이드), 폴리(D,L-락타이드-코-글리콜라이드) 및 폴리(디옥사논)을 포함한다. 이러한 중합체는, 예를 들어 회사 베링거 인겔하임 파마 KG(Boehringer Ingelheim Pharma KG)(독일)로부터 상표명 Resomer^® GL 903, Resomer^® L 206 S, Resomer^® L 207 S, Resomer^® L 209 S, Resomer^® L 210, Resomer^® L 210 S, Resomer^® LC 703 S, Resomer^® LG 824 S, Resomer^® LG 855 S, Resomer^® LG 857 S, Resomer^® LR 704 S, Resomer^® LR 706 S, Resomer^® LR 708, Resomer^® LR 927 S, Resomer^® RG 509 S, 및 Resomer^® X 206 S로 구매 가능하다.

본 발명의 목적상, 특히 유리한 폴리락트산은 특히 폴리-D-, 폴리-L-, 또는 폴리-D,L-락트산이다.

특히 바람직한 실시양태에서, 분산 매질을 형성하는 합성 중합체는 락트산을 기반으로 하는 열가소성 축합물이다.

본 발명에 따라 사용되는 폴리락트산은, 좁은 분포를 가진 폴리스티렌 표준품에 대한 겔 투과 크로마토그래피에 의하거나 단부-기 적정에 의해 바람직하게 결정된 최소 500 g/몰, 바람직하게는 최소 1,000 g/몰, 특히 바람직하게는 최소 5,000 g/몰, 편의상 최소 10,000 g/몰, 특히 최소 25,000 g/몰의 수평균 분자량(Mn)을 나타낸다. 반면에, 수평균은 바람직하게는 최대 1,000,000 g/몰, 편의상 최대 500,000 g/몰, 더욱 바람직하게는 최대 100,000 g/몰, 특히 최대 50,000 g/몰이다. 본 발명의 관점에서 최소 10,000 g/몰 내지 500,000 g/몰 범위의 수평균 분자량이 상당히 특히 성공적인 것으로 입증되었다.

바람직한 락트산 중합체, 특히 폴리-D-, 폴리-L-, 또는 폴리-D,L-락트산의 중량평균 분자량(Mw)은, 좁은 분포를 가진 폴리스티렌 표준품에 대한 겔 투과 크로마토그래피에 의해 바람직하게 결정되며, 바람직하게는 750 g/몰 내지 5,000,000 g/몰의 범위, 바람직하게는 5,000 g/몰 내지 1,000,000 g/몰의 범위, 특히 바람직하게는 10,000 g/몰 내지 500,000 g/몰의 범위, 특히 30,000 g/몰 내지 500,000 g/몰의 범위 내에 있고, 이들 중합체의 다분산도는 더욱 바람직하게는 1.5 내지 5의 범위이다.

특히 적합한 락트산 중합체, 특히 폴리-D-, 폴리-L-, 또는 폴리-D,L-락트산의, 25　℃, 0.1 % 중합체 농도에서 클로로포름 중에 측정된 내재 점도(inherent viscosity)는 0.5 dl/g 내지 8.0 dl/g의 범위, 바람직하게는 0.8 dl/g 내지 7.0 dl/g의 범위, 특히 1.5 dl/g 내지 3.2 dl/g의 범위 내에 있다.

추가로, 특히 적합한 락트산 중합체, 특히 폴리-D-, 폴리-L-, 또는 폴리-D,L-락트산의, 30　℃, 0.1 % 중합체 농도에서 헥사플루오로-2-프로판올 중에 측정된 내재 점도는 1.0 dl/g 내지 2.6 dl/g의 범위, 특히 1.3 dl/g 내지 2.3 dl/g의 범위이다.

본 발명의 관점에서, 추가로 유리 전이 온도가 20　℃ 초과, 더욱 바람직하게는 25　℃ 초과, 바람직하게는 30　℃ 초과, 특히 바람직하게는 35　℃ 초과, 특히 40　℃ 초과인 중합체, 특히 열가소성 중합체가 극도로 유리하다. 본 발명의 상당히 특히 바람직한 실시양태의 관점에서, 중합체의 유리 전이 온도는 35　℃ 내지 55　℃의 범위, 특히 40　℃ 내지 50　℃의 범위 내에 있다.

추가로, 융점이 50　℃ 초과, 더욱 바람직하게는 적어도 60　℃, 바람직하게는 150　℃ 초과, 특히 바람직하게는 160　℃ 내지 210　℃의 범위, 특히 175　℃ 내지 195　℃의 범위인 중합체가 특히 적합하다.

이 경우에, 중합체의 유리 온도 및 융점은 시차 주사 열량법(Differential Scanning Calorimetry)(축약하여 DSC)에 의해 바람직하게 결정된다. 이와 관련하여, 하기의 절차가 상당히 특히 성공적인 것으로 입증되었다:

메틀러-톨레도(Mettler-Toledo) DSC 30S 상에서 질소 하에 DSC 측정을 수행하는 단계. 바람직하게는 인듐으로 보정을 실행한다. 바람직하게는 건조 무산소 질소(유속: 바람직하게는 40 ml/min) 하에 측정을 실행한다. 바람직하게는 15 mg 내지 20 mg에서 샘플 중량을 선택한다. 샘플을 초기에 0　℃로부터 바람직하게는 연구하고자 하는 중합체의 융점을 초과하는 온도까지 가열한 후, 0　℃까지 냉각시키고 다시 0　℃로부터 상기 온도까지 10　℃/min의 가열 속도로 가열한다.

폴리에스테르, 특히 락트산 중합체가 열가소성 중합체로서 상당히 특히 바람직하다.

중합체 섬유

본 발명에 따른 중합체 섬유는 유한 섬유(finite fibre)로서, 예를 들어 소위 스테이플 섬유로서, 또는 무한 섬유(infinite fibre)(필라멘트)로서 존재할 수 있다. 더 양호한 분산성을 위해, 섬유는 바람직하게는 스테이플 섬유로서 존재한다. 전기의 스테이플 섬유의 길이는 임의의 근본적인 제약을 받지 않지만, 일반적으로 1 내지 200 mm, 바람직하게는 2 내지 120 mm, 특히 바람직하게는 2 내지 60 mm이다. 분산 매질로서의 합성 중합체와 더 분산상인 실리콘의 본 발명에 따른 조합의 결과로서, 특히 짧은 섬유가 양호하게 절단될 수 있다. 이에 의해 5 mm 이하, 특히 4 mm 이하의 섬유 길이가 이해된다.

본 발명에 따른 중합체 섬유, 바람직하게는 스테이플 섬유의 개별적인 타이터(titre)는, 0.3 내지 30 dtex, 바람직하게는 0.5 내지 13 dtex이다. 일부 응용의 경우에는 0.3 내지 3 dtex의 타이터 및 <10 mm, 특히 <8 mm, 특히 바람직하게는 <6 mm, 특히 바람직하게는 <4 mm의 섬유 길이가 특히 적합하다.

타이터는 DIN EN ISO1973에 따라 결정되었다.

중합체 섬유는 또한 이성분 섬유로서 존재할 수 있으며, 여기에서 섬유는 성분 A(코어(core)) 및 성분 B(클래딩(cladding))로 구성된다. 성분 A(코어)는 적어도 하나의 열가소성 중합체를 포함하고; 성분 B(클래딩)는 실온(25　℃)에서 실리콘을 위한 고체 분산 매질을 형성하는 적어도 하나의 열가소성 중합체를 포함하며, 여기에서 실리콘은 더 분산상인 고체를 형성하고 성분 B에 대해 0.1 내지 20 중량%의 양으로 존재한다. 추가의 실시양태에서 더 분산상인 고체를 형성하는 실리콘은 코어 내에 부가적으로 존재한다.

추가의 실시양태에서, 성분 A 내의 열가소성 중합체의 융점은 적어도 5　℃, 바람직하게는 적어도 10　℃, 특히 바람직하게는 적어도 20　℃이며, 성분 B 내의 열가소성 중합체의 융점보다 더 높다. 바람직하게는 성분 A 내의 열가소성 중합체의 융점은 적어도 100　℃, 바람직하게는 적어도 140　℃, 특히 바람직하게는 적어도 150　℃이다.

이성분 섬유 내에 사용되는 열가소성 중합체는 앞에서 이미 언급된 중합체를 포함한다.

실리콘

본 발명에 따른 중합체 섬유는 0.1 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%의 실리콘을 분산상으로서 포함한다. 실리콘은 실온(25　℃)에서 분산되고 치밀한 봉입체의 형태로 존재하며, 이는 예를 들어 용융 압출기 내에서의 블렌딩에 의한 열가소성 가공의 결과로서 중합체 섬유의 중합체 매트릭스 내에 실질적으로 균질하게 분포된다.

바람직한 실시양태에서 실리콘은 바람직하게는 규산의, 특히 미립자 실리케이트 캐리어 상에, 특히 발열성 규산(pyrogenic silicic acid) 상에 담지된 형태로 존재하며, 여기에서 BET에 의해 결정된 비표면적이 최소 30 m²/g, 특히 최소 50 m²/g인 것들이 발열성 규산 중에서 바람직하다. 적합한 발열성 규산은, 예를 들어, 에어로실(Aerosil)®(에보닉(Evonik))을 기반으로 하거나 HDK(바커 케미 AG(Wacker Chemie AG))를 기반으로 한다. 캐리어의 분율은 실리콘 + 캐리어의 총량에 대해 최대 35 중량%이다.

본 발명에 따라 분산상으로 사용되는 실리콘은 실리콘 중합체를 포함한다. 실리콘 중합체는 실리콘 원자가 유기 라디칼로 포화된 실록산 단위의 중합체로서 이해된다.

실리콘 중합체는 사이클릭 폴리실록산, 선형 폴리실록산, 분지형 폴리실록산, 가교결합된 폴리실록산으로서, 또는 전기의 재료의 혼합물로서 존재할 수 있다.

선형 폴리실록산은 하기 화학식을 갖는 화합물로서 바람직하게 이해된다:

R은 C1-C10 탄화수소 라디칼, 알킬, 아릴 등이다.

사이클릭 폴리실록산은 하기 화학식을 갖는 화합물로서 바람직하게 이해된다:

R은 C1-C10 탄화수소 라디칼, 알킬, 아릴 등이다.

n은 적어도 4, 바람직하게는 4, 5, 또는 6의 정수이다.

분지형 폴리실록산은 하기 화학식을 갖는 화합물로서 바람직하게 이해된다:

R은 C1-C10 탄화수소 라디칼, 알킬, 아릴 등이다.

n은 각각의 경우에 동일하거나 상이하며 10 내지 10000의 수를 나타낸다.

가교결합된 폴리실록산은 하기 화학식을 갖는 화합물로서 바람직하게 이해된다:

R은 C1-C10 탄화수소 라디칼, 알킬, 아릴 등이다.

사용되는 실리콘 중합체는 바람직하게는 선형 실리콘 중합체, 바람직하게는 비-가교결합된 선형 실리콘 중합체이다.

사용되는 실리콘 중합체는 바람직하게는 선형 고분자량 실리콘 중합체, 바람직하게는 비-가교결합된 선형 고분자량 실리콘 중합체이다.

본 발명과 관련하여 용어 "고분자량 실리콘"은, 평균 분자량이 적어도 100,000 g/몰, 바람직하게는 적어도 150,000 g/몰, 특히 바람직하게는 적어도 200,000 g/몰이고, 최대 평균 분자량이 최대 900,000 g/몰, 바람직하게는 최대 700,000 g/몰, 특히 바람직하게는 최대 650,000 g/몰, 특히 최대 600,000 g/몰인 실리콘으로서 이해된다.

바람직한 실시양태에서, 동적 점도(dynamic viscosity)(25　℃에서 DIN 53018에 따라 측정됨)가 적어도 10,000 Pa*s, 바람직하게는 적어도 15,000 Pa*s, 특히 바람직하게는 적어도 17,500 Pa*s이고, 최대 60,000 Pa*s, 바람직하게는 최대 55,000 Pa*s, 특히 바람직하게는 최대 50,000 Pa*s, 특히 최대 45,000 Pa*s인 고분자량 비-가교결합된 선형 실리콘 중합체가 사용된다.

동적 점도를 결정하기 위해, 존재할 수 있는 캐리어로부터 초고분자량 실리콘 중합체를 유리시킨다. 적합한 방법은 FAO JECFA 모노그래프 5(2008)에서 확인된다.

바람직한 실시양태에서, 25　℃에서 측정된 동점도(kinetic viscosity)가 적어도 10,000,000 cSt, 바람직하게는 적어도 15,000,000 cSt, 특히 바람직하게는 적어도 17,500,000 cSt이고, 최대 60,000,000 cSt, 바람직하게는 최대 55,000,000 cSt, 특히 바람직하게는 최대 50,000,000 cSt, 특히 최대 45,000,000 cSt인 고분자량 비-가교결합된 선형 실리콘 중합체가 사용된다.

바람직한 고분자량 실리콘 오일의 예는 구매 가능한 제품 SS4267 또는 베이실론-오엘(Baysilone-Oel) M 2000000(모멘티브(Momentive)), KF-96H - 300000(신-에츠(Shin-Etsu)), PMX-200 실리콘 유체, 500000 cSt.(다우 코닝(Dow Corning)), 제니오플라스트(Genioplast)(바커(Wacker)), 및 로도실 Ol(Rhodorsil Ol) 47 V 300000(블루스타(Bluestar))이다. 바람직한 하이드록시-종결된 폴리실록산(PDM-실록산)의 예는 CAS 번호 70131-67-8로 구매 가능한 제품 베이즈. 어드하에시브/릴리즈 코트. ZW PR/OH(Bays. Abhaesive/Release Coat. ZW PR/OH)(모멘티브) 또는 UC 107(유켐(UChem))이다.

바람직한 실시양태에서, 25　℃에서 측정된 밀도가 0.76 내지 1.07 g/cm³, 특히 바람직하게는 0.9 내지 1.07 g/cm³, 특히 0.95 내지 1.07 g/cm³인 고분자량, 비-가교결합된 선형 실리콘 중합체가 사용된다.

본 발명에 따른 중합체 섬유에 분산상으로서 사용되는 실리콘은 물 중의 섬유의 분산성을 상당히 개선한다. 한편으로, 본 발명에 따른 섬유는 매우 신속하게 분산되고 상당히 긴 시간에 걸쳐 분산된 채로 유지된다. 추가로, 분산된 섬유는 매우 균일하게 분포되어 존재하며, 본 발명에 따른 섬유에 부가하여 고체 미립자 입자, 예를 들어, 미네랄 입자가 부가적으로 존재하는 분산액을 안정화시키기에 또한 적합하다. 0.3 내지 3 dtext의 타이터 및 <10 mm, 특히 <8 mm, 특히 바람직하게는 <6 mm, 특히 바람직하게는 <4 mm의 섬유 길이를 나타내는 본 발명에 따른 중합체 섬유가 이 실시양태에 적합하다.

본 발명에 따른 중합체 섬유에 분산상으로서 사용되는 실리콘은 용융물 내의 섬유 형성 중합체(분산 매질)에 첨가된다. 첨가는 직접 형태로, 또는 소위 마스터 배치에 의해 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 합성 중합체 섬유는 통상적인 방법에 의해 제조된다. 먼저, 필요한 경우에 합성 중합체를 건조시키고 압출기에 공급한다. 실리콘이 또한 마스터 배치로서 사용되는 경우, 이 또한 압출기에 공급되며, 여기에서 공급은 공동으로 또는 별도로 실행될 수 있다. 그 밖에, 실리콘은 또한 압출기에 첨가될 수 있다. 이어서, 용융된 재료를 적절한 노즐을 가진 통상적인 장치에 의해 방사하며, 여기에서 압출기 내에서의 각각의 체류 시간 및 사용되는 온도는 분산 매질을 형성하는 중합체에 의해 결정된다. 목적하는 타이터를 가진 섬유가 제조되도록, 노즐 출구 표면에서의 진출 속도를 방사 속도에 일치시킨다.

방사 속도는 고형화된 실이 인발되는 속도로서 이해된다. 이러한 방식으로 인발된 실은 연신에 직접 공급되거나, 단지 권취되거나 축적되고 이후의 시점에 연신될 수 있다. 이어서, 통상적인 방식으로 연신된 섬유 및 필라멘트를 일반적으로 통상적인 방법에 의해 고정하고 목적하는 길이로 절단하여 스테이플 섬유를 형성할 수 있다. 섬유를 언크림핑하고 또한 크림핑할 수 있으며, 여기에서 크림핑된 버전의 경우에 크림핑은 습식 레잉(wet laying) 방법을 위해 조정되어야 한다(낮은 크림핑).

형성되는 섬유는 원형, 난형, 또는 다른 적합한 단면을 갖거나, 예를 들어 아령형, 콩팥형, 삼각형, 또는 삼엽형 또는 다엽형 단면과 같은 다른 형상을 가질 수 있다. 중공형 섬유 또한 가능하다. 2종 이상의 중합체의 섬유 또한 사용할 수 있다.

이렇게 제조된 섬유 필라멘트를 조합하여 얀(yarn)을 형성하고 이들은 다시 토우(tow)를 형성한다. 토우는 추가의 가공을 위해 초기에 캔 내에 축적된다. 중간에 캔 내에 저장된 토우를 취하여 대형 토우를 제조한다. 이어서, 컨베이어 라인 상에서 관용적인 방법을 사용하여, 바람직하게는 10 내지 110 m/min의 진입 속도로 대형 토우(이들은 통상적으로 10-600 ktex를 나타냄)를 연신할 수 있다. 연신을 촉진하지만 후속의 특성에 불리한 영향을 주지 않는 제제를 여기에 적용할 수 있다.

연신비는 바람직하게는 1.25로부터 4까지, 특히 2.5로부터 3.5까지 연장된다. 연신 중의 온도는 연신하고자 하는 토우의 유리 전이 온도의 범위 내에 있으며, 폴리에스테르의 경우, 예를 들어, 40　℃ 내지 80　℃이다.

연신은 단일-단계로 실행되거나, 목적하는 경우에는 2-단계 연신 공정을 사용하여 실행될 수 있다(이 문제에 대해서는, 예를 들어 미국 특허 제3　816　486호를 참조한다). 연신 전 및 연신 중에 관용적인 방법을 사용하여 하나 이상의 드레싱을 적용할 수 있다.

임의로 실행될 연신된 섬유의 크림핑/텍스처링을 위해, 그 자체로 공지된 크림핑 기계를 사용하는 기계적 크림핑의 관용적인 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어 스터퍼 박스와 같은 증기-보조 섬유 크림핑을 위한 기계적 장치가 바람직하다. 그러나, 다른 방법에 의해 크림핑된 섬유 또한 사용할 수 있으므로, 예를 들어 3-차원 크림핑된 섬유를 사용할 수 있다. 크림핑을 수행하기 위해, 토우를 초기에 통상적으로 50　℃ 내지 100　℃, 바람직하게는 70　℃ 내지 85　℃의 범위, 특히 바람직하게는 약 78　℃의 온도로 템퍼링하고 1.0 내지 6.0 바, 특히 바람직하게는 약 2.0 바의 토우 런-인 롤러(run-in roller)의 압력, 1.0 내지 2.0 kg/min, 특히 바람직하게는 1.5 kg/min의 증기를 동반하는 0.5 내지 6.0 바, 특히 바람직하게는 1.5 내지 3.0 바의 스터퍼 박스 내의 압력으로 처리한다.

이어서, 퍼니스 또는 고온 공기 스트림 내에서 평탄하거나 임의로 크림핑된 섬유를 120 ℃ 내지 170　℃에서 완화하거나 고정한다.

스테이플 섬유를 제조하기 위해, 평탄하거나 임의로 크림핑된 섬유를 취한 후에, 절단하고 임의로 경화시키고 플록(flock)으로서 압축 베일 내에 넣는다. 본 발명의 스테이플 섬유는 완화의 하류에서 기계적 절단 장치 상에서 바람직하게는 절단된다. 토우 유형을 제조하기 위해, 절단을 생략할 수 있다. 이들 토우 유형을 절단하지 않은 형태로 베일 내에 넣고 압축한다.

크림핑된 실시양태에서 본 발명에 따라 제조된 섬유는 바람직하게는 cm 당 적어도 2, 바람직하게는 적어도 3 크림프(크림프 아크), 바람직하게는 3 아크/cm 내지 9.8 아크/cm, 및 특히 바람직하게는 3.9 아크/cm 내지 8.9 아크/cm의 크림핑 정도를 나타낸다. 텍스타일 표면을 제조하기 위한 응용에서는, 약 5 내지 5.5 아크/cm의 크림핑 정도에 대한 값이 특히 바람직하다. 습식 레잉 방법에 의해 텍스타일 표면을 제조하기 위해서는, 크림핑 정도를 개별적으로 조정해야 한다.

전기의 파라미터 방사 속도, 연신, 연신비, 연신 온도, 고정, 고정 온도, 런-인 속도, 크림핑/텍스처링 등은 분산 매질을 형성하는 각각의 중합체에 따라 결정된다. 이들은 당업자가 통상적인 범위 내에서 선택하는 파라미터이다.

본 발명에 따른 섬유로부터 텍스타일 직물을 제조할 수 있으며, 이 또한 본 발명의 대상이다. 본 발명에 따른 섬유로부터 제조되는 텍스타일 직물은 또한, 상이하지만 본 발명에 따른 섬유의 혼합물을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 섬유로부터 제조되는 수성 현탁액에도 동일하게 적용된다. 본 발명에 따른 섬유의 양호한 분산성의 결과로서, 이러한 텍스타일 직물은 습식 레잉 방법에 의해 바람직하게 제조된다.

물 중의 섬유의 개선된 분산성에 부가하여, 본 발명에 따른 중합체 섬유는 또한, 물 중에 분산된 섬유의 양호한 펌프 이송성을 나타내므로, 본 발명에 따른 중합체 섬유는 습식 레잉 방법을 사용하는 텍스타일 직물의 제조에 특히 적합하다. 본 발명에 따른 섬유는 고체 미립자 입자, 예를 들어, 미네랄 입자의 분산성을 촉진하므로, 미네랄 마감재를 가진 텍스타일 직물 또한 제조할 수 있다. 타이터가 0.3 내지 3 dtex이고 섬유 길이가 <10 mm, 특히 <8 mm, 특히 바람직하게는 <6 mm, 특히 바람직하게는 <4 mm인 본 발명에 따른 중합체 섬유가 이 실시양태에 적합하다.

이들 습식 레잉 방법에 부가하여, 소위 멜트-블로잉(melt-blowing) 방법(예를 들어, 문헌[Complete Textile Glossary, Celanese Acetate LLC, 2000] 또는 문헌[Chemiefaser-Lexikon, Robert Bauer, 10th edition, 1993]에 기재된 바와 같음) 또한 적합하다. 이러한 멜트 블로잉 방법은, 예를 들어 위생 분야에서의 응용을 위해 미세-타이터 섬유 또는 부직포의 제조에 적합하다.

그러므로 용어 "텍스타일 직물"은 본 명세서의 관점에서 그의 가장 넓은 의미로 이해되어야 한다. 이는 표면-형성 기술에 의해 제조된 본 발명에 따른 섬유를 함유하는 모든 구조를 포함할 수 있다. 이러한 텍스타일 직물의 예는, 바람직하게는 멜트-블로잉 방법에 의해 제조된 스테이플 섬유 또는 부직포를 기반으로 하는 부직포, 특히 습식 부직포이다.

본 발명에 따른 섬유는 본 발명에 따른 첨가제가 없는 섬유와 비교하여 현저하게 개선된 촉감을 특징으로 하며, 이는 개선된 유연도에 의해 구별된다. 이 유연도는 특히 본 발명에 따른 섬유가 인간 피부와 접촉되는 응용에 매우 중요하다. 특히, 합성 생중합체를 기반으로 하는 섬유는 필요한 유연도의 결여의 결과로서 이러한 응용에 부적당하거나 소비자 또는 최종 소비재 제조업체에 의해 거절될 것이다.

분산성을 평가하기 위해, 본 발명에 따라 하기의 시험 방법을 개발하여 사용하였다:

본 발명에 따른 섬유를 2 - 12 mm의 길이로 절단한다. 절단된 섬유를 실온(25　℃)에서 유리 용기(치수: 길이 150 mm; 너비 200 mm; 높이 200 mm) 내로 도입하고, 이를 VE 수(VE = 완전히 탈염됨(fully desalinated))로 충전한다. 섬유의 양은 VE 수 1 리터 당 0.25 g이다. 더 양호한 평가를 위해 통상적으로 1 g의 섬유 및 4 리터의 VE 수를 사용한다.

이어서, 섬유/VE 수 혼합물을 통상적인 실험실용 자석 교반기(예를 들어 IKAMAG RCT) 및 자석 교반 막대(magnetic fish)(80 mm)에 의해 적어도 3 분 동안 교반하고(750 - 1500 rpm 범위의 회전 속도) 교반기 스위치를 끈다. 이어서, 모든 섬유가 분산되는지 여부를 평가한다.

섬유의 분산 거동은 하기와 같이 평가한다:

분산되지 않음(-)

부분적으로 분산됨(o)

완전히 분산됨(+)

전술한 평가를 정의된 시간 간격 후에 실행한다.

분산상으로서 본 발명에 따른 실리콘 첨가제를 갖지 않으나 그 밖에는 동일한 섬유를 비교로서 사용한다.

도 1은 교반기 스위치를 끈 직후의 분산 거동을 나타낸다. 도 1a는 본 발명에 따른 섬유를 나타내고, 도 1b는 본 발명에 따른 첨가제가 없는 동일한 섬유를 나타낸다.
도 2는 교반기 스위치를 끈 직후의 분산 거동을 나타낸다. 도 2a는 본 발명에 따른 섬유를 나타내고, 도 2b는 본 발명에 따른 첨가제가 없는 동일한 섬유를 나타낸다.
도 3은 교반기 스위치를 끈 직후의 분산 거동을 나타낸다. 도 3a는 본 발명에 따른 이성분 섬유를 나타내고, 도 3b는 본 발명에 따른 첨가제가 없는 동일한 이성분 섬유를 나타낸다.

하기의 실시예에 의해 본 발명이 예시되며, 그의 범위에 있어서 이를 그것으로 제한하지 않는다.

실시예 1

6 mm의 절단 길이 및 1.5 dtex의 타이터를 나타내는 본 발명에 따른 열가소성 중합체 섬유(폴리에스테르)(실리콘 첨가제 1.5 중량%) 1 그램을 앞에서 기재한 바와 같이 실온(25　℃)에서 분산시키고 평가하였다.

비교를 위하여 6 mm의 절단 길이 및 1.5 dtext의 타이터를 나타내며 본 발명에 따른 실리콘 첨가제가 첨가되지 않았으나 그 밖에는 동일한 열가소성 중합체 섬유(폴리에스테르) 1 그램을 앞에서 기재한 바와 같이 실온(25　℃)에서 분산시키고 평가하였다.

결과는 하기 표에 종합한다:

분산 거동(교반기 스위치를 끈 후)	섬유(본 발명에 따른)	섬유(비교)
0 min	+	o
1 min	+	o
3 min	+	o
5 min	+	o
10 min	+	o

도 1은 교반기 스위치를 끈 직후의 분산 거동을 나타낸다. 도 1a는 본 발명에 따른 섬유를 나타내고, 도 1b는 본 발명에 따른 첨가제가 없는 동일한 섬유를 나타낸다.

실시예 2

4 mm의 절단 길이 및 1.5 dtex의 타이터를 나타내는, 합성 생중합체(PLA)를 기반으로 하는 본 발명에 따른 열가소성 중합체 섬유(실리콘 첨가제 3 중량%) 1 그램을 앞에서 기재한 바와 같이 실온(25　℃)에서 분산시키고 평가하였다.

비교를 위하여 4 mm의 절단 길이 및 1.5 dtext의 타이터를 나타내며 본 발명에 따른 실리콘 첨가제가 첨가되지 않았으나 그 밖에는 동일한 합성 생중합체(PLA)를 기반으로 하는 본 발명에 따른 열가소성 중합체 섬유 1 그램을 앞에서 기재한 바와 같이 실온(25　℃)에서 분산시키고 평가하였다.

결과는 하기 표에 종합한다:

도 2는 교반기 스위치를 끈 직후의 분산 거동을 나타낸다. 도 2a는 본 발명에 따른 섬유를 나타내고, 도 2b는 본 발명에 따른 첨가제가 없는 동일한 섬유를 나타낸다.

실시예 3

4 mm의 절단 길이 및 2 dtex의 타이터를 나타내는, 코어로서의 합성 생중합체(PLA) 및 클래딩으로서의 폴리에틸렌 단일 중합체(PE 클래딩 내의 본 발명에 따른 첨가제, 클래딩 내의 3 중량% 실리콘 첨가제)를 기반으로 하는 본 발명에 따른 열가소성 이성분 중합체 섬유(코어/클래딩 50/50) 1 그램을 앞에서 기재한 바와 같이 실온(25　℃)에서 분산시키고 평가하였다.

비교를 위하여 4 mm의 절단 길이 및 2 dtex의 타이터를 나타내는, 코어로서의 합성 생중합체(PLA) 및 클래딩으로서의 폴리에틸렌 단일중합체(각각의 경우에 실리콘 첨가제를 첨가하지 않음)를 기반으로 하는 본 발명에 따른 열가소성 이성분 중합체 섬유(코어/클래딩 50/50) 1 그램을 앞에서 기재한 바와 같이 실온(25　℃)에서 분산시키고 평가하였다.

결과는 하기 표에 종합한다:

도 3은 교반기 스위치를 끈 직후의 분산 거동을 나타낸다. 도 3a는 본 발명에 따른 이성분 섬유를 나타내고, 도 3b는 본 발명에 따른 첨가제가 없는 동일한 이성분 섬유를 나타낸다.

Claims

적어도 하나의 합성 중합체를 포함하는 중합체 섬유로서, 실온(25℃)에서 고체 분산 매질의 형태인 섬유를 형성하는 중합체가 실온(25℃)에서 고체 분산상 형태이고 평균 분자량이 150,000 g/mol 이상인 0.1 내지 20 중량%의 비-가교결합된 선형 고분자량 실리콘 중합체를 포함함을 특징으로 하는, 중합체 섬유.
제1항에 있어서,
고체 분산 매질을 형성하는 합성 중합체가 열가소성 중합체임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제2항에 있어서,
고체 분산 매질을 형성하는 열가소성 중합체가 열가소성 축중합체(polycondensate)임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제3항에 있어서, 열가소성 축중합체가 생중합체를 기반으로 하는 열가소성 축중합체임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제4항에 있어서,
고체 분산 매질을 형성하는 생중합체를 기반으로 하는 열가소성 축중합체가 락트산을 기반으로 하는 열가소성 축중합체임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제5항에 있어서,
락트산을 기반으로 하는 열가소성 축중합체가, 수평균 분자량(Mn)이 10,000 g/몰 내지 500,000 g/몰인 폴리락트산임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제5항에 있어서,
락트산을 기반으로 하는 열가소성 축중합체가, 중량평균 분자량(Mw)이 30,000 g/몰 내지 500,000 g/몰인 폴리락트산임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제1항에 있어서,
분산상을 형성하는 실리콘이 미립자 실리케이트 캐리어 상에 담지된 형태로 존재함을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제1항에 있어서,
실리콘이 선형 폴리실록산을 포함함을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제1항에 있어서,
25℃에서 DIN 53018에 따라 측정된 실리콘 중합체의 동적 점도(dynamic viscosity)가 10,000 Pa*s 이상이고, 최대 60,000 Pa*s 임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제10항에 있어서,
동적 점도가 15,000 Pa*s 이상임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제10항에 있어서,
동적 점도가 17,500 Pa*s 이상임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제1항에 있어서,
25℃에서 측정된 실리콘 중합체의 동점도(kinematic viscosity)가 10,000,000 cSt 이상이고, 최대 60,000,000 cSt 임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제13항에 있어서, 동점도가 15,000,000 cSt 이상임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제13항에 있어서, 동점도가 17,500,000 cSt 이상임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제1항에 있어서, 실리콘 중합체는 평균 분자량이 150,000 g/mol 이상이고, 최대 평균 분자량이 900,000 g/mol 이하임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제16항에 있어서, 평균 분자량이 200,000 g/mol 이상임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제1항에 있어서,
섬유가 0.3 내지 30 dtex의 타이터(titre)를 나타냄을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제1항에 있어서, 섬유가 스테이플 섬유임을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제1항에 있어서,
섬유가 코어-클래딩(core-cladding) 유형의 이성분 섬유의 형태로 존재하며, 여기에서 실온(25℃)에서 고체 분산 매질의 형태인 클래딩을 형성하는 중합체는 0.1 내지 20 중량%의 실리콘을 실온(25℃)에서 고체 분산상 형태로 포함함을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제1항에 있어서,
분산 매질이 0.5 내지 3 중량%의 실리콘을 고체 분산상으로서 포함함을 특징으로 하는 중합체 섬유.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에서 정의된 중합체 섬유를 함유하는 부직포(nonwoven).
제22항에 있어서, 부직포가 습식 부직포(wet-laid nonwoven)임을 특징으로 하는 부직포.
수성 현탁액을 제조하기 위해 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에서 정의된 중합체 섬유를 사용하는 단계를 포함하는, 수성 현탁액의 제조방법.