KR100440529B1 - 폴리프로필렌섬유및이로부터제조된제품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외피-코어 섬유를 제조하는 방법, 이러한 방법을 사용하여 생성된 섬유, 및 이러한 섬유로부터 제조된 부직물 및 제품에 관한 것으로, 이때 섬유는 폴리올레핀 및 중합체 결합 곡선 개선제(예: 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체)의 중합체 혼합물로 구성된다.

Description

폴리프로필렌 섬유 및 이로부터 제조된 제품{POLYPROPYLENE FIBERS AND ITEMS MADE THEREFROM}
위생 직물, 의료 직물, 와이프(wipe) 등과 관련된 용도에서 부직 직물의 필요성이 계속 증대하고 있다. 더욱이, 유용성과 경제성 및 심미성을 동시에 충족해야 하는 경우가 많다. 강화된 특성 및 향상된 유연성을 갖는 폴리올레핀 섬유 및이로부터 제조된 제품에 대한 시장이 계속 확장되고 있다.
부직물에 사용되는 중합체 섬유의 제조방법은 일반적으로 하나 이상의 중합체와 최소량의 첨가제, 예컨대 안정제, 안료, 산 중화제 등의 혼합물을 사용하는 것을 포함한다. 이 혼합물을 용융 압출시키고, 통상적인 상업 공정을 이용하여 섬유 및 섬유상 제품으로 가공시킨다. 부직 직물은 전형적으로 웹을 제조한 다음 섬유를 함께 열결합시켜서 제조된다. 예를 들어, 스테이플 섬유를 예컨대 카딩기를 사용하여 부직 직물로 전환시키고 카딩된 직물을 열결합한다. 열결합은 가열된 롤, 뜨거운 공기 및 초음파 용접을 이용하는 가열을 비롯한 여러 가열법을 이용하여 수행할 수 있다.
섬유는 또한 각종 다른 방식으로 부직물로 제조되어 압밀(consolidate)될 수 있다. 예컨대, 섬유와 부직물은 스펀결합 공정으로 제조할 수 있다. 또한, 압밀 공정은 니들펀칭(needle punching), 송풍 열결합, 초음파 용접 및 하이드로인탱글링(hydroentangling)을 포함할 수 있다.
통상적으로 열결합된 부직 직물은 우수한 로프트(loft) 및 유연성의 특성을 나타내나, 높은 신장률이 가해질 때 최적의 횡방향 강도보다 적은 횡방향 강도를 나타낸다. 열결합된 부직 직물의 강도는 섬유의 배향 및 결합 지점의 고유 강도에 따라 좌우된다.
수년동안, 섬유에 더욱 강한 결합 강도를 제공하기 위한 개선 노력이 있어 왔다. 그러나, 더욱 낮은 결합 온도 및 더욱 낮은 직물 평량으로 더욱 높은 직물 강도를 제공하여 이들 직물이 위생 제품(예: 기저귀 및 그 밖의 유형의 실금자용제품)에서 이루어지는 요즘의 고속 전환 공정에서 사용되도록 개선해야 한다. 특히, 열결합성 섬유, 및 이로부터 제조된 높은 횡방향 강도, 높은 연신성 및 우수한 유연성을 갖는 부직 직물이 필요하며, 높은 횡방향 강도(및 유연성)가 낮은 결합 온도에서 얻어질 필요가 있다.
또한, 직물의 균일성, 로프트 및 유연성과 함께 뛰어난 횡방향 강도, 연신성 및 인성 특성을 얻을 수 있는 열결합성 섬유를 제조해야 한다. 특히, 약 500ft/분, 바람직하게는 약 700 내지 800ft/분, 더욱 바람직하게는 약 980ft/분(300m/분)의 속도에서 약 200 내지 400g/in 이상, 더욱 바람직하게는 300 내지 400g/in, 바람직하게는 약 400g/in 이상, 더욱 바람직하게는 약 650g/in 이상의 횡방향 특성을 갖는 부직물, 특히 카딩되고 칼렌더링(calendering)된 직물을 제조할 수 있는 섬유를 수득해야 한다. 또한, 직물은 약 10 내지 약 20g/yd2의 평량을 갖는 부직 직물의 경우에 약 50 내지 200%의 신장률, 및 약 200 내지 700g/in, 바람직하게는 약 480 내지 700g/in의 인성을 가질 수 있다. 따라서, 약 20g/yd2, 더욱 바람직하게는 약 20g/yd2미만, 더욱 바람직하게는 약 17 내지 18g/yd2미만, 더욱 바람직하게는 약 15g/yd2미만, 더욱 바람직하게는 약 14g/yd2미만, 가장 바람직하게는 10g/yd2이하의 평량에서 상기 강도 특성을 갖는 것이 바람직하다. 최근에 제조되어 시판되는 직물은 용도에 따라 예를 들어 약 11 내지 25g/yd2, 바람직하게는 15 내지24g/yd2의 평량을 갖는다.
부직물의 유연성은 특히 최종 소비자에게 중요하다. 따라서, 더욱 유연한 부직물을 함유한 제품이 소비자에게 더욱 선호되며, 따라서 더욱 유연한 층을 포함하는 기저귀가 더욱 많이 판매된다.
높은 횡방향 강도 및 유연성을 포함한 우수한 특성을 갖는 부직물을 형성할 수 있는 섬유를 제조하는 각종 기술이 공지되어 있다. 예컨대, 코줄라(Kozulla)에게 허여된 미국 특허 제 5,281,378 호, 미국 특허 제 5,318,735 호 및 미국 특허 제 5,431,994 호는 약 5.5 이상의 분자량 분포를 갖는 폴리프로필렌-함유 물질을 압출시켜서 고온 압출물을 갖는 표면을 제조하는 폴리프로필렌-함유 섬유의 제조방법에 관한 것이며, 여기서 산소-함유 대기에서의 고온 압출물의 급냉은 산화성 쇄 절단에 의해 표면 열화되도록 조절한다. 코줄라 특허에 개시된 공정의 한 양태에 따르면, 산소-함유 대기중 고온 압출물을 급냉시키면 고온 압출물의 온도가 일정 기간동안 약 250℃보다 높게 유지되도록 조절하여서 산화성 쇄 절단으로 인한 표면 열화를 얻을 수 있다.
상기 특허에 개시된 바와 같이, 산화성 쇄 절단에 의한 표면 열화를 이루기 위해 급냉 가스 유동의 냉각 지연 또는 급냉 가스 유동의 차단 등으로 급냉시키므로써 생성된 섬유는 융용 유속, 분자량, 용융점, 복굴적, 배향 및 결정도의 차를 비롯한 상이한 특징으로 정의되는 다수의 대역을 필수적으로 함유한다. 특히, 상기 특허에 개시된 바와 같이, 제조된 섬유는 산화성 중합체 열화가 실질적으로 없는 것으로 확인되는 내부 대역, 산화성 쇄 절단에 의해 열화된 중합성 물질을 고 농도로 갖는 외부 대역, 및 산화성 쇄 절단에 의한 중합체 열화 정도를 내부에서 외부로 증가시키는 것으로 확인되는 중간 대역을 포함한다. 즉, 산소-함유 대기중에서 고온 압출물의 급냉은 섬유의 표면 쪽으로 갈수록 중량평균 분자량이 감소하고 섬유 표면 쪽으로 갈수록 용융 유속이 증가하는 섬유를 얻도록 조절될 수 있다. 예를 들면, 바람직한 섬유는 약 100,000 내지 450,000g/mol의 중량평균 분자량을 갖는 내부 대역, 약 10,000g/mol 미만의 중량평균 분자량을 갖는 외부 대역(섬유의 표면 포함), 및 내부 대역과 외부 대역의 중간값의 중량평균 분자량 및 용융 유속을 가지며 내부 대역과 외부 대역 사이에 위치하는 중간 대역을 포함한다. 더욱이, 내부 코어 대역은 외부 표면 대역보다 높은 용융점 및 배향을 갖는다.
또한, 다케우치(Takeuchi) 등에게 허여된 유럽 특허원 제 0 630 996 호는 단방사 가공으로 외피-코어 형태를 갖는 섬유를 수득하는 방법을 비롯하여 외피-코어 형태를 갖는 섬유를 수득하는 방법에 관한 것이며, 상기 특허는 본원에서 참조문헌으로 인용된다. 상기 특허에서 방사구(spinnerette)에서의 압출 전후의 중합체상 물질에는 충분한 환경이 조성되어서 외피-코어 구조물을 수득할 수 있다. 예를 들면, 장기 방사 공정에서 유용한 급냉 지연 등의 급냉 조절을 이용하는 것만으로는 상기 환경이 단기 방사 공정에서 이루어질 수 없으므로, 외피-코어 섬유를 수득하기 위한 환경은 방사구에서 압출될 때에 용융 필라멘트의 적어도 부분적 표면 열화를 조장하는 장치 및 절차를 이용하여 수득한다. 특히, 예를 들어 방사구를 가열할 목적으로 각종 부재가 방사구에 결합될 수 있거나, 또는 충분한 온도 환경을 제공할 목적으로 적어도 압출된 중합체상 물질의 표면에서 플레이트가 방사구에 결합되어서 외피-코어 섬유 구조물을 수득할 수 있다.
또한, 코줄라에게 허여된 유럽 특허출원 제 0 719 879 호는 뛰어난 횡방향 강도, 연신성 및 인성을 제공할 수 있는 열결합성 섬유를 제조할 수 있으면서 각종 조건하에서 제조될 수 있는 외피-코어 섬유의 제조방법에 대한 것이다.
또한, 물질의 혼합물이 압출되어서 섬유를 수득할 수 있음이 공지되어 있다. 예를 들면, 홀라데이(Holladay) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,433,573 호는 다량의 프로필렌을 함유하는 프로필렌 중합체 5 내지 95중량%, 및 에틸렌과 극성 단량체(예: 비닐 아세테이트, 메틸 메타크릴레이트, 비닐렌 카보네이트, 알킬 아크릴레이트, 할로겐화 비닐 및 할로겐화 비닐리덴)의 공중합체 95 내지 5중량%의 혼합물을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 홀라데이 등의 특허의 넓은 범주의 조성물은 최종 혼합물의 중량%로 표기될 때에 폴리프로필렌 5 내지 95% 및 상응하게는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 약 5 내지 95%를 함유하는 혼합물을 포함한다. 홀라데이 등의 조성물은 증가된 염색성 및 낮은 온도 특징을 갖는 섬유, 필름 및 성형 제품으로 제조될 수 있다.
또한, 다폰트(Daponte)에게 허여된 미국 특허 제 4,803,117 호 및 유럽 특허원 제 0 239 080 호는 특정한 에틸렌 공중합체를 탄성중합체상 섬유 또는 미세섬유로 용융 취입시키는 방법에 관한 것이다. 유용한 공중합체는 비닐 에스테르 단량체, 불포화 지방족 모노카복실산 및 이들 모노카복실산의 알킬 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 비닐 단량체와 에틸렌의 공중합체이며, 비닐 단량체의 양은 용융 취입 섬유에 탄성을 부여하기에 충분한 것이다. 다폰트에게 개시된 예시적인 공중합체는 조건 E에서 ASTM D-1238-86으로 측정할 때에 10분당 32 내지 500g의 용융 지수를 갖고 비닐 아세테이트 단량체 약 10 내지 약 50중량%, 더욱 구체적으로는 약 18 내지 약 36중량%, 가장 구체적으로는 약 26 내지 약 30중량%, 더욱 구체적으로는 약 28중량%를 포함하는 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체(EVA)이다.
다폰트의 공중합체는 개질 중합체와 혼합될 수 있는데, 이러한 개질 중합체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 에틸렌 공중합체(일반적으로 비닐 아세테이트를 갖는 공중합체는 제외됨), 프로필렌 공중합체, 부텐 공중합체 또는 2개 이상의 이들 물질의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합체를 포함하는 군으로부터 선택된 올레핀일 수 있다. 다폰트의 압출가능한 혼합물은 통상적으로 에틸렌/비닐 공중합체 10중량% 이상 및 개질 중합체 0중량% 내지 약 90중량% 이상을 포함한다.
게스너(Gessner) 등에게 허여된 WO 94/17226 호는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀을 포함할 수 있는 비혼화성 중합체 혼합물로부터의 섬유 및 부직 직물을 생산하는 방법에 관한 것이다. 추가로, 혼합물은 혼화성 또는 비혼화성 중합체를 포함하는 하나 이상의 추가의 분산되거나 연속적인 상 약 20중량% 이하, 예컨대 접착성 증진 부가물 약 20중량% 이하를 포함할 수 있고, 이들중 다른 물질은 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트) 중합체일 수 있다.
추가로, 예컨대 외장-코어(sheath-core) 또는 병렬 구조를 갖는 복합 섬유가이를 제조하는 상이한 성분중에서 상이한 중합체와 함께 제조될 수 있음이 공지되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,173,504 호, 제 4,234,655 호, 제 4,323,626 호, 제 4,500,384 호, 제 4,738,895 호, 제 4,818,587 호 및 제 4,840,846 호는, 다른 특징중에 폴리프로필렌을 가질 수 있는 코어 및 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체를 가질 수 있는 외장을 포함하는, 외장-코어 및 병렬 구조를 갖는 섬유와 같은 열-접착성 복합 섬유를 개시한다.
추가로, 미국 특허 제 5,456,982 호는 외장이 (에틸 비닐 아세테이트) 공중합체와 같은 친수성 중합체 또는 공중합체를 추가로 포함할 수 있는 2성분 섬유를 개시한다.
본 발명은 특히 부직 직물(nonwoven fabrics)의 제조에 유용한 합성 섬유에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 상기 용도를 목적으로 하는 섬유, 이의 제조방법 및 이를 제조하기 위한 조성물 뿐만 아니라 상기 섬유를 함유하는 부직 직물 및 제품에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 섬유는 높은 인장 강도를 갖는 유연한 감촉의 부직물을 제공할 수 있다. 또한, 부직물은 더욱 낮은 온도에서 열결합될 수 있는 동시에 횡방향 강도를 비롯한 우수한 강도 특성을 갖는다. 본 발명의 섬유는 평량이 더 높은 부직물보다 큰 강도 특성을 갖는 더욱 낮은 평량의 부직물 안으로 혼입될 수 있다. 또한, 본 발명의 섬유는 고속 카딩기 및 고속 결합기와 같은 고속 기계 상에서 가공될 수 있다.
본 발명은 그 비한정적인 실시양태를 제시하는 하기 첨부된 도면을 통해 더욱 양호하게 이해될 것이고, 그 특징들이 도시될 것이다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 섬유의 횡단면 배치를 도시하는 것으로, 섬유의 외피-코어 구조는 제시하지 않았다.
도 2는 본 발명에 따른 중합체 혼합물로 구성된 외피-코어 섬유를 도식적으로 설명하는 것으로, 외면 대역과 코어 사이에 구배를 갖는다.
도 3은 본 발명에 따른 중합체 혼합물로 구성된 외피-코어 섬유를 도식적으로 설명하는 것으로, 외면 대역과 코어 사이에 구별된 단계를 갖는다.
도 4는 외피-코어 구조를 갖는 본 발명에 따른 중합체 혼합물의 외장을 포함하는 2성분 외장-코어 섬유를 도식적으로 설명한다.
도 5는 횡방향 강도대 결합 온도의 결합 곡선을 도시한다.
도 6은 상이한 평량의 부직물에 대한, 횡방향 강도대 결합 온도의 결합 곡선을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 이용된 칼렌더 롤의 패턴을 도시한다.
도 8은 부직물의 횡방향 강도(CDS)대 결합 온도의 곡선을 도식적으로 설명한다.
도 9는 시차 주사 열량계(DSC) 흡열을 도시한다.
도 10, 11a, 11b, 11c, 12a, 12b, 13a 및 13b는 표 8에 나열된 방사구를 도시한다.
본 발명은
(a) 높은 횡방향 강도, 신장률 및 인성을 갖는 직물을 제조하기 위한 열결합 섬유;
(b) 폴리프로필렌 섬유로 제조된 부직물보다 연성인 부직물을 제조하기 위한 섬유;
(c) 저온에서 양호하게 열결합하는 폴리프로필렌 섬유;
(d) 비교적 편평한 결합 곡선을 갖는 폴리프로필렌 섬유;
(e) 부직물의 높은 횡방향 강도, 신장률 및 인성을 유지하면서도 더욱 낮은 결합 온도에서 생성된 섬유의 열결합;
(f) 생성된 부직물의 높은 횡방향 강도를 유지하면서도 더욱 낮은 결합 온도에서섬유의 열결합을 허용하는 횡방향 강도대 결합 온도의 더욱 편평한 곡선을 얻고, 이로 인해 더욱 낮은 결합 온도를 이용하여 더욱 연한 부직물을 수득할 수 있는 더욱 높은 결합 윈도우(window);
(g) 더욱 높은 평량에서 다른 폴리프로필렌 섬유로 수득된 이들의 강도 성질 이상인 횡방향 강도, 신장률 및 인성과 갖는 강도 특성을 갖는 더욱 낮은 평량 부직물;
(h) 고속 카딩 및 결합기를 포함하고 약 980ft/분(300m/분)과 같은 빠른 속도로 진행하는 고속 기계상에서 조작될 수 있는 섬유 및 부직물; 및/또는
(i) 폴리프로필렌과 중합체 결합 곡선 개선제의 혼합물로부터 제조된 외피-코어 구조를 갖는 2성분 또는 다성분 섬유에 관한 것이고, 이를 제공한다.
본 발명은 필라멘트 및 스테이플 섬유를 포함하는 섬유의 다양한 형태에 관한 것이다. 이들 용어는 통상적인 상업적 의미로 사용된다. 전형적으로, 본원에 사용된 필라멘트는 방사 기계의 연속적인 섬유를 지칭하지만; 편의상, 섬유 및 필라멘트라는 용어는 본원에서 혼용된다. 사용된 "스테이플 섬유"는 절단 섬유 또는 필라멘트를 지칭한다. 바람직하게는, 예를 들면 기저귀에 유용한 부직물용 스테이플 섬유는 길이 약 1 내지 3인치(2.5 내지 7.6cm), 더욱 바람직하게는 약 1.25 내지 2인치(3.1 내지 5cm)를 갖는다.
참고되는 모든 횡방향 강도대 온도의 결합 곡선은, X축상의 온도와 Y축상의 횡방향 강도의 관계를 곡선으로 표시한 것이고, 단, 도 8에 도시된 바와 같이 온도는 X축을 따라 왼쪽에서 오른쪽으로 증가하고, 횡방향 강도는 Y축을 따라 윗방향으로 상승한다.
횡방향 강도라는 용어가 본원에 이용되는 경우 부직물의 횡방향 강도를 지칭하는 것으로 주지된다.
본 발명의 중합체 혼합물은 장방사 및 단방사 방법 또는 방사 결합을 포함하는 다양한 방법에 의해 섬유로 방사될 수 있다. 바람직한 섬유는 스테이플 섬유이고, 급냉을 조절하도록 방사 장비를 사용하여 제조된다.
더욱 구체적으로, 스테이플 섬유를 제조하는 공지된 방법에 있어서, 이들 방법은 오래된 2단계 "장방사" 방법 및 새로운 1단계 "단방사" 방법을 포함한다. 장방사 방법은 첫번째 단계에서 전형적인 방사 속도 500 내지 3000m/분으로 섬유를 용융-압출하고, 더욱 통상적으로는 중합체에 따라 500 내지 1500m/분으로 방사시킴을 포함한다. 추가로, 통상적으로 100 내지 250m/분에서 진행시키는 두번째 단계에서, 이들 섬유는 인발되고, 크림핑되고(crimping), 절단되어 스테이플 섬유를 수득한다. 제 1 단계 방사 방법은 통상적인 방사 속도가 50 내지 200m/분 이상인 단일한 단계로 중합체로부터 스테이플 섬유로의 전환을 포함한다. 제 1 단계 방법의 생산성은 방사구에서 통상적으로 장방사 방법에 사용된 것에 비해 약 5 내지 20배의 모세관 수를 사용함으로써 증가된다. 예를 들면, 전형적인 상업적 "장방사" 방법을 위한 방사구는 약 50 내지 4,000, 바람직하게는 약 3,000 내지 3,500개의 모세관을 포함하고, 전형적인 상업적 "단방사" 방법을 위한 방사구는 약 500 내지 100,000, 바람직하게는 약 30,000 내지 70,000개의 모세관을 포함한다. 이들 공정에서 방사 용융의 압출을 위한 전형적인 온도는 약 250 내지 325℃이다. 게다가, 2성분 섬유가 생산되는 방법에서, 모세관의 수는 압출되는 필라멘트의 수를 지칭하고, 통상적으로 방사구에서의 모세관의 수를 지칭하는 것은 아니다.
폴리프로필렌 섬유의 제조를 위한 단방사 방법은, 방사를 유지시키는데 필요한 급냉 조건에 있어서 종래의 장방사 방법과 상당히 상이하다. 높은 구멍 밀도 방사구 방사 속도 약 100m/분을 갖는 단방사 방법에서, 급냉 공기 속도는 방사구면 1인치 미만내에서 섬유 급냉을 완결시키기 위해 약 3,000 내지 8,000ft/분을 필요로 한다. 반면에, 방사 속도 약 1000 내지 1500m/분을 갖는 장방사 방법에서, 약 50 내지 500ft/분, 바람직하게는 약 300 내지 500ft/분인 더욱 낮은 급냉 공기 속도가 사용된다.
추가로, 섬유는 방사 결합과 같이 중합체로부터 생산된 섬유로 직접 부직물로 제조되는 방법을 포함하는 다른 방법에 의해 방사될 수 있다.
방사 결합 방법에서, 중합체는 압출기내에서 용융 혼합되고, 용융된 중합체는 다수의 구멍을 갖는 방사구를 통해 방사 펌핑된다. 방사구 아래에 위치하는 공기관은 조절된 공기를 사용하여 필라멘트를 냉각시킨다. 필라멘트가 꼬인 경우, 필라멘트는 이의 작업 폭으로 고속 고압 대역을 통해 분배 챔버로 흡입되는 것과 같이 인발된다. 꼬인 필라멘트는 비결합된 웹이 결합을 위해 열적 칼렌더를 통해 옮겨지는 이동성 시이브 벨트상에서 무작위적으로 놓인다. 이후에 결합된 웹은 롤내로 감겨진다.
본 발명에 사용될 수 있는 중합체 물질은, 적합한 조건하에 장방사, 단방사 또는 방사 결합 방법과 같은 외피-코어 구조를 갖는 섬유를 형성하기 위해 압출될 수 있는 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체와 같은 폴리프로필렌과 중합체 결합 곡선개선제의 임의의 혼합물을 포함한다. 추가로, 필라멘트를 생성시키기 위해 방사구를 통하는 것과 같이 압출시키는 조성물, 즉 중합체 혼합물는, 중합체 혼합물 또는 압출가능한 조성물 모두를 지칭한다. 추가로, 상기 정의된 바와 같은 섬유, 필라멘트 및 스테이플 섬유는 편리한 물질로서 상이한 의미를 갖지만, 이들 다양한 용어는 또한 본원 전반에 걸쳐 섬유로서 총괄적으로 지칭된다.
또는 외피-코어 구조를 갖는 섬유는 고온 압출물로서 폴리프로필렌 및 연화 중합체상 첨가제를 포함하는 중합체 혼합물을 압출함으로써 제조될 수 있고, 이런 조건하에서 고온 압출물은 외피-코어 구조를 갖는 섬유를 형성한다.
중합체를 언급하는 경우, 공중합체라는 용어는 2개의 단량체의 중합체, 또는 2개 이상의 단량체, 및 3원공중합체를 포함하는 의미로 이해된다.
폴리프로필렌은 방사가능한 임의의 폴리프로필렌을 포함할 수 있다. 폴리프로필렌은 일부 및 전체 이소택틱, 또는 적어도 실질적으로 전체 이소택틱 폴리프로필렌을 포함하는 어택틱, 헤테로택틱, 신디오택틱, 이소택틱 및 입체구역 폴리프로필렌일 수 있다. 예를 들면, 폴리프로필렌은 찌글러-나타(Zeigler-Natta) 촉매계를 사용하거나 동종 또는 이종 메탈로센 촉매계를 사용하여 제조될 수 있다.
추가로, 본원에 사용된 폴리올레핀, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 등과 같은 중합체라는 용어는 동종중합체, 공중합체 및 3원공중합체와 같은 다양한 중합체, 및 혼합물(개별적 배치를 혼합하거나 동일 반응계에서 혼합물을 형성함으로써 제조되는 혼합물 및 합금을 포함함)을 포함한다. 예를 들면, 중합체는 프로필렌과 같은 올레핀의 공중합체를 포함할 수 있고, 이들 공중합체는 다양한 성분을 함유할수 있다. 바람직하게는, 폴리프로필렌의 경우, 이러한 공중합체는 하나 이상의 에틸렌 및 부텐 약 20중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 0 내지 10중량%를 포함할 수 있다. 그러나, 이들 성분의 다양한 양은 요구되는 섬유에 따라 달라지는 공중합체내에 함유될 수 있다.
추가로, 폴리프로필렌은 좁은 분자량 분포 또는 광범위한 분자량 분포를 갖고, 바람직하게는 광범위한 분자량 분포를 갖는 무수 중합체 펠렛, 플레이크 또는 그레인 중합체(grain polymer)를 포함할 수 있다. "광범위한 분자량 분포"라는 용어는 본원에서 바람직하게는 무수 중합체 펠렛, 플레이크 또는 그레인이 MWD 값(즉, 본원에 기술된 바와 같이 SEC에 의해 측정된 중량평균 분자량/수평균 분자량) 약 5.0 이상, 바람직하게는 약 5.5 이상, 더욱 바람직하게는 약 6 이상을 갖는 것으로 정의된다.
추가로, 폴리프로필렌은, 예컨대 본원에 참고로 전체가 인용되어 있는 미국 특허 제 4,626,467 호에 개시되어 있는 바와 같이 선형 또는 분지형일 수 있고, 바람직하게는 선형이다. 또한 본 발명의 섬유를 제조하는데 있어서, 섬유로 제조되는 폴리프로필렌은 본원에 참고로 전체가 인용되어 있는 유럽 특허원 제 0 552 013 호에 교시된 바와 같은 폴리프로필렌 조성물을 포함할 수 있다. 또한 추가로, 본원에 참고로 전체가 인용되어 있는 유럽 특허원 제 0 719 879 호에 개시된 바와 같은 중합체 혼합물이 사용될 수도 있다.
본원에 기술된 바와 같은 폴리프로필렌 중합체의 용융 유속(melt flow rate, MFR)은 본원에 참고로 전체가 인용되어 있는 ASTM D-1238-86(조건 L: 230/2.16)에따라 결정된다.
본 발명에 사용될 수 있는 중합체 결합 곡선 개선제는, (a) 결합 곡선을 편평하게 만들고/만들거나, (b) 결합 곡선을 상승시키고, 즉 횡방향 강도를 증가시키고/시키거나 (c) 부직물의 횡방향 강도대 결합 온도를 결합 곡선의 왼쪽으로, 즉 더욱 낮은 온도로 전이시키는 임의의 중합체상 첨가제 또는 중합체상 첨가제의 혼합물(즉, 이는 폴리프로필렌에 부가적이다)을 포함할 수 있고, 이로써 부직물의 강도 특성, 특히 횡방향 강도는 외피-코어 섬유에 의해 유지되거나 증가된다. 바람직하게, 결합 곡선의 편평화, 상승 및/또는 전이는, 중합체 결합 곡선 개선제가 부재함을 제외하고 동일한 조건하에 생산된 섬유로부터 동일한 조건하에 생산되는 부직물에 대한 결합 곡선과 비교된다.
본원에서, 횡방향 강도의 상승은 결합 곡선의 적어도 몇몇 지점의 횡방향 강도의 상승을 포함하고, 바람직하게는 결합 곡선의 피크 횡방향 강도 지점의 상승 또는 피크 횡방향 강도가 발생되는 온도보다 낮은 온도에서의 강도 지점의 상승을 포함한다.
횡방향 강도를 유지 또는 증가시키기 위해서, 결합 곡선은 본원에 이후 논의되는 바와 같은 시차 주사 열량계 융점과 관련된 한정된 온도 범위에 걸쳐 증가된 면적을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 증가된 면적은 다수의 방식으로 수득될 수 있다. 예컨대, (a) 피크 횡방향 강도와 같은 횡방향 강도는 동일하고, 실질적으로 동일하거나 더욱 낮을 수 있고, 결합 곡선은 편평하게 되어 면적을 증가시킬 수 있고, (b) 피크 횡방향 강도 등의 횡방향 강도, 또는 피크 횡방향 강도보다 낮은 온도 지점에서의 횡방향 강도가 증가될 수 있고, 결합 곡선이 편평하게 되어 면적을 증가시킬 수 있고, (c) 결합 곡선이 동일하거나 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있고, 피크를 따라 피크 횡방향 강도 등의 더욱 높은 가교 방향 강도 지점을 가지고, 또는 (d) 예컨대 결합 곡선을 편평하게 만듦으로써 결합 곡선이 낮은 온도로 전이될 수 있어 결합 곡선의 면적이 예정된 온도 범위에서 유지되거나 증가된다. 바람직하게는, 결합 곡선은 편평하게 되고 상승되거나, 편평하게 되고 전이되거나, 상승되고 전이되고, 가장 바람직하게는, 결합 곡선은 편평하게 되고, 상승되고 전이된다.
따라서, 본 발명의 한가지 양태에서, 중합체 결합 곡선 개선제는 결합 곡선을 편평하게 만들면서, 바람직하게는 최대 횡방향 강도를 상승시키고, 바람직하게는 곡선아래의 면적을, 중합체 결합 곡선 개선제가 부재함을 제외하고 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 또한 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 대한 결합 곡선 아래의 면적에 비해 증가시킬 수 있음을 주지한다. 또한, 중합체 결합 곡선 개선제는 중합체 결합 곡선 개선제가 부재함을 제외하고 동일한 조건하에 섬유 및 부직물의 가공과 비교할 경우 최대 횡방향 강도를 상승시킬 수 있다. 또한, 중합체 결합 곡선 개선제는 중합체 결합 곡선 개선제가 부재함을 제외하고 동일한 조건하에 섬유 및 부직물의 가공과 비교할 경우 최대 횡방향 강도를 왼쪽으로 전이시킬 수 있어서, 결합 곡선은 더욱 낮은 결합 온도에서 더욱 높은 횡방향 강도를 성취한다. 바람직하게는, 결합 곡선은 편평하게 되어 증가된 면적을 가짐으로써, 결합은 넓은 온도 범위에 걸쳐 달성되어 광범위한 결합 윈도우를 제공한다.
바람직하게는 높은 강도 특성을 갖는 외피-코어 섬유와 비교되지만, 중합체 결합 곡선 개선제는, 또한 동일하거나 실질적으로 동일한 중합체 혼합물, 바람직하게는 동일한 중합체 혼합물로부터 제조된 외피-코어 구조를 갖지 않는 섬유(또는 외피-코어 구조와 함께 외장을 갖지 않는 2성분체)로부터 제조되어 상응하게 가공된 부직물에 대한 결합 곡선을 더욱 편평하게 만들고, 상승시키고/시키거나 전이시킨다.
중합체 결합 곡선 개선제는 바람직하게는 (a) 약 230℃ 미만, 바람직하게는 약 200℃ 미만, 더욱 바람직하게는 폴리프로필렌, 즉 중합체 혼합물에 포함된 폴리프로필렌의 융점 미만의 온도, 가장 바람직하게는 중합체 혼합물에 포함된 폴리프로필렌의 온도보다 약 15 내지 100℃ 아래의 온도의 시차 주사 열량계 융점, 및 (b) 중합체 브렌드에 포함된 폴리프로필렌의 탄성률보다 작은(예컨대 약 5 내지 100% 아래) 하나 이상의 탄성률(200℃ 및 100라디안/초에서 측정됨) 및 중합체 혼합물에 포함된 폴리프로필렌의 점도보다 작은(약 10 내지 80% 아래) 복합 점도(200℃ 및 100라디안/초에서 측정됨)를 갖는다. 더욱 바람직하게는, 중합체 결합 곡선 개선제의 탄성률 및 복합 점도는 중합체 혼합물에 포함된 폴리프로필렌의 탄성률 및 복합 점도에 비해 적다. 따라서, 바람직한 중합체 결합 곡선 개선제는 상기 주지된 DSC 융점 및 상기 주지된 탄성률 및/또는 복합 점도를 갖는 물질, 예컨대 표 15에 열거된 중합체상 물질을 포함할 것이다. 그러나, 이러한 DSC융점 및 탄성률 및/또는 복합 점도를 갖지 않는 물질, 예컨대 크라톤(KRATON, 등록상표) G1750은, 이들이 외피-코어 섬유에 의해 제조된 부직물의 결합 곡선을 (a) 편평하게 만들고/만들거나, (b) 상승시키고/시키거나 (c) 왼쪽으로 전이시킨다는 점에서 중합체 결합 곡선 개선제로서 본 발명에 사용될 수도 있다.
임의의 중합체 결합 곡선 개선제의 바람직한 농도의 특정 예가 실시예를 비롯한 본원 설명에 포함되어 있지만, 당해 분야의 숙련가라면 본원의 개시내용에 따라 필라멘트를 방사하여 외피-코어 섬유를 수득하면서 결합 곡선을 편평하게 만들고, 상승시키고/시키거나, 전이시킬 수 있는 중합체 혼합물에 이용가능한 다양한 중합체 결합 곡선 개선제의 농도를 확인할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 중합체 결합 곡선 개선제로서 포함될 수 있는 중합체의 예로는 알켄 비닐 카복실레이트 중합체, 예컨대 알켄 비닐 아세테이트 공중합체(예: 하기에 더욱 상세히 기술될 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체); 폴리에틸렌 포함 공중합체, 예컨대 하나 이상의 C3-C12알파 올레핀과 에틸렌을 공중합시킴으로써 제조된 공중합체[여기서, 폴리올레핀의 예는 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Company)로부터 입수가능한 아스펀(ASPUN, 등록상표) 6835A, 인사이트(INSITE, 등록상표) XU58200.02, 인사이트 XU58200.03(최근에 명백히 8803) 및 인사이트 XU 58200.04등이다]; 알켄 아크릴산 또는 에스테르, 예컨대 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀퐁(Dupont)으로부터 입수가능한 뉴크렐(NUCREL, 등록상표) 925를 포함하는 에틸렌 메타크릴산; 알켄-아크릴레이트 공중합체, 예컨대 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀퐁으로부터 입수가능한 엘발로이(ELVALOY, 등록상표) AM 등의 에틸렌 N-부틸 아크릴레이트 글리시딜 메타크릴레이트(ENBAGAMA),및 알켄-아크릴레이트-일산화탄소 공중합체, 예컨대 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀퐁으로부터 입수가능한 엘발로이 HP661 및 엘발로이 HP662 등의 에틸렌 N-부틸 아크릴레이트 산화탄소(ENBACO); 및 산 개질된 알켄 아크릴레이트, 예컨대 에틸렌 이소부틸 아크릴레이트-메틸 아크릴산(IBA-MAA)(예: 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀퐁으로부터 입수가능한 바이넬(BYNEL, 등록상표) 2002) 및 에틸렌 N-부틸 아크릴 메틸아크릴산(예: 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀퐁으로부터 입수가능한 바이넬 2022)을 포함하는 산 개질된 에틸렌 아크릴레이트; 알켄 아크릴레이트 아크릴산 중합체, 예컨대 에틸렌 아크릴레이트 메타크릴산 3원공중합체(예: 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀퐁으로부터 입수가능한 설린(SURLYN, 등록상표) RX9-1); 및 폴리아미드, 예컨대 사우쓰 캐롤라이나주 그린우드 소재의 노쓰 씨 오일(North Sea Oil)로부터 입수가능한 나일론 6이 있다. 바람직하게는, 중합체 결합 곡선 개선제는 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체, 예컨대 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 및 3원공중합체, 또는 중합체 결합 곡선 개선제의 혼합물이고, 혼합물중 바람직한 중합체 결합 곡선 개선제는 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체이다. 에컨대, 다수의 결합 곡선 개선제는 하나 이상의 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 및 하나 이상의 폴리아미드, 또는 하나 이상의 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 및 하나 이상의 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.
상기 주지된 중합체 결합 곡선 개선제는 바람직하게는 약 103내지 107, 더욱 바람직하게는 약 104내지 106의 분자량을 갖는다. 또한, 중합체 결합 곡선 개선제중 알켄 탄소 원자의 수는 바람직하게는 약 2 내지 12, 더욱 바람직하게는 2 내지 6의 범위이고, 알켄 탄소 원자의 바람직한 수는 2이다.
주지된 바와 같이, 중합체 결합 곡선 개선제는 또한 높은 유연성을 갖는 부직물을 제공한다. 특히 높은 유연성을 갖는 부직물을 제공하기 위한 바람직한 중합체 결합 곡선 개선제로는 엘박스(ELVAX, 등록상표) 3124, 트라톤(등록상표) G1750, 엘발로이(상표명) AM, 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체와 하나 이상의 인사이트 XU58200.02 및 인사이트 XU58200.03와의 조합물, 바이넬 2002, 및 뉴크렐 925가 포함된다.
폴리프로필렌은 중합체 혼합물내의 주요 물질로서 약 95.5중량% 이하로 중합체 혼합물내에 존재하고, 이는 약 99.5 내지 80중량%, 더욱 바람직하게는 99.5 내지 90중량%, 더욱 더욱 바람직하게는 약 99.5 내지 93중량%, 더욱 더더욱 바람직하게는 99 내지 95%중량%, 가장 바람직하게는 약 97 내지 95.5중량%로 존재할 수 있다.
중합체 결합 곡선 개선제 또는 중합체 결합 곡선 개선제의 혼합물은 중합체 혼합물의 약 20중량% 이하, 더욱 바람직하게는 약 10중량% 미만으로 중합체 혼합물내에 존재할 수 있고, 바람직한 범위는 약 0.5 내지 7중량%이고, 더욱 바람직한 범위는 약 1 내지 5중량%이고, 가장 바람직한 범위는 약 1.5 내지 4중량%이고, 더욱 바람직한 값은 약 3중량%이다.
예컨대, 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체에 대하여, 중합체 혼합물내에 사용될 수 있는 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체는 상업적으로 입수용이하고, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 및 3원공중합체를 비롯한 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체의 다양한 형태를 포함한다. 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체는 바람직하게는 중합체 혼합물의 약 10중량%, 더욱 바람직하게는 약 10중량% 미만으로 중합체 혼합물내에 존재하고, 바람직한 범위는 약 0.5 내지 7중량%, 더욱 바람직한 범위는 약 1 내지 5중량%, 가장 바람직한 범위는 약 1.5 내지 4중량%이고, 더욱 바람직한 값은 3중량%이다.
에틸렌 비닐 아세테이트 중합체의 경우, 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체중 비닐 아세테이트의 백분율은 중합체 혼합물이 외피-코어 섬유를 형성할 수 있도록 하는 임의의 농도내에서 다양할 수 있다. 대부분의 목적을 위해, 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체중 비닐 아세테이트 단위의 유용한 백분율은 약 0.5 내지 50중량%, 바람직하게는 약 5 내지 50중량%, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 40중량%, 더욱 더욱 바람직하게는 약 5 내지 30중량%, 가장 바람직하게는 약 9 내지 28중량%이다.
에틸렌 비닐 아세테이트 중합체중 비닐 아세테이트의 농도가 증가하면 더욱 유연한 느낌을 갖는 부직물을 생산할 수 있는 섬유가 수득될 수 있는 반면, 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체중 비닐 아세테이트의 농도가 더욱 낮으면 여전히 유연하면서 가공성이 증가될 수 있다. 비닐 아세테이트 단위의 바람직한 백분율은 약 28중량%(유연성의 증가가 요구되는 경우), 및 약 9%(가공성의 증가가 요구되는 경우)이다.
달리 말하면, 에틸렌은 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체의 약 50 내지 95.5중량%, 더욱 바람직하게는 50 내지 95중량%, 더욱 더욱 바람직하게는 약 60 내지 95%중량%, 더욱 더더욱 바람직하게는 70 내지 95중량%, 가장 바람직하게는 약 72 내지 91중량%이고, 바람직한 값은 약 72중량%이다. 또한, 가공성의 증가가 요구되는 경우에는 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체중 에틸렌의 양이 더욱 많은 것이 바람직하고, 약 91중량%가 바람직한 양이다.
추가로, 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체는, 조건 E에서 ASTM D-1238-86(본원에 참고로 전체가 인용됨)에 따라 측정될 경우 10분당 약 0.1 내지 500g의 범위의 용융 지수(MI)를 포함할 수 있다. 융융 지수의 결정 방식 및 융융 유속과의 관계는 본원에 참고로 전체가 인용된 다폰트의 미국 특허 제 4,803,117 호에 개시되어 있다.
본 발명에 활용가능한 실례의 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체는 전체가 본원에 참고로 인용되고 있는 1989년 10월자로 듀퐁에 의해 "엘박스 수지 등급 선택 가이드(ELVAX Resins-Grade Selection Guide)"에 개시된 바와 같이 듀퐁에 의해 상표명 엘박스로 시판되는 것이다. 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체는 고급 비닐 아세테이트 수지; 200-, 300-, 400-, 500-, 600- 및 700-시리즈 수지 및 상응하는 포장등급 3100 시리즈 수지를 포함하고, 3원공중합체는 산 3원공중합체로 나타낸 에틸렌/비닐 아세테이트/산 3원공중합체를 포함한다. 바람직한 공중합체는 상표명 엘박스 150, 엘박스 250, 엘박스 750, 엘박스 3124 및 엘박스 3180이고, 바람직한 산 3원공중합체는 엘박스 4260이다. 그러나, 전술한 바와 같이, 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체는 장방사, 단방사 또는 방사 결합 방법과 같은 외피-코어 구조를 갖는 필라멘트를 바로 형성하기 위한 조건하에서 압출될 수 있는 임의의 에틸렌 비닐아세테이트 중합체, 예컨대 공중합체 또는 3원공중합체를 포함할 수 있다.
중합체 혼합물이 방사가능하고, 생성된 섬유가 부직물로 형성될 수 있는한 부가 중합체는 폴리프로필렌이외의 중합체 혼합물 및 중합체 결합 곡선 개선제 또는 중합체 결합 곡선 개선제의 혼합물중에 함유될 수 있다. 부직물의 제조 및 부직포의 목적하는 특성과 같이 섬유의 목적하는 특성에 의존하는 혼합물에 중합체를 가할 수 있다. 사실, 부가 중합체는 중합체 결합 곡선 개선제의 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 중합체가 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 및 폴리부텐과 같은 중합체 결합 곡선 개선제의 정의내에 있는지의 여부에 상관없이 상기 중합체 혼합물은 폴리프로필렌이외의 다양한 중합체를 포함할 수 있다. 따라서, 부가 중합체가 중합체 결합 곡선 개선제가 아닐지라도 중합체 혼합물에 가해질 수 있다.
환언하여, 폴리올레핀의 혼합물이 중합체 혼합물중에 고려된 상황을 예시적으로 참고하면, 중합체 혼합물은 중합체 혼합물에 가해진 폴리올레핀 100중량%의 폴리프로필렌을 포함할 수 있다. 그러나, 다량의 기타 폴리올레핀은 폴리프로필렌에 가해질 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌이 중합체 결합 곡선 편평화제가 아닐때라도 다양한 폴리에틸렌은 약 20중량% 이하의 중합체 혼합물, 더욱 바람직하게 약 10중량% 이하의 중합체 혼합물, 한층 더 바람직하게 약 5중량% 이하의 중합체 혼합물 및 더욱 바람직하게 약 3중량% 이하의 중합체 혼합물, 반면에 바람직한 범위는 약 0.5 내지 1%인 중합체 혼합물중에 폴리프로필렌 및 중합체 결합 곡선 개선제로 포함될 수 있다. 따라서, 예를 들면 본 발명의 양태에서, 중합체 결합 곡선개선제 또는 이들의 혼합물이거나 또는 상기가 아닌 폴리에틸렌과 같은 중합체 결합 곡선 개선제 및 폴리프로필렌이외에 중합체 혼합물에 다양한 중합체를 가할 수 있다.
따라서, 폴리에틸렌에 관하여 임의의 폴리에틸렌은 중합체 혼합물에 가하여 외피-코어 구조로 중합체 혼합물을 방사시킬 수 있다. 폴리에틸렌은 약 0.85g/㎤ 이상, 바람직하게 약 0.85 내지 0.96g/㎤ 및 더욱 바람직하게 약 0.86 내지 0.92g/㎤의 밀도를 가질 수 있다. 특히, 폴리에틸렌은 바람직하게 약 0.86 내지 0.935g/㎤의 밀도를 갖는 저밀도 폴리에틸렌; 바람직하게 약 0.94 내지 0.98g/㎤의 밀도를 갖는 고밀도 폴리에틸렌; 바람직하게 약 0.85 내지 0.96g/㎤의 밀도를 갖는 선형 폴리에틸렌(예, 약 0.85 내지 0.93g/㎤, 더욱 특히 약 0.86 내지 0.93g/㎤의 밀도를 갖는 선형 저밀도 폴리에틸렌)을 포함할 수 있고, 하나 이상의 C3-C12의 알파-올레핀과 에틸렌 및 0.94g/㎤ 이상의 밀도를 갖는 C3-C12의 알파-올레핀과 고밀도 폴리에틸렌 공중합체를 공중합시켜 제조되는 것을 포함한다.
따라서, 상기 중합체 혼합물은 단지 두개의 중합체(예, 폴리프로필렌 및 단일 중합체 결합 곡선 개선제)를 포함할 수 있다. 한편으로, 중합체 혼합물은 (a) 폴리프로필렌 및 중합체 결합 곡선 개선제의 혼합물, 또는 (b) 폴리프로필렌 및 하나 이상의 중합체 결합 곡선 개선제 및 중합체 결합 곡선 개선제가 아닌 부가 중합체와 같은 3개이상의 중합체를 포함할 수 있다.
또한 추가로, 중합체 혼합물은 산화방지제, 안정화제, 안료, 산 중화제 및가공 보조제와 같이 섬유에 가해지는 다양한 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명의 중합체 혼합물은 둘이상의 중합체를 혼합하는 임의의 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 고형 중합체를 텀블 혼합(tumble mixing)한 다음 혼합물을 용융시켜 필라멘트로 압출시켜 얻을 수 있다.
더우기, 중합체 혼합물의 성분은 중합체 혼합물을 형성하기 위해 궁극적인 혼합이전에 예비혼합될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 부가 중합체 결합 곡선 개선제 및/또는 부가 중합체(예, 폴리에틸렌)가 바람직한 중합체 결합 곡선 편평화제 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체로서 폴리프로필렌을 함유하는 중합체 혼합물에 가해질때 하나 이상의 부가 중합체 결합 곡선 개선제 및/또는 하나 이상의 부가 중합체는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체와 예비혼합될 수 있다. 임의의 혼합순서를 사용할 수 있다.
따라서, 예를 들면 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체와 폴리에틸렌의 예비 혼합물은 고형 중합체로서 폴리에틸렌 2중량부와 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 1중량부를 혼함하여 제조할 수 있다. 이어서 이러한 혼합물은 180℃와 같은 온도에서 용융 압출될 수 있고, 수욕조를 통과하고 펠렛으로 절단된다. 이어서 상기 펠렛은 중합체 혼합물을 형성하기 위해 폴리프로필렌과 텀블 혼합에 의해 혼합될 수 있다.
본 발명의 방법을 실행시키고, 본 발명에 따르는 장방사 또는 단방사 방법과 같은 용융 방사 방법을 사용하여 중합체 조성물을 방사시켜 우수한 유연성, 불투명성, 점착성, 인장 강도 및 인성과 조합하여 큰 결합 윈도우상에 우수한 열결합 특성을 갖는 섬유를 얻을 수 있다. 더우기, 본 발명의 섬유는 보통 실행되는 것보다 저중량에서, 다양한 방사 방법을 사용하여 예외적인 횡방향 강도, 인성, 신장률, 균일성, 로프트 및 유연성의 부직물을 제공할 수 있다.
부직물은 바람직하게는 약 20g/yd2(gsy) 미만, 더욱 바람직하게는 약 18gsy 미만, 더욱 바람직하게는 약 17gsy 미만, 더욱 바람직하게는 약 15gsy 미만, 더욱 바람직하게는 약 14gsy 미만 및 심지어는 약 10gsy 이하로 낮은 평량을 가지며, 바람직한 범위는 약 14 내지 20gsy이다.
예를 들면, 본 발명의 섬유는 다양한 물질, 특히 기저귀의 덮개 시이트, 포획층 및 배면시이트를 포함하는 다양한 용도를 가질 수 있는 부직물의 제조를 위해 고속 기계상에서 처리될 수 있다. 본 발명의 섬유는 약 500ft/분, 더욱 바람직하게 약 700 내지 800ft/분, 더욱 바람직하게 약 980ft/분(약 300m/분) 만큼 높은 속도에서 약 14 내지 20gsy가 바람직하지만 바람직하게 약 20g/yd2(gsy) 미만, 약 18gsy, 약 17gsy, 약 15gsy, 약 14gsy 및 약 10gsy 만큼 낮은 기본 중량에서 약 200 내지 400g/in, 더욱 바람직하게 300 내지 400g/in, 바람직하게 400g/in 이상, 더욱 바람직하게 약 650g/in 이상의 순서로 횡방향 강도를 갖는 부직물을 제조할 수 있다. 더우기, 직물은 약 20g/yd2, 더욱 바람직하게 약 20g/yd2미만, 더욱 바람직하게 약 17 내지 18g/yd2미만, 더욱 바람직하게 약 15g/yd2미만 및 더욱 바람직하게 약 14g/yd2미만 및 가장 바람직하게 10g/yd2이하만큼 낮은 평량에서 부직물에 대한 약 50 내지 200%의 신장률 및 약 200 내지 700g/in, 바람직하게 약 480 내지 700g/in의 인성을 가질 수 있다.
다수의 절차를 사용하여 본 발명의 조성물 및 섬유를 분석 및 정의하고, 조성물 및 섬유의 특징을 정의하기 위해 다양한 용어를 사용한다. 이들은 하기에 기술될 것이다. 전체가 본원에 참고로 인용되고 있는 전술한 유럽 특허원 제 0 630 996 호(다케우치 등)에 개시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 외피-코어 섬유의 거의 불균일한 형태 구조는 사산화루테늄(RuO4)-착색 섬유 얇은 단면의 투과 전자 현미경(TEM)으로 특징될 수 있다. 이와 관련하여, 전체가 본원에 참고로 인용되고 있는 트렌트(Trent) 등의 문헌[Macromolecules, Vol. 16, No. 4, 1983, "Ruthenium Tetroxide Staining of Polymers for Electron Microscopy"]에 개시된 바와 같이, 중합체 물질의 구조는 그의 열처리, 조성 및 가공에 의존하고, 차례로 인성, 충격강도, 탄력성, 피로강도 및 파열강도와 같은 이들 물질의 기계적 특성은 형태학에 고도로 민감하다. 더우기, 상기 문헌은 투과 전자 현미경이 높은 정도의 분해능에서 이형 중합체계의 구조의 특성에 대한 확립된 기법이지만 착색제의 사용에 의해 중합체에 대한 상 대비를 향상시킬 필요가 종종 있다. 중합체에 대해 유용한 착색제는 사산화오스뮴 및 사산화루테늄을 포함하는 것으로 교시되고 있다. 본 발명의 섬유의 착색에 있어서, 사산화루테늄은 바람직한 착색제이다.
본 발명의 형태학 특징에서, 섬유 시료는 실온에서 밤새 폴리사이언스 인코포레이티드(Polyscience, Inc.)로부터 얻어지는 사산화루테늄 수용액 0.5%(중량)와같은 수성 RuO4로 착색된다(액체 착색이 이 절차에서 사용되지만, 기체성 착색으로 시료를 착색하는 것이 또한 가능하다). 착색 섬유는 스퍼(Spurr) 에폭시 수지에 적층되고, 60℃에서 밤새 경화된다. 이어서 적층 착색 섬유는 실온에서 다이아몬드 나이프를 사용하여 초마이크로톰상에 얇게 절단되어 약 80nm 두께로 마이크로톰 단면을 얻고, 이는 100kV에서 제이스(Zeiss EM-10 TEM)과 같은 통상적인 장치상에서 시험될 수 있다. 에너지 분산 x선 분석법(EDX)을 활용하여 RuO4가 섬유의 중심으로 완전히 관통한 것을 확인하였다.
본 발명에 따르는 외피-코어 섬유는 약 0.2㎛ 이상, 바람직하게 약 0.5㎛ 이상, 더욱 바람직하게 약 0.7㎛ 이상, 더욱 바람직하게 약 1㎛ 이상의 깊이로 섬유 단면의 외부면 영역에서 루테늄(Ru 잔기)의 증가를 나타내고, 섬유 코어는 낮은 루테늄 함량을 나타낸다. 또한, 추가로 섬유 단면의 외부면 영역에서 루테늄(Ru 잔기)의 증가는 약 1.5㎛ 이상의 두께일 수 있다.
또한, 2미만의 데니어를 갖는 섬유로 루테늄 증가를 나타내는 다른 방법은 섬유의 등가 직경에 대한 것이고, 등가 직경은 5개 시료상에서 평균된 섬유의 동등한 단면적을 갖는 원형의 직경과 같다. 더욱 구체적으로, 2 미만의 데니어를 갖는 섬유에 대해 외피 두께는 또한 섬유의 등가 직경의 착색의 증가면에서 기술될 수 있다. 이러한 경우에, 루테늄 착색의 증가는 약 1% 이상 및 약 25% 이하, 바람직하게 약 2 내지 10%의 섬유 등가 직경을 포함할 수 있다.
본 발명의 섬유의 외피-코어 구조를 예시하고 특히 섬유의 열결합 능력을 평가하는데 유용한 또다른 시험 방법은 고온 스테이지 시험을 사용하여 잔사를 미세융합 분석함을 포함한다. 이 방법을 사용하여 가열 동안의 섬유의 축방향 수축후 잔사의 존재, 우수한 열결합을 제공하는 섬유의 능력과 직접 연관된 더욱 많은 양의 잔사의 존재 여부를 결정할 수 있다. 고온 스테이지 방법에서, 적합한 고온 스테이지, 예를 들면 메틀러(Mettler) FP90 콘트롤 프로세서를 통해 제어되는 메틀러 FP82 저질량 고온 스테이지를 145℃로 한다. 실리콘유를 깨끗한 현미경 슬라이드상에 떨어뜨린다. 대략 10 내지 100개의 섬유를 필라멘트 샘플의 무작위한 3개의 영역으로부터 취해 길이가 0.5mm가 되게 절단하고, 탐침과 함께 실리콘유에 담그고 교반시킨다. 무작위하게 분산된 샘플을 커버글라스로 덮고, 절단 섬유의 양 말단이 대부분 관찰 영역에 있도록 고온 스테이지 위에 놓는다. 고온 스테이지의 온도를 3℃/분의 속도로 상승시킨다. 어떤 온도에서는, 섬유는 축방향으로 수축하고, 트레일링 잔사의 유무가 관찰된다. 수축이 완결되면, 가열을 중단하고, 온도를 재빨리 145℃로 낮춘다. 이어서 샘플을 니콘(Nikon) SK-E 3안 편광 현미경과 같은 적합한 현미경을 통해 검사하고, 대표적인 영역의 사진을 촬영하여 예를 들면 파세콘(Pasecon) 비디오튜브 및 소니(Sony) Up-850 B/W 비디오그래픽 프린터가 장착된 MTI-NC70 비디오 카메라를 사용하여 사진을 재현시켰다. 다수의 섬유가 잔사를 남기는 경우를 "우수하다"고 평가한다. 단지 수%의 섬유만이 잔사를 남기는 경우를 "불량하다"고 한다. 또다른 비교 등급을 또한 사용할 수 있고, 여기에는 "우수하다"와 "불량하다" 사이의 "양호하다" 및 "불량하다"보다 더 아래의 등급인 "없다"의 등급이 포함된다. "없다"의 등급은 외피가 존재하지 않음을 나타내고, "불량하다"에서 "우수하다"의 등급은 외피가 존재함을 나타낸다.
크기 배제 크로마토그래피(SEC)는 분자량 분포를 결정하는데 사용된다. 특히 고성능 크기 배제 크로마토그래피를, 차등 굴절률(워터스) 검출기가 장착된 워터스 150-C ALC/GPC 고온 액체 크로마토그래피를 사용해서 145℃의 온도에서 수행한다. 온도를 조절하기 위해서는, 칼럼 칸막이, 검출기, 주사 시스템을 145℃로 온도 조절하고 펌프를 55℃로 온도조절한다. 사용된 이동상은 유속 0.5㎖/분으로 4mg/ℓ의 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT)로 안정화된 1,2,4-트리클로로벤젠(TCB)이었다. 칼럼 셋트는 입경 10μ, 부품 번호 1110-6100의 폴리머 래보러토리즈(Polymer Laboratories)(매사츄세츠주 암허스트 소재) PL 겔 혼합된-B 층상 칼럼 2개, 및 입경 10μ, 부품 번호 1110-6125의 폴리머 래보러토리즈 PL 겔 500Å 칼럼 1개를 포함한다. 크로마토그래피 분석을 수행하기 위해서, 샘플을 2시간동안 175℃로 가열시킨 후 추가의 2시간동안 145℃에서 용해시킴으로써 안정화된 TCB에 용해시킨다. 또한, 샘플을 분석전에 여과시키지 않는다. 모든 분자량 데이타는 실험적 폴리스티렌 보정 곡선의 일반적 변환으로부터 얻은 폴리프로필렌 보정 곡선을 기준으로 한다. 일반적 변환은 경험학적으로 최적화된 마크-호윙크(Mark-Houwink) 계수 K 및 α를 사용하는데, 이들은 폴리스티렌인 경우에는 각각 0.0175 및 0.67이고 폴리프로필렌의 경우 각각 0.0152 및 0.72이다.
본 발명의 중합체 물질의 동적 전단 성질을, 본원에 참고로 인용된 문헌[Zeichner and Patel, Proceedings of Second World Congress of Chemical Engineering, Montreal, Vol.6., pp. 333-337(1981)]에 기술된 바와 같이, 작은 중합체 샘플을 소진폭의 진동에 적용시킴으로써 결정한다. 구체적으로는 샘플을 2개의 평행한 직경 25㎜의 판 사이(간격 2㎜)에 넣는다. 상부 판을 유속 측정 시스템 IV 유동계(뉴저지 피스카타웨이 소재)의 동적 모터에 부착시키는 반면 저부 판을 2000gm-cm 토르크 변환기에 부착시킨다. 시험 온도는 200℃에서 유지시키고 샘플을 용융된 상태로 하고 온도를 시험 내내 일정하게 유지시킨다. 저부 판을 고정시키는 반면, 진동수 범위 0.1 내지 400라디안/초의 소진폭 진동을 상부 판에 적용시킨다. 각 진동수에서 진동이 끝나고 나면 동적 응력 응답이 전단 스트레인의 위상이 같은 성분 및 위상이 다른 상으로 분리된다. 동적 탄성률 G'는 동적 응력의 위상이 같은 성분의 특징인 반면 손실 탄성률 G"는 동적 응력의 위상이 다른 성분의 특징이다. 폴리프로필렌과 같은 고분자량의 폴리올레핀의 경우, 이들 탄성률이 진동수의 함수로서 측정될때 한 지점(특정 탄성률)에서 크로스오버되거나(crossover) 일치함이 관찰되었다. 이러한 크로스오버 탄성률은 Gc로서 표시되며, 크로스오버 진동수는 Wc로 표시된다.
다분산성 지수(PI)는 106/크로스오버 탄성률로 정의되며, 분자량 분포(Mw/Mn)와 상관관계가 있다. 일정 다분산성 지수에서, 크로스오버 진동수는 폴리프로필렌의 경우, 중량평균 분자량(Mw)와 역으로 관련된다.
복합 점도 및 동적 탄성률을 결정하는 것을 더 잘 고찰해보면, 샘플을 진동수 0.1 내지 400 라디안/초의 소진폭 진동에 적용시킨 후, 초기 진동이 사라지고 난후, 변환기가 스트레인 입력으로서의 더욱 작은 진동수를 갖는 진동 응력 출력을기록하지만 상 지연(phase lag)을 나타낸다. 이 출력 응력 함수를 저장(동적) 탄성률(진동수의 함수이다) G'로서 공지된 계수를 갖는 위상이 같은 응력 및 손실 탄성률 G"라고 공지된 계수를 갖는 위상이 다른 응력으로 나누어 분석한다.
저장 탄성률 G'는 소진폭 환상 스트레인 변형 동안에 물질에 의해 저장된 에너지의 척도이고 또한 샘플의 탄성률이라고도 알려져 있다. 손실 탄성률 G"는 소진폭 환상 스트레인 변형 후 에너지 손실의 척도이다.
복합 점도는 샘플의 동적 점도의 척도로서, 두가지 탄성률로부터 얻을 수 있다. 더욱 구체적으로는, 복합 점도는 탄성률 G'와 손실 탄성률 G"의 평균을 진동수로 나눈 것이다. 여기서, 진동수는 100라디안/초에서 취해진 것이다. 더욱 구체적으로는, 복합 점도 η를 위한 공식은 하기 수학식 1과 같다:
섬유가 그의 길이에 대해서 평행한 방향으로 미끄러지는데 필요한 힘에 의해서 측정되는, 섬유가 함께 뭉치는 능력은 섬유의 응집력의 척도이다. 본원에서 섬유의 응집력을 측정하는데 사용되는 시험은 ASTM D-4120-90으로서, 이는 본원에서 그의 전문이 참고로 인용되었다. 이 시험에서, 특정 길이의 로빙(roving), 슬리버(sliver) 또는 탑(top)을 두쌍의 롤 사이에서 끌어당기는데 각 쌍은 상이한 주기적 속도로 움직인다. 견인력을 기록하고, 시험 견본을 칭량하고 선형 밀도를 계산한다. 단위 선형 밀도당 견인력으로서 계산된 견인 지구력이 동적 섬유 응집력의 척도로서 간주된다.
더욱 구체적으로는, 가공된 스테이플 섬유의 30파운드의 샘플을 프리피이더(prefeeder)로 공급하고, 여기에서 섬유는 개방되어 홀링스워쓰 코튼 카드(Hollingsworth cotton card, 모델 CMC(EF38-5))를 통해 카딩될 수 있다. 섬유는 실제 카딩이 일어나는 플랫을 통해 이븐피드(evenfeed) 시스템으로 움직인다. 이어서 섬유는 약 20m/분의 속도로 도프마스터(doffmaster)를 통해 에이프론(apron)위를 통과한다. 이어서 섬유는 트럼펫 가이드(trumpet guide)를 통과하고, 2개의 캘린더 롤 사이를 통과한다. 이 지점에서 카딩된 섬유는 웹으로부터 슬리버로 전환된다. 이어서 슬리버는 또다른 트럼펫 가이드를 통해 회전 코일러 캔(coiler can)으로 들어간다. 슬리버는 85그레인/yd로 만들어진다.
코일러 캔으로부터 슬리버가 로쓰챠일드(Rothchild) 동적 슬리버 응집력 시험기(스위스 쮜리히 소재의 로쓰챠일드 코포레이션, 모델 번호 R-2020)로 공급된다. 전자 장력계(로쓰챠일드 코포레이션 모델 번호 R-1191)를 사용하여 견인력을 측정한다. 입력 속도는 5m/분이고, 견인비는 1.25이고 슬리버는 2분에 걸쳐 측정된다. 평균 그레인 중량으로 총 견인력 평균을 나눈 것은 슬리버 응집력과 같다. 따라서, 슬리버 응집력은 슬리버의 견인력에 대한 저항력의 척도라 할 수 있다.
본원에서 사용된 "인치당 크림프(crimps per inch)(CPI)"는 응력이 0일 때 섬유의 일정 샘플의 인치당 "꼬임(kink)"의 개수이다. 이는 30개의 1.5인치의 섬유 샘플을 보정된 유리 판에 적재하고 응력이 0인 상태에서 양면 셀로판 테이프로 섬유의 말단을 상기 판에 고정시킨다. 이어서 샘플 판을 보정되지 않은 유리판으로 덮고 길이가 0.625 인치인 각 샘플내에 존재하는 꼬임을 계수한다. 각 0.625인치내의 꼬임의 총 개수에 1.6을 곱하여 각 섬유에 대해 인치당 크림프를 얻는다. 이어서 30개의 측정분을 평균하여 CPI로 나타낸다.
본 발명의 섬유의 외피-코어 구조물을 산화, 열화 및/또는 섬유의 내부 코어에서의 중합체 혼합물에 비해 섬유의 표면에서의 중합체 혼합물의 분자량을 낮추는 임의의 방법에 의해 제조할 수 있다. 따라서, 외피-코어 구조물은 외피-코어 구조물을 얻기 위해 개질된 중합체 혼합물을 포함하고, 축방향으로 연장되는 계면을 따라 결합된 개별적인 성분(예를 들면 시이드-코어 및 나란한 2성분 섬유)을 포함하지 않는다. 미국 특허 제 5,281,378 호, 제 5,318,735 호 및 제 5,431,994 호에 기술된 방법으로 시이드-코어 섬유의 시이드에 존재하는 외피-코어 섬유와 같이, 외피-코어 구조물을 복합 섬유에서도 사용할 수 있음은 물론이다.
따라서, 예를 들면 중합체 혼합물의 압출동안에 외피-코어 구조물이 형성되도록 임의의 방법으로 조건을 제공하고/하거나 조절함으로써 본 발명의 외피-코어 구조물을 제조할 수 있다. 예를 들면, 고온 압출물, 예를 들면 방사구를 빠져나오는 압출물을 제공하고 이를 산화성 대기중에서 충분한 시간동안 충분히 승온시킴으로써 외피-코어 구조물을 얻을 수 있다. 코줄라에게 허여된 상기 특허 및 다케우치 등에게 허여된 미국 및 외국 특허에 기술된 바와 같은 많은 방법을 사용하여 온도를 상승시킬 수 있다.
더욱 구체적으로는 본 발명의 예로서, 고온 압출물의 온도를 산화성 대기중에서 산화성 쇄 절단에 의한 표면의 열화를 일으키기에 충분한 시간동안 약 250℃이상으로 상승시킬 수 있다. 고온 압출물에 도달한 냉각 기체의 흐름을 차단하는 것과 같이, 고온 압출물이 방사구를 빠져나옴에 따라 서서히 냉각시킴으로써 상기와 같은 온도를 제공할 수 있다. 온도를 유지하도록 구성되고 배열된 측판 또는 우묵한 방사구를 사용하여 상기와 같은 차단을 수행한다.
또 다른 양태에서, 방사구를 직접 가열시키거나 방사구에 인접한 영역을 가열시키는 방식으로, 방사구의 근처에서 중합체 혼합물을 가열시킴으로써 외피-코어 구조물을 얻을 수 있다. 달리 말하자면, 방사구 또는 방사구 위로 1 내지 4㎜ 떨어져 위치한 가열판과 같은 요소를 직접 가열시킴으로써 중합체 혼합물을 하나 이상의 방사구 또는 그에 인접한 위치에서 가열시켜, 산화성 대기중에서 중합체 조성물을 냉각시(예를 들면 급냉) 외피-코어 섬유 구조물을 수득하기에 충분한 온도로 가열시킬 수 있다.
예를 들면, 중합체 혼합물을 압출시키는 전형적인 단방사 공정의 경우, 중합체의 압출온도는 약 230℃ 내지 250℃이고, 방사구의 온도는 하부 표면에서 약 200℃이다. 약 200℃의 온도로는 방사구의 출구에서 산화성 쇄 절단에 의한 열화가 일어나지 않는다. 이와 관련하여, 용융된 필라멘트의 산화성 쇄 절단에 의한 열화를 달성하여 외피-코어 구조를 갖는 필라멘트를 얻기 위해서는 방사구 출구의 온도는 가장 바람직하게는 약 250℃ 이상이다. 따라서, 중합체 혼합물을 공지된 용융 방사 시스템(예를 들면 압출기, 또는 방사구를 통해 압출되기 전의 위치)에서 용융 방사를 위한 충분한 온도로 가열시킬지라도, 중합체 혼합물을 방사구에서 또는 방사구에 인접한 위치에서 가열시키지 않고는, 산화성 급냉 조건하에서 방사구로부터의 압출시 단방사 공정에서 충분히 높은 온도를 유지시킬 수 없다.
외피-코어 구조물을 제조하는 방법이 상기와 같이 기술되었지만, 본 발명은 상기 방법에 의해 얻어진 외피-코어 구조물에만 국한되지는 않고 섬유에 외피-코어 구조를 제공하는 임의의 방법이 본 발명의 범위에 들어간다. 따라서, 저분자량 중합체의 표면 대역, 고 용융 유속 중합체, 산화된 중합체 및/또는 열화된 중합체를 포함하는 임의의 섬유도 본 발명에 따라 외피-코어 섬유가 될 것이다.
외피-코어 섬유가 존재하는지 여부를 측정하기 위해, 루테늄 염색 시험에 관해 언급된 상기 내용이 사용된다. 본 발명에 따르고 이의 바람직한 양태에서, 루테늄 염색 시험은 외피-코어 구조가 섬유에 존재하는지 여부를 측정하기 위해 수행될 것이다. 더욱 구체적으로, 섬유를 루테늄 염색시키고, 섬유 횡단면의 외면 영역에서 풍부한 루테늄(Ru 잔여물)이 측정될 것이다. 섬유가 약 0.2 μm 이상 또는 2 미만의 데니어를 갖는 섬유와 같은 직경의 약 1 % 이상의 두께에 대해 풍부한 루테늄 염색을 나타내면, 섬유는 외피-코어 구조를 갖는다.
루테늄 염색 시험이 외피-코어 구조를 측정하기 위한 우수한 시험이지만, 풍부한 루테늄 염색이 일어날수 없는 임의의 경우가 있을수 있다. 예를 들면, 실제로 섬유가 외피-코어 구조를 포함할때 루테늄이 섬유의 외피에서 풍부함을 나타내는 것을 방해하거나 못하게하는 섬유내에 임의의 성분이 있을수 있다. 본원의 루테늄 염색 시험의 기술은 이들 물질이 가공된 섬유의 성분으로서 본원에 포함된 섬유의 일반 성분으로서 섬유에 있거나, 또는 이들 물질이 섬유에 루테늄 염색을 못하게 하거나, 방해하거나 또는 감소시킨다면, 염색을 못하게 하거나, 방해하거나또는 염색을 감소시키는 임의의 물질 및/또는 성분의 부재일 때이다.
본 발명에 따른 외피-코어 섬유는 필수적이지는 않으나, 섬유의 비열화된 내부 코어의 용융 유속보다 약 20 내지 300 % 이상인 평균 유속을 가질수 있다. 예를 들면, 섬유의 비열화된 내부 코어의 용융 유속을 측정하기 위해, 중합체 혼합물을 불활성 환경으로 압출시킬수 있고/있거나 빠르게 급냉시켜 비열화된 또는 실질적으로 비열화된 섬유를 수득한다. 이어서 외피-코어 구조를 갖지 않는 이 섬유의 평균 용융 유속은 측정될수 있다. 이어서 외피-코어 섬유의 용융 유속의 증가율은 외피-코어 섬유의 평균 유속으로부터 비열화된 섬유의 평균 유속(코어의 용융 유속으로 나타냄)을 빼고 비열화된 섬유의 평균 유속으로 상기 차를 나누고 100을 곱함으로써 측정될수 있다. 다시 말하면,
상기 식에서,
MFRS-C는 외피-코어 섬유의 평균 용융 유속이고,
MFRC는 코어의 용융 유속이다.
물론, 코어의 용융 유속과 비교한 외피-코어 섬유의 평균 유속의 증가율은 외피-코어 구조의 특성에 따를 것이다. 따라서, 외피-코어 구조는 상기 나타난 코줄라의 특허 및 상기 나타난 다케우치 등의 유럽 특허원 제 0 630 996 호에 개시된방법으로 수득될수 있는, 외면 대역(예를 들면, 내부 코어와 비교한 고농도의 산화 쇄 절단 열화된 폴리프로필렌)과 내부 코어 사이의 구배 대역(예를 들면, 섬유의 외면을 향한 중량평균 분자량의 감소)을 포함할수 있다. 외피-코어 구조에서, 외피는 외면 대역 및 구배 대역을 포함한다. 또한, 다케우치 등의 유럽 특허원 제 0 630 996 호에 개시된 것과 같이 구배 없는 다른 코어 및 외면 대역 영역이 있을수 있다. 다시 말하면, 섬유의 두개의 인접한 분리부를 형성하는 외피-코어 구조의 코어 및 외면 대역(예를 들면, 산화 쇄 절단 열화된 폴리프로필렌의) 사이의 분리 단계일수 있거나, 또는 내부 코어 및 외면 대역 사이에 구배가 있을수 있다.
따라서, 본 발명의 외피-코어 섬유는 다른 물질적인 특성을 가질수 있다. 예를 들면, 외면 대역과 코어 사이의 분리 단계를 갖는 외피-코어 섬유의 평균 용융 유속은 중합체 혼합물의 용융 유속보다 단지 약간 크지만, 외면 대역과 내부 코어 사이의 구배를 갖는 외피-코어 섬유의 평균 용융 유속은 중합체 조성물의 용융 유속보다 상당히 크다. 더욱 구체적으로, 약 10 dg/분의 중합체 혼합물의 용융 유속의 경우, 구배 없는 외피-코어 섬유의 평균 용융 유속은 약 11 내지 12 dg/분으로 조절될수 있고, 이것은 쇄 절단 열화가 실질적으로 외피-코어 섬유의 외면 대역으로 제한된다는 것을 나타낸다. 반면에, 구배를 갖는 외피-코어 섬유의 경우 평균 용융 유속은 약 20 내지 50 dg/분이다.
또한, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체와 같은 중합체 결합 곡선 개선제에 대한 폴리프로필렌의 우세한 상의 관계에 제한되고자 함은 아니지만, 중합체 결합 개선제는 피브릴의 형태로 섬유의 횡단면을 통해 분산될수 있다는 것을 나타낸다.분산은 임의의 기법으로 ,예를 들면 섬유의 외피 및 코어를 통해 균일 또는 불균일하게 될수 있고, 피브릴은 섬유의 외피 및 코어 둘 모두에 몇몇 이상의 정도로 보인다.
보다 구체적으로, 중합체 결합 곡선 개선제, 예를 들면 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체는 우세한 상에서 마이크로도메인의 형태일수 있고, 이들 마이크로도메인은 피브릴 형태의 신장된 외관을 갖는다. 이들 피브릴은 약 0.005 내지 약 0.02 μm의 폭, 및 약 0.1 μm 이상의 길이를 포함하는 치수를 갖는 것으로 보인다. 그러나, 중합체 결합 곡선 개선제가 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체를 포함할 때와 같이 피브릴이 존재할수 있지만, 피브릴은 존재할 필요가 없다. 따라서, 본 발명에 따른 섬유는 여기에 존재하는 피브릴을 가질 수도 있고 안 가질 수도 있다.
본 발명에 따라 수득된 방사 섬유는 단일성분 또는 2성분 형태의 연속 및/또는 스테이플 섬유일수 있고, 바람직하게는 약 0.5 내지 30, 또는 그 이상, 더욱 바람직하게는 약 5 이하, 바람직하게는 약 0.5 내지 3, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 2.5 범위의 필라멘트당 데니어(denier per filament, dpf)이고, 바람직한 dpf는 약 1.5, 1.6, 1.7 및 1.9이다.
다성분 섬유 예를 들면 외장-코어(sheath-core) 구조와 같은 2성분 형태에서, 외장 부재는 외피-코어 구조를 가질 것이지만, 코어 부재는 상기 언급된 미국 특허 제 4,173,504 호, 제 4,234,655 호, 제 4,323,626 호, 제 4,500,384 호, 제 4,738,895 호, 제 4,818,587 호 및 제 4,840,846 호에 개시된 것과 같은 통상적인코어 부재일 것이다. 따라서, 2성분 섬유의 코어 부재는 열화되거나 또는 외장 성분과 같은 중합체상 물질로도 이루어질 필요는 없지만, 이것은 일반적으로 외장 성분의 내부 대역과 혼화성, 또는 습윤성 또는 이에 부착되어야 한다. 따라서, 코어는 외장과 같은 중합체상 물질을 포함하고, 예를 들면 폴리프로필렌과 하나 이상의 중합체 결합 곡선 개선제의 혼합물 및 가능하게는 외장에 포함된 것과 같은 하나 이상의 추가의 중합체를 포함할수 있거나, 또는 다른 중합체 또는 중합체 혼합물을 포함할수 있다. 예를 들면, 코어 및 외장 둘은 모두 단독으로 또는 중합체 결합 곡선 개선제, 예를 들면 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 및/또는 추가의 중합체를 포함한 임의의 다른 성분과 혼합하여, 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌의 혼합물을 함유할수 있다.
또한, 본 발명의 섬유는 임의의 횡단면 형상, 예를 들면 도 1a 내지 1g에 도시된 것과 같은 예를 들면 타원형(도 1a), 원형(도 1b), 다이아몬드형(도 1c), 델타형(도 1d), 삼지 Y자형(도 1e), X자형(도 1f) 및 오목한 델타형(도 1g)(이때, 델타의 측면은 약간 오목하다)을 가질수 있다. 바람직하게는, 섬유는 원형 또는 오목한 델타형 횡단면 형상을 포함한다. 횡단면 형태는 이들의 예에 제한되지 않고, 다른 횡단면 형태를 포함할수 있다. 또한, 횡단면 형태는 같은 횡단면 형태에 대해 도시된 것과 다를수 있다. 또한, 섬유는 예를 들면 "C" 횡단면 방사구를 이용하여 제조될수 있는 중공 섬유와 같은 중공부를 포함할수 있다.
또한, 본 발명의 섬유를 가시화하는데 도움을 주기 위해, 도 2 내지 4는 이의 도식적인 설명을 제공한다. 따라서, 도 2는 외부 대역(3) , 중간 구배 대역(2)및 코어(1)를 포함한 외피를 갖는, 본 발명에 따른 중합체 혼합물로 이루어진 외피-코어 섬유를 도시한다. 도 3은 외피(4)와 코어(5) 사이의 분리 단계를 갖는 본 발명에 따른 중합체 혼합물로 이루어진 외피-코어 섬유를 도시한다. 도 4는 외피-코어 구조를 갖는 본 발명에 따른 중합체 혼합물의 외장을 포함한 2성분 외장-코어 섬유를 도시한다. 도시된 것과 같이, 2성분 섬유는 외장의 중합체 혼합물과 다른 내부 2성분 코어 성분(6)을 포함하고, 참고 번호 7, 8 및 9는 도 2의 참고 번호 1, 2 및 3과 유사하다.
본 발명에 따르면, 출발 조성물은 약 250 내지 325℃, 바람직하게는 약 275 내지 약 320℃ 범위 내의 온도에서 방사할수 있도록 바람직하게는 약 2 내지 35 dg/분의 MFR을 갖는다.
산화 환경은 방사구의 다운 스트림에서 가열된 온도 또는 주위 온도에서 공기, 오존, 산소 또는 다른 통상적인 산화 환경을 포함할수 있다. 이 위치에서 온도 및 산화 조건은 충분한 산소 확산이 약 15, 25, 30, 35 이상 최대 약 70의 섬유의 평균 용융 유속을 수득하기 위해 적어도 섬유의 표면 대역 내에서 산화 쇄 절단을 수행하도록 섬유 내에서 이루어지는 것을 보장하기 위해 유지되어야 한다.
본 발명에 따라 섬유를 제조할때, 하나 이상의 용융 안정화제 및/또는 산화방지제는 압출가능한 조성물에 포함될수 있다. 용융 안정화제 및/또는 산화방지제는 바람직하게는 중합체 혼합물과 총량으로 혼합되어 약 0.005 내지 2.0 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.0051 내지 0.1 중량% 범위의 압출가능한 조성물 양의 섬유로 제조된다. 이런 안정화제 및 산화방지제는 섬유 제조에 공지되어 있고, 페닐포스파이트, 예를 들면 이르가포스 168(IRGARFOS, 등록상표; 시바 가이기 코포레이션(Ciba Geigy Corp.)으로부터 시판됨), 울트라녹스 626(ULTRANOX, 등록상표) 및 울트라녹스 641(등록상표)(제네랄 일렉트릭 캄파니(General Electric Co.)로부터 시판됨), 및 산도스탑 P-EPQ(SANDOSTAB, 등록상표)(산도즈 케미칼 캄파니(Sandoz Chemical Co.)로부터 시판됨); 장애 페놀제품, 예를 들면 이르가녹스 1076(IRGANOX, 등록상표)(시바 가이기 코포레이션으로부터 시판됨)을 포함한다.
안정화제 및/또는 산화방지제는 바람직한 농도를 제공하도록 임의의 기법으로 압출가능한 조성물에 첨가될수 있다. 특히, 물질은 공급자로부터 첨가제를 함유할수 있다는 것을 주의해야 한다. 예를 들면, 공급된 폴리프로필렌은 약 75 ppm의 이르가녹스(등록상표) 1076을 함유할수 있고, 공급된 엘박스(등록상표) 수지는 0 내지 1000 ppm의 부틸화된 하이드록시톨루엔(BHT) 또는 다른 안정화제를 함유할수 있다.
선택적으로, 약 2 중량% 이하의 양의 안료 예를 들면 이산화 티탄, 0.01 내지 2.0 중량% 범위의 양의 산중화제, 예를 들면 칼슘 스테아레이트, 0.01 내지 0.2 중량% 범위의 양의 착색제 및 다른 공지된 첨가제가 본 발명의 섬유에 포함될수 있다.
또한, 고온 압출 공정(220℃ 이상)에서 중합체 결합 곡선 개선제, 에를 들면 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체를 사용하면 주요 압축기 필터 및/또는 다운스트림 방사구 필터에 압력 빌드-업(buile-up) 상황을 생성할수 있다. 이를 위해, 압출 다이, 대개는 필름 시스템에서 폴리에틸렌의 "점착-미끄러짐" 성질을 방지하도록 고안된 가공 보조제는 압력 빌드-업, 예를 들면 비닐 아세테이트 함량에서 9 내지 28 % 범위의 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체를 갖는 것을 방지 또는 감소시키기 위해 사용될수 있다. 이런 가공 보조제는 중합체 결합 곡선 개선제(예를 들면, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체)가 필터 및/또는 모세관 상에 구성되지 않아서 압력 빌드-업을 일으키기 위해, 압출 장치 예를 들면 압출기, 파이핑(piping), 필터 및 방사구 모세관의 금속 부분을 바람직하게는 얇게 피복하는 형태이다. 예를 들면, 가공 보조제는 비톤(Viton, 등록상표), 프리 플로우 GB(Free Flow, 등록상표)(미국 메릴랜드주 엘크톤 소재의 듀퐁 다우 일레스토머스(DuPont Dow Elastomers)로부터 시판됨), 다이나마 FX9613(Dynamar, 등록상표) 및 다이나마 FX5920A(등록상표)(미네소타주 세인트 폴 소재의 3M, 스페셜리티 플루오로폴리머부(Specialty Fluoropolymer Dept.)로부터 시판됨)을 포함할수 있다. 바람직하게는, 가공 보조제는 중합체 결합 곡선 개선제로서 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체를 혼합하여 사용된 다이나마 FX5920A(등록상표)를 포함한다.
방사 피니쉬(spin finish) 및 오버 피니쉬(over finish)를 포함하는 다양한 유형의 피니쉬는 섬유의 습윤성 및 정전성에 영향을 미치기위해서 섬유에 도포되거나 중합체 혼합물에 혼입될 수 있다. 예를 들면, 본원에 참고로 혼입된 미국 특허 제 4,578,414 호에 개시된 바와 같은 습윤제를 본 발명의 섬유에 이용할 수 있다. 또한, 본원에 참고로 혼입된 미국 특허 제 4,938,832 호에 개시된 바와 같은 소수성 피니쉬를 본 발명의 섬유에 이용할 수 있다. 또한, 소수성 피니쉬는 바람직하게는 본원에 참고로 혼입된 1996년 10월 9일자로 출원된 미국 특허원 제08/728,490 호에 개시된 바와 같은 소수성 펜타에리트리톨 에스테르를 포함할 수 있다. 이들 에스테르의 혼합물은 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에서 헤르코루브(등록상표, Hercolube) J, 헤르코루브 F, 헤르코루브 202 및 헤르코플렉스(등록상표, Hercoflex) 707A를 포함하는 헤르코루브 및 헤르코플렉스 합성 에스테르; 및 미국 노쓰 캐롤라이나주 몬로에 소재의 조오지 에이 고울스톤 캄파니(George A. Goulston Co.)의 루롤(등록상표, LUROL) PP6766, 루롤 PP6767, 루롤 PP6768 및 루롤 PP6769로 구입할 수 있다.
섬유의 성질을 달성하기위해 중합체 혼합물에 추가의 성분을 포함시킬 수 있다. 예를 들면 본원에 참고로 혼입된 해링턴(Harrington)의 미국 특허 제 5,033,172 호에 개시된 바와 같이 선택적으로 1차 지방산 아미드와 혼합된 알콕시화된 지방 아민과 같은 섬유에 반복 습윤성을 제공하는 성분을 중합체 혼합물에 포함시킬 수 있다.
약 1.25㎝의 섬유 게이지 길이 및 약 200%/분의 연장 속도(시험된 10개 섬유의 평균)를 갖는, 섬유 강도 및 신장률을 측정하기위해 고안된 파페그라프 인스트루먼트(Fafegraph Instrument), 모델 T 또는 모델 M을 이용하여 개별적인 섬유를 측정하였을 때, 본 발명의 섬유는 바람직하게는 약 4g/데니어 미만의 강도, 약 50%이상의 섬유 신장률, 더욱 바람직하게는 약 2.5g/데니어 미만의 강도, 약 200%이상의 섬유 신장률, 더욱 더 바람직하게는 약 2g/데니어 미만의 강도, 약 250%이상의 섬유 신장률을 갖는다. 섬유 강도는 파단력을 섬유의 데니어로 나눈 것으로 정의되고, 섬유 신장률은 파단까지의 신장률(%)로 정의된다.
본 발명의 섬유는 다양한 인발 조건하에서 인발될 수 있고, 약 1 내지 4배, 바람직하게는 1 내지 2.5배, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 2배, 더욱 더 바람직하게는 약 1 내지 1.6배, 더욱 더 바람직하게는 1 내지 1.4배, 특히 바람직하게는 약 1.15 내지 약 1.35배의 인발률로서 인발된다. 인발률은 필라멘트가 통과하는 제 2 롤의 속도와 비교된 제 1 롤의 속도를 측정하여 결정되고, 제 2 롤의 속도를 제 1 롤의 속도로 나눈 값이다.
상기 개시된 바와 같이, 본 발명은 함께 열결합시킨 본 발명의 섬유를 포함하는 부직물을 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 섬유를 부직물에 혼입함으로써 생성된 부직물은 우수한 횡방향 강도 및 부드러움을 갖는다. 이들 부직물은 하나 이상의 액체 흡수 층 및 본 발명의 하나 이상의 부직물 층을 포함하고/하거나 함께 열결합된 본 발명의 섬유가 혼입된 위생 제품, 예를 들면 생리대, 실금자용 제품 및 기저귀를 포함하는 다양한 제품에서 하나 이상의 층으로서 사용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 제품은 하나 이상의 액체 투과성 또는 불투과성 층을 포함할 수 있다. 예를 들면 본 발명의 부직 직물이 혼입된 기저귀는 한 양태로서 최외의 불투과성 또는 투과성 층, 부직물의 내층, 및 하나 이상의 중간 흡수 층을 포함할 것이다. 따라서, 본 발명의 부직물은 외층으로서 사용될 수 있고, 이는 외부 불투과성 층일 수 있지만 또한 투과성 및/또는 내부 부직물일 수 있다. 물론, 다수의 부직물 층 및 흡수 층이 다양한 배향의 기저귀(또는 다른 위생 제품)에 혼입될 수 있고, 다수의 외부 투과성 및/또는 불투과성 층이 강도를 고려하여 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 부직물은 동일하거나 상이한 섬유인 다수의 층을 포함할 수있다. 또한, 모든 층이 본 발명의 중합체 혼합물의 외피-코어 섬유를 포함할 필요는 없다. 예를 들면 본 발명의 부직물은 그들 자체로서 또는 다른 부직물과 혼합되거나, 또는 다른 부직물 또는 필름과 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명의 부직물은 본 발명의 중합체 혼합물의 외피-코어 섬유의 100중량%를 포함하거나, 또는 다른 유형의 섬유와 이들 섬유의 혼합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 부직물중의 섬유는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜 및 에틸렌 아크릴산 공중합체와 같은 다른 중합체로 제조된 섬유를 포함할 수 있다. 이들 다른 섬유는 동일한 방법 또는 상이한 방법으로 제조될 수 있고, 동일하거나 상이한 크기 및/또는 횡단면 형상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 부직물은 2개이상의 상이한 유형의 섬유의 혼합물을 포함할 수 있고, 이때 섬유중의 하나는 중합성 결합 곡선 개선제로부터 형성된 외피-코어 섬유, 바람직하게는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체/폴리프로필렌 혼합물을 포함하고, 다른 섬유는 외피-코어 폴리프로필렌 섬유 및/또는 외피-코어 구조를 갖지않는 중합성 섬유, 예를 들면 폴리프로필렌 섬유 또는 외장 및 코어에 상이한 중합체 물질을 갖는 외장-코어 섬유를 포함한다. 따라서, 본 발명의 부직물은 단독으로 또는 다른 섬유와 혼합된 본 발명의 섬유의 임의의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 개시된 바와 같이, 본 발명의 부직물은 더 무거운 평량을 갖는 부직물과 적어도 동일한 구조적 성질을 수득하면서 더 가벼운 평량에서 제조될 수 있다. 또한, 횡방향 강도대 부직물의 온도의 결합 곡선은 더 편평하고, 이에 의해 열결합을 수득하기위해 더 낮은 결합 온도를 사용할 수 있으면서 통상적으로 더 높은 결합 온도를 필요로하는 횡방향 강도를 수득할 수 있다. 이들 더 낮은 결합 온도는 또한 본 발명의 중합체 혼합물을 이용한 부직물과 결합된 부드러움에 기여한다.
결합 곡선에 따른 셋팅 기준점(set reference point)에서 결합 곡선 특성을 결정하고/하거나 셋팅 기준점내의 결합 곡선 아래의 면적 또는 감소된 면적을 결정함으로써 폴리프로필렌과 중합성 결합 곡선 개선제의 혼합물을 함유하는 중합체, 바람직하게는 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체로부터 생성된 부직물에 대한 결합 곡선의 편평화, 결합 곡선의 상승 및/또는 결합 곡선의 왼쪽으로의 이동을 평가할 수 있다.
구체적으로, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 횡방향 강도(CDS)대 온도의 결합 곡선은 일반적으로 포물선 함수이고, 최대 CDS에 도달할 때까지는 온도와 함께 CDS가 증가하고, 이후에는 감소한다. 따라서, 상기 개시된 바와 같이, 결합 곡선이 편평화되거나, 증가하고/하거나 왼쪽으로 이동하면, 더 낮은 온도에서 섬유의 열결합이 가능할 것이다.
본 발명에 따른 셋팅 기준점은 최대 CDS 및 이의 연관된 온도, 부직물의 섬유의 융점, 및 융점에서의 CDS, 및 이들 온도보다 10℃ 낮은 온도에서 측정된 CDS에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 결합 곡선의 피크의 편평화, 상승 및/또는 왼쪽으로의 이동을 측정하기위해 사용되는 값은 각각 회귀 A 및 B의 하한 및 상한을 포함하는 도 8에 개시된 바와 같은 곡선을 수득하기 위한 2차 회귀 2차 방정식을 이용하여 결정될 수 있다.
2차 방정식은 융점보다 약 6℃ 높은 온도에서 융점보다 약 15℃ 낮은 온도에대해 시차 주사 열량계(Tm으로 본원에서 나타나는 융점 또는 점 D)에 의해 결정되는 섬유의 융점을 포함하는 온도 범위에 대해 수행되어야만 한다.
2차 방정식은 하기 수학식 3에 의해 결정된다:
상기 식에서,
T는 결합 온도(예를 들면 칼렌더 롤, 공기 온도)이고,
CDS는 부직물의 횡방향 강도이고,
C2, C1및 C0은 회귀 계수이다.
특히, 하기 온도는 도 8에 나타난다:
Tm= 시차 주사 열량계 흡열 최대 온도, 이는 시차 주사 열량계로 측정시 섬유의 융점 피크로 생각된다(D 점으로 예시됨),
Tp= 최대 회귀 온도(-C1/2C2), 이는 결합 곡선이 최대 횡방향 강도를 나타내는 온도이다(점 C로 예시됨),
Tm-10= Tm에서 왼쪽으로 10℃에서의 온도(점 H로 예시됨),
Tp-10= Tp에서 왼쪽으로 10℃에서의 온도(점 G로 예시됨),
Tl= 회귀의 하한에서의 온도,
Tu= 회귀의 상한에서의 온도,
CDSm= Tm에서의 횡방향 강도(점 F로 도시됨),
CDSp= Tp에서의 횡방향 강도(점 E로 도시됨),
CDSm-10= Tm-10에서의 횡방향 강도(점 J로 도시됨),
CDSp-10= Tp-10에서의 횡방향 강도(점 I로 도시됨),
CDSl= 회귀의 하한, 이는 회귀의 하한에서의 횡방향 강도이다(점 A로 도시됨),
CDSu= 회귀의 상한, 이는 회귀의 상한에서의 횡방향 강도이다(점 B로 도시됨),
CDSmax= CDSp에 대한 탄젠트 선의 횡방향 강도, 이는 결합 곡선의 CDS 축에 수직이다(점 K에서의 값으로 도시됨),
O= CDS = 0이고 Tl에서의 원점,
M = CDS = 0이고 Tu에서의 점,
K = Tl및 CDSp의 좌표를 갖는 점,
L = Tm-10및 CDSp의 좌표를 갖는 점,
N = Tp-10및 CDSp의 좌표를 갖는 점,
P = Tl및 CDSm의 좌표를 갖는 점,
Q = Tm및 CDSp의 좌표를 갖는 점.
하기 값은 결합 곡선의 편평화, 상승 및/또는 왼쪽으로의 이동을 결정하기위한 결합 곡선으로부터 결정될 수 있다:
Cm= Tm-10에서 CDSp의 % = (CDSm-10/CDSp) x 100,
Cp= Tp-10에서 CDSp의 % = (CDSp-10/CDSp) x 100,
Cl= Tl에서 CDSm의 % = (CDSl/CDSm) x 100,
△Cm= 본 발명의 Cm- 대조 샘플의 Cm,
△Cp= 본 발명의 Cp- 대조 샘플의 Cp,
△Cl= 본 발명의 Cl- 대조 샘플의 Cl,
Am= CDS = 0에서 Tm내지 Tm-10의 곡선 아래의 면적, 이는 HJFD의 적분된 면적으로서 계산된다,
Ap= CDS = 0에서 Tp내지 Tp-10의 곡선 아래의 면적, 이는 GIEC의 적분된 면적으로서 계산된다,
Al= CDS = 0에서 Tm내지 Tl의 곡선 아래의 면적, 이는 OAFD의 적분된 면적으로서 계산된다,
%△Am= (본 발명의 Am- 대조 샘플의 Am)/(대조 샘플의 Am) x 100%
%△Ap= (본 발명의 Ap- 대조 샘플의 Ap)/(대조 샘플의 Ap) x 100%
%△Al= (본 발명의 Al- 대조 샘플의 Al)/(대조 샘플의 Al) x 100%
Rm= CDS = 0에서 Tm내지 Tm-10의 곡선 아래의 감소된 면적, 이는 (HJFD의 적분된 면적)/(HLQD의 적분된 면적) x 100%로 계산된다,
Rp= CDS = 0에서 Tp내지 Tp-10의 곡선 아래의 감소된 면적, 이는 (GIEC의 적분된 면적)/(GNEC의 적분된 면적) x 100%로 계산된다,
Rl= CDS = 0에서 Tm내지 Tl의 곡선 아래의 감소된 면적, 이는 (OAFD의 적분된 면적)/(OKQD의 적분된 면적) x 100%로 계산된다,
△Rm= 본 발명의 Rm- 대조 샘플의 Rm,
△Rp= 본 발명의 Rp- 대조 샘플의 Rp,
△Rl= 본 발명의 Rl- 대조 샘플의 Rl.
본 발명의 실시예에서, 시그마플롯(등록상표, SigmaPlot) 사이언티픽 그래핑 소프트웨어 버전 4.1(캐나타 코르테 마데라 소재의 잔델 사이언티픽(Jandel Scientific)에서 수득됨)을 이용하여 2차(또는 곡선) 회귀를 수행하고 회귀 계수를 수득하였다. 본원에 참고로 혼입된 1989년 12월의 IBM PC 및 호환성이 있는 것에 대한 시그마플롯 사이언티픽 그래핑 소프트웨어의 사용자 매뉴얼, 버전 4.0 및 1991년 1월의 사용자 매뉴얼 버전 4.1에 대한 보충물은 소프트웨어의 이용법을 개시한다. 구체적으로 4-164 내지 4-166면에서 IBM PC 및 호환성이 있는 것에 대한 사용자용 매뉴얼에서는 회귀 선택에 대한 정보가 제공된다. 2의 회귀 차수가 사용되고 자료는 표 9에서 개시된 최소 내지 최대값으로 자료만을 통해 회귀된다.
2차 방정식은 온도 범위상의 7개이상의 점에 대해 수득되어야만 한다. 회귀 계수는 약 0.5이상이어야만 하고, 바람직하게는 약 0.6이상이다. 본원의 실시예에서, 평균은 약 0.8이다.
최소 자승을 이용한 일반 식을 또한 문헌[Fundamental Concepts in the Design of Experiments, Hicks, CBS College Publishing, NY, 1982]에서 선형 회귀에 대해서는 130 내지 136면에서, 곡선 회귀에 대해서는 137 내지 139면에서 발견할 수 있다. 회귀 계수는 측정 계수의 제곱근이고, 이는 회귀에 대해 계산될 수 있는 제곱의 총 합의 비율이다.
상기 개시된 바와 같이, Tm은 시차 주사 열량계(DSC)를 이용하여 측정된다. 구체적으로, 듀퐁 열 분석계 TA 2000이 있는 듀퐁 DSC 2910 시차 주사 열량계 모듈을 측정하기위해 이용하였다. 또한, 온도는 인듐 표준물을 이용하여 계산되었다. 장치 및 이의 일반적인 조작은 델라웨어주 19720 뉴 캐슬 루켄스 드라이브 109 소재의 TA 인스트루먼츠(TA Instruments)에 의해 1993년에 발행된 DCS 2910 조작자용 매뉴얼에 개시되어있다.
각각의 Tm측정을 수득하기위해, 스테이플 섬유와 같은 결합되는 섬유는 0.5㎜의 길이로 절단되고 퍼킨-엘머(Perkin-Elmer) AM-2 자동칭량기상의 알루미늄 시료 팬에 약 3㎎이 되도록 정확하게(거의 0.01㎎) 칭량되었다. 실온(약 20℃) 내지 약 200℃로 분당 20℃의 가열 속도로 DSC 주사하였다. 열유속(mcal/초)을 온도에대해 플롯팅하였다. 섬유 시료의 융점(Tm)을 흡열 피크의 최대값으로 취한다. 예를 들면 주사가 다수의 피크를 포함하는 경우, Tm은 주사의 최고 온도 피크를 이용하여 측정할 것이다.
열유속(mcal/초)대 온도(℃)의 대표적인 DSC 곡선은 도 9에 예시되어있다. 더욱 구체적으로, DSC 흡열은 3.24㎎의 실시예 45의 시료에 대해 약 163℃에서 피크를 나타낸다.
도 8에 도시된 바와 같이, DSC 융점이 이 예시적인 실시예의 경우, 피크 횡방향 강도에서의 온도보다 낮으므로, Tm은 Tp의 왼쪽이다. 그러나, 이는 예시적인 목적일 뿐이고, Tm은 Tp의 오른쪽이거나 또는 Tm은 Tp와 동일하다.
실시예에서 기술하는 바와 같이, C2, C1, C0, 최소 회귀온도, 최대 온도 및 회귀 계수는 표 9에서 실시예에 대하여 기술하였다. 대부분의 실시예의 경우에서, Tm은 약 163℃이고, 이것에 의해 DSC 융점보다 약 6℃ 높으면 약 169℃이고, DSC 융점 보다 약 15℃ 낮으면 약 148℃이다. 따라서, 2차 방정식 작성을 위한 회귀의 하한 및 상한은 대부분의 실시예에서 각각 148℃ 내지 169℃를 사용함으로써 결정되었다. 그러나, 전술한 바와 같이, 섬유의 DSC 융점에 따라 그밖의 회귀의 하한 및 상한이 사용되어야 한다.
또한, 본 발명에 따른 섬유는 바람직하게는 전술한 술어를 사용하여 다양한 인자를 특징으로 할 수 있다.
따라서, 예를 들어 본 발명도 바람직하게는 %ΔA1이, 중합체 결합 곡선 개선제가 존재한다는 점을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물의 %ΔA1보다 큰 외피-코어 섬유에 관한 것이다. 바람직하게는, %ΔA1이 약 3% 이상, 약 15% 이상, 약 20% 이상, 약 30% 이상, 약 40% 이상, 약 50% 이상 및 약 60% 이상으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 부재에 의해 증가된다.
더욱 바람직하게는, 섬유의 %ΔA1및 %ΔAm는 중합체 결합 곡선 개선제가 존재한다는 점을 제외하면 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물의 %ΔA1및 %ΔAm보다 크다. 더욱 바람직하게는, 섬유의 %ΔA1, %ΔAm및 %ΔAp는 중합체 결합 곡선 개선제가 존재한다는 점을 제외하면 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물의 %ΔA1,%ΔAm및 %ΔAp보다 크다.
또한, 본 발명은 폴리프로필렌 및 중합체 결합 곡선 개선제를 함유하는 외피-코어 섬유에 관한 것으로, 이때 열결합에 의해 부직물로 가공되는 경우, Cm이 약 60% 이상, 보다 바람직하게는 약 75% 이상, 더욱 바람직하게는 약 90%이고, Cp가 약 75% 이상, 보다 바람직하게는 약 90% 이상이고, C1은 약 50% 이상, 더욱 바람직하게는 약 70% 이상, 더욱 바람직하게는 약 90%이고; R1은 약 55% 이상, 바람직하게는 약 70% 이상, 보다 바람직하게는 약 80% 이상, 더욱 바람직하게는 약 85%, 더욱 바람직하게는 약 90%, 더욱 바람직하게는 약 95% 이상이고, Rm은 약 90% 이상인 부직물을 위해 수득한다.
또한, 본 발명은, Am이 약 3000, 바람직하게는 약 5000, 더욱 바람직하게는 약 6000 이상이고, 더욱 바람직하게는 약 7000 이상이고, Ap는 약 2500, 바람직하게는 약 3500, 더욱 바람직하게는 약 6000, 더욱 바람직하게는 약 6500이고. A1는 약 2500, 바람직하게는 약 6000, 더욱 바람직하게는 약 7500, 더욱 바람직하게는 약 9000, 더욱 바람직하게는 약 1000중 하나 이상에서 부직물을 위해 열겹합에 의해 섬유로서 부질물로 가공되는 경우 수득되는, 폴리프로필렌 및 중합체 결합 곡선 개선제를 함유하는 외피-코어 섬유에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 폴리프로필렌 및 중합체 결합 곡선 개선제, 바람직하게는 섬유 가공 조건하에서 외피-코어 섬유로 형성되는 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체, 폴리프로필렌 및 중합체 결합 곡선 개선제를 포함하는 섬유에 관한 것이고, 부직물 가공 조건하에서 열결합된 부직물로 가공되는 경우 외피-코어 섬유가 동일한 섬유 가공 공정하에서 제조된 섬유로부터 동일한 부직 가공 조건하에서 제조되었지만 중합체 결합 곡선 개선제를 함유하지 않고, ΔCm이 약 30% 이상, 바람직하게는 약 10% 이상, 보다 바람직하게는 약 20% 이상, 더욱 바람직하게는 약 30% 이상, 더욱 바람직하게는 약 40%, 더욱 바람직하게는 약 50%, 더욱 바람직하게는 약 60%이고, ΔC1이 약 3% 이상, 바람직하게는 약 10% 이상, 더욱 바람직하게는 약 20%, 더욱 바람직하게는 약 30%, 더욱 바람직하게는 약 40%, 보다 더욱 바람직하게는 약 50%, 더욱 바람직하게는 약 60%이고, %ΔAm이 약 3% 이상, 바람직하게는 약 10% 이상, 보다 바람직하게는 약 20% 이상, 더욱 바람직하게는 약 30% 이상, 더욱 바람직하게는 약 40% 이상이고, %ΔA1은 전술한 바와 같고, ΔRm이 약 3% 이상, 바람직하게는 약 10% 이상, 보다 바람직하게는 약 20% 이상, 더욱 바람직하게는 약 25% 이상, 보다 더욱 바람직하게는 약 30%이고, ΔR1이 약 3%, 바람직하게는 약 10%, 보다 바람직하게는 약 20%, 더욱 바람직하게는 약 30%, 더욱 바람직하게는 약 35%, 보다 더욱 바람직하게는 약 40%인 부직물에 있어서 통용된다.
하기 실시예에서 제시하고 있는 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 섬유를 포함하는 열결합된 부직물이 높은 절대 CDS값을 나타낸다. 추가적으로, 본 발명에 따른 섬유를 포함하여 제조된 열결합된 부직물의 CDS 값은, 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서도 제조되었지만 본 발명의 중합체 결합 곡선 개선제가 없는 부직물과 비교하면, 비교적 높다. 따라서, 본 발명의 부직물은 본원에서 전술한 임의의 한가지 값 또는 이러한 값들의 임의의 조합에 의해 정의될 수 있다.
상기 설명에 부연 설명을 하자면, 부직물로 열결합된 본 발명의 섬유는, 동일한 조건하에서 제조되었지만 중합체 결합 곡선 개선제가 없는 부직물에 비해 상당히 높은 강성을 갖는 부직물을 결과적으로 제공한다. 따라서, 각각의 섬유 형성 단계를 포함해서 모든 섬유 제조 특성이 동일하고, 모든 부질물 제조 단계를 포함하여 모든 부직물 제조 특성이 동일한 경우, 본 발명의 섬유를 함유하는 생성된 부직물은 본 발명에 따른 섬유를 포함하지 않는 부직물에 비해 강성이 높다.
예를 들면, 주성분이 카딩 및 결합에 적용되어 열적으로 결합된 부직물을 형성하는 본 발명의 바람직한 양태에서, 폴리프로필렌 및 중합체 결합 곡선 개선제를 포함하는 모든 섬유 형성 과정 및 본 발명의 섬유를 위한 카딩 및 결합 수행 과정은 폴리프로필렌을 함유하지만 중합체 결합 곡선 개선제를 함유하지 않는 비교예의 섬유의 과정과 동일하다. 특히, 섬유 공정은 동일한 회전, 크림핑 및 절단 조건하에서 수행하여 동일하거나 실질적으로 동일한 데니어, 인발률 및 단면의 형태를 갖는 주요 섬유를 수득한다. 유일한 차이점은 회전 작동에서 사용되는 중합체 블렌드의 조성으로, 이러한 조성은 본 발명에 따른 섬유를 형성하는데 사용되는 조성물내 중합체 결합 곡선 개선제를 포함한다는 점만 유일하게 차이가 나는 점이지만, 비교예 섬유의 형성을 위한 조성물은 중합체 결합 곡선 개선제를 포함하지 않는다. 그 다음, 전술한 바와 같이, 형성된 주요 섬유는 동일한 카딩 및 결합 조건하에 적용되어야 한다.
동일한 조건하에서 섬유 및 부직물의 제조를 기술하는 것을 지적하고 있지만, 가공과정을 생각해보면 완전히 동일한 조건이 정확히 재현되지 않는 경우도 있을 것이다. 이러한 경우에서, 반응 조건은 효과면에서 동일한 조건이도록 가능한 근접하게 유지되어야 한다.
본 발명은, 본 발명의 범주를 제한하지 않으면서 설명하기 위한 목적으로 제공되는 것으로 하기 비제한적인 예를 설명한다. 실시예에서의 모든 부 및 백분율은 다른 언급이 없으면 중량 기준이다.
본 발명의 섬유 및 직물을 포함하는 섬유 및 직물은 하기 표 1의 A 내지 S에 제시되어 있는 중합체를 사용하고 여기에 제시되어 있는 특성을 갖도록 제조되었다. 중합체 A 내지 D는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 몬텔 USA 인코포레이티드(Montell USA Inc.)에서 구입한 선형 이소택틱 폴리프로필렌 단일중합체이고, 중합체 E, 중합체 F, 중합체 K, 중합체 M 및 중합체 P는 각각 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체인 엘박스(등록상표) 250, 엘박스 150, 엘박스 3180, 엘박스 750 및 엘박스 3124이고, 중합체 G는 에틸렌/비닐아세테이트/산 3원공중합체인 엘박스 4260이고, 이들 각각은 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀퐁 캄파니(Dupont Company)에서 구입하였고, 중합체내의 비닐 아세테이트의 중량%는 표 1에 제시되어 있다. 중합체 H 내지 J는 폴리에틸렌인 아스펀 6835A(등록상표), 인사이트(등록상표) XU 58200.06(현재는 명백하게 8803임) 및 인사이트 XU 58200.02이고, 각각 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 캄파티에서 구입하였다. 중합체 L은 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀퐁 캄파니에서 구입한 뉴크렐(등록상표) 925이다. 중합체 N은 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀퐁 캄파니에서 구입한 엘발로이 AM이다. 중합체 O는 미국 텍사스주 휴스톤 소재의 셀 케이칼 캄파니(Shell Chemical Company)에서 구입한 크라톤 G1750(등록상표)이다. 중합체 Q, 중합체 R 및 중합체S는 미국 사우쓰 케롤라이나주 그린우드 소재의 노쓰 씨 오일로부터 수득한 나일론 6, 나일론 66 및 폴리에스테르이고, 이때 노쓰 씨 오일은 미국 뉴저지주 모리스타운 소재의 얼라이드 시그날(Allied Signal) 또는 미국 뉴저지주 노쓰 마운트 올리브 소재의 바스프(BASF)로부터 이러한 물질을 수득하였고, 이때 나일론 6(얼라이드 시스날(Allied Signal)에서 8200으로 구입함)은 상대 점도가 60이고, 나일론 66의 상대 점도는 45 내지 60이고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르의 임계 점도는 0.7이다. 사용된 안정화제는 미국 뉴욕주 테리타운 소재의 시바 가이기 코포레이션에서 구입한 포스파이트 안정화제 이르가포스(등록상표) 168이고, 산 중화제는 미국 코넥티컷주 그린위치 소재의 위트코 코포레이션(Witco Corporation)에서 구입한 칼슘 스테아레이트이고, 안료는 미국 뉴욕주 테리타운 소재의 앰퍼세트 코포레이션(Ampacet Corporation)에서 구입한 TiO2이다.
실시예에서, 몬텔 폴리프로필렌은 이르가녹스 1076 75 ppm을 함유할 수도 있고, 엘박스 수지는 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT) 50 내지 1000 ppm을 함유할 수도 있고, 다우 6835 폴리에틸렌은 이르가포스 168 1000 ppm을 함유할 수도 있고 다우 XU 58200.03 및 XU58200.02 폴리에틸렌은 산도탑(SANDOTAB, 등록상표) P-EPQ 1000 ppm을 함유할 수도 있고 인사이트 기법으로 제조된다.
섬유는 2 단계의 공정을 사용하여 개별적으로 제조되었다. 제 1 단계에서, 표 1에서의 A 내지 D로 표시한 선형 이소택틱 폴리프로필렌 플라스크를 하나 이상의 중합체 "E" 내지 "S"와 텀블 혼합하여 표 2에서 기술하는 중합체 조성물을 형성하였고, 이때 대조예에는 중합체 "E" 및 "S"를 첨가하지 않는다.
표 2에서 제시하는 바와 같이 폴리프로필렌를 단독으로 함유하거나 또는 그밖의 중합체와 혼합함과 더불어, 조성물은 또한 표에서 제시하는 양의 포스파이트 안정화제인 시바 가이기로부터 구입한 이르가포스 168, 산 중화제로서 위트코로부터 구입한 칼슘 스테아레이트 및 안료로서 앰파세트로부터 구입한 TiO2를 0 내지 500 ppm를 함유하였다. 또한 제 1 산화방지제, 예를 들면 이르가녹스 1076 및/또는 BHT가 조성물에 포함되며, 이들을 가공중에 적하 안정화제로 포함하기 때문이다.
조성물을 제조한 후, 그다음 조성물을 질소를 뿌려주고, 조성물을 용융시킬 때까지 가열시키고, 압출하고, 회전시켜 표 3 및 표 8에서 제시하고 있는 가공 조건 및 방사구를 사용하여 방사구로부터 압출하기 전의 조성물의 최고의 온도인 융점이 약 280℃ 내지 315℃인 원형 또는 오목한 델타형 단면의 섬유를 형성하였다. 용융물은 회수 속도가 762 m/분 내지 1220 m/분인 675, 782, 1068 또는 3125 구멍 방사구를 통해 압출되어 필라멘트당 약 2.2 내지 4.5(2.4 내지 5.0 dtex)인 회전 방적사를 제조한다. 외피-코어 섬유가 아닌 실시예 72를 제외하면 급냉 박스(quench box)내의 섬유 트레드라인(threadline)이 급냉 박스에 가장 가까운 방사구의 10 내지 25 mm의 정상적인 주의 공기 급냉에 노출되어 단면 취입 영역을 억제하여 급냉 단계를 보류시킨다. 표준 실 감는 기기(리소나(Leesona) 및/또는 불링니(Bouligny)에서 시판중임)는 필라멘트를 보빈(bobbin)에 감는데 사용된다.
방사구에 관한 설명은 표 8에 제시되어 있으며, 당 분야의 숙련자라면 구멍의 갯수, 섬유 형태, 등가 직경(D)(단면이 원형이 경우에만 직경임), 모세관 길이(L), 주입 각도(θ), 대응 구멍의 직경(B), 구멍/인치2,및 전술한 모세관에 의해 덮여진 표면의 길이 및 폭을 포함하는 정보를 갖는 이러한 방사구를 디자인할 수 있을 것이다. 그러나, 표 8를 검토해보면, 방사구 1, 2, 6 및 7을 설명하는 도 10, 방사구 3을 설명하는 도 11a 내지 도 11c; 방사구 5를 설명하는 도 12a 및 도 12b; 및 방사구 5를 설명하는 도 13a 및 13b가 포함된다. 도 11 내지 13에서 기술된 치수는 다른 언급이 없으면 mm 단위이다.
제 2 단계에서, 생성된 연속 필라멘트는 1.34 내지 1.90X의 기계적인 인발 률 및 일반적으로 40 내지 75℃, 100 내지 120℃인 5중 또는 7중 롤 온도 조건을 사용하여 공동으로 인발시킨다. 인발 타우(tow)는 증기 또는 공기가 있는 스터퍼 박스(stuffer box)를 사용하여 인치당 약 18 내지 38개의 주름(10㎝당 70 내지 149개의 주름)이 형성되도록 주름을 잡았다.
각 단계(방사, 인발 및 크림핑) 중에, 섬유를 피니쉬 혼합물로 피복한다(섬유에 대하여 피니쉬 0.2 내지 0.9중량%). 다음과 같은 4가지의 다른 피니쉬 시스템을 사용하였다: (a) 에톡실화된 지방산 에스테르 및 에톡실화된 알콜 포스페이트로 이루어진 피니쉬 "X"(미국 노쓰 캐롤라이나주 몬로에 소재의 조오지 에이 고울스톤 캄파니 인코포레이티드에서 루롤 PP 912라는 이름으로 입수가능함); (b) 제 1 단계 및 제 2 단계에서 각각 방사 피니쉬 및 오버 피니쉬로서 사용되는 피니쉬 "Y"루롤 PP5666/PP5667(미국 노쓰 캐롤라이나주 몬로에 소재의 조오지 에이 고울스톤 캄파니 인코포레이티드에서 입수가능함); (c) 제 2 단계에서 오버 피니쉬로서 사용되는, 미국 조오지아주 노크로스 소재의 오시 스페셜티즈 인코포레이티드(OSi Specialties, Inc.)의 누 드라이(Nu Dry) 90H 2중량부 및 미국 노쓰 캐롤라이나주 몬로에 소재의 조오지 에이 고울스톤 캄파니 인코포레이티드의 루롤 ASY 1중량부의 혼합물을 포함하는 피니쉬 "Z"; 또는 (d) 제 1 단계에서 방사 피니쉬로서 사용되는, 미국 노쓰 캐롤라이나주 몬로에 소재의 조오지 에이 고울스톤 캄파니 인코포레이티드의 루롤 PP-6766 2중량부와 루롤 ASY 1중량부(이를 3% 농도로 희석하기 위해 약 97중량부의 물이 사용되며, 살생제로서 미국 뉴저지주 피스카타웨이 소재의 HULS 아메리카 인코포레이티드(HULS America Inc.)의 누오덱스 인코포레이티드 디비젼(Nuodex Inc. division)의 누오셉트(Nuosept) 95를 소량(1%) 포함함), 및 제 2 단계에서 오버 피니쉬로서 사용되는, 미국 노쓰 캐롤라이나주 몬로에 소재의 조오지 에이 고울스톤 캄파니 인코포레이티드의 루롤 ASY를 포함하는 피니쉬 "W". 피니쉬 X 및 Y는 섬유를 친수성이고 습윤성이게 한다. 피니쉬 Z 및 W는 섬유를 친수성이게 하고, 직물이 물 및 수성 액체에 반발하도록 한다.
크림핑된 섬유를 약 1.5인치(38mm) 길이의 스테이플로 절단한다.
그 다음, 각 혼합물 조성물의 섬유를, 레가레(Legare, R. J.)의 문헌[1986 TAPPI Synthetic Fibers for Wet System and Thermal Bonding Applications, Boston Park Plaza Hotel & Towers, Boston Mass. 1986년 10월 9-10일, "Thermal Bonding of Polypropylene Fibers in Nonwovens", pp.1-13, 57-71] 및 첨부된 표와도면에 논의된 장치 및 과정을 사용하여 250ft/분(76m/분)으로 통상의 섬유 웹으로 카딩한다. TAPPI 문헌에 기술된 웹마스터(Webmaster, 등록상표) 랜덤화기(randomizer)는 사용하지 않았다. 이 문헌은 본원에 그 전체가 참조로 인용되어 있다.
구체적으로, 2겹의 스테이플 섬유를 기계방향으로 쌓고, 다이아몬드형 엠보싱 칼렌더 롤(diamond design embossed calender roll) 및 평활 롤(smooth roll)(롤 온도는 약 145 내지 172℃이고, 롤 압력은 240파운드/인치(직선)(420뉴톤/cm(직선))임)을 사용하여 결합시켜, 공칭 20±1 또는 17.5±1g/yd2(gsy)(23.9 또는 20.9g/m2) 중량의 부직물을 얻는다. 다이아몬드형 칼렌더 롤은 15%의 랜드 면적(land area), 즉 379스폿(spot)/인치2을 가지며, 깊이는 0.030인치이다. 또한, 마름모의 폭은 0.040인치이고, 높이는 0.020인치이고, 중심에서 높이 방향으로 0.088인치 이격되어 있고, 중심에서 폭 방향으로 0.060인치 이격되어 있으며, 패턴은 도 7에 예시된 바와 같다.
그 다음, 각 부직물의 1인치×7인치(25mm×178mm)의 시험 스트립(샘플 1개당 6개)을 미국 매사츄세츠주 캔톤 소재의 인스트론 코포레이션(Instron Corporation)의 인장 시험기 모델 1122를 사용하여, 횡방향(CD) 강도, 신장률 및 인성(응력-변형 곡선 아래의 면적을 기준으로, 직물을 파단하는데 드는 에너지로서 정의됨)에 대해 시험한다.
구체적으로, 파단 하중 및 신장률는, 본원에 그 전체가 참조로 인용된 ASTMD-1682-64(재인가 1995)의 "컷 스트립 시험(cut strip test)"에 따라 일정한 속도의 횡방향 시험 모드의 인스트론 시험기 세트를 사용하여 결정한다. 게이지 길이는 5인치이고, 크로스헤드 속도는 5인치/분이고, 신장률은 100%/분이다.
전술한 바와 같이, 각 혼합물의 조성물은 표 2에 나타낸다. 가공 조건은 표 3에 나타낸다. 각 조성물로부터 방사되고, 기재된 가공 조건에 적용된 섬유의 특징은 표 4에 나타낸다. 표 5, 표 6 및 표 7은 각 샘플의 경우에 얻은 직물 횡방향 특성을 나타내는데, 표 5는 횡방향 강도를, 표 6은 횡방향 신장률을, 표 7은 횡방향 인성을 나타낸다. 강도 값(표 5) 및 인성 값(표 7)을 20gsy(23.9g/m2)의 기본 중량에 대하여 정규화하는데, 단 실시예 44 및 45에서는 17.5gsy(20.9g/m2)의 기본 중량에 대하여 정규화한다. 직물 신장률 값은 정규화하지 않는다.
대조 샘플은 샘플 16, 17, 25, 26, 34, 36, 38, 50, 58, 62, 65 및 외피-코어 섬유가 아닌 샘플 72로부터 제조한 것이다.
도 5는 대조예 25와 비교되는, 실시예 4, 7 및 10에 따른 섬유를 함유하는 부직물의 결합 곡선의 그래프를 예시한다. 이 그래프로부터 알 수 있듯이, 실시예 10, 4 및 7의 상부 세 곡선 (a), (b) 및 (c)은 각각 실시예 25의 곡선 (d)에 비해 더 편평한 곡선이며, 더 낮은 온도에서 결합할 수 있다. 따라서, 본 발명의 섬유를 사용하면 횡방향 강도를 유지하고 더 부드러운 부직물을 얻으면서 더 낮은 온도에서 결합이 이루어질 수 있다.
도 6은 기본 중량이 20gsy인 실시예 25에 비해 기본 중량이 20gsy 대신에17.5gsy인 실시예 13에 따른 섬유를 함유하는 부직물의 결합 곡선의 그래프를 예시한다. 이 그래프에서, 본 발명에 따른 섬유는 편평한 곡선을 나타내며, 더 낮은 온도에서 결합하고 높은 횡방향 강도를 가질 수 있는 능력을 나타냄을 알 수 있다. 따라서, 높은 횡방향 강도는 더 낮은 결합 온도에서 본 발명의 섬유에 의해 달성할 수 있으며, 이로 인해 더 부드러운 부직물이 얻어질 수 있다. 표 중 실시예 13의 데이타는 20gsy로 정규화된 것임에 주의한다.
본 발명에 따른 실시예의 결합 곡선(횡방향 강도대 결합 온도 관계) 특징에 관한 대표적인 데이타는 표 9 내지 11에 기술되어 있으며, 표 12 내지 14는 비교 데이타를 예시한다.
더 구체적으로, C2, C1, C0, 최저(낮은 쪽) 회귀온도, 최고(높은 쪽) 회귀온도 및 회귀계수 Tp및 Tm이 표 9의 실시예에 대하여 기술되어 있다. 전술한 바와 같이, 대부분의 실시예에서 최저 회귀온도 및 최고 회귀온도는 각각 148℃ 및 169℃이다. 그러나, 특정 비교예의 경우, 데이타는 그 비교예 데이타의 이용성의 면에서 148℃와 169℃가 아닌 온도를 사용하여 결정한다. 이러한 각 경우에서, 최저 회귀온도는 148℃보다 높다. 그러나, 일단 결합 곡선 및 회귀계수가 정해지면, 전술한 바와 같은 C1, A1, R1, CDS1의 정의를 사용하여 C1, A1, R1, CDS1의 계산치를 결정하였다.
표 10에는 실시예의 CDS1, CDSm, CDSp, CDSp-10, CDSm-10, Cp, Cm및 C1이 기재되어 있으며, Cp, Cm및 C1의 값이 크면 저온에서 더 성능이 좋음을 나타낸다.
표 11에는 실시예의 Ap, Am, A1, Rm, Rp및 R1이 기재되어 있다.
면적값 Ap, Am및 A1의 증가는 온도 간격의 모든 온도에서 횡방향 강도 증가 또는 낮은 결합 온도에서의 증가 또는 이들 모두를 나타낸다. 따라서, 어떤 증가든지 적분 면적 값을 증가시킬 수 있었다. 그러나, 더 큰 횡방향 강도 값을 갖는 더 편평한 곡선으로부터 최고의 값이 얻어진다.
결합 곡선 아래의 적분 면적을 "이중 환산"(double reduction)하여 최대 횡방향 강도 및 온도 간격의 간섭을 제거한다. 따라서, 이들 정리된 면적은 횡방향 강도의 크기와 무관한 결합 곡선의 편평함을 나타낸다. 100%의 값은 완전히 편평한 횡방향 강도-온도 관계를 나타낸다.
표 12 내지 표 14는 표 10 및 표 11에서 구한 계산치를 나타내는데, 표 10 및 표 11에 나타낸 여러 값을 비교하여, 중합체 결합 곡선 개선제의 생략을 제외한 동일한 조건하에(섬유 및 부직 생산물에 대하여) 제조된 결합 곡선에 비하여 중합체 결합 곡선 개선제에 의해 편평화 및/또는 좌측으로의 이동을 나타낸다. 예를 들어, 결합 곡선 아래의 면적의 증가는 결합 곡선의 편평화 또는 결합 곡선의 횡방향 강도 증가 또는 이들 둘다에 기인할 수 있다.
표들로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예는 다양한 특성 및 다양한 가공 조건하에 제조되었으며, 중합체 결합 곡선 개선제의 생략을 제외한 동일한 가공 조건을 갖는 다수의 비교예에 대하여 제조되었다. 따라서, 중합체 결합 곡선 개선제를 포함하는 섬유를 함유하는 부직물의 성능을 중합체 결합 곡선 개선제를 포함하지 않는 대조용과 비교할 수 있다. 전술한 바와 같이, 표 12, 13 및 14는 세가지 비교를 나타낸다.
더 구체적으로, 표 12는 본 발명에 따라 생산된, 중합체 결합 곡선 개선제가 포함된 섬유로부터 얻은 본 발명의 부직물과, 동일한 조건하에서 생성된, 중합체 결합 곡선 개선제가 포함되지 않은 섬유로부터 얻은 대조용 부직물의 Cp, Cm및 C1의 비교를 나타낸다. 본 발명에 따른 부직물의 Cp, Cm및 C1값, 대조용 부직물의 Cp, Cm및 C1값을 구하고, 각각 본 발명에 따른 값에서 대조용의 값을 빼서 각각 ΔCp, ΔCm및 ΔC1을 얻는다.
표 13은 본 발명에 따라 생산된, 중합체 결합 곡선 개선제가 포함된 섬유로부터 얻은 부직물과, 동일한 조건하에 생산된, 중합체 결합 곡선 개선제가 포함되지 않은 섬유로부터 얻어진 대조용 부직물의 Ap, Am및 A1의 비교를 나타낸다. 본 발명에 따른 부직물의 Ap, Am및 A1값 및 대조용 부직물의 Ap, Am및 A1값을 구한하여 비교한다. 그 다음, 개개의 대조용 값을 본 발명에 따른 값에서 빼고, 그 결과를 대조용 값으로 나누고, 100%를 곱하여, 각각 %ΔAp, %ΔAm및 %ΔA1을 얻는다.
표 14는 본 발명에 따라 생산된, 중합체 결합 곡선 개선제가 포함된 섬유로부터 얻은 부직물과, 동일한 조건하에 생산된, 중합체 결합 곡선 개선제가 포함되지 않은 섬유로부터 얻어진 대조용 부직물의 Rp, Rm및 R1의 비교를 나타낸다. 본발명에 따른 부직물의 Rp, Rm및 R1값 및 대조용 부직물의 Rp, Rm및 R1값을 구하고, 각각 개개의 대조용 값을 본 발명에 따른 값에서 빼서, 각각 ΔRp, ΔRm및 ΔR1을 얻어 비교한다.
표 15는 각종 중합체 첨가제의 탄성(저장)률 및 복합 점도의 유동학적 데이타를 예시하며, 이 데이타를 폴리프로필렌에 대한 중합체 첨가제의 비를 기재하고 있는 칼럼의 폴리프로필렌의 데이타와 비교한다. 표 15에서 알 수 있듯이, 바람직한 중합체 첨가제는 폴리프로필렌보다 낮은 탄성률 및 복합 점도를 갖는다. 표 15에는 중합체의 시차 주사 열량계(DSC) 융점도 기재되어 있다.
비교예 1
실시예 3, 7 및 12를 대조예 16과 비교할 수 있다. 모든 실시예를 중합체 B와의 1.55배 인발률을 사용하여 2.2dpf(공칭)로 만들었다. 모두 둥근 단면을 가졌다. 실시예 3 및 7은 5%의 EVA를 함유하고; 실시예 12는 3%의 EVA를 함유하고; 대조예 16은 EVA를 함유하지 않는다.
대조예는 우수한 CDSp를 나타내지만, 이는 고온에서 일어나며 결합 곡선은 기울기가 급하다. 따라서, ΔCp의 경우 증가가 없으며, Cp는 대조예의 경우 89.1%이고, 본 발명에 따른 부직물의 경우는 75.5%, 81.9% 및 86%이다. 그러나, Tm-10및 섬유 융점의 15℃ 아래에서 증가가 일어난다. 따라서, Cm은 대조용의 경우 45.3%이고, 본 발명에 따른 부직물의 경우는 89%, 95.3% 및 86.4%이므로, ΔCm이 약 41 내지 50%가 된다. 또한, C1은 대조용의 경우 21.8%이고, 본 발명에 따른 부직물의 경우는 68.4%, 85.2% 및 69.1%이므로, ΔC1이 약 47 내지 63%가 된다.
대조예는 CDSp가 일어나는 고온으로 인해 우수한 Ap를 나타낸다. 따라서, %ΔAp의 경우 증가가 없으며, Ap는 대조용의 경우 6114이며, 본 발명에 따른 부직물의 경우는 4716, 4435 및 5032이다. 그러나, Tm-10및 섬유 융점의 15℃ 아래에서 증가가 일어난다. 따라서, Am은 대조용의 경우 4191이고, 본 발명에 따른 부직물의 경우 4995, 4649 및 5042이므로, %ΔAm이 약 11 내지 20%가 된다. 또한, A1은 대조용의 경우 5212이고, 본 발명에 따른 부직물의 경우는 7018, 6752 및 7019이므로, %ΔA1이 약 30 내지 36%가 된다.
대조예는 CDSp가 일어나는 고온으로 인해 우수한 Rp를 나타낸다. 따라서, ΔRp의 경우 증가가 없으며, Rp는 대조용의 경우 96.4%이며, 본 발명에 따른 부직물의 경우는 91.8%, 94% 및 95.3%이다. 그러나, Tm-10및 섬유 융점의 15℃ 아래에서 증가가 일어난다. 따라서, Rm은 대조용의 경우 66.1%이고, 본 발명에 따른 부직물의 경우는 97.3%, 98.5% 및 95.5%이므로, 중요한 ΔRm이 약 30%가 된다. 또한, R1은 대조용의 경우 54.8%이고, 본 발명에 따른 부직물의 경우는 91.1%, 95.4% 및 89.8%이므로, ΔR1이 약 35 내지 40%가 된다.
상기 비교예 및 이하의 비교예는 본 발명에 따른 부직물이 대조용에 비해 더 낮은 온도에서 더 높은 횡방향 강도를 보유함을 확증한다는 면에서 흥미롭다. 달리 말하자면, 대조용에 비해, 본 발명에 따른 부직물은 더 높은 보유된 횡방향 강도를 나타내며, 비교는 온도의 낮고 높음에 따른다. 따라서, 본 발명에 따른 부직물은 ΔCp값보다 일반적으로 높은 ΔCm값보다 일반적으로 높은 ΔC1값; %ΔAp값보다 일반적으로 높은 %ΔAm값보다 일반적으로 높은 %ΔAC1값; 및 ΔRp값보다 일반적으로 높은 ΔRm값보다 일반적으로 높은 ΔR1값을 얻는다.
추가의 비교는 이후 기술하며, 데이타는 표에 제공된 정보를 사용하여 비교예 1에 기술된 바와 같이 비교될 수 있다.
비교예 2
실시예 13, 18, 40, 41 및 42를 대조예 17과 비교할 수 있다. 이들은 모두 1.35배의 인발률로 중합체 B를 사용함으로써 공칭 1.9 dpf로 만들어졌다. 이들은 모두 둥근 단면을 가졌다. 실시예 13, 18, 40, 41 및 42는 3%의 EVA를 함유한다. 대조예 17은 EVA를 전혀 함유하지 않는다. 표 12 내지 14에 나타낸 바와 같이 각각의 비교 범위 및 유형에 있어서 개선되었음을 인지할 수 있다.
비교예 3
표 3에서 알 수 있는 바와 같이 그룹 3a, 3b 및 3c는 더욱 높은 비율로 더욱 큰 압출기상에서 제조된 시료를 나타낸다. 그 결과는 표 12 내지 14에서 다시 한 번 인식할 수 있다.
(a) 실시예 35를 대조예 34와 비교할 수 있다. 각각은 1.35배의 인발률로 중합체 B를 사용함으로써 공칭 1.9 dpf로 만들어졌다. 각각은 오목한 델타형 단면을 가졌다. 실시예 35는 3%의 EVA를 함유한다. 대조예 34는 EVA를 전혀 함유하지 않는다. 각각의 비교 범위 및 유형에 있어서 개선되었음을 인지할 수 있다.
(b) 실시예 37을 대조예 36과 비교할 수 있다. 각각은 1.35배의 인발률로 중합체 B를 사용함으로써 공칭 1.9 dpf로 만들어졌다. 각각은 오목한 델타형 단면을 가졌다. 표 3 및 8은 실시예 34, 35와 실시예 36, 37 사이의 차단된 교차 공기의 양과 방사구의 차이를 보여준다. 실시예 37은 3%의 EVA를 함유한다. 대조예 36은 EVA를 전혀 함유하지 않는다. 비교 결과, 면적 감소에 의해 시사되는 결합 곡선의 편평도는 일반적으로 개선되지 않았지만, Ap, Am및 Al값은 약 21 내지 24 %정도 높아져 전체 온도 범위에 걸쳐 횡방향 강도가 증가함을 시사한다.
(c) 실시예 39를 대조예 38과 비교할 수 있다. 각각은 1.35배의 인발률로 중합체 B를 사용함으로써 공칭 1.9 dpf로 만들어졌다. 각각은 둥근 단면을 가졌다. 실시예 39는 3%의 EVA를 함유한다. 대조예 38은 EVA를 전혀 함유하지 않는다. 비교 결과, 결합 곡선의 편평도는 일반적으로 개선되지 않았지만, Ap, Am및 Al값은 약 42 내지 37 %정도 높아져 전체 온도 범위에 걸쳐 횡방향 강도가 증가함을 시사한다.
비교예 4
실시예 19, 20, 21 및 22를 대조예 16과 비교할 수 있다. 이들은 모두 1.55배의 인발률로 중합체 B를 사용함으로써 공칭 2.2 dpf로 만들어졌다. 이들은 모두 둥근 단면을 가졌다. 실시예 19, 20, 21 및 22는 결합된 3 내지 7 %의 EVA 및 PE를 함유한다(구체적인 양은 표 2를 참조). 대조예 16은 EVA를 전혀 함유하지 않는다. 표 12 내지 14에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 더욱 낮은 온도 범위에서 성능이 개선되었다.
비교예 5
실시예 24를 대조예 26과 비교할 수 있다. 각각은 1.85배의 인발률로 중합체 B를 사용함으로써 공칭 1.8 dpf로 만들어졌다. 각각은 둥근 단면을 가졌다. 이들 둘다 소수성 피니쉬 "Z"를 사용하여 마들어졌다. 실시예 24는 3%의 EVA를 함유한다. 대조예 26은 EVA를 전혀 함유하지 않는다. 표 12 내지 14에 나타낸 바와 같이 각각의 비교 범위 및 유형에 있어서 개선되었음을 인지할 수 있다.
비교예 6
실시예 28, 29 및 30을 대조예 25와 비교할 수 있다. 이들은 모두 1.55배 또는 1.60배의 인발률로 중합체 B를 사용함으로써 공칭 2.2 dpf로 만들어졌다. 이들은 모두 둥근 단면을 가졌다. 실시예 28, 29 및 30은 3%의 EVA를 함유한다. 대조예 25는 EVA를 전혀 함유하지 않는다. 이들 시료는 더욱 높은 비율로 더욱 큰 압출기상에서 제조되었다. 표 12 내지 14에 나타낸 바와 같이 각각의 비교 범위 및 유형에 있어서 개선되었음을 인지할 수 있다. 더욱 낮은 결합 온도에서 성질이 향상되었음이 명백하다.
비교예 7
실시예 44 및 45를 대조예 38과 비교할 수 있다. 각각은 유사한 비율로 공칭 17.5 gsy 직물로 제조되었다. 대조예 38은 둥근 단면을 가지며 EVA 결합 곡선 편평화제를 전혀 함유하지 않는다. 이 데이타를 다른 실시예와 유사하게 20 gsy로 정규화한다. 그러나, 실시예 44 및 45의 데이타는 17.5 gsy로 정규화하여 본 발명에 따른 섬유의 직물이 더욱 낮은 평량으로 제조됨을 나타낸다. 실시예 44 및 45는 각각 3%의 ELVAX 3180 (등록상표)을 함유하고 오목한 델타형 단면을 갖는다. 평량 차이 2.5 gsy는 전형적으로 이들 결합 조건하에 (약 14%) 횡방향 강도 차이 약 50 내지 125 g/in를 나타내지만, 실시예 44 및 45는 표 12 내지 14에 나타낸 값으로 알 수 있는 바와 같이 모든 비교값 (△C, △A 및 △R)에 있어서 대조예 38보다 뛰어나다. 이는 횡방향 강도가 전체 온도 범위에 걸쳐 개선되었고 결합 곡선도 더욱 편평함을 시사한다. 실시예 46은 실시예 45의 데이타가 20 gsy로 정규화된때의 값을 나타낸다. 표 5에서는 각 CDS값이 14% 증가되었음을 알 수 있다.
비교예 8
실시예 51, 52, 53, 54, 59, 60 및 61을 대조예 58과 비교할 수 있다. 이들은 모두 1.35배의 인발률을 사용하여 유사한 비율로 공칭 1.9 데니어로 만들어졌다. 대조예 58은 중합체 결합 곡선 개선제를 전혀 함유하지 않는다. 본 발명의 실시예들은 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이 3%의 각종 에틸렌 공중합체를 함유한다. △C 및 △R은 실제적으로 음의 값이지만, △A는 모두 14 내지 48 %정도 양의 값인데, 이는 표 5, 9 및 10에서 횡방향 강도 값으로부터 알 수 있는 바와 같이 전체 온도 범위에 걸쳐 CD 강도가 개선되었음을 시사한다.
비교예 9
실시예 56 및 57은 대조예 62와 비교할 수 있다. 이들은 모두 1.35배의 인발률을 사용하여 유사한 비율로 공칭 1.9 dpf로 만들어졌다. 이들은 모두 오목한 델타형 단면을 가졌다. 실시예 56 및 57은 약 17.5 gsy 직물로 만들어졌고 횡방향 강도는 20 gsy 평량으로 정규화하였다. 대조예 62는 19.7 gsy 직물로 결합되어 20 gsy 평량으로 정규화하였다. 실시예 56은 3%의 ELVAX 3180 (등록상표) 및 1,000 ppm의 탄화불소 가공 보조제 Dynamar FX5920A (상표)를 함유한다. 실시예 57은 3%의 ELVAX 3124 (등록상표) 및 500 ppm의 Dynamar FX5920A (상표)를 함유한다. 대조예 62는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 결합 곡선 개선제 또는 임의의 가공 보조제를 전혀 함유하지 않는다. △C 및 △R 값은 음의 값이다. △A 값은 3 내지 24 %정도 양의 값인데, 이는 전체 온도 범위에 걸쳐 횡방향 강도가 개선되었음을 시사한다.
비교예 10
실시예 71은 대조예 50과 비교할 수 있다. 각각은 1.35배의 인발률을 사용하여 유사한 장치로 공칭 1.9 dpf로 만들어졌다. 각각은 둥근 단면 형상으로 만들어졌다. 중요한 차이점은 사용된 피니쉬 종류에 있으며, 실시예 71은 3%의 ELVAX 3124 (등록상표)를 함유하고 대조예 50은 임의의 중합체 결합 곡선 편평화제를 전혀 함유하지 않는다는 것이다. 실시예 71에 대한 직물 인장값은 특히 소수성 섬유로부터의 부직 직물의 경우 높다. 실시예 71은 피니쉬 "W"를 사용하고 대조예 50은 피니쉬 "X"를 사용하였다. Ap, Am및 Al값은 약 31 내지 35 %정도 높은데, 이는 전체 온도 범위에 걸쳐 횡방향 강도가 증가되었음을 시사한다.
비교예 11
실시예 66, 67, 68 및 69는 대조예 65와 비교할 수 있다. 이들은 모두 1.35배의 인발률을 사용하여 유사한 비율로 둥근 단면의 675개 방사구 구멍을 사용하여 공칭 2.2 내지 2.5 데니어로 만들어졌다. 대조예 65는 첨가제를 전혀 함유하지 않는다. 본 발명의 실시예들은 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이 각종 첨가제를 3% 함유한다. 첨가제가 나일론 6일 때 △A값은 4 내지 18 %정도 양의 값인데, 이는 전체 온도 범위에 걸쳐 CDS가 개선되었음을 시사한다. 또한, 첨가제가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 나일론 66일 때 △A값은 음의 값인데, 이는 모든 중합체 첨가제가 중합체 결합 곡선 개선제로 기능하는 것은 아님을 시사한다.
비교예 12
실시예 70은 대조예 17과 비교할 수 있다. 각각은 1.35배의 인발률을 사용하여 유사한 비율로 공칭 1.9 dpf로 만들어졌다. 각각은 둥근 단면의 방사구 구멍 1068개에 의해 만들어졌다. 실시예 70은 3%의 ELVAX 3124 (등록상표) 및 3%의 나일론 6을 함유한다. 대조예 17은 중합체 첨가제를 전혀 함유하지 않는다. △C, △A 및 △R은 각각 양의 값인데, 이는 최대 피크 온도 변화 및 전체적인 곡선 편평화에 의해 전체 온도 범위에 걸쳐 CDS가 개선됨으로써 결합 곡선이 향상됨을 시사한다. △A는 표 13에 나타낸 바와 같이 21 내지 44 %정도 증가한다.
비교예 13
실시예 27, 40, 43, 46, 47, 70 및 71의 △A 값은 모든 대조예의 △A 값중 최고값보다 뛰어나다. △Ap에 대한 최고의 대조값은 대조예 16의 시료에 대한 6114이다. △Am및 △Al에 대한 최고의 값은 대조예 50의 5453 및 7716이다. 실시예 27, 40, 43, 46 및 47은 3%의 ELVAX 3180 (등록상표) 또는 ELVAX 250 (등록상표)을 함유한다. 실시예 71은 3%의 ELVAX 3124 (등록상표)를 함유하며, 실시예 70은 3%의 ELVAX 3124 (등록상표) 및 3%의 나일론 6을 함유한다. 이들 값은 표 13에 명시되어 있다.
%△Am및 %△Al만을 검사하면 더 많은 그룹의 실시예들이 최고의 대조값보다 개선되었음을 보여준다. 상기한 실시예 외에, 실시예 13, 18, 21, 22, 27, 37, 39, 41, 45, 52, 53, 55, 56, 59, 60 및 66도 개선된 %△Am및 %△Al값을 나타낸다.
지금까지 본 발명을 특정한 수단, 물질 및 양태를 들어 기술하였지만, 본 발명이 개시된 특정내용으로 한정되지 않고 첨부된 청구의 범위의 범주내에 있는 모든 등가물을 망라함은 물론이다.

Claims (76)

  1. 폴리프로필렌 및 중합체 결합 곡선 개선제를 포함하는 중합체 혼합물을 고온 압출물로서 압출하는 단계, 및 상기 고온 압출물이 외피-코어 구조를 갖는 섬유를 형성하도록 하는 조건을 제공하는 단계를 포함하는, 외피-코어 구조를 갖는 섬유의 제조방법.
  2. 폴리프로필렌 및 중합체 결합 곡선 개선제의 중합체 혼합물을 포함하고, 외피 및 코어로 이루어진 외피-코어 구조를 가지며, 상기 폴리프로필렌 및 상기 중합체 결합 곡선 개선제가 상기 외피와 코어 둘다에 존재하는 섬유.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외피-코어 섬유가 열결합된 부직물로 가공될 때 그의 횡방향 강도대 온도의 결합 곡선이, 중합체 결합 곡선 개선제가 없는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해 편평화된 섬유.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 외피-코어 섬유가 열결합된 부직물로 가공될 때 그의 횡방향 강도대 온도의 결합 곡선에 있어서, 중합체 결합 곡선 개선제가 없는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해 횡방향 강도의 적어도 일부 지점이 상승된 섬유.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 외피-코어 섬유가 열결합된 부직물로 가공될 때 그의 횡방향 강도대 온도의 결합 곡선이, 중합체 결합 곡선 개선제가 없는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해 횡방향 강도의 적어도 일부 지점이 상승되고 온도가 더욱 낮은 쪽으로 이동된 섬유.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 외피-코어 섬유가 열결합된 부직물로 가공될 때 그의 횡방향 강도대 온도의 결합 곡선이, 중합체 결합 곡선 개선제가 없는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해 편평해지고 횡방향 강도의 적어도 일부 지점이 상승되고 온도가 더욱 낮은 쪽으로 이동된 섬유.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 횡방향 강도의 적어도 일부 지점의 상승이 피크 횡방향 강도의 상승을 포함하는 섬유.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 횡방향 강도의 적어도 일부 지점의 상승이 피크 횡방향 강도보다 낮은 온도에서의 적어도 일부 지점의 상승을 포함하는 섬유.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 외피-코어 섬유가 열결합된 부직물로 가공될 때, 중합체 결합 곡선 개선제가 없는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해 소정의 온도범위에 걸친 횡방향 강도대 온도의 결합 곡선 아래의 면적의 증가를 나타내는 섬유.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 면적의 증가가, 중합체 결합 곡선 개선제가 존재하지 않는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해, 동일하거나 실질적으로 동일한 피크 횡방향 강도를 갖는 더욱 편평한 결합 곡선에 의해 제공되는 섬유.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 면적의 증가가, 중합체 결합 곡선 개선제가 존재하지 않는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해, 소정의 온도범위에 걸친 결합 곡선상의 적어도 일부 지점에 걸쳐 더욱 높은 횡방향 강도를 갖는 동일하거나 실질적으로 동일한 형태의 결합 곡선에 의해 제공되는 섬유.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 일부 지점이 더욱 높은 피크 횡방향 강도를 포함하는 섬유.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 면적의 증가가, 중합체 결합 곡선 개선제가 존재하지 않는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해, 소정의 온도범위에서 결합 곡선 아래의 면적을 증가시키면서, 더욱 낮은 온도 쪽으로 이동하는 결합 곡선에 의해 제공되는 섬유.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 면적의 증가가, 중합체 결합 곡선 개선제가 존재하지 않는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해, 동일한 피크 횡방향 강도를 갖는 더욱 편평한 결합 곡선에 의해 제공되는 섬유.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 면적의 증가가, 중합체 결합 곡선 개선제가 존재하지 않는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해, 더욱 낮은 피크 횡방향 강도를 갖는 더욱 편평한 결합 곡선에 의해 제공되는 섬유.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 면적의 증가가, 중합체 결합 곡선 개선제가 존재하지 않는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해, 피크 횡방향 강도보다 낮은 온도에서 상승된 횡방향 강도 지점을 갖는 더욱 편평한 결합 곡선에 의해 제공되는 섬유.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 면적의 증가가, 중합체 결합 곡선 개선제가 존재하지 않는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해, 더욱 낮은 온도 쪽으로 이동된 더욱 편평한 결합 곡선에 의해 제공되는 섬유.
  18. 제 9 항에 있어서,
    상기 면적의 증가가, 중합체 결합 곡선 개선제가 존재하지 않는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물에 비해, 피크 횡방향 강도보다 낮은 온도에서 증가된 횡방향 강도 지점을 갖고 더욱 낮은 온도 쪽으로 이동된 더욱 편평한 결합 곡선에 의해 제공되는 섬유.
  19. 제 2 항에 있어서,
    중합체 결합 곡선 개선제가 (a) 약 230℃ 미만의 DSC 융점을 갖고 (b) 그 탄성률 및 복합 점도중 하나 이상이 중합체 혼합물중 폴리프로필렌보다 낮은 섬유.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 중합체 결합 곡선 개선제가 중합체 혼합물중 폴리프로필렌보다 낮은 DSC 융점을 갖는 섬유.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 탄성률과 복합 점도가 둘다 중합체 혼합물중 폴리프로필렌보다 낮은 섬유.
  22. 제 19 항에 있어서,
    중합체 결합 곡선 개선제의 탄성률이 중합체 혼합물중 폴리프로필렌보다 약 5 내지 100% 낮은 섬유.
  23. 제 19 항 또는 제 22 항에 있어서,
    중합체 결합 곡선 개선제의 복합 점도가 중합체 혼합물중 폴리프로필렌보다 약 10 내지 80% 낮은 섬유.
  24. 제 2 항에 있어서,
    중합체 결합 곡선 개선제가 알켄 비닐 카복실레이트 중합체, 폴리에틸렌, 알켄 아크릴산 또는 에스테르, 알켄-아크릴레이트 공중합체, 산 개질된 알켄 아크릴레이트, 알켄 아크릴레이트 아크릴산 중합체 및 폴리아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합체를 포함하는 섬유.
  25. 제 2 항에 있어서,
    중합체 결합 곡선 개선제가 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체, 폴리에틸렌, 에틸렌 메타크릴산, 에틸렌 N-부틸 아크릴레이트 글리시딜 메타크릴레이트, 알켄-아크릴레이트-일산화탄소 공중합체, 산 개질된 에틸렌 아크릴레이트, 에틸렌 아크릴레이트 메타크릴산 3원공중합체 및 나일론 6으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합체를 포함하는 섬유.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체가 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 및 에틸렌 비닐 아세테이트 3원공중합체중 하나 이상을 포함하고; 상기 알켄-아크릴레이트-일산화탄소 공중합체가 에틸렌 N-부틸 아크릴레이트 일산화탄소를 포함하고; 상기 산 개질된 에틸렌 아크릴레이트가 에틸렌 이소부틸 아크릴레이트-메틸 아크릴산 및 에틸렌 N-부틸 아크릴릭 메타크릴산중 하나 이상을 포함하는 섬유.
  27. 제 2 항에 있어서,
    중합체 결합 곡선 개선제가 존재하지 않는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물보다 큰 %ΔA1을 갖는 섬유.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 %ΔA1이 약 3% 이상, 약 15% 이상, 약 20% 이상, 약 30% 이상, 약 40% 이상, 약 50% 이상 및 약 60% 이상으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나만큼 증가된 섬유.
  29. 제 2 항에 있어서,
    상기 중합체 결합 곡선 개선제가 존재하지 않는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물보다 큰 %ΔA1및 %ΔAm을 갖는 섬유.
  30. 제 2 항에 있어서,
    상기 중합체 결합 곡선 개선제가 존재하지 않는 것을 제외하고는 동일한 조건하에서 생성된 섬유로부터 동일한 조건하에서 제조된 부직물보다 큰 %ΔA1, %ΔAm및 %ΔAp를 갖는 섬유.
  31. 제 2 항에 있어서,
    상기 중합체 혼합물이 부가적인 중합체를 추가로 포함하는 섬유.
  32. 제 2 항에 있어서,
    상기 중합체 혼합물이, 외피-코어 구조를 갖는 섬유를 형성하기 위한 조건하에서 산화성 대기중에 압출되는 섬유.
  33. 제 2 항에 있어서,
    외피-코어 구조가 약 0.2㎛ 이상의 루테늄 착색 증가를 나타내는 외피를 포함하는 섬유.
  34. 제 2 항에 있어서,
    2 미만의 데니어를 포함하고, 상기 외피-코어 구조가 섬유의 등가 직경의 약 1% 이상의 루테늄 착색 증가를 나타내는 외피를 포함하는 섬유.
  35. 제 34 항에 있어서,
    외피-코어 구조가 섬유의 등가 직경의 약 25% 이하의 루테늄 착색 증가를 나타내는 외피를 포함하는 섬유.
  36. 제 34 항에 있어서,
    외피-코어 구조가 섬유의 등가 직경의 약 2 내지 10%의 루테늄 착색 증가를 나타내는 외피를 포함하는 섬유.
  37. 제 2 항에 있어서,
    중합체 혼합물이 안정화제, 산화방지제 및 산 중화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 섬유.
  38. 제 2 항에 있어서,
    소수성 또는 친수성 피니쉬를 포함하는 섬유.
  39. 제 2 항에 있어서,
    섬유의 표면 특성을 개질시키기 위해 중합체 혼합물중에 하나의 성분을 추가로 포함하는 섬유.
  40. 제 2 항에 있어서,
    원형, 다이아몬드형, 델타형, 오목한 델타형, 삼지형, 타원형 또는 "X"형 단면 형상을 갖는 섬유.
  41. 제 40 항에 있어서,
    단면 형상이 오목한 델타형 단면 형상을 포함하는 섬유.
  42. 제 2 항에 있어서,
    약 5 미만의 데니어를 갖는 섬유.
  43. 제 2 항에 있어서,
    약 0.5 내지 3의 데니어를 갖는 섬유.
  44. 제 2 항에 있어서,
    단성분 섬유인 섬유.
  45. 제 2 항에 있어서,
    2성분 섬유인 섬유.
  46. 제 2 항에 있어서,
    스테이플 섬유인 섬유.
  47. 제 2 항에 있어서,
    중합체 결합 곡선 개선제가 다수의 중합체 결합 곡선 개선제를 포함하는 섬유.
  48. 제 47 항에 있어서,
    다수의 결합 곡선 개선제가 하나 이상의 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 및 하나이상의 폴리아미드를 포함하는 섬유.
  49. 제47 항에 있어서,
    다수의 결합 곡선 개선제가 하나 이상의 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 및 하나 이상의 폴리에틸렌을 포함하는 섬유.
  50. 제 2 항에 있어서,
    중합체 혼합물이 약 80 중량% 이상의 폴리프로필렌을 포함하는 섬유.
  51. 제 2 항에 있어서,
    중합체 결합 곡선 개선제가 하나 이상의 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체를 포함하는 섬유.
  52. 제 51 항에 있어서,
    중합체 결합 곡선 개선제가 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 및 에틸렌 비닐 아세테이트 3원공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 섬유.
  53. 제 51 항에 있어서,
    중합체 혼합물이 10 중량% 미만의 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체를 포함하는 섬유.
  54. 제 2 항에 있어서,
    중합체 혼합물을 텀블 혼합에 의해 제조하는 섬유.
  55. 제 51 항에 있어서,
    중합체 혼합물이 약 0.5 내지 7 중량%의 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체를 포함하는 섬유.
  56. 제 51 항에 있어서,
    폴리에틸렌을 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체와 예비혼합시켜 예비혼합물을 제조하고, 상기 예비혼합물을 폴리프로필렌과 혼합한 섬유.
  57. 제 56 항에 있어서,
    폴리에틸렌이 약 0.85 g/㎤ 이상의 밀도를 갖는 폴리에틸렌을 포함하는 섬유.
  58. 제 51 항에 있어서,
    에틸렌 비닐 아세테이트 중합체가 약 0.5 내지 50 중량%의 비닐 아세테이트 단위를 함유하는 섬유.
  59. 제 2 항에 있어서,
    외피-코어 섬유가 고온 스테이지 시험에서 잔사 트레일(residue trail)을 나타내는 섬유.
  60. 제 51 항에 있어서,
    에틸렌 비닐 아세테이트 중합체가 에틸렌과 비닐 아세테이트 단위로 이루어지는 섬유.
  61. 제 51 항에 있어서,
    폴리프로필렌과 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체를 포함하는 중합체 혼합물을 하나 이상의 방사구에 공급하고, 상기 중합체 혼합물을 하나 이상의 방사구를 통해 압출시킴으로써 제조된 섬유.
  62. 제 2 항에 있어서,
    약 1.5의 데니어를 갖는 섬유.
  63. 제 2 항에 있어서,
    섬유가 약 1 내지 3 in의 길이 및 약 0.5 내지 3의 데니어를 갖는 스테이플 섬유를 포함하는 섬유.
  64. 폴리프로필렌과 연화 중합체상 첨가제를 포함하는 중합체 혼합물을 고온 압출물로서 압출시키는 단계; 및
    상기 고온 압출물이 외피-코어 구조를 갖는 섬유를 형성하도록 하는 조건을 제공하는 단계를 포함하는, 외피-코어 구조를 갖는 섬유의 제조방법.
  65. 제 2 항에 있어서,
    상기 외피-코어 구조가 표면 대역, 내부 대역 및 이들 영역 사이의 구배 대역을 포함하되, 상기 표면 대역이 상기 내부 대역에 비해 고농도의 산화성 쇄 절단 열화된 폴리프로필렌을 포함하고, 상기 구배 대역이 외부 표면을 향해 감소하는 중량평균 분자량을 갖는 섬유.
  66. 제 2 항에 있어서,
    상기 외피-코어 구조가 중합체 혼합물의 내부 코어, 및 상기 내부 코어를 둘러싸는 상기 중합체 혼합물의 표면 대역을 포함하되, 상기 표면 대역이 상기 폴리프로필렌을 산화성 쇄 절단 열화된 폴리프로필렌으로서 포함하여, 상기 내부 코어와 상기 표면 대역이 중합체 혼합물의 외피-코어 구조를 한정하는 섬유.
  67. 제 66 항에 있어서,
    산화성 쇄 절단 열화된 폴리프로필렌이 실질적으로 상기 표면 대역에 한정되고, 상기 내부 코어 및 상기 표면 대역이 외피-코어 구조의 인접한 불연속 부분들을 포함하는 섬유.
  68. 제 2 항에 있어서,
    상기 외피-코어 구조가 상기 중합체 혼합물의 내부 코어 및 상기 내부 코어를 둘러싸는 표면 대역을 포함하되, 상기 표면 대역이 상기 중합체 혼합물을 산화성 쇄 절단 열화된 중합체상 물질로서 포함하여 상기 내부 코어와 상기 표면 대역이 외피-코어 구조를 한정하고, 상기 내부 코어가 섬유의 평균 용융 유속과 실질적으로 동일한 용융 유속을 갖는 섬유.
  69. 제 2 항에 있어서,
    상기 외피-코어 구조가 소정의 용융 유속을 갖는 중합체 혼합물의 내부 코어를 포함하고, 섬유가 상기 내부 코어의 용융 유속보다 약 20 내지 300% 높은 평균 용융 유속을 갖는 섬유.
  70. 제 2 항에 있어서,
    하나 이상의 중공 부분을 포함하는 섬유.
  71. 제 1 항의 방법에 의해 제조된 섬유 또는 제 2 항에 따른 섬유를 포함하는 부직물.
  72. 제 71 항에 있어서,
    약 20 g/yd2미만의 평량을 갖는 부직물.
  73. 제 71 항에 있어서,
    약 14 내지 20 g/yd2의 평량을 갖는 부직물.
  74. 제 72 항에 있어서,
    함께 결합된 부직물.
  75. 제 72 항에 있어서,
    함께 열결합된 부직물.
  76. 하나 이상의 흡수층, 및 제 1 항 또는 제 64 항에 따라 제조된 섬유를 포함하는 함께 열결합된 하나 이상의 부직물을 포함하는 위생 제품.
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