KR19990082096A - 섬유 및 이를 사용한 섬유 성형체 - Google Patents

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Abstract

mmmm 비가 0.950 내지 0.995이고, rrrr 비가 0 내지 0.004이며, 상이한 결합을 0 내지 0.3몰%의 양으로 함유하고, 말단 이중 결합이 존재하지 않는 것으로 NMR 분광 분석법에 의해 확인되며, 중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 내지 1,000,000이고, 수 평균 분자량(Mn)에 대한 중량 평균 분자량(Mw)의 비(즉, Mw/Mn)가 1.5 내지 3.8인 내열성 및 가요성이 상당히 높은 폴리프로필렌을 하나 이상의 원료로서 사용하여 제조한 섬유 및 이를 사용하여 제조되는 섬유 성형체에 관한 것이다.

Description

섬유 및 이를 사용한 섬유 성형체
통상적으로, 폴리프로필렌 섬유는 중량이 가볍고, 열 유지 특성 및 유연도가 우수하며, 성능과 경제성 사이의 균형이 현저히 유용하므로, 일회용 기저귀의 표면재와 같은 위생 재료 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 최근에, 보다 높은 인성 및 유연도의 물리적 특성을 갖는 부직포가 위생 재료용으로 요구되고 있다.
인성이 보다 높은 부직포를 수득하기 위하여, 폴리프로필렌 섬유의 융착(melt-adhesion)이 개선되어야 한다. 이를 위하여, 부직포는 가열 로울링(heat rolling)에 의한 부직포의 융착시 폴리프로필렌 섬유가 만족스럽게 유연화되도록 고온 조건하에서 가공하여야 한다. 그러나, 부직포의 고온 가공은 융착 부위가 아닌 폴리프로필렌 섬유의 다른 부분에 열적으로 영향을 주어 강인성은 충분하지만 유연도는 감소된 부직포를 생성하게 된다. 이와는 대조적으로, 부직포의 저온 가공으로 융착이 불량해지며, 수득된 부직포의 강인성은 낮아지게 된다. 고온 조건하에서 사용되는 경우에, 부직포 또는 이의 가공 제품(예: 원통형 필터)은 내구성이 불량하고, 형태 보유력이 감소되며, 강성도가 감소되는 문제점이 또한 존재한다.
위에서 기술한 바와 같이, 고온에서의 통상적인 폴리프로필렌 섬유의 가공 및 사용은 내열성이 낮은 단점으로 인하여 제한됨으로써, 폴리프로필렌 섬유의 성능의 개선이 다른 용도의 개발을 위하여 강력히 요구된다.
더우기, 통상적인 폴리프로필렌 섬유는 중합체에 함유된 저분자량 성분으로 인하여 방사 도중에 발연 또는 실의 파손이 유발되므로 미세하게 제조하기가 어렵고, 이에 따라 초미세화 수준이 제한된다.
일본 공개특허공보 제62-156310호는 열-로울링 공정에 대한 특성이 우수하고, 특정량의 에틸렌을 함유하며 연화점이 132℃ 이하인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체로부터 형성되는 폴리프로필렌 섬유를 기술하고 있다. 그러나, 이러한 섬유로부터 제조되는 부직포는 유연도가 불량하고, 실제 사용에 적합한 강인성 및 유연도를 갖는 부직포로 가공할 수 있는 온도 범위가 좁은 단점이 있다.
한편, 최근에, 제이. 에이. 이웬(J. A. Ewen) 등은 분자량 분포가 좁고 신디오택틱 펜타드 분율(syndiotactic pentad fraction)이 높은 신디오택틱 폴리프로필렌이 통상의 지글러 촉매 및 알루미녹산을 포함한 메탈로센 촉매와는 상이한 비대칭 전이 금속 촉매의 혼합 사용에 의한 프로필렌의 중합을 통하여 수득된다고 밝히고 있다(참조: J. Am. Chem. Soc., 110, 6255(1989)). 메탈로센 촉매와 관련하여, 일본 공개특허공보 제3-82814호는 신디오택틱 펜타드 분율이 0.7 이상인 신디오택틱 폴리프로필렌으로부터 형성된 섬유를 기술하고 있다. 여기에 기술된 폴리프로필렌 섬유는 유연도가 우수하지만, 섬유 결합 부위의 융착 도중에 내열성은 통상의 폴리프로필렌 섬유의 것에 비하여 특히 열등하다.
따라서, 강인성 및 유연도가 만족스러운 폴리프로필렌 섬유는 아직까지 개발되지 못하였다.
본 발명은 특정 폴리프로필렌으로부터 형성된 섬유 및 이를 사용한 섬유 가공 제품에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 위생 재료(예: 생리대 및 일회용 기저귀), 필터 재료(예: 공기 및 액체용 필터 재료), 농업용 재료(예: 포충망) 또는 콘크리트용 보강재에 광범위하게 사용될 수 있는 섬유 및 이를 사용한 섬유 가공 제품에 관한 것이다.
전술한 내용에 비추어 볼 때, 본 발명의 목적은 폴리프로필렌 섬유 자체가 갖고 있는 경량 및 유연도를 나타내고, 내열성이 개선된 섬유 및 섬유 가공 제품을 제공하는 것이다.
본 발명자는 전술한 단점을 극복하기 위하여 부단한 연구를 수행하였고, 이중 결합이 없는, 실질적으로 특정 결합이 없는 폴리프로필렌으로부터 제조된 섬유가 분자량 분포가 좁고, 입체 규칙성도 현저히 높으며, 내열성이 현저히 높고, 강인성 및 유연도가 만족스러우며, 방사 안정성도 양호하여 위에서 언급한 문제점들을 극복하면서 본 발명의 목적을 성취할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
본 발명은 다음의 측면에 관한 것이다.
(1) (a) 이소택틱 펜타드 분율(isotactic pentad fraction)(mmmm)이 0.950 내지 0.995이고, (b) 신디오택틱 펜타드 분율(rrrr)이 0 내지 0.004이며, (c) 2,1-삽입 반응 및 1,3-삽입 반응으로 인한 상이한 결합이 0 내지 0.3mol%의 양이고, (d) 말단 이중 결합이 존재하지 않는 것으로 NMR 분광 분석법에 의해 확인되며, (e) 중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 내지 1,000,000이고, (f) 수 평균 분자량(Mn)에 대한 중량 평균 분자량(Mw)의 비(Mw/Mn)가 1.5 내지 3.8인, 하나 이상의 원료 물질로서 작용하는 폴리프로필렌으로부터 형성된 섬유.
(2) 폴리프로필렌의 (a) 이소택틱 펜타드 분율(mmmm)이 0.960 내지 0.995이고, (b) 신디오택틱 펜타드 분율(rrrr)이 0 내지 0.004이며, (c) 2,1-삽입 반응 및 1,3-삽입 반응으로 인한 상이한 결합이 0 내지 0.2mol%의 양인, (1)에 따르는 섬유.
(3) 폴리프로필렌이 디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐) (2',4',5'-트리메틸사이클로-펜타디에닐)하프늄 디클로라이드 및 디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)(2',4',5'-트리메틸사이클로-펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 촉매를 사용하여 제조되는, (1)에 따르는 섬유.
(4) 폴리프로필렌의 융점이 160 내지 168℃인, (1)에 따르는 섬유.
(5) 폴리프로필렌을 하나의 성분으로서 함유하는 복합 섬유인, (1) 내지 (4) 중의 어느 하나에 따르는 섬유.
(6) (1) 내지 (5) 중의 어느 하나에 따르는 섬유가 사용되는 부직포.
(7) 스펀 본드법을 통해 수득되는 장섬유 부직포인, (6)에 따르는 부직포.
(8) 용융 취입법을 통해 수득되는 장섬유 부직포인, (6)에 따르는 부직포.
(9) (1) 내지 (5) 중의 어느 하나에 따르는 섬유가 사용되는 편직물.
(10) (1) 내지 (5) 중의 어느 하나에 따르는 섬유가 사용되는 필터.
(11) (6) 내지 (8) 중의 어느 하나에 따르는 부직포가 사용되는 필터.
(12) (6) 내지 (8) 중의 어느 하나에 따르는 부직포를 부분적으로 사용하는 흡수성 제품.
본 발명은 다음에서 상세히 기술될 것이다.
본 발명의 섬유 원료로서의 폴리프로필렌의 특성화 조건 중에서, 위에서 기술한 (a), (b), (c) 및 (d)는 다음의 방법에 따라 수행되는13C 핵자기 공명 분광 분석법, 즉 67.20 ㎒ 및 130℃에서 o-디클로로벤젠/브로모벤젠의 혼합물(8/2, 중량비)에 용해시킨 20중량% 농도의 중합체를 함유하는 용액을 사용하는 측정법의 결과를 기준으로 하여 결정한다. 측정 장치로서, JEOL-GX270 NMR 측정 장치(JEOL, Ltd.)를 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 용어 "이소택틱 펜타드 분율(mmmm)" 및 "신디오택틱 펜타드 분율(rrrr)"은 각각 13C 핵자기 공명 분광 분석법을 통하여 측정된 폴리프로필렌 분자쇄의 펜타드 단위에서 이소택틱 분율 및 신디오택틱 분율을 의미하며, 이때 이소택틱 및 신디오택틱 분율은 에이. 잠벨리(A. Zambelli) 등이 문헌(참조: "Macromolecules 6, 925 (1973))에서 제안하였다.13C 핵자기 공명 분광 분석법에서 피크의 표시는 에이. 잠벨리 등에 의해 문헌(참조: "Macromolecules 8, 687 (1975))에 제안된 방법을 통하여 결정한다.
본 발명의 섬유의 원료로서 작용하는 폴리프로필렌의 특성화 조건 "(a)"에 기술된 이소택틱 펜타드 분율(mmmm)은 폴리프로필렌 분자의 전체 프로필렌 단위에 존재하는 5개의 연속 단위에 대해 메소 결합을 형성하는 프로필렌 단량체 단위의 분율을 의미한다. 결과적으로, 이소택틱 펜타드 분율(mmmm)이 높으면 높을수록, 아이소스타시성(isostaticity)이 보다 높아진다. 본 발명의 폴리프로필렌의 이소택틱 펜타드 분율(mmmm)은 0.950 내지 0.995, 바람직하게는 0.955 내지 0.995이고, 특히 바람직하게는 0.960 내지 0.995이다.
본 발명의 섬유의 원료로서 사용되는 폴리프로필렌의 특성화 조건 "(b)"에 기술된 신디오택틱 펜타드 분율(rrrr)은 폴리프로필렌 분자의 전체 프로필렌 단위에 존재하는 5개의 연속 단위에 대해 라세미 결합을 형성하는 프로필렌 단량체 단위의 분율을 의미한다. 결과적으로, 신디오택틱 펜타드 분율(rrrr)이 낮으면 낮을수록, 신디오택틱성(syndiotacticity)이 보다 낮아진다. 본 발명의 폴리프로필렌의 신디오택틱 펜타드 분율(rrrr)은 0 내지 0.004이다.
본 발명에 있어서, "2,1-삽입 반응 및 1,3-삽입 반응에 기인한 상이한 결합"이라는 표현은 폴리프로필렌 분자쇄에서 메틸 그룹의 2,1-삽입 반응 및 1,3-삽입 반응에 기인한 상이한 결합의 양을 의미하며, 양은 티. 쓰쓰이(T. Tsutsui) 등에 의해 제안된 문헌(참조: Polymer, 30, 1350 (1989))에 기술된 방법에 따라13C 핵자기 공명 분광 분석법을 통하여 측정한다.
본 발명의 섬유의 원료로서 작용하는 폴리프로필렌의 특성화 조건 "(c)"에 기술된 2,1-삽입 반응 및 1,3-삽입 반응에 기인한 상이한 결합은 0 내지 0.3mol%, 바람직하게는 0 내지 0.25mol%이고, 특히 바람직하게는 0 내지 0.2mol%이다. 공지된 통상적인 티탄 촉매의 사용에 의한 프로필렌의 중합 반응은 1,2-삽입 반응을 통하여 수행되는 반면에, 특정한 정도의 2,1-삽입 반응 및 1,3-삽입 반응이 유발됨으로써, 공지된 메탈로센 촉매가 사용되는 경우에, 특정량의 특정 결합을 함유하는 폴리프로필렌이 제조될 수 있다고 공지되어 왔다.
위에서 기술한 특성화 조건 (a) 내지 (c)를 만족하고, 본 발명의 섬유를 형성하는 폴리프로필렌은 특정 결합 또는 라세미 결합이 거의 존재하지 않으며, 아주 상당히 규칙적인 메소 결합쇄에 기인하는 현저히 높은 이소택틱성을 나타낸다.
본 발명에 있어서, "말단 이중 결합"은 폴리프로필렌 분자쇄의 말단에 존재하는 이중 결합의 양을 의미하고, 그 양은 티. 하야시(T. Hayashi) 등에 의해 제안된 문헌(참조: Polymer, 30, 1717 (1989))에 기술된 방법에 따라 수행되는13C 핵자기 공명 분광 분석법을 통하여 측정한다.
말단 이중 결합의 부재는 본 발명의 섬유의 원료로서 작용하는 폴리프로필렌의 특성화 조건 "(d)"이다. 폴리프로필렌 분자가 한 말단에 이중 결합을 갖는 경우에, 이중 결합은 사용 조건에 따라 반응에 참여하여 폴리프로필렌의 화학적 안정성의 정도를 아마도 감소시키고, 이에 따라 폴리프로필렌 함유 섬유 자체의 특성을 개발할 수 없게 될 수 있다.
본 발명의 섬유의 원료로서 사용되는 폴리프로필렌의 특성화 조건 중에서, "(e)"에 기술된 중량 평균 분자량(Mw) 및 "(f)"에 기술된 수 평균 분자량(Mn)에 대한 중량 평균 분자량(Mw)의 비(Mw/Mn)는 다음의 방법에 따라, 즉 농도가 0.05 중량%인 중합체를 함유하는 o-디클로로벤젠 용액 및 폴리스티렌 혼합물 겔 칼럼(예: PSK 겔 GMH6-HT, Tosoh Corp.의 제품)을 사용하여 135℃에서 수행되는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)의 결과를 기준으로 하여 결정한다. 측정 장치로서, GPC-150C(제조원: Waters Co.)가 사용될 수 있다.
본 발명의 섬유 원료로서의 폴리프로필렌의 특성화 조건 "(e)"에 기술된 중량 평균 분자량(Mw)은 50,000 내지 1,000,000, 바람직하게는 70,000 내지 600,000이다.
본 발명의 섬유의 원료로서 사용되는 폴리프로필렌의 특성화 조건 "(f)"에 기술된 수 평균 분자량(Mn)에 대한 중량 평균 분자량(Mw)의 비(Mw/Mn)는 1.5 내지 3.8이고, 바람직하게는 1.5 내지 3.5이며, 보다 바람직하게는 1.8 내지 3.0이다.
위에서 기술한 수 평균 분자량(Mn)에 대한 중량 평균 분자량(Mw)의 비(Mw/Mn)는 분자량 분포의 척도이다. 이 비가 큰 경우에는, 분자량 분포가 넓은 반면에, 비가 작으면, 분포는 좁다.
본 발명의 섬유의 원료로서 사용되는 폴리프로필렌의 6가지 특성화 조건이 기술되었고, 본 발명의 폴리프로필렌의 융점은 이들 구조적 특성, 특히 조건 (a) 내지 (c)에 기인하여 160 내지 168℃이다. 구조 상태에 따라, 본 발명의 폴리프로필렌의 융점은 161 내지 168℃ 또는 162 내지 168℃일 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 융점은 다음의 조작으로 DSC7 형태의 시차 주사 열량계(Perkin-Elmar Co.)의 사용에 의해 측정된 온도로서 정의된다: 폴리프로필렌의 온도를 30℃/min의 속도로 주위 온도로부터 230℃로 증가시키고, 폴리프로필렌을 230℃에서 10분 동안 유지하고, -20℃/min의 속도로 -20℃로 냉각시킨 다음, -20℃에서 10분 동안 유지하고, 이어서 20℃/min의 속도로 가열하여, 융점의 피크를 나타내는 온도를 측정한다.
본 발명에 있어서, 폴리프로필렌이 위에서 기술한 특성화 조건을 만족하는 한, 원료로서 사용되는 폴리프로필렌의 제조 방법에 대한 특별한 제한은 없다. 특정 메탈로센 촉매의 사용에 의한 폴리프로필렌의 제조 방법을 다음에 기술할 것이다.
본 방법에 사용되는 메탈로센 촉매는 전이 금속 화합물로서 작용하는 메탈로센 및 알루미녹산을 포함하는 착화합물 촉매이다.
사용될 수 있는 위에서 기술한 메탈로센의 예로는 하기에 기술되는 화학식의 키랄성 전이 금속 화합물이 포함된다.
상기식에서,
Q(C5H4-m)R1 m및 (C5H4-n)R2 n은 각각 치환된 사이클로펜타디에닐 그룹을 나타내고,
m 및 n은 각각 1 내지 3의 정수를 나타내며,
R1및 R2는 각각 동일하거나 서로 상이할 수 있고, C1-20탄화수소 그룹, 규소 함유 탄화수소 그룹 또는 사이클로펜타디에닐 환에 함유된 두 개의 탄소 원자에 결합되어 탄화수소 그룹에 의해 추가로 치환된 환 수소를 가질 수 있는 하나 이상의 탄화수소 환을 형성하는 탄화수소 그룹을 나타내며,
Q는 Q(C5H4-m)R1 m및 (C5H4-n)R2 n와 가교결합될 수 있는 그룹, 즉 2가 탄화수소, 치환되지 않은 실릴렌 또는 탄화수소 치환된 실릴렌 그룹을 나타내고.
M은 티탄, 지르코늄 및 하프늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 전이 금속을 나타내며,
X 및 Y는 각각 동일하거나 서로 상이할 수 있고, 수소, 할로겐 또는 탄화수소 그룹을 나타낸다.
보다 바람직하게는, R1및 R2가 각각 동일하거나 서로 상이할 수 있고, C1-20알킬 그룹을 나타내며, Q는 디알킬실릴렌 그룹을 나타내고, M은 지르코늄 및 하프늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 전이 금속을 나타내며, X 및 Y는 각각 동일하거나 서로 상이할 수 있고, 할로겐 또는 탄화수소 그룹을 나타내는, 위에서 기술한 화학식의 키랄성 전이 금속 화합물이 사용된다.
이러한 메탈로센의 예로는
락-디메틸실릴렌비스(2-메틸-4,5,6,7-테트라하이드로인데닐)지르코늄 디클로라이드,
락-디메틸실릴렌비스(2-메틸-4,5,6,7-테트라하이드로인데닐)지르코늄 디메틸,
락-에틸렌비스(2-메틸-4,5,6,7-테트라하이드로인데닐)하프늄 디클로라이드,
락-디메틸실릴렌비스(2-메틸-4-페닐인데닐)지르코늄 디클로라이드,
락-디메틸실릴렌비스(2-메틸-4-페닐인데닐)지르코늄 디메틸,
락-디메틸실릴렌비스(2-메틸-4-페닐인데닐)하프늄 디클로라이드,
디메틸실릴렌(2,4-디메틸사이클로펜타디에닐)(3',5'-디메틸사이클로펜타디에닐)티탄 디클로라이드,
디메틸실릴렌(2,4-디메틸사이클로펜타디에닐)(3',5'-디메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실릴렌(2,4-디메틸사이클로펜타디에닐)(3',5'-디메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 디메틸,
디메틸실릴렌(2,4-디메틸사이클로펜타디에닐)(3',5'-디메틸사이클로펜타디에닐)하프늄 디클로라이드,
디메틸실릴렌(2,4-디메틸사이클로펜타디에닐)(3',5'-디메틸사이클로펜타디에닐)하프늄 디메틸,
디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)-(2',4',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)티탄 디클로라이드,
디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)-(2',4',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)-(2',4',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 디메틸,
디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)-(2',4',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)하프늄 디클로라이드 및
디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)-(2',4',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)하프늄 디메틸이 포함된다.
이들 메탈로센 중에서,
디메틸실릴렌(2,4-디메틸사이클로펜타디에닐)(3',5'-디메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실릴렌(2,4-디메틸사이클로펜타디에닐)(3',5'-디메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 디메틸,
디메틸실릴렌(2,4-디메틸사이클로펜타디에닐)(3',5'-디메틸사이클로펜타디에닐)하프늄 디클로라이드,
디메틸실릴렌(2,4-디메틸사이클로펜타디에닐)(3',5'-디메틸사이클로펜타디에닐)하프늄 디메틸,
디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)-(2',4',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드,
디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)(2',4',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 디메틸,
디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)(2',4',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)하프늄 디클로라이드 및
디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)(2',4',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)하프늄 디메틸이 특히 바람직하다.
또한, 키랄성을 나타내지 않은 구조를 갖는 메소 형태의 메탈로센이 이들 키랄 메탈로센의 합성 도중에 부산물로서 형성될 수 있다. 이들 메탈로센 중에서 어느 것도 실제 사용할 때 키랄성이어야 할 필요는 없으며, 이의 메소 형태는 본 발명의 목적을 수득하는 범위 내에서 혼합될 수 있다. 이의 메소 형태를 함유하는 혼합물이 사용되는 경우에, 메소 형태의 메탈로센을 통한 중합 반응을 통하여 생성되는 어택틱 폴리프로필렌은 종종 메소 형태의 양 및 프로필렌의 중합 반응에 대한 활성에 따라, 용매 추출법과 같은 공지된 방법을 통하여 제거됨으로써, 수득되는 폴리프로필렌이 본 발명의 요건을 만족할 수 있도록 하여야 한다.
이들 키랄성 메탈로센은 알루미녹산과 함께 촉매로서 직접 사용되거나, 미소 과립 담체와 함께 사용될 수 있다. 이러한 입자 담체로서, 입자 크기가 5 내지 300㎛, 바람직하게는 10 내지 200㎛인 무기 또는 유기 화합물의 과립 또는 구형 미소 과립 고체를 사용할 수 있다.
이들 중에서, 담체로서 사용되는 무기 화합물의 예로는 SiO2, Al2O3, MgO, TiO2, ZnO 및 이들의 혼합물(예: SiO2-Al2O3,SiO2-MgO, SiO2-TiO2또는 SiO2-Al2O3-MgO)이 포함되며, 이들 중에서, 주로 SiO2또는 Al2O3를 함유하는혼합물이 바람직하다.
담체로서 사용되는 유기 화합물의 예로는 C2-12α-올레핀 중합체 또는 공중합체(예: 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐 또는 4-메틸-1-펜텐)가 포함된다. 또한, 스티렌 중합체 또는 공중합체가 사용될 수 있다.
본 발명의 섬유의 원료로서 사용되는 폴리프로필렌의 제조시 메탈로센과 함께 촉매 성분으로서 사용되는 알루미녹산은 하기 화학식 1 또는 화학식 2의 유기 화합물이다:
상기식에서,
R3은 탄소수 1 내지 6, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 탄화수소 그룹, 예를 들면, 알킬 그룹(예: 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 이소부틸, 펜틸 또는 헥실); 알케닐 그룹(예: 알릴, 2-메틸알릴, 프로페닐, 이소프로페닐, 2-메틸-1-프로페닐 또는 부테닐); 사이클로알킬 그룹(예: 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸 또는 사이클로헥실) 또는 아릴 그룹을 나타낸다. 이들 중에서, 알킬 그룹이 특히 바람직하며, R3은 각각 동일하거나 서로 상이할 수 있다.
p는 4 내지 30, 바람직하게는 6 내지 30, 특히 바람직하게는 8 내지 30의 정수이다.
알루미녹산은 단독으로 또는, 두 개 이상의 그룹의 혼합물로 사용될 수 있으며, 알루미녹산은 알킬알루미늄 화합물(예: 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소프로필알루미늄, 트리이소부틸알루미늄 또는 디메틸알루미늄 클로라이드)과 함께 사용될 수 있다.
위에서 기술한 알루미녹산은 공지된 조건하에서 제조할 수 있다. 특히, 다음의 방법이 제시될 수 있다:
(1) 트리알킬알루미늄을 유기 용매(예: 톨루엔 또는 에테르)의 사용에 의해 물과 직접 반응시키는 방법;
(2) 트리알킬알루미늄을 결정수를 함유하는 염(예: 황산구리 수화물 또는 황산알루미늄 수화물)과 반응시키는 방법;
(3) 트리알킬알루미늄을 실리카 겔 등에 함유된 물과 반응시키는 방법;
(4) 트리메틸알루미늄 및 트리이소부틸알루미늄을 혼합하고, 물과 이의 직접 반응을 유기 용매(예: 톨루엔 또는 에테르)의 사용에 의해 수행하는 방법;
(5) 트리메틸알루미늄 및 트리이소부틸알루미늄을 혼합하고, 수화물을 함유하는 염(예: 황산구리 수화물 또는 황산알루미늄 수화물)과 이의 반응을 수행하는 방법 및
(6) 실리카 겔 등을 물로 함침시키고, 트리이소부틸알루미늄 및 트리메틸알루미늄과 물의 연속 반응을 수행하는 방법.
본 발명의 섬유 원료로서의 프로필렌의 제조시 사용되는 촉매는 위에서 기술한 메탈로센 및 알루미녹산을 혼합하여 포함하는 촉매이다. 촉매 성분은 각각 메탈로센 중의 전이 금속 원자 1mol에 대하여 알루미녹산 중의 알루미늄 원자 10 내지 100,000mol, 바람직하게는 50 내지 50,000mol, 특히 바람직하게는 100 내지 30,000mol의 양으로 사용된다.
본 발명의 섬유 원료로서 사용되는 프로필렌은 이렇게 혼합된 촉매의 사용에 의해 수소의 존재하에 프로필렌의 중합 반응을 통하여 수득된다. 프로필렌의 공지된 중합법이 사용될 수 있고, 그 예로는 프로필렌이 지방족 탄화수소(예: 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄 또는 이소옥탄); 지환족 탄화수소(예: 사이클로펜탄, 사이클로헥산 및 메틸사이클로헥산); 방향족 탄화수소(예: 톨루엔, 크실렌 및 에틸벤젠) 및 가솔린 또는 수소화 디젤 오일의 분획이 포함되는 불활성 용매 속에서 중합되는 슬러리 중합법; 프로필렌을 용매로서 또한 사용하는 벌크 중합법 및 프로필렌이 기상에서 중합되는 기상 중합법이 포함된다.
위에서 기술한 촉매의 메탈로센 성분 및 알루미녹산 성분은 불활성 용매 속에서 두 성분을 미리 혼합시켜 수득한 혼합물로서 공급하거나, 프로필렌의 중합시 개별적으로 공급할 수 있다. 더우기, 메탈로센 및 알루미녹산의 혼합 촉매는 폴리프로필렌의 주요 중합 전에 불활성 용매 속에서 메탈로센의 전이 금속 1mol당 대략 1g 내지 10㎏의 특정량으로 α-올레핀을 중합시켜 미리 활성화시킨 다음, 주요 중합을 수행할 수 있다. 이 방법은 입자 형태가 양호한 폴리프로필렌을 최종적으로 수득하는데 효과적이다.
위에서 기술한 예비 활성화에 바람직하게 사용되는 α-올레핀의 예로는 C2-12α-올레핀(예: 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 헥센, 옥텐 및 4-메틸-1-펜텐)이 포함되며, 에틸렌, 프로필렌 및 4-메틸-1-펜텐이 특히 바람직하다.
본 발명에 사용되는 상기와 같이 제조된 촉매 또는 상기와 같이 예비 활성화된 촉매가 위에서 언급한 중합법에 의해 프로필렌을 중합시키는데 사용되며, 통상 공지된 지글러 촉매의 사용에 의해 프로필렌을 중합시키는데 사용된 것과 유사한 중합 조건이 사용된다. 특히, 중합 반응은 -50 내지 150℃, 바람직하게는 -10 내지 100℃의 중합 온도 및 대기압 내지 7㎫, 바람직하게는 0.2 내지 5㎫의 중합 압력에서 1분 내지 20시간 동안 수소의 존재하에 수행한다. 수소의 적절한 양은 중합 반응기 속의 수소의 부분압으로서, 0.01㎪ 내지 5㎫, 바람직하게는 0.1㎪ 내지 3㎫이다.
본 발명의 섬유의 원료로서 사용되는 폴리프로필렌은 촉매의 탈활성화 처리, 촉매 잔사의 제거 및 프로필렌의 중합을 종결한 후에 수행하는 건조 등의 임의의 후처리 단계를 통하여 수득한다. 수득한 폴리프로필렌은 위에서 기술한 6가지 특성화 조건을 만족하여야 하고, 그렇치 않은 경우에, 본 발명의 목적은 성취될 수 없다.
즉, 본 발명의 섬유는 위에서 기술한 중합 조건하에서 위에서 기술한 메탈로센을 사용하여 수득한 폴리프로필렌 수지를 사용할 지라도, 항상 수득되는 것은 아니다. 특정 형태의 메탈로센이 사용되는 경우에, 최적의 중합 조건이 선택되어야 한다. 비교적 낮은 중합 온도가 위에서 기술한 중합 조건의 범위내에 포함되는 최적의 중합 조건으로서 종종 사용된다.
본 발명의 섬유 원료로서 사용되는 폴리프로필렌에 산화 방지제, UV 흡수제, 대전 방지제, 핵 생성제, 윤활제, 내화 가공제, 차단 방지제, 착색제, 무기 또는 유기 충전제 및 필요에 따르는 부가의 합성 수지와 같은 부가제를 혼입할 수 있다. 혼합물은 용융 혼련기의 사용에 의해 190 내지 350℃에서 20초 내지 30분 동안 열적으로 용융 및 혼련을 통하여 수득한 분말 또는 펠릿의 형태인 폴리프로필렌으로서 공급하고, 과립 형태로 다시 절단한다.
본 발명의 섬유는 분자량 분포가 상이하거나 분자량 분포가 대략 동일하고, 본 발명에 명시된 폴리프로필렌과는 다른 중량 평균 분자량을 갖는 임의의 폴리프로필렌 수지를 혼합하고, 이러한 폴리프로필렌 수지를 섬유로 가공하여 형성할 수 있다.
섬유 가공법의 예로는 용융 방사법, 스펀 본드법 및 용융 취입법 등의 공지된 방사법이 포함되며, 목적하는 섬도가 미세한 경우에는 용융 취입법이 특히 적합하다. 이들 가공법으로 멀티필라멘트, 모노필라멘트, 스테이플 섬유, 토우, 웹, 부직포 및 편직물 등의 형태를 수득할 수 있다.
섬유의 섬도에 대한 특별한 제한은 없으며, 사용되는 폴리프로필렌의 물리적 특성 또는 섬유의 용도에 따라 적절히 선택될 수 있다. 특히, 예를 들면, 흡수성 제품(예: 일회용 기저귀 및 생리대)의 표면재 및 외과 수술용 천 및 커버를 포함하는 위생 재료의 경우에는 0.1 내지 10d/f; 니들 펀칭되거나 터프트 카펫의 경우에는 8 내지 80d/f 및 모노필라멘트와 같은 토목 공사용 재료의 경우에는 50 내지 7,000d/f가 바람직하다. 섬도가 약 0.1 내지 15㎛인 미세 섬유는 마이크로여과(microfiltration)용 필터에 바람직하다.
본 발명의 섬유에는, 경우에 따라, 권축성이 부여될 수 있다.
본 발명의 섬유는 길이가 20㎜ 이상인 짧은 섬유인 경우에, 랜덤 웹, 평행 웹 또는 크로스-랩 웹(cross-wrap web)과 같은 섬유 웹이 카드 또는 랜덤 웨버의 사용에 의한 가공을 통하여 제조되는 반면에, 섬유가 길이가 20㎜ 미만인 짧은 섬유인 경우에는, 섬유 웹은 공기 집적법(air-lay method) 또는 제지법을 통하여 제조된다.
섬유를 부직포의 진행 방향으로 배열하기 위하여, 섬유가 카드 또는 랜덤 웨버를 통하여 통과되는 경우에, 섬유 길이는 카드 통과 특성을 고려하여, 바람직하게는 30 내지 150㎜이고, 보다 바람직하게는 50 내지 130㎜이다.
수득된 웹은 니들 펀칭법, 가열 로울 가공법(heat roll processing method), 열풍 건조기를 사용하는 방법, 초음파 융착 장치를 사용하는 방법 또는 고압 수 제트법 등의, 부직포로 가공하는 공지된 방법을 통하여 부직포로 형성할 수 있으며, 부직포로 가공하는 다수의 이들 방법이 조합될 수 있다.
본 발명의 섬유는 스펀 본드법, 용융 취입법 등을 통하여 수득되는 긴 섬유 웹으로서 사용될 수 있다. 긴 섬유 웹은 위에서 기술한 부직포로 가공하는 방법을 통하여 부직포로 형성할 수 있다. 본 발명의 부직포의 기본 중량은 사용 목적에 따라 적절히 선택된다. 부직포가 흡수성 제품의 표면재로 사용되는 경우에는 5 내지 50g/㎡가 바람직하고, 부직포가 토목 공사용 재료(예: 배수재)로서 사용되는 경우에는 50 내지 2,000g/㎡가 바람직하다. 합성 섬유(예: 폴리에스테르), 천연 섬유(예: 모) 및 재생 섬유(예: 레이온)는 본 발명의 목적을 성취하는 범위내에서 본 발명의 섬유와 혼합될 수 있다.
본 발명의 섬유는 목면과의 혼방, 혼합 방사, 필라멘트 혼합, 크로스-편직(cross-knitting), 필라멘트의 크로스-혼합 등을 통하여, 단독으로 또는 다른 섬유와 혼합되어, 일차 섬유 제품(예: 편직물 및 섬유 가공 제품)으로 형성될 수 있다.
본 발명의 섬유는 하나 이상의 원료 성분으로서 본 발명에서 사용된 폴리프로필렌을 사용하고 다른 성분으로서, 본 발명에서 사용된 폴리프로필렌 또는 다른 열가소성 수지를 사용하여 또한 제조할 수 있으며, 사이드-바이-사이드 형태(side-by-side type), 시드-코어 형태(sheath-core type), 편심 시드-코어 형태 또는 중공 형태의 섬유와 같은 복합 섬유로 형성할 수 있다. 다른 열가소성 수지의 예로는 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지 및 폴리아미드계 수지, 특히 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌/프로필렌 이성분 공중합체, 에틸렌/부텐-1/프로필렌 삼원 공중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 저융점 폴리에스테르(예: 디올 및 테레프탈산/이소프탈산의 공중합체), 나일론 6 및 나일론 66이 포함된다. 복합 섬유의 조성비는 임의로 선택할 수 있다. 본 발명의 섬유는 본 발명에 명시된 폴리프로필렌을 30중량% 이상, 보다 바람직하게는 50중량% 이상의 양으로 섬유에 함유하는 경우에, 본 발명의 현저한 효과를 나타낸다. 본 발명의 효과는 본 발명에 명시된 폴리프로필렌의 사용 및 다른 열가소성 수지를 사용하지 않음으로써 최대화된다.
일차 제품은 의류(예: 내의, 셔츠, 블라우스, 양말, 일본식 버선 및 팬티 스타킹); 침구(예: 이불솜, 퀼팅, 시트, 침대보, 베개 주머니 및 무릎용 쿠숀); 의료용 재료(예: 수술용 마스크, 수술용 의복, 모자, 백색의 모든 것, 거즈 및 붕대); 위생 재료(예: 생리 제품, 일회용 기저귀 및 실금용 패드); 내장재(예: 카펫, 커튼 및 벽지); 신발용 재료(예: 안감 재료, 안창 및 구두 재료); 원예용 재료(예: 과실 보호용 물질 및 살충 물질); 일용 필수품(예: 감미료 및 식품용 포장재, 푸로시키 포장재(furoshiki wrapper), 타올, 오시보리(젖은 손 타올), 브러시, 테이블크로스, 에이프런, 부엌용 의복 및 장갑, 향장용 퍼프, 티백 및 행주); 토목 공사용 재료(예: 콘크리트 보강재 및 배수용 재료) 및 필터 재료(예: 에어 필터, 담배 필터 및 액체 필터)를 포함한 광범위한 사용 분야에 사용하기 위하여 이차적으로 가공한다.
본 발명은 하기에서 실시예에 의해 상세히 기술할 것이며, 이는 본 발명을 제한하는 것으로서 간주되어서는 안된다. 실시예 및 비교 실시예에 사용된 용어의 정의 및 측정법이 다음과 같이 기술된다:
1) 이소택틱 펜타드 분율(mmmm): 위에서 기술한 방법에 따라 측정함.
2) 신디오택틱 펜타드 분율(rrrr): 위에서 기술한 방법에 따라 측정함.
3) 특이 결합값(Singular bond value)(IV): 위에서 기술한 방법에 따라 측정함. 사용된 장치의 임계값은 0.02mol%이다.
4) 중량 평균 분자량(Mw): 위에서 기술한 방법에 따라 측정함.
5) 수 평균 분자량(Mn): 위에서 기술한 방법에 따라 측정함.
6) 융점(Tm): 위에서 기술한 방법에 따라 측정함.
7) 초기 인장 저항(단위: gf/d): 기계 방향(MD)의 인장 강도는 JIS L 1015(1981)에 따라 측정한다. 일부 섬유는 또한 80℃에서 측정한다. 초기 인장 저항이 높으면 높을수록, 강성도가 높다.
8) 평균 섬유 직경(단위: ㎛): 5개의 샘플을 방사 후에 웹 또는 부직포로 부터 수거한 다음, 전자 현미경 아래에서 사진을 찍는다. 사진에서 100개의 섬유에 대한 이들의 직경을 측정하고, 이들의 평균 직경을 평균 섬유 직경으로서 칭한다.
9) 5% 신장시 부직포의 강인성(단위: kgf/5㎝): 너비가 5㎝인 부직포에 대해 열 조절기가 장착된 인장 강도 시험기를 사용하고, 그리핑 공간(gripping space)이 10 ㎝이며, 인장 속도가 100㎜/min이고, 신도가 5%인 조건하에서 강인성을 측정한다. 부직포의 강인성은 기계 방향(MD)으로 측정한다. 측정 온도는 20℃ 및 80℃이다. 이렇게 수득한 강인성은 다음 식에 의해 기본 중량이 20g/㎡인 부직포의 것(K)으로 전환된다:
K = (20/M)×Y
상기 식에서,
M은 부직포의 기본 중량을 나타내고,
Y는 5% 신장시의 강인성을 나타낸다.
10) 부직포의 강인성(단위: kgf/5㎝): 너비가 5㎝인 부직포에 대해 열 조절기가 장착된 인장 강도 시험기를 사용하고, 그리핑 공간이 10㎝이며, 인장 속도가 100㎜/min인 조건하에서 연신시켜 파단 강인성(rupture tenacity)을 측정한다. 부직포의 강인성은 기계 방향(MD)으로 측정한다. 측정은 주위 온도에서 수행한다. 파단 강인성은 다음 식에 의해 기본 중량이 20g/㎡인 부직포의 것(K)으로 전환된다:
K = (20/M)×Y
상기 식에서,
M은 부직포의 기본 중량을 나타내고,
Y는 파단시의 강인성을 나타낸다.
11) 여과 정확도(단위: ㎛): 순환형 여과 시험기의 하우징에 원통형 필터(250㎜)를 장착시키고, 50d㎥인 탱크로부터 수거한 물을 필터로 펌핑하여 필터를 통해 순환시킨다. 유속을 30d㎥로 조절한 다음, AC 미세 시험 분제(AC Fine Test Dusts; ACFTD: 평균 직경; 6.6 내지 8.6㎛)를 시험 분말로서 0.5g/min의 유속으로 탱크로 가한다. 본래 용액(5분 후에) 및 여과액을 샘플링하고, 각 샘플의 입자 크기 분포를 광차단 입자 계수기를 사용하여 측정한다. 필터에 의해 수거된 입자량을 나타내는 수거 효율은 입자 크기 분포의 측정 결과를 사용하여 결정한다. 입자의 99.9%가 수거되는 입자 크기를 필터의 여과 정확도로서 정의한다.
12) 압축 강도(단위: kgf/㎠): 하우징에 위에서 기술한 여과 정확도 시험에서의 원통형 필터(250㎜)를 장착시킨다. AC 미세 시험 분제(ACFTD: 평균 직경; 6.6 내지 8.6㎛)를 시험 분말로서 0.5g/min의 유속으로 탱크로 가하고, 하우징의 흡수면과 배출면 사이의 압력차를 측정한다. 분말을 계속해서 가하면서, 압축 강도는 압력차가 10 (kgf/㎠)에 이르거나, 필터의 변형이 유발되는 압력으로서 정의한다.
13) 내열성: 원통형 필터를 90℃에서 2시간 동안 처리하기 위하여 온수에 침지시킨다. 처리 후에, 필터의 칫수를 측정하고, 외관을 관찰한다. 내열성은 다음의 기준에 의해 판단한다:
○: 칫수의 분산이 3㎜ 이하임.
X: 칫수의 분산이 3㎜ 보다 크거나, 변형 등이 외관에서 관찰됨.
14) 유연도: 10명의 심사위원이 촉감에 의해 기본 중량이 20g/㎡인 부직포의 촉감을 평가하고, 촉감을 다음과 같은 세 개의 범주로 분류한다. 10명의 심사위원에 의해 수행된 평가 결과를 유연도에 대한 지수로서 칭한다.
(1) 유연함: ○
(2) 보통: △
(3) 단단함: X
실시예 1
용량이 100d㎥이고, 경사날 및 교반기가 장착된 스테인레스 스틸 중합 반응기를 질소로 퍼어징한다. 이어서, n-헥산(50d㎥), 메틸알루미녹산의 톨루엔 용액(제조원: Tosoh Akuzo Co., 상표명: MMAO, 농도: 2mol/d㎥)(Al 원자로 환원되는 경우 7.6mol), 및 키랄성 메탈로센으로서의 디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)(2',4',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)하프늄 디클로라이드(1.48 mmol)와 위의 메탈로센에 대한 메소 그룹으로서의 디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)(2',3',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)하프늄 디클로라이드(0.05 mmol)의 혼합물을 톨루엔(1d㎥)과 함께 20℃에서 중합 반응기로 공급한다. 반응기의 온도를 27℃로 상승시키고, 여기에 수소를 가하여 반응기에서 기상에서 수소의 부분압이 0.04㎫이 되도록 한 다음, 반응기의 내부 압력을 0.4㎫로 유지하면서, 프로필렌을 계속해서 공급하여 프로필렌을 중합시킨다. 반응기의 온도는 중합 도중에 27℃로 유지한다. 중합 반응이 완결된 후에, 반응하지 않은 프로필렌을 반응기로 부터 제거한다. 2-프로판올(3d㎥)을 반응기로 공급하고, 혼합물을 30℃에서 10분 동안 교반하여 사용된 촉매가 탈활성화되도록 한다. 이어서, 염산 수용액(농도: 12mol/d㎥)(0.2d㎥) 및 메탄올(8d㎥)을 혼합물로 가한 다음, 60℃에서 30분 동안 처리한다. 그 후에, 교반을 멈추고, 수성상을 반응기의 하부 부분으로부터 제거한다. 염산 수용액 및 메탄올을 각각 동일한 양으로 가하고, 유사한 방법을 반복한다. 수산화나트륨 수용액(농도: 5mol/d㎥)(0.02d㎥), 물(2d㎥) 및 메탄올(2d㎥)을 여기에 가하고, 생성된 혼합물을 30℃에서 10분 동안 교반한다. 교반을 마친 후에, 수성상을 반응기의 하부 부분으로부터 제거한다. 물(8d㎥)을 추가로 가하고, 혼합물을 30℃에서 10분 동안 교반한다. 그 후에, 수성상의 제거 공정을 2회 반복하여 중합체 슬러리를 수득한 다음, 이를 반응기로부터 추출하고, 여과하여 건조시킴으로써, 본 발명의 섬유 원료로서 사용되는 폴리프로필렌을 수득한다.
수득한 폴리프로필렌을 사용하여, 다음의 방법을 통하여 섬유 및 부직포의 가공을 수행하고, 수득한 섬유의 물리적 특성을 측정하여 평가한다.
섬유를 압출기, 구멍의 직경이 0.6㎜인 방사구금이 장착된 방사 장치, 권취 장치 등과 수 많은 가열 로울과 스터퍼 박스형 크림퍼가 장착된 연신 장치를 사용하여 제조한다. 비교적 저온에서 고온 압축되는 부직포 및 비교적 고온에서 고온 압축되는 부직포를 제조한다.
단섬유(single fiber) 섬도가 3.2d/f인 연신되지 않은 섬유는 280℃의 압출기 방사 온도 및 964m/min의 방사 속도에서 방사를 통하여 수득한다. 연신되지 않은 섬유는 40℃의 연신 로울 온도에서 1.5의 연신비로 연신시키고, 14 크림프/25 ㎜로 크림퍼에 의해 크림핑시켜, 절단기로 절단함으로써 단섬유 섬도가 2.2d/f이고 섬유 길이가 51㎜인 섬유를 수득한다.
섬유는 단섬유 강도가 2.5gf/d이고, 신도는 301%이며, 초기 인장 저항은 21gf/d이다. 섬유는 20m/min의 카아딩 속도로 소면기(carding machine)에 의해 보풀을 일으켜, 기본 중량이 20g/㎡인 웹을 수득한다. 웹은 볼록 면적 부분이 24%인 엠보싱 로울 고온 압축 장치를 사용하여 136℃에서 고온 압축시켜 부직포를 수득한다. 기계 방향의 부직포의 강인성은 7.61kgf/5㎝이다. 유사하게, 카아드 웹을 142℃에서 가열 로울링하여 부직포를 수득한다. 부직포의 기계 방향 강인성은 7.92kgf/5㎝이다. 유연도는 136℃에서 수득한 부직포 및 142℃에서 수득한 것 모두에 대해 만족스럽다.
결과에 제시된 바와 같이, 실시예 1의 섬유는 초기 인장 저항이 비교적 높고, 이 섬유를 사용한 부직포는 고온에서 처리하는 경우에, 높은 강인성을 나타낸다. 평가 결과가 표 1에 제시되어 있다. 스핀성(spinability)을 저하시키는 발연(fuming)은 확인되지 않았다.
비교 실시예 1
0.03㎫의 초기(중합 전) 수소 부분압 및 70℃의 중합 온도에서 일본 공개특허공보 제62-104812호의 실시예 1에 사용된 것과 동일한 방법을 통하여 수득된 염화마그네슘 상 티탄 촉매(Ti로 환원되는 경우에 3.3mmol), 트리에틸알루미늄(100mmol) 및 실시예 1에 사용된 촉매 대신에 제3의 촉매 성분으로서 작용하는 디이소프로필디메톡시실란(10mmol)을 함유하는 혼합 촉매(메탈로센 및 메틸알루미녹산의 혼합물)를 사용하여 실시예 1의 방법을 수행하여 폴리프로필렌을 수득한다.
이렇게 수득한 폴리프로필렌을 섬유 제조 공정에 적용시키고, 수득한 섬유의 물리적 특성을 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방법으로 측정하여 평가한다. 결과로부터, 수득한 섬유는 단섬유 섬도가 2.2d/f이고, 단섬유 강도는 1.4gf/d이며, 신도는 322%이고, 초기 인장 저항은 10gf/d임을 알 수 있다. 섬유를 카아딩, 고온 압축 등에 의해 처리하여, 기본 중량이 20g/㎡인 부직포를 수득한다. 136℃에서 수득한 부직포의 기계 방향 강인성은 6.30kgf/5㎝이고, 142℃에서 수득한 부직포의 기계 방향 강인성은 4.39kgf/5㎝이다. 유연도는 136℃에서 수득한 부직포의 경우에 보통이지만, 142℃에서 수득한 부직포는 경화된다. 방사구금 근처에서 발연이 확인된다.
결과에 제시된 바와 같이, 비교 실시예 1의 섬유는 초기 인장 저항이 비교적 낮고, 이 섬유를 사용한 부직포의 강인성은 고온에서 처리하는 경우에 감소된다. 평가 결과가 표 1에 제시되어 있다.
비교 실시예 2
비교 실시예 1의 방법을 비교 실시예 1에 사용된 것과 동일한 조건하에서 수행하되, 단 수소의 부분압은 0.02㎫로 하여 폴리프로필렌을 수득하고, 여기에 1,3-비스(3급 부틸-퍼옥시이소프로필)벤젠을 0.01%의 양으로 가하여 수지를 수득한다. 수득한 수지를 사용하여 섬유를 가공하고, 수득한 섬유의 물리적 특성을 실시예 1에 기술된 것과 유사한 방법에 의해 측정하여 평가한다.
결과로부터, 수득한 섬유는 단섬유 섬도가 2.2d/f이고, 단섬유 강도는 1.2gf/d이며, 신도는 366%이고, 초기 인장 저항은 9gf/d임을 알 수 있다. 섬유를 카아딩, 고온 압축 등에 의해 처리하여, 기본 중량이 20g/㎡인 부직포를 수득한다. 136℃에서 수득한 부직포의 기계 방향 강인성은 6.30kgf/5㎝이고, 142℃에서 수득한 부직포의 것은 2.11kgf/5㎝이다. 유연도는 136℃에서 수득한 부직포의 경우에 보통이지만, 142℃에서 수득한 부직포는 단단하다. 발연이 또한 확인되었다.
결과에 제시된 바와 같이, 이 섬유는 초기 인장 저항이 비교적 낮고, 이 섬유로부터 제조된 부직포의 강인성은 고온에서 처리하는 경우에 감소된다. 평가 결과가 표 1에 제시되어 있다.
실시예 2
실시예 1에서 제조된 폴리프로필렌 수지를 섬유 제조 공정에 적용시키고, 수득한 섬유의 물리적 특성을 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방법에 의해 측정하여 평가한다. 본 실시예에서, 방사는 다음의 조건하에서 수행하여 단섬유 섬도가 12d/f인 연신되지 않은 섬유를 수득한다: 방사구금은 직경이 0.65㎜인 구멍을 가지며, 방사 온도는 280℃이고, 방사 속도는 750m/min임. 섬유는 110℃의 연신 로울 온도에서 5.8의 연신비로 연신시켜, 단섬유 섬도가 2.1d/f이고, 단섬유 강도가 7.6gf/d이며, 신도는 19%이고, 초기 인장 저항은 39gf/d인 섬유를 수득한다. 80℃에서 섬유의 초기 인장 저항은 32gf/d이므로, 섬유는 고온에서 초기 인장 저항의 작은 감소를 나타낸다.
섬유를 카아딩, 고온 압축 등에 의해 처리하여, 기본 중량이 20g/㎡인 부직포를 수득한다. 136℃에서 수득한 부직포의 기계 방향 강인성은 8.47kgf/5㎝이고, 142℃에서 수득한 부직포의 기계 방향 강인성은 8.61kgf/5㎝이다. 평가 결과가 표 1에 제시되어 있다.
실시예 3
용량이 100d㎥이고, 경사날 및 교반기가 장착된 스테인레스 스틸 중합 반응기를 질소로 퍼어징한다. 이어서, 메틸알루미녹산의 톨루엔 용액(제조원: Tosoh Akuzo Co., 상표명: MMAO, 농도: 2mol/d㎥)(Al 원자로 환원되는 경우 11mol) 및 수소를 공급하여, 20℃에서 반응기의 수소 부분압이 0.11㎫이 되도록 한 다음, 액화 프로필렌(30㎏)을 공급한다. 그 다음에, 메틸알루미녹산의 톨루엔 용액(제조원: Tosoh Akuzo Co., 상표명: MMAO, 농도: 2mol/d㎥)(Al 원자로 환원되는 경우 11mol) 및 키랄성 메탈로센으로서의 디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)(2',4',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드(0.033 mmol)와 위의 메탈로센에 대한 메소 그룹으로서의 디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)(2',3',5'-트리메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드(0.002 mmol)의 혼합물을 톨루엔(0.1 d㎥)과 함께 20℃에서 질소 압력하에 중합 반응기로 공급하여 프로필렌의 중합 반응을 개시한다. 중합 도중에 반응기의 온도는 30℃로 유지한다. 중합을 개시한 지 4시간 후에, 2-프로판올(3d㎥)을 압력하에 반응기로 공급하여 중합 반응을 30℃에서 5분 동안 정지시키기 위한 조작을 수행한 다음, 반응하지 않은 프로필렌을 반응기로 부터 제거한다. 이어서, n-헥산(50d㎥)을 반응기로 도입시키고, 실시예 1에 기술한 바와 동일한 후처리를 수행하여 폴리프로필렌을 수득한다. 수득한 폴리프로필렌을 사용하여 다음의 방법을 통하여 부직포의 가공을 수행하고, 수득한 방사 결합된 긴 섬유 부직포의 물리적 특성을 측정하여 평가한다.
방사 결합된 긴 섬유 부직포를 압출기, 구멍의 직경이 0.4㎜인 방사구금, 공기 흡입관 형태의 트랙터(air-sucker type tractor), 네트 컨베이어 형 웹 수거기, 가열기, 부직포용 권취 장치 등이 장착된 방사 결합된 긴 섬유 부직포의 제조 장치를 사용하여 제조한다. 가열기로서, 볼록 면적 부분이 11%인 엠보싱 로울 고온 압축 장치가 장착된 장치가 사용된다.
방사 온도는 230℃이고, 공기 흡입관 형태의 트랙터의 견인 속도는 4091m/min이다. 수득한 긴 섬유 웹은 단섬유 섬도가 1.2d/f이고, 고온 압축 온도는 142℃이다. 기본 중량이 20g/㎡인 부직포는 기계 방향 강인성이 8.55kgf/5㎝이다.
또한, 부직포는 기계 방향 5% 인장 강도가 25℃에서 2.70kgf/5㎝이고, 80℃에서는 2.43kgf/5㎝이다.
부직포는 실시예 1의 부직포의 것보다 높은 우수한 고온에서의 5% 인장 강도, 유연도 및 강인성을 갖는다. 스핀성을 저하시키는 발연은 확인되지 않았다.
비교 실시예 3
비교 실시예 1에서 수득한 폴리프로필렌 수지를 사용하여 섬유 및 부직포의 가공을 수행하고, 이의 물리적 특성을 실시예 2에 기술된 것과 동일한 방법에 의해 측정하여 평가한다. 비교 실시예에서는, 단섬유의 말단 파괴가 5.8의 연신비에서 유발되므로, 4.6의 연신비가 사용된다. 따라서, 수득한 섬유는 단섬유 섬도가 2.6d/f이고, 단섬유 강도가 4.7gf/d이며, 신도는 29%이고, 초기 인장 저항은 29gf/d이다. 80℃에서 초기 인장 저항은 17gf/d이므로, 섬유는 고온에서 초기 인장 저항의 작은 감소를 나타낸다. 섬유를 카아딩시키고, 수득한 웹은 고온 압축시켜 기본 중량이 20g/㎡인 부직포를 수득한다. 136℃에서 수득한 부직포의 기계 방향 강인성은 7.20kgf/5㎝이고, 142℃에서 수득한 부직포의 기계 방향 강인성은 3.49kgf/5㎝이다. 유연도는 만족스럽지 않으며, 136℃에서 수득한 부직포 및 142℃에서 수득한 부직포는 모두 경화된다.
결과에 제시된 바와 같이, 이 섬유는 초기 인장 강도가 비교적 낮고, 섬유로부터 제조된 부직포의 강인성 및 유연도는 만족스럽지 못하다. 평가 결과가 표 1에 제시되어 있다.
실시예 4
미세 섬유(micro-fine) 부직포는 압출기, 구멍의 직경이 0.3㎜인 용융 취입 방사구금, 네트-컨베이어 형태의 웹 수거기, 칼렌더 및 부직포용 권취 장치 등이 장착된 부직포용 용융 취입 제조 장치를 사용하여 제조한다.
실시예 1의 방법을 실시예 1에서 사용된 조건하에 수행하되, 단 수소의 부분압은 0.15㎫로 하여 폴리프로필렌 수지를 수득하고, 이는 330℃의 방사 온도에서 압출기를 통하여 압출시킨다. 방사구금으로부터 압출된 수지는 열풍(400℃, 압력 1.9kgf/㎠)을 도입시키면서 네트-컨베이어의 웹 수거기로 분무하여, 용융 취입법의 사용을 통하여, 기본 중량이 대략 20g/㎡인 미세 섬유 웹을 수득한다. 웹과 함께 분무된 열풍은 네트-컨베이어의 하부 부분에 제공된 고속 기류 흡입 배출기에 의한 흡입을 통하여 배출시킨다. 웹은 방사시 자체의 열에 의하여 융착되어 부직포를 형성한다. 부직포의 물리적 특성이 표 2에 제시되어 있다.
비교 실시예 4
미세 섬유 부직포는 실시예 4와 유사한 방법을 통하여 제조한다.
제조는 비교 실시예 1에서 제조된 폴리프로필렌에 0.022%의 1,3-비스(3급 부틸-퍼옥시이소프로필)벤젠을 가하여 수득한 수지를 사용하여 수행한다. 수지는 310℃의 방사 온도에서 압출기를 통하여 압출시킨다. 방사구금으로부터 압출된 수지는 열풍(400℃, 압력 1.9kgf/㎠)을 도입시키면서 네트-컨베이어의 웹 수거기로 분무하여, 용융 취입법의 사용을 통하여, 기본 중량이 대략 25g/㎡인 미세 섬유 웹을 수득한다. 웹과 함께 분무된 열풍은 네트-컨베이어의 하부 부분에 제공된 고속 기류 흡입 배출기에 의한 흡입을 통하여 배출시킨다. 웹은 방사시 자체의 열에 의하여 융착되어 부직포를 형성한다. 부직포의 물리적 특성이 표 2에 제시되어 있다.
실시예 5
용융 취입된 미세 섬유의 방사 및 원통형 필터의 형성은 압출기, 구멍의 직경이 0.3㎜인 용융 취입 방사구금, 네트-컨베이어 형태의 웹 수거기, 공기 통과형 가열기(through-air type heater) 및 금속 코어-권취형 원통형 필터 형성 기기를 사용하는 연속법으로 수행한다. 필터 형성 기기에는 적외선 복사 가열기가 장착되어 있다.
필터의 제조는 실시예 4에 사용된 폴리프로필렌의 사용에 의해 수행한다. 수지는 305℃의 방사 온도에서 압출기를 통하여 압출시킨다. 방사구금으로부터 압출된 수지는 400℃에서 0.3 내지 2.7kgf/㎠로 압력을 변화시키면서 열풍의 도입을 통하여 네트-컨베이어의 웹 수거기로 분무하여, 용융 취입법의 사용을 통하여, 기본 중량이 대략 50g/㎡인 미세 섬유 웹을 수득한다. 웹과 함께 분무된 열풍은 네트-컨베이어의 하부 부분에 제공된 고속 기류 흡입 배출기에 의한 흡입을 통하여 배출시킨다. 열풍의 압력을 차례로 변화시켜 한 필터의 내층면의 압력은 낮고, 중간층 면의 압력은 높으며, 외층면의 압력은 낮도록 하여 용융 취입 방사를 수행한다.
웹은 섬유 직경이 내층(들)에서는 크고, 중간층(들)에서는 작으며, 외층(들)에서는 큰 밀도 구배형 웹이다. 웹은 공기 통과형 가열기를 사용하여 152℃에서 가열하고, 원통형 필터 형성 장치의 금속 코어 주위에 계속해서 권취시킨 다음, 특정 외부 직경이 수득되면 냉각시킨다. 코어를 수거한 후에, 권취된 웹을 특정 직경으로 절단하여 섬유와 부직포 내층의 교차점이 융착된 원통형 필터를 수득한다. 필터의 형성 도중에, 적외선 복사 가열기를 사용하여 152℃로 가열한다. 원통형 필터는 내경이 30㎜이고, 외경이 70㎜이며, 길이는 250㎜이다.
수득된 원통형 필터의 시험 결과(예: 여과 정확도)가 표 2에 제시되어 있다.
비교 실시예 5
비교 실시예 4에서 제조된 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 실시예 5와 유사한 연속법을 통하여 방사 및 원통형 필터의 형성을 수행한다.
수득된 원통형 필터의 시험 결과(예: 여과 정확도)가 표 2에 제시되어 있다.
표 2에 제시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 5에서 수득한 용융 취입 미세 섬유 부직포로부터 형성된 원통형 필터는 동일한 방사 조건하에서 방사에 의해 제조된 비교 실시예 5의 필터의 것보다 작은 섬유 직경을 갖는다. 더우기, 본 발명의 원통형 필터는 우수한 여과 정확도 및 내열성을 나타낸다. 본 발명의 원통형 필터는 주위 온도에서의 용도 뿐만 아니라, 고온 여과용 필터 및 가열 멸균시키는 경우에, 식품 또는 의학용 필터에 적용시킬 수 있다고 여겨진다.
이와는 대조적으로, 비교 실시예 5의 원통형 필터는 섬유 직경이 크며, 불량한 여과 정확도 및 내열성을 나타낸다. 이 필터는 내열성이 불량하므로, 심지어 멸균 처리 후에도 식품 및 의학용 필터로서 부적합한 것으로 여겨진다.
실시예 6
용융 취입된 미세 섬유의 융착된 부직포는 공기 통과 열 처리 대신에 칼렌더 열 처리를 사용하여 위에서 기술한 실시예 4의 방법과 유사한 방법을 통하여 제조한다. 실시예 4와 유사한 폴리프로필렌은 325℃의 방사 온도에서 압출기를 통하여 압출시킨다. 방사구금으로부터 압출된 수지는 열풍(400℃, 압력 1.6kgf/㎠)의 도입을 통하여 네트-컨베이어의 웹 수거기로 분무하여, 용융 취입법의 사용을 통하여, 기본 중량이 대략 25g/㎡인 미세 섬유 웹을 수득한다. 웹은 권취 장치로 계속해서 권취시킨다. 웹은 방사시 자체의 열에 의해 융착되어 부직포를 형성한다.
부직포형 물질을 칼렌더링 장치를 사용하여 135℃에서 가열 처리하여 평균 섬유 직경이 0.4㎜이고, 20℃에서의 강인성은 0.90kgf/5㎝이며, 80℃에서의 강인성은 0.75kgf/5㎝인 융착된 부직포를 수득한다(5% 신장시 20g/㎡의 기본 중량으로 감소됨).
부직포는 다공성이고, 섬유 직경이 작으며, 내열성이 작으므로, 전지 분리기로서 사용하기에 적합한 것으로 여겨진다. 부직포는 그 자체로 또는, 권취 또는 접기(folding) 등의 후-가공시키는 경우에 필터 등으로서 사용될 수 있는 것으로 또한 여겨진다.
실시예 7
원통형 필터는 위에서 기술한 실시예 6에서 수득한 부직포를 사용하여 형성한다. 부직포는 다공성의 내열성 수지로부터 형성된 중공형 지지 물질 주위에 권취시켜 내경이 30㎜이고, 외경이 70㎜이며, 길이가 250㎜인 원통형 필터를 수득한다. 필터에서 부직포의 말단 부분은 4㎜의 열 밀봉 너비로 부착된다.
필터는 0.6㎛의 여과 정확도, 10 또는 그 이상의 압축 강도 및 우수한 내열성을 나타낸다.
위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 원통형 필터는 우수한 여과 정확도 및 내열성을 나타낸다. 본 발명의 원통형 필터는 주위 온도에서의 용도 뿐만 아니라, 고온 여과용 필터 및 가열 멸균시키는 경우에, 식품 또는 의학용 필터에 적용시킬 수 있다고 여겨진다.
실시예 8
스펀 본드 장섬유를 함유하는 부직포는 실시예 3에서 수득한 것과 동일한 폴리프로필렌 수지를 사용하여 실시예 3에 기술된 것과 동일한 방법에 의해 제조한다. 수지는 230℃의 방사 온도에서 방사구금의 구멍을 통하여 압출기로부터 용융 압출시킨다. 이렇게 압출된 수지는 공기 흡입관 형태의 트랙터에 의해 3214m/min으로 수거하여 섬유를 수득하고, 섬유를 네트 컨베이어 위에 공기와 함께 분무한다. 분무된 공기는 네트 컨베이어 아래에 위치한 배출기에 의해 흡인 배출된다. 이렇게 수득한 긴 섬유 웹은 단섬유 섬도가 1.4d/f이다. 또한, 긴 섬유 웹은 엠보싱 로울 고온 압축 장치에 의해 142℃에서 고온 압축 처리하여, 섬유가 서로에 대해 열적으로 접착되는 긴 섬유 부직포를 수득한다. 부직포의 기본 중량은 21g/㎡이고, 기본 중량에 대해 계산된 기계 방향 강인성은 8.00kgf/5㎝이다. 또한, 부직포는 기계 방향으로 5% 신장시 인장 강도가 25℃에서 2.41kgf/5㎝이고, 80℃에서는 2.24kgf/5㎝이다.
이 부직포는 고온에서 5% 신장시 우수한 인장 강도를 나타낸다.
비교 실시예 6
비교 실시예 2의 방법을 반복하되, 단 폴리프로필렌의 제조 도중에 첨가되는 1,3-비스(3급 부틸-퍼옥시이소프로필)벤젠의 양을 0.02%로 가하여 수지를 수득한다. 이 수지를 사용하여, 방사 결합된 긴 섬유를 함유하는 부직포를 실시예 3과 동일한 방법에 의해 제조한다.
수지는 230℃의 방사 온도에서 방사시켜, 공기 흡입관 형태의 트랙터에 의해 1607m/min으로 수거한다. 이렇게 수득한 긴 섬유 웹은 단섬유 섬도가 2.8d/f이다. 또한, 웹은 142℃에서 고온 압축 처리한다.
부직포의 기본 중량은 21g/㎡이고, 기본 중량에 대해 계산된 기계 방향 강인성은 5.55kgf/5㎝이다. 또한, 부직포는 기계 방향으로 5% 신장시 인장 강도가 25℃에서 1.75kgf/5㎝이고, 80℃에서는 1.23kgf/5㎝이다. 이 부직포는 고온 및 저온에서 5% 신장시 상기 실시예 8의 것보다 열등한 인장 강도를 나타낸다. 특히, 고온에서, 이 부직포는 5% 신장시 저하된 인장 강도를 나타낸다.
실시예 9
실시예 1에서 사용된 제조 방법을 수행하되, 단 두 개의 압출기 및 구멍의 직경이 0.6㎜인 코어-쉘 형태의 다성분 방사구금을 포함하는 다성분 방사 장치가 다성분 방사 장치로서 사용되어, 열 융착 복합 섬유가 제조될 수 있도록 한다. 실시예 1에서 제조된 폴리프로필렌 수지는 쉘 성분으로서 사용되고, 융점이 255℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 코어 성분으로서 사용된다. 방사는 305℃의 방사 온도에서 429 m/min의 용융 압출 속도로 수행하여, 시드 성분에 대한 코어 성분의 중량비가 4:6(복합비)이고, 단섬유 강도가 7.2d/f인 시드-코어 형태의 복합 섬유의 연신되지 않은 섬유를 수득한다. 이들 섬유는 연신 로울 온도가 105℃이고, 연신비가 4.1인 조건하에서 연신시키며, 15개 크림프/25㎜의 크림프를 크림퍼에 의해 그 위에 형성하고, 섬유는 각각 단섬유 섬도가 1.8d/f이고 섬유 길이가 51㎜인 짧은 섬유로 절단한다. 이들 섬유는 단섬유 강도가 5.2gf/d이고, 신도는 41%이며, 초기 인장 저항은 43gf/d이다.
이들 짧은 섬유를 카아딩시키고, 엠보싱 로울 고온 압축 장치에 의해 실시예 1과 유사한 처리를 수행하여 고온 압축 처리함으로써, 상이한 온도에서 고온 압축되는 두가지 형태의 부직포를 수득한다.
136℃에서 고온 압축시킨 하나의 부직포는 기본 중량이 20g/㎡이고, 기계 방향 강인성은 6.50kgf/5㎝이다. 142℃에서 고온 압축시킨 다른 부직포는 기본 중량이 20g/㎡이며, 기계 방향 강인성은 6.85kgf/5㎝이다.
위에서 언급한 복합 섬유는 쉘 성분의 연화점 이상이고 코어 성분의 융점 이하인 온도에서 가열 처리하에 열적 융착을 나타낸다. 또한, 이들은 우수한 단섬유 강도 및 초기 인장 저항을 갖는다. 또한, 이들 복합 섬유로부터 제조된 열 융착 부직포는 저온 및 고온 열처리 모두에서 높은 강인성 및 우수한 유연도를 나타낸다. 그러나, 다소의 발연이 방사구금 근처에서 관찰된다.
실시예 10
흡수성 제품은 136℃에서 고온 압축 결합시킨 실시예 9에서 수득한 부직포의 사용을 통하여 제조한다.
이의 표면 재료 만을 실시예 7에서 수득한 부직포로 대체한 성인용 일회용 기저귀가 사용된다. 일회용 기저귀는 기본 중량이 21g/㎡인 폴리프로필렌 방사 결합 부직포인 외부 표면재, 펄프와 흡수성이 높은 수지를 함유하는 흡수재 및 폴리에틸렌 미세 다공성 필름으로부터 제조된 배면재를 포함하며, 이때 흡수재는 펄프 제조된 티슈지(pulp-made tissue paper)로 도포한다. 표면재 및 배면재는 이들의 말단 가장자리를 따라 열밀봉시킨다.
이러한 종이 기저귀의 표면재를 제거하고, 실시예 9에서 수득한 부직포를 대신에 그 위에 포개 놓는다. 연장된 상태인 세 개의 폴리우레탄 탄성 섬유를 다리에 대한 통로의 각각의 말단 가장자리 근처를 따라 배면재 및 표면재 사이에 삽입하고, 내부 및 외부 표면재의 말단 가장자리는 고온 압축에 의해 서로 접착시킨다. 표면재 가장자리의 불필요하게 돌출된 부분은 가위로 절단하여, 열 융착 복합 섬유로부터 제조된 부직포를 사용하여 종이 기저귀를 수득한다. 기저귀의 다리 통과 부분은 활 형태로 구부러지게 한다. 이렇게 제조된 종이 기저귀는 이의 표면재에서 강인성이 높으므로, 우수한 성인용 일회용 기저귀이다. 또한, 종이 기저귀의 표면재의 두드러진 유연도로 부드러운 촉감을 제공한다.
비교 실시예 7
일회용 기저귀는 비교 실시예 6에서 수득한 부직포를 사용하여 실시예 10에서 사용된 동일한 방법에 의해 제조한다. 그러나, 이렇게 제조된 기저귀는 부직포가 부분적으로 필름과 유사해지므로, 촉감이 단단하다.
실시예 11
복합 모노필라멘트는 두 개의 압출기 및 구멍의 직경이 1.0㎜인 코어-쉘 형태의 다성분 방사구금을 포함하는 복합 모노필라멘트 제조 장치, 고온 수조 및 연신기에 의해 제조한다.
실시예 1에서 제조된 폴리프로필렌 수지는 시드 성분으로서 사용되고, 융점이 255℃인 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 코어 성분으로서 사용된다. 방사를 300℃의 방사 온도에서 34℃인 물 속에서 수행하여, 단섬유 섬도가 1750d/f인 연신되지 않은 복합 모노필라멘트를 수득한다. 이들 연신되지 않은 섬유를 제1 및 제2 연신 로울 온도가 105℃이고, 고온 수조 온도가 96℃이며, 연신비가 7.0인 조건하에서 연신시켜, 복합 모노필라멘트를 제조한다. 이렇게 수득한 모노필라멘트는 쉘 성분에 대한 코어 성분의 중량비가 4:6이고, 단섬유 섬도가 251d/f이며, 단섬유 강도는 7.1gf/d이고, 신도는 32%이며, 초기 인장 저항은 46gf/d이다. 또한, 이들 섬유는 초기 인장 저항이 80℃에서 39gf/d이다.
이들 복합 모노필라멘트는 특히 고온에서, 열 융착성, 높은 강도 및 우수한 초기 인장 저항을 갖는다.
비교 실시예 8
시드-코어 형태의 복합 모노필라멘트는 비교 실시예 1에서 제조된 폴리프로필렌 및 실시예 11에서 사용된 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 사용하여, 방사 온도, 복합비 및 연신 조건을 포함한 실시예 11과 동일한 조건하에서, 실시예 11에서 사용된 동일한 방법에 의해 제조한다.
이들 복합 모노필라멘트는 단섬유 섬도가 252d/f이고, 단섬유 강도가 4.3gf/d이며, 신도는 52%이고, 20℃에서의 초기 인장 저항은 31gf/d이며, 80℃에서의 초기 인장 저항은 22gf/d이다.
이들 복합 모노필라멘트는 강도가 낮으며, 주위 온도 및 고온에서의 초기 인장 저항이 모두 불량하다.
실시예 12
직기, 공기 통과형 가열기 및 유사한 기기를 포함하는 네트 제조 장치를 사용하여, 섬유 접촉점이 가열하에 서로 융착되는 네트를 다음과 같이 제조한다:
제직 밀도(weaving density)가 9개의 경사/50㎜ 및 9개의 위사/50㎜인 네트는 실시예 11에서 수득한 모노필라멘트를 경사 및 위사로서 사용하여 제직한다. 네트를 155℃로 가열하여 섬유의 접촉점이 가열하에 서로 융착되는 네트를 제조한다. 열 융착을 위한 제직 및 열 처리를 연속해서 수행한다.
이렇게 수득한 네트는 기계 방향 강인성이 9.75kgf/5㎝이다.
네트는 농업용 하우스 커버 재료 등의 중간 재료 및 토목 공사용 보호용 네트 및 필터로서 유용하게 사용될 수 있는 것으로 여겨진다.
비교 실시예 9
네트는 실시예 12에 사용된 동일한 방법에 의해 제조한다.
이렇게 수득한 네트는 기계 방향 강인성이 5.85kgf/5 ㎝이다.
이 비교 실시예의 네트는 강인성이 낮으므로, 네트는 높은 강인성을 요하는 건축 자재 및 장시간 동안 설치되고, 제거되는 등 반복적으로 사용되는 농업용 온실 커버와 같은 재료에 사용하기에는 적합치 않은 것으로 여겨진다.
본 발명의 섬유는, 특히 섬유 가공 제품에 사용되는 경우에, 융착 공정 도중에 우수한 내열성을 나타낸다. 본 발명의 섬유의 내열성은 동일한 비로 통상의 폴리프로필렌을 함유하는 통상적인 섬유에 비하여, 원료로서 특정 폴리프로필렌의 사용으로 인한 폴리프로필렌의 부가에 의해 유도되는 효과를 유지하면서 개선시킬 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 섬유는 통상의 폴리프로필렌 섬유의 사용이 제한되는 내열성을 필요로 하는 필터에 적용시킬 수 있다. 더우기, 섬유로부터 제조된 부직포의 강인성 및 유연도가 우수하여, 본 발명의 섬유는 생리대, 일회용 종이 기저귀 등의 표면재에 적합하고, 통상의 폴리프로필렌을 함유하는 섬유에 비하여, 광범위한 적용성을 갖는다.

Claims (12)

  1. (a) 이소택틱 펜타드 분율(isotactic pentad fraction)(mmmm)이 0.950 내지 0.995이고, (b) 신디오택틱 펜타드 분율(syndiotactic pentad fraction)(rrrr)이 0 내지 0.004이며, (c) 2,1-삽입 반응 및 1,3-삽입 반응으로 인한 상이한 결합이 0 내지 0.3몰%의 양이고, (d) 말단 이중 결합이 존재하지 않는 것으로 NMR 분광 분석법에 의해 확인되며, (e) 중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 내지 1,000,000이고, (f) 수 평균 분자량(Mn)에 대한 중량 평균 분자량(Mw)의 비(Mw/Mn)가 1.5 내지 3.8인, 하나 이상의 원료로서 사용되는 폴리프로필렌으로부터 형성된 섬유.
  2. 제1항에 있어서, 폴리프로필렌의 (a) 이소택틱 펜타드 분율(mmmm)이 0.960 내지 0.995이고, (b) 신디오택틱 펜타드 분율(rrrr)이 0 내지 0.004이며, (c) 2,1-삽입 반응 및 1,3-삽입 반응으로 인한 상이한 결합이 0 내지 0.2몰%의 양인 섬유.
  3. 제1항에 있어서, 폴리프로필렌이 디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)(2',4',5'-트리메틸사이클로-펜타디에닐)하프늄 디클로라이드 및 디메틸실릴렌(2,3,5-트리메틸사이클로펜타디에닐)(2',4',5'-트리메틸사이클로-펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 촉매를 사용하여 제조되는 섬유.
  4. 제1항에 있어서, 폴리프로필렌의 융점이 160 내지 168℃인 섬유.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 폴리프로필렌을 하나의 성분으로서 함유하는 복합 섬유인 섬유.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따르는 섬유가 사용되는 부직포.
  7. 제6항에 있어서, 스펀 본드법을 통해 수득되는 장섬유 부직포인 부직포.
  8. 제6항에 있어서, 용융 취입법을 통해 수득되는 장섬유 부직포인 부직포.
  9. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따르는 섬유가 사용되는 편직물.
  10. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따르는 섬유가 사용되는 필터.
  11. 제6항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 부직포가 사용되는 필터.
  12. 제6항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 부직포를 부분적으로 사용하는 흡수성 제품.
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