KR20090104889A - 프로필렌계 탄성중합체를 이용하여 제조된 섬유 및 부직물 - Google Patents

프로필렌계 탄성중합체를 이용하여 제조된 섬유 및 부직물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 약 5중량% 내지 약 35중량%의 알파-올레핀으로부터 유래된 단위, 및 DSC로 측정하였을 때 80J/g 미만의 융합 열을 특징으로하는 프로필렌계 탄성중합체, (b) 약 3 내지 약 300dg/분의 MFR(ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃에서), 및 DSC로 측정 하였을 때 80J/g 초과의 융합 열을 특징으로 하는 프로필렌계 열가소성 중합체, 및 (c) (i) 400 dg/분 초과의 MFR(ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃에서)을 갖는 고-MFR 열가소성 수지, (ii) 탄화수소 수지, (iii) 폴리올레핀 왁스, (iv) 작용화된 탄화수소 수지, (v) 작용화된 폴리올레핀, 및 (vi) 전술된 감촉 개질제 둘 이상의 조합으로 구성된 군에서 선택된 감촉 개질제, 및 (d) 선택적으로 미끄럼 보조제를 포함하는 조성물로부터 제조되는 부직 섬유에 관한 것이다.

Description

프로필렌계 탄성중합체를 이용하여 제조된 섬유 및 부직물{FIBERS AND NON-WOVENS PREPARED WITH PROPYLENE-BASED ELASTOMERS}
본 발명의 양태는 프로필렌계 탄성중합체 및 감촉 개질제를 포함하는 조성물로부터 제조된 섬유 및 부직물에 관한 것이다. 하나 이상의 양태에서, 부직물은 바람직한 물리적 및 탄성 성질 뿐 아니라 유리한 감촉 성질을 특징으로 한다.
반-무정형 프로필렌 공중합체 또는 결정화가능한 프로필렌계 공중합체로도 또한 언급될 수 있는, 프로필렌계 탄성중합체는 섬유와 부직 패브릭의 제조에 이용되어 왔다. 이들 공중합체는 종종 잡다한 바람직한 성질을 추구하기 위해 다른 중합체와 혼성된다.
예를 들면, 미국 특허 제6,342,565호는 결정화가능한 프로필렌계 중합체의 주로 결정성 프로필렌계 중합체와의 혼성물을 개시하고 있다. 결정화가능한 프로필렌계 중합체는 105℃ 미만의 용융 온도 및 45J/g 미만의 융합 열을 특징으로 한다. 주로 결정성인 프로필렌계 중합체는 110℃ 초과의 용융 온도, 60J/g 초과의 융합 열 및 10,000 내지 5,000,000의 분자량 및 1.5 내지 40의 다분산도를 특징으 로 한다. 이들 혼성물로부터 제조된 섬유는 감소된 굴곡 모듈러스 및 증가된 부하 능, 및 낮은 고정 값 및 부하 감퇴 값을 갖는 것으로 말해진다.
미국 특허 공개 공보 제2005/0107529호는 프로필렌계 탄성중합체로 제조된 섬유를 개시한다. 예를 들면 실시예 1은 프로필렌 단독중합체와 함께 15중량%의 에틸렌을 함유하는 20 MFR 프로필렌-에틸렌 공중합체를 함유하는 용융물로부터 섬유의 제조에 대해 개시하고 있다. 프로필렌 단독중합체는 36 MFR 단독중합체이거나 400 MFR 단독중합체이다. 섬유는 부분적으로 배향된 얀 방식인 종래의 섬유 방적 라인을 이용하여 형성된다. 유사한 혼성물이 실시예 2에서 스펀 본딩된다. 이로부터 제조된 섬유 및 부직물은 열 고정되어 견고한 패브릭을 제공할 수 있다.
미국 특허 공개 공보 제2005/0106978호는 결정성 아이소택틱 폴리프로필렌 중합체 및 α-올레핀 공중합체(이는 프로필렌 단독중합체이거나, 또는 프로필렌 입체 규칙성이 공단량체에 의해 붕괴되는 랜덤 프로필렌 공중합체이다)를 포함하는 혼성물로부터 제조된 섬유 및 부직물을 개시하고 있다. 공중합체는 DSC로 측정하였을 때 1.0 J/g 내지 50 J/g의 융합 열을 특징으로 한다. 혼성물은 추가의 성분, 예를 들면 첨가제, 가공 보조제, 점착 수지, 가소화제, 미끄럼 보조제, 충진제, 경화제 등을 포함할 수 있다. 생성된 패브릭은 탄성이고 개인 위생 제품, 예를 들면 기저귀, 의료용 패브릭 및 소비자 제품에 유용하다.
미국 특허 공개 공보 제2006/0172647호는 반-결정성 중합체 및 반-무정형 중합체를 포함하는 중합체 혼성물로부터 제조된 섬유 및 부직물을 개시한다. 반-결정성 중합체는 100 내지 160℃의 융점, 0.2 내지 2000 dg/분의 용융 유속, 1,031 내지 1,720 MPa의 1% 세컨트 굴곡 모듈러스 및 60 J/g 초과의 융합 열을 특징으로 한다. 반-무정형 중합체는 프로필렌, 및 10 내지 25중량%의 α-올레핀 단량체로부터 유도된 단위를 포함한다. 반-무정형 중합체는 약 2.5 내지 35중량%의 결정성, 105℃ 이하의 융점 및 70 J/g 미만의 융합 열을 특징으로 한다. 이들 혼성물로부터 생성된 부직 물질은 35 gsm의 패브릭 기저 중량에서 40 g 이하의 핸드(Hand)를 갖는다.
발명의 요약
본 발명의 하나 이상의 양태는 (a) 약 5중량% 내지 약 35중량%의 알파-올레핀으로부터 유래된 단위, 및 DSC로 측정하였을 때 80J/g 미만의 융합 열을 특징으로하는 프로필렌계 탄성중합체, (b) 약 3 내지 약 300dg/분의 MFR(ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃에서), 및 DSC로 측정하였을 때 80J/g 초과의 융합 열을 특징으로 하는 프로필렌계 열가소성 중합체, 및 (c) (i) 400 dg/분 초과의 MFR(ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃에서)을 갖는 고-MFR 열가소성 수지, (ii) 탄화수소 수지, (iii) 폴리올레핀 왁스, (iv) 작용화된 탄화수소 수지, (v) 작용화된 폴리올레핀, 및 (vi) 전술된 감촉 개질제 둘 이상의 조합으로 구성된 군에서 선택된 감촉 개질제, 및 (d) 선택적으로 미끄럼 보조제를 포함하는 조성물로부터 제조되는 부직 패브릭에 관한 것이다.
본 발명의 하나 이상의 양태에 따르면, 섬유 및/또는 부직 패브릭은 프로필렌계 탄성중합체, 프로필렌계 열가소성 수지 및 감촉 개질제를 포함하는 조성물로부터 제조된다. 하나 이상의 양태에서, 감촉 개질제는 (i) 고-MFR 열가소성 수지, (ii) 탄화수소 수지, (iii) 폴리올레핀 왁스, (iv) 작용화된 탄화수소 수지, (v) 작용화된 폴리올레핀, 또는 (vi) 둘 이상의 전술된 감촉 개질제를 포함한다. 일부 양태에서, 조성물은 또한 미끄럼 보조제를 포함할 수 있다. 특정한 양태에서, 섬유 및 부직 패브릭은 유리하게는 스펀본딩 기법을 이용하여 제조된다. 하나 이상의 양태의 섬유 및/또는 부직 패브릭은 유리하게는 바람직한 감촉을 특징으로 한다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 고무 공중합체 또는 프로필렌-α-올레핀 공중합체로도 언급될 수 있는 프로필렌계 탄성중합체는 프로필렌으로부터 유래된 단위(즉, 머(mer) 단위), 에틸렌 또는 4 내지 약 20개의 탄소 원자를 함유하는 α-올레핀으로부터 유래된 하나 이상의 공단량체 단위, 및 선택적으로 다이엔으로부터 유래된 하나 이상의 공단량체 단위를 포함한다. 하나 이상의 양태에서, α-올레핀 공단량체 단위는 에틸렌, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐 및/또는 1-옥텐으로부터 유래될 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 다이엔 공단량체 단위는 5-에틸리덴-2-노보넨, 5-비닐-2-노보넨, 다이비닐 벤젠, 1,4-헥사다이엔, 5-메틸렌-2-노보넨, 1,6-옥타다이엔, 5-메틸-1,4-헥사다이엔, 3,7-다이메틸-1,6-옥타다이엔, 1,3-사이클로펜타다이엔, 1,4-사이클로헥사다이엔, 다이사이클로펜타다이엔 또는 이의 조합으로부터 유래될 수 있다. 하기 개시된 양태는 α-올레핀 공단량체로서 에틸렌을 언급하여 논의되어 있지만, 양태는 다른 α-올레핀 공단량체를 갖는 다른 공중합체에도 동등하게 적용가능하다. 이와 관련하여, 공중합체는 단순히 α-올레핀으로서 에틸렌을 언급하는 프로필렌계 탄성중합체를 의미할 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는 5중량% 이상, 다른 양태에서는 6중량% 이상, 다른 양태에서는 8중량% 이상, 다른 양태에서는 10중량% 이상의 에틸렌 유래된 단위를 포함할 수 있고; 이들 또는 다른 양태에서 공중합체는 35중량% 이하, 다른 양태에서는 32중량% 이하, 다른 양태에서는 25중량% 이하, 다른 양태에서는 20중량% 이하의 에틸렌-유래된 단위를 포함할 수 있고, 여기서, 중량%는 프로필렌 유래된 단위, α-올레핀 유래된 단위 및 다이엔 유래된 단위의 총 중량에 근거한다. 달리 언급하자면, 프로필렌계 탄성중합체는 75중량% 이상, 또는 다른 양태에서는 80중량% 이상의 프로필렌-유래된 단위를 포함할 수 있고; 이들 또는 다른 양태에서, 공중합체는 95중량% 이하, 다른 양태에서는 94중량% 이하, 다른 양태에서는 92중량% 이하, 다른 양태에서는 90중량% 이하의 프로필렌 유래된 단위를 포함할 수 있고, 여기서 중량%는 프로필렌-유래된 머(mer) 단위, α-올레핀 유래된 머 단위 및 다이엔 유래된 머 단위의 총 중량에 근거한다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는 0.5중량% 이상, 다른 양태에서는 1.5중량% 이상, 다른 양태에서는 3중량% 이상의 다이엔 유래된 단위를 포함할 수 있고; 이들 또는 다른 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는 11중량% 이하, 다른 양태에서는 6중량% 이하, 다른 양태에서는 4중량% 이하의 다이엔 유래된 단위를 포함할 수 있고, 여기서 중량%는 프로필렌 유래된 단위, 에틸렌 유래된 단위 및 다이엔 유래된 단위의 총 중량에 근거한다.
하나 이상의 양태의 프로필렌계 탄성중합체는 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 측정된 단일 용융 온도를 갖는 것을 특징으로 한다. 융점은 시료의 용융 범위 이내의 최대 열 흡수 온도로 정의된다. 프로필렌계 탄성중합체는 주 피크에 인접한 제 2 용융 피크를 나타낼 수 있지만, 본원에서는 이들 제 2 용융 피크는 단일 융점으로서 함께 간주되고, 이들 피크의 가장 높은 피크가 프로필렌계 고무 공중합체의 융점(Tm)으로 간주된다.
하나 이상의 양태에서, (DSC에 의해 측정된) 프로필렌계 탄성중합체의 Tm은 110℃ 미만, 다른 양태에서는 90℃ 미만, 다른 양태에서는 80℃ 미만, 다른 양태에서는 70℃ 미만이고; 이들 및 다른 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는 25℃ 이상, 다른 양태에서는 35℃ 이상, 다른 양태에서는 40℃ 이상, 다른 양태에서는 45℃ 이상의 Tm을 갖는다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는 DSC로 측정된 융합 열(Hf)을 특징으로 할 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는 0.5J/g 이상, 다른 양태에서는 1.0J/g 이상, 다른 양태에서는 1.5J/g 이상, 다른 양태에서는 3.0J/g 이상, 다른 양태에서는 4.0J/g 이상, 다른 양태에서는 6.0J/g 이상, 다른 양태에서는 7.0J/g 이상의 융합 열을 특징으로 할 수 있다. 이들 또는 다른 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는 80J/g 미만, 다른 양태에서는 70J/g 미만, 다른 양태에서는 60J/g 미만, 다른 양태에서는 50J/g 미만, 다른 양태에서는 40J/g 미만, 다른 양태에서는 45J/g 미만, 다른 양태에서는 30J/g 미만의 융합 열을 특징으로 할 수 있다.
본원에서 사용되는 Tm 및 Hf를 측정하기 위한 DSC 과정을 다음을 포함한다. 중합체는 가열된 프레스에서 약 200℃ 내지 약 230℃의 온도에서 가압되고, 생성된 중합체 시트는 주위 조건하에서 실온에서 냉각되도록 매달려 있다. 약 6 내지 10mg의 중합체 시트를 펀치 다이를 이용하여 제거한다. 이 6 내지 10 mg 시료를 실온에서 약 80 내지 100시간동안 어닐링한다. 이 기간 끝에, 시료를 시차 주사 열량계(퍼킨 엘머 피리스 원 써말 어낼리시스 시스템: Perkin Elmer Pyris One Thermal Analysis System)에 두고 약 -50℃ 내지 약 -70℃로 냉각시킨다. 시료를 10℃/분으로 가열하여 약 200℃의 최종 온도를 달성한다. 시료를 200℃에 5분간 두고, 2차 냉각-가열 주기를 수행한다. 두가지 사이클 모두로부터의 사건을 기록한다. 열 방출을 시료의 용융 피크(이는 전형적으로 약 0℃ 내지 약 200℃ 사이에서 일어난다) 아래 면적으로 기록한다. 줄(Joles) 단위로 측정하고, 이는 중합체의 융합 열(Hf)의 척도이다. 융점은 시료의 용융 범위 이내에서 기준선에 대한 가장 큰 열 흡수 온도로서 기록된다.
프로필렌계 탄성중합체는 75% 이상, 80% 이상, 82% 이상, 85% 이상 또는 90% 이상의, 13C NMR로 측정되는 3가지 프로필렌 단위의 트라이아드 택티시티(triad tacticity)를 가질 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 범위는 약 50 내지 약 99%, 다른 양태에서는 약 60 내지 약 99%, 다른 양태에서는 약 75 내지 약 99%, 다른 양태에서는 약 80 내지 약 99%, 다른 양태에서는 약 60 내지 약 97%를 포함한다. 트라이아드 택티시티는 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0236042호에 개시된 방법에 의해 측정된다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는, DSC 방법에 따라 측정한, 0.5% 내지 40%, 다른 양태에서는 1% 내지 30%, 다른 양태에서는 5% 내지 25%의 결정성을 가질 수 있다. 결정성은, 시료의 융합 열을, 이소택틱 폴리프로필렌의 경우 189J/g, 또는 폴리에틸렌의 경우 350J/g인 100% 결정 중합체의 융합 열로 나누어서 결정될 수 있다. 다른 양태에서, 프로필렌-에틸렌 중합체는 40% 미만, 다른 양태에서는 약 0.25% 내지 약 25%, 다른 양태에서는 약 0.5% 내지 약 22%, 또다른 양태에서는 약 0.5% 내지 약 20%의 결정성을 가질 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는, 실온에서 ASTM D-792 시험 방법에 따라 측정하였을 때, 약 0.85 g/cm3 내지 약 0.92g/cm3, 다른 양태에서는 약 0.87 g/cm3 내지 약 0.90g/cm3, 다른 양태에서는 약 0.88 g/cm3 내지 약 0.89g/cm3의 밀도를 가질 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는 10dg/분 이하, 다른 양태에서는 6.5dg/분 이하, 다른 양태에서는 6dg/분 이하, 다른 양태에서는 5.5dg/분 이하, 다른 양태에서는 5dg/분 이하의 용융 지수(MI)(ASTM D-1238, 2.16kg, 190℃에서)를 가질 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는, ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃에서 측정하였을 때 0.3dg/분 이상, 다른 양태에서는 0.2dg/분 이상, 다른 양태에서는 0.5 dg/분 이상, 다른 양태에서는 1.0dg/분 이상의 용융 유속(MFR)을 가질 수 있다. 이들 또는 다른 양태에서, 용융 유속은 350dg/분 이하, 다른 양태에서는 100dg/분 미만일 수 있다. 한 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는 0.5dg/분 내지 350dg/분, 다른 양태에서 2dg/분 내지 30dg/분, 다른 양태에서 5dg/분 내지 30dg/분, 다른 양태에서 10dg/분 내지 30dg/분, 다른 양태에서 10dg/분 내지 25dg/분의 MFR을 갖는다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는, ASTM D-1646에 따라 측정하였을 때 100 미만, 다른 양태에서는 75 미만, 다른 양태에서는 60 미만, 다른 양태에서는 30 미만의 무니 점도[ML(1+4), 125℃]를 가질 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는 약 5000 내지 약 5,000,000g/몰의 중량 평균 분자량(Mw), 다른 양태에서 약 10,000 내지 약 1,000,000g/몰의 Mw, 다른 양태에서 약 20,000 내지 약 500,000g/몰의 Mw, 다른 양태에서 약 50,000 내지 약 400,000g/몰의 Mw를 가질 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는 약 2,500 내지 약 2,500,000g/몰의 수평균 분자량(Mn), 다른 양태에서 약 5,000 내지 500,000 g/몰의 Mn, 다른 양태에서 약 10,000 내지 250,000 g/몰의 Mn, 다른 양태에서 약 25,000 내지 200,000 g/몰의 Mn을 가질 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체는 약 10,000 내지 약 7,000,000 g/몰의 Z-평균 분자량(Mz), 다른 양태에서 약 50,000 내지 약 1,000,000g/몰의 Mz, 다른 양태에서 약 80,000 내지 약 700,000g/몰의 Mz, 다른 양태에서 약 100,000 내지 약 500,000g/몰의 Mz를 가질 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체의 분자량 분포(MWD = (Mw/Mn))는 약 1 내지 약 40, 다른 양태에서는 약 1 내지 약 5, 다른 양태에서는 약 1.8 내지 약 5, 다른 양태에서는 약 1.8 내지 약 3일 수 있다.
분자량(Mn, Mw 및 Mz) 및 분자량 분포(MWD)를 측정하는 기법은 미국 특허 제4,540,753호(Cozewith, Ju and Verstrate)(이는 미국 관습에 따라 본원에 참고로 인용되어 있음) 및 여기에 언급된 참고 문헌, 및 [Macromolecules, 1988, volume 21, p. 3360 (Verstrate et al.)](이는 미국 관습에 따라 본원에 참고로 인용되어 있음) 및 여기에 언급된 참고 문헌에서 발견될 수 있다. 예를 들면 분자량은 시차 굴절 지수 검출기가 구비되고 폴리스티렌 표준물을 이용하여 보정된 워터스(Waters) 150 겔 투과 크로마토그래피를 이용한 크기 배제 크로마토그래피에 의해 측정될 수 있다.
프로필렌계 열가소성 중합체
프로필렌계 열가소성 중합체로도 언급될 수 있는 프로필렌계 열가소성 수지는 프로필렌의 중합으로부터 유래된 단위를 주로 포함하는 고형의 일반적으로 고분자량 플라스틱 수지를 포함한다. 일부 양태에서 프로필렌계 중합체의 단위중 75% 이상, 다른 양태에서 90% 이상, 다른 양태에서 95% 이상, 다른 양태에서 97% 이상이 프로필렌 중합으로부터 유래된다. 특정 양태에서, 이들 중합체는 프로필렌의 단독중합체를 포함한다.
일부 양태에서, 프로필렌계 열가소성 중합체는 또한 에틸렌 및/또는 α-올레핀, 예를 들면 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 2-메틸-1-프로펜, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 5-메틸-1-헥센 및 이의 혼합물의 중합으로부터 유래된 단위를 포함할 수 있다. 프로필렌의 에틸렌 또는 상기 개시된 α-올레핀 또는 상기 개시된 고급 α-올레핀 또는 C10-C20 다이올레핀과의 반응기, 충격 및 랜덤 공중합체가 특히 포함된다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 열가소성 중합체는 결정성 및 반-결정성 중합체를 포함할 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 이들 중합체는 DSC에 의해 측정하였을 때, 40중량% 이상, 다른 양태에서는 55중량% 이상, 다른 양태에서는 65중량% 이상, 다른 양태에서는 70중량% 이상의 결정성을 특징으로 할 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 이들 중합체는 80 J/g 이상, 다른 양태에서 100 J/g 초과, 다른 양태에서 125J/g 초과, 다른 양태에서 140J/g 초과의 Hf를 특징으로 할 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 유용한 프로필렌계 열가소성 중합체는 약 50 내지 약 2,000 kg/몰, 다른 양태에서 약 100 내지 약 600 kg/몰의 Mw를 특징으로 할 수 있다. 이들은 폴리스티렌 표준물을 이용항 GPC로 측정시 약 25 내지 약 1,000 kg/몰의 Mn, 다른 양태에서 약 50 내지 약 300 kg/몰의 Mn을 특징으로 한다.
하나 이상의 양태에서, 유용한 프로필렌계 열가소성 중합체는 약 0.1 내지 400 dg/분, 다른 양태에서, 약 0.5 내지 약 250 dg/분, 다른 양태에서, 약 1 내지 약 100 dg/분의 MFR(ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃에서)를 가질 수 있다. 이들 또는 다른 양태에서, 프로필렌계 열가소성 중합체는 400 dg/분 미만, 다른 양태에서 100 dg/분 미만, 다른 양태에서 50 dg/분 미만, 다른 양태에서 10 dg/분 미만의 MFR을 가질 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 유용한 프로필렌계 열가소성 중합체는 약 110℃ 내지 약 250℃, 다른 양태에서 약 155℃ 내지 약 170℃, 다른 양태에서 약 160℃ 내지 약 165℃의 Tm을 가질 수 있다. 이들은 약 -10 내지 10℃, 다른 양태에서 약 -3 내지 5℃, 다른 양태에서 약 0 내지 2℃의 유리 전이 온도(Tg)를 가질 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 이들은 약 75℃ 이상, 다른 양태에서 약 95℃ 이상, 다른 양태에서 약 100℃ 이상, 다른 양태에서 약 105℃ 이상, 다른 양태에서 약 105℃ 내지 115℃ 범위의 결정화 온도(Tc)를 가질 수 있다.
프로필렌계 열가소성 중합체는 종래의 지글러-나타 유형 중합 및 메탈로센 촉매를 포함하지만, 이로 한정되지는 않는 단일 부위 유기금속 촉매를 이용한 촉매반응을 포함하지만 이로 한정되지는 않는 당 분야의 숙련자에게 공지된 적절한 중합 기법을 이용하여 합성될 수 있다.
한 양태에서, 프로필렌계 열가소성 중합체는 고결정성 아이소택틱 또는 신디오택택 폴리프로필렌의 단독중합체를 포함한다. 이 폴리프로필렌은 약 0.85 내지 약 0.91 g/cc의 밀도를 갖고, 대부분의 아이소택틱 폴리프로필렌은 약 0.90 내지 약 0.91g/cc의 밀도를 갖는다. 또한 분획 용융 유속을 갖는 고분자량 및 초고분자량 폴리프로필렌이 사용될 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 폴리프로필렌 수지는 10dg/분 이하, 다른 양태에서 1.0 dg/분 이하, 다른 양태에서 0.5dg/분 이하의 MFR(ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃에서)을 특징으로 할 수 있다.
탄화수소 수지
하나 이상의 양태에서, 탄화수소 수지는 천연 수지, 합성 수지 및 저분자량 중합체 또는 다량체를 포함할 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 탄화수소 수지는 온도 및 압력의 표준 조건에서 고형 물질이다. 중합되어 합성 수지 또는 저분자량 중합체 또는 다량체를 합성할 수 있는 단량체는 다양한 불포화 물질의 혼합물을 함유하는 정련 스트림 또는 순수한 단량체 공급물로부터 수득된 것들을 포함할 수 있다. 단량체는 지방족 단량체, 사이클로알리파틱 단량체, 방향족 단량체 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 지방족 단량체는 C4, C5 및 C6 파라핀, 올레핀 및 공액 다이올레핀을 포함할 수 있다. 지방족 단량체 또는 사이클로알리파틱 단량체의 예는 1,4-펜타다이엔, 사이클로펜탄, 1-펜텐, 2-펜텐, 2-메틸-1-펜텐, 2-메틸-2-부텐, 2-메틸-2-펜텐, 아이소프렌, 사이클로헥산, 1,3-헥사다이엔, 1,4-헥사다이엔, 사이클로펜타다이엔 및 다이사이클로펜타다이엔과 함께 부타다이엔, 아이소부틸렌, 1,3-펜타다이엔(피페릴렌)를 포함한다. 방향족 단량체는 C8, C9 및 C10 방향족 단량체를 포함할 수 있다. 방향족 단량체의 예는 스티렌, 인덴, 스티렌 유도체, 인덴 유도체 및 이의 조합을 포함한다.
하나 이상의 양태에서, 탄화수소 수지의 유형은 석유 수지, 터펜 수지, 스티렌 수지 및 사이클로펜타다이엔 수지를 포함한다. 탄화수소 수지의 예는 지방족 탄화수소 수지, 적어도 부분적으로 수소화된 지방족 탄화수소 수지, 지방족/방향족 탄화수소 수지, 적어도 부분적으로 수소화된 지방족 방향족 탄화수소 수지, 사이클로알리파틱 탄화수소 수지, 적어도 부분적으로 수소화된 사이클로알리파틱 수지, 사이클로알리파틱/방향족 탄화수소 수지, 적어도 부분적으로 수소화된 사이클로알리파틱/방향족 탄화수소 수지, 적어도 부분적으로 수소화된 방향족 탄화수소 수지, 폴리터펜 수지, 터펜-페놀 수지, 로진, 로진 에스터, 수소화된 로진, 수소화된 로진 에스터 및 이의 둘 이상의 혼합물을 포함한다.
하나 이상의 양태에서, 탄화수소 수지는 약 400 내지 약 5,000 g/몰, 다른 양태에서는 약 500 g/몰 내지 약 3,000 g/몰, 다른 양태에서는 약 600 g/몰 내지 약 2,000 g/몰, 다른 양태에서는 약 700 g/몰 내지 약 1,000 g/몰의 Mn을 특징으로 할 수 있다. 이들 탄화수소 수지는 또한 약 500 g/몰 내지 약 6,000 g/몰, 다른 양태에서는 약 700 g/몰 내지 약 5,000 g/몰의 Mw를 특징으로 할 수 있다. 추가로, 이들 탄화수소 수지는 약 700g/몰 내지 약 15,000 g/몰, 다른 양태에서는 약 8,000 g/몰 내지 약 12,000 g/몰의 Mz를 특징으로 할 수 있다.
일부 양태에서, 탄화수소 수지는 다이사이클로펜타다이엔(DCPD) 또는 치환된 DCPD의 열 중합에 의해 생성된 것들을 포함하고, 이는 지방족 또는 방향족 단량체를 추가로 포함할 수 있다. 한 양태에서 DCPD 또는 치환된 DCPD는 방향족 단량체와 공중합되고, 최종 생성물은 10% 미만의 방향족 함량을 포함한다. 다른 양태에서, 탄화수소 수지는 지방족 단량체와 방향족 단량체 둘 모두의 공중합으로부터 유래된다.
합성 다량체는 석유 증류물 단량체의 이량체, 삼량체, 사량체, 오량체, 육량체, 칠량체 및 팔량체를 포함할 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 석유 증류물 단량체는 약 30 내지 약 210℃의 비등점을 가질 수 있다. 다량체는 열 및 촉매 중합을 포함하는 수지 중합의 부산물을 포함할 수 있다. 예를 들면 다량체는 DCPD, 지방족 단량체 및/또는 방향족 단량체가 다량체화된 후 그래프팅되는 공정으로부터 유래될 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 탄화수소 수지는 약 1 내지 약 60%, 다른 양태에서는 약 2 내지 약 40%, 다른 양태에서는 약 5 내지 약 10%의 방향족 함량을 특징으로 할 수 있다. 또한, 탄화수소 수지는 적어도 부분적으로 수소화될 수 있다. 예를 들면 탄화수소 수지는 90 미만, 다른 양태에서는 50 미만, 다른 양태에서는 25 미만, 다른 양태에서는 10 미만, 다른 양태에서는 2 미만, 다른 양태에서는 1 미만, 다른 양태에서는 0.5 미만, 다른 양태에서는 0.05 미만의 올레판 양성자를 함유할 수 있다. 방향족 함량 및 올레핀 함량은 300 MHz 초과, 다른 양태에서는 400MHz(주파수 당량)의 필드 강도를 갖는 분광계로부터의 1H NMR 스펙트럼에서 직접 측정된 1H-NMR에 의해 측정될 수 있다. 방향족 함량은 방향족 양성자의 적분 대 양성자의 총 수를 포함한다. 올레핀 양성자 또는 올레핀 양성자 함량은 올레핀 양성자의 적분 대 양성자의 총 수를 포함한다.
하나 이상의 양태에서, 탄화수소 수지는 약 10℃ 내지 약 180℃, 다른 양태에서 약 10℃ 내지 약 160℃, 다른 양태에서 약 60℃ 내지 약 130℃, 다른 양태에서 약 90℃ 내지 약 130℃, 다른 양태에서 약 80℃ 내지 약 120℃, 다른 양태에서 약 80℃ 내지 약 150℃, 다른 양태에서 약 90℃ 내지 약 110℃의 연화점을 특징으로 할 수 있고, 여기서, 바람직한 연화점 범위를 위해 연화점의 임의의 하한 및 임의의 상한이 조합될 수 있다. 연화점(℃)은 ASTM E-28(1996년 개정)에 따른 고리와 공 연화점(ring and ball softening point)에 의해 측정될 수 있다. 이들 또는 다른 양태에서, 연화점은 30℃ 초과, 다른 양태에서는 50℃ 초과, 다른 양태에서는 75℃ 초과, 다른 양태에서는 100℃ 초과, 다른 양태에서는 120℃ 초과일 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 탄화수소 수지는 DSC에 의해 측정하였을 때 약 -40℃ 내지 약 130℃, 다른 양태에서는 약 40℃ 내지 약 80℃, 다른 양태에서는 약 30℃ 내지 약 70℃의 유리 전이 온도(Tg)를 특징으로 할 수 있고, 여기서 바람직한 Tg 범위를 위해 Tg의 임의의 상한 및 임의의 하한이 조합될 수 있다. 이들 또는 다른 양태에서, 탄화수소 수지의 Tg는 30℃ 초과, 다른 양태에서는 50℃ 초과, 다른 양태에서는 60℃ 초과, 다른 양태에서는 70℃ 초과일 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 탄화수소 수지는 작용화된 탄화수소 수지를 포함할 수 있다. 이들 수지는 하나 이상의 작용성 기를 포함한다. 작용성 치환체 또는 작용성 잔기로도 언급될 수 있는 작용성 기는 헤테로원자를 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 작용성 기는 극성 기를 포함한다. 극성 기의 예는 하이드록실, 카보닐, 에터, 할라이드, 아민, 이민, 니트릴 또는 아이소시아네이트 기를 포함한다. 카보닐 잔기를 함유하는 예시적인 기는 카복실산, 무수물, 케톤, 산 할라이드, 에스터, 아미드 또는 이미드 기 및 이의 유도체를 포함한다. 한 양태에서, 작용성 기는 석신산 무수물 기 또는 상응하는 산(이는 말레산 무수물과의 반응(예를 들면 중합 또는 그래프팅 반응)으로부터 유래될 수 있다), 또는 β-알킬 치환된 프로판산 기 또는 이의 유도체를 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 작용기는 탄화수소 수지의 주쇄에 매달려있다. 유용한 작용화된 탄화수소 수지는 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0260021A1호 및 제2004/0266947A1호에 개시된 것들을 포함한다.
상업적으로 이용가능한 탄화수소 수지가 본 발명을 실시하는데 이용될 수 있다. 예시적인 상업적으로 이용가능한 수지는 PA 609TM(엑손모빌), EMPR 120, 104, 111, 106, 112, 115, EMPR 100 및 100A, 1035 ECR-373 및 ESCOREZ(등록상표) 2101, 2203, 2520, 5380, 5600, 5618, 5690 (미국 텍사스주 베이타운 소재의 엑손모빌 케미칼 캄파니에서 시판함); ARKONTM M90, M100, M115 및 M135 및 SUPERESTERTM 로진 에스터(일본의 아라카와 케미칼 캄파니 제품); 상업적으로 이용가능한 하이드로SYLVARESTM 페놀 개질된 스티렌, 메틸 스티렌 수지, 스티렌화된 터펜 수지, ZONATACTM 터펜-방향족 수지 및 터펜 페놀 수지(미국 플로리다주 잭슨빌 소재의 아리조나 케미칼 캄파니의 제품); SYLVATACTM 및 SYLVALITETM 로진 수지(미국 플로리다주 잭슨빌 소재의 아리조나 케미칼 캄파니의 제품); NORSOLEMETM 지방족 방향족 수지(프랑스의 크레이 밸리 제품); DERTOPHENETM 터펜 페놀 수지(프랑스 란데스 소재의 DRT 케미칼 캄파니 제품); EASTOTACTM 수지, PICCOTACTM C5/C9 수지, REGALITETM 및 REGALREZTM 방향족 및 REGALITETM 사이클로알리파틱/방향족 수지(테니시주 킹스포트 소재의 이스트만 케미칼 캄파니 제품); WINGTACKTM ET 및 EXTRATM (미국 펜실바니아주 엑톤 소재의 사코머 제품); FORALTM, PENTALYNTM 및 PERMALYNTM 로진 및 로진 에스터(미국 테네시주 킹스포트 소재의 이제는 이스트만 케미칼 캄파니인 헤르큘레스 제품); QUINTONETM 산 개질된 C5 수지, C5/C9 수지, 및 산 개질된 C5/C9 수지(일본의 니폰 제온 제품); LXTM 혼합된 방향족/사이클로알리파틱 수지(미국 펜실바니아주 피츠버그 소재의 네빌 케미칼 캄파니 제품); CLEARONTM 수소화된 터펜 방향족 수지(일본 야스하라 제품); 및 PICCOLYTETM (미국 펜실바니아주 브리스톨 소재의 루스 앤드 딜워쓰 인코포레이티드 제품)을 포함한다. 다른 적합한 탄화수소 수지는 미국 특허 제5,667,902호에서 발견될 수 있다.
고-MFR 열가소성 수지
하나 이상의 양태에서, 고-MFR 열가소성 수지는 400 내지 1800 dg/분, 다른 양태에서는 약 500 내지 약 1,700 dg/분, 다른 양태에서는 약 1,000 내지 약 1,600 dg/분의 MFR(ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃)을 갖는 수지를 포함한다. 이들 또는 다른 양태에서, 고-MFR 열가소성 수지는 400 dg/분 초과, 다른 양태에서 600 dg/분 초과, 다른 양태에서 800 dg/분 초과, 다른 양태에서 1,000 dg/분 초과, 다른 양태에서 1,200 dg/분 초과의 MFR을 갖는다.
이들 또는 다른 양태에서, 고-MFR 열가소성 수지는 비교적 낮은 분자량을 특징으로 할 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 고-MFR 열가소성 수지는 약 29 내지 약 55kg/몰, 다른 양태에서는 약 30 내지 약 51kg/몰의 Mw를 특징으로 할 수 있다. 이들은 또한, 폴리스티렌 표준물을 이용한 GPC로 측정하였을 때, 약 8 내지 약 15kg/몰, 다른 양태에서는 약 9.5 내지 약 14.5kg/몰의 Mn을 특징으로 할 수 있다. 이들 또는 다른 양태에서, 고-MFR 열가소성 수지는 16kg/몰 미만, 다른 양태에서는 13kg/몰 미만, 다른 양태에서는 11kg/몰 미만의 Mn을 특징으로 할 수 있다.
고-MFR 열가소성 수지는 다양한 단량체의 중합 생성물을 포함할 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 고-MFR 열가소성 수지는 에틸렌을 포함하는 하나 이상의 α-올레핀 단량체의 중합 생성물을 포함한다. 이들 또는 다른 양태에서, 고-MFR 열가소성 수지는 프로필렌의 중합으로부터 유래된 단위를 주로 포함하는 고형 가소성 수지와 같은 프로필렌계 중합체를 포함한다. 일부 양태에서는 프로필렌계 중합체 단위의 75% 이상, 다른 양태에서는 90% 이상, 다른 양태에서는 95% 이상, 다른 양태에서는 97% 이상이 프로필렌의 중합으로부터 유래된다. 특정한 양태에서, 이들 고-MFR 열가소성 수지는 프로필렌의 단독중합체를 포함한다.
일부 양태에서, 고-MFR 열가소성 수지는 또한 에틸렌 및/또는 α-올레핀, 예를 들면 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 2-메틸-1-프로펜, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 5-메틸-1-헥센 및 이의 혼합물의 중합으로부터 유래된 단위를 포함할 수 있다. 프로필렌의 에틸렌 또는 상기 개시된 고급 α-올레핀 또는 C10-C20 다이올레핀과의 반응기, 충격 및 랜덤 공중합체가 특히 포함된다.
하나 이상의 양태에서, 유용한 고-MFR 열가소성 수지는 약 110℃ 내지 약 250℃, 다른 양태에서는 약 155℃ 내지 약 170℃, 다른 양태에서는 약 160℃ 내지 약 165℃의 Tm을 가질 수 있다. 이들은 약 -10 내지 약 10℃, 다른 양태에서는 약 -3 내지 약 5℃, 다른 양태에서는 약 0℃ 내지 약 2℃의 Tg를 가질 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 이들은 약 75℃ 이상, 다른 양태에서는 약 95℃ 이상, 다른 양태에서는 약 100℃ 이상, 다른 양태에서는 105℃ 이상, 한 양태에서는 105℃ 내지 115℃의 Tc를 가질 수 있다.
고-MFR 열가소성 수지는 종래의 지글러-나타 유형 중합 및 메탈로센 촉매를 포함하지만, 이로 한정되지는 않는 단일 부위 유기금속 촉매를 이용한 촉매반응을 포함하지만 이로 한정되지는 않는 당 분야의 숙련자에게 공지된 적절한 중합 기법을 이용하여 합성될 수 있다.
작용화된 폴리올레핀
하나 이상의 양태에서, 작용화된 열가소성 수지로도 언급될 수 있는 작용화된 열가소성 폴리올레핀은 하나 이상의 작용기를 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 또한 작용성 치환기 또는 작용성 잔기로도 언급되는 작용기는 헤테로원자를 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 작용기는 극성 기를 포함한다. 극성 기의 예는 하이드록시, 프로폭시, 카보닐, 에터, 할라이드, 아민, 이민 및 니트릴 기를 포함한다. 카보닐 잔기를 함유하는 예시적인 기는 카복실산, 무수물, 케톤, 산 할라이드, 에스터, 아미드 또는 이미드 기 및 이의 유도체를 포함한다. 한 양태에서, 작용성 기는 석신산 무수물 기 또는 상응하는 산(이는 말레산 무수물과의 반응(예를 들면 중합 또는 그래프팅 반응)으로부터 유래될 수 있다), 또는 β-알킬 치환된 프로판산 기 또는 이의 유도체를 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 작용기는 탄화수소 수지의 주쇄에 매달려있다.
하나 이상의 양태에서, 작용화된 폴리올레핀은 그래프트 단량체를 폴리올레핀에 그래프팅시킴으로써 제조될 수 있다. 그래프팅 과정은 폴리올레핀을 그래프트 단량체와 조합, 접촉 또는 반응시킴을 포함한다. 이들 작용화된 폴리올레핀은 미국 특허 제4,957,968호, 제5,624,999호 및 제6,503,984호에 개시된 것들을 포함한다.
작용기가 그래프팅될 수 있는 폴리올레핀은 에틸렌 또는 α-올레핀, 예를 들면 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 2-메틸-1-프로펜, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 5-메틸-1-헥센 및 이의 혼합물의 중합으로부터 형성된 중합체를 포함할 수 있다. 에틸렌, 및 프로필렌, 및 에틸렌 및/또는 프로필렌과 다른 α-올레핀, 예를 들면 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 2-메틸-1-프로펜, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 5-메틸-1-헥센 및 이의 혼합물의 공중합체 또한 예상된다. 다른 폴리올레핀 공중합체는 올레핀과 스티렌의 공중합체, 예를 들면 스티렌-에틸렌 공중합체, 또는 올레핀과 α,β-불포화산 및/또는 α,β-불포화 에스터의 중합체, 예를 들면 폴리에틸렌-아크릴레이트 공중합체를 포함할 수 있다.
이들 단독중합체 및 공중합체는 당 분야에 공지된 적절한 중합 기법을 이용하여 합성될 수 있다. 이들 기법은 종래의 지글러-나타 유형 중합, 메탈로센 촉매를 포함하지만 이로 한정되지는 않는 단일 부위 오가노금속 촉매를 이용한 촉매 반응, 및 고압 유리 라디칼 중합을 포함할 수 잇다.
그래프트 공중합체가 그래프팅될 수 있는 폴리올레핀은 고형의 일반적으로 고분자량 가소성 물질을 포함할 수 있다. 이들 가소화물은 결정성 및 반-결정성 중합체를 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 이들 열가소성 중합체는 DSC에 의해 측정하였을 때 20% 이상, 다른 양태에서는 25% 이상, 다른 양태에서는 30% 이상의 결정성을 특징으로 할 수 있다. 이들 또는 다른 양태에서, 작용화되는 폴리올레핀은 DSC에 의해 측정하였을 때 40 J/g 이상, 다른 양태에서 50 J/g 초과, 다른 양태에서 75 J/g 초과, 다른 양태에서 95 J/g 초과, 다른 양태에서 100 J/g 초과의 융합 열을 가짐을 특징으로 할 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 그래프팅 전의 열가소성 중합체는 약 100 kg/몰 내지 약 2,000 kg/몰, 다른 양태에서는 약 300 kg/몰 내지 약 600 kg/몰의 Mw를 특징으로 할 수 있다. 이들은 또한, 약 80 kg/몰 내지 약 800 kg/몰, 다른 양태에서는 약 90 kg/몰 내지 약 200 kg/몰의 Mn를 특징으로 할 수 있다. 분자량은 예를 들면 시차 굴절 지수 검출기가 구비되고 폴리스티렌 표준물을 이용하여 보정된 워터스(Waters) 150 겔 투과 크로마토그래피를 이용한 크기 배제 크로마토그래피에 의해 측정될 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 이들 열가소성 중합체는 그래프팅 전에 약 0.3 내지 약 2,000 dg/분, 다른 양태에서는 약 0.5 내지 약 1,000 dg/분, 다른 양태에서는 약 1 내지 약 1,000 dg/분의 MFR(ASTM D-1238, 230℃, 2.16kg 부하량)을 특징으로 할 수 있다.
한 양태에서, 이들 열가소성 수지는 그래프팅 전에 약 110℃ 내지 약 250℃, 다른 양태에서는 약 120 내지 약 170℃, 다른 양태에서는 약 130℃ 내지 약 165℃의 Tm을 가질 수 있다. 하나 이상의 양태에서 이들은 약 75℃ 이상, 다른 양태에서는 약 95℃ 이상, 다른 양태에서는 약 100℃ 이상, 다른 양태에서는 약 105℃ 이상, 다른 양태에서는 105℃ 내지 115℃의 Tm을 가질 수 있다.
작용화된 폴리올레핀의 작용화 정도는 작용화된 중합체의 총 중량을 기준으로 매달린 작용성 잔기의 중량% 측면에서 언급될 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 작용화된 폴리올레핀은 0.2중량% 이상, 다른 양태에서는 0.4중량% 이상, 다른 양태에서는 0.6중량% 이상, 다른 양태에서는 1.0중량% 이상의 작용화도를 포함할 수 있다. 이들 또는 다른 양태에서, 작용화된 열가소성 중합체는 5중량% 미만, 다른 양태에서는 3중량% 미만, 다른 양태에서는 2중량% 미만의 작용화도를 가질 수 있다.
작용화된 열가소성 중합체가 작용화된 프로필렌계 중합체인 하나 이상의 양태에서, 이는 약 20 내지 약 2,000 dg/분, 다른 양태에서는 약 100 내지 약 1,500 dg/분, 다른 양태에서는 약 150 내지 약 750 dg/분의 MFR(ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃)를 특징으로 할 수 있다. 작용화된 열가소성 중합체가 작용화된 에틸렌계 중합체인 하나 이상의 양태에서, 이는 약 0.2 내지 약 2,000 dg/분, 다른 양태에서는 약 1 내지 약 1,000 dg/분, 다른 양태에서는 약 5 내지 약 100 dg/분의 MI(ASTM D-1238, 2.16kg, 190℃)를 특징으로 할 수 있다.
작용화된 열가소성 중합체는 상업적으로 이용가능하다. 예를 들면 말레이트화된 프로필렌계 중합체는 상표명 FUSABONDTM (듀퐁), POLYBONDTM (크롬프톤), EXXELORTM, EXXELORTM PO1015, EXXELORTM PO1020(엑손모빌) 또는 EPOLENETM (이스트만)으로 수득될 수 있고, 또한 상표명 LUBOTENE (옵타텍)으로 이용가능한 것과 같은 규소 그래프팅된 폴리에틸렌 공중합체의 이용 또한 예상된다.
폴리올레핀 왁스
하나 이상의 양태에서, 폴리올 왁스는 저분자량 폴리올레핀을 포함한다. 이들 폴리올레핀은 올레핀, 예를 들면 에틸렌 또는 α-올레핀, 예를 들면 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 2-메틸-1-프로펜, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 5-메틸-1-헥센 및 이의 혼합물의 중합으로부터 유래될 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 이들 왁스는 2,000 cP 미만, 다른 양태에서는 1,000 cP 미만, 다른 양태에서는 100 cP 미만의 190℃에서의 브룩필드 점도를 특징으로할 수 있다.
미끄럼 보조제
하나 이상의 양태에서, 유용한 미끄럼 보조제는 섬유의 중합성 매트릭스(즉, 프로필렌계 탄성중합체 및/또는 프로필렌계 열가소성 수지 및/또는 감촉 개질제)와는 비혼화성이고 따라서 섬유의 표면으로 이동하는 화합물 또는 분자를 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 미끄럼 보조제는 섬유의 표면(또는 이의 일부) 상에 단층을 형성한다. 이들 또는 다른 양태서, 유용한 미끄럼 보조제는 표면으로의 이동을 촉진시킬 수 있는 비교적 낮은 분자량을 특징으로 한다. 미끄럼 보조제의 유형은 [Handbook of Antiblocking, Release and Slip Additives, George Wypych, page 23]에 개시된 지방 산 아미드를 포함한다. 지방 산 아미드의 예는 베헨아미드, 에루카미드, N-(2-히드리에틸) 에루카미드, 라우라미드, N,N'-에틸렌-비스-올레아미드, N,N'-에틸렌 비스스테아르아미드, 올레아미드, 올레일 팔미트아미드, 스테아릴 에루카미드, 탈로우 아미드 및 이의 혼합물을 포함한다. 일부 양태에서, 하나 이상의 미끄럼 보조제는 마스터배치의 일부로서 본 발명의 혼성물에 첨가될 수 있다. 이런 양태에서, 미끄럼 보조제는 생성된 섬유 또는 패브릭에 약 1,000 내지 약 10,000 ppm, 바람직하게는 약 3,000 내지 약 6,000 ppm의 효과적인 농도의 미끄럼 보조제를 제공하는 방식으로 첨가된다.
기타 첨가제
본 발명의 혼성물은 다른 성분을 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 혼성물은 혼성 조성물중의 총 중합체를 기준으로 50 내지 4000 ppm으로 존재할 수 있는 핵형성제를 포함할 수 있다. 핵형성제는 예를 들면 나트륨 벤조에이트 및 활석을 포함한다. 또한 기타 핵형성제, 예를 들면 지글러-나타 올레핀 생성물 또는 다른 고 결정성 중합체 또한 사용될 수 있다. 핵형성제는 하이퍼폼(Hyperform), 예를 들면 HPN-68 및 밀라드 첨가제(예를 들면 밀라드 3988)(사우스캐롤라이나주 스파르탄버그 소재의 밀리켄 케미칼스) 및 오가노포스페이트, 예를 들면 NA-11 및 NA-21(뉴저니주 알렌달 소재의 암핀 케미칼스)를 포함한다.
또한, 다양한 목적을 위한 혼성물, 섬유 및 패브릭을 제조하기 위해 상기 개시된 양태에 다양한 첨가제가 혼입될 수 있다. 다른 첨가제는 예를 들면 안정화제, 산화방지제 및/또는 충진제를 포함한다. 1차 및 2차 산화방지제는 예를 들면 장애 페놀, 장애 아민 및 포스파이트를 포함한다. 다른 첨가제, 예를 들면 분산제(예를 들면 아크로왁스 C) 또한 포함될 수 있다. 예를 들면 칼슘 스테아레이트, 하이드로칼사이트 및 산화칼슘을 포함하는 촉매 탈활성화제 및/또는 당 분야에 공지된 다른 산 중화제 또한 사용된다.
기타 첨가제는 예를 들면 연소/불꽃 지연제, 가소화제, 가황 또는 경화제, 가황 또는 경화 촉진제, 경화 지연제, 가공 보조제 등을 포함한다. 전술된 첨가제는 또한 독립적으로 첨가되거나 또는 첨가제에 혼입되는 충진제 및/또는 강화 물질을 포함할 수 있다. 예는 카본 블랙, 클레이, 활석, 탄산칼슘, 운모, 규소, 실리케이트, 이의 조합 등을 포함한다. 성질을 개선시키기 위해 이용될 수 있는 다른 첨가제는 블록킹 방지제 또는 윤활제를 포함한다.
또다른 양태에서, 아이소파라핀, 폴리알파올레핀, 폴리부텐 또는 이의 둘 이상의 혼합물 또한 본 발명의 조성물에 첨가될 수 있다. 폴리알파올레핀은 제WO2004/014998호, 특히 제17면 19행 내지 제19면 25행에 개시된 것들을 포함할 수 있다. 이들 폴리알파올레핀은 약 0.5 내지 약 40중량%, 다른 양태에서는 약 1 내지 약 20중량%, 다른 양태에서는 약 2 내지 10중량%의 양으로 첨가될 수 있다.
양
하나 이상의 양태에서, 본 발명에 따른 섬유 및 부직 패브릭의 제조에 이용되는 조성물은, 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 99중량%, 다른 양태에서는 약 10 내지 약 95중량%, 다른 양태에서는 약 50 내지 약 90중량%, 다른 양태에서는 약 60 내지 약 70중량%의 프로필렌계 탄성중합체를 포함할 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 섬유 및 패브릭의 제조에 이용되는 조성물은, 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 1중량% 내지 약 99중량%, 다른 양태에서는 약 2중량% 내지 약 50중량%, 다른 양태에서는 약 5중량% 내지 약 20중량%, 다른 양태에서는 약 10중량% 내지 약 13중량%의 프로필렌계 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 섬유 및 패브릭의 제조에 이용되는 조성물은, 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0ppm 내지 약 50,000 ppm, 다른 양태에서는 약 1 ppm 내지 약 40,000 ppm, 다른 양태에서는 약 2 ppm 내지 약 30,000 ppm, 다른 양태에서는 약 3 ppm 내지 약 7,000 ppm의 미끄럼 보조제를 포함할 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 섬유 및 패브릭의 제조에 이용되는 조성물은, 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.1중량% 내지 약 50중량%, 다른 양태에서는 약 0.5중량% 내지 약 40중량%, 다른 양태에서는 약 1중량% 내지 약 30중량%, 다른 양태에서는 약 1중량% 내지 약 10중량%의 감촉 개질제를 포함할 수 있다.
감촉 개질제가 탄화수소 수지와 고-MFR 열가소성 수지의 혼성물을 포함하는 경우, 탄화수소 수지 대 고-MFR 열가소성 수지의 중량 비는 약 0.2:1 내지 약 100:1, 다른 양태에서는 약 0.3:1 내지 약 5:1, 다른 양태에서는 약 0.4:1 내지 약 3:1, 다른 양태에서는 약 0.5:1 내지 약 2:1일 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 섬유 및 패브릭의 제조에 이용되는 조성물은, 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0 내지 약 30중량%, 다른 양태에서는 약 1 내지 약 25중량%, 다른 양태에서는 약 2 내지 약 20중량%, 다른 양태에서는 약 3 내지 약 10중량%의 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 이들 다른 첨가제는 상기 개시된 것들을 포함할 수 있다.
조성물의 제조
본 발명의 하나 이상의 양태의 섬유 및/또는 부직 패브릭을 제조하는데 이용되는 조성물은 여러 기법을 이용하여 제조될 수 있다. 한 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체와 프로필렌계 열가소성 수지(즉, 낮은 MFR 수지)의 혼성물이 먼저 제조된 후, 기타 성분(예를 들면 탄화수소 및/또는 고 MFR 수지)를 혼성물에 첨가하거나 도입할 수 있다. 프로필렌계 탄성중합체 및 프로필렌-열가소성 수지는 성분의 밀접한 혼합을 야기하는 임의의 공정에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면 이들은 텀블러, 정적 혼합기, 배치 혼합기, 압출기 또는 이의 조합에서 혼합될 수 있다. 이들 또는 다른 양태에서, 혼합은 섬유를 가공하는데 이용되는 공정 방법의 일부로서 발생할 수 있다. 다른 양태에서, 용융 혼성을 위해 내부 혼합기가 이용될 수 있다; 예를 들면 성분은 브라벤더 플라스토그래프(Brabender Plastograph)에서 1 내지 20분동안 180℃ 내지 240℃에서 혼성될 수 있다. 또다른 양태에서, 중합체는 중합체의 플럭스 온도보다 높은 밴버리 내부 혼합기에서 혼성될 수 있다(예를 들면 180℃에서 약 5분). 또다른 양태에서, 쌍축 혼합 압출기, 저 점도의 용융 중합체 스트림을 혼합하기 위한 정적 혼합기, 충돌 혼합기 등과 같이 당 분야에 잘 공지된 것들을 포함하는 연속 혼합기가 이용될 수 있다. 다른 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체 및 프로필렌계 열가소성 수지는 중합체의 점도를 더 높은 용융 유속에 맞추도록 용융물중의 퍼옥사이드로 처리될 수 있다. 당 분야에 공지된 바와 같이 MFR의 이러한 감소는 비스브레이킹(visbreaking)으로 언급될 수 있다.
다른 양태에서, 혼성물은 순차적 중합을 이용하거나 동일 반응계에서 형성될 수 있다. 이는 프로필렌계 열가소성 수지가 하나의 반응기(또는 하나의 반응기의 하나의 단)에서 중합되고, 중합된 생성물이 다른 반응기 또는 동일한 반응기의 다른 단으로 이동되어 여기서 프로필렌계 탄성중합체의 중합이 수행되는 반응기 혼성물을 포함한다.
하나 이상의 양태에서, 프로필렌계 탄성중합체 및 프로필렌계 열가소성 수지의 혼성물은 프로필렌계 열가소성 수지가 연속상이고 프로필렌계 탄성중합체가 불연속 상인 이종 혼성물일 수 있다. 당 분야의 숙련자들에게 공지된 바와 같이, 이종 고체-상태 혼성물은 하나의 중합체가 다른 중합체의 매트릭스 중에 분산된 별개의 패킷(예를 들면 입자)를 형성하는 2개의 중합체의 혼성물을 포함한다. 다른 양태에서, 이종 혼성물은 혼성물 성분이 개별적으로 보이지만 어느 것이 연속 상이고 어느 것이 불연속 상인지가 명확하지 않은 공동 연속 혼성물을 포함한다.
추가의 성분(예를 들면 감촉 개질제 및/또는 미끄럼 보조제)을 프로필렌계 탄성중합체 및 프로필렌계 열가소성 수지의 혼성물에 첨가하거나 도입하는 것은 초기 혼성물을 형성하는데 이용되는 것과 유사한 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 특정 양태에서, 추가의 성분은 섬유 형성 과정의 일부로서 첨가된다. 예를 들면 고 MFR 수지 및/또는 탄화수소 수지 및/또는 미끄럼 보조제는 섬유 제조 공정에서 이용되는 압출기에 첨가될 수 있다.
섬유 및 패브릭 형성
전술된 조성물로부터 부직 패브릭을 형성하는 것은 압출 후에 직조 또는 결합에 의해 섬유를 제조하는 것을 포함할 수 있다. 압출 공정은 섬유의 기계적 또는 공기역학적 인발을 동반할 수 있다. 본 발명의 섬유 및 패브릭은 당 분야에 공지된 임의의 기법 및/또는 장치에 의해 제조될 수 있고, 이중 많은 것은 잘 공지되어 있다. 예를 들면 스펀본딩된 부직 패브릭은 독일 트로이스도르프 소재의 라이펜하우저 게엠베하 앤드 캄파니(Reifenhauser GmbH & Co.)에 의해 생성되는 스펀본딩된 부직 생산 라인에 의해 생산된다. 라인펜하우저 시스템은 미국 특허 제4,820,142호에 개시된 슬롯 인발 기법을 이용한다.
종래의 미세 데니어 섬유
하나 이상의 양태에서, 섬유는 연속 필라멘트, 벌크 연속 필라멘트 또는 스테이플 섬유-형성 기법에 의해 생산될 수 있다. 예를 들면 중합체 용융물은 다이의 구멍(스피너렛(spinneret))을 통해 압출될 수 있고, 이는 예를 들면 직경이 0.3mm 내지 0.8mm 일 수 있다. 중합체의 저 융점 점도는 사용되는 중합체의 고융점 온도(예를 들면 230℃ 내지 280℃), 및 고 용융 유속(예를 들면 15g/10분 내지 40g/10분)를 이용하여 달성될 수 있다. 비교적 큰 압출기에는 높은 아웃풋의 용융된 중합체를 약 8 내지 약 20개의 스피너렛의 뱅크(bank)로 분배하는 매니폴드가 장착되어 있을 수 있다. 각각의 스핀헤드에는 스핀헤드를 통한 아웃풋을 조절하는 개별적인 기어 펌프; "브레이커 플레이트(breaker plate)"에 의해 지지되는 필터 팩; 및 헤드 내부의 스피너렛 플레이트가 구비되어 있을 수 있다. 스피너렛 플레이트의 구멍의 수는 얀 중의 필라멘트의 수를 결정하고, 서로 다른 얀 구축을 이용하여 상당히 다양하지만, 이는 전형적으로 50 내지 250개의 범위이다. 구멍은 급냉 공기 유동의 우수한 분포를 지원하기 위해 원형, 고리 모양 또는 사각 패턴으로 분류될 수 있다.
연속적 필라멘트
연속적 필라멘트(CF) 얀은 40 데니어 내지 2,000 데니어(데니어 = 9000야드 당 g의 수)의 범위일 수 있다. 필라멘트는 필라멘트당 1 내지 20 데니어(dpf) 범위일 수 있고, 더 큰 범위가 예상될 수도 있다. 방적 속도는 800m/분 내지 1500m/분(2500ft/분 내지 5000ft/분)으로 다양할 수 있다. 예시적인 방법은 다음과 같이 진행될 것이다. 필라멘트는 3:1 이상(1단 또는 2단 인발)의 인발 비로 인발되고 패키지에 감긴다. 2단 인발은 더 높은 인발 비가 달성되도록 허용한다. 권취 속도는 2,000m/분 내지 3,500m/분(6,600ft/분 내지 11,500ft/분)이다. 900m/분 (3000ft/분) 초과의 방적 속도는 더 가는 필라멘트를 갖는 최적의 방적성을 얻기 위해 좁은 분자량 분포를 갖는 수지, 예를 들면 5의 최소 MFR 및 예를 들면 2.8dg/분 미만의 좁은 분자량 분포를 갖는 수지를 필요로 할 수 있다. 더 느린 방적 공정 또는 더 무거운 데니어 필라멘트에서는, 16-MFR 반응기 등급 제품이 보다 적절할 수 있다.
부분적으로 배향된 얀(POY)
부분적으로 배향된 얀(POY)은 (상기 언급된 연속 필라멘트로서) 고형 상태 인발 없이 섬유 방적으로부터 직접 생산되는 섬유이다. 섬유 중의 분자의 배향은 용융된 중합체가 스피너렛을 떠닌 직후에 용융 상태에서 수행된다. 일단 섬유가 고형화되면, 섬유 인발이 일어나지 않고, 섬유가 패키지에 권취된다. POY 얀(내내 고형 상태 배향으로 수행되고 더 높은 인장 강도 및 더 낮은 연장을 갖는 완전 배향된 얀 또는 FOY와는 대조적인)은 더 높은 연장 및 더 낮은 점성을 갖는 경향이 있다.
벌킹된 연속 필라멘트
벌킹된 연속 필라멘트 가공 방법은 2가지의 기본 유형, 1-단계 및 2-단계로 구분된다. 예를 들면 2-단계 공정에서, 인발되지 않은 얀은 1,000 m/분(3,300ft/분) 미만, 일반적으로 약 750m/분에서 방적되어 패키지에 놓인다. 얀은 인발(일반적으로 2단계)되고 텍스쳐라이저라 불리는 기계상에서 '벌킹'된다. 권취 및 인발 속도는 벌킹 또는 텍스쳐라이징 장치에 의해 일반적으로 2500 m/분(8,200ft/분) 이하로 제한된다. 2단계 CF 공정에서와 같이, 2차 결정화는 신속한 인발 텍스쳐라이징을 요구한다. 흔한 벌킹된 연속적 필라멘트 공정은 1단계 방적/인발/텍스트(SDT) 공정을 포함한다. 이 공정은 2단계 공정보다 더 우수한 경제성, 효율성 및 품질을 제공할 수 있다. 이는 벌킹 장치가 인 라인이라는 점을 제외하고는 1 단계 CF 공정과 유사하다. 벌크 또는 텍스쳐는 얀 외관을 변화시킬 수 있고, 필라멘트와 구별시키고, 충분히 부드러운 굴곡 및 접힘을 부가하여 얀이 보다 더 뚱뚱해지도록(더 부피가 크도록) 만든다.
스테이플 섬유
섬유 가공 공정은 다음과 같은 2가지 공정을 포함한다: 전형적 방적 및 콤팩트 방적. 전형적 방적은 전형적으로 i) 생산, 마무리 적용 및 권취한 후, ii) 인발, 2차적 마무리 용도, 크림핑, 및 스테이플로의 절단의 2단계를 포함한다. 전형적인 방적 공정동안, 섬유가 장치로부터 인발되는 동안 '삼각형'이 생성된다. 콤팩트 방적은 삼각형을 최소화하거나 제거하고, 벗어난 섬유 및 실에서 약한 점의 양을 감소시킬 수 있다. 외부 섬유가 꼬이는 동안 이들이 얀의 코어쪽으로 압착되기 때문에 "컴팩트"라 불린다.
필라멘트는 예를 들면 용도에 따라 1.5dpf 내지 70dpf 미만의 범위일 수 있다. 스테이플 길이는 용도에 맞도록 7mm 정도로 짧을 수 있거나 200mm(0.25인치 내지 8인치)만큼 길 수 있다. 많은 용도에서, 섬유는 주름잡힌다. 주름 잡기는 토(tow)를 한쌍의 닙 롤을 갖는 증기-가열된 스터퍼(stuffer)로 과다-공급함으로써 달성된다. 과다-공급은 토를 박스에서 접어서 필라멘트에 굴곡 또는 주름을 형성시킨다. 이들 굴곡은 박스에 주입된 증기에 의해 열-고정될 수 있다. 수지의 MW, MWD 및 아이소택틱 함량이 주름 안정성, 진폭 및 주름 용이성에 영향을 미칠 수 있다.
용융 취입 패브릭
용융 취입 패브릭은 20 내지 0.1 마이크론 범위의 섬유 직경을 갖는 가는 필라멘트의 웹을 의미할 수 있다. 일부 양태에서, 용융 취입 섬유의 섬유 직경은 1 내지 10 마이크론의 범위일 수 있고, 다른 양태에서는 1 내지 약 5 마이크론의 범위일 수 있다. 이들 가는 섬유 직경에 의해 형성된 부직 웹은 매구 작은 공극 크기를 갖고 따라서 탁월한 차단벽 성질을 가질 수 있다. 예를 들면 용융 취입 공정에서, 압출기는 중합체를 용융시켜 계량 용융물 펌프로 운반한다. 용융물 펌프는 용융된 중합체를 특수 용융 취입 다이로 안정된 출력 속도에서 운반한다. 용융된 중합체가 다이를 나가면, 이는 고온, 고속 공기(공정 공기 또는 1차 공기라 불린다)와 접촉한다. 이 공기는 빠르게 흘러서, 급냉 공기와 조합되어 필라멘트를 고형화시킨다. 전체 섬유 형성 공정은 전형적으로 다이의 몇 인치 내에서 일어난다. 양질의 제품을 효과적으로 생산하는데 있어 다이 디자인이 중요할 수 있다. 패브릭은 필라멘트를 스피너렛으로부터 전형적으로 200mm 내지 400mm(8인치 내지 15인치)의 다공 형성 벨트 상으로 직접 인발함으로써 형성된다. 더 무거운 기준 중량, 더 높은 로프트 제품의 경우 더 긴 형성 거리가 이용될 수 있다. 다른 양태에서는 더 높은 공정 온도에서 20g/10분과 같이 낮은 수지 MFR을 사용할 수도 있지만, 용융 취입은 가능한 가장 가는 섬유를 수득하기 위해 200g/10 분 초과와 같은 매우 높은 용융 유속 수지를 필요로 한다.
스펀본딩된 패브릭
스펀본딩 또는 스펀본딩된 섬유는, 예를 들면 수천개의 구멍을 갖는 큰 스피너렛으로부터 용융된 중합체를 압출시키거나 또는 40개 정도의 적은 구멍을 함유하는 더 적은 스피너렛의 뱅크를 이용하여 생성된 섬유를 포함한다. 스피너렛을 출발한 후, 용융된 섬유는 횡-유동 공기 급냉 시스템에 의해 급냉된 후, 스피너렛으로부터 당겨지고, 고속 공기에 의해 가늘어진다(인발된다). 일반적으로 공기 인발되는 2가지 방법이 있고, 이들 둘 모두 벤투리 효과를 이용한다. 첫번째는 흡인 슬롯을 이용하여 필라멘트를 인발하는 것으로(슬롯 인발), 이는 스피너렛의 폭 또는 기계의 폭을 움직일 수 있다. 두번째 방법은 노즐 또는 흡인기 건을 통해 필라멘트를 인발하는 것이다. 이 방식으로 형성된 필라멘트를 스크린("와이어") 또는 다공 형성 벨트 상에서 수집하여 웹을 형성할 수 있다. 그런 다음 웹을 압출 롤을 통과시킨 후 가열된 캘린더 롤 사이를 통과시키고, 여기서, 한 롤 상의 상승된 랜드(land)가 예를 들면 그 면적의 10% 내지 40%를 커버하는 지점에서 웹을 결합시켜 부직 패브릭을 형성시킨다. 다른 양태에서는, 대류 또는 방사성 열을 이용한 섬유의 용접이 또한 수행될 수 있다. 또다른 양태에서, 섬유 용접은 하이드로잉탱글링(hydorentangling) 또는 니들 펀치(needle punch) 방법을 이용한 마찰을 통해 수행될 수 있다.
연속 필라멘트로 섬유를 형성하거나, 섬유로부터 부직 물질을 가공한 후에 어닐링이 수행될 수 있다. 어닐링은 부분적으로 연신된 섬유에서 내부 응력을 경감시키고 섬유에서 혼성물의 탄성 회복 성질을 회복시킬 수 있다. 어닐링은 결정 구조의 내부 조직화 및 무정성 및 반결정성 상의 상대적인 배열에 상당한 변화를 야기하는 것으로 보인다. 이는 탄성의 회복을 이끌어낼 수 있다. 예를 들면 실온보다 40℃ 높은 온도(그러나, 혼성물의 결정 융점보다는 약간 낮은)에서 섬유를 어닐링하는 것이 섬유의 탄성 회복에 적절할 수 있다.
섬유의 가열 어닐링은, 실온 내지 160℃, 또는 다르게는 최대 130℃의 온도에서 몇초 내지 1시간 미만의 기간동안 섬유(또는 섬유로부터 제조된 패브릭)를 유지시킴으로써 수행될 수 있다. 전형적인 어닐링 기간은 100℃에서 1 내지 5분이다. 어닐링 시간과 온도는 이용되는 조성물에 근거하여 조절될 수 있다. 다른 양태에서, 어닐링 온도는 60℃ 내지 130℃ 범위이다. 다른 양태에서, 온도는 약 100℃이다.
일부 양태에서, 예를 들면 종래의 연속 섬유 스피닝에서, 어닐링은 종래의 어닐링 기법을 적용하지 않고 섬유를 가열된 롤(고뎃(godet))를 통과시킴으로써 수행될 수 있다. 섬유에 탄성을 부여하기 위해, 어닐링은 바람직하게는 매우 낮은 섬유 인장 하에서 수행되어 섬유의 수축을 허용할 수 있다. 부직 가공에서, 웹은 일반적으로 캘린더를 통과하여 웹을 점 결합시킨다(강화시킨다). 강화되지 않은 부직 웹을 비교적 고온에서 가열된 캘린더를 통과시키는 것은 섬유를 어닐링하기에 충분하고 부직 웹의 탄성을 증가시킬 수 있다. 섬유 어닐링과 유사하게, 부직 웹의 탄성이 증가되도록 기계 방향(MD) 및 횡 방향(CD) 둘 모두로 웹을 수축되도록 낮은 장력하에서 부직 웹이 완성될 수 있다. 다른 양태에서, 결합 캘린더 롤 온도는 100℃ 내지 130℃ 범위이다. 다른 양태에서, 온도는 약 100℃이다. 어닐링 온도는 임의의 특정한 혼성물을 위해 조정될 수 있다.
산업적 적용가능성
본 발명의 섬유 및 부직 패브릭은 여러 용도에서 이용될 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 이들은 유리하게는 기저귀 및/또는 유사한 개인 위생 제품에서 이용될 수 있다. 특히, 이들은 탄성 고정 밴드를 포함하지만 이로 한정되지는 않는 이들 제품의 동적 또는 신장가능한 성분으로 이용될 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 본 발명의 패브릭은 추가의 성분, 예를 들면, 바람직한 느낌을 추구하는 종래의 용도에서 사용될 수 있는 경계 층을 사용하지 않고 이용될 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명의 섬유 및 패브릭은 필터 매질의 제조에 이용될 수 있다. 예를 들면, 특정한 용도는 부직 패브릭이 정전기 부하되어 일렉트릿을 형성할 수 있는 작용화된 수지에서의 이용을 포함한다.
본 발명의 실시를 예증하기 위해서, 하기 실시예가 제조되고 시험되었다. 그러나, 이 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 특허청구범위가 본 발명을 한정할 것이다.
실시예 I
15중량%의 에틸렌(MFR: 20dg/분, 밀도: 0.863g/cm3)을 포함하는 프로필렌계 탄성중합체 및 폴리프로필렌 단독중합체 수지를 용융 혼성하고, 용융물 중에서 퍼옥사이드로 처리하여 혼성물의 MFR을 약 80으로 조절하였다. 혼성물 I은 85중량%의 프로필렌계 탄성중합체 및 15중량%의 폴리프로필렌 수지를 포함한다. 혼성물 II는 90중량%의 프로필렌계 탄성중합체 및 10중량%의 폴리프로필렌 수지를 포함한다. 스펀본딩 패브릭은 레이코필(Reicofil)TM 1.5 스펀본드 빔 라인(독일 트로이스도르프 소재 라이펜하우저 게엠베하)를 이용하여 혼성물로부터 생산되었다.
스핀 빔은 약 4000개의 구멍을 갖는 1m 폭의 직사각형 스피너렛을 가졌다. 각각의 구멍의 직경은 0.6mm이다. 스펀본딩 시스템은 균일화된 용융된 중합체를 용융 펌프로 운반시키는 압출기를 포함하고 있고, 용융 펌프는 용융된 중합체를 스핀 빔으로 이동시킨다.
미끄럼 보조제 및/또는 고 MFR 폴리프로필렌 및/또는 탄화수소 수지를 폴리프로필렌계 탄성중합체와 폴리프로필렌의 혼성물로 도입함으로써 여러 상이한 조성물을 제조하고 방적하였다. 이들 추가의 성분을 스펀본드 시스템의 압출기 상의 사이드 공급기를 통해 혼성물에 도입하였다. 압출기 온도 프로파일을 조절하여 209℃의 용융 온도를 제공하였다. 출력 속도는 일반적으로 약 0.2 내지 약 0.3g/구멍/분(ghm)의 범위이고, 이는 표 1에 개시된 바와 같은 바람직한 섬유 크기를 위해 조절되었다. 혼성물에 첨가되는 추가 성분의 양 및 유형은 표 1에 개시되어 있다.
스피너렛을 나가는 용융된 중합체 실을 급냉시키고 찬 공기에 의해 가는 섬 유로 인발하였다. 인발력은 급냉 취입기의 r.p.m.으로 나타난다. 급냉 취입기의 최대 r.p.m.은, 제곱미터당 g(gsm)으로 표시되는 기저 중량과 함께, 표 1에 개시되어 있다. 기저 중량은 50gsm에서 유지되고, 탄화수소 수지를 함유하는 조성물의 경우, 방적 조건을 최적화하고 섬유 드립을 제거하기 위해서 급냉 취입기 rpm을 낮추었다. ASTM D6242-98에 따라 기저 중량을 결정한다.
급냉되고 고 인발된 섬유를 이동 다공성 웹상에 침착시켜 부직 웹의 매트를 형성하였다. 결합되지 않은 웹을 약 88℃로 가열된 캘린더 롤을 통해 통과시켰다. 웹이 캘린더의 닙을 통과함에 따라, 섬유가 어닐링(즉, 열 결합)된다. 캘린더 롤 압력은 50dN/m 미만에서 유지되었다.
폭 넓이가 25.4mm인 유나이티드(United) 식스-스테이션(six-station) 인장 시험기를 이용하여 패브릭의 인장력 및 탄성을 시험하였다. 모든 시료가 파괴될 때까지 분당 127mm의 횡 헤드 속도에서 5개의 패브릭 시료를 동시에 신장시킴으로써 인장 시험을 수행하였다. 기계 방향(MD) 및 횡 방향(CD) 둘 모두에서 각각의 조성물을 시험하였다. 여러 시료로부터 나온 평균 값을 시험 자료의 분석 및 제시에 이용하였다. 변수를 정의하는데 이용된 다양한 속성은 다음과 같다:
g/cm 단위로 측정된 인장력은 시료 폭에 정상화된 최대 부하량에 상응하고;
%로 측정된 연장은 최대 부하에서의 연장에 상응하고;
%로서 측정된 영구 고정은, 부직 패브릭 시료가 100% 연신되었을 때, 회복시 0 힘에 상응하는 신장 수준이다.
%로서 측정된 부하 손실은 (상승 곡선상의 부하 - 하강 곡선상의 부하)/하강 곡선상의 부하에 상응한다. 부하 손실은 50% 신장 수준에서 계산된다.
%로 측정된 기계적 히스테레시스는 부하 대체 곡선의 상응 및 하강 부분에 의해 막힌 면적에 상응한다.
신장 전 측정값이 2번째 주기중에 측정되거나, 또는 시료가 일단 100% 신장까지 연신된 후에 측정된다.
Figure 112009052040745-PCT00001
표 1의 자료는 탄화수소 수지의 첨가가 대조군 패브릭(C1 또는 C2)의 감촉을 고무같은 것에서 보다 건조한 촉감으로 변화시키고, 이는 첨가제에 따라 실크같은 건조한 촉감으로 추가로 변화될 수 있다(실시예 1 내지 5). 그러나, 촉감은 매우 주관적인 시험이고 따라서 이 변수를 특징지을 수 있는 표준 방법이 없다는 점에 주목해야만 한다.
실시예 II
섬유를 74℃에서 캘린더링하였다는 점을 제외하고는 실시예 I에 제공된 것과 유사한 기법 및 물질을 이용하여 추가의 섬유 및 패브릭을 제조하였다. 표 II는 사용된 성분, 섬유 생산 변수 및 섬유의 물리적 성질을 제공한다.
Figure 112009052040745-PCT00002
표 2의 자료는 탄화수소 수지 감촉 개질제의 첨가가 더 건조한 감촉을 제공하고 기계 방향에서의 연장을 개선시킴을 보여준다(실시예 C3 대 6).
본 발명의 추가의 양태가 하기 문단에 제공된다:
A. (a) 약 5중량% 내지 약 35중량%의 알파-올레핀으로부터 유래된 단위를 포함하고, DSC로 측정하였을 때 80J/g 미만의 융합 열을 갖는 프로필렌계 탄성중합체,
(b) 약 3 내지 약 300dg/분의 MFR(ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃에서), 및 DSC로 측정하였을 때 80J/g 초과의 융합 열을 특징으로 하는 프로필렌계 열가소성 중합체, 및
(c) (i) 400 dg/분 초과의 MFR(ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃에서)을 갖는 고-MFR 열가소성 수지, (ii) 탄화수소 수지, (iii) 폴리올레핀 왁스, (iv) 작용화된 탄화수소 수지, (v) 작용화된 폴리올레핀, 및 (vi) 전술된 감촉 개질제 둘 이상의 조합으로 구성된 군에서 선택된 감촉 개질제, 및
(d) 선택적으로 미끄럼 보조제
를 포함하는 조성물로부터 제조되는 부직 패브릭.
B. 프로필렌계 탄성중합체가 40% 미만의 결정성을 가짐을 추가의 특징으로 하는 단락 A의 부직 패브릭.
C. 프로필렌계 탄성중합체가 110℃ 미만의 용융 온도를 추가의 특징으로 하는 단락 A 또는 B의 부직 패브릭.
D. 프로필렌계 열가소성 중합체가 약 5 내지 약 100 dg/분의 MFR을 추가의 특징으로 하는 단락 A 내지 C중 임의의 단락의 부직 패브릭.
E. 감촉 개질제가 탄화수소 수지인 단락 A 내지 D중 임의의 단락의 부직 패브릭.
F. 탄화수소 수지가 약 10℃ 내지 약 180℃의 연화점을 특징으로 하는 단락 E의 부직 패브릭.
G. 탄화수소 수지가 약 60℃ 내지 약 130℃의 연화점을 특징으로 하는 단락 E 또는 F중 임의의 단락의 부직 패브릭.
H. 탄화수소 수지가 30℃ 초과의 유리 전이 온도를 특징으로 하는 단락 E 내지 G중 임의의 단락의 부직 패브릭.
I. 탄화수소 수지가 50℃ 초과의 유리 전이 온도(ASTM D 341-88)를 특징으로 하는 단락 E 내지 H중 임의의 단락의 부직 패브릭.
J. 감촉 개질제가 고-MFR 열가소성 수지인 단락 A 내지 I중 임의의 단락의 부직 패브릭.
K. 고-MFR 열가소성 수지가 600dg/분 이상의 MFR을 갖는 단락 J의 부직 패브릭.
L. 고-MFR 열가소성 수지가 1000dg/분 이상의 MFR을 갖는 단락 J 또는 K의 부직 패브릭.
M. 감촉 개질제가 작용화된 탄화수소 수지인 단락 A 내지 L중 임의의 단락의 부직 패브릭.
N. 감촉 개질제가 작용화된 폴리올레핀인 단락 A 내지 L중 임의의 단락의 부직 패브릭.
O. 감촉 개질제가 폴리올레핀 왁스인 단락 A 내지 L중 임의의 단락의 부직 패브릭.
P. 조성물이 미끄럼 보조제를 포함하는 단락 A 내지 O중 임의의 단락의 부직 패브릭.
Q. 조성물이, 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 99중량%의 프로필렌계 탄성중합체, 약 99 내지 약 1중량%의 프로필렌계 열가소성 중합체, 약 0 내지 약 50,000ppm의 미끄럼 보조제, 및 약 0.1 내지 약 50중량%의 감촉 개질제를 포함하는 단락 A 내지 P중 임의의 단락의 부직 패브릭.
R. 조성물이 아이소파라핀, 폴리알파올레핀, 폴리부텐 또는 이의 둘 이상의 혼합물을 추가로 포함하는 단락 A 내지 Q중 임의의 단락의 부직 패브릭.
본 발명의 범위 및 진의에서 벗어나지 않는 다양한 변형 및 대안은 당 분야의 숙련자에게는 자명할 것이다. 본 발명은 본원에 개시된 예시적 양태로 한정되지 않는다.

Claims (18)

  1. (a) 약 5중량% 내지 약 35중량%의 알파-올레핀으로부터 유래된 단위를 포함하고, DSC로 측정하였을 때 80J/g 미만의 융합 열을 갖는 프로필렌계 탄성중합체,
    (b) 약 3 내지 약 300dg/분의 MFR(ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃에서), 및 DSC로 측정하였을 때 80J/g 초과의 융합 열을 특징으로 하는 프로필렌계 열가소성 중합체, 및
    (c) (i) 400 dg/분 초과의 MFR(ASTM D-1238, 2.16kg, 230℃에서)을 갖는 고-MFR 열가소성 수지, (ii) 탄화수소 수지, (iii) 폴리올레핀 왁스, (iv) 작용화된 탄화수소 수지, (v) 작용화된 폴리올레핀, 및 (vi) 전술된 감촉 개질제 둘 이상의 조합으로 구성된 군에서 선택된 감촉 개질제, 및
    (d) 선택적으로 미끄럼 보조제
    를 포함하는 조성물로부터 제조되는 부직 패브릭.
  2. 제 1 항에 있어서,
    프로필렌계 탄성중합체가 40% 미만의 결정성을 추가의 특징으로 하는 부직 패브릭.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로필렌계 탄성중합체가 110℃ 미만의 융점을 추가의 특징으로 하는 부직 패브릭.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    프로필렌계 열가소성 중합체가 약 5 내지 약 100dg/분의 MFR을 추가의 특징으로 하는 부직 패브릭.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    감촉 개질제가 탄화수소 수지인 부직 패브릭.
  6. 제 5 항에 있어서,
    탄화수소 수지가 약 10℃ 내지 약 180℃의 연화점을 특징으로 하는 부직 패브릭.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    탄화수소 수지가 약 60℃ 내지 약 130℃의 연화점을 특징으로 하는 부직 패브릭.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    탄화수소 수지가 30℃ 초과의 유리 전이 온도(ASTM D 341-88)를 특징으로 하는 부직 패브릭.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    탄화수소 수지가 50℃ 초과의 유리 전이 온도(ASTM D 341-88)를 특징으로 하는 부직 패브릭.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    감촉 개질제가 고-MFR 열가소성 수지인 부직 패브릭.
  11. 제 10 항에 있어서,
    고-MFR 열가소성 수지가 600 dg/분 이상의 MFR을 갖는 부직 패브릭.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    고-MFR 열가소성 수지가 1,000 dg/분 이상의 MFR을 갖는 부직 패브릭.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    감촉 개질제가 작용화된 탄화수소 수지인 부직 패브릭.
  14. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    감촉 개질제가 작용화된 폴리올레핀인 부직 패브릭.
  15. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    감촉 개질제가 폴리올레핀 왁스인 부직 패브릭.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,
    조성물이 미끄럼 보조제를 포함하는 부직 패브릭.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
    조성물이, 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 99중량%의 프로필렌계 탄성중합체, 약 99 내지 약 1중량%의 프로필렌계 열가소성 중합체, 약 0 내지 약 50,000ppm의 미끄럼 보조제, 및 약 0.1 내지 약 50중량%의 감촉 개질제를 포함하는 부직 패브릭.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서,
    조성물이 아이소파라핀, 폴리알파올레핀, 폴리부텐 또는 이의 둘 이상의 혼합물을 추가로 포함하는 부직 패브릭.
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