KR20140119821A - 개선된 방사 성능 및 기계적 특성을 갖는 섬유 등급 - Google Patents

개선된 방사 성능 및 기계적 특성을 갖는 섬유 등급 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규 폴리프로필렌 조성물, 상기 폴리프로필렌 조성물을 포함하는 폴리프로필렌 섬유, 상기 폴리프로필렌 섬유 및/또는 폴리프로필렌 조성물을 포함하는 스펀본디드 직물, 상기 폴리프로필렌 섬유 및/또는 상기 스펀본디드 직물을 포함하는 물품 뿐만 아니라 이러한 스펀본디드 직물의 제조 방법 및 섬유 방사 라인의 안정성을 개선하기 위한 이러한 폴리프로필렌 조성물의 용도에 관한 것이다.

Description

개선된 방사 성능 및 기계적 특성을 갖는 섬유 등급 {FIBER GRADE WITH IMPROVED SPINNING PERFORMANCE AND MECHANICAL PROPERTIES}
본 발명은 신규 폴리프로필렌 조성물, 상기 폴리프로필렌 조성물을 포함하는 폴리프로필렌 섬유, 상기 폴리프로필렌 섬유 및/또는 폴리프로필렌 조성물을 포함하는 스펀본디드 직물(spunbonded fabric), 상기 폴리프로필렌 섬유 및/또는 상기 스펀본디드 직물을 포함하는 물품 뿐 아니라 이러한 스펀본디드 직물의 제조 방법 및 섬유 방사 라인의 안정성을 개선하기 위한 이러한 폴리프로필렌 조성물의 용도에 관한 것이다.
오늘날, 폴리프로필렌은 많은 섬유 및 직물 응용에서 널리 이용된다. 섬유 산업에서 지난 수십년 동안 한가지 중요한 동향은 다운-게이징(down-gauging)이었다. 부직포에서, 이와 관련하여 주요한 도전은 제조된 섬유의 기초 중량을 낮추면서 기계적 특성을 유지하는 것이다. 상기한 것을 달성하는 가장 효과적인 방법은 제조된 섬유의 섬유 직경을 낮추는 것이고, 이것은 또한 높은 비표면적을 초래한다. 이러한 섬유 직경 감소는 권취(take-up) 속도를 증가시킴으로써 및 섬유를 더 높은 정도로 신장함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 권취 속도 증가는 현 섬유 방사 방법에서 일어나는 필라멘트 파괴 때문에 제한된다. 이와 관련해서, 더 높은 권취 속도를 허용해야 하는 더 강한 섬유를 생성하는 낮은 MFR 조성물을 이용하는 것이 잘 알려져 있다. 그러나, 이러한 낮은 MFR 조성물은 가공성에 불리하게 영향을 미칠 수 있다. 한편, 더 높은 MFR을 갖는 조성물의 이용은 가공성을 개선하지만, 더 낮은 강도를 갖는 섬유를 생성한다. 낮은 MFR 조성물의 가공성을 개선하기 위해, 추가의 성분들이 첨가될 수 있지만, 이 수단은 또한 전체적인 섬유 특성에 불리하게 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 스펀본딩 방법 동안에 필라멘트 파괴 위험 없이 매우 얇은 섬유의 제조를 가능하게 하는 폴리프로필렌 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 얻은 섬유 및 직물이 가공성 및 기계적 특성의 좋은 균형을 가져야 한다는 것이고, 즉, 섬유 및 직물이 통상의 섬유 및 직물과 대등한 또는 훨씬 더 좋은 기계적 특성을 가져야 한다는 것이다.
상기 목적 및 다른 목적은 본 발명의 주제에 의해 해결된다. 본 발명의 유리한 실시양태는 상응하는 종속항에서 정의된다.
본 발명의 발견은 폴리프로필렌이 높은 권취 속도에 견딜 경우 매우 얇은 섬유를 얻을 수 있다는 것이다. 본 발명의 추가의 발견은 폴리프로필렌 조성물이, 용융 유량 MFR2 (230℃)이 0.1 g/10분 내지 20 g/10분의 범위인 폴리프로필렌, 및 추가로 소량의, 용융 유량 MFR2 (230℃)이 다소 높은, 즉 200 g/10분 내지 2500 g/10분의 범위인 추가의 폴리프로필렌을 포함해야 한다는 것이다. 게다가, 폴리프로필렌 조성물은 10 g/10분 내지 60 g/10분의 범위의 용융 유량 (230℃) 및 4.0 이하의 다분산 지수 (PI)를 가져야 한다.
따라서, 본 발명은
a) ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 0.1 g/10분 내지 20 g/10분의 범위이고, 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀으로부터 선택된 공단량체의 함량이 5 중량% 이하인 폴리프로필렌 (L-PP) 단독중합체 또는 공중합체를 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로 적어도 80 중량%, 및
b) ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 200 g/10분 내지 2500 g/10분의 범위이고, 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀으로부터 선택된 공단량체의 함량이 5 중량% 이하인 폴리프로필렌 (H-PP) 단독중합체 또는 공중합체를 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로 2 중량% 내지 20 중량%
포함하며, ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 10 g/10분 내지 60 g/10분의 범위이고, 임의로는 다분산 지수 (PI)가 4.0 이하, 예를 들어 3.8 이하인 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)에 관한 것이다.
놀랍게도, 본 발명자들은 상기 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)이 공지된 폴리프로필렌 조성물, 특히, 스펀본딩 방법으로 제조되는 섬유에 이용되는 것에 비해 우월한 특성을 갖는다는 것을 발견하였다. 본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 특히 상당히 더 높은 방사 속도로 섬유 및 직물의 제조를 가능하게 하여 그 결과로 더 작은 직경의 섬유를 생성하고, 즉, 방법의 방사 안정성을 개선한다. 본 폴리프로필렌 조성물은 증진된 최대 권취 속도에 의해 가공성을 개선하는 한편, 기계적 특성이 통상적인 섬유 및 직물과 대등하다. 특히, 기계적 파라미터, 예를 들어 신율 및 인장 강도가 실질적으로 영향을 받지 않거나 또는 통상적인 섬유 및 직물보다 훨씬 더 좋다는 것을 발견하였다.
본 발명의 또 다른 측면은 이러한 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)의 총 중량을 기준으로 적어도 95 중량% 포함하며, 평균 필라멘트 섬도가 1.50 데니어 이하인 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 한 측면은 여과 매체, 기저귀, 생리대, 팬티 라이너, 성인 실금자용 제품, 보호용 의류, 수술용 드레이프, 수술용 가운 및 수술용 의복으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 폴리프로필렌 섬유 (PP-F) 및/또는 상기 스펀본디드 직물을 포함하는 물품에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 한 측면은 섬유 방사 공정 동안의 최대 캐빈 공기 압력으로 표현되는 섬유 방사 라인의 방사 안정성을 개선하기 위한 상기 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 용도로서, 여기서 개선은 하기 부등식 I로 정의되는 것인 용도에 관한 것이다.
<부등식 I>
(PP-C)/(PP-OC) ≥ 1.1
상기 식에서,
(PP-C)는 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 최대 적용가능 캐빈 공기 압력 [Pa]이고,
(PP-OC)는 폴리프로필렌 (H-PP)이 없는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 최대 적용가능 캐빈 공기 압력 [Pa]이다.
이하에서 폴리프로필렌 조성물의 바람직한 실시양태 또는 기술적 세부사항을 언급할 때, 이 바람직한 실시양태 또는 기술적 세부사항이 본 발명의 폴리프로필렌 섬유, 본 발명의 스펀본디드 직물, 본 발명의 물품 뿐만 아니라 본 발명의 스펀본디드 직물 제조 방법 및 본 발명의 용도에도 관련된다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어 본 발명의 폴리프로필렌 조성물의 폴리프로필렌 (L-PP)이 바람직하게는 프로필렌 단독중합체라고 나타내면, 본 발명의 폴리프로필렌 섬유, 스펀본디드 직물, 물품, 뿐만 아니라 본 발명의 방법 및 본 발명의 용도에서 제공되는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 폴리프로필렌 (L-PP)도 또한 프로필렌 단독중합체이다.
본 발명의 한 바람직한 실시양태에 따르면, 폴리프로필렌 (L-PP)은 a) ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 0.5 g/10분 내지 20 g/10분의 범위이고/거나, b) ISO 11357-3에 따라 측정된 용융 온도 Tm이 적어도 150℃이고/거나, c) ISO 6427 (23℃)에 따라 측정된 크실렌 저온 가용물 함량 (XCS)이 3.5 중량% 이하이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에 따르면, 폴리프로필렌 (H-PP)은 a) ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 400 g/10분 내지 2000 g/10분의 범위이고/거나, b) ISO 11357-3에 따라 측정된 용융 온도 Tm이 적어도 150℃이고/거나, c) ISO 6427 (23℃)에 따라 측정된 크실렌 저온 가용물 함량 (XCS)이 3.5 중량% 이하이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에 따르면, 폴리프로필렌 (L-PP)이 프로필렌 단독중합체 (HL-PP)이고/거나, 폴리프로필렌 (H-PP)이 프로필렌 단독중합체 (HH-PP)이다.
본 발명의 한 바람직한 실시양태에 따르면, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로 적어도 90 중량%의 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로 3 중량% 내지 10 중량%의 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 따르면, 폴리프로필렌 (H-PP)과 폴리프로필렌 (L-PP) 간의 ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량의 비 [MFR2 (H-PP)/MFR2 (L-PP)]는 적어도 10이고, 보다 바람직하게는 적어도 20이고, 여기서 "MFR2 (H-PP)"는 폴리프로필렌 (H-PP)의 MFR2 (230℃)이고, "MFR2 (L-PP)"는 폴리프로필렌 (L-PP)의 MFR2 (230℃)이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에 따르면, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 a) ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 15 g/10분 내지 60 g/10분의 범위이고/거나, b) 다분산 지수 (PI)가 2.0 내지 4.0의 범위이다.
본 발명의 한 바람직한 실시양태에 따르면, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 10 내지 50의 비스브레이킹(visbreaking) 비 [최종 MFR2 (230℃)/초기 MFR2 (230℃)]로 비스브레이킹되고, 여기서 "최종 MFR2 (230℃))"는 비스브레이킹 후의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 MFR2 (230℃)이고, "초기 MFR2 (230℃)"은 비스브레이킹 후의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 MFR2 (230℃)이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에 따르면, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 다분산 지수 (PI)의 비 [초기 PI/최종 PI]가 적어도 1.3이고, 여기서 "최종 PI"는 비스브레이킹 후의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 다분산 지수 ((PI)이고, "초기 PI"는 비스브레이킹 전의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 다분산 지수 (PI)이다.
이하에서 본 발명을 더 상세히 기술한다.
바람직한 한 실시양태에서, 본 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 0.1 g/10분 내지 20 g/10분의 범위인 폴리프로필렌 (L-PP) 단독중합체 또는 공중합체를 많은 양, 및 ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 300 g/10분 내지 2500 g/10분의 범위인 폴리프로필렌 (H-PP) 단독중합체 또는 공중합체를 소량 포함한다. 게다가, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 15 g/10분 내지 60 g/10분의 범위여야 한다는 것을 발견하였다. 추가의 발견은 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)이 다소 좁은 분자량 분포를 가져야 한다는 것이다. 따라서, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)이
a) ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 0.1 g/10분 내지 20 g/10분의 범위이고, 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀으로부터 선택된 공단량체의 함량이 5 중량% 이하인 폴리프로필렌 (L-PP) 단독중합체 또는 공중합체를 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로 적어도 80 중량%, 예를 들어 적어도 85 중량%, 및
b) ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 300 g/10분 내지 2500 g/10분의 범위이고, 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀으로부터 선택된 공단량체의 함량이 5 중량% 이하인 폴리프로필렌 (H-PP) 단독중합체 또는 공중합체를 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로 2 중량% 내지 20 중량%, 예를 들어 2 내지 15 중량%
를 포함하고, 여기서 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 15 g/10분 내지 60 g/10분의 범위이고, 다분산 지수 (PI)가 4.0 이하, 예를 들어 3.8 이하인 것을 인식한다.
달리 지시되지 않는 한, 본원 전체에 걸쳐, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP) 각각의 용융 유량 (230℃/2.16 ㎏)은 바람직하게는 비스브레이킹 전의 용융 유량 (230℃/2.16 ㎏)이다. 따라서, 최종 폴리프로필렌 조성물 (PP-C) 중의, 즉, 비스브레이킹 후의 폴리프로필렌 (L-PP)의 용융 유량 (230℃/2.16 ㎏)은 훨씬 더 높고, 예를 들어 약 35 g/10분이다. 폴리프로필렌 (H-PP)에도 정도는 덜하지만 동일하게 적용된다. 다시 말해서, 폴리프로필렌 (H-PP)의 사슬 길이에 비해서 훨씬 더 긴 사슬 길이 때문에 폴리프로필렌 (L-PP)의 열화가 더 두드러진다.
게다가, 본 발명에 따르면, "폴리프로필렌 조성물 (PP-C)"이라는 용어는 압출된 조성물을 나타낸다. 더 엄밀하게는, 본 발명에 따른 "폴리프로필렌 조성물 (PP-C)"이라는 용어는 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하고, 두 중합체가 함께 압출되고 이렇게 하여 바람직하게는 비스브레이킹된 조성물을 정의한다. 다시 말해서, "폴리프로필렌 조성물 (PP-C)"은 (적어도 부분적으로) 비스브레이킹된 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 용융 블렌딩된 조성물을 나타낸다. 따라서, 본 발명에 따른 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 바람직하게는 비스브레이킹된 물질이고, 펠릿 또는 과립 형태이다.
한 바람직한 실시양태에서, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 합한 총량을 기준으로
a) 적어도 85 중량%의 폴리프로필렌 (L-PP), 및
b) 3 중량% 내지 15 중량%의 폴리프로필렌 (H-PP)
을 포함한다.
예를 들어, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 합한 총량을 기준으로
a) 90 중량% 내지 98 중량%의 폴리프로필렌 (L-PP), 및
b) 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로 2 중량% 내지 10 중량%의 폴리프로필렌 (H-PP)
을 포함한다.
본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 추가의 성분을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 본 발명에서 정의된 폴리프로필렌 (L-PP) 및 (H-PP)만을 중합체 성분으로서 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 (H-PP)의 양이 총 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 기준으로 100 중량%가 아닐 수 있다. 따라서, 100 중량%가 되게 하는 나머지 부분은 당업계에 알려진 추가의 첨가제에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 이 나머지 부분은 총 폴리프로필렌 조성물 내에서 3 중량% 이하, 예를 들어 1.0 중량% 이하일 것이다. 예를 들어, 본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 추가로 항산화제, 안정화제, 충전제, 착색제, 핵제 및 대전방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 소량 포함할 수 있다. 일반적으로, 그것은 중합에서 얻은 분말 생성물의 과립화 동안에 포함된다. 따라서, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 (H-PP)은 총 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 적어도 97 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 99 중량% 를 구성한다. 1차 항산화제 및 2차 항산화제는 예를 들어 장애 페놀, 장애 아민 및 포스페이트를 포함한다. 핵제는 예를 들어 소듐 벤조에이트, 소르비톨 유도체, 예를 들어 비스-(3,4-디메틸벤질리덴)소르비톨 및 노니톨 유도체, 예를 들어 1,2,3-트리데옥시-4,6:5,7-비스-O[(4-프로필페닐)메틸렌]-노니톨을 포함한다. 다른 첨가제, 예컨대 분산제 및 대전방지제, 예를 들어 글리세롤 모노스테아레이트도 포함될 수 있다. 슬립제, 예를 들어 올레아미드 및 에루카미드를 포함한다. 또한, 촉매 불활성화제, 예를 들어 스테아르산칼슘, 히드로탈사이트 및 산화칼슘 및/또는 당업계에 알려진 다른 산 중화제도 흔히 이용된다.
폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 추가의 필수 요건은 그의 다소 낮은 용융 유량이고, 이것은 예를 들어 멜트 블로운 기술에서 섬유를 제조하는 데 이용되는 다른 중합체와 상이하다. 따라서, 본 발명에서 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 용융 유량 MFR2 (230℃/2.16 ㎏)가 10 g/10분 내지 50 g/10분의 범위인 것이 바람직하다. 본 발명의 한 바람직한 실시양태에서, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 용융 유량 MFR2 (230℃/2.16 ㎏)가 25 g/10분 내지 40 g/10분의 범위, 보다 바람직하게는 30 g/10분 내지 40 g/10분의 범위, 가장 바람직하게는 30 g/10분 내지 35 g/10분의 범위이다. 달리 지시되지 않는 한, 본 발명 전체에 걸쳐서 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 용융 유량 MFR2 (230℃/2.16 ㎏)는 비스브레이킹 후의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 용융 유량 MFR2 (230℃/2.16 ㎏)이다.
게다가, 본 발명에 따른, 즉, 비스브레이킹 후의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 다분산 지수 (PI)가 4.0 이하, 바람직하게는 3.8 이하, 보다 더 바람직하게는 3.5 이하인 것을 인식한다. 본 발명의 한 바람직한 실시양태에서, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 다분산 지수 (PI)가 2.0 내지 4.0의 범위, 보다 바람직하게는 2.0 내지 3.8의 범위, 가장 바람직하게는 2.5 내지 3.0의 범위이다.
한 바람직한 실시양태에서, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 용융 온도 Tm이 적어도 155℃, 보다 바람직하게는 155 내지 168℃의 범위, 보다 더 바람직하게는 158 내지 166℃의 범위이다.
게다가, 바람직하게는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)에는 어떠한 엘라스토머성 중합체 성분도 없고, 예를 들어 에틸렌 프로필렌 고무가 없다. 다시 말해서, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 이종상(heterophasic) 폴리프로필렌 조성물, 즉, 엘라스토머성 상이 분산된 폴리프로필렌 매트릭스로 이루어진 계가 아닐 것이다. 이러한 계는 다소 높은 크실렌 저온 가용물 함량 (XCS)을 특징으로 한다. 따라서, 본 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 다소 낮은 크실렌 가용물 (XCS) 함량 면에서 이러한 이종상 계와 상이하다. 따라서, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 크실렌 저온 가용물 분획 (XCS)이 바람직하게는 12 중량% 이하, 보다 바람직하게는 10 중량% 이하, 가장 바람직하게는 9.0 중량% 이하이다. 예를 들어, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 크실렌 저온 가용물 분획 (XCS)이 8.5 중량% 이하, 예를 들어 1 내지 5 중량%의 범위이다.
상기 언급된 바와 같이, 본 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 추가의 특성은 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)이 비스브레이킹된다는 것이다.
폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 가열 하에 또는 더 조절된 조건에서 퍼옥시드로 비스브레이킹함으로써, 긴 분자 사슬이 더 쉽게 파괴되거나 또는 절단되기 때문에 몰 질량 분포 (MWD)가 더 좁아지고, 몰 질량 M이 감소할 것이고, 이는 MFR2 증가에 상응한다. MFR2는 이용되는 퍼옥시드의 양이 증가함에 따라 증가한다.
이러한 비스브레이킹는 어떠한 공지 방법으로도 수행될 수 있고, 예를 들어 퍼옥시드 비스브레이킹제를 이용함으로써 수행될 수 있다. 대표적 비스브레이킹제는 2,5-디메틸-2,5-비스(tert-부틸-퍼옥시)헥산(DHBP) (예를 들어, 루퍼록스(Luperox) 101 및 트리고녹스(Trigonox) 101이라는 상표명으로 판매됨), 2,5-디메틸-2,5-비스(tert-부틸-퍼옥시)헥신-3 (DYBP) (예를 들어, 루퍼록스 130 및 트리고녹스 145라는 상표명으로 판매됨), 디쿠밀-퍼옥시드(DCUP) (예를 들어, 루퍼록스 DC 및 퍼카독스(Perkadox) BC라는 상표명으로 판매됨), 디-tert-부틸-퍼옥시드(DTBP) (예를 들어, 트리고녹스 B 및 루퍼록스 Di라는 상표명으로 판매됨), tert-부틸-쿠밀-퍼옥시드(BCUP) (예를 들어, 트리고녹스 T 및 루퍼록스 801이라는 상표명으로 판매됨), 및 비스(tert-부틸퍼옥시-이소프로필)벤젠(DIPP) (예를 들어, 퍼카독스 14S 및 루퍼록스 DC라는 상표명으로 판매됨)이다. 본 발명에 따라서 이용되는 퍼옥시드의 적당한 양은 원칙적으로 당업자에게 알려져 있고, 비스브레이킹되는 프로필렌 단독중합체 또는 공중합체의 양, 비스브레이킹되는 프로필렌 단독중합체 또는 공중합체의 MFR2 (230℃) 값, 및 얻는 생성물의 요망되는 표적 MFR2 (230℃)에 기초해서 쉽게 계산할 수 있다. 따라서, 퍼옥시드 비스브레이킹제의 대표적 양은 폴리프로필렌 조성물 (PP-C) 중의 중합체의 총량을 기준으로, 보다 바람직하게는 이용되는 폴리프로필렌 (L-PP) 및 (H-PP)의 총량을 기준으로 0.005 내지 0.5 중량%, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.2 중량%이다.
대표적으로, 본 발명에 따른 비스브레이킹는 압출기에서 수행되고, 이렇게 하여 적당한 조건 하에서 용융 유량의 증가가 얻어진다. 비스브레이킹 동안 출발 생성물의 더 높은 몰 질량 사슬이 더 낮은 몰 질량 분자보다 통계학상 더 빈번하게 파괴되고, 그 결과로 상기 제시된 바와 같이 평균 분자량의 전반적 감소 및 용융 유량의 증가가 초래된다.
상기 언급된 바와 같이, 본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 단일 성분들, 즉, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 블렌딩하고, 중합체 성분을 비스브레이킹함으로써, 바람직하게는 퍼옥시드 이용으로 인해 비스브레이킹함으로써 얻는다.
더 엄밀하게 말하면, 본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 용융 혼합함으로써 얻을 수 있고, 여기서, 동일 혼합 단계에서 비스브레이킹, 바람직하게는 상기 언급된 바와 같이 퍼옥시드 이용에 의해 비스브레이킹가 달성된다.
보다 바람직하게는, 본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 먼저 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 건조 블렌딩하고, 후속 용융 혼합 단계에서 상기 건조 블렌드를 비스브레이킹함으로써 얻을 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 먼저 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 비스브레이킹 없이 (즉, 퍼옥시드 없이) 용융 혼합하고, 후속 비스브레이킹 단계에서 상기 혼합물을 비스브레이킹함으로써 얻을 수 있다. 후자의 경우, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)의 용융 믹스 또는 상기 용융 믹스의 과립 형태 및 펠릿 형태 각각이 후속 단계, 즉, 후속 압출 단계에서 (바람직하게는 상기 개요된 퍼옥시드 이용에 의해) 비스브레이킹될 수 있다.
비스브레이킹 후, 본 발명에 따른 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 바람직하게는 펠릿 또는 과립 형태이다. 바람직하게는 본 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 스펀본딩 섬유 공정에 펠릿 또는 과립 형태로 이용된다.
이 방법에 적합한 바람직한 혼합 장치는 불연속 및 연속 혼련기, 특수 혼합 구역 및 공-혼련기를 갖는 이축 스크류 압출기 및 일축 스크류 압출기이다. 체류 시간은 충분히 높은 정도의 균질화가 달성되도록 선택되어야 한다.
바람직하게는, 비스브레이킹 전의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 0.5 g/10분 내지 35.0 g/10분의 범위이다. 본 발명의 한 바람직한 실시양태에서, 비스브레이킹 전의 용융 블렌딩된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 0.5 g/10분 내지 25.0 g/10분의 범위, 보다 바람직하게는 0.5 g/10분 내지 15.0 g/10분의 범위, 보다 더 바람직하게는 0.5 g/10분 내지 10.0 g/10분, 가장 바람직하게는 0.5 g/10분 내지 5.0 g/10분의 범위이다. 예를 들어, 용융 블렌딩된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 1.0 g/10분 내지 4.0 g/10분의 범위이다.
폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 특정 비스브레이킹비 [최종 MFR2 (230℃)/초기 MFR2 (230℃)]를 가지고, 여기서 "최종 MFR2 (230℃)"는 비스브레이킹 후의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 MFR2 (230℃)이고, "초기 MFR2 (230℃)"는 비스브레이킹 전의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 MFR2 (230℃)이다. 본 발명의 한 바람직한 실시양태에서, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 비스브레이킹비 [최종 MFR2 (230℃)/초기 MFR2 (230℃)]가 9 내지 50이다. 예를 들어, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 비스브레이킹비 [최종 MFR2 (230℃)/초기 MFR2 (230℃)]가 9 내지 40, 보다 바람직하게는 9 내지 30, 가장 바람직하게는 9 내지 20이다.
대안적으로 또는 추가로, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 비스브레이킹 전에 다분산 지수 (PI)가 4 초과인 것을 주목해야 한다. 본 발명의 한 바람직한 실시양태에서, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 비스브레이킹 전에 다분산 지수 (PI)가 4 내지 5.5의 범위, 보다 바람직하게는 4.5 내지 5.5의 범위, 가장 바람직하게는 4.5 내지 5의 범위이다.
따라서, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 또한 특정 다분산 지수 (PI) 비 [초기 PI/최종 PI]를 가지고, 여기서 "최종 PI"는 비스브레이킹 후의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 다분산 지수 (PI)이고, "초기 PI"는 비스브레이킹 전의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 다분산 지수 (PI)이다. 본 발명의 한 바람직한 실시양태에서, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 다분산 지수 (PI) 비 [초기 PI/최종 PI]가 적어도 1.3, 보다 바람직하게는 적어도 1.4, 가장 바람직하게는 적어도 1.5이다. 예를 들어, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 다분산 지수 (PI) 비 [초기 PI/최종 PI]가 1.2 내지 2.5, 보다 바람직하게는 1.3 내지 2.0이다.
비스브레이킹 단계, 바람직하게는 퍼옥시드 화합물 이용에 의한 비스브레이킹 단계 적용 때문에, 본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 퍼옥시드 및/또는 그의 반응 생성물의 양이 바람직하게는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로 50 ppm 초과, 보다 바람직하게는 100 ppm 초과, 보다 더 바람직하게는 250 ppm 초과, 보다 더 바람직하게는 100 내지 900 ppm의 범위, 예컨대 400 내지 800 ppm의 범위이다.
본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 특히 그의 개개의 성분들로 더 정의된다.
한가지 필수 요건은 다소 낮은 용융 유량 MFR2 (230℃)을 갖는 폴리프로필렌의 존재이다. 따라서, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 0.1 g/10분 내지 20 g/10분의 범위인 폴리프로필렌 (L-PP) 단독중합체 또는 공중합체를 포함할 것이다. 게다가, 폴리프로필렌 (L-PP)은 공단량체 함량이 5 중량% 이하인 것에 의해 추가로 정의되고, 공단량체는 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀으로부터 선택된다.
본 발명의 한 바람직한 실시양태에서, 폴리프로필렌 (L-PP)은 ISO 1133에 따라 측정된 용융 유량 MFR2 (230℃)이 0.3 g/10분 내지 15 g/10분의 범위, 보다 바람직하게는 0.5 g/10분 내지 10 g/10분의 범위, 보다 더 바람직하게는 0.6 g/10분 내지 8.0 g/10분의 범위인 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 폴리프로필렌 (L-PP)은 ISO 1133에 따라 측정된 용융 유량 MFR2 (230℃)이 0.6 g/10분 내지 5.0 g/10분의 범위, 가장 바람직하게는 0.7 g/10분 내지 3.0 g/10분의 범위이다. 이 값은 비스브레이킹 전의 폴리프로필렌 (L-PP)과 관련된다.
게다가, 폴리프로필렌 (L-PP)은 다분산 지수 (PI)가 적어도 3.5 초과, 보다 바람직하게는 적어도 4.0, 보다 더 바람직하게는 3.5 초과 내지 6.5의 범위인 것이 바람직하다. 본 발명의 한 바람직한 실시양태에서, 폴리프로필렌 (L-PP)은 다분산 지수 (PI)가 4.0 내지 6.0의 범위이다. 이 값은 비스브레이킹 전의 폴리프로필렌 (L-PP)과 관련된다.
폴리프로필렌 (L-PP)의 추가의 한 특성은 그의 낮은 크실렌 저온 가용물 함량 (XCS)이다. 따라서, 폴리프로필렌 (L-PP)의 ISO 6427 (23℃)에 따라 측정된 크실렌 저온 가용물 함량 (XCS)은 3.5 중량% 이하, 보다 바람직하게는 3.0 중량% 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 내지 3.5 중량%의 범위, 보다 더 바람직하게는 0.5 내지 3.0 중량%의 범위인 것이 바람직하다.
추가로 또는 대안적으로, 폴리프로필렌 (L-PP)은 시차 주사 열량측정법 (DSC)으로 결정되는 용융 온도 Tm이 적어도 150℃, 보다 바람직하게는 적어도 155℃, 가장 바람직하게는 적어도 160℃이다. 한 바람직한 실시양태에서, 폴리프로필렌 (L-PP)은 시차 주사 열량측정법 (DSC)으로 결정되는 용융 온도 Tm이 150℃ 내지 170℃, 보다 바람직하게는 155℃ 내지 165℃, 가장 바람직하게는 158℃ 내지 164℃이다. 예를 들어, 폴리프로필렌 (L-PP)은 시차 주사 열량측정법 (DSC)으로 결정되는 용융 온도 Tm이 160℃ 내지 165℃이다.
폴리프로필렌 (L-PP)은 프로필렌 단독중합체 (HL-PP) 및/또는 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)일 수 있다. 바람직하게는, 폴리프로필렌 (L-PP)은 프로필렌 단독중합체 (HL-PP)이다.
본 발명 전체에 걸쳐서 이용되는 프로필렌 단독중합체라는 표현은 프로필렌 단위로 실질적으로 이루어지는, 즉, 99.5 중량% 초과, 보다 더 바람직하게는 적어도 99.7 중량%, 예를 들어 적어도 99.8 중량%의 프로필렌 단위로 이루어지는 폴리프로필렌과 관련될 수 있다. 바람직한 실시양태에서는, 프로필렌 단독중합체에서 프로필렌 단위만 검출될 수 있다.
프로필렌 단독중합체 (HL-PP)는 바람직하게는 이소택틱 프로필렌 단독중합체이다. 따라서, 폴리프로필렌 매트릭스 (HL-PP)가 다소 높은, 즉, 90 mol% 초과, 보다 바람직하게는 92 mol% 초과, 보다 더 바람직하게는 93 mol% 초과, 보다 더 바람직하게는 95 mol% 초과, 예를 들어 97 mol% 초과의 이소택틱 펜타드 농도를 갖는다는 것을 인식한다.
바람직하게는, 프로필렌 단독중합체 (HL-PP)는 ISO 11357-3에 따라 측정된 용융 온도 Tm이 적어도 150℃, 보다 바람직하게는 적어도 155℃, 가장 바람직하게는 적어도 160℃이다. 한 바람직한 실시양태에서, 프로필렌 단독중합체 (HL-PP)는 시차 주사 열량측정법 (DSC)으로 결정되는 용융 온도 Tm이 150℃ 내지 170℃, 보다 바람직하게는 155℃ 내지 165℃, 가장 바람직하게는 158℃ 내지 164℃이다. 예를 들어, 프로필렌 단독중합체 (HL-PP)는 시차 주사 열량측정법 (DSC)으로 결정되는 용융 온도 Tm이 160℃ 내지 165℃이다.
본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)에 적당한 프로필렌 단독중합체 (HL-PP)는 폭넓고 다양한 상업적 원천으로부터 입수가능하고, 당업계로부터 알려진 바와 같이 제조될 수 있다.
폴리프로필렌 (L-PP)이 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)이면, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)는 바람직하게는 다음으로부터 유도된 단위를 포함하고, 바람직하게는 다음으로부터 유도된 단위로 이루어진다:
(i) 프로필렌, 및
(ii) 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀.
따라서, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)는 프로필렌, 에틸렌 및/또는 C4 α-올레핀, C5 α-올레핀, C6 α-올레핀, C7 α-올레핀, C8 α-올레핀, C9 α-올레핀, 및 C10 α-올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택되는 α-올레핀으로부터 유도된 단위를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)는 프로필렌, 에틸렌 및/또는 1-부텐 및 1-헥센으로 이루어진 군으로부터 선택되는 α-올레핀으로부터 유도된 단위를 포함한다. 특히, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)는 프로필렌 및 에틸렌으로부터 유도된 단위로만 이루어진다.
바람직하게는, 프로필렌으로부터 유도될 수 있는 단위가 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)의 대부분을 구성하고, 즉, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)의 총 중량을 기준으로 적어도 95 중량%, 바람직하게는 적어도 97 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 98 중량%, 보다 더 바람직하게는 95 내지 99.5 중량%, 보다 더 바람직하게는 97 내지 99.5 중량%, 가장 바람직하게는 98 내지 99.2 중량%를 구성한다.
랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)에서 프로필렌 외의 다른 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀으로부터 유도된 단위의 양은 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%, 가장 바람직하게는 0.8 내지 2 중량%의 범위이다. 특히, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)가 프로필렌 및 에틸렌으로부터 유도될 수 있는 단위만 포함하는 경우, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP) 중의 에틸렌의 양이 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 5 중량%의 범위, 바람직하게는 0.8 내지 2 중량%의 범위임을 인식한다.
바람직하게는, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)는 이소택틱이다. 따라서, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)는 다소 높은, 즉, 95 mol% 초과, 보다 바람직하게는 97 mol% 초과, 보다 더 바람직하게는 98 mol% 초과의 펜타드 농도를 갖는다.
게다가, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP) 내의 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀으로부터 유도된 단위는 랜덤하게 분포된다. 랜덤도(randomness)는 중합체 사슬 중의 공단량체의 총량과 비교하여 격리된 공단량체 단위, 즉, 근처에 다른 공단량체 단위를 갖지 않는 것들의 양을 나타낸다. 바람직한 실시양태에서, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)의 랜덤도는 적어도 30%, 보다 바람직하게는 적어도 50%, 보다 더 바람직하게는 적어도 60%, 보다 더 바람직하게는 적어도 65%이다.
추가로, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RL-PP)는 ISO 11357-3에 따라 측정된 용융 온도 Tm이 적어도 150℃, 보다 바람직하게는 적어도 152℃, 예를 들어 적어도 155℃이다. 따라서, 용융 온도 Tm은 바람직하게는 150℃ 내지 165℃, 보다 바람직하게는 150℃ 내지 163℃의 범위이다.
폴리프로필렌 조성물 (PP-C) 내의 추가의 필수 성분으로는 폴리프로필렌 (H-PP)이 존재해야 한다. 폴리프로필렌 (L-PP)과 대조적으로, 폴리프로필렌 (H-PP)은 다소 높은 용융 유량 MFR2 (230℃)를 가져야 한다. 따라서, 폴리프로필렌 (H-PP)의 ISO 1133에 따라 측정된 용융 유량 MFR2 (230℃)가 200 g/10분 내지 2500 g/10분의 범위, 보다 바람직하게는 400 g/10분 내지 2000 g/10분의 범위, 보다 더 바람직하게는 800 g/10분 내지 1600 g/10분의 범위라는 것을 인식한다. 이 값은 비스브레이킹 전의 폴리프로필렌 (L-PP)과 관련된다.
폴리프로필렌 (H-PP)과 폴리프로필렌 (L-PP)의 용융 유량의 비 [MFR2 (H-PP)/MFR2 (L-PP)]가 적어도 10, 보다 바람직하게는 적어도 20인 경우에 특별히 좋은 결과가 달성될 수 있고, 여기서 "MFR2 (H-PP)"는 비스브레이킹 전의 폴리프로필렌 (H-PP)의 MFR2 (230℃)이고, "MFR2 (L-PP)"은 비스브레이킹 전의 폴리프로필렌 (L-PP)의 MFR2 (230℃)이다. 게다가, 용융 유량 MFR2 (230℃)은 ISO 1133에 따라 측정된다. 본 발명의 바람직한 한 실시양태에서, 폴리프로필렌 (H-PP)과 폴리프로필렌 (L-PP)의 용융 유량의 비 [MFR2 (H-PP)/MFR2 (L-PP)]는 10 내지 10000의 범위, 보다 바람직하게는 20 내지 1500의 범위이고, 여기서 용융 유량 MFR2 (230℃)은 비스브레이킹 전에 ISO 1133에 따라 측정된다.
폴리프로필렌 (H-PP)은 바람직하게는 프로필렌 단독중합체 (HH-PP) 및/또는 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)이다. 바람직하게는, 폴리프로필렌 (H-PP)은 프로필렌 단독중합체 (HH-PP)이다.
따라서, 본 발명의 바람직한 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)이 프로필렌 단독중합체 (HL-PP) 및 프로필렌 단독중합체 (HH-PP)를 포함한다는 것을 인식한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 비스브레이킹 전의 ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 0.1 g/10분 내지 20 g/10분의 범위인 폴리프로필렌 단독중합체 (HL-PP) 및 비스브레이킹 전의 ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 200 g/10분 내지 2500 g/10분의 범위인 폴리프로필렌 단독중합체 (HH-PP)를 포함한다.
폴리프로필렌 (H-PP)이 프로필렌 단독중합체 (H-PP)인 경우, 상기 프로필렌 단독중합체 (H-PP)는 ISO 6427 (23℃)에 따라 측정된 크실렌 저온 가용물 함량 (XCS)이 바람직하게는 3.5 중량% 이하, 보다 바람직하게는 3.0 중량% 이하, 보다 더 바람직하게는 0.1 내지 3.5 중량%의 범위, 보다 더 바람직하게는 0.5 내지 3.0 중량%의 범위이다.
프로필렌 단독중합체 (HH-PP)는 바람직하게는 이소택틱 프로필렌 단독중합체이다. 따라서, 폴리프로필렌 매트릭스 (HH-PP)가 다소 높은, 즉, 90 mol% 초과, 보다 바람직하게는 92 mol% 초과, 보다 더 바람직하게는 93 mol% 초과, 보다 더 바람직하게는 95 mol% 초과, 예를 들어 97 mol% 초과의 이소택틱 펜타드 농도를 갖는다는 것을 인식한다.
바람직하게는, 프로필렌 단독중합체 (HH-PP)는 ISO 11357-3에 따라 측정된 용융 온도 Tm이 적어도 150℃, 보다 바람직하게는 적어도 155℃, 가장 바람직하게는 적어도 160℃이다. 바람직한 한 실시양태에서, 프로필렌 단독중합체 (HH-PP)는 시차 주사 열량측정법 (DSC)으로 결정되는 용융 온도 Tm이 150℃ 내지 170℃, 보다 바람직하게는 155℃ 내지 165℃, 가장 바람직하게는 158℃ 내지 164℃이다. 예를 들어, 프로필렌 단독중합체 (HH-PP)는 시차 주사 열량측정법 (DSC)으로 결정되는 용융 온도 Tm이 160℃ 내지 165℃이다.
폴리프로필렌 (H-PP)이 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)인 경우, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)는 바람직하게는 다음으로부터 유도된 단위를 포함하고, 바람직하게는 다음으로부터 유도된 단위로 이루어진다.
(i) 프로필렌, 및
(ii) 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀.
따라서, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)는 프로필렌, 에틸렌, 및/또는 C4 α-올레핀, C5 α-올레핀, C6 α-올레핀, C7 α-올레핀, C8 α-올레핀, C9 α-올레핀 및 C10 α-올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택되는 α-올레핀으로부터 유도된 단위를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)는 프로필렌, 에틸렌 및/또는 1-부텐 및 1-헥센으로 이루어진 군으로부터 선택되는 α-올레핀으로부터 유도된 단위를 포함한다. 특히, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)는 프로필렌 및 에틸렌으로부터 유도된 단위로만 이루어지는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 프로필렌으로부터 유도될 수 있는 단위가 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)의 대부분을 구성하고, 즉, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)의 총 중량을 기준으로 적어도 95 중량%, 바람직하게는 적어도 97 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 98 중량%, 보다 더 바람직하게는 95 내지 99.5 중량%, 보다 더 바람직하게는 97 내지 99.5 중량%, 가장 바람직하게는 98 내지 99.2 중량%를 구성한다.
랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)에서 프로필렌 외의 다른 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀으로부터 유도된 단위의 양은 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%, 가장 바람직하게는 0.8 내지 2 중량%의 범위이다. 특히, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)가 프로필렌 및 에틸렌으로부터 유도될 수 있는 단위만 포함하는 경우, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP) 중의 에틸렌의 양이 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 5 중량%의 범위, 바람직하게는 0.8 내지 2 중량%의 범위임을 인식한다.
바람직하게는, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)는 이소택틱이다. 따라서, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)는 다소 높은, 즉, 95 mol% 초과, 보다 바람직하게는 97 mol% 초과, 보다 더 바람직하게는 98 mol% 초과의 펜타드 농도를 갖는다는 것을 인식한다.
게다가, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP) 내의 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀으로부터 유도된 단위는 랜덤하게 분포된다. 랜덤도는 중합체 사슬 중의 공단량체의 총량과 비교하여 격리된 공단량체 단위, 즉, 근처에 다른 공단량체 단위를 갖지 않는 것들의 양을 나타낸다. 바람직한 실시양태에서, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)의 랜덤도는 적어도 30%, 보다 바람직하게는 적어도 50%, 보다 더 바람직하게는 적어도 60%, 보다 더 바람직하게는 적어도 65%이다.
추가로, 랜덤 프로필렌 공중합체 (RH-PP)는 ISO 11357-3에 따라 측정된 용융 온도 Tm이 적어도 150℃, 보다 바람직하게는 적어도 152℃, 예를 들어 적어도 155℃이다. 따라서, 용융 온도 Tm은 바람직하게는 150℃ 내지 165℃, 보다 바람직하게는 150℃ 내지 163℃의 범위이다.
본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)에 적당한 폴리프로필렌 (H-PP), 예를 들어 프로필렌 단독중합체 (HH-PP)는 폭넓고 다양한 상업적 원천으로부터 입수가능하다. 그것의 제조업체는 당업계에 알려져 있다.
상기 언급된 바와 같이, 본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)에 이용되는 개개의 성분은 이하에서 제공되는 정보에 의해 쉽게 제조될 수 있다.
따라서, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)은 단일 부위 촉매 또는 지글러-나타 촉매에 의해 제조될 수 있고, 후자가 바람직하다.
폴리프로필렌 (L-PP) 및/또는 폴리프로필렌 (H-PP)의 중합은 바람직하게는 이른바 루프 반응기에서 수행되는 벌크 중합일 수 있다. 대안적으로, 폴리프로필렌 (L-PP) 및/또는 폴리프로필렌 (H-PP)의 중합은 예를 들어 보스타(Borstar)® 폴리프로필렌 방법에서 적용되는, 슬러리상에서 작동되는 루프 반응기 및 하나 이상의 기체상 반응기의 조합으로 수행되는 2 단 또는 그 초과 단 중합이다.
바람직하게는, 상기 정의된 폴리프로필렌 (L-PP) 및/또는 폴리프로필렌 (H-PP) 제조 방법에서, 벌크 반응기 단계의 조건은 다음과 같을 수 있다:
- 온도는 40℃ 내지 110℃, 바람직하게는 60℃ 내지 100℃, 70 내지 90℃의 범위 내이고,
- 압력은 20 bar 내지 80 bar, 바람직하게는 30 bar 내지 60 bar의 범위 내이고,
- 알려진 방식 그 자체로 몰 질량을 조절하기 위해 수소가 첨가될 수 있다.
이어서, 벌크 (bulk) 반응기로부터의 반응 혼합물을 기체상 반응기로 이송할 수 있고, 그래서 조건은 바람직하게는 다음과 같다:
- 온도는 50℃ 내지 130℃, 바람직하게는 60℃ 내지 100℃의 범위 내이고,
- 압력은 5 bar 내지 50 bar, 바람직하게는 15 bar 내지 35 bar의 범위 내이고,
- 알려진 방식 그 자체로 몰 질량을 조절하기 위해 수소가 첨가될 수 있다.
체류 시간은 두 반응기 대역에서 다를 수 있다. 프로필렌 중합체를 제조하는 방법의 한 실시양태에서, 벌크 반응기, 예를 들어 루프에서의 체류 시간은 0.5 내지 5 시간, 예를 들어 0.5 내지 2 시간의 범위이고, 기체상 반응기에서의 체류 시간은 일반적으로 1 내지 8 시간일 것이다.
바람직한 경우, 중합은 벌크, 바람직하게는 루프 반응기에서 초임계 조건 하에서 및/또는 기체상 반응기에서 응축 모드로서 공지 방법으로 달성될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 폴리프로필렌 (L-PP) 뿐만 아니라 폴리프로필렌 (H-PP)은 바람직하게는 지글러-나타계를 이용해서 얻는다.
따라서, 상기 논의된 방법은 지글러-나타 촉매, 특히 고수율 지글러-나타 촉매 (저수율, 이른바 제2 세대 지글러-나타 촉매와 구분하기 위해 이른바 제4 세대 및 제5 세대 유형)를 이용해서 수행된다. 본 발명에 따라서 이용되는 적당한 지글러-나타 촉매는 촉매 성분, 공촉매 성분 및 적어도 하나의 전자 공여체 (내부 및/또는 외부 전자 공여체, 바람직하게는 적어도 하나의 외부 공여체)를 포함한다. 바람직하게는, 촉매 성분은 Ti-Mg 기반 촉매 성분이고, 대표적으로 공촉매는 Al-알킬 기반 화합물이다. 적당한 촉매는 특히 미국 특허 5,234,879, WO 92/19653, WO 92/19658 및 WO 99/33843에 게재된다.
바람직한 외부 공여체는 공지된 실란 기반 공여체, 예컨대 디시클로펜틸 디메톡시 실란, 디에틸아미노 트리에톡시 실란 또는 시클로헥실 메틸디메톡시 실란이다.
상기 논의된 폴리프로필렌 (L-PP) 및/또는 폴리프로필렌 (H-PP)의 방법의 한 실시양태는 루프상 방법 또는 루프-기체상 방법, 예컨대 EP 0 887 379 A1 및 WO 92/12182에서 설명된 보스타® 기술이라고 알려진 보레알리스(Borealis)가 개발한 것이다.
상기 언급된 바람직한 루프 (슬러리) 상 방법 또는 바람직한 슬러리-기체상 방법과 관련해서, 방법 조건에 관하여 다음 일반 정보가 제공될 수 있다.
상기 개요된 방법으로 제조된 폴리프로필렌 (L-PP) 및/또는 폴리프로필렌 (H-PP)의 특성은 예를 들어 다음 방법 파라미터 중 하나 이상에 의해 당업자에게 알려진 방법 조건으로 조정되고 조절될 수 있다: 온도, 수소 공급량, 프로필렌 공급량, 촉매, 외부 공여체의 유형 및 양, 다봉 중합체의 둘 이상의 성분 사이의 분할.
본 발명에 이용되는 폴리프로필렌 (L-PP) 및/또는 폴리프로필렌 (H-PP)을 제조하기 위한 상기 방법 설명은 폴리프로필렌 단독중합체 (HH-PP 및/또는 HL-PP) 뿐만 아니라 폴리프로필렌 공중합체 (RH-PP 및/또는 RL-PP)에 똑같이 적용될 수 있다. 당업자는 프로필렌 단독중합체 및 공중합체를 제조하기 위한 다양한 가능성을 알고, 본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)에 이용될 수 있는 적당한 중합체를 제조하기 위한 적당한 방법을 간단히 찾을 것이다.
게다가, 본 발명은 또한 상기 정의된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)로부터 제조되는 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 평균 섬유 섬도가 특히 1.50 데니어 이하, 예를 들어 0.3 내지 1.50 데니어인 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)에 관한 것이다. 게다가, 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)는 바람직하게는 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)의 총 중량을 기준으로 적어도 95 중량%의 상기 정의된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 포함하고, 보다 바람직하게는 그로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 한 실시양태에서, 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)는 평균 필라멘트 섬도가 1.50 데니어 이하, 보다 바람직하게는 1.30 데니어 이하이다. 추가로 또는 대안적으로, 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)는 평균 필라멘트 섬도가 0.6 데니어 내지 1.50 데니어, 보다 바람직하게는 0.7 데니어 내지 1.305 데니어, 가장 바람직하게는 0.8 데니어 내지 1.25 데니어의 범위이다.
상기 언급된 바와 같이, 본 발명의 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)의 한가지 필수 요건은 그것이 스펀본디드 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)라는 것이다. 스펀본디드 섬유는 다른 섬유, 특히 멜트블로운 방법으로 제조된 것과 본질적으로 상이하다. 따라서, 본 발명에 따른 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)는 측정된 (평균) 직경이 바람직하게는 22 ㎛ 미만, 보다 바람직하게는 20 ㎛ 미만, 보다 더 바람직하게는 16 ㎛ 미만이다. 특히, 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)의 (평균) 직경이 8 내지 22 ㎛의 범위, 보다 바람직하게는 10 내지 20 ㎛의 범위, 보다 더 바람직하게는 10 내지 16 ㎛의 범위임을 인식한다.
본 발명은 보통 말하는 그런 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)에 관한 것일 뿐만 아니라 이러한 폴리프로필렌 섬유 (PP-F) 및/또는 상기 정의된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 포함하는 부직 직물 형태의 스펀본디드 직물에 관한 것이기도 하다.
추가로, 본 발명은 상기 폴리프로필렌 섬유 (PP-F) 및/또는 상기 스펀본디드 직물로부터 제조된 물품, 예를 들어 웹에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 스펀본디드 직물 및/또는 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)를 포함하는 물품, 예를 들어 여과 매체 (필터), 기저귀, 생리대, 팬티 라이너, 성인 실금자용 제품, 보호용 의류, 수술용 드레이프, 수술용 가운 및 수술용 의복에 관한 것이다. 본 발명의 물품은 스펀본디드 직물 외에 추가로 당업계에 알려진 멜트 블로운 웹을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 특별한 측면은 적어도 3000 Pa의 최대 캐빈 공기 압력으로 섬유 방사 라인을 이용함으로써 상기 정의된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 스펀본딩하는 스펀본디드 직물 제조 방법에 관한 것이다. 방사접착 방법은 직물 제조 분야에서 익히 공지된 방법이다. 일반적으로, 연속 섬유가 압출되고, 무한 벨트 상에 레잉(laying)되고, 이어서, 종종, 가열된 캘린더 롤에 의해 또는 결합제 첨가에 의해 또는 니들 또는 히드로 젯트를 이용한 기계적 결합 시스템 (얽힘)에 의해 서로 간에 및 종종, 제2 층, 예컨대 멜트 블로운 층에 결합된다.
대표적 스펀본딩 방법은 연속 필라멘트 압출, 이어서 연신, 어떤 유형의 이젝터를 이용한 웹 형성, 및 웹의 결합으로 이루어진다. 먼저, 상기 정의된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 펠릿 또는 과립을 압출기 안에 공급한다. 압출기에서, 펠릿 또는 과립이 가열 용융 스크류에 의해 용융되어 강제로 시스템을 통과한다. 스크류의 말단에서, 방사 펌프가 용융된 중합체를 계량하여 필터를 통해 방사구로 보내고, 여기서 용융된 중합체는 압력 하에서 모세관을 통해 분당 홀당 0.3 내지 1.0 g의 속도로 압출된다. 방사구는 cm당 65 내지 75개의 홀을 포함하고, 홀의 직경은 0.4 ㎜ 내지 0.7 ㎜이다. 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)은 그의 융점보다 약 30℃ - 150℃ 높은 온도에서 용융되어 압출을 위한 충분히 낮은 용융 점도를 달성한다. 방사구를 나가는 섬유는 차가운 공기 제트에 의해 켄칭되고 직경이 최대 15 ㎛인 미세 섬유로 연신되어, 적어도 3800 m/분의 필라멘트 속도에 도달한다. 고체화된 섬유가 움직이는 벨트 상에 랜덤하게 레잉되어 당업계에서 웹이라고 알려진 랜덤 망상 구조를 형성한다. 웹 형성 후, 당업계에서 열결합 캘린더라고 알려진 가열된 텍스타일 캘린더를 이용하여 웹을 결합하여 최종 강도를 달성한다. 캘린더는 2개의 가열된 스틸 롤로 이루어지고, 하나의 롤은 평탄한 롤이고, 다른 하나는 도드라진 점의 패턴을 지닌다. 웹이 캘린더로 운반되고, 여기서 웹을 롤 사이에서 약 130℃ ~ 150℃의 결합 온도로 프레싱함으로써 직물이 형성된다.
본 발명의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 이용함으로써 가공성 및 기계적 특성에 관해서 스펀본딩 방법으로 달성된 좋은 결과를 고려할 때, 본 발명의 추가의 측면은 섬유 방사 라인의 방사 안정성을 개선하기 위한 상기 정의된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 용도에 관한 것이다. 상기 방사 안정성은 섬유 방사 공정 동안에 최대 캐빈 공기 압력으로 표현되고, 여기서 개선은 하기 부등식 I로 정의된다:
<부등식 I>
(PP - C)/(PP - OC) ≥ 1.1
상기 식에서,
(PP-C)는 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 최대 적용가능 캐빈 공기 압력 [Pa]이고,
(PP-OC)는 폴리프로필렌 (H-PP)이 없는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 최대 적용가능 캐빈 공기 압력 [Pa]이다.
이제, 본 발명을 하기 제공된 실시예로 더 상세히 기술할 것이다.
실시예
1. 정의/측정 방법
달리 정의되지 않는 한, 용어 및 측정 방법의 하기 정의는 상기된 본 발명의 일반 설명 뿐만 아니라 하기 실시예에도 적용된다.
13 C NMR 분광분석법에 의한 폴리프로필렌의 이소택틱성 정량화
이소택틱성은 예를 들어 문헌 [V. Busico and R. Cipullo, Progress in Polymer Science, 2001, 26, 443-533]에서와 같이 기본적인 지정 후 정량적 13C 핵자기 공명 (NMR) 분광분석법에 의해 결정된다. 실험 파라미터는 예를 들어 문헌 [S. Berger 및 S. Braun, 200 and More NMR Experiments: A Practical Course, 2004, Wiley-VCH, Weinheim]에서와 같이 이 구체적 과제를 위한 정량 스펙트럼의 측정을 보장하도록 실험 파라미터를 조정한다. 양은 당업계에 알려진 방식으로 대표 부위의 신호 적분의 간단한 보정된 비를 이용해서 계산한다. 이소택틱성은 펜타드 수준에서, 즉, 펜타드 분포의 mmmm 분율로 결정한다.
랜덤도
FTIR 측정에서는, 250 ㎜ 두께 필름을 225℃에서 압축 성형하고 퍼킨-엘머(Perkin-Elmer) 시스템 2000 FTIR 기기로 조사하였다. 에틸렌 피크 면적 (760 - 700 ㎝-1)을 총 에틸렌 함량의 측정값으로 이용하였다. 구조 -P-E-P (프로필렌 단위 사이에 하나의 에틸렌 단위)의 흡수 밴드는 733 ㎝-1에서 발생한다. 이 밴드는 랜덤 에틸렌 함량을 특성화한다. 더 긴 에틸렌 연쇄 (2개 초과의 단위)의 경우, 흡수 밴드는 720 ㎝-1에서 발생한다. 일반적으로, 랜덤 공중합체의 경우에는 더 긴 에틸렌 런(run)에 상응하는 숄더(shoulder)가 관찰된다. 면적에 기초한 총 에틸렌 함량 및 733 ㎝-1에서의 피크 높이에 기초한 랜덤 에틸렌 (PEP) 함량을 13C NMR에 의해 검정하였다 (문헌 [Thermochimica Acta, 66(1990) 53-68]).
랜덤도 = 랜덤 에틸렌 (-P-E-P-) 함량/총 에틸렌 함량 x 100%
레올로지: 25 ㎜ 직경 플레이트 및 플레이트 기하학적 구조를 이용해서 200℃에서 질소 분위기 하에서 압축 성형 샘플에 대해 레오메트릭스(Rheometrics) RDA-II QC로 동적 레올로지 측정을 수행하였다. 0.01 내지 500 rad/s의 진동수에서 선형 점탄성 범위의 변형률 내에서 진동 전단 실험을 행하였다 (ISO 6721-10). 저장 탄성률 (G'), 손실 탄성률 (G"), 복소 탄성률 (G*) 및 복소 점도 (η*)의 값을 진동수 (ω)의 함수로 얻었다.
제로 전단 점도 (η0)는 복소 점도의 역수로 정의되는 복소 유동성을 이용해서 계산하였다. 따라서, 그의 실수부 및 허수부는 다음과 같이 정의된다:
f'(ω) = η'(ω)/[η'(ω)2 + η"(ω)2] 및
f"(ω) = η"(ω)/[η'(ω)2 + η"(ω)2]
하기 방정식
η' = G"/ω 및 η" = G'/ω
으로부터
f'(ω) = G"(ω)*ω/[G'(ω)2 + G"(ω)2]
f"(ω) = G'(ω)*ω/[G'(ω)2 + G"(ω)2]
다분산 지수, PI
PI = 105/Gc (교차 탄성률)은 G'(ω) 및 G"(ω)의 교차점으로부터 계산되고, 이 경우에 G'(ωc) = G"(ωc) = Gc (SI 단위 Pa로 계산함)이 적용된다.
밀도는 ISO 1183-187에 따라 측정한다. 샘플 제조는 ISO 1872-2:2007에 따라서 압축 성형에 의해 행한다.
MFR 2 (230℃)는 ISO 1133 (230℃, 2.16 ㎏ 하중)에 따라 측정한다.
FTIR 분광분석법에 의한 공단량체 함량의 정량화
공단량체 함량은 당업계에 익히 공지된 방식으로 정량적 13C 핵자기공명 (NMR) 분광분석법에 의해 검정되는 기본적인 지정 후 정량적 푸리에 변환 적외선 분광분석법 (FTIR)에 의해 결정한다. 얇은 필름을 250 ㎛ 두께로 프레싱하고 스펙트럼을 투과 모드로 기록한다.
구체적으로, 폴리프로필렌-코-에틸렌 공중합체의 에틸렌 함량은 720 - 722 및 730 - 733 ㎝-1에서 발견되는 정량적 밴드의 기준선 보정 피크 면적을 이용해서 결정한다. 프로필렌-1-부텐 공중합체는 767 ㎝-1에서 평가된다. 정량적 결과는 필름 두께와의 관계에 기초해서 얻는다.
용융 온도 Tm, 결정화 온도 T c 는 5 - 10 ㎎ 샘플에 대해 메틀러(Mettler) TA820 시차 주사 열량측정법 (DSC)으로 측정한다. 결정화 곡선 및 용융 곡선은 둘 모두 30℃ 내지 225℃에서 10℃/분 냉각 및 가열 스캔 동안에 얻었다. 용융 온도 및 결정화 온도가 흡열 및 발열의 피크로서 측정되었다.
또한, 용융 및 결정화 엔탈피 (Hm 및 Hc)는 ISO 11357-3에 따라서 DSC 방법으로 측정하였다.
크실렌 저온 가용물 함량 ( XCS , 중량%)은 ISO 16152; 제1판; 2005 07 01에 따라서 25℃에서 결정하였다.
웹의 평량
웹의 단위 중량 (평량)(g/㎡)은 EN 29073-1(1992) ["부직물에 대한 시험 방법 - 단위 면적당 질량의 결정"]에 따라서 결정하였다.
직물의 평균 섬유 직경
평균 섬유 직경은 광학 현미경을 이용하고 20개의 랜덤하게 선택된 섬유의 직경을 측정함으로써 결정하였다.
필라멘트 섬도
필라멘트 섬도 (데니어)는 다음 상관관계를 이용함으로써 평균 섬유 직경으로부터 계산하였다:
섬유 직경 (㎝) = (4.444 x 10-6 x 데니어/0.91 x π)1/2
웹의 기계적 특성
웹의 기계적 특성은 EN 29073 - 3(1989) ("부직물에 대한 시험 방법 - 인장 강도 및 신도의 결정")에 따라서 결정하였다.
2. 실시예의 제조
2.1 중합체의 제조
본 발명의 실시예
리온델-바젤(Lyondell-Basell)로부터의 시판 제4 세대 지글러-나타 촉매인 지글러-나타 M1 촉매를 이용함으로써 스페리폴(Spheripol) 방법으로 상이한 MFR 및 약 3 중량%의 XCS 함량을 갖는 L-PP 중합체를 중합하였다. 이들 중합체의 대표적 융점은 161℃이다. 이들 중합체를 400 ppm 스테아르산칼슘, 1000 ppm 어가포스(Irgafos) 168 및 400 ppm 이르가녹스(Irganox) 3114 및 표에 언급된 양의 H-PP와 혼합하였다. H-PP로는 HL512 FB를 이용하였다. HL512FB는 MFR 1200 g/10분 및 용융 온도 158℃의 보레알리스로부터의 상업용 등급이다.
두 번째 단계에서는, 200 - 230℃에서 동회전 이축 스크류 압출기를 이용하고 적당한 양의 (tert-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산 (트리고녹스(Trigonox) 101, 악조 노벨(Akzo Nobel, 네덜란드) 공급)을 이용함으로써 이들 혼합물을 비스브레이킹하여 표 1에 언급된 표적 MFR을 달성하였다. 제조된 모든 샘플에 대해, 동적 레오미터를 이용하여 200℃의 온도에서 다분산 지수를 결정하였다.
비교 실시예 ( CE1 )
비스브레이킹 방법으로 제조된 MFR2 27 g/10분의 시판 폴리프로필렌 단독중합체 HG455FB (보레알리스)를 비교 실시예로 이용하였다. 이 중합체는 161℃의 용융 온도, 및 동적 레오미터로 200℃의 온도에서 결정된 2.7의 다분산 지수를 특징으로 한다.
본 발명의 실시예 IE1, IE2 및 IE3 및 비교 실시예 CE1의 세부사항을 표 1에 요약한다.
Figure pct00001
2.2 폴리프로필렌 섬유 및 스펀본디드 직물 제조
7377개의 0.6 ㎜ 출구 직경의 홀 및 m당 6827개의 홀을 갖는 방사구를 이용하는 레이코필(Reicofil) 4 라인으로 폴리프로필렌 조성물을 스펀본디드 직물로 전환시켰다. 프리디퓨저(pre-diffuser) 출구의 갭은 23 ㎜의 직경을 가지고, 한편, SAS 갭 출구는 20 ㎜의 직경을 갖는다. 유출 롤의 온도는 100℃로 설정하였고, 다이 온도는 260℃로 설정하였다. 200.5 ㎏/(h*m)의 처리량/m 및 216.7 ㎏/h의 총 처리량으로, 홀당 처리량을 0.49 g/(분*홀)로 일정하게 유지시켰다. 라인 속도는 330 m/분으로 설정하였고, 제조되는 직물은 10 g/㎡의 중량을 가졌다.
표 2는 본 발명의 실시예 IE1, IE2, IE3 및 CE1에 대해서 필라멘트 섬도, 가공성 및 기계적 특성에 관한 데이터를 요약한다.
Figure pct00002
얻은 결과로부터, CE1은 8000 Pa의 최대 캐빈 압력에서 실행될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이 조건에서, 필라멘트 타이터(titre)는 1.2 데니어이다. IE2는 10000의 최대 캐빈 공기 압력에서 얻을 수 있는 필라멘트 섬도 1.1 데니어와 관련하여 명백히 더 우수하다. 그러나, 가장 좋은 방사 안정성은 IE1에서 관찰된다. 그것은 안정한 조건에서 10000 Pa의 최대 캐빈 공기 압력에서 실행될 수 있다. 추가로, IE1, IE2 및 IE3운 표준 CE1에 비해 개선된 기계적 특성을 나타낸다는 것을 주목해야 한다.

Claims (15)

  1. a) ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 0.1 g/10분 내지 20 g/10분의 범위이고, 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀으로부터 선택된 공단량체의 함량이 5 중량% 이하인 폴리프로필렌 (L-PP) 단독중합체 또는 공중합체를 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로 적어도 80 중량%, 및
    b) ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 200 g/10분 내지 2500 g/10분의 범위이고, 에틸렌 및/또는 C4 내지 C10 α-올레핀으로부터 선택된 공단량체의 함량이 5 중량% 이하인 폴리프로필렌 (H-PP) 단독중합체 또는 공중합체를 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로 2 중량% 내지 20 중량%
    포함하며, ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 10 g/10분 내지 60 g/10분의 범위이고, 임의로는 다분산 지수 (PI)가 4.0 이하인 폴리프로필렌 조성물 (PP-C).
  2. 제1항에 있어서, 폴리프로필렌 (L-PP)의
    a) ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 0.5 g/10분 내지 20 g/10분의 범위이고/거나,
    b) ISO 11357-3에 따라 측정된 용융 온도 Tm이 적어도 150℃이고/거나,
    c) ISO 6427 (23℃)에 따라 측정된 크실렌 저온 가용물 함량 (XCS)이 3.5 중량% 이하인
    폴리프로필렌 조성물 (PP-C).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리프로필렌 (H-PP)의
    a) ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 400 g/10분 내지 2000 g/10분의 범위이고/거나,
    b) ISO 6427 (23℃)에 따라 측정된 크실렌 저온 가용물 함량 (XCS)이 3.5 중량% 이하인
    폴리프로필렌 조성물 (PP-C).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 폴리프로필렌 (L-PP)이 프로필렌 단독중합체 (HL-PP)이고/거나,
    b) 폴리프로필렌 (H-PP)이 프로필렌 단독중합체 (HH-PP)인
    폴리프로필렌 조성물 (PP-C).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 총 중량을 기준으로, 임의로는 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 합한 총량을 기준으로,
    a) 적어도 90 중량%의 폴리프로필렌 (L-PP), 및
    b) 3 중량% 내지 10 중량%의 폴리프로필렌 (H-PP)
    을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리프로필렌 (H-PP)과 폴리프로필렌 (L-PP) 간의 ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량의 비 [MFR2 (H-PP)/MFR2 (L-PP)]가 적어도 10이고, 여기서 "MFR2 (H-PP)"는 비스브레이킹(visbreaking) 전의 폴리프로필렌 (H-PP)의 MFR2 (230℃)이고, "MFR2 (L-PP)"는 비스브레이킹 전의 폴리프로필렌 (L-PP)의 MFR2 (230℃)인 폴리프로필렌 조성물 (PP-C).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    a) ISO 1133 (230℃/2.16 ㎏)에 따른 용융 유량이 25 g/10분 내지 40 g/10분의 범위이고/거나,
    b) 다분산 지수 (PI)가 2.0 내지 4.0의 범위이고/거나,
    c) 비스브레이킹된 것인
    폴리프로필렌 조성물 (PP-C).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)이 9 내지 50의 비스브레이킹 비 [최종 MFR2 (230℃)/초기 MFR2 (230℃)]로 비스브레이킹되고, 여기서 "최종 MFR2 (230℃)"는 비스브레이킹 후의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 MFR2 (230℃)이고, "초기 MFR2 (230℃)"는 비스브레이킹 전의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 MFR2 (230℃)인 폴리프로필렌 조성물 (PP-C).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 다분산 지수 (PI)의 비 [초기 PI/최종 PI]가 적어도 1.3이고, 여기서 "최종 PI"는 비스브레이킹 후의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 다분산 지수 ((PI)이고, "초기 PI"는 비스브레이킹 전의 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 다분산 지수 (PI)인 폴리프로필렌 조성물 (PP-C).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 정의된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)의 총 중량을 기준으로 적어도 95 중량% 포함하며, 평균 필라멘트 섬도가 1.50 데니어 이하인 폴리프로필렌 섬유 (PP-F).
  11. 제10항에 따른 폴리프로필렌 섬유 (PP-F) 및/또는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 정의된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 포함하는 스펀본디드 직물(spunbonded fabric).
  12. 여과 매체, 기저귀, 생리대, 팬티 라이너, 성인 실금자용 제품, 보호용 의류, 수술용 드레이프, 수술용 가운 및 수술용 의복으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 제10항에 따른 폴리프로필렌 섬유 (PP-F) 및/또는 제11항에 따른 스펀본디드 직물을 포함하는 물품.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 정의된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 적어도 3000 Pa의 최대 캐빈 공기 압력으로 섬유 방사 라인을 이용하여 스펀본딩하는 것인, 제11항 또는 제12항에 따른 스펀본디드 직물의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 섬유 방사 라인이
    a) 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 압출기에 공급하여 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 용융시키는 단계,
    b) 용융된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)을 0.4 ㎜ 내지 0.7 ㎜ 직경의 홀 및 cm당 65 내지 75개의 홀을 갖는 방사구를 통해 미터당 홀당 0.3 g 내지 1 g의 속도로 밀어내어 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)를 형성하는 단계, 및
    c) 폴리프로필렌 섬유 (PP-F)를 켄칭(quenching)하고 적어도 3800 m/분의 필라멘트 속도로 연신하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.
  15. 섬유 방사 공정 동안의 최대 캐빈 공기 압력으로 표현되는 섬유 방사 라인의 방사 안정성을 개선하기 위한, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 정의된 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 용도이며, 여기서 개선은 하기 부등식 I로 정의되는 것인 용도.
    <부등식 I>
    (PP-C)/(PP-OC) ≥ 1.1
    상기 식에서,
    (PP-C)는 폴리프로필렌 (L-PP) 및 폴리프로필렌 (H-PP)을 포함하는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 최대 적용가능 캐빈 공기 압력 [Pa]이고,
    (PP-OC)는 폴리프로필렌 (H-PP)이 없는 폴리프로필렌 조성물 (PP-C)의 최대 적용가능 캐빈 공기 압력 [Pa]이다.
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