KR20200083950A - 중공 마이크로캡슐을 사용하는 감소된 밀도의 합성 섬유 - Google Patents

중공 마이크로캡슐을 사용하는 감소된 밀도의 합성 섬유 Download PDF

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KR20200083950A
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바네사 메이슨
로버트 뎀프시
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프리마로프트, 인크.
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Abstract

본 발명은 4 내지 30 ㎛의 평균 직경을 갖는 0.4 내지 30 중량%의 중공 마이크로캡슐; 및 70 내지 99.6 중량%의 폴리머 재료를 포함하는 합성 섬유를 제공하는데, 상기 합성 섬유는 0.1 내지 11.0의 데니어를 갖는다. 또한, 상기 합성 섬유를 포함하는 얀(yarn), 절연 재료, 및 물품 및 이의 제조방법이 제공된다.

Description

중공 마이크로캡슐을 사용하는 감소된 밀도의 합성 섬유
(관련 출원의 상호 참조)
본 출원은 2017년 11월 15일에 출원된 미국 가출원 번호 제62/586,507의 우선권을 주장하며, 이 내용 전체는 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 폴리머 재료 및 중공 마이크로캡슐(hollow microcapsule)을 포함하는 감소된 밀도의 합성 섬유, 상기 합성 섬유를 포함하는 절연체(insulation), 상기 합성 섬유를 포함하는 물품, 및 상기 합성 섬유의 제조방법에 관한 것이다.
절연 재료(insulation material) 및 절연 재료를 포함하는 물품의 바람직함 및 효과는, 예를 들어 절연체를 제조하는데 사용되는 섬유의 특성에 따라 크게 달라진다. 섬유는 특히 섬유의 특성 및 조성에 따라 다른 물리적 특성을 갖는다. 예를 들어, 양모 섬유와 같은 천연 섬유는 중합체성 섬유와 상이한 특성을 가지며, 중합체성 섬유는 이들이 제조되는 폴리머(들)에 따라 상이한 특성을 갖는다. 섬유 데니어(denier) 및 섬유 폴리머 재료를 일정하게 유지하면서, 경량 물품을 달성하는 것은 일반적으로 직물(fabric)의 구조 및 사용되는 섬유의 양에 따라 달라진다. 따라서, 이용 가능한 섬유 기술은 특히 경량 물품에 대한 실행 가능한 구성 대안의 수의 관점에서 제한적인 변수일 수 있다.
텍스타일(textile) 분야에서 다양한 진보에도 불구하고, 물품 및 절연 재료의 통합(integration)에 도움이 되고, 목적하는 특성(예를 들어, 열 성능)을 제공하면서도 밀도를 감소시켜, 목적하는 특성이 목적하지 않게 중량을 추가시키지 않도록 하는 섬유에 대한 요구가 남아 있다.
종래의 기술의 특정 측면이 본 발명의 개시내용을 용이하게 하기 위해 논의되었지만, 출원인은 결코 이러한 기술적 측면을 부인하지 않으며, 청구된 발명은 하나 이상의 종래의 기술적 측면을 포함할 수 있는 것으로 생각된다.
본 명세서에서, 문서, 행동 또는 지식 항목이 언급되거나 논의되는 경우, 이 참조 또는 논의는 문서, 행동 또는 지식 항목 또는 이들의 조합이 우선일에 공개적으로 이용 가능하거나, 대중에게 공지되어 있거나, 일반적인 일반 지식의 일부이거나, 또는 적용 가능한 법적 규정에 따라 선행 기술을 구성하는 것을 허용하는 것이 아니고; 또는 본 명세서와 관련된 과제를 해결하려는 시도와 관련이 있는 것으로 알려진다.
간단히, 본 발명은 감소된 밀도를 갖는 개선된 섬유에 대한 요구를 만족시킨다. 다양한 양태에서, 본 발명의 섬유는 바람직하지 않게 절연체의 중량을 증가시키지 않으면서 목적하는 특성 (예를 들어, 열 성능)을 나타내는 절연체에 사용하기에 적합하다.
본 발명은 상기 언급된 기술의 과제 및 결함 중 하나 이상을 해결할 수 있다. 그러나, 본 발명은 다수의 기술 영역에서 다른 과제 및 결함을 해결하는데 유용할 수 있는 것으로 고려된다. 따라서, 청구된 발명은 필수적으로 본 명세서에서 논의된 특정 과제 또는 결함 중 어느 것을 다루는 것으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.
제1 측면에서, 본 발명은 합성 섬유를 제공하고, 상기 합성 섬유는,
- 4 내지 30 ㎛의 평균 직경을 갖는 0.4 내지 30 중량%의 중공 마이크로캡슐; 및
- 70 내지 99.6 중량%의 폴리머 재료를 포함하고,
상기 합성 섬유는 0.1 내지 11.0의 데니어를 갖는다.
제2 측면에서, 본 발명은 본 발명의 제1 측면에 기재된 합성 섬유를 포함하는 절연 재료(Insulation material)를 제공한다.
제3 측면에서, 본 발명은 본 발명의 제1 측면에 기재된 합성 섬유를 포함하는 물품(article)을 제공한다.
제4 측면에서, 본 발명은 본 발명의 합성 섬유, 상기 합성 섬유를 포함하는 절연재, 또는 물품의 제조방법을 제공하고, 상기 방법은,
- 중공 마이크로캡술과 폴리머 재료를 혼합하여, 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 형성하는 단계;
- 상기 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 압출시키는 단계; 및
- 임의로, 하나 이상의 추가 가공 단계를 수행하여, 합성 섬유를 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 합성 섬유, 상기 합성 섬유를 포함하는 절연체 및 물품, 및 상기 합성 섬유의 제조방법의 특정 양태는 몇 가지 특징을 가지며, 이들 중 하나만이 이들의 바람직한 특성에 기여하는 것은 아니다. 하기 청구항에 의해 정의되는 합성 섬유, 절연체, 물품 및 방법의 범위에 한정되지 않고, 이들의 더욱 우수한 특징이 이제 간단히 논의될 것이다. 이러한 논의를 고려한 후, 특히 "발명의 상세한 설명" 표제의 명세서 부분을 읽은 후, 본 명세서에 기재된 다양한 양태의 특징이 어떻게 현재 기술보다 다수의 이점을 제공할 수 있는지 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 양태에서, 합성 섬유는 목적하는 특성을 제공하지만, 유사 중합체성 조성물 및 데니어의 비교 섬유에 비해 밀도가 감소된다. 따라서, 일부 양태에서, 본 발명의 섬유는 경량 적용에 사용하기에 적합하다. 일부 양태에서, 본 발명의 섬유의 감소된 밀도는, 예를 들어 얀, 직포(woven) 및 부직포(nonwoven) 절연 재료, 및 물품(예를 들어, 의류, 신발, 침구 및 산업용 직물)에의 유리한 사용에 적합하다. 합성 섬유의 양태는 특히 얀, 직물 및 의복용 절연체의 제조에 사용하기에 적합한 저밀도 구조물 및 목적하는 열 성능을 제공할 수 있다.
본 발명의 이러한 및 다른 특징 및 이점은 첨부하는 청구범위 및 첨부 도면과 관련하여 취해진 본 발명의 다양한 측면에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 이하의 도면과 관련하여 기재될 것이며, 이는 반드시 일정한 비율로 도시된 것은 아니며, 동일한 참조 번호는 다양한 도면에 걸쳐 동일하거나 유사한 요소에 대한 명칭 및 의미를 갖는다:
도 1은 구상 유리 중공 마이크로캡슐의 양태를 도시하고;
도 2는 물에 부유하는 본 개시내용의 양태에 따른 중공 마이크로캡슐/폴리머 펠릿(pellet)을 도시하고;
도 3은 본 개시내용의 특정 양태에 따른 폴리머 재료로 혼합된 중공 마이크로캡슐을 갖는 용기의 측면 투시도이고;
도 4는 본 개시내용의 특정 양태에 따른 중공 마이크로캡슐을 함유하는 합성 섬유의 확대도이고;
도 5는 본 개시내용의 특정 양태에 따른 중공 마이크로캡슐을 함유하는 폴리머 펠릿의 도면이고;
도 6은 본 개시내용의 특정 양태에 따른 선 6--6에 따라 취해지는 도 5의 펠릿의 확대된 단면도이고;
도 7a는 본 개시내용의 양태에 따른 섬유의 단면의 현미경 이미지의 사진이고; 도 7b는 본 개시내용의 양태에 따른 섬유의 단면의 단순화된 선화(line drawing)이고;
도 8a는 본 개시내용의 양태에 따른 섬유의 단면의 현미경 이미지의 사진이고; 도 8b는 본 개시내용의 양태에 따른 섬유의 단면의 단순화된 선화이다.
본 발명의 측면 및 특정한 특징, 이점 및 이의 상세한 내용은 첨부 도면에 도시된 비제한적인 양태를 참조하여 하기에 더욱 상세히 설명된다. 공지된 재료, 제조 도구, 처리 기술 등의 설명은 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하지 않도록 생략된다. 그러나, 본 발명의 양태를 나타내는 상세한 설명 및 특정 실시예(들)는 단지 예시를 위한 것이며, 제한적인 것이 아님을 이해해야 한다. 본 발명의 기본 개념의 사상 및/또는 범위 내에서 다양한 대체, 변형, 추가 및/또는 배열은 본 개시내용으로부터 당업자에게 명백할 것이다.
경량 물품을 달성하는 것은 종종 하나 이상의 다른 특성 (예를 들어, 열 특성)의 목적하지 않은 희생을 초래해 왔다. 본 발명은, 예를 들어 직물, 단열 재료, 물품 등을 제조하기 전에 중공 마이크로캡슐을 폴리머 재료에 통합시킴으로써 이러한 및 다른 과제를 해결한다. 이는 합성 섬유를 포함하는 중공 마이크로캡슐을 형성함으로써 달성된다. 본 발명의 합성 섬유, 및 합성 섬유로부터 형성되는 절연 재료 및 물품의 양태는 열 성능 및/또는 통기성과 같은 만족스러운 목적하는 다른 특성을 유지하면서 동시에, 예를 들어 감소된 밀도를 가질 수 있다. 일부 양태에서, 합성 섬유를 포함하는 절연 재료 및 물품은 동일한 섬유 조성물을 포함하지만 중공 마이크로캡슐이 부족한 절연 재료 및 물품과 비교하여 우수한 열 특성 및 감소된 밀도를 갖는다.
제1 측면에서, 본 발명은 합성 섬유를 제공하고, 상기 합성 섬유는,
- 4 내지 30 ㎛의 평균 직경을 갖는 0.4 내지 30 중량%의 중공 마이크로캡슐; 및
- 70 내지 99.6 중량%의 폴리머 재료를 포함하고,
상기 합성 섬유는 0.1 내지 11.0의 데니어를 갖는다.
데니어는 9000 미터의 섬유 또는 얀의 그램으로의 중량으로 정의된 측정 단위이다. 이는 섬유 또는 얀의 중량(또는 크기)을 구체화하는 일반적인 방법이다. 예를 들어, 1.0 데니어인 폴리에스테르 섬유는 일반적으로 약 10 마이크로미터의 직경을 갖는다. 마이크로-데니어 섬유는 1.0 이하의 데니어를 갖지만, 마크로(macro)-데니어 섬유는 1.0 초과의 데니어를 갖는다.
본 발명의 합성 섬유의 데니어는 임의의 및 모든 범위와 그 하위 범위(예를 들어, 0.7 내지 10.0)를 포함하여 0.1 내지 11.0 (예를 들어, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 6.0, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 7.0, 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9, 8.0, 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6, 8.7, 8.8, 8.9, 9.0, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9, 10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7, 10.8, 10.9, 또는 11.0 데니어)이다.
일부 양태에서, 합성 섬유는 임의의 및 모든 범위와 그 하위 범위(예를 들어, 15 내지 25 중량%, 5 내지 20 중량%, 7 내지 12 중량%, 등)를 포함하여 0.4 내지 30.0 중량%의 중공 마이크로캡슐(예를 들어, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4.0, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5.0, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.9, 6.0, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 7.0, 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9, 8.0, 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6, 8.7, 8.8, 8.9, 9.0, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9, 10.0, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7, 10.8, 10.9, 11.0, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5, 11.6, 11.7, 11.8, 11.9, 12.0, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8, 12.9, 13.0, 13.1, 13.2, 13.3, 13.4, 13.5, 13.6, 13.7, 13.8, 13.9, 14.0, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5, 14.6, 14.7, 14.8, 14.9, 15.0, 15.1, 15.2, 15.3, 15.4, 15.5, 15.6, 15.7, 15.8, 15.9, 16.0, 16.1, 16.2, 16.3, 16.4, 16.5, 16.6, 16.7, 16.8, 16.9, 17.0, 17.1, 17.2, 17.3, 17.4, 17.5, 17.6, 17.7, 17.8, 17.9, 18.0, 18.1, 18.2, 18.3, 18.4, 18.5, 18.6, 18.7, 18.8, 18.9, 19.0, 19.1, 19.2, 19.3, 19.4, 19.5, 19.6, 19.7, 19.8, 19.9, 20.0, 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 21.0, 21.1, 21.2, 21.3, 21.4, 21.5, 21.6, 21.7, 21.8, 21.9, 22.0, 22.1, 22.2, 22.3, 22.4, 22.5, 22.6, 22.7, 22.8, 22.9, 23.0, 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, 23.7, 23.8, 23.9, 24.0, 24.1, 24.2, 24.3, 24.4, 24.5, 24.6, 24.7, 24.8, 24.9, 25.0, 25.1, 25.2, 25.3, 25.4, 25.5, 25.6, 25.7, 25.8, 25.9, 26.0, 26.1, 26.2, 26.3, 26.4, 26.5, 26.6, 26.7, 26.8, 26.9, 27.0, 27.1, 27.2, 27.3, 27.4, 27.5, 27.6, 27.7, 27.8, 27.9, 28.0, 28.1, 28.2, 28.3, 28.4, 28.5, 28.6, 28.7, 28.8, 28.9, 29.0, 29.1, 29.2, 29.3, 29.4, 29.5, 29.6, 29.7, 29.8, 29.9, 또는 30.0 중량%)을 포함한다.
일부 양태에서, 중공 마이크로캡슐은 임의의 및 모든 범위와 그 하위 범위(예를 들어, 5 내지 20 ㎛, 5 내지 18 ㎛, 4 내지 12 ㎛, 4 내지 11 ㎛, 4 내지 10 ㎛, 등)를 포함하여 4 내지 30 ㎛(예를 들어, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 또는 30 ㎛)의 평균 직경을 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 마이크로캡슐의 "직경"은 마이크로캡슐의 중심을 통해 한쪽에서 다른 쪽으로 통과하는 직선을 말한다. 마이크로스피어가 구형이 아닌 경우에, 직경은 가장 긴 치수에서 마이크로캡슐의 중심을 통해 한쪽에서 다른 쪽으로 통과하는 직선을 말한다(예를 들어, 타원형 마이크로캡슐에서, 직경은 바디(body)의 길이 방향 (가장 긴) 치수를 따라 마이크로캡슐의 중심을 통해 한쪽에서 다른 한쪽으로 통과하는 직선일 것이다).
일부 양태에서, 본 발명의 섬유에 존재하는 중공 마이크로캡슐의 적어도 90%(예를 들어, 적어도 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, 또는 99.9%)는 20 ㎛ 미만(예를 들어, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 또는 10 ㎛)의 크기를 갖는다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "중공 마이크로캡슐"은 쉘(shell)의 내부에 빈 공간을 정의하는 연속적인 외부 쉘을 갖는 바디를 말한다. 도 1은 구형 유리 중공 마이크로캡슐(10)의 양태를 도시한다. 마이크로캡슐(10)은 유리(예를 들어, 보로실리케이트 유리)로 제조된 마이크로스피어(즉, 마이크로캡슐은 구 형상을 갖는다)이고, 즉 외부 쉘(12)은 유리로 제조된다. 외부 쉘(12)은 중공 내부 부분을 정의한다. 마이크로캡슐(10)은 약 4 내지 30 ㎛인 직경 Y를 갖는다.
본 발명의 섬유에 사용되는 중공 마이크로캡슐은 다양한 형상을 가질 수 있다. 일부 비제한적인 양태에서, 중공 마이크로캡슐은 구, 타원형, 타원체, 장형의(연장된) 회전 타원체, 편원(oblate)(평평해진) 회전 타원체, 원통형, 또는 이들의 임의의 변형물 또는 조합을 갖는 마이크로캡슐을 포함한다. 일부 양태에서, 중공 마이크로캡슐은 사실상 구형이다(예를 들어, 중공 마이크로캡슐의 평균 형상은 회전 타원체이다). 일부 양태에서, 중공 마이크로캡슐은 구형이다(즉, 중공 마이크로캡슐은 마이크로스피어이다).
마이크로캡슐은 임의의 당업계에 허용되는 목적하는 조성물로 이루어질 수 있다. 일부 양태에서, 마이크로캡슐은 무기 유리 마이크로캡슐이다(즉, 마이크로캡슐의 내부 중공 부분을 둘러싸는 외부 쉘은 유리로 이루어진다). 일부 양태에서, 마이크로캡슐은 보로실리케이트 유리 마이크로캡슐이다. 예를 들어, 일부 양태에서, 마이크로캡슐은 소다-라임 보로실리케이트 유리 마이크로캡슐이다.
일부 양태에서, 마이크로캡슐은 임의의 및 모든 범위와 그 하위 범위(예를 들어, 0.1 내지 0.8 g/cm3, 0.2 내지 0.75 g/cm3, 0.3 내지 0.60 g/cm3, 등)를 포함하여, 예를 들어 0.15 내지 0.90 g/cm3 (예를 들어, 0.15, 0.16, 0.17, 0.18, 0.19, 0.20, 0.21, 0.22, 0.23, 0.24, 0.25, 0.26, 0.27, 0.28, 0.29, 0.30, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35, 0.36, 0.37, 0.38, 0.39, 0.40, 0.41, 0.42, 0.43, 0.44, 0.45, 0.46, 0.47, 0.48, 0.49, 0.50, 0.51, 0.52, 0.53, 0.54, 0.55, 0.56, 0.57, 0.58, 0.59, 0.60, 0.61, 0.62, 0.63, 0.64, 0.65, 0.66, 0.67, 0.68, 0.69, 0.70, 0.71, 0.72, 0.73, 0.74, 0.75, 0.76, 0.77, 0.78, 0.79, 0.80, 0.81, 0.82, 0.83, 0.84, 0.85, 0.86, 0.87, 0.88, 0.89, 또는 0.90 g/cm3)의 평균 밀도를 갖는다.
합성 섬유는 임의의 및 모든 범위와 그 하위 범위를 포함하여 70 내지 99.6 중량%의 폴리머 재료(예를 들어, 70.0, 70.1, 70.2, 70.3, 70.4, 70.5, 70.6, 70.7, 70.8, 70.9, 71.0, 71.1, 71.2, 71.3, 71.4, 71.5, 71.6, 71.7, 71.8, 71.9, 72.0, 72.1, 72.2, 72.3, 72.4, 72.5, 72.6, 72.7, 72.8, 72.9, 73.0, 73.1, 73.2, 73.3, 73.4, 73.5, 73.6, 73.7, 73.8, 73.9, 74.0, 74.1, 74.2, 74.3, 74.4, 74.5, 74.6, 74.7, 74.8, 74.9, 75.0, 75.1, 75.2, 75.3, 75.4, 75.5, 75.6, 75.7, 75.8, 75.9, 76.0, 76.1, 76.2, 76.3, 76.4, 76.5, 76.6, 76.7, 76.8, 76.9, 77.0, 77.1, 77.2, 77.3, 77.4, 77.5, 77.6, 77.7, 77.8, 77.9, 78.0, 78.1, 78.2, 78.3, 78.4, 78.5, 78.6, 78.7, 78.8, 78.9, 79.0, 79.1, 79.2, 79.3, 79.4, 79.5, 79.6, 79.7, 79.8, 79.9, 80.0, 80.1, 80.2, 80.3, 80.4, 80.5, 80.6, 80.7, 80.8, 80.9, 81.0, 81.1, 81.2, 81.3, 81.4, 81.5, 81.6, 81.7, 81.8, 81.9, 82.0, 82.1, 82.2, 82.3, 82.4, 82.5, 82.6, 82.7, 82.8, 82.9, 83.0, 83.1, 83.2, 83.3, 83.4, 83.5, 83.6, 83.7, 83.8, 83.9, 84.0, 84.1, 84.2, 84.3, 84.4, 84.5, 84.6, 84.7, 84.8, 84.9, 85.0, 85.1, 85.2, 85.3, 85.4, 85.5, 85.6, 85.7, 85.8, 85.9, 86.0, 86.1, 86.2, 86.3, 86.4, 86.5, 86.6, 86.7, 86.8, 86.9, 87.0, 87.1, 87.2, 87.3, 87.4, 87.5, 87.6, 87.7, 87.8, 87.9, 88.0, 88.1, 88.2, 88.3, 88.4, 88.5, 88.6, 88.7, 88.8, 88.9, 89.0, 89.1, 89.2, 89.3, 89.4, 89.5, 89.6, 89.7, 89.8, 89.9, 90.0, 90.1, 90.2, 90.3, 90.4, 90.5, 90.6, 90.7, 90.8, 90.9, 91.0, 91.1, 91.2, 91.3, 91.4, 91.5, 91.6, 91.7, 91.8, 91.9, 92.0, 92.1, 92.2, 92.3, 92.4, 92.5, 92.6, 92.7, 92.8, 92.9, 93.0, 93.1, 93.2, 93.3, 93.4, 93.5, 93.6, 93.7, 93.8, 93.9, 94.0, 94.1, 94.2, 94.3, 94.4, 94.5, 94.6, 94.7, 94.8, 94.9, 95.0, 95.1, 95.2, 95.3, 95.4, 95.5, 95.6, 95.7, 95.8, 95.9, 96.0, 96.1, 96.2, 96.3, 96.4, 96.5, 96.6, 96.7, 96.8, 96.9, 97.0, 97.1, 97.2, 97.3, 97.4, 97.5, 97.6, 97.7, 97.8, 97.9, 98.0, 98.1, 98.2, 98.3, 98.4, 98.5, 98.6, 98.7, 98.8, 98.9, 99.0, 99.1, 99.2, 99.3, 99.4, 99.5, 또는 99.6 중량%의 폴리머 재료)를 포함한다.
합성 섬유에 사용되는 폴리머 재료는 중공 마이크로캡슐이 포함되는 임의의 목적하는 폴리머 매트릭스를 포함한다. 예를 들어, 일부 양태에서, 폴리머 재료는 폴리에스테르, 나일론, 아크릴, 폴리락트산(polylactic acid)(폴리락티드(polylactide)라고도 알려짐)(PLA), 폴리올레핀, 아세테이트, 아라미드, 리오셀(lyocell), 스판덱스, 비스코스, 모달, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리(부틸 아크릴레이트)(PBA), 아크릴레이트, 레이온, 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 특정 양태에서, 폴리머 재료는 폴리에스테르를 포함한다. 특정 양태에서, 폴리머 재료는 PET 또는 PBT를 포함한다.
일부 양태에서, 폴리머 재료는 열가소성 폴리머이거나 열가소성 폴리머를 포함한다(예를 들어, 폴리에스테르 엘라스토머, Hytrel 제품으로 시판되는 것, 예를 들어 Hytrel 타입 5556).
일부 양태에서, 폴리머 재료는 Hytrel 타입 5556 폴리에스테르 엘라스토머와 유사한 특성을 갖는 열가소성 폴리머이거나 열가소성 폴리머를 포함한다. 예를 들어, 일부 양태에서, 폴리머 재료는 하나 이상의 정량화 할 수 있는 특성, P i 를 P5556 +/- 0.15P5556의 범위 내에서 갖는 폴리머이거나 이러한 폴리머를 포함하고, 여기서 P i 는 본 발명의 섬유에 사용되는 재료의 특성이고, P5556는 Hytrel 타입 5556 폴리에스테르 엘라스토머의 대응하는 특성이다(따라서, 예를 들어 5556 제품은 1.19 g/cc의 밀도를 가지므로, 일부 양태에서, 본 발명의 섬유는 1.19 g/cc +/- 0.18 g/cc의 밀도를 갖는 중합체성 재료를 포함한다).
일부 양태에서, 폴리머 재료는 폴리에스테르를 포함하고, 상기 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리(헥사하이드로-p-자일렌 테레프탈레이트), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리-1,4-사이클로헥실렌 디메틸렌(PCDT) 및 에스테르 단위의 적어도 85 몰 퍼센트가 에틸렌 테레프탈레이트 또는 헥사하이드로-p-자일렌 테레프탈레이트 단위인 테레프탈레이트 코폴리에스테르로부터 선택된다. 특정 양태에서, 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다.
일부 양태에서, 폴리머 재료는 리사이클링된 폴리머 재료, 예를 들어 PCR(post-consumer recycled) 또는 PIR(post-industrial recycled) 재료를 포함한다.
일부 양태에서, 폴리머 재료는 리사이클링된 폴리에스테르(예를 들어, 리사이클링된 PET 또는 PBT)를 포함한다.
본 발명의 합성 섬유의 양태는, 중공 마이크로캡슐이 폴리머 재료에 임베딩되는 중합체성 섬유를 제공한다. 일부 양태에서, 중공 마이크로캡슐은 폴리머 재료 내에 균일하게 혼합되는데, 이는 합성 섬유 내에 포함된 폴리머 재료 및 중공 마이크로캡슐의 혼합물이 사실상 균일한 조성을 갖는다는 것을 의미한다(즉, 90 - 100% 균일한, 예를 들어, 적어도 90.0, 90.1, 90.2, 90.3, 90.4, 90.5, 90.6, 90.7, 90.8, 90.9, 91.0, 91.1, 91.2, 91.3, 91.4, 91.5, 91.6, 91.7, 91.8, 91.9, 92.0, 92.1, 92.2, 92.3, 92.4, 92.5, 92.6, 92.7, 92.8, 92.9, 93.0, 93.1, 93.2, 93.3, 93.4, 93.5, 93.6, 93.7, 93.8, 93.9, 94.0, 94.1, 94.2, 94.3, 94.4, 94.5, 94.6, 94.7, 94.8, 94.9, 95.0, 95.1, 95.2, 95.3, 95.4, 95.5, 95.6, 95.7, 95.8, 95.9, 96.0, 96.1, 96.2, 96.3, 96.4, 96.5, 96.6, 96.7, 96.8, 96.9, 97.0, 97.1, 97.2, 97.3, 97.4, 97.5, 97.6, 97.7, 97.8, 97.9, 98.0, 98.1, 98.2, 98.3, 98.4, 98.5, 98.6, 98.7, 98.8, 98.9, 99.0, 99.1, 99.2, 99.3, 99.4, 99.5, 99.6, 99.7, 99.8, 또는 99.9% 균일한).
합성 섬유 내에서, 중공 마이크로캡슐은, 예를 들어 폴리머 재료로 완전히 또는 적어도 부분적으로 커버될 수 있다. 일부 양태에서, 중공 마이크로캡슐의 대부분(즉, 50% 초과, 예를 들어 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 또는 95% 초과)은 폴리머 재료로 완전히 커버된다.
특정 양태에서, 본 발명의 합성 섬유는 유사한 조성을 갖지만, 중공 마이크로캡슐이 부족한 섬유에 비해 낮은 중량 대 체적 비율을 갖는다.
일부 양태에서, 본 발명의 합성 섬유는 임의의 및 모든 범위와 그 하위 범위(예를 들어, 0.80 내지 1.30 g/cc, 0.82 내지 1.20 g/cc, 0.83 내지 1.15 g/cc, 0.85 내지 1.12 g/cc, 0.90 내지 1.10 g/cc, 등)를 포함하여 0.7 내지 1.35 g/cc(예를 들어, 0.70, 0.71, 0.72, 0.73, 0.74, 0.75, 0.76, 0.77, 0.78, 0.79, 0.80, 0.81, 0.82, 0.83, 0.84, 0.85, 0.86, 0.87, 0.88, 0.89, 0.90, 0.91, 0.92, 0.93, 0.94, 0.95, 0.96, 0.97, 0.98, 0.99, 1.0, 1.01, 1.02, 1.03, 1.04, 1.05, 1.06, 1.07, 1.08, 1.09, 1.10, 1.11, 1.12, 1.13, 1.14, 1.15, 1.16, 1.17, 1.18, 1.19, 1.20, 1.21, 1.22, 1.23, 1.24, 1.25, 1.26, 1.27, 1.28, 1.29, 1.30, 1.31, 1.32, 1.33, 1.34, 또는 1.35 g/cc)의 밀도를 갖는다.
일부 양태에서, 합성 섬유는 실리콘화된다. 용어 "실리콘화된"은, 섬유가 규소-포함 조성물(예를 들어, 실리콘)로 코팅되는 것을 의미한다. 실리콘화 기술은 당업계에 잘 알려져 있고, 예를 들어 미국 특허 번호 제3,454,422에 기재된다. 규소-포함 조성물은 당업계에 알려진 임의의 방법, 예를 들어 분무, 혼합, 디핑(dipping), 페딩(padding) 등을 사용하여 적용될 수 있다. 오르가노실록산 또는 폴리실록산을 포함할 수 있는 규소-포함(예를 들어, 실리콘) 조성물은 섬유의 외부 부분에 결합된다. 일부 양태에서, 실리콘 코팅은 메틸하이드로겐폴리실록산(methylhydrogenpolysiloxane), 개질된 메틸하이드로겐폴리실록산(modified methylhydrogenpolysiloxane), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 또는 아미노 개질된 디메틸폴리실록산(amino modified dimethylpolysiloxane)과 같은 폴리실록산이다. 당업계에 알려진 바와 같이, 규소-포함 조성물은 섬유에 직접 적용될 수 있거나 적용 전체 용액 또는 에멀젼, 예를 들어 폴리실록산의 수성 에멀젼으로서 용매로 희석될 수 있다. 처리 후, 코팅은 건조 및/또는 경화될 수 있다. 당업계에 알려진 바와 같이, 촉매는 규소-포함 조성물(예를 들어, Si―H 결합을 함유하는 폴리실록산)의 경화를 가속화하는데 사용될 수 있고, 편의를 위해, 규소-포함 조성물 에멀젼에 첨가될 수 있으며, 수득된 조합은 합성 섬유를 처리하는데 사용된다. 적합한 촉매는 아세테이트, 옥타노에이트, 나프테네이트 및 올레이트와 같은 카르복실산의 철, 코발트, 망간, 납, 아연 및 주석 염을 포함한다. 일부 양태에서, 실리콘화 후, 섬유는 잔여 용매를 제거하기 위해 건조될 수 있고, 그 후 임의로 65 ℃ 내지 200 ℃로 가열시켜 경화할 수 있다.
합성 섬유는 크림핑되거나 크림핑되지 않을 수 있다. 나선형(즉, 헬리컬) 및 표준 크림프(crimp)를 포함하는 다양한 크림프는 당업계에 알려져 있다. 합성 섬유는 임의의 목적하는 크림프를 가질 수 있다.
일부 양태에서, 합성 섬유는 스테이플 섬유(staple fiber)(즉,표준화된 길이를 갖는 섬유)이다. 예를 들어, 일부 양태에서, 합성 섬유는 임의의 및 모든 범위와 그 하위 범위(예를 들어, 8 내지 85 mm)를 포함하여 5 내지 120 mm(예를 들어, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 또는 120 mm)의 길이를 갖는 스테이플 섬유이다. 일부 양태에서, 본 발명은 복수의 스테이플 섬유를 제공한다.
일부 양태에서, 합성 섬유는 필라멘트이다. 필라멘트는 하나의 긴 실 모양의 연속 텍스타일 섬유/가닥이다. 한정된 길이로 이루어진 스테이플 섬유와는 달리, 필라멘트는 한계가 없는 길이로 이루어지고, 야드 또는 마일에 달할 수 있다(또는, 예를 들어, 얀에 적용되는 경우, 얀의 전체 길이에 달할 수 있다). 일부 양태에서, 필라멘트는 임의의 및 모든 범위와 그 하위 범위를 포함하여 5 인치 내지 몇 마일의 길이의 범위이다. 예를 들어, 일부 양태에서, 필라멘트는 적어도 5 인치의 길이(예를 들어, 적어도 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 또는 100 인치의 길이, 또는 임의의 범위와 그 하위 범위)일 수 있다. 일부 양태에서, 필라멘트는 적어도 1 푸트(foot)의 길이(예를 들어, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670, 680, 690, 700, 710, 720, 730, 740, 750, 760, 770, 780, 790, 800, 810, 820, 830, 840, 850, 860, 870, 880, 890, 900, 910, 920, 930, 940, 950, 960, 970, 980, 990, 또는 1000 피트의 길이, 또는 임의의 범위와 그 하위 범위)일 수 있다.
필라멘트는 압출(용융 스피닝이라고도 할 수 있음)로 알려진 공정에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 일부 양태에서, 중공 마이크로캡슐과 폴리머 재료를 혼합한 후, 수득된 중공 마이크로캡슐/폴리머 혼합물은 중공 마이크로캡슐/폴리머 펠릿으로 압출될 수 있다. 이어서, 목적하는 중공 마이크로캡슐 로딩에 따라, 적어도 중공 마이크로캡슐/폴리머 펠릿을 포함하는 복수의 펠릿은 섬유로 압출될 수 있다. 예를 들어, 펠릿은, 예를 들어 이들을 용융점에 또는 그 이상이 되도록 하여, 액체 중공 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 형성한 후, 액체 중공 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 방사구(spinneret)라고 하는 염료를 통해 가하는 것과 같은 잘 알려진 기술을 통해 압출될 수 있다. 방사구는 종종 액체가 통과하는 다수의 작은 구멍을 갖는다. 액체 폴리머 스트림은 방사구에 존재하는 동안 냉각되고, 연속적인 합성 섬유의 긴 가닥을 생성시킨다. 압출된 필라멘트는 임의로 다른(예를 들어, 인접한) 방사구와 조합되어, 번들 내의 필라멘트의 수를 증가시킬 수 있다. 필라멘트의 번들은 각각의 필라멘트를 더 얇게 만들기 위해 연신(신장)될 수 있으며, 임의로 하기 기재되는 바와 같이 텍스쳐화 될 수 있다.
텍스쳐화 기술은 필라멘트의 평행화(parallelization)를 방지하기 위해 필라멘트 번들(예를 들어, 얀에서 사용되는) 상에서 수행될 수 있다. 이러한 기술은, 예를 들어 중량을 늘리지 않고 벌크를 추가하는 역할을 할 수 있으며, 이는 수득된 얀이 보다 경량이 되도록 할 수 있고, 개선된 촉감(부드러움)을 갖고, 보다 불투명하게 보이거나/보이고 개선된 온도 절연 특성을 가질 수 있다. 임의의 당업계에서 허용되는 텍스쳐화 공정이 적용될 수 있지만, 본 발명에 사용하는데 도움이 되는 텍스쳐화 공정의 예는, 크림핑, 루핑(looping), 코일링(coiling), 크린클링(crinkling), 꼬인 후 풀림(untwisting) 및 짜여진 후 풀어짐(deknitting)을 포함한다.
일부 양태에서, 합성 섬유는 U.S. 3,324,060에 개시된 것과 같은 윤활성 첨가제(lubricious additive)를 포함한다. 일부 양태에서, 합성 섬유는 U.S. 3,324,060에 기재된 것과 같은 윤활성 첨가제를 포함하지 않는다.
일부 양태에서, 합성 섬유는 추가로 하나 이상의 추가적인 첨가제를 포함한다. 예를 들어, 일부 양태에서, 합성 섬유는 추가로 에어로겔을 포함한다. 예를 들어, 일부 양태에서, 합성 섬유는, 예를 들어 국제 출원 공개 번호 제WO 2017/087511에 기재된 합성 섬유에서와 같이 에어로겔 입자를 추가로 포함한다. 예를 들어, 일부 양태에서, 본 발명의 섬유는 임의의 및 모든 범위와 그 하위 범위(예를 들어, 1 내지 10 중량%, 0.5 내지 4.5 중량%, 1 내지 4.5 중량%, 2 내지 4.5 중량%, 등)를 포함하여 0.1 내지 15 중량%의 에어로겔 입자를 포함하고, 상기 에어로겔 입자는 임의의 및 모든 범위와 그 하위 범위(예를 들어, 0.8 내지 2 ㎛)를 포함하여 0.3 내지 20 ㎛의 평균 직경을 갖는다.
당업자는 본 발명의 합성 섬유가 유리하게 적용될 수 있는 다수의 적용이 있음을 쉽게 이해할 것이다. 실제로, 본 발명에 따른 합성 섬유 및 절연체의 양태는 다수의 상이한 산업에서 사용된다.
제2 측면에서, 본 발명은 본 발명의 제1 측면에 따른 합성 섬유를 포함하는 절연 재료를 제공한다.
일부 양태에서, 절연 재료는 배팅(batting)이다.
일부 양태에서, 절연 재료는 취입성 절연재(blowable insulation) 또는 충전재이다.
일부 양태에서, 절연 재료는, 본 발명의 양태에 따른 복수의 합성 섬유로 각각 형성된 복수의 별개의 길이 방향으로 연장된 면상 응집물(floccule)로서, 상기 면상 응집물은 비교적 개방된 확대된 내측 부분 및 상기 내측 부분의 대향하는 단부들로부터 연장하는 비교적 압축된 꼬인 테일 부분을 포함하는 것인, 면상 응집물을 포함하는 취입성 절연재 또는 충전재이다. 예를 들어, 일부 양태에서, 절연 재료는 본 발명의 섬유를 포함하는 국제 출원 공개 번호 제WO 2017/058986에 기재되는 바와 같은 취입성 면상 응집물 절연체이다.
당업자는 본 발명의 섬유는 일반적으로 임의의 절연 재료에 사용되는 합성 섬유 대신에 또는 보충하여 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
일부 양태에서, 절연 재료는 직물, 플리스(fleece), 패드, 취입성 절연 재료 또는 배팅이다. 일부 양태에서, 절연 재료는 텍스타일 절연 재료(즉, 텍스타일 분야에서 사용되는 절연 재료)이다. 일부 양태에서, 절연 재료는 가정용품(예를 들어, 쿠션, 베개, 침대, 침구 등)에 사용되는 절연 재료이다.
일부 양태에서, 본 발명은 합성 섬유를 포함하는 배팅을 제공한다. 일부 양태에서, 배팅은 임의의 및 모든 범위와 그 하위 범위를 포함하여 1 mm 내지 160 mm(예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 또는 160 mm)의 두께를 갖는다. 일부 양태에서, 두께는 40 mm 이하, 예를 들어 2 내지 40 mm이다. 일부 양태에서, 배팅은 임의의 및 모든 범위와 그 하위 범위를 포함하여 1 내지 10 kg/m3 (예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10 kg/m3)의 밀도를 갖는다.
일부 양태에서, 절연 재료는 본 발명의 합성 섬유를 포함하는 얀이다.
제3 측면에서, 본 발명은 본 발명의 제1 측면의 합성 섬유 또는 본 발명의 제2 측면의 절연 재료를 포함하는 물품을 제공한다.
일부 비제한적인 양태에서, 물품은 신발류 (예를 들어, 신발, 양말, 슬리퍼, 부츠), 겉옷 (예를 들어, 재킷, 코트, 신발, 부츠, 바지 (예를 들어, 스노우 팬츠, 스키 팬츠 등), 장갑, 벙어리 장갑, 스카프, 모자 등과 같은 외출복), 의복(clothing)/어패럴(apparel) (예를 들어, 셔츠, 바지, 속옷(undergarment) (예를 들어, 언더웨어, 방한용 내의(thermal underwear), 양말, 호저리(hosiery) 등), 잠옷 (예를 들어, 파자마, 나이트웨어, 로브, 등)), 활동복 (예를 들어, 스포츠 또는 운동용 신발을 포함하는 의복), 침낭, 침구 (예를 들어, 이불), 베개, 쿠션, 애완 동물 침대, 가정용품 등의 물품이다. 일부 양태에서, 본 발명의 섬유는 상기 나열된 물품 중 하나의 적어도 일부 내에 포함된다.
제4 측면에서, 본 발명은 본 발명의 합성 섬유, 상기 합성 섬유를 포함하는 절연체 또는 물품의 비제한적인 제조방법을 제공하고, 상기 방법은,
- 중공 마이크로캡술과 폴리머 재료를 혼합하여, 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 형성하는 단계;
- 상기 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 압출시키는 단계; 및
- 임의로, 하나 이상의 추가 가공 단계를 수행하여, 합성 섬유를 형성하는 단계;를 포함한다.
일부 양태에서, 상기 중공 마이크로캡술과 폴리머 재료를 혼합하는 동안, 중공 마이크로캡술과 폴리머 재료 모두는 건조된다.
일부 양태에서, 상기 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 압출시키는 단계는 건식 중공 마이크로캡슐/폴리머 혼합물에 용융 압출 공정을 가해, 중공 마이크로캡슐/폴리머 펠릿 또는 섬유를 형성하는 단계를 포함한다.
일부 양태에서, 상기 추가적인 가공 단계는 마이크로캡슐/폴리머 펠릿으로부터 합성 섬유를 형성하는 단계를 포함한다.
일부 양태에서, 중공 마이크로캡슐/폴리머 펠릿은 압출되어 합성 섬유를 형성한다.
일부 양태에서, 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 데니어 X의 섬유를 형성하고, 이 방법은 하나 이상의 연신 단계에서 데니어 X의 섬유를 연신하여, 데니어 X의 섬유를 데니어 Y의 섬유로 전환하는 단계를 더 포함한다(여기서 Y < X). 일부 양태에서, Y ≤ 0.7X이다.
일부 양태에서, 본 발명의 방법은 1, 2, 3, 4, 또는 그 이상의 연신 단계를 포함한다. 연신 단계(들)은 임의의 연신 단계들일 수 있다. 예를 들어, 일부 양태에서, 연신 단계는, 예를 들어 온수 급냉 연신 및/또는 핫 오븐 연신을 포함한다.
일부 양태에서, 고체 폴리머 재료는 미리-분쇄된(pre-ground) 형태로 수득되거나, 폴리머 재료는 분쇄되며, 폴리머 재료는 입자의 형태이다. 일부 양태에서, 폴리머 재료는 모래와 유사하게 분쇄된 폴리머 재료이다. 목적하는 크기의 중공 마이크로캡슐은 폴리머 재료와 혼합하여 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 형성한다. 마이크로캡슐 대 폴리머의 중량 농도는 수득된 섬유의 목적하는 특성에 따라 선택될 수 있다.
그 후, 마이크로캡슐/폴리머 혼합물은 압출되거나 그렇제 않으면 추후 섬유를 제조하는데 사용될 수 있는 중간 생성물(예를 들어, 0.86 g/cm3의 밀도를 갖는 도 2에 도시된 것과 같은 마이크로캡슐/폴리머 펠릿(22))을 형성할 수 있다. 일부 양태에서(하기에 더욱 상세하게 논의되는), 이러한 중간 생성물은 "마스터 배치(master batch)"라고도 할 수 있다. 일부 양태에서, 마이크로캡슐/폴리머 혼합물은 섬유로 바로 압출될 수 있다. 중간 생성물(예를 들어, 마이크로캡슐/폴리머 펠릿)이 제조되는 경우, 중간 생성물은 임의로 다른 재료(예를 들어, 상이한 마이크로캡슐 로딩을 포함하거나 마이크로캡슐이 없는 다른 폴리머 재료 또는 다른 펠릿)와 혼합되어 추후 형성되는 섬유에서 마이크로캡슐의 목적하는 로딩 퍼센트를 조절 및 달성할 수 있다.
본 발명의 방법의 양태는, 당업계에 잘 알려진 바와 같이 적절한 섬유 제조방법을 사용하여 마이크로캡슐/폴리머 혼합물로부터 또는 중간 생성물(예를 들어, 펠릿)으로부터 섬유를 형성하는 단계를 포함한다. 텍스타일 섬유 제조방법은, 예를 들어 당업계에 잘 알려진 용융 스피닝, 습식 스피닝, 건식 스피닝, 겔 스피닝, 전기 스피닝(electro spinning) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 혼합물(예를 들어, 마이크로캡슐/폴리머 혼합물, 또는 중간 생성물을 함유하는 혼합물- 예를 들어, 용융된 중간 생성물 및 임의로 하나 이상의 다른 재료를 포함하는 혼합물)은 방사구를 통해 압출하여 연속 필라멘트를 형성할 수 있다. 그 후, 연속 필라멘트는, 예를 들어 연신, 텍스쳐화, 크림핑, 및/또는 커팅, 또는 당업계에 알려진 다른 방법에 의해 조작되어, 이들의 최종 적용을 위해 가장 유용한 형태로 섬유를 형성할 수 있다. 연속 필라멘트는 특정 길이로 커팅되고 베일로 패키징될 수 있다. 그 후, 베일은, 예를 들어 스테이플 섬유를 얀(예를 들어, 베이스층 의복(base layer garment)과 같은 어페럴에 사용하기 위해 더 가공될 수 있는)으로 가공하는 얀 스피너(yarn spinner)로 보내질 수 있다.
합성 섬유 또는 합성 섬유를 포함하는 물품을 형성하기 위해 수행되는 가공 단계는 형성하려고 하는 섬유에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 일부 양태에서, 본 발명의 방법은, 예를 들어 하나 이상의 목적하는 피니시 화학물질(finish chemistries)을 연신, 텍스쳐화 및 임의로 첨가함으로써 연속 필라멘트를 형성한다. 일부 양태에서, 이 방법은, 예를 들어 연신, 커팅, 임의로 크림핑 및 임의로 하나 이상의 목적하는 피니시 화학물질을 첨가함으로써 스테이플 섬유를 형성한다. 본 발명에 따라 임의의 목적하는 피니시 화학물질이 사용될 수 있는 것이 고려된다. 피니시 화학물질은 당업계에 잘 알려져 있으며, 예를 들어 실리콘화, 내구성 있는 발수 처리 등을 포함한다.
합성 섬유는 물품(예를 들어, 최종 제품), 예를 들어 의류, 직물 또는 절연체로 혼입될 수 있다.
본 발명의 방법의 일부 양태에서, 중공 마이크로캡슐은 폴리머 재료에 도입되고, 일단 혼합되면, 마이크로캡슐/폴리머 혼합물은 펠릿(예를 들어, 도 2의 펠렛(22))으로 압출될 수 있으며, 이는 "마스터 배치"라고 할 수 있다. 마스터 배치는 압출(예를 들어, 용융 블로잉 스피닝(melt blown spinning))을 위해 제조업체로 전달될 수 있다. 마스터 배치는 섬유를 제조하는데 사용될 수 있다. 일부 양태에서, 마스터 배치는 섬유질, 부직포 필라멘트의 배팅을 생성하는데 사용된다. 일부 양태에서, 마스터 배치는 다른 제형의 펠릿과 조합되어, 본 발명의 양태에 따른 섬유에 사용하기 위한 목적하는 재료를 제조할 수 있다.
도 3-6을 참조하면, 앞서 상세히 기재한 바와 같이 폴리머 재료와 중공 마이크로캡슐을 혼합하는 방법의 양태가 도시된다. 이 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 중공 마이크로캡슐(120)과 폴리머 재료(110)(임의의 목적하는 폴리머, 예를 들어, 모래와 같이 분쇄된 폴리에스테르 펠릿)를 혼합하여, 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 형성하는 단계를 포함하고, 중공 마이크로캡슐(120)은 폴리머 재료(110) 내에서 혼합된다. 일부 양태에서, 혼합물은 임의의 추가적인 첨가제를 포함할 수 있지만, 일부 양태에서, 혼합물을 추가적인 첨가제를 포함하지 않는다. 혼합물은 도 4에 도시된 바와 같이 섬유(130)(필라멘트일 수 있거나 스테이플 섬유로 커팅될 수 있는)로 압출되거나 도 5 및 6에 도시되고, 앞서 상세히 기재한 바와 같이 펠릿(140)으로 형성될 수 있다. 혼합물이 펠릿(140)으로 용융 압출되면, 펠릿은 임의로 추가적인 펠릿과 혼합될 수 있고(마이크로캡슐 및 임의의 추가적인 첨가제 로딩, 예를 들어 에어로겔 로딩을 제어하기 위해), 추후 섬유로 압출될 수 있다.
본 발명의 합성 섬유(130)의 양태는 도 4에 도시된다. 도시되는 바와 같이, 합성 섬유(130)의 폴리머 재료(110)는 폴리머 재료(110) 전체에 분산되는 복수의 중공 마이크로캡슐(120)을 함유한다. 마이크로캡슐(120)은 폴리머 재료(110) 전체에 균일하게 분산될 수 있다. 도 4가 폴리머 재료(110)에 완전히 임베딩된 마이크로캡슐(120)을 도시하지만, 일부 예에서, 마이크로캡슐(120)은 폴리머 재료(110)에 적어도 부분적으로 임베딩될 수 있는 것으로 고려된다. 폴리머 재료(110) 전체에 분산된 마이크로캡슐(120)의 중량 퍼센트는 수득된 합성 섬유(130)의 목적하는 특성(중량 포함)에 따라 달라질 것이다.
중공 마이크로캡슐/폴리머 혼합물(140)을 함유하는 펠릿은 도 5 및 6에 도시된다. 도시되는 바와 같이, 펠릿(140)은 폴리머 재료(110) 전체에 분산되는 복수의 중공 마이크로캡슐(120)을 함유한다. 중공 마이크로캡슐(120)은 도 5 및 6에 도시되는 바와 같이 폴리머 재료(110) 전체에 균일하게 분산될 수 있다. 도 5 및 6이 폴리머 재료(110)에 완전히 임베딩된 중공 마이크로캡슐(120)을 도시하지만, 일부 예에서, 중공 마이크로캡슐(120)은 펠릿(140)의 일부 위치에서 폴리머 재료(110)로 적어도 부분적으로 임베딩될 수 있는 것으로 고려된다. 폴리머 재료(110) 전체에 분산된 중공 마이크로캡슐(120)의 중량 퍼센트는 펠릿(140)으로부터 제조된 수득된 섬유 또는 절연체의 목적하는 특성에 따라 달라질 것이다.
실시예
본 발명은 이제 하기 실시예에 기재된 특정 양태를 참조하여 설명되지만, 이에 제한되지 않는다.
실시예 1
중공 마이크로캡슐/폴리머 혼합물은 다음을 혼합함으로써 제조했다:
-17 미크론 이하의 직경을 갖는 30 중량% 유리 마이크로스피어; 및
-70 중량% 폴리에스테르 엘라스토머(Hytrel 5556).
혼합/블렌딩 후, 중공 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 펠릿으로 압출하고, 추후 폴리에스테르 펠릿과 혼합했다. 펠릿 믹스를 추후 가열하고, 스피닝 방법, 예를 들어 방사구를 통해 압출하여 연속 필라멘트를 형성했다. 일단 연속 필라멘트를 형성하면, 이들을 연신, 크림핑, 및/또는 특정 길이로 커팅하여 스테이플 섬유를 형성하고, 이들은 그 후 베일로 패키징되어, 임의로 스테이플 섬유가 얀으로 가공되도록 얀 스피너로 보내질 수 있다. 그 후, 얀은 다운스트림에 사용되어, 어페럴 및 산업용 직물과 같은 물품을 생성할 수 있다. 폴리머 재료 및 중공 마이크로캡슐을 함유하는 합성 섬유로부터 제조된 얀 및 절연체는 직물 및 물품이 감소된 밀도를 갖도록 해준다.
도 7a는 소다-라임 보로실리케이트 마이크로스피어(120)를 포함하는 폴리머 재료(110)(Hytrel(5556)로 제조된 폴리에스테르 섬유)인 섬유(130)의 단면의 현미경 이미지의 사진이다. 섬유(130)는 10 데니어 섬유이다.
도 7b는 마이크로스피어(120)를 포함하는 폴리머 재료(110)인 섬유(130)의 단면의 단순화된 선화(line drawing)이다.
도 8a는 그 안에 포함되는 20 ㎛ 미만의 직경을 갖는 소다-라임 보로실리케이트 마이크로스피어(120)를 갖는 폴리에스테르 폴리머 재료(110)를 포함하는 섬유(130)의 단면의 현미경 이미지의 사진이다.
도 8b는 그 안에 포함되는 20 ㎛ 미만의 직경을 갖는 마이크로스피어(120)를 갖는 폴리머 재료(110)를 포함하는 섬유(130)의 부분의 단순화된 선화이다.
실시예 2
중공 마이크로캡슐/폴리머 혼합물은 다음을 혼합함으로써 제조했다:
-13 미크론 이하의 직경을 갖는 25 중량% 유리 마이크로스피어; 및
-75 중량% 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT).
혼합/블렌딩 후, 중공 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 마스터 배치(MB) 펠릿으로 압출하고, 추후 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 펠릿과 혼합하고, 섬유로 압출했다. 추후 섬유 블렌드 비율은 25:75 (MB:PBT)였다.
압출, 스피닝, 및 연신 가공 단계 후, 0.95 - 1.10 g/cc 범위의 밀도를 갖는 4.6 dpf(denier per filament) 섬유를 생성했다.
여기서 사용되는 전문용어는 특정 양태를 설명하기 위한 것이고, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 여기서 사용되는 단수 형태 "a", "an", 및 "the"는 문맥에 명확히 달리 언급하지 않더라도 복수 형태를 포함하는 것이다. "comprise(포함하다)"(및 "comprises" 및 "comprising(포함하는)"과 같은 임의의 형태의 comprise), "have(갖다)(및 "has" 및 "having(갖는)"과 같은 임의의 형태의 have), "include(포함하다)"(및 "includes" 및 "including(포함하는)"과 같은 임의의 형태의 include), "contain(함유하다)(및 "contains" 및 "containing(함유하는)"과 같은 임의의 형태의 contain), 및 이의 임의의 다른 문법적 변이물은 끝이 개방된 연결 동사(open-ended linking verbs)라는 것을 이해할 것이다. 따라서, 하나 이상의 단계 또는 요소를 포함하는("comprises", "has", "includes" 또는 "contains") 방법 또는 물품은 하나 이상의 단계 또는 요소만을 갖는 것에 제한되지 않고 하나 이상의 단계 또는 요소를 갖는다. 마찬가지로, 하나 이상의 특징을 포함하는("comprises", "has", "includes" 또는 "contains") 방법의 단계 또는 물품의 요소는 하나 이상의 특징만을 갖는 것에 제한되지 않고 하나 이상의 특징을 갖는다.
여기서 사용되는 용어 "comprising(포함하는)", "has(갖는)", "including(포함하는)", 및 이의 다른 문법적 변이물은 "consisting of(~로 이루어진)" 및 "consisting essentially of(~로 필수적으로 이루어진)"를 포함한다.
여기서 사용되는 "consisting essentially of(~로 필수적으로 이루어진)"의 어구 또는 이의 문법적 변이물은 명시된 특징, 정수, 단계 또는 구성 요소를 지정하는 것으로 간주되지만, 하나 이상의 추가 특징, 정수, 단계, 구성 요소 또는 이들의 군의 추가를 배제하지 않지만, 이는 추가 특징, 정수, 단계, 구성 요소 또는 이들의 군이 청구된 조성물 또는 방법의 기본적이고 신규한 특징을 실질적으로 변경시키지 않는 경우에 한해서만 가능하다.
본 명세서에 인용되는 모든 공개문헌은 각각의 개별 공개물이 완전히 설명되는 바와 같이 여기에 참조로 인용되도록 구체적으로 및 개별적으로 지시된 것처럼 참조로 여기에 포함된다.
참조로 인용되는 주제는 달리 명확하게 언급하지 않으면 임의의 청구항 한정에 대한 대안으로 간주되지 않는다.
하나 이상의 범위가 이 명세서에 언급되는 경우, 각각의 범위가 여기에 완전히 설명되는 것과 같이 범위 내의 각각의 이산된 포인트를 포함하는 것으로 이해되는 정보를 나타내기 위해 약기된 포맷으로 의도된다.
본 발명의 몇몇 측면 및 양태가 여기에 기재 및 묘사되지만, 대안적 측면 및 양태가 동일한 목적을 달성하기 위해 당업자에 의해 영향받을 수 있다. 따라서, 본 발명 및 첨부되는 청구항은 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 속하는 그러한 모든 추가적인 대안적 측면 및 양태를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (23)

  1. 합성 섬유로서,
    상기 합성 섬유는,
    - 4 내지 30 ㎛의 평균 직경을 갖는 0.4 내지 30 중량%의 중공 마이크로캡슐(hollow microcapsule); 및
    - 70 내지 99.6 중량%의 폴리머 재료를 포함하고,
    상기 합성 섬유는 0.1 내지 11.0의 데니어(denier)를 갖는 것인, 합성 섬유.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중공 마이크로캡슐은 마이크로스피어(microsphere)인 것인, 합성 섬유.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마이크로캡슐은 유리(glass) 마이크로스피어인 것인, 합성 섬유.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로캡슐은 소다-라임 보로실리케이트(soda-lime borosilicate) 유리 마이크로스피어인 것인, 합성 섬유.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합성 섬유는 실리콘화된(siliconized) 것인, 합성 섬유.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합성 섬유는 7 내지 15 중량%의 중공 마이크로캡슐을 포함하는 것인, 합성 섬유.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 마이크로캡슐은 5 내지 20 ㎛의 평균 직경을 갖는 것인, 합성 섬유.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 마이크로캡슐은 4 내지 12 ㎛의 평균 직경을 갖는 것인, 합성 섬유.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 마이크로캡슐은 폴리머 재료 내에 균일하게 분산되는 것인, 합성 섬유.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머 재료는 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 아크릴 또는 폴리올레핀 폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 합성 섬유.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 폴리머 재료는 폴리에스테르를 포함하는 것인, 합성 섬유.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 또는 이들의 조합인 것인, 합성 섬유.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합성 섬유는 열가소성 폴리머를 포함하는 것인, 합성 섬유.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합성 섬유는 0.7 내지 6.0의 데니어를 갖는 것인, 합성 섬유.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유는 5 내지 120 mm의 길이를 갖는 스테이플 섬유(staple fiber)인 것인, 합성 섬유.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 섬유는 8 내지 85 mm의 길이를 갖는 것인, 합성 섬유.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 섬유는 크림핑되는(crimped) 것인, 합성 섬유.
  18. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유는 필라멘트인 것인, 합성 섬유.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합성 섬유는 에어로겔 입자를 추가로 포함하는 것인, 합성 섬유.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 합성 섬유를 포함하는 절연 재료(Insulation material).
  21. 제20항에 있어서,
    상기 절연 재료는,
    제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 복수의 합성 섬유로 각각 형성된 복수의 별개의 길이 방향으로 연장된 면상 응집물(floccule)로서, 상기 면상 응집물은 비교적 개방된 확대된 내측 부분 및 상기 내측 부분의 대향하는 단부들로부터 연장하는 비교적 압축된 꼬인 테일 부분을 포함하는 것인, 면상 응집물을 포함하는, 취입성 절연재(blowable insulation) 또는 충전재인 것인, 절연 재료.
  22. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 합성 섬유를 포함하는 물품.
  23. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 합성 섬유의 제조방법으로서,
    상기 방법은,
    - 중공 마이크로캡술과 폴리머 재료를 혼합하여, 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 형성하는 단계;
    - 상기 마이크로캡슐/폴리머 혼합물을 압출시키는 단계; 및
    - 임의로, 하나 이상의 추가 가공 단계를 수행하여, 합성 섬유를 형성하는 단계;를 포함하는 것인, 합성 섬유의 제조방법.
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