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KR20010019129A - 습윤성 중합체 섬유, 이것을 제조하기 위한 조성물 및 이것으로부터 제조된 물품 - Google Patents

습윤성 중합체 섬유, 이것을 제조하기 위한 조성물 및 이것으로부터 제조된 물품 Download PDF

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KR20010019129A
KR20010019129A KR1019990035396A KR19990035396A KR20010019129A KR 20010019129 A KR20010019129 A KR 20010019129A KR 1019990035396 A KR1019990035396 A KR 1019990035396A KR 19990035396 A KR19990035396 A KR 19990035396A KR 20010019129 A KR20010019129 A KR 20010019129A
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KR
South Korea
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fiber
filament
wetting agent
polymer
fibers
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에브라임 모르
바산타쿠마르 나라야난
Original Assignee
테크머 피엠
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Publication date
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Abstract

본 발명은 제 1 습윤제 및 제 2 습윤제가 혼입된 열가소성 중합체를 포함하는 조성물로부터 제조된 습윤성 섬유 또는 필라멘트에 관한 것으로서, 열가소성 중합체는 바람직하게는 올레핀 중합체로 구성된 군으로부터 선택되며, 제 1 습윤제는 하나 이상의 수불용성이며, 비이온성인 알콕실화된 알킬페놀이며, 제 2 습윤제는 알콕실화된 지방족 알코올 및 비이온성이며 비가수분해성인 수용성 폴리옥시알킬렌 개질된 유기실리콘 중합체로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물이다.

Description

습윤성 중합체 섬유, 이것을 제조하기 위한 조성물 및 이것으로부터 제조된 물품 {WETTABLE POLYMER FIBERS, COMPOSITIONS FOR PREPARING SAME AND ARTICLES MADE THEREFROM}
본 발명은 합성 중합체의 습윤성 섬유 또는 필라멘트, 이것을 제조하기 위한 조성물 및 이것으로부터 제조된 물품에 관한 것이다.
섬유 및 필라멘트를 제조할 수 있는 많은 열가소성 중합체들이 있다. 특히 관심 있는 것은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리펜텐, 고급 올레핀 및 콘쥬게이트된 디엔과 같은 다른 올레핀 단량체와 공중합된 프로필렌 및 에틸렌을 포함하는 폴리올레핀이다. 올레핀 중합체의 소수성에 대해서는 공지되어 있다. 따라서, 섬유 또는 필라멘트 형태중에 포함되는 이러한 중합체의 습윤도는 중합체 섬유 또는 필라멘트내 또는 상에 제공된 습윤제에 의해 달성된다.
이러한 섬유 또는 필라멘트는 배터리 격리기(예를 들어, U.S. 3,847,676); 기저귀, 여성 보호 제품, 실금 제품 등과 같은 일회용 흡수 제품(예를 들어, U.S. 4,073,852 및 U.S. 4,923,914); 와이퍼 재료(예를 들어, U.S. 4,307,143); 페이퍼(예를 들어, U.S. 4,273,892); 및 필터 보조물(예를 들어, U.S. 4,274,971)을 생산하는데 유용하다.
합성 섬유는 용융 방적으로서 공지된 공정에 의해 연속 필라멘트로서 제조된다. 플라스틱 펠렛이 호퍼에 공급되어, 단일 스크류 압출기에서 용융된다. 그 후, 용융된 중합체는 여과되고, 계량되고, 수천개의 작은 홀을 갖는 스피너렛(spinerette)을 통해 섬유를 형성한다. 그 후, 섬유는 공기와 접촉하여 고형화되면서, 연속적으로 증가하는 속도로 롤러에 의해 잡아 당겨진다. 그 후, 잡아당겨진 섬유는 실패에 감겨지게 된다. 실패는 토우(tow)로 불리는 다발로 제조되며, 제조업자의 요구에 따라 짧은 섬유로 절단된다.
섬유는 직물 및 부직포의 주요 성분이다. 부직포는 짜는 것을 제외한 공정에 의해 수득되는 비통상적인 방직 어셀블리이다. 최근에는, 개인 위생품, 기저귀, 성인 실금 제품, 의료품, 건축자재, 지오텍스틸(geotextile) 및 자동차 적용물에서 부직포의 사용이 증가하는 추세이다. 부직포는 천연 섬유, 합성 섬유 및 이 둘의 배합물로부터 제조된다. 일반적으로, 섬유는 수득되거나 압출되고, 열, 또는 기계적 또는 화학적 수단에 의해 얇은 시이트로 결합된다. 시중에서 사용되는 부직포의 주요 유형은 스펀본드(spunbond)되고 용융 송풍(melt blown)된 유형을 포함한다. 이러한 유형의 재료 및 이들의 제조에 대한 상세한 설명은 하기 문단에 상세히 설명될 것이다. 매우 종종, 한가지가 넘는 유형의 부직포가 라미네이트 또는 복합 구조물을 제조하기 위해 사용된다. 부직포는 때때로, 추가로 결합되어, 다른 작업을 하기에 적합한 강도를 부여한다.
스펀본드 부직포의 제조에서, 중합체 조각은 호퍼를 통해 공급되고 단일 스크류 압출기에서 용융된다. 또한, 일부 기기는 다양한 첨가제를 공급할 수 있는 측면 공급기를 갖는다. 용융된 중합체는 계량된 후, 수천개의 스피너렛 홀을 통해 미세한 연속 필라멘트로 공급되어 연속 필라멘트를 형성한다. 필라멘트가 잡아당겨지고, 벤투리관의 작용을 통해 꼬아지고, 수집 벨트상에 증착된다. 비결합되어 꼬아진 섬유는 서로 접촉하는 순간에 섬유를 열 결합시키기 위한 두 개의 가열된 캘린더를 통과한다. 그 후, 부직포 직물은 감겨지고, 직물이 최종 제품으로 제조되는 전환 적용부로 수송된다. 대안적이거나 추가적으로, 섬유는 니들-펀칭(needle-punching) 및 화학적 결합을 통해 결합될 수 있다. 스펀본딩에 전형적으로 사용되는 중합체로는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀; 폴리아미드; 및 폴리에스테르가 있다. 용융 유량이 30 내지 40인 폴리프로필렌이 가장 일반적으로 사용되는 것이다. 폴리프로필렌은 다른 중합체와 비교하여 제조하기에 용이하며 가격이 저렴하다. 스펀본드 폴리프로필렌 부직포는 아기 기저귀, 냅킨, 여성 위생 제품, 라미네이트, 성인 실금 제품, 의료 의복, 농업용 커버 등에 사용된다.
용융 송풍된 부직포의 제조에 있어서, 중합체 칩은 호퍼를 통해 공급되고, 단일 스크류 압출기에서 용융된다. 일부 기기는 첨가제를 위한 부가적인 측 공급 용량부를 갖는다. 용융된 중합체는 수직 또는 수평으로 위치하는 매우 미세한 다이 홀을 통과하여 섬유를 형성한다. 그 후, 섬유는 매우 높은 속도에서 매우 뜨거운 공기로 처리되어, 초미세 직경을 갖는 섬유가 생성된다. 섬유는 서로 접촉되는 순간에 결합되어 바로 냉각된다. 일반적으로, 별도의 결합 공정은 없다. 용융 송풍된 생성물은 여과제, 와이프, 배터리 격리기 및 절연체에 사용된다.
방직 섬유의 계면활성제의 용도은 잘 공지되어 있다. 예를 들어, 계면활성제는 스핀 마무리로서 사용되어 잡아당기고 직조하기 전에 합성 섬유 사이가 결합되게 한다. 이는 또한, 롤러와 섬유 사이의 마찰을 감소시켜, 롤러의 마멸 및 섬유의 파손을 방지한다. 계면활성제는 또한, 마무리된 섬유 상품에 첨가되어 원하는 마무리, 예를 들어, 친수성, 소수성 또는 오일 반발력(repellant)을 부여한다. 계면활성제는 양이온성(사차 암모늄 화합물), 음이온성(인산염, 황산염) 또는 비이온성(에스테르, 알코올, 에톡시레이트 등) 일 수 있다.
그러나, 이들은 주로 분무, 피복, 패딩 등과 같은 국부적인 표면 피복 처리를 통해 사용된다. 유사한 접근 방법이 직포 또는 짠 직물 및 부직포에 통상적으로 이용되어 왔다. 표면 피복 적용물은 하기 사항을 포함하는 많은 단점을 갖는다: 1) 재료 처리량이 감소되며, 더욱 넓은 바닥 면적이 요구된다; 2) 분무가 포함될 경우, 과다 분무 및 스필(spill)은 환경적으로 우려된다; 3) 피복물은 일반적으로 섬유에 잘 결합하지 않으며, 저장 또는 후 작업 동안 부분적으로 상실될 수 있다; 4) 품질 조정 문제, 예를 들어, 피막의 균일성 문제가 항상 존재한다. 이러한 방법 및 생성물의 예는 하기에 논의될 것이다.
U.S. 특허 제 3,929,509호(U.S. 특허 제 4,923,914호에 따른)에는 배터리 격리기로서 유용한 친수성 미공성 필름이 기재되어 있다. 필름은 실리콘 글리콜 공중합체 계면활성제로 피복된 소수성 미공성 필름을 포함한다. 바람직한 구체예에서, 계면활성제 피복제는 실리콘 글리콜 공중합체 게면활성제와 제 2 계면활성제, 바람직하게는 이미다졸린 3차 아민의 혼합물을 포함한다. 실리콘 글리콜 공중합체 계면활성제는 바람직하게는, 폴리옥시에틸렌 폴리디메틸실록산이다.
U.S. 특허 제 4,307,143호에는 특히, 습윤제로 분무되면서 웹이 형성되는 용융 송풍된 미세필터 웹으로 제조된 와이프(wipe)가 기재되어 있다. 예증된 섬유로는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리에스테르가 있다. 기재된 습윤제는 나트륨 술포숙신산(예증된) 및 이소옥틸 페닐폴리에톡시 에탄올(예증되지 않음)이다.
이 분야에서의 최근의 진보는 용융 상태의 첨가물을 혼입하려고 시도하여, 용융 안정적인 제형물을 형성하려는 데 있다. 이러한 한 첨가제는 친수성 부직포 또는 섬유의 형성에 있어서 용융 혼합가능한 계면활성제로서 사용된다. 첨가제의 융점 또는 분자량은 중합체로의 혼입동안의 이들의 공정력 및 스피닝 또는 취입 성형 단계에서의 공정력을 결정한다. 분자량이 낮을 수록, 점도가 낮으며, 이는 혼입될 수 있는 액체의 양을 좌우한다. 용융 혼합 및 최종 제조 상품에 대한 용융 혼합된 용융물의 사용에 있어서 주의하여야 할 두가지는 혼입 및 이동 특성이다; 1) 용융 상태에서의 혼입은 용융물과 첨가제의 용해도, 첨가제 및 중합체 유형, 화학적 성질, 극성, 분자량, 융점 등에 좌우된다; 2) 표면으로의 첨가제의 이동은 고체 상태에서의 첨가제의 확산 특성, 분자량, 구조, 순도 등에 의존적이다.
상기 언급된 변수가 특정 적용물에 주의깊게 선택된다면, 적당한 유형의 표면 이동 및 첨가제 혼입이 달성될 것이다. 그러나, 이는 전형적으로 수행하기가 어렵다. 이러한 특성 및 개선을 달성하기 위해 상당한 노력을 기울여 왔으며, 증거로서는 이 분야의 특허를 들 수 있다. 이 방면에 따라, 다양한 유형의 첨가제 및 용융 단계에서의 상이한 유형의 중합체와의 혼합은 종래에 공지되어 있다.
U.S. 특허 제 3,048,266호에는 특히, 에틸렌 옥사이드의 에스테르 또는 에테르인 김서림 방지제를 함유하는 폴리올레핀 필름이 기재되어 있다. 김서림 방지 첨가제는 바람직하게는, 분무되기 보다는 폴리올레핀 물질에 혼입된다.
U.S. 특허 제 4,578,414호에는 습윤제와 혼합된 올리펜 중합체, 바람직하게는 선형 저밀도 폴리에틸렌 공중합체(LLDPE)가 기재되어 있으며, 이는 습윤성 섬유 및/또는 필라멘트의 형성에 사용된다. 습윤제는 하기의 하나 이상을 갖는다: (1) 혼합된 모노-, 디- 및/또는 트리-글리세리드와 알콕실화된 알킬 페놀, (2) 폴리옥시알킬렌 지방산 에스테르, (3) (2)와 (1)의 일부의 배합물.
U.S. 특허 제 4,923,914호에는 특히, 실옥산 함유 화합물인 첨가제 및 열가소성 폴리올레핀을 함유하는 열가소성 조성물이 기재되어 있다. 열가소성 폴리올레핀으로서의 조성물을 냉각시키는 공정 동안, 첨가제의 예를 들어, 섬유 표면으로의 분리가 발생하면서, 중합체가 점점 고형화된다. 이러한 화합물은 유니온 카르비드(Union Carbide)(이들의 칼럼 22 라인 62-63 참조)로부터의 SILWET L-7602로서 시중에서 구입가능한 것으로서 확인되었다. 이러한 조성물은 U.S. 4,857,251의 방법에 따라 부직포를 제조하는데 사용되며, 이는 또한 SILWET L-7602로서 확인되었다(칼럼 23 라인 59-60 참조).
그러나, 오늘날 까지, 이러한 계면활성제의 효능은 일반적으로 이들의 빈약한 습윤도 및 내구성에 의해 제한된다. 일반적으로, 고 습윤도를 갖는 습윤제는 습윤제의 친수성 특성 때문에 섬유로부터 정확히 용이하게 세척된다.
개선된 균형의 습윤도 및 내구성을 갖는 친수성 폴리프로필렌 섬유를 제공하려는 시도가 배터리 격리기에 관한 U.S. 특허 제 3,847,676호에 기재되어 있다. 이 특허에는 습윤 작용을 조절하여, 용이하게 제거되지 않아서, 내구성의 친수성 섬유를 생성하는 높은 습윤 작용을 하는 내부의 용융 혼합가능한 계면활성제의 용도가 기재되어 있다. 특히 바람직한 내부 계면활성제는 1 내지 15몰의 에틸렌 옥사이드, 더욱 바람직하게는 1 내지 6몰의 에틸렌 옥사이드, 가장 바람직하게는 1 내지 3몰의 에틸렌 옥사이드를 갖는 C8내지 C18페놀 계면활성제이다. 이러한 계면활성제는 비교적 수불용성이다. 그러나, 내부 계면활성제의 제한된 습윤 작용 때문에, 외부 계면활성제로서 사용되는 제 2 계면활성제가 섬유의 친수성을 개선시키기 위해 섬유의 표면에 피복된다. 외부 계면활성제는 비교적 수용성이다. 실시예 1에서, 내부 계면활성제는 4몰의 에틸렌 옥사이드를 함유하는 노닐 페놀 에틸렌 옥사이드이며; 외부 계면활성제는 동량의 트리톤 X-100(US 4,307,143에 따른 이소옥틸 페닐 폴리에톡시 에탄올) 및 나트륨 술포숙신산의 디옥틸 에스테르의 혼합물이다. 이러한 두 단계 방법은 일반적으로 복잡하며, 비용이 많이 들며, 습윤제의 표면 피복과 관련된 상기에 언급된 문제점에 의해 제한된다.
또한, 분실되는 미세점은 농축 또는 마스터 배치의 저렴한 제형물과 동일하며, 통상적으로 이들의 제조하는 방법이다. 상기에 언급된 바와 같이, 혼입될 수 있는 첨가제의 양에 대한 임계 한계가 있으며, 이는 첨가제의 유형, 중합체의 유형 및 상품 시장에 제공되어 시중에서 구입가능한 농축물을 제조하는데 사용되는 장치의 유형에 의존적이다.
이 방면에 따라, 계면활성제는 또한, 최종 물품에서의 용융 정도보다 더 높은 농도에서의 용융 정도에서 플라스틱과 혼합된다. 그 후, 이 물질은 냉각되고, 첨가제 농축물 또는 마스터 배치로서 공지된 펠렛의 형태로 판매된다. 섬유 방적의 마스터 배치의 사용, 부직포 제조 및 표면을 변형시키는데 관련된 다른 공정은 최종 적용물, 물질의 표면으로의 이동, 중합체 및 첨가제 특성, 공정 환경 및 비용에 의존적이다. 기저귀 및 위생품 시장을 지원하는 부직포 산업은 내구성이 있으며, 높은 재습윤 특성을 갖는 저렴한 첨가 제형물을 개발하려 해왔다.
종종 적용물에 의존하여, 열가소성 섬유 제조업체 및 부직포 제조업체는 저장, 세척, 염색, 피니싱 및 적용물의 마지막 사용에서 높은 등급의 내구성을 가져야만 하는 친수성 물질의 생산에 직면하게 되었다. 면 및 비스코스 레이온과 같은 천연 섬유는 우수한 수분 흡수 능력을 가지지만, 오래 기간 동안 수분을 보유한다. 면 섬유는 8 중량의 물을 흡수할 수 있으며, 비스코스 레이온은 이 두배를 흡수할 수 있다. 면에서, 뛰어난 수분 흡수는 세개의 히드록실(-OH)기에 의한 것이다. 또한, 섬유에서 무정형 영역은 물 또는 염료 흡수에 1차 원인이 있는 것으로 여겨진다. 섬유는 일반적으로 촘촘하지 않으며, 섬유는 사용 동안, 특히 산 또는 알칼리와 같은 부적당한 환경에서 약화된다. 1960년대의 폴리아미드(나일론) 및 폴리에스테르와 같은 합성 섬유의 발명은 양장될 수 있는 특성이 요구되는 섬유 생산물을 유도한다. 이러한 섬유는 적당한 친수성을 띠는 것으로 여겨질 수 있다. 나일론은 약 4 중량의 회복된 물 및 약 0.4 중량의 폴리에스테르를 갖는다. 게다가, 작용기, 즉, 나일온중의 -C(O)-N(H)- 및 폴리에스테르중의 -C(O)-O-의 존재는 산성 또는 염기성 염료로의 염색에서 이용될 수 있다. 이들의 수분 흡수 특징은 이러한 기 때문이다. 이러한 섬유는 천염 섬유와 비교할 경우 우수한 환경 내성을 갖는다. 그러나, 이들은 또한, 산성 또는 알칼리성 환경에 노출된 경우, 기간에 걸쳐서 분해된다.
이러한 문제점을 위한 해결책이 폴리올레핀과 같은 첨가 중합체로부터 제조된 섬유를 사용하는 것이다. 폴리올레핀 중합체중 폴리프로필렌이 가장 널리 사용되는 것인데, 그 이유는 가격이 저렴하며, 높은 결정도를 갖는 섬유 제형에 필수적인 이상적인 유동성을 갖기 때문이다. 따라서, 폴리프로필렌 중합체로부터 제조된 섬유는 경제, 특성 및 공정의 이유로 천연 및 다른 합성 섬유를 대체하여 왔다. 그러나, 친수성이 요구되는 상황에서는, 폴리올레핀 중합체의 표면은 습윤제를 사용하여 변형되거나 변성되어야 한다.
방직 공정 동안 피니싱 작업은 표면 및 때때로는 대부분의 물질을 개질시켜, 연질, 친수성, 소수성 및 오일 반발력 상품을 제조할 수 있게 한다. 그러나, 사용된 계면활성제는 일반적으로, 단지 기계적으로 제공된 것이며, 따라서, 추가 공정, 사용 또는 저장 동안 세척되거나 와이프된다. 이러한 효과는 계면활성제와 중합체의 상호작용이 최소인 폴리올레핀과 같은 비극성이며 소수성인 중합체인 경우에 특히 심하다. 계면활성제는 일반적으로, 액체, 겔 또는 고체이며, 이는 일반적으로 용액으로 형성된 후, 중합체 상에 도포된다. 물 또는 알코올이 용액을 형성하는데 사용될 수 있다. 용액은 분무 또는 패딩에 의해 도포된 후, 건조된다. 이는 노동력 및 에너지 집중적인 공정이며, 이는 계면활성제의 현저한 손실 및 잠재적인 환경 문제를 초래한다. 더욱 최근에는, 액체 또는 고체 첨가제는 플라스틱과 용융 혼합되어, 직접 필름, 필라멘트, 섬유 또는 부직포로 압출될 수 있다. 게면활성제는 일반적으로 특정 공정을 이용하여 플라스틱에서 더 높은 농축물에 적재되며, 여기에서 때때로 액체는 용융된 중합체로 주입되고 압출된다. 이러한 농축물은 원하는 특성을 달성하기 위해 최종 사용자에 의해 특정 중량로 사용될 수 있다.
용융 혼합가능한 첨가제를 사용하면 표면 활성제의 손실을 지연시킨다. 중합체는 느린 재결정화 공정 동안 최종 부의 표면에 처리되는 첨가제에 대한 저장기로서 작용한다. 이론적으로, 용융물중에 액체 상태인 계면활성제의 사용은 중합체 표면내 및 상에서 분리 상을 형성한다. 이러한 특성 및 계면활성제 일부의 양립성은 저분자량 첨가제가 표면에 처리될 수 있게 한다. 이러한 현상은 플라스틱과 혼화가능한 알킬 사슬의 유형, 가공력 및 이동성을 결정하는 첨가자의 분자량 및 중합체의 유형에 의존적이다.
따라서, 이동 및 전이에 대해 내성을 가지지만, 에이징되지 않는 습윤성 섬유 또는 필라멘트를 제공하는 습윤제가 필요하며, 이는 용이하게 혼입되거나 상업적으로 존속가능해야 한다. 다른 말로, 사용하기에 용이하며 경제적인 섬유를 위한 더욱 내구성을 갖는 친수성 조성물이 요구된다.
본 발명은 제 1 습윤제 및 제 2 습윤제가 혼입된 열가소성 중합체를 포함하는 조성물로부터 습윤성 섬유 또는 필라멘트를 제공하며, 열가소성 중합체는 올레핀 중합체, 더욱 바람직하게는 에틸렌계 불포화 올레핀 중합체로 구성된 군으로부터 선택되며, 제 1 습윤제는 비이온성 알콕실화된 하나 이상의 수불용성 알킬페놀이며, 제 2 습윤제는 알콕실화된 지방족 알코올 및 수용성이고, 비이온성이며 비가수분해성인 폴리옥시알킬렌 개질된 수용성 유기실리콘 중합체로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물이다.
상기에 언급된 바와 같이, 열가소성 조성물은 바람직하게는 올레핀 중합체, 더욱 바람직하게는 에틸렌계 포화된 올레핀 중합체이다. 올레핀 중합체는 프로필렌 또는 에틸렌의 단일중합체 또는 프로필렌 및/또는 에틸렌의 공중합체일 수 있다. 올레핀 중합체는 바람직하게는 폴리프로필렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)이며, 더욱 바람직하게는 폴리프로필렌이다.
알콕실화된 알킬페놀은 바람직하게는 탄소 원자수가 8 내지 22개인 알킬기를 가지며, 축합된 알킬페놀 1몰 당 평균 약 1 내지 약 10몰의 에틸렌 옥사이드, 즉, 에톡실화된 알킬페놀 1 분자 당 약 1 내지 약 10 -CH2CH2O-기, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 약 8몰의 축합된 에틸렌 옥사이드, 가장 바람직하게는 약 3 내지 약 6몰의 에틸렌 옥사이드를 갖는 에톡실화된 알킬페놀이다. 에톡실화된 알킬페놀은 바람직하게는 하기 화학식을 갖는다:
상기 식에서,
n은 약 1 내지 약 10, 바람직하게는 약 2 내지 약 8, 더욱 바람작하게는 약 3 내지 약 6의 수이며,
R은 탄소 원자수가 약 8 내지 약 22개인 알킬기이다.
R은 바람직하게는 노닐기이다. 폴리알콕시 사슬의 길이는 각각의 분자마다 다소 변화될 수 있기 때문에, 숫자 n은 평균 값이다. 상기 도시된 구조에서, 폴리알콕시 사슬은 폴리에톡시 사슬로서 도시된다.
알콕실화된 지방족 알코올은 탄소 원자수가 약 8 내지 약 22개이며, 축합된 알콕실화된 지방족 알코올의 1몰당 평균 약 1 내지 100몰의 에틸렌 옥사이드, 즉, 에톡실화된 지방족 알코올의 1분자당 평균 약 1 내지 약 100 -CH2CH2O-, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 약 10몰의 축합된 에틸렌 옥사이드, 가장 바람직하게는 약 3 내지 약 6몰의 축합된 에틸렌 옥사이드를 갖는다. 알콕실화된 지방족 알코올은 바람직하게는 에톡실화된 지방족 알코올이다. 이들이 지방족 알코올은 바람직하게는 직쇄형이다. 바람직한 구체예에서, 알콕실화된 지방족 알코올은 약 3:1 내지 약 1:3의 에톡실화된 세틸 대 스테아릴 알코올의 중량비로 에톡실화된 세틸 알코올과 에톡실화된 스테아릴 알코올의 배합물이다.
폴리알킬렌 개질된 유기실리콘 화합물은 분자량이 약 600 내지 약 30,000, 바람직하게는 약 3,000 내지 약 10,000이며, HLB가 약 5 내지 약 17, 바람직하게는 약 13 내지 약 17인 폴리실록산 화합물이 바람직하다. 이러한 염기성 화합물은 바람직하게는 폴리디메틸실록산이다. 폴리실록산은 히드로실란화 반응을 통해 폴리에테르를 이에 합체함으로써 바람직하게 변형되어 실록산 골격을 따라 부착되는 폴리알킬렌 옥사이드기를 생성시킨다. 일반적으로, 이들 개질된 화합물은 하기 화학식을 갖는다:
(R1)3SiO-(-Si(R1)2-O-)X-(-Si(R1)(R2)-O-)Y-Si-(R1)3
상기 식에서,
각각의 R1은 독립적으로 탄소 원자수가 1 내지 4개인 일가의 알킬기, 바람직하게는 메틸기이고;
R2는 -(CH2)3-O-(EO)M(PO)NR3를 갖는 기이고,
여기에서 EO는 에틸렌옥시기이고,
PO는 1,2-프로필렌옥시기이고,
R3는 수소, 또는 탄소 원자수가 1 내지 약 4개인 알킬기이고,
M,X 및 Y는 1 이상의 수이고,
N은 0 이상의 수이고,
M, N, X 및 Y는 단지, 지시 또는 요구사항 없이 화합물중에 존재하는 각각의 기의 양만을 나타낸것으로서, 이들은 1 보다 큰 경우에, 다수의 각 기는 서로 결합되어 올리고머 또는 중합체를 형성한다.
섬유 또는 필라멘트를 제조하는 본 발명의 중합체 제형은 사용된 중합체(들)의 전체 중량을 기준으로 하여 바람직하게는 약 1 내지 약 20중량, 보다 바람직하게는 약 1 내지 약 15중량로 제 1 습윤제와 제 2 습윤제의 배합물을 함유한다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 열가소성 중합체는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이며, 알콕실화된 알킬페놀은 평균적으로 약 1 내지 약 10몰의 축합된 에틸렌 옥사이드를 갖는 에톡실화된 노닐페놀이다. 노닐페놀 에톡실레이트는 바람직하게는 하기 화학식을 갖는다:
상기 식에서, n은 약 1 내지 약 10, 바람직하게는 약 2 내지 약 8, 보다 바람직하게는 약 3 내지 약 6이다. 에톡실화된 노닐페놀은 바람직하게는 중합체의 전체 중량을 기준으로 하여 약 8 내지 약 12중량의 양으로 사용된다. 수용성 유기실리콘 화합물은 바람직하게는 약 3,000 내지 약 10,000의 평균 분자량을 갖는 폴리알킬렌 옥사이드 개질된 폴리디메틸실록산(PDMS)이며, 열가소성 중합체, 바람직하게는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 중량을 기준으로 하여 약 0.5 내지 약 15중량의 양으로 약 10 내지 약 17의 HLB를 갖는다.
제 1 및/또는 제 2 습윤제를 함유하는 열가소성 중합체, 예를 들어 프로필렌 단일중합체를 갖는 농축물이 또한 제공된다. 예를 들어, 각각 습윤제들중 하나를 함유하는 두 개의 별도의 농축물이 구성될 수 있으며, 상기 농축물이 원하는 열가소성 중합체와 조합되거나 원하는 비율의 각각의 습윤제로 렛다운(let-down)될 수 있다. 대안적으로, 두 습윤제의 상대적인 비율이 일정하게 유지되는 경우, 제 1 및 제 2 습윤제를 함유하는 단일 농축물이 제조되어 원하는 열가소성 중합체에서 렛다운될 수 있다. 농축물은 친수성의 매끄러운 섬유 및 개선된 "직물 같은" 느낌 및 신장력을 갖는 부직포를 형성할 때 사용된다. 농축물은 열가소성 중합체의 중량을 기준으로 하여 약 0.5 내지 약 60중량, 바람직하게는 약 20 내지 약 40중량의 농도로 각각의 유형의 습윤제, 즉 제 1 또는 제 2 습윤제를 가질 수 있으며, 제 1 및 제 2 습윤제중의 하나 이상이 사용되고 두 개 이상의 제 1 또는 제 2 습윤제가 단일 농축물로 조합되는 경우 농도는 제 1 또는 제 2 습윤제의 조합이며, 각각의 제 1 또는 제 2 습윤제가 개별적으로 사용되지 않는다는 점을 주지해야 한다.
따라서, 본 발명은 제 1 습윤제 및 제 2 습윤제가 혼입된 열가소성 중합체를 포함하는 조성물로부터 습윤성 섬유 또는 필라멘트를 제공하며, 상기 열가소성 중합체는 바람직하게는 올레핀 중합체, 더욱 바람직하게는 에틸렌계 불포화 올레핀 중합체로 구성된 군으로부터 선택되며, 제 1 습윤제는 하나 이상의 비이온성의 알콕실화된 수불용성 알킬페놀이며, 제 2 습윤제는 비이온성이며 비가수분해성인 수용성 폴리옥시알킬렌 개질된 유기실리콘 중합체 및 알콕실화된 지방족 알코올로 구성된 군으로부터 선택된 화합물이다.
제 1 및 제 2 습윤제는 용융 처리 조건에서 열가소성 중합체와 열적으로 양립할 수 있도록 선택된다. 이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 습윤제가 용융 처리 동안 열가소성 중합체내로의 채택에 유용하며, 그러한 처리 조건하에서 분해되거나, 방출되지 않는다.
습윤제
제 1 습윤제
알콕실화된 알킬페놀은 비교적 수불용성이며 바람직하게는 탄소 원자수가 약 8 내지 약 22개인 알킬기를 가지며, 평균 약 1 내지 약 10몰의 축합된 에틸렌 옥사이드, 즉, 에톡실화된 알킬페놀 당 평균 약 1 내지 약 10개의 -CH2CH2O- 기, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 8몰의 축합된 에틸렌 옥사이드, 가장 바람직하게는 약 3 내지 약 6몰의 축합된 에틸렌 옥사이드를 갖는 에톡실화된 알킬페놀이다. 에톡실화된 알킬페놀은 바람직하게는 하기 화학식을 갖는다:
상기 식에서, n은 약 1 내지 약 10, 바람직하게는 약 2 내지 약 8, 더욱 바람직하게는 약 3 내지 약 6이며, R은 탄소 원자수가 약 8 내지 약 22개인 알킬기이다. 폴리알콕시 사슬의 길이가 분자마다 다소 변화될 수 있기 때문에 n 값이 평균값을 나타낸다는 것이 이해되어야 할 것이다.
제 2 습윤제
폴리알킬렌 개질된 유기실리콘 화합물은 바람직하게는, 비교적 수용성이며 비가수분해성인 폴리알킬렌 개질된 폴리실록산이다. 이러한 화합물은 약 600 내지 약 30,000, 바람직하게는 약 3,000 내지 약 10,000의 분자량을 가지며 약 5 내지 약 17, 바람직하게는 약 13 내지 약 17의 HLB를 갖는다. 이러한 개질된 폴리실록산의 예는 본원에 참고문헌으로 인용된 U.S. 4,923,914호의 칼럼 21, 라인 28 내지 칼럼 24, 라인 17에 기술되어 있다. 염기성 화합물은 변경 전의 폴리디메틸실록산이 바람직하다.
폴리실록산은 바람직하게는, 폴리알킬렌 옥사이드기가 실록산 본쇄에 부착되는 히드로실화 반응을 통해 폴리에테르가 그래핑됨으로써 바람직하게 개질된다. 일반적으로, 이러한 개질된 화합물은 하기 화학식을 갖는다:
(R1)3SiO-(-Si(R1)2-O-)X-(-Si(R1)(R2)-O-)Y-Si-(R1)3
상기 식에서,
각각의 R1은 독립적으로, 탄소 원자수가 1 내지 약 4개인 일가 알킬기, 바람직하게는 메틸기이고;
R2는 화학식 -(CH2)3-O-(EO)M(PO)NR3을 갖는 기이며,
여기에서, EO는 에틸렌옥시기이고,
PO는 1,2-프로필렌옥시기이고,
R3은 수소 또는 탄소 원자수가 1 내지 약 4개인 알킬기이고,
M, X 및 Y는 1 이상의 값을 갖는 수이고,
N은 0 이상의 수이며,
M, N, X 및 Y는 단지, 지시 또는 요구사항 없이 화합물중에 존재하는 각각의 기의 양을 나타내는 것으로서, 이들이 1 보다 큰 경우에, 다수의 각각의 기는 서로 결합되어 올리고머 또는 중합체를 형성한다. X는 0 내지 약 100 일 수 있다. Y는 1 내지 약 100 일 수 있다. M은 약 5 내지 약 25 일 수 있다. N은 0 내지 약 25 일 수 있다.
알콕실화된 지방족 알코올은 바람직하게는 축합 화학을 통해, -CH2CH2O- 기를 지방족 알코올에 부착시킴으로써 수득된다. 알콕실화된 지방족 알코올은 비교적 수용성인 것이 바람직하다. 지방족 알코올은 일반적으로 직쇄에서 탄소 원자수가 약 8 내지 약 20개인 일차 알코올이다. 고분자량의 알코올은 옥소(Oxo) 및 지글러 방법에 의해 합성되어 생성된다. 탄소 원자수가 8 내지 11개인 고분자량 알코올은 오일성 액체이며, 탄소 원자수가 11개 보다 많은 것들은 실온에서 고체이다. 다른 생성 방법으로는 (1) 식물 종자 오일 및 이들의 지방산을 나트륨으로 환원시키는 방법, (2) 증가된 온도 및 압력에서 촉매적으로 수소화시키는 방법, 및 (3) 가수분해 및 진공 분별 증류에 의해 경랍 및 경뇌 오일을 가수분해시키는 방법이 있다. 시판되는 포화된 지방족 알코올의 예로는 옥틸, 데실, 라우릴, 미리스틸, 세틸 및 스테아릴 알코올이 있다. 시판되는 에틸렌계 불포화 지방족 알코올로는 올레일, 리놀레일 및 리놀레닐이 있다.
한 가지 구체예에서, 알콕실화된 지방족 알코올은 화학식 R-(PO)T(EO)PH(여기에서, PO 및 EO는 앞서 정의한 바와 같고, T는 0 내지 약 100의 수이다)를 갖는다. 이들은 통상적인 축합 화학을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 지방족 알코올의 히드록실기상의 활성 수소는 폴리옥시알킬렌 블록이 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 수산화세슘과 같은 염기 촉매의 존재하에 동일물을 옥시알킬화(또는 종종 알콕실화라고 한다)시킴으로써 첨가되는 부위이다. 옥시프로필화 또는 프로폭시화는 PO기를 부가하며, 옥시에틸화 또는 에톡실화는 EO기를 부가한다. 본원의 기술분야 부분을 포함하여, 본원에 참고문헌으로서 인용되는 예를 들어, U.S. 4,764,567호를 참조한다. 바람직한 알콕실화된 지방족 알코올은 화학식 R-(CH2CH2O)PH(여기에서, R은 탄소 원자수가 약 8 내지 약 20개인 알킬기이며, P는 약 1 내지 약 100, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 약 10의 수이다)를 갖는 에톡실화된 지방족 알코올이다.
열가소성 중합체
일반적으로, 본원에서 사용되는 용어 "열가소성 중합체"는 섬유 또는 필름의 제조에 사용될 수 있는 모든 열가소성 중합체를 의미한다. 이러한 중합체의 예의 목록이 본원에 참고문헌으로서 이미 인용된 U.S. 특허 제 4,923,914호에 제시되어 있다. 바람직한 열가소성 중합체는 폴리올레핀, 더욱 바람직하게는 에틸렌계 포화 폴리올레핀이다. 더욱 바람직한 것은 단지 수소 및 탄소 원자를 함유하고, 하나 이상의 불포화된 단량체의 부가 중합에 의해 제조되는 폴리올레핀이다.
올레핀 중합체
숙고되는 보편적인 유기 중합성 물질은 합성 유기 중합체 및 공중합체, 특히 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(1-부텐), 폴리(4-메틸-1-펜텐), 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-1-부텐 공중합체, 및 에틸렌-1-헥센 공중합체, 컨쥬게이트 디엔 단량체의 단일중합체 및 공중합체, 2개 이상의 컨쥬게이트된 디엔의 공중합체, 및 컨쥬게이트된 디엔과 또 다른 비닐 단량체의 공중합체를 포함하며, 여기에서 컨쥬게이트된 디엔은 탄소 원자수가 4 내지 8개인 것, 예를 들어, 부타디엔, 이소프렌 등이 바람직하다. 또한, 본원에 참고문헌으로서 인용되는 U.S. 특허 제 4,578,414호를 참조한다. 바람직한 중합체로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸-1-펜텐) 및 폴리스티렌이 포함된다.
다른 첨가제
본 발명의 신규 중합성 조성물은 또한 비반응성 첨가제를 함유할 수 있다. 용어 "비반응성 첨가제"는 조성물중의 습윤제의 성질을 실질적으로 방해하지 않고 중합성 조성물의 제형중에 통상적으로 사용되는 개질 첨가제, 충전제 또는 강화제를 의미한다. 예를 들어, 본 발명의 조성물은, 습윤제 및 중합체 이외에, 염료, 안료 및 미립 충전제와 같은 첨가제를 함유할 수 있다. 특히, 이산화티탄, 탄산칼슘, 활석, 점토, 유리, 및 운모와 같은 미립 충전제의 사용이 숙고된다.
산화방지제 및 안정화제는 또한 본 발명을 구체화하는 중합성 조성물중에 사용될 수 있다. 일부 경우에, 상기 첨가제가 중합성 조성물의 습윤성에 불리한 영향을 미칠지라도, 산화방지제 또는 안정화제를 첨가하여 고온 처리를 가능하게 하는 것이 필요할 수 있다.
이러한 목적에 바람직한 산화방지제는 IRGAFOS 168로서 시바 가이기(Ciba-Geigy)에서 시판되는 아인산염 산화방지제이다. 또 다른 적합한 산화방지제는 테트라키스[메틸렌(3,5-디-3차-부틸-4-히드록시-히드로신나메이트)]메탄이다. 이러한 조성물은 시바 가이기에서 IRGANOX 1010으로 시판되고 있으며, 본원에 참고문헌으로서 인용되는 U.S. 특허 제 3,285,855호 및 제 3,644,482호에 기재되어 있다. 다른 적합한 산화방지제가 본원에 참고문헌으로서 인용되는 U.S. 특허 제 3,867,324호에 기재되어 있다. 산화 방지제는 플라스틱조성물의 약 0.001 내지 약 0.05 중량의 양으로 사용된다.
조성물의 제조
본 발명을 구체화하는 신규 플라스틱 조성물은 여러가지 방법으로 제조된다. 신규 플라스틱 조성물은 모든 성분들의 직접 첨가, 단일 마스터 배치가 최종 조성물을 기준으로 하여 거대 비율로 습윤제(들)을 함유하는 마스터 배치, 또는 기타 다른 화합 공정과 같은 여러 가지 공지된 기술 중 어느 하나에 따라 화합될 수 있다.
바람직한 방법은 본질적으로 중합체의 분해 온도 보다 낮은 온도에서 중합체를 가열시키는 단계, 습윤제를 혼입시키는 단계, 및 혼합하는 단계로 구성되어 실질적으로 균일한 플라스틱 조성물을 수득한다. 중합체내로 습윤제의 혼합은 롤-밀링, 반버리(Banbury)형 혼합기에서의 혼합, 또는 압출기 배럴에서의 혼합 등과 같은 공통으로 사용되는 기술에 의해 용융 중합체내로 습윤제를 혼합시킴으로써 수행된다. 가열 시간(증가된 온도에서 유지되는 시간)은 중합체의 중량에 표면 활성제의 상당히 균등한 분포를 달성하기 위해 표면 활성제를 가열되지 않은 중합체 입자와 혼합시켜, 용융 온도에서의 집중 혼합에 요구되는 시간의 양을 감소시킴으로써 단축될 수 있다. 습윤제를 열가소성 중합체내로 혼합시킨 후에, 열가소성 중합체를 가공하여 섬유 및 필라멘트를 형성할 수 있다. 대안적으로, 플라스틱 중합체는 압출되고 냉각되어 고체 압출물을 형성할 수 있다. 통상적인 플라스틱 가공 장비가 중합체를 용융시키고, 중합체를 습윤제와 혼합시키고, 생성된 플라스틱 조성물을 압출시키는데 사용될 수 있다. 온도, 시간 및 압력과 같은 가공 조건들은 당업자들에게 자명할 것이다.
편리하게, 습윤제들은 또한 실질적으로, 일부 경우에 요구될 수 있는 다른 첨가제(착색제, 염료 등)와 동시에 또는 연속적으로 첨가될 수 있다. 습윤제는 또한 다른 첨가제와 사전 배합될 수 있으며, 그 다음 배압물은 중합체에 첨가될 수 있다. 이부 경우에, 이러한 습윤제는 다른 첨가제의 도움으로 중합체중에 더욱 용이하거나 고르게 분포되거나 용해되는 것이 숙고된다.
품질의 더욱 용이한 배치-대-배치 조절을 위해서, 또 다른 바람직한 방법은 일부로서, 연속적으로 부가량의 중합체에 배합되는 중합체/작용제 배합물의 농축 마스터 배치를 사용하여 원하는 최종 제형을 달성한다. 마스터 배칭은 유기 중합체 재료와 하나의 균일한 혼합물내로 후속 조합되는 하나 이상의 "패키지(package)" 또는 조성물의 준비를 포함한다. 마스터 배칭 과정에 있어서, 습윤제는 최종 조성물 중의 농도 보다 큰 농도로 초기에 존재한다. 그 후, 별도의 마스터 배치 조성물이 적당한 비율로 조합되거나 혼합되어, 본 발명을 구체화하는 중합체 조성물을 생성시킨다. 이 마스터 배치 기법은, 이것이 최종 중합체 조성물 및 궁극적인 섬유 및 필라멘트 도처에 걸친 습윤제의 분산성을 개선시킨다는 점에서 바람직한 방법이다.
또한, 제 1 및/또는 제 2 습윤제를 함유하는 열가소성 중합체, 예를 들어 폴리프로필렌 공중합체를 갖는 농축액이 제공된다. 예를 들어, 각각 습윤제 중의 1종을 함유하는 개별적인 농축액이 제조될 수 있으며, 농축액은 원하는 열가소성 중합체 대 원하는 각각의 습윤제의 비율로 배합되거나 렛다운될 수 있다. 대안적으로, 2종의 습윤제의 상대적 비율이 일정하게 유지되는 경우, 제 1 및 제 2 습윤제를 함유하는 하나의 농축액이 제조된 후, 원하는 열가소성 중합체 중에서 렛다운될 수 있다. 농축액은 "직물 같은" 감촉 및 신도가 개선된 매끄러운 친수성 섬유 및 부직포를 형성하는 데에 사용된다. 농축액은 각각의 유형의 습윤제, 즉, 제 1 또는 제 2 습윤제를, 열가소성 중합체의 중량을 기준으로 하여 약 0.5 내지 약 60 중량, 바람직하게는 약 20 내지 약 40 중량의 농도로 가질 수 있으며, 이로써, 제 1 또는 제 2 습윤제 중의 1종 이상이 사용되고, 2종 이상의 제 1 또는 제 2 습윤제가 각각 하나의 농축액에 배합되는 경우, 농축액은 제 1 또는 제 2 습윤제의 배합물에 관한 것이지, 제 1 또는 제 2 습윤제 각각에 관한 것이 아님이 주목된다.
마스터 배치 또는 니트(neat) 첨가제는, 중합체가 여전히 용융 상태인 동안에는 새로 제조된 중합체내에 주입될 수 있고, 중합체가 중합 용기 또는 트레인을 이탈한 후, 용융된 중합체가 고체로 냉각되거나 추가 공정에 이용되기 전에, 혼합될 수 있다. 올레핀 중합체의 혼합물 또는 배합물를 사용하는 것은, 이들이 전술한 폴리프로필렌, LDPE, LLDPE, HDPE 또는 자유 라디칼 개시제 또는 조정 촉매를 사용하여 제조된 기타 올레핀 중합체 또는 공중합체를 갖든 지 간에 본 발명의 범위에 속한다. 폴리프로필렌은 조정 촉매(예를 들어, 널리 공지된 지글러(Ziegler) 또는 나타(Natta) 촉매 또는 이들의 변형체)를 사용하여 제조된 올레핀 중합체의 예로서, 폴리에틸렌과 비교하여 본래 저밀도를 나타낸다.
본 발명의 섬유 또는 필라멘트를 제조하기 위해 사용되는 중합체 제형은 바람직하게는 습윤제를 배합물의 형태로, 사용된 중합체(들)의 전체 중량을 기준으로 하여 약 1 내지 약 20 중량, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 15 중량를 함유한다.
본 발명의 바람직한 구체예에 있어서, 열가소성 중합체는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이다. 알콕실화된 알킬페놀은 축합된 산화 에틸렌이 평균적으로 약 1 내지 약 10몰인 노닐페놀 에톡실레이트이다. 노닐페놀 에톡실레이트는 바람직하게는 하기 화학식을 갖는다:
상기 식에서,
n은 약 1 내지 약 10, 바람직하게는 약 2 내지 약 8, 더욱 바람직하게는 약 3 내지 약 6이다.
에톡실화된 노닐페놀은 중합체의 전체 중량을 기준으로 하여 약 8 내지 약 12 중량의 양으로 사용되는 것이 바람직하다. 제 2 습윤제는 수용성 유기실리콘 화합물이며, 이는 바람직하게는 평균 분자량이 약 3,000 내지 약 10,000인 폴리알킬렌 옥사이드 개질된 폴리메틸실록산(PDMS)이고, 중합체의 약 0.5 내지 약 15 중량, 예를 들어 약 2 내지 약 3 중량의 양으로 약 10 내지 약 17의 HLB를 갖는다.
조성물의 용도
본 발명은 습윤성 섬유 및 필라멘트, 특히 습윤 지속성이 높은 미세 데니어의 섬유 및 필라멘트를 형성하기 위한 열가소성 중합체, 예를 들어 폴리올레핀 및 제 1 및 제 2 습윤제의 조성물의 용도를 포함한다. 니트 폴리올레핀은 소수성 물질이며, 니트 폴리올레핀 수지로 형성된 섬유 구조는 수분에 의해 용이하게 습윤되지 않는다. 특정한 적용, 예를 들어 수성 매질 중의 섬유의 분포 및 섬유 구조의 어셈블리를 통한 수성 매질에서의 또는 수성 매질의 이동을 포함하는 적용의 경우, 이 소수성 성질은 폴리올레핀 섬유의 성능을 저하시킨다. 지속성 또는 용도 가변적 표면 습윤성을 폴리올레핀 섬유 구조에 부여하면, 여과 구조물, 운반 막 및 보강 매트릭스로서의 이들의 용도가 개선되고, 확장될 것이다.
본 발명의 습윤성 섬유 또는 필라멘트는 최종 생성물, 예를 들어 기저귀 내부 안감, 배터리 격리기, 필터, 페이퍼 보강 매트릭스, 분리 막, 수분 투과성 격판 및 구성 재료 보강 매트릭스의 일부를 형성하거나 주요 부분을 구성하는 데에 유용하다. 본 발명의 습윤성 섬유 또는 필라멘트는 이러한 최종 생성물에 현재 사용되는 재료를 대체한다. 예를 들어, 본 발명의 섬유 또는 필라멘트는 배터리 격리기(예를 들어, 미국 특허 제 3,847,676호), 1회용 흡수용 제품, 예를 들어 기저귀, 여성용 위생 제품, 실금 제품 등 (예를 들어, 미국 특허 제 4,073,852호 및 제 4,923,914호); 와이퍼 재료 (예를 들어, 미국 특허 제 4,307,143호); 페이퍼 (예를 들어, 미국 특허 제 4,273,892호); 및 필터 보조물(예를 들어, 미국 특허 제 4,274,971호)을 제조하기에 유용하며, 이들 특허는 본원에 참고문헌으로 인용되어 있고, 본 발명의 섬유 또는 필라멘트가 이들 특허에 확인된 제조 물품의 제조에 사용된 섬유 또는 필라멘트를 대체하도록 개질된다. 본 발명에 따라, 당업자는 본 발명의 섬유 또는 필라멘트가 사용되도록 이들 특허에 개시된 내용을 용이하게 변형시킬 수 있을 것이다. 예를 들어, 미국 특허 제 3,847,676호에는 배터리 격리기를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 본 발명의 섬유 또는 필라멘트는 중합체의 용융 공정 동안에 혼입된 내부 계면활성제 및 나중에 도포된 외부 계면활성제를 갖는다. 본 발명의 섬유 또는 필라멘트를 사용함으로써, 상기 특허에 기재된 방법이, 상기 특허에 기재된 외부 계면활성제의 적용이 바람직하게는 생략되고, 생략될 수 있도록 변형될 것이다.
또한, 본 발명의 섬유는 기타 섬유에 대한 혼합물 성분으로서 유용하기 때문에, 섬유의 열가소성 특성 뿐만 아니라 습윤성, 유연성 및 윤활성이 유리한 것으로 밝혀진다. 섬유 또는 필라멘트는 직물, 부직포 또는 편성물의 형태일 수 있다. 또한, 섬유 또는 필라멘트는 수성 매질 중의 분산액의 형태일 수 있다. 섬유 또는 필라멘트는 미세 데니어 크기로 제조될 수 있다.
폴리올레핀 섬유는 섬유 및 관련 산업에서 그 사용 영역이 증대되고 있다. 경제적인 고려에 의해 보다 고가인 합성 및 천연 섬유가 대체되기 때문에, 구체적인 잇점이 인식되어 오고 있다. 폴리올레핀 섬유가 잠식하고 있는 영역은 1회용 기저귀 시장이다. 1회용 기저귀에는 부직포 섬유 웹이 피부 접촉 내부 안감으로서 현재 사용되고 있다. 이 내부 안감은 후면부와 결합하여 기저귀를 함께 지지하고, 유체를 위킹(wicking) 메카니즘에 의해 피부로부터 이동시키며, 편안한 피부 접촉 표면을 제공해야 한다. 내부 안감을 위해 선택되는 재료로는 현재 폴리에스테르 및 셀룰로오스와 시장 점유율이 상승하고 있는 폴리프로필렌이 있다. 안감은 길이가 다양한 매우 미세하고 상호연결된 섬유로 구성된다. 폴리에스테르 내부 안감은 매우 쉽게 습윤되고, 효율적으로 위킹되지만, 폴리에스테르 웹은 거친 감촉을 갖는다. 셀룰로오스는 습윤되지만, 또한 수분을 흡수하고 보유한다. 폴리프로필렌은 폴리에스테르 보다 훨씬 부드러운 웹을 제공하지만, 불량하게 습윤된다.
선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 섬유는 증강된 촉감, 예를 들어 폴리프로필렌 및 고밀도 폴리에틸렌과 비교되는 유연성을 나타낸다. 선형 저밀도 수지를 습윤제의 베합물과 용융 혼합시키고, 용융 스피닝시키면, 혼합물는 배어풋(barefoot)(neat) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 섬유 보다 우수한 감촉을 갖는 습윤성 섬유를 생성시킨다. 습윤성 저밀도 폴리에틸렌 섬유의 웹은 신속한 습윤 및 섬유 매트릭스를 통한 수성 매질의 이동을 나타낸다. 이들 섬유 구조는 양호한 성능 잠재성을 입증하며, 올레핀 중합체의 신규한 시장을 열기 위한 수단을 제공한다. 습윤성은 인접 고체와 액체상 사이의 계면 표면 에너지의 최소화를 포함하는 표면 현상이다. 수분 및 폴리올레핀의 경우, 습윤성에는 중합체 표면을 변화시키는 것이 일반적으로 필요하다. 이것은 공중합체 조성물 또는 보조 계면활성제에 의해 달성될 수 있다. 공중합체는 종종 폴리올레핀 재료 특성을 저하시키고, 비용을 증가시키며, 공정을 더욱 어렵게 만든다. 표면 활성제는 계면 적합용 층으로서 응집되는 이동성 종인 것이 일반적이다. 표면 층의 이동성으로 인해 용매화 및 기계적 분산이 쉽게 된다. 기타 경우에, 즉, 표면 활성제가 폴리올레핀 기질에 대해 강력한 친화성을 갖는 경우, 가소화 및/또는 불리한 구조적 재배열로 인해 섬유 특성이 악화될 수 있다. 계면활성제는 일반적으로 적용 또는 활성화를 위한 추가의 처리단계를 필요로 하고 있으며, 종래의 기술에서는 섬유질 생성물 또는 직물을 형성시킨 후에 첨가되고 있다.
본 발명에서는, 후첨가제와는 대조적으로 습윤제가 수지와 직접적으로 혼합된다. 혼합된 수지는 통상의 공정에 의해서 직조되고, 습윤화 특성이 직조된 생성물에 존재한다. 본 발명에서의 수지는 용이하게 가공되며, 특성에서의 유해한 변화를 나타내지 않는다. 습윤화도 및 지속성과 같은 광범위한 범위의 습윤화 특성이 제 1 습윤제와 제 2 습윤제의 농도 및 비를 다양하게 함으로써 얻어질 수 있다.
본 발명은 직조된 섬유질 구성물에 표면처리를 적용시키거나 공중합체를 도입시키는 것이 아니라 계면활성제를 블록 중합체 수지에 직접적으로 혼입시키는 것에 의해서 종래의 기술과는 상이하다. 습윤제는 중합체와 용융 혼합된다. 습윤성의 지속은 첨가된 습윤제의 조성 및 농도를 통해 조절될 수 있다. 본 발명의 바람직한 혼합물은, 최종 전체 혼합물의 일부를 구성할 수 있는 다른 첨가제(예, 안료, 착색제 또는 충전제 등)의 중량을 배제하면, 약 80내지 약 90의 올레핀 중합체와 나머지 습윤제(또는 본원에 개시된 바와 같은 습윤제의 혼합물)로 구성된다. 하기 실시예는 본 발명의 특정 양태를 예시하는 것이며, 이러한 특정 양태로 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
실시예
제형:
제형 1: (제 1 습윤제 마스터배치)
본 제형은 약 4몰의 에틸렌 옥사이드를 지니는 약 25중량의 에톡실화된 노닐페놀, 약 0.35중량의 아인산염 산화억제제(IRGAFOS 168) 및 약 74.65중량의 12 MFR 폴리프로필렌 단일중합체(미국 몬텔로부터 시판되는 몬텔 6301(Montel 6301); MFR은 ASTM 방법 D1238에 따라 측정되고 g/10분의 단위로 나타내는 용융 흐름 속도(Melt Flow Rate)를 나타낸다)를 함유하였다. 에톡실화된 노닐페놀 첨가제는 하르크로스 케미컬스 인코포레이티드(Harcros Chemicals Inc.)로부터 상품명 T-DET N4로 시판되고 있다. 이러한 첨가제는 노닐 페놀을 노닐페놀의 몰당 약 4몰의 에틸렌 옥사이드와 반응시킴으로써 생산되는 무수 액체의 비이온성 계면활성제이다. 25℃에서, T-DET N4 첨가제는 투명한 액체이며, 점도가 약 350 센티스톡이다. 이러한 첨가자는 수불용성인 비이온성 계면활성제이다.
제형 2: (제 2 습윤제 마스터배치)
본 제형은 약 20중량의 폴리디메틸실록산(PDMS) 화합물, 약 0.35중량의 아인산염 산화억제제(IRGAFOS 168) 및 약 79.5중량의 12 MFR 폴리프로필렌 단일중합체(미국 몬텔로부터 시판되는 몬텔 6301)를 함유하였다. PDMS 화합물은 OSI 스페셜리티스, 인코포레이티드(OSI Specialities, Inc.)에서 상품명 실웨트 L-7604 (SILWET L-7604)로 시판되고 있는 비이온성 유기 실리콘이다. 25℃에서, 이러한 PDMS 화합물은 투명한 액체이며, 점도가 약 300 내지 800 센티스톡이고, 수용성이며 비이온성인 계면활성제이다.
제형 3: (제 1 습윤제 마스터배치)
본 제형은 노닐 페놀의 몰 당 약 4몰의 에틸렌 옥사이드를 지니는 약 30중량의 노닐페놀 에톡실레이트(T-DET N4), 약 0.35중량의 아인산염 산화억제제(IRGAFOS 168), 약 43.65중량의 35 MFR 폴리프로필렌 단일중합체(아모코 폴리프로필렌 호모폴리머 레진 그레이드 7956: Amoco Polypropylene Homopolymer Resin Grade 7965) 및 약 26중량의 1000 MFR 폴리프로필렌 단일중합체(엑손(Exxon)으로부터 시판되고 있는 에스코렌 (R) PP3456 G 폴리프로필렌)을 함유하였다.
제형 4: (제 2 습윤제 마스터배치)
본 제형은 약 30중량의 PDMS 화합물(SILWET L 7604), 약 0.35중량의 아인산염 산화억제제(IRGAFOS), 약 26중량의 35MFR 폴리프로필렌 단일중합체(아모코 폴리프로필렌 호모폴리머 레진 그레이드 7956) 및 약 43.65중량의 1000 MFR 폴리프로필렌 단일중합체(엑손(Exxon)으로부터 시판되고 있는 에스코렌 (R) PP3456 G 폴리프로필렌)를 함유하였다.
제형 5: (제 2 습윤제 마스터배치)
본 제형은 스테아릴과 세틸 알콜 1:2 혼합물(세테라트-4: Ceterath-4)의 약 25중량의 4몰 에톡실화된 혼합물, 약 0.25중량의 아인산염 산화억제제(IRGAFOS 168) 및 약 74.75중량의 12 MFR 폴리프로필렌 단일중합체(미국 몬텔로부터 시판되고 있는 몬텔 6301)을 함유하였다. 에톡실화된 스테아릴 및 세틸 알콜 혼합물은 히터렌 인코포레이티드(Heterene Inc.)에서 상품명 헤톡솔 CS-4(Hetoxol CS-4)로 시판되고 있으며 실온에서 고형인 비이온성 계면활성제이다.
제형 6: (제 2 습윤제 마스터배치)
본 제형은 약 30중량의 세테라트-4, 약 0.5중량의 아인산염 산화억제제(IRGAFOS), 약 20중량의 35MFR 폴리프로필렌 단일중합체(미국 몬텔로부터 시판되고 있는 몬텔 6301) 및 49.5중량의 1000 MFR 폴리프로필렌 단일중합체(엑손(Exxon)으로부터 시판되고 있는 에스코렌 (R) PP3456 G 폴리프로필렌)를 함유하였다.
공정: 첨가제 마스터배치의 제조
1. 생산 규모
미국 뉴저지 섬머빌(Summerville, NJ)에 소재하는 레이스트리즈 코포레이션(Leistriz Corporation)에 의해 제작된 생산 규모의 동시 회전 트윈 스크류 압출기(50mm 직경 스크류, 36 대 1의 L/D)를 사용하여 제형 1 내지 제형 4를 제조하였다. 이러한 장치는 구성요소들을 혼합하는 터빈을 지녀서 중합체 용융물과 계면활성제 첨가제(들)을 양호하게 혼합한다. 온도 원안 및 스크류 구성은 첨가제 또는 중합체를 분해하지 않는 방식으로 선택되었다. 압출기는 11개의 가열존을 지니며 온도 원안은 다음과 같다: 각각 190℃, 204℃, 215℃, 215℃, 215℃, 215℃, 204℃, 204℃, 190℃, 190℃ 및 190℃. 액체 계면활성제를 소정의 비율(전체 생산속도에 따라 다양하게)로 제니트 코포레이션(Zenith Co.)으로부터의 액체 주입장치를 사용하여 첨가하였다. 이러한 액체 주입장치는 기어 펌프로 공지되어 있는 포지티브 대체 장치, 온도 모니터 및 액체 조절기, 및 액체 계면활성제 첨가제를 함유하는 저장기를 압출기 출구에 연결하는 절연된 호스가 장착되어 있다. 액체를 압출기에 유입시키는 두개의 유입구가 있다. 공급 구역에 가장 가까운 유입구를 사용하면 액체 계면활성제 첨가제가 열가소성 중합체내로 더 장시간에 걸쳐 혼입되게 한다. 액체 계면활성제 첨가제의 온도, 안정성 및 점도에 따라서, 최종 출력 속도를 조절하여 액체 계면활성제 첨가제와 중합체의 최적의 혼합물을 얻었다.
2. 실험 규모
미국 뉴저지 섬머빌(Summerville, NJ)에 소재하는 레이스트리즈 코포레이션(Leistriz Corporation)에 의해 제작된 실험 규모의 동시 회전 트윈 스크류 압출기(34mm 직경 스크류, 27 대 1의 L/D)를 사용하여 제형 5 및 제형 6를 제조하였다. 생산 규모의 장치와는 달리, 이러한 압출기는 8개의 가열존을 지니며 존 1 내지 존 8의 온도 원안은 다음과 같다: 각각 200℃, 200℃, 200℃, 200℃, 185℃, 165℃, 200℃ 및 200℃. 스크류 속도를 약 150rpm으로 설정하며, 용융 온도를 약 200℃로 설정하였다. 사용된 액체 주입 펌프는 상기된 생산 규모 펌프의 최소형 펌프이고, 제니트 코포레이션으로부터 제작되었으며, 적절한 조절기가 장착되어 있다.
생산 규모 및 실험 규모 압출기를 사용하여 제조한 농출물 또는 마스터 배치를 카르버(Carver) 압축기를 사용하여 아주 얇은 필름(약 3밀 두께)으로 압축시키고, 중합체내의 활성 계면활성제의 최종 수준의 측정을 위한 내부 표준과 비교하였다. 압축기의 온도는 약 200℃였으며, 약 4,000psi의 일정한 압축을 약 1 분 동안 가하였다. 압축물을 동일한 압력하에 동일한 시간 동안 냉각시켰다. 니콜렛 (Nicolet)으로부터의 FTIR, 즉, 모델 5DXC(Model 5DXC)를 사용하여 폴리프로필렌 마스터 배치내의 첨가제의 양을 측정하였다. 이러한 제형(마스터 배치)에서, 사용된 개질 폴리실록산은 말단이 수소로 캡핑되어 히드록실기를 형성하는 실웨트 L 7604였다. 에톡실화된 노닐페놀이 또한 히드록실기를 지닌다. OH 기의 존재는 3400 cm-1파장 근처에서 관찰할 수 있으며, 각각의 마스터배치 조성물의 양을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
실시예 1. 섬유 샘플:
렛-다운 비(Let-Down-Ratio percent)(DR)는 섬유, 필름 등을 제조하기 위해 열가소성 수지에 첨가되어 최종 제품에서 특정 최종 수준의 첨가제(들)을 제공하는 계면활성 첨가제(들)을 함유하는 농도의 중량를 의미한다. 여러가지 제형을 사용하여 압출 배합에 의해 제조되는 농축물을 섬유 방사를 위해 폴리프로필렌 수지[35 MFR; 아모코 폴리프로필렌 단일중합체 등급 7965 (Amoco Polypropylene Hpmppolymer Resin Grade 7965)]와 균일하게 건조 배합시켰다. 섬유 방사를 힐즈 리서치 앤드 디벨롭프먼트 라인[Hills ＆ Research ＆ Development Line(Hills Line)]에서, 농축물, 즉 제형 번호 1 내지 6을 개별적으로 또는 조합시켜 사용하여 수행함으로써 필라멘트 1개당 10 데니어(dpf)를 갖는 다섬유를 생성시켰다.
힐즈 라인(Hills Line)은 3개의 가열대, 1개의 방사 펌프 및 41개 구멍(둥근)의 방사구를 갖는다. 3개의 가열대에 대한 온도 프로파일을 각각 200℃, 210℃ 및 220℃로 설정하였다. 공급 고데트의 온도는 약 25℃로 설정하였고, 연신 고데트는 약 60℃로 설정하였으며, 완화 고데트는 약 65℃로 설정하였다. 고데트 속도는 공급 롤에 대해서는 약 250 rpm이었고, 연신 롤에 대해서는 약 400 rpm이었으며, 완와 롤에 대해서는 약 410 rpm이었다. 유출구 압력은 약 600 psi로 설정하였다. 방사 유제 적용은 표면 특징을 변화시킬 수 있기 때문에 방사 동안에는 수행하지 않았다.
제형 번호 1을 35 MFR 폴리프로필렌 단일중합체 중에서 30LDR로 렛다운시켰다.
제형 번호 2를 35 MFR 폴리프로필렌 단일중합체 중에서 30LDR로 렛다운시켰다.
제형 번호 2를 35 MFR 폴리프로필렌 단일중합체 중에서 10LDR로 렛다운시켰다.
제형 번호 5를 35 MFR 폴리프로필렌 단일중합체 중에서 10LDR로 렛다운시켰다.
상승 성질을 갖는 필라멘트를 생성시키기 위한 본 발명의 한 구체예에서는, 35 MFR 폴리프로필렌 단일중합체 중에서 제형 번호 1을 30LDR로 렛다운시켰고, 제형 번호 2를 5LDR로 렛다운시켰다.
상승 성질을 갖는 필라멘트를 생성시키기 위한 본 발명의 또 다른 구체예에서는, 35 MFR 폴리프로필렌 단일중합체 중에서 제형 번호 1을 30LDR로 렛다운시켰고, 제형 번호 5를 5LDR로 렛다운시켰다.
상기 실험의 목적은 렛다운시의 습윤제 마스터배치의 방사성을 측정하고, 생성된 섬유의 습윤성 및 위킹(wicking) 성질을 평가하는 것이다. 방사된 샘플은 모두 물에 의한 습윤성이 매우 우수하였다. 다섬유를 편리한 형태로 카드-랩으로 감쌌다. 이에 의해, 습윤성 시험을 위한 평평한 표면을 제공하였다. 적색 식용 색소로 약하게 착색시킨 탈이온수의 방울을 떨어뜨려서 섬유의 습윤성을 분명하게 관찰하고, 일정 시간 후에 얼마동안 습식이 일어나는 지, 즉 습식 시간(초)을 관찰함으로써 습윤성 시험을 수행하였다. 착색시킨 탈이온수 중에 침지시킨 섬유의 칼럼을 사용하여 위킹을 또한 시험하여, 물이 섬유의 칼럼에서 중력에 대해 얼마나 상승하는 지, 즉 위킹 간격(mm)을 관찰하였다. 섬유의 일부를 FTIR을 사용하여 표면활성제(들)의 양에 대해 시험하였다.
실시예 2. 습윤제를 갖는 용융 송풍 부직포 샘플
본 발명의 습윤제의 효력을 용융 송풍 부직포로 확대시켰다. 본 실시예에서는, 용융 송풍 장치를 미국, 코네티컷에 소재하는 데이비스-스탠다드 오브 포오카터크(Davis-Standard of Pawcatuck)에 의해 제조하였다. 친수성 용융 송풍 부직포를 생성시키기 위해, 폭이 50.8 cm인 용융 송풍 다이를 사용하였다. 다이는 직경이 각각 400 마이크론인 501개의 구멍을 가졌다. 섬유의 평균 직경은 약 2 마이크론이다. 용융 송풍 장치는 스크류 직경이 50.8 mm이고 L/D가 30 대 1인 단일 스크류를 가졌으며, 온도 프로파일이 각각 177℃, 232℃, 232℃ 및 232℃인 4개의 가열대를 가졌다. 다이 온도는 약 232℃로 설정하였으며, 공기 온도는 약 218℃로 설정하였다. 다이로부터 콜렉터까지의 거리 또는 냉각 길이는 약 30 cm로 설정하였다. 생산율은 약 12 kg/시간이었다. 콜렉터 속도는 약 24 m/분이었다. 생성된 직물 샘플은 중량이 약 20 g/m2이었다.
친수성 용융 송풍 부직포를 생성시키기 위해 1000 MFR 폴리프로필렌 단일중합체[엑손(Exxon)의 제품인 에스코렌(Escorene)(R) PP3456 G 폴리프로필렌]으로 여러 수준으로 혼합시킨, 즉 렛다운시킨 제형 번호 3, 4 및 6의 마스터배치 샘플을 사용하여 여러 용융 송풍 직물을 생성시켰다. 제형 번호 3을 함유하는 마스터배치의 렛다운은 약 10 내지 약 50 중량가 바람직하고, 제형 번호 4를 함유하는 마스터배치의 렛다운은 약 2 내지 약 15 중량가 바람직하다. 수행되는 시험을 위해, 제형 번호 1을 단독으로, 그리고 6.7LDR로 사용되는 제형 번호 4와 동일한 수준으로 함께 30LDR로 사용하였다.
생성된 용융 송풍 샘플을 습윤성 및 위킹 특성에 대해 평가하고, 결과를 하기에 기재하였다 :
샘플 ID. 습식 시간(초) 위킹 거리(mm)
제형 번호 3의 30LDR 순간 25
제형 번호 3의 30LDR+ 제형 번혼 4의 6.7LDR 순간 30
수불용성 비이온성 알킬화 알킬페놀인 제 1 습윤제와 수용성 비이온성 PDMS 화합물인 제 2 습윤제를 결합시킨 본 발명의 습윤제의 상승 효과가 습식 시간에 불리한 영향을 미치지 않는 위킹 거리의 증가를 보여주는 상기 표에서 입증되었다.
실시예 3. 스펀본드 샘플 :
스펀본드 샘플을 다이에퍼에 대한 상부 시트 적용에 사용하였다. 방사 단계 후의 폴리프로필렌 필라멘트를 정압하에 2개의 가열된 캘린더 롤러를 사용하여 열적 수단에 의해 서로 결합시켰다. 섬유 직경은 평균 15 내지 25 마이크론이 일반적이며, 중합체의 종류, 중합체의 점도, 중합체의 온도, 공기 압력 및 온도와 같은 공정 조건, 배향 등의 함수이다.
스펀본드 샘플을 독일, 트로이스도르프에 소재하는 라이펜하우저(Reifenhauser)에서 제조한 라이코필(Reicofil) 브랜드 스펀본딩 장치를 사용하여 생성시켰다. 이 장치는 1개의 미터 폭 라인, 5개의 압출기 영역 및 32 대 1의 L/D 비를 갖는다. 5개의 압출기 영역의 온도는 각각 약 195℃, 200℃, 205℃, 210℃ 및 210℃로 설정하였다. 다이 온도는 약 220℃로 설정하였고, 용융 온도는 약 224℃로 설정하였다. 스크류 속도는 약 106 rpm으로 설정하였다. 스핀 벨트 및 결합기 속도는 약 58 m/분으로 유지시켰다. 와인더 속도는 65.8 m/분으로 유지시켰다. 상부 캘린더 롤 온도는 약 136℃로 설정하고, 하부 롤은 약 134℃로 설정하였다. 캘린더 압력은 약 274 파운드/인치이다. 결합 면적은 약 17이었다. 산출율은 약 78 kg/시간으로 유지시켰다. 평균 섬유 직경은 약 20 마이크론이었다. 직물 폭은 약 1 m이었다. 최종 직물 중량은 약 50 g/m2이었다.
샘플 SB-1의 경우에, 스펀본딩 공정에서 35 MFR의 폴리프로필렌 단일중합체 수지(아모코 폴리프로필렌 단일중합체 수지 등급 7956)와 혼합하여 제형 번호 1을 18LDR로 렛다운시켜서 스펀본드 부직포를 생성시켰다.
샘플 SB-2(본 발명에 따라)의 경우에, 35 MFR의 폴리프로필렌 단일중합체 수지(아모코 폴리프로필렌 단일중합체 수지 등급 7956)와 혼합하여 제형 번호 1을 18LDR로 렛다운시키고, 제형 번호 2를 2LDR로 렛다운시켜서, 스펀본드 부직포를 생성시켰다.
샘플 SB-3(본 발명에 따라)의 경우에, 35 MFR의 폴리프로필렌 단일중합체 수지(아모코 폴리프로필렌 단일중합체 수지 등급 7956)와 혼합하여 제형 번호 1을 14LDR로 렛다운시키고, 제형 번호 5를 8LDR로 렛다운시켜서, 스펀본드 부직포를 생성시켰다.
직물은 모두 친수성을 나타내었다. 그러나, SB-2 및 SB-3로부터 제조한 직물은 SB-1 보다 가공성 및 친수성이 더 우수하였으며, SB-3가 이들 3가지 중에서 가장 우수하였다. 하기의 표는 친수성이 SB-3가 SB-1 및 SB-2보다 우수하고, SB-2가 SB-1보다 우수함을 보여주는 것이다.
샘플 ID 습식 시간(초) 위킹 거리(mm)
SB-1 60 0
SB-2 3 50
SB-3 순간 50
본 발명은 이동 및 전이에 대해 내성을 가지며, 에이징되지 않는 습윤성 섬유 또는 필라멘트를 제공하는 습윤제를 제공하며, 이는 용이하게 혼입되거나 상업적으로 존속가능하다. 본 발명의 조성물은 사용하기에 용이하며 경제적인 섬유를 위해 더욱 내구성을 띤다.

Claims (26)

  1. 제 1 습윤제 및 제 2 습윤제가 혼입된 열가소성 중합체를 포함하는 조성물로부터 제조된 습윤성 섬유 또는 필라멘트로서, 열가소성 중합체가 바람직하게는 올레핀 중합체로 구성된 군으로부터 선택되며, 제 1 습윤제가 하나 이상의 수불용성이고, 비이온성인 알콕실화된 알킬페놀이며, 제 2 습윤제가 알콕실화된 지방족 알코올 및 수용성이고 비이온성이며 비가수분해성인 폴리옥시알킬렌 개질된 유기실리콘 중합체로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 습윤제가 약 4몰의 에틸렌 옥사이드를 갖는 에톡실화된 노닐페놀임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 습윤제가 하기 화학식의 에톡실화된 알킬페놀임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트:
    R-C6H4(OCH2CH2)nOH
    상기 식에서,
    R은 탄소 원자수가 8 내지 22개인 알킬기이고,
    n은 약 1 내지 약 10의 수이다.
  4. 제 3 항에 있어서, R이 노닐기임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  5. 제 3 항에 있어서, 제 1 습윤제가 하기 화학식의 에톡실화된 알킬페놀임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트:
  6. 제 1 항에 있어서, 제 2 습윤제가 수용성이고 비이온성이며 비가수분해성인 폴리옥시알킬렌 개질된 유기실리콘 중합체임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  7. 제 2 항에 있어서, 수용성이고 비이온성이며 비가수분해성인 폴리옥시알킬렌 개질된 유기실리콘 중합체가 하기 화학식을 가짐을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트:
    (R1)3SiO-(-Si(R1)2-O)X-(-Si(R1)(R2)-O-)Y-Si-(R1)3
    상기 식에서,
    각각의 R1은 독립적으로 탄소 원자수가 1 내지 약 4개인 일가 알킬기, 바람직하게는 메틸기이고;
    R2는 화학식 -(CH2)3-O-(EO)M(PO)NR3의 기이며, EO는 에틸렌옥시기이고, PO는 1,2-프로필렌옥시기이고, R3은 수소 또는 탄소 원자수가 1 내지 약 4개인 알킬기이고, M, X 및 Y는 1 이상의 값을 갖는 수이고, N은 0 이상의 수이다.
  8. 제 1 항에 있어서, 열가소성 중합체가 에틸렌계 포화된 올레핀 중합체임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  9. 제 8 항에 있어서, 열가소성 중합체가 폴리프로필렌임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  10. 제 8 항에 있어서, 열가소성 중합체가 LLDPE임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  11. 제 8 항에 있어서, 열가소성 중합체가 LDPE임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  12. 제 8 항에 있어서, 열가소성 중합체가 HDPE임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  13. 제 8 항에 있어서, 열가소성 중합체가 공중합체임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  14. 제 1 항에 있어서, 제 2 습윤제가 수용성 알콕실화된 지방족 알코올임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  15. 제 14 항에 있어서, 알콕실화된 지방족 알코올이 화학식 R-(CH2CH2O)PH의 에톡실화된 지방족 알코올이며, 상기 식에서 R은 탄소 원자수가 약 8 내지 약 20인 알킬기이며, P는 약 1 내지 약 100, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 약 10의 수임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  16. 제 15 항에 있어서, 에톡실화된 알코올이 약 3:1 내지 약 1:3 중량비의 에톡실화된 세틸 알코올과 에톡실화된 스테아릴 알코올의 배합물임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  17. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 습윤제가 약 1 내지 약 20 중량의 양으로 존재함을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  18. 제 17 항에 있어서, 제 1 습윤제가 약 8 내지 약 12 중량의 양으로 존재하며, 제 2 습윤제가 약 2 내지 3 중량의 양으로 존재함을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  19. 제 1 항에 있어서, 섬유 또는 필라멘트가 직물의 형태임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  20. 제 1 항에 있어서, 섬유 또는 필라멘트가 부직포의 형태임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  21. 제 1 항에 있어서, 섬유 또는 필라멘트가 편성물의 형태임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  22. 제 1 항에 있어서, 다른 섬유와 배합될 경우에, 전체적으로 열가소성, 유연성 및 습윤성이 부여됨을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  23. 제 1 항에 있어서, 기저귀 제품, 배터리 셀 격리기, 필터, 페이퍼, 막, 수분 투과성 칸막이 및 건축 자재로 구성된 군으로부터 선택된 제품의 습윤성 부분으로서 사용됨을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  24. 제 1 항에 있어서, 수성 매질중에 분산된 형태임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  25. 제 1 항에 있어서, 미세한 데니어 크기임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
  26. 제 25 항에 있어서, 데니어가 약 0.5 내지 약 10임을 특징으로 하는 섬유 또는 필라멘트.
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