KR100225886B1 - 카페트용 고감성 폴리프로필렌 섬유의 제조방법 - Google Patents

카페트용 고감성 폴리프로필렌 섬유의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 가공성 및 부드러운 촉감을 가진 폴리프로필렌 카페트를 제공하기 위한 고감성 폴리프로필렌 섬유의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 폴리프로필렌 섬유를 제조하기 위한 수지를 혼합, 용융, 압출방사하여 폴리프로필렌 섬유를 제조함에 있어서, 폴리프로필렌 섬유를 제조하기 위한 수지로서 용융흐름지수가 10-30g/10분(230℃에서 측정)인 폴리프로필렌과 용융흐름 지수가 5-40g/10분(190℃에서 측정)인 폴리에틸렌 수지를 50 : 50 ~ 99.5 : 0.5의 중량비로 혼합하여 사용함을 특징으로 한다.

Description

카페트용 고감성 폴리 프로필렌 섬유의 제조방법
본 발명은 카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌 섬유의 개질 조건을 달리함으로써 부드러운 촉감이 부여되어 카페트 제조용으로 매우 유용한 고감성 폴리프로필렌 섬유의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 폴리프로필렌 섬유를 이용한 성형품은 두께 0.2㎜ 정도의 얇은 것으로부터 20㎜ 정도의 두꺼운 것까지 용이하게 성형할 수 있는데, 두께가 얇은 것은 포장, 피복재, 침구, 의료용 위생재료, 필터 등의 용도로 사용되고, 두꺼운 것은 기름 흡착재나 도로공사, 지반 개량 등의 토목공사용 재료 및 카페트용 재료로 널리 사용된다. 또한 이러한 폴리프로필렌 섬유를 기재로하여 만든 BCF(Bulk Continuous Filament)는 가볍고, 내약품성, 저흡습성 및 항균성이 뛰어나고, 일광견뢰도가 우수하며 가격이 저렴하여 실내용 또는 옥외용의 카페트용 원사로 넓게 사용되고 있다. 특히 실내용 또는 가정용 카페트의 경우에는 고감성 제품이 요구된다.
미국특허 3,276,944호 및 3,338,922호에서는 폴리프로필렌만을 이용하여 섬유를 제조하는 방법에 대하여 기술하고 있으나, 이 방법으로 제조된 폴리프로필렌 섬유는 상업적인 생산은 용이하지만 부드러운 정도나 벌키성이 떨어지기 때문에 가정용 카페트로는 적합하지가 않다.
이러한 결점을 보완하기 위하여 벌키성을 제공하는 방법 및 이를 개선하기 위한 많은 시도가 제안되고 있는데, 이러한 벌키성의 제공 등으로 인하여 기존의 제품에 비하여 촉감면에서는 많은 향상이 있으나, 이러한 벌키성의 제공만으로는 충분히 부드러운 촉감을 가진 폴리프로필렌 카페트를 제조하기가 불충분하다.
또한 일본특허 특개평 7-3528호에서는 카페트를 제조용 섬유에 사용할 수 있는 수지 조성물에 대하여 기술하고 있다. 이 문헌에서는 폴리에스터 수지를 기본으로하여 변형된 폴리올레핀을 첨가하는 방법을 사용하고 있는데, 이 방법을 사용하여 제조된 섬유는 벌키성이 뛰어나고 유연성이 뛰어난 장점을 가지고 있지만 섬유제조시 부드러운 촉감을 향상시켜 고감성의 섬유를 제조하였다는 점이 명백히 기재되어 있지 않아 커다란 개량효과는 기대되지 않는다.
본 발명은 상기 종래기술들의 단점들을 해결하기 위한 것으로서, 가공성 및 부드러운 촉감을 가진 폴리프로필렌 카페트를 제공하기 위한 고감성 폴리프로필렌 섬유의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 폴리프로필렌 섬유를 제고하기 위한 수지를 혼합, 용융, 압출방사하여 섬유를 제조함에 있어서, 폴리프로필렌 섬유를 제조하기 위한 수지로서 용융흐름지수(Melt Index : MI)가 10-30g/10분(230℃에서 측정)인 폴리프로필렌과 용융흐름 지수가 5-40g/10분(190℃에서 측정)인 폴리에틸렌 수지를 50 : 50 ~ 99.5 : 0.5의 중량비로 혼합하여 사용함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 사용된 폴리프로필렌은 결정성의 폴리프로필렌이며, 수평균 분자량은 7,000 내지 800,000, 바람직하기로는 10,000 내지 700,000이고, 또한 용융흐름지수(Melt Index : MI)는 10-30g/10분(230℃에서 측정)인 것이다.
상기의 결정성 폴리프로필렌 중합체는 프로필렌의 단일 중합체 또는 랜덤 공중합체로서 예를 들면 통상 지글러-나타(Ziegler-Natta)형 촉매라고 호칭되는 삼염화티탄 및 알킬알루미늄 화합물과의 조합 촉매의 존재하에서 중합시켜 얻을 수 있는데, 중합시 중합온도를 0℃ 내지 300℃까지에 걸쳐서 실시할 수가 있으나, 프로필렌의 고입체 규칙성 중합에 있어서 100℃ 이상에서 중합시에는 고도의 입체 규칙성을 갖는 중합체가 얻어지지 않기 때문에 통상 0℃ 내지 100℃의 범위에서 중합을 행하는 것이 적합하다. 중합 압력에 관해서는 특히 제한은 없으나 공업적 또는 경제적이라는 점에서 3 내지 100 기압 정도의 압력이 바람직하다.
또한 중합시 에틸렌이나 1-부텐을 첨가하여도 무방하다.
한편 본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌 수지는 용융 흐름지수가 5-40g/10분 (190℃에서 측정)인 것으로서, 본 발명에서 폴리프로필렌 수지와 혼합시 혼합비율은 전체 혼합 수지 중량에 대해 0.5-50중량％ 이어야 한다. 만일 폴리에틸렌 수지의 혼합비율이 0.5 중량％ 미만일 경우에는 최종섬유의 촉감개선이 이루어지지 않으며, 또한 폴리에틸렌 수지의 혼합비율이 전체 중량에 대해 50중량％를 초과할 경우에는 부드러운 촉감은 증가하지만 전체적인 섬유의 물성은 불량하게 된다.
또한 본 발명에서 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 용융흐름지수 및 두 폴리머의 분자량 차이는 최종 카페트의 용도 및 목표물성에 따른 변화시킬 수 있다.
한편 본 발명에서 상기의 각 수지를 용융, 압출방사함에 있어서는 상기의 수지들을 방사팩에서 800 sec-1이상의 전단속도하에서 3-20분간 체류하여야 한다. 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 혼합방사할 경우 전단속도 800 sec-1미만이면 폴리머 용융라인 벽면에서 전단응력이 충분하지 않아 폴리에틸렌 분자쇄들이 외부로 빠져나가지 못하며, 따라서 최종 섬유에 있어서 부드러운 촉감을 충분히 주지 못하게 된다. 또한 전단속도를 800 sec-1이상으로 유지하였다고 하더라도 반드시 고감성 섬유가 제조되는 것은 아니다. 만약 체류시간이 3분 미만인 경우에는 폴리에틸렌 성분이 폴리프로필렌 성분에 충분히 분산되지 않기 때문에 최종제품에 부드러운 촉감을 부여하기가 어렵게 되며, 체류시간이 20분을 초과하는 경우에 있어서는 파이프 내에서의 열분해(thermal degradation)현상이 지나치게 되어 양호한 물성의 섬유를 얻기 힘들게 된다.
또한, 본 발명에서는 각 수지를 방사할 경우, 제조되는 섬유의 부드러운 촉감을 향상시키기 위하여 최종 압출영역인 구금공에서의 전단속도를 4,000sec-1이상으로 유지한다. 특히 혼합앗아할 경우에 전단속도가 4000sec-1미만이면 구금공을 나오는 분자쇄의 리코일링(recoiling)이 일어날 때, 폴리에틸렌 성분이 완전이 외부로 배출되어 분산이 제대로 이루어지지 않아 부드러운 촉감을 향상시키는 효과가 미흡하게 된다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 통해 설명하면 다음과 같으며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
용융흐름지수 15g/10분인 폴리프로필렌 수지와 용융흐름지수 25g/10분인 폴리에틸렌 수지를 중량비 98 : 2로 혼합하여 방사팩에서 1,000sec-1의 전단속도로 13분간 체류시키고 용융온도를 245℃로하여 구금공에서의 전단속도 5,000sec-1로 압출방사하여 연신배율 3, 연신온도 100℃로하고 에어온도 160℃에서 텍스츄어링(Texturing)하여 1200D/80F의 BCF사를 얻었다. 얻어진 BCF사를 이용하여 일반적인 방법으로 카페트를 제조하였으며, 그 물성을 측정하여 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
폴리프로필렌 수지와 폴리에틸렌 수지의 혼합비를 90 : 10으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 카페트를 제조하였다. 물서을 측정하여 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.
[비교예 1]
상기의 폴리프로필렌 수지와 폴리에틸렌 수지의 혼합물 대신 폴리프로필렌 단일 중합체를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 카페트를 제조하였다. 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
폴리프로필렌 수지와 폴리에틸렌 수지의 혼합비를 45 : 55로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 카페트를 제조하였다. 이 경우에는 실이 끊어지는 현상이 발생하여 BCF사를 얻지 못하였다.
[표 1]
평가 : ● 아주 좋음, ○ 좋음, △ 보통, × 나쁨
※ 용융흐름지수 : ASTM D-1238에 의거하여 폴리프로필렌 수지는 230℃, 2.16kg, 폴리에틸렌 수지는 190℃, 2.16kg의 조건하에서 측정하여 g/10분으로 나타냄.
※ 섬유의 인장강도 및 신도 : JIS L-1096의 스트립법에 의거하여 평가.
※ 고감성 : 25℃ × 60％ RH의 조건하에서 방사하여 얻은 섬유를 랩 터프팅머신(Lab Tufting Machine)을 이용하여 터프티드(Tufted)카페트를 만들고 얻어진 카페트를 10명의 촉감 판정자에 의하여 판정.
예) 고감도 10 : 10명 전원이 양호하다고 판정.
6 : 10명 중 6명이 양호하다고 판정.
본 발명에 의해 제조되는 폴리프로필렌 섬유는 매우 부드러운 촉감을 지니게 되므로, 카페트 제조용 원사로 매우 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (2)

  1. 폴리프로필렌 섬유를 제조하기 위한 수지를 혼합, 용융, 압출방사하여 폴리프로필렌 섬유를 제조함에 있어서, 폴리프로필렌 섬유를 제조하기 위한 수지로서 용융흐름지수가 10-30g/10분(230℃에서 측정)인 폴리프로필렌과 용융흐름 지수가 5-40g/10분(190℃에서 측정)인 폴리에틸렌 수지를 50 : 50 ~ 99.5 : 0.5의 중량비로 혼합하여 사용함을 특징으로 하는 카페트용 고감성 폴리프로필렌 섬유의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 수지의 압출방사시 각 수지를 방시팩에서 800sec-1이상의 전단속도하에서 3-20분간 체류시키고 최종 구금공에서 4,000sec-1이상의 전단속도에서 압출방사함을 특징으로 하는 카페트용 고감성 폴리프로필렌 섬유의 제조방법.
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