KR100468911B1 - 카페트용폴리프로필렌섬유의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 폴리프로필렌 섬유를 제조하기 위한 수지를 혼합, 용융, 압출방사하여 폴리프로필렌 섬유를 제조함에 있어서, 폴리프로필렌 섬유를 제조하기 위한 수지로서 용융흐름지수(Melt Index : MI)12-16g/10분 (230℃에서 측정)을 갖는 섬유용 폴리프로필렌수지 100 중량부에 대하여 용융흐름지수 20-30g/10분 (230℃에서 측정)을 갖는 섬유용 폴리프로필렌 수지 10-100 중량부를 혼합하여 사용함을 특징으로 하며, 본 발명에 의한 폴리프로필렌 섬유는 매우 부드러운 촉감을 지니게 되므로 ,카페트 제조용 원사로 매우 유용하게 사용할 수 있다.

Description

카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법
본 발명은 카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 두 가지 다른 용융흐름지수를 가진 폴리프로필렌 수지의 혼합조성물과 이를 이용한 카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 폴리프로필렌 수지는 극히 저렴하여 다양한 분야에서 대량으로 사용되고 있다. 또한 이를 이용한 섬유 및 성형품은 여러 가지가 있으며, 두께가 얇은 것은 피복재, 침구, 의료용 위생재료, 필터, 포장 등으로서, 또 두꺼운 것은 기름 흡착제나 도로공사, 지반 개량 등의 토목공사용 재료 등으로 널리 사용된다. 또한 이러한 폴리프로필렌 섬유를 지재로하여 만든 BCF(Bulk Continuous Filament)는 가볍고, 내약품성, 저흡습성 및 항균성이 뛰어나고 일광견뢰도가 우수하고 가격이 저렴하여 실내용 또는 옥외용의 카페트용 원사로 넓게 사용되고 있다. 특히 실내용 또는 가정용 카페트의 경우에는 고감성 제품이 요구된다.
미국특허 3,276,994호에서는 폴리프로필렌을 이용하여 섬유를 제조하는 방법에 대하여 기술하고 있으나, 이 방법으로 제조된 폴리프로필렌 섬유는 상업적인 생산은 용이하지만 부드러운 정도나 벌키성이 떨어지기 때문에 가정용 카페트로는 적합하지가 않다.
유럽특허 제525710호에서는 폴리프로필렌을 기초로 한 그래프트 코폴리머를 이용한 섬유의 제조방법에 대하여 기술하고 있다. 이 방법에 따르면 폴리프로필렌을 기초로 한 폴리머의 한 방향 또는 두 방향으로 다른 단량체들로 공중합하여 섬유를 제조함으로써 기존의 폴리프로필렌으로만 제조한 섬유에 비해 가공성형성이 뛰어나고 탄성회복력 및 인성이 증가한다는 장점이 있지만 그래프트 코폴리머를 제조하기가 힘들고 가정용 카페트의 물성중 우선으로 생각하는 고감성에 대한 향상은 이루어지지 않았다.
또한 일본국 특개소 55-50040호에서는 고무를 첨가하여 폴리프로필렌의 물성을 개량하는 방법이 기재되었으나 그래프트 단량체 및 라디칼 발생제를 분할첨가하고 긴 반응시간을 필요로 하기 때문에 경제서, 채산성에 문제가 있을 뿐만 아니라, 그래프트 변성후의 용융흐름지수(Melt Index :MI)가 대폭적으로 상승한다는 결점을 갖고 있으며, 또한 섬유 제조시 부드러운 촉감이 향상된다는 점이 명백히 기재되어 있지 않아 커다란 개량 효과는 기대되지 않는다.
본 발명은 상기 종래기술들의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 가공서 및 부드러운 촉감을 가진 폴리프로필렌 카페트를 제공하기 위한 폴리프로필렌 수지의 조성 및 섬유의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 용융흐름지수(Melt Index : MI) 12-16g/10분 (230℃에서 측정)을 갖는 섬유용 폴리프로필렌 수지(A)와 용융흐름지수 20-30g/10분 (230℃에서 측정)을 갖는 섬유용 폴리프로필렌 수지(B)를 혼합하여 제조함에 있어서 용융흐름 지수 12-16g/10분을 갖는 폴리프로필렌 수지(A)100 중량부에 대하여, 용융흐름 지수 20-30g/10분을 갖는 폴리프로필렌 수지 10-100 중량부로 이루어진 혼합물을 용융 방사하는 것을 특징으로 한다.
이 폴리프로필렌 수지 조성물의 용융흐름지수는 15-17g/10분이다. 또한 이 수지를 사용하여 섬유를 제조하는 방법은 방사팩에서 700 sec-1 이상의 저단속도하에서 3-20분간 체류시키고 최종 구금공에서 2,000 sec-1 이상의 전단속도 및 200-270℃의 온도에서 압축방사하여 후가공을 거치는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌은 모두 99 mol% 이상의 폴리프로필렌 성분으로 이루어진 결정성의 폴리프로필렌이며, 수평균 분자량은 7,000 내지 800,000 더욱 바람직하기는 10,000 내지 700,000 이며, 이 수지에는 0-1mol%에 틸렌 성분이 포함되어 있어도 무방하다.
본 발명에 이썽 변성된 폴리프로필렌의 분자량은 최종 카페트의 용도 및 목표물성에 따라 변화시킬 수 있는 것이며, 단적으로 수지화될 수는 없는 것이다.
본 발명에 사용된 폴리프로필렌의 중합체는 통상 지글러-나타(Ziegler-Natta)형 촉매라고 호칭되는 삼염화티탄 및 알킬알루미늄 화합물과의 조합 촉매의 존재하에서 반응시키며, 중합온도는 0℃ sowl 300℃까지에 걸쳐서 실시할 수가 있으나 플리필렌의 고입체 규칙성 중합에 있어서는 100℃이상에서는 고도의 입체 규칙성을 갖는 중합체가 얻어지지 않는 등의 이유에 의해 통상 0℃ 내지 100℃의 범위에서 행하는 것이 적합하다.
중합 압력에 관해서는 특히 제한은 없으나 공업적 또는 경제적이라는 점에서 3 내지 100 기압 정도의 압력이 바람직하며, 중합법으로서는 부탄, 펜탄, 햅산, 햅탄, 옥탄과 같은 불활성 탄화수소 용매에 용해되고 있는 상태에서 중합하는 용매중합, 무용매에 의한 약화 다량체 중에서의 괴상중합, 기체상 단량체 중에서의 기상중합이 가능하다.
본 제조방법에 있어서, (B) 성분의 폴리프로필렌이(A) 성분의 폴리프로필렌 100 중량부에 대해 10 중량부 이하가 되면 개량효과가 나타나지 않으며, 100 중량부 이상이 되면 용융흐름 지수가 원하는 용융흐름지수를 넘어서는 문제점이 있다.
본 발명에 있어서 각 수지물 용융. 방사함에 있어서 방사팩에서 700 sec-1 이상의 전단속도 하에서 0.5-20분간 체류하여야 한다. 전단속도가 700 sec-1 미만이면 폴리머 용융라인 벽면에서 전단응력이 충분하지 않아 가공상 문제점이 발생하게 되며, 따라서 최종 섬유에 있어서 부드러운 촉감을 충분히 주지 못하게 된다.
또한 전단속도를 700 sec-1이상으로 유지하여다고하여 고감성 섬유가 제조되는 것은 아니다. 만약 체류시간이 0.5분 미만인 경우에는 분산성이 나빠지게 된다.
또한 체류시간이 20분을 초과하는 경우에 있어서는 파이프 내에서의 열분해(thermal degradation) 현상이 지나치게 되어 양호한 물성의 섬유를 얻기 힘들다.
또한, 본 발명에서는 수지를 방사 할 경우 제조되는 섬유의 부드러운 촉감을 향상시키기 위하여 최종 압축영역인 구금공에서의 전단속도를 2,000 sec-1 이상으로 유지하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 두 가지 서로 다른 용융호금지수를 가지는 폴리프로필렌을 사용하여 방사할 경우, 부드러운 촉감이 뛰어난 폴리프로필렌 섬유를 제조할 수 있으며, 이러한 섬유는 카페트 제조용 원사로 매우 유용한다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하였는 바, 본 발명은 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1)
99 mol% 이상의 폴리프로필렌 성분으로 이루어진 용융흐름지수 15의 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해 99 mol% 이상이 폴리프로필렌 성분으로 이루어진 용융흐름지수 25의 폴리프로필렌 수지 50 중량부를 혼합하였다. 이 수지 조성물을 방사펙에서 1,000 sec-1 의 전단속도로 10분간 체류시키고 용융온도를 250℃로 하여 구금공에서의 전단속도 3,000 sec-1 으로 압출방사하여 연신배율 3, 연신온도 100℃, 텍스뷰어링 온도 150℃를 유지하여 1200D/80F 의 BCF사를 얻었다.
얻어진 BCF사를 이용하여 일반적인 방법으로 카페트를 제조하였으며, 그 물성을 측정하여 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
실시예 2)
99 mol% 이상이 폴리프로필렌 성분으로 이루어진 용융흐름지수 15의 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해 99mol% 이상이 폴리프로필렌 성분으로 이루어진 용융흐름지수 25의 폴리프로필렌 수지 100 중량부를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 카페트를 제조하였다. 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다. 혼합 폴리프로필렌 수지 조성물의 용융흐름지수는 21.3g/10분이었다.
비교예 1)
상기의 99 mol%이상이 폴리프로필렌 성분으로 이루어진 용융흐름지수 15의 폴리프로필렌 수지 단일 중합체만을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 카페트를 제조하였다. 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
비교예 2)
상기의 99mol% 이상이 폴리프로필렌 성분으로 이루어진 용융흐름지수 25의 폴리프로필렌 수지만을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 사용하여 카페트를 제조하였다. 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
※ 용융흐름지수 : ASTM D-1238에 의서하여 폴리프로필렌 수지는 230℃, 2.16kg의 조건에서 측정하여 g/10 분으로 나타냄.
※ 섬유의 인장강력 및 신도 : JIS L-1096의 스트립법에 의거하여 평가
※ 고감성 : 25℃ × 60% RH의 조건하에서 방사하여 얻은 섬유를 랩 터프팅 머신(Lab. Tufting Nachine)을 이용하여 터프티드(trfted) 카페트를 만들고 얻어진 카페트를 10명의 촉감 판정자에 의하여 판정
예) 10: 10명 전원이 양호하다고 판정
6: 10명중 6명이 양호하다고 판정
본 발명에서와 같이 두 가지 다늘 용융흐름지수(Melt Index)을 가진 폴리 프로필렌 수지 조성물을 사용하여 제조되는 폴리프로필렌 섬유는 매우 부드러운 촉감을 지니게 되므로, 카페트 제조용 원사로 매우 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (2)

  1. 99 mol% 이상의 폴리프로필렌 성분으로 이루어진 용융흐름지수(Melt Index: MI) 12-16g/10분 (230℃에서 측정)을 갖는 섬유용 폴리프로필렌 수지(A)와 99 mol% 이상이 폴리프로필렌 성분으로 이루어진 용융흐름지수 20-30g/10분을 갖는 폴리프로필렌 수지(B)를 혼합하여 제조함에 있어서, 용융흐름지수 12-16g/10분을 갖는 폴리프로필렌 수지(A) 100 중량부에 대해 용융흐름 지수 20-30g/10분을 갖는 폴리프로필렌 수지(B)가 10-100 중량부 혼합되어 용융방사되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제 1항에 기재의 수지를 방사시 방사펙에서 700 sec-1이상의 전단속도하에서 0.5-20분간 체류시키고 최종 구금공에서 2,000 sec-1 이상의 전단속도 및 200-270℃의 온도에서 압축방사하여 후가공을 거치는 것을 특징으로 하는 카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법.
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