KR100583668B1

KR100583668B1 - 프로필렌 모노필라멘트의 제조 방법, 프로필렌 모노필라멘트 및 그 용도

Info

Publication number: KR100583668B1
Application number: KR1020047008552A
Authority: KR
Inventors: 쉿쩨구스타프
Original assignee: 로디아 인더스트리얼 얀스 아게
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2006-05-26
Also published as: JP2005511906A; CN1599810A; TWI227756B; ES2301695T3; PL373741A1; TW200304510A; AU2002352212A1; KR20040071169A; CA2468876C; EP1453995B1; EP1453995A1; BR0215107A; AU2002352212B2; DE60223714D1; DE60223714T2; ZA200403799B; CA2468876A1; CN1311110C; WO2003048434A1; US20050067733A1

Abstract

본 발명은 230℃/2.16kg에서 용융 흐름 지수 (MFI) 2-16g/10분을 가지며, 0.050mm 초과의 직경과, 개선된 마모 저항성을 가지는 프로필렌 모노필라멘트의 제조 방법으로써, 20-0.1 중량%의 첨가제를 압출기 상부의 폴리프로필렌에 가하고, 용융물을 수조에서 방사하여, 모노필라멘트로 연신하여, 모노필라멘트를 권취함을 특징으로하는 제조 방법에 관련된다.

본 발명은 230℃/2.6kg에서 용융 흐름 지수 (MFI) 2-16g/10분을 가지며, 0.050mm 초과의 직경과, 개선된 마모 저항성을 가지는 폴리프로필렌 모노필라멘트로, 30% 이상의 최대 인장 강도 (파열시 연신)에 해당하는 연신에서 50cN/tex 이상의 강도를 가짐을 특징으로하는 폴리프로필렌 모노필라멘트에 관계된다. 상기 모노필라멘트는 0.05% 미만의 마모를 가지며, 120℃에서 24 시간 동안 처리 이후에 상대 파쇄 에너지가 100% 초과이다.

Description

프로필렌 모노필라멘트의 제조 방법, 프로필렌 모노필라멘트 및 그 용도{METHOD FOR MAKING PROPYLENE MONOFILAMENTS, PROPYLENE MONOFILAMENTS AND THEIR USE}

본 발명은 230℃/2.16kg에서 용융 흐름 지수 (MFI) 2-16g/10분을 가지며, 0.050mm 초과의 직경과, 개선된 마모 저항성을 가지는 폴리프로필렌 모노필라멘트의 제조 방법 및, 이와 같은 폴리프로필렌 모노필라멘트와 그 용도에 관련된다.

2차원 폴리프로필렌 직물 제품은, 화학, 약학 및 식품 산업에서 여과를 위한 기계적으로 저항성인 여과 수단으로 중요하다. 이 분야에서, 0.050mm 초과 직경을 가지는 상대적으로 거친 모노필라멘트가 제일 특별하게 필요하다.

순수한 폴리프로필렌 모노필라멘트는, 직조 과정 동안 이 물질의 마모 저항성이 낮아, 먼지가 많이 생기는 문제를 가진다. 이러한 마모 문제는, 다른 열가소성플라스틱에서도 또한 알려진 것이다. 따라서, EP A2 0 784 107은, 폴리아미드, 폴리에스터 또는 폴리프로필렌의 용융 방사 모노필라멘트를 개시하고 있으며, 이는, 페이퍼 기계의 옷감 형성 및 말단 커터의 와이어를 위한 것이다. 상기 특허에서, 마모 저항성 모노필라멘트는, 70-99 중량%의 섬유 형성 중합체 및 1-30 중량%의 말레산 무수물 개질된 폴리에틸렌/폴리프로필렌 고무, 및 기타 첨가 제를 사용하여 수득된다. 그러나, 섬유 형성 중합체에 있어 그 예는 폴리아미드 나일론-6 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 및 PA-6, 6/PA-6 코폴리아미드로 제한된다. 방사 속도는 특정되지 않았다.

또한, EP A1 1 059 370은, 옷감 적용을 위한 폴리프로필렌 멀티필라멘트의 제조 방법을 공지하고 있다. 메탈로센 촉매된 이소택틱 폴리프로필렌을 출발 물질로 사용하고, 목적하는 수축 특성을 달성하고자 한다면 폴리프로필렌의 용융 흐름 지수는 10 분당 19g 초과를 가진다. 이는, 적은 수축을 위해서는, 높은 MFI 값이 필요하기 때문이다. 상기 특허는, 10dpf (필라멘트 당 데니어)의 완전히 방향화된 얀 (FOY) [0.03953 mm] 및, 2dpf (필라멘트 당 데니어)의 부분 방향화된 얀 (POY) [0.01768mm]을 개시한다. 제조된 얀에 있어, 단지 알반적 지시만이 제시되었다. 모노필라멘트에 대한 언급은 없다.

본 발명의 문제는, 거칠면서 마모 저항성인 폴리프로필렌 모노필라멘트의 경제적 제조 방법을 제공하는 것으로 구성된다. 본 발명의 다른 문제는, 직조 동안 개선된 마모 저항성을 가지는, 거친 폴리프로필렌 모노필라멘트를 제조하는 것으로 구성된다.

또한 다른 문제는, 특히 여과용인, 2차원의 고성능 제품 제조를 위한, 양호한 마모 저항성을 가지는 거친 모노필라멘트의 용도를 제공하는 것으로 구성된다.

본 발명에서 상기 문제는, 20-0.01 중량%의 첨가제를 압출기 상부의 폴리프로필렌에 가하고, 용융물을 수조에서 방사하여, 모노필라멘트로 연신하여, 모노필 라멘트를 권취하는 것으로 해결된다.

폴리프로필렌으로는, 2g/10분 초과, 바람직하게는 6-13g/10분, 특히 12-13g/10분의 용융 흐름 지수를 가지는 호모중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 16g/10분 초과의 MFI는, 기계적 특성이 불충분하고, 마모 저항성이 열악한 문제를 가진다.

윤활제, 충전제 및 열 안정화제의 조합으로 구성된 첨가제를 사용하는 것이 바람직하다. 윤활제, 충전제 및 열 안정화제의 조합으로는, 0.5-1.2 중량%의 폴리에틸렌 왁스, 칼슘 카보네이트 및 입체 장애를 가진 페놀이 특히 적당한 것으로 입증되었다.

다른 구현에서, 0.05-1.0 중량%, 특히 0.3-1.0 중량%의 윤활제를 첨가제로 사용하는 것이 적절하다. 특히 적절한 윤활제는, 카복시산의 금속염, 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소, 불소화엘라스토머 및 폴리디메틸실록산이다.

다른 구현에서, 충전제를 첨가제로 사용할 수 있다. 충전제로는, 0.01-0.1 중량%의 에어로실 및 0.1-1.0 중량%의 칼슘 카보네이트가 특히 적당한 것으로 입증되었다.

다른 구현에서, 0.1-0.8 중량%의 열 안정화제를 첨가제로 사용할 수 있다. 입체적 장애를 가진 페놀, 포스파이트 및 포스포나이트가 특히 적당한 것으로 입증되었다.

다른 구현에서, 융점이 140℃ 이상인 폴리프로필렌/폴리에틸렌 공중합체 1-20 중량%를 첨가제로 사용하는 것이 적절하다.

35% 미만, 바람직하게는 30% 미만의 최대 인장 강도 (파열시 연신)에 해당하는 연신에서 50cN/tex 이상의 강도를 가지는 모노필라멘트가 적절하다. 이는, 50cN/tex 미만의 강도는, 직조 과정 중 얀의 파열 개수를 증가시키는 문제 때문이다.

또한, 모노필라멘트는 0.05% 미만의 마모를 가지는 것이 중요하다. 이는, 마모가 0.05% 초과인 경우, 직조 중 불균일이 일어날 수 있고, 이는, 리드 (reed)가 너무 빨리 고장나는 문제 때문이다. 이는, 클리닝 조작 사이의 간격을 줄여야만 하고, 룸 (loom)의 생산성을 감소시킨다.

모노필라멘트는, 특히 오븐 에이징 (ageing) 이후에, 120℃에서 24 시간 동안 처리 이후에는, 상대 파쇄 에너지가 100% 초과로 특정 지워지는 것이 적절하다. 이는, 상대적으로 높은 열 스트레스 및 독한 화학 약품에 놓일 때, 필터의 수명을 증가시키는 장점을 가진다.

본 발명의 모노필라멘트는, 특히 화학, 약학 및 식품 산업에서 여과를 위한 2차원 물품의 제조에 적당하다.

본 발명은 이제 하기의 실시예로 보다 자세히 설명된다.

중합체

섬유 형성 중합체로, 5개의 상이한 시판 폴리프로필렌을 테스트에 사용하며, 이들은, 230℃/2.16kg에서 용융 흐름 지수 (MFI)가 6.0-13.0g/10분으로 가변인 것이다. 매 회마다, 50kg의 폴리프로필렌 과립을, 100kg 드럼 및 이심 믹서를 사용하여 블렌딩하였다. 블렌딩은, 첨가제에 따라 2개의 상이한 방법으로 실시하 였다. 다양한 방법은 실시예에서 설명할 것이다. 과립/첨가제 블렌드는, 압출기로 직접 공급되어 용융되었다.

방사 조건:

압출기: 40mm의 직경;

L/D = 25의 배럴 길이;

80바의 압출기 압력;

19.76kg/시간의 아웃풋;

5개의 가열 영역;

방사 펌프: 스위핑된 부피는 10cm³/회전;

방사 단위: 전기 가열;

미터링 펌프: 23.19rpm;

다이: 0.7mm의 직경,

3xD의 모세관 길이;

수조: 45mm의 다이/수조 거리

온도는 30℃.

연신 단계 및 가열 채널

연신 단계 1: 7 롤; 롤 직경: 230mm; 1개의 가열 채널

연신 단계 2: 7 롤; 롤 직경: 230mm; 1개의 가열 채널

연신 단계 3: 7 롤; 롤 직경: 230mm; 2개의 가열 채널

연신 단계 4: 4 롤; 롤 직경: 230mm.

방사 제제:

5% 수성 용액.

샘플의 제조:

실시예 2, 5, 6 및 7.

충전제, 윤활제, 열 안정화제 등과 같은 분말화된 첨가제의 경우, BAYSILON M 100

(Bayer AG의 상표명)과 같은 접착제 내에서 30 분간 과립을 롤링하여 방법을 시작하고, 이후 나머지 첨가제를 가하고 추가의 1.5 시간 동안 블렌딩한다.

실시예 4:

개질된 폴리올레핀의 경우, 140℃ 초과의 융점을 가지는 폴리프로필렌 및 PP/PE 개질된 폴리올레핀으로 구성된 과립의 블렌드를 1 시간 동안 블렌딩하였다.

예를 표 1에 기재한다.

＊초기 값의 백분율로써의 파쇄 에너지;

실시예 1: (컨트롤 실시예 1): MFI 13.0g/10분의 폴리프로필렌;

실시예 2: 첨가제로서의 조합과, MFI 6.0g/10분의 폴리프로필렌;

실시예 3: (컨트롤 실시예 2): MFI 12.0g/10분의 폴리프로필렌;

실시예 4: 첨가제로서 140℃ 초과의 융점을 가지는 PP/PE 와, MFI 12.0g/10분의 폴리프로필렌;

실시예 5: 첨가제로서의 윤활유와, MFI 13.0g/10분의 폴리프로필렌;

실시예 6: 첨가제로서 열 안정화제 기초의 조합과, MFI 13.0g/분의 폴리프로필렌;

실시예 7: 첨가제로서의 조합과, MFI 13.0g/10분의 폴리프로필렌;

실시예 8: 항기체 사라짐 안정화 (anti-gas fading stabilization)와, MFI 13.0g/10분의 폴리프로필렌;

실시예 9: 항기체 사라짐 안정화와, MFI 9.0g/10분의 폴리프로필렌.

자세한 설명을 위해, 결과는 그래프 및 사진으로 나타내었다.

도 1은, 실시예 2에 따른 첨가제의 첨가 또는 비첨가에서, 특이 파쇄 에너지, 오븐 에이징 및 마모를 나타내는 히스토그램이며,

도 2는, 실시예 4에 따른 첨가제의 첨가 또는 비첨가에서, 특이 파쇄 에너지, 오븐 에이징 및 마모 양태를 나타내며,

도 3a는, 실시예 1 (컨트롤 실시예)에 따른, 첨가제 첨가 없이 제조된 야드 함수에 따른 마모 양태를 나타내며, 그리고,

도 3b는, 실시예 8 (구현 실시예)에 따른, 첨가제 첨가와 함께, 제조된 야드 함수에 따른 마모 양태를 나타낸다.

도 1에서, 좌측의 1 쌍의 컬럼은 특이 파쇄 에너지를 나타내며, 가운데 쌍은, 오븐 에이징, 우측의 쌍은 마모를 나타내며, 이는 실시예 2의 첨가제의 첨가 또는 비첨가에 따른 것이다. 좌측의 컬럼들은 선행 기술을 나타내며, 우측의 것들은, 본 발명의 모노필라멘트로 얻은 결과이다. 이들 도면은, 마모에 있어 100% 초과의 개선이 있음을 나타낸다. 이제, 100% 감소된 마모는, 클리닝 되기 전까지 최소 2배 이상의 시간 동안 룸을 작동할 수 있음을 의미한다. 유사한 결과가 상대 파쇄 에너지에 대해서도 수득되었다. 이 경우, 가운데 컬럼 한 쌍 중 우측의 것은 50% 초과의 개선을 나타낸다. 좌측 컬럼 한 쌍 중의 우측 컬럼으로 나타낸 특이 파쇄 에너지 또한 선행 기술 대비한 개선을 나타낸다.

도 2는, 실시예 4의 첨가제의 첨가 또는 비첨가에 따른 마모를 나타낸다는 점에서 도 1과 상이하다.

도 3a는, 순수한 폴리프로필렌 모노필라멘트 (컨트롤 실시 (실시예 1)) 직물 100분, 200분, 및 300분 제조 이후 룸의 리드 상태를 나타내는 사진이다. 300분 이후의 폴리프로필렌 플러프에 의한 문제는 너무 심해 룸을 정지시켜야만 했다.

도 3b는 본 발명의 모노필라멘트 (예시 실시 (실시예 8)) 직물 100분, 200분, 및 300분 제조 이후 룸의 리드 상태를 나타내는 사진이다. 300분 직물 제조 이후에서도, 생성된 플러프의 양은, 컨트롤 샘플에서 100분 이후 얻어진 것보다 낮게 유지된다.

측정 방법:

- ASTM D1238에 따른 용융 흐름 지수;

- DIN 53830을 보충한, SN 197 012 및 SN 197 015에 따른 선형 밀도 측정;

- 하기식에 의한 기계 상수 MC의 계산:

MC = √D ·F [cN/tex]

(식 중, D는 %의 연신을 나타내고, F는 cN/tex의 강도를 나타낸다).

마모 테스트의 기술:

단면 빔의 제조.

각 1000m인 단면 빔은, 다양한 구현의 80 보빈으로부터의 모노필라멘트를 사용하여 제조하였다.

직조 시험:

직조 시험은 리본 룸 상에 실시하였다.

최대 가능 생성: 4000rpm;

캠에 의해 세드 (shed)를 형성하였고;

실시모드: 웨프트 (weft) 재진입이 없었고;

워프 (warp) 얀 밀도: 22.80얀/cm;

리드: 열림, 0.175mm

덴트 두께: 0.264mm

덴트 폭: 7.0mm;

룸의 회전 속도: 1000rpm;

직조 속도: 10m/시간;

직조: L1/1 시트 옷감.

마모 양태의 평가:

- 리드의 시각 검사;

- 생성된 플러프 양의 중력 분석.

시각 검사를 위해, 100분, 200분 및 바람직하게는 300분의 조작 시간 이후 리드의 사진을 찍고, 이에 대해 등급을 매겼다.

중력법을 이용한 마모 양태의 평가는 하기한다. 이를 위해, 모든 형성된 플러프를 300분의 조작 시간 이후 수합하여, 칭량하고, 하기식을 이용하여 워프 얀의 중량과 관련 짓는다:

침착된 양(%) = (침착된 플러프 질량 x 100) / [워프 얀의 개수 x (워프 얀의 길이 x 선형 밀도)/10000]

0.050mm 이상의 직경을 가지는 본 발명의 모노필라멘트는 마모 없이, 여과를 위한 직물 제조에 적절하다.

본 발명에 따른 방법 및 본 발명의 모노필라멘트에 따라, 실제로 마모가 전혀 없는 폴리프로필렌 모노필라멘트를 직조하고, 룸의 조작 시간을 상당히 증가시키는 것이 처음으로 가능하게 되었다. 이러한 모노필라멘트는 화학, 약학 및 식품 산업에서 여과를 위한 직물의 제조에 적절하다.

Claims

230℃/2.16kg에서 용융 흐름 지수 (MFI) 2-16g/10분을 가지며, 0.050mm 초과의 직경과, 개선된 마모 저항성을 가지는 폴리프로필렌 모노필라멘트의 제조 방법 으로써, 20-0.01 중량%의 첨가제를 압출기 상부의 폴리프로필렌에 가하고, 용융물을 수조에서 방사하여, 모노필라멘트로 연신하여, 모노필라멘트를 권취함을 특징으로하는 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 0.5-1.2 중량%의 윤활제, 충전제, 및 열 안정화제의 조합을 첨가제로 사용함을 특징으로하는 방법.
제 1 항에 있어서, 0.05-1 중량%의 윤활제를 첨가제로 사용함을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 0.01-1.0 중량%의 충전제를 첨가제로 사용함을 특징으로하는 방법.
제 1 항에 있어서, 0.1-0.8 중량%의 열 안정화제를 첨가제로 사용함을 특징으로하는 방법.
제 1 항에 있어서, 융점이 140℃ 이상인 폴리프로필렌/폴리에틸렌 공중합체 1-20 중량%를 첨가제로 사용함을 특징으로하는 방법.
230℃/2.16kg에서 용융 흐름 지수 (MFI) 2-16g/10분을 가지며, 0.050mm 초과의 직경과, 개선된 마모 저항성을 가지는 폴리프로필렌 모노필라멘트로, 35% 미만의 최대 인장 강도 (파열시 연신)에 해당하는 연신에서 50cN/tex 이상의 강도를 가짐을 특징으로하는 폴리프로필렌 모노필라멘트.
제 7 항에 있어서, 0.05% 미만의 마모를 가짐을 특징으로하는 폴리프로필렌 모노필라멘트.
제 7 항에 있어서, 120℃에서 24 시간 동안 처리 이후에 상대 파쇄 에너지가 100% 초과임을 특징으로하는 폴리프로필렌 모노필라멘트.
화학, 약학 및 식품 산업에서 여과를 위한 2차원 폴리프로필렌 직물 제품 제조를 위해, 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 모노필라멘트를 사용하는 방법.