KR19990083802A - 도전사 및 이로부터 제조된 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도전사(electrically conductive yarn) 조성물 및 이로부터 제조된 도전사, 이 도전사를 이용하여 제조된 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물 및 제품에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 폴리프로필렌 공중합체 수지에 미립 카본 블랙, 분산제 및 가공 오일을 배합한 수지 혼련물을 방사하여 도전사를 얻고, 이를 폴리프로필렌 수지에 대전방지제를 배합한 혼련물을 방사하여 얻은 그라운드사(ground yarn)와 함께 제직하면서 제직시 대전방지 용액으로 처리하여 폴리프로필렌 직물을 제조함으로써, 콘테이너 백 등과 같은 제품에 사용되는 폴리프로필렌 직물에 있어서 정전기 발생을 억제하여 폭발 위험 및 외관 오염을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 도전사 및 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물에 관한 것이다.
컨테이너 백과 같은 거대 용량 용기(bulk container)로 널리 사용되는 폴리프로필렌 직물은 소수성이므로 정전기를 띠는 경향이 많고, 특히 저습도 상태에서는 마찰에 의해 정전기를 띠기 쉽다. 이 축적된 정전기의 대전에 의해, 이 직물로 제조된 용기, 예를 들면 컨테이너 백에 분말 제품과 같은 물건을 충진하는 경우 폭발의 위험성이 있으며, 또한 외부 발생 정전기에 의해 용기 표면에 먼지가 쉽게 들러붙어 용기 외관이 쉽게 손상되는 단점이 있다. 본원에 사용된 "정전기 대전"이란 용어는 물체와 물체 사이에 접촉, 분리, 파열, 충격 유동 및 분사 등으로 인하여 전하가 축적된 상태를 말한다.
폴리프로필렌 직물의 이러한 정전기 발생 현상을 방지하기 위해, 폴리프로필렌 직물을 대전방지제 또는 정전기적 접지에 의해 처리하여 정전기를 방지하고 있다. 정전기 방지 기술의 구체적인 예로는, 첫째 계면활성제를 표면에 도포하여 표면전도도를 높이는 표면도전화 기법이 있으며, 이 방법은 계면활성제가 함수성이 높기 때문에 물을 흡착함으로써 대전방지 효과가 발현되는 방법이다. 둘째 방법은 가공전의 수지에 대전방지제를 내부혼입하는 기법으로서, 수지 가공 후 내부에 있던 대전방지제가 표면으로 이행하여 표면에 얇은 전도층을 형성하고, 외부에 형성된 대전방지제 피막이 마찰이나 세척으로 제거되어도 내부 막 대전방지제가 다시 표면으로 이행하여 피막이 복원된다. 세 번째 방법은, 카본 블랙이나 금속 산화물 등의 도전성 충진제를 수지내에 혼입하여 자체적으로 도전성을 띄게하여 전기저항을 낮추는 기법이다.
최근에는 세 번째의 기법인 도전사를 이용하여 폴리프로필렌 직물을 직조하는 방법이 많이 쓰이고 있다. 그런데, 도전사는 통상 그 구성 성분의 약 20-30%에 해당하는 도전성 물질(특히 미립 카본 블랙)을 포함하고 있어, 종래에는 도전사 중의 카본 블랙의 분산성이 불량하여 취입 필름(blown film) 공법으로는 제조가 어려워 생산성이 보다 떨어지는 평판 필름 공법을 이용하여야 했으며, 제직시 직물이 여전히 정전기 발생의 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하여, 도전사 중의 도전성 물질의 분산성을 개선하여 그의 전기저항치를 낮추고, 도전사의 압출 연신 단계로부터 제직 단계까지 공정별로 정전기를 제거하여 도전사 직물 제조 공정 작업성을 개선하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따라 제직된 직물의 한 태양을 나타낸 도이고,
도 2는 본 발명에 따르는 직물의 제조 공정에서 사를 대전방지용액으로 처리하는 공정을 나타낸 도이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 폴리프로필렌 공중합체 수지 60 내지 80 중량%, 미립 카본 블랙 20 내지 40 중량%, 분산제 1 내지 3 중량% 및 가공 오일 2 내지 5 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 도전사 조성물, 및 이를 방사하여 얻은 도전사를 제공한다.
또한, 본 발명은, 폴리프로필렌 수지에 대전방지제를 혼입한 조성물을 방사하여 얻은 그라운드사와 상기 도전사를 대전방지 용액으로 처리하면서 제직하는 것을 포함하는, 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물의 제조방법, 및 이에 의해 제조된 폴리프로필렌 직물을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물로부터 제조된 제품을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도전사의 성분 및 제조
본 발명에 따르는 도전사 조성물은 폴리프로필렌 공중합체 수지를 기재 수지로 사용하고 여기에 미립 카본 블랙, 분산제 및 가공 오일이 배합된다.
본 발명에 따른 수지 조성물에 사용할 수 있는 상기 폴리프로필렌 공중합체는 고에틸렌 함량의 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체로서 에틸렌의 함량이 높아짐에 따라 탄성이 증가하여 최종 사의 신도를 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따른 폴리프로필렌 공중합체는 용융지수가 약 5 내지 10 g/10분이고, 파단신도가 500% 이상이며, 연화점이 대략 110 내지 130℃ 범위인 것이 바람직하며, 조성물의 60 내지 80 중량%의 양으로 사용한다. 본 발명에서 사용하는 상기 폴리프로필렌 공중합체는 수지 조성물의 유동성을 개선시키는 효과를 제공한다.
본 발명에 사용되는 카본 블랙은 도전성 부여를 위해서는 300 내지 500 메쉬 범위의 것이 바람직하며, 도전사 조성물의 20 내지 40 중량%의 양으로 사용된다.
상기와 같이 카본 블랙을 함유한 수지 조성물은 카본 블랙의 혼입으로 인한 강도의 저하로 인해 압출 연신시 탄소쇄 블록킹(blocking) 현상을 일으켜 저강도 고신도의 사(yarn)이 발생하기 쉬우므로, 본 발명에서는 이를 방지하기 위해, 도전사 조성물에 분산제를 사용한다. 본 발명에 사용할 수 있는 분산제는 당 분야에 공지된 통상의 분산제이며, 도전사 조성물의 1 내지 3 중량%의 양으로 사용된다.
또한, 본 발명에 사용되는 가공 오일은 도전사 조성물 혼련시 압출기 표면과 수지와의 점착을 방지하고 슬립성 향상을 위해 사용되는 첨가제로서, 수지의 용융 점도를 저하시켜 성형가공성을 좋게하며, 주 성분은 고급 지방산으로 이루어져 있고, 도전사 조성물의 2 내지 5 중량%의 양으로 사용된다.
상기와 같은 도전사 조성물을 압출연신하여 방사함으로써 도전사를 제조할 수 있다. 도전사의 압출연신 공정은, 당 분야에 공지된 통상의 방법으로 수행할 수 있으며, 압출연신시의 탄소 연결고리의 절단을 최소화하기 위해 연신배율, 권취장력, 릴렉스 온도 및 릴렉스율을 적절히 조정할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 도전사는 폴리프로필렌 공중합체에 탄소 미립자가 균일하게 분산되어 있고, 신도가 크기 때문에 인장력에 의해 파손될 염려가 없으며 직물의 그라운드 조직과 동일한 재료로 구성되어 있어 재활용에도 유리하다.
그라운드사의 성분 및 제조
본 발명에 따르면 상기 도전사와 함께 직물의 제직에 사용되는 그라운드사는 공지된 방법으로 일반 폴리프로필렌 수지를 사용하여 제조할 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌 수지에 대전방지제 및 충진제를 혼입한 혼련물을 방사함으로써 형성할 수 있다.
상기 그라운드사 제조에 기재 수지로 사용되는 폴리프로필렌 수지는 용융지수가 1 내지 2 g/10 분이고, 파단신도가 500% 이상이며, 연화점이 대략 150 내지 160℃ 범위인 것이 바람직하며, 사용량은 그라운드사 조성물의 90 내지 95 중량% 범위이다.
또한, 상기 그라운드사 제조에 사용될 수 있는 대전방지제는 한쪽 말단에는 친유성 기가 있고 다른쪽 말단에는 친수성 기가 있는 통상의 계면활성제로서, 대기중에 있는 수분을 흡수하여 플라스틱 수지의 표면저항을 주어 대전방지제 역할을 하며, 주성분은 보통 지방산 에스테르이다. 대전방지제는 통상 기재 수지와 혼련된 마스타배치 형태로 사용하며, 마스타배치에 1 내지 2 중량%의 양으로 사용된다. 상기 대전방지제 마스타배치는 그라운드사 혼련물의 1 내지 5 중량%의 양으로 사용할 수 있다.
상기 그라운드사 혼련물은 또한 충진제를 약 3 내지 7 중량%의 양으로 포함할 수 있다. 충진제는 수지의 가공성, 내열성, 강성, 인쇄성 등을 향상시키는 역할을 하며, 당 분야에 공지된 통상적인 모든 충진제를 본 발명에 사용할 수 있다.
정전기 방지성 폴리프로필렌 직물의 제조
정전기 방지성 폴리프로필렌 직물의 제직시, 본 발명에 따른 도전사는 직물의 메쉬(mesh) 조직에 사용되며, 그라운드 조직에 사용되는 사(즉, 그라운드사)와 함께 직조된다. 제직 공정은 원형 직기 또는 북 변경 제직기(shuttle change loom)를 이용하여 수행할 수 있다. 본 발명에 따라 제직된 직물의 한 양태를 도 1에 나타내었다.
본 발명에 따르면, 직물 제직에 사용되는 사를 대전방지 용액으로 처리한다. 상기 대전방지 용액은 고급 카복실산과 개질된 폴리글리콜의 축합반응생성물, 유화제 및 대전방지제를 포함하며, 사에 대해 0.5 내지 1 중량%의 코팅량(고형분 기준)으로 사용된다. 이러한 코팅 공정에 의해 직물 표면의 대전압이 감소되고 마찰이 개선되어 제직성이 향상되며 봉제시의 이물(실밥, 먼지 등) 부착이 최소화될 수 있다. 상기 대전방지 용액을 사용한 처리 공정의 한 양태를 도 2에 나타내었다.
본 발명에 따라 제조된 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물은 정전기 방지 효과가 우수하여, 사용할 때 정전기 발생으로 인한 폭발 및 외관 오염 등을 방지할 수 있으므로 물건 보관 용기 제품, 특히 컨테이너 백으로 제조하기에 유용하다.
이하 본 발명을 다음 실시예 및 비교예를 통해 설명하나 본 발명의 기술적 사항이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 도전사의 제조
융융지수 7 g/분, 연화점 123 ℃인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 70 중량%, 300 내지 500 메쉬 입경의 카본 블랙 25 중량%, 분산제 2 중량% 및 고급 지방산 3 중량%를 포함하는 수지 조성물을 160 내지 260 ℃ (실린더 온도) 범위의 압출 온도, 5 내지 5.5 범위의 연신비, 160 내지 190 ℃ 범위의 릴렉스(relax) 온도, -5% 이하의 릴렉스율, 80 내지 100 m/분의 권취 속도와 같은 조건으로 압출연신하여 방사함으로써 1,000 내지 1,500 데니어의 세도 및 1.5 내지 2 mm 범위의 사폭을 가진 도전사를 제조하였다.
형성된 도전사의 강도는 1.1 내지 1.5 g/데니어 범위이고, 신도는 40 내지 60 % 범위였다.
상기와 같이 제조된 도전사의 표면 고유저항치를 측정한 결과 106Ω/m 이하였으며, 이는 기존 제품의 107내지 108Ω/m 범위에 비해 낮은 값으로, 이로부터 본 발명에 따른 도전사를 사용할 경우 정전기적 접지를 달성할 수 있을 정도로 기존 제품에 비해 도전성이 월등히 높아 재료의 정전기 축적에 따른 폭발 등의 위험성을 현저히 줄일 수 있음을 알 수 있다.
실시예 2: 그라운드사의 제조
용융지수 1.5 g/10 분, 연화점 155℃의 폴리프로필렌 수지 92.5 중량%, 지방산 에스테르 1% 함유 폴리프로필렌 마스타배치 4.5 중량% 및 (주)성보 제품인 CALPET??(폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 탄산칼슘의 혼합물) 3 중량%를 포함하는 수지 조성물을, 약 230 ℃ (실린더 온도) 범위의 압출 온도, 5.5 내지 6 범위의 연신비, 160 내지 210 ℃ 범위의 릴렉스(relax) 온도, +1 내지 +5%의 릴렉스율, 150 내지 210 m/분의 권취 속도의 조건으로 압출연신하여 방사함으로써, 1,400 내지 1,600 데니어의 세도 및 1.5 내지 6.0 mm 범위의 사폭을 가진 그라운드사를 형성하였다.
형성된 그라운드사의 강도는 5 내지 6 g/데니어 범위이고, 신도는 20 내지 25 % 범위였다.
상기 그라운드사의 표면에서의 고유저항치를 측정한 결과 1010Ω/m 이하였으며, 이는 기존 제품의 1013Ω/m 이상에 비해 낮은 값으로, 이로부터 본 발명에 따른 그라운드사는 기존 제품에 비해 대전방지성이 좋아 먼지부착 방지 효과가 우수함을 알 수 있다.
실시예 3: 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물의 제조
상기 실시예 1에서와 같이 형성된 도전사를 메쉬(mesh) 조직으로 사용하고, 상기 실시예 2에서와 같이 형성된 대전방지사를 그라운드(ground) 조직으로 사용하여 통상의 방법으로 제직기를 사용하여 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물을 제직하였다. 제직 공정은, 경사 2,200 본(本) 중에 45 cm 간격으로 도전사 8본을 삽입하고, 위사 북(shuttle bobbin) 중 하나의 북에 도전사를 넣어 PPM 400 내지 500으로 제직함으로써 8본 마다 1본씩 도전사가 삽입제직하여 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물을 제조하였으며, 제직시, 도 2에 나타낸 바와 같이, 경사에 대해 사 하부에 위치된 롤러를 통해 7% SPREITAN 478 (Henkel 사 제품) 수용액을 0..5 내지 1 중량%의 양으로 코팅처리하였다.
수득된 직물의 표면에서의 고유저항치를 측정한 결과 대략 1010Ω/m 이하였으며, 이로부터 본 발명에 따른 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물은 대전방지성이 좋으며, 먼지부착 방지 효과 또한 우수함을 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 도전사 및 그라운드사의 표면 저항이 저하되어, 이들을 사용하여 직물을 제직하게 되면 직물을 사용할 때 정전기의 축적이 저하되고 직물의 외관 오염이 쉽게 일어나지 않는다는 효과를 제공한다.
Claims (10)
- 폴리프로필렌 공중합체 수지 60 내지 80 중량%, 미립 카본 블랙 20 내지 40 중량%, 분산제 1 내지 3 중량% 및 가공 오일 2 내지 5 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 도전사(electrically conductive yarn) 조성물.
- 제 1 항에 있어서,폴리프로필렌 공중합체 수지가 용융 지수 5 내지 10 g/10분, 파단신도 500% 이상, 연화점 110 내지 130℃를 갖는 고에틸렌 함량의 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1 항에 있어서,가공 오일이 고급 지방산을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1 항에 있어서,미립 카본 블랙이 300 내지 500 메쉬의 입도를 가진 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 따른 조성물을 압출연신하여 방사함으로써 수득된 도전사.
- 폴리프로필렌 공중합체 수지 60 내지 80 중량%, 미립 카본 블랙 20 내지 40 중량%, 분산제 1 내지 3 중량% 및 가공 오일 2 내지 5 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 조성물을 압출연신하여 도전사를 얻고,폴리프로필렌 수지에 대전방지제 및 충진제를 혼입한 혼련물을 압출연신하여 그라운드사를 얻고,대전방지 용액으로 처리하면서 상기 도전사와 상기 그라운드사를 제직하는것을 포함하는, 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,폴리프로필렌 수지가 용융지수 1 내지 2 g/10 분, 파단신도 500% 이상 및 연화점 150 내지 160℃ 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,대전방지 용액을 사에 대해 0.5 내지 1 중량%의 양으로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물.
- 제 9 항의 정전기 방지성 폴리프로필렌 직물로부터 제조된 컨테이너 백.
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