KR20010047457A - 자외선 안정성 부직포 제조용 폴리프로필렌 칩 및 이를이용한 자외선안정성 부직포의 제조방법 - Google Patents

자외선 안정성 부직포 제조용 폴리프로필렌 칩 및 이를이용한 자외선안정성 부직포의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자외선 안정성 부직포의 제조에 관한 것으로, 본 발명에 따라 자외선 안정제가 0.5∼5.0중량% 블랜딩되어 성형된 폴리프로필렌 칩을 사용하여 부직포를 제조하게 되면 자외선안정성이 제품 전체에 균일하게 부여된 고품질의 부직포를 낮은 생산코스트로 제조할 수 있게 된다.

Description

자외선 안정성 부직포 제조용 폴리프로필렌 칩 및 이를 이용한 자외선안정성 부직포의 제조방법{Polypropyrene chip for manufacturing of non-woven fabric that having ultraviolet rays stability and preparation of non-woven fabric that having ultraviolet rays stability therefrom}
본 발명은 부직포에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자외선 안정성이 우수한 부직포를 경제적으로 제조하는 것을 가능하게 하는 폴리프로필렌 칩 및 이를 이용한 자외선 안정성 부직포의 제조방법에 관한 것이다.
열가소성 합성섬유 부직포는 지금까지 폴리에스테르, 나일론 및/또는 폴리프로필렌 단독수지나 이들의 복합수지로 제조되어 왔다. 열가소성 합성섬유 부직포는 물리적 성질이 우수하므로 각종 건설자재, 농업자재, 자동차용 자재, 의료용 자재 및 위생용 자재등으로 이용되고 있으며 사용량도 급증하는 추세이다.
구체적으로 폴리에스테르, 나일론 및/또는 폴리프로필렌 수지를 용융방사하여 멀티필라멘트 또는 스테이플을 제조하고, 이를 고압의 공기로 다공질 콘베이어 상에 랜덤하게 분산시켜 웹을 제조하고, 이들을 연신 및 개섬한 후 열압착방법 또는 수지결합 방법등으로 교락하여 열가소성 합성섬유 부직포를 제조해 오고 있다.
특히, 자외선(이하, "UV"라 한다.)에 노출이 많이되는 농업용 보온 못자리 및 하우스용 제품은 주로 자외선 안정제를 함유한 마스터배치(이하, "UV 마스터배치"라 합니다.)를 사용함으로써 자외선에 대한 안정성을 향상시키는 방법으로 열가소성 합성섬유 부직포를 제조해 오고 있다.
그러나, 자외선에 노출이 많이되는 농업용 보온 못자리 및 하우스용 부직포 제품에 대한 자외선 안정성을 향상하기 위하여 UV 마스터배치를 사용하는 것은 경제적, 품질적으로 문제가 있는 것이다. 구체적으로 종래의 기술은 열가소성 합성수지 칩을 용융, 압출 이전에 일정비율로 계량 혼합함에 있어서 일정 비율로 계량 혼합하기 위한 마스터 배치 피더(feeder)와 같은 추가적인 설비를 필요로 하게되며 혼합시 형상차이 등에 의한 불균일 혼합에 따른 완제품의 UV 안정성의 균일도에 문제를 갖게 된다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 제반 문제점을 감안하여 UV 마스터배치를 사용함으로써 발생되는 경제적, 품질적 불합리성을 개선함으로서 경제적인 방법으로 UV 안정성이 균일한 열가소성 합성섬유 부직포를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명자의 연구에서 UV 마스터배치를 사용하는 것 대신에 원료 폴리프로필렌(이하 "PP"라 한다.)의 제조과정에서 PP와 UV안정제를 블랜딩하여 UV안정제가 혼입된 칩을 제조하여 사용하면 마스터 배치 피더와 같은 추가적인 설비를 필요로 하지 않고, UV안정성이 균일한 열가소성 합성섬유 부직포를 경제적으로 제조할 수 있게 된다는 사실을 알게 되었고, 그 결과 본 발명을 완성하게 된 것이다.
도 1은 장섬유 부직포 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면.
*도면중 주요부분에 대한 간단한 설명
1: 호퍼 2: 압출기
3: 방사블럭 4: 냉각통
5: 네트 컨베이어 6: 엠보스 롤
7: 권취기
그러므로 본 발명에 의하면 UV안정제가 0.5∼5.0중량% 블랜딩한 것을 특징으로 하는 자외선 안정성 부직포 제조용 폴리프로필렌 칩이 제공된다.
또한 본 발명에 의하면 상기 UV 안정제가 분자량이 2,000∼3,000인 하기 화학식 1의 화합물인 것을 특징으로 하는 자외선 안정성 부직포 제조용 폴리프로필렌 칩이 제공된다.
또한 본 발명에 의하면 UV 안정성 폴리프로필렌 부직포를 제조하는 방법에 있어서, 부직포에 UV 안정성을 부여하기 위해 UV안정제가 0.5∼5.0중량%가 블랜딩된 폴리프로필렌 칩을 용융방사한 후 연신하여 사를 제조하고 제조된 사를 분산시켜 웹을 형성한 후, 형성된 웹을 니들펀칭 및/또는 열압착식으로 결합시켜 부직포를 제조하는 것을 특징으로 하는 자외선 안정성 폴리프로필렌 부직포의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 의하면 열가소성 합성섬유 부직포에 UV 안정성을 부여하기 위하여 특별히 설계된 폴리프로필렌 칩이 제공된다. 본 발명의 폴리프로필렌 칩은 UV안정제가 0.5∼5.0중량% 블랜딩된 것으로, 이러한 폴리프로필렌 칩을 사용하면 부직포를 제조하기 위하여 폴리프로필렌 칩을 용융할 때, UV 마스터배치와 같은 별도의 첨가제를 투입하지 않아도 되므로 장치의 단순화를 달성할 수 있고, 또한 제조되는 부직포가 전체에 걸쳐 균일하게 UV 안정성이 부여되어 부직포의 품질을 크게 향상시킬 수 있어 효과적이다.
본 발명의 폴리프로필렌 칩에 있어서, UV 안정제가 5.0중량% 보다 많은 양으로 함유되는 경우에는 폴리프로필렌과 혼합성이 불균일하여 조업성이 불량하게 되고, UV 안정제가 0.5중량% 보다 적은 양으로 함유되는 경우에는 부직포의 UV 안정성이 바람직한 수준까지 향상되지 않는다.
상기 UV 안정제로 효과적인 것은 분자량이 2,000∼3,000인 화학식 1의 화합물이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 폴리프로필렌 칩을 사용하여 부직포를 제조하는 방법의 일례를 들어 설명하기로 한다.
도 1에는 장섬유 부직포 제조장치가 개략적으로 도시된다. 상기 장치에서 본 발명의 폴리프로필렌 칩은 도우징 호퍼(dosing hopper: 1)를 통해 압출기(exruder: 2)에 공급되어 용융되고, 용융된 폴리머를 메터링 펌프(metering pump)에서 계량하여 방사블럭(spinning block: 3)의 구금에서 일정량씩 멀티필라멘트로 압출되고 냉각통(quenching chamber: 4)을 통과하면서 냉각풍(quenching air)으로 냉각된 다음, 하단 네트를 통해 흡입되는 고압공기의 흐름을 통해 연신되고, 연신된 멀티필라멘트는 이동하는 다공질의 네트 컨베이어(net conveyor: 5) 상에 개섬장치에 의해 랜덤하게 분산, 집적되어 웹(web)이 형성된다.
이때 연신은 연신후의 단사섬도가 1∼20데니어가 되도록 조절된 조건하에 수행하는 것이 바람직하다. 단사섬도가 너무 가늘 경우 연신과정에서 절사가 많아져 조업성이 저하되며 최종제품의 강력도 저하될 수 있다. 반면에 단사섬도가 너무 굵을 경우에는 방사 공정상에 있어서 원사의 냉각 불균일로 인한 조업성 하락이 발생된다.
개섬장치는 정전기를 이용하는 코로나 방전방식을 이용한 개섬장치가 사용될 수 있다. 물론, 용융방사하여 제조되는 멀티필라멘트를 절단하여 단섬유(스테이플)를 제조한 후, 이를 다공질 콘베이어상에 분산, 집적시켜서 웹을 제조할 수도 있다. 다공질 콘베이어상에 필라멘트가 균일하고 안정적으로 안착되도록 하기 위하여 석션 브로워(suction brower)를 이용하여 공기를 흡입한다. 웹의 두께는 네트 컨베이어의 속도로 조절할 수 있다.
이렇게 형성된 웹은 엠보스롤(emboss roll: 6)을 통과하면서 상·하 롤을 통해 가해진 열과 압력에 의하여 열융착이 이루어져 시이트로 된다. 상기 열압착공정은 완제품의 물리적성질을 결정하는 공정으로 무늬가 세겨진 고온, 고압의 엠보스롤 사이로 웹을 통과시키며 열접착 시키는 공정이다. 물론 웹에 강력을 부여하기 위한 공정은 상기한 열압착공정(embossing) 이외에도 니들펀칭이나 수지결합법 등을 채택할 수도 있다. 일반적으로 부직포의 중량이 100g/㎡보다 낮을 경우에는 주로 열압착 방법을 이용하고, 100g/㎡보다 높을 경우에는 주로 니들 펀칭법을 이용한다. 이와 같이 강력이 부여된 시이트는 일정한 폭 및 길이로 권취기(7)에서 권취하여 제품을 생산하게 된다.
본 발명에 따라 안정제를 블랜딩하여 혼입시킨 폴리프로필렌 칩을 이용하여 제조한 부직포는 제품 전체에 걸쳐 균일한 UV안정성을 나타내며, 그 결과 부직포의 물성이 장기간 사용하여도 양호한 상태를 오랫동한 유지하게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다. 단, 본 발명은 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예에 있어서 열가소성 합성섬유 부직포의 UV 안정성(인장강력유지율로 나타낸다.) 및 균일도는 다음의 방법으로 평가하였다.
* 인장강력 유지율 : 미국표준시험방법(ASTM) D 2565에 준해서 폭 50m, 길이 200㎜의 시편을 1000시간 폭로(暴露) 후 100m/분 인장 속도에서 인장신율 및 최대 인장강력을 측정한다.
* 균일도 : 완제품 시료를 5m 간격으로 5개를 채취하여 강력유지율 측정방법에 준하여 측정한다.
〈실시예 1〉
자외선(UV) 안정제 0.5wt% 및 폴리프로필렌(PP) 99.5wt%를 PP 제조공정중에서 블랜딩하여 칩상태로 제조하였다. 얻어진 UV안정제 함유 PP칩을 용융, 방사하고, 냉각 연신하여 단사 섬도가 20데니어인 열가소성 멀티필라멘트를 제조하였다. 열가소성 멀티필라멘트를 자체 마찰에 의한 개섬방식으로 개섬한 후 네트 콘베이어상에 랜덤하게 분산시켜 웹을 형성한 다음, 제조한 웹을 200℃의 엠보스롤을 통과시키면서 열압착하여 단위 중량이 80g/㎡인 부직포를 제조하였다. 제조된 부직포의 물성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
〈실시예 2 및 3〉
UV 안정제, PP의 혼합 중량비 및 단사섬도를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 공정으로 열가소성 합성섬유 부직포를 제조하였다. 제조된 부직포의 물성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
〈비교예 1〉
UV 안정제, PP의 혼합 중량비 및 단사섬도를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 공정으로 열가소성 합성섬유 부직포를 제조하였다. 제조된 부직포의 물성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
〈비교예 2〉
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 칩을 용융 방사한 후 에어이젝트에서 연신하여 단사 섬도가 15데니어인 PET 멀티필라멘트를 제조하였다.방사된 PET 멀티필라멘트를 자체 마찰개섬 방식으로 개섬한 후 네트 콘베이어 상에 랜덤하게 분산시켜 웹을 형성한 다음 제조한 웹을 200℃의 엠보스롤로 열압착하여 단위 중량이 80g/㎡인 열가소성 합성섬유 부직포를 제조하였다. 제조된 부직포의 물성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
〈비교예 3〉
PET 대신에 PP를 용융 방사한 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 조건 및 공정으로 열가소성 합성섬유 부직포를 제조하였다. 제조된 부직포의 물성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
구분 멀티필라멘트용 수지종류(조성비) 단사섬도(데니어)
실시예 1 PP와 UV안정제의 블랜딩칩(PP:99.5wt%, UV안정제:0.5wt%) 20
실시예 2 PP와 UV안정제의 블랜딩칩(PP:95.0wt%, UV안정제:5.0wt%) 15
실시예 4 PP와 UV안정제의 블랜딩칩(PP:80.0wt%, UV안정제:20.0wt%) 1
비교에 1 PP와 UV안정제의 블랜딩칩(PP:99.9wt%, UV안정제:0.1wt%) 10
비교예 2 PET (PET 100%) 15
비교예 3 PP (PP 100%) 15
구분 강력유지율(%) 분산성 원가경쟁력
실시예 1 77 양호 양호
실시예 2 84 양호 양호
실시예 3 82 양호 양호
비교예 1 32 양호 보통
비교예 2 33 불량 불량
비교예 3 27 불량 불량
상기한 실험결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 폴리프로필렌 칩을 사용하면 전체에 걸쳐 균일하게 UV 안정성이 부여되어 내후성이 크게 향상되는 고품질의 부직포를 보다 낮은 비용으로 제조하는 것이 가능하게 된다.

Claims (3)

  1. 부직포를 제조하는데 사용되는 폴리프로필렌 칩에 있어서, 자외선 안정제가 0.5∼5.0중량% 블랜딩되어 칩상태로 성형된 것을 특징으로 하는 자외선 안정성 부직포 제조용 폴리프로필렌 칩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자외선 안정제가 분자량이 2,000∼3,000이며 하기 화학식
    의 구조를 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 자외선 안정성 부직포 제조용 폴리프로필렌 칩.
  3. 자외선 안정성 폴리프로필렌 부직포를 제조하는 방법에 있어서, 부직포에 자외선 안정성을 부여하기 위해 자외선 안정제가 0.5∼5.0중량% 블랜딩된 폴리프로필렌 칩을 용융방사한 후 연신하여 사를 제조하고 제조된 사를 분산시켜 웹을 형성한 후, 형성된 웹을 니들펀칭 및/또는 열압착식으로 결합시켜 부직포를 제조하는 것을 특징으로 하는 자외선 안정성 폴리프로필렌 부직포의 제조방법.
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