KR20030083352A - 고강도 피이 타포린의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고밀도 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 적절하게 혼합하여 섬유의 강도를 기존의 타포린에 사용되는 것보다 높게 한 연신사(플래트 얀, flat yarn)로 직조한 직물의 양면에 저밀도 폴리에틸렌을 도포한 타포린 및 이의 제조방법에 관한 것으로서 기존의 PE 타포린보다 기계적 강도가 매우 높은 타포린을 제공할 수 있다.

Description

고강도 피이 타포린의 제조방법 {PROCESS FOR PREPARING HIGH-STRENGTH PE TARPAULIN}
본 발명은 직물의 양면에 저밀도 폴리에틸렌을 도포한 타포린 및 이의 제조방법, 구체적으로는, 기존의 타포린에 사용되는 섬유보다 더 높은 섬유강도를 갖도록 고밀도 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 적절하게 혼합하여 제조한 연신사(플래트 얀, flat yarn)로 직조한 직물의 양면에 저밀도 폴리에틸렌을 도포한 타포린 및 이의 제조방법에 관계하며, 이에 따라 기존의 PE 타포린보다 기계적 강도가 훨씬 큰타포린을 제공할 수 있다.
종래의 기술에 따르면, 고밀도 폴리에틸렌으로 직조된 직조층 상에 저밀도 폴리에틸렌 수지를 다중 코팅처리하여 제조비용의 절감 및 작업 생산성을 높인 타포린이 공지되었다. 최근에는, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 수지를 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)로 직조한 층의 한 면 혹은 양 면에 적층한 후 냉각롤러 및 가압롤러 등을 이용하여 압출 코팅처리해서 타포린을 제조하는 방법이 소개되었다. (국내 특허출원 제2001-28151호, 2001년 5월 22일)
또한, 본 발명자의 앞선 특허출원 제2000-34801호(2000년 6월 23일)에서는 HDPE 스플릿 얀(split yarn)을 이용한 타포린 및 그 제조방법을 발표하였다. 이 특허출원의 내용에서 알 수 있듯이, 방수용 천막이나 텐트와 같은 방수천 등 다양한 용도로 사용되는 타포린은 직포의 재질에 따라서 PVC(polyvinyl chloride)타포린과 PE(polyethylene)타포린으로 나눌 수 있으며 PVC 타포린은 멀티-필라멘트 얀으로 이루어진 PET 직포의 양면에 PVC를 코팅하여 제조하는 반면에, PE 타포린은 HDPE 테이프 얀의 양면에 LDPE를 코팅하여 제조한다.
일반적으로 PE 타포린의 심재로 사용되는 고밀도 폴리에틸렌 수지로 제조된플래트 얀은, 그 제조 공정으로 도시한 도 1로 부터 알 수 있듯이, 건식 혼합기(1)에서 배합된 배합물(21)이 압출기의 호퍼(2)로 공급되며, 이것이 압출기 내에서 용융, 혼련되어 균일화된 다음, 원형 다이(4)를 통하여 압출된다. 이와 동시에 압출된 배합물은 냉각, 고화되어 튜브(tube, 22)형태로 된 다음, 핀치롤에 의하여 반으로 접히면서 두 겹의 필름(film)으로 된다. 이것이 1차 나이프를 거치면서 두 장의 필름으로 나뉜 다음, 2차 나이프에 의하여 적절한 폭으로 잘게 쪼개진다(슬리팅, slitting). 이렇게 아직 연신되지 않은, 잘게 쪼개진 필름은 1차 롤과 2차 롤 사이의 연신판에서 연신이 일어나며, 2차 롤과 3차 롤 사이에서 치수 안정을 위한 아닐링 과정을 거치면 인장강도가 필름에 비하여 매우 큰 플래트 얀이 완성된다.
도 1에서 원형 다이 대신에 티 다이를 사용하는 것도 가능하며, 티 다이를 사용하여 만들어진 플래트 얀이 원형 다이를 사용하여 만든 플래트 얀보다 인장강도가 약 20 ~ 30 % 높게 나타난다.
고밀도 폴리에틸렌만을 이용하여 상기와 같은 방법으로 제조된 플레트 얀은 2.5 ~ 3.5g/D 범위의 인장강도(tenacity)를 나타낸다. 따라서 이와 같은 플래트 얀으로 직조한 직물의 양면에 저밀도 폴리에틸렌을 코팅하여 제조한 PE타포린은 기계적인 강도가 낮아 극히 제한적인 용도로 밖에 사용될 수 없다는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 기존의 PE 타포린이 가지고 있는 낮은 기계적 강도의 문제를 해결하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 고밀도 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 혼합하여제조한 플래트 얀으로 직조한 직물을 심재로 사용하거나, 또는 상기의 플래트 얀을 사용하여 직물을 직조할 때 위사 및 경사를 주기적으로 두개의 플래트 얀을 겹쳐서 직조한 직물(이하 "부분 겹사 조직" 이라 함)을 심재로 사용할 경우 상기한 목적을 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 기존의 PE 타포린보다 기계적 강도, 특히 인열강도를 크게 향상시켜 산업용 자재로 사용이 가능한 타포린을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 일반적인 연신사(이하 플래트얀(flat yarn)이라 함)의 제조과정을 개략적으로 나타낸 공정도; 및
도 2는 본 발명의 타포린의 구조를 나타낸 단면도이다.
< 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 >
1 : 브렌더 믹서 2 : 호퍼 3 : 압출기 4 : 원형다이 5 : 핀치롤 6 : 1차 나이프 7 : 2차 나이프 8 : 1차롤(chill roll)
9 : 2차롤(pressure roll) 10 : 3차롤 11 : 연신판
12 : 아닐링(annealing) 판 13 : 와인더 21 : 배합물
22 : 튜브(tube)
25 : 플래트 얀(flat yarn)
31, 33 : 코팅된 수지층 35 : 겹사 조직으로 직조된 직물
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 타포린은 타포린의 심재로 사용되는 직물을 구성하는 플래트 얀의 재질을 변경하거나 또는 직물의 직조방법을 변경하는 것을 특징으로 한다. 이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 기계적 강도가 커서 산업용 자재로 사용이 가능한 타포린을 제공하기 위하여 아래와 같은 수지 및 직물의 직조 방법을 사용하였다.
먼저 본 발명에서 사용된 플래트 얀은 (A)고밀도 폴리에틸렌과 (B)폴리프로필렌을 혼합하여 제조한다. 여기에서 (A)성분은 190℃ 및 2.16kg의 하중에서 측정한 용융지수가 0.6 ~ 1.2g/10분인 것이다. 용융지수가 0.6g/10분 미만인 것은 압출가공시 부하가 많이 걸리고 압출량이 적어지는 문제가 있으며, 1.2g/10분을 초과하는 것은 용융상태에서의 장력이 너무 낮아 다이를 빠져나온 압출물의 안정성이 떨어지고 저분자량으로 인해 인장강도의 향상에 나쁜 영향을 미치는 문제가 있다.
(B)성분은 폴리프로필렌 호모폴리머로서, 230℃ 및 2.16kg의 하중에서 측정한 용융지수가 1.5 ~ 3.5 g/10분이다. 용융지수가 1.5g/10분 미만인 것은 용융상태에서 (A)성분과 혼련이 잘되지 않는 문제가 있으며, 3.5g/10분을 초과하는 것은 (A)성분과 마찬가지로 저분자량을 가짐으로서 인장강도의 향상에 효과를 나타내지 못하는 문제가 있다.
본 발명에서 사용한 직물의 직조방법은 기존의 PE 타포린에 사용되는 직물의 직조방법과는 달리, 위사 및 경사 모두를 부분 겹사 조직으로 하였다. 부분 겹사 방식으로 직조할 때, 플래트 얀이 두 겹으로 직조되는 밀도는 위사 및 경사 각각 1인치당 3 ~ 6개가 적합하다. 겹사 조직의 밀도가 3개 미만인 것은 인장강도의 향상 효과가 거의 나타나지 않는 문제가 있으며, 6개 보다 많은 것은 직물 자체의 중량이 너무 커지고 직조 비용이 너무 증가하는 단점이 있다.
본 발명의 플래트 얀 제조시에는 (A)와 (B)성분 이외에 본 발명을 저해하지 않는 범위에서 각종 첨가제를 더 함유할 수 있는데, 예를 들면 (A)성분과 (B)성분의 용융상태에서 상용성을 높여주는 상용화제, 예를 들면 에틸렌과 프로필렌으로 구성되어 있는 열가소성 엘라스토머, 그리고 각종 무기계 충전제 마스터 배치(master batch), 자외선 안정제, 산화방지제, 대전 방지제, 유기 또는 무기계 착색제 마스터 배치 등을 용도에 맞게 첨가하는 것이 가능하다.
이하 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하나, 이는 예시를 위한 것이며 본 발명이 이들 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
표 1은 본 발명에 따라 제조한 플래트 얀에 대한 실시예 및 비교예의 결과를 나타낸 것이고, 표 2는 본 발명에서 사용한 플래트 얀을 사용하여 겹사 조직으로직조한 타포린과 기존의 타포린에 대한 기계적 특성의 결과를 나타낸 것이다.
아래의 표에서 플래트 얀의 인장강도는 KS K 0409의 방법에 따라 측정하였고, 타포린의 인장강도 및 인열강도는 각각 KS K0520 및 KS K0536의 방법에 의거하여 측정하였다.
표 1
단위 : 부(part)
A 성분 B 성분 상용화제 인장강도(g/Denier)
실시예 1 50 50 0 4.3
실시예 2 30 70 0 4.4
실시예 3 47 50 3 3.9
실시예 4 27 70 3 4.7
비교예 1 고밀도 폴리에틸렌 2.8
비교예 2 고밀도 폴리에틸렌 3.4
플래트 얀 제조시 연신비는 모두 7:1 임
비교예 1과 2의 차이: 고밀도 폴리에틸렌의 제조업체가 서로 다름
표 2
인장강도 (kgf) 인열강도 (kgf)
경사 위사 경사 위사
실시예 1 120 100 35 36
실시예 2 85 75 25 25
비교예 1 84 80 16 14
비교예 2 65 53 12 14
실시예 1: 위, 경사 모두 1인치당 4개 겹사조직으로 직조됨.직물의 밀도는 1200 x 1200 denier, 12 x 12/inch2
실시예 2: 위, 경사 모두 1인치당 4개 겹사조직으로 직조됨.직물의 밀도는 850 x 850 denier, 12 x 12/inch2
비교예 1: 기존의 직조방법으로 직조한 직물직물의 밀도는 1200 x 1200 denier, 12 x 12/inch2
비교예 2: 기존의 직조방법으로 직조한 직물직물의 밀도는 850 x 850 denier, 12 x 12/inch2
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따라서 플래트 얀을 제조하고 겹사 조직으로 직조한 직물을 사용하여 제조된 본 발명의 타포린은 기계적 강도, 특히 인열 강도가 매우 높기 때문에 산업용 자재용 등으로 사용하기에 적합하다.

Claims (4)

  1. 연신사인 플래트 얀(flat yarn) 전체 100 중량부에 대하여 30 내지 50중량부의 고밀도 폴리에틸렌 및 70 내지 50중량부의 폴리프로필렌 호모폴리머를 혼합하여 제조한 플래트 얀 두 개를 위사 및 경사방향으로 주기적으로 겹쳐서 직조하는 부분 겹사 방식으로 직조된 심재 직물의 양면을 저밀도 폴리에틸렌으로 코팅하여 제작한 것을 특징으로 하는 타포린.
  2. 제 1항에 있어서,
    고밀도 폴리에틸렌은 온도 190℃ 및 하중 2.16kg의 조건에서 측정할 때 0.6 ~ 1.2g/10분의 용융지수를 갖는 것임을 특징으로 하는 타포린.
  3. 제 1항에 있어서,
    폴리프로필렌 호모폴리머는 온도 230℃ 및 하중 2.16kg의 조건에서 측정할 때 1.5 ~ 3.5 g/10분의 용융지수를 갖는 것임을 특징으로 하는 타포린.
  4. 제 1항에 있어서,
    플래트 얀으로 직물을 직조할 때 위사 및 경사 모두 부분 겹사 조직을 사용하고 이 때 겹사 조직의 밀도는 위사 및 경사 각각 1인치 당 3 ~ 6개인 것을 특징으로 하는 타포린.
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