KR20080032629A

KR20080032629A - 폴리프로필렌 가연사 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20080032629A
Application number: KR1020080008916A
Authority: KR
Inventors: 김상수
Original assignee: (주)동국가연
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2008-04-15
Also published as: KR20080032604A; KR100808092B1; KR100888443B1; KR100862958B1; KR20080032594A; KR20080043760A

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 가연사 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필라멘트 제조공정의 방사방법의 개선을 통한 폴리프로필렌 필라멘트를 제1피드롤러로 공급하고 온도 120∼160℃로 히터에서 열처리한 후 냉각판을 거치면서 냉각하고, 가연비 1.25∼2.5로 가연장치에 의해 가연을 한 후 연신비 1.4~2.0으로 제2피드롤러를 통과시킨 후, 제2피드롤러와 제3피드롤러간의 속도차에 의한 오버피드율을 6.0~12.0으로 하여 제3피드롤러를 통과시키고 유제부여하고 권취하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 가연사 및 그 제조방법에 관한 것으로서 본 발명에 의해 사절이나 모우의 발생을 최소로 하면서 촉감이 부드러우며 신축성 및 형태안정성이 우수한 폴리프로필렌 가연사를 제공할 수 있다.

폴리프로필렌 가연사, 치수변화율, 비수수축율

Description

폴리프로필렌 가연사 및 그 제조방법{Polypropylene False Twist Yarn And Process Of Producing Thereof}

본 발명은 폴리프로필렌 가연사 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항균성 및 소수성이 우수한 폴리프로필렌 필라멘트를 이용하여 벌키감 및 신축성이 우수하여 고급 스포츠 의류용 직물에 사용할 수 있는 폴리프로필렌 가연사를 제공하는 것에 관한 것이다.

일반적으로, 폴리프로필렌 필라멘트는 합성필라멘트의 일종으로서, 강도가 우수하며, 혼방성이 좋은 소수성 필라멘트로서, 다른 합성필라멘트와는 달리, 동일한 중량의 원단일지라도 비중이 낮으므로 벌키(bulky)성이 우수하고, 흡수율이 매우 낮아 피부는 항상 건조한 상태를 유지하여 운동 중이나 후에도 항상 쾌적함을 유지할 수 있으며, 또한 천연/합성 필라멘트를 통틀어 가장 낮은 열전도율로 인하여 열손실이 적고, 이로 인해 체온을 일정하게 유지시켜 주게 되고, 수분이 필라멘트 내부로 침투하지 않게 되므로 그냥 흔들어 떨어뜨려 제거할 수 있게 되며, 세탁이 용이하며 건조 속도가 빠르다.

또한, 세균, 곰팡이, 박테리아 등이 서식할 수 있는 환경을 제공하지 않으므 로 이것으로부터 안전하고, 비활성의 폴리머이므로 냄새, 핏자국, 얼룩, 화학약품 등에 반응하지 않으며, 정전기에 대해서도 매우 안정적이다.

특히, 융점의 경우 많은 용도에서 사용할 만큼 적당하게 높지만 다른 합성필라멘트보다는 쉽게 열융착할 수 있을 만큼 낮아서 멜트 블로운(melt blown)에 의한 부직포 제조에 적합하다.

한편, 상기 폴리프로필렌을 포함하는 폴리올레핀계 폴리머는 구성 분자가 탄화수소로만 이루어져 있으므로 극성이 없어 소수성이 크므로 카펫이나 가구용 등과 같은 홈 인테리어 용도로 이용 가능하며, 극성오염물질에 대한 저항성이 매우 높다.

이러한 특징을 갖는 폴리프로필렌 필라멘트는 융점이 낮기 때문에 의류용으로는 한계가 있으나, 수분수송에 이점이 있는 위킹(wicking) 특성을 이용하여 가벼운 니트류로서만 제한적인 성장을 보이고 있다.

이는 폴리프로필렌 필라멘트를 의류용으로 사용할 경우, 폴리프로필렌의 열적특성, 일광특성, 염색특성 등, 원사 자체의 단점으로 인하여 니트 분야를 중심으로 소극적이면서 제한적으로 그 용도 전개가 이루어지고 있는 실정이다.

최근에는 열적 및 일광 특성 등에 문제점이 있는 폴리프로필렌 필라멘트의 단점을 보완한 개량형 폴리프로필렌 필라멘트가 개발되어 의류 소재로 그 용도 범위를 확대하는 등 상기 폴리프로필렌 필라멘트에 대한 관심이 날로 증가하고 있다.

그러나, 폴리프로필렌 필라멘트는 의류용으로 사용할 수 있을 정도로 충분한 강도 및 신도를 부여하기가 어려워 가연사로는 활용하지는 못하고 있는 실정이다.

특히, 폴리프로필렌 필라멘트는 폴리프로필렌의 낮은 융점으로 인한 가연공정의 어려움이 있었고, 특히 의류용으로 사용할 수 있을 정도로 충분한 강도 및 신도를 부여하기가 어려워 가연사로는 제조하지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 기존의 폴리프로필렌 필라멘트의 문제점을 극복하여 폴리프로필렌 가연사를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.이에 본 발명자는 폴리프로필렌의 방사방법의 개선을 통해 가연사용으로 사용할 수 있는 필라멘트를 사용하고, 폴리프로필렌 필라멘트에 대한 가연조건의 최적화를 통해 폴리프로필렌 가연사를 제조함으로써 각종 스포츠웨어 및 기능성 의복 분야에 활용할 수 있었다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 폴리프로필렌 필라멘트를 제1피드롤러로 공급하고 온도 120∼160℃로 히터에서 열처리한 후 냉각판을 거치면서 냉각하고, 가연비 1.25∼2.5로 가연장치에 의해 가연을 한 후 연신비 1.4~2.0으로 제2피드롤러를 통과시킨 후, 제2피드롤러와 제3피드롤러간의 속도차에 의한 오버피드율을 6.0~12.0으로 하여 제3피드롤러를 통과시키고 유제부여하고 권취하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 가연사의 제조방법이 제공된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 폴리프로필렌 필라멘트를 사용하여 가연사를 제조하는 것으로서, 본 발명에서는 폴리프로필렌 필라멘트를 제1피드롤러로 공급하고 온도 120∼160℃로 히터에서 열처리한 후 냉각판을 거치면서 냉각하고, 가연비 1.25∼2.5로 가연장치에 의해 가연을 한 후 연신비 1.4~2.0으로 제2피드롤러를 통과시킨 후, 제2피드롤러와 제3피드롤러간의 속도차에 의한 오버피드율을 6.0~12.0으로 하여 제3피드롤러를 통과시키고 유제부여하고 권취하여 폴리프로필렌 가연사를 제조한다.

본 폴리프로필렌 가연사의 제조방법은 항균성 및 소수성이 우수한 폴리프로필렌 필라멘트를 이용하여 벌키감 및 신축성이 우수하여 고급 스포츠 의류용 직물에 사용할 수 있는 폴리프로필렌 가연사를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 폴리프로필렌 가연사의 제조방법을 도 1을 바탕으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 폴리프로필렌 필라멘트(31)를 제1피드롤러(32)로 공급하고 온도 120∼160℃로 히터(33)에서 열처리한 후 냉각판(34)을 거치면서 냉각하고, 가연비 1.25∼2.5로 가연장치(35)에 의해 가연을 한다. 상기 폴리프로필렌 필라멘트는 폴리프로필렌 부분연신 필라멘트(POY) 또는 폴리프로필렌 완전연신 필라멘트(FDY)를 사용할 수 있는데, 폴리프로필렌 부분연신 필라멘트를 사용하는 경우에는 폴리프로필렌 완전연신 필라멘트를 사용하는 경우보다 제조되는 가연사가 더욱 벌키해지는 특징이 있다. 상기 폴리프로필렌 부분연신 필라멘트(POY)는 강도 3.0~4.2 g/dpf, 신도 150~180%인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 폴리프로필렌 완전연신 필라멘트(FDY)는 강도 3.5~5.0 g/dpf, 신도 70~90%인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 히터(33)에서의 열처리온도는 120∼160℃가 바람직한데, 120℃미만에서는 권축회복율이 높은 가연사가 요구하는 크림프의 안정화에 문제점이 있으며, 160℃를 초과하는 경우에는 원사 용융으로 인한 원사 물성이 변화하는 문제점이 있다. 가연장치의 가연비는 공급되는 폴리프로필렌 필라멘트의 물성에 따라 차이가 있을 수 있는데, 1.25∼2.5인 것이 바람직한데, 1.25 미만에서는 사도떨림이나 사도이탈로 인한 사도불안정으로 가연사의 형태안정성(미가연)에 문제점이 있으며, 2.5를 초과하는 경우에는 사절 및 모우 등의 문제점이 있다. 부분연신 필라멘트를 공급하는 경우의 가연비는 1.5∼2.5, 완전연신 필라멘트의 경우의 가연비는 1.25~1.45로 정하는 것이 바람직하다. 가연장치 통과 후 연신비 1.4∼2.0이 되도록 제2피드롤러(6)를 통과시키는데, 그 이유는 권축회복율의 안정성은 낮은 신도에서 이루어지므로 사가공상의 모우가 발생이 되지 않는 한계치로 연신비를 설정하는 것이 바람직하다. 1.4 미만에서는 크림프 발현의 문제점이 있으며, 2.0을 초과하는 경우에는 미해연 및 사절발생등의 문제점이 있다.

이후 제3피드롤러(37)를 통과시키고 유제부여부(38)에서 유제처리하고 권취드럼(39)에 권취하여 본 발명의 폴리프로필렌 가연사를 제조한다.

본 발명에서는 제2피드롤러와 제3피드롤러간의 속도차에 의한 오버피드율을 정밀히 설정하는 것이 특히 중요한데, 6.0~12.0으로 조절함으로써 히터와 냉각판(cooling zone)을 거친 사도를 자연냉각시킴으로써 크림프상태를 안정시킬 수 있다. 특히 DPF가 1 미만인 사종의 경우에는 상기 오버피드율을 9.0~11.0으로 조절하는 것이 세섬도의 사도의 크림프상태의 안정화를 도모할 수 있어 최종 제품인 가연 사의 우수한 촉감 및 신축성 부여에 이바지할 수 있다.

상기 오버피드율은 다음과 같이 계산된다.

오버피드율(%) ={(제2피드롤러표면속도 - 제3피드롤러표면속도)/ 제2피드롤러표면속도}×100

일반적으로 나일론 또는 폴리에스테르 가연사의 경우에는 정전기 발생에 의한 가연사의 형태안정성을 향상시키기 위해 교락공정을 필수적으로 행하나, 본 발명의 폴리프로필렌의 경우에는 정전기가 발생하지 않으므로 교락공정을 필수적으로 행하지는 않는다. 경우에 따라서는 해사성을 향상시키기 위해 상기 제2피드롤러(36)와 제3피드롤러(37) 사이에 공기압 0.5 ~ 3.0㎏/㎠의 조건으로 교락공정을 추가할 수도 있다.

본 발명에 의하면 강도 3.0~4.0 g/dpf 및 신도 20.0~34.0%인 폴리프로필렌 가연사가 제공된다.

또한, 상기 폴리프로필렌 가연사는 치수변화율 -0.6 ~ -1.5% 및 비수수축율 5.5~5.9%인 것이 제공될 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 의해 폴리프로필렌 자체의 낮은 융점으로 인해 가연사를 제조하기 어려웠던 폴리프로필렌 필라멘트를 개질하여 사절이나 모우의 발생을 최소로 하면서 촉감이 부드러우며 신축성이 우수하며, 비수수축율이 낮아 후가공시 안정성을 유지할 수 있는 폴리프로필렌 가연사를 제공할 수 있다.

이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 폴리프로필렌 가연사의 제조방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1]

폴리프로필렌 부분연신 필라멘트(네필라, POY 75d/32fila, 동국가연사산, 강도 3.7g/dpf), 신도 170%)를 제1피드롤러로 공급하고 표 2와 같은 조건으로 열처리한 후 냉각판을 거치면서 냉각하고, 가연을 한 후 제2피드롤러를 통과시킨 후 제3피드롤러를 통과시키고 유제부여하고 권취하여 폴리프로필렌 가연사(50d/32fila)를 제조하였다.

구 분	연신비	히터온도	가연비	오버피드율
조 건	1.9	140℃	1.7	10.5

[실시예 2]

폴리프로필렌 완전연신 필라멘트(네필라, FDY 70d/32fila, 동국가연사산, 강도 4.3g/dpf), 신도 80%)를 공급하고 가연비를 1.35로 조절하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 폴리프로필렌 가연사를 제조하였다.

[실시예 3]

제2피드롤러를 통과시킨 후 추가적으로 공기압 1.2㎏/㎠의 조건으로 교락공정을 행한 후 제3피드롤러를 통과시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 폴리프로필렌 가연사(50d/32fila)를 제조하였다.

상기 실시예들에 의해 제조한 가연사의 특성을 파악하기 위해 인장강도는 KS K 0215:2002 강도 및 신도 시험방법에 의하여 시험하고, 치수변화율은 KS K 0423: 2002법, 20±2℃. 10분침지, 망건조)에 의하여 시험하고, 비수수축율은 상기 가연사를 일정길이(ℓ₀)가 되도록 릴에 감아 98℃의 열수에 30분간 무장력으로 끓인 후의 길이(ℓ₁)를 재어 다음 식에 의해 측정하여 표 2에 나타내었다.

비수수축율 = [(ℓ₀-ℓ₁)/ℓ₀]×100

구 분	신도(%)	강도(g/dpf)	치수변화율(%)	비수수축율(%)
실시예 1	30.0	3.7	-1.0	5.8
실시예 2	28.4	3.9	-0.9	5.6
실시예 3	31.4	3.7	-1.2	5.7

도 1은 본 발명의 폴리프로필렌 가연사를 제조하는 공정의 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

31 : 폴리프로필렌 필라멘트 32 : 제1피드롤러

33 : 히터 34 : 냉각판

35 : 가연장치 36 : 제2피드롤러

37 : 제3피드롤러 38 : 유제부여부

39 : 권취드럼

Claims

폴리프로필렌 필라멘트를 제1피드롤러로 공급하고 온도 120∼160℃로 히터에서 열처리한 후 냉각판을 거치면서 냉각하고, 가연비 1.25∼2.5로 가연장치에 의해 가연을 한 후 연신비 1.4~2.0으로 제2피드롤러를 통과시킨 후, 제2피드롤러와 제3피드롤러간의 속도차에 의한 오버피드율을 6.0~12.0으로 하여 제3피드롤러를 통과시키고 유제부여하고 권취하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 가연사의 제조방법.
제 1항에 있어서, 제2피드롤러와 제3피드롤러간의 속도차에 의한 오버피드율은 9.0~11.0인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 가연사의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 제2피드롤러와 제3피드롤러 사이에 공기압 0.5 ~ 3.0㎏/㎠의 조건으로 교락공정을 추가하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 가연사의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 필라멘트는 폴리프로필렌 부분연신 필라멘트이며, 가연비는 1.5∼2.5인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 가연사의 제조방법.
제 4항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 부분연신 필라멘트는 강도 3.0~4.2 g/dpf, 신도 150~180%인 폴리프로필렌 부분연신 필라멘트인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 가연사의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 필라멘트는 폴리프로필렌 완전연신 필라멘트이며, 가연비는 1.25~1.45인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 가연사의 제조방법.
제 6항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 완전연신 필라멘트는 강도 3.5~5.0 g/dpf, 신도 70~90%인 폴리프로필렌 완전연신 필라멘트인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 가연사의 제조방법.
강도 3.0~4.0 g/dpf 및 신도 20.0~34.0%인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 가연사.
제 8항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 가연사는 치수변화율 -0.6~-1.5% 및 비수수축율 5.5~5.9%인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 가연사.