KR20190075809A

KR20190075809A - 폴리프로필렌 부직포 제조 방법

Info

Publication number: KR20190075809A
Application number: KR1020180161300A
Authority: KR
Inventors: 노경섭; 채성민; 박철영; 전상진; 김태진
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2019-07-01
Also published as: EP3666947B1; EP3666947A1; US11885044B2; KR102278013B1; EP3666947A4; US20200240058A1

Abstract

본 발명에 따른 폴리프로필렌 부직포의 제조 방법에 의하여 제조되는 폴리프로필렌 부직포는 연신성이 우수하고 내수압 특성이 우수하다는 특징이 있다.

Description

폴리프로필렌 부직포 제조 방법{Method of preparation for polypropylene nonwoven}

본 발명은 연신성이 우수하고 내수압 특성이 우수한 폴리프로필렌 부직포의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 부직포는 방직, 제직이나 편성 과정을 거치지 않고 기계 조작이나 열접착 등 기계, 화학 처리로 섬유 집합체를 접착하거나 엉키게하여 만든 직물을 의미하며, 펠트, 수지 접착시킨 부직포, 니들 펀치, 스펀 본드, 스펀 레이스, 엠보스 필름, 습식 부직포 등이 이에 속한다. 협의로는 랜덤(random)에 겹친 웹(web)과 섬유의 접점을 수지로 접착하여 심지 등으로 사용하는 것을 의미한다. 접착포라고도 하며 본드 패브릭(bonded fabric)이라고도 한다. 이러한 부직포는 다양한 방법으로 제조될 수 있는데 니들펀칭법, 케미칼본딩법, 서멀본딩법, 멜트브로운법, 스펀레이스법, 스테치본드법, 스펀본드법이 알려져 있다.

한편, 폴리올레핀계 수지를 원료로 한 스펀본드(spunbond) 부직포는 촉감, 유연성, 통기성, 단열성 등이 우수하여 필터, 포장재, 침구, 의류, 의료 용품, 위생 용품, 자동차 내장재, 건축 자재 등으로 널리 사용되고 있다. 특히, 폴리프로필렌 단섬유는 특유의 낮은 융점, 및 우수한 내화학성으로 인해 캘린더 본딩 공법 또는 에어스루 본딩 공법을 통해 서멀본드 부직포로 가공되며, 기저귀, 생리대 등의 위생용품 표면재로 주로 사용되고 있다.

이에 사용되는 지글러-나타 촉매로 제조되는 호모 폴리프로필렌 수지의 경우에는, 강도, 연신성 등이 우수하여 섬유 및 사출 용도로 널리 사용되고 있다. 그러나, 높은 자인렌 용해분(Xylene soluble), 및 높은 TVOC로 인하여 섬유 및 사출 제품을 생산하는데 한계를 보이고 있다.

또한, 메탈로센 촉매로 제조된 호모 폴리프로필렌 수지의 경우에는 분자량 분포가 좁기 때문에 굵기가 가늘면서 균일한 섬유가 제조 가능하고, 이에 따라 강도가 우수한 저평량의 부직포를 제조하는 장점이 있다. 하지만, 메탈로센 호모 폴리프로필렌 수지는 연신성과 내수압 특성이 떨어지는 문제가 있다.

이에 본 발명자들은 메탈로센 촉매로 제조된 호모 폴리프로필렌 수지를 사용하여 부직포를 제조함에 있어, 이하 상세히 설명할 바와 같이 상기 호모 폴리프로필렌 수지의 물성과 함께 부직포 제조 조건을 적절히 조절할 경우, 우수한 기계적 물성과 연신성 및 내수압 특성 또한 향상됨을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 기계적 물성과 연신성 및 내수압 특성 또한 향상된 폴리프로필렌 부직포의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 상기의 제조 방법으로 제조된 폴리프로필렌 부직포를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 메탈로센 폴리프로필렌 수지를 방사하여 필라멘트를 제조하는 단계(단계 1); 상기 방사된 필라멘트를 10 내지 20℃의 온도 조건에서 냉각하는 단계(단계 2); 및 상기 냉각된 필라멘트를 150 내지 165℃에서 서로 결합시켜 부직포를 형성하는 단계(단계 3)를 포함하는, 폴리프로필렌 부직포 제조 방법에 있어서,

상기 메탈로센 폴리프로필렌 수지는, 중량평균분자량이 100,000 내지 150,000이고, 분자량 분포(PDI)가 2.0 내지 2.5이고, 용융 지수(MI, ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16 kg 하중으로 측정)가 20 내지 30 g/10 min이고, 자일렌 가용분(Xs)이 2 중량% 이하인, 폴리프로필렌 부직포 제조 방법을 제공한다.

이하 각 단계 별로 본 발명을 상세히 설명한다.

(단계 1)

본 발명에 따른 부직포의 제조 방법은 스펀번드법을 적용하는 것으로, 스펀번드법은 일반적으로 고분자를 방사하여 필라멘트를 제조하는 방사 공정과, 방사된 필라멘트를 결합하여 부직포를 형성하는 결합 공정으로 구분될 수 있다.

상기 단계 1은, 스펀번드법의 방사 공정에 해당하는 것으로, 본 발명에서는 메탈로센 폴리프로필렌 수지를 방사하여 필라멘트를 제조한다.

상기 방사 조건은 필라멘트를 제조하는 조건이면 특별히 제한되지 않으며, 일반적으로 메탈로센 폴리프로필렌 수지를 용융한 상태에서 공기압으로 토출구 쪽으로 방사하여 필라멘트를 제조한다. 상기 토출구는 1개 또는 복수개일 수 있으며, 제조 효율을 감안하여 복수의 토출구를 동시에 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 용융을 위한 온도는 메탈로센 폴리프로필렌 수지의 용융점 보다 높은 온도에서 적절히 조절할 수 있다.

상기 메탈로센 폴리프로필렌 수지는 앞서 설명한 바와 같이, 중량평균분자량이 100,000 내지 150,000이고, 분자량 분포(PDI)가 2.0 내지 2.5이고, 용융 지수(MI, ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16 kg 하중으로 측정)가 20 내지 30 g/10 min이고, 자일렌 가용분(Xs)이 2 중량% 이하인, 폴리프로필렌 부직포 제조 방법을 제공한다. 상기의 조건을 만족하는 메탈로센 폴리프로필렌 수지를 사용하는 경우, 기계적 물성과 연신성 및 내수압 특성 또한 향상된 폴리프로필렌 부직포를 제조할 수 있다.

바람직하게는, 상기 중량평균분자량은 100,000 내지 110,000이다.

바람직하게는, 상기 PDI가 2.3 내지 2.4이다.

바람직하게는, 상기 MI가 22 내지 29 g/10 min, 또는 25 내지 28 g/10 min이다.

바람직하게는, 상기 자일렌 가용분(Xs)이 1.5 중량% 이하, 또는 1.0 중량% 이하이다. 상기 자일렌 가용분(Xs)의 이론적인 하한은 0 중량%이나, 일례로 0.01 중량% 이상, 0.05 중량% 이상, 또는 0.1 중량% 이상이다.

바람직하게는, 상기 메탈로센 폴리프로필렌 수지는 용융점이 150 내지 155℃이고, 보다 바람직하게는 152 내지 153℃이다.

바람직하게는, 상기 메탈로센 폴리프로필렌 수지는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 촉매로 사용하여 제조된다:

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 페닐, 또는 C_1-20 알킬로 치환된 페닐이고;

R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 C_1-20 알킬이고;

A는 탄소, 실리콘, 또는 게르마늄이고;

M은 지르코늄, 또는 하프늄이며,

X은 할로겐, 또는 C_1-20 알킬이다.

바람직하게는, R₁ 및 R₂는 터트-부틸로 치환된 페닐이다. 보다 바람직하게는, R₁ 및 R₂는 4-터트-부틸-페닐이다.

바람직하게는, R₃ 및 R₄는 에틸이다.

또한 바람직하게는, A는 실리콘이다.

또한 바람직하게는, X는 클로로이다.

바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기와 같다:

한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 담체에 담지될 수 있다. 상기 담체는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 것이 사용될 수 있으므로 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 실리카, 실리카-알루미나 및 실리카-마그네시아로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 담체가 사용될 수 있다. 한편, 실리카와 같은 담체에 담지될 때에는 실리카 담체와 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 작용기가 화학적으로 결합하여 담지되므로, 중합 공정에서 표면으로부터 유리되어 나오는 촉매가 거의 없어서 슬러리 또는 기상 중합으로 폴리프로필렌을 제조할 때 반응기 벽면이나 중합체 입자끼리 엉겨 붙는 파울링이 없다.

구체적으로, 상기 담체는 고온에서 건조된 실리카, 실리카-알루미나 등이 사용될 수 있고, 이들은 통상적으로 Na₂O, K₂CO₃, BaSO₄, Mg(NO₃)₂ 등의 산화물, 탄산염, 황산염, 질산염 성분이 함유될 수 있다.

또한, 상기 촉매는 알킬알루미녹산으로 구성된 조촉매를 더욱 포함할 수 있다. 이러한 조촉매를 사용할 경우에, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 금속 원소(M)에 결합된 X가 알킬기, 예컨대 C_1-20 알킬로 치환된 형태의 촉매로 사용될 수 있다.

상기 조촉매 또한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 것이 사용될 수 있으므로 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 실리카, 실리카-알루미나, 유기알루미늄 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 조촉매가 사용될 수 있다.

상기 촉매의 존재 하에, 프로필렌을 중합시켜 본 발명에서 사용하고자 하는 메탈로센 폴리프로필렌 수지를 제조할 수 있다.

상기 중합은 25 내지 500℃의 온도 및 1 내지 100 kgf/㎠의 압력 하에서 1 내지 24시간 동안 반응시켜 수행될 수 있다. 이때, 상기 중합 반응 온도는 25 내지 200℃가 바람직하고, 50 내지 100℃가 보다 바람직하다. 또한, 상기 중합 반응 압력은 1 내지 70 kgf/㎠가 바람직하고, 5 내지 40 kgf/㎠가 보다 바람직하다. 상기 중합 반응 시간은 1 내지 5시간이 바람직하다.

상기 중합 공정은 수소 첨가 또는 미첨가 조건에 따라 분자량 범위를 조절할 수 있다. 특히, 수소를 첨가하지 않은 조건 하에서는 고분자량의 메탈로센 폴리프로필렌을 제조할 수 있으며, 수소를 첨가하면 적은 양의 수소 첨가로도 저분자량의 메탈로센 폴리프로필렌을 제조할 수 있다. 이때, 상기 중합 공정에 첨가되는 수소 함량은 반응기 조건 1 기압 하에서 0.07 L 내지 4 L 범위이거나, 또는 1 bar 내지 40 bar의 압력으로 공급되거나 단량체 대비 수소 몰 함량 범위로 168 ppm 내지 8,000 ppm으로 공급될 수 있다.

(단계 2)

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 부직포의 제조 방법은 스펀번드법을 적용하는 것으로, 방사 공정과 결합 공정 사이에 방사된 필라멘트를 냉각하는 단계가 있는데, 본 발명에서는 이러한 냉각 조건에 따라 최종 제조되는 부직포의 물성에 변화가 있음을 확인하였다.

이에 본 발명에서는, 상기 단계 1에서 방사된 필라멘트를 10 내지 20℃의 온도 조건에서 냉각하는 단계를 포함한다. 상기 냉각 조건에 따라 동일한 메탈로센 폴리프로필렌 수지를 사용한 경우에도 최종 제조되는 부직포의 물성을 조절할 수 있다.

상기 냉각은 토출구에서 필라멘트가 방사된 후 수집기로 회수하는 과정 동안 냉각풍을 투입하는 것으로 수행할 수 있다. 이때 상기 냉각풍의 온도를 조절하여 상기 냉각 조건을 조절할 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각풍의 온도는 12℃ 이상, 13℃ 이상, 14℃ 이상, 또는 15℃ 이상이고, 20℃ 이하, 19℃ 이하, 또는 18℃ 이하이다.

(단계 3)

상기 단계 3은 스펀번드법의 결합 공정에 해당하는 것으로, 상기 단계 2에서 냉각된 필라멘트를 150 내지 165℃에서 서로 결합시켜 부직포를 형성하는 단계이다.

상기의 단계는 캘린더 공정으로서, 필라멘트에 열을 가함으로써 필라멘트 간에 접착이 이루어져 서로 엉킨 형태의 부직포가 제조된다. 상기 단계 3은, 상기 단계 2에서 제조된 필라멘트를 컨베이어 벨트나 지지체 상에 수집하고 이를 캘린더 공정을 적용하여 수행할 수 있다.

폴리프로필렌 부직포

후술할 실시예와 같이 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 폴리프로필렌 부직포는, 지글러-나타 촉매를 사용하여 제조한 폴리프로필렌으로 제조한 부직포에 비하여 기계적 물성과 연신성 및 내수압 특성이 우수하였다. 특히, 본 발명의 제조 방법으로 제조된 폴리프로필렌 부직포는 내수압이 150 mmH₂O 이상이고, 바람직하게는 160 mmH₂O 이상이다. 상기 내수압은 그 값이 높을수록 우수하여 그 상한에 제한은 없으나, 일례로 300 mmH₂O 이하, 250 mmH₂O 이하, 또는 200 mmH₂O 이하이다.

또한, 메탈로센 촉매를 사용한 제조한 폴리프로필렌이라 하더라도, 본 발명에 따른 폴리프로필렌 물성을 만족하지 못하는 경우에는, 기계적 물성과 연신성 및 내수압 특성이 향상되지 않았다.

또한, 동일한 폴리프로필렌을 사용한 경우라도, 냉각 조건에 따라 기계적 물성과 연신성 및 내수압 특성이 조절됨을 확인할 수 있었다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

제조예 : 촉매의 제조

단계 1) (디에틸실란-디일)-비스((2-메틸-4-터트-부틸-페닐인데닐)실란의 제조

2-메틸-4-터트-부틸-페닐인덴(20.0 g)을 톨루엔/THF=10/1 용액(220 mL)에 용해시킨 후, n-부틸리튬 용액(2.5 M, 헥산 용매, 22.2 g)을 0℃에서 천천히 적가한 다음, 상온에서 하루 동안 교반하였다. 그 후, -78℃에서 상기 혼합 용액에 디에틸디클로로실란(6.2 g)을 천천히 적가하였고, 약 10분 동안 교반한 뒤 상온에서 하루 동안 교반하였다. 그 후, 물을 가하여 유기층을 분리한 다음, 용매를 감압 증류하여 (디에틸실란-디일)-비스((2-메틸-4-터트-부틸-페닐인데닐)실란을 얻었다.

단계 2) [(디에틸실란-디일)-비스((2-메틸-4-터트-부틸-페닐인데닐)]지르코늄 디클로라이드의 제조

상기 단계 1에서 제조한 (디에틸실란-디일)-비스((2-메틸-4-터트-부틸-페닐인데닐)실란을 톨루엔/THF=5/1 용액(120 mL)에 용해시킨 후, n-부틸리튬 용액(2.5 M, 헥산 용매, 22.2 g)을 -78℃에서 천천히 적가한 후, 상온에서 하루 동안 교반하였다. 반응액에 지르코늄 클로라이드(8.9 g)를 톨루엔(20 mL)에 희석시킨 후, -78℃에서 천천히 적가하고 상온에서 하루 동안 교반하였다. 반응액의 용매를 감압 제거한 다음, 디클로로메탄을 넣고 여과한 다음, 여액을 감압 증류하여 제거하였다. 톨루엔과 헥산을 사용하여 재결정을 하여 고순도의 rac-[(디에틸실란-디일)-비스((2-메틸-4-터트-부틸-페닐인데닐)]지르코늄 디클로라이드(10.1 g, 34%, rac:meso=20:1)를 얻었다.

¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 7.69-7.01 (m, 14H), 6.99 (s, 2H), 2.24 (s, 6H), 1.51-1.41 (m, 4H, 1.32 (s, 18H, 1.07 (t, J=6.9 Hz, 6H)

단계 3) 담지된 촉매의 제조

3 L 반응기에 실리카 100 g과 10 wt%의 메틸알루미녹산(670 g)을 넣어 90℃에서 24시간 동안 반응시켰다. 침전 후 상층부는 제거하고 톨루엔으로 2회에 걸쳐 세척하였다. 상기 단계 2에서 제조한 안사-메탈로센 화합물 rac-[(디에틸실란-디일)-비스((2-메틸-4-터트-부틸-페닐인데닐)]지르코늄 디클로라이드(5.8 g)을 톨루엔에 희석시켜 반응기에 첨가한 후, 70℃에서 5시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후 침전이 끝나면, 상층부 용액은 제거하고 남은 반응 생성물을 톨루엔으로 세척한 후 헥산으로 다시 세척하고 진공 건조하여 고체 입자 형태의 실리카 담지 메탈로센 촉매 150 g을 얻었다.

실시예 1 내지 3

1) 폴리프로필렌 수지의 제조

연속 2기의 루프 반응기를 이용하여 폴리프로핀렌 수지를 제조하였다. 보다 구체적으로 트리에틸알루미늄(TEAL) 및 수소 기체를 각각 펌프를 이용하여 투입하고, 프로필렌 벌크-슬러리 중합을 진행하였다. 이때 상기 촉매를 20 wt%로 오일, 그리스에 섞은 머드 촉매를 제조하고 사용하였다. 반응기의 온도는 70℃, 시간당 생산량은 약 40kg 수준으로 운전하였으며, 이때 압력은 35 kg/cm²으로 유지하고, 프로필렌을 40 kg/h로 투입하였으며, TEAL은 50 ppm으로, 수소는 700 ppm으로 투입하였다.

2) 부직포의 제조

문헌 [Report No. 4364 of the Naval Research Laboratories, published May 25, 1954 entitled "Manufacture of Superfine Organic Fibers" by Wente, Van. A. Boone, C. D., and Fluharty, E. L.]을 참고하여, 마스터배치 펠렛을 극세섬유 웹으로 압출하여 부직포를 제조하였다.

구체적으로, 25 mm 트윈-스크류 압출기를 이용하여 앞서 제조한 폴리프로필렌 수지와 Exolit® OP 950 첨가제(2.5 중량%)의 마스터배치를 제조한 후, 이것을 펠렛화하였다. 이어서, 31 mm 브라벤더 원추형 트윈 스크류 압출기를 이용하여 용융된 마스터배치 조성물을 멜트 펌프(65 rpm)에 공급한 후에 토출구(10개 토출구/cm) 및 381 ㎛의 토출구 직경을 갖는 25 cm 너비의 멜트 블로잉 다이에 공급하였다. 용융 온도는 235℃였고, 스크류 속도는 120 rpm이었으며, 다이는 235℃에서 유지되었고, 1차 공기 온도 및 압력은 각각 300℃ 및 60 kPa(8.7 psi)이었으며, 중합체 처리 속도는 5.44 kg/hr였고, 수집기/다이 거리는 15.2 cm였다. 토출구로부터 방사된 극세섬유가 수집기로 떨어지는 동안 두 개의 펌프를 이용하여 냉각풍으로 냉각시켰으며, 수집기에서 수집된 극세섬유를 상하 롤(roll)을 이용하여 칼렌더 공정으로 부직포를 제조하였다. 이때, 냉각풍의 온도와, 칼렌더 공정시의 상하 롤의 온도를 이하 표 2에 나타내었다.

비교예 1 및 2

비교예로 주식회사 엘지화학의 폴리프로필렌(제품명: H7700)을 사용하였으며, 상기 실시예와 동일하되 표 2의 조건으로 부직포를 제조하였다.

실험예

(1) 폴리프로필렌의 물성 평가

먼저, 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 폴리프로필렌에 대하여 이하와 같이 물성을 평가하였다.

1) 용융지수(MI): ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16 kg 하중으로 측정하였으며, 10분 동안 용융되어 나온 중합체의 무게(g)로 나타내었다.

2) 자일렌 가용분(Xylene Soluble): 샘플에 자일렌을 넣고 135℃에서 1시간 동안 가열하고, 30분간 냉각하여 전처리를 하였다. OminiSec(Viscotek사 FIPA) 장비에서 1 mL/min의 flow rate으로 4시간 동안 자일렌을 흘려주어 RI, DP, IP의 base line이 안정화되면, 전처리한 샘플의 농도, 인젝션 양을 기입하여 측정 후 피크면적을 계산하였다.

3) 용융점(Tm) 및 재결정 온도(Trc): 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimeter, DSC, 장치명: DSC 2920, 제조사: TA instrument)를 이용하여 폴리프로필렌의 녹는점을 측정하였다. 구체적으로 중합체를 220℃까지 가열한 후 5분 동안 그 온도를 유지하였고, 다시 20℃까지 내린 후 다시 온도를 증가시켰으며, 이때 온도의 상승속도와 하강속도는 각각 10℃/min으로 조절하였다.

4) 중량평균분자량, 수평균분자량, 분자량 분포: 샘플을 PL-SP260을 이용하여 BHT 0.0125% 포함된 1,2,4-Trichlorobenzene에서 160℃, 10시간 동안 녹여 전처리하고, PL-GPC220을 이용하여 측정 온도 160℃에서 폴리스티렌을 표준 시료로 하여 수평균분자량, 중량평균분자량을 측정하였다. 분자량 분포는 중량평균분자량과 수평균분자량의 비로 나타내었다.

5) 인장강도(Tensile Strength): ASTM D638에 의거하여 50 mm/min의 속도로 측정하였다.

6) 굴곡강도(Flexural Strength) 및 굴곡탄성률(Flexural Modulus): ASTM D790에 따라, 시편을 support에 올려 고정한 후에 Loading Nose로 28 mm/min으로 하중을 가할 때 걸리는 강도(kg/㎠)를 측정하였다. Loading Nose가 더 이상 증가하지 않는 최대값인 굴곡강도(Flexural Strength)와 굴곡력에 따른 초기 기울기 값으로 Stifness(강성)을 나타내는 굴곡탄성율(Flexural Modulus)을 측정하였다.

7) Izod 충격강도(Izod Impact Strength): ASTM D256에 따라, 상온(23℃)에서 아이조드 충격강도를 측정하였다.

8) TVOC(총 휘발성 유기 화합물의 방출량): VDA 277 방법에 따라, 120℃에서 5시간 가열 후 발생하는 가스를 Headspace Sampler-GC/FID를 이용하여 평가하였다.

상기 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	단위	실시예 1 내지 3	비교예 1 및 2
MI	g/10min	26.2	33.3
자일렌 함량	wt%	0.8	1.8
Tm	℃	152.7	160.3
Trc	℃	110.9	113.0
수평균분자량	g/mol	44,521	37,624
중량평균분자량	g/mol	105,860	106,862
분자량 분포	-	2.37	2.84
인장강도	kg/㎠	371	338
굴곡강도	kg/㎠	513	451
굴곡탄성률	kg/㎠	16444	15049
Izod 충격강도	kg-㎝/㎝	2.2	2.2
TVOC	ppm	15	260

2) 부직포의 물성 평가

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 부직포에 대하여 이하와 같이 물성을 평가하였다.

1) 인장강도 및 신율: UTM 장비(ZWICK Roell사)에 두께를 측정한 필름 시편을 고정시켜서 단면적을 기입하고 200 mm/min의 속력으로 시편의 MD 방향, TD 방향을 각 각 측정하였다. 각 시편의 신율(%)와 항복 하중(Kgf)과 파단점 하중(Kg)을 단면적(㎠)으로 나누어 인장강도(Kg/㎠)를 확인하였다.

2) 내수압: 내수압 측정기를 이용하여 수압을 증가하면서 부직포 상단에 3 방울이 투과되는 시점의 압력을 측정하였다.

3) Filament 두께: SEM을 이용하여 필라멘트 두께를 측정하였다.

상기 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2⁵⁾
Cooling Air¹⁾	온도(℃)	16/16	18/17	12/12	11/12	16/16
칼렌더 온도² ⁾(℃)		160/155	160/155	160/155	165/155	165/155
인장강도	MD³⁾	114	119	107	101	98
인장강도	CD⁴⁾	49	52	48	44	44
신율	MD	69	64	70	56	53
신율	CD	65	66	65	65	60
내수압(mmH₂O)		150	165	138	97	92
Filament 두께(um)		16.3	14.7	18.7	20.4	18.8
1) 두 개의 냉각풍의 온도 2) 상하 roll의 온도 3) MD: machine direction 4) CD: cross machine direction 5) 비교예 2는 부분 사절(끊어짐)이 관찰되었음

상기와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 부직포는 비교예의 부직포에 비하여 인장강도가 개선되었고, 신율은 유사하나 내수압 특성이 현저히 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한, filament의 두께도 비교예 대비 작음을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 및 2를 비교하면, 냉각 조건에 따라 실시예 2가 보다 우수한 인장강도와 내수압 특성 및 보다 얇은 filament 두께를 나타내었다.

Claims

메탈로센 폴리프로필렌 수지를 방사하여 필라멘트를 제조하는 단계(단계 1);
상기 방사된 필라멘트를 10 내지 20℃의 온도 조건에서 냉각하는 단계(단계 2);
상기 냉각된 필라멘트를 150 내지 165℃에서 서로 결합시켜 부직포를 형성하는 단계(단계 3)를 포함하는,
폴리프로필렌 부직포 제조 방법에 있어서,
상기 메탈로센 폴리프로필렌 수지는,
중량평균분자량이 100,000 내지 150,000이고,
분자량 분포(PDI)가 2.0 내지 2.5이고,
용융 지수(MI, ASTM D1238에 따라 230℃에서 2.16 kg 하중으로 측정)가 20 내지 30 g/10 min이고,
자일렌 가용분(Xs)이 2 중량% 이하인,
폴리프로필렌 부직포 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 중량평균분자량은 100,000 내지 110,000인,
폴리프로필렌 부직포 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 PDI가 2.3 내지 2.4인,
폴리프로필렌 부직포 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 MI가 22 내지 29 g/10 min인,
폴리프로필렌 부직포 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 자일렌 가용분(Xs)이 1.5 중량% 이하인,
폴리프로필렌 부직포 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 메탈로센 폴리프로필렌 수지는 용융점이 150 내지 155℃인,
폴리프로필렌 부직포 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 메탈로센 폴리프로필렌 수지는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 촉매로 사용하여 제조되는,
폴리프로필렌 부직포 제조 방법:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 페닐, 또는 C_1-20 알킬로 치환된 페닐이고;
R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 C_1-20 알킬이고;
A는 탄소, 실리콘, 또는 게르마늄이고;
M은 지르코늄, 또는 하프늄이며,
X은 할로겐, 또는 C_1-20 알킬이다.
제7항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물인,
폴리프로필렌 부직포 제조 방법:

.
제1항에 있어서,
상기 단계 2는 12 내지 20℃의 온도 조건에서 수행하는,
폴리프로필렌 부직포 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌 부직포는 내수압이 150 mmH₂O 이상인,
폴리프로필렌 부직포 제조 방법.