KR19980017270A - 변성된 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용한 카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변성된 폴리프로필렌 수지 조성물 및 카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 부드러운 촉감을 가진 폴리프로필렌 카페트를 제공하기 위한 변성 폴리프로필렌 수지의 조성물을 제공하고, 아울러 고감성 폴리프로필렌 섬유의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 변성 폴리프로필렌 수지 조성물은 95mol% 이상의 폴리프로필렌 성분으로 이루어진 용융흐름지수 2 - 30g/10분(230℃에서 측정)을 갖는 섬유용 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해 퍼옥사이드 또는 그의 유도체 성분이 0.01 - 2 중량부 혼합되어 이루어지며, 상기의 수지 조성물을 방사팩에서 700sec^-1이상의 전단속도하에서 3 - 20분간 체류시키고 최종 구금공에서 2,000sec^-1이상의 전단속도 및 200 - 270℃의 온도에서 압축방사하여 제조함으로써 카페트용 변성 폴리프로필렌 섬유를 제조한다.

Description

변성된 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용한 카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법

본 발명은 변성된 폴리프로필렌 수지 조성물 및 카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 퍼옥사이드(Peroxide) 또는 그의 유도체에 의해 변성된 폴리프로필렌 수지 조성물과 이를 이용한 카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 폴리프로필렌 수지는 저렴하여 다양한 분야에서 대량으로 사용되고 있으며, 또한 이를 이용한 섬유 및 성형품도 여러 가지고 있는데, 두께가 얇은 것은 피복재, 침구, 의료용 위생재료, 필터, 포장 등의 용도로 사용되고, 두꺼운 것은 기름흡착재나 도로공사, 지반개량 등의 토목공사용 재료 및 카페트용 재료로 널리 사용되고 있다. 또한 이러한 폴리프로필렌 섬유를 기재로하여 만든 BCF(Bulk Continuous Filament)는 가볍고, 내약품성, 저흡습성 및 항균성이 뛰어나고, 일광견뢰도가 우수하며 가격이 저렴하여 실내용 또는 옥외용의 카페트용 원사로 넓게 사용되고 있다. 특히 실내용 또는 가정용 카페트의 경우에는 고감성 제품이 요구된다.

유럽특허 525710호에서는 폴리프로필렌을 기초로 한 그라프트 코폴리머를 이용하여 섬유를 제조하는 방법에 대하여 기술하고 있다. 이 방법에서는 폴리프로필렌을 기초로 하고 폴리머의 한 방향 또는 두 방향으로 다른 단량체들을 공중합하여 섬유를 제조함으로써 기존의 폴리프로필렌으로만 제조한 섬유에 비하여 가공성형성이 뛰어나고 탄성회복력 및 인장이 증가한 섬유를 제공하고 있으나, 이 방법의 경우에는 그라프트 코폴리머를 제조하기가 힘들고 가정용 카페트의 물성 중 우선으로 생각해야 하는 고감성에 대한 향상이 이루어지지 않는 문제점을 가지고 있다.

또한 일본국 특개소 55-50040호에는 고무를 첨가하여 폴리프로필렌의 물성을 개량하는 방법이 기재되어 있으나, 이 방법은 그라프트 단량체 및 라디칼 발생제를 분할 첨가하고, 반응시간을 길게 필요로 하기 때문에 경제성, 채산성에 문제가 있을 뿐만 아니라 그라프트 변성 후의 용융흐름지수(Melt Index : MI)가 대폭적으로 상승한다는 결점을 가지고 있으며, 또한 섬유제조시 부드러운 촉감이 향상된다는 점이 명백히 기재되어 있지 않아 커다란 개량효과는 기대되지 않는다.

본 발명은 상기 종래기술들의 단점들을 해결하기 위한 것으로서, 부드러운 촉감을 가진 폴리프로필렌 카페트를 제공하기 위한 변성 폴리프로필렌 수지의 조성물을 제공하고, 아울러 고감성 폴리프로필렌 섬유의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 수지 조성물은 95mol% 이상의 프로필렌 성분으로 이루어진 용융흐름지수(Melt Index : MI)가 2 - 30g/10분(230℃에서 측정)을 갖는 섬유용 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해 퍼옥사이드 또는 그의 유도체 성분이 0.01 - 2 중량부 혼합되어 용융, 혼련된 것임을 특징으로 한다. 이 변성 폴리프로필렌 수지 조성물의 용융흐름지수는 5 - 60g/10분이다.

또한 이 수지를 사용하여 제조되는 카페트용 폴리프로필렌 섬유는 상기의 수지 조성물을 방사팩에서 700sec^-1이상의 전단속도하에서 3 - 20분간 체류시키고 최종 구금공에서 2,000sec^-1이상의 전단속도 및 200 - 270℃의 온도에서 압출방사하여 제조됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용된 폴리프로필렌은 95mol% 이상의 프로필렌 성분으로 이루어진 결정성의 폴리프로필렌이며, 수평균 분자량은 7,000 내지 800,000, 바람직하기로는 10,000 내지 700,000이고, 또한 용융흐름지수(Melt Index : MI)는 2 - 30g/10분(230℃에서 측정)인 것이다. 상기의 폴리프로필렌을 퍼옥사이드 또는 그의 유도체와 혼련 방사하여 분자량이 5,000 내지 600,000이고, 용융흐름지수가 5 - 60g/10분인 변성 폴리프로필렌 수지를 제조하는데, 본 발명에 있어 변성된 폴리프로필렌의 분자량은 최종 카페트의 용도 및 목표 물성에 따라 변화시킬 수있다. 또한 이 수지에는 에틸렌 성분이 0 - 5 mol% 정도의 양으로 포함되어 있어도 무방하다.

본 발명에서 사용되는 결정성 폴리프로필렌 중합체는 통상 지글러-나타(Ziegler-Natta)형 촉매라고 호칭되는 삼염화티탄 및 알킬알루미늄 화합물과의 조합 촉매의 존재하에서 중합되는데, 중합시 중합온도를 0℃ 내지 300℃까지에 걸쳐서 실시할 수가 있으나 프로필렌의 고입체 규칙성 중합에 있어서 100℃ 이상에서 중합시에는 고도의 입체 규칙성을 갖는 중합체가 얻어지지 않기 때문에 통상 0℃ 내지 100℃의 범위에서 중합을 행하는 것이 적합하다. 중합 압력에 관해서는 특히 제한은 없으나 공업적 또는 경제적이라는 점에서 3 내지 100 기압 정도의 압력이 바람직하다. 중합법으로서는 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄과 같은 불활성 탄화수소 용매에 의한 슬러리 중합, 생성되는 중합체가 이 불활성 탄화수소 용매에 용해되고 있는 상태에서 중합하는 용매중합, 무용매에 의한 액화 다량체 중에서의 괴상중합, 기체상 단량체 중에서의 기상중합이 가능하다.

본 발명의 변성 폴리프로필렌 수지는 퍼옥사이드 또는 그의 유도체 성분을 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해 0.01 - 2 중량부 혼합한 후 온도 200 - 250℃, 평균 체류시간 1분 - 10분에서 용융혼련하여 제조하게 되는데, 만일 퍼옥사이드 또는 그의 유도체 성분이 0.01 중량부 미만으로 혼합되게 되면 원하는 분자량의 변성 폴리프로필렌 수지를 얻을 수 없을 뿐만 아니라 변성효과도 나타나지 않아 고감성의 카페트용 폴리프로필렌 섬유를 얻을 수 없으며, 또한 2 중량부를 초과하여 혼합하게 되면 용융 흐름지수가 급격히 증가하여 역시 고감성의 카페트용 폴리프로필렌 섬유를 얻을 수 없게 된다.

본 발명에서 사용되는 퍼옥사이드 화합물로는 디-터셔리-부틸 퍼옥사이드(di-t-butyl peroxide), 터셔리-부틸 퍼아세테이트(t-butyl peracetate) 등을 들수 있으며, 그의 유도체로는 1,3-비스(터셔리-부틸 퍼옥시 이소프로필)벤젠(1,3-bis(t-butyl peroxy isopropyl)benzene), 터셔리-부틸 퍼옥시 벤조에이트(t-butyl peroxy benzoate) 등을 들 수 있다.

본 발명에서 카페트용 폴리프로필렌 섬유를 제조하기 위해서는 먼저 상기의 변성 폴리프로필렌 수지를 방사팩에서 700sec^-1이상의 전단속도하에서 3 - 20분간 체류하여야 한다. 전단속도가 700sec^-1미만이면 폴리머 용융라인 벽면에서 전단응력이 충분하지 않아 가공상 문제점이 발생하게 되며, 따라서 최종 섬유에 있어서 부드러운 촉감을 충분히 주지 못하게 된다. 또한 전단속도를 700sec^-1이상으로 유지하였다고 하더라도 반드시 고감성 섬유가 제조되는 것은 아니다. 만약 체류시간이 3분 미만인 경우에는 분산성이 나빠지게 되며, 체류시간이 20분을 초과하는 경우에 있어서는 파이프 내에서의 열분해(thermal degradation)현상이 지나치게 되어 양호한 물성의 섬유를 얻기 힘들게 된다.

다음 변성 폴리프로필렌 수지를 압축방사하게 되는데, 방사시 제조되는 섬유의 부드러운 촉감을 향상시키기 위하여 최종 압축영역인 구금공에서의 전단속도를 2,000sec^-1이상으로 유지하며, 온도는 200 - 270℃로 한다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 통해 설명하면 다음과 같으며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

95mol% 이상의 폴리프로필렌 성분으로 이루어진 용융흐름지수 7g/10분인 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해 퍼옥사이드 화합물인 1,3-비스(터셔리-부틸 퍼옥시 이소프로필)벤젠 0.15 중량부를 혼합한 후 압출기에 의해 온도 230℃, 평균체류시간 1.5분에서 용융혼련하여 변성 폴리프로필렌 수지 조성물을 수득하였다. 이 변성 폴리프로필렌 수지 조성물의 용융흐름지수는 14g/10분 이었다. 이 수지 조성물을 방사팩에서 1,000sec^-1의 전단속도로 10분간 체류시키고 용융온도를 250℃로하여 구금공에서의 전단속도 6,000sec^-1로 압출방사하여 연신배율 3, 연신온도 100℃로 하고 크림핑하여 1200D/80F의 BCF사를 얻었다. 얻어진 BCF사를 이용하여 일반적인 방법으로 카페트를 제조하였으며, 그 물성을 측정하여 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

퍼옥사이드 화합물을 0.3 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 카페트를 제조하였다. 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

폴리프로필렌 단일 중합체를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 카페트를 제조하였다. 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

※ 용융흐름지수 : ASTM D-1238에 의거하여 폴리프로필렌 수지를 230℃, 2.16kg의 조건하에서 측정하여 g/10분으로 나타냄.

※ 섬유의 인장강도 및 신도 : JIS L-1096의 스트립법에 의거하여 평가.

※ 고감성 : 25℃ × 60% RH의 조건하에서 방사하여 얻은 섬유를 랩 터프팅머신(Lab Tufting Machine)을 이용하여 터프티드(Tufted) 카페트를 만들고 얻어진 카페트를 10명의 촉감 판정자에 의하여 판정

예) 고감성 10 : 10명 전원이 양호하다고 판정.

6 : 10명 중 6명이 양호하다고 판정.

본 발명에 의해 제조되는 폴리프로필렌 섬유는 매우 부드러운 촉감을 지니게 되므로, 카페트 제조용 원사로 매우 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (2)

1. 95mol% 이상의 폴리프로필렌 성분으로 이루어진 용융흐름지수 2 - 30g/10분(230℃에서 측정)을 갖는 섬유용 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해 퍼옥사이드 또는 그의 유도체 성분이 0.01 - 2 중량부 혼합되어 이루어짐을 특징으로 하는 변성 폴리프로필렌 수지 조성물.
2. 제 1항의 기재의 수지 조성물을 방사팩에서 700sec^-1이상의 전단속도하에서 3 - 20분간 체류시키고 최종 구금공에서 2,000sec^-1이상의 전단속도 및 200 - 270℃의 온도에서 압축방사하여 제조함을 특징으로 하는 카페트용 폴리프로필렌 섬유의 제조방법.