KR20010008911A - Polyolefin fiber and non-woven fabric, and preparation thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폴리올레핀 섬유에 관한 것으로, 특히 부직포 제조용 원료로서 적합하고 제조된 부직포가 부드럽고 강도가 우수하며 부직포 후가공시 우수한 작업성 및 물성을 제공하는 폴리올레핀 섬유, 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to polyolefin fibers, and more particularly, to a polyolefin fiber, a nonwoven fabric, and a method of manufacturing the nonwoven fabric, which is suitable as a raw material for producing a nonwoven fabric, which is soft, has excellent strength, and provides excellent workability and physical properties during nonwoven fabric finishing.
일반적으로 폴리올레핀 폴리머로 스테이플 섬유를 제조함에 있어서, 폴리머와 일정량의 첨가제 또는 안료를 혼합하고 이를 통상의 상업적인 공정으로 용융압출하여 섬유를 생산한 다음, 용융압출된 섬유에 크림프를 부여하고 일정길이로 절단하는 일련의 공정을 거치게 된다.In general, in preparing staple fibers from polyolefin polymers, a polymer is mixed with an amount of an additive or pigment and melt-extruded in a conventional commercial process to produce a fiber, and then the crimped fiber is melted and cut to a certain length. You will go through a series of processes.
폴리올레핀 스테이플로 부직포를 제조하는 일반적인 과정은 스테이플을 카딩기(carding machine)를 거쳐서 부직포 상태의 웹(web)으로 제조하고 이를 열결합시키는 것이다.A common process for preparing nonwoven fabrics with polyolefin staples is to prepare staples into a nonwoven web through a carding machine and thermally bond them.
웹을 열결합시키는 데에는 한쌍의 카렌다롤(calender roller)를 이용하는 방법, 초음파를 이용하는 방법 및 열풍을 이용하는 방법 등이 주로 이용된다.In order to thermally bond the web, a pair of calendar rollers, a method of using ultrasonic waves, a method of using hot air, and the like are mainly used.
특히, 폴리프로필렌 섬유 또는 스테이플의 경우에는 오프닝(opening) 및 카딩(carding) 공정을 거쳐 섬유가 배열되고 교락이 이루어져 웹 형태로 제조되며, 이것이 다이아몬드 혹은 델타형 무늬가 있는 카렌다롤에 의해 열결합되어 산업적으로 여러 가지 용도로 사용될 수 있는 부직포로 제조되거나, 또는 카렌다롤를 이용하지 않고 열풍을 이용하는 것으로 카딩(소면) 공정을 거친 웹을 환류(還流)하는 다공성 드럼에서 가열공기에 의해 결합시키는 방법으로 부직포가 제조된다.In particular, in the case of polypropylene fibers or staples, the fibers are arranged and entangled through an opening and carding process to form webs, which are thermally bonded by diamond or delta-shaped calender rolls. Non-woven fabrics made of non-woven fabrics that can be used for various industrial purposes, or by heating air in porous drums that reflux webs through carding processes by using hot air instead of calendar rolls. Is prepared.
폴리프로필렌 부직포는 일회용 기저귀, 요실금자용 기저귀, 마스크, 위생용 부직포, 의료용 부직포 등의 용도로 사용된다. 이러한 용도의 부직포는 제직된 직물만큼의 강도를 필요로 하지는 않지만, 2차 가공 및 사용가능한 정도의 강도가 필요하며 피부에 직접 닿는 제품인 경우에는 부드럽고 피부의 안전성 측면에서 적합해야 한다.Polypropylene nonwovens are used in disposable diapers, incontinence diapers, masks, sanitary nonwovens, medical nonwovens, and the like. Non-woven fabrics for this purpose do not require as much strength as woven fabrics, but require secondary processing and a degree of usability and, in the case of products directly touching the skin, should be soft and suitable for the safety of the skin.
부직포의 강도는 부직포를 제조하는 기술에 따라 다르게 나타나며, 또한 부직포 제조원료인 섬유의 물성에 따라 차이가 난다.The strength of the nonwoven fabric is different depending on the technology for producing the nonwoven fabric, and also depends on the physical properties of the fiber, which is a nonwoven fabric raw material.
부직포 생산업체에서는 생산성 향상을 위해 생산속도를 고속화하고 있다. 생산속도가 고속화됨에 따라 부직포에 사용되는 섬유 역시 더 우수한 물성이 요구되고 있다.Nonwovens producers are accelerating production speeds to improve productivity. As the speed of production increases, the fibers used in nonwovens also require better physical properties.
이러한 부직포 산업에서의 요구에 부응하기 위하여 본 발명자는 다년간 연구개발 경험을 바탕으로 이에 적합한 폴리올레핀 섬유 또는 스테이플을 생산할 수 있는 방법을 발명하게 되었다.In order to meet this demand in the nonwovens industry, the inventors have invented a method capable of producing polyolefin fibers or staples suitable for them based on many years of research and development experience.
본 발명의 목적은 고속의 카딩기에서도 적합하며 저온에서도 열융착이 가능하면서도 열융착후에 우수한 강도와 부드러움을 제공하는 부직포용 폴리올레핀 섬유를 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polyolefin fiber for a nonwoven fabric which is suitable for a high speed carding machine and which is capable of heat fusion at low temperature and which provides excellent strength and softness after heat fusion.
본 발명의 다른 목적은 상기한 특성의 부직포용 폴리올레핀 섬유를 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a polyolefin fiber for nonwoven fabric having the above characteristics.
또한 본 발명의 목적은 상기한 특성의 부직포용 폴리올레핀 섬유로 제조된 부직포를 제공하는 데에 있다.It is also an object of the present invention to provide a nonwoven fabric made of polyolefin fibers for nonwovens of the above characteristics.
상기한 목적을 달성한 본 발명에 의하면 안정화제 및/또는 산화방지제를 0.03 내지 2.0중량% 함유하는 폴리올레핀 폴리머로부터 제조되며 수학식 1의 용융지수변화율(MIf/MIp)을 만족하는 것을 특징으로 하는 부직포용 폴리올레핀 섬유가 제공된다:According to the present invention to achieve the above object is made from a polyolefin polymer containing a stabilizer and / or antioxidant of 0.03 to 2.0% by weight, characterized in that to satisfy the melt index change rate (MI f / MI p ) of the formula (1) Provided are non-woven polyolefin fibers:
여기서, MIp는 상기 폴리올레핀 폴리머의 용융지수로서 10∼50이고, MIf는 상기 폴리올레핀 섬유의 용융지수로서 30 이상임.Wherein MI p is 10 to 50 as the melt index of the polyolefin polymer and MI f is 30 or more as the melt index of the polyolefin fiber.
또한 본 발명에 의하면 안정화제 및/또는 산화방지제를 0.03 내지 2.0중량%를 함유하며 용융지수(MIp)가 10 이상인 폴리올레핀 폴리머를 방사되기 전까지 전체 분자량 분해중 3 내지 20%를 수행하고 방사이후에 나머지 97 내지 80%의 분자량 분해를 수행하여 얻어지는 폴리올레핀 섬유가 용융지수(MIf)가 30 이상이되 용융지수비(MIf/MIp)가 2.0 이상 6.0 이하가 되게 하는 것을 특징으로 하는 부직포용 폴리올레핀 섬유의 제조방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, 3 to 20% of the total molecular weight decomposition is carried out before spinning the polyolefin polymer containing 0.03 to 2.0% by weight of stabilizer and / or antioxidant and having a melt index (MI p ) of 10 or more. The polyolefin fiber obtained by performing the remaining molecular weight decomposition of 97 to 80% has a melt index (MI f ) of 30 or more but a melt index ratio (MI f / MI p ) of 2.0 to 6.0 or less. Provided are methods of making fibers.
또한 본 발명에 의하면 상기한 폴리올레핀 섬유로부터 제조되며, 열접착지수(THERMAL BONDING INDEX)(이하, 'TBI'라 약칭합니다.)가 2.0 이상인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 부직포가 제공된다.According to the present invention, there is provided a polyolefin nonwoven fabric which is produced from the above-described polyolefin fibers and has a THERMAL BONDING INDEX (hereinafter abbreviated as 'TBI') of 2.0 or more.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 섬유 또는 스테이플을 제조하는데 있어서, 방사에 사용되는 폴리올레핀 폴리머로는 안정화제 또는 산화방지제를 0.03 내지 2.0중량% 함유한다.In preparing the fibers or staples of the invention, the polyolefin polymer used for spinning contains from 0.03 to 2.0% by weight of stabilizer or antioxidant.
또한 폴리올레핀 폴리머의 용융지수(MIp)는 바람직하게 10 내지 50, 보다 바람직하게 10 내지 25이다. 폴리올레핀 폴리머의 분자량분포는 3 내지 7, 보다 바람직하게 3.5 내지 5.4 범위의 분자량 분포를 가지는 것이 바람직하다. MIp가 10 미만인 경우는 방사시 구금압력이 상승하여 생산성이 저하되고, 용융방사시 높은 열을 부여하여야 하므로 에너지 소모가 증대하며, 섬유의 강직성이 증대하여 부드러운 성질이 요구되는 부직포 용도로 부적합하다. 따라서 MIp가 10 이상인 폴리올레핀을 사용하는 것이 바람직하지만 그렇다고 무한정 높은 것을 사용할 수 없다. MIp가 50을 초과하는 경우에는 섬유의 강도가 부직포용으로 부적합하고, 방사이후 냉각공정에서 불완전하게 냉각되는 경우의 발생이 많으며, 이와 같이 불완전하게 냉각되는 경우에 인접섬유와의 융착현상이 발생되기도 한다.In addition, the melt index (MI p ) of the polyolefin polymer is preferably 10 to 50, more preferably 10 to 25. The molecular weight distribution of the polyolefin polymer preferably has a molecular weight distribution in the range of 3 to 7, more preferably 3.5 to 5.4. If the MI p is less than 10, productivity is reduced by increasing the detention pressure during spinning, and high heat is required during melt spinning, which increases energy consumption and is not suitable for nonwoven fabrics requiring soft properties due to increased rigidity of fibers. . Therefore, it is preferable to use a polyolefin having a MI p of 10 or more, but it cannot be used indefinitely high. If the MI p exceeds 50, the strength of the fiber is unsuitable for nonwoven fabrics, and there are many cases of incomplete cooling in the cooling process after spinning, and in this case, incomplete cooling causes fusion with adjacent fibers. Sometimes.
MIf/MIp가 매우 좁은 폴리올레핀 폴리머와 MIf/MIp가 매우 넓은 폴리올레핀 스테이플을 제조하여 물성을 관찰하면, 분자량 분포의 차이에 따른 폴리올레핀 섬유 또는 스테이플의 물성 차이는 관찰할 수 없었다. F MI / MI when p is very small polyolefin polymer and MI f / p MI to manufacture a very large polyolefin staple observe the physical properties of the polyolefin fibers or staples according to the difference of the molecular weight distribution properties differences were not observed.
그러나, MIf/MIp가 2.0 미만인 경우 부직포 제조후 TBI의 값이 낮아지게 되고, 부직포가 하쉬(harsh)한 성질을 가진다. 부직포 제조시 카렌다롤의 온도를 높이거나 열결합면적을 높이는 방법 등을 통하여 강도를 향상시키거나 TBI 값을 향상시킬 수도 있으나 하쉬한 성질은 여전히 잔존하게 된다. 또한 MIf/MIp가 6.0 보다 큰 경우 분자량의 저하가 너무 크게 발생되어 섬유의 강도가 저하되고, 구금에서 방사이후 냉각효과가 저하되어 섬유간 융착현상이 발생되며, 억지로 섬유를 제조한 후 부직포를 제조하게 되면 개섬, 카딩 공정에서 섬유가 파손된 분말이 많이 발생되어 공정에 악영향을 미친다. 또한 최종 열결합시키는 카렌다롤의 표면에 열에 약한 부분이 용출되기도하고 카렌다롤 표면이 더러워지기 쉽다. 바람직하게 MIf/MIp는 2.0 내지 5.0, 보다 바람직하게 2.2 내지 3.5 이다.However, when MI f / MI p is less than 2.0, the value of TBI decreases after fabrication of the nonwoven fabric, and the nonwoven fabric has a hashing property. In manufacturing nonwoven fabric, it is possible to improve the strength or improve the TBI value by increasing the temperature of calenderol or increasing the thermal bonding area, but the hash properties remain. In addition, if MI f / MI p is greater than 6.0, the molecular weight decreases so much that the strength of the fiber decreases, the cooling effect after spinning in the deterioration decreases, and fusion between fibers occurs. When the manufacturing process, the fiber is broken a lot of fibers in the carding, carding process is adversely affected the process. In addition, heat sensitive portions are eluted to the surface of the calenderol to be thermally bonded, and the calenderol surface is likely to be dirty. Preferably MI f / MI p is 2.0 to 5.0, more preferably 2.2 to 3.5.
2단계 방사인 경우는 고속으로 방사되는 방사공정과 이들 섬유를 모아서 다발로 만든 후 다시 연신시키고 크림핑을 부여하는 연신공정으로 나뉘어진다. 방사에서 제조된 1차 섬유의 MI와 연신공정을 거친 후 섬유의 MI는 거의 차이가 발생되지 않는다. 단지 섬유에 기능성을 부여하기 위하여 부착시키는 유제의 종류 및 양과 측정자간의 오차에 의해 약 10% 정도의 차이는 발생될 수 있다.In the case of two-stage spinning, it is divided into spinning process that spins at high speed and stretching process that collects and bundles these fibers and stretches them again and gives crimping. There is little difference between the MI of the primary fiber produced in spinning and the MI of the fiber after the stretching process. Only about 10% of the difference can be caused by the type and amount of emulsion to be attached to the fiber to give functionality to the fiber and the error between the measurers.
본 발명에 있어서, 폴리올레핀 폴리머는 다양한 공중합체를 포함하는 것이 가능하다. 예를 들면 에틸렌과 하나 이상의 C3∼C12알파올레핀을 공중합시켜 제조되는 폴리에틸렌을 포함하는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 직쇄의 저밀도 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌이 포함될 수 있다. 또한 폴리올레핀 폴리머는 이소택틱 폴리프로필렌, 어택틱(atactic) 폴리프로필렌, 신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌과 같은 폴리프로필렌을 포함한다. 폴리올레핀으로 폴리프로필렌이 적합하며, 폴리프로필렌 중에서도 이소택틱 지수(isotactic index)가 90 내지 99%인 이소택틱 폴리프로필렌이 특히 바람직하다.In the present invention, the polyolefin polymer may include various copolymers. For example, polyethylene, such as low density polyethylene, high density polyethylene and straight chain low density polyethylene, including polyethylene prepared by copolymerizing ethylene with one or more C 3 -C 12 alphaolefins can be included. Polyolefin polymers also include polypropylenes such as isotactic polypropylene, atactic polypropylene, syndiotactic polypropylene. Polypropylene is suitable as the polyolefin, and isotactic polypropylene having an isotactic index of 90 to 99% is particularly preferable among polypropylene.
이하, 상기한 바와 같은 구조적 특징을 갖는 폴리프로필렌사를 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다. 후술되는 제조방법은 본 발명을 구현하기 위한 일 예를 예시한 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.Hereinafter, a method for producing a polypropylene yarn having the structural features as described above will be described. It is to be understood that the manufacturing method described below is one example for implementing the present invention, and the present invention is not limited thereto.
우선 첨가제로서 안정화제 및/또는 산화방지제 등을 0.03 내지 2.0중량% 함유하는 폴리올레핀 폴리머를 용융,압출하되, 압출후 폴리올레핀의 전체 분자량 분해중 3 내지 20%, 바람직하게 5 내지 15%, 보다 바람직하게 5 내지 10%가 되게한다. 용융압출단계에서 분자량 분해는 압출기의 온도, 용융폴리올레핀의 이송파이프내의 압력, 체류시간 등을 조정하여 달성할 수 있다. 분자쇄가 분해되는 것은 용융, 압출공정에서 높은 온도, 압력을 받은 상태이기 때문에 자연스러운 현상이다. 그러나, 분자량 분해도가 3% 보다 낮으면 방사구금에서의 점도가 매우 높게 되어 구금의 압력이 상승하게 되어 방사공정이 매우 불안정하게 된다. 또한 생산성이 저하되고 섬유품질이 편차가 심하게 된다. 만일 20% 보다 큰 경우에는 많은 분자쇄가 분해되어 고유강도의 유지가 불가능하게 된다. 방사공정에서 분해가 너무 많이 발생되어 점도가 저하되며, 구금에서 분자쇄들이 배향을 하기에 불충분하게 되기도 하며, 방사되기에 적당한 압력을 유지못하기도 한다. 따라서 생산성 저하의 원인이 된다.First, the polyolefin polymer containing 0.03 to 2.0% by weight of stabilizer and / or antioxidant as an additive is melted and extruded. To 5 to 10%. Molecular weight decomposition in the melt extrusion step can be achieved by adjusting the temperature of the extruder, the pressure in the conveying pipe of the molten polyolefin, the residence time. Decomposition of the molecular chain is a natural phenomenon because it is under high temperature and pressure in the melting and extrusion process. However, if the molecular weight decomposition degree is lower than 3%, the viscosity in the spinneret becomes very high, and the pressure of the spinner will rise, making the spinning process very unstable. In addition, productivity is lowered and fiber quality is severely varied. If it is larger than 20%, many molecular chains are decomposed and it is impossible to maintain intrinsic strength. Too much decomposition occurs in the spinning process, resulting in a decrease in viscosity, inadequate molecular chains in orientation, and inability to maintain adequate pressure to spin. Therefore, it becomes a cause of productivity fall.
다음, 방사이후의 냉각조건을 조절하여 나머지(즉 97 내지 80%)의 분자량 분해를 실시한다. 냉각단계에서 분자량 분해는 지연냉각부분의 온도, 분위기, 냉각공기 온도, 속도, 양의 조정으로 수행한다. 지연냉각과 냉각공기의 이용에 대한 것은 미국특허 4,193,961 및 기타 문헌(예: SOCIETY OF PLASTICS ENGINEERS, Inc.에서 스폰서한 M. AHMED의 POLYPROPYLENE FIBERS-SCIENCE AND TECHNOLOGY 제명하의 논문 192페이지에서 200페이지까지) 등에 기술되어 있다.Next, the cooling conditions after spinning are adjusted to perform molecular weight decomposition of the remainder (ie, 97 to 80%). The molecular weight decomposition in the cooling step is carried out by adjusting the temperature, atmosphere, cooling air temperature, speed and amount of the delayed cooling portion. The use of delayed cooling and cooling air is described in U.S. Pat. Described.
본 발명은 1단방사(1-step spinning) 및 2단방사(2-step spinning) 모두에 적용할 수 있으며 연속상 섬유인 필라멘트의 제조에도 적용이 가능하다.The present invention can be applied to both 1-step spinning and 2-step spinning, and is also applicable to the production of filaments of continuous fibers.
1단방사는 원료의 용융, 방사, 연신, 크림핑, 열고정, 절단 등의 일련의 공정이 연속적으로 이루어져 스테이플을 생산하는 방법이고, 2단방사는 1단계로 원료의 용융, 방사, 캔(can)에 모으는 공정과 2단계로 연신, 크림핑, 열고정, 절단 등의 공정을 거쳐서 스테이플을 생산하는 방법이다.One-stage spinning is a method of producing staples by successive series of processes such as melting, spinning, stretching, crimping, heat setting, and cutting of raw materials, and two-stage spinning is melting, spinning, and cans in one step. It is a method of producing staples by drawing, crimping, heat setting and cutting in two stages.
상기 두가지 방법중 1단방사로 스테이플을 생산하는 방법의 장점은 방사설비인 구금의 홀수가 많아서 생산성이 높은 것이다.An advantage of the method of producing staples in one-stage radiation of the two methods is that the productivity is high because the odd number of detention, which is a spinning equipment.
그러나, 1단방사방법은 설비가 일련의 공정들이 연속적으로 연결되어 있으므로 생산속도를 높이는데 한계가 있다. 그러므로 1단방사방법은 통상적으로 방사속도 20 내지 200 mpm 범위의 저속으로 스테이플을 생산한다.However, the single-stage spinning method has a limitation in speeding up the production speed because the equipment is connected in series. Therefore, the one-stage spinning method typically produces staples at low speeds in the range of 20 to 200 mpm.
1단방사방법의 상기 생산성 한계의 단점을 해결하기 위하여, 2단방사로 스테이플을 생산하는 방법에서는 방사속도를 500 내지 3000 mpm 범위로 향상시켜서 섬유의 기본적인 성질인 배향이 완전하지 못한 미연신사를 제조한다.In order to solve the shortcomings of the productivity limitations of the single-spinning method, the method of producing staples in two-stage spinning improves the spinning speed in the range of 500 to 3000 mpm to produce undrawn yarns whose orientation is not complete, which is the basic property of the fibers. .
미연신사는 섬유로서의 모양은 갖추고 있지만 배향이 불완전하고 결정화가 완전히 성숙된 것이 아니기 때문에 강도가 낮고 거칠은 형상을 가지고 있다. 이러한 미연신사는 연신공정을 거쳐서 산업적, 공학적 측면에서의 섬유로써 형태를 갖추게 된다.The unstretched yarn has a low-strength and coarse shape because it has a shape as a fiber but is incomplete in orientation and not fully matured in crystallization. These undrawn yarns take the form of fibers in industrial and engineering aspects through the stretching process.
방사속도 500 내지 3000 mpm 범위로 고속 제조된 미연신사를 연신공정에서 동일 속도로 처리하려면, 즉 1단방사방법으로 생산하려면 매우 거대하고 고속의 설비가 필요하게 된다.In order to process the undrawn yarn manufactured at high speed in the range of 500 to 3000 mpm at the same speed in the drawing process, that is, to produce in a single-stage spinning method, a very large and high speed facility is required.
이러한 설비적인 불균형을 극복하기 위하여, 2단방사방법에서는 방사된 섬유를 수십 다발씩 모아서 연신한다. 이때 방사된 미연신사는 일반적으로 사각의 캔에 모은후, 10개 내지 50개의 캔을 다시 모아서 매우 굵은 토우를 만든다.In order to overcome this equipment imbalance, the two-stage spinning method draws and stretches dozens of bundles of spun fibers. In this case, the undrawn yarn is generally collected in a square can, and then 10 to 50 cans are collected again to form a very thick tow.
상기 여러 개의 캔을 모아서 토우로 만드는 작업을 크릴링(creeling)이라 한다.The work of collecting the cans to make a tow is called creeling.
이렇게 만들어진 토우를 1단 또는 2단으로 연신시키고, 연신사에 벌키성과 크림프를 부여하기 위하여 한쌍의 상하 롤로 이루어진 크림퍼(crimper)에 투입하여 다양한 모양의 크림프를 부여한다.The tow thus produced is stretched in one or two stages, and is imparted to a crimper consisting of a pair of upper and lower rolls to impart bulkiness and crimp to the stretched yarn to impart a variety of crimps.
일반적으로 크림퍼에 투입하는 토우의 굵기는 50,000 내지 100,000 데니어/㎝ 범위가 적합하다.In general, the thickness of the tow put into the crimper is preferably in the range of 50,000 to 100,000 denier / cm.
이러한 2단방사방법은 연신공정을 저속으로 하는 대신에 연신공정에서 방사된 미연신사를 수십가닥씩 모은 토우를 다시 수십 다발씩 모아서 연신하기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.This two-stage spinning method improves productivity because the tow, which has collected dozens of unstretched yarns radiated in the stretching process, is collected again by several dozen bundles instead of slowing the stretching process.
폴리올레핀 폴리머에는 안정화제, 산화방지제, 제산제, 착색제, 카복실산 금속염 등 여러 가지 첨가제가 사용될 수 있다.Various additives, such as stabilizers, antioxidants, antacids, colorants, carboxylic acid metal salts, can be used for the polyolefin polymer.
본 발명에서의 섬유 또는 스테이플 제조에 있어서, 안정화제, 산화방지제 등과 같은 첨가제는 약 0.03 내지 2.0 중량%의 양으로 폴리머에 배합된다. 본 발명은 상기 예로써 한정되지 않으며, 유럽특허 제279,511호에 기재된 첨가제 등도 사용 가능하며 그 밖의 다양한 방법도 가능하다.In making fibers or staples in the present invention, additives such as stabilizers, antioxidants and the like are blended into the polymer in an amount of about 0.03 to 2.0% by weight. The present invention is not limited to the above examples, and additives described in European Patent No. 279,511 may be used, and various other methods are also possible.
상기 카복실산 금속염은 2-에틸헥사노산, 카프릴산, 데카노산 및 도데카노산의 니켈 염 및 Fe, Co, Ca 및 Ba의 2-에틸헥사노에이트 염으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 구성원을 포함할 수 있다.The carboxylic acid metal salt may comprise at least one member selected from the group consisting of nickel salts of 2-ethylhexanoic acid, caprylic acid, decanoic acid and dodecanoic acid and 2-ethylhexanoate salts of Fe, Co, Ca and Ba. Can be.
또한 제산제 및 착색제 등은 석유화학공장에서의 폴리올레핀 폴리머 물질을 제조하는 공정에서 사용되는 칼슘 스테아레이트와 같은 물질이 포함될 수 있다.In addition, the antacid and colorant may include a material such as calcium stearate used in the process for producing a polyolefin polymer material in a petrochemical plant.
부직포 제조에 있어서, 제조에 사용되는 카딩기(carding machine)의 종류 및 기계 배열에 따라 카딩기를 거친 섬유의 기계방향배열 정도와 횡방향배열 정도가 상이하게 나타난다. 즉 카딩기의 제조회사에 따라서 부직포의 기계방향강도와 횡방향강도에 차이가 있으며, 동일 제조회사의 카딩기라 하더라도 침포의 모양, 침포의 재질, 랜덤 롤(random roll)의 유무 등에 의해서 물성차이가 발생됨을 알 수 있다. 또한 부직포는 후가공에서의 요구에 따라 평량도 차이가 난다.In the production of nonwoven fabrics, the degree of machine direction and lateral arrangement of the fibers passing through the carding machine differs depending on the type of carding machine used and the machine arrangement. In other words, the machine direction strength and the transverse strength of nonwoven fabric are different according to the manufacturer of the carding machine. Even if the carding machine of the same manufacturer is used, there are differences in the properties due to the shape of the cloth, the material of the cloth and the presence or absence of random rolls. It can be seen that is generated. Nonwoven fabrics also vary in basis weight depending on the requirements of the post-processing.
이러한 부직포의 강도측정값은 단순 강력이고, 요구하는 단위가 각 회사별로 특성있게 다르다. 그러므로 서로 비교 우위를 가릴 수 없는 경우가 발생되므로 단순한 강력비교로는 부직포의 물성이 향상되었다는 것을 판단하기에 부적합하다.The strength measurements of these nonwovens are simple and robust, and the units required vary uniquely from company to company. Therefore, it is not suitable to judge that the properties of nonwoven fabrics are improved by simple strength comparison because they can not be distinguished from each other.
그러나 상기 카딩기의 종류 또는 기계 배열에 차이가 있더라도 제조된 부직포의 접착지수를 비교하면 섬유 또는 스테이플의 구조 및 고유물성이 부직포에 미치는 영향을 비교할 수 있다는 것을 알게 되었다.However, even if there is a difference in the type of carding machine or the machine arrangement, it was found that comparing the adhesion index of the manufactured nonwoven fabric can compare the effect of the structure and the uniqueness of the fiber or staple on the nonwoven fabric.
이와 같이 부직포에서 섬유 또는 스테이플의 고유물성에 의한 영향을 정확히 판단하기 위하여 접착지수(TBI)의 단위 개념이 매우 적절함을 알 수 있다. TBI는 문헌[The Plastics and Rubber Institute에서 개최한 Forth International conference에서 발표된 Polypropylene fibres and Textiles에 관한 논문 40/1페이지에서 40/10페이지까지)에 상세하게 설명되어 있다. 실제로 본 발명에서는 섬유 또는 스테이플의 고유물성에 의한 부직포의 평가를 상대 비교할 수 있도록 하기 위하여 연구한 결과 TBI를 도입하는 것이 가장 바람직하다는 것을 알 수 있었다.Thus, it can be seen that the unit concept of the adhesion index (TBI) is very appropriate in order to accurately determine the influence of the unique properties of the fibers or staples in the nonwoven fabric. TBI is described in detail in pages 40/1 to 40/10 of a paper on polypropylene fibers and textiles presented at the Forth International conference at The Plastics and Rubber Institute. In fact, in the present invention, it was found that it is most preferable to introduce TBI in order to be able to make a comparative comparison of the evaluation of the nonwoven fabric by the intrinsic properties of fibers or staples.
따라서 본 발명에서는 PRI에서 제시한 TBI를 부직포의 평가항목으로 도입 하였다.Therefore, in the present invention, the TBI presented by PRI was introduced as an evaluation item of the nonwoven fabric.
본 발명에서 섬유 및 스테이플의 물성과 부직포의 접착지수 및 물성은 다음과 같은 분석방법을 사용하여 측정하였다.In the present invention, the physical properties of the fibers and staples and the adhesion index and physical properties of the nonwoven fabric were measured using the following analysis method.
※ 섬유 및 스테이플의 데니어 측정 :바이브로스콥(Vibroskop)[렌징사(Len※ Denier measurement of fibers and staples: Vibroskop [Lens
zing) 제품]을 사용하여 측정하였다.zing)].
※ 섬유 및 스테이플의 강신도 측정 : 인스트론(유니버살 테스팅 인스트루멘트사 제품(Universal Testing Instrument))을 사용하여 ASTM D 638에 의하여 측정하였다.※ Measurement of the elongation of fibers and staples: It was measured according to ASTM D 638 using an Instron (Universal Testing Instrument).
※ 용융지수 측정 : 티니우스 올센사(Timnius Olsen)의 MODEL MP 993을 사용하여 ASTM D 1238에 의하여 측정하였다.※ Melt index measurement: It was measured according to ASTM D 1238 using MODEL MP 993 of Timinius Olsen.
※ 부직포의 접착지수 측정 : 하기 수학식 2의 방법으로 측정하였다.※ Measurement of adhesion index of nonwoven fabric: It was measured by the method of Equation 2 below.
MD : 부직포의 기계방향강도(㎏/50㎜)MD: Machine direction strength of nonwoven fabric (㎏ / 50㎜)
CD : 부직포의 횡방향강도(㎏/50㎜)CD: Lateral strength of nonwoven fabric (㎏ / 50㎜)
평량 : 부직포의 무게(g/㎡)Basis weight: weight of nonwoven fabric (g / ㎡)
※ 부직포의 물성측정 : 폭 50㎜, 길이 140㎜인 시료를 인스트론을 사용하여 100㎜/분의 인장속도로 측정하였다.※ Measurement of properties of nonwoven fabric: A sample having a width of 50 mm and a length of 140 mm was measured at a tensile speed of 100 mm / min using an Instron.
본 발명의 구체적인 특징 및 장점은 하기의 실시예로서 설명하기로 한다. 단 하기 실시예는 본 발명의 구현을 위한 바람직한 예로서 본 발명을 한정하지 않는다.Specific features and advantages of the present invention will be described with reference to the following examples. However, the following examples do not limit the present invention as a preferred embodiment for the implementation of the present invention.
〈실시예〉<Example>
첨가제로서 산화방지제 및 안정화제가 0.09중량% 함유되며, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 MI를 갖는 이소택틱 폴리프로필렌 폴리머를 용융방사하되, 구금전의 분자쇄 분해의 정도를 조정하기 위하여 압출기의 온도는 250 내지 290℃로 조정하면서 압출기 이후 구금까지의 가열은 열매를 이용하여 285 내지 310℃의 범위에서 조정하였다. 원료와 구금전 용융물의 MI 비교를 위하여 구금에 정량공급시키는 기어펌프 입구 바로전에서 압력의 저하를 최소화하면서 시료를 얻을 수 있도록 바이패스를 설치하여 시료를 채취하였다. 방사속도는 1500 m/min으로 하였으며, 1차 섬유의 섬도는 2.4 데니어의 섬유를 제조하였다. 이렇게 제조된 1차 섬유를 모아서 다발을 만들어 연신공정에서 1.5배의 연신배율로 연신하여 크림퍼에서 권축을 부여하여 이를 38mm로 절단하여 스테이플 섬유를 제조하였다. 스테이플의 크림프 개수는 6.5개/㎝로 하였다.An additive containing 0.09% by weight of an antioxidant and a stabilizer, and melt spinning the isotactic polypropylene polymer having a MI as shown in Table 1 below, but the temperature of the extruder is 250 to adjust the degree of molecular chain decomposition before detention. The heating from the extruder to the detention after adjusting to 290 ° C. was adjusted in the range of 285 to 310 ° C. using the fruit. For comparison of the raw material and the pre-mold melt, the sample was collected by bypass to obtain a sample while minimizing the pressure drop just before the inlet of the gear pump to quantitatively supply to the detention. The spinning speed was 1500 m / min, and the fineness of the primary fiber was 2.4 denier fibers. The primary fibers thus prepared were collected to draw a bundle and stretched at a draw ratio of 1.5 times in the stretching process to give a crimp in the crimper, and cut them to 38 mm to prepare staple fibers. The number of crimps of the staple was 6.5 piece / cm.
이렇게 제조된 스테이플을 부직포를 제조하기 위하여 카딩기의 제작회사별로 적용시켜보았다.Thus prepared staples were applied to each manufacturer of the carding machine to produce a nonwoven fabric.
결합면적 = 22%,Bonding area = 22%,
상단 롤 형태 : 다이아몬드 타입, 하단 롤 형태 : 스무스(smooth) 타입Top roll type: Diamond type, Bottom roll type: Smooth type
상단 카렌다롤 온도 = 147℃, 하단 카렌다롤 온도 = 147℃,Upper calendar roll temperature = 147 ° C, lower calendar roll temperature = 147 ° C,
카렌다롤 압력 = 95kg/cm,Calender roll pressure = 95kg / cm,
소프트니스(softness)= 사람의 감각을 등급으로 표시Softness = ratings of a person's senses
상기 표 1 및 2로부터 알수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 폴리프로필렌 섬유는 부직포의 고속생산에 적합한 물성을 가지며 제조된 부직포는 촉감이 부드러운 등의 장점이 있어 본 발명에 의하면 높은 생산성으로 고 품질의 부직포를 제조하는 것이 가능하게 된다.As can be seen from Tables 1 and 2, the polypropylene fiber according to the present invention has properties suitable for high-speed production of nonwoven fabrics, and the nonwoven fabrics produced have the advantages of being soft to the touch. It becomes possible to manufacture a nonwoven fabric.
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