Polypropylene 부직포의 기능성을 위한 단섬유용 방사유제에 관한 연구

여광수 계명대학교 대학원 2005 국내석사

Non-woven fabrics, made by polypropylene(PP) fiber and PP/polyethylene(PE) bi-component fiber are widely used to high-functional sanitary disposal products. The oils for textiles are essential factors in producing fibers to enhance its specific functions such as hydrophilic, durable hydrophilic and hydrophobic properties, being required to disposal products and to endure stability during processes. Accordingly, the research and development for the formulation to make functional spin finish and the technology to cope with the continuously changing market needs are necessary. The present researches were conducted under the goal of developing the composition of spin finish, which are capable of providing hydrophilic properties, to be secured the ranges of three seconds strike-through property(liquid permeability) to PP staple fiber. Adding to that, the formulation of durable hydrophilic properties to be maintained the ranges of five to ten seconds strike-through efficiency while permeating the liquid over three times was also developed. This thesis also investigated the formulation of hydrophobic spin finish having 48 hours of sinking-time and prevent static electricity while producing non-woven fabrics. In order to develop the highly functional spin finish formulation the properties(sinking time and hydrophile-lipophile balance(HLB)) of raw chemicals were investigated. After producing spin finishes on the basis of those properties, in case of hydrophilic and durable spin finishes, the strike through and sinking time of spin finish, re-wet, oil pick-up(OPU), and surface-resistant strength were measured. For the hydrophobic spin finish sinking time, fabric runoff and breaking strength and elongation of fiber were measured. Moreover, the static and dynamic surface tension were investigated so as to estimate wetting properties of spin finish. Through the experiments and results, in contrast to conventional ideas, it was found that HLB was not entirely connected with sinking time, and such sinking time was one of the major factor to prepare the formulation of spin finish having hydrophilic property. It was also revealed that amphoteric lauryl dimethyl betaine could be utilized for an excellent raw chemical for the hydrophilic spin finish. As the result, it can be concluded that the best formulation of hydrophilic spin finish for PP non-woven fabric is in the ranges of polyoxyethylene(3~7)laurylether 30~60%, PEG monolaurate(or PEG monococoate, molecular weight 400) 15~40%, POE laurylphosphate K 10~30%, dioctylsulfosuccinate Na 5~15%, lauryl dimethyl betaine 5~20%. In the case of hydrophobic spin finish, the sinking time for the low moles EO(ethylene oxide) showed hydrophobic property. Especially HLB of lauryl alcohol and lauryl acid having both low moles of EO agreed very well with sinking time result. As the results, the formulation of spin finish in the ranges of lubricant 30~50%, emulsifier 15~40%, antistatic agent 15~40%, polydimethylsiloxane 0~35%, wetting and cohesive agent 5~15% is a novel and proven composition to give hydrophobic properties. On the basis of those results, it was found that the composition ranges of polyoxyethylene(7)laurylamine ether 10~30%, sorbitan monooleate 7~15%, dioctyl sulfosuccinate Na 20~35%, poly ethylene(10)nonylphenol 35~50%, emulsify and cloud point agent 5~15% were the most suitable for spin finish having durable hydrophilic property. It was also revealed that dispersive properties of components became gelation in a room temperature(thereabouts 25 degrees) water or more specific concentration, it was a main factor, that were intended to maintain effectively and continuously hydrophilic properties though permeating liquid over three times. Polypropylene(PP)섬유와 PP/Polyethylene(PE) bi-component 섬유를 이용한 부직포(non-woven fabric)들은 고기능성 위생용 disposal 제품에 널리 사용되고 있다. Disposal 제품에 요구되어지는 고기능성(친수성, durable 친수성, 소수성 등)과 작업 안정성을 동시에 부여하기 위해서는 섬유용 유제가 섬유생산의 필수요소가 된다. 아울러 유제에 기능성을 부여하는 조합에 관한 연구와 더불어 지속적으로 변화되는 시장에 대응할 수 있는 기술 요소를 확보하는 연구가 요구되고 있다. 본 연구는 극소수성의 특성을 가진 PP 단섬유에 3초 이내의 strike-through 성능(액체투과성)을 부여할 수 있는 친수성(hydrophilic) 기능을 가진 섬유유제 조합에 관한 연구, 3차례이상의 액체 투과 후에도 지속적으로 5~10초 범위의 strike-through 성능을 유지할 수 있는 durable 친수성의 섬유유제 조성에 관한 연구와 sinking time 48시간 이상의 소수성(hydrophobic)을 가지면서도 부직포 제조공정 중에서 정전기발생 억제(대전방지성) 및 우수한 공정성을 부여할 수 있는 섬유유제 조성에 관한 연구를 중심으로 수행하였다. 고기능성의 섬유유제 조합을 위하여 우선 각각의 단성분에 대한 특성을(sinking time과 hydrophile-lipophile balance(HLB)) 측정하였다. 이러한 단성분의 특성을 토대로 유제를 제조한 후 친수성능 및 durability의 경우 유제의 strike-through와 sinking time, rewet(재젖음성), 유제부착량(oil pick-up, OPU), 그리고 표면저항성을 측정하였고 소수성능의 경우 sinking time과 fabric runoff, 그리고 섬유의 절단강도(breaking strength)와 연신율을 측정하였다. 또한 유제의 wetting(젖음성) 성질을 평가하기 위하여 정적(static) 표면장력과 동적(dynamic) 표면장력도 측정하였다. 이러한 실험과 고찰을 통하여 기존의 통념과는 달리 HLB가와 sinking time이 반드시 연관성이 있지 않음을 알 수 있었고 실질적인 친수성능을 얻기 위해서는 sinking time을 위주로 유제의 조합이 필요함을 알 수 있었다. 또한, 양쪽성 활성제인 lauryl dimethyl betaine이 친수성용 유제의 좋은 단성분으로 활용될 수 있음을 알았다. 이러한 단성분의 특성을 조합한 결과 PP부직포에 친수성을 주기 위한 방사유제의 조합은 polyoxyethylene(3~7) laurylether 30~60%, PEG monolaurate(또는 PEG monococoate, 분자량 400) 15~40%, POE laurylphosphate K 10~30%, dioctylsulfosuccinate Na 5~15%, lauryl dimethyl betaine 5~20%의 범위임을 알 수 있었다. 소수성능 유제의 개발에서 낮은 EO(ethylene oxide) 몰(mol)수의 sinking time이 소수성의 경향을 보이며 특히 lauryl alcohol과 lauryl acid의 낮은 EO몰수의 HLB와 sinking time은 서로 일치하며 소수성의 특성을 보여 주었다. 따라서 소수성능을 부여하기 위한 방사유제는 lubricant 30~50%, emulsifier 15~40%, antistatic agent 15~40%, polydimethylsiloxane 0~35%, wetting 및 cohesive agent를 5~15%로 한 조합 범위가 최적임을 알 수 있었다. Durable 친수성 방사유제로는 액체투과성능을 가진 단성분들 중 polyoxyethylene(7) laurylamine ether 10~30%, Sorbitan monooleate 7~12%, dioctyl sulfosuccinate Na 20~35%, Poly ethylene(10)nonylphenol 35~50%, 유화성 및 cloud point 조절제 5~15%범위로 조합될 수 있음을 알았다. 이는 단성분의 수분산성이 상온수(25℃내외) 혹은 특정농도 이상에서는 gelation이 되고 이는 3차례 이상에 걸친 액체 투과 후에도 지속적으로 친수성능을 유지할 수 있는 인자로 작용함을 알 수 있었다.

Effect of dispersion on dielectric and electromagnetic shielding properties of graphene polypropylene composites

Lee, Bumhee Sungkyunkwan university 2021 국내석사

Dispersion of graphene in polypropylene (PP) matrix has been a key factor that affects the dielectric and electromagnetic interference (EMI) shielding properties of graphene PP nanocomposites. Here, graphene PP nanocomposites with 3 wt% of graphene nanoplatelets (GnPs) were fabricated by high-shear processing with a screw rotation speed of up to 3000 rpm that allows the homogenous dispersion of GnPs in a PP matrix. SEM and TEM micrographs clearly show that the size of the high-shear-processed GnPs were significantly decreased to sub-μm scale upon increasing the screw rotation speed to 2000 rpm, which led to the breakup of the graphene agglomeration. The average values of permittivity became greater from 2.13 (conventional twinscrew extrusion) to 2.66 (high-shear processing of 3000 rpm) leading to higher absorption EMI shielding. Electromagnetic interference (EMI) shielding of the nanocomposites were determined over X-bands (8.2-12.4 GHz). It was observed that, at the same nanofiller loading, the maximum EMI SE of the nanocomposites enhanced from 3.11 dB (conventional twin-screw extrusion) to 5.02 dB (high-shear processing of 3000 rpm) by alternating the shear rate. Furthermore, the contributions of absorption and reflection to the overall shielding performance of the nanocomposites were determined and absorption was found to be the dominant shielding mechanism, which was attributed to the large surface area of graphene in PP and the strong interfacial polarization between two phases. It is also found that the employment of GnP brought about an improvement in degradation temperature and thermal stability of nanocomposites compared to pure PP. 폴리프로필렌 (PP) 매트릭스에서의 그래핀 분산은 폴리프로필렌 그래핀 복합체의 유전 및 전자파 차폐 특성에 영향을 미치는 핵심 요소이다. 본 실험에서는 최대 3000 rpm 스크류 회전 속도가 가능한 고전단압출 공정으로 3 wt%의 그래핀 나노플레이트렛을 함유한 그래핀 폴리프로필렌 복합체를 제조하여 그래핀의 분산성을 향상시켰다. 주사전자현미경 및 투과전자현미경 측정 결과 스크류 회전 속도를 2000 rpm 이상 높이면 그래핀 나노플레이트렛의 크기가 마이크로사이즈 미만으로 감소하여 그래핀의 분산성이 크게 향상된 것을 확인하였다. 또한, 유전율의 평균 값은 2.13 (기존 이축 압출기)에서 2.66 (3000 rpm 의 고전단압출기)으로 커져 더 높은 전자파 차폐 흡수율을 가능하도록 하였다. 전자파 차폐는 X-밴드 (8.2-12.4 GHz)에서 측정하였고, 동일한 그래핀 필러 함량에서 복합체의 최대 전자파 차폐 효율이 3.10 dB (기존 이축 압출기)에서 5.02 dB (3000 rpm 의 고전단압출기)로 향상되었다. 또한 그래핀 폴리프로필렌 복합체의 전체 차폐 성능에 대한 흡수 및 반사의 기여도를 측정한 결과 고전단압출기로 제작한 복합체의 경우 잘 분산된 그래핀 나노플레이트렛의 넓은 표면적에 의해 폴리프로필렌과의 강한 계면 분극작용으로 전자파 차폐 흡수율이 기존 압출기공정으로 제작한 복합체보다 높은 값을 보였다. 또한 그래핀 나노플레이트렛을 넣은 폴리프로필렌 복합체가 기존 폴리프로필렌에 비해 열분해 온도와 열 안정성이 향상된 것을 확인하였다.

Co 및 Mo 분산촉매를 이용한 열가소성수지의 저온열분해

박준규 충북대학교 2017 국내박사

The energy market is pursuing acceptable government policy in its own right for the purpose of energy security, diversification of energy sources and reduction of greenhouse gas emission from long-term perspective in addition to the economic aspects. Particularly in Korea, which is a resource-poor country, continuous investment and invest in recycling technology is required as part of this policy. This study investigated the conversion and the yields of oil products from polyethylene, polypropylene and polystyrene by using dispersed Co and Mo catalyst on reaction time and concentration change for knowledging of characteristics at low temperature (425, 450, 475 ℃) pyrolysis and reaction time(20∼80 min, 15 min interval) in a batch reactor. It will be showed the conditions for optimum pyrolysis at reaction temperature 450 ℃ and reaction time 65 min in the polyethylene, 50 min in the polypropylene, 35 min polystyrene. The main components of converted liquid oil from polyethylene and polypropylene were alkane, alkene and polystyrene were styrene and benzene derivatives by GC/MS. The oil products formed during pyrolysis were classified into gas, gasoline, kerosene, diesel and heavy oil according to the domestic specification of petroleum products. The conversion rate was showed as Mo catalyst > Co catalyst > Thermal in all reaction time at reaction temperature 450 ℃ in the case of polyethylene and polypropylene. but in the case of polystyrene showed as Co catalyst > Mo catalyst > Thermal. The conversion and product yields of thermoplastic resins were measured by varying the catalyst concentration of Co and Mo. The conversion of all resins was slightly increased but the effect was not significant. The yield of products was not influenced by the concentration change in products other than specific products(ex, gasoline, kerosene). The conversion rate and yields of the pyrolysis products in polyethylene and polypropylene were highest when Co and Mo catalyst ratio was 50:50. And the conversion rate and yields of the pyrolysis products in polystyrene was highest when Co catalyst ratio was 100 %

Preparation of Eco-Friendly Porous Membrane Utilizing Plasticizer and Hydraulic Treatment

김소희 상명대학교 일반대학원 2022 국내석사

In this study, an inexpensive and eco-friendly membrane was fabricated using cellulose acetate (CA) and lactic acid. As a result, a membrane having an average pore diameter of 0.38 μm, a porosity of 65.3% and a flux of 5.87 LMH could be fabricated. It was confirmed that most of the lactic acid was removed during the hydraulic treatment. This made it possible to reduce costs and prepare eco-friendly membranes. However, since the physical properties of the film were weak, it was chemically combined with the PP film to compensate for this. A composite film with 1.83 LMH was prepared, and bonding and characteristics were checked through IR, SEM, and TGA. In conclusion, this study suggests a method for fabrication eco-friendly and inexpensive separators using plasticizers and ways to enhance their physical properties. 본 연구에서는 친환경 고분자인 셀룰로오스 아세테이트(CA)를 이용하여 분리막을 제조하였다. CA는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌보다 융점이 높아 열적 안정성이 비교적 높다. Ni 염을 사용하는 이전 연구의 비용적 단점을 극복하기 위해 저비용의 가소제가 사용되었다. 가소제는 2개 이상의 하이드록시기를 가지고 있어 수화효과가 잘 일어나는 물질을 선택하였다. 1장에서는 분리막이 적용되는 형태에 대해 소개하였다. 분리막의 적용분야와 분리막의 여러 제조방법을 언급하였다. 또한, 현 연구실에서 진행 중인 연구를 소개했다. 2장에서는 실험에 관련된 내용을 소개하였다. 본 연구에서는 2개의 하이드록시기를 갖는 락트산을 사용하였으며, 수화작용에 의한 가소화 효과를 유도하였다. 그 결과, 평균 기공 직경이 0.38㎛이고 기공률이 65.3%인 멤브레인을 제조하였으며, SEM, IR, TGA를 통해 멤브레인의 특성을 확인하였다. 그러나 단일 CA/락트산 막은 물리적 특성이 약한 단점이 있었다. 이러한 단점을 보완하기 위해 CA에 PP 필름을 화학적으로 결합시여 멤브레인을 제조하였다. 플럭스가 1.83 LMH인 멤브레인을 제작하였으며, SEM,IR, TGA를 통해 멤브레인의 결합 유무 및 특성도 확인하였다. 결론적으로 CA와 락트산을 이용하여 미세하고 풍부한 기공을 갖는 막을 제조하였고, PP를 결합하여 물리적인 단점을 보완하는 방법을 제안하였다. 이를 통해 분리막을 제조 방법의 다양한 방향을 제시하였다.

Morphology and properties of the PP/(PA-EVOH) blends : PP/(PA-EVOH) 블렌드의 모폴로지와 특성

여상길 서울대학교 대학원 2001 국내박사

Structures and properties of functionalized polypropylene/montmorillonite nanocomposites : 관능화된 폴리프로필렌/몬트모릴로나이트 나노복합재의 구조 및 물성에 관한 연구

하봉우 서울대학교 대학원 2001 국내박사

여러 가지 폴리에틸렌 수지의 물성에 미치는 가공조건과 재생수지함량의 영향

이정국 금오공과대학교 2016 국내석사

Polyethylene resins are most widely used in various purposes in the world. When it is processed to make products through extrusion, injection and blow molding etc, a small amount of recycled resin can be added to mix with the virgin material. At that time, according to the recycled resin contents and change of processing condition, the properties of products will be changed. To elucidate the effect of recycled material contents and processing conditions on the properties of polyethylene product, melt index, decomposition temperature, melting temperature, tensile strength, tensile modulus, and elongation at break were investigated in this study. The result indicates that the effect of processing condition and recycled resin content on the properties of various polyethylene resins were not so significant. It suggests that the recycled polyethylene resin may be reused for producing polyethylene products with the virgin polyethylene by extrusion and injection molding technique under conventional processing conditions.

Preparation of polypropylene / clay nanocomposites with PP-g-SAN copolymer as a compatibilizer

조준희 고려대학교 대학원 2003 국내박사

클레이 나노 복합재는 유기와 무기 구성성분의 상호 보완적인 작용에 의한 우수한 물성의 발현에 힘입어 많은 연구자들로부터 각광을 받고 있다. 본 실험에서는 PP-g-SAN 공중합체와 유기화 클레이를 사용하여 melt extrusion 과정을 통해서 PP / clay 복합재료를 성공적으로 제조하였다. 유기화 클레이와 PP의 master batches는 wide angle X-ray diffraction (WAXD), transmission electron microscopy (TEM), 유변학적 분석, 열적 분석 그리고 기계적 물성 측정 등, 다각도의 분석이 수행되었다. PP / PP-g-SAN / 10A-clay 나노 복합재료의 경우에 PP-g-SAN 공중합체의 상용화 작용에 힘입어서 본 실험의 여러 가지 복합재료 조합 중에서 가장 뛰어난 기계적 물성의 향상과 상당한 결정화 온도(Tc)의 상승을 볼 수 있었다. 또한, 투과 전자 현미경 실험에서는 PP / PP-g-SAN / 10A-clay 나노 복합재료에서의 클레이 적층 구조의 파괴현상이 관찰 되었으며, wide angle X-ray diffraction (WAXD) pattern 측정에서도 투과전자현미경에서의 결과와 일치하는 경향성의 실험결과가 얻어졌다. 한편, PP-g-SAN 공중합체와 E/EA/MAH-g-SAN 공중합체 중에서, PP-g-SAN 공중합체가 PP / clay 나노 복합재료에서 더 강력한 상용화 효능을 발휘했다. 그리고, PP / SAN / 10A-clay 나노 복합재료의 기계적인 물성 측정 결과, PP / SAN / 10A-clay 나노 복합재료의 기계적인 물성이 같은 조성의 PP / SAN blend 의 기계적 물성 보다 훨씬 우수함을 알 수 있었다. The clay nanocomposites have attracted great interest from researchers since they frequently exhibit unexpected hybrid properties synergistically derived from organic and inorganic components. We have successfully prepared the intercalated propylene / clay nanocomposites using PP-g-SAN copolymer and organophilic clay via melt extrusion process. The master batches of organic clay and polypropylene were characterized by wide angle X-ray diffraction (WAXD), transmission electron microscopy (TEM), rheological research, thermal analysis and mechanical properties tests. In the case of PP/PP-g-SAN / 10A-clay nanocomposites, mechanical determinations showed the best improvements in both flexural and tensile properties among these PP / clay nanocomposites and thermal analysis reveals remarkable increase of crystallization temperature (Tc) by compatibilization of PP-g-SAN copolymer. Moreover, transmission electron microscopy (TEM) showed visually the broken down and disordered clay layered structure in PP / PP-g-SAN / 10A-clay nanocomposites and X-ray diffraction patterns of this nanocomposites displayed a trend in good agreement with that of morphology. Especially, it has been revealed that the compatibilizing effect of the PP-g-SAN copolymer on PP / clay nanocomposites was more prominent compared with the case for the E/EA/MAH-g-SAN copolymer. The mechanical properties of PP / SAN / clay nanocomposites were found to be much better than PP / SAN blend master batches for the same contents.

폴리프로필렌의 물리적 개질 : EVA 또는 Phenoxy 혼합에 의한 PP 섬유의 염색성 향상

임상규 嶺南大學校 1999 국내박사

Rheological behavior and fiber characteristics of polypropylene nanocomposites

이승환 서울대학교 대학원 2007 국내박사