KR100215686B1 - 가공성이 매우 높은 방향족폴리아미드섬유, 그의 제조방법 및 용도 - Google Patents

가공성이 매우 높은 방향족폴리아미드섬유, 그의 제조방법 및 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에스테로일 윤활제, 불포화 지방산 및/또는 불포화 지방 알콜의 에톡실화 유도체 및/또는 에톡시-프로폭실화 알킬아민으로 구성되는 유화 시스템 및 대전 방지제로 피복된 아라미드 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

Description

[발명의 명칭]
가공성이 매우 높은 방향족 폴리아미드 섬유, 그의 제조방법 및 용도
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은 가공성이 매우 높은 방향족 폴리아미드 섬유, 그의 제조방법 및 용도에 관한 것이다.
[선행 기술에 대한 설명]
지방족 포화 카복실산 및 다가 또는 지방족 비분지 알콜로 구성된 에스테르를 포함하는, 폴리아미드 및 아라미드 섬유와 같은 산업용 섬유를 처리하는데 유용한, 윤활제를 포함하는 표면 처리제가 문헌[Research Disclosure, July 1980, No. 195, disclosure 19520]에 개시되었다. 이러한 표면 처리제는 또한 유화제 또는 유화 시스템, 조성물의 안정도를 개선시키기 위한 산화방지제, 더욱 높은 열안정성 윤활제로서 폴리실록산 및 대전 방지제로서 설폰화된 천연 오일을 함유한다. 또한, 이러한 표면 처리제는 재생제(biostats), 또다른 유화제 및 윤활제를 함유할 수 있다.
그러나, 상기 참조된 표면 처리제는 그로부터 처리된 섬유의 표면 마찰성, 정련성, 마모로 인한 퇴적으로부터의 보호, 피브릴화(fibrillation) 및 대전 방지성에 대해서 본 발명의 목적에 적합하지 않다.
강도 및 모듈러스가 높은 섬유는 엘라스토머 및 플라스틱 물질을 보강하기 위해 제시되어 왔다.
[발명의 요약]
대부분의 시판용 섬유는 높은 강성, 주로 필라멘트들 사이의 과다한 마찰로 인한, 피브릴화의 원인이 되는 부족한 표면 기능특성, 및 그들이 보강하는 대부분의 전통적인 엘라스토머, 열가소성 및 열경화성 매트릭스에 대한 부족한 표면 친화성을 갖는다.
강도 및 모듈러스와 같은 물리적 성질들의 약화에 기인한 이러한 결점들로 인하여 편직 또는 제직 공정에 용이하게 사용할 수 있고 기계내의 퇴적이 발생하지 않는, 가공성이 매우 높은 섬유에 대한 수요가 높다.
본 발명에 따라서, 특정한 표면 처리제의 혼합물을 공지된 후처리 공정을 사용하여 이미 건조된 아라미드 섬유의 표면에 적용시키거나 ; 또는 이러한 제제들을 연신되지 않고 건조되지 않은 아라미드 섬유에 적용시킴으로써 고무 용품의 보강 성분 또는 직물을 구성하는 안으로서 사용하기에 탁월한 가공 특성을 나타내는 신규한 표면 처리된 섬유를 얻는다. 따라서 이러한 섬유를 사용함으로써 최종 생성물의 성능도 크게 개선된다.
따라서, 본 발명은 하기 (a), (b), (c), (d) 및 (e)로 구성되는 표면 처리제로부터 유도된 윤활제, 유화 시스템, 대전 방지제 및 다른 성분들로 피복되고 고 모듈러스, 개선된 표면 마찰성, 개선된 정련성, 낮은 마모 중합체 퇴적, 낮은 피브릴화 및 개선된 장기 대전 방지성을 갖는 가공성이 높은 아라미드 섬유에 관한 것이며 이때, 이러한 섬유상의 하기 성분에 의한 피막의 양은 섬유의 0.05 내지 2.0 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 1.0중량%이다 :
(a) (Ⅰ) 하기 일반식의 분지되고, 1급 또는 2급의 포화 일가 알콜인 알콜 성분
(상기식에서, R1은 C1-C16-알킬이고, R2는, k가 1인 경우, H, C1-C16-알킬이고,
R2는, k가 0인 경우, C1-C16-알킬이고, h는 0 내지 5이고, j는 0 내지 4이고, k는 0 또는 1이고, m은 0 내지 16이고 전체 탄소원자수는 25미만이다), 및 (Ⅱ)일반식 R3-(COOHs)[여기에서, s는 1 내지 6이고, R3는 C4-C16-알케닐, C4-C19-알카디에닐, C4-C19-알카트리에닐, 페닐, 나프틸, 2-페닐에테닐이다]의 불포화 지방산, 또는 일반식 HOOC-(CH=CH)n-COOH[여기에서, n은 1 또는 2이다]의 불포화 디카복실산의 카복실산 성분을 포함하는, 에스테르로 구성된 에스테로일 윤활제 30 내지 70중량%(상기 에스테르는 +5℃ 미만, 바람직하게는 0℃ 미만의 응고점, 100 내지 350㎟/s(20℃에서)의 동점도 및 30 내지 140, 바람직하게는 30 내지 80의 요오드값을 갖는다).
(b) 하기 일반식의 불포화 에톡실화 지방산 및/또는 불포화 에톡실화 지방 알콜 및/또는 에톡실화 알킬아민으로 구성된 유화 시스템 20 내지 50 중량% R4-X-(EO)p(PO)q-OH
(상기식에서, R4는 C5-C20-알케닐, 페닐, 나프틸, 또는 C8- 또는 C9알킬페닐이고, X는 -COO-, -NH- 또는 -O-이고, EO는 에틸렌 옥사이드 단위이고, PO는 프로필렌 옥사이드 단위이고, p는 2 내지 15이고, q는 0 내지 10이다),
(c)C4-C12-알킬 설포네이트, C4-C12-알킬 포스페이트 또는 C4-C20- 알킬 카복실산의 알킬리 염으로 구성된 대전방지제 5 내지 15중량%, (d) 부식 방지제 0.2 내지 2 중량%, 및 (e) 선택적인 첨가제.
상기 피막은 바람직하게는 50 내지 60 중량%, 가장 바람직하게는 55 내지 60중량%의 에스테로일(a), 25 내지 40 중량%, 가장 바람직하게는 29 내지 35 중량%의 유화 시스템(b), 5 내지 10 중량%, 가장 바람직하게는 5 내지 7 중량%의 대전 방지제(c), 0.3 내지 1 중량%, 가장 바람직하게는 0.3 내지 0.5 중량%의 부식 방지제(d) 및 경우에 따라서, 선택적인 첨가제(e)로 구성된다.
본 발명의 아라미드 섬유는 또한 2.65 내지 33.5cN.dtex(3 내지 38g/den)의 비파단 강도, 8.83 내지 2207cN/dtex(10 내지 2500g/den)의 비모듈러스, 1100dtex 아라미드 얀상에서 200m/min에서의 0.55 미만, 바람직하게는 0.50 미만의 금속에 대한 섬유의 동마찰 계수, 1100dtex 아라미드 얀상에서 0.016㎝/s에서의 0.10 미만, 바람직하게느느 0.05 미만의 금속에 대한 섬유의 경계 마찰 계수, 0.5㎎/㎏미만의 마모로 인한 얀의 퇴적량, 초기 표면 처리제의 양으로 기준으로 세척후 15중량%미만의 잔류 표면 처리제의 양을 가짐을 특징으로 한다.
본 발명의 섬유는 다른 표면 처리제를 사용한 섬유와 비교하여 중량 손실, 섬유의 세척성 및 섬유의 응집성에 의해서 측정되는 연무 방출에 대해서 개선된 블렌드 성질을 제공한다.
본 발명의 범위내에서, 섬유(fiber)는 섬유 형태의 구조를 갖는 아라미드로부터 제조된 단사 또는 코드, 스테이플섬유, (예를들어 신장 파단 공정으로부터 제조된(섬유 토우(tow), 얀 또는 플랫 텍스타일 스케인(flat textile skein), 크림프된(crimped) 스테이플 섬유, 펄프, 산업용 직물, 가연된, 편직된(knitted), 편조된(braided), 나선 형성된(sourakked) 또는 랩핑된(wrapped ) 텍스타일 뿐만아니라 연속 필라멘트를 의미한다.
아라미드는 카바미드 가교결합 또는 선택적으로, 그외의 다른 가교결합 구조를 통해서 부분적으로, 압도적으로 또는 유일하게 결합된 방향족 환으로 구성되는 중합체이다. 이러한 방향족 폴리아미드의 구조는 반복 단위를 갖는 하기 일반식으로 나타낸다 :
(-CO-NH-A1-NH-CO-A2-CO-)a
상기식에서 A1및 A2는 같거나 다르며 또한 치환될 수 있는 방향족 및/또는 폴리방향족 및/또는 헤테로방향족 환을 나타낸다. 전형적으로 A1및 A2는 서로 독립적으로 할로겐, C1-C4-알킬, 페닐, 카보알콕실, C1-C4-알콕실, 아실옥시, 니트로, 디알킬아미노, 티오알킬, 카복실 및 설포닐을 포함할 수 있는 하나이상의 치환체에 의해서 치환되거나 치환되지 않을 수 있는 1, 4-페닐렌, 1, 3-페닐렌, 1, 2-페닐렌, 3, 3'-비페닐렌, 2, 6-나프틸렌, 1, 5-나프틸렌, 1, 4-나프틸렌, 페녹시페닐-4, 4' -디일렌, 페녹시페닐-3, 4' -디일렌, 2, 5-피리딜렌 및 2, 6-퀴노릴렌 일 수 있다. -CONH-그룹은 또한 카보닐-하이드라지드(-CONHHN)그룹, 아조-또는 아족시-그룹에 의해서 대체될 수 있다.
완전히 방향족 폴리아미드로부터 유도된 섬유가 바람직하다. 아라미드의 예는 폴리-m-페닐렌-이소프탈아미드 및 폴리-p-페니렌-테레프탈아미드이다.
특히 적합한 아라미드섬유는 US 3,287,324에 따른 폴리-m-페닐렌-이소프탈아미드 섬유 및 US 3,869,429 및 DE 22 19 703에 따른 폴리-p-페니렌-테레프탈아미드 섬유이다.
상기 아라미드와 함께 첨가제가 사용될 수 있으며, 10중량%이하의 다른 중합체 물질이 이러한 아라미드와 블렌드될 수 있거나 또는 10중량% 이하의, 아라미드의 디아민 대신 치환된 다른 디아민 또는 10중량%이하의, 아라미드의 이산 클로라이드대신 치환된 다른 이산클로라이드를 갖는 공중합체가 사용될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
추가의 적합한 방향족 폴리아미드는 하기의 일반식 구조를 갖는다 :
(-NH-Ar1-X-Ar2-NH-CO-Ar1-X-Ar2-CO-)
상기식에서,
X는 O, SO, SO2, NR, N2, CR2, CO이고,
R은 H, C1-C4알킬이고,
Ar1및 Ar2는 같거나 다를 수 있으며 하나이상의 수소원자가 할로겐 및/또는 C1-C4-알킬로 치환될 수 있는 1, 2-페닐렌, 1, 3-페닐렌 및 1, 4-페닐렌으로부터 선택된다.
본 발명의 표면 처리제는 윤활제, 유화 시스템, 대전 방지제 및 부식 방지제를 포함하며, 경우에 따라서, 물 및/또는 다른 첨가제를 포함한다.
윤활제는 상기 언급된 바와 같은 특징을 갖는 에스테로일이다. 에스테르의 알콜 화합물(Ⅰ)의 예는 2-메틸-1-프로판올, 2-부탄올, 2-펜탄올, 2-메틸-1-부탄올, 3-메틸-1-부탄올, 3-메틸-2-부탄올, 2-메틸-1-펜탄올, 4-메틸-1-펜탄올, 4-메틸-2-펜탄올, 2-펜탄올, 3-헵탄올, 2-옥탄올, 2-에틸-1-헥산올, 3, 5-디메틸-1-헥산올, 5-노난올, 2, 6-디메틸-4-헵탄올, 이소-헥사데실 알콜 도는 이소-트리데실 알콜이다. 카복실산 성분(Ⅱ)의 예는 라우르올레산, 미리스트올레산, 팔미트올레산, 올레산, 가드올레산, 에루크산, 리신올레산, 탈로우산, 린올레산, 린올렌산, 푸마르산, 말레산, 신남산, 나프탈린 카복실산, 벤조산, 테레프탈산, 이소프탈산, 트리멜리트산 또는 피로멜리트산일 수 있다.
이러한 에스테로일의 동점도는 바람직하게는 200 내지 300㎟/s(20℃)이다.
본 발명의 유화 시스템은 상기 정의된 바와 같다. 불포화 지방산의 예는 라우르올레산, 미리스트올레산, 팔미트올레산, 가드 올레산, 에루크산 또는 리신올레산이고, 바람직하게는 (3 내지 15 몰의 에틸렌 옥사이드를 갖는)올레산이다. 불포화 지방알콜의 예는 엘라이딜 알콜, 에루실알콜, 브라시딜 알콜이고, 바람직하게는 (3 내지 10 몰의 에틸렌 옥사이드를 갖는)올레일 알콜 및/또는 탈로우 알콜이다 .또다른 예는 C8- 또는 C9-알킬페놀에톡실레이트이고, 바람직하게는( 3 내지 5몰의 에틸렌 옥사이드를 갖는) 옥틸페놀-또는 노닐페놀에톡실레이트이다.
대전 방지 화합무은 알칼리 염이고 바람직하게는, 알킬 설포네이트(예를 들면, 라우릴 또는 올레일 설포네이트)의 나트륨 염, C4-C12-알킬 포스페이트(모노/디에스테르 혼합물)와 같은 알킬 포스페이트 및 지방산(예를 들면, 올레산)의 염이다. 염화 나트륨의 함량은 0.1%미만이어야 한다. 알킬설페이트를 사용하는 것도 또한 가능하지만, 그들은 쉽게 가수분해되어 대전 방지 효능을 상실하기 때문에 바람직하지 못하다.
유용한 부식 방지제는 C4-C12-알킬포스페이트-에스테르(모노/디)의 디에탄올아민 염 또는 지방산 또는 벤조산의 아민 염이다.
이러한 제제는 그를 섬유에 적용시키는 농도를 얻기 위해서 물로 희석하기 전에도 안정화를 위해 선택적으로 물을 함유할 수 있다.
예를 들면, 접착, 특정한 가교 결합, UV-보호, 산화 방지, 착색 또는 리올로지 조절과 같은 특정한 성질 또는 공정 조건이 요구되는 경우, 상기 제제에 선택적으로 첨가제를 혼입할 수 있다. 이러한 첨가제는 또한 살진균제, 살세균제 및 상생물제를 포함할 수 있다.
아라미드 섬유를 처리하기 위한 제제는 균일하고 등명한 오일을 얻기 위해서 고온에서, 바람직하게는 30 내지 40℃에서 모든 성분들을 혼합함으로써 제조할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 이소부틸올리에이트 550g, (8몰의 에틸렌 옥사이드를 갖는) 노닐페놀 에톡실 레이트 200g 및 (10몰의 에틸렌 옥사이드를 갖는)올레산 에톡실레이트 150g으로 구성되는 유화 시스템 350g, 나트륨 데실설포네이트 70g 및 벤조산의 디에탄올아민 염 5g으로 구성되는 혼합물을 제조할 수 있다. 경우에 따라서, 혼탁함을 제거하기 위해 혼합물에 약 25g의 물을 첨가한다. 이러한 물의 첨가는 또한 안정하고 등명한 오일을 얻기 위해서 필요할 수 있다. 경우에 따라서, 디에탄올아민 또는 아세트산을 사용하여, pH를 6 내지 8, 바람직하게는 7로 조절할 수 있다.
본 발명의 표면 처리제는 또한 20℃에서 150 내지 500㎟/s, 바람직하게는 150 내지 300㎟/s의 점성, 200℃에서 2시간 경과후 25% 미만, 바람직하게는 15% 미만의 중량 손실, 20℃에서 35mN/m미만, 바람직하게는 32mN/m 미만의 1% 유화액의 표면장력을 가짐을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 표면 처리제로 표면이 피복된 가공성이 매우 높은 방향족 폴리아미드 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 표면 처리제를 사용하여 다양한 방법으로 아라미드 섬유를 피복할 수 있으며, 특히, 예를 들면, 하기 공정(a) 및 (b)에 따라서 피복할 수 있다.
공정 (a)에 따라서는, 표면 처리제를 건조되지 않고 연신 되지 않은 아라미드 섬유상에 적용시키고 ; 공정 (b)에 따라서는, 표면 처리제를 이미 건조된 아라미드 섬유상에 적용시키며, 각각의 경우에 공지된 피복장치를 사용한다. 이러한 표면 처리제는 1 중량% 정도의 농도로 희석된 수성 형태로 사용하거나 희석시키지 않고 사용한다.
공정 (a)의 바람직한 방법에서, 표면처리제를 물중에 약 30중량%의 농도(이는 표면처리제 30중량%+물 70중량%를 의미한다)로 습윤 아라미드 섬유상에 적용시킨다. 이어서 이러한 유화액-처리된 섬유를 150 내지 190℃, 바람직하게는 약 170℃에서 몇 초(5 내지 10초)동안 약 630m/min의 얀 속도(작업가능한 범위 120 내지 1200m/min)로 신장시키면서 건조시킨다.
공정 (b)의 바람직한 방법에서, 아라미드 섬유의 얀 및 코드를 딥핑(dipping) 장치중에서 표면 처리제의 딥을 통과시켜 피복한 다음 가연되지 않은 1670dtex 얀에 대해 6N의 예정된 장력을 가하면서 80내지 190℃, 바람직하게는 110 내지 130℃에서 공기-가열된 챔버중에서 건조시킨다. 이 단계를 위해서 가장 바람직한 온도는 약 120℃이다. 물줄에 1 내지 100중량%의 표면처리제의 딥 농도에 따라서 속도를 15 내지 100m/min으로 조절한다. 표면처리제가 100%라는 것은 이 표면처리제가 희석되지 않은 것을 의미한다.
공정 (a) 및 (b) 모두에서 표면처리제의 함량은 0.05 내지 2중량%, 바람직하게는 0.2 내지 1.0중량%이다.
경우에 따라서, 공정(a) 및 (b)를 섬유가 수회에 걸쳐 표면처리제에 침지되고 차례로 건조될 수 있는 다단계 공정으로서 수행할 수 있다. 예를 들면, 표면 처리제를 건조되지 않은 습윤 섬유에 적용시킬 수 있고, 이어서 그 섬유를 건조시킬 수 있고, 이 후에 추가로 건조시키거나 건조시키지 않고 표면 처리제를 다시 1회 이상 적용시킬 수 있다.
본 발명의 섬유는 호스, 벨트, 로프 및 광 케이블을 포함하는 케이블의 보강재, 고무 제품 및 복합 구조물(예를 들면, 스포츠용품, 의료기구, 빌딩 및 흡음제, 공용 및 군용 운송수단 및 보호장비)에 사용할 수 있다.
[바람직한 양태에 대한 설명]
[실시예 1]
본 실시예에서, 본 발명의 표면 처리제로 피복된 1100dtex의 아라미드 얀을 일반적인 표면 처리제로 피복된 동일한 dtex의 시판용 아라미드 얀과 비교하였다.
본 발명의 아라미드 섬유는 시판용 아라미드 섬유(대조용)와 비교하여 마찰, 특히 동마찰 F/M(200m/min), ㎏당 ㎎으로 측정된 얀의 퇴적량, 및 피브릴화에 대해서 우월한 것으로 나타났다.
대전 방지성에 대해서, 일반적으로 양호한 수준이 -6kV에서 시작되며, 따라서 본 발명의 섬유에 대해 측정된 값인 -2.5kV는 대전성에 있어서 탁월한 것이다.
정련성(워시-오프(wash-off)특성)은 세척단계후에 잔류하는 표면처리제의 양(%로 측정됨)이 이후의 모든 후처리 공정에 영향을 주기 때문에 매우 중요하다. 하기 표에 기술된 정련성의 값을 본 발명의 얀으로 제조된 직물을 사용하여 산업적인 규모로 얻고 일반적인 표면처리제로 처리된 동일한 데이어의 시판용 생성물인 대조용 얀과 비교하여다. 이 얀들을 실험실에서 얀 10g에 대해 100㎖의 물을 사용하여 50℃의 연수로 2회에 걸쳐 세척함으로서 정련성의 값을 확인하였다.
마찰 계수는 하기 방법에 따라 측정하였다 : 얀의 패키지를 장력 부가 장치를 통해서, 가이드 롤(guide roll) 및 2개의 스트레인게이지(strain gauge)사이로 트레드(thread)시키고 다양한 속도의 모터에 의해서 구동되는 권취롤상에 감았다. 2개의 스트레인게이지는 투입장력 T1및 배출장력 T2를 각각 기록한다. 이러한 마찰계수는 하기 식에 따라서 계산된다 :
T1/T2=exp(α, f)
상기식에서, α는 마찰각이고 f는 마찰 계수(섬유 대 섬유, 섬유 대 금속 또는 섬유 대 세라믹, 염출된(polished)크롬 또는 세라믹 핀의 사용에 의존함)이다. 로스차일드(Rothchild)마찰계 R-1182를 관련분야에 공지된 일반적인 공정에 따라서 사용하였다.
마모로 인한 퇴적량은 섬유 대 섬유의 마찰로부터 발생한 연마된 섬유 물질의 질량을 측정함으로써 :스태프-테스터(Staft-Tester) G 555 [쯔바이글레(Zweigle), 독일연방공화국]상에서 측정하였다.
피브릴화 지수는 G 566장치(쯔바이글레, 독일연방공화국)상에서 측정하였다.
[물리적 성질의 비교]
(1100dtex 섬유) 대조물 본 발명
1. 마찰
섬유/섬유(0.016㎝/s) 0.22 0.215
(128㎝/s) 0.28 0.265
섬유/섬유(0.016㎝/s) 0.12 0.045
(128㎝/s) 0.30 0.265
(200m/min) 0.70 0.55
2. 퇴적량(㎎/㎏) 10 0.5
3. 피브릴화 지수 21 2-5
4. 정련성 46% 9%
(표면처리제 잔류량)
[실시예 2]
본 실시예에서, 본 발명의 얀으로 제직된 직물과 일반적인 표면 처리제로 처리된 시판용 얀으로 제직된 대조용 직물을 방탄 성능에 대해서 시험하였다.
작품은 1111dtex(1000 데니어)얀으로 제직하였다.
일반적으로 고강력 섬유의 분야에서 방탄 직물을 제직하고 이 직물로부터 얀을 뽑아내고 관련 분야에 공지된 일반적인 과정에 따라서 강도를 측정함으로써 강도의 손실을 측정한다. 하기 표에서 중 직물(heavy fabric) 조직(전형적으로 ㎝당 12개의 경사)의 본 발명은 생성물은 강도 손실이 절반으로 감소하였기 때문에(14% 대 7%)크게 개선되었다는 것을 보여준다. 방탄 성능(V50: 시험과정 참조)도 또한 미처리된 수준에서 8% 및 후처리된 수준(최종적인 직물의 후처리를 의미함)에서 5 내지 8%만큼 개선되었다.
경 직물(light weight fabric)의 경우에서도(전형적으로 ㎝당 8개경사), 방탄 성능은 또한 미처리된 수준에서 4.5% 만큼 개선되었다.
[강도 변화 및 방탄 성능]
직물 등급 강도손실 강도손실 대조물에 대한
본 발명의 방탄
본 발명 대조물 성능 V50의 개
선 비율
중직물
1. 미처리 직물 5%-9% 14%-18%
2. 방탄 성능
(미처리 직물) +8
3. 방탄 성능
(후처리된 직물) +5-8
경직물
1. 미처리 직물 0-2% 0-2%
2. 방탄 성능
(미처리 직물) +5
방탄시험
V50을 측정하기 위한 방탄 시험은 나토(NATO)표준화 협정 STANAG 2920에 따라서 수행하였다.
임의의 자재 또는 방호재에 대한 V50방탄 한계 속도는 하기 기술되는 업 앤드 다운(Up and Down) 사격 방법 및 평가에 의해서, 선택된 발사체의 관통 가능성이 정확히 0.5가 되는 속도로 정해진다.
업 앤드 다운 사격 방법 :
첫번째 사격에서 발사체에 방호재의 측정된 V50방탄 한계와 동일한 속도를 주도록 계산된 양의 화약을 장전한다. 첫번째 사격에서 완전히 관통되었을 경우, 두번째 사격에서는 첫번째 사격에서 보다 약 30m/s 낮은 속도를 갖도록 계산된 고정된 감소량의 화약을 장전한다. 첫번째 사격에서 부분적으로 관통되었을 경우, 두번째 사격에서는 첫번째 사격에서보다 약 30m/s 높은 속도를 갖도록 계산된 고정된 증가량의 화약을 장전한다. 이러한 첫번째 세트의 관통 시험을 수행한 다음, 약 15m/s의 증가 또는 감소된 속도를 갖도록 화약 장전량을 고정된 양만큼 조절해야 한다. 이어서 주어진 과정에 따라 사격을 계속하여 V50을 측정한다(BLP)[방탄 최대 방호치].
V50의 계산 :
다수의 발사체를 사격한 다음 V50을 부분적인 관통에 대해 3개의 가장 높은 부분 속도와 완전한 관통에 대해 3개의 가장 낮은 속도로 구성되는 페어 충격(fair impact)에 대해 기록된 속도들의 평균으로서 계산하며 이때, 6개의 속도 모두는 40m/s의 범위내에 들어야 한다.
[실시예 3]
본 실시예에서, 편직성을 하기 조건하에서 측정하였다 : ELHA 환편기(모델 RRU), 측정시간 4시간, 기계속도 670rpm, 편직 속도 15m/min ; 편직 구조 ㎝당 3 스티치(stitches).
[상이한 얀 형태의 경사-사용 효과]
얀 형태 대조물 0 T/m 대조물 120 T/m 본 발명의 공정
(a) 및(b) 9 T/m
피브릴화 높음 없음 없음
편직 디자인 균일하지 못함 균일함 균일함
퇴적량 축적됨 미세함 없음
유효범위 균일하지 못함 낮음 최적
상기 표에서 볼 수 있는 바와 같이, 최적 생산성 수준 및 사용에 있어서 최대 효과는 대조용 얀에 비해서 본 발명의 얀을 사용함으로써 얻을 수 있다. 현재의 기술 수준에서의 생성물은 가연된 상태로 사용된다. 상기 결과들은 본 발명의 얀을 사용함으로써 가연공정을 생략할 수 있는 가능성이 높다는 것을 보여준다.
[실시예 4]
본 실시예에서, 본 발명의 얀을 사용하여 제조된 호스의 피로 시험을 가장 정밀한 사다리형 파형에 따라서 0.5Hz에서 1 내지 3.5바의 압력을 사용하여 포드 검사규격(Ford specification)에 따라서 수행하였다.
대조용 얀에 있어서, 일반적으로 파단에 대해 50,000 사이클이 얻어지며 이는 시험을 통과하기에 충분하다. 그러나, 본 발명의 얀을 함유하는 5개의 호스 샘플에 대해서는 80,000 사이클이 얻어졌다. 이것은 피로 저항에 있어서 본 발명의 얀이 매우 우수하다는 것을 보여준다.
[실시예 5]
본 실시예에서, 본 발명의 얀을 사용하여 제조된 코드의 강도 효율 변화(strength efficiency conversion)를 대조용 얀을 사용하여 제조된 코드와 비교하였다.
시판용 아라미드를 기본으로 하는 코드 조직과 비교하여, 본 발명의 얀을 기본으로 하는 코드 조직은 30% 까지의 더욱 양호한 강도 효율 변화를 나타내었다. 코드가 몇개의 얀으로 제조될 경우, 코드의 강도는 각 얀의 강도를 얀의 수와 곱한 값과 동일해야 하지만, 실제로는 그렇지 않다. 그러나, 본 발명의 표면처리제는 이 문제를 극복하는데 도움을 준다.
실험실 시험에서, 최종적으로 140T/m(미터당 가연수)로 가연된 3개의 시판용 1100dtex(1000필라멘트)아라미드 얀으로 제조된 평행한 조직의 강도가 524N인 것을 측정하였다. 이것을 본 발명의 표면 처리제(0.8중량%의 표면처리제)로 처리된 3개의 1100 dtex 얀으로 제조된 평행한 코드 조직과 비교하였다. 140 T/m로 가연된 얀의 최종적으로 얻어진 강도는 592N이었고 이는 30% 증가된 수준이었다.
[실시예 6]
본 실시예에서, 본 발명의 얀의 몇가지 특성들을 시험하고 대조용 얀의 특성들과 비교하였다.
시험조건 :
230℃에서 8시간동안 섬유를 노출시킨 다음 손실된 표면처리제의 비율에 의해서 중량 손실을 측정하였다. 손실된 표면 처리제의 비율은 열에 노출시키기 전후에 용매로 추출함으로써 측정하였다.
정련후 잔류물의 비율도 또한 공지되고 산업적으로 적용되는 세척 공정에 따라서 섬유를 세척(정련)한 다음 섬유상에 잔류하는 표면 처리제를 용매로 추출함으로써 측정하였다. 이 비율은 정련 단계이전에 측정된 초기의 표면 처리제의 양에 대해서 계산하였다.
금속에 대한 섬유(F/M)의 마찰 계수는 로스차일스 장치 및 상기 기술된 방법을 사용하여 150m/min에서 측정하였다.
섬유 가열시 표면처리제의 정련후 잔류하는 F/M
중량 손실 표면 처리제 마찰 계수
A 본 발명 5 8 0.50
( 비 발연
(non-fuming)
B 본 발명 11 14 0.47
C 대조물 23 45 0.65
모든 얀은 1000데니어, 670 필라멘트이고 건조된 상태에서 순수한 표면 처리제를 사용하여 0.8%의 수준으로 750m/min의 속도에서 피복하였다.
A의 표면 처리제는 에스테로일의 카복실산 성분으로서 벤젠 트리카복실산 및 벤젠 디카복실산의 70/30 혼합물을 포함하였다. B의 표면처리제는 에스테로일의 성분으로서 C-18/C-16 알케닐 모노 카복실산의 70/30 혼합물을 포함하였다.
대조용 얀의 표면 처리제는 문헌[Research Disclosure No. 195, disclosure 19520, July, 1980]에 개시된 C-12/C-15 광유이었다.
본 실시예에서, 하나 이상(즉, n이 2 내지 6)의 카복실산 그룹을 갖는 카복실산 성분이 에스테로일의 성분으로 사용되는 본 발명의 표면 처리제는 가열시 매우 감소된 중량 손실을 갖는다는 것을 알 수 있다. 가열시 감소된 중량 손실이란 승온에서의 사용 및 작업에 있어서 발연이 감소함을 의미한다.

Claims (8)

  1. 하기 성분 (a) 내지 (e)로 구성되는 표면 처리제로부터 유도된, 윤활제, 유화 시스템, 대전 방지제 및 그외 다른 성분들의 피막을 갖는 아라미드 섬유(이때, 상기 섬유상의 이러한 성분들의 피막의 양은 0.05 내지 2.0중량%이다) ;
    (a)(Ⅰ) 하기 일반식의 분지된, 1급 또는 2급의 포화 일가 알콜인 알콜 성분
    (상기식에서, R1은 C1-C16-알킬이고, R2는, k가 1인 경우, H, C1-C16-알킬이고, R2는, k가 0인 경우, C1-C16-알킬이고, h는 0 내지 5이고, j는 0 내지 4이고, k는 0 또는 1이고, m은 0 내지 16이고 전체 탄소원자수는 25미만이다), 및 (Ⅱ)일반식 R3-(COOHs)[여기에서, s는 1 내지 6이고, R3는 C4-C16-알케닐, C4-C19-알카디에닐, C4-C19-알카트리에닐, 페닐, 나프틸, 2-페닐에테닐이다]의 불포화 지방산, 또는 일반식 HOOC-(CH=CH)n-COOH[여기에서, n은 1 또는 2이다]의 불포화 디카복실산의 카복실산 성분으로 이루어진, 에스테르로 구성된 에스테로일 윤활제 30 내지 70중량%(상기 에스테르는 +5℃ 미만의 응고점, 100 내지 350㎟/s(20℃에서)의 동점도 및 30지 140의 요오드가를 갖는다),
    (b) 하기 일반식의 불포화 에톡실화 지방산 및/또는 불포화 에톡실화 지방 알콜 및/또는 에톡실화 알킬아민으로 구성된 유화 시스템 20 내지 50 중량%
    R4-X-(EO)p(PO)q-OH
    (상기식에서, R4는 C5-C20-알케닐, 페닐, 나프틸, 또는 C8- 또는 C9알킬페닐이고, X는 -COO-, -NH- 또는 -O-이고, EO는 에틸렌 옥사이드 단위이고, PO는 프로필렌 옥사이드 단위이고, p는 2 내지 15이고, q는 0 내지 10이다),
    (c)C4-C12-알킬 설포네이트, C4-C12-알킬 포스페이트 또는 C4-C20- 알킬 카복실산의 알킬리 염으로 구성된 대전방지제 5 내지 15중량%,
    (d) 부식 방지제 0.2 내지 2 중량%, 및
    (e) 선택적인 첨가제.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아라미드의 반복 단위가 하기 일반식을 가짐을 특징으로 하는 섬유 :
    (-NH-A1-NH-CO-A2-CO-)n
    상기식에서, A1및 A2 같거나 다르며, 치환되거나 비치환된 방향족 및/또는 폴리방향족 및/또는 헤테로방향족 환이다.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 A1및 A2가 서로 독립적으로 1, 4-페니렌, 1, 3-페니렌, 1, 2-페닐렌, 4, 4'-비페닐렌, 2, 6-나프틸렌, 1, 5-나프틸렌, 1, 4-나프티렌, 페녹시페닐-4, 4'-디일, 페녹시페닐-3, 4'-디일, 2, 5-피리딜렌 및 2, 6-퀴놀릴렌 중에서 선택되고, 이들이 할로겐, C1-C4-알킬, 페닐, 카보알코실, C1-C4-알콕실, 아실옥시, 니트로, 디알킬아미노, 티오알킬, 카복실 및 설포닐을 포함하는 하나이상의 치환체에 의해서 치환되거나 치환되지 않을 수 있으며, 이들의 아미드-그룹이 카보닐히드라지드-, 아조-또는 아족시-그룹에 의해 치환될 수도 있음을 특징으로 하는 섬유.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 방향족 폴리아미드가, 전체 A1및 A2중 바람직하게는 90몰%이상이 치환되거나 치환되지 않을 수 있는 1, 4-페니렌 및 페노시페닐-3, 4'-디일이고 페녹시페닐-3, 4'-디일렌의 함량이 10 내지 40몰%인 코폴리아미드임을 특징으로 하는 섬유.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리아미드 섬유가 폴리-(m-페닐렌-이소프탈아미드_로 구성됨을 특징으로 하는 섬유.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리아미드 섬유가 폴리-p-(페닐렌-테레프탈아미드)로 구성됨을 특징으로 하는 섬유.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리아미드 섬유가 선택적으로 3-도는 4-아미노벤조산으로 부터 유도된 단위를 함유함을 특징으로 하는 섬유.
  8. 표면 처리제를 1 내지 100 중량% 농도의 수성 시스템으로 아라미드 섬유상에 적용시키고, 이 섬유를 150 내지 190℃의 온도에서 건조시키고, 선택적으로, 상기 표면 처리제의 적용을 반복하는 단계를 포함하며, 상기 표면 처리제가 하기 (a) 내지 (e)의 성분으로 구성됨을 특징으로 하는, 표면처리제로 피복된 아라미드 섬유의 제조 방법 :
    (a) (Ⅰ) 하기 일반식의 분지된, 1급 또는 2급의 포화 이가 알콜인 알콜성분.
    (상기식에서,
    R1은 C1-C16-알킬이고,
    R2는, k가 1인 경우, H, C1-C16-알킬이고,
    R2는, k가 0인 경우, C1-C16-알킬이고,
    h는 0 내지 5이고,
    j는 0 내지 4이고,
    k는 0 또는 1이고,
    m은 0 내지 16이고
    전체 탄소원자수는 25미만이다), 및
    (Ⅱ)일반식 R3-(COOHs)[여기에서, s는 1 내지 6이고, R3는 C4-C16-알케닐, C4-C19-알카디에닐, C4-C19-알카트리에닐, 페닐, 나프틸, 2-페닐에테닐이다]의 불포화 지방산, 또는 일반식 HOOC-(CH=CH)n-COOH[여기에서, n은 1 또는 2이다]의 불포화 디카복실산의 카복실산 성분
    으로 이루어진, 에스테르로 구성된 에스테로일 윤활제 30 내지 70중량%(상기 에스테르는 +5℃ 미만의 응고점, 100 내지 350㎟/s(20℃에서)의 동점도 및 30 내지 140의 요오드가를 갖는다),
    (b) 하기 일반식의 불포화 에톡실화 지방산 및/또는 불포화 에톡실화 지방 알콜 및/또는 에톡실화 알킬아민으로 구성된 유화 시스템 20 내지 50 중량%
    R4-X-(EO)p(PO)q-OH
    (상기식에서,
    R4는 C5-C20-알케닐, 페닐, 나프틸, 또는 C8- 또는 C9알킬페닐이고,
    X는 -COO-, -NH- 또는 -O-이고,
    EO는 에틸렌 옥사이드 단위이고,
    PO는 프로필렌 옥사이드 단위이고,
    p는 2 내지 15이고,
    q는 0 내지 10이다),
    (c)C4-C12-알킬 설포네이트, C4-C12-알킬 포스페이트 또는 C4-C20- 알킬 카복실산의 알킬리 염으로 구성된 대전방지제 5 내지 15중량%,
    (d) 부식 방지제 0.2 내지 2 중량%, 및
    (e) 선택적인 첨가제.
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