KR100844209B1

KR100844209B1 - 피로가 개선된 고-ｄｐｆ 얀을 포함하는 제품

Info

Publication number: KR100844209B1
Application number: KR1020047005550A
Authority: KR
Inventors: 피터 림; 파란지스 키아니
Original assignee: 퍼포먼스 화이버스 인코포레이티드
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2008-07-10
Also published as: KR20040077850A; JP2005516126A; JP4805538B2

Abstract

본 제품은 7.5 이상의 섬유수 당 덱시텍스 DPF 및 피로 강도 보유율 FR을 가진 치수적으로 안정한 중합 멀티필라멘트 얀을 포함하고, 바람직한 얀은 DPF가 증가할 때 FR이 증가하도록 방직 및 연신된다. 특히 바람직한 얀은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로 제조되고 DPF를 가진다.

Description

피로가 개선된 고-ＤＰＦ 얀을 포함하는 제품{PRODUCT COMPRISING HIGH-DPF YARNS WITH IMPROVED FATIGUE}

발명의 분야

본 발명의 분야는 치수적으로 안정한 얀(yarn)이다.

발명의 배경

폴리에스테르 멀티필라멘트 얀은 다양한 용례로 광범위하게 사용되는 것으로 알려져 왔고, 그와 같은 섬유의 기계적인 성능에 관한 증가하는 요구에 따라 다양한 고-강도 폴리에스테르 얀이, 다른 개선된 파라미터 중에서, 상대적으로 높은 모듈러스 및 상대적으로 낮은 자유 수축능을 가진 것으로 발달되어 왔다.

예를 들어, 넬슨 등(Nelson et al.)은 미국 특허 제 5,067,538호 및 제 5,234,764호에서 11.5% 미만의 E_4.5+FS의 치수적 안정성 및 약 20g/d 초과의 터미널 모듈러스를 가진 폴리에스테르 멀티필라멘트 얀에 대한 방법과 조성물을 기술한다. 다른 바람직한 품질 중에서, 넬슨의 얀은 전형적으로 상대적으로 높은 온도(여기에서: 80-120℃)의 환경에서 이용될 수 있다. 더욱이 넬슨의 얀에서 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(poly(ethylene naphthalate)(PET))의 결정화는 스피닝(spinning)중에 일어남으로써, 얀의 요망되는 기계적인 품질중 적어도 일부가 잠재적으로 연신(drawing)중의 변동과 무관하게 한다.

또 다른 예에서, 림 등(Rim et al.)은 미국 특허 제 5,397,527호에서 폴리(에틸렌 나프탈레이트)(PEN) 또는 5% 미만의 치수적 안정성(EASL+수축능) 및 6.5g/d 이상의 강성력을 가진 다른 반-결정형 폴리에스테르)로부터 가공된 멀티필라멘트 얀을 생산하는 방법을 기술한다. 림의 얀은 전에 공지된 PEN 얀의 여러 기계적인 품질을 유리하게 개선하고 심지어 고속 스피닝 능력이 없는 장치를 사용하여 생산되어질 수 있다. 그러나, 대부분의 기계적인 품질의 개선을 이루기 위해서, 그와 같은 얀의 화학적인 조성은 전형적으로 PEN 또는 고품질 PEN을 가진 조성물로 제한된다.

또다른 예로서, 시몬 등(Simons et al)에 의한 미국 특허 제 5,238,740호에서 10g/d 이상의 강성력 및 8% 미만의 수축능을 가진 폴리에스테르 얀은 특정 온도 프로파일이 요망되는 개선된 기계적 특성을 얻기 위해 상대적으로 높은 테이크-업(take-up)속도와의 조합으로 이용된 가열 및 절연 컬럼을 통해서 스피닝된 필라멘트를 통과시킴으로써 생산된다. 시몬의 방법이 통상 상대적으로 높은 강성력 및 비교적 낮은 수축능하에서 상대적으로 높은 시컨트 모듈러스(150g/d/100%)를 가진 얀을 생산하지만, 가열 컬럼에 대해 상대적으로 비싼 장비 및 추가적인 공정 제어가 통상 필요하다.

치수적으로 안정한 얀의 다양한 조성물과 방법이 당해 분야에서 공지되었음에도 불구하고, 이들 모두 또는 거의 모두는 타이어와 같이 피로(fatigue)적응성을 필요로 하는데 사용하기 위한 중간 내지 높은 정도의 코드(cord) 꼬임을 요구한다. 피로 저항에 대한 전체적인 요구는 절박하게 증가해왔는데도 불구하고, 가장 필요한 응용례에서 보다 높은 꼬임에 대한 필요를 피하는 피로 저항의 비례적인 개선이 없어 왔다. 치수적으로 안정한 얀에서 피로 저항을 향상시키는 다양한 접근이 있어 왔다 (참조: 예를들어, 데이비드(David)의 미국 특허 제 4,101,525호, 뷰이로스로서(Buylous)의 미국 특허 제 4,975,326호, 이스트(East)의 미국특허 제 4,355,132호, 맥클레리(McClary)의 미국 특허 제 4,414,169호 및 김(KIM)의 RE 36,698). 그러나, 모든 또는 거의 모든 과거의 시도는 5 보다 낮은 DPF를 가진 얀에 촛점이 맞추어져 왔는데, 이는 통상 DPF의 증가가 피로 저항을 감소시킨다고 믿어져 왔기 때문이다.(참조: 예를 들어, 베일리에비어(Baillievier)의 미국 특허 제 5,285,623호). 게다가, 많은 얀에서 피로 강도 보유율은 필라멘트수가 증가함에 따라 감소하거나 실질적으로 동일하게 남아 있는 경향이 있다고 생각된다.

또한, PET처리된 코드는 7.2의 DPF를 가진 Hoechst T748를 사용하여 생산되어져 왔는데, 4.8 DPF 얀로부터 처리된 코드와 비교해 볼때 그것은 유사한 피로 저항을 보였다, 이와같이, 개선된 피로 강도 보유 특성을 가진 치수적으로 안정한 얀의 생산에 대한 조성물과 방법을 제공할 필요는 필요는 여전히 있다.

발명의 요약

본 발명은 7.5 이상의 DPF(decitex per number of filaments)(필라멘트수 당 덱시텍스[1 데니어 = 1.1 데시텍스])를 가진 치수적으로 안정한 중합 멀티필라멘트 얀을 포함하는 제품의 조성물 및 방법에 관한 것이다. 특별하게 고려된 얀은 피로 강도 보유율 (FR)을 가진 것을 포함하는데, 상기 얀은 스피닝 및 연신되어 DPF가 증가할 때 FR도 증가한다.

발명의 하나의 양태에서, 고려된 얀은 약 10 내지 20 사이의 DPF를 가지고, 폴리에스테르, 바람직하게는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함한다. 12 이하, 보다 바람직하게는 11 이하의 E_x+TS로 정의되는 치수적 안정성을 가지고, 고려된 얀에서 DPF당 강도 보유율의 증가는 1% 이상이라는 것이 추가로 고려된다. 전형적으로, 1 세대 얀은 11 내지 12 범위의 E_x+TS을 가지고, 후에 개선된 버전은 보다 낮다. E_x는 상기 얀에 대해 x 스트레스에서의 신장율인데, 여기에서 x는 41 cN/tex 또는, 예를 들어, 1100 데시텍스 얀에 대해 45N, 1440 데시텍스 얀에 대해 58N, 1650 데시텍스 얀에 대해 67N, 2200 데시텍스 얀에 대해 89N이다. TS는 열수축율이다.

발명의 또 다른 양태에서, 고려된 얀은 코드로 꼬이거나 고무내에 전부 또는 일부가 배치된 단일 얀으로서 꼬여있다.

발명의 추가적 양태에서, 얀을 형성하는 방법은 중합 재료가 공급되어 다수의 필라멘트로 스피닝되어진 하나의 단계를 가진다. 추가적인 단계로, 치수적으로 안정한 얀은 다수의 필라멘트로 연신되고, 상기 얀은 7.5 이상의 필라멘트수 당 데시텍스 (DPF)와 피로 강도 보유율 FR을 가지며, 상기 얀은 DPF가 증가할때 FR도 증가하도록 스피닝 및 연신된다.

본 발명의 다양한 목적, 특징, 측면 및 장점은, 첨부되는 도면과 함께, 발명의 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다.

상세한 설명

발명자들은 놀랍게도 탁월한 피로 저항을 가진 치수적으로 안정한 얀이 7.5 이상의 DPF를 가진 다수의 중합 필라멘트로부터 생산되어질 수 있다는 것을 발견했다. 추가의 바람직한 양태에서, 얀은 DPF가 증가할 때 얀의 피로 강도 보유율이 증가하도록 스피닝 및 연신된다.

발명의 특히 바람직한 양태에서, 필라멘트 11 덱시텍스를 가진 얀은 스피너렛(spinneret)으로부터 기체 지연 영역으로 미리 결정된 압출 속도(전형적으로 약 25.0-80.0 kg/hr)로 폴리에스테르(매우 바람직하게는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트))를 다수의 개별적인 필라멘트로 압출시킴으로써 생산된다. 필라멘트는 후속하여 기체 켄칭(quenching) 컬럼에서 고체화되어 약 0.02 내지 약 0.15, 및 보다 바람직하게 약 0.05 내지 0.09의 복굴절을 가진 미연신의 치수적으로 안정한 얀을 형성하다. 다음, 미연신 얀은 약 70℃ 내지 약 250℃의 얀 온도에서 최고 연신 비율의 85%내, 바람직하게는 90%내로 연신된 일련의 연신 로울(draw roll)로 연속적으로 이동된다. 전형적인 공정과 장치는 미국 특허 제 5,630,976호; 미국 특허 제 5,132,067호; 미국 특허 제 4,867,936호; 미국 특허 제 4,851,172호에서 기술되었다.

중합체에 관해서 다수의 중합체는 여기에서 제시된 지침과 연결되어 사용하기에 적당하다. 그러나, 특히 바람직하게 중합체는 다양한 폴리에스테르 및 특별히 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함한다. 바람직한 중합체의 고유 점도는 0.7이상, 보다 전형적으로 적어도 약 0.85 내지 약 0.98, 및 어떤 경우에서는 약 0.99 내지 약 1.30 및 이보다 높기까지 한다.

얀에서 필라멘트의 요망되는 개수에 따라서, 용융 압출 공정에 사용된 고려 된 스피너렛의 모양은 상당히 다양할 것이다. 스핀 팩에 있는 오리피스의 수가 발명의 내용에 한정되지 않고 이와 같이 매우 전형적으로 1100 데시텍스에 대해 20 내지 150이고 다른 덱시텍스 얀에 대해 동일한 DPF를 이루도록 비례적이라는 것이 통상적으로 고려된다. 그러나, 상대적으로 낮은 필라멘트 수를 가진 얀이 요망되는 경우에, 오리피스의 수가 5 내지 20개일 수 있다. 유사하게, 상대적으로 높은 필라멘트 수를 가진 얀이 바람직한 경우에, 오리피스의 수가 200 내지 400개일 수 있고, 보다 높은 덱시텍스 얀에 대해서는 보다 클 수 있다.

오리피스의 직경에 관하여, 많은 직경들이 고려된 섬유을 스피닝하는데 적당하다는 것이 일반적으로 고려되고, 특정한 직경의 선택은 전부 또는 일부에서 섬유의 바람직한 물리적인 성질에 의존할 것이다. 예를 들어, 고려된 오리피스 직경들은 0.8 내지 2.3mm 및 그 이상을 포함한다. 추가적인 예시로 적당한 오리피스 파라미터는 햄린 등(Hamlyn et al)의 미국 특허 제 5,085,818호에서 발견되고, 이 문헌은 본원에 참조로 통합된다.

적당한 중합 멀티필라멘트 얀이 11 덱시텍스/필라멘트를 가진 얀에 한정될 필요가 없으나, 고려되는 중합 멀티필라멘트 얀이 치수적으로 안정하다면, 7.5 이상, 보다 바람직하게 9 이상, 심지어 보다 바람직하게 10 이상, 가장 바람직하게 12 이상의 섬유 당 덱시텍스(DPF)를 가진 치수적으로 안정한 중합 멀티필라멘트 얀을 또한 포함할 수 있다는 것이 추가적으로 평가되어야 한다. 이와 같이, 특별히 고려된 치수적으로 안정한 얀이 10 내지 20의 DPF를 가질 수 있다. 여기에서 사용되는 "치수적으로 안정한 얀"이란 용어는 적당한 얀이 12 이하의 E_x+TS에 정의되는 치수 안정성을 가지고, 보다 바람직하게는 11 이하의 E_x+TS로 정의되는 치수 안정성을 가지는 것을 의미한다.

필라멘트가 지연된 켄치로 스피닝되는 것이 추가적으로 고려되고, 지연된 켄치에서 기체 대기의 온도가 일반적으로 250℃초과인 것이 특별하게 고려된다. 압출된 필라멘트의 고체화는 바람직하게는 에어 켄칭 컬럼에서, 바람직하게는 약 10mm(H₂O) 내지 70mm(H₂O)의 켄칭 속도로 수행된다. 그러나, 10mm(H₂O) 미만 및 70 mm(H₂O)초과의 많은 켄치속도가 또한 적당한다(예를 들어, 2-10mm 그 이하, 또는 70-120mm 그 이상이 적당하다).

이와같이, 고려된 필라멘트에 의해 형성된 미연신 얀은 0.020 이상의 복굴절

n을 가진 치수적으로 안정한 얀 전구체인것이 평가되어져야 하는데, 그와 같은

n 값은 적어도 1 세대의 치수적 안정성의 지표가 되는 한도내에서 이다.

본 발명의 내용의 추가적으로 고려되는 양태에서, 부착 활성 오버피니쉬가 미연신 얀, 연신 얀, 또는 둘 모두에 적용될 수 있다. 전형적인 부착 활성 피니쉬 첨가물은 폴리글리시딜 에테르(미국 특허 제 4,462,855호, 제 4,557,967호, 제 5,547,755호, 이들 모두가 본원에 참고로 통합됨), 다작용성 에폭시 실란(미국 특허 제 4,348,517호, 본원에 참고로서 통합됨), 및 동일 반응계내(in situ)에서 에폭시드를 형성하는 첨가물(미국 특허 제 4,929,760호, 본원에 참고로서 통합됨)을 포함한다.

발명 대상의 추가적인 양태에서, 고려된 미연신 얀은 일련의 연신 롤에서 연신되고, 전형적인 연신 형태는 4개 내지 5개의 로울 쌍 Z₁-Z₅를 포함한다. Z₁이 다양한 온도로 가열될 수 있고, Z₁이 약 20℃ 내지 120℃, 보다 바람직하게는 약 40℃ 내지 80℃로 가열되는 것이 일반적으로 바람직하다. Z₃의 온도는 Z₄가 보다 빠른 속도(로울간의 스트레칭) 또는 유사한 속도(주로 로울간에 열 설정)를 갖는지에 따라 60℃ 에서 250℃까지 광범위하게 다양할 수 있다. 실질적으로 추가적인 스트레칭이 로울간에 일어나는 경우 보다 낮은 온도가 바람직하다. 마지막 가젯(godget) 로울 쌍, Z₄(4-로울 쌍 패널) 또는 Z₅(5 로울 쌍 패널)에 관하여, 바람직한 온도가 약 120℃ 내지 160℃의 범위라는 것이 고려된다. 멀티필라멘트 섬유의 고려된 연신 비율은 전형적으로 약 1.2 내지 2.5의 범위이다. 추가적으로 특별히 적당한 재료와 스피닝/연신 조건은 넬슨(Nelson)의 미국 특허 제 5,067,538호 및 제 5,234,764호에서 기술되어 있고, 이 두가지 모두 본원에 참고로서 통합되어 있다.

발명 대상의 추가적으로 고려된 양태에서, 고려된 얀은 그 기술분야에 잘 공지된 방법과 장치를 사용하여 다양한 형태의 코드로 꼬여질 수 있다. 예를 들어, 특별히 고려된 형태는 270×270 내지 320×320의 상대적으로 낮은 꼬임을 가진 1100/2 덱시텍스 코드 내지 420×420 내지 470×470(보다 높을 수 있음)의 상대적으로 높은 꼬임을 가진 코드를 포함한다. 다른 데니어에 대한 동일한 꼬임은 꼬임 계수(twist multiplier constant)(Sqrt(연신상 코드 데시텍스)×꼬임(tpm))를 유지함으로써 결정될 수 있다.

이와 같이, 얀을 형성하는 방법은 중합 재료가 제공되고 다수의 필라멘트가 중합 재료로부터 스피닝되는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 단계에서, 치수적으로 안정한 얀은 상기 다수의 필라멘트로부터 연신되고, 여기서 얀은 7.5 이상의 섬유수 당 덱시텍스 및 피로 강도 보유율 FR를 가지며, 여기서 얀은 DPF가 증가할 때 FR이 증가하면서 스피닝 및 연신된다. 그와 같이 제조된 코드는 많은 응용례와 제품에서 사용될 수 있고, 특히 적당한 응용례와 제품은 전력 이동 벨트, 자동차 타이어, 안전벨트, 낙하산복과 줄, 화물 취급 및 안전망 등을 포함한다.

하기 실시예는 발명 대상의 다양한 양태를 도시하기 위해 제공되는 것이며, 하나 이상의 파라미터가 본원에서 제시된 발명 개념으로부터 이탈됨없이 변형될 수 있는 것으로 이해될 것이다.

11 덱시텍스/필라멘트를 가진 1100 덱시텍스 폴리에스테르(여기에서: PET)얀을, 0.762 mm 스피너렛 구멍을 통해서 33.5 kg/hr로 450℃의 5.08cm 가열 슬리브로 백개의 개개 필라멘트를 압출하고, 그 다음에 에어 켄칭 컬럼으로 고체화시켜 생산하였다. 생산된 미연신 얀은 0.083의 복굴절을 가지고, 이는 두번째 이상 세대의 치수적 안정성의 특징이다. 미연신 얀을 연속적으로 일련의 연신 롤로 이동시키고 표 1에 요약된 것과 같은 조건하에서 연신하여 표 2에 열거된 성질을 가진 얀을 수득하였다.

연신 조건

롤 쌍 1 온도 (℃) 70 롤 쌍 4 온도 (℃) 245

롤 쌍 1 속도 (m/min) 2900 롤 쌍 4 속도 (m/min) 5130

롤 쌍 2 온도 (℃) 45-50 롤 쌍 5 온도 (℃) 130

롤 쌍 2 속도 (m/min) 3900 롤 쌍 5 속도 (m/min) 5076

롤 쌍 3 온도 (℃) 240

롤 쌍 3 속도 (m/min) 5235

연신 얀

데니어 1118

파열 강도 71.3

45N에서의 신장율 5.25

최종 신장율 10.2

177℃에서 수축율 3.5

연신 단계 이후에 부착성 오버피니쉬(adhesion overfinish)를 얀에 적용하고 얀을 아래에서 제시되는 것처럼 상이한 꼬임의 1100/2 코드로 꼬았다. 이후 접착제 코팅 도포를 암모니화된 레소르시놀 포름알데히드 접착제로 코드를 딥 코팅하고, 그후에 순차적으로 상온에서 2.4N 10초간 첫번째 오븐에서 스트레칭시키고, 상온에서 2.4N로 10초간 두번째 오븐에서 스트레칭시키고, 177℃에서 2.4N로 30초간 세번째 오븐에서 스트레칭시키고 약 1% 내지 2%, 보다 바람직하게 1.4% 내지 1.8% , 가장 바람직하게는 약 1.6%의 원하는 수축율을 얻기에 충분한 장력 및 시간(장력 및 시간이 특정한 데니어에 대해 조절되어져야만 할 것임)으로 240℃에서 네번째 오븐에서 스트레칭시키므로써 수행하였다. 아래에서 기술된 것처럼 고무로 경화하여 합성물을 형성한 후에, 굽힘 피로를 접착제 처리된 코드에서 수행했다. 테스트 조건은 15mm 도르레, 70kg의 하중, 200 사이클/min의 테스트 진동수, 40000 사이클 기간이었다. 피로화 이후에, 코드를 고무로부터 제거하고, 파열 강도의 퍼센트 보유 백분율을 대조군 복합 표본으로부터 제거된 코드와 비교하여 결정하였다. 처리된 코드 특성과 피로 결과를 표 3 및 4에서, 같은 방법으로 제조한, 대조군 얀(5.5 데시텍스/필라멘트 얀 (200 필라멘트를 가진 하니웰 1X53 - 1100데시텍스))으로부터 처리된 코드와 비교하였다. 이들 결과는 본 발명의 얀에 대한 피로 보유율에서 상당한 개선을 보여주었다. 처리된 코드의 치수적 안정성은, 45N의 신장율 및 185℃에서의 수축율의 총합에 의해 측정되었을 때, 제 3세대 치수적으로 안정한 재료인 1X53의 것에 가까웠다.

처리된 코드 특성

꼬임-단일×케이블(tpm) 특성 실시예 1 대조군 (1×53)

320×320 파열강도 (daN) 13 14.9

320×320 최종 신장율 (%) 12.2 13.9

320×320 45N에서의 신장율(%) 4 3.8

320×320 185℃에서의 수축율(%) 1.7 1.6

320×320 치수적 안정성 5.7 5.4

350×350 파열강도 (daN) 13.1 14.8

350×350 최종 신장율 (%) 13.2 15

350×350 45N에서의 신장율(%) 4.4 4.1

350×350 185℃에서의 수축율(%) 1.7 1.5

350×350 치수적 안정성 6.1 5.6

370×370 파열강도 (daN) 12.8 14.3

370×370 최종 신장율 (%) 14 14.8

370×370 45N에서의 신장율(%) 4.6 4.3

370×370 185℃에서의 수축율(%) 1.6 1.6

370×370 치수적 안정성 6.2 5.9

380×380 파열강도 (daN) 12.9 14.5

380×380 최종 신장율 (%) 14.6 15.4

380×380 45N에서의 신장율(%) 4.8 4.4

380×380 185℃에서의 수축율(%) 1.7 1.6

380×380 치수적 안정성 6.5 6

400×400 파열강도 (daN) 12.6 14.5

400×400 최종 신장율 (%) 14.1 16.1

400×400 45N에서의 신장율(%) 4.9 4.6

400×400 185℃에서의 수축율(%) 1.8 1.6

400×400 치수적 안정성 6.7 6.2

420×420 파열강도 (daN) 11.9 14.1

420×420 최종 신장율 (%) 13.6 15.4

420×420 45N에서의 신장율(%) 5.1 4.7

420×420 185℃에서의 수축율(%) 1.6 1.4

420×420 치수적 안정성 6.7 6.1

440×440 파열강도 (daN) 12.6 14

440×440 최종 신장율 (%) 15.2 15.4

440×440 45N에서의 신장율(%) 5.3 4.8

440×440 185℃에서의 수축율(%) 1.8 1.8

440×440 치수적 안정성 7.1 6.6

470×470 파열강도 (daN) 11.6 13.9

470×470 최종 신장율 (%) 14.6 16.1

470×470 45N에서의 신장율(%) 5.9 5.1

470×470 185℃에서의 수축율(%) 1.8 1.9

470×470 치수적 안정성 7.7 7

피로 강도 보유율(%)

꼬임 단일 ×케이블(tpm) 실시예 1(% 절대) 대조군(1X53)(% 절대) 차이(% 증가)

320×320 36 29 24

350×350 43 32 34

370×370 59 47 26

380×380 69 49 41

400×400 74 61 21

420×420 90 71 27

440×440 88 82 7

470×470 97 95 2

요약컨대, 상술한 바와 같은 11 데시텍스/필라멘트 얀을 (a) 96 % 이상(절대)의 처리된 코드 강도 보유율을 가진 470*470 꼬임(꼬임 계수가 22043임)의 1100/2 코드, (b) 85% 이상(절대)의 처리된 코드 강도 보유율을 가진 440*440 꼬임(꼬임 계수가 20636임)의 1100/2 코드, (c) 70 %이상(절대)의 처리된 코드 강도 보유율을 가진 400*400 꼬임(꼬임 계수가 18760임)의 1100/2 코드로 꼬았다. 이와 같이, 특히 고려된 제품은 7.5 이상의 필라멘트 당 덱시텍스 및 18760의 꼬임 계수에 대한 70 % 이상(절대)의 처리된 코드 강도 보유율, 20636 꼬임 계수에 대한 85 %이상(절대)의 처리된 코드강도 보유율, 또는 22043 꼬임 계수에 대한 96 %이상(절대)의 처리된 코드 강도 보유율을 가진 치수적으로 안정한 중합 멀티필라멘트 얀을 포함하는 것을 포함한다.

이와 같이, 7.5 이상의 섬유수 당 덱시텍스(DPF)를 가진 치수적으로 안정한 중합 멀티필라멘트 얀을 포함한 제품을 제조할 수 있을 것으로 인식된다. 바람직한 멀티필라멘트 얀은 폴리에스테르(예를 들어, PET)를 포함하고 10 내지 20의 DPF를 가질 것이다. 추가적으로, 고려된 얀의 특정 구조물이 본원에서 제시되었으나(예를 들어, 얀은 1100 덱시텍스 얀에 대한 320×320 내지 470×470의 꼬임(단일×케이블 TPM)을 가진 2-도르레 코드로 꼬여 있음), 동일한 꼬임 계수를 가진 또 다른 코드의 구조물이 또한 고려되는 것이 인식될 것이다.

또 다른 실험에서, 11 덱시텍스/필라멘트 얀을 위에서 기술된 바와 같이 420×420의 1100/2 코드로 꼬았다. 위에서 기술한 코팅 과정과 똑같은 접착제 처리 조건을 이용하였고, 처리된 코드 강도 보유율을 아래에서 기술된 바와 같이 측정하였다. 처리된 코드 특성 및 피로 결과를 아래 표 5에서 보여 주는데, 여기에서 1100/2 코드 420×420 꼬임(실시예 2)는 5.5 데시텍스/필라멘트 얀(허니웰 1×5-200 필라멘트-실험예) 및 내부기준으로 준비된 3.7 덱시텍스/필라멘트 얀(허니웰 1×53-300 필라멘트-비교예[기준 얀])을 형성하는 같은 프로토콜을 이용하여 준비한 처리된 코드와 비교하였다. 표 5 및 그래프 1으로부터의 피로 결과(70kg 하중, 30,000 사이클)로부터 피로의 연속적인 개선이 필라멘트 당 덱시텍스가 증가함에 따라 발생한다는 것을 알 수 있다. 특히, 고려된 얀을 광범위하게 다양한 제품으로 통합할 수 있었다. 따라서, 고려된 제품이 7.5 이상의 섬유수 당 덱시텍스 및 피로 강도 보유율 FR을 가진 치수적으로 안정한 중합 멀티필라멘트를 포함할 것인데, 여기서 얀은 기준 얀에 비해 100% 이상 DPF가 증가할 때, FR은 기준 얀에 비해 19% 이상(절대)으로 증가하면서 스피닝 및 연신되고, 기준 얀은 64%의 피로 강도 보유율 및 19700의 꼬임 계수를 가진 경우에 3.7의 DPF를 가졌다(기준 얀은 시판되는 하니웰 1×53-300 필라멘트이다, 위의 "대조군"을 보라). 기준 얀의 특정 값(예를 들어, 64%의 피로 강도 보유율, 19700의 꼬임 계수를 가진 경우 3.7의 DPF)을 가지는 테스트 조건에 관하여, 테스트 조건을 아래에서 기술한 바와 같이 적용하였다.

성질 꼬임(단일×케이블(tpm)) 실시예 2 1X53-200 1X53-300 발명 실험 대조군

필라멘트 당 덱시텍스 -/- 11.0 5.5 3.7

파열강도 (daN) 420×420 12.5 14.5 14.3

최종 신장율 (%) 420×420 13.5 15.5 15.9

45N에서 신장율(%) 420×420 4.7 4.4 4.4

185℃에서 수축율(%) 420×420 1.9 1.8 1.7

치수적 안정성 420×420 6.6 6.2 6.1

피로 강도 보유율(%) 420×420 92 79 64

결과적으로, 발명자는 발명 대상에 따른 치수적으로 안정한 중합성 얀을 7.5 이상의 필라멘트 당 덱시텍스 및 대략 18760의 꼬임 계수에 대한 약 70% 이상(절대)의 처리된 코드 강도 보유율, 보다 바람직하게 대략 20636의 꼬임 계수에 대한 약 85% 이상(절대)의 처리된 코드 강도 보유율, 가장 바람직하게 대략 22043의 꼬임 계수에 대한 약 96% 이상(절대)의 처리된 코드 강도 보유율을 가지고, 여기서 사용되는 "꼬임 계수"용어는 TPM에서 sqrt(공칭 코드 덱시텍스) 꼬임으로 정의하였다. 추가적으로, 표 5에서 실시예의 얀을 420×420의 꼬임을 가진 코드로 꼬여 있지만, 대안적인 꼬임이 또한 고려되어 320 내지 470의 꼬임, 특히 1100 덱시텍스 얀에 대한 꼬임을 포함하였다.

이와 같이, 고려된 얀(및 특히 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)로부터 제조되고, 바람직하게 약 10 내지 20의 DPF를 가진 얀)은 DPF가 증가함(예를 들어, 1% 이상의 DPF당 피로 강도 보유율이 증가)에 따라 피로 강도가 증가하면서 스피닝 및 연신된다. 당해 분야의 당업자는 DPF가 증가함에 따라 FR이 감소할 것이라고 예상하는 반면(예를 들어, 켄칭 동안의 스킨-코어 효과 때문에), 발명자들은 놀랍게도 얀이 DPF가 3.7의 DPF 및 64%의 피로 강도 보유율을 가진 기준 얀에 비해 100%이상 증가할 때, FR은 기준 얀에 비해 19% 이상(절대)으로 증가되도록 스피닝된다는 것을 발견하였다. 이와 같이, 치수적으로 안정한 얀은 DPF가 증가할 때 FR이 증가하면서 스피닝 및 연신되는 것을 인식하여야만 한다.

달리 언급한 바가 없다면, 파열 강도, 최종 신장율 및 XN에서의 신장율을 표준 방법에 따라 스타티맷 타입 FPM/M 기기를 사용하여 얀에 대해 특정하고 인스트론 타입 4466(ASTM:D885-84)을 사용햐여 처리된 코드에 대해 측정하였다. 자(jaw)간에 거리는 254mm이고 트랙션 속도는 305 mm/min이다. 열 수축율은 테스트라이트 (모델 NK5) 기기를 사용하여 결정하고 그 기기는 다음의 과정을 가진다: 샘플의 한쪽 끝에 ((데시텍스)×0.05g)과 동일한 무게로 붙이고, 샘플을 120초 동안 요망되는 온도에서 기기로 옮긴다. 치수 안정성을 xN에서의 신장율 및 177℃에서의 얀에 대한 열 수축율의 합으로 표현하였다.

달리 언급한 바가 없다면, 처리된 코드 강도 보유율을 다음 과정((1)샘플 준비, (2) 내구성 테스트, (3) 강도의 측정 및 계산을 포함하는 3 단계 과정)으로 굽 힘 피로 내구성 테스트로 평가하였다.

샘플 준비: 굽힘(flex) 샘플을 고무, 케블러, 폴리에스테르 및 처리된 코드로 만들어진 샌드위치로 제조하였다. 샘플의 크기는 다음과 같은 9개의 다른 층을 가진 17.5cm ×51cm이다: 러버 (2.2mm)+ 고무(0.43mm) + 케블러 층 + 고무(0.43mm) + 폴리에스테르 필름 + 고무(0.43mm)+ 모든 샘플의 표면을 덮기위해 의도적으로 평행하게 넣은 상태의 처리된 코드 폴리에스테르(28 끝/2.54cm) + 고무(0.43mm) +러버(0.9mm). 준비된 샘플을 78.5N의 하중아래 20분 동안 171℃에서 유황처리 하였다. 유황 처리후에 샘플을 굽힘 내구성 테스트전에 상온에서 유지하였다. 샘플을 2.54cm 너비의 5개의 샘플로 잘랐다. 가운데 샘플을 참조해 상온에서 유지시키고, 남은 4개의 샘플을 굽힘 내구성 테스트를 하였다.

굽힘 내구성 테스트: 상기 4개 샘플을 15mm 직경의 4개 도르레에 넣었다. 70kg의 하중을 각 샘플에 따라 조정하였다. 굽힘 피로 기계는 프로그램으로 조작가능한 기계이다. 기계를 시동할 때, 샘플을 30000 사이클 동안 200 사이클/min의 빈도수을 가진 도르레 주변에서 구부렸다. 내구성 사이클이 끝났을 때, 샘플을 도르레 바깥으로 이동시키고 상온에서 12시간의 최소 시간동안 유지시켰다.

측정 및 계산: 5개 코드를 4개의 샘플 각각 중앙으로부터 얻고 인스트폰으로 테스트하여 각 코드의 강도를 결정하였다. 유사하게 5개 코드를 참조 샘플의 중앙으로부터 취하여 위에서처럼 테스트했다. 보유율을 참조로서 유지한 5개의 처리된 코드 강도의 평균에 의한 내구성 테스트 후에 20개 처리된 코드 강도의 평균을 나눔으로써 결정하였다.

복굴절 테스트: 복굴절을, 이용할 수 있는 가장 어두운 밴드를 사용한 BEREK 컴펜세이터(레이츠사의 2061K)로 측정하였다.

이와 같이, 개선된 피로 강도 보유율을 가진 치수적으로 안정한 얀의 특정 구체예 및 응용례를 개시하였다. 그러나, 이미 기술한 것에 덧붙여 보다 많은 변형이 여기의 발명의 개념에서 벗어남 없이 가능하다는 것이 당업자에게 자명해야한다. 이와 같이, 발명의 내용은 첨부된 청구 범위의 본질에서를 제외하고 한정되지 않는다. 더욱이, 상세한 설명 및 청구범위 모두를 해석할 때에, 모든 용어는 문맥에서 일관된 가장 광의의 가능한 방법으로 해석되어져야 한다. 특히 "포함한다" 및 "포함하는"은 반 배타적인 방법으로 구성요소, 컴포넌트, 또는 단계를 언급하는 것으로 해석되어져야 하는데, 이는 참조된 구성요소, 컴포넌트, 또는 단계가 명시적으로 언급되지 않은 다른 구성요소, 컴포넌트, 또는 단계와 함께 존재하거나 이용되거나 조합될 수 있는 것을 의미한다.

Claims

7.5이상의 필라멘트수 당 데시텍스(DPF(decitex per number of filaments)) 및 피로 강도 보유율(FR(fatigue strength retention))을 가진 치수적으로 안정한 중합 멀티필라멘트 얀(yarn)으로서, 상기 얀이 64%의 피로 강도 보유율을 가지고 19700의 꼬임 계수에 대해 3.7의 DPF(decitex per filament)를 갖는 기준 얀에 비해서 DPF가 기준 얀 보다 100%이상 증가하고 FR(fatigue strength retention)이 기준 얀 보다 19%이상(절대)을 증가하도록 스피닝(spinning) 및 연신(drawn)되는 멀티필라멘트 얀을 포함하는 제품.
제 1항에 있어서, 멀티필라멘트 얀이 폴리에스테르를 포함함을 특징으로 하는 제품.
제 1항에 있어서, 폴리에스테르가 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 포함함을 특징으로 하는 제품.
제 3항에 있어서, DPF(decitex per filament)가 10 내지 20임을 특징으로 하는 제품.
제 4항에 있어서, 얀이 12 이하의, E_x+TS(여기서, E_x는 상기 얀에 대해 x 스트레스에서의 신장율이고, TS는 열수축율이다)로 정의되는 치수 안정성을 가짐을 특징으로 하는 제품.
제 4항에 있어서, 부착 활성 피니쉬(adhesion active finish)가 얀에 적용되고, 얀이 11이하의, E_x+TS(여기서, E_x는 상기 얀에 대해 x 스트레스에서의 신장율이고, TS는 열수축율이다)로 정의되는 치수 안정성을 가짐을 특징으로 하는 제품.
제 1항에 있어서, 얀이 꼬여 있거나 코드(cord) 중에 꼬여 있고 고무내에 일부 또는 전부가 배치됨을 특징으로 하는 제품.
제 1항에 있어서, 얀이 꼬여 있거나 코드 중에 꼬여 있고, 코드가 1100 데시텍스 얀에 대해 320 × 320 내지 470 × 470의 꼬임(단일 x 케이블 TPM)을 가짐을 특징으로 하는 제품.
중합 재료를 제공하고 중합 재료로부터 다수의 필라멘트를 스피닝하는 단계; 및 다수의 필라멘트로부터 치수적으로 안정한, 7.5 이상의 섬유수 당 데시텍스(DPF(decitex per number of filaments)) 및 피로 강도 보유율(FR(fatigue strength retention))을 갖는 얀을 형성시키는 단계를 포함하는 방법으로서, 얀의 DPF(decitex per filament)가 증가할 때 FR(fatigue strength retention)이 증가하도록 스피닝 및 연신되는, 얀을 형성시키는 방법.
제 9항에 있어서, 중합 재료가 폴리에스테르를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 10항에 있어서, 폴리에스테르가 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)임을 특징으로 하는 방법.
제 11항에 있어서, DPF(decitex per filament)가 10 내지 20임을 특징으로 하는 방법.
제 9항에 있어서, 얀이 12 이하의, E_x+TS(여기서, E_x는 상기 얀에 대해 x 스트레스에서의 신장율이고, TS는 열수축율이다)로 정의되는 치수 안정성을 가짐을 특징으로 하는 방법.
제 9항에 있어서, DPF(decitex per filament) 당 피로 강도 보유율의 증가가 1% 이상임을 특징으로 하는 방법.
제 9항에 있어서, 부착성 증가된 피니쉬(adhesion promoted finish)가 얀에 적용되고 얀이 코드로 꼬여 있음을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서, 꼬인 얀 또는 코드가 고무내에 배치됨을 특징으로 하는 방법.
7.5 이상의 섬유수 당 데시텍스(decitex per filament(DPF))를 갖는 치수적으로 안정한 중합 멀티필라멘트 얀을 포함함을 특징으로 하는 제품.
제 17항에 있어서, 멀티필라멘트 얀이 폴리에스테르를 포함함을 특징으로 하는 제품.
제 18항에 있어서, DPF(decitex per filament)가 10 내지 20에 있음을 특징으로 하는 제품.
제 17항에 있어서, 얀이 꼬여 있거나, 코드 중에 꼬여 있고, 고무 내에 전부 또는 일부가 배치되며; 코드가 1100 덱시텍스 얀에 대해 420×420의 꼬임(단일 x 케이블 TPM)을 가지고 40000 사이클후에 90% 이상의 피로 강도 보유율을 가지을 특징으로 하는 제품.
제 17항에 있어서, 얀이 꼬여 있거나, 코드 중에 꼬여 있고, 고무 내에 전부 또는 일부가 배치되며; 코드가 1100 덱시텍스 얀에 대해 470×470의 꼬임(단일 x 케이블 TPM)을 가지고 40000 사이클후에 97% 이상의 피로 강도 보유율을 가짐을 특징으로 하는 제품.
얀의 DPF(decitex per filament)가 증가할 때 FR(fatigue strength retention)도 증가하도록 스피닝 및 연신되는, 7.5 이상의 섬유수 당 덱시텍스(DPF(decitex per filament)) 및 피로 강도 보유율(FR(fatigue strength retention))을 갖는 치수적으로 안정한 중합 멀티필라멘트 얀을 포함하는 제품으로서, 상기 치수적으로 안정적인 중합 멀티필라멘트 얀이 (i) 7.5 이상의 필라멘트 당 데시텍스 및 18760의 꼬임 계수에 대하여 40000 사이클후에 70% 이상(절대)의 처리된 코드 강도 보유율을 가지거나, (ii) 7.5 이상의 필라멘트 당 데시텍스 및 20636의 꼬임 계수에 대하여 40000 사이클후에 85% 이상(절대)의 처리된 코드 강도 보유율을 가지거나, (iii) 7.5 이상의 필라멘트 당 데시텍스 및 22043의 꼬임 계수에 대하여 40000 사이클후에 96% 이상(절대)의 처리된 코드 강도 보유율을 가지는 제품.
제 22항에 있어서, 멀티필라멘트 얀이 폴리에스테르를 포함함을 특징으로 하는 제품.
제 22항에 있어서, DPF(decitex per filament)가 10 내지 20임을 특징으로 하는 제품.
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