KR101081557B1 - 난드립성이 개선된 폴리아미드 수지 조성물 및 그를 사용하여 제조된 폴리아미드 연신사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난드립성이 개선된 폴리아미드 수지 조성물 및 그를 사용하여 제조된 폴리아미드 연신사에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 극히 미세한 탄산칼슘과 폴리아미드 수지를 포함하여, 우수한 인장강도 및 난연성을 나타냄은 물론 종래에 비하여 난드립성이 현저히 개선된 수지 조성물 및 그를 사용하여 제조된 폴리아미드 연신사(바인더 또는 얀(yarn)이라고도 한다)에 관한 것이다.

난드립성, 폴리아미드, 탄산칼슘, 조성물, 연신사

Description

난드립성이 개선된 폴리아미드 수지 조성물 및 그를 사용하여 제조된 폴리아미드 연신사{A POLYAMIDE RESIN COMPOSITION WITH IMPROVED NONDRIPPING PROPERTY AND A POLYAMIDE FIBER PREPARED BY USING THE SAME}

본 발명은 난드립성이 개선된 폴리아미드 수지 조성물 및 그를 사용하여 제조된 폴리아미드 연신사에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 극히 미세한 탄산칼슘과 폴리아미드 수지를 포함하여, 우수한 인장강도 및 난연성을 나타냄은 물론 종래에 비하여 난드립성이 현저히 개선된 수지 조성물 및 그를 사용하여 제조된 폴리아미드 연신사(바인더 또는 얀(yarn)이라고도 한다)에 관한 것이다.

합성수지의 연신사는 물건을 바인딩하는 바인더(또는 '얀(yarn)'이라고도 한다) 및 전선용 중간 충전재료를 포함하여 다양한 용도를 가진다. 이러한 연신사의 재료 수지로서 종래에는 주로 폴리프로필렌이 사용되어 왔다. 폴리프로필렌 수지는 가공특성, 내약품성, 내후성, 기계적 강도 등의 측면에서 장점이 있으며, 전기적인 절연특성, 제조상의 편리함을 위한 기계적 특성 및 내화학적 특성 등이 우수하여, 특히 전선 케이블의 개재물로 널리 사용되고 있다.

그러나 폴리프로필렌 수지는 고온의 작업조건에서 열변형이 일어나는 문제가 있고, 본래 인화성 물질이므로 화재의 위험도 안고 있으며, 화재 발생시 드립(dripping)을 일으켜 2차 발화 및 화재 확산의 원인이 되기도 한다. 따라서 폴리프로필렌 수지에 난연성을 부여하기 위해서 일반적으로 각종 유기계 또는 무기계 난연제와 같은 통상의 난연제가 첨가되어 왔다. 하지만 이러한 난연제의 첨가로 인하여 난연성은 개선된다 하더라도 화재시 연신사로부터 드립(dripping)이 발생하는 문제점은 여전히 남아 있다.

상기와 같은 폴리프로필렌 연신사의 문제점을 개선하고자 최근 주수지로서 폴리아미드(통상 '나일론'이라고도 한다) 수지를 사용하고 여기에 미세석분을 첨가하여 내열성을 개선한 바인더용 폴리아미드 수지 조성물이 제안된 바 있다. 그러나 이 폴리아미드 수지 조성물의 경우, 내열성의 개선은 어느 정도 달성하였으나 화재시 연신사로부터 드립(dripping)이 발생하는 문제점을 해결하지는 못하였다.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 우수한 인장강도 및 난연성을 나타냄은 물론 종래에 비하여 난드립성이 현저히 개선된 폴리아미드 수지 조성물 및 그를 사용하여 제조된 폴리아미드 연신사를 제공하는 것을 기술적인 과제로 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, 기본수지로서 폴리아미드 수지 100중량부 및 2㎛ 이하의, 바람직하게는 1.5㎛ 이하의 평균입자경을 갖는 극미세 탄산칼슘 40~150중량부를 포함하는 연신사용 난드립성 폴리아미드 수지 조성물을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 난드립성 폴리아미드 수지 조성물을 압출 및 연신하여 얻어지는 폴리아미드 연신사가 제공된다.

본 발명에 따른 폴리아미드 수지 조성물 및 그를 사용하여 제조된 폴리아미드 연신사는 현저히 개선된 난드립성을 가지므로 특히 화재에 대한 대비가 요구되는 전선용 중간 충전재료로서 적합하게 사용될 수 있다.

이하에서 본 발명에 따른 난드립성 폴리아미드 수지 조성물 및 연신사에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 난드립성 수지 조성물에 기본수지로서 포함되는 폴리아미드 수지(또는 나일론 수지라고도 한다)는 예컨대 테레프탈산과 같은 방향족 디카르복시산과 헥사메틸렌디아민과 같은 디아민 화합물을 축중합시켜 얻어지는 고분자 화합물로서 당 분야에서 잘 알려진 중합체 물질이다. 본 발명에서는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 폴리아미드 수지를 제한없이 사용할 수 있다.

본 발명의 난드립성 수지 조성물에 포함되는 극미세 탄산칼슘은 본 발명의 수지 조성물에 난연성 및 난드립성을 부여하기 위한 것으로서, 2㎛ 이하의, 바람직하게는 1.5㎛ 이하의 극히 작은 평균입자경을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 본 발명의 난드립성 수지 조성물에서 사용가능한 극미세 탄산칼슘의 평균입자경(Top cut D97%)은 80nm 내지 2㎛, 바람직하게는 100nm 내지 1.5㎛의 수준이며, 이는 메쉬(mesh) 환산표에 따르면 8,000 이상의 환산메쉬, 예컨대 8,000 내지 10,000 또는 그 이상의 환산메쉬에 해당하는 입자크기 수준이다.

본 발명의 난드립성 수지 조성물에 포함되는 극미세 탄산칼슘의 평균입자경이 2㎛를 초과하면 개선된 난드립성을 얻을 수 없다. 본 발명의 난드립성 수지 조성물에 있어서 상기 탄산칼슘의 함량은 폴리아미드 수지 100중량부 당 40~150중량부이고, 보다 바람직하게는 50~120중량부이다. 탄산칼슘의 함량이 40중량부 미만이면 원하는 수준의 난연성 및 난드립성을 얻을 수 없고, 150중량부를 초과하면 난연성 및 난드립성은 더 이상 개선되지 않은 채 다른 물성만 하락할 우려가 있다.

본 발명의 난드립성 수지 조성물의 제조시에는, 상기 탄산칼슘을 폴리아미드 수지와 직접 컴파운딩할 수도 있고, 탄산칼슘 마스터배치를 먼저 제조한 후에 적절 한 함량 비율에 따라 탄산칼슘 마스터배치와 폴리아미드 수지를 혼합할 수도 있다. 탄산칼슘 마스터배치는 상기 탄산칼슘을 수지, 예컨대 폴리에틸렌 수지와 적당량으로, 바람직하게는 60~90 중량%의 탄산칼슘을 포함하도록 하는 양으로 혼합하여 제조될 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 난드립성 수지 조성물에는 상기한 성분들 이외에 필요에 따라 부가수지, 무기 충전재, 폴리아미드용 난연제, 폴리아미드용 난연조제 등이 더 포함될 수도 있다.

상기 부가수지로는 폴리에틸렌 수지, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지, 아크릴레이트 공중합체 수지 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 폴리아미드 수지 100중량부 당 5~40중량부 정도가 포함될 수 있으나, 이 또한 특별히 제한되는 것은 아니다.

상기 무기 충전재로는 탈크, 카올린 점토, 활석, 플라이-애쉬 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 탄산칼슘 100중량부 당 5~70중량부 정도가 포함될 수 있으나, 이 또한 특별히 제한되는 것은 아니다.

상기 난연제로는 인계 난연제, 브롬계 난연제, 질소계 난연제 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 폴리아미드 수지 100중량부 당 5~25중량부 정도가 포함될 수 있으나, 이 또한 특별히 제한되는 것은 아니다.

상기 난연조제로는 삼산화 안티몬, 징크 스테아레이트 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 폴리아미드 수지 100중량부 당 2~50중량부 정도가 포함될 수 있으나, 이 또한 특별히 제한되는 것은 아니다.

상기한 것들 이외에도, 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물에는, 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서, 가공 특성 또는 기계적 특성을 향상시키기 위하여 필요한 통상의 산화방지제 또는 활제와 같은 가공 조제 등과 같은 다양한 폴리아미드용 첨가제가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 일축압출기, 이축압출기, 반바리믹서, 롤믹서 등의 통상의 혼련기를 이용하여 제조할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 폴리아미드 수지 조성물은 우수한 인장강도 및 난연성을 나타냄은 물론 종래에 비하여 현저히 개선된 난드립성을 나타내어, 바인더(또는 얀) 또는 전선용 중간 충전용 연신사에 특히 적합하게 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 난드립성 폴리아미드 수지 조성물을 압출 및 연신하여 얻어지는 폴리아미드 연신사가 제공된다.

본 발명의 폴리아미드 연신사는, 예컨대 상기 폴리아미드 수지 조성물을 시트 또는 필름상으로 혼련 및 압출하는 단계, 상기 수지 조성물 시트 또는 필름을 일정한 폭으로 절단하는 단계 및 이를 연신하는 단계 등을 포함하는 통상의 연신사 제조방법에 의해 제조될 수 있고, 그 제조방법 및 조건에 특별한 제한이 없으며, 따라서 공지의 방법을 그대로 또는 적절히 변형하여 이용할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한되는 것은 결코 아니다.

[실시예]

실시예 1~4 및 비교예 1~6

다음과 같은 성분들을 사용하여 실시예 및 비교예의 연신사용 폴리아미드 수지 조성물을 각각 제조하였다.

폴리아미드 수지: KN-190 (코오롱사)

탄산칼슘 마스터배치 (탄산칼슘 80중량%의 폴리에틸렌 마스터배치, 선일화학)

각 실시예 및 비교예 별 폴리아미드 수지 및 탄산칼슘 마스터배치 사용량을 하기 표 1에 나타내었으며, 이들 성분들 및 기타 왁스 등 통상의 가공조제 약 1.5 중량부를 혼련기에 투입후 배합하고, 혼련된 배합물을 압출기에 투입 후 압출하면서 원형 다이스를 통과시켜 필름으로 성형하였다. 성형된 필름을 일정한 폭으로 절단한 다음, 연신하여 연신사를 제조하였다.

상기와 같이 하여 제조된 연신사를 분쇄하여 프레스 시트로 만든 후 이로부터 물성측정용 시험편을 제조하였다.

인장강도(인장하중)의 측정은 KS M 3001-96의 시험법에 의해 측정하였으며 기준 PP사(폴리프로필렌 연신사) 대비 상대적 강도(기준 PP사: 100 %)를 나타내었 다. 또한, 난드립성 시험편(길이 125±5mm, 폭 13±3mm, 두께 1~3mm)을 제조한 뒤, UL 94 규격에 따라 난드립성 시험을 수행하였다. 물성시험 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(난드립성: 매우 우수 - 드립현상이 전혀 발생하지 않음

우수 - 드립 현상 2회 미만, 2차 화재로 진행되지 않음

나쁨 - 드립 현상 5~10회, 2차 화재로 진행됨

매우 나쁨 - 드립 현상 11회 이상, 2차 화재로 진행됨)

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 연신사용 폴리아미드 수지 조성물로 제조한 연신사는 우수한 인장강도 및 난연성을 나타냄은 물론 종래에 비하여 난드립성이 현저히 개선되었는 바, 특히 화재에 대한 대비가 요구되는 전선용 중간 충전재료로서 적합하게 사용될 수 있다.

Claims (10)

1. 기본수지로서 폴리아미드 수지 100중량부 및 1.5㎛ 이하의 평균입자경을 갖는 극미세 탄산칼슘 80~120중량부를 포함하는 연신사용 난드립성 폴리아미드 수지 조성물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 탄산칼슘이 직접 폴리아미드 수지와 컴파운딩되는 것을 특징으로 하는 연신사용 난드립성 폴리아미드 수지 조성물.
5. 제1항에 있어서, 탄산칼슘이 마스터배치로서 폴리아미드 수지와 혼합되는 것을 특징으로 하는 연신사용 난드립성 폴리아미드 수지 조성물.
6. 제5항에 있어서, 마스터배치가 60~90 중량%의 상기 탄산칼슘을 포함하는 것을 특징으로 하는 연신사용 난드립성 폴리아미드 수지 조성물.
7. 제1항에 있어서, 부가수지, 무기 충전재, 폴리아미드용 난연제 및 폴리아미드용 난연조제로부터 선택되는 추가 성분을 하나 이상 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연신사용 난드립성 폴리아미드 수지 조성물.
8. 제1항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 난드립성 폴리아미드 수지 조성물을 압출 및 연신하여 얻어지는 폴리아미드 연신사.
9. 제8항에 있어서, 상기 난드립성 폴리아미드 수지 조성물을 시트 또는 필름상으로 혼련 및 압출하는 단계, 얻어진 시트 또는 필름을 일정한 폭으로 절단하는 단계 및 이를 연신하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 연신사.
10. 제8항에 있어서, 전선용 중간 충전재료로 사용되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 연신사.