KR101352086B1 - 점토를 포함하는 셀룰로오스계 필라멘트 섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 점토를 포함하는 셀룰로오스계 필라멘트 섬유, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 타이어 코오드에 관한 것이다. 본 발명의 셀룰로오스계 필라멘트 섬유는 셀룰로오스 매트릭스 내에 분산된 점토를 포함함으로써 신율, 인장강도, 모듈러스 등의 기계적 특성이 우수한 특성을 가지고, 타이어 코오드에 사용하기에 적합하다.
점토, 라이오셀 필라멘트 섬유, 셀룰로오스

Description

점토를 포함하는 셀룰로오스계 필라멘트 섬유{Cellulose-based filament fiber comprising clay}
본 발명은 셀룰로오스계 필라멘트 섬유, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 타이어 코오드에 관한 것이다.
일반적으로 타이어에는 형태 유지 및 승차감 향상을 위하여 내부 골격으로 타이어 코오드가 사용되고 있으며, 그 소재로는 나일론, 폴리에스테르, 아라미드 및 레이온 등이 주로 사용되고 있다.
타이어 코오드용 소재는 강도 및 초기 모듈러스가 크고, 건열 및 습열에서 취화되지 않으며, 형태안정성 및 내피로성이 우수하고, 고무와의 접착성이 우수해야 한다.
나일론 섬유는 인장신도와 강력이 높아서, 고중량의 하중이 가해지는 대형트럭 및 비포장 도로와 같은 굴곡이 많은 노면에 사용되는 타이어에 주로 사용된다. 그러나, 상기 나일론 섬유는 타이어 내부에 집중적인 열축적이 발생하고, 모듈러스가 낮아서 고속으로 주행되거나, 승차감이 요구되는 승용차용 타이어에는 적합하지 못하다.
폴리에스테르 섬유는 나일론에 비해 형태안정성과 가격경쟁력이 우수하며, 지속적인 연구로 인해 강도 및 접착력이 향상되고 있어서, 타이어 코오드 분야에서 그 사용량이 증가하고 있는 추세이다. 그러나, 아직까지는 내열성 및 접착력 등에 한계가 있어서 고속주행용 타이어에는 적합하지 못하다.
상기 레이온 소재는 재생 셀룰로오스 섬유로서, 내열성과 형태 안정성이 우수하며, 고온에서의 탄성계수가 높은 장점이 있다. 따라서, 레디얼 타이어(radial tire) 및 런플랫 타이어(run-flat tire) 등의 고급 타이어에는 주로 레이온 소재의 타이어 코오드가 사용되고 있다. 하지만, 레이온 섬유는 수분에 의한 강력저하가 심하기 때문에 타이어 제조시 철저한 수분관리가 요구되며, 원사 제조시의 불균일성으로 인해, 불량품 발생 비율이 높다. 무엇보다도 다른 소재에 비하여 가격대비 성능(가격대비 강력)이 매우 낮아 주로 초고속용 또는 고가의 타이어에만 적용되고 있다.
본 발명의 목적은 기계적 및 물리적 특성이 향상된 셀룰로오스계 필라멘트 섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 셀룰로오스계 필라멘트 섬유의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 필라멘트 섬유를 포함하는 타이어 코오드를제공하는 것이다.
본 발명은 셀룰로오스 매트릭스 내에 점토를 포함하는 셀룰로오스계 필라멘트 섬유를 제공한다.
본 발명의 셀룰로오스계 필라멘트 섬유에 있어서 점토는 전체 섬유 중량의 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명은 또한, 셀룰로오스, 유기용매, 물, 및 점토를 포함하는 방사용 도프를 제조하는 단계; 및 상기 방사용 도프를 방사, 응고, 수세, 및 건조하는 단계를 포함하는 셀룰로오스계 필라멘트 섬유의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 점토를 포함하는 셀룰로오스계 필라멘트 섬유의 제조방법에 있어서, 방사 도프의 제조방법은 특별히 한정되지 아니하나, 80 ℃ 내지 120 ℃에서 1분 내지 60분 동안 교반 또는 혼련하는 방법으로 수행될 수 있다.
상기 점토는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 카올리나이트, 마이카, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 사포나이트, 베이델라이트, 논트로나이트, 스티븐사이트, 버미큘라이트, 할로사이트, 볼콘스코이트, 석코나이트, 마가다이트 및 케냐라이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 층상점토를 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에서 상기 점토는 층간에 유기물이 개재되어 있는 유기화된 층상점토를 포함한다.
상기 유기물은 4차 암모늄, 포스포늄, 말레에이트, 석시네이트, 아크릴레이트, 벤질릭 하이드로겐 또는 옥사졸린 작용기를 갖는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상 선택될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 셀룰로오스계 필라멘트 섬유를 이용하여 제조된 타이어 코오드를 제공한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 '원사'라 함은 필라멘트 다발을 연사하여 제조되는 1 플라이 상태의 연사물을 의미하고, '타이어 코오드'라 함은 상기 원사 2 내지 3 플라이를 합연사한 후, 타이어 코오드용 접착제로 처리된 완제품 상태의 타이어 코오드를 의미한다.
본 발명은 점토를 이용하여 기계적 특성이 우수한 셀룰로오스계 필라멘트 섬유를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 셀룰로오스계 필라멘트 섬유는, 셀룰로오스 매트릭스 내에 분산된 점토를 포함하는 나노복합체 섬유이다.
일반적으로 나노복합체 제조기술은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 그 중 하나는 중합법에 의하여 점토 화합물 층간에 단량체를 삽입시키고, 층간 중합을 거쳐 점토화합물 박편을 분산시키는 방법으로, 폴리아미드계 나노복합체를 제조할 수 있으며 이는 양이온 중합이 가능한 경우 이용될 수 있다.
다른 하나는 용융 컴파운딩법으로 용융상태의 고분자쇄를 층상 점토화합물의 층간으로 삽입시키고 이를 기계적 혼합에 의해 박리시키는 방법이다. 이 방법의 예는 폴리스티렌 나노복합체의 제조 및 나일론 6 나노복합체의 제조 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 셀룰로오스계 필라멘트 섬유를 제조하기 위한 방사원액은 용융 컴파운딩법에 준하는 제조방법에 따르나, 실질적으로 셀룰로오스 내에서 유기화된 층상점토의 박리작용(exfoliation)이 발생되지는 않는다.
본 발명에서 사용할 수 있는 점토화합물은 층상점토 화합물을 포함하며, 보다 바람직하게는 유기물이 점토화합물의 층간 사이에 개재되어 있는 유기화된 층상점토화합물로, 층상점토화합물 내의 유기물의 함량은 1 내지 45 중량%일 수 있다.
상기 층상점토화합물로는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 카올리나이트, 마이카, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 사포나이트, 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 할로사이트(hallosite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 석코나이트(suconite), 마가다이트(magadite) 또는 케냐라이트(kenyalite) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 유기물로는 4차 암모늄(quaternary ammonium), 포스포늄, 말레에이트, 석시네이트, 아크릴레이트, 벤질릭 하이드로겐 또는 옥사졸린 등의 작용기를 갖는 유기물일 수 있다. 상기 층상점토 및 유기물은 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
상기 셀룰로오스계 필라멘트 섬유의 강도 및 모듈러스 향상을 위해서는 상기 점토가 전체 섬유 중량의 0.1 중량% 이상으로 포함될 수 있고, 또한 셀룰로오스 매트릭스 내에 상기 점토가 고르게 분포되기 위해서는 상기 점토의 함량이 5 중량% 이하로 포함될 수 있다.
또한, 상기 셀룰로오스 매트릭스의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 라이오셀 또는 레이온일 수 있고, 산업용으로 보다 우수한 물성을 나타내는 라이오셀일 수 있다.
상기 셀룰로오스계 필라멘트 섬유는 셀룰로오스, 유기용매, 물, 및 점토를 포함하는 방사용 도프를 제조하는 단계; 및 상기 방사용 도프를 방사, 응고, 수세, 및 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 따라 제조될 수 있다.
상기 점토는 상기한 층상점토일 수 있으며, 보다 바람직하게는 유기화된 층상점토일 수 있다.
이 때, 상기 유기용매는 제조하고자 하는 셀룰로오스 매트릭스의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 라이오셀 매트릭스를 포함하는 필라멘트 섬유를 제조하고자 할 경우에는 N-메틸몰포린-N-옥사이드(n-methylmorpholine-n-oxide, 이하 NMMO)를 사용할 수 있다.
특히, NMMO를 이용한 방사에 있어서, 상기 방사에 사용되는 도프는 셀룰로오스 5 내지 35 중량%, 또는 7 내지 18 중량%; 점토 0.005 내지 1.75 중량%; N-메틸몰포린-N-옥사이드와 물의 중량비가 93:7 내지 85:15인 NMMO 수용액 63.25 내지 94.995 중량%를 포함할 수 있고, 경우에 따라서 상기 도프에 산화방지제 등과 같은 통상적인 방사용 첨가제를 더욱 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 도프 제조공정은 특별히 한정되지 않으나, 셀룰로오스, 유기용매, 물, 및 점토화합물을 혼합한 후, 이를 교반 또는 혼련하는 방법으로 제조할 수 있다.
그 일예로서, 본 발명의 방사용 도프는 NMMO:물을 90:10 내지 50:50의 중량비로 포함하는 혼합용매에 셀룰로오스를 팽윤시키고, 점토를 첨가한 후 격렬하게 교반하여 점토가 균질하게 분산된 혼합물을 얻은 다음, NMMO:물의 중량비가 93:7 내지 85:15, 셀룰로오스의 최종 함량이 5 내지 35 중량%, 또는 7 내지 18 중량%가 되도록 물을 제거하는 공정에 따라 제조될 수 있다.
다만, 상기 혼합용매의 함량비와 셀룰로오스의 함량은 최적의 조건으로 셀룰로오스계 필라멘트를 제조하기 위한 범위를 임의로 설정한 것일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.
혼합물 제조시에는 분산의 효율을 도모하기 위한 방편으로 질소 분위기 하에서, 80 ℃ 내지 120 ℃에서 1분 내지 60분 동안 교반 또는 혼련을 수행할 수 있으나, 이 역시 혼합물의 상태에 따라서 균일 혼합물을 얻을 수 있을 정도로 적절히 조절할 수 있는 것이므로, 특별히 상기 범위로만 한정되는 것은 아니다.
상기에서 얻은 혼합물은 방사용 도프로 사용되어, 방사, 응고, 수세, 및 건 조하는 방법을 통해 셀룰로오스계 필라멘트 섬유로 제조될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스계 필라멘트 섬유의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 본 발명의 셀룰로오스계 번들의 제조방법이 하기 바람직한 실시예에 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 상기에서 제조한 점토를 포함하는 방사용 도프를 방사노즐이 장착된 방사팩을 통과시켜 수직 응고욕에 방사시키고, 수직 응고욕에서 응고된 필라멘트를 수세장치를 통과시켜 NMMO를 제거한다.
이어서, 수세장치를 거친 필라멘트는 건조장치에서 건조된 후 와인딩하여 최종 셀룰로오스계 필라멘트를 얻을 수 있다.
이 때, 상기 필라멘트의 건조 단계에서는 0.1 내지 2 g/d, 또는 0.3 내지 1 g/d의 장력을 필라멘트에 부여할 수 있고, 건조 온도는 90 내지 200℃, 또는 100 내지 150℃로 조절할 수 있다. 상기 건조 단계는 1단계 건조 공정으로 진행될 수 있으며, 또한 구간을 나누어 건조 공정 조건을 달리하는 다단의 건조 공정으로 진행될 수도 있다. 상기 다단의 건조공정에 있어서 구체적인 건조 조건은 상기 장력 및 온도 범위 내에서 필요에 따라 임의로 선택할 수 있다.
본 발명은, 이상과 같은 셀룰로오스계 필라멘트 섬유를 포함하는 번들을 이용하여 상연 또는 하연하여 셀룰로오계 원사를 제조하고, 상기 셀룰로오스계 원사 2 내지 3 플라이를 하연 또는 상연한 후, 타이어 코오드용 접착제를 부여하는 방법 에 따라 타이어 코오드로 제조할 수 있다.
상기 코오드 제조 공정에 있어서, 상연과 하연의 정의는 도 1과 같다. 도 1에서 보는 것과 같이, 섬유의 꼬임의 방향이 시계방향인 경우를 하연(또는 S연)이라 하고, 꼬임의 방향이 반시계 방향인 경우를 상연(또는 Z연)이라 한다("섬유공학개론", 형설출판사, 1991.02.25, page 216).
본 발명의 타이어 코오드의 형태는 특별히 한정되지는 않는다. 다만, 타이어 코오드로서 적합한 물성을 나타내기 위해서, 본 발명의 타이어 코오드는 상기 셀룰로오스계 필라멘트 섬유를 200 내지 2000개 포함하고, 총 섬도가 200 내지 3000 데니어이며, 꼬임수가 200 내지 600 TPM인 셀룰로오스계 원사 2 내지 3 플라이를 합연사한 것으로서, 코오드의 총 필라멘트 수가 400 내지 6000이고, 총 섬도가 400 내지 9000 데니어이고, 꼬임수가 200 내지 600 TPM인 것일 수 있다.
상기 합사한 연사물은 타이어 고무와의 접착성을 향상시키기 위하여 타이어 코오드 함침 용액에 침지, 통과시키는 단계를 거치게 된다. 이 때, 상기 함침 용액으로는 통상적인 타이어 코오드용 함침 용액을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 레솔시놀-포름알데히드-라텍스(RFL) 접착제 용액을 사용할 수 있다.
상기 함침 용액을 통과한 연사물은 건조공정과 열처리공정을 거쳐 타이어 코오드로 제조된다. 상기 건조공정은 105 내지 160℃에서 30초 내지 10분간 20 내지 1000 g/cord의 장력으로 실시할 수 있고, 상기 열처리공정은 105 내지 220℃에서 30초 내지 10분간 20 내지 1000 g/cord의 장력으로 실시할 수 있다. 상기 코오드의 건조공정에서는 셀룰로오스 코오드 내에 존재하는 수분을 건조시키며, 상기 열처리 공정에서는 함침용액을 반응시켜 타이어 코오드에 접착력을 부여하게 된다.
본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.
본 발명의 셀룰로오스계 필라멘트 섬유는 셀룰로오스 매트릭스 내에 점토가 고르게 분산되어, 인장강도 및 모듈러스가 향상되었으며, 환경적으로도 무해하고, 타이어 코오드로 적용되기에 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<원료>
이하의 실시예에서 사용된 원료들은 다음과 같다.
(1) 셀룰로오스(Cellulose) : 미국 buckeye 사 pulp V-81 grade
(2) NMMO: 인도 Amine & Plastic 사 제품을 1수화물로 농축하였다.
(3) 유기화된 층상점토: Na+-Mica와 도데실트리페닐포스포늄 클로라이드(C12PPh-Cl-)와의 이온교환반응을 통해 얻어진 것으로 이는 통상의 방법에 따른 것이다. 제조된 유기화된 층상점토인 C12PPh-Mica의 화학적 구조는 다음과 같으며, 도데실트리페닐포스포늄 클로라이드의 함량이 10% 되도록 제조된 것이다.
Figure 112008021538719-pat00001
(4) 물: 증류 및 탈이온화시킨 것
[실시예 1]
셀룰로오스계 필라멘트 섬유의 제조
셀룰로오스 시트(buckeye사 V-81)를 100 메쉬 필터가 장착된 분쇄기에 넣어 직경이 1700㎛이하인 셀룰로오스 분말을 제조하였다.
상기 셀룰로오스 분말을 50 중량% NMMO 수용액에 팽윤시켜 셀룰로오스 슬러리를 제조하였다. 이때 상기 NMMO용액 중 셀룰로오스의 함량은 6.5 중량%이고, 산화방지제로 프로필갈레이트는 셀룰로오스에 대해 0.01 중량%가 되도록 첨가하였다.
상기 셀룰로오스 슬러리에 상기 셀룰로오스 대비 0.1 중량%가 되도록 상기한 유기화된 층상점토(C12PPh-Mica)를 첨가하여 혼합용액을 제조하였다. 이후, 상기 혼합용액을 내부온도 90℃로 유지되고, 절대압력 50 mmHg으로 유지된 니더에 로터리 밸브식 펌프로 16 kg/시간 속도로 주입하면서, 50 중량%의 NMMO 수용액이 89 중량%의 NMMO 수용액으로 되도록 2시간 동안 혼련하면서 여분의 수분을 제거하여 셀 룰로오스를 완전히 용해시킨 후, 배출 스크류를 통해 방사도프를 배출하였다. 이 때 배출된 방사도프의 셀룰로오스 농도는 11 중량%였으며, 미용해된 셀룰로오스 입자가 함유되지 않은 균질한 상태임을 확인하였다.
상기 셀룰로오스 도프를 최종 필라멘트 총 섬도가 1,650 데니어가 되도록 조절하여 노즐 수가 1000개이고, 노즐 단면적이 0.047㎟인 노즐을 사용해서 방사하였다. 이 때, 노즐과 응고욕 사이에는 30 mm의 공기층을 두었다.
토출되어 응고된 멀티 필라멘트사는 넬슨식 롤러를 통해서 스프레이된 수세액에 의해서 NMMO가 완전 제거되었으며, 함수율이 170%로 조절된 미건조 멀티필라멘트사를 3단으로 구성된 건조롤에서 건조하여 라이오셀 멀티필라멘트 원사를 얻었다.
이 때, 건조롤 1단과 2단 사이의 텐션은 0.5 g/d, 2단과 3단 사이의 텐션은 0.8 g/d으로 조절하였고, 순차적으로 각 건조 롤의 온도는 100?, 130?, 및 150?로 조절하였다.
[실시예 2]
방사 도프 제조시에 상기 셀룰로오스 슬러리에 포함되는 유기화된 층상점토(C12PPh-Mica)의 함량이 셀룰로오스 대비 1 중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 라이오셀 필라멘트 섬유를 제조하였다.
[실시예 3]
방사 도프 제조시에 상기 셀룰로오스 슬러리에 포함되는 유기화된 층상점 토(C12PPh-Mica)의 함량이 셀룰로오스 대비 5 중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 라이오셀 필라멘트 섬유를 제조하였다.
[비교예 1]
방사 도프 제조시에 상기 셀룰로오스 슬러리에 포함되는 유기화된 층상점토(C12PPh-Mica)의 함량이 셀룰로오스 대비 7 중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 라이오셀 필라멘트 섬유를 제조하였다.
[비교예 2]
방사용액 제조시, 유기화된 층상점토를 사용하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 라이오셀 필라멘트 섬유를 제조하였다.
[실험예]
<평가방법 및 결과>
평가방법
(1) 인장특성
인장특성은 인스트론(Model 5564)을 이용하여 105℃ 오븐에서 2시간 건조한 시료를 실온에서 즉시 수행하였으며, 이때 크로스헤드 스피드는 20 mm/min로 하였다. 인장강도와 모듈러스에 있어서 실험적 오차는 각각 ±0.2 g/d과 ±10g/d이며, 이들 특성은 적어도 10번 반복실험의 평균치로 결정하였다.
(2) 주사전자현미경(SEM) 관찰
SEM은 Hitachi사의 model S-2400을 이용하였다.
(3) 투과전자현미경(TEM) 관찰
투과전자현미경 관찰을 위하여 제조된 라이오셀 필라멘트 섬유를 에폭시 캡슐 내에 넣고 이를 진공 하에서 24시간 동안 70 ℃로 경화하였다. 경화된 셀룰로오스 필라멘트 함유 에폭시를 90nm 박편으로 미세화하고 메쉬 200인 구리 네트 상에서 두께 3nm인 카본층을 각각의 박편 상에 증착하였다. 라이오셀 필라멘트 섬유의 초박편 섹션의 TEM 사진은 EM 912 OMEGA 투과전자현미경을 이용하여 120kV의 가속 전압으로 관찰하였다.
결과
(1) SEM 및 TEM 결과
각기 다른 함량으로 유기화된 층상점토 C12PPh-Mica를 함유한 셀룰로오스 필라멘트 섬유 단면의 SEM 이미지를 도 2 내지 도 5에 도시하여 비교하였다. 도 2는 순수한 셀룰로오스 섬유이며, 도 3은 유기화된 층상점토를 1중량%로 포함하는 필름, 도 4는 유기화된 층상점토를 5중량%로 포함하는 필름, 도 5는 유기화된 층상점토를 7중량%로 포함하는 섬유의 SEM 사진이다.
유기화된 층상점토 C12PPh-Mica를 함유한 셀룰로오스 필라멘트 섬유 단면의 SEM 이미지와 관련하여 볼 때, 도 3 및 도 4에 나타낸 것과 같이 C12PPh-Mica를 1중량%와 5중량%로 함유한 필라멘트 섬유 단면에서는 점토 입자들이 잘 분산되어 표면 이 평탄함을 보여준다. 그러나, 그 함량이 7중량%인 셀룰로오스 필라멘트는 도 5에서 볼 수 있듯이 동공(voids)과 단면의 거침 (coarseness)으로부터 기인한 것 같은 변형된 영역이 약간 존재함을 보인다. 필름의 단면은 유기화된 층상점토의 함량이 증가할수록 변형이 관찰되었다. 이는 점토 입자 응집의 영향인 것으로 보인다.
이와 같은 점토 입자들의 분산성으로 인해, 이들 셀룰로오스 필라멘트는 특이적인 기계적 특징을 갖는바, 본 발명은 인장강도 및 초기 모듈러스의 향상을 유도하는 것이다.
한편, 실제 나노-스케일 복합체의 형성에 대한 보다 직접적인 확증을 위해, 초미세화된 부분의 TEM 분석을 수행하였다. TEM은 직접적 관찰을 통해 내부 구조를 정성적으로 제공할 수 있다. C12PPh-Mica를 5중량%로 함유하는 나노복합체 라이오셀 필라멘트 섬유(실시예 3)에 대한 전형적인 TEM 사진을 도 6 및 7에 도시하였다. 도 6 및 7에 있어서, 어두운 선들은 1nm 박편층들의 교차점들이다. 도 6 및 도 7에 나타낸 것과 같이, C12PPh-Mica를 5중량%로 함유하는 라이오셀 필라멘트 섬유의 경우 모든 배율에서 폴리머 매트릭스 내에 유기화된 층상점토가 분산된 것을 보이고, 약 10nm보다 더 큰 크기 수준에서 응집된 약간의 입자들이 보인다.
(2) 인장특성
상기 실시예 및 비교예로부터 얻어진 필름의 인장특성을 다음 표 1에 나타내었다.
유기화된 층상점토 함량 (중량%) 극한 인장강도
(g/d)		 초기 모듈러스
(g/d)		 파단시 신율
(%)
실시예1 0.1 7.1 286 6.1
실시예2 1 7.5 295 6.0
실시예3 5 7.6 296 6.0
비교예1 7 6.8 274 5.4
비교예2 0 6.9 269 6.0
본 발명의 셀룰로오스계 필라멘트 섬유는 인장강도, 및 모듈러스가 우수하여 타이어 코오드에 적용하여 사용될 수 있다.
도 1은 상연과 하연의 정의를 나타낸 도면.
도 2는 순수한 셀룰로오스 섬유 단면의 SEM 사진.
도 3은 유기화된 층상점토 C12PPh-Mica를 1 중량%로 함유하는 나노복합체 라이오셀 필라멘트 섬유를 이용한 필름의 SEM 사진.
도 4는 유기화된 층상점토 C12PPh-Mica를 5 중량%로 함유하는 나노복합체 라이오셀 필라멘트 섬유를 이용한 필름의 SEM 사진.
도 5는 유기화된 층상점토 C12PPh-Mica를 7 중량%로 포함하는 셀룰로오스 섬유를 이용한 필름의 SEM 사진.
도 6은 유기화된 층상점토 C12PPh-Mica를 5중량%로 함유하는 나노복합체 라이오셀 필라멘트 섬유에 대한 TEM 사진.
도 7은 상기 도 6에 표시된 부분을 확대하여 나타낸 TEM 사진.

Claims (11)

  1. 셀룰로오스 매트릭스 내에 전체 섬유 중량의 0.1 내지 5 중량%의 점토를 포함하며,
    상기 점토는 층간에 유기물이 개재되어 있는 유기화된 층상점토를 포함하며,
    상기 유기물은 4차 암모늄, 포스포늄, 말레에이트, 석시네이트, 아크릴레이트, 벤질릭 하이드로겐 또는 옥사졸린 작용기를 갖는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 셀룰로오스계 필라멘트 섬유.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 매트릭스는 라이오셀 또는 레이온인 셀룰로오스계 필라멘트 섬유.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 점토는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 카올리나이트, 마이카, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 사포나이트, 베이델라이트, 논트로나이트, 스티븐사이트, 버미큘라이트, 할로사이트, 볼콘스코이트, 석코나이트, 마가다이트 및 케냐라이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 층상점토를 포함하는 것인, 라이오셀 필라멘트 섬유.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 셀룰로오스, 유기용매, 물, 및 점토를 포함하는 방사용 도프를 제조하는 단계; 및
    상기 방사용 도프를 방사, 응고, 수세, 및 건조하는 단계
    를 포함하는 청구항 제1항의 셀룰로오스계 필라멘트 섬유의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유기용매는 N-메틸몰포린-N-옥사이드인 셀룰로오스계 필라멘트 섬유의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 방사용 도프는
    셀룰로오스 5 내지 35 중량%;
    점토 0.005 내지 1.75 중량%;
    N-메틸몰포린-N-옥사이드와 물의 중량비가 93:7 내지 85:15인 NMMO 수용액 63.25 내지 94.995 중량%
    를 포함하는 것인 셀룰로오스계 필라멘트 섬유의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 방사용 도프는 셀룰로오스, 유기용매, 물, 및 점토를 혼합한 후, 80 내지 120 ℃에서 1분 내지 60분 동안 교반 또는 혼련하는 방법으로 제조되는 것인 라이오셀 필라멘트 섬유의 제조방법.
  11. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 셀룰로오스계 필라멘트 섬유를 이용하여 제조된 타이어 코오드.
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