KR101990047B1 - 리본 얀 - Google Patents

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안드레아스 플라헤네커
크리스티안 비트
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피에이치피 피버스 게엠베하
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Abstract

본 발명은,
a) 폴리아미드 및/또는 폴리에스테르 기반 멀티필라멘트들로 제조된 얀을 제공하는 단계,
b) 5개 이하의 필라멘트들이 서로 중첩되도록 상기 얀을 스프레딩하는 단계,
c) 하나 이상의 고정제들로 이루어진 매트릭스를 형성함으로써 상기 얀을 고정하는 단계,
d) 상기 고정된 얀을 권사하는 단계
를 포함하고,
상기 고정제 또는 고정제들은 코폴리아미드, 코폴리에스테르 및 실리콘, 그리고 또한 이들의 혼합물 또는 블렌드로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 리본 얀의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 추가로, 상기 리본 얀, 및 타이어 강화재로서의 에어백 패브릭들을 위한 그리고 텍스타일 구조물에서의 상기 리본 얀의 용도에 관한 것이다.

Description

리본 얀{RIBBON YARN}
본 발명은, 리본 얀(ribbon yarn)의 제조방법 및, 예를 들면, 에어백 패브릭들 또는 타이어 보강재들을 제조하기 위한 이러한 얀의 용도에 관한 것이다.
에어백 제조용 리본 얀들은, 예를 들면, EP-A-2 374 923으로부터 공지되어 있다. 상기 문헌에서, 개별 섬유들로 이루어진 복수의 얀들은 "활성화 가능한" 첨가제 또는 코팅으로 처리된 후, 상기 얀들이 편평한 배치(flat configuration)를 취하도록 활성화 단계를 거친다.
에어백은 전형적으로 직물들로 구성되고 초기에는 폭이 좁은 꾸러미로 접히고/접히거나 롤링되어 커버 뒤의 에어백 모듈 내로 삽입된다.
상기 접힌 에어백은 소위 충격 신호의 수신 직후 대용적의 기체를 도입하도록 설계된 기체 생성기와 연결된다. 충돌시 차량 탑승자를 충분히 보호하기 위해 에어백이 팽창되는 초단시간 프레임의 견지에서, 상당한 유속이 달성되고, 상기 기체 또한 사용되는 생성기의 유형에 따라 매우 뜨겁다. 이러한 이유로, 적어도 단시간 내열성을 달성하고 고온 입자들에 대한 투과성을 지연시키기 위한 표면 피복층을 갖는 에어백 패브릭을 제공하는 것이 일반적이다.
통상적으로, 폴리아미드 재료로 제조된 직물들이 이러한 목적을 위해 사용되고, 상기 직물은 기체 및 입자에 대해 우수한 밀봉성을 달성하기 위해 실리콘 코팅을 갖는다. 이와 동시에, 이러한 설계는 상기 에어백의 내노화성을 비교적 우수하게 할 수 있다.
상기 설계의 단점은 비교적 밀봉된 패브릭의 제조 뿐만 아니라 상기 코팅을 위해 재료가 상당히 사용된다는 점이다. 상기 필라멘트들을 제조하기 위한 일반적으로 석유 기반 합성 중합체들에 대한 가격 증가, 모든 유형의 자동차들에서의 에어백의 점진적 사용 증가, 및 자동차 산업 내에서의 극심한 가격 압력으로 인해, 성능은 손상되지 않으면서 재료 비용을 가능한 한 제한하면서 에어백을 제조하기 위한 가능성이 추구되어야 한다. 이에 추가해서, 사용된 모든 부품들에 대해, 따라서 상기 에어백에 대해 중량 및 공간 요건의 감소가 자동차 산업에 의해 요구된다.
JP 03 276845(Bando Chem Ind Ltd.)는 멀티필라멘트들로 제조된 얀을 제공하는 단계, 상기 얀을 스프레딩(spreading)하는 단계, 엘라스토머로 이루어진 매트릭스를 형성함으로써 상기 얀을 고정하는 단계 및 상기 얀을 권사(winding)하는 단계를 포함하는 리본 얀의 제조방법을 제안하며, 상기 스프레딩 단계는 5개 이하의 필라멘트들이 서로 중첩(overlie)되도록 수행된다.
상기 특허와 동일한 출원인으로부터의 JP 04 015143에서, 리본 얀에는 소위 침지 설비에서 실리콘 고무 또는 레조르시놀 포름알데히드 라텍스(RFL) 기반 엘라스토머가 제공된다.
최종적으로, US 2004/004321은 RFL을 사용하는 코팅을 위한 가능한 넓은 표면적을 수득하기 위한, 그리고 이로써 상기 필라멘트 번들 내부에 위치하는 필라멘트들이 또한 상기 시약으로 피복되는 것을 보장하기 위한 탄소 섬유들의 스프레딩을 기술한다.
그러나, 상기 방법들 및 상기 방법들로부터 수득한 선행 기술의 리본 얀들은, 특히 우수한 자체 접착성을 갖지 않는 중합체들(예: 폴리에스테르)로 제조된 필라멘트들을 사용하는 경우, "활성화 가능한" 첨가제들 또는 코팅들에 대한 상기 필라멘트들의 접착성이 부분적으로 기대에 못미친다는 단점을 여전히 갖는다.
본 발명에 의해, 상기 문제점은, 리본 얀의 제조방법으로서,
a) 폴리아미드 및/또는 폴리에스테르 기반 멀티필라멘트들로 제조된 얀을 제공하는 단계,
b) 5개 이하의 필라멘트들이 서로 중첩되도록 상기 얀을 스프레딩하는 단계,
c) 하나 이상의 (적합한) 고정제(fixing agent)들로 이루어진 매트릭스를 형성함으로써 상기 얀을 고정하는 단계,
d) 상기 고정된 얀을 권사하는 단계
를 포함하고,
상기 고정제 또는 고정제들은 코폴리아미드, 코폴리에스테르 및 실리콘, 그리고 또한 이들의 혼합물 또는 블렌드로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 리본 얀의 제조방법에 의해 해결된다.
본 발명에 따르는 방법에서, 멀티필라멘트들로 제조된 얀이 3개 이하의 필라멘트들(개별 필라멘트들, 따라서 무한 섬유들)이 서로 중첩되도록 넓게 스프레딩된다면 보다 더 유리하다. 반면, EP-A-2 374 923에서, 얀들이 제공되고, 이후 상기 얀들은 활성화 가능한 첨가제 또는 코팅으로 처리되며, 상기 리본 얀 구조는 후속적으로 압축에 의해 설정된다. 그러나, 본 발명에 따르는 방법에서 스프레딩으로 인해, 실질적으로 보다 나은 고정제 분포가 달성되며, 이로써 후속적인 압축 처리가 수행되지 않는 경우조차 현저하게 더 나은 접착성이 생긴다.
바람직하게는, 열가소성 코폴리아미드, 특히 바람직하게는 융점이 120 내지 150℃인 코폴리아미드가 상기 매트릭스를 형성하기 위해 고정제- 이후 결합제라고도 함 - 로서 사용된다. 이후 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 상기 도입은 바람직하게는 수성 및/또는 에탄올 현탄액 또는 용액으로 수행된다.
대안으로, 바람직하게는 폴리실록산 형태의 반응성 실리콘은 열경화성 고정제로서 사용될 수 있다.
이러한 목적에 특히 적합한 것은 주쇄 또는 측쇄들에 (불포화)비닐 그룹을 함유하는 폴리실록산들이다. 대안으로, 코폴리에스테르들도 결합제들로서 사용될 수 있다.
일련의 적용의 경우 - 특히 실리콘들이 상기 고정제들에 사용된 경우 - 멀티필라멘트들로 제조된 얀이 사용되고 이로부터 가공제(finishing agent) 및 가호제(sizing agent)가 대부분 미리 제거된다면 바람직한 것으로 나타났다.
상기 가공제 또는 가호제의 제거는 자체 공지된 세척 공정에 의해 달성되지만, 바람직하게는 소위 램제트 세척기(ramjet washer)들을 사용한 처리에 의해 달성된다. 적합한 램제트 세척기는, 예를 들면, EP-B-0711247에 기술되어 있다. 이로부터 생성되는 긍정적인 효과는 후속 제직 공정 후에 세척 공정이 선행될 수 있다는 점인데, 그 이유는 패브릭은 그 자체 또한 EASC 3.12 또는 ISO 3795에 따르는 탁월한 내연소성을 나타내기 때문이다.
또한, 상기 세척 공정은 상기 실리콘 코팅에 대한 접착성(이러한 특성이 여전히 요구되는 경우)이 개선되는 효과를 갖는다.
추가로, 상기 고정된 얀이 권사 전에 캘린더링된다면 적합할 수 있으며, 여기서 가열 가능한 롤러 한 쌍이 상기 캘린더링을 위해 바람직하게 사용되지만, 특히 가열 가능한 롤러 3개가 사용된다.
상기 캘린더링은 무엇보다도 상기 수득된 리본 얀이 기체 또는 공기 밀폐성이 되는 효과를 가지므로, 통상 나중에 수행되는 패브릭의 코팅 단계가 이러한 "밀봉 효과"로 인해 쓸모없어짐을 의미할 수 있다. 상기 리본 얀은 상기 캘린더링에 의해 "변위-방지성(displacement-proof)"이 된다.
본 발명에 따르는 방법에서, 상기 고정제에 의해 강화된 얀들의 권사가 꼬임(twist) 없이 수행되는 것이 또한 바람직하다.
상기 사용된 얀들은 바람직하게는 폴리아미드, 코폴리아미드 또는 폴리에스테르 및/또는 이들의 혼합물로 제조된 멀티필라멘트들을 함유한다. 상기 폴리아미드들 중에서, 지방족 폴리아미드들인 폴리아미드 6, 폴리아미드 6,6 및 폴리아미드 4,6이 특히 적합하다. 원칙적으로, 방향족 폴리아미드들, 예를 들면, 폴리파라페닐렌 테레프탈아미드(PPTA)의 사용 또한 당연히 가능하다.
상기 폴리에스테르들 중에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리락트산(폴리락타이드, PLA)이 특히 적합하다.
상기 리본 얀들의 제조와, 예를 들면, 에어백 패브릭들 또는 타이어 강화재들을 제조하기 위한 이의 용도 뿐만 아니라 바람직한 양태들이 이제 보다 상세하게 설명될 것이다.
예를 들면, 선밀도가 1880dtex인 폴리아미드 6.6 및 280개의 개별 필라멘트들로부터 방사된 멀티필라멘트 얀이 제공된다. 상기 멀티필라멘트 얀은 바람직하게는 교락되지 않은(unmingled) 상태로 제공되는데, 즉, 상기 얀의 교락(intermingling) 제트들 또는 기타 유형들의 교락이 상기 방사 공정 후에 사용되지 않는다.
이어서, 상기 얀은 세척 공정으로 처리될 수 있다. 상기 세척은, 예를 들면, 상기 고정 단계가 반응성 실리콘, 예를 들면, 폴리실록산을 사용하여 수행되어야 하는 경우 권장된다. 그 배경은 상기 가공제 또는 가호제가, 예를 들면, 에어백으로서 나중에 적용하는 동안 연소 거동에 부정적인 영향을 미친다(연소 거동을 증가시킨다)는 것이다. 예를 들면, 코폴리아미드가 결합제 또는 고정제로서 사용된다면, 세척되지 않은 얀들, 즉 세척된 얀들에 비해 여전히 가공제 및 가호제를 함유하는 얀들의 고정에 대한 경우조차 후속 연소 거동이 놀라울정도로 증가하지 않는다. 상기 가공제 및 가호제 입자들이 결합제로서 상기 코폴리아미드와 고정됨으로 인해 준 "캡슐화"되고 이러한 방식으로 가연성을 더 이상 증가시킬 수 없는 것으로 추측된다. 그러나, 추가의 세척단계가 또한 상기 코폴리아미드들을 사용하는 경우 유리한 것으로 판명되었다.
이미 위에서 언급한 바와 같이, 상기 (임의의) 세척이 램제트 세척기들의 도움으로 수행되는 경우가 특히 유리하다. 건조 단계는 상기 세척 공정의 다운스트림에 연결될 수 있다. 상기 건조는, 예를 들면, 반응성 실리콘이 결합제로서 사용되는 경우, 폴리실록산들이 수분의 존재에 민감하게 반응하여 상기 물과의 상분리가 일어나므로 바람직하게 권장된다. 그러나, 결합제로서 코폴리아미드들을 사용하는 경우조차 상기 건조 공정이 유리할 수 있는데, 그 이유는 상기 멀티필라멘트 얀이 가습 또는 습윤 상태로 존재하는 경우 수성 및/또는 에탄올 현탁액 또는 용액으로 이루어진 고정제의 균일한 도포가 경우에 따라 어렵기 때문이다.
건조는 자체 공지된 방식으로, 예를 들면, 고온 공기 스트림을 사용함으로써 수행될 수 있지만, 건조는 바람직하게는 오븐에서 수행한다. 상기 건조는 잔여 수분 함량이 5중량% 미만이 되도록, 바람직하게는 각각의 멀티필라멘트 얀의 평형 수분이 되도록 수행된다.
상기 제공 후 및 경우에 따라 세척 및 건조 후, 상기 멀티필라멘트 얀의 스프레딩 - 또는 필라멘트 분리 - 가 일어난다. 이로써 상기 멀티필라멘트 얀을 형성하는 (개별) 필라멘트들은 평행하게 나란히 - 예를 들면, 핀(pin)들에 의해 기계적으로 정렬하여, 5개 이하, 바람직하게는 3개 이하의 개별 필라멘트들이 서로 중첩된다.
이후, 이러한 방식으로 스프레딩된 멀티필라멘트 얀에 상기 고정제가 도포된다. 상기 도포는 당업자에게 공지된 방식으로 가압 도포로서, 실질적으로 상기 결합제의 조도 및 유형에 따라, 예를 들면, 릭 롤러(lick roller)에 의해, 침지욕을 통한 가이딩에 의해, 분무기를 사용한 분무에 의해 또는 롤러에 의해 수행할 수 있다.
상기 도포되는 양은 사용된 멀티필라멘트의 유형에 따라, 특히 후속 사용 분야에 따라 좌우된다. 추가의 가공에 따라, 상기 멀티필라멘트 얀의 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 30중량%, 바람직하게는 0.5 내지 20중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 10중량%, 가장 바람직하게는 1 내지 5중량%가 사용될 수 있다.
상기 고정 또는 경화는 후속적으로 반응, 체류 시간 및 온도에 의해, 바람직하게는 압력 인가 없이 수행한다.
폴리실록산이 사용되는 경우, 이는 바람직하게는 왁커(Wacker)로부터 상표명 "DEHESIVE 920" 또는 DEHESIVE 971하에 시판되는 가교결합성 실리콘이다. 상기 제품은 쇄 내부에 또는 측쇄로서 비닐 그룹들을 갖는 반응성 폴리실록산, 예를 들면, CH2=CH-(Si(CH3)2-0)n-CH=CH2(여기서, n은 2 내지 200, 바람직하게는 10 내지 100, 보다 바람직하게는 20 내지 50이다)를 함유하는 혼합물이다. 추가로, 상기 혼합물은 가교결합제로서의 단쇄 실란(HX) 뿐만 아니라 백금 촉매(OL)도 함유한다. 상기 단쇄 실란은 상기 폴리실록산의 비닐 그룹에 결합할 수 있으므로 상기 가교결합을 촉발한다. 상기 반응성 폴리실록산 혼합물의 점도는 대략 500 mPaㆍs이다. 이러한 반응성 폴리실록산의 특별한 이점은 상기 에어백에서 이와 같이 고정된 리본 얀의 용도와 관련하여 실리콘을 사용한 후속 코팅이 실질적으로 보다 용이하게 진행된다는 점인데, 그 이유는 상기 리본 얀의 예비활성화 및 이에 따른 개선된 접착이 상기 고정으로 인해 이미 발생하기 때문이다. 나중의 에어백 패브릭에서, 상기 필름 형성 특성은 이로 인해 분명하게 보다 명백해지는데, 이는 실리콘 고무를 사용하는 통상적인 에어백 코팅에 비해 크게 증가된 접착력에 있어서 두드러진다.
놀랍게도, 상기 반응성 실리콘으로 피복된 리본 얀들은 현저하게 개선된 흡상방지 거동을 갖는다. 이는 흡상 효과가 매우 바람직하지 않은 텍스타일 구조물에서 상기 리본 얀들을 도포하기에 특히 적합하게 한다. 또한, 실리콘을 사용하여 제조한 리본은 제직 공정 동안 절단 저항이 놀라울 정도로 증가하였다.
추가의 바람직한 고정제는 역시 Wacker에 의해 판매되는 "VINNAPAS 441", 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체이다.
추가로, EMS Chemie에 의해 상표명 "GRILTEX" 하에 판매되는 코폴리아미드들 또는 코폴리에스테르들이 결합제들로서 바람직하다. 이들 코폴리아미드들 및 코폴리에스테르들은 수성 현탁액(예: Griltex 2A, 40%)으로 또는 에탄올/수성 용액(예: Griltex D 1523A)으로서 제공되며, 본 발명에 따르는 방법에서 그대로 사용되거나 대략 10 내지 20%로 희석될 수 있다. Griltex® 2A 코폴리아미드 고온용융 접착제가 특히 바람직하다.
상기 폴리실록산과는 달리, 상기 활성화는 열을 사용하여 수행되는데, 그 이유는 상기 코폴리아미드의 융점이 대략 120 내지 150℃의 범위이기 때문이다. 상기 코폴리아미드의 사용은, 예를 들면, 상기 에어백 패브릭이 한 가지 유형의 재료만을 함유한다는 주요한 이점을 갖는다. 추가로, 상기 코폴리아미드가 오직 상기 에어백 패브릭의 제조 후 재용융되어 상기 필름 형성이 촉발된다는 점에서 상기 농도의 상응하는 증가를 통해 상기 필름 형성이 상기 고정제에 의해서만 수행되도록 할 수 있다.
에어백 코팅을 위한 실리콘 고무에 의한 후속 처리가 생략될 수 있다는 것이 특히 유리하다. 따라서, 밀폐된 표면은 상기 고정제에 의해 상기 직물 상에 이미 형성되어 있다.
상기 코폴리아미드는 수성 현탁액으로서 특히 바람직하게 사용되며, 여기서 상기 코폴리아미드 입자들의 입자 크기가 평균 1㎛ 미만이어야 한다. 특히 바람직한 Griltex 2A에서, 90용적%의 입자 크기가 최대 0.9㎛이다. 이러한 특히 바람직한 고정제는 효과면에서 접착제이지만, 이후 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따르는 방법에서 특히 우수한 특징들을 갖는다.
상기 특히 바람직한 코폴리아미드는 (DSC를 통해 측정한) 융점 범위가 120 내지 130℃이고 (DSC를 통해 측정한) 유리 전이 온도(Tg)가 17℃이며 용융 점도(160℃/2.16kg에서 ISO 1133에 따른 평균)가 600Paㆍs이고 용융 유량 MVP(160℃/2.16kg에서 ISO 1133에 따른 평균)가 18cm3/10분이며 상대 점도(0.5% m-크레졸 중)가 1.47이고 (ISO 1183에 따라 측정한) 밀도가 1.05 g/cm3이다.
적합한 코폴리아미드들 및 이들의 제조는, 예를 들면, EP 1 153 957 A2의 양태들에 기술되어 있다.
상기 얀들에 대한 코폴리아미드의 도포량은 바람직하게는 상기 얀의 양을 기준으로 하여 1 내지 10중량%, 특히 바람직하게는 2 내지 5중량%의 범위에 있다. 이미 언급한 바와 같이, 상기 얀의 양은 수득된 리본 얀의 적용 분야에 따라 변한다. 따라서, 예를 들면, 고정제의 도움과 후속적인 캘린더링 단계로 미리 기밀성(gas-tightness)을 달성하기 위해 나중의 에어백 패브릭의 이전에 필요했던 실리콘화를 생략하는 것이 바람직한 경우 비교적 다량의 코폴리아미드를 도포하는 것이 적절할 수 있다.
역시 EMS Chemie에 의해 판매되는 코폴리에스테르는 본 발명에 따르는 방법에서 추가의 바람직한 고정제를 나타내며, 상기 코폴리에스테르는 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 제조된 멀티필라멘트 얀들에 대해 사용된다. 이러한 유형의 결합제는 나중에 PVC로 피복되는 패브릭들에서 이와 같이 고정된 리본 얀들의 도포에 특히 매우 적합한 것으로 판명되었는데, 이는 이러한 수단들에 의해 접착 촉진제들로서 요구되는 이소시아네이트들이 생략될 수 있기 때문이다.
상기 피복 및 활성화 후, 이와 같이 수득한 리본 얀들의 권사가 수행된다. 본원에서는 상기 권사가 상기 "리본 특성"이 다시 없어지지 않도록 하기 위해 꼬임 없이 수행한다. 상기 권사는 바람직하게는 Sahm으로부터의 새로운 유형의 권사기인 평행-보빈 권사기, 모델 Sahm 460 XE의 도움으로 수행된다. 상기 보빈은 이러한 권사기 상에서 권사 공정 동안 이동하며, 꼬임 방지를 위해 상기 리본 얀은 이동하지 않는다.
상기 리본 얀이 권사 전에 한편으로 캘린더링을 수행하기 위해서이지만 이보다는 상기 고정 단계 동안 가능한 한 낮아야 하는 균일한 장력을 보장하기 위해 롤러 한 쌍 또는 바람직하게는 3개의 롤러들에 의해 예비 장력하에 있다면 유리하다. 이러한 유형의 균일한 장력은 또한 상기 리본의 균일한 형성을 위해 중요하다. 예를 들면, 대략 50 내지 200g 범위의 장력은 상기 폴리아미드 멀티필라멘트 얀 1880 dtex f 280에 바람직한 것으로 판명되었다.
권사기 및 균일한 장력의 도움으로, 상기 리본 얀을 꼬임 없이 바람직하게 권사하는 것은 이미 대체로 달성된다.
상기 장력의 균일성은 장력-조절된 해사기(unwinder)들을 사용함으로써 여전히 추가로 개선될 수 있다. 이들의 예는 Karl Mayer로부터의 GAR 해사 크릴(creel)들 및 Sahm으로부터의 Sahm Bitensor 910E 해사 유닛이다.
이러한 방식으로 제조된 리본 얀들은 우수한 인성(이는, 예를 들면, 에어백 또는 타이어 강화재용으로 중요하다)을 특징으로 함과 동시에 통상적인 방법들에 비해 훨씬 더 적은 얀을 사용함을 특징으로 한다. 이로써, 상당한 중량 감소가 일어나며, 이는 또한, 예를 들면, 상기 에어백의 수납성(packability)을 개선시킨다.
고무 강화 분야에서, 고무는 상기 리본의 편평한 기하학적 형태에 의해 절감될 수 있어서, 예를 들면, 래디알 타이어들에서 스틸-벨트 결합제들로서 사용되는 동안 상기 타이어는 더 가벼워지는 동시에 구름 저항이 더 낮아지는데, 그 이유는 상기 스틸 벨트와 상기 트레드 사이에 보다 적은 고무가 사용될 수 있기 때문이다. 상기 리본에서 개별 필라멘트들의 평행한 배향은 통상적으로 사용되는 타이어 코드에 비해 상기 모듈러스의 추가 증가에 부가적으로 영향을 미쳐서, 상기 타이어의 고속 성능을 동시에 추가로 증가시킨다.
그러므로, RFL 침지물(dip)(레조르시놀 포름알데히드 라텍스 침지물)은 또한 본 발명에 따르는 방법에서 추가의 고정제로서 사용될 수 있다. 레조르시놀 포름알데히드 예비축합물들은 고무화 패브릭들에 대한 접착 촉진 성분으로서 알려져 있다.
상기 침지물을 제조하기 위해, 상기 예비축합물은 상기 라텍스 분산물 및 기타 성분들과 함께 가공되어 소위 레조르시놀 포름알데히드 라텍스(RFL) 침지물을 형성한다.
예를 들면, 비행기 타이어용 래디알 타이어들에서 카커스 강화재로서, 이들 리본 얀들은 필라멘트 얀들로 제조된 코드들에 비해 더 높은 모듈러스를 제공한다.
마찬가지로, 상기 고무 접착성 또는 상기 폴리비닐 클로라이드(PVC)에 대한 접착성이 개선되는데, 그 이유는 상기 유효 접착 표면이 더 넓어지고 거의 모든 필라멘트들이 고무에 대한 접착성 브릿지를 갖기 때문이다. 이에 반해, 둥글거나 꼬인 얀의 경우, 상기 필라멘트들의 일부는 내부가 밀폐되고 주변 매트릭스와 접촉/접착되지 않는다.
제직물들을 제조하는 동안 상기 효율이 증가할 수 있는데, 이는 씨실 삽입이 실질적으로 감소된 상태로 작업을 할 수 있기 때문이다.
상기 리본 얀들의 높은 표면 피복율 및 흡상 방지 효과의 수단에 의한 중량 감소는 텍스타일 구조물에 아주 많이 유리하다. 이러한 유형의 패브릭들은 또한 돛의 제조에 매우 적합하다. 또한, 상기 리본 얀들이 실제적으로 어떠한 "흡상 거동"도 나타내지 않는다는 사실은 매우 개선된 재활용 특성들을 가능하게 하는데, 이는 기존의 패브릭들에서 흡상 효과를 감소시키기 위해 종종 불소-함유 첨가제들을 첨가하던 단계가 생략될 수 있기 때문이다.
본 발명은 또한, 폴리아미드 및/또는 폴리에스테르 기반 멀티필라멘트 얀들로 제조된 리본 얀들에 관한 것이며, 5개 이하의 필라멘트들이 상기 리본 얀 내에서 서로 중첩되고, 상기 리본 얀은 하나 이상의 (적합한) 고정제들로 이루어진 매트릭스의 형성에 의해 고정되고, 상기 고정제 또는 고정제들은 코폴리아미드, 코폴리에스테르 및 실리콘 뿐만 아니라 이들의 혼합물 및 블렌드로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
바람직하게는, 3개 이하의 필라멘트들이 본 발명에 따라 상기 리본 얀 내에서 서로 중첩된다.
본 발명에 따르는 리본 얀은 너비(테이프 너비)가 3.5mm 이상이다. 특히, 폴리아미드 6.6 필라멘트들 및 고정제로서 코폴리아미드를 사용하는 경우, 특히 바람직하게는 "GRILTEX 2A"를 사용하는 경우, 상기 스프레딩된 개별 필라멘트들의 우수한 접착성이 상기 복합체에서 달성된다. 이는 상기 매트릭스의 열가소성 성형 적성에 의해 생성된다. 그러나, 이와 동시에, 상기 매트릭스의 열가소성 거동은 상기 가공된 직물에 열 및 압력을 인가함으로써 날실 및 씨실에서 개별 리본 얀들에 대한 직물이 어느 정도 서로 연결되어, 상기 이미 언급된 밀봉 효과가 여기서 나타나도록 하는데, 이는 상기 패브릭의 기밀성을 개선시키고, 예를 들면, 실리콘을 사용한 후속 코팅이 필요 없어지거나 코팅의 요구량을 현저하게 감소시킨다.
상기 생성된 리본 얀은 자동차에서 전형적인 - 30℃ 내지 + 110℃의 온도 범위에서 가요성으로 남아 있는 것이 특히 유리하다.
상기 가요성이 액체 질소 처리에 의해 야기된 매우 낮은 온도에서조차 최소한으로만 감소한다는 점이 특히 놀라운 것으로 밝혀졌다. 이는 극저온에서 일어나는 추가의 적용을 위해 본 발명에 따라 상기 리본 얀을 정성화한다.
추가로, 본 발명은 본 발명에 따르는 리본 얀들로부터 생성된 에어백 패브릭들에 관한 것이며, 상기 에어백 패브릭들은 날실을 제조하는 동안 통상적으로 요구되는 가호처리 없이, 그리고 제직 후 통상적인 세척처리 없이 생성되고, 경우에 따라, 기밀성을 달성하기 위해 통상적으로 필요한 후속 코팅 없이 직접 사용될 수 있다.
본 발명은 하기 실시예들을 기본으로 하여 보다 상세하게 설명될 것이다: 공칭 선속도가 1880 dtex f280인 폴리아미드 필라멘트들로 제조된 리본 얀들이 생성되었다. 사용된 필라멘트들에 대한 섬유 데이타는 표 1에 모았다. 하기 의미들이 적용된다: LD = 선밀도(측정치), EASF 45 N = 45 N의 힘에서의 신도, EASF 90 N = 90 N의 힘에서의 신도, HAS 5 mN/tex = 5 mN/tex의 예비장력에서의 고온 공기 수축율(180℃에서 2분 동안 측정됨).
Figure 112014075090325-pct00001
표 1에 열거된 필라멘트들로부터 수득한 리본 얀들은 상이한 고정제들을 사용하여 고정한다. 상기 고정제들 및 고정 조건들의 개관은 표 2에 포함된다.
Figure 112014075090325-pct00002
Delion F-6120(Takemoto로부터의 폴리에스테르 왁스), Griltex® 2A 및 Griltex® D1523A GF(EMS Chemie AG로부터의 코폴리아미드, 사업 유닛: Ems-Griltech, 스위스 소재), Dehesive®(Wacker-Chemie로부터의 실리콘), Vinnapas® EP 441(Wacker-Chemie로부터의 비닐 공중합체) 및 Vinnapas® EP 441/WT 57(Wacker-Chemie로부터의 Si/비닐 공중합체 블렌드)이 사용된다.
이와 같이 수득한 얀들에 대한 인열전파력의 측정은 DIN EN ISO 13937-2에 따르는 바지 시험을 사용하여 수행되었다.
상기 리본 얀들에 대한 시험 조건들은 다음과 같았다: 상기 샘플 길이는 150mm이고, 이의 대략 40mm는 니들을 사용하여 분리시키고, 상기 레그(leg)를 상기 시험 장치에 고정시킨다. 상기 클램핑 길이는 50mm이고, 연신 속도는 100 mm/min이며, 데이타 로깅은 150 mm 경로에 걸쳐서 수행한다.
상기 인열 전파 경로는 최초 기록된 피크값부터 최종 기록된 피크값까지 4개의 동일한 구획들로 나눈다. 상기 제1 구획은 고려되지 않지만, 나머지 경로의 모든 피크 값들은 상기 피크값(Fmax 피크)으로부터 15%의 힘-강하 검측값을 사용하여 평가한다.
평균, 표준 편차 및 진동 계수는 리본당 20개의 개별 측정치들(Fmax 피크(cN)의 평균)로부터 측정되었다.
표 3은 상기 결과들을 나타내며, 이는 도 1에서 다시 그래프로 도시된다.
Figure 112014075090325-pct00003
상기 고정된 리본 얀들의 굴곡 강도는 ASTM D 4043을 기준으로 한 실험실에서 측정되었다. 상기 시험 장치는 도 2에 도시된다.
상기 장치 파라미터는 다음과 같았다:
샘플 크기: 10개의 평행한 섬유들
길이: 얀 고정에 대해 50mm + 약 5mm 오른쪽 및 왼쪽
너비: 약 10mm
지지체 너비: 25mm
L0 = 10mm (상기 지지체 높이로부터 압력 패드의 거리)
Lmax = 25 mm 주행 및 시험 경로
V = 500 mm/min 시험 속도
상기 결과는 표 4에 요약된다.
Figure 112014075090325-pct00004
본 발명에 따르는 리본 얀들의 내온성 및 온도 거동을 측정하기 위해, 기본 얀 EN 140 HRT, dtex 880f280, 및 1.8% 코폴리아미드 2A가 도포된 상기 기본 얀에 기반하는 리본 얀이 시험되었다.
파단인성 및 파단신도는 온도 챔버를 갖는 Zwick 범용 시험기를 사용하여 - 35℃, 23℃, 85℃ 및 110℃에서의 전형적인 자동차 온도 범위에서 ISO 2062(얀) 또는 DIN EN ISO 13934(패브릭들)를 기준으로 하여 시험되었다. 상기 ISO 표준으로부터의 편차에서, 상기 시험편들의 클램핑 길이는 500mm가 아니라 250mm이었다. 각각의 경우, 5회 측정으로부터의 평균이 제시된다.
Figure 112014075090325-pct00005
Figure 112014075090325-pct00006
표 5 및 6으로부터 인성(도 3도 참조), 탄성 모듈러스 및 가공능(working capacity)이 온도 증가에 따라 감소하고, 실제로 원래의 얀 및 본 발명에 따르는 리본 얀의 경우 동일한 정도로 감소함을 확인할 수 있다. 이는 - 특히 상기 리본 얀을 사용하는 경우 중량 감소의 견지에서 - 모든 이점에도 불구하고 상기 코폴리아미드를 사용하는 경우 어떠한 단점도 허용되지 않아야 함을 의미한다.
상기 신도 거동은 온도 증가에 따라 어느 정도 증가하지만, 현저하지는 않다. 특히, 음의 온도에서의 거동도 여전히 완전히 허용 가능하다.
후속적으로, 에어백용으로 통상적인 평직에서 1cm당 4.4개 섬유의 구조를 갖는, EN140HR, dtex 1880f280 기반 1.8% 코폴리아미드 2A 도포된 리본 얀으로부터 제조된 제직물이 동일한 방식으로 시험되었다. 4회 측정으로부터의 각각의 평균이 제시된다.
Figure 112014075090325-pct00007
본 발명에 따르는 리본 얀으로부터 제조된 패브릭은 상기 얀에 따라 거동한다: 강도는 온도 증가에 따라 감소하고, 신도는 약간 증가한다.

Claims (15)

  1. 리본 얀(ribbon yarn)의 제조방법으로서, 상기 제조방법은
    a) 폴리아미드 및/또는 폴리에스테르 기반 멀티필라멘트들로 제조된 얀을 제공하는 단계,
    b) 5개 이하의 필라멘트들이 서로 중첩(overlie)되도록 상기 얀을 스프레딩(spreading)하는 단계,
    c) 하나 이상의 고정제(fixing agent)들로 이루어진 매트릭스를 형성함으로써 상기 얀을 고정하는 단계,
    d) 경우에 따라, 상기 고정된 얀을 권사(winding)하는 단계
    를 포함하고,
    상기 고정제 또는 고정제들은 코폴리아미드, 코폴리에스테르 및 실리콘, 그리고 또한 이들의 혼합물 또는 블렌드로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 도포되는 하나 이상의 고정제의 양은 상기 멀티필라멘트 얀의 중량에 대하여 0.1 중량%와 30 중량% 사이임을 특징으로 하는, 리본 얀의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스프레딩이, 3개 이하의 필라멘트들이 서로 중첩되도록 수행됨을 특징으로 하는, 리본 얀의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수성 현탁액 중의 또는 에탄올/수성 용액으로서의 코폴리아미드가, 그대로 고정제로서 사용되거나 10 내지 20%로 희석된 고정제로서 사용됨을 특징으로 하는, 리본 얀의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 코폴리아미드가 평균 입자 크기가 1㎛ 미만인 접착제임을 특징으로 하는, 리본 얀의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정제로서 반응성 실리콘이 사용됨을 특징으로 하는, 리본 얀의 제조방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 멀티필라멘트로 제조된 얀이 사용되고, 상기 얀으로부터 가공제(finishing agent) 및 가호제(sizing agent)가 미리 제거됨을 특징으로 하는, 리본 얀의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 가공제 및 가호제가 램제트 세척기(ramjet washer)로 처리함에 의해 제거됨을 특징으로 하는, 리본 얀의 제조방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정된 얀은 이후, 권사 전에 캘린더링됨을 특징으로 하는, 리본 얀의 제조방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 권사가 꼬임(twist) 없이 수행됨을 특징으로 하는, 리본 얀의 제조방법.
  10. 폴리아미드 및/또는 폴리에스테르 기반 멀티필라멘트 얀으로 제조된 리본 얀으로서, 상기 리본 얀 내에서 5개 이하의 필라멘트들이 서로 중첩되고, 상기 리본 얀은 하나 이상의 고정제들로 이루어진 매트릭스의 형성에 의해 고정되고, 상기 고정제 또는 고정제들은 코폴리아미드, 코폴리에스테르 및 실리콘 뿐만 아니라 이들의 혼합물 및 블렌드로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 도포되는 하나 이상의 고정제의 양은 상기 멀티필라멘트 얀의 중량에 대하여 0.1 중량%와 30 중량% 사이임을 특징으로 하는, 리본 얀.
  11. 제10항에 있어서, 3개 이하의 필라멘트들이 서로 중첩됨을 특징으로 하는 리본 얀.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 에어백 패브릭들의 제조에 사용하기 위한, 리본 얀.
  13. 제12항에 있어서, 가호되지 않고 세척되지 않으며 피복되지 않는 에어백 패브릭들을 제조하는데 사용하기 위한, 리본 얀.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서, 접착 촉진제들을 필요에 따라 첨가하면서 타이어 강화재들을 제조하는데 사용하기 위한, 리본 얀.
  15. 제10항 또는 제11항에 있어서, 텍스타일 구조물에 사용하기 위한, 리본 얀.
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