KR102435661B1 - 안전 보호망 제조용 조성물 및 이로부터 제조된 안전 보호망 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 안전보호망 제조용 섬유 방사 조성물은 방사 후에도 경량이면서 인장강도, 파단강도가 우수하며, 특히 에틸렌비닐아세테이트를 방사용액의 주요 성분으로 첨가함으로써 유연성, 내후성, 내열성, 내오존성 등을 확보할 수 있다.
또한 상기 에틸렌비닐아세테이트 이외에도 충전재와 실리콘 화합물을 더 포함함에 따라 에틸렌비닐아세테이트의 단점인 낮은 내마모성을 보강할 수 있어 상기 섬유를 직조한 후에도 마찰에 따른 단사를 방지할 수 있으며, 산업 현장에서 자재나 사람 등이 안전보호망에 낙하한 후에도 섬유 표면의 마모를 억제할 수 있다.

Description

안전 보호망 제조용 조성물 및 이로부터 제조된 안전 보호망{A composition for producing safety mesh and a safety mesh manufacturing thereof}

본 발명은 안전 보호망 제조용 조성물 및 이로부터 제조된 안전 보호망에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에틸렌비닐아세테이트 수지를 베이스로 함과 동시에 충전재를 더 포함함으로써 기계적 물성을 확보함과 동시에 내구성이 우수하며, 친환경적이고 재활용이 가능한 안전 보호망 제조용 조성물 및 이로부터 제조된 안전 보호망에 관한 것이다.

일반적으로 고층 건물의 신축 등 건설공사현장에서는 각재, 판재, 비계 및 작업도구 등의 낙하물로부터 행인을 보호하고, 고소에서 작업 중인 근로자의 추락으로 인해 발생되는 안전사고를 방지하기 위하여, 도 1과 같이 시공 중인 건물의 외벽에 비스듬히 또는 수평 또는 수직으로 안전 보호망을 설치한다.

이러한 안전 보호망은 추락자나 낙하물에 의해 잘 찢어지지 않는 충분한 인장강도를 보유하고, 낙하 충격을 지탱하여 흡수할 수 있는 충격강도 및 신축성, 그리고 화재 예방을 위한 방염성 등을 보유하고 있어야 한다.

안전보호망의 소재로는 종래 PVC망이 주로 사용되었으나 PVC망은 고가이면서 인장강도가 충분치 못하여 낙하물에 의해 잘 찢겨지고, 1회 사용후 폐기되어 소각되기 때문에 이때 대기오염 물질인 염화수소, 다이옥신 등을 배출하여 환경오염을 유발하는 문제가 있다.

이러한 PVC망의 문제를 해결하고자, 나일론 섬유나 폴리에틸렌 섬유 또는 폴리프로필렌 섬유로 이루어진 안전 보호망을 제조하여 사용하였다.

이 중에 외국에서 많이 사용되는 나일론 섬유는 인장강도는 좋으나 가격이 고가이고, 자외선에 약하기 때문에 제품의 물성 저하, 갈라짐, 변색 등의 노화 현상이 빨리 진행되며, 이를 방지하기 위하여 염색하는 경우 신축성을 떨어뜨려 보호망이 쳐져 안전성을 확보할 수 없고, 염색에 따른 환경오염을 야기시킬 수 있다.

또한, 폴리에틸렌 섬유는 가격이 저렴하여 안전 보호망의 소재로 최근 많이 이용되고 있으나, 인장강도와 충격 흡수력이 약하여 잘 찢어지거나 파손될 수 있기 때문에, 추락자나 낙하물을 막지 못하여 인명 사고가 발생할 수 있다.

이에 비하여, 폴리프로필렌 섬유는 사용 중 성능 저하가 발생하지 않고, 가볍고 신축성이 있으며, 탄소와 수소로만 이루어져 재생칩 등으로 재활용이 용이하고, 폐기 시 대기오염 물질이 방출되지 않아 친환경적이며, 방염처리 가공을 하면 방염성이 구비될 수 있다.

이로 인하여, 최근에 안전 보호망의 소재로 폴리프로필렌 섬유로 구성되거나 폴리프로필렌 섬유와 폴리에틸렌 섬유를 혼용하여 사용하고 있으나, 일반적인 폴리프로필렌 섬유나 폴리에틸렌 섬유만으로 직조된 안전 보호망은 충분한 인장강도, 충격강도, 신축성 및 방염성 등을 보유하고 있지 못한 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0997443호 (2010년 11월 24일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 상세하게는 인장강도, 충격강도, 신축성 등과 같은 기계적인 물성이 우수하여 안전사고를 방지할 수 있으며, 에틸렌비닐아세테이트 수지를 베이스로 하여 기존의 안전보호망에 비해 부드럽고 유연한 성질을 가져 충격 흡수가 뛰어나며 친환경적인 안전보호망 제조용 조성물 및 이로부터 제조된 안전보호망의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 안전 보호망 제조용 조성물 및 이로부터 제조된 안전보호망에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태는 비닐 아세테이트 함량이 전체 고분자 ?t량의 20 중량% 이상을 포함하는 에틸렌 비닐 아세테이트 수지; 아크릴로니트릴에 친수성 단량체, 소수성 단량체 또는 이들의 혼합물을 중합하여 형성한 아크릴계 공중합체; 및 충전재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 보호망 제조용 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 에틸렌 비닐 아세테이트는 중량평균분자량이 15,000 내지 20,000이며, 분자량 분포도가 3.5 이하이며, 상기 아크릴계 수지는 아크릴로니트릴 100 중량부 대비 소수성 단량체 1 내지 30 중량부 및 친수성 단량체 1 내지 30 중량부를 중합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 충전재는 금속산화물, 금속수산화물, 금속탄산물, 금속황화물, 금속규산물, 금속질화물, 탄소화합물 및 무기섬유에서 선택되는 어느 하나 또는 복수이며, 더욱 상세하게는 경질 탄산칼슘인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양태는 상기 안전 보호망 제조용 조성물로 제조된 친환경섬유를 포함하는 안전 보호망에 관한 것으로, 상기 안전 보호망은 상기 친환경섬유에 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리아크릴 섬유, 폴리아미드 섬유, 레이온 섬유 및 탄소 섬유에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 보강섬유를 합사한 섬유를 직조하여 형성한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 친환경섬유 및 보강섬유는 섬도가 100 내지 1,000 de이며, 상기 안전 보호망을 이루는 섬유는 친환경섬유 1 내지 10가닥에 보강섬유 10가닥 이상 합사하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 안전보호망 제조용 섬유 방사 조성물은 방사 후에도 경량이면서 인장강도, 파단강도가 우수하며, 특히 에틸렌비닐아세테이트를 방사용액의 주요 성분으로 첨가함으로써 유연성, 내후성, 내열성, 내오존성 등을 확보할 수 있다.

또한 상기 에틸렌비닐아세테이트 이외에도 충전재와 실리콘 화합물을 더 포함함에 따라 에틸렌비닐아세테이트의 단점인 낮은 내마모성을 보강할 수 있어 상기 섬유를 직조한 후에도 마찰에 따른 단사를 방지할 수 있으며, 산업 현장에서 자재나 사람 등이 안전보호망에 낙하한 후에도 섬유 표면의 마모를 억제할 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명에 따른 안전 보호망 제조용 조성물 및 상기 조성물로 제조된 안전 보호망을 더욱 상세히 설명한다. 다만 다음에 소개되는 구체예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다.

따라서 본 발명은 이하 제시되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 구체예들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.

본 발명에 따른 안전 보호망 제조용 조성물은 에틸렌 비닐 아세테이트 수지, 아크릴로니트릴을 베이스로 하는 아크릴계 수지 및 충전재를 혼합하고 가열하여 조성물을 제조한 후, 이를 용융방사하여 친환경적인 섬유 형태로 제조되는 것을 특징으로 하며, 구체적으로는 상기 에틸렌비닐아세테이읕 수지(에틸렌 비닐 아세테이트 수지), 아크릴계 수지, 충전재에 용매, 분산제, 소포제, 습윤제, 침강방지제 등의 첨가제를 더 포함하는 수성 메조 졸과 안료, 글리콜, 분산제, 소포제, 용매 등의 성분을 포함하는 수성 토너를 일정 범위로 혼합함으로써 제조할 수 있다.

또한 상기 안전 보호망 제조용 조성물을 방사한 친환경 섬유는 보강섬유를 합사한 섬유를 직조하여 안전망을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 에틸렌비닐아세테이트는 에틸렌(Ethylene) 모노머와 비닐 아세테이트(Vinyl Acetate: VA) 모노머를 중합시켜 얻어지는 공중합체로, 주쇄에 이중결합을 포함하지 않고, 양호한 내후성, 내열성 및 내오존성을 가진다. 또한 유연성과 제직성이 우수하며, 높은 인장강도, 파단신도를 가져 사람이나 건축물이 낙하하는 상황에서도 무게를 견딜 수 있다.

또한 에틸렌비닐아세테이트는 열가소성 고분자이나 고무적인 성격을 가지고 있으며 전기절연성과 내전압성이 우수하고, 투명성, 베리어 특성, 접착성, 그리고 UV 특성 등이 우수하여 튜브, 포장재, 전선피복재, 전기절연제품, 테이프, 접착제, 각종 시트류 등에 널리 사용될 수 있다.

상기 에틸렌비닐아세테이트는 중합되는 비닐 아세테이트의 함량에 따라 물성이 크게 변화한다. 구체적으로 비닐 아세테이트의 함량이 높다면 제조되는 중합체는 녹는점과 경도는 낮아지며 투명성과 마찰계수는 증가하게 된다. 또한 충격강도, 인열강도가 함께 증가하므로 비닐아세테이트의 함량을 특정 범위로 가져가는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 에틸렌비닐아세테이트는 상술한 충격강도, 인열강도 등과 같은 기계적 물성을 만족하기 위해 전체 고분자 중 비닐 아세테이트의 함량을 조절하는 것이 좋으며, 바람직하게는 20 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 30 내지 90 중량% 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 비닐아세테이트의 함량이 상기 범위 미만인 경우 신축성 및 유연성이 부족하여 인장강도가 하락하며, 상기 범위를 초과하는 경우 중합이 불가능하므로 바람직하지 않다.

또한 상기 에틸렌비닐아세테이트는 인장강도, 파단강도 등의 기계적 물성을 더욱 강화하기 위해 하나 이상의 단량체를 더 중합시킬 수도 있다. 이러한 단량체의 예를 들면 염화비닐과 같은 관능기를 가지는 할로겐 함유 단량체로, 그라프트 중합을 진행하여 삼원 중합체를 제조하면 기존의 에틸렌비닐아세테이트에서 발현되지 않는 높은 인장강도 및 내후성을 나타낸다.

상기와 같은 할로겐 함유 단량체는 전체 에틸렌비닐아세테이트 100 중량% 대비 1 내지 5 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위 미만 첨가되는 경우 기계적 물성의 향상이 미비하며, 상기 범위를 초과하는 경우 방사 특성에 악영향을 주어 단사가 자주 발생할 수 있다.

본 발명에서 상기 에틸렌비닐아세테이트는 제조조건을 한정하지 않는다. 일예로 100 내지 300℃, 더 바람직하게는 125 내지 280℃의 온도 및 2,000 내지 3,000 ㎏/㎠의 압력 조건 하에서 반응을 진행하는 것이 바람직하다. 반응온도가 상기 범위 미만인 경우 초기 반응속도가 너무 느려져 중합 효율이 감소할 수 있으며, 초고분자량의 사슬이 형성됨에 따라 분자량 및 분자량분포를 조절하기 어려워 방사가 제대로 진행되지 않는다. 또한 반응온도가 상기 범위를 초과하는 경우 비닐아세테이트의 열화반응이 진행됨에 따라 반응기에 부식반응이 진행될 수 있다.

또한 중합압력이 상기 범위 미만인 경우 개시제의 반응 효율이 떨어져 반응이 불충분하거나 반응온도 조절이 어려우며, 상기 범위를 초과하는 경우 분지쇄의 길이가 길어져 용융장력이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.

그리고, 반응기에서의 체류시간은 1 내지 10분이 바람직한데, 체류 시간이 1분 미만이면 에틸렌비닐아세테이트로의 전환율이 낮고 분자량 분포를 넓히는데 한계가 있어서 용융장력을 높이고 점탄성 특성을 향상시키는데 문제가 있어 바람직하지 않고, 10분을 초과하면 고온에 오래 노출된 에틸렌비닐아세테이트가 분해되면서 고분자의 특성을 잃어버리고, 과도하게 반응된 고분자 사슬이 겔을 발생시키기 때문에 바람직하지 않다.

상기 에틸렌비닐아세테이트는 중량평균분자량이 15,000 내지 20,000이며, 분자량 분포도가 3.5 이하일 수 있다. 상술한 범위 내에서 제조되는 섬유의 인장강도나 파단강도, 파단신도를 유지할 수 있으며, 동시에 내후성을 최대로 발현할 수 있다.

본 발명에서 상기 아크릴계 공중합체 수지는 섬유의 기계적 물성, 화학적 물성을 보강하기 위해 첨가되는 것으로 아크릴로니트릴 단량체를 베이스로 하여 친수성 단량체, 소수성 단량체 또는 친수성 단량체와 소수성 단량체 모두를 중합하여 형성할 수 있다.

일반적으로 아크릴 섬유는 우수한 마찰 내구성을 지니고 있으면서 미생물이나 곤충에 의해 상해를 받지 않는 등 그 물리적, 화학적 성질이 우수하여 대표적인 합성섬유의 하나로 자리잡고 있다. 아크릴 섬유는 주쇄를 따라 분포된 강한 극성의 니트릴기에 의하여 주쇄의 강직성을 지니게 되나, 주쇄의 강직성과 강한 소수성은 수분이나 염료의 흡수를 방해하고 결국 정전기적 성질이 나빠지는 단점을 초래하게 된다.

이러한 아크릴 섬유에서 발생하는 정전기는 공정측면에서도 문제가 발생하나, 특히 사용 시에 잦은 마찰에 의해 발생하는 정전기는 산업 현장에서 대형 화재나 폭발을 유발하는 요인으로 작용하므로, 이를 개선할 필요가 있다.

본 발명에 따른 아크릴계 공중합체 수지는 아크릴로니트릴을 기본 베이스로 하며, 여기에 소수성 단량체나 친수성 단량체, 더 바람직하게는 상기 단량체들을 특정 범위로 중합함으로써 아크릴계 공중합체 수지의 기계적 물성을 높임과 동시에 친수성을 도입하여 정전기의 발생을 억제할 수 있다.

본 발명에서 도입 가능한 소수성 단량체의 예를 들면 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트, 비닐 피롤리돈, 비닐리덴 클로라이드, 비닐클로라이드 등의 에틸렌계 화합물 및 그의 유도체에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하며, 이들은 상기 아크릴로니트릴 단량체 100 중량부 대비 1 내지 30 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 중합 정도가 1 중량부 미만인 경우 공중합체의 기계적 물성 향상 효과가 미비하며, 30 중량부 초과인 경우 아크릴계 수지의 소수성이 더욱 강화되어 정전기 억제 효과가 하락할 수 있다.

상기 친수성 단량체의 예를 들면 아크릴산, 알릴알콜, 메타알릴알콜, 하이드록시 에틸 아크릴레이트, 하이드록시 에틸 메타크릴레이트, 하이드록시 프로필 아크릴레이트, 부탄디올 모노아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 부텐 트리카르복실산, 비닐 술폰산, 알릴 술폰산, 메탈릴 술폰산, 파라스티렌 술폰산 등의 에틸렌계 화합물 및 다가산 또는 그들의 유도체에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하며, 이들 또한 상기 아크릴로니트릴 단량체 100 중량부 대비 1 내지 30 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 중합 정도가 1 중량부 미만인 경우 친수성 향상 효과가 미비하며, 30 중량부 초과인 경우 제조되는 섬유의 기계적 물성이 하락할 수 있다.

본 발명은 상기 아크릴계 공중합체 수지를 제조하는 방법을 한정하지 않는다. 일예로 일반적인 용액중합이나 유화중합을 적용할 수도 있으며, 현탁중합을 적용하여도 좋다. 또한 필요에 따라 아조계 화합물이나 설페이트 화합물을 포함하는 개시제를 첨가하여 반응 속도를 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 충전재는 안전보호망의 내열성 및 파단강도 등을 향상시키기 위한 것으로, 금속산화물, 금속수산화물, 금속탄산물, 금속황화물, 금속규산물, 금속질화물, 탄소화합물 및 무기섬유 등과 같이 섬유의 기계적 물성 보강을 위해 일반적으로 첨가하는 것이라면 종류에 관계 없이 사용 가능하다.

본 발명에서 상기 충전재의 예를 들면 알루미나, 산화아연, 산화티탄, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화철, 산화안티몬 등의 금속산화물; 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 등의 금속수산화물; 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산아연, 탄산바륨 등의 금속탄산물; 활석, 규회석, 운모, 점토, 고령토, 활성백토, 유리섬유, 글래스비드, 실리카, 규조토 등의 금속규산물; 질화알루미늄, 질화규소 등의 금속질화물; 흑연, 탄소섬유, 목탄 등의 탄소화합물; 황산칼슘, 황산바륨, 석고 등의 금속황화물 등을 들 수 있으며, 이외에도 유리섬유, 금속섬유 등의 무기섬유 등을 더 포함할 수도 있고, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합섬유 경질 탄산칼슘하여 사용하여도 무방하다.

상기 충전재로 더욱 바람직하게는 탄산칼슘, 탄산칼슘 중에서도 경질 탄산칼슘을 사용하는 것이 바람직하다. 일반적으로 탄산칼슘은 제조방법에 따라 중질 탄산칼슘(ground calcium carbonate)과 경질 탄산칼슘(precipitated calcium carbonate)으로 나눌 수 있다. 중질의 탄산칼슘은 결정질 방해석을 분쇄, 분급시겨 제조된 탄산칼슘이며, 경질 탄산칼슘은 석회석을 소성시켜 제조된 탄산칼슘이다.

특히 경질의 탄산칼슘은 소성 과정에서 탄산칼슘 이외의 불순물이 소성으로 제거됨에 따라 표면에 미세한 기공이 생기게 되며, 비표면적 증가로 인해 방사용액에 혼합 시 내열성을 증가시키고 마찰열 등에 따른 섬유의 열화를 방지하여 기계적 물성을 높일 수 있다.

또한 상기 충전재는 조성물의 점도 변화에 따른 혼화성 약화를 방지하기 위해 평균입경과 비표면적을 특정 범위로 조절하는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 충전재는 평균입경이 100 내지 1,000㎚이며, 비표면적이 10 ㎡/g 이하, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 ㎡/g인 것이 바람직하다. 충전재의 평균입경과 비표면적이 상기 범위를 벗어나는 경우 섬유의 내열성이 하락하거나 방사용액의 점도 증가로 인해 사절이 발생하거나 인장강도가 크게 하락할 수 있다.

본 발명에 따른 안전 보호망 제조용 조성물은 상기와 같은 물질 이외에도 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서 다양한 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제의 예를 들면 분산제, 소포제, 습윤제, 침강방지제, 용매, pH 조절제, 가소제, 자외선 차단제 등을 들 수 있다.

상기 분산제는 조성물 내의 충전재를 고르게 분산시키는 기능을 갖는 것으로, 상기 분산제의 예를 들면 폴리카르복실산류 등의 수성 고분자 계면활성제를 포함할 수 있으며, 상품으로는 폴리카르복실산계 유기 혼화제로서 44S(산노프코, 한국) 등을 예로 들 수 있다.

상기 소포제는 미량의 첨가로 방사용액의 소포 효과를 나타내는 것으로, 용도에 따라 알칼리용 소포제, 고온용 소포제, 디젤용 소포제가 있으며, 형태에 따라 오일형 소포제, 용액형 소포제, 에멀션형 소포제 등이 있으며, 상품으로는 새한화공약품(주)의 L101A와 한국다우코닝(주)의 DB-110A, 동양실리콘의 Antifoam18, 중앙켐(주)의 ADDID700, 한국산노프코의 KS 496A, NOPCO8034L, 민영엔비텍(주)의 AF 150 등이 있다.

상기 습윤제는 조성물 간의 계면장력을 저하시켜 혼화성을 높이기 위해 첨가되는 것으로, 비이온계 계면 활성제가 바람직하다. 비이온계 계면 활성제로는, 예를 들어, 폴리옥시에틸렌트리데실에테르, 폴리옥시에틸렌도데실에테르, 폴리옥시알킬렌트리데실에테르, 폴리옥시에틸렌이소데실에테르, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시알킬렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르 및 폴리옥시에틸렌스티렌화페닐에테르 등을 들 수 있다.

상기 침강방지제는 조성물 내에 분산된 입자들의 재응집을 방지하여 조성물의 가공성, 평활성 등을 유지하는 역할을 하기 위한 것으로, 공지의 침강방지제를 제한없이 사용할 수 있는데 예를 들어 상기 침강방지제로는 BYK-420(BYK 사(社) 제조)이 사용될 수 있다.

또한 상기 첨가제 중 pH 조절제, 가소제, 자외선 차단제 등은 공지의 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 가소제는 디부틸프탈레이트 등을 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 수성 메조 졸은 조성비를 한정하는 것은 아니나, 에틸렌비닐아세테이트 35 내지 55 중량%, 아크릴계 수지 5 내지 10 중량%, 충전재 25 내지 30 중량%, 분산제, 소포제, 습윤제 각각 0.1 내지 0.5 중량%, 침강방지제 0.01 내지 0.2 중량% 및 용매 10 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 수성 토너는 조성물과 안료 등의 혼화성이 부족한 점을 보완하기 위한 것으로, 안료와 함께 수성 고분자, 분산제, 소포제 및 용매를 포함할 수 있다.

상기 안료의 예를 들면 모노아조 안료, 다이아조 안료, 다이아조 축합 안료, 레이키드(laked) 아조 안료, 트라이페닐메테인 안료, 싸이오인디고 안료, 싸이아진-인디고 안료, 페릴렌 안료, 페리논 안료, 안탄트론 안료, 다이케토피롤로피롤 안료, 다이옥사진 안료, 퀴나크리돈 안료, 프탈로사이아닌 안료, 아이소인돌리논 안료, 아이소인돌린 안료, 벤즈이미다졸론 안료, 나프톨 안료, 퀴노프탈론 안료, 퍼니스 블랙(furnace black) 및 가스 블랙(gas black) 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.

상기 수성 고분자는 상기 안료의 분산성을 높이고 경우에 따라 섬유에 생분해성을 부여하기 위해 첨가되는 것으로, 이들의 예를 들면 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜, 프로필렌글리콜-에틸렌글리콜 공중합체, 락트산-글리콜산 공중합체, 락트산-에틸렌글리콜 공중합체, 락트산-글리콜산-에틸렌글리콜 공중합체, 락트산-글리콜산-프로필렌글리콜에틸렌글리콜 공중합체, 폴리펩티드계 블록 공중합체 등을 들 수 있으며, 상기 고분자는 필요에 따라 에스테르, 올쏘에스테르, 아세탈, 무수물, 아마이드, 우레탄, 티오케탈(thioketal) 등의 생분해성 작용기를 고분자에 추가적으로 도입할 수 있다.

상기 분산제는 상기 안료의 분산성을 더욱 높이기 위한 것으로, 이들의 예를 들면 폴리우레탄; 폴리아크릴레이트의 폴리 카르복시산 에스테르; 불포화 폴리아미드, 폴리 카르복시산, 폴리 카르복시산 (부분) 아민염, 폴리 카르복시산 암모늄염, 폴리 카르복시산 알킬 아민염, 폴리실록산, 장쇄 폴리 아미노 아마이드 인산염 및 수산기 함유 폴리 카르복시산 에스테르 및 이들의 변성물; 저급 알킬렌 이민의 중합체와 유리의 카르복실기를 갖는 폴리에스테르와의 반응에 의해 형성된 아미드 또는 그 염의 유성 분산제; (메타)아크릴 레이트-스티렌 공중합체, (메타)아크릴산-(메타)아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체, 폴리 비닐 알코올 및 폴리 비닐 피롤리돈으로 대표되는 수용성 수지 또는 수용성 고분자 화합물; 폴리에스테르계 수지; 변성 폴리아크릴레이트 계 수지; 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 부가 화합물; 및 인산 에스테르계 수지 등이 포함될 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.

상기 소포제는 상술한 바와 같이 조성물의 거품 형성을 감소시키고 방해하는 화학적 첨가제로, 이들의 예를 들면 실리콘계, 미네랄오일계, 에틸렌 옥사이드계, 프로필렌 옥사이드계 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 적합한 상업적으로 이용 가능한 소포제는, 예를 들어 TEGO Airex 902 W 및 TEGO Foamex 1488 폴리에테르 실록산 공중합체 에멀전(둘 다 TEGO 사로부터 입수가능함), BYK 사로부터 입수가능한 BYK-024 실리콘 소포제, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

본 발명에서 상기 수성 토너는 각 조성물의 첨가량을 한정하지 않는다. 일예로 상기 수성 토너는 안료 15 내지 55 중량%, 수성 고분자 1 내지 5 중량%, 분산제 1 내지 10 중량%, 소포제 0.1 내지 0.5 중량% 및 용매 30 내지 70 중량%를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 안전 보호망 제조용 조성물은 상술한 수성 메조 졸 100 중량부 대비 수성 토너를 5 내지 10 중량부 혼합한 후, 이를 방사(spining process)하여 섬유 형태로 제조할 수 있다. 이때 상기 방사 공정은 공지의 방법, 예를 들어 용액방사 또는 용융방사 등을 적용할 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

예를 들어 용액방사의 경우 상기 조성물을 실린더 등이 구비된 압출기에 투입한 후, 방사구의 작은 홀들을 통해서 펌핑됨에 따라 용매를 증발시킴과 동시에 남은 조성물은 고체 섬유로 제조될 수 있다. 또한 용융방사의 경우, 180 내지 200℃의 온도로 가열하여 용매를 증발시킨 후, 상기 용액방사와 동일하게 압출기에 투입하고 방사구를 통해 방사공정을 진행하는 것이 바람직하다.

상기 방사공정에서 방사 속도는 100 내지 500m/분이 바람직하며, 방사된 섬유는 냉각을 위해 상온(15 내지 25℃)의 냉각공기나 냉각수를 통과시켜 급냉시키는 것이 바람직하다.

또한 상기 방사된 섬유는 필요에 따라 복수 개의 연신용 롤러들을 이용하여 냉연신이나 열연신을 실시할 수도 있다. 이때 연신비는 본 발명에서 한정하는 것은 아니나 분자쇄의 충분한 재배향을 위해 3 내지 5배 연신을 진행하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 안전 보호망 제조용 조성물은 섬유 방사 후의 마모특성을 더욱 높이기 위해 하나 또는 복수의 실리콘 화합물을 더 포함할 수 있다.

일반적으로 에틸렌비닐아세테이트는 인장강도나 파단강도 등은 우수하나, 내마모성 및 표면강도가 약한 특성을 가진다. 특히 상술한 바와 같이 에틸렌비닐아세테이트에서 비닐아세테이트의 함량이 증가하면 증가할수록 중합체의 인장강도나 파단강도는 증가하는데 반해 경도와 녹는점이 낮아지는 경향을 보인다.

본 발명은 상기와 같은 에틸렌비닐아세테이트의 단점을 해소하기 위한 것으로, 실리콘 화합물을 더 첨가함에 따라 실리콘 화합물의 특징인 낮은 표면장력, 마찰계수와 온도의 안정성, 비반응성, 내마모성 등의 특성을 조성물에 부여함으로써 인장강도와 내마모성을 동시에 높일 수 있다.

상기 실리콘 화합물로 더욱 바람직하게는 폴리실라잔을 들 수 있다. 상기 폴리실라잔은 주쇄에 실라잔(Si-N)기를 반복적으로 갖는 것으로, 다른 조성물과의 혼화성이 우수하며, 특히 내스크래치성, 내부식성, 내화학성이 우수한 특징을 가진다.

본 발명에서 상기 폴리실라잔은 내화학성 및 내스크래치성을 높이기 위해 규소 원자와 질소 원자의 비(Si/N)를 1.3 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 스티렌 환산 중량평균분자량이 1,000 내지 20,000을 만족하는 것이 조성물의 점도 향상을 억제함과 동시에 높은 혼화성을 유지할 수 있어 바람직하다.

본 발명에서 상기 실리콘 화합물은 상기 수성 메조 졸 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 범위 미만 첨가하는 경우 상술한 내마모성 등의 물성 향상 효과가 미비하며, 상기 범위를 초과하여 첨가하는 경우 실리콘 화합물의 유리화(vitrification)가 과도하게 발생하여 방사공정을 진행할 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 공정을 통해 제조된 친환경 섬유를 포함하는 안전보호망을 포함할 수 있다. 이때 상기 안전보호망은 상기 친환경섬유에 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리아크릴 섬유, 폴리아미드 섬유, 레이온 섬유 및 탄소 섬유에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 보강섬유를 합사하여 사용할 수 있다.

구체적으로 상기 안전보호망을 이루는 섬유는 상술한 친환경섬유와 보강섬유를 다수의 필라멘트와 함께 꼬아서 합연사를 제조한 후, 이를 직조함으로써 제조할 수 있다.

상기 안전보호망을 제조하는 방법을 더욱 상세히 설명하면, 먼저 상술한 방법을 통해 친환경 섬유를 필라멘트 형태로 제조한다. 이때 상기 친환경 섬유는 필라멘트의 섬도를 한정하지는 않으나 100 내지 1,000 de(denier)일 수 있다.

다음으로 상기 필라멘트 형태의 친환경 섬유를 다수 개 합사하여 가연사를 제조할 수 있다. 이때 가연 횟수 및 방향을 한정하지는 않으나, 100 내지 1,000 TPM(twist per meter)를 부여하는 것이 좋으며, 방향은 후술할 보강섬유와 반대 방향으로 진행하는 것이 좋다. 그리고 상기 친환경 섬유와 유사하게 필라멘트 형태의 보강섬유를 준비한 후, 이를 다수 개 합사하여 가연사를 제조할 수 있다. 이때 상기 보강섬유 또한 필라멘트의 섬도, 가연 횟수 및 가연 방향을 한정하지 않으나, 섬도는 100 내지 1,000 de(denier), 가연 횟수는 100 내지 1,000 TPM(twist per meter)인 것이 바람직하다.

다음으로 상기 가연된 친환경 섬유와 보강섬유를 합사하여 안전보호망용 섬유를 제조할 수 있다. 상기 섬유는 섬도 및 합사 형태 등을 한정하지 않으나, 친환경섬유 1 내지 10가닥(필라멘트 기준)에 보강섬유 10가닥 이상, 더욱 바람직하게는 보강섬유를 10 내지 20가닥의 비율로 합사함으로 기계적 물성과 유연성 등을 확보할 수 있다.

상기와 같이 제조된 안전보호망 섬유는 직조 등을 통해 메쉬를 갖는 직물 형태로 제조된다. 이때 상기 안전보호망은 설치되는 구조물의 설치면에 고정할 수 있도록 결합부재와, 상기 결합부재와 연결되며, 상기 안전보호망 섬유가 직조 형태를 유지할 수 있도록 상기 안전보호망 섬유가 얽힐 수 있는 테두리부를 더 포함할 수 있다. 즉 상기 테두리부의 내측에는 상기 섬유가 직조되어 형성하는 메쉬가 위치하게 되며, 이때 상기 안전보호망 섬유가 형성하는 그물코의 변의 길이는 본 발명에서 한정하지 않는다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 제한되는 것은 아니다.

하기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 물성을 다음과 같이 측정하였다.

(인장강도)

KS F 8081 기준에 따라 3cm×20cm 시편을 채취하여 중량을 측정하고 인장강도 시험을 실시하였으며, 시편은 위사 방향과 경사 방향 각각에 대하여 채취하였고, 손상이나 젖어 있는 조짐이 보이는 것은 시편에 포함시키지 않았다.

(충격강도)

시편이 지면과 평행하도록 4 귀퉁이를 클램프로 고정시키고 높이 1m에서 끝이 뾰족한 1kg 중량의 낙하물을 낙하시켜 안전 보호망이 찢어짐 없이 충격을 흡수하는지 혹은 찢어져 훼손되는지를 육안으로 평가하여 찢어짐이 발생하면 ×, 발생하지 않으면 ○로 평가하였다.

(마모강도)

마틴데일 마모 시험기를 이용하여 JIS-L-1096에 기초하여 내마모성을 평가하였다. 구체적으로 3cm×20cm 시편을 채취하여 중량을 측정하고 마찰을 20,000회 진행한 후의 중량을 측정하여 중량 감소율을 평가하였다. 이때 중량감소율은 하기 식 1에 의거하여 측정하였으며, 평가기준은 하기와 같다.

[식 1]

중량감소율(%) = (마찰 전 중량 - 마찰 후 중량)/마찰 전 중량×100

◎ : 중량감소율 2% 미만

○ : 중량감소율 2% 이상, 4% 미만

△ : 중량감소율 4% 이상, 6% 미만

× : 중량감소율 6% 이상

(실시예 1)

비닐아세테이트 함량이 70 중량%, 에틸렌 단량체 함량이 30 중량%인 에틸렌비닐아세테이트와 아크릴 수지(성지포리켐, SJW-550S), 경질 탄산칼슘(OMYACARB 5, 평균입경 500㎚, 비표면적 5 ㎡/g, 오미아코리아), 수성분산제(SN-44S), 수성소포제(SN-483), 수성습윤제(SN-184, 이상 산노프코), 침강방지제(OPTIGEL-WX, BYK) 및 용매(물)을 혼합하여 수성 메조 졸을 제조하였다.

이와는 별개로 안료(YELLOW 83), 수성고분자(PEG-400), 분산제(PX-4585, 바스프), 소포제(BYK-024, BYK) 및 용매를 혼합하여 수성 토너를 제조한 후, 상기 수성 메조 졸과 혼합하였다. 이때 상기 수성 메조 졸, 수성 토너(이상 중량%) 및 수성 메조 졸과 수성 토너의 조성비(중량부)는 하기 표 1과 같다.

혼합된 조성물은 190℃로 설정된 방사기에 투입하여 완전히 용융시킨 후, 방사속도 350m/분의 속도로 방사하여 100de 섬도의 친환경섬유를 제조하였다. 그리고 상기 친환경섬유와 동일 섬도의 보강섬유(폴리프로필렌)을 합사하고 직조하여 안전 보호망을 제조하되, 상기 안전보호망을 이루는 섬유는 친환경 섬유 8가닥에 보강섬유 15가닥의 비율로 합사하였다. 제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.

(실시예 2 내지 9 및 비교예 1 내지 2)

하기 표 1의 조성비로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 시편을 제조하되 실시예 4의 경질 탄산칼슘은 평균입경이 50㎚, 실시예 5는 1.5㎛이었으며, 실시예 6의 경질 탄산칼슘은 비표면적이 15 ㎡/g이었다.

또한 상기 실시예 7과 8은 조성물에 규소 원자와 질소 원자의 비(Si/N)가 1.35이며, 중량평균분자량이 10,000인 폴리실라잔을 더 투입하되, 투입량은 상기 수성 메조 졸 졸 100 중량부 대비 각각 3 중량부(실시예 7), 7 중량부(실시예 8)였다.

여기에 상기 비교예 2는 친환경섬유 대신 일반 PVC 섬유를 사용하되 상기 PVC섬유는 PVC(KH-60, 한화) 100 중량부 대비 가소제(Diethylhexyl phthalate, LG) 70 중량부, 경질 탄산칼슘(오미아 코리아) 50 중량부, 안정제(Ba-Cd-Zn OrganicComple, 송원산업) 3 중량부 및 용제(D-80, 한화토탈) 50 중량부를 혼합하여 방사용액을 제조한 후, 실시예 1의 친환경섬유와 동일한 섬도를 갖도록 방사하였다.

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8	비교예 1
수성 메조졸 (A)	EVA	48	51	42	48	48	48	48	48	54
	아크릴	6	3	12	6	6	6	6	6	-
	경질탄산칼슘	27	27	27	27	27	27	27	27	27
	분산제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
	소포제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
	습윤제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
	침강방지제	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
	용매	18.3	18.3	18.3	18.3	18.3	18.3	18.3	18.3	18.3
수성토너 (B)	안료	45	45	45	45	45	45	45	45	45
	수성고분자	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
	분산제	6	6	6	6	6	6	6	6	6
	소포제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
	용매	46.3	46.3	46.3	46.3	46.3	46.3	46.3	46.3	46.3
A : B (중량부)		100:7	100:7	100:7	100:7	100:7	100:7	100:7	100:7	100:7
폴리실라잔		-	-	-	-	-	-	3	7	-

	인장강도		충격강도	마모강도
	가로 (kgf)	세로 (kgf)
실시예 1	205	205	○	△
실시예 2	173	173	○	×
실시예 3	187	186	○	△
실시예 4	190	191	○	△
실시예 5	152	152	×	×
실시예 6	164	163	×	×
실시예 7	217	217	○	◎
실시예 8	-	-	-	-
비교예 1	145	144	×	×
비교예 2	156	156	×	×

상기 표 2와 같이 본 발명에 따라 제조된 안전보호망용 섬유와 이를 포함하는 안전보호망은 종래의 PVC 안전보호망에 비해 매우 우수한 인장강도와 충격강도를 보유함에 따라 낙하물의 낙하 충격을 충분히 흡수할 수 있고 잘 찢어지지 않음을 알 수 있다.

구체적으로 아크릴의 함량이 범위를 벗어나는 실시예 2, 3, 경질 탄산칼슘의 물성이 범위를 벗어나는 실시예 4 내지 6은 실시예 1에 비해 모두 인장강도, 충격강도, 마모강도 등의 물성이 하락함을 알 수 있다. 특히 경질 탄산칼슘의 평균입경 및 비표면적이 변화함에 따라 기계적 물성이 하락함을 알 수 있는데, 이는 상기 경질 탄산칼슘의 물성이 변화함에 따라 방사용액의 점도에 영향을 주어 섬유의 균질성이 하락하였기 때문으로 보인다.

또한 방사용액에 폴리실라잔을 더 첨가한 실시예 7은 마모강도가 급격히 상승하여 가장 우수한 물성을 보임을 알 수 있다. 다만, 첨가량이 과도한 실시예 8은 방사용액의 유리화로 인해 사절이 일어나 기계적 물성을 측정할 수 없었던 점을 고려할 때, 상기 폴리실라잔의 함량을 본 발명에서 명시한 범위로 조절하여야 함을 알 수 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (9)

1. 수성 메조 졸 100 중량부 및 수성 토너 7 중량부를 포함하고,
   상기 수성 메조 졸은 비닐 아세테이트 함량이 70 중량%, 에틸렌 단량체 함량이 30 중량%인 에틸렌 비닐 아세테이트 수지; 아크릴로니트릴에 친수성 단량체 및 소수성 단량체를 중합하여 제조되는 아크릴계 공중합체 수지; 충전재; 및 실리콘 화합물을 포함하고,
   상기 수성 토너는 안료; 수성고분자; 분산제; 소포제 및 용매를 포함하며,
   상기 에틸렌 비닐 아세테이트 수지는 중량평균분자량이 15,000 내지 20,000이며, 분자량 분포도가 3.5 이하이고, 상기 아크릴계 공중합체 수지는 아크릴로니트릴 100 중량부를 기준으로 소수성 단량체 1 내지 30 중량부 및 친수성 단량체 1 내지 30 중량부를 포함하고, 상기 충전재는 평균입경 500㎚이며, 비표면적 5 ㎡/g 인 경질 탄산칼슘이고, 상기 실리콘 화합물은 규소 원자와 질소 원자의 비(Si/N)가 1.35이며, 중량평균분자량이 10,000인 폴리실라잔이며, 상기 폴리실라잔은 상기 수성 메조 졸 100 중량부를 기준으로 1 내지 5 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 보호망 제조용 조성물.
   
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6. 제 1항에 따른 안전 보호망 제조용 조성물로 제조된 안전 보호망.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 안전 보호망은 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리아크릴 섬유, 폴리아미드 섬유, 레이온 섬유 및 탄소 섬유에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 보강섬유를 합사한 섬유를 직조하여 형성한 것을 특징으로 하는 안전 보호망.
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