KR20030083996A - 폴리아미드계 섬유의 노끈 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노끈, 특히 양모 사육용 목초 덩어리를 묶는 데 유용하게 적용될 수 있는 폴리아미드계 섬유의 노끈 및 그의 제조방법에 대한 것으로, 폴리아미드계 섬유의 필라멘트사가 다수 가닥 병렬로 나열되어 그들 사이를 각기 확고하게 연결하는 접착제와의 접합에 의하여 필름상태로 형성된 후 긴장 하에 건조되며, 일정 중량이 가해지는 상태하에서 연사되어 이루어짐으로써 신장과 꼬임에 의한 연축이 없고 기존의 폴리프로필렌계 섬유로 된 노끈보다 가늘어도 인장강도 및 파열강도가 높으며 또 저렴한 가격으로 적용될 수 있으며 장기간 사용시에도 열이나 빛에 의해 분해되는 일이 없어 내구성이 좋고 무엇보다도 산성염료와의 염색친화력이 우수하여 혹시 양털에 섞여 있더라도 양모제품의 염색불량을 유발하는 일이 없다.

Description

폴리아미드계 섬유의 노끈 및 그의 제조방법{string of polyamide fiber and method for producing thereof}

본 발명은 폴리아미드계 섬유의 노끈 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히 말하면 강인성과 일광견뢰도가 우수하고 내구성이 커서 양모 사육용 목초 덩어리를 묶는 데 특별히 유용한 폴리아미드계 섬유의 노끈 및 그의 제조방법에 대한 것이다.

전 세계에서 소모되고 있는 양모의 대부분은 호주에서 생산되고 있을 정도로 호주에서는 양모산업을 국책 제1산업으로서 장려하고 있으며 그에 따라 양들의 사육에 필요한 장비나 시스템도 잘 구비되어 있다. 그 한 일례로 재배된 목초는 베여진 후 퇴적되고 일정 크기의 덩어리가 되면 바로 현장에서 묶여지므로 목초 채취에서 보관까지 한 트랙터에 의하여 모두 일련의 공정으로 진행되고 있어 간단히 다량의 목초를 효율적으로 보관하여 양들의 먹이로 공급되고 있다.

이러한 목초 덩어리의 보관시 이들을 묶는 노끈으로서는, 기본적으로 시간이 지나도 늘어나지 않아야 목초가 건조되어 목초 덩어리의 부피가 줄게 되어도 처음 묶은 그대로 목초가 잘 보존 유지될 수 있으며, 인장 강도와 인열강도가 커야 큰 부피의 목초 덩어리를 꽉 조여 묶을 때 노끈이 잘 찢어지지 않으므로 작업이 수월하게 되며 또 목초가 귀할 때를 대비하여 적어도 3년 정도의 목초 보관시에도 변질이나 변형이 없을 정도의 내구성이 있는 것이어야 한다.

이에 더하여 양모의 목초에 사용되는 노끈은 그 용도의 특성상 혹시 목초 또는 양털과 섞이게 되더라도 분리 수거가 용이하게끔 염색성이 우수하여야 한다.

그러나, 지금까지는 양모의 목초를 묶는데 요구되는 위와 같은 필요 조건을 모두 충족시킬 수 있는 노끈을 구할 수가 없었다. 그래서 천연 마섬유제 노끈보다는 여러 면에서 유리한 폴리프로필렌계 섬유(polypropylene fiber) 노끈이 일반적으로 많이 사용되고 있었다. 이 폴리프로필렌계 섬유의 노끈은 비중이 0.91로 섬유 중 가장 가벼우면서도 강도가 우수하며 쉽게 구입할 수 있는 데다 무엇보다도 가격면에서 적당하여 폴리프로필렌계 섬유가 노끈의 재료로서 주로 이용되어 왔으며, 트랙터에 부착된 노팅시스템(knotting system) 역시, 슬릿(slit) 또는 스플릿(split) 상태로 방사되어 사를 형성하는 상기 폴리플로필렌계 섬유의 노끈에 알맞도록 제조되어 사용되어 오고 있다.

그런데, 이 폴리프로필렌계 섬유는 위와 같이 초경량에 고 강도의 장점이 있는 반면, 염색성과 내후성(耐候性) 및 내열성이 아주 저조하며 태양 빛에 의해서도 분해되는 취약점이 있으며, 이들 취약점은 보통 용도의 노끈으로 단시간 사용될 때에는 큰 문제점이 도출되지 않으나 목초 덩어리를 묶는데 사용될 경우 이들 재질의 노끈은 신장되어 처음에 꽉 묶었더라도 그 자체 느슨해져서 목초를 잘 유지할 수 없게 되어 제 기능을 다 할 수 없게 되며, 심할 경우 일광견뢰도가 아주 약하기 때문에 목초에 묶여진 후 대략 1년여 경과하면 폴리프로필렌계 섬유의 노끈은 삭아서 조각조각 부스러기로 변해버리며 특히 무색 투명하므로 이들 부스러기를 발견하여 회수할 수 가 없었다.

더욱이, 이들 부스러기들이 채취된 양모에 섞이게 되어도 이들을 가려낼 수가 없기 때문에 양모섬유와 섞인 채 모직물 내지는 모사로 제조될 수밖에 없었으므로 모제품의 염색불량률을 높이는 주원인 중의 하나로 되었으며, 더욱이 폴리프로필렌계 섬유의 노끈 부스러기가 섞여져 있는 목초를 양들이 섭취함에 따라 소화불량을 일으키는 등 양모산업에 끼치는 폐해가 많아서, 양모산업을 위주로 하고 있는 호주를 비롯한 뉴질랜드 등에서는 이 폴리프로필렌계 섬유의 노끈에 대체할만한 새로운 소재의 노끈을 개발하는 것이 시급한 과제로 대두되고 있었다.

그러나, 노끈으로서 위와 같은 요구 조건을 모두 충족시키면서 가격도 저렴한 대체물을 개발한 다는 것은 쉬운 일이 아니었다.

본 발명자는 섬유업계, 특히 산업자재용 섬유업에 장기간 종사해 오면서 양모 생산국인 호주 및 뉴질랜드 등의 양모산업에서 긴요한 목초덩어리를 묶는 노끈에서의 상기한 바의 문제점을 인식하고 종래와는 다른 새로운 차원의 노끈을 개발하기 위하여 수년간 다각도로 연구하게 되었다.

즉, 본 발명에서는 폴리프로필렌계 섬유의 노끈을 사용하여 자동적으로 목초덩어리를 묶을 수 있도록 제조되어 있는 현재 사용중인 트랙터의 노팅시스템에도 적합하여 기존의 설비를 교체할 필요가 없도록 통상의 폴리프로필렌계 섬유의 노끈과 거의 같은 구조를 하되, 신장(伸張)되지 않고 강도가 우수하며 일광견뢰도 및 내구성도 높아서 노팅작업 후 적어도 3년 이상은 변질 내지 변형되지 않는 새로운 형태의 노끈을 제공하고자 각별한 노력을 경주한 결과, 간단한 제조방식으로 위와 같은 목초 덩어리의 노팅에 적합한 신소재의 특별한 구조의 노끈을 개발하게 되었다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리아미드계 섬유의 노끈에 있어서 그 전체적인 구조를 개략적으로 보여주는 사시도,

도 2는 상기 도 1에 나타낸 폴리아미드계 섬유의 노끈을 최종적으로 제조하기 위한 중간 생성물인 필름의 구조를 확대하여 나타낸 모식도,

도 3은 상기 도 2의 중간 생성물인 필름의 횡단면도,

도 4는 본 발명에 의해 제조된 폴리아미드계 섬유의 노끈이 특정 일례에 적용된 상태를 나타내는 사용상태도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 필름(film) 2 : 필라멘트사(filament yarn)

3 : 접착제 4 : 목초 덩어리

4' : 건조된 목초 덩어리

A : 본 발명에 의한 노끈

본 발명에 따른 대형 목초 덩어리나 짐짝을 묶을 때 사용하는 노끈은

폴리아미드계 섬유의 필라멘트사로 제조되며, 상기 폴리아미드계 섬유의 필라멘트사가 다수 가닥 병렬로 나열되어 그들 사이를 확고하게 연결하는 접착제와의 접합에 의하여 필름상태로 형성된 후 긴장 하에 건조되며, 일정 중량이 가해지는 상태하에서 연사(撚絲)되어 신장 내지 연축(撚縮)이 없고 높은 인장강도를 갖추며 일광견뢰도 및 내구성이 우수한 것을 특징으로 하는 폴리아미드계 섬유의 노끈이다.

본 발명에 따른 폴리아미드계 섬유의 노끈은 폴리아미드계 섬유의 필라멘트사를 수 가닥 합본하는 공정;

일정 굵기로 각기 합본된 필라멘트사를 1올 1올 가지런히 일정 폭으로 병행시킨 다음, 필라멘트사들 사이의 공간에 접착제를 도포하여 판판한 시이트(sheet) 상태로 고착시키는 공정;

시이트 상태로 고착된 필라멘트사를 초 긴장하에서 건조시켜 폴리아미드계 섬유의 필름을 형성하는 공정;

건조된 폴리아미드계 섬유의 필름에 중량을 가하면서, 연축없이 일정 한 방향으로 꼬임을 주는 연사공정;에 의하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

상기 필름 형성 공정은 시이트 상태로 접합되어 있는 폴리프로필렌계 섬유의 필라멘트사가 갈라지지 않도록 특별히 구비된 시스템이 적용되며 속도와 장력의 정교한 조정 하에 실린더 건조되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 폴리아미드계 섬유 노끈의 주재료인 폴리아미드계 섬유로는 크게 지방족 단량체로 이루어진 나일론(nylon)이나 아미드기 중 적어도 85％이상이 직접 방향족기와 연결된 아라미드(aramid)섬유가 적용될 수 있으나, 그 중 타이어 코드(tire cord)용의 나일론 66 필라멘트사가 가장 바람직하게 적용될 수 있다.

상기 접착제로는 열경화성 수지를 비롯하여 열가소성의 수지 중 대표적인 폴리아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지 등이 적용될 수 있으며, 계절 내지 국가별 날씨에 맞추어 우기가 많은 곳에는 유성, 또 건기가 많은 곳에는 수성계의 수지가 적용되며, 통상 폴리아크릴계 수지가 많이 적용된다.

이러한 본 발명에 의한 폴리아미드계 섬유 노끈의 구조를 보다 분명히 알 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 기술하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리아미드계 섬유의 노끈(A)을 개략적으로 나타낸 사시도로서, 상기 노끈(A)은 먼저 주로 타이어 코드용의 강도가 큰 나일론 필라멘트사가 용도에 맞추어 일정 굵기가 되도록 다수개 합본되어 1가닥의 필라멘트사(2)로 형성된다. 그 후, 도 2 및 3에 확대하여 나타낸 바와 같이 상기 필라멘트사(2)들은 나란히 배열되며 이 배열된 필라멘트사(2)들 사이에 도포된 유성 또는 수성의 접착제(3)에 의하여 중간 생성물인 판판한 시이트상의 필름(1)으로 형성된다. 즉 1가닥의 필라멘트사(2)들 사이에 일정 폭의 접착제(3)가 교호로 형성되어 한 장의 박막 필름(2)으로 형성된다.(도 3 참조) 이 박막 필름(2)의 전체적인 폭은 요구되는 노끈의 굵기에 따라 다소 달라지나 대략 1∼2.5㎝정도로 형성된다.

이 필름(2)은 그 형태가 잘 유지될 수 있도록 일직선상으로 유지된 사도(絲道)를 통하여 특정 장력과 온도로 조절된 건조기를 통과하며 중력이 가해지는 특이한 조건하에서 연사됨으로써 꼬임으로 인한 수축 없이 일정 방향으로 꼬여져 있는 1가닥의 폴리아미드계 섬유의 노끈(A)으로 형성된다.

상기 건조시의 온도는 110∼180℃정도로, 상기 하한보다 온도가 낮을 경우 접착력이 저조하여 상기 필라멘트사(2)가 각기 분리되어 필름(1)상으로 제조될 수 없으며 상기 상한을 넘을 경우 고온으로 필라멘트사(2) 또는 접착제(3)가 열분해될 우려가 있으므로 접착제와 폴리아미드계 섬유의 융점과 처리시설을 고려하여 상기 범위 내에서 처리되어야 한다.

또 이 노끈(A)은 도 4에 실선으로 나타난 바와 같이, 목초 덩어리(4)가 건조시 수축되어 줄어들 수 있는 정도까지 꽉 조여질 경우에도 신장됨이 없으며, 더욱이 시간이 경과하여도 융점과 전이온도가 상당히 낮은 폴리프로필렌계 노끈과는 달리 햇빛이나 공기 중의 산소에 의하여 늘어나거나 변질 또는 노끈이 삭아서 절단됨이 없으며, 도 4의 점선으로 나타낸 바와 같이 목초가 건조되어 그 덩어리의 부피가 상당히 줄어들어도 노끈(A)이 헐거워져 벗겨짐이 없이 처음 묶어진 그대로 존재하게 된다.

본 발명에 따른 폴리아미드계 섬유의 노끈 및 그의 제조방법의 특징을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 다음에 실시례를 들어 설명하나, 이 실시례는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 정신 및 특허청구의 범위에 기재된 범위 내에서 그 변형 및 정정이 가능함은 당업계에 숙지된 자라면 금방 이해할 수 있을 것이다.

실시례

헥사메틸렌디아민과 아디프산의 중축합에 의하여 형성된 1260D의 타이어 코드용의 나일론 66 필라멘트사를 34가닥 합본하였다.

합본된 필라멘트사를 일정 폭의 구획공간을 구비하는 계단식 필름형성장치로 동시에 수 올 도입하여 이들을 상기 구획공간에 나란히 소폭의 간격을 두고 병행시켜 놓은 다음, 이 병행 상태의 필라멘트사들을 유성 폴리아크릴계 수지용액에 침지한 후 맹글로울러를 통과시켜서 그 표면을 스퀴징(squeezing)하였다. 그 결과, 나일론 66 필라멘트사의 상부 표면에 묻어있는 접착제는 모두 닦여지고 오직 필라멘트사들 사이에만 접착제가 잔류하는 2㎝폭의 판판한 시이트를 형성하였다. 이 시이트가 갈라지지 않고 필름 형상으로 유지될 수 있도록 일직선상으로 유지된 사도를 거쳐 130℃의 온도하에서 주의를 기울이면서, 도입부에 나일론 66의 본래 신장률만큼의 장력이 주어지는 무단변속장치가 구비된 실린더를 통과시켜 건조한 다음, 상기 도입부의 장력보다 약간 낮게 조정된 고압 캘린더로울러를 통과시켜 의도하는 폴리아미드계 섬유의 필름을 얻었다.

이 생성된 필름을 트라벨러(traveller)가 구비되어 있는 링연사기(ring-twister)에 도입하여 일정한 중력을 가하면서 Z연으로 가연함으로써 관성을 높여서 꼬임에 의한 수축이 '제로(0)'가 되도록 하였다.

연축이 없도록 제조된 필름상의 폴리아미드계 섬유 사를 사층이 무너지지 않도록 공지 방식으로 콘(cone)상으로 권취한 다음 사와 사와의 간격을 일정하도록셋팅하여 완성하고, 염색 또한 통상과 마찬가지로 붉은 색의 산성염료로 염색한 후 수세 및 건조하였다.

본 실시례에 따라 형성된 노끈과 동일 섬도의 기존 폴리프로필렌계 섬유의 노끈을 각기 1m 씩 10개를 준비하여 각 10회에 걸쳐 인장강도를 시험하여 평균을 내 본 바, 폴리프로필렌계 섬유의 노끈은 129kgf인 반면, 본 실시례에 따라 형성된 폴리아미드계 섬유의 노끈은 135kgf로 인장강도가 훨씬 상회함을 확인할 수 있었다.

그밖에, 본 실시례에 따라 형성된 노끈을 13개월간 상온에 그대로 방치하였을 때, 일광견뢰도도 우수하였고 햇빛에 의한 분해도 없었으며 내미생물성 및 내화학성도 우수하였다.

이상과 같이 본 발명에 의한 폴리아미드계 섬유의 노끈은 신장 내지 수축되지 않고 일광견뢰도 및 내후성이 우수하여 변질 및 변형이 없으며, 특히 기존의 폴리프로필렌계섬유의 노끈보다 굵기가 가늘어도 인장강도 및 파열강도가 우수하여, 무게를 기준으로 할 때 기존의 저가의 폴리프로필렌계 섬유의 노끈보다 오히려 저렴한 가격으로 적용될 수 있고, 염색친화력이 우수하여 원하는 색상으로 견뢰도가 우수하게 염착될 수 있으므로 변색 없이 오래 동안 사용할 수 있다.

게다가, 목초들 사이 또 양모섬유들 사이에 섞이더라도 금방 눈에 띄어 검출해 낼 수 있어 양들이 섭취할 염려가 없음과 동시에 양모제품의 불량을 서전에 막을 수 있으며, 설령 양모섬유들 사이에 섞이게 되더라도 양모와 같이 산성염료에의한 친화력이 우수하여 염색불량을 초래하지 않을 뿐만 아니라 오히려 양모들 속에 섞여 그들의 집속력을 높여줄 수 있는 이점이 있어, 노끈의 부스러기로 인한 기존의 폐해를 완전히 해결할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 폴리아미드계 섬유의 노끈은, 슬릿/스플릿형상의 폴리프로필렌계 섬유로 된 노끈의 사용에 적합하도록 구비된 기존의 노팅기구의 설비를 변경함이 없이, 그대로 적용될 수 있어 상품성이 뛰어나며, 또 회수되어 재생그릇이나 자동차범퍼 등으로 재생 가능하므로 폴리프로필렌계 섬유 노끈의 경우 재생 불가능함에 따라 폐기시 토양 및 대기를 오염시키는 폐해도 없다.

더욱이, 농촌의 농작물 재배시 사용되고 있는 폴리프로필렌계 섬유의 노끈은 상온에서 잘 분해되고 갈라짐으로써 닭 등의 동물이 모르고 섭취할 경우 치명적인 상해를 유발하였으며 동물들의 발목이나 몸에 감겨 동물들이 폐사하는 경우가 다반사이었는데 반해, 본 발명에 따른 폴리아미드계섬유의 노끈은 질기고 내구성 및 일광견뢰도와 염색견뢰도가 우수하여 이러한 우려가 전혀 없다. 그래서 양모용 목초의 보관시 뿐만 아니라 농어촌의 비닐하우스, 또 일반 물품용 노끈으로 적용될 경우 폐기시의 환경오염 방지 및 무색으로 인한 회수의 어려움이 없으며, 재생가능하며 높은 강도와 일광견뢰도 등의 우수한 특성이 있어서, 현재까지 보편적으로 사용되고 있는 폴리프로필렌계 섬유로 제조된 노끈에 대체하여 향후 산업용 노끈으로서 사용될 경우 노끈에 있어서 가히 혁명이라고 할 정도의 탁월한 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (4)

1. 양모용 목초 덩어리나 짐짝을 묶을 때 사용하는 노끈에 있어서,

   폴리아미드계 섬유의 필라멘트사로 제조되며, 상기 폴리아미드계 섬유의 필라멘트사가 다수 가닥 병렬로 나열되어 그들 사이를 확고하게 연결하는 접착제와의 접합에 의하여 필름상태로 형성된 후 긴장 하에 건조되며, 상기 필름이 일정 중량이 가해지는 상태하에서 연사되어 이루어짐으로써, 신장과 꼬임에 의한 연축이 없으며 일광견뢰도 및 내구성이 우수한 필름구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리아미드계 섬유의 노끈.
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리아미드계 섬유의 필라멘트사가 타이어 코드용 나일론 66인 것을 특징으로 하는 폴리아미드계 섬유의 노끈.
3. 제1항에 있어서, 상기 접착제가 폴리아크릴계 수지인 것을 특징으로 하는 폴리아미드계 섬유의 노끈.
4. 양모용 목초 덩어리나 짐짝을 묶을 때 사용하는 연축과 신장이 없는 고 강도의 일광견뢰도가 우수한 노끈의 제조방법에 있어서,

   폴리아미드계 섬유의 필라멘트사를 수 가닥 합본하는 공정;

   일정 굵기로 각기 합본된 폴리아미드계 섬유의 필라멘트사를 1올 1올 가지런히 일정 폭으로 병행시킨 다음, 상기 필라멘트사들 사이의 공간에 접착제를 도포하여 판판한 시이트 상태로 고착시키는 공정;

   시이트 상태로 고착된 필라멘트사를 초 긴장하에서 건조시켜 폴리아미드계 섬유의 필름을 형성하는 공정;

   건조된 폴리아미드계 섬유의 필름에 중량을 가하면서, 연축(撚縮)없이 일정 방향으로 꼬임을 주는 연사공정;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리아미드계 섬유 노끈의 제조방법.