KR20070071155A

KR20070071155A - 에어백 직물용 나일론 66 원사 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20070071155A
Application number: KR1020050134370A
Authority: KR
Inventors: 정이운
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2007-07-04

Abstract

본 발명은 에어백 직물용 나일론 66 고강력사 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 90 내지 99wt%의 나일론 66 및 1 내지 10wt%의 나일론6으로 이루어진 공중합물을 황산 상대점도가 3.0~3.5 수준(황산 96% 용액 사용)으로 되도록 고상중합 칩을 사용하여 에어백 직물용 나일론 66 원사를 제조하는 과정에서 에틸렌 비스 스테아라미드(Ethylene Bis Stearamide:EBS)를 500 내지 2000ppm 첨가하여 제조된 나일론 66 고강력사 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 나일론 66 및 나일론6으로 이루어진 공중합물에 500 내지 2000ppm의 에틸렌 비스 스테아라미드(EBS)를 첨가하는 단계를 포함하고 그리고 나일론66 및 나일론6은 90-99wt% : 1-10wt%로 공중합되는 것을 특징으로 한다.

나일론66/나일론6 공중합물, Ethylene Bis Stearamides

Description

에어백 직물용 나일론 66 원사 및 그의 제조방법{Nylon 66 Yarn for Air Bag Fabric and Method for Producing the Same}

본 발명은 에어백 직물용 나일론 66 고강력사 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 90 내지 99wt%의 나일론 66 및 1 내지 10wt%의 나일론6으로 이루어진 공중합물을 황산 상대점도가 3.0~3.5 수준(황산 96% 용액 사용)으로 되도록 고상중합 칩을 사용하여 에어백 직물용 나일론 66 원사를 제조하는 과정에서 에틸렌 비스 스테아라미드(Ethylene Bis Stearamide:EBS)를 500 내지 2000ppm 첨가하여 제조된 나일론 66 고강력사 및 그 제조방법에 관한 것이다.

나일론 66은 헥사메틸렌디아민과 아디프산의 축중합에 의하여 제조되는 폴리아미드로서, 의료용 섬유, 산업용 각종 섬유 또는 플라스틱성형품 등에 널리 이용되고 있으며, 최근에는 에어백 또는 산업용 자재 등의 소재로서도 나일론 66 고강력사에 대한 수요가 급속히 증가하고 있다.

에어백 직물용 나일론66 원사의 경우 다른 산업용 고강력사 대비 상대적으로 높은 외관 핀사 수준이 요구되어 지고 있다. 순수 나일론 66칩을 사용하여 원사를 제조하는 경우에는 헥사메틸렌디아민과 아디프산 사이의 반응 외에 여러 가지 부반응이 일어나서 프리폴리머 내부에 겔상의 물질을 생성시켜 이후 공정에서 여러 가지 문제를 일으키게 된다. 이와 같이 중합물 내부에 존재하는 겔은 고중합 단계에서 환상 또는 삼차원화의 방식으로 계속 성장하게 되고 용융 및 방사 단계에서 더욱 성장 및 발전하는 동시에 새로운 겔이 생성되어 용융상 필라멘트 내부에 구정을 발생시켜 연신성 및 방사작업성을 저하시켜 핀사 발생이 많아지게 되어 이후 제직 공정에서 작업성을 저하시키는 요인으로 작용한다.

나일론 66과 다른 고분자 물질을 공중합을 시켜 원사로 제조하는 선행 기술로 한국 특허 출원 1987-0004402가 있다. 상기 발명은 94 내지 99%의 나일론 66염에 1 내지 6%의 나일론 6 및 0.001 내지 2%의 가용성 무기금속염을 첨가하여 나일론 66/6 염용액을 형성시키고 상기 염용액을 중합시켜 중합체를 형성하고 이를 섬유상으로 제조하여 실온에서 염색성을 개선시키고 광택, 흡습성과 투명도를 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 또 다른 선행 기술로 한국 특허 출원 1991-0024678에 개시된 발명이 있다. 상기 발명은 결정화 속도를 느리게 하고 고배율 연신을 가능하게 하여 고강력 폴리헥사메틸렌아디프아미드 필라멘트사를 제조하므로써 타이어 코드용으로 사용할 수 있도록 하기위하여 분자 사슬의 전체 반복 단위가 90몰% 이상이 폴리헥사메틸렌아아디프아미드로 되어 있으며, 황산 상대 점도(96% 황산,1%용액, 25℃)가 3.1 이상인 나일론-66 고분자에 상용성이 우수한 스티렌계 공중합체를 1-10 중량% 첨가 컴파운딩하여 블렌딩 칩을 만든 다음 이것을 방사, 연신 및 열 처리하여 강도가 10.0g/d 이상, 절단 신도가 15% 이상인 나일론-66 필라 멘트사 및 그 제조 방법을 개시하고 있다. 이러한 선행 기술은 각각 나일론66/나일론6의 공중합물을 사용하여 의료용사의 염색성 및 그에 따른 부가 특성을 개선시키고자 하는 것과 나일론66/스티렌 공중합물을 사용하여 타이어 코드용 적합한 기계적 물성을 발현하고자 하는 것이다.

이러한 선행 기술은 에어백 직물용에 적합하면서 외관이 우수하고 경시변화가 없는 나일론66/나일론6 공중합물을 사용한 에어백 직물용 고강력 원사 및 이의 제조 방법에 대해서는 개시하지 않는다.

본 발명은 선행 기술의 문제점을 개선하여 나일론 66 칩을 사용하여 원사를 제조 과정에서 나타나는 겔의 생성을 방지하여 외관이 우수하고 경시변화가 없는 나일론 66/나일론 6 공중합물을 사용한 에어백 직물용 원사를 제조하는 방법을 제안한다.

그러므로 본 발명은 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 에틸렌 비스 스테아라미드(EBS)을 첨가하여 나일론66/나일론6이 공중합물을 사용하여 에어백 직물용 나일론 66 원사를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제시된 방법에 의하여 제조된 에어백 직물용 나일론 66 원사를 제공하는 것이다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 에어백 직물용 나일론66 원사는 외관 품위가 우수하고 경시 변화가 없다는 특징을 가진다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 나일론66 원사를 제조하는 방법은 나일론 66 및 나일론6으로 이루어진 공중합물에 500 내지 2000ppm의 에틸렌 비스 스테아라미드(EBS)를 첨가하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 나일론66 및 나일론6은 90-99wt% : 1-10wt%로 공중합될 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 나일론 66 및 나일론 6의 공중합물 황산 점도는 3.0 내지 3.5가 되는 고상중합 칩을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 제시된 방법에 의하여 에어백 직물용 나일론 66 원사가 제공될 수 있다.

아래에서 본 발명은 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 된다.

실시 예에 대한 설명에서 자명한 사항 및 공지된 사항은 간략하게 설명이 되거나 간단하게 설명이 되지만 이는 발명의 명확한 이해를 위한 것이며 이러한 것을 본 발명에서 제외하기 위한 것은 아니다.

아래에서 본 발명에 따른 나일론66 원사 제조 방법을 상세히 설명한다.

본 발명의 나일론 66 고강도사는 압출기에서 용융시킨 용융물을 방사구금을 통과시켜 방사한 후 다단 롤러를 통과시키면서 연신-열고정-이완을 동시에 행하는 스핀드로우 공법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 사용되는 나일론66/나일론6 공중합물의 황산 상대점도는 3.0~3.5 수준(황산 96% 용액 사용)이며, 중합물의 상대점도가 높을수록 고강도 발현에 유리하다.

나일론66 중합물을 단독으로 사용하는 경우에 비하여 나일론66/나일론6의 공중합물을 사용하면 나일론66 고강도사를 제조 과정에서 겔 발생이 감소하고 외관 핀사 역시 감소한다. 이는 중합물 내부에 나일론6 분자가 존재함에 따라 나일론66 분자 사슬간의 결합력을 약화시키고 분자간 결합력이 낮아져 상대적으로 치밀하지 않은 미세구조를 형성하므로 겔 발생이 감소하기 때문이다. 또한 연신시 분자 사슬간의 미끄러짐에 의하여 연신 공정이 수행되어 연신성이 증가하여 외관 핀사 수준도 감소하지만 원사 제조 이후 상온 조건에 방치하면 대기중 수분을 흡수하면서 미세 구조가 이완되어 강도가 감소하고 절신이 증가하는 경시변화를 보이게 된다. 본 발명에 따른 제조 과정에서는 나일론 66 고강도사의 경시변화를 제거하기 위해 에틸렌 비스 스테아라미드(EBS)를 500 내지 2000ppm 수준으로 첨가한다. 만약 EBS의 첨가량이 500ppm 미만이면 경시 변화 현상이 여전히 나타나게 되고, EBS의 첨가량이 2000ppm을 넘어서면 경시변화 현상이 사라지는 반면 과량의 EBS가 나일론66 고강도사의 구조 발현을 방해하여 최종 원사 강도가 저하되며 작업성도 나빠지게 된다.

스핀드로우 공법에 의해 나일론 66 고강도사를 제조하는 경우에는, 황산 상 대점도가 3.0~3.5인 나일론 66/나일론6의 공중합 칩을 압출기에 용융한 후 기어펌프로 방사구금까지 이송한 후 압출하여 냉각고화를 시킨다. 이후 유제부여장치를 이용하여 유제를 부여하고 방사속도 300~700m/분으로 방사한 후 여러 쌍의 고데트 롤러를 통과시키면서 연신-열고정-이완을 시킨다. 제1 고데트 롤러 및 제2 고데트롤러의 프리드로우 연신비는 1.01~1.08로 하고, 제2 고데트롤러 및 제3 고데트롤러 사이의 1단 연신비는 2.5~3.5, 제3 고데트롤러 및 제4 고데트롤러 사이의 2단 연신비는 1.5~2.5로 하여 전체 연신비가 4.0~6.0의 수준으로 되게 연신한 후 0~6% 수준으로 이완 공정을 적용한 2,000~3,000m/분의 속도로 권취한다. 제1 고데트롤러 온도는 상온이고, 제2 고데트롤러의 온도는 상온~90℃, 제3 고데트롤러의 온도는 120~200℃, 제4고데트롤러의 온도는 180~230℃ 그리고 제5 고데트롤러의 온도는 상온~150℃로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에 의하여 제조되는 나일론 66 고강도사는 외관이 우수하고 원사 제조 이후 경시변화가 없는 특징을 가지며 에어백용 직물 또는 특수한 산업용 자재로서 사용 가능하다.

아래에서 제한되지 않는 실시 예를 이용하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

아래의 각 실시 예 및 비교예의 결과에서 분석항목별 측정조건은 다음과 같다.

(1) 강도와 절신

ASTM D885를 기준으로 250mm의 시료를 80회/미터로 가연한 후, 300mm/분의 속도로 인장 시험하여 측정하였다. 이렇게 측정한 원사의 강력을 원사 9,000m의 무게로 나눈 값을 원사의 강도로 결정하였으며, 인장 시험 전에 원사를 상온에 24시간 방치 후 측정한 값이다.

(2) 외관 핀사 갯수

외관 핀사는 원사 300만 미터에 대한 와퍼 시험 결과를 1억 미터에 해당하는 수치로 환산한 값이다.

실시 예

실시 예 1

상대점도 3.0으로 고상중합한 나일론 66/나일론6 공중합 칩(무게비=95:5)에 대하여 EBS를 1200ppm 첨가하여 압출기로 이송시켜 285℃에서 용융시킨 후, 방사구금을 통하여 나오는 용융상 필라멘트를 냉각시켜 미연신사를 제조하였다. 제조된 미연신사를 총 연신비 5.38로 연신시키고 이완영역 온도를 215℃로 설정하여 이완율 8.5%를 적용한 후 2400m/min의 속도로 권취하여, 420데니어의 최종 연신사를 얻었다.

실시 예 2, 3 및 비교 예 1 내지 3

나일론66/나일론6 공중합물 내의 나일론66 및 나일론6의 무게비 그리고 EBS함량을 다르게 하여 적용하였으며 그 이외 공정 과정은 실시 예1과 동일하게 하여 나일론 66 원사를 제조하였다. 각각의 조건을 표 1로 나타냈다.

표 1: 실시예 1 및 2 그리고 비교예 1 내지 3

구 분	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3
상대점도	3.0	3.2	3.0	3.2	3.0
나일론6 중량비(wt%)	5	10	0	5	5
EBS 함량(ppm)	1200	800	0	0	2100
즉시 강도(g/d)	9.58	9.83	9.61	9.87	9.25
즉시 절신(%)	22.5	23.1	22.1	23.4	26.1
외관 핀사(개/억m)	33	33	363	33	33
방치 후 강도(g/d)	9.53	9.80	9.62	9.35	9.27
방치 후 절신(%)	22.4	22.7	22.3	27.2	26.3

상기 실시 예 1 및 2의 경우 나일론66/나일론6 공중합물에 함유되는 나일론6의 중량비 및 EBS 함량을 적정화함으로써 외관이 우수하며 경시 변화가 없는 원사를 제조할 수 있었다. 비교예 1의 경우에는 나일론66 중합물만을 단독으로 사용하여 원사를 제조한 경우로서, 용융 및 방사 공정에서 겔 발생이 많아 최종 원사 품위가 저하되었다. 그리고 비교 예 2는 나일론 6을 적정량 첨가하여 공중합한 폴리머를 사용하여 원사를 제조한 결과, 원사 외관은 양호하였으나, 나일론66/나일론6의 공중합물 사용에 따른 경시변화가 발생하는 문제점이 있으며, 비교 예 3의 경우에는 EBS를 과량 첨가한 경우로 오히려 원사의 미세 구조 발현이 방해되어 원사 강도 수준이 낮은 수준에 머물렀다.

위에서 본 발명은 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않고 제시된 실시 예로부터 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으면 다만 아래에 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한된다.

본 발명에 따른 제조 방법은 외관이 우수하고 경시변화가 없는 나일론66 고강도 원사가 제조될 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 방법에 의하여 제조된 나일론66 원사는 제직 이후 에어백용 직물이나 산업용 섬유로서 광범위하게 사용되어질 수 있다는 이점을 가진다.

Claims

에어백 직물용 나일론 66원사의 제조 방법에 있어서,

나일론 66 및 나일론6으로 이루어진 공중합물에 500 내지 2000ppm의 에틸렌 비스 스테아라미드(EBS)를 첨가하는 단계를 포함하는 나일론 66 원사의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,

나일론66 및 나일론6은 90-99wt% : 1-10wt%로 공중합되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1에 있어서,

나일론 66 및 나일론 6의 공중합물 황산 점도는 3.0 내지 3.5가 되는 고상중합 칩을 제조하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 3에 의하여 제조된 에어백 직물용 나일론66 원사.