KR20080016796A - 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법, 및 라미네이트및 이의 용도 - Google Patents

중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법, 및 라미네이트및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코어-클래딩 형태의 중합체성 테이프가 사용되고, 코어 물질의 용융 온도가 클래딩 물질의 용융 온도보다 높고,
중합체성 테이프를 바이어싱하는 단계(i),
중합체성 테이프를 정치시키는 단계(ii) 및
중합체성 테이프를 통합시켜 라미네이트를 수득하는 단계(iii)를 포함함을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법에 관한 것이다.
중합체성 테이프, 코어-클래딩 형태, 라미네이트, 탄도탄요격

Description

중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법, 및 라미네이트 및 이의 용도{Method of manufacturing a laminate of polymeric tapes as well as a laminate and the use thereof}
본 발명은 일정 방향으로 배열된 중합체성 테이프로 형성된 라미네이트 뿐만 아니라 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 라미네이트가 일정 방향으로 배열된 중합체성 테이프로 이루어진, 개개의 라미네이트로 형성된 패널에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 이러한 패널의 용도에 관한 것이다.
미국 특허 제5,578,370호는 2개의 측면을 갖는 분자별로 배열된 열가소성 중합체 베이스를 포함하는 열가소성 복합재 물질에 관한 것이고, 이들 측면 중의 하나 이상은 열가소성 표면 중합체 층으로 도포된다. 이러한 표면 중합체 층은 분자 산재로 중합체 베이스에 결합되고, 표면 중합체 층의 연화점은 중합체 베이스보다 낮다. 중합체 베이스의 예로는 폴리프로필렌이 있고, 측면 둘 다는 에틸렌-폴리프로필렌 공중합체의 표면 층으로 도포되고, 표면 층과 중합체 베이스 사이의 분자 결합은 표면 층을 약하게 하기 위해 열을 가하여 이루어진다. 냉각 후, 이렇게 제조된 복합재 필름은 이어서 갈라져 테이프를 형성하고, 각각의 테이프는 중앙 폴리프로필렌 베이스 또는 에틸렌-프로필렌 공중합체의 표면 층의 각각의 전면에서 이 에 연결된 코어로 이루어지고, 이렇게 형성된 테이프는 이어서 폴리프로필렌의 분자를 배열시키고 테이프 그 자체의 강도를 증가시키기 위해 20:1 비율의 연신비에서 연신된다.
유럽 공개특허공보 제1 277 573호로부터, 단축 연신 폴리올레핀 다층 테이프 또는 AB 또는 ABA 형태의 실(yarn)이 공지되어 있고, 이는 실질적으로 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌로부터 선택된 폴리올레핀의 중앙 층(B), 및 중앙 층(B)의 물질과 동일한 종류의 폴리올레핀의 1개 또는 2개의 다른 층(A)으로 이루어진다. 이렇게 수득된 테이프 또는 실은 천의 제조시 사용할 수 있고, 당해 물질은 후속적으로 열 처리되고 압축된다. 이러한 열 처리는 각각의 섬유가 함께 접합되도록 하고, 이의 결과로서 천의 구조 통합성이 보장된다. 이러한 천은, 예를 들면, 고압력부, 예를 들면, 오일 제조시 사용되는 파이프에서 통합재로서 사용될 수 있다. 다른 적합한 분야는, 예를 들면, 자동차 산업 또는 항공 산업이고, 이들 분야에서 원래 사용된 유리 섬유는 이렇게 제조된 천으로 대체된다. 그러나, x-방향 및 y-방향 둘 다에서 동일한 강도 성질을 수득하기 위해, 수득된 물질, 예를 들면, 천은 일정 불변하게 서로 정면 각도에서 배열된 실 또는 테이프로 이루어진다.
본 발명의 목적은 특정한 강도 성질을 갖는 라미네이트가 수득되는, 중합체성 테이프의 라미네이트를 제조하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 패널이 특정한 강도 및 중량 특징을 갖는, 개개의 라미네이트로 형성된 패널을 제조하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고강도 성질이 중요한 역할을 하는 상기한 패널의 특정한 용도에 관한 것이다.
초반부에 언급된 방법은 코어-클래딩 형태의 중합체성 테이프가 사용되고, 코어 물질의 용융 온도가 클래딩 물질의 용융 온도보다 높고,
중합체성 테이프를 바이어싱하는 단계(i),
중합체성 테이프를 정치시키는 단계(ii) 및
중합체성 테이프를 통합시켜 라미네이트를 수득하는 단계(iii)를 포함함을 특징으로 한다.
상술한 목적의 하나 이상은 이러한 방법을 사용하여 성취한다.
특별한 양태에 있어서, 코어 물질과 클래딩 물질은 바람직하게는 동일한 중합체로부터 제조되고, 당해 클래딩 물질은 특히 공중합체이고, 코어 물질은 특히 강화된 단독중합체이다.
바이어싱 단계(i)는 실질적으로 중합체성 테이프를 정렬 배열로 수득하기 위해 중합체성 테이프를 초기에 신장시키는 것을 의미한다. 통합 단계(iii)는 클래딩 물질을 온도 증가를 통해 용융시킴으로써 중합체성 테이프를 결합시키는 것을 의미하고, 이때 가능하게는 증가된 압력을 중합체성 테이프에 가하여 서로 부착된다. 압력을 가하기 위한 수단의 예로서, 롤, 칼렌다 및 이중측 켄베이어 압축기를 언급할 수 있다.
본 발명 방법의 특정한 양태에서, 정치 단계(ii)는 방직기에서 수행하고, 중합체성 테이프가 경사(warp yarn)로서 사용되고 삼실(twine)의 두께 및 중량이 위사(weft yarn)로서 사용되는 중합체성 테이프의 두께 및 중량보다 낮다.
또 다른 바람직한 양태에서, 더욱이 정치 단계(ii)는 방직기에서 수행할 수 있고, 중합체성 테이프는 위사로서 사용되고 삼실은 경사로서 사용된다.
이러한 목적을 위해 사용되는 삼실의 용융 온도는 특히 중합체성 테이프의 클래딩 물질의 용융 온도와 같거나 이보다 낮다.
또 다른 양태에 따르면, 정치 단계(ii)는 바람직하게는 중합체성 테이프를 서로 병렬로 배열시키고 이렇게 배열된 중합체성 테이프가 기판 층과 접촉하도록 정치시킴으로써 수행한 후, 전체적으로 기판 층을 중합체성 테이프의 클래딩 물질에 결합시킬 목적으로 이렇게 기판 층에 배열된 중합체성 테이프를 단계(iii)에 적용시킨다.
본 출원인이 수행한 추가의 실험에서 특히 중합체성 테이프를 제1 판과 공간상 떨어진 병렬 사이드-바이-사이드(side-by-side) 관계로 배열시킨 후(이때, 중합체성 테이프들 사이의 틈새는 중합체성 테이프의 폭보다 좁다), 중합체성 테이프를 제2 판과 공간상 떨어진 병렬 사이드-바이-사이드 관계로 배열시킴(이 위치에서 제1 판에서의 틈새는 제2 판에서의 중합체성 테이프로 채워진다)으로써 정치 단계(ii)가 수행됨이 밝혀졌다. 이러한 정치 배열은 각각의 층의 중합체성 테이프가 강한 건축물을 제조하기 위해 서로에 대해 "옵셋(offset)"되는, "연와조(brickwork) 패턴"으로 간주될 수도 있다. 정치 단계(ii)는 특정 수의 층에 제한되지 않고, 3개, 4개 이상의 판이 이러한 "연와조 패턴"으로 적층될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 연와조 건축물에서, 각각의 판의 테이프 및 각각의 판에서의 테이프는 개별적으로 병렬 사이드-바이-사이드 관계로 배열되다.
특별한 양태에 있어서, 추가로 중합체성 테이프를 병렬 사이드-바이-사이드 관계로 배열시킴(이때, 각각의 중합체성 테이프는 이에 인접하게 위치한 테이프와 접한다)으로써 정치 단계(ii)를 수행하는 것이 바람직하다.
특별한 양태에 있어서, 중합체성 테이프를 서로 병렬로 배열시킴(이때, 각각의 중합체성 테이프는 이에 인접하게 위치한 테이프와 겹친다)으로써 정치 단계(ii)를 수행할 수 있다. 이러한 건축물은 "기와(roof tile) 패턴"으로 표시될 수 있다.
사용되는 기판 층은 바람직하게는 중합체성 테이프에 결합된 중합체로 이루어지고, 당해 기판 층은 특히 필름, 호일, 마포 직물 및 부직포로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
본 발명은 추가로 코어-클래딩 형태의 중합체성 테이프가 사용되고, 코어 물질의 용융 온도가 클래딩 물질의 용융 온도보다 높고, 중합체성 테이프가 클래딩 물질을 통해 함께 결합되는, 일정 방향으로 배열된 중합체성 테이프로 형성된 라미네이트에 관한 것이다.
본 발명의 라미네이트에서, 코어 물질과 클래딩 물질이 동일한 중합체로부터 제조되고, 당해 클래딩 물질이 특히 공중합체이고, 코어 물질이 특히 연신된 단독중합체인 것이 특히 바람직하다.
바람직하게는, 라미네이트에서 코어 물질의 양은 50 내지 99중량%이고, 클래딩 물질의 양은, 테이프의 중량을 기준으로 하여, 1 내지 50중량%이고, 당해 코어 물질 및 당해 클래딩 물질은 특히 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리부 타디엔 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 특정한 양태에서, 폴리프로필렌뿐만 아니라 폴리에틸렌을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 추가로 라미네이트가 또 다른 라미네이트의 상부에 위치하고 압력 및 열을 사용하고 상기 기재된 라미네이트를 사용하여 함께 압축하여 패널이 형성되는, 개개의 라미네이트로 형성된 패널의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 라미네이트가 일정 방향으로 배열된 코어-클래딩 형태의 중합체성 테이프로 이루어지고, 코어 물질의 용융 온도가 클래딩 물질의 용융 온도보다 높고, 라미네이트가 소위 직교이방성(cross ply) 배열인 서로에 대한 턴(turn) 배치에 따라 적층되는, 개개의 라미네이트로 형성된 패널에 관한 것이다. 적합한 배열은 0-90-0, 0-0-90-90-0-0, 및 0-45-90-135-0이다. 용어 "일정한 방향"은 중합체성 테이프가 유일한 방향, 즉 중합체성 테이프의 종축 또는 길이 방향으로 배열된다는 것을 의미한다. 일정 방향으로 배열된 중합체성 테이프로 이루어진 라미네이트를 사용하면, 중합체성 테이프의 하나 이상의 층 또는 판은 테이프가 동일한 방향으로 배열되는 상기한 라미네이트에 존재한다.
특정한 양태에서, 본 발명의 패널이 한쪽 표면측 또는 양쪽 표면측에 내충격성 물질의 층이 제공되는 것이 특히 바람직하고, 내충격성 물질은 바람직하게는 금속, 금속 합금, 유리, 현무암 섬유, 유리 섬유, 세라믹 및 아라미드로 이루어진 그룹으로부터의 하나 이상의 물질로부터 선택된다.
본 발명은 추가로 탄도탄요격 분야(antiballistic applications)에서의 패널 의 용도에 관한 것이고, 이와 관련하여 특히 벽, 문, 플레이트, 조끼, 군사 용도, 예를 들면, 탱크 및 비행 기체 및 비행 기체 문이 고려되어 진다.
본 발명의 방법을 사용하여, 탄도탄요격 분야에 특히 적합한 물질이 수득되고, 당해 물질은 높은 수준의 에너지 흡수가 뒤따르는 충격 에너지를 받아들인다.
다수의 함께 적층된 라미네이트, 또는 소위 UD는 코어-클래딩 테이프(또한 소위 자기-강화 중합체(SRP; self-reinforced polymer)(부직포인지에 관계없이)로 부분적으로 또는 전체적으로 이루어진 제품의 경우에 정확하고 매끄러운 표면을 만드는 데 사용할 수 있다. 상기 사항 이외에도, 당해 라미네이트는 다른 방향에서보다 한 방향에서 훨씬 보다 무겁게 적하되는 분야에서 사용할 수 있다. 추가로, 하나의 직물과 또 다른 직물과의 접촉과 비교하여 본 발명의 라미네이트와 또 다른 라미네이트와의 강한 접촉으로 인해, 본 발명의 라미네이트는 특히 층으로부터 층으로의 결합이 상당히 개선된 SRP 제품에서 사용될 수 있다. 또 다른 라미네이트 층의 상부에 배열된 다수의 (1개 이상의) 라미네이트 층이 사용되면, 당해 라미네이트는 매우 강한 호일로서 사용할 수 있다. 이와 관련하여, 천, 직물, 배너, 돛, 트럭 방수 시트 등이 고려된다. 이러한 분야는 신장의 (실질적) 부재를 필요로 한다. 상기 사항 이외에도, 순수한 UD는 플라이줄(floating line) 또는 호일로서 사용할 수 있다.
본 발명은 일례의 방식으로 설명되어 있고, 이들 예는 예시로서 고려되고 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나는 것으로 고려되지 않는다.
폭 3.0mm 및 높이 0.08mm의 코어-클래딩 형태의 중합체성 테이프를 사용한다. 코어 물질은 용융 온도 170℃ 초과의 폴리프로필렌 단독중합체이고, 클래딩 물질은 용융 온도 120℃ 초과의 폴리프로필렌 공중합체이다. 상술한 중합체성 테이프를 기본으로 하여, 폭 1,400mm의 일정 방향의 천을 제조하고, 이의 천의 높이는 2개 층의 중합체성 테이프로 구성되고 높이가 0.16mm이다. 각각의 층에서, 467개의 중합체성 테이프의 양은 중합체성 테이프가 폭 1,400mm에 걸쳐 공간상 떨어진 병렬 사이드-바이-사이드 관계로 배열되는 방식으로 위치시킨다. 중합체성 테이프당, 예를 들면, 20Newton의 예비-압축 또는 바이어싱 단계를 도입하여, 상술한 중합체성 테이프를 일렬 배열로 위치시킨다. 이렇게 위치시킨 층은 467개의 중합체성 테이프의 동일한 층으로 채워지고, 중합체성 테이프는 상술한 바대로 위치하고, 제2 층은 중합체성 테이프 반의 폭, 즉 1.5mm에 걸쳐 이미 위치한 층에 대해 "옵셋"된다. 이러한 양태에 따르면, 서로의 상부에 위치한 중합체성 테이프의 2개 층의 조합이 제조되고, 이러한 적층 구조는 "연와조 구조"로서 간주된다. 이렇게 수득된 2개 층의 복합재는 압력 및 온도하에 통합되고, 폴리프로필렌 공중합체, 즉 중합체성 테이프의 클래딩 물질의 용융 온도보다 높은 온도를 가한다. 결과로서, 소위 통합된 천이 수득되고, 이는 실질적으로 UD 0으로 명칭될 수 있다. 이렇게 수득된 천은 특정한 크기, 즉 본 발명의 양태에서 1,400mm의 길이로 절단하고, 이들 층은 후속적으로 서로 상부에 90° 배열에 따라 UD 0의 층으로서 적층된다. 당해 양태에서, 0-0-90-90 배열에 따르는 팩키지는 압력 및 온도하에 소위 직교이방 성 적층판으로서 라미네이팅된다. 목적하는 패널을 수득하기 위해, 이렇게 제조된 직교이방성 적층판은 50개의 각각의 층의 배열에서 적층된 후, 패널은 2bar 이상의 압력 및 150℃의 온도하에 수득되고, 패널의 두께는 약 16mm이다. 상술한 방식으로 위치시키는 것은 또한 첨부된 청구의 범위에 기재된 바의 양태에 따라 수행할 수 있다는 것이 명백하다. 또한, 직교이방성 적층판을 제조하기 위해 0-90, 0-90-90-0, 0-0-90-90, 90-90-0-0 배열, 및 또한, 예를 들면, 0-0-0-90-90-90 등과 같은 몇몇 층으로 이루어진 구조물을 사용할 수 있다는 것을 숙지해야 한다.

Claims (25)

  1. 코어-클래딩 형태의 중합체성 테이프가 사용되고, 코어 물질의 용융 온도가 클래딩 물질의 용융 온도보다 높고,
    중합체성 테이프를 바이어싱하는 단계(i),
    중합체성 테이프를 정치시키는 단계(ii) 및
    중합체성 테이프를 통합시켜 라미네이트를 수득하는 단계(iii)를 포함함을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 코어 물질과 클래딩 물질이 동일한 중합체로부터 제조됨을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 클래딩 물질이 공중합체임을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 코어 물질이 연신된 단독중합체임을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 정치 단계(ii)를 방직기에서 수행하고, 중합체성 테이프가 경사(warp yarn)로서 사용되고 삼실(twine)의 두께 및 중량이 위사(weft yarn)로서 사용되는 중합체성 테이프의 두께 및 중량보다 낮음을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 정치 단계(ii)를 방직기에서 수행하고, 중합체성 테이프가 위사로서 사용되고 삼실이 경사로서 사용됨을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 삼실의 용융 온도가 중합체성 테이프의 클래딩 물질의 용융 온도와 같거나 이보다 낮음을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체성 테이프를 서로 병렬로 배열시키고 이렇게 배열된 중합체성 테이프가 기판 층과 접촉하도록 정치시킴으로써 정치 단계(ii)를 수행한 후, 전체적으로 기판 층을 중합체성 테이프의 클래딩 물질에 결합시킬 목적으로 이렇게 기판 층에 배열된 중합체성 테이프를 단계(iii)에 적용시킴을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체성 테이프를 제1 판과 공간상 떨어진 병렬 사이드-바이-사이드(side-by-side) 관계로 배열시킨 후(이때, 중합체성 테이프들 사이의 틈새는 중합체성 테이프의 폭보다 좁다), 중합체성 테이 프를 제2 판과 공간상 떨어진 병렬 사이드-바이-사이드 관계로 배열시킴(이 위치에서 제1 판에서의 틈새는 제2 판에서의 중합체성 테이프로 채워진다)으로써 정치 단계(ii)를 수행함을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체성 테이프를 병렬 사이드-바이-사이드 관계로 배열시킴(이때, 각각의 중합체성 테이프는 이에 인접하게 위치한 테이프와 접한다)으로써 정치 단계(ii)를 수행함을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체성 테이프를 서로 병렬로 배열시킴(이때, 각각의 중합체성 테이프는 이에 인접하게 위치한 테이프와 겹친다)으로써 정치 단계(ii)를 수행함을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서, 사용된 기판 층이 중합체성 테이프에 결합된 중합체로 이루어짐을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 기판 층이 필름, 호일, 마포 직물 및 부직포로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 중합체성 테이프의 라미네이트의 제조방법.
  14. 코어-클래딩 형태의 중합체성 테이프가 사용되고, 코어 물질의 용융 온도가 클래딩 물질의 용융 온도보다 높고, 중합체성 테이프가 클래딩 물질을 통해 함께 결합되는, 일정 방향으로 배열된 중합체성 테이프로 형성된 라미네이트.
  15. 제14항에 있어서, 코어 물질과 클래딩 물질이 동일한 중합체로 이루어짐을 특징으로 하는, 일정 방향으로 배열된 중합체성 테이프로 형성된 라미네이트.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 클래딩 물질이 공중합체임을 특징으로 하는, 일정 방향으로 배열된 중합체성 테이프로 형성된 라미네이트.
  17. 제14항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서, 코어 물질이 연신된 단독중합체임을 특징으로 하는, 일정 방향으로 배열된 중합체성 테이프로 형성된 라미네이트.
  18. 제14항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서, 라미네이트에서 코어 물질의 양이 50 내지 99중량%이고, 클래딩 물질의 양이, 테이프의 중량을 기준으로 하여, 1 내지 50중량%임을 특징으로 하는, 일정 방향으로 배열된 중합체성 테이프로 형성된 라미네이트.
  19. 제14항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 있어서, 코어 물질 및 클래딩 물질이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리부타디엔 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 일정 방향으로 배열된 중합체성 테이프로 형성된 라미네이트.
  20. 제14항 내지 제19항 중의 어느 한 항에 따르는 라미네이트가 사용됨을 특징으로 하는, 라미네이트가 또 다른 라미네이트의 상부에 위치하고 압력 및 열을 사용하여 함께 압축하여 패널이 형성되는, 개개의 라미네이트로 형성된 패널의 제조방법.
  21. 라미네이트가 일정 방향으로 배열된 코어-클래딩 형태의 중합체성 테이프로 이루어지고, 코어 물질의 용융 온도가 클래딩 물질의 용융 온도보다 높고, 라미네이트가 서로에 대한 턴(turn) 배치에 따라 적층되는, 개개의 라미네이트로 형성된 패널.
  22. 제21항에 있어서, 패널이 한쪽 표면측 또는 양쪽 표면측에 내충격성 물질의 층이 제공됨을 특징으로 하는, 개개의 라미네이트로 형성된 패널.
  23. 제22항에 있어서, 내충격성 물질이 금속, 금속 합금, 유리, 현무암 섬유, 유리 섬유, 세라믹 및 아라미드로 이루어진 그룹으로부터의 하나 이상의 물질로부터 선택됨을 특징으로 하는, 개개의 라미네이트로 형성된 패널.
  24. 제20항에 따르는 방법 또는 제21항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 따르는 패널을 사용하여 수득한 패널의, 탄도탄요격 분야(antiballistic applications)에서의 용도.
  25. 제20항에 따르는 방법 또는 제21항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 따르는 패널을 사용하여 수득한 패널의, 호일로서의 용도.
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