KR20120018303A - 중합체 테이프를 제조하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고도로 배향된 고분자량 중합체 테이프를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 a) 비-섬유상 중합체 시트(30)를 제조하고, b) 상기 시트(30)를 압연 및 신장시켜 부분적으로 배향된 중합체 웹(31)을 제조하며, c) 부분적으로 배향된 중합체 웹(31)을 연신시켜 배향된 비-섬유상 중합체 테이프(33)를 제조함을 포함하며, 하나 이상의 방법 단계의 들어가는 라인 속도가 선행 방법 단계의 나가는 라인 속도와 상이하다는 점에서 이 방법은 불연속적이다. 본 발명은 또한 이러한 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 중합체 테이프를 포함하는 물질 시트에 관한 것이다. 물질 시트를 포함하는 방탄 제품은 탁월한 방탄 특성을 나타낸다.

Description

중합체 테이프를 제조하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A POLYMER TAPE}

본 발명은 배향된, 바람직하게는 고도로 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 배향된, 바람직하게는 고도로 배향된 중합체 테이프, 중합체 테이프를 포함하는 물질 시트 및 물질 시트를 포함하는 제품, 특히 물질 시트를 포함하는 방탄 제품에 관한 것이다.

방탄 용도의 물질 시트를 제조하는데 고도로 배향된 중합체 테이프를 유리하게 사용할 수 있다. 본원에 참고로 인용된 WO 2008/127562 호는 고도로 배향된 비-섬유상 고분자량 폴리에틸렌 테이프를 제조하는 연속적인 방법을 기재한다. 개시된 방법은 이중 밴드 프레스에서 폴리에틸렌 분말 상을 제조 및 압축-성형하고, 이렇게 제조된 시트를 이중 캘린더 단위장치에서 압연 및 신장시켜, 부분적으로 배향된 폴리에틸렌 웹을 제조하고, 부분적으로 배향된 폴리에틸렌 웹을 하나 이상의 연신(drawing) 단위장치에서 연신시킴을 포함한다. 개시된 방법 단계는 연속적으로 수행된다.

용어 "연속적인"은 방법 단계의 들어가는(ingoing) 라인 속도가 선행 방법 단계의 나가는(outgoing) 라인 속도와 실질적으로 동일함을 의미한다. 즉, 연속적이란, 방법 단계에서 상기 방법 단계의 들어가는 라인 속도가 상기 동일한 방법 단계의 나가는 라인 속도와는 상이할 수 있다고 하더라도, 두 인접한 방법 단계 사이에서는 방법 단계의 들어가는 라인 속도 대 선행 방법 단계의 비가 실질적으로 1이라는 의미이다. 라인 속도는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 용어로서, 방법 단계에서 제품이 공급되는 속도(즉, 들어가는 라인 속도) 또는 제품이 방출되는 속도(즉, 나가는 라인 속도)를 나타낸다.

예를 들어 중간 생성물의 일시적인 저장을 필요로 하지 않으면서 고도로 배향된 폴리에틸렌 테이프를 기본적으로 하나의 작업으로 제조하기 때문에, WO 2008/127562 호에 개시되어 있는 연속적인 방법은 효율적인 것으로 보인다.

중합체 테이프를 제조하는 다른 연속적인 방법은 예를 들어 US 2008/0251960 호, EP 1 329 303 호, EP 1 752 276 호, US 5,693,708 호, US 6,589,463 호, GB 1 275 290 호 및 EP 0 030 548 호로부터 공지되어 있다. 이들 간행물은 그에 개시된 방법이 연속적이라고(즉, 방법 단계의 들어가는 라인 속도가 선행 방법 단계의 나가는 라인 속도와 실질적으로 동일하다고) 구체적으로 언급하거나, 또는 이들 간행물은 개별적인 방법 단계 또는 두 인접한 방법 단계의 들어가는 라인 속도 및 나가는 라인 속도와 관련하여 아무런 언급을 하지 않는다.

본 발명의 목적은 배향된 중합체 테이프, 더욱 구체적으로는 고도로 배향된 중합체 테이프를 제조하는 신규 방법을 제공하는 것일 수 있다. 본 발명의 다른 목적은 배향된, 특히 고도로 배향된 중합체 테이프를 제조하는 개선된 방법을 제공하는 것일 수 있는데, 상기 방법은 공지 방법보다 더 높은 효율 및/또는 방법 매개변수를 선택함에 있어서의 융통성을 가질 수 있다는 점에서 개선된 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 현재까지 제공되지 못했던 배향된, 특히 고도로 배향된 중합체 테이프 및 상기 중합체 테이프를 포함하는 물질 시트를 제공하는 것일 수 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 예컨대 고도로 배향된 중합체 또는 중합체 섬유를 기제로 하는 테이프 또는 다른 시판중인 물질을 함유하는 공지의 테이프 및 물질과 적어도 유사한 특성, 특히 유사한 방탄 특성을 갖고 용이하게 제조될 수 있는 배향되거나 고도로 배향된 중합체 테이프 및 이를 포함하는 물질 시트를 제공하는 것일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 중합체 테이프를 제조하는 장치의 제 1 부분의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 중합체 테이프를 제조하는 장치의 제 2 부분의 개략도이다.

본 발명은 a) 비-섬유상 중합체 시트를 제조하고, b) 상기 시트를 압연 및 신장시켜 부분적으로 배향된 중합체 웹을 제조하며, c) 부분적으로 배향된 중합체 웹을 연신시켜 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조함을 포함하는, 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은 하나 이상의 방법 단계의 들어가는 라인 속도, 구체적으로는 방법 단계 b) 또는 c)의 들어가는 라인 속도가 선행 방법 단계의 나가는 라인 속도와 상이하다는 점에서 불연속적이다.

바람직하게는, 중합체는 고분자량 중합체이다.

더욱 배향된, 즉 고도로 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 달성하기 위하여, 본 발명의 방법중 단계(들) b) 및/또는 c)를 임의적으로 반복할 수 있다. 따라서, 본 발명은 a) 비-섬유상 중합체 시트를 제조하고, b) 상기 시트를 압연 및 신장시켜 부분적으로 배향된 중합체 웹을 제조하며, c) 부분적으로 배향된 중합체 웹을 연신시켜 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하고, d) 단계(들) b) 및/또는 c)를 1회 이상 반복하여 더욱 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조함을 포함하는, 고도로 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 하나 이상의 방법 단계의 들어가는 라인 속도가 선행 방법 단계의 나가는 라인 속도와 상이하다는 점에서 불연속적이다. 바람직하게는, 상기 중합체는 고분자량 중합체이다.

바람직하게는, 본 발명의 방법은 a) 중합체 분말 상을 중합체의 융점 미만에서 제조 및 압축시켜 비-섬유상 중합체 시트를 제조하고, b) 중합체의 융점 미만에서, 캘린더 단위장치에서 상기 시트를 압연 및 신장시켜 부분적으로 배향된 중합체 웹을 제조하며, c) 중합체의 융점 미만에서, 연신 단위장치에서 부분적으로 배향된 중합체 웹을 연신시켜 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하고, 임의적으로는 d) 단계 c)를 반복하여 더욱 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조함을 포함하는, 고도로 배향된 비-섬유상 중합체 테이프(이 테이프에 포함되는 중합체는 바람직하게는 고분자량 중합체임)를 제조하는 방법이며, 상기 방법은 방법 단계 b) 또는 c)중 하나 이상의 들어가는 라인 속도 또는 단계 d)가 존재하는 경우 방법 단계 b) 내지 d)중 하나 이상의 들어가는 라인 속도가 선행 방법 단계의 나가는 라인 속도와 상이하다는 점에서 불연속적이다.

놀랍게도, 본 발명의 불연속적인 방법은 중합체 테이프를 제조하는 공지 방법보다 더욱 경제적으로 중합체 테이프를 제조할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 특히, 본 발명의 방법은 공지 방법보다 더욱 경제적이고, 연신된 테이프, 즉 동일한 총 연신비의 공지 중합체 테이프와 적어도 유사한 특성을 가지면서 배향되거나 고도로 배향된 테이프를 제조하기 위하여 연신된 테이프를 제조할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

또한, 본 발명의 불연속적인 방법은 각 방법 단계에 대해 제조 매개변수를 맞춤(tailoring)할 수 있다는 점에서 융통성이 있다. 예를 들어 2개의 별도의 연신 단계를 포함하는 본 발명의 방법의 실시양태의 연신 단계에 대해 두 가지 별도의 들어가는 라인 속도를 선택할 수 있다. 또한, 압연 및 신장이 이루어지는 단계, 예컨대 제 1 캘린더 단위장치에서 비-섬유상 중합체 시트를 압연 및 신장시켜 부분적으로 배향된 중합체 웹을 제조하는 본 발명의 방법의 단계 b)의 나가는 라인 속도와 상이한 연신 단계, 예컨대 본 발명의 방법의 단계 c)의 들어가는 라인 속도를 선택할 수 있다.

본 발명의 불연속적인 방법의 다른 이점은 테이프의 제조 동안 테이프의 파손이 더 적게 일어날 수 있다는 것일 수 있다. 제안된 불연속적인 방법의 또 다른 이점은 예컨대 제조된 제품의 품질 제어가 더욱 빈번하게, 예를 들어 방법 단계 사이에서 수행될 수 있다는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시양태는 방법 단계, 예를 들어 방법 단계 b) 내지 d)중 하나 이상의 들어가는 라인 속도가 선행 방법 단계의 나가는 라인 속도보다 낮게 선택됨을 그 특징으로 한다. 바람직하게는, 방법 단계, 예를 들어 방법 단계 b) 내지 d)중 하나 이상의 들어가는 라인 속도는 선행 방법 단계의 나가는 라인 속도보다 더 낮게 선택되나, 단 단계 a) 직후에 단계 b)가 수행되고, 단계 a)의 나가는 라인 속도는 단계 b)의 들어가는 라인 속도와 실질적으로 동일하다. 이러한 바람직한 실시양태는 예컨대 본 발명의 방법의 연신 단계 c)에서 공지 방법에서 가능한 것보다 더 낮은 들어가는 라인 속도로 부분적으로 배향된 중합체 웹을 연신시킬 수 있다. 이는 동일한 체류 시간동안 연신 단위장치(들)에서 실질적으로 더 짧은 가열 대역, 예를 들어 더 짧은 오븐을 사용할 수 있도록 한다. 본 발명의 방법에서는 가열 및/또는 연신 대역이 대략 공지 방법에서보다 더 짧기 때문에, 연신되어야 하는 부분적으로 배향된 중합체 웹은 예컨대 상기 웹의 늘어짐을 방지하는데 더 적은 지지체를 필요로 한다. 또한, 배향되거나 고도로 배향된 테이프에도 동일하게 적용될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 상기 웹 또는 상기 테이프는 실제로 예를 들어 중합체의 융점에 가까운 고온에서 가열될 때에도 중력의 작용하에 더 적은 변형을 나타내고, 따라서 가열 및/또는 연신 대역의 벽에 접촉하는 경향이 적은 것으로 밝혀졌다. 상기 웹 또는 상기 테이프와 예컨대 벽의 접촉은 웹 또는 테이프를 손상시킬 수 있거나 더 낮은 그의 특성을 야기할 수 있거나 더 낮은 그의 연신성을 초래할 수 있기 때문에, 이러한 접촉은 바람직하게는 피해야 한다.

본 발명에 따른 방법의 다른 바람직한 실시양태는 이 방법이 예컨대 제 2 캘린더 단위장치에서 단계 b)의 부분적으로 배향된 중합체 웹을 압연 및 신장시켜 더욱 완전히 배향된 중합체 웹을 제조하는 추가적인 방법 단계 e)를 추가로 포함함을 그 특징으로 한다. 더욱 완전히 배향된 웹이란 본원에서 단계 e)에서 나오는 웹이 단계 b)에서 나오는 웹보다 더욱 우수한 배향을 갖는(예를 들어, 단계 b)에서 나오는 웹보다 단계 e)에서 나오는 웹의 더 많은 중합체 쇄가 배향되거나, 상기 쇄의 더 긴 부분이 배향되는) 것으로 이해된다. 그의 이점은 중합체 테이프의 소정 연신비에서 두께 및 폭을 독립적으로 제어할 수 있다는 것일 수 있다. 추가적인 이점은 중지된 후 본 발명의 공정을 재개시하기가 현행 기술에 따른 공정을 재개시하는 것보다 훨씬 더 용이하다는 것일 수 있다.

본 발명의 불연속적인 방법은 또한 하나보다 많은 중합체 웹을 동시에 연신시킬 수 있다는 것이다. 이는 감소된 라인 속도에서도 동일한 처리량(단위 시간당 질량)을 유지할 수 있게 한다. 감소된 속도는 높은 속도보다 제어하기가 더 용이할 수 있고 또한 더 안전하다는 점에서 유리하다. 이에 의해, 특히 방법 단계의 들어가는 라인 속도가 선행 단계의 나가는 라인 속도보다 더 작을 때 상당한 이점이 달성되는데, 예를 들어 오븐 길이의 면에서 실질적으로 더 적은 공간을 사용하면서 특정 제조 시간 프레임 내에서 동일한 양의 물질을 제조할 수 있거나, 또는 다르게는 다회-통과 오븐의 사용을 삼가함으로써 덜 복잡한 오븐 배치를 선택할 수 있기 때문이다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 공정에 사용될 수 있는 더 작거나 덜 복잡한 오븐에서는 온도 제어도 더욱 정확하다.

본 발명의 다른 실시양태에서, 방법 단계, 예를 들어 방법 단계 b) 내지 e)의 들어가는 라인 속도는 선행 단계의 나가는 라인 속도보다 더 크다. 이의 이점은 본 발명의 방법 동안 비-섬유상 중합체 시트, 중합체 웹 또는 테이프에 가해지는 힘을 더욱 우수하게 제어할 수 있고, 이에 의해 다시 상기 비-섬유상 중합체 시트, 중합체 웹 또는 테이프의 두께를 더욱 우수하게 제어할 수 있다는 것이다. 바람직하게는, 이 실시양태는 또한 방법 단계에서 나온 후 비-섬유상 중합체 시트, 중합체 웹 및/또는 테이프를 바람직하게는 상기 방법 단계의 나가는 라인 속도와 실질적으로 동일한 권취 속도로 예컨대 보빈 상에 권취하는 추가의 권취 단계도 포함한다. 상기 권취 단계 후, 권취된 비-섬유상 중합체 시트, 중합체 웹 및/또는 테이프를 바람직하게는 다음 방법 단계의 들어가는 라인 속도와 실질적으로 동일한 공급 속도로 상기 다음 방법 단계에 공급한다. 이의 이점은 본 발명의 공정이 증가된 생산량을 갖는다는 것이다.

본 발명은 또한 본 발명의 방법에 의해 수득될 수 있는 배향되거나 고도로 배향된 중합체 테이프에 관한 것이다. 방탄 제품을 제작하는데 사용될 때 본 발명의 테이프는 이들 제품에 현재까지 달성되지 못한 특성, 특히 방탄 특성을 부여할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 따라, 배향되거나 고도로 배향된 중합체 테이프 또는 본원에서 간단히 테이프로 불리는 것은 연신 중합체의 테이프이고, 더욱 바람직하게는 상기 테이프는 연신 중합체의 단방향성 테이프이다. 단방향성 테이프란 본 발명의 내용상 하나의 방향, 즉 연신 방향에서 중합체 쇄의 바람직한 배향이 나타난다는 의미이다. 단방향성 테이프를 제조해야 하는 경우, 상기 테이프를 바람직하게는 1축 연신에 의해 연신시킴으로써 연신 중합체의 테이프를 제조할 수 있으며, 이는 이방성 기계적 특성을 나타낸다. 즉, 하나의 방향(연신 방향)에서의 인장 강도가 바람직하게는 그에 수직인 방향보다 3배 이상 더 높다. 배향된 테이프란 본원에서 30%보다 높고, 더욱 바람직하게는 50%보다 높은 결정화도(DSC에 의해 측정됨)를 갖는 테이프로 이해된다. 고도로 배향된 테이프는 본원에서 75%보다 높고, 더욱 바람직하게는 90%보다 높은 결정화도(DSC에 의해 측정됨)를 갖는 테이프로 이해된다. 본원에서 결정화 정도라고도 불리는 테이프의 결정화도는 예를 들어 테이프를 더 큰 한도까지 연신시킴으로써 증가될 수 있다. 결정화도는 본원에서 중합체 테이프에 포함되되 정렬되어 결정 같은 구조를 형성하는 중합체 쇄의 분율로 이해된다.

본원 및 첨부된 특허청구범위에 사용되는 용어 "테이프"는 또한 바람직하게는 무한정의 길이 및 폭에 비해 무시될 수 있는 두께를 갖는 비-섬유상 필름, 바람직하게는 가요성 비-섬유상 필름(즉, 섬유, 필라멘트, 스테이플 섬유, 얀 등과 같은 섬유상 매질을 함유하지 않는 필름)을 의미할 수 있다. 따라서, 테이프는 그의 폭이 두께를 크게 초과하고 그의 길이가 폭을 크게 초과하는 필름의 얇은 조각 또는 부분으로서 간주될 수 있다. 본 발명의 방법의 단계 동안 테이프의 물리적 구조, 예컨대 연성 및 가요성 및/또는 외관은 상기 언급된 문서로부터 공지되어 있는 공지 기술의 방법의 단계 동안과는 상이한 방식으로 변화되는 것으로 밝혀졌다. 구체적으로, 본 발명의 방법의 다양한 단계 동안 테이프의 연성 및/또는 파손성은 개선을 나타내었다.

본 발명에 따른 테이프의 바람직한 실시양태는 상기 테이프를 제조하기 위하여 본 발명의 방법에 사용되는 중합체가 폴리벤즈이미다졸 또는 폴리벤즈옥사졸, 특히 폴리(1,4-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸), 또는 폴리(2,6-다이이미다조[4,5-b-4',5'-e]피리딘일렌-1,4-(2,6-다이하이드록시)페닐렌) 같은, 폴리올레핀, 폴리에스터, 폴리비닐 알콜, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리아마이드, 액정 중합체 및 사다리형(ladder-like) 중합체로 이루어진 군으로부터 선택됨을 그 특징으로 한다. 이들 중합체로부터의 단방향성 테이프는 바람직하게는 적합한 온도에서 제조된 물질, 예컨대 필름을 1축 연신시킴으로써 고도로 배향된다(즉, DSC에 의해 측정할 때 75%보다 높고, 더욱 바람직하게는 90%보다 높은 결정화도를 갖는다).

본 발명에 따른 테이프의 더욱더 바람직한 실시양태는 상기 테이프를 제조하기 위해 본 발명의 방법에 사용되는 중합체가 폴리올레핀, 폴리에스터, 폴리비닐 알콜, 폴리아크릴로나이트릴 및 폴리아마이드로 이루어진 군으로부터 선택됨을 그 특징으로 한다. 이들 테이프를 포함하는 물질 시트는 매우 잘 합체될 수 있으며, 개선된 방탄 특성을 제공한다. 본 발명에 따른 테이프의 더욱더 바람직한 실시양태는 상기 테이프를 제조하기 위해 본 발명의 방법에 사용되는 중합체가 폴리올레핀, 바람직하게는 고분자량 또는 초고분자량 폴리올레핀임을 그 특징으로 한다. 이러한 분자량(아래 본원에 기재되는 방법에 따라 결정되는 점도-평균 분자량으로 표현됨)은 바람직하게는 250000보다 크고, 더욱 바람직하게는 400000보다 크며, 더욱더 바람직하게는 60000보다 크고, 가장 바람직하게는 800000보다 큰 분자량을 갖는다. 이의 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 테이프는 고분자량 또는 초고분자량 폴리에틸렌(HMWPE 또는 UHMWPE)을 포함한다. 폴리에틸렌은 선형이거나 분지될 수 있으나, 바람직하게는 선형 폴리에틸렌이 사용된다. 선형 폴리에틸렌은 본원에서 탄소 원자 100개당 1개 미만의 측쇄, 바람직하게는 탄소 원자 300개당 1개 미만의 측쇄를 갖는 폴리에틸렌을 의미하는 것으로 이해되며, 이 때 측쇄 또는 분지는 통상적으로 3개 이하의 탄소 원자를 함유한다. 예컨대 본원에 참고로 인용된 EP 0269151 호에 언급되어 있는 바와 같이, 2mm 두께의 압축 성형된 필름 상에서 FTIR에 의해 측쇄를 적합하게 측정할 수 있다. 선형 폴리에틸렌은 프로펜, 뷰텐, 펜텐, 4-메틸펜텐, 옥텐 같은 그와 공중합될 수 있는 하나 이상의 다른 알켄을 5몰% 이하로 추가로 함유할 수 있다. 바람직하게는, 폴리에틸렌은 4dl/g 이상, 더욱 바람직하게는 8dl/g 이상, 가장 바람직하게는 10dl/g 이상의 고유 점도(IV, 135℃에서 데칼린중의 용액에서 결정됨)를 갖는 고분자량의 폴리에틸렌이다. 이러한 폴리에틸렌은 또한 초고분자량 폴리에틸렌으로도 불린다. 고유 점도는 Mn 및 Mw 같은 실제 몰질량 매개변수보다 더욱 용이하게 결정될 수 있는 분자량의 척도이다. 이 유형의 폴리에틸렌 테이프는 특히 우수한 방탄 특성을 생성시킨다. 이러한 초고분자량 폴리에틸렌은 예컨대 당 업계에서 종종 '저-얽힘(entangled)' 또는 '(반-)순수'로 칭해지는 무-얽힘으로 제한함으로써 끊김 없는 상태로 연신될 필요가 있다. 적합한 중합체는 예컨대 본원에 참고로 인용되어 있는 EP 0624168A1 호에 기재되어 있다.

본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 중합체의 융점 미만에서 중합체 분말 상을 압축 및/또는 변형시켜 연신될 수 있기에 충분한 일체성을 갖는 비-섬유상 중합체 시트를 제조한다. 이러한 연신은 연신 단위장치에서 중합체의 융점 미만에서 바람직하게 수행되며, 이 연신은 임의적으로 수회 반복된다. 또한 용융 온도로도 불리는 중합체의 융점은 아래 상세하게 기재되는 바와 같이 DSC에 의해 결정될 수 있다.

본 발명의 방법의 바람직한 실시양태에서, 단계 a)는 순환 벨트의 조합 사이에 중합체 분말 상을 공급하고, 바람직하게는 중합체 분말의 융점 미만에서 제공되는 가압 수단 사이에서 중합체 분말 상을 압축-성형하며, 생성된 압축-성형된 중합체를 캘린더 롤 사이로 운송하고, 바람직하게는 압축-성형된 중합체를 연신함을 포함하는데, 이에 의해 본 방법은 불연속적이다. 다르게는, 캐리어 수단(이의 예는 컨베이어 벨트를 포함함)을 통해 순환 벨트의 조합 사이로 중합체 분말 상을 공급할 수 있다.

요구되는 경우, 중합체 분말을 공급 및 압축-성형시키기 전에, 상기 중합체의 융점보다 더 높은 비점을 갖는 적합한 액체 유기 화합물과 중합체 분말을 혼합하여 상기 중합체 분말의 압축(compaction)을 개선할 수 있다. 중합체 분말을 운송하면서 순환 벨트 사이에서 일시적으로 유지시킴으로써 압축 성형을 바람직하게 수행한다. 중합체 분말을 압축하기 위하여 가압 수단 및/또는 롤러를 순환 벨트와 관련하여 제공할 수 있다.

생성된 필름 또는 테이프의 연신, 바람직하게는 1축 연신은 당 업계에 공지되어 있는 수단에 의해 수행될 수 있다. 이러한 수단은 적합한 연신 단위장치에서의 압출 신장 및 인장 신장을 포함한다. 증가된 기계적 강도 및 강직성을 쟁취하기 위하여, 다단계로 연신을 수행할 수 있다. 바람직한 초고분자량 폴리에틸렌 테이프 또는 필름의 경우, 연신은 전형적으로 다수의 연신 단계에서 1축으로 수행된다. 제 1 연신 단계는 예를 들어 3의 신장 계수로 연신함을 포함할 수 있다. 온도를 높이면서 다중 연신시킴으로써, 약 50 이상의 신장 계수에 도달할 수 있으며, 이로써 예컨대 테이프가 용융되지 않는 온도 같은 조건하에서 공정을 수행한다. 이는 본 발명의 고강도 테이프를 생성시키며, 이에 의해 초고분자량 폴리에틸렌의 테이프에 있어서 1.5GPa 이상의 강도를 수득할 수 있다.

본 발명의 테이프의 폭, 특히 단방향성 테이프의 폭은 필름의 폭 또는 이들이 제조되는 장치의 폭에 의해서만 제한된다. 테이프의 폭은 바람직하게는 2mm보다 크고, 바람직하게는 5mm보다 크며, 더욱 바람직하게는 10mm보다 크고, 더욱더 바람직하게는 20mm보다 크다. 가장 바람직하게는, 테이프의 폭은 40mm보다 크다. 더 넓은 테이프가 물질 시트로 직조될 때 더 우수하게 성능을 발휘하고, 더욱이 더 넓은 테이프를 포함하는 물질 시트는 특히 테이프의 폭이 40mm보다 더 클 때 더 개선된 특성, 구체적으로 방탄 특성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 뿐만 아니라, 이러한 더 넓은 테이프는 물질 시트로의 더욱 신속한 가공을 허용한다. 물질 시트는 본원에서 본 발명의 테이프를 포함하는 시트로 이해되는데, 용어 "물질 시트"는 본 발명의 방법의 단계 a)를 수행함으로써 제조되는 시트 형태의 중간 생성물을 의미하는 이전 및 이후에 사용되는 용어 "비-섬유상 중합체 시트"와는 별개이다.

원칙적으로, 본 발명의 테이프의 최대 폭에는 제한이 없다. 실제로, 실용적인 최대 폭은 500mm 이하일 수 있다.

본 발명의 테이프의 면적 밀도(areal density)는 예컨대 연신 조건의 적절한 선택에 의해 5 내지 200g/m²에 걸쳐 변할 수 있다. 바람직한 면적 밀도는 8 내지 120g/m², 더욱 바람직하게는 10 내지 80g/m², 더욱더 바람직하게는 12 내지 60g/m², 가장 바람직하게는 12 내지 30g/m²이다. 특히 폴리에틸렌 테이프, 더욱 특히 UHMWPE 테이프의 경우, 테이프의 면적 밀도는 바람직하게는 10 내지 80g/m², 더욱더 바람직하게는 30 내지 50g/m²이다. 테이프로부터 편리하게 절단된 표면을 칭량함으로써 테이프의 면적 밀도를 결정할 수 있다. 이러한 테이프로 제조된 물질 시트는 개선된 방탄 성능을 갖는 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 테이프, 특히 단방향성 테이프의 두께는 원칙적으로 넓은 범위 내에서 선택될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 테이프의 두께는 120㎛를 초과하지 않고, 더욱 바람직하게는 80㎛를 초과하지 않으며, 더더욱 바람직하게는 50㎛를 초과하지 않고, 가장 바람직하게는 30㎛를 초과하지 않는다. 특히 폴리에틸렌 테이프, 더욱 특히 UHMWPE 테이프의 경우, 그의 두께는 바람직하게는 10㎛ 내지 100㎛, 더욱 바람직하게는 30㎛ 내지 60㎛이다. 당 업자는 예컨대 마이크로미터(micrometer)로 테이프의 두께를 결정하는 방법을 알거나, 또는 이는 면적 밀도를 중합체의 비중으로 나눔으로써 계산될 수 있다.

본 발명의 테이프, 특히 물질 시트중의 테이프의 강도는 이들을 생성시키는 중합체 및 이들의 (1축) 연신 또는 연신비에 따라 크게 달라지지만, 본 발명에 따라 0.75GPa 이상, 바람직하게는 1.0GPa 이상, 더욱 바람직하게는 1.5GPa 이상, 더욱더 바람직하게는 2.0GPa 이상, 가장 바람직하게는 2.5GPa 이상이다.

본 발명에 따른 연신된 테이프, 바람직하게는 단방향성 테이프를 다층 물질 시트를 제조하는데 사용하는 경우 특히 우수한 결과가 수득된다. 결과적으로, 본 발명은 또한 본 발명의 방법에 따라 제조되는 중합체 테이프를 포함하는 다층 물질 시트에 관한 것이다. 제 1 실시양태에서, 다층 물질 시트는 연신된 중합체 테이프의 단일층의 합체된 스택(stack)을 포함하는데, 이에 의해 스택 내의 두 후속 단일층의 연신 방향이 상이하고, 복수개의 인접하게 위치된 본 발명에 따른 중합체 테이프로 단일층이 구축된다. 단일 층에서, 중합체 테이프는 바람직하게는 1축 연신되고 서로 평행하게 위치됨으로써, 단방향성 단일층을 형성한다. 본 발명에 따른 다층 물질 시트는 바람직하게는 2개 이상의 단방향성 단일층, 바람직하게는 4개 이상의 단방향성 단일층, 더욱 바람직하게는 6개 이상의 단방향성 단일층, 더욱더 바람직하게는 8개 이상의 단방향성 단일층, 가장 바람직하게는 10개 이상의 단방향성 단일층을 포함한다. 본 발명의 다층 물질 시트중 단방향성 단일층의 수가 증가하면, 이들 물질 시트로부터 두께가 두꺼운 제품, 예를 들어 방탄 플레이트를 제조할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 다층 물질 시트의 다른 실시양태에서는, 복수개의 테이프를 편직(weaving)함으로써 시트를 수득한다. 중합체 테이프 생성물을 제조된 그대로의 하나의 직물 형태로 사용할 수 있다. 그러나, 또한 복수개의 본 발명에 따른 중합체 테이프 생성물을 적층시킴으로써 다층 물질 시트를 제공할 수도 있다. 이러한 다층 중합체 테이프 생성물은 바람직하게는 2개 이상의 직물, 바람직하게는 4개 이상의 직물, 더욱 바람직하게는 6개 이상의 직물, 더더욱 바람직하게는 8개 이상의 직물, 가장 바람직하게는 10개 이상의 직물을 포함한다. 본 발명의 다층 중합체 테이프 생성물중의 직물의 수가 증가하면, 이들 중합체 테이프 생성물로부터 두께가 두꺼운 제품, 예컨대 방탄 플레이트를 제조할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 다층 물질 시트는 조끼 또는 갑옷판 같은 방탄 제품을 제조하는데 특히 유용하다. 방탄 제품은 철갑탄(소위 AP탄) 및 예를 들어 파편 및 유산탄 같은 단단한 입자를 비롯한 몇 가지 종류의 발사체의 충격 위협에 대해 보호한다. 본 발명에 따른 다층 물질 시트는 예를 들어 지상/공중 또는 해상용 차량에 사용하기 위한 패널 또는 방탄 조끼에 삽입하기 위한 패널 같은 경질 방탄 용도에 가장 적합하다. 본 발명에 따른 물질 시트를 세라믹 또는 금속 타격면 뒤의 소위 배면으로서 적합하게 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 본 발명의 물질 시트 및 테이프를 포함하는 열거된 방탄 제품에 관한 것이다. 방탄성 외에, 유용한 특성은 또한 열 안정성, 저장-수명, 변형 저항성, 다른 물질 시트로의 결합능 및 성형성을 포함한다.

본 발명은 또한 a) 상부 회전 벨트 및 하부 회전 벨트(이 사이에 중합체, 바람직하게는 고분자량 폴리올레핀, 가장 바람직하게는 끊김 없는 상태로 연신될 수 있는 폴리에틸렌의 입자가 공급될 수 있음)를 갖는 제조 단위장치, 및 비-섬유상 중합체 시트를 제조하기 위하여 입자를 압축하는 압축 단위장치; b) 시트를 압연 및 신장시키고 적어도 부분적으로 배향된 중합체 웹을 제조하는 캘린더 단위장치 및 히터, 및 임의적으로는 시트를 추가로 압연 및 신장시키고 더욱 배향된 중합체 웰을 제조하는 제 2 캘린더 단위장치 및 가열 수단; c) 적어도 부분적으로 배향된 중합체 웹을 연신하고 더욱 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하는 연신 단위장치 및 히터; 및 d) 하나 이상의 추가적인 연신 단위장치 및 히터를 포함하는, 배향되거나 고도로 배향된 비-섬유상 중합체 테이프(이 테이프에 포함되는 중합체는 바람직하게는 고분자량 중합체임)를 제조하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치에는 단위장치 a) 내지 d) 및 임의적으로는 제 3 연신 단위장치와 그 이상의 후속 연신 단위장치중 둘 이상의 사이에 하나 이상의 테이크-업(take-up) 및/또는 공급 스테이션이 제공된다.

본 발명의 장치의 바람직한 실시양태에서, 상기 장치는 a1) 바람직하게는 중합체의 융점 미만의 온도에서 테이프를 가열하기 위한 가열 단위장치를 추가로 포함하고, b)에서 비-섬유상 중합체 시트를 캘린더 단위장치에 공급하기 전에 상기 가열을 수행한다.

장치는 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 특히 적합하다. 방법을 불연속적으로 수행하기 위하여(이것이 본 발명에 필수적이기 때문에) 하나 이상의 테이크-업 및/또는 공급 스테이션이 제공된다. 하나 이상의 테이크-업 스테이션은 방법의 선행 단계에서 생성되는 생성물, 예컨대 중합체 웹을 수거하는데 적합하다. 하나 이상의 공급 스테이션은 방법의 선행 단계에서 제조된 수거된 생성물, 예를 들어 수거된 중합체 웹을 공급하는데 적합하고, 이전 단계의 나가는 라인 속도와는 상이한 라인 속도로 방법의 다음 단계에 상기 생성물, 예컨대 웹을 공급한다. 테이크-업 스테이션 및/또는 공급 스테이션은 예를 들어 권취 단위장치 또는 시트 공급 단위장치의 형태일 수 있다.

장치의 바람직한 실시양태에서, 이는 하나 이상의 추가적인 제 2 캘린더 단위장치 또는 중합체 웹을 압연 및 신장하기 위한 제 2 수단을 추가로 포함한다. 이 실시양태의 이점은 본 발명의 방법에 대한 설명과 관련하여 이미 설명하였으며, 여기에서는 반복하지 않는다.

이제, 첨부된 도면 및 하기 실시예(본 발명을 이들로 한정하지 않음)에 의해 본 발명을 추가로 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 중합체 테이프, 특히 고분자량 중합체 테이프, 더욱 특히 초고분자량 폴리에틸렌 테이프를 제조하기 위한 다중-캘린더 장치가 도시되어 있다. 장치는 중합체 분말 또는 미립자, 구체적으로는 바람직하게 예컨대 77% 이상(DSC 데이터로부터 계산됨)의 높은 결정화도 및 바람직하게는 200J/g 이상(DSC에 의해 측정됨)의 높은 비융해열을 나타내는 고분자량 중합체 분말 또는 미립자를 도면에서 왼쪽으로부터 오른쪽으로 이동하는 운송 벨트(4)로 도입하기 위한 원료 호퍼(2)를 포함한다. 이러한 특성을 갖는 분말은 본원에 참고로 인용된 앞서 인용된 EP 0624168A1 호에 따라 제조될 수 있다. 중합체 분말을 중합체의 융점보다 낮은 온도로 유지하면서, 성형 스테이션(6)에서 압축력을 중합체 분말에 가한다. 도 1에 도시된 실시양태는 상부 및 하부 회전 벨트(60, 61), 및 예컨대 가압 플레이트 또는 오일 쿠션 형태의 압축 단위장치(62)를 포함하는 성형 스테이션(6)을 도시한다. 압축 단위장치(62)로부터의 압축력은 중합체 분말을 취급가능한 비-섬유상 중합체 시트(30)로 성형하고 상기 시트(30)로부터 공기를 제거하여 예컨대 방법의 후속 단계에서 열 전달을 개선시킨다. 이어, 상기 시트(30)를 예열기 롤(5) 또는 예컨대 오븐 및/또는 적외선(IR) 히터에 의해 중합체의 융점 미만까지 예열한 다음, 캘린더(또는 압연) 스테이션(71)을 통해 운송한다. 임의적으로는, 하나 이상의 추가적인 캘린더 스테이션(72) 뿐만 아니라 예열기 단위장치(73)도 포함될 수 있다. 바람직하게는 중합체의 융점 미만의 온도에서 압력을 가함으로써 캘린더링을 달성한다. 캘린더 스테이션(71)은 중합체 시트(30)가 적어도 부분적으로 배향되도록 상기 시트를 캘린더링 및 신장시킨다. 그러나, 전형적으로 캘린더 스테이션(71)에서 들어가는 라인 속도는 1분당 0.5 내지 2미터이지만, 이 속도로 제한되는 것은 아니다. 제 1 캘린더 스테이션(1)에서의 중합체 분자의 압축, 캘린더링 및 연신 후, 캘린더링된 비-섬유상 중합체 시트(31)는 부분적으로 배향된 상태로 제 1 캘린더 스테이션(71)에서 나가며, 상기 부분적으로 배향된 시트(31)는 본원에서 중합성 웹 또는 중합체 웹으로 호환성있게 불려진다. 부분적으로 배향된 시트, 즉 중합성 웹(31)은 임의적으로는 예열 단위장치(73)에 의해 바람직하게는 중합체의 융점 미만의 온도로 예열된 후, 임의적으로는 중합체 웹(31)이 추가로 캘린더링되는 제 2 캘린더 스테이션(72)에 들어간다. 도 1에서, n1은 0 이상의 정수이고, m1은 0 이상의 정수이며, q1은 1 이상의 정수이고, ⓧ는 잠재적인 테이크-업 단위장치를 나타낸다. 하나보다 많은 캘린더 스테이션의 경우, 이러한 스테이션(들) 사이의 압연비는 각 스테이션이 어느 정도의 연신을 수행하는 경우 뜻대로 변화시킬 수 있다. 더 배향된 중합체 웹(32)은 전형적으로 1분당 2 내지 20미터의 라인 속도, 바람직하게는 1분당 2 내지 10미터의 라인 속도로 마지막 캘린더 스테이션에서 나간다.

도 1에 도시된 바와 같이, 마지막 압연 스테이션 후, 배향된 중합체 웹(32)은 제 1 단계 연신 단위장치(8)에 들어가는데, 여기에서는 상기 웹을 2 내지 4의 비로 연신시킨다. 제 1 단계 연신 단위장치(8)의 출구에서, 중합체 웹(33)은 전형적으로 5 내지 20의 총 연신비를 거쳤고, 본원에서는 배향된 비-섬유상 테이프라고 칭한다. 제 1 단계 연신 단위장치(8)에서 나가는 라인 속도는 바람직하게는 1분당 5 내지 20미터이다. 상기 테이프를 장치를 통해 전진시키기 위하여 도 1의 장치에는 몇 개의 당김 롤 세트(도시되지 않음)가 포함될 수 있다. 본 발명의 방법의 실시양태에 따라, 연신된 중합체 웹, 즉 배향된 비-섬유상 테이프(33)는 연신 단위장치(8)에서 나갈 때 수거될 수 있다(예를 들어, 테이크-업 단위장치(9)에 의해 권취되어 중간 생성물의 롤(10)을 형성할 수 있다).

도 2를 참조하면, 중합체 시트, 즉 롤(10) 형태의 배향된 비-섬유상 테이프(33)를 공급 단위장치(11)에 위치시키고, 연신 단위장치(8)의 나가는 라인 속도(V_{out ,8})보다 실질적으로 더 낮은 들어가는 라인 속도(V_{in ,12})로 제 2 연신 단위장치(12)에 들어가도록 공급한다. 제 2 연신 단위장치(12)에서는, 테이프를 적절한 연신 온도로 가열한 다음, 2 내지 10, 바람직하게는 4 내지 10의 추가적인 양을 연신시킨다. 제 2 연신 단위장치(12)는 가열 수단, 몇 개의 바대(godet) 및 당 업계에 공지되어 있는 바와 같은 고온 슈(shoe) 연신 단위장치(도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 라인 장력 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 발명의 방법의 실시양태에 따라, 연신된 중합체 테이프(34)가 연신 단위장치(12)를 나올 때 이를 테이크-업 단위장치(15)에 의해 수거하여 최종 생성물의 롤(20)을 제조하는데, 상기 최종 생성물을 본원에서는 고도로 배향된 비-섬유상 테이프라고 한다. 이러한 배치는 2단계 공정을 나타낸다. 임의적으로는, 예열 단위장치(13) 및/또는 캘린더 스테이션(14)이 존재할 수 있다. 도 2에서, n2는 0 이상의 정수이고, m2는 0 이상의 정수이며, q2는 1 이상의 정수이다.

다르게는, 서로 연결된 도 2에 따른 라인 수 개를 가짐으로써 더 많은 단계를 갖는 공정, 예를 들어 도 1에 따른 장치 하나와 도 2에 따른 장치 2개를 포함하는 3단계 공정을 구성할 수도 있다.

들어가는 라인 속도를 선행 단계의 나가는 라인 속도보다 낮게 선택할 수 있기 때문에, 연신 단위장치(8) 및 후속 연신 단위장치의 길이가 현행 기술에서 공지되어 있는 것보다 상당히 더 짧을 수 있다. 이는 공정을 더욱 우수하게 제어할 수 있게 하고, 테이프를 손상시킬 위험을 감소시킨다. 추가의 이점은 본 발명의 방법의 처리량이 개선된다는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 불연속적이다. "불연속적"이란 용어는 방법 단계의 들어가는 라인 속도가 직전 방법 단계의 나가는 라인 속도와 상이함을 의미한다. 본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 라인 속도 차이는 약 1.25 내지 약 20, 바람직하게는 약 1.75 내지 약 15, 가장 바람직하게는 약 2.5 내지 약 10의 더 큰 라인 속도 대 더 작은 라인 속도의 비로서 제공된다. 더욱 바람직한 실시양태에서, 방법 단계의 나가는 라인 속도 및 직전 방법 단계의 들어가는 라인 속도의 비는 약 1.25 내지 약 20, 바람직하게는 약 1.75 내지 약 15, 가장 바람직하게는 약 2.5 내지 약 10이다. 바람직한 특정 실시양태에 따라, 이는 본 발명의 방법의 임의의 단계, 즉 가압 단계를 비롯하여, 하나 이상의 수거 및/또는 공급 단위장치를 갖는 본 발명의 방법의 일부인 단계 후에, 선행 방법 단계의 나가는 라인 속도가 직후 방법 단계의 들어가는 라인 속도보다 더 큼을 의미한다.

예를 들어, 들어가거나 나가는 라인 속도를 나타내는 V를 사용하여, 본 발명의 바람직한 실시양태 및 본 발명의 장치에 대해 하기를 정의할 수 있다:

V_{in ,8}<V_{out ,7} 또는

V_{in ,12}<V_{out ,8}

마지막 연신 단위장치에서 나가는 최종 생성물(20)은 바람직하게는 100 이상의 총 연신비를 거친 것인데, 여기에서 연신비는 신장 전의 길이로 나눈 신장(또한, 당해 분야에서는 연신으로서 불림) 후의 길이로서 정의된다. 이들 연신비에서, 고도로 배향된 중합체 테이프, 특히 고도로 배향된 고분자량 중합체 테이프가 생성된다. 총 연신비는 각각의 별개의 연신 단계의 개별적인 연신비의 곱이다.

본원에서 언급된 시험 방법은 다음과 같다:

● 0의 농도까지의 상이한 농도에서 측정되는 점도를 외삽함으로써, 산화방지제로서 DBPC를 2g/l 용액의 양으로 갖는 데칼린 중에서(용해 시간은 16시간임) 135℃에서 방법 PTC-179[헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules Inc.) Rev. 1982년 4월 29일]에 따라 고유 점도(IV)를 결정한다.

● 테이프의 인장 특성(25℃에서 측정함): 테이프의 공칭 게이지 길이 440mm, 크로스헤드 속도 50mm/분을 이용하여 ASTM D882에 규정된 바와 같이 20mm 폭의 테이프 상에서, 인장 강도(또는 강도), 인장 모듈러스(또는 모듈러스) 및 파단시 신장률(또는 eab)을 정의하고 결정한다.

● 10℃/분의 가열 속도로, 주석 및 인듐으로 조정한 동력-보정 퍼킨엘머(PerkinElmer) DSC-7 기기 상에서 DSC에 의해 중합체의 융점 및 융해열을 결정한다. DSC-7 기기를 조정(2지점 온도 조정)하기 위하여, 소수점 아래 두자리 이상까지 칭량된 인듐 약 5mg 및 주석 약 5mg을 사용한다. 인듐은 온도 및 열류량 조정 둘 다를 위해 사용하고, 주석은 온도 조정만을 위해 사용한다.

안정한 기준선 및 우수한 샘플 온도 안정성을 위해 일정한 블록 온도를 제공하고자 DSC-7의 로 블록을 물로 4℃로 냉각시킨다. 로 블록의 온도는 첫번째 분석을 개시하기 전에 적어도 1시간동안 안정해야 한다. 테이프 측정을 위해, 테이프를 최대 5mm의 작은 정사각형 조각으로 절단하고, 약 1mg(+/-0.1mg) 이상의 샘플 크기를 취한다. 전형적으로, 두께 40마이크론의 테이프의 경우, 5mm의 정사각형 조각 하나는 약 1mg이다. 더 작은 두께의 경우에는 더 많은 조각을 적층시킨다. 더 두꺼운 테이프의 경우에는 최소 1mg의 샘플 질량이 수득되도록 크기를 줄일 수 있다.

대표적인 샘플을 알루미늄 DSC 샘플 팬(50㎕)에 넣고 알루미늄 뚜껑(옆면을 둥글게 말아올림)으로 덮은 다음 밀봉시킨다. 샘플 팬(또는 뚜껑)에는 압력 축적(팬 변형을 야기하여 열 접촉을 악화시킴)을 피하기 위하여 작은 구멍을 천공해야 한다. 분말 샘플의 경우, 최소 1mg(+/-0.1mg)의 분말을 취하여 샘플 팬에 넣는다.

샘플을 조정된 DSC-7 기기에 넣는다. 참조용 로에는 빈 샘플 팬(마찬가지로 천공된 뚜껑으로 덮고 밀봉함)을 넣는다.

하기 온도 프로그램을 실행한다:

1. 샘플을 40℃에서 5분간 유지시킨다(안정화 기간).

2. 온도를 10℃/분으로 40℃에서 200℃까지 증가시킨다(제 1 가열 곡선).

3. 샘플을 200℃에서 5분간 유지시킨다.

4. 온도를 200℃에서 40℃로 감소시킨다(냉각 곡선).

5. 샘플을 40℃에서 5분간 유지시킨다.

6. 임의적으로는 온도를 10℃/분으로 40℃에서 200℃로 증가시켜 제 2 가열 곡선을 수득한다.

DSC 로의 샘플 쪽에 빈 팬을 넣고 동일한 온도 프로그램을 실행한다(빈 팬 측정치).

분석된 샘플의 융점을 결정하기 위하여 당 업계에 공지되어 있는 바와 같이 제 1 가열 곡선의 분석을 이용한다. 당 업계에 통상적으로 공지되어 있는 바와 같이, 피크 면적을 적분함으로써 융해열 ΔH를 수득한다. 뿐만 아니라, 순수한 결정의 융해열인 293J/g으로 ΔH를 나눔으로써 결정화도를 계산한다.

빈 팬 측정치를 샘플 곡선으로부터 빼서 기준선 곡률을 보정한다. 기준선을 피크 전 후의 편평한 부분(UHMWPE의 경우 60℃ 및 190℃)에 정렬시킴으로써 샘플 곡선의 기울기를 보정한다. 피크 높이는 기준선으로부터 피크 꼭대기까지의 거리이다.

이제, 본 발명을 하기 실시예로 한정하지 않으면서, 하기 실시예에 의해 본 발명을 추가로 설명한다.

실시예 I

도 1의 배치를 단계 1로서 이용한 다음 도 2의 후속 배치 2개를 각각 단계 2 및 3으로 이용하는 3단계의 불연속적인 방법에서, 끊김없는 상태로 연신될 수 있는 폴리에틸렌 분말(UHMWPE)[티코나(Ticona)의 GUR^？]을 압착함으로써 실시예 I을 수행하였다.

이 경우, 도 1의 단계 1에서 n1은 0이고 m1은 0이고 q1은 1이며; 단계 2의 도 2의 후속 배치에서 n2는 0이고 m2는 0이고 q2는 2이고; 최종 단계 3의 도 2의 배치에 따른 이 추가의 최종 단계 3에서 n3은 0이고 m3은 0이며 q3은 2이다. 35바의 평균 압력 및 140℃의 온도에서 UHMWPE 분말의 압착을 수행하였고, V_{in ,7}은 1.2m/분이었다. 이어, 압착된 UHMWPE 시트를 140℃의 캘린더에서 4의 연신비로 연신하였다. 따라서, 나가는 라인 속도 V_{out ,8}은 14.4m/분이었다. 이어, 캘린더링된 웹을 152℃의 제 1 연신 오븐에서 3의 연신비로 신장시켰다. 본 발명의 방법이 불연속적이기 때문에, 본 실시예에서 신장 단계 2의 들어가는 라인 속도 V_{in ,12}는 뜻대로 선택할 수 있고, V_{in ,12}는 5m/분으로, 즉 나가는 속도 V_{out ,8}보다 낮게 선택되었다. 오븐(12)에서 5의 연신비를 조절하기 위하여, 나가는 라인 속도 V_{out ,12}는 25m/분이었다. 마지막으로, 이 제 2 단계에서 생성된 (중간) 생성물을, 들어가는 속도가 6m/분이고 나가는 속도가 12m/분인 것을 제외하고는 단계 2에 이용된 조건과 동일한 공정 조건으로 제 3 단계 및 최종 단계에 공급하였다. 생성된 테이프의 총 연신비는 120(=4×2×5×2)에 이른다. 그러나, 요구되는 총 오븐 길이는 겨우 50m이다. 25m/분의 최대 라인 속도도 연속적인 공정에 대해 종종 보고되는 것(약 144m/분의 수준)보다 상당히 더 낮다. 생성된 연신된 테이프는 1.7GPa의 인성 및 1115GPa의 E-모듈러스를 가졌다.

이어, 테이프를 직물로 직조하였다. 복수개의 직물 시트를 165바의 압력으로 130℃에서 80분간 가압하였다. 수득된 가압된 패널은 22kg/m²의 면적 밀도를 가졌다. 7.62 나토볼(Natoball)을 사용하여 패널의 방탄 특성을 시험하였고, 약 800m/s의 V₅₀을 달성하였다.

본 발명의 방법은 개선된 공정 제어를 제공하고, 현행 기술에서와 적어도 유사한 특성을 갖는 테이프를 생성시킨다. 또한, 본 발명의 테이프는 이를 포함하는 물질 시트 및 상기 물질 시트를 포함하는 방탄 제품이 예컨대 공지의 물질 시트 및 이를 포함하는 제품보다 개선된 특성을 갖도록 하는 것으로 밝혀졌다.

Claims (15)

1. a) 비-섬유상 중합체 시트를 제조하는 단계,
   b) 상기 시트를 압연 및 신장(stretching)시켜 부분적으로 배향된 중합체 웹을 제조하는 단계, 및
   c) 부분적으로 배향된 중합체 웹을 연신(drawing)시켜 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하는 단계
   를 포함하고, 하나 이상의 방법 단계의 들어가는(ingoing) 라인 속도, 구체적으로는 방법 단계 b) 또는 c)의 들어가는 라인 속도가 선행 방법 단계의 나가는(outgoing) 라인 속도와 상이하다는 점에서 불연속적인, 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   중합체가 고분자량 중합체인 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   단계 b) 및/또는 c)를 1회 이상 반복하여, 더욱 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하는 추가적인 단계 d)를 포함하고, 하나 이상의 방법 단계의 들어가는 라인 속도가 선행 방법 단계의 나가는 라인 속도와 상이하다는 점에서 불연속적인 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
   a) 중합체 분말 상을 중합체의 융점 미만에서 제조 및 압축시켜 비-섬유상 중합체 시트를 제조하는 단계,
   b) 중합체의 융점 미만에서, 캘린더 단위장치에서 상기 시트를 압연 및 신장시켜 부분적으로 배향된 중합체 웹을 제조하는 단계,
   c) 중합체의 융점 미만에서, 연신 단위장치에서 부분적으로 배향된 중합체 웹을 연신시켜 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하는 단계, 및
   임의적으로는 d) 단계 c)를 반복하여 더욱 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하는 단계
   를 포함하고, 방법 단계 b) 및 c)중 하나 이상의 들어가는 라인 속도 또는 단계 d)가 존재하는 경우 방법 단계 b) 내지 d)중 하나 이상의 들어가는 라인 속도가 선행 방법 단계의 나가는 라인 속도와 상이하다는 점에서 불연속적인, 고도로 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하는 방법으로서, 상기 테이프에 포함되는 중합체가 바람직하게는 고분자량 중합체인 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
   방법 단계, 예를 들어 단계 b) 내지 d)중 하나 이상의 들어가는 라인 속도를 선행 방법 단계의 나가는 라인 속도보다 더 낮게 선택하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
   방법 단계, 예를 들어 단계 b) 내지 d)중 하나 이상의 들어가는 라인 속도를 선행 방법 단계의 나가는 라인 속도보다 더 낮게 선택하되, 단계 a) 직후에 단계 b)를 수행하고, 단계 a)의 나가는 라인 속도가 단계 b)의 들어가는 라인 속도와 실질적으로 동일한 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
   예컨대 제 2 캘린더 단위장치에서 단계 b)의 부분적으로 배향된 중합체 웹을 압연 및 신장시켜 더욱 완전히 배향된 중합체 웹을 제조하는 추가적인 단계 e)를 추가로 포함하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
   방법 단계에서 나온 후 비-섬유상 중합체 시트, 중합체 웹 및/또는 테이프를 바람직하게는 상기 방법 단계의 나가는 라인 속도와 실질적으로 동일한 권취 속도로 예컨대 보빈 상에 권취하는 권취 단계를 추가로 포함하고, 상기 권취 단계 후, 권취된 비-섬유상 중합체 시트, 중합체 웹 및/또는 테이프를 바람직하게는 다음 방법 단계의 들어가는 라인 속도와 실질적으로 동일한 공급 속도로 다음 방법 단계에 공급하는 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
   사용되는 중합체가 폴리벤즈이미다졸 또는 폴리벤즈옥사졸, 특히 폴리(1,4-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸), 또는 폴리(2,6-다이이미다조[4,5-b-4',5'-e]피리딘일렌-1,4-(2,6-다이하이드록시)페닐렌) 같은, 폴리올레핀, 초고분자량 폴리올레핀, 고분자량 또는 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리에스터, 폴리비닐 알콜, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리아마이드, 액정 중합체 및 사다리형(ladder-like) 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    연신을 1축으로 수행하는 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    라인 속도 차이가 약 1.25 내지 약 20, 바람직하게는 약 1.75 내지 약 15, 가장 바람직하게는 약 2.5 내지 약 10의 더 큰 라인 속도 대 더 작은 라인 속도의 비로서 제공되는 방법.
12. 본 발명의 방법에 의해 수득될 수 있는 배향되거나 고도로 배향된 중합체 테이프.
13. 제 12 항에 따른 중합체 테이프를 포함하는 다층 물질 시트.
14. a) 상부 회전 벨트 및 하부 회전 벨트를 갖고, 그 사이에 중합체, 바람직하게는 고분자량 폴리올레핀, 가장 바람직하게는 끊김 없는 상태로 연신될 수 있는 폴리에틸렌 입자가 공급될 수 있는 제조 단위장치, 및 비-섬유상 중합체 시트를 제조하기 위하여 입자를 압축하는 압축 단위장치;
    b) 시트를 압연 및 신장시키고 적어도 부분적으로 배향된 중합체 웹을 제조하는 캘린더 단위장치 및 히터, 및 임의적으로는 시트를 추가로 압연 및 신장시키고 더욱 배향된 중합체 웹을 제조하는 제 2 캘린더 단위장치 및 가열 수단;
    c) 적어도 부분적으로 배향된 중합체 웹을 연신하고 더욱 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하는 연신 단위장치 및 히터; 및
    d) 하나 이상의 추가적인 연신 단위장치 및 히터
    를 포함하는, 배향되거나 고도로 배향된 비-섬유상 중합체 테이프를 제조하는 장치로서, 상기 테이프에 포함되는 중합체가 바람직하게는 고분자량 중합체이고, 상기 장치에 단위장치 a) 내지 d) 및 임의적으로는 제 3 연신 단위장치와 그 이상의 후속 연신 단위장치중 둘 이상의 사이에 하나 이상의 테이크-업(take-up) 및/또는 공급 스테이션이 제공되는 장치.
15. 제 14 항에 있어서,
    a1) 바람직하게는 중합체의 융점 미만의 온도에서 테이프를 가열하는 가열 단위장치를 추가로 포함하고, b)에서 비-섬유상 중합체 시트가 캘린더 단위장치에 공급되기 전에 상기 가열이 수행되는 장치.

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