KR20170120652A - 고강도 폴리아마이드 얀 - Google Patents

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KR20170120652A
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마르티누스 요세프 마리아 쾰러스
로만 스테판얀
하오 천
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디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
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Abstract

본 발명은, 얀의 총 중량에 대해 90 중량% 이상의 양으로 코폴리아마이드를 포함하는 얀에 관한 것으로서, 이때 상기 코폴리아마이드는,
a) 코폴리아마이드의 총 중량에 대해 95 중량% 이상의, 헥사메틸렌 다이아민 및 아디프산으로부터 유도된 단량체 단위, 및
b1) 다이아민 X로부터 유도된 환형 단량체 단위, 및 이산 Y로부터 유도된 환형 단량체 단위, 및/또는
b2) 아미노산 Z로부터 유도된 환형 단량체 단위
를 포함하되, 이때
X, Y 및 Z로부터 유도된 단량체 단위의 총량은 코폴리아마이드의 총 중량에 대해 0.1 내지 4.5 중량%이고, 상기 얀은 ASTM D885-04에 따라 측정 시 80 cN/tex 이상의 인장 강도를 갖는다.
또한, 본 발명은 상기 얀의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

고강도 폴리아마이드 얀
본 발명은 고강도 폴리아마이드 얀, 및 이러한 얀의 제조 방법에 관한 것이다.
고강도 폴리아마이드 얀은 공지되어 있고, 예를 들면 타이어 코드, 에어 백에서 적용된다. 상기 얀은 예컨대 폴라아마이드-6 또는 폴리아마이드-66으로부터 제조될 수 있다. 보다 높은 강도를 갖는 얀의 제공에 대한 지속적 요구가 존재하며, 이때 인성(tenacity) 값은 강도를 정의하는 척도이다. 섬유 인성은, ASTM D885-04에 따라 스타티맷(STATIMAT) 4U 자동 인장 시험기에 의해 측정될 수 있다. 보다 높은 강도 얀을 가짐으로써, 최종 생성물의 총 중량은 동일한 생성물 강도를 유지하기 위해 감소될 수 있고, 이는 환경적 관점에서 유익하다. 예를 들면, 자동차 산업에서, 고강도 얀을 필요로 하는 에어 백이 더욱 더 많이 사용된다. 상기 얀의 강도를 증가시킴에 의해, 에어 백의 총 중량은 감소될 수 있고, 이는 자동차에서 더욱 낮은 CO2-배출을 제공한다. 다르게는, 고강도 얀에 대해 다른 적용례, 예컨대 로프, 타이어 코드 등이 실현가능하고, 여기서 강도는 중요한 인자이다.
얀의 강도를 증가시키기 위해 많은 시도가 있었고, 이는 예를 들면, EP2264235에 개시된 바와 같이, 특수 냉각 장비 및 스팀 처리를 이용하여 얇은 필라멘트로부터 얀을 제조하는 것을 포함한다. EP2264235는, 폴리아마이드를 포함하는 에어 백용 얀을 개시하며, 이때 단일 섬유 미세도는 1 내지 2 dtex이고, 강도는 약 8.5 cN/dtex에 도달했다.
US4701377에 개시된 종래 기술에서의 또 다른 예는, 특수 스피닝 및 인발 절차(초가열 스팀 처리 포함) 후에 12g/d(약 10.5cN/dtex)보다 강한 섬유의 제조를 가능케 한다.
그러나, 개시된 방법들에서의 주요 단점은, 우수한 특성에 도달하기 위해 특수한 비-표준 장비가 필요하다는 것이고, 이는 이들 방법 모두를 경제적으로 덜 매력적인 것으로 만든다. 경제적으로 실현가능한 공정으로 제조된 상업적으로 입수가능한 폴리아마이드 6 및 폴리아마이드 66 얀은 약 8.5 cN/dtex 이하의 인성을 특징으로 한다.
본 발명의 목적은, 보다 높은 강도를 보이고, 경제적으로 실현가능한 방식으로 제조될 수 있는 얀을 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 얀의 총 중량에 대해 90 중량% 이상의 양으로 코폴리아마이드를 포함하는 얀에 의해 충족되며, 이때 상기 코폴리아마이드는,
a) 코폴리아마이드의 총 중량에 대해 95 중량% 이상의, 헥사메틸렌 다이아민 및 아디프산으로부터 유도된 단량체 단위, 및
b1) 다이아민 X로부터 유도된 환형 단량체 단위, 및 이산 Y로부터 유도된 환형 단량체 단위, 및/또는
b2) 아미노산 Z로부터 유도된 환형 단량체 단위
를 포함하되, 이때
X, Y 및 Z로부터 유도된 단량체 단위의 총량은 코폴리아마이드의 총 중량에 대해 0.1 내지 4.5 중량%이고,
상기 얀은 ASTM D885-04에 따라 측정 시 80 cN/tex 이상의 인장 강도를 갖는다.
도 1은, 공정 A를 수행하는 장비의 예를 도시한다.
도 2는, 공정 B를 수행하는 장비의 예를 도시한다.
<도면 부호에 대한 간단한 설명>
(01) 압출기
(03) 스피너렛
(05) 필라멘트
(07) 테이크 업 롤(take up roll)
(11) 제 1 롤 쌍
(21) 제 2 롤 쌍
(31) 제 3 롤 쌍
(41) 제 4 롤 쌍
(51) 제 5 롤 쌍
(91) 릴 장치
(12) 제 1 인발 단계
(22) 제 2 인발 단계
(32) 제 1 이완 단계
(42) 제 2 이완 단계
(52) 제 3 이완 단계
wt%는 중량%인 것으로 이해된다.
본원에서 "본질적으로 등몰량"은, X로부터 유도된 단량체 단위 : Y로부터 유도된 단량체 단위의 몰 비가 0.8 내지 1.2, 바람직하게는 0.9 내지 1.1, 더욱 바람직하게는 0.95 내지 1.05인 것으로 이해된다.
바람직하게는, X 및 Y 로부터 유도된 단량체 단위는 본질적으로 등몰량으로 존재한다.
본 발명자들은 놀랍게도, 본 발명에 따른 얀이 호모폴리아마이드로부터 제조된 얀에 비해 높은 강도를 보인다는 것을 발견하였다. 또 다른 장점은, 상기 얀이 단순한 공정에 의해 제조될 수 있다는 것이다.
본원에서 호모폴리아마이드는, 헥사메틸렌 다이아민 및 아디프산으로부터 유도된 단량체 단위로 본질적으로 이루어진 폴리아마이드인 것으로 이해된다. 이 폴리아마이드는 또한 PA-66로 지칭된다.
본원에서 코폴리아마이드는, 다수의, 헥사메틸렌 다이아민 및 아디프산으로부터 유도된 단량체 단위 이외에 다이아민 및 이산 및/또는 아미노산으로부터 유도된 추가의 단량체 단위를 포함하는 코폴리아마이드인 것으로 이해된다. 따라서 이들 추가의 단량체 단위는 헥사메틸렌 다이아민 및 아디프산과는 상이하다. 이런 코폴리아마이드는 또는 PA-66/XY로도 표시될 수 있으며, 이때 X는 추가의 다이아민을 의미하고, Y는 추가의 이산 또는 PA-66/Z를 의미하고, 이때 Z는 아미노산 또는 PA-66/XY/Z를 의미한다. 코폴리아마이드는 블렌드와는 구별되어야 하고, 이는 PA-66/PA-XY 또는 PA-66/PA-Z로서 기재된다. 블렌드는, 2개의 폴리아마이드를 혼합하여 제조되는 반면, 코폴리아마이드는, 단량체를 혼합하고, 이어서 이를 코폴리아마이드로 중합시켜 제조된다.
본원에서 단량체는, 다른 단량체에 화학적으로 결합 시에 중합체를 형성하는 분자인 것으로 이해된다. 폴리아마이드의 경우, 잠재적 단량체는, 예를 들면 아미노산, 다이아민 및 이산뿐만 아니라 이들의 염을 포함한다.
본원에서 단량체 단위는, 중합체 내에 존재하는 상태와 같은, 단량체로부터 유도된 단위인 것으로 이해된다.
다이아민 X로부터 유도된 적합한 환형 단량체 단위는, 예를 들면 하기를 포함한다:
- C6 내지 C20 방향족 다이아민, 예컨대 m- 또는 p-페닐렌다이아민,
- C7 내지 C20 아릴지방족 다이아민, 예컨대 4,4'-다이아미노다이페닐프로판, 메타-자일렌 다이아민(MXD), 파라-자일렌 다이아민(PXD),
- C6 내지 C20 환형 지방족 다이아민, 예컨대 1,4-다이아미노사이클로헥산, 4-아미노메틸사이클로헥실아민, 5-아미노-1,3,3-트라이메틸사이클로헥산메틸아민(또한 이소포론 다이아민, IPD로도 불림), 3,3'-다이메틸-4,4'-다이아미노-다이사이클로헥실메탄, 비스-(p-아미노사이클로헥산)메탄, 2,2-다이(4-아미노사이클로헥실)-프로판, 3,6-비스(아미노메틸)노보난, 및 이들의 입체이성질체 및/또는 시스 트랜스 이성질체.
바람직하게는, 다이아민 X로부터 유도된 환형 단량체 단위는 전술된 C6 내지 C20 환형 지방족 다이아민인데, 이들이 보다 높은 반응성을 보이고, 코폴리아마이드에서 형성되기 더욱 용이하기 때문이다.
다이카복실산 Y로부터 유도된 적합한 환형 단량체 단위는, 예를 들면:
- C8 내지 C20 방향족 다이카복실산, 예컨대 나프탈렌-2,6-다이카복실산, 나프탈렌-1,4-다이카복실산, 이소프탈산(I), 테레프탈산(T),
- C8 내지 C20 아릴지방족 다이카복실산, 예컨대 o-, m- 또는 p-페닐렌다이아세트산, 4-메틸이소프탈산, 4-tert-부틸이소프탈산,
- 수소화된 나프탈렌 다이카복실산, 수소화된 2,6-나프탈렌 다이카복실산, 1,4-사이클로헥산 다이카복실산, 및 1,3-사이클로헥산 다이카복실산을 비롯한 C6 내지 C20 환형 지방족 다이카복실산, 및
이들의 입체이성질체 및/또는 시스 트랜스 이성질체
를 포함한다. 바람직하게는, 다이카복실산으로부터 유도된 환형 단량체 단위는 이소프탈산인데, 이것이 물에 용이하게 용해되고 용이하게 투여될 수 있기 때문이다. 또 다른 바람직한 환형 단량체 단위는 테레프탈산으로부터 유도되며, 이는 용이하게 입수가능하기 때문이다.
본원에서 "수소화된"은, 모든 방향족 고리가 환형 지방족 단위로 완전히 수소화되는 것으로 이해된다.
아미노산 Z로부터 유도된 적합한 환형 단량체 단위는, 4-아미노메틸사이클로헥실카복실산, 4-아미노사이클로헥산아세트산, 및 이들의 시스 및 트랜스 이성질체로부터 유도된 단량체 단위를 포함한다.
바람직하게는, 환형 X 및 Y 및/또는 Z로부터 유도된 단량체 단위는, 5 또는 6개의 탄소 원자를 함유하는 하나 이상의 환형 구조, 예컨대 사이클로펜탄 구조, 페닐 구조 또는 사이클로 헥산 구조를 가지며, 이는 예를 들면 1,3 다이아미노사이클로펜탄, 이소포론 다이아민, 테레프탈산, 이소프탈산으로부터 유도될 수 있다.
바람직하게는, 상기 얀은 코폴리아마이드를 얀의 총 중량에 대해 95 중량% 이상의 양으로 포함하며, 이때 상기 코폴리아마이드는
a) 코폴리아마이드의 총 중량에 대해 95 중량% 이상의, 헥사메틸렌 다이아민 및 아디프산으로부터 유도된 단량체 단위, 및
b1) 다이아민 X로부터 유도된 환형 단량체 단위, 및 이산 Y로부터 유도된 환형 단량체 단위
를 포함하고, 이때
X 및 Y로부터 유도된 단량체 단위의 총량은 코폴리아마이드의 총 중량에 대해 0.5 내지 4.0 중량%이다. 바람직하게는, X 및 Y로부터 유도된 단량체 단위는 본질적으로 등몰량으로 존재한다.
코폴리아마이드를 얀의 총 중량에 대해 95 중량% 이상의 양으로 포함하는 얀이 가장 바람직하며, 이때 상기 코폴리아마이드는
a) 코폴리아마이드의 총 중량에 대해 95 중량% 이상의, 헥사메틸렌 다이아민 및 아디프산으로부터 유도된 단량체 단위, 및
b1) 이소포론 다이아민인, 다이아민 X로부터 유도된 환형 단량체 단위, 및 이소프탈산 및 테레프탈산으로부터 선택되는, 이산 Y로부터 유도된 환형 단량체 단위
를 포함하고, 이때
X 및 Y로부터 유도된 단량체 단위의 총량은 코폴리아마이드의 총 중량에 대해 0.5 내지 4.0 중량%이다.
상기 얀은, 얀의 총 중량에 대해 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 가장 바람직하게는 97 중량% 이상의 양으로 코폴리아마이드를 포함한다. 상기 얀은, 예컨대 안정화제 및 안료일 수 있는 다른 첨가제를 포함할 수 있다.
예를 들면 에어 백 직물을 비롯한 많은 적용례에서, 고 인성, 저 타이터, 낮은 고온 공기 수축률(HAS)의 얀이 요망된다. 본 발명에 따른 얀은 200 dtex 내지 700 dtex, 더욱 바람직하게는 300 dtex 내지 500 dtex, 가장 바람직하게는 300 dtex 내지 400 dtex의 타이터를 갖는다. 저 타이터의 얀은, 예컨대 에어 백 적용례에서, 중량 저감을 가능케 할 뿐만 아니라, 예를 들면 얀으로부터 제조되는 보다 콤팩트하고, 보다 잘 굽혀지는 직물을 가능케 한다.
얇은 직물과 조합되어 생성물 강도를 확보하기 위해, 저 타이터 얀은 바람직하게는 고 인성과 조합되어 사용된다. 450 dtex 내지 500 dtex 얀의 사용은 전형적으로 80 cN/tex 이상의 인성을 갖는 얀을 필요로 한다.
본 발명에 따른 얀은, ASTM D885-04에 따라 측정 시 80 cN/tex 이상의 인장 강도를 보이고, 바람직하게는 상기 얀은 85 cN/tex 이상, 더욱 바람직하게는 90 cN/tex 이상의 인장 강도를 갖는다. 또한 80 cN/tex 이상의 인장 강도를 갖는 얀은, 텍스타일 얀과 반대로 기술적 얀으로 본원에서 지칭된다. 텍스타일 얀은 보통 보다 낮은 인장 강도를 갖고, 보통 기술적 얀이 사용되는 적용례에서는 적합하지 않다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 얀은 300 dtex 내지 400 dtex의 타이터 및 85 cN/tex 이상의 인성, 가장 바람직하게는 상기 얀은 300 dtex 내지 400 dtex의 타이터 및 90 cN/tex 이상의 인성을 가지는데, 이는 보다 높은 강도를 갖는 보다 얇은 직물을 가능케 하기 때문이다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 얀은 8.0% 이하, 바람직하게는 5.0% 이하의 고온 공기 수축률을 갖는데, 이는 보다 높은 치수 안정성을 가능케 하기 때문이다. HAS는, 후술되는 바와 같이, 177℃에서 2 분 후에 측정된다. 최소 HAS 값은 1.0% 정도로 낮을 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 얀은, 8.0% 이하, 바람직하게는 5.0% 이하의 HAS, 80 cN/tex 이상, 바람직하게는 85 cN/tex 이상의 인성, 및 200 dtex 내지 700 dtex, 바람직하게는 300 dtex 내지 500 dtex의 타이터를 갖는다.
시험 방법:
컨디셔닝(conditioning): 후술되는 모든 측정 이전에, 얀을 함유하는 보빈(bobbin)을 55% 상대 습도 23℃ 대기에서 12 시간 이상 컨디셔닝하였다.
섬유의 인장 강도(또한 인성으로도 공지됨)는 ASTM D885-04에 따라 측정되고, cN/dtex 또는 cN/tex로 제공된다. 측정은 스타티맷 4U 자동 인장 시험기를 사용하여 수행되었다.
섬유 타이터(또한 선형 밀도로도 불리고, dtex로 측정됨)는, 10000 미터의 얀의 중량(g)으로서 정의된다. 타이터는 공지 길이, 보통 20 미터의 얀 단편을, 0.001 g의 정확도를 갖는 저울에서 칭량한 후, 10000 미터의 얀으로 재계산하여 측정될 수 있다. 실제로, 타이터 측정은 또한 스타티맷 4U에 의해 자동화되고, 수행된다.
고온 공기 수축률(HAS)은 5 mN/tex의 하중 하에 테스트라이트(Testrite) 수축률 측정 장비를 사용하여 177℃에서 2 분 동안 ASTM D4974-04에 따라 측정된다.
얀 제조 공정:
본 발명에 따른 얀의 제조 방법은 일반적으로 하기 단계들을 포함하며, 이는 공정 A로 또한 불린다:
- 코폴리아마이드를 포함하는 조성물을 압출기에 제공하고, 이를 용융시키고, 임의적으로 첨가제, 예컨대 안정화제 또는 안료와 혼합하여 용융 조성물을 수득하는 단계;
- 상기 용융 조성물을 스피너렛(spinneret)을 통해 압출시켜 팔라멘트를 형성하고, 이어서 이를 연신시키고, 냉각시키고, 합쳐서 하나 이상의 얀을 형성하는 단계;
- 이어서, 상기 하나 이상의 얀을 25℃ 내지 265℃의 온도에서 4 내지 6의 인발 비로 인발(drawing) 공정으로 처리하는 단계(바람직하게는 상기 인발은 50℃ 내지 215℃의 온도에서 수행된다. 상기 인발은, 예컨대 가열된 인발 롤의 쌍, 가열된 고온 공기 오븐 등에 의해 수행될 수 있다);
- 임의적으로, 인발 후에 상기 얀을 이완 및/또는 열 고정(heat set) 단계로 처리하는 단계;
- 상기 하나 이상의 얀을 권취하는 단계(바람직하게는, 하나 이상의 얀을 보빈 상에 권취시킨다).
공정 A를 수행하는 장비의 예를 도 1에 예시한다.
조성물을 용융시키고, 필요한 경우, 압출기(01)에서 첨가제, 예를 들면 안정화제 또는 안료와 혼합시키고, 스피너렛(03)을 통해 추가로 압출시켜 필라멘트를 형성한다. 필라멘트(05)를 냉각시키고, 인발시키고, 스피너렛(03)과 테이크 업 롤(07) 사이에서 하나 이상의 얀으로 합친다. 또한 얀을 인발시키는 2 단계가 수행된다. 먼저, 얀을 50℃ 내지 80℃의 온도로 롤(11) 쌍에 의해 가열하고, 롤(11) 및 (21) 쌍 사이에서 에어 갭(12)에서 2 내지 3배 인발시킨다. 그 후, 얀을 120℃ 내지 245℃의 온도로 롤(21) 쌍에 의해 가열하고, 롤(21) 및 (31) 쌍 사이에서 에어 갭(22)에서 1.35 내지 3배 인발시켜 4 내지 6의 인발 비를 생성한다. 상기 인발 단계 후에 열 고정 및 이완을 수행한다: 상기 얀을 200℃ 내지 245℃의 온도로 롤(31) 쌍에 의해 가열하고, 롤(31) 및 (41) 쌍 사이에서 에어 갭(32)에서 0% 내지 10% 이완시킨다. 마지막으로, 상기 얀을 릴 장치(91)에서 보빈 상에 권취시킨다.
본 발명에 따른 얀은 바람직하게는, 하기 단계들을 포함하는 공정에 의해 제조되며, 이는 이후 공정 B로 지칭된다:
- 코폴리아마이드를 포함하는 조성물을 압출기에 제공하고, 이를 용융시키고, 임의적으로 첨가제, 예컨대 안정화제 또는 안료와 혼합하여 용융 조성물을 수득하는 단계;
- 상기 용융 조성물을 스피너렛을 통해 압출시켜 팔라멘트를 형성하고, 이어서 이를 연신시키고, 냉각시키고, 합쳐서 하나 이상의 얀을 형성하는 단계;
- 이어서, 상기 하나 이상의 얀을 25℃ 내지 265℃의 온도에서 4 내지 6의 인발 비로 인발 공정으로 처리하는 단계(바람직하게는 상기 인발은 50℃ 내지 215℃의 온도에서 수행된다. 상기 인발은, 예컨대 가열된 인발 롤의 쌍, 가열된 고온 공기 오븐 등에 의해 수행될 수 있다);
- 인발 후에, 250℃ 내지 260℃의 온도 범위를 유지하면서 상기 얀을 3개 이상의 스테이지에서 4% 내지 10% 이완시키는 단계;
-상기 하나 이상의 얀을 권취하는 단계(바람직하게는, 하나 이상의 얀을 보빈 상에 권취시킨다).
바람직하게는, 이완 동안의 온도는 인발 동안의 최고 온도보다 높다. 이는 이완이 보다 효과적으로 되게 하는 장점을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 이완 동안 온도는 각각의 후속 단계에서 증가된다. 이는, 이완 롤 사이에 충분한 얀 텐션(tension)이 유지되는 장점을 가지며, 이는 상기 얀의 파단을 방지한다.
공정 B의 장점은, 공정 A와 비교 시에 보다 낮은 고온 공기 수축률을 갖는 얀을 수득한다는 것이다.
공정 B를 수행하는 장비의 예가 도 2에 예시되어 있다. 도 2와 도 1에 도시된 공정간의 차이는 4개 대신에 5개의 가열된 롤 쌍(11), (21), (31), (41), (51)이 사용된다는 것이다. 압출기(01), 스프너렛(03), 에어 갭(05), 테이크 업 롤(07) 및 첫번째 2개의 롤 쌍(11), (21) 조건은, 도 1에 예시된 바와 같이, 공정 A에서와 동일한 방식으로 선택될 수 있다. 낮은 HAS 값을 달성하기 위해, 롤(31), (41) 및 (51)은 250℃ 내지 260℃의 온도로 설정되어야 하고, 상기 얀은 3개 이상의 단계(32), (42), (52)에서 4% 내지 10% 이완된다. 이어서 상기 얀은 릴 장치(91) 상에서 권취된다.
본 발명에 따른 얀에 대한 적용례는 예컨대 운전자, 승객, 무릎, 커튼 에어 백용 에어 백을 포함한다. 다른 적용례는 로프 또는 타이어 코드를 포함한다.
실시예 1(Ex 1):
공정 A에 따라 코폴리아마이드 PA66/IPDT로부터 72개의 필라멘트로 이루어진 350dtex 얀을 제조하였다. 상기 코폴리아마이드를, 헥사메틸렌 다이아민, 아디프산, 이소포론다이아민(IPD), 및 테레프탈산(T)의 혼합물로부터 합성하였다. IPD로부터 유도된 단량체 단위는 코폴리아마이드에 대해 0.5 중량%이었고, T로부터 유도된 단량체 단위는 코폴리아마이드에 대해 0.5 중량%이었다. 코폴리아마이드의 나머지는 헥사메틸렌 다이아민 및 아디프산으로부터 유도된 단량체 단위였고, 따라서 99 중량%이다.
상기 공정은 도 1에 예시된 장비를 사용하여 적용되었다. 테이크 업 후, 상기 얀을 5.0의 인발 비로 2-단계 공정으로 인발하였다. 고온 인발 후, 총 6%의 이완이 제 3 및 제 4 롤 쌍 사이 및 제 4 롤 쌍과 릴링 장치 사이에 적용되었다.
상기 얀은 약 93cN/tex의 예상 인성, 20%의 파단 신율 및 177℃ 2분에서 약 7%의 예상 고온 공기 수축률을 가졌다.
실시예 2(Ex 2)
동일한 코폴리아마이드를 실시예 1에서와 같이 사용하였다. 도 2에 예시된 장비를 사용하여 상기 얀을 공정 B에 따라 제조하였다. 테이크 업 후, 상기 얀을 4.9의 인발 비로 2-단계 공정으로 인발하였다. 고온 인발 후, 총 10%의 3-단계 이완 공정이 제 3 및 제 4 롤 쌍 사이, 제 4 및 제 5 롤 쌍 사이, 및 제 5 롤 쌍과 릴링 장치 사이에 적용되었다.
상기 얀은 90cN/tex의 예상 인성, 22%의 파단 신율, 350dtex의 타이터 및 177℃ 2분에서 4%의 예상 고온 공기 수축률을 가졌다.
비교예 A(Comp A)
공정 A에 따라 호모폴리아마이드 PA66로부터 72개의 필라멘트로 이루어진 350dtex 얀을 제조하였다. 상기 호모폴리아마이드를, 100 중량%의 단량체로 기여하는 헥사메틸렌 다이아민 및 아디프산으로부터 합성하였다.
상기 공정은 도 1에 예시된 장비를 사용하여 수행되었다. 테이크 업 후, 상기 얀을 4.5의 인발 비로 2-단계 공정으로 인발하였다. 보다 높은 인발 비는, 스핀라인 파단을 초래하기 때문에 성취가능하지 않았다.
고온 인발 후, 총 6%의 이완이 제 3 및 제 4 롤 쌍 사이 및 제 4 롤 쌍과 릴링 장치 사이에 적용되었다.
이와 같이 수득된 얀은 85cN/tex의 예상 인성, 18%의 파단 신율 및 177℃ 2분에서 6%의 예상 고온 공기 수축률을 가졌다.
비교예 B(Comp B)
동일한 호모폴리아마이드 PA66을 비교예 A에서와 같이 사용하였고, 얀을 도 2에 예시된 장비를 사용하여 공정 B에 따라 제조하였다. 테이크 업 후, 상기 얀을 4.3의 인발 비로 2-단계 공정으로 인발하였다.
고온 인발 후, 총 10%의 3-단계 이완 공정이 제 3 및 제 4 롤 쌍 사이, 제 4 및 제 5 롤 쌍 사이, 및 제 5 롤 쌍과 릴링 장치 사이에 적용되었다.
이와 같이 수득된 얀은 81cN/tex의 예상 인성, 25%의 파단 신율, 350dtex의 타이터 및 177℃ 2분에서 4%의 고온 공기 수축률을 가졌다.
상기 실시예들은, 호모폴리아마이드로부터 제조된 얀에 비해 본 발명에 따른 얀의 장점을 보여준다.
실시예 1에서와 같이, 본 발명에 따른 얀은 5.0의 인발 비로 인발되어 약 93cN/tex의 인성에 도달될 수 있었다.
비교예 A에서와 같이, 매우 유사한 조건에서 스피닝된 호모폴리아마이드는 단지 4.5 배만 인발되어 약 85cN/tex의 인성을 갖는 얀을 생성할 수 있고, 이는 실시예 1의 코폴리아마이드로써 제조된 얀보다 약 10% 낮다.
실시예 2는, 공정 B가 이용되는 경우, 약 90cN/tex의 인성 및 낮은 고온 공기 수축률을 갖는 얀이 상기 코폴리아마이드를 사용하여 수득될 수 있음을 보여 준다.
비교예 B에서와 같이 호모폴리아마이드가 공정 B에서 사용되는 경우, 얀 인성은 단지 약 81cN/tex에 이르고, 이는 실시예 2에서의 코폴리아마이드로부터 수득가능한 얀보다 약 10% 낮다.

Claims (13)

  1. 얀의 총 중량에 대해 90 중량% 이상의 양으로 코폴리아마이드를 포함하는 얀(yarn)으로서, 이때 상기 코폴리아마이드는,
    a) 코폴리아마이드의 총 중량에 대해 95 중량% 이상의, 헥사메틸렌 다이아민 및 아디프산으로부터 유도된 단량체 단위, 및
    b1) 다이아민 X로부터 유도된 환형 단량체 단위, 및 이산(diacid) Y로부터 유도된 환형 단량체 단위, 및/또는
    b2) 아미노산 Z로부터 유도된 환형 단량체 단위
    를 포함하되, 이때
    상기 X, Y 및 Z로부터 유도된 단량체 단위의 총량은 코폴리아마이드의 총 중량에 대해 0.1 내지 4.5 중량%이고,
    상기 얀은 ASTM D885-04에 따라 측정 시 80 cN/tex 이상의 인장 강도를 갖는, 얀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    얀의 총 중량에 대해 95 중량% 이상의 코폴리아마이드를 포함하는 얀.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 X 및 Y가 본질적으로 등몰량으로 존재하는, 얀.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 얀이 ASTM D885-04에 따라 측정 시 85 cN/tex 이상의 인장 강도를 갖는, 얀.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X, Y 및 Z로부터 유도된 단량체 단위의 총량이 코폴리아마이드의 총 중량에 대해 0.5 내지 4.0 중량%인, 얀.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이아민 X가 이소포론 다이아민이고, 상기 이산 Y가 이소프탈산 및 테레프탈산의 군으로부터 선택되는, 얀.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 얀이 177℃에서 2 분 동안 ASTM D4974-04에 따라 측정 시 1.0 내지 7.0%의 고온 공기 수축률을 갖는, 얀.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 얀이 200 내지 700 dtex의 타이터(titer)를 갖는, 얀.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 얀이 300 내지 500 dtex의 타이터 및 85 cN/tex 이상의 인성(tenacity)을 갖는, 얀.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 얀이 5.0% 이하의 HAS, 85 cN/tex 이상의 인성, 및 300 dtex 내지 500 dtex의 타이터를 갖는, 얀.
  11. 코폴리아마이드를 포함하는 조성물을 압출기에 제공하고, 이를 용융시키고, 임의적으로 첨가제, 예컨대 안정화제 또는 안료와 혼합하여 용융 조성물을 수득하는 단계;
    상기 용융 조성물을 스피너렛(spinneret)을 통해 압출시켜 팔라멘트를 형성하고, 이어서 이를 연신시키고, 냉각시키고, 합쳐서 하나 이상의 얀을 형성하는 단계;
    이어서, 상기 하나 이상의 얀을 25℃ 내지 265℃의 온도에서 4 내지 6의 인발 비(draw ratio)로 인발(drawing) 공정으로 처리하는 단계;
    인발 후에, 250℃ 내지 260℃의 온도 범위를 유지하면서 상기 얀을 3개 이상의 스테이지에서 4% 내지 10% 이완시키는 단계; 및
    상기 하나 이상의 얀을 권취하는 단계
    를 포함하는, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 얀의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 인발 공정을 50℃ 내지 215℃의 온도에서 수행하는, 제조 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 얀을 포함하는 에어 백 직물.
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