KR870000416B1 - 고비중, 고강도 섬유 - Google Patents
고비중, 고강도 섬유 Download PDFInfo
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Description
제2도는 공지문헌에 기재된 수지-고비중 분말로써된 섬유의 비중과 인장강도와의 관계를 나타낸 그래프.
제3도는 실시예에서 사용한 마찰 시험장치의 개략도.
제3도는 실시예 1내지 4에서 얻어진 각섬유에 대하여 비중과 인장강도와의 관계를 나타낸 도면이다.
본 발명은 수산자재용 섬유, 특히 어망에 적합한 고비중, 고강도를 갖는 섬유에 관한 것이다.
종래부터 수산자재로서의 섬유는 고침강속도와 조류에 대한 어망의 보형성이 중요하여, 섬유의 비중이 클수록 침강속도가 빠르고, 또한 끌리는 보각이 작으며, 어망의 보형성(保刑性)이 양호함이 알려져 있다. 그러므로 수지단체에 의한 섬유로서는 비교적 비중이 큰 염화비닐리덴계 섬유가 널리 사용되어 왔으나, 제망 기술의 발달에 따라서 고속 제망에 제공할 수 있는 고강도도 함께 갖는 것이 요망되게 되었으며, 종래의 염화비닐리덴계섬유로서는 강도가 부족하게 되었다.
즉 섬유를 어망으로 편조할때 여러가지 망구조가 있는데, 망의 원가고를 막기 위하여, 어망 섬유에는 섬유 자체의 경제성과 함께 고속 제망성이 요망되고 있으며, 랏셀망으로 함이 가장 요망되고 있다. 라셀망의 제망능률은 종래의 것에 비하여 수십배라고 하고 있으나, 섬유에 상당히 고강도가 요구되며, 섬유의 강도가 충분하지 않으면 그 고속 제망이 달성되지 않는다. 종래의 염화비닐리덴섬유는, 랏셀망에는 강도부족(인장 강도 30kg/㎟ 전후)으로서, 한편 랏셀망에 적합한 강도를 갖는 폴리에틸렌계섬유(인장강도 50kg/㎟ 전후) 폴리에스테르계섬유(인장강도 50kg/㎟ 재후)는 비중이 작고 고침강속성이 떨어지는 결점이 있다.
이와같은 현상을 감안하여, 고비중, 고강도의 수산자재용의 개발이 행해지고 있으며, 여러가지의 것이 제안되어 있다. 그 하나의 수단으로서 연신처리에 의하여 고강도를 발현하는 수지와 고비중 분말과의 조합에 의한 섬유가 고려되고 있으며, 구체적으로는 (가) 수지중에 고비중분말을 균일 분산시켜서된 섬유(예를 들면 일본국 특공소 제51-37378호, 일본국 특개소 제56-61936호), (나) 저연화점수지중에 고비중분말을 혼합분산하고, 이 혼합물을 또한 강도부여를 위한 수지와 혼합하여서된 섬유(일본국 특공소 제57-20407호)와 (다) 저연화점수지와 고비중 분말의 혼합물을 실층으로 하고, 강도부여의 수지를 피층으로하여 유실형섬유(일본국 특개소 제58-4819호) 등이 개시되어 있다.
그러나, 이들 특허관계공보에 구체적으로, 개시된 실시예에 기재의 섬유와 문헌 [「섬유와 공업」vol.29 No.12(1973) page 443~page 447 제4도] 기재의 섬유의 섬유에 대하여 비중과 인장강도의 관계를 볼때, 이들은 수지의 종류도 고비중분말의 종류도 동일하지 않음에도 불구하고, 본 명세서에 첨부한 제1도에 나타낸 바와 같이, 이들은 약 일직선상에 있으며, 비고중화할수록 강도가 저하함을 나타내고 있다. 이와같이 범용수지와 통상의 고비중분말의 조합에서는, 어망섬유에 요구되는 고침강속성과 고속제망성을 만족시키는 비중과 강도를 갖는 섬유는 아직 제공되어 있지 않으며, 또 제1도는 그 곤란성마저도 나타내고 있다.
어망용섬유에서는, 상술의 고침강속성, 고속제망성뿐 아니라, 물론 내구성이 요구된다. 상기의 유실형 섬유는, 고비중분말을 이용하는 다른형의 섬유와 달라서, 그 표면이 고강도의 수지망으로써 구성되므로, 고비중분말이 표면에 존재함으로써 생기는 결함이 없는 바람직한 구조이지만, 피층과 실층의 계면박리가 일기 쉬우므로, 실용적 내구성에 약한 결점이 있다. 즉 어망이 실용에 제공되었을 때에는, 여러가지의 물체와의 마찰에 의하여 섬유가 표면으로부터 깎여서 피브릴 상으로 되어, 피층에 종할이 생기며 이것이 실층에까지 도달하면 층간박리가 생기며 인장강도가 급격히 저하하여 실제로 사용하는데 쓸 수 없는 상태로 된다.
본 발명자들은 이와같은 현상에 비추어, 범용수지와 고비중분말의 조합으로써 되며, 고비중이며 고속제망에 제공할 수 있음과 동시에, 실용적 내구성에 뛰어난 섬유에 대하여 연구한 결과, 피층과 실층의 구조로써된 복합섬유에 있어서는, 피층수지, 실층수지와 고비중분말의 종류의 선택조합과 함께 그 용량비율이 제조한 섬유의 성질이나 균질의 섬유를 안정하게 제조함에 있어서, 미묘하게 영향하며, 실용적인 섬유를 제공하기 위해서는, 극히 중요한 의미를 갖는 사실을 확인하여 본 발명을 이루게 되었다.
따라서 본 발명의 주요한 목적의 피층과 실층의 구조로써된 복합섬유에 있어서, 피층과 실층을 형성하는 각각의 수지와 심층에 분산하여 함유시키는 고비중분말의 종류를 선택하여 조합함과 동시에, 이들의 용량비율을 특정한 관계로 규정함으로써, 고비중이며 실용적으로 내구성에 뛰어난 고강도의 섬유를 제공하는데 있다.
본 발명의 기타의 목적과 상세한 설명을 다음에 기술한다.
본 발명의 폴리에틸렌수지로써된 피층과 심층이 수지중에 고비중분말을 분산하여서된 피심형복합섬유로서, 심층수지(X)는 피층수지(Y)와 상용성을 가지며, 또한 피층수지보다 연화점이 낮은 수지이며, 고비중분말(Z)은 평균입경이 10μ 이하로서, 상기(X),(Y)와 (Z)의 3자간의 용량비율이 다음식을 만족하도록 구성되어 있음을 특징으로 한다.
식 `
바람직하기는
또한 본 발명은 상기 발명에 있어서 심층수지와 피층수지에 고무탄성체를 각각 2 내지 50용량%와 0 내지 20용량%함유시킨 것을 사용하여 상기식을 만족하도록 구성한 것을 포함한다.
본 발명이 목적하는 고비중, 고강도, 내구성이 있는 섬유를 구체적인 물성으로 나타내면, 비중 1.5 이상, 인장강도 50kg/㎟ 이상이며, 내구성은 후술하는 마찰시험법에 의한 왕복 100회 마찰후에 있어 인장강도 36kg/㎟ 이상을 유지하는 것을 말한다.
이와같은 물성을 유지하는 피심형섬유에 있어서는, 피층을 형성하는 수지(Y), 심층을 형성하는 수지(X)와 고비중분말(Z)의 용량비율이 중요한 역할을 갖는 것으로서, 상기식의 관계를 만족하고 있음이 필요하다. 그러기 위해서는, 먼저 피층수지(Y)의 양은 전체의 50 내지 85용량%, 바람직하기는 60 내지 85용량%, 특히 바람직하기는 65 내지 85용량%의 범위에 있음이 필요하다. 즉 피층수지가 섬유의 강도를 거의 전부를 감당하고 있으며, 그 양은 50용량% 미만인 때는 고속제망에 감당할 수 있는 강도를 유지시키기 곤란하게 되며, 또 피층의 두께가 충분하지 않게 되어 내마찰성이 결하게 되어 바람직하지 못하다. 그리고 피층수지의 양은 전체의 65용량%이상임이 특히 바람직하다. 한편 상기양이 85용령%을 넘음은 심층이 15용량%미만임을 의미하며, 다음에 기술하는 이유에 의하여, 심층에 있어서의 고비중분말의 함유량이 제한되므로, 소망의 비중의 섬유가 얻어지는 못한다.
심층에 있어서의 수지(X)와 고비중분말(Z)의 양비는 X/Z
1.0임이 필요하며, 바람직하기는 X/Z
1.5이다. 즉, 고비중분말에 대하여, 수지가 일정배용량 이상 존재하지 않으면 용융압출방사시에 있어서의 분말의 상분리에 의한 체류현상이 일어나서, 용융방사의 안정한 운재가 안되며, 균질의 섬유를 제조할 수 없게 된다. 이는 고비중분말의 비중 또는 입경과도 관계되지만, 비중 8 내지 11에서 평균 입경 10μ 이하인 고비중분말인 경우에는, 바람직하기는 평균입경 6μ이하로서 실질적으로 10μ을 넘는 입자를 포함하지 않는 고비중분말인 경우에는, 심층수지가 고비중분말과 동량, 바람직하기는 1.5배용량이상 사용될 때에는 심층 혼합물은 상분리를 일으킴이 없으며, 얻어지는 섬유는 균질의 것이 된다.
피층수지는 섬유의 강도를 감당하는 부분으로서, 임의의 압출가능한 열가소성 합성섬유 형성수지 중에서 선택되는 연신 처리에 의하여 고강도를 발현하는 수지가 사용되는데, 그 강도와 경제성을 고려할 때 폴리에틸렌수지가 바람직하다. 폴리에틸렌수지로서는, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌 또는 이들의 혼합물이어도 무방하며, 바람직하기는 고밀도 폴리에틸렌 또는 이를 주로한 혼합물이다. 또 피층에 폴리에틸렌 수지의 특성을 잃지 않는 한도에 있어 안료, 안정제등을 첨가하여도 무방하다.
한편 심층의 수지는 피층 수지인 폴리에틸렌수지의 연신처리 온도에 있어 유동상태에 있음이 보이드의 발생을 피하기 위하여 필요하며, 그 연화점은 피층 수지보다 20℃이상, 바람직하기는 40℃이상 낮은 점이다. 또한 심층수지는 피층수지와 상용성이 우수한 것이 선택됨은 당연하다. 이와같은 수지로에는, 예를 들면 변성 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌코폴리머를 들 수가 있다. 에틸렌코폴리머로서 에틸렌-초산 비닐코폴리머, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 코폴리머와 에틸렌-아크릴산코폴리머를 예시할 수 있다.
상술한 바와 같이, 2종의 수지의 선택과 양수지와 고비중분말의 용량비율로써 피심형 구조로 방사하여 연신 처리하여서된 복합섬유는, 이용량비율밖에서는 달성할 수 없는 고강도의 고비중 섬유로 될 수 있다.
또한 섬유의 내구성을 향상시키기 위하여는, 상술의 3자간의 용량비율을 어김이 없이 심층과 피층에 고무탄성체를 첨가함이 효과적이다. 심층에는 2 내지 50용량%, 바람직하기는 3 내지 25용량%,피층에는 0 내지 20용량%, 바람직하기는 1 내지 10용량% 존재케함으로써 내마찰성이 개선되어 실용적 내구성이 한층 더 뛰어난 어망을 만들 수 있다.
여기에서 고무탄성체로서 사용할 수 있는 것을 예시하면, (가) 에틸렌과 비닐알카노에이트, 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 무수 말레인산, 이타콘산, 아크릴산알킬에스테르와 메타크릴산알킬에스테르로 부여 선택되는 1종 또 2종 이상과의 공중합체, (나) 에틸렌과 아크릴산 또는 메타크릴산과의 공중합체, 또한 비닐알카노에이트, 아크릴산알킬 에스테르와 메타크릴산알킬 에스테르로부터 선택되는 물질을 함유하는 3원 이상의 공중합체에 Na 또는 Zn 등의 금속을 부가한 아이오노머, (다) 에틸렌단독중합체 또는 에틸렌과 비닐알카노에이트나 부텐등과의 공중합체의 할로겐화물, (라) 비닐알카노에이트를 함유하는 에틸렌의 공중합체를 함유하는 겐화물, (마) 스틸렌과 부타디엔, 이소프렌, 이소부틸렌과 부텐으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상과의 공중합체 또는 그 수첨물, (바) 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 이소부텐, 이소프렌, 부라디엔과 클로로프렌의 2종 이상으로써된 공중합체 또한, (사) 에틸렌-
-올레핀 공중합 엘러스토머 등을 들 수가 있다. 그런데, 여기서 에틸렌-
-올레핀 공중합 엘러스토머란,
-올레핀으로서 프로필렌. 부텐. 펜텐. 헥센, 옥텐, 4-메틸-1-펜텐등의 탄소수 3~12개의
-올레핀이 적어도 1종을 7몰%이하를 에틸렌과 공중합시킨 것으로서, 민도 0.910~0.935g/㎠와 용융지수 0.2~10을 갖는 것을 의미한다.
고비중 분말로서는, 각종 금속산화물, 예를 들면 산화연, 산화발륨, 산화딜콘늄, 각종 금속분말, 예를 들면 연, 기타의 황산발륨과 같은 무기염 등이 사용될 수 있다.
다음에 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
그리고 실시예에 있어서의 강도와 신도의 측정은, JIS L1070에 준한 방법에 의하여 행하고, 단위를 kg/㎟와 %로 나타냈다.
또한 내 마찰성은 다음의 마찰시험법에 의하여, 하중 3.2kg/㎟ 왕복 100회 마찰후의 섬유 표면의 관찰과 인장강도를 측정함으로써 판정하였다.
마찰시험법은, 제2도에 나타낸 바와 같은 장치, 즉 수평으로 왕복운동하는 진동체(1)상에 섬유의 계지구(2)가 있으며, 이와 수평의 위치에 간격을 두고 금속제 6각봉렌치(3)(재질 SCM-3, 사이즈(단면 대각선의 길이) 17mm을 고정하여서된 시험기를 사용하여, 피시험체섬유(길이 45mm)의 일단을 계지구(2)에 고정하고, 타단에 하중 3.2kg/㎟가 되는 추(4)를 달고, 계지구(2)와 6각봉렌치(3)의 중심과의 거리가 최단 10cm 최장 22cm가 되도록 진동체(1)을 왕복운동시켜서 행하였다.
[실시예 1]
피재로서 고밀도폴리에틸렌(연화점 128℃, M.I, 1.2, 일본 東燃石油化學 제Y6111)을, 심재로서 에틸렌 초산 비닐코폴리머(연화점 30℃, M.I.20, 일본 住友化學 제 K4010)와 사삼산화연(평균경 4μ, 비중 9.1)과의 용량비율이 다른 필렛을 사용하여 피재부의 용량%가 다른 경 250μ의 섬유를 제조하였다.
섬유의 제조는 2대의 압출기를 사용하여, 피재를 25℃에서, 심재를 150℃에서 압출하고, 250℃로 가열한 등심 2층 노즐로부터 복합사를 방사하고, 250℃에서 수냉, 이어서 비등수중에서 8.5배로 연신하고, 이어서 125℃의 금리세린조중에서 1.3배로 연신하였다. 또한 비등수중에서 10% 완화처리 후 124m/분으로 권취하였다.
얻어진 섬유의 물성은 제1표에 나타낸 바와 같다.
[제1표]
[실시예 2]
피재
고민도 폴리에틸렌(실시예 1과 같다).
심재
에틸렌, 초산 비닐코폴리머(실시예 1과 같다)에 사삼산화연, 황산발륨, 인분을 적의 혼합분산시켜서 수지/분말이 다른 심재펠렛.
피재의 용량%을 일정하게 하고, 또한 섬유의 비중이 거의 일정한 섬유를 실시예 1과 같이하여 제조하고, 수지/분말의 영향을 검토하였다. 결과는 제2표에 나타낸 바와 같다.
[제2표]
[실시예 3]
피재
고밀도 폴리에틸렌(연화점 128℃, M.I.1.2 일본 昭和油化 제 쇼렉스 F5012M)
심재
에틸렌, 초산비닐코폴리머(연화점 66℃, M.I.15 일본 三井 폴리케미컬제 에바플렉스 P1407) 60섬유부에 연(평균입경 6μ) 40 용량부를 혼합하여서된 펠렛.
상기 재료를 사용하여 피재/심재의 비가 다른 재 150μ의 섬유를 제조하였다.
섬유의 제조는, 2대의 압출기를 사용하여, 피재를 260℃에서, 심재를 150℃에서 압출하고, 260℃로 가열한 등심 2층 노즐로부터, 복합사를 방사하고, 25℃에서 수냉하고, 이어서 98℃열 수중에서 9.3배 연신하고, 원적외선 히터 건열옥 중에서 1.2배 연신하고, 이어서 비등수중에서 5% 완화 처리하였다. 얻어진 섬유의 물성은 제3표에 나타낸 바와 같다.
[제3표]
[실시예 4]
피재
고밀도 폴리에틸렌과 타푸머(상품명 에틸렌-
-올레핀 공중합엘러스토머 일본 三井石油化學 제 P0180)혼합물.
심재
에틸렌초산 비닐코폴리머와 타푸머와 사삼산화연의 혼합물.
피재와 심재의 용량비율 70/30,
심재의 수지/Pb304 70/30의 일정하게 하고 피재와 심재에 첨가하는 타푸머의 양을 변경하여 실시예 1과 같이 제조하였다. 결과는 다음 제4표에 나타낸바와 같다.
표중, 내마찰성의
×은 30kg/㎟ 미만의 것.
A은 층간 박리하지 않음.
B은 층간 박리약간 있음.
C은 층간 박리가 심함.
그리고 상기 실시예 1 내지 4에서 얻어지는 각 섬유의 비중과 인장강도와의 관계를 상기 제3도에 나타낸다.
[제4표]
Claims (10)
- 폴리에틸렌수지로써된 피층과, 고비중분말을 분산하여 함유하는 수지로써된 심층으로써 형성되어 있는 피심형복합섬유로서, 심층수지(X)은 상기피층수지(Y)와 상용성을 가지며 또한 이피층수지보다 연화점이 낮은 수지이며, 고비중분말(Z)은 평균 입경이 10μ이하이며, 상기(X),(Y)와 (Z)의 용량비율이 식
의 관계를 만족함을 특징으로 하는 고비중, 고강도 섬유. - 에틸렌--올레핀 공중합엘러스토머를 0 내지 20용량%함유하는 폴리에틸렌수지로써된 피층과, 고비중분말을 분산하여 함유하는 수지로써된 심층으로써 형성되어 있는 피심형복합섬유로서, 심층수지(X)는 에틸렌-
-올레핀 공중합엘러스토머를 2 내지 50용량%함유하고, 상기피층수지(Y)와 상용성을 가지며, 또한 이 피층수지보다 연화점이 낮은 수지이며, 고비중분말(Z)은 평균입경이 10μ 이하이며, 상기(X),(Y)와 (Z)의 용량비율이 식
의 관계를 만족함을 특징으로 하는 고비중, 고강도 섬유. - 폴리에틸렌수지로써된 피층과, 고비중분만을 분산하여 함유하는 수지로써된 심층으로써 형성되어 있는 피심형복합섬유로서, 심층수지(X)은 상기피층수지(Y)와 상용성을 가지며, 또한 이피층수지보다 연화점이 낮은 수지이며, 고비중분말(Z)은 평균입경이 10μ 이하이며, 상기(X),(Y)와 (Z)의 용량비율이 식
의 관계를 만족함을 특징으로 하는 고비중, 고강도 섬유. - 고무탄성체를 0 내지 20용량% 함유하는 폴리에틸렌수지로써된 피층과, 고비중 분말을 분산하여 함유하는 수지로써된 심층으로써 형성되어 있는 피심형복합섬유로써, 심층수지(X)은 고무탄성체를 2 내지 50용량%함유하며, 상기 피층수지(Y)은 상용성을 가지며 또한 이피층수지보다 인화점이 낮은 수지이며, 고비중분말(Z)은 평균입경이 10μ 이하이며, 상기(X),(Y)와 (Z)의 용량비율이 식
의 관계를 만족함을 특징으로 하는 고비중, 고강도 섬유. - 제4항에 있어서, 고무탄성체가 에점렌, 프로필렌, 이소부틸렌, 이소프렌, 부타디엔과 클로로폴렌으로써된 군으로부터 선택되는 2종 이상의 공중합체인 고비중, 고강도 섬유.
- 제4항에 있어서, 고무탄성체가, 에틸렌과 비닐알카노에이트, 메타크릴산, 말레인산, 무수말레인산, 이타콘산, 아크릴산알킬에스테르와 메타크릴산 알킬에스테르로써된 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상과의 공중합체인 고비중, 고강도 섬유.
- 제4항에 있어서, 고무탄성체가, 에틸렌과 아크릴산 또는 메크릴산과의 공중합체, 또는 에틸렌과 아크릴산 또는 메타크릴산과 비닐알카노에이트, 아크릴산 알켈에스테르, 메타크릴산알킬 에스테르로써된 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상으로써된 3원이상의 공중합체에 금속을 부가한 아이오노머인 고비중, 고강도 섬유.
- 제4항에 있어서, 고무탄성체가, 에틸렌단독중합체의 할로겐화물 또는 에틸렌과 비닐알카노에이트 또는 부텐과의 공중합체의 할로겐화물인 고비중, 고강도 섬유.
- 제4항에 있어서, 고무탄성체가 비닐알카노에이트를 함유하는 에틸렌의 공중합체를 함유하는 겐화물인 고비중, 고강도 섬유.
- 제4항에 있어서, 고무탄성체가, 스틸렌과 부타디엔, 이소프렌, 이소부틸렌, 부텐으로써된 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 공중합체 또는 그 수첨물인 고비중, 고강도 섬유.
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