KR920001929B1 - 화염처리된 모노필라멘트 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

화염처리된 모노필라멘트

제1도는 유사원형 모노필라멘트의 경우에 제조되는 단면의 위치, 배향 및 형태를 도시하는 것이다.

제2도는 제1도에 따른 단면의 평면도이다.

제3도는 간섭 현미경에게 쐐기형 단면의 배열을 도시하는 것이다.

제4도는 간섭 현미경 영상의 주요지점을 도시하는 것이다.

본 발명은 일반적으로 모노필라멘트를 화염처리하는 방법에 관한 것이며, 특히 낚시줄 및 기타 적용에 사용하기에 적합한 폴리아미드 모노필라멘트에 관한 것이다.

타이어 및 낚시줄과 같은 적용에 사용할 수 있는 심도가 큰(heavy denier) 모노필라멘트는 고운트(Gauntt)에게 해여된 미합중국 특허 제4,009,511호 및 제4,056,652호와 사이토(Saito)등에게 허여된 미합중국 특허 제4,338,277호에 기술되어 있다. 고운트의 모노필라멘트는 섬도가 큰 지방족 폴리아미드 모노필라멘트를 방사하고, 급냉시켜 제1 및 제2연신단계에서 5.5배 이상의 총 연신비로 연신시키는 공정으로 제조된다. 고운트 공정에서는 모노필라멘트를 수-급냉시킨 다음 가압된 표면-가소화 증기대기를 통과하는 제1연신단계를 거쳐 3.5배 이상의 비로 배향-연신시킨다. 이어서 모노필라멘트를 복사난방기로 가열된 700 내지 1300℃의 영역을 통과하는 제2연신단계를 거치게 하고 여기서 모노필라멘트는 1.3배 이상의 비로 배향-연신된다.

지방족 폴리아미드가 폴리헥사메틸렌 아디프 아미드인 고운트 공정으로 섬도가 1000 이상이고, 중합체 표면층 두께가 3 내지 15μ이며, 평행굴절율(nll)이 1.547 내지 1.567인 모노필라멘트가 생성되고, 여기에서 코어 중합체(core polymer)의 평행굴절율은 1.57 이상이다.

고운트의 모노필라멘트는 타이어사(yarn)로서 적합하지만, 충분하게 투명하지 않으므로 낚싯줄로는 바람직하지 않다.

통상적인 스포츠 낚싯줄은 나일론 6(폴리카프로아미드) 및 이의 공중합체로부터 제조된 전형적인 원형 단면 모노필라멘트이다. 나일론 6 낚싯줄은 탄력성이 크므로 바람직하다. 단면이 비원형의 리본형인 나일론 6 낚싯줄은 방사릴(spinning reel)이 일반화되기 전인 1950년대 말에 판매되었던 제품이다. 낚싯줄을 효율적으로 던지고 감는 데 충분한 탄력성이 없으므로 상업적으로 낚싯줄로서 사용할 수 없었다.

낚싯줄과 기타 적용에 사용하기에 적합한 모노필라멘트를 제조하는 개선된 방법이 밝혀졌다. 이러한 방법은 섬도가 큰 열가소성 모노필라멘트를 방사하여, 급냉시키고, 표면건조시켜 2단계 이상의 연신단계에서 5.0배 이상의 총연신비로 연신시키는 단계를 포함한다. 모노필라멘트를 액체, 바람직하게는 물을 사용하여 급냉시키고, 모노필라멘트 표면을 건조시켜 1단계 이상의 연신단계에서 연신시킬 급냉된 모노필라멘트를 임의로 가열하고 3.0배 이상의 비로 배향-연신시킨다. 이어서 모노필라멘트를 복사난방기로 가열된 600 내지 1300℃의 영역으로 통과시키는 1단계 이상의 다른 연신단계를 거쳐 1.3배 이상의 비로 모노필라멘트를 배향-연신시킨다. 개선방법은 모노필라멘트를 급냉시킨 후 모노필라멘트 표면을 건조시키고, 급냉되어 표면 건조된 모노피라멘트를 1.3배 이상으로 연신되기 전까지 화염으로 가열함을 특징으로 한다. 모노필라멘트의 표면 온도는 모노필라멘트를 화염으로부터 분리시킬 경우, 모노필라멘트 융점의 20℃ 이하 내지 융점의 40℃ 이상까지가 바람직하다.

본 발명은 연신가능한 섬유-성형 열가소성 중합체, 특히 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리올레핀에 적용할 수 있으며, 여기서 직선 및 결절강도 특성이 큰 모노필라멘트를 제조하기 위하여 환경학적으로 깨끗하고 조밀한 공정이 필요하다. 본 발명에 유용한 폴리아미드의 상대 점도(물을 10중량% 함유하는 포름산에 용해된 8.4 중량%의 중합체 용액을 사용하여 25℃에서 모세관 점도계로 측정한 용액과 용매점도의 비)는 약 50 이상이며, 70 이상이 바람직하다.

폴리아미드는 디아민과 디카르복실산 또는 작용성 등가물 디카복실산(예 : 디카복실산 클로라이드 또는 디아미드)의 중합체 또는 아미노산 또는 락탐의 중합체 및 이의 공중합체이다. 적합한 폴리아미드는 폴리헥사메틸렌 아디프아미드(6, 6 나일론), 폴리테트라메틸렌 아디프아미드(4, 6 나일론) 및 폴리-ε-카프로아미드(6 나일론) 및 이의 공중합체이다. 6, 6 나일론의 경우에, 처리가능한 용융 공정온도는 270 내지 약 300℃의 범위이다.

폴리아미드 필라멘트를 원형, 비원형(obround) 또는 장방형(원형 모서리) 오리피스 또는 비교적 큰 방사구금과 같은 다른 오리피스를 통해 용융 방사시키고, 방사구금 하부의 공기 갭(air gap)을 감소시키고 50℃ 미만의 온도(6,6 나일론의 경우)에서 액체, 바람직하게는 수욕에서 급냉시킨다. 공기 갭의 길이는 10 내지 40인치(25 내지 100cm)이고 수욕속에서 이동하는 거리는 80인치(200cm)이상이다. 최적의 공기 갭과 물속에서 이동된 거리는 상이한 중합체, 공정속도, 용융온도 등에 따라 확실하게 변한다. 또한, 공기 갭과 수욕의 인장력을 최소화함으로써 나중에 배향 연신을 억제할 수 있는 필라멘트 표면내의 분자 배향의 전개 및 필라멘트의 강도 증가를 최소화한다.

제1단계연신 이전에 또는 적어도 필라멘트의 화염처리 이전에, 액체를 거의 전량 필라멘트 표면으로부터 제거해야 하며(그렇지 못할 경우)화염을 사용하는 후처리 공정이 비효율적으로 된다. 액체는, 예를 들면, 공기 제트 및/또는 진공에 의해 건조된 펠트 와이퍼로 제거할 수 있다. 건조도는 필라멘트를 중간 색조의 면직물과 수초동안 접촉시켜 측정한다; 약간의 액체도 면직물에 진한 얼룩을 생기게 한다.

건조시킨 후 이어서 마지막으로 1.3배 이상 연신증가시키기 전에, 필라멘트를 하나 이상의 화염에 통과시켜 급냉 도중에 전개된 표면 배향을 실질적으로 제거하고, 제거하지 않을 경우, 연신이 중단되거나, 공정 연속성이 불량해지고/지거나 기타 필라멘트 특성이 불량해진다. 한 쌍의 화염을 필라멘트의 상부와 하부에 동시에 적용하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 화염용으로 광범위한 연료를 사용할 수 있지만, 옥시아세틸렌 화염쌍이 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 바람직한 형태로서, 화염 오리피스쌍은 45 내지 90°의 사잇각으로 필라멘트 운동과 반대방향으로 약 1인치 떨어져 있다. 사잇각의 이분기상에 있는 팀 사이를 통과하도록 필라멘트를 배향시킨다. 필라멘트가 비원형 단면일 경우, 바람직하게는 더욱 넓은 표면이 화염에 인접하도록 해야한다. 화염의 정확한 형태와 화염과 필라멘트 표면의 거리를 경험적으로 확인하여 최대의 직선 및 결절 인장력을 수득하다. 필라멘트의 융점(20℃ 이내)근방에서 융점의 40℃ 이상까지 필라멘트 표면온도에서 최적 상태가 획득하는 것으로 보인다. 표면 뿐만 아니라 코어에 의해 획득된 고온에 의해 나중의 연신단계를 통한 배향-연신이 도움을 받는다. 바람직한 양태에 있어서, 화염을 제1연신단계에서 사용하고; 이단계에서 모노필라멘트의 속도는 최적이며 가열을 더욱 용이하게 한다.

이와 같이 사용할 경우, 실제 연신점은 화염처리후 화염이 필라멘트 표면에 충돌하는 지점의 6인치 이내가 일반적이지만, 이 거리는 제1단계의 공기 및 수급냉 조건, 섬도, 공정 속도 및 연신도(즉, 연신 인장력)에 측정되는 바와 같이 화염에 의한 필라멘트 온도에 따라 변할 것이다. 또한, 목적하는 온도, 사용되는 중합체, 공정속도 등에 의존하는 화염에 대해서는 다른 연료를 사용할 수도 있다. 화염 주변을 봉입하는 것은 필요하지 않지만 안전상의 관점과 연소가스를 제거하기 위해서 사용할 수도 있다.

화염의 중요한 잇점 중에서 종래 기술보다 우수한 점은 환경학적으로 깨끗한 화염 특성 및 공정의 조밀성과 단순성에 있다. 더우기, 화염 단위의 조밀성은 동일한 공간에 설치할 경우 더욱 많은 생산 단위를 허용(효율성을 높이고 비용을 낮춘다)할 뿐만 아니라 몇개의 기존 방사 단위를 역으로 결합시켜 모노필라멘트를 생성시킨다. 또한, 화염단위는 증기 단위에 대해 포함된 기계장치가 단순하므로, 일반적으로 연속기준으로 사용하기에 용이하며 기계장치는 각 위치마다 필요한 압력실의 개방부와 봉합부가 연결되어 있다. 따라서, 또 다른 잇점은 효율성과 수율을 개선시키고 제조비용을 낮춘다는 것이다.

2단계 연신공정에서, 제1단계에서 연신된 양은 6, 6 나일론의 경우에 이러한 공정중의 최적 인장 특성에 대해 3.5 내지 4.2배, 바람직하게는 약 3.8배이다. 임의로, 제1단계연신 롤을 가열하여 제2단계에서 복사 난방기에 넣기전에 필라멘트를 예열시킬 수 있다. 이 과정은 우선 복사난방기에 대한 하중을 덜어 주는 작용을 하지만, 최적 생성물 또는 공정성능을 위해서는 필요하지 않다. 최적 직선 인장력을 위해 충분하게 연신될 수 있도록 제2연신단계 도중에 필라멘트의 코어 온도를 특정범위로 유지시키면서 최적 결절 인장력을 위해 표면에 와전히 배향되도록 표면을 충분히 높은 온도로 승온시키는 것이 중요하다.

제2연신단계의 가열에서는 필라멘트 표면 온도가 중합체의 융점보다 약 5 내지 50℃ 낮은 온도로 유지될 수 있는 시간 동안 노출시키면서 600 내지 1300℃의 온도로 복사난방기를 사용한다. 이러한 적합한 난방기에는 열이 필라멘트에 복사되도록 내부가 단열된 원통형 주형에 대해 봉입되고 고정된 저항 코일이 있다. 난방기를 통한 실제적 구조, 길이, 통로의 수 등은 필라멘트 표면 온도가 200 내지 255℃(6,6 나일론의 경우), 바람직하게는 230 내지 255℃에 도달하도록 바람직하게 변할 수 있다. 다른 중합체에 대한 온도는 이러한 융점을 기준으로 하여 조정해야 한다. 화염처리와 복사난방으로부터 얻어진 표면의 분자가 탈배향됨으로써 파단된 정도를 증가시키지 않고 제2단계에서 1.3배 이상으로 필라멘트가 연신된다. 이는 전체 분자 배향 및 직선 인장력을 추가로 증가시키면서 결절 강력을 유지시키거나 증가시키기도 한다.

본 발명의 바람직한 생성물은 투과광 수치로 지시되는 투명한 외관이 67% 이상이고 직선강력이 7gpd 이상, 바람직하게는 8gpd 이상이며 결절강력이 4gpd를 초과하고 중합체 표면층의 두께가 약 40μ미만임을 특징으로 하는 섬도가 100denier이상, 바람직하게는 1000 내지 6000denier인 폴리아미드 모노필라멘트, 더욱 바람직하게는 폴리헥사메틸렌 아디프아미드이다. 표면층의 평행굴절율은 코어의 평행굴절율보다 적다. 모노필라멘트 단면은 어떠한 형태일 수도 있지만, 탄력성이 증가된 것이 바람직한 선택된 분야에서는 거의 평면인 리본형 단면이 바람직하다.

본 발명의 화염 공정에 의하여 모노필라멘트의 높은 투명성과 투과성을 획득하기 위해서, 이러한 모노필라멘트는 무광택제, 안료, 염료 또는 투과성을 감소시키는 기타 첨가제(예 : 이산화티탄 등)등이 거의 존재하지 않아야 한다. 중합체 중에서 중합촉매(예 : 인 화합물) 또는 안정화제(예 : 페놀 유도체 또는 구리염)의 일반적인 농도는 모노필라멘트 투과성을 상당히 감소시키는 것같지는 않다. 표면 손상을 최소화하고 평활하고 투명한 필라멘트를 제조하기 위해서는 온도, 인장력 및 롤과 가이드 표면의 평활성을 조절하는 것이 중요하다.

본 공정의 생성물은 선명하고 투명하다. 필라멘트 코어와 비교시 배향이 줄어든 광학적 가시 표면층의 두께는 40μ이하, 바람직하게는 3 내지 40μ이다. 이러한 표면은 또한 증기처리에 의해 제조된 표면보다 다공성이 낮다.

본 명세서에서 기술된 표면층의 배향은 굴절율의 평행성분에 의해 측정한 코어의 배향보다 적다. 또한, 이러한 표면은 표면 다공성의 측면에서 중기처리된 생성물의 표면과 상당한 차이가 난다. 이는 고무 샘플의 접착성과 비교하여 나타낼 수 있으며, 접착성은 표면의 구조 특성의 민감한 척도이다. 표준 2층 접착력 시험법을 이용하면, 화염 처리 샘플은 44lb(2N)미만의 고열 2층 스트립 접착력을 포함한다. 일반적으로 화염처리된 샘플은 고운트가 기술한 증기처리된 샘플보다 접착력이 20 내지 80% 낮다. 섬유 재료 사이에＂구멍＂이 형성된 증기 처리된 샘플의 표면으로 물이 확산되므로 증기처리된 샘플의 접착력이 증가되는 것으로 보이며, 이러한 효과는 공정중에서 나중의 고온단계 도중에 수분증발을 더욱 증가시킨다.

본 발명이 고강도 모노필라멘트는 대부분의 통상적인 최종 사용을 위하여 섬도가 약 100denier이상, 바람직하게는 1000 내지 6000denier 이어야 하지만, 15000denier정도일 수도 있다. 이러한 생성물은 특히 낚싯줄에 유용하며, 이는 고강도(직선 인장력과 결절 인장력), 고투명성 및 표면 대 코어의 저굴절율이 특징이다. 이러한 생성물은 또한 용이하게 조작할 수 있는 강도부재 또는 보강재료를 필요로 하는 다른 용도에 유용하다. 다른 잠재적 최종 용도에는 밧줄, 케이블, 강모, 타이어 코오드 등이 있다.

이제, 연결된 미끼와 함께 캐스팅 릴을 사용하여 낚실줄을 물속으로 드리우는 것을 포함하는 낚시 방법에 있어서, 낚싯줄이 필라멘트 단면이 비원형이고 변형비가 2.0 이상인 나일론 66 모노필라멘트를 70%이상 포함함을 특징으로 하는 방법이 밝혀졌다. 변형비는 모노필라멘트의 장축의 직경에 대한 단축의 직경비로 정의된다. 리본형 단면이 바람직하다. 단면이 리본형인 나일론 66 낚싯줄의 강도, 내구성, 결절성 및 민감성은 상업적인 나일론 6 낚싯줄과는 반대로 낚시줄하는 데 있어서 모든 면에서 우수하다. 고-시험(high-test) 6, 6 나일론 줄(40lb)은 상대적인 광-시험(light-test) 6 나일론 줄(14lb)이 캐스팅 특성이 있다는 점에서 투척성(castability)이 특히 우수하다. 비원형, 평면, 리본형 단면이 탄력성을 증가시키므로 투척성도 증가되는 것으로 보인다. 만족스러운 탄력성과 투척성을 위하여, 나일론 66 모노필라멘트 낚싯줄의 변형비는 2.0 이상이어야 한다. 2.5 이상의 변형비가 바람직하며 3.0 이상이 가장 바람직하다.

[시험방법]

광학적 투명도[투광율(%)]

섬유 투명도의 상대적 차이는 광도계[(Leitz MPV Compact 또는 이에 상당하는 기구)]가 부착된 광학 현미경(Leitz ＂Dialux＂ 또는 이에 상당하는 기구)을 사용하여 섬유를 통해 투과된 양의 광을 측정하여 결정된다. 이러한 광도계 시스템의 특징은 섬유 표면의 영상과 함께 조절가능한 조사되는 4엽 장방형 조리개를 관찰할 수 있다는 것이다. 이러한 조작을 위하여, 광도 측정은 Bausch ＆amp; Lomb 보정 슬라이드로 측정된 바와 같이 0.085mm×0.78mm에 상응하는 조리개 치수로 6.3배의 대물렌즈와 10배의 대안렌즈로 수행한다.

섬유를 덮개-슬립 또는 침지 오일이 없이 표준 현미경 슬라이드 위에 놓는다. 현미경을 섬유의 상부 표면에 촛점을 맞추고, 코흘러(Koehler) 조사시키기 위해서 상부 콘덴서 부재가 광학 궤도 밖으로 진동하도록 하부 콘덴서를 고정시킨다. 하부 콘덴서 조리개를 완전히 개방시킨 위치에서 광도를 측정해야 한다.

광도계는 시야의 빈 영역에 슬라이드를 놓고 디지탈 표시판(볼트단위)이 100을 지시할 때가지 증가량을 조절한다. 광도계를 차단시킨 후, 암전류(dark current)를 0으로 고정시킨다. 조사된 장방형 슬릿이 섬유의 중심부에 포개지고 이의 장축이 성유축과 평행이 되도록 하여 섬유를 배치함으로써 측정한다. 가이드, 핀 등과 접촉하여 발생할 수 있는(투과광의 양을 감소시키는 효과가 일어날 수 있다)명백한 기계적 특성에 결함이 있는 섬유를 측정 범위에서 배제시키려는 시도를 행한다. 투과율의 3회 측정 결과는 전체길이가 약 5m인 섬유를 따라 5개의 상이한 섬유샘플의 1인치 위치마다 획득된다.

고열 2층 스트립 접착력 시험

이용되는 시험법은 약간 변형된 ASTM 시험 D-4393-85[참조 : ＂Strip Peel Adhesion of Reinforcing Cords or Fabrics to Rubber Compounds＂, pp.1133-1142, 1985 Annual Book of ASTM Standards Section 7, vol, 7.01]와 동일하다. 단독으로 RFL 디핑(dipping)된 개별적인 모노필라멘트 타이어 코드를 시험하기 위하여 특정하게 변형시킨다. 사용되는 고무원액은 천연고무(80중량부), 스티렌-부타디엔 고무(20중량부), N351 블랙(35중량부)과 소량의 기타 통상적인 성분의 혼합물이다. 디핑된 타이어 코드를 휘게하여 인접한 코드가 서로 직접적으로 접촉하도록 한다. 예를 들면, 섬도가 2000인 디핑된 코드는 인치당 약 26개의 말단이 필요하다. 고무 원액에 코드를 도입한 후, 샘플을 1340 kPa의 압력과 160℃±2℃의 온도에서 20분 동안 경화시킨다. 고열 접착이 바람직한 경우, 샘플을 시험하기 전에 120℃±2℃의 인스트론오븐(Instron Oven)내에서 25±5분동안 가열한다. 분리력은 옵션 1(분리력의 높은 피크와 낮은 피크의 중간선)에 기초한다. 경사(warp) 하나당 샘플 8개를 시험하여 결과를 평균력(lb/in)으로 기록한다.

평행 굴절율과 표면 두께

본 명세서에서 기술된 바와 같이, 필라멘트축에 평행하게 편광시킨 광에 대한 굴절율(nll)은 모노필라멘트내의 배향의 척도이다. 라이쯔(Leitz)이중 빔 간섭 현미경을 사용하여, 섬유 표면 근처의 굴절율(nll)이 참조 침지 매질의 상부에 있는지 하부에 있는지 측정한다. 또한, 간섭 줄무늬 치환을 이용하여 침지 매질 사이에서 내삽하거나 한 가지 침지 매질 이상으로 약간 외삽한다. 사용된 침지액은 카질(Cargille; 제조원 : Cedar Grove, NJ)시리즈 A 액체이다. 사용되는 조명의 파장은 고압수은 램프로부터 조사되는 0.546μ이다. 침지액의 굴절율은 카질에 의해 제공된 값으로 가정한다. 즉, 굴절율은 보정된 0.589μ파장과 사용된 0.546μ파장 조명 사이의 파장 차이에 대하여 또는 측정시 보정온도와 이러한 온도 사이의 차이에 대하여 보정되지 않았다. 결국, 본 발명에서 인용된 모든 굴절율은 충분히 정확하게 측정할 경우, 0.546μ파장에서 섬유의 절대 굴절율 보다 약 0.0047 떨어진다. 시험은 모두 23.9±0.5℃ 범위에서 수행한다.

측정은 유사원형 또는 리본형 단면 모노필라멘트의 단축 직경에서 면도날로 절단한 쐐기형 종단면에 대하여 수행한다. 상기한 도면의 간단한 설명과 함께 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다. 제1도에서, 화살표(7)는 모노필라멘트 축을 나타낸다. 라인(1,2,3,4,5 및 6)은 모노필라멘트의 표면과 함께 절단판의 교선을 나타낸다. 라인(3)과 (4)는 서로 정확히 평행을 이루지는 않는다. 단면의 두께는 3 내지 4mm의 길이인 섬유축에 따라 100μ에서 0까지 점차적으로 뾰족해지면서 두 절단면 사이에 각이 생기게 한다. 제3도에서, (8)은 대물렌즈이고, (9)는 단면이며, (10)은 콘덴서 렌즈이고 화살표(11)는 현미경의 광로를 나타낸다. 제3도에서 화살표(11)는 제2도의 평판과 직교한다. 제4도에서, 수직선(12,13 및 14)은 간섭 줄무늬를 나타낸다. 줄무늬(12)는 단면의 외부를 통과하면서 직선이다. 도면의 하부에서 상부로 이동하는 줄무늬(13)는 지점(15)에서 단면을 횡단하며, 단면이 가늘어져 두께가 0으로 된다. 이러한 배열은 단면의 줄무늬 내부와 단면의 동일한 줄무늬 외부와 확실하게 연결되도록 한다. 줄무늬(14)는 지점(16)에서 단면을 횡단하며, 이 지점은 모서리(5)상에서 측정하기에 편리한 지점이다. 모서리(1)은 사용할 수 없다.

앞에서 기술된 바와 같이 제조된 단면을 사용할 경우, 측정된 표면 평행굴절율은 유사원형 섬유의 장축상에서 측정된 굴절율이다. 또한 동일한 방법을 원형 모노필과 다른 형태의 모노필에도 적용시킬 수 있다. 어떠한 형태에 대해서도, 가장 중요한 섬유벤딩축에 평행한, 즉 결절 시험에서 벤딩축에 평행한 현미경축을 사용하여 광학측정할 수 있도록 단면을 절단해야 한다.

2개의 침수액을 사용할 경우, 이들의 굴절율은 각각 1.570과 1.560이다. 굴절율이 1.548인 다른 침수액을 관찰용으로 사용하지만 실제 계산에서는 사용하지 않는다. 침수액 굴절율이 샘플의 0.1 범위내에, 특히 굴절율이 위치에 따라 급격히 변할 수 있는 표면 영역 부근과 같은 범위내에서 유지시킬 수 있으면 다른 침수액도 사용할 수 있다. 이러한 액체로부터 차이가 생긴 굴절율의 외삽 및 내삽법을 제공하기 위하여, 기하학적 경로차이를 제거하는 2가지 액체법을 적용할 수 있으며, 이 방법에서는 측정된 간섭 줄무늬 동작을 가능한 한 동일한 영역의 단면 근처에서 세심하게 유지시킨다. 이러한 방법을 충분히 정확하게 적용하기 위하여 표본을 조심해서 제조할 필요가 있다. 분석은 325 내지 340배의 최종 배율의 현미경 사진으로 수행한다. 본 명세서에서 인용한 수치의 경우에, 표면의 평행굴절율은 섬유 표면의 5μ범위내에서 측정되는 반면, 코어의 평행굴절율은 섬유의 중심 양측면상에서 중심으로부터 섬유표면까지의 거리의 10% 범위내에서 측정된다.

본 명세서에서 논의된 완전히 배향된 근처-표면층의 두께는 표면과 굴절율이 모노필라멘트 코어중의 상대적 상수치로 급격히 변하는 지점까지의 명목상 거리이며, 제4도에서 (16)으로 나타난 340배의 배율의 간섭 현미경 사진의 V형 줄무늬의 폭을 측정하여 결정한다.

직선 및 결절 인장력

강도시험 전에, 패키지 형태의 모노필라멘트를 사의 수분 함량이 시험 대기중에서(보통 5 내지 7일)평형에 도달할 때까지 조절한다. 대기를 온도가 75±2℉이고 상대 습도가 55±2%가 되도록 유지한다. 기록용 용력/변형장치를 사용하여 10인치 직선길이의 모노필라멘트의 장단면을 파단될때까지 20in/min로 신장한다. 응력/변형시험동안, 모노필 시료를 적어도 60psi 압력으로 유지시킨 공기가 활성화된 Type 4C Instron 죔쇠에 맞물린다. 강력은 시험전에 파단부하(g)를 샘플의 섬도로 나누어 계산한다.

결절 인장력은 간단한 결절을 시험할 샘플의 중간지점 가까이에서 모노필라멘트에 연결시키는 이외에는 직선 인장력에서와 동일한 방법으로 측정된다. 간단한 결절은 모노필라멘트의 길이 자체를 길이의 중간지점 가까이에서 교차시키고 한쪽 끝을 루우프로 끌어당겨 형성시킨다. 모노필라멘트는 권취의 최종 패키지에 약간의 굴곡이 생기게 하는 경향이 있으므로, 균일한 처리의 민감한 측정수단으로서 결절을 각각의 샘플 위에서 이러한 굴곡지점과 연결시킨다. 결절을 연결형태에 따라 정규적인 다양성 이상으로 상이한 결절 형태를 수득하게 되는 경우, 시험 조건을 조절하여 모노필라멘트의 처리를 더욱 균일하게 하여 결절 인장을 더욱 균일하게 한다. 예를 들면, 화염을 조절하여 모노필라멘트의 양면을 더욱 균일하게 처리할 수도 있다.

상대점도

본 명세서에서 사용된 상대점도(RV)는 25℃에서 모세관 점도계로 측정된 용액 및 용매점도의 비이다.

용매는 수분을 10중량% 함유하는 포름산이다. 용액은 용매에 용해된 8.4중량% 폴리아미드이다.

[실시예]

[실시예 1]

본 실시에에서는 본 발명의 방법으로 섬도가 약 2,000인 6, 6-나일론 모노필라멘트를 제조하는 방법에 대해 기술한다. 상대점도가 70인 폴리헥사메틸렌 아디프아미드 중합체를 모서리가 원형인 장방형 방사구금 오리피스(0.088×0.310in 또는 2.2×7.9mm)를 통해 21.5lb/hr의 속도와 290℃의 온도에서 추출한다. 성형된 필라멘트를 26in(0.66m)용 공기 갭을 통해 수직 하방으로 통과시키고, 32℃에서 12피트(3.66m) 길이용의 수욕속에서 급냉시켜 표면 속도가 141ypm(129m/min)인 공급롤로 통과시킨다. 이어서, 필라멘트를 산소(10.7psing 또는 74kPa) 및 아세틸렌(4.3psig 또는 30kPa)의 혼합물로 공급된 2개의 옥시아세틸렌 화염을 통과시키고, 통상의 라인을 통해 직경이 0.028in(0.71mm)인 2개의 노즐로 공급하여 필라멘트의 표면을 탈배향시킨다. 화염을 필라멘트의 방향에 대해 약 30°의 각도에서 필라멘트의 운동과 반대방향으로 접촉시키고, 조절하여 화염이 필라멘트에 균일하게 충돌하여 균일하게 가열되도록 한다. 화염 상단을 필라멘트의 상부 및 하부의 3/16 내지 1/4in(4.8 내지 6.4mm) 위치에 오도록 한다. 필라멘트 표면의 온도를 계산하여 화염 처리의 최고열 부분이 280 내지 300℃가 되도록 한다. 온도 계산은 바네스(Barnes)의 적외선 측정장치를 사용하여 필라멘트 표면으로부터 5 내지 20in 사이에서 온도 대 거리의 플롯트를 외삽한 실제 온도 측정에 근거한 것이다. 화염 처리후, 필라멘트를 145℃로 가열된 제1단계연신 롤로 통과시킨다.

공급롤과 제1단계연신 롤 사이에 필라멘트를 3.85배로 연신시킨다. 제1단계롤로부터 필라멘트를 875 내지 911℃의 30in(0.76m)복사 난방기로 5회 통과시키고, 이어서 800ypm(732mpm)의 속도로 가동시키면서 화염으로 신장처리하여 5.7배의 총 연신비에 대해 추가로 1.48배로 필라멘트를 연신시키는 제2단계연신롤로 통과시킨다. 필라멘트를 패키지에 감는다. 성형된 필라멘트는 투명하여 선명하고, 섬도는 2.052denier이며 거의 평면인 리본형 단면의 너비가 0.274mm이고 두께는 0.0790mm이다. 이의 인장력 특성은 우수하고 이의 표면은 평행굴절율에 의해 나타나는 바와 같이 이의 코어보다 덜 배향된다. 이의 표면은 고열 2층 스트립 접착력에서 2배 차이로 나타나는 바와 같이 증기방법(대조예 참조)에 의해 성형된 유사한 섬도의 필라멘트보다 투과성이 상당히 떨어진다. 필라멘트의 특성을 표 1에 기재한다.

본 실시예의 특성인 높은 투명도, 낮은 침투도, 낮은 표면 대 코어 배향도, 우수한 직선 및 결절 인장력 특성이 독특하게 결합되어 우수한 모노필라멘트 제품을 생성시키고, 낚싯줄, 밧줄 및 케이블과 같은 수중 적용분야에서 이상적인 대상물이 되도록 한다.

[대조예]

본 대조예에서는 공급 및 제1단계연신 롤 사이에 위치한 화염단위 대신에 증기 단위를 사용하는 중요한 차이만을 제외하고는 실시예 1과 매우 유사한 방법으로 6, 6-나일론 모노필라멘트의 제조방법에 대해 기술한다.

상대 점도가 70이면서 리본형 단면인 폴리헥사메틸렌 아디프아미드 필라멘트를 방사하고, 급냉시켜 실시예 1에서와 똑같은(단, 수욕의 온도는 32℃ 대신에 36℃이다)공급롤로 통과시킨다. 공급롤로부터 나온 필라멘트를 140psig(965kPa) 및 179℃(포화온도)에서 습윤 증기를 함유하는 길이가 28in(0.71m)인 증기실로 통과시킨다. 증기처리후, 필라멘트를 주위 온도에서 제1단계연신 롤로 통과시킨다. 공급롤과 제1단계연신롤 사이에서 필라멘트를 3.84배로 연신시킨다. 제1단계롤로부터 나온 필라멘트를 입구근처에서는 947℃로 출구에서는 969℃로 가열된 48in(1.22m)길이의 복사난방기로 3회 통과시킨 다음 800ypm(732mpm)으로 제2단계연신 롤로 통과시키고 필라멘트를 증기 처리하여 5.68배의 총연신비에 대하여 추가로 1.48배로 연신시킨다. 거의 평면이면서 리본형 단면인 필라멘트(0.274mm×0.079mm)를 패키지에 감는다. 필라멘트의 특성을 표 1에 기재한다.

대조 필라멘트의 인장력 특성도 우수하다. 그러나 이 필라멘트는 실시예 1에서의 필라멘트와 같이 투명하고 선명하지 못하며 유백색이면서 반투명하다. 또한, 표면은 접착 결과에 의해 지시되는 바와 같이 더욱 개방적이며 투과성이 크다. 대조 필라멘트는 타이어 코드와 같은 특정한 적용분야에는 우수한 모노필라멘트인 반면, 낚싯줄과 같은 수중적용분야에는 이상적이지 못하다.

[실시예 2 내지 6]

본 실시예들에서는 섬도가 약 500 내지 약 4000denier인 일련의 6, 6-나일론 모노필라멘트를 제조하는 방법에 대해 기술한다.

상대 점도가 70인 폴리헥사메틸렌 아디프아미드를 다음 조건만 제외하고 실시예 1과 동일한 조건하에서 방사하고 급냉시켜 일련의 모노필라멘트로 연신시킨다. 중합체 방사처리되는 연료의 양과 온도, 수욕 급냉온도 및 제2단계 복사난방기 온도를 조절하여 표 2에 기재된 바와 같이 섬도가 각각 상이한 실시예 2 내지 6의 필라멘트를 제조한다. 실시예 1과 비교시 실시예 2 내지 6의 다른 차이는 다음과 같다 : (1) 급냉용 공기 갭의 길이가 24in이다; (2) 화염에 유입되는 산소의 압력이 7psig이고 아세틸렌의 압력은 5psig이다; (3) 제1단계연신 롤의 온도는 147℃이다; (4) 복사난방기를 통과하는 통과회수는 3회이고 통과거리는 50in이다. 연신비 배분, 총 연신비, 공급롤 및 권취롤 속도 및 방사구금 단면과 같은 다른 중요한 공정인자는 실시예 1과 동일하다. 필라멘트의 온도는 측정하거나 계산하지 못한다. 그러나 화염을 통과한 직후 모노필라멘트의 외관은 필라멘트 표면의 온도가 대략 융점(255 내지 263℃)이거나 융점 이상임을 지시하는 광택성 또는 ＂습윤성＂이다.

실시예 2 내지 6의 생성물 특성은 표 1에 기재되어 있다. 실시예 2 내지 5의 모노필라멘트는 매우 높은 선명도, 우수한 인장 및 코어의 평행굴절율보다 적은 필라멘트 표면 평행굴절율을 포함하여 특성의 독특한 결합을 예시한다. 대부분의 측면에서는 허용가능하지만, 실시예 6은 % 투과광으로 표현된 실시예 1 내지 5의 높은 선명도는 나타내지 않는다. 실시예 6의 섬유의 현미경 조사는 표면 손상을 보여주며 공정조건, 특히 복사난방기 온도를 추가로 최적화할 필요가 있음을 나타낸다. 이러한 조건을 최적화하여 선명도를 70이상으로 개선시킬 수 있음으로 기대된다.

[실시예 7]

실시예 1에서 기술된 방법과 미합중국 특허 제4,009,511호에 기술된 방법으로 제조된 나일론 66 모노필라멘트를 숙련된 어부 4명에게 평가한다. 필라멘트의 섬도가 2000denier이고, 변형비는 3.0이며 단면이 리본형이다. 40lb의 실험용 낚싯줄을 많은 변수에 대해 평가한다. 두가지 공정으로 제조된 모노필라멘트에 대한 숙련된 어부의 평가는 다음과 같다 : 릴을 감는데는 문제점이 없다; 투척성이 우수하고 다른 통상적인 낚싯줄보다 길이가 길다; 인성이 우수하고 부식 및 마모성이 낮다; 파단 강도가 통상적인 낚싯줄보다 우수하고 높다; 신장 및/민감도가 양호하다; 결절 강력이 우수하다. 결절은 팔로머 결절(Palomar knot)로 제조된다.

[표 1]

[표 2]

Claims (19)

1. 섬도가 큰 열가소성 모노필라멘트를 방사하고, 급냉시킨 다음, 2단계 이상의 연신단계에서 5.0배 이상의 총연신비로 연신시키고, 모노필라멘트를 액체 급냉시키고, 급냉된 모노필라멘트를 하나 이상의 연신단계로 통과시킨 다음(여기서, 3.0배의 비로 배향-연신된다), 모노필라멘트를 복사난방기로 가열된 600 내지 1300℃의 온도영역으로 통과시키고, 모노필라멘트를 연신시키는(여기서, 모노필라멘트는 1.3배 이상의 비로 배향-연신된다)단계들을 포함하여 모노필라멘트를 제조하는 방법에 있어서, 모노필라멘트를 급냉시킨 후 모노필라멘트 표면을 건조시키고, 최종적으로 1.3배 이상의 연신비로 연신시키기 전에, 급냉되고 표면건조된 모노필라멘트를 화염으로 가열함을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 급냉되고 표면건조된 모노필라멘트가 제1연신단계에서 연신되기 전에 화염에 의해 가열되는 방법.
3. 제2항에 있어서, 모노필라멘트 표면온도가 모노필라멘트 융점의 20℃ 이하 내지 모노필라멘트 융점의 40℃ 이상으로 되도록 하는 화염속으로 급냉된 모노필라멘트를 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 열가소성 모노필라멘트가 폴리아미드 모노필라멘트인 방법.
5. 제4항에 있어서, 폴리아미드 모노필라멘트의 상대점도(RV)가 50 이상인 방법.
6. 제5항에 있어서, 모노필라멘트를 급냉시키기 전에 길이가 10 내지 40in(25 내지 100cm)인 공기갭으로 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 모노필라멘트를 길이가 80in(200cm) 이상으로 되도록 수욕에서 급냉시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 폴리아미드 모노필라멘트의 RV가 70 이상인 방법.
9. 투광율이 67% 이상이고 직선 강력이 7gpd 이상이며 결절 강력이 4gpd 이상이고, 중합체 표면층의 두께가 약 40μ이하이며 표면층의 중합체에 대한 평행굴절율(nll)이 코어 중합체의 평행굴절율보다 적음을 특징으로 하는, 섬도가 100denier 이상인 폴리아미드 모노필라멘트.
10. 제9항에 있어서, 고열 2층 스트립 접착력이 44lb 미만인 모노필라멘트.
11. 제9항에 있어서, 섬도가 1000 내지 6000denier인 모노필라멘트.
12. 제9항에 있어서, 폴리아미드가 폴리헥사메틸렌 아디프아미드인 모노필라멘트.
13. 제9항에 있어서, 단면이 거의 편평하면서 리본형인 모노필라멘트.
14. 제13항에 있어서, 변형비가 2.0 이상인 모노필라멘트.
15. 제14항에 있어서, 변형비가 3.0 이상인 모노필라멘트.
16. 제9항 내지 제15항의 모노필라멘트를 포함하는 낚싯줄.
17. 미끼가 연결된 낚싯줄을 캐스팅 릴로부터 물속으로 드리우는 것을 포함하는 낚시 방법에 있어서, 나일론 66 모노필라멘트가 70% 이상인 낚싯줄의 필라멘트 단면이 비원형이고 변형비가 2.0 이상임을 특징으로 하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 변형비가 2.5 이상인 방법.
19. 제18항에 있어서, 변형비가 3.0 이상인 방법.

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