보호의류용 폴리아미드 46絲 (1)
1. 서론
고강도 필라멘트사로 된 아주 다양한 제품들을 시중에서 찾아 볼 수 있다. Akzo Nobel사에서는 다양한 산업에서 이용되는 산업용 고무제품, 에어백 직물, 필터용 직물, 등산용배낭에 사용되는 직물, 보호의류용 직물, 타이어코드직물 및 재봉사 등과 같은 고강도사를 대규모로 생산하고 있다.
신장 콤플라이언스, EASL 및 수축특성 뿐만 아니라 고강도와 같은 전통적으로 요구되는 수많은 성질 이외에도 더욱 더 많은 소비자들이 이러한 실들이 보호용 의류에 적합하도록 고강도사에 더 큰 열용량 및 더 나은 염색성을 요구하여 왔다.
그러나, 일반적으로 우수한 염색성과 높은 강력 둘다 만족시키기는 불가능하였다. Akzo Nobel은 공중합체 공급업체인 DSM과 함께 Stanylenka의 3종류의 실 110 f 36, 235 f 36, 470 f 72과 같은 실의 용융방사공정을 개발하였다.
2. 화학구조
고강도 PA 46사는 DSM社의 Stanyl이라고 하는 공중합체로부터 개발되었다. 화학적인 구조는 1,4 butanodiamine adipate caprolactam copolymer 95-5%이다.
(그림1)
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1,4-diaminobutane(DAB)와 adipic axid(AA)의 중축합물인 폴리아미드 4.6(PA 4.6) n H2N-(CH2)4-NH2 + n HOOC-(CH2)4-COOH → (DAB) (AA) n H2O + H-(NH-(CH2)4-NH-CO-(CH2)4-CO)n-OH (PA4.6) - 엔지니어링 플라스틱에는 Stanyl Homopolymer가 사용된다. - 섬유에의 응용은 copolymer로서 caprolactame이 사용된다. |
<그림 1> Stanyl의 제조
그림 2는 PA 6, PA 66 및 PA 46의 화학구조를 나타낸 것이다. 호모폴리머 PA 46은 1,4 diaminobuthane(DAB)과 adipic acid(AA)의 중축합물이다.
<그림2> 폴리아미드의 분자구조
-PA 6 및 PA 66 과 PA 46
그림 2에서 보는 바와 같이 PA46의 고분자 주쇄의 대칭성과 아미드그룹 수는 PA 6 및 PA 66에 비해 훨씬 많다. 이는 융점을 높히고, 결정화도를 크게하는 원인이 된다.
3. 실의 성질
표 1에 PA 46과 PA 66의 물리적 성질, 외관 및 안전성 관련 데이터를 비교하였다. 물리적 성질에 의하면, 가장 큰 차이가 실의 비중, 융점 및 열용량 임을 알 수 있다.
표 1. 물리적 성질의 비교
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Stanylenka 460 HRST |
Enka Nylon 444 HRST |
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외관 형태 색상 냄새 |
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필라멘트사 백색 무 |
필라멘트사 백색 무 |
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안전성 관련 data 비중(20℃) 융점 물에 대한 용해도 용제함유량 강제발화점 자연발화점 분해온도 비열 열용량 상대점도 유리전이온도 용융엔탈피 독성 |
g/㎤ ℃ . . ℃ ℃ ℃ J/gK,100℃/200℃ J/g 96% H2SO4, 25℃ ℃ J/g . |
1.18 285 무 무 410 〉420 〉350 2.4/2.8 771 3.8 82 73 무독성 |
1.14 255-260 무 무 390 510 310 2.3/2.4 620 2.8 74 68 무독성 |
-사물성-
표 2에 Stanylenka 460 HRST의 사물성을 나타내었다. 실의 종류에 따라 다음과 같은 보빈이 사용되었다.
- 110 dtex 의 212 kg cops
- 235 dtex 의 4.3kg 실린더형 보빈 및
- 470 dtex 의 4.3kg 실린더형 보빈
Akzo Nobel의 Enka Nylon 444 HRST, 445 HRT, 447 HRT 및 449 HRST와 같은 다른 사종 들은 약 70 cN/tex 의 높은 강도를 가진 실이다.
이러한 실의 물리적 성질들은 Enka Nylon 444 HRST와 거의 유사하다.
표 2 Stanylenka 460 HRST의 사물성( 고강도 폴리아미드 4,6
필라멘트사-bright)
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선밀도(추천) 필라멘트수 |
dtex |
110 36 |
235 36 |
470 72 |
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선밀도(평균) 절단강력 절단강도 절단신도 열풍수축률(190℃,15min) m당 교락수 방사유제 패키지 무게 -실린더형 보빈 -콥 |
dtex N cN/tex % %
% kg
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109 7.6 69.7 21.7 3.6 23 0.9
- 2.2 |
238 16.7 70.3 20.0 2.9 24 0.8
4.3 - |
479 33.8 70.5 20.0 3.0 16 0.9
4.3- |
- 염색성-
일반적으로 우수한 염색성을 가진 고강도사를 제조하기 어렵다. 왜냐하면 그것은 높은 배향도 또는 결정화도를 갖기 때문이다. 이러한 실들은 스파게티-형상(spaghetti-shaped) 의 비결정영역의 부족 뿐 아니라 보통 염료흡진 및 균염을 제공하는 아미노 말단그룹의 수도 불충분하다.
Stanylenka에서는 아미노 말단 그룹의 비율이 상당히 높아 염색성이 더 우수함을 나타내고 있다.
- Enka Nylon 444 HRST : 29.5±0.1 mmol/kg
- Stanylenka 460 HRST : 33.0± 0.2 mmol/kg
- 염색성 시험-
Arnhem/NL에 있는 Akzo Nobel 실험실에서 수차례의 염색성시험을 행하였다. Enka Nylon 444 HRST와의 비교를 위해 양말형태의 편성물을 사용하였으며, 시험에 사용된 염료는 다음과 같다.
- Acidol dark blue MTR(0.2%), pH 4.0
- Sirius light blue BRR 182%(0.05%), pH 7.0
시료는 일욕에서 뿐만 아니라 개별적으로도 각각 염색되었다. 모든 시험에서 공급원료는 3합의 재봉사이다. 편성물은 오버마이어형 염색기로 염색하였다. 염색후, 편성물의 색상은 Datacolor 3890 D65 분광광도계를 이용하였으며, Kubelka Munk식 K/S=(1-R)2/2R에 근거하여 그림 3 및 4에 그 결과를 나타내었다.
<그림 3> 색강도(K/S)(개별염색)- Acidol dark blue MTR
<그림 4> 색강도(K/S)(개별염색)- Sirius light blue BRR
-염색성시험결과
일욕염색 및 개별염색시험에서 Stanylenka 460 HRST가 Enka Nylon 444 HRST보다 현저하게 염료흡진 및 색 균염성이 큰 것으로 나타났다. 따라서 보호의류에 적용하는데 있어 하나의 중요한 기준을 충족시키게 되었다.