KR100327740B1 - 열수축성 슬리이브의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열수축성 슬리이브(sleeve)의 제조방법에 관한 것으로, 하기 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(a) 850-1200% 연신된 고밀도 폴리에틸렌 재질의 섬유에 2.5-3.5 Mrads 의 방사선량으로 조사하여 교차결합시키고;
(b) 이 섬유로 제조된 직물층(2)의 일면을 20,000-25,000 V 의 전압에 노출시켜 일면의 표면을 개질한 다음, 표면개질된 직물층 일면에 매트릭스층(1)을 1차 압출다이스(10)에서 용융압출하여 적층시킨 후 이를 1차 탄성롤러(11)와 1차 냉각롤러(12) 사이에 통과시킴으로써 1차적층시키키고;
(c) 직물층의 미적층된 면을 상기 (b)공정과 같이 표면 개질 처리한 다음, 2차 압출 다이스(20)에서 압출된 매트릭스층(1')과 적층시킨 후, 2차 탄성롤러(21)와 2차 냉각롤러(22) 사이에 통과시킴으로써 2차 적층시키고;
(d) 적층완료된 직물층-매트릭스 결합체를 2.5-3.5 Mrads의 방사선량으로 매트릭스층을 조사하여 교차결합.
본 발명의 제조방법에 의하여 얻어진 열수축 슬리이브는 높은 수축율을 보임에도 불구하고 단축된 공정으로 효율적으로 생산할 수 있으며, 특히 접착제를 사용하지 아니하면서도 직물층과 매트릭스층간의 접착력이 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 로스발생율을 현저하게 줄일 수 있다.

Description

열수축성 슬리이브의 제조방법{Preparation of thermal contraction Sleeve}
본 발명은 열수축성 슬리이브(sleeve)의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게로는 직물층과 매트릭스층간의 접착성과 생산효율이 향상된 열수축성 슬리이브의 제조방법에 관한 것이다.
통신케이블 또는 전선의 연결부분을 외부로부터 보호하기 위하여 여러 가지 종류의 연결부분 밀봉재가 사용되어져 왔다. 현재 통상적으로 사용되고 있는 밀봉재는 고분자재료로 제조된 열수축성 슬리이브이다.
고분자 재료로 제조된 열수축성 슬리이브 중 가장 대표적인 것으로는 미국 레이켐 코포레이션에 의한 한국특허 제48,450호에 개시된 기술을 들 수 있다. 이 기술은 열수축성 고분자 재료로 고밀도 폴리에틸렌을 사용하고 매트릭스층 내부에 복원성 섬유층이 매설되어 있고, 복원성 섬유는 폴리에틸렌을 4-40 Mrads의 방사선량으로 조사하여 교차결합시키고, 매트릭스층은 폴리에틸렌을 10 Mrads 이하의 방사선량으로 조사하여 교차결합시키는 것으로 구성된다.
상기 특허에 개시된 기술은 높은 수축율을 가지고, 수축 도중 섬유 또는 매트릭스층이 파단되는 것이 방지될 뿐만 아니라, 압력유지 밀봉이 가능하도록 하는 장점이 있다.
그러나 섬유층과 매트릭스층 간의 접착력이 다소 부족하여 이들이 분리되는 경우가 종종 발생하며, 제품 생산에 있어서 많은 시간이 소요되어 생산 코스트가 비교적 높다는 단점이 있다. 또한 섬유층과 매트릭스층이 분리되는 것을 방지하기 위하여는 접착제를 사용하여야 하는 데, 고가의 접착제를 사용하게 되면 생산단가가 상승될 뿐만 아니라, 접착제의 사용에 따라 생산공정이 번거롭게 되며, 여기에 따른 많은 시설 투자비가 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 섬유층과 매트릭스층간의 접착력이 향상된 열수축성 슬리이브를 제공하는 것을 목적으로 한다.본 발명의 다른 목적은 생산효율이 높은 열수축성 슬리이브의 제조방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 로스발생율이 낮고 생산단가가 저렴한 열수축성 슬리이브의 제조방법을 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 열수축성 슬리이브의 제조공정도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 표시
1, 1' : 매트릭스층 2 : 직물층
10 : 1차 압출다이스 11 : 1차 탄성롤러
12 : 1차 냉각롤러 20 : 2차 압출다이스
21 : 2차 탄성롤러 22 : 2차 냉각롤러
30 : 와인더 31 : 리와인더
본 발명은 (a)850-1200% 연신된 고밀도 폴리에틸렌 재질의 섬유에 2.5-3.5 Mrads 의 방사선량으로 조사하여 교차결합시키고, (b)이 섬유로 제조된 직물층을 롤러(Roller) 위로 통과시키면서 20,000-25,000 V 의 전압에 노출시켜 일면의 표면을 개질한 다음, 롤러 위로 통과하는 직물층 일면에 고밀도 폴리에틸렌 재질의 매트릭스층을 300∼380℃ 열로 용융시켜 압출하여 적층시킨 후 이를 탄성을 가진 탄성 롤러와 냉각롤러 사이에 통과시키고, (c)직물층의 미적층된 면을 상기 (b)공정과 같은 공정을 되풀이하여 적층시킨 다음, (d)2.5-3.5 Mrads의 방사선량으로 매트릭스층을 조사하여 교차결합시키는 것으로 구성된다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 제조공정의 전체적인 공정도이다.
양 매트릭스층(1, 1') 사이에 위치하게 되는 직물층(2)은 850-1200% 연신되고 2.5-3.5 Mrads 의 방사선량으로 조사하여 교차결합된 고밀도 폴리에틸렌 재질의 섬유를 경사로 하고 유리섬유와 같이 수축성이 없는 섬유를 위사로하여 제직된다. 이에 의하여 직물층은 한 방향으로만 수축하게 된다.
방사선 조사량이 상기 범위를 초과할 경우에는 수축율의 증가는 미미한 데비하여 조사시간이 지나치게 증가하게 된다. 예를들면 3 Mrads의 방사선량으로 조사하여 생산하는 것에 비하면 10 Mrads의 방사선량으로 조사할 경우에 생산량이 쉬트(sheet)의 두께에 따라 적게는 50%에서 많게는 300% 이상 감소한다.
직물층은 와인더(Winder; 30)로부터 출발하여 수개의 이송롤러를 거치게 되며, 이 때 직물층의 일면은 20,000-25,000 V의 고압전류에 노출되어 표면에 미세한 기공이 생기게 된다. 이에 의하여 직물층의 접착력이 증가하게 된다. 일면이 표면개질된 직물층은 1차 압출다이스(10)으로부터 압출되어 나온 매트릭스층(1)과 일체화되어 1차 탄성롤러(11)와 1차 냉각롤러(12) 사이를 통과하게 된다. 탄성롤러는 고무와 같이 탄성이 좋은 재료로 제조되며 탄성롤러의 압착작용에 의하여 직물층 속으로 매트릭스층의 고분자 중합체 일부가 침투하게 된다.
직물층이 매트릭스층에 침투됨에 의하여 시공시 직물층이 매트릭스층으로부터 분리되는 것이 효과적으로 방지된다. 이때 직물층에 용융된 고열의 매트릭스층이 수축되는 현상을 방지하기 위하여 냉각롤러는 5-20℃의 온도로 유지되며 이에 의하여 용융상태의 압출된 매트릭스층이 경화하게 된다.
냉각롤러를 통과한 직물-매트릭스층 결합체는 다시 수개의 이송롤러를 거치게 되며 이 때 미적층된 직물층의 면은 앞의 과정과 같이 고압 전류속에 노출되어 표면개질된 후, 2차 압출다이스(20)에서 압출된 매트릭스층(1')과 일체화되어 2차 탄성롤러(21)와 2차 냉각롤러(22) 사이를 통과하게 된다. 이에 의하여 별도로 접착제를 사용하지 않더라도 직물층(2)은 매트릭스층(1, 1') 사이에 견고하게 접착하게 된다. 적층이 완료된 직물-매트릭스층 결합체는 2.5-3.5 Mrads 의 방사선량으로조사되어 교차결합된다.
이와 같이 직물층 양면에 형성되는 매트릭스층이 직물층과 일체화되도록 압출다이스로부터 압출되어 탄성롤러와 냉각롤러 사이를 통과하게 되면, 직물층과 매트릭스층이 각각 별도로 제조된 다음 직물층 양면에 접착제를 사용하여 매트릭스층을 부착하는 종래의 방법에 비하여 공정의 단순화는 물론, 특히 로스(loss)의 발생율이 현저하게 줄어들게 된다.
"로스"라 함은 직물층과 매트릭스층이 결합된 후 직물층, 상부 매트릭스, 하부 매트릭스의 세가지 요소 중 길이가 가장 짧은 것을 기준으로하여 길이가 긴 나머지 요소들의 잉여부분을 말하며, 이들은 절단되어 버려지게 된다. 세가지 요소가 적층되어 접착될 때 부여되는 온도와 압력이 이 세가지 요소들에 각각 다르게 작용하게 되므로 종래의 기술에서는 일정량의 로스가 발생되는 것을 피할 수 없었다. 발생된 로스는 직물층 제조시 사용된 유리섬유를 포함하고 있으므로 재활용도 불가능한 산업폐기물이다.
미설명부호 31은 리와인더(Rewinder)이다.
본 발명의 실시예는 아래와 같다.
<실시예 1>
*직물층의 제조
밀도 0.930, 용융흐름지수(M.I.) 9.8인 고밀도 폴리에틸렌을 360℃의 온도에서 직경 1.0-2.0mm의 굵기로 섬유를 압출하여 40℃의 온수에서 냉각한 다음 3Mrads의 방사선량으로 조사하여 가교화시켰다.
가교화된 섬유를 950% 연신하여 상온에서 2일간 숙성시켰으며, 숙성된 섬유를 경사(11/inch)로 유리섬유를 위사(43/inch)로하여 직물층을 얻었다. 얻어진 직물층의 수축율은 아래의 표1과 같았다.
조건구분 200℃ Hot Air(열풍) 1분간 수축
부하(g) 0 2 4 10 15
수축율(%) 88.50 87.05 84.60 75.00 65.25
* 원사를 가교 연신한 후 0.35㎜ 굵기 시료 5개를 채취하여 평균값을 기준한 측정치임.
<실시예 2>
*직물-매트릭스 결합체의 제조
실시예 1에 의하여 얻어진 직물층의 일면을 도1에 도시된 바와 같이 이송 롤러 위로 통과시키면서 20,000∼25,000V의 고압으로 표면을 처리한 다음, 1차 압출다이스(10)에서 압출된 매트릭스층(1)과 일체화시켜 1차 탄성롤러와 1차 냉각롤러 사이를 통과시켰다. 이어서 직물층의 미적층된 면을 다시 고압 표면처리하고 2차 압출다이스(20)에서 압출된 매트릭스층(1')과 일체화시켜 2차 탄성롤러와 2차 냉각롤러 사이를 통과시켰다.
매트릭스층(1, 1') 내부에 직물층(2)이 매설된 직물-매트릭스 결합체를 다시 3 Mrads의 방사선량으로 조사하여 교차결합시켜 최종 제품을 얻었다. 얻어진 제품의 수축율은 아래의 표2와 같았으며, 기타 제반물성은 아래의 표3과 같았다.
조건구분 200℃ Hot Air(열풍) 15분간 수축
부하(g) 0 100 200 500 1000
수축율(%) 73 71 70 68 60
*상기 슬리이브 수축율 물성시험치는 시편 15㎜ ×20㎜ 규격의 시편을 5개 채취하여 평균한 수치임.
<비교예 1>
*접착제에 의한 직물-매트릭스 결합체의 제조
고밀도 폴리에틸렌을 열용융시켜 압출하여 얻은 별도의 매트릭스층 표면에 우레탄 계열의 2액형 접착제를 10∼30g/㎡ 정도로 도포하여 80∼100℃의 열풍으로 유기용체 성분을 건조하여 실시예 1에 의하여 얻어진 직물층과 접착시킨 후 교차결합시켜 40∼50℃의 숙성실에 48∼72시간 동안 숙성시켰다.
얻어진 제품의 제반물성은 아래의 표3과 같았다.
<비교예 2>
*열압착방법에 의한 직물-매트릭스 결합체의 제조
비교예 1 과 같이 별도의 매트릭스층을 만들어 실시예 1에 의한 직물층의 중간에 또 다른 고밀도 폴리에틸렌을 300℃로 열용융시켜 삽입 도포하여 순간적으로 압동롤러를 통과하게 하여 열압착하는 방법으로 직물층과 매트릭스층을 교차결합시켰다. 얻어진 제품의 제반 물성은 아래의 표3과 같았다.
방법결과 비교예 1 비교예 2 실시예 2
제조공정*1 3 2 1
숙성시간 48∼72 0 0
접착력 1.2㎏/15㎜이내 박리불가 박리불가
내용제성 1시간이내에서 층분리 3시간이내에서 직물층과 매트릭스 분리 분리안됨
제조원가*2 1.7 1.3 1
생산성 불량 보통 우수
로스발생율*3 30% 10% 0
실험조건 : 상온에서 실시.
*1, *2 : 실시예 2를 1로 하였을 경우의 비교치임.
*3 : 로스(loss)발생율은 실시예 2를 "0"로 하였을 경우의 비교치임.
<비교예 3>
실시예 1에 의하여 얻어진 직물층을 고압전류로 표면을 개질하지 아니 한 상태에서 실시예 2 와 동일하게 시행하여 얻어진 제품의 수축율과 로스발생율은 아래의 표4와 같았다.
항목구분 접착력 로스발생율 수축율
실시예 2 우수(박리불가) 0 표2와 같음
비교예 3 불량 접착력 저하로제품가치성 없음 측정불가
실험조건 : 상온에서 실시
이상의 실시예 및 비교예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 의하여 얻어진 열수축 슬리이브는 높은 수축율을 보임에도 불구하고 단축된 공정으로 효율적으로 생산할 수 있으며, 특히 접착제를 사용하지 아니하면서도 직물층과 매트릭스층간의 접착력이 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 로스발생율을 현저하게 줄일 수 있다.

Claims (5)

  1. 열수축성 직물층과 열수축성 매트릭스층으로 구성된 열수축성 슬리이브의 제조방법에 있어서, 하기 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열수축성 슬리이브의 제조방법.
    (a) 850-1200% 연신된 고밀도 폴리에틸렌 재질의 섬유에 2.5-3.5 Mrads 의 방사선량으로 조사하여 교차결합시키고;
    (b) 이 섬유로 제조된 직물층(2)의 일면을 20,000-25,000 V 의 전압에 노출시켜 일면의 표면을 개질한 다음, 표면개질된 직물층 일면에 매트릭스층(1)을 1차 압출다이스(10)에서 용융압출하여 적층시킨 후 이를 1차 탄성롤러(11)와 1차 냉각롤러(12) 사이에 통과시킴으로써 1차적층시키키고;
    (c) 직물층의 미적층된 면을 상기 (b)공정과 같이 표면 개질 처리한 다음, 2차 압출 다이스(20)에서 압출된 매트릭스층(1')과 적층시킨 후, 2차 탄성롤러(21)와 2차 냉각롤러(22) 사이에 통과시킴으로써 2차 적층시키고;
    (d) 적층완료된 직물층-매트릭스 결합체를 2.5-3.5 Mrads의 방사선량으로 매트릭스층을 조사하여 교차결합.
  2. 제1항에 있어서, 직물층(2)은 고밀도폴리에틸렌 섬유와 비수축성 섬유로 직조된 것을 특징으로 하는 열수축성 슬리이브의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 1차 적층공정과 2차 적층공정이 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열수축성 슬리이브의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 매트릭스(1, 1')는 고밀도폴리에틸렌 재질인 것을 특징으로 하는 열수축성 슬리이브의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 냉각롤러의 온도는 5-20℃인 것을 특징으로 하는 열수축성 슬리이브의 제조방법.
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