KR101608705B1 - 멀티필라멘트 얀으로부터의 가요성 연속 테이프 및 이의 제조방법 - Google Patents

멀티필라멘트 얀으로부터의 가요성 연속 테이프 및 이의 제조방법 Download PDF

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페터르 헤라르트 아커르
하위버르트 코르넬리스 크빈트
하런 아드리아뉘스 요하뉘스 빌헬뮈스 판
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데이진 아라미드 비.브이.
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Abstract

본 발명은 아라미드, 유리, 방향족 폴리에스테르 및 경질 로드 중합체로부터 선택된 멀티필라멘트 얀으로부터 섬유질의 가요성 연속 테이프(이는 상기 테이프의 중량을 기준을 하여 60 내지 98중량%의 섬유를 함유한다)를 제조하는 방법에 관한 것으로, a1) 상기 얀의 필라멘트들을 스프레딩하여 횡단면 종횡비(w/h)가 2 내지 2,000인 필라멘트 층을 수득하는 단계 및 b1) 상기 스프레딩된 필라멘트들을 경화성 수지, 액체 열가소성 수지 또는 왁스로 처리하는 단계; 또는 a2) 상기 얀을 경화성 수지, 액체 열가소성 수지 또는 왁스로 처리하는 단계 및 b2) 상기 얀의 필라멘트들을 스프레딩하여 횡단면 종횡비(w/h)가 2 내지 2,000인 필라멘트 층을 수득하는 단계; 및 이후에 c) 상기 수지를 경화시키거나 고화시킴으로써 상기 필라멘트들을 고정하여 테이프를 수득하는 단계를 포함하며, 여기서, 단계 a1)-b1), 각각 단계 a2)-b2), 및 단계 c)가 인-라인으로 수행된다. 상기 방법은, 횡단면 종횡비(w/h)가 2 내지 2000인 필라멘트 층을 포함하는 가요성 테이프로서, 상기 필라멘트가 경화되거나 고화된 수지 또는 왁스에 의해 고정되고, 상기 테이프의 중량을 기준을 하여 60 내지 98중량%의 섬유를 함유하는 가요성 테이프를 제조하기에 적합하다. 상기 방법은 또한, 너비가 0.5mm 미만이고 횡단면 종횡비(w/h)가 2 내지 20인 마이크로테이프를 제조하기에 적합하다.

Description

멀티필라멘트 얀으로부터의 가요성 연속 테이프 및 이의 제조방법 {Flexible continuous tape from multifilament yarn and method for making these}
본 발명은 멀티필라멘트 얀으로부터 섬유질의 가요성 연속 테이프를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 테이프에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 상기 테이프를 포함하는 광섬유 케이블에 관한 것이다.
섬유('얀'이라고도 한다)로 보강된 테이프가 공지되어 있다. 예를 들면, JP 10-130996에는 캐리어 테이프가 기술되어 있다. 이러한 캐리어 테이프는 보강재로서 테이프의 너비와 거의 동일한 너비를 갖는 편평한 섬유 구조 및 매트릭스로서의 수지를 사용하여 제조한다. 상기 섬유 구조는 얀의 3차원 브레이드(braid)이다.
GB 1433128에는, 매트릭스 재료를 보강하기 위한 경편 테이프(warp-knitted tape)가 기술되어 있다. 상기 테이프는 2개의 고모듈러스 탄소 필라멘트 토우(tow)를 포함할 수 있다.
WO 03/091006에는, 유기 수지로 예비함침되어 얀 또는 리본의 형태를 취하는 천연섬유 번들을 포함하는 신규한 재료의 제조방법이 기술되어 있다.
미국 특허 제4,626,306호에는, 열가소성 수지 속에 파묻혀 있는 1방향 섬유를 함유하는 가요성 섬유상 스트립의 제조방법이 기술되어 있다. 상기 방법에 따라, 섬유의 로빙(roving)으로부터 섬유를 분리해냄으로써 병렬 섬유의 랩(lap)을 수지 입자로 함침시킨다. 로빙(또는 슬리버(sliver))은 섬유가 서로 지지하도록 가연된 섬유의 길고 좁은 번들이다. 상기 섬유는 상기 로빙으로부터 스프레딩(spreading)되지만, 이 방법에서는 섬유의 개별 필라멘트가 아니라 섬유만이 스프레딩된다. 따라서, 상기 방법은 각각의 섬유를 수지로 표면 처리하지만 섬유 코어에 있는 개별 필라멘트는 함침되지 않는 방법을 제공할 뿐이다.
유사하게는, EP 316922에는, 섬유 로빙의 섬유를 로빙으로부터 풀어서 스프레딩한 다음, 상기 스프레딩된 섬유를 수지 에멀젼으로 함침시키는 방법이 기술되어 있다. 각각의 섬유의 개별 필라멘트는 스프레딩되지 않으며, 역시 상기 섬유의 표면 필라멘트만이 상기 수지상 물질로 함침된다.
미국 특허 제3,873,389호는 인-라인으로 함침되지 않지만, 우선 나란한 공평면상 관계로 배치된 후에 함침되는 흑연 시트에 관한 것이다. 본 발명은 흑연에 관한 것이 아니며 인-라인으로 제조되지 않은 시트도 아니다.
매트릭스 내에 보강용 필라멘트를 갖는 보강된 복합재의 제조에서, 불연속 섬유로부터 저가연 방사된 스테이플얀으로 이루어진 섬유가 미국 특허 제5,503,928호에 기술되어 있다. 섬유 번들의 각각의 필라멘트가 지그재그형 터널의 좁은 유동 경로에서 연속적으로 피복되어 있는 섬유 필라멘트를 연속적으로 피복하기 위한 장치가 미국 특허 제6,270,851호에 기술되어 있다.
따라서, 이들 공지된 테이프는 상기 수지 매트릭스를 보강하기 위한 섬유를 함유한다. 이러한 테이프는 섬유와 매트릭스 사이의 상호작용이 비교적 약하다는 단점을 갖는다. 상기 섬유들은 상기 매트릭스 속에 파묻혀 있으나, 내부 필라멘트만이 매트릭스와 허용 가능하게 접촉한다. 모든 필라멘트가 미국 특허 제6,270,851호에서와 같이 연속적으로 피복된 경우, 상기 테이프는 상당량, 통상 60중량% 이상의 수지와 비교적 소량의 섬유를 함유한다. 상기 수지는 상기 복합재에 대한 중량 기여가 현저하고(섬유 중량이 통상 40중량% 미만), 아라미드와 같은 고성능 섬유의 바람직한 특성이 본 발명의 중량 기준에 비해 (예를 들면, 모듈로서, 파단 신도, 파단 강도의 견지에서) 덜 우세하다. 다량의 수지 또한 고성능 섬유가 사용되는 경우와 마찬가지로 추가의 비용 증가를 야기한다. 또한, 다량의 수지는 테이프 가요성을 감소시키며, 이로써 예를 들면, 광섬유 케이블 생산시 어려움이 초래되는 데, 그 이유는 굴곡 특성 감소가, 예를 들면, 커넥터 배치시 문제를 야기할 수 있기 때문이다.
따라서, 공지된 방법에 의해 수득될 수 없는 가요성 연속 테이프 형태의 섬유가 점점 더 요구되고 있다. EP 837162 및 US 2006/0137156에는, 멀티필라멘트 얀의 필라멘트를 스프레딩함으로써 개선하려는 시도가 이루어졌다. 따라서, 상기 필라멘트는 공기 취입에 의해 스프레딩되어, 상기 수지가 상기 필라멘트들 사이에보다 잘 침투되게 되었다. 그러나, 이러한 참조문헌은 테이프에 관한 것이 아니라 섬유 보강된 플라스틱에 관한 것이다.
유사하게는, EP 569928에서, 필라멘트를 스프레딩하여 열가소성 수지로 함침시키는 방법이 기술되어 있다. 상기 방법 역시 테이프 제조에 관한 것이 아니라 플라스틱 매트릭스를 보강시키는 것에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 수지 매트릭스를 보강시키는 것이 아니라, 매트릭스 물질을 가능한 한 적게 함유하는 섬유 재료로부터 제조된 가요성 연속 테이프를 수득하는 것이다. 상기 목적은, 아라미드, 유리, 방향족 폴리에스테르 및 경질 로드 중합체 (rigid rod polymer) 로부터 선택된 멀티필라멘트 얀으로부터 섬유질의 가요성 테이프(이는 상기 테이프의 중량을 기준으로 하여 60 내지 98중량%의 섬유를 함유한다)를 제조하는 신규한 방법에 의해 달성되며, 상기 방법은
a1) 상기 얀의 필라멘트들을 스프레딩하여 횡단면 종횡비(w/h)가 2 내지 2,000인 필라멘트 층을 수득하는 단계 및
b1) 상기 스프레딩된 필라멘트들을 경화성 수지, 액체 열가소성 수지 또는 왁스로 처리하는 단계; 또는
a2) 상기 얀을 경화성 수지, 액체 열가소성 수지 또는 왁스로 처리하는 단계 및
b2) 상기 얀의 필라멘트들을 스프레딩하여 횡단면 종횡비(w/h)가 2 내지 2,000인 필라멘트 층을 수득하는 단계; 및 이후에
c) 상기 수지를 경화시키거나 고화시킴으로써 상기 필라멘트들을 고정하여 테이프를 수득하는 단계를 포함하며, 여기서, 각각의 단계 a1)-b1) 또는 단계 a2)-b2), 및 단계 c)가 인-라인(in-line)으로 수행된다.
구체적으로는 테이프가 아니며 주로 보강된 수지 재료인 선행 기술의 재료와는 달리, 본 발명의 생성물은 섬유 재료이며, 상기 수지는 상기 섬유의 개별 필라멘트를 고정시키기 위한 것이다. 따라서, 상기 섬유는 상기 매트릭스(이는 소량으로 존재하고, 가장 바람직하게는 30중량% 미만이다)를 보강시키지 않으며, 단 상기 섬유가 테이프의 주 재료이고 상기 필라멘트를 고정시키기 위해서만 소량의 수지가 사용된다.
따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 필라멘트들을 포함하고 횡단면 종횡비(너비/높이)가 2 내지 2,000인 층으로 이루어진 가요성 연속 테이프를 제공하는 것이다. 이들 테이프는 극도로 강하고 박형임에도 불구하고 가요성을 유지할 수 있다. 이들은 통상 총 6 내지 4,000개의 필라멘트를 포함한다. 이와 같이 수득된 테이프는 미처리 얀에 비해 인성 손실이 거의 또는 전혀 없음이 추가로 밝혀졌다.
본 발명의 테이프는 경화되거나 고화된 수지에 의해 고정된 필라멘트들을 포함하며, 상기 테이프의 너비/높이 비는 2 내지 2,000, 바람직하게는 10 내지 1,000, 가장 바람직하게는 20 내지 500이다. 이들 테이프는 정형외과용 테이프, 돛을 보강시키기 위한 튜브, 호스 또는 파이프 보강 테이프, 및 전기 또는 광섬유 케이블용 테이프로서 사용하는 경우와 같이 높은 인성을 요하는 용도에서 사용될 수 있다. 상기 테이프는 임의로 스풀 상에 감길 수 있다.
본 발명은 또한 너비가 0.5mm 미만이고 횡단면 종횡비(너비/높이)가 2 내지 20인 극소 마이크로테이프의 제조가 가능하게 한다. 이들 마이크로테이프는 의학적 용도에서 사용될 수 있다.
횡단면 종횡비(w/h)가 20 내지 500인 본 발명의 테이프는 광섬유 케이블에서의 용도에 특히 적합하다. 우수한 모듈러스, 강도 및 고내열성을 갖는 고성능 섬유는 광섬유 케이블에서 보강재로서 현재 사용된다. 고성능 섬유의 높은 강도 및 모듈러스는 상기 케이블 중의 광유리섬유가 외부 힘의 영향을 받아 파단되는 것을 방지한다. 일반적으로, 상기 광유리섬유는 상기 케이블 중의 박형 열가소성 중공 튜브 내에 배치되거나(일명 중앙 및 느슨한 튜브 구조), 열가소성 층이 상기 광섬유 상에 압출된다(조밀한 완충 구조). 일반적으로, 보다 내부의 케이블이 상기 보강용 섬유에 의해 완전히 커버되는데, 상기 조밀한 완충 구조의 경우 특히 그러하다. 고성능 섬유의 또 다른 중요한 특징은 내열성이 우수하다는 것이다. 상기 광섬유 케이블을 제조하는 동안, 열가소성 잭킷이 보다 내부의 케이블 둘레에 압출되어 내후성을 갖는다. 상기 잭킷과 상기 튜브 사이에 배치된 고성능 섬유는 절연층을 형성하고, 압출시 양쪽 부품의 용융 융합을 방지한다. 용융 융합의 결과로서, 상기 광신호의 전송이 교란될 수 있다. 용융 융합은 또한 조밀한 완충 케이블의 경우 상기 케이블의 연결을 불가능하게 한다. 원치 않는 경우 용융 융합을 방지하기 위해, 상기 케이블에서 절연체로서의 보강재를 케이블 강도 또는 케이블 모듈러스의 관점으로부터 바람직한 양보다 다량으로 사용한다.
본 발명의 또 다른 목적은 보다 내부의 케이블을 효율적으로 커버하기 충분히 가요성인 테이프를 제조하는 것이며, 이는 보강용 섬유를 현저하게 감소된 양으로 사용함으로써 달성할 수 있다. 또한, 본 발명의 테이프를 사용함으로써, 광섬유 케이블의 직경 및 중량 감소가 이루어질 수 있다. 이는 보다 다량의 광섬유 케이블을 기존의 케이블용 도관에서 사용할 수 있으며 작업 위치와 사용자 사이의 연결이 더 많이 이루어질 수 있다는 이점을 갖는다. 예를 들면, 본 발명의 테이프를 초흡수재 함유 유중수 에멀젼으로 처리함으로써 상기 테이프를 초흡수재로 가공할 수 있다. 유사하게는, 기타 관능기가 필요에 따라 첨가될 수 있다.
일부 케이블에서, 2개 내지 12개의 광섬유가 적층 및 함침되어 리본을 형성한다. 본 발명으로부터의 테이프는 이러한 리본과 매우 편리하게 조합되어 상기 케이블의 제조를 간략화할 수 있다. 이러한 테이프의 적용은 또한 커넥터 또는 스플라이스-박스(splice-box)에 부착시키기 위한 노동집약적 케이블 제조를 간략화할 가능성을 제공할 것이다.
필라멘트의 교락 및 플러핑(fluffing)을 방지하고 이의 요구되는 치수 특성(예: 너비 및 높이)을 유지하기 위해서는, 상기 필라멘트가 스프레딩된 후 가능한 한 빨리 섬유를 고정시키는 것이 중요하다. 상기 목적은 기타 경화성 액체 열가소성 수지 또는 액체 왁스를 사용하여 달성되며, 경화 또는 고화된 후 상기 필라멘트를 영구적으로 고정(고정화)할 것이다. 따라서, 상기 경화 또는 고화 공정은 가능한 한 신속하게 수행되는 것이 중요하다. 이는 상기 공정을 인-라인으로 수행함으로써 달성된다. 즉, 모든 공정 단계는 중간체 생성물의 중간 분리 없이 수행된다. 선행 기술의 대부분의 수지는 이러한 신속한 고정에 부적합하다. 경화성 수지는 신속하게 경화됨으로써 상기 필라멘트를 포획, 고정시키기 때문에 특히 바람직하다. 원칙적으로, 열경화 및 방사선 경화(예: UV 및 전자 빔 경화)가 둘 다 사용될 수 있다. 열경화는 바람직하게는 열경화성 수지로 수행될 수 있다(적합한 예는 특히 에폭시, 비닐 에스테르, 불포화 폴리에스테르, 폴리우레탄 및 페놀 수지를 포함한다). 편리한 방법으로, 상기 스프레딩된 필라멘트는 경화성 수지를 함유하는 욕, 다이 또는 어플리케이터를 통해 유도된 다음, 가열 롤러, 열풍 오븐, 고온 플레이트 또는 이들의 조합으로 유도된 후, 그 위에서 수지가 신속하게 경화됨으로써 상기 필라멘트들을 고정한다. 액체 열가소성 수지를 사용하는 경우 또 다른 실시양태에서, 상기 스프레딩된 필라멘트는 욕, 다이 또는 어플리케이터를 통해 유도된 후, 냉각 롤러에 유도되어 상기 수지를 신속하게 고화시킨다. 필요하다면, 상기 얀은 건조될 수 있으며, 예를 들면, 공정 단계 b1) 또는 a2)를 수행한 후 건조될 수 있다.
보다 더 편리하게는, 방사선 경화성 수지가 상기 스프레딩된 필라멘트 위에 도포된다. 적합한 방사선 경화성 수지는, 예를 들면, 알릴, 비닐 또는 (메트)아크릴레이트 관능기를 함유하는 수지이다. 이들 수지 처리된 필라멘트는 UV 램프를 갖는 영역과 같은 조사 영역 내로 또는 전자 빔 영역에서 바로 유도되며, 이러한 조건하에 상기 수지는 즉각 경화된다. 이러한 신속한 경화는 가공 속도를 빠르게 하여, UV-경화가 상업적으로 매력이 있게 한다. 예를 들면, 인-라인 도포 및 UV-경화는 700m/min 이하의 고속 회전-라인에서 후처리 단계로서 간주될 수 있다.
또 다른 편리한 방법에서, 상기 얀 번들은 액체 열가소성 수지 또는 왁스로 처리된다. 액체 열가소성 수지 또는 왁스는 융점보다 높은 온도에 두거나 용매 속에 용해 또는 유화시킴으로써 액체인 열가소성 수지 또는 왁스이다. 이들 재료는 온도를 이의 융점 이하로 낮추거나 상기 용매를, 예를 들면, 증발에 의해 제거함으로서 고화시킨다. 적합한 용매는 물 또는 통상의 유기 용매(예: 톨루엔, 이소헥사데칸, 에탄올, 아세톤, 에테르 등)이다. 얀 번들을 상기 열가소성 수지 또는 왁스의 저점도 수성 용액 또는 분산액으로 처리하는 방법이 보다 편리하다. 상기 저점도 수성 분산액은 얀 번들을 신속하게 침투하여 상기 수지 또는 왁스를 상기 필라멘트 위에 스프레딩한다. 이어서, 상기 수 상을, 예를 들면, 열풍 오븐에서 비접촉 가열에 의해 완전히 또는 부분적으로 제거되며, 하나 이상의 로드를 사용하여 상기 얀 번들을 스프레딩한다. 상기 로드를 사용한 직후, 상기 스프레딩된 얀을 추가로 가열하여 잔여량의 물을 증발시키고/시키거나 상기 열가소성 수지를 고온 롤러(예: 고온 고데트)의 표면 위에 고정시킨다. 제2 고데트를 사용하여 상기 가요성 테이프의 와인딩을 용이하게 한다. 용융 왁스 또는 열가소성 수지의 분산액을 사용하는 경우, 상기 로드 스프레딩 단계를 수행한 후, 상기 얀을 냉각 롤러 상으로 유도하여 상기 필라멘트를 상기 테이프에 고정시키는 것이 바람직하다. 상기 테이프의 너비는 하나 이상의 스프레딩 로드의 사용에 의해 설정될 수 있다. 또한, 고온 롤러 또는 고데트 전의 얀 장력은 상기 테이프의 최종 너비에 영향을 미치며, 단지 얀 장력을 조절함으로써 스프레딩 로드를 사용하지 않으면서 상기 테이프의 너비를 조절하는 것이 가능해질 수 있다.
가요성 테이프를 수득하기 위해, 가능한 한 소량의 수지를 도포하는 것이 중요하다. 상기 테이프는 (상기 테이프의 중량을 기준으로 하여) 60중량% 이상, 보다 바람직하게는 70중량% 이상의 섬유를 함유하며, UV-경화성 수지 또는 왁스를 사용하는 경우, 바람직하게는 섬유가 80중량% 이상이다. 열가소성 수지를 사용하는 경우, 심지어 보다 다량의 섬유가 만족스러우며, 바람직하게는 90중량% 이상의 섬유가 사용된다.
본 발명의 테이프의 가요성 특성은 테이프가 용이하게 굴곡되게 한다. 따라서, 본 발명의 테이프는 원통형 성형체를 수득하기 위해 굴곡시키기에 적합하며, 상기 테이프의 종축 측면은 접착제에 의해 서로 접착될 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명의 테이프로부터 튜브를 제조할 수 있다.
접착제로서, 통상적인 접착제가 도포될 수 있지만, 일반적으로 상기 필라멘트를 고정시키는 데 사용되는 것과 동일한 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 열가소성 수지를 사용하는 경우, 상기 수지를 접착제로서 도포할 필요가 없다. 일반적으로, 양쪽 종축 말단들을 서로 맞추어 상기 테이프를 굴곡시키고 이들 말단을 가열 및 냉각시킴으로써 상기 수지를 액화 및 고화시켜 종축 밀단을 서로 밀봉한다.
본 발명의 방법은 임의의 섬유에 적합하고, 아라미드, 유리, 방향족 폴리에스테르 또는 경질 로드 중합체 얀의 테이프를 제조하는 데 사용된다. 바람직하게는, 상기 방법은 아라미드 테이프를 제조하는 데 사용된다.
본 발명은 추가로 하기 비제한적 실시예에 의해 추가로 설명된다.
실시예 1
하기 UV-경화성 수지를 스위스 소재의 Rahn AG로부터 수득하여, 하기 비율로 혼합한다(표 1): Genomer™ 4302(59중량%), Miramer™ M3130(36중량%) 및 Genocure™ LTM(5중량%). Genomer 4302는 90중량%를 초과하는 지방족 폴리에스테르 트리우레탄 트리아크릴레이트를 함유하는 UV-경화성 아크릴레이트 수지이다. Miramer M3130은 에톡실화 트리메틸올프로판트리아크릴레이트를 함유하는 삼관능성 반응성 아크릴레이트 단량체이다. Genocure LTM은 액체 광개시제 배합물이다. 하기 실시예에서, 사용된 혼합물은 "UV-경화성 아크릴레이트 혼합물"로 지칭된다.
UV-경화성 아크릴레이트 혼합물의 조성
상표명 관능성 확인 중량부
Genomer 4302 아크릴레이트 수지 59
Miramer M3130 반응성 아크릴레이트 단량체 36
Genocure LTM 광개시제 5
UV -경화 셋업
얀 경화를 40m/min의 속도에서 촉진시키기 위해 F300 퓨젼 UV 램프를 설치하여 사용하였다. 상기 F300 퓨젼 UV 램프는 총 출력이 1800W인 고압 수은 전구("H" 전구)를 구비한다. 또한, 환상 조명을 보장하기 위해 퓨젼 UV(Fusion UV)로부터의 C6-1 와이어 및 케이블 반사기를 설치하였다. Rauschert로부터의 2개의 Rapal 100 3.94336 제조 트레드 가이드와 조합하여 직경이 6mm인 5개의 고정된 환상 로드를 사용하여 상기 얀을 스프레딩한다. 라우슈헤르트로부터의 권취용 권사기 가이드 라팔 100 3.94013 R을 사용하는 Barmag 권사기를 사용하여 94mm 튜브 상에서 권사를 수행하였다. 하기 실시예에서, 이러한 셋업은 "UV-경화 셋업"으로 지칭된다.
각각 2개의 상이한 dtex 값을 갖는 2가지 형태의 Twaron 얀을 사용하여 6회의 실험을 수행한다(표 2): Twaron® 1000 1680f1000 및 Twaron® D2200 1610f1000 [제조원: 네덜랜드 소재의 Teijin Aramid]를 둘 다 UV-경화 셋업에서 표준 시판 보빈으로부터 해사하고, 10 내지 15중량% UV-경화성 아크릴레이트 혼합물로 2회 함침시켰다. 이로써 경화 및 권사 후 너비가 약 2mm이고 약 6개의 필라멘트 층을 갖는 테이프가 제조된다.
Twaron® 1000 1680f1000 및 Twaron® D2200 1610f1000을 둘 다 UV 경화 셋업에서 표준 시판 보빈으로부터 해사하고, (상기 얀 중량을 기준으로 하여) 15 내지 20중량% UV-경화성 아크릴레이트 혼합물로 2회 함침시켰다. 이로써 경화 및 권사 후 너비가 약 4mm이고 약 3개의 필라멘트 층을 갖는 테이프가 제조된다.
Twaron® 1000 3360f2000 및 Twaron® D2200 3220f2000을 둘 다 UV 경화 셋업에서 표준 상업용 보빈으로부터 해사하고, (상기 얀 중량을 기준으로 하여) 10 내지 15중량% UV-경화성 아크릴레이트 혼합물로 2회 함침시켰다. 이로써 경화 및 권사 후 너비가 약 4mm이고 약 6개의 필라멘트 층을 갖는 테이프가 제조된다.
Twaron 1000 및 D2200 얀을 사용하는 6회의 UV 경화 실험의 개관
선밀도 (공칭)
[dtex/필라멘트]		 아크릴레이트 혼합물을 UV 경화한 후
테이프 너비
30 내지 40중량%
혼합물 #		 20 내지 30중량%
혼합물 #
테이프 너비(mm)*/높이(mm)*/ w/h비
Twaron 1000 1680f1000
(튜브 크기:290×94mm)		 4/0.036/111 2/0.072/28
Twaron 1000 3360f2000
(튜브 크기:216×94mm)		 - 4/0.072/56
Twaron D2200 1610f1000
(튜브 크기:216×94mm)		 4/0.036/111 2/0.072/28
Twaron D2200 3220f2000
(튜브 크기:216×94mm)		 - 4/0.072/56
*는 값을 의미한다.
#는 얀 중량을 기준으로 한다.
- : 시험하지 않음.
실시예 2a 내지 2c
Twaron D2200, 1610dtex/1000 얀의 팩키지에 대해 다음과 같이 처리하였다. 상기 아라미드 얀 팩키지를 굴리면서 해사하여 상기 얀을 2개의 열풍 오븐(각각 3m 길이)을 통해 액체 어플리케이터 위에 연속적으로 통과시키고, 상기 얀을 다수의 스프레딩 로드 위를 통과시키며, 상기 얀을 고데트 A와 후속 고데트 B를 통과시키고, 최종적으로 팩키지로 권사하였다. 상기 액체 어플리케이터 및 튜빙 펌프를 사용하여, 상기 얀을 상이한 양의 액체 열가소성 수지로 함침시켰다(표 3 참조). 상기 오븐에서, 상기 용매를 부분적으로 또는 완전하게 증발시켰다. 사용되는 스프레딩 로드는 직경이 7mm이다. 고데트 A의 온도를 조절하면서, 고데트 B의 온도를 실온(~ 20℃)과 같다. 표 4에는 상기 공정 조건 및 제조된 테이프의 특성이 언급된다.
사용된 액체 열가소성 물질 및 왁스
엔트리 제품명 공급원 조성
1 Alberdingk Boley U400N Alberdingk Boley,
독일 크레펠트 소재		 폴리에테르-폴리우레탄 분산물
2 Impranil DLF Bayer AG,
독일 레버쿠젠 소재		 폴리에스테르-폴리우레탄 분산물
3 Alberdingk Boley U615 Alberdingk Boley,
독일 크레펠트 소재		 폴리카보네이트-폴리우레탄 분산물
4 Acguacer 498 BYK-Cera,
네덜랜드 덴벤터 소재		 파라핀 왁스 분산물
5 Acguacer 1547 BYK-Cera,
네덜랜드 덴벤터 소재		 고밀도 폴리에틸렌 왁스 분산물
실험 번호 2a 2b 2c
얀 속도 (m/min) 24 75 25
사용된
액체 열가소성 물질		 10중량% 수성 분산액으로서의 엔트리 1 10중량% 수성 분산액으로서의 엔트리 1 10중량% 수성 분산액으로서의 엔트리 2
얀 위에 투여된
활성 중합체 함량 (중량%)		 8.5 6.0 4.5
제1 / 제2 오븐 온도 120℃/120℃ 110℃/110℃ 240℃/270℃
오븐 내의 총 체류 시간 15초 14.4초# 14.4초
고정된
스프레딩 로드의 수		 5 5 5
고데트, 온도 145℃ 120℃ 실온
고데트 A 상의
권취한 횟수		 5 4 4
고데트 A 후의 얀 장력 1950cN 3000cN 1500cN
고데트 B 상의
권취한 횟수		 6 7 7
제조된 가요성 연속 테이프:
너비(mm) 3.5 3.0 3.7
높이(mm) 0.05 0.07 0.05
너비/높이 비 70 43 74
테이프의 섬유 함량
(중량%)		 92 94 96
# 상기 얀이 상기 오븐을 3회 통과하였다.
실시예 2d 내지 2f
실시예 2a 내지 2c에서와 동일한 과정을 수행하되, 기본 얀으로서 Twaron D2200, 3220 dtex/f2000을 사용하였다. 표 5에는 상기 공정 조건 및 제조된 테이프의 특성이 언급된다.
실험 번호 2d 2e 2f
얀 속도 (m/min) 24 24 25
사용된
액체 열가소성 물질		 10중량% 수성 분산액으로서의 엔트리 1 10중량% 수성 분산액으로서의 엔트리 1 10중량% 수성 분산액으로서의 엔트리 3
얀 위에 투여된
활성 중합체 함량 (중량%)		 4.5 6.0 6.0
제1 / 제2 오븐 온도 120℃/120℃ 150℃/150℃ 150℃/150℃
오븐 내의 총 체류 시간 15초 15초 14.4초
고정된
스프레딩 로드의 수		 5 3 3
고데트, 온도 150℃ 150℃ 120℃
고데트 A 상의
권취한 횟수		 5 5 6
고데트 A 후의 얀 장력 1400cN 1400cN 2000cN
고데트 B 상의
권취한 횟수		 7 7 8
제조된 가요성 연속 테이프:
너비(mm) 3.1 3.9 4.0
높이(mm) 0.13 0.12 0.13
너비/높이 비 24 33 31
테이프의 섬유 함량
(중량%)		 96 94 94
실시예 3a 내지 3c
실시예 2a 내지 2c에서와 동일한 과정을 수행하되, 고데트 A의 온도를 실온(약 20℃)에 유지시키고 액체 왁스(표 3 참조)를 사용하였다. 표 6에는, 상기 공정 조건 및 제조된 테이프의 특성이 언급된다.
실험 번호 3a 3b 3c
얀 속도 (m/min) 9 25 25
사용된 액체 왁스 32중량% 수성 분산액으로서의 엔트리 4 32중량% 수성 분산액으로서의 엔트리 5 32중량% 수성 분산액으로서의 엔트리 5
얀 위에 투여된
활성 중합체 함량 (중량%)		 36.5 20.0 40.0
제1 /제2 오븐 온도 140℃/140℃ 150℃/150℃ 150℃/150℃
오븐 내의 총 체류 시간 40초 72초* 72초*
고정된
스프레딩 로드의 수		 6 10 10
고데트 A 상의
권취한 횟수		 4 4 4
고데트 A 후의 얀 장력 1000cN 미만 1000cN 1000cN
고데트 B 상의
권취한 횟수		 7 7 7
제조된 가요성 연속 테이프:
너비(mm) 7 3.2 3.2
높이(mm) 0.04 0.05 0.07
너비/높이 비 175 64 46
테이프의 섬유 함량
(중량%)		 73 83 71
* 상기 얀이 상기 오븐을 5회 통과하였다.
실시예 2a 내지 2f 및 3a 내지 3c에서 제조된 테이프는 가요성이고, 각각의 테이프의 개별 필라멘트는 고정된다.
실시예 4
Technora® HMY T 242(61dtex/f25)에 대해 다음과 같이 처리하였다. 상기 얀을 굴리면서 해사하였다. 이어서, 얀의 해사에 의해 야기되는 장력 변동을 감소시키는 장치에 상기 얀을 통과시켰다. 연속적으로, 상기 얀은 얀 장력 모니터 F1, 비가열 고데트 1, 얀 장력 모니터 F2, 플레이트, 얀 장력 모니터 F3, 비가열 고데트 2 및 얀 장력 모니터 F4를 통과한다. 상기 시험된 수성 가공물(표 5 참조)은 장력 측정계 4를 지난 후 제1 튜브 오븐의 입구 전에 도포된다. 상기 시험된 수성 가공물은 유리 주사기 펌프에 의해 공급된 세라믹 어플리케이터에 의해 도포된다. 상기 가열된 제1 튜브 오븐(용매를 증발시키기 위한 용도)을 지난 후, 비가열 고데트 2 및 얀 장력 측정계 F5를 통과한다. 이어서, 상기 가공된 얀은 (비가열) 튜브 오븐 2 및 비가열 고데트 3을 통과한다. 상기 비가열 고데트 4와 상기 가열된 고데트 5 사이에 높은 얀 장력을 인가함으로써(장력 모니터 F6), 상기 얀을 고온 고데트 5 상에서 테이프 형태로 성형한다. 상기 가열된 고데트 5를 통과한 후, 상기 얀을 권사 전에 냉각시킨다(장력하(모니터 F7)).
표 7 및 표 8에는, 각각, 사용된 가공물 및 공정 조건/특징이 언급된다.
사용된 수성 가공물
제품명 엔트리 공급원 조성
Alberdingk Boley U400N 1 Alberdingk Boley 폴리에테르-폴리우레탄
분산물
Schlichte LB 100 6 Eastman Chemical Company 수 분산성 중합체
(설폰화 폴리에스테르)
실험 번호 1 2
얀 속도 (m/min) 4 4
사용된 가공물 20중량% 수성 분산액으로서의 엔트리 1 20중량% 수성 분산액으로서의 엔트리 6
상기 얀에 투여된 고형분(중량%) 22 30
도포 속도 (ml/min) 0.027 0.036
얀 장력
F1/F2/F3/F4/F5/F6/F7 (cN)		 46/69/88/61/104/640/310 50/68/90/106/134/640/310
제1 오븐 온도 (3개의 구획) 160℃/160℃/200℃ 160℃/160℃/200℃
제2 오븐 온도 (3개의 구획) ---/---/--- ---/---/---
고데트 1-4, 온도 --- ---
고데트 1-4에 권취한 횟수 5 5
가열된 고데트 5에 권취한 횟수 5 5
고데트 5, 온도 (℃) 170 170
권얀 장력 (cN) 260 260
생성된 가요성 연속 마이크로테이프:
너비 (mm) 0.1 0.15
높이 (mm) 0.036 0.024
너비/높이 비 2.8 6.3
마이크로테이프의 섬유 함량
(중량%)		 82 77
실시예 5a 내지 5b
Twaron D2200, 3220 dtex/f2000 얀의 팩키지에 대해 다음과 같이 처리하였다. 상기 아라미드 얀 팩키지를 표 9에 제시한 바와 같은 얀 장력에서 굴리면서 해사하고, 연속적으로 상기 얀을 2개의 열풍 오븐(각각 3m 길이)을 통해 액체 어플리케이터 위에 통과시키고, 상기 얀을 고온 고데트 위에 통과시키고 최종적으로 팩키지로 권사하였다. 상기 해얀 장력을 조절되는 해얀 속도를 통해 조절한다. 상기 액체 어플리케이터 및 튜빙 펌프를 사용하여, 상기 얀을 액체 열가소성 수지로 함침시켰다. 상기 오븐에서, 상기 용매는 부분적으로 또는 완전히 증발한다. 표 9에는, 상기 공정 조건 및 제조된 테이프의 특성이 언급된다. 이러한 실시예는 테이프 너비가 하나 이상의 스프레딩 로드를 사용할 필요 없이 얀 장력을 통해 조절될 수 있음을 설명한다.
실험 번호 5a 5b
얀 속도 (m/min) 28 28
액체 열가소성 물질 Alberdingk U6150*
10중량% 수성 분산액		 Alberdingk U6150*
10중량% 수성 분산액
얀 위에 투여된
활성 중합체 함량 (중량%)		 8.0 8.0
제1 / 제2 오븐 온도 260℃/260℃ 260℃/260℃
오븐 내의 총 체류 시간 12.9초 12.9초
고데트 이전의 얀 장력 2800cN 3800cN
고데트, 온도 260℃ 260℃
고데트 상의 권취한 횟수 8 8
고데트 후의 얀 장력 330cN 330cN
제조된 가요성 연속 테이프:
너비(mm) 3.1 4.0
높이(mm) 0.13 0.11
너비/높이 비 24 36
테이프의 섬유 함량
(중량%)		 93 93
* Alberdingk U6150은 Alberdingk Boley(독일 크레펠트 소재)의 n-메틸피롤리돈을 함유하지 않는 수성 폴리카보네이트-폴리우레탄 분산물이다.

Claims (10)

  1. 보강재로서의 가요성 연속 테이프를 포함하는 광섬유 케이블로서, 상기 테이프는, 테이프의 중량을 기준으로 하여 60 내지 98중량%의 섬유를 함유하고, 횡단면 종횡비(너비/높이)가 20 내지 500인 스프레딩(spreading)된 얀 필라멘트 층을 포함하며, 상기 필라멘트는 경화되거나 고화된 수지 또는 왁스에 의해 고정되어 있고, 상기 테이프는 내부 케이블을 완전히 커버하는, 광섬유 케이블.
  2. 테이프의 중량을 기준으로 하여 60 내지 98중량%의 섬유를 함유하는, 보강재로서의 가요성 연속 테이프를 포함하는 광섬유 케이블로서, 상기 테이프는 아라미드, 유리, 방향족 폴리에스테르 및 경질 로드 중합체 (rigid rod polymer) 로부터 선택된 멀티필라멘트 얀으로부터,
    a1) 상기 얀의 필라멘트들을 스프레딩하여 횡단면 종횡비(w/h)가 20 내지 500인 필라멘트 층을 수득하는 단계 및
    b1) 상기 스프레딩된 필라멘트들을 경화성 수지, 또는 액체 열가소성 수지 또는 왁스로 처리하는 단계; 또는
    a2) 상기 얀을 경화성 수지, 또는 액체 열가소성 수지 또는 왁스로 처리하는 단계 및
    b2) 상기 얀의 필라멘트들을 스프레딩하여 횡단면 종횡비(w/h)가 20 내지 500인 필라멘트 층을 수득하는 단계; 및 이후에
    c) 상기 수지를 경화시키거나 고화시킴으로써 상기 필라멘트들을 고정하여 테이프를 수득하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되고,
    경화 또는 고화한 후 상기 테이프를 굴곡시켜 원통형 물체를 수득한 다음, 상기 테이프의 종축 측면들을 접착제에 의해 서로 고정시킨 것인, 광섬유 케이블.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수지가 경화성 수지인, 광섬유 케이블.
  4. 제2항에 있어서, 상기 수지가 UV 경화성 수지인, 광섬유 케이블.
  5. 삭제
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착제는 경화성 수지 또는 액체 열가소성 수지인, 광섬유 케이블.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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