KR100761640B1 - 이형 횡단면을 갖는 중합체 필라멘트 - Google Patents

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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

본 발명은 필라멘트의 길이방향 축에 수직인 개방 중공 횡단면 형태를 갖고, 이 횡단면이 필라멘트가 동일한 횡단면을 갖는 제2 필라멘트와 서로 얽히지 않도록 하는데 필요한 치수를 갖는 이형 중합체 필라멘트를 제공한다. 본 발명은 또한 폴리아미드를 용융 방사시켜 상기 필라멘트를 제조하는 방법, 및 상기 필라멘트를 용융 방사시키는데 사용하기 적합한 방사구금을 제공한다.
중합체 필라멘트, 개방 중공, 이형 횡단면

Description

이형 횡단면을 갖는 중합체 필라멘트 {Polymer Filaments Having Profiled Cross-Section}
본 발명은 필라멘트의 길이방향 축에 수직인 "개방 중공" 이형(異形) 횡단면(profiled cross-section)을 갖는 합성 중합체 필라멘트에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 필라멘트의 용융 압출용 방사구금 플레이트, 및 융용 압출에 의한 필라멘트의 제조 방법에 관한 것이다.
합성 중합체, 특히 나일론 66 및 나일론 6과 같은 폴리아미드 중합체로부터의 직물 섬유 또는 필라멘트, 및 동일한 폴리아미드 중합체로부터 용융 압출된 멀티필라멘트 실이 의류용의 경우 대표적으로는 부분 배향 실(POY) 및 연신 실로서 제조된다. POY는 약 55％ 초과의 파단점 연신율을 갖게 되고, 연신 실은 보다 낮은 연신율을 갖게 된다. 어느 한 타입의 멀티필라멘트 실, 예를 들면 POY 및 연신 실을 포함하는 각 필라멘트의 경우에 가장 일반적인 횡단면 형태는 원형이다. 개별 필라멘트 횡단면 형태에 대한 변형으로는 일본 특허 공고 01-20243[니혼 에스테르 가부시키가이샤(Nihon Ester KK)]에 발표된 3엽형 또는 6엽형, 미국 특허 제5,834,119호[루프(Roop)]에 의해 발표된 부채꼴 타원형 횡단면, 및 미국 특허 제5,604,036호[베넷(Bennett) 등]에 발표된 1개의 길이방향 기공을 갖는 중공 폴리 아미드 필라멘트를 들 수 있다.
상기한 예들은 모두 이형 횡단면 형태를 갖는 POY 및 연신 실의 공지된 변형이다. 원형 이외의 다른 횡단면 형태를 갖는 필라멘트는 직물 및 의류용 멀티필라멘트 실에 다채로운 시각적 미관, 불투명도 및 커버 및 보다 가벼운 중량을 제공한다. 중공 필라멘트로부터의 실, 예를 들면 마지막에 언급된 미국 특허의 실은 길이방향의 기공을 갖지 않는 종래의 원형 필라멘트에 비하여 보다 가벼운 중량의 직물 및 의류 및 향상된 보온성을 제공한다. 중공 필라멘트 실은 종래 방법, 예를 들면 에어 젯 텍스쳐링(AJT) 및 폴스 트위스트 텍스쳐라이징(FTT)에 의해 조직되어 부피가 큰 실을 얻었을 때 특히 의류 분야에 적합하다. 제직 분야에 직접 사용하기 위한 중공 플랫(flat) 실도 또한 공지되어 있다.
고 공극률 중공을 갖는 부분 배향된 및 플랫 나일론 실은 모두 베넷 등에 의해 발표되어 있다. 그러나, 길이방향 기공을 갖는 필라멘트는 방사시에 완전히 닫히기 어렵고, 또한 조직 공정 동안에 실질적으로 변형될 수 있다. 이것은 문자 'C형' 필라멘트 및(또는) 찌부러진 관 횡단면 형태를 야기시킬 수 있다. 문자 C형 필라멘트는 인접하는 필라멘트들 사이의 개방 공간이 손실되면서 함께 빽빽히 채워질 수 있다. 또한, 문자 C형 횡단면 필라멘트 및 찌부러진 관 횡단면은 상기 사건의 결과로 바람직하지 못한 실 및 직물 특성을 초래한다. 증가된 직물 밀도 및 직물 및 의류의 감소된 보온성이 특히 바람직한 못한 특성이다. 게다가, 변하는 양의 파열된 길이방향 기공을 갖는 필라멘트로부터의 실은 염색된 직물 줄무늬의 원인이 되고, 무상 필라멘트 기공은 기회주의적 세균에게 잘 자랄 수 있는 장소를 제 공한다.
이제, 상기 열거한 단점들이 신규 횡단면을 갖는 중합체 필라멘트의 제조에 의해 극복될 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 필라멘트의 길이방향 축에 수직인 "개방 중공" 횡단면 형태를 갖는 합성 중합체로부터의 이형 필라멘트를 제공한다. 횡단면은 제1 필라멘트가 동일한 횡단면을 갖는 제2 필라멘트와 서로 얽히지 않도록 하는데 필요한 치수를 갖는다. 이것은 횡단면의 각 끝에 근접한 영역이 개방 중공 횡단면의 개구를 형성하는 상기 영역들 사이의 간격보다 더 넓다.
본 발명의 이형 횡단면 형태 필라멘트는 신규한 형태 및 디자인을 갖는 압출 모관에 의해 제공된다. 본 발명의 필라멘트는 멀티모관 방사구금 플레이트를 통한 합성 중합체의 용융 압출에 의해 직접 제조된다. 용어 "개방 중공"은 중공 중심 및, 중공 중심을 둘러싸기 위한 중공 중심 주위에서 연장되는 벽 부분을 형성하지만 벽의 한 면에 중심과 필라멘트의 외부를 연결해주는 개구를 갖는 충실 영역을 갖는 일반적으로 C형 또는 U형 횡단면을 나타낸다. 개구는 중공 중심의 직경보다 더 좁아서, 중공 중심과 필라멘트의 외부 사이에 목(throat) 또는 죄어진 부분을 형성한다.
바람직하게는, 필라멘트는 중앙의 중공 영역을 실질적으로 둘러싸는 충실 부분을 포함한다. 개구는 필라멘트의 외부로부터 중앙의 중공 영역으로 통한다. 충실 부분은 발(feet)로 끝나는 다리(leg)를 포함한다. 발의 대면 표면들이 개구의 목(가장 좁은 치수)을 형성한다. 개구의 목은 90도 이하, 보다 바람직하게는 75도 이하 및 가장 바람직하게는 10 내지 60도의 부채각 알파(α)에 대한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 방사각 알파(α)는 점 C에서 유래되는 2개의 선 R1과 R2 사이에 형성된 각이다. 점 C는 발의 끝들을 접선으로 연결하는 기준선 R3으로부터 가장 멀리 있는 필라멘트의 충실 부분의 내부 표면 상에 놓여있는 점이다. 각 선 R1, R2는 점 C로부터 연장되어 개구 D의 목을 형성하는 발의 대면 표면상의 점에 접선으로 놓여진다. 충실 부분은 360도-각 알파(360°-α)와 동일한 부채각에 대한다. 바람직하게는, 횡단면의 충실 부분은 270도 이상의 부채각에 대한다. 보다 바람직하게는 충실 부분은 300도 이상의 부채각에 대한다.
본 발명에 따른 필라멘트는 필라멘트들의 상호간 맞물림 또는 스택킹 (stacking)을 막는데 적합하다. 예를 들면, 제2 필라멘트의 횡단면 중의 개구를 통한 제1 필라멘트 횡단면의 충실 부분의 한 단부의 삽입으로부터 야기되는 2개의 횡단면들의 후크와 같은 맞물림이 방지된다. 이것은 횡단면의 충실 부분이 큰 부채각에 대하도록 제조하여, 필라멘트 횡단면 중의 개구가 매우 작도록 함으로써 이미 설명된 바와 같이 달성될 수 있다. 별법으로는, 또는 추가로, 횡단면의 충실 부분의 단부들은 다른 필라멘트들의 개구 내로의 삽입을 억제하도록 확대될 수 있다.
본 발명에 따른 필라멘트 중의 횡단면의 충실 부분은 1개의 연속 곡선을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 횡단면은 제1 및 제2 단부를 갖는 "중앙의 아치형" 또는 기저 부분 및 2개의 측면 또는 "다리" 부분를 포함한다. 다리 부분은 중앙의 아치형 부분의 제1 및 제2 단부로부터 실질적으로 나란한 관계로 연장된다.
도 1에 나타낸 필라멘트 횡단면 기하형태와 같이 바람직한 실시태양에서, 필라멘트 횡단면 형태는 중앙의 아치형 부분(1)(도1에서 수평으로 연장) 및 중앙의 아치형 부분에 연결된 제1 및 제2의 일반적으로 평행한 가늘고 긴 다리 부분(2,3)(도 1에서 수직으로 연장)을 특징으로 한다. 중앙의 아치형 부분(1)과의 접합점에 대향하는 각 다리(23)의 말단 부분이 확대된 발 부분(4)을 형성한다. 각 발 부분(4)은 도 1에 나타낸 바와 같이 발의 길이인 치수 F를 특징으로 한다. 이형 필라멘트 횡단면은 중앙이 개방되어 있다. 이 개방 부분은 3면 상에서 다리 부분(2,3) 및 중앙의 아치형 기저 부분(1)에 의해 경계를 이룬다. 발 부분(4)은 도 1에 나타낸 바와 같이 개방 부분으로 통하는 치수 D를 갖는 발 부분의 대면 표면들 사이에 개구를 형성하는 실질적으로 나란한 관계로 배향된다. 치수 D는 치수 F보다 작다. 그 결과, 이형 필라멘트의 어느 한 다리 상의 발은 도 2에 예시되는 바와 같이, 제1 필라멘트의 한 발이 멀티필라멘트 실 다발 중의 다른 필라멘트의 다리들 사이에 들어가지(서로 얽히지) 못하도록 임의의 다른 동일한 필라멘트의 한 쌍의 다리들 사이의 개구에 대하여 충분히 크다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 이형 중합체 필라멘트를 형성하는데 사용된 중합체는 폴리아미드이다. 보다 바람직하게는, 포름산 방법에 의한 폴리아미드 중합체의 상대 점도는 40보다 크고, 더욱 더 바람직하게는 포름산 방법에 의한 폴리아미드의 상대 점도는 46 내지 56 범위이다. 바람직하게는, 폴리아미드는 나일론 66 및 나일론 6 및 코폴리아미드로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 단일 필라멘트 선 밀도는 0.5 내지 20 dtex이고, 보다 바람직하게는 2 내지 10 dtex이다. 가장 바람직하게는, 4 dtex 미만이다. 바람직하게는, 필라멘트 횡단면 형태는 필라멘트의 길이를 따라 실질적으로 일정하다. 바람직하게는, 필라멘트 불균일성은 1 Uster％ 미만이다.
본 발명에 따른 이형 필라멘트는, 특히 AJT(에어 젯 텍스쳐라이징) 또는 FTT(폴스 트위스트 텍스쳐라이징)에 의한 조직 후에 보다 가벼운 단위 중량의 실을 제공한다. 실은 높은 자유 부피의 공간을 포함시킨다. 공간의 부피는 이 실로부터 제조된 직물 및 의류의 향상된 보온성에 기여한다. 직물로 편성 또는 제직되었을 때 실은 오로지 원형 횡단면 필라멘트들만으로부터 유사하게 구성된 직물보다 덜 치밀한 직물을 제공한다. 게다가, 실은 높은 수분 흡상 능력을 나타낸다.
따라서, 본 발명은 추가로 적어도 일부분이 본 발명에 따른 이형 필라멘트로 이루어진 멀티필라멘트 실을 제공한다.
바람직하게는, 실은 10 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 25 중량％ 이상, 더욱 더 바람직하게는 50 중량％ 이상의 본 발명에 따른 이형 필라멘트를 포함하고, 가장 바람직하게는 본질적으로 상기 필라멘트들로 이루어진다.
본 발명은 추가로 적어도 일부분이 본 발명에 따른 실로 이루어진 용품을 제공한다. 바람직하게는, 용품은 본 발명에 따른 실로부터 편성 또는 제직된 직물을 포함한다.
본 발명의 추가의 면은 중합체의 필라멘트로의 용융 압출에 의해 본 발명에 따른 이형 개방 중공 필라멘트를 제조하기 위한 방사구금이다. 방사구금은 모관 조립체들에 의해 연결되는 상부 및 하부 표면들을 갖는 플레이트를 포함한다. 모관들의 형태, 크기 및 배위는 본 발명에 따른 필라멘트의 용융 방사에 적합하다. 구체적으로는, 각 모관이 도 3a에서와 같이 2개의 인접하는 세그먼트들을 포함하고, 이에 의해 각 세그먼트로부터의 용융 중합체 스트림이 세그먼트들 사이의 지점에서 합쳐질 때 필라멘트의 축에 대해 길이방향의 개방 중공 필라멘트 횡단면이 얻어지거나, 또는 각 모관이 도 3b에서와 같이 개방 중공 가로 횡단면을 갖는다.
이형 개방 중공 필라멘트 제조를 위해 바람직한 방사구금 플레이트는 도 3a의, 각 모관이 2개의 세그먼트들로 이루어진 것이다. 각 세그먼트는 각 단부에 한 쌍의 돌출 부분들과의 접합부를 갖는 직선 길이 부분(30)으로 이루어진다. 제1 단부에서는 돌출 부분들의 쌍이 동일한 면적을 갖는 것이고, 각각은 둥근 부분(33, 34)으로 끝나는 직선 부분(31,32)을 포함한다. 제2(제1의 반대편) 단부에는 한 쌍의 부동의 면적을 갖는 돌출 부분들이 있다. 제1 부동 면적의 돌출 부분은 직선 부분(35) 및 둥근 부분(36)으로 이루어지고, 제2 부동 면적의 돌출 부분은 직선 부분(37) 및 둥근 부분(38)으로 이루어진다. 그러므로, 모관의 각 세그먼트는 한 단부에 2개 및 반대편 단부에 1개의 3개의 동등한 돌출 부분들을 갖는다. 각 세그먼트 상에 존재하는 독특한(보다 긴) 돌출 부분은 직선 부분(37) 및 둥근 부분(38)으로 이루어진다. 바람직하게는, 각 모관 세그먼트는 다른 세그먼트의 거울상이다. 보다 바람직하게는, 예를 들면 도 3a에 예시되는 바와 같이, 각 세그먼트는 다른 세그먼트와 포개어질 수 없는 거울상(nonimposable mirror image) 관계에 있다. 포개어질 수 없는 거울상 관계는 각 세그먼트가 사람의 왼손과 오른손 처럼, 이와 동일한 방식의 경편(handiness)을 가짐을 의미한다.
필라멘트의 길이방향 축에 수직인 개방 중공 필라멘트 횡단면은 각 모관 세그먼트로부터의 용융 열가소성 중합체 스트림이 2개의 세그먼트의 돌출 부분들 사이의 지점에서 합쳐질 때 얻어진다. 즉, 본 발명의 개방 중공 필라멘트 횡단면은 용융 중합체 스트림이 도 3a에 나타낸 왼쪽 및 오른쪽 모관 세그먼트들의 대면하는 둥근 부분들(38) 사이에서 합쳐질 때 형성된다.
모관들 그 자체가 개방 중공 횡단면을 갖는 경우, 도 3b에 의해 예시되는 모관이 이형 개방 중공 필라멘트의 제조를 위해 바람직한 방사구금 기하형태 횡단면이다. 각 모관은 서로 대향하는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 제1 직선 부분(40)을 포함하는 횡단면 형태를 갖는다. 제1 직선 부분(40)의 제1 단부로부터 두 갈래로 갈라지는 것은 제2 직선 부분(48) 및 제3 직선 부분(50)이다. 제2 직선 부분(48)은 둥근 부분(49)으로 끝나고, 제3 직선 부분(50)은 두 갈래점까지 연장되고, 이 두 갈래점으로부터 제4 직선 부분(53) 및 제5 직선 부분(52)이 연장된다. 제4 및 제5 직선 부분은 부동의 면적을 갖고, 각각은 둥근 부분(54 및 51)으로 끝난다. 유사하게, 제1 직선 부분의 제2 단부로부터 두 갈래로 갈라지는 것은 제6 직선 부분(41) 및 제7 직선 부분(43)이다. 제6 직선 부분(41)은 둥근 부분(42)으로 끝나고, 제7 직선 부분(43)은 두 갈래점까지 연장되고, 이 두 갈래점으로부터 제8 직선 부분(46) 및 제9 직선 부분(44)이 연장되며, 제8 및 제9 직선 부분은 부동의 면적을 갖고, 각각은 둥근 부분(45 및 47)으로 끝난다.
추가의 면에서, 본 발명은 본 발명에 따른 변형된 필라멘트 횡단면을 갖는 연신 실 및 부분 배향 실(POY)의 제조 방법을 제공한다. 일반적으로, 이 방법은 40 내지 60 RV(포름산 중에서 측정됨), 및 바람직하게는 48 내지 52 RV의 폴리아미드 용융물, 대표적으로는 나일론 66 또는 나일론 6을 압출시켜 다수개의 필라멘트들을 형성시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 방사구금을 245 내지 295℃ 범위로부터 선택된 온도로 유지시키고, 보다 바람직하게는 이것은 280℃이다. 방사구금을 통해 압출되는 다수개의 필라멘트들을 가로지르는 공기 흐름 중에서 냉각시켜 고상 필라멘트를 형성시킨다. 이들 필라멘트들은 오일로 처리되고, 수렴되고, 편직되고 연신되거나, 또는 3000 미터/분(m/분)보다 큰 속도로 멀티필라멘트 실을 권취시키기 전에 연신되지 않은 채로 유지될 수 있다.
이제 도 5의 개략적 방법을 살펴보면, 연신 실은 경로 A를 따라 제조된다. 용융 중합체(10), 폴리아미드를 스핀 팩(20)으로 펌핑시켜 방사구금 플레이트(30)를 강제로 통과시켜 필라멘트(40)를 형성시킨다. 신생 필라멘트를 약 0.15 내지 0.5 미터/분의 공기 속도를 갖는 가로지르는 공기 흐름(50)으로 냉각시킨다. 냉각된 필라멘트들을 실(60)로 수렴시키고, 바람직하게는 (70)에서 오일 및 물 마무리처리제를 생성된 실 다발에 가한다. 실(60)을 제1 공기 편직 젯(80)을 통해 진행시켜 혼합된 실(90)로 만든다. 실(90)을 제1 고데트(92)(공급 롤) 및 그의 관련 세퍼레이터 롤로 보내어 미끄러짐(slippage)을 막기 위하여 여러 번 랩핑한 다음, 제2 고데트(94)(연신 롤) 및 그의 관련 세퍼레이터 롤로 보낸다. 연신 롤(94)은 공급 롤(92)의 표면 속도의 60 내지 100％, 바람직하게는 80％ 더 큰 표면 속도로 움직이고 있다. 이에 의해 실 다발은 바람직하게는 총 약 1.8배로 연신되어(가늘 고 길어져서) 전체 실 적정량을 감소시켜 실(100)을 형성한다. 연신 실(100)은 바람직하게는 당 업계에서 종래적으로 실행되는 바와 같이 이완 장치(110)에 의해 연신을 고정시키고 실을 이완시키도록 처리된다. 임의의 공지된 이완 장치, 예를 들면 증기, 가열 유체, 고온 튜브, 고온 슈, 가열 롤이 사용될 수 있다. 이완된 실 다발(120)은 임의적으로 제2 편직 젯(130)을 통과하고 임의적으로 오일처리된 후에 이완된 실(140)은 3000 미터/분, 보다 바람직하게는 약 3800 미터/분의 권취 속도로 튜브(150) 상에 권취된다. 생성된 연신 실은 25 내지 45％, 바람직하게는 40 내지 45％의 연신율 및 35 내지 45 cN/tex의 인성을 갖는다.
별법으로, 이제 도 5의 개략적인 방법을 살펴보면, 부분 배향 실(POY)이 경로 B를 따라 제조된다. 용융 중합체(10), 폴리아미드를 스핀 팩(20)으로 펌핑시켜 방사구금 플레이트(30)를 강제로 통과시켜 필라멘트(40)를 형성시킨다. 신생 필라멘트를 약 0.15 내지 0.5 미터/분의 공기 속도를 갖는 가로지르는 공기 흐름(50)으로 냉각시킨다. 냉각된 필라멘트들을 실(60)로 수렴시키고, 바람직하게는 (70)에서 오일 및 물 마무리처리제를 생성된 실 다발에 가한다. 실(60)을 당 업계에 공지되어 있는 바와 같이, 증기 대기 함유 인터플로어(interfloor) 튜브(75)를 통해 진행시킨다. 증기 처리된 실(85)은 (80)에서 혼합되고 고데트(82) 및 고데트(84) 주위에서 부분적으로 랩핑되는데, 이것은 실이 경험할 수 있는 권취 장력에서의 임의의 변화를 조절한다. 실(115)은 약 3800 미터/분의 속도로 튜브(160) 상에 실의 팩키지(package)로서 권취된다. 제조된 POY는 55 내지 85％, 바람직하게는 75％의 연신율 및 25 내지 40 cN/tex, 바람직하게는 약 30 cN/tex의 인성을 갖는다.
도 1은 치수 R, F 및 D, 선 R1, R2, 기준점 C, 접선 기준선 R3 및 각 알파(α)를 나타내는 바람직한 횡단면 형태를 갖는 한 필라멘트를 관통하는 필라멘트의 길이방향 축에 수직인 횡단면을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 2개의 인접하는 필라멘트들을 관통하는 필라멘트의 길이방향 축에 수직인 횡단면을 나타낸다.
도 3a는 본 발명에 따른 2-세그먼트 방사구금 모관 횡단면 형태의 평면도(일정한 비율)이다.
도 3b는 본 발명에 따른 1-세그먼트 방사구금 모관 횡단면 형태의 평면도(일정한 비율)이다.
도 4a는 본 발명에 따라 도 3a의 방사구금 모관 횡단면 형태로부터 용융 방사시켜 제조된 26개의 필라멘트들을 함유하는 실 횡단면의 실 다발 현미경사진이다.
도 4b는 본 발명에 따라 도 3b의 방사구금 모관 횡단면 형태로부터 용융 방사시켜 제조된 26개의 필라멘트들을 함유하는 실 횡단면의 실 다발 현미경사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 완전 연신 실(A) 및 POY(B) 방사 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도이다.
시험 방법
물 흡상 시험 방법: 이 방법의 원리는 직물의 스트립을 그의 하부 단부가 물 중에 담궈지도록 수직으로 매다는 것을 포함한다. 직물 위로 상승되는 물의 높이를 고정된 시간 간격으로 측정하였다. 취한 직물 샘플은 길이 300 mm 및 폭 25 mm이다. 샘플을 85％ +/- 5％의 상대 습도 및 20℃ +/- 2℃에서 16시간 동안 상태조절하였다. 20℃ +/- 2℃ 물의 최대 상승 높이를 2분 후에 측정하였다. 높이는 물의 표면으로부터 물이 최대로 상승된 직물 상의 높이까지를 측정한 것이다. 각 수직 직물 방향에 대한 3회 측정치의 평균 값을 기록하였다.
직물 두께 시험 방법: 직물 두께는 명시된 압력 하에서 측정된 재료의 상부 및 하부 표면 사이의 평균 거리이다. 직물 샘플을 수분 흡상의 경우에서와 같이 상태조절하였다. 사용된 측정 장치는 50 cm2 가압 풋(foot)을 갖는 셜리 두께 게이지(Shirley Thickness Guage)이다. 가압 풋은 그 자신의 모멘텀 하에 직물 상으로 떨어지게 된다. 측정을 10회 반복하여 평균 및 표준 편차를 0.05 mm에 가장 근접하게 기록하였다.
실시예 1
96 dtex 및 26개의 필라멘트를 갖는 제1 멀티필라멘트 실(실 1A)을 도 5에 개략적으로 나타낸 장치 및 도 3a에 따른 2-세그먼트 모관을 갖는 방사구금 플레이트를 사용하여 POY로서 방사시켰다.
포름산 방법에 의한 49.4 RV를 갖는 나일론 66 중합체 칩을 용융시키고(10), 필터 팩(20)을 통해 및 도 3a에 나타낸 세그먼트화 횡단면 형태를 갖는 26개의 모관들을 갖는 방사구금 플레이트(30)를 통해 280 ℃의 방사구금 온도에서 압출시켰다.
이어서, 신생 필라멘트(40)를 0.45 미터/분의 공기 속도를 갖는 교차하는 공기의 흐름(50)에 의해 냉각시켰다. 급냉 공기를 도 3a를 참고로 하여, 2 세그먼트 모관의 대면 엽들(38)과 처음 만나도록 배향시켰다. 냉각된 필라멘트(60)를 (70)에서 실로 수렴시키고, (70)에서 오일 및 물 마무리처리제를 생성된 실 다발에 가하였다. 마무리처리제가 가해진 수렴된 실을 도 5의 경로 B를 따라 진행시켰다. 실을 증기 대기 함유 인터플로어 튜브(75)를 통과시켰다. 증기 처리된 실(85)을 장치(80)로 혼합시켰다. 혼합된 실(115)을 3800 미터/분의 속도로 튜브(160) 상에 실의 팩키지로 권취시켰다.
이러한 방식으로 제조된 POY는 96 데시텍스의 실 선 밀도, 약 75％의 파단점 연신율 및 30 cN/tex의 인성을 가졌다. 실의 횡단면을 도 4a에 나타냈다.
96 dtex 및 26개의 필라멘트를 갖는 제2 멀티필라멘트 부분 배향 실(실 1B)을 도 5에 개략적으로 나타낸 장치를 사용하여 제1 POY와 정확하게 동일하게 방사시켰다. 실 1B의 경우, 도 3b에 따른 모관들을 갖는 방사구금 플레이트를 사용하였다. 연신율 및 인성 특성들은 제1 POY의 경우와 동일하였다. 실 1B의 횡단면을 도 4b에 나타냈다.
96 dtex 및 26개의 필라멘트를 갖는 비교용 멀티필라멘트 실(실 1C)을, 방사구금 플레이트를 26개의 "원형 횡단면" 형태의 모관들을 갖는 것으로 대체시킨 것 을 제외하고는, 제1 실과 정확하게 동일한 방식으로 방사시켰다.
모든 샘플들, 1A 및 1B(본 발명의 실) 및 1C(원형 횡단면의 비교용 실)를 개별적으로 8겹으로 한 다음, 허벌라인 헤마젯(HEBERLEIN HEMAJET)(등록 상표)를 사용하여 에어 젯 텍스쳐링(AJT)시켜 730 데시텍스 x 208 필라멘트(8 x 26 필라멘트)의 조직된 실을 제조하였다. 이들 조직된 실을 2겹으로 하여 "완전 카디간 구조 (full cardigan structure)"로 편성하여, 열 투과도를 시험하였다.
열 투과도 시험 방법은 본질적으로 ASTM D1518-85(1990에 재인정됨)의 것이었다. 이 방법은 따뜻하고, 건조한 일정한 온도의 수평 평판으로부터 편성된 카디간 시험 재료의 층을 통해 위의 비교적 잔잔한, 차가운 대기로의 열 전달 시간 속도를 측정한다. 내열도를 측정하여 열 절연 또는 CLO 값을 계산하였다. "CLO"는 ASTM D1518에서 "의류 내열도"의 단위로서 0.155(℃m2W-1)와 동일하다. 기재 온도는 25℃(T1)이었고, 열판 온도는 35℃(T2)이었다. 시험 과정 동안에 카디간 니트에 인가되는 최소 압력은 260 Nm-2이었다. 각 샘플을 3회 시험하여, 아래 표 1에 기록한 평균 결과를 얻었다.
표 1에 보고된 이들 시험 결과는 니트 구조에서 원형 횡단면 실에 비하여 바람직한 개방 중공 횡단면의 경우에 내열도가 13-15％ 증가되었음을 보여준다. 유사하게, 개방 중공 횡단면에 대한 CLO 값은 니트 구조에서 원형 횡단면 실에 비하여 13-15％ 증가하였다. 분명하게, 시험한 니트 구조 중의 개방 중공 필라멘트 실이 원형 필라멘트 실에 비하여 보다 양호한 열 절연재이다.
카디간 니트에 사용된 실 내열도 m2℃W-1 x (103) CLO 값 m2℃W-1/(0.155) ASTM D1518-85
실 1A(2 x 730f208) 2 세그먼트 방사구금을 사용한 본 발명의 횡단면 103.7 0.67
실 1B(2 x 730f208) 1 세그먼트 방사구금을 사용한 본 발명의 횡단면 105.0 0.68
실 1C(2 x 730f208) "원형" 횡단면 91.5 0.59

실시예 2
방사된, 96 데시텍스 및 26개의 필라멘트를 갖는 실시예 1의 실 1A 및 비교용 실 1C로부터의 POY 샘플을 DCS 1200 텍스쳐링 기계 상에서 600 미터/분으로 폴스-트위스트 텍스쳐링(FTT)시켰다. 텍스쳐링 기계의 제1 가열기는 220 ℃이었으며, 제2 가열기는 사용하지 않았다. 78 데시텍스 및 26개의 필라멘트를 갖는 (78f26) 연신-조직된 실을 1/7/1 평활/작업/평활로 배위된 텍스쳐링 기계의 6 mm 충실 세라믹 디스크로 제조하였다. 78f26 실을 28 게이지 플레인 편직으로 원형 편성시키고, 물로 씻어내고, 염색시키고 열 경화시켰다. 300 mm x 25 mm의 직물 샘플을 취하여 물 흡상 시험을 하였다. 이들 샘플을 수욕 내로 수직으로 매달고, 2분 후에 물의 수직 상승값을 측정하였다. 3개의 샘플들의 평균을 표 2에 제공하였다. 바람직한 횡단면의 필라멘트를 갖는 실로부터 구성된 직물은 원형 필라멘트 횡단면을 갖는 실로부터 동일하게 구성된 직물에 비하여 물 흡상 이점을 나타냈다. 이 이점은 물 흡상 능력에 있어서 2배 이상의 개선이다.
원형 니트에 사용된 조직된 실 mm 단위의 수직 상승치 (직물의 최장 방향) mm 단위의 수직 상승치 (직물의 최단 방향)
78f26 비교용 원형 횡단면(실 1C) 폴스 트위스트 조직된 실 1.5 0
78f26 본 발명의 횡단면(실 1A) 폴스 트위스트 조직된 실 3.7 2.7

실시예 3
192 데시텍스 및 52개의 필라멘트를 갖는 연신 실을 도 3a의 횡단면 형태를 갖는 52개의 모관들을 갖는 방사구금 플레이트를 사용하는 도 5의 장치로 방사시켰다. 49.4 RV(포름산 방법에 의함)를 갖는 나일론 66 중합체를 용융시키고(10), 중합체 필터 팩(20)을 통해 및 이어서 280 ℃의 온도로 유지된 상기 방사구금(30)을 통해 압출시켰다. 압출된 필라멘트(40)를 0.4 미터/분으로 흐르는 교차하는 공기의 흐름(50)에 의해 냉각시켰다. 교차하는 공기의 흐름(50)을 도 3a에 나타낸 2 세그먼트 모관의 대면 엽들(38)과 처음 만나도록 배향시켰다. 냉각된 필라멘트를 실 다발(60)로 수렴시켜 오일 및 물을 인가하고, 별도의 경로 A를 따라 진행시켰다. 실을 당 업계에서 대표적으로 실행되는 바와 같이 에어 젯(80)으로 혼합시켰다. 혼합된 실(90)을 이어서 공급 롤(92) 및 관련 세퍼레이터 롤(미끄러짐을 방지하기 위하여 롤 상에서 수회 랩을 만듦)을 통해, 공급 롤(92)의 표면 속도보다 80％ 더 큰 표면 속도로 이동하는 제2 고데트(94) 및 관련 세퍼레이터 롤(연신 롤)로 공급시켰다. 혼합된 실 다발(90)을 총 1.8배 연신시켜, 전체 실 적정량을 감소시켰다. 연신 실(100)을 증기 젯(110)에 의해 연신을 고정시키고 실을 이완시키도록 처리하였다. 이완된 실 다발(120)을 제2 편직 젯(130)을 통과시킨 다음, 실(140) 을 3800 미터/분의 속도로 튜브(150) 상에 권취시켰다. 이 방법은 192 데시텍스의 실 선 밀도, 약 42.8％의 파단점 연신율 및 41 cN/tex의 인성을 갖는 완전 연신 실(FDY)의 케이크를 제공하였다. 건조 형태의 실은 포름산 방법에 의해 50.3의 RV를 가졌다. 이 52개 필라멘트 실의 필라멘트는 도 4a에 나타낸 필라멘트와 실질적으로 유사한 길이방형 축에 수직인 횡단면 형태를 가졌다.
이 실, 실 3A를 3/1 능직(weave)으로 된 직물의 씨실로 사용하였고, 이 때 날실은 78 데시텍스(51개의 원형 필라멘트)였다. 제직 및 직물 마무리처리에 관한 상세한 설명을 표 3에 제공하였다. 비교예로서, 192 데시텍스 및 52개의 필라멘트를 갖는 완전 연신 실을 "원형 횡단면" 모관을 갖는 방사구금 플레이트를 사용하는 것을 제외하고는 위와 정확하게 동일한 방식으로 방사시켜, 이 실을 실 3B라 하였다. 제2 직물 샘플을 위에서와 같이 씨실로서 실 3B를 사용하여 제직하였다. 제직 및 직물 마무리처리에 관한 상세한 설명을 표 3에 제공하였다. 2개의 직물을 표백도 염색도 하지 않은 형태, 염색한 형태 및 열 경화된 형태로 동일하게 마무리처리하였다. 각 직물 시험편(표백도 염색도 하지않음, 염색함 및 열경화됨)으로부터, 75 평방 밀리미터의 샘플 10개를 잘라냈다. 이들 샘플을 마이크로미터를 사용하여 동일한 방식으로 직물 두께를 측정하였다. 직물 두께 측정치의 결과(10회 측정치들의 평균)를 표 3에 제공하였다. 씨실에 바람직한 횡단면 필라멘트를 함유하는 직물은 날실 및 씨실이 전적으로 원형 횡단면 필라멘트들만으로 된 직물의 두께보다 더 두꺼웠다. 그 결과, 씨실에 바람직한 횡단면 필라멘트를 갖는 직물은 경중량 미관을 갖는 보다 낮은 밀도 직물을 제공하였다.
염색도 표백도 하지 않은 직물 염색도 표백도 하지 않은 직물 염색한 직물 염색한 직물 열경화시킨 직물 열경화시킨 직물
실 3B 실 3A 실 3B 실 3A 실 3B 실 3A
cm 당의 날실 단부 × cm 당의 씨실 픽(pick) 57.5 x 38.8 58.2 x 39.7 61.3 x 40 62.2 x 39.8 61.5 x 41 61.6 x 41
직물 두께 밀리미터 0.22 0.24 0.20 0.22 0.20 0.21

상기 실시태양들은 단지 예로서 설명하였다. 본 발명에 따른 필라멘트, 실, 방사구금 및 방법의 많은 다른 실시태양들이 당 업계의 숙련인에게 명백할 것이다.

Claims (38)

  1. 필라멘트의 길이방향 축에 수직인 개방 중공 횡단면 형태를 갖고, 이 횡단면이 필라멘트가 동일한 횡단면을 갖는 제2 필라멘트와 서로 얽히지 않도록 하는데 필요한 치수를 갖는 이형(異形) 중합체 필라멘트.
  2. 필라멘트의 길이방향 축에 수직인 개방 중공 횡단면 형태를 갖고, 이 횡단면의 각 끝에 근접한 영역이 개방 중공 횡단면의 개구를 형성하는 상기 영역들 사이의 간격보다 더 넓은 이형 중합체 필라멘트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 횡단면이 충실 부분, 중앙의 중공 영역 및 중앙의 중공 영역으로 통하는 개구를 포함하고, 상기 개구가 90도 미만의 부채각의 호에 대응하는(subtends), 이형 중합체 필라멘트.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 횡단면이 충실 부분, 중앙의 중공 영역 및 중앙의 중공 영역으로 통하는 개구를 포함하고, 상기 개구에 근접한 영역에서 필라멘트 횡단면의 충실 부분의 반경 두께가 충실 영역의 평균 반경 두께보다 더 큰 이 형 중합체 필라멘트.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 횡단면이 제1 및 제2 단부를 갖는 기저 부분 및, 기저 부분의 제1 및 제2 단부로부터 실질적으로 평행한 관계로 연장되는 2개의 측면 부분을 포함하는 이형 중합체 필라멘트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기저 부분 및 2개의 측면 부분이 아치형 형태인 이형 중합체 필라멘트.
  8. 필라멘트의 길이방향 축에 수직인 횡단면 형태를 갖고, 이 횡단면 형태가 중앙의 아치형 부분 및 제1 및 제2 가늘고 긴 다리 부분을 갖고, 상기 각각의 다리 부분이 근접 및 말단 단부를 갖고, 이 때 상기 근접 단부는 상기 중앙 부분에 연결되고, 상기 말단 단부는 각 다리 부분 상의 치수 F를 갖는 발 부분에 연결되고, 상기 다리 부분 및 상기 중앙의 아치형 부분이 개방 부분을 형성하고, 상기 발 부분들이 실질적으로 평행한 관계로 배향되어 상기 개방 부분으로 통하는 개구를 형성하고, 이 때 개구가 치수 F보다 작은 치수 D를 갖는 이형 중합체 필라멘트.
  9. 제1항, 제2항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체가 폴리아미드인 이형 중합체 필라멘트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 폴리아미드 중합체가 40보다 큰 포름산 방법에 의한 상대 점도를 갖는 이형 중합체 필라멘트.
  11. 삭제
  12. 제1항, 제2항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 필라멘트 선 밀도가 20 dtex 미만인 이형 중합체 필라멘트.
  13. 삭제
  14. 제1항, 제2항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필라멘트 횡단면이 필라멘트의 길이를 따라 실질적으로 일정한 이형 중합체 필라멘트.
  15. 제1항, 제2항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체가 나일론 66 및 나일론 6 및 나일론 66 또는 나일론 6의 공중합체로 된 군으로부터 선택된 이형 중합체 필라멘트.
  16. 제1항, 제2항 및 제8항 중 어느 한 항 기재의 이형 중합체 필라멘트를 적어도 일부 포함하는 멀티필라멘트 실.
  17. 제16항에 있어서, 상기 실이 제1항, 제2항 및 제8항 중 어느 한 항 기재의 이형 중합체 필라멘트들로 본질적으로 이루어진 멀티필라멘트 실.
  18. 제16항에 있어서, 상기 실이 연신 실인 멀티필라멘트 실.
  19. 제18항에 있어서, 상기 실이 20 내지 50％의 파단점 연신율 및 25 내지 60 cN/tex의 인성을 갖는 멀티필라멘트 실.
  20. 제16항에 있어서, 상기 실이 부분 배향된 실(POY)인 멀티필라멘트 실.
  21. 제20항에 있어서, 상기 실이 55 내지 85％의 파단점 연신율 및 25 내지 40 cN/tex의 인성을 갖는 멀티필라멘트 실.
  22. 제16항 기재의 멀티필라멘트 실을 적어도 일부 포함하는 제품.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제품이 멀티필라멘트 실로부터 편성 또는 제직된 직물을 포함하는 제품.
  24. 모관 조립체들에 의해 연결되는 상부 및 하부 표면들을 갖는 플레이트를 포함하고, (a) 각 모관이 개방 중공 가로 횡단면을 갖거나, 또는 (b) 각 모관이 2개의 인접하는 세그먼트들을 포함하고, 이에 의해 각 세그먼트로부터의 용융 중합체 스트림이 세그먼트들 사이의 지점에서 합쳐질 때 필라멘트의 축에 대해 길이방향의 개방 중공 필라멘트 횡단면이 얻어지는, 중합체의 필라멘트로의 용융 압출에 의한 제1항 기재의 이형 개방 중공 필라멘트 제조용 방사구금.
  25. 제24항에 있어서, 상기 각 모관이 2개의 세그먼트들로 이루어지고, 각 세그먼트가 각 단부에 한 쌍의 돌출 부분과의 접합부를 갖는 직선 길이 부분으로 이루어지고, 제1 단부에서는 돌출 부분들의 쌍이 동일한 면적을 갖는 것으로, 각각이 둥근 부분으로 끝나는 직선 부분을 포함하고, 제2 단부에는 한 쌍의 부동의 면적을 갖는 돌출 부분들이 있으며, 각각이 둥근 부분으로 끝나는 직선 부분을 포함하는 방사구금.
  26. 제25항에 있어서, 상기 각 세그먼트가 다른 세그먼트의 거울상인 방사구금.
  27. 제26항에 있어서, 상기 각 세그먼트가 다른 세그먼트와 포개어질 수 없는 거울상(nonimposable mirror image) 관계에 있는 방사구금.
  28. 제24항에 있어서, 상기 모관들 그 자체가 개방 중공 횡단면을 갖고,
    각 모관이,
    서로 대향하는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 제1 직선 부분;
    제1 부분의 제1 단부로부터 두 갈래로 갈라지는, 둥근 부분으로 끝나는 제2 직선 부분 및 제1 두 갈래점까지 연장되는 제3 직선 부분;
    상기 제1 두 갈래점으로부터 연장되는, 각각 둥근 부분으로 끝나고 부동의 면적을 갖는 제4 직선 부분 및 제5 직선 부분;
    제1 직선 부분의 제2 단부로부터 두 갈래로 갈라지는, 둥근 부분으로 끝나는 제6 직선 부분 및 제2 두 갈래점까지 연장되는 제7 직선 부분; 및
    상기 제2 두 갈래점으로부터 연장되는, 각각 둥근 부분으로 끝나고 부동의 면적을 갖는 제8 직선 부분 및 제9 직선 부분
    을 포함하는 횡단면 형태를 갖는 것인, 방사구금.
  29. 폴리아미드 용융물을 제24항 기재의 방사구금을 통해 압출시키는 단계; 압출된 용융물을 가로지르는 공기 흐름 중에서 냉각시켜 고상 필라멘트를 형성시키는 단계; 임의적으로 급냉된 필라멘트를 증기 대기를 통과시키는 단계, 섬유 마무리처리 오일을 가하는 단계, 임의적으로 실을 편직시키는 단계, 고정된 양만큼 표면 속도가 상이한 공급 롤 및 연신 롤 쌍 위로 실을 통과시키는 단계, 양호한 실 팩키지 형성을 위해 최종 실 수축을 감소시키도록 연신 실을 처리하는 단계, 임의적으로 섬유 마무리처리 오일을 가하는 단계, 실을 편직시키는 단계 및 필라멘트를 3000 미터/분보다 큰 속도로 권취시키는 단계를 포함하는, 제1항, 제2항 및 제8항 중 어느 한 항 기재의 이형 중합체 필라멘트의 횡단면과 동일한 횡단면을 갖는 연신 실의 제조 방법.
  30. 폴리아미드 용융물을 제24항 기재의 방사구금을 통해 압출시키는 단계; 압출된 용융물을 가로지르는 공기 흐름 중에서 냉각시켜 고상 필라멘트를 형성시키는 단계; 임의적으로 급냉된 필라멘트를 증기 대기를 통과시키는 단계, 섬유 마무리처리 오일을 가하는 단계, 임의적으로 인장 조절 롤 위로 실을 통과시키는 단계, 임의적으로 실을 편직시키는 단계 및 필라멘트를 3000 미터/분보다 큰 속도로 권취시키는 단계를 포함하는, 제1항, 제2항 및 제8항 중 어느 한 항 기재의 이형 중합체 필라멘트의 횡단면과 동일한 횡단면을 갖는 부분 배향 실(POY)의 제조 방법.
  31. 제29항에 있어서, 상기 폴리아미드가 40 내지 60 RV(포름산 중에서 측정됨)를 갖는 폴리아미드인 방법.
  32. 제29항에 있어서, 상기 방사구금 온도가 약 245 내지 295℃인 방법.
  33. 제29항에 있어서, 상기 가로지르는 공기 흐름의 공기 속도가 약 0.15 내지 0.5 미터/분인 방법.
  34. 제29항에 있어서, 상기 냉각된 필라멘트를 권취시키기 전에,
    냉각된 필라멘트를 실 다발로 수렴시키는 단계;
    실 다발을 제1 고데트(공급 롤)에 이어 제2 고데트(94)(연신 롤)로 보내 고, 이 때, 제2 고데트는 공급 롤의 표면 속도의 10 내지 100％ 더 큰 표면 속도로 움직이면서 실을 연신시킴으로써 전체 실 적정량을 감소시키는 것인 단계; 및
    상기 연신 실을 열처리하여 연신을 고정시키고 실을 이완시켜 연신 실을 제공하는 단계를
    더 거치는 방법.
  35. 제30항에 있어서, 상기 냉각된 필라멘트를 권취시키기 전에,
    냉각된 필라멘트를 실로 수렴시키는 단계;
    수렴된 실을 증기 대기 함유 인터플로어 튜브를 통해 진행시키는 단계;
    증기 처리된 실을 혼합하고, 권취하여 부분 배향된 실(POY)을 제공하는 단계를
    더 거치는 방법.
  36. 제18항 기재의 연신 실을 사용하여 제조된 에어 젯 조직된 멀티필라멘트 실.
  37. 제20항 기재의 부분 배향 실을 사용하여 제조된 에어 젯 조직된 멀티필라멘트 실.
  38. 제20항 기재의 부분 배향 실을 사용하여 제조된 폴스 트위스트 조직된(FTT) 멀티필라멘트 실.
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