KR100851628B1 - 그루브를 구비한 이형단면 모노필라멘트 및 그로부터제조된 직물 - Google Patents

그루브를 구비한 이형단면 모노필라멘트 및 그로부터제조된 직물 Download PDF

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Abstract

경사 방향으로 배향된 그루브를 구비한 모노필라멘트 및 이로부터 제조되었으며 감소된 공기 투과성을 갖는 직물로서, 상기 감소된 투과성은 부가적인 코팅 또는 스터퍼 사를 사용하지 않고 달성되는 직물이 제공된다. 용액 코팅 또는 와이어 코팅을 사용하여 이러한 그루브 있는 모노필라멘트로부터 제조된 2성분 모노필라멘트는 개선된 코팅 접착성을 가지며, 또한 전도성 코팅을 포함할 수 있다. 또한, 그루브 있는 2성분 모노필라멘트는 마모-표시 메커니즘(wear-indicating mechanism)을 포함할 수 있다. 또한 표면에 형성된 그루브를 구비한 모노필라멘트가 개시된다. 유리하게, 이러한 그루브 있는 모노필라멘트는 원형 모노필라멘트에 비하여 "시트-붙잡음(sheet grip)" 코팅에 대한 개선된 접착성을 나타낸다. 또한, 이러한 그루브 있는 모노필라멘트를 포함하는 직물은 개선된 공기 운반성을 나타낸다. 그루브 있는 모노필라멘트는 MD사, CD사 또는 CD 및 MD사로서 직물에 통합될 수 있다.

Description

그루브를 구비한 이형단면 모노필라멘트 및 그로부터 제조된 직물{Shaped monofilaments with grooves and the fabrics made thereof}
본 발명은 이형단면사(shaped yarn) 및 산업 직물(industrial fabric)에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 세로 방향으로 배향된 그루브(grooves)를 구비한 사를 이용하여 부가적인 코팅이나 스터퍼사(stuffer yarn)의 필요없이 직물의 투과성(permeability)을 감소시키는 것에 관한 것이다. 이러한 사는 또한 개선된 코팅 접착성을 구비한 이성분사(bicomponent yarn) 또는 마모-표시 메커니즘(wear-indicating mechanism)을 구비한 이성분사일 수 있다. 본 발명은 또한 직물에 개선된 시트 및 공기 운반성(improved sheet and air handling)을 제공하면서도 향상된 코팅 접착성을 나타내는 그루브 있는 사(grooved yarn)에 관한 것이다.
제지공정 도중, 섬유상 슬러리, 즉 셀룰로오스 섬유의 수분산액(aqueous dispersion)을 제지기의 성형부내의 이동 성형 직물(moving forming fabric) 상에 올려 놓음으로써 셀룰로오스 섬유 웹(fibrous web)이 형성된다. 이 과정에서 많은 양의 물이 성형 직물을 통하여 상기 슬러리로부터 배출되어, 성형 직물의 표면상에 셀룰로오스 섬유 웹을 남긴다.
새로이 형성된 셀룰로오스 섬유 웹은 성형부로부터 일련의 프레스 닙(press nib)을 포함하는 프레스부로 진행한다. 셀룰로오스 섬유 웹은 하나의 프레스 직물에 의하여 지지되는 프레스 닙을 통과하거나, 또는, 종종 그러한 바와 같이, 2개의 프레스 직물의 사이를 통과한다. 프레스 닙에서, 셀룰로오스 섬유 웹은 압축력을 받는데, 이 힘은 웹으로부터 물을 짜내고, 웹내의 셀룰로오스 섬유를 서로 부착시켜서 셀룰로오스 섬유 웹을 종이 시트(paper sheet)로 전환시킨다. 이 물은 프레스 직물 또는 직물에 의해 수용되어, 이상적으로는 종이로 돌아가지 않는다.
종이 시트는 최종적으로 건조부(dryer section)로 진행하는데, 이 건조부는 스팀에 의하여 내부적으로 가열되는, 적어도 하나의 일련의 회전 가능한 건조 드럼 또는 실린더를 포함한다. 새로이 형성된 종이 시트는, 상기 드럼의 표면에 대하여 종이 시트를 밀착시키는 건조기 직물에 의하여, 일련의 각 드럼의 주위로 꾸불꾸불한 행로를 따라서 진행한다. 가열된 드럼은 증발을 통하여 종이 시트의 물 함량을 소망하는 수준까지 감소시킨다.
성형 직물(forming fabrics), 프레스 직물(press fabrics) 및 건조기 직물(dryer fabrics)은 모두 제지기에서 순환 루프(endless loop)의 형태를 취하며, 컨베이어와 같이 기능한다는 것이 인식되어야 한다. 또한, 제지 공정은 상당한 속도로 진행되는 연속 공정이라는 것이 인식되어야 한다. 즉, 새로이 제조된 종이 시트가 건조 공정에서 빠져나온 후 연속적으로 롤 상으로 권취되는 동안에도 섬유 슬러리는 성형부의 성형 직물위로 연속적으로 공급된다.
현대의 제지기 직물은 제조되는 종이 등급에 따라 이것이 장착된 제지기의 요구 사항을 만족시키도록 설계된 다양한 스타일로 제작된다. 일반적으로, 상기 직 물은 제직 베이스 직물(woven base fabrics)을 포함한다. 이 베이스 직물은 모노필라멘트사, 합연 모노필라멘트사, 멀티필라멘트사 또는 합연 멀티필라멘트사로 제직될 수 있으며, 단일층, 멀티층 또는 라미네이트일 수 있다. 상기 사(yarn)는 통상, 제지기용 직물(paper machine clothing) 분야의 당업자에 의해 이러한 목적으로 사용되는, 폴리아미드 및 폴리에스테르와 같은 합성 고분자 수지중 하나로부터 압출될 수 있다.
제직 베이스 직물 자체도 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스 직물은 순환상으로 제직되거나, 또는 플랫 제직(flat woven)된 후 이를 차후에 제직 접합(woven seam)를 가진 순환상 형태로 만들 수도 있다. 다르게는, 베이스 직물은 보통 변형 순환 제직법(modified endless weaving)으로 알려진 공정에 의해 제조될 수 있으며, 상기 공정에서 베이스 직물의 폭 방향의 엣지는 이들의 기계 방향사(MD yarns)를 사용하는 접합 루프(seaming loop)가 구비된다. 이 공정에서, 상기 MD 사는 직물의 폭 방향의 엣지 사이에서 앞뒤로 연속적으로 제직되고, 각 엣지는 다시 되돌아와서 접합 루프를 형성한다. 이러한 방식으로 제조된 베이스 직물은 제지기에 장착되는 동안 순환상(endless form)으로 놓이고, 또한 이러한 이유로 기계상 접합 직물(on-maching-seamable fabric)로 불린다. 이러한 직물을 순환 형태로 설치하기 위해서는 두 개의 폭 방향의 엣지를 함께 놓고, 상기 두 엣지의 접합 루프가 서로 맞물리도록 하며, 접합 핀이나 핀틀(pintle)을 상기 맞물린 접합 루프에 의해 형성된 통로를 통과하도록 한다.
또한, 제직 베이스 직물은 하나의 베이스 직물을 또 다른 베이스 직물에 의 해 형성된 순환 루프 내에 위치시키고, 스테이플 섬유 배트를 상기 두 베이스 직물을 통과하도록 재봉하여 서로 접합시킴으로써 라미네이트될 수도 있다. 하나 이상의 상기 제직 베이스 직물은 기계상 접합 직물일 수 있다. 이것은 지금은 다층 베이스 지지 구조(multiple base support structure)를 구비한 잘 알려진 적층 프레스 직물(laminated press fabric)이다.
어떤 경우이든, 상기 제직 베이스 직물은 세로 방향으로 측정된 특정한 길이 및 길이를 가로질러서 가로 방향으로 측정된 특정한 폭을 가진 순환상 루프의 형태이거나 그러한 형태로 접합될 수 있다.
이제 종래, 특히 건조기 직물에 사용되었던 사에 관해 설명하면, 모노필라멘트사는 주로 단순한 원형 단면으로 압출되었다. 최근에는, 이형단면을 가진 모노필라멘트가 제조되었다. 이러한 이형단면 모노필라멘트는 직물 표면 텍스쳐(texture) 또는 밀도를 변화시키는데 또는, 특히 직물의 공기 투과성을 조절하는데 제직물에 사용되어 왔다. 이와 관련하여, 예를 들어 미국특허 제 5,361,808호(Bowen)는 공기 투과성을 감소시키기 위하여 교차기계방향(CD) 스터퍼사로서 지느러미 있는 모노필라멘트(finned monofilament) 또는 T-형 모노필라멘트를 사용하는 것을 개시한다. 다른 예로서, 미국특허 제 5,998,310호(Bowen)는 투과성을 감소시키는데 사용되는 3엽 스터퍼(tri-lobal stuffer)를 개시한다. "Y", "X" 및 "T"형 모노 필라멘트도 또한 기술되었다. 이형단면 가로방향사(CD 사)를 이용하여 200 CFM 이상의 투과도에서 직물의 안정성이 유지된다. 그러나, 종래 기술의 어느 것도 이형단면사를 코팅 및 스터퍼사를 사용하지 않고 공기 투과성을 감소시키는 기능사 (functional yarn)로 사용한 것은 없다. 또한 종래 기술의 어느 것도 이형단면 CD 모노필라멘트를 코팅 접착성을 증가시키고 2성분 모노필라멘트를 제조하는데 사용하지 않았다.
또한 종래 건조기 직물에서 사용되었던 둥근 기계방향사(MD yarn)와 관련하여, 직물의 시트 측면은 종이 시트를 붙잡는(grip) 코팅으로 처리되었다. 상기 코팅이 충분한 내마모성을 가지고 있지만, 코팅이 원형사(circular yarn)로부터 조기에 분리되는 염려가 있었다. 또한, 상기 사에 있는 불소고분자(fluoropolymer) 및 표면에 있는 오일은 코팅이 모노필라멘트에 접착하는 것을 방해하였다. 종이 시트와의 접착 지점에서의 적당한 수분의 배출 및 직물 표면에 따른 충분한 공기 운반성(air handling)이 또한 염려사항이었다.
본 발명은 코팅 또는 스터퍼사를 사용할 필요없이 공기 투과성을 줄이는데 변형된 기능사를 사용한다. 이형단면 모노필라멘트는 또한 코팅 접착력을 향상시키고 2성분 모노필라멘트를 제조하는데 사용된다. 더욱 상세하게, 그루브-이형단면 모노필라멘트는 MD사, CD사 또는 MD사 및 CD사 모두로서 사용될 수 있고 이로부터 제조된 직물이 본 명세서에서 개시된다. 상기 직물이 코팅되거나 라미네이트되는 경우 접착력, 인열저항(tear-resistance) 및 다른 특성들은 특별한 코팅 화학에 관계없이 맞물림 메커니즘(interlocking mechanism)에 의하여 개선된다. 또한 2성분 모노필라멘트는 개선된 박리 저항(delamination resistance)을 갖는 용액 또는 와이어 코팅을 사용하여 이러한 그루브 있는 모노필라멘트로부터 제조될 수 있고 또한 전도성 코팅(conductive coating)을 포함할 수 있다. 또한, 2성분 모노필라멘트는 마모-표시 메커니즘(wear-indicating mechanism)을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 원형 또는 비원형 단면을 가진 모노필라멘트 및 그 안에 형성된 그루브를 제공한다. 유리하게, 이러한 그루브 있는 모노필라멘트는 특히 "시트-그립(sheet grip)" 코팅에 대한 향상된 접착력을 나타낸다. 또한 본 그루브 있는 모노필라멘트를 직물의 표면에 포함하는 직물은 향상된 공기 운반성(air handling) 및 감소된 시트 마킹(sheet marking)을 나타낸다. 이러한 특성과 관련하여, 모노필라멘트에서의 그루브는 직물 위로 공기를 통과시킨다. 더욱 상세하게, 그루브의 단면 형태는 직물에 소망하는 공기 운반능력을 부여하는 단면형태가 될 수 있으며, 코팅의 기계적 잠금(mechanical locking)을 제공하는 형태일 필요가 없다.
도 1은 본 발명의 제 1 구현예에 따른 그루브 있는 모노필라멘트의 단면도이다;
도 2(a) 내지 2(c)는 도 1의 그루브 있는 모노필라멘트를 제조하는데 사용되는 다이(die)의 전형적인 디자인을 나타낸다;
도 3은 그루브 있는 모노필라멘트의 전형적인 "인장강도(tensile strength)" 대 "변형률(strain)" 곡선이다;
도 4(b) 및 4(d)는 그루브 있는 모노필라멘트를 구비한 샘플 직물의 시트 표면의 광학 현미경 사진이다;
도 4(a) 및 4(c)는 원형 단면 모노필라멘트를 구비한 종래기술의 직물의 시트 표면이다;
도 5(a) 내지 5(h)는 본 발명의 제 2 구현예에 따른 그루브 있는 모노필라멘트의 단면도이다; 또한
도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 2성분 그루브 있는 모노필라멘트의 단면도이다.
본 발명의 제 1 구현예는 제지기 건조기 직물과 관련하여 기술될 것이다. 그러나, 본 발명이 표면 평활도(surface smoothness) 및 평면성(planarity) 및, 물 및 공기에 대한 제어된 투과성이 중요한 다른 산업 장치(industrial setting)에 사용되는 직물뿐만 아니라 제지기의 다른 부(section)용 직물에도 적용될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
본 발명이 적용될 수 있는 다른 직물 타입의 일부 예는 제지기의 성형 직물 및 프레스 직물, 공기-통과-건조(through-air-drying : TAD) 직물 및 펄프(pulp) 성형 직물(pulp forming fabric)을 포함한다. 다른 예는 슬러지 필터(sludge filter) 및 케미와셔(chemiwasher)와 같은 제지-관련-공정(related-to-papermaking-process)에 사용되는 직물이다. 본 발명이 적용될 수 있는 또다른 직물 타입은 습식(wetlaid), 건식(drylaid), 멜트블로운(meltblown) 및/또는 스펀본딩 (spunbonding) 방법으로 부직 섬유제품(non-woven textile)을 만드는데 사용되는 직물과 같은 공학적 직물(engineered fabric)이다.
직물 구조(fabric construction)는 제직 직물, 나선형으로 감긴 직물, 편성물, 압출된 메쉬 직물, 나선-링크 직물, 나선 코일 직물, 및 다른 부직포를 포함할 수 있다. 이러한 직물은 모노필라멘트, 합연 모노필라멘트, 멀티필라멘트, 또는 합연 멀티필라멘트사를 포함할 수 있으며, 단일층(single-layered), 다층(multi-layered) 또는 라미네이트(laminate)일 수 있다. 상기 사는 보통 산업 직물 분야의 당업자에 의해 이러한 목적으로 사용되는, 폴리아미드 및 폴리에스테르와 같은 합성 고분자 수지 물질로부터 압출되거나 금속 또는 본 목적에 적합한 다른 재료로 제조된 사일 수 있다.
본 발명의 일 구현예로서, 그루브 있는 기능성 모노필라멘트(1)은 도 1(단면도)에 도시되었다. 원형 형태가 도시되었으나 모노필라멘트는 명확히 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 긴 직사각형(oblong), 타원형, 원추형, 5엽형(pentalobe), 별모양형, 또는 본 발명의 목적에 알맞은 다른 비원형 형태의 하나로부터 선택된 다른 단면 형태를 가질 수 있다. 모노필라멘트(1)는 스터퍼사와 비교하여 기능성 CD사로서 직물에 통합될 수 있다. 또한, 모노필라멘트(1)는 MD사 또는 CD 및 MD사 모두로서 직물에 통합될 수 있다. 모노필라멘트(1)의 표면(2)은 길이 방향으로 진행하는 복수의 그루브(3)을 가지고 있다. 그루브(3)는 모노필라멘트(1)의 압출동안 부여될 수 있다. 도 1의 각 그루브(3)가 C-자 형태의 단면을 가지고 있고, 일부 용도에서는 바람직하지만, U-자 형태 등 다른 그루브 형태도 다른 용도에서 사용될 수 있다. C-자 형태의 그루브의 경우, "C"의 원점(origin)을 중심으로 하고 그것의 출구(outlet)를 면하고 있는 각도로서 정의되는 "개방각(open angle)은 180도보다 훨씬 작다.
바람직한 구현예에서, 그루브 있는 모노필라멘트(1)는 특히 폴리에스테르(PET), 또는 다르게 폴리아미드(PA)와 같은 질기고 강한 고분자로 만들어진다. 그러나, 그루브 있는 모노필라멘트(1)는 폴리(페닐렌 설파이드)(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리(아크릴에테르케톤)(PEK), 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)와 같은 다른 필라멘트/섬유형성 열가소성 고분자 물질로 구성될 수 있다.
그루브-이형단면(groove-shaped) PET 모노필라멘트는 주로 다이(종종 "스피너릿(spinneret)"로 불림)를 이용한 용융 방사(melt spinning)에 의해 만들어지며, 상기 다이 디자인은 이형단면의 압출에 있어 중요한 인자이다. 하나의 전형적인 다이(4)가 도 2(a) 내지 도 2(c)에 도시되었다. 모세관(5) 단면은 모세관(5)의 내부 영역에 다섯개의 돌출부(6)를 가지고 있는 대략적인 원형이라는 것을 유의해야 한다. 돌출부(6)는 원형 형태를 가지고 있다. 돌출 원형 형태의 원점(origin)을 중심으로 하고 모세관(5)의 내부 영역을 면하고 있는 각도로 정의되는 입구 각도(inlet angle)(7)는 250도 이상이다. 모세관(5)의 직경은 제조되는 모노필라멘트의 크기의 3배 정도이다. 모세관(5)의 길이:직경의 비율은 약 3:1이다. 표 1은 이러한 다이(4)를 이용하여 그루브가 있는 PET 모노필라멘트를 제조하는 공정조건을 나타낸다. 공정조건은 사용되는 특정한 섬유-형성 물질에 따라 달라진다는 것을 유의해야 한다.
그루브 있는 PET 모노필라멘트를 제조하는 공정조건
압출기 다이 방사 펌프 용융 및 급냉온도 연신 및 이완 생산량 수지
싱글 스크류 스크류 크기:1.5" 스크류 디자인 : D-S, Barrier, 3D, High Work 도 1에 도시 크기: 10cc 속도 : 3rpm 용융 : 550-555℉ 급냉:144℉ 연신 : 5X, at 375℉ 이완 : 0.12, at 400℉ 5.28 lbs./hr Dupont의 Crystar95IV
상기 표 1 조건에 따라 제조된 그루브 있는 PET 모포필라멘트의 인장 특성은 인스트론 기계(Instron machine)를 이용하여 분당 10인치의 크로스헤드(crosshead) 속도로 10인치의 게이지 길이(gage length)로 측정하였다. 도 3은 이러한 그루브 있는 PET 모노필라멘트의 전형적인 "인장 응력" 대 "변형률" 곡선을 나타내고, 이들의 인장 특성은 표 2에 자세히 나타냈다.
그루브 있는 PET 모노필라멘트의 물리적 및 기계적 특성
데니어(gm/9000m) 직경(mm) 강도(GPD) (tenacity) 절단 신율(%) 200℃에서의 수축률(%) 루프 강도(GPD)
1669 0.55 3.64 25.0 11.0 2.87
표 2에 나타낸 그루브 있는 PET 모노필라멘트의 인장 특성은 다른 형태를 가진 PET 모노필라멘트와 비교될 수 있다. 더욱이, 그루브 있는 모노필라멘트를 제조하는 공정 조건을 변화시킴에 의해, 다른 용도를 위한 모노필라멘트의 물리적 및 기계적 특성이 최적화될 수 있다.
CD사(상기 그루브 있는 필라멘트)를 시트의 측면으로 끼워넣어, 부분적으로 상기 그루브 있는 모노필라멘트로 제조되고, 단일평면 조직(monoplane weave)을 이용하여 제직된 샘플 직물이 제조되었다. 상기 샘플 직물 및 종래의 원형 모노필라멘트를 구비한 종래 기술의 직물로부터 측정한 수치는 상기 샘플 직물의 제직성(weavability)이 종래 기술 직물의 제직성과 동일하다는 것을 보여주었다. 도 4(b) 및 4(d)는 상부에 그루브 있는 모노필라멘트를 구비한 샘플 직물의 시트 표면의 광학 현미경 사진이다. 도 4(a) 및 4(c)는 상부에 원형 모노필라멘트를 구비한 종래 기술 직물의 표면이다. 상부에 그루브 있는 모노필라멘트를 구비한 직물의 대칭형 표면(symmetric surface)은 상부에 원형 모노필라멘트를 구비한 직물의 표면에 비해 더 좋은 "외관(look)" 및 "감촉(feel)을 갖는 것으로 확인되었다. 더욱이, 상기 상부에 그루브 있는 모노필라멘트를 구비한 샘플 직물은 상부에 원형 모노필라멘트를 구비한 동일 스타일의 직물의 투과성(103 CFM)에 비하여 상당히 낮은 공기 투과성, 즉 60 CFM을 나타내었다. 유리하게, 이러한 감소된 투과성은 코팅 및 스터퍼사의 사용없이 달성될 수 있다.
공기 투과성 평가
필라멘트 제직 필링(filling)(mm) loc. 직조기 긴장도 H/S 투과성 cal.(인치)
그루브 구비 960 0.40 TMB 650 60 0.061
원형 960 0.40 TMB 650 103 0.059
감소된 투과성을 나타내는 것 외에, 그루브 있는 모노필라멘트로 부분적으로 또는 전체적으로 제직된 직물은 코팅 및, 예를 들어 가열된 열가소성 라미네이트 기재로부터의 열가소성 물질의 흐름을 통해 기계적으로 결합될 수 있는 라미네이트 기재(laminate substrates)에 대한 향상된 접착성(adhesion)을 나타낸다. 예를 들어, 라미네이트 기재는 가열시 그루브 내로 흐르는 사(yarn) 부분을 용융되게 하고, 고정(setting)시 라미네이트 기재를 그루브 있는 모노필라멘트에 기계적으로 고정시키는 2성분사(bicomponent yarns)를 포함할 수 있다. 인열저항(tear resistance)이 또한 개선된다. 이러한 개선은 기계적 맞물림(mechanical interlocking) 및 표면 러프닝(surface roughening)에 의해 달성된다. 더욱이, 코팅의 필라멘트로의 표면 접착만을 포함하는 것이 아니라 기계적인 맞물림을 포함하기 때문에 이러한 개선은 코팅 화학(coating chemistry)에 관계없이 달성된다.
또 다른 이점은 2성분사가 용액 코팅(solution coating) 또는 와이어 코팅(wire coating)을 이용하여 그루브 있는 모노필라멘트로부터 제조될 수 있다는 것이다. 종래 기술의 쉬쓰-코아 모노필라멘트(sheath-core monofilaments)에 비하여, 상기 2성분사는 표면 그루브에 있는 코팅의 기계적 맞물림 때문에 더 좋은 박리 저항(delamination resistance)을 가질 것이라고 생각된다. 이러한 종류의 한가지 특별한 용도는, 예를 들어, 상기 그루브 있는 코어 모노필라멘트(grooved core monofilament)를 전도성 코팅(conductive coating)으로 코팅시킴에 의한 전도성 모노필라멘트의 제조이다.
또한, 도 6(단면도)에 도시된 것과 같이 2성분사(20)는 그루브 있는 쉬쓰(22)로 둘러싸인 코어(26)를 포함할 수 있다. 유리하게, 코어(26) 및 둘러싸는 쉬쓰(22)는 예를 들어 이들의 대조되는 색을 이용하여 시각적으로 구별이 가능하다. 이는 모노필라멘트(20)의 쉬쓰(22)가 점차적으로 마모되어 결국 다른 색의 코어(26)가 노출될 때까지 상기 모노필라멘트(20)를 포함한 직물의 마모(wear)를 관찰하는 것이 가능하게 한다. 이는 상기 직물의 색상 또는 그 색상의 일부에서 변화를 가져올 것이며, 이는 직물의 수명(useful life)이 끝나거나 끝났다는 것을 나타낸다. 원형 단면이 도시되었으나, 상기 2성분사는 명확히 목적에 적합한 다른 단면 형태를 가질 수 있다는 점을 유의해야 한다.
본 발명의 제 2 구현예의 예로서, 그루브 있는 모노필라멘트(10)가 도 5(a) 내지 5(h)(단면도)에 도시되어 있다. 이러한 모노필라멘트(10)는 MD사, CD사, 또는 CD사 및 MD사 모두로서 직물에 통합될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 도면에서 볼수 있는 바와 같이, 모노필라멘트(10)의 상부 및 하부 표면(12)의 하나 또는 모두는 길이 방향으로 진행하는 하나 이상의 그루브(14)를 가지고 있다. 모노필라멘트(10)는 상기 설명된 임의의 물질로부터 다이 압출(die extrusion)될 수 있으며,상기 그루브(14)는 상기 압출 과정에서 부여될 수 있다. 더욱이, 그루브 있는 모노필라멘트(10)를 제조하는 공정 조건을 변화시킴에 의해, 모노필라멘트의 물리적 및 기계적 특성이 다른 용도를 위하여 최적화될 수 있다. 도면에 도시된 그루브-대-사(groove-to-yarn)의 치수(dimension)는 단지 도해(illustrate)를 위한 것에 불과하고, 실제 치수에 따른 것은 아니라는 것을 유의해야 한다.
예를 들어, 그루브 있는 모노필라멘트(10)는 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 긴 직사각형(oblong), 타원형, 원추형, 5엽형(pentalobe), 별모양형, 또는 본 발명의 목적에 알맞은 다른 비원형 형태의 하나로부터 선택된 다른 단면 형태를 가질 수 있다. 하나의 예로서, 도 5(a) 내지 5(h)에 있는 그루브 있는 필라멘트(10)는 직사각형 단면을 가지고 있다. 또한 모노필라멘트(10)의 각 그루브(14)는 U-자형, 열쇠구멍형, C-자형, V-자형, 정사각형, 직사각형, 사다리꼴형, 또는 목적에 적합한 다른 형태의 단면을 가질 수 있다. 하나의 예로서, 도 5(a) 내지 5(f)에 도시된 그루브(14)는 U-자형 단면을 가지고 있다. 또다른 예로서, 도 5(g) 및 5(h)의 그루브는 "열쇠구멍"형 단면을 가진다. 상기 열쇠구멍형 그루브(14)의 형태는 상기 그루브(14)의 하부가 상부보다 넓기만 하면 가변적일 수 있다는 것을 유의해야 한다.
도 5(a) 및 5(b)에 도시된 바와 같이, 그루브 있는 모노필라멘트(10)의 상부 표면(12)은 하부 표면(12)와 동일한 프로파일을 가지는 것이 바람직하다. 이는 제직 과정에서 그루브 있는 모노필라멘트(10)가 뒤집히는(turn over) 것에 상관없기 때문에 제직 직물의 제조를 훨씬 용이하게 한다. 이와 관련하여, 상기 그루브(14)의 상부 및 하부는 나란하다는(aligned) 것을 유의해야 한다. 또한, 그루브(14)는, 도 5(d)에 도시된 바와 같이, 모노필라멘트(10)가 쪼개지는(splitting) 위험을 줄이기 위해 상쇄(offset)될 수 있다.
유리하게, 그루브 있는 모노필라멘트(10)는 종래의 원형 모노필라멘트에 비하여 개선된 코팅 접착성을 나타낸다. 예를 들어, 원형사에 적용된 코팅이 수주일에 벗겨지는 것에 비하여 그루브 있는 모노필라멘트(10)에 적용된 시트-접착 코팅(sheet-gripping coating)은 1년까지도 유지될 수 있다. 이러한 개선은 기계적 맞물림(mechanical interlocking) 및 표면 러프닝(surface roughening)의 메커니즘에 의해 달성될 수 있다. 더욱이, 코팅의 필라멘트로의 표면 접착만을 포함하는 것이 아니라 기계적인 맞물림을 포함하기 때문에 이러한 개선은 코팅 화학(coating chemistry)에 관계없이 달성된다.
본 발명에 의해 제공되는 또다른 이점과 관련하여, 그루브 없는 평평한(직사각형) 사(yarn)가 시트(미도시)와 접촉할 경우, 열 및 결과로서의 증기는 시트 표면(상부 층(upper strata)) 및, 시트 및 사 너클(yarn knuckle) 사이에 축적된다(갖힌다). 상기 시트가 이후 건조기 직물 표면으로부터 제거될 경우, 상기 증기는 국소적으로 "격렬하게" 해방되어 더스팅(dusting)과 같은 문제를 생기게 할 수 있는 시트 표면 혼란(sheet surface disruption)을 야기한다. 한편, 상기 평평한 사가 본 발명에 따라 그루브가 있게 되면, 열 및/또는 증기가 배출될 수 있는 공간이 있어서 이러한 국소적 혼란을 방지한다.
개선된 수분 배출을 보이는 것과 더불어, 그루브 있는 모노필라멘트(10)로 부분적으로 또는 전체적으로 제직된 직물은 원형 단면을 가진 종래 기술의 모노필라멘트에 비해 개선된 공기 운반성(air handling)을 나타내었다. 유리하게, 발명적 가치있는 모노필라멘트(10)의 그루브(14)는 직물 위로 공기가 통과하기 위한 통로(channels)를 제공한다. 이러한 특성과 관련하여, 그루브(14)의 단면 형태는 반드시 코팅과 기계적으로 결합되는(lock) 형태일 필요는 없다. 또다른 이점으로서, 그루브(14)는 직물의 두께를 증가시키지 않고 직물의 공극(void volume)을 증가시킨다 이러한 특성은 특히 제지기의 싱글-런 구조(single-run configurations)에서 유리하다.
또한, 넓고 평평한 그루브 있는 모노필라멘트(10)는 넓고 평평한 그루브 없는 모노필라멘트에 비해 감소된 시트 마킹을 나타낸다. 예를 들어, 도 5(g)에 도시된 것과 같이 3개 또는 4개의 열쇠구멍 그루브를 가진 넓은 사(10)의 경우에, 시트 표면(미도시)은 사실상, 사 사이에 공간(spaces)을 구비한 더 작은 일련의 사를 "면하며(seeing)", 따라서 마킹의 가능성이 감소(또는 제거)된다.
결국, 종래의 사를 가진 종래 기술의 직물에 비하여 MD방향 및 CD방향으로 본 발명의 그루브 있는 사를 가진 직물에 의해 몇가지 이점이 제공된다. 이러한 이점은 더 얇은 직물; 더 낮은 투과성; 더 큰 안정성; 개선된 시트 접촉(contact); 및 사의 상부 교차점(crossover)에 갖히는(trapped) 오염, 부스러기(debris) 또는 먼지(dust)를 위한 공간의 제거를 포함한다.
상기 본 발명에 대한 변형이 당업자에게 자명할 것이나 그렇게 변형된 발명이 본 발명에 속하게 하지는 않을 것이다. 첨부되는 청구항은 이러한 경우를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (67)

  1. 그루브 있는 이형단면을 가지고 있는 복수의 코팅되지 않은 모노필라멘트를 포함하며, 원형 모노필라멘트를 구비한 직물에 비해 감소된 공기 투과성을 가진 직물로서, 상기 그루브가 상부 개방부(top opening) 및 상기 상부 개방부 아래에 하부(bottom)를 가지고, 상부 개방부에서 보다 하부에서 더 폭이 넓은 직물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 모노필라멘트의 표면은 상기 표면 위에 형성된 복수의 그루브를 가지는 것을 특징으로 하는 직물.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 각 그루브는 C-자 형태의 단면을 가지고, 상기 C-자 형태의 단면의 C자의 중심점을 기준으로 상기 C자의 출구를 면하고 있는 개방각이 180도 보다 작은 것을 특징으로 하는 직물.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 직물은 성형 직물, 프레스 직물, 건조기 직물, TAD 직물, 펄프 형성 직물, 슬러지 필터 직물, 케미와셔 직물 또는 공학적 직물이고, 상기 공학적 직물이 습식(wetlaid), 건식(drylaid), 멜트블로운(meltblown) 또는 스펀본딩 (spunbonding) 방법으로 부직 섬유제품(non-woven textile)을 만드는데 사용되는 직물인 것을 특징으로 하는 직물.
  6. 모노필라멘트의 표면에 형성되고 상기 모노필라멘트의 길이 방향으로 진행하는 복수의 그루브를 구비한 이형단면 모노필라멘트로서, 상기 그루브가 상부 개방부 및 상기 상부 개방부 아래에 하부를 가지고, 상부 개방부에서 보다 하부에서 더 폭이 넓은 모노필라멘트.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 각 그루브는 C-자 형태의 단면을 가지고, 상기 C-자 형태의 단면의 C자의 중심점을 기준으로 상기 C자의 출구를 면하고 있는 개방각이 180도 보다 작은 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서, 코팅 접착이 코팅 화학에 관계없이 기계적 맞물림(mechanical interlock)에 의해 개선된 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 그루브 있는 모노필라멘트는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리에테르에테르케톤, 폴리(아릴 에테르 케톤), 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  11. 복수의 그루브 있는 이형단면 모노필라멘트를 포함하며, 원형 모노필라멘트를 구비한 직물에 비하여 개선된 코팅 접착성을 갖고, 상기 개선된 접착성은 코팅 화학에 관계없이 기계적 맞물림(mechanical interlock)에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 직물로서, 상기 그루브가 상부 개방부 및 상기 상부 개방부 아래에 하부를 가지고, 상부 개방부에서 보다 하부에서 더 폭이 넓은 직물.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 직물은 가열된 열가소성 라미네이트 기재로부터의 열가소성 물질의 흐름에 의하여 기계적으로 맞물려진(mechanically interlocked) 라미네이트 기재에 대한 개선된 접착성을 갖고, 상기 개선된 접착성은 코팅 화학에 관계없이 기계적 맞물림(mechanical interlock)에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 직물.
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 개선된 접착성은 상기 코팅 및 상기 직물의 사(yarns) 사이의 기계적 맞물림(mechanical interlock)에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 직물.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 직물은 성형 직물, 프레스 직물, 건조기 직물, TAD 직물, 펄프 형성 직물, 슬러지 필터 직물, 케미와셔 직물 또는 공학적 직물이고, 상기 공학적 직물이 습식(wetlaid), 건식(drylaid), 멜트블로운(meltblown) 또는 스펀본딩 (spunbonding) 방법으로 부직 섬유제품(non-woven textile)을 만드는데 사용되는 직물인 것을 특징으로 하는 직물.
  16. 코팅된 그루브 있는 이형단면 모노필라멘트로부터 제조된 2성분 모노필라멘트로서, 상기 그루브가 상부 개방부 및 상기 상부 개방부 아래에 하부를 가지고, 상부 개방부에서 보다 하부에서 더 폭이 넓은 2성분 모노필라멘트.
  17. 제 16 항에 있어서, 쉬쓰-코아 모노필라멘트(sheath-core monofilaments)와 비교하여, 상기 코팅 및 그루브 간의 기계적 맞물림에 의하여 개선된 박리 저항성(delamination resistance)을 갖는 2성분 모노필라멘트.
  18. 제 16 항에 있어서 상기 2성분 모노필라멘트는 용액 코팅(solution coating) 을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 2성분 모노필라멘트.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 2성분 모노필라멘트는 와이어 코팅(wire coating)을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 2성분 모노필라멘트.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 2성분 모노필라멘트는 전도성 코팅(conductive coating)을 갖는 것을 특징으로 하는 2성분 모노필라멘트.
  21. 제6항 내지 10항 중 어느 한 항에 따른 그루브를 구비한 이형단면 모노필라멘트를 압출하는데 사용되며, 모세관의 내부를 향해 배향된 복수의 돌출부를 구비한 모세관 단면을 가진 다이(die)로서, 각 돌출부의 중심점을 기준으로 상기 내부를 면하고 있는 각이 250도 이상이며, C자의 중심점을 기준으로 출구를 면하고 있는 각으로 정의되는 개방각이 180도 보다 훨씬 작은 것을 특징으로 하는 다이.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 모세관의 직경은 제조되는 모노필라멘트 크기의 3배인 것을 특징으로 하는 다이.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 모세관의 길이:직경의 비율은 3:1인 것을 특징으로 하는 다이.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 제조되는 모노필라멘트는 PET로 이루어진 것을 특징으로 하는 다이.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 모노필라멘트는 용융 방사법(melt spinning process)에 따라 압출되는 것을 특징으로 하는 다이.
  26. 하나 이상의 그루브를 가진 모노필라멘트로서, 상기 그루브 있는 모노필라멘트는 원형 모노필라멘트에 비하여 개선된 코팅 접착성을 가지고 있고 개선된 공기 운반성을 제공하고, 상기 개선된 접착성은 코팅 화학에 관계없이 기계적 맞물림(mechanical interlock)에 의해 달성되며, 상기 개선된 공기 운반성은 상기 모노필라멘트의 그루브에 의해 제공되는 공기가 통과하기 위한 통로에 의해 달성되고, 상기 그루브가 상부 개방부 및 상기 상부 개방부 아래에 하부를 가지고, 상부 개방부에서 보다 하부에서 더 폭이 넓은 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 그루브의 단면 형태는 C-자형인 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  28. 하나 이상의 그루브를 가진 모노필라멘트로서, 상기 그루브 있는 모노필라멘트는 원형 모노필라멘트에 비하여 개선된 코팅 접착성을 가지고 있고 개선된 공기 운반성을 제공하고, 상기 개선된 접착성은 코팅 화학에 관계없이 기계적 맞물림(mechanical interlock)에 의해 달성되며, 상기 개선된 공기 운반성은 상기 모노필라멘트의 그루브에 의해 제공되는 공기가 통과하기 위한 통로에 의해 달성되고, 상기 모노필라멘트의 단면은 정사각형 또는 직사각형이고, 상기 모노필라멘트의 상부 표면은 하부 표면과 동일한 단면 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  29. 하나 이상의 그루브를 가진 모노필라멘트로서, 상기 그루브 있는 모노필라멘트는 원형 모노필라멘트에 비하여 개선된 코팅 접착성을 가지고 있고 개선된 공기 운반성을 제공하고, 상기 개선된 접착성은 코팅 화학에 관계없이 기계적 맞물림(mechanical interlock)에 의해 달성되며, 상기 개선된 공기 운반성은 상기 모노필라멘트의 그루브에 의해 제공되는 공기가 통과하기 위한 통로에 의해 달성되고, 상기 모노필라멘트의 단면은 정사각형 또는 직사각형이고, 상기 모노필라멘트의 상부 표면은 하부 표면과 다른 단면 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 상부 표면에 형성된 그루브(들)는 상기 하부 표면에 형성된 그루브(들)에 대하여 수직인 가상선 밖에 있는 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  31. 제 28 항에 있어서, 상기 상부 표면에 형성된 그루브(들) 및 상기 하부 표면에 형성된 그루브(들)은 상기 상부 표면 및 하부 표면에 대하여 수직인 동일한 가상선 상에 있는 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  32. 삭제
  33. 제 26 항에 있어서, 상기 개선된 접착성은 상기 코팅 및 상기 모노필라멘트 간의 기계적 맞물림(mechanical interlock)에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  34. 제 26 항에 있어서, 상기 그루브 있는 모노필라멘트는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리에테르에테르케톤, 폴리(아릴 에테르 케톤), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 금속 중의 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  35. 제 26 항에 있어서, 상기 그루브 있는 모노필라멘트는 다이 압출(die extrusion)로 제조되는 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  36. 복수의 모노필라멘트를 포함한 직물로서, 상기 모노필라멘트는 상기 모노필라멘트의 표면에 형성되고 상기 모노필라멘트의 길이 방향으로 진행하는 하나 이상의 그루브를 가지고 있고, 상기 직물은 원형 모노필라멘트를 갖는 직물에 비하여 개선된 공기 운반성을 나타내고, 상기 그루브가 상부 개방부 및 상기 상부 개방부 아래에 하부를 가지고, 상부 개방부에서 보다 하부에서 더 폭이 넓은 직물.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 그루브는 상기 직물을 통과하는 공기를 전달시키는(channel) 것을 특징으로 하는 직물.
  38. 제 36 항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 그루브는 직물의 두께를 증가시키지 않고 직물의 공극(void volume)을 증가시키는 직물.
  39. 제 36 항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 그루브의 단면 형태는 직물에 공기 운반능(air handling capacity)을 부여하는 형태이고, 상기 공기 운반능이 상기 모노필라멘트의 그루브에 의해 제공되는 공기가 통과하기 위한 통로에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 직물.
  40. 제 36 항에 있어서, 상기 직물은 상기 그루브 있는 모노필라멘트를 MD사 및 CD사로서 사용하고, 원형 모노필라멘트를 구비한 직물에 비하여, 더 가는 두께, 감소된 투과성, 더 큰 안정성, 개선된 시트 접촉 및 감소된 더스팅(dusting)을 나타내는 것을 특징으로 하는 직물.
  41. 제 36 항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 그루브는 모노필라멘트 및 직물 위의 시트 간의 접촉 지점에서 수분의 배출을 제공하는 것을 특징으로 하는 직물.
  42. 제 36 항에 있어서, 상기 직물은 성형 직물, 프레스 직물, 건조기 직물, TAD 직물, 펄프 형성 직물, 슬러지 필터 직물, 케미와셔 직물 또는 공학적 직물이고, 상기 공학적 직물이 습식(wetlaid), 건식(drylaid), 멜트블로운(meltblown) 또는 스펀본딩 (spunbonding) 방법으로 부직 섬유제품(non-woven textile)을 만드는데 사용되는 직물인 것을 특징으로 하는 직물.
  43. 제 36 항에 있어서, 상기 그루브의 단면 형태는 C-자형인 것을 특징으로 하는 직물.
  44. 복수의 모노필라멘트를 포함한 직물로서, 상기 모노필라멘트는 상기 모노필라멘트의 표면에 형성되고 상기 모노필라멘트의 길이 방향으로 진행하는 하나 이상의 그루브를 가지고 있고, 상기 직물은 원형 모노필라멘트를 갖는 직물에 비하여 개선된 공기 운반성을 나타내고, 상기 모노필라멘트의 단면은 정사각형 또는 직사각형이고, 상기 모노필라멘트의 상부 표면은 하부 표면과 동일한 단면 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 직물.
  45. 복수의 모노필라멘트를 포함한 직물로서, 상기 모노필라멘트는 상기 모노필라멘트의 표면에 형성되고 상기 모노필라멘트의 길이 방향으로 진행하는 하나 이상의 그루브를 가지고 있고, 상기 직물은 원형 모노필라멘트를 갖는 직물에 비하여 개선된 공기 운반성을 나타내고, 상기 모노필라멘트의 단면은 정사각형 또는 직사각형이고, 상기 모노필라멘트의 상부 표면은 하부 표면과 다른 단면 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 직물.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 상부 표면에 형성된 그루브(들)는 상기 모노필라멘트의 하부 표면에 형성된 그루브(들)에 대하여 수직인 가상선 밖에 있는 것을 특징으로 하는 직물.
  47. 제 44 항에 있어서, 상기 모노필라멘트의 상부 표면에 형성된 그루브(들)과 상기 모노필라멘트의 하부 표면에 형성된 그루브(들)은 상기 상부 표면 및 하부 표면에 대하여 수직인 동일한 가상선 상에 있는 것을 특징으로 하는 직물.
  48. 제 36 항에 있어서, 상기 그루브 있는 모노필라멘트는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리에테르에테르케톤, 폴리(아릴 에테르 케톤), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 금속 중 하나로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 직물.
  49. 제 36 항에 있어서, 상기 그루브 있는 모노필라멘트는 다이 압출(die extrusion)로 제조되는 것을 특징으로 하는 직물.
  50. 하나 이상의 그루브를 가진 모노필라멘트로서, 상기 그루브 있는 모노필라멘트는 원형 모노필라멘트에 비하여 개선된 코팅 접착성을 가지고 있고 개선된 공기 운반성을 제공하고, 상기 개선된 접착성은 코팅 화학에 관계없이 기계적 맞물림(mechanical interlock)에 의해 달성되며, 상기 개선된 공기 운반성은 상기 모노필라멘트의 그루브에 의해 제공되는 공기가 통과하기 위한 통로에 의해 달성되고, 상기 모노필라멘트의 단면은 정사각형 또는 직사각형이고, 상기 모노필라멘트의 상부 표면이 적어도 세개의 그루브를 가지는 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  51. 제 50 항에 있어서, 상기 모노필라멘트는 원형 모노필라멘트에 비해 시트 마킹(sheet marking)을 덜 생기게 하는 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  52. 그루브 있는 쉬쓰(sheath)로 둘러싸인 코어(core)로 이루어진 필라멘트로서, 상기 코어 및 상기 쉬쓰는 상기 코어 및 쉬쓰의 다른 색으로 서로 구별되며, 상기 필라멘트를 포함하는 직물의 색 변화는 그 직물의 마모를 나타내는 것을 특징으로 하는 필라멘트.
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  64. 제 1 항에 있어서, 상기 직물 구조는 제직 직물, 나선형으로 감긴 직물, 편성물, 압출된 메쉬 직물, 나선-링크 직물 또는 나선 코일 직물인 것을 특징으로 하는 직물.
  65. 제 28항 또는 제29항에 있어서, 상기 그루브의 단면 형태는 U-자형, C-자형, V-자형, 정사각형, 직사각형 또는 사다리꼴형인 것을 특징으로 하는 모노필라멘트.
  66. 제 44항 또는 제45항에 있어서, 상기 그루브의 단면 형태는 U-자형, C-자형, V-자형, 정사각형, 직사각형 또는 사다리꼴형 중 하나인 것을 특징으로 하는 직물.
  67. 그루브 있는 쉬쓰로 둘러싸인 코어를 갖는 복수의 필라멘트로 이루어진 산업 직물로서, 상기 코어 및 상기 쉬쓰는 상기 코어 및 쉬쓰의 다른 색으로 서로 구별되며, 상기 필라멘트를 포함하는 직물의 색 변화는 그 직물의 마모를 나타내는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
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