KR101185206B1 - 아라미드 공기교락사 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아라미드 필라멘트를 이용하고 방적사와 유사한 외관을 가지면서도 우수한 인장 강도 및 절단저항을 갖는 아라미드 공기교락사 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 아라미드 공기교락사는, 아라미드 섬유를 포함하되, 표면에 루프(loop)들이 형성되어 있고 인장 강도가 8~18g/d인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 아라미드 공기교락사는 일정한 절단 지수가 요구되는 보호용 의류에 사용될 수 있다.
아라미드, 절단 지수, 공기교락

Description

아라미드 공기교락사 및 그 제조방법{Aramid air texured yarn and method for manufacturing the same}
본 발명은 아라미드 공기교락사 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 아라미드 필라멘트를 이용하고 표면에 다수의 루프를 형성시켜 방적사와 유사한 효과를 얻을 수 있는 아라미드 공기교락사 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 아라미드 섬유로 통칭되는 전방향족 폴리아미드 섬유는, 벤젠 고리들이 아미드기(CONH)를 통해 직선적으로 연결된 구조를 갖는 파라계 아라미드 섬유와 그렇지 않은 메타계 아라미드 섬유를 포함한다. 파라계 아라미드 섬유는 고강도, 고탄성, 저수축 등의 우수한 특성을 가지고 있는데, 5㎜ 정도 굵기의 가느다란 실로 2톤의 자동차를 들어올릴 정도의 막강한 강도를 가지고 있어 방탄 용도로 사용될 뿐만 아니라, 우주항공 분야의 첨단 산업에서 다양한 용도로 사용되고 있다. 또한, 아라미드 섬유는 500℃이상에서 검게 탄화하므로 고내열성이 요구되는 분야에서도 각광을 받고 있다.
아라미드 섬유는 방향족 디아민과 방향족 디에시드 할라이드를 N-메틸-2-피롤리돈을 포함하는 중합용매 중에서 중합시킴으로써 전방향족 폴리아미드 중합체를 제조하는 공정, 이 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하는 공정, 상기 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 방사물을 비응고성 유체 및 응고조를 순차적으로 거치도록 함으로써 필라멘트를 제조하는 공정, 및 상기 필라멘트를 수세, 건조 및 열처리하는 공정을 거쳐 제조된다.
이와 같이 제조되는 필라멘트 형태의 아라미드 섬유는 스포츠용 또는 산업용 보호의류 및 보호장갑 등에 적용될 수 있다. 그러나, 상기 필라멘트 형태의 아라미드 섬유는 강직한 구조와 높은 배향결정성으로 인해 직물 및 편물에 바로 적용할 경우, 고급스럽지 못한 촉감이나 외관을 가지게 되어 심미감을 떨어뜨리고 산성염료 및 분산염료에 염색이 잘되지 않아 다양한 색상을 얻기가 곤란하다.
이에 따라, 상기 필라멘트 형태의 아라미드 섬유를 단섬유로 절단하고, 혼타면, 소면, 정소면, 연조, 조방, 링정방 및 권사하여 방적사를 제조한 후, 이와 같이 제조된 방적사를 직물 및 편물에 적용하여 심미감 및 염색성을 향상시켜왔다.
그러나, 아라미드 필라멘트를 방적사로 제조하는 경우에는, 복잡한 공정으로 인해 생산단가가 증가한다. 또한, 긴 제조시간으로 인해 다양한 제품을 빠른 단시간 내에 공급할 수 없는 실정이었다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 아라미드 공기교락사 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 이점은 방적사와 유사한 외관을 가질 뿐만 아니라, 우수한 인장 강도 및 절단저항을 갖는 아라미드 공기교락사 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술된 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 학습되어질 수 있을 것이다. 본 발명의 목적들 및 다른 이점들은 첨부된 도면은 물론이고 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.
위와 같은 이점들을 달성하기 위하여, 그리고 본 발명의 목적에 따라, 아라미드 섬유를 포함하되, 표면에 루프(loop)들이 형성되어 있고 인장 강도가 8~18g/d인 것을 특징으로 하고 있는 아라미드 공기교락사가 제공된다.
본 발명의 다른 측면으로서, 공기교락노즐에 아라미드 섬유를 포함하는 사를 공급하는 단계; 상기 공기교락노즐을 이용하여 10~20㎏f/㎠ 의 공기압력 하에서 상기 사를 공기교락하는 단계; 및 상기 공기교락사를 권취하는 단계를 포함하되, 상기 사를 공급하는 단계는 심사를 공급하는 단계 또는 심사 및 초사를 각각 공급하는 단계를 포함하고, 상기 공기교락노즐에 상기 심사를 공급하기 전에, 상기 심사에 물을 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 공기교락사의 제조방법이 제공된다.
위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 아라미드 공기교락사는 표면에 다수의 루프를 형성하고 있음으로써, 방적사와 유사한 외관 및 촉감을 가지게 되고 염색성이 크게 향상될 수 있으며, 8g/d 이상의 인장 강도를 갖는다. 따라서, 본 발명의 아라미드 공기교락사는 일정한 절단 지수가 요구되는 보호용 의류에 사용될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 '공기교락사'는 섬유를 이루는 각 단섬유들이 서로 엉켜져 있고 표면에 루프가 형성된 가공사를 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 '초사'는 상기 공기교락사의 외측에 다수 형성된 섬유를 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 '심사'는 상기 공기교락사의 내측에 다수 형성된 섬유를 의미한다.
이하, 본 발명의 아라미드 공기교락사 및 그 제조방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 아라미드 공기교락사는 아라미드 섬유를 포함하고 있다. 상기 아라미드 섬유는 다음과 같은 방법으로 제조한다.
먼저, 방향족 디아민과 방향족 디에시드 할라이드를 중합하여 방향족 폴리아미드 중합체를 제조한다. 위와 같이 제조된 방향족 폴리아미드 중합체를 97 내지 100%의 농도를 갖는 농황산 용매에 용해시켜 방사 도프(spinning dope)를 제조한다.
다음으로, 상기 제조된 방사도프로부터 아라미드 필라멘트를 제조한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 필라멘트의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
방사도프를 방사구금(spinneret)(10)을 이용하여 방사(spinning)한 후 에어 갭(air gap)을 거쳐 응고조(coagulation bath)(20) 내에서 응고시킴으로써 필라멘트(filament)를 형성한다.
이어서, 얻어진 필라멘트에 잔존하는 황산을 제거하기 위한 수세공정이 수세조(30, 40)에서 수행되고, 이어서 필라멘트에 잔류하는 수분을 제거하기 위한 건조공정이 건조부(50)에서 수행된다. 이어서, 건조가 완료된 필라멘트를 와인더(60)로 감아 아라미드 필라멘트를 얻는다.
이와 같이 제조된 아라미드 섬유는 20~28g/d의 인장 강도를 갖는 것이 바람직하다. 만일, 상기 아라미드 섬유의 인장 강도가 너무 낮은 경우 이로부터 제조된 아라미드 공기교락사의 인장 강도도 너무 떨어짐으로써 보호용 의류에 적용이 곤란하고, 상기 아라미드 섬유의 인장 강도가 너무 높은 경우 공기교락 공정이 원활하게 수행되지 않는다.
상기 아라미드 섬유의 단사섬도는 0.3~5데니어(denier)인 것을 바람직할 수 있다. 만일, 상기 아라미드 섬유의 단사 섬도가 너무 작은 경우 이로부터 제조된 아라미드 공기교락사의 인장 강도 및 절단 지수가 좋지 못하고, 반면 상기 아라미드 섬유의 단사 섬도가 너무 큰 경우 상기 아라미드 섬유의 유연성이 너무 떨어짐으로써 공기교락 공정이 원활하게 수행되지 않을 수 있다.
다음, 본 발명의 아라미드 공기교락사를 제조하는 공정에 대해 설명한다.
본 발명의 아라미드 공기교락사는, 앞에서 정의한 바와 같이, 다수의 필라멘트들이 서로 엉켜져 있고, 표면에 루프들이 도출되어 있다. 이러한 공기교락사는 심사(core yarn)만을 이용하여 제조할 수 있고, 또한 심사(core yarn)와 초사(effect yarn) 모두를 이용하여 제조할 수 있다.
상기 심사(core yarn)만을 이용하여 공기교락사를 제조하는 경우, 상기 심사에 강한 압력의 공기를 충돌시켜 상기 심사를 구성하고 있는 각 필라멘트들이 서로 엉키면서 표면에 루프가 형성된다.
상기 심사와 초사 모두를 이용하여 공기교락사를 제조하는 경우, 상기 공기교락사의 중앙부는 상기 심사가 다수 위치하고, 지지체 역할을 하게 된다. 한편, 공기교락사의 외측부는 상기 초사가 다수 위치하고, 방적사와 유사한 외관 및 촉감을 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 공기교락사의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
먼저, 상기 심사(core yarn)만을 이용하여 공기교락사를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
심사(B)에 아라미드 필라멘트를 사용한다. 상기 심사(B)는 공급 롤러를 통해 공기교락노즐(air jet nozzle)(130)에 공급된다. 상기 공기교락노즐은 사(yarn)가 통과할 수 있는 중앙통로 및 상기 중앙통로의 내벽에 공기통로가 형성되어 있다. 이에 따라 중앙통로를 주행하는 사는 공기통로로부터 공급되는 고압의 공기에 의해 큰 충격을 받음으로써, 상기 사를 구성하고 있는 각 필라멘트들이 부풀어지고 서로 엉키면서(intermingle) 표면에 다수의 루프(loop)가 형성된다. 이때의 상기 사는 과공급(overfeeding) 상태에 있는다. 즉, 인출 롤러(150)의 속도보다 공급 롤러(120)의 속도를 더 빠르게 유지시켜 공기교락 공정에서 사가 원활하게 공기에 의해 부풀어지게 한다. 상기 과공급율은 8~50%인 것이 바람직한데, 만일 상기 과공급율이 8% 미만이면 루프가 원활하게 생성되지 못하고, 반면 상기 과공급율이 50%를 초과하면 루프의 길이가 심하게 불균일해지고 공정성이 급격히 떨어질 수 있다.
다음, 심사(core yarn)와 초사(effect yarn) 모두를 이용하여 공기교락사를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
초사(A)와 심사(B)를 각각 다른 공급 롤러(110, 120)를 통해 공기교락노즐(130)에 공급한다. 상기 공기교락노즐(130)에서 고압의 공기에 의해 초사(A)와 심사(B)의 모노 필라멘트들이 서로 얽히게(intermingle) 된다. 특히, 초사(A)의 과 공급율을 심사(B)의 과공급율보다 크게 유지시켜 상기 초사(A)를 구성하는 각 모노 필라멘트들이 퍼지면서 서로 엉키게 되어 아라미드 공기교락사의 표면에 다량의 루프가 형성된다. 상기 심사(B)의 과공급율은 5~20%인 것이 바람직하고, 상기 심사(B)의 과공급율 대비 초사(A)의 과공급율의 비는 1.1~8.0인 상태에서 공기교락 공정을 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 심사(B)는 아라미드 공기교락사의 중심부를 형성하기 때문에 심사(B)의 과공급율은 심사(B)가 초사(A)와 서로 엉키게 할 정도의 상기 범위에서 설정하는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 상기 초사(A)는 아라미드 공기교락사의 외측부를 형성하기 때문에 초사(A)의 과공급율은 초사(A)의 과공급율보다 크게 설정하고, 공정성 및 루프의 균일성을 상기 과공급율의 비가 8.0을 초과하지 않도록 설정하는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 상기 아라미드 공기교락사의 표면에 형성된 루프는, 공기교락노즐(130)의 종류, 사용되는 초사(A)와 심사(B), 및 공기교락 공정조건에 따라 생성된 개수, 길이 및 균일성이 달라진다.
본 발명의 아라미드 섬유는 높은 모듈러스로 인해 원활하게 루프들을 생성하지 못한다. 이에 따라, 본 발명은 공기교락노즐(130)에 아라미드 섬유를 공급하기 전에 아라미드 섬유의 유동성을 향상시키기 위해 아라미드 섬유에 열을 부여하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 아라미드 섬유에 열을 부여하는 방법으로는 물과 같은 열매를 사용하거나, 고온의 열판을 사용하여 수행할 수 있다. 한편, 아라미드 섬유의 분자사슬의 원활한 유동성을 부여하기 위해서는 50℃ 이상의 열을 아라미드에 부여하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 공기교락노즐(130)은, 원활한 루프를 형성시키기 위해, 적절한 규격을 갖는 것을 사용할 필요가 있다. 상기 공기교락노즐(130)은 사가 주행하는 중앙통로와 상기 중앙통로의 내벽에는 공기가 공급되는 공기통로가 형성되어 있다. 상기 중앙통로 대비 공기통로가 이루는 각도는 도 2와 같이 90°미만인 것이 바람직하다. 보다 적절하게는, 상기 각도가 30 내지 70°의 경사를 갖는 것이 바람직하다. 만일, 상기 각도가 90°에 가까워지면 루프의 생성이 점차 줄어들고 매듭의 생성이 점차 증가할 수 있다. 반면, 상기 각도가 0°에 가까워지면 루프의 길이가 점차 작아지고 루프의 개수가 점차 줄어들 수 있다.
한편, 안정된 형태의 루프를 제조하기 위해서는 공기교락노즐(130) 내로 상기 심사(B)를 공급하기 전에 급수노즐(140)를 통해 상기 심사(B)에 물을 부여하는 것이 바람직하다. 상기 물이 부여된 심사(B)는 유연성이 향상되어 초사(A)와 원활하게 엉키게 되고, 루프의 균일성을 향상시킨다. 특히, 아라미드 섬유는 탄성율이 매우 높아 유연성이 크게 떨어지기 때문에 상기 아라미드 섬유에 물을 부여하여 아라미드 섬유의 유연성을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 물은 심사(B)를 완전히 젖을 수 있게 충분히 공급되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 물은 20~80℃의 온도인 것이 바람직하다. 만일, 상기 물의 온도가 20℃ 미만이면 심사(B)의 유연성이 저하되어 루프가 원활하게 형성되지 못한다. 반면, 물의 온도가 80℃를 초과하면 루프 생성은 크게 향상되지 않고 에너지만 증가시키게 된다.
한편, 급수노즐(140)에 공급되는 물은 100ppm 이하의 마그네슘 이온 및 칼슘 이온를 포함하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 물에 과도한 마그네슘 이온 및 칼슘 이온이 존재할 경우 심사(B)에 함유된 유제와 마그네슘 이온 및 칼슘 이온이 서로 결합하여 겔(gel)을 형성하고, 상기 겔은 공기교락노즐(130)의 중앙통로의 내벽에 부착되어 상기 중앙통로의 직경을 좁히게 된다. 이에 따라, 상기 공기교락노즐(130)의 중앙통로가 겔에 의해 막힐 경우, 원활한 루프가 생성되지 못하고 루프의 균일성도 떨어지게 된다.
한편, 본 발명의 공기교락노즐(130)에 공급되는 공기의 압력은 10~20㎏f/㎠인 것이 바람직하다. 만일, 공기압이 너무 낮은 경우 원활한 루프를 생성하지 못하고 반면, 공기압이 너무 높은 경우 심사(B) 및 초사(A)가 손상을 받음으로써 제조된 아라미드 공기교락사의 인장 강도 및 루프 균일도가 크게 떨어질 수 있다. 특히, 아라미드 섬유는 탄성율이 매우 높아 유연성이 크게 떨어지기 때문에 공기압이 높은 상태에서 공기교락 공정을 수행시켜 루프가 원활하게 생성되도록 한다.
상기 아라미드 공기교락사의 제조공정은 상기 공기교락 공정 후 열처리 공정을 수행할 수 있다.
상기 열처리 공정은 공기교락 공정을 통해 제조된 공기교락사의 루프를 더욱 균일하게 하고 공기교락사의 열적 물성을 안정화시킨다.
상기 열처리 공정은 다양한 방법에 의해 수행할 수 있는데, 중공 홀을 갖는 열튜브(160)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 열튜브(160)를 사용함으로써 아라미드 공기교락사와 열판과의 마찰을 최소화시켜 공정성을 크게 향상시킨다.
한편, 상기 열처리 공정은 공기교락사가 과공급되지 않은 상태에서 수행하는 것이 바람직한데, 상기 공기교락사는 열수축율이 작아 과공급될 경우 공정안정성이 떨어지고, 열처리가 불균일하게 일어날 수 있다.
또한, 상기 열처리 공정은 80~250℃의 온도 범위 내에서 수행하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 온도가 너무 낮은 경우 충분히 열처리 되지 않아 제조된 아라미드 공기교락사는 불균일한 물성을 가질 수 있다. 반면, 상기 온도가 지나치게 높은 경우 아라미드 섬유가 손상을 받음으로써 제조된 아라미드 공기교락사는 낮은 인장 강도를 가질 수 있다.
상기 공기교락 공정 이후, 권취공정을 수행하여 아라미드 공기교락사의 제조공정을 완성한다.
상술한 방법에 의해 제조된 아라미드 공기교락사는 미터당 10~350개의 1.0㎜ 이상의 길이를 갖는 루프 개수, 및 8~18g/d의 인장 강도를 갖게 된다.
만일, 상기 루프 개수가 10개 미만이면 방적사와 같은 외관을 얻을 수 없고, 반면 상기 루프 개수가 350개를 초과하면 지나친 루프로 인해 외관이 불량해 지고 인장 강도가 너무 떨어져서 보호용 의류에 사용하기가 곤란하다.
상기 아라미드 공기교락사로 편직된 보호용 장갑은, ISO 13997의 규정에 의해 측정된 절단 지수(cutting index)가 1.4~2.5g/g/㎡의 범위를 갖는다. 만일 보호용 장갑의 절단 지수가 1.4g/g/㎡ 미만인 경우 외부 환경으로부터 인체를 안전하게 충분히 보호할 수 없다. 반면, 원단의 절단 지수가 2.5g/g/㎡을 초과할 경우 봉제성이 지나치게 떨어짐에 따라 보호용 장갑의 생산성이 저하된다.
한편, 상기 아라미드 공기교락사는 20중량% 이상의 아라미드 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 아라미드 섬유가 20중량% 미만 포함되는 경우 상기 아라미드 공기교락사는 인장 강도 및 절단 지수가 지나치게 떨어져서 외부 환경으로부터 인체를 안전하게 보호할 수 없다.
상기 아라미드 공기교락사는 다양한 섬유들과의 조합을 통해 기능성, 심미감 또는 염색성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 지방족 폴리아미드계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 셀룰로오스계 섬유 등을 혼합시켜 염색성 및 촉감 등을 향상시킬 수 있다. 또한, 다양한 이형 단면 섬유를 혼합시켜 광택, 터치 및 흡한속건성 등의 기능을 제공할 수 있다. 또한, 유리섬유, 탄소섬유 또는 고밀도 폴리에틸렌 섬유 등을 혼합시켜 절단 지수 등을 향상시킬 수 있다.
상기 지방족 폴리아미드계 섬유는 나일론 6 섬유, 나일론 66 섬유, 나일론 610 섬유 등이 있고, 폴리에스테르계 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유 등이 있다. 또한, 셀룰로오스계 섬유는 레이온 섬유, 아세테이트 섬유, 라이오셀 섬유 및 텐셀 섬유 등이 있다.
한편, 다른 섬유와 혼합시켜 아라미드 공기교락사를 제조하는 경우, 심사(B)로 아라미드 섬유를 사용하여 상기 아라미드 섬유가 상기 아라미드 공기교락사의 중심부에 위치시킴으로써, 상기 아라미드 공기교락사의 절단 지수 및 인장 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 아라미드 섬유는 파라계 아라미드 필라멘트를 이용함으로써 우수 한 절단 지수를 갖는 아라미드 공기교락사를 얻을 수 있다.
이하, 실시예들 및 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로 이것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.
실시예 1
5.5의 고유점도(IV)를 갖는 파라 폴리페닐렌테레프탈아미드를 100% 농황산 용매에 용해시킴으로써 방사도프를 제조하였다. 상기 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 에어갭을 거쳐 응고조에서 응고시키고 수세조에서 수세한 후 건조부에서 건조하고 권취하여 23g/d인 인장강도와 600데니어/400필라멘트를 갖는 아라미드 필라멘트를 제조하였다.
상기 제조된 아라미드 필라멘트를 초사(A)로 이용하고, 공급 롤러(110)와 인출 롤러(150)의 속도를 조절하여 상기 초사(A)를 30%의 과공급율로 공급한다. 이와 동시에 상기 제조된 아라미드 필라멘트를 심사(B)로 이용하고, 공급 롤러(120)와 인출 롤러(150)의 속도를 조절하여 상기 심사(B)를 15%의 과공급율로 공급하면서 급수노즐(140)을 이용하여 상기 심사(B)에 80ppm 이하의 마그네슘 및 칼슘 이온을 포함하는 물을 부여한 후, 상기 초사(A)와 상기 심사(B)를 이용하여 공기교락노즐(130)에서 15㎏f/㎠의 공기압으로 공기교락 공정을 수행한 후, 상기 공기교락사를 열튜브(160)를 이용하여 160℃의 온도에서 열처리 공정을 수행한 후, 권취 공정을 수행하여 아라미드 공기교락사를 제조하였다.
상기 제조된 아라미드 공기교락사를 7게이지(gauge) 규격의 장갑제작용 편직 기에 적용하여 580g/㎡의 밀도를 갖는 장갑을 제조하였다.
비교예 1
전술한 실시예 1에 따라, 상기 아라미드 필라멘트를 심사(B) 및 초사(A)로 사용하지 않고, 통상 시판 중인 통상의 600데니어/288필라멘트의 나일론 6을 심사(B) 및 초사(A)로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 공기교락사 및 장갑을 제조하였다.
실시예 2 내지 3
전술한 실시예 1에 따라, 상기 아라미드 필라멘트를 심사(B)에 적용하고, 통상 시판 중인 나일론 6 섬유를 초사(A)에 적용하여 상기 아라미드 필라멘트의 함량이 각각 60중량% 및 30중량%가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 공기교락사 및 장갑을 제조하였다.
실시예 4 내지 7
전술한 실시예 1에 따라, 상기 심사(B)의 과공급율을 10% 상태로 유지시키고 상기 초사(A)의 과공급율을 조정하여, 상기 심사(B)의 과공급율에 대한 초사(A)의 과공급율의 비를 각각 1.5, 4.0, 6.0 및 8.0으로 설정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 공기교락사 및 장갑을 제조하였다.
실시예 8 내지 9
전술한 실시예 1에 따라, 상기 공기압을 각각 10 및 20㎏f/㎠로 설정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 공기교락사 및 장갑을 제조하였다.
실시예 10 내지 12
전술한 실시예 1에 따라, 상기 물의 마그네슘 및 칼슘 이온의 함량이 각각 110ppm, 60ppm, 및 30ppm인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 공기교락사 및 장갑을 제조하였다.
실시예 13
전술한 실시예 1에 따라, 상기 초사(A)를 사용하지 않고, 심사(B)만 사용하되, 상기 심사(B)는 1200데니어/800필라멘트의 아라미드 필라멘트를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 공기교락사 및 장갑을 제조하였다.
실시예 및 비교예 들에 의해 제조된 아라미드 공기교락사들 및 장갑의 물성은 하기의 방법으로 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
인장 강도(g/d) 측정
ASTM D 2556에 의거하여 인스트론 시험기(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)에서 길이가 25cm인 샘플이 파단될 때의 강력(g)을 측정한 후 이를 샘플의 데니어(denier)로 나눔으로써 샘플의 강도를 구하였다. 이때, 인장속도는 300㎜/분으로 하였고, 초하중은 섬도 × 1/30g으로 하였다.
루프길이 및 루프 개수 측정
일본 도레이사(Toray Co.)에서 제작한 프래이 카운터(fray counter, 모델 DT-104)를 이용하여 60m/분의 속도로 미터당 1.0㎜ 이상의 길이를 갖는 루프 개수를 측정하였다.
절단 지수(g/g/㎡) 측정
ISO 13997에 의거하여 장갑의 절단 지수를 측정하였다. 구체적으로는, 브레이드(blade)의 이동거리가 20㎜일 때의 하중(g)을 절단 보호 성능(cut protection performance, CPP)이라 칭하고, 상기 절단 보호 성능을 편물의 평균 밀도(g/㎡)로 나누어 절단 지수(cutting index)를 측정하였다.
완전 권취(full drum)율 측정
조업성 정도를 간접적으로 나타내는 완전 권취율은, 1 주일 동안 아라미드 공기교락사의 제조공정을 수행한 후, 전체 드럼수 대비 설정된 수량만큼 권취된 드럼수의 배분율로부터 측정하였다.
구분 아라미드함량(중량%) 공기압(㎏f/㎠) 과공급율 비 이온함량(ppm) 인장강
도(g/d)		 루프개
수(개/m)		 절단지
수(g/g/
㎡)		 완전권
취율(%)
실시예 1 100 15 2 80 14 127 1.9 96
비교예 1 0 15 2 80 5 152 0.4 95
실시예 2 60 15 2 80 10 118 1.7 95
실시예 3 30 15 2 80 9 125 1.5 95
실시예 4 100 15 1.5 80 16 108 2.3 96
실시예 5 100 15 4.0 80 13 198 1.8 95
실시예 6 100 15 6.0 80 10 263 1.7 90
실시예 7 100 15 8.0 80 8 321 1.5 88
실시예 8 100 10 2 80 15 82 2.2 97
실시예 9 100 20 2 80 13 184 1.5 95
실시예10 100 15 2 110 13 121 1.8 84
실시예11 100 15 2 60 14 132 1.9 96
실시예12 100 15 2 30 14 134 1.9 98
실시예13 100 15 2 80 12 117 1.7 95
위 표 1의 실시예 1과 비교예 1로부터, 아라미드 섬유로 제조된 장갑의 경우 나일론 5 섬유로 제조된 장갑의 경우보다 절단지수가 크게 향상됨을 알 수 있다.
실시예 2 내지 3으로부터, 아라미드 섬유의 함량이 점차 낮아질 경우 절단지수는 점차 떨어짐을 알 수 있다.
실시예 4 내지 9로부터, 공기압 및 과공급율의 비가 높아짐에 따라 루프개수는 증가하나 절단지수, 인장 강도 및 완전 권취율은 점차 떨어짐을 알 수 있다.
실시예 10 내지 12로부터, 마그네슘 및 칼슘 이온의 함량이 증가함에 따라 조업성은 점차 떨어짐을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 필라멘트의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 공기교락사의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
<주요 도면 부호의 설명>
10 : 방사구금 20 : 응고부
30, 40 : 수세부 50 : 건조부
60 : 와인더 110, 120 : 공급 롤러
130 : 공기교락노즐 140 : 급수노즐
150 : 인출 롤러 160 : 열튜브
A : 초사 B : 심사

Claims (15)

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  9. 공기교락노즐에 아라미드 섬유를 포함하는 사(yarn)를 공급하는 단계;
    상기 공기교락노즐을 이용하여 10~20㎏f/㎠ 의 공기압력 하에서 상기 사를 공기교락하는 단계; 및
    상기 공기교락사를 권취하는 단계를 포함하되,
    상기 사를 공급하는 단계는 심사를 공급하는 단계 또는 심사 및 초사를 각각 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 공기교락노즐에 상기 심사를 공급하기 전에, 상기 심사에 물을 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 공기교락사의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 공기교락사를 열처리하는 단계를 더 포함하되, 상기 열처리하는 단계는 상기 공기교락사가 과공급(overfeeding)되지 않는 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 아라미드 공기교락사의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 물은 20~80℃의 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 아라미드 공기교락사의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 물은, 100ppm 이하의 마그네슘 이온 및 칼슘 이온을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 아라미드 공기교락사의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 심사를 공기교락노즐에 공급하여 공기교락하는 단계는, 심사의 과공급율(%)이 8~50%인 상태에서 수행되고, 상기 심사 및 초사를 각각 공기교락노즐에 공급하여 공기교락하는 단계는, 심사의 과공급율(%)이 5~20%이고 상기 심사의 과공급율(%) 대비 초사의 과공급율(%)의 비가 1.1~8.0인 상태에서 수행하는 것을 특징으로 하는 아라미드 공기교락사의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 공기교락노즐에 아라미드 섬유를 포함하는 사를 공급하는 단계는 상기 아라미드 섬유에 열을 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 공기교락사의 제조방법.
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