KR101720810B1 - 실질적으로 삼각형의 단면을 갖는 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중실 코어 피브릴화-저항성 필라멘트, 이 필라멘트를 생성하기 위한 방사구, 및 이로부터 제조되는 카펫 - Google Patents

실질적으로 삼각형의 단면을 갖는 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중실 코어 피브릴화-저항성 필라멘트, 이 필라멘트를 생성하기 위한 방사구, 및 이로부터 제조되는 카펫 Download PDF

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Abstract

제1 태양에서, 본 발명은 3개의 실질적으로 동일한 길이의 볼록한 측면을 갖는 중실 코어 피브릴화-저항성, 합성 중합체 필라멘트에 관한 것이다. 측면들은 필라멘트의 축으로부터 거리 "a"를 두고 중심설정되는 실질적으로 둥근 팁을 통해 만난다. 각각의 둥근 팁은 길이 "b"와 실질적으로 동일한 반경을 갖는다. 각각의 팁은 길이 (a + b)와 실질적으로 동일한 반경을 갖는 외접원 상에 놓이고, 각각의 측면의 중점은 길이 "c"와 실질적으로 동일한 반경을 갖는 내접원 상에 놓인다. 필라멘트는 10 < "dpf" < 35 범위의 필라멘트당 데니어를 갖고; 거리 "a"는 6 마이크로미터(0.00025 인치) < "a" < 102 마이크로미터(0.004 인치) 범위에 있으며; 거리 "b"는 2 마이크로미터(0.00008 인치) < "b" < 24 마이크로미터(0.001 인치) 범위에 있고; 거리 "c"는 8 마이크로미터(0.0003 인치) < "c" < 64 마이크로미터(0.0025 인치) 범위에 있으며; 변형비("MR")는 약 1.1 < "MR" < 약 2.0 범위에 있다. 또 다른 태양에서, 본 발명은 중실 코어 피브릴화-저항성, 합성 중합체 필라멘트를 형성하기 위한, 복수의 오리피스가 그 내부에 형성된 방사구 플레이트에 관한 것이다. 각각의 오리피스는 중심 및 3개의 측면을 갖고, 이때 각각의 측면은 제1 종점 및 제2 종점에서 종단되고 이들 사이의 중점을 갖는다. 측면들은 원형 또는 선형 단부 윤곽부에 의해 연결되는 오목형 또는 선형일 수 있다.

Description

실질적으로 삼각형의 단면을 갖는 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중실 코어 피브릴화-저항성 필라멘트, 이 필라멘트를 생성하기 위한 방사구, 및 이로부터 제조되는 카펫{POLY-TRIMETHYLENE TEREPHTHALATE SOLID CORE FIBRILLATION-RESISTANT FILAMENT HAVING A SUBSTANTIALLY TRIANGULAR CROSS SECTION, A SPINNERET FOR PRODUCING THE FILAMENT, AND A CARPET MADE THEREFROM}
본 출원은 2008년 12월 18일자로 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 출원 제12/338,412호의 일부 계속 출원이다.
본 발명은 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중실 코어형(solid core) 피브릴화-저항성(fibrillation-resistant)의 합성 필라멘트, 이 필라멘트를 생성하기 위한 방사구(spinneret), 및 이로부터 제조되는 카펫에 관한 것이다.
합성 중합체 필라멘트로 제조된 터프트 형성된(tufted) 카펫의 그의 텍스처 형성된 외양, 또는 "새로움(newness)"을 유지시키는 능력은 시간이 지남에 따라 열화되기 쉽다. 이러한 외양 열화의 한가지 원인은 사용에 의한 카펫의 필라멘트의 닳아 해어짐(fraying)에 의해 생성되는 "피브릴화(fibrillation)"로 알려져 있다.
텍스처 유지를 측정하는 데 다양한 산업 표준 시험 방법, 예컨대 테트라포드 워커 시험(tetrapod walker test)(ASTM D5251), 헥사포드 워커 시험(hexapod walker test)(ASTM D5252), 베터만 드럼 시험(Vetterman drum test)(ASTM D5417), 체어 캐스터 시험(chair castor test) 및 필립스 롤 체어 시험(Phillips roll chair test)이 이용가능하다. 카펫 샘플은 이들이 미리설정된 횟수의 사이클 동안 이들 시험을 받은 후 주관적 척도에 대해 등급이 매겨진다.
예를 들어, 2.0의 변형비(modification ratio) 및 26.5도의 암 각도(arm angle)를 갖는 3엽형(trilobal) 단면을 가진 석유계 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 섬유를 사용하여 제조된 카펫에 수행되는 시험은 필립스 롤 체어 시험에서 20,000 사이클 후 상당한 피브릴화 손상을 보인다. 이러한 시험 후 마모된 카펫으로부터 추출된 손상된 3엽형 필라멘트는 극심한 변형을 보인다. 변형의 한가지 전형적인 모드는 원래 3엽형인 필라멘트의 인접 로브(lobe)들이 서로를 향해 굽혀져, 길고 압착된 단면을 갖는 필라멘트를 형성하는 것에 의해 명백해진다.
전술된 바를 고려하면, 고유하게 피브릴화에 더욱 저항성이어서, 전술된 가속 마모 시험 중 우수한 텍스처 유지와 사용 중 뛰어난 내구성을 제공할 수 있는 단면을 갖는 필라멘트를 생성하는 것이 바람직하다.
제1 태양에서, 본 발명은 3개의 실질적으로 동일한 길이의 볼록한 측면을 갖는 중실 코어형 피브릴화-저항성의 합성 중합체 필라멘트에 관한 것이다. 각각의 측면은 필라멘트의 축으로부터 거리 "a"만큼 이격되는 각각의 곡률원 상에 중심설정되는 실질적으로 둥근 팁을 통해 인접 측면과 만난다. 각각의 둥근 팁은 길이 "b"와 실질적으로 동일한 반경을 갖는다.
각각의 팁은 길이 (a + b)와 실질적으로 동일한 반경을 갖는 외접원 상에 놓이고, 각각의 측면의 중점은 길이 "c"와 실질적으로 동일한 반경을 갖는 내접원 상에 놓인다. 필라멘트는 내접원의 반경 (c)에 대한 외접원의 반경 (a + b)의 비에 의해 정의되는 변형비(MR)를 갖고, 여기서:
필라멘트는 10 < "dpf" < 35 범위의 필라멘트당 데니어(denier-per-filament, "dpf")를 갖고;
거리 "a"는 6 마이크로미터(0.00025 인치) < "a" < 102 마이크로미터(.004 인치) 범위에 있으며;
거리 "b"는 2 마이크로미터(0.00008 인치) < "b" < 24 마이크로미터(.001 인치) 범위에 있고;
거리 "c"는 8 마이크로미터(0.0003 인치) < "c" < 64 마이크로미터(.0025 인치) 범위에 있으며;
변형비("MR")는 약 1.1 < "MR" < 약 2.0 범위에 있다.
더욱 특정하게는,
필라멘트는 12 < "dpf" < 32 범위의 필라멘트당 데니어("dpf")를 갖고;
거리 "a"는 9 마이크로미터(0.00035 인치) < "a" < 76 마이크로미터(.003 인치) 범위에 있으며;
거리 "b"는 3 마이크로미터(0.00010 인치) < "b" < 25 마이크로미터(.00095 인치) 범위에 있고;
거리 "c"는 10 마이크로미터(0.0005 인치) < "c" < 51 마이크로미터(.002 인치) 범위에 있으며;
변형비("MR")는 약 1.1 < "MR" < 약 2.0 범위에 있다.
바람직하게는, 합성 중합체는 실질적으로 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트이고, 더욱 바람직하게는, 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트는 생물학적으로 제조되는 1,3 프로판 다이올을 갖는다. 대안적으로, 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트는 재생가능한 자원 루트(renewably resourced route)로부터 생길 수 있다. 합성 중합체는 착색될 수 있고/있거나 소광제(delusterant)를 함유할 수 있다.
필라멘트는 데니어당 1.5 그램 초과의 강도(tenacity)를 갖는다.
Figure 112011054451241-pct00001
다른 태양에서, 본 발명은 전술된 바와 같은 필라멘트로부터 제조되는 카펫에 관한 것이다.
Figure 112011054451241-pct00002
또 다른 태양에서, 본 발명은 중실 코어형 피브릴화-저항성의 합성 중합체 필라멘트를 형성하기 위한, 복수의 오리피스가 그 내부에 형성된 방사구 플레이트에 관한 것이다. 각각의 오리피스는 중심 및 3개의 측면을 갖고, 이때 각각의 측면은 제1 종점 및 제2 종점에서 종단되고 이들 사이의 중점을 갖는다.
본 발명의 이러한 태양에 따른 방사구의 제1 실시 형태에서, 일 측면의 제1 종점은 치수 "C"와 동일한 반경을 갖는 원형 단부 윤곽부(circular end contour)에 의해 인접 측면의 제2 종점에 연결된다. 각각의 단부 윤곽부의 중심점은 오리피스의 중심으로부터 미리설정된 거리 "D"에 배치된다.
이러한 실시 형태에 따르면:
거리 "C"는 38 마이크로미터(0.0015 인치) < "C" < 102 마이크로미터(.0040 인치) 범위에 있고;
거리 "D"는 381 마이크로미터(0.0150 인치) < "D" < 762 마이크로미터(.0300 인치) 범위에 있으며;
더욱 특정하게는:
거리 "C"는 51 마이크로미터(0.0020 인치) < "C" < 89 마이크로미터(.0035 인치) 범위에 있고;
거리 "D"는 445 마이크로미터(0.0175 인치) < "D" < 711 마이크로미터(.0280 인치) 범위에 있다.
본 발명의 이러한 태양에 따른 방사구의 대안적인 실시 형태에서, 일 측면의 제1 종점을 인접 측면의 제2 종점에 연결하는 단부 윤곽부는 정점에서 교차하는 적어도 2개의 선형 에지에 의해 한정된다.
각각의 측면의 제1 종점은 그 자체가 중심점으로부터 나오는 기준 반경과 교차하는 기준선에 의해 인접 측면의 제2 종점으로부터 이격된다. 기준선과 기준 반경 사이의 교차점은 오리피스의 중심으로부터 기준 반경을 따라 거리 "G"에 놓인다. 기준선은 미리설정된 길이 "2F"를 갖는다. 정점은 기준선과 기준 반경의 교차점으로부터 치수 "E"만큼 이격된다.
이러한 실시 형태에 따르면:
거리 "E"는 64 마이크로미터(0.0025 인치) < "E" < 381 마이크로미터(.0150 인치) 범위에 있고;
거리 "F"는 38 마이크로미터(0.0015 인치) < "F" < 102 마이크로미터(.0040 인치) 범위에 있으며;
거리 "G"는 381 마이크로미터(0.0150 인치) < "G" < 762 마이크로미터(.0300 인치) 범위에 있고;
더욱 특정하게는:
거리 "E"는 76 마이크로미터(0.0030 인치) < "E" < 254 마이크로미터(.0100 인치) 범위에 있고;
거리 "F"는 51 마이크로미터(0.0020 인치) < "F" < 89 마이크로미터(.0035 인치) 범위에 있으며;
거리 "G"는 445 마이크로미터(0.0175 인치) < "G" < 711 마이크로미터(.0280 인치) 범위에 있다.
단부 윤곽부에 의해 취해지는 형태에 관계 없이, 오리피스의 각각의 측면은 실질적으로 오목하거나 실질적으로 선형일 수 있다.
오리피스가 실질적으로 오목한 측면을 갖는 경우, 각각의 측면은 치수 "B"의 반경을 갖는 기준 원 상에 놓인다. 기준 원의 중심은, 오리피스의 중심점으로부터 나오고 측면의 중점을 통과하는 기준 반경 상에 위치된다. 기준 원의 중심은 오리피스의 중심축으로부터 기준 반경을 따라 미리설정된 거리 "A"에 배치된다.
각각의 원형 단부 윤곽부 상의 최외부 점은 오리피스의 중심에 중심설정되는 반경 "(C+D)"(전술된 바와 같은)를 갖는 외접원 상에 놓인다. 각각의 측면의 중점은 반경 "H"를 갖는 내접원 상에 놓인다. [오목한 측면을 갖는 오리피스의 경우, 반경 "H"는 값 (A-B)와 동일하다].
오리피스는 내접원의 반경 "(A-B)"에 대한 외접원의 반경 (C+D)의 비에 의해 정의되는 변형비("MR")를 갖고, 따라서,
"MR" = (C+D) / "(A-B)"이며, 여기서
거리 "A"는 762 마이크로미터(0.0300 인치) < "A" < 2286 마이크로미터(.0900 인치) 범위에 있고;
거리 "B"는 508 마이크로미터(0.0200 인치) < "B" < 2032 마이크로미터(.0800 인치) 범위에 있으며;
비 (A/B)는 약 1.0 < (A/B) < 약 1.6 범위 내에 있고;
변형비("MR")는 약 1.5 < "MR" < 약 4.5 범위에 있다.
더욱 특정하게는:
거리 "A"는 762 마이크로미터(0.0300 인치) < "A" < 2032 마이크로미터(.0700 인치) 범위에 있고;
거리 "B"는 508 마이크로미터(0.0200 인치) < "B" < 1778 마이크로미터(.0800 인치) 범위에 있으며;
비 (A/B)는 약 1.1 < (A/B) < 약 1.5 범위 내에 있고;
변형비("MR")는 약 1.8 < "MR" < 약 3.5 범위에 있다.
오리피스가 원형 단부 윤곽부를 갖는 실질적으로 선형의 측면을 갖는 경우, 각각의 단부 윤곽부 상의 최외부 점은 역시 오리피스의 중심에 중심설정되는 반경 "(C+D)"(전술된 바와 같은)를 갖는 외접원 상에 놓이는 반면, 각각의 측면의 중점은 오리피스의 중심 상에 중심설정되는 반경 "H"를 갖는 내접원 상에 놓인다.
선형 측면 및 원형 단부 윤곽부를 갖는 오리피스의 경우, 거리 "H"(즉, 내접원의 반경)는:
229 마이크로미터(0.0090 인치) < "H" < 483 마이크로미터(0.0190 인치) 범위에 있으며;
더욱 바람직하게는:
274 마이크로미터(0.0108 인치) < "H" < 445 마이크로미터(0.0175 인치) 범위에 있다.
실질적으로 선형의 측면을 갖는 이러한 오리피스에 대한 변형비("MR")는 또한 내접원의 반경 "H"에 대한 외접원의 반경 (C+D)의 비에 의해 정의되고, 따라서,
"MR" = (C+D) / "H"이다.
변형비("MR")는 약 1.6 < "MR" < 약 2.5 범위에 있고; 더욱 특정하게는, 변형비("MR")는 약 1.7 < "MR" < 약 2.3 범위에 있다.
선형 측면 및 선형 단부 윤곽부를 갖는 오리피스의 경우, 거리 "H"(즉, 내접원의 반경)는:
224 마이크로미터(0.0088 인치) < "H" < 470 마이크로미터(0.0185 인치) 범위에 있으며,
더욱 바람직하게는:
267 마이크로미터(0.0105 인치) < "H" < 432 마이크로미터(0.0170 인치) 범위에 있다.
선형 측면 및 선형 단부 윤곽부를 갖는 오리피스에 대한 변형비("MR")는 또한 내접원의 반경 "H"에 대한 외접원의 반경 (E+G)의 비에 의해 정의되고, 따라서,
"MR" = (E+G) / "H"이다.
변형비("MR")는 약 1.6 < "MR" < 약 2.5 범위에 있고; 더욱 특정하게는, 변형비("MR")는 약 1.7 < "MR" < 약 2.3 범위에 있다.
본 발명은 본 출원의 일부를 형성하는 첨부 도면과 함께 취해진 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다:
<도 1>
도 1은 필라멘트의 종축에 수직한 평면에서 취해진 본 발명에 따른 필라멘트의 단부도.
<도 2a>
도 2a는 본 발명에 따른 필라멘트를 생성하기 위해 필라멘트-형성 오리피스가 그를 통해 형성된 방사구 플레이트의 제1 실시 형태의 단부도로서, 둥근 단부 윤곽부 영역 및 오목한 측면을 갖는 필라멘트-형성 오리피스의 중심축에 수직한 평면에서 취해진 도면.
<도 2b>
도 2b는 필라멘트-형성 오리피스가 둥근 단부 윤곽부 영역 및 선형 측면을 갖는, 본 발명에 따른 필라멘트를 생성하기 위한 방사구 플레이트의 대안적인 실시 형태를 도시한, 도 2a의 도면과 유사한 단부도.
<도 3a>
도 3a는 오리피스가 오목한 측면을 갖는다는 점에서 도 2a에 도시된 것과 대체로 유사하지만 단부 윤곽부 영역 각각이 적어도 2개의 선형 에지를 포함하는 방사구 플레이트의 대안적인 실시 형태의 단부도.
<도 3b>
도 3b는 오리피스가 선형 측면을 갖는다는 점에서 도 2b에 도시된 것과 대체로 유사하지만 단부 윤곽부 영역 각각이 적어도 2개의 선형 에지를 포함하는 방사구 플레이트의 대안적인 실시 형태의 단부도.
<도 4>
도 4는 본 발명에 따른 필라멘트를 스피닝(spinning)하기 위해 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 3a 또는 도 3b에 도시된 바와 같은 방사구 플레이트를 이용하는 스피닝 장치의 정형화된 도식적 도면.
<도 5>
도 5는 본 발명의 필라멘트를 사용하여 제조된 카펫의 정형화된 도식적 도면.
<도 6a>
도 6a는 본 발명의 필라멘트를 시험하기 위해 사용되는 회전 볼 밀(rotating ball mill) 시험 챔버의 정형화된 도식적 측단면도.
<도 6b>
도 6b는 본 발명의 필라멘트를 시험할 때 볼 밀 시험의 작용을 도시한 도식적 단부도.
<도 7a 및 도 7b>
도 7a 및 도 7b는 도 6a의 회전 볼 밀 시험 챔버를 사용한 피브릴화 시험 전 및 후의 비교용 3엽형 단면 필라멘트를 도시한 사진.
<도 8a 및 도 8b>
도 8a 및 도 8b는 도 6a의 회전 볼 밀 시험 챔버를 사용한 피브릴화 시험 전 및 후의 비교용 둥근 단면 필라멘트를 도시한 사진.
<도 9A 및 도 9b>
도 9A 및 도 9b는 도 6a의 회전 볼 밀 시험 챔버를 사용한 피브릴화 시험 전 및 후의 본 발명에 따른 필라멘트를 도시한 사진.
하기의 상세한 설명 전반에 걸쳐, 유사한 도면 부호는 도면의 모든 도에서 유사한 요소를 지칭한다.
도 1은 필라멘트의 중심 종축(10A)에 실질적으로 수직한 평면에서 취해진, 본 발명의 일 태양에 따른 중실 코어형 피브릴화-저항성의 합성 중합체 필라멘트(10)를 통한 단면도이다.
필라멘트(10)는 바람직하게는 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중합체 재료로 제조된다. 더욱 바람직하게는, 1,3 프로판 다이올이 생물학적으로 제조되는 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중합체 재료이지만, 석유 루트를 통해 유도되는 1,3 프로판 다이올이 또한 생물학적 기반의 1,3 프로판 다이올과 조합되어 사용될 수 있음을 또한 이해하여야 한다.
중합체 재료는 원착 색상 첨가제(solution dyed color additive) 또는 소광제(delusterant), 예컨대 TiO2로 착색될 수 있다. 대안적으로, 중합체 재료는 추후의 염색을 위해 착색되지 않을 수 있다. 중합체 재료는 UV 안정제(들), 산화방지제(들) 및/또는 다른 성능-개선 첨가제(들)(인- 및/또는 질소-함유 화합물(들)과 같은 난연제(flame retardant)(들); 강인화제(toughening agent)(들); 및/또는 핵형성-억제제(nucleation-inhibiting agent)(들)를 포함함)를 함유할 수 있다.
필라멘트는 또한 폴리에스테르, 나일론, 폴리프로필렌 및 이들의 블렌드와 같은 다른 중합체 재료로 제조될 수 있다.
도 1로부터 확인되는 바와 같이, 필라멘트(10)는 그의 축에 수직한 단면 평면에서, 3-측면형(three-sided) 형태이다. 측면(121, 122, 123)은 길이가 실질적으로 동일하다. 각각의 측면(121, 122, 123)은 이들을 따른 중점(12M1, 12M2, 12M3)을 갖고서 대체로 볼록한 형상이다. 각각의 측면(121, 122, 123)은 반경(12R1, 12R2, 12R3)을 갖는 각각의 곡률원(circle of curvature) 상에 놓인다. 각각의 곡률원은 각각의 중심점(12C1, 12C2, 12C3) 상에 중심설정된다. 중심점(12C1, 12C2, 12C3) 각각은 필라멘트(10)의 축(10A)으로부터 나오는 각각의 기준 반경 상에 놓인다.
각각의 개별 측면(121, 122, 123)은 각각 그에 인접한 측면과 실질적으로 둥근 팁(141, 142, 143)을 통해 만난다. 각각의 팁(141, 142, 143)의 둥근 윤곽부는 각각의 중심점(161, 162, 163) 상에 중심설정되는 곡률원 상에 놓인다. 팁(141, 142, 143)의 곡률원의 반경은 도면 부호 "b"로 표기된다. 각각의 곡률 중심(161, 162, 163) 그 자체는 필라멘트의 중심축(10A)으로부터 미리설정된 거리 "a"만큼 이격된다. 명확한 도시를 위해 단지 하나의 곡률 중심(161)만이 도시된다.
필라멘트(10)의 각각의 팁(141, 142, 143)의 최외부 점은 길이 (a + b)와 실질적으로 동일한 반경을 갖는 외접원(24) 상에 놓인다. 각각의 개별 측면(121, 122, 123)의 중점(12M1, 12M2, 12M3)은 필라멘트(10)의 중심축(10A) 상에 중심설정되는 내접원(26) 상에 놓인다. 내접원(26)의 반경은 길이 "c"와 실질적으로 동일하다. 따라서, 필라멘트(10)는 내접원의 반경 (c)에 대한 외접원의 반경 (a+b)의 비에 의해 정의되는 변형비("MR")를 보이며, 따라서: MR = (a+b) / c이다.
3엽형 단면을 갖는 필라멘트의 수학적 모델링은 압축, 굽힘 및/또는 비틀림 하중 하에서 로브 및 측면이 파손(failure)되기 쉬운 것을 보여준다. 필라멘트에 작용하는 이들 응력의 영향은 마모 중 필라멘트의 피브릴화 및 이에 대응하는 텍스처 열화를 유발한다.
분석은 또한 최대 굽힘 응력이 필라멘트의 단부 윤곽부 영역에 부여되는 반면, 최대 비틀림력 및 압축력이 필라멘트의 측면을 따라 실질적으로 중앙에 부여되는 것을 나타낸다. 예를 들어, 두 인접 필라멘트들 사이의 접촉점에서의 압축 응력("σ")은 필라멘트들이 서로 평행한 때 필라멘트 직경 "d"의 제곱근에 반비례하는 것으로 밝혀졌으며,
따라서, σ = d-½이다.
필라멘트들이 서로에 수직한 경우에, 압축 응력("σ")은 필라멘트 직경의 2/3 제곱에 반비례하며, 따라서, σ = d-⅔이다.
전개될 바와 같이, 본 발명에 의해 개시되는 섬유 기하학적 형상은 이들 응력 수준을 감소시켜, 개선된 피브릴화 저항성 특성을 갖는 필라멘트를 형성하는 것으로 여겨진다. 본 발명에 따른 필라멘트는 다양한 하중 조건 하에서 둥근 단면 및 3엽형 단면의 약점을 극복하는 것으로 여겨진다.
특히, 더욱 강건한 단부 윤곽부 및 더욱 강건한 필라멘트 팁 영역을 갖는 필라멘트를 형성하는 것은 필라멘트에 부여되는 굽힘 응력에 대항할 것으로 밝혀졌다. 팁(141, 142, 143)의 곡률원의 반경이 유지되면, 팁에서의 큰 응력 수준은 3엽형 단면의 로브에서 발생하는 수준 아래로 저하된다.
마찬가지로, 둥근 단면을 갖는 필라멘트와는 대조적으로, 더 평평하고 덜 오목한 측면을 갖는 필라멘트를 구성하는 것은 사용에 의해 부여되는 힘에도 불구하고 그 형상을 더욱 양호하게 유지시킬 수 있는 필라멘트를 형성한다. 동등한 단면적을 갖는 둥근 필라멘트의 직경에 비해 큰 반경(12R1, 12R2, 12R3)을 갖는 필라멘트는 둥근 필라멘트에 비해 압축 접촉 응력의 상당한 감소를 유발한다.
따라서, 본 발명에 따른 필라멘트는 다음과 같이 다양한 치수 파라미터 및 이들 사이의 소정 관계를 보인다:
필라멘트는 10 < "dpf" < 35 범위의 필라멘트당 데니어("dpf")를 갖고;
거리 "a"는 6 마이크로미터(0.0003 인치) < "a" < 102 마이크로미터(.004 인치) 범위에 있으며;
거리 "b"는 2 마이크로미터(0.00008 인치) < "b" < 24 마이크로미터(.0001 인치) 범위에 있고;
거리 "c"는 8 마이크로미터(0.0003 인치) < "c" < 64 마이크로미터(.0025 인치) 범위에 있으며;
변형비("MR")는 약 1.1 < "MR" < 약 2.0 범위에 있다.
더욱 바람직한 경우에서:
필라멘트는 12 < "dpf" < 32 범위의 필라멘트당 데니어("dpf")를 갖고;
거리 "a"는 9 마이크로미터(0.00035 인치) < "a" < 76 마이크로미터(0.003 인치) 범위에 있으며;
거리 "b"는 3 마이크로미터(0.00010 인치) < "b" < 25 마이크로미터(.00095 인치) 범위에 있고;
거리 "c"는 10 마이크로미터(0.0005 인치) < "c" < 51 마이크로미터(.002 인치) 범위에 있으며;
변형비("MR")는 약 1.1 < "MR" < 약 2.0 범위에 있다.
바람직하게는, 필라멘트는 데니어당 1.5 그램 초과의 강도를 갖는다.
Figure 112011054451241-pct00003
다른 태양에서, 본 발명은 중실 코어형 피브릴화-저항성의 합성 중합체 필라멘트를 형성하기 위한 방사구 플레이트(100)에 관한 것이다. 플레이트(100)는 복수의 필라멘트-형성 오리피스(102)가 이를 통해 제공된 비교적 크고 무거운(massive) 부재이다. 각각의 오리피스는 중심(102A)을 갖는다. 플레이트(100)는 스테인레스강과 같은 재료로 제조될 수 있다. 적합한 등급의 스테인레스강은 440C, 316, 17-4 PH, 430, 또는 카펜터(Carpenter) 20을 포함한다. 선택된 강 등급은 내부 결함이 없어야 한다. 전형적으로, 오리피스는 레이저 절삭 또는 전기 방전 기계가공과 같은 기계가공 기술을 사용하여 플레이트(100)를 통해 형성된다.
방사구 플레이트(100)의 표면의 일부분과 그 내부에 형성된 하나의 오리피스(102)에 대한 확대도가 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b에 도시된다. 이들 도면 각각은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 단일 오리피스(102)의 다양한 대안적인 구성 중 하나를 도시한다.
일반적으로, 본 발명의 이러한 태양의 각각의 실시 형태에 대해, 필라멘트-형성 오리피스(102)는 3개의 실질적으로 동일한 길이의 측면(1121, 1122, 1123)을 갖는 개구이다. 각각의 측면의 중점(112M1, 112M2, 112M3)은 오리피스의 중심점(102A)에 중심설정된 반경 "H"를 갖는 내접원(113) 상에 놓인다. 측면(1121, 1122, 1123) 각각은 도면에 로마 숫자 I, II로 표기된 제1 종점 및 제2 종점에서 각각 종단된다.
임의의 일 측면의 제1 종점(I)은 단부 윤곽부(114, 114')에 의해 인접 측면의 제2 종점(II)에 연결된다. 도 2a 및 도 2b와 도 3a 및 도 3b의 실시 형태 각각에서의 단부 윤곽부(114, 114')는 대안적인 형태를 취한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 실시 형태에서, 단부 윤곽부(114)는, 중심점(116)에 중심설정되고 치수 "C"의 반경을 갖는 원의 형태를 취한다. 각각의 중심점(116)은 오리피스의 중심(102A)으로부터 나오는 기준 반경(120)을 따라 미리설정된 거리 "D"만큼 이격된다. 각각의 원형 단부 윤곽부(114) 상의 최외부 점은, 오리피스의 중심(102A)에 중심설정되고 반경 "(C+D)"를 갖는 외접원(121) 상에 놓인다. 임의의 일 측면의 제1 종점(I)과 인접 측면의 제2 종점(II)은 원형 단부 윤곽부의 현(chord)(122)에 의해 서로로부터 이격된다. 각각의 종점(I, II)은 원형 단부 윤곽부(114)의 접점을 한정한다.
오리피스의 변형비("MR")는 오리피스의 내접원의 반경에 대한 오리피스의 외접원의 반경의 비로서 정의된다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 본 발명의 이러한 실시 형태의 바람직한 구현에서:
거리 "C"는 38 마이크로미터(0.0015 인치) < "C" < 102 마이크로미터(.0040 인치) 범위에 있고;
거리 "D"는 381 마이크로미터(0.0150 인치) < "D" < 762 마이크로미터(.0300 인치) 범위에 있다.
더욱 바람직한 경우에서:
거리 "C"는 51 마이크로미터(0.0020 인치) < "C" < 89 마이크로미터(.0035 인치) 범위에 있고;
거리 "D"는 445 마이크로미터(0.0175 인치) < "D" < 711 마이크로미터(.0280 인치) 범위에 있다.
대안적으로, 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시 형태에서, 각각의 단부 윤곽부(114')는 적어도 2개의 선형 에지(126A, 126B)에 의해 한정된다. 단부 윤곽부(114')을 한정하기 위해 임의의 편리한 수의 선형 에지 세그먼트가 사용될 수 있다. 이들 실시 형태에서, 임의의 일 측면의 제1 종점(I)과 인접 측면의 제2 종점(II)은 길이 "2F"를 갖는 기준선(128)에 의해 서로로부터 이격된다. 각각의 기준선(128)은 미리설정된 거리 "G"를 두고 기준 반경(120) 상에 놓인다. 윤곽부(114')의 선형 에지(126A, 126B)는 또한 기준 반경(120) 상에 놓이는 정점(130)에서 서로 교차한다. 정점(130)은 기준선(128)으로부터 거리 "E"만큼 이격된다.
각각의 단부 윤곽부(114')의 정점(130)은 오리피스의 중심(102A) 상에 중심설정되는 외접원(121) 상에 놓인다. 이들 도면에서, 외접원(121)은 반경 "(G+E)"를 갖는다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 본 발명의 이러한 실시 형태에 따르면:
거리 "E"는 64 마이크로미터(0.0025 인치) < "E" < 381 마이크로미터(.0150 인치) 범위에 있고;
거리 "F"는 38 마이크로미터(0.0015 인치) < "F" < 102 마이크로미터(.0040인치) 범위에 있으며;
거리 "G"는 381 마이크로미터(0.0150 인치) < "G" < 762 마이크로미터(.0300 인치) 범위에 있다.
더욱 바람직하게는:
거리 "E"는 76 마이크로미터(0.0030 인치) < "E" < 254 마이크로미터(.0100 인치) 범위에 있고;
거리 "F"는 51 마이크로미터(0.0020 인치) < "F" < 89 마이크로미터(.0035인치) 범위에 있으며;
거리 "G"는 445 마이크로미터(0.0175 인치) < "G" < 711 마이크로미터(.0280 인치) 범위에 있다.
도 2a 및 도 3a에 도시된 바와 같은 오리피스(102)는 또한 측면(112)에 의해 취해진 형태에서 도 2b 및 도 3b에 도시된 것과 상이하다.
도 2a 및 도 3a의 실시 형태에서, 측면(1121, 1122, 1123)은 형상이 대체로 오목하며, 각각의 곡률 중심(112C1, 112C2, 112C3) 상에 중심설정되는 곡률원을 따라 놓인다. 각각의 곡률 중심(112C1, 112C2, 112C3 )은 오리피스의 중심축(102A)으로부터 반경방향으로 나오는 기준선(134) 상에 위치된다. 곡률원의 반경은 도면 부호 "B"로 표기되는 치수를 갖는다. 각각의 곡률 중심(112C1, 112C2, 112C3)은 중심축(102A)으로부터 미리설정된 거리 "A"에 위치된다. 내접원(113)의 반경 "H"는 (A - B)와 동일한 것에 주목하여야 한다.
도 2a 및 도 3a에 도시된 바와 같은 오목한 측면을 갖는 오리피스의 경우, 하기의 추가적인 치수 구속조건이 적용된다:
거리 "A"는 762 마이크로미터(0.0300 인치) < "A" < 2286 마이크로미터(.0900 인치) 범위에 있고;
거리 "B"는 508 마이크로미터(0.0200 인치) < "B" < 2032 마이크로미터(.0800 인치) 범위에 있으며;
비 (A/B)는 약 1.0 < (A/B) < 약 1.6 범위 내에 있고;
변형비("MR")는 약 1.5 < "MR" < 약 4.5 범위에 있다.
더욱 바람직하게는:
거리 "A"는 762 마이크로미터(0.0300 인치) < "A" < 2032 마이크로미터(.0800 인치) 범위에 있고;
거리 "B"는 508 마이크로미터(0.0200 인치) < "B" < 1778 마이크로미터(.0700 인치) 범위에 있으며;
비 (A/B)는 약 1.1 < (A/B) < 약 1.5 범위 내에 있고;
변형비("MR")는 약 1.8 < "MR" < 약 3.5 범위에 있다.
오목한 측면을 갖는 오리피스의 경우(도 2a 및 도 3a), 변형비("MR")는 약 2.0 < "MR" < 약 4.0 범위에 있다. 더욱 바람직하게는, 변형비("MR")는 약 2.2 < "MR" < 약 3.5 범위에 있다.
오리피스의 측면의 곡률원의 반경이 증가될수록, 매우 큰 반경에서 측면이 선형에 근접해질 때까지 측면의 윤곽이 평평해진다.
선형 측면 및 원형 단부 윤곽부를 갖는 오리피스의 경우(도 2b), 거리 "H"(즉, 내접원의 반경)는 229 마이크로미터(0.0090 인치) < "H" < 483 마이크로미터(0.0190 인치) 범위에 있다. 변형비("MR")는 약 1.6 < "MR" < 약 2.5 범위에 있다. 더욱 바람직하게는, 거리 "H"는 274 마이크로미터(0.0108 인치) < "H" < 445 마이크로미터(0.0175 인치) 범위에 있고, 변형비("MR")는 약 1.7 < "MR" < 약 2.3 범위에 있다.
선형 측면 및 선형 단부 윤곽부를 갖는 오리피스의 경우(도 3b), 거리 "H"(즉, 내접원의 반경)는 224 마이크로미터(0.0088 인치) < "H" < 470 마이크로미터(0.0185 인치) 범위에 있다. 변형비("MR")는 약 1.6 < "MR" < 약 2.5 범위에 있다. 더욱 바람직하게는, 거리 "H"는 267 마이크로미터(0.0105 인치) < "H" < 432 마이크로미터(0.0170 인치) 범위에 있고, 변형비("MR")는 약 1.7 < "MR" < 약 2.3 범위에 있다.
Figure 112011054451241-pct00004
도 4는 본 발명의 벌크화된(bulked) 연속 필라멘트를 제조하기 위한, 일반적으로 도면 부호 200으로 표기되는 스피닝 장치의 정형화된 도식적 도면이다. 본 발명에 따라 형상화된 복수의 오리피스(102)를 갖는 방사구 플레이트(100)를 포함하는 스핀 팩(spin pack) 조립체(202)를 통해 중합체 용융물이 펌핑된다. 스핀 팩 조립체(202)는 또한 여과 매체를 포함할 수 있다.
중합체가 방사구 플레이트(100)를 통해 압출되고 필라멘트가 이송 롤(206)에 의해 급냉 침니(quench chimney)(204)를 통해 견인될 때 원하는 형상의 필라멘트(10)가 얻어진다. 이송 롤(206) 전에 위치된 마무리 롤(finish roll)(208)에 의해 하류 처리성(downstream processability)을 위해 필라멘트(10)에 마무리 가공이 적용된다. 이송 롤(206)은 연신(draw) 공정 중 분자를 효과적으로 연신시키고 배향시키기 위해 실온으로 유지되거나 중합체 유리 전이 온도보다 높은 온도로 유지된다. 이송 롤(206)보다 연신비의 양만큼 빠른 미리설정된 속도로 회전하는 연신 롤(210)이 연신된 섬유를 어닐링하기 위해 중합체의 유리 전이 온도보다 높은 그리고 융점보다 낮은 온도로 가열된다. 이 지점에서, 필라멘트는 강하 롤(let down roll)(214)를 통해 권취기(212)에 의해 수집되거나 후속 처리를 위해 계속 진행할 수 있다. 대안적인 장치에서, 일 세트의 가열된 예비-연신 롤이 마무리 어플리케이터(208)와 이송 롤(206) 사이에 채용될 수 있다. 이 장치는 롤 세트(206, 210) 사이에서의 연신을 최적화시키기 위해 필라멘트에 적합한 온도 및 인장 이력을 부여하는 추가적인 융통성을 제공한다.
필라멘트에 랜덤한, 3차원 곡선 크림프(crimp)를 부여하기 위해 고온 공기 또는 증기를 이용하는 벌크화 제트(bulking jet)(220)가 사용된다. 생성된 벌크화된 필라멘트는 천공 표면을 구비한 회전 드럼(224) 상에 놓인다. 필라멘트는 진공 펌프를 사용하여 이들을 통해 공기를 흡인함으로써 0의 인장력 하에서 냉각된다. 냉각을 용이하게 하기 위해 물이 추가적으로 드럼(224) 상의 필라멘트 상으로 분무될 수 있다. 필라멘트가 유리 전이 온도보다 낮게 냉각된 후, 필라멘트는 드럼(224)으로부터 인출된다. 원하는 경우, 밀(mill) 처리를 위한 다른 마무리 가공이 마무리 롤(226)에 의해 적용될 수 있다. 필라멘트 번들은 견인 롤(232)과 강하 롤(234) 사이에 배치되는 인터레이싱 제트(interlacing jet)(230)에 의해 주기적으로 인터레이싱되고, 권취기(236)에 의해 수집된다.
Figure 112011054451241-pct00005
도 5는 본 발명의 필라멘트(10)로 제조된 얀(yarn)(302)으로 터프트 형성된, 일반적으로 도면 부호 300으로 표기된 카펫의 정형화된 도식적 도면이다. 도시된 실시 형태에서, 얀(302)은 2개의 꼬인 그리고 열-경화된 필라멘트로부터 형성된다. 대안적으로, 얀은 공기-얽힘(air-entangling) 필라멘트(10)에 의해 형성될 수 있거나, 얀은 꼬임 또는 얽힘 없이 직접 터프트 형성될 수 있다.
얀은 파일 터프트(pile tuft)(306)를 형성하기 위해 일차 배킹(304)을 통해 터프트 형성된다. 파일 터프트(306)는 도 5에 도시된 레벨 루프(level loop) 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 파일 터프트는 다중-레벨 루프, 버버(berber), 플러시(plush), 색소니(Saxony), 프리즈(frieze) 또는 시어드(sheared) 형태일 수 있다.
카펫(300)은 접착제(310)를 사용하여 일차 배킹(304)에 접착되는 이차 물체(308)에 의해 완성된다.
본 발명의 필라멘트의 다른 잠재적인 최종 용도는 소형 여행 가방(luggage), 핸드백, 자동차용 직물을 포함한다.
Figure 112011054451241-pct00006
도 6a는 본 발명의 필라멘트(10)를 시험하기 위해 사용되는 회전 볼 밀(rotating ball mill) 시험 챔버(400)의, 측단면으로 취해진 정형화된 도식적 도면이다. 도 6b는 본 발명의 필라멘트를 시험할 때 볼 밀 시험의 작용을 도시한 도식적 단부도이다.
시험 챔버(400)는 일체형 기부(404)에 의해 일 단부에서 폐쇄되는 원통형 배럴(cylindrical barrel)(402)을 포함한다. 배럴(402)의 대향 단부는 뚜껑(406)을 수용한다. 뚜껑(406)은 배럴(402)의 림에 볼트(408)에 의해 고정된다. 기부(404) 및 뚜껑(406) 둘 모두는 그 내부에 형성되는 축방향으로 정렬된 장착 개구(410)의 어레이를 구비한다.
배럴(402)의 내부로의 접근은 뚜껑(406)의 중심에 제공되는 포트 개구(412)를 통해 제공된다. 포트 개구(412)는 제거가능한 해치(416)에 의해 폐쇄된다. 해치(416)는 나사(418)에 의해 뚜껑(406)에 고정된다.
챔버를 시험 준비시키기 위해, 시험되는 필라멘트(10)의 번들이 장착 개구(410)를 사용하여 기부(404)와 뚜껑(406) 사이에서 연장된다. 시험되는 필라멘트는 테이프에 의한 것과 같이 기부(404) 및 뚜껑(406)의 표면에 편리하게 고정될 수 있다. 임의의 편리한 수의 볼 베어링(420)(도 6b)이 포트 개구(412)를 통해 챔버 내로 도입되고, 해치(416)가 고정된다. 9 밀리미터(㎜) 스테인레스강 볼 베어링이 사용될 수 있다.
시험 챔버(400)를 사용한 필라멘트 시험의 역학이 도 6b에 도시된다. 시험 챔버(400)는 미국 오하이오주 이스트 팔라틴 소재의 이.알. 어드밴스트 세라믹스(E.R. Advanced Ceramics)의 디비젼(division)인 유.에스. 스톤웨어(U.S. Stoneware)에 의해 제조된 장치와 같은, 회전 밀 장치의 2개의 피동 바아(driven bar)(424A, 424B) 상에 배치된다. 바아(424)가 방향(428)으로 회전될 때, 베어링(420)은 배럴의 내부를 가로질러 축방향으로 연장된 필라멘트(10) 상에 충돌한다. 시험은 100 rpm의 공칭 회전 속도에서 임의의 편리한 시간 주기 동안 수행될 수 있지만, 약 30 내지 약 120 rpm 범위의 다른 속도가 적합하게 채용될 수 있다.
시험 챔버(400)를 사용하여 시험된 필라멘트의 섬유 단면 이미지는 텍스처 유지를 측정하기 위해 사용되는 임의의 다양한 산업 표준 시험 방법이 적용된 카펫의 필라멘트에 이루어진 피브릴화 손상과 유사한 필라멘트의 피브릴화 손상을 나타낸다. 이러한 피브릴화 손상의 유사성은 챔버(400)를 사용하여 시험된 필라멘트의 피브릴화 저항에 관한 결론에 신뢰를 부여한다.
Figure 112011054451241-pct00007
[실시예]
실시예 1( 비교예 )
도 4에 도시된 바와 같은 스피닝 장치를 사용하여, 1.02의 고유 점도 및 50 ppm 미만의 수분을 갖는 생체-기반 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중합체를 3엽형 단면 필라멘트에 적합한 17개-구멍 방사구를 통해 스펀하였다. 28 ㎜ 바너 운트 플라이더러(Warner & Pfleiderer) 2축 압출기(twin extruder), 전달 라인, 펌프, 팩 및 다이의 하류 배럴을 위한 온도 설정점은 268 내지 270℃ 범위였다. 스피닝 처리량은 분당 60 그램이었다. 용융된 필라멘트를 침니 내에서 냉각시켰으며, 여기서 방사구 면으로부터의 거리의 함수로서 분당 6.4 내지 9.1 미터(분당 21 내지 30 피트) 범위의 공기 속도로 프로파일화된 급냉을 사용하여 필라멘트를 거쳐 실내 공기를 송풍시키되, 방사구 부근에서 더욱 높은 속도로 송풍시켰다. 필라멘트를 급냉 구역을 통해 분당 600 미터의 표면 속도로 60℃에서 한 쌍의 이송 롤에 의해 견인하였다. 이송 롤 직전에서 필라멘트를 윤활제로 코팅하였다. 코팅된 필라멘트를 1800 미터/분의 표면 속도로 3의 연신비로 연신하였고, 160℃로 가열된 한 쌍의 롤에 의해 어닐링하였다. 이어서 필라멘트를 권취하였다.
생성된 필라멘트는 다음의 특성을 가졌다:
필라멘트당 데니어 = 대략 18
MR = 2.1
암 각도 = 22°
생성된 상태에서의 얀의 강도는 2.02 gm/데니어였다.
260개의 필라멘트를 얀 번들에 어떠한 실질적인 꼬임도 부여하지 않고서 대략 20 gm의 인장력 하에서 이전에 설명된 회전 볼 밀 시험 챔버(400)를 통해 연장시켰다. 100개의 9 ㎜ 스테인레스강 볼 베어링을 챔버 내에 배치하였다. 100 rpm에서 16시간 동안 시험을 수행하였다.
얀 번들의 단면 이미지를 하디(Hardy) 플레이트 및 광학 현미경을 사용하여 16시간 시험 전 및 후에 얻었고, 각각 도 7a와 도 7b에 도시하였다.
실시예 2( 비교예 )
도 4에 도시된 바와 같은 스피닝 장치를 사용하여, 1.02의 고유 점도 및 50 ppm 미만의 수분을 갖는 생체-기반 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중합체를 둥근 단면 필라멘트에 적합한 34개-구멍 방사구를 통해 스펀하였다. 28 ㎜ 바너 운트 플라이더러 2축 압출기, 전달 라인, 펌프, 팩 및 다이의 하류 배럴을 위한 온도 설정점은 268 내지 270℃ 범위였다. 스피닝 처리량은 분당 88.1 그램이었다. 용융된 필라멘트를 침니 내에서 냉각시켰으며, 여기서 방사구 면으로부터의 거리의 함수로서 분당 6.4 내지 9.1 미터(분당 21 내지 30 피트) 범위의 공기 속도로 프로파일화된 급냉을 사용하여 필라멘트를 거쳐 실내 공기를 송풍시키되, 방사구 부근에서 더욱 높은 속도로 송풍시켰다. 필라멘트를 급냉 구역을 통해 분당 415 미터의 표면 속도로 60℃에서 한 쌍의 이송 롤에 의해 견인하였다. 이송 롤 직전에서 필라멘트를 윤활제로 코팅하였다. 코팅된 필라멘트를 1350 미터/분의 표면 속도로 3.25의 연신비로 연신하였고, 160℃로 가열된 한 쌍의 롤에 의해 어닐링하였다. 이어서 필라멘트를 권취하였다. 필라멘트당 데니어는 대략 18이었다. 생성된 상태에서의 얀의 강도는 2.75 gm/데니어였다.
272개의 필라멘트를 얀 번들에 어떠한 실질적인 꼬임도 부여하지 않고서 대략 20 gm의 인장력 하에서 이전에 설명된 회전 볼 밀 시험 챔버(400)를 통해 연장시켰다. 100개의 9 ㎜ 스테인레스강 볼 베어링을 장치 내에 배치하였다. 100 rpm에서 16시간 동안 시험을 수행하였다. 얀 번들의 단면 이미지를 하디 플레이트 및 광학 현미경을 사용하여 16시간 시험 전 및 후에 얻었고, 각각 도 8a와 도 8b에 도시하였다.
실시예 3
도 4에 도시된 바와 같은 스피닝 장치를 사용하여, 1.02의 고유 점도 및 50 ppm 미만의 수분을 갖는 생체-기반 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중합체를 다음의 치수를 갖는 본 발명의 10개-구멍 방사구를 통해 스펀하였다(도 3a):
A = 1.68 ㎜ (0.066 인치),
B = 1.41 ㎜ (0.0554 인치),
F = 0.071 ㎜ (0.0028 인치),
G = 0.57 ㎜ (0.0225 인치),
E = 0.12 ㎜ (0.0047 인치),
A/B = 1.19,
2F/G = 0.249,
E/D = 0.21,
변형비(MR) = 2.6.
28 ㎜ 바너 운트 플라이더러 2축 압출기, 전달 라인, 펌프, 팩 및 다이의 하류 배럴을 위한 온도 설정점은 268 내지 270℃ 범위였다. 스피닝 처리량은 분당 30 그램이었다. 용융된 필라멘트를 침니 내에서 냉각시켰으며, 여기서 방사구 면으로부터의 거리의 함수로서 분당 6.4 내지 9.1 미터(분당 21 내지 30 피트) 범위의 공기 속도로 프로파일화된 급냉을 사용하여 필라멘트를 거쳐 실내 공기를 송풍시키되, 방사구 부근에서 더욱 높은 속도로 송풍시켰다. 필라멘트를 급냉 구역을 통해 분당 500 미터의 표면 속도로 60℃에서 한 쌍의 이송 롤에 의해 견인하였다. 이송 롤 직전에서 필라멘트를 윤활제로 코팅하였다. 코팅된 필라멘트를 1500 미터/분의 표면 속도로 3의 연신비로 연신하였고, 160℃로 가열된 한 쌍의 롤에 의해 어닐링하였다. 이어서 필라멘트를 권취하였다.
생성된 필라멘트는 다음의 특성을 가졌다:
필라멘트당 데니어 = 대략 18
a = 0.021 ㎜ (0.00083 인치)
b = 0.0064 ㎜ (0.00025 인치)
c = 0.020 (0.00077 인치)
MR = 1.406
생성된 상태에서의 얀의 강도는 1.99 gm/데니어였다.
260개의 필라멘트를 얀 번들에 어떠한 실질적인 꼬임도 부여하지 않고서 대략 20 gm의 인장력 하에서 이전에 설명된 회전 볼 밀 시험 챔버(400)를 통해 연장시켰다. 100개의 9 ㎜ 스테인레스강 볼 베어링을 장치 내에 배치하였다. 100 rpm에서 16시간 동안 시험을 수행하였다. 얀 번들의 단면 이미지를 하디 플레이트 및 광학 현미경을 사용하여 16시간 시험 전 및 후에 얻었고, 각각 도 9a와 도 9b에 도시하였다.
본 발명에 따른 필라멘트의 단면의 피브릴화-저항성 거동은 도 7b 및 도 8b에 도시된 비교예의 이미지와 도 9b의 이미지의 비교로부터 쉽게 확인된다. 도 7a 및 도 7b를 비교하면, 과도한 피브릴화를 나타내는 로브의 굽힘 및 절단이 쉽게 확인된다. 유사하게, 도 8a 및 도 8b로부터 확인되는 바와 같이 둥근 단면을 갖는 필라멘트의 과도한 변형이 있다. 반면에, 도 9a에 도시된, 볼 밀 시험 전의 생성된 상태의 필라멘트와 비교할 때 도 9b에서 아주 적은 변형이 확인된다.
실시예 4(비교예)
도 4에 도시된 바와 같은 스피닝 장치를 사용하여, 1.02의 고유 점도 및 50 ppm 미만의 수분을 갖는 생체-기반 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중합체를 3엽형 단면을 위한 68개-구멍 방사구를 통해 스펀하였다.
단축 압출기(single screw extruder), 전달 라인, 펌프, 팩 및 다이의 하류 배럴을 위한 온도 설정점은 230 내지 260℃ 범위였다. 스피닝 처리량은 분당 466.7 그램이었다. 용융된 필라멘트를 침니 내에서 냉각시켰으며, 여기서 16℃ 공기를 필라멘트를 거쳐 송풍시켰다. 필라멘트를 급냉 구역을 통해 분당 1900 미터의 표면 속도로 38℃에서 한 쌍의 이송 롤에 의해 견인하였다. 이송 롤 직전에서 필라멘트를 윤활제로 코팅하였다. 코팅된 필라멘트를 분당 1920 미터의 표면 속도로 50℃에서 한 쌍의 롤에 의해 1.01의 비로 예비-연신하였다. 이어서 필라멘트를 분당 3800 미터의 표면 속도로 회전하는, 다른 쌍의 가열된 연신 롤에 의해 165℃에서 1.98의 비로 연신하였고 어닐링하였다. 필라멘트를 225℃의 제트 공기 온도를 갖는 스터퍼-제트 벌커(stuffer-jet bulker)를 사용하여 텍스처 형성시켰고 인터레이싱하였으며 분당 3170 미터로 권취하였다.
생성된 필라멘트는 다음의 특성을 가졌다:
필라멘트당 데니어 = 대략 19.5
MR = 1.85를 갖는 3엽형 단면
생성된 상태에서의 얀의 강도는 2.2 gm/데니어였다.
대략 813.9 g/㎡(24 온스/제곱 야드)의 평량을 갖는 10번째 게이지, 5.59 ㎜(0.22 인치) 파일 높이 카펫을 생성하기 위해 터프트 형성 및 마무리 가공 전에 두 단부를 1.87 꼬임/㎝(4.75 꼬임/인치)로 꼬았고, 꼬인 구조체를 안정시키도록 열경화시켰다. 마모 시험된 카펫은 다음의 등급을 가졌다:
헥사포드(Hexapod) (ASTM D5252)
4000 사이클 후 4.0 및 12000 사이클 후 2.3
베터만 드럼(Vetterman Drum) (ASTM D5417)
5000 사이클 후 4.7 및 22000 사이클 후 2.8.
실시예 5
도 2b에 도시된 바와 같은 스피닝 장치를 사용하여, 1.02의 고유 점도 및 50 ppm 미만의 수분을 갖는 생체-기반 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중합체를 다음의 치수를 갖는 본 발명의 70개-구멍 방사구를 통해 스펀하였다(도 2b):
C = 0.071 ㎜ (0.0028 인치),
D = 0.56 ㎜ (0.0222 인치),
H = 0.35 ㎜ (0.0139 인치),
변형비(MR) = 1.8
단축 압출기, 전달 라인, 펌프, 팩 및 다이의 하류 배럴을 위한 온도 설정점은 245 내지 260℃ 범위였다. 스피닝 처리량은 분당 385 그램이었다. 용융된 필라멘트를 침니 내에서 냉각시켰으며, 여기서 17℃ 공기를 필라멘트를 거쳐 송풍시켰다. 필라멘트를 급냉 구역을 통해 분당 1180 미터의 표면 속도로 50℃에서 한 쌍의 이송 롤에 의해 견인하였다. 이송 롤 직전에서 필라멘트를 윤활제로 코팅하였다. 코팅된 필라멘트를 분당 1190 미터의 표면 속도로 55℃에서 한 쌍의 롤에 의해 1.008의 비로 예비-연신하였다. 이어서 필라멘트를 분당 3000 미터의 표면 속도로 회전하는, 다른 쌍의 가열된 연신 롤에 의해 160℃에서 2.52의 비로 연신하였고 어닐링하였다. 필라멘트를 205℃의 제트 공기 온도를 갖는 스터퍼-제트 벌커를 사용하여 텍스처 형성시켰고 인터레이싱하였으며 분당 2435 미터로 권취하였다.
생성된 필라멘트는 다음의 특성을 가졌다:
필라멘트당 데니어 = 대략 20
a = 0.022 ㎜ (0.00085 인치)
b = 0.0074 ㎜ (0.00029 인치)
c = 0.023 (0.00091 인치)
MR = 1.41
생성된 상태에서의 얀의 강도는 2.20 gm/데니어였다. 대략 813.9 g/㎡ (24 온스/제곱 야드)의 평량을 갖는 10번째 게이지, 5.59 ㎜(0.22 인치) 파일 높이 카펫을 생성하기 위해 터프트 형성 및 마무리 가공 전에 두 단부를 1.87 꼬임/㎝(4.75 꼬임/인치)로 꼬았고, 꼬인 구조체를 안정시키도록 열경화시켰다. 마모 시험된 카펫은 다음의 등급을 가졌다:
헥사포드 (ASTM D5252)
4000 사이클 후 4.5 및 12000 사이클 후 3.7
베터만 드럼 (ASTM D5417)
5000 사이클 후 4.5 및 22000 사이클 후 3.5.
실시예 6
도 2b에 도시된 바와 같은 스피닝 장치를 사용하여, 1.02의 고유 점도 및 50 ppm 미만의 수분을 갖는 생체-기반 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중합체를 다음의 치수를 갖는 본 발명의 70개-구멍 방사구를 통해 스펀하였다(도 2a):
A = 1.93 ㎜ (0.0759 인치),
B = 1.62 ㎜ (0.0637 인치),
C = 0.081 ㎜ (0.0032 인치),
D = 0.56 ㎜ (0.0222 인치),
변형비(MR) = 2.4
단축 압출기, 전달 라인, 펌프, 팩 및 다이의 하류 배럴을 위한 온도 설정점은 245 내지 260℃ 범위였다. 스피닝 처리량은 분당 385 그램이었다. 용융된 필라멘트를 침니 내에서 냉각시켰으며, 여기서 17℃ 공기를 필라멘트를 거쳐 송풍시켰다. 필라멘트를 급냉 구역을 통해 분당 1180 미터의 표면 속도로 50℃에서 한 쌍의 이송 롤에 의해 견인하였다. 이송 롤 직전에서 필라멘트를 윤활제로 코팅하였다. 코팅된 필라멘트를 분당 1190 미터의 표면 속도로 55℃에서 한 쌍의 롤에 의해 1.008의 비로 예비-연신하였다. 이어서 필라멘트를 분당 3000 미터의 표면 속도로 회전하는, 다른 쌍의 가열된 연신 롤에 의해 160℃에서 2.52의 비로 연신하였고 어닐링하였다. 필라멘트를 205℃의 제트 공기 온도를 갖는 스터퍼-제트 벌커를 사용하여 텍스처 형성시켰고 인터레이싱하였으며 분당 2435 미터로 권취하였다.
생성된 필라멘트는 다음의 특성을 가졌다:
필라멘트당 데니어 = 대략 20
a = 0.022 ㎜ (0.00087 인치)
b = 0.0084 ㎜ (0.00033 인치)
c = 0.021 ㎜ (0.00084 인치)
MR = 1.43
생성된 상태에서의 얀의 강도는 1.95 gm/데니어였다.
대략 813.9 g/㎡(24 온스/제곱 야드)의 평량을 갖는 10번째 게이지, 5.59 ㎜(0.22 인치) 파일 높이 카펫을 생성하기 위해 터프트 형성 및 마무리 가공 전에 두 단부를 1.87 꼬임/㎝(4.75 꼬임/인치)로 꼬았고, 꼬인 구조체를 안정시키도록 열경화시켰다. 마모 시험된 카펫은 다음의 등급을 가졌다:
헥사포드 (ASTM D5252)
4000 사이클 후 4.5 및 12000 사이클 후 3.7
베터만 드럼 (ASTM D5417)
5000 사이클 후 4.5 및 22000 사이클 후 3.8.
본 발명에 따른 필라멘트의 단면의 피브릴화-저항성 거동은 실시예 4에 설명된 전형적으로 사용되는 3엽형 단면과 본 발명의 실시예 5 및 실시예 6의 카펫의 마모 성능의 비교에 의해 추가로 예시된다. 헥사포드 및 베터만 드럼 시험 둘 모두는 본 발명에 따라 제조된 카펫의 우수한 장기간 성능(각각 12000 사이클 및 22000 사이클)을 보였다. 아래의 표 1에 보인 바와 같이, 12000 및 22000 사이클 시험 포인트에서 본 발명의 실시예 5 및 실시예 6에 대한 헥사포드 및 베터만 드럼 시험 둘 모두에 대한 값 사이의 "차이"는 동일한 12000 및 22000 사이클 시험 포인트에서 실시예 4(비교예)에 대한 "차이"보다 컸다. 이들 데이터는 실시예 4에 대해서보다 실시예 5 및 실시예 6에 대해 더욱 우수한 피브릴화 저항을 나타낸다.
Figure 112011054451241-pct00008

Claims (36)

  1. 종축을 가지며 이 종축에 수직한 평면에서 3-측면형 단면을 갖는 중실 코어형(solid core) 피브릴화-저항성(fibrillation-resistant)의 합성 중합체 필라멘트로서,
    측면들은 길이가 동일하고 형태가 볼록하며, 각각의 측면은 중점을 갖고, 각각의 중점은 필라멘트의 중심축 상에 중심설정되는 내접원 상에 놓이며, 내접원은 길이 "c"와 동일한 반경을 갖고,
    각각의 측면은 각각의 곡률원 상에 중심설정되는 둥근 팁을 통해 인접 측면과 만나고, 각각의 곡률원은 길이 "b"와 동일한 반경을 가지며, 각각의 곡률원은 필라멘트의 축으로부터 거리 "a"만큼 이격되고, 필라멘트의 각각의 팁은 길이 (a + b)와 동일한 반경을 갖는 외접원 상에 놓이며,
    필라멘트는 내접원의 반경 (c)에 대한 외접원의 반경 (a + b)의 비에 의해 정의되는 변형비(modification ratio, MR)를 갖고, 여기서
    필라멘트는 10 < "dpf" < 35 범위의 필라멘트당 데니어(denier-per-filament, "dpf")를 갖고;
    거리 "a"는 6 마이크로미터(0.00025 인치) < "a" < 102 마이크로미터(0.004 인치) 범위에 있으며;
    거리 "b"는 2 마이크로미터(0.00008 인치) < "b" < 24 마이크로미터(0.00094 인치) 범위에 있고;
    거리 "c"는 8 마이크로미터(0.0003 인치) < "c" < 64 마이크로미터(0.0025 인치) 범위에 있으며;
    변형비("MR")는 1.1 < "MR" < 2.0 범위에 있는 필라멘트.
  2. 제1항에 있어서,
    필라멘트는 데니어당 1.5 그램 초과의 강도(tenacity)를 갖는 필라멘트.
  3. 제1항에 있어서,
    필라멘트는 12 < "dpf" < 32 범위의 필라멘트당 데니어("dpf")를 갖고;
    거리 "a"는 9 마이크로미터(0.00035 인치) < "a" < 76 마이크로미터(0.003 인치) 범위에 있으며;
    거리 "b"는 3 마이크로미터(0.00010 인치) < "b" < 25 마이크로미터(0.00098 인치) 범위에 있고;
    거리 "c"는 10 마이크로미터(0.00039 인치) < "c" < 51 마이크로미터(0.002 인치) 범위에 있으며;
    변형비("MR")는 1.1 < "MR" < 2.0 범위에 있는 필라멘트.
  4. 제1항에 있어서, 합성 중합체는 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트인 필라멘트.
  5. 제4항에 있어서, 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트는 소광제(delusterant)를 함유하는 필라멘트.
  6. 제4항에 있어서, 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트는 착색되는 필라멘트.
  7. 제4항에 있어서, 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트는 생물학적으로 제조되는 1,3 프로판 다이올을 갖는 필라멘트.
  8. 제1항에 있어서, 합성 중합체는 폴리-에틸렌 테레프탈레이트, 나일론, 폴리프로필렌 또는 이들의 블렌드인 필라멘트.
  9. 제4항에 있어서, 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트는 난연제(flame retardant)를 함유하는 필라멘트.
  10. 배킹(backing) 및 이 배킹에 부착되는 복수의 터프트(tuft)를 갖는 카펫으로서,
    각각의 터프트는, 종축을 가지며 이 종축에 수직한 평면에서 3-측면형 단면을 갖는 중실 코어형 피브릴화-저항성의 합성 중합체 필라멘트를 갖고,
    측면들은 길이가 동일하고 형태가 볼록하며, 각각의 측면은 중점을 갖고, 각각의 중점은 필라멘트의 중심축 상에 중심설정되는 내접원 상에 놓이며, 내접원은 길이 "c"와 동일한 반경을 갖고,
    각각의 측면은 각각의 곡률원 상에 중심설정되는 둥근 팁을 통해 인접 측면과 만나고, 각각의 곡률원은 길이 "b"와 동일한 반경을 가지며, 각각의 곡률원은 필라멘트의 축으로부터 거리 "a"만큼 이격되고, 필라멘트의 각각의 팁은 길이 (a + b)와 동일한 반경을 갖는 외접원 상에 놓이며,
    필라멘트는 내접원의 반경 (c)에 대한 외접원의 반경 (a + b)의 비에 의해 정의되는 변형비(MR)를 갖고, 여기서
    필라멘트는 10 < "dpf" < 35 범위의 필라멘트당 데니어("dpf")를 갖고;
    거리 "a"는 6 마이크로미터(0.00025 인치) < "a" < 102 마이크로미터(0.004 인치) 범위에 있으며;
    거리 "b"는 2 마이크로미터(0.00008 인치) < "b" < 24 마이크로미터(0.00094 인치) 범위에 있고;
    거리 "c"는 8 마이크로미터(0.0003 인치) < "c" < 64 마이크로미터(0.0025 인치) 범위에 있으며;
    변형비("MR")는 1.1 < "MR" < 2.0 범위에 있는 카펫.
  11. 제10항에 있어서, 필라멘트는 데니어당 1.5 그램 초과의 강도를 갖는 카펫.
  12. 제10항에 있어서,
    필라멘트는 12 < "dpf" < 32 범위의 필라멘트당 데니어("dpf")를 갖고;
    거리 "a"는 9 마이크로미터(0.00035 인치) < "a" < 76 마이크로미터(0.003 인치) 범위에 있으며;
    거리 "b"는 3 마이크로미터(0.00010 인치) < "b" < 25 마이크로미터(0.00098 인치) 범위에 있고;
    거리 "c"는 10 마이크로미터(0.00039 인치) < "c" < 51 마이크로미터(0.002 인치) 범위에 있으며;
    변형비("MR")는 1.1 < "MR" < 2.0 범위에 있는 카펫.
  13. 제10항에 있어서, 합성 중합체는 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트인 카펫.
  14. 제13항에 있어서, 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트는 소광제를 함유하는 카펫.
  15. 제13항에 있어서, 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트는 착색되는 카펫.
  16. 제13항에 있어서, 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트는 생물학적으로 제조되는 1,3 프로판 다이올을 갖는 카펫.
  17. 제10항에 있어서, 합성 중합체는 폴리-에틸렌 테레프탈레이트, 나일론, 폴리프로필렌 또는 이들의 블렌드인 카펫.
  18. 제13항에 있어서, 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트는 난연제를 함유하는 카펫.
  19. 종축을 가지며 이 종축에 수직한 평면에서 3-측면형 단면을 갖는 중실 코어형 피브릴화-저항성의 합성 중합체 필라멘트를 형성하기 위한 방사구 플레이트(spinneret plate)로서,
    방사구 플레이트는 그 내부에 형성된 복수의 오리피스를 갖고, 각각의 오리피스는 중심 및 3개의 측면을 가지며, 각각의 측면은 제1 종점 및 제2 종점에서 종단되고, 각각의 측면은 제1 종점과 제2 종점 사이의 중점을 가지며,
    일 측면의 제1 종점은 원형 단부 윤곽부(circular end contour)에 의해 인접 측면의 제2 종점에 연결되고, 원형 단부 윤곽부는 오리피스의 중심으로부터 나오는 반경방향 선 상에 놓인 중심점으로부터 측정되는 치수 "C"와 동일한 반경을 가지며, 각각의 단부 윤곽부의 중심점은 오리피스의 중심으로부터 미리설정된 거리 "D"에 배치되고,
    각각의 측면의 제1 종점은 인접 측면들의 종점들 사이에서 한정되는 현(chord)을 따라 인접 측면의 제2 종점으로부터 이격되고,
    각각의 원형 단부 윤곽부 상의 점은 오리피스의 중심 상에 중심설정되는 반경 "(C+D)"를 갖는 외접원 상에 놓이고, 각각의 측면의 중점은 오리피스의 중심 상에 중심설정되는 반경 "H"를 갖는 내접원 상에 놓이며, 여기서
    거리 "C"는 38 마이크로미터(0.0015 인치) < "C" < 102 마이크로미터(0.0040 인치) 범위에 있고;
    거리 "D"는 381 마이크로미터(0.0150 인치) < "D" < 762 마이크로미터(0.0300 인치) 범위에 있는 방사구 플레이트.
  20. 제19항에 있어서,
    거리 "C"는 51 마이크로미터(0.0020 인치) < "C" < 89 마이크로미터(0.0035 인치) 범위에 있고;
    거리 "D"는 445 마이크로미터(0.0175 인치) < "D" < 711 마이크로미터(0.0280 인치) 범위에 있는 방사구 플레이트.
  21. 제19항에 있어서, 각각의 측면의 각각의 종점은 원형 단부 윤곽부의 접점인 방사구 플레이트.
  22. 제19항에 있어서,
    각각의 오리피스의 각각의 측면은 오목하고, 이때 각각의 측면은, 오리피스의 중심점으로부터 나오고 측면의 중점을 통과하는 기준 반경 상에 위치되는 중심을 갖는 기준 원 상에 놓이며,
    기준 원의 중심은 오리피스의 중심축으로부터 기준 반경을 따라 미리설정된 거리 "A"에 배치되고, 기준 원은 치수 "B"의 반경을 가지며,
    오리피스는 내접원의 반경 "(A-B)"에 대한 외접원의 반경 (C+D)의 비에 의해 정의되는 변형비("MR")를 갖고, 따라서,
    "MR" = (C+D) / "(A-B)"이며, 여기서
    거리 "A"는 762 마이크로미터(0.0300 인치) < "A" < 2286 마이크로미터(0.0900 인치) 범위에 있고;
    거리 "B"는 508 마이크로미터(0.0200 인치) < "B" < 2032 마이크로미터(0.0800 인치) 범위에 있으며;
    비 (A/B)는 1.0 < (A/B) < 1.6 범위 내에 있고;
    변형비("MR")는 1.5 < "MR" < 4.5 범위에 있는 방사구 플레이트.
  23. 제22항에 있어서,
    거리 "A"는 762 마이크로미터(0.0300 인치) < "A" < 2032 마이크로미터(0.0800 인치) 범위에 있고;
    거리 "B"는 508 마이크로미터(0.0200 인치) < "B" < 1778 마이크로미터(0.0700 인치) 범위에 있으며;
    비 (A/B)는 1.1 < (A/B) < 1.5 범위 내에 있고;
    변형비("MR")는 1.8 < "MR" < 3.5 범위에 있는 방사구 플레이트.
  24. 제19항에 있어서, 각각의 오리피스의 각각의 측면은 선형이고,
    각각의 원형 단부 윤곽부 상의 점은 오리피스의 중심 상에 중심설정되는 반경 "(C+D)"를 갖는 외접원 상에 놓이며,
    각각의 측면의 중점은 오리피스의 중심 상에 중심설정되는 반경 "H"를 갖는 내접원 상에 놓이고, 여기서
    거리 "H"는 229 마이크로미터(0.0090 인치) < "H" < 483 마이크로미터(0.0190 인치) 범위에 있으며,
    오리피스는 내접원의 반경 "H"에 대한 외접원의 반경 (C+D)의 비에 의해 정의되는 변형비("MR")를 갖고, 따라서,
    "MR" = (C+D) / "H"이며, 여기서
    변형비("MR")는 1.6 < "MR" < 2.5 범위에 있는 방사구 플레이트.
  25. 제24항에 있어서,
    거리 "H"(즉, 내접원의 반경)는 274 마이크로미터(0.0108 인치) < "H" < 445 마이크로미터(0.0175 인치) 범위에 있고,
    변형비("MR")는 1.7 < "MR" < 2.3 범위에 있는 방사구 플레이트.
  26. 종축을 가지며 이 종축에 수직한 평면에서 3-측면형 단면을 갖는 중실 코어형 피브릴화-저항성의 합성 중합체 필라멘트를 형성하기 위한 방사구 플레이트로서,
    방사구 플레이트는 그 내부에 형성된 복수의 오리피스를 갖고, 각각의 오리피스는 중심 및 3개의 측면을 가지며, 각각의 측면은 제1 종점 및 제2 종점에서 종단되고, 각각의 측면은 제1 종점과 제2 종점 사이의 중점을 가지며,
    각각의 측면의 제1 종점은 인접 측면들의 종점들 사이에서 한정되는 기준선에 의해 인접 측면의 제2 종점으로부터 이격되고, 기준선은 중심점으로부터 나오는 기준 반경과 교차하며, 기준선과 기준 반경 사이의 교차점은 오리피스의 중심으로부터 기준 반경을 따라 거리 "G"에 놓이고, 기준선은 미리설정된 길이 "2F"를 가지며,
    일 측면의 제1 종점은 적어도 2개의 선형 에지를 갖는 단부 윤곽부에 의해 인접 측면의 제2 종점에 연결되고, 선형 에지들은 정점에서 교차하며, 정점은 기준선과 기준 반경의 교차점으로부터 치수 "E"만큼 이격되고, 여기서
    거리 "E"는 64 마이크로미터(0.0025 인치) < "E" < 381 마이크로미터(0.0150 인치) 범위에 있고;
    거리 "F"는 38 마이크로미터(0.0015 인치) < "F" < 102 마이크로미터(0.0040 인치) 범위에 있으며;
    거리 "G"는 381 마이크로미터(0.0150 인치) < "G" < 762 마이크로미터(0.0300 인치) 범위에 있는 방사구 플레이트.
  27. 제26항에 있어서,
    거리 "E"는 76 마이크로미터(0.0030 인치) < "E" < 254 마이크로미터(0.0100 인치) 범위에 있고;
    거리 "F"는 51 마이크로미터(0.0020 인치) < "F" < 89 마이크로미터(0.0035 인치) 범위에 있으며;
    거리 "G"는 445 마이크로미터(0.0175 인치) < "G" < 711 마이크로미터(0.0280 인치) 범위에 있는 방사구 플레이트.
  28. 제26항에 있어서,
    각각의 오리피스의 각각의 측면은 오목하고, 이때 각각의 측면은, 오리피스의 중심점으로부터 나오고 측면의 중점을 통과하는 기준 반경 상에 위치되는 중심을 갖는 기준 원 상에 놓이며,
    기준 원의 중심은 오리피스의 중심축으로부터 기준 반경을 따라 미리설정된 거리 "A"에 배치되고, 기준 원은 치수 "B"의 반경을 가지며,
    오리피스는 내접원의 반경 "(A-B)"에 대한 외접원의 반경 "(E+G)"의 비에 의해 정의되는 변형비("MR")를 갖고, 따라서,
    "MR" = "(E+G)" / "(A-B)"이며, 여기서
    거리 "A"는 762 마이크로미터(0.0300 인치) < "A" < 2286 마이크로미터(0.0900 인치) 범위에 있고;
    거리 "B"는 508 마이크로미터(0.0200 인치) < "B" < 2032 마이크로미터(0.0800 인치) 범위에 있으며;
    비 (A/B)는 1.0 < (A/B) < 1.6 범위 내에 있고;
    변형비("MR")는 1.5 < "MR" < 4.5 범위에 있는 방사구 플레이트.
  29. 제28항에 있어서,
    거리 "A"는 762 마이크로미터(0.0300 인치) < "A" < 2032 마이크로미터(0.0800 인치) 범위에 있고;
    거리 "B"는 508 마이크로미터(0.0200 인치) < "B" < 1778 마이크로미터(0.0700 인치) 범위에 있으며;
    비 (A/B)는 1.1 < (A/B) < 1.5 범위 내에 있고;
    변형비("MR")는 1.8 < "MR" < 3.5 범위에 있는 방사구 플레이트.
  30. 제26항에 있어서, 각각의 오리피스의 각각의 측면은 선형이고,
    각각의 단부 윤곽부 상의 정점은 오리피스의 중심 상에 중심설정되는 반경 "(G+E)"를 갖는 외접원 상에 놓이며,
    각각의 측면의 중점은 오리피스의 중심 상에 중심설정되는 반경 "H"를 갖는 내접원 상에 놓이고, 여기서
    거리 "H"는 224 마이크로미터(0.0088 인치) < "H" < 470 마이크로미터(0.0185 인치) 범위에 있으며,
    오리피스는 내접원의 반경 "H"에 대한 외접원의 반경 (G+E)의 비에 의해 정의되는 변형비("MR")를 갖고, 따라서,
    "MR" = (G+E) / "H"이며, 여기서
    변형비("MR")는 1.6 < "MR" < 2.5 범위에 있는 방사구 플레이트.
  31. 제30항에 있어서,
    거리 "H"(즉, 내접원의 반경)는 267 마이크로미터(0.0105 인치) < "H" < 432 마이크로미터(0.0170 인치) 범위에 있고,
    변형비("MR")는 1.7 < "MR" < 2.3 범위에 있는 방사구 플레이트.
  32. 종축을 가지며 이 종축에 수직한 평면에서 3-측면형 단면을 갖는 중실 코어형 피브릴화-저항성의 합성 중합체 필라멘트를 제조하기 위한 방법으로서,
    측면들은 길이가 동일하고 형태가 볼록하며, 각각의 측면은 중점을 갖고, 각각의 중점은 필라멘트의 중심축 상에 중심설정되는 내접원 상에 놓이며, 내접원은 길이 "c"와 동일한 반경을 갖고,
    각각의 측면은 각각의 곡률원 상에 중심설정되는 둥근 팁을 통해 인접 측면과 만나고, 각각의 곡률원은 길이 "b"와 동일한 반경을 가지며, 각각의 곡률원은 필라멘트의 축으로부터 거리 "a"만큼 이격되고, 필라멘트의 각각의 팁은 길이 (a + b)와 동일한 반경을 갖는 외접원 상에 놓이며,
    필라멘트는 내접원의 반경 (c)에 대한 외접원의 반경 (a + b)의 비에 의해 정의되는 변형비(MR)를 갖고, 여기서
    필라멘트는 10 < "dpf" < 35 범위의 필라멘트당 데니어("dpf")를 갖고;
    거리 "a"는 6 마이크로미터(0.00025 인치) < "a" < 102 마이크로미터(0.004 인치) 범위에 있으며;
    거리 "b"는 2 마이크로미터(0.00008 인치) < "b" < 24 마이크로미터(0.00094 인치) 범위에 있고;
    거리 "c"는 8 마이크로미터(0.0003 인치) < "c" < 64 마이크로미터(0.0025 인치) 범위에 있으며;
    변형비("MR")는 1.1 < "MR" < 2.0 범위에 있고,
    상기 방법은,
    a) 복수의 오리피스를 갖는 방사구 플레이트를 통해 용융된 합성 중합체를 펌핑하여 필라멘트를 형성하는 단계;
    b) 필라멘트를 냉각시키는 단계;
    c) 필라멘트에 마무리 가공(finish)을 적용하는 단계;
    d) 필라멘트를 연신 및 어닐링하는 단계; 및
    e) 필라멘트에 랜덤한, 3차원 곡선 크림프(crimp)를 부여하기 위해 필라멘트를 벌크화(bulking)시키는 단계를 포함하는 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    방사구 플레이트의 각각의 오리피스는 중심 및 3개의 측면을 갖고, 각각의 측면은 제1 종점 및 제2 종점에서 종단되며, 각각의 측면은 제1 종점과 제2 종점 사이의 중점을 갖고,
    일 측면의 제1 종점은 원형 단부 윤곽부에 의해 인접 측면의 제2 종점에 연결되고, 원형 단부 윤곽부는 오리피스의 중심으로부터 나오는 반경방향 선 상에 놓인 중심점으로부터 측정되는 치수 "C"와 동일한 반경을 가지며, 각각의 단부 윤곽부의 중심점은 오리피스의 중심으로부터 미리설정된 거리 "D"에 배치되고,
    각각의 측면의 제1 종점은 인접 측면들의 종점들 사이에서 한정되는 현을 따라 인접 측면의 제2 종점으로부터 이격되고,
    각각의 원형 단부 윤곽부 상의 점은 오리피스의 중심 상에 중심설정되는 반경 "(C+D)"를 갖는 외접원 상에 놓이고, 각각의 측면의 중점은 오리피스의 중심 상에 중심설정되는 반경 "H"를 갖는 내접원 상에 놓이며, 여기서
    거리 "C"는 38 마이크로미터(0.0015 인치) < "C" < 102 마이크로미터(0.0040 인치) 범위에 있고;
    거리 "D"는 381 마이크로미터(0.0150 인치) < "D" < 762 마이크로미터(0.0300 인치) 범위에 있는 방법.
  34. 제32항에 있어서,
    방사구 플레이트의 각각의 오리피스는 중심 및 3개의 측면을 갖고, 각각의 측면은 제1 종점 및 제2 종점에서 종단되며, 각각의 측면은 제1 종점과 제2 종점 사이의 중점을 갖고,
    각각의 측면의 제1 종점은 인접 측면들의 종점들 사이에서 한정되는 기준선에 의해 인접 측면의 제2 종점으로부터 이격되고, 기준선은 중심점으로부터 나오는 기준 반경과 교차하며, 기준선과 기준 반경 사이의 교차점은 오리피스의 중심으로부터 기준 반경을 따라 거리 "G"에 놓이고, 기준선은 미리설정된 길이 "2F"를 가지며,
    일 측면의 제1 종점은 적어도 2개의 선형 에지를 갖는 단부 윤곽부에 의해 인접 측면의 제2 종점에 연결되고, 선형 에지들은 정점에서 교차하며, 정점은 기준선과 기준 반경의 교차점으로부터 치수 "E"만큼 이격되고, 여기서
    거리 "E"는 64 마이크로미터(0.0025 인치) < "E" < 381 마이크로미터(0.0150 인치) 범위에 있고;
    거리 "F"는 38 마이크로미터(0.0015 인치) < "F" < 102 마이크로미터(0.0040 인치) 범위에 있으며;
    거리 "G"는 381 마이크로미터(0.0150 인치) < "G" < 762 마이크로미터(0.0300 인치) 범위에 있는 방법.
  35. 제32항에 있어서, 합성 중합체는 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트인 방법.
  36. 제35항에 있어서, 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트는 생물학적으로 제조되는 1,3 프로판 다이올을 갖는 방법.
KR1020117016494A 2008-12-18 2009-12-15 실질적으로 삼각형의 단면을 갖는 폴리-트라이메틸렌 테레프탈레이트 중실 코어 피브릴화-저항성 필라멘트, 이 필라멘트를 생성하기 위한 방사구, 및 이로부터 제조되는 카펫 KR101720810B1 (ko)

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