KR101763125B1 - 아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 웹 재료 및 이의 용도 - Google Patents

아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 웹 재료 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피니시를 갖는 아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 웹에 관한 것으로서, 상기 피니시는 카본산 폴리에스테르를 포함한다. 또한, 본 발명은 관통 저항성 제품, 예를 들면, 방 파편 매트, 방탄 조끼, 플랙 재킷, 방검 조끼 또는 언급된 제품들 중 적어도 둘의 조합을 제조하기 위한 텍스타일 웹의 용도에 관한 것이다.

Description

아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 웹 재료 및 이의 용도{Textile web material made of aramid fibers and the use thereof}
본 발명은 아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 패브릭(textile fabric) 및 이의 용도에 관한 것이다.
아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 패브릭 및 예컨대 대탄도적으로 효과적인 텍스타일 패브릭의 제조를 위한 이의 용도가 공지되어 있다. 이들 패브릭은 제조 과정에서 올레산 폴리글리콜 에스테르를 포함하는 피니시(finish)가 제공되는 아라미드 섬유를 흔히 함유한다. 이러한 타입의 피니시는 독일 클라리언트(Clariant)사로부터 상품명 Leomin OR로 시판되고 있다. 미국 특허 제4,652,488호에는 아라미드 섬유를 Leomin OR로 피니싱하는 것이 기재되어 있다.
아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 패브릭을 가공하여, 심지어 습윤 상태에서도, 대탄도 제품(antiballistic article)에 요구되는 대탄도 효과를 포함해야 하는 대탄도 제품을 제조할 경우, 아라미드 섬유로 제조된 상기 텍스타일 패브릭을 발수제(water repellent)로 피니싱할 필요가 있다. 그러나, 올레산 폴리글리콜 에스테르로 피니싱된 아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 패브릭에 발수 피니시를 제공한다면, 습윤 상태의 상기 텍스타일 패브릭은, 발수 피니시를 갖지 않는 아라미드 섬유를 포함하는 텍스타일 패브릭의 불충분한 낮은 v50 값을 가질 뿐이다. 따라서, 지금까지는, 아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 패브릭에 발수 피니시를 도포하기 전에, 올레산 폴리글리콜 에스테르를 포함하는 피니시를 ≤0.1중량%의 잔류 함량까지 제거한 다음, 여전히 남아있는 피니시를 마스킹할 필요가 있었다. 이에 요구되는 방법은 다음과 같은 단계들로 이루어진다:
1) 텍스타일 패브릭(일반적으로는 롤 형태로 제공되는 직물(woven))을 세탁기(지거(jigger))에 삽입하는 단계;
2) 상기 지거에 새로운 물을 충전시키는 단계;
3) 상기 새로운 물을 80℃로 가열하는 단계;
4) 상기 피니시를 세척 제거하기에 적합한 계면활성제를 첨가하는 단계;
5) 2회의 통과로 예비 세척하는 단계(각각의 통과는 다음의 단계들로 이루어진다):
51) 상기 직물을 상기 롤로부터 권출하고,
52) 상기 직물을 상기 계면활성제/물 혼합물을 통해 공급하고,
53) 상기 직물을 추가의 롤 위에 권취하고,
54) 상기 직물을 상기 추가의 롤로부터 권출하고,
55) 상기 직물을 상기 계면활성제/물 혼합물을 통해 공급하고,
56) 상기 직물을 상기 롤 위에 권취하는 단계;
6) 상기 지거로부터 세척수를 배출시키는 단계;
7) 상기 지거에 새로운 물을 충전시키는 단계;
8) 상기 새로운 물을 80℃로 가열하는 단계;
9) 상기 피니시를 세척 제거하기에 적합한 계면활성제를 첨가하는 단계;
10) 10회의 통과로 재세척하는 단계(각각의 통과는 상기 언급된 단계 51 내지 56으로 이루어진다);
11) 상기 지거로부터 세척수를 배출시키는 단계;
12) 상기 지거에 새로운 물을 충전시키는 단계;
13) 상기 새로운 물을 80℃로 가열하는 단계;
14) 3회 통과시켜 세정(rinsing)하는 단계(각각의 통과는 상기 언급된 단계 51 내지 56에 상응하는 단계들로 이루어진다);
15) 상기 세정수를 배출시키는 단계;
16) 상기 지거에 새로운 물을 충전시키는 단계;
17) 상기 새로운 물을 80℃로 가열하는 단계;
18) 상기 직물 위에 남아있는 피니시를 마스킹하기 위한 수단을 가하는 단계;
19) 10회의 마스킹 통과를 수행하는 단계(각각의 통과는 상기 언급된 단계 51 내지 56에 상응하는 단계들로 이루어진다);
20) 상기 지거로부터 상기 마스킹 수단을 함유하는 물을 배출시키는 단계;
21) 상기 지거에 새로운 물을 충전시키는 단계;
22) 상기 새로운 물을 80℃로 가열하는 단계;
23) 4회의 통과로 세정하는 단계(각각의 통과는 상기 언급된 단계 51 내지 56에 상응하는 단계들로 이루어진다);
24) 상기 직물과 함께 롤을 상기 지거로부터 제거하는 단계;
25) 상기 직물을 170℃의 건조 오븐에 통과시키는 단계(상기 직물의 상기 오븐 내 체류 시간은 대략 60초이다).
상기 언급된 바와 같이, 지금까지, 요구되는 v50 값을 달성하기 위해서는, 상술된 세척 및 마스킹 공정을 수행하고 나서야 비로소, 아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 패브릭을 발수제로 피니싱하는 공정, 즉,
- 물과 발수 수단의 욕조에 상기 패브릭을 공급하고,
- 상기 패브릭을 스퀴징(squeezing)하고,
- 상기 패브릭을 건조시키고,
- 상기 패브릭을 가열 처리하는 공정을 개시할 수 있었다.
상기 언급된 세척 및 마스킹 공정은 요구되는 시간, 에너지 및 물의 양에 있어서 비용이 매우 많이 들 뿐만 아니라, 품질 관리에 있어서 상당한 노력이 추가로 요구된다. 상기 단계 15) 후에 피니시의 잔류량이 > 0.1중량%인 것으로 품질 관리시 결정된다면, ≤ 0.1중량%의 피니시의 허용 잔류량을 달성하기 위해 상기 단계 1) 내지 15) 중의 적어도 일부를 충분히 자주 반복해야만 한다.
결과적으로, 앞서 기술된 방법 - 발수 수단의 도포에 적합한 아라미드 섬유로 제조된 패브릭을 제조하기 위한 세척 및 마스킹 공정 - 을 완전히 불필요하게 만들거나 적어도 상기 방법의 복잡성을 현저하게 감소시키기 위한 요구가 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 앞서 기술된 방법 - 발수 수단의 도포에 적합한 아라미드 섬유로 제조된 패브릭을 제조하기 위한 세척 및 마스킹 공정 - 을 완전히 불필요하게 만들거나 적어도 상기 방법의 복잡성을 현저하게 감소시키기 위한 것이다.
상기 목적은, 피니싱제(finishing agent)로 피니싱된 아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 패브릭에 의해 달성되며, 상기 피니싱제는 카본산 폴리에스테르를 포함한다.
놀랍게도, 본 발명의 텍스타일 패브릭은 발수제로 직접, 즉, 앞서 기술된 25단계의 세척 및 마스킹 공정을 생략하고서 피니싱될 수 있으며, 그럼에도, 건조 상태에서 뿐만 아니라 습윤 상태에서도, 도입부에 기술된 올레산 폴리글리콜 에스테르를 포함하는 피니시를 가진 아라미드 섬유를 갖는 텍스타일 패브릭(이 패브릭은 여전히 발수 피니시로 피니싱되기 전에 앞서 기술된 25개의 세척 및 마스킹 단계를 거쳐야만 한다)과 유사하게 탄도 포격(ballistic bombardment) 및 파편 포격(fragment bombardment) 과정에서 양호한 v50 값을 나타낸다.
파편 포격 과정에서, 본 발명의 텍스타일 패브릭 - 이는 도입부에 기술된 방법에서와 같은 단계 1) 내지 15)로 세척되지만, 상기 단계 10)에서는 6회의 통과만이 실행되고, 상기 단계 14)에서는 상기 직물을 단지 물로 분무할 뿐 세정하지 않으며, 상기 마스킹 단계 16) 내지 24)는 생략된다 - 은, 올레산 폴리글리콜 에스테르를 포함하는 피니시를 가진 아라미드 섬유를 갖는 텍스타일 패브릭(이 패브릭은 여전히 발수 피니시로 피니싱되기 전에 앞서 기술된 25개의 세척 및 마스킹 단계를 거쳐야만 한다)의 v50 값보다 훨씬 더 높은 v50 값을 나타낸다.
따라서, 본 발명의 텍스타일 패브릭이 이용될 수 있는 당해 기술분야의 숙련가는, 본 발명의 텍스타일 패브릭으로부터,
- 지금까지 필요했던 세척 및 마스킹 공정을 완전히 생략함으로써, 도입부에 기술된 올레산 폴리글리콜 에스테르를 포함하는 피니시를 가진 아라미드 섬유를 갖는 텍스타일 패브릭(이 패브릭은 여전히 발수 피니시로 피니싱되기 전에 앞서 기술된 25개의 세척 및 마스킹 단계를 거쳐야만 한다)과 유사하게 양호한 v50 값을 갖는, 발수제로 피니싱된 텍스타일 패브릭을 생성할 수 있거나,
- 지금까지 필요했던 세척 공정을 부분적으로 생략하고 마스킹 공정을 완전히 생략함으로써, 도입부에 기술된 올레산 폴리글리콜 에스테르를 포함하는 피니시를 가진 아라미드 섬유를 갖는 텍스타일 패브릭(이 패브릭은 여전히 발수 피니시로 피니싱되기 전에 앞서 기술된 25개의 세척 및 마스킹 단계를 거쳐야만 한다)보다 훨씬 더 높은 v50 값을 갖는, 발수제로 피니싱된 텍스타일 패브릭을 생성할 수 있다.
본 발명의 맥락에서, "아라미드 섬유로 제조된 텍스타일 패브릭"은, 본 발명의 텍스타일 패브릭이 적어도 50중량%, 바람직하게는 적어도 65중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 80중량%, 특히 바람직하게는 적어도 95중량%가 아라미드 섬유로 이루어져 있다는 것을 의미한다.
특히 바람직한 양태에서, 본 발명의 텍스타일 패브릭은 피니싱제로 피니싱된 아라미드 섬유로 전적으로 이루어져 있으며, 상기 피니싱제는 카본산 폴리에스테르를 포함한다. 본 발명의 맥락에서, 용어 "카본산 폴리에스테르"는, 카본산 에스테르 또는 카본산 디클로라이드가 하나 이상의 디올과 중축합되어 제조된 중합체를 의미하며, 상기 카본산 폴리에스테르의 한쪽 쇄 말단 또는 양쪽 쇄 말단은 하이드록실 그룹으로 이루어질 수 있거나, 상기 카본산 폴리에스테르의 한쪽 쇄 말단 또는 양쪽 쇄 말단은 1가 알코올의 알킬 라디칼로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 중축합에 사용되는 카본산 에스테르는 디알킬 카보네이트이다. 상기 중축합에 사용되는 디올은 지방족 디올 또는 폴리알킬렌 글리콜일 수 있다.
본 발명의 텍스타일 패브릭의 바람직한 양태에서, 상기 카본산 폴리에스테르는 화학식 I을 갖는다.
[화학식 I]
Figure 112012026327254-pct00001
상기 화학식 I에서,
R1은 6개 내지 22개의 탄소원자를 갖는 선형 또는 분지형의 포화되거나 일불포화된 알킬 라디칼이고,
R2는 수소 또는 CH3이고,
R3은 수소 또는
Figure 112012026327254-pct00002
그룹이고,
n은 0 내지 10의 정수이고,
m은 5 내지 16의 정수이고,
z는 1 내지 3의 정수이다.
화학식 I의 카본산 폴리에스테르, 이의 바람직한 양태 및 이의 제조 방법이 미국 특허 제5,569,408호에 기술되어 있다.
본 발명의 텍스타일 패브릭에 포함되는 아라미드 섬유를 피니싱하는 데 사용되는 피니싱제는 카본산 폴리에스테르 100%로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 화학식 I의 카본산 폴리에스테르이다.
그러나, 상기 카본산 폴리에스테르, 바람직하게는 화학식 I의 카본산 폴리에스테르를 수성 용액으로서, 또는 에탄올과 같은 유기 용매 중의 용액 또는 유액으로 사용하는 것도 가능하다.
본 발명의 텍스타일 패브릭의 바람직한 양태에서, 상기 피니싱제는 화학식 I의 카본산 폴리에스테르, 알킬 폴리글리콜 에테르, 칼륨 알킬 포스페이트 및 에톡시화 및/또는 프로폭시화 지방 알코올로 이루어지며, 상기 열거된 재료들은 물 중에서 제형화된다. 이러한 타입의 피니싱제는 이탈리아 보제토(Bozetto)사로부터 상품명 Estesol NC 91 하에 구입될 수 있다. 본 발명의 텍스타일 패브릭의 추가의 바람직한 양태에서, 상기 피니싱제는 화학식 I의 카본산 폴리에스테르, 알킬 폴리글리콜 에테르, 칼륨 알킬 포스페이트, 에톡시화 알코올 및 폴리글리콜 에스테르로 이루어지며, 상기 열거된 재료들은 물 중에서 제형화된다. 이러한 타입의 피니싱제는 마찬가지로 이탈리아의 보제토사로부터 상품명 Estesol CB 95 하에 구입될 수 있다.
본 발명의 텍스타일 패브릭의 추가의 바람직한 양태에서, 상기 피니싱제로 피니싱된 아라미드 섬유는 상기 섬유의 중량에 대해 0.1 내지 1.5중량%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 1.0중량%의 피니싱제 고형분을 가지며, 상기 피니싱제 고형분의 중량%는 카본산 폴리에스테르, 바람직하게는 화학식 I의 카본산 폴리에스테르의 고체, 및, 적용가능한 경우, 알킬 폴리글리콜 에테르, 칼륨 알킬 포스페이트, 에톡시화 및/또는 프로폭시화 지방 알코올, 에톡시화 알코올 및 폴리글리콜 에스테르의 고체의 합을 나타내는 고형분을 의미한다.
카본산 폴리에스테르, 바람직하게는 화학식 I의 카본산 폴리에스테르를 포함하는 피니싱제를 아라미드 섬유에 도포하기 위해서는, 원하는 양의 피니싱제 고형분을 상기 아라미드 섬유에 도포할 수 있는 모든 방법이 적합하다.
예를 들면, 아라미드 섬유의 제조 공정 과정에서, 세척 후 및 건조 전에, 노즐을 사용하거나 어플리케이터(applicator) 또는 키스 롤(kiss roll)을 이용하여, 카본산 폴리에스테르, 바람직하게는 화학식 I의 카본산 폴리에스테르를 포함하는 피니싱제를 도포할 수 있으며, 이후 상기 아라미드 섬유를 건조시키고 권취한다. 키스 롤을 이용하는 도포는, 카본산 폴리에스테르를 포함하는 피니싱제가 예컨대 수용액으로서 존재하고 있는 욕조 내에 회전 롤을 부분적으로 함침시키는 것을 의미한다. 상기 욕조로부터 돌출된 롤의 부분에 상기 카본산 폴리에스테르를 포함하는 피니싱제로 제조된 필름이 형성된다. 아라미드 섬유가 상기 필름과 접촉하고, 이에 의해 피니싱된다.
또한, 카본산 폴리에스테르, 바람직하게는 화학식 I의 카본산 폴리에스테르를 포함하는 피니싱제를 상기 아라미드 섬유 제조의 다운스트림 공정에서 처리할 수도 있다. 이 목적을 위해서는, 상기 섬유를 예를 들면 상기 롤로부터 권출하고 상기 피니싱제와 접촉시킬 수 있는데, 상기 피니싱제는 물 및/또는 유기 용매를 함유하지 않고 오일로서 또는 용융물로서 존재한다.
순차적으로 발생하는 둘 이상의 단계로 도포를 수행하는 것도 가능한데, 예를 들면, 상기 아라미드 섬유의 제조 공정 과정에서 세척 후 및 건조 전에 제1 단계를 실행하고, 상기 아라미드 섬유 제조의 다운스트림 공정에서 제2 단계를 실행한다.
본 발명의 텍스타일 패브릭은 기본적으로는, 아라미드 섬유로부터 제조될 수 있는 임의의 타입의 패브릭일 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 텍스타일 패브릭은 직물, 편직물, 또는 단일축 또는 다중축 복합체이다.
본 발명의 텍스타일 패브릭이 직물인 경우, 용어 "직물"은 평직(plain weave), 새틴직(satin weave), 파나마직(panama weave), 능직(twill weave) 등과 같은 모든 타입의 조직(weave)을 포함한다. 바람직하게는, 상기 직물은 평직을 갖는다.
본 발명의 텍스타일 패브릭의 추가의 바람직한 양태에서, 상기 패브릭은 이중층의 직물이며, 상기 이중층은, 3.5 내지 20개의 스레드(thread)/㎝ 및 적어도 210 dtex의 선형 밀도를 갖는 제1 스레드 그룹(이는 상기 제1 직물층 중량의 적어도 65%를 구성한다) 및 0.5 내지 16개의 스레드/㎝ 및 적어도 50 dtex의 선형 밀도를 갖는 제2 스레드 그룹으로 이루어진 제1 직물층(여기서, 상기 제2 스레드 그룹은 상기 제1 스레드 그룹을 가로질러 주행하고, 상기 제1 스레드 그룹의 스레드의 수/㎝ 대 상기 제2 스레드 그룹의 스레드의 수/㎝의 비는 >1이다), 및 0.5 내지 16개의 스레드/㎝ 및 적어도 50 dtex의 선형 밀도를 갖는 제1 스레드 그룹 및 3.5 내지 20개의 스레드/㎝ 및 적어도 210 dtex의 선형 밀도를 갖는 제2 스레드 그룹(이는 하기 제2 직물층 중량의 적어도 65%를 구성한다)으로 이루어진 제2 직물층(여기서, 상기 제2 스레드 그룹은 상기 제1 스레드 그룹을 가로질러 주행하고, 상기 제2 스레드 그룹의 스레드의 수/㎝ 대 상기 제1 스레드 그룹의 스레드의 수/㎝의 비는 >1이다)을 포함하고, 상기 제1 층의 상기 제1 스레드 그룹과 상기 제2 스레드 그룹은 각각 상기 제2 층의 상기 제1 스레드 그룹과 상기 제2 스레드 그룹에 평행하게 주행하고, 상기 제1 층의 상기 제1 스레드 그룹과 상기 제2 층의 상기 제1 스레드 그룹은 경사이고, 상기 제1 층의 상기 제2 스레드 그룹과 상기 제2 층의 상기 제2 스레드 그룹은 위사이다. 이러한 타입의 텍스타일 패브릭은 WO 제02/075238호에 기술되어 있다.
- 상기 제1 직물층의 제1 스레드 그룹과 상기 제2 직물층의 제2 스레드 그룹이, 카본산 폴리에스테르, 바람직하게는 화학식 I의 카본산 폴리에스테르를 포함하는 피니싱제로 피니싱된 아라미드 섬유로 이루어지고,
- 상기 제1 직물층의 제2 스레드 그룹과 상기 제2 직물층의 제1 스레드 그룹은 아라미드 섬유로 이루어지지 않고 대신에, 예를 들면 폴리에스테르 섬유인, 이중 층이 특히 바람직하다.
본 발명의 텍스타일 패브릭이 이중층의 직물인, 본 발명의 텍스타일 패브릭의 특히 바람직한 추가의 양태에서, 상기 이중층의 직물의 두 직물층의 스레드들은, 예를 들면, 재봉에 의해 또는 바람직하게는 접착 재료를 이용함으로써 서로 연결된다. 상기 접착 재료는 글루(glue)일 수 있다. 상기 접착 재료는 상기 이중층의 직물의 두 직물층 사이에 제공되는 접착제 층일 수도 있다. 열가소성, 탄성중합체성 또는 열경화성 재료가 상기 접착 재료로서 사용될 수 있다. 상기 제1 층의 제2 스레드 그룹과 상기 제2 층의 제1 스레드 그룹의 적어도 일부에 대해서는, 가압 및/또는 가열하에 용융되는 재료가 사용될 수도 있으며, 이에 의해 상기 제1 스레드 그룹과 상기 제2 스레드 그룹의 스레드들이 각각 상기 제2 스레드 그룹과 상기 제1 스레드 그룹의 스레드들에 연결되며, 임의로 또한, 상기 두 직물층도 서로 연결된다. 폴리올레핀, 예를 들면, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 이들 재료들의 혼합물이 상기 접착 재료로서 사용될 수 있다. 상기 접착 재료로서 사용될 수 있는 탄성중합체성 재료로는 Kraton®, 고무, 실리콘 등이 포함된다. 상기 접착 재료로서 사용될 수 있는 열경화성 재료로는 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 페놀계 수지, 비닐 에스테르 수지 등이 포함된다.
본 발명의 텍스타일 패브릭이 이중층의 직물인, 본 발명의 텍스타일 패브릭의 특히 바람직한 추가의 양태에서, 상기 이중층의 외부 표면들 중의 적어도 하나에는 보호용 피복물이 제공된다. 상기 보호용 피복물은 열가소성, 열경화성 또는 탄성중합체성 재료 또는 상기 재료들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 상기 보호용 피복물은 과도한 마찰(rubbing)로 인한 손상으로부터 상기 직물을 보호하고 탄도 특성을 한층 더 개선시키기 위해 도포된다.
본 발명의 텍스타일 패브릭이 이중층의 직물인 양태에서, 상기 이중층의 두 층은 서로 십자형으로 놓여있지 않으며, 임의로는 서로 연결되어 있다. 용어 직물은 평직, 새틴직, 파나마직, 능직 등과 같은 모든 타입의 조직을 포함한다. 바람직하게는, 상기 직물은 평직을 갖는다.
본 발명의 텍스타일 패브릭은 아라미드 섬유를 포함한다. 본 발명의 맥락에서, 용어 "아라미드 섬유"는 바람직하게는 아라미드로부터(즉, 방향족 폴리아미드로부터) 제조되는 필라멘트 얀(filament yarn)을 의미하며, 상기 아미드 결합(-CO-NH-)의 적어도 85%는 2개의 방향족 환에 직접 부착된다.
본 발명에 특히 바람직한 방향족 폴리아미드는 p-아라미드이며, 특히 파라페닐렌 디아민과 테레프탈로일 디클로라이드의 몰-대-몰 중합(mole-for-mole polymerization)으로부터 수득되는 단독중합체인 폴리파라페닐렌 테레프탈아미드이다. 따라서, 바람직한 양태에서, 본 발명의 텍스타일 패브릭에 포함되는 아라미드 섬유는 p-아라미드 섬유, 특히 폴리파라페닐렌 테레프탈아미드 섬유, 및 독일 테이진 아라미드 게엠베하(Teijin Aramid GmbH)사로부터 상품명 Twaron으로 입수가능한, 특히 바람직한 폴리파라페닐렌 테레프탈아미드 필라멘트 얀이다.
추가로, 본 발명에는, 파라페닐렌 디아민 및/또는 테레프탈로일 디클로라이드가 기타의 방향족 디아민 및/또는 디카복실산 클로라이드에 의해 부분적으로 또는 완전히 치환된 방향족 공중합체가 적합하다.
앞서 기술된 바와 같이, 본 발명의 텍스타일 패브릭은, 아라미드 섬유로 제조되고 발수제로 피니싱된 텍스타일 패브릭의 제조를 현격하게 단순화시킬 수 있다. 이러한 이점은 따라서, 본 발명의 텍스타일 패브릭을 관통 저항성 제품(penetration-resistant article)을 제조하는 데 사용할 때 현저하다. 따라서, 관통 저항성 제품을 제조할 때의 본 발명의 텍스타일 패브릭의 용도 또한 본 발명의 일부이다.
본 발명의 관통 저항성 제품을 제조할 때의 본 발명의 용도에 대해서는, 적어도 하나의 본 발명의 텍스타일 패브릭이 사용된다. 바람직하게는, 복수개의 본 발명의 텍스타일 패브릭이 사용되며, 본 발명을 이해하는 당업자는 의도된 관통 저항성 보호 효과에 부합하게 사용될 본 발명의 텍스타일 패브릭의 수를 결정할 수 있다.
본 발명의 용도의 바람직한 양태에서, 본 발명의 텍스타일 패브릭은 바람직하게는 직물로서 사용되며, 여기서는 적어도 하나의 직물이 사용된다. 복수개의 직물이 사용되는 경우, 상기 직물은 패키지 내에 서로 겹쳐서 적층된다. 상기 패키지 내의 개별 직물들은 서로 겹쳐서 연결되지 않은 채 놓여있을 수 있거나, 바람직하게는 재봉에 의해 또는 부분 접착과 같은 또 다른 적합한 연결 기술을 통해 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 용도의 추가의 바람직한 양태에서, 본 발명의 텍스타일 패브릭은 바람직하게는 직물 이중층으로서 사용되며, 여기서는 적어도 하나의 직물 이중층 이 사용된다. 복수개의 직물 이중층이 사용되는 경우, 상기 직물 이중층은 패키지 내에 서로 겹쳐서 적층된다. 그러나, 상기 개별 직물 이중층들은 재봉에 의해 또는 접착층으로 서로 연결될 수 있으며, 상기 접착층은 바람직하게는 4 내지 36 ㎛의 두께, 특히 바람직하게는 8 내지 20 ㎛의 두께를 갖는다.
관통 저항성 제품을 제조하기 위해서 적어도 2개의 본 발명의 텍스타일 패브릭이 패키지 내에 서로 겹쳐서 적층된, 본 발명의 용도의 바람직한 양태에서, 상기 패키지는 소정 순서의 본 발명의 직물들 및 직물 이중층들로 이루어질 수 있다. 상기 순서에서, 본 발명의 직물(G) 및 직물 이중층(D)은, 즉 (G/D)n의 순서로 교호될 수 있거나, 바람직하게는, 즉 예를 들면 (Gg/Dd)n의 순서로 블록으로서 교호될 수 있다. 이 경우, n은 상기 패키지 내의 (G/D) 쌍의 수를 나타내고, m은 상기 패키지 내의 (Gg/Dd) 쌍의 수를 나타내며, g는 직물 블록 G 내의 직물의 수를 나타내고, d는 직물 이중층 블록 D 내의 직물 이중층의 수를 나타낸다. 본 발명을 이해하는 당업자는 의도된 관통 저항성 보호 효과에 따라, n, m, g 및 d의 수치를 결정할 수 있다.
본 발명의 용도의 바람직한 양태에서, 관통 저항성의 연성 탄도 제품은 방 파편 매트, 방탄 조끼, 플랙 재킷(flak jacket), 방검 조끼(stab-resistant vest) 또는 상기 명시된 제품들 중 적어도 둘의 조합이다.
이제, 본 발명을 하기 (비교)실시예에서 더욱 상세히 설명하겠다.
비교실시예
a) 통상적으로 피니싱된 아라미드 얀의 제조
폴리파라페닐렌 테레프탈아미드 필라멘트 얀(Twaron, 타입 2040, 930 dtex f1000 t0)을, 이의 제조 공정에서, 세척 후 및 건조 전에, Leomin OR(Clariant, Germany)로 피니싱한다. 상기 건조된 섬유는 0.6 내지 0.8중량%의 Leomin OR 고형분을 함유한다.
b) 직물의 제조
상기 a)로부터 수득된 얀을, 경사 및 위사에서 10.5개의 스레드/㎝를 갖는 L 1/1 조직을 갖고 200 g/㎡의 단위 면적당 질량을 갖는 직물로 되도록 가공한다.
c) 발수 수단으로 피니싱하기 위한 직물의 준비
후속적으로 기술되는 단계들에서, 상기 b)로부터 수득된 직물을 예비 세척하고[단계 1) 내지 6) 참조], 재세척하고[단계 7) 내지 11) 참조], 세정하고[단계 12) 내지 15) 참조], 마스킹 및 건조시킨다[단계 16) 내지 25) 참조].
1) 롤 형태로 공급된 직물을 지거에 삽입하는 단계;
2) 상기 지거에 새로운 물을 충전시키는 단계;
3) 상기 새로운 물을 80℃로 가열하는 단계;
4) 계면활성제 Kieralon OLB 농축액(BASF)을 상기 새로운 물에 대해 1 g/ℓ의 농도로 첨가하는 단계;
5) 2회의 통과로 예비 세척하는 단계(각각의 통과는 다음의 단계들로 이루어진다):
51) 상기 직물을 상기 롤로부터 권출하고,
52) 상기 직물을 상기 계면활성제/물 혼합물을 통해 공급하고,
53) 상기 직물을 추가의 롤 위에 권취하고,
54) 상기 직물을 상기 추가의 롤로부터 권출하고,
55) 상기 직물을 상기 계면활성제/물 혼합물을 통해 공급하고,
56) 상기 직물을 상기 롤 위에 권취하는 단계;
6) 상기 지거로부터 세척수를 배출시키는 단계;
7) 상기 지거에 새로운 물을 충전시키는 단계;
8) 상기 새로운 물을 80℃로 가열하는 단계;
9) 계면활성제 Kieralon OLB 농축액(BASF)을 상기 새로운 물에 대해 1 g/ℓ의 농도로 첨가하는 단계;
10) 10회의 통과로 재세척하는 단계(각각의 통과는 상기 언급된 단계 51 내지 56으로 이루어진다);
11) 상기 지거로부터 세척수를 배출시키는 단계;
12) 상기 지거에 새로운 물을 충전시키는 단계;
13) 상기 새로운 물을 80℃로 가열하는 단계;
14) 3회 통과시켜 세정하는 단계(각각의 통과는 상기 언급된 단계 51 내지 56에 상응하는 단계들로 이루어진다);
15) 상기 세정수를 배출시키는 단계;
16) 상기 지거에 새로운 물을 충전시키는 단계;
17) 상기 새로운 물을 80℃로 가열하는 단계;
18) 마스킹 수단 Erional RF(Huntsman, Germany)를 상기 새로운 물에 대해 3 g/ℓ의 농도로 첨가하는 단계;
19) 10회의 마스킹 통과를 수행하는 단계(각각의 통과는 상기 언급된 단계 51 내지 56에 상응하는 단계들로 이루어진다);
20) 상기 지거로부터 상기 마스킹 수단을 함유하는 물을 배출시키는 단계;
21) 상기 지거에 새로운 물을 충전시키는 단계;
22) 상기 새로운 물을 80℃로 가열하는 단계;
23) 4회의 통과로 세정하는 단계(각각의 통과는 상기 언급된 단계 51 내지 56에 상응하는 단계들로 이루어진다);
24) 상기 직물과 함께 롤을 상기 지거로부터 제거하는 단계;
25) 상기 직물을 170℃의 건조 오븐에 통과시키는 단계(상기 직물의 상기 오븐 내 체류 시간은 대략 60초이다).
d) 상기 직물을 발수 수단으로 피니싱함
상기 c)의 단계 25) 후에 수득된 직물을 실온으로 조절된 욕조를 통해 공급한다[상기 욕조는 물 및 상기 물에 대해 60 g/ℓ의 Oleophobol SL, 30 g/ℓ의 Oleophobal SM 및 10 g/ℓ의 Phobol XAN(모두 독일 Huntsman 제품)으로 이루어진다]. 이어서, 상기 직물을 스퀴징하고, 120℃에서 건조시키고, 190℃의 온도에서 50초간 열처리한다.
e) 대탄도 특성
상기 d)로부터 수득된 직물 22개의 층을 패키지로 적층시킨다. 탄약 타입 9㎜ DM 41의 탄환을 사용하여 상기 패키지를 포격시키고, v50 값을 측정한다. 건조 상태에서의 상기 패키지의 v50 값은 470±7m/s이다(표 참조).
상기 d)로부터 수득된 직물 14개의 추가의 층을 패키지로 적층시킨다. 파쇄 타입 1.1 FSP의 파편으로 상기 패키지를 포격시키고, v50 값을 측정한다. 상기 패키지의 v50 값은 건조 상태에서 484±6m/s이고 습윤 상태에서 466±8m/s이다(표 참조).
실시예 1
a) 본 발명에 의해 피니싱된 아라미드 얀의 제조
폴리파라페닐렌 테레프탈아미드 필라멘트 얀(Twaron, 타입 2040, 930 dtex f1000 t0)을, 이의 제조 공정에서, 세척 후 및 건조 전에, 이탈리아 보제토사로부터의 Estesol NC 91로 피니싱한다. 상기 건조된 섬유는 0.26중량%의 Estesol NC 91 고형분을 함유한다.
b) 직물의 제조
상기 a)로부터 수득된 얀을, 경사 및 위사에서 10.5개의 스레드/㎝를 갖는 L 1/1 조직을 갖고 200 g/㎡의 단위 면적당 질량을 갖는 직물로 되도록 가공한다.
d) 상기 직물을 발수 수단으로 피니싱함
상기 b)로부터 수득된 직물을 실온으로 조절된 욕조를 통해 공급한다[상기 욕조는 물 및 상기 물에 대해 60 g/ℓ의 Oleophobol SL, 30g/ℓ의 Oleophobal SM 및 10 g/ℓ의 Phobol XAN(모두 독일 Huntsman 제품)으로 이루어진다]. 이어서, 상기 직물을 스퀴징하고, 120℃에서 건조시키고, 190℃의 온도에서 50초간 열처리한다.
e) 대탄도 특성
상기 d)로부터 수득된 직물 22개의 층을 패키지로 적층시킨다. 탄약 타입 9㎜ DM 41의 탄환을 사용하여 상기 패키지를 포격시키고, v50 값을 측정한다. 건조 상태에서의 상기 패키지의 v50 값은 475±8m/s이다(표 참조).
상기 d)로부터 수득된 직물 14개의 추가의 층을 패키지로 적층시킨다. 파쇄 타입 1.1 FSP의 파편으로 상기 패키지를 포격시키고, v50 값을 측정한다. 상기 패키지의 v50 값은 건조 상태에서 493±13m/s이고 습윤 상태에서 472±14m/s이다(표 참조).
실시예 2
a) 본 발명에 의해 피니싱된 아라미드 얀의 제조
폴리파라페닐렌 테레프탈아미드 필라멘트 얀(Twaron, 타입 2040, 930 dtex f1000 t0)을, 이의 제조 공정에서, 세척 후 및 건조 전에, 이탈리아 보제토사로부터의 Estesol NC 91로 피니싱한다. 상기 건조된 섬유는 0.26중량%의 Estesol NC 91 고형분을 함유한다.
b) 직물의 제조
상기 a)로부터 수득된 얀을, 경사 및 위사에서 10.5개의 스레드/㎝를 갖는 L 1/1 조직을 갖고 200 g/㎡의 단위 면적당 질량을 갖는 직물로 되도록 가공한다.
c) 발수 수단으로 피니싱하기 위한 직물의 준비
상기 b)로부터 수득된 직물을, 비교실시예에서와 같이, 단계 1) 내지 6)에서 예비 세척하고, 단계 7) 내지 11)에서 재세척하지만, 차이점은 단계 10)에서 10회 대신 6회의 통과만이 실행되는 것이며, 이에 의해 시간, 물 및 에너지가 비교실시예에서보다 훨씬 줄어든다. 이어서, 비교실시예에서와 같이 단계 12 내지 15에서 상기 직물을 처리하지만, 차이점은 단계 14)에서 상기 직물을 세정하는 대신에 단지 물로 분무하는 것이며, 이에 의해 비교실시예에 비해 물 소비가 더 감소한다. 이어서, 상기 직물을 마스킹하지 않고, 단계 16) 내지 24)를 생략하고서, 비교실시예의 단계 25)에서와 같이 상기 직물을 건조시킨다.
d) 상기 직물을 발수 수단으로 피니싱함
상기 c)로부터 수득된 직물을 실온으로 조절된 욕조를 통해 공급한다[상기 욕조는 물 및 상기 물에 대해 60 g/ℓ의 Oleophobol SL, 30 g/ℓ의 Oleophobal SM 및 10 g/ℓ의 Phobol XAN(모두 독일 Huntsman 제품)으로 이루어진다]. 이어서, 상기 직물을 스퀴징하고, 120℃에서 건조시키고, 190℃의 온도에서 50초간 열처리한다.
e) 대탄도 특성
상기 d)로부터 수득된 직물 22개의 층을 패키지로 적층시킨다. 탄약 타입 9㎜ DM 41의 탄환을 사용하여 상기 패키지를 포격시키고, v50 값을 측정한다. 건조 상태에서의 상기 패키지의 v50 값은 463±6m/s이다(표 참조).
상기 d)로부터 수득된 직물 14개의 추가의 층을 패키지로 적층시킨다. 파쇄 타입 1.1 FSP의 파편으로 상기 패키지를 포격시키고, v50 값을 측정한다. 상기 패키지의 v50 값은 건조 상태에서 495±12m/s이고 습윤 상태에서 490±8m/s이다(표 참조).
비교실시예 실시예 1 실시예 2
탄도 포격(건조) v50 = 470±7m/s v50 = 475±8m/s v50 = 463±6m/s
파편 포격(건조) v50 = 484±6m/s v50 = 493±13m/s v50 = 495±12m/s
파편 포격(습윤) v50 = 466±8m/s v50 = 472±14m/s v50 = 490±8m/s
상기 표에서 실시예 1과 비교실시예의 비교 결과, 카본산 폴리에스테르로 피니싱된 아라미드 섬유로부터 제조된 본 발명의 텍스타일 패브릭을 사용함으로써, 올레산 폴리글리콜 에스테르로 피니싱된 아라미드 섬유를 갖는 통상의 텍스타일 패브릭이 거쳐야 하는 25개의 예비처리 단계를 모두 생략하면서도,
- 탄도 포격하에 v50 값이 통상의 텍스타일 패브릭의 v50 값과 유사하게 양호하고,
- 건조 상태에서 및 심지어 습윤 상태에서도, 파편 포격하에 v50 값이 통상의 텍스타일 패브릭의 v50 값보다 더 높은 경향이 있는, 발수제로 피니싱된 텍스타일 패브릭을 제조할 수 있는 것으로 나타난다.
상기 표에서 실시예 2와 비교실시예의 비교 결과, 카본산 폴리에스테르로 피니싱된 아라미드 섬유로부터 제조된 본 발명의 텍스타일 패브릭을 사용함으로써, 올레산 폴리글리콜 에스테르로 피니싱된 아라미드 섬유를 갖는 통상의 텍스타일 패브릭이 거쳐야 하는 4단계의 재세척 단계를 생략하고 세정 통과 대신 분무 통과를 실행하며 필수 마스킹 단계를 완전히 생략함에도 불구하고,
- 탄도 포격하에 v50 값이 통상의 텍스타일 패브릭의 v50 값과 유사하게 양호하고,
- 파편 포격하에 v50 값이 통상의 텍스타일 패브릭의 v50 값보다 건조 상태에서는 더 높은 경향이 있고 습윤 상태에서는 훨씬 더 높은, 발수제로 피니싱된 텍스타일 패브릭을 제조할 수 있는 것으로 나타난다.

Claims (10)

  1. 피니싱제(finishing agent)로 피니싱된 아라미드 섬유 80중량% 이상으로 제조된 텍스타일 패브릭(textile fabric)으로서, 상기 피니싱제는 카본산 에스테르 또는 카본산 디클로라이드가 하나 이상의 디올과 중축합되어 제조된 카본산 폴리에스테르를 포함하고, 상기 카본산 폴리에스테르의 한쪽 쇄 말단 또는 양쪽 쇄 말단은 하이드록실 그룹으로 이루어지거나, 상기 카본산 폴리에스테르의 한쪽 쇄 말단 또는 양쪽 쇄 말단은 1가 알코올의 알킬 라디칼로 이루어지고, 상기 텍스타일 패브릭이 발수 피니시(water-repellent finish)를 추가로 갖는, 텍스타일 패브릭.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카본산 폴리에스테르가 화학식 I을 가짐을 특징으로 하는, 텍스타일 패브릭.
    화학식 I
    Figure 112012026327254-pct00003

    상기 화학식 I에서,
    R1은 6개 내지 22개의 탄소원자를 갖는 선형 또는 분지형의 포화되거나 일불포화된 알킬 라디칼이고,
    R2는 수소 또는 CH3이고,
    R3은 수소 또는
    Figure 112012026327254-pct00004
    그룹이고,
    n은 0 내지 10의 정수이고,
    m은 5 내지 16의 정수이고,
    z는 1 내지 3의 정수이다.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피니싱제가
    상기 화학식 I의 카본산 폴리에스테르, 알킬 폴리글리콜 에테르, 칼륨 알킬 포스페이트, 및 에톡시화 지방 알콜과 프로폭시화 지방 알코올 중의 하나 또는 둘 다로 이루어지거나;
    상기 화학식 I의 카본산 폴리에스테르, 알킬 폴리글리콜 에테르, 칼륨 알킬 포스페이트, 에톡시화 알코올 및 폴리글리콜 에스테르로 이루어짐을 특징으로 하는, 텍스타일 패브릭.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피니싱제로 피니싱된 상기 아라미드 섬유가 상기 섬유의 중량에 대해 0.1중량% 내지 1.5중량%의 피니시 고형분(finish solid)을 가짐을 특징으로 하는, 텍스타일 패브릭.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 패브릭이 직물, 편직물 또는 단일축 또는 다중축 복합체임을 특징으로 하는, 텍스타일 패브릭.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 패브릭이 이중층의 직물이며, 상기 이중층은 제1 직물층 및 제2 직물층을 포함하며, 상기 제1 직물층은 3.5 내지 20개의 스레드(thread)/㎝ 및 적어도 210 dtex의 선형 밀도를 갖는 제1 스레드 그룹(이는 상기 제1 직물층 중량의 적어도 65%를 구성한다) 및 0.5 내지 16개의 스레드/㎝ 및 적어도 50 dtex의 선형 밀도를 갖는 제2 스레드 그룹으로 이루어지고, 여기서, 상기 제2 스레드 그룹은 상기 제1 스레드 그룹을 가로질러 주행하고, 상기 제1 스레드 그룹의 스레드의 수/㎝ 대 상기 제2 스레드 그룹의 스레드의 수/㎝의 비는 >1이며, 상기 제2 직물층은 0.5 내지 16개의 스레드/㎝ 및 적어도 50 dtex의 선형 밀도를 갖는 제1 스레드 그룹 및 3.5 내지 20개의 스레드/㎝ 및 적어도 210 dtex의 선형 밀도를 갖는 제2 스레드 그룹(이는 제2 직물층 중량의 적어도 65%를 구성한다)으로 이루어지며, 여기서, 상기 제2 스레드 그룹은 상기 제1 스레드 그룹을 가로질러 주행하고, 상기 제2 스레드 그룹의 스레드의 수/㎝ 대 상기 제1 스레드 그룹의 스레드의 수/㎝의 비는 >1이고, 여기서, 상기 제1 직물층의 상기 제1 스레드 그룹과 상기 제2 스레드 그룹은 각각 상기 제2 직물층의 상기 제1 스레드 그룹과 상기 제2 스레드 그룹에 평행하게 주행하고, 상기 제1 직물층의 상기 제1 스레드 그룹과 상기 제2 직물층의 상기 제1 스레드 그룹은 경사이고, 상기 제1 직물층의 상기 제2 스레드 그룹과 상기 제2 직물층의 상기 제2 스레드 그룹은 위사임을 특징으로 하는, 텍스타일 패브릭.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 아라미드 섬유가 p-아라미드 섬유임을 특징으로 하는, 텍스타일 패브릭.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 관통 저항성 제품(penetration-resistant article)을 제조하기 위한 텍스타일 패브릭.
  9. 제8항에 있어서, 상기 관통 저항성 제품이 방 파편 매트 (fragment protection mat), 방탄 조끼, 플랙 재킷(flak jacket), 방검 조끼(stab-resistant vest) 또는 상기 명시된 제품들 중 적어도 둘의 조합임을 특징으로 하는 텍스타일 패브릭.
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