KR101785752B1 - 고 영률 얀을 갖는 패키지 및 얀 패키지 권취 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개선된 얀 패키지 및 고 영률 얀의 패키지를 권취하는 방법에 관한 것이다. 상기 패키지는 해사 장력에서의 정규화된 표준 편차가 낮고, 따라서 광범위한 얀 구조물, 특히 의료 제품으로 전환하는데 매우 적합하다.

Description

고 영률 얀을 갖는 패키지 및 얀 패키지 권취 방법{PACKAGE WITH HIGH YOUNG'S MODULUS YARN AND METHOD FOR WINDING THE YARN PACKAGE}

본 발명은 고성능 폴리에틸렌(HPPE) 같은 고 영률(Young's modulus) 얀(yarn)을 갖는 패키지에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 보빈(bobbin)에 얀이 전용 권취(winding) 패턴에 따라 배열된 패키지에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 권취 패턴에 관한 것이다.

합성 및 천연 얀은 전형적으로 보빈 상의 연속적인 얀으로서 공급된다. 얀은 예를 들어 문헌['Manual of Winding Technology', Georg SAHM GmbH & Co., 제1판, 1995]에 개시되어 있는 것과 같은 권취 장치에 의해 보빈 상으로 분배된다. 권취는 전통적으로 정각(constant-angle) 교차 권취(나선각이 일정하게 유지됨) 또는 정밀 교차 권취(얀 가이드의 이중 스트로크당 보빈의 회전수가 일정함)에 의해 수행된다.

또한, 고 영률 얀은 전형적으로 보빈 상에 공급된다. 전통적으로, 권취의 목적은, 얀에 대한 장력 없이 보빈이 수직으로 배열될 때 얀이 보빈으로부터 미끄러지는 경향이 낮고 경도가 높다는 점에서, 높은 팩킹(packing) 밀도 및 높은 기계적 안정성을 갖는 패키지를 제공하는 것이었다. 이는, 높은 베일(bail) 압력으로, 고 영률 얀을 폐쇄식 정밀 교차 권취에 기초하여 권취함으로써 달성된다.

본 발명의 목적은 고 영률 얀의 개선된 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 양태에서, 본 발명의 목적은 보빈 상에서 고 영률 얀의 개선된 패키지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가적인 양태에서, 본 발명의 목적은 고 영률 얀의 패키지의 용도를 제공하는 것이다.

개선점은, 예를 들어 해사(unwinding) 응력의 변화 감소, 권취 및/또는 해사 동안의 얀 손상 감소, 보빈 상에 유지되는 얀의 개선, 또는 본 발명의 또 다른 특징중 하나 이상일 수 있다.

보빈은 그 위에 얀이 권취되는 중심부이다. 패키지의 보빈은 바람직하게는 천공되거나 천공되지 않은 원통형 보빈이다. 패키지는 보빈 상에 권취된 개방식 정밀 교차 권취 패키지이다. 도 1에는 정밀 교차 권취 패키지의 개략도가 도시되어 있다. 본 발명에 따른 패키지는 2개의 말단을 갖고, 각 말단에서의 결찰(ligature)(10)의 수는 8 내지 25개이다. 여기에서, 결찰은 패키지의 말단에서의 전환점인데, 여기에서 얀은 패키지의 한 말단을 향해 연장되다가 패키지의 다른 말단을 향해 연장되는 것으로 바뀐다. 패키지의 각 말단에서의 결찰의 수는, 동일한 얀 전환점에 얀이 다시 인접하게 위치되기 전까지의 패키지의 말단에서의 전환점의 수이다. 달리 말해, 결찰의 수는, 얀이 말단에서의 최초 위치에서 출발해서부터 최초 위치에 인접하게 위치될 때까지(δ만큼 떨어짐)의 얀 가이드의 이중 스트로크의 수이다. 전형적으로, 각 말단에서의 결찰의 수는 4 또는 5개와 같이 적다. 한 예는 펜타 와인드(Penta Wind)이다['Manual of Winding Technology'의 p. 37, Georg SAHM GmbH & Co., 제1판, 1995]. 각 말단에서의 결찰의 수는 전통적으로 전체 패키지에서 일정하게 유지되는데, 이것이 기계적으로 가장 간단한 해결책이고 결찰의 수가 변하는 경우에는 비대칭 패키지가 생성되기 때문이다.

보빈(8)에 위치된 얀(2a, 2b)에 의해 도 1의 패키지(6)가 제조된다. 얀(2a, 2b)은 얀(2a, 2b)의 중심들 사이의 수직 거리(δ)(또한, δ 값으로 일컬어짐)에 위치된다. '개방식'이란, 인접한 얀들(2a, 2b)이 거리(4)만큼 떨어져서, 인접하게 위치되는 얀들(2a, 2b)이 패키지의 말단들 사이의 거리 대부분에 걸쳐 서로 접촉하지 않음을 의미한다. 달리 말해, δ 값은 얀(2a, 2b)의 폭(W_얀)보다 크다. 놀랍게도, 개방식 정밀 교차 권취 패키지와 조합된 각 말단에서의 다수개의 결찰의 조합이, 얀이 인접한 얀들 사이에서 걸릴 가능성을 격감시키고, 따라서 패키지의 해사 장력 변화를 감소시킴을 발견하였다. 더더욱 놀랍게도, 패키지가 500g 미만과 같이 비교적 작을 때, 특히 패키지가 250g 미만일 때 이 권취 패키지가 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 2kg보다 크거나, 4kg보다 크거나, 6kg보다 크거나, 심지어 10kg 이상의 더 큰 패키지의 경우, 단 개방식 정밀 교차 권취 패키지를 사용하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 여기에서 '단(step)'이란, 외층이 내층보다 더 낮은 나선각을 갖도록 하는 권취 동안의 나선각 감소를 일컫는다. 이는, 패키지의 내부에 비해 패키지의 외부의 나선각의 급격한 증가에 의해 달성된다. 단의 이용은 예컨대 EP 0055849A2 호에 기재되어 있다.

본 발명의 다른 양태(이 양태는 본 발명의 제 1 양태와 조합가능함)에서, 본 발명의 목적은 해사 장력 변화가 1.5 미만의 평균 해사 장력[150m/분의 해사 속도를 사용하는 OETO(Over End Take Off)로서 1000m에 대해 측정됨]의 정규화된 표준 편차인 얀의 패키지에 의해 달성된다. 정규화된 표준 편차는 해사 장력의 표준 편차와 평균 해사 장력의 비이다. 해사 장력 편차의 이러한 수준은, 얀의 더욱 균일한 풀림(take off)은 더욱 균질한 얀 구조물을 야기하기 때문에 대부분의 얀에서 유리한 것으로 밝혀졌다. 바람직한 실시양태에서, 해사 장력의 정규화된 표준 편차는 1.25 미만, 더욱 바람직하게는 해사 장력의 변화는 1.1 미만이다. 이들 바람직한 실시양태는 HPPE 같은, 영률이 높은 가는 얀의 경우에 특히 유리한데, 고 영률 얀의 매우 낮은 탄성이 해사 장력에서의 급격한 변화에 대한 얀의 감도를 증가시키기 때문이다. 해사 장력에서의 낮은 편차는 또한 패키지 성능 인자(Package Performance Factor)(PPF)로도 기술될 수 있다. 본 발명의 이 양태에서, PPF는 150 미만, 바람직하게는 100 미만이다. 바람직한 실시양태는 150㎛ 미만의 얀 직경을 갖는 HPPE 같은 고 영률 얀의 경우에 특히 유리한 것으로 밝혀졌다.

예시적인 실시양태 및 도면을 참조하여 본 발명을 이후 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 정밀 교차 권취 패키지의 개략도이다.
도 2는 교란되지 않은(undisturbed) 말단 및 교란된 말단을 갖는 패키지의 개략도이다.
도 3은 폐쇄식 정밀 교차 권취에 의해 권취된 HPPE의 패키지의 해사 장력을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 개방식 정밀 교차 권취에 의해 권취된 HPPE의 패키지의 해사 장력을 도시한다.
모든 도면은 매우 개략적이고 반드시 축척대로 도시된 것은 아니며, 이들 도면은 본 발명을 설명하기 위해 필요한 부분만을 도시하고, 다른 부분은 생략하거나 암시하기만 한다.

실험에 의해 패키지가 바람직하게는 양의(positive) 권취(양의 δ 값)를 가져야 함을 밝혀내었다. 양의 권취는 OETO에 의한 해사에 영향을 주지 않지만, 새로 놓이는 얀이 이전에 놓인 얀에 의해 끌려가는 것을 방지하기 때문에, 패키지의 권취 동안 유리하다. 이는 e-PTFE 및 고성능 폴리에틸렌(HPPE) 섬유 같은 낮은 마찰 계수를 갖는 고 영률 얀의 경우에 특히 그러하다.

매우 바람직한 실시양태에서, 각 말단에서의 결찰의 수는 11 내지 19개이다. 놀랍게도, 이 실시양태가 더 낮은 얀 층 사이에서의 얀의 걸림 없이 기계적으로 매우 안정한 패키지를 제공하고 따라서 매우 안정하게 풀리게 하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 상기 패키지는, 다수의 권취된 얀이 이동하도록 얀이 느슨해지는 경우에라도 다수개의 결찰(이는, 이웃한 얀이 미끄러져 도미노 효과를 야기하는 것을 방지함)에 의해 이동이 중단된다는 점에서 매우 안정하였다. 이 효과는, 이웃한 얀이 이동하기 전에 미끄러진 다수의 얀 층(결찰의 수에 상응함)에 의해 야기된다. 본 발명에 따른 패키지의 이러한 안정화 효과는, 더 탄성인 얀이 그러할 수 있듯이, 권취 장력에 의한 얀의 연신이 이동에 의한 얀의 여분의 길이를 흡수할 수 없는 고 영률 얀의 경우에 특히 유리하다.

개방식 정밀 교차 권취 패키지에 의해, 나선각은 패키지 직경이 증가함에 따라 증가한다. 도 1에는, 나선각의 정의가 표시되어 있다. 본 발명에 따른 패키지의 한 실시양태에서는, 나선각이 유리하게는 75° 내지 86°이어야 하는 것으로 밝혀졌고, HPPE의 경우 78° 내지 85°의 나선각이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 또한, 단 개방식 정밀 교차 권취를 이용하는 경우에는, 큰 패키지의 경우라도 이러한 나선각 범위가 실현되는 것으로 밝혀졌다. 나선각이 규정된 범위 내에 있다는 것은 본원에서 패키지의 얀의 80중량% 이상이 그 범위의 나선각을 가짐을 의미한다. 따라서, 패키지의 제일 안쪽 부분 또는 제일 바깥쪽 부분 및/또는 패키지의 말단에 인접한 부분은 규정된 범위 외의 나선각을 가져서, 예를 들어 본 발명의 원리에서 벗어나지 않으면서 완성된 패키지의 밀착성(coherence)을 증가시키거나 보빈 상에서의 얀의 고정을 개선시킬 수 있다. 그러나, 패키지의 실질적으로 모든 얀이 그 범위의 나선각을 갖는 것이, 예를 들어 패키지의 얀의 90중량% 이상, 가장 바람직하게는 얀의 95중량% 이상이 그 범위의 나선각을 갖는 것이 매우 바람직하다. 큰 패키지의 경우, 이는 나선각이 권취 동안 조정될 필요가 있음을 요구할 수 있다. 이는 단 개방식 정밀 교차 권취 패키지로서 일컬어진다. 약 5 내지 25개의 나선각 단과 같은 일련의 단을 도입함으로써, HPPE 4 내지 10kg의 패키지의 경우 바람직한 범위의 더 좁은 간격이 달성될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

본원에서 모듈러스는 영률을 의미하고, 용어 모듈러스와 영률은 상호교환적으로 사용된다. 고 영률 얀은 본원에서 30GPa보다 큰 영률을 갖는 얀이다. 그러나, 패키지 및 얀의 권취 방법의 이점은 예컨대 50GPa, 75GPa, 100GPa 이상의 매우 높은 영률의 얀(예컨대, HPPE)의 경우에 특히 두드러진다. 패키지는 매우 높은 영률과 낮은 마찰 계수를 조합한 얀(예를 들어, UHMWPE를 기제로 하는 겔 방사 HPPE 얀)의 경우에 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 얀은 단일 필라멘트 또는 다중 필라멘트 얀일 수 있다. 다중 필라멘트 얀은 둘 이상의 필라멘트를 포함하며, 이 필라멘트는 꼬이거나, 꼬이지 않거나, 땋거나(단일 필라멘트 또는 쌓인 단일 필라멘트로부터), 인탱글링되거나 이들의 임의의 조합에 의해 얀이 될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 실질적으로 둥근 단면을 갖는 브레이딩(braiding) 및 긴 단면을 갖는 브레이딩[예컨대, (좁은) 땋은 밴드 또는 중공 브레이드 같은 권취 동안 내려앉아 긴 구조물을 형성하는 브레이드] 등의 얀 구조물의 권취물 및 얀 구조물의 권취 패키지도 포함한다. 고 영률 얀의 예는 고 모듈러스 아라미드(High Modulus Aramid) 섬유(HMA), 탄소 섬유, e-PTFE 및 HPPE이다. 단일 필라멘트는 실질적으로 둥근 단면을 갖는 단일 필라멘트, 및 (좁은) 밴드, 리본, 테이프, (꼬인) 슬릿 테이프 같은 긴 단면을 갖는 단일 필라멘트, 또는 쌓인 (부분적으로) 융합된 단일 필라멘트 또는 다중 필라멘트 얀 같은 단일 필라멘트-유사 구조물을 포괄한다.

고 영률 얀을 권취하는데 있어서의 주된 난점은, 더욱 탄성인 섬유의 경우에 관찰될 수 있는 바와 같이, 보빈에 대한 얀의 그랩핑(grapping)이 없다는 것이다. 이는, 얀이 장력 없이 수직으로 위치될 때 얀이 패키지로부터 떨어지거나 또는 적어도 패키지의 외층의 위치가 바뀔 수 있음을 의미한다. 전통적으로는, 조밀한 팩킹 및 비교적 낮은 나선각을 이용함으로써(왜냐하면, 이것이 패키지의 밀착성을 개선하기 때문에) 이 문제를 해결해왔다. 이는 비교적 두꺼운 고 영률 얀의 경우에 수용가능한 해결책이지만, 놀랍게도 더 가는 얀의 경우에는 항상 적합한 해사 특성으로 이어지지 않았고 심지어는 권취 또는 해사 동안 얀을 손상시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다.

얀이 높은 영률과 높은 강인도(tenacity)의 조합을 갖는 경우 본 발명에 따른 패키지가 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 한 실시양태에서는, 본 발명에 따른 패키지의 얀이 13cN/dtex 이상의 강인도를 갖고, 바람직하게는 얀이 17cN/dtex 이상의 강인도를 갖는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 35cN/dtex 같은 30cN/dtex 이상의 강인도를 갖는 고성능 얀의 경우에 가장 높은 이점이 관찰되었다. 높은 강인도의 얀의 이점이 더 높은 강인도의 얀의 경우에 감소되는 것으로는 보이지 않았다. 그러나, 한 실시양태에서 얀은 75cN/dtex 미만의 강인도를 갖는다.

HPPE는 본원에서 고성능 폴리에틸렌으로 이해되는데, 이는 30GPa 이상의 영률의 연신된 폴리에틸렌을 기재로 하는 얀이다. 예를 들어 용융 방사 공정(예컨대 EP 1445356 호에 개시된 바와 같음), 고상 공정(예컨대 EP 1627719 호에 개시된 바와 같음) 또는 겔 방사(예를 들어 WO 2005/066401 호에 개시된 바와 같음)에 의해 HPPE를 제조할 수 있다. HPPE의 특히 바람직한 유형은 겔 방사 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)이며, 이 때 UHMWPE는 135℃의 데칼린중 용액에서 측정될 때 5dl/g 이상, 바람직하게는 10dl/g 이상, 더욱 바람직하게는 15dl/g 이상, 가장 바람직하게는 21dl/g 이상의 고유 점도(IV)를 갖는다. 바람직하게는, IV는 40dl/g 이하, 더욱 바람직하게는 30dl/g 이하, 더더욱 바람직하게는 25dl/g 이하이다. 겔 방사 UHMWPE는 전형적으로 50GPa 이상의 영률을 갖는다.

얀은 폭(W_얀)을 갖는다. 여기에서, W_얀은 얀의 길이 방향을 가로지르는 얀의 단면의 최대 치수이다.

δ 값이 높을수록, 권취 패키지는 더욱 개방적이다. 바람직한 실시양태에 있어서는, 본 발명에 따른 패키지가 2W_얀 이상, 바람직하게는 4W_얀 이상의 δ 값을 갖는 경우, 얀의 걸림이 상당히 감소되는 것으로 밝혀졌다. 그러나, δ 값이 지나치게 커지면, 패키지의 기계적인 밀착성이 감소되었다. 따라서, δ 값이 100W_얀 이하인 것이 바람직하다. 2W_얀 내지 20W_얀의 δ 값이 가장 바람직하였다.

특히 예를 들어 100㎛ 미만의 W_얀 같은 매우 작은 W_얀을 갖는 얀의 경우, (W_얀+0.5mm) 내지 (W_얀+3mm)의 δ 값을 갖는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 달리 말해, 이 실시양태에서, 인접한 얀의 얀 중심 사이의 거리는 약 0.5mm 내지 3mm이다. 이는, 다른 곳에서 논의되는 바와 같이 말단에서의 높은 결찰 수와 함께 조합될 때, 얀의 낮은 걸림(hooking) 위험성 및 적합하게 개방적인 분배를 허용하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 이들 δ 값은 얀의 미끄러짐이 개시되는 경우 인접한 얀이 서로 지지하도록 허용한다. 특히 낮은 선형 밀도를 갖는 얀의 경우, (W_얀+0.8mm) 내지 (W_얀+2mm)의 δ 값을 이용하는 것이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. HPPE의 경우, 이는 120dtex 미만의 선형 밀도를 갖는 얀, 더욱 특히는 45dtex 미만의 선형 밀도를 갖는 얀의 경우에 특히 유리한 것으로 밝혀졌다.

바람직한 실시양태에서, 패키지의 경도는 50°Sh 내지 80°Sh이다. 더욱 연질의 패키지는 불안정해지는 경향이 있었고, 더욱 경질의 패키지는 해사 장력의 변화가 증가되는 경향이 있었다. 더욱 바람직하게는, 패키지의 경도는 60°Sh 내지 75°Sh이며, 이는 고 영률 얀, 특히 HPPE 얀의 경우에 해사 장력의 변화 및 패키지의 안정성과 관련하여 우수한 성능을 수득하는 것으로 밝혀졌다. 패키지의 경도는 패키지의 길이를 따른 경도의 평균값으로서 측정된다. 패키지의 경도는 권취 패턴과 함께 베일 압력 및 권취 동안의 얀 장력의 조합에 의해 결정된다. 패키지의 경도가 규정된 범위 내에서 유지되는 한 베일 압력 및 얀 장력은 상당히 변화될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 일반적으로, 낮은 베일 압력과 낮은 얀 장력의 조합을 이용하는 것은 얀의 걸림을 감소시키기 때문에 유리한 것으로 밝혀졌다. 반면, 매우 낮은 베일 압력과 얀 장력(특히 큰 δ 값과 함께)은 불안정한 패키지를 생성시키는 경향이 있었다.

경도는 전형적으로 트레블러(traveller)가 트레블러의 정지 및 가속으로 인해 방향을 바꾸는 경우에 말단 부근에 제공되는 과량의 물질 때문에 패키지의 말단 영역과 패키지의 중심 영역 사이에서 변화된다. 바람직한 실시양태에서, 경도의 변화는 매우 낮게 유지된다. 말단으로부터 1cm에서의 패키지의 경도와 패키지의 중간에서의 패키지의 경도 사이의 차이가 10°Sh 미만으로 유지되는 것이 매우 유리한 것으로 밝혀졌다. 특히 유리한 것은 말단으로부터 1cm에서의 패키지의 경도와 패키지 중간에서의 패키지의 경도 사이의 차이가 5°Sh 미만인 패키지였다. 이는 패키지의 매우 높은 품질을 허용하였다.

패키지의 말단은 보빈(도 2A 참조-치즈라고도 함)에 대해 (실질적으로) 수직일 수 있으며, 이는 본 발명의 바람직한 실시양태를 나타낸다. 그러나, 다른 바람직한 실시양태의 경우에는 패키지의 말단중 하나 이상이 교란되어 있다. 교란된 말단은 권취 동안 말단 근처에서의 트레블러의 감속 및 가속으로 인해 패키지의 말단 근처에 제공되는 증가된 물질의 효과를 감소시키는 경향이 있는 것으로 밝혀졌다. 교란된 말단은 말단으로부터 1cm에서의 패키지의 경도와 패키지의 중간에서의 패키지의 경도 사이의 차이를 감소시키는데 바람직한 수단을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 말단이 교란되었다는 것은 본원에서 말단이 보빈에 대해 (실질적으로) 수직이 아님을 의미한다. 교란은 패키지의 전체 말단 또는 패키지의 말단의 한정된 부분(예를 들어, 패키지의 더 큰 직경 또는 더 작은 직경의 말단)에만 걸쳐있을 수 있다. 간결하게 하기 위하여, 부분적으로 교란된 말단은 도 2에 도시되어 있지 않다. 교란된 말단의 예는 패키지의 말단 근처에서 말단이 안쪽으로 테이퍼링되거나(패키지의 다른 말단 쪽으로; 도 2C 참조) 또는 바깥쪽으로 테이퍼링되거나(패키지의 다른 말단으로부터 멀리; 도 2B 참조), 지그재그형이거나(도 2D 참조) 또는 일정 범위 r 내에서 무작위적으로 분포된 길이를 갖는 경우이다(도 2E 참조). 가장 바람직한 것은 말단중 하나 이상이 바깥쪽으로 테이퍼링된 것이었다.

원칙적으로, 임의의 폭의 얀을 위해 본 발명에 따른 패키지를 이용할 수 있으나, 폭이 작은 얀의 경우에는 낮은 해사 저항성 또는 해사 저항성의 낮은 변화의 이점이 특히 발생되는데, 그 이유는, 해사 저항성의 피크가 얀의 인장 강도보다 더 커서 필라멘트의 끊김 또는 심지어 얀의 끊김을 야기함으로 인해 폭이 작은 얀이 해사 저항성의 피크에 더욱 민감하기 때문이다. 따라서, 유리한 실시양태에서, 얀은 약 0.5mm 미만의 폭을 갖는다. 바람직하게는, 얀은 약 0.1mm 미만의 폭을 갖고, 더욱 바람직하게는 얀은 약 50㎛ 미만의 폭(예를 들어, 약 25㎛ 미만의 얀 폭)을 갖는다.

통상적으로, 본 발명에 따른 패키지는 임의의 선형 밀도를 갖는 얀을 포함할 수 있으나, 패키지는 비교적 폭이 작은 얀의 경우에 특히 유리한데, 이러한 얀이 종래의 패키지에서 필라멘트가 끊어지거나 심지어 얀이 끊어지기 특히 쉽기 때문이다. 바람직한 실시양태에서, 얀의 선형 밀도는 500dtex 이하, 바람직하게는 120dtex 이하, 더욱 바람직하게는 45tex 이하, 가장 바람직하게는 20dtex 이하이다.

원칙적으로, 본 발명에 따른 패키지는 임의의 필라멘트 폭을 갖는 얀에 대해 이용될 수 있다. 여기에서, 필라멘트 폭은 필라멘트의 길이 방향을 가로지르는 얀의 단면의 최대 치수이다. 그러나, 폭이 작은 필라멘트를 갖는 얀의 경우에 낮은 해사 저항성 또는 해사 저항성의 낮은 변화 이점이 특히 발생되는데, 해사 저항성 피크가 필라멘트의 인장 강도보다 더 커서 필라멘트 끊김, 따라서 보풀 형성, 품질 감소 또는 궁극적으로는 얀 끊김을 야기할 수 있음으로 인해 폭이 작은 필라멘트가 해사 저항성 피크에 더욱 민감하기 때문이다. 따라서, 유리한 실시양태에서, 얀은 약 17㎛ 미만의 폭을 갖는 하나 이상의 필라멘트를 포함한다. 바람직하게는, 얀은 약 12㎛ 미만의 폭을 갖는 하나 이상의 필라멘트를 포함하고, 더욱 바람직하게는 얀은 약 8㎛ 미만의 폭을 갖는 하나 이상의 필라멘트를 포함한다.

본 발명의 다른 양태는 고 영률 얀의 패키지의 권취 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 원통형 보빈을 제공하고, 고 영률 얀을 보빈 상으로 권취하여 2개의 말단을 갖는 패키지를 형성하는 것을 포함하며, 이 때 권취 패턴은 개방식 정밀 교차 권취이고, 각 말단에서의 결찰의 수는 8 내지 25개이며, 바람직하게는 각 말단에서의 결찰의 수는 11 내지 19개이다.

바람직한 실시양태에서, 얀은 폭(W_얀)을 갖고, 권취 패턴은 2W_얀 내지 100W_얀의 δ 값을 갖는데, 이는 얀의 걸림 위험이 감소된 패키지를 수득하는 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 2W_얀 내지 20W_얀의 δ 값은 보다 조밀한 팩킹 및 이웃한 얀[예를 들어, 도 1에서 얀(2a)과 얀(2b)]의 더욱 우수한 지지를 허용하였다.

본 발명의 또 다른 실시양태에서, 권취 패턴은 약 75° 내지 86°의 나선각을 갖는다. 이 방법은 체계적인 패턴으로 및/또는 큰 변동 및 높은 피크 없이 낮은 해사 장력을 갖는 얀 패키지를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 나선각은 더욱 바람직하게는 78° 내지 85°이며, 이는 HPPE에 있어서 생성되는 얀 패키지의 밀착성과 해사 장력 변화 사이에서 가장 우수한 타협점을 제공하는 것으로 밝혀졌다.

또 다른 바람직한 실시양태에서는, 예컨대 약 4kg보다 큰 HPPE에 상응하는 큰 얀 패키지의 경우, 권취 패턴의 나선각에 하나 이상의 단을 포함하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌고, 더욱 바람직하게는 권취 패턴은 나선각에 더 많은 단, 예를 들어 나선각에 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 10개 이상, 20개 이상, 25개 이상의 단을 포함한다. 단의 수는 나선각이 실질적으로 일정하게 유지되지 않도록 하기에 충분히 적어야 하는데, 이렇지 않을 경우 무작위적인 권취 패키지를 야기하고, 이는 지나치게 높은 해사 장력을 야기하므로 바람직하지 않기 때문이다. 본 발명에 따른 방법은, 권취 속도 및 나선각이 권취 동안 조정될 수 있도록, 보빈의 회전을 제어하는 모터가 얀 가이드를 제어하는 모터와 독립적으로 구동되는 권취기 상에서 바람직하게 수행된다.

본 발명에 따른 패키지 및 권취 방법은, 얀의 더욱 균일한 전달, 따라서 얀 전환동안 더욱 균일한 장력을 허용하기 때문에, 가는 고 영률 얀의 땋기, 편직, 직조, 꼬기 및/또는 다른 얀 전환에 사용하기 특히 유리하다. 특히 최소 침습 기법이 더 가는 얀의 사용을 요구하는 의료 용도에서, 본 패키지 및 권취 방법은 중요한 이점이다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시양태에서는, 본 발명에 따른 패키지가 사용되는 얀 구조물이 의료 장치이거나 또는 얀 구조물이 의료 장치의 일부를 구성한다.

실시예

호니그만(Honigmann) 해사 성능 시험기 UPT-100에 의해 해사 장력을 측정하고, 호니그만 HCC-PPT 소프트웨어 패키지를 사용하여 분석하였다.

150m/분의 해사 속도 및 50cm의 보빈과 가이드 아이(guide eye) 사이의 거리를 이용하여, 오버 엔드 테이크 오프(OETO)로서 해사 장력을 측정하였다. 가이드 아이는 세라믹 Al₂O₃ 가이드 아이였다. 보빈을 수평으로 배열하고, 보빈의 중심과 가이드 아이를 동일한 높이로 배열하였다. 시험 길이는 1000m였고, 그 후 호니그만 HCC-PPT 소프트웨어 패키지를 사용하여 결과를 분석하였다.

비교예 1

디에스엠 다이니마(DSM Dyneema)에서 시판중인 UHMWPE 얀의 110dtex 꼬인 HPPE를 개방식 정밀 교차 권취 패키지에 의해 SAHM 260XE 상에 권취하였다. 얀의 폭은 약 141㎛였고, 패키지 길이는 200mm였으며, 나선각은 75° 내지 84°로 유지하였으며, δ 값은 2.2mm였고, 말단에서의 결찰의 수는 4개였고, 얀 장력은 80cN이었다. 상기 기재된 바와 같이 해사을 수행하였다. 도 3에는, 측정된 해사 장력이 도시된다. 대부분의 시간동안 해사 장력이 매우 낮게 유지되긴 하였으나 다수개의 장력 피크가 나타난 것으로 밝혀졌다. 피크는 주로 패키지의 말단 주변에 집중된 것으로 나타났다.

실시예 2

디에스엠 다이니마에서 시판중인 UHMWPE 얀의 110dtex 꼬인 HPPE를 본 발명에 따른 개방식 정밀 교차 권취 패키지에 의해 SAHM 260XE 상에 권취하였다. 얀의 폭은 약 148㎛였고, 패키지 길이는 200mm였으며, 나선각은 79° 내지 81°로 유지되었고, δ 값은 1.0mm였으며, 말단에서의 결찰의 수는 11개였고, 얀 장력은 80cN이었다. 상기 기재된 바와 같이 풀었다. 도 4에는, 측정된 해사 장력이 도시되어 있다. 평균 장력뿐만 아니라 피크 장력 둘 다 매우 낮은 것으로 관찰되었다. (실질적으로 더 낮은) 피크가 실시예 1보다 더 체계적인 패턴이다.

논의

표 1에는, 호니그만 HCC-PPT 소프트웨어 패키지로부터 이끌어낸 데이터가 요약된다.

	비교예 1	실시예 2
평균 장력[cN]	0.39	0.23
최대 장력[cN]	16.08	3.51
최소 장력[cN]	-1.15	-0.13
표준 편차[cN]	0.83	0.25
패키지 성능 인자(PPF)	720	57.4
정규화된 표준 편차[]	2.13	1.09

표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 패키지(실시예 2)는 명백히 모든 매개변수에서 비교예 1의 패키지보다 성능이 우수한데, 이는 12배보다 큰 PPF의 개선을 야기한다. 이는 또한 정규화된 표준 편차에 대해서도 관찰되는데, 본 발명에 따른 패키지는 비교예 1의 패키지의 정규화된 표준 변차의 약 절반인 정규화된 표준 편차를 갖는다.

수득되는 실시양태가 물리적으로 실행가능하지 않다고 당 업자가 즉시 깨닫지 않는 한, 본원에 기재된 발명의 실시양태로부터의 개별적인 특징 또는 특징들의 조합뿐만 아니라 이들의 명백한 변형을 본원에 기재된 다른 실시양태의 특징과 조합하거나 교환할 수 있다.

Claims (23)

1. 보빈(bobbin) 상의 얀(yarn)의 패키지로서,
   상기 보빈이 원통형(cylinderical) 보빈이고,
   상기 패키지가 개방식(open) 정밀 교차 권취 패키지 또는 단 개방식(step open) 정밀 교차 권취 패키지이며,
   상기 패키지가 두 개의 말단을 갖고, 각 말단에서의 결찰(ligature)의 수가 8 내지 25개이며,
   상기 얀이 30GPa 이상의 영률(Young's modulus)의 고 영률 얀인, 패키지.
2. 보빈 상의 얀의 패키지로서,
   150m/분의 해사(unwinding) 속도를 사용하는 OETO(Over End Take Off)로서 1000m에 대해 측정된 평균 해사 장력의 정규화된 표준 편차가 1.5 미만인, 패키지.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 말단에서의 결찰의 수가 11 내지 19개인, 패키지.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 얀이 폭(W_얀)을 갖고, 상기 패키지가 2W_얀 내지 100W_얀의 δ 값을 갖는, 패키지.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 패키지가 2W_얀 내지 20W_얀의 δ 값을 갖는, 패키지.
6. 제 1 항에 있어서,
   나선각(helix angle)이 75° 내지 86°인, 패키지.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 나선각이 78° 내지 85°인, 패키지.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 패키지의 경도가 50°Sh 내지 80°Sh인, 패키지.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 패키지의 말단으로부터 1cm에서의 패키지의 경도와 패키지의 중간에서의 패키지의 경도 사이의 차이가 10°Sh 미만인, 패키지.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 얀이 50GPa 이상의 영률을 갖는, 패키지.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 얀이 겔 방사 UHMWPE 얀인, 패키지.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 얀이 13cN/dtex 이상 75cN/dtex 미만의 강인도(tenacity)를 갖는, 패키지.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 얀이 0.5mm 미만의 폭을 갖는, 패키지.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 얀이 17㎛ 미만의 필라멘트 폭을 갖는, 패키지.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 얀의 선형 밀도가 500dtex 이하인, 패키지.
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 말단중 하나 이상이 테이퍼링되거나(tapered), 지그재그형이거나 또는 일정 범위 내에서 무작위적으로 분포되어 있는, 패키지.
17. 원통형 보빈을 제공하는 단계, 및 고 영률 얀을 상기 보빈 상에 권취하여 2개의 말단을 갖는 패키지를 형성하는 단계를 포함하는, 고 영률 얀의 패키지를 권취하는 방법으로서,
    상기 권취가, 각 말단에서의 결찰의 수가 8 내지 25개인 권취 패턴을 제공하는 개방식 정밀 교차 권취(open precision cross)인, 방법.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 각 말단에서의 결찰의 수가 11 내지 19개인, 방법.
19. 제 17 항에 있어서,
    상기 얀이 폭(W_얀)을 갖고,
    상기 권취 패턴이 2W_얀 내지 100W_얀의 δ 값 및 75° 내지 86°의 나선각을 갖는, 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 나선각이 78° 내지 85°이고, 상기 δ 값이 2W_얀 내지 20W_얀인, 방법.
21. 제 17 항에 있어서,
    상기 권취가 단(step) 개방식 정밀 교차 권취이고,
    상기 권취 패턴이 나선각에 5 내지 25개의 단을 포함하는, 방법.
22. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    땋기(braiding), 편직, 직조, 꼬기(twisting) 또는 이들의 조합에 의해 얀 구조물을 제조하는데 사용하기 위한 패키지.
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 얀 구조물이 의료 장치이거나 또는 의료 장치의 일부를 형성하는, 패키지.

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