KR102059734B1 - 정합성 저밀도 플루오로중합체 섬유 혼방을 함유하는 직물 - Google Patents

정합성 저밀도 플루오로중합체 섬유 혼방을 함유하는 직물 Download PDF

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노만 이. 클러프
레이먼드 비. 마이너
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Abstract

친수성 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유 및 적어도 하나의 비-ePTFE 섬유를 함유하는 직물이 제공된다. 상기 직물은 높은 통기성 및 제어된 수분 관리의 조합을 제공한다. 예시적인 구현예에서, 상기 직물은 직조, 편직, 플리스 직물일 수 있다. 상기 직물은 최종 직물을 기준으로 적어도 15% ePTFE 섬유를 함유한다. 상기 직물 내의 친수성 ePTFE 섬유는 친수성 ePTFE 섬유 네트워크 내에 수분을 저장함으로써 직물 내에서 수증기, 액체 물, 또는 땀과 같은 수분을 제어하는데 사용될 수 있다. 또한, 수분이 상기 친수성 ePTFE 섬유의 외부에 거의 또는 전혀 남아 있지 않아 내부에 수분이 있는 경우에도 건조하다고 느끼게 해준다. 중합체 멤브레인 및/또는 텍스타일이 상기 직물에 적층되어 적층된 물품을 생성할 수 있다.

Description

정합성 저밀도 플루오로중합체 섬유 혼방을 함유하는 직물
본 개시내용은 일반적으로 직물, 및 보다 구체적으로 정합성 저밀도 플루오로중합체 섬유의 혼방, 예컨대 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유 및 적어도 하나의 다른 섬유를 포함하는 직물에 관한 것이다. 상기 직물은 통기성, 드레이프성, 내구성이 있으며, 개선된 땀 관리를 포함하는 개선된 액체 및 수증기 관리를 나타낸다.
수분 관리 의류는 당업계에 공지되어 있다. 직물은 전형적으로 실로부터 편직되거나 직조되어 양말, 셔츠, 속옷 등과 같은 물품을 형성한다. 사용되는 전형적인 실 소재는 일반적으로 인공 또는 천연 실, 또는 이의 조합이다. 인기있는 천연 소재는 전형적으로 양모, 면, 및 실크를 포함한다. 인기있는 인공 소재는 전형적으로 레이온, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 아크릴, 스판덱스, 아라미드, 및 이의 조합을 포함한다. 또한, 이러한 섬유 및/또는 의류는 친수성 또는 소수성 표면, 또는 이의 조합을 생성하도록 처리될 수 있다.
또한, 쾌적감(comfort)은 의류의 중요한 매개변수로 알려져 있다. 이것은 사용자를 위해 심리적, 감각적, 열적, 및 수분 조건들의 균형을 맞추는 것을 포함한다. 이상적으로, 직물은 불쾌감과 관련된 부정적인 속성을 제거하기 위해 광범위한 조건에 대해 쾌적감을 나타낼 것이다. 이러한 속성은 전형적으로 사용자가 불쾌하다고 인식하기 위해 특별한 주의를 기울일 정도로, 춥거나, 덥거나, 축축하거나, 끈적거리거나 또는 땀을 흘리는 것으로 인한 불쾌감을 방지하는 것을 포함한다.
각각의 천연 및 인공 섬유는 특히 활동 부분을 포함하는 활동(땀 분비량을 변화시키는 것) 또는 변화하는 환경 조건(습도 또는 온도를 변화시키는 것, 바람, 태양, 그늘, 또는 비에 맞닥뜨리는 것)에서 이용될 때 이점 및 단점을 갖는 것으로 알려져 있다. 이러한 섬유는 속성들의 조합을 기반으로 적용을 위해 선택되며, 일부 중요한 매개변수는 직물의 드레이프성 또는 부드러움뿐만 아니라 상기 직물이 몸에서 나오는 땀(증기 및 액체)을 어떻게 관리하는지를 포함한다.
현재의 해결책은 이러한 요구를 사용자가 원하는 정도까지 해결하지 못하고 있다. 예를 들어, 메리노 양모 직물(merino wool fabric)은 부드럽고, 드레이프성이며, 섬유의 내부 부분 내에 수증기 흡착을 위한 높은 용량을 제공하여, 사용자를 변화하는 조건에서 상당히 쾌적하게 유지시킨다. 그러나, 이러한 직물은 기계적으로 매우 내구성이 있지는 않으며, 높은 활동 또는 습도의 기간에, 양모가 흡착된 증기로 채워지면, 양모 실 다발 내에 응축 또는 액체 관리를 위한 용량이 거의 없으므로, 원하지 않을 때 사용자가 젖은 느낌을 받게 한다. 과도한 액체 외에도 양모의 높은 흡착력은, 특히 양모가 흡착된 수분을 쉽게 탈착시킬 수 없는 습한 환경에서, 무거운 의류, 및 긴 축축한 기간 또는 긴 건조 시간을 야기할 수 있다. 폴리에스테르 직물은 대부분의 환경에서 내구성, 경량성, 및 속건성을 유지하는 능력을 갖지만, 이러한 직물은 무시해도 될 정도의 증기 흡착을 가지며, 추위를 느끼거나, 더위를 느끼거나, 원하는 것보다 더 빠르게 땀을 흘리는 것을 방지하기 위해 수증기 흡착 및/또는 응축을 위한 충분한 용량을 갖지 못한다. 이러한 직물은 또한 상기 품목에 첨가된 매우 낮은 수준의 액체로 젖은 느낌을 받아 원하지 않을 때 습기 및/또는 냉기의 느낌을 준다.
사용자가 쾌적감을 유지할 수 있는 범위를 넓히면서도, 부드럽고, 적합한 수명(내구성)을 유지하는 의류가 당업계에서 요구된다. 본원에 기재된 바와 같은 의류는 개인이 착용하는 임의의 물품을 포함할 수 있고, 또한 시트, 담요, 침낭 등과 같이 개인과 접촉하는 물품을 포함할 수 있다.
따라서, 양호한 시각적 심미성을 갖는 부드럽고 내구성 있는 직물을 유지하면서, 수증기 흡착 및 응축을 위한 고용량, 및 정의된 부피의 액체를 위한 고용량을 포함하여, 촉감 및 느낌, 보온, 수분 관리 및 심미성과 관련하여 착용자에게 전반적인 쾌적감을 갖는 직물을 제공하는 것이 당업계에 요구된다.
본 발명은, 일 구현예에서, (1) 고유의 친수성을 갖거나, 또는 섬유에게 친수성 특성을 부여하는 코팅 또는 처리를 가능하게 하는 높은 표면적을 갖는, 피브릴(fibril)의 상호연결된 네트워크의 미세구조를 갖고, 전형적으로 약 1.2 g/cm3 미만의 밀도를 갖는, 복수의 저밀도, 친수성 섬유 및 (2) 복수의 다른 섬유를 포함하는 직물을 혼입하는 의류에 관한 것이다. 상기 다른 섬유는 레이온, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 면, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 스판덱스, 및 이의 조합을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 직물은 적어도 약 15 중량%의 저밀도, 친수성 섬유를 함유할 수 있다. 이러한 저밀도, 친수성 섬유는 고려된 최종 용도에 적절한 임의의 적합한 기하학적 구조(geometry) 및 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다. 하나의 대안적인 구현예에서, 저밀도, 친수성 섬유는 실질적으로 직사각형 형태(예컨대, 1을 초과하는 종횡비) 또는 실질적으로 둥근 형태(예컨대, 약 1의 종횡비)를 가질 수 있다. 직물은 본질적으로 직조되거나 편직될 수 있다. 일 구현예에서, 텍스타일 및/또는 중합체 멤브레인이 직물의 적어도 한쪽에 부착될 수 있다.
본 발명의 제2 구현예는 (1) 약 1.2 g/cm3 미만의 밀도를 갖는 복수의 친수성, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유(ePTFE) 섬유 및 (2) 복수의 비-ePTFE 섬유를 포함하는 직물에 관한 것이다. 비-ePTFE 섬유는 레이온, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 면, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 스판덱스, 및 이의 조합을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 직물은 적어도 약 15 중량% ePTFE 섬유를 함유할 수 있다. 상기 섬유는 고려되는 최종 용도에 적절한 임의의 적합한 기하학적 구조 및 종횡비를 가질 수 있다. 하나의 대안적인 구현예에서, 상기 ePTFE 섬유는 실질적으로 직사각형 형태(예컨대, 1을 초과하는 종횡비) 또는 실질적으로 둥근 형태(예컨대, 약 1의 종횡비)를 가질 수 있다. 일 구현예에서, 텍스타일 및/또는 중합체 멤브레인이 직물의 적어도 한쪽에 부착될 수 있다.
본 발명의 제3 구현예는 (1) 복수의 경사 및 위사 섬유로서, 경사 또는 위사 방향 중 적어도 하나의 방향의 섬유 중 적어도 일부가 약 1.2 g/cm3　미만의 밀도를 갖는 적어도 하나의 친수성, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 포함하는, 복수의 경사 및 위사 섬유 및 (2) 복수의 비-PTFE 섬유를 포함하는 직조 직물에 관한 것이다. 일 구현예에서, 상기 직조 직물은 적어도 15 중량% ePTFE 섬유를 포함한다. 상기 ePTFE 섬유는 실질적으로 직사각형 형태(예컨대, 1을 초과하는 종횡비) 또는 실질적으로 둥근 형태(예컨대 약 1의 종횡비)를 가질 수 있다. 상기 비-ePTFE 섬유는 레이온, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 면, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 스판덱스, 및 이의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 구현예는 (1) 약 1.2 g/cm3 미만의 밀도를 갖는 복수의 친수성 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유 및 (2) 복수의 비-ePTFE 섬유를 포함하는 편직 직물에 관한 것이다. 상기 비-ePTFE 섬유는 레이온, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 면, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 스판덱스, 및 이의 조합을 포함할 수 있다. 상기 ePTFE 섬유는 적어도 15 중량%의 양으로 편직 직물에 존재한다. 상기 친수성 ePTFE 섬유는 실질적으로 직사각형 형태(예컨대, 1을 초과하는 종횡비) 또는 실질적으로 둥근 형태(예컨대, 약 1의 종횡비)를 가질 수 있다.
본 발명의 제5 구현예는 (1) 친수성 ePTFE 섬유 및 (2) 비-ePTFE 섬유를 포함하는 물품에 관한 것으로서, 상기 친수성 섬유 및 비-ePTFE 섬유는 직물로 형성된다. 상기 비-ePTFE 섬유는 레이온, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 면, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 스판덱스 및 이의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 ePTFE 섬유는 내부에 적어도 하나의 절연 소재를 함유할 수 있다. 상기 ePTFE 섬유는 내부에 적어도 하나의 착색 소재를 함유할 수 있다. 본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 ePTFE 섬유는 내부에 높은 굴절률을 나타내는 적어도 하나의 소재를 함유할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 상기 직물은 적어도 약 15 중량% ePTFE 섬유를 함유한다. 상기 직물은 10분 내에 10 mm을 초과하는 수직 위킹(vertical wicking)을 나타낸다. 상기 ePTFE 섬유는 1을 초과하는 종횡비를 가질 수 있고, 실질적으로 직사각형 형태를 가질 수 있다. 또 다른 구현예에서, 상기 ePTFE 섬유는 약 1의 종횡비를 가질 수 있고 실질적으로 둥근 형태일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, ePTFE 섬유는 직물 구조 내에 위치하여, ePTFE 섬유가 직물의 어느 한 표면상에 돌출되지 않거나 제한된 방식으로만 돌출된다. 이 ePTFE 섬유는 고유의 낮은 마찰력을 가지므로, 특정 최종 용도에서, "마찰력" 또는 "정지마찰력(traction)"과 같은 속성에 영향을 미치지 않는 것이 바람직하다. 이것은 초기 정지마찰력이 가장 중요한 양말 및 신발에서 특히 관련이 있다. 이러한 적용에서, ePTFE 섬유 구조의 이점은 사용자와 물리적으로 접촉되지 않을 때 부여될 수 있지만 대신에 직물 구조 내에 혼입될 때 부여될 수 있다. 이 구현예에서, ePTFE 섬유는 건강한 발을 유지하는데 중요한 드레이프, 내구성, 및 수분 관리와 같은 직물 속성을 개선하지만, 착용자에게 양호한 정지마찰력을 촉진한다. 대안적으로, 적어도 일부 낮은 마찰 성능이 요구되는 구현예의 경우, 이 효과를 제공하기 위해 ePTFE 섬유의 노출은 직물 직조 또는 편직 구조 내에서 조정될 수 있다.
첨부된 도면은 본 개시내용의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서의 일부에 통합되어 이를 구성하고, 구현예를 예시하며, 본 명세서와 함께 본 개시내용의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 구현예에 따른 1000X로 촬영된 친수성 ePTFE 섬유의 상부 표면의 주사 전자 현미경 사진(SEM)이다;
도 2는 본 발명의 구현예에 따른 80x 배율로 촬영된 2x1 직조 능직의 상부 표면의 주사 전자 현미경 사진(SEM)이다;
도 3은 본 발명의 구현예에 따른 120x 배율로 촬영된 도 2의 직조 직물의 단면의 주사 전자 현미경 사진(SEM)이다;
도 4는 본 발명의 구현예에 따른 80x 배율로 촬영된 편직 직물의 상부 표면의 주사 전자 현미경 사진(SEM)이다;
도 5는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 180x 배율로 촬영된 도 4의 편직 직물의 단면의 주사 전자 현미경 사진(SEM)이다;
도 6은 1000x 배율로 촬영된 고밀도(full density) ePTFE 섬유의 상부 표면의 주사 전자 현미경 사진(SEM)이다;
도 7은 80x 배율로 촬영된 도 6의 고밀도 ePTFE 섬유를 이용한 편직 직물의 주사 전자 현미경 사진(SEM)이다;
도 8은 도 2에 도시된 직조 직물의 상부 표면의 주사 전자 현미경 사진(SEM)이며, 겹쳐진 화살표는 본 발명의 일 예에 따른 친수성 ePTFE 섬유의 내부 구조 내로의 액체의 위킹을 예시한다.
용어해설
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "비정질 로킹된(amorphously locked)"은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 소재가 PTFE의 결정 용융 온도(crystalline melt temperature)를 초과하여 가열되었음을 나타내는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "저밀도 섬유" 또는 "저밀도 ePTFE 섬유"는 약 1.0 g/cm3 미만의 직조전(pre-weaving) 또는 편직전(pre-knitting) 밀도를 갖는 섬유를 기술하는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "고밀도 섬유" 또는 "고밀도 ePTFE 섬유"는 약 1.9 g/cm3를 초과하는 직조전 또는 편직전 밀도를 갖는 섬유를 기술하는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "정합성(conformable)" 및 "정합성 섬유"는 직조 또는 편직 간격에 일치하도록 감기고/거나 접힐 수 있는 섬유를 기술하는 것을 의미한다. 직조 직물에서, 이는 경사 및 위사 섬유의 교차 사이에서 제공되며 경사 및 위사 섬유의 인치당 픽(pick) 및/또는 인치당 엔드(end)의 수에 의해 결정된 바와 같이 제공된다. 편직 직물에서, 이것은 편직 패턴에서 루프(loop) 및 턴(turn)에 의해 제공된다.
"미세다공성"은 육안으로 보이지 않는 공극을 갖는 것으로서 본원에 정의된다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "통기성 있는" 및 "통기성"은 적어도 약 3000 g/m2/24시간의 수증기 투과율(MVTR)을 갖는 ePTFE 직물을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "실질적으로 직사각형 형태"는 ePTFE 섬유가 둥글거나 뾰족한 모서리(또는 측)를 갖거나 갖지 않으면서 직사각형 또는 거의 직사각형 단면을 갖고 1을 초과하는 종횡비를 갖는다는 것을 가리키는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "실질적으로 둥근"은 ePTFE 섬유가 둥글거나 거의 둥근 형태 및 약 1의 ePTFE 섬유의 종횡비를 갖는다는 것을 가리키는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "직물"은 친수성 ePTFE 섬유 및 적어도 하나의 비-PTFE 섬유를 포함하는 임의의 직조(woven), 비직조(nonwoven), 펠트(felt), 플리스(fleece), 또는 편물(knit)을 포함하는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "텍스타일(textile)"은 임의의 직조, 비직조, 펠트, 플리스, 또는 편물을 가리키는 것을 의미하며, 천연 및/또는 합성 섬유 소재 및/또는 다른 섬유 또는 플로킹(flocking) 소재로 구성될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "직조 섬유" 및 "편직 섬유"는 친수성 ePTFE 섬유와 직조 또는 편직되어 각각 직조 또는 편직 직물을 형성하는 비-ePTFE 섬유(들)를 가리키는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "건조"는 표준 조건에서의 건조 중량을 가리키는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "복수"는 하나 이상의 특정 섬유를 가리키는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "상에(on)"는 하나의 요소가 또 다른 요소 "상에" 있을 때, 그것이 다른 요소 상에 직접 있을 수 있거나 개재 요소(intervening element)가 또한 존재할 수 있다는 것을 가리키는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "인접한" 및 "에 인접한"은 하나의 요소가 또 다른 요소에 "인접"할 때, 상기 요소가 다른 요소에 직접 인접할 수 있거나 개재 요소가 존재할 수 있다는 것을 가리키는 것을 의미한다.
상세한 설명
본 기술분야의 숙련가는 본 개시내용의 다양한 양태가 의도된 기능을 수행하도록 구성된 많은 방법 및 장치에 의해 실현될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 본원에 언급된 첨부된 도면은 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니라 본 개시내용의 다양한 양태를 예시하기 위해 과장될 수 있고, 이와 관련하여 도면은 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
본 발명은 친수성, 정합성 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유 및 적어도 하나의 다른 비-ePTFE 섬유를 함유하는 직물에 관한 것이다. 상기 직물은, 예를 들어, 직조, 편직, 또는 플리스 직물일 수 있다. 상기 ePTFE 섬유는 단일 섬유로서 또는 다중필라멘트 섬유의 부분으로서 직조 또는 편직될 수 있다. 상기 직물은 높은 통기성(높은 수증기 투과), 증기 흡착 및 응축을 위한 높은 표면적, 및 제어된 액체 관리(제어된 방향성 위킹 및 저장)의 조합을 제공한다. 상기 직물은, 예를 들어, 염색 또는 인쇄에 의해 착색될 수 있다. 또한, 직물에게 절연 특성을 제공하기 위해 절연 소재가 ePTFE에 함유될 수 있다. 대안적으로, ePTFE에게 적합한 색상을 제공하기 위해 착색제가 ePTFE에 함유될 수 있다. 대안적으로, 젖거나 더러울 때 개선된 외관을 제공하기 위해 높은 굴절률 소재가 ePTFE에 함유될 수 있다. 적층된 물품을 생산하기 위해 중합체 멤브레인 및/또는 텍스타일이 상기 직물에 적층될 수 있다. 또한, 상기 직물은 조용하고, 부드러우며, 드레이프성이어서, 의류(예컨대, 재킷, 바지, 모자, 및 양말), 신발, 및 장갑에서 사용하는데 특히 적합하다.
하나의 예시적인 구현예에서, ePTFE 섬유는 노드(node)가 피브릴(fibril)에 의해 상호연결된, 노드 및 피브릴 구조를 가지며, 이들 사이의 공간은 섬유를 통과하는 통로를 정의한다. 또한, ePTFE 섬유는 미세다공성이다. ePTFE 섬유 내의 노드 및 피브릴 구조는 상기 섬유, 및 상기 섬유로 직조되거나 편직된 직물을 매우 통기성 있게 하고 착색제의 침투를 가능하게 한다. 또한, 노드 및 피브릴에 의해 제공되는 매트릭스는 원하는 충진제 및/또는 첨가제, 즉 높은 굴절률 소재(TiO2)를 포함할 수 있게 한다.
ePTFE 섬유와 관련하여; 논의의 편의를 위해 본원에서 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유가 언급된다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 임의의 적합한 저밀도, 정합성 플루오로중합체 섬유가 본 출원에 기재된 ePTFE 섬유와 상호교환적으로 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 적합한 플루오로중합체의 비제한적인 예는 비제한적으로, 팽창된 PTFE, 팽창된 변형된 PTFE, PTFE의 팽창된 공중합체, 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP), 및 퍼플루오로알콕시 공중합체 수지(PFA)를 포함한다. 비제한적으로 미국 특허 제5,708,044호(Branca); 미국 특허 제6,541,589호(Baillie); 미국 특허 제7,531,611호(Sabol et al.; 미국 특허 제8,637,144호(Ford); 및 미국 특허 출원 제12/410,050호(Xu et al)과 같이, PTFE의 팽창가능한 혼방, 팽창가능한 변형된 PTFE, 및 PTFE의 팽창된 공중합체에 대해 특허가 부여되었다.
하나 이상의 구현예에서, 플루오로중합체 섬유는 하기 중 하나 이상의 소재로 치환될 수 있다: 미국 특허 공개 제2014/0212612호(Sbriglia)에서 교시된 바와 같은 초고분자량 폴리에틸렌; 미국 가출원 제62/030,419호(Sbriglia)에서 교시된 바와 같은 폴리파라크실릴렌(polyparaxylylene); 미국 가출원 제62/030,408호(Sbriglia, et al.)에서 교시된 바와 같은 폴리락트산, 미국 가출원 제62/030,442호(Sbriglia)에서 교시된 바와 같은 VDF-co-(TFE 또는 TrFE) 중합체; 및 미국 가출원 제62/030,448호(Sbriglia)에서 교시된 바와 같은 교대(alternating) 폴리(에틸렌테트라플루오로에틸렌).
또한, ePTFE 섬유는 실질적으로 직사각형 형태를 가질 수 있다. 적어도 도 2 및 3은 실질적으로 직사각형 형태를 갖는 예시적인 ePTFE 섬유를 도시한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "실질적으로 직사각형 형태"는 ePTFE 섬유가 직사각형 또는 거의 직사각형 단면을 갖는다는 것을 가리키는 것을 의미한다. 즉, ePTFE 섬유는 그의 높이(두께)보다 큰 폭을 갖는다. 상기 섬유는 둥글거나 뾰족한 모서리(또는 측)를 가질 수 있다는 것에 유의해야 한다.
또한, 본원에 사용된 ePTFE 섬유는 약 1.0 g/cm3 미만의 직조전 또는 편직전 밀도를 갖는다. 예시적인 구현예에서, 상기 섬유는 약 0.9 g/cm3 미만, 약 0.85 g/cm3 미만, 약 0.8 g/cm3 미만, 약 0.75 g/cm3 미만,　약 0.7 g/cm3 미만, 약 0.65 g/cm3 미만, 약 0.6 g/cm3 미만, 약 0.5 g/cm3 미만, 약 0.4 g/cm3 미만, 약 0.3 g/cm3 미만, 또는 약 0.2 g/cm3 미만의 직조전 밀도를 갖는다. 직조 또는 편직과 같이 직물을 제조하는데 사용되는 공정은 ePTFE 섬유의 밀도를 증가시킬 수 있다는 것에 유의해야 한다. 그 결과, 섬유는 약 1.2 g/cm3 이하의 직조후 또는 편직후 밀도를 가질 수 있다. ePTFE 섬유의 저밀도(직조전 및 직조후 또는 편직전 및 편직후)는 또한 이를 이용하여 제조된 직물의 통기성을 향상시킨다.
ePTFE 섬유는 약 1.5 cN/dtex를 초과하는 직조전 또는 직조후 또는 편직전 또는 편직후 강도(tenacity)를 갖는다. 본 발명의 적어도 하나의 구현예에서, ePTFE 섬유는 약 1.5 cN/dtex 내지 약 7 cN/dtex, 약 2 cN/dtex 내지 약 6 cN/dtex, 또는 약 2.5 cN/dtex 내지 약 5 cN/dtex의 강도를 갖는다. 또한, ePTFE 섬유는 적어도 약 1.5 N의 섬유 파단 강도(fiber break strength)를 갖는다. 하나 이상의 구현예에서, ePTFE 섬유는 약 2 N 내지 약 20 N, 약 3 N 내지 약 19 N, 약 4 N 내지 약 18 N, 또는 약 5 N 내지 약 17 N의 섬유 파단 강도를 갖는다.
또한, ePTFE 섬유는 약 20 dtex 내지 약 1200 dtex, 약 30 dtex 내지 약 1000 dtex, 약 40 dtex 내지 약 500 dtex, 약 50 dtex 내지 약 450 dtex, 약 100 dtex 내지 약 400 dtex, 또는 약 150 dtex 내지 약 300 dtex의 길이당 직조전 또는 직조후 또는 편직전 또는 편직후 중량을 가질 수 있다. 더 낮은 dtex는 더 낮은 중량/면적 직물을 제공하며, 이는 상기 직물로부터 형성된 의류의 쾌적감을 향상시킨다는 것이 이해되어야 한다.
ePTFE 섬유는 또한 약 500 마이크론 미만의 높이(두께)(직조전 또는 직조후 또는 편직전 또는 편직후)를 갖는다. 일부 구현예에서, 두께는 약 10 마이크론 내지 약 500 마이크론, 15 마이크론 내지 약 250 마이크론, 약 20 마이크론 내지 약 150 마이크론, 약 25 마이크론 내지 100 마이크론, 약 30 마이크론 내지 80 마이크론, 또는 약 35 마이크론 내지 50 마이크론의 범위이다. 직조전 또는 직조후 또는 편직전 또는 편직후 높이(두께)는 500 마이크론 미만, 400 마이크론 미만, 300 마이크론 미만, 200 마이크론 미만, 100 마이크론 미만, 또는 50 마이크론 미만일 수 있다. ePTFE 섬유는 또한 약 4.0 mm 미만의 폭(직조전 또는 직조후 또는 편직전 또는 편직후)을 갖는다.
적어도 하나의 예시적인 구현예에서, ePTFE 섬유는 약 0.05 mm 내지 약 4.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 3.0 mm, 약 0.3 mm 내지 약 2.0 mm, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm의 직조전 또는 직조후 또는 편직전 또는 편직후 폭을 갖는다. 예시적인 구현예에서, ePTFE 섬유의 종횡비(즉, 폭 대 높이 비율)는 1을 초과한다. 일부 구현예에서, 종횡비는 약 2 초과, 약 5 초과, 약 10 초과, 약 15 초과, 약 20 초과, 또는 약 25 초과이다. ePTFE 섬유에 의해 달성되는 것과 같은 높은 종횡비는, 면적당 낮은 중량 직물, 더 쉽고 보다 효율적인 재성형을 가능하게 하고, 직조 또는 편직 직물에서 더 높은 커버리지를 달성할 수 있다.
일 구현예에서, ePTFE 섬유는 실질적으로 둥근 형태를 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "실질적으로 둥근"은 섬유가 둥글거나 거의 둥근 형태 및 약 1의 종횡비를 갖는다는 것을 가리키는 것을 의미한다.
또한, ePTFE 섬유는 내부에 절연 소재, 예를 들어, 에어로겔을 함유할 수 있다. 이러한 ePTFE 섬유는 친수성이 될 수 있고 직조 또는 편직 직물 내로 혼입되어 직물에게 절연 특성을 제공할 수 있다.
또한, ePTFE 섬유는 내부에 착색제, 예를 들어, 안료(pigment)를 함유할 수 있다. 이러한 ePTFE 섬유는 친수성이 될 수 있고 직조 또는 편직 직물 내로 혼입되어 직물에게 부가적인 심미적 제어를 제공할 수 있다.
또한, ePTFE는 내부에 높은 굴절률 소재, 예를 들어, TiO2를 함유할 수 있다. 이러한 ePTFE 섬유는 친수성이 될 수 있고 직조 또는 편직 직물 내로 혼입되어 젖거나 더러울 때 직물에게 더 우수한 외관을 제공할 수 있다.
본원에 기재된 저밀도 ePTFE 섬유는 적어도 하나의 다른 직조 또는 편직 섬유(예컨대, 비-ePTFE 섬유)와 함께 직조 또는 편직되어 높은 통기성 및 제어된 수분(액체 및 증기) 관리의 조합을 제공하는 직물을 형성할 수 있다. ePTFE 섬유와 함께 직조 또는 편직하는데 사용하기에 적합한 비-ePTFE 섬유는, 비제한적으로, 레이온, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 면, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 스판덱스, 및 이의 조합 및 혼방을 포함한다. 직조 또는 편직 섬유(들)는 부드러울 수 있거나 질감이 있는(textured) 표면을 가질 수 있다. 또한, 직조 또는 편직 섬유(들)는 직조 또는 편직 직물의 원하는 성능 특성에 따라 선택될 수 있다.
일 구현예에서, ePTFE 섬유 및 하나 이상의 비-ePTFE 섬유는 직조되어 직조 직물을 형성한다. 예를 들어, 하나 이상의 ePTFE 섬유는 하나 이상의 비-ePTFE 섬유에 인접하거나 옆에 위치할 수 있고 직조 섬유로서 취급될 수 있다. 대안적으로, 비-ePTFE 섬유는 ePTFE 섬유를 감싸고(또는 그 반대) 직조 직물로 직조될 수 있다. 또 다른 구현예에서, ePTFE 섬유 및 비-ePTFE 섬유는 함께 꼬여지거나 편조(braid)될 수 있고 단일 직조 섬유로서 취급될 수 있다. 추가 구현예에서, ePTFE 섬유는 코어/피복(core/sheath) 형태로 비-ePTFE 섬유를 캡슐화하기 위해 비-ePTFE 섬유를 감쌀 수 있다(또는 그 반대). 비제한적으로 평직(plain weave), 주자직(satin weave), 능직(twill weave), 및 배스킷 직조(basket weave)와 같은 임의의 직조 패턴이, ePTFE 섬유 및 비-ePTFE 섬유(들)를 직조 직물로 형성하는데 사용될 수 있다.
ePTFE 섬유는 단독이든 또는 비-ePTFE 섬유(들)와 조합되든 간에, 경사 및/또는 위사 방향으로 이용될 수 있다. 예를 들어, ePTFE 섬유는 경사 또는 위사 방향으로 또는 경사 및 위사 방향으로 단독으로 사용될 수 있고 비-ePTFE 섬유(들)에 의해 교대될 수 있거나 또는 비-ePTFE 섬유(들)가, 예를 들어 두 개의 픽마다, 3개의 픽마다, 4개의 픽마다 등과 같이 지정된 간격으로 삽입될 수 있다. ePTFE 섬유는 대안적으로 지정된 간격으로 경사 및 위사 방향 모두에 존재할 수 있다. 하나의 비제한적인 예로서, 경사 섬유는 폴리아미드 섬유로 형성될 수 있고 위사 섬유는 교대 픽으로 폴리아미드 섬유 및 ePTFE 섬유로 형성될 수 있다. 다른 구현예에서, 위사(또는 경사) 방향은 ePTFE 섬유로 구성될 수 있고 경사 섬유(또는 위사)는 폴리아미드 섬유로 구성될 수 있다. ePTFE 섬유 및/또는 비-ePTFE 섬유가 경사 및 위사 방향으로 사용되는 직조 패턴의 다양한 변화가 가능하다는 것과 그러한 직조 패턴이 본 발명의 범위 내에서 고려된다는 것이 이해되어야 한다. 또한, ePTFE 섬유의 정합성은 ePTFE 섬유가 직조 직물 내의 경사 및 위사 섬유의 교차 사이에 제공되는 직조 간격에 일치하도록 감기고/거나 접히게 한다.
또 다른 구현예에서, 편직 섬유(예컨대, 비-ePTFE 섬유)와 조합된 ePTFE 섬유는 편직 직물로 편직될 수 있다. 상기에 논의된 바와 같이, 비-ePTFE 섬유(들)는 편직 직물의 원하는 성능 특성에 따라 선택될 수 있다. ePTFE 섬유는, 편직 섬유와 함께, 비제한적으로 경사 편물, 위사 편물, 원형 편물, 평 편물(plain knit), 플리스(fleece) 편물, 퍼지 편물(fuzzy knit), 와플 편물(waffle knit), 저지 편물(jersey knit), 및 친밀한 혼방 편물(intimate blend knit)과 같이, 임의의 편직 패턴을 이용하여 편직될 수 있다. ePTFE 섬유는 비-ePTFE 섬유에 인접하거나 옆에 위치할 수 있고 단일 편직 섬유로서 취급될 수 있다. 대안적으로, 편직 섬유는 ePTFE 섬유를 감싸고(또는 그 반대) 편직 직물로 편직될 수 있다. 또 다른 구현예에서, ePTFE 섬유 및 비-ePTFE 섬유는 함께 꼬여지거나 편조될 수 있고 단일 편직 섬유로서 취급될 수 있다. 추가 구현예에서, ePTFE 섬유는 코어/피복 형태로 비-ePTFE 섬유를 캡슐화하기 위해 비-ePTFE 섬유를 감쌀 수 있다(또는 그 반대).
일 구현예에서, 직조 또는 편직 직물은 최종 직물을 기준으로 적어도 15 중량% ePTFE 섬유를 함유할 수 있다. 일부 대안적인 구현예에서, 직물은 적어도 약 15% ePTFE 섬유, 적어도 약 20% ePTFE 섬유, 적어도 약 25% ePTFE 섬유, 적어도 약 30% ePTFE 섬유, 적어도 약 35% ePTFE 섬유, 적어도 약 40% ePTFE 섬유, 적어도 약 45% ePTFE 섬유, 적어도 약 50% ePTFE 섬유, 적어도 약 55% ePTFE 섬유, 적어도 약 60% ePTFE 섬유, 적어도 약 65% ePTFE 섬유, 적어도 약 70% ePTFE 섬유, 적어도 약 75% ePTFE 섬유, 적어도 약 80% ePTFE 섬유, 적어도 약 85% ePTFE 섬유, 적어도 약 90% ePTFE 섬유, 또는 적어도 약 95% ePTFE 섬유를 함유한다. ePTFE 섬유는 약 50% 내지 약 98%, 약 55% 내지 약 95%, 약 60% 내지 약 90%, 약 65% 내지 약 80%, 또는 약 70% 내지 약 75%의 양으로 직조 또는 편직 직물에 존재할 수 있다.
상기 기재된 정합성 저밀도 ePTFE 섬유는 천연적으로 소수성이다. 그러나, 상기 저밀도 ePTFE 섬유는 친수성 처리를 적용함으로써 친수성이 될 수 있다. ePTFE 섬유의 오염은 또한 ePTFE 섬유를 친수성으로 만든다. 예를 들어, ePTFE 섬유가 예컨대 피지, 땀, 세제, 계면활성제, 또는 염료로부터의 마무리에 의해 오염되는 경우, ePTFE 섬유는 친수성이 된다. 상기 친수성, 저밀도 ePTFE 섬유는 액체, 또는 증기를 친수성 ePTFE 섬유 미세구조 내로 유도, 이동, 및 저장함으로써 물 또는 땀과 같은 수분을 제어하는데 사용될 수 있다.
ePTFE 섬유가 친수성이 되면, 상기 친수성 ePTFE 섬유는 직조 또는 편직 직물에서 액체의 위킹 및 저장 모두를 제어할 수 있다. 위킹은 땀과 같은 액체가 직물에 들어갈 수 있게 하고 그것이 증발할 수 있는 피부로부터 떨어뜨려 의류 착용자의 쾌적감을 향상시킨다. 특히, ePTFE 섬유는 젖을 수 있고, 액체(예컨대, 물 또는 땀)가 내부 미세구조에 들어가 친수성 ePTFE 섬유의 미세구조 내부에 함유될 수 있다. 또한, 친수성 ePTFE 섬유는 액체를 직물 내의 인접한 비-ePTFE 섬유 및/또는 공간으로부터 끌어낼 수 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 화살표 1로 도시된 액체(예컨대, 물 또는 땀)는 직물로 들어가고 비-ePTFE 섬유 모세관 및 공간을 통해 이동한다. 일반적으로 화살표 2로 표시된 바와 같이, 액체는 친수성, 저밀도 ePTFE 섬유 내로 끌어 당겨진다. 보다 구체적으로, 액체는 친수성 ePTFE 섬유의 내부 구조(예컨대, 미세구조) 내로 끌어 당겨지고, 이로써 직물 내의 비-ePTFE 섬유 및/또는 공간으로부터 액체를 제거하거나 실질적으로 제거한다. 직물에서 비-ePTFE 섬유에 인접하거나 이를 둘러싸는 친수성 ePTFE 섬유의 존재는 액체가 펌핑 기전을 통해 친수성 ePTFE 섬유의 섬유상 네트워크 내의 빈 공기 공간 내로 위킹하는 것을 허용하는 채널, 표면, 및/또는 견인력을 생성한다.
친수성 ePTFE 섬유는 ePTFE 섬유 미세구조 내로 액체의 유입을 가능하게 하여, 액체를 상기 다른 섬유, 상기 섬유 사이의 공간, 및 사용자와 접촉할 수 있는 섬유로부터 떼어놓는다. 이러한 제어된 위킹은 직물 내에 위치한 액체를 통해 최종 사용자에게 전달될 수 있는 임의의 열 전도성을 감소시키거나 제거한다. 액체는, 친수성 ePTFE 섬유에 있는 경우, 액체 형태로 ePTFE 섬유로부터 또 다른 층 또는 위치, 예를 들어, 공기 공간 또는 최종 사용자의 신체에 접촉할 수 있는 섬유로 이동하지 않는다. 친수성 ePTFE 섬유는 액체가 증기 형태로 섬유로부터 증발될 때까지 액체를 보유한다. 또한, 액체는 친수성 ePTFE 섬유의 외부에 거의 또는 전혀 남아있지 않으며, 이는 친수성 ePTFE 섬유가 내부에 액체를 함유하고 있는 경우에도 건조하다고 느끼게 해준다. 또한, 친수성 ePTFE 섬유 내에 액체를 위킹 및 저장함으로써, 직물은 건조하다고 느끼고 최종 사용자에게 축축한 느낌을 전달하지 않는다. 위킹의 양 및 친수성 섬유 내의 액체의 저장 효율성은 밀도, 섬도(denier), 직물 내의 친수성 ePTFE 섬유의 양, 및 ePTFE 섬유가 직물 내로 혼입되는지에 의해 제어될 수 있다. 일부 구현예에서, 이 미세구조는 정의된 섬유 영역 내에서 80 부피%를 초과하는 액체를 저장할 수 있다. (80% 공기 -> 80% 액체). 따라서, 직물은 특정한 최종 용도에 맞게 조작되고/되거나 맞춰질 수 있다.
습한 환경에서, 친수성 ePTFE 섬유는 수분 흡착 및 응축을 나타내고 섬유의 내부 표면상에(예컨대, ePTFE 섬유의 미세구조 내에) 수증기를 수집할 수 있다. 친수성 ePTFE 섬유 내부에서의 수분의 흡착 및 응축은 ePTFE 섬유의 외부를 건조하게 하거나 적어도 실질적으로 건조하게 하여, 축축한 느낌이 최종 사용자에게 전달되지 않도록 한다.
친수성, 저밀도 ePTFE 직물은 10분 내에 10 mm 초과, 10분 내에 15 mm 초과, 또는 10분 내에 30 mm 초과의 수직 위킹(vertical wicking)을 나타낸다. 직물은 액체를, 예컨대 피부로부터 떨어뜨리는, 높은 수직 위킹, 및 직물 자체로부터 액체를 제거하는 빠른 건조 시간 모두를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 특징은 경쟁하는 요소이지만, 친수성, 저밀도 ePTFE 직물은 높은 위킹(예컨대, 10분 내에 약 30 mm 이상) 및 빠른 건조 시간(예컨대, 30분 미만) 모두를 달성한다.
일부 구현예에서, 직조 또는 편직 직물에 난연성을 부여하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 구현예에서, 방염 섬유가 직조 섬유 또는 편직 섬유 중 적어도 하나로서 이용될 수 있다. 아라미드, 난연 면, 폴리벤즈이미다졸(PBI®), 폴리벤족사졸(PBO). 난연 레이온, 모다크릴 혼방(modacrylic blend), 카본, 섬유유리, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 및 이의 조합 및 혼방의 비제한적인 예.
본원에 기재된 친수성 ePTFE 직물은 본원에 기재된 수증기 투과율(MVTR) 시험 방법에 따라 시험하였을 때 약 3000 g/m2/24시간 초과, 약 5000 g/m2/24시간 초과, 약 8000 g/m2/24시간 초과, 약 10000 g/m2/24시간 초과, 약 12000 g/m2/24시간 초과, 약 15000 g/m2/24시간 초과, 약 20000 g/m2/24시간 초과, 또는 약 25000 g/m2/24시간 초과의 수증기 투과율(MVTR)을 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "통기성 있는" 또는 "통기성"은 적어도 약 3000 g/m2/24시간의 수증기 투과율(MVTR)을 갖는 친수성, 저밀도 직물 또는 적층(laminate)을 지칭한다. 수증기 투과율, 또는 통기성은, 예를 들어, 직물로 제조된 의류의 착용자에게 냉감(cooling)을 제공한다.
친수성 ePTFE 직물은 또한 약 1000 cfm 미만, 약 500 cfm 미만, 300 cfm 미만, 100 cfm 미만, 약 50 cfm 미만, 약 25 cfm 미만, 약 20 cfm 미만, 약 15 cfm 미만, 약 10 cfm 미만, 약 5 cfm 미만, 및 심지어 약 3 cfm 미만의 공기 투과도(air permeability)를 갖는다. 낮은 공기 투과도는 직물의 개선된 방풍과 상관관계가 있는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본원에 기재된 ePTFE 직물은 부드러운 태(hand)를 가지며 드레이프성이어서, 의류에 사용하는데 적합하다. 상기 직조 및 편직 직물은 약 1000 g 미만, 약 500 g 미만, 약 400 g 미만, 약 300 g 미만, 약 250 g 미만, 약 200 g 미만, 약 150 g 미만, 약 100 g 미만, 및 심지어 약 50 g 미만의 평균 강성(stiffness)을 갖는다. 부드러운 태 외에도, 친수성 ePTFE 직물은 직물을 구부리거나 접는 것과 관련된 소음의 감소를 나타내었음이 놀랍게도 발견되었다. 또한, 이하에 논의된 바와 같이, 다공성 중합체 멤브레인의 첨가로도, 특히 종래의 ePTFE 적층과 비교하여, 소음이 감소되었음이 발견되었다.
친수성, 저밀도 ePTFE 직물은 또한 인열(tearing)에 내성이다. 예를 들어, 상기 직조 직물은 본원에 기재된 엘레멘도르프(Elemendorf) 인열 시험에 의해 측정된 바와 같이 약 10 N 내지 약 200 N(또는 그 초과), 약 15 N 내지 약 150 N, 또는 약 20 N 내지 약 100 N의 인열 강도(tear strength)를 갖는다. 친수성 ePTFE 직물은 종래의 비 ePTFE 직물보다 개선된 인열 강도를 가지고 있었음이 발견되었다. 본원에 기재된 저밀도 ePTFE 직조 및 편직 직물은 본원에 제시된 직물 파단 강도 시험에 의해 측정된 바와 같이 약 100 N 내지 약 1500 N(또는 심지어 그 초과), 약 300 N 내지 약 1000 N, 또는 약 500 N 내지 약 750 N의 파단 강도를 갖는다. 이러한 높은 인열 강도 및 파단 강도는 저밀도 ePTFE 직물을 사용시에 더 내구성 있게 할 수 있다.
하나 이상의 원하는 기능성, 예컨대, 비제한적으로, 소유성(oleophobicity)을 직조 또는 편직 직물에게 부여하기 위해 처리가 제공될 수 있다. 코팅 또는 처리가 친수성 ePTFE 직물의 한쪽 또는 양쪽 측에 적용될 수 있고, 이는 ePTFE 직물을 투과하거나 또는 단지 부분적으로 투과할 수 있다. 임의의 기능성 보호층, 기능성 코팅, 또는 기능성 멤브레인, 예컨대, 비제한적으로, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 셀로판, 및 방수이며 통기성인 비플루오로중합체 멤브레인이 부착되거나 친수성 ePTFE 직물에 부착되거나 쌓일 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
친수성 ePTFE 직물은 적합한 착색 조성물에 의해 착색될 수 있다. 일 구현예에서, ePTFE 섬유는 ePTFE의 공극이 착색제의 코팅에 의해 수증기 투과 및 침투와 같은 특성을 제공하도록 충분히 개방된 미세구조를 갖는다. 일 구현예에서, ePTFE 섬유는, 인쇄될 때, 내구성 있는 심미성을 제공하는 표면을 갖는다. 심미적 내구성은 일부 구현예에서 ePTFE 섬유의 공극 내에서 및/또는 직조 또는 편직 직물 내에서 들어맞도록 충분히 작은 입자 크기를 갖는 안료를 포함하는 착색 코팅 조성물을 이용하여 달성될 수 있다. 다수의 안료를 사용하여, 하나 이상의 안료의 농도를 변화시킴으로써, 또는 이들 기술의 조합에 의해, 다수의 색상이 적용될 수 있다. 또한, 코팅 조성물은 고체, 패턴, 또는 인쇄와 같은 임의의 형태로 적용될 수 있다. 코팅 조성물은 종래의 인쇄 방법에 의해 직조 직물에 적용될 수 있다. 착색을 위한 적용 방법은 비제한적으로 이송 코팅, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄(gravure printing), 잉크젯 인쇄, 및 나이프 코팅(knife coating)을 포함한다. 일부 구현예에서, ePTFE 섬유는 착색되지 않은 상태로 남아있는 반면, 직조 또는 편직 직물에서 직조 섬유(들)는 착색 조성물에 의해 착색된다. 예를 들어, 직물을 UV 안정성, 항균성, 항진균성, 오염 내성 등으로 만들기 위해, 다른 코팅 또는 처리가 적용될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 다공성 또는 미세다공성 중합체 멤브레인이 친수성 ePTFE 직물에 적층되거나 결합된다. 다공성 멤브레인의 비제한적인 예는 팽창된 PTFE, 팽창된 변형된 PTFE, PTFE의 팽창된 공중합체, 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP), 및 퍼플루오로알콕시 공중합체 수지(PFA)를 포함한다. 폴리올레핀(예컨대, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌), 폴리우레탄, 및 폴리에스테르와 같은 중합체성 소재는 상기 중합체성 소재가 다공성 또는 미세다공성 멤브레인 구조를 형성하기 위해 가공될 수 있다면 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주된다. 친수성 ePTFE 직물이 다공성 또는 미세다공성 멤브레인에 적층되거나 결합되는 경우에도, 생성된 적층은 높은 통기성을 유지한다는 것이 이해되어야 한다.
미세다공성 멤브레인은 비대칭 멤브레인일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "비대칭"은 멤브레인 구조가 멤브레인 내에 ePTFE의 다수의 층을 포함하며, 멤브레인 내의 적어도 하나의 층이 멤브레인 내의 제2 층의 미세구조와 상이한 미세구조를 갖는 것을 가리키는 것을 의미한다. 제1 미세구조 및 제2 미세구조 사이의 차이는, 예를 들어, 공극 크기의 차이, 노드 및/또는 피브릴 기하학적 구조 또는 크기의 차이, 및/또는 밀도의 차이에 의해 유발될 수 있다.
추가 구현예에서, 텍스타일이 미세다공성 멤브레인에 부착될 수 있거나 친수성 ePTFE 직물에 직접 부착될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "텍스타일"은 임의의 직조, 비직조, 펠트, 플리스, 또는 편물을 가리키는 것을 의미하며, 이는 천연 및/또는 합성 섬유 소재 및/또는 다른 섬유 또는 플로킹(flocking) 소재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 텍스타일은 비제한적으로 면, 레이온, 나일론, 폴리에스테르, 및 이의 혼방과 같은 소재로 구성될 수 있다. 텍스타일을 형성하는 소재의 중량은 용도에 의해 요구되는 것을 제외하고 특별히 제한되지 않는다. 예시적인 구현예에서, 텍스타일은 공기 투과성이며 통기성이다.
그라비아 라미네이션(gravure lamination), 융합 본딩(fusion bonding), 스프레이 접착성 본딩(spray adhesive bonding) 등과 같이, 멤브레인 및/또는 텍스타일을 저밀도 ePTFE 직물에(및 텍스타일을 멤브레인에) 연결하기 위한 임의의 적합한 공정이 사용될 수 있다. 접착제는, 적층을 통해 통기성이 유지되는 한, 불연속적으로 또는 연속적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 접착제는 이산된 도트(discrete dot) 또는 그리드 패턴(grid pattern)에 의해서와 같이 불연속적인 접착의 형태로, 또는 적층의 층을 함께 접착시키기 위해 접착 웹의 형태로 적용될 수 있다.
직조 및 편직 친수성 ePTFE 직물은 비제한적으로 의류(자켓, 바지, 모자, 및 양말 포함), 신발, 장갑 등을 포함하는, 다양한 적용에서 사용하는데 적합하다. 직물은 높은 통기성(높은 수증기 투과), 및 제어된 수분 관리(수증기 흡착 및 응축, 제어된 방향성 위킹 및 저장)의 조합을 제공한다. ePTFE 섬유는 단일 섬유로서, 다중필라멘트 섬유의 일부로서 직조 또는 편직될 수 있거나, 또는 또 다른 섬유와 함께 꼬이거나 편조되어 직조 또는 편직 직물을 형성할 수 있다. ePTFE 직조 및 편직 직물은 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 이들은 중합체 멤브레인 및/또는 텍스타일과 함께 사용될 수 있다. 친수성 ePTFE 직조 또는 편직 직물의 표면은, 예를 들어, 인쇄에 의해 착색될 수 있다. 본원에 기재된 이점 및 장점은 본원에 논의된 물품에 동일하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다.
본 기술분야의 숙련가는 본 개시내용의 다양한 양태가 의도된 기능을 수행하도록 구성된 많은 방법 및 장치에 의해 실현될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 본원에 언급된 첨부된 도면은 반드시 일정한 비율로 그려진 것이 아니라 본 개시내용의 다양한 양태를 예시하기 위해 과장될 수 있고, 이와 관련하여 도면은 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
시험 방법
특정 방법 및 장비가 하기에 기술되지만, 당업자에 의해 적합한 것으로 결정된 다른 방법 또는 장비가 대안적으로 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
길이당 섬유 중량
타래 릴(skein reel)을 사용하여 45미터 길이의 섬유를 수득하였다. 이후, 상기 45미터 길이를 0.0001 g의 정밀도를 갖는 저울에서 칭량하였다. 이후, 이 중량에 200을 곱하여 섬도(g/9000m) 면에서 길이당 중량을 제공하였다. 3회 측정하여 평균을 구하였다.
섬유 폭
가장 가까운 0.1 mm까지의 눈금을 갖는 10x 아이 루프(eye loop)를 이용하여 종래의 방식으로 섬유 폭을 측정하였다. 3회 측정하고 평균을 구하여 폭을 가장 가까운 0.05 mm로 결정하였다.
섬유 두께
가장 가까운 0.0001 인치까지 정밀한 스냅 게이지를 이용하여 섬유 두께를 측정하였다. 스냅 게이지로 섬유를 압축하지 않도록 주의를 기울였다. 3회 측정하고 평균을 구한 다음, 가장 가까운 0.0001 mm로 변환하였다.
섬유 밀도
하기 식을 사용하여, 이전에 측정된 길이당 섬유 중량, 섬유 폭 및 섬유 두께를 이용하여 섬유 밀도를 계산하였다:
Figure 112017100366615-pct00001
섬유 파단 강도(Fiber Break Strength)
섬유 파단 강도는 섬유를 파단(파열)하는데 필요한 최대 하중을 측정하는 것이었다. 파단 강도를 Canton, MA의 인스트론(Instron®) 기계와 같은 인장 시험기(tensile tester)에 의해 측정하였다. 인스트론® 기계에는 인장 하중의 측정 동안 섬유 및 스트랜드 제품(strand goods)를 고정시키는데 적합한 섬유(나팔형) 턱(jaw)이 장착되었다. 인장 시험기의 크로스 헤드 속도는 분당 25.4 cm였다. 게이지 길이는 25.4 cm였다. 각 섬유 유형을 5회 측정하였고, 평균을 뉴턴 단위로 보고하였다.
섬유 강도(Fiber Tenacity)
섬유 강도는 섬유의 길이당 중량에 대해 정규화된 파단 강도이다. 섬유 강도는 하기 식을 사용하여 계산하였다:
Figure 112017100366615-pct00002
질량/면적
면적당 질량을 측정하기 위해, 적어도 100 cm2의 면적을 갖는 직물 샘플을 준비하였다. 칼 쉬로더(Karl Schroder) 100 cm2　원형 커터가 사용될 수 있다. 각 샘플을 메틀러 톨레도 스케일 모델 AB204(Mettler Toledo Scale Model AB204)를 사용하여 칭량하였다. 표본을 칭량하기 전에 저울을 다시 보정하고, 결과를 평방미터당 그램(gsm)으로 보고하였다. 표본당 3개의 샘플을 취하고, 평균을 보고하였다.
SEM 샘플 제조 방법
샘플에 액체 질소를 분무한 다음 상기 분무된 샘플을 라이카 마이크로시스템즈(Leica Microsystems, Wetziar, Germany)로부터 이용가능한 라이카 울트라컷 UCT(Leica ultracut UCT) 내의 다이아몬드 나이프로 절단하여 단면 SEM 샘플을 제조하였다.
직물 인열 강도(Fabric Tear Strength)
이 시험은 직조 직물 내의 절단으로부터 시작하는 단일-립 텅 유형 인열(single-rip tongue-type tear)을 전파하는데 필요한 평균 힘을 결정하도록 설계되어 있다. 쓰윙-앨버터 헤비 듀티 엘멘도르프 인열 시험기(Thwing-Albert Heavy Duty Elmendorf Tearing Tester)(MAI227)를 사용하였다. 상기 기기를 보정하고, 정확한 진자(pendulum) 중량을 선택하였다. 진자를 시작 위치로 들어올렸다. 표본을 턱에 넣고 조였다. 중지되지 않도록 조심스레 표본을 하부 모서리로 중심에 두었다. 표본의 상부 영역은 전단(shearing) 작용을 보장하기 위해 진자 쪽으로 향하였다. 완전한 인열이 달성될 때까지 시험을 수행하였다. 디지털 판독값을 뉴턴으로 기록하였다. 이것을 한 세트(3개의 경사 및 3개의 위사)가 완료될 때까지 반복하였다. 보고된 결과는 경사 및 위사 방향 각각에 대한 측정의 평균이다.
직물 파단 강도(Fabric Break Strength)
이 시험을 ASTM D 751의 일반 교시에 따라 수행하였다. 긴 치수가 시험 방향과 평행하도록, 4" x 6" 크기의 5개의 경사 및 5개의 위사 표본을 절단하였다. 상기 표본을 시험하기 전에 적어도 1시간 동안 70±2℉, 65±2% RH에 적응시켰다. 다음으로, 1.5" x 6"의 템플레이트를 수득하고 샘플의 6" 모서리와 정렬시켰다. 표본의 전체 길이 아래로 직물을 따라 얇은 가이드라인을 그렸다(1.5" 측에). 이 선은 가능한 한 정확해야 하고 세로 섬유에 평행해야 한다. 이 선의 의도는 표본의 중앙 부위가 시험되는 것을 보장하고 표본이 경사 및 위사 섬유에 대해 턱과 적절하게 정렬되는 것을 보장하는 것이다. 이것은 실제 표본 성능을 얻기 위해 중요하다. 인스트론 모델 5565(Instron Model 5565)를 보정하고 1000 파운드 로드 셀을 설치하였다. 1" x 1" 고무 턱을 상부 및 하부 그립의 동일한 측에 두었고, 1" x 3" 고무 턱은 상부 및 하부 그립의 다른 측에 두었다(1" x 1" 턱은 1" x 3" 턱에 고정되어야 함). 게이지 길이를 3"로 설정하였다. 표본을 개방된 턱 사이에 넣어, 참고선을 상부 및 하부 1" x 1" 턱 모두의 외부 모서리에 정렬하였다. 상부 턱을 공압식 풋 페달을 사용하여 닫았다. 상기 표본이 자유롭게 매달리게 하고, 풋 페달을 다시 클릭하여 하부 턱을 닫았다. 로드 셀이 균형을 이루었다. 이후, 제어 패널 상의 시작을 눌러 상기 시험을 시작하였다. 턱에서 표본이 미끄러지는 것이 관찰되면, 데이터를 무시하고 재절단하고 재시험하였다. 턱에서 표본 파단이 관찰되면, 데이터를 무시하고 재절단하고 재시험하였다. 턱의 모서리에서 파단이 관찰되면, 힘이 가해질 때 턱이 표본의 폭 수축을 방지하고 있기 때문에 표본 파단의 대부분이 턱의 모서리 근처인지 확인하였다. 만약 그렇다면, "턱 파단"이 상기 소재의 특징이며 재시험이 필요하지 않다. 이들 단계를 경사 및 위사 표본 각각에 대해 5회 반복하였고, 평균 최대 파단 힘을 각 방향에 대해 보고하였다.
직물 강성(Fabric Stiffness)
1000g 빔 및 ¼" 슬롯 폭을 갖는 쓰윙 앨버터 핸들-O-미터(Thwing Albert Handle-O-Meter)를 사용하여 태(hand)(강성)를 측정하였다. 직물로부터 4" x 4" 샘플을 절단하였다. 표본을 표본 플랫폼 상에서 위를 향하게 놓았다. 시험 방향이 슬롯에 수직이 되도록 표본을 정렬하여 경사 방향을 시험하였다. 시작/시험 버튼을 클릭 소리가 들릴 때까지 누른 다음 떼었다. 두 번째 클릭 소리가 들린 후 디지털 디스플레이에 나타나는 숫자를 기록하였다. 판독값은 0으로 되돌아가지 않으며, 이는 각각의 개별 시험의 피크 판독값을 나타낸다. 표본을 뒤집어 다시 시험하고 숫자를 기록하였다. 이후, 표본을 90도 회전시켜 위사 방향을 시험하고, 숫자를 기록하였다. 마지막으로, 표본을 뒤집고 다시 시험하여 숫자를 기록하였다. 상기 4개의 기록된 숫자를 모두 더하여(1개의 경사 전면, 1개의 경사 후면, 1개의 위사 전면, 1개의 위사 후면) 표본의 전체 강성을 g으로 계산하였다. 결과를 1개의 샘플에 대해 보고하였다.
공기 투과도 - 프레지어 수 방법( Frazier Number Method)
기류 측정을 위해 대략 6 제곱인치(2.75 인치 직경)의 원형 면적을 제공한 개스킷 플랜지 고정구(gasketed flanged fixture)에서 시험 샘플을 조여 공기 투과도를 측정하였다. 샘플 고정구의 상류면을 건조 압축 공기의 공급원과 연결된 유량계에 연결하였다. 샘플 고정구의 하류면은 대기에 개방하였다.
샘플의 상류면에 0.5 인치의 물의 압력을 가하고 인라인 유량계(in-line flowmeter; ball-float rotameter)를 통과하는 공기의 유량을 기록함으로써 시험을 달성하였다.
샘플을 시험 전에 적어도 4시간 동안 70℉(21.1℃) 및 65% 상대 습도에 적응시켰다.
결과를 0.5 인치 수압에서 샘플의 입방 피트/분/평방 피트의 기류인 프레지어 수(Frazier Number)로 보고하였다. N=3
수증기 투과율 시험 -( MVTR )
샘플 수증기 투과(WVP)를 장치 수증기 투과(WVPapp)에 기초하여 그리고 하기 변환을 사용하여 MVTR 수증기 투과율(MVTR)로 전환한 것을 제외하고, ISO 15496의 일반적인 교시에 따라 각 샘플 직물에 대한 MVTR을 결정하였다.
MVTR = (델타 P 값 *　24) / ((1/WVP) + (1 + WVPapp 값))
대등한 결과를 보장하기 위하여, 표본을 시험 전에 2시간 동안 73.4 ± 0.4℉ 및 50 ± 2% rH에 적응시키고 수조 물은 일정한 73.4℉ ± 0.4℉였다.
각 샘플에 대한 MVTR을 1회 측정하였고, 결과를 g/m2/24시간으로 보고한다.
수직 위킹 :
1개의 500 ml 엘렌마이어 플라스크를 샘플 상에 수위가 보이도록 하는데 적합한 임의의 색으로 착색된 200 ml의 물로 채웠다. 샘플 직물로부터 2개의 6" x 1" 스트립(6" 길이는 경사 방향으로 절단됨)을 절단하였다. 상기 스트립의 상부 모서리(상부로부터 대략 1/8" - 1/4")를 긴 직선 핀으로 뚫었다(핀은 1" 모서리와 평행해야 됨). 상기 스트립을 핀으로부터 200ml의 착색된 물이 채워진 플라스크에 부유시켰다(핀은 플라스크 개구부의 모서리에 놓여 있었음). 10분 후, 상기 스트립을 플라스크로부터 제거하고, 수위를 스트립 상에서 측정하고(mm) 기록하였다. 이 절차를 이용하여 물이 물에 부유된 시험 샘플을 위킹하는 속도를 결정하였다. N=2
중량 증가(Weight Gain) 및 건조 시간
직물 샘플 및 블로팅 종이를 시험 전에 최소 4시간 동안 65±2% RH 및 21±1℃(70±2℉)에서 적응시켰다. 각 샘플로부터 3개의 표본을 취하였고, 각 표본은 2" x 2" 조각 컷으로 구성되었다. 상기 적응된 표본을 0.1g까지 정밀한 실험실 저울을 사용하여 칭량하였다. 100 ml의 증류수를 250 ml 비이커에 넣었다.
1개의 표본을 비이커에 30분 동안 담궈, 표본이 물 아래로 완전히 잠겨 완전히 젖었는지 확인하였다. 표본을 꺼내어 사용하지 않은 2장의 블롯터 종이 사이에 끼우고 탈수기(wringer)를 통과시켰다. 상기 조각은 젖은 블롯터에 끼워져 있었다. 이 공정을 동일한 샘플의 나머지 2개의 표본에 대해 반복하였다. 블롯팅된 표본을 한번에 하나씩 칭량하고, 중량을 습윤 중량으로서 기록하였다. 직물에 대한 중량 증가는 습윤 중량으로부터 뺀 건조 중량으로 간주된다. 기록된 중량 증가는 3개의 표본의 평균이다.
각 샘플을 별도로 매달아 65±2% RH 및 21±1℃(70±2℉)의 조건에 있는 위치에서 건조시켰다. 1개의 샘플을 완전히 건조될 때까지 5분마다 가장 가까운 0.1 g까지 칭량하고 각 중량을 기록하였다. 이것을 모든 표본이 원래의 건조 중량으로 되돌아갈 때까지 반복하였다. 이때, 3개의 모든 표본의 건조 시간의 평균을 구하여 전체 건조 시간을 계산하였다.
가정용 세탁기 유형의 탈수기에 듀로미터(Durometer) 시험기를 이용하여 측정하였을 때 70-80의 경도를 갖는, 직경이 5.1-6.4cm이고 길이가 28.0-30.5cm인 부드러운 고무 스퀴즈 롤을 장착하였다. 탈수기는 직물 조각의 상부에 가해지는 압력이 사하중(dead weight) 또는 레버 시스템에 의해 유지되어 총 압력(사하중 또는 레버 시스템의 전체 및 롤러의 중량으로부터 비롯됨)이 27.2 ± 0.5kg이 되도록 제작되어야 한다. 직물의 조각이 2.5cm/s의 속도로 롤을 통과하도록 일정한 속도로 전력이 구동되어야 한다. 스퀴즈 롤의 직경은 한 쌍의 캘리퍼스 또는 적합한 마이크로미터를 이용하여 측정되어야 한다. 측정은 각 롤의 길이를 따라 5개의 상이한 위치에서 이뤄져야 하며, 이 측정의 평균을 롤의 직경으로 취하여야 한다. 사하중 또는 레버 시스템에 의해 적용된 하중은 용수철 저울 또는 천칭을 사용하여 그리고 동일한 길이의 2개의 테이프에 의해 저울로부터 탈수기의 상부 롤을 매달아 측정해야 한다. 테이프는 이들의 끝 근처의 롤 사이에 놓여져야 하며 테이프 및 탈수기 및 로딩 시스템의 상부 구조 멤버 사이에 접촉이 없도록 이들을 충분히 떨어뜨리는 수단과 함께 제공되어야 한다. 용수철 저울 또는 천칭은 적합한 단단한 지지대에 매달려 있어야 하며, 저율의 높이를 조절하기 위한 턴버클 또는 다른 장치와 함께 제공되어야 한다. 용수철 저울의 영위 보정(zero correctio)에 관한 일반적인 주의사항을 준수해야 한다. 이후 턴버클 또는 다른 장치를 조정하여 상부 롤 및 그의 중량 시스템의 중량을 용수철 저울 또는 천칭 위에 두어야 하며, 테이프의 하부와 하부 롤의 상부 사이의 시야를 확보하기 위해 탈수기의 상부 롤이 하부 롤로부터 충분이 올라갔을 때 상기 시스템은 평형 상태인 것으로 간주되어야 한다. 이 시점에, 로딩 시스템 상의 사하중은 용수철 저울 또는 천칭이 27.7±0.5kg의 하중을 가리킬 때까지 조정되어야 한다. 용수철 저울 또는 천칭의 보정은 24.95. 27.22, 및 29.48 kg ± 0.23kg 총 중량의 공지된 인증된 사하중을 사용하여 인증되어야 한다. 용수철 저울은 3회 검증 하중 각각에서 ±0.2268kg 이내로 정밀해야 한다. 롤의 선형 속도는 상기 롤을 통해 얇은 강철 테이프를 공급함으로써 측정되어야 한다. 강철 테이프는 적어도 150 cm 길이이어야 하며 150cm당 3 mm 이내로 정밀해야 한다. 정확히 150cm의 이 테이프가 롤의 닙(nip)을 통과하는데 필요한 시간은 0.5초 이하의 간격으로 보정된 스톱워치를 사용하여 가장 가까운 초까지 초 단위로 측정되어야 한다. 롤의 속도는 150cm의 테이프가 롤의 닙을 통과하는데 필요한 시간이 60±2초가 될 때까지 조정되어야 한다. N=3
티슈 습기 시험(Tissue Dampness Test)
직물 샘플 및 0.08g 고수율 분리 티슈(핑크색)를 시험 전에 최소 4시간 동안 65±2% RH 및 21±1℃(70±2℉)에 적응시켰다. 각 샘플로부터 3개의 표본을 취하였고, 각 표본은 2" x 2" 조각 컷으로 구성되었다. 2개의 5"　x 5" x ¼" 유리 플레이트를 수득하고 세척하고 건조시켰다.
유리 플레이트 중 하나를 평평한 표면에 놓았다. 플라스틱 피펫을 사용하여, 물 5방울을 유리 플레이트의 중앙 위에 놓았다(대략 0.07 g의 물). 이후, 시험 표본을, 물 위에, 유리 플레이트의 중앙에 놓고, 적어도 1분 동안 두어, 물이 샘플을 통과하여 위킹하기 위한 충분한 시간을 제공하였다. 다음으로, 0.08 g의 고수율 분리 티슈를 시험 표본 위에 놓고, 다른 유리 플레이트를 곧바로 상부에 놓았다. 또한, 1.5 파운드 중량을 상부 유리 플레이트의 중앙 위에 놓았다. 샘플을 적어도 1분 동안 두어, 물이 티슈로 이동하기 위한 충분한 시간을 제공하였다. 중량 및 상부 유리 플레이트를 제거하고 핑크색 종이를 칭량하였다. 고수율 분리 티슈의 중량 % 증가를 물 이동 중량 증가로서 보고하였다. N=3
실시예
실시예 1
미세 분말 PTFE 수지(E.I. du Pont de Nemours, Inc.(독일 윌밍턴 소재)로부터 상업적으로 이용가능한 Teflon 669 X)를 수득하였다. 상기 수지를 분말 중량으로 0.184 g/g의 비율로 Isopar® K와 혼합하였다. 상기 윤활된 분말을 실린더에서 압축시키고, 실온에서 18시간 동안 체류시켰다. 이후, 펠렛을 169 대 1의 축소율(reduction ratio)로 램(ram) 압출하여 대략 0.64 mm 두께의 테이프를 생산하였다. 이어서, 상기 압출된 테이프를 0.25 mm의 두께로 압축하였다. 이후, 상기 압축된 테이프를 롤의 2개의 뱅크(bank) 사이에서 종 방향으로 연신하였다. 롤의 두 번째 뱅크와 롤의 첫 번째 뱅크 사이의 속도 비율, 따라서 연신비는 30 %/초의 연신율로 1.4:1이었다. 이후, 상기 연신된 테이프를 200℃에서 구속 및 건조시켰다. 이후, 상기 건조 테이프를 0.2 %/초의 연신율로 1.02:1의 비율까지 300℃의 온도의 가열된 챔버 내의 가열된 롤의 뱅크 사이에서 팽창시킨 다음, 46%/초의 연신율로 1.75:1의 부가적인 팽창 비율로 팽창시킨 다음, 0.5 %/초의 연신율로 1.02:1의 부가적인 팽창 비율로 팽창시켰다. 이 과정으로 0.24 mm의 두께를 갖는 테이프를 생산하였다.
이후, 이 테이프를 길게 잘라 폭이 3.30 mm이고 두께가 0.24 mm이며 6162 dtex의 길이당 중량을 갖는 단면을 만들었다. 이후, 상기 길게 자른 테이프를 70 %/초의 연신율로 6.00:1의 연신비로 390℃로 설정된 가열된 플레이트를 통해 팽창시켰다. 이후, 74 %/초의 연신율로 2.50:1의 연신비로 390℃로 설정된 가열된 플레이트를 통해 더 팽창시켰다. 이후, 26 %/초의 연신율로 1.30:1의 연신비로 390℃로 설정된 가열된 플레이트를 통해 더 팽창시켰다. 이후, 1.4초의 지속시간 동안 1.00:1의 연신비로 390℃로 설정된 가열된 플레이트를 통해 지나가게 하여, 비정질 로킹된(amorphously locked) 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 생성하였다.
상기 비정질 로킹된 ePTFE 섬유는 316 dtex이었고 직사각형 단면을 가지고 있었으며 하기 특성을 가지고 있었다: 폭 = 1.8 mm. 높이 = 0.0381 mm, 밀도 = 0.46 g/cm3, 6.36 N의 파단 강도. 2.02 cN/dtex의 강도. 1000x 배율로 촬영된 섬유 표면의 주사 전자 현미경 사진이 도 1에 나타나 있다.
상기 섬유를 4/70/34(플라이/섬도/필라멘트) 폴리아미드 AJT 섬유(Premier Fibers, Inc., Ansonville. SC) 및 ePTFE 섬유의 직물 혼방을 포함하도록 직조하였다. 수득된 4/70/34 폴리아미드 섬유는 358 dtex를 측정하였고 하기 특성을 가지고 있었다: 파단 강도 = 15.03 N, 강도 = 4.21 cN/dtex. ePTFE 섬유는 직조 전에 꼬이지 않았다. 직조 패턴은 2x1 능직이었고 54 x 50 스레드/인치(21.2 x 19.7 스레드/cm. 경사 x 위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 폴리아미드 섬유로 구성되었고 위사 섬유는 교대 피크(alternating pick)로 폴리아미드 섬유 및 ePTFE 섬유로 구성되었다. 직조 직물은 18 중량% ePTFE 및 82 중량% 폴리아미드로 구성되었다. 직조 직물을 허용가능한 가시적인 외관을 위해 염색 및 인쇄하였고, 색상을 폴리아미드 섬유에 적용하였다(즉, ePTFE는 착색되지 않았음). 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 58 cfm, 건조 시간 = 20분, 수직 위킹 = 10분에 105 mm, 태(hand) = 160 g. 파단 강도 = 1.36 kN(w) x 0.90 kN(f), 인열 강도 = 125 N(w) x 85 N(f). 80x 배율로 촬영된 직조 직물의 주사 전자 현미경 사진이 도 2에 나타나 있다. 120x 배율로 촬영된 직물의 단면의 주사 전자 현미경 사진이 도 3에 나타나 있다. 상기 직물은 183 g/m2의 중량을 가지고 있었다.
이어서, 상업적으로 이용가능한 세제로 단일 주기 동안 세탁기에서 세척하여 상기 직물을 친수성으로 만들었다. 상기 직물을 공기 건조시켰다. 친수성이 되기 전 및 후에 직물에 대한 중량 증가 및 건조 시간 시험 방법에서 측정된 바와 같은 전체 중량 증가는 각각 57 gsm 및 65 gsm이었다. 이것은 친수성이 된 후에 14% 물 중량 증가의 증가를 초래하였다.
실시예 2
편직 양말을 하기 방식으로 제조하였다. 실시예 1에 기재된 바와 같은 155 섬도(denier) ePTFE 섬유를 수득하였다. 각 ePTFE 섬유를 뒤꿈치 및 신축성 발목 밴드를 갖는 4.5 인치 직경 200 바늘(완전한 회전당 바느질) 환편기(circular knittting machine)를 사용하여 70 섬도(34 필라멘트 수) 나일론 6,6 실로 편직하였다. 최종 PTFE 함량은 68.8 중량%(나일론 함량은 31.2%였음)였다. 30 섬도 나일론 6,6 실의 2 플라이로 발가락 영역을 봉합한 후 최종 양말은 10 크기(미국 남성 크기)였고, 이를 상업적으로 이용가능한 직물 유연제(Melatex Incorporated, 3818 Northmore Street, Charlotte, NC 28205로부터 이용가능한 Melasoft LS 1C2800)로 단일 주기 동안 세탁기에서 세척하여 친수성으로 만들었다.
상기 직물을 공기 건조시켰다. 80x 배율로 촬영된 편직 직물의 주사 전자 현미경 사진이 도 4에 나타나 있다. 180x 배율로 촬영된 이와 같이 친수성이 된 친수성 직물의 단면의 주사 전자 현미경 사진이 도 5에 나타나 있다. 상기 직물을 상기 기재된 시험 방법에 따라 시험하였다. 친수성이 되기 전 및 후에 직물에 대한 중량 증가 및 건조 시간 시험 방법에서 측정된 바와 같은 전체 중량 증가는 각각 35 gsm 및 74 gsm이었다. 이것은 친수성이 된 후 111% 물 중량 증가의 증가를 초래하였다.
양말의 1 X 6 인치 견본에 대해 상기 기재된 수직 위킹 시험을 실시하였다. 상기 양말은 10분 후에 50 mm의 위킹을 나타내었다.
또한, 상기 양말에 대해 상기 기재된 티슈 습기 시험을 실시하였다. 양말과 관련된 티슈의 중량 변화는 12%였다.
비교예 1
ePTFE 섬유를 동일한 수의 70 섬도 나일론 6,6 실로 대체한 것을 제외하고 실시에 2에 기재된 것과 동일한 방식으로 비교 양말을 제조하였다. 모든 나일론 양말의 1 X 6 인치 견본에 대해 상기 기재된 수직 위킹 시험을 실시하였다. 모든 나일론 섬유 양말은 10분 후 10 mm의 위킹을 나타내었다.
또한, 모든 나일론 양말에 대해 상기 기재된 티슈 습기 시험을 실시하였다. 모든 나일론 양말과 관련된 티슈의 중량 변화는 38%였다.
비교예 2
ePTFE 섬유를 1.94 g/cm3　의 밀도를 갖는 ePTFE 섬유로 대체한 것을 제외하고 실시예 2에 기재된 것과 동일한 방식으로 비교 양말을 제조하였다. 더블유 엘 고어 앤드 어소시에이츠(W.L Gore & Associates)에 의한 ePTFE 섬유(part number V111776, W.L. Gore & Associates, Inc., Elkton, MD)를 수득하였다. 상기 ePTFE 섬유는 111 dtex이었고 직사각형 단면을 가지고 있었으며, 하기 특성을 가지고 있었다: 폭 = 0.5 mm, 높이 = 0.0114 mm, 밀도 = 1.94 g/cm3. 파단 강도 = 3.96 N. 강도 = 358 cN/dtex, 및 피브릴 길이 = 미결정(피브릴에 대한 최종 지점을 정의하기 위한 가시적인 노드가 없음). 1000x 배율로 촬영된 섬유의 상부 표면의 주사 전자 현미경 사진이 도 6에 나타나 있다. 80x 배율로 촬영된 편직 직물의 주사 전자 현미경 사진이 도 7에 나타나 있다.
이 고밀도 ePTFE 양말의 1 X 6 인치 견본에 대해 상기 기재된 수직 위킹 시험을 실시하였다. 상기 고밀도 ePTFE 양말은 10분 후 17 mm의 위킹을 나타내었다.
상기 고밀도 ePTFE 양말에 대해 상기 기재된 티슈 습기 시험을 실시하였다. 고밀도 ePTFE 양말과 관련된 티슈의 중량 변화는 50%였다.
본원의 발명은 일반적으로 그리고 특정 구현예에 대해 상기에 기재되었다. 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 구현예에서 다양한 변형 및 변화가 이뤄질 수 있음이 본 기술분야의 숙련가에게 자명할 것이다. 따라서, 구현예는 첨부된 청구항 및 이의 등가물의 범위 내에 속하는 한 본 발명의 변형 및 변화를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (34)

1.2 g/cm3 미만의 밀도를 갖는 복수의 친수성, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌 (ePTFE) 섬유로서, 복수의 ePTFE 섬유의 각각은 피브릴(fibril)의 상호연결된 네트워크의 친수성 미세구조를 갖는 것인 복수의 ePTFE 섬유; 및
복수의 비-ePTFE 섬유
를 포함하는 직물.
제1항에 있어서, 상기 직물은 적어도 15 중량% ePTFE 섬유를 포함하는 것인 직물.
제1항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 1을 초과하는 종횡비를 갖는 것인 직물.
제3항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 직사각형 단면 형태를 갖는 것인 직물.
제1항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 1의 종횡비를 갖는 것인 직물.
제5항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 둥근 형태를 갖는 것인 직물.
제1항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 내부에 착색제 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 소재를 혼입한 것인 직물.
제1항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 내부에 절연 소재를 갖는 것인 직물.
제1항에 있어서, 상기 직물은 직조 직물 및 편직 직물로부터 선택되는 것인 직물.
제1항에 있어서, 상기 직물의 적어도 한쪽에 부착된 텍스타일을 추가로 포함하는 직물.
제1항에 있어서, 상기 직물의 적어도 한쪽에 부착된 중합체 멤브레인을 추가로 포함하는 직물.
제1항에 있어서, 상기 비-ePTFE 섬유는 레이온, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 면, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 스판덱스 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 직물.
복수의 경사 및 위사 섬유로서, 상기 경사 섬유 중 적어도 하나, 상기 위사 섬유 중 적어도 하나, 또는 상기 경사 및 상기 위사 섬유 중 적어도 하나가 1.2 g/cm3 미만의 밀도를 갖는 적어도 하나의 친수성, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 포함하며, ePTFE 섬유의 각각은 피브릴의 상호연결된 네트워크의 친수성 미세구조를 갖는 것인, 복수의 경사 및 위사 섬유; 및
복수의 비-ePTFE 섬유
를 포함하는 직조 직물.
제13항에 있어서, 상기 직물은 적어도 15 중량% ePTFE 섬유를 포함하는 것인 직물.
제13항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 1을 초과하는 종횡비를 갖는 것인 직물.
제13항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 1의 종횡비를 갖는 것인 직물.
제13항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 내부에 착색제 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 소재를 혼입한 것인 직물.
제13항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 내부에 절연 소재를 갖는 것인 직물.
제13항에 있어서, 상기 비-ePTFE 섬유는 레이온, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 면, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 스판덱스 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 직물.
1.2 g/cm3 미만의 밀도를 갖는 복수의 친수성 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유 및 복수의 비-ePTFE 섬유를 편직 형태로 포함하며, 복수의 ePTFE 섬유의 각각은 피브릴의 상호연결된 네트워크의 친수성 미세구조를 갖는 것인 편직 직물.
제20항에 있어서, 상기 직물은 적어도 15 중량% ePTFE 섬유를 포함하는 것인 직물.
제20항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 내부에 절연 소재를 갖는 것인 직물.
제20항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 1을 초과하는 종횡비를 갖는 것인 직물.
제20항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 1의 종횡비를 갖는 것인 직물.
제20항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 내부에 착색제 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 소재를 혼입한 것인 직물.
제20항에 있어서, 상기 비-ePTFE 섬유는 레이온, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 면, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 스판덱스 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 직물.
친수성 ePTFE 섬유로서, ePTFE 섬유의 각각은 피브릴의 상호연결된 네트워크의 친수성 미세구조를 갖는 것인 친수성 ePTFE 섬유; 및
비-ePTFE 섬유
를 포함하는 물품으로서,
상기 친수성 ePTFE 섬유 및 상기 비-ePTFE 섬유가 직물로 형성된 것인 물품.
제27항에 있어서, 상기 비-ePTFE 섬유는 레이온, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 면, 양모, 실크, 아라미드. 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 스판덱스 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 물품.
제27항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 내부에 착색제 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 소재를 혼입한 것인 물품.
제27항에 있어서, 상기 직물은 적어도 15 중량% ePTFE 섬유를 포함하는 것인 물품.
제27항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 내부에 절연 소재를 갖는 것인 물품.
제27항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 1을 초과하는 종횡비를 갖는 것인 물품.
제27항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유는 1의 종횡비를 갖는 것인 물품.
1.2 g/cm3 미만의 밀도를 갖는 복수의 정합성 친수성 플루오로중합체 섬유; 및
복수의 다른 비-플루오로중합체 섬유를 포함하며,
복수의 플루오로중합체 섬유의 각각은 피브릴의 상호연결된 네트워크의 친수성 미세구조를 갖는 것인 직물.
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