KR102449137B1 - 내 절단성이 우수한 심초형 액정섬유 복합사 제조방법 - Google Patents

내 절단성이 우수한 심초형 액정섬유 복합사 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강도와 탄성이 우수하여 내 절단성과 함께 외부 충격에 쉽게 깨어지지 않는 액정섬유를 이용하여 복합사를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 액정섬유의 표면에 수지를 코팅하여 심사로 사용함에 따라, 이에 감겨지는 초사가 액정섬유 표면으로부터 슬립되지 않고 충분한 마찰력으로 정착된다. 이에 따라, 본 발명은 방검복, 방검 조끼, 보호용 장갑 등과 같은 안전보호복으로 사용되어 날카롭고 뾰족한 물체로부터 신체를 보호할 수 있다.

Description

내 절단성이 우수한 심초형 액정섬유 복합사 제조방법{Method of manufacturing liquid crystal complex yarn having excellent cut-resistance property}
본 발명은 내 절단성이 우수한 복합사를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강도와 탄성이 우수한 액정섬유를 이용하여 복합사를 제조하는 방법에 관한 것이다.
위험업무를 수행하는 경찰이나 군인, 다양한 산업현장에서 칼과 같이 날카롭고 뾰족한 물체에 노출된 작업자들이 보호하도록 방검복, 보호장갑 등과 같은 섬유제품이 착용되고 있다.
이와 같은 섬유제품은 칼 등에 절단되지 않도록 높은 강도를 가지는 아라미드, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 유리섬유와 같은 기능성 섬유를 사용하는데, 이들 기능성 섬유는 강도는 우수하나 촉감이 뻣뻣하고 염색성이 좋지 못하여 폴리에스테르나 나일론 섬유와 합사하여 사용되고 있다.
그 예로 특허등록 제10-1460855호에는 심사인 초고분자량 폴리에틸렌 섬유에 초사인 나일론사를 에어로 교락시킨 복합사가 개시되어 있는데, 이와 같은 복합사는 복합사 표면이 치밀하지 못하여 내 절단성능이 충분하지 않다.
다른 예로, 대한민국 특허등록 제10-1625614호에는 심사인 유리섬유에 초사인 나일론 또는 폴리우레탄가 둘러싸는 커버링사로 이루어진 고강도 섬유가 개시되어 있다.
이와 같은 커버링사는 심사인 유리섬유가 강도는 높으나 표면이 매끈하여 미끄러움 특성(slippiness)을 가져, 이에 감겨지는 초사가 표면에 견고하게 정착되지 않고 슬립되는 경우가 많아 커버링사의 제조 시 작업성이 좋지 못하다. 또한, 심사인 유리섬유 특성상 충격에 의하여 깨지는 경우 비산하여 사람이 다칠 위험도 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1460855호(발명의 명칭 : 초고분자량폴리에틸렌 - 나일론 에어텍스쳐사 및 그 제조방법) 대한민국 특허등록 제10-2092934호(발명의 명칭 : 내절단성 폴리에틸렌 원사, 그 제조방법, 및 이것을 이용하여 제조된 보호용 제품)
따라서, 본 발명은 강도와 탄성이 우수한 액정섬유를 사용하여 내절단성, 신축성 및 안전성이 우수한 액정섬유 복합사를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 액정 폴리머(LCP)를 용융 방사하여 액정섬유를 제조하는 단계, 액정섬유의 표면을 수지로 코팅하는 단계 및, 액정섬유를 심사로 배치하고 초사로 커버링하는 단계를 포함하는 심초형 복합사가 제공된다.
또한 본 발명에 있어서, 액정섬유의 굵기는 100~600 데니어이고, 강도는 6g/d~15g/d이다.
또한 본 발명에 있어서, 수지는 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지 또는 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL) 중 어느 하나이다.
또한 본 발명에 있어서, 초사는 폴리에스테르사, 나일론사, 초고분자량 폴리에틸렌사, 아라미드사 중 어느 하나이다.
또한 본 발명에 있어서, 초사는 심사 외면을 150~500 꼬임수로 서로 다른 방향으로 감는다.
본 발명에 따르면, 강도와 탄성이 우수한 액정섬유를 사용하여 내 절단성과 함께 외부 충격에 쉽게 깨어지지 않으며, 액정섬유 표면에 수지를 코팅한 심사 외면에 초사가 감겨짐에 따라 초사가 액정섬유 표면으로부터 슬립되지 않고 충분한 마찰력으로 정착될 수 있을 뿐만 아니라, 탄성을 가진 수지가 외부 충격으로부터 심사인 액정섬유를 보호하여 안전할 뿐만 아니라, 길이방향을 따라 신축성도 함께 제공할 수 있어, 방검복, 방검 조끼, 보호용 장갑 등과 같은 안전보호복으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 심초형 복합사 제조방법의 순서도이다.
도 2는 표면에 마찰 탄성층이 형성된 액정섬유의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 심초형 복합사의 사시도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 도면에서의 요소의 형상, 요소의 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되거나 축소되어 표현될 수 있다.
또한, 실시예를 설명하는데 있어서, 만일 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "형성되어", "포함되어", "결합되어", "고정되어" 있다고 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 형성, 포함, 결합 또는 고정되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 심초형 복합사의 순서도이고, 도 2는 이에 따라 제조된 심초형 복합사(10)의 사시도이고, 도 3은 심초형 복합사(10)의 심사(20) 단면도이다.
본 발명은 액정 폴리머(LCP)를 용융 방사하여 액정섬유를 제조하는 단계(S110), 액정섬유의 표면을 수지로 코팅하여 마찰 탄성층을 형성하는 단계(S120), 코팅된 액정섬유를 심사로 배치하고 초사로 커버링하는 단계(S130)를 거쳐 심초형 복합사(10)를 제조한다.
먼저, 액정 폴리머(LCP)를 용융 방사하여 액정섬유를 제조한다(S110). 여기서, 액정 폴리머(LCP)는 분자가 강직하고, 용융 상태에서도 분자 간의 얽힘 현상이 없는 액정 상태를 형성하는 폴리머로, 용액으로 생기는 리오트로픽(lyotropic) 액정과, 용융상태에서 생기는 서모트로픽(thermotropic) 액정으로 구분된다.
이와 같은 액정 폴리머는 열 또는 용매로 용융시킨 서포트로픽(thermotropic) 액정을 스피닝 프로세스(spinning process)로 방사되는데, 방사 시 전단력에 의해 분자쇄가 흐름방향으로 배향하는 고 강도, 고 탄성율을 가진다. 이와 같은 방사과정은 공지된 기술로 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에서 액정섬유의 굵기는 100~600 데니어일 수 있는데, 100 데니어 미만이면 충분한 강도가 발현되지 않고, 600 데니어 이상이면 제조가 어렵다. 이와 같이 제조되는 액정섬유는 강도가 6g/d~15g/d로 높아 내 절단성이 우수하며, 또한 탄성율도 높아 외부 충격에 쉽게 깨어지지 않아 안전한 장점이 있다.
다음으로, 제조된 액정섬유의 표면을 수지로 코팅하여 마찰 탄성층을 형성한다(S120). 본 단계는 매끈한 액정섬유 표면이 마찰 및 보다 높은 탄성을 가지도록 마찰 탄성층을 형성하는 공정으로, 코팅되는 수지는 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지 또는 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL) 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 이때, 코팅은 액정섬유를 수지액조에 침지시키거나, 압출코팅이나 스프레이 코팅법이 사용될 수 있다.
이와 같이 표면에 마찰 탄성층(21)이 형성된 액정섬유의 단면이 도 2에 도시되어 있는데, 마찰 탄성층(C)은 액정섬유의 매끄러운 표면에 마찰면을 제공함으로서 후술하는 바와 같이 액정섬유 표면에 감겨지는 초사가 슬립(slip)되지 않고, 또한 보다 높은 탄성을 부여하여 외부 충격으로부터 액정섬유를 보호하여 안전할 뿐만 아니라, 길이방향을 따라 신축성도 함께 제공한다.
그 다음으로, 표면에 마찰 탄성층(21)이 형성된 액정섬유를 심사로 배치한 후, 초사로 커버링한다(S130). 초사는 마찰 탄성층(C)을 개재하여 액정섬유에 커버링됨에 따라 슬립되지 않고 나선으로 감겨진 위치에 정착될 수 있다. 이때, 초사로는 폴리에스테르사 또는 나일론사와 같은 일반 합성섬유, 또는 초고분자량 폴리에틸렌사, 아라미드사와 같은 기능성 섬유가 사용될 수 있는데, 이들 중 어느 하나가 제1 초사로 다른 섬유가 제1 초사에 감겨지는 제2 초사로 사용될 수도 있다.
즉, S130 단계로 제조되는 심초형 복합사(10)가 도시된 도 3을 참조하면, 액정섬유인 심사(20)의 외면에 제1 초사(30), 제2초사(40)가 서로 다른 방향으로 감겨져있다. 여기서, 심사(20)를 좌연(z연) 방향으로 커버링한 제1 초사(30) 외면을 우연(s연) 방향으로 제2 초사(40)가 커버링을 함으로써, 심사(20)를 보다 효과적으로 커버링할 수 있다. 이때, 초사(30,40)는 심사(20) 외면을 150~500 꼬임수(T/M)로 감겨지는데, 전술한 바와 같이 액정섬유 표면에 마찰 탄성층(C)이 형성됨에 따라, 이와 같이 500TM 이하의 다소 낮은 꼬임수로 감더라도 슬립되지 않고 심사(20) 표면에 안전하게 정착될 수 있다.
이와 같이 제조된 심초형 복합사(10)는 제,편직되어 방검복, 방검 조끼, 보호용 장갑 등과 같은 안전보호복으로 사용되어 날카롭고 뾰족한 물체로부터 신체를 보호할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10 : 심초형 복합사 20 : 심사
21 : 마찰 탄성층 30 : 제1 초사
40 : 제2 초사

Claims (5)

  1. 심초형 복합사를 제조하는 방법에 있어서,
    액정 폴리머(LCP)를 용융 방사하여 굵기는 100~600데니어이고, 강도는 6g/d~15g/d인 액정섬유를 제조하는 단계;
    액정섬유의 표면을 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지 또는 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL) 중 어느 하나인 수지로 코팅하여 마찰 탄성층을 형성하는 단계; 및
    마찰 탄성층이 형성된 액정섬유를 심사로 배치하고, 심사의 외면을 제1 초사 및 제2 초사가 각각 서로 다른 방향으로 150~500 꼬임수로 커버링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 심초형 액정섬유 복합사 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    제1 초사 및 제2 초사는 폴리에스테르사, 나일론사, 초고분자량 폴리에틸렌사, 아라미드사 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 심초형 액정섬유 복합사 제조방법.
  5. 삭제
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