KR19990077038A - 내절단성 사 및 직물 - Google Patents

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Abstract

본 발명에는 파라-아라미드 사를 이용하여 제조한 천이 개시되어 있는데, 이 천은 내절단성이 향상되면서도 안락감이 유지되며, 상기 실은 꼬임수가 낮고 그 중의 스테이플 섬유가 높은 선 밀도를 가지고 있다.

Description

내절단성 사 및 직물
<발명의 배경>
내절단성 가먼트에 사용되는 직물은 고 모듈러스를 갖는 강력사의 필요로 인해 일반적으로 다소 뻣뻣하고 벌키할 수 있다. 특히 실제로는, 글로브, 에이프런 및 보호 슬리브와 같은 내절단성 가먼트는 거친 감촉을 갖는 뻣뻣하고 안락감이 없는 직물을 만드는 뻣뻣한 실로부터 제조되어 왔고, 향상된 내절단성을 갖는 직물을 제조하기 위한 실의 개량은 심지어 더 뻣뻣하고 더 안락감이 없는 직물을 초래하여 온 것이 사실이다. 본 발명은, 동등하거나 더 유연한 감촉을 유지하면서도 향상된 내절단성을 나타내는 내절단성 직물 및 편물에 관한 것이다.
<발명의 요약>
본 발명은, 선 밀도가 150 내지 5900 dtex(133 내지 5315 den)이고, 꼬임계수가 26 이하이면서, 3 내지 6 dtex(2.7 내지 5.4 데니어)의 선 밀도와 2.5 내지 15.2 cm(1 내지 6 인치)의 길이를 갖는 파라-아라미드 스테이플 섬유를 포함하고 있는 실로부터 제조된, 향상된 내절단성을 갖는 어패럴에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 실과, 그 실로부터 제조되면서 135 내지 1017 g/m2(4 내지 30 온스/야드2)의 중량을 가지는 내절단성 직물에 관한 것이다.
보호 가먼트의 분야에서는 안락감과 실효성과의 사이에 오래동안 긴장관계가 있어 왔고, 또한 안락감을 유지하면서도 실효성을 증대시키기 위해 상당한 노력이 있어 왔다. 본 발명도 내절단성 어패럴 및 직물의 분야에서 바로 이러한 개선을 나타낸다. 본 발명의 이용에 의해, 직물 및 내절단성 글로브와 같은 보호 가먼트의 내절단 실효성을 증가시키면서도 안락감을 유지하는 것이 비로소 가능하게 된다.
파라-아라미드 섬유의 방적사로부터 제조된 보호 가먼트가 꼬임도가 낮은 실로부터 제조된다면, 더 유연하다는 사실이 발견되었다. 또한, 이러한 가먼트 직물의 내절단성이 직물중의 실에 부여된 꼬임도와는 독립적이고, 그 직물의 내절단성이 그 실에 사용된 개개 섬유의 선 밀도를 증가시킴에 의해 향상된다는 사실이 발견되었다.
파라-아라미드 섬유는 파라-아라미드 중합체로부터 제조된 섬유를 의미하고, 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)(PPD-T)가 그 바람직한 파라-아라미드 중합체이다. PPD-T는 p-페닐렌 디아민과 테레프탈로일 클로라이드의 몰 대 몰 중합으로부터 생성되는 단중합체와, 또 p-페닐렌 디아민에 대한 소량의 다른 디아민의 혼입 및 테레프탈로일 클로라이드에 대한 소량의 다른 이산성 클로라이드의 혼입으로부터 생성되는 공중합체를 의미한다. 일반적으로, 다른 디아민 및 다른 이산성 클로라이드는, 단지 이들이 중합반응을 방해하는 반응기를 갖지 않는 조건으로, p-페닐렌 디아민 또는 테레프탈로일 클로라이드의 약 10 몰% 까지의 양 또는 아마도 이보다 약간 더 많은 양으로 사용될 수 있다. 또한, PPD-T는 다른 방향족 디아민 및 다른 방향족 이산성 클로라이드(예를 들어 2,6-나프탈로일 클로라이드, 또는 클로로- 또는 디클로로테레프탈로일 클로라이드)의 혼입으로부터 생성되는 공중합체를 의미하는데, 다만 다른 방향족 디아민 및 방향족 이산성 클로라이드가 파라-아라미드의 특성에 불리하게 영향을 미치지 않는 양으로 존재하는 것을 조건으로 한다.
섬유중에 첨가제가 파라-아라미드와 함께 사용될 수 있으며, 다른 중합성 재료의 10 중량% 까지의 양이 아라미드와 블렌딩될 수 있거나, 또는 아라미드의 디아민 대신 치환된 다른 디아민의 10 % 또는 아라미드의 이산성 클로라이드 대신 치환된 다른 이산성 클로라이드의 10 %를 갖는 공중합체가 사용될 수 있다는 사실이 밝혀졌다.
방적사로 사용하기 위한 스테이플 섬유는 일반적으로 특정의 길이와 선 밀도로 되어 있다. 본 발명에 사용하기 위해, 스테이플 섬유는 방적사를 제조하기에 적절한 임의의 길이를 가질 수 있다. 2.5 내지 15.2 cm(1 내지 6 인치)의 스테이플 길이가 시용될 수 있고, 3.8 내지 11.4 cm(1.5 내지 4.5 인치)의 길이가 바람직하다. 2.5 cm 이하의 스테이플 길이를 갖는 섬유로부터 제조된 실은 공정 강도를 유지하기 위해 과도하게 높은 수준의 꼬임이 요구된다는 것이 밝혀 졌고, 15.2 cm 이상의 스테이플 길이를 갖는 섬유로부터 제조된 실은 긴 스테이플 섬유의 경향으로 인해 뒤얽혀지게 되기가 어렵고 짧은 섬유로 절단되게 된다. 본 발명의 스테이플 섬유는 일반적으로 연속 필라멘트를 미리 정해진 소정 길이로 절단하여 제조하지만, 신장-절단과 같은 다른 수단에 의해 제조할 수도 있으며, 실은 여러 가지의 또는 분포된 상이한 스테이플 섬유 길이로부터 뿐만 아니라 상기한 섬유로부터 제조할 수 있다.
방적사는 방적시 실에 부여된 꼬임에 의해 일체로 유지된다. 크림프를 갖는 스테이플 섬유는 방적기에서 방적되어 소정의 꼬임을 갖는 실로 제조된다. 이 꼬임은 섬유를 서로 뒤얽히게 하여 실를 형성하는데 도와 준다. 종래에는 보호 가먼트에서 내절단성 직물을 위해 꼬임이 많은 실을 사용하는 것이 보통이었다. 일반적으로, 고강력사를 제조하는데 높은 꼬임이 필요하고, 이 고강력은 양호한 내절단성을 위해 필요한 것으로 믿어져 왔다. 이 높은 수준의 꼬임은 실 형성시 섬유를 긴밀하게 결합시켜 다소 뻣뻣한 실을 만든다.
이제, 효과적인 보호를 위해 높은 꼬임사가 필요하지 않다는 것이 발견되었고, 실제 내절단성은 보호 직물의 제조에 사용된 실의 꼬임 수준과는 거의 독립적이라는 사실이 알려졌다. 그러나, 꼬임의 정도는 이러한 직물의 유연성 또는 안락감의 요인으로서 매우 중요하다. 꼬임이 적은 실을 사용하여 제조한 직물은 꼬임이 많은 실을 사용하여 제조한 직물보다 더 고운 감촉을 가지면서 휠씬 더 유연하다. 또한, 꼬임의 감소는 실의 종류 또는 실의 제조 재료에 관계없이 직물의 유연성을 증가시킨다.
일반적으로 실의 꼬임은 "꼬임계수"로 불려지고, 또 꼬임승수로도 불려질 수 있는 계수에 의해 표현된다. 높은 꼬임계수는 높은 꼬임의 정도를 나타낸다. 지금까지, 보호 가먼트의 내절단성 직물은 약 28 (tex)1/2(turns/cm) 이상의 바람직한 꼬임계수를 가지면서 2.5 dtex 또는 그 이하의 선 밀도를 가지는 스테이플 섬유를 사용하는 실에 의해 제조되어 왔다. 실의 꼬임계수(TF)는 실에서 실의 선 밀도를 고려하여 섬유의 꼬임을 나타내는 수로서, 여러 가지 차원의 임의의 단위계를 사용하여 정의될 수 있다.
Tex 단위계
TF = (turns/cm)(tex)1/2
면 단위계
TF = (turns/inch)/(면 번수)1/2
미터 번수 단위계
TF = (turns/m)/(미터 번수)1/2
실의 "면 번수"는 454 그램(1 파운드)의 중량을 갖는 실의 768 미터(840 야드) 길이의 타래 수이다.
실의 "미터 번수"는 1 kg의 중량을 갖는 실의 km의 수이다.
본 발명에서는 설명의 목적상 tex1/2turns/cm의 SI 단위를 사용하는 Tex계 꼬임계수가 사용될 것이다.
본 발명의 직물에서, 약 26 이하의 꼬임계수를 갖는 실이 안락하면서도 내절단성이 있는 글로브로 만들어질 수 있는 유연한 직물을 만든다는 것이 밝혀졌다. 실이 형성되도록 하기 위해 실에 어느 정도의 꼬임을 부여할 필요가 있지만, 실험은 내절단성이 실 꼬임의 변화에 의해 영향을 받지 않는다는 것을 보여 준다. 즉, 꼬임의 증가에 의해 실에 제공된 추가적인 강도는 내절단성의 증가로 나타나지 않는다. 실제적으로 본 발명의 실은 적어도 약 10 이상의 꼬임계수를 가져야 한다는 결론이 내려졌다. 10 면 번수(590 dtex에 상당)의 단일 방적사에 있어 약 10의 꼬임계수는 약 1.3 turns/cm의 꼬임에 해당한다. 본 발명의 실은 15 내지 22의 꼬임계수를 가지는 것이 바람직하다.
실은 스테이플 섬유로 만들어진다. 본 발명의 실시에서 사용되는 실은 150 내지 5900 dtex, 550 내지 4700 dtex의 선 밀도를 가져야 한다는 것이 밝혀졌다. 실은 단일의 스트랜드로 만들어질 수 있거나, 또는 여러개의 스트랜드가 사용되어 꼬임이 부여되거나 또는 꼬임이 없이 만들어 질 수 있다.
객개 스테이플 섬유의 선 밀도에 있어서, 스테이플의 선 밀도의 증가는 실의 내절단성의 증가로 나타난다는 것이 밝혀졌다. 종래에는, 내절단성 보호 가먼트는 약 2.5 dtex 또는 그 이하의 개개 스테이플 섬유를 갖는 실을 이용하였다. 이러한 실은 여러 가지 용도에 적절한 한편, 이제 직물의 내절단성이 실에 사용된 스테이플 섬유의 선 밀도의 증가에 의해 향상될 수 있다는 것이 알려졌다. 또한, 이러한 직물의 안락감이 실의 꼬임의 감소에 의해 유지될 수 있다는 것이 알려졌다. 따라서, 본 발명에 의해, 종래의 제품에 비해 내절단성이 향상되면서도 안락감은 동등한 직물이 제조될 수 있다. 예를 들면, 내절단성이 향상된 직물이 3 내지 6 dtex의 선 밀도를 갖는 파라-아라미드 스테이플 섬유을 포함하면서 26 이하의 꼬임계수를 가지는 실을 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 직물에서는 섬유의 선 밀도의 증가에 의해 내절단성의 향상이 이루어지고, 실의 꼬임수의 감소에 의해 안락감이 유지되게 될 것이다.
안락감의 견지에서 보면, 본 발명에 따른 저 꼬임사는 3 내지 6 dtex, 바람직하기로는 4 내지 5 dtex의 선 밀도를 갖는 스테이플 섬유를 사용하여 제조되어야 한다는 것이 밝혀졌다. 약 3 dtex 이하의 섬유는 본 발명에 따른 내절단성의 향상을 이루지 못할 수 있다. 약 6 dtex 이상의 섬유는 매우 양호한 내절단성을 나타내지만, 미적으로 허용할 수 없고, 또 적절한 안락감을 갖는 직물을 만들지 못할 수 있다.
본 발명의 실은 임의의 적절한 방적방법, 그 중에서도 면/소모/방모 링 및 오픈 엔드 방적에 의해 제조될 수 있다.
꼬임수가 낮고 선 밀도가 높은 본 발명의 방적사는, 편직 또는 제직 또는 일방향 구조로 균일하게 쌓아 만들어지는 고 내절단성 천으로 만들어질 수 있다. 또한, 방적사가 편직기에 의해 직접 글로브 및 다른 어패럴로 만들어질 수도 있다. 내절단성은 실 중의 필라멘트의 선 밀도의 함수이고, 천에서 실이 구성되는 방식의 함수가 아니다.
<테스트 방법>
<내절단성>
사용된 방법은 ASTM 표준(ASTM 소위원회 F23.20)으로서 제안된 "보호 의류에 사용되는 직물의 내절단성을 측정하기 위한 표준 테스트 방법"이었다. 테스트의 수행에서, 절단 칼날을 특정의 힘으로 맨드렐상에 장착된 샘플을 가로 질러 한번 긋는다. 여러 가지 다양한 힘에서, 초기의 접촉시점부터 그어 절단한 거리를 기록하고, 절단 거리의 함수로서 힘의 그래프를 만든다. 그래프로부터 25 mm의 거리에서 절단에 대한 힘을 결정하고, 표준화하여 칼날 공급의 일관성을 확인한다. 표준화된 힘을 내절단력으로서 기록한다.
절단 칼날은 70 mm 길이의 날카로운 날을 갖는 스테인레스 강철 칼날이다. 공급 칼날은 테스트의 초기 및 말기에 네오프렌 눈금 재료상에 400 g의 하중을 사용하여 눈금화된다. 각 절단 테스트마다 새로운 절단 칼날을 사용한다.
샘플은 경사 및 위사 방향으로부터 45도의 사선으로 절단된 50 × 100 mm 직물의 직사각형 단편이다.
맨드렐은 38 mm의 반경을 갖는 둥근 전도성 막대기이고, 여기에 양면 테이프를 이용하여 샘플을 장착한다. 절단 칼날은 맨드렐의 세로축에 대해 오른쪽 각도로 멘드렐 상의 직물을 가로질러 긋는다. 절단 칼날이 맨드렐과 전기적 접촉을 할 때 절단을 기록한다.
<실시예>
<테스트할 편직 글로브 및 천>
4개의 상이한 선 밀도의 파라-아라미드 필라멘트사를 크림프화시키고 절단하여 본 실시예에 있어 테스트 방적사용 스테이플을 만들었다. 필라멘트사는 회사[E. I. du pont de Nemours and Company]에 의해 상표명 "Kevlar 29"라는 이름으로 판매되는 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)이었고, 1.67, 2.50, 4.67 및 6.67 dtex의 선 밀도를 갖는 필라멘트로부터 제조되었다. 스테이플 길이는 11.4 cm이었다. 각 스테이플 섬유 부분은 소모 방적 시스템에 의해 다양한 꼬임을 갖는 실로 방적되었다. 590 dtex의 선 밀도를 갖는 2-가닥 실(면 번수 20/2)이 방적되었고, 꼬임계수는 표 1 및 2에 표시된 바와 같았다.
샘플 글로브 및 샘플 천이 시마 세이끼(Shima Seiki) 글로브 편직기상에서 상기 실과 4- 및 6-엔드 셋-업(set-up)을 이용하여 편직되었다. 4-엔드 셋-업은 478 g/m2(14.1 온스/야드2)의 평균 중량을 갖는 편직물 및 스트링 니트 글로브를 만들었고, 6-엔드 셋-업은 783 g/m2(23.1 온스/야드2)의 평균 중량을 갖는 편직물 및 글로브를 만들었다.
<실시예 1>
상기에서 제조한 글로브에 대해 내절단성 테스트를 실시하여 스테이플의 선 밀도 및 실의 꼬임계수의 직물 변수와 내절단성과의 관계에 관한 자료를 산출하였다. 이 테스트의 결과는 각각 6-엔드와 4-엔드 직물에 관한 아래의 표 1 및 2에 기록되어 있다.
<표 1> (6-엔드 직물)
선 밀도꼬임수 1.67 dtex 2.50 dtex 4.67 dtex 6.67 dtex
(내절단성 (Kg중))
14 1.4 1.6 1.8 -
17 1.3 1.6 1.7 1.8
19 1.4 1.5 1.6 1.8
22 1.3 1.4 1.6 1.7
24 1.3 1.5 1.9 2.3
26 1.3 1.4 1.8 1.8
29 1.4 1.5 1.9 2.0
31 1.3 1.4 1.7 1.8
평균 1.3 1.5 1.8 1.9
<표 2> (4-엔드 직물)
선 밀도꼬임수 1.67 dtex 2.50 dtex 4.67 dtex 6.67 dtex
(내절단성 (Kg중))
14 1.0 1.1 1.2 -
17 1.0 1.1 1.5 1.6
19 1.1 1.2 1.4 1.5
22 1.1 1.2 1.4 1.5
24 0.9 1.2 1.4 1.6
26 1.0 1.0 1.6 1.5
29 1.0 1.2 1.5 1.6
31 1.2 1.1 1.4 1.5
평균 1.0 1.1 1.4 1.5
이 실시예의 내절단성 데이타에 따르면, 내절단성은 스테이플 선 밀도의 정 함수이고, 꼬임수와는 상대적으로 독립적이다. 내절단성은 스테이플 선 밀도의 증가에 따라 극적으로 향상되고, 그 증가는 2.5 dtex 이상의 스테이플 선 밀도에서 가장 극적이다.
<실시예 2>
상기에서 제조한 6-엔드 직물에 대해, 31개의 직물 샘플을 감촉에 의해 평가하는 안락감 테스트를 실시하여 각 샘플의 "촉감"을 결정하였다. 각 샘플에 대해 10 사람에게 만져 보도록 요청하고, 1 - 5의 눈금(1이 가장 거칠고, 5가 가장 유연하다)상에 유연도 등급을 평가하였다. 10 사람의 모든 등급을 평균하여 아래의 표 3에 기록하였다.
<표 3>
선 밀도꼬임수 1.67 dtex 2.50 dtex 4.67 dtex 6.67 dtex
(안락감 등급 (10의 평균))
14 4.4 4.4 3.2 -
17 4.2 4.4 3.1 2.9
19 4.2 4.0 3.0 2.5
22 3.6 3.5 2.5 2.1
24 3.5 3.5 2.2 2.5
26 3.3 3.2 2.0 1.3
29 3.0 2.4 2.0 1.8
31 2.8 2.0 1.4 1.4
이 실시예의 안락감 데이타에 따르면, 안락감은 실의 꼬임 정도의 직접적인 함수이다. 안락감은 꼬임이 감소함에 따라 극적으로 향상된다. 이미 언급한 바와 같이, 상업적인 글로브에 보통 사용되는 직물은 약 2.5 dtex 이하의 스테이플 선 밀도와 28 이상의 바람직한 꼬임계수를 갖는 실로부터 제조되어 왔다. 표 3으로부터 명확한 바와 같이, 이러한 직물은 본 테스트에서 2 내지 3의 안락감 등급을 가졌고, 4.67 dtex의 스테이플 선 밀도와 26 이하의 꼬임계수를 갖는 실로부터 제조된 본 발명의 직물은 적어도 양호한 등급을 가졌다. 안락감은 스테이플 선 밀도의 감소 및 꼬임의 감소에 따라 명확히 증가한다.
실시예 1 및 2에 따르면, 2.5 dtex 이상의 스테이플 선 밀도를 갖는 실로부터 제조된 직물은 내절단성의 향상을 나타내고, 26 이하의 꼬임계수를 가지면서 6.67 dtex 이하의 실로부터 제조된 직물은 안락감의 향상을 나타낸다. 이러한 결과의 조합에 따르면, 3 내지 6 dtex의 스테이플 선 밀도와 26 이하의 꼬임계수를 갖는 실이 내절단성이 향상되면서도 안락감이 유지되는 직물을 만들 것이라는 것을 보여 준다.

Claims (20)

  1. 선 밀도가 150 내지 5900 dtex이고, 꼬임계수가 26 이하이면서, 3 내지 6 dtex의 선 밀도와 2.5 내지 15.2 cm의 길이를 갖는 파라-아라미드 스테이플 섬유를 포함하고 있는 실.
  2. 제1항의 실로부터 제조된 내절단성 가먼트.
  3. 제1항에 있어서, 스테이플 섬유가 4 내지 5 dtex의 선 밀도를 갖는 실.
  4. 제1항에 있어서, 스테이플 섬유가 15 내지 22의 꼬임계수를 갖는 실.
  5. 제3항에 있어서, 스테이플 섬유가 15 내지 22의 꼬임계수를 갖는 실.
  6. 135 내지 1077 g/m2의 중량을 가지고 제1항의 실로부터 제조된 천.
  7. 제6항의 천으로부터 제조된 내절단성 가먼트.
  8. 제7항에 있어서, 글로브의 형태인 가먼트.
  9. 제6항에 있어서, 직물인 천.
  10. 제6항에 있어서, 편물인 천.
  11. 135 내지 1077 g/m2의 중량을 가지고 제3항의 실로부터 제조된 천.
  12. 제11항의 천으로부터 제조된 내절단성 가먼트.
  13. 제12항에 있어서, 글로브의 형태인 가먼트.
  14. 제11항에 있어서, 직물인 천.
  15. 제11항에 있어서, 편물인 천.
  16. 135 내지 1077 g/m2의 중량을 가지고 제4항의 실로부터 제조된 천.
  17. 제16항의 천으로부터 제조된 내절단성 가먼트.
  18. 제17항에 있어서, 글로브의 형태인 가먼트.
  19. 제16항에 있어서, 직물인 천.
  20. 제16항에 있어서, 편물인 천.
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