KR20010112483A - 토우 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

모세관을 통하여 중합체를 압출하고, 압출된 중합체를 필라멘트로 방사하여 섬유를 형성하고, 섬유를 켄칭하고, 켄칭된 섬유를 함께 그룹지어 둘 이상의 별개의 로프를 형성하고, 별개의 로프를 동시에 연신하여 편평한 리본을 형성하고, 편평한 리본을 서로의 상부에 적층하여 균일한 단일 토우 밴드를 형성하고, 밴드로부터 장력을 제거함으로써 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 필라멘트 토우 밴드가 제조된다. 상기 토우 밴드를 해체하고, 균일하게 스프레드함으로써 제조된 이불솜은 예를 들면, 슬리핑 백, 깃털 이불 및 베개와 같은 충진된 용품을 제조하는 데 유용하다.

Description

토우 및 그의 제조 방법 {Tow and Process of Making}

기계적으로 권축된 스프레드성(spreadable) 연속상 필라멘트 토우의 제조 및 필라멘트를 균일하게 스프레딩하는 데 사용되는 방법은 예를 들면 미국특허 제3,730,824호 및 제3,952,134호에서 설명된다. 또한, 연전기 (spreader, 延展機)를 통하여 수행되는 권축된 토우 밴드가 공지되어 있다. 이러한 토우 밴드는 베개, 슬리핑 백 등과 같은 용품을 위한 인조섬유 솜으로 사용될 수 있는 이불솜 (batting)의 제조에 유용하다. 이러한 기계적으로 권축된 스프레드성 토우는 특히 기계적으로 권축된 카디드 스테이플 섬유로부터 제조된 종래의 이불솜에 비교할 때 이 토우로부터 유용한 용품을 제조하기 위한 단순화된 작업 요건과 제조된 이불솜의 상대 강도 면에서 특히 이롭다. 그러나, 수득될 수 있는 기계적으로 권축된 토우 및 이들로부터 제조된 이불솜은 제한된 연화도, 로프트 (loft), 및 다른 심미적 특성으로 곤란해질 수 있다.

이외에, 3차원으로 권축된 스테이플 섬유의 사용이 또한 당 분야에 공지되어 있다. 3차원 구조를 부여하기 위한 여러 방법이 존재하며, 미국특허 제5,723,215호, 미국특허 제3,671,379호 및 일본특허 JP61-32404(B2)에 개시된 것과 같은 비대칭성 켄칭, 벌크 연속상 필라멘트 (BCF) 가공, 분자 사슬 길이만 다른 두 중합체의 공액 방사, 및 두 상이한 중합체 또는 공중합체의 이성분 방사의 기술이 포함된다.

기계적으로 권축된 스테이플 섬유 및 토우에 비하여, 3차원으로 권축된 스테이플 섬유 및 이로부터 제조된 용품은 높은 로프트, 연화도, 개선된 권축 회복능, 가사 호감, 및 우수한 압착성과 같은 뚜렷한 이점을 제공하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이들 3차원으로 권축된 스테이플 섬유의 가공은 부분적으로 권축 구조에서 기인한 연화도 및 부드러움 때문에 때때로 어렵다. 마찬가지로, 이들 섬유로부터 제조된 이불솜은 때때로 약하고, 쉽게 파괴된다는 점에서 결점을 갖는다.

따라서, 당 분야에서는 슬리핑 백, 이불, 깃털이불 및 베개와 같은 용품에 사용하기 위한 이불솜을 제조하기 위하여 스프레딩될 수 있는 토우의 제조에서, 3차원으로 권축된 섬유를 제조하고 취급하는 방법을 얻는 것이 필요하다.

<발명의 요약>

이러한 필요에 따라, 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 필라멘트 토우 밴드가 본 발명에 따라 제공된다. 바람직한 구현예에서, 토우 밴드는 각 섬유에 두 중합체를 함유하는 이성분 섬유로 이루어진다. 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 필라멘트 토우 밴드로 이루어진 이불솜 및 용품도 본 발명의 추가의 일면이다.

본 발명의 또 다른 구현예에서, 둘 이상의 성분 중합체를 모세관을 통하여압출하는 단계; 압출된 중합체를 필라멘트로 방사하여 중공 섬유를 형성하는 단계; 중공 섬유를 켄칭하는 단계; 켄칭된 섬유를 함께 그룹지어 둘 이상의 별개의 로프를 형성하는 단계; 별개의 로프를 동시에 연신하여 편평한 리본을 형성하는 단계; 편평한 리본을 서로의 상부에 적층하여 단일 토우 밴드를 형성하는 단계; 및 나선형(helical) 또는 소용돌이형(spiral)의 권축이 형성되는 지점에서 밴드로부터 장력을 제거하는 단계를 포함하는 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 토우를 제조하는 방법이 제공된다.

또 다른 구현예에서, 중합체 섬유를 제조하는 단계; 섬유를 함께 그룹지어 복수의 별개의 로프를 형성하는 단계; 별개의 로프를 동시에 연신하여 장력하에 편평한 리본을 형성하는 단계; 편평한 리본을 서로의 상부에 적층하여 단일 토우 밴드를 형성하는 단계; 밴드를 압착하는 단계; 및 나선형 또는 소용돌이형 권축이 형성되도록 하는 지점에서 밴드로부터 장력을 제거하는 단계를 포함하는 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 토우 밴드를 제조하는 방법이 제공된다.

또 다른 구현예에서, 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 토우 밴드를 균일하게 스프레딩하는 것을 포함하는 이불솜의 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 추가의 목적, 특징 및 이점은 하기 발명의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

본 출원은 1999년 5월 10일 출원된 가출원 제60/133,394호를 우선권 주장하며, 본원에 참고로 도입한다.

본 발명은 토우 (tow) 및 그로부터 제조된 이불솜 (batting)과 용품 및 그러한 토우, 이불솜, 또는 용품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 이성분 토우 방사 및 연신 방법을 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 토우 스프레딩 방법을 나타내는 개략도이다.

본 발명은 각 구성 밴드 사이에 낮은 점착을 부여하여 결합된 토우 밴드가 통합 단위로서 스프레딩을 통하여 가공되도록 하는, 낮은 점착의 토우 제조 방법과 밴드 적층 절차를 사용하여 3차원으로 권축된 토우를 제조함으로써, 선행 기술과 관련된 문제를 극복한다. 이렇게 제조된 토우는 적층의 두께를 통하여 그 구성 밴드로 분리될 수 있다. 또한, 토우는 하나의 단일 토우 라인인 것처럼 스프레딩 장치를 통하여 가공될 수 있다. 따라서, 각 토우 밴드는 연전기의 폭을 따라 균일하게 스프레드된다.

본 명세서에서 사용된 용어 "권축"은 섬유의 파동 또는 벌크를 의미한다. 따라서, "3차원 권축"은 예를 들면 기계적 권축으로부터의 2차원 지그재그 권축과 비교할 때 섬유의 3차원의 벌크 또는 파동을 의미한다. 3차원 권축은 예를 들면 소용돌이형 또는 나선형 권축, 오메가 권축, 3차원 불규칙 권축 등을 포함하여 다양한 용어를 사용하여 당 분야에서 설명된다. 또한, 3차원으로 권축된 섬유는 섬유 클러스터 및 벌크 연속상 필라멘트 기술과 관련된 당 분야에서 대부분 설명된다. 3차원 권축을 수득하는 방법도 또한 설명된다. 예를 들면, 본원에 참고로 도입되는 미국특허 제4,618,531호는 클러스터 또는 불규칙적으로 배열된, 얽힌, 소용돌이형으로 권축된 폴리에스테르 인조섬유 솜을 제조하는 방법을 설명한다. 본원에 참고로 도입되는 미국특허 제5,723,215호는 소용돌이형 또는 나선형 권축을 갖는 이성분 폴리에스테르 섬유를 제조하는 방법을 설명한다.

"토우 밴드", "토우" 또는 "로프 밴드"는 느슨한 로프-유사 형태로 집속된 연속상으로 제조된 필라멘트의 큰 스트랜드를 의미한다. 본 발명의 토우 밴드는 바람직하게는 둘 이상의 중합체를 함유하는 이성분 필라멘트를 포함한다. 본 발명의 토우 밴드를 위한 예시적인 중합체에는 임의 유형의 용융 방사 중합체로 형성되는 단량체의 단독중합체, 공중합체 및 삼원중합체가 포함되나 이들에 제한되지 않는다. 이러한 용융 방사 중합체에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT 또는 4GT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 (PTT 또는 3GT), 폴리프로필렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN)와 같은 폴리에스테르; 및 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 (PE)와 같은 폴리올레핀; 및 PET 및 PTT로부터 제조된 이성분 폴리에스테르 섬유를 포함하여 이들의 배합물이 포함된다. 본 발명에 사용되는 단독중합체, 공중합체 및 삼원중합체를 제조하는 방법은 당 분야에 공지되어 있으며, 당 분야에 공지된 공중합체 및 삼원중합체를 형성하기 위한 촉매, 조촉매, 및(또는) 사슬연결제를 사용하는 것도 포함할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 중합체 및 생성된 섬유는 중합반응 공정동안 또는 형성된 중합체에 첨가될 수 있으며 중합체 또는 섬유 특성을 개선하는데 기여할 수 있는 종래의 첨가제를 포함할 수 있다. 이들 첨가제의 예에는 대전방지제, 산화방지제, 항미생물제, 난연제, 염료, 광 안정화제, 중합반응 촉매 및 보조제, 접착 증진제, 이산화티타늄과 같은 무광제, 광택제거제, 유기 인산염, 및 이들의 배합물이 포함된다. 예를 들면, 방사 및(또는) 연신 공정동안 섬유 상에 도포될 수 있는 다른 첨가제에는 대전방지제, 광택제(slickening agent), 접착 증진제, 산화방지제,항미생물제, 난연제, 윤활제, 및 이들의 배합물이 포함된다. 더욱이, 이러한 추가의 첨가제는 당 분야에 공지된 것처럼 공정의 각종 단계 동안 첨가될 수 있다.

당 분야에 공지된 것처럼, 합성의 인조섬유 솜 제품의 제조에서, 광택제의 적용이 특히 가치가 있다. 광택제는 섬유 또는 이불솜에 부드러운 새털같은 직물의 미감을 제공하고, 최종 마감된 용품에서의 섬유가 사용동안 매팅없이 서로 이동하도록 한다. 각종 실리콘 오일, 바람직하게는 폴리아미노실록산과 같은 임의의 적합한 광택제가 사용될 수 있다. 섬유에 도포되는 대전방지제 및 윤활제도 또한 섬유 가공동안 이들이 제공하는 도움 때문에 특히 중요하다. 대전방지제는 토우 연전기에 정전기가 발생하는 것을 방지하며, 연신 전 또는 후에 섬유에 도포될 수 있다.

본 발명에 사용되는 섬유는 또한 임의의 적합한 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 단면 형상은 당 분야에 공지된 것처럼 원형, 타원형, 삼엽형, 더 큰 수의 대칭 또는 비대칭 엽을 갖는 형태, 아령형, 및 복수의 구멍 또는 공극, 바람직하게는 약 1 내지 약 10개의 구멍을 갖는 중공 섬유를 포함할 수 있다. 본 발명의 한 구현예에서, 섬유는 3 공극의 둥근 단면을 갖는다.

바람직한 구현예에서, 토우 밴드의 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단독중합체로 이루어진 제1 중합체 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 대략 7,000 ppm (중량 기준)의 트리히드록시에틸 트리멜리테이트의 공중합체로 이루어진 제2 중합체를 포함한다.

두 번째 바람직한 구현예에서, 토우 밴드의 섬유는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 그의 공중합체에서 선택된 제1 성분 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 그의 공중합체에서 선택된 제2 성분의 이성분 섬유를 포함할 수 있으며, 상기 두 성분은 약 95:5 내지 약 5:95, 바람직하게는 약 70:30 내지 약 30:70의 중량비로 존재한다. 이성분 섬유의 단면은 사이드-바이-사이드 또는 편심의 외피/코아일 수 있다. 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 또는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 공중합체가 사용되는 경우, 공단량체는 탄소수 4 내지 12의 선형, 환형, 및 분지된 지방족 디카르복실산 (예를 들면, 부탄디오산, 펜탄디오산, 헥산디오산, 도데칸디오산, 및 1,4-시클로-헥산디카르복실산); 테레프탈산 이외의 탄소수 8 내지 12의 방향족 디카르복실산 (예를 들면, 이소프탈산 및 2,6-나프탈렌디카르복실산); 탄소수 3 내지 8의 선형, 환형 및 분지된 지방족 디올 (예를 들면, 1,3-프로판 디올, 1,2-프로판디올, 1,4-부탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올 및 1,4-시클로헥산디올); 및 탄소수 4 내지 10의 지방족 및 아르지방족 에테르 글리콜 (예를 들면, 히드로퀴논 비스(2-히드록시에틸)에테르, 또는 디에틸렌에테르 글리콜을 포함하여 분자량 약 460 미만의 폴리(에틸렌에테르)글리콜)에서 선택될 수 있다. 이소프탈산, 펜탄디오산, 헥산디오산, 1,3-프로판 디올 및 1,4-부탄디올이 쉽게 상업적으로 이용가능하고, 값이 저렴하기 때문에 바람직하다. 이소프탈산은 이로부터 유도된 공중합에스테르가 몇몇 다른 공단량체로 제조된 공중합에스테르보다 작게 탈색되므로 더욱 바람직하다. 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)의 공중합체가 사용되는 경우, 공단량체는 바람직하게는 이소프탈산이다. 5-나트륨-술포이소프탈레이트가 폴리에스테르 성분에서의 염료 공단량체로서 소량으로 사용될 수 있다.

본 발명의 토우 밴드는 이불솜을 제조하기 위하여 사용될 수 있다. 본원에서 사용된 "이불솜(batting)"은 토우 연전기에서 그 초기 폭의 대략 4 배 이상 스프레드되고, 교차 중첩되어 복수의 층을 형성하는 연속상 필라멘트 토우 밴드를 의미한다. 바람직하게는, 이불솜은 연속상 필라멘트 토우 밴드의 1 내지 5개의 층을 갖는다. 이불솜은 베개, 슬리핑 백, 쿠션, 이불, 및 절연 의복 또는 용품과 같은 용품을 위한 인조섬유 솜으로 사용된다.

본 발명의 3차원으로 권축된 연속상 필라멘트 스프레드성 토우를 제조하는 방법은 먼저 3차원 권축 구조를 형성할 수 있는 섬유를 제조하는 것을 포함한다. 이것은 비대칭성 켄칭, 벌크 연속상 필라메트 (BCF) 가공, 분자사슬 길이만 상이한 두 중합체의 공액 방사, 두 개의 상이한 중합체 또는 공중합체의 이성분 방사를 포함하나, 이들에 제한되지 않는 임의의 공지된 수단에 의하여 수행될 수 있다. 바람직하게는, 3차원 권축을 형성할 수 있는 필라멘트를 방사하고, 연속적으로 연신하여, 권축을 형성하거나 또는 권축이 형성되도록 하는 분자배향을 달성한다.

3차원의 권축 구조를 갖는 섬유를 제조하는 방법의 한 예는 두 성분 중합체를 모세관을 통하여 압출하고, 압출된 중합체를 필라멘트로 방사하여 두 구별되는 수준의 방사 배향을 갖는 섬유를 형성하고, 섬유를 연신하고, 3차원 권축이 형성되도록 장력을 방출하는 공정을 포함한다.

3차원으로 권축된 섬유를 제조하는 두 번째 방법은 중합체를 모세관을 통하여 방사하고, 중합체 스트림을 즉시 냉각 유체와 접촉시켜, 형성된 필라멘트가 그직경을 따라 섬유 전반의 냉각의 차등 속도에 따른 방사 배향 구배를 갖도록 필라멘트를 형성하는 것을 포함한다. 이른바 이러한 "비대칭성 켄칭"은 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 비대칭성 켄칭은 공기 제트를 하나의 모세관에 대하여 보내는 것을 포함할 수 있다. 별법으로, 필라멘트는 한면이 연속적으로 새로워진 수막과 접촉되어 목적의 3차원 권축을 제조할 수 있다. 비대칭성 켄칭에 이어, 필라멘트는 연신되고, 3차원 권축이 형성되도록 장력이 방출된다.

더욱이, 3차원 권축의 제조 방법은 당 분야에 공지된 다른 방식으로 수행될 수 있다. 이외에, 둘 이상의 상기 언급된 기술의 조합이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상이한 단면을 갖는 섬유를 사용하는 것이 하나 이상의 공극을 포함하거나 또는 비-원형 외주를 갖도록 할 수 있다. 이것은 섬유의 3차원의 권축 구조를 제공하거나 또는 두드러지게 할 수 있을 뿐만 아니라, 다른 유용한 특성을 제공할 수 있다.

3차원 권축을 제조하기 위한 다른 방법이 당 분야에 공지되어 있고(거나) 참고 문헌 (예컨대, Polyester Fibers - Chemistry and Technology, Herman Ludwig, Wiley - Interscience, 1964)에서 설명되어 있다. 이들 기술중 임의의 것이 섬유에 3차원의 권축 구조를 부여하기 위한 방법으로서 사용될 수 있다.

3차원의 권축 구조를 형성할 수 있는 섬유가 달성되면, 그 섬유를 그룹지워 복수의 별개의 로프를 형성한다. 임의의 수의 별개의 로프가 3차원 권축을 갖는 섬유로 이루어질 수 있다. 둘 이상의 로프, 바람직하게는 2 내지 20개의 로프, 가장 바람직하게는 2 내지 10 개의 로프가 있어야 한다. 그 후, 이들 로프에 저 점착 토우 제조 공정이 수행된다.

"저 점착" 토우 제조 공정은 가열하에 별개의 로프를 동시에 연신하여 편평한 리본을 형성하고, 리본을 냉각하여 추가의 연신을 방지하고, 계속해서 각 리본을 다른 리본의 상부에 적층하고, 밴드를 압착하는 것을 포함한다. 밴드는 압착을 위한 적합한 장치에서 압착될 수 있다. 바람직하게는, 밴드는 한쌍의 공회전 롤의 닙을 통하여 압착된다. 이러한 적층은 리본이 서로 풀리지 않게 연결되도록 강제하지 않으면서 작은 리본 대 리본 점착을 제공한다. 이러한 적층은 임의의 바람직한 방식으로 수행될 수 있으며, 바람직하게는 완전한 스택의 폭은 기본적으로 앞서 독립적인 밴드의 각각의 폭에 상응한다. 약간의 점착을 제공하는 것 외에, 압착은 또한 밴드로부터 과량의 물을 제거한다. 광택제는 압착 단계에 이어 및(또는) 앞서 국소적으로 도포될 수 있다.

편평한 리본이 연신되고, 적층되고, 압착되고(거나), 탈수된 후, 3차원 권축이 형성되거나 또는 두드러지게 된다. 예를 들면, 3차원 권축은 토우 밴드로부터 장력이 감소되거나 또는 제거되면 이성분 필라멘트 및 비대칭적으로 권축된 필라멘트의 경우 자발적으로 형성될 수 있다. 한편, 3차원 권축은 토우 제조 공정에서, 예를 들면 BCF 섬유의 경우 먼저 형성되고, 장력의 감소 또는 제거가 이미 형성된 3-D 권축을 두드러지게 할 수 있다.

권축 형성에 이어, 필라멘트는 권축을 고정하기 위하여 처리될 수 있다. 예를 들면, 자발적으로 형성된 3차원으로 권축된 토우 밴드의 경우, 필라멘트를 연속 오븐에서 전형적으로 가열하여 수축 장력을 해제하고, 권축을 가열 고정하고, 적용된다면 광택제의 경화 작용을 완료한다. 그 후, 권축을 영구적으로 만들고 토우 스프레딩 공정으로의 이송을 위한 선적/보관 콘테이너로 포장되도록 중합체의 유리전이 온도 미만으로 밴드를 냉각한다. 권축을 영구히 고정하는 다른 방법은 당분야에 공지되어 있으며 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 "저 점착 토우 제조 공정"은 후속의 가공 단계로서 포장 및 토우 연전기로의 도입을 허용하기에 적합한 토우 밴드 통합성을 제공하지만, 토우 밴드가 토우 연전기 상에서 쉽게 개별적인 필라멘트로서 해체되도록 하는 것이다. 본원에서 사용된 "해체"는 각 필라멘트의 권축 구조가 인접한 필라멘트의 권축 구조와 동시성이 없도록 연속상 권축 필라멘트의 토우 개방을 의미한다. 통상적으로, 해체에 이어 밴드가 스프레딩 장치를 통과하면서 연전기의 폭을 가로지르고 밴드의 길이를 따라 실질적으로 균일하게 스프레드되면서 토우 밴드의 폭이 도입되는 토우 밴드의 것보다 4 내지 10 배 증가하는 스프레딩 단계가 뒤따른다.

본 발명의 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 토우를 제조하는 동안, 필라멘트 또는 섬유는 상기 기재된 임의의 많은 마감제로 처리될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 필라멘트는 필라멘트를 부드럽고, 광택나게 하기 위하여 연신 기계 상에서 광택제로 피복된다. 바람직하게는, 광택제는 실리콘 오일이다. 또 다른 바람직한 구현예에서, 필라멘트는 토우 연전기에서의 정전기 발생을 제거하기 위하여 연신 기계 상에서 대전방지 마감제로 처리된다.

광택제는 바람직하게는 연신 후에, 그러나 가열 고정에 앞서 도포된다. 그 후, 가열 고정은 광택제를 경화시키고, 섬유에 결합시킨다. 그 후, 이 단계 후에대전방지제가 도포될 수 있다.

또한, 추가의 공정 단계가 용이하게 부가될 수 있으며, 그러한 단계도 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려되어야만 한다는 것이 인정된다. 이러한 공정으로부터 제조된 제품도 또한 본 발명의 범위내에 있다.

하기 설명은 본 발명의 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 필라멘트 토우 밴드를 제조하는 방법이 어떻게 수행될 수 있는 것에 대한 예로서 도면을 참고로 한다.

도 1에서는 단지 이성분 토우 방사와 연신 공정을 포함하는 이성분의 스프레드성 토우를 제조하기 위한 최소한의 기본적인 기능적 단계가 설명된다.

도 1에서, 각 중합체를 방적기 (2) 상의 각 모세관의 입구로 분배하도록 고안된 기구 (1)을 통하여 중합체를 통과시킴으로써 이성분 섬유를 제조하기 위하여 당 분야에서 공지된 방식으로 두 별개의 중합체가 각 방적기 모세관을 통하여 동시에 방사된다.

그 후, 중합체는 방적기를 통하여 압출되고, 적합한 매질, 통상적으로 조정된 공기로 켄칭되고, 하나 이상의 바대 (godet) (3 및 4) 주위에 연신된다. 이렇게 하나 이상의 방적기에서 제조된 섬유는 이어서 적합한 집속 콘테이너 (5)에 집속되고, 별개의 연신 단계로 이송된다.

연신 단계에서, (6, 7, 8 및 9)로 설명된 별개의 콘테이너로부터의 다중 방사 로프가 필요에 따라 배합되고 분리되어 복수의 둘 이상의 별개의 로프, 바람직하게는 2 내지 20, 가장 바람직하게는 2 내지 10개의 별개의 로프를 형성한다. 가장 바람직한 구현예에서, 4 이상의 별개의 로프가 제조된다. 그 후, 이들 로프는 제1 롤 세트 (10) 및 제1 롤 세트의 표면 속도보다 2.5 배 내지 5 배, 바람직하게는 3.0 내지 3.5 배의 표면 속도로 작동하는 제2 롤 세트 (11) 사이에서 별도로 및 동시에 연신된다. 연신 온도는 가열된 롤을 사용하거나, 또는 도 1에 기재된 것처럼 제1 계열의 분무기가 약 90 ℃ 내지 약 99 ℃ (194 ℉ 내지 210 ℉)의 조절된 온도로 작동하며, 뒤의 분무기는 약 15 ℃ 내지 약 70 ℃ (59 ℉ 내지 약 158 ℉), 바람직하게는 약 20 ℃ 내지 약 40 ℃ (68 ℉ 내지 104 ℉) 사이의 온도에서 작동하는 액체 분무기 (12)를 사용하여 조절된다. 이외에, 공급 롤 (10)은 더 높은 온도로 조절되고, 연신 롤 (11)은 더 낮은 온도로 조절될 수 있다.

연신 롤에 이어, 별개의 밴드가 도 1에서 각진 막대 (13)으로 나타낸 밴드 적층용 단위를 통하여 대향하는 한쌍의 롤 (14)에 의하여 인발된다. 이러한 적층은 임의의 바람직한 방식으로, 바람직하게는 완전한 적층체의 폭이 앞서의 독립적인 밴드 각각의 폭에 기본적으로 상응하도록 수행될 수 있다.

그 후, 적층된 밴드는 낮은 장력하에서 오븐 (16)을 통하여 섬유를 전달하는 벨트 (15) 상에 침적된다. 오븐은 섬유로부터 수축을 제거하고, 오븐 벨트 상에 퇴적하기에 앞서 임의의 여러 공지된 수단에 의하여 섬유에 도포될 수 있는 임의의 실리콘화된 마감을 경화하는 작용을 한다. 통상적으로, 오븐 온도는 약 100 ℃ 내지 약 200 ℃ (212 ℉ 내지 약 392 ℉), 바람직하게는 약 140 ℃ 내지 약 180 ℃ (284 ℉ 내지 356 ℉)이다. 오븐의 가열된 대역 내에서의 체류 시간은 통상적으로 5 내지 20 분, 바람직하게는 7 내지 15 분의 범위이다. 그 후 섬유는 주위 온도에서 작동하는 냉각 대역을 1 내지 5 분, 바람직하게는 1 내지 3 분 동안 통과한다. 오븐에 이어, 섬유는 토우 연전기로 이송하기에 적합한 보관/선적 콘테이너 (17)에 퇴적된다.

하기 설명은 본 발명의 범위 내의 토우 스프레딩의 일례를 설명하는 도 2에 속한다. 도 2에서, 나선형으로 권축된 섬유로 이루어진 토우 밴드 (18)은 보관/이송 콘테이너 (19)로부터 추출되어 밴드로부터 비틀림이나 접힘을 방지하는 작용을 하는 접힘방지 가이드 (20)을 통하여 인발된다.

그 후, 도 2의 토우는 대향하는 한쌍의 구동 실린더형 롤 (24 및 25)에 의하여 생성된 닙으로 전달되기 전에 일련의 가이드 (21, 22 및 23)을 통하여 인발된다. 이들 롤 (24)의 첫 번째는 금속이고, 나선의 홈이 있는 표면을 갖는다. 제2 롤은 고무-유사 물질의 조성으로 이루어지고, 평탄한 표면을 갖는다. 이러한 롤 쌍으로부터, 토우 밴드는 롤 (24 및 25)와 각각 기본적으로 동일하게 제작되고, 제1 쌍의 것 보다 더 큰 속도로 구동하는 제2 쌍의 대향하는 롤 (26 및 27)에 의하여 생성된 닙으로 전달된다. 홈이 있는 롤 표면과 연결된 속도 차이는 필라멘트의 시차 견인 및 움켜짐을 초래하고, 토우를 해체하는 작용을 한다. 이러한 롤의 상이한 표면 및 조성은 당 분야, 예를 들면 본원에 참고로 도입되는 미국특허 제3,423,795호에서 설명된 것처럼 시차 움켜짐 작용이 달성될 수 있는 한 변형될 수 있다.

그 후, 해체된 토우는 높은 장력의 해체 공정을 뒤따르는 낮은 장력의 스프레딩 공정으로부터 분리하는 작용을 하는 대향하는 한쌍의 구동의 평탄한 롤 (28및 29)에 의하여 생성된 닙을 통과한다.

분리 롤로부터, 토우는 스프레딩 구역을 통과할 수 있다. 예를 들면, 스프레딩 구역은 미국특허 제3,423,795호에서 왓슨에 의하여 설명된 것과 유사한 공기 스프레딩 제트 (30), 및 대향하는 금속의 구동 롤 세트 (31 및 32)를 포함할 수 있다. 스프레딩 제트를 통과한 공기는 토우 밴드 내의 필라멘트가 중심선으로부터 외부로 이동하도록 강제한다. 제1 스프레딩 구역으로부터, 토우는 공기 스프레딩 제트 (33)과 장력 분리 롤 (34 및 35)로 이루어진 제2 스프레딩 구역을 통과한다. 스프레딩 구역 2는 공기 스프레딩 제트와 장력 분리 롤이 모두 더 긴 것을 제외하고는 구역 1과 기본적으로 동일하다. 이러한 증가된 길이는 토우 밴드가 기계를 통하여 전진하면서 더 넓게 스프레드되도록 한다. 제2 스프레딩 구역을 지나, 토우는 공기 스프레딩 제트 (36) 및 장력 분리 롤 (37 및 38)을 함유하는 제3 스프레딩 구역을 통과한다. 이 구역은 앞서의 연전기 구역과 기본적으로 유사하지만 더 넓어 토우가 더 스프레드되도록 한다. 제3 연전기 구역으로부터 전달된 토우는 앞서의 부분과 유사하면서 앞서의 구역보다 더 넓은 공기 연전기 박스 (39)와 롤 (40 및 41)로 나타낸 제4 연전기 구역으로 전달된다.

이러한 연전기 구역으로부터, 토우는 동시에 롤 (41)로부터 스프레드 토우를 인발하면서 이동 벨트 (44) 위에서 수직으로 진동하는 한 쌍의 교차 중첩 롤 (42 및 43)에 의하여 생성된 닙을 통하여 아래로 전달되어 연속상 필라멘트 (45)의 층진 이불솜을 형성할 수 있다. 교차 중첩된 이불솜은 하나 이상의 견인 롤 세트를 통하여 더 견인되어 단위 면적당 중량을 감소하고, 더 우수하게 조절할 수 있다.이렇게 형성된 이불솜은 이러한 지점에서 롤에 집속되어, 베개에 롤링된 수지 결합 도포 또는 섬유상 이불솜 제조자에게 일반적인 임의의 다른 가공 단계가 수행될 수 있다.

본 발명의 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 필라멘트 토우는 우수한 로프트를 나타내는 이불솜을 제조하는 데 유용하다. 특히, 본 발명의 이성분 토우로부터 3차원 권축에 의하여 생성된 로프트는 공지된 2차원의 기계적으로 권축된 토우의 로프트보다 더 우수하다. 3차원으로 권축된 토우는 또한 우수한 압착성, 연화도, 증가된 충진능, 강도 및 증가된 온난성과 같은 다른 바람직한 속성을 나타낸다.

더욱이, 대부분의 3차원의 권축 구조는 각 섬유의 권축이 다른 섬유와 많은 불규칙한 접촉 지점을 갖기 때문에 통상적으로 섬유를 스프레딩하고 서로 분리하는 것이 어렵다. 그 결과, 통상적인 이성분 토우를 스프레딩하는데 있어서의 결점에는 밴드가 스프레드되면서 밴드의 한 부분으로부터의 필라멘트가 인접한 필라멘트에 부착될 때 부착된 필라멘트에 이어 웹 상에 구멍을 생성하는 개방 구역을 포함한다. 그러나, 본 발명의 3차원으로 권축된 스프레드성 토우는 다중의 작은 밴드를 적층하여, 임의의 한 밴드에서의 결점이 다른 밴드에 의하여 가려지도록 적층이 커버를 제공하면서, 밴드를 가로지르는 섬유 점착력을 감소시킴으로써 이들 난점을 극복한다. 더욱이, 복수의 별도 로프로부터 토우를 연신하고, 이어서 밴드를 적층함으로써, 균일한 스프레드를 수득하기에 충분한 밴드를 횡으로 가로지르는 점착력이 있다. 따라서, 본 발명의 3차원으로 권축된 스프레드성 토우는 균일하게 스프레드되어 높은 로프트, 우수한 압착성, 연화도, 증가된 충진능, 강도 및 난온성을 갖는 이불솜을 제조할 수 있다. 더욱이, 이러한 배열은 우수한 스프레드를 방해하는 과도한 접힘, 스플릿, 및 교차 필라멘트를 최소화하는 작용을 한다.

이제, 본 발명은 하기 비제한적인 실시예에 의하여 설명된다.

<실시예 1>

본 발명에 따른 이성분 섬유는 모두 0.66의 고유 점도 (IV)를 가지며, 각 섬유의 전체 길이를 따라 길이방향으로 사이드-바이-사이드 방식으로 배열된 두 상이한 성분 중합체로부터 제조하였다. 한 성분 중합체 (A)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단독중합체이고, 제2 성분 중합체 (B)는 3500 ppm 중량비의 트리멜리테이트 사슬연결제 (트리히드록시에틸 트리멜리테이트로 첨가되었지만 트리메틸 트리멜리테이트로 분석하였을 때)를 함유하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 공중합체였다. 각 중합체는 별도로 및 동시에 그 각각의 단축 압출기를 통하여 210 lbs/시간 (95.5 kg/시간)의 배합된 중합체 산출량으로 가공하고, 두 중합체가 86.5 % (A) 및 13.5 % (B)의 비율로 서로 접촉하도록 하는 지점에서 1176개의 방적기 구멍 각각의 구경 입구에서 칭량하였다.

중합체를 각 후-합체 모세관을 통하여 압출하고, 0.1786 lb./시간/모세관 (0.081 kg/시간/모세관) 및 770 ypm (704 mpm)의 속도로 필라멘트로 방사하였다. 생성된 중공 섬유를 55 ℉ (18 ℃)의 공기를 사용하여 교차 흐름 방식으로 켄칭하였다. 그 후, 방사된 섬유를 함께 그룹지어 137,500 데니어 (152,778 dtex) (가공 후)의 두 개의 별개의 로프를 형성하고, 95 ℃로 유지되는 고온 습식 분무 연신 대역에서 3.24X의 연신비를 사용하여 동시에 연신하고, 즉시 25 ℃로 냉각하였다. 연신 장력하에서, 연신 동안 편평한 리본의 형태로 취한 별개의 로프를 서로의 상부에 적층하여 균일한 두께를 갖는 단일 토우 밴드를 형성하였다. 그 후, 그 고유한 3차원 형상의 필라멘트의 발생이 관찰된 시기에, 균일한 리본 형상을 유지하면서 밴드로부터 장력을 제거하였다.

그 후, 필라멘트를 폴리아미노실록산 광택제로 피복하고, 그 후 175 ℃에서 작동하는 오븐으로 섬유를 운반하는 콘베이어 벨트에 저 점착 토우 밴드를 퇴적하였다. 이어서, 섬유를 55 ℃ 미만의 온도로 냉각하고, 대전방지 마감제를 0.33% (섬유의 중량기준)로 피복하였다. 그 후, 270,000 데니어 (305,556 dtex)의 공칭 이완 토우 데니어를 갖는 토우 밴드를 추가의 가공을 위한 섬유 이송용에 적합한 콘테이너에 퇴적하였다.

토우를 보관/이송 콘테이너로부터 추출하고, 토우 연전기로 들어갈 때 비틀림 및(또는) 굽힘을 방지하기 위하여 고안된 굽힘방지 가이드 및 예비장력 막대 시스템을 통하여 인발하였다. 밴드는 가이드로부터 본원에 참고로 도입되는 미국특허 제3,156,016호에서 던랩에 의해 설명된 것과 같은 대향하는 한 쌍의 원통형 롤에 의해 생성되는 닙에 들어갔다. 이들 롤의 첫 번째는 금속으로 나선형의 홈이 있는 표면을 가지며, 다른 롤은 평탄한 표면을 가지고, 고무 덮개를 갖는다. 그 후, 토우 밴드를 36.75 m/분의 표면 속도를 갖는 제1 롤 쌍과 제1과 동일하지만 58.34 m/분, 또는 제1 쌍의 1.59배의 표면 속도로 회전하는 제2롤 쌍 사이에서 견인하였다. 홈이 있는 표면에 의해 초래되는 견인 및 시차 움켜짐의 조합된 효과는토우 밴드를 포함하는 필라멘트의 길이방향의 해체이다.

이 지점으로부터, 해채된 토우를 나머지 공정 부분으로부터 해체 롤의 장력을 분리하는 작용을 하는 두 대향하는 평탄한 롤의 접촉에 의하여 생성되는 닙을 통과시켰다. 그 후, 토우를 각 영역에서 더 ??게 스프레드되어 최종 영역에서는 폭이 대략 70 인치 (178 cm)가 되도록 하는 방식으로 고안되고, 본원에 참고로 도입되는 미국특허 제3,423,795호에서 왓슨에 의해 설명된 것과 같은 공기 연전기 및 인발기 롤로 이루어진 3개의 연속적인 스프레딩 영역을 통하여 저 장력하에서 통과시켰다. 인발기 롤의 표면 속도는 각 영역에서 섬유가 롤 상에 감기는 것을 방지하는 데 필요한 최소한으로 감소되었다. 최종 인발기 롤 영역의 표면 속도는 34.25 m/분 (37.46 yd/분)이었다.

그 후, 스프레드 토우를 2 내지 4개의 교차 중첩된 층이 연속적으로 생성되어 로프트한 연속상 필라멘트 이불솜을 형성하도록 하는 방식으로 토우 방향에 대하여 수직으로 작동하는 아프론 상에서 주름잡았다. 이불솜에 추가의 조작을 견디는 데 필요한 강도를 부가하기 위하여, 통상적으로 이불솜 제조에 사용되는 롬 앤드 하스 컴패니에서 상업적으로 시판되는 아크릴 수지 Rhoplex TR-407을 이불솜에 8 내지 10 중량%로 도포하고, 180 ℃의 가열 결합 오븐에서 경화하였다. 그 후, 수지화된 이불솜을 슬리핑 백과 같은 충진된 용품으로 추가 가공하기 위하여 롤 상에 집속하였다.

<실시예 2>

위치 당 총 산출량이 0.1582 lb./시간/모세관 (0.0718 kg/시간/모세관)의 모세관 산출량을 생성하는 186 lb/시간 (84.4 kg/시간)으로 감소된 것을 제외하고는 실시예 1에 따른 방법으로 본 발명에 따른 이성분 섬유를 제조하였다. 중합체 비율은 88%의 중합체 A 및 12%의 중합체 B로 변경하였다. 이외에, 방사 속도를 950 yd/분 (868.7 m/분)으로 증가하였다. 이렇게 형성된 섬유를 함께 그룹지어 77,500 데니어 (86,111 dtex)의 4 개의 별개의 로프를 형성하고, 실시예 1에서 설명된 것처럼 동시에 연신하였다.

그 후, 연신된 로프를 적층하여 각 리본의 폭에 상응하는 폭과 초기 리본의 두께의 4 배 두께를 갖는 단일 리본을 형성하였다.

토우를 보관/이송 콘테이너로부터 추출하고, 실시예 1에서 설명된 방법에 따라 해체/스프레딩/교차 중첩하여 로프트한 연속상 필라멘트 이불솜을 형성하였다.

<실시예 3>

본 발명에 따른 이성분 섬유를 실시예 2에 따른 방식으로 제조하였다. 이렇게 형성된 연신된 로프를 실시예 2에서 설명된 방법에 따라 해체하고, 해체되고 스프레드된 토우는 즉시 권취하고, 베갯잇에 삽입하였다. 이렇게 제조된 베개는 부드럽고 로프트하였다.

상기 기재된 본 발명의 교시된 내용의 이점을 갖는 당분야의 숙련자는 여기에 많은 변형을 가할 수 있다. 이러한 변형도 첨부된 청구의 범위에 기재된 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (23)

1. 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 필라멘트 토우 (tow) 밴드.
2. 제1항에 있어서, 나선형으로 권축된 필라멘트를 포함하는 토우 밴드.
3. 제1항에 있어서, 두 상이한 성분 중합체로부터 제조된 이성분 섬유를 포함하는 토우 밴드.
4. 제2항에 있어서, 필라멘트가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단독중합체 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 공중합체를 포함하는 토우 밴드.
5. 제3항에 있어서, 이성분 섬유가 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 그의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 제1 성분 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) 및 그의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 제2 성분을 포함하고, 상기 두 성분이 약 95:5 내지 약 5:95의 중량비로 존재하는 토우 밴드.
6. 제5항에 있어서, 두 성분이 약 70:30 내지 약 30:70의 중량비로 존재하는 토우 밴드.
7. 제5항에 있어서, 제1 성분이 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)의 공중합체이며, 공중합체를 제조하기 위하여 사용되는 공단량체가 이소프탈산, 펜탄디오산, 헥산디오산, 1,3-프로판디올 및 1,4-부탄디올로 이루어진 군에서 선택되는 토우 밴드.
8. 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 필라멘트 토우를 포함하는 이불솜 (batting).
9. 3차원으로 권축된 스프레드성 토우를 포함하는 충진 용품.
10. (a) 두 성분 중합체를 모세관을 통하여 압출하는 단계;

    (b) 압출된 중합체를 필라멘트로 방사하여 중공 섬유를 형성하는 단계;

    (c) 중공 섬유를 켄칭하는 단계;

    (d) 켄칭된 섬유를 함께 그룹지어 둘 이상의 별개의 로프를 형성하는 단계;

    (e) 별개의 로프를 동시에 연신하여 편평한 리본을 형성하는 단계;

    (f) 편평한 리본을 서로의 상부에 적층하여 단일 토우 밴드를 형성하는 단계; 및

    (g) 밴드로부터 장력을 제거하는 단계를 포함하는 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 토우의 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 로프를 연신한 후에 광택제로 필라멘트를 피복하는 단계를더 포함하는 방법.
12. 제10항에 있어서, 편평한 리본을 형성한 후에 필라멘트를 냉각하는 단계를 더 포함하는 방법.
13. 제11항에 있어서, 연신한 후에 대전방지 마감제로 필라멘트를 피복하는 단계를 더 포함하는 방법.
14. (a) 하나 이상의 중합체로 섬유를 형성하는 단계;

    (b) 섬유를 함께 그룹지어 복수의 별개의 로프를 형성하는 단계;

    (c) 별개의 로프를 동시에 연신하여 편평한 리본을 형성하는 단계;

    (d) 편평한 리본을 서로의 상부에 적층하여 단일 토우 밴드를 형성하는 단계;

    (e) 밴드를 압착하는 단계; 및

    (f) 밴드로부터 장력을 제거하여 밴드 상에 3차원의 권축을 형성하는 단계를 포함하는, 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 토우 밴드의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 장력이 제거된 후 기계적 권축 중첩이 토우 밴드에 부여되는 방법.
16. 제14항에 있어서, 로프를 연신한 후에 광택제로 필라멘트를 피복하는 단계를 더 포함하는 방법.
17. 제10항의 방법에 따라 제조된 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 토우 밴드.
18. 제14항의 방법에 따라 제조된 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 토우 밴드.
19. 제17항의 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 토우 밴드를 균일하게 스프레딩하는 것을 포함하는 이불솜의 제조 방법.
20. 제18항의 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 토우 밴드를 균일하게 스프레딩하는 것을 포함하는 이불솜의 제조 방법.
21. 제17항의 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 토우 밴드를 포함하는 이불솜.
22. 제18항의 3차원으로 권축된 스프레드성 연속상 토우 밴드를 포함하는 이불솜.
23. 제6항에 있어서, 베개, 이불, 깃털이불 및 슬리핑 백으로 이루어지는 군에서 선택된 충진 용품.