KR20110069152A - 내마모성 고강도 나일론 블렌딩된 얀 및 직물에 사용하기 적합한 나일론 스테이플 섬유 - Google Patents

내마모성 고강도 나일론 블렌딩된 얀 및 직물에 사용하기 적합한 나일론 스테이플 섬유 Download PDF

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더글러스 에이 블룸
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인비스타 테크놀러지스 에스.에이.알.엘.
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Abstract

약 1.0 내지 3.0의 필라멘트 당 데니어, 약 6.0 이상의 파괴시 강성력 T, 및 T7로 측정하였을 때 3.2 초과를 포함하여 약 2.5 초과의 하중-지지 용량을 가지는 고강도 나일론 스테이플 섬유의 제조가 포함된다. 상기 나일론 스테이플 섬유는 비교적 높은 분자량의 나일론 필라멘트 (65 내지 100의 RV)의 토우를 제조하고, 2-단계 연신 및 어닐링 작업을 통해 상기 토우를 연신 및 어닐링한 다음, 연신 및 어닐링된 토우를 원하는 고강도의 나일론 스테이플 섬유로 절단 또는 달리 전환하는 것에 의해 제조된다. 그렇게 제조되는 나일론 스테이플 섬유는 동반 섬유, 예컨대 면 스테이플 섬유와 블렌딩됨으로써 나일론/면(NYCO) 얀을 생성시킬 수 있다.

Description

내마모성 고강도 나일론 블렌딩된 얀 및 직물에 사용하기 적합한 나일론 스테이플 섬유{NYLON STAPLE FIBER SUITABLE FOR USE IN ABRASION RESISTANT, HIGH STRENGTH NYLON BLENDED YARNS AND FABRICS}
본 발명은 내마모성 및 허용가능하게 높은 강도의 블렌딩된 얀(yarn) 및 직물, 예컨대, 나일론/면(NYCO) 얀 및 직물에 사용하기 적합한 나일론 스테이플 섬유의 제조에 관한 것이다. 그와 같은 나일론 스테이플 섬유는 비교적 높은 분자량의 급랭된 나일론 필라멘트의 토우(tow)를 제조하고, 해당 토우를 연신 및 어닐링한 다음, 연신 및 어닐링된 토우를 원하는 나일론 스테이플 섬유로 절단하거나 또는 달리 전환함으로써 제조된다.
그렇게 제조된 나일론 스테이플 섬유는 나일론/면 NYCO 얀을 제조하기 위하여 면 스테이플 섬유와 같은 다른 섬유와 블렌딩될 수 있다. 다음에, 그와 같은 얀은 유리하게도 내마모성이고, 고강도이고, 임의로는 경량이며, 편안하고, 저비용이며, 내구성이어서, 예를 들면 전투복과 같은 군용 의복, 또는 기타 거친 용도의 의복에, 또는 그것으로서 사용하기에 특히 적합할 수 있는 NYCO 직물로 직조될 수 있다.
나일론은 오랜 시간 동안 시중에서 제조 및 사용되어 왔다. 최초의 나일론 섬유는 나일론 6,6인 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드)의 것으로써, 나일론 6,6 섬유는 아직도 시중에서 주요한 나일론 섬유로서 제조 및 사용되고 있다. 다량의 다른 나일론 섬유, 특히 카프로락탐으로부터 제조되는 나일론 6 섬유 역시 시중에서 제조 및 사용되고 있다. 나일론 섬유는 방직물용 및 기타 목적용의 얀에 사용된다. 방직물용으로는, 본질적으로 2종의 주요 얀 범주, 즉 연속 필라멘트 얀, 그리고 스테이플 섬유, 즉 절단 섬유로부터 제조되는 얀이 존재한다.
나일론 스테이플 섬유는 통상적으로 나일론 중합체를 필라멘트로 용융-방사하고, 매우 많은 수의 이러한 필라멘트들을 토우로 수집하고, 상기 토우를 연신 작업에 적용한 다음, 예컨대 스테이플 절단기에서 상기 토우를 스테이플 섬유로 전환함으로써 제조되어 왔다. 상기 토우는 보통 수천개의 필라멘트를 함유하며, 일반적으로 총 데니어(denier)가 수십만 수준이다. 연신 작업은 상기 토우를 일련의 공급 롤러와 일련의 연신 롤러들 (공급 롤러에 비해 더 고속으로 가동됨) 사이로 전달함으로써, 필라멘트 나일론 중합체의 배향을 증가시키는 것을 포함한다. 토우가 스테이플 섬유로 전환되기 전에 토우 필라멘트에서의 나일론 결정성을 증가시키기 위하여, 연신은 종종 어닐링 작업과 조합된다.
나일론 스테이플 섬유의 장점들 중 한 가지는 그것이 특히 면 (종종 쇼트(short) 스테이플로 지칭됨)과 같은 천연 섬유, 및/또는 다른 합성 섬유와 용이하게 블렌딩됨으로써, 해당 블렌딩으로부터 도출가능한 장점을 달성한다는 것이다. 특히 바람직한 형태의 나일론 스테이플 섬유가, 특히 나일론과의 면의 블렌드를 포함하는 얀으로부터 제조되는 직물의 내구성 및 경제성을 향상시키기 위하여, 여러 해 동안 면과의 블렌딩에 사용되어 왔다. 이는, 그의 개시내용이 의거 전체적으로 참고로 포함되는 헤벨러(Hebeler)의 U.S. 특허 제3,044,520호; 3,188,790호; 3,321,448호; 및 3,459,845호에 개시되어 있는 바와 같이, 그와 같은 나일론 스테이플 섬유가 비교적 높은 하중-지지 강성력(tenacity)을 가지기 때문이다. 헤벨러가 설명한 바와 같이, 나일론 스테이플 섬유의 하중-지지 용량은 통상적으로 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정되는데, T7 파라미터는 오랜 동안 표준 측정치로 받아들여져 왔으며, 인스트론(Instron) 기기에서 용이하게 해독된다.
나일론 스테이플 섬유를 제조하기 위한 헤벨러 공정은 위에 기술되어 있는 나일론 방사, 토우 형성, 연신 및 전환 작업을 포함한다. 이후, 토우 연신 작업의 특성을 변형시키는 것, 및 특정 유형의 어닐링 (또는 고온 처리) 단계 및 이후의 냉각 단계를 전체 공정에 부가하는 것에 의하여, 나일론 스테이플 섬유를 제조하기 위한 헤블러 공정의 개선이 이루어져 왔다. 예를 들면, U.S. 특허 제5,093,195호 및 5,011,645호에서 톰슨(Thompson)은 예컨대 55의 포름산 상대 점도 (RV)를 가지는 나일론 6,6 중합체를 필라멘트로 방사한 다음, 그것을 연신하고, 어닐링하여, 냉각한 후, 약 6.8-6.9의 파괴시 강성력 T, 약 2.44의 필라멘트 당 데니어, 및 약 2.4 내지 3.2의 하중-지지 용량 T7을 가지는 스테이플 섬유로 절단하는, 나일론 스테이플 섬유 제조에 대해 개시하고 있다. 톰슨의 특허에서는 또한, 그와 같은 나일론 스테이플 섬유가 면과 블렌딩되어 향상된 얀 강도를 가지는 얀으로 형성되는 것으로 개시되어 있다 (상기 톰슨 특허 모두는 그 전체가 본원에 참고로 포함됨).
톰슨 기술에 따라 제조되는 나일론 스테이플 섬유는 NYCO 얀으로 블렌딩되었으며 (일반적으로 50:50 나일론/면 비), 상기 얀은 NYCO 직물을 제조하는 데에 사용되었다. 해당 NYCO 직물, 예컨대 직조 직물은 군용의 전투복 및 의복에 적용된다. 그와 같은 직물이 일반적으로 군용 또는 기타 거친 의복 용도에 만족스러운 것으로 입증되어 있기는 하지만, 예컨대 군 당국은 내마모성이고, 고강도이고, 중량이 더 가볍고, 비용이 더 낮거나, 및/또는 더욱 편안하나, 여전히 고도로 내구성이거나 심지어는 향상된 내구성을 가질 수 있는 개선된 직물을 계속하여 찾고 있다.
향상된 내마모성, 내구성 및 편안함 및 임의로는 더 가벼운 중량을 가지는 그와 같은 직물로 가는 한 가지 경로는, 얀 제조에 사용되는 나일론 스테이플 섬유가 적합하게 높은 하중-지지 용량을 가지고 또한 그로부터 제조되는 얀 및 직물에 내마모 특성을 부여할 수 있는, NYCO 얀, 및 그로부터 제조되는 직물의 제조를 포함할 수 있다. 그와 같이 나일론 스테이플 섬유를 사용하는 얀으로부터 제조되는 직물은 유리하게도 현재 사용되는 직물에 비해 향상된 내마모성 및 내구성을 가지도록 제조될 수 있다. 그러한 나일론 스테이플 섬유는 또한, 해당 직물에서 현재 사용되는 것에 비해 나일론 스테이플 섬유를 잠재적으로 덜 사용하는 더 경량이거나, 및/또는 더 낮은 비용의 직물로 혼입되는 것에 의해, 그와 같은 바람직한 내마모성 및 내구 성능을 제공할 수 있다.
발명의 개요
전기를 고려할 때, 소정 구현예는 동반 섬유와 함께 블렌딩되어 얀을 형성하고 직물로 직조되어 직물 강도 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 나일론 스테이플 섬유의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 스테이플 섬유 그 자체의 제조 방법 및 이 나일론 스테이플 섬유를 면 스테이플 섬유와 같은 동반 섬유와 블렌딩함으로써 제조되는 얀이 포함된다. 생성되는 블렌딩된 얀은 이후 군용 또는 기타 거친 의복 용도에 특히 적합한 내마모성이고, 내구성이며, 임의로 경량인 직조 직물로 직조될 수 있다.
방법 양태에서, 소정 구현예는 나일론 스테이플 섬유의 제조 방법이다. 상기 방법은 나일론 중합체를 필라멘트로 용융-방사하고, 상기 필라멘트를 급랭하여 다수의 이러한 급랭 필라멘트로부터 토우를 형성하고, 상기 토우를 연신 및 어닐링에 적용한 다음, 생성되는 연신 및 어닐링 토우를 예컨대 방적 얀으로 형성시키는 데에 적합한 스테이플 섬유로 전환하는 단계들을 포함한다.
소정 구현예의 방법 양태에 있어서, 필라멘트로 용융 방사되는 나일론 중합체는 65 내지 100의 포름산 상대 점도 (RV)를 가지게 된다. 또한, 토우의 연신 및 어닐링은 3.0 내지 4.0을 포함하여 2.3 내지 4.0의 총 유효 연신 비에서 수행되는 2-단계 연속 작업으로 수행된다. 이와 같은 연신 작업의 제1 연신 단계에서는, 85% 내지 97.5%의 토우 연신이 이루어진다. 이와 같은 작업의 제2 어닐링 및 연신 단계에서는, 토우가 145℃ 내지 약 205℃의 어닐링 온도에 적용된다. 일 구현예에서, 이와 같은 어닐링 및 연신 단계에서의 토우의 온도는 토우를 제1 단계 연신과 제2 단계 연신 및 어닐링 작업 사이에 위치하는 스팀-가열 금속 판과 접촉시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 다음에, 이와 같은 연신 및 어닐링 작업은 연신 및 어닐링된 토우가 80℃ 미만의 온도로 냉각되는 냉각 단계로 이어진다. 상기 2 단계의 연신 및 어닐링 작업 내내, 토우는 제어되는 장력하에 유지된다.
또 다른 양태는 전기한 방법에 따라 제조될 수 있는 유형의 나일론 스테이플 섬유에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 나일론 스테이플 섬유는 약 1.0 내지 3.0의 필라멘트 당 데니어, 데니어 당 약 6.0 그램 이상의 강성력, 및 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정하였을 때 데니어 당 2.5 그램 초과, 예컨대 3.2 그램 초과의 하중-지지 용량을 가지는 것들이다. 이러한 스테이플 섬유는 65 내지 100의 상대 점도를 가지는 나일론 중합체로부터 제조된다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 본원의 나일론 스테이플 섬유를 면 스테이플 섬유와 블렌딩함으로써 제조될 수 있는 방직 얀에 관한 것이다. 생성되는 나일론/면, 즉 NYCO 얀은 따라서 20:80 내지 80:20 범위의 면 대 나일론 섬유 중량비로 면 스테이플 섬유 및 나일론 스테이플 섬유 모두를 포함한다. 상기 NYCO 얀 중의 나일론 스테이플 섬유의 실질적으로 전부는 1.0 내지 3.0의 필라멘트 당 데니어, 데니어 당 6.0 그램 이상의 강성력, 및 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정하였을 때 데니어 당 2.5 그램 초과, 및 더욱 바람직하게는 3.2 그램 초과의 하중 지지 용량을 가지는, 65 내지 100의 포름산 RV를 가지는 나일론 중합체를 포함하는 것들이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 위에서 기술된 NYCO 방직 얀으로부터 직조되는, 경량이고 바람직하게는 내구성인 NYCO 직물에 관한 것이다. 그와 같은 직물은 경사(warp) 및 위사(weft) (씨실(fill)) 방향 모두로 방직 얀으로부터 직조된다. 이러한 방향들 중 1종 이상으로 직조되는 얀은 약 20:80 내지 80:20의 면 섬유 대 나일론 섬유 중량비로 블렌딩된 본원의 나일론 스테이플 섬유와 면 스테이플 섬유를 포함하는 얀일 것이다. 다시 한번, 본원의 NYCO 직물을 직조하는 데에 사용되는 방직 얀의 나일론 스테이플 섬유의 실질적으로 전부는 약 1.0 내지 3.0의 필라멘트 당 데니어, 데니어 당 약 6.0 그램 이상의 강성력, 및 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정하였을 때 데니어 당 약 2.5 그램 초과, 예컨대 데니어 당 3.2 그램 초과의 하중-지지 용량을 가지는, 65 내지 100의 포름산 RV를 가지는 나일론 중합체를 포함하는 것들이다. 다른 구현예에서, 나일론 스테이플 섬유는 데니어 당 약 6.0 그램 이상의 강성력, 및 T7로 측정하였을 때 데니어 당 약 3.2 그램 초과의 하중 지지 용량을 가지는 것들일 수 있다.
또 다른 양태에는 경사 및 위사(씨실) 방향 모두로 방직 얀으로부터 직조된 NYCO 직물과 같은 블렌딩된 얀을 포함하는 직물이 있으며, 여기에서 양 방향으로 직조되는 상기 방직 얀은 20:80 내지 80:20 범위의 면 스테이플 섬유 대 나일론 스테이플 섬유 중량비로 블렌딩된 면 스테이플 섬유와 나일론 스테이플 섬유를 포함한다. 또한, 그와 같은 직물에서, 위사(씨실) 방향으로 직조되는 NYCO 얀은 1.55 내지 1.8, 1.6 내지 1.8, 및 1.55 내지 1.75를 포함하여 1.3 내지 2.0의 필라멘트 당 데니어를 가지는 나일론 스테이플 섬유를 포함하며, 경사 방향으로 직조되는 NYCO 얀은 2.3 내지 2.7을 포함하여 2.1 내지 3.0의 필라멘트 당 데니어를 가지는 나일론 스테이플 섬유를 포함한다. 또 다른 구현예에서, 경사 및 위사 방향에 사용되는 얀은 각각 다른 물리적 특성 또는 성능 사양에 의해 차별화될 수 있다. 예를 들어, 직물은 위사 방향에 사용되는 얀에 비해 내마모성은 비교적 더 높으나 인장 강도는 더 낮은 경사 방향의 얀으로 구성될 수 있다.
본원에서 사용될 때, "내구성인" 및 "내구성"이라는 용어는 적당히 높은 그랩(grab) 및 인열 강도는 물론, 해당 직물의 예정된 최종 용도에 있어서의 마모에 대한 내성을 가지며, 직물 사용이 시작된 후 적절한 길이의 시간 동안 그와 같은 내구성 특성을 유지하는 것으로 특성화되는 직물의 성향을 지칭한다.
본원에서 사용될 때, 방적 얀을 지칭하는 경우의 블렌드 또는 블렌딩된 이라는 용어는 2종 이상 유형의 섬유 혼합물을 의미하며, 여기에서 상기 혼합물은 각 섬유 유형의 개별 섬유가 다른 유형의 개별 섬유와 실질적으로 완전히 혼합됨으로써, 추가적인 가공 및 사용시 그의 통합성을 유지하기에 충분한 얽힘을 가지는 실질적으로 균질한 섬유 혼합물을 제공하는 방식으로 형성된다.
본원에서 사용될 때, 면사 번수(cotton count)는 840 야드의 길이를 기준으로 한 얀 번호화 시스템을 지칭하는 것으로서, 여기에서 얀의 번수는 1 파운드를 칭량하는 데에 요구되는 840-야드 실타래의 수와 같다.
본원에서 언급되는 모든 숫자 값은 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 양해된다.
소정 구현예는 소정의 특정 특성을 가지는 개선된 나일론 스테이플 섬유의 제조, 및 이후의 얀의 제조, 그리고 그와 같은 얀으로부터 직조되는 직물을 바탕으로 하는데, 여기에서 상기 개선된 나일론 스테이플 섬유는 동반 섬유라고도 지칭되는 1종 이상의 다른 섬유와 블렌딩된다. 상기 다른 섬유에는 셀룰로스계 제품(cellulosics) 예컨대 면, 개질 셀룰로스계 제품 예컨대 FR 처리 셀룰로스, 폴리에스테르, 레이온, 동물성 섬유 예컨대 울, 내염성 (FR) 폴리에스테르, FR 나일론, FR 레이온, FR 처리 셀룰로스, m-아라미드, p-아라미드, 모다크릴(modacrylic), 노볼로이드(novoloid), 멜라민, 염화 폴리비닐, 정전기방지 섬유, PBO (1,4-벤젠디카르복실산, 4,6-디아미노-1,3-벤젠디올 디히드로클로리드와의 중합체), PBI (폴리벤즈이미다졸), 및 이들의 조합이 포함될 수 있다. 소정 구현예의 나일론 스테이플 섬유는 얀 및 직물에 강도 및/또는 내마모성의 증가를 제공할 수 있다. 이는 특히 면 및 울과 같이 상대적으로 더 약한 섬유와의 조합에 있어서 그러하다.
본원에서 제조 및 사용되는 나일론 스테이플 섬유의 구체적인 특성에는 섬유 제조에 사용되는 나일론의 포름산 RV, 섬유 데니어, 섬유 강성력, 및 7% 신장에서의 섬유 강성력 면에서 정의되는 섬유 하중-지지 용량이 포함된다.
본원의 원하는 나일론 스테이플 섬유 재료의 구현 역시 소정의 선택된 특성을 갖는 나일론 중합체 필라멘트 재료를 스테이플 섬유 제조에 사용하는 것에 기초한다. 나일론 필라멘트의 방사에 사용되는 나일론 중합체 자체는 통상적인 방식으로 제조될 수 있다. 본 발명의 방법 및 필라멘트에 사용하기에 적합한 나일론 중합체는 합성 용융 방사가능 또는 용융 방사 중합체로 구성된다. 그와 같은 나일론 중합체에는 주로 지방족인, 다시 말하면 중합체 아미드-결합의 85% 미만이 2개의 방향족 고리에 결합되어 있는 폴리아미드 단일중합체, 공중합체, 및 이들의 혼합물이 포함될 수 있다. 나일론 6,6인 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드) 및 나일론 6인 폴리(ε-카프로아미드)와 같이 광범위하게 사용되는 폴리아미드 중합체, 그리고 그의 공중합체 및 혼합물이 소정 구현예에 따라 사용될 수 있다. 유리하게 사용될 수 있는 다른 폴리아미드 중합체로는 나일론 12, 나일론 4,6, 나일론 6,10, 나일론 6,12, 나일론 12,12, 및 이들의 공중합체 및 혼합물이 있다. 본 발명의 방법, 섬유, 얀 및 직물에 사용될 수 있는 예시적인 폴리아미드 및 코폴리아미드는 U.S. 특허 제5,077,124호, 5,106,946호, 및 5,139,729호 (모두 코퍼(Cofer) 등의 것)에 기술되어 있는 것들, 및 문헌 [Gutmann in Chemical Fibers International, pages 418-420, Volume 46, December 1996]에 개시되어 있는 폴리아미드 중합체 혼합물들이다. 이러한 공개문헌들은 모두 본원에 참고로 포함된다.
나일론 스테이플 섬유의 제조에 사용되는 나일론 중합체는 통상적으로 적절한 단량체, 촉매, 항산화제 및 기타 첨가제, 예컨대 가소제, 소광제(delustrant), 색소, 염료, 광 안정화제, 열 안정화제, 정전기를 감소시키기 위한 정전기방지제, 염료 성능을 개질하기 위한 첨가제, 표면 장력을 개질하기 위한 제제 등을 반응시키는 것에 의해 제조되어 왔다. 중합은 통상적으로 연속식 중합장치 또는 배치 오토클레이브에서 수행되어 왔다. 다음에, 그에 의해 생성되는 용융 중합체는 통상적으로 방사 팩(spin pack)으로 도입되는데, 여기에서 그것은 강제로 적합한 방사구금으로 통과되어 필라멘트로 형성되고 급랭된 다음, 나일론 스테이플 섬유로의 최종 가공을 위한 토우로 형성되었다. 본원에서 사용될 때, 방사 팩은 팩 상부의 팩 뚜껑, 팩 저부의 방사구금 판, 및 전자 2종의 구성요소 사이에 끼워져 있는 중합체 필터 홀더로 구성된다. 상기 필터 홀더에는 그 안에 중심 오목부가 구비된다. 상기 뚜껑과 필터 홀더의 오목부는 함께 모래와 같은 중합체 필터 매체가 수용되어 있는 봉입 포켓을 이룬다. 팩을 관통하여 이동하여 궁극적으로 방사구금 판을 통과하도록 펌프 또는 압출기에 의해 공급되는 용융된 중합체의 흐름을 가능케 하기 위하여, 팩의 내부로 채널이 구비되어 있다. 상기 방사구금 판에는 그를 통과하여 연장되는 일련의 작고 정밀한 구멍들이 구비되어, 중합체를 팩의 저부 표면으로 전달한다. 상기 구멍의 유출구는 그의 표면이 급랭 구역의 상부를 이루는 방사구금 판의 저부 표면에서 일련의 오리피스들을 형성한다. 이러한 오리피스로부터 유출되는 중합체는 필라멘트의 형태로써, 이것은 다음에 하류 방향으로 급랭 구역을 통과한다.
연속식 중합장치 또는 배치 오토클레이브에서 수행되는 중합의 범위는 일반적으로 상대 점도 또는 RV로 알려져 있는 파라미터에 의해 정량화될 수 있다. RV는 포름산 용매 자체의 점도에 대한 포름산 용매 중 나일론 중합체 용액의 점도의 비이다. RV의 측정은 아래 시험 방법 부문에 매우 상세하게 기술되어 있다. RV는 나일론 중합체 분자량의 간접적인 지표로 간주된다. 본원의 목적상, 나일론 중합체 RV를 증가시키는 것은 나일론 중합체 분자량을 증가시키는 것과 동의어인 것으로 간주된다.
나일론 분자량이 증가함에 따라, 나일론 중합체의 증가하는 점도로 인하여 그의 가공은 점점 어려워진다. 따라서, 연속식 중합장치 또는 배치 오토클레이브는 통상적으로 나일론 중합체가 약 60 이하의 RV 값을 가지는 스테이플 섬유로의 최종 가공용 나일론 중합체를 제공하도록 가동된다.
일부 목적에는, 더 큰 분자량의 나일론 중합체, 즉 70-75를 초과하고 140 이하이거나, 또는 심지어는 190 이상인 RV 값을 가지는 나일론 중합체의 공급이 유리할 수 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들면, 이러한 유형의 고 RV 나일론 중합체는 굽힘 마모성 및 화학적 분해에 대한 향상된 내성을 가지는 것으로 알려져 있다. 따라서, 그와 같은 고 RV의 나일론 중합체는 제지 펠트의 제조에 유리하게 사용될 수 있는 나일론 스테이플 섬유로 방적하는 데에 특히 적합하다. 고 RV 나일론 중합체 및 그로부터의 스테이플 섬유를 제조하기 위한 절차 및 장치에 대해서는 키더(Kidder)의 U.S. 특허 제5,236,652호, 및 슈윈(Schwinn) 및 웨스트(West)의 U.S. 특허 제6,235,390호; 6,605,694호; 6,627,129호 및 6,814,939호에 개시되어 있다. 이들 특허 모두는 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
본 발명에 따라서, 연속식 중합장치 또는 배치 오토클레이브에서의 중합을 통하여 일반적으로 수득되는 것보다 더 높은 RV 값을 가지는 나일론 중합체로부터 제조되고 본원에서 기술되는 방사, 급랭, 연신 및 어닐링 절차에 따라 가공되는 스테이플 섬유가, 더 낮은 연신 비에서도 7% 신장 값에서의 그의 T7 강성력 값으로 정량하였을 때 적합하게 높은 하중-지지 용량을 나타낼 수 있다는 것이 발견되었다. 적합하게 높은 하중-지지 용량을 가지는 그와 같은 비교적 높은 RV의 나일론 스테이플 섬유가 면 스테이플 섬유과 블렌딩될 경우, 적당히 높은 강도를 가지는 방직 얀이 구현될 수 있다. 그와 같은 얀으로부터 직조되는 NYCO 직물은 내마모성, 강도, 내구성, 임의로는 더 가벼운 중량, 편안함 및/또는 더 낮은 비용과 관련하여 위에 기술한 바와 같은 장점들을 나타낸다.
본원의 스테이플 섬유 제조 방법에 따라, 1개 이상의 방사 팩 방사구금을 통하여 토우-형성 필라멘트로 용융 방사 및 급랭되는 나일론 중합체는 약 65 내지 100 범위의 RV 값을 가지게 된다. 한 구현예에서, 본원에서 토우-형성 필라멘트로 용융 방사되는 나일론 중합체의 RV는 약 68 내지 95, 또는 심지어 70 내지 85의 RV가 된다. 그와 같은 RV 특성을 가지는 나일론 중합체는 예를 들면 상기 언급된 키더의 '652호 특허의 폴리아미드 농축물의 용융 블렌딩 절차를 사용하여 제조될 수 있다. 키더는 폴리아미드 농축물로 혼입되는 첨가제가 포름산 상대 점도 (RV)를 증가시킬 목적의 촉매인 소정의 구현예를 개시하고 있다. 용융 및 방사에 가용한 더 높은 RV의 나일론 중합체가 고상 중합(SPP) 단계에 의해 제공될 수도 있는데, 여기에서는 원하는 정도까지 RV를 증가시키기 위하여 나일론 중합체 파편(flake) 또는 과립이 컨디셔닝된다. 그와 같은 고상 중합(SPP) 절차는 상기 언급된 슈윈/웨스트의 '390호, '694호, '129호 및 '939호 특허에 매우 상세하게 기재되어 있다.
위에 기술된 바와 같이 제조되며 본원에서 특정되는 바와 같은 필수 RV 특성을 가지는 나일론 중합체 재료는 예를 들면 이중 스크류 용융 장치를 통하여 방사 팩으로 공급된다. 방사 팩에서, 상기 나일론 중합체는 1개 이상의 방사구금을 통한 압출에 의해 다수의 필라멘트로 방사된다. 본원의 목적상, "필라멘트"라는 용어는 그의 길이에 수직인 그의 단면을 가로지르는 폭에 대하여 높은 길이의 비를 가지는, 비교적 유연성이며 육안상 균질한 물체로 정의된다. 상기 필라멘트 단면은 임의의 형상일 수 있으나, 통상적으로는 원형이다. 본원에서, "섬유"라는 용어는 "필라멘트"라는 용어와 호환가능하게 사용될 수도 있다.
각 개별 방사구금 지점은 9 인치 × 7 인치 (22.9 cm × 17.8 cm) 만큼 작은 면적에 100 내지 1950개의 필라멘트를 포함할 수 있다. 방사 팩 기기는 연신/다른 토우 밴드(band)와의 하류 가공을 위한 단일 토우 밴드로 최종적으로 합쳐지는 필라멘트의 다발을 그 각각이 제공하는 1개 내지 96개의 지점을 포함할 수 있다.
방사 팩의 방사구금(들)으로부터 유출된 후, 각 방사구금을 통하여 압출된 용융 필라멘트는 통상적으로 용융된 중합체 필라멘트를 고체화하여 그것을 토우로 함께 수집하는 데에 적합하게 하기 위해 다양한 급랭 조건 및 배열들이 사용될 수 있는 급랭 구역으로 통과된다. 급랭은 가장 통상적으로는 방사 팩 내의 각 방사구금 지점으로부터 급랭 구역으로 압출되는 필라멘트 다발을 향하여, 그 위로, 그와 함께, 그 주변에, 그리고 그를 통하여 냉각 기체, 예컨대 공기를 통과시키는 것에 의해 수행된다.
한 가지 적합한 급랭 배열은 압출되는 필라멘트가 급랭 구역을 통하여 전달되는 방향에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 급랭 구역에 공기와 같은 냉각 기체가 송풍되는 횡단-류(cross-flow) 급랭이다. 다른 급랭 배열 중에서도 특히 횡단-류 급랭 배열에 대해서는 U.S. 특허 제3,022,539호; 3,070,839호; 3,336,634호; 5,824,248호; 6,090,485호, 6,881,047호 및 6,926,854호에 기술되어 있으며, 이들 특허 모두는 본원에 참고로 포함된다.
본원의 스테이플 섬유 제조 방법의 중요한 양태는 최종적으로 원하는 나일론 스테이플 섬유를 형성시키기 위하여 사용되는 압출 나일론 필라멘트가, 원하는 최종 스테이플 섬유 T7 강성력, 예컨대 데니어 당 2.5 그램 초과, 또는 다른 구현예에서 데니어 당 3.2 그램 초과의 T7을 제공하는 연신 비의 사용을 가능케 하기에 충분한 위치상 균일성 및 급랭 조건의 균일성 조건 모두에서 토우로 방사, 급랭 및 형성되어야 한다는 것이다. 위치상 균일성에는 위치-내(within-position) 균일성 및 위치-대-위치(position-to-position) 균일성 모두가 포함된다.
양 유형의 위치상 균일성은, 단순히 중합체 공급 라인 및 팩 웰을 가열하는 데에 사용되는 열 교환 매체의 온도를 모니터링하는 것과는 달리, 방사 팩에 공급되는 나일론 중합체의 온도를 신중하게 조절하는 것에 의해 향상될 수 있다. 본원에 참고로 포함되는 U.S. 특허 제5,866,050호는 나일론 중합체 온도를 더 우수하게 조절하는 방법에 대해 개시하고 있으며, 균일한 중합체 온도를 가지는 것의 중요성을 언급하고 있다. 이와 같은 결과를 달성하기 위하여 개시되는 구체적인 방법은 방사 팩의 중합체 필터 홀더와 방사구금 판 사이의 온도가 실질적으로 균일하게 되도록, 예정된 중합체 유입구 온도에 비해 더 높은 제1 예정 참고 온도로 방사 팩을 가열하기 위한 제1 온도 조절 배열을 포함한다. 내부에 1개 이상의 중합체 흐름 통로를 가지는 판 조립체가 펌프의 유출구와 방사 팩의 유입구 사이에 배치된다. 제2 예정 참고 온도로 판 조립체의 온도를 개별적으로 조절하기 위한 제2 온도 조절 배열이 제공된다. 본원에서 개시되는 본 발명에 따라 사용되는 온도 조절 계획 및 방법은 이후 기술될 바와 같이 매우 다르다.
연속식 중합 (CP) 작업으로부터 중합체를 공급하는 것보다는, 예컨대 이중 스크류 용융장치에서의 중합체의 재용융이 균일한 조절 온도에서 방사 팩 및 급랭 연도(chimney)(들)에 중합체를 공급하는 것을 도울 수도 있다. 방사구금/팩 앞의 동일한 위치에서 열 교환 매체 온도를 측정하기만 하는 연속식 중합 장치에 비해, 이중 스크류 용융장치는 방사구금으로의 전달 전에 다양한 지점에서 중합체 온도를 측정 및 조절하는 능력을 가지고 있다. 본원에서 기술되는 방법의 발전과 관련하여, 장기간 시간 동안의 연속적인 작업으로 가동되는 경우의 중합장치와 방사 팩 사이의 수송 라인에서의 중합체 온도의 변이가, 연속식 중합장치 작업을 이중 스크류 용융장치로 대체하였을 경우, +/- 2.5℃에서 +/- 0.6℃로 감소하는 것이 관찰되었다. 연속식 중합장치로부터 제조되는 중합체는 또한 분해 또는 가교-결합된 중합체인 젤을 함유하는 것으로 알려져 있다. 젤은 파손된 필라멘트와 관련하여 하류의 연신 문제를 야기할 수 있다. CP 장치로부터의 중합체 공급에 비해, 이중 스크류 용융장치의 사용이 젤의 양을 감소시키는 것으로 밝혀졌다는 것은 잘 알려져 있다. 이는 압출되는 필라멘트가 더욱 균일하게 되고 더 높은 비로 연신되는 것을 가능케 하는 중합체 공급물 특징의 예이다.
방사 센터(spin center)의 위치-대-위치 필라멘트 다발 균일성은 하류의 연신 가공에도 영향을 줄 수 있다. 위치-대-위치 필라멘트 다발 균일성 문제의 원인은 기기 및 급랭 매체 설계에서 비롯된다. 더 적은 방사 위치의 사용은 위치-대-위치 균일성의 향상을 촉진할 수 있다. 20개 이하의 방사구금 위치를 가지는 방사 기기는 예컨대 40개 또는 심지어는 96개의 위치에 비해 방사 기기 덕트 작동부(duct work)의 길이에 따른 일정한 급랭 매체 압력의 유지와 관련하여 제어하기가 더 용이하다. 급랭 매체 덕트 작동부를 통상적인 관행에 비해 길이가 대략 50% 감소되도록 하는 것과 연계된 더 적은 위치는 방사 센터에 대한 더욱 균일하고 비-난류성인 급랭 매체 공급물의 공급을 가능케 한다.
균일한 필라멘트 제조를 촉진하는 방사 센터의 또 다른 설계 특징은 급랭 매체 여과 시스템과 관련된다. 방사 센터 상류의 개선된 급랭 공기 필터 시스템은 필터를 가로지르는 압력 강하를 계속하여 모니터링함으로써, 필터 후 공기의 유량 및 압력을 조절한다. 공기의 유량 및 압력은 방사되는 생성물의 함수이다. 향상된 위치-대-위치 필라멘트 균일성을 제공할 수 있는 방사 센터의 다른 설계 특징은 팩/방사구금이 급랭 연도의 중심에 정확하게 위치하도록 하는 것이다. 이러한 설계 특징들 모두가 기기에서 방사되는 생성물의 위치-대-위치 균일성을 향상시킴으로써, 방사 및 급랭되는 필라멘트로부터 형성되는 토우의 하류 연신 성능의 향상에 기여한다.
위치-내 필라멘트 균일성은 토우의 하류 가공, 및 원하는 최종 스테이플 섬유 특성을 수득하는 것에 대하여 가장 큰 효과를 가진다. 수많은 선행 기술의 참고문헌들이 높은 처리량으로 높은 필라멘트 밀도의 용융 방사 공정을 사용하여 이루어지는 균일한 특성을 가지는 필라멘트의 수득시 직면하게 되는 문제점들에 대해 논의하고 있다. U.S. 특허 제4,248,581호는 균일 방식의 필라멘트 급랭 및 횡단-류 급랭과 관련한 어려움에 대해 언급하고 있다. 이와 동일한 문제가 위에서 언급한 '539호, '839호, '634호, '248호; '485호, '047호 및 '854호 특허에서도 논의되고 있다. 급랭 구역 내 급랭 조건의 균일성과 관련된 그와 같은 위치-내 문제를 극복하는 것은 본원의 방법의 이후 연신/어닐링 단계에서 사용하기 바람직한 일반적으로 더 높은 연신 비의 활용을 가능케 함에 있어 중요한 요소이다.
소정의 횡단-류 급랭 작업시, 급랭 공기는 직각인 필라멘트 배열의 일측으로부터 강제로 용융된 중합체 필라멘트 다발을 통과한다. 이와 같은 유형의 필라멘트 급랭에서 발생할 수 있는 문제는 공기의 흐름에 가장 가까운 필라멘트의 열은 먼저 또는 더 빠르게 급행되는 반면, 공기의 흐름으로부터 더 먼 필라멘트의 열은 늦은 시간에 급랭된다는 것이다. 급랭 공기가 필라멘트의 하류로의 이동에 따라 끌려가며, 필라멘트 배열 또는 다발을 통과하여 이동하면서 가열된다는 것 역시 다수의 특허문헌에 나타나 있다. 이는 용융 필라멘트의 고르지 않은 급랭에 기여한다. 그와 같이 고르지 않으며, 불균일한 급랭은 전면, 중앙 및 후면 필라멘트 사이의 결정화 차이를 야기할 수 있다. 이와 같은 결정화 차이가 충분히 클 경우, 그것은 필라멘트 다발 중 섬유가 더 많이 또는 더 적게 연신되는 것을 야기할 수 있다. 다른 말로 하면, 급랭 연도에서 조기에 완전히 급랭된 필라멘트들이 나중의 것들과 동일한 비로 연신되지 않을 수 있다. 이것은 다시, 그와 같은 불균일한 필라멘트로부터 형성되는 토우가 더 높은 연신 비로 연신될 때, 과도한 필라멘트 파괴로 이어질 수 있거나, 또는 연신 기기의 작동불가로 인하여, 사용될 수 있는 연신 비가 제한될 수 있다.
지아비키(Ziabicki)의 문헌 ["Fundamentals of Fibre Formation", (J Wiley & Sons), 1976, p 196 ff and p 241]에서 언급된 바와 같이, 노즐 패키지 바로 아래의 냉각 조건은 실의 품질에 결정적이다. 또한, 실의 다발이 급랭 매체 흐름에 대하여 상당한 저항력을 행사하며, 이는 송풍 공기가 다발을 통과하여 흐르는 대신 다발 주변으로 흐른다는 사실로부터 발생할 수 있다. 지아비키는 또한 더욱 더 극적인 효과가 온도 분포에서 관찰된다고 개시하고 있다. 다발 전 및 후는 물론, 다발 내부에서 측정되는 공기 온도의 차이는 실질적일 수 있다. 그는 다발의 다양한 부위에서 측정된 필라멘트의 구조 및 기계적 특성이 다발의 개별 부위에서의 공기 온도의 범위와 관련되는 또 다른 연구를 인용하고 있다. 지아비키는 불균일 구조의 결과는 일반적으로 항복 응력(yield stress) 및 응력-변형률 특성의 변이인 것으로 결론짓고 있다. 이와 같은 효과의 결론은 연신에 적용되는 재료가 서로 다른 구조로 구성되는 경우, 다양한 부문에서의 유효 연신 비 역시 달라지게 된다는 것이다.
와류와 같이 난류인 급랭 매체 흐름은 용융 필라멘트가 서로 접촉되어 부착되게 할 수 있다. 이러한 부착 섬유는 또한 하류의 필라멘트 파괴 문제로 이어질 수 있다.
전기한 유형의 문제점을 최소하기 위해서는, 본 발명의 방법에서 사용되는 급랭 구역 또는 챔버가 동일한 시간대 동안에는 모든 필라멘트 다발이 실질적으로 동일한 급랭 조건에 노출되도록 설계 및 구성되어야 한다. 급랭 구역 내에서 그와 같은 균일한 급랭 조건을 창출함에 있어서의 중요한 요인은 냉각 기체, 예컨대 공기의, 그의 급랭 구역 또는 챔버로의 도입, 통과, 및 그로부터의 유출 동안의 제어되는 균일한 흐름의 공급과 관련된다.
수많은 특징들이 급랭 공기 흐름의 균일성을 향상시키는 데에 사용될 수 있다. 다발을 통과하는 대신 다발 주변으로 흐르는 공기를 방지하기 위하여, 배플(baffle)이 연도에 위치될 수 있다. 이러한 배플은 보통 부착된 용융 필라멘트를 초래하게 되는 연도 중 와류 또는 난류 공기도 방지하도록 조정될 수 있다. 연도 문 또는 튜브의 천공 역시 급랭 매체의 난류를 더 잘 제어하는 데에 사용될 수 있다. 본원에 참고로 포함되는 U.S. 특허 제3,108,322호; 3,936,253호 및 4,045,534호는 급랭을 개선하고 부착 필라멘트를 감소시키기 위한 연도 급랭 시스템에서의 배플 및 천공의 사용에 대해 개시하고 있다.
위치상 균일성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있는 또 다른 변형은 위치상 조정은 물론, 기기 전체에 걸쳐 인가되는 전체적인 진공과 관련한 조정을 가능케 하는 단량체 수집 장치의 사용이다. 적합한 단량체 수집 장치는 필요에 따라 다발을 통과하나 필라멘트가 다발로부터 이탈되는 것은 방지하도록 제어되는 추가 공기를 배출하는 데에 사용될 수 있는 대형 직각 개구부를 기질 수도 있다.
종합적으로, 방사 공급물 균일성, 즉 필라멘트 당 데니어, 결정성 등의 면에서 더욱 균일한 미연신 섬유를 확보하기 위해 전기한 방사 및 급랭 특징들의 일부 또는 전부의 조합을 사용함으로써, 그와 같은 섬유는 아래에 기술되는 연신/어닐링 단계 동안 과도한 필라멘트 파괴의 발생 없이 더 많이 연신될 수 있다. 이것은 다시 더 높은 7% 신장 및 파괴시 강성력을 가지는 나일론 스테이플 섬유의 제조를 가능케 한다.
전기한 균일성-강화 기술을 사용하여 형성된 급랭 방사 필라멘트는 1개 이상의 토우로 조합될 수 있다. 다음에, 1개 이상의 방사구금으로부터의 필라멘트로부터 형성되는 그와 같은 토우는 토우가 연신 및 어닐링되는 2 단계 연속 작업에 적용된다.
토우의 연신은 일반적으로 토우의 밴드가 일련의 공급 롤러들과 일련의 연신 롤러들 (더 고속으로 가동됨) 사이로 통과되는 최초 또는 제1 연신 단계 또는 구역에서 주로 수행됨으로써, 토우에서의 필라멘트의 결정질 배향을 증가시킨다. 토우가 연신되는 범위는 공급 롤러의 더 낮은 주변 속도에 대한 연신 롤러의 더 높은 주변 속도의 비인 연신 비를 특정하는 것에 의해 정량화될 수 있다.
제1 연신 단계 또는 구역은 수조의 공급 및 연신 롤러들은 물론, 기타 토우 안내 및 장력조절 롤러들 예컨대 스누빙 핀(snubbing pin)을 포함할 수 있다. 연신 롤러 표면은 금속, 예컨대 크롬 또는 세라믹으로 제조될 수 있다.
세라믹 연신 롤러 표면이 본원의 스테이플 섬유 제조 방법과 관련한 용도를 위하여 특정되는 상대적으로 더 높은 연신 비의 사용을 가능케 함에 있어 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 세라믹 롤러는 롤러 수명을 향상시킴은 물론, 감기는 경향이 덜한 표면을 제공한다. 모두 본원에 참고로 포함되는 국제 섬유 저널을 표방하는 문헌 (문헌 [International Fiber Journal, 17,1,Feb 2002: "Textile and Bearing Technology for Separator Rolls, Zeitz and el.])은 물론, U.S. 특허 4,494,608호 역시 롤러 수명을 향상시키고 롤러 표면에 대한 섬유 부착을 감소시키기 위한 세라믹 롤러의 사용에 대해 개시하고 있다.
토우의 연신을 수행하기 위한 장치 구성요소의 구체적인 배열에 대해서는 위에 언급된 헤벨러의 U.S. 특허 제3,044,520호; 3,188,790호; 3,321,448호; 및 3,459,845호, 그리고 톰슨의 U.S. 특허 제5,093,195호 및 5,011,645호에 기술되어 있으며, 이들 특허 모두는 본원에 참고로 포함된다. 바람직한 세라믹 롤러는 예를 들면 톰슨의 U.S. 특허 제5,093,195호 도 2에 요소 12, 13 및 22로 표기되어 있는 롤러들의 일부 또는 전부로서 설치될 수 있다.
본원의 필라멘트 토우의 가장 큰 범위의 연신이 최초 또는 제1 연신 단계 또는 구역에서 이루어지기는 하지만, 약간의 추가적인 토우의 연신이 일반적으로 아래에서 기술되는 제2 또는 어닐링 및 연신 단계 또는 구역에서 이루어지기도 한다. 본원의 필라멘트 토우가 적용되는 총 연신량은 제1의 최초 연신 단계 또는 구역 및 제2 어닐링 및 연신 단계 또는 구역 모두에서 이루어지는 연신을 고려한 총 유효 연신 비를 특정하는 것에 의해 정량화될 수 있다.
본 발명의 방법에서, 나일론 필라멘트의 토우는 2.3 내지 4.0, 또는 다르게는 3.0 내지 4.0의 총 유효 연신 비에 적용된다. 토우의 필라멘트 당 데니어가 일반적으로 더 작은 일 구현예에서, 총 유효 연신 비는 2.5 내지 3.40, 2.5 내지 3.0, 및 3.12 내지 3.40의 범위일 수 있다. 토우의 필라멘트 당 데니어가 일반적으로 더 큰 또 다른 구현예에서는, 총 유효 연신 비가 3.25 내지 4.0, 예컨대 3.5 내지 4.0, 및 3.25 내지 3.75의 범위일 수 있다.
소정 구현예의 방법에서, 대부분의 토우 연신은 위에 언급한 바와 같이 제1 또는 최초 연신 단계 또는 구역에서 이루어진다. 구체적으로, 토우에 부여되는 총 연신량의 85% 내지 97.5%, 또는 더 바람직하게는 92% 내지 97%가 제1 또는 최초 연신 단계 또는 구역에서 이루어지게 된다. 제1 또는 최초 단계에서의 연신 작업은 일반적으로 용융 방사 작업의 급랭 구역으로부터 전달될 때 필라멘트가 가지는 어떠한 온도에서도 수행될 수 있다. 종종, 상기 제1 단계 연신 온도는 80℃ 내지 125℃ 범위일 수 있다.
부분적으로 연신된 토우는, 제1 또는 최초 연신 단계 또는 구역으로부터, 토우가 동시에 가열 및 추가 연신되는 제2의 어닐링 및 연신 단계 또는 구역으로 전달된다. 어닐링을 수행하기 위한 토우의 가열은 필라멘트 나일론 중합체의 결정성을 증가시키는 작용을 한다. 이와 같은 제2 어닐링 및 연신 단계 또는 구역에서, 토우의 필라멘트는 145℃ 내지 205℃의 어닐링 온도에 적용된다. 더 바람직하게는, 165℃ 내지 205℃의 어닐링 온도가 사용된다. 일 구현예에서, 이와 같은 어닐링 및 연신 단계에서의 토우의 온도는 토우를 제1 단계 연신과 제2 단계 연신 및 어닐링 작업 사이에 위치하는 스팀-가열 금속 판과 접촉시키는 것에 의해 달성될 수 있다.
본원의 방법의 어닐링 및 연신 단계 후, 연신 및 어닐링된 토우는 80℃ 미만, 더 바람직하게는 75℃ 미만의 온도로 냉각된다. 본원에서 기술되는 연신, 어닐링 및 냉각 작업 내내, 토우는 제어되는 장력하에서 유지되며, 그에 따라 이완이 허용되지 않는다.
연신, 어닐링 및 냉각 후, 다중필라멘트 토우는 통상적인 방식으로, 예를 들면 스테이플 절단기를 사용하여 스테이플 섬유로 전환된다. 토우로부터 형성되는 스테이플 섬유는 종종 길이가 2 내지 13 cm (0.79 내지 5.12 인치) 범위일 수 있다. 더 바람직하게는, 2 내지 12 cm (0.79 내지 4.72 인치), 또는 2 내지 12.7 cm (0.79 내지 5.0 인치), 또는 심지어 5 내지 10 cm의 스테이플 섬유가 형성될 수 있다. 본원의 스테이플 섬유는 권축될(crimped) 수 있지만, 더 바람직하게는 권축되지 않게 된다.
소정 구현예의 방법에 따라 형성되는 나일론 스테이플 섬유는 일반적으로 1.0 내지 3.0의 섬유 당 데니어를 가지는 섬유의 포집물(collection), 예컨대 섬유의 베일(bale)로서 제공되게 된다. 1.6 내지 1.8의 섬유 당 데니어를 가지는 스테이플 섬유가 제조되어야 하는 경우, 2.5 내지 3.0의 총 유효 연신 비가 본원의 방법에 사용됨으로써, 필요한 하중-지지 용량을 가지는 스테이플 섬유를 제공할 수 있다. 2.1 내지 3.0, 또는 2.5 내지 3.0의 섬유 당 데니어를 가지는 섬유가 제조되어야 하는 경우, 필요한 하중-지지 용량을 가지는 스테이플 섬유를 제공하기 위해서는, 본원의 방법에 약 3.25 내지 3.75의 총 유효 연신 비가 사용되어야 한다.
본원의 나일론 스테이플 섬유는 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정하였을 때 데니어 당 2.5 그램 초과, 예컨대 데니어 당 3.2 그램 초과의 하중-지지 용량을 가지게 된다. 본원의 나일론 스테이플 섬유의 T7 값은 데니어 당 3.0 내지 5.0 그램, 3.3 내지 4.0 그램, 및 데니어 당 3.4 내지 3.7 그램을 포함하여 데니어 당 2.5 내지 5.0 그램 범위가 된다. 본원의 나일론 스테이플 섬유는 또한 데니어 당 약 6.0 그램 이상의 파괴시 강성력 T를 가질 수 있다. 소정 구현예의 스테이플 섬유의 파괴시 강성력 T는 데니어 당 7.0 내지 8.0 그램 범위를 포함하여 데니어 당 6.5 그램 초과일 수 있다.
본원에서 제공되는 나일론 스테이플 섬유는 다양한 유형의 방직 적용을 위한 다른 섬유와의 블렌딩에 특히 유용하다. 블렌드는 예를 들면 레이온 또는 폴리에스테르와 같은 다른 합성 섬유와 조합된 소정 구현예의 나일론 스테이플 섬유를 사용하여 제조될 수 있다. 본원의 나일론 스테이플 섬유의 블렌드는 또한 천연의 셀룰로스계 섬유 예컨대 면, 아마, 대마, 황마 및/또는 모시를 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 섬유들을 친화성으로 블렌딩하는 데에 적합한 방법에는 하기가 포함될 수 있다: 카딩(carding) 전의, 스테이플 섬유들의 괴상의 기계적 블렌딩; 카딩 전 및 동안의, 스테이플 섬유들의 괴상의 기계적 블렌딩; 또는 카딩 후 얀 방적 전의, 스테이플 섬유 연신 틀 블렌딩의 2회 이상 통과.
일 구현예에 있어서, 높은 하중-지지 용량의 본원의 나일론 스테이플 섬유는 면 스테이플 섬유와 블렌딩되어 방직 얀으로 방적될 수 있다. 그와 같은 얀은 링 방적, 공기 분사 또는 보르텍스 방적, 개방 말단 방적, 또는 마찰 방적을 포함하여, 통상적으로 알려져 있는 단 스테이플 및 장 스테이플 방적법들을 사용하여 통상적인 방식으로 방적될 수 있다. 생성되는 방직 얀은 일반적으로 20:80 내지 80:20, 더 바람직하게는 40:60 내지 60:40의 면 섬유 대 나일론 섬유 중량비를 가지게 되는데, 종종 면:나일론 중량비는 50:50이다. 섬유 함량의 공칭 변이, 예컨대 52:48이 50:50 블렌드인 것으로 간주되기도 한다는 것은 업계에 잘 알려져 있다. 높은 하중-지지 용량의 본원의 나일론 스테이플 섬유를 사용하여 제조되는 방직 얀은 종종 50:50 NYCO 함량에서 2800 이상, 더 바람직하게는 3000 이상의 LEA 생성물 값을 나타내게 된다. 다르게는, 그와 같은 얀은 50:50 NYCO 함량에서 19 cN/tex 이상을 포함하여, 17.5 또는 18 cN/tex 이상의 파괴 강성력을 가질 수 있다.
일 구현예에서, 본원의 방직 얀은 1.6 내지 1.8, 또는 다르게는 1.55 내지 1.75의 필라멘트 당 데니어를 가지는 나일론 스테이플 섬유로부터 제조되게 된다. 또 다른 구현예에서, 본원의 방직 얀은 2.1 내지 3.0, 예컨대 2.5 내지 3.0, 또는 2.3 내지 2.7의 필라멘트 당 데니어를 가지는 나일론 스테이플 섬유로부터 제조되게 된다.
소정 구현예의 나일론/면(NYCO) 얀은 군용 또는 기타 거친 용도의 의복에 사용하기에 특히 바람직한 특성을 가지는 NYCO 직조 직물을 제조하기 위하여, 통상적인 방식으로 사용될 수 있다. 따라서, 그와 같은 얀은 2×1 또는 3×1 능직 NYCO 직물로 직조될 수 있다. 방적된 NYCO 얀, 및 그와 같은 얀을 포함하는 3×1 능직 직조 직물이 그린(Green)의 U.S. 특허 제4,920,000호에 일반적으로 기술 및 예시되어 있다. 상기 '000호 특허는 본원에 참고로 포함된다.
물론, NYCO 직조 직물은 경사 및 위사(씨실) 얀 모두를 포함한다. 본 발명의 직조 직물은 이러한 방향들 1종 이상, 바람직하게는 모두로 직조된 본원의 NYCO 방직 얀을 가지는 것들이다. 특히 바람직한 일 구현예에서, 특히 바람직한 내구성 및 편안함을 가지는 본원의 직물은 1.6 내지 1.8, 또는 1.55 내지 1.75의 필라멘트 당 데니어를 가지는 본원의 나일론 스테이플 섬유를 포함하는 위사(씨실) 방향으로 직조된 얀을 가지게 되며, 필라멘트 당 2.1 내지 3.0, 또는 2.5 내지 3.0 데니어의 필라멘트 당 데니어를 가지는 본원의 나일론 스테이플 섬유를 포함하는 경사 방향으로 직조된 얀을 가지게 된다.
본원의 내마모성 및/또는 고하중 지지 나일론 스테이플 섬유를 포함하는 얀을 사용하여 제조되는 본원의 직조 직물은 통상적인 NYCO 직물에 비해 나일론 스테이플 섬유를 덜 사용하면서도, 그와 같은 통상적인 NYCO 직물의 많은 바람직한 특성들을 유지할 수 있다. 따라서, 그와 같은 직물은 상대적으로 경량이며 저비용이면서도 더욱 바람직하게도 내마모성, 고강도 및/또는 내구성이 되도록 제조될 수 있다. 다르게는, 그와 같은 직물은 통상적인 NYCO 직물의 나일론 섬유 함량에 비해 동일하거나 심지어는 더 다량의 본원의 나일론 스테이플 섬유를 사용하여 제조됨으로써, 본원의 해당 직물이 뛰어난 내구성 특성을 제공하도록 할 수 있다.
NYCO 직물과 같은 소정 구현예의 경량 직물은 200 그램/m2 (6.0 oz/yd2) 미만, 또는 175 그램/m2 (5.25 oz/yd2) 미만을 포함하여, 220 그램/m2 (6.5 oz/yd2) 미만의 직물 중량을 가질 수 있다. NYCO 직물과 같은 소정 구현예의 내구성 NYCO 직물은 경사 방향으로 190 lbs 이상, 위사(씨실) 방향으로 80 lbs 이상의 그랩 강도(grab strength)를 가질 수 있다. 본원의 다른 내구성 직물은 "제조된 그대로의" 직물에서, 경사 방향으로 11.0 lbf (파운드·피트) 이상, 씨실 방향으로 9.0 lbf 이상의 인열 강도를 가지는 것들이 된다.
본원의 다른 내구성 직물은 파손까지 600 주기 이상, 더 바람직하게는 파손까지 1000 주기 이상의 테이버(Taber) 내마모성을 가지는 것들이 된다. 본원의 다른 내구성 직물은 경사 및 씨실 방향에서 50,000 (주기) 이상의 굽힘 마모성을 가지게 된다. 바람직한 직물 블렌드 비율은 공칭 50/50, 예컨대 50/50 나일론 면이다. 내마모 성능은 직물 중량에 의존하게 되고, 더 높은 직물 중량이 향상된 성능에 유리하다는 것은 업계 숙련자에게 인식될 것이다. 5.6 내지 6.5 oz/yd2의 범위의 직물 중량에서 제조될 경우, 본원에 개시되는 직물은 경사 방향으로 60,000 주기 내지 70,000 주기 및 씨실 방향으로 68,000 내지 80,000 범위의 굽힘 마모성 값을 나타낸다. 값들은 "제조된 그대로의" 상태에서 비교되어야 한다. 상기 언급된 동일 직물 구조물의 테이버 마모성 값은 "제조된 그대로의" 또는 세탁되지 않은 상태에서 600 주기 내지 1900 주기의 범위일 수 있다.
시험 방법
본원의 중합체, 섬유, 얀 및 직물의 다양한 파라미터, 특성 및 특징들이 구체화되는 경우, 그와 같은 파라미터, 특성 및 특징들은 하기 유형의 시험 절차 및 장비를 사용하여 측정될 수 있는 것으로 양해된다:
나일론 중합체 상대 점도
본원에 사용되는 나일론 재료의 포름산 RV는 모세관 점도계에서 25℃로 측정된 용액과 용매 점도의 비를 지칭한다. 상기 용매는 10 중량%의 물을 함유하는 포름산이다. 용액은 용매 중에 용해된 8.4 중량% 나일론 중합체이다. 본 시험은 ASTM 표준 시험법 D 789를 기준으로 한다. 바람직하게는, 포름산 RV는 연신 전 또는 후의 방사된 필라멘트에서 측정되며, 방사 섬유 포름산 RV로 지칭될 수 있다.
스테이플 섬유에서의 인스트론 측정
본원의 스테이플 섬유의 모든 인스트론 측정은 단일 스테이플 섬유에서, 단 섬유를 고정하여 적절하게 처리하고, 10개 이상 섬유에서의 측정치 평균을 구함으로써 이루어진다. 일반적으로, 3조 이상의 측정치 (각각 10개의 섬유에 대한 것)가 함께 평균되어 측정되는 파라미터 값을 제공한다.
필라멘트 데니어
데니어는 필라멘트 9000 미터의 그램 중량으로 나타낸 필라멘트의 선형 밀도이다. 데니어는 독일 뮌헨 소재 텍스테크노(Textechno) 사의 비브로스코프(Vibroscope)에서 측정될 수 있다. 데니어 시간 (10/9)은 데시텍스 (dtex)와 동일하다. 필라멘트 당 데니어는 ASTM 표준 시험법 D 1577에 따라 중량측정에 의해 측정될 수 있다.
파괴시 강성력
파괴시 강성력(T)은 단위 단면적 당 힘으로 나타낸 필라멘트의 최대 힘 또는 파괴시 힘이다. 강성력은 미시시피 캔튼 소재 인스트론 사로부터 입수가능한 인스트론 모델 1130에서 측정될 수 있으며, 데니어 당 그램수 (dtex 당 그램수)로 기록된다. 파괴시 필라멘트 강성력(및 파괴시 신장)은 ASTM D 885에 따라 측정될 수 있다.
7% 신장에서의 필라멘트 강성력
7% 신장에서의 필라멘트 강성력(T7)은 7% 신장을 달성하기 위하여 필라멘트에 인가되는 힘을 필라멘트 데니어로 나눈 것이다. T7은 ASTM D 3822에 따라 측정될 수 있다.
얀 강도
본원의 방적 나일론/면 얀의 강도는 Lea 생성물(Lea Product) 값 또는 얀 파괴 강성력을 통하여 정량화될 수 있다. Lea 생성물 및 실타래 파괴 강성력은 방직 얀 평균 강도의 통상적인 척도로써, ASTM D 1578에 따라 측정될 수 있다. Lea 생성물 값은 파운드힘(pound force)의 단위로 기록된다. 파괴 강성력은 cN/tex의 단위로 기록된다.
직물 중량
본원의 직조 직물의 직물 중량 또는 기본 중량은 알려져 있는 면적의 직물 샘플을 칭량하고, ASTM D 3776의 표준 시험법 절차에 따라 그램/m2 또는 oz/yd2으로 환산된 중량 또는 기본 중량을 계산하는 것에 의해 측정될 수 있다.
직물 그랩 강도
직물 그랩 강도는 ASTM D 5034에 따라 측정될 수 있다. 그랩 강도 측정치는 경사 및 씨실 방향 모두에서 파운드-힘으로 기록된다.
직물 인열 강도 - 엘멘도르프( Elmendorf )
직물 인열 강도는 <Standard Test Method for Tearing Strength of Fabrics by Falling-Pendulum Type (Elmendorf) Apparatus>라는 제목의 ASTM D 1424에 따라 측정될 수 있다. 그랩 강도 측정치는 경사 및 씨실 방향 모두에서 파운드-힘으로 기록된다.
직물 내마모성 - 테이버
직물 내마모성은 <Abrasion Resistance Using Rotary Platform Double Head Abrader>라는 제목의 ASTM D 3884-O1에 따라 측정되는 테이버 내마모성으로 측정될 수 있다. 결과는 파손까지의 주기로 환산되어 기록된다.
직물 내마모성 - 굽힘
직물 내마모성은 <Standard Test Method for Abrasion Resistance of Textile Fabrics (Flexing and Abrasion Method)>라는 제목의 ASTM D 3885에 따라 측정되는 굽힘 내마모성으로 측정될 수 있다. 결과는 파손까지의 주기로 환산되어 기록된다.
본 발명의 특징 및 장점들을 하기의 실시예에 의해 더욱 상세하게 나타내는 바, 그것은 예시 목적으로 제공되는 것으로써, 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 아니 된다.
실시예
소정 구현예의 본 발명은 하기 실시예에 의해 예시될 수 있다. 본원의 실시예에서는, 다양한 나일론 스테이플 섬유들이 제조된다. 사용되는 절차는 SPP 단계, 필라멘트 방사 단계, 연신 및 어닐링 단계, 그리고 스테이플 섬유 제조 단계를 포함한다. 다음에, 그렇게 제조된 스테이플 섬유는 면 스테이플 섬유와 함께 NYCO 얀으로 방적된다.
모든 경우에서, 전구체 나일론 중합체 파편이 고상 중합(SPP) 용기에 공급된다. 상기 전구체 파편 중합체는 16 ppm의 중량 농도로 폴리아미드화 촉매 (즉, 뉴욕 나이아가라 폭포에 소재하는 옥시덴탈 케미칼 컴패니(Occidental Chemical Company) 사로부터 입수된 망간 히포포스파이트)를 함유하는 단일중합체 나일론 6,6 (폴리헥사메틸렌 아디프아미드)이다. SPP 용기로 공급되는 전구체 파편은 약 48의 포름산 RV를 가진다.
SPP 용기에서는, 약 75 내지 85, 예컨대 약 80의 값으로 나일론 중합체 파편의 RV를 증가시키기 위하여 컨디셔닝 기체가 사용된다. 이와 같이 더 높은 RV의 파편 재료는 SPP 용기로부터 제거되어, 이중 스크류 용융장치로 공급된 다음, 방사구금을 통한 필라멘트로의 용융 방사를 위하여 방사 팩으로 공급된다. 방사구금을 통하여 압출되는 필라멘트는 급랭 구역으로 통과한 다음, 연속 필라멘트 토우로 수렴된다.
다음에, 연속 필라멘트 토우는 U.S. 특허 제5,011,645호에 기술되어 있는 장치 및 절차를 사용한 2 단계 작업으로 연신 및 어닐링된다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 이와 같은 2 단계 절차에서는 다양한 유효 연신 비가 사용된다. 토우를 역시 표 1에 나타낸 비교적 더 작은 필라멘트 당 데니어(dpf)로 연신시켰다. 다음에, 연신 및 어닐링된 토우는 80℃ 미만으로 냉각된 후, 표 1에 나타낸 특성을 가지는 나일론 스테이플 섬유로 절단된다.
실시예
#		 유효 연신 비 DPF 강성력
(T)		 7%에서의 강성력
(T7)
1 2.78 1.69 6.37 3.57
2 2.81 1.77 6.48 4.28
3 2.82 1.75 6.93 3.59
4 2.82 1.71 6.38 3.74
5 2.85 1.68 6.99 3.95
6 2.86 1.69 6.77 3.91
7 2.89 1.71 7.20 4.09
8 2.90 1.68 6.75 3.70
9 2.93 1.69 6.17 3.47
10 2.98 1.62 6.70 4.11
11 3.03 1.66 7.26 4.45
유사한 나일론 스테이플 섬유들을 동일한 비교적 높은 RV의 나일론 중합체 재료로부터 형성하되, 대신 약간 더 높은 방사 데니어 공급물 및 상응하는 더 높은 유효 연신 비를 사용하여 더 높은 필라멘트 당 데니어 값을 가지는 스테이플 섬유를 생성한다. 이들 섬유의 특징을 표 2에 나타낸다.
실시예
#		 유효 연신 비 DPF 강성력
(T)		 7%에서의 강성력
(T7)
12 3.35 2.61 6.89 3.38
13 3.45 2.61 6.12 3.43
14 3.50 2.58 7.07 3.58
15 3.55 2.57 6.64 3.44
16 3.60 2.56 6.94 3.63
표 1로부터의 나일론 스테이플 섬유는 다양한 나일론 대 면 스테이플 섬유 비로 나일론/면 블렌드 얀으로 링 방적된다. 그러한 얀은 그의 파괴시 강성력 및 Lea 생성물 값을 측정하여 결정할 때 매우 우수한 얀 강도를 가진다. 이들 얀은 50/50 나일론/면 블렌드 및 16/1 내지 20/1 범위의 얀 번수에서 사용될 때 2800 내지 3600 범위의 Lea 생성물 값 및 17.5 cN/Tex 내지 22.5 cN/tex의 파괴시 강성력을 가질 수 있다.
표 1의 나일론 스테이플 섬유와 면 스테이플의 공칭 50:50 블렌드의 링 방적 블렌드로부터 제조된 얀은 2×1 능직 직물 구조로 직조된다. 그러한 직물에서, 20/1 면사 번수 얀은 경사 방향으로 직조되고 16/1 또는 20/1 면사 번수 얀은 중량에 따라 씨실 방향으로 직조된다. 언급된 얀을 사용하여 제조된 직물의 중량은 5.6 내지 6.5 oz/yd2의 범위일 수 있다. 본원에 사용된 면사 번수는 840 야드의 길이를 기준으로 한 얀 번호화 시스템을 지칭하는 것으로서, 여기에서 얀의 번수는 1 파운드를 칭량하는 데에 요구되는 840-야드 실타래의 수와 같다. 이러한 방식으로 상기 나일론 스테이플을 함유하는 얀으로부터 제조된 직물은 매우 우수한 그랩 및 인열 강도 특성을 나타낸다. 이들 직물은 경사 방향으로 200 lbf 내지 275 lbf 및 씨실 방향으로 90 내지 175 lbf 범위의 그랩 강도를 가질 수 있다. 이들 직물은 또한 경사 방향으로 12.0 lbf 내지 14.5 lbf 및 씨실 방향으로 10.0 lbf 내지 12.0 lbf 범위의 엘멘도르프 인열 강도 값을 가질 수 있다. 더 무거운 직물 중량, 예컨대 6.5 oz/yd2 초과의 직물 중량이 더 높은 그랩 및 인열 강도를 나타낼 것으로 예상될 것임은 업계 숙련자에게 인식될 것이다. (더 중요한 것은, 이들 직물은 테이버 및 굽힘 마모성 시험 둘 다에 의해 측정되었을 때 뛰어난 내마모성을 가진다는 것이다. 상기 언급한 직물들의 굽힘 마모성 값은 경사 방향으로 60,000 주기 내지 70,000 주기 및 씨실 방향으로 68,000 내지 80,000 범위일 수 있다. 값들은 "제조된 그대로의" 상태에서 비교되어야 한다. 상기 언급한 직물 구조물의 테이버 마모성 값은 "제조된 그대로의" 또는 세탁되지 않은 상태에서 600 주기 내지 1900 주기의 범위일 수 있다.
현재 본 발명의 바람직한 구현예인 것으로 여겨지는 것들을 기술하기는 하였지만, 업계 숙련자라면, 본 발명의 기술사상으로부터 벗어나지 않고도 거기에 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것을 알고 있을 것인 바, 그와 같은 모든 변경 및 변형들을 진정한 본 발명의 영역 내에 속하는 것으로 포함하고자 한다.

Claims (26)

  1. 나일론 중합체를 필라멘트로 용융-방사하고, 상기 필라멘트를 급랭하고 다수의 상기 급랭된 필라멘트로부터 1개 이상의 토우를 형성시키고, 상기 토우(들)를 연신 및 어닐링에 적용하고, 상기 연신 및 어닐링된 토우(들)를 방적 얀(yarn)으로 형성시키기에 적합한 스테이플 섬유로 전환하는 것을 포함하며,
    A) 필라멘트로 용융 방사되는 나일론 중합체는 65 내지 100의 포름산 상대 점도 (RV)를 가지고;
    B) 토우(들)의 연신 및 어닐링은 2.3 내지 4.0의 총 유효 연신 비로 수행되는 2 단계 연속 작업으로 수행되고, 상기 작업은 토우(들) 연신의 85% 내지 97.5%가 이루어지는 제1 연신 단계, 및 상기 토우(들)가 145℃ 내지 205℃의 어닐링 온도에 적용되는 제2 어닐링 및 연신 단계를 포함하며; 상기 작업 후에는 상기 연신 및 어닐링된 토우(들)가 80℃ 미만의 온도로 냉각되는 냉각 단계가 이어지고;
    C) 토우(들)는 상기 2 단계 연속 작업 내내 제어되는 장력하에 유지되는,
    나일론 스테이플 섬유의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스테이플 섬유가 1.0 내지 3.0의 필라멘트 당 데니어, 데니어 당 6.0 그램 이상의 파괴시 강성력(tenacity), 및 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정하였을 때 데니어 당 2.5 그램 초과의 하중-지지 용량을 가지는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 나일론 중합체의 상대 점도 (RV)가 70 내지 85의 범위인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스테이플 섬유가 1.55 내지 1.8의 필라멘트 당 데니어, 데니어 당 6.5 그램 초과의 파괴시 강성력, 및 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정하였을 때 데니어 당 3.0 내지 5.0 그램의 하중-지지 용량을 가지는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다중필라멘트 토우(들)의 상기 연신 및 어닐링이 2.5 내지 3.0의 총 유효 연신 비로 수행되는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스테이플 섬유가 2.1 내지 3.0의 필라멘트 당 데니어, 데니어 당 6.5 그램 초과의 파괴시 강성력, 및 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정하였을 때 데니어 당 3.0 내지 4.0 그램의 하중-지지 용량을 가지는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 다중필라멘트 토우(들)의 상기 연신 및 어닐링이 3.25 내지 3.75의 총 유효 연신 비로 수행되는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 나일론 중합체가 나일론 파편(flake) 재료를 고상 중합 (컨디셔닝)에 적용하여 원하는 상대 점도 (RV)를 얻은 다음, 상기 중합체를 필라멘트로 용융 방사함으로써 제조되는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 연신 단계가 80℃ 내지 125℃의 온도에서 수행되며, 상기 제2 어닐링 및 연신 단계가 165℃ 내지 205℃의 온도에서 수행되는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 나일론 중합체가 폴리헥사메틸렌 아디프아미드(나일론 6,6) 및 폴리카프로아미드(나일론 6)로 구성되는 군에서 선택되는 방법.
  11. 제1항에 따른 방법에 의해 제조되는 나일론 스테이플 섬유.
  12. 1.0 내지 3.0의 필라멘트 당 데니어, 데니어 당 6.0 그램 이상의 강성력, 및 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정하였을 때 데니어 당 2.5 그램 초과의 하중-지지 용량을 가지는, 65 내지 100, 더 바람직하게는 70 내지 85의 포름산 상대 점도 (RV)를 가지는 나일론으로부터 제조되는 나일론 스테이플 섬유를 포함하는 물품.
  13. 제12항에 있어서, 상기 나일론 스테이플 섬유가 1.55 내지 1.75의 필라멘트 당 데니어, 데니어 당 6.5 그램 초과의 파괴시 강성력, 및 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정하였을 때 데니어 당 3.0 내지 5.0 그램의 하중-지지 용량을 가지는 물품.
  14. 제12항에 있어서, 상기 나일론 스테이플 섬유가 2.1 내지 3.0의 필라멘트 당 데니어, 데니어 당 6.5 그램 초과의 파괴시 강성력, 및 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정하였을 때 데니어 당 3.0 내지 5.0 그램의 하중-지지 용량을 가지는 물품.
  15. 제12항에 있어서, 상기 나일론 스테이플 섬유가 폴리헥사메틸렌 아디프아미드(나일론 6,6) 및 폴리카프로아미드(나일론 6)로 구성되는 군에서 선택되는 나일론 중합체 재료로부터 제조되는 물품.
  16. 제12항에 있어서, 상기 나일론 스테이플 섬유의 길이가 2 내지 13 센티미터 (0.79 내지 5.12 인치) 범위인 물품.
  17. 제12항에 있어서, 상기 물품이 직물로 직조되어 상기 직물의 내마모성을 향상시키는 데 적합한 방직 얀을 포함하고, 상기 얀이 20:80 내지 80:20 범위의 면 스테이플 섬유 대 나일론 스테이플 섬유 중량비로 블렌딩된 면 스테이플 섬유 및 나일론 스테이플 섬유를 포함하는 물품.
  18. 20:80 내지 80:20 범위의 면 스테이플 섬유 대 나일론 스테이플 섬유의 중량비로 블렌딩된 면 스테이플 섬유 및 나일론 스테이플 섬유를 포함하며, 여기에서 상기 나일론 스테이플 섬유의 실질적으로 전부는 65 내지 100의 포름산 상대 점도 (RV)를 가지고, 상기 나일론 섬유는 또한 1.0 내지 3.0의 필라멘트 당 데니어, 데니어 당 6.0 그램 이상의 강성력, 및 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정하였을 때 데니어 당 2.5 그램 초과의 하중-지지 용량을 가지는 것을 특징으로 하는, 직물로 직조되어 상기 직물의 내마모성을 향상시키는 데 적합한 방직 얀.
  19. 제17항에 있어서, 표준 50:50 나일론:면 비를 기준으로, 2800 이상의 Lea 생성물 값, 또는 18 cN/tex 이상의 파괴시 강성력을 나타내는 방직 얀.
  20. 제17항에 따른 방직 얀으로부터 직조되는 NYCO 직물.
  21. 방직 얀으로부터 경사 및 위사(씨실) 방향 모두로 직조되며, 여기에서 하나 이상의 방향으로 직조되는 상기 방직 얀은 약 20:80 내지 80:20 범위의 면 스테이플 섬유 대 나일론 스테이플 섬유 중량비로 블렌딩된 면 스테이플 섬유 및 나일론 스테이플 섬유를 포함하고; 또한 상기 나일론 스테이플 섬유는 65 내지 100, 더 바람직하게는 70 내지 85의 포름산 상대 점도 (RV)를 가지는 나일론으로부터 제조되고, 상기 나일론 섬유는 또한 1.0 내지 3.0의 필라멘트 당 데니어, 데니어 당 6.0 그램 이상의 강성력, 및 7% 신장에서의 강성력(T7)으로 측정하였을 때 데니어 당 2.5 그램 초과의 하중-지지 용량을 가지는 것을 특징으로 하는 NYCO 직물.
  22. 제20항에 있어서, 씨실 방향으로 직조되는 얀이 1.6 내지 1.8의 필라멘트 당 데니어를 가지는 나일론 스테이플 섬유를 포함하며, 경사 방향으로 직조되는 얀이 2.3 내지 2.7의 필라멘트 당 데니어를 가지는 나일론 스테이플 섬유를 포함하는 NYCO 직물.
  23. 제20항에 있어서, 200 그램/m2 (6.0 oz/yd2) 이하의 직물 중량을 가지는 NYCO 직물.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, ASTM D 5034에 따라 측정하였을 때 경사 방향으로 190 lbs 이상, 및 씨실 방향으로 80 lbs 이상의 그랩 강도(grab strength)를 가지는 2×1 능직 NYCO 직물.
  25. 제20항에 있어서, ASTM D 3884에 따라 측정하였을 때 파손까지 600 주기 이상, 더 바람직하게는 파손까지 1200 주기 이상의 테이버(Taber) 내마모성을 가지는 2×1 능직 NYCO 직물.
  26. 제20항에 있어서, ASTM D 3885에 따라 측정하였을 때 파손까지 55,000 주기 이상, 더 바람직하게는 65,000 주기 이상의 굽힘 마모성을 가지는 2×1 능직 NYCO 직물.
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