KR20160012199A

KR20160012199A - 고강도 직물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20160012199A
Application number: KR1020157036234A
Authority: KR
Inventors: 창간 지; 루이웬 인; 주닝 마
Original assignee: 정저우 중위안 디펜스 머티어리얼 주식회사
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2016-02-02
Also published as: AU2013393218B2; AU2013393218A1; JP2016528397A; EP3012357A4; EA031188B1; US20160145777A1; CN206204500U; CA2914863A1; US10066326B2; WO2014201654A1; EA201690061A1; EP3012357A1

Abstract

본 발명은 고강도 직물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서, 고강도 직물의 제조방법은 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 연결하여 직물을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 고강도 직물은 최소한 상기 직물 본체를 포함하며, 상기 단사는 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하여 제조한다. 상기 고강도 직물은 구조 완전성이 좋고 제조공정이 간단하며, 생산효율, 강도 및 강도 이용률이 높고, 저중량, 무공해, 방탄성능이 우수한 등의 장점을 갖고 있다.

Description

고강도 직물 및 그 제조방법{HIGH-STRENGTH FABRIC AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본 발명은 고분자재료 응용분야와 관련된 것으로, 특히, 고강도 직물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

초고분자량 폴리에틸렌(Ultra High Molecular Weight Polyethylene, 이하UHMW-PE로 약칭한다)은 종합성능이 우수한 선형구조의 열가소성 엔지니어링 플라스틱으로, 해당 재료에 기반하여 고강도 섬유를 제조하는 것은 해당 재료의 가장 중요한 용도 중의 하나로 꼽힌다.

초고분자량 폴리에틸렌 섬유는 고성능 섬유로, 고강도, 내마모, 내충격, 내부식, 내자외선 등의 장점을 보유하며, 다양한 분야에서 널리 응용되고 있다. 예를 들어, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 로프, 어망 및 기타 직물을 제조하는 등 다양한 민용(民用) 분야에서 응용가능하고, 방탄조끼, 방탄헬멧 등 다양한 개체방호제품 분야 및 방탄바닥재, 장갑 방호판 등 국방군수 분야 등에서도 활용될 수 있다.

초고분자량 폴리에틸렌 섬유는 사상 구조(단사 섬도 약 2.5데니어)를 갖고 있어, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유에 기반한 다양한 제품 제조 상, 복수 개 올의 사상 구조를 가진 섬유를 별도로 정돈해야 하고 교직 혹은 비 교직 방식으로 연결하는 공정이 필요하여, 가공공정이 복잡하고 원가도 높다. 또한, 제품제조공정에서 섬유표면은 마찰에 의해 돌기물이 생성되기 쉽고, 섬유가닥이 끊기거나, 비틀림, 트와이닝 등의 현상도 발생하기 쉬우며, 여러 가닥에 동시에 균일한 힘을 주기도 어려워, 제조된 제품의 전체 강도는 복수 개 올으로 제조된 초고분자량 폴리에틸렌 섬유의 강도보다 낮고 강도 이용률도 상대적으로 떨어진다.

본 발명은 발명의 관련 부분에 대한 기본적인 이해를 돕기 위해 하기 내용을 통해 본 발명을 간단히 기술한다. 해당 개괄적인 기술은 본 발명에 대한 열거적인 진술이 아니며, 본 발명의 핵심내용 혹은 중요한 부분을 확정하기 위한 의도로 사용한 것도 아니고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 의도로 사용한 것은 더욱 아니며, 단지, 간단한 진술 형식을 통해 일부 개념을 도출하여 하기의 보다 상세한 기술을 위한 머리글(前序)에 해당함을 알아 두어야 할 것이다.

본 발명은 가공공정이 간단한 저원가 고강도 직물 및 그 제조방법을 제공한다.

먼저, 본 발명은 고강도 직물의 제조방법을 제공하며, 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 연결하여 직물 본체를 제조하는 단계를 포함하며, 상기 고강도 직물은 최소한 상기 직물 본체를 포함하며, 상기 단사는 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 형성된다.

바람직하게는, 상기 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 연결하여 상기 직물 본체를 제조하는 단계는, 상기 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 일체로 교직하여 상기 직물 본체를 얻는 공정을 포함한다.

바람직하게는, 상기 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 일체로 교직하는 단계는, 상기 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 2차원 교직 혹은 3차원 교직을 통해 일체화하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 교직은 제직, 니트 혹은 편직을 포함한다.

바람직하게는, 상기 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 연결하여 상기 직물 본체를 제조하는 단계는, 상기 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 비 교직 방식으로 일체로 연결하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 1개 그룹의 단사는 복수 개 올의 단사를 포함하고, 상기 직물 본체는 최소한 1개의 단층구조를 포함하며, 상기 단층구조를 제조하는 방법은 복수 개 올의 단사를 한 방향으로 순차적으로 배열하고 비 교직 방식에 따라 일체로 연결하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 비 교직 방식의 연결은 바인딩, 접합, 혹은 열압 등 연결을 포함한다.

바람직하게는, 상기 고강도 직물의 제조방법은 복수 개의 상기 단층구조를 소정의 각도에 따라 교차적으로 복합 적층 처리를 진행하여 일체화시키는 단계도 포함한다.

바람직하게는, 임의로 인접한 2개의 단층구조간의 교차각도는 동일하다.

바람직하게는, 상기 교차각도는 0-90도 범위 이내에 있다.

바람직하게는, 상기 교차각도는 45도 혹은 90도이다.

바람직하게는, 각 단층구조에서 최소한 2개의 단층구조의 교차각도는 기타 단층구조의 교차각도와 상이하다.

바람직하게는, 첫 번째 단층구조에서 마지막 단층구조에 이르는 층구조에서, 인접한 2개의 단층구조간의 교차각도는 점차 증가한다.

바람직하게는, 상기 초고분자량 폴리에틸렌 박막에 관한 파라미터는 최소한 하기 1개 혹은 복수 개의 파라미터를 만족시켜야 한다：

선밀도 5000데니어 이상;

폭 100mm 이상;

두께 0.2mm 이하;

파단강도 10g/데니어 이상;

인장탄성율 800g/데니어 이상;

파단연신율 6% 이하.

바람직하게는, 상기 초고분자량 폴리에틸렌 스트립에 관한 파라미터는 최소한 하기 1개 혹은 복수 개의 파라미터를 만족시켜야 한다：

선밀도 100데니어 이상;

폭 1-100mm;

두께 0.2mm 이하;

파단강도 10g/데니어 이상;

인장탄성율 800g/데니어 이상;

파단연신율 6% 이하.

다른 한편으로, 본 발명은 고강도 직물도 제공하며, 해당 고강도 직물은 상기 제조방법을 사용하여 제조된다.

본 발명에 따른 기술방안은 초고분자량 폴리에틸렌 응용과 관련한 종래 기술과는 질적으로 다르며, 종래 기술과는 다른 혁신성과 창신성을 나타내었다. 다시 말하면, 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립에 대한 컨버깅 혹은 컨버깅 및 트위스팅을 통해 제조한 단사로 종래 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 대체하여, 다양한 부류의 고강도 직물을 연구개발하고 제조한다. 다시 말하면, 고강도 직물의 제조과정은 단사에 기반하여 직물 본체를 가공처리하며, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유에 기반하여 가공처리하여 직물을 제조하는 종래 방법에 비해, 본 발명을 통해 제조한 직물에 부하가 걸릴 경우, 단사는 전체적으로 힘을 받게 되므로, 구조 완전성이 좋고 제조공정이 간단하며, 생산효율, 강도, 강도 이용률 등이 높고, 저중량, 무공해, 방탄성능이 양호한 등 장점 중 1개 혹은 복수 개 장점을 갖고 있다.

아래에 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하여, 본 발명의 이와 같은 장점 및 기타 특징을 보다 명확히 할 것이다.

본 발명은 보다 쉬운 이해를 돕기 위해 도면을 참고하여 아래와 같이 진술하며, 그 중, 모든 도면은 동일하거나 혹은 유사한 도면표기를 사용하여 동일하거나 혹은 유사한 부품을 표시한다. 상기 도면은 하기 상세설명과 함께 본 명세서에 포함되어, 본 명세서의 일부를 구성하며, 상세한 예를 들어 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 추가 설명하고, 본 발명의 원리와 장점에 대하여 설명한다.
본 발명의 도면과 관련하여:
도 la는 본 발명의 실시예에 따른 초고분자량 폴리에틸렌 박막의 바람직한 구조를 나타낸 예시도이고;
도 lb는 본 발명의 실시예에 따른 초고분자량 폴리에틸렌 스트립의 바람직한 구조를 나타낸 예시도이고;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 혹은 스트립을 컨버깅한 후 얻은 단사의 바람직한 구조를 나타낸 예시도이고；
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 니트천의 바람직한 구조를 나타낸 예시도이고；
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 제직물의 바람직한 구조를 나타낸 예시도이고;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 그물 직물의 바람직한 구조를 나타낸 예시도이고;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단방향 직물의 바람직한 구조를 나타낸 예시도이고;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교차각도가 90도인 부직포(无緯布)의 바람직한 구조를 나타낸 예시도이고;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 교차각도가 점차 증가하는 부직포의 바람직한 구조를 나타낸 예시도이다.
상기 설명한 내용과 관련하여, 본 발명이 속하는 기술분야의 기술자라면, 도면에 표시된 소자들은 단지 단순하고 명확한 표기를 위해 사용된 것이고 실제 비례에 따라 도시된 것은 아님을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 도면에서 일부 소자의 사이즈는 본 발명의 실시예에 대한 보다 깊은 이해를 돕기 위해 확대하여 되시된 것이다.

하기 설명을 통해 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 기술하고자 한다. 보다 명확하고 간단한 설명을 위해, 본 명세서는 실제 실시방식이 가진 모든 특징을 기술하지 않았지만, 해당 분야에서 통상 지식을 가진 자라면, 개발인원의 특정된 목표를 구현하기 위해, 실제로 임의 실시예를 개발하는 이와 같은 공정에서 반드시 실시방식에 특별 한정된 다양한 결정을 내려야 함을 알 것이다. 하기 설명을 통해 도면과 연결시켜 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 예를 들어, 시스템 및 업무와 관련한 일부 제한적인 여건은 실시방식이 상이함에 따라 일부 변경과 조절이 필요하다. 이 밖에, 비록 개발작업은 복잡하고 시간을 소모해야 하는 특성이 있지만, 본 공개 내용의 혜택을 받는 본 분야의 기술자라면, 이와 같은 개발작업은 관례에 따라 이행하는 과제에 지나지 않음을 알아야 할 것이다.

또한, 불필요한 세부사항에 따른 본 발명에 대한 애매함을 발생하는 것을 방지하기 위해, 본 발명의 도면과 설명을 통해 본 발명의 방안과 밀접한 연관이 있는 장치의 구조 및/혹은 처리 단계에 한해 기술하였고, 본 발명과 연관성이 크지 않고 본 분야에서 통상적인 지식을 가진 기술자가 이미 숙지하고 있는 부품과 처리에 대한 표시 및 설명은 생략하였다.

초고분자량 폴리에틸렌은 분자량이 100만 이상인 폴리에틸렌을 말한다. 초고분자량 폴리에틸렌 응용과 관련한 종래 기술은 초고분자량 폴리에틸렌 섬유에 기반하여 다양한 제품을 제조하는 것이다. 본 발명의 각 실시예에 따른 기술방안은 초고분자량 폴리에틸렌을 응용한 종래 기술과는 질적으로 다르며, 종래 기술에 대한 혁신적인 창신이라 할 수 있다. 다시 말하면, 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립으로 종래의 초고분자량 섬유를 대체하여 응용성 제품에 대한 개발과 제조를 진행하였으며, 그 핵심사상은 주로 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 단사를 제조하여, 종래의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 대체하여 다양한 부류의 직물을 연구개발 및 제조하는 공정을 포함한다.

이 중에서, 도 1a에서 도시하는 바와 같이, 초고분자량 폴리에틸렌 박막(101)은 초고분자량 폴리에틸렌으로 제조된 소정의 폭과 두께를 가진 박편으로, 폭은 두께에 비해 많이 크다. 도 1b에서 도시하는 바와 같이, 초고분자량 폴리에틸렌 스트립(102)은 별도로 제작되거나 혹은 해당 박막을 전후로 잡아당긴 후, 절단 단계를 거쳐 제작된 막대 모양의 박편으로, 스트립의 폭은 박막 폭에 비해 작고, 두께는 박막두께에 상당하거나 혹은 박막 두께보다 크다.

본 발명에 따른 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립은 초고분자량 폴리에틸렌 섬유와는 다르며, 복수 개 올의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 접합하여 형성한 평면도 상이하다. 양자가 뚜렷하게 다른 점이라면, 본 발명에 따른 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립 자체는 소정의 폭과 두께를 가지며 접합점 혹은 재단선이 없는 완전한 구조를 가지고 있다.

본 발명의 각 실시예에 따른 단사는 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립에 기반하여 제조된 것이다. 상기 단사 제조공정에서는 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 전체적으로 처리하므로, 구조 완전성이 좋고 제조공정이 간단하며, 복수 개 올의 섬유사를 별도로 정돈하여 제조하는 복잡한 제조공정을 생략하여, 박막 혹은 스트립 표면에 돌기물이 발생하는 확률을 크게 낮추었고, 박막 혹은 스트립 내부의 섬유사가 끊기거나, 비틀림, 트와이닝 등 현상이 발생하는 확률도 크게 줄일 수 있다. 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하여 제조된 단사에 하중이 걸리면 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립은 전체적으로 힘을 받아, 해당 단사의 강도를 보강하여, 강도 이용률을 효과적으로 높일 수 있다. 따라서, 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 사용한 단사의 강도는 데니어 수가 같은 초고분자량 폴리에틸렌 섬유로 제조된 제품보다 크고, 전자의 원가는 후자보다 현저하게 낮다.

본 발명의 각 실시예에 따른 단사는 구조 완전성이 좋고, 강도, 강도 이용률, 생산효율 등이 높으며, 저가공원가, 저중량, 저면밀도, 유연성이 우수한 등의 장점을 갖고 있어, 종래의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 완전히 대체하여 제품을 제조하여 다양한 분야에서 널리 응용할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 본 발명의 각 실시예에서 상기 단사로 종래의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 대체하여 다양한 부류의 고강도 직물을 제조할 수 있다. 고강도 직물 제조공정에서는, 단사에 기반하여 직물 본체를 가공처리하며, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유에 기반하여 가공처리하여 얻은 직물에 비해, 본 발명의 각 실시예를 통해 제조된 직물은 구조 완전성이 좋고, 제조공정이 간단하며, 생산효율, 강도, 강도 이용률 등이 높고, 무게가 가볍고, 유연성이 우수하다. 직물에 부하가 걸리면, 각 단사는 전체적으로 힘을 받아, 직물의 강도를 보강하여, 강도 이용률을 효과적으로 높일 수 있다. 따라서, 상기 단사로 제조한 단사제품의 강도는 데니어 수가 같은 초고분자량 폴리에틸렌 섬유에 기반하여 제조된 제품보다 매우 크고, 전자의 원가는 후자보다 현저하게 낮다.

본 발명의 각 실시예에서, 상기 고강도 직물은 직물 본체 자체를 포함할 수 있고, 보호층, 보강소자 등 기타 부품을 포함할 수도 있다； 직물 본체는 하기 각 실시예에 따른 방법을 사용하여 제조할 수 있으며, 직물 본체를 제외한 기타 부품의 제조방법은 종래의 기술을 통해 구현할 수 있으며, 본 발명의 각 실시예는 이에 대하여 제한하지 않는다; 이 밖에, 단사는 직물 본체 제작 전에 사전제작할 수 있거나 혹은, 직물 본체 제조공정에서 제조할 수 있으며, 본 발명의 각 실시예는 이에 대하여 제한하지 않는다.

아래에, 고강도 직물의 바람직한 구조와 그 제조방법과 관련하여 예를 들어 본 발명의 기술방안에 대해 추가 설명하고자 한다.

실시예 1

본 실시예에 따른 고강도 직물은 최소한 직물 본체를 포함하고, 직물 본체는 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 일체로 교직하며, 그 중, 상기 단사는 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 제조된다.

상기 고강도 직물의 제조방법은 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 일체로 교직하여 고강도 직물의 직물 본체를 얻는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 단사제조방법은 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 상기 단사를 얻는 단계를 포함한다.

본 실시예에서, 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 얻은 단사(201)(도 2에서 도시하는 바와 같이)로 종래의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 대체하며, 교직 공정에 의해 고강도 직물을 제조하므로, 제조공정이 간단하고 생산효율이 높다. 제조한 직물은 구조 완전성이 좋고, 강도와 강도 이용률이 높고, 저중량, 유연성이 좋은 등의 장점을 갖고 있어, 민용, 개체방호, 국방군수, 토목공사, 산업건축, 해상작업, 어업조업, 선박제조, 스포츠용품 등 다양한 분야에 응용할 수 있다.

바람직하게는, 고강도 직물의 직물 본체를 제조하는 공정에서, 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 2차원 교직 혹은 3차원 교직을 통해 일체로 형성하며, 교직 공정은 제직, 니트 혹은 편직을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

예1: 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 제조된 단사로 종래의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 대체하여 원료로 사용할 수 있으며, 제직 공정에 기반하여 고강도 직물을 제조한다.

복수 개 그룹의 단사를 최소한 1개 그룹의 경사와 최소한 1개 그룹의 위사로 나누고, 경사와 위사를 상호 수직되게 직기에 설치하여 소정의 룰에 따라 가로 세로 교차적으로 엮어 2차원 제직포를 제조할 수 있다. 바람직한 공정절차로, "단사 - 정경 - 개구 - 송출 - 위입 - 바듸침(打締) - 권취 - 제직포"가 있다. 해당 방안을 통해 제조한 고강도 직물 제품은 고강도 구조물, 고강도 백, 방탄복, 방탄판, 지오그리드, 방탄방폭 백 등일 수 있으나 제품 형태는 이에 제한되지 않으며, 이와 같은 제품이 직물의 강도, 무게 등 성능에 대한 특수 요구를 보다 충분히 만족시킨다.

예2: 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 제조된 단사로 종래의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 대체하여 원료로 사용할 수 있으며, 니트공정에 기반하여 고강도 직물을 제조한다.

도 3에서 도시하는 바와 같이, 1개 그룹 혹은 복수 개 그룹의 단사를 니트기에 올려 소정의 룰에 따라, 순서대로 루프를 만들며 편성 연결되어 2차원 니트천(301)을 제조한다. 바람직한 공정 과정으로, "단사 - 송출 - 편직 - 전송 - 견인권취 - 니트천"이 있다. 해당 방안을 통해 제조된 고강도 직물 제품은 보강형 구조물, 절단방지장갑 등 제품일 수 있으며, 제품형태는 이에 제한되지 않으며, 이와 같은 제품이 직물의 강도, 외관, 무게 등 성능에 대한 특수 요구를 보다 충분히 만족시킨다.

예3: 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 제조된 단사로 종래의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 대체하여 원료로 사용할 수 있으며, 3차원 제직 공정에 기반하여 고강도 직물을 제조한다.

도 4에서 도시하는 바와 같이, 복수 개 그룹의 단사를 최소한 1개 그룹의 경사와 최소한 1개 그룹의 위사로 나눌 수 있으며, 두께방향에서 도입한 단사는 상호 수직된 경사와 위사를 오버레이로 교차편성하여 일체화시켜 3차원 입체 제직 구조를 가진 직물(401)을 제조한다. 해당 직물은 직기를 통해 완전한 완제품으로 제조될 수 있다. 바람직한 공정으로, "단사 - 통경 - 개구 - 위입 - 교직 - 바듸침 - 권취 - 3차원 입체 제직 구조를 가진 직물 본체"가 있다. 해당 방안을 통해 제조된 고강도 직물은 보강구조물, 방탄판, 내충격판 등 제품일 수 있고, 제품의 형태는 이에 제한되지 않으며, 이와 같은 제품이 직물의 강도, 외관, 무게 등 성능에 대한 특수 요구를 보다 충분히 만족시킨다.

예4: 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 제조된 단사로 종래의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 대체하여 원료로 사용할 수 있으며, 3차원 편직 공정에 기반하여 고강도 직물을 제조한다.

3차원 직기를 사용하여 최소한 1개 그룹의 단사로 3차원 입체 구조를 가진 편직물을 편성한다. 바람직한 공정으로, "단사 - 편직 - 3차원 입체구조를 가진 편직물"이 있다. 해당 방안을 적용하여 보강구조물, 방탄판, 내충격판 등과 같은 고강도 직물을 제조할 수 있고, 제품 형태는 이에 제한되지 않으며, 이와 같은 제품이 직물의 강도, 외관, 무게 등 성능에 대한 특수 요구를 보다 충분히 만족시킨다.

예5: 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 제조된 단사로 종래의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 대체하여 원료로 사용할 수 있으며, 그물 편직 공정에 기반하여 고강도 직물을 제조한다.

도 5에서 도시하는 바와 같이, 최소한 1개 그룹의 단사, 혹은 단사를 트위스팅 혹은 편직하여 얻은 단사제품을 사용하여 소정의 룰에 따라 교차하여 매듭을 짓거나 혹은 매듭을 짓지 않는 방식으로 편직하여 그물코가 있는 2차원 직물(501) 혹은 3차원 직물을 제조한다. 바람직한 공정으로, "단사 - 실 꼬임 - 그물실 - 그물코가 있는 2차원 직물 혹은 3차원 직물"이 있다. 해당 방안을 통해 제조된 고강도 직물은 메쉬, 심해 케이지, 원양트롤 등 제품일 수 있으며, 제품형태는 이에 제한되지 않고, 이와 같은 제품이 직물의 강도, 무게 등 성능에 대한 특수 요구를 보다 충분히 만족시킨다.

본 실시예에서 취급한 상기 방안은 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 얻은 단사로 종래의 초고분자량 섬유를 대체하여 원료로 사용하며, 제직, 니트, 편직 등의 교직 공정을 통해 2차원 평면구조 혹은 3차원의 입체구조를 가진 다양한 직물를 제조한다. 완성된 직물은 구조 완전성이 좋고, 강도와 강도 이용률이 높으며, 저중량, 유연성이 좋은 등 장점 중 1개 혹은 복수 개 장점을 보유하고 있어, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유에 기반하여 제조한 다양한 직물을 대체할 수 있는 넓은 응용 전망을 나타내고 있다.

실시예 2

본 실시예에 따른 고강도 직물은 최소한 직물 본체를 포함하며, 직물 본체는 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 비 교직 방식을 통해 일체로 연결하며, 상기 단사는 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 제조된다.

해당 고강도 직물의 제조방법은 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 비 교직 방식을 통해 일체로 연결하여, 상기 고강도 직물의 직물 본체를 얻는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 단사의 제조방법은 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 상기 단사를 얻는 공정을 포함한다.

본 실시예에서, 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 얻은 단사로 종래의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 대체하여 비 교직 방식의 부직 공정을 통해 고강도 직물을 제조하므로, 제조공정이 간단하고 생산효율이 높다. 제조된 직물은 구조 완전성이 좋고, 고강도, 고강도 이용률, 저중량, 유연성이 우수한 등의 장점을 갖고 있어, 민용, 개체방호, 국방군수, 토목공사, 산업건축, 해상작업, 어업조업, 선박제조, 스포츠용품 등 다양한 분야에 응용할 수 있다.

바람직하게는, 고강도 직물의 직물 본체를 제조하는 공정에서, 부직 공정에 기반하여 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 비 교직 방식을 통해 일체로 연결할 수 있으며, 상기 교직 방식의 연결은 바인딩, 접합 혹은 열압 등 연결일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 제조된 고강도 직물은 1개 혹은 복수 개의 단층구조를 포함할 수 있다. 복수 개 올의 단사를 한 방향으로 순차적으로 배열 및 비 교직 방식을 적용하여 일체로 연결하여 단층구조를 얻을 수 있다. 복수 개의 단층구조가 있을 경우 복수 개의 상기 단층구조를 소정의 각도로 교차적으로 복합 적층 처리를 진행하여 일체로 하는 방법을 사용하여 고강도 직물을 제조할 수 있다.

예6: 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 제조된 단사로 종래의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유를 대체하여 원료로 사용할 수 있으며, 부직 공정에 따라 단방향 직물과 같은 단층구조인 고강도 직물을 제조한다.

복수 개 올의 단사를 한 방향으로 순차적으로 배열하여, 얀 바인딩을 통해 각 단사를 일체로 바인딩하여 연결한다. 합성섬유, 고강도섬유 등 얀을 바인딩 얀으로 사용할 수 있으며, 바인딩 얀은 단사의 길이 방향에 수직되게 간격을 두어 설치되며, 바인딩 얀의 섬도는 단사에 비해 작을 수 있으며, 바인딩 얀의 작용하에서 각 단사를 일체로 바인딩하여 연결한다. 이와 같은 공정을 통해 제조된 고강도 직물을 단방향 직물이라 한다. 단방향 직물의 바람직한 공정 과정은 "단사 - 정경 - 바인딩 얀 - 편직 - 권취 - 단방향 직물"일 수 있다. 해당 방안을 통해 제조된 단방향 직물은 부직포, 보강구조물, 고강도 백, 방탄판, 내충격판, 방탄방폭 백 등 제품을 제조하는데 응용할 수 있으나 이에 제한되지 않고, 이와 같은 제품이 직물의 강도, 무게, 방탄 등 성능에 대한 특수 요구를 보다 충분히 만족시킨다.

단방향 직물 등과 같이 단층구조를 가진 고강도 직물의 제조공정에서, 각 단사간 연결은 바인딩 얀 외의 기타 연결방식을 적용할 수 있음이 명백하다. 예를 들어, 한 방향으로 배열한 각 단사를 전체적으로 접착제에 침지시키거나 혹은 접착제를 코팅하여 각 단사를 일체로 접합시켜, 단방향 직물(601)(도 6에서 도시하는 바와 같이)을 제조할 수 있거나, 혹은 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립의 용융점보다 낮은 온도와 소정의 압력하에서, 한 방향으로 배열된 각 단사에 대하여 열압처리하여 각 단사를 일체로 연결하는 등의 방법을 적용할 수도 있다.

예7: 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 제조된 단사로 종래의 초고분자량 폴리에틸렌섬유를 대체하여 원료로 사용하고, 부직 공정에 기반하여 단방향 직물 등의 단층구조를 형성한 후, 각 단층구조를 소정의 각도로 교차시켜 복합적층을 통해 일체로 형성하여 부직포 등과 같은 고강도 직물을 제조할 수 있다.

그 중： 임의 인접한 2개의 단층구조간의 교차각도는 같을 수 있고, 교차각도는 0-90도 범위 내에 있는 임의 각도 일 수 있다. 예를 들어 교차각도는 45도 혹은 90도 일 수 있으며, 다층 단방향 직물(601)을 순차적으로 0/90도 십자로 교차하여 중첩시켜 (도 7에서 도시하는 바와 같이), 각 층의 단방향 직물을 접합 혹은 열압 연결하여 부직포(701)를 제조한다. 해당 방안을 통해 제조된 부직포는 강도가 높아, 날아오는 총탄이 박히는 등 외부충격을 받을 경우, 힘을 받는 포인트를 면으로 확산시켜, 빠른 에너지 확산이 가능해지고 방탄 성능도 우수하다.

혹은, 각 단층구조 중, 최소한 2개 단층구조간의 교차각도는 기타 단층구조의 교차각도와 다르게 설정할 수 있으며, 예를 들어, 첫 번째 단층구조 내지 마지막 단층구조 사이에 있는 서로 인접한 2개 단층구조간의 교차각도를 점차 증가할 수 있으며, 이와 같이, 교차각도가 상이한 단층구조를 일체로 중첩시켜 얻은 부직포(801)(도 8에서 도시하는 바와 같이)를 통해 직물의 강도, 방탄 등의 성능을 추가로 개선할 수 있다.

해당 방안을 통해 제조한 부직포를 보강구조물, 고강도 백, 방탄판, 내충격판, 방탄헬멧, 방탄방폭 백 등 제품을 제조하는데 사용할 수 있으며, 단, 이에 제한되지 않게 하여, 이와 같은 제품이 직물의 강도, 무게, 방탄 등 성능에 대한 특수 요구를 보다 충분히 만족시킬 수 있게 한다.

본 실시예의 상기 방안은 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 제조된 단사로 종래의 초고분자량 섬유를 대체하여 원료로 사용하며, 복수 개 올의 단사를 한 방향으로 배열하여 바인딩, 접합, 열압 등 비 교직 연결 방식을 통해 일체로 연결하여 단방향 직물, 부직포 등 고강도 직물을 제조한다. 단사의 정경 공정은 종래의 초고분자량 섬유의 정경 공정보다 간단하여, 접합제 사용량을 줄이거나 혹은 사용하지 않아, 환경에 대한 오염을 감소시킬 수 있고, 제조된 직물은 구조 완전성이 좋고, 고강도, 고강도 이용률, 저중량, 방탄성능이 좋은 등 장점들 중 1개 혹은 복수 개의 장점을 보유하고 있어, 종래의 초고분자량 폴리에틸렌 섬유로 제조된 다양한 직물을 대체하여 넓은 응용 전망을 보인다.

보다 상세하게, 바람직하게는, 본 발명의 각 실시예에서, 상기 초고분자량 폴리에틸렌 박막의 관련 파라미터는 선밀도 5000데니어 이상; 폭 100mm 이상; 두께 0.2mm 이하; 파단강도 10g/데니어 이상; 인장탄성율 800g/데니어 이상; 파단연신율 6% 이하 등에서 최소한 1개 혹은 복수 개의 파라미터를 만족시킨다. 상기 1개 혹은 복수 개의 특성을 가진 초고분자량 폴리에틸렌 박막에 기반하여 직물을 제조하여, 직물의 전체 강도를 강화시켜, 고강도 부하, 방탄 등 직물제품의 제조 요구를 보다 충분히 만족시킬 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 각 실시예에서, 상기 초고분자량 폴리에틸렌 박막의 관련 파라미터는 선밀도 100데니어 이상; 폭 1-100mm; 두께 0.2mm 이하; 파단강도 10g/데니어 이상; 인장탄성율 800g/데니어 이상; 파단연신율 6% 이하 등에서 최소한 1개 혹은 복수 개의 파라미터를 만족시킨다. 상기 1개 혹은 복수 개의 특성을 가진 초고분자량 폴리에틸렌 스트립에 기반하여 직물을 제조하여, 직물의 전체 강도를 강화시켜, 고강도 부하, 방탄 등 직물제품의 제조 요구를 보다 충분히 만족 시킬 수 있다.

본 발명의 상기 각 실시예에서, 실시예의 순번 및/혹은 선후 순서는 설명의 편리를 위해 사용된 것이며, 특정 실시예의 우/열세를 대표하지 않는다. 실시예별로 설명 치중점을 두고 있으며, 만약 한 실시예에 상세한 설명부분이 없으면 기타 실시예의 관련 내용을 참조할 수 있다.

본 발명의 장치 및 방법과 관련된 실시예에서, 각 부품 혹은 각 단계는 분해, 조합 및/혹은 분해한 후 재조합이 가능함이 분명하다. 이와 같은 분해 및/혹은 재조합은 본 발명과 같은 효력을 띠고 있는 것으로 간주해야 한다. 또한, 상기 본 발명의 상세한 실시예에 대한 설명에서 소정의 실시방식에 대한 설명 및/혹은 예시한 특징은 동일하거나 혹은 유사한 방식으로 1개 혹은 복수 개의 기타 실시방식 중에 사용될 수 있으며, 기타 실시방식 중의 특징과 조합하거나 혹은 기타 실시방식 중의 특징을 대체할 수 있다.

강조해야 할 점은, 본 문에서 사용되는 용어 "포괄/포함"은 특징, 요소, 단계 혹은 부품의 존재를 뜻하며, 1개 혹은 더 많은 기타 특징, 요소, 단계 혹은 부품이 존재하거나 혹은 이와 같은 내용들을 추가하는 경우를 배제하지 않는다.

마지막으로 설명해야 할 부분이라면, 비록 상기 상세한 설명을 통해 본 발명 및 그 장점을 어필했으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어, 본 발명의 특허청구범위를 통해 한정한 본 발명의 기술적 사상과 범위를 벗어나지 않는 한, 여러 가지 변경, 대체 및 변환이 가능하다. 또한, 본 발명의 범위는 명세서를 통해 진술한 공정, 장비, 수단, 방법 및 단계 등의 상세한 실시예에 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면, 본 발명을 통해 공개한 내용을 쉽게 이해하고, 본 발명에 따라 상기 관련 실시예와 기본적으로 일치하는 기능을 사용하거나 혹은 현재 및 향후에 공정, 장비, 수단, 방법 혹은 단계 등이 기본적으로 일치하는 결과물을 개발하여 사용할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 청구항은 자체 범위 내에 이와 같은 공정, 장비, 수단, 방법 혹은 단계를 포괄하는데 목적을 둔다.

Claims

최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 연결하여 직물 본체를 제조하며, 고강도 직물은 최소한 상기 직물 본체를 포함하고, 상기 단사는 초고분자량 폴리에틸렌 박막 혹은 스트립을 컨버깅하거나 혹은 컨버깅 및 트위스팅하는 공정을 통해 제조하는 등의 단계를 최소한으로 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 연결하여 상기 직물 본체를 제조하는 단계는, 상기 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 일체로 교직하여 상기 직물 본체를 얻는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 일체로 교직하는 단계는 상기 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 2차원 교직 혹은 3차원 교직을 통해 일체화하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제2항 혹은 제3항에 있어서,
상기 교직은 제직, 니트 혹은 편직을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 연결하여 상기 직물 본체를 제조하는 단계는, 상기 최소한 1개 그룹의 단사를 소정의 룰에 따라 비 교직 방식으로 일체로 연결하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제5항에 있어서,
1개 그룹의 단사는 복수 개 올의 단사를 포함하고, 상기 직물 본체는 최소한 1개의 단층구조를 포함하며, 상기 단층구조를 제조하는 방법은, 복수 개 올의 단사를 한 방향으로 순차적으로 배열하고 비 교직 방식에 따라 일체로 연결하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 비 교직 방식의 연결은, 바인딩, 접합 혹은 열압 등의 연결방식을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제6항 혹은 제7항에 있어서,
복수 개의 상기 단층구조를 소정의 각도에 따라 교차적으로 복합 적층 처리를 진행하여 일체화시키는 공정도 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제8항에 있어서,
임의로 인접한 2개의 단층구조간의 교차각도는 동일한 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 교차각도는 0-90도 범위 이내에 있는 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 교차각도는 45도 혹은 90도인 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제8항에 있어서,
각 단층구조에서 최소한 2개의 단층구조의 교차각도는 기타 단층구조의 교차각도와 상이한 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제12항에 있어서,
첫 번째 단층구조에서 마지막 단층구조에 이르는 층구조에서, 인접한 2개의 단층구조간의 교차각도는 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 초고분자량 폴리에틸렌 박막에 관한 파라미터는,
선밀도 5000데니어 이상;
폭 100mm 이상;
두께 0.2mm 이하;
파단강도 10g/데니어 이상;
인장탄성율 800g/데니어 이상;
파단연신율 6% 이하
등에서 최소한 1개 혹은 복수 개의 파라미터를 만족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 초고분자량 폴리에틸렌 스트립에 관한 파라미터는,
선밀도 100데니어 이상;
폭 1-100mm;
두께 0.2mm 이하;
파단강도 10g/데니어 이상;
인장탄성율 800g/데니어 이상;
파단연신율 6% 이하
등에서 최소한 1개 혹은 복수 개의 파라미터를 만족시키는 것을 특징으로 하는 고강도 직물의 제조방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 고강도 직물의 제조방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 고강도 직물.