KR20200002870A - 낮은 투과도 및 높은 강도의 직조 천 및 이의 제조 방법 - Google Patents

낮은 투과도 및 높은 강도의 직조 천 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

직조 천의 제조 방법은, 섬유를 경사 방향 및 위사 방향으로 직조하여 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 천을 형성하는 단계를 포함하며, 여기서, 경사 섬유 및 위사 섬유 각각은 실질적으로 균일한 단면 조성을 갖는 합성 중합체의 하나 이상의 필라멘트를 포함한다. 이어서, 천의 상부 및/또는 하부 표면 상의 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분은, 융합 단계 동안 부가되거나 천 제조 공정의 이전 단계에서 부가되어 필라멘트에 의해 보유되는 열 전달 액체 또는 증기의 존재 하에서 함께 융합된다. 융합 단계는, 경사 및 위사 방향 둘 모두에서 인장 강도가 1000 N 이상이고, 임의의 코팅의 부재 시에, 정적 공기 투과도(static air permeability; SAP)가 3 l/dm2/min 이하인 처리된 천을 제조한다.

Description

낮은 투과도 및 높은 강도의 직조 천 및 이의 제조 방법
본 발명은 합성 섬유의 얀(yarn)의 직조 천(woven fabric) 및 제조 방법, 그리고 에어백, 범포(sailcloth), 팽창식 슬라이드(inflatable slide), 텐트, 덕트, 의류, 필터, 덮개(covering) 및 인쇄 매체와 같은, 그러나 이로 한정되지 않는 제품을 제조하기 위한 그러한 천의 용도에 관한 것이다.
높은 인장 강도를 갖는 천 및 텍스타일(textile)은 많은 산업적 응용을 갖는다. 많은 산업적 응용은 천이 유용하게 되도록 수많은 요건을 충족시킬 것을 필요로 한다. 여기에는 인장 강도, 공기 투과도(air permeability), 표면 마감(surface finish), 강성(stiffness) 및 패킹성(packability)이 포함될 수 있다. 이러한 응용의 예에는 에어백, 범포, 팽창식 슬라이드, 텐트, 덕트, 덮개 및 인쇄 매체가 포함된다.
팽창식 에어백은 차량 안전 시스템의 주요 구성요소이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "에어백"은 군사 및 항공 응용을 비롯하여 자동차 및 많은 다른 형태의 운송 수단을 위한 팽창식 수동적 안전 구속 장치를 의미한다. 에어백은 이제 자동차 용도에서의 표준이 된 팽창식 수동적 안전 구속 장치의 한 형태이다. 최근 수년간, 에어백의 수, 및 다양한 유형의 차량 실내에서의 이들 에어백의 적용 범위(coverage) 영역이 증가하였다. 사용 중인 다수의 에어백 구성에는 전방 착석 영역용, 측면 충격 보호용, 뒷좌석 용도용, 헤드라이너 영역 팽창식 커튼용, 및 팽창식 좌석 벨트용 에어백 또는 보행자 에어백이 포함된다.
또한, 자동차 트렌드가 더 작고 더 가벼운 차량으로 이동함에 따라, 에어백과 같은 의무적인 안전 품목에 대해 때때로 더 적은 공간이 이용가능한 반면, 에어백 중 일부는 진화하는 자동차 안전 표준을 충족시키기 위해 물리적으로 더 클 필요가 있다. 이로 인해 일부 에어백 모듈은 더 작아야 하는 반면 일부 에어백 모듈은 더 커야 하는 문제가 되는 상황이 발생하였다. 더 높은 압력 및/또는 온도에서 에어백을 패킹하는 방법이 발전하였다. 그러한 방법은 모듈 내의 에어백의 패킹성을 개선하는 것이지만, 이는 또한 비용이 많이 들고 에어백 모듈 제조 공정에 복잡성을 더하는 경향이 있다.
효과적인 팽창에 대한 요건을 충족시키기 위해, 에어백 천은 소정의 인장 강도 요건을 충족시켜야 하며 공기 투과도의 측정에 의해 정의되는 공기의 통과에 저항하는 능력을 가져야 한다. 따라서, 직조 나일론 또는 폴리에스테르 에어백은 매우 낮은 다공도 및 그에 따른 낮은 공기 투과도를 갖는 것이 바람직하다. 천의 선밀도, 꼬임 계수, 직조 조직(weave construction) 및 두께 및 중량과 같은 천 특성이 모두 공기 투과도에 영향을 미치지만, 산업 표준을 충족시키기 위해 에어백 천에 코팅 또는 추가 층을 부가하는 것이 종종 필요하였다.
공기-불투과성 및 액체-불투과성 구조를 생성하는 것은 전통적으로 그라비어 코팅, 침지(immersion), 나이프-오버-롤(knife-over-roll) 코팅, 커튼 코팅, 나이프 오버 에어(knife over air) 코팅, 리버스 롤, 회전 스크린, 전사, 압출, 고온 용융, 라미네이션, 함침 및 미터링 로드(metering rod)와 같은 공정에 의해 제조되는 다양한 형태의 코팅된 천을 사용하여 달성되어 왔다. 이들 공정 모두에 의해 베이스 천(base fabric)에 상당한 비용이 추가된다.
투과도를 감소시키기 위한 다양한 코팅을 갖는 폴리에스테르 및 폴리아미드 천이 공지되어 있다. 미국 특허 제5,897,929호는 폴리아미드 재료의 기공-차단 층으로 코팅된 폴리에스테르 또는 폴리아미드 천을 기술한다. 미국 특허 제5,110,666호는 소정의 투과도, 가요성, 인성(toughness), 및 내열성 이점을 제공하는 폴리카르보네이트-폴리에테르 폴리우레탄으로 종종 코팅된 천 기재(substrate)를 기술한다. 미국 특허 제5,076,975호는 규정된 형상을 갖는 탄성중합체-코팅된 천을 형성하기 위한 성형 작업을 기술한다. 미국 특허 제5,763,330호는 폴리에틸렌 수지를 나일론 천 상에 압출 코팅하는 방법을 기술한다. 에어백이 전통적으로 제조되는 직조 천은 천의 공기 투과도를 관리하기 위해 탄성 재료, 특히 실리콘 고무로 또한 코팅될 수 있다.
그러나, 코팅 공정은 느리고 힘이 많이 들 뿐만 아니라 코팅 그 자체가 비싸며, 따라서 이들 에어백을 매우 고가로 만든다. 또한, 코팅은 에어백에 필요한 특성인 이들 천의 접힘성(foldability)을 방해할 수 있다.
그 결과, 에어백 천을 위한 코팅에 대한 대안을 찾고자 하였다. 예를 들어, 필수적으로 조밀한 구조를 생성하기 위해, 얀의 수축에만 의존하는 낮은 투과도의 구조(감소된 양의 코팅을 필요로 하거나 코팅을 전혀 필요로 하지 않음)를 생성하려는 시도가 과거에 있었다. 예를 들어, 미국 특허 제4,921,735호 및 제5,540,965호는 공기 불투과도를 개선하기 위해 천을 수축시키고 이어서 열 고정하는 것을 교시한다. 미국 재발행 특허 RE38,769 E1호는 또한 신장성 벨트 및 가열된 롤의 도움으로 천을 압축하지만, 그 후에 천이 반동(recoil)하여 공기 투과도에는 악영향을 주지 않으면서 천 접힘성이 개선되게 하는 것을 논의한다.
미국 특허 제5,073,418호, 캐나다 특허 제2014249C호 및 중국 특허 CN 101033569B호는 에어백 천을 양쪽 면에서 그의 연화 온도 미만으로 캘린더링하여, 천의 하이 스폿(high spot)을 아래로 누르는 것의 결과로서 비영구적인 낮은 투과도의 구조를 생성하는 것을 기술한다. 관찰된 투과도 저하는 수분 회복으로 인해 나일론 6,6 천에 대해 비영구적인 것으로 개시되어 있다.
미국 특허 출원 공개 제2013/0035014호는 천이 세척된 후에 낮은 공기 투과도를 유지할 수 있는 천을 개시한다. 고밀도 천은 28 dtex 이하의 섬도(fineness) 및 1700 내지 2200의 범위의 총 피복도(total cover factor)를 갖는 텍스처화된 합성 섬유를 포함한다. 이러한 천에 대해 개시된 용도에는 다운 웨어, 다운 재킷, 푸톤(futon)(즉, 일본식 침구), 및 침낭의 사이드 클로스(side cloth)가 포함된다.
국제특허 공개 WO 2015/130882호는 베이스 얀 및 부차적인 얀을 포함하는 에어백용 직조 천을 개시하며, 여기서, 부차적인 얀은 베이스 얀 내로 교직(interwoven)되고, 부차적인 얀은 베이스 얀의 융점보다 낮은 융점을 갖는다. 베이스 얀 및 부차적인 얀을 제조하는 방법이 또한 개시되며, 여기서, 부차적인 얀은 베이스 얀 내로 교직되고, 부차적인 얀은 베이스 얀의 융점보다 낮은 융점을 갖는다.
미국 특허 제8,733,788 B2호는, 첨가제로 전처리되고 이어서 활성화되고 압축되어 더 낮은 투과도의 천을 형성하는 직조 천을 개시한다. 이 압축은 특히 스레드라인 번들(threadline bundle)에 대한 것으로서 개시되는데, 이때 첨가제는 스레드라인을 그들의 압축된 구성으로 결합시키기 위해 존재한다.
전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는 국제특허 공개 WO2017/079499호는, 에어백과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 제품에 사용하기에 적합한 천을 개시하는데, 이 천은 상부 표면 및 하부 표면을 형성하도록 경사 방향 및 위사 방향으로 직조된 합성 섬유로부터 형성된 얀을 포함하고; 상부 표면 상의 얀의 적어도 일부분 또는 하부 표면 상의 얀의 적어도 일부분은 영구적으로 변형된 단면을 갖도록 함께 융합된 섬유를 갖고; 천은 천이 에이징되지 않은 경우 정적 공기 투과도(static air permeability; SAP)가 3 l/dm2/min 이하이고, 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 천의 인장 강도는 천이 에이징되지 않은 경우 1000 N 이상이다.
본 발명은, 감소된 양의 코팅을 필요로 하거나 코팅을 전혀 필요로 하지 않으며, 에어백과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 용도에 요구되는 영구적인 낮은 공기 투과도 및 높은 인장 강도와 같은 중요한 성능 표준을 여전히 충족시키는, 영구적으로 변형되고 융합된 표면 필라멘트를 갖는 높은 강도의 접힘 가능한 천을 제조하는 개선된 방법을 제공한다.
본 발명은 합성 섬유의 얀을 포함하는 영구적으로 낮은 투과도를 갖는 코팅되지 않은 직조 천을 제조하는 공정의 공정 속도 및 그에 따른 생산성을 증가시키는 방법뿐만 아니라 그러한 천을 포함하는 제조 물품에 관한 것이다. 특히, 놀랍게도, 천의 상부 표면 또는 하부 표면 상의 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 단면을 영구적으로 변형시키기 위한 천의 처리 동안 열 전달 액체 또는 증기를 포함함으로써 영구적으로 낮은 투과도를 갖는 코팅되지 않은 직조 천을 제조하는 더 빠른 공정이 야기되는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 본 발명의 일 태양은 영구적으로 낮은 투과도를 갖는 직조 천의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은
(a) 섬유를 경사 방향 및 위사 방향으로 직조하여 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 천을 형성하는 단계로서, 경사 섬유 및 위사 섬유 각각은 실질적으로 균일한 단면 조성을 갖는 합성 중합체의 하나 이상의 필라멘트를 포함하는, 상기 단계와;
(b) 천의 상부 표면 상의 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분 또는 천의 하부 표면 상의 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분을 함께 융합시키는 단계
를 포함하며,
상기 필라멘트는, 융합 단계 동안 부가되거나 천 제조 공정의 이전 단계에서 부가되어 필라멘트에 의해 보유되는 열 전달 액체 또는 증기의 존재 하에서 함께 융합되고, 융합 단계는, 경사 및 위사 방향 둘 모두에서 인장 강도가 1000 N 이상이고, 임의의 코팅의 부재 시에, 정적 공기 투과도(SAP)가 3 l/dm2/min 이하인 처리된 천을 제조한다.
본 발명의 다른 태양은 영구적으로 낮은 투과도를 갖는 직조 천의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은
(a) 섬유를 경사 방향 및 위사 방향으로 직조하여 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 천을 형성하는 단계로서, 경사 섬유 및 위사 섬유 각각은 실질적으로 균일한 단면 조성을 갖는 합성 중합체의 하나 이상의 필라멘트를 포함하는, 상기 단계와;
(b) 캘린더링 단계 동안 부가되거나 천 제조 공정의 이전 단계에서 부가되어 천에 의해 보유되는 열 전달 액체 또는 증기와 열의 존재 하에서 천을 캘린더링하는 단계
를 포함하며,
캘린더링 단계는 천의 상부 표면 상의 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분 또는 천의 하부 표면 상의 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분의 단면을 영구적으로 변형시켜, 경사 및 위사 방향 둘 모두에서 인장 강도가 1000 N 이상이고, 임의의 코팅의 부재 시에, 정적 공기 투과도(SAP)가 3 l/dm2/min 이하인 처리된 천을 제조한다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 열 전달 액체 또는 증기의 존재는 워터 제트 직기(water jet loom)를 사용한 직조, 세척, 또는 염색에 의해 도입되는 잔류 수분의 이월(carry-over)로부터 기인한다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 융합은, 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 그의 단면 치수를 영구적으로 변형시키기에 충분한 온도 및/또는 압력에서 직조 천을 처리함으로써 수행된다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 처리 온도 및/또는 압력은 열 전달 액체 또는 증기의 부재 하에서 필라멘트의 상기 부분을 융합시키고 그의 단면 치수를 영구적으로 변형시키는 데 필요한 온도 및/또는 압력과 비교하여 감소된다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 처리는, 동일한 온도 및 압력에서, 그러나 열 전달 액체 또는 증기의 부재 하에서 필라멘트의 상기 부분을 융합시키고 그의 단면 치수를 영구적으로 변형시키는 데 필요한 처리 속도와 비교하여 증가된 속도로 수행된다.
본 발명의 다른 태양은 본 명세서에 기재된 방법에 따라 제조된 천에 관한 것이다.
본 방법에 따라 제조된 천은 낮은 동적 공기 투과도(dynamic air permeability)를 갖는다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 이러한 방법에 따라 제조된 천은 천이 에이징되지 않은 경우 500 mm/s 이하의 동적 공기 투과도(DAP)를 나타낸다.
본 발명의 일 태양은 천으로부터 제조되는 물품에 관한 것이다. 그러한 물품의 비제한적인 예에는 에어백, 범포, 팽창식 슬라이드, 텐트, 덕트, 의류, 필터, 덮개 및 인쇄 매체가 포함된다.
본 발명의 또 다른 태양은 선택된 공기 투과도 값을 얻도록 직조 천의 고온 롤 캘린더링이 수행되는 공정 속도를 증가시키는 방법에 관한 것이며, 여기서, 천은 경사 또는 위사 방향에서 인장 강도가 1000 N 이상이고, 상기 방법은 부가된 열 전달 액체 또는 증기의 존재 하에서 천을 고온 롤 캘린더링하는 단계를 포함하고, 선택된 공기 투과도 값을 얻도록 부가된 열 전달 액체 또는 증기의 부재 하에서 캘린더링된 동일한 천의 물리적 특성과 비교하여 공기 투과도 이외의 천의 적어도 하나의 물리적 특성이 개선된다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 부가된 열 전달 액체 또는 증기의 존재 하에서 천을 고온 롤 캘린더링함으로써 개선되는 물리적 특성은 천 강인도(fabric tenacity), 파단신율(elongation at break), 천 인성, 인열 강도(tear strength), 및 에지콤 저항력(edge comb resistance) 중 적어도 하나를 포함한다.
도 1은 열 전달 매체의 부재 하에서 예 1(비교예)의 나일론 6,6 천을 가공함에 있어서 공정 속도가 증가함에 따라 증가되는 SAP의 문제점을 나타내는 고온 고압(HTHP) 가공 속도 대비 SAP의 선 그래프이다.
도 2는 열 전달 매체의 부재 하에서 예 2(비교예)의 PET 천을 가공함에 있어서 공정 속도가 증가함에 따라 증가되는 SAP의 문제점을 나타내는 HTHP 가공 속도 대비 SAP의 선 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 열 전달 매체를 사용한 그리고 사용하지 않은 예 3의 나일론 6,6 천의 가공에 대한 HTHP 가공 속도 대비 SAP(도 3a) 및 DAP(도 3b)의 선 그래프이다.
도 4a 내지 도 4f는 건식 및 습식 HTHP 가공 후의 예 3에 기재된 천의 SEM 이미지이다. 도 4a 및 도 4b는 5 m/min 공정 속도에서 건식 HTHP 처리된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다. 도 4c 및 도 4d는 30 m/min 공정 속도에서 건식 HTHP 처리된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다. 도 4e 및 도 4f는 30 m/min 공정 속도에서 습식 HTHP 처리된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 열 전달 액체 또는 증기를 사용한 그리고 사용하지 않은 예 4의 PET 천의 가공에 대한 HTHP 가공 속도 대비 SAP(도 5a) 및 DAP(도 5b)의 선 그래프이다.
도 6a 내지 도 6f는 건식 및 습식 HTHP 가공 후의 예 4에 기재된 천의 SEM 이미지이다. 도 6a 및 도 6b는 5 m/min 공정 속도에서 건식 HTHP 처리된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다. 도 6c 및 도 6d는 30 m/min 공정 속도에서 건식 HTHP 처리된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다. 도 6e 및 도 6f는 30 m/min 공정 속도에서 습식 HTHP 처리된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7d는 2가지 상이한 온도 및 압력 조건 하에서 습식 HTHP 가공 후의 예 5에 기재된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타내는 SEM 이미지이다.
도 8은 예 6에 기재된 바와 같이 건식 및 습식 캘린더링 후 다양한 나일론 6,6 천의 평균 천 강인도를 비교하는 박스 플롯 그래프이다.
도 9는 예 6에 기재된 바와 같이 건식 및 습식 캘린더링 후 다양한 나일론 6,6 천의 평균 천 파단신율을 비교하는 박스 플롯 그래프이다.
도 10은 예 6에 기재된 바와 같이 건식 및 습식 캘린더링 후 다양한 나일론 6,6 천의 평균 천 인성 또는 파단일(work to break)을 비교하는 박스 플롯 그래프이다.
도 11은 예 6에 기재된 바와 같이 건식 및 습식 캘린더링 후 다양한 나일론 6,6 천의 평균 천 에지콤 저항력을 비교하는 박스 플롯 그래프이다.
도 12는 예 6에 기재된 바와 같이 건식 및 습식 캘린더링 후 다양한 나일론 6,6 천의 평균 천 인열 강도를 비교하는 박스 플롯 그래프이다.
도 13은 예 6에 기재된 바와 같이 건식 및 습식 캘린더링 후 다양한 나일론 6,6 천의 평균 천 정적 공기 투과도를 비교하는 박스 플롯 그래프이다.
도 14는 예 6에 기재된 바와 같이 건식 및 습식 캘린더링 후 다양한 나일론 6,6 천의 평균 천 동적 공기 투과도를 비교하는 박스 플롯 그래프이다.
본 발명은 합성 섬유로부터의 직조 천의 제조 방법에 관한 것으로, 여기서, 천은 그의 코팅되지 않은 형태에서 동일한 천 조직의 동일한 합성 섬유로부터 형성된 통상적인 코팅되지 않은 천과 비교하여 영구적으로 감소된 공기 투과도 및 다공도를 갖는다.
본 방법은, 합성 섬유를 경사 방향 및 위사 방향으로 직조하여 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 직조 천을 형성하는 단계를 포함하며, 여기서, 경사 섬유 및 위사 섬유 각각은 실질적으로 균일한 단면 조성을 갖는 합성 중합체의 하나 이상의 필라멘트를 포함한다. 이어서, 천의 상부 표면 상의 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분 및/또는 천의 하부 표면 상의 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분은, 융합 단계 동안 부가되거나 천 제조 공정의 이전 단계에서 부가되어 필라멘트에 의해 보유되는 열 전달 액체 또는 증기의 존재 하에서 함께 융합된다. 융합 단계는, 경사 및 위사 방향 둘 모두에서 인장 강도가 1000 N 이상이고, 임의의 코팅의 부재 시에, 정적 공기 투과도(SAP)가 3 l/dm2/min 이하인 처리된 천을 제조한다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 융합 단계는 처리된 천의 상부 표면 상의 필라멘트의 적어도 일부분 및/또는 하부 표면 상의 필라멘트의 적어도 일부분이 영구적으로 변형된 단면을 갖게 한다. 비제한적인 다른 실시 형태에서, 융합 단계는 처리된 천의 상부 표면 상의 필라멘트의 대부분(적어도 절반) 또는 처리된 천의 하부 표면 상의 필라멘트의 대부분이 영구적으로 변형된 단면을 갖게 한다. 또 다른 비제한적인 다른 실시 형태에서, 융합 단계는 처리된 천의 상부 표면 상의 필라멘트의 대부분(적어도 절반) 또는 처리된 천의 하부 표면 상의 필라멘트의 대부분이 영구적으로 변형된 단면을 갖게 하고 함께 융합되게 한다.
표면 필라멘트의 평탄화(flattening) 및 융합의 조합은 감소된 표면 조도를 갖는 천을 생성한다. 본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 방법에 의해 생성되는 처리된 천은 제곱 평균 제곱근(RMS) 표면 조도가 약 2 내지 약 70 μm, 바람직하게는 약 5 내지 약 60 μm 범위이다.
본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 처리된 천은 천이 에이징되지 않은 경우 동적 공기 투과도(DAP)가 500 mm/s 이하이다. 본 명세서에서 언급되는 모든 DAP 값은 하기에 기재된 ISO 9237의 변형된 버전(version)에 따라 측정된다. 본 명세서에서 언급되는 모든 SAP 값은 하기에 기재된 ASTM D6476의 변형된 버전에 따라 측정된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "영구적으로 변형된 단면"은 미처리 천에서 사용된 필라멘트의 적어도 일부분의 단면의 변형되거나 압축된 버전인 필라멘트 단면을 지칭한다. 미처리 천의 섬유 내의 필라멘트는 원형, 다엽형(multi-lobal), 삼엽형(tri-lobal), 육엽형(hexalobal) 또는 직사각형을 포함하지만 이로 한정되지 않는 당업계에 공지된 임의의 단면을 가질 수 있다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 미처리 천의 섬유 내의 필라멘트는 원형 단면을 갖는다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 영구적으로 변형된 단면은 섬유의 적어도 일부분이 실질적으로 평탄하게 된다. 도 4a 내지 도 4f를 참조한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "영구" 또는 "영구적으로"는 변형된 단면이 그의 원래 형상으로 되돌아가지 않음을 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "고온 고압(HTHP)" 처리는, 처리된 직조 천의 상부 표면 상의 필라멘트의 적어도 일부분 또는 하부 표면 상의 필라멘트의 적어도 일부분이 영구적으로 변형된 단면을 갖고 함께 융합되어, 처리된 천의 공기 투과도 및 다공도가 열가공 없이 동일한 합성 섬유로부터 형성된 직조 천과 비교하여 감소되도록 선택된 온도 및/또는 압력에서 천을 처리하는 것을 지칭한다. 이전에는, 예를 들어, 얀의 융점에 가까운 승온에서 천을 캘린더링하는 것에 의한, 천의 HTHP 처리는 천의 열 유도된 기계적 열화, 천 인장 및 인열 강도의 감소, 결과적인 불량한 치수 안정성 및 강성의 상당한 증가를 가져올 것으로 여겨져 왔다. 예를 들어, 직조 천의 고온 및 고압 캘린더링을 이용하는 이전의 시도는 종이 같은 뻣뻣한(stiff) 제품을 초래할 수 있으며 에어백 천과 같은 응용에서 사용하기에 바람직한 천 특성을 야기하지 않았다.
본 발명자들은, 바람직하게는, 열 전달 액체 또는 증기의 부재 하에서 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 단면을 영구적으로 변형시키기에 충분한 온도 및/또는 압력과 비교하여 감소된 온도 및/또는 압력과 같은 변경된 HTHP 공정 조건과 조합하여, 열 전달 액체 또는 증기의 존재 하에서 HTHP 처리를 수행하는 것이, 표면 필라멘트 단면을 변형시키고 그러한 필라멘트를 융합시켜 증가된 공정 속도에서 영구적인 낮은 투과도를 제공하지만, 천의 강도를 감소시키는 방식으로 바람직한 구조를 손상시키지는 않기에 충분한 개선된 열 전달을 가능하게 한다는 것을 놀랍게도 발견하였다. 본 발명의 방법을 사용하여, 이전에 개시된 낮은 투과도의 천이 상당히 더 높은 공정 속도로 제조될 수 있다.
부가적으로, 열 전달 액체 또는 증기의 부재 하에 HTHP 처리를 수행하는 것과 비교하여, 열 전달 액체 또는 증기의 존재 하에 HTHP 처리를 수행하는 것은, 천 강인도, 파단신율, 천 인성, 인열 강도, 및 에지콤 저항력 중 적어도 하나를 포함하는 천의 물리적 특성의 개선으로 이어진다.
용어 "열 전달 액체 또는 증기"는, HTHP 처리 동안 섬유 또는 필라멘트와 함께 포함되고 처리량 증가를 가능하게 하는 가공 촉진제로서 사용되는 액체 또는 증기를 의미한다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 열 전달 액체는 주로 물이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "에이징되지 않은"은 천의 상부 및/또는 하부 표면 상의 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분의 융합 및 바람직하게는 영구적인 형상 변형을 야기하는 단계 또는 단계들을 거친 직후의 처리된 천을 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 경사 섬유 및 위사 섬유 각각의 필라멘트와 관련하여 사용되는 바와 같은 용어 "실질적으로 균일한 단면 조성"은 (필라멘트의 길이 방향으로 연장되는) 필라멘트의 중심선에서 측정되는 필라멘트의 조성이 중심선으로부터 증가하는 반경에서 측정되는 조성과 실질적으로 동일함을 의미한다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 천의 경사 방향으로 사용되는 섬유의 대부분(절반 초과)은 단일 합성 중합체로부터 제조된 하나 이상의 필라멘트로부터 형성된다. 비제한적인 다른 실시 형태에서, 천의 위사 방향으로 사용되는 섬유의 대부분(절반 초과)은 단일 합성 중합체로부터 형성된다. 비제한적인 다른 실시 형태에서, 천의 경사 방향 및 위사 방향에 사용되는 섬유의 대부분은 단일 합성 중합체로부터 제조된 하나 이상의 필라멘트로부터 형성된다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 천의 경사 방향으로 사용되는 섬유의 전부는 단일 합성 중합체로부터 제조된 하나 이상의 필라멘트로 형성된다. 비제한적인 다른 실시 형태에서, 천의 위사 방향으로 사용되는 섬유의 전부는 단일 합성 중합체로부터 제조된 하나 이상의 필라멘트로부터 형성된다. 비제한적인 다른 실시 형태에서, 천의 경사 방향 및 위사 방향에 사용되는 섬유의 전부는 단일 합성 중합체로부터 제조된 하나 이상의 필라멘트로부터 형성된다.
본 발명에 이용되는 필라멘트 및 섬유를 제조하는 데 사용되는 합성 중합체의 예에는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀 및 이들의 블렌드 또는 공중합체가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 본 발명에 사용되는 섬유는 선밀도가 약 150 내지 약 1000 데시텍스(decitex)의 범위, 바람직하게는 약 150 내지 약 750 데시텍스의 범위이다.
적합한 폴리아미드 섬유는 선 질량 밀도가 100 내지 1000 데시텍스, 예를 들어 200 내지 950 데시텍스, 150 내지 750 데시텍스, 200 내지 900 데시텍스, 250 내지 850 데시텍스, 300 내지 850 데시텍스, 350 내지 850 데시텍스, 400 내지 850 데시텍스, 400 내지 800 데시텍스 및 450 내지 800 데시텍스의 범위이다. 적합한 폴리아미드 섬유에는 나일론 6,6; 나일론 6; 나일론 6,12; 나일론 7; 나일론 12; 나일론 4,6; 또는 이들의 공중합체 또는 블렌드로부터 형성된 것들이 포함된다. 본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 베이스 얀은 나일론 6,6 섬유로부터 형성된다.
적합한 폴리에스테르 섬유는 선 질량 밀도가 100 내지 950 데시텍스, 예를 들어 150 내지 750 데시텍스, 300 내지 900 데시텍스, 300 내지 850 데시텍스, 350 내지 850 데시텍스, 400 내지 850 데시텍스, 400 내지 800 데시텍스, 450 내지 800 데시텍스, 및 500 내지 800 데시텍스의 범위이다. 적합한 폴리에스테르 섬유에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리부틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌-1,2-비스(페녹시)에탄-4,4′-다이카르복실레이트, 폴리(1,4-사이클로헥실렌-다이메틸렌 테레프탈레이트, 및 전술한 중합체들의 적어도 하나의 유형의 반복 단위를 포함하는 공중합체, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트/아이소프탈레이트 코폴리에스테르, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/나프탈레이트 코폴리에스테르, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/데칸다이카르복실레이트 코폴리에스테르, 또는 이들의 공중합체 또는 블렌드로부터 형성된 것들이 포함된다. 본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 베이스 얀은 PET 섬유로부터 형성된다.
본 발명에 사용되는 섬유는 또한 섬유의 제조 및 가공에 사용되는 다양한 첨가제를 포함할 수 있다. 적합한 첨가제에는 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 평활화제(smoothing agent), 정전기 방지제, 가소제, 증점제, 안료, 난연제, 충전제, 결합제, 고정제(fixing agent), 연화제 또는 이들의 조합이 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 본 발명에 이용되는 섬유를 제조하는 데 사용되는 필라멘트는 선밀도가 약 1 내지 약 25 데시텍스/필라멘트(DPF)의 범위, 예를 들어 약 2 내지 약 12 데시텍스/필라멘트(DPF)의 범위이다.
본 발명의 직조 천은 당업계에 공지된 직조 기술을 사용하여 경사 섬유 및 위사 섬유로부터 형성될 수 있다. 적합한 직조 기술에는 평직(plain weave), 능직(twill weave), 수자직(satin weave), 이들 유형의 변형된 직조, 일체형 직조식(one piece woven; OPW) 직조, 또는 다축 직조(multi-axial weave)가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 직조에 사용될 수 있는 적합한 직기에는 워터 제트 직기, 에어 제트 직기 또는 레이피어(rapier) 직기가 포함된다. 이들 직기는 또한 자카드 직조기(jacquard)와 함께 사용되어 OPW 구조를 생성할 수 있다. 본 발명의 적합한 직조 천은 총 베이스 중량이 80 내지 4500 그램/제곱미터의 범위일 수 있다. 소정 실시 형태에서, 직조 천의 총 베이스 중량은 100 내지 4500 그램/제곱미터, 100 내지 4000 그램/제곱미터, 100 내지 3500 그램/제곱미터, 150 내지 4500 그램/제곱미터, 150 내지 4000 그램/제곱미터, 150 내지 3500 그램/제곱미터, 200 내지 4500 그램/제곱미터, 200 내지 4000 그램/제곱미터, 200 내지 3500 그램/제곱미터, 250 내지 4500 그램/제곱미터, 250 내지 4000 그램/제곱미터, 및 250 내지 3500 그램/제곱미터의 범위일 수 있다.
본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 미처리 직조 천은 본 명세서에 기재된 시험 방법에 따라 측정할 때 정적 공기 투과도(SAP)가 3 l/dm2/min 초과, 예를 들어 5 l/dm2/min 초과, 예를 들어 10 l/dm2/min 초과이다.
본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 미처리 직조 천은 본 명세서에 기재된 시험 방법에 따라 측정될 때 동적 공기 투과도(DAP)가 500 mm/s 초과, 예를 들어 750 mm/s 초과, 예를 들어 1000 mm/s 초과이다.
본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 미처리 직조 천은 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 천의 인장 강도가 1000 N 이상이다. 본 발명의 다른 비제한적인 실시 형태에서, 천은 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 인장 강도가 1500 N 이상이다. 본 발명의 다른 비제한적인 실시 형태에서, 천은 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 인장 강도가 2000 N 이상이다. 본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 천은 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 인장 강도가 2500 N 이상이다. 본 발명의 또 다른 비제한적인 실시 형태에서, 천은 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 인장 강도가 3000 N 이상이다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 천의 평량은 약 80 내지 약 500 gm-2의 범위이다.
본 발명에 따르면, 전술된 섬유를 경사 방향 및 위사 방향으로 직조하여 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 직조 천을 형성한 후에, 생성된 천을 열 전달 매체의 존재 하에서 처리하여, 천의 상부 표면 상의 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분 또는 천의 하부 표면 상의 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 단면을 영구적으로 변형시킨다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 천의 상부 표면 상의 필라멘트의 적어도 일부분 또는 천의 하부 표면 상의 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 단면을 영구적으로 변형시키는 처리 조건은, 열 전달 매체의 부재 하에서 필라멘트를 융합시키고 그의 단면을 영구적으로 변형시키는 데 사용될 조건과 비교하여 변경된다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 가공 온도는 열 전달 매체의 부재 하에서 천 내의 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 단면을 영구적으로 변형시키는 데 필요한 온도와 비교하여 감소된다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 가공 압력은 열 전달 매체의 부재 하에서 천 내의 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 단면을 영구적으로 변형시키는 데 필요한 압력과 비교하여 감소된다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 가공 온도 및 압력은 열 전달 매체의 부재 하에서 천 내의 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 단면을 영구적으로 변형시키는 데 필요한 온도 및 압력과 비교하여 감소된다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 천은 천의 상부 표면 상의 필라멘트의 적어도 일부분 및 천의 하부 표면 상의 섬유 내의 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 단면을 영구적으로 변형시키도록 처리된다. 비제한적인 다른 실시 형태에서, 천은 적어도 천의 상부 표면 상의 필라멘트의 대부분 또는 천의 하부 표면 상의 필라멘트의 대부분을 융합시키고 단면을 영구적으로 변형시키기 위해 처리된다. 또 다른 비제한적인 실시 형태에서, 천은 천의 상부 표면 상의 필라멘트의 대부분 및 천의 하부 표면 상의 필라멘트의 대부분을 융합시키고 단면을 영구적으로 변형시키도록 처리된다.
HTHP 처리에 사용되는 온도 및 압력은 천 내의 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 단면을 영구적으로 변형시키지만 필라멘트를 손상시키지 않고 천의 강도를 감소시키지 않도록 선택된다. 비제한적인 실시 형태에서, 사용되는 온도는 섬유의 연화 온도 초과이다. 비제한적인 다른 실시 형태에서, 온도는 통상적인 건조 중합체 연화점 미만이다. 비제한적인 실시 형태에서, 나일론 6,6 섬유로부터 형성된 천은 약 130℃ 내지 약 240℃ 범위의 온도에서 HTHP 처리될 수 있다. 다른 비제한적인 실시 형태에서, PET 섬유로부터 형성된 천은 약 130℃ 내지 약 240℃ 범위의 온도에서 HTHP 처리될 수 있다. 비제한적인 실시 형태에서, HTHP 처리에 사용되는 압력은 약 28 MPa 내지 약 115 MPa, 예를 들어 약 35 MPa 내지 약 70 MPa의 범위이다. HTHP 처리가 고온 롤 캘린더링에 의해 달성되는 경우, 압력은 캘린더 닙 포인트(calender nip point)에서의 천의 영역에 대해 가해지는 전체 힘으로부터 계산된다. 천은, 천 내의 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 단면을 영구적으로 변형시키는 데 필요한 온도 및 압력을 적용하기 위해 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 HTHP 처리될 수 있다. 비제한적인 일 실시 형태에서, HTHP 처리는 천을 고온 롤 캘린더링하는 것을 포함한다. HTHP 처리가 고온 롤 캘린더링에 의해 달성되는 경우, 캘린더 닙 포인트 위에서의 천 속도는 약 5 m/min 내지 약 80 m/min, 예를 들어 약 10 m/min 내지 약 70 m/min, 예를 들어 약 12 m/min 내지 약 50 m/min의 범위일 수 있다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 천은 건조 천의 중량을 기준으로 약 5 내지 약 30 중량%, 예를 들어 약 10 내지 약 20 중량%, 예를 들어 약 12 내지 약 18 중량%의 양으로 존재하는 열 전달 매체의 존재 하에서 HTHP 처리된다. 비제한적인 실시 형태에서, 열 전달 액체 또는 증기는, 워터 제트 직기로부터의, 또는 세척 또는 정련(scouring) 공정으로부터의, 또는 염색 공정으로부터의 잔류 액체로 제한되지 않는, 천 제조 공정에서의 선행 단계로부터 이월된 결과로서 존재할 수 있다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 성분은 액체이며, 다른 실시 형태에서 증기이다. 다른 비제한적인 실시 형태에서, 액체 또는 증기는 배스(bath)에 의해, 또는 풀라드(foulard) 액체 적용 시스템에 의해, 또는 액체 분무 시스템에 의해, 또는 증기상 적용 시스템에 의해 적용될 수 있다. 열 전달 액체 또는 증기는 천을 손상시키지 않도록 불활성이거나 무해(benign)해야만 하며, 그 설명에 맞는 임의의 액체 또는 증기일 수 있다. 비제한적인 일 실시 형태에서, 열 전달 액체는 물을 포함하거나, 열 전달 증기는 스팀을 포함한다.
본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 개시된 HTHP 처리된 직조 천은 천이 에이징되지 않은 경우 그리고 본 명세서에 기재된 시험 방법에 따라 측정할 때, 정적 공기 투과도(SAP)가 3 l/dm2/min 이하, 예를 들어 2 l/dm2/min 이하, 예를 들어 1 l/dm2/min 이하이다.
본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, HTHP 처리된 직조 천은 천이 에이징되지 않은 경우 그리고 본 명세서에 기재된 시험 방법에 따라 측정할 때, 동적 공기 투과도(DAP)가 500 mm/s 이하, 예를 들어 200 mm/s 이하, 예를 들어 100 mm/s 이하이다.
본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, HTHP 처리된 직조 천은 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 천의 인장 강도가 1000 N 이상이다. 본 발명의 다른 비제한적인 실시 형태에서, 천은 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 인장 강도가 1500 N 이상이다. 본 발명의 다른 비제한적인 실시 형태에서, 천은 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 인장 강도가 2000 N 이상이다. 본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 천은 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 인장 강도가 2500 N 이상이다. 본 발명의 또 다른 비제한적인 실시 형태에서, 천은 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 인장 강도가 3000 N 이상이다.
본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 방법에 의해 제조된 처리된 천은 천이 에이징되지 않은 경우 정적 공기 투과도(SAP)가 1 l/dm2/min 이하이고, 천이 에이징되지 않은 경우 동적 공기 투과도(DAP)가 500 mm/s 이하이고, 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 인장 강도가 1000 N 이상이다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 개시된 HTHP 처리된 천의 인열 강도는 60 N 이상이다. 비제한적인 다른 실시 형태에서, 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 천의 인열 강도는 120 N 이상이다. 본 명세서에서 언급되는 모든 인열 강도 값은 하기에 기재된 ISO 13937-2의 변형된 버전에 따라 측정된다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 개시된 HTHP 처리된 천의 에지콤 저항력은 150 N 이상이다. 비제한적인 다른 실시 형태에서, 천이 에이징되지 않은 경우 경사 및 위사 방향 둘 모두에서의 천의 에지콤 저항력은 175 N 이상이다. 본 명세서에서 언급되는 모든 에지콤 저항력 값은 하기에 기재된 ASTM D6479의 변형된 버전에 따라 측정된다.
본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 방법에 의해 생성되는 처리된 천은 제곱 평균 제곱근(RMS) 표면 조도가 약 2 내지 약 70 μm, 바람직하게는 약 5 내지 약 60 μm 범위이다. 본 명세서에 언급된 모든 RMS 값은 시험 방법 섹션에 기재된 방법에 따라 측정된다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 처리된 천 내의 필라멘트의 일부분은 종횡비가 약 1.2:1 내지 약 10:1이다. 여기서, 1:1의 종횡비는 중심으로부터 외측 표면까지 공통 반경을 갖는 필라멘트 단면을 기술한다. 예를 들어, 원형 단면을 갖는 필라멘트는 종횡비가 1:1이다. 본 발명의 천의 표면 상의 필라멘트는 적어도 하나의 치수에서 평탄화된 단면을 가지며, 따라서 종횡비가 1.2:1 초과이다.
본 발명의 또 다른 태양은 선택된 공기 투과도 값을 얻도록 직조 천의 고온 롤 캘린더링이 수행되는 공정 속도를 증가시키는 방법에 관한 것이며, 여기서, 천은 경사 또는 위사 방향에서 인장 강도가 1000 N 이상이고, 상기 방법은 부가된 열 전달 액체 또는 증기의 존재 하에서 천을 고온 롤 캘린더링하는 단계를 포함하고, 선택된 공기 투과도 값을 얻도록 부가된 열 전달 액체 또는 증기의 부재 하에서 캘린더링된 동일한 천의 물리적 특성과 비교하여 공기 투과도 이외의 천의 적어도 하나의 물리적 특성이 개선된다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 부가된 열 전달 액체 또는 증기의 존재 하에서 천을 고온 롤 캘린더링함으로써 개선되는 물리적 특성은 천 강인도, 파단신율, 천 인성, 인열 강도, 및 에지콤 저항력 중 적어도 하나를 포함한다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 생성된 천의 인장 강도는 고온 롤 캘린더링 단계 전의 천의 인장 강도의 85% 이상이다.
비제한적인 일 실시 형태에서, 본 방법은 HTHP 처리된 천에 선택적인 코팅, 또는 필름을 적용하여 공기 투과도를 추가로 감소시키는 단계를 추가로 포함한다. 천이 코팅되는 경우, 당업자에게 공지된 임의의 코팅, 웨브, 네트(net), 라미네이트 또는 필름이 공기 투과도의 감소를 부여하는 데 사용될 수 있다. 적합한 코팅의 예에는 폴리클로로프렌, 실리콘계 코팅, 폴리다이메틸렌실록산, 폴리우레탄 및 고무 조성물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 적합한 웨브, 네트 및 필름의 예에는 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리올레핀 탄성중합체, 및 이들의 블렌드 및 공중합체가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 필름은 단층 또는 다층일 수 있으며, 웨브, 네트 또는 필름의 임의의 조합으로 구성될 수 있다. 이들 실시 형태에서, 본 발명의 천은 통상적인 양의 코팅, 필름 또는 라미네이트로 코팅된 동일한 조직을 갖는 천보다 투과도가 더 낮고 더 평탄한 기재로서 사용될 수 있다. 이는 더 낮은 중량의 코팅, 또는 더 가볍거나 단순화된 웨브, 네트, 라미네이트 또는 필름 구조가 적용될 수 있게 할 것이며, 여전히 매우 낮은 투과도 사양을 충족시킬 것이다.
본 명세서에 기재된 방법에 따라 제조된 천은 전체 천 중량 및 비용을 제한하면서 기계적 표준 및 성능 표준을 충족시킨다. 개시된 천 구조는 더 경량의 코팅이 적용될 수 있게 하며, 통상적인 비 HTHP 처리된 천에 의해 달성가능한 것과 유사한 불투과성 천을 여전히 달성할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 방법에 따라 제조된 천은 첨가제가 필요하지 않지만 HTHP 가공 전의 원래의 천과 비교하여 HTHP 가공으로부터 기인한 개선된 내열성을 가질 것으로 예상된다. 이러한 향상된 내열성은 실리콘과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 통상적인 에어백 코팅으로 통상적인 코팅 중량으로 천을 코팅함으로써 부여되는 내열성의 개선을 부분적으로 보상한다. 향상된 내열성은 코팅되지 않은 천과 비교하여 고온 에어백 모듈 팽창기에 대한 천의 탄력성(resilience)을 개선한다.
또한, 본 발명의 천은 HTHP-가공되지 않은 천과 비교하여 양호한 패킹성을 나타낸다. 본 발명의 실시예에서 입증되는 바와 같이, 광범위한 공정 조건에 대해, HTHP 가공된 천은 그의 비-가공된 대응물과 비교하여 개선된 패킹성을 갖는다.
보다 구체적으로, 본 발명의 천은 HTHP 처리 전의 원래의 천과 비교하여 천의 폭을 가로질러 공기 투과도의 개선된 균일성을 나타낼 것으로 예상된다. 코팅되지 않았거나, 첨가제를 포함하지 않거나, 또는 필름, 네트 또는 웨브가 부착된 통상적인 직조 천은 천 폭을 가로질러 불균일한 공기 투과도를 나타내며, 천의 중심에서 투과도가 더 낮고 천의 에지를 향해 그리고 에지에서 투과도가 더 높은 경향이 있다. 증가된 조직 및 더 무거운 천이 사용될 필요가 있을 수 있거나 코팅이 부가될 필요가 있을 수 있도록, 투과도의 이러한 불균일성은 천 및 에어백의 전체 설계에 있어서 보상되어야 한다. 이러한 요인 둘 모두는 천을 덜 패킹가능하게 만든다. 본 발명의 천은, 천 폭을 가로질러 낮고 균일한 투과도의 결과로서 코팅이 없거나 감소된 양의 코팅을 갖는, 더 낮은 조직 및 중량으로 사용될 수 있다. 이는 더 패킹가능한 천을 야기한다.
직조 천으로부터 형성된 물품 및 본 명세서에 개시된 그의 제조 방법이 또한 본 발명에서 제공된다. 본 발명의 비제한적인 일 실시 형태에서, 천은 자동차 에어백, 범포, 팽창식 슬라이드, 임시 대피소(temporary shelter), 텐트, 덕트, 덮개 및 인쇄 매체와 같은 제품을 제조하는 데 사용된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 에어백은 에어백 쿠션을 포함한다. 에어백 쿠션은 전형적으로 천의 다수의 패널로부터 형성되며 신속하게 팽창될 수 있다. 본 발명의 천은 다수의 조각의 천으로부터 또는 일체형 직조식(OPW) 천으로부터 재봉된 에어백에 사용될 수 있다. 일체형 직조식(OPW) 천은 당업자에게 공지된 임의의 방법으로 제조될 수 있다.
본 명세서에 인용된 모든 특허, 특허 출원, 시험 절차, 우선권 서류, 논문, 간행물, 매뉴얼, 및 기타 문헌은 그러한 개시 내용이 본 발명과 모순되지 않는 정도로 참고로 완전히 포함되며, 그러한 포함이 허용되는 모든 관할권(jurisdiction)에 대해 포함된다.
약어
DAP - 동적 공기 투과도
dtx - 데시텍스
N66 - 나일론 6,6
PET - 폴리에틸렌 테레프탈레이트
SAP - 정적 공기 투과도
SEM - 주사 전자 현미경
HTHP - 고온 고압
OPW - 일체형 직조식
실시예
하기 실시예는 본 발명 및 그의 사용 능력을 입증한다. 또한, 본 발명은 다른 그리고 상이한 실시 형태가 가능하며, 그의 몇몇 상세 사항은 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 다양한 명백한 측면에서 수정이 가능하다. 따라서, 실시예는 사실상 예시적이고 비제한적인 것으로 간주되어야 한다.
시험 방법
본 명세서에 사용되는 모든 시험 표준 및 방법은 특정한 수정을 갖는 ASTM 또는 ISO 방법이다.
동적 공기 투과도(DAP 또는 ADAP)는 100 ㎪(14.2 psi)의 압력으로 변환되는 30 내지 70 ㎪의 선택된 시험 압력 범위 및 20℃의 온도에서의 공기 또는 기체의 평균 속도(mm/s)로서 정의된다. 다른 파라미터인, (공기 투과도 곡선의) 곡선 지수(curve exponent) E가 또한 동적 공기 투과도 시험 동안에 자동적으로 측정되지만, 이는 단위를 갖지 않는다. 동적 공기 투과도는 시험 표준 ASTM D6476에 따라 그러나 하기의 수정을 사용하여 시험한다:
1. (시험 기구에 설정된 바와 같은) 측정된 압력 범위의 한계는 30 내지 70 ㎪이다.
2. (시험 기구에 설정된 바와 같은) 시작 압력은 100 ± 5 ㎪의 피크 압력을 달성하도록 조정하여야 한다.
3. 시험 헤드 부피는, 명시된 시작 압력을 이러한 헤드로 달성할 수 없지 않는 한, 400 ㎤일 것이며, 이 경우에 시험 하에서 천에 적절한 것으로 확인될 때 다른 교환 가능한 시험 헤드(부피 100, 200, 800 및 1600 ㎤) 중 하나를 사용하여야 한다.
4. 각각의 천 샘플에 대해 6회 이상의 시험을 수행하였고, 보고된 결과는 mm/s 단위의 평균값이다.
정적 공기 투과도(SAP - l/dm 2 /min의 단위)는 시험 표준 ISO 9237에 따라 그러나 하기에 열거된 바와 같은 수정을 사용하여 시험한다:
1. 시험 면적은 100 ㎠이다.
2. 시험 압력(부분 진공)은 500 Pa이다.
3. 각각의 개별 시험 값을 에지 누설에 대해 보정한다.
4. 각각의 천 샘플에 대해 6회 이상의 시험을 수행하였고, 보고된 정적 공기 투과도 결과는 l/dm2/min 단위의 평균값이다.
최대 힘(N) 및 최대 힘에서의 연신율(%) 둘 모두를 측정하는, 천 인장 시험은 표준 ISO 13934-1에 따라 그러나 하기에 열거된 바와 같은 수정을 사용하여 시험한다:
1. 인스트론(Instron) 인장 시험기에 설정된 초기 게이지(클램프) 길이는 200 mm이다.
2. 인스트론 크로스헤드 속도는 200 mm/min으로 설정한다.
3. 천 시편을 처음에는 350 × 60 mm 크기로 절단하지만, 이어서 긴 에지 스레드라인을 50 mm의 시험 폭으로 풀어서 해어지게 한다.
4. 천 가장자리(selvedge)의 200 mm 이내의 임의의 영역을 피하여 각각의 시험 천으로부터 절단한 5개의 시편에 대해 인장 시험을 행한다.
5. (파단 힘 또는 파괴 하중으로도 알려진) 최대 힘에 대한 보고된 결과는 뉴턴(N) 단위의 모든 시험의 최대 힘 결과의 평균이다.
뉴턴(N) 단위의 (인열 강도로도 알려진) 인열력은 표준 ISO 13937-2에 따라 그러나 하기에 열거된 바와 같은 수정을 사용하여 시험한다:
1. 천 시편 크기는 150 mm × 200 mm이다(100 mm 슬릿이 좁은 단부의 중간점으로부터 중심까지 연장됨)이다.
2. 천 가장자리의 200 mm 이내의 임의의 영역을 피하여 각각의 시험 천으로부터 절단한 5개의 시편에 대해 인열 시험을 행한다. 보고된 값은 수행한 모든 시험의 평균이다.
3. 경사를 가로질러 인열이 이루어지는(즉, 경사 스레드라인이 인열되는) 시험된 시편으로부터 경사 방향 인열 결과를 얻는 한편, 위사를 가로질러 인열이 이루어지는(즉, 위사 스레드라인이 인열되는) 시험된 시편으로부터 위사 방향 결과를 얻는다.
4. 시편의 각각의 레그를 반으로 접어서 ISO 13937-2 부록 D/D.2에 따라 인스트론 클램프 그립에 고정해야 한다.
5. 시험 결과의 평가는 ISO 13937-2 섹션 10.2 "전자 장치를 사용한 계산"(Calculation using electronic devices)에 따른다.
뉴턴(N) 단위의 (에지 풀아웃(edge pullout) 시험으로도 알려진) 에지콤 저항 시험을 표준 ASTM D6479에 따라 그러나 하기에 열거된 바와 같은 수정을 사용하여 수행한다:
1. 에지 거리는 5 mm이다 - 이는 (시험 동안 시험 시편 홀더에서 기계가공된 좁은 레지(ledge) 상에 위치되는) 시험 시편의 단부와 "풀아웃"을 수행하는 핀들의 라인 사이의 거리이며, 즉 이는 시험 동안 풀아웃되는 스레드라인의 섹션의 길이이다.
6. 천 가장자리의 200 mm 이내의 임의의 영역을 피하여 각각의 시험 천으로부터 절단한 5개의 시편에 대해 에지콤 저항 시험을 행한다. 보고된 값은 수행한 모든 시험의 평균이다.
제곱 평균 제곱근(RMS) 천 표면 조도 시험은 하기와 같이 수행한다.
a. 레이저 프로필로미터(laser profilometer) 기구를 사용하여 천의 표면 조도를 결정하였다. X 및 Y 방향 둘 모두에서 10 um의 스캔 해상도로 20 mm × 20 mm의 면적에 걸쳐 데이터세트를 수집하였다. 키엔스(Keyence) LK-030 레이저를 이용하는 탈리어 홉슨(Talyor Hobson)-탈리서프(Talysurf) CLI 1000 스캐닝 레이저 프로필로미터(v 2.5.3)를 사용하여 데이터를 수집하였다. 탈리맵 플래티넘(Talymap Platinum) 4.0 (마운틴스(Mountains) v 4.0.5.3985)을 사용하여 분석을 수행하였다. 형상 제거(form removal)(5차 다항식) 및 레벨링(leveling)(최소-제곱) 후 EUR 15178 EN에 따라 RMS 조도를 계산하였다.
예 1 - 비교예
하기 특성: 470 데시텍스, 136 필라멘트 및 81 cN/tex 강인도를 갖는 나일론 6,6 중합체 섬유를 경사 방향 및 위사 방향으로 직조하여 3개의 상이한 조직 및 중량, 즉 178 gm-2, 198 gm-2 및 207 gm-2의 천을 제조하였다. 열 전달 매체의 부재 하에 가열된 롤을 갖는 캘린더링 기계에 2회 통과시킴으로써 천을 상부 표면 및 하부 표면 둘 모두에 대해 처리하였다. 공정 조건은 다음과 같았다: 5 내지 25 m/min 공정 속도의 범위에 걸쳐, 225℃에서 가열된 롤을 사용하여, 천 폭 1 mm당 400 N의 힘으로 캘린더 닙 롤을 통한 57 MPa 압력. 결과가 도 1에 요약되어 있으며, 이는 공정 속도가 증가함에 따라 각각의 천의 결과적인 투과도가 증가됨을 보여준다.
예 2 - 비교예
고 강인도 470 데시텍스 PET 중합체 섬유를 185 × 185 스레드라인/dm 조직으로 경사 방향 및 위사 방향으로 워터 제트 직기에서 직조하여 188 gm-2 중량의 천을 제조하였다. 천을 건조시키고, 이어서 가열된 롤을 갖는 캘린더링 기계에 2회 통과시킴으로써 상부 표면 및 하부 표면 둘 모두에 대해 HTHP 처리하였다. 공정 조건은 다음과 같았다: 5 내지 30 m/min 공정 속도의 범위에 걸쳐, 220℃에서 가열된 롤을 사용하여, 천 폭 1 mm당 300 N의 힘으로 캘린더 닙 롤을 통한 43 MPa 압력. 결과가 도 2에 요약되어 있으며, 이는 공정 속도가 증가함에 따라 천의 결과적인 투과도가 증가됨을 보여준다.
예 3
하기 특성을 갖는 나일론 6,6 중합체 섬유: 470 데시텍스, 높은 강인도의 섬유를 워터 제트 직기에서 경사 방향 및 위사 방향으로 직조하여 180 × 170 스레드라인/dm 조직 및 181 gm-2 중량의 천을 제조하였다. 천을 건식 및 습식 캘린더링 공정으로 처리하였다. 두 경우 모두에서, 가열된 롤을 갖는 캘린더링 기계에 2회 통과시킴으로써 천을 상부 표면 및 하부 표면 둘 모두에 대해 처리하였다. 건식 공정의 경우, 조건은 다음과 같았다: 5 내지 30 m/min 공정 속도의 범위에 걸쳐, 225℃에서 가열된 롤을 사용하여, 천 폭 1 mm당 300 N의 힘으로 캘린더 닙 롤을 통한 43 MPa 압력. 습식 공정의 경우, 동일한 천을 물 분무 시스템에 의해 전처리하여 천의 상부 표면 및 하부 표면을 가로질러 균일한 15 중량%의 물 농도를 제공하였다. 습식 공정의 경우, 조건은 다음과 같았다: 5 내지 30 m/min 공정 속도의 범위에 걸쳐, 168℃에서 가열된 롤을 사용하여, 천 폭 1 mm당 300 N의 힘으로 캘린더 닙 롤을 통한 43 MPa 압력. 결과는 도 3a 및 도 3b에 요약되어 있으며, 이는 공정 속도가 증가함에 따라 건조 천의 결과적인 투과도가 증가되는 반면, 습윤 천은 더 낮은 투과도를 유지함을 보여준다.
표 1은 예 3에 기재된 천의 일부에 대한 물리적 특성의 결과를 나타낸다. 샘플 1은 5 m/min 공정 속도로 건식 HTHP 처리된 천이다. 샘플 2는 30 m/min으로 건식 가공된 동일한 천이다. 샘플 3은 30 m/min으로 습식 가공된 동일한 천이다. 천의 물리적 특성이 샘플 3에 대해 적어도 유지되고 투과도는 낮게 유지된다.
[표 1]
Figure pct00001
도 4a 내지 도 4f는 건식 및 습식 캘린더링 후의 예 3에 기재된 천의 SEM 이미지이다. 도 4a 및 도 4b는 5 m/min 공정 속도에서 건식 HTHP 처리된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다. 도 4c 및 도 4d는 30 m/min 공정 속도에서 건식 HTHP 처리된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다. 도 4e 및 도 4f는 30 m/min 공정 속도에서 습식 HTHP 처리된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다. 임의의 특정 이론에 의해 구애됨이 없이, 도 4a 및 도 4b에 나타나 있는 천은 적어도 일부분이 함께 융합된 영구적으로 평탄화된 필라멘트를 갖는 표면을 갖는다. 경사 및 위사 교차부 및 간극에 걸쳐 중첩이 존재하며, 이는 매우 낮은 투과도를 갖는 천을 초래한다. 도 4c 및 도 4d는, 훨씬 더 빠른 공정 속도로 건식 HTHP 처리된 천이 도 4a 및 도 4b에서의 천과 일부 유사한 특징을 갖지만, 필라멘트 평탄화, 필라멘트 융합, 및 경사 및 위사 교차부에서의 중첩의 정도는 더 적음을 보여준다. 따라서, 천의 투과도는 원래의 대조군 천보다는 낮지만 도 4a 및 도 4b에 나타나 있는 천보다는 더 높다. 도 4e 및 도 4f의 표면 특징은 도 4a 및 도 4b에서의 천의 표면 특징에 훨씬 더 가깝다. 이는 HTHP 공정 동안 첨가된 물에 의해 부여되는 향상된 열 전달로 인한 것으로 여겨진다. 이로 인해, 도 4e 및 도 4f에 나타나 있는 천의 가공 속도가 도 4a 및 도 4b에 나타나 있는 천의 가공 속도보다 훨씬 더 빠름에도 불구하고, 도 4e 및 도 4f에 나타나 있는 천의 투과도는 매우 낮으며 도 4a 및 도 4b에 나타나 있는 천의 투과도에 훨씬 더 가깝다.
예 4
고 강인도 470 데시텍스 PET 중합체 섬유를 185 × 185 스레드라인/dm 조직으로 경사 방향 및 위사 방향으로 워터 제트 직기에서 직조하여 188 gm-2 중량의 천을 제조하였다. 천을 건조시키고, 이어서 가열된 롤을 갖는 캘린더링 기계에 2회 통과시킴으로써 상부 표면 및 하부 표면 둘 모두에 대해 HTHP 처리하였다. 공정 조건은 다음과 같았다: 5 내지 30 m/min 공정 속도의 범위에 걸쳐, 220℃에서 가열된 롤을 사용하여, 천 폭 1 mm당 300 N의 힘으로 캘린더 닙 롤을 통한 43 MPa 압력. 습식 공정의 경우, 동일한 천을 물 분무 시스템에 의해 전처리하여 천의 상부 표면 및 하부 표면을 가로질러 균일한 15 중량%의 물 농도를 제공하였다. HTHP 조건은 다음과 같았다: 5 내지 30 m/min 공정 속도의 범위에 걸쳐, 190℃에서 가열된 롤을 사용하여, 천 폭 1 mm당 300 N의 힘으로 캘린더 닙 롤을 통한 43 MPa 압력. 결과는 도 5a 및 도 5b에 요약되어 있으며, 이는 공정 속도가 증가함에 따라 건조 천의 결과적인 투과도가 증가되는 반면, 습윤 천은 모든 공정 속도에서 더 낮은 투과도를 유지함을 보여준다.
표 2는 예 4에 기재된 천의 일부에 대한 물리적 특성의 결과를 나타낸다. 샘플 1은 5 m/min 공정 속도로 건식 HTHP 처리된 천이다. 샘플 2는 30 m/min으로 건식 가공된 동일한 천이다. 샘플 3은 30 m/min으로 습식 가공된 동일한 천이다. 천의 물리적 특성이 샘플 3에 대해 적어도 유지되고 투과도는 낮게 유지된다.
[표 2]
Figure pct00002
도 6a 내지 도 6f는 건식 및 습식 캘린더링 후의 예 4에 기재된 천의 SEM 이미지이다. 도 6a 및 도 6b는 5 m/min 공정 속도에서 건식 HTHP 처리된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다. 도 6c 및 도 6d는 30 m/min 공정 속도에서 건식 HTHP 처리된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다. 도 6e 및 도 6f는 30 m/min 공정 속도에서 습식 HTHP 처리된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다. 임의의 특정 이론에 의해 구애됨이 없이, 도 6a 및 도 6b에 나타나 있는 천은 적어도 일부분이 함께 융합된 영구적으로 평탄화된 필라멘트를 갖는 표면을 갖는다. 경사 및 위사 교차부 및 간극에 걸쳐 중첩이 존재하며, 이는 매우 낮은 투과도를 갖는 천을 초래한다. 훨씬 더 빠른 공정 속도로 건식 HTHP 처리된 천을 나타내는 도 6c 및 도 6d는 도 6a 및 도 6b에서의 천과 일부 유사한 특징을 갖지만, 필라멘트 평탄화, 필라멘트 융합, 및 경사 및 위사 교차부에서의 중첩의 정도는 더 적다. 따라서, 천의 투과도는 원래의 대조군 천보다는 낮지만 도 6a 및 도 6b에 나타나 있는 천보다는 더 높다. 도 6e 및 도 6f의 표면 특징은 도 6a 및 도 6b에서의 천의 표면 특징에 훨씬 더 가깝다. 이는 HTHP 공정 동안 첨가된 물에 의해 부여되는 향상된 열 전달로 인한 것으로 여겨진다. 이로 인해, 도 6e 및 도 6f에 나타나 있는 천의 가공 속도가 도 6a 및 도 6b에 나타나 있는 천의 가공 속도보다 훨씬 더 빠름에도 불구하고, 도 6e 및 도 6f에 나타나 있는 천의 투과도는 매우 낮으며 도 6a 및 도 6b에 나타나 있는 천의 투과도에 더 가깝다.
예 5
하기 특성을 갖는 나일론 6,6 중합체 섬유: 470 데시텍스, 높은 강인도의 섬유를 레이피어 직기에서 경사 방향 및 위사 방향으로 직조하여 170 × 170 스레드라인/dm 조직 및 173 gm-2 중량의 천을 제조하였다. 천을 2가지 상이한 온도 및 압력에서 습식 캘린더링 공정으로 처리하였다. 두 경우 모두에서, 천을 물 분무 시스템에 의해 전처리하여 천의 상부 표면 및 하부 표면을 가로질러 균일한 15 중량%의 물 농도를 제공하였다. 가열된 롤을 갖는 캘린더링 기계에 2회 통과시킴으로써 천을 상부 표면 및 하부 표면 둘 모두에 대해 처리하였다. 최적화되지 않은 공정의 경우, 조건은 다음과 같았다: 15 m/min 공정 속도에서, 225℃에서 가열된 롤을 사용하여, 천 폭 1 mm당 400 N의 힘으로 캘린더 닙 롤을 통한 57 MPa 압력. 최적화된 공정의 경우, 조건은 다음과 같았다: 15 m/min 공정 속도에서, 175℃에서 가열된 롤을 사용하여, 천 폭 1 mm당 300 N의 힘으로 캘린더 닙 롤을 통한 43 MPa 압력. 결과가 표 3에 요약되어 있으며, 최적의 결과를 위해서는, 낮은 투과도 및 높은 인장 강도의 원하는 균형을 달성하도록 습식 HTHP 공정 조건이 건식 HTHP 공정 동안 전형적으로 사용되는 고온으로부터 변경되어야 함을 보여준다.
[표 3]
Figure pct00003
도 7a 및 도 7b는 최적화되지 않은 습식 캘린더링 후의 예 5에 기재된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타내는 SEM 이미지이다. 도 7c 및 도 7d는 최적화된 습식 캘린더링 후의 예 5에 기재된 천의 2가지 상이한 배율에서의 표면 구조를 나타낸다. 최적화되지 않은 공정의 경우, 높은 온도 및 압력의 조합은 표면 필라멘트를 용융시키고 구조를 부분적 필름으로 변환시키는데, 이는 낮은 투과도를 갖지만 감소된 기계적 특성을 갖는다. 최적화된 조건의 경우, 더 낮은 온도 및 압력의 사용은, 표면 섬유가 영구적으로 변형된 단면 및 섬유 내의 표면 필라멘트의 적어도 일부분의 융합을 갖는 바람직한 구조를 생성한다. 이는 영구적으로 낮은 투과도 및 높은 인장 강도를 갖는 천을 생성한다. 임의의 특정 이론에 의해 구애되지 않지만, 건식 공정에 요구되는 천 구조를 생성하는 데 필요한, 중합체 연화점보다 더 높은 온도의 사용은, 습식 공정과 함께 사용 시에 그리고 증가된 열 전달로 인해, 표면 필라멘트를 완전히 용융시키는 경향이 있어, 매우 낮은 투과도를 제공하지만 천 인장 강도를 상당히 감소시키는 것으로 가정된다. 가열된 롤 온도 및 압력을 닙에서 감소시킴으로써, 낮은 투과도 및 높은 인장 강도의 조합을 야기하는 원하는 천 구조를 제공하는 최적화된 일련의 공정 조건을 용이하게 확인할 수 있다.
예 6
나일론 6,6 470 데시텍스, 136 필라멘트 및 81 cN/tex 강인도 섬유로부터 직조된 5개의 천을 통상적인 직조 및 마무리 경로에 의해 생성하였다. 천 가공 상세 사항이 표 4에 열거되어 있다. 천을 습식 공정에 의해 그리고 건식 공정에 의해 캘린더 상에서 HTHP 처리하여 각각의 경우에 2개의 천을 제조하였다. HTHP 처리 후의 천 조직이 표 4에 나타나 있다. 가열된 롤을 갖는 캘린더링 기계에 2회 통과시킴으로써 상부 표면 및 하부 표면 둘 모두에 대해 처리하였다. 공정 조건은 다음과 같았다: 건식 공정의 경우, 5 m/min 공정 속도에서, 223 내지 225℃에서 가열된 롤을 사용하여, 천 폭 1 mm당 400 N의 힘으로 캘린더 닙 롤을 통한 57 MPa 압력. 습식 공정의 경우, 15 m/min 공정 속도에서, 168℃에서 가열된 롤을 사용하여, 천 폭 1 mm당 300 N의 힘으로 캘린더 닙 롤을 통한 43 MPa 압력. 습식 공정은 건식 공정보다 약간 더 높은 조직을 갖는 천을 생성한다. 이는 습식 공정 동안 캘린더 상에서 발생하는 천 수축이 미미하게 더 많기 때문이다.
[표 4]
Figure pct00004
표 5는 건식 및 습식 캘린더링 공정 후의 천의 각각에 대한 물리적 특성을 나타낸다. 기계적 특성에 대해, 각각의 경우에, 경사 방향으로의 5개의 샘플 및 위사 방향으로의 5개의 샘플을 시험하였다. 따라서, 표 5에 표시된 각각의 기계적 특성 결과는 10개의 샘플의 산술 평균이다. 투과도에 대해, 각각의 천에 대해 6개의 샘플을 시험하였고, 따라서 표 5에 표시된 각각의 투과도 결과는 6개의 샘플의 산술 평균이다.
[표 5]
Figure pct00005
천 강도의 다양한 태양과 관련된 기계적 특성을 비교할 때, 습식 공정은 건식 공정보다 더 높은 값을 야기한다. 이러한 비교는 천 조직에 의해 천 파괴 강도를 정규화하여 천 강인도를 생성함으로써 습식 공정 천의 미미하게 더 높은 조직을 고려한다.
SAP 및 DAP에 의해 측정할 때 천의 투과도는 동등하지만, 습식 가공된 천은 건식 가공된 천의 가공 속도의 3배의 속도로 제조되었다.
도 8 내지 도 14는 습식 및 건식 둘 모두로 가공된 5개의 천에 대한 각각의 천 물리적 특성의 산술 평균을 표시하고 비교하는 박스 플롯이다.
도 8은 천 강인도에 대한 5개의 천의 평균값을 플롯하는데, 이는 습식 가공된 천의 미미하게 더 높은 조직을 고려한다. 습식 가공된 동일한 천의 강인도는 건식 가공된 것보다 높다.
도 9는 천 파단신율에 대한 5개의 천의 평균값을 플롯한다. 습식 가공된 동일한 천의 파단신율은 건식 가공된 것보다 높다.
도 10은 천 인성에 대한 5개의 천의 평균값을 플롯하는데, 천 인성 또는 파단일은 (강인도 x √ 파단신율)로서 근사화된다. 습식 가공된 동일한 천의 천 인성은 건식 가공된 것보다 높다. 이는 전형적인 에어백 전개 동안 습식 가공된 천이 건식 가공된 천보다 더 탄력적이거나 강건할 것임을 시사한다.
도 11은 천 에지콤 저항 강도에 대한 5개의 천의 평균값을 플롯한다. 습식 가공된 동일한 천의 에지콤 저항 강도는 건식 가공된 것보다 높다. 이는 습식 가공된 천으로부터 제조된 에어백의 시임(seam) 강도가 건식 가공된 동등한 천에 비해 개선될 것임을 시사한다. 건식 캘린더링은 이미 동등한 비-캘린더링된 대조군 천과 비교하여 에지콤 저항력의 상당한 증가를 초래하며, 습식 캘린더링은 추가의 개선을 초래함에 유의한다.
도 12는 천 인열 강도에 대한 5개의 천의 평균값을 플롯한다. 습식 가공된 동일한 천의 인열 강도는 건식 가공된 것보다 높다. 이는 습식 가공된 천으로부터 제조된 에어백이 건식 가공된 천보다 전개 동안 인열에 더 저항성일 것이라는 것을 시사한다.
도 13 및 도 14는 천 투과도의 평균값(SAP 및 DAP)을 플롯한다. 습식 공정 및 건식 공정에 의해 제조된 천의 투과도는 동등하지만, 습식 가공된 천은 캘린더 가공 속도의 3배의 속도로 제조되었다.
비, 농도, 양, 및 다른 수치 데이터가 본 명세서에서 범위 형식으로 표현될 수 있음에 유의하여야 한다. 그러한 범위 형식은 편리함 및 간결함을 위해 사용되며, 따라서, 범위의 한계로서 명시적으로 언급된 수치를 포함할 뿐만 아니라, 그 범위 내에 포함된 모든 개별 수치 또는 하위 범위를 각각의 수치 및 하위 범위가 명시적으로 언급된 것처럼 포함하는 유연한 방식으로 해석되어야 함이 이해되어야 한다. 예시하기 위하여, "약 0.1% 내지 약 5%"의 농도 범위는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 명시적으로 언급된 농도뿐만 아니라, 지시된 범위 내의 개별 농도(예를 들어, 1%, 2%, 3%, 및 4%) 및 하위 범위(예를 들어, 0.5%, 1.1%, 2.2%, 3.3%, 및 4.4%)를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 용어 "약"은 수식되는 수치(들)의 ±1%, ±2%, ±3%, ±4%, ±5%, ±8%, 또는 ±10%를 포함할 수 있다. 또한, 어구 "약 'x' 내지 'y'"는 "약 'x' 내지 약 'y'"를 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시 형태가 구체적으로 기술되었지만, 본 발명은 다른 그리고 상이한 실시 형태가 가능하며, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 다른 수정이 당업자에게 명백할 것이고 당업자에 의해 용이하게 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 청구범위의 범주는 본 명세서에 기술된 실시예 및 설명에 제한되는 것으로 의도되는 것이 아니라, 오히려 청구범위는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 그의 등가물로서 취급될 모든 특징을 비롯하여 본 발명에 존재하는 특허가능한 신규성을 갖는 모든 특징을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (29)

  1. 직조 천(woven fabric)의 제조 방법으로서, 상기 방법은
    (a) 섬유를 경사 방향 및 위사 방향으로 직조하여 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 천을 형성하는 단계로서, 경사 섬유 및 위사 섬유 각각은 실질적으로 균일한 단면 조성을 갖는 합성 중합체의 하나 이상의 필라멘트를 포함하는, 상기 단계와;
    (b) 상기 천의 상기 상부 표면 상의 상기 섬유 내의 상기 필라멘트의 적어도 일부분 또는 상기 천의 상기 하부 표면 상의 상기 섬유 내의 상기 필라멘트의 적어도 일부분을 함께 융합시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 필라멘트는, 융합 단계 동안 부가되거나 천 제조 공정의 이전 단계에서 부가되어 상기 필라멘트에 의해 보유되는 열 전달 액체 또는 증기의 존재 하에서 함께 융합되고, 상기 융합 단계는, 상기 경사 및 위사 방향 둘 모두에서 인장 강도가 1000 N 이상이고, 임의의 코팅의 부재 시에, 정적 공기 투과도(static air permeability; SAP)가 3 l/dm2/min 이하인 처리된 천을 제조하는, 직조 천의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 융합은, 상기 천의 상기 상부 표면 상의 상기 섬유 내의 상기 필라멘트의 적어도 일부분 또는 상기 천의 상기 하부 표면 상의 상기 섬유 내의 상기 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 단면 치수를 영구적으로 변형시키기에 충분한 온도 및/또는 압력에서 상기 직조 천을 처리함으로써 수행되는, 직조 천의 제조 방법.
  3. 직조 천의 제조 방법으로서, 상기 방법은
    (a) 섬유를 경사 방향 및 위사 방향으로 직조하여 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 천을 형성하는 단계로서, 경사 섬유 및 위사 섬유 각각은 실질적으로 균일한 단면 조성을 갖는 합성 중합체의 하나 이상의 필라멘트를 포함하는, 상기 단계와;
    (b) 캘린더링 단계 동안 부가되거나 천 제조 공정의 이전 단계에서 부가되어 상기 천에 의해 보유되는 열 전달 액체 또는 증기와 열의 존재 하에서 상기 천을 캘린더링하는 단계
    를 포함하며,
    상기 캘린더링 단계는 상기 천의 상기 상부 표면 상의 상기 섬유 내의 상기 필라멘트의 적어도 일부분 또는 상기 천의 상기 하부 표면 상의 상기 섬유 내의 상기 필라멘트의 적어도 일부분의 단면을 영구적으로 변형시켜, 상기 경사 및 위사 방향 둘 모두에서 인장 강도가 1000 N 이상이고, 임의의 코팅의 부재 시에, 정적 공기 투과도(SAP)가 3 l/dm2/min 이하인 처리된 천을 제조하는, 직조 천의 제조 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 단계 (b)에서의 상기 온도는, 열 전달 액체 또는 증기의 부재 하에서 상기 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 상기 단면 치수를 영구적으로 변형시키는 데 필요한 온도와 비교하여 감소되는, 직조 천의 제조 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (b)에서의 상기 온도는 상기 합성 중합체 필라멘트의 건조 연화점 미만인, 직조 천의 제조 방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (b)에서의 상기 압력은, 열 전달 액체 또는 증기의 부재 하에서 상기 필라멘트의 적어도 일부분을 융합시키고 상기 단면 치수를 영구적으로 변형시키는 데 필요한 압력과 비교하여 감소되는, 직조 천의 제조 방법.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 영구적으로 변형된 단면은 상기 필라멘트의 적어도 일부분이 약 1.2:1 내지 약 10:1의 종횡비를 갖도록 하는, 직조 천의 제조 방법.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리는 상기 직조 천을 고온 롤 캘린더링하는 것을 포함하는, 직조 천의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 고온 롤 캘린더링은 약 5 내지 약 80 m/분, 바람직하게는 약 10 내지 약 70 m/분, 그리고 더욱 바람직하게는 약 12 내지 약 50 m/분의 천 속도로 수행되는, 직조 천의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천은 제곱 평균 제곱근(RMS) 표면 조도가 약 2 내지 약 70 μm, 바람직하게는 약 5 내지 약 60 μm의 범위인, 직조 천의 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리된 천은 상기 천이 에이징되지 않은 경우 상기 경사 및 위사 방향 둘 모두에서 150 N 이상의 에지콤 저항력(edgecomb resistance)을 나타내는, 직조 천의 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 전달 액체 또는 증기는 물을 포함하는, 직조 천의 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 융합 전에 부가되는 열 전달 액체 또는 증기의 양은 건조 천의 중량을 기준으로 약 5 내지 약 30 중량%, 예를 들어 약 10 내지 약 20 중량%, 예를 들어 약 12 내지 약 18 중량%의 범위인, 직조 천의 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 전달 액체 또는 증기의 존재는 워터 제트 직기(water jet loom)를 사용한 직조, 세척, 또는 염색으로부터 기인하는, 직조 천의 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유는 선밀도가 약 150 내지 약 1000 데시텍스(decitex)의 범위, 바람직하게는 약 150 내지 약 750 데시텍스의 범위인, 직조 천의 제조 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필라멘트는 선밀도가 약 1 내지 약 25 데시텍스의 범위인, 직조 천의 제조 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀 및 이들의 블렌드 또는 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 합성 중합체로부터 형성되는, 직조 천의 제조 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경사 섬유 및 상기 위사 섬유 중 하나 또는 둘 모두는 단일 합성 중합체 또는 블렌드로부터 형성된 하나 이상의 필라멘트를 포함하고, 예를 들어, 바람직하게는 상기 경사 섬유 및 상기 위사 섬유의 전부는 단일 중합체 또는 블렌드로부터 형성된 필라멘트를 포함하는, 직조 천의 제조 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리된 천에 코팅을 적용하여 상기 천의 정적 공기 투과도(SAP)를 추가로 감소시키는 단계를 추가로 포함하는, 직조 천의 제조 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 천.
  21. 제20항의 천으로부터 제조되는 물품.
  22. 제21항에 있어서, 에어백, 범포(sailcloth), 팽창식 슬라이드(inflatable slide), 텐트, 덕트, 의류, 필터, 덮개(covering) 및 인쇄 매체로 이루어진 군으로부터 선택되는, 물품.
  23. 제20항의 천으로부터 형성되는 에어백.
  24. 선택된 공기 투과도 값을 얻도록 직조 천의 고온 롤 캘린더링이 수행되는 공정 속도를 증가시키는 방법으로서, 상기 천은 경사 또는 위사 방향에서 인장 강도가 1000 N 이상이고, 상기 방법은 부가된 열 전달 액체 또는 증기의 존재 하에서 상기 천을 고온 롤 캘린더링하는 단계를 포함하고, 상기 선택된 공기 투과도 값을 얻도록 상기 부가된 열 전달 액체 또는 증기의 부재 하에서 캘린더링된 동일한 천의 물리적 특성과 비교하여 공기 투과도 이외의 상기 천의 적어도 하나의 물리적 특성이 개선되는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 부가된 열 전달 액체 또는 증기의 존재 하에서 상기 천을 고온 롤 캘린더링함으로써 개선되는 상기 물리적 특성은 천 강인도(fabric tenacity), 파단신율(elongation at break), 천 인성(fabric toughness), 인열 강도(tear strength), 및 에지콤 저항력 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 열 전달 액체는 물을 포함하거나 상기 열 전달 증기는 스팀을 포함하는, 방법.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고온 롤의 온도는 상기 열 전달 액체 또는 증기의 부재 하에서의 고온 롤 캘린더링을 위한 온도와 비교하여 감소되는, 방법.
  28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 가공 압력은 상기 열 전달 액체 또는 증기의 부재 하에서의 고온 롤 캘린더링을 위한 가공 압력과 비교하여 감소되는, 방법.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생성된 천의 인장 강도는 상기 고온 롤 캘린더링 단계 전의 상기 천의 인장 강도의 85% 이상인, 방법.
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