KR20200068656A - High load carrying capacity nylon staple fibers containing additives, and blended yarns and fabrics thereof - Google Patents

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Abstract

6.5 g/den 초과의 파단 강인도(break tenacity)를 나타내는, 첨가제를 함유하는 나일론 스테이플 섬유가 제공되며, 이뿐만 아니라 상기 섬유로부터 생성되는, 얀(yarn), 직물(fabric) 및 다른 제조 물품이 제공된다. 첨가제를 함유하는 나일론 스테이플 섬유의 생성 방법이 또한 제공된다.Provided are nylon staple fibers containing additives that exhibit break tenacity greater than 6.5 g/den, as well as yarns, fabrics and other articles of manufacture produced from the fibers Is provided. A method of producing nylon staple fibers containing additives is also provided.

Description

첨가제를 함유하는 높은 하중 지지 능력 나일론 스테이플 섬유, 및 이의 블렌딩된 얀 및 직물High load carrying capacity nylon staple fibers containing additives, and blended yarns and fabrics thereof

본 특허 출원은 2017년 10월 20일자로 출원된 미국 가출원 제62/575091호로부터의 우선권의 이익을 주장하며, 이의 교시 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.This patent application claims the benefit of priority from U.S. Provisional Application No. 62/575091, filed October 20, 2017, the teachings of which are incorporated herein by reference in their entirety.

기술분야Technology field

본 발명은 첨가제를 함유하는 높은 하중 지지 나일론 스테이플 섬유, 및 이의 제조 방법 및 블렌딩된 얀(yarn), 직물(fabric) 및 다른 제조 물품에서의 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to high load bearing nylon staple fibers containing additives, and methods of making them and their use in blended yarns, fabrics and other articles of manufacture.

나일론은 수년 동안 상업적으로 제조되고 사용되어 왔다. 최초의 나일론 섬유는 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드)인 나일론 6,6 섬유였다. 나일론 6,6 섬유는 여전히 주요 나일론 섬유로서 상업적으로 제조되고 사용되고 있다. 대량의 다른 나일론 섬유, 특히 카프로락탐으로부터 제조된 나일론 6 섬유가 또한 상업적으로 제조되고 사용된다. 나일론 섬유는 텍스타일 직물(textile fabric)용 얀에, 그리고 다른 목적을 위해 사용된다. 텍스타일 직물의 경우, 본질적으로 2가지 주요 얀 카테고리, 즉 연속 필라멘트 얀 및 스테이플 섬유, 즉 절단 섬유(cut fiber)로부터 제조된 얀이 있다.Nylon has been commercially manufactured and used for many years. The first nylon fibers were poly (hexamethylene adipamide) nylon 6,6 fibers. Nylon 6,6 fibers are still commercially manufactured and used as major nylon fibers. Large quantities of other nylon fibers, especially nylon 6 fibers made from caprolactam, are also commercially produced and used. Nylon fibers are used in yarns for textile fabrics, and for other purposes. In the case of textile fabrics, there are essentially two main categories of yarns: continuous filament yarns and staple fibers, ie yarns made from cut fibers.

나일론 스테이플 섬유는 통상적으로 나일론 중합체를 용융-방사하여 필라멘트를 형성하고, 대다수의 이들 필라멘트를 수집하여 토우(tow)를 형성하고, 토우에 연신 작업을 거치고, 이어서 토우를, 예를 들어 스테이플 절단기 내에서 스테이플 섬유로 전환시킴으로써 제조되어 왔다. 토우는 수천 개의 필라멘트를 통상 함유하며, 일반적으로 총 데니어로 수십만(또는 그 이상) 정도이다. 연신 작업은 한 세트의 공급 롤과 (공급 롤보다 더 높은 속도로 작동하는) 한 세트의 연신 롤 사이에서 토우를 이송하여 필라멘트 내의 나일론 중합체의 배향을 증가시키는 것을 수반한다. 연신은, 토우가 스테이플 섬유로 전환되기 전에, 토우 필라멘트에서 나일론 결정성을 증가시키기 위해 어닐링 작업과 종종 조합된다.Nylon staple fibers are typically melt-spun nylon polymer to form filaments, the majority of these filaments are collected to form a tow, subjected to stretching operations on the tow, and then the tow, for example in a staple cutter Has been produced by converting to staple fibers. Tow usually contains thousands of filaments, and is generally hundreds of thousands (or more) in total denier. Stretching involves transferring the tow between a set of feed rolls and a set of draw rolls (which operate at a higher speed than the feed roll) to increase the orientation of the nylon polymer in the filament. Stretching is often combined with an annealing operation to increase nylon crystallinity in the tow filaments before the tow is converted to staple fibers.

나일론 스테이플 섬유의 이점 중 하나는, 이들이, 특히 천연 섬유, 예컨대 면(종종 단 스테이플(short staple)로 지칭됨) 및/또는 다른 합성 섬유와 용이하게 블렌딩되어, 그러한 블렌딩으로부터 유도가능한 이점을 달성한다는 것이다. 특히 바람직한 형태의 나일론 스테이플 섬유가 면과의 블렌딩을 위하여 수년 동안 사용되어 왔는데, 이는 특히, 면과 나일론의 블렌드를 포함하는 얀으로부터 제조된 직물의 내구성 및 경제성을 개선하기 위해서였다. 이는, Hebeler의 미국 특허 제3,044,250호; 제3, 188,790호; 제3,321,448호; 및 제3,459,845호에 개시된 바와 같이, 그러한 나일론 스테이플 섬유는 비교적 높은 하중-지지 강인도(tenacity)를 갖기 때문이며, 이들 특허는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. Hebeler에 의해 설명된 바와 같이, 나일론 스테이플 섬유의 하중-지지 능력은 7% 신율에서의 강인도(T7)로서 편리하게 측정되며, T7 파라미터는 표준 측정으로서 오랫동안 용인되어 왔으며, Instron 기계 상에서 용이하게 판독된다.One of the advantages of nylon staple fibers is that they are easily blended, especially with natural fibers, such as cotton (often referred to as short staples) and/or other synthetic fibers, to achieve derivable benefits from such blending. will be. Particularly preferred types of nylon staple fibers have been used for several years for blending with cotton, in particular to improve the durability and economy of fabrics made from yarns comprising a blend of cotton and nylon. This includes Hebeler's U.S. Patent No. 3,044,250; 3, 188,790; 3,321,448; And 3,459,845, because such nylon staple fibers have a relatively high load-bearing tenacity, and these patents are incorporated herein by reference in their entirety. As described by Hebeler, the load-bearing capacity of nylon staple fibers is conveniently measured as the toughness at 7% elongation (T7), and the T7 parameter has long been tolerated as a standard measurement and is easily read on Instron machines. do.

나일론 스테이플 섬유를 제조하기 위한 Hebeler 공정은 앞서 전술된 나일론 방사, 토우 형성, 연신 및 전환 작업을 수반한다. 후속으로, 나일론 스테이플 섬유를 제조하기 위한 Hebeler 공정의 개선이, 토우 연신 작업의 특성을 변경시킴으로써 그리고 전체 공정에 특정 유형의 어닐링(또는 고온 처리) 및 후속 냉각 단계를 첨가함으로써 이루어져 왔다. 예를 들어, Thompson의 미국 특허 제5,093,195호 및 제5,011,645호는 나일론 스테이플 섬유 제조를 개시하는데, 여기서는, 예를 들어 포름산 상대 점도(RV)가 55인 나일론 6,6 중합체를 방사하여 필라멘트를 형성하고, 이어서 필라멘트를 연신하고, 어닐링하고, 냉각시키고, 절단하여 스테이플 섬유를 형성하며, 이때 스테이플 섬유는 파단 시의 강인도, T가 약 6.8 내지 6.9이고, 필라멘트당 데니어가 약 2.44이고, 하중-지지 능력, T7이 약 2.4 내지 3.2이다. 그러한 나일론 스테이플 섬유는 면과 블렌딩되고 개선된 얀 강도를 갖는 얀으로 형성되는 것으로 Thompson 특허에 추가로 개시되어 있다. (이들 Thompson 특허 둘 모두는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.)The Hebeler process for producing nylon staple fibers involves the nylon spinning, tow forming, stretching and conversion operations described above. Subsequently, improvements in the Hebeler process for producing nylon staple fibers have been made by changing the properties of the tow drawing operation and adding certain types of annealing (or high temperature treatment) and subsequent cooling steps to the overall process. For example, Thompson's U.S. Patent Nos. 5,093,195 and 5,011,645 disclose the production of nylon staple fibers, where, for example, nylon 6,6 polymers having a relative formic acid viscosity (RV) of 55 are spun to form filaments. , Followed by stretching, annealing, cooling, and cutting the filaments to form staple fibers, wherein the staple fibers have a toughness at break, T of about 6.8 to 6.9, a denier per filament of about 2.44, and load-bearing Ability, T7 is about 2.4 to 3.2. Such nylon staple fibers are further disclosed in the Thompson patent as being formed from yarns blended with cotton and having improved yarn strength. (Both of these Thompson patents are incorporated herein by reference in their entirety.)

Thompson 기술에 따라 제조된 나일론 스테이플 섬유는 (대체로 50:50 나일론/면 비로) NYCO 얀 내로 블렌딩되어 있으며, 이들 얀은 NYCO 직물을 제조하는 데 사용된다. 그러한 NYCO 직물, 예를 들어, 직조 직물은 군용 전투복 및 의류에 응용된다. 그러한 직물은 일반적으로 군용 또는 다른 질긴(rugged) 의류 용도에 대해 만족스러운 것으로 입증되어 왔지만, 군 당국은, 예를 들어, 중량이 더 가볍고/가볍거나, 비용이 더 낮고/낮거나, 더 편안하지만 여전히 고내구성 또는 심지어 개선된 내구성을 가질 수 있는 개선된 직물을 계속 모색하고 있다.Nylon staple fibers made according to Thompson technology are blended (typically in a 50:50 nylon/cotton ratio) into NYCO yarns, which are used to make NYCO fabrics. Such NYCO fabrics, such as woven fabrics, are applied in military combat clothing and clothing. Such fabrics have generally been demonstrated to be satisfactory for military or other rugged apparel applications, but military authorities, for example, are lighter/lighter, lower cost/lower, and more comfortable, Still looking for improved fabrics that may have high durability or even improved durability.

PCT/US2015/055333호는 파단 강인도(break tenacity)가 7.5 g/den 초과이고/이거나 10% 신율에서의 강인도가 4.0 g/den 초과인 높은 강도 또는 하중 지지 나일론 얀뿐만 아니라, 얀, 직물 및 제조 물품 및 이들의 제조 방법을 개시한다.PCT/US2015/055333 provides high strength or load bearing nylon yarns with a break tenacity greater than 7.5 g/den and/or strength at 10% elongation greater than 4.0 g/den, as well as yarns, fabrics And articles of manufacture and methods of making them.

안료, 예컨대 카본 블랙을, 특히 군용 의류에서, 섬유에 첨가할 것이 요망되고 있으며, 그에 대한 이득이 밝혀져 있다. 예를 들어, 미국 특허 제5,830,572호, 미국 특허 제7,008,694호 및 미국 특허 제7,320,766호를 참조한다.It is desired to add pigments, such as carbon black, to fibers, especially in military clothing, and the benefits have been found. See, for example, U.S. Patent No. 5,830,572, U.S. Patent No. 7,008,694 and U.S. Patent No. 7,320,766.

게다가, 데님(denim) 및 캔버스(canvas) 직물, 특히 다크 데님, 특히 블랙 데님은 시장에서 인기가 있게 되었지만, 산업계에서는 퇴색(fading) 또는 색견뢰도(colorfastness) 문제를 갖는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 블랙 데님의 경우, 착색은 반복된 세탁/마모 후에 빨리 퇴색된다. 또한, 면 또는 셀룰로스성 섬유와의 블렌드로서의 나일론의 첨가는 내마모성을 개선함으로써 얀 및 생성되는 직물의 내구성을 상당히 개선하는 것으로 알려져 있다. 블랙 데님 직물(black denim fabric)을 염색하는 데 사용되는 흑색 염료는 단지 나일론만을 염색하며, 나일론 섬유 상에서는 이들이 면 섬유 상에 있을 때만큼 어둡거나 영구적이지 않다.Moreover, denim and canvas fabrics, especially dark denim, especially black denim, have become popular in the market, but are known in the industry to have fading or colorfastness issues. For example, in the case of black denim, the color fades quickly after repeated washing/wearing. It is also known that the addition of nylon as a blend with cotton or cellulosic fibers significantly improves the durability of yarns and resulting fabrics by improving wear resistance. Black dyes used to dye black denim fabrics only dye nylon, and on nylon fibers they are not as dark or permanent as they are on cotton fibers.

그러나, 나일론 스테이플과 면 또는 셀룰로스성 섬유의 임의의 블렌딩은 높은 강도/높은 모듈러스를 필요로 한다.However, any blending of nylon staples with cotton or cellulosic fibers requires high strength/high modulus.

섬유의 용융 방사 전에 첨가제, 예컨대 안료를 중합체 내로 첨가하는 것은 섬유 물리적 특성을 역사적으로 감소시켜 왔다. 예를 들어, 유기 안료는 나일론을 가교결합시키고, 그의 점도를 변화시키고, 섬유를 약화시키는 구결정(spherulite)을 형성하고, 증가된 연신 장력 및 필라멘트 파단을 야기하는 경향이 있다. 첨가되는 안료가 많을수록, 강도 손실은 더 크다. 이러한 감소된 섬유 특성들은, 낮은 얀 강도 및 낮은 직물 강도 문제를 야기하기 때문에, 안료첨가된 나일론 스테이플과 셀룰로스성 섬유의 블렌딩을 방해하거나 제한해 왔다.Addition of additives such as pigments into the polymer prior to melt spinning of the fiber has historically reduced fiber physical properties. For example, organic pigments tend to crosslink nylon, change its viscosity, form spherulites that weaken fibers, and cause increased stretch tension and filament breakage. The more pigments added, the greater the strength loss. These reduced fiber properties have hindered or limited the blending of pigmented nylon staples and cellulosic fibers, as they cause low yarn strength and low fabric strength problems.

예를 들어, DuPont은 1990년대 중반 내지 후반에 자동차 실내 장식 재료(upholstery)에 사용하기 위한 안료첨가된 나일론 스테이플을 생성하였다. 생성된 나일론 스테이플 제품은 파단 강인도가 5.5 그램/데니어 미만이었다. 그 시점에서 확인된 유일한 최종 용도는 자동차/가정용 실내 장식 재료를 위하여 100% 형태로 방사될 얀을 위한 것이었다.For example, DuPont produced pigmented nylon staples for use in automotive upholstery in the mid to late 1990s. The resulting nylon staple product had a fracture toughness of less than 5.5 grams/denier. The only end use identified at that time was for yarns to be spun in 100% form for automotive/home decor materials.

미국 특허 제5,290,850호는 중합체와 착색 안료의 용융 블렌드로부터 안료첨가된 헥사메틸렌 아디프아미드 섬유를 용융 방사하기 위한 개선된 공정을 개시하는데, 상기 공정에서 중합체는, 7.5 그램/데니어 초과의 강인도를 나타내는, 헥사메틸렌을 형성하는 것들 이외에 2개의 상이한 이작용성 반복 아미드-형성 모이어티(moiety)를 갖는 랜덤 인터폴리아미드 또는 블록 중합체이다.U.S. Patent No. 5,290,850 discloses an improved process for melt spinning a pigmented hexamethylene adipamide fiber from a melt blend of polymer and colored pigment, wherein the polymer has a toughness of greater than 7.5 grams/denier. It is a random interpolyamide or block polymer having two different bifunctional repeating amide-forming moieties in addition to those that form hexamethylene, as indicated.

직물 및 다른 제조 물품에 사용하기 위한, 첨가제를 함유하는 추가의 높은 하중 지지 나일론 스테이플 섬유에 대한 필요성이 있다.There is a need for additional high load bearing nylon staple fibers containing additives for use in textiles and other articles of manufacture.

통상, 용융 방사 공정 동안 임의의 무기 또는 유기 안료 또는 첨가제를 중합체에 첨가하는 것은 얻어지는 섬유 강도를 감소시킨다. 섬유 강도 손실은 얀의 강도를 낮추게 되고 결과적으로 직물 강도를 낮추게 된다. 본 발명자들은 예기치 않게도, 섬유 형성 전에 첨가제를 나일론 중합체 내로 첨가하고, 스팀 보조 하에서 섬유를 연신하고/어닐링하는 공정이 첨가제를 함유하는 높은 강도/높은 모듈러스 섬유의 생성을 가져온다는 것을 알아내었다.Usually, adding any inorganic or organic pigments or additives to the polymer during the melt spinning process reduces the fiber strength obtained. Loss of fiber strength lowers the strength of the yarn and consequently the fabric strength. The inventors unexpectedly found that the process of adding the additives into the nylon polymer prior to fiber formation and stretching/annealing the fibers under steam assistance results in the production of high strength/high modulus fibers containing the additives.

따라서, 본 발명의 일 태양은 나일론 중합체 및 첨가제를 포함하는 나일론 스테이플 섬유에 관한 것이다. 본 발명의 첨가제를 함유하는 나일론 스테이플 섬유는 파단 강인도가 6.5 g/den 초과를 나타낸다. 일 비제한적인 실시 형태에서, 나일론 스테이플 섬유는 10% 신율에서의 강인도가 3.0 g/den 초과를 나타낸다. 이들 섬유 내에 포함될 수 있는 첨가제의 비제한적인 예에는 안료뿐만 아니라, 내화성 또는 내화염성(fire or flame (FR) resistance) 및/또는 자외선(UV) 보호를 위해 포함되는 첨가제가 있다.Accordingly, one aspect of the present invention relates to nylon staple fibers comprising a nylon polymer and additives. The nylon staple fiber containing the additive of the present invention exhibits a fracture toughness greater than 6.5 g/den. In one non-limiting embodiment, the nylon staple fiber exhibits toughness at 10% elongation greater than 3.0 g/den. Non-limiting examples of additives that may be included in these fibers include pigments, as well as additives included for fire or flame (FR) resistance and/or ultraviolet (UV) protection.

본 발명의 다른 태양은 나일론 스테이플 섬유로부터 방사된 얀에 관한 것이다. 일 비제한적인 실시 형태에서, 얀은 적어도 하나의 동반(companion) 스테이플 섬유를 추가로 포함한다. 일 비제한적인 실시 형태에서, 얀의 나일론 함량은 5% 초과이다. 일 비제한적인 실시 형태에서, 얀의 나일론 함량은 30% 초과이다. 일 비제한적인 실시 형태에서, 얀의 나일론 함량은 50% 초과이다. 그러한 얀은 직물 및 다른 제조 물품으로 제조될 수 있으며, 이들은 유리하게는 경량이고, 편안하고, 저가이고, 내구성이 있으며, 이에 따라, 예를 들어 군용 의류, 예컨대 전투복 또는 다른 질긴 용도 의류에 또는 이들로서 사용하기에 특히 적합하다.Another aspect of the invention relates to a yarn spun from nylon staple fibers. In one non-limiting embodiment, the yarn further comprises at least one companion staple fiber. In one non-limiting embodiment, the nylon content of the yarn is greater than 5%. In one non-limiting embodiment, the nylon content of the yarn is greater than 30%. In one non-limiting embodiment, the nylon content of the yarn is greater than 50%. Such yarns can be made of fabrics and other articles of manufacture, which are advantageously lightweight, comfortable, low cost, durable, and thus, for example, in military clothing, such as combat clothing or other tough use clothing, or It is particularly suitable for use as.

본 발명의 다른 태양은, 적어도 일부분이 본 발명의 나일론 스테이플 섬유 또는 얀을 포함하는 제조 물품에 관한 것이다.Another aspect of the invention relates to an article of manufacture comprising at least a portion of the nylon staple fibers or yarns of the invention.

일 비제한적인 실시 형태에서, 제조 물품은 직물이다.In one non-limiting embodiment, the article of manufacture is a fabric.

일 비제한적인 실시 형태에서, 직물은 단색(solid color)으로 염색되고/되거나 균일한 어두운 음영을 나타낸다.In one non-limiting embodiment, the fabric is dyed solid color and/or exhibits a uniform dark shade.

일 비제한적인 실시 형태에서, 직물은 그러한 안료-함유 성분 또는 첨가제-함유 성분이 결여된 가장 가까운 동반 직물에 비해 개선된 UV 광 견뢰도를 나타낸다.In one non-limiting embodiment, the fabric exhibits improved UV light fastness compared to the closest companion fabric lacking such pigment-containing or additive-containing components.

일 비제한적인 실시 형태에서, 직물은 그러한 안료-함유 성분 또는 첨가제-함유 성분이 결여된 가장 가까운 동반 직물에 비해 개선된 염료 세탁 견뢰도를 나타낸다.In one non-limiting embodiment, the fabric exhibits improved dye wash fastness compared to the closest companion fabric lacking such pigment-containing or additive-containing components.

일 비제한적인 실시 형태에서, 직물은 위장 프린트(camouflage print)이다. 이러한 직물은 전형적으로 안료첨가된 합성 섬유, 예컨대 폴리아미드 6,6 또는 나일론 6,6의 사용에 의해 구성되지만, 직물은 또한 그레이지(greige) 또는 안료 비첨가된 직물일 수 있다. 그러나, 섬유가 안료첨가된 경우에도, 안료첨가된 직물의 상부 위에서 프린팅이 여전히 일어날 수 있다.In one non-limiting embodiment, the fabric is a camouflage print. Such fabrics are typically constructed by use of pigmented synthetic fibers, such as polyamide 6,6 or nylon 6,6, but the fabric can also be a greige or pigment-free fabric. However, even when the fibers are pigmented, printing may still occur on top of the pigmented fabric.

일 비제한적인 실시 형태에서, 직물은 600 내지 900 nm 범위에서 NIR(근적외선) 반사율을 나타내고/내거나 900 내지 2500 nm 범위에서 더 낮고 평평해진 SWIR(단파장 적외선) 반사율을 나타낸다. 또한, 직물은 SWIR 스펙트럼에서 프린팅된 직물에 사용되는 개별 색상들 사이에 적외선(IR) 반사율 곡선 분리를 증가시키고, 야간 시력 고글 감시에 대한 추가의 교란 및 개선된 위장 효과를 제공한다.In one non-limiting embodiment, the fabric exhibits NIR (Near Infrared) reflectance in the 600 to 900 nm range and/or lower and flattened SWIR (Short Wave Infrared) reflectance in the 900 to 2500 nm range. In addition, the fabric increases the infrared (IR) reflectance curve separation between the individual colors used in the printed fabric in the SWIR spectrum, and provides additional disturbance and improved camouflage effects for night vision goggle surveillance.

일 비제한적인 실시 형태에서, 직물은 개선된 내화염성 특성을 갖는다.In one non-limiting embodiment, the fabric has improved flame resistance properties.

일 비제한적인 실시 형태에서, 직물은 그러한 안료-함유 성분 또는 첨가제-함유 성분이 결여된 가장 가까운 동반 직물에 비해 개선된 전기 아크 등급을 나타낸다.In one non-limiting embodiment, the fabric exhibits improved electrical arc rating compared to the closest companion fabric lacking such pigment-containing or additive-containing components.

일 비제한적인 실시 형태에서, 제조 물품은 데님 직물이다. 일 비제한적인 실시 형태에서, 데님 직물은 나일론 스테이플 섬유 내에 함유된 안료와 유사한 색상으로 오버다이(overdye)된다. 또한, 섬유가 흑색이고 직물이 어두운 색상으로 프린팅될 때, 더 균일하게 염색된 제품이 얻어지는데, 그 이유는 흑색 섬유는 직물을 통해 보이는 백색 섬유의 외관을 최소화하거나 없애도록 작용할 것이기 때문이다.In one non-limiting embodiment, the article of manufacture is a denim fabric. In one non-limiting embodiment, the denim fabric is overdyed with a color similar to the pigment contained in nylon staple fibers. In addition, when the fibers are black and the fabric is printed in a dark color, a more uniformly dyed product is obtained because the black fibers will act to minimize or eliminate the appearance of the white fibers seen through the fabric.

다른 비제한적인 실시 형태에서, 제조 물품은 부직 직물 복합재이다. 그러한 복합재에 대한 최종 용도는 산업용(펠트/배킹(backing)/여과/절연), 의류(안감 직물을 포함함), 신발, 백/팩 하드 기어, 내구성 및 반내구성(일회용 또는 준일회용) 의복 또는 PPE - FR용(화학적으로 처리되거나 고유 FR 섬유 기술과 조합된 것), 생화학용, 또는 다른 특수용 보호복을 포함함 - 를 포함하지만 이로 한정되지 않는다.In another non-limiting embodiment, the article of manufacture is a nonwoven fabric composite. End uses for such composites include industrial (felt/backing/filtration/insulation), clothing (including lining fabrics), footwear, backpack/pack hard gear, durable and semi-durable (disposable or semi-disposable) clothing, or PPE-including but not limited to FR (including chemically treated or combined with proprietary FR fiber technology), biochemical, or other specialty protective clothing.

본 발명의 또 다른 태양은 높은 강도 또는 하중 지지 안료첨가된 나일론 스테이플 섬유의 생성 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 안료를 함유하는 나일론 중합체를 용융-방사하여 필라멘트를 형성하는 단계, 이어서 상기 필라멘트를 균일하게 급랭(quenching)하는 단계, 및 다수의 상기 급랭된 필라멘트들로부터 토우를 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 토우는 스팀의 존재 하에서 연신을 거친다. 이어서, 연신된 토우가 어닐링되고, 생성된 연신되고 어닐링된 토우는 스테이플 섬유로 전환된다. 일 비제한적인 실시 형태에서, 어닐링은 장력 하에서 수행된다. 이러한 방법에 따라 생성된 나일론 스테이플 섬유는 파단 강인도가 6.5 g/den 초과이다. 일 비제한적인 실시 형태에서, 이러한 방법에 따라 제조된 나일론 스테이플 섬유는 10% 신율에서의 강인도가 3.0 g/den 초과이다.Another aspect of the present invention relates to a method of producing high strength or load bearing pigmented nylon staple fibers. The method of the present invention comprises melt-spinning a nylon polymer containing a pigment to form a filament, followed by uniformly quenching the filament, and forming a tow from a plurality of the quenched filaments. Includes. The tow is then stretched in the presence of steam. The stretched tow is then annealed, and the resulting stretched and annealed tow is converted into staple fibers. In one non-limiting embodiment, annealing is performed under tension. The nylon staple fibers produced according to this method have a fracture toughness of greater than 6.5 g/den. In one non-limiting embodiment, nylon staple fibers prepared according to this method have a toughness at 10% elongation of greater than 3.0 g/den.

파단 강인도가 6.5 g/den 초과를 나타내고/내거나 10% 신율에서의 강인도가 3.0 g/den 초과를 나타내는, 첨가제를 함유하는 높은 강도 또는 하중 지지 나일론 스테이플 섬유, 얀, 직물 및 적어도 일부분이 이들 섬유로부터 제조되는 다른 제조 물품, 및 이들의 생성 방법이 본 명세서에 의해 제공된다.High-strength or load-bearing nylon staple fibers, yarns, fabrics and at least a portion of them containing additives, wherein the breaking toughness is greater than 6.5 g/den and/or the strength at 10% elongation is greater than 3.0 g/den. Other articles of manufacture made from fibers, and methods for their production, are provided by this specification.

나일론 스테이플 섬유 내에 포함되는 첨가제의 비제한적인 예에는 안료, UV 보호를 제공하는 첨가제, 및 FR 저항성을 위한 첨가제가 있다.Non-limiting examples of additives included in nylon staple fibers include pigments, additives that provide UV protection, and additives for FR resistance.

일 비제한적인 실시 형태에서, 첨가제는 약 10 ppm(parts per million, 백만분율) 내지 약 50,000 ppm의 양으로 존재하는 안료이다. 일 비제한적인 실시 형태에서, 안료는 카본 블랙이다. 적합한 안료의 추가의 예에는 하기와 같은 것이 있다: 울트라마린 바이올렛, 황을 함유하는 나트륨 및 알루미늄의 규산염; 한 퍼플(han purple), BaCuSi2O6; 코발트 바이올렛, 오르토인산제1코발트; 망간 바이올렛, NH4MnP2O7; 울트라마린, Na8-10Al6Si6O24S2-4; 페르시안 블루, (Na, Ca)8(AlSiO4)6(S,SO4,Cl)1-2; 코발트 블루, 주석산코발트(II); 이집트 블루, (CaCuSi4O10); 한 블루(han blue), BaCuSi4O10; 아주라이트, (Cu3(CO3)2(OH2)); 프러시안 블루, 헥사시아노철산제2철; YInMn 블루, (Yln1-xMnxO3); 카드뮴 그린, CdS와 Cr2O3의 혼합물; 크롬 그린, 산화제2크롬; 비리디안, 수화된 산화제2크롬; 린만 그린(Rinman's green), CoZnO2; 말라카이트, (Cu2CO3(OH)2); 파리스 그린, Cu(C2H2O2)2.3Cu(AsO2)2); 셸레 그린(Scheele's green), CuHAsO3; 버디그리스(Verdigris), 이는 전형적으로 제2구리 아세테이트 및/또는 말라카이트임; 베로나 그린(Verona green), (K[(Al,FeIII),(FeII,Mg](AlSi3,Si4)O10(OH)2); 오피먼트(orpiment), (As2S3); 프림로즈 옐로우, (BiVO4); 황화카드뮴, CdS; 크롬 옐로우, PbCrO4; 코발트 옐로우, (K3Co(NO2)6); 옐로우 오커, (Fe2O3.H2O); 티타늄 옐로우; 채색금(mosaic gold), SnS2; 카드뮴 오렌지, 설포셀렌화카드뮴; 크롬 오렌지, (PbCrO4 + PbO); 계관석(realgar), AS4S4; 카드뮴 레드, CdSe; 인디안 레드; 레드 오커, Fe2O3; 번트 시에나; 버밀리언, HgS; 로 엄버(raw umber), Fe2O3 + MnO2 + nH2O + Si + AlO3; 로 시에나(raw sienna); 아이보리 블랙; 바인 블랙; 램프 블랙; 마스 블랙(mars black), Fe3O4; 이산화망간; 티타늄 블랙, Ti2O3; 안티몬 화이트, Sb2O3; 황산바륨; 리소폰, BaSO4.ZnS; 크렘니츠 화이트(Cremnitz white), ((PbCO3)2-Pb(OH)2); 이산화티타늄, TiO2; 및 산화아연, ZnO.In one non-limiting embodiment, the additive is a pigment present in an amount from about 10 ppm (parts per million) to about 50,000 ppm. In one non-limiting embodiment, the pigment is carbon black. Additional examples of suitable pigments include: ultramarine violet, sulfur containing sodium and aluminum silicates; Han purple, BaCuSi 2 O 6 ; Cobalt violet, first cobalt orthophosphate; Manganese violet, NH 4 MnP 2 O 7 ; Ultramarine, Na 8-10 Al 6 Si 6 O 24 S 2-4 ; Persian blue, (Na, Ca) 8 (AlSiO 4 ) 6 (S,SO 4 ,Cl) 1-2 ; Cobalt blue, cobalt stannate (II); Egyptian Blue, (CaCuSi 4 O 10 ); Han blue, BaCuSi 4 O 10 ; Azurite, (Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH 2 )); Prussian blue, ferric hexacyanoferrate; YInMn blue, (Yln 1-x Mn x O 3 ); Cadmium green, a mixture of CdS and Cr 2 O 3 ; Chromium green, chromium oxide; Virdian, hydrated chromium oxide; Rinman's green, CoZnO 2 ; Malachite, (Cu 2 CO 3 (OH) 2 ); Paris Green, Cu(C 2 H 2 O 2 ) 2.3 Cu(AsO 2 ) 2 ); Schele's green, CuHAsO 3 ; Verdigris, which is typically cupric acetate and/or malachite; Verona green, (K[(Al,Fe III ),(Fe II ,Mg](AlSi 3 ,Si 4 )O 10 (OH) 2 ); orpiment, (As 2 S 3 ) ; Primrose Yellow, (BiVO 4 ); Cadmium Sulfide, CdS; Chromium Yellow, PbCrO 4 ; Cobalt Yellow, (K 3 Co(NO 2 ) 6 ); Yellow Ocher, (Fe 2 O 3 .H 2 O); Titanium Yellow; mosicic gold, SnS 2 ; cadmium orange, cadmium sulfoselenide; chromium orange, (PbCrO 4 + PbO); realgar, AS 4 S 4 ; cadmium red, CdSe; Indian red; red ocher , Fe 2 O 3 ; Burnt Siena; Vermillion, HgS; raw umber, Fe 2 O 3 + MnO 2 + nH 2 O + Si + AlO 3 ; raw sienna; ivory black; Vine Black ; Lamp black; mars black, Fe 3 O 4 ; manganese dioxide; titanium black, Ti 2 O 3 ; antimony white, Sb 2 O 3 ; barium sulfate; lysophone, BaSO 4 .ZnS; Kremnitz white (Cremnitz white), ((PbCO 3 ) 2 -Pb(OH) 2 ); titanium dioxide, TiO 2 ; and zinc oxide, ZnO.

고 강인도 섬유 및 셀룰로스성 또는 재생 합성 또는 천연 섬유를 포함하는 부직 직물 복합재가 본 명세서에 의해 또한 제공된다.Non-woven fabric composites comprising high toughness fibers and cellulosic or regenerated synthetic or natural fibers are also provided by this specification.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "내구성이 있는" 및 "내구성"은, 직물의 경향에 있어서, 적합하게 높은 그랩(grab) 및 인열 강도를 가질 뿐만 아니라 그러한 직물의 의도된 최종 용도를 위하여 내마모성을 갖는 것으로, 그리고 직물 사용이 시작된 후 적절한 시간 동안 그러한 바람직한 특성을 보유하는 것으로 그렇게 특징지어지는 직물의 경향을 지칭한다.As used herein, the terms “durable” and “durable”, in the tendency of fabrics, have moderately high grab and tear strength, as well as wear resistance for the intended end use of such fabrics. It refers to the tendency of the fabric to be characterized as having, and having such desirable properties for an appropriate time after the use of the fabric is started.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 방사된 얀(spun yarn)을 언급함에 있어서, 용어 "블렌드" 또는 "블렌딩된"은 적어도 2가지 유형의 섬유들의 혼합물을 의미하며, 상기 혼합물은 각각의 섬유 유형의 개별 섬유들이 다른 유형의 개별 섬유들과 실질적으로 완전히 상호혼합되어 실질적으로 균질한 섬유 혼합물을 제공하는 방식으로 형성되며, 이러한 섬유 혼합물은 추가의 가공 및 사용 시에 그의 완전성을 유지하기에 충분한 얽힘을 갖는다.As used herein, in referring to spun yarn, the term “blend” or “blended” refers to a mixture of at least two types of fibers, the mixture of each fiber type. The individual fibers are formed in such a way that they are substantially completely intermixed with other types of individual fibers to provide a substantially homogeneous fiber mixture, the fiber mixture having sufficient entanglement to maintain its integrity upon further processing and use. Have

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 면 번수(cotton count)는 840 야드의 길이를 기준으로 한 얀 번호 체계를 지칭하며, 얀의 번수는 중량이 1 파운드가 되는 데 필요한 840-야드 타래(skein)의 수이다.As used herein, cotton count refers to a yarn numbering system based on a length of 840 yards, and the number of yarns is the amount of 840-yard skein required to weigh 1 pound. Sue.

본 명세서에 언급된 모든 수치 값은 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해된다.It is understood that all numerical values recited herein are modified by the term “about”.

일부 실시 형태는 소정의 명시된 특성을 갖는 첨가제를 함유하는 개선된 나일론 스테이플 섬유의 제조에 기초하고, 얀, 및 그러한 얀으로부터 직조된 직물의 후속 제조에 기초하는데, 여기서는 첨가제를 함유하는 이들 개선된 나일론 스테이플 섬유가 적어도 하나의 다른 섬유와 블렌딩된다. 다른 섬유에는 셀룰로스 물질, 예컨대 면, 변성 셀룰로스 물질, 예컨대 내화성(FR) 처리된 셀룰로스, 폴리에스테르, 레이온, 동물성 섬유, 예컨대 울, FR 폴리에스테르, FR 나일론, FR 레이온, m-아라미드, p-아라미드, 모드아크릴, 노볼로이드, 멜라민, 폴리비닐 클로라이드, 정전기 방지 섬유, PBO(1,4-벤젠다이카르복실산, 4,6-다이아미노-1,3-벤젠다이올 다이하이드로클로라이드와의 중합체), PBI(폴리벤즈이미다졸), 및 이들의 조합이 포함될 수 있다. 일부 실시 형태의 나일론 스테이플 섬유는 얀 및 직물에 강도 및/또는 내마모성의 증가를 제공할 수 있다. 이는, 비교적 더 약한 섬유, 예컨대 면 및 울과의 조합에 있어서 특히 그러하다.Some embodiments are based on the production of improved nylon staple fibers containing additives having certain specified properties, and based on yarns, and subsequent production of fabrics woven from such yarns, where these improved nylons containing additives Staple fibers are blended with at least one other fiber. Other fibers include cellulosic materials such as cotton, modified cellulosic materials such as fire-resistant (FR) treated cellulose, polyester, rayon, animal fibers such as wool, FR polyester, FR nylon, FR rayon, m-aramid, p-aramid , Modacrylic, novoloid, melamine, polyvinyl chloride, antistatic fiber, PBO (polymer with 1,4-benzenedicarboxylic acid, 4,6-diamino-1,3-benzenediol dihydrochloride) , PBI (polybenzimidazole), and combinations thereof. Nylon staple fibers of some embodiments can provide yarns and fabrics with an increase in strength and/or wear resistance. This is especially true in combination with relatively weaker fibers, such as cotton and wool.

본 명세서에서 제조되고 사용되는, 첨가제를 함유하는 나일론 스테이플 섬유의 구체적인 특성에는 섬유 데니어, 섬유 강인도, 및 7% 및 10% 신율에서의 섬유 강인도의 관점에서 정의된 섬유 하중-지지 능력이 포함된다.Specific properties of the nylon staple fibers containing additives, which are made and used herein, include fiber load-bearing ability defined in terms of fiber denier, fiber toughness, and fiber toughness at 7% and 10% elongation. do.

본 발명의 첨가제 물질을 함유하는 원하는 나일론 스테이플 섬유의 실현은 스테이플 섬유 제조에 있어서 소정의 선택된 특성을 갖는 나일론 중합체 필라멘트 및 토우를 사용하고 이들이 소정의 선택된 가공 작업 및 조건을 사용하여 가공되는 것에 기초한다. 구체적으로는, 본 발명자들은 첨가제를 함유하는 나일론 스테이플 섬유의 생성 동안에 공급 모듈과 연신 모듈 사이에 스팀의 도입 및/또는 어닐링 동안의 장력이 그러한 섬유 첨가제의 첨가와 관련된 강도의 감소를 상당히 억제하거나 방지한다는 것을 알아내었다. 본 발명의 일 비제한적인 실시 형태에서, 스팀은 공급 모듈과 연신 모듈 사이에 스팀 챔버를 추가함으로써 공정 내로 도입되는데, 그 이유는, 이것이 어닐링 전에 과량의 물이 제거될 수 있게 하기 때문이다. 어떠한 특정 이론으로 제한되지 않고서, 스팀 챔버는 나일론의 연신력을 감소시키기에 충분한 열/스팀을 가하고, 연신이 공급 롤 출구 지점에 있지 않게 또는 공급 롤 출구를 넘지 않게 연신을 증기 챔버로 국재화하는 것을 돕는 것으로 여겨진다. 스팀은 압력에 의해 제어될 수 있다.The realization of the desired nylon staple fibers containing the additive material of the present invention is based on the use of nylon polymer filaments and tows with certain selected properties in the manufacture of staple fibers and they are processed using certain selected processing operations and conditions. . Specifically, the present inventors considerably prevent or prevent the reduction in strength associated with the addition of such fiber additives by the tension during the introduction and/or annealing of steam between the feed module and the stretching module during the production of nylon staple fibers containing the additives. Found out. In one non-limiting embodiment of the present invention, steam is introduced into the process by adding a steam chamber between the feed module and the draw module, as this allows excess water to be removed prior to annealing. Without being limited to any particular theory, the steam chamber applies sufficient heat/steam to reduce the stretching force of the nylon, and localizes the stretching into the steam chamber so that the stretching is not at the feed roll outlet point or beyond the feed roll outlet. It is believed to help. Steam can be controlled by pressure.

본 발명의 나일론 필라멘트의 방사에 사용되는 나일론 중합체 그 자체는 통상적인 방식으로 생성될 수 있다. 일부 실시 형태의 공정 및 필라멘트에 사용하기에 적합한 나일론 중합체는 용융 방사가능한 또는 용융 방사된 합성 중합체를 포함한다. 그러한 나일론 중합체는 폴리아미드 단일중합체, 공중합체, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있는데, 이들은 주로 지방족이며, 즉 중합체의 아미드 결합의 85% 미만이 2개의 방향족 고리에 부착되어 있다. 널리 사용되는 폴리아미드 중합체, 예컨대 나일론 6,6인 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드) 및 나일론 6인 폴리(ε-카프로아미드) 및 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물이 일부 실시 형태에 따라 사용될 수 있다. 유리하게 사용될 수 있는 다른 폴리아미드 중합체는 나일론 12, 나일론 4,6, 나일론 6,10, 나일론 6,12, 나일론 12,12, 및 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물이다. 일부 실시 형태의 공정, 섬유, 얀 및 직물에 사용될 수 있는 예시적인 폴리아미드 및 코폴리아미드는 미국 특허 제5,077,124호, 제5,106,946호, 및 제5,139,729호(각각 Cofer et al.에게 허여됨)에 기재된 것들 및 문헌[Gutmann in Chemical Fibers International, pages 418-420, Volume 46, December 1996]에 의해 개시된 폴리아미드 중합체 혼합물이다. 이들 간행물은 모두 본 명세서에 참고로 포함된다.The nylon polymer itself used for spinning the nylon filaments of the present invention can be produced in a conventional manner. Nylon polymers suitable for use in the process and filaments of some embodiments include melt spunable or melt spun synthetic polymers. Such nylon polymers can include polyamide homopolymers, copolymers, and mixtures thereof, which are predominantly aliphatic, ie less than 85% of the amide linkages of the polymer are attached to two aromatic rings. Widely used polyamide polymers such as nylon 6,6 poly(hexamethylene adipamide) and nylon 6 poly(ε-caproamide) and copolymers thereof and mixtures thereof can be used in accordance with some embodiments. . Other polyamide polymers that can be advantageously used are nylon 12, nylon 4,6, nylon 6,10, nylon 6,12, nylon 12,12, and copolymers thereof and mixtures thereof. Exemplary polyamides and copolyamides that can be used in some embodiments of the process, fibers, yarns, and fabrics are described in U.S. Pat.Nos. 5,077,124, 5,106,946, and 5,139,729 (each granted to Cofer et al., respectively). And polyamide polymer mixtures disclosed by Gutmann in Chemical Fibers International, pages 418-420, Volume 46, December 1996. All of these publications are incorporated herein by reference.

일 비제한적인 실시 형태에서, 중합체는 설폰화 아이소프탈레이트(SIPA)의 단량체 염 또는 단량체 메틸펜타메틸렌다이아민(MPMD)을 추가로 포함할 수 있다. 일 비제한적인 실시 형태에서, 단량체는 나일론 중합체의 약 0.04 내지 약 4 중량%의 양으로 첨가된다.In one non-limiting embodiment, the polymer can further include a monomer salt of a sulfonated isophthalate (SIPA) or a monomer methylpentamethylenediamine (MPMD). In one non-limiting embodiment, the monomer is added in an amount of about 0.04 to about 4% by weight of the nylon polymer.

나일론 스테이플 섬유의 제조에 사용되는 나일론 중합체는 통상적으로, 적절한 단량체, 촉매, 산화방지제 및 다른 첨가제(가소제, 소광제(delustrant), 안료, 염료, 광안정제, 열안정제, 정전기를 감소시키기 위한 정전기 방지제, 가염성(dye ability)을 변경시키기 위한 첨가제, 표면 장력을 변경시키기 위한 작용제 등을 포함하지만 이로 한정되지 않음)를 반응시킴으로써 제조되어 왔다. 중합은 전형적으로 연속 중합기 또는 배치 오토클레이브(batch autoclave) 내에서 수행되어 왔다. 이어서, 이로써 생성된 용융된 중합체는 전형적으로 방사 팩(spin pack)에 도입되었으며, 여기서는 그것이 적합한 방사구를 통해 가압되어 필라멘트로 형성되고, 필라멘트는 급랭되고, 이어서 나일론 스테이플 섬유로의 최종 가공을 위하여 토우로 형성된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 방사 팩은 팩의 상부에 있는 팩 뚜껑, 팩의 저부에 있는 방사구 플레이트, 및 앞서의 두 구성요소 사이에 개재된 중합체 필터 홀더로 구성된다. 필터 홀더는 내부에 중앙 리세스(central recess)를 갖는다. 뚜껑과 필터 홀더 내의 리세스는 폐쇄된 포켓을 형성하도록 협동하며, 폐쇄된 포켓에는 중합체 필터 매체, 예컨대 모래가 수용된다. 팩 내부에 채널이 제공되어 있어서 펌프 또는 압출기에 의해 공급되는 용융된 중합체의 유동이 팩을 통해 그리고 최종적으로는 방사구 플레이트를 통해 이동할 수 있게 한다. 방사구 플레이트는 그를 통해 연장되는 작은 정밀 보어(precision bore)들의 어레이를 가지며, 이들은 중합체를 팩의 하부 표면으로 이송시킨다. 보어들의 입구는 방사구 플레이트의 하부 표면 상에 오리피스들의 어레이를 형성하며, 이러한 하부 표면은 급랭 구역의 상부를 형성한다. 이들 오리피스를 빠져나가는 중합체는 필라멘트의 형태이며, 이어서 필라멘트는 급랭 구역을 통해 하향으로 직행한다.Nylon polymers used in the manufacture of nylon staple fibers are typically suitable monomers, catalysts, antioxidants and other additives (plasticizers, delustrants, pigments, dyes, light stabilizers, heat stabilizers, antistatic agents to reduce static electricity) , Including, but not limited to, additives for altering dye ability, agents for altering surface tension, and the like. Polymerization has typically been carried out in continuous polymerizers or batch autoclaves. The resulting molten polymer is then typically introduced into a spin pack, where it is pressed through a suitable spinneret to form a filament, the filament is quenched, and then for final processing into nylon staple fibers. It is formed of tow. As used herein, the spinning pack consists of a pack lid at the top of the pack, a spinneret plate at the bottom of the pack, and a polymer filter holder interposed between the two preceding components. The filter holder has a central recess therein. The lid and the recess in the filter holder cooperate to form a closed pocket, in which the polymeric filter medium, such as sand, is accommodated. A channel is provided inside the pack so that the flow of molten polymer supplied by the pump or extruder can travel through the pack and finally through the spinneret plate. The spinneret plate has an array of small precision bore extending through it, which transports the polymer to the bottom surface of the pack. The inlets of the bores form an array of orifices on the lower surface of the spinneret plate, which lower surface forms the top of the quench zone. The polymer exiting these orifices is in the form of filaments, and then the filaments go straight down through the quench zone.

연속 중합기 또는 배치 오토클레이브 내에서 수행되는 중합의 정도는 일반적으로 상대 점도 또는 RV로 알려진 파라미터에 의해 정량화될 수 있다. RV는 포름산 용매 중 나일론 중합체의 용액의 점도 대 포름산 용매 자체의 점도의 비이다. RV는 나일론 중합체 분자량의 간접적 지표로서 받아들여진다. 본 발명의 목적상, 나일론 중합체 RV의 증가는 나일론 중합체 분자량의 증가와 동의어로 간주된다.The degree of polymerization performed in a continuous polymerizer or batch autoclave can be quantified by a parameter commonly known as relative viscosity or RV. RV is the ratio of the viscosity of the solution of the nylon polymer in the formic acid solvent to the viscosity of the formic acid solvent itself. RV is accepted as an indirect indicator of the molecular weight of the nylon polymer. For the purposes of the present invention, an increase in nylon polymer RV is considered synonymous with an increase in nylon polymer molecular weight.

나일론 분자량이 증가함에 따라, 나일론 중합체의 점도 증가로 인해 그의 가공이 더 어려워진다. 따라서, 연속 중합기 또는 배치 오토클레이브는 전형적으로 스테이플 섬유로의 최종 처리를 위하여 나일론 중합체를 제공하도록 작동되며, 여기서 나일론 중합체는 RV 값이 약 60 이하이다.As the nylon molecular weight increases, its processing becomes more difficult due to the increase in the viscosity of the nylon polymer. Thus, a continuous polymerizer or batch autoclave is typically operated to provide a nylon polymer for final treatment with staple fibers, where the nylon polymer has an RV value of about 60 or less.

일부 목적을 위하여, 더 큰 분자량의 나일론 중합체, 즉 70 내지 75 초과 및 최대 140 또는 심지어 190 이상의 RV 값을 갖는 나일론 중합체의 제공이 유리할 수 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 이러한 유형의 고 RV 나일론 중합체는 굴곡 마모 및 화학적 분해에 대한 개선된 저항성을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 그러한 고 RV 나일론 중합체는 방사하여 나일론 스테이플 섬유를 형성하는 데 특히 적합하며, 이러한 나일론 스테이플 섬유는 제지 펠트의 제조에 유리하게 사용될 수 있다. 고 RV 나일론 중합체 및 그로부터의 스테이플 섬유를 제조하기 위한 절차 및 장치가 Kidder에게 허여된 미국 특허 제5,236,652호 및 Schwinn and West에게 허여된 미국 특허 제6,235,390호; 제6,605,694호; 제6,627,129호 및 제6,814,939호에 개시되어 있다. 이들 특허 모두는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.For some purposes, it is known that the provision of larger molecular weight nylon polymers, i.e., nylon polymers having a RV value of greater than 70 to 75 and up to 140 or even 190 or higher, may be advantageous. For example, this type of high RV nylon polymer is known to have improved resistance to flexural wear and chemical degradation. Thus, such high RV nylon polymers are particularly suitable for spinning to form nylon staple fibers, which can be advantageously used in the manufacture of papermaking felts. US Pat. Nos. 5,236,652 to Kidder and US Pat. No. 6,235,390 to Schwinn and West; procedures and apparatus for making high RV nylon polymers and staple fibers therefrom; No. 6,605,694; 6,627,129 and 6,814,939. All of these patents are incorporated herein by reference in their entirety.

일부 실시 형태에 따르면, 연속 중합기 또는 배치 오토클레이브에서의 중합을 통해 일반적으로 얻어지는 것과 대체로 일치하거나 일부 경우에 더 높은 RV 값을 갖는 나일론 중합체로부터 제조된 스테이플 섬유는, 첨가제와 함께 그리고 본 명세서에 기재된 방사, 급랭, 공급, 및 스팀의 존재 하에서의 연신 및 어닐링 절차에 따라 가공될 때, 예기치 않게도, 표준 제품 또는 이전에 기재된 개선과 대비하여, 증가된 섬유 파단 강인도 및 증가된 10% 신율에서의 강인도를 나타냄을 발견하였다. 강인도가 개선된, 첨가제를 함유하는 그러한 나일론 스테이플 섬유가 하나 이상의 다른 섬유, 예컨대 면 스테이플 섬유와 블렌딩될 때, 개선된 강도뿐만 아니라 더 낮은 중량의 텍스타일 얀이 실현될 수 있다. 그러한 얀으로부터 직조된 직물, 예컨대 NYCO 직물은 앞서 기재된 내구성, 선택적인 경량, 개선된 편안함 및/또는 잠재적으로 더 낮은 비용에 대한 이점뿐만 아니라, 선택된 첨가제 색상, UV 보호 또는 FR 저항성의 이득을 나타낸다.According to some embodiments, staple fibers made from nylon polymers that generally match or generally have higher RV values in some cases than those generally obtained through polymerization in a continuous polymerizer or batch autoclave, with additives and herein When processed according to the described spinning, quenching, feeding, and drawing and annealing procedures in the presence of steam, unexpectedly, at increased fiber break toughness and increased 10% elongation, in contrast to standard products or previously described improvements. It was found to indicate the toughness of. When such nylon staple fibers containing additives with improved toughness are blended with one or more other fibers, such as cotton staple fibers, improved strength as well as lower weight textile yarns can be realized. Fabrics woven from such yarns, such as NYCO fabrics, exhibit the advantages of durability, optional light weight, improved comfort and/or potentially lower cost described above, as well as the benefits of selected additive color, UV protection or FR resistance.

본 명세서의 스테이플 섬유 제조 공정에 따르면, 하나 이상의 방사 팩 방사구를 통해 방사 용융되어 토우-형성 필라멘트가 형성되고 급랭되는, 첨가제를 함유하는 나일론 중합체는 RV 값이 45 내지 100(55 내지 100, 46 내지 65, 50 내지 60, 및 65 내지 100을 포함함)의 범위일 것이다. 그러한 RV 특성의 나일론 중합체는, 예를 들어, 폴리아미드 농축물의 용융 블렌딩 절차, 예컨대 전술된 Kidder '652호 특허에 개시된 공정을 사용하여 제조될 수 있다. Kidder는 포름산 상대 점도(RV)를 증가시킬 목적으로 촉매가 첨가되는 소정의 실시 형태를 개시한다. 용융 및 방사에 이용가능한 더 높은 RV 나일론 중합체, 예컨대 RV가 65 내지 100인 나일론이 또한 고상 중합(SPP) 단계에 의해 제공될 수 있으며, 여기서는 나일론 중합체 플레이크 또는 과립이 원하는 정도로 RV를 증가시키도록 컨디셔닝된다. 그러한 고상 중합(SPP) 절차는 잘 알려져 있으며, 상기 언급된 Schwinn/West '390호, '694호, '129호 및 '939호 특허에 잘 상세히 개시되어 있다.According to the staple fiber manufacturing process of the present specification, nylon polymers containing additives, which are melted and melted through one or more spinning pack spinnerets to form and quench, have an RV value of 45 to 100 (55 to 100, 46) To 65, 50 to 60, and 65 to 100). Nylon polymers of such RV properties can be prepared, for example, using melt blending procedures of polyamide concentrates, such as those disclosed in the Kidder '652 patent described above. Kidder discloses certain embodiments in which a catalyst is added for the purpose of increasing formic acid relative viscosity (RV). Higher RV nylon polymers available for melting and spinning, such as nylon with an RV of 65 to 100, can also be provided by a solid phase polymerization (SPP) step, where the nylon polymer flakes or granules are conditioned to increase the RV to the desired level. do. Such solid phase polymerization (SPP) procedures are well known and are well described in detail in the aforementioned Schwinn/West '390, '694, '129 and '939 patents.

본 명세서에 명시된 바와 같은 필요한 RV 특성을 갖는, 첨가제를 함유하는 나일론 중합체 재료는, 예를 들어 이축 용융기 장치를 통해 방사 팩에 공급된다. 일 비제한적인 실시 형태에서, 정량식(volumetric) 또는 중량식(gravimetric) 공급기가 첨가제의 첨가에 사용된다. 방사 팩 내에서, 첨가제를 함유하는 나일론 중합체는 하나 이상의 방사구를 통한 압출에 의해 방사되어 다수의 필라멘트를 형성한다. 본 발명의 목적상, 용어 "필라멘트"는, 길이에 수직인 단면 영역을 가로질러 높은 길이 대 폭의 비를 갖는, 비교적 가요성이고 거시적으로 균질한 물체(body)로서 정의된다. 필라멘트 단면은 임의의 형상일 수 있지만, 전형적으로 원형이다. 본 명세서에서, 용어 "섬유"는 또한 용어 "필라멘트"와 상호교환 가능하게 사용될 수 있다.Nylon polymer material containing additives, having the required RV properties as specified herein, is supplied to the spinning pack, for example through a twin-screw melter device. In one non-limiting embodiment, a volumetric or gravimetric feeder is used for the addition of additives. Within the spin pack, the nylon polymer containing the additive is spun by extrusion through one or more spinnerets to form multiple filaments. For the purposes of the present invention, the term "filament" is defined as a relatively flexible and macroscopically homogeneous body having a high length to width ratio across a cross-sectional area perpendicular to the length. The filament cross section can be of any shape, but is typically circular. In this specification, the term “fiber” may also be used interchangeably with the term “filament”.

각각의 개별 방사구 위치는 9 인치 × 7 인치(22.9 cm × 17.8 cm) 정도로 작은 영역 내에 100 내지 1950개의 필라멘트를 수용할 수 있다. 방사 팩 기계는 1 내지 96곳의 위치를 수용할 수 있으며, 이들 각각은 필라멘트 번들(bundle)을 제공하며, 이들은 최종적으로 연신/다른 토우 밴드(tow band)와의 하류 가공을 위하여 단일 토우 밴드로 합해진다.Each individual spinneret location can accommodate 100 to 1950 filaments in an area as small as 9 inches by 7 inches (22.9 cm by 17.8 cm). The spinning pack machine can accommodate from 1 to 96 locations, each of which provides a filament bundle, which are finally combined into a single tow band for stretching/downstream processing with other tow bands. Becomes

방사구를 빠져나간 후에, 각각의 방사구를 통해 압출된 용융된 필라멘트는 전형적으로 급랭 구역을 통과하며, 여기서는 다양한 급랭 조건 및 구성을 사용하여, 첨가제를 함유하는 용융된 중합체 필라멘트를 고화하고 이들을 함께 수집하여 토우를 형성하기에 적합하게 할 수 있다. 급랭은, 방사 팩 내의 각각의 방사구 위치로부터 급랭 구역 내로 압출되는 필라멘트 번들을 향해, 그 상에, 그와 함께, 그 주위로, 그리고 그를 통해 냉각 가스, 예를 들어 공기를 통과시킴으로써 가장 일반적으로 수행된다.After exiting the spinneret, the molten filament extruded through each spinneret typically passes through the quench zone, where various quench conditions and configurations are used to solidify the molten polymer filaments containing the additives and bring them together. It can be collected and adapted to form a tow. Quenching is most commonly by passing a cooling gas, such as air, through, through, around, and through the filament bundles extruded into the quench zone from each spinneret location in the spin pack. Is performed.

하나의 적합한 급랭 구성은 교차-유동(cross-flow) 급랭이며, 여기서는 냉각 가스, 예컨대 공기가, 압출된 필라멘트가 급랭 구역을 통해 이동하고 있는 방향에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 급랭 구역 내로 가압된다. 다른 급랭 구성 중에서도, 교차-유동 급랭 배열이 미국 특허 제3,022,539호; 제3,070,839호; 제3,336,634호; 제5,824,248호; 제6,090,485호, 제6,881,047호 및 제6,926,854호에 기재되어 있으며, 이들의 교시내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.One suitable quench configuration is cross-flow quench, where the cooling gas, such as air, is pressed into the quench zone in a direction substantially perpendicular to the direction in which the extruded filament is moving through the quench zone. . Among other quench configurations, the cross-flow quench arrangement is described in US Pat. No. 3,022,539; 3,070,839; 3,336,634; 5,824,248; 5,824,248; 6,090,485, 6,881,047 and 6,926,854, the teachings of which are incorporated herein by reference in their entirety.

본 발명의 스테이플 섬유 제조 공정의 일 비제한적인 실시 형태에서, 최종적으로 첨가제를 함유하는 원하는 나일론 스테이플 섬유를 형성하는 데 사용되는, 첨가제를 함유하는 압출된 나일론 필라멘트는 미국 특허 출원 공개 제2011/0177737호 및 제2011/0177738호에 기재된 바와 같은 위치상 균일성 및 급랭 조건의 균일성 둘 모두를 사용하여, 방사되고, 급랭되고, 토우로 형성되며, 이들의 교시내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.In one non-limiting embodiment of the staple fiber manufacturing process of the present invention, the extruded nylon filament containing additive, which is finally used to form the desired nylon staple fiber containing the additive, is disclosed in U.S. Patent Application Publication No. 2011/0177737 It is spun, quenched, formed into tow, using both positional uniformity and uniformity of quench conditions as described in heading and 2011/0177738, the teachings of which are incorporated herein by reference in their entirety. do.

이어서, 급랭된 방사된 필라멘트들은 하나 이상의 토우로 합해질 수 있다. 이어서, 하나 이상의 방사구로부터의 필라멘트로부터 형성된 그러한 토우에 2-스테이지 연속 작업을 거치며, 여기서 토우는 스팀의 존재 하에서 연신되고 어닐링된다.The quenched spun filaments can then be combined into one or more tows. Subsequently, such tows formed from filaments from one or more spinnerets undergo a two-stage continuous operation, where the tows are stretched and annealed in the presence of steam.

토우의 연신은 일반적으로 초기 또는 제1 연신 스테이지 또는 구역에서 주로 수행되는데, 여기서는 토우 밴드를 한 세트의 공급 롤과 (더 높은 속도로 작동하는) 한 세트의 연신 롤 사이에 통과시켜 토우 내의 필라멘트의 결정 배향을 증가시킨다. 토우가 연신되는 정도는 연신 롤의 더 높은 주변 속도(peripheral speed) 대 공급 롤의 더 낮은 주변 속도의 비인 연신비를 특정함으로써 정량화될 수 있다. 유효 연신비는 제1 연신비와 제2 연신비를 곱함으로써 계산된다.Stretching of the tow is usually carried out primarily in the initial or first stretching stage or zone, where the tow band is passed between a set of feed rolls and a set of stretching rolls (which operate at higher speeds) of the filaments in the tow. Increase the crystal orientation. The degree to which the tow is stretched can be quantified by specifying the draw ratio, which is the ratio of the higher peripheral speed of the draw roll to the lower peripheral speed of the feed roll. The effective stretching ratio is calculated by multiplying the first stretching ratio by the second stretching ratio.

제1 연신 스테이지 또는 구역은 여러 세트의 공급 롤 및 연신 롤뿐만 아니라 다른 토우 안내 및 장력조절 롤, 예컨대 스누빙 핀(snubbing pin)을 포함할 수 있다. 연신 롤 표면은 금속, 예를 들어 크롬 또는 세라믹으로 제조될 수 있다. 세라믹 연신 롤 표면이 본 명세서의 스테이플 섬유 제조 공정과 관련하여 사용하기 위하여 특정된 비교적 더 높은 연신비의 사용을 가능하게 하는 데 있어서 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 세라믹 롤은 롤 수명을 개선할 뿐만 아니라 랩핑되는 경향이 더 적은 표면을 제공한다. 본 명세서에 참고로 포함되는, 국제 섬유 저널(International Fiber Journal)을 표방하는 논문(문헌[International Fiber Journal, 17, 1, February 2002: "Textile and Bearing Technology for Separator Rolls", Zeitz and el.])뿐만 아니라 미국 특허 제4,794,680호가 또한 롤 수명을 개선하고 롤 표면에 대한 섬유 부착을 감소시키기 위해 세라믹 롤을 사용하는 것을 개시한다.The first draw stage or zone may include several sets of feed rolls and draw rolls, as well as other tow guide and tensioning rolls, such as snubbing pins. The stretch roll surface can be made of metal, for example chrome or ceramic. It has been found that the ceramic stretch roll surface is particularly advantageous in enabling the use of relatively higher draw ratios specified for use in connection with the staple fiber manufacturing process herein. Ceramic rolls not only improve roll life, but also provide a less prone surface to wrap. Papers representing the International Fiber Journal, incorporated herein by reference (International Fiber Journal, 17, 1, February 2002: "Textile and Bearing Technology for Separator Rolls", Zeitz and el.) In addition, US Pat. No. 4,794,680 also discloses the use of ceramic rolls to improve roll life and reduce fiber adhesion to roll surfaces.

본 발명의 필라멘트들의 토우의 최대 연신 정도는 초기 또는 제1 연신 스테이지 또는 구역에서 일어나지만, 일반적으로 또한 토우의 일부 추가적인 연신이 후술되는 제2 또는 어닐링 및 연신 스테이지 또는 구역에서 일어날 것이다. 본 발명의 필라멘트 토우에 가해지는 총 연신량은 제1 초기 연신 스테이지 또는 구역 및 제2 구역 또는 스테이지(여기서는 어닐링과 일부 추가적인 연신이 동시에 수행됨) 둘 모두에서 일어나는 연신을 고려하는 총 유효 연신비를 특정함으로써 정량화될 수 있다.The maximum degree of stretching of the tow of the filaments of the present invention occurs in the initial or first stretching stage or zone, but generally also some additional stretching of the tow will occur in the second or annealing and stretching stage or zone described below. The total amount of stretching applied to the filament tow of the present invention is by specifying the total effective draw ratio that takes into account the stretching that occurs in both the first initial stretching stage or zone and the second zone or stage (here annealing and some additional stretching are performed simultaneously). Can be quantified.

일부 실시 형태의 공정에서는, 첨가제를 함유하는 나일론 필라멘트의 토우에 2.3 내지 5.0(3.0 내지 4.0을 포함함)의 총 유효 연신비가 가해진다. 토우의 필라멘트당 데니어가 일반적으로 더 작은 일 실시 형태에서, 총 유효 연신비는 3.12 내지 3.40의 범위일 수 있다. 토우의 필라멘트당 데니어가 일반적으로 더 큰 다른 실시 형태에서, 총 유효 연신비는 3.5 내지 4.0의 범위일 수 있다.In the process of some embodiments, a total effective draw ratio of 2.3 to 5.0 (including 3.0 to 4.0) is applied to the tow of the nylon filament containing the additive. In one embodiment where the denier per filament of the tow is generally smaller, the total effective draw ratio may range from 3.12 to 3.40. In other embodiments where the denier per filament of the tow is generally greater, the total effective draw ratio may range from 3.5 to 4.0.

본 발명의 공정에서, 앞서 언급된 바와 같이 토우의 연신의 대부분은 제1 또는 초기 연신 스테이지 또는 구역에서 일어난다. 특히, 토우에 부여된 총 연신량의 85% 내지 97.5%(92% 내지 97%를 포함함)가 제1 또는 초기 연신 스테이지 또는 구역에서 일어날 것이다. 일반적으로 제1 또는 초기 스테이지에서의 연신 작업은 필라멘트가 용융 방사 작업의 급랭 구역으로부터 통과할 때 갖는 어떤 온도에서도 수행될 것이다. 빈번하게, 이러한 제1 스테이지 연신 온도는 80℃ 내지 125℃의 범위일 것이다.In the process of the present invention, as previously mentioned, most of the tow's stretching takes place in the first or initial stretching stage or zone. In particular, 85% to 97.5% (including 92% to 97%) of the total amount of stretch imparted to the tow will occur in the first or initial stretching stage or zone. Generally, the stretching operation in the first or initial stage will be performed at any temperature that the filament has when passing from the quench zone of the melt spinning operation. Frequently, this first stage stretching temperature will range from 80°C to 125°C.

본 발명에서는, 공급과 연신 사이에 스팀이 도입된다. 일 실시 형태에서, 공급 모듈과 연신 모듈 사이에 위치된 스팀 챔버가 사용된다.In the present invention, steam is introduced between supply and stretching. In one embodiment, a steam chamber positioned between the feed module and the draw module is used.

제1 또는 초기 연신 스테이지 또는 구역으로부터, 부분적으로 연신된 토우는 제2 어닐링 및 연신 스테이지 또는 구역으로 전달되며, 여기서 토우는 동시에 가열되고 추가로 연신된다. 토우를 가열하여 어닐링을 달성하는 것은 필라멘트의 나일론 중합체의 결정성을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 제2 어닐링 및 연신 스테이지 또는 구역에서, 토우의 필라멘트는 145℃ 내지 205℃, 예컨대 165℃ 내지 205℃의 어닐링 온도에 가해진다. 일 실시 형태에서, 이러한 어닐링 및 연신 스테이지에서의 토우의 온도는 제1 스테이지 연신 작업과 제2 스테이지 연신 및 어닐링 작업 사이에 위치되는 스팀-가열된 금속 플레이트와 토우를 접촉시킴으로써 달성될 수 있다. 본 발명에서, 장력 하에서의 어닐링/오븐 건조는 스팀 연신 동안 얻어진 과잉 수분을 제거하는 데 도움을 준다.From the first or initial stretching stage or zone, the partially stretched tow is delivered to the second annealing and stretching stage or zone, where the tow is heated simultaneously and further stretched. Heating the tow to achieve annealing serves to increase the crystallinity of the nylon polymer of the filament. In this second annealing and stretching stage or zone, the filament of the tow is subjected to an annealing temperature of 145°C to 205°C, such as 165°C to 205°C. In one embodiment, the temperature of the tow in this annealing and stretching stage can be achieved by contacting the tow with a steam-heated metal plate positioned between the first stage stretching operation and the second stage stretching and annealing operation. In the present invention, annealing/oven drying under tension helps to remove excess moisture obtained during steam stretching.

본 발명의 공정의 어닐링 및 연신 스테이지 후에, 연신되고 어닐링된 토우는 80℃ 미만, 예컨대 75℃ 미만의 온도로 냉각된다. 본 명세서에 기재된 연신, 어닐링 및 냉각 작업 전체에 걸쳐, 토우는 제어된 장력 하에서 유지되며, 이에 따라 이완될 수 없게 한다.After the annealing and stretching stages of the process of the present invention, the stretched and annealed tow is cooled to a temperature below 80°C, such as below 75°C. Throughout the stretching, annealing and cooling operations described herein, the tow is maintained under controlled tension and thus cannot be relaxed.

스팀의 존재 하에서 연신하고 장력 하에서 어닐링/오븐 건조시킨 후에, 멀티필라멘트 토우는 임의의 통상적인 방식으로, 예를 들어 스테이플 절단기를 사용함으로써 첨가제를 함유하는 스테이플 섬유로 전환된다. 토우로부터 형성되는, 첨가제를 함유하는 스테이플 섬유는 빈번하게 길이가 2 내지 13 cm(0.79 내지 5.12 인치)의 범위일 것이다. 예를 들어, 첨가제를 함유하는 스테이플 섬유는 2 내지 12 cm(0.79 내지 4.72 인치), 2 내지 12.7 cm(0.79 내지 5.0 인치), 또는 5 내지 10 cm의 범위일 수 있다. 본 발명의 첨가제를 함유하는 스테이플 섬유는 선택적으로 권축될 수 있다.After stretching in the presence of steam and annealing/oven drying in tension, the multifilament tow is converted to staple fibers containing additives in any conventional manner, for example by using a staple cutter. Staple fibers containing additives, formed from tow, will frequently range in length from 2 to 13 cm (0.79 to 5.12 inches). For example, staple fibers containing additives can range from 2 to 12 cm (0.79 to 4.72 inches), 2 to 12.7 cm (0.79 to 5.0 inches), or 5 to 10 cm. Staple fibers containing the additives of the present invention can be optionally crimped.

본 발명의 공정에 따라 형성된, 첨가제를 함유하는 고강인도 나일론 스테이플 섬유는 일반적으로, 섬유당 데니어가 1.0 내지 3.0인 섬유들의 집합으로서, 예를 들어 섬유들의 베일(bale)로서 제공될 것이다. 섬유당 데니어가 1.6 내지 1.8인 스테이플 섬유가 제조되는 경우, 3.12 내지 3.40, 예컨대 3.15 내지 3.30의 총 유효 연신비가 본 발명의 공정에서 필요한 하중-지지 능력의 스테이플 섬유를 제공하는 데 사용될 수 있다. 섬유당 데니어가 2.5 내지 3.0 또는 2.3 내지 2.7인 스테이플 섬유가 제조되는 경우, 3.5 내지 4.0 또는 3.74 내지 3.90의 총 유효 연신비가 본 발명의 공정에서 필요한 하중-지지 능력의 스테이플 섬유를 제공하기 위하여 사용되어야 한다.The high toughness nylon staple fibers containing additives, formed according to the process of the present invention, will generally be provided as a collection of fibers having a denier per fiber of 1.0 to 3.0, for example as a bale of fibers. When staple fibers having deniers per fiber of 1.6 to 1.8 are produced, a total effective draw ratio of 3.12 to 3.40, such as 3.15 to 3.30, can be used to provide staple fibers of the load-bearing ability required in the process of the present invention. When staple fibers with deniers per fiber of 2.5 to 3.0 or 2.3 to 2.7 are produced, a total effective draw ratio of 3.5 to 4.0 or 3.74 to 3.90 should be used to provide staple fibers of the load-bearing capacity required in the process of the present invention. do.

이러한 공정을 사용하여 그리고 이어서 표준 어닐링 롤을 사용하여 180℃에서 첨가제를 함유하는 섬유를 어닐링함으로써, 6.5 g/den 초과의 강인도를 갖는 첨가제를 함유하는 상당히 더 높은 강인도의 섬유를 생성하였다.Using this process and then using standard annealing rolls to anneal the fibers containing the additives at 180° C., significantly higher toughness fibers containing additives with toughnesses greater than 6.5 g/den were produced.

본 발명의 일 비제한적인 실시 형태에서, 10% 신율에서의 강인도가 적어도 3.0 g/den인, 첨가제를 함유하는 나일론 스테이플 섬유가 개시된다.In one non-limiting embodiment of the present invention, nylon staple fibers containing additives are disclosed wherein the toughness at 10% elongation is at least 3.0 g/den.

상기의 특성을 갖고 섬유 내의 첨가제, 예컨대 안료, UV 보호제 및 FR 저항제의 본 발명의 추가된 이점을 갖는 섬유는 더 낮은 블렌드 비로 사용될 수 있거나 대안적인 방사 시스템을 사용하여 방사되어 얀을 형성할 수 있으며, 이는 직물 제조 비용을 상당히 감소시키고 기존의 직물 규격을 여전히 충족시킨다. 이러한 섬유는, 직물 특성을 유지하면서 더 낮은 나일론 블렌드 수준 및/또는 대안적인 방사 시스템의 사용을 가능하게 함으로써 얀 방사 및 최종 직물 비용을 상당히 감소시키는 데 사용될 수 있다.Fibers that have the above properties and have the added advantage of the present invention of additives in the fibers, such as pigments, UV protectors and FR resistors, can be used at lower blend ratios or spun using alternative spinning systems to form yarns. Which significantly reduces fabric manufacturing costs and still meets existing fabric specifications. Such fibers can be used to significantly reduce yarn spinning and final fabric costs by enabling lower nylon blend levels and/or use of alternative spinning systems while maintaining fabric properties.

본 명세서에 제공된 첨가제를 함유하는 나일론 스테이플 섬유는 다양한 유형의 텍스타일 응용을 위하여 다른 섬유와 블렌딩하는 데 특히 유용하다. 블렌드는, 예를 들어 일부 실시 형태의 나일론 스테이플 섬유를 다른 합성 섬유, 예컨대 레이온 또는 폴리에스테르와 조합하여 제조될 수 있다. 본 발명의 나일론 스테이플 섬유의 블렌드의 예에는 천연 셀룰로스성 섬유, 예컨대 면, 아마, 대마, 황마 및/또는 모시로 제조된 것들이 포함된다. 이들 섬유를 친밀하게 블렌딩하기에 적합한 방법은 하기를 포함할 수 있다: 카딩(carding) 전의 스테이플 섬유의 벌크 기계적 블렌딩; 카딩 전 및 카딩 동안의 스테이플 섬유의 벌크 기계적 블렌딩; 또는 카딩 후속으로 그리고 얀 방사 전에 스테이플 섬유의 연신 프레임 블렌딩의 적어도 2회 통과.Nylon staple fibers containing the additives provided herein are particularly useful for blending with other fibers for various types of textile applications. Blends can be made, for example, by combining nylon staple fibers of some embodiments with other synthetic fibers, such as rayon or polyester. Examples of blends of nylon staple fibers of the present invention include natural cellulosic fibers, such as those made from cotton, flax, hemp, jute and/or ramie. Suitable methods for intimately blending these fibers may include: bulk mechanical blending of staple fibers prior to carding; Bulk mechanical blending of staple fibers before and during carding; Or at least two passes of stretching frame blending of staple fibers following carding and before yarn spinning.

일 비제한적인 실시 형태에 따르면, 본 발명의 첨가제를 함유하는 높은 하중-지지 능력 나일론 스테이플 섬유는 면 스테이플 섬유와 블렌딩되고 방사되어 텍스타일 얀을 형성할 수 있다. 그러한 얀은 링 방사, 에어 제트 또는 와류 방사, 오픈 엔드 방사, 또는 마찰 방사를 포함하여, 일반적으로 알려진 단 스테이플 및 장 스테이플 방사 방법을 사용하여 통상적인 방식으로 방사될 수 있다. 얀 블렌드가 면을 포함하는 경우, 생성되는 텍스타일 얀은 일반적으로 면 섬유 대 나일론 섬유 중량비가 10:90 내지 90:10(30:70 내지 70:30을 포함함)이고, 빈번하게 면:나일론 중량비가 50:50일 것이다. 섬유 함량의 공칭 변동, 예를 들어 52:48이 또한 50:50 블렌드인 것으로 여겨지는 것은 당업계에 잘 알려져 있다.According to one non-limiting embodiment, the high load-bearing nylon staple fibers containing the additives of the present invention can be blended and spun with cotton staple fibers to form textile yarns. Such yarns can be spun in conventional manner using commonly known short and long staple spinning methods, including ring spinning, air jet or vortex spinning, open end spinning, or friction spinning. When the yarn blend comprises cotton, the resulting textile yarns generally have a cotton fiber to nylon fiber weight ratio of 10:90 to 90:10 (including 30:70 to 70:30), and frequently cotton:nylon weight ratio. Would be 50:50. It is well known in the art that nominal variations in fiber content, such as 52:48, are also considered to be 50:50 blends.

일부 실시 형태의 나일론/면(NYCO) 얀은 군용 또는 다른 질긴 용도 의류에 사용하기에 특히 바람직한 특성을 갖는 NYCO 직조 직물을 제조하는 데 통상적인 방식으로 사용될 수 있다. 따라서, 그러한 얀은 2x1 또는 3x1 능직 NYCO 직물로 직조될 수 있다. 방사된 NYCO 얀 및 그러한 얀을 포함하는 3x1 능직 직물은 일반적으로 Green에게 허여된 미국 특허 제4,920,000호에 기재되고 예시되어 있으며, 이 특허는 본 명세서에 참고로 포함된다.Nylon/cotton (NYCO) yarns of some embodiments can be used in a conventional manner to produce NYCO woven fabrics having properties particularly desirable for use in military or other tough use clothing. Thus, such yarns can be woven from 2x1 or 3x1 twill NYCO fabrics. Spinned NYCO yarns and 3x1 twill fabrics comprising such yarns are generally described and illustrated in US Pat. No. 4,920,000 to Green, which is incorporated herein by reference.

물론, NYCO 직조 직물은 경사 얀 및 위사(씨실) 얀 둘 모두를 포함한다. 일부 실시 형태의 직조 직물은 본 발명의 NYCO 텍스타일 얀이 이들 방향 중 적어도 한쪽 방향, 선택적으로 양쪽 방향으로 직조된 것들이다. 일 실시 형태에서, 특히 바람직한 내구성 및 편안함을 갖는 본 발명의 직물은 본 발명의 첨가제를 함유하는 나일론 스테이플 섬유를 포함하는 위사(씨실) 방향으로 직조된 얀을 가질 것이며, 본 발명의 첨가제를 함유하는 나일론 스테이플 섬유를 포함하는 경사 방향으로 직조된 얀을 가질 것이다.Of course, NYCO woven fabrics include both warp yarns and weft (weft) yarns. The woven fabrics of some embodiments are those in which the NYCO textile yarn of the present invention is woven in at least one of these directions, optionally in both directions. In one embodiment, fabrics of the present invention with particularly desirable durability and comfort will have yarns woven in the weft (weft) direction comprising nylon staple fibers containing the additives of the present invention, and containing the additives of the present invention. It will have yarns woven in an oblique direction comprising nylon staple fibers.

본 발명의 첨가제를 함유하는 높은 하중 지지 나일론 스테이플 섬유를 포함하는 얀을 사용하여 제조된 일부 실시 형태의 직조 직물은 통상적인 NYCO 직물보다 더 적은 나일론 스테이플 섬유를 사용할 수 있으면서도 그러한 통상적인 NYCO 직물의 많은 바람직한 특성을 보유할 수 있다. 따라서, 그러한 직물은 여전히 바람직하게 내구성이 있으면서 비교적 경량으로 그리고 낮은 비용으로 제조될 수 있다. 대안적으로, 그러한 직물은 통상적인 NYCO 직물의 나일론 섬유 함량과 비교하여, 본 발명의 첨가제를 함유하는 나일론 스테이플 섬유를 동일하거나 심지어 더 많은 양으로 사용하여 제조될 수 있는데, 이때 본 발명의 그러한 직물은 월등한 내구성 특성을 제공한다.Woven fabrics of some embodiments made using yarns comprising high load bearing nylon staple fibers containing the additives of the present invention are capable of using fewer nylon staple fibers than conventional NYCO fabrics, but many of such conventional NYCO fabrics are available. It can retain desirable properties. Thus, such fabrics can still be manufactured with relatively light weight and low cost while still being durable. Alternatively, such fabrics can be made using the same or even higher amounts of nylon staple fibers containing the additives of the present invention, compared to the nylon fiber content of conventional NYCO fabrics, wherein such fabrics of the present invention Provides superior durability properties.

일 비제한적인 실시 형태에서, 안료 첨가제를 함유하는 본 발명의 나일론 스테이플 섬유가 제조 물품, 예컨대 데님 직물을 생성하는 데 사용된다. 현재, 흑색으로 염색된 100% 면 데님 직물은 반복된 세탁 후에 퇴색 및 마모 문제를 갖는다. 안료 비첨가된 높은 강도 나일론 스테이플이 직물 내구성 및 강도를 개선하기 위해 첨가될 수 있지만, 퇴색 문제가 남아 있다. 첨가제, 예컨대 카본 블랙을 포함하는 본 발명의 안료첨가된 높은 강도 나일론 스테이플을 첨가함으로써 흑색 외관 손실을 감소시키고 마모 수명을 개선한다. 본 명세서를 읽을 때 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 청색, 녹색 및 황갈색과 같은 색상을 위하여 대안적인 안료가 또한 사용될 수 있다. 이러한 비제한적인 실시 형태에서는 1 내지 5 중량%의, 예를 들어 카본 블랙 또는 데님 청색 색소를 갖는 안료첨가된 섬유가 직물 퇴색 문제를 감소시키고 내구성을 개선하기 위해 데님에 사용될 수 있다. 이들 섬유를 직물 내로 포함시키는 것은 단색으로 염색되고/되거나 염색에 있어서, 예컨대 어두운 음영에 있어서 개선된 균일성이 요구되는 제조 물품에 특히 유용하다.In one non-limiting embodiment, nylon staple fibers of the present invention containing pigment additives are used to produce articles of manufacture, such as denim fabrics. Currently, 100% cotton denim fabric dyed in black has a problem of fading and abrasion after repeated washing. Pigmented high strength nylon staples can be added to improve fabric durability and strength, but fade problems remain. The addition of pigmented high strength nylon staples of the present invention comprising additives, such as carbon black, reduces black appearance loss and improves wear life. Alternative pigments may also be used for colors such as blue, green and tan, as understood by those skilled in the art upon reading this specification. In this non-limiting embodiment, 1-5% by weight of pigmented fibers having, for example, carbon black or denim blue pigments can be used in denim to reduce fabric fading problems and improve durability. Incorporation of these fibers into fabrics is particularly useful for articles of manufacture that are dyed monochromatic and/or require improved uniformity in dyeing, such as in dark shades.

일부 실시 형태에서, 데님 직물은 나일론 스테이플 섬유 내에 함유된 안료와 유사한 색상으로 오버다이될 수 있다. 또한, 본 발명의 첨가제를 함유하는 나일론 스테이플 섬유로부터 위장 프린팅된 직물이 생성될 수 있다.In some embodiments, the denim fabric can be over-dyed with a color similar to the pigment contained in nylon staple fibers. In addition, camouflage printed fabrics can be produced from nylon staple fibers containing the additives of the present invention.

그러한 직물은 개선된 염료 세탁 견뢰도를 나타낼 것으로 예상된다.It is expected that such fabrics will show improved dye wash fastness.

또한, 국소 처리로서의 섬유 내로의 또는 직물 상에의 카본 블랙의 첨가는 근적외선(NIR) 및 단파장 적외선(SWIR) 기술을 사용하여 야간 시력 고글을 통해 관찰될 때 유니폼/착용자의 은폐를 개선하는 것으로 알려져 있다.In addition, the addition of carbon black into or on fabric as a topical treatment is known to improve concealment/wearer concealment when observed through night vision goggles using near infrared (NIR) and short wavelength infrared (SWIR) techniques. have.

따라서, 다른 비제한적인 실시 형태에서, 10 내지 1000 ppm 범위의 카본 블랙을 함유하는 본 발명의 안료첨가된 나일론 스테이플 섬유는 SWIR/IR 야간 시력 고글 하에서 관찰될 때 상기 섬유를 함유하는 제조 물품, 예컨대 유니폼의 은폐를 개선하는 데 사용될 수 있다. 일 비제한적인 실시 형태에서, 통상적인 염료를 포함하는 본 발명의 안료첨가된 나일론 스테이플 섬유의 도입은 어떠한 전처리 또는 후처리나 또는 금속화된 또는 특수 안료 제형의 사용을 필요로 하지 않고서 그리고 가시광선 스펙트럼에서 음영을 크게 변화시키지 않고서 600 내지 900 nm 범위에서 NIR 반사율을 낮출 수 있으며, 이에 따라 야간 시력 고글 감시에 대한 위장 교란 및 유효성을 향상시킬 수 있다.Thus, in another non-limiting embodiment, the pigmented nylon staple fibers of the present invention containing carbon black in the range of 10 to 1000 ppm are manufactured articles containing the fibers when observed under SWIR/IR night vision goggles, such as Can be used to improve the concealment of uniforms. In one non-limiting embodiment, the introduction of pigmented nylon staple fibers of the present invention comprising conventional dyes does not require any pre-treatment or post-treatment or the use of metalized or special pigment formulations and visible light. The NIR reflectance can be lowered in the range of 600 to 900 nm without significantly changing the shadow in the spectrum, thereby improving gastrointestinal disturbance and effectiveness for night vision goggle surveillance.

다른 비제한적인 실시 형태에서, 통상적인 염료를 포함하는 본 발명의 안료첨가된 나일론 스테이플 섬유의 도입은, 단색이고 프린팅된 위장 NYCO 직물에 필요한, 전처리 또는 후처리나 또는 금속화된 또는 특수 안료 제형의 사용을 필요로 하지 않고서 그리고 가시광선 스펙트럼에서 음영을 크게 변화시키지 않고서 900 내지 2500 nm 범위에서 단파장 적외선 반사율(SWIR)을 낮추고 평평해지게 할 수 있으며, 이에 따라 야간 시력 고글 감시에 대한 위장 교란 및 유효성을 향상시킬 수 있다. 또 다른 비제한적인 실시 형태에서, 통상적인 염료를 포함하는 본 발명의 안료첨가된 나일론 스테이플 섬유의 도입은 어떠한 전처리 또는 후처리나 또는 금속화된 또는 특수 안료 제형의 사용을 필요로 하지 않고서 900 내지 2500 nm 범위에서 SWIR에서의 프린트 색상들 사이의 분리 수준을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 야간 시력 고글 감시에 대한 위장 교란 및 유효성을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 그러한 직물은 개선된 전기 아크 등급을 나타낼 것으로 또한 예상된다.In another non-limiting embodiment, the introduction of the pigmented nylon staple fiber of the present invention comprising conventional dyes is a pre-treated or post-treated or metalized or special pigment formulation required for monochromatic and printed camouflage NYCO fabrics. It can lower and flatten short wavelength infrared reflectance (SWIR) in the 900 to 2500 nm range without requiring the use of and without significantly changing the shade in the visible light spectrum, thus camouflage disturbance for night vision goggle surveillance and Effectiveness can be improved. In another non-limiting embodiment, the introduction of pigmented nylon staple fibers of the present invention comprising conventional dyes is from 900 to 900 without the need for any pre-treatment or post-treatment or the use of metalized or special pigment formulations. It is possible to increase the level of separation between print colors in the SWIR in the 2500 nm range, thereby improving gastrointestinal disturbance and effectiveness for night vision goggles surveillance. It is also expected that such fabrics of the present invention will exhibit improved electrical arc ratings.

다른 비제한적인 실시 형태에서, 제조 물품, 예컨대 직물 내로의, UV 보호를 제공하는 첨가제 또는 FR 저항성을 제공하는 첨가제를 함유하는 나일론 스테이플 섬유의 도입은 개선된 UV 광 견뢰도 및/또는 난연성을 가져온다.In another non-limiting embodiment, the introduction of a nylon staple fiber into an article of manufacture, such as a fabric, an additive that provides UV protection or an additive that provides FR resistance, results in improved UV light fastness and/or flame retardancy.

본 발명은 또한 본 발명의 고강인도 섬유를 포함하는 부직 직물 복합재에 관한 것이다. 고강인도 섬유는 다양한 셀룰로스성 또는 재생 합성 또는 천연 섬유 기술과 조합될 수 있다. 일 실시 형태에서, 고강인도 섬유는 재생 데님과 조합된다. 부직 직물 복합재에 대한 최종 용도는 산업용(펠트/배킹/여과/절연), 의류(안감 직물을 포함함), 신발, 백/팩 하드 기어, 내구성 및 반내구성(일회용 또는 준일회용) 의복 또는 PPE - FR용(화학적으로 처리되거나 고유 FR 섬유 기술과 조합된 것), 생화학용, 또는 다른 특수용 보호복을 포함함 - 를 포함하지만 이로 한정되지 않는다.The present invention also relates to a nonwoven fabric composite comprising the high toughness fibers of the present invention. High toughness fibers can be combined with various cellulosic or regenerated synthetic or natural fiber technologies. In one embodiment, high toughness fibers are combined with recycled denim. End uses for non-woven fabric composites include industrial (felt/backing/filtration/insulation), apparel (including lining fabrics), shoes, bag/pack hard gear, durable and semi-durable (disposable or semi-disposable) clothing or PPE- Includes, but is not limited to, FRs (including chemically treated or combined with proprietary FR fiber technology), biochemicals, or other specialty protective clothing.

본 명세서를 읽을 때 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 얀의 상부 표면 상의 적어도 일부분 또는 얀의 하부 표면 상의 적어도 일부분이, 영구적으로 변경된 단면을 갖고 함께 용융 융합되는 섬유를 갖게 하는 본 명세서에 예시된 것들에 대한 대안적인 방법 및 장치가 이용가능하며 이의 사용이 본 발명에 포함된다.As understood by those skilled in the art upon reading this specification, those exemplified herein that have at least a portion on the top surface of the yarn or at least a portion on the bottom surface of the yarn having fibers that are permanently altered in cross section and fused together Alternative methods and apparatus for the use are available, the use of which is included in the present invention.

본 명세서에 인용된 모든 특허, 특허 출원, 시험 절차, 우선권 문헌, 논문, 간행물, 매뉴얼, 및 기타 문헌은 그러한 개시가 본 발명과 상반되지 않는 한 완전히 참고로 포함되며 그러한 포함이 허용되는 모든 관할권에 대해 그러하다.All patents, patent applications, test procedures, priority documents, papers, publications, manuals, and other documents cited herein are incorporated by reference in their entirety unless such disclosure is contrary to the present invention and in all jurisdictions where such inclusion is permitted. About

시험 방법 및 실시예Test methods and examples

하기의 시험 방법 및 실시예는 본 발명 및 이의 사용 능력을 입증한다. 본 발명은 다른 그리고 상이한 실시 형태가 가능하며, 본 발명의 몇몇 세부사항은 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고서 다양한 명백한 측면에서 변형이 가능하다. 따라서, 시험 방법 및 실시예는 사실상 예시적이고 비제한적인 것으로 간주되어야 한다.The following test methods and examples demonstrate the invention and its ability to use. The invention is capable of other and different embodiments, and some details of the invention can be modified in various obvious respects without departing from the scope and spirit of the invention. Therefore, the test methods and examples should be regarded as illustrative in nature and non-limiting.

나일론 중합체 상대 점도Nylon polymer relative viscosity

본 명세서에 사용되는 나일론 재료의 포름산 RV는 25℃에서 모세관 점도계에서 측정된 용액 점도와 용매 점도의 비를 지칭한다. 용매는 10 중량% 물을 함유하는 포름산이다. 용액은 상기 용매 중에 용해된 8.4 중량% 나일론 중합체이다. 이 시험은 ASTM 표준 시험 방법 D 789에 기초한다. 포름산 RV는, 연신 전과 연신 후에, 방사된 필라멘트에 대해 결정되며, 방사된 섬유 포름산 RV로 지칭될 수 있다.The formic acid RV of the nylon material used herein refers to the ratio of solution viscosity and solvent viscosity measured on a capillary viscometer at 25°C. The solvent is formic acid containing 10% by weight water. The solution is 8.4% by weight nylon polymer dissolved in the solvent. This test is based on ASTM standard test method D 789. Formic acid RV, before and after stretching, is determined for the spun filament and can be referred to as spun fiber formic acid RV.

스테이플 섬유에 대한 Instron 측정Instron measurement for staple fibers

본 발명의 스테이플 섬유의 모든 Instron 측정은 단일 스테이플 섬유에 대해, 그 단섬유의 클램핑으로 적절히 조심하고, 적어도 10개의 섬유에 대한 측정치 평균을 구함으로써, 이루어진다. 일반적으로, 적어도 3개 세트(각각 10개의 섬유에 대하여)의 측정치를 함께 평균내어, 결정되는 파라미터에 대한 값을 제공한다.All Instron measurements of the staple fibers of the present invention are made for a single staple fiber, with proper care by clamping the short fiber and averaging the measurements for at least 10 fibers. In general, at least three sets of measurements (for 10 fibers each) are averaged together to provide values for the parameters to be determined.

필라멘트 데니어Filament denier

데니어는 9000 미터의 필라멘트의 중량(그램 단위)으로서 표현되는 필라멘트의 선밀도이다. 데니어는 독일 뮌헨 소재의 Textechno로부터의 Vibroscope 상에서 측정될 수 있다. 데니어 x (10/9)는 데시텍스(dtex)와 동일하다. 필라멘트당 데니어는 ASTM 표준 시험 방법 D 1577에 따라 중량 측정으로 결정될 수 있다. Vibroscope에서 사용된 것과 같은 진동 기반 선밀도 측정을 갖는 Favimat 기계가 또한 개별 섬유의 필라멘트당 데니어(denier per filament) 또는 DPF를 결정하는 데 사용될 수 있으며, ASTM D1577과 유사하다.Denier is the linear density of a filament expressed as the weight (in grams) of the filament of 9000 meters. Denier can be measured on a Vibroscope from Textechno, Munich, Germany. Denier x (10/9) is the same as detex. Denier per filament can be determined gravimetrically according to ASTM Standard Test Method D 1577. Favimat machines with vibration-based linear density measurements such as those used in vibroscopes can also be used to determine denier per filament or DPF of individual fibers, similar to ASTM D1577.

파단 강인도Breaking Gangindo

파단 강인도(T)는 단위 단면적당 힘으로서 표현되는 필라멘트의 최대 힘 또는 파단력이다. 강인도는 미국 매사추세츠주 캔톤 소재의 Instron으로부터 입수가능한 Instron 모델 1130 상에서 측정될 수 있으며, 데니어당 그램(g/dtex)으로서 기록된다. 필라멘트의 파단 강인도(및 파단 신율)는 ASTM D 885에 따라 측정될 수 있다.The breaking toughness (T) is the maximum or breaking force of the filament expressed as the force per unit cross-sectional area. Toughness can be measured on an Instron model 1130 available from Instron, Canton, Massachusetts, USA, and is reported as grams per denier (g/dtex). The fracture toughness (and elongation at break) of the filament can be measured according to ASTM D 885.

필라멘트의 7% 및 10% 신율에서의 강인도Toughness at 7% and 10% elongation of filament

필라멘트의 7% 신율에서의 강인도(T7)는 7% 신율을 달성하기 위하여 필라멘트에 인가된 힘을 필라멘트 데니어로 나눈 값이다. T7은 ASTM D 3822에 따라 결정될 수 있다. 10% 신율에서의 강인도는 Favimat 상에서 실행될 수 있으며, 이는 ASTM D3822와 유사하다.Toughness at 7% elongation of the filament (T7) is a value obtained by dividing the force applied to the filament by the filament denier to achieve 7% elongation. T7 can be determined according to ASTM D 3822. Toughness at 10% elongation can be performed on Favimat, which is similar to ASTM D3822.

얀 강도Yarn strength

본 발명의 방사된 나일론/면 얀의 강도는 리 프로덕트(Lea Product) 값 또는 얀 파단 강인도를 통해 정량화될 수 있다. 리 프로덕트 및 타래 파단 강인도는 텍스타일 얀의 평균 강도의 통상적인 척도이며, ASTM D 1578에 따라 결정될 수 있다. 리 프로덕트 값은 파운드 힘의 단위로 기록된다. 파단 강인도는 cN/tex 단위로 보고된다.The strength of the spun nylon/cotton yarn of the present invention can be quantified through Le Product values or yarn break toughness. Lee products and skein stiffness are typical measures of the average strength of textile yarns and can be determined according to ASTM D 1578. Lee product values are reported in units of pound force. The fracture toughness is reported in cN/tex.

직물 중량Fabric weight

본 발명의 직조 직물의 직물 중량 또는 평량은, 기지 면적의 직물 샘플을 칭량하고 ASTM D 3776의 표준 시험 방법의 절차에 따라 g/m2 또는 oz/yd2의 관점에서 중량 또는 평량을 계산함으로써 결정될 수 있다.The fabric weight or basis weight of the woven fabric of the present invention is determined by weighing a fabric sample of known area and calculating the weight or basis weight in terms of g/m 2 or oz/yd 2 according to the procedures of the standard test method of ASTM D 3776. You can.

직물 그랩 강도Fabric grab strength

직물 그랩 강도는 ASTM D 5034에 따라 측정될 수 있다. 그랩 강도 측정치는 경사 방향 및 위사 방향 양쪽 방향으로 파운드-힘으로 기록된다.Fabric grab strength can be measured according to ASTM D 5034. Grab strength measurements are recorded in pound-force in both the oblique and weft directions.

직물 인열 강도 - 엘멘도르프(Elmendorf)Fabric tear strength-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 방향 및 위사 방향 양쪽 방향으로 파운드-힘으로 기록된다.Fabric tear strength can be measured according to ASTM D 1424 entitled <Standard Test Method for Tearing Strength of Fabrics by Falling-Pendulum Type (Elmendorf) Apparatus>. Grab strength measurements are recorded in pound-force in both the oblique and weft directions.

세탁에 대한 색견뢰도 - AATCC 시험 방법 61Color Fastness to Laundry-AATCC Test Method 61

AATCC 61을 사용하여, 빈번한 세탁을 견뎌낼 것으로 예상되는 텍스타일의 세탁에 대한 색견뢰도를 평가한다. 시험 시편을 다중-섬유 견본(swatch)에 부착하고, 스테인리스 강 볼을 스테인리스 강 캐니스터 내로 로딩하여 마모를 모사한다. 이어서, 캐니스터를 기계 내에 로딩하고 45분간의 시험이 시작된다. 세탁 후에, 시편을 건조시키고, 컨디셔닝하고, 색상 변화에 대한 그레이 스케일(Gray Scale for Color Change) 및 얼룩에 대한 그레이 스케일(Gray Scale for Staining) 둘 모두에 대해 평가한다. 세탁 후 직물의 치수 변화를 또한 시험하고, AATCC 시험 방법 135에 따라 평가를 가한다.Using AATCC 61, color fastness to washing of textiles expected to withstand frequent washing is evaluated. The test specimen is attached to a multi-fiber swatch and the stainless steel ball is loaded into a stainless steel canister to simulate wear. The canister is then loaded into the machine and a 45 minute test begins. After washing, the specimens are dried, conditioned, and evaluated for both Gray Scale for Color Change and Gray Scale for Staining. The dimensional change of the fabric after washing is also tested and evaluated according to AATCC Test Method 135.

광에 대한 색견뢰도 - AATCC 시험 방법 16Color fastness to light-AATCC test method 16

이 시험 방법은 텍스타일 재료의 광에 대한 색견뢰도를 결정하기 위해 현재 사용되고 있는 일반적인 원리 및 절차를 제공한다. 기술된 시험 선택사항은 모든 종류의 텍스타일 재료에 대해, 그리고 텍스타일 재료에 적용된 착색제, 마감제 및 처리제에 대해 적용가능하다.This test method provides general principles and procedures currently in use to determine color fastness to textile materials. The test options described are applicable for all kinds of textile materials and for colorants, finishes and treatments applied to textile materials.

포함된 시험 선택사항은 다음과 같다:The test options included were:

1 - 폐쇄된 탄소-아크 램프, 연속 광1-Closed carbon-arc lamp, continuous light

2 - 폐쇄된 탄소-아크 램프, 교대하는 명과 암2-closed carbon-arc lamp, alternating bright and dark

3 - 제논-아크 램프, 연속 광, 흑색 패널 선택사항3-Xenon-arc lamp, continuous light, black panel optional

4 - 제논-아크 램프, 교대하는 명과 암4-Xenon-Arc lamp, alternating bright and dark

5 - 제논-아크 램프, 연속 광, 흑색 표준 선택사항5-Xenon-Arc lamp, continuous light, black standard option

6 - 유리 뒤에서의 일광(Daylight Behind Glass)6-Daylight Behind Glass

비색 분석Colorimetric analysis

임의의 구매가능한 색 분광광도측정 기기, 예컨대 HunterLab으로부터 입수가능한 UltraScan Pro 분광광도계를 사용하여 NIR 및 SWIR 분석을 수행한다.NIR and SWIR analysis is performed using any commercially available color spectrophotometer, such as UltraScan Pro spectrophotometer available from HunterLab.

실시예 1:Example 1:

본 발명의 다양한 섬유를 본 명세서에 기재된 바와 같이 시험하였다. 결과는 하기 표 1에 나타나 있다.Various fibers of the present invention were tested as described herein. The results are shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure pct00001
Figure pct00001

Claims (31)

나일론 스테이플 섬유로서,
나일론 중합체; 및
첨가제를 포함하며,
상기 나일론 스테이플 섬유는 파단 강인도(break tenacity)가 6.5 g/den 초과인, 나일론 스테이플 섬유.
As a nylon staple fiber,
Nylon polymer; And
Contains additives,
The nylon staple fiber has a break tenacity of greater than 6.5 g/den, a nylon staple fiber.
제1항에 있어서, 상기 첨가제는 안료, 자외선(UV) 보호를 위한 첨가제, 또는 내화염성 또는 내화성(flame or fire (FR) resistance)을 위한 첨가제로부터 선택되는, 나일론 스테이플 섬유.The nylon staple fiber of claim 1, wherein the additive is selected from pigments, additives for UV (UV) protection, or additives for flame or fire (FR) resistance. 제1항에 있어서, 상기 첨가제는 약 10 ppm(parts per million, 백만분율) 내지 약 50,000 ppm의 양으로 존재하는 안료인, 나일론 스테이플 섬유.The nylon staple fiber of claim 1, wherein the additive is a pigment present in an amount from about 10 ppm (parts per million) to about 50,000 ppm. 제1항에 있어서, 상기 나일론 중합체는 나일론 6,6, 나일론 6, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 나일론 스테이플 섬유.The nylon staple fiber of claim 1, wherein the nylon polymer is selected from the group consisting of nylon 6,6, nylon 6, and combinations thereof. 제1항에 있어서, 상기 나일론 중합체는 상기 나일론 중합체의 약 0.04 내지 약 4 중량%의 양으로 존재하는 설폰화 아이소프탈레이트(SIPA)의 단량체 염을 추가로 포함하는, 나일론 스테이플 섬유.The nylon staple fiber of claim 1, wherein the nylon polymer further comprises a monomer salt of sulfonated isophthalate (SIPA) present in an amount of about 0.04 to about 4 weight percent of the nylon polymer. 제1항에 있어서, 상기 나일론 중합체는 상기 나일론 중합체의 약 0.04 내지 약 4 중량%의 양으로 존재하는 단량체 메틸펜타메틸렌다이아민(MPMD)을 추가로 포함하는, 나일론 스테이플 섬유.The nylon staple fiber of claim 1, wherein the nylon polymer further comprises monomer methylpentamethylenediamine (MPMD) present in an amount of about 0.04 to about 4 weight percent of the nylon polymer. 제1항에 있어서, 10% 신율에서의 강인도가 3.0 g/den 초과인, 나일론 스테이플 섬유.The nylon staple fiber according to claim 1, wherein the toughness at 10% elongation is greater than 3.0 g/den. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 나일론 스테이플 섬유로부터 방사된 얀(yarn).A yarn spun from the nylon staple fibers of claim 1. 제8항에 있어서, 적어도 하나의 동반(companion) 스테이플 섬유를 추가로 포함하는, 얀.The yarn of claim 8, further comprising at least one companion staple fiber. 제9항에 있어서, 상기 동반 스테이플 섬유는 셀룰로스 물질, 변성 셀룰로스 물질, 동물성 섬유, 내화성 폴리에스테르, 내화성 나일론, 내화성 레이온, 내화성 처리된 셀룰로스, m-아라미드, p-아라미드, 모드아크릴, 노볼로이드, 멜라민, 폴리비닐 클로라이드, 정전기 방지 섬유, PBO(1,4-벤젠다이카르복실산, 4,6-다이아미노-1,3-벤젠다이올 다이하이드로클로라이드와의 중합체) 및 PBI(폴리벤즈이미다졸), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 얀.The method of claim 9, wherein the accompanying staple fiber is a cellulosic material, a modified cellulosic material, animal fibers, fire-resistant polyester, fire-resistant nylon, fire-resistant rayon, fire-resistant treated cellulose, m-aramid, p-aramid, modacrylic, novoloid, Melamine, polyvinyl chloride, antistatic fiber, PBO (polymer with 1,4-benzenedicarboxylic acid, 4,6-diamino-1,3-benzenediol dihydrochloride) and PBI (polybenzimidazole ), and combinations thereof. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 나일론 함량이 5% 이상인, 얀.11. The yarn according to claim 1, wherein the nylon content is 5% or more. 적어도 일부분이 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 나일론 스테이플 섬유 또는 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항의 얀을 포함하는, 제조 물품.An article of manufacture comprising at least a portion of the nylon staple fiber of claim 1 or the yarn of claim 8. 제12항에 있어서, 직물(fabric)인, 제조 물품.The article of manufacture of claim 12 which is a fabric. 제12항에 있어서, 데님 직물(denim fabric)인, 제조 물품.The article of manufacture of claim 12 which is a denim fabric. 제14항에 있어서, 상기 데님 직물은 상기 나일론 스테이플 섬유 내에 함유된 상기 안료와 유사한 색상으로 오버다이(overdye)되는, 제조 물품.15. The article of manufacture of claim 14, wherein the denim fabric is overdyed with a color similar to the pigment contained in the nylon staple fiber. 제12항에 있어서, 부직 직물 복합재인, 제조 물품.The article of manufacture of claim 12 which is a nonwoven fabric composite. 제16항에 있어서, 상기 부직 직물 복합재는 셀룰로스성 또는 재생 합성 또는 천연 섬유를 추가로 포함하는, 제조 물품.The article of manufacture of claim 16, wherein the nonwoven fabric composite further comprises a cellulosic or regenerated synthetic or natural fiber. 제17항에 있어서, 상기 셀룰로스성 또는 재생 합성 또는 천연 섬유는 재생 데님을 포함하는, 제조 물품.18. The article of manufacture of claim 17, wherein the cellulosic or recycled synthetic or natural fibers comprise recycled denim. 제12항에 있어서, 상기 직물은 단색(solid color)으로 염색되고/되거나 균일한 어두운 음영을 나타내는, 제조 물품.The article of manufacture of claim 12, wherein the fabric is dyed solid color and/or exhibits a uniform dark shade. 제12항에 있어서, 상기 직물은 개선된 UV 광 견뢰도를 나타내는, 제조 물품.The article of manufacture of claim 12, wherein the fabric exhibits improved UV light fastness. 제12항에 있어서, 상기 직물은 개선된 염료 세탁 견뢰도를 나타내는, 제조 물품.The article of manufacture of claim 12, wherein the fabric exhibits improved dye wash fastness. 제12항에 있어서, 상기 직물은 위장 프린트(camouflaged print)인, 제조 물품.13. The article of manufacture of claim 12, wherein the fabric is a camouflaged print. 제12항에 있어서, 상기 직물은 600 내지 900 nm 범위에서 감소된 NIR(근적외선) 반사율을 나타내는, 제조 물품.The article of manufacture of claim 12, wherein the fabric exhibits reduced NIR (near infrared) reflectivity in the range of 600 to 900 nm. 제12항에 있어서, 상기 직물은 900 내지 2500 nm 범위에서 더 낮고 평평해진 SWIR(Short Wave Infrared, 단파장 적외선) 반사율을 나타내는, 제조 물품.The article of manufacture of claim 12, wherein the fabric exhibits lower and flatter Short Wave Infrared (SWIR) reflectance in the range of 900 to 2500 nm. 제12항에 있어서, 상기 직물은 내화염성인, 제조 물품.13. The article of manufacture of claim 12, wherein the fabric is flame resistant. 제12항에 있어서, 상기 직물은 개선된 전기 아크 등급을 나타내는, 제조 물품.The article of manufacture of claim 12, wherein the fabric exhibits improved electrical arc rating. 첨가제를 함유하는 높은 강도 또는 하중 지지 나일론 스테이플 섬유의 생성 방법으로서,
첨가제를 함유하는 나일론 중합체를 용융-방사하여 필라멘트를 형성하는 단계;
상기 필라멘트를 균일하게 급랭(quenching)하는 단계;
다수의 상기 급랭된 필라멘트들로부터 토우(tow)를 형성하는 단계;
스팀의 존재 하에서 상기 토우에 연신을 거치는 단계;
상기 연신된 토우를 어닐링하는 단계; 및
생성된 연신되고 어닐링된 토우를 스테이플 섬유로 전환시키는 단계를 포함하는, 방법.
A method for producing high strength or load bearing nylon staple fibers containing additives,
Melt-spinning the nylon polymer containing the additive to form a filament;
Uniformly quenching the filament;
Forming a tow from a plurality of the quenched filaments;
Subjecting the tow to stretching in the presence of steam;
Annealing the stretched tow; And
And converting the resulting stretched and annealed tow into staple fibers.
제27항에 있어서, 상기 첨가제는 안료, UV 보호를 위한 첨가제, 또는 FR 저항성을 위한 첨가제로부터 선택되는, 방법.28. The method of claim 27, wherein the additive is selected from pigments, additives for UV protection, or additives for FR resistance. 제27항에 있어서, 어닐링은 장력 하에서 수행되는, 방법.28. The method of claim 27, wherein annealing is performed under tension. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나일론 스테이플 섬유는 파단 강인도가 6.5 g/den 초과인, 방법.The method according to any one of claims 27 to 29, wherein the nylon staple fiber has a breaking toughness of greater than 6.5 g/den. 제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나일론 스테이플 섬유는 10% 신율에서의 강인도가 3.0 g/den 초과인, 방법.31. The method of any one of claims 27-30, wherein the nylon staple fiber has a toughness at 10% elongation of greater than 3.0 g/den.
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