KR810001760B1 - 미세섬유와 권축 숭고섬유로 된 섬유질 웨브 - Google Patents

미세섬유와 권축 숭고섬유로 된 섬유질 웨브 Download PDF

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KR810001760B1
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알. 호오서 에드워드
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죤 맥도날드 피트브라도
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴페니
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Abstract

내용 없음.

Description

미세섬유와 권축 숭고섬유로 된 섬유질 웨브
제1도는 본 발명의 웨브를 제조하기 위한 장치의 개략도.
제2a,b,c도는 본 발명의 웨브에 유용한 대표적인 권축 숭고섬유들의 측면도이다.
본 발명은 미세섬유(microfiber)와 권축 숭고섬유(crimped bulking fiber)로된 섬유질 웨브(web)에 관한 것이다.
종래 기술에 의한 미세 섬유 웨브는 열절연체로서 한정된 유용성을 가지고 있다. 미국특허 제2,464,301호, 제2,571,457호, 제2,988,469호, 제3,849,241호(취부(吹付) 미세섬유(blown microfiber)는, 액화된 섬유 형성성(形成性) 재료를 다이(die)의 오리피스를 통하여 고속가스 류(流)에 압출하고, 여기서 그 압출된 재료가 그 가스류에 의해 가늘게 된 다음, 섬유의 집합체로 응고되는 것에 의해 제조된 매우 가늘고 불연속적인 섬유이다)를 포함하는 취부 미세섬유에 관한 여러 특허, 또는 원심방사법에 의해 형성된 미세섬유를 기술하고 있는 미국특허 제3,388,194호에서 볼 수 있는 바와 같이 이전 연구자들은 미세섬유의 잠재용도의 항목에 열절연체를 거의 관례적으로 포함시키고 있음에도 불구하고, 열절연체로서 한정된 유용성을 갖는다는 것은 사실이다. 이들 이전 연구자들은 미세셤유의 웨브에 대한 열절연치를 발표하지 않았지만, 새로운 섬유질 웨브가 열절연체로 유용하여야 한다고 자동적으로 생각하고 있었던 같다.
사실, 미세섬유 웨브는 독특한 열절연치를 갖는다. 예를들면, 시판 폴리에스테 스테이플 파이버의 1cm 두께의 웨브에 나타내어지는 열저항치 약 0.9clo에 비하여, 폴리프로필렌 취부 미세섬유의 1cm 두께의 웨브는 1.8clo의 열저항치를 갖는다1(각주(脚註) 및 측정방법은 본 명세서 후미에 기재됨).
이들 독특한 열절연치에도 불구하고, 현존 미세섬유 웨브는 한정된 열절연치를 갖고 있으며, 그 이유는 이들 미세섬유 웨브가 적어도 통상의 압축 이력(履瀝)(compression history)을 받은후 그들이 다른 타입의 섬유질 절연체보다 더 중량이 크게 되기 때문이다. 이 중량이 바로 미세섬유의 고유적인 성질의 결과이고, 그들 섬유의 매우 미세함과 적합성(comformability)에 의해 미세섬유가 조밀하고 세공(細存)을 갖는 웨브로 된다. 일례로서, 취부 미세섬유의 1cm 두께의 웨브는 시판 폴리에스터 스테이플 파이버의 1cm 두께 웨브보다 약 5배의 중량을 갖는다. 폴리에스터 스테이플 파이버 웨브의 두께의 단지 절반 정도의 두께의 취부 미세섬유 웨브를 사용할 지라도(대략 동등한 열절연 저항을 제공하도록 하기 위해서), 취부 미세섬유 웨브는 폴리에스터 스테이플 파이버 웨브의 약
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배 정도의 중량을 갖는다.
중량이 오직 2차적인 중요성인 경우(예를 들어, 장갑 또는 장화의 절연체에서와 같이), 얇고 조밀한 취부 미세섬유 웨브는 매우 유용할 수 있다. 그러나 외투, 스리이핑 백, 방설복 등과 같은 절연품목에서와 같이 중량이 1차적으로 고려될 문제일 때는 현존 미세섬유 웨브는 사용되지 못할 것이다. 후자 종류의 용도가 주요 용도이기 때문에, 미세 섬유를 그러한 용도에 사용하지 않으면 절연체 분야에서 그들의 유용성이 심히 제한된다.
본 발명을 적당한 중량을 가지지만 단위 두께당 높은 열 저항성을 갖는 신규한 섬유질 웨브를 제공한다.
이 신규한 웨브는 웨브내의 1성분 섬유로서 미세섬유(대개 직경이 10마이크로미터 이하)가 혼합되어 있다. 또한, 그 웨브에는 숭고섬유, 즉 권축된 대개 큰 직경의 섬유가 미세섬유와 불규칙하고 완전하게 혼합되고 엉키어 있으며, 웨브 내에 그 숭고섬유가 최소한 10중량%로 추정되는 양으로 포함된다. 권축숭고 섬유는 웨브내에서 분리재(分離材)로서 작용하고, 미세섬유를 분리하여, 통상의 미세섬유 웨브보다 더 큰 용적을 차지할 수 있는 숭고탄성 웨브를 제공한다. 따라서, 복합웨브의 밀도는 통상의 미세섬유 웨브의 밀도보다 크게 감소한다.
숭고섬유에 의해 웨브가 얇되고 웨브에 이완 또는 틈이 발생함에도 불구하고, 단위 두께당 열저항성은 전체가 미세섬유로된 웨브에 비교하여 동일하거나 또는 적당히 감소된다. 본 발명의 복합 웨브가 동일 중량의 미세섬유를 함유하는 완전 미세섬유 웨브보다 더 두껍기 때문에, 양면 사이의 웨브의 전(全) 열저항성은 완전 미세섬유 웨브의 것보다 더 크다. 단위 중량당, 복합 웨브는 완전 미세섬유 웨브보다 양호한 절연성을 가진다.
후자의 잇점은 단위체적당 단위 중량중의 웨브의 밀도로 나누어진 단위 두께당 clo의 시료의 열저항성과 동일하다고 하는 ＂중량당 열 절연효율＂의 개념을 이룬다. 본 발명의 웨브는 다른 공지된 섬유질 웨브보다 더 높은 중량당 열 절연효율치를 갖는다.
본 발명의 웨브에 의해 높은 절연치가 나타나는 이유는 완전히 이해되지 않는다. 가장 적당한 설명은 섬유의 이동에 역행하여 섬유에 접촉하는 얇은 공기층을 섬유들이 보유하는 사실에 기초를 두고 있다. 폴리에스터 스테이플 파이버와 같은 굵은 섬유에서 보다 미세섬유의 표면적이 더 크기 때문에, 많은 공기가 미세섬유에 의해 그의 장소에 보유되고, 그 결과 미세섬유를 함유하는 웨브내에서 열전도가 감소된다.
본 발명 웨브내의 미세섬유의 함유율은 완전 미세섬유 웨브내의 함유율보다 적을지라도, 완전 미세섬유 웨브의 열저항성에 필적하는 값의 웨브의 단위 두께당 열저항치를 갖도록 하는데 충분한 양의 미세섬유를 보유한다. 또한, 미세섬유가 본 발명의 웨브내의 숭고섬유의 존재에 의해 서로 떨어져 있게 될때 미세섬유의 표면적이 보다 효과적으로 사용되어, 그 장소에 많은 공기를 보유하고 열전도를 더 감소시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 미세섬유의 용도에서 많은 발전을 가져왔다. 이 발전의 실제적 효과는 다음과 같다.
즉, 본 발명의 대표적인 웨브는 널리 시판되고 있는 폴리에스터 스테이플 파이어의 웨브보다 더 가벼우며 두께도 절반이고 폴리에스터 웨브와 동일한 열저항성을 가질 수있다. 그리하여, 본 발명의 웨브로 전열된 자켓은 폴리에스터 스테이플 파이버 웨브로 절열된 자켓보다 더 얇고 가벼우며 보온성이 있다. 보다 숭고성이 덜하고 더 가벼운 중량은 중요한 효과가 있으며, 미세섬유가 절연체 분야를 넓히는데 현저한 효과가 있음을 의미한다.
본 발명의 웨브는 다른 목적을 위해서도 유용하며, 특히 숭고성 및 적당한 밀도와의 조합으로 미세섬유에 의해 부여된 특별한 성질이 미세섬유에 존재함에 의해 특수한 잇점이 제공된다.
다른 섬유와 미세섬유를 혼합하는 것은 본 발명의 웨브가 최초가 아니다. 전기한 미국특허 제2,464,301호 및 제 2,988,469호는 예비형성 된 섬유와 점착성의 취부 미세섬유를 혼합하여 결합 웨브를 형성하는 것을 기술하고 있다. 미국 특허 제3,016,599호는 미세섬유와 스테이플 파이버를 균일하게 혼합하여 복합웨브를 형성하는 방법을 나타내고 있고, 미국특허 제3,532,800호는 미세섬유를 스테이플 파이버와 혼합하여 만들어진 케이블용 전기절연체로서 유용한 종이형 제품을 나타내고 있다.
그러나, 이들 이전 기술의 어느 것도 본 발명의 숭고, 탄성의 미세섬유를 기재로 한 제품 또는 그러한 제품에 의해 제공된 독특한 성질에 관해서는 제시하지 않고 있다. 숭고성과 탄성은 미세섬유와 완전히 분리되거나 또는 그와 혼합된 권축숭고섬유에 의해 본 발명의 웨브에 제공되며, 종래 기술의 어느 것도 그러한 섬유의 혼합에 관해서 언급하지 않았다. 참고 방법에서 권축 섬유를 사용함에 있어서는 섬유를 분리시키는 기계적 힘을 요하며, 그러한 장치없이는 종래 기술의 방법에서는 권축섬유 덩어리를 가진 웨브가 제조되게 된다. 그러한 덩어리는 본 발명의 웨브에 특수한 성질을 제공하는 숭고성의 미세섬유를 기재로 한 혼합물에 기여하지 않으며, 열에너지가 그러한 덩어리를 통하여 보다 급속히 전도된다.
미국특허 제2,464,301호 및 제2,988,469호의 특허는 그들의 방법에 잠재적으로 유용한 양모섬유를 기술하고 있다. 그러나 이들 참조 방법들은 1) 미세섬유와 권축숭고 섬유의 완전한 혼합에 의해 얻어진 독특한 숭고성 구조를 갖는 본 발명의 웨브를 제기하거나 예기하지 않고 있으며, 2) 그러한 웨브를 제조하기 위한 장치 또는 가공조건을 교시하고 있지 않으며, 3) 본 발명의 웨브의 독특한 구조에 의해 부여되는 유용한 성질을 인식하고 있지 않는다.
또한 숭고 및 탄성 압축율 및 적합성은 상기 특허들과 같은 종래 기술에 나타내어진 웨브의 결합성질에 의해 감소된다. 그러한 결합, 즉 미세섬유가 접착성일 때 섬유의 집합에 의해 생성되는 섬유대 섬유의 결합은, 의류, 스리이핑 백 등을 위한 열절연체로서 사용되는 본 발명의 웨브에서는 특히 바람직하지 못하다. 본 발명의 매우 바람직한 비결합 섬유구조는 우수한 적합성, 드레이프(drape)성, 풍합 및 촉감을 제공하여 열절연 분야에서 한층 흥미를 갖게 한다.
도면의 제1도는 본 발명의 웨브를 제조하는데 유용한 장치의 일례를 나타낸다.
이 장치는 용융 취부(melt-blown) 미세섬유(용융된 섬유 형성성(形成性) 재료를 압출함에 의해 제조되고 본 발명의 많은 웨브에 바람직함)로 웨브를 제조한다. 그러나 용액 취부 미세섬유 및 다른 타입의 미세섬유가 사용될 수도 있다. 도시된 장치의 미세섬유 취부 부분은 예를들어, 인스더트리얼 엔지니어링 케미스트리 제48권(1956년) 1342페이지 이하의 웬트, 반 에이.에 의한 ＂초미세(superfine) 열 가소성섬유＂에 기술된 바와같은 통상의 구조일 수도 있다. 그러한 구조는 액화된 섬유 형성성 재료를 방출하는 압출실(11)을 가진 다이(die)(10)와, 다이의 전방 단부를 가로질러 배치되어 있고 액화된 섬유형성성 재료가 압출되는 다이 오리피스(12)와, 가스, 즉 대표적으로는 가열된 공기가 매우 고속으로 분출되는 가스 오리피스(13)을 가지고 있다. 고속 가스류는 압출된 섬유 형성성 재료에 분출되어 그를 가늘게하며, 섬유 형성성 재료는 수집기(14)로 진행하는 사이에 미세섬유로 응고된다.
수집기(14)는 대표적으로는 미세공(薇細孔)이 있는 스크리인이며, 이 경우 스크리인은 무단벨트의 형태나, 평스크리인 또는 드럼 또는 원통 같은 다른 형태를 취할 수도 있다. 가스 흡인장치가 섬유의 부착 및 가스의 제거를 돕도록 스크리인 뒤에 설치되어도 좋다.
권축숭고섬유는 미세섬유 취부장치위에 배치된 릭커인 로울(licker-in roll)(16)을 사용하여 제1도에 도시된 장치의 취부 미세섬유의 흐름내로 도입된다. 숭고섬유의 웨브(17), 대표적으로는 가아네트기(garnet 機) 또는 ＂란도-웨버(Rando Webber)＂에서 제조되는 것과 같은 부직포 웨브는 인입단이 릭커인 로울(16)에 맞물려 있는 구동로울(19)의 아래 테이블(18)을 따라 공급된다.
릭커린 로울은 화살표 방향으로 회전하여 웨브(17)의 인입단으로부터 섬유를 뜯어내어 섬유를 서로 분리한다. 그 뜯어내어진 섬유는 경사진 통 또는 도관(20)를 통하여 공기류에 의해 이송되고 취부된 미세섬유의 흐름내로 들어가 그 섬유들이 취부 미세섬유와 혼합된다.
공기류는 릭커린 로울의 회전에 의해 고유적으로 발생되거나, 공지된 기술에서와 같이 도관(21)을 통하여 가동되는 보조 팬(fan) 또는 송풍기를 사용함에 의해 증가될 수 있다.
다음, 미세섬유와 숭고섬유의 혼합물의 흐름은 수집기(14)로 계속 들어가는데, 거기서 섬유는 불규칙하게 혼합되고 엉킨 섬유의 웨브(22)를 형성한다. 정밀한 시험에서, 미세섬유와 권축숭고 섬유가 완전히 혼합되어 있는 것을 알았다. 예를들면, 웨브는 권축섬유의 덩어리를 갖지 않는다(즉, 권축 필라멘트 토우(tow)의 절단부가 분리되지 않거나, 또는 권축섬유가 미세섬유의 흐름내로 도입되기 전 서로 뭉쳐질 때 얻어지는 것과 같은 직경이 1cm 또는 그 이상의 많은 권축섬유가 퇴적하지 않는다). 웨브(22)는 수집기에서 취출되어 저장로울에 권취된다. 그후, 웨브를 미세섬유 웨브용으로 적당히 절단 또는 처리조작으로 가공하여도 좋다.
제조된 웨브는 도시된 바와 같은 장치에 의해 부착된 단일층으로 구성되거나, 또는 다층 생성물이어도 좋다(그 경우, 층은 최소한 임시 검사에서는 구별할 수 없다). 그러한 생성물은 제1도에 도시된 바와 같이 혼합되고, 장치에 부착되면서 수집웨브를 1회 또는 그 이상 통과시키거나 또는 부가적 혼합 및 수집벨트의 길이를 따라 설치된 장치에 부착시켜 형성시킬 수도 있다.
미세섬유의 절연성은 대개 그들이 형성되는 재료와 관계가 없고, 본 발명에 유용한 미세섬유는 거의 섬유 형성성 재료로부터 형성되어도 좋다. 용융취부 미세섬유를 형성하기 위한 대표적인 중합체는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 본 기술에서 공지된 기타 중합체 등을 포함한다. 용액으로부터 미세섬유를 형성하기 위해 유용한 중합체는 폴리비닐클로라이드, 아크릴중합체 및 아크릴 공중합체, 폴리스틸렌 및 폴리설폰 등을 포함한다. 또한 무기섬유도 유용한 미세섬유를 형성한다.
본 발명의 웨브에서는 미세섬유가 가늘면 가늘수록 더 양호한 열저항성을 갖는다. 취부 미세섬유는 1마이크로미터 보다 작은 직경으로 편리하게 제조될 수 있다. 취부 미세섬유는 불연속이라는 것이 알려져 있지만, 미세섬유의 종횡비(길이 대 직경부)는 유용한 웨브를 형성하기 위해서 거의 무한에 가까워야 한다.
권축 섬유, 즉 그들이 길이를 따라 연속적인 파상, 나선상 또는 톱니상 특징을 갖는 권축섬유는 본 발명의 웨브에서 숭고섬유로 사용하기 위해 여러 다른 형태로 이용할 수 있다. 공지된 권축섬유의 3가지 대표적인 형태가 제2도에 도시되어 있다. 즉, 제2a도는 톱니치차와 같이 섬유를 권축시켜 제조되는 것과 같은 대개 평면이고 규칙적으로 권축된 섬유를 나타내고, 제2b도는 스터핑 박스(stuffing box)에서 제조되는 것과 같은 불규칙하게 권축된 섬유(파상이 발생하여 있는 평면 및 권축의 간격 및 진폭에 관해서는 불규칙하다)를 나타내며, 제2c도는 소위 아지론 (Agilon) 공정에 의해 제조되는 것과 같은 나선형으로 권축된 섬유를 나타내고 있다. 제2b도 및 제2c도에 나타내어진 것과같은 3차원섬유는 본 발명의 웨브에 일반적으로 보다 큰 숭고성을 부여한다. 그러나, 본 발명의 양호한 웨브는 어떤 공지된 형태의 권축을 갖는 섬유로부터도 제조될 수 있다.
권축의 수, 즉 제2a,b,c도에서의 구조(23)로 나타내어지는 바와같은 완전한 파형 또는 주기의 단위 길이당 수(數)는 본 발명에 유용한 숭고섬유에서는 광범위하게 변화할 수 있다. 일반적으로, 1cm당 권축의 수(2매의 유리판 사이에 시료섬유를 놓고 3cm 간격에서 완전한 파형 또는 주기의 수를 센 다음, 3으로 그 수를 나누어 구한 수)가 크면 클수록 웨브의 숭고성은 커진다. 그러나 보다 큰 직경의 섬유는 작은 직경의 섬유보다 단위길이당 적은 권축수로 동등한 숭고성을 갖는 웨브를 형성한다. 하기 표는 변동의 허용도수를 나타내며, 주어진 직경의 섬유에 대하여 본 발명자들이 현재 바람직하다고하는 대략적인 권축수를 나타낸다.
섬유크기(데시텍스) 권축수(cm당 권축수) 섬유크기(데시텍스) 권축수(cm당 권축수)
3-20 3-6 40-100 1-3
20-40 2-5 100-400 1-2
릭커린 로울에서의 가공능력은 단위 길이당 권축수가 많은 작은 직경의 섬유에서는 대개 용이하다.
본 발명에 사용된 숭고섬유의 평균 권축수가 1cm당 약 1/2 이상이며, 그리하여 숭고섬유가 40데시텍스(decitex)를 초과하지 않기 때문에, 본 발명자들은 cm당 최소한 약 2의 권축수를 갖는 섬유가 바람직하다고 생각한다.
권축섬유는 또한 그들의 권축의 진폭 또는 깊이에 의해서도 변한다. 권축의 진폭은 많은 섬유가 불규칙한 성질이 있기 때문에 수치로 균일하게 특성지우는데 어려움이 있을지라도 진폭의 표시는 ＂권축율(percentcrimp)＂로 나타내어진다.
권축 율은 섬유의 미권축장(시료섬유를 완전히 편후 측정된 길이)와 권축장(섬유의 큰 반경의 굴곡부를 편 섬유의 데시텍스당 2mg 에 해당하는 추를 일단에 부착하여 시료섬유에 매달아 측정된 길이) 사이의 차를 권축장으로 나누고 100으로 곱한 값으로 정의한다.
본 발명에 사용된 숭고섬유는 최소한 약 15%, 바람직하게는 최소한 약 25% 평균권축율을 나타낸다.
제2a도 및 (b) 에 나타낸 바와 같은 섬유를 릭커린 로울에서 처리하는데 있어서의 난점을 최소로 하기 위해 권축율은 약 50% 이하가 바람직하지만, 제2c도에 나타낸 나선형 권축섬유의 릭커린 로울에서의 처리는 권축율이 50% 이상일 때 양호하게 행해진다.
숭고섬유는 최저로서, 최소한 1개의 완전한 권축, 바람직하게는 최소한 3 또는 4개의 권축을 갖는데 충분한 평균길이를 가져야 한다.
릭커린로울과 같은 장치를 사용할 때, 숭고 섬유는 평균길이가 약 2-15cm 이어야 하며, 약 7-10cm 이하가 바람직하다.
폴리에스터 권축 스테이플 파이버는 용이하게 이용할 수 있고, 유용한 성질을 제공한다. 다른 유용한 섬유로는 아크릴, 폴리올레핀, 폴리아미드, 레이온, 아세테이트 등이 있고, 자연섬유가 또한 사용될 수도 있다. 본 발명의 웨브는, 숭고섬유가 적당한 경도를 가질 때 즉, 텍스(tex)당 1.5×10-4g-cm2이상의 굴곡경도(런던, 버터워어즈, 1962, 380-383페이지의 ＂방적섬유의 물리적 성질＂에 더블유. 이. 몰톤 및 제이. 더블유.에서 히얼에 의해 정의됨)를 가질 때, 압력에 대해 가장 양호한 저항성 및 중량당 높은 열절연효율을 갖는다. 바람직하게는 텍스당 최소한 3.5×10-4g-cm2의 굴곡경도를 가지고 있다. 본 발명의 웨브는 1종류 이상의 숭고섬유 및 1종류 이상의 미세섬유를 함유하여도 좋다.
스테이플 파이버가 가늘면 가늘수록 복합 웨브의 절연효율이 더 커지지만, 일반적으로 스테이플 파이버가 낮은 데이어의 것일 때 웨브가 보다 쉽게 압박된다. 대체로, 숭고섬유는 최소한 3데시텍스, 바람직하게는 최소한 6데시텍스의 크기를 가지며, 각각 직경이 약 15 및 25마이크로미터에 거의 상당한다.
본 발명의 웨브내에서 미세섬유에 포함되거나 또는 혼합되어 있는 권축 숭고섬유의 양은 웨브의 특정용도에 좌우된다. 주어진 양의 열저항성에 대하여 소망의 낮은 중량을 갖게 하기 위해서는 숭고섬유가 일반적으로 혼합물의 적어도 10중량%이고, 최소한 25중량%가 숭고섬유인 것이 바람직하다.
한편, 특히 소망의 낮은 두께에서 양호한 절연치를 달성하기 위해서는 미세섬유는 혼합물의 최소한 25중량%, 바람직하게는 최소한 50중량%이다. 열절연외의 목적을 위해서는 미세섬유는 낮은 양에서 유용한 기능을 제공하지만, 대개 그들은 혼합물의 최소한 10중량%이다. 열 절연체로서 본 발명의 웨브에 사용되는 미세섬유의 숭고섬유에 대한 중량비는 대개 9 : 1-1 : 3이며, 바람직하게는 3 : 1-1 : 1인데, 다른 목적에 대해서는 미세섬유의 숭고섬유에 대한 중량비는 1 : 9로 크게 하여도 좋다.
본 발명의 웨브는 웨브의 특정용도에 의존하는 어떤 소망의 두께로 공급될 수 있으나 편리한 두께는 약 4-100mm이다.
웨브의 숭고도 또는 밀도2)는 특정용도에 의해 변경될 수 있으나, 일반적으로 웨브가 최소한 약 30cm3/g, 바람직하게는 최소한 약 50cm3/g의 숭고도를 가진다.
본 발명의 섬유질 웨브는, 압축하여 저장한 다음, 압축을 해제한 때, 원래의 두께로 신속히 회복하는 탄력이 있다. 군용규격에 의하면, 의류, 스리이핑백 등에 사용되는 섬유질 절연웨브는 0.4kg/cm2의 압력하에서 24시간 압축하고 압축을 해제하여 1시간후 원래의 두께의 90% 회복을 달성하여야 하도록 되어 있다.
본 발명의 웨브는 대개 그 기준을 만족시킨다.
본 발명의 섬유질 웨브는 미세섬유 및 권축숭고섬유 외에 소량의 다른 성분을 포함하여도 좋다. 예를들면, 섬유가공제를 웨브에 분무하여 웨브의 촉감 및 풍합성을 개량하여도 좋다. 또한 고체입자 또는 비권축 미세섬유를 포함시켜 그러한 입자 또는 섬유에 의해 제공되는 특징을 부가시켜도 좋다(포함시키는 방법은 미합중국 특허 제3,971,373호 참조). 웨브에 부가된 고체물질은 일반적으로 미세섬유 및 권축숭고섬유에 의해 형성된 섬유 구조의 틈에 존재하고, 섬유 구조의 응집성 또는 칫수 안정성을 방해하거나 감소시키지 않는 양으로 포함된다. 섬유 구조의 중량에서 첨가제의 중량을 공제한 양은 ＂기본 중량＂으로 알려져 있다. 미세섬유와 권축 숭고섬유로 형성된 이 ＂기본중량＂ 섬유구조는 본 발명의 첨가제 비함유 웨브의 탄성숭고성을 나타낸다. 이 ＂기본중량＂ 섬유구조의 숭고성은 첨가제의 첨가를 생략함을 제외하고는 첨가제 포함 웨브를 제조하는데 사용되는 제조 조건을 수행한 다음, 생성섬유 구조의 숭고성을 측정하여 구하여도 좋다.
염료 및 충전제와 같은 첨가제는 미세섬유 또는 권축숭고섬유의 섬유형성성 액체에 첨가되는 것에 의해 본 발명의 웨브에 첨가되어도 좋다. 본 발명의 섬유질 웨브는 그들 자체 또는 의류용의 라이너와 같은 다른 시이트 물질과 조합하여 사용될 수도 있다. 또한, 웨브는 의류에 사용하기 위한 촉감 특성을 개량하기 위해 웨브를 누비질하여 성형후 가공하여도 좋다.
본 발명을 다음 실시예에 의해 더 설명한다.
[실시예 1-4]
직경 0.7-1.8 마이크로미터의 폴리에틸렌 테리프탈레이트 취부 미세섬유와 13 데시텍스, 길이 3.4cm, 권축율 40% 폴리에틸렌 테레프탈레이트 스테이플 파이버를 사용하여 도면의 제1도에 나타낸 장치에서 본 발명의 일련의 섬유질 웨브를 제조하였다.
12중량 %의 스테이플 파이버(하기표의 실시예 1), 25중량%의 스테이플 파이버(실시예 2), 41중량%의 스테이플 파이버(실시예 3), 65 중량% 스테이플 파이버(실시예4)를 포함하고 각각의 경우 잔부(殘部)는 취부 미세섬유인 일련의 웨브를 제조하였다. 웨브는 두께가 1.2cm이며 표 1에 나타낸 바와같은 숭고성을 갖는다.
각주(脚註) 1의 방법 2에 의해 측정된 웨브의 열저항성 및 각 시료의 중량당 열 절연효율은 표 1에 나타내어져 있다. 비교를 위하여, 표는 비교실시예 A 및 B를 포함하며, A는 평균직경 1-2 마이크로미터의 100중량% 폴리프로필렌 취부 미세섬유로부터 제조된 웨브로서 두께가 1.2cm, 숭고성이 21cm3/g인 웨브이고, B는 폴리에스터 스테이플 파이버(6.3 데시텍스, 길이 5.5cm, 권축율 40%인 듀퐁사의 ＂데크론88＂섬유)의 시판 웨브이다. 비교실시예 A 및 B의 열저항성의 절대값은 보호된 열판(각주 1의 방법 1)으로 측정하고, 나머지의 결과를 얻기 위해 사용된 물열량계를 보정하는데 사용하였다.
[표 1]
Figure kpo00002
[실시예 5-7]
제1도에 도시된 장치를 사용하여, 직경 1-2 마이크로미터(소수의 것은 6-8 마이크로미터의 범위이다)의 용융 취부 폴리프로필렌 미세섬유와 3종의 다른 직경의 폴리에틸렌 테리프탈레이트 섬유로부터 본 발명의 3종의 다른 복합웨브를 제조하였다. 실시예 5에서, 폴리에틸렌 테리프탈레이트 섬유는 7데시텍스(직경 25 마이크로미터), 길이 5.1cm, 권축율 45%이며, 실시예 6에서는 13데시텍스(34 마이크로미터), 길이 3.4cm, 권축율 40%이었고, 실시예 7에서는 60 데시텍스(74 마이크로미터), 길이 6cm, 권축율 25% 이었다. 또한, 표 2에 표시된 양의 스테이플 파이버를 포함하였다. 실시예 5 및 6의 복합 웨브의 열저항성은 각주 1의 방법 1에 의해 측정하였고, 실시예 7의 열저항성은 각주 1의 방법2에 측정하였다.
결과는 표 2에 나타낸 바와 같다.
[표 2]
Figure kpo00003
[실시예 8-10]
제1도에 도시된 장치로, 18데시텍스(40마이크로미터), 길이 3.8cm, 권축율 34%의 폴리에틸렌 테리프탈레이트 스테이플 파이버와, 직경이 0.8 마이크로미터 이하의 미세섬유 70%와 직경이 0.8-2 마이크로미터 사이의 미세섬유 30%를 사용하여 본 발명의 복합 섬유질 웨브를 제조하였다. 미세섬유는 폴리아크릴로니트릴 18%, 스틸렌 1%, 디메틸포름아미드 82%로 된 용액으로부터 용액취부 미세섬유로 제조되었다.
스테이플은 각각 10, 50, 75중량%를 사용하여 3종의 웨브를 제조하였고, 웨브의 두께는 1.2cm이었다.
시료의 열저항성과 중량당 열절연효율은 각주 1의 방법 1에 의해 측정되었고 표 3과 같다.
[표 3]
Figure kpo00004
[실시예 11-12]
평균 직경 약 1-2 마이크로미터의 용융 취부 폴리프로필렌 미세섬유와 30데시텍스(52 마이크로미터), 길이 4.9cm, 권축율 23%의 나일론 스테이플 파이버를 사용하여 본 발명의 2종의 복합 섬유질 웨브를 제조하였고, 각 웨브는 표 4와 같이 다른 비율의 스테이플 파이버를 포함한다. 보호열판에서 측정된 (ASTMD 1518-64) 열 저항값을 표 4에 나타내었다.
[표 4]
Figure kpo00005
[실시예 13]
디메틸포름아미드 용제의 폴리아크릴로 니트릴 용액으로부터 취부된 미세섬유를 사용하여, 미세섬유의 70%가 직경 0.8마이크로미터 이하이고 나머지는 2마이크로미터 이하인 본 발명의 복합섬유질 웨브로 제조하였다. 권축숭고 섬유는 3데시텍스(16마이크로미터), 권축율 33%, 길이 3.8cm의 폴리아크릴로니트릴 스테이플 파이버이었다. 웨브는 42중량%의 스테이플 파이버를 포함하며 두께 1.2cm 및 숭고성 103cm3/g 이었다.
방법 2에 의해 측정된 열저항성은 1.7clo/cm 이었고, 중량당 열절연효율 17.6×10-3clo-m2/g 이었다. 이들 값은 폴리아크릴로니트릴 스테이플 파이버로부터 제조된 웨브의 열 저항성 0.87clo/cm 및 중량당 열절연효율 9.2×10-3clo-m2/g과 비교된다.
각주(脚注)
1) clo는 의류의 임의적으로 선택된 표준 세트(set)에 의해 제공되는 열저항성의 양으로 정의된 열저항 단위이다. 그것은 다음과 같이 수식적으로 정의된다.
Figure kpo00006
본 명세서에 기술된 열저항성의 값은 하기의 2가지 방법중 어느 한 방법으로 측정되었고, 본 명세서의 제2항에 보고된 1.8 및 0.9의 값은 방법 1에 의해 측정되었다.
방법 1 : 하기 각주 2에 기술된 바와같이 측정된 두께와 함께, ASTM S 1518-64에 기술된 방법으로 보호열판에서 측정.
방법 2 : 물열량계
2.63cm 직경과 15.40cm 높이의 3개의 알루미늄 실린더에 그의 각 말단에 적합한 3cm 두께의 원판의 콜크 절연체를 부착하고 시험절연체의 층이 1.2cm의 두께로 되도록 시험 절연체로 권취한다. 다음 실린더에 90℃의 물 476g을 넣는다.
그 통에 온도계와 혼합봉을 넣고 각각을 23±0.5℃의 공기조건 조정실내의 자석식 혼합기에 넣는다.
통내의 수온 및 실온을 30분후 기록하고 그후 매 15분마다 4시간 동안 기록한다. 다음, 얻어진 냉각곡선을 최소 자승법을 사용하여 다음 방정식에 대입한다.
1nΔt=a-bT
(여기서, Δt=통내의 수온과 실온간의 차이 1n=자연대수
T=첫번째 읽은 때부터의 경과된 시간(분) a=실험적으로 측정된 곡선의 절편
b=열량계 디자인, 일정하게 유지된 절연체의 두께 및 시험절연체의 열 저항성의 함수인 곡선의 실험적으로 측정된 기울기이다)
이 타입의 열량계 측정에서 열류(熱流)의 절대식인 계산은 어렵고 착오가 발생하기 쉬웁기 때문에, 각 실험은 보호된 열판에서 실험한 2개의 표준시료와 1개의 미지시료에서 행해졌다. 표준으로서 열 저항치 0.9clo/cm를 갖는 시판 폴리에스터 섬유 웨브와 열저항치 1.8clo/cm를 갖는 100% 취부 폴리프로필렌 미세섬유 웨브를 사용하여 시험 웨브의 열저항성을 구하는데 있어서 다음의 1차 외삽식을 사용할 수 있다.
Figure kpo00007
I=열저항성
bf=시판 폴리에스터 섬유 웨브에 대하여 실험적으로 측정된 곡선의 기울기.
bm=취부 폴리프로필렌 미세섬유 웨브에 대하여 실험적으로 측정된 곡선의 기울기.
bx=시험한 웨브에 대하여 측정된 곡선의 기울기.
2) 어떤 웨브는 처음 압축하였을 때 초기 압축세트가 일어나기 때문에 두께 및 숭고성을 측정하는데 다음의 방법을 사용한다. 웨브를 10cm×10cm로 절단하고 거의 0.01g까지 중량을 평량한 다음 평판과 40kg의 무게(0.4kg/cm2의 압력을 가하는)하에 24시간 둔 다음, 그 무게를 제거하고, 방해없이 시료를 1시간 동안 방치하여 회복시킨다. 다음, 웨브에 전체힘이 14g(1.4×10-4kg/cm2의 압력)을 발휘하는 다이얼식 지시기와 판을 사용하여 높이를 측정한다.
중량과 두께로부터, 숭고성이 다음 방정식에 의해 쉽게 계산된다.
Figure kpo00008
(여기서, L=숭고성(cm3/g) h=두께(cm) W=10cm×10cm의 시료의 중량)

Claims (1)

  1. 직경이 평균 약 10마이크로미터 이하인 미세섬유와 권축숭고 섬유와의 불규칙 혼합물로 된 섬유질 웨브에 있어서, 상기 권축 숭고섬유가 최소한 약 15%의 권축율을 가지며, 미세섬유와 권축숭고 섬유가 약 9 : 1-1 : 9의 중량비로 존재하고, 상기 섬유들이 서로 불규칙하고 완전하게 혼합되고 엉키어 최소한 30cm3/g의 숭고성을 갖는 탄력적으로 압축 가능한 섬유구조를 헝성한 것을 특징으로 하는, 미세섬유와 권축 숭고섬유로 된 섬유질 웨브.
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