KR930012186B1 - Sheath core fiber and its method of manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
[발명의 명칭][Name of invention]
외장 심부 섬유(sheath core fiber) 및 그의 제조방법Sheath core fiber and manufacturing method thereof
[도면의 간단한 설명][Brief Description of Drawings]
제1도는 본 발명의 섬유 생산방법애 관한 개략도이다.1 is a schematic view of the fiber production method of the present invention.
제2도는 단일섬유의 투시도이다.2 is a perspective view of a single fiber.
제3도는 본 발명에 의해 생산된 섬유의 주사 전자 현미경사진(1250x비율)이다.3 is a scanning electron micrograph (1250x ratio) of the fibers produced by the present invention.
[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention
[발명의 배경][Background of invention]
주름 및 인열저항의 유지와 같은 배향된(orienter) 열가소성 물질의 최적 특색과 천연물질의 가염성 및 흡수성(sorptivity)을 결합시키고자 하는 요망이 얼마간 인식되어 왔다. 이러한 방향에서의 시도는 보통 두 물질을 함께 혼합하는 것으로 끝났기 때문에 성분의 가장 바람직한 성질들이 각각 최적화되었다기 보다는 물질들의 성질이 평균으로 되었다.There has been some recognition of the desire to combine the optimal characteristics of orienter thermoplastics, such as maintaining wrinkles and tear resistance, with the saltiness and sortivity of natural materials. Attempts in this direction usually ended with mixing the two materials together, so that the properties of the materials were averaged rather than each of the most desirable properties of the component being optimized.
나란히 있는 2성분 섬유를 만들려는 다른 두 물질의 동시압출이, 주로 주름잡힌 생성물을 개발하기 위하여 광범위하게 수행되었다. 예컨대 컬프의 미합중국 특허 제 2,439,813호에는 양쪽 성분들이 셀룰로오스, 이황화탄소 또는 수산화나트륨의 다른 농도 및 다른 숙성시간에 기인하여 다른 수축성을 갖는 비스코스인 그러한 생성물이 기재되어 있었다. 또한 보통은 주름을 잡을 목적으로 외장 심부 구조가 만들어 졌었다. 예컨대 브래고우의 미합중국 특허 제3,458,615호에는 용융상태의 두 스트림을 동시 압출시키고 다이 밑에서 배향을 유도하는 것이 기재되어 있다. 브래고우의 특허는 심부를 통해 통과하고 표면에 반사되는 광의 내부반사를 지속시키기 위하여 잘 조절된 매끄러운 계면이 중요한 도광기(light guides)의 생산에 관한 것이다. 딧찌의 미합중국 특허 제2,932,079호에는 각기 다른 물질로 되어 있는 최소한 두 개의 심부와 제3의 물질로 되어있는 외장을 함유해야 하는 외장 심부(sheath core) 구조가 발표되었다. 그러하므로, 주름은 비동심(非同心)의 심부 및 외장층의 열수축차에 의하여 만들어질 수 있다. 또한 반너만의 미합중국 특허 제2,989,789호는 양쪽 층이 모두 폴리아미드인 외장 심부 섬유의 생산에 관한 것이다. 염료 수용성을 보다 더 좋게 하기 위하여 심부 폴리아미드가 선택 또는 개조된다. 메이어의 미합중국 특허 제 2,063,180호에는 채색물질을 갖고 있는 휘발성 용매로 이루어진 내부 스트림이 심지를 통해 통과한 후 비스코스 용액에 의해 덮여지는 동시압출 공정이 나와있다. 방사()도중 휘발성 용매는 성형 레이온을 통해 확산되어, 채색물질만 남게 된다. 염료는 레이온을 향한 경사(gradient)를 만들기 때문에 내부의 심부는 분리된 별개의 지역으로 존재하지 않는다.Co-extrusion of the other two materials to make side-by-side bicomponent fibers has been extensively performed, primarily to develop corrugated products. For example, US Pat. No. 2,439,813 to Culpe describes such a product in which both components are viscose with different shrinkage due to different concentrations of cellulose, carbon disulfide or sodium hydroxide and different maturation times. In addition, sheaths were usually constructed for pleating purposes. Bragow, for example, US Pat. No. 3,458,615 describes co-extrusion of two streams in molten state and inducing orientation under the die. Bragow's patent relates to the production of light guides in which a well-regulated smooth interface is important for sustaining the internal reflection of light passing through the core and reflecting off the surface. Ditchi US Patent No. 2,932,079 discloses a sheath core structure that must contain at least two cores of different materials and a sheath of a third material. Thus, wrinkles can be made by the heat shrinkage difference between the non-concentric core and the outer layer. Vannermann's US Pat. No. 2,989,789 also relates to the production of sheath core fibers in which both layers are polyamide. Deep polyamides are selected or modified to provide better dye solubility. Meyer's US Pat. No. 2,063,180 discloses a coextrusion process in which an internal stream of volatile solvents with colored material passes through a wick and then is covered by a viscose solution. radiation( In the process, the volatile solvent diffuses through the molded rayon, leaving only the colored material. Since the dye creates a gradient towards rayon, the inner core does not exist as a separate, separate area.
[발명의 개요]Overview of the Invention
본 발명은 나일론, 폴리에스테르, 아크릴 및 올레핀 같은 배향 열가소성 물질 및 기타 배향 열가소성 물질로 되어있는 내부의 심부와, 레이온이나 재생 단백질 같은 비(非)-열가소성 물질 및 기타 적합한 비-열가소성 물질로 만들어진 외장을 포함하는 외장 심부 섬유의 산출에 관한 것이다.The present invention relates to interior cores made of oriented thermoplastics and other oriented thermoplastics such as nylon, polyester, acrylics and olefins, and to sheaths made of non-thermoplastics such as rayon or regenerated proteins and other suitable non-thermoplastics. It relates to the calculation of the outer core fiber comprising a.
또한, 본 발명은 심부 섬유를 액상의 외장-형성물질을 통해 연신시키고(drawn), 다이를 통아여 연신시키는 그러한 섬유의 제조 방법에 관한 것이다. 심부 섬유는 이미 배향되어 있고 또한 고체 형태로 있기 때문에, 외장 물질상에는 매우 낮은 인장 하중이 있게되며 따라서 이것은 단독으로 다이로부터 연신되는 경우처럼 연신(drawing) 공정중에 유의한 결정 배향을 나타내지 않을 것이다. 이로인하여, 배향되지 않고 그 결과 증가된 흡수성 및 가염성을 갖는 외장 물질이 생산된다. 하지만 심부 물질이 섬유 단면의 대부분을 차지하기 때문에 심부 물질의 특색인 주름과 인열 저항 및 강도가 유지될 것이다. 이러한 섬유를 생산함에 있어서, 존재하는 내부의 심부 구조의 인장강도 때문에 외장 물질이 다이에서 나온 즉시 그 외장 물질을 응고시킬 필요가 없다. 따라서 다이 전면(前面)은 비스코스 섬유를 다이에서부터 연신시키는 경우에서 처럼 산욕(acid bath)과 접촉시키지 않아도 된다. 이로인하여, 다이 전면을 귀금속으로 만들어야할 필요성이 감해지며 제품 제작 비용이 상당이 감소되고 간소화 된다.The present invention also relates to a process for producing such fibers in which the core fibers are drawn through a liquid sheath-forming material and drawn through a die. Since the core fibers are already oriented and also in solid form, there is a very low tensile load on the sheath material so it will not exhibit significant crystallographic orientation during the drawing process as it would be when drawn alone from the die. This produces a sheathing material that is not oriented and as a result has increased absorbency and saltability. However, because the core material accounts for most of the fiber cross section, the wrinkle, tear resistance and strength characteristic of the core material will be maintained. In producing such fibers, it is not necessary to solidify the sheath material immediately after it exits the die due to the tensile strength of the inner core structure present. The die front therefore does not have to come into contact with an acid bath as in the case of drawing viscose fibers from the die. This reduces the need to make the front of the die precious metal and significantly reduces and simplifies manufacturing costs.
그러므로 본 발명의 한가지 목적은 심부의 가장 바람직한 특색들과 외장의 가장 바람직한 특색들이 결합되어 있는 외장 심부 섬유를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide sheath core fibers that combine the most preferred features of the core with the most preferred features of the sheath.
또한 본 발명의 목적은 그러한 제품을 만드는 방법에 관한 것이다. 이러한 목적과 다른 목적 및 본 발명의 장점들은 하기에 기술된 발명의 상세한 설명으로부터 명백히 알 수 있을 것이다.The object of the invention also relates to a method of making such a product. These and other objects and advantages of the present invention will be apparent from the detailed description of the invention which follows.
이제, 본 발명의 섬유를 만드는 방법에 있어서, 도면, 특히 제1도를 참조해보면, 하단부에 다이(12)가 구비되어 있는 체임버(11)속으로 심부물질(10)이 도입된다. 액상의 외장-형성물질은 중력 또는 압력류에 의해 부재(13)를 통하여 체임버(11)내로 도입된다. 섬유용액 접촉지역은 심부(10)가 다이(12)에 들어가기전 외장-형성 물질로 완전히 피복되기에 충분하도록 고안된 것이다. 심부 섬유상에 피복된 용액의 상대적인 양은 다이 개구부의 기하학적 구조, 용액의 유동학적 성질, 그리고 견인(drag) 및 압력 구동 흐름에 의하여 조절된다. 결합된 외장 심부 섬유(14)는 다이(12)를 나와, 외장물질이 응고되는 곳인 산 욕(15)으로 들어간다. 외장 심부 섬유(14)는 산욕(15)를 나와 물 세정액(16)로 세정된 후 권취 롤(17)위에 수거된다.Now, in the method of making the fibers of the present invention, with reference to the drawings, in particular FIG. 1, the
이제보다 더 구체적으로 제2도를 참조해 보면, 심부물질(10)은 심부물질을 둘러싸는 외장물질(18)을 갖고있는 것으로 도시되어 있다. 심부(10)의 직경이 20 미크론이고 외장물질(18)의 두께가 1미크론인 만족스러운 섬유가 생산된다. 또한 부재(13)에 부과된 압력을 증가시킴으로써 더 두꺼운 외장층도 생산된다.Referring now to FIG. 2 more specifically, the
제2도에 도시된 외장 심부 섬유의 1250x배율 주사 전자현미경 사진인 제3도에는 잡아늘여지지 않은 움푹 들어간 곳들이 나타나 있어, 표면이 배향되어 있지 않고 표면적이 향상되었음을 알 수 있다. 이같은 두 성질은 높은 흡수성 및 그로인한 안락함과 가염성에 기여한다. 그와같은 섬유의 생산방법은 심부용으로 나일론 66을, 그리고 외장용으로 비스코스 레이온을 쓰는 하기 실시예에 상세히 기재되어 있다. 본 발명이 이 두 물질에 관하여서 기재되어 있고 이것이 바람직한 조합이지만, 다른 심부물질과 다른 외장물질이 본 발명의 범주내에 예기된다는 것을 명심해야 한다.In Figure 3, a 1250x magnification scanning electron micrograph of the sheath core fiber shown in FIG. 2, the unstretched dents appear, indicating that the surface is not oriented and the surface area is improved. Both of these properties contribute to high absorbency and thereby comfort and saltiness. Methods of producing such fibers are described in detail in the following examples using nylon 66 for the core and viscose rayon for the exterior. Although the present invention has been described with respect to these two materials and this is a preferred combination, it should be borne in mind that other core materials and other exterior materials are anticipated within the scope of the present invention.
[실시예 1]Example 1
이미 배향되어 있는(oriented) 나일론 섬유를 상업용 비스코스 레이온 용액을 통해 통과시킨 후 다이를 통해 연신시켰다(drawn). 심부 섬유는 나일론 66이었고 그 직경은 20 미크론이었다. 다이 개구부는 약 800 미크론이었으며, 생성된 레이온 껍질의 두께는 1미크론이었다. 9중량%의 황산과 13중량%의 황산나트륨으로 이루어진 상업용 농도의 방사욕과 더불어 30.48m/분(100피이트/분)의 선속도를 사용하였다. 물론, 훨씬 더 큰 선속도를 사용할 수 있으며 다른 다이 개구부 및/또는 더 높은 압력 헤드(head)도 사용할 수 있다. 그 결과 생성된 섬유는 필수적으로 나일론 심부의 벌크(bulk) 기계적 성질을 유지하며 레이온의 가염성를 갖는다.The already oriented nylon fibers were passed through a commercial viscose rayon solution and then drawn through a die. The core fiber was nylon 66 and 20 microns in diameter. The die opening was about 800 microns and the resulting rayon shell was 1 micron thick. A linear velocity of 30.48 m / min (100 feet / min) was used with a commercial concentration spinning bath consisting of 9 wt% sulfuric acid and 13 wt% sodium sulfate. Of course, much larger linear velocities can be used and other die openings and / or higher pressure heads can also be used. The resulting fiber essentially retains the bulk mechanical properties of the nylon core and is rayon-flammable.
전형적으로 상업용 레이온 섬유는 크산틴산 나트륨 형태의 셀룰로오스 약 7%와 알칼리 7%를 함유하는 용액으로부터 만들어진다. 방사에 허용될 수 있는 점도는 비스코스 용액을 4-5일 동안 숙성시킴으로써 달성된다. 섬유는 이 용액의 얇은 필라멘트를 셀룰로오스가 그의 크산틴산염 형태로부터 재생되고 응고되는 곳인 방사욕으로부터 압출시킴으로써 만들어진다. 이러한 것은 장력하에 수행되고 레이온 섬유속에 배향 현상이 나타나는데 그의 수준은 장력, 셀룰로오스 공급원 및 성질, 그리고 방사욕의 농도 및 온도에 의하여 조절된다.Typically, commercial rayon fibers are made from a solution containing about 7% cellulose and 7% alkali in the form of sodium xanthate. Acceptable viscosities for spinning are achieved by aging the viscose solution for 4-5 days. The fibers are made by extruding a thin filament of this solution from a spinning bath where cellulose is regenerated and solidified from its xanthate form. This is done under tension and orientation occurs in the rayon fiber bundle whose level is controlled by the tension, the cellulose source and properties, and the concentration and temperature of the spinning bath.
본 발명에 있어, 심부물질은 인장 하중을 갖고 있으므로 외장물질은 배향에 관련된 강도를 나타내기 위한 장력하에서 방사되는(spun) 통상의 레이온섬유와는 반대로, 있다손 치더라도 아주 적은 배향현상을 나타낸다. 이로 인하여 표면에 잔물결이 일게되며, 그 결과 높은 흡수성과 큰 가염성에 기여하는 향상된 표면적이 초래된다. 더우기 심부물질이 인장하중을 갖고 있기 때문에, 제1도에 도시되어 있는 것과 같은 산욕은 다이의 전면으로부터 떨어져 있을 수 있으며, 따라서 본 발명을 실시할 때 귀금속 전면을 갖는 다이가 필요치 않게 된다. 또한 이 공정은 섬유로 연신되어 나올 수 있는 비스코스 용액을 필요로 하지 않기 때문에 더 광범위한 유형의 비스코스 용액들이 사용될 수 있다.In the present invention, the core material has a tensile load so that the sheath material exhibits very little orientation even if it is damaged, as opposed to conventional rayon fibers that are spun under tension to show the orientation-related strength. This results in ripples on the surface, which results in an improved surface area that contributes to high absorbency and great salting. Moreover, because the core material has a tensile load, the acid bath as shown in FIG. 1 may be remote from the front face of the die, thus eliminating the need for a die having a precious metal front face when practicing the present invention. In addition, a wider variety of types of viscose solutions can be used since this process does not require a viscose solution that can be drawn into fibers.
심부물질(10)이 단일 모노필라멘트로서 도시되어 있기는 하나, 심부물질로도 사용될 수 있는 실(yarn)과 같은 다중 필라멘트 다발이 본 발명의 범주속에 속한다는 것을 명심해야 한다.Although
본 발명을 바람직한 실시형태로 기술하였지만, 본 발명의 정당한 범주와 성질을 벗어나지 않으면서 약간의 변화를 가할 수 있다고 판단된다.Although the present invention has been described in the preferred embodiments, it is believed that slight changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
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