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KR20050039696A - 고강도 섬유를 포함하는 가벼운 데님 직물, 이의 제조방법 및 이로부터 형성되는 의류 - Google Patents

고강도 섬유를 포함하는 가벼운 데님 직물, 이의 제조방법 및 이로부터 형성되는 의류 Download PDF

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KR20050039696A
KR20050039696A KR1020047006031A KR20047006031A KR20050039696A KR 20050039696 A KR20050039696 A KR 20050039696A KR 1020047006031 A KR1020047006031 A KR 1020047006031A KR 20047006031 A KR20047006031 A KR 20047006031A KR 20050039696 A KR20050039696 A KR 20050039696A
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KR1020047006031A
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English (en)
Inventor
쳉-항 치
래리 존 프릭켓
Original Assignee
이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 가볍고 질긴 고성능 데님 직물에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 고강도 성분 및 천연 섬유를 포함하고, 이것은 일반 데님보다 약 15% 더 가벼운 중량 및 약 15% 더 높은 내구성을 갖는 직물로 구성된 가볍고 질긴 데님에 관한 것이다.

Description

고강도 섬유를 포함하는 가벼운 데님 직물, 이의 제조 방법 및 이로부터 형성되는 의류{LIGHTWEIGHT DENIM FABRIC CONTAINING HIGH STRENGTH FIBERS, PROCESS FOR MAKING THE SAME AND CLOTHING FORMED THEREFROM}
본 발명은 가볍고 질긴 고성능 데님 직물에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 하나 이상의 고성능 고강도 섬유 및 천연 섬유 성분을 포함하는 가볍고 질긴 데님에 관한 것으로, 이들은 궁극적으로 일반 데님보다 15% 이상 더 가벼운 중량 및 15% 이상 더 높은 내구성을 갖는 직물을 구성하는데 사용된다.
데님 직물은 잘 알려져 있고, 상업적으로 이용 가능한 전형적인 데님은 여러 유형의 의복 또는 의상에서의 사용과 같은 구체적 적용 분야에 따라 다양하다. 그러나, 상업적으로 이용 가능한 전형적인 데님은 충분한 인열강도 및 파단강도를 보유하면서 일상에서 편안하게 입기에 적합한 성질을 갖고있지 않다.
데님 또는 임의의 직물에 있어서, 편안함은 일반적으로 세가지 변수, 즉 섬유 유형, 직물 중량 및 직물 구성에 의존하고, 이에 비해 직물 강도 또는 내구성은 인열강도 및 파단강도로 표현될 수 있는데, 두 가지 모두 매일 사용되는 데님 직물에 있어서 필수적이다. 이 변수들의 적절한 조화가 중요하다. 더 가벼운 중량은 느슨한 조직의 면으로부터 제조되는 더 얇거나 더 가벼운 직물을 이용함으로써 얻어졌기 때문에 가벼운 면 데님을 제조하려는 시도는 성공적이지 않은 것으로 밝혀졌다. 내구성 및 강도 같은 바람직한 성질이 약해졌고, 그 때문에 덜 오래가는 의복이 되었는데 일상적 사용 및/또는 세탁으로 인해 소재가 일찍 저하되거나 손상되었기 때문이다. 더 느슨한 조직을 갖도록 구성된 직물은 유연성 뿐만 아니라 더 큰 수분 통과성을 갖지만, 그러한 직물은 열등한 성능 및 낮은 강도를 초래한다.
일반적으로, 데님 직물의 성질이 직물 내부에 아라미드 섬유를 포함시킴으로써 향상될 수 있다는 것이 당업계에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 아라미드 섬유인 케블라 (Kevlar) (등록상표)는 높은 강도로 유명한 고 탄성율 섬유이지만, 강성도 때문에 의복 또는 의상에 사용하기는 불편한 직물 성분인 것으로 또한 잘 알려져 있다.
미국 특허 제 4,900,613 호 (그린(Green)), 제 5,223,334 호 (그린), 제 4,941,884 호 (그린), 제 5,077,126 호 (그린), 제 5,918,319 호 (백스터(Baxter)) 및 제 5,628,172 호 (콜머스(Kolmes) 외)에 기술되어 있는 바와 같이, 면 및/또는 합성 섬유로 구성되는 직물은 당업계에 잘 알려져 있다.
케블라 (등록상표)를 함유하는 공업적 직물은 미국 특허 제 5,025,537 호 (그린)에 기술되어 있는데, 여기에 고수축 스테이플 섬유를 함유한 데님 직물이 개시되어 있다. 그러나, 그린 특허는 매우 높은 긴장성 인자를 갖는 직물을 개시한 것이고, 일상적 사용을 위해 디자인 된 일상 의복 또는 직물이라기보다는 공업용 보호복에 관한 것이다.
선행 문헌, 즉, 미국 특허 제 5,625,537 호 (그린)에는 상기 특허의 실시예 1에서 보여지듯, 면, 폴리(p-페닐렌 테레프탈레이트) (PPD-T) 및 나일론을 사용하여 데님 능직물을 제조하는 것이 알려져 있다. 그러나 상기 실시예는 본 발명의 범주 밖에 있는 직물에 관한 것으로, 예를 들어 PPT-D는 오직 경사 방향으로만 존재한다.
필요한 정도의 편안함을 유지하면서도, 일상 사용에 필요한 요구를 해결하기 위한 고도의 강도 및 높은 수준의 성능을 갖는 직물을 제공해야할 산업적 필요성이 있고 본 발명은 이런 산업적 필요성을 충족시킨다. 본 발명은 직물 자체의 원래의 편안함의 감소 없이 고강도 섬유의 강도를 직물에 결합시킨다. 더욱이, 본 발명은 제조 공정에서 섬유 또는 실이 직물 내에 부적합하게 혼입되어 직물이 적당한 정도의 내구성, 강도 및 편안함을 갖지 못하게 되는 문제를 해결한다.
발명의 간단한 요약
본 발명은 면 및 고강도 섬유의 균질 블렌드를 갖는 실을 포함하거나, 바람직하게는 면인 천연 섬유 쉬쓰 및 고강도 섬유 코어로 이루어지는 쉬쓰/코어 구성을 갖는 실을 포함하는 질긴 데님 직물에 관한 것이다. 직물 또는 실은 약 30 % 이하의 고강도 섬유 및 그에 상응하는 양의 천연 섬유를 포함한다.
더 구체적으로는, 본 발명은
(a) (ⅰ) 75 내지 98 중량부의 천연 섬유, 바람직하게는 면 및
(ⅱ) 2 내지 25 중량부의 고강도 섬유, 바람직하게는 파라-아라미드
를 포함하는 경사 및
(b) (ⅰ) 75 내지 98 중량부의 천연 섬유, 바람직하게는 면 및
(ⅱ) 2 내지 25 중량부의 고강도 섬유, 바람직하게는 파라-아라미드
를 포함하는 위사를 포함하고, 일반 데님보다 15% 이상 더 가벼운 중량과 15% 이상 더 높은 인열강도 및 15% 이상 더 높은 파단강도, 그러나 바람직하게는 20% 이상 더 가벼운 중량, 20% 이상 더 높은 인열강도 및 20% 이상 더 높은 파단강도를 갖는, 레저 의류에 적합한 데님 직물에 관한 것이다.
본 발명은 임의적으로 섬유에 대전방지 전도성을 부여하는 내부에 분산된 카본블랙 또는 그의 등가물을 포함하는 약 1-5 중량%의 전도성 섬유 또는 필라멘트를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 고강도 섬유가 경사 및 위사 방향 모두에 있도록, 천연 섬유 및 고강도 섬유를 포함하는 실로 제조되는 의류 제품에 관한 것으로, 의류 제품은 바지, 셔츠, 자켓 등을 포함한다.
본 발명은 현재 제조되는 다른 데님들에 비해 몇 가지 장점을 제공한다. 구성 때문에, 본 발명은 다른 용도 뿐만 아니라 일상 생활에 쓰이는 가벼운 의복을 제공하면서도, 데님의 바람직한 성질을 보유할 수 있게 한다. 본 발명이 제공하는 또 다른 장점은 다용도성이다. 드레이프 (drape) 능력과 같은 성질 때문에 본 발명은 기타 직물 소비자 (예를 들어 대중) 및/또는 디자이너 (예를 들어 가구 디자이너 또는 인테리어 장식가) 뿐만 아니라 의류 디자이너에게, 디자이너 및 소비자가 무거운 중량 때문에 예전에는 익숙하지 않았을 방식으로 데님이 사용될 수도 있는 더 큰 다용도성을 제공한다.
본 발명은 당해 기술 분야에서 볼수 없었던 속성인, 더 가벼운 중량과 함께 높은 정도의 편안함과 인열강도 및 파단강도 수준의 증가를 제공하는, 더 느슨한 조직을 갖는 직물에 관한 것이다. 본 발명의 직물들은 편직, 직조 따위 등이 될 수 있다.
본 발명의 섬유는 당해 기술분야에 잘 알려진 것으로, 링 방적 (ring spinning), 오픈엔드 방적 (open end spinning), 에어젯 방적 (air jet spinning) 및 마찰 방적 (friction spinning) 등을 포함하나 이에 한정되지는 않는 서로 다른 많은 방적법에 의해 생산된 방적 스테이플사일 수 있다.
본원에서 사용되는 "가벼운 데님 직물"이라는 용어는, 예를 들어 바지에 있어서 평방 야드 당 13.5-15 온스 (평방 미터 당 460-510 그램) 범위의 일반 천연 데님과 비교할 때 평방 야드 당 대략 11 온스 (평방 미터 당 373 그램) 이하의 데님 직물을 가리키지만, 셔츠와 같이 다른 종류의 의복은 다른 중량의 데님을 사용하기 때문에, "가벼운 데님 직물"은 평방 야드 당 6-8 온스 (평방 미터 당 200-270 그램) 범위에 있는 일반 천연 데님으로 만든 비슷한 제품보다 15% 이상 더 가벼운 데님 직물 제품을 가리키기도 한다.
본원에서 사용되는 "고강도 섬유"란 용어는 10 g/dtex 이상의 인성 및 150 g/dtex 이상의 인장 탄성율을 갖는 섬유를 의미한다.
"아라미드"는 85% 이상의 아미드 (-CO-NH-) 결합이 두개의 방향족 고리에 직접 붙어 있는 폴리아미드를 의미한다. 아라미드 섬유의 예가 문헌 [Man-Made Fibers-Science and Technology, Volume 2, Section titled Fiber-Forming Aromatic Polyamides, page 297, W. Black et al., Interscience Publishers, 1968]에 기술되어 있다. 아라미드 섬유는 또한 미국 특허 제 4,172,938 호, 제 3,869,429 호, 제 3,819,587호, 제 3,673,143 호, 제 3,354,127 호 및 제 3,094,511 호에 개시되어 있다.
본 발명의 요구 사항은 동일한 직물 중량의 전형적 100% 면 데님 직물과 비교해 높은 수준의 마모에 견디는 능력이다. 예를 들어 거칠고 넘어지는 놀이에 의해 높은 수준의 마모가 생길 수 있는 어린이용 진과 같이 일상 사용과 관련된 특정 종류의 의류에서는 내마모성이 중요하다. 100% 면으로 만든 진은 빨리 구멍이 생길수 있어서 수선하거나 폐기해야 한다. 마모에 견디는 능력의 향상은 일반적으로 의류 제품이 더 큰 내구성을 갖고 따라서 폐기해야 하기 전에 더 긴 사용수명을 갖는다는 것을 가리킨다.
본 발명은, 바람직하게는 면인 천연 섬유 및 바람직하게는 파라-아라미드인 고강도 섬유와, 데님의 인열강도 및 파단강도를 평가할 때 일반 천연 데님보다 15% 이상 더 가벼운 중량 및 15% 이상 더 높은 내구성을 갖는 직물 제조에서 그것들로부터 만들어지는 실을 포함하는 가볍고 질긴 데님 직물에 관한 것이다. 그러나 20% 이상 더 가벼운 중량, 20% 이상 더 높은 인열강도 및 20% 이상 더 높은 파단강도를 갖는 직물이 바람직하다.
바람직하게는, 질긴 데님 직물은 바람직하게는 면인 천연 섬유 및 고강도 섬유의 균질 블렌드를 갖는 실을 포함하거나, 또는 바람직하게는 면인 천연 섬유 쉬쓰 및 바람직하게는 파라-아라미드인 고강도 섬유 코어를 포함하는 쉬쓰/코어 구성을 갖는 실을 포함한다. 직물은 약 30% 이하의 고강도 섬유를 포함하나 약 5% 내지 약 20%의 범위가 바람직하며, 천연 섬유는 데님 직물의 상응하는 부분을 차지한다. 고강도 섬유 및 천연 섬유는 경사 및 위사 방향 모두에 분포되어 있고, 그 때문에 직물 중량 감소 및 편안함 수준 증가를 가져오는 증가된 강도 및 더 느슨한 조직 구조를 갖는 직물이 생긴다.
더 구체적으로는, 본 발명은
(a) (ⅰ) 75 내지 98 중량부의 천연 섬유, 바람직하게는 면 및
(ⅱ) 2 내지 25 중량부의 고강도 섬유, 바람직하게는 파라-아라미드
를 포함하는 경사 및
(b) (ⅰ) 75 내지 98 중량부의 천연 섬유, 바람직하게는 면 및
(ⅱ) 2 내지 25 중량부의 바람직하게는 고강도 섬유, 파라-아라미드
를 포함하는 위사를 포함하고, 일반 천연 데님보다 15% 이상 더 가벼운 중량과 15% 이상 더 높은 인열강도 및 15% 이상 더 높은 파단강도, 그러나 바람직하게는 20% 이상 더 가벼운 중량, 20% 이상 더 높은 인열강도 및 20% 이상 더 높은 파단강도를 갖는, 레저 의류에 적합한 데님 직물에 더욱 관련된 것이다.
고강도 섬유의 양은 사용하는 고강도 섬유의 특정 종류 및 의류 제품의 최종 용도에 따라 달라질 것이다.
실례로, 셔츠는 바지보다 낮은 강도가 필요할 것이다. 면 함량은 90 내지 98 중량부의 양으로 존재하고 고강도 섬유는 2 내지 10 중량부의 양으로 존재할 수 있다.
고강도 섬유 및 실의 예에는 아라미드 및 특히 파라-아라미드, 완전한 방향족 코폴리아미드, 폴리올레핀, 폴리벤족사졸, 폴리벤조티아졸, 이들의 혼합물 등과 같은 섬유로 된 실이 포함되나 이에 한정되지는 않으며, 상기 실의 혼합물로부터 만들 수도 있다.
파라-아라미드는 아라미드사에서 일반적인 중합체이고 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) (PPD-T)는 일반적인 파라-아라미드이다. PPD-T는 p-페닐렌 디아민 및 테레프탈로일 클로라이드의 몰 대 몰 중합에 의한 단일중합체 및 또한 p-페닐렌 디아민과 소량의 다른 디아민 및 테레프탈로일 클로라이드와 소량의 다른 디애시드 클로라이드의 혼입으로 얻어지는 공중합체를 의미한다. 일반적으로, 다른 디아민 및 디애시드 클로라이드가 중합 반응을 방해하는 작용기를 가지고 있지 않기만 하다면, 다른 디아민 및 다른 디애시드 클로라이드는 p-페닐렌 디아민 또는 테레프탈로일 클로라이드의 10 몰 퍼센트 이하의 양 또는 아마 약간 더 높은 양으로 사용될 수 있다. 또한 PPD-T는, 가령 2,6-나프탈로일 클로라이드나 클로로- 또는 디클로로테레프탈로일 클로라이드 또는 3,4'-디아미노디페닐에테르와 같은 다른 방향족 디아민 및 다른 방향족 디애시드 클로라이드의 혼입에 의한 공중합체를 의미한다. 본 발명의 목적을 위해서, 파라-아라미드는 또한 코폴리(p-페닐렌/3,4'-디페닐 에테르 테레프탈아미드)와 같은 고도로 변성된 완전한 방향족 코폴리아미드를 포함한다.
"폴리올레핀"은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 의미한다. 폴리에틸렌은 주사슬 탄소 원자 100 개 당 5 개의 변경 단위를 넘지 않는 적은 양의 사슬 가지 또는 공단량체를 함유할 수 있고, 그리고 또한 50 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 중합 첨가제, 예를 들면 알켄-1-중합체, 특히 저밀도 폴리에틸렌, 프로필렌 등, 또는 흔히 혼입되는 산화방지제, 윤활제, 자외선차단제, 착색제 등의 저분자량 첨가제를 함께 함유할 수 있는, 바람직하게는 분자량 백만을 초과하는, 주로 선형인 폴리에틸렌 물질을 의미한다. 이것은 보통 확장된 사슬 폴리에틸렌(ECPE)이라 알려져 있다. 비슷하게, 폴리프로필렌는 바람직하게는 분자량 백만을 초과하는 주로 선형인 폴리프로필렌 물질이다. 고분자량 선형 폴리올레핀 섬유는 상업적으로 이용가능하다.
폴리벤족사졸 및 폴리벤조티아졸은 바람직하게는 하기의 구조를 갖는 중합체로 구성된다.
질소 원자에 결합되어 나타난 방향족 기는 헤테로고리일 수도 있지만, 바람직하게는 탄소고리이다. 그리고 방향족 기는 융합되거나 융합되지 않은 다환고리계일 수도 있지만, 바람직하게는 단일 6원 고리이다. 비스-아졸의 주 사슬에 나타나는 기는 파라-페닐렌 기가 바람직하지만, 중합체 제조를 방해하지 않는 임의의 2가 유기 기에 의해 치환되거나 치환되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 상기 기는 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 지방족, 톨릴렌, 비페닐렌, 비스-페닐렌 에테르 등일 수 있다.
천연 섬유의 적절한 예는 면, 레이온 및 기타 셀룰로스 섬유와 이들 섬유의 혼합물을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
100% 면 데님 직물 및 위사 방향으로만 케블라 (등록상표)를 이용하는 당업계에 알려진 데님 직물과 비교했을 때, 실시예의 표 1에서 볼 수 있듯, 예상외로 인열강도 및 파단강도가 모두 극적으로 증가하였다.
본 발명의 실시태양은 평방 야드 당 약 11 온스 (평방 미터 당 373 그램) 미만의 중량을 갖는 가볍고 질긴 데님에 관한 것이고 고강도 (바람직하게는 파라-아라미드) 섬유 및 천연 (바람직하게는 면) 섬유를 포함하여 적절한 직물을 형성한다. 적당한 수준의 편안함, 내구성 및 강도를 제공하기 위해, 데님 직물은 최소 약 70%, 더욱 바람직하게는 최소 약 80% 의 면 함량 및 약 30% 이하의 고강도 섬유를 포함해야 하나 고강도 섬유는 약 5% 내지 약 20% 범위가 바람직하며, 바람직하게는 파라-아라미드이고 더욱 바람직하게는 케블라 (등록상표)인 고강도 섬유가 경사 및 위사 방향 모두에 분포된다.
직물은 균질 블렌드 또는 쉬쓰/코어 구성을 갖는 실을 포함할 수 있다. 고강도 섬유 코어는 단일필라멘트 또는 섬유 다발일 수 있다. 더욱이, 고강도 섬유 코어 내의 섬유 다발은 연속적 필라멘트 또는 다수의 스테이플 섬유일 수 있는데, 다수의 스테이플 섬유는 최소 약 1.12 인치 (2.8 센티미터) 범위의 길이를 가지나, 약 1.25 인치 (3.2 센티미터) 내지 약 10 인치 (25 센티미터) 범위가 바람직하다.
본 발명의 데님 직물에 사용되는 방적사는 재래식 면 시스템인 단 스테이플 방적 공정들에 의해 일반적으로 생산된다. 이들 공정은 스테이플 섬유를 처리하는데, 스테이플 섬유는 개면되고 소면기를 이용해 슬라이버로 형성된다. 소면기는, 보통 소면 슬라이버라고 알려진 꼬임 없이 느슨하게 집합된 섬유의 연속적 가닥으로 섬유를 분리하고, 정렬하고, 운반하기 위해 섬유 산업에서 흔히 이용된다.
소면 슬라이버는 연신 슬라이버로 가공되는데, 일반적으로 2 단계 연신 공정에 의하나 이에 한정되지는 않는다. 스테이플 섬유 균질 블렌드는 소면 이전에 스테이플 섬유를 블렌딩하거나 연신 이전에 소면 슬라이버를 블렌딩하여 얻는다. 소면 이전에 스테이플 섬유를 블렌딩하는 것이, 양호하게 혼합되고, 균일하고, 균질 블렌딩 방적사를 만드는 바람직한 방법이다.
균질 블렌딩된 방적사를 만들기 위해, 연신된 슬라이버는 그 후 조방사로 만들어지고 그 후 전형적으로 방적사를 만드는 통상의 방법 (예를 들어 링-방적)을 이용해 연사로 형성된다. 코어 방적사를 만들기 위해, 연신된 슬라이버는 조방사로 만들어지고 코어 재료는 방적 단계의 마지막 드래프트 롤 (또한 "코트 (cot)"라 불린다) 이전에 연신/드래프팅된 조방사와 함께 삽입된다. 합해진 조방사 및 코어 말단은 그 후 실로 함께 가연된다. 하나 이상의 연신/드래프팅된 조방사 말단의 중심에 코어 실을 삽입하는 것을 조절하기 위해 가이드를 이용할 수 있다. 별법으로, 가령 무라타 젯에어 방적기와 같은 오픈-엔드 방적기 또는 DREF 마찰 방적기와 같은 코어 방적기를 사용해 슬라이버를 직접 실로 방적할 수도 있다.
본 발명의 공정에 의해 제조될 수 있는 실의 종류 또는 치수에 제한은 없다. 그러나 이 공정은 특히, 단사 번수가 8.5 미터식 번수 (영국식 면사 번수 약 5)이거나 더 가는 스테이플사를 제공하는 데 적합하고, 바람직하게는 단사 번수가 8.5 내지 34 미터식 번수 (영국식 면사 번수 약 5 내지 20)인 실을 제공하는데 적합하다. 이들 단사들은 또한 합연사를 만들기 위해 결합될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시태양은 임의적으로, 섬유에 대전방지 전도성을 부여하는 카본블랙 또는 그 등가물이 내부에 분산된 섬유를 포함하는, 미국 특허 제 4,612,150 호 (드 호위트(De Howitt)) 및 제 3,803453 호 (훌(Hull))에 기재된 방법으로 제공된 전도성 섬유 또는 필라멘트 약 1-5 중량%를 추가로 포함한다. 본 발명에 대전방지 섬유를 결합하는 것은 대전 성향이 감소하도록 데님에 대전방지 성질을 부여하고 따라서 일반적으로 정전기에 의해 달라붙는 애완동물의 털, 먼지, 알레르겐 및 기타 이물질의 부착을 방지할 수 있다.
본 발명의 데님 직물은 면 또는 파라-아라미드에 추가하여 섬유를 함유할 수 있다. 일반적으로 이들 섬유는 폴리아미드 (예를 들어 나일론, 나일론 6,6) 및/또는 폴리에스테르 (예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트) 같은 합성 섬유이다. 직물 내 합성 섬유의 추가적 섬유 함량의 예는 2 내지 10 중량부 및 더욱 바람직하게는 3 내지 8 중량부일 수 있다. 상기 섬유에 있어서 섬유 농도에서의 상대량이 경사 및 위사에서 다를 수 있음은 물론이다. 실례로 마케팅 목적을 위한 의류 디자이너는 다른 표면과 비교해 오직 직물 한 표면에만 더 부드러둔 촉감을 부여할 수 있을 것이다.
본 발명은 고강도 섬유가 경사 및 위사 방향 모두에 있도록, 천연 섬유 및 고강도 섬유를 포함하는 실로 제조한 의류 제품에 관한 것으로, 의류 제품은 바지, 셔츠, 자켓 등을 포함한다.
본 발명의 실시태양은 다음의 실시예에 더 정의되어 있다. 이들 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시태양 및 가장 바람직한 실시태양을 나타내긴 하지만, 오직 예시의 목적으로 제시하였음을 이해해야 한다. 상기 설명 및 이들 실시예로부터, 당업자는 본 발명의 핵심적 특성을 확인할 수 있고, 본 발명의 사상 및 범위에 벗어남 없이 여러가지 용도 및 조건에 적합하도록 본 발명의 다양한 변화 및 변경을 가할 수 있다. 따라서 본원에서 보여지고 언급된 것에 추가하여, 본 발명의 다양한 변경이 앞서 기술된 내용으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 비록 본 발명이 재료 및 실시태양에 관해서 기술했지만, 본 발명이 공개된 사항에만 한정되는 것은 아니고, 청구항 범위 이내의 모든 등가물까지 확장된다는 것을 이해해야 한다.
본원에 제시된 각 참고 문헌의 내용은 그 전체가 참고문헌으로 본원에 포함된다.
하기 실시예에서 다른 지시가 없는 한 모든 부는 중량부이고 온도는 섭씨로 나타낸다.
실시예의 직물에 대해 파단 강도 및 인열 강도는 각각 ASTM D5034 및 ASTM D1424에 의해 측정하였다. 파단 강도 및 인열 강도는 특정 직물의 내구성의 척도이다.
쉬쓰/코어 실 샘플 및 이로부터 만들어진 직물의 제조
두 개의 6.8 Kg (15 파운드) 샘플을 하기의 조성대로 제조하였다.
실시예 1
a. 중간 등급의 면 쉬쓰 재료 - 75 중량%
b. 50 미터식 번수 (30/1s 영국식 면사 번수), 필라멘트 당 1.7 dtex (1.5dpf)의 케블라 (등록상표) 면 시스템 링방적사 (cotton system ring spun yarn) 코어 재료 - 25 중량%
실시예 2
a. 중간 등급의 면 쉬쓰 재료 - 75 중량%
b. 50 미터식 번수 (30/1s 영국식 면사 번수), 필라멘트 당 1.7 dtex (1.5dpf)의 케블라 (등록상표) 스트레치 브로큰사 (stretch broken yarn) 코어 재료 - 25 중량%
재래식 단 스테이플 링방적기를 이용하여 면을 1.4 미터식 번수 (0.80 타래) 조방사로 방적하였다. 면 스테이플을 CMC 고정 플랫 톱 소면기 (CMC stationary flat top card)를 이용하여 소면 슬라이버로 소면하였다. 2 경로 연신 (파쇄기/가공기 (breaker/finisher) 연신)을 이용해서, 소면된 면 슬라이버를 사코 로웰 버사마틱/쇼 드래프팅 시스템 4 오버 5 (Saco Lowell Versamatic/Shaw Drafting System 4 Over 5)를 이용하여 연신된 면 슬라이버로 가공하였다. 그 후, 연신된 면 슬라이버를 사코 로웰 1/B/F/B 로빙 프레임 (Saco Lowell 1/B/F/B Roving Frame) 상에서 1.4 nM (0.8 타래) 면 조방사로 가공하였다.
코어 방적사를 만들기 위해 1.4 nM (0.8 타래) 면 조방사의 두 말단을 50 mm (2 인치) 고리가 있는 로버트 애로우 스피닝 프레임 (Roberts Arrow Spinning Frame) 상에서 이중으로 크릴하였다. 면 조방사를 연신/드래프팅하는 공정 동안 50 미터식 번수 (30/1s cc) (실시예 1, 그리고 실시예 2로부터의) 파라-아라미드 방적사를 마지막 드래프트 롤 (또한 "코트"라 불린다.) 이전에 연신된 두 1.4 nM (0.8 타래) 면 조방사 말단 사이의 중심에 삽입하였다. 그 후, 합해진 연신 면 조방사 말단 및 파라-아라미드 방적사 말단을 50 mm (2 인치) 고리가 있는 동일한 로버트 애로우 스피닝 프레임 상에서 스테이플 방적사로 함께 가연하였다. 연신된 두 조방사 말단의 중심에 50 nM (30/1 s cc) 파라-아라미드 방적사를 삽입하는 것을 조절하기 위해 가이드를 사용하였다. 13 미터식 번수 (7.5/1 cc) 코어 방적사에 대해 121 가연 계수 (twist multiplier) (미터당 회전/(nM)1/2) (또는 영국식 면사 번수 시스템에서 4.0 가연 계수 (인치 당 회전/(cc)1/2))를 사용하였다.
실시예 3
실시예 1의 13 미터식 번수 (7.5 면사 번수) 스테이플 방적사를 북직기 (shuttle loom) 상에서 경사 및 위사로 사용하여 데님 직물을 직조하였다. 직물은 직기 상에 25.2 ends/cm 및 13.4 picks/cm의 구조를 갖는 2 ×1, 오른나선형 능직이었다. 그레이그 직물은 기본중량 353 g/m2 이었다. 실시예 3에 기술된 본 발명의 실시태양에 대한 인열강도 및 파단강도는 기본중량 492 g/m2 인 100% 면 데님에서 관찰된 것보다 훨씬 컷다. 더 구체적으로는, 실시예 3의 파단강도는 39% 더 무거운 면 데님 직물의 해당 값보다 경사방향으로 약 96% 더 크고 위사방향으로 약 20% 더 컷다. 유사하게, 실시예 3의 인열강도는 더 무거운 데님 직물의 해당 값보다 경사방향으로 약 306% 더 크고 위사방향으로 약 236% 더 컷다. 따라서 실시예 3의 직물의 내구성이 더 무거운 일반 면 데님 직물보다 15% 이상 더 컷다.
실시예 4
실시예 2의 13 미터식 번수 (7.5 면사 번수) 스테이플 방적사를 북직기 상에서 경사 및 위사로 사용하여 데님 직물을 직조하였다. 직물은 직기 상에 25.2 ends/cm 및 13.4 picks/cm의 구조를 갖는 2 ×1, 오른나선형 능직이었다. 그레이그 직물은 기본중량 363 g/m2 이었다. 실시예 4에 기술된 본 발명의 실시태양에 대한 인열강도 및 파단강도는 기본중량 492 g/m2 인 100% 면 데님에서 관찰된 것보다 훨씬 컷다. 더 구체적으로는, 실시예 4의 파단강도는 39% 더 무거운 면 데님 직물의 해당 값보다 경사방향으로 약 125% 더 크고 위사방향으로 약 57% 더 컷다. 유사하게, 실시예 4의 인열강도는 더 무거운 데님 직물의 해당 값보다 경사방향으로 277% 더 크고 위사방향으로 341% 더 컷다. 따라서 실시예 4의 직물의 내구성이 더 무거운 일반 면 데님 직물보다 15% 이상 더 컷다
비교예
비교예 5는 100% 면을 포함하는 무거운 일반 데님 직물이었고, 다른 직물과 비교하는 파단강도 및 인열강도에 대한 기준선 재료로 사용하였다. 직물은 23.6 ends/cm 및 16 picks/cm의 구조를 갖는 3 ×1, 오른나선형 능직이었다. 직물은 기본중량 492g/m2이었다. 비교예 5에 대한 파단강도 및 인열강도 모두 무거운 일반 데님의 전형이다.
직물의 비교
균질 블렌드 실 샘플 및 이로부터 만든 직물의 제조
두 개의 11.4 Kg (25 lb) 샘플을 하기의 조성대로 제조하였다.
방적사 실시예 6
a. 중간 등급의 소면된 면 - 70 중량%
b. 재생 파라-아라미드 방탄 직물 - 12.5 중량%
c. 필라멘트 당 1.7 dtex (1.5 dpf)×3.8 cm (1.5") 파라-아라미드 스테이플 - 12.5 중량%
d. 필라멘트 당 4.3 dtex (3.9 dpf)×3.8 cm (1.5") 나일론/카본 쉬쓰/코어 대전방지 섬유 - 5 중량%
방적사 실시예 7
a. 중간 등급의 소면된 면 - 55 중량%
b. 필라멘트 당 2.0 dtex (1.8 dpf)×3.8 (1.5") 나일론 스테이플 - 15 중량%
c. 재생 파라-아라미드 방탄 직물 - 12.5 중량%
d. 필라멘트 당 1.7 dtex (1.5 dpf)×3.8 cm (1.5") 파라-아라미드 스테이플 - 12.5 중량%
e. 필라멘트 당 4.3 dtex (3.9 dpf)×3.8 cm (1.5") 나일론/카본 쉬쓰/코어 대전방지 섬유 - 5 중량%
주: 실시예 6 및 7에서 파라-아라미드는 폴리 p(페닐렌 테레프탈아미드) 였다.
11.4 킬로그램 (25 lb) 스테이플 샘플을 먼저 손으로 혼합하고 킷슨/사코 로웰 피커 (Kitson/Saco Lowell Picker)를 통해 두차례 공급하여 다른 섬유들의 블렌드를 균일화하였다. 일단 블렌딩한 후, 각 샘플을 더블 리커린 롤/싱글 실린더 데이비스 푸버 롤러 톱 카드 (Double Lickerin Roll/Single Cylinder Davis Furber Roller top Card)를 통해 공급하여, 소면기를 작동시켜 소면 슬라이버를 만들었다. 롤러 톱 (roller top) 소면 시스템이 플랫 톱 (flat top) 소면 시스템보다 바람직하다. 이 공정은 절단된 100% 아라미드 방탄 직물 조각 및 블렌딩된 다른 스테이플 섬유를 분리된 필라멘트들을 포함하는 슬라이버로 분리할 수 있게 하였다.
절단된 100% 아라미드 방탄 직물 조각을 분리하기 위해 이용된 상기 소면 공정이 100% 아라미드 방탄 직물 조각을 개별적으로 소면기에 공급한 후 손으로 혼합하는 것보다 바람직하다. 블렌딩 없이는, 직물 조각을 개별 필라멘트들로 분리하는 데 소면기가 효과적이지 않다.
소면 슬라이버를 재래식 단 스테이플 링방적기를 이용하여 스테이플사로 방적하였다. 2 경로 연신 (파쇄기/가공기 연신)을 이용해서, 소면 슬라이버를 사코 로웰 버사마틱/쇼 드래프팅 시스템 4 오버 5 (Saco Lowell Versamatic/Shaw Drafting System 4 Over 5)를 이용하여 연신 슬라이버로 가공하였다. 그후, 연신된 슬라이버를 사코 로웰 1/B/F/B 로빙 프레임 상에서 조방사로 가공하였다. 그리고 나서 5 cm (2 인치) 고리가 있는 로버트 애로우 스피닝 프레임 상에서 조방사를 14 미터식 번수 (8 cc) 스테이플 방적사로 가공하였다. 방적사에 대해 121 가연 계수 (미터당 회전/(nM)1/2) (또는 영국식 면사 번수 시스템에서 4.0 가연 계수 (인치 당 회전/(cc)1/2))를 사용하였다.
전형적인 평균 면 스테이플 길이가 2.9 cm 내지 3.5 cm (1-1/8 인치 내지 1-3/8 인치) 범위이므로, 비슷한 길이를 갖는 아라미드 섬유를 사용하는 것이 최적의 드래프팅 결과 및 방적사 중량의 균일성 (실 균등도라고도 함)을 보일 것으로 생각했다.
면과 아라미드의 최적의 드래프트 균일성을 위해 면 시스템 링방적을 선택하였다.
제직 실시예 8
방적사 실시예 6으로부터의 14 미터식 번수 (8 면사 번수) 스테이플 방적사를 재래식 쓰다코마 모델 209 에어젯 직기 (Tsudakoma Model 209 air-jet loom) 상에서 위사로 사용하여 데님 직물을 직조하였다. 경사는 대략 엔드-온-엔드 (end-on-end) 디자인으로 두 유형의 방적사로 구성되었다. 첫번째 유형은 3.8 cm 길이의 16 wt.% 미사용 파라-아라미드 스테이플 및 84 wt.% 면의 16 미터식 번수 (9.5 cc) 링방적사였다. 두번째 유형은 3.8 cm 길이의 16 wt.% 폴리에스테르 스테이플 및 84 wt.% 면의 16 미터식 번수 (9.5 cc) 링방적사였다. 직물은 직기 상에서 23.6 ends/cm 및 15.7 picks/cm의 구조를 갖는 3 ×1 오른나선형 능직이었다. 직물을 재래식 공정에서 방축가공하였고 방축가공된 직물은 기본중량이 354g/m2이었다.
제직 실시예 9
위사가 14 미터식 번수 (8 면사 번수)의 100% 링방적 면사인 것을 제외하고 제직 실시예 8에서와 같은 공정을 반복하였다. 방축가공된 직물은 기본중량이 370g/m2이었다.
제직 실시예 10
위사가 3.8 cm 길이의 25 wt.% 검정색 미사용 파라-아라미드 스테이플 및 75 wt.% 면의 14 미터식 번수 (8 c.c.) 링방적사인 것을 제외하고 제직 실시예 8에서와 같은 공정을 반복하였다. 방축가공된 직물은 기본중량이 366 g/m2이었다.
시험
직물 성질을 측정하기 위해 특히 위사 방향으로 직물 샘플에 두가지 중요한 시험을 수행하였다. 직물 파단강도를 ASTM D 5034 "섬유 직물의 파단강도 및 신장에 대한 표준 시험 방법 (그랩 시험)"에 따라 측정하였다. 직물 인열강도를 ASTM D 1424 "낙하-진자형 (엘멘도르프) 기구에 의한 직물의 인열강도에 대한 표준 시험 방법"에 따라 측정하였다. 별도로, 직물 정전기 감쇠를 연방 표준 191A 방법 5931 "직물의 정전기 감쇠 측정"에 따라 시험하였다. 샘플을 21 ℃ 및 20% 상대습도에서 상태조절하고 시험하였다.
하기의 표는 100% 면으로 만든 제직 실시예 9와 비교한 제직 실시예 8 및 10의 직물의 시험 결과의 요약을 나타낸다.
시험 결과

Claims (25)

  1. (a) (ⅰ) 75 내지 98 중량부의 천연 섬유 및
    (ⅱ) 2 내지 25 중량부의 고강도 섬유
    를 포함하는 경사 및
    (b) (ⅰ) 75 내지 98 중량부의 천연 섬유 및
    (ⅱ) 2 내지 25 중량부 이하의 고강도 섬유
    를 포함하는 위사
    를 포함하고, 실질적으로 천연인 일반 데님보다 15% 이상 더 가벼운 중량과 15% 이상 더 높은 인열강도 및 15% 이상 더 높은 파단강도를 갖는 가볍고 질긴 데님 직물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 천연 섬유가 면이고 상기 고강도 섬유가 파라-아라미드인 가볍고 질긴 데님 직물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 파라-아라미드가 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)인 가볍고 질긴 데님 직물.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 파라-아라미드가 코폴리(p-페닐렌/3,4'-디페닐 에테르 테레프탈아미드)인 가볍고 질긴 데님 직물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 고강도 섬유가 폴리벤족사졸, 폴리벤조티아졸 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 가볍고 질긴 데님 직물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 직물이 섬유들의 균질 블렌드를 포함하는 실로부터 제조되는 가볍고 질긴 데님 직물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 직물이 쉬쓰/코어 또는 코어 방적사를 포함하는 가볍고 질긴 데님 직물.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 코어가 단일필라멘트 코어를 포함하는 가볍고 질긴 데님 직물.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 코어가 섬유 다발을 포함하는 가볍고 질긴 데님 직물.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 코어가 연속적인 필라멘트를 포함하는 가볍고 질긴 데님 직물.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 코어가 연속적인 필라멘트들을 포함하는 가볍고 질긴 데님 직물.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 코어가 다수의 스테이플 섬유를 포함하는 가볍고 질긴 데님 직물.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 다수의 스테이플 섬유가 약 2.8 cm (1.12 인치) 내지 약 25 cm (10 인치) 범위의 길이를 갖는 가볍고 질긴 데님 직물.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 직물이 전도성 섬유를 추가로 포함하는 가볍고 질긴 데님 직물.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 직물이 2 내지 10 중량부의 추가의 합성 섬유를 추가로 포함하는 가볍고 질긴 데님 직물.
  16. 실질적으로 완전 천연 섬유인 데님보다 15% 이상 더 낮은 중량, 동일한 천연 섬유 데님보다 15% 이상 더 높은 인열강도 및 15% 이상 더 높은 파단강도를 갖는, 고강도 섬유 및 천연 섬유를 포함하는 가볍고 질긴 데님 직물.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 천연 섬유가 면이고 상기 고강도 섬유가 파라-아라미드인 가볍고 질긴 데님 직물.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 파라-아라미드가 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)인 가볍고 질긴 데님 직물.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 파라-아라미드가 코폴리(p-페닐렌/3,4'-디페닐 에테르 테레프탈아미드)인 가볍고 질긴 데님 직물.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 파라-아라미드가 폴리벤족사졸, 폴리벤조티아졸 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 가볍고 질긴 데님 직물.
  21. 경사 및 위사 방향 모두에 분포된 약 70% 이상의 면 함량 및 약 30% 이하의 파라-아라미드를 포함하는 가볍고 질긴 데님 직물.
  22. 제 1항의 가볍고 질긴 데님을 포함하는 셔츠.
  23. 제 1항의 가볍고 질긴 데님을 포함하는 바지.
  24. 75 내지 98 중량부의 천연 섬유 및 2 내지 25 중량부의 고강도 섬유를 포함하는 경사와 75 내지 98 중량부의 천연 섬유 및 2 내지 25 중량부의 고강도 섬유를 포함하는 위사를 포함하는 실을 포함하는 직물을 형성하는 단계를 포함하는 가볍고 질긴 데님의 제조 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 직물이 실질적로 천연인 일반 데님보다 15% 이상 더 가벼운 중량과 15% 이상 더 높은 인열강도 및 15% 이상 더 높은 파단강도를 갖는 공정.
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