KR20060124726A - 방적 얀, 그의 제조를 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
복수의 첫 번째 (4) 및 두 번째 (2) 구획을 포함하는 얀, (a) 슬리버의 섬유에 회전을 부여하는 토크 젯(14)를 통해 슬리버를 통과시켜 구획적으로 통합된 얀을 형성하고, (b) 상기 구획적으로 통합된 얀을 얽힘 젯(16)으로 통과시켜 통합된 얀을 형성하는 것을 포함하는 상기 얀의 방적 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치.
방적 얀, 슬리버, 토크 젯, 에어 젯, 얽힘 젯, 스테이플
Description
본 출원은 2005년 2월 27일자 출원된 미국 특허 가출원 제 60/548,432 호를 우선권으로 주장하며, 상기 문헌은 모든 목적으로 그 전체로서 본 출원의 구획으로 도입한다.
본 발명은 방적 얀 및 그의 제조를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
합성 또는 천연 스테이플 섬유로 이루어진 방적 얀은 얀의 표면으로부터 돌출하는 섬유 말단을 갖는 얀으로서 쉽게 인식된다. 이들은 또한 구조에 있어서 꼬이거나 묶인 것으로도 인식된다. 링 방적에 의해 전형적으로 제조되는 연사는 토크 또는 꼬임 불안정성(twist liveliness)을 갖는다. 꼬임 불안정성을 갖는 연사는 양 말단이 고정될 경우, 그 자신의 주위로 자발적으로 컬링된다(curl). 얀을 면밀히 검사하면 섬유들은 나선 패턴으로 한데 붙들려 있다.
묶인 (fasciated) 얀은 꼬임 불안정성이 없는 얀으로 인식되며 전형적으로 개방-말단 로터 방적 또는 에어 젯 방적에 의해 제조된다. 이러한 얀을 면밀히 검사하면, 다발의 표면 주위를 감는 섬유에 의해 감싸진 번들과 실질적으로 평행하게 정렬되어 있는 섬유의 세로로 배열된 다발을 나타낸다.
상기 표면을 감싸는 섬유의 배향은 묶인 개방-말단 얀과 묶인 에어 젯 방적 얀의 경우 상이하다. 에어 젯 방적 얀은 전형적으로, 실질적으로 평행한 섬유의 다발 주위에 한 방향으로 주로 나선형으로 감싸는, 감싸는 섬유를 갖는다. 개방-말단 방적 얀의 감싸는 섬유는 상이한 섬유에 있어서 감싸는 방향 및 각이 서로 다르게 더욱 랜덤한 경향이 있다. 얀의 묶이지 않은 구획은 표면을 감싸는 섬유를 갖지 않거나 거의 유의하지 않은 수의 상기 섬유를 갖는다.
에어 젯 방적 얀을 제조하는 널리 허용되는 방법은, 얀의 반대 방향으로 가연(false twist)을 부과하는, 직렬로 연결된 한 쌍의 토크 젯(torque jet)을 이용하는 것이다. 그 안에서의 통합을 위한 에어 젯의 몸체의 원통형 얀 공동 내로 슬리버를 통과시켜 얀을 형성한다. 토크 젯은, 공기 입구 구멍의 축과 얀 공동의 중심선 사이에서 상쇄되도록 얀 공동 위에 작용하는 공기 입구 구멍을 제공한다. 이러한 상쇄 때문에, 공기 입구 구멍으로부터의 공기가 얀에 접선 방향으로 영향을 주며 상기 얀에 토크를 부여한다. 가연은 전술한 토크 젯과 같이, 꼬임을 주는 젯의 입구 측 상에서 얀 또는 슬리버에 부여된 일시적 꼬임이다.
연속 필라멘트 얀은 얀의 표면으로부터 돌출되는 섬유 말단이 없는 것으로 쉽게 인식된다. 연속 필라멘트 얀의 다수의 공통된 구조의 하나는 얽힌 얀이다. 이러한 얀은, 루프형 섬유 또는 감싸는 섬유에 의해 한데 붙들리지 않은 평행한 필라멘트의 개방 구획에 의해 분리된, 조밀한 노드 또는 얽힘 지점의 반복되는 패턴으로 인지된다. 전형적인 얽힘 지점은, 도 2에 나타낸 것과 같이, 섬유가 얽히거 나 무작위로 엉키거나 한데 엮인 매듭과 같은 구조를 형성하는 섬유의 랜덤한 엉킴에 의해 특징된다. 얽힘 지점 및 개방 구획의 조밀성 및 간격은 다양한 디자인의 얽힘 젯(interlace jet)을 이용하여 제조되는 다양한 변형의 대상이다. 전형적으로, 얽힌 얀이 연마 기술로 처리되지 않는 한 얽힌 얀의 표면으로부터 돌출되는 섬유 말단 또한 존재하지 않는다. 연속 필라멘트 얀의 에어 젯 직물화 공정은 얀이 얽힘 젯에 들어가기 전에 얀을 적심으로써 크게 향상된다. 계량 슬롯 도포기, 중량 공급 슬롯 도포기 및 분무 장치와 같은 다양한 장치가 습윤 기능을 제공하기 위해 존재한다. 그러나 상기 방법은 방적 얀의 제조에 있어서는 현재 알려져 있지 않거나 실용화되지 않고 있다.
얽힌 연속 필라멘트 얀의 것과 유사하지만 종래의 방적 장비에 의해 제조된 방적 얀의 것을 능가하는 신장 및 강인함 특성을 갖는 얀을 제조할 것이 여전히 요구되며, 그러한 요구는 본 발명의 방법, 장치 및 얀에 의해 조처된다.
발명의 요약
본 발명의 한 구현예는 (a) 슬리버의 섬유에 대하여 회전을 부여하는 토크 젯을 통하여 슬리버를 통과시켜 구획적으로 통합된 얀을 형성하고, (b) 상기 구획적으로 통합된 얀을 얽힘 젯으로 통과시켜 통합된 얀을 형성하는 방법이다.
본 발명의 또 하나의 구현예는 (a) 슬리버를, 가연을 갖는 구획적으로 통합된 얀으로 형성하는 토크 젯, 및 (b) 구획적으로 통합된 얀이 얽힘 젯으로 들어갈 때 가연을 유지하도록, 상기 토크 젯으로부터 하류에 거리를 두고 위치한 얽힘 젯을 포함하는, 슬리버로부터 얀을 방적하기 위한 장치이다.
본 발명의 또 다른 구현예는 (a) 각각의 첫 번째 구획이 실질적으로 평행하게 정렬되어 있는 불연속 섬유의 세로로 배열된 다발을 포함하고, 상기 세로로 배열된 다발은 감싸는 섬유의 턴(turn) 간의 거리가 상기 감싸는 섬유의 횡단면의 가장 큰 치수의 약 100 배 미만이 되도록 하는 빈도로 상기 다발의 주위를 통과하는 적어도 하나의 표면 섬유로 감싸지며; (b) 각각의 두 번째 구획은 표면 섬유로 감싸지지 않거나, 감싸는 섬유의 턴 간의 거리가 상기 감싸는 섬유의 횡단면의 가장 큰 치수의 약 100 배 이상이 되도록 하는 빈도로 상기 다발의 주위를 통과하는 적어도 하나의 표면 섬유로 감싸지는 불연속 섬유의 다발을 포함하는, 복수의 첫 번째 및 두 번째 구획을 포함하는 얀이다.
본 발명의 또 다른 구현예는 (a) 각각의 첫 번째 구획이 (i) 실질적으로 평행하게 정렬되어 있는 세로로 배열된 불연속 섬유 및 (ii) 상기 다발의 표면 주위를 감싸는 하나 이상의 섬유를 포함하고; (b) 각각의 두 번째 구획은 하나 이상의 매듭을 포함하는 복수의 첫 번째 및 두 번째 구획을 포함하며; 얀의 길이에 있어서, 함께 첨가된 첫 번째 구획의 길이가 얀의 길이의 50% 이상을 차지하고, 함께 첨가된 두 번째 구획의 길이가 얀의 길이의 50% 미만을 차지하는 얀이다.
도 1은 단지 첫 번째 토크 젯에 이어 반대 방향의 두 번째 토크 젯만을 통과함으로써 제조된 얀을 도시한 것이다.
도 2는 단지 얽힘 젯만을 통과함으로써 제조된 얀을 도시한 것이다.
도 3은 토크 젯에 이어 얽힘 젯을 통과함으로써 제조된 얀을 도시한 것이다.
도 4는 토크 젯에 뒤따르는 얽힘 젯에 이어 두 번째 토크 젯을 통과함으로써 제조된 얀을 도시한 것이다.
도 5는 토크 젯에 뒤따르는 얽힘 젯에 이어 전방 토크 젯을 통과함으로써 제조된 얀을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 방적 장치의 요소의 배열의 도해이다.
본 발명은 신규의 얀 구조, 및 그 일부 또는 전부가 종래의 에어 젯 얽힘 장치일 수 있는 에어 젯 얽힘 장치의 새로운 조합을 이용하여 그를 제조하는 방법 및 장치를 제공한다.
섬유는, 직조, 편직, 땋기, 펠트화 및 꼬기와 같은 다양한 방법에 의해 얀으로 방적되거나 직물로 만들어질 수 있는, 그 직경 또는 폭의 적어도 100 배 길이로 특징되는 물질의 원통형 단위이다. 직물 기계 상에서의 처리를 위해, 정확한 길이 (예를 들면 약 1~8 인치)의 섬유가 필요하다. 스테이플 섬유는 그것이 천연의 섬유이고 고유하게 유용한 길이를 갖거나, 그것이 정확한 길이로 절단된 합성 연속 필라멘트의 불연속 길이이기 때문에 상기 목적을 위한 정확한 길이를 갖는다. 따라서 연속 필라멘트는 일정치 않거나 과도한 길이의 섬유로 생각될 수 있으며, 이는 기계 길이로 절단되지 않는 점에서 스테이플 섬유로부터 구별된다.
얀은 섬유 및(또는) 필라멘트가 통합된 형태인 직물 섬유 및(또는) 필라멘트의 연속적인 가닥이며, 따라서 직물을 형성하기 위해, 편직, 직조 또는 다른 얽힘에 적합한 구조의 일체성 및 통일성을 갖는다. 슬리버는 섬유가 통합되지 않은 섬유의 다발이고, 따라서 편직 또는 직조와 같은 작업에 적합한 구조의 일체성 및 통일성을 갖지 않지만, 그로부터 섬유, 및 궁극적으로 얀이 제조되는 일반적인 공급 원료이다.
본 발명의 방법에서는, 통합되지 않은 스테이플 섬유의 슬리버가, 슬리버 중 스테이플 섬유 상에 가연을 부여하는 토크 에어 젯일 수 있는 첫 번째 공기 얽힘 장치에 공급된다. 슬리버 중의 스테이플 섬유는 약 6 인치보다 긴 평균 섬유 길이를 갖는 임의의 천연 및(또는) 합성 섬유일 수 있다.
상기 토크 에어 젯으로부터 나오는 섬유는 구획적으로 통합된 얀을 형성하고, 섬유가 실질적으로 평행한 복수의 세로로 배열된 다발로 형성된 것을 특징으로 한다. 실질적으로 평행한 상태는 섬유가 실제로 평행한 상태를 포함한다. 섬유의 다발은 다발 중의 섬유가 효과적으로 및 비교적-조밀하게, 예를 들면 다발의 부피의 40% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 가장 바람직하게는 90% 이상이 섬유에 의해 차지되도록 채워진 경우 세로로 배열된 것이다. 다발의 세로 축에 비하여, 섬유의 90% 미만, 바람직하게는 80% 미만, 더욱 바람직하게는 60% 미만, 가장 바람직하게는 40% 미만이 다발의 축과 30도 이상의 각을 형성하는 구획을 갖는 경우, 다발의 섬유는 실질적으로 평행하다.
다음, 구획적으로 통합된 얀을 다음의 공기 얽힘 장치, 예를 들면 얽힘 젯으로 통과시킨다. 바람직한 구현예에서는, 상기 얽힘 젯으로부터 나오는 통합된 얀을 꼬임의 방향이 상기 첫 번째 토크 에어 젯과 같은 추가의 토크 젯으로 통과시킨다. 이러한 젯의 조합의 결과, 얀의 묶인 구획에서, 스테이플 섬유의 일부가, 섬유의 다발이 세로로 배열된 얀의 구획 및 섬유가 실질적으로 평행한 얀의 구획에서 회전하는 가연 섬유의 표면 주위를 감싼다.
토크 에어 젯 만을 통과한 얀을 도 1에 나타내며, 여기에서 실질적으로 평행하게 정렬되어 있는 세로로 배열된 섬유의 다발이 존재하며, 상기 다발은 다발의 표면 주위를 감는 섬유에 의해 감싸짐을 볼 수 있다. 감싸는 섬유는 비교적 낮은 빈도로 다발 주위를 통과하지만, 감싸는 섬유의 턴 간의 거리가 상기 감싸는 섬유의 단면의 가장 큰 치수의 약 100 배 이상이 되도록 한다.
토크 에어젯에 이어 얽힘 젯을 통과한 얀을 도 3에 도시한다. 도 3에서, 얀의 묶인 구획(2)에서, 얀의 섬유가 세로로 배열된 다발이며 실질적으로 평행하고, 상기 세로로 배열된 다발은 감싸는 섬유의 턴 간의 거리가 상기 감싸는 섬유의 단면의 가장 큰 치수의 약 100 배 미만, 바람직하게는 약 60 배 미만, 더욱 바람직하게는 약 30 배 미만, 가장 바람직하게는 약 15 배 미만이 되도록 비교적 높은 빈도로 상기 다발 주위를 통과하는 표면 섬유로 감싸짐을 알 수 있다. 얀의 묶이지 않은 구획(4)도 도 3에 나타낸다. 상기 열린 구획에서, 섬유의 다발은 세로로 배열 되어 있지 않으며, 확장되어 다발의 부피의 비교적 적은 백분율이 섬유를 구성하는 풍선 모양을 형성하였다. 돌출되는 섬유 말단이 묶인 구획(2) 뿐만 아니라 얀의 묶이지 않은 구획(4)에 모두 존재할 수 있다.
토크 에어 젯에 이어 얽힘 젯을 통과한 다음 두 번째 토크 젯을 통과한 얀을 도 4 및 5에 나타내며, 여기에서 도 5의 얀을 제조하는 데 사용된 두 번째 토크 젯은 전방 토크 젯이다. 묶인 구획(2) 및 묶이지 않은 구획(4)을 도 4 및 5에서 각각 나타낸 얀에서도 볼 수 있다.
본 발명의 얀은 주로 불연속 스테이플 섬유로 이루어지며, 돌출하는 섬유 말단 및 묶인 구획을 둘 다 갖는다. 상기 묶인 구획을 면밀히 검사해보면, 그들은 일반적으로 연속 필라멘트 얀에서 전형적으로 발견되는 섬유의 랜덤하게 얽힌 다발보다는 에어 젯 방적 얀에서 발견되는 것과 흡사한 표면 섬유에 의해 감싸진 실질적으로 평행한 섬유의 세로로 배열된 다발을 갖는 것으로 나타난다. 전형적으로 상기 묶인 구획은 약 1 내지 약 40 mm, 또는 약 1 내지 약 30 mm의 길이를 가질 수 있다. 묶인 구획은, 감싸는 섬유가 존재하지 않는 얀의 묶이지 않은 구획에 의해 분리되고, 상기 묶이지 않은 구획은 약 1 mm 내지 약 15 mm 범위의 양 만큼, 얽힌 구획보다 짧거나, 동등하거나 더 길게 만들어질 수 있다. 묶인 구획의 길이 및 간격은 방적 장치의 에어 젯의 간격에 의해서, 및 상기 젯에 인가된 공기 압력의 양에 의해 조절될 수 있다. 더 낮은 굽힘 탄성율을 갖는 중합체에 비해 더 높은 굽힘 탄성율을 갖는 중합체로부터 제조된 섬유에 선택된 양의 꼬임을 부여하기 위해 더 많은 공기 압력의 양이 필요할 것이며, 섬유가 더 높은 속도로 진행될 경우에, 섬유가 더 낮은 속도로 진행되는 경우에 비하여 선택된 양의 꼬임을 부여하기 위해 더 많은 공기 압력의 양이 필요할 것이다.
본 발명의 하나의 구현예는 예를 들면, (a) 각각의 첫 번째 구획이 실질적으로 평행하게 정렬되어 있는 불연속 섬유의 세로로 배열된 다발을 포함하고, 상기 세로로 배열된 다발은, 감싸는 섬유의 턴 간의 거리가 상기 감싸는 섬유의 단면의 가장 큰 치수의 약 100 배 미만이 되도록 하는 빈도로 상기 다발 주위를 통과하는 적어도 하나의 표면 섬유로 감싸지며; (b) 각각의 두 번째 구획은 표면 섬유에 의해 감싸지지 않는 불연속 섬유의 다발의 포함하거나, 감싸는 섬유의 턴 간의 거리가 상기 감싸는 섬유의 단면의 가장 큰 치수의 약 100 배 이상이 되도록 하는 빈도로 상기 다발 주위를 통과하는 표면 섬유로 감싸지는, 복수의 첫 번째 및 두 번째 구획을 포함하는 얀일 수 있다. 상기 첫 번째 및 두 번째 구획은 교차될 수 있거나 얀의 길이를 따라서 무작위로 흩어져 있을 수 있다. 바람직한 구현예에서, 얀의 길이에 있어서, 함께 첨가된 첫 번째 구획의 길이는 얀의 길이의 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 가장 바람직하게는 90% 이상일 수 있고; 함께 첨가되는 두 번째 구획의 길이는 바람직하게는 얀의 길이의 50% 미만, 바람직하게는 40% 미만, 더욱 바람직하게는 20% 미만, 가장 바람직하게는 10% 미만일 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치는 도 2에 보이는 것과 같이 그에 의해 제조되는 얀의 매듭의 출현을 감소시킬 것이므로, 본 발명의 또 다른 선택의 구현예는 (a) 각각의 첫 번째 구획이 (i) 실질적으로 평행하게 정렬되어 있는 세로로 배열된 불연속 섬유 및 (ii) 상기 다발의 표면 주위를 감싸는 하나 이상의 섬유를 포함하고; (b) 각각의 두 번째 구획은 하나 이상의 매듭을 포함하는 복수의 첫 번째 및 두 번째 구획을 포함하며; 얀의 길이에 있어서, 함께 첨가된 첫 번째 구획의 길이가 얀의 길이의 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 가장 바람직하게는 90% 이상을 차지하고, 함께 첨가된 두 번째 구획의 길이가 얀의 길이의 50% 미만, 바람직하게는 40% 미만, 더욱 바람직하게는 20% 미만, 가장 바람직하게는 10% 미만을 차지하는 얀이다.
본 발명의 얀은 또한 전술한 불연속 스테이플 섬유 외에 약간의 연속 필라멘트 섬유를 포함할 수도 있다. 통합된 얀의 특징은 연속 필라멘트의 도입에 의해 크게 영향받지 않는다. 연속 필라멘트 섬유는 얀의 섬유의 약 50 중량% 이하의 양으로, 바람직하게는 약 5 내지 약 30 중량%의 양으로, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 25 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
본 발명의 얀은 나일론, 폴리에스테르, 아라미드 (예를 들면 m- 또는 p-페닐렌디아민 및 테레프탈로일 클로라이드로부터 유래된 중합체), 플루오로중합체, 아세테이트 중합체 또는 공중합체, 아크릴계 중합체 또는 공중합체, 폴리아세탈, 아크릴레이트 중합체 또는 공중합체, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오스 중합체, 올레핀 중합체 또는 공중합체 (예를 들면, 에틸렌 또는 프로필렌 중합체 또는 공중합체), 폴리이미드, 스티렌계 중합체 또는 공중합체 (예를 들면, 스티렌/아크릴로니트릴을 포함), 에테르/에스테르 공중합체, 아미드와 에테르 및(또는) 에스테르의 공중합체, 폴리(비닐 클로라이드) 또는 폴리(비닐 알코올)과 같은 비닐 중합체, 및 폴리이미드; 및 이들 중 임의의 2종 이상의 혼합물로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상의 물질로부터 제조된 섬유로부터 만들어질 수 있다. 만일 선별가능하다면, 섬유에 대한 바람직한 선택은, 예를 들어, 나일론, 폴리에스테르, 올레핀 중합체 또는 공중합체 (예를 들어, 에틸렌 또는 프로필렌 중합체 또는 공중합체), 에테르/에스테르 공중합체, 아크릴계 중합체 또는 공중합체, 폴리아세탈, 폴리(비닐 클로라이드) 및 임의의 2종 이상의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 얀을 제조하는 데 불연속 섬유 이외에 연속 필라멘트가 사용될 경우, 이들은 나일론, 폴리에스테르, 아라미드 (예를 들면 m- 또는 p-페닐렌디아민 및 테레프탈로일 클로라이드로부터 유래된 중합체), 플루오로중합체, 아세테이트 중합체 또는 공중합체, 아크릴계 중합체 또는 공중합체, 폴리아세탈, 아크릴레이트 중합체 또는 공중합체, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오스 중합체, 올레핀 중합체 또는 공중합체 (예를 들면, 에틸렌 또는 프로필렌 중합체 또는 공중합체), 폴리이미드, 스티렌계 중합체 또는 공중합체 (예를 들면, 스티렌/아크릴로니트릴을 포함하는), 에테르/에스테르 공중합체, 아미드와 에테르 및(또는) 에스테르의 공중합체, 폴리(비닐 클로라이드) 또는 폴리(비닐 알코올)과 같은 비닐 중합체, 및 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리우레탄의 블럭과 중합된 에테르 및(또는) 에스테르의 블럭을 갖는 공중합체, 또는 엘라스탄으로 구성되는 군에서 선택된 물질로부터 제조된 필라멘트일 수 있다. 상기 연속 필라멘트는 전술한 바와 같은 여타 물질과 함께, 또는 목면이나 모와 같은 천연 섬유, 금속성 섬유 또는 와이어 (스틸 또는 구리), 유리 섬유 또는 세라믹 섬유; 및 이들의 임의의 2종 이상의 혼합물과 조합될 수 있다.
바람직한 구현예에서, 본 발명의 얀은 아라미드 섬유일 수 있는 섬유로부터 제조되거나, 스판덱스-류 섬유 또는 테레프탈산으로 에스테르화된 2GT (1,2-에탄디올 또는 에틸렌 글리콜) 또는 3GT (1,3-프로판디올 또는 1,3-프로필렌 글리콜)- 3GT (테레프탈산으로 에스테르화된) 폴리에스테르 섬유와 같은 높은 탄성을 갖는 필라멘트일 수 있다. 바람직한 스판덱스-류 섬유는 약 100%보다 큰 파열까지의 신장율 및 약 50%의 연신으로부터 적어도 30%의 탄성 회복율을 갖는 탄성 필라멘트를 갖는 것이다. 이는, 예를 들면 폴리우레탄의 블럭 및 중합된 에테르 및(또는) 에스테르의 블럭을 갖는 공중합체일 수 있다. 전술한 섬유가 나일론, 폴리에스테르, 아라미드, 플루오로중합체 또는 노멕스(Nomex(R))(이소프탈릴 클로라이드, 메트페닐렌 디아민의 원료를 이용한 섬유 및 종이에 대한 브랜드명)와 같은 중합체를 바람직하게 포함하는 여타 섬유에 첨가될 수 있다. 하나의 제품에서는 연속 필라멘트로 된 케블러(Kevlar(R)) 아라미드 섬유가 폴리에스테르와 조합되었고; 또 하나의 제품에서는 연속 필라멘트로 된 라이크라(Lycra(R)) 탄성 섬유가 폴리에스테르와 조합되었다.
본 발명의 얀은, 반대 방향에서 가연을 얀에 제공하는 2 개의 토크 젯으로 된 종래의 에어 젯 방적 시스템을 통해 동등한 슬리버로부터 방적된 얀과 비교할 때 월등한 강도, 월등한 강도의 변동성 및 양호한 질량 균일성을 나타낸다.
본 발명의 방법의 수행은 스테이플 섬유의 슬리버로 시작된다. 슬리버는 알려진 유형의 카드화 및 신장 단계에 의해 제조된 천연 섬유이거나, 각각이 모든 목적을 위해 그 전체로서 본 출원의 일부로 도입되는, 2001년 11월 21일자 출원된 미국 특허 제 4,080,788 호 또는 미국 특허 출원 제 09/979,808 호에 개시된 것과 같은 방법에 의해 합성 필라멘트를 신장-파열하여 제조될 수 있다. 신장-파열 방법에서, 연속 필라멘트는 신장되어, 결국 섬유 내에 혼입되기 유용한 구획으로 파열되고, 궁극적으로 상기 필라멘트를 두 세트의 롤러 (그 두 번째 것이 첫 번째 것보다 빠른 속도로 작동함) 사이에 잡히게 함으로써 얀을 형성한다.
슬리버 중의 스테이플 섬유는 고정된 전달 길이이기 보다는 일정 범위의 길이를 갖는다. 평균 섬유 길이는 긴 스테이플 섬유로 통상적으로 알려진 섬유의 길이보다 길거나 같다. 본 발명의 방법에 사용하기 적합한 스테이플 섬유의 평균 길이는 약 6 인치 또는 그 이상이다.
본 발명의 방적 장치가 포함될 방적 기계 내에 슬리버를 직접 공급한다. 본 발명의 방적 장치의 요소의 배열의 도해를 도 6에 나타낸다. 도 6에서, 상기 장치는 첫 번째 쌍의 이동 롤(10), 두 번째 쌍의 이동 롤(12), 첫 번째 토크 젯(14), 얽힘 젯(16), 및 선택적으로 두 번째 토크 젯(18)을 포함한다. 얀 이동의 방향을 하류를 향하는 화살표로 나타낸다. 슬리버는 이동 롤(10)의 첫 번째 세트로 들어간다. 첫 번째 및 두 번째 쌍의 이동 롤(10, 12)의 속도는 두 번째 쌍의 롤(12) 대 첫 번째 쌍의 롤(10)의 속도 비를 약 0.8 내지 약 1.1의 사이에서 변화시킴으로써 과공급하거나, 동일하게 공급하거나 부족하게 공급하도록 변할 수 있다. 에어 젯(14, 16) 및 섬유를 통합시키는 선택적인 젯(18)은 전형적으로 롤 사이의 영역에 위치한다.
슬리버가 첫 번째 쌍의 롤(10)에 들어가서 토크 젯(14)까지 통과한다. 상기 토크 젯(14)에 의해 슬리버에 부여된 가연이 젯(14)으로부터 하류로 연장된다. 얽힘 젯(16)을 통하는 경로를 지난 후 얀이 완전히 형성되며, 그 지점에서는 가연과 표면 감싸짐을 둘 다 갖는다. 두 번째의 선택적인 토크 젯이 사용될 경우, 이는 예를 들면 상기 첫 번째 토크 젯(14)과 같은 공기 방향을 가질 수 있다. 얀이 두 번째 세트의 롤러(12)에 도달하기 전에 가연이 얀으로부터 발생한다. 얀이 두 번째 세트의 롤러(12)를 빠져나온 후, 이는 통합되고 감길 준비가 되어 있다.
장치 내에서, 상기 얽힘 젯은 구획적으로 통합된 얀이 얽힘 젯 안으로 들어갈 때 가연을 유지하도록 토크 젯으로부터 하류에 거리를 가지고 위치한다. 상기 거리의 길이는 각 시스템에 대하여 결정될 것이며, 예를 들면 섬유의 속도 및 섬유의 중량을 포함하는 다수의 요인일 수 있다. 그로부터 얀이 제조되는 섬유가 보다 높은 속도로 진행될 경우에는, 토크 젯이 구획적으로 통합된 얀에 가연을 부여할 정도로 충분한 시간이 없을 것이므로, 상기 얽힘 젯은 토크 젯에 더 가까워야 할 것이다. 얀을 제조하기 위해 더 무거운 섬유가 사용되는 경우에, 더 무거운 얀에 대하여 가연을 부여하는 것은 더욱 어렵기 때문에 상기 얽힘 젯은 역시 토크 젯에 더 가까울 필요가 있을 것이다. 구획적으로 통합된 얀이 얽힘 젯 안으로 통과할 때 상기 구획적으로 통합된 얀에 가능하면 많은 가연이 유지되는 것이 바람직한데, 그 이유는 그것이 표면 섬유의 양호한 감싸짐을 갖는 얀이 얽힘 젯으로부터 수득되는 경향을 증가시킬 것이며 표면 감싸짐 대신 매듭을 갖는 얀이 수득되는 경향을 감소시킬 것이기 때문이다.
또 다른 선택의 구현예에서, 슬리버, 또는 구획적으로 통합된 얀은 얽힘 젯을 통과하기 전에 습윤시키는 장치(20)로 통과된다. 습윤시키는 장치는 토크 젯(또는 둘 이상이 존재할 경우 첫 번째 토크 젯)과 얽힘 젯의 사이, 또는 (첫 번째) 토크 젯으로부터 상류에 위치할 수 있다. 습윤시키는 장치는 예를 들면 이러한 목적을 위한 에어 젯 질감화에 사용되는 것으로 알려진 임의의 장치, 예를 들면 계량 슬롯 도포기, 중력 공급 슬롯 도포기 또는 분무 장치일 수 있다. 습윤시키는 액체는 물 또는 섬유 마무리일 수 있다.
얽힘 젯은 얀의 공동으로 들어가는 하나 이상의 공기 작용 입구를 전형적으로 갖는다. 상기 입구를 빠져나와 얀 공동 내로 들어가는 공기 흐름은 얀을 엉키게 하는 교란을 만들어낸다. 적합한 얽힘 젯의 디자인이 미국 특허 제 6,052,878 호에 기재되어 있으며, 이는 모든 목적으로 그 전체로서 본 출원의 구획으로 도입되지만, 다른 통상적인 얽힘 젯이 사용될 수도 있다. 얽힘 젯은 또한 상기 공기 흐름에 대하여 전방의, 즉 흡인하는 흐름을 가질 수도 있다.
에어 토크 젯의 하나 또는 양자는 젯의 얀 공동에서 공기 소용돌이까지, 전방의, 즉 흡인하는 흐름을 가질 수 있다. 이는 젯 얀 공동을 통과하는 공기 흐름이 얀의 이동 방향과 같은 방향이도록 공기 입구의 각을 조정함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 얀 공동의 입구 대 출구 직경의 비는 얀 공동으로부터의 공기 흐름이 젯을 통과하는 얀의 이동 방향과 같도록 크기 결정될 수 있다. 전형적인 토크 젯이 EP 532,458 및 EP 811,711에 기재되어 있으며, 이들은 각각 모든 목적으로 그 전체로서 본 출원의 구획으로 도입된다. 전형적인 토크 젯에서는, 노즐 몸체에 있는 관을 통해 얀 경로를 따라 얀을 전진시키고, 유체 흐름에 대하여 중앙에 배치된 얀 경로를 갖도록 얀 경로의 횡단방향으로 상기 관 내로 유체 흐름을 배향하여 필라멘트를 혼입함과 동시에 유체 흐름을 얀 경로 주위에서 소용돌이치게 하여 잔류 토크를 감소시킴으로써, 예를 들면 가연 직물 얀의 섬유가 혼입되어 그들의 응집을 증가시키고, 얀에 잔류하는 토크는 감소된다. 이는 두 유체 흐름을 마주 보는, 중첩되지만 서로에 대하여 상쇄되는 방향으로 흐르도록 배향함으로써, 또는 유체 유동의 방향에 대하여 수직으로 나오는 관의 측부로 편평하고 경사진 관의 바닥 표면을 향하여 상기 유체 유동을 배향함으로써 이루어진다. 얀 방사 슬롯은 몸체에 세로로 연장되고 관 및 상기 몸체의 외부와 소통한다. 슬롯은 상기 몸체의 외부에서 상기 관과 확장된 입구 사이에 굴곡진 윤곽을 갖는다.
본 발명의 유리한 효과를 후술하는 일련의 실시예에 의해 나타낸다. 실시예들이 근거로 하는 본 발명의 구현예는 단지 예시적이며 본 발명의 범위를 한정하지 않는다. 실시예의 중요성은 본 발명의 이들 구현예로부터 수득된 결과를 본 발명의 구별되는 특성을 갖지 않으므로 대조 실험으로서 작용하도록 고안된 특정 조성물 배열로부터 수득된 결과와 비교함으로써 더 잘 이해될 것이다.
실시예
1
255 데니어의 폴리에스테르 미세섬유 구획-배향된 얀("POY")의 세 말단(각 말단에서 200 개의 섬유)을 잡아당겨 신장-파열시킴으로써 스테이플 섬유의 슬리버를 제작하였다. POY를 다음 속도 비로 장치를 통해 통과시켰다:
- 당김 영역 속도 비 2:1
- 신장-파열 속도 비 3:1
POY의 들어오는 속도는 44 야드/분이었다.
다음, 슬리버를 0.97:1의 속도 비로 얀 통합 영역 내로 직접 공급하였다. 통합 영역 내에는 하나의 S-방향 토크 젯에 이어 얽힘 젯, 그 다음에 또 하나의 S- 방향 토크 젯이 있었다. 상기 젯에 공급된 공기 압력은 각각 40 psi, 110 psi 및 30 psi였다.
수득되는 통합된 얀은 131 데니어였다. 기계로부터의 출구 속도는 256 야드/분이었다.
질량 균일성은 유스터(Uster) UT-3 장치를 이용하는 표준 방법에 의해 오프-라인으로 측정되었다. 얀의 질량 균일성은 11.00이었다.
얀의 신장율 및 인성은 500 파열로 조정된 유스터 텐소젯(Uster Tensojet) 장치를 이용하는 표준 방법에 의해 오프-라인으로 측정되었다. 수득되는 성질은 다음과 같았다:
평균 신장율: 7.88%
신장율의 CV%: 9.01%
최대 신장율: 9.98%
최소 신장율: 5.23%
평균 인성: 37.19 cN/tex
인성의 CV%: 11.65%
최대 인성: 50.16 cN/tex
최소 인성: 22.23 cN/tex
이하의 실시예들을 외관 및 얀 구조의 차이점에 대하여 육안으로 검사하였다. 20" 길이의 얀을 무작위로 선택하고 얽힌 구획의 수 및 묶인 구획과 묶이지 않은(즉, 감싸지지 않은) 구획의 양자의 크기에 대하여 검사하였다.
실시예
2
255 데니어의 폴리에스테르 미세섬유 POY의 세 말단(각 말단에서 200 개의 섬유)을 잡아당겨 신장-파열시킴으로써 스테이플 섬유의 슬리버를 제작하였다. POY를 다음 속도 비로 장치를 통해 통과시켰다:
- 당김 영역 속도 비 2:1
- 신장-파열 속도 비 3:1
POY의 들어오는 속도는 10 야드/분이었다.
다음, 슬리버를 0.80:1의 속도 비로 얀 통합 영역 내로 직접 공급하였다. 통합 영역 내에는 하나의 전방 토크 젯에 이어 미국 특허 제 6052878 호에 기재된 유형의 얽힘 젯이 있었다. 양 젯에 공급된 공기 압력은 모두 110 psi였다.
수득되는 통합된 얀은 159 데니어였다. 기계로부터의 출구 속도는 48 야드/분이었다.
20 인치 길이의 얀에서 얀의 축에 나선인 방식으로 감싸진 섬유로 묶인 평행한 섬유로 주로 이루어진 28 개의 얽힌 구획이 존재하였다. 묶인 얀 구획은 12 mm 내지 37 mm의 길이 범위를 가졌다. 묶이지 않은 구획은 3 mm 내지 11 mm의 길이 범위를 가졌다.
실시예
3
255 데니어의 폴리에스테르 미세섬유 POY의 세 말단(각 말단에서 200 개의 섬유)을 잡아당겨 신장-파열시킴으로써 스테이플 섬유의 슬리버를 제작하였다. POY를 다음 속도 비로 장치를 통해 통과시켰다:
- 당김 영역 속도 비 2:1
- 신장-파열 속도 비 3:1
POY의 들어오는 속도는 44 야드/분이었다.
다음, 슬리버를 0.80:1의 속도 비로 얀 통합 영역 내로 직접 공급하였다. 통합 영역 내에는 하나의 토크 젯에 이어 미국 특허 제 6052878 호에 기재된 유형의 얽힘 젯, 그에 뒤따르는 전방 토크 젯이 있었다. 상기 젯에 공급된 공기 압력은 각각 40 psi, 110 psi 및 110 psi였다.
수득되는 통합된 얀은 159 데니어였다. 기계로부터의 출구 속도는 211 야드/분이었다.
20 인치 길이의 얀에서 얀의 축에 나선인 방식으로 감싸진 섬유로 묶인 평행한 섬유로 주로 이루어진 74 개의 얽힌 구획이 존재하였다. 묶인 얀 구획은 1 mm 내지 7 mm의 길이 범위를 가졌다. 묶이지 않은 구획은 3 mm 내지 13 mm의 길이 범위를 가졌다.
실시예
4
실시예 1의 변수를 따라서 얀을 제조하였다.
20 인치 길이의 얀에서 얀의 축에 나선인 방식으로 감싸진 섬유로 묶인 평행한 섬유로 주로 이루어진 68 개의 얽힌 구획이 존재하였다. 묶인 얀 구획은 1 mm 내지 8 mm의 길이 범위를 가졌다. 묶이지 않은 구획은 1 mm 내지 8 mm의 길이 범위를 가졌다.
대조예
A
255 데니어의 폴리에스테르 미세섬유 POY의 세 말단(각 말단에서 200 개의 섬유)을 잡아당겨 신장-파열시킴으로써 스테이플 섬유의 슬리버를 제작하였다. POY를 다음 속도 비로 장치를 통해 통과시켰다:
- 당김 영역 속도 비 2:1
- 신장-파열 속도 비 3:1
POY의 들어오는 속도는 18.9 야드/분이었다.
다음, 슬리버를 0.97:1의 속도 비로 얀 통합 영역 내로 직접 공급하였다. 통합 영역 내에는 하나의 S-방향 토크 젯에 이어, 에어 젯 방적에서 전형적인 Z-방향 토크 젯이 있었다. 상기 젯에 공급된 공기 압력은 각각 55 psi 및 70 psi였다.
수득되는 통합된 얀은 131 데니어였다. 기계로부터의 출구 속도는 110 야드/분이었다.
질량 균일성은 유스터(Uster) UT-3 장치를 이용하는 표준 방법에 의해 오프-라인으로 측정되었다. 얀의 질량 균일성은 10.21이었다.
얀의 신장율 및 인성은 500 파열로 조정된 유스터 텐소젯 장치를 이용하는 표준 방법에 의해 오프-라인으로 측정되었다. 수득되는 성질은 다음과 같았다:
평균 신장율: 6.51%
신장율의 CV%: 11.00%
최대 신장율: 8.44%
최소 신장율: 3.37%
평균 인성: 28.82 cN/tex
인성의 CV%: 30.42%
최대 인성: 54.17 cN/tex
최소 인성: 7.53 cN/tex
이하의 실시예들을 외관 및 얀 구조의 차이점에 대하여 육안으로 검사하였다. 20" 길이의 얀을 무작위로 선택하고 얽힌 구획의 수 및 묶인 구획과 묶이지 않은 구획의 양자의 크기에 대하여 검사하였다.
대조예
B
255 데니어의 폴리에스테르 미세섬유 POY의 세 말단(각 말단에서 200 개의 섬유)을 잡아당겨 신장-파열시킴으로써 스테이플 섬유의 슬리버를 제작하였다. POY를 다음 속도 비로 장치를 통해 통과시켰다:
- 당김 영역 속도 비 2:1
- 신장-파열 속도 비 3:1
POY의 들어오는 속도는 21.9 야드/분이었다.
다음, 슬리버를 0.80:1의 속도 비로 얀 통합 영역 내로 직접 공급하였다. 통합 영역 내에는 미국 특허 제 6,052,878 호에 기재된 유형의 하나의 얽힘 젯이 있었다. 상기 젯에 공급된 공기 압력은 110 psi였다.
수득되는 통합된 얀은 159 데니어였다. 기계로부터의 출구 속도는 105 야드/분이었다.
20 인치 길이의 얀에서 얀의 축에 수직인 방식으로 감싸진 섬유로 묶인 평행한 섬유로 주로 이루어진 60 개의 얽힌 구획이 존재하였다. 묶인 얀 구획은 1 mm 내지 17 mm의 길이 범위를 가졌다. 묶이지 않은 구획은 2 mm 내지 7 mm의 길이 범위를 가졌다.
본 발명의 대상 물질이 특정 성분 또는 특징을 포함하거나, 함유하거나 갖는 것으로 언급되거나 기재되는 경우, 반대의 언급 또는 기재가 명백하게 제공되지 않는 한, 상기 명백하게 언급 또는 기재된 것 외의 1종 이상의 성분 또는 특징이 그 안에 존재할 수도 있음이 이해되어야 한다. 그러나 또 다른 선택의 구현예에서, 본 발명의 대상 물질이 특정 성분 또는 특징으로 주로 구성되는 것으로 언급되거나 기재될 수 있으며, 여기에서는 본 발명의 작동 원리 또는 본 발명의 구별되는 특성을 실질적으로 변화시킬 구현예 성분 또는 특징은 그 안에 존재하지 않는다. 추가의 선택적인 구현예에서, 본 발명의 대상 물질은 특정 성분 또는 특징으로 구성되는 것으로 언급되거나 기재될 수 있고, 여기에서 불순물 또는 부수적인 특성 이외의 구현예 성분 또는 특징은 존재하지 않는다.
본 발명의 대상 물질의 성분 또는 특징의 존재의 언급 또는 기재에 관련하여 부정 관사("a" 또는 "an")가 사용되는 경우, 반대의 언급 또는 기재가 명백하게 제공되지 않는 한, 그러한 부정 관사의 사용이 본 발명의 성분 또는 특징의 존재를 단수로 한정하는 것이 아님이 이해되어야 한다.
Claims (21)
- (a) 슬리버의 섬유에 대하여 회전을 부여하는 토크 젯(torque jet)을 통하여 슬리버를 통과시켜 구획적으로 통합된 얀을 형성하고, (b) 상기 구획적으로 통합된 얀을 얽힘 젯(interlace jet)으로 통과시켜 통합된 얀을 형성하는 것을 포함하는 얀의 방적 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 첫 번째 토크 젯과 같은 회전 방향을 갖는 두 번째 토크 젯을 통해 상기 통합된 얀을 통과시키는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 토크 젯이 전방 공기 흐름을 갖는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 토크 젯의 하나 또는 양자가 전방 공기 흐름을 갖는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 구획적으로 통합된 얀을 얽힘 젯으로 통과시키기 전에 상기 구획적으로 통합된 얀을 습윤시키는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 구획적으로 통합된 얀을 물로 습윤시키는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 구획적으로 통합된 얀이 상기 얽힘 젯을 통과할 때 가연(false twist)을 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 섬유의 다발의 표면 주위로 섬유를 감싸는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 슬리버가 스테이플 섬유 및 연속 필라멘트를 포함하는 방법.
- (a) 슬리버를, 가연을 갖는 구획적으로 통합된 얀으로 형성하는 토크 젯, 및 (b) 구획적으로 통합된 얀이 얽힘 젯으로 들어갈 때 가연을 유지하도록, 상기 토크 젯으로부터 하류에 거리를 두고 위치한 얽힘 젯을 포함하는, 슬리버로부터 얀을 방적하기 위한 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 토크 젯이 전방 공기 흐름을 갖는 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 첫 번째 토크 젯과 같은 회전 방향을 갖는 두 번째 토크 젯을 더 포함하는 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 토크 젯의 하나 또는 양자가 전방 공기 흐름을 갖는 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 얽힘 젯의 전에, 및 토크 젯의 전 또는 후에 위치한 액체 도포기를 더 포함하는 장치.
- 제10항에 있어서, 슬리버를 제조하기 위한 신장-파열 장치를 더 포함하는 장치.
- (a) 각각의 첫 번째 구획이 실질적으로 평행하게 정렬되어 있는 불연속 섬유의 세로로 배열된 다발을 포함하고, 상기 세로로 배열된 다발은, 감싸는 섬유의 턴(turn) 간의 거리가 상기 감싸는 섬유의 단면의 가장 큰 치수의 약 100 배 미만이 되도록 하는 빈도로 상기 다발 주위를 통과하는 적어도 하나의 표면 섬유로 감싸지며; (b) 각각의 두 번째 구획은 표면 섬유에 의해 감싸지지 않는 불연속 섬유의 다발을 포함하거나, 감싸는 섬유의 턴 간의 거리가 상기 감싸는 섬유의 단면의 가장 큰 치수의 약 100 배 이상이 되도록 하는 빈도로 상기 다발 주위를 통과하는 표면 섬유로 감싸지는, 복수의 첫 번째 및 두 번째 구획을 포함하는 얀.
- (a) 각각의 첫 번째 구획이 (i) 실질적으로 평행하게 정렬되어 있는 세로로 배열된 불연속 섬유의 다발 및 (ii) 상기 다발의 표면 주위를 감싸는 하나 이상의 섬유를 포함하고; (b) 각각의 두 번째 구획은 하나 이상의 매듭을 포함하는 복수의 첫 번째 및 두 번째 구획을 포함하며; 얀의 길이에 있어서, 함께 첨가된 첫 번째 구획의 길이가 얀의 길이의 50% 이상을 차지하고, 함께 첨가된 두 번째 구획의 길이가 얀의 길이의 50% 미만을 차지하는 얀.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 구획의 하나 또는 양자가 돌출되는 섬유 말단을 갖는 얀.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 스테이플 섬유를 포함하는 얀.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 연속 필라멘트를 더 포함하는 얀.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 나일론, 폴리에스테르, 아라미드 (예를 들면 m- 또는 p-페닐렌디아민 및 테레프탈로일 클로라이드로부터 유래된 중합체), 플루오로중합체, 아세테이트 중합체 또는 공중합체, 아크릴계 중합체 또는 공중합체, 폴리아세탈, 아크릴레이트 중합체 또는 공중합체, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오스 중합체, 올레핀 중합체 또는 공중합체 (예를 들면, 에틸렌 또는 프로필렌 중합체 또는 공중합체), 폴리이미드, 스티렌계 중합체 또는 공중합체 (예를 들면, 스티렌/아크릴로니트릴을 포함하는), 에테르/에스테르 공중합체, 아미드와 에테르 및(또는) 에스테르의 공중합체, 폴리(비닐 클로라이드) 또는 폴리(비닐 알코올)과 같은 비닐 중합체, 및 폴리이미드로 구성되는 군에서 선택된 1종 이상의 물질로부터 제 조된 얀.
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