KR102082592B1 - 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유를 포함하는 직물 - Google Patents

팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유를 포함하는 직물 Download PDF

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Abstract

팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유 및 하나 이상의 다른 섬유를 포함하는 직조 직물 및 편성물이 제공된다. 상기 ePTFE 섬유는 꼬이지 않은 단일 섬유로서, 멀티필라멘트 섬유의 일부로서 직조되거나 편성될 수 있거나, 또는 또 다른 섬유와 함께 꼬거나 땋을 수(braided) 수 있다. 상기 ePTFE 섬유는, 단독으로 또는 직조 섬유(들)과 조합되든 간에, 경사 및/또는 위사 방향으로 이용될 수 있다. 상기 직조 직물 및 편성물은 통기성이 있음과 동시에, 경량이며, 내구성이 있고, 드레이프성(drapable)이며, 신속하게 건조된다. 상기 ePTFE 섬유는 실질적으로 직사각형 형상을 가진다. 일부 실시양태에서, 상기 직조 직물 또는 편성물은 난연성이고, 상기 직조 직물 및 편성물은 수수하고, 부드러우며, 드레이프성이기도 하다. 하나 이상의 원하는 기능성, 예컨대 소유성, 항균성, 오염 저항성, 또는 UV 안정성을 부여하기 위해 상기 ePTFE 섬유 및/또는 직물의 표면을 처리할 수 있다.

Description

팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유를 포함하는 직물
본 개시내용은 일반적으로 직물, 보다 구체적으로 경량이고, 통기성이며, 드레이프성(drapable)이고, 내구성이 있으며, 30분 이내에 건조되는, 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유 및 하나 이상의 다른 섬유로부터 형성된 직물에 관한 것이다.
충분히 내구성이 있는 편안한 방호성 의복은 당업계에 잘 알려져 있으며, 이는 일반적으로 서로 다른 용도에서 서로 상이한 직물 소재들로 제작된다. 이러한 소재들은 인공, 천연, 또는 이들의 혼방 섬유를 이용하여 제조되어 왔으며, 이들을 직조 또는 편직하고, 착색시킨 후 절단 및 봉제하여 의류로 만들게 된다. 천연 섬유의 예로는 면(셀룰로오스) 또는 양모(단백질)를 포함할 수 있고, 인공 섬유의 예는 아라미드, 폴리에스테르, 또는 폴리아미드(유기)를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 섬유들은 사용된 소재에 따라, 스테이플(staple), 필라멘트, 플라이드(plied), 텍스처드(textured) 등의 형태를 취할 수 있다.
이러한 적용의 한 예로서 군사 전투복을 들 수 있다. 전통적으로, 이들은 화염에 노출되었을 때 용융되지 않는/적하되지 않는(no melt/no drip) 성능(녹기 쉬운 소재가 피부에 부착하는 것을 방지함)과 함께 충분한 내구성 및 편안함을 제공하기 위해 이용되어 왔던, 무거운 직조된 100% 스테이플 면직물로부터 제작되었다. 충분한 내구성과 함께 경량이 필요했던 경우에는, 용융되지 않고 편안한 요건을 여전히 만족하면서 내구성을 향상시키기 위해 폴리에스테르/면 또는 폴리아미드/면의 스테이플 친밀 혼방이 만들어졌다. 많은 소비재 용도에서처럼 용융되지 않는 특성이 중요하지 않은 경우에는, 의복은 더 가볍고, 내구성이 있으며, 편안함을 목적으로 하는 면 외에도 인공 고강도 필라멘트 나일론 또는 폴리에스테르 섬유로부터 제작될 수도 있다. 난연성이 요구되는 경우에는, 허용가능한 내구성 및 편안함을 제공하면서 화상을 방지하기 위해 노멕스(Nomex)® 스테이플 섬유 또는 이의 혼방이 통상적으로 사용된다.
특성을 보다 강화시키기 위해, 여러가지 추가의 혼방 및 처리를 창안하였다. 직물의 표면 에너지를 낮춰 일정 시간 동안 물이 스며들지 않게 하기 위해 내구성 발수 처리가 적용될 수 있다. 섬유는 일정 시간 동안 섬유 다발 구조로 진입하는 것을 방지하기 위해 실리콘으로 흡수될 수 있다. 직물과의 피부 접촉(또는 다른 표면)시 마찰을 줄이기 위해서뿐만 아니라 푸쉬/풀(push/pull) 현상으로 위킹(wicking) 특성을 변화시키기 위해 저 마찰, 소수성 섬유가 혼방에 부가되어 왔다. 그러나, 아직 달성되지 않은 직물의 한 가지 중요한 분야는, 기계적으로 내구성이 있고(높은 인열 강도, 파단 강도 및 커버리지), 변함없는 매우 낮은 수분 흡수량(water weight gain)과 함께 매우 편안하며(피부에 직접 닿는 위킹의 편안함, 우수한 피부 느낌, 높은 통기성), 다양한 중량 범위에서 신속하게 건조될 수 있는 직물을 만드는 것이다.
의류가 신속하게 건조되야할 필요성은, 수분 흡수량이 많지 않아서 건조 시간이 오래 걸리지 않는, 내구성이 좋고, 편안한 방호복을 사용자가 필요로 하는 덥고 습한 환경에서 특히 중요하다. 통상적으로, 수분 흡수량은 사용된 소재의 양에 좌우된다(직물 중량이 클수록, 더 많은 수분을 보유할 수 있음). 그 이유는 대부분의 섬유가 섬유 다발 내에 물을 채우는데 밀도와 다공도가 제한되어 있으며, 종종 흡습성 섬유에는 수분을 위한 추가의 공간이 있기 때문이다. 그러므로, 직물은 사용시 충분한 내구성을 가지도록 무거워지는 경향이 있으며, 이로써 긴 건조 시간 및 상당량의 수분 흡수율로 인해 불편함을 유발한다. 발수 처리, 친밀 혼방된 스테이플 섬유, 고강도 섬유 및 충전된 섬유는, 아직까지 이 분야에서 면, 폴리아미드, 폴리에스테르, 양모 및 아라미드와 같은 전통적인 천연 또는 합성 직물에 비해 널리 채택되기에 충분한 내구성이 있거나 편안함을 주는 것으로 확인되지 않았다.
따라서, 당업계에서는 내구성이 있고, 신속하게 건조되며(낮은 수분 수취율(pick-up)을 가지며), 편안하고, 세척이 용이한 방호용 직물을 제조할 필요가 있다.
요약
본 발명의 한 실시양태는 다수의 경사(warp) 및 위사(weft) 섬유를 포함하는 직조 직물(woven fabric)로서, 상기 경사 섬유가 하나 이상의 난연성 섬유를 포함하고, 상기 위사 섬유가 하나 이상의 셀룰로오스 섬유와 조합된 하나 이상의 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 포함하는 상기 직조 직물에 관한 것이다. 상기 ePTFE 섬유는 약 20 dtex 초과의 길이당 중량을 가진다. 하나 이상의 실시양태에서, 상기 셀룰로오스 섬유는 난연성 면 섬유이다. 상기 직조 직물은 중합체 막 및/또는 해당 직물의 하나 이상의 면에 부착된 직물, 부직물 또는 편성물을 함유할 수 있다. 추가로, 상기 ePTFE 섬유는 그 안에 착색제를 포함하여 해당 ePTFE 섬유에 색상을 입힐 수도 있다.
본 발명의 제2 실시양태는 다수의 경사 및 위사 섬유를 포함하는 직조 직물로서, 상기 경사 섬유가 혼방 면 섬유를 포함하고, 상기 위사 섬유가 약 20 dtex 초과의 길이당 중량을 갖는 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 포함하는 상기 직조 직물에 관한 것이다. 하나 이상의 실시양태에서, 상기 혼방 면 섬유는 폴리에스테르/면 섬유 및 나일론/면 섬유로부터 선택된다. 예시적인 한 실시양태에서, 상기 위사 섬유는 두 픽(pick)마다 한번씩 ePTFE 섬유를 포함할 수 있다. 중합체 막 및/또는 직물, 부직물 또는 편성물은 해당 직물의 하나 이상의 면에 부착될 수 있다. 추가로, 상기 ePTFE 섬유는 그 안에 착색제를 포함하여 해당 ePTFE 섬유에 색상을 입힐 수도 있다.
본 발명의 제3 실시양태는 다수의 경사 및 위사 섬유를 포함하는 직조 직물로서, 상기 경사 섬유가 혼방 합성 섬유를 포함하고, 상기 위사 섬유가 약 20 dtex 초과의 길이당 중량을 갖는 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 포함하는 상기 직조 직물에 관한 것이다. 하나 이상의 실시양태에서, 상기 혼방 합성 섬유는 나일론/라이크라 섬유이다. 예시적인 한 실시양태에서, 상기 위사 섬유는 ePTFE 섬유로 이루어진다. 예시적인 또 다른 실시양태에서, 상기 위사 섬유는 두 픽마다 한번씩 ePTFE 섬유를 포함한다. 중합체 막 및/또는 직물, 부직물 또는 편성물은 해당 직물의 하나 이상의 면에 부착된다. 추가로, 상기 ePTFE 섬유는 그 안에 착색제를 포함하여 해당 ePTFE 섬유에 색상을 입힐 수도 있다.
본 발명의 제4 실시양태는 비-폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 섬유와 편물 구조로 조합된 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 포함하는 편성물에 관한 것이다. 상기 ePTFE 섬유는 약 20 dtex 내지 약 1200 dtex의 길이당 중량을 가진다. 하나 이상의 예시적인 실시양태에서, 상기 ePTFE 섬유는 비-PTFE 섬유와 나란히 있는 구성으로 배치된다. 추가로, 상기 ePTFE 섬유는 그 안에 착색제를 포함하여 해당 ePTFE 섬유에 색상을 입힐 수도 있다.
본 발명의 제5 실시양태는 다수의 경사 및 위사 섬유를 포함하는 직조 직물에 관한 것이다. 상기 경사 섬유 및 위사 섬유 중 하나 이상은 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 포함한다. 추가로, 상기 경사 섬유 및 위사 섬유 중 하나 이상은 비-폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 섬유를 포함한다. 상기 ePTFE 섬유는 약 20 dtex 내지 약 1200 dtex의 길이당 중량을 가진다. 중합체 막 및/또는 직물, 부직물 또는 편성물은 해당 직물의 하나 이상의 면에 부착된다. 추가로, 상기 ePTFE 섬유는 그 안에 착색제를 포함하여 해당 ePTFE 섬유에 색상을 입힐 수도 있다.
첨부된 도면은 본 개시내용을 한층 더 이해시키기 위해 포함되며, 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성하고, 실시양태를 예시하며, 상세한 설명과 함께 상기 개시내용의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 한 실시양태에 따라 1000× 배율로 촬영된 ePTFE 섬유의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진(SEM)이다.
도 2는 본 발명의 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 2개의 위사 픽마다 삽입된 도 1에 도시된 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물(twill fabric)의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 한 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 도 2에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 3개의 위사 픽마다 삽입된 도 1에 도시된 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 한 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 도 4에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 폴리아미드 섬유의 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 한 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 도 6에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 한 실시양태에 따라 1000× 배율로 촬영된 ePTFE 섬유의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 9는 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 2개의 위사 픽마다 삽입된 도 8에 도시된 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 10은 본 발명의 한 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 도 9에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 11은 본 발명의 하나 이상의 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 모든 위사 픽에 꼬이고 삽입된, 도 8에 도시된 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 12는 본 발명의 한 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 도 11에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 13은 본 발명의 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된, 모든 위사 픽에 꼬이고 삽입된, 도 8에 도시된 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 14는 본 발명의 예시적인 한 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 도 13에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 15는 본 발명의 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된, 모든 위사 픽에 꼬이고 삽입된, 도 8에 도시된 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 16은 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 도 15에서 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.　
도 17은 본 발명의 예시적인 한 실시양태에 따라 1000× 배율로 촬영된 ePTFE 섬유의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 18은 본 발명의 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 2개의 위사 픽마다 삽입된 도 17에 도시된 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 19는 본 발명의 한 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 도 18에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 20은 본 발명의 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 2개의 위사 픽마다 삽입된 도 8에 도시된 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 21은 본 발명의 예시적인 한 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 도 20에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 22는 본 발명의 예시적인 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 2개의 위사 픽마다 삽입된 폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVDF) 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 23은 본 발명의 예시적인 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 도 22에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 24는 본 발명의 예시적인 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 2개의 위사 픽마다 삽입된 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 25는 본 발명의 예시적인 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 도 24에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 26은 본 발명의 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 2개의 위사 픽마다 삽입된 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 27은 본 발명의 예시적인 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 도 26에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.　
도 28은 본 발명의 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 폴리아미드/면 섬유의 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 29는 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 도 22에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 30은 본 발명의 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 모든 위사 픽에 꼬이고 삽입된 도 8에 도시된 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 31은 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 도 30에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 32는 1000× 배율로 촬영된 실시예 4의 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 33은 80× 배율로 촬영된 실시예 4의 편성물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 34는 본 발명의 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 모든 위사 픽에 삽입된 도 32에 도시된 섬유를 갖는 평직조 직물(plain woven fabric)의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 35는 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시양태에 따라 150× 배율로 촬영된 도 34에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 36은 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 막에 적층된 도 34에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 37은 본 발명의 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 2개의 위사 픽마다 삽입된 도 32에 도시된 섬유를 갖는 평직조 직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 38은 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시양태에 따라 150× 배율로 촬영된 도 37에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.　
도 39는 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 막에 적층된 도 37에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 40은 본 발명의 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 폴리아미드의 평직조 직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 41은 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시양태에 따라 150× 배율로 촬영된 도 40에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 42는 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 막에 적층된 도 37에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 43은 본 발명의 한 실시양태에 따라 80× 배율로 촬영된 2개의 위사 픽마다 삽입된 도 32에 도시된 섬유를 갖는 1×2 직조된 능직물의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 44는 본 발명의 예시적인 실시양태에 따라 120× 배율로 촬영된 도 43에 도시된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.
용어해설
본원에서 사용된 "무정형으로 로킹된(amorphously locked)"이라는 용어는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 소재가 PTFE의 결정 용융 온도(crystalline melt temperature)를 초과하여 가열되었음을 나타내는 것을 의미한다.
본원에서 사용된 "섬유", "모노필라멘트 섬유" 및 "모노필라멘트 ePTFE 섬유"라는 용어는 직물로 직조될 수 있는 성질상 연속적이거나 실질적으로 연속적인 ePTFE 섬유를 기술하는 것을 의미한다.
본원에서 사용된 "저밀도 섬유" 또는 저밀도 ePTFE 섬유"라는 용어는 약 1.0 g/cm3 미만의 직조전 밀도를 갖는 섬유를 기술하는 것을 의미한다.
본원에서 사용된 "정합성(conformable)" 및 "정합성 섬유"라는 용어는 경사 및 위사 섬유의 인치당 픽 및/또는 인치당 엔드(end)의 수에 의해 결정되어 상기 경사 및 위사　섬유의 크로스오버(crossover) 사이에 제공된 직조 간격에 맞추도록 스스로 컬링 및/또는 폴딩할 수 있는 섬유를 기술하는 것을 의미한다.
본원에서 사용된 "높은 입수 압력(high water entry pressure)"은 약 1 kPa를 초과하는 입수 압력을 갖는 직조 직물을 기술하는 것을 의미한다.
"미세다공성"은 본원에서 육안으로 볼 수 없는 공극을 갖는 것으로 정의된다.
본원에서 사용된 "통기성이 있는" 및 "통기성"이라는 용어는 적어도 약 3000 g/m2/24시간의 수증기 투과율(MVTR)을 갖는 ePTFE 직조 직물을 지칭한다.
본원에서 사용된 "실질적으로 직사각형 형상"이라는 용어는 정합성 섬유가 둥글거나 뾰족한 모서리(또는 측면) 및 1을 초과하는 종횡비를 갖거나 갖지 않으면서, 직사각형 또는 거의 직사각형 단면을 가진다는 것을 나타내는 것을 의미한다.
본원에서 사용된 "실질적으로 둥근"이라는 용어는 ePTFE 섬유가 둥글거나 거의 둥근 형상 및 약 1의 ePTFE 섬유의 종횡비를 갖는 것을 나타내는 것을 의미한다.
본원에서 사용된 "텍스타일(textile)"은 임의의 직물, 부직물, 펠트(felt), 플리스(fleece), 또는 편물을 나타내는 것을 의미하고, 이는 천연 및/또는 합성 섬유 소재 및/또는 다른 섬유 또는 플로킹(flocking) 소재로 구성될 수 있다.
본원에서 사용된 "직물 섬유" 및 "편물 섬유"는 ePTFE 섬유로 직조되거나 편직되어 각각 직조 직물 또는 편성물을 형성하는 섬유 또는 섬유들을 나타내는 것을 의미한다.
본원에서 사용된 "탄력성 있는"이라는 용어는 인장될 수 있고 상기 인장의 해제시 그의 근사치의 본래의 치수로 되돌아오는 소재를 나타내는 것을 의미한다.
본원에서 사용된 "건조"라는 용어는 표준 조건에서의 건조 중량을 나타내는 것을 의미한다.
본원에서 사용된 "~ 상에(on)"라는 용어는 한 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 있을 경우에, 그것이 직접적으로 다른 구성요소 상에 있을 수 있거나, 또는 개재하는 구성요소도 존재할 수 있음을 나타내는 것을 의미한다.
본원에서 사용된 "인접한" 및 "~ 에 인접한"이라는 용어는 한 구성 요소가 다른 구성요소에 "인접"하는 경우에, 상기 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소에 인접할 수 있거나, 또는 개재하는 구성요소도 존재할 수 있음을 나타내는 것을 의미한다.
발명의 상세한 설명
당업자라면 본 개시내용의 다양한 양태가 의도된 기능을 수행하도록 구성된 임의 다수의 방법 및 장치에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 또한, 본원에 언급된 첨부 도면은 반드시 축적에 맞게 될 필요는 없으며, 본 개시내용의 다양한 양태를 예시하기 위해 과장될 수 있으며, 이와 관련해서, 상기 도면이 본 발명을 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다는 점도 유의해야 한다.
본 발명은 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유 및 하나 이상의 다른 섬유를 포함하는 직조 직물 또는 편성물에 관한 것이다. 하나 이상의 실시양태에서, 하나 이상의 다른 섬유는 비-ePTFE 섬유이다. 상기 ePTFE 섬유는 단일 섬유로서, 멀티필라멘트 섬유의 일부로서 직조 또는 편직될 수 있거나, 또는 또 다른 섬유와 함께 조합할(꼬거나 땋을(braided)) 수 있다. 또한, 상기 ePTFE 섬유는 그 안에 안료 또는 다른 착색제를 포함하여 해당 ePTFE 섬유에 색상을 입힐 수도 있다. 적절한 안료/착색제의 비제한적인 예로는, 이에 제한되지는 않지만, 이산화티탄, 카본 블랙, 운모, 실리카를 포함한다. 추가로, 유체도 사용될 수 있는데, 이는 유전성 유체 또는 미국 특허 3,278,673호(Gore)에 나타난 폴리실록산 물질과 같은 소재들을 포함한다. 상기 직물은 동시에 높은 수증기 투과성을 보유하고(즉, 통기성이 높고), 내구성이 높으며, 경량이고, 신속하게 건조된다. 직조 직물 또는 편성물은, 예를 들어, 염색 또는 인쇄에 의해 착색될 수 있다. 또한, 직물은 수수하고, 부드러우며, 드레이프성질이어서, 의류, 텐트, 커버, 야숙용 백(bivy bag), 신발 및 장갑에 사용하기에 특히 적합하다. "직물"이라는 용어는 직조 직물 및 편성물 모두를 포함하는 것을 의미한다는 점에 주목해야 한다.
본원에 사용된 ePTFE 섬유는 약 0.1 g/cm3　내지 약 2.2 g/cm3, 약 0.2 g/cm3　내지 약 2.1 g/cm3, 약 0.3 g/cm3　내지 약 2.0 g/cm3, 또는 약 0.4 g/cm3 내지 약 1.9 g/cm3의 직조전 또는 편직전 밀도를 가질 수 있다. 직조와 같이 직물을 만드는데 사용되는 공정은 섬유의 밀도를 증가시킬 수 있음에 유의해야 한다. 하나 이상의 실시양태에서, 직조후 밀도는 약 1.2 g/cm3 초과 내지 약 2.3 g/cm3 미만이다.
예시적인 한 실시양태에서, 상기 ePTFE 섬유는 약 1.0 g/cm3 미만의 직조전 또는 편직전 밀도 및 노드(node)가 피브릴(fibril)에 의해 상호연결된 노드 및 피브릴 구조를 가지며, 그 사이의 공간은 섬유를 통과하는 통로를 한정한다. 또한, 정합성 노드 및 피브릴 섬유는 미세다공성이다. 섬유 내의 노드 및 피브릴 구조는 ePTFE 섬유 및 상기 ePTFE 섬유로부터 직조된 직물의 통기성을 높게 하여 착색제 및 소유성(oleophobic) 조성물의 침투를 가능하게 한다.
ePTFE 섬유(직조전후 및 편직전후 모두의 경우)의 저밀도는 이들 섬유로 만들어진 직물의 통기성을 향상시킨다. 한 실시양태에서, 상기 ePTFE 섬유는 약 0.9 g/cm3 미만, 약 0.8 g/cm3 미만, 약 0.7　g/cm3 미만, 약 0.6 g/cm3 미만, 약 0.5 g/cm3 미만, 약 0.4 g/cm3 미만, 약 0.3 g/cm3 미만, 약 0.2 g/cm3 미만 또는 약 0.1 g/cm3 미만의 직조전 또는 편직전 밀도를 가진다. 그러한 정합성, 통기성, 미세다공성 섬유에 대한 하나의 비제한적인 예로는 미국 특허 공보 2015/0079865호(Minor, et al.)에서 교시된 약 1.0 g/cm3 미만의 직조전 밀도를 갖는 ePTFE 섬유를 들 수 있다. 적합한 저밀도 ePTFE 섬유의 다른 비제한적인 예로는 미국 특허 7,060,354호(Baille, et al.), 미국 특허 공보 2014/0120286호(Wendlandt et al.) 및 미국 특허 8,187,733호(Kelmartin, et al.)의 교시에 따라 제조된 섬유들을 포함한다.
또한, 저밀도 ePTFE 섬유(예컨대, 약 1.0 g/cm3 미만의 밀도) 내의 노드 및 피브릴에 의해 제공되는 매트릭스는 원하는 충전제 및/또는 첨가제를 포함시킬 수 이다. 예를 들어, 상기 ePTFE 섬유는 오일 및/또는 다른 중합체로 충전되거나 또는 부분적으로 충전될 수 있다. 그러한 첨가제들은 본질적으로 노드와 피브릴에 의해 제공된 공간을 충전하여, 액체수의 통과를 방지하지만; 어떤 경우에는 수증기가 상기 충전된 섬유를 통과할 수 있다. 일부 첨가제 및/또는 충전제는, 이에 제한되지는 않지만, 항미생물성, 항진균성, 방충성, 또는 섬유에 대한 오염 방지성와 같은 원하는 특성을 부여하는 기능성을 포함할 수 있다. 또한, 상기 첨가제 및/또는 충전제는 ePTFE 섬유를 친수성으로 하기 위해 사용될 수 있다. 상기 충전된 저밀도 ePTFE 섬유는 본질적으로 비흡수성이라는 점에서 고밀도 ePTFE 섬유(예컨대, 약 1.0 g/cm3를 초과하는 밀도)와 유사하게 기능한다.
또 다른 실시양태에서, 상기 ePTFE 섬유는 약 1.0 g/cm3를 초과하는 직조전 또는 편직전 밀도를 가지며 본질적으로는 노드 및 피브릴 구조를 갖지 않는다(예컨대, 고밀도 ePTFE 섬유). 예시적인 실시양태에서, 상기 ePTFE 섬유는 약 1.1 g/cm3를 초과하는 밀도, 약 1.2 g/cm3를 초과하는 밀도, 약 1.4 g/cm3를 초과하는 밀도, 약 1.5 g/cm3를 초과하는 밀도, 약 1.7 g/cm3를 초과하는 밀도 또는 약 1.9 g/cm3를 초과하는 밀도를 가진다. 일부 실시양태에서, 상기 ePTFE 섬유는 약 1.0 g/cm3　내지 약 2.2 g/cm3의 밀도를 가진다. 조밀한 ePTFE 섬유에서, 피브릴은 대부분 붕괴되어, 섬유를 비통기성으로 만든다. 또한, 조밀한 ePTFE 섬유는 높은 인장 강도 및 작은 프로파일(단면적)을 가진다. 조밀한 ePTFE 섬유가 이용되는 직물에서, 직물의 통기성은 경사 및 위사 섬유 사이의 공간에 기인한다.
상기 ePTFE 섬유와 관련해서, 본원에서 논의의 편의상 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌에 대하여 언급한다는 점을 이해하여야 한다. 그러나, 임의의 적합한 정합성 플루오로중합체가 본 출원에 기재된 ePTFE와 상호교환적으로 사용될 수 있다는 점도 이해되어야 한다. 플루오로중합체의 비제한적인 예로는, 이에 제한되지는 않지만, 팽창성 PTFE, 변형된 팽창성 PTFE, PTFE의 팽창성 코중합체, 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP) 및 퍼플루오로알콕시 코중합체 수지(PFA)를 포함한다. PTFE의 팽창가능한 혼방, 팽창가능한 변형된 PTFE 및 PTFE의 팽창성 코중합체에 대해서는, 이에 제한되지는 않지만, 미국 특허 5,708,044호(Branca); 미국 특허 6,541,589호(Baillie); 미국 특허 7,531,611호(Sabol et al.); 미국 특허 8,637,144호(Ford); 및 미국 특허출원 12/410,050호(Xu et al.)와 같이 특허 등록되었다.
하나 이상의 실시양태에서, 직조 직물 또는 편성물은 하기 소재 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 미국 특허공개 2014/0212612호(Sbriglia)에서 교시된 초고분자량 폴리에틸렌; 미국 가출원 62/030,419호(Sbriglia)에서 교시된 폴리파라자일릴렌; 미국 가출원 62/030,408호(Sbriglia, et al.)에서 교시된 폴리락트산; 및/또는 미국 가출원 62/030,442호(Sbriglia)에서 교시된 VDF-코-(TFE 또는 TrFE) 중합체.
또한, ePTFE 섬유는 실질적으로 직사각형 형상을 가진다. 본 출원 중에서 적어도 도 2와 4는 실질적으로 직사각형 형상을 갖는 예시적인 ePTFE 섬유를 도시하고 있다. 본원에서 사용된 "실질적으로 직사각형 형상"이라는 용어는 섬유가 직사각형 또는 거의 직사각형 단면을 가진다는 것을 나타내는 것을 의미한다. 즉, ePTFE 섬유는 그의 높이(두께)보다 큰 폭을 가진다. 섬유가 둥글거나 뽀죡한 모서리(또는 측면)를 가질 수 있음에 주목해야 한다. 직조 전에 꼬아야 하는 종래의 섬유와는 달리, ePTFE 섬유는 먼저 ePTFE 섬유를 먼저 꼬을 필요 없이 평탄한 상태에 있는 동안 직조되거나 편직될 수 있다. ePTFE 섬유는 유리하게는 직조 직물의 상부 표면을 형성하도록 배향된 섬유의 폭을 이용하여 직조될 수 있다. 따라서, ePTFE 섬유로부터 제작된 직조 직물은 평탄하거나 실질적으로 평탄한 직조 및 그에 상응하는 매끄러운 표면을 가질 수 있다. 직물의 매끄럽고 평탄한 표면은 직조 직물의 부드러움을 향상시킨다. 예시적인 실시양태에서, ePTFE 섬유의 종횡비(즉, 폭 대 높이 비율)는 1을 초과한다. 일부 실시양태에서, 종횡비는 약 2 초과, 약 5 초과, 약 10 초과, 약 15 초과, 약 20 초과, 또는 약 25 초과이다. ePTFE 섬유에 의해 달성되는 바와 같은 높은 종횡비는 직물 면적당 낮은 중량, 보다 용이하고 효율적인 재성형을 가능하게 하여, 직조 직물 또는 편성물에서 더 높은 커버리지를 달성할 수 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 ePTFE 섬유는 실질적으로 둥근 형상을 가질 수 있다. 본원에서 사용된 "실질적으로 둥근"이라는 용어는 섬유가 둥근(예컨대, 원형) 형상 또는 거의 둥근 형상 및 약 1의 종횡비를 가진다는 것을 나타내는 것을 의미한다.
또한, ePTFE 섬유(직조전 또는 직조후, 또는 편직전 또는 편직후)는 약 15 cN/dtex를 초과하는 강도(tenacity)를 가진다. 본 발명의 하나 이상의 실시양태에서, ePTFE 섬유는 약 1.5 cN/dtex 내지 약 7 cN/dtex, 약 2 cN/dtex 내지 약 6 cN/dtex, 또는 약 2.5 cN/dtex 내지 약 5 cN/dtex의 강도를 가진다. 또한, ePTFE 섬유는 적어도 약 2 N의 섬유 파단 강도(직조전 또는 직조후, 또는 편직전 또는 편직후)를 가진다. 하나 이상의 실시양태에서, ePTFE 섬유는 약 2 N 내지 약 20 N, 약 3 N 내지 약 19 N, 약 4 N 내지 약 18 N, 또는 약 5 N 내지 약 17 N의 섬유 파단 강도를 가진다.
또한, 섬유(직조전 또는 직조후, 또는 편직전 또는 편직후)는 약 20 dtex 초과, 약 30 dtex 초과, 약 40 dtex 초과 또는 약 50 dtex 초과의 길이당 중량, 또는 약 20 dtex 내지 약 1200 dtex, 약 30 dtex 내지 약 1000 dtex, 약 40 dtex 내지 약 500 dtex, 약 50 dtex 내지 약 450 dtex, 약 100 dtex 내지 약 400 dtex, 또는 약 150 dtex 내지 약 300 dtex의 길이당 중량을 가질 수 있다. 더 낮은 dtex는 더 낮은 중량/직물 면적을 제공하며, 이는 해당 직물로 형성된 의류의 편안함을 향상시키는 것으로 이해되어야 한다. 또한, ePTFE 섬유의 낮은 데니어(denier)는 직조 직물이 높은 픽 저항성(pick resistance)을 가지도록 한다. 픽 저항성이란 직물 내의 개별 섬유에 대한 통제(grasping) 및 이동에 저항하는 직물의 역량을 일컫는다. 일반적으로, 섬유가 더 미세하고(예컨대, 더 낮은 데니어 또는 dtex) 직조가 더 치밀할수록, 더 우수한 픽 저항성이 달성된다.
또한, ePTFE 섬유는 약 500 마이크론 미만의 높이(두께)(직조전 또는 직조후, 또는 편성전 또는 편성후)를 가진다. 일부 실시양태에서, 상기 두께는 약 10 마이크론 내지 약 500 마이크론, 15 마이크론 내지 약 250 마이크론, 약 20 마이크론 내지 약 150 마이크론, 약 25 마이크론 내지 100 마이크론, 약 30 마이크론 내지 80 마이크론, 또는 약 35 마이크론 내지 50 마이크론의 범위이다. ePTFE 섬유는 500 마이크론 미만, 400 마이크론 미만, 300 마이크론 미만, 200 마이크론 미만, 100 마이크론 미만, 또는 50 마이크론 미만의 직조전 또는 직조후, 또는 편성전 또는 편성후 높이(두께)를 가질 수 있다. 또한, ePTFE 섬유는 약 4.0 mm 미만의 폭(직조전 또는 직조후, 또는 편성전 또는 편성후)을 가진다.
하나 이상의 예시적인 실시양태에서, 섬유는 약 0.05 mm 내지 약 4.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 3.0 mm, 약 0.3 mm 내지 약 2.0 mm, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm의 직조전 또는 직조후, 또는 편성전 또는 편성후 폭을 가진다. ePTFE 섬유의 결과적으로 수득된 종횡비(즉, 폭 대 높이 비율)는 약 1 초과이다. 일부 실시양태에서, 종횡비는 약 2 초과, 약 5 초과, 약 10 초과, 약 15 초과, 약 20 초과, 또는 약 25 초과이다. ePTFE 섬유에 의해 달성되는 것과 같은 높은 종횡비는 직물 면적당 낮은 중량, 보다 용이하고 효율적인 재성형을 가능하게 하여, 인치당 더 낮은 픽 및 엔드로 직조 직물에서 더 높은 커버리지를 달성할 수 있다.
ePTFE 섬유는 종래의 섬유에 비해 작은 단면을 가질 수 있다. 따라서, ePTFE 섬유가 또 다른 섬유와 함께 직조되는 경우, 생성되는 직조 직물은 ePTFE 섬유가 해당 직조 직물의 표면 아래에 위치한 형상을 가질 수 있고, 일부의 경우에는, 육안으로 보이지 않을 수도 있다. 그러한 직조 구조는 땀을 흘리거나 젖을 때 직물의 피부 느낌을 향상시킨다.
또 다른 실시양태에서, ePTFE 섬유는 해당 ePTFE 섬유가 직조 직물의 표면 근처 또는 표면 상에 위치하도록 또 다른 섬유와 함께 직조된다. 그러한 ePTFE 직조 직물은 종래의 비-ePTFE 직물에 비해 개선된 비딩(beading) 성능을 가진다는 점이 밝혀졌다. 이러한 ePTFE 직조 직물의 비딩 성능은 약 50% 내지 약 70%, 약 70% 내지 약 80%, 또는 약 80% 내지 약 90%의 범위일 수 있다. 발수 처리 부가시, ePTFE 직조 직물의 비딩 성능은 약 100%이다. 종래의 비-ePTFE 직물과 달리, 직조된 ePTFE 직물의 비딩 성능은 시간이 경과함에 따라 0%로 저하되지 않는다. 비딩 성능은 시간이 경과함에 따라 직물의 초기 비딩 성능 아래로 저하되지 않는다는 점이 밝혀졌다. 발수 처리가 없으면, 그러한 ePTFE 직조 직물의 비딩 성능은 시간이 경과함에 따라 그의 초기 비딩 성능을 유지하는 것으로 이해하여야 한다.
ePTFE 섬유는, 하나 이상의 다른 섬유와 함께 느슨하게 직조되는 경우, 경사 및 위사 섬유의 교차점들 사이에 눈에 보이는 갭을 포함할 수 있다. 이러한 이유로, 직물은 통기성이 높지만 방수성은 아니다. 직물에 있어서 이러한 큰 갭은, 예를 들어 다른 층에 의해 방수가 제공되는 경우의 용도에서, 또는 일반적인 면적 커버리지만이 요구되고 방수는 중요하지 않은 경우에 허용될 수 있다.
다른 실시양태에서, ePTFE 섬유는 해당 ePTFE 섬유의 폭이 인치당 픽 및/또는 인치당 엔드의 수를 기준으로 직조 직물에서 할당된 공간을 초과하는 경우와 같이, 다른 섬유(들)과 함께 보다 치밀하게 직조된다. 이러한 직물에서는, 경사 및 위사 섬유의 교차점 사이에 갭이 없거나 실질적으로 없다. 상기 ePTFE 섬유의 폭은 인치당 픽 및/또는 인치당 엔드의 수를 기준으로 섬유에 제공되는 공간의 1배 초과, 약 1.5배 초과, 약 2배 초과, 약 3배 초과, 약 4배 초과, 약 4.5배 초과, 약 5배 초과, 약 5.5배 초과, 또는 약 6배 초과(또는 그 이상)일 수 있다. 다시 말해서, ePTFE 섬유는 해당 ePTFE 섬유의 폭보다 더 견고하게 직조될 수 있다. 그러한 실시양태에서, 상기 ePTFE 섬유는 실질적으로 직사각형 형상으로 직조 공정을 시작한다. 그러나, 인치당 픽 및/또는 인치당 엔드에 의해 제공되는 공간에 비해 섬유의 크기가 더 크기 때문에, 상기 ePTFE 섬유는 경사 및 위사 섬유의 인치당 픽 및/또는 인치당 엔드의 수에 의해 결정되는 직조 간격과 일치하도록 스스로 컬링 및/또는 폴딩될 수 있다. 일반적으로, 상기 폴딩 또는 컬링은 해당 섬유의 폴딩 또는 컬링이 발생할 때 각 개별 섬유의 폭이 더 작아지도록 해당 섬유의 폭 내에서 발생한다. 따라서, 섬유는 해당 섬유의 길이를 따라 폴딩된 형상으로 존재한다.
ePTFE 섬유의 정합성은 대형 크기의 ePTFE 섬유가 보다 소형의 직조 간격으로 이용될 수 있도록 해준다. 섬유의 폭에 비해 인치당 픽 및/또는 인치당 엔드의 수를 증가시키면, 경사 및 위사 섬유가 교차하는 지점들 사이의 갭을 감소시키거나 심지어는 이들을 제거할 수 있다. 이러한 치밀한 직조 직물은 통기성이 높음과 동시에 방수성이다(예컨대, 높은 입수 압력을 가짐). ePTFE 섬유가 (예컨대, 저밀도 ePTFE 섬유에서와 같이) 노드 및 피브릴 구조를 갖는 실시양태에서, 직물은 무슨 갭이 존재할 수 있든지 간에 그러한 갭을 통해서뿐만 아니라 ePTFE 섬유 자체를 통해 통기한다. 따라서, 심지어 갭이 존재하지 않는 경우조차도, 저밀도 ePTFE 섬유를 포함하는 직조 직물은 통기성을 유지한다.
본원에 기재된 ePTFE 섬유는, 하나 이상의 다른 직조 섬유와 함께, 반복적인 직조 패턴으로 서로 섞어서 엮은(interwoven) 경사 및 위사 섬유를 갖는 직조 직물을 형성하는데 사용될 수 있다. 임의의 직조 패턴, 예컨대 이에 제한되지는 않지만, 평직(plain weave), 새틴직(satin weave), 능직(twill weave) 및 바스켓 직조(basket weave)가 ePTFE 섬유 및 다른 섬유(들)을 직조 직물로 형성하는데 사용될 수 있다. 직조 섬유는 매끄럽거나 텍스처드 표면을 가질 수 있다. 직조 섬유(들)로 사용하기에 적합한 섬유는, 이에 제한되지는 않지만, 셀룰로오스(예컨대, 면, 대나무, 삼 등), 혼방 면 섬유(예컨대, 예를 들어, 폴리에스테르/면 섬유 또는 나일론/면 섬유와 같은 중합체/면 섬유), 난연성 면, 나일론, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 혼방 합성 섬유(예컨대, 나일론/라이크라 섬유), 레이온, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 스판덱스 및 이들의 조합과 혼방을 포함한다. 직조 섬유(들)은 해당 직조 직물의 목적하는 성능 특성에 따라 선택될 수 있다. 직조 섬유로서 하나 이상의 탄력성 섬유 또는 그렇지 않으면 신장성 섬유를 포함시키면, 해당 직조 직물을 신장시킨 후 그의 본래의 형상으로 회복시키거나 실질적으로 회복시킬 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 직조 직물에 사용하기 위한 탄력성 섬유의 비제한적인 예로는 엘라스테인(elastane) 또는 나일론(예컨대, 텍스처드 나일론)을 포함한다.
ePTFE 섬유는 단일 섬유로서 직조될 수 있고, 상기 논의된 바와 같이, 평탄하게 직조될 수 있거나, 또는 직조되기 전에 꼬을 수 있다. 또한, 상기 ePTFE 섬유는 다수의 ePTFE 섬유로서 직조될 수 있는데, 이 경우 2 이상의 ePTFE 섬유가 서로 인접하거나 나란히 배치되어 단일 직조 섬유로서 취급된다. 또한, 다수의 ePTFE 섬유를 함께 꼬거나 땋아서 단일 직조 섬유로 취급할 수 있다. 이러한 ePTFE 섬유는 하나 이상의 직조 섬유와 함께 직조되어 직조 직물을 형성할 수 있다.
추가로, 하나 이상의 직조 섬유(예컨대, 비-PTFE 섬유)는 ePTFE 섬유를 덮어 씌워 (또는 그 반대도 가능함) 직물로 직조될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 코어/시스(core/sheath) 형상으로 직조 섬유를 캡슐화하기 위해 ePTFE 섬유가 직조 섬유를 덮어 씌울 수도 있다(또는 그 반대도 가능함). 또한, 상기 ePTFE 섬유는 직조 전에 하나 이상의 직조 섬유와 함께 꼬거나 땋을 수 있다. 본원에서, "조합된" 이라는 용어는 예를 들어, 꼬기, 땋기, ePTFE 섬유를 하나 이상의 직조 섬유로 덮어 씌우기 (또는 그 반대도 가능함), ePTFE 섬유를 사용한 코어-쉘 형상 (쉘 또는 코어), 또는 직조 또는 편성 전에 나란히 배치하는 것과 같이, 단일 직조 또는 편성물 섬유로 사용되는 섬유들에 대한 모든 조합을 지칭하는데 사용된다.
ePTFE 섬유는, 단독으로 또는 직조 섬유(들)과의 조합이든 간에, 경사 및/또는 위사 방향으로 사용될 수 있다. 상기 ePTFE 섬유 및/또는 직조 섬유가 경사 및 위사 방향으로 사용되는 임의 다수의 다양한 변형된 직조 패턴이 있음을 이해하여야 한다. 상기 ePTFE 섬유는 경사 또는 위사 방향만으로만 사용되거나, 또는 경사 및 위사 방향으로 사용될 수 있고, 직조 섬유(들)에 의해 교번될 수 있거나, 또는 직조 섬유(들)은 예를 들어, 두 픽마다, 세 픽마다, 네 픽마다 등과 같이 사전에 결정된 간격으로 삽입될 수 있다. ePTFE 섬유는 미리 정해진 간격으로 경사 및 위사 양자 모두에 교대로 존재할 수 있다. 하나의 비제한적인 예로서, 경사 섬유는 폴리아미드 섬유로 형성될 수 있고, 위사 섬유는 교번하는 픽로 폴리아미드 섬유 및 ePTFE 섬유로 형성될 수 있다. 또 다른 비제한적인 예에서, 전체 위사 방향은 ePTFE 섬유로 구성될 수 있고, 경사 섬유는 폴리아미드 섬유로 구성될 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 편성물 섬유와 조합된 ePTFE 섬유는 편성물로 편성될 수 있다. 편성물 섬유(들)로 사용하기에 적합한 섬유는, 이에 제한되지는 않지만, 레이온, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀룰로오스(예컨대, 면, 대나무, 삼 등), 혼방 면 섬유(예컨대, 예를 들어, 폴리에스테르/면 섬유 또는 나일론/면 섬유와 같은 중합체/면 섬유), 난연성 면, 나일론, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 혼방 합성 섬유(예컨대, 나일론/라이크라 섬유), 난연성 면, 나일론, 양모, 실크, 아라미드, 폴리아미드, 아크릴, 올레핀, 스판덱스, 혼방 중합체 섬유(예컨대, 나일론/라이크라 섬유) 및 이들의 조합과 혼방을 포함한다. 상기 논의한 바와 같이, 비-ePTFE 섬유(들)는 편성물의 원하는 성능 특성에 따라 선택될 수 있다. 편성물 섬유로서 하나 이상의 탄력성 섬유 또는 그렇지 않으면 신장성 섬유를 포함시키면, 해당 편성물을 신장시킨후 그의 본래의 형상으로 회복시키거나 실질적으로 회복시킬 수 있다는 점을 이해되어야 한다. 편성물에 사용하기 위한 탄력성 또는 신장성 섬유의 비제한적인 예로는 엘라스테인 또는 나일론(예컨대, 텍스처드 나일론)을 포함한다.
ePTFE 섬유는, 편성물 섬유와 함께, 임의의 편물 패턴, 예컨대 이에 제한되지는 않지만, 경사 편물, 위사 편물, 원형 편물, 평직 편물, 플리스 편물, 퍼지(fuzzy) 편물, 와플(waffle) 편물, 저지(jersey) 편물 및 친밀 혼방 편물을 이용하여 편성될 수 있다. 상기 ePTFE 섬유는 비-ePTFE 섬유에 인접하거나 이에 나란히 배치되어 단일 편성물 섬유로서 취급될 수 있다. 다르게는, 편성물 섬유는 ePTFE 섬유를 덮어 씌워(또는 그 반대도 가능함) 편성물로 편성될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, ePTFE 섬유 및 비-ePTFE 섬유는 함께 꼬거나 땋아서 단일 편성물 섬유로서 취급할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 코어/시스 형상으로 비-ePTFE 섬유를 캡슐화하기 위해 ePTFE 섬유가 비-ePTFE 섬유를 덮어 씌울 수 있다(또는 그 반대도 가능함). 추가로, ePTFE 섬유는 하나 이상의 비-ePTFE 섬유와 조합될 수 있다. 상기 논의한 바와 같이, "조합된" 이라는 용어는 예를 들어, 꼬기, 땋기, ePTFE 섬유를 하나 이상의 직조 섬유로 덮어 씌우기 (또는 그 반대도 가능함), ePTFE 섬유를 사용한 코어-쉘 형상 (쉘 또는 코어), 또는 나란히 배치하는 것과 같이, 단일 직조 또는 편성물 섬유로 사용되는 섬유들에 대한 모든 조합을 지칭하는데 사용된다.
일부 실시양태에서, 직조 직물 또는 편성물에 난연성을 부여하는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 실시양태에서, 내화성(fire retarding) 섬유 또는 난연성 섬유가 직조 섬유 또는 편성물 섬유 중 적어도 하나로 이용될 수 있다. 이들의 비제한적인 예로는 아라미드, 난연성 면, 내화성 면, 내화성 셀룰로오스 섬유(예컨대, 내화성 면섬유), 폴리벤즈이미다졸(PBI®), 폴리벤즈옥사졸(PBO), 난연성 레이온, 모다크릴 혼방, 카본, 섬유유리, 폴리아크릴로니트릴(PAN), Nomex® 및 이의 조합과 혼방을 포함한다. ePTFE 직물은 본원에 기재된 수직 화염 시험(Vertical Flame Test)에 따라 시험되는 경우 수직 화염 또는 용융 특성을 나타내지 않는다.
ePTFE 섬유는 물이 섬유 구조 내로 유입되는 것을 제한하기 때문에, 물을 흡수하여 결과적으로 직물을 더 무겁게 만들고, 직물을 통한 물의 온도에 대한 열 전도를 허용하는 종래의 직조 직물과 관련된 문제를 해결한다. 이러한 열 전도는 착용자가 추운 환경에 있고 추위가 착용자의 신체로 전달되는 경우에 유해할 수 있다. 또한, 직물에 의해 흡수되는 물이 적으면 직물이 건조하는데 필요한 시간도 줄어든다. 본원에서 사용된 "건조"라는 용어는 표준 조건(즉, 65±2% 상대 습도(RH) 및 21±1℃(70±2℉))에서의 건조 중량을 나타내는 것을 의미한다. 대부분의 환경에서, 의류를 가능한 신속하게 건조시키는 것이 바람직하다. ePTFE 직물은 30분 미만, 25분 미만, 또는 20분 미만의 건조 시간을 나타낸다.
또한, 직물에 부여되는 소수성 처리 없이, 직조 직물은 10분 이내에 90 mm 초과, 10분 이내에 100 mm 초과, 또는 10분 이내에 110 mm 초과의 수직 위킹을 나타낸다. 편성물은 10분 이내에 10 mm 초과의 수직 위킹을 나타낸다. 다량의 위킹을 갖는 직물은 사람이 땀을 흘리는 고온 다습한 조건에서 특히 바람직하다. 위킹으로 인해 땀이 직조 직물 또는 편성물로 유입되어 피부로부터 멀어지게 함으로써, 의류 착용자의 쾌적함을 향상시킨다. 직물이 물을 피부로부터 멀리 이동시키는 높은 수직 위킹과 직물 자체로부터 물을 제거하는 신속한 건조 시간 모두를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 특징들은 경쟁적인 요인이기는 하지만, ePTFE 직조 직물 및 편성물은 높은 위킹(예컨대, 약 90분 이상)과 신속한 건조 시간(예컨대, 30분 미만) 모두를 달성한다.
ePTFE 직조 직물 및 편성물은 본원에 기재된 수증기 투과율(MVTR) 시험 방법에 따라 시험되었을 때 약 3000 g/m2/24시간 초과, 약 5000 g/m2/24시간 초과, 약 8000 g/m2/24시간 초과, 약 10000 g/m2/24시간 초과, 약 12000 g/m2/24시간 초과, 약 15000 g/m2/24시간 초과, 약 20000 g/m2/24시간 초과, 또는 약 25000 g/m2/24시간 초과의 수증기 투과율(MVTR)을 가진다. 본원에서 사용된 "통기성 있는" 또는 "통기성"이라는 용어는 적어도 약 3000 g/m2/24시간의 수증기 투과율(MVTR)을 갖는 직조 직물 또는 적층체를 지칭한다. 수증기 투과성 또는 통기성은, 예를 들어, 상기 직물로부터 제조된 의류 착용자에게 청량감(cooling)을 제공한다.
또한, 직조 직물 및 편성물은 약 1000 cfm 미만, 약 500 cfm 미만, 약 300 cfm 미만, 100 cfm 미만, 약 70 cfm 미만, 약 50 cfm 미만, 약 25 cfm 미만,　약 20 cfm 미만, 약 15 cfm 미만, 약 10 cfm 미만, 약 5 cfm 미만 및 심지어 약 3 cfm 미만의 공기 투과도를 가진다. 낮은 공기 투과도는 직물의 개선된 방풍성(windproofness)과 상관관계가 있음을 이해해야 한다. 공기 투과도는, 특히 공기 투과도가 바람직할 수 있는 편물에서 향상가능한 특징일 수 있다는 점에 유의해야 한다.
또한, 직조 직물 및 편성물은 경량이기 때문에, 일반 사용자가 직조 직물로부터 형성된 물품을 용이하게 운반하고/하거나 이동시킬 수 있다. 직조 직물은 약 1000 g/m2 미만, 약 500 g/m2 미만, 약 400 g/m2 미만, 약 300 g/m2 미만, 약 200 g/m2 미만, 약 150 g/m2 미만, 또는 약 100 g/m2 미만의 단위 면적 당 중량을 가질 수 있다. 경량은 의류 착용자가 움직임에 대한 제한을 덜 받기 때문에, 특히 착용자가 움직이는 동안에 착용자의 전반적인 편안함에 기여하게 된다.
또한, 모노필라멘트 ePTFE를 이용하는 경우, 직조 직물 및 편성물이 부드러운 촉감을 가지며 드레이프성이어서, 이들을 의류에 사용하기에 적합하다는 것을 발견한 것은 놀라웠다. 직물은 약 1000 g 미만, 약 500 g 미만, 약 400 g 미만, 약 300 g 미만, 약 250 g 미만, 약 200 g 미만, 약 150 g 미만, 약 100 g 미만 및 심지어 약 50 g 미만의 평균 강연도(stiffness)를 가진다. 놀랍게도, 부드러운 촉감 이외에도, 직조 직물이 직조 직물을 벤딩하거나 폴딩하는 것과 관련된 소음 감소를 실증하였다는 점이 발견되었다. 하기에서 논의되는 다공성 중합체 막의 첨가로 인해서도, 특히 종래의 ePTFE 적층체에 비해 소음이 감소되었음이 추가로 발견되었다.
또한, 직조 직물 및 편성물은 인열 저항성이다. 예를 들어, 직조 직물은 본원에 기술된 엘멘도르프(Elmendorf) 인열 시험에 의해 측정시 약 10 N 내지 약 200 N(또는 그 이상), 약 15 N 내지 약 150 N, 또는 약 20 N 내지 약 100 N의 인열 강도를 가진다. ePTFE 직물은 종래의 비-ePTFE 직물에 비해 개선된 인열 강도를 가진다는 것이 발견되었다. 본원에 기재된 ePTFE 혼방 직조 직물도 본원에 제시된 직물 파단 강도 시험에 의해 측정시 약 100 N 내지 약 1500 N(또는 그 이상), 약 300 N 내지 약 1000 N, 또는 약 500 N 내지 약 750 N의 파단 강도를 가진다. 그러한 높은 인열 강도 및 파단 강도는 직조 직물을 사용시에 보다 내구성이 있도록 한다.
직물에게 하나 이상의 목적하는 기능성, 예컨대 이에 제한되지는 않지만, 소유성을 부여하기 위한 처리가 수행될 수 있다. 코팅 또는 처리, 예컨대 플루오로아크릴레이트 코팅이 직조 직물 또는 편성물의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 적용될 수 있고, 이는 해당 직조 직물 또는 편성물을 통해 침투하거나 부분적으로만 침투할 수 있다. 방수성이면서 통기성이 있는 임의의 기능성 보호층, 기능성 코팅, 또는 기능성 막, 예컨대, 이에 제한되지는 않지만, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 셀로판, 비-플루오로중합체 막이 직조 직물 또는 편성물에 부착되거나 또는 그렇지 않으면 부가되거나 또는 적층될 수 있다. 추가로 직물, 부직물 또는 편물과 같은 텍스타일은 기능성 보호층, 기능성 코팅 또는 기능성 막에 부착될 수 있다.
직물은 적합한 착색 조성물에 의해 착색될 수 있다. 한 실시양태에서, ePTFE 섬유는 미세구조를 가지는데, 이 경우 ePTFE 섬유의 공극은 내수성을 제공하기 위해 충분히 치밀하며, 착색제의 코팅에 의해 수증기 투과성 및 침투성과 같은 특성을 제공하기 위해 충분히 개방된다. 한 실시양태에서, ePTFE 섬유는, 인쇄될 때, 내구성 있는 심미감을 제공하는 표면을 가진다. 미적 내구성은 일부 실시양태에서 ePTFE 섬유의 공극 내 및/또는 직조 직물 내에 맞추기 위해 충분히 작은 입자 크기를 갖는 안료를 포함하는 착색제 코팅 조성물을 이용하여 달성될 수 있다. 하나 이상의 안료의 농도를 변화시키거나, 또는 이들 기법들의 조합에 의해 다수의 안료를 사용하여 여러가지 색상을 적용할 수 있다. 추가로, 코팅 조성물은 임의의 형태, 예컨대 고체, 패턴, 또는 인쇄와 같은 형태로 적용될 수 있다. 코팅 조성물은 종래의 인쇄 방법에 의해 직조 직물 또는 편성물에 적용될 수 있다. 착색을 위한 적용 방법으로는, 이에 제한되지는 않지만, 전사 코팅, 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 잉크젯 인쇄 및 나이프 코팅을 포함한다. 일부 실시양태에서, ePTFE 섬유는 착색되지 않은 상태를 유지하는 반면, 직조 직물 내의 직조 섬유(들)는 착색 조성물에 의해 착색된다. 예를 들어, 직물을 UV 안정성, 항미생물성, 항진균성, 내오염성 등으로 만들기 위해 다른 코팅 또는 처리도 적용될 수 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 다공성 또는 미세다공성 중합체 막이 직조 직물 또는 편성물에 적층되거나 결합된다. 다공성 막의 비제한적인 예로는 팽창성 PTFE, 변형된 팽창성 PTFE, PTFE의 팽창성 코중합체, 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP), 및 퍼플루오로알콕시 코중합체 수지(PFA)를 포함한다. 중합체성 소재, 예컨대 폴리올레핀(예컨대, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌), 폴리우레탄 및 폴리에스테르는, 상기 중합체성 소재는 가공되어 다공성 또는 미세다공성 막 구조를 형성할 수 있으면 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주된다. 본 발명의 직조 직물이 다공성 또는 미세다공성 막에 적층되거나 결합되는 경우, 생성되는 적층체는 높은 통기성을 유지하여 직조 직물의 통기성을 실질적으로 유지하는 것으로 이해되어야 한다. 다시 말해서, 직조 직물에 적층된 다공성 또는 미세다공성 막은, 적층되는 경우에도 해당 직조 직물 또는 편성물의 통기성에 영향을 미치지 않거나 최소한으로만 영향을 미친다.
미세다공성 막은 비대칭 막일 수 있다. 본원에서 사용된 "비대칭"이라는 말은 막 구조가 해당 막 내에 ePTFE의 다수의 층을 포함하는 것을 가리키는 것을 의미하며, 이 경우 상기 막 내의 하나 이상의 층은 막 내의 제2 층의 미세구조와는 상이한 미세구조를 가진다. 제1 미세구조 및 제2 미세구조 간의 차이는, 예를 들어, 공극 크기의 차이, 노드 및/또는 피브릴 기하학적 형태 또는 크기의 차이 및/또는 밀도의 차이에 의해 야기될 수 있다.
추가의 실시양태에서, 텍스타일은 미세다공성 막에 부착되거나 또는 ePTFE 직물에 직접 부착될 수 있다. 본원에서 사용된 "텍스타일"이라는 용어는 임의의 직물, 부직물, 펠트, 플리스 또는 편물을 나타내는 것을 의미하고, 이는 천연 및/또는 합성 섬유 소재 및/또는 다른 섬유 또는 플로킹 소재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 텍스타일은 이에 제한되지는 않지만, 면, 레이온, 나일론, 폴리에스테르 및 이의 혼방과 같은 소재로 구성될 수 있다. 텍스타일을 형성하는 소재의 중량은 본원에 의해 요구되는 것을 제외하고 특별히 제한되지 않는다. 예시적인 실시양태에서, 텍스타일은 공기 투과성이며 통기성이다.
직조 직물 또는 편성물에 막 및/또는 텍스타일을 (그리고 막에 텍스타일을) 결합시키기 위한 임의의 적합한 공정, 예컨대 그라비어 적층, 융합 접합(fusion bonding), 스프레이 접착 결합 등이 사용될 수 있다. 접착제는 적층체를 통해 통기성이 유지된다면, 비연속적으로 또는 연속적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 접착제는 비연속적 부착 형태, 예컨대 이산성 점들(discrete dots) 또는 격자 패턴에 의해, 또는 적층체의 층을 함께 부착하는 접착 웹(adhesive web)의 형태로 적용될 수 있다.
ePTFE 직조 직물 및 편성물은, 이에 제한되지는 않지만 의류, 텐트, 커버, 야숙용 백, 신발, 장갑 등을 포함하는, 다양한 용도에 사용하기에 적합하다. 직물은 통기성이 높음과 동시에, 내구성이 높으며, 경량이고, 신속하게 건조된다. ePTFE 섬유는 단일 섬유로서, 멀티필라멘트 섬유의 일부로서 직조될 수 있거나, 또는 다른 섬유와 함께 꼬거나 땋아서 직조 직물 또는 편성물을 형성할 수 있다. ePTFE 직물은 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 플루오로중합체 막 및/또는 텍스타일과 함께 사용될 수 있다. ePTFE 직물의 표면은, 예를 들어, 인쇄에 의해 착색될 수 있다.
본 개시내용은 일반적으로 본원에서 ePTFE 섬유에 관한 것이지만, 비-ePTFE 섬유, 예컨대, 이에 제한되지는 않지만, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVDF), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 고분자량 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리올레핀 및 폴리에스테르 섬유가 단독으로 또는 또 다른 섬유와 함께 병용되어 직조 직물 또는 편성물을 형성할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, PEEK, PVDF 및 PPS 섬유는 모노필라멘트 섬유이며 실질적으로 직사각형 또는 실질적으로 둥근(원형) 구조를 가질 수 있다. 실질적으로 둥근 PVDF 섬유는, 예를 들어 직물로 직조되거나 편성되는 경우, 유리하게는 섬유 내로 물을 거의 흡수하지 않거나 또는 전혀 흡수하지 않으며, 그 이후에도 직물 내로 물을 거의 흡수하지 않거나 또는 전혀 흡수하지 않는다. 비-ePTFE 섬유는 다른 비-ePTFE 섬유 또는 모노필라멘트 PTFE 섬유와 함께 직조되거나 편성되어 직조 직물 또는 편성물을 형성할 수 있다.
추가의 실시양태에서, 실질적으로 둥근 형상(예컨대, 약 1의 종횡비) 또는 실질적으로 직사각형 형상(예컨대, 약 1을 초과하는 종횡비)을 갖는 모노필라멘트 PTFE 섬유는 단독으로 또는 다른 섬유(예컨대, 하나 이상의 비-ePTFE 섬유)와 함께 직조되거나 편성되어 직물을 형성할 수 있다. 이러한 직물은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되며, 본원에 기술된 다른 직조 직물 및 편성물과 동일한 방식으로 사용될 수 있다.
당업자라면 의도된 기능을 수행하도록 구성된 다수의 방법 및 장치에 의해 본 개시내용의 다양한 양태가 실현될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 본원에 언급된 첨부 도면은 반드시 축적에 맞게 그려진 것은 아니지만, 본 개시내용의 다양한 양태를 예시하기 위해 과장될 수 있으며, 이와 관련해서 해당 도면이 본 발명을 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다는 점도 유의해야 한다.
시험 방법
특정 방법들과 장비들을 하기에 기재하지만, 당업계의 숙련자에 의해 적절한 것으로 결정된 다른 방법들 또는 장비들도 대안으로 이용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
길이당 섬유 중량
타래 릴(skein reel)을 이용하여 45미터 길이의 섬유를 수득하였다. 이후, 상기 45미터 길이를 0.0001 g의 정밀도로 저울에서 칭량하였다. 그리고 나서, 이 중량에 200을 곱하여 데니어(g/9000m)로 환산한 길이당 중량을 얻었다. 3회 측정하고 평균을 구했다.
섬유 폭
가장 가까운 0.1mm까지의 눈금을 갖는 10× 아이 루프(eye loop)를 이용하여 종래의 방식으로 섬유 폭을 측정하였다. 3회 측정하고 평균을 구해 폭을 0.05mm 가까이로 결정하였다.
섬유 두께
0.0001 인치까지 정밀한 스냅 게이지를 이용하여 섬유 두께를 측정하였다. 스냅 게이지로 섬유를 압축하지 않도록 주의를 기울였다. 3회 측정하고 평균을 구한 다음, 0.0001mm까지 변환하였다.
섬유 밀도
하기 공식을 사용하여, 이전에 측정된 길이당 섬유 중량, 섬유 폭 및 섬유 두께를 이용하여 섬유 밀도를 계산하였다:
Figure 112018065274052-pct00001
섬유 파단 강도
섬유 파단 강도는 섬유를 파단(파열)하는데 필요한 최대 하중에 대한 측정이다. 파단 강도는 미국 매사추세츠주 캔턴(Canton) Instron® 기계와 같은 인장 시험기(tensile tester)에 의해 측정하였다. Instron® 기계에는 인장 하중을 측정하는 동안 섬유 및 스트랜드 제품(strand goods)을 고정시키는데 적합한 섬유(나팔형) 죠(jaw)가 장착되었다. 인장 시험기의 크로스 헤드 속도는 분당 25.4 cm였다. 게이지 길이는 25.4 cm였다. 각 섬유 유형을 5회 측정하여 평균을 뉴턴 단위로 기록하였다.
섬유 강도(fiber tenacity)
섬유 강도는 섬유의 길이당 중량으로 정규화된 섬유의 파단 강도이다. 섬유 강도는 하기 식을 이용하여 계산하였다:　
Figure 112018065274052-pct00002
질량/면적
면적당 질량을 측정하기 위하여, 적어도 100 cm2의 면적을 갖는 직물 샘플을 준비하였다. 칼 슈뢰더(Karl Schroder) 100 cm2　원형 커터가 사용될 수 있다. 각 샘플을 메틀러 톨레도 저울 모델(Mettler Toledo Scale Model) AB204를 이용하여 칭량하였다. 시험편을 칭량하기 전에 저울을 다시 영점 조정하였고, 결과를 평방미터 당 그램(g/m3)으로 기록하였다. 시험편 당 3개의 샘플을 취하여, 평균을 기록하였다.
SEM 샘플 준비 방법
단면 SEM 샘플은 액체 질소로 분무한 후, 상기 분무된 샘플을 독일 베츨라어 소재의 라이카 마이크로시스템즈(Leica Microsystems)로부터 이용가능한 라이카 울트라컷(ultracut) UCT 내의 다이아몬드 나이프로 절단하여 준비하였다.
직물 인열 강도
이 시험은 직조 직물 내의 절단 부위로부터 시작하는 단일 립 텅 유형 인열(single-rip tongue-type tear)을 전달하는데 필요한 평균 힘을 측정하도록 설계되어 있다. 쓰윙-앨버트 고장력 엘멘도르프 인열 시험기(Thwing-Albert Heavy Duty Elmendorf Tearing Tester)(MAI227)를 사용하였다. 상기 장비를 영점 조정하고 정확한 진자(pendulum) 중량을 선택하였다. 진자를 시작 위치로 들어올렸다. 시험편을 턱에 넣고 조였다. 상기 시험편을 중심에 놓은 상태에서 하부 가장자리를 조심스레 멈춤 장치에 기대도록 하였다. 전단 작용을 보장하기 위해 시험편의 상부 영역이 진자를 향하도록 하였다. 완전한 인열이 달성될 때까지 시험을 수행하였다. 디지털 판독치를 뉴턴으로 기록하였다. 이 과정을 한 세트(3개의 경사 및 3개의 위사)가 완료될 때까지 반복하였다. 기록한 결과는 경사 및 위사 방향 각각에 대한 측정치의 평균이다.
직물 파단 강도
이 시험은 ASTM D 751의 일반적 교시에 따라 수행하였다. 5개의 경사 및 5개의 위사(fill) 시험편을 4"×6" 크기로 절단하고, 이 중에서 긴 치수를 시험 방향과 평행하도록 하였다. 시험편을 시험 전에 적어도 1시간 동안 70±2℉, 65±2% RH로 컨디셔닝하였다. 다음으로, 1.5"×6"의 템플릿을 수득하고, 샘플의 6" 가장자리에 정렬하였다. 가느다란 기준선을 (1.5" 쪽에) 직물을 따라 시험편의 전체 길이 아래까지 그렸다. 이 선은 가능한 정확해야 하며 세로 방향으로 섬유에 평행해야 한다. 이러한 선은 상기 시험편의 중심 부분이 시험되는 것과 상기 시험편을 경사 및 위사 섬유를 위한 죠에 적절히 정렬하는 것을 확실하게 하려는 것이다. 이는 정확한 시험편 성능을 얻기 위해 중요하다. Instron 모델 5565를 영점 조정하고 1000 파운드의 로드 셀을 장착하였다. 1"×1" 고무 죠를 상부 및 하부 그립의 동일한 면에 두고, 1"×3" 고무 죠를 상부 및 하부 그립의 다른 면에 두었다(1"×1" 죠는 1"×3" 죠에 고정되어야 함). 게이지 길이를 3"로 설정하였다. 시험편을 열린 죠 사이에 위치시켜, 참조선을 상부 및 하부 1"×1" 죠 모두의 외부 가장자리에 정렬하였다. 상부 죠를 공압식 풋 페달을 이용하여 닫았다. 시험편이 자유롭게 매달리게 하고, 풋 페달을 다시 한번 더 눌러 하부 죠를 닫았다. 로드 셀이 균형을 이루었다. 그리고 나서, 제어판에서 시작 버튼을 눌러 시험을 시작하였다. 죠에서 시험편이 미끄러지는 것이 관찰되는 경우에는, 상기 데이터를 무시하고, 재절단하여 재시험하였다. 죠 내의 시험편이 파손되는 것이 관찰되는 경우에는, 상기 데이터를 무시하고, 재절단하여 재시험하였다. 죠의 모서리에서의 파손이 관찰되는 경우에는, 힘이 가해질 때 상기 죠들이 시험편의 폭 수축을 방지하고 있기 때문에 대부분의 시험편 파손이 죠의 가장자리 부근인지 확인하였는데; 만일 그렇다면, "죠 파손"이 상기 소재의 특성이므로 재시험이 필요하지 않다. 이러한 단계들를 경사 및 위사 시험편 각각에 대해 5회 반복하여 평균 최대 파단력을 각 방향에 대하여 기록하였다.
직물 강연도(Stiffness)
1000 g의 빔과 1/4" 슬롯 폭을 갖는 쓰윙 앨버트 핸들-O-미터(Handle-O-Meter)를 사용하여 촉감(강연도)을 측정하였다. 직물로부터 4"×4" 샘플을 절단하였다. 시험편을 위를 향하도록 하여 시험편 플랫폼 상에 두었다. 시험 방향이 슬롯에 수직하도록 시험편을 정렬하여 경사의 방향을 시험하였다. 클릭 소리가 들릴 때까지 시작/시험 버튼을 누른 후 손을 떼었다. 두 번째 클릭이 들린 후 디지털 디스플레이에 나타나는 숫자를 기록하였다. 판독값은 0으로 되돌아가지 않으며, 이는 각각의 개별적인 시험의 픽 판독을 나타낸다. 시험편을 뒤집어 다시 시험하고, 숫자를 기록하였다. 그리고 나서, 시험편을 90도 회전시켜 위사 방향을 시험하고, 숫자를 기록하였다. 마지막으로, 시험편을 뒤집어서 다시 시험하여 숫자를 기록하였다. 4개의 기록된 숫자를 모두 더하여(1번의 경사 전면, 1번의 경사 후면, 1번의 위사 전면, 1번의 위사 후면) 시험편의 전체 강연도를 그램으로 계산하였다. 그 결과를 하나의 샘플에 대해 기록하였다.
공기 투과도 - 프레지어 수 시험법(Frazier Number Method)
기류 측정을 위해 약 6 제곱 인치(직경 2.75 인치)의 원형 면적을 제공한 개스킷 플랜지 고정구(gasketed flanged fixture)에서 시험 샘플을 조여 공기 투과도를 측정하였다. 샘플 고정구의 상류 측을 건조 압축 공기의 공급원과 유량계에 직렬로 연결하였다. 샘플 고정구의 하류 측은 대기 중으로 개방시켰다.
0.5 인치의 물의 압력을 샘플의 상류 측에 가하고, 인라인 유량계(볼-플로우트(ball-float) 로타미터)를 통과하는 공기의 유속을 기록함으로써 시험을 완료하였다.
시험하기 전에 상기 샘플을 적어도 4시간 동안 70℉(21.1℃) 및 65% 상대 습도로 컨디셔닝하였다.
그 결과를 0.5 인치 수압에서 샘플의 입방 피트/분/평방 피트의 기류인 프레지어 수로 환산하여 기록하였다. N=3.
수증기 투과율 시험 - (MVTR)
각 샘플 직물에 대한 MVTR은, 상기 샘플 수증기 투과율(VWP)을 장치 수증기 투과율(WVPapp)을 기초로 MVTR 수증기 투과율(MVTR)로 변환시킨 것을 제외하고는, ISO 15496의 일반적인 지침에 따르고 하기의 변환식을 이용하여 측정하였다.
MVTR =(델타 P 값 * 24) /((1/WVP) +(1 + WVPapp 값))
견줄 수 있는 결과를 얻기 위해, 시험하기 전에 상기 시험편을 2시간 동안 73.4±0.4℉ 및 50±2% rH에 컨디셔닝시키고, 수조의 물을 73.4℉±0.4℉로 일정하게 유지하였다.
각 샘플에 대한 MVTR을 1회 측정하였고, 그 결과를 g/m2/24시간으로 기록한다.
수직 위킹
하나의 500 ㎖ 엘렌마이어 플라스크를, 수위가 샘플 상에 보이도록 하는데 적합한 임의의 색으로 착색된 200 ㎖의 물로 채웠다. 샘플 직물로부터 2개의 6"×1" 스트립(상기 6" 길이는 경사 방향으로 절단됨)을 절단하였다. 상기 스트립의 상부 가장자리(상부로부터 약 1/8" - 1/4")를 긴 직선형 핀으로 뚫었다(상기 핀은 1"의 가장자리와 평행해야 됨). 상기 스트립을 핀으로부터 200㎖의 착색된 물이 채워진 플라스크 중에서 부유시켰다(핀은 플라스크 개구부의 가장자리에 걸어놓았음). 10분 후, 상기 스트립을 플라스크에서 제거하고, 수위를 스트립 상에서 측정하여(mm) 기록하였다. 이 절차를 이용하여 물에 부유된 시험 샘플을 물이 위킹하는 속도를 측정하였다. N=2.
수직 위킹 (경사 방향)
하나의 500 ㎖ 엘렌마이어 플라스크를, 수위가 샘플 상에 보이도록 하는데 적합한 임의의 색으로 착색된 200 ㎖의 물로 채웠다. 샘플 직물로부터 2개의 6"×1" 스트립(상기 6" 길이는 경사 방향으로 절단됨)을 절단하였다. 상기 스트립의 상부 가장자리(상부로부터 약 1/8" - 1/4")를 긴 직선형 핀으로 뚫었다(상기 핀은 1"의 가장자리와 평행해야 됨). 상기 스트립을 핀으로부터 200㎖의 착색된 물이 채워진 플라스크 중에서 부유시켰다(핀은 플라스크 개구부의 가장자리에 걸어놓았음). 10분 후, 상기 스트립을 플라스크에서 제거하고, 수위를 스트립 상에서 측정하여(mm) 기록하였다. 이 절차를 이용하여 물에 부유된 시험 샘플을 물이 위킹하는 속도를 측정하였다. N=2.
수직 위킹 (위사 방향)
하나의 500 ㎖ 엘렌마이어 플라스크를, 수위가 샘플 상에 보이도록 하는데 적합한 임의의 색으로 착색된 200 ㎖의 물로 채웠다. 샘플 직물로부터 2개의 6"×1" 스트립(상기 6" 길이는 경사 방향으로 절단됨)을 절단하였다. 상기 스트립의 상부 가장자리(상부로부터 약 1/8" - 1/4")를 긴 직선형 핀으로 뚫었다(상기 핀은 1"의 가장자리와 평행해야 됨). 상기 스트립을 핀으로부터 200㎖의 착색된 물이 채워진 플라스크 중에서 부유시켰다(핀은 플라스크 개구부의 가장자리에 걸어놓았음). 10분 후, 상기 스트립을 플라스크에서 제거하고, 수위를 스트립 상에서 측정하여(mm) 기록하였다. 이 절차를 이용하여 물에 부유된 시험 샘플을 물이 위킹하는 속도를 측정하였다. N=2.
열 수축
본 절차는 건물 화재 및 근접 화재용 보호장구에 관한 NFPA 1971 표준 (NFPA 1971 Standard on Protective Ensembles for Structural Fire Fighting and Proximity Fire Fighting, 2013)에 따랐다. 시험편의 크기를 15"×15"로 절단하였다. AATCC 수축자(Shrinkage ruler)의 긴 치수를 상기 시험편의 경사 방향에 평행하도록 하였다. 10" 수준점들을 상기 시험편 상에 마킹하였다. 각 마크는 임의의 시험편 가장자리로부터 적어도 2"였다. 위사 치수도 AATCC 수축자의 긴 치수를 이용하여 동일한 방식으로 마킹하였다. 샘플에 맞추기에 충분히 큰 열 오븐을 260℃로 설정하여 해당 온도로 가열하였다. 이 시간 동안, 상기 시험편을 수축 평가를 하기 전에 70±2℉, 65±2% RH로 컨디셔닝하였다.
다음으로, 경사 방향을 수직 위치로 한 시험편의 상부 코너 상에 바인더 클립을 12" 간격을 두고 배치하여 상기 시험편을 준비하였다. 이후, 시험편들을 오븐에 삽입될 수 있는 랙 상에 걸어놓았다. 오븐이 제 온도가 되어 샘플이 준비된 후, 오븐 문을 열어 미리 조립해 놓은 샘플 랙을 오븐에 밀어넣고 문을 닫았다. 상기 샘플을 열에 10분간 노출시켰다. 노출시킨 후, 상기 샘플을 꺼내어 랙에서 풀어내어 AATCC 수축자를 이용하여 경사 및 위사 방향으로 재측정하였다. 상기 데이터를 "+" (팽창을 의미함) 및 "-" (수축을 의미함) 퍼센트 변화로 0.25%까지 기록하였다. N = 3
중량 증가 및 건조 시간
직물 샘플 및 흡인지를 시험 전에 최소 4시간 동안 65±2% RH 및 21±1℃(70±2℉)로 컨디셔닝하였다. 각 샘플로부터 3개의 시험편을 취하되, 각 시험편은 2"×2" 조각 컷으로 구성되었다. 상기 컨디셔닝된 시험편을 0.1g까지 정확한 실험실 저울을 이용하여 칭량하였다. 100 ㎖의 증류수를 250 ㎖의 비커에 넣었다.
하나의 시험편을 비이커에 30분간 담궈, 상기 시험편이 완전히 적셔지도록 물 아래로 완전히 잠겼는지 확인하였다. 상기 시험편을 꺼내어 사용하지 않은 두 조각의 흡인지 사이에 끼워넣고 탈수기를 통과시켰다. 상기 조각은 젖은 흡인지 사이에 끼워져 있었다. 이 과정을 동일한 샘플의 나머지 2개의 시험편에 대해서도 반복하였다. 흡인지로 빨아들인 시험편을 한번에 하나씩 칭량하고, 중량을 습윤 중량으로서 기록하였다. 직물에 있어서 중량 증가는 습윤 중량에서 건조 중량을 차감한 값으로 간주된다. 기록된 중량 증가는 3개의 시험편의 평균이다.
각 샘플을 개별적으로 매달아 65±2% RH 및 21±1℃(70±2℉)의 조건인 위치에서 건조시켰다. 하나의 샘플을, 완전히 건조될 때까지, 매 5분마다 각 중량을 0.1 g까지 칭량하였다. 이를 모든 시험편이 각기 그들이 원래의 건조 중량으로 되돌아갈 때까지 반복하였다. 이때, 3개의 모든 시험편의 건조 시간에 대해 평균을 내어 전체 건조 시간을 계산하였다.
탈수기(가정용 세탁기 유형)에는 경도계(Durometer) 시험기를 이용하여 측정시 70-80의 경도를 가지며, 직경이 5.1-6.4 cm이고, 길이가 28.0-30.5 cm인 연질 고무 압착(squeeze) 롤이 장착되었다. 상기 탈수기는 직물 조각의 상부에 가해지는 압력이 사하중(dead weight) 또는 레버 장치에 의해 유지되도록 하여 총 압력(상기 사하중 또는 레버 장치 및 롤러 중량의 전체로부터 비롯됨)이 27.2±0.5 kg이 되도록 제작되어야 한다. 직물 조각이 2.5 cm/s의 속도로 상기 롤을 통과하도록 일정한 속도로 전력이 구동되어야 한다. 상기 압착 롤의 직경은 한 쌍의 캘리퍼스 또는 적절한 마이크로미터를 이용하여 측정되어야 한다. 측정은 각 롤의 길이를 따라 5개의 서로 다른 위치에서 수행되어야 하며, 이러한 측정의 평균을 롤의 직경으로 취하였다. 사하중 또는 레버 장치에 의해 가해진 하중은, 용수철 저울 또는 천칭을 이용하여, 동일한 길이의 2개의 테이프를 가지고 상기 저울에 탈수기의 상부 롤을 매달아 측정되어야 한다. 상기 테이프는 이들의 단부 부근의 롤 사이에 놓여져야 하며, 테이프 및 탈수기와 로딩 시스템의 상부 구조 부재 간에 접촉이 없도록 이들을 충분히 멀리 떨어뜨려 놓는 수단이 제공되어야 한다. 용수철 저울 또는 천칭은 적절한 단단한 지지대에 매달려 있어야 하며 저울의 높이를 조절하기 위한 턴버클(turnbuckle) 또는 다른 장치가 제공되어야 한다. 용수철 저울의 영위 보정(zero correction)에 관한 일반적인 주의사항을 준수해야 한다. 그리고 나서, 상기 턴버클 또는 다른 장치를 조절하여 상부 롤 및 그의 칭량 시스템의 중량을 용수철 저울 또는 천칭 위에 두어야 하고, 상기 시스템은, 테이프의 하부와 하부 롤의 상부 사이의 시야를 확보하기 위해 탈수기의 상부 롤이 하부 롤로부터 충분히 들여올려졌을 때 평형 상태인 것으로 간주되어야 한다. 이 시점에, 로딩 시스템 상의 사하중은 용수철 저울 또는 천칭이 27.7±0.5kg의 하중을 나타낼 때까지 조절되어야 한다. 용수철 저울 또는 천칭의 보정은 24.95, 27.22 및 29.48 kg ± 0.23kg 총 중량의 공지된 인증 사하중을 사용하여 인증되어야 한다. 용수철 저울은 각 3번의 검증 하중에서 ±0.2268kg 이내로 정밀해야 한다. 롤의 선형 속도(linear speed)는 상기 롤을 통해 얇은 강철 테이프를 공급하여 측정되어야 한다. 상기 강철 테이프는 적어도 150 cm 길이여야 하며, 150 cm 당 3 mm 이내로 정밀해야 한다. 정확히 150 cm의 상기 테이프가 롤의 닙(nip)을 통과하는데 필요한 시간은, 0.5초 이하의 간격으로 보정된 스톱워치를 이용하여 가장 가까운 초까지 초 단위로 측정되어야 한다. 롤의 속도는 150 cm의 테이프가 롤의 닙을 통과하는데 필요한 시간이 60±2초가 될 때까지 조절되어야 한다. N=3.
수직 화염(Vertical Flame)
이 시험은 AST D6413의 일반적 교시에 따라 수행하였다. 시험 장치는 SDL ATLAS M233M 버너를 포함하는 캐비닛이었다. 샘플당 3"×12" 크기로 5개의 경사 및 5개의 위사 시험편을 절단하였고, 12" 길이는 시험 방향에 평행하도록 하였다. 상기 시험편들을 시험하기 전에 적어도 1시간 동안 70±2℉, 65±2% RH로 컨디셔닝하였다. 점화 타이머를 12초로 설정하고, 화염 점화 타이머는 120초로 설정하였다. 상기 시험편을 금속 시험편 홀더를 이용하여 올려 놓고, 각각의 면 상의 두 위치를 클립으로 고정하여(총 4개의 클램프) 시험편을 홀더에서 매끄럽고 평탄한 상태로 있게 하였다. 화염/팬 손잡이(knob)를 껐다. 점화용 불을 부탄 라이터로 켰다. 상기 홀더를 캐비닛 뒤쪽의 홀더 받침대의 홈에 위치시켜, 시험편의 더 낮은 가장자리의 중간이 버너보다 3/4" 위에 중심에 있게 하였다. 캐비닛 문과 후드를 완전히 닫았다. 시험편을 가능한 한 빨리 시험하였다(켜진 점화용 불 위에 놓고 20초 이내). 화염/팬 손잡이를 "화염"으로 돌려 12초 화염을 시작하였다. 12초 화염이 소화된 후, 잔염(after flame)과 용융되거나 적하가이 있었는지를 기록하였다.
잔염(After-flame) : 스톱워치를 사용하여, 솔레노이드 밸브가 꺼진 후(점화 화염을 소화시킴) 물질이 계속 연소한 시간(초)(0.1초까지)을 기록하였다. 잔진(after-glow)이 측정되고 있는지의 여부에 관계없이, 시험편이 연소하는 것을 멈출 때까지 팬을 켜지 않는다.
용융(Melt)/적하(Drip) : 용융되거나 적하의 징후가 있는지 확인한다. 화염/팬 손잡이를 "팬"으로 돌려 배기 팬을 작동시켰다. 도어 해제 버튼을 눌러 캐비닛을 30초간, 또는 모든 연기 또는 매연이 제거될 때까지 환기시켰다. 팬을 켜두고 환기가 끝난 후에 후드를 열어 두었다. 시험편 홀더를 캐비닛에서 꺼내어 후드 안에 보관하였다. 상기 시험편을 홀더에서 꺼내어 용융되거나 적하의 징후가 추가로 있었는지를 조사하였다. 용융/적하의 결과를 합격/불합격으로 기록하였다.
이 과정을 각 샘플에 대해 반복하였고, 각 방향에 대한 평균 데이터를 기록하였다. N= 5개의 경사, 5개의 위사.
발수성(water repellency)
이 시험은 AATCC 22에 따라 수행하였다. 8"×8" 시험편을 그 표면이 균일하게 매끄럽고 주름이 없도록 정면이 위를 향하게 6" 후프(hoop)에 단단히 위치시켰다. 상기 후프를 분무 시험기의 시험대에 놓았고, 상기 시험편을 분무 노즐 아래에 중심에 위치시키고, 경사를 수직 방향을 따라 진행하도록 하였다.
250 ㎖의 증류수(80±2℉)를 눈금 실린더로 측정하였다. 깔대기를 만지거나 움직이지 않도록 주의하면서, 물을 분무 시험기의 깔대기에 부었다. 물은 시험편 위에 분무되도록 하였다. 상기 후프를 제거하고, 시험된 (젖은) 면을 아래로 하여 가장자리를 단단한 가장자리에 두드렸다. 후드를 180°회전시키고 시험된 (젖은) 면을 아래로 하여 후프의 반대쪽 가장자리를 단단한 가장자리에 견고하게 두드렸다. 샘플 상의 젖거나 얼룩 무늬가 있는(spotted) 패턴을 즉시 AATCC 표준 분무 시험 등급 차트와 비교하였다. 표준 분무 시험 등급 사진과 그에 기재된 설명을 모두 이용하여 가장 가까운 표준 등급에 해당하는 등급을 지정하였다. N=3. 평균 분무 등급을 기록하였다.
실시예
실시예 1a
미세 분말 PTFE 수지(Teflon 669 X, 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 E.I. 듀퐁 드 네무르, 인코포레이티드(du Pont de Nemours, Inc.)에서 시판됨)를 수득하였다. 상기 수지를 분말 중량으로 0.184 g/g의 비율로 Isopar®　K와 함께 배합하였다. 윤활된 분말을 실린더에서 압축시켜 실온에서 18시간 동안 놔두었다. 그리고 나서, 펠렛을 169 대 1의 감소율로 램 압출시켜 약 0.64 mm 두께의 테이프를 제조하였다. 이어서, 상기 압출된 테이프를 0.25 mm의 두께로 압축하였다. 그리고 나서, 상기 압축된 테이프를 롤의 두 경사면(bank) 사이에서 종 방향으로 연신하였다. 롤의 제2 경사면과 롤의 제1 경사면 사이의 속도 비율, 이로부터의 연신 비율은 30 %/초의 연신율로 1.4:1이었다. 그리고 나서, 상기 연신된 테이트를 200℃에서 구속 및 건조시켰다. 그리고 나서, 상기 건조 테이프를 300℃의 온도의 가열된 챔버 내의 가열된 롤의 경사면 사이에서 0.2 %/초의 연신율로 1.02:1의 비율로 팽창시킨 다음, 46 %/초의 연신율로 1.75:1의 부가적인 팽창 비율로 팽창시킨 다음, 0.5 %/초의 연신율로 1.02:1의 부가적인 팽창 비율로 팽창시켰다. 이 과정으로 0.24 mm의 두께를 갖는 테이프를 제조하였다.
이후, 상기 테이프를 갈라서 폭이 3.30 mm이고 두께가 0.24 mm이며 6162 dtex의 길이당 중량을 갖는 단면을 만들었다. 그리고 나서, 상기 갈라 놓은 테이프를 70 %/초의 연신율로 6.00:1의 연신 비율에서 390℃로 설정된 가열된 플레이트에서 팽창시켰다. 이후, 이것을 74 %/초의 연신율로 2.50:1의 연신 비율에서 390℃로 설정된 가열된 플레이트에서 더 팽창시켰다. 이후, 이를 26 %/초의 연신율로 1.30:1의 연신 비율에서 390℃로 설정된 가열된 플레이트에서 추가로 팽창시켰다. 이후 1.4초의 시간 동안 1.00:1의 연신 비율에서 390℃로 설정된 가열된 플레이트에서 진행시켜, 무정형으로 로킹된 팽창성 PTFE 섬유를 생성하였다.
상기 무정형으로 로킹된 ePTFE 섬유는 316 dtex로 측정되었고 직사각형 단면을 가지고 있었으며 하기 특성을 가지고 있었다: 폭 = 1.8 mm, 높이 = 0.0381 mm, 밀도 = 0.46 g/cm3, 6.36 N의 파단 강도, 2.02　cN/dtex의 강도. 1000× 배율로 촬영된 섬유 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 1에 나타나 있다.
상기 섬유를 4/70/34(플라이/데니어/필라멘트) 폴리아미드 AJT 섬유(미국 노스캐롤라이나주 앤슨빌 소재의 프리미어 화이버스 인코포레이티드(Premier Fibers, Inc.)) 및 ePTFE 섬유의 직물 혼방을 포함하도록 직조하였다. 수득된 4/70/34 폴리아미드 섬유는 358 dtex로 측정되었고 하기 특성을 가지고 있었다; 파단 강도 = 15.03 N, 강도 = 4.21 cN/dtex. 상기 ePTFE 섬유는 직조 전에 꼬지 않았다. 상기 직조 패턴은 2×1 능직으로, 54×50 스레드/인치(21.2×19.7 스레드/cm, 경사×위사)의 스레스 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 폴리아미드 섬유로 구성되었고 위사 섬유는 폴리아미드 섬유와 ePTFE 섬유가 교번하는 픽로 구성되었다. 상기 직조 직물은 18 중량%의 ePTFE 및 82 중량%의 폴리아미드로 구성되었다. 상기 직조 직물을 허용가능한 가시적인 외관을 위해 염색 및 인쇄하였고, 해당 색상을 폴리아미드 섬유에 적용하였다(즉, ePTFE는 착색되지 않았음). 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 58 cfm, 건조 시간 = 20분, 수직 위킹 = 10분에 105 mm, 촉감 = 160 g, 파단 강도 = 1.36 kN(w)×0.90 kN(f), 인열 강도 = 125 N(w)×85 N(f). 80× 배율로 촬영된 직조 직물에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 2에 나타나 있다. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 3에 나타나 있다. 상기 직물의 중량은 183 g/m2이었다.
실시예 1b
ePTFE가 직조의 위사 방향으로 3개의 픽마다 삽입된 것을 제외하고는, 실시예 1a에 기재된 것과 동일한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 상기 ePTFE 섬유는 직조되기 전에 꼬지 않았다. 상기 직조 직물은 12 중량%의 ePTFE 및 88 중량%의 폴리아미드로 구성되었다. 상기 직조 직물을 허용가능한 가시적인 외관을 위해 염색 및 인쇄하였고, 해당 색상을 폴리아미드 섬유에 적용하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 48 cfm, 건조 시간 = 25분, 수직 위킹 = 10분에 105 mm, 촉감 = 179 g, 파단 강도 = 1.37 kN(w)×1.05 kN(f), 인열 강도 = 120 N(w)×85 N(f). 80× 배율로 촬영된 직조 직물에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 4에 나타나 있다. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 5에 나타나 있다. 상기 직물의 중량은 190 g/m2이었다.
비교예 1c
ePTFE가 포함되지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1a 및 1b에 기재된 것과 동일한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 상기 직조 직물은 0 중량%의 ePTFE 및 100 중량%의 폴리아미드로 구성되었다. 상기 직조 직물을 허용가능한 가시적인 외관을 위해 염색 및 인쇄하였고, 해당 색상을 폴리아미드 섬유에 적용하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 41 cfm, 건조 시간 = 30분, 수직 위킹 = 10분에 112 mm, 촉감 = 201 g, 파단 강도 = 1.39 kN(w)×125 kN(f), 인열 강도 = 62 N(w)×58(f). 80× 배율로 촬영된 직조 직물에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 6에 나타나 있다. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 7에 나타나 있다. 상기 직물의 중량은 193 g/m2이었다.
실시예 2a
미국 메릴랜드주 엘크톤 소재의 더블유.엘 고어 앤 어소시에이츠 인코포레이티드(W.L Gore & Associates, Inc.)사의 ePTFE 섬유(part number V111617)를 얻었다. 상기 ePTFE 섬유는 226 dtex로 측정되었고, 직사각형 단면을 가지고 있었으며, 하기 특성을 가지고 있었다: 폭 = 0.5 mm, 높이 = 0.0254 mm, 밀도 = 1.78 g/cm3, 파단 강도 = 8.18 N, 강도 = 3.64 cN/dtex. 1000× 배율로 촬영된 섬유의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 8에 나타나 있다.
42/2cc(면 번수/플라이) 50/50 폴리아미드/면 스테이플 섬유(part number Y52NYL48CP42.00/2-1RS-03, 미국 노스캐롤라이나주 개스토니아 소재의 파크데일 밀스(Parkdale Mills)), 17/1cc(면 번수/플라이) 50/50 폴리아미드/면 스테이플 섬유(part number Y52NYL48CP17.00-1RS-02, 미국 노스캐롤라이나주 개스토니아 소재의 파크데일 밀스) 및 ePTFE 섬유의 직물 혼방을 포함하도록 섬유를 직조하였다. 상기 수득된 42/2cc 50/50 폴리아미드-면 섬유는 286 dtex로 측정되었고, 하기 특성을 가지고 있었다: 파단 강도 = 5.74 N, 강도 = 2.0 cN/dtex. 수득된 17/1cc 50/50 폴리아미드/면 섬유는 349 dtex로 측정되었고, 하기 특성을 가지고 있었다: 파단 강도 = 6.98 N, 강도 = 2.0 cN/dtex.
ePTFE 섬유는 직조 전에 꼬지 않았다. 직조 패턴은 2×1 능직으로, 70×64 스레드/인치(27.6×25.2 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 42/2cc 폴리아미드-면 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 17/1cc 폴리아미드-면 섬유와 ePTFE 섬유의 교번하는 픽로 구성되었다. 상기 직조 직물은 16 중량%의 ePTFE, 42 중량%의 폴리아미드 및 42 중량%의 면으로 구성되었다. 허용가능한 가시적인 외관을 위해 색상이 폴리아미드-면 섬유에 남아있도록, 상기 직물을 염색 및 인쇄하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 49 cfm, 건조 시간 = 27분, 수직 위킹 = 10분에 118 mm, 촉감 = 134 g, 파단 강도 = 658 N(w)×667 N(f), 인열 강도 = 97 N(w)×51 N(f) 및 수직 화염에서 용융 및 적하가 없었음. 80× 배율로 촬영된 직조 직물에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 9에 나타나 있다. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 10에 나타나 있다. 직물의 중량은 173 g/m2이었다.
실시예 2b
ePTFE가 21.75/1cc 50/50 폴리아미드/면 스테이플 섬유(3-2175R-02, 미국 사우스캐롤라이나주 인먼 소재의 인먼 밀스(Inman Mills))와 함께 꼬이고, 직조의 위사 방향으로 매 픽마다 삽입되는 것을 제외하고는, 실시예 2a에 기술된 것과 동일한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 수득된 21.75/1cc 폴리아미드-면 단일 플라이 스테이플 섬유는 278 dtex로 측정되었고, 하기 특성을 가지고 있었다: 파단 강도 = 4.09 N, 강도 = 1.49 cN/dtex. 상기 2개의 섬유를 6s(미터당 236번 회전)의 수준으로 꼬았다. 상기 직조 패턴은 2×1 능직으로, 70×40 스레드/인치(27.6×15.7 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 비교를 위해 직물의 유사한 중량을 유지하도록 더 낮은 픽 스레드 수를 도입하였다. 경사 섬유는 42/2cc 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 매 픽마다 ePTFE 섬유와 함께 꼬여진 21.75/1cc 섬유로 구성되었다. 상기 직조 직물은 20 중량%의 ePTFE, 40 중량%의 폴리아미드 및 40 중량%의 면으로 구성되었다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 58 cfm, 건조 시간 = 25분, 수직 위킹 = 10분에 120 mm, 촉감 = 125 g, 파단 강도 = 641 N(w)×752 N(f), 인열 강도 = 88 N(w)×120 N(f) 및 수직 화염에서 용융 및 적하가 없었음. 80× 배율로 촬영된 직조 직물에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 11에 나타나 있다. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 12에 나타나 있다. 직물의 중량은 184 g/m2이었다.
실시예 2c
ePTFE가 2/70/34(플라이/데니어/필라멘트) 폴리아미드 AJT 섬유(미국 노스캐롤라이나주 앤슨빌 소재의 프리미어 화이버스 인코포레이티드)와 함께 꼬이고, 직조의 위사 방향으로 매 픽마다 삽입되는 것을 제외하고는, 실시예 2b에 기재된 것과 유사한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 수득된 폴리아미드 섬유는 179 dtex로 측정되었고, 하기 특성을 가지고 있었다: 파단 강도 = 7.78 N,　강도 = 4.37 cN/dtex. 상기 2개의 섬유를 12s(미터당 472번 회전)의 수준으로 꼬았다. 직조 패턴은 2×1 능직으로, 70×46 스레드/인치(27.6×18.1 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 비교를 위해 직물의 유사한 중량을 유지하도록 더 높은 픽 스레드 수를 도입하였다. 경사 섬유는 42/2cc 50/50 폴리아미드/면 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 매 픽마다 ePTFE 섬유와 함께 꼬여진 2/70/34 폴리아미드 섬유로 구성되었다. 상기 직조 직물은 22 중량%의 ePTFE, 57 중량%의 폴리아미드 및 21 중량%의 면으로 구성되었다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 70 cfm, 건조 시간 = 22분, 수직 위킹 = 10분에 113 mm, 촉감 = 132 g, 파단 강도 = 645 N(w)×921 N(f), 인열 강도 = 70 N(w)×119 N(f) 및 수직 화염에서 용융 및 적하가 없었음. 80× 배율로 촬영된 직조 직물에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 13에 나타나 있다. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 14에 나타나 있다. 직물의 중량은 186 g/m2이었다.
실시예 2d
ePTFE가 20.5/1cc 면 섬유(미국 사우스캐롤라이나주 인먼 소재의 인먼 밀스)와 함께 꼬이고 직조의 위사 방향으로 매 픽마다 삽입되는 것을 제외하고는, 실시예 2b 및 2c에 기재된 것과 유사한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 수득된 면 섬유는 347 dtex로 측정되었고, 하기 특성을 가지고 있었다: 파단 강도 = 6.94 N, 강도 = 2.0 cN/dtex. 상기 2개의 섬유를 6s(미터당 236번 회전)의 수준으로 꼬았다. 직조 패턴은 2×1 능직으로, 70×40 스레드/인치(27.6×15.7 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 상기 픽 스레드 수는 비교를 위한 직물의 유사한 중량을 유지하기 위하여 선택하였다. 경사 섬유는 42/2cc 50/50 폴리아미드/면 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 매 픽마다 ePTFE 섬유와 함께 꼬여진 20.5/1cc 면 섬유로 구성되었다. 상기 직조 직물은 20 중량%의 ePTFE, 21 중량%의 폴리아미드 및 59 중량%의 면으로 구성되었다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 52 cfm, 건조 시간 = 27분, 수직 위킹 = 10분에 127 mm, 촉감 = 137 g, 파단 강도 = 654 N(w)×747 N(f), 인열 강도 = 97 N(w)×77 N(f) 및 수직 화염에서 용융 및 적하가 없었음. 80× 배율로 촬영된 직조 직물에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 15에 나타나 있다. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 16에 나타나 있다. 직물의 중량은 186 g/m2이었다.
실시예 2e
미국 메릴랜드주 엘크톤 소재의 더블유.엘 고어 앤 어소시에이츠 인코포레이티드사로부터 시판되는 ePTFE 섬유(part number V112961)를 얻었다. 상기 ePTFE 섬유는 457 dtex로 측정되었고, 직사각형 단면을 가지고 있었으며, 하기 특성을 가지고 있었다: 폭 = 0.6 mm, 높이 = 0.0419 mm, 밀도 = 1.82 g/cm3, 파단 강도 = 18.33 N, 강도 = 4.03 cN/dtex. 1000× 배율로 촬영된 섬유의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 17에 나타나 있다.
ePTFE가 226 dtex 대신에 457 dtex인 것을 제외하고, 실시예 2a에 기술된 것과 유사한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 상기 ePTFE 섬유는 직조 전에 꼬지 않았다. 직조 패턴은 2×1 능직으로, 70×48 스레드/인치(27.5×18.9 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 42/2cc 폴리아미드-면 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 17/1cc 폴리아미드-면 섬유와 ePTFE 섬유의 교번하는 픽로 구성되었다. 상기 직조 직물은 24 중량%의 ePTFE, 38 중량%의 폴리아미드 및 38 중량%로 구성되었다. 허용가능한 가시적인 외관을 위해 색상이 폴리아미드-면 섬유에 남아있도록, 상기 직물을 염색 및 인쇄하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 71 cfm, 건조 시간 = 24분, 수직 위킹 = 10분에 118 mm, 촉감 = 148 g, 파단 강도 = 658 N(w)×681 N(f), 인열 강도 = 81 N(w)×66 N(f) 및 수직 화염에서 용융 및 적하가 없었음. 80× 배율로 촬영된 직조 직물에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 18에 나타나 있다. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 19에 나타나 있다. 직물의 중량은 182 g/m2이었다.
실시예 2f
위사 방향이 픽를 적게 갖는 것을 제외하고는, 실시예 2a에 기술된 것과 유사한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 상기 ePTFE 섬유는 직조 전에 꼬지 않았다. 직조 패턴은 2×1 능직으로, 70×52 스레드/인치(27.6×20.4 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 42/2cc 폴리아미드-면 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 17/1cc 폴리아미드-면 섬유와 ePTFE 섬유의 교번하는 픽로 구성되었다. 상기 직조 직물은 14 중량%의 ePTFE, 43 중량%의 폴리아미드 및 43 중량%의 면으로 구성되었다. 허용가능한 가시적인 외관을 위해 색상이 폴리아미드-면 섬유에 남아있도록, 상기 직물을 염색 및 인쇄하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 59 cfm, 건조 시간 = 22분, 수직 위킹 = 10분에 115 mm, 촉감 = 115 g, 파단 강도 = 667 N(w)×547 N(f), 인열 강도 = 95 N(w)×60 N(f) 및 수직 화염에서 용융 및 적하가 없었음. 80× 배율로 촬영된 직조 직물에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 20에 나타나 있다. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 21에 나타나 있다. 직물의 중량은 165 g/m2이었다.
실시예 2g
미국 사우스캐롤라이나주 렉싱턴 소재의 할 인코포레이티드(Hahl Inc.)의 폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVDF) 모노필라멘트 섬유를 얻었다. 상기 PVDF 섬유는 267 dtex로 측정되었고, 실질적으로 둥근 단면을 가지고 있었으며, 하기 특성을 가지고 있었다: 밀도 = 1.78 g/cm3.
섬유가 267 dtex PVDF인 것을 제외하고, 실시예 2a에 기술된 것과 유사한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 상기 PVDF 섬유는 직조 전에 꼬지 않았다. 직조 패턴은 2×1 능직으로, 70×54 스레드/인치(27.6×18.9 스레드/cm, 경사 위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 42/2cc 폴리아미드-면 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 17/1cc 폴리아미드-면 섬유와 PVDF 섬유의 교번하는 픽로 구성되었다. 상기 직조 직물은 14 중량% PVDF, 43 중량%의 폴리아미드 및 43 중량%의 면으로 구성되었다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 130 cfm, 건조 시간 = 25분, 수직 위킹 = 10분에 110 mm, 촉감 = 463 g 및 수직 화염에서 용융 및 적하가 없었음. 80× 배율로 촬영된 직조 직물에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 22에 나타나 있다. 80× 배율로 촬영된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 23에 나타나 있다.
실시예 2h
미국 사우스캐롤라이나주 렉싱턴 소재의 할 인코포레이티드의 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 섬유를 얻었다. 상기 PEEK 섬유는 433 dtex로 측정되었고 실질적으로 둥근 단면을 가지고 있었으며, 하기 특성을 가지고 있었다: 밀도 = 1.32 g/cm3
섬유가 433 dtex PEEK인 것을 제외하고는 실시예 2a에 기재된 것과 유사한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 상기 PEEK 섬유는 직조 전에 꼬지 않았다. 직조 패턴은 2×1 능직으로, 70×44 스레드/인치(27.6×18.9 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 42/2cc 폴리아미드-면 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 17/1cc 폴리아미드-면 섬유와 PEEK 섬유의 교번하는 픽로 구성되었다. 상기 직조 직물은 22 중량% PEEK, 39 중량%의 폴리아미드 및 39 중량%의 면으로 구성되었다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 160 cfm, 건조 시간 = 25분, 수직 위킹 = 10분에 120 mm, 촉감 = 시험하기에 너무 강성임 (측정불가능) 및 수직 화염에서 용융 및 적하가 없었음. 80× 배율로 촬영된 직조 직물의 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 24에 나타나 있다. 80× 배율로 촬영된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 25에 나타나 있다.
실시예 2i
미국 사우스캐롤라이나주 컬럼비아 소재의 세익스피어 컴퍼니 엘엘씨(Shakespeare Company LLC.)의 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 섬유를 얻었다. 상기 PPS 섬유는 422 dtex로 측정되었고, 실질적으로 둥근 단면을 가지고 있었으며, 하기 특성을 가지고 있었다: 밀도 = 1.35 g/cm3.
섬유가 422 dtex PPS인 것을 제외하고, 실시예 2a에 기재된 것과 유사한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 상기 PPS 섬유는 직조 전에 꼬지 않았다. 직조 패턴은 2×1 능직으로, 70×48 스레드/인치(27.6×18.9 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 42/2cc 폴리아미드-면 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 17/1cc 폴리아미드-면 섬유와 PPS 섬유의 교번하는 픽로 구성되었다. 상기 직조 직물은 22 중량%의 PPS, 39 중량%의 폴리아미드 및 39 중량%의 면으로 구성되었다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 120 cfm, 건조 시간 = 25분, 수직 위킹 = 10분에 95 mm, 촉감 = 시험하기에 너무 강성임 (측정 불가능) 및 수직 화염에서 용융 및 적하가 없었음. 80× 배율로 촬영된 직조 직물의 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 26에 나타나 있다. 80× 배율로 촬영된 직조 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 27에 나타나 있다.
비교예 2j
ePTFE가 포함되지 않은 것을 제외하고는 실시예 2a에 기재된 것과 유사한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 직조 패턴은 2×1 능직으로, 70×50 스레드/인치(27.6×19.7 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 42/2cc 폴리아미드-면 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 17/1cc 폴리아미드-면 섬유로 구성되었다. 상기 직조 직물은 50 중량%의 폴리아미드 및 50 중량%의 면으로 구성되었다. 허용가능한 가시적인 외관을 위해 색상이 폴리아미드-면 섬유에 남아있도록, 상기 직물을 염색 및 인쇄하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 54 cfm, 건조 시간 = 28분, 수직 위킹 = 10분에 119 mm, 촉감 = 114 g, 파단 강도 = 667 N(w)×516 N(f), 인열 강도 = 47 N(w)×50 N(f) 및 수직 화염에서 용융 및 적하가 없었음. 80× 배율로 촬영된 직조 직물에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 28에 나타나 있다. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 29에 나타나 있다. 직물은 176 g/m2의 중량을 가지고 있었다.
실시예 3a
미국 메릴랜드주 엘크톤 소재의 더블유.엘 고어 앤 어소시에이츠 인코포레이티드사의 ePTFE 섬유(part number V111617)를 얻었다. 상기 ePTFE 섬유는 226 dtex로 측정되었고, 직사각형 단면을 가지고 있었으며, 하기 특성을 가지고 있었다: 폭 = 0.5 mm, 높이 = 0.0254 mm, 밀도 = 1.78 g/cm3, 파단 강도 = 8.18 N, 강도 = 3.64 cN/dtex. 1000× 배율로 촬영된 섬유의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 8에 나타나 있다.
36/2cc(면 번수/플라이) 노멕스® 아라미드 스테이플 섬유(2566000, 미국 사우스캐롤라이나주 개프니 소재의 스프링필드 엘엘씨(Springfield LLC)), 38/1cc(면 번수/플라이) 노멕스® 아라미드 스테이플 섬유(2000000, 미국 사우스캐롤라이나주 개프니 소재의 스프링필드 엘엘씨) 및 ePTFE 섬유의 직물 혼방을 포함하도록 섬유를 직조하였다. 수득된 36/2cc 노멕스® 아라미드 스테이플 섬유는 294 dtex로 측정되었고, 하기 특성을 가지고 있었다: 파단 강도 = 6.40 N, 강도 = 2.2 cN/dtex. 수득된 38/1cc 노멕스® 아라미드 스테이플 섬유는 349 dtex로 측정되었고, 하기 특성을 가지고 있었다: 파단 강도 = 2.45 N, 강도 = 1.6 cN/dtex. 상기 ePTFE 섬유 및 38/1cc 노멕스® 아라미드 섬유를 직조 전에 6s(미터당 236번 회전)로 꼬았다. 직조 패턴은 평직으로, 60×40 스레드/인치(23.6×15.7 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 36/2cc 노멕스® 아라미드 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 매 픽마다 꼬인 38/1cc 노멕스® 아라미드 섬유 및 ePTFE 섬유로 구성되었다. 상기 직조 직물은 22 중량%의 ePTFE 및 78 중량%의 노멕스® 아라미드로 구성되었다. 허용가능한 가시적인 외관을 위해 색상이 노멕스® 아라미드 섬유에 남아있도록, 상기 직물을 염색 및 인쇄하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 238 cfm, 건조 시간 = 15분, 수직 위킹 = 10분에 92 mm, 인열 강도 = 67 N(w)×76 N(f) 및 수직 화염에서 잔진이 없음. 80× 배율로 촬영된 직조 직물의 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 30에 나타나 있다. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 31에 나타나 있다. 상기 직물은 155 g/m2의 중량을 가지고 있었다.
비교예 3a
ePTFE가 포함되지 않은 것을 제외하고는 실시예 3a에 기재된 것과 유사한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 직조 패턴은 평직으로, 60×40 스레드/인치(23.6×15.7 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 36/2cc 노멕스® 아라미드 섬유로 구성되었고, 위사 섬유도 36/2cc 노멕스® 아라미드 섬유로 구성되었다. 상기 직조 직물은 중량%의 ePTFE 및 100 중량%의 노멕스® 아라미드로 구성되었다. 허용가능한 가시적인 외관을 위해 색상이 노멕스® 아라미드 섬유에 남아있도록, 상기 직물을 염색 및 인쇄하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 201 cfm, 건조 시간 = 20분, 수직 위킹 = 10분에 95 mm, 인열 강도 = 35 N(w)×28 N(f) 및 수직 화염에서 잔진이 없음. 상기 직물은 154 g/m2의 중량을 가지고 있었다.
실시예 3b
ePTFE가 30/1cc 면 섬유(미국 사우스캐롤라이나주 인먼 소재의 인먼 밀스)와 함께 꼬이고, 직조의 위사 방향으로 매 픽마다 삽입되는 것을 제외하고는, 실시예 3a에 기술된 것과 동일한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 수득된 면 섬유는 197 dtex로 측정되었고, 하기 특성을 가지고 있었다: 강도 = 2.0 cN/dtex. 상기 2개의 섬유를 8s(미터당 315번 회전)의 수준으로 꼬았다. 상기 직조 패턴은 3×1 능직으로, 60×46 스레드/인치(23.6×18.1 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 36/2cc 노멕스® 아라미드 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 매 픽마다 꼬여진 30/1cc 면 섬유 및 ePTFE 섬유로 구성되었다. 상기 직조 직물은 26 중량%의 ePTFE, 23 중량%의 면 및 51 중량%의 노멕스® 아라미드로 구성되었다. 허용가능한 가시적인 외관을 위해 색상이 노멕스® 아라미드 섬유에 남아있도록, 상기 직물을 염색하였다. 또한, 상기 직물을 FR 처리로 마감질하여 상기 면이 난연성이 되도록 하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 200 cfm, 건조 시간 = 20분, 수직 위킹 (경사 방향) = 10분에 110 mm, 수직 위킹 (위사 방향) = 10분에 140 mm, 열 수축 = 0.25% (w)× -2.0% (f), 인열 강도 = 73 N(w)×93 N(f), 파단 강도 = 703 N(w)×489 N(f), 100회의 가정용 세탁기 사이클 후에 인열 강도 = 100 N(w)×77 N(f), 100회의 가정용 세탁기 사이클 후에 파단 강도 = 723 N(w)×609 N(f) 및 수직 화염에서 잔염이 없었음. 직물의 중량은 184 g/m2이었다.
실시예 3c
직물이 평직으로 직조되는 것을 제외하고는, 실시예 3b에 기술된 것과 동일한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. 경사 섬유는 36/2cc 노멕스® 아라미드 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 매 픽마다 꼬여진 30/1cc 면 섬유 및 ePTFE 섬유로 구성되었다. 상기 직조 직물은 26 중량%의 ePTFE, 23 중량%의 면 및 51 중량%의 노멕스® 아라미드로 구성되었다. 허용가능한 가시적인 외관을 위해 색상이 노멕스® 아라미드 섬유에 남아있도록, 상기 직물을 염색하였다. 또한, 상기 직물을 FR 처리로 마감질하여 상기 면이 난연성이 되도록 하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 100 cfm, 건조 시간 = 20분, 수직 위킹 (경사 방향) = 10분에 110 mm, 수직 위킹 (위사 방향) = 10분에 140 mm, 열 수축 = 0% (w)× -2.25% (f), 인열 강도 = 78 N(w)×69 N(f), 파단 강도 = 854 N(w)×605 N(f) 및 수직 화염에서 잔염이 없었음. 직물의 중량은 183 g/m2이었다.
실시예 3d
노멕스® 아라미드 섬유를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 3c에 기술된 것과 동일한 방식으로 직조 직물을 제작하였다. ePTFE는 40/1cc 면 섬유(미국 사우스캐롤라이나주 인먼 소재의 인먼 밀스)와 함께 꼬이고, 경사 및 위사 방향 모두로 사용되었으며, 직조의 매 엔드 및 픽마다 삽입되었다. 상기 2개의 섬유를 10s(미터당 394번 회전)의 수준으로 꼬았다. 수득된 면 섬유는 148 dtex로 측정되었고, 하기 특성을 가지고 있었다: 강도 = 2.0 cN/dtex. 상기 직조 패턴은 평직으로, 60×54 스레드/인치(23.6×21.2 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 상기 직조 직물은 60 중량%의 ePTFE 및 40 중량%의 면으로 구성되었다. 허용가능한 가시적인 외관을 위해 색상이 면 섬유에 남아있도록, 상기 직물을 염색 및 마감질하였다. 또한, 상기 직물을 FR 처리로 마감질하여 상기 면이 난연성이 되도록 하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 95 cfm, 건조 시간 = 25분, 인열 강도 = 69 N(w)×71 N(f), 파단 강도 = 698 N(w)×707 N(f) 및 수직 화염에서 잔염이 없었음. 직물의 중량은 200 g/m2이었다.
실시예 4a
편성물 양말을 하기 방식으로 만들었다. 1.94 g/cm3의 밀도를 갖는 ePTFE 섬유(part number V111776, 미국 메릴랜드주 엘크톤 소재의 더블유.엘 고어 앤 어소시에이츠 인코포레이티드)를 얻었다. 상기 ePTFE 섬유는 111 dtex로 측정되었고, 직사각형 단면을 가지고 있었으며, 하기 특성을 가지고 있었다: 폭 = 0.5 mm, 높이 = 0.0114 mm, 밀도 = 1.94 g/cm3, 파단 강도 = 3.96 N, 강도 = 3.58 cN/dtex 및 피브릴 길이 = 불확정(피브릴에 대한 종료점을 정의하기 위한 가시적 노드가 없음). 1000× 배율로 촬영된 섬유의 상부 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 32에 나타나 있다. 80× 배율로 촬영된 편성물의 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 33에 나타나 있다. 각각의 ePTFE 섬유를 힐 및 신축성 발목 밴드를 갖는 4.5 인치 직경 200 바늘(완전한 회전 당 바느질) 환편기(circular knitting machine)를 이용하여 70 데니어(34 필라멘트 수) 나일론 6,6 실로 편성하였다. 최종 PTFE 함량은 68.8 중량%(나일론 함량은 31.2%였음)였다. 30 데니어 나일론 6,6 실의 2개의 플라이를 이용하여 발가락 부분을 시밍(seaming)한 후 최종 양말은 크기 10(미국 남성 사이즈)이었고, 이를 시판되는 직물 유연제(미국 노스캐롤라이나주 샤롯데 노스모어 스트리트 3818 멜라텍스 인코포레이티드(Melatex Incorporated)로부터 이용가능한 Melasoft LS 1C2800)로 1회 사이클 동안 세탁기에서 세탁하여 친수성으로 만들었다.
이 고밀도 ePTFE 양말의 1×6 인치 견본을 상기 기술한 수직 위킹 시험을 거치도록 하였다. 상기 고밀도 ePTFE 양말은 10분 후 17 mm의 위킹을 나타내었다.
상기 고밀도 ePTFE 양말을 상기 열거된 중량 증가 및 건조 시간 시험을 거치도록 하였다. 직물의 초기 중량은 178 gsm이었다. 직물에 대한 중량 증가 및 건조 시간 시험 방법에서 측정된 전체 중량 증가는 23 gsm, 또는 13%였다.
비교예 4b
ePTFE 섬유가 동일한 개수의 70 데니어 나일론 6,6 실로 대체된 것을 제외하고 실시예 4a에 기재된 것과 동일한 방식으로 비교용 양말을 제조하였다. 모든 나일론 양말의 1×6 인치 견본을 상기 기술한 수직 위킹 시험을 거치도록 하였다. 모든 나일론 섬유 양말은 10분 후 10 mm의 위킹을 나타내었다.
또한, 모든 나일론 양말을 또한 상기 열거된 중량 증가 및 건조 시간 시험을 거치도록 하였다. 직물의 초기 중량은 143 gsm이었다. 직물에 대한 중량 증가 및 건조 시간 시험 방법에서 측정된 전체 중량 증가는 39 gsm, 또는 27%였다.
실시예 5a
실시예 4의 ePTFE 섬유를 70/34(데니어/필라멘트) 광택이 약간 있는(semi-dull) 평탄한 폴리아미드 섬유(미국 노스캐롤라이나주 앤슨빌 소재의 프리미어 화이버스 인코포레이티드) 및 ePTFE 섬유의 직물 혼방을 포함하도록 직조하였다. 수득된 폴리아미드 섬유는 78 dtex로 측정되었다. 직조 패턴은 평직으로, 96×92 스레드/인치(37.7×36.2 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 폴리아미드 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 매 픽마다 ePTFE 섬유로 구성되었다. 상기 직조 직물은 58 중량%의 ePTFE 및 42 중량%의 폴리아미드로 구성되었다. 허용가능한 가시적인 외관을 위해 색상이 폴리아미드 섬유에 남아 있도록 직물을 염색하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 105 cfm, 중량 = 77 gsm, 수분 중량 증가 = 10gsm, MVTR = 32981 g/m2/24시간. 80× 배율로 촬영된 직조 직물의 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 34에 나타나 있다. 150× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 35에 나타나 있다.
하기 특성을 갖는 무정형으로 로킹된 ePTFE 막을 수득하였다: 두께 = 0.04 mm, 밀도 = 0.47 g/cc, 가장 강한 방향으로의 매트릭스 인장 강도 = 105.8 MPa, 가장 강한 방향에 직각인 방향으로의 매트릭스 인장 강도 = 49.9 MPa, 걸리(Gurley) = 16.2 s, MVTR = 64168 g/m2/24시간. 폴리우레탄(PU)을 ePTFE 막을 연속적으로 코팅하여 도포하고, 상기 막의 공극을 적어도 부분적으로 통과하게 한 다음 경화하였다.
직조 직물을 하기의 방식으로 ePTFE 막 복합체에 적층하였다. 상기 직물과 ePTFE 막 복합체를, 용융된 폴리우레탄 접착제의 점 패턴을 상기 막의 PU 면에 도포하여 서로 결합시켰다. 폴리우레탄 접착우레탄 접착제 점들이 용융되는 동안, 상기 직물을 상기 막의 접착면 상부에 위치시켰다. 이 작제물(물품)을 냉각시켰다.
상기 생성된 물품은 하기 특성을 가지고 있었다: 촉감 = 199 g, MVTR = 8795 g/m2/24시간 및 발수성 = 70%.
직조 직물을 소수성 및 소유성으로 만들기 위해 상기 직조 직물에 플루오로아크릴레이트 코팅을 도포하였다.
생성된 물품은 하기 특성을 가지고 있었다: 발수성 = 100%. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 36에 나타나 있다.
실시예 5b
ePTFE 섬유가 위사 방향으로 2개의 픽마다 직조되는 것을 제외하고는, 실시예 5a와 유사하게 직조 직물을 제작하였다. 상기 직조 직물은 29 중량%의 ePTFE 및 71 중량%의 폴리아미드로 구성되었다. 허용가능한 가시적인 외관을 위해 색상이 폴리아미드 섬유에 남아있도록 직물을 염색하였다. 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 34 cfm, 중량 = 73 gsm, 수분 중량 증가 = 1 7gsm, MVTR = 28482 g/m2/24시간. 80× 배율로 촬영된 직조 직물에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 37에 나타나 있다. 150× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 38에 나타나 있다.
하기 특성을 갖는 무정형으로 로킹된 ePTFE 막을 수득하였다: 두께 = 0.04 mm, 밀도 = 0.47 g/cc, 가장 강한 방향으로의 매트릭스 인장 강도 = 105.8 MPa, 가장 강한 방향에 직각 방향으로의 매트릭스 인장 강도 = 49.9 MPa, 걸리 = 16.2 s, MVTR = 64168 g/m2/24시간. 폴리우레탄(PU)을 ePTFE 막을 연속적으로 코팅하여 도포하고, 상기 막의 공극을 적어도 부분적으로 통과하게 한 다음, 경화하였다.
직조 직물을 하기의 방식으로 ePTFE 막 복합체에 적층하였다. 상기 직물과 ePTFE 막 복합체를, 용융된 폴리우레탄 접착제의 점 패턴을 상기 막의 폴리우레탄 면에 도포하여 서로 결합시켰다. 폴리우레탄 접착우레탄 접착제 점들이 용융되는 동안, 상기 직물을 상기 막의 접착면 상부에 위치시켰다. 이 작제물(물품)을 냉각시켰다.
생성된 물품은 하기 특성을 가지고 있었다: 촉감 = 207 g, MVTR = 9075 g/m2/24시간 및 발수성 = 50%.
직조 직물을 소수성 및 소유성으로 만들기 위해 상기 직조 직물에 플루오로아크릴레이트 코팅을 적용하였다.
생성된 물품은 하기 특성을 가지고 있었다: 발수성 = 100%. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 39에 나타나 있다.
비교예 5c
ePTFE 섬유가 사용되지 않은 것을 제외하고는 실시예 5a와 유사하게 직조 직물을 제작하였다. 상기 직조 직물은 0 중량%의 ePTFE 및 100 중량%의 폴리아미드로 구성되었다. 허용가능한 가시적인 외관을 위해 색상이 폴리아미드 섬유에 남아있도록 직물을 염색하였다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 30 cfm, 중량 = 65 gsm, 수분 중량 증가 = 25 gsm, MVTR = 28526 g/m2/24시간. 80× 배율로 촬영된 직조 직물의 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 40에 나타나 있다. 150× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 41에 나타나 있다.
하기 특성을 갖는 무정형으로 로킹된 ePTFE 막을 수득하였다: 두께 = 0.04 mm, 밀도 = 0.47 g/cc, 가장 강한 방향으로의 매트릭스 인장 강도 = 105.8 Pa, 가장 강한 방향에 직각 방향으로의 매트릭스 인장 강도 = 49.9 MPa, 걸리 = 16.2 s, MVTR = 64168 g/m2/24시간. 폴리우레탄(PU)을 ePTFE 막을 연속적으로 코팅하여 도포하고, 상기 막의 공극을 적어도 부분적으로 통과하게 한 다음, 경화하였다.
직조 직물을 하기의 방식으로 ePTFE 막 복합체에 적층하였다. 상기 직물과 ePTFE 막 복합체를, 용융된 폴리우레탄 접착제의 점 패턴을 상기 막의 PU 면에 도포하여 서로 결합시켰다. 폴리우레탄 접착우레탄 접착제 점들이 용융되는 동안, 상기 직물을 상기 막의 접착면 상부에 위치시켰다. 이 작제물(물품)을 냉각시켰다.
생성된 물품은 하기 특성을 가지고 있었다: 촉감 = 205 g, MVTR = 9508 g/m2/24시간 및 발수성 = 0%.
직조 직물을 소수성 및 소유성으로 만들기 위해 상기 직조 직물에 플루오로아크릴레이트 코팅을 적용하였다.
생성된 물품은 하기 특성을 가지고 있었다: 발수성 = 100%. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 42에 나타나 있다.
실시예 6
실시예 5의 ePTFE 섬유를 70/34(데니어/필라멘트) 텍스처드 6,6 나일론 및 ePTFE 섬유의 직물 혼방을 포함하도록 직조하였다. 수득된 나일론 섬유는 78 dtex로 측정되었다. 상기 직조 패턴은 1×2 능직으로, 100×100 스레드/인치(37.7×36.2 스레드/cm, 경사×위사)의 스레드 수를 가지고 있었다. 경사 섬유는 폴리아미드 섬유로 구성되었고, 위사 섬유는 2개의 픽마다 ePTFE 섬유로 구성되었다. 직조 직물은 32 중량%의 ePTFE 및 68 중량%의 폴리아미드로 구성되었다. 상기 직조 직물은 하기 특성을 가지고 있었다: 공기 투과도 = 75 cfm, 중량 = 132 gsm, 수분 중량 증가 = 34 gsm, 텍스처드 나일론으로 인해 약간의 연신 및 회복능을 가짐. 80× 배율로 촬영된 직조 직물의 표면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 43에 나타나 있다. 120× 배율로 촬영된 직물의 단면에 대한 주사 전자 현미경 사진이 도 44에 나타나 있다.
본 출원 발명은 일반적인 실시양태 및 특정 실시양태로 상기에 기술하였다. 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 실시양태에서 다양한 변형 및 변화를 가할 수 있음은 본 기술분야의 숙련자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 실시양태에는 첨부된 청구항 및 이의 등가물의 범위 내에 속하는 본 발명에 대한 변형 및 변화를 포함한다.

Claims (28)

  1. 다수의 경사(warp) 및 위사(weft) 섬유를 포함하는 직조 직물(woven fabric)로서,
    상기 경사 섬유가 하나 이상의 내화성 섬유를 포함하고, 상기 위사 섬유가 하나 이상의 셀룰로오스 섬유와 함께 꼬인 하나 이상의 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 포함하며,
    상기 ePTFE 섬유가 20 dtex 초과의 길이당 중량을 갖는 직조 직물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 ePTFE 섬유가 그 안에 상기 ePTFE 섬유를 착색시키기 위한 착색제를 포함하는 직조 직물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 셀룰로오스 섬유가 내화성 면 섬유를 포함하는 직조 직물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 직물의 하나 이상의 면에 부착된 중합체 막을 더 포함하는 직조 직물.
  5. 다수의 경사 및 위사 섬유를 포함하는 직조 직물로서,
    상기 경사 섬유가 하나 이상의 제1 중합체/면 섬유를 포함하고, 상기 위사 섬유가 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유와 제2 중합체/면 섬유를 교번하는 구조로 포함하고,
    상기 ePTFE 섬유가 20 dtex 초과의 길이당 중량을 갖는 직조 직물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 중합체/면 섬유와 상기 제2 중합체/면 섬유가 동일한 유형의 섬유인 직조 직물.
  7. 제5항에 있어서, 상기 직물의 하나 이상의 면에 부착된 중합체 막을 더 포함하는 직조 직물.
  8. 다수의 경사 및 위사 섬유를 포함하는 직조 직물로서,
    상기 경사 섬유가 혼방 면 섬유를 포함하고, 상기 위사 섬유가 2개의 픽(pick)마다 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 포함하며,
    상기 ePTFE 섬유가 20 dtex 초과의 길이당 중량을 갖는 직조 직물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 혼방 면 섬유가 폴리에스테르/면 섬유 및 나일론/면 섬유로부터 선택되는 직조 직물.
  10. 제8항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유들이 꼬인 것인 직조 직물.
  11. 제8항에 있어서, 상기 ePTFE 섬유가 면 섬유 또는 상기 혼방 면 섬유와 결합되는 것인 직조 직물.
  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서, 상기 직물의 하나 이상의 면에 부착된 중합체 막을 더 포함하는 직조 직물.
  14. 다수의 경사 및 위사 섬유를 포함하는 직조 직물로서,
    상기 경사 섬유가 혼방 합성 섬유를 포함하고, 상기 위사 섬유가 2개의 픽마다 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 포함하며,
    상기 ePTFE 섬유가 20 dtex 초과의 길이당 중량을 갖는 직조 직물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 혼방 합성 섬유가 나일론/라이크라 섬유를 포함하는 직조 직물.
  16. 삭제
  17. 제14항에 있어서, 상기 직물의 하나 이상의 면에 부착된 중합체 막을 더 포함하는 직조 직물.
  18. 다수의 경사 및 위사 섬유를 포함하는 직조 직물로서,
    상기 경사 섬유가 하나 이상의 셀룰로오스 섬유와 함께 꼬인 하나 이상의 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 포함하고, 상기 위사 섬유가 하나 이상의 셀룰로오스 섬유와 함께 꼬인 하나 이상의 팽창성 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유를 포함하며,
    상기 ePTFE 섬유가 20 dtex 초과의 길이당 중량을 갖는 직조 직물.
  19. 제18항에 있어서, 상기 직물의 하나 이상의 면에 부착된 중합체 막을 더 포함하는 직조 직물.
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