KR20220071942A

KR20220071942A - 물성 향상을 위해 필름재를 절단하여 가늘게 만든 필라멘트 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20220071942A
Application number: KR1020210162815A
Authority: KR
Inventors: 밍-시엔 야오; 포-젠 스
Original assignee: 찬스 라인 인더스트리얼 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-05-31
Also published as: EP4001479A1; US20220161528A1; CA3137487A1; TW202221180A; KR102653043B1; JP2022083406A; CN114540968A; JP7418017B2; CN114540968B; AU2021261900B2; TWI744108B; AU2021261900A1

Abstract

본 발명은 열가소성 필름재를 절단하여 가늘게 만든 필라멘트로서, 열연신 및 열고정에 의해 제조된 필라멘트를 제공한다. 본 발명을 통해 절단에 의해 형성된 필라멘트는 고강도, 고탄성 회복률, 저신축탄성, 저신장율, 향상된 내환경성 및 증가된 수명을 포함하는 우수한 물성을 가질 수 있어, 절단된 필라멘트의 사용 범위가 더욱 넓어지고 방직물에 직접 사용할 수 있다. 본 발명은 절단 방법에 의해 제조된 것보다 더욱 가는 필라멘트를 생산할 수 있다. 또한 상기 필라멘트의 표면에 기능성 코팅층이 코팅된 경우, 본 발명의 필라멘트는 상기 코팅층의 기능을 잃지 않는다.

Description

물성 향상을 위해 필름재를 절단하여 가늘게 만든 필라멘트 및 그 제조 방법 {FILAMENT MADE FROM CUTTING MEMBRANE MATERIAL AND BEING THINNED TO IMPROVE PHYSICAL PROPERTIES AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 섬유분야의 견사에 관한 것으로, 상세하게는 절단에 의해 제조된 필라멘트 및 이를 가늘게 하는 방법에 관한 것이다.

섬유 산업의 기술을 향상시키기 위해 출원인은 대만 출원 번호 108121685 "탄성 필름재의 절단 방법 및 탄성 필라멘트" 발명 특허와 같은 여러 필라멘트 관련 기술을 개발했다.

종래 기술은 절단 방법으로 가는 탄성 필라멘트를 생산할 수 없다. 상기 특허에 개시된 기술은 절단 방법으로 가는 직경의 탄성 필라멘트를 제조할 수 있으며, 탄성 필라멘트를 절단하여 제조할 수 없는 종래 기술의 결함을 개선하였다. 그러나 출원인의 테스트 결과, 이전 특허출원에 개시된 기술로 절단하여 제조하는 탄성 필라멘트는 여전히 완전하지 못한 부분이 있어 개선이 필요함을 발견하였다.

전술한 탄성 필라멘트는 탄성 필름재를 절단하여 형성하므로, 먼저 필름재를 제조한 후 필름재로부터 탄성 필라멘트를 절단하여야 한다. 필름재의 낮은 모듈러스와 분자 사슬의 불규칙한 배열로 인해 상기 절단에 의해 제조된 필라멘트도 모듈러스가 낮고 분자 사슬의 배열이 불규칙하여, 공기, 습기 또는 자외선 노출 또는 고온 등과 같은 외부 요인에 의해 끊어지기 쉽고 사용 수명이 길지 않다.

더욱이 상술한 절단에 의해 제조된 탄성 필라멘트는 모듈러스가 낮고 분자 사슬이 무질서하며 파단신율이 너무 큰데 예를 들어 300%에서 400% 길이로 늘어날 수 있으며, 늘어난 후에는 원래 길이로 돌아갈 수 없어 의복류의 방직품에 사용하기에 적합하지 않다.

절단된 필라멘트의 파단신율을 낮추기 위해 한 가지 해결책은 복수의 얀으로 상기 필라멘트를 감싸 복합사를 형성하는 것이다. 그러나 얀을 덮는 방식은 상기 얀이 상기 필라멘트의 저응력 탄성 신축 작용을 제한할 수 있지만 완제품의 얀 직경이 너무 두꺼워 더 이상 가는 필라멘트가 아니며 얀을 덮은 후 촉감이 영향을 받을 수 있어 편직 의복에는 적합하지 않다. 또한 상기 복합사의 얀은 필라멘트가 파열되는 것을 방지할 수 없다.

또한 필라멘트에 반사 효과를 주기 위해 유리 비드를 장착하거나, 필라멘트가 발광 기능을 갖도록 만든 경우, 반사 또는 발광의 필라멘트 주위를 덮는 얀은 필라멘트의 반사 밝기 또는 발광 밝기를 크게 차단하며, 심지어 그 반사 및 발광 효과를 잃게 만들어 필라멘트의 사용 기능에 영향을 미친다.

본 발명자들은 절단 방식으로 만든 필라멘트 단점을 개선하기 위하여 본 발명을 개발하였다.

본 발명의 주요 목적은 절단하여 제조한 필라멘트를 제공하는 데에 있으며, 상기 필라멘트는 방직물에 사용되는 우수한 물리적 특성을 갖는다.

본 발명의 다른 목적은 절단하여 제조한 필라멘트를 제공하는 데에 있으며, 상기 필라멘트는 적어도 하나의 기능성 코팅층을 갖는다. 본 발명은 이러한 절단에 의해 제조되고 기능성 코팅층을 갖는 필라멘트가 우수한 기계적 특성을 가질 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 가늘게 절단하여 제조한 필라멘트의 제조 방법을 제공하는 데에 있으며, 절단된 필라멘트는 방직품 사용에 적합한 비교적 바람직한 물리적 특성을 갖는다. 상기 필라멘트가 기능성 코팅층을 가지면, 본 발명의 제조 방법은 여전히 필라멘트의 코팅층에서 제공하는 기능을 유지한다.

본 발명은 필라멘트를 제공하며, 이는 필름재를 절단하여 가늘게 만든 필라멘트로서, 열연신 고정을 거친다.

상기 필라멘트의 횡단면은 타원형이며 그 단면 구조는 다음과 같다.

베이스층은 단면이 타원형이고 한 쌍의 대향측의 표면은 두 개의 연신 표면을 형성한다.

적어도 하나의 코팅층은 코팅 또는 전기도금 방식에 의해 상기 베이스층의 적어도 하나의 연신 표면에 설치되고, 열가소성 엘라스토머를 갖는 점성 물질에 의해 상기 베이스층의 표면에 접착된다.

열연신 및 고정을 거쳐 제조된 본 발명의 필라멘트는 고강도, 고탄성회복율, 저파단신율, 고모듈러스 및 낮은 응력 조건 하에서 변형이 쉽게 일어나지 않는 것을 포함하는 우수한 물리적 특성을 갖는다. 상기 필라멘트는 환경 중의 불리한 요인에 대한 내성이 높고 물분열, 광분열 및 공기 분열이 쉽게 일어나지 않으며 사용 수명이 길고 방직품에 직접 사용할 수 있다. 상기 접착층은 필라멘트를 따라 연신되어 상기 코팅층이 상기 베이스층에 접착되도록 보장할 수 있다.

연신시켜 가늘게 만든 상기 필라멘트는 복수의 고분자 사슬 결정 영역과 비교적 많은 순방향 고분자 사슬을 형성하고 모듈러스가 더 높으며 변형하기 쉽지 않고 우수한 물리적 특성을 가지며 방직품에 직접 사용할 수 있다. 상기 필라멘트는 직접 사용할 수 있으며 얀을 덮을 필요가 없다. 따라서 상기 코팅층의 기능이 손상되거나 방해받지 않는다. 예를 들어 상기 코팅층은 반사 또는 발광 기능, 또는 금속색 광택의 기능 또는 전도 기능을 제공한다.

연신시켜 가늘게 만든 후 상기 필라멘트의 표면에서 상기 기능성 코팅층은 비교적 큰 비표면적을 가지므로 상기 필라멘트 표면에서 코팅층의 면적 비율을 향상시킨다.

비교적 바람직하게는, 상기 점성 물질은 상기 코팅층에 혼합되거나, 상기 필라멘트는 열가소성 엘라스토머 재질이며 신축성이 있는 적어도 하나의 접착층을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 코팅층은 상기 접착층으로 상기 베이스층의 적어도 하나의 연신 표면에 접착된다.

비교적 바람직하게는, 상기 베이스층은 열가소성 엘라스토머의 재질이며, 상기 필라멘트가 탄성을 갖도록 한다. 상기 필라멘트가 10% 연신되면, 그 탄성 회복률은 적어도 96%이다. 상기 필라멘트의 탄성 회복률은 100% 이내, 즉 1배의 길이로 연신된 후 파열된다. 예를 들어 10cm의 탄성 필라멘트는 20cm로 연신되면(연신 길이 10cm) 끊어진다.

비교적 바람직하게는, 상기 베이스층은 저탄성 및 저연신성의 필름재이다.

상기 코팅층은 기능성 코팅층으로, 미세 반사 요소(예를 들어 유리 비드)가 있는 반사층 또는 발광 입자가 있는 발광층 또는 금속색 광택이 있는 코팅층 또는 전도성이 있는 코팅층이다.

본 발명에서 제공하는 필라멘트의 제조 방법에 있어서, 상기 필라멘트는 필름재를 절단하고 연신하여 가늘게 만든다. 상기 제조 방법은,

1. 필름재를 준비하는 단계 -상기 필름재는 필름형 베이스층 및 적어도 하나의 필름형 코팅층을 갖고, 상기 필름형 베이스층은 열가소성 플라스틱 재질이고, 상기 적어도 하나의 필름형 코팅층은 열가소성 엘라스토머를 갖는 점성 물질에 의해 상기 필름형 베이스층의 적어도 하나의 표면에 부착됨- ;

2. 상기 필름재를 절단하여 복수의 가는 필라멘트로 제작하는 단계 -각 상기 필라멘트의 단면은 직사각형임- ;

3. 상기 필라멘트에 열연신을 가하여 가열에 의해 필라멘트가 연신 및 가늘어지도록 하는 단계;

4. 연신된 상기 필라멘트에 열고정을 가하여 상기 필라멘트의 열안정성을 향상시켜 가열 후 과도하게 수축되지 않도록 하는 단계; 및

5. 상기 필라멘트를 냉각하여 완성품을 제조하는 단계를 포함한다.

상기 연신되고 가늘어진 필라멘트의 횡단면은 타원형이다.

이를 통해 전술한 필라멘트를 제조할 수 있으며, 전술한 물리적 특성 및 사용 효과를 갖는다. 그리고 연신 방식을 통해 절단 장치의 절단 한계를 돌파하고 더 작은 직경의 필라멘트를 생산하여 보다 우수한 촉감 및 보다 광범위한 사용 범위를 제공할 수 있다.

상기 적어도 하나의 필름형 코팅층은 상기 연신된 필라멘트의 꼭대기측 또는 바닥측 표면에 적어도 위치하며, 연신 후 상기 코팅층은 더욱 큰 비표면적으로 연신된다.

비교적 바람직하게는, 상기 점성 물질은 상기 필름형 코팅층에 혼합되거나, 상기 필름재는 열가소성 엘라스토머 재질인 적어도 하나의 접착층을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 필름형 코팅층은 상기 적어도 하나의 접착층으로 상기 베이스층에 부착된다.

상기 제조 방법은 롤러의 연속적 인발을 통해 상기 필라멘트에 열연신, 열고정 및 냉각 절차를 수행한다.

상기 필라멘트는 연신 후 가늘기가 50% 내지 150%이다.

연신시켜 가늘게 만든 상기 필라멘트의 베이스층의 내부에는 복수의 고분자 사슬 결정 영역 및 비교적 많은 순방향 고분자 사슬이 있다.

본 발명의 목적, 특징 및 효과는 다음의 바람직한 실시예의 설명 및 도면으로부터 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예 1에 따른 필라멘트의 입체 개략도이며, 상기 필라멘트는 절단되었으나 가늘게 만들지는 않았다.
도 2는 도 1의 필라멘트를 만드는 데 사용된 열가소성 필름재의 입체 개략도이며, 복수 절단기를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예 2에 따른 필라멘트의 입체 개략도이며, 상기 필라멘트는 절단되었으나 가늘게 만들지는 않았다.
도 4는 도 3의 필라멘트를 만드는 데 사용된 열가소성 필름재의 입체 개략도이며, 복수 절단기를 도시한 개략도이다.
도 5는 도 1 및 도 3의 비교적 바람직한 실시예의 필라멘트 횡단면의 개략도이다.
도 6은 도 1 및 도 3의 필라멘트의 절단 제조 방법의 개략도이다.
도 7은 도 1에서 절단한 필라멘트의 응력-변형률 곡선이다.
도 8은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예 1에 따른 가는 필라멘트의 제조 공정의 개략도이다.
도 9는 도 1 및 도 3의 필라멘트가 도 8의 제조 공정으로 가늘어진 후의 횡방향 단면도이다.
도 10은 도 9의 필라멘트가 가늘어진 후의 필라멘트이며, 그 베이스층의 종방향 단면도이다.
도 11은 도 9의 연신 후의 탄성 필라멘트의 응력-변형률 곡선이다.
도 12는 다른 절단 후 연신시켜 가늘게 만들지 않은 필라멘트의 단면도이다.
도 13은 도 12의 필라멘트가 연신되어 가늘어진 후의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 비교적 바람직한 실시예 3에 따른 필라멘트의 입체 개략도이며, 상기 필라멘트는 절단되었으나 가늘게 만들지는 않았다.
도 15는 도 14의 필라멘트를 만드는 데 사용되는 열가소성 필름재의 입체 개략도이다.
도 16은 도 14의 필라멘트가 도 8의 제조 공정으로 가늘어진 후의 횡방향 단면도이다.
도 17은 연신되지 않은 필라멘트의 현미경 사진이다.
도 18은 연신되지 않은 필라멘트 및 연신된 필라멘트의 현미경 사진이다.
도 19는 연신되지 않은 필라멘트 및 연신된 필라멘트의 현미경 구조 사진이다.

본 발명은 절단하여 제작하는 필라멘트의 발명에 관한 것으로, 본 발명은 필름재를 필라멘트로 절단하고 절단된 필라멘트를 가늘게 하여 절단된 필라멘트의 물리적 특성 및 내환경성을 향상시켜 방직품에 사용할 수 있도록 한다.

본 발명은 절단된 필라멘트를 가늘게 하여 방직 분야에서 사용할 수 있는 필라멘트로 제공한다. 본 명세서에서는 절단되었으나 가늘게 처리하지 않은 필라멘트를 10으로 통칭하여 표시하였으며, 여기에서 10A는 탄성이 있는 필라멘트이고, 10B는 신축탄성이 낮고 연신성이 낮은 필라멘트를 의미하며, 10C는 가늘게 처리하지 않은 필라멘트이다. 본 발명에서 20은 가늘게 처리한 필라멘트를 통칭하여 표시하였으며, 이는 상술한 가늘게 처리하지 않은 필라멘트 10을 가늘게 처리한 완제품이다. 여기에서 20A는 가늘어진 탄성이 있는 필라멘트이며, 20B는 가늘어진 신축탄성이 낮고 연신성이 낮은 필라멘트이다. 20C는 가늘어진 필라멘트이다. 본 발명에서는 가늘게 처리하기 전의 필라멘트(10)의 베이스층을 총칭하여 12라 한다. 여기에서 12A는 가늘게 처리하지 않은 탄성이 있는 베이스층을 나타내고, 12B는 가늘게 처리하지 않은 신축탄성이 낮거나 연신성이 낮은 베이스층을 나타내며, 22는 가늘어진 필라멘트(20)의 베이스층을 총칭한다. 여기에서 22A는 가늘어진 탄성 있는 베이스층을 의미하고, 22B는 가늘어진 신축탄성이 낮거나 연신성이 낮은 베이스층을 나타내며, 22C는 탄성이 있거나 또는 연신성이 낮은 베이스층일 수 있다. 본 명세서에서 30은 필라멘트(10)를 절단하는 데 사용되는 필름재를 통칭한다. 여기에서 30A는 탄성이 있는 필름재이고, 30B는 저탄성 및 저연신성을 갖는 필름재이고, 30C는 탄성이 있거나 연신성이 낮은 필름재이다.

도 1은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 따른 절단한 필라멘트(10(10A))이고, 상당한 길이를 가지며 이는 3,000m에서 4,000m에 이를 수 있다. 도 1의 필라멘트(10A)는 탄성이 있고 횡단면이 다층 구조이며, 베이스층(12A), 적어도 하나의 접착층(14) 및 적어도 하나의 기능성 코팅층(16)을 갖는다. 상기 베이스층(12A)의 꼭대기면과 바닥면과 같은 한 쌍의 대향측의 표면을 베이스층의 설치 표면으로 정의하고, 상기 두 설치 표면의 면적은 베이스층(12A)의 다른 한 쌍의 대향측의 표면(즉, 좌측과 우측 표면)의 면적보다 크다. 상기 적어도 하나의 기능성 코팅층(16)은 상기 적어도 하나의 접착층(14)에 의해 상기 베이스층(12A)의 적어도 하나의 설치 표면에 접착된다. 본 발명의 비교적 바람직한 실시예의 필라멘트(10A)는 2개의 기능성 코팅층(16)을 가지며, 각각 두 접착층(14)에 의해 상기 베이스층의 꼭대기측 및 바닥측의 설치 표면에 부착된다. 베이스층(12A)의 다른 한 쌍의 대향측의 표면(즉, 좌측과 우측 표면)은 절단되어 형성되는 표면이다.

상기 베이스층(12A)은 열가소성 엘라스토머 재질의 재료이다. 예를 들어 열가소성 폴리올레핀(TPO, Thermoplastic polyolefin)의 탄성 재료이며, 구체적으로 예를 들어 TPU(열가소성 폴리우레탄, Thermoplastic polyurethanes), TPE(열가소성 엘라스토머, Thermoplastic Elastomer), TPOE(열가소성 폴리올레핀 엘라스토머, Thermoplastic Polyolefin Elastomer), TPEU(열가소성 폴리에테르계 폴리우레탄 엘라스토머, Thermoplastic Polyether-based Urethane Elastomer) 등 재질의 플라스틱 엘라스토머, 또는 TPU계(TPU base)의 핫멜트 접착제의 엘라스토머이나 이에 한정되지 않는다. 상기 베이스층(12A)은 상기 필라멘트(10A)의 신축탄성의 기초이며, 상기 필라멘트(10A)를 탄성 필라멘트로 만든다.

각 상기 접착층(14)은 열가소성 엘라스토머 재질의 접착제이며, 탄성 및 연신성을 갖는다. 예를 들어 TPU의 핫멜트 접착제이나 이에 한정되지 않는다.

각 상기 기능성 코팅층(16)은 코팅 방식에 의해 형성되는 코팅층으로, 특정한 기능을 갖는다. 상기 기능성 코팅층(16)은 유기물 또는 무기물일 수 있으며, 예를 들어 발광층, 반사층, 금속색 광택을 가진 코팅층 또는 도전층이다. 상기 발광층은 발광 입자를 포함하는 코팅층으로, 예를 들어 발광(luminescent) 입자와 고분자 수지의 혼합액을 혼합하여 형성하는 코팅층으로 발광 효과를 제공하며, 상기 수지는 폴리우레탄(PU, Polyurethane) 수지일 수 있다. 상기 반사층은 미세 반사 요소(예를 들어 유리 비드)로 형성된 코팅층이며, 베이스층(12A)의 설치 표면에 코팅되고, 반사 작용을 제공한다. 상기 금속색층의 코팅층은 알루미늄 분말과 폴리우레탄(Polyurethane, PU)의 혼합물일 수 있으며, 전기도금 또는 코팅 방식으로 베이스층(10A) 꼭대기측 또는 바닥측의 설치 표면에 설치하여, 필라멘트(10A)의 표면이 밝은 금속 표면의 효과를 갖도록 만들고, 상기 폴리우레탄은 코팅층의 기재이며, 상기 알루미늄 분말은 상기 기재에 혼합된다. 알루미늄 분말의 색상에 따라 상기 금속색 광택의 코팅층은 금색, 은색, 적색, 청색, 녹색, 주황색 등 다양한 색상으로 제작할 수 있다. 상기 도전성 코팅층은 도전성 페이스트 코팅층일 수 있으며, 코팅 또는 전기도금 방식으로 상기 베이스층(12A)의 꼭대기측 또는 바닥측의 설치 표면에 설치하고, 접착층(14)을 통해 베이스층에 접착할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 기능성 코팅층(16)은 유리 비드(161)로 형성된 반사층을 예로 들어 설명한다. 상기 두 기능성 코팅층(16)은 동일한 기능의 코팅층일 수 있으며, 예를 들어 모두 발광층 또는 반사층이다. 상이한 기능의 코팅층일 수도 있으며 예를 들어 하나의 기능성 코팅층은 발광층이고 다른 하나의 기능성 코팅층은 반사층이다.

도 1의 탄성 필라멘트(10A)는 도 2에 도시된 탄성을 가진 필름재(30A)로 절단하여 제조한 것이다. 상기 필름재(30A)는 열가소성 엘라스토머로 제조된 박막이며(이하 열가소성 탄성 필름재 또는 탄성 필름재로 칭함), 일정한 탄성을 갖는 필름형 베이스층(32A) 및 상기 필름형 베이스층(30A)의 적어도 하나의 설치 표면에 설치된 적어도 하나의 접착층(34)과 적어도 하나의 필름형 코팅층(36)을 구비하고, 상기 필름형 코팅층(36)은 필름형의 기능층이다. 상기 열가소성 탄성 필름재(30A)는 2개의 필름형 기능층(36)을 가지며, 두 접착층(34)은 상기 필름형 베이스층(32A)의 꼭대기측과 바닥측의 설치 표면에 부착된다. 상기 필름형 베이스층(32A)의 재질은 전술한 필라멘트(10A)의 베이스층(12A)의 재료와 동일하고, 열가소성 엘라스토머 재료이다. 각 상기 접착층(34)의 재질은 전술한 접착층(14)과 동일하며, 열가소성 엘라스토머 재질의 접착제이다. 각 상기 필름형 기능층(36)의 재질 또는 성분은 전술한 기능성 코팅층(16)과 동일하며, 반사 코팅층, 발광 코팅층, 금속색 광택의 코팅층 또는 전도성 코팅층일 수 있다.

상기 탄성 필름재(30A)는 도 6의 절단 방법에 의해 복수의 탄성 필라멘트(10A)로 절단된다. 탄성 필름재(30A)는 롤러(37)에 의해 이송되며, 다시 적어도 한 열의 절단기(38)에 의해 절단되어 복수의 탄성 필라멘트(10A)로 제조된다. 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 탄성 필라멘트(10A)는 절단에 의해 형성되기 때문에 횡단면이 직사각형이고, 그 양측면은 절단된 평면(P)이며, 그 꼭대기면과 바닥면은 상기 탄성 필름재(30A)의 꼭대기면과 바닥면이다. 도 5에 도시된 탄성 필라멘트(10A)의 두 기능성 코팅층(16)은 모두 반사층이며, 유리 비드(161)를 갖는다. 도 17은 상기 탄성 필라멘트(10A)의 현미경 사진이다. 본 실시예에서는 탄성 필름재(30A)의 두께(Y)는 0.22mm이고, 인접한 두 절단기(38) 사이의 거리(커터 선단 사이의 거리)는 0.25mm이다. 그러므로 절단된 상기 탄성 필라멘트(10A)의 너비(W)는 0.25mm이고 두께(T)는 0.22mm이다. 절단기의 물리적 한계로 인해 인접한 두 절단기(38) 사이의 커터 거리는 탄성 필름재(30A)의 두께보다 커야 절단이 수행될 수 있다. 커터 거리가 탄성 필름재의 두께보다 작은 경우, 탄성 필름재는 커터 사이에서 압착되고, 탄성 필름재와 절단기 사이에 상당한 압력과 마찰력이 발생하여, 탄성 필름재가 절단기에 걸려 심지어 절단기가 파손되어 절단을 수행할 수 없게 될 수 있다. 따라서 절단된 탄성 필라멘트(10A)의 직경은 물리적으로 제한된다.

상기 탄성 필라멘트(10A)는 전술한 탄성 필름재(30A)로부터 절단된 것으로, 상기 탄성 필름재(30A)는 액체 상태의 혼합물을 고정하여 형성되며, 그 내부 분자 사슬이 불규칙하고 환경에 대한 내성이 낮아 자외선, 산소, 수분 및 습기 등과 같은 환경적 요인의 영향을 대항할 수 없다. 상기 탄성 필라멘트(10A)는 자외선, 대기중, 수중 또는 습도가 높은 환경에서 그 분자 사슬이 파열, 단열되기 쉽고 사용 수명이 짧다.

상기 탄성 필라멘트(10A)의 분자 사슬이 무질서하고 불규칙하게 배열되어 있으며 고분자 사슬 결정 영역이 거의 없기 때문에 초기 모듈러스가 낮고 파단신율(elongation)이 높아 250% 내지 300%에 도달할 수 있다. 즉 10cm 길이의 상기 탄성 필라멘트는 35cm(250% 연신율) 또는 40cm(300% 연신율)에 달해야 끊어진다. 도 7은 상기 탄성 필라멘트(10)의 응력-변형률 곡선이며, 그 초기 모듈러스가 낮아 응력 변형이 쉽다.

상기 탄성 필라멘트의 분자 사슬이 무질서하기 때문에 그 탄성 회복률이 매우 낮다. 예를 들어 상기 탄성 필라멘트(10A)를 11cm 길이(연신율 10%)까지 늘였을 때 장력이 풀린 후 상기 탄성 필라멘트(10A)가 10.8cm로 약간 수축되어 10cm의 원래 길이로 돌아갈 수 없다. 연신 후에는 원래 길이를 복원할 수 없기 때문에 탄성 필라멘트가 드레이핑 형태가 되어 방직품에 사용할 수 없다.

도 8을 참조하면, 본 발명은 상술한 탄성 필라멘트(10A)에 열인발 연신(열연신) 공정을 더 적용하여 그 기계적 및 물리적 특성을 향상시킨다. 탄성 필라멘트(10A)의 융점 이하의 온도, 예를 들어 60 내지 120℃의 온도에서, 베이스층(12A)이 고무 상태인 탄성 필라멘트(10A)에 대해 인발 연신(인발 및 연신)을 수행하여 상기 탄성 필라멘트(10A)를 가늘게 하고 상기 베이스층(12A)의 분자 사슬과 내부 구조를 재구성한다. 예를 들어 탄성 필라멘트(10)를 750 데니어(denier)에서 500 내지 300 데니어로 가늘게 만들며, 그 가늘기 정도는 50% 내지 150%이나 이에 한정되지 않는다. 열인발 연신(열연신) 후 가늘어진 탄성 필라멘트(20A) 완제품을 획득하며, 이는 기계적 및 물리적 특성이 우수하고 방직 공정에 사용할 수 있다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열인발 연신 및 가는 탄성 필라멘트의 제조 방법을 상세히 설명한다.

탄성 필라멘트(10A)는 도 6에 도시된 절단 작업에 의해 절단되어 만들어진 후, 롤(K)로 권취되고 이어서 도 8의 열인발 연신(열연신) 공정을 수행할 수 있다. 또는 탄성 필라멘트(10A)가 절단된 후 권취되지 않고 곧바로 도 8의 열인발 연신(열연신) 작업이 수행된다.

본 발명에서는 절단된 탄성 필라멘트(10A)에 대하여 60℃ 이상 및 탄성 필라멘트의 융점 이하의 온도에서 열인발 연신(열연신) D 공정 및 열고정 F 공정을 수행한 후, 연신하여 가늘어진 탄성 필라멘트에 대해 냉각 C 공정을 수행하여 가늘어진 탄성 필라멘트(20)를 획득한다. 도 8의 실시예에서, 여러 세트의 롤러(R1, R2, R3, R4)를 사용하여 상기 탄성 필라멘트(10A)를 인발 및 연신하며, 상이한 회전속도의 롤러를 통해 탄성 필라멘트를 연신 및 고정한다. 이하, 본 발명의 열인발 연신 공정을 설명한다.

본 발명에서는 먼저 탄성 필라멘트(10A)를 열인발 연신(열연신) D(이하, 인발 또는 연신이라 함)를 실시한 후, 열연신된 탄성 필라멘트에 대해 열고정(F)을 수행한 다음, 탄성 필라멘트를 냉각(C)하여 그 구조를 안정화시킴으로써 가늘게 하여 탄성 필라멘트(20A) 최종 제품을 완성할 수 있다. 열연신(D)은 1회 또는 1회 이상의 연신 공정으로 완료할 수 있다. 본 실시예에서는 탄성 필라멘트(10A)를 2회 연신(D1, D2) 공정으로 연신한다. 상기 제1세트 롤러(R1)는 제1 회전속도(S1)로 탄성 필라멘트(10A)를 이송하고, 상기 제2세트 롤러(R2)는 제2 회전속도(S2)로 상기 탄성 필라멘트(10A)를 인발한다. 이어서 상기 제3세트의 롤러(R3)는 제3 회전속도(S3)로 상기 탄성 필라멘트(10A)를 인발하고, 상기 제1세트 롤러(R1) 내지 제3세트 롤러(R3) 사이에서 상기 탄성 필라멘트(10A)를 연신하며, 열연신(D) 단계를 수행한 후, 제3세트 롤러(R3) 및 제4세트(R4) 사이에서 탄성 필라멘트에 대해 열고정(F) 공정을 수행하고, 상기 탄성 필라멘트를 약간 수축시킨다. 그 후, 냉각(C) 공정에 의해 본 발명의 탄성 필라멘트(20A)가 제조된다.

이하에서는 상기 제조 공정을 설명한다. 여기에서 롤러의 회전속도(S1~S4)는 예시적인 것으로 한정되지 않는다. 상기 제1세트 롤러(R1)는 10m/min(분당 10m)의 회전속도(S1)로 상기 탄성 필라멘트(10A)를 이송한다. 제2세트 롤러(R2)는 40m/min(분당 40m)의 회전속도(S2)로 탄성 필라멘트를 인발한다. 제2세트 롤러(R2) 및 제1세트 롤러(R2) 사이에서 상기 탄성 필라멘트(10A)에 대해 제1 연신(D1)을 수행하고, 탄성 필라멘트(10A)를 300%(즉, 300% 연장) 연신시킨다. 제3세트 롤러(R3)는 48m/min의 회전속도(S3)로 탄성 필라멘트를 인발하고, 제3세트 롤러(R3) 및 제2세트 롤러(R2) 사이에서 탄성 필라멘트(10A)에 대해 제2 연신(D2)을 수행하여 탄성 필라멘트를 20% 더 연신시킨다. 본 발명의 열연신(D) 공정은 탄성 필라멘트의 길이를 200% 내지 450% 연장시킨다.

본 실시예에서는 2개 연신(D1, D2) 공정으로 탄성 필라멘트(10A)를 연신하여 탄성 필라멘트의 연신을 보다 안정적으로 만든다. 제1 연신(D1)은 비교적 큰 연신율로 상기 탄성 필라멘트를 연신시키며, 제1 연신(D1) 후에 제2 연신(D2)은 비교적 작은 연신율로 탄성 필라멘트를 연신시킨다. 상기 두 연신(D1, D2)을 통해 탄성 필라멘트(10A)가 가늘어지고, 직경이 가늘어지며, 데니어 수가 작아진다. 베이스층(12A)을 포함하여 가늘어지고, 연신(D) 후 탄성 필라멘트(10A)의 고분자 사슬이 순방향(탄성 필라멘트의 종방향, 즉 연신되는 방향을 따름)으로 배열된다. 상기 열인발 연신(D) 공정은 상기 탄성 필라멘트(10A)의 데니어 수가 적어도 절반 줄어든다. 예를 들어, 탄성 필라멘트(10A)를 300% 또는 400% 연신하여(예를 들어 10cm 길이의 탄성 필라멘트를 40cm 또는 50cm로 연장함), 탄성 필라멘트를 예를 들어 800데니어에서 예를 들어 300데니어 또는 300데니어 이하로 줄여 데니어 수는 연신 전의 0.375배가 된다. 도 1의 탄성 필라멘트를 예로 들면, 연신 전의 상기 탄성 필라멘트(10A)의 단면적은 0.055mm²(너비(W): 0.25mm x 두께(T): 0.22mm)이며, 열인발 연신(D) 후, 도 9에 도시된 바와 같이 탄성 필라멘트(20A)의 단면적은 0.0275mm²가 되어, 실 직경이 가늘어지고 데니어 수가 대폭 감소한다.

연신(D) 과정에서 가열기로 기체 또는 액체를 매개체로 하여 탄성 필라멘트(10A)에 열에너지를 공급함으로써 탄성 필라멘트 각 부위의 분자 사슬이 활성 상태로 연신되도록 한다. 연신시켜 가늘게 한 후, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 탄성 필라멘트(20)의 베이스층(22A)은 복수의 고분자 사슬의 결정 영역(23) 및 순방향으로 배열된 고분자 사슬(24)을 획득하며, 소량의 불규칙하게 배열된 고분자 사슬(26)만 남게 되고, 탄성 필라멘트의 물리적 특성이 향상되고 순방향의 고분자 사슬(24)이 탄성 필라멘트의 종방향을 따라 배열된다. 본 실시예의 제1 연신(D1)에서 유체 탱크(40)로 액체를 담고 60 내지 100℃ 온도(H1)의 액체(예를 들어 열수)로 탄성 필라멘트를 가열한다. 제2 연신(D2)에서 전기 가열기(44)로 100 내지 120℃ 온도(H2)의 열풍을 공급하여 탄성 필라멘트를 가열한다. 열수의 열교환 속도가 빠르기 때문에 제1 연신(D)에서 탄성 필라멘트(10)를 열연신의 온도까지 신속하고 균일하게 가열하고, 제2 연신(D2)에서 전기 가열기(44)는 비교적 높은 온도(H2)를 제공하여 계속해서 탄성 필라멘트를 가열한다.

본 실시예에서 제1 연신(D1)에서 열수로 탄성 필라멘트를 가열하기 때문에, 상기 유체 탱크(40) 및 제2세트 롤러(R2) 사이에 흡입 장치(42) 또는 송풍 장치가 설치되며, 탄성 필라멘트가 상기 유체 탱크(40)를 떠난 후 탄성 필라멘트의 수증기를 흡입하거나 불어내어 위험인자를 제거한다.

상기 탄성 필라멘트(10A)는 연신한 후 그 내부 응력을 제거하며, 이어서 제3세트 롤러(R3) 및 제4세트 롤러(R4) 사이에 상기 열고정(F) 공정을 수행하여, 탄성 필라멘트(10A)의 베이스층(22A)을 연신된 상태로 고정하고, 베이스층의 내부 구조가 전술한 고분자 사슬 결정 영역(23)과 순방향으로 배열된 분자 사슬(24)을 유지하도록 만들며, 열고정(F) 공정에서 가열 장치, 예를 들어 전기 가열기(46)로 온도(H3)를 공급하여 탄성 필라멘트(10A)를 가열하여, 탄성 필라멘트를 상기 온도(H3)에서 열인발 연신 후의 상태 및 내부 구조를 기억하고 고정한다. 상기 열고정(F)의 온도(H3)는 열연신(D) 공정의 온도보다 높지만 탄성 필라멘트의 융점을 넘지 않으며, 예를 들어 80 내지 140℃이고, 바람직하게는 100 내지 140℃이다. 상기 제4세트 롤러(R4)의 제4 회전속도(S4)는 제3세트 롤러(R3)의 제3 회전속도(S3)를 초과하지 않고, 회전속도(S3)보다 약간 작거나 같으므로 열고정(F) 공정에서 탄성 필라멘트를 연신시키지 않는다. 상기 제4 회전속도(S4)는 본 실시예에서 46m/min(분당 46m)으로 제3 회전속도(S3)보다 약간 작다. 이와 같이 열고정(F) 단계에서 탄성 필라멘트는 약간 수축되어 제조된 탄성 필라멘트를 사용 시 열에 더욱 안정적으로 만든다. 열고정 후 상기 탄성 필라멘트의 열안정성이 향상되어 탄성 필라멘트가 가열된 후 너무 많이 수축되지 않아 후속 가공(예를 들어 봉합사, 자수실 등)에서 탄성 필라멘트의 열 수축율이 안정된다.

또한 연신 후의 탄성 필라멘트가 정전기를 발생시키는 것을 방지하기 위해, 연신(D) 공정에서(예를 들어, 제2세트 롤러(R2)와 제3세트 롤러(R3) 사이) 또는 열고정(F) 단계에서 정전기 제거 장치를 설치하여 탄성 필라멘트의 정전기를 제거할 수 있다.

열고정(F)의 고정 단계를 거친 후, 탄성 필라멘트에 냉각(C) 공정을 수행하여 본 발명의 탄성 필라멘트(20A)를 제조한 후, 탄성 필라멘트(20A)를 롤(U)로 권취하여 사용할 수 있다. 본 실시예에서 탄성 필라멘트는 공랭식으로 냉각되며, 예를 들어, 탄성 필라멘트는 공랭조실의 온도(예를 들어 18 내지 28℃)로 냉각된다. 상기 롤러(R1 내지 R4)는 상기 탄성 필라멘트를 연속적으로 인발하여 열연신, 열고정 및 냉각 등의 공정을 완료한다.

도 1의 탄성 필라멘트(10A)는 열인발 연신하여 가늘게 하여 도 9에 도시된 탄성 필라멘트(20A)를 형성한다. 단면 구조 상에서 상기 탄성 필라멘트(20A)의 베이스층(22A)의 꼭대기측과 바닥측의 설치 표면에 연신된 연신 표면(221)이 형성되고, 상기 연신 표면(221)은 연신에 의해 형성된 호도/곡률을 가진다. 상기 베이스층(22A) 꼭대기측 및 바닥측의 연신 표면(221)은 두 기능성 코팅층(16)을 구비하며, 도 9에 도시된 코팅층(16)은 유리 비드(161)를 가진 반사층이고, 상기 두 반사층(16)은 두 접착층(14)으로 베이스층(22A)에 접착한다. 연신하여 가늘게 만든 후, 탄성 필라멘트(20)의 직경이 가늘어지고, 데니스 수가 감소하고, 탄성 필라멘트(20)의 횡단면은 타원형이며 더 이상 직사각형이 아니다. 상기 베이스층(22A)의 횡단면도 직사각형이다. 상기 두 기능성 코팅층(16)은 베이스층(22A)과 함께 연신되고, 연신 표면(221)의 호도/곡률을 따라 상기 베이스층에 부착된다. 탄성 필라멘트(20A)의 다른 한 쌍의 대향측, 즉 절단에 의해 형성된 두 측(G)의 면은 호형이다.

도 12 및 도 13은 각각 본 발명의 다른 필라멘트의 단면도이다. 여기에서 도 12의 필라멘트는 절단되지만 연신되어 가늘지지 않은 것이며 그 단면은 직사각형이다. 도 13의 필라멘트(20)는 도 12의 필라멘트(10)가 상술한 연신(D), 열고정(F), 냉각(C) 등 공정에 의해 제조된 것이며, 상기 필라멘트(20)의 단면 형상은 타원형이다. 도 12 및 도 13은 비반사 기능의 코팅층(16)이다. 예를 들어 발광 코팅층, 금속색 광택의 코팅층 또는 전도성 코팅층이며, 상기와 같은 코팅층은 필름형이고, 발광 입자 또는 알루미늄 분말 또는 전도성 페이스트의 전도성 물질이 상기 코팅층에 존재한다.

도 9 및 도 13에 도시된 바와 같이, 연신되어 가늘어진 후 필라멘트(20)의 단면 형상 및 베이스층(22)의 횡단면 형상은 모두 타원형이며, 상기 두 기능성 코팅층(16) 및 상기 두 접착층(14)은 더 큰 비표면적으로 연신된다. 코팅층(16)이 발광 또는 반사광 코팅층인 경우, 연신 후의 발광 또는 반사광 면적이 더욱 넓다.

코팅층(16) 및 접착층(14)은 베이스층(22)과 함께 연신되고, 가늘어진 후 필라멘트(20)의 상기 두 코팅층(16) 및 상기 두 접착층(14)은 호형이다. 상기 두 코팅층(16)은 상기 두 접착층(14)을 통해 상기 베이스층(22)의 연신 표면(221)에 부착된다. 코팅층(16) 및 접착층(14)은 베이스층(22)의 연신 표면(221)의 호도/곡률을 따라 베이스층 상에 설치되므로 코팅층(16)도 호도/곡률를 갖는다. 상기 두 접착층(14)은 열가소성 엘라스토머의 재질로 만들어지기 때문에, 상기 필라멘트(10)가 연신될 때, 상기 두 접착층(14)은 파손 없이 상기 베이스층(22)을 따라 연신될 수 있고, 기능성 코팅층(16), 특히 유리 비드(161)가 베이스층(22)에 떨어지거나 분리되지 않고 부착되도록 보장한다.

도 18 및 도 19는 열인발 연신(열연신)되지 않은 탄성 필라멘트(10) 및 열인발 연신(열연신)된 탄성 필라멘트(20)의 현미경 사진이다. 도 18은 상부 각도에서 탄성 필라멘트(10, 20)를 촬영한 것으로, 열인발 연신을 거쳐 가늘어진 탄성 필라멘트(20)는 그 데니어 수가 열인발 연신을 거치지 않은 탄성 필라멘트(10)의 절반 이하로 떨어지고 직경이 탄성 필라멘트(10)보다 더욱 얇다.

도 19는 탄성 필라멘트(10)와 탄성 필라멘트(20)의 단면 형태의 미세 구조이다. 탄성 필라멘트(10)의 횡단면은 직사각형이다. 연신을 거쳐 가늘어진 탄성 필라멘트(20)(베이스층과 코팅층 포함)의 횡단면은 타원형이고 탄성 필라멘트(20)의 양측(G)은 호형이다. 도 9 및 도 13에 도시된 바와 같이, 인발된 필라멘트(20)(20A, 20B)의 타원형 횡단면은 길이가 서로 다른 두 개의 축방향을 갖는다. 도 9 및 도 13을 기준으로 그 두 측방향의 횡축(X)와 상하 방향의 종축(Z)에서 횡축(X)의 길이가 종축(Z)보다 크다.

본 발명에 의해 제조된 상기 연신되어 가늘어진 탄성 필라멘트(20A)의 베이스층(22A) 내부 구조는 고분자 사슬 결정 영역(23) 및 순방향의 고분자 사슬(24)을 생성하고, 소량의 불규칙한 분자 사슬(26)만 남는다. 본 발명은 탄성 필라멘트(10A)에서 불규칙하게 배열된 분자 사슬을 제거하고, 불규칙하게 배열된 분자 사슬을 상기 결정 영역(23) 및 순방향 분자 사슬(24)로 전환시키며, 탄성 필라멘트(20A)의 물리적 특성을 향상시킨다. 여기에는 탄성 필라멘트(20)의 강도와 초기 모듈러스 향상, 탄성 회복률 향상, 파단신율 감소 및 환경에 대한 내성 향상, 자외선, 수분, 공기의 영향을 균열 없이 견딜 수 있으며 사용 수명 개선 등이 포함된다. 상기 결정 영역(23) 및 순방향 분자 사슬(24)은 탄성 필라멘트(20)가 견딜 수 있는 인장력을 증가시킬 수 있고, 그 강도를 증가시킬 수 있으며, 그 강도를 1.3 내지 2배 증가시켜 탄성 필라멘트(20A)를 더 강하게 만들 수 있다. 도 11은 열연신 및 열고정을 거쳐 제조된 탄성 필라멘트(20A)의 응력-변형률 곡선을 나타낸 것으로, 초기 모듈러스가 높고 파단신율이 낮으며 힘에 의해 변형되기 쉽지 않다.

상기 순방향 분자 사슬(24)은 탄성 필라멘트(20A)의 탄성 회복력을 강화시킨다. 본 발명에 의해 제조된 탄성 필라멘트(20A)는 10% 연신 시험을 수행한다. 예를 들어, 10cm의 탄성 필라멘트(20A)를 11cm로 늘리며 거의 100% 탄성 회복, 즉 10cm로 복원될 수 있다. 20% 연신하면, 즉 10cm에서 12cm로 연신하면 탄성 회복률도 97%에 도달할 수 있다. 즉, 탄성 회복 길이는 10.03cm이다. 따라서 탄성 필라멘트(20A)를 10% 연신하면 탄성 회복률이 적어도 96% 이상이고, 20% 연신하면 탄성 회복률이 적어도 95% 이상이다.

불규칙하게 배열된 분자 사슬을 제거하여 제작된 탄성 필라멘트(20A)의 탄성을 감소시킬 수 있으며, 가늘게 만들기 전의 탄성 필라멘트(10)의 파단신율 300%는 가늘게 만든 후의 탄성 파단신율(20)의 파단신율 150%로 낮추고, 파단신율은 2배(200%) 이내 감소로 제한한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 절단된 필라멘트(10B)로, 상기 필라멘트(10B)는 신축 탄성이 낮고 연신률도 낮다. 상기 필라멘트(10B)의 횡단면은 다층 구조이고, 베이스층(12B), 적어도 하나의 접착층(14) 및 적어도 하나의 기능성 코팅층(16)을 갖는다. 바람직한 실시예의 필라멘트(10B)는 두 기능성 코팅층(16)을 가지며, 각각 두 접착층(14)에 의해 상기 베이스층의 꼭대기측 및 바닥측의 설치 바닥면에 부착된다.

상기 베이스층(12B)은 신축 탄성이 낮고 연신율이 낮은 열가소성 재질로 이루어진다. 예를 들어 나일론(Nylon), 또는 폴리에스터 재료, 예를 들어 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트, Polyethylene terephthalate)가 있다. 상기 베이스층(12B)은 상기 필라멘트(10B)의 본체이다.

각 상기 접착층(14)은 열가소성 엘라스토머 재질의 접착제이며, 신축 탄성을 갖는다. 예를 들어 TPU의 핫멜트 접착제이나 이에 한정되지 않는다.

각 상기 기능성 코팅층(16)은 코팅 방식에 의해 형성되는 코팅층이며 특정 기능을 갖는다. 상기 기능성 코팅층(16)은 발광층, 반사층, 금속색 광택의 코팅층 또는 도전층일 수 있다. 본 실시예의 기능성 코팅층(16)은 바람직한 제1 실시예와 동일하므로, 제1 실시예의 설명을 참조하기 바란다.

도 3의 필라멘트(10B)는 도 4에 도시된 열가소성 필름재(30B)를 절단하여 제조한 것으로, 상기 필름재(30B)의 신축 탄성이 낮으며 연신율이 낮고, 필름형 베이스층(32B) 및 상기 필름형 베이스층(30B)의 적어도 하나의 설치 표면에 설치된 적어도 하나의 접착층(34)과 적어도 하나의 필름형 기능층(36)을 갖는다. 상기 열가소성 필름재(30B)는 두 필름형 기능층(36)을 가지며, 두 접착층(34)에 의해 상기 필름형 베이스층(32B)의 꼭대기측과 바닥측의 표면에 접착된다. 상기 필름형 베이스층(32B)의 재질은 전술한 필라멘트(10B)의 베이스층(12B)의 재질과 동일하다. 각 상기 접착층(34)의 재질은 전술한 접착층(14)과 동일하다. 각 상기 필름형 기능층(36)의 재질 또는 성분은 전술한 기능성 코팅층(16)과 동일하며, 반사 코팅층, 발광 코팅층, 금속색 광택의 코팅층 또는 전도성 코팅층일 수 있다.

상기 필름재(30B)도 도 6의 절단 방법에 의해 복수의 필라멘트(10B)로 절단되는데, 절단에 의해 만들어진 상기 필라멘트(10B)는 도 5 및 도 12에 도시된 바와 같이, 횡단면이 직사각형이며 두 측면은 절단면 평면(P)이고, 그 꼭대기면과 바닥면은 상기 필름재(30B)의 꼭대기면과 바닥면이다. 상기 필라멘트(10B)의 현미경 사진도 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같다. 본 실시예에서는 필름재(30B)의 두께(Y)는 0.22mm이고, 인접한 두 절단기(38) 사이의 거리(커터 선단 사이의 거리)는 0.25mm이다. 그러므로 절단된 상기 필라멘트(10B)의 너비(W)는 0.25mm이고 두께(T)는 0.22mm이다.

상기 필라멘트(10B)도 도 8의 열인발 연신(열연신)(D) 공정, 열고정(F) 공정 및 냉각(C) 공정으로 가늘어진 필라멘트(20B)를 획득한다. 도 9 및 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 필라멘트(20)는 150% 또는 300%연신된 것이며(예를 들어 10cm 길이의 필라멘트를 25cm 또는 40cm로 연장함), 필라멘트의 가늘기 정도는 50 내지 150%이다. 도 8의 제조 공정의 세부사항에 대해서는 바람직한 실시예 1의 설명을 참조하기 바란다. 상기 필라멘트(20B)의 단면은 타원형이고 길이가 상이한 두 축방향 X 및 Z를 가지며, 그 한 쌍의 대향측은 예를 들어 도시된 좌우 양측 G는 호형이고, 상기 필라멘트(20B)의 현미경 사진은 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같다. 상기 베이스층(22B)의 단면도 타원형이다. 연신되어 가늘어진 상기 필라멘트(20B)는 실 직경이 가늘어지고, 데니어 수가 절반으로 감소하며 베이스층(22B)이 가늘어지는 것이 포함된다. 도 8의 공정을 거친 후 상기 필라멘트(20B)의 베이스층(22B)의 내부 구조도 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 고분자 사슬의 결정 영역(23) 및 순방향으로 배열된 고분자 사슬(24)을 갖고, 소량의 불규칙하게 배열된 고분자 사슬(26)만 남아, 상기 필라멘트(20B)의 물리적 특성이 향상된다. 여기에는 탄성 필라멘트(20B)의 강도와 초기 모듈러스 향상, 탄성 회복률 향상, 파단신율 감소 및 환경에 대한 내성 향상, 자외선, 수분, 공기의 영향을 균열 없이 견딜 수 있으며 사용 수명 개선 등이 포함된다. 또한 탄성 필라멘트(20B)가 견딜 수 있는 인장력이 향상되고 그 강도가 개선되며 그 강도는 1.3 내지 2배 개선될 수 있다.

가늘어진 필라멘트(20B)의 상기 두 코팅층(16) 및 상기 두 접착층(14)은 호형이고, 상기 두 코팅층(16)은 상기 두 접착층(14)을 통해 연신 표면(221)을 따라 상기 베이스층(22B)에 접착된다. 상기 두 접착층(14)은 열가소성 엘라스토머의 재질로 만들어지기 때문에, 상기 두 접착층(14)은 파손 없이 상기 베이스층(22B)을 따라 연신될 수 있고, 기능성 코팅층(16), 특히 유리 비드(161)가 베이스층(22B)에 떨어지거나 분리되지 않고 부착되도록 보장한다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 절삭되었으나 가늘게 가공하지 않은 필라멘트(10C)(10)로서, 상기 필라멘트는 베이스층(12C)을 가지며, 하나 또는 두 개의 기능성 코팅층(16')이 상기 베이스층의 꼭대기측 또는/및 바닥측의 설치 표면에 코팅 또는 도금된다. 상기 필라멘트(10C)(10)의 양측은 절단된 평면(P)이다. 상기 필라멘트(10C)(10)의 미세 구조는 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같다. 상기 베이스층(12C)은 바람직한 제1 실시예에서 설명한 탄성이 있는 베이스층(12A), 또는 바람직한 제2 실시예에서 설명한 저탄성 및 저연신성의 베이스층(12B)일 수 있다. 각 코팅층(16')은 폴리우레탄 수지와 같은 고분자 수지 재료로 이루어진 기재를 가지며, 상기 기재 내에는 발광 입자, 또는 알루미늄 분말 또는 전도성 페이스트가 혼합되고, 상기 코팅층에는 열가소성 엘라스토머 재질의 점성 물질(미도시)이 혼합되고, 상기 점성 물질은 전술한 실시예의 접착층(14)의 재질이다. 상기 코팅층(16')은 베이스층(12C)의 적어도 하나의 설치 표면에 코팅 또는 도금에 의해 도포되고, 상기 점성 물질에 의해 상기 베이스층(12C)의 설치 표면에 접착된다. 상기 발광 입자 또는 알루미늄 분말 또는 전도성 페이스트를 사용하여 상기 코팅층을 발광 코팅층 또는 금속색 광택의 코팅층 또는 전도성 코팅층으로 만든다.

상기 필라멘트(10C)은 도 15의 필름재(30C)를 도 6의 제조 방법으로 절단함으로써 만들어진다. 상기 필름재(30C)는 필름형 베이스층(32C) 및 상기 필름형 베이스층(32C)의 꼭대기측 또는/및 바닥측 표면에 설치된 하나 또는 두 개의 필름형 코팅층(36')을 갖는다. 상기 필름형 베이스층(32C)은 제1 실시예의 탄성을 갖는 기재(32A) 또는 제2 실시예의 저탄성, 저연신성의 베이스층(32B)일 수 있으며, 각각의 상기 필름형 코팅층(36')의 조성 및 성분은 전술한 기능성 코팅층(16')은 동일하다. 즉, 상기 필름형 코팅층(36')의 기재에 열가소성 엘라스토머 재질의 점성 물질을 혼합하고, 상기 점성 물질을 사용하여 필름형 베이스층(32C)에 부착한다. 상기 필름형 코팅층(36')은 발광 코팅층, 금속색 광택의 코팅층, 또는 전도성 코팅층일 수 있다.

상기 필라멘트(10C)는 도 8의 열인발 연신(열연신)(D) 공정, 열고정(F) 공정 및 냉각(C) 공정으로 제조된 연신되어 가늘어진 필라멘트(20C)(20)이며, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 필라멘트(20C)의 물리적 특성은 전술한 필라멘트(20A) 또는 필라멘트(20B)를 참조한다. 상기 필라멘트(20C) 및 상기 베이스층(22C)의 단면은 타원형이고, 상기 필라멘트(20C)는 길이가 상이한 두 축방향 X 및 Z를 가지며, 양측 G는 호형이다. 상기 필라멘트(20C)(20)의 미세 구조는 도 18 및 도 19를 참조한다. 연신되어 가늘어진 상기 필라멘트(20C)의 실 직경이 가늘어지고 데니어 수가 크게 감소한다. 상기 베이스층(22C)의 내부 구조도 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 고분자 사슬의 결정 영역(23) 및 순방향으로 배열된 고분자 사슬(24)을 갖고, 소량의 불규칙하게 배열된 고분자 사슬(26)만 남아, 상기 필라멘트(20C)의 물리적 특성이 향상되고, 불리한 요인의 영향을 받지 않아 파열되지 않으며 사용 수명이 배로 증가한다.

상기 두 코팅층(16')은 연신 표면(221)의 호도/곡률을 따라 열가소성 엘라스토머 점성 물질에 의해 상기 베이스층(22C)의 연신 표면(221)에 접착되고, 코팅층(16')은 호도/곡률을 갖는다. 연신 과정 동안, 상기 점성 물질은 파손 없이 베이스층(22C)을 따라 연신될 수 있어, 기능성 코팅층(16')이 떨어지거나 분리되지 않고 베이스층(22C)에 접착된 상태를 유지한다.

본 발명에서 제작한 미세한 필라멘트는 예를 들어 외경이 0.09 내지 0.6 mm인 필라멘트, 특히 0.09 내지 0.3 mm인 필라멘트이다. 본 발명에 의해 제조된 필라멘트(20)(20A, 20B, 20C)는 높은 강도, 낮은 파단신율, 높은 초기 모듈러스, 높은 탄성 회복률, 각종 우수한 물리적 특성을 가지며, 직접 방직품의 주사(면사)로 사용할 수 있고, 직접 봉합사, 자수실 또는 자카드 실로 사용할 수 있다. 상기 필라멘트(20)(20A, 20B, 20C)는 얀으로 필라멘트를 감쌀 필요 없이 직접 사용할 수 있으며 필라멘트(20)가 직접 노출되므로 그 발광 또는 반사광의 코팅층이 방해받지 않으며 그 발광 또는 반사광 기능이 완전하게 유지된다.

본 발명에 의해 제조된 필라멘트는 그 기능성 코팅층(16, 16')이 더욱 큰 비표면적을 가지며, 필라멘트 표면에 대한 코팅층의 면적 비율을 증가시켜 코팅층의 기능을 향상시킨다.

유리 비드의 반사광층은 코팅 방식에 의해 필름재(12) 및 필라멘트(10)의 표면에만 형성될 수 있으므로, 표면에 유리 비드(161)가 있는 필라멘트를 만들기 위해서는 코팅 방식을 이용해 유리 비드 코팅층을 필름재(30)(30A, 30B)에 코팅한 후 절단 방식으로 제조해야 한다. 본 발명의 열인발 연신 방법은 특히 기능성 코팅층이 코팅 방식으로만 필름재의 표면에 형성된 후 절단 작업으로 제조되는 필라멘트에 적합하다.

본 발명의 필라멘트는 열가소성 필름재를 절단하고 열연신하여 가늘게 만든 것으로, 그 실 직경이 더욱 가늘고, 절단 방법보다 더욱 가느다란 필라멘트를 제조할 수 있으며, 촉감이 더욱 우수하고 적용 범위가 더욱 넓다.

상술한 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 균등한 변형은 본 발명의 보호 범위로 간주되어야 한다.

10(10A, 10B, 10C): 필라멘트
12(12A, 12B, 12C): 베이스층
14: 접착층
16, 16': 기능성 코팅층
161: 유리 비드(반사 요소)
20(20A, 20B, 20C): 필라멘트
22(22A, 22B, 22C): 베이스층
221: 연신 표면
23: 결정 영역
24: 순방향 고분자 사슬
26: 불규칙 배열 고분자 사슬
30(30A, 30B, 30C): 필름재
32(32A, 32B, 32C): 필름형 베이스층
34: 접착층
36, 36': 필름형 코팅층
37: 롤러
38: 절단기
P: 평면
Y: 높이
W: 너비
T: 두께
40: 유체 탱크
42: 흡입 장치
44, 46: 전기 가열기
C: 냉각
D: 열인발(열연신)
D1: 제1 연신
D2: 제2 연신
F: 열고정
G: 측
H1~H3: 온도
R1 내지 R4: 제1세트 내지 제4세트 롤러
S1~S4: 제1 회전속도 내지 제4 회전속도
K, U: 롤
X: 횡축
Z: 종축

Claims

필름재를 절단하여 가늘게 만든 필라멘트에 있어서,
상기 필라멘트는 필름재를 절단하여 형성한 가는 필라멘트이고 열연신 고정을 거치며, 상기 필라멘트의 횡단면이 타원형이고 그 단면 구조는,
단면이 타원형이고 한 쌍의 대향측의 표면은 두 개의 연신 표면을 형성하며 호도를 갖는 베이스층; 및
코팅 또는 도금의 방식으로 상기 베이스층의 적어도 하나의 연신 표면에 설치되고, 열가소성 엘라스토머를 갖는 점성 물질로 상기 베이스층의 적어도 하나의 연신 표면에 접착되며, 상기 연신 표면을 따라 상기 베이스층에 접착되는 적어도 하나의 코팅층을 갖는 필라멘트.
제1항에 있어서,
상기 점성 물질은 상기 코팅층에 혼합되는 필라멘트.
제1항에 있어서,
열가소성 엘라스토머의 재질로 이루어지고 신축성이 있으며, 상기 베이스층의 적어도 하나의 연신 표면에 설치되는 적어도 하나의 접착층을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 코팅층은 상기 접착층에 의해 상기 베이스층의 적어도 하나의 연신 표면에 접착되는 필라멘트.
제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스층 내부 구조는 복수의 고분자 사슬 결정 영역과 순방향 고분자 사슬을 갖는 필라멘트.
제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필라멘트의 상기 베이스층은 열가소성 엘라스토머의 재질이며 상기 필라멘트가 탄성의 필라멘트를 갖도록 만드는 필라멘트.
제5항에 있어서,
상기 필라멘트를 10% 늘리면 그 탄성 회복률이 적어도 96%인 필라멘트.
제5항에 있어서,
상기 필라멘트의 파단신율은 100% 이내인 필라멘트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 코팅층은 기능성 코팅층이며, 발광 입자가 있는 발광층 또는 금속색 광택의 코팅층 또는 전도성의 코팅층인 필라멘트.
제3항에 있어서,
상기 코팅층은 기능성 코팅층이며, 미세 반사 요소가 있는 반사층 또는 발광 입자가 있는 발광층 또는 금속색 광택의 코팅층 또는 전도성의 코팅층인 필라멘트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필라멘트의 상기 베이스층은 저탄성 열가소성 플라스틱 재질이며, 상기 필라멘트를 저탄성 및 저신축성 필라멘트로 형성하는 필라멘트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 필라멘트는 2개의 코팅층을 구비하며, 각각 상기 베이스층의 상기 2개의 연신 표면에 접착되는 필라멘트.
제3항에 있어서,
상기 필라멘트는 2개의 접착층 및 2개의 코팅층을 구비하고, 상기 2개의 코팅층은 각각 상기 2개의 접착층에 의해 상기 베이스층의 상기 2개의 연신 표면에 접착되는 필라멘트.
제5항에 있어서,
상기 베이스층은 열가소성 폴리올레핀(TPO) 탄성 재료, 열가소성 폴리우레탄(TPU), 열가소성 엘라스토머(TPE), 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머(TPEO), 열가소성 폴리에테르계 폴리우레탄 엘라스토머(TPEU) 또는 열가소성 폴리우레탄계(TPU계) 엘라스토머인 필라멘트.
제10항에 있어서,
상기 베이스층은 나일론(Nylon), 폴리에스터 재료 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)인 필라멘트.
필름재를 절단하여 가늘게 만든 필라멘트의 제조 방법에 있어서,
1. 필름재를 준비하는 단계 -상기 필름재는 필름형 베이스층 및 적어도 하나의 필름형 코팅층을 갖고, 상기 필름형 베이스층은 열가소성 플라스틱 재질이고, 상기 적어도 하나의 필름형 코팅층은 열가소성 엘라스토머를 갖는 점성 물질에 의해 상기 필름형 베이스층의 꼭대기측 또는 바닥측의 표면 중 하나에 적어도 부착됨- ;
2. 상기 필름재를 복수의 가는 필라멘트로 절단하는 단계 -각 상기 필라멘트의 단면은 직사각형이고, 그 양측면은 절단된 평면임- ;
3. 상기 필라멘트에 열연신을 수행하여 적어도 하나의 연신을 통해 필라멘트를 연신함으로써 상기 필라멘트가 연장되고 가늘어지도록 만드는 열연신 단계;
4. 열연신된 상기 필라멘트를 열고정하여 상기 필라멘트를 안정화시키는 열고정 단계; 및
5. 상기 필라멘트를 냉각하여 상기 필라멘트의 완성품을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 연신되고 가늘어진 필라멘트의 횡단면은 타원형인 제조 방법.
제15항에 있어서,
상기 점성 물질은 상기 필름형 코팅층에 혼합되는 제조 방법.
제15항에 있어서,
상기 필름재는 열가소성 엘라스토머 재질인 적어도 하나의 접착층을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 필름형 코팅층은 상기 적어도 하나의 접착층으로 상기 필름형 베이스층의 꼭대기측 또는 바닥측의 표면 중 하나에 적어도 접착되는 제조 방법.
제15항 또는 제16항 또는 제17항에 있어서,
단계 3의 열연신 공정에서 상기 필라멘트에 적어도 2개의 연신인 제1 연신 및 제2 연신을 인가하고, 상기 제2 연신의 연신율은 상기 제1 연신율의 연신율보다 작은 제조 방법.
제15항 또는 제16항 또는 제17항에 있어서,
단계 3의 열연신 공정에서 기체 상태 또는 액체 상태의 유체로 상기 필라멘트를 가열하는 제조 방법.
제15항 또는 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 열연신 공정에서 액체 상태의 유체로 상기 필라멘트를 가열하며, 필라멘트가 상기 가열용 액체 상태 유체를 떠난 후, 송풍 장치 또는 흡입 장치를 사용하여 상기 필라멘트 상의 유체를 제거하는 제조 방법.
제15항 또는 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 필라멘트는 복수의 롤러의 인발에 의해 열연신, 열고정 및 냉각의 공정이 수행되는 제조 방법.
제15항 또는 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 필라멘트는 연신된 후 가늘어지며, 가늘기 정도는 50 내지 150%이고, 상기 필라멘트의 내부에는 고분자 사슬의 결정 및 순방향의 고분자 사슬이 구비되는 제조 방법.
제15항 또는 제16항 또는 제17항에 있어서,
단계 3의 열연신의 온도는 60 내지 120℃이고, 상기 열고정의 온도는 상기 열연신의 온도보다 높고 상기 탄성 필라멘트의 융점보다 낮은 제조 방법.
제15항 또는 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 필름형 베이스층은 열가소성 엘라스토머의 재질이며, 상기 필름재가 탄성을 갖도록 만드는 제조 방법.
제15항 또는 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 필름형 베이스층은 저탄성의 열가소성 플라스틱 재질이며, 상기 필름재를 저탄성 및 저신축성의 필름재로 만드는 제조 방법.
제15항 또는 제16항 또는 제17항 또는 제24항 또는 제25항에 있어서,
상기 필름형 코팅층은 기능성 코팅층이며, 발광 입자가 있는 발광층 또는 금속색 광택의 코팅층 또는 전도성의 코팅층인 제조 방법.
제17항 또는 제24항 또는 제25항에 있어서,
상기 필름형 코팅층은 기능성 코팅층이며, 미세 반사 요소가 있는 반사층 또는 발광 입자가 있는 발광층 또는 금속색 광택의 코팅층 또는 전도성의 코팅층인 제조 방법.