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KR101938818B1 - 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사 및 이를 이용한 직물의 제조방법 - Google Patents

수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사 및 이를 이용한 직물의 제조방법 Download PDF

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KR101938818B1
KR101938818B1 KR1020170126449A KR20170126449A KR101938818B1 KR 101938818 B1 KR101938818 B1 KR 101938818B1 KR 1020170126449 A KR1020170126449 A KR 1020170126449A KR 20170126449 A KR20170126449 A KR 20170126449A KR 101938818 B1 KR101938818 B1 KR 101938818B1
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polyester
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민기훈
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(주)서원테크
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Abstract

본 발명은 저점도폴리에스테르 및 고점도 폴리에스테르 사이드-바이-사이드형 잠재권축사를 심사로, 무기입자를 함유하는 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 편평사를 중간사로, 무기입자를 함유하는 폴리에스테르 스핀드로우 중공사를 초사로 선정하여, 3가지 원사를 동시에 연신 장치에 공급하여, 연신하고, 비접촉 열처리 히터로 열처리를 수행하여 공기교락을 형성한 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사로서 고신축성, 무광택성, 볼륨감, 드레이프성을 가지면서도 실크 또는 울과 같은 천연소재의 촉감을 발휘하도록 하는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 제조방법에 관한 것이다.

Description

수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사 및 이를 이용한 직물의 제조방법{polyester composite having a various shrinkage, and preparation method of fabric using the same}
본 발명은 부분 배향 잠재권축사를 심사(Core)로 이용하고, 무기입자를 함유하는 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 편평사(Spin draw flat Yarn)를 중간사, 무기입자를 함유하는 무광택(Full dull) 폴리에스테르(Polyester) 스핀드로우 중공사(Spin draw hollow Yarn)를 초사(Sheath)로 이용한 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 저점도/개질 고점도 폴리에스테르 사이드 바이 사이드형 잠재권축사를 심사로, 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 편평사를 중간사, 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 중공사를 초사로 이용하여 고신축성, 무광택성, 모(Wool) 또는 실크와 유사한 촉감, 보온성 및 드레이프성이 우수하고 가격 경쟁력이 있는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사 및 이를 이용한 직물의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 신축성을 부여한 가공사는 활동성이 강한 신축성 소재로 주로 사용되어 왔었으나, 최근에 와서는 패션 소재로 상당히 많은 인기를 갖게 되어서 Suit, Pants, 수영복 등 각종 용도로 폭 넓게 사용되고 있는 고가의 원사이다.
폴리에스테르나 폴리아미드 등의 합성섬유는, 그 우수한 물리적 및 화학적 특성에 의해, 의류용 뿐만 아니라, 산업용에도 널리 사용되고 있고, 공업적으로 중요한 가치를 지니고 있다. 그러나, 이들 합성섬유는, 그 모노 데니어가 단일한 분포를 갖으며, 보온성에서 마,면 등의 천연섬유와 차이가 큰 결점이 있었으며, 이러한 결점을 개선하기 위해, 합성섬유를 중공화하는 것이 널리 행해지고 있다. 일반적으로 중공률이 높은 섬유는 많은 공기층을 함유하므로 비중이 작고, 보온성이 우수하다. 따라서, 가벼우면서도 따뜻한 느낌을 주는 우수한 특성을 가지며, 단열옷, 이불, 보온용 이불, 침낭 등에 많이 사용 되어지고 있다.
한편 폴리에스테르 직물의 의마가공 효과를 구현하기 위한 방안의 하나로서 편평사를 사용한 직물이 시도되고 있는데, 편평사(flat yarn)란 폭에 비해 길이가 긴 형태의 섬유단면을 갖는 사각형에 근접한 섬유를 말한다. 이러한 편평사는 섬유단면의 특성으로 인하여 광택, dry감, 차가운 감촉 등의 아마(linen)와 같은 성질을 지님으로서 합성섬유에 대한 새로운 감성 부여의 한가지 수단으로서 최근 깊은 관심의 대상이 되고 있다.
종래에 가연사를 이용하는 신축성 직물의 제조 방법이 한국 공개 특허 제1992-25482호에 공개된 바 있으나, 이 방법은 가연사의 신축성에 한계가 있기 때문에 직물의 고신축성을 저하시키는 문제점이 있었다.
종래의 폴리에스테르 고신축사는 저점도 및 고점도 폴리에스테르를 복합 방사하여 이수축 복합 혼섬사를 제조하고 있는데, 출원번호 제2003-0047497호에서는 "2종의 폴리머 즉, 고유점도 0.4 내지 0.59인 PET 폴리머와 고유점도 0.6 내지 0.85 인 PET 폴리머를 사이드-바이-사이드 단면형태로 복합 방사하여 복합 권축률이 20% 이상인 잠재권축사를 제조하는 방법"을 개시하고 있다. 또한 특허출원 제2003-0026094호 및 제2009-0134146호에서 역시 점도가 상이한 2종의 PET 폴리머를 이용하여 잠재권축성을 향상시키는 방법을 개시하고 있다.
이렇게 제조되는 잠재권축사를 심사로 하고 일반 폴리에스테르사를 초사로 하여 복합사를 제조하여 직물을 제조하면 볼륨감이 우수하고 천연스러운 질감을 가지면서 신축성이 우수한 편직물이 제조될 수 있다.
이러한 복합사 제조에 사용되는 초사인 폴리에스테르사는 일반적으로 복합사 제조 후 자발신장이 가능한 부분 배향사(Partially Oriented Yarn, POY)를 사용함으로써, 편직물 제조 후 후처리 공정에서 심사와의 수축률 차이에 의한 볼륨감을 극대화하고 있다.
지금까지 개발된 대부분의 잠재권축사와 폴리에스테르사를 이용한 복합 가공사에 있어서 수축률 차이를 고려하여 잠재권축사 심사와 폴리에스테르 초사를 모두 부분 배향사(POY)로 선정하고 연신 공정 및 후처리 공정을 통해 수축률 차가 최대로 되도록 설계하여 볼륨감과 신축성을 극대화하는 방향으로 개발이 진행되었다.
한국등록특허 제10-1290954호에서는 심사로 부분 배향(POY) 잠재권축사를 사용하고 초사로 부분 배향(POY) 폴리에스테르사를 사용하면서 심사만을 연신 열처리함으로써 심사와 초사간 수축률 차이를 극대화하였다.
한국등록특허 제10-1579232호에서는 심사로 사이드-바이-사이드형 잠재권축사를 사용하고 초사로 부분 배향(POY) 폴리에스테르사를 사용하면서 초사만을 연신 열처리함으로써 8% 정도의 수축률 차이에 도달하고 있다.
한국등록특허 제10-1423207호에서는 심사로 잠재권축사를 사용하고 초사로 무기안료를 함유하는 부분 배향(POY) 폴리에스테르사를 사용하면서 심사만을 연신 열처리함으로써 심사와 초사간 수축률 차이를 달성하고 있다.
또한, 신축성을 가지는 폴리에스테르 원사의 제조방법으로는 고점도/저점도 폴리에스테르 잠재권축사 단사를 이용한 일례가 공지된 바 있다. 그 일례로, 일본 공개 특허 제2000-160443호에서는 에틸렌테레프탈레이트 단위를 포함하고 제3성분을 공중합 시킨 고점도 폴리에스테르와 에틸렌테레프탈레이트 단위만으로 되는 저점도 폴리에스테르로 된 접합형 복합섬유를 개시하고 있다. 상기 복합섬유는 소정의 인출 속도로 냉각 방출하여 신축성이 향상되었으나, 고점도 및 저점도 폴리에스테르 잠재권축사만으로 생산되기 때문에 비용이 높고 그로 인해 제조된 직물에서 촉감이 Harsh한 문제점과 기능성이 부족한 문제점을 가지고 있다.
또한, 다른 종래 발명으로는 심사 및 초사를 사용하여 권축 필라멘트사가 지니는 고유의 권축(crimp) 특성에 의하여 탄력성, 신장성 등을 높이는 방법에 대한 발명이 있으나, 상기 종래 방법으로는 높은 권축 특성을 갖는 섬유 들의 교락 강도를 높여줄 수 없어서, 복합 가공사를 만들기 어려운 문제가 지적되어 왔다.
종래의 폴리에스테르 복합사는 부분 배향사인 반연신사(Partially Oriented Yarn, POY)와 연신사(Flat Yarn, FY)를 서로 공기교락하여 제조함으로써, 두 소재원사간의 열수축 차이에 의한 스펀(Spun) 복합가공사를 제조하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, 폴리에스테르 복합사의 독특한 표면효과를 위하여, 초부(sheath)에 무기입자를 다량 함유시켜 제조된 폴리에스테르 섬유를 사용하거나, 아세테이트, 레이온, 천연섬유 등을 사용하여 복합사를 제조하는 방법이 공지된 바 있다.
기존의 고수축 잠재권축사를 심사로 하고, 초사로 폴리에스테르 연신사 또는 부분 배향사를 이용한 폴리에스테르 복합 가공사는 두 가지 원사만을 복합할 수 밖에 없기 때문에, 고수축성 및 볼륨과, 신축성, 탄성 회복력이 우수하기는 하나 원사 자체가 가지는 특성으로 인하여 천연소재 즉 울(Wool) 또는 실크(silk) 섬유에 가까운 특성을 발휘할 수가 없었다.
한국등록특허 제10-1546150호 한국등록특허 제10-1626578호 한국등록특허 제10-0737976호
본 발명은 신축 기능성 및 기계적 물성을 고려하여 저점도/고점도 폴리에스테르 부분 배향(POY) 잠재권축사를 심사로, 실크(silk) 섬유 터치를 발현할 수 있는 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 편평사를 중간사로, 울(Wool)과 같은 촉감, 직물의 태, 보온성 및 드레이프성을 고려하여 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 중공사를 초사로 선정하고, 심사인 상기 잠재권축사를 연신 및 비접촉 열처리한 후, 중간사 및 초사와 함께 공기교락시켜 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사를 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한, 이렇게 제조된 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사를 연사한 다음, 제직 및 편직하여 제조된 편직물을 제조함으로써, 신축성, 신축회복성, 볼륨감, 보온성 및 드레이프성 등이 우수하면서도 실크 또는 울(woo)과 같은 촉감을 발휘할 수 있는 의류용 편직물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 저점도 폴리에스테르와 고점도 폴리에스테르를 사이드-바이-사이드형의 전체 섬도가 100 내지 180 데니어인 부분 배향(POY) 폴리에스테르 잠재권축사의 심사연신단계; 상기 연신된 사이드-바이-사이드형 폴리에스테르 잠재권축사를 심사로, 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 편평사를 중간사로, 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 중공사를 초사로 연신 장치에 공급하는 사공급 단계: 상기 심사를 연신 및 비접촉식 열처리하고, 중간사 및 초사와 사도를 일치시키는 단계: 연신 및 열처리된 심사, 중간사 및 초사를 공기 교락을 통해 합사하는 공기교락 단계;및 공기교락된 복합사를 권취하는 권취 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 중간사인 폴리에스테르 스핀드로우 편평사는 무기입자를 1.4 ~ 2.5 중량% 함유하고, 모노 데니어가 1.5 ~ 2.5 데니어인 것을 특징으로 하는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사를 제공한다.
또한, 상기 연신 및 비접촉식 열처리 단계는 제1롤러와 제2롤러 사이의 연신비가 1.65 ~ 1.75이내이며, 제2롤러와 선속도 제어롤러사이의 오버피드율이 1.01 내지 1.03 이고, 제1롤러의 온도는 90 ~ 110, 비접촉 열처리온도는 200 내지 230℃인 것을 특징으로 하는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사를 제공한다.
또한, 상기 초사인 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 중공사는 스핀드로우 중공사 중량 대비 무기입자를 1.4내지 2.5 중량% 함유하고, 모노 데니어가 1.2 내지 1.5 데니어인 것을 특징으로 하는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사를 제공한다.
또한, 상기의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사를 제공한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 저점도/고점도 사이드바이사이드형 부분 배향(POY) 폴리에스테르 잠재권축사를 심사로 하고, 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 편평사를 중간사, 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 중공사를 초사로 하여 이루어진 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사를 제공한다.
상기 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사를 경사 또는 위사로 사용하여 제직하거나 편직하여 제조된 직물은 고신축성, 심색성, 소프트성, 볼륨감, 보온선, 드레이프성이 우수하면서도, 기존에 잠재권축사를 이용한 폴리에스테르 복합사가 가지지 못하는 실크 또는 울(wool)과 같은 촉감을 가지 천연소재와 같은 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 제조장치 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 제조공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사 제조장치(a)의 제2롤러(80) 및 및 선속도 제어롤러(90)의 확대 사진(b)이다.
도 4는 본 발명에 따른 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 염색가공 전후의 원사 구조변화를 나타내기 위한 개념도이다.
이하, 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 발명의 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자기 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위하여 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 제조장치 모식도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 제조공정도이다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 부분 배향 잠재권축사, 중간사 및 초사를 이용한 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사는 도 2에서와 같이 심사연신단계(S10); 심사, 중간사 및 초사의 사공급 단계(S20); 심사를 연신 및 비접촉 열처리하고 중간사 및 초사와 사도를 일치시키는 단계(S30); 연신 및 비접촉 열처리된 심사, 중간사 및 초사의 공기교락 단계(S40); 및 권취 단계(S50)를 포함하여 제조된다.
상기 심사연신단계(S10)는 저점도 폴리에스테르와 고점도 폴리에스테르를 사이드 바이 사이드형의 잠재권축사인 부분 배향(Partially Oriented Yarn:POY) 폴리에스테르사를 연신하는 단계이다. 상기 단계의 연신은 일반적인 폴리에스테르 부분 배향사(POY)의 연신 장치(40)를 이용하여 연신공정을 수행하는 것으로 연신조건은 연신비 1.5 내지 1.65, 연신 온도 90~95℃ 범위에서 수행된다.
본 발명에 사용되는 저점도/고점도 사이드바이사이드형 부분 배향 폴리에스테르 잠재권축사(10)는 저점도 폴리에스테르수지의 고유점도(IV)는 0.42 내지 0.45이고, 고점도 폴리에스테르 수지의 고유점도(IV)는 0.62 내지 0.64인 것이 방사속도 2500 내지 3500m/min의 조건으로 제조되는 100 내지 180데니어가 바람직하다.
고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르의 두 폴리머의 고유점도 차이가 클수록 수축차이에 의한 권축 발현 효과가 크므로 높은 신축성을 나타내지만, 점도차이가 클수록 제직, 편직 공정에서 불량 발생량이 증가하고, 과도한 수축으로 실크(silk) 또는 울(Wool)과 같은 천연 소재와 같은 소프트함과 부드러운 터치를 발휘하는게 한계가 있다.
또한, 고점도 폴리에스테르와 저점도폴리에스테르 사이의 고유점도 차이가 너무 작으면 염색 가공후 원사내의 이성분 사이의 수축률 차이에 의한 신축성 내지 볼륨감을 가지기 어려우므로 상기 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르 사이의 점도차는 0.20 내지 0.22인 것이 바람직하다.
상기 사공급 단계(S20)는 연신된 저점도 폴리에스테르와 고점도 폴리에스테르를 사이드 바이 사이드형의 잠재권축사를 심사(10)로, 무광택 폴리에스테르 스핀드로우(Spin Draw Yarn:SDY) 편평사(20)를 중간사로, 무광택 폴리에스테르 스핀드로우(Spin Draw Yarn:SDY) 중공사(30) 초사로 공급하는 단계로 상기 심사, 중간사 및 초사는 3가지 이상의 원사가 공급될 수 있도록 개조된 크릴(Creel)에 적치되어 얀 가이드(Yarn Guide)을 통하여 공급된다.
상기 중간사(20)는 무광택(Full Dull:FD) 폴리에스테르 스핀드로우 편평사는 빛 투과율이 낮아서 주로 백색 수영복과 같이 속이 비치지 않아야 하는 용도의 원사로 사용되며 염색시 깊은 색상으로 염색되는 소위 심색성을 나타낸다. 또한 폭에 비해 길이가 긴 형태의 섬유단면을 갖는 편평사를 공급하므로 고급스러운 광택과 실크와 유사한 터치감이 발현되고 질감이 우수한 효과를 가질 수 있다.
무광택 폴리에스테르 편평사는 폴리에스테르를 중합할 때 적정량의 무기입자를 1.4 ~ 2.5 중량% 첨가하여 무기입자가 함유된 방사용 칩(Chip)을 제조한 후 이를 방사 및 연신하여 제조된다.
스핀드로우(Spin Draw Yarn:SDY) 편평사는 배향 정도가 낮은 수준으로 섬유를 방사하는 미연신사(Undrawn Yarn:UDY)상태로 제조하는 방사 공정과 연신공정(Drawing)을 방사단계에서 1단계로 통합 생산하는 공법으로 제조된 원사로서 상당한 수준의 배향도를 가지고 있어 별도의 연신이 필요없는 상태의 원사이다.
상기 무기입자는 이산화티타늄(TiO2)또는 산화아연(ZnO) 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 무기입자는 합성섬유가 향균제 및 자외선 차단 효과를 위함이며, 1.4중량% 미만으로 포함될 경우 항균성 및 자외선 차단 효과가 미미하며, 2.5중량%를 초과할 경우 원단에서 줄이 발생되는 단점이 있을 수 있다.
또한 상기 스핀드로우 편평사는 장축과 단축의 비율(편평비)이 1:5 내지 1:15인 방사 구금을 통하여 토출 후 연신사 형태로 방사, 권취한다. 이렇게 제조된 편평사에 의하여 광택 발현과 이형단면에 의한 천연 촉감 발현을 특징을 가지게 된다. 한 편평 단면의 장축과 단축의 비인 편평비에 의한 광산란 효과의 정도가 달라지며, 물성변화가 나타난다. 따라서, 효과사는 단면의 이형도(편평비)가 1:3 내지 1:10인 것이 바람직하다. 일반적으로, 편평비가 높을수록 광택의 발현 효과가 높아지나, 편평비를 높일 경우 방사시 토출후 냉각이 어려워, 원사의 균제도가 떨어지고 강도가 낮아진다. 또한 공정이 불량하여 생산이 어렵다. 따라서, 편평비는 1:10 이하로 설정해야 하며, 1:3 내지 1:6인 것이 바람직하다. 편평비가 1:10을 초과할 경우, 방사 공정이 매우 불량해 진다.
상기 중간사(20)인 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 편평사는 모노 데니어가 1.5 ~ 2.5 데니어로 제조되는 것이 바람직하다. 모노 데니어의 굵기가 1.5 미만이면 염색이 선명하지 않게 되는 문제점이 있고, 2.5를 초과하면 직물의 표면 촉감이 좋지 않게 된다.
상기 초사(30)는 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 중공사로서 일반적으로 사용되는 폴리에스테르 스핀드로우 중공사의 제조공정에서 무기입자를 섬유의 중량 대비 1.4 내지 2.5 중량% 포함하여 제조되며, 모노 데니어가 1.2 내지 1.5데니어로 제조된다. 중공률은 1 내지 80%, 바람직하게는 10 내지 70%이다. 중공률은 전체 면적을 기준으로 중공 면적의 백분율을 의미한다. 중공률이 너무 낮으면 중공에 기인한 보온성과 경량성 등의 물성이 떨어지며, 너무 높을 경우 강도가 저하될 우려가 있다.
스핀드로우(Spin Draw Yarn:SDY) 중공사는 배향 정도가 낮은 수준으로 섬유를 방사하는 미연신사(Undrawn Yarn:UDY)상태로 제조하는 방사 공정과 연신공정(Drawing)을 방사단계에서 1단계로 통합 생산하는 공법으로 제조된 원사로서 상당한 수준의 배향도를 가지고 있어 별도의 연신이 필요없는 상태의 원사이다.
중공사는 단면상에 중공(中空)이 형성된 원사로서 통상적으로 중공부 형성이 가능한 특수 방사 구금을 통해 용융 중합체를 압출한 후 방사구금 직하에서 급속냉각하고, 연신 및 권취하는 방법으로 제조된다. 이러한 중공사의 장점은 상기한 바와 같이 원사 내부에 일정 비율의 중공부가 형성되므로 원사의 무게 감소로 인한 비중 감소로 경량감을 느낄 수 있는 점을 들 수 있으며, 또한 부가하여 중공사는 그 중공부에 일정한 공기를 함유하므로서 공기의 낮은 열전도율을 이용하여 보온성을 유지하고 촉감을 우수하게 할 수 있게 된다.
무광택 폴리에스테르 스핀드로우 중공사는 폴리에스테르를 중합할 때 적정량의 무기입자를 1.4 ~ 2.5 중량% 첨가하여 무기입자가 함유된 방사용 칩(Chip)을 제조한 후 이를 방사 및 연신하여 제조된다. 구금공의 세변이 반지름이 R인 원호모양으로 되어 있으며, 상기 구금공은 세변의 꼭지점으로부터 돌출된 3개의 돌기부를 가지며, 또 세변의 각 구금공 사이에는 간극을 가지며 전체적으로 구금공의 형상이 3각형으로 되어 있는 삼각단면 중공섬유 제조용 방사구금을 이용하여 중공사를 제조할 수 있으며, 상기 구금공의 형상은 기존에 공개된 다양한 형상을 이용하여 제조될 수 있다.
상기 무기입자는 이산화티타늄(TiO2)또는 산화아연(ZnO) 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 무기입자는 합성섬유가 향균제 및 자외선 차단 효과를 위함이며, 1.4중량% 미만으로 포함될 경우 항균성 및 자외선 차단 효과가 미미하며, 2.5중량%를 초과할 경우 원단에서 줄이 발생되는 단점이 있을 수 있다.
모노 데니어가 1.2데니어 이하이 경우에 염색 가공 후에 스핀드로우 중공사의 신장에 따른 촉감 및 외관이 우수하나 강도가 약하게 되어 필링(filling) 발생이 심하게 되며, 모노 데니어가 1.5데니어를 초과하게 되면 염색가공 이후에 신축성이 저하되고, 뻣뻣한 촉감을 가지가 되어 부정적 품질을 나타내게 된다.
상기 사공급단계(S20) 이후에는 심사(10)가 얀 가이드(50)(Yarn Guide)를 통하여 동시에 제1롤러(60)에 공급된다. 제1롤러(60)에 공급된 심사는 제1롤러와 제2롤러에 의하여 연신되고 비접촉식히터(70)를 통하여 비접촉 열처리 된다. 반면 중간사(20)와 초사(30)는 얀 가이드(120, 130)를 통하여 제2롤러에 직접 공급되어 상기 연신 및 비접촉 열처리된 심사, 중간사 및 초사의 사도를 일치시키는 단계(S30)가 이루어진다.
종래의 기술은 심사, 중간사 및 초사를 동시에 방사하고 연신 및 열처리를 진행하여 복합가공사를 제조하는 방법이 주를 이루로 있었다. 다만, 도 1를 참조하면, 본 발명에서는 심사(10)만 연신 및 열처리를 진행하고, 중간사(20) 및 초사(30)는 연신 및 열처리 없이 제2롤러로 직접 공급하여 심사와 함께 공기교락을 시키는데 특징이 있다.
이렇게 연신 및 열처리를 거친 심사와 하고 연신 및 열처리를 거치지 않은 중간사 및 초사를 포함하고 있는 복합사로 직물을 제조하면 심사, 중간사 및 초사의 수축률 차이에 의하여, 볼륨감이 우수하고 천연스러운 질감을 가지면서 신축성이 우수한 편직물이 제조될 수 있다.
상기 제1롤러(60)과 제2롤러(80)에 의하여 1.6 내지 1.75의 연신비가 부여되며, 제2롤러(80)과 선속도 제어롤러(90)사이의 오버피드율은 1.01 내지 1.03 범위이다. 제1롤러(60)는 90 ~ 110 ℃, 비접촉시 히터(70)는 200 내지 230℃ 조건으로 열처리를 수행한다.
상기 선속도 제어롤러(90)는 제2롤러(80)의 표면의 일부(롤러 폭의 1/2)를 절삭공구를 이용하여 절삭하게 되면 제2롤러(80)의 절삭부분의 직경이 감소하게 되고, 그 선속도 제어롤러(90)을 통과하는 복합사의 선속도가 감소하게 된다. 이렇게 제2롤러(80)의 표면을 절삭하여 직경이 감소된 절삭부분을 선속도 제어롤러(90)라고 정의한다.
상기 제1롤러와 제2롤러의 연신비에 있어서, 연신비가 1.6 이하로 낮으면 사도 이탈로 작업성이 현저하게 저하될 뿐만 아니라, 섬유 내부의 분자의 배향도가 낮게 되어 연신 및 열처리 단계에서 추가 연신이 발생되어 염색 가공 후 수축 특성이 크게 되어 부드러운 촉감 및 실크(silk)와 같은 외관 및 촉감을 발휘하기 어렵게 되며, 연신비를 1.75 이상으로 높이게 되면 연신 및 열처리 공정에서 원사에 걸리는 장력이 증가하고 공기교락이 제대로 형성되지 않는 문제점이 발생된다.
또한 연신비가 1.6 내지 1.75 수준으로 자연 연신비보다는 높으므로 복합사를 안정화시키기 위하여 제1롤러의 온도를 90 ~ 110 ℃를 유지하며, 비접촉 열처리온도는 200 ~ 230 ℃에서 이루어지게 된다.
제2롤러(80)과 선속도 제어롤러(90) 사이의 오버피드가 1.01 이하인 경우에는 사도에 부여되는 장력이 커져서 공기 교락 향상 효과가 저조하며, 제2롤러(80)과 선속도 제어롤러(90) 사이의 오버피드율이 1.03을 초과하게 되면 Yarn 떨림, 사도 이탈 및 권취 상태에도 영향을 미쳐 품질 불량이 증가하게 된다.
상기 공기 교락단계(S40)는 상기 연신 및 비접촉 열처리된 심사와 제2롤러에 직접 공급되는 중간사 및 심사를 공기 교락을 통해 합사하는 단계로 일반적인 공기 교락을 위한 에어노즐장치(100)을 통해 수행된다. 공기교락을 위한 에어노즐장치(100)에는 각 2.5~3.5 kg/m2 이내의 압력을 가한다. 공기 교락의 개수는 1미터당 40 내지 80개의 교락수로 수행된다.
에어노즐의 압력이 2.5 kg/m2 이하이면 공기교락이 너무 적어 문제가 발생될 수 있고, 3.5 kg/m2이상이면 원사의 손상이 발생되는 문제점이 있다. 또한 공기교락을 40 EA/M 미만으로 수행하면 공정 통과성에 문제가 있고, 80 EA/M 초과 시에는 직물 및 편물에서 줄 모양의 인터레이스(interlace) 결점이 발생하는 문제점이 있다.
제2롤러(80)와 선속도 제어롤러(90)의 직경 차이에 기인한 선속도 차이가 오버피드의 효과로 나타나고, 이 선속도 차이에 의하여 에어노즐(100)을 통과하는 복합사의 장력이 감소하여 공기교락 강도가 증가하게 된다.
선속도 제어롤러(90)에 의한 오버피드 부여는 제2롤러(80)과 권취롤러(110) 사이에 부여되는 오버피드와는 다르게 권취되는 복합사의 권취장력에는 거의 영향을 미치지 않으면서 에어노즐(100) 부근의 사도에서 복합사의 장력을 낮춰 복합사의 공기 교락을 원활하게 한다.
도 4은 본 발명에 따른 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 염색 전후의 원사의 변화를 나타낸 개념도이다. 본 발명에 따라 제조된 수축률이 다양한 복합사는 권취 단계 이후에 심사인 잠재권축사, 중간사의 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 편평사 및 초사인 무광택 폴리에스테르사가 거의 균일하게 굴곡을 형성하면서 측면을 구성하므로, 균일한 굵기와 균제도를 가지므로 복합사를 이용한 편직 및 제직 공정이 용이하게 수행될 수 있다. 그러나 편직물을 이용하여 염색 가공한 이후에는 수축률 차이로 인하여 심사는 중심에서 미세한 굴곡을 형성하고, 중간사는 일정한 수준의 굴곡을, 초사인 스핀드로우 중공사는 최대로 많은 굴곡특성을 보이면서 표면에 돌출되며 고신축사의 특성을 발휘하게 된다. 그 결과 중간사에 의한 실크와 같은 부드러운 촉감과 표면에 돌출되는 초사에 의한 울(Wool)의 촉감을 가지면서도 볼륨감, 신축성, 드레이프성을 발휘할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사에 600~2000TM 범위 내에서 꼬임(Twist)을 부여하는 연사 공정을 거쳐 직물 제조용 원사로 제조한다. 상기 연사 된 원사를 경사 또는 위사로 사용하여 제직하거나 편물로 제편하여 제조된 직물을 100~130℃에서 2~5시간 동안 고온 고압 래피드 염색기에서 염색하는 통상적인 폴리에스테르 염색 방법을 적용하여 원단으로 제조할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 이용하여 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
155D/24F이며 고유점도가 0.43dl/g인 저점도 폴리에스테르 및 고유점도가 0.63dl/g인 고점도 폴리에스테르 수지를 복합방사하여 사이드-바이-사이드형 폴리에스테르 부분 배향 잠재권축사를 연신비 1.6, 연신 온도 95℃로 연신하여 97D/24F 사이드-바이-사이드형 폴리에스테르 잠재권축사를 제조하였다.
또한, 모노 데니어가 2.08데니어이고, TiO2를 원사 중량의 1.5 중량% 포함하는 75D/36F 무광택(FD) 폴리에스테르 스핀드로우 편평사를 제조하였다.
그리고 모노 데니어가 1.39데니어이고 TiO2를 원사 중량의 1.5 중량% 포함하는 50D/36F 무광택(FD) 폴리에스테르 스핀드로우 중공사를 제조하였다.
상기 심사연신단계를 거친 155D/24F 사이드-바이-사이드형 폴리에스테를 심사를 얀가이드를 통하여 제1롤러에 공급하여 연신 및 비접촉 열처리를 수행하였다. 제1롤러(60)과 제2롤러(80)사이의 연신비는 1.3, 제2롤러(80)과 선속도 제어롤러(90)사이의 오버피드율은 1.02, 제1 롤러의 온도는 100℃, 제 2롤러의 온도는 실온, 비접촉 열처리 히터 온도는 220℃이며, 75D/36F 무광택(FD) 폴리에스테르 스핀드로우 편평사를 중간사로, 50D/36F 무광택(FD) 폴리에스테르 스핀드로우 중공사를 초사로 제2롤러에 얀가이드를 통하여 직접 공급하였다.
제2롤러(80)과 권취롤러(11)간의 오버피드율은 1.18, 공기교락을 위한 에어노즐 압력은 3.0kg/cm2으로 복합사를 제조하였다. 또한, 이렇게 제조된 폴리에스테르 복합가공사를 1400TM으로 연사하여 편물을 제조하고 염색하여 의류용 편직물을 제조하였다.
<실시예 2>
실시예 2는 제1롤러(60)과 제2롤러(80)사이의 연신비를 1.4로 제어한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
<실시예 3>
실시예 3는 제1롤러(60)과 제2롤러(80)사이의 연신비를 1.5로 제어한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
<실시예 4>
실시예 4는 제1롤러(60)과 제2롤러(80)사이의 연신비를 1.6로 제어한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
<실시예 5>
실시예 5는 제1롤러(60)과 제2롤러(80)사이의 연신비를 1.7으로 제어한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 제조하였다.
이하 실시예 1 내지 실시예 5를 아래의 방법에 의해 물성 시험을 하여 표 1에 나타내었다.
(1) 장단섬유 복합가공사의 강신도 측정
원사의 섬도는 1회 회전시 1M인 타래를 90M 감아 무게로 측정하고 9,000M로 환산하여 계산하였으며, 강도 및 신도, 탄성회복률은 자동인장시험기(Textechno社)를 사용하여 50cm/min의 속도, 50cm의 파지거리를 적용하여 측정하였다.
[표 1]
Figure 112017095452311-pat00001
상기 표 1을 살펴보면, 복합사의 강도는 연신비가 높아질수록 강도가 증가하는 경향을 보였으며, 실시예 4 및5에서 연신비를 1.6 및1.7으로 하였을 때 강도가 가장 높은 것을 확인할 수 있다.
(2) 직물의 신축성, 신축 회복율
직물의 신축성은 KSK 0352 5.2.2의 측정방법으로 10회 측정하고, 직물의 신축 회복율은 KSK 0541의 측정방법으로 10회 측정하였다.
(3) 촉감(청량감 및 소프트성)
10명의 전문가에 의한 관능검사 결과 8명 이상이 청량감 및 소프트성이 있다고 판단할 경우를 "○" 6~7명이 청량감 및 소프트성이 있다고 판단할 경우를 "△" 5명 이하가 청량감 및 소프트성이 있다고 판단할 경우를 "X"로 구분하였다.
(4) 광택 및 외관 특성
10명의 전문가에 의한 관능검사 결과 8명 이상이 광택이 적고 자연스러우면, 표면 불량이 없다고 판단할 경우를 "○" 6~7명이 광택이 적고 자연스러우면 불량이 없다고 판단할 경우를 "△" 5명 이상이 부정적 판단할 경우 판단할 경우를 "X"로 구분하였다.
[표 2]
Figure 112017095452311-pat00002
상기 표 2를 참고하면, 직물의 신축성, 신축 회복율, 촉감(태 및 소프트성), 외관특성이 연신비가 가장 높은 실시예 4 및 5에서 가장 우수한 특성을 나타내었다. 표 1에서 검토한 바와 같이 복합사의 강도가 높아지므로, 이로부터 제조된 직물의 신축성이 증가하는 효과를 나타내는 것으로 판단된다. 또한, 초사로 편평사, 심사로 중공사를 사용하였기 때문에 직물의 촉감과 외관에서는 크게 차이가 나지 않는 것으로 나타났다.
10: 심사
20: 중간사
30: 초사
40: 심사연신 장치
50: 얀가이드(Yarn Guide)
60: 제1롤러
70: 비접촉 열처리히터
80: 제2롤러
90: 선속도 제어롤러
100: 에어노즐
110: 권취롤러
120: 얀가이드(Yarn Guide)
130: 얀가이드(Yarn Guide)

Claims (6)

  1. 저점도 폴리에스테르와 고점도 폴리에스테르를 사이드-바이-사이드형의 전체 섬도가 100 내지 180 데니어인 부분 배향(POY) 폴리에스테르 잠재권축사의 심사연신단계;
    상기 연신된 사이드-바이-사이드형 폴리에스테르 잠재권축사를 심사로, 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 편평사를 중간사로, 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 중공사를 초사로 연신 장치에 공급하는 사공급 단계:
    상기 심사를 연신 및 비접촉식 열처리하고, 중간사 및 초사와 사도를 일치시키는 단계:
    연신 및 열처리된 심사, 중간사 및 초사를 공기 교락을 통해 합사하는 공기교락 단계;및
    공기교락된 복합사를 권취하는 권취 단계를 포함하고,
    상기 심사 연신 및 비접촉식 열처리 단계는 제1롤러와 제2롤러 사이의 연신비가 1.60 내지 1.75이내이며, 제2롤러와 선속도 제어롤러 사이의 오버피드율이 1.01 내지 1.03 이고, 제1롤러의 온도는 90 ~ 110℃이며, 비접촉 열처리온도는 200 내지 230℃인 것을 특징으로 하는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중간사인 폴리에스테르 스핀드로우 편평사는 무기입자를 1.4 ~ 2.5 중량%함유하고, 모노 데니어가 1.5 ~ 2.5 데니어인 것을 특징으로 하는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 무기입자는 이산화티타늄(TiO2)또는 산화아연(ZnO) 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 초사인 무광택 폴리에스테르 스핀드로우 중공사는 스핀드로우 중공사 중량 대비 무기입자를 1.4 내지 2.5 중량% 함유하고, 모노 데니어가 1.2 내지 1.5 데니어인 것을 특징으로 하는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무기입자는 이산화티타늄(TiO2)또는 산화아연(ZnO) 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 수축률이 다양한 폴리에스테르 복합사.

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