KR101925776B1 - 소모조 폴리에스테르 복합 가공사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 심색성이 우수하고, 다색조(多色調)의 자연스러운 색감을 나타나면서도 소모사 사용 원단과 유사한 외관과 탄성을 갖는 소모조 폴리에스테르 복합 가공사의 제조방법에 관한 것으로서 본 발명에 의해 원사인 폴리에스테르 미연신사와 부분연신사가 높은 수축율을 보유함에도 불구하고, 본 발명 조건의 열처리에 의하여 빨리 안정화를 도모할 수 있어 소모조 외관과 촉감을 구현할 수 있으며, 다색성에 의한 천연섬유와 같은 자연스런 외관을 발현할 수 있을 뿐 아니라 제직시 탄력과 심색성에 유리한 원단을 제공할 수 있다.

Description

소모조 폴리에스테르 복합 가공사의 제조방법{Process Of Producing Worsted―Like Polyester Interlaced Yarn}

본 발명은 심색성이 우수하고, 다색조(多色調)의 자연스러운 색감을 나타나면서도 소모사 사용 원단과 유사한 외관과 탄성을 갖는 소모조 폴리에스테르 복합 가공사의 제조방법에 관한 것이다.

폴리에스테르 가공사 및 직물을 연구하는 이들은, 폴리에스테르의 다전성(多轉性) 또는 가전성(可轉性, versatileness)를 활용하여 천연섬유와 유사한 외관과 감촉을 갖게 하기위해 연구를 거듭해 왔다.

그 중에도 PET섬유의 제조 과정에 있어서의 진행 속도, 처리 온도 및 열처리 방식 그리고 차후 공정에서의 열 부여에 따라 전혀 색다른 양상을 보이는 점을 주시 연구해 왔으며, 그 중에도 가장 많이 접근하고자 했던 목표가 소모사의 촉감과 외관을 갖는 가공사를 제조하고자 한 것이다.

국내에서 시도되어 온 대표적인 예로는 대한민국공개특허제10-1993-0006204호로서, 비수수축율이 높은 폴리에스테르 고배향 미연신사와 비수축율이 8% 이상인 폴리에스테르 연신사를 혼섬 유체 처리한 다음에 80∼180℃의 온도로 열처리하여 제조하는 방법인데, 이 방법에 의한 혼섬사의 경우 잠재적인 이수축혼섬사의 제조는 가능하나, 방적사 외관에는 크게 미치치 못하고 장섬유 특유의 외관을 보일 수 밖에 없었다.

또한, 상용화하고 있는 소모조복합가공사의 범주에는 상기 특허의 심사부를 이루는 폴리에스테르 연신사 부분을 폴리에스테르 연신가연사로 대체하는 시도가 있었는 바, 가연사 크림프에 의하여 폴리에스트 연신사 100% 제품 특유의 차분함을 없애는 효과는 있을지 모르겠으나, 근본적인 소모조 가공사로의 접근에는 많은 차이가 있었다.

또한, 유사한 기술로서, 대한민국공개특허제10-2014-0085716호에서는 상기 대민국공개특허제10-1993-0006204호의 내용 중 고배향미연신사 부분을 '태섬부와 세섬부가 일정 비율로 포함된 구금형태의 것에 의해 방사된 것으로 대체한다'는 것을 제외하면 큰 기술 맥락에서는 차이가 없음을 알 수 있다.

마찬가지로 대한민국공개특허제10-2011-0070264호에서는 이수축 복합사를 구성하는 사를 원형단면의 고수축사와 이형단면의 저수축사, 이형단면의 고수축사와 원형단면의 저수축사 및 이형단면의 고수축사와 이형단면의 저수축사로 구성하는 등의 수축율이 다르면서 단면의 모양이 다른 원사를 복합하는 기술에 치중하고 있으나, 이 또한 소모조 방적사의 외관을 구현하기에는 한계가 있을 수 밖에 없었다.

대한민국공개특허제10-1993-0006204호 대한민국공개특허제10-2011-0070264호 대한민국공개특허제10-2014-0085716호

따라서 본 발명자는 상기 선행기술이 가지는 한계를 극복하여 폴리에스테르 가공사의 소모조 외관과 촉감을 구현을 위해 1) 수축특성과 염색성이 다른 원사를 연사하고 제직하였을 때, 코어 앤 이펙트 구조를 보유해야 하며, 2) 구성원사가 다층구조를 형성하는 것이 원단의 탄력과 심색성에 유리하며, 광원의 산란에 의하여 천연섬유의 외관을 구현하는데 도움이 되며, 3) 폴리에스테르 부분연신사가 1, 2종의 원사와 복합될 경우 다색성에 의한 자연스런 외관을 발현한다는 점, 4) 폴리에스테르 미연신사와 부분연신사가 높은 수축율을 보유함에도 불구하고, 일정한 조건의 열처리에 의하여 빨리 안정화된다는 점에 착안하여 본 발명과 같은 소모조 복합사를 제공하기에 이르렀다.

그러므로 본 발명에 의하면, 3종의 원사를 공기교락에 의하여 합사하고 열처리하고 권취함을 특징으로 하는 소모조 폴리에스테르 복합 가공사의 제조방법이 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 3종의 원사를 특정 조건으로 합사하고 열처리하고, 이후 추가공정으로 연사(twist)를 시행하여, 결과적으로 최종 가공지 상에 소모조 외관과 촉감을 구현하는 소모조 폴리에스테르 복합 가공사의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 제조방법은 도 1의 공정도에 도시된 바와 같이 우선, 3종의 원사를 공기교락에 의하여 합사하고 열처리하게 된다.

본 발명에서 원사로서 사용되는 상기 3종의 원사는 비수수축율이 10~40%의 수축성을 갖는 폴리에스테르필라멘트 연신사, 폴리에스테르 고배향미연신사 및 폴리에스테르 부분연신사가 바람직하다.

상기 3종의 원사 중 한 원사(1)인 비수수축율이 10~40%의 수축성을 갖는 폴리에스테르필라멘트 연신사는 통상의 고수축사나 사이드 바이 사이드 타입의 고권축사를 사용하게 되는데, 통상의 고수축사라 함은 저온연신 방법에 의하여 수축율을 높인 것이거나, 중합시 테레프탈산 대신에 이소프탈산을 사용하거나 비스페놀A-에틸렌옥사이드와 같은 부가물을 사용하는 것이거나, 에틸렌글리콜 대신 P.P-디하이드록시 디페닐술폰 등의 글리콜을 사용하는 경우 등과 같은 공중합 폴리에스테르사등을 지칭하게 되며, 또한 사이드 바이 사이드(side by side) 타입의 고권축사는 PTT+PET, 중합 IV차이를 이용한 권축사, 공중합과 일반중합의 조합에 의한 물성차를 발현하는 권축사 등의 통상의 잠재권축사를 지칭하는데, 이러한 사이드 바이 사이드 타입의 권축사는 일반적인 연신사에 비하여 95℃에서의 비수수축율은 많이 높지 않으나, 폴리에스테르 연사물이 적용되는 100~130℃의 로타리 와셔 정련 축소 조건에서는 기계 회전등의 외력에 의하여 급격하게 수축하여 고수축사로서의 특성을 보이는 것이다.

또한 함께 사용되는 다른 원사(2)는 2500 ~ 4,000 m/m로 방사된 폴리에스테르 고배향 미연신사(POY)이며, 또한 함께 사용되는 다른 원사(3)는 폴리에스테르 부분연신사로서 Thick & thin 부분을 가지는 원사인데, 원사(2)와 같은 고배향미연신사를 드로우와인더 등에서 약 90 ~ 150℃의 온도하에서 1.25 ~ 1.5배의 연신비로 불완전하게 부분연신하여 제조한 원사이다.

최종 복합가공사에서 이렇게 복합되는 원사 구성의 확인은, 고수축사(1)의 경우 연사된 실의 측면 및 단면 사진에 의의하여 다층구조의 코아 부분을 형성하고, 부분연신사(3)는 복합가공사에서 중층 부분을 차지하면서 염색시 교호 농담효과를 발현하는 역할을 하며, 고배향미연신사(2)의 경우 복합가공사에서 가장 농색의 겉층 부분을 차지하면서 표면의 미세 촉감과 벌키성을 부여하는 작용을 하게 된다.

그리고 상기 3종 원사를 복합함에 있어서 그 조성비도 중요할 터인데, 복합가공사의 코아부를 이루는 고수축사(1)가 총섬도의 20~35중량%, 다색조 역할을 하는 부분연신사(3)는 총섬도의 30~45중량%, 그리고 표면 촉감과 벌키성을 나타내는 고배향미연신사(2)는 총섬도의 20~35중량%를 차지하는 것이 당 발명의 효과인 3층 구조의 직물 구조를 구현하는데 바람직하다.

교락장치(4)에 의한 공기교락시 공기압은 1~3.5kgf/㎠ 이고 노즐 규격이 1.3∼1.7Φ이며 250 ∼ 500 m/m의 사속과 0.2∼2%의 과급율로 교락하게 되면 교락갯수 35 ∼ 90ea/m를 보이게 되어 균일한 열처리 측면뿐만 아니라, 이후 연사 및 제직 공정 통과성 측면에서 바람직하며, 교락공정후 열처리 과정으로 넘어간다.

열처리공정은 접촉식 히터(5)를 이용하여 160 ~ 230℃에서 300 ~ 600m/m의 속도로 오버피드율 0.2 ~ 1.5%로 상기 교락된 3종의 원사를 통과시켜 열안정시키는 것이 바람직한데, 공기교락 이후에 열처리를 하는 이유는, 후처리로서 합연에 의해 연(Twist)을 부여하고 제직하는 경우에 연 부여후 연지(vacuum set) 공정에서 열처리를 할 수도 있으나, 실린더 내외층간 열처리 차이가 발생하여 색단 등의 문제를 일으키기도 하므로, 원사 복합시 즉, 교락후 열처리함이 유리하며, 또한 본 발명의 원사를 무연으로 편물로 적용할 경우는 열탕에서의 급격한 수축에 의한 주름 발생 등을 방지하기 위하여 상기와 같은 사전 열처리에 의한 열안정화를 도모하는 것이 바람직하다 하겠다.

구체적으로 열처리하는 메커니즘을 보면, 열처리 기구에 있어서의 히터의 길이, 주행 속도, 과급율의 결정이 이후 공정에서의 원사 품질의 균일성을 결정짓는 요소가 될 것이다.

상기와 같이 열처리한 복합사는 열처리 상태 그대로 환편, 횡편 등의 편물에도 적용 가능하나, 직물의 경우 소모조 원단의 외관을 구현하려면 보편화되어 있는 투포원(2/1) 연사기에서 추가적으로 연(撚)의 부여가 바람직하다. 이 때 특정섬도에 대하여 일정 범위 이하의 연수를 부여하면, 벌키성은 좋을지 몰라도 원단의 차분한 외관과 색조, 반발탄성의 발휘가 곤란하며, 연수가 일정 범위를 초과하면 다층구조의 발현이 힘들어지고 마이크로 이색조(異色調)가 되어, 인공적인 외관으로 변하는 문제가 발생한다. 본 발명에서는 상기 열처리 이후 추가적으로 연사 공정을 행함에 있어서 아래 식 1에 해당하는 연수를 적용하였을 때 원단상에 발현되는 소모조 효과가 가장 양호한 것으로 판단하였다.

적용연수 (T/M) = 50,000×[(2.5∼6.2)/복합후총섬도] ---- 식 1)

그러므로 본 발명에 의하면, 원사인 폴리에스테르 미연신사와 부분연신사가 높은 수축율을 보유함에도 불구하고, 본 발명 조건의 열처리에 의하여 빨리 안정화를 도모할 수 있어 소모조 외관과 촉감을 구현할 수 있으며, 다색성에 의한 천연섬유와 같은 자연스런 외관을 발현할 수 있을 뿐 아니라 제직시 탄력과 심색성에 유리한 원단을 제공할 수 있었다.

도 1은 드로우와인더(Draw winder)를 이용하여 제조하는, 본 발명의 소모조 폴리에스테르 복합 가공사의 제조공정 모식도이며,
도 2는 본 발명에 의한 소모조 폴리에스테르 복합 가공사의 사외관사진이다.

다음의 실시예에서는 본 발명의 소모조 폴리에스테르 복합 가공사를 제조하는 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1]

비수수축율이 18%인 IPA 공중합타입 고수축 폴리에스테르필라멘트 연신사 60d/24fila(A)와, 3500m/m의 속도로 방사된 폴리에스테르 고배향미연신사(B) 85d/72fila 그리고 B와 같은 방식으로 제조된 120d/72fila 고배향미연신사를 115℃의 온도와 연신비 1.38로 드로우와인더에서 연신한 87d/72fila. 폴리에스테르 부분연신사(C)의 3종 원사를 Murata-33H 타입의 교락장치에서, 1.9kgf/㎠ 에어압력, 1.5Φ의 Nozzle에서 선교락한 후, 제1히터에서 190℃의 온도와 550m/m의 사속으로 열처리하여 232d/168f 복합사를 제조하였다. 이후 통상의 2/1 Twister에서 900 T/M의 좌, 우연 방향으로 연사하고 85도의 온도에서 연지한 후 좌우연 교호 배열하여 경사본수 7800본, 위입본수 85T/inch의 밀도로, Moss crepe 조직으로 제직한 후, 110℃ Rotary washer 정련 수축 한 이후 통상의 염색가공을 거쳐 가공지를 완성하였다.

[실시예 2]

비수수축율이 10%인 PTT/PET 사이드 바이 사이드 타입 잠재권축사 50d/24fila(A)와, 3500m/m의 속도로 방사된 고배향미연신사(B) 85d/72fila, 그리고 B와 같은 방식으로 제조된 120d/36fila 고배향미연신사를 Ishikawa 드로우와인더에서 125℃의 온도와 연신비 1.33으로 연신한 90d/36fila 부분연신사(C)의 3종 원사를, 재차 (C)원사를 제조하였던 Draw winder에서 600m/m의 사속과 180도의 온도와 0.1%의 과급 조건으로 H/Plate 열처리하고 교락을 부여하여 235d/132f의 복합사를 제조하였다. 이후 900 T/M의 좌우연을 부여하고, 실시예1과 같은 방법으로 Moss crepe 직물을 제직한 후 염색가공 하였다.

[비교예 1]

비수수축율이 18%인 IPA 공중합타입 고수축 폴리에스테르 연신사 90d/24fila(A)와, 3500m/m의 속도로 방사된 고배향미연신사(B) 150d/72fila의 2종 원사를, 실시예1과 동일한 방법으로 선교락 및 열처리 하여 240d/96fila의 복합사를 제조하였다. 이 복합사에 이후 실시예1과 같은 방식으로 제직, 염색가공 하였다.

[비교예 2]

실시예1과 동일한 방법으로 232D의 3종 혼섬 열처리 복합사를 제조한 후,

1500 t/m을 부여한 점 이외에는 동일한 방법으로 제직, 염색가공 하였다.

[비교예 3]

대한민국공개특허제10-1993-0006204호와 같은 방식으로, 비수축율이 8%인 폴리에스테르 75d/36fila 연신사와 3500m/m의 속도로 방사된 고배향 미연신사 120d/72fila를 실시예1과 같은 방식으로 혼섬하고 열처리 한 후 900TM의 좌우연을 적용하고, 실시예 1과 같은 방법으로 경위사 적용하여 제직하고 염색가공하였다.

[비교예 4]

제직시 부여한 연수가 520인 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 위와 같은 방법으로 시험한 실시예와 비교예를 관능 검사한 결과표는 다음 표 1과 같았다.

구분	실시예1	실시예 2	비교예 1	비교예2	비교예3	비교예 4
원단 외관	자연스러운 Spun조 외관	자연스러운 Spun조 외관	전형적인 PET필라멘트 직물의 외관	실시예1에 비하여 방적사조 부족	전형적인 PET 필라멘트 직물의 외관	방적사조이나 거친 외관
이색조	은은한 3톤	은은한 3톤	Solid tone	미세한 2톤	Solid tone	거친 3톤
광택	Dull한 광택	Dull한 광택	미세한 금속성 광택	Dull한 광택	미세한 금속성 광택	Dull한 광택
원단의 반발력	반발력 우수	반발력 우수	반발력 양호	반발력우수	반발력 양호	반발력부족

1 : 폴리에스테르필라멘트 연신사 2 : 폴리에스테르 고배향미연신사
3 : 폴리에스테르 부분연신사 4 : 교락장치
5 : 히터 6 : 권취롤러

Claims (4)

1. 비수수축율이 10~40%의 수축성을 갖는 폴리에스테르필라멘트 연신사는 총섬도의 20~35중량%, 폴리에스테르 고배향미연신사는 총섬도의 20~35중량% 및 폴리에스테르 부분연신사는 총섬도의 30~45중량%로 공급하여 상기 3종의 원사를 공기교락에 의하여 합사하고 접촉식 히터를 이용하여 160 ~ 230℃에서 300 ~ 600m/m의 속도로 오버피드율 0.2 ~ 1.5%로 통과시켜 열안정시키는 열처리하고 권취함을 특징으로 하는 소모조 폴리에스테르 복합 가공사의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 열처리 공정 이후 추가적으로 연사 공정을 행함에 있어서 부여하는 연수가 아래 식 1에 해당함을 특징으로 하는 소모조 폴리에스테르 복합 가공사의 제조방법.
   적용연수 (T/M) = 50,000×[(2.5∼6.2)/복합후총섬도] ---- 식 1)

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