KR100591582B1 - 층간 및 트랜스퍼 테일의 물성차를 최소화한 탄성사권사체 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 권사체의 최내층 부위와 정상 권취부 사이에 트랜스퍼 테일(transfer tail)을 구비하는 것을 특징으로 하는 다이렉트(Direct) 혹은 원스텝 권취방법으로 제조된 탄성사 권사체 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 탄성사 권사체는 후공정에서 권사체의 외층, 중층, 내층 등 층간 물성차가 최소화되고, 층간 해사장력 편차가 작고 균일하며, 트랜스퍼 테일의 연결로 연속적인 해사가 가능하여 후공정 제품의 품질 균일성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 현저한 효과를 제공한다.
탄성사, 권사체, 트랜스퍼 테일, 최내층, 층간 물성차, 해사성, 트랜스퍼 테일 형성용 파티션 보드
Description
도 1은 종래의 오토 체인지 (Auto-change) 방식에 의한 탄성사 제조방법의 공정을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 의한 탄성사 권사체의 제조방법의 각 공정을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 의한 탄성사 권사체의 개략도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 스핀들 2: 지관
3: 탄성사 권사체 4: 사절체 장치
5: 와인더 헤드 6: 프릭션 로울러
7: 트랜스퍼 테일 형성용 파티션 보드
본 발명은 탄성사 권사체 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 권사체의 최내층 부위와 정상 권취부 사이에 트랜스퍼 테일(transfer tail)을 구비하여 권사체의 외층, 중층, 및 내층의 층간 물성차가 최소화되고, 후공정 해사성이 우수하며, 후공정 제품의 물성 균일성 및 생산성이 향상된 탄성사 권사체 및 그의 제조방법에 관계한다.
탄성사는 신축성이 뛰어나고 탄성이 우수하여 신축성이 요구되는 많은 상품 분야, 예컨대 산업용 자재, 의료용 자재 또는 의류용 자재로 사용되고 있다. 특히 100 데니어 이상의 태섬도 탄성사의 경우에는 라셀, 사틴, 파워 네트, 소폭 직물, 스타킹 밴드 및 기저귀용 등의 다양한 용도로 사용된다.
탄성사는 통상 권사체로서 제공되고 그 권사체로부터 탄성사를 해사하여 사용하는데, 해사할 때 일정한 해사장력이 유지되려면 권사체의 외층, 중층, 내층 등 전체 부위의 물성이 균일해야 하고, 각 부위의 해사성이 유사해야 한다. 이러한 요구 특성은 탄성사의 해사방법으로서 일반적인 RTO (Rolling-take-off) 방식으로 해사하는 경우보다, 후공정 업체에서 생산성 향상을 위해 최근 적용하고 있는 OETO 혹은 OETF (Over-end-take-off 혹은 Over the end take-off feeder) 방식에서 더욱 절실히 요구되고 있다.
기존의 탄성사의 권취시에 생산성 향상을 위해 보편적으로 오토 체인지 (Auto-change) 방식을 사용한다. 그러나 권사체 최내층 부위의 물성차 유발을 방 지할 효과적인 방법이 없어, 특히 물성차가 큰 최내층 부위는 다소간의 손실을 알면서도 사용하지 않고 버리는 것이 일반적이다. 그런데, 이렇게 권사체의 최내층 부위를 후공정에서 사용하지 않고 버리는 것은 권사체 교체시 후공정 기계를 정지시키는 것이 일반화된 RTO 방식 해사의 경우에는 가능하다. 그러나 후공정 기계의 정지 없이 권사체의 최내층 부위를 사용한 후 권사체 간에 연결된 트랜스퍼 테일을 통해 미리 준비된 옆의 권사체의 최외층 부위를 사용하게 되는 OETO 방식에서는 물성차가 상대적으로 큰 최내층 부위 및 트랜스퍼 테일 부분을 반드시 사용하게 되어, 이와 같은 물성차가 있는 부분의 탄성사가 투입된 후공정 제품의 제품간 물성차 유발은 불가피한 현실이다.
도 1은 종래의 오토 체인지 방식에 의한 탄성사 권사체의 제조방법을 도시한 도면이다. 도 1을 참고하면, 일반적으로 종래의 방법에 의한 탄성사의 귄취시, 와인더 헤드(winder head) 혹은 상단의 프릭션 로울러(Friction Roller)에 맞닿은 상태로 소극 구동(Negative Rolling)되는 한 개의 스핀들(Spindle)(1)에 취부된 지관(2) 위에 정해진 권량으로 만권 권사체가 되도록 귄취한다(도 1A). 이 스핀들(1)은 자동으로 와인더 하단의 위치로 이동하고, 와인더 하단에 있던 공지관을 취부하고 있는 다른 스핀들이 와인더 상단의 위치로 이동한다(도 1B 및 1C). 이와 같이 두 개의 스핀들이 서로 위치를 맞교체한 상태에서 와인더 측면에 있는 판 형태의 사절체 장치(4)가 두 스핀들 사이로 삽입되어 탄성사를 절체한다(도 1D). 이렇게 되면 와인더 상부로 공급되고 있는 탄성사는 와인더 상부에 새롭게 위치하고 있는 공지관 위에 자동으로 권취된다(도 1D). 이러한 오토 체인지에 의 한 방식은 와인더 등의 방사기의 정지 없이 연속적인 권사체의 교체가 가능한 이점을 갖는다. 그러나 이 방식에서는 성공적인 사 절체를 위해, 탄성사의 정상 권취시보다 사절체시에 보다 높은 사 장력이 요구되고, 사 장력이 높아지면 오토 체인지 과정에서 만권 취부 스핀들 및 공지관 취부 스핀들 회전 속도간에 차이가 증가되어, 만권 권사체의 최외층 부에 형성되는 미들 번취(Middle Bunch)(이러한 미들 번취는 만권 권사체의 선별 과정에서 일괄적으로 제거후 후공정 업체에 전달된다) 및 공지관 위에 초기 권취되는 탄성사 권사체의 최내층은 정상 권취되는 권사체의 다른 층에 비해 높은 권취수축율, 모듈러스를 나타내어, 오토 체인지 방식은 층간 물성차가 발생하는 치명적인 단점을 갖는다. 따라서, OETO 방식의 해사를 위해서는 탄성사 권사체의 최내층 부위 물성차를 최소화할 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
또한 탄성사 권사체를 RTO 방식으로 해사하는 경우에는 권사체와 권사체를 연결해 줄 수 있는 트랜스퍼 테일이 필요하지 않았지만, OETO 방식에서는 기계의 정지 없이 스풀-투-스풀(spool-to-spool) 트랜스퍼하기 위해 트랜스퍼 테일을 권사체에 부여하는 것이 필수적이다. 기존의 트랜스퍼 테일은 권취 와인더의 사절체 장치 상단에 탄성사를 모아주는 부분을 약간 개조하고, 이 절체 장치가 두 개의 스핀들 사이에 삽입된 후 탄성사를 모아서 와인더 전면 방향으로 공지관의 한쪽 끝단 혹은 슬릿(Slit)홈 위치까지 쉬프트(Shift)할 수 있는 메카니즘을 이용하여 제조한다. 그러나 종래의 OETO 방식은 와인더의 오토 체인지 도중에 이러한 트랜스퍼 테일을 형성해야 되므로, 위에서 상술한 바와 같은 이유로 권사체 최내층는 정상 권취부에 비해 높은 모듈러스, 권취수축율을 나타내게 되어 층간 물성차가 발생한다. 따라서, OETO 방식을 효과적으로 적용하기 위해서는 이러한 트랜스퍼 테일의 물성차도 역시 불가불 개선되어야 한다.
현재, 섬유 산업에서는 탄성사와 하드 파이버(Hard Fiber)를 막론하고, 리와인딩(Rewinding) 방식의 권사체 제조 방법이 보편화되어 있는데, 이러한 리와인딩 기술은 다이렉트(Direct 혹은 As-spun)로 제조된 권사체를 별도의 리와인더(Rewinder)로 다시 한번 재권취하는 것이다. 이와 같은 리와인딩을 통해 기존 권취된 제품의 내층과 외층을 서로 맞바꾸어 주고, 다이렉트 권취시보다 낮고 균일한 권취 장력과 저속 수준으로 권취하여, 리와인딩된 권사체가 후공정에서 내층, 중층, 및 외층간 균일한 해사장력과 양호한 해사성을 나타내도록 하고 있다. 또한 이러한 리와인더는 대부분 수동 도핑(Doffing)으로 제품을 생산하는 관계로, 자연스럽게 리와인딩 초기에 트랜스퍼 테일을 작업자의 손으로 쉽게 형성할 수 있기 때문에, 정상 권취 부위와 물성차가 없는 트랜스퍼 테일의 형성이 가능하다. 그러나, 이러한 리와인딩 방법은 별도의 리와인더 구입 및 운전에 따른 막대한 추가 비용 증가로 다이렉트 방법으로 제조되는 권사체보다 제조 원가가 상당히 높아지는 단점이 있어서, 최근과 같은 성력화 추세 및 가격 경쟁력 향상 추세에 부합되지 못하는 문제점을 갖는다.
본 발명은 앞에서 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으 로, 본 발명의 하나의 목적은 권사체의 외층, 중층, 내층 등 층간 물성차를 최소화하고, 층간 해사장력 편차가 작고 균일하며, 후공정 제품의 품질 균일성 및 생산성이 향상된 탄성사 권사체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 1 단계의 와인딩 공정만으로 이루어지면서도 권사체 외층, 중층, 및 내층간 및 트랜스퍼 테일과 권사체 내층 간의 물성차를 최소화하여 후공정 제품의 물성이 균일하면서도, 종래의 2 단계 공정으로 제조된 탄성사 리와인딩 제품과 동등한 수준의 OETO 방식 해사성을 나타내어 제조공정성 향상 및 원가절감에 크게 기여할 수 있는 탄성사 권사체의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은
다이렉트(Direct) 혹은 원스텝 권취방법으로 제조된 탄성사 권사체로서,
최내층 부위;
상기 최내층 부위와 연결된 트랜스퍼 테일;
상기 트랜스퍼 테일의 다른 끝단과 연결된 정상 물성을 갖는 정상 권취부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성사 권사체이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 하나의 양상은 아래의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성사 권사체의 제조방법이다:
정상 권량으로 권취된 만권과 공지관을 장착한 보빈 홀더(Bobbin Holder)를 자동으로 서로의 위치를 바꾸면서 오토 체인지를 하는 제 1 단계;
오토 체인지 이후 초기 단시간 동안 공지관 위에 탄성사를 권취하는 제 2 단 계;
탄성사를 감아서 트랜스퍼 테일을 형성하는 제 3 단계 ; 및
트랜스퍼 테일이 형성된 권사체 위에 정상 권취속도로 다시 탄성사를 귄취하는 제 4 단계.
이하에서 본 발명을 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명이 적용될 수 있는 탄성사로는 폴리에테르계 탄성사, 폴리에스테르계 탄성사, 폴리아미드계 탄성사 등 특별히 제한되지 않으나, 이하에서 설명의 편의를 위해 폴리에테르계 우레탄 우레아 탄성사를 예로 들어 설명한다.
본 발명의 탄성사를 제조하는데 사용될 수 있는 세그먼티드 폴리우레탄우레아 중합체는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지된 바와 같이, 유기 디이소시아네이트 및 고분자 디올을 반응시켜 폴리우레탄 전구체를 제조한 후, 이를 유기 용매에 용해시킨 후 디아민 및 모노아민과 반응시킴으로써 제조된다.
본 발명에서 사용되는 상기 유기 디이소시아네이트로는 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트, 부틸렌디이소시아네이트, 수소화된 P,P-메틸렌디이소시아네이트 등을 포함한다. 상기 고분자 디올로는 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리카보네이트디올 등이 사용될 수 있다. 상기 디아민류는 쇄연장제로서 사용되며, 이의 예로는 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 하이드라진 등이 있다. 또한 상기 모노아민 은 쇄종지제로서 사용되며, 이의 예로는 디에틸아민, 모노에탄올아민, 디메틸아민 등이 있다.
상술한 성분 이외에 기타 물성 향상을 위한 첨가제로서는 UV 안정제, 산화방지제, NOx 가스 황변방지제, 점착방지제(예컨대, 마그네슘 스테아레이트), 염착증진제, 내염소제 등이 추가적으로 중합물에 사용될 수 있다.
본 발명에서는 상술한 바와 같은 성분들을 첨가하여 준비된 중합물을 일정 시간 숙성 및 탈포후, 일정 압력으로 운전되는 스피닝 블록(Spinning Block) 및 방사 구금을 통해 방사통 안으로 중합물을 방출하고, 약 250℃의 고온 공기 혹은 질소로 유기 용제를 증발시켜, 건조된 실 형태의 탄성사가 고온의 방사통을 통과하면, 이 방사통 아래에 존재하는 연신/권취 장치로 정해진 스트레치율, 릴렉스(Relax)율을 부여하며 권취장치의 지관 위에 탄성사를 권취하게 된다.
본 발명에서는 이렇게 탄성사를 권취하는 과정에서 권취 와인더에 트랜스퍼 테일 형성용 파티션 보드를 별도로 부착하고, 이 파티션 보드가 트랜스퍼 테일을 원활히 형성할 수 있도록 파티션 보드 작동 방법과, 와인더의 정상 속도 도달후(약 10초 이내) 이 파티션 보드 작동시 와인더 헤드(즉, 프릭션 로울러)와 권취 중이던 스핀들이 탈착 및 분리되었다가, 트랜스퍼 테일 형성후 와인더 헤드가 하강하여, 프릭션 로울러와 권취 중이던 스핀들이 재밀착하도록 와인더 동작 프로그램을 수정할 수 있다.
도 2는 본 발명에 의한 탄성사 권사체의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 먼저 오토 체인지를 종래의 방법대로 실행하는데, 정상 권 량으로 권취된 만권과 공지관을 장착한 보빈 홀더(Bobbin Holder)가 자동으로 서로의 위치를 종래의 방법대로 교체한다(도 2A). 이어서 극히 짧은 시간(약 10초 이내) 동안 공지관 위에 탄성사를 권취한다(도 2B). 오토 체인지 과정에서, 만권 및 공지관을 취부하고 있는 보빈 홀더는 탄성사의 절체를 용이하게 할 수 있도록, 정상 권취 속도보다 약 5 - 30% 높은 속도로 운전되고, 통상적으로 보빈 홀더 간에 속도 차이를 부여하여 탄성사의 스트레치율을 정상 권취시보다 약 10 - 30% 증가시킨 상태로 운전한다. 따라서, 이러한 오토 체인지 이후에 권취가 시작되는 공지관을 장착한 보빈 홀더가 정상 회전(권취) 속도 수준으로 감속되기 위해서는 약 10초 이내의 시간이 필요하게 되고, 이 과정에서 공보빈 위에 권취되는 탄성사는 정상 권취 조건으로 권취되는 다른 부위에 비해 모듈러스, 권취 수축율이 높고, 신도가 낮은 경향을 나타내어, OETO 방식으로 연속적으로 사용하는 경우에는 물성이 다른 최종 제품의 생산이 필연적이다. 이러한 문제점을 개선하기 위한 목적으로, 본 발명에서는 오토 체인지 이후 초기에 극히 짧은 시간(약 10초 이내) 동안 종래의 방식대로 권취를 하여 최내층을 형성하고나서, 보빈 홀더가 정상 권취 속도에 도달하면(도 2B), 와인더 헤드(5)가 권취 중이던 보빈 홀더로부터 탈착되면서 위로 상승하고, 와인더 측면에 별도로 장착된 트랜스퍼 테일 형성용 파티션 보드 (Partition Board)(7)가 와인더 헤드(5)와 권취 중이던 권사체(혹은 보빈 홀더) 사이로 삽입되어, 탄성사 가닥들을 파티션 보드(7) 상단 홈에 가볍게 고정한 상태로 와인더 전면 방향으로 지관의 앞쪽 끝단 혹은 슬릿 홈 위치까지 이동시켜, 그 위치에 탄성사를 잠시(약 1초 이내) 감아서 트랜스퍼 테일을 형성한다(도 2C). 그 다음에는 와인더 헤드(5)가 하강하여, 프릭션 로울러(6)가 권사체를 취부하고 있는 보빈 홀더와 재밀착하게 되고, 와인더 헤드 부위에 있는 트래버스 가이드(Traverse Guide)(도시하지 않음)가 탄성사 가닥들을 정해진 능각 패턴대로 움직이면서, 트랜스퍼 테일이 형성된 권사체 위에 정상 권취 속도로 다시 탄성사를 권취하여 정상권취부를 형성한다(도 2D). 이와 같은 방법으로 정해진 권량의 만권에 도달하게 되면, 다시 종래의 방법대로 오토 체인지 동작을 진행하여, 전술한 바와 같이 기계의 정지 없이 계속적인 연속 작업이 이루어지게 된다.
제품 출고전 권사체의 선별 과정에서 트랜스퍼 테일과 기존 최초 10초 이내 권취된 탄성사 최내층 사이의 밑실을 절단하여, 최초 10초 이내 권취부와 트랜스퍼 테일 이후 정상 권취부를 분리해줌으로써, 후공정에서 트랜스퍼 테일을 연결하여 OETO 방식으로 탄성사 권사체들을 연속적으로 사용한다. 이렇게 하면 외층, 중층, 및 내층간 균일한 해사장력 유지로 균일한 후공정 제품의 연속 생산이 가능하게 되고, 지관과 맞닿은 초기 10초 이내 권취된 탄성사는 옆 권사체로 트랜스퍼링(Transfering)후에 새 원사로 크릴(Creel) 교체시 지관과 함께 자연스럽게 탈취되도록 한다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 탄성사 권사체는 물성차가 있는 지관과 맞닿은 최초 10초 이내에 권취된 최내층, 정상 속도 및 스트레치율(Stretch)로 권취(도 2D)하여 물성차가 없는 트랜스퍼 테일, 및 새로운 정상 권취부(내층 및 중층, 외층)로 이루어진다. 구체적으로, 본 발명의 탄성사 권사체는 약 10 - 200g 정도의 물성이 차이가 나는 최내층 부위, 최내층과 연결된 트랜스퍼 테일, 그리고 이 트랜 스퍼 테일의 다른 끝단과 연결된 정상 물성을 갖는 정상 권취부를 포함하고, 만권 권사체의 최외층에 형성된 물성이 상이한 미들 번취(Middle Bunch)를 추가로 포함할 수 있다. 이 중에서 미들 번취는 제품 선별 과정에서 해사하기 때문에, 후공정 업체는 물성이 다른 이 부위를 사용하지 않게 되고, 트랜스퍼 테일과 최내층 부위를 연결하고 있는 밑실을 선별 과정에서 절단하기 때문에, 최종적으로는 정상 권취부와 이에 연결되어 있는 트랜스퍼 테일이 후공정 업체에서 사용되어질 부위이고, 물성차가 있는 최내층 부위는 후공정 업체에서 사용하지 않게 된다.
본 발명에 의해 제조되는 탄성사는 최내층 부분 만큼의 사용 불가능한 부위가 발생되기는 하나, 이러한 부위의 중량 만큼을 정상 권취부 중량 증가로 후공정 업체에 불이익이 발생하지 않도록 해결해주고, 이 사용 불가한 최내층 부위 탄성사의 경제적인 가치가 리와인딩 비용보다 훨씬 저렴하고, 수동 도핑을 하여 물성차가 발생되지 않는 최내층 부위를 형성하는 방법에서 발생되는 파사(破絲, Waste)보다 경제적 가치가 매우 저렴하여, 탄성사 제조업체 입장에서도 충분히 이익을 보장해주는 제품이 될 수 있다. 한편 후공정 업체에서는 OETO 방식으로 본 발명의 제품을 사용할 때, 트랜스퍼 테일을 연결하여 일반적으로 사용하는 방법대로 적용하면 되고, 옆 권사체로 트랜스퍼링이 되고 난 후에는, 지관과 함께 지관 위에 남아 있는 잔사를 탈취하여 버리면 된다.
일반적으로 권사체 내에서의 탄성사 간의 접착을 방지하고 탄성사 권사체로부터 원만하게 탄성사를 해사하기 위해 유제를 부여하는데, 본 발명에서 사용가능한 유제로는 실리콘계 (폴리 디메틸실록산) 유제 또는 비실리콘계 (하이드로 카본) 유제를 들 수 있다. 비실리콘계 유제를 적용한 탄성사는 기저귀용과 같이 특성상 실리콘 성분이 없어야 되는 경우에 사용가능하다.
이하에서 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예 1
디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 518g과 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 2328g(분자량 1800)을 질소 기류 중에서 85℃, 90분간 교반하면서 반응시켜, 양 말단에 이소시아네이트를 포함하는 폴리우레탄 전구체를 제조하였다. 상기 폴리우레탄 전구체를 실온으로 냉각시킨 후, 여기에 디메틸아세트아미드 4846g을 첨가하고 용해시켜 폴리우레탄 전구체 용액을 수득하였다. 이어서, 에틸렌디아민 36.9g, 프로필렌디아민 11.4g 및 디에틸아민 5.9g을 디메틸아세트아미드 720g에 용해시킨 용액을, 10℃ 이하에서 상기 폴리우레탄 전구체 용액에 첨가하여 세그먼티드 폴리우레탄 중합체 용액을 제조하였다.
상기 중합물에 염착증진제로서 폴리딤 (N,N-디에틸-2-아미노에틸 메타크릴레이트를, 점착방지제로서 마그네슘 스테아레이트를 사용하고, 소광제, 산화방지제, 내열안정제를 투입하여, 일정 시간 이 중합물을 숙성 및 탈포한 후, 건식방사 공정에서 방사온도를 250℃로 조정하여 상기 디메틸아세트아미드를 건조시킨 후, 적당한 연신비로 스트레치하여 720d의 폴리우레탄우레아 탄성사 치즈를 3kg 권량으로 제조하였다.
이 때 정해진 3kg 권량에 도달하면, 만권 및 공지관을 취부하고 있는 보빈 홀더는 탄성사의 절체를 용이하게 할 수 있도록, 정상 권취 속도보다 약 5 - 30% 높은 속도로 운전하고, 통상적으로 보빈 홀더 간에 속도 차이를 부여하여 탄성사의 스트레치율을 정상 권취시보다 약 10 - 30% 증가시킨 상태에서, 만권을 취부하고 있는 보빈 홀더가 와인더 하단으로 내려가고, 공보빈을 취부한 보빈 홀더가 상단으로 올라와서, 서로의 위치를 맞바꾼 후에, 이 두 개의 보빈 홀더 사이로 탄성사 절체용 파티션 보드를 삽입시켜 탄성사를 절체하도록 하였다. 이어서 오토 체인지 이후 초기(약 10초 이내) 동안 종래의 방식대로 공지관 위에 탄성사를 권취하고 나서, 보빈 홀더가 정상 권취 속도에 도달하면, 와인더 헤드를 권취 중이던 보빈 홀더로부터 탈착시키면서 위로 상승시켰다. 와인더 측면에 별도로 장착된 트랜스퍼 테일 형성용 파티션 보드 (Partition Board)를 와인더 헤드와 권취 중이던 권사체(혹은 보빈 홀더) 사이로 삽입시켜, 탄성사 가닥들을 파티션 보드 상단 홈에 가볍게 고정한 상태로 와인더 전면 방향으로 지관의 앞쪽 끝단 혹은 슬릿 홈 위치까지 이동시켜, 그 위치에 탄성사를 잠시(약 1초 이내) 감아서 트랜스퍼 테일을 형성하게 하였다. 그 다음에는 와인더 헤드를 하강시켜, 프릭션 로울러가 권사체를 취부하고 있는 보빈 홀더와 재밀착하게 하고, 와인더 헤드 부위에 있는 트래버스 가이드(Traverse Guide)가 탄성사 가닥들을 정해진 능각 패턴대로 움직이면서, 트랜스퍼 테일이 형성된 권사체 위에 정상 권취 속도로 다시 탄성사를 권취하게 하였 다. 수득된 탄성사 권사체를 이용하여 각 부위별 해사장력 수준 및 균일성을 평가하였고, OETO용 해사장치에 이와 같이 하여 수득된 탄성사 권사체를 로딩(Loading)하여 기저귀(Diaper) 제조공정에 대한 적용성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 720d 탄성사 권사체를 제조하되, 실리콘계 유제를 키싱 로울러(Kissing Roller)로 FOY(Finish on yarn) 수준이 약 0.8% 수준이 되도록 공급하면서 탄성사 권사체를 제조하였고, 이렇게 제조된 제품을 실시예 1과 동일한 방법으로 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 중합, 방사 방법으로 탄성사 권사체를 제조하되, 본 발명의 권취방법을 적용하지 않고, 종래의 오토체인지 방법으로 권취하여 제조된 720d를 일반적인 리와인더로 리와인딩한 제품을 준비하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일한 중합, 방사 방법으로 탄성사 권사체를 제조하되, 본 발명의 권취방법을 적용하지 않고, 실리콘계 유제를 키싱 로울러(Kissing Roller) 로 FOY 수준이 약 0.8% 수준이 되도록 공급하면서 제조하였고, 이렇게 제조된 720d 탄성사 권사체를 일반적인 리와인더로 리와인딩한 제품을 준비하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일한 중합, 방사 방법으로 탄성사 권사체를 제조하되, 본 발명의 권취방법을 적용하지 않고, 종래의 방법대로 오토 체인지 과정에서, 만권 및 공지관을 취부하고 있는 보빈 홀더는 탄성사의 절체를 용이하게 할 수 있도록, 정상 권취 속도보다 약 5 - 30% 높은 속도로 설정하고, 탄성사의 스트레치율을 정상 권취시보다 약 10 - 30% 증가시킨 상태에서 만권을 장착한 보빈 홀더와 공지관을 장착한 보빈 홀더가 위치를 서로 맞교체하였다. 권취 와인더의 측면에 있는 파티션 보드를 이 두 개의 보빈 홀더 사이로 삽입시켜, 탄성사 가닥들을 파티션 보드 상단 홈에 가볍게 고정한 상태로 와인더 전면 방향으로 지관의 앞쪽 끝단 혹은 슬릿 홈 위치까지 이동시켰다. 그 위치에 탄성사를 잠시(약 1초 이내) 감아서 트랜스퍼 테일을 형성하고, 그 다음에는 와인더 헤드가 하강하여, 프릭션 로울러가 공지관과 밀착하여, 와인더 헤드 부위에 있는 트래버스 가이드(Traverse Guide)가 탄성사 가닥들을 정해진 능각 패턴대로 움직이면서, 탄성사를 권취하는 방식으로 정해진 권량의 제품을 준비하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
비교예 4
상기 비교예 3과 동일한 방법으로 실시하되, 실리콘계 유제를 키싱 로울러(Kissing Roller)로 FOY 수준이 약 0.8% 수준이 되도록 공급하면서 탄성사 권사체를 제조하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
| 구분 | 평가 대상 시료 | FOY 수준 | 시험실 평가 | 기저귀 제조 공정 적용 평가 (OETO 방식 해사) | ||||
| 권자 부위별 해사장력 | OETO 방식 해사성 | 권자간 트랜스퍼링 성공률 | Diaper Power (Leg部) | |||||
| 외층 | 중층 | 내층 및 트랜스퍼 테일 | ||||||
| 실시예1 | Direct 720d (유제 미적용) | 0% | 평균 9g 편차 2g | 평균 10.5g 편차 2g | 평균 11.5g 편차 2.5g | 사절 0.8회/일 | 95% 이상 (양호) | 평균 113g 편차 1.5g |
| 실시예2 | Direct 720d (유제 적용) | 0.8% | 평균 7g 편차 1g | 평균 8g 편차 1g | 평균 9g 편차 2g | 사절 0.5회/일 | 93% 이상 (양호) | 평균 110g 편차 1.2g |
| 비교예1 | Rewinding 720d (유제 미적용) | 0% | 평균 6g 편차 1g | 평균 6.5g 편차 1g | 평균 7.5g 편차 2g | 사절 1.1회/일 | 95% 이상 (양호) | 평균 108g 편차 1.2g |
| 비교예2 | Rewinding 720d (유제 적용) | 0.8% | 평균 5.5g 편차 1g | 평균 5.5g 편차 1g | 평균 6.5g 편차 1.5g | 사절 1.5회/일 | 93% 이상 (양호) | 평균 106g 편차 1.0g |
| 비교예3 | 종래의 방법 적용 Direct 720d (유제 미적용) | 0% | 평균 9.2g 편차 2g | 평균 10.4g 편차 2.3g | 평균 12.4g 편차 4.4g | 사절 13.3회/일 | 88% 미만 (미흡) | 평균 114g 편차 3.2g |
| 비교예4 | 종래의 방법 적용 Direct 720d (유제 적용) | 0.8% | 평균 7.4g 편차 1.3g | 평균 8.5g 편차 1.1g | 평균 10.1g 편차 3.8g | 사절 9.8회/일 | 83% 미만 (미흡) | 평균 112g 편차 2.1g |
[물성 평가 방법]
* FOY(Finish on yarn) 수준 : 탄성사에 적용된 유제의 탄성사 중량 대비 중량 %
* 권자 부위별 해사장력 : 해사장력의 측정 방법은 BISFA 등에 표준화된 방법이 없어, Rothschild F-Meter Winder R1083이라는 설비를 이용하여, 권자의 외층, 중층, 내층 각 부위가 OETO 방식으로 해사될 때, 해사장력의 평균 수준 및 편차를 측정하였다. 절대값(평균)이 크고 낮은 것이 중요한 것이 아니고, 외, 중, 내층 간 및 한 층 내에서의 균일성(편차)이 중요하다. 또한, 해사장력이 의미하는 것은 탄성사 고유의 모듈러스, 권취수축율, 사(絲)간 점착력 등이 종합적으로 합쳐져 발현되는 다운스트림 특성이다.
* OETO 방식 해사성 : 실제 기저귀를 제조하는 공정에 투입하여, OETO 방식으로 해사하면서, 해사불량에 의한 사절 발생율을 평가하였는데, 한 대의 기저귀 제조 기계에 투입하여 평균 1일간 사절된 개수로 OETO 방식 해사성을 평가하였다. 기저귀 제조 기계의 운전 조건은 탄성사 DR(Draw Ratio)이 250%, 기저귀 제조 속도는 유아용 기저귀 기준으로 분당 약 450장 수준으로 하였다.
* 권자간의 트랜스퍼링 성공률 : OETO 방식 해사용 원사 크릴(Creel)에 권자를 올려 놓고, 인접된 권자와 트랜스퍼 테일을 이용하여 연결을 한 후, 한 쪽 권자가 전부 사용되고 나서 다른 권자로 사절 없이 자연스럽게 트랜스퍼링이 이루어지는 성공률을 측정하였다. 즉, 1일 동안 1 대의 기저귀 제조 기계당 트랜스퍼링이 이루어진 총 횟수에 대한 트랜스퍼링 성공 횟수를 퍼센트로 나타내었다.
* 기저귀 파워(Diaper Power, Leg부) : 상기 OETO 방식으로 탄성사를 해사하고, 적절한 해사장력 조정 장치인 텐션 컨트롤러(Tension Controller, KTF사의 BTSR 등)를 통과시킨 후에 기저귀 제조 기계로 투입하여 기저귀의 레그(Leg) 부위를 이용하고, 이렇게 제조된 기저귀 완제품의 레그 부위의 파워를 강신도 측정기인 인스트론(Instron)을 이용하여 측정하였다. 평균값도 중요하지만, 균일성이 특히 중요하고, 기저귀 파워의 균일성이 의미하는 것은 이 기저귀 제조에 사용된 탄성사의 파워의 균일성이다.
상기 표 1의 결과를 통해서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2는 일단 권취 후, 다시 리와인딩(rewinding)을 하는 비교예 1 및 2와 대등한 수준의 우수한 해사성 및 균일한 물성을 나타내었다. 또한, 비교예 3 및 4에서는 권사체의 내층 및 트랜스퍼 테일 부분이 물성 불균일로 인해 해사장력 편차가 심하였으며, 해사성 및 제품의 물성도 불량하였다.
본 발명의 탄성사 권사체의 제조방법은 1 단계의 와인딩 공정만으로 이루어지면서도 권사체 외층, 중층, 및 내층간 및 트랜스퍼 테일과 권사체 내층 간의 물성차를 최소화하여 후공정 제품의 물성이 균일하면서도, 종래의 2 단계 공정으로 제조된 탄성사 리와인딩 제품과 동등한 수준의 OETO방식 해사성을 나타냄으로써, 탄성사 제조업체의 공정성 향상 및 원가절감에 크게 기여할 수 있다.
Claims (8)
- 다이렉트(Direct) 혹은 원스텝 권취방법으로 제조된 탄성사 권사체로서,최내층 부위;상기 최내층 부위와 연결된 트랜스퍼 테일; 및상기 트랜스퍼 테일의 다른 끝단과 연결된 정상 물성을 갖는 정상 권취부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성사 권사체.
- 제 1항에 있어서, 상기 탄성사 권사체가만권 권사체의 최외층에 형성된 미들 번취(Middle Bunch)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성사 권사체.
- 제 1항에 있어서, 상기 탄성사가 폴리에테르계 탄성사, 폴리에스테르계 탄성사 또는 폴리아미드계 탄성사인 것을 특징으로 하는 탄성사 권사체.
- 제 3항에 있어서, 상기 탄성사가 폴리에테르계 우레탄 우레아 탄성사인 것을 특징으로 하는 탄성사 권사체.
- 하기 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성사 권사체의 제조방법:정상 권량으로 권취된 만권과 공지관을 장착한 보빈 홀더(Bobbin Holder)를 자동으로 서로의 위치를 바꾸면서 오토 체인지하는 제 1 단계;오토 체인지 이후 초기 단시간 동안 공지관 위에 탄성사를 권취하는 제 2 단계;탄성사를 감아서 트랜스퍼 테일을 형성하는 제 3 단계 ; 및트랜스퍼 테일이 형성된 권사체 위에 정상 권취속도로 다시 탄성사를 귄취하는 제 4 단계.
- 제 5항에 있어서, 상기 제 2 단계가 약 10초 이내의 시간 동안 공지관 위에 탄성사를 권취하는 과정인 것을 특징으로 하는 탄성사 권사체의 제조방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 제 3 단계가 와인더 측면에 별도로 장착된 트랜스퍼 테일 형성용 파티션 보드 (Partition Board)를 순간적으로 탈착 및 분리된 프릭션 로울러와 10초 이내로 권취 중이던 권사체 사이로 삽입하여, 탄성사를 파티션 보드 상단 홈에 가볍게 고정한 상태로 와인더 전면 방향으로 지관의 앞쪽 끝단 혹은 슬릿 홈 위치까지 이동시켜 트랜스퍼 테일을 형성하는 단계임을 특징으로 하는 탄성사 권사체의 제조방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 방법이 권사체의 선별 과정에서 트랜스퍼 테일과 최내층 사이의 실을 절단하여, 최내층과 트랜스퍼 테일 이후 정상 권취부를 분리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성사 권사체의 제조방법.
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