KR100727210B1 - Ｐｅｔ ｉｔｙ 복합사 제조장치 및 이를 이용한 ｐｅｔｉｔｙ 복합사 제조방법 - Google Patents

Ｐｅｔ ｉｔｙ 복합사 제조장치 및 이를 이용한 ｐｅｔｉｔｙ 복합사 제조방법 Download PDF

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안병선
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제원화섬 주식회사
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Abstract

본 발명은 PET ITY 복합사 제조장치 및 이를 이용한 PET ITY 복합사 제조방법에 관한 것으로서, 피드롤러, 교락노즐, 히터, 교락노즐 및 권취롤러를 포함하는 PET ITY 복합사 제조장치에 있어서, 연신부와 비접촉 릴렉스 히터가 상기 교락노즐 전단계에 설치되는 것을 특징으로 하는 PET ITY 복합사 제조장치를 제공한다. 본 발명의 PET ITY 복합사 제조장치에 의해 효과사인 PET 부분 배향사(POY사)를 자발신장사로 만든 다음 심사와 인터레이스한 후 후열처리함으로써 ITY 복합사의 전체수축율을 높여 효과사가 심사를 효과적으로 감싸게 함으로써 직물제직시 염색차를 최소화시킬 수 있다.
PET ITY 복합사, 자발신장, 수축율, 색차, 비접촉 릴렉스 히터

Description

ＰＥＴ ＩＴＹ 복합사 제조장치 및 이를 이용한 ＰＥＴ ＩＴＹ 복합사 제조방법{Manufacturing System for PET Interlaced Yarn And Process of Producing PET Interlaced Yarn using Thereof}
도 1은 기존 ITY 복합사 제조공정의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 PET ITY 복합사의 제조공정의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 PET ITY 복합사의 제조장치의 비접촉 릴렉스 히터의 사시도이다.
도 4는 본원발명의 효과사의 오버피드율 변화에 따른 수축특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본원발명의 효과사의 릴렉스히터온도변화에 따른 수축특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2의 PET ITY 복합사로 제조된 염색가공된 직물 표면의 SEM 확대사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예 4의 PET ITY 복합사로 제조된 염색가공된 직물 표면의 SEM 확대사진이다.
도 8은 본 발명의 비교예 1의 복합사로 제조된 염색가공된 직물 표면의 SEM 확대사진이다.
도 9는 본 발명의 비교예 2의 복합사로 제조된 염색가공된 직물 표면의 SEM 확대사진이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 효과사용 PET POY 사 1': 심사용 고수축 PET SDY 사
2 : 피드롤러
3 : 비접촉 릴렉스 히터에 의해 열처리된 효과사
4 : 제1차히터 5 : 교락노즐
6 : 제2차히터 7 : 권취롤러
8 : 비접촉 릴렉스 히터 9 : 원통형 사통과로
10 : 열매액 수용체
본 발명은 PET ITY 복합사 제조장치 및 이를 이용한 PET ITY 복합사 제조방법에 관한 것으로서 효과사로 사용되는 PET POY사의 자발신장효과 및 열적안정화를 극대화하여 교락사의 색차를 최소화할 수 있는 특징이 있다.
인터레이스(이하 "ITY"라 한다.)복합사는 국·내외적으로 복합제조조건, 설비종류 등에 따라 생산하여 왔으며, 그 주요 기술은 POY와 같은 수축성이 높은 원사와 수축성이 낮은 원사를 교락하여 수축성이 높은 원사에 의한 표면효과를 발휘 하도록 복합사를 제조하는 것이 그 목표였다.
그러나 ITY 복합사를 이용한 원단의 결점인 색차의 문제점이 대두되면서 고품질 제품을 생산하는데 한계점이 드러나기 시작했다. 즉, 종래에는 일반 폴리에스테르 사를 심사로 사용하고 부분배향사를 효과사로 사용하여 단순한 교락가공(Interlace)을 통해 제조된 복합사를 범용적으로 사용하고 있었으나, 이러한 제품이 직편물에 사용될 때의 문제점으로는, 첫번째로 심사로 사용되는 일반 폴리에스테르 사의 수축율이 낮아 효과사와의 이수축효과가 떨어져 적당한 수준의 벌키감과 탄성 및 드레이프성을 발현하는데 한계가 있었으며, 사용되는 심사와 효과사의 물성차이로 인한 염색성의 차이에 의해 최종 가공지에서 색차가 발생하여 고품질의 제품을 얻을 수 없는 단점이 있었다.
이러한 ITY 복합사의 색차를 극복하기 위하여 연구중인 다양한 기술 및 공법 중 가장 최근에 사용하고 있는 기술로서 원료적인 측면을 살펴보면, 심사와 효과사의 소재로 사용되는 원사의 폴리머를 개질하여 사용하는 방향으로 진행되고 있고, 제조공법적인 측면에서는 심사와 효과사를 복합인터레이스하여 열처리하는 방법 및효과사만 열처리하여 심사와 복합 인터레이스하는 공법을 주로 사용하고 있다.
상기의 일련의 과정은 이수축 혼섬사의 색차를 극복하는 데에는 많은 발전을 이루었지만 근본적인 해결책이 되지는 못했다. 근본적으로 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 원료적인 측면과 기술적인 측면인 가공 공법의 개선이 동시에 이루어 지지 않으면 안된다.
원료적인 측면에서는 상당한 발전을 이루었다고 볼 수 있으나 가공 공법적인 측면에서는 복합 열처리 하는 것 외에는 그다지 큰 변화를 이루었다고 볼 수 없다.이러한 색차를 극복하기 위해서는 효과사의 자발신장을 이루어 복합사의 전체수축율을 높여 효과사가 심사를 효과적으로 감싸게 함으로써 염색에 의한 색차를 최소화하는 것이 바람직한데, 대부분의 효과사로 사용하고 있는 PET 부분 배향사(POY사)를 자발신장사로 만들기 위해서는 다단계 열처리및 효과사를 압축하는 공정이 필요하므로 기존의 단순 열처리 공법으로는 효과사의 자발 신장이 이루어 지지 않는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 심사와 효과사의 물성차이로 인한 염색성의 차이에 의해 최종 가공지에서 색차가 적은 고품질의 제품을 제조하기 위한 PET ITY 복합사를 만드는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명자는 효과사인 PET 부분 배향사(POY사)를 자발신장사로 만들기 위해 연신 및 오버피드를 부여하고 릴렉스히터를 설치하여 효과사의 물성변화를 유도한 다음 심사와 인터레이스한 후 후열처리함으로써 전체수축율을 높여 효과사가 심사를 효과적으로 감싸게 함으로써 직물제직시 염색차를 최소화시킬 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 된 것이다.
그러므로 본 발명에 의하면 피드롤러, 교락노즐, 히터 및 권취롤러를 포함하는 PET ITY 복합사 제조장치에 있어서, 연신부와 비접촉 릴렉스 히터가 상기 교락노즐 전단계에 설치되는 것을 특징으로 하는 PET ITY 복합사 제조장치가 제공된다.
본 발명의 PET ITY 복합사 제조장치에서 상기 비접촉 릴렉스 히터는 내경 5 ~ 30 ㎜의 원통형 사통과로 및 상기 원통형 사통과로의 외면에 형성되고 열매액을 수용하는 열매액 수용체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 연신부는 2쌍의 피드롤러부로 이루어져 롤러부의 속도차이에 의해 연신작용을 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 효과사용 PET POY 사를 1.1∼1.2의 연신비로 연신한 후, 오버피드 20∼30%를 부여하면서 내경 5 ~ 30 ㎜의 원통형 사통과로 및 상기 원통형 사통과로의 외면에 형성되고 열매액을 수용하는 열매액 수용체로 이루어진 180∼200℃의 비접촉 릴렉스 히터를 통과시킨 후, 별도 공급되는 심사용 고수축 PET SDY 사와 함께 2∼4bar의 압력으로 교락한 후 170∼220℃의 제1차히터에서 열처리하고 권취하는 것을 특징으로 하는 PET ITY 복합사의 제조방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 제조방법에 의해 제조되고, 비수수축율과 잔류수축율의 합인 전체수축율이 17.0~18.5%인 것을 특징으로 하는 PET ITY 복합사가 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 2종의 PET 사를 열처리하고 교락하여 PET ITY 복합사를 제조하여 효과사인 PET POY사의 자발신장효과 및 열적안정화를 극대화하여 PET ITY 복합사의 전체수축율을 높이고 이에 의해 효과사가 심사를 효과적으로 감싸게 함으로써 직물제조시 염색에 의한 색차를 최소화하기 위한 것이다. 본 발명의 PET ITY 복합사의 제조방법은 다음과 같다.
효과사용 PET POY 사(1)를 1.1∼1.2의 연신비로 연신한 후, 오버피드 20∼30%를 부여하면서 내경 5 ~ 30 ㎜의 원통형 사통과로(9) 및 상기 원통형 사통과로의 외면에 형성되고 열매액을 수용하는 열매액 수용체(10)로 이루어진 180∼200℃의 비접촉 릴렉스 히터(8)를 통과시킨 후, 별도 공급되는 심사용 고수축 PET SDY 사(1')와 함께 2∼4bar의 압력으로 교락(5)한 후 170∼220℃의 제1차히터(4)에서 열처리하고 권취(7)하여 제조한다.
상기 효과사용 PET POY사는 신도 120∼140%인 것을 사용하는 것이 연신 및 자발신장효과의 발휘 측면에서 바람직하고, 심사용 PET SDY 사는 수축률 5∼20%인 것을 사용하는 것이 복합사의 수축율반영면에서 바람직하다. 동일한 사가공조건에서 신도가 높을수록 전체수축율이 낮아 자발신장효과가 적게 발현되므로, 신도가 높을수록 작업조건이 가능한 범위내에서 연신비 및 오버피드율을 좀 더 높게 주는 것이 좋다.
기존의 가연기는 피드롤러(2), 제1차히터(4), 교락노즐(5), 제2차히터(6) 및 권취롤러(7)로 이루어져 있는데, 본원발명에서의 PET ITY 복합사의 제조장치는 연 신부와 비접촉 릴렉스 히터가 교락노즐 전단계에 설치되고, 그 이후 피드롤러, 교락노즐, 제1차히터 및 권취롤러가 설치되어 이루어진다.
상기 연신부는 교락노즐의 전단계에 설치되는데, 2쌍의 피드롤러부(2)로 이루어져 롤러부의 속도차이에 의해 연신작용을 하는 것이 바람직하고, 상기 비접촉 릴렉스 히터(8)는 본 발명의 주요부분으로서 내경 5 ~ 30 ㎜의 원통형 사통과로(9) 및 상기 원통형 사통과로의 외면에 형성되고 열매액을 수용하는 열매액 수용체(10)로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 비접촉 릴렉스 히터의 전후에 각각 위치한 피드롤러의 속도차이에 의해 오버피드(overfeed)를 하여 압축을 강제로 하면서 효과사에 대하여 비접촉방식의 열처리를 하게 된다. 이러한 20∼30% 오버피드 및 비접촉 릴렉스 히터에 의한 열처리된 효과사(3)는 자발신장효과가 부여되며, 이에 의해 최종 제품인 ITY 복합사에서의 색차차이가 감소된다.
도 4에서는 본원발명의 효과사의 오버피드율 변화에 따른 수축특성을 나타낸내고 있는데, T3는 20%, T6은 25%, T9는 30%의 오버피드율로 압축한 것이다. 오버피드율이 20%의 경우가 30%의 경우보다 전체수축률이 4∼5%정도 낮아지게 될 수 있으며, 오버피드율을 연신된 비율보다 더 많이 부여하는 경우에는 작업성이 저하될 수 있다.
상기 비접촉 릴렉스 히터의 내경 5 ~ 30 ㎜의 원통형 사통과로(9)로는 효과사용 PET POY사가 통과되면서 열처리되는데, 상기 사통과로의 내경에 효과사용 PET POY사가 접촉하지 않도록 통과시켜야 한다. 상기 원통형 사통과로의 외면에는 열매액 수용체(10)가 형성되는데, 그 내부에는 열매액을 수용하게 되어 비접촉 릴렉스 히터의 온도를 100 ∼ 230℃로 유지하도록 한다. 비접촉 릴렉스 히터의 길이는 0.5 ∼ 3.0 m 정도가 바람직하다.
도 5는 본원발명의 효과사의 릴렉스 히터온도변화에 따른 수축특성을 나타낸 그래프로서, T1은 190℃, T2는 200℃, T3는 210℃의 릴렉스히터온도에 의해 열처리한 것이다. 도 5에 의하면, 릴렉스 히터온도가 높아짐에 따라 효과사의 전체수축률은 낮아지며, 이것은 POY가 1.2배로 연신된 상태에서 릴렉스 히터에서 20% 압축을 받기 때문에 온도가 높을수록 순간적으로 압축이 더욱 잘 되며, 순간적인 열로써 셋팅이 되기 때문에 수축률이 다소 감소된다.
상기 비접촉 릴렉스 히터와 연신기를 거친 효과사는 별도로 공급되는 코어사(1')와 함께 2~4 바(bar)의 압력으로 교락한다. 교락을 마친 효과사와 코어사는 상기 제1히터에서 열처리하게 되는데, 열처리온도는 170∼220℃가 바람직하다. 170℃미만에서는 염색결정화도의 안정화에 문제점이 있으며, 220℃를 초과하는 경우에는 원사의 경화와 같은 원사 물성 변화의 문제점이 있다. 상기 제1히터에서 열처리한 후권취하여 PET ITY 복합사를 제조한다.
본 발명에 의해 비수수축율과 잔류수축율의 합인 전체수축율이 17.0~18.5%인 PET ITY 복합사가 제공된다. 상기 PET ITY 복합사에서는 자발신장효과를 가진 효 과사가 심사를 효과적으로 감싸주기 때문에 상기 PET ITY 복합사를 사용하여 직물을 제조하는 경우에 색조차이가 매우 적은 특징을 가진다. 또한, 상기 PET ITY 복합사를 사용한 직물은 부드럽고 풍만성이 풍부한 특징으로 가진다.
이하 다음의 실시예에서는 본 발명의 PET ITY 복합사의 제조방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
PET POY 사(POY 85/36, 강도(3.07g/d), 신도(120%))를 효과사로 공급하여 하기 표 1의 조건에 따라 연신 및 오버피드를 부여하면서 비접촉 릴렉스 히터를 통과시킨 후, PET SDY사(SDY 50/24, 수축율 12%)를 별도로 공급하여 2.6bar의 압력으로 교락한 후 185℃의 제1차히터에서 열처리하고 권취하여 PET ITY 복합사를 제조하였다.
[실시예 2 내지 4]
표 1과 같이 조건을 상이하게 하여 실시예 1과 같이 PET ITY 복합사를 제조하였다.
[비교예 1 및 2]
표 1과 같이 연신, 오버피드부여 및 비접촉 릴렉스 히터 통과의 공정을 하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 PET ITY 복합사를 제조하였다.
구 분 효과사 신도 제조된 복합사 연신비 릴렉스히터 온도(℃) 오버피드율 (%) 사속 (m/min) 제1차히터 온도(℃) 공기압 (bar)
실시예 1 POY 120% ITY 135/60 1.2 210 20 700 185 2.6
실시예 2 POY 140% ITY 135/96 1.2 210 20 700 185 2.6
실시예 3 POY 120% ITY 135/60 1.2 210 20 700 185 2.6
실시예 4 POY 140% ITY 135/96 1.2 210 20 700 185 2.6
비교예 1 POY 120% ITY 135/60 - - - 상기조건 동일
비교예 2 POY 120% ITY 135/96 - - -
상기 실시예 및 비교예에서 얻은 PET ITY 복합사의 물성을 다음과 같이 측정하여 표 2 및 표 3에 나타내었다.
*물성측정방법
1. 사인장강신도
텍스테크노 스타티맷(Textechno Statimat Me.(German))을 이용하여 상온에서 24시간 방치한 각각의 시료를 길이 200mm, 테스트 속도 2000m/min의 조건으로 10회 실험하였다. 실험 기기에서 제공하는 소프트웨어로부터 절단강도(Breaking Tenacity), 절단신도(Breaking Elongation)를 구하고 각각의 결과에서 10회 평균값을 구하였다.
2. 사수축률
①Hank (KS K 0215) 비수 수축률 실험
검척기의 릴(Reel)에 시료를 감아 타래상태로 만든 다음 絲에 0.1g/d의 초하중을 걸어 원장을 구한 후 수조내에서 온도 100℃, 30분간 무긴장 하에서 침지하여 습열처리를 하고 24시간 이상 상온에서 방치한 후 0.1g/d의 초하중을 시료에 걸고 길이를 측정하여 수축 변화량을 측정하였다.
Figure 112006043844519-pat00001
②Hank (KS K 0215) 잔류 건열 수축률 실험
비수 수축률을 측정한 시료를 준비후, 온도 180℃인 Heating Chamber 내에서 5분간 무긴장 열처리를 한 후 24시간 이상 방치하여 0.1g/d의 초하중을 걸고 길이를 측정하여 잔류 수축 변화량을 측정하였다.
Figure 112006043844519-pat00002
③Hank (KS K 0215) 전체 수축률 실험
Figure 112006043844519-pat00003
구 분 섬도 (d) 절단강도 (g/d) 절단신도 (%) 인터레이스 갯수 (표준편차,CV%)
실시예 1 134.82 2.32 24.25 120 (1.87,0.02)
실시예 2 133.38 2.13 24.61 118 (1.11,0.01)
실시예 3 134.49 2.15 24.45 119 (2.20,0.02)
실시예 4 135.18 2.37 24.45 120 (2.0,0.02)
비교예 1 131.66 2.17 24.99 120 (2.0,0.02)
비교예 2 134.87 2.16 24.04 120 (1.79,0.01)
Figure 112006043844519-pat00004
상기 표 3에서 SH는 시료를 100℃×30min 비수 열처리한 후의 비수수축률이며, RS는 비수수축을 한 시료를 다시 180℃×5min 건열 처리한 후의 잔류수축률이며, TSR은 SH와 RS를 더한 전체수축률을 의미한다.
ITY 복합사의 수축특성도 역학특성과 마찬가지로 심사의 특성에 크게 영향을 받게 되며, ITY 복합사가 습열과 건열처리를 순차적으로 받게 됨에 따라, 효과사인 POY는 자발신장효과 및 복합사의 심사와의 수축차이만큼 수축차이가 나타나게 된다.
[실시예 5, 실시예 6, 비교예 3 및 비교예 4]
상기 실시예 2, 4 및 비교예 1 및 2의 ITY 복합사를 이용하여 하기 표 4의 조건에 의해 직물을 제조하고, 정련·축소(100℃, 20min 습열처리) → Pre-set(200℃, 60m/min, 건열처리) → 감량(115℃,60min, 습열처리) → 염색(135℃,40min, 습열처리) → Final -set(180℃, 60m/min, 건열처리)하여 염색가공된 직물을 각각 제조하고 그 직물 표면의 SEM 확대사진을 도 6 내지 도 9에 나타내었다.
Figure 112006043844519-pat00005
*직물특성의 측정방법
밀도는 KS K 0511에 준하여 측정하였다. 무게는 KS K 0514(직편성물 및 부직물의 무게측정방법)에 따라 측정하였다. 두께는 KS K 0506(직물의 두께 시험방법)에 준하여 Thickness tester를 사용하여 측정하였다.
본 발명의 실시예 2 및 4의 ITY 복합사를 경사로 하여 제조된 직물인 실시예 5 및 실시예 6의 경우 ITY 복합사의 효과사의 자발신장효과가 크게 발현됨으로써 심사를 모두 감싸고 있는 것을 알 수 있으나, 비교예 3 및 4의 경우 효과사가 심사를 감싸지 못한 부분(붉은색 원부분)이 있음을 알 수 있어 이러한 현상이 직물 색조차가 나타나게 하고 있었다.
본 발명에 의한 PET ITY 복합사 제조장치를 이용하여 PET ITY 복합사를 제조하면 효과사로 사용되는 PET POY사의 자발신장효과 및 열적안정화를 극대화하여 PET ITY 복합사의 전체수축율을 높이고 이에 의해 효과사가 심사를 효과적으로 감싸게 함으로써 직물제조시 염색에 의한 색차를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 피드롤러, 교락노즐, 히터 및 권취롤러를 포함하는 PET ITY 복합사 제조장치에 있어서,
    연신부와 비접촉 릴렉스 히터가 상기 교락노즐 전단계에 설치되는 것을 특징으로 하는 PET ITY 복합사 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비접촉 릴렉스 히터는 내경 5 ~ 30 ㎜의 원통형 사통과로 및 상기 원통형 사통과로의 외면에 형성되고 열매액을 수용하는 열매액 수용체로 이루어진 것을 특징으로 하는 PET ITY 복합사 제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연신부는 2쌍의 피드롤러부로 이루어져 롤러부의 속도차이에 의해 연신작용을 하는 것을 특징으로 하는 PET ITY 복합사 제조장치.
  4. 효과사용 PET POY 사를 1.1∼1.2의 연신비로 연신한 후, 오버피드 20∼30%를 부여하면서 내경 5 ~ 30 ㎜의 원통형 사통과로 및 상기 원통형 사통과로의 외면에 형성되고 열매액을 수용하는 열매액 수용체로 이루어진 180∼200℃의 비접촉 릴렉 스 히터를 통과시킨 후, 별도 공급되는 심사용 고수축 PET SDY 사와 함께 2∼4bar의 압력으로 교락한 후 170∼220℃의 제1차히터에서 열처리하고 권취하는 것을 특징으로 하는 PET ITY 복합사의 제조방법.
  5. 제4항 기재의 제조방법에 의해 제조되고, 비수수축율과 잔류수축율의 합인 전체수축율이 17.0~18.5%인 것을 특징으로 하는 PET ITY 복합사.
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