KR101364692B1 - 수용성 폴리머 용출형 고중공사를 이용하여 제조된 경량보온성 직물 - Google Patents

수용성 폴리머 용출형 고중공사를 이용하여 제조된 경량보온성 직물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수용성 폴리머 용출형 고중공사와 신축소재를 커버링 및 연사 복합공정을 통해 투-웨이(two-way)방식으로 제조된 수용성 폴리머 용출형 고중공사를 이용하여 제조된 경량보온성 직물에 관한 것이다. 상기 경량보온성 직물은 T/M이 600일 때, 번수: 61.7 ~ 198.5de, 강도: 3.15 ~ 3.58g/d, 신도: 26.66 ~ 41.02%의 작업조건으로 제조되며, 상기 신축소재는 스판덱스이고, 제조된 직물은 기능성 스포츠 의류 및 캐쥬얼 의류제품이다.

Description

수용성 폴리머 용출형 고중공사를 이용하여 제조된 경량보온성 직물{Light weight and thermokeeping fablic manufactured by using high hollow yarn with eluted watersoluble polymer}
본 발명은 수용성 폴리머 용출형 고중공사를 이용하여 제조된 경량보온성 직물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쉬쓰(Sheath)부에는 범용적 화학섬유인 PET(Polyethylene terephthalate) 또는 나일론을 적용하고 코어(Core)부에는 용출을 위한 수용성 폴리머(Polymer)를 적용한 S/C형 복합방사법을 활용한 수용성 폴리머 용출형 친환경 고중공사를 이용하여 이용하여 신축소재와 커버링 및 연사 복합공정을 통해 투-웨이(two-way)방식으로 제조된 경량보온성 직물에 관한 것이다.
최근들어 아웃도어 등의 고기능성 의류는 물론 일반 캐쥬얼 웨어에서도 경량보온성 소재가 다양하게 요구되고 있다.
기능성 섬유와 관련된 연구개발은 합성섬유에 흡수. 흡습성을 부여하고 보다 천연섬유에 가깝게 만들려는 노력으로 시작되었는데, 현재는 중공사, 도전사, 보온, 축열섬유, 축광섬유, 그리고 천연섬유 이상의 흡수, 흡습성능을 가지는 고기능성 합성섬유 등이 지속적으로 개발되고 있다.
고기능성 섬유재료는 범용 섬유소재로 사용되는 의류용뿐만 아니라 경량, 보온성을 갖춘 기능성 섬유가 주류를 이루며 그 수요 및 관심이 커지고 있는 실정이며 항공. 우주, 자동차, 전자 및 의료분야 등 첨단분야에서도 수요대체를 위해 초고강도, 초내열성, 초경량화를 목표로, 새로운 기능성 섬유개발도 진행되고 있다.
이러한 차별화소재 중 중공필라멘트는 국내외 많은 업체들로부터 꾸준히 개발되어 오고 있는데, 이러한 중공필라멘트의 개발 형태는 다이 스웰링(Die Swelling) 기술을 활용한 나일론 싱글폴리머(Nylon Single Polymer)의 단면 내부의 빈공간에 공기가 충입되어 있는 구조를 지니는 것이 일반적이었으며 사가공 및 제직단계에서의 내부 중공 형성부의 붕괴를 막기 위한 이형단면화 기술이나 중공 형태 안정화 기술을 도입한 설계 디자인 다양화가 주된 방향이었다.
한편, 용출형 중공필라멘트의 형태로서 대한민국특허공개 제10-1996-0010919호에서는 다공형중공사를 제시하고 있으며, 대한민국특허공개 제10-2001-0047525호에서도 섬유단면 상에 동심원 형태의 중공부가 5~100개 존재하는 다공형중공사를 제시하고 있다. 이러한 기술들은 염색가공단계에서 용출을 통해 고중공율을 발현할 수 있었으나 용출할 부분을 완전히 녹여서 용출시키기가 어려웠기 때문에 내광 견뢰도가 크게 저하될 수 있었고, 원사내 중공(中空) 부분이 찌그러지거나 파손되어 중공율이 크게 저하되고 용출 후의 사강도가 용출 전보다 30%이상 저하될 수 있었고, 내마모성이 약해지고 이로 인해 최종 제품인 직물상태에서의 인열강도가 떨어지고 직물의 보온성과 경량감도 크게 저하되는 문제가 있었다.
이와 같이 경량화를 위한 종래의 중공사는 섬유 내부의 고중공률을 목표로 PET 등의 단독 또는 다중 방사용 구금설계를 통해 제품화하였으나 폴리머 고유의 점탄성 거동으로 인하여 구금 통과 직후 다이 스웰링(Die Swelling) 현상에 의해 내부로의 팽창이 진행되어 목표로 하고자하는 중공률을 달성하기 어려웠다.
최근에는 복합방사법을 활용한 쉬쓰/코어형 C형 고중공사(高中空絲)의 제조기술이 개발되었다. 그 기술의 내용인 즉, 복합방사법을 활용하여 제조되는 C형 중공사로써, 쉬쓰(Sheath)부에는 범용적 화학섬유인 PET 또는 나일론을 적용하고, 코어(Core)부는 용출을 위한 수용성 폴리머(Polymer)를 적용하여 제조되며, 제조된 중공사는 섬도: 49.9 ~ 108de, 강도: 3.22 ~ 3.86, 중공률: 25 ~ 35%의 물성을 갖는 것을 특징으로 하는 복합방사법을 활용한 수용성 폴리머 용출형 고중공사를 제공한다.
따라서, 본 발명자는 상기한 수용성 폴리머를 이용하여 용출성과 중공률을 높인 C자형 중공사를 이용하여 신축소재를 커버링 및 연사 복합공정을 통해 투-웨이(two-way) 방식으로 적용하여 경량보온성이 향상된 직물을 개발하고자 한다.
본 발명은 코어부에는 용출이 가능한 폴리머가 포함되고 쉬쓰부에는 원사로 사용하고자 하는 PET, 나일론 등의 폴리머로 구성된 수용성 폴리머 용출형 고중공사를 이용하여 신축소재와 커버링 및 연사 복합공정을 통해 투-웨이(two-way)방식으로 제조된, 수용성 폴리머 용출형 고중공사를 이용한 경량보온성 직물을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 따른 수용성 폴리머 용출형 고중공사를 이용하여 제조된 경량보온성 직물은 수용성 폴리머 용출형 고중공사와 신축소재를 커버링 및 연사 복합공정을 통해 투-웨이(two-way)방식으로 제조된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 의하면, 상기 중공사는 쉬쓰(Sheath)부에는 범용적 화학섬유인 PET 또는 나일론을 적용하고 코어(Core)부는 용출을 위한 수용성 폴리머(Polymer)를 적용하여 복합방사법을 활용하여 제조된 C형 중공사로서 섬도: 49.9 ~ 108de, 강도: 3.22 ~ 3.86, 중공률: 25 ~ 35%의 물성을 가지며, 상기 경량보온성 직물은 T/M이 600일 때, 번수: 61.7 ~ 198.5de, 강도: 3.15 ~ 3.58g/d, 신도: 26.66 ~ 41.02%의 작업조건으로 제조되며, 상기 신축소재는 스판덱스이고, 제조된 직물은 기능성 스포츠 의류 및 캐쥬얼 의류제품이다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 수용성 폴리머 용출형 고중공사를 이용하여 제조된 경량보온성 직물의 중공사는, 공정 시 용출되는 폴리머가 수용성이므로 환경오염이 거의 발생되지 않기 때문에 친환경적인 효과가 크다.
또한, 중공률 및 경량성이 좋고 보온성을 갖추게 되어 기능성 스포츠 의류 및 캐쥬얼 의류제품에 유용하다.
도 1은 T/M 별 커버링 원사의 외관 비교도.
도 2는 T/M 600 일 때의 커버링 원사의 단면 사진.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 쉬쓰/코어 타입의 복합방사법을 적용하여 코어부에는 용출이 가능한 폴리머가 포함되고 쉬쓰부에는 원사로 사용하고자하는 PET, 나일론 등의 폴리머를 된 C형 중공사를 이용하였다.
한편, 본 발명에서는 쉬쓰/코어형의 POY 6종, SDY 1종 등 총 7종의 원사를 이용하였으며, 이용된 각 원사의 표기에 있어, 코어부에 수용성 폴리머를 적용하여 생산한 제품은 WARC(Water Soluble Air-C형 단면의 줄임말)로 명명하며, ESP(Easy Soluble Polyester)를 적용하여 생산한 제품에 대해서는 ARC로 명명하며, 쉬쓰부에 PET를 적용한 원사는 별도의 표기없이 ARC 또는 WARC로 명명하고, 나일론이 쉬쓰부에 적용된 원사에 대해서는 PET와의 차별성을 두기 위하여 N-ARC 또는 N-WARC 로 표기한다. 또한, 원사 중 부분 연신사는 POY(partially oriented yarn )로, 연신사는 SDY(spin draw yarn)로 표기하기로 한다.
1. 이용된 중공사 (中空絲)
본 발명에 따른 경량보온성 직물에 이용된 중공사는 복합방사법을 적용하여 코어부에는 용출이 가능한 수용성 폴리머가 포함되고 쉬쓰부에는 원사로 사용하고자하는 PET, 나일론 등의 폴리머를 복합방사할 수 있는 구금설계기술을 이용한 것으로, 쉬쓰부는 가급적 C자형 구조로 설계함으로써 용출이 용이하도록 한 것이다.
그리고, 상기 용출이 가능한 수용성 폴리머는 폴리에스터 중합 및 개질에 사용되는 원료 외에도 다양한 종류의 원료 및 첨가제가 폴리에스터 개질에 이용되었다.
이용된 중공사는 건조공정(Drying) 및 방사공정(Spinning)을 거쳐 제조된 것으로, 이용된 중공사의 원사(가공사)의 물성은 표 1과 같다.
<중공사의 원사(가공사)의 물성>
ARC
DTY 50/36		 ARC
DTY 75/36		 ARC
DTY 100/72		 ARC
DTY 105/36		 N-ARC
DTY 75/36
섬도(de') 49.9 75.1 103 108 78.8
강도(g/de') 3.86 3.62 3.42 3.22 3.66
신도(%) 24.4 26.1 20.9 21.6 34.0
다시 말해, 본 발명에서 이용된 공중사는 복합방사법을 활용하여 제조되는 C형 중공사로써, 쉬쓰(Sheath)부에는 범용적 화학섬유인 PET 또는 나일론을 적용하고, 코어(Core)부는 용출을 위한 수용성 폴리머(Polymer)를 적용하여 제조되며, 제조된 중공사는 섬도: 49.9 ~ 108de, 강도: 3.22 ~ 3.86, 중공률: 25 ~ 35%의 물성을 갖는 복합방사법을 활용한 수용성 폴리머 용출형 고중공사를 이용한다.
2. 경량보온성 향상 직물 제품 제조
1) 제품 개발을 위한 최적 커버링 및 연사 조건 확립
신축소재와의 복합을 통해 투-웨이(two way) 직물을 개발하여 기능성 스포츠 및 캐쥬얼 제품으로 전개하기 위해 스판덱스와의 커버링 및 연사 공정을 진행하였으며, 개발원사에 대한 최적 조건을 확립하였다.
o 사용원사 : 개발원사 PET C자형 중공사 3종
- ARC DTY 50/36, ARC DTY 75/36
- 수용성 폴리머 적용 WARC SDY 75/36
o 커버링 준비(Bobbin Winding)
가. 커버링 준비공정 조건 확립
최종 용도 및 섬도에 따른 스판덱스 및 T/M 조건 확립하기 위하여 보빈 와인딩(Bobbin Winding) 조건을 표 2와 같이 설정하였다.
<보빈 와인딩(Bobbin Winding) 조건 설정>
구분 사속(m/min) 장력(g/d) 권량(g)
ARC DTY 50/36 50 0.1 300
ARC DTY 75/36 60 0.15 400
ARC DTY 75/36/2(150de) 70 0.2 500
나. 커버링(Covering) 작업 조건 설정
하기 표 3에서와 같이, 심사로 사용하는 스판덱스는 중공 원사의 섬도에 따라 20D, 40D를 각각 사용하였으며, DR(Draft Ratio, spandex 연신비)과 조건은 커버링 작업능률 및 커버링사의 품질을 좌우하는 중요한 조건으로, 사전시험을 통하여 가장 안정된 작업성을 나타내는 조건을 설정하여 적용하였다.
- DR(Draft Ratio) : 3, RPM(회전수) : 7,800
커버링 공정에서의 연(꼬임) 방향 설정은 가연 작업시 Z연으로 작업되었으므로, 이후 직물상에서의 벌키성을 위하여 가연 반대방향인 S연으로 설정하였다.
T/M에 따른 커버링사의 품질 변화를 확인하기 위하여 각 섬도별로 500T/M, 600T/M, 700T/M 으로 작업하여 그 품질을 비교하였다.
<각 사종별 커버링 작업조건>
사종 심사 작업조건
DR RPM 연방향 T/M
ARC DTY 50/36 spandex20D 3 7,800 S 500, 600, 700
ARC DTY 75/36 spandex40D 3 7,800 S 500, 600, 700
ARC DTY 75/36/2(150D) spandex40D 3 7,800 S 500, 600, 700
다. 커버링사의 외관 및 물성 분석/비교
ㄱ. 커버링 원사의 T/M별 외관 비교(육안평가)
3종의 커버링 원사의 PET ARC 50/36+spandex 20D, PET ARC 75/36+spandex 40D, PET ARC 75/36/2+spandex 40D에 대해, 작업시 개발원사의 섬도 및 T/M의 차이로 인한 찍찍이, 스판덱스 노출 등과 같은 불량은 발생하지 않았으며, T/M별로 외관 품질을 육안으로 평가한 결과, 도 1과 같이 그 품질의 차이는 관찰할 수 없었다.
ㄴ. 커버링 원사의 물성 분석
공인인증시험기관인 한국섬유개발원과 협력 아래 시험 진행된 커버링 원사의 물성을 하기 표 4에서와 같이 분석하였다.
<조건에 따른 커버링 원사 기초 물성 분석 결과>
사종 T/M 작업조건
번수(d) 강도(g/d) 신도(%)
ARC 50/36
+ spandex20D		 500 54.4 3.74 28.43
600 61.7 3.58 26.66
700 57.0 3.60 24.88
ARC 75/36
+ spandex40D		 500 100.1 3.25 33.5
600 98.4 3.15 31.32
700 99.0 3.08 32.75
ARC 75/36/2(150D)
+ spandex40D		 500 175.3 3.58 39.27
600 198.5 3.15 41.02
700 186.4 3.33 39.19
개발원사와 관련하여 커버링 공정상의 특이사항은 없었으며, 작업조건의 표준화 및 생산원가를 감안하여 이후 직물 개발에 있어서는 600T/M 으로 동일하게 적용하여 작업하였다. 도 2는 T/M 600 일 때의 커버링 원사의 단면을 보여준다.
2) 경량보온성 향상을 위한 최적 제직 기술 개발
상기와 같이 개발된 원사인 C자형 중공사를 이용하여 경량보온성이 향상된 직물을 개발하였으며, 구체적으로 기존 제품보다 경량성이 향상된 투-웨이(two-way) 직물 및 천연소재와의 복합을 통한 다기능 이중직 직물 제품의 개발이 가능하였다.
본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 수용성 폴리머 용출형 중공사와 신축소재를 연사 복합공정을 통해 코어인 신축소재가 수용성 폴리머 용출형 중공사로 커버링 되도록 한 후, 투-웨이(two-way)방식으로 제조된 것을 특징으로 하는 경량보온성 직물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수용성 폴리머 용출형 중공사는 복합방사법을 활용하여 제조되는 C형 중공사로, 쉬쓰부에는 PET 또는 나일론을 적용하고, 코어부는 용출을 위한 폴리에스터계 수용성 폴리머를 복합방사 할 수 있는 구금설계기술을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 경량보온성 직물.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 경량보온성 직물은 T/M이 600일 때, 번수: 61.7 ~ 198.5d, 강도:3.15 ~ 3.58g/d, 신도: 26.66 ~ 41.02%의 작업조건으로 중공률이 25~35%인 중공사를 사용하는 것을 특징으로 하는 경량보온성 직물.
  4. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 신축소재는 스판덱스이고, 제조된 직물은 기능성 스포츠 의류 및 캐쥬얼 의류제품인 것을 특징으로 하는 경량보온성 직물.
KR1020120056026A 2012-05-25 2012-05-25 수용성 폴리머 용출형 고중공사를 이용하여 제조된 경량보온성 직물 KR101364692B1 (ko)

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