KR101379845B1 - 고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고수축포와 원단을 접착제로 접착시키고 가열처리함으로써 원단에 입체무늬를 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 원단에 입체무늬를 형성하는 방법은 고수축포에 접착제를 도포하여 가공대상원단과 합지하므로, 원단에 나염 또는 호제를 프린팅하고 수축포에 접착제를 도포하여 서로 합지하는 종래의 방법보다 공정이 간단하며, 원단의 오목면이 형성될 면과 접촉되는 고수축포의 대응면에만 접착제를 도포하므로 수축포 전체 면에 접착제를 도포하는 종래의 방법보다 접착제의 소모량이 적다.
또한, 원단의 볼록면이 접착제와 접촉하지 않으면서 고수축포의 접착제를 건조하여 합지하므로 입체무늬의 볼록면과 오목면이 선명히 구분되어 확연한 입체감을 발현할 수 있어서 볼록면에 두드러지고 다채로운 문양을 표현할 수 있으며, 원단소재의 종류에 구애되지 않고 입체무늬를 형성할 수 있어서 가용범위가 넓고, 반복되는 세탁과 마찰에도 입체효과를 안정적으로 유지할 수 있다.

Description

고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법{Method for Forming Three-Dimensional Pattern Using Highly Shrinkable Fabric}
본 발명은 고수축포와 원단을 접착제로 접착시키고 가열처리함으로써 원단에 입체무늬를 형성하는 방법에 관한 것이다.
최근 변화하는 생활양식에 따라 의류 및 생활용 섬유제품 시장의 소비패턴이 급격히 변화함에 따라 새로운 패션제품과 고부가가치 제품에 대한 요구가 강하게 일고 있다.
따라서 패션성과 감성을 중시하는 차별화 고부가가치 시장에 대응하기 위한 새로운 기술과 제품의 연구개발은 필수적이 되고 있으며, 이러한 연구의 일환으로서 평면형태에 머물던 섬유제품이 단순한 볼륨감을 넘어 실용성과 패션성의 측면에서 입체성을 가지도록 하는 제품개발이 시도되고 있다.
패션성 측면에서의 입체직물은 종래에 엠보가공, 수축가공 등과 같은 방법으로 발전하여 왔고 단순 평면형태의 섬유디자인과 표면질감을 탈피하고자 하는 심미적 욕구를 반영한 결과라고 할 수 있으며, 실용적인 측면에서는 주로 3차원 구조의 섬유제품이 개발되어 토목건축분야와 의료분야뿐만 아니라 항공·우주산업에 이르기까지 널리 이용되고 있고, 또한 향후 적용분야가 광범위해질 것으로 예상된다.
현재까지 입체 요철무늬 형성방법으로는 물리·화학적인 방법에 의해 직물표면에 3차원 입체감을 주는 주름가공이나 수축가공 등을 행하여 왔는데, 좀더 상세하게는 직물조직에 의한 방법, 물리적 가공방법 및 화학적 가공방법으로 분류할 수 있다.
직물조직에 의한 방법은 합성섬유의 발달에 따른 섬유특성을 고려하여 조직을 설계하고, 염색가공을 거치는 동안 각각의 특성이 발휘되면서 입체모양이 나타나도록 하는 방법으로서 볼륨조직이라고도 하는데, 이 방법은 조직설계에 의해 단순하고 규칙적인 요철의 반복적인 형태를 나타낼 수 있으나 다양한 패션성과 화려한 무늬의 표현이 어려운 단점이 있다.
물리적 가공방법은 엠보가공(embossing finish)으로 잘 알려져 있으며, 직물표면에 무늬를 가진 엠보싱 캘린더로 가열·압착하여 요철무늬를 형성하는 방법으로서, 무늬로는 나뭇결무늬, 줄무늬, 물결무늬, 물방울무늬 등이 가능하며 엠보싱 캘린더에 의한 열가소성 섬유의 엠보싱은 수지가공 등을 곁들여 반영구적인 요철무늬를 얻을 수 있지만 이 방법 역시 다채롭고 풍부한 입체감의 표현에는 한계가 있다.
화학적 가공방법으로는 견직물이나 레이온 직물에 산을 이용해서 식물계 섬유를 탄화·제거하는 방법으로서, 리플가공, 견(絹)의 염축가공, 특수한 디자인을 얻을 수 있는 발식가공 등이 있으며, 양모와 아세테이트, 비닐론, 아크릴, 나일론 및 폴리에스테르 등에 다양한 방법으로 적용되고 있으나 열과 물리적 힘 그리고 약품 과다 사용에 따른 원단 손상 및 폐수의 대량발생 등이 문제가 되고 있다.
이와 같이 입체 요철무늬 형성방법은 다중직, 다축 제·편직, 스티칭(stitching), 부직포(air-laid, meltblown), 브레이딩(braiding) 등에 적용되어 생활용, 산업용으로 주로 활용되나, 직·편물 등에 입체 요철무늬를 형성하기 위해 종래에 시도되는 상기의 여러 방법은 약간의 입체감과 질감의 표현이 가능할 뿐 대부분 제한적인 사용과 많은 결점을 노출하고 있어서 아직까지 만족스러운 입체효과를 얻지는 못하고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 한국등록특허공보 제0426784호에는 원단에 나염으로 무늬를 형성하는 제1단계; 바인더를 이용하여 원단에 고수축성의 밑천을 부착하는 제2단계; 원단, 바인더, 밑천의 적층체를 가열하여 무늬를 고착하는 제3단계; 원단과 밑천을 각각 권취하며 연속적으로 분리하는 제4단계; 및 분리된 원단을 후가공 처리하여 패턴의 규격을 조절하는 제5단계;로 이루어지는 형상 패턴 구조의 원단 제조방법이 개시되어 있다.
상기 발명은 적층체에 열이 가해지면 열화학적 작용으로 나염이 형성된 부분에서는 수축되지 않으나 나염이 없는 부분에서는 밑천과 연동하여 수축됨에 따라 입체적인 패턴이 형성되어, 원단의 종류와 나염 패턴의 형태에 구애되지 않고 입체적인 모양의 원단을 제조할 수 있다.
그러나 상기 발명에서 수축은 나염이 형성되지 않은 면(나염 불형성면)을 따라 이루어지므로 형상 패턴이 나염 형성면에 종속될 수밖에 없어서 다양한 패턴형상을 구현하기 어렵고, 나염을 형성한 후 나염 불형성면이 수축되므로 나염 형성면이 입체화될 수는 있으나 나염 형성면과 나염 불형성면의 경계가 시각적 입체감으로 선명하게 구분되지 못하며, 적층체가 가열에 의해 고착되는 과정에서 고온의 액상 바인더에 의해 원단에 나염된 무늬가 흐려지는 단점이 존재한다.
이와 같이 원단에 입체무늬를 형성하는 다양한 방법이 시도되고 있으나 아직까지도 개선의 필요성은 여전히 존재하며, 저가 제품 중심의 중국, 대만, 인도 등의 제품에 비교우위를 가지면서 고가 제품을 형성하는 일본 등의 선진국 제품과 대비하여 품질의 수준향상을 위해서는 기존제품을 한 단계 업그레이드한 고품질·고감성의 제품 기술개발이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 간단한 공정을 통하여 다채롭고 선명한 입체감을 표현할 수 있는 입체무늬 형성방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 음각된 패딩롤러에 접착제를 도포하고 표면의 접착제를 제거하는 단계; 상기 표면의 접착제가 제거된 패딩롤러를 고수축포에 압착하여 고수축포에 접착제를 전사하는 단계; 상기 접착제가 전사된 고수축포를 건조하는 단계; 상기 건조된 고수축포를 원단과 합지하여 가열처리하는 단계; 및 상기 가열처리된 고수축포와 원단을 박리하는 단계;를 포함하는, 고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법을 제공한다.
이때, 상기 고수축포는 180~220 ℃, 2~4 분의 건열조건에서 25~40 %의 수축률을 가지며, 건열조건에서의 사수축률이 30~40 %이고 55~65 D/20~30 F 굵기의 고수축사를 경사밀도 90~110 ends per inch, 위사밀도 80~100 picks per inch로 제직한 평직인 것이 바람직하다.
또한, 상기 접착제는 에틸렌비닐아세테이트 수지, 핫멜트 수지, 아크릴 수지, 덱스트린 및 우레탄 수지로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나이며, 에틸렌비닐아세테이트 수지 60~65 중량부, 핫멜트 수지 13~17 중량부, 아크릴 수지 8~12 중량부, 덱스트린 3~7 중량부, 우레탄 수지 2~7 중량부, 분산제 0.5~2.0 중량부 및 증점제 0.1~1.0 중량부를 혼합한 것이 바람직하다.
또한, 상기 건조는 60~75 ℃의 온도에서 수행되고, 상기 가열처리는 180~200 ℃의 온도에서 수행되며, 상기 가열처리하는 단계에서의 고수축포의 수축률은 25~35 %인 것이 바람직하다.
또한, 상기 합지는 160~220 ℃의 온도에서 3~7 psi의 압력으로 가열압착하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 박리하는 단계 이후에 원단을 60~70 ℃의 온도로 5~15 분간 수세하는 단계가 추가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 입체무늬 형성방법은 고수축포에 접착제를 도포하여 가공대상원단과 합지하므로, 원단에 나염 또는 호제를 프린팅하고 수축포에 접착제를 도포하여 서로 합지하는 종래의 방법보다 공정이 간단하며, 원단의 오목면이 형성될 면과 접촉되는 고수축포의 대응면에만 접착제를 도포하므로 수축포 전체 면에 접착제를 도포하는 종래의 방법보다 접착제의 소모량이 적다.
또한, 원단의 볼록면이 접착제와 접촉하지 않으면서 고수축포의 접착제를 건조하여 합지하므로 입체무늬의 볼록면과 오목면이 선명히 구분되어 확연한 입체감을 발현할 수 있어서 볼록면에 두드러지고 다채로운 문양을 표현할 수 있다.
또한, 원단소재의 종류에 구애되지 않고 입체무늬를 형성할 수 있어서 가용범위가 넓으며, 반복되는 세탁과 마찰에도 입체효과를 안정적으로 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 접착제가 고수축포에 도포된 후 건조되는 과정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 접착제가 도포되어 건조된 고수축포와 가공대상원단이 합지 및 가열된 후 박리되는 과정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 원단에 입체무늬가 형성된 모습을 보여주는 사진이다.
도 4는 입체무늬가 형성된 원단과 입체무늬가 형성되지 않은 원단을 비교하여 보여주는 사진이다.
본 발명은 고수축포에 접착제를 도포하고 이를 건조한 다음 가공대상원단과 합지하여 가열처리함으로써 원단에 입체무늬를 형성하며, 이후 고수축포를 원단으로부터 박리하는 과정으로 이루어진다.
입체무늬는 원단이 튀어나온 볼록면과 들어간 오목면으로 구분할 수 있는데, 원단에 입체무늬를 형성하는 방법으로서 원단에 오목면이 형성될 면과 접촉되는 고수축포의 대응면에 접착제를 도포하고 원단의 볼록면이 형성될 면과 접촉되는 고수축포의 대응면에는 접착제를 도포하지 않은 상태에서 서로 합지하여 가열처리한다.
가열처리에 의해 고수축포가 수축하는 과정에서 접착제를 통하여 고수축포와 접착된 원단부위는 수축되어 오목면을 형성하며, 접착제가 도포되지 않아서 고수축포와 접착되지 않은 원단부위는 수축되지 않고 오목면의 수축에 의해 상대적으로 볼록면을 형성하게 되어 원단에 입체무늬가 형성된다.
원단의 입체무늬 중 오목면에 대응되도록 고수축포에 접착제를 도포하는 방법으로써 입체무늬의 오목면 형상으로 음각된 패딩롤러(padding roller)에 접착제를 도포하고 스크래퍼(scraper) 등의 기구로 표면의 접착제를 제거한 후 고수축포에 압착하는 롤러프린팅(roller printing) 방법, 또는 입체무늬의 오목면 형상으로 고수축포에 접착제를 프린트 인쇄하는 스크린프린팅(screen printing) 방법이 가능하나 인쇄의 연속성 및 효율성 면에서 롤러프린팅 방법이 좀더 바람직하다.
상기 롤러프린팅 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 원단의 입체무늬 중 오목면 형상으로 음각된 패딩롤러(2)와 지지롤러(4)가 한 쌍을 이루고, 패딩롤러(2)와 지지롤러(4) 사이로 고수축포(1)가 통과하게 되며, 패딩롤러(2)는 회전하면서 용기 등에 담긴 접착제(3)와 접촉되어 패딩롤러(2) 표면에 접착제(3)가 묻히도록 한 다음 스크래퍼(도시되지 않음) 등으로 양각부분의 접착제를 제거한 상태에서 지지롤러(4)와 함께 고수축포(1)를 압착함으로써 패딩롤러의 음각부분의 접착제(3)가 고수축포(1)에 전사된다.
상기 고수축포는 가열시 경사방향 및 위사방향의 수축률이 높은 원단으로서, 본 발명에서는 180~220 ℃, 2~4 분의 건열조건에서 텐더속도 50~60 mpm(meters per minute)시 경위사 방향 모두 25~40 %의 수축률을 가지는 것이 바람직하다.
예를 들어, 건열조건에서의 사수축률이 30~40 %이고 55~65 D/20~30 F 굵기의 고수축사를 경사밀도 90~110 ends per inch, 위사밀도 80~100 picks per inch로 제직한 평직일 수 있고, 상기 고수축사는 400~500 tpm(twist per meter)으로 연사한 폴리에스테르 섬유일 수 있으며, 또한 사절(絲切)을 방지하고 작업성을 향상시키기 위한 전처리로서 고수축사의 사이징(sizing) 가공시 80~100 ℃의 저온으로 90~110 mpm의 드라이 사이징 가공을 할 수도 있다.
상기 접착제는 고수축포에 도포시 균일하게 도포되고 80 ℃의 온도에서 대부분 건조되며, 130 ℃의 압착시에 경화가 일어나 강고히 접착되는 한편, 박리시 쉽게 박리되고 원단에 잔류하지 않으며, 소핑(soaping)시에 쉽게 탈락되는 종류가 바람직한데, 예를 들어 에틸렌비닐아세테이트(ethylene vinyl acetate, EVA) 수지, 핫멜트(hot melt) 수지, 아크릴(acrylic) 수지, 덱스트린(dextrine), 우레탄 수지(poly urethane) 등이 있으며, 여기에 분산제를 첨가하여 각 성분들이 고루 분산되도록 하고 증점제를 첨가하여 점도 8000~12000 cps(centipoise)로 조정하는 것이 좀더 바람직하다.
상기 핫멜트 수지는 압착롤러에서 가압할 때 순간적으로 용융접합 되도록 하며, 덱스트린은 균일한 도막 형성에 도움을 주고 점도의 안정성이나 접착력 향상과 더불어 수세시의 탈락성을 개선하기 위함인데, 에틸렌비닐아세테이트 수지 60~65 중량부, 핫멜트 수지 13~17 중량부, 아크릴 수지 8~12 중량부, 덱스트린 3~7 중량부, 우레탄 수지 2~7 중량부, 분산제 0.5~2.0 중량부 및 증점제 0.1~1.0 중량부로 혼합되는 것이 가장 바람직하다.
상기 접착제(3)가 전사된 고수축포(1)는 건조장치(5)를 이용하여 건조하는 과정을 거치는데, 상기 건조는 고수축포(1)와 가공대상원단의 합지시에 접착제(3)가 압착에 의해 번지는 것을 방지하여, 가공대상원단에 형성되는 입체무늬의 볼록면과 오목면이 패딩롤러(2)에 음각된 형상 그대로 정확히 재현될 수 있도록 한다.
상기 건조는 접착제가 압착에 의해 번지지 않으면서 접착력을 유지할 수 있도록 적절한 수분을 함유하도록 하면서 고수축포가 건조과정에서 수축되지 않도록 60~75 ℃의 건조온도와 8~12 mpm의 이동속도를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 건조온도가 60 ℃ 미만이면 건조가 불충분하고 75 ℃를 초과하면 건조과정에서 고수축포가 수축될 우려가 있으며, 상기 이동속도가 8 mpm 미만이면 생산성이 저하되고 12 mpm을 초과하면 건조가 불충분하고 고수축포에 장력이 걸리는 문제가 있다.
다음은 도 2에 도시된 바와 같이, 고수축포(1)의 접착제(3)가 도포된 면과 가공대상원단(6)을 합지하고 이를 한 쌍의 압착롤러(7) 사이로 통과시켜 서로 접합되도록 한 다음 가열장치(8)를 이용하여 가열처리한다.
상기 가열처리에 의해 고수축포가 수축하고, 고수축포와 접착제를 통하여 접합된 가공대상원단 부위가 수축되어 오목면을 형성하며, 고수축포의 접착제가 도포되지 않은 부위의 원단부위는 수축되지 않고 오목면의 수축에 의해 상대적으로 볼록면을 형성하게 되어 원단에 볼록면과 오목면으로 구성되는 입체무늬가 형성된다.
상기 가열처리온도는 고수축포를 구성하는 수축사의 종류 및 수축률에 따라 달라지나 180~200 ℃가 바람직하며, 이때의 수축률은 텐더속도 25~30 mpm에서 25~35 %가 적당하다.
상기 가열처리 전에 예비 열처리하여 2 회의 수축과정을 거치게 할 수도 있으며, 압착롤러에 의한 고수축포와 가공대상원단의 접합시 가열압착하는 방법으로 수행할 수 있다.
상기 예비 열처리 온도는 160~220 ℃가 바람직하고 이때의 압력은 3~7 psi, 압착롤러의 속도는 8~12 mpm이 적당하다.
다음은 원단과 고수축포를 박리하여 입체무늬가 형성된 원단을 얻으며, 상기 원단에 남아있을 수 있는 접착제를 제거하기 위한 수세, 텐더 등의 후가공 처리를 할 수도 있다.
상기 수세는 60~70 ℃에서 5~15 분간 수행하는 것이 바람직하고, 수산화나트륨 2~5 g/ℓ가 첨가된 수용액에서 수행하는 것이 더욱 바람직한데, 상기 수세온도가 60 ℃ 미만이면 수세효과가 미미하고 70 ℃를 초과하면 수축부위가 펴질 우려가 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 입체무늬 형성방법은 고수축포에 접착제를 도포하여 가공대상원단과 합지하므로, 원단에 나염 또는 호제를 프린팅하고 수축포에 접착제를 도포하여 서로 합지하는 종래의 방법보다 공정이 간단하며, 원단의 오목면이 형성될 면과 접촉되는 고수축포의 대응면에만 접착제를 도포하므로 수축포 전체 면에 접착제를 도포하는 종래의 방법보다 접착제의 소모량이 적다.
또한, 원단의 볼록면이 접착제와 접촉하지 않으면서 고수축포의 접착제를 건조하여 합지하므로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 입체무늬의 볼록면과 오목면이 선명히 구분되어 확연한 입체감을 발현할 수 있어서 볼록면에 두드러지고 다채로운 문양을 표현할 수 있다.
1:고수축포, 2:패딩롤러, 3:접착제, 4:지지롤러, 5:건조장치, 6:원단, 7:압착롤러, 8:가열장치

Claims (10)

  1. 음각된 패딩롤러에 접착제를 도포하고 표면의 접착제를 제거하는 단계;
    상기 표면의 접착제가 제거된 패딩롤러를 고수축포에 압착하여 고수축포에 접착제를 전사하는 단계;
    상기 접착제가 전사된 고수축포를 건조하는 단계;
    상기 건조된 고수축포를 원단과 합지하여 가열처리하는 단계; 및
    상기 가열처리된 고수축포와 원단을 박리하는 단계;를 포함하는, 고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고수축포는 180~220 ℃, 2~4 분의 건열조건에서 25~40 %의 수축률을 가지는 것을 특징으로 하는, 고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고수축포는 건열조건에서의 사수축률이 30~40 %이고 55~65 D/20~30 F 굵기의 고수축사를 경사밀도 90~110 ends per inch, 위사밀도 80~100 picks per inch로 제직한 평직인 것을 특징으로 하는, 고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착제는 에틸렌비닐아세테이트 수지, 핫멜트 수지, 아크릴 수지, 덱스트린 및 우레탄 수지로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착제는 에틸렌비닐아세테이트 수지 60~65 중량부, 핫멜트 수지 13~17 중량부, 아크릴 수지 8~12 중량부, 덱스트린 3~7 중량부, 우레탄 수지 2~7 중량부, 분산제 0.5~2.0 중량부 및 증점제 0.1~1.0 중량부를 혼합한 것을 특징으로 하는, 고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조는 60~75 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열처리는 180~200 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열처리하는 단계에서 고수축포의 수축률은 25~35 %인 것을 특징으로 하는, 고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 합지는 160~220 ℃의 온도에서 3~7 psi의 압력으로 가열압착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 박리하는 단계 이후에 원단을 60~70 ℃의 온도로 5~15 분간 수세하는 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는, 고수축포를 이용한 입체무늬 형성방법.
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