KR101432928B1 - 흡한속건 및 항균성이 우수한 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사의 제조방법 - Google Patents

흡한속건 및 항균성이 우수한 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에스테르파이버와 리오셀파이버를 함유하는 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의해 폴리에스테르 및 리오셀 섬유의 보유하고 있는 성능은 극대화시키면서 에어방적에 의한 우수한 균제도, 모우 감소에 의한 깨끗한 외관 및 내마찰성이 가지며, 부가적으로 항균성, 흡한속건 기능성과 리오셀의 촉감과 흡습성질을 가진 복합방적사를 제공할 수 있다.

Description

흡한속건 및 항균성이 우수한 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사의 제조방법{Process Of Producing Polyester／Lyocell Air―Jet Belnded Spun Yarn Having Exellent Sweat―absorbing And Rapid―drying And Antibacterial Property}
본 발명은 폴리에스테르파이버와 리오셀파이버를 함유하는 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사의 제조방법에 관한 것이다.
경제성장과 소비자의 생활수준의 향상으로 인하여 다양한 기능을 가진 기능성 의류제품에 대한 요구가 늘어나는 가운데 천연섬유 및 인조섬유의 장점을 골고루 갖춘 리오셀사가 개발되어 사용되고 있다. 리오셀사는 친환경적 섬유로 알려진 재생셀룰로오스 섬유의 일종으로서 섬유축 방향으로 결정 및 비결정 영역이 길고 가는 상태로 높은 배향도를 유지하면서 연결되어 천연섬유인 면섬유에 비해 높은 건·습강도를 가지고, 형태안전성, 흡습성, 세탁 내구성, 촉감 등 여러 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있으나, 표면이 매끄러워 사간 결합력이 약한 단점 또한 가지고 있다.
한편, 폴리에스테르 섬유는 우수한 기계적, 화학적 특성 때문에 의류용, 산업용으로 널리 쓰이고 있다. 그러나 폴리에스테르는 높은 영(Young)률로 인해 촉감이 뻣뻣한 단점이 있다. 또한, 폴리에스테르 섬유는 분자 내에 극성을 가지는 작용기가 거의 없으므로, 흡습성이 부족하여 의류용으로 사용시할 때 땀, 습기를 거의 흡수하지 못하여 착용시에 불쾌감을 주는 문제점이 있다. 또한, 합성섬유 특유의 미끈거리는 느낌으로 인하여 천연섬유의 촉감을 나타내기 어려운 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 섬유업계에서는 폴리에스테르 필라멘트의 단면을 일반적인 원형단면이 아닌 삼엽형, "Y"자형 등의 이형단면형태로 방사하여 흡습성 및 건조성을 개선하고 있으며, 폴리에스테르섬유를 단섬유화하여 방적사로 만들어 사용하게 되는데 폴리에스테르 단독 또는 타소재와 혼용하여 방적하여 사용되고 있으며, 그중에서도 특히 면과의 혼방이 가장 많으나, 면섬유는 단섬유가 많이 존재하고 있어 방적사의 균제도가 좋지 못한 문제점이 있다.
이렇듯 우수한 기계적, 화학적 특성 때문에 의류용, 산업용으로 널리 쓰이고 있는 폴리에스테르섬유와 친환경적 섬유로 알려진 리오셀 섬유를 혼합하여 방적사로 만드는 경우에는 기계적물성이 우수하면서도 염색성, 흡습성이 우수한 실을 제공할 수 있을 것으로 예상된다.
한편, 대한민국공개특허 제10-2012-0132600호에서는 세섬도 폴리에스테르사를 300~1000T/M의 꼬임을 부여하여 심사로 하고 마이크로 텐셀을 겉사로 하여 방적하여 얻어지는 복합방적사로서 Nec60~70수의 겉보기 번수와 코어부 대 시스부의 비율이 10~30% : 90~70%로 구성되는 복합방적사를 제공한 바 있다. 상기 선행기술은 폴리에스테르사와 텐셀사가 시스코어 형태로 조직된 방적사로서 심사부의 폴리에스테르 장섬유가 심지 역할을 함으로서 상기 원사로 제조된 직,편물 원단은 드래프트성이 좋고 탄력감을 주지만, 심사를 둘러싸는 피복사가 심사와 같이 비틀려져 있는 구조로 꼬임이 형성됨으로서 모우가 많이 발생하고 내마찰성이 약한 문제점을 해결하지 못하고 있다.
그러므로 본 발명에서는 종래기술의 문제점을 해결하여 폴리에스테르 및 리오셀 섬유가 보유하고 있는 성능은 극대화시키면서 에어젯트 방적에 의한 우수한 균제도, 모우 감소에 의한 깨끗한 외관 및 내마찰성이 가지며, 항균 폴리에스테르와 리오셀 섬유의 최적의 혼섬방식을 선정하여 흡한속건 및 항균성의 기능성이 우수한 복합방적사를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 폴리에스테르 파이버와 리오셀 파이버를 혼타면공정에서 혼합하고 소면공정을 거쳐 슬라이버를 제조하여 연조공정을 거치면서 드래프트를 한 후,
상기 슬라이버를 무라타보텍스방적기로 공급하여 드래프트롤러로 이루어진 드래프트부를 통과시켜 연신한 후,
노즐구경 1.0~1.3㎜인 노즐을 이용하여 에어압력 4.5~6.5 kg/㎠, 송출속도 300~400 m/분으로 방적사를 형성한 후, 권취하는 것을 특징으로 하는 흡한속건 및 항균성이 우수한 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 폴리에스테르와 리오셀 섬유를 이요하여 기능성이 최대인 혼방율을 선정한 후 세라믹 노즐을 사용한 무라타보텍스(Murata Vortex)방적기를 사용하여 폴리에스테르파이버와 리오셀파이버가 혼합된 에어젯트 방적사를 제조하는 발명이다.
본 발명의 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사의 제조방법은 일정길이로 절단한 원사파이버를 혼섬하고 카딩하여 슬라이버를 제조하여 연조공정을 거친 후 드래프트를 하여 슬라이버의 섬도를 낮춘 후, 에어노즐을 갖춘 무라타보텍스(Murata Vortex)방적기에 공급하여 방적사를 형성한 후 권취하는 순서로 진행된다.
우선, 본 발명의 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사의 원사는 폴리에스테르파이버와 리오셀 파이버를 혼합하여 사용하게 되는데, 상기 파이버들은 필라멘트상태로 방사된 것을 절단하여 토우(tow)상태로 만들어 사용하게 된다.
본 발명에서 사용되는 상기 폴리에스테르파이버는 항균 이형단면 폴리에스테르파이버로서 파이버섬도 1.0~2.0dtex, 섬유장이 35~40㎜, 강도 3.5~5.0g/d, 신도 20~40%이며, 상기 리오셀 파이버는 파이버섬도 1.0~2.0dtex, 섬유장이 35~40㎜, 강도 3.5~4.5g/d, 신도 10~20%인 리오셀 파이버인 것을 사용한다.상기 파이버들은 섬유장이 35~40㎜이 되도록 절단하여 사용하는 것이 우수한 방적성, 방적사강도, 신도 및 균제도의 발현에 좋다. 상기 리오셀 파이버는 키토산처리를 하여 항균성을 향상시킨 것을 사용할 수도 있다.
특히, 상기 폴리에스테르 파이버는 방적사의 강도를 향상시키고, 흡한속건 및 항균성능을 부여하며, 친수성인 리오셀 파이버는 나노피브릴구조로서 흡습성이 뛰어난 성질이 있어 착용감과 흡습성, 피부에 보습 역할 작용을 한다.
전체 방적사에서 폴리에스테르파이버와 리오셀파이버의 혼방비는 70:30~85:15인 것이 최적이며, 폴리에스테르파이버의 중량비가 70%미만인 경우에는 혼합방적사의 흡한속건성, 항균성 등의 기능성이 떨어지며, 85%를 초과하는 경우에는 혼합방적사의 흡습성 및 대전방지성이 떨어졌다.
상기 준비된 파이버들의 토우(tow)들은 소면기에 공급되어 카딩되어 불순물, 단섬유 및 기타 잡물을 제거함과 동시에 토우들을 일렬로 배열하고 슬라이버로 만들어 후공정인 연조공정에 공급하여 드래프트를 한다.
일반적으로 소면기에 토우를 공급하여 카딩하기전에 혼타면을 하게 되는데, 여러 가지 방식으로 행할 수 있으나, 본 발명에서는 호퍼식 래티스 혼방 방식 채택하여 상이한 원료파이버들의 혼방을 효율적으로 할 수 있다. 실린더형 스파이크비터(Cylinder Type Spike Beater)를 사용하여 롤러RPM 200~230, 비터 RPM을 700~900으로 하고, 호퍼게이지(Hopper Gauge)를 6~7㎜, 비터게이지(Beater gauge)를 9~10㎜로 정하여 단섬유의 제거, 이종 파이버간의 균일한 혼섬을 이룰 수 있다.
혼타면이 완료된 후 플랫형소면기에 파이버웹을 공급하여 카딩을 하게 되는데, 실린더 RPM 300~500, 테이커인(Taker-in) RPM 900~1200, 플랫속도(Flat Speed) 100~180 m/분 실린더와 플랫간의 게이지는 11-11-11-11-11(인치/1000)로 하여 불순물, 단섬유 및 기타 잡물을 효과적으로 제거함과 동시에 원료파이버의 손상을 방지할 수 있으며, 파이버들을 일렬로 배열하고 슬라이버로 만들게 된다.
연조공정은 더블링기에 상기 슬라이버를 공급하여 슬라이버의 섬도를 감소시키고, 균제도를 향상시키는 작용을 하게 되는데, 4선식 드래프트 방식으로 롤러게이지는 40~42×43~47×47~53㎜, 백드래프트(Back Draft) 1.1~1.25, 메인드래프트(Main Draft) 6.30~6.70으로 정하고, 6~8개의 슬라이버를 더블링하게 된다.
상기 이종의 파이버들의 혼합은 원료단계에서도 할 수 있으며, 상기 소면기 또는 연조기에서 행할 수도 있는데, 균일한 혼섬측면에서 혼타면공정에서 혼섬을 하는 것이 바람직하다.
상기 슬라이버는 무라타보텍스방적기의 노즐상단에 위치한 드래프트부로 공급되어 드래프트롤러에 의해 연신되어 섬도가 낮아지게 된다. 상기 드래프트부는 4선식 드래프트부로서 롤러게이지가 40~42×40~54×43~45(㎜)이며, 백드래프트 3.0~3.5, 인터드래프트(2nd Draft) 1.5~3.0, 토탈드래프트 200~300인 것이 바람직한데, 상기 드래프트부의 롤러게이지는 공급원사의 섬유장, 드래프트크기, 슬라이버굵기 및 원사파이버의 물성에 의해 결정되는데, 부유섬유의 발생이 적고 장섬유의 절단이 최소화되는 범위에서 결정해야 한다.
본 발명의 에어젯트 혼합방적사의 원사인 폴리에스테르파이버와 리오셀파이버는 섬유가 부드럽고 매끄러워 섬유간 슬립(Slip) 발생이 높아 공정별 드래프트 존에서 파이버 제어가 균제도가 크게 떨어지는 문제점을 가지며, 드래프트존에서의 불완전한 드래프트는 방적사의 결점을 야기하고 결국 원단의 태를 저하시키는 원인이 된다. 백드래프트 3.0~3.5, 인터드래프트(Inter Draft) 1.5~3.0, 토탈드래프트 200~300인 것이 폴리에스테르와 리오셀의 혼방섬유의 파이버 저항을 최소화하여 방적사의 균제도가 좋아지게 된다.
상기와 같이 드래프트부에서 섬도를 낮추고 구성파이버를 직선화 및 평행화한 후 본 발명의 정방기구인 무라타보텍스방적기의 세라믹 노즐로 파이버들을 공급하게 된다.
이하에서는 본 발명에서 사용되는 무라타보텍스방적기의 제조사의 유럽특허출원03005279.9호(2003.03.10.출원)의 도면 및 발명의 설명부분을 인용하여 설명하기로 한다. 본 발명에서 사용되는 무라타보텍스방적기는 도 1에서 도시된 바와 같이 슬라이버(1), 백롤러(2), 3°롤러(3), 2°롤러(4), 프론트롤러(5), 노즐(6), 방적사(7), 닙롤러(8), 송출롤러(9), 클리어부(10), 방적사패키지(11)로 이루어지며, 드래프트부에서의 연신작용은 상기에서 설명한 바 있다.
상기와 같이 드래프트부를 통과한 파이버들은 도 1의 노즐(6)내에서 방적사로 형성되는데, 방적사 형성과정은 도 2를 참조로 설명한다. 파이버들은 노즐멤버(14)내의 노즐홀(14b)로부터 주입되는 기류에 의해 파이버유도블럭(13)근처에서 발생되는 흡입유체에 의해 유도홀(13a)로 유도되며, 파이버들은 바늘(13b)의 주변을 따라 공급되어 스피닝챔버(14a)에 들어가게 된다.
이후 파이버는 스피닝챔버(14a)에 흡입되어 노즐홀(14b)로부터 주입되어 중공가이드봉(15)의 팁부분(15a)의 주변에서 소용돌이치는 기류의 작용을 받는다. 파이버들로부터 분리된 일부 파이버는 뒤집어지기도 하고 중공가이드봉(15)의 팁부분(15a)의 외주를 감싸기도 한다.
더욱이 파이버들은 형성되는 방적사의 주위로 스윙하고 방적사의 외주를 감싸기도 한다. 파이버들은 소용돌이치는 기류의 방향으로 트위스트된다. 나아가 트위스트부분의 일부는 소용돌이치는 기류에 의해 프론트롤러(5)로 전파되려고 한다. 바늘(13b)은 프론트롤러(5)로부터 공급되는 파이버들이 상기 트위스트에 의해 꼬여지는 것을 방지하기 위해 상기 전파현상을 저지하는 작용을 한다.
소용돌이치는 기류에 의해 꼬여진 파이버들은 꼬여진 방적사로 형성되고 코어파이버와 랩핑파이버를 형성한다. 방적사는 중공가이드봉(15)의 내부에 있는 방적사통로(15b)를 통해 지나가고 방적사방출포트(15c)를 통해 방출된다.
본 발명에서 상기 노즐(6)은 노즐구경이 1.0~1.3㎜인 노즐을 사용하여 방적사의 꼬임형성을 양호하게 한다. 촉감이 떨어지는 문제점이 발생하고, 1.3㎜를 초과하는 경우에는 부드러워 지지만 꼬임형성에 문제점이 발생한다.
상기 노즐의 에어압력은 4.5~6.5 kg/㎠으로 하여야 하는데, 4.5 kg/㎠미만인 경우에는 방적사의 강력이 저하하며, 6.5 kg/㎠을 초과하는 경우에는 꼬임이 과도하게 들어가게 되어 사절이 나거나 방적사의 촉감이 딱딱해지는 문제가 있다.
이렇게 형성되고 노즐을 통과한 방적사(7)는 도 1의 닙롤러(8)와 송출롤러(9)사이를 통과하여 클리어부(10)를 통과하면서 미결속파이버를 제거한 후 방적사패키지(11)에 권취된다.
본 발명에서는 상기 제조방법에 의해 폴리에스테르파이버와 리오셀파이버가 혼합하며 방적사진행방향으로 파이버가 나열된 코어부와 코어부의 외주를 일부파이버가 감싸는 형상으로 이루어지는 흡한속건, 항균성이 우수한 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사가 제공된다. 상기 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사는 폴리에스테르의 비율이 80%, 리오셀의 비율이 20%일 경우 강신도, 및 흡습성, 항균성이 가장 좋은 성능을 나타낸다. 비강도 22~25cN/tex, 신도 7.8~8.2%, 균제도(CV) 10.0~11.2%로서 균제도가 우수하고 강력이 우수할 뿐만 아니라 코아부의 외부를 일부 파이버가 감싸는 구조로서 내마찰성이 우수하다.
따라서 본 발명에 의하면, 폴리에스테르 및 리오셀 섬유의 보유하고 있는 성능은 극대화시키면서 에어젯트방적에 의한 우수한 균제도, 모우 감소에 의한 깨끗한 외관 및 내마찰성을 가지며, 부가적으로 항균성, 흡한속건 기능성과 리오셀의 촉감과 흡습성질을 가진 복합방적사를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 복합방적사를 제조하는데 사용되는 무라타보텍스방적기의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 복합방적사를 제조하는데 사용되는 무라타보텍스방적기의 노즐구조를 나타내는 단면도이다.
이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사의 제조방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
파이버섬도 1.5dpf, 섬유장이 38㎜, 강도 4.0g/dtex, 신도 28%인 이형단면 폴리에스테르파이버, 1.5dpf, 섬유장이 38㎜, 강도 3.8g/dtex, 신도 20%인 리오셀 파이버를 준비하여 호퍼식 래티스 혼방 방식으로 혼타면을 하는데, 실린더형 스파이크비터(Cylinder Type Spike Beater)를 사용하여 롤러RPM 300, 비터 RPM을 900으로 하고, 호퍼게이지(Hopper Gauge)를 6㎜, 비터게이지(Beater gauge)를 10㎜로 정하여 단섬유의 제거, 이종 파이버간의 균일한 혼섬을 한후, 플랫형소면기에 파이버웹을 공급하여 실린더 RPM 400, 테이커인(Taker-in) RPM 1100, 플랫속도(Flat Speed) 130 m/분 실린더와 플랫간의 게이지는 11-11-11-11-11㎜로 설정하여 0.2수의 슬라이버를 제조하였다. 준비된 슬라이버는 후공정인 연조공정에 공급하는데, 4선식 드래프트 방식으로 롤러게이지는 45×45×50㎜, 백드래프트(Back Draft) 1.2, 토탈드래프트(Main Draft) 6.50으로 정한 연조기에 8개의 슬라이버를 공급하여 더블링하여 슬라이버의 섬도를 감소시키고, 균제도를 향상시켰다. 이후 연조슬라이버를 무라타보텍스방적기(Spindle Type: 1.0 Nozzle Type: N1 Air Pressure: 5.0 Speed: 300 감도: Slub 160% Tk 25%×30cm Th 25%×30cm, YCM±23)로 공급하여 4선식 드래프트부로서 롤러게이지가 42×45×45(㎜)이며, 백드래프트 3.0, 중간드래프트(Inter Draft) 1.8, 토탈드래프트 250인 드래프트부를 통과시켜 연신한 후, 노즐구경 1.0㎜인 노즐에 의해 방적사를 형성한 후 송출속도 330 m/분으로 방적사를 송출하고 권취하여 하기 표 1의 물성을 가지는 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사를 제조하였다.
[실시예 2~5]
원사파이버를 하기 표 1의 기재대로 혼섬한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사를 제조하였다.
[비교예 1]
원사파이버를 폴리에스테르/면섬유를 하기 표 1의 기재대로 혼섬한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에스테르／면 에어젯트 혼합방적사를 제조하였다.

구 분		 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1
혼섬율 　50/50 60/40 70/30 80/20 90/10 60/40
번 수(Nec) 39.47 39.9/2 39.89 39.95 39.68 39.73
파 단 일
(cN.cm)		 762.2 738.1 797.8 771.7 790.3 511.4
강력 CV
(%)		 9.44 9.96 9.83 10.23 8.98 12.21
신 도
(%)		 7.88 7.86 8.19 8.21 8.25 6.69
비 강 도
(cN/Tex)		 23.21 22.99 24.54 24.57 24.85 17.43
U(CV)
(%)		 10.07 10.39 10.51 10.52 11.08 12.67
IPI
(EA/100km)		 31 30 35 35 55 31
모우 지수
(cm/cm)		 6 6 0 3 1 14
1 : 슬라이버 2 : 백롤러
3 : 3°롤러 4 : 2°롤러
5 : 프론트롤러 6 : 노즐
7 : 방적사 8 : 닙롤러
9 : 송출롤러 10 : 클리어부
11 : 방적사패키지 13 : 파이버유도블럭
13a : 유도홀 13b : 바늘
14 : 노즐멤버 14a : 스피닝챔버
14b : 노즐홀 15 : 중공가이드봉
15a : 팁부분 15b : 방적사통로
15c : 방적사방출포트

Claims (5)

  1. 폴리에스테르 파이버와 리오셀 파이버를 혼타면공정에서 혼합하고 소면공정을 거쳐 슬라이버를 제조하여 연조공정을 거치면서 드래프트를 한 후,
    상기 슬라이버를 무라타보텍스방적기로 공급하여 드래프트롤러로 이루어진 드래프트부를 통과시켜 연신한 후,
    노즐구경 1.0~1.3㎜인 노즐을 이용하여 에어압력 4.5~6.5 kg/㎠, 송출속도 300~400 m/분으로 방적사를 형성한 후, 권취하는 것을 특징으로 하는 흡한속건 및 항균성이 우수한 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르파이버는 항균 이형단면 폴리에스테르 파이버로서 파이버섬도 1.0~2.0dtex, 섬유장이 35~40㎜, 강도 3.5~5.0g/dtex, 신도 20~40%이며, 상기 리오셀 파이버는 파이버섬도 1.0~2.0dtex, 섬유장이 35~40㎜, 강도 3.5~4.5g/dtex, 신도 10~20%인 리오셀 파이버이고, 전체 방적사에서 폴리에스테르파이버와 리오셀 파이버의 중량비는 70:30~85:15인 것을 특징으로 하는 흡한속건 및 항균성이 우수한 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 드래프트부는 4선식 드래프트부로서 롤러게이지가 40~42×40~54×43~45(㎜)이며, 백드래프트 3.0~3.5, 인터드래프트(Inter Draft) 1.5~3.0, 토탈드래프트 200~300인 것을 특징으로 하는 흡한속건 및 항균성이 우수한 폴리에스테르／리오셀 에어젯트 혼합방적사의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
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