KR101651757B1

KR101651757B1 - 축열 보온성 플리스 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR101651757B1
Application number: KR1020140186335A
Authority: KR
Inventors: 오성진; 이민석
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-09-06
Also published as: JP2018504531A; TW201629282A; US10874156B2; KR20160077355A; TWI560328B; JP6523462B2; US20170238635A1; CN107109721A; WO2016104968A1

Abstract

본 발명은 복합금속산화물 미립자를 함유하는 폴리에스터 원사를 사용한 축열보온성 플리스에 관한 것으로, 본 발명에 의한 축열보온성 플리스는 우수한 원적외선 방사성, 축열보온성, 방사조업성 및 염색성을 제공한다.

Description

축열 보온성 플리스 및 그의 제조방법{FLEECE WITH HEAT-ACCUMULATING AND KEEPING-WARM PROPERTY AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 축열보온성 플리스 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바닥사에 텅스텐세슘계 금속산화물 미립자를 혼입한 원사를 혼용하여 축열보온성이 우수한 축열보온성 플리스 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

기술의 발달로 합성섬유도 천연 섬유에 필적하는 물성을 갖도록 개량되어 다양한 기능성의 합성섬유가 이용되고 있다. 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 대표되는 폴리에스터는 많은 우수한 특성을 가지고 있어 섬유용으로는 물론 산업용으로도 광범위하게 이용되고 있다.

종래부터, 플리스(fleece)는 보온성이 뛰어나 양모와 유사하고, 부드럽고, 기모된 원단으로서 의료 등의 용도에 대해 사용되고 있다. 특히, 필링, 강도, 수분율, 내광견뢰도, 세탁 견뢰도 등의 물성 면에서 뛰어나기 때문에 폴리에스터 소재를 이용한 플리스가 보급되어 있다.

최근 폴리에스터 섬유업계에서는 고부가가치를 갖는 차별화 소재의 개발이 활발하게 진행되고 있는데, 폴리에스터가 갖는 단점을 개선하고 새로운 장점을 개발하려는 노력의 일환으로, 폴리에스터 섬유의 축열보온성을 향상시키기 위한 연구들이 수행되고 있다.

일례로 유럽특허 제302141호는 탄화지르코늄 미립자를 배합한 축열보온성 폴리에스터 섬유를 개시하고 있다. 그러나 탄화지르코늄계 미립자는 혼사에 혼입시 회색 또는 흑색을 띄므로 다양한 색상의 포백을 제공할 수 없는 단점을 갖는다.

한편, 일본특개평3-69675호는 산화지르코늄, 산화실리콘, 산화알루미늄 등의 원적외선 방사성 세라믹 미분말을 폴리머에 대하여 0.5~9.0 wt% 첨가하고, 고속믹서기를 이용하여 에틸렌글리콜을 슬러리화한 다음 에스테르 반응관에 투입하여 혼련하는 것을 특징으로 하는 원적외선 방사성 폴리에스터 섬유의 제조방법을 개시하고 있다. 이러한 방법에 의해서 수득되는 폴리에스터 섬유는 백도는 양호하나, 다량의 세라믹 입자의 분산성이 불량하여 필라멘트 생산이 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 축열보온성, 염색성, 원적외선 방출성능이 우수한 축열보온성 플리스를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 축열보온성, 염색성, 원적외선 방출성능이 우수한 축열보온성 플리스를 제공하는 방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은,

바닥사에 루프가 고정된 파일사가 기모된 플리스 조직을 갖도록 구성되는 플리스로서, 상기 파일사는 폴리에스터사로 구성되고, 상기 바닥사는 WO₃ 0.02~0.35 중량%, Cs₂O 0.01~0.15 중량%, TiO₂ 0.02~2.5 중량%로 조성된 복합금속산화물 미립자를 0.05 ~3.0 중량%의 원사내 함량으로 포함하는 폴리에스터 섬유가 혼용된 것을 특징으로 하는 축열보온성 플리스에 관한 것이다.

본 발명의 다른 양상은 파일사부와 바닥사부로 구성되는 파일 편물에 있어서, 상기 바닥사로서 WO₃ 0.02~0.35 중량%, Cs₂O 0.01~0.15 중량%, TiO₂ 0.02~2.5 중량%로 조성된 복합금속산화물 미립자를 0.05 ~3.0 중량%의 원사내 함량으로 포함하는 폴리에스터 섬유를 혼용함과 동시에, 상기 파일사부에 폴리에스터사를 배치하여 제편한 후, 열처리하는 것을 특징으로 하는 플리스 편물의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양상은 상기 본 발명의 축열보온성 플리스에 의해서 제조되는 방한 의복에 관한 것이다.

본 발명에 의한 축열보온성 플리스는 우수한 원적외선 방출 성능, 축열/보온 성능과 우수한 방사조업성을 제공한다.

본 발명의 다양한 실시예의 축열보온성 플리스는 바닥사의 섬유 중에 분포된 원적외선 방사 특성을 갖는 복합금속산화물 미립자로부터 원적외선을 방사하여 보온 및 건강증진 효과를 가지며 섬유 내에 공기층을 포함하여 축열/보온 성능이 우수하고 방사조업성 및 염색성이 우수한 이점을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의해 제조된 복합축열보온성 플리스의 단면의 사진이다.
도 2는 본 발명의 플리스 원단의 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제조된 플리스의 축열보온성 측정 장비의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 의해 실시예에서 제조된 플리스의 기능성 측정 결과를 나타낸 그래프이다.

이하에서 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 2은 본 발명의 플리스 원단의 단면 모식도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 플리스는 파일 환편에 의해 형성된 편물로서 폴리에스터 소재로 구성될 수 있다. 파일 편물은 편물의 기포에 파일사 파일이 짜여지고 있는 특수한 천으로, 독특한 광택, 감촉, 탄력성, 보온성이 풍부하다.

본 발명의 일 실시예의 축열보온성 플리스는 바닥사(100)에 루프가 고정된 파일사(110)가 기모된 플리스 조직을 갖도록 구성되는 플리스로서, 상기 파일사(110)는 폴리에스터사로 구성되고, 상기 바닥사(100)는 WO₃ 0.02~0.35 중량%, Cs₂O 0.01~0.15 중량%, TiO₂ 0.02~2.5 중량%로 조성된 복합금속산화물 미립자를 0.05 ~3.0 중량%의 원사 내 함량으로 포함하는 폴리에스터 섬유가 혼용된 것을 특징으로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플리스는 기모 전에는 좌측에 도시된 구조를 가지며, 기모 후에는 우축에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다. 구체적으로, 본 발명의 플리스는 편직 구조와 파일사 루프가 결합된 형태를 갖는다. 먼저, 편직 구조는 수평적 구조로서 일반적인 싱글 니팅(Single knitting)과 같은 구조를 이룸에 따라 바닥사 루프(Ground loop)(100)들이 행렬을 갖도록 일정하게 배치되면서 이들 간은 서로 결합된다. 이러한 편직 구조에 파일에 연결되는 파일 루프(Pile loop)(110)는 각 바닥사 루프(100)에 대응되는 형상으로 고리를 이루며 편직 구조에 포함된다. 파일사 루프(110)의 단부에는 기모 후 플리스(110c)가 형성된다.

상기 복합금속산화물 미립자 첨가제의 원사 내 함량은 0.05~3.0 중량%가 적당하며, 더욱 좋기로는 0.3~2.5 중량%가 적당하다. 금속 산화물 혼합 첨가제를 0.05중량% 미만으로 혼입 시 축열보온 성능이 저하되며, 3.0 중량% 초과하여 혼입 시, 팩압 상승, 방사 공정성 저하, 원사의 외관 불량(단사절 및 루프사) 및 원가 상승폭이 높아지는 단점이 있다.

또한 본 발명에서의 플리스 환편물에서 파일사는 통상의 폴리에스터 섬유로 구성되고, 원단 내 혼용율은 55~80 중량%이다. 바닥사는 금속 산화물이 혼입된 축열보온 폴리에스터 섬유 단독 또는 축열보온 폴리에스터와 통상의 폴리에스터가 1:1~1:10 중량%로 교편된 형태로서 원단 내 혼용율은 20~45 중량%이며 이중, 축열보온 폴리에스터의 원단내 혼용율은 5~45 중량%이다.

상기 복합금속산화물 미립자가 혼입된 축열보온 폴리에스터 섬유의 혼용율은 5~45%가 적당하며, 더욱 좋기로는 10~20%가 적당하다. 축열보온 폴리에스터 섬유를 5% 미만으로 혼용 시 축열보온 섬유 함량이 너무 낮아 그 축열보온 성능이 저하되며, 이와 반대로 45%를 초과하여 혼용할 경우에는 파일사에도 축열보온섬유를 적용해야 하기 때문에 제조 원가가 높아지는 단점이 있다.

본 발명에 의한 축열보온 성능이 우수한 플리스는 텅스텐세슘산화물계 복합금속산화물 미립자가 혼입된 축열보온 섬유를 플리스의 바닥사로 45% 이하만 사용하고도 우수한 축열보온 성능을 발현하고 편직성 및 염색성이 우수한 포백 제품을 제공할 수 있다.

바닥사에 포함되는 상기 복합금속산화물 미립자의 크기는 0.05 ~ 2.0 ㎛의 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.

바닥사에 포함되는 상기 복합금속산화물 미립자의 크기는 0.05 ㎛ 보다 작으면 기능성 저하가 발생하고, 분산성 확보가 어려우며, 2.0 ㎛ 보다 커지면 방사조업성, 특히 단사섬도 1 데니어급 이하의 세섬도 방사 조업성에 문제가 발생할 수 있다.

또한 원사 내에서의 복합금속산화물 미립자의 평균입경이 0.05 ~ 1.0 ㎛이하의 입자를 갖는 미립자가 전체 입자 대비 수평균분포상 50 내지 65%인 것이 바람직하다. 무기 미립자 혼합 시 입자 크기의 산포도는 분산성에 직접적인 영향을 미친다. 복합금속산화물 미립자 중 평균입경 이하의 입자 크기를 갖는 입자가 너무 많으면 미립자들의 응집에 따른 방사조업성 저하 및 압력상승 문제가 발생할 수 있다. 한편, 평균입경 이하의 크기를 가진 무기입자의 분포가 너무 적으면 분자간의 인력으로 인해 응집화 현상이 매우 빠르게 발생하고, 이에 따라 방사조업성이 크게 저하된다. 따라서 응집현상을 방지하기 위해서는 평균입경 이하의 크기를 가진 텅스텐세슘산화물계 복합금속산화물 미립자의 분포가 상기 범위 내인 것이 바람직하다.

본 발명의 플리스의 바닥사에 혼입되는 복합금속산화물 미립자를 포함하는 폴리에스터 원사는 단사섬도가 0.5~3.0 데니어이고, 중공부를 포함하는 원사단면을 갖고, 중공이 10 내지 40%이며, 5 내지 20 ㎛ 파장 영역에서 원적외선 방사율이 0.88 이상이며, 램프법에 의해서 측정된 축열보온성이 1.5℃ 이상으로, 축열보온 효과가 매우 우수하다.

본 발명의 플리스의 바닥사의 폴리에스터 섬유는 공기층이 형성되는 가운데 중공 부분이 차지하는 비율이 10-40%, 바람직하게는 20-30%이다. 여기서 상기 중공 부분의 비율이 10% 미만인 경우 목적하는 공기층 함유에 의한 보온 효과를 기대할 수 없으며, 40%를 초과하는 경우, 제조 공정에서의 공정성 저하, 너무 가벼운 착용감 및 발색성이 저하되는 문제점이 생길 수 있다.

본 발명의 축열보온성 플리스는 내부에 분포된 원적외선 방사 특성을 가진 입자로부터 원적외선을 방사하여 보온 및 건강증진 효과를 가지며 섬유 내부에 공기층이 형성되어 우수한 축열/보온성을 제공한다. 따라서 본 발명의 플리스를 목적하는 포백제품(직편물)으로 구성하여 방한복, 스키복, 동계 유니폼, 블라우스, 코트, 작업복, 커텐 등을 제작할 수 있다.

본 발명의 다른 양상은 플리스의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 파일사부와 바닥사부로 구성되는 파일 편물에 있어서, 상기 바닥사로서 WO₃ 0.02~0.35 중량%, Cs₂O 0.01~0.15 중량%, TiO₂ 0.02~2.5 중량%로 조성된 복합금속산화물 미립자를 0.05 ~3.0 중량%의 원사내 함량으로 포함하는 폴리에스터 섬유를 혼용함과 동시에, 상기 파일사부에 폴리에스터사를 배치하여 제편한 후, 열처리한다.

이후 제조된 원단에 대해서 범용 기모기를 이용하여 기모 작업을 행하는 것에 의하여 양면을 파일처리한 양면 기모원단을 제조한다. 기모 작업은 원단의 편면또는 양면에 진행할 수 있다. 이때, 필요에 따라 기모된 원단의 파일의 길이를 일정하게 하기 위하여 샤링 작업을 행하고, 또한 필요에 따라 상기 원단을 필요한 색상으로 통상적인 방법으로 염색한다.

본 발명에서는 방사성 세라믹 미분말을 중합이 아닌 별도의 마스터 배치 칩을 제조한 후 혼합방사법에 의하여 축열/보온 및 원적외선 섬유를 제조하고, 원적외선 방출 및 축열 효과를 극대화하기 위하여 원사 및 포백내 공기층 함유를 최대화 하고자 원사단면을 개조하여 C형 단면의 이형단면 축열/보온 및 원적외선 원사를 제조할 수 있다.

본 발명의 일실시예의 방법에서는 텅스텐세슘산화물계 복합금속산화물 미립자와 폴리에스터를 용융혼합하여 폴리에스터 마스터 배치 칩을 제조하고, 이어서 수득된 마스터 배치 칩과 일반 폴리에스터 칩을 혼합한 후, 중공 단면 형상을 갖도록 하는 단면 형상의 방사노즐을 이용하여 방사한다. 방사 후 중앙 환상 배출형 냉각장치 및 노즐 보온히터를 구비하는 냉각장치를 이용하여 냉각시켜 축열보온성 플리스의 바닥사에 포함되는 폴리에스터사를 제조할 수 있다.

본 발명의 플리스의 바닥사에 사용되는 원사는 섬유가 공기층을 함유할 수 있도록 C 형상을 갖는 방사노즐을 사용할 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니고 단면 형상이 중공형, 십자형, 원형, 반원형, 타원형, D형 또는 쉬스-코어형(Sheath-Core type), 크로바형 등 공기층을 함유할 수 있도록 하는 섬유 단면이 형성되도록 하는 복합사 방사노즐을 사용하여 제조될 수 있다.

이하에서 실시예에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위가 이들로 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

WO₃ 0.1 중량%, Cs₂O 0.03 중량%, TiO₂ 0.3 중량%가 혼입된 C형 단면의 축열보온 가연사 75d/72f 12본과 일반 원형 단면의 범용 폴리에스터 가연사 75d/36f 30본을 바닥사로, 일반 원형 단면의 범용 폴리에스터 가연사 75d/72f 42본을 파일사로 사용하여 플리스용 테리 편직기에서 편직하였다. 이때, 플리스용 편직물 내 바닥사와 파일사의 중량 비율은 4:6으로 하고, 축열보온섬유의 혼용율은 약 11.4% 수준으로 하였다. 플리스용 테리 편직물을, 통상의 정련제 2g/l하, 95℃에서 30분간 실린더 정련한 후, 통상의 검은색 분산 염료로 owf 11%하 130℃에서 40분간 실린더 염색하였다. 염색된 플리스용 테리 편직물을 통상의 환원세정제 2g/l, 가성소다 2g/l하 80℃에서 20분간 환원 세정한 다음, 190℃ 온도에서 전텐터 가공을 실시하였다. 전텐터 가공된 플리스용 테리 편직물 한쪽 면의 파일사를 범용 기모기에서 기모하여 편면 기모된 플리스를 제조한 후, 기모된 파일사의 길이를 일정하게 하기 위해 샤링 가공을 실시하였다. 최종적으로 190℃에서 후텐터 가공을 통하여 편면 기모된 플리스를 제조하고, 수득된 축열보온기능성 폴리에스터 플리스의 축열보온성능을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 2

WO₃ 0.1 중량%, Cs₂O 0.03 중량%, TiO₂ 0.3 중량%가 혼입된 C형 단면의 축열보온 가연사 75d/72f 36본과 일반 원형 단면의 범용 폴리에스터 가연사 75d/36f 6본을 바닥사로, 일반 원형 단면의 범용 폴리에스터 가연사 75d/72f 42본을 파일사로 사용하여 플리스용 테리 편직기에서 편직하였다. 이때, 플리스용 편직물 내 바닥사와 파일사의 중량 비율은 4:6로 하고, 축열보온섬유의 혼용율은 약 34% 수준으로 하였다. 플리스용 테리 편직물을, 통상의 정련제 2g/l하, 95℃에서 30분간 실린더 정련한 후, 통상의 검은색 분산 염료로 owf 11%하 130℃에서 40분간 실린더 염색하였다. 염색된 플리스용 테리 편직물을 통상의 환원세정제 2g/l, 가성소다 2g/l하 80℃에서 20분간 환원세정한 다음, 190℃ 온도에서 전텐터 가공을 실시하였다. 전텐터 가공된 플리스용 테리 편직물 한 쪽 면의 파일사를 범용 기모기에서 기모하여 편면 기모된 플리스를 제조한 후, 기모된 파일사의 길이를 일정하게 하기 위해 샤링 가공을 하고, 최종적으로 190℃에서 후텐터 가공을 통하여 편면 기모된 플리스를 제조하였다. 수득된 축열보온기능성 폴리에스터 플리스의 축열보온성능을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 1

일반 원형 단면의 범용 폴리에스터 가연사 75d/36f 42본을 바닥사로, 일반 원형 단면의 범용 폴리에스터 가연사 75d/72f 42본을 파일사로 사용하여 플리스용 테리 편직기에서 편직하였다. 이때, 플리스용 편직물 내 바닥사와 파일사의 중량 비율은 4:6로 하고, 축열보온섬유를 혼용하지 않았다. 플리스용 테리 편직물을, 통상의 정련제 2g/l하, 95℃에서 30분간 실린더 정련한 후, 통상의 검은색 분산 염료로 owf 11%하 130℃에서 40분간 실린더 염색하였다. 염색된 플리스용 테리 편직물을 통상의 환원세정제 2g/l, 가성소다 2g/l하 80℃에서 20분간 환원세정한 다음, 190℃ 온도에서 전텐터 가공을 실시하였다. 전텐터 가공된 플리스용 테리 편직물 한쪽면의 파일사를 범용 기모기에서 기모하여 편면 기모된 플리스를 제조한 후, 기모된 파일사의 길이를 일정하게 하기 위해 샤링 가공을 하고, 최종적으로 190℃에서 후텐터 가공을 통하여 편면 기모된 플리스를 제조하였다. 수득된 폴리에스터 플리스의 성능을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

[물성 평가 방법]

* 축열/보온 성능(Ref. Lamp법) : 도 3의 장치를 이용하여 가로(30cm), 세로(30cm)의 원단을 준비하여 인공기후실(20±2℃, 상대습도 65±4%)에서 2시간 동안 방치한 다음, 원단 밑 부분에는 온도센서를 부착하고, 원단으로부터 50cm 거리에서 500W 광원을 60분 동안 조사하며 1분 단위로 온도를 측정 후 아래의 계산식과 같이 계산하였다.

1) 온도 상승분(℃): 광원 조사 30분후 원단의 온도-광원 조사전 원단의 온도

2) 축열/보온성(Temp,℃): 측정 시료의 온도 상승분-일반 시료의 온도 상승분

구분		실시예 1	실시예 2	비교예 1
원단내 혼용율	바닥사1 (축열보온PET섬유)	12%	34%	×
	바닥사2 (일반 PET 섬유)	28%	6%	40%
	파일사 (일반 PET 섬유)	60%	60%	60%
축열/보온성A (Temp, )		1.5	5.3	-

상기 표 1의 결과를 통해서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 플리스 편물은 축열보온성이 1.5℃ 이상으로 우수함을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 예로 들어 상세하게 설명하였으나, 이러한 설명은 단순히 본 발명의 예시적인 실시예를 설명 및 개시하는 것이다. 당업자는 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어남이 없이 상기 설명 및 첨부 도면으로부터 다양한 변경, 수정 및 변형예가 가능함을 용이하게 인식할 것이다. 따라서 본 발명의 이러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

100: 바닥사
110:파일사
110c: 플리스

Claims

바닥사에 루프가 고정된 파일사가 기모된 플리스 조직을 갖도록 구성되는 플리스로서, 상기 파일사는 폴리에스터사로 구성되고, 상기 바닥사는 WO₃ 0.02~0.35 중량%, Cs₂O 0.01~0.15 중량%, TiO₂ 0.02~2.5 중량%로 조성된 복합금속산화물 미립자를 0.05 ~3.0 중량%의 원사내 함량으로 포함하는 폴리에스터 섬유가 혼용된 것을 특징으로 하는 축열보온성 플리스.
제1항에 있어서, 상기 복합금속산화물 미립자는 평균입경이 0.05~2.0 ㎛ 이하이고, 원사 내에서의 미립자의 평균입경이 0.05 ~ 1.0 ㎛ 이하의 입자를 갖는 미립자가 전체 입자 대비 수평균분포상 50 내지 65%인 것을 특징으로 하는 축열보온성 플리스.
제1항에 있어서, 상기 복합금속산화물 미립자를 포함하는 원사는 중공부를 포함하는 원사단면을 갖고, 중공률이 10 내지 40%인 것을 특징으로 하는 축열보온성 플리스.
제3항에 있어서, 상기 원사는 중공형, 십자형, 원형, 반원형, 타원형, C형, D형 또는 쉬스-코어형(Sheath-Core type), 또는 크로버형의 중공 단면 형상을 갖도록 하는 단면 형상의 방사노즐을 통해서 방사된 것임을 특징으로 축열보온성 플리스.
파일사부와 바닥사부로 구성되는 플리스 편물을 제조함에 있어서, 상기 바닥사부를 형성하는 바닥사로서 WO₃ 0.02~0.35 중량%, Cs₂O 0.01~0.15 중량%, TiO₂ 0.02~2.5 중량%로 조성된 복합금속산화물 미립자를 0.05 ~3.0 중량%의 원사내 함량으로 포함하는 폴리에스터 섬유를 혼용함과 동시에, 상기 파일사부에 폴리에스터사를 배치하여 제편한 후, 열처리하는 것을 특징으로 하는 플리스 편물의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 방법이 편물지의 한 면 또는 양면을 기모하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플리스 편물의 제조방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 축열보온성 플리스에 의해서 제작되는 방한의복.