KR101694677B1 - 무광택 고신축 폴리에스테르 복합사 및 이를 이용한 직물의 제조방법 - Google Patents

무광택 고신축 폴리에스테르 복합사 및 이를 이용한 직물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잠재권축사를 심사(Core)로 이용하고 무광택 폴리에스테르 원사를 초사(Sheath)로 이용한 고신축 폴리에스테르 복합사 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 PTT/PET 잠재권축사를 심사로 사용하고 무광택 폴리에스테르사를 초사로 이용하여 고신축성, 심색성 및 촉감이 우수하고 가격 경쟁력이 있는 무광택 고신축 폴리에스테르 복합사 및 이를 이용한 직물의 제조방법에 관한 것이다.

Description

무광택 고신축 폴리에스테르 복합사 및 이를 이용한 직물의 제조방법{High elastic full dull polyester composite, and preparation method of fabric using the same}
본 발명은 잠재권축사를 심사(Core)로 이용하고 무광택(Full dull) 폴리에스테르(Polyester)를 초사(Sheath)로 이용한 고신축 복합사 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 PTT/PET 잠재권축사를 심사로 사용하고 무광택 폴리에스테르사를 초사로 이용하여 고신축성, 무광택성 및 촉감이 우수하고 가격 경쟁력이 있는 고신축 폴리에스테르 복합사 및 이를 이용한 직물의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 신축성을 부여한 가공사는 활동성이 강한 신축성 소재로 주로 사용되어 왔었으나, 최근에 와서는 패션 소재로 상당히 많은 인기를 갖게 되어서 Suit, Pants, 수영복 등 각종 용도로 폭 넓게 사용되고 있는 고가의 원사이다.
종래에 가연사를 이용하는 신축성 직물의 제조 방법이 한국 공개 특허 제1992-25482호에 공개된 바 있으나, 이 방법은 가연사의 신축성에 한계가 있기 때문에 직물의 고신축성을 저하시키는 문제점이 있었다. 또한, 신축성을 가지는 폴리에스테르 원사의 제조방법으로는 고점도/저점도 폴리에스테르 잠재권축사 단사를 이용한 일례가 공지된 바 있다. 그 일례로, 일본 공개 특허 제2000-160443호에서는 에틸렌테레프탈레이트 단위를 포함하고 제3성분을 공중합시킨 고점도 폴리에스테르와 에틸렌테레프탈레이트 단위만으로 되는 저점도 폴리에스테르로 된 접합형 복합섬유를 개시하고 있다. 상기 복합섬유는 소정의 인출 속도로 냉각 방출하여 신축성이 향상되었으나, 고점도 및 저점도 폴리에스테르 잠재권축사만으로 생산되기 때문에 비용이 높고 그로 인해 제조된 직물에서 촉감이 Harsh한 문제점과 기능성이 부족한 문제점을 가지고 있다.
또한, 다른 종래 발명으로는 심사 및 초사를 사용하여 권축 필라멘트사가 지니는 고유의 권축(crimp) 특성에 의하여 탄력성, 신장성 등을 높이는 방법에 대한 발명이 있으나, 상기 종래 방법으로는 높은 권축 특성을 갖는 섬유 들의 교락 강도를 높여줄 수 없어서, 복합 가공사를 만들기 어려운 문제가 지적되어 왔다.
종래의 폴리에스테르 복합사는 부분 배향사인 반연신사(Partially Oriented Yarn, POY)와 연신사(Flat Yarn, FY)를 서로 공기교락하여 제조함으로써, 두 소재원사간의 열수축차에 의한 스펀(Spun) 복합가공사를 제조하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, 폴리에스테르 복합사의 독특한 표면효과를 위하여, 초부(sheath)에 무기입자를 다량 함유시켜 제조된 폴리에스테르 섬유를 사용하거나, 아세테이트, 레이온, 천연섬유 등을 사용하여 복합사를 제조하는 방법이 공지된 바 있다.
그러나, 상기 방법으로 제조된 폴리에스테르 복합사는 이수축 혼섬사로서 수축율이 적은 섬유가 외부로 노출되면서 벌키성과 터치성은 우수하나, 별도의 기능을 부여하기 곤란하고, 신축성 직물을 제조하기 위한 충분한 스트레치성을 발현하기가 어려웠다.
이에, 본 발명자들은 종래의 문제점을 해소하고자 노력한 결과, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(이하 'PTT'라고 한다) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하 'PET'라고 한다) 잠재권축사를 심사로 하고, 무광택 폴리에스테르를 초사로 한 고신축 폴리에스테르 복합사를 제조하였으며, 이를 이용하여 직물 및 편물을 제조하고, 상기 제품으로부터 기계적인 물성을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
한국공개특허 특10-2011-0077532
본 발명은 신축 기능성 및 기계적 물성을 고려하여 PTT/PET 잠재권축사를 심사로, 기능적인 특성과 직물의 태 및 드레이프성을 고려하여 무광택 폴리에스테르를 초사로 선정하고, 1차 열처리 및 비접촉시 2차 열처리를 거쳐 무광택 고신축 폴리에스테르 복합사를 제조하는 방법에 관한 것이다.
고신축성을 가지면서 동시에 여러 가지 기능적인 특성을 만족시키기 위해 기계적인 여러 가지 조건들을 변화시켜 원사의 마이그레이션(Migration)을 높여주었다. 또한 본 발명은 이러한 방법으로 제조된 기능성 및 가격 경쟁력이 우수한 고신축 폴리에스테르 복합사를 이용한 직물 및 편물의 제조방법에 관한 것이다
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 모노 데니어가 0.7~3.5 데니어이고, 총 데니어가 45~75 데니어인 PTT/PET 잠재권축사를 심사로 하고, 모노 데니어가 0.05~4.0 데니어이고, 총 데니어가 55~85 데니어인 무광택 폴리에스테르 원사를 초사로 이용하여 1차 열처리 및 비접촉식 2차 열처리을 거쳐 고신축 폴리에스테르 복합사를 제조한다.
상기 고신축 폴리에스테르 복합사는 심사로서 PTT/PET 잠재권축사 20~80 중량% 및 초사로서 무광택성 폴리에스테르 원사가 20~80 중량%로 이루어진다.
또한 상기 고신축 폴리에스테르 복합사는 적어도 40~80EA/M의 빈도로 공기교락시켜 제조된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 고신축 폴리에스테르 복합사를 경사 또는 위사로 사용하여 제직하거나, 편물로 제편하여 제조되는 직물을 100~130℃이상에서 2~5시간 동안 통상적인 폴리에스테르 염색 방법인 고온 고압 래피드 염색하는 것으로 이루어진 폴리에스테르 직물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제직 또는 제편용 원사는 고신축 폴리에스테르 복합사를 600~2000TM으로 연사한 후 권취하여 제조될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 PTT/PET 잠재권축사를 심사로 하고, 무광택 폴리에스테르를 초사로 하여 이루어진 심초형 구조의 고신축 폴리에스테르 복합사를 제공하며, 상기 고신축 폴리에스테르 복합사를 경사 또는 위사로 사용하여 제직하거나 편직하여 제조된 직물은 고신축성, 심색성, 촉감, 외관, 소프트성 등이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고신축 폴리에스테르 복합사의 제조장치 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고신축 폴리에스테르 복합사의 제조공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고신축 폴리에스테르 복합사 제조장치(a)와 제2연신롤러(9) 및 및 선속도 제어롤러(10)의 확대 사진(b)이다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 모노 데니어가 0.7~3.5 데니어이고, 총 데니어가 45~75 데니어인 PTT/PET 잠재권축사를 심사로 하고, 모노 데니어가 0.05~4.0 데니어이고, 총 데니어가 55~85 데니어인 무광택 폴리에스터 원사를 초사로 이용하여 제조된 총 데니어가 100~130 데니어인 고신축성 폴리에스테르 복합사를 제공한다.
PTT/PET 잠재권축사(1)는 폴리에스테르계 성분이면서 특정 용융 점도의 차이를 갖는 PET 및 PTT를 일정한 중량 비율로 특수 방사 노즐로 복합 방사하여 제조된다. PTT는 Polytrimethyleneterephthalate 섬유로서 기본적으로 폴리에스테르의 특성을 보이지만 유연한 분자쇄로 인해 PET(Polyetyleneterephthalate)에서는 나타나지 않는 신축성을 보이고, 자체의 소프트한 감촉을 특징으로 하여, 하나 이상의 성분에 PTT를 이용한 복합섬유의 원료로 활용된다. 이때, PTT 섬유는 가연 가공하지 않고서 부피성을 부여하므로, 폴리에스테르를 포함하는 사이드-바이-사이드형 또는 심초형의 폴리에스테르계 복합섬유에 사용하기 적합하다.
무광택(Full Dull) 폴리에스테르 섬유는 빛 투과율이 낮아서 주로 백색 수영복과 같이 속이 비치지 않아야 하는 용도의 원사로 사용되며 염색시 깊은 색상으로 염색되는 소위 심색성을 나타낸다.
무광택 폴리에스테르 섬유는 일반적으로 무광택(Full Dull) 폴리에스테르로 지칭되며 폴리에스테르를 중합할 때 적정량의 무기물, 예을 들어 폴리에스테르 대비 이산화티탄(TiO2)을 2.0 중량%까지 첨가하여 무기물이 함유된 방사용 칩(Chip)을 제조한 후 이를 방사 및 연신하여 제조된다.
본 발명의 고신축성 폴리에스테르 복합사는 무광택 폴리에스테르 원사(2)를 초사로 사용하고, PTT/PET 잠재권축사(1)를 심사로 하여 제조된 것으로 이를 이용하여 제조된 직물 및 편물에 드레이프성과 반발 탄력성을 부여한 것을 특징으로 한다(도 1).
보다 구체적으로, 본 발명의 고신축 폴리에스테르 복합사는 심사인 PTT/PET 잠재권축사(1)의 총 데니어(DENIER)가 45~75 데니어이고, 모노 데니어(MONO DENIER)의 굵기가 0.7~3.5 데니어인 것으로 구성된 것이어야 한다. PTT/PET 잠재권축사의 단사의 굵기가 0.7 데니어 미만인 것은 제조가 용이하지 않으며, 단사 굵기가 3.5 데니어를 초과하는 경우에는 신축성과 드레이프성이 저하되게 된다.
또한 심사인 PTT/PET 잠재권축사(1)의 총 데니어가 45 데니어 미만이면 드레이프성과 신축성이 좋지 않은 문제가 있고, 75 데니어를 초과하면 고신축성 폴리에스테르 복합사의 표면에 PTT/PET 잠재 권축사가 돌출하게 되어 직물의 표면 촉감 및 외관이 좋지 않게 되어 바람직하지 않다.
다른 성분인 초사(2)의 경우, 총 데니어가 55~85 데니어이고, 모노 데니어 굵기가 0.05~4.0 데니어인 무광택 폴리에스테르(2) 원사로 구성된다.
초사인 무광택 폴리에스테르(2) 원사는 모노 데니어의 굵기가 0.05~4.0 데니어로서, 0.05 데니어 미만이면 염색이 선명하지 않게 되는 문제점이 있으며, 4.0 데니어를 초과하면 직물의 표면 촉감이 좋지 않게 된다.
또한, 고신축성 폴리에스테르 복합사의 총 데니어가 100 데니어 미만이면 고신축 폴리에스테르 복합사의 표면에 PTT/PET 잠재권축사가 돌출하게 되어 직물의 표면 촉감 및 외관이 좋지 않고 원가가 높아지게 되는 문제점이 있으며, 130 데니어를 초과하면 직물의 중량이 커지고, 신축 회복률이 좋지 않은 문제가 있어 직물 및 편물 적용에 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용한 PTT/PET 잠재권축사(1)는 열수축성이 상이한 2종의 폴리머를 사용하여 제조되며, 바람직하게는 고유점도가 0.9~1.2인 PTT와 고유점도가 0.4~0.55인 PET를 사이드-바이-사이드(Side-by-side)형 또는 심초형(Sheath-core) 구조로 복합 방사하면서 방사 공정, 연신 공정에서 열을 주어서 폴리머 간에 열수축성 차이를 일으켜서 물리적으로 코일 모양의 크림프(crimp)를 발현시켜 신축성을 발현한 잠재권축 원사이다.
PTT/PET 잠재권축사(1)를 심초형 폴리에스테르 복합사의 심사로 적용하여 복합사를 제조하기 위해서는 PTT/PET 잠재권축사의 높은 권축 특성 때문에 초사인 무광택 폴리에스테르(2) 원사와의 사이에 교락 강도를 높여 주어야 한다.
종래의 방법으로는 PTT/PET 잠재권축사(1)와 무광택 폴리에스테르(2) 원사 사이의 교락 강도를 높여줄 수 없으므로, 본 발명에서는 제1 연신롤러(7)에서의 1차 열처리, 비접촉식 열처리히터(8)에서 2차 열처리를 수행하고, 제2 연신롤러(9)의 표면을 개조하여 오버피드(Over Feed)를 줌으로써 원사 상태에서 40~80EA/M의 빈도로 공기교락된 고신축 폴리에스테르 복합사를 제조할 수 있다.
이때, 상기 제2 연신롤러(9)와 에어노즐(11)사이의 선속도 제어를 위해 1~2% 오버피드를 줄 수 있도록 제2 연신롤러(9)의 표면를 개조함으로써 적어도 40~80EA/M (EA: 개수, M : METER)의 빈도로 공기교락을 형성하고, 권축특성이 높은 PTT/PET 잠재권축사를 이용하여 심초사의 교락 빈도 및 교락 강도를 조절할 수 있다.
제2 연신롤러(9)의 표면의 일부(롤러 폭의 1/2)를 절삭공구를 이용하여 절삭하게 되면 제2 연신롤러(9)의 절삭부분(10)의 직경이 감소하게 되고, 그 부분을 통과하는 심초사의 선속도가 감소하게 되어 오버피드의 효과가 발생하고, 에어노즐(11)을 통과하는 심초사의 장력이 감소하여 공기교락 강도가 증가하게 된다. 이렇게 제2 연신롤러(9)의 표면을 절삭하여 직경이 감소된 절삭부분을 선속도 제어롤러(10)라고 정의한다.
상기 열처리 조건에서, 1차 열처리는 제1연신롤러(7)에 의해서 수행되며 통상적인 열처리 온도인 85~100℃가 아닌 110~120℃에서 열처리하며, 2차 열처리는 비접촉 열처리히터(8)에 의하여 비접촉식 열처리를 180~200℃의 온도로 진행하며, 공기교락을 균일하게 하기 위해서 롤러의 선속도 제어롤러(10)에 의하여 1.0~2.0% 오버 피드를 부여한다. 공기교락을 위한 에어노즐(11)에는 각 2.2~3.0kg/m2 이내의 압력을 가한다.
여기서 공기교락을 40 EA/M 미만으로 수행하면 공정 통과성에 문제가 있고, 80 EA/M 초과 시에는 직물 및 편물에서 줄 모양의 INTERLACE 결점이 발생하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명에서는 종래의 방법으로는 해결이 불가능한 고신축성을 가지는 고신축 폴리에스테르 복합사를 1차 열처리, 비접촉식 2차 열처리 및 공기교락를 이용하여 제조하고 이를 이용하여 직물 및 편물을 제조할 수 있다.
이하, 상기 고신축 폴리에스테르 복합사를 이용한 폴리에스테르 편물 및 직물의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명은 상기 고신축 폴리에스테르 복합사에 600~2000TM 범위 내에서 꼬임(Twist)을 부여하는 연사 공정을 거쳐 권취하여 직물 제조용 원사로 제조한다. 상기 연사된 원사를 경사 또는 위사로 사용하여 제직하거나 편물로 제편하여 제조된 직물을 100~130℃에서 2~5시간 동안 고온 고압 래피드 염색기에서 염색하는 통상적인 폴리에스테르 염색 방법을 적용하여 원단으로 제조할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 이용하여 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
모노 데니어의 굵기가 1.9 데니어이면서, 총 데니어가 50 데니어이며 고유점도가 1.10인 PTT 및 고유점도가 0.52인 PET 잠재권축사를 심사로 하고, 모노 데니어의 굵기가 2.9 데니어이고, 총 데니어가 75 데니어인 무광택 폴리에스테르를 초사로 하여, 1차 열처리 온도 125℃, 비접촉식 2차 열처리 온도 185℃, 제2연신롤러의 표면을 절삭한 선속도제어롤러(10)에 의한 제2연신롤러(9)와 에어노즐(11)간의 오버피드 1.5%, 공기교락 노즐에 각 2.3kg/m2 공기압으로 교락을 부여하여 125 데니어인 본 발명의 고신축성 폴리에스테르 복합사를 제조하였다.
이렇게 준비된 원사를 1400TM으로 연사한 후 권취하여 경사 및 위사로 사용하여 워터제트 직기에서 평직으로 제직한 후, 통상의 가공 조건에 따라 염가공하여, 폴리에스테르 직물을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 고신축성 폴리에스테르 복합사를 제조하고, 이를 이용하여 이렇게 준비된 원사를 1400TM으로 연사한후 권취하여 폴리에스테르 편물을 제조하였다.
<실시예 3>
심사의 모노 데니어가 3.1 데니어이면서 총 데니어가 60 데니어인 것과 초사의 모노 데니어가 2.1이고 총 데니어가 70 데니어인 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 고신축성 폴리에스테르 복합사를 제조하고, 이를 이용하여 폴리에스테르 직물을 제조하였다.
<실시예 4>
상기 실시예 3과 동일하게 실시하여 고신축 폴리에스테르 복합사를 제조하고, 이를 이용하여 이렇게 준비된 원사를 1500TM으로 연사한 후 권취하여 폴리에스테르 편물을 제조하였다.
<비교예 1>
모노 데니어가 3.7 데니어이고, 총 데니어가 75 데니어인 PTT/PET 잠재권축사가 심사인 것, 1차 열처리 온도가 100℃인 것, 2차 접촉 열처리 방식을 사용한 것, 오버 피드를 부여하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 고신축 폴리에스테르 복합사를 제조하고, 이를 이용하여 폴리에스테르 직물을 제조하였다.
<비교예 2>
상기 비교예 1과 동일하게 실시하여 고신축 폴리에스테르 복합사를 제조하고, 이를 이용하여 이렇게 준비된 원사를 1400TM으로 연사하여 폴리에스테르 편물을 제조하였다.
이하 실시예 1 내지 실시예 4와 비교예 1 및 비교예 2를 아래의 방법에 의해 물성 시험을 하여 표 1에 나타내었다.
(1) 고신축 폴리에스테르 복합사의 신장 회복율
고신축 폴리에스테르 복합사의 신장 회복율은 ASTM 6720 측정방법으로 10회 측정하였다.
(2) 직물의 신축성, 신축 회복율
직물의 신축성은 KSK 0352 5.2.2의 측정방법으로 10회 측정하고, 직물의 신축 회복율은 KSK 0541의 측정방법으로 10회 측정하였다.
(3) 촉감(청량감 및 소프트성)
10명의 전문가에 의한 관능검사 결과 8명 이상이 청량감 및 소프트성이 있다고 판단할 경우를 "○" 6~7명이 청량감 및 소프트성이 있다고 판단할 경우를 "△" 5명 이하가 청량감 및 소프트성이 있다고 판단할 경우를 "X"로 구분하였다.
[표 1] 실험 결과
Figure 112015041299847-pat00001
상기 표 1을 살펴보면, 실시예 1 내지 4에서 제조된 폴리에스테르 직물은 공기교락사의 신장 회복율, 직물의 신축성, 직물/편물의 신축 회복율, 촉감, 드레이프성 등의 물성 전반이 우수하였다. 반면에, 비교예 1 및 2에서 제조된 폴리에스테르 직물은 신축회복율 및 촉감이 상대적으로 저하되는 것으로 나타났다.
1 : 심성분
2 : 초성분
3 : 얀가이드(Yarn Guide)
4 : 얀센서(Yarn sensor)
5 : 얀커터(Yarn Cutter)
6 : 공급 Nip 롤러
7 : 제1 연신 롤러(GR 1)
8 : 비접촉 열처리 Heater
9 : 제2 연신 롤러(GR 2)
10 : 선속도 제어 롤러
11 : 에어노즐
12 : 고신축 복합사

Claims (7)

  1. 심사로 단사 굵기는 0.7 내지 3.5 데니어, 전체 굵기는 45 내지 75 데니어인 PTT/PET 잠재권축사, 초사로 단사 굵기는 0.05 내지 4.0 데니어, 전체 굵기는 55 내지 85 데니어인 무광택 폴리에스테르사의 준비단계;
    PTT/PET 잠재권축사와 무광택 폴리에스테르사의 1차 열처리단계;
    상기 1차 열처리된 섬유의 비접촉식 2차 열처리단계;
    상기 비접촉식 2차 열처리된 섬유의 공기교락단계;
    공기교락된 섬유의 연사단계; 및
    연사된 섬유의 권취단계;로 구성되고,
    상기 1차 열처리단계의 처리온도는 110~120℃이고, 비접촉식 2차 열처리단계의 처리온도는 180~200℃, 공기교락단계의 제2연신롤러의 표면을 절삭한 선속도제어롤러에 의한 제2연신롤러와 에어노즐 사이의 오버피드율은 1~2%, 에어노즐에 공급되는 압력은 각 2.2~3.0kg/m2, 연사 단계의 꼬임은 600~2000 TM 이내인 것을 특징으로 하는 고신축 폴리에스테르 복합사의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 심사인 PTT/PET 잠재권축사와 초사인 무광택 폴리에스테르사 간의 중량비가 20:80 내지 80:20인 것을 특징으로 하는 고신축 폴리에스테르 복합사 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공기교락의 빈도는 40~80 EA/M인 것을 특징으로 하는 고신축 폴리에스테르 복합사의 제조방법.
  5. 제1항, 제2항, 제4항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 고신축 폴리에스테르 복합사.
  6. 삭제
  7. 삭제
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