KR101784691B1 - 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 사이드 바이 사이드형의 잠재권축사를 심사로, 부분 연신된 저융점 폴리에스테르사를 효과사로 공급하는 사공급단계; 상기 효과사를 2개의 히트롤러를 통해 열처리하는 접촉 열처리단계; 상기 접촉 열처리단계에서 열처리된 효과사를 히트플레이트에서 열처리하는 비접촉 열처리단계; 상기 열처리된 효과사와 심사를 공기 교락을 통해 합사하는 교락단계 및 교락된 복합사를 권취하는 권취단계를 포함하는 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

Description

신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 및 그 제조방법{High Self-crimping and Optimal Stiffness Linen Polyester composite yarn and Method Preparing Same}

본 발명은 폴리에스테르 복합사 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 심사와 효과사의 물성을 이용하여 마의 촉감을 갖고 신축성 및 반발탄성이 우수한 우수한 폴리에스테르 복합사 및 그 제조방법에 관한 것이다.

2이상의 실을 합사방식을 통한 복합사는 합성섬유가 가지고 있는 장점과 방적사가 갖고 있는 장점을 하나의 실에 결집시키고자 하는 광범위한 노력으로 개발되어 왔다.

종래에는 단순히 합성섬유의 필라멘트와 천연섬유의 방적사를 가연하는 형태의 합사방법으로 복합사를 제조하였으나, 점차 합사기술의 발달과 소비자의 다양한 욕구를 충족하기 위해 많은 사가공 기술이 개발되었다.

특히 폴리에스테르 복합사는 폴리에스테르의 기본적인 우수한 물성에 다양한 기능을 추가할 수 있는 폴리에스테르 복합사가 많이 개발되고 있다.

종래의 폴리에스테르 복합사는 부분배향사인 반연신사(Partially Oriented Yarn, POY)와 연신사를 서로 공기교락하여 제조하여 두 소재원사간의 열수축차에 의한 벌키성을 갖는 복합가공사를 제조하는 방법이 널리 사용되고 있으며, 폴리에스테르 복합사의 독특한 표면효과를 위하여, 효과사에 무기입자를 함유시켜 제조된 폴리에스테르 섬유를 사용하거나, 아세테이트, 레이온 등의 천연섬유를 사용하여 복합사를 제조하는 방법이 공지된 바 있다.

다양한 기능을 가지는 폴리에스테르 복합사 중 마의 촉감을 갖는 마조 폴리에스테르 복합사는 일반사를 사용하여 후공정 중 특히 연사 공정에서 2,000 T/M 이상의 강연(강한 꼬임)을 부여하거나 부분 배향사를 사용하여 가연기에서 사 전체를 융착시켜 직물상에서 마와 같은 까실까실한 촉감을 부여하는 기술이 잘 알려져 있다.

그러나, 상기와 같은 마조 폴리에스테르 복합사는 촉감이 마의 촉감하고 차이가 큰 문제로 대한민국 등록특허 제0309498호에서는 미연신 폴리에스테르 필라멘트사와 미연신 캐티온 염료가염형 폴리에스테르 필라멘트사를 가연기로 복합 가연하여서 멜란지 효과가 발현됨과 동시에 강한마조 느낌을 주는 폴리에스테르사의 제조 방법을 제시하였다. 그러나 이 기술은 가연시에 부분 융착을 주어 마조의 느낌이 적을 뿐 아니라 루프, 모우 결점, 융착부위의 공기 교락 불균일등의 문제점이 발현되는 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제0683479호 에서는 잠재 권축 부분 연신사를 단독으로 이용하여 가연기에서 부분 융착 시켜 마조 발현 및 신축성을 얻고자 하는 기술이다. 제조원가면에서는 유리 하지만 잠재권축사의 경우, 가연기 사도를 이용할 경우 신축성이 급격히 저하 될 뿐 아니라 부분 융착 시켜서는 마의 고유한 촉감 발현이 부족한 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 심사로 잠재권축사를 사용하고 효과사로 저융점사를 사용하여 열처리를 통해 저융점사가 융착되어 마조의 느낌이 발현되는 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사의 제조방법를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 심사와 효과사의 수축율의 차이를 통해 반발탄성을 향상시킬 수 있는 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 사이드 바이 사이드형의 잠재권축사를 심사로, 부분 연신된 저융점 폴리에스테르사를 효과사로 공급하는 사공급단계; 상기 효과사를 2개의 히트롤러를 통해 열처리하는 접촉 열처리단계; 상기 접촉 열처리단계에서 열처리된 효과사를 히트플레이트에서 열처리하는 비접촉 열처리단계; 상기 열처리된 효과사와 심사를 공기 교락을 통해 합사하는 교락단계 및 교락된 복합사를 권취하는 권취단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 잠재권축사는 고유점도(IV)가 0.65~0.72dl/g인 고점도 폴리에스테르와 고유점도(IV)가 0.4~0.55dl/g인 저점도 폴리에스테르로 형성되며, 20~40%의 권축율을 갖는 것을 특징으로 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 효과사는 시스부는 저융점 폴리에스테르, 코어부는 일반 폴리에스테르로 형성되는 시스-코어형인 것을 특징으로 하는 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 폴리에스테르 복합사는 심사와 효과사가 중량비 60~85:40~15으로 조성되는 것을 특징으로 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 접촉 열처리단계에서 히트롤러의 오버피드(Overfeed)율은 5~18%인 것을 특징으로 하는 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 제조방법을 제공한다.

또한, 상기 접촉 열처리단계에서 히트롤러의 온도는 하기의 (1)조건을 만족하고, 상기 비접촉 열처리단계에서 히트플레이트의 온도는 하기의 (2)조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 신축성과 반발탄성이 우수한 폴리에스테르 복합사 제조방법을 제공한다.

(1) Tg+ 15℃≤히트롤러의 온도≤ Tg+ 75℃

(2) Tc+ 25℃≤히트플레이트의 온도≤ Tc+ 75℃

단, 상기 Tg는 저융점 폴리에스테르의 유리전이 온도이고, Tc는 저융점 폴리에스테르의 결정화도온도임

또한, 상기의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사를 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 신축성과 반발탄성이 우수한 폴리에스테르 복합사는 심사로 잠재권축사를 사용하고 효과사로 저융점사를 사용하여 원단으로 제조후 열처리를 통해 저융점사가 융착되면서 원단 표면에 루프를 형성되어 마의 촉감이 발현되는 효과가 있다.

또한, 반연신사인 효과사를 열처리를 통해 자발 신장 특성을 부여하여 직물 등의 원단 제조시 반발탄성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 우수한 신축성과 반발탄성으로 다양한 섬유제품에 적용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사 제조방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사의 공정 모식도이다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 발명에서 개시되는 '일반 폴리에스테르'는 산성분으로 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와 디올성분으로 에틸렌글리콜이 축중합되어 융점이 약 250~280℃인 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate, PET)를 뜻한다.

본 발명에서 개시되는 저융점 폴리에스테르는 산성분으로 이소프탈산, 아디핀산, 세바신산 등이 함유되어 공중합되거나 디올성분으로 네오펜틸글리콜, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 등이 함유되어 일반적인 폴리에스테르 보다 융점이 낮은 폴리에스테르로 일반 폴리에스테르 보다 융점이 20℃이상 낮은 폴리에스테르를 뜻하며, 본 발명에서는 일반 폴리에스테르 보다 융점이 40℃이상 낮은 저융점 폴리에스테르를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사 제조방법의 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사의 공정 모식도이다.

본 발명에 따른 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사는 도 1에서와 같이 사공급단계, 접촉 열처리단계, 비접촉 열처리단계, 교락단계 및 권취단계를 포함하여 제조된다.

상기 사공급단계는 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 사이드 바이 사이드형의 잠재권축사를 심사(100)로, 폴리에스테르 반연신사(Partially Oriented Yarn:POY)를 효과사(200)로 공급하는 단계로 상기 심사와 효과사는 각각의 사를 미리 권취롤러에 준비하여 공급할 수 있다.

또는, 상기 공급단계 전에 상기 심사와 효과사를 각각 방사하는 방사단계를 더 포함하여 심사와 효과사를 제조와 동시에 공급하여 본 발명의 폴리에스테르 복합사를 제조할 수 있을 것이다.

상기 방사단계를 더 포함하는 경우에는 제조공정이 단순화되고 공정의 일원화를 통해 경제성을 높일 수 있을 것이다.

본 발명에 사용되는 잠재권축사는 고유점도(IV)가 0.65~0.72dl/g인 고점도 폴리에스테르와 고유점도(IV)가 0.4~ 0.55dl/g인 저점도 폴리에스테르로 형성되며, 20~40%의 권축율을 갖는 것이 바람직할 것이다.

또한, 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르의 두 폴리머의 고유점도 차이가 높을수록 수축차이에 의한 권축발현 효과가 높아져 높은 신축성을 나타내지만, 물성 차이가 클수록 두 폴리머의 열적 유동학적(Rheology) 특성 차이가 커져 방사시 노즐 면에서 곡사 현상이 심해지기 때문에 단면형태 안정성이 떨어질 수 있으며, 이를 통해 방사 공정성이 저하될 수 있다.

또한, 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르의 두 폴리머의 고유점도 차가 0.1 미만일 경우에는 두 폴리머의 수축차이에 의한 권축형성이 어려워 신축성이 저하될 수 있으므로 상기 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르의 고유점도 차이를 0.1~0.3dl/g인 것이 바람직할 것이다.

상기 효과사는 부분 연신된 저융점 폴리에스테르사로 폴리에스테르 복합사 제조 후 열셋팅에서 융착이 가능하여 마의 촉감이 발현된다.

상기 효과사를 저융점 폴리에스테르만으로 형성될 경우 가공성이 떨어지고 제조되는 폴리에스테르 복합사의 물성이 저하될 수 있으므로 시스부는 저융점 폴리에스테르, 코어부는 일반 폴리에스테르로 형성되는 시스-코어형인 저융점 폴리에스테르사를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 잠재권축사인 심사와 저융점 폴리에스테르사인 효과사의 조성비율에 따라 마의 촉감 발현이 차이가 발생할 수 있다. 상기 효과사의 조성비율이 너무 낮으면 마의 촉감발현이 미흡하고 효과사의 조성비율이 너무 높으면 마의 촉감보다는 더욱 경직된 촉감을 가지게 되고 신축성 및 반발탄성이 저하될 수 있으므로 상기 폴리에스테르 복합사는 심사와 효과사가 중량비 60~85:40~15으로 조성되어 형성되는 것이 바람직할 것이다.

상기 접촉 열처리단계는 도 2에서와 같이 상기 효과사를 2개의 히트롤러(Heat Roller)(10)를 통해 열처리하는 단계이다.

상기 2개의 히트롤러(10)를 통한 접촉 열처리시의 오버피드율은 5~18%인 것이 것이 바람직할 것이다. 오버피드율이 5% 미만인 경우 열처리시 내부응력이 증가하여 저수축화가 잘 이루어지지 않고, 18%를 초과하는 경우에는 핫플레이트 상에서 사 떨림 현상이 심해져 사절이 발생할 수 있으며, 열처리도 균일하게 되지 않아 염반 등이 발생 될 수 있다.

상기 비접촉 열처리단계는 상기 접촉 열처리단계에서 열처리된 효과사를 히트플레이트(Heat Plate)(30)에서 건식 열처리하는 단계이다.

상기 접촉 열처리단계와 비접촉 열처리단계에서 히트롤러(10)와 히트플레이트(30)의 온도는 하기의 (1),(2) 조건을 만족하는 것이 바람직할 것이다.

(1) Tg+ 15℃≤히트롤러의 온도≤ Tg+ 75℃

(2) Tc+ 25℃≤히트플레이트의 온도≤ Tc+ 75℃

단, 상기 Tg는 저융점 폴리에스테르의 유리전이 온도이고, Tc는 저융점 폴리에스테르의 결정화도온도이다.

즉, 저융점 폴리에스테르의 유리전이온도(Tg)는 저융점 폴리에스테르의 융점에 따라, 제조사에 따라 차이가 있으나 대략 30~60℃로 히트롤러(10)의 온도는 대략 45~135℃일 수 있으며, 저융점 폴리에스테르의 결정화도온도(Tc) 역시 제조사에 따라 차이가 있으나 대략 90~180℃로 히트플레이트의 온도는 대략 115~255℃일 수 있다.

상기의 히트롤러(10)와 히트플레이트(30)의 온도는 사용되는 저융점 폴리에스테르에 따라 조절되어야 할 것이다.

상기와 같은 조건으로 열처리되는 효과사는 무장력하 100℃ 끓는 물에서 30분간 침지후 수축율인 BWS가(측정시 초하중 2g/De) -8%≤BWS≤0%이며, 무장력하 180℃ Oven에서 30분간 건열처리후 수축율인 BDS는(측정시 초하중 2g/De) -16%≤BDS≤0의 물성을 갖는다.

즉, 접촉열처리와 비접촉열처리에서 수축된 효과사는 직물, 편물, 부직포 등의 원단으로 제조된 후, 후가공시에 수축율이 -1~-8%의 자발 신장 특성이 부여되어 심사인 잠재권축사와 함께 뛰어난 반발탄성을 가지게 된다.

상기 교락단계는 열처리된 효과사와 심사를 공기 교락을 통해 합사하는 단계로 일반적인 공기 교락장치(50)를 통해 상기 효과사와 심사를 합사하여 복합사로 제조할 수 있다.

상기 권취단계는 교락된 복합사를 권취하는 단계로 도 2에서와 같이 권취롤러(70)등을 통해 권취할 수 있을 것이다.

상기와 같은 제조방법을 통해 본 발명의 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사를 제조할 수 있을 것이다.

본 발명의 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사는 마의 촉감을 가지면서 신축성과 반발탄성이 우수하여 다양한 섬유제품에 사용할 수 있을 것이다.

이하 본 발명에 따른 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 5

고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 사이드 바이 사이드형의 잠재권축사를 심사로, 융점 180℃의 저융점 폴리에스테르를 시스부로 일반 폴리에스테르를 코어부로 형성되는 시스-코어형의 부분 연신된 저융점 폴리에스테르사를 효과서로 사용하였다.

상기의 심사와 효과사를 도 2와 같은 효과사는 2개의 히트롤러를 통해 접촉 열처리 및 히트플레이트를 통해 비접촉 열처리를 하였다.

상기 열처리된 효과사와 심사를 공기 교락을 통해 합사하여 권취하여 본 발명에 따른 신축성과 반발탄성이 우수한 폴리에스테르 복합사를 제조하였다.

실시예 1 내지 5의 심사 및 효과사에 대한 조성 및 제조 조건은 표 1에 나타내었다.

비교예

상기 실시예와 동일하게 제조하였으나 심사와 효과사를 모두 잠재권축 부분 융착사를 사용하여 제조하였다. 제조 조건은 표 1에 나타내었다.

구분		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	비교예
심사	고IV	0.72	0.68	0.68	0.65	0.64	잠재권축 부분 융착사
	저IV	0.55	0.5	0.45	0.5	0.5
효과사		저융점사	저융점사	저융점사	저융점사	저융점사
조성비 (%)		심사	67	60	75	50	90	-
		효과사	33	40	25	50	10
오버피드율		9%	11%	10%	9%	10%	10%
히트롤러 온도(℃)		50	50	50	50	50	50
히트플레이트온도(℃)		150	150	150	150	150	150

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◈ 실시예 및 비교예의 물성 평가

1. 물성평가 방법

A. 원사 권축율

워프릴에서 20회 권취하여 타래를 만들고, 그 직후, 30분간 비수 처리하여 30분간 60℃의 온도에서 열풍건조를 실시 한다. 탈수 시료에 1/500(g/d)의 하중을 가한 후, 그 길이(a)를 측정하고 하중을 제거한다. 다시 1/20(g/d)의 하중을 가한 후, 그 길이 (b)를 측정한 다음 하중을 제거한다. 다시 1/500(g/d)의 하중을 가한 후 그 길이(c)를 측정하여 하기 식에 의해 권축률을 계산한다.

권축률 (%) = [(b-a)/b]×100

B. 마조 느낌 : 천연마로 동일 밀도로 원단 제조 후 상대 비교함. 천연마 100 상대비교

C. 반발탄성 측정

디지털반발탄성 시험기(Digital Resilience Tester) : 일본 고분자 기기에서 제조한 모델 RT-90으로 측정함. 측정방법은 ISO 4662, DIN 53512, JIS K 6255 참고로 함.

D. 직물 신축성 %

KSK 0352법 중 정하중법에 의해 계산한다.

구분	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	비교예
권축율(%)	35	33	38	28	37	43
마조느낌	95	92	96	10	65	45
반발탄성	65	58	68	33	72	75
신축성(%)	33	30	36	18	40	45

표 2에서와 같이 본 발명의 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사인 실시예 1 내지 3은 효과사의 조성이 20중량%이상으로 마조느낌과 반발탄성 및 신축성이 우수하였으나 효과사의 조성이 50중량%인 실시예 4는 마조느낌이 약하고 반발탄성 및 신축성이 저하된 것을 알 수 있으며, 효과사의 조성이 10중량%인 실시예 5는 실시예 1 내지 3보다 마조느낌이 약한 것으로 효과사는 15~40중량%가 함유되도록 복합사를 조성하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 심사와 효과사를 모두 잠재권축 부분 융착사를 사용한 비교예는 반발탄성 및 신축성이 실시예 1 내지 3가 유사하지만 마조느낌에서 차이가 큰 것을 알 수 있다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>
100 : 심사 200 : 효과사
10 : 히트롤러 30 : 히트플레이트
50 : 교락장치 70 : 권취롤러

Claims (7)

1. 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르를 사이드 바이 사이드형의 잠재권축사를 심사로, 부분 연신된 저융점 폴리에스테르사를 효과사로 공급하는 사공급단계;
   상기 효과사를 2개의 히트롤러를 통해 열처리하는 접촉 열처리단계;
   상기 접촉 열처리단계에서 열처리된 효과사를 히트플레이트에서 열처리하는 비접촉 열처리단계;
   상기 열처리된 효과사와 심사를 공기 교락을 통해 합사하는 교락단계 및
   교락된 복합사를 권취하는 권취단계를 포함하되,
   상기 효과사는 후가공시에 수축율이 -1~-8%의 자발 신장 특성이 부여되는 것을 특징으로 하는 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 잠재권축사는 고유점도(IV)가 0.65~0.72dl/g인 고점도 폴리에스테르와 고유점도(IV)가 0.4~0.55dl/g인 저점도 폴리에스테르로 형성되며, 20~40%의 권축율을 갖는 것을 특징으로 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 효과사는 시스부는 저융점 폴리에스테르, 코어부는 일반 폴리에스테르로 형성되는 시스-코어형인 것을 특징으로 하는 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 폴리에스테르 복합사는 심사와 효과사가 중량비 60~85:40~15으로 조성되는 것을 특징으로 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 접촉 열처리단계에서 히트롤러의 오버피드(Overfeed)율은 5~18%인 것을 특징으로 하는 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사 제조방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 접촉 열처리단계에서 히트롤러의 온도는 하기의 (1)조건을 만족하고, 상기 비접촉 열처리단계에서 히트플레이트의 온도는 하기의 (2)조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 신축성과 반발탄성이 우수한 폴리에스테르 복합사 제조방법.
   (1) Tg+ 15℃≤히트롤러의 온도≤ Tg+ 75℃
   (2) Tc+ 25℃≤히트플레이트의 온도≤ Tc+ 75℃
   단, 상기 Tg는 저융점 폴리에스테르의 유리전이 온도이고, Tc는 저융점 폴리에스테르의 결정화도온도임
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 신축성과 반발탄성이 우수한 마조 폴리에스테르 복합사.

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