KR101822643B1

KR101822643B1 - 폴리에스테르계 탄성부직포를 이용한 의류용 신축심지

Info

Publication number: KR101822643B1
Application number: KR1020150187334A
Authority: KR
Inventors: 황지환; 함진수; 김춘기; 류승우
Original assignee: 주식회사 휴비스
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2018-01-30
Also published as: KR20170077894A

Abstract

본 발명은 하드 세그먼트 원료인 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)을 에스테르화 반응시키고 그 반응물에 소프트 세그먼트 원료인 폴리올(Polyol)을 축중합시켜 생성되는 폴리에스테르계 탄성수지를 용융하여 스펀본드(Spunbond) 혹은 멜트블로운(Melt Blown) 방사 방법으로 제조된 장섬유형 부직포로 구성되되, 상기 폴리에스테르계 탄성수지의 경도는 쇼와(Shore) D가 80이하이고, 상기 부직포는 흐름방향의 신축율이 40 내지 95%, 폭방향은 80 내지 200% 이고, 흐름방향의 회복률이 70 내지 100%, 폭방향은 60 내지 100% 이하인 의류용 신축심지에 관한 것이다.

Description

폴리에스테르계 탄성부직포를 이용한 의류용 신축심지{Stretching The Core With A Polyester-Based Elastic Non-woven Fabric}

본 발명은 폴리에스테르계 탄성부직포를 이용한 의류용 신축심지에 관한 것으로 보다 상세하게는 의류용 직물 원단에 사용되는 신축심지로, 회복력과 신장율이 우수한 신축성 폴리에스테르계 부직포 심지를 사용하여 직물 내부에 접착시켜 의류에 신축성을 부여함으로써 신축성을 강화시키는 것이다.

심지는 의류의 눈에 띄지 않는 골격이다. 심지는 의류가 착용자에게 잘 맞도록 하고 최적의 착용감을 주도록 한다. 적용하기에 따라서, 심지는 가공성을 증대시키고 기능성을 향상시키며 의류를 안정화시킨다.

의류 외에도,이러한 기능들은 산업용 텍스타일 용도들, 예를 들어 가구, 실내장식 및 가정용 텍스타일들에서도 적용되는 것을 볼 수 있다

심지에 요구되는 중요한 특성은 유연성(softness), 탄력성, 촉감, 세탁과 케어 내구성(wash and caredurability), 및 사용되는 배킹 소재에 적합한 마모저항성이다.

심지는 부직포, 직물, 니트, 또는 유사한 텍스타일 시트 소재들로 구성될 수 있으며, 이러한 소재들에는 대개 결합 화합물이 추가적으로 제공되는데, 이에 의해 심지는 상부 패브릭에 열 및/또는 압력에 의해 접착될 수 있다(가용성 심지). 이와 같이 심지는 상부 패브릭에 라미네이팅 된다. 이러한 다양한 텍스타일 시트 소재들은 그 제조방법에 따라 상이한 특성들을 가진다. 직조 패브릭들은 경사와 위사의 방향으로 실/사(threads/yarns)로 구성되고, 니트는 루프 구조에 의해 텍스타일 시트 소재 안으로 연결된 실/사로 구성된다. 부직포는 기계적, 화학적 또는 열적으로 결합된 파이버 웹을 형성하기 위해 적층된 개개의 파이버들로 구성된다.

또한 심지는 옷의 형태를 바로 잡고, 옷의 형태가 무너지지 않게 옷속에 넣는 안감의 역할을 한다. 기본적인 옷의 형태 보강뿐 아니라, 촉감과 굽힘성 등의 옷의 물리적 기능을 잡아주는 목적이 있다. 이처럼 심지는 옷의 외형을 살리는데 없어서는 안될 필수 부자재이며 크게 접착심지와 비접착심지로 구분된다.

접착심지는 다시 직물심지(woven)와 부직포(nonwoven)심지 그 외에 다태 테잎과 벨트용 심지등으로 나뉜다. 이러한 접착심지의 사용목적은 겉감 원단의 안정화, 제조 공정의 단축, 완성품의 균일화를 통한 생산성 향상에 있다.

아웃도어 및 스포츠 의류 시장의 폭발적인 성장세로 활동성이 좋고 편안한 착용감을 주는 신축심지가 대두되고 있다.

대한민국 등록특허 10-1217043호에서는 심지로서 부직포 패브릭을 포함하는 열가용성 시트소재에 폴리에스테르 기반의 폴리머와 폴리아미드 기반의 폴리머 등이 혼합된 원료로 하여 스펀본드 공법을 거쳐 열가용성 접착심지를 제조할 수 있다고 한다. 그러나, 신축성 의류로 제조하였을 경우 원단은 신축성이 있는 반면 심지는 없기 때문에 신축성 의류의 기능성이 저하되어 신축성이 발현되지 않는 단점이 있다.

마찬가지로, 대한민국 등록특허 10-1037492호에서는 탄성 섬유 재료 및 불연속 섬유(staple fiber)로 이루어진 심지 재료에 접착제를 활용한 고정 가능한 부직포 심지 재료에 대해 소개되어 있다. 탄성을 활용한 이 심지는 가로 방향으로는 약 20%, 세로 방향으로는 7%로 나타나 있다. 그러나 이러한 부직포들은 소재자체에 신축성이 부족하여 신축성과 활동성이 강조되는 탄성밴드나 등산복 및 스포츠 의류 제조는 쓰임이 제한되는 단점이 있다.

또한 대한민국 등록특허 10-0389079호에서는 폴리우레탄 등의 탄성 물질과 폴리에스테르, 폴리올레핀등과의 복합화를 통한 탄성부직포 복합소재를 원료로 하여 스펀본드 공법을 거쳐 부직포를 제조, 기저귀, 생리대 등의 개인위생 흡수 제품으로 사용될 수 있다고 소개되어 있다. 이 심지는 적어도 한 방향에서 이완된 길이가 본래 길이의 2배 이상 팽창되고, 신장력이 사라지면 본래 길이의 110% 이하로 수축하는 탄성을 가진 심지이다. 그러나 이러한 부직포는 단일 공정의 부직포 제조 공정에 비해 공정 비용 및 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 회복력과 신장율이 우수한 신축성 폴리에스테르계 부직포 심지를 사용하여 직물 내부에 접착시켜 의류에 신축성을 부여함으로써 신축성을 강화시키는 데 있다.

본 발명은 하드 세그먼트 원료인 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)을 에스테르화 반응시키고 그 반응물에 소프트 세그먼트 원료인 폴리올(Polyol)을 축중합시켜 생성되는 폴리에스테르계 탄성수지를 용융하여 스펀본드(Spunbond) 혹은 멜트블로운(Melt Blown) 방사 방법으로 제조된 장섬유형 부직포로 구성되되, 상기 폴리에스테르계 탄성수지의 경도는 쇼와(Shore) D가 80이하이고, 상기 부직포는 흐름방향의 신축율이 40 내지 95%, 폭방향은 80 내지 200% 이고, 흐름방향의 회복률이 70 내지 100%, 폭방향은 60 내지 100% 이하인 의류용 신축심지을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 폴리에스테르계 탄성수지의 하드세그먼트 중 디올(Diol) 성분으로 에틸렌글리콜 (Ethylene Glycol), 디에틸렌글리콜(DEG), 1,4-부탄디올(1,4-Butanediol), 1,3-프로판디올(1,3-Propanediol)로 구성된 디올 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 의류용 신축심지을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 폴리에스테르계 탄성수지의 하드세그먼트 중 디카르본산(Dicarbonic acid) 성분으로 테레프탈산(Teraphthalic acid), 이소프탈산(Isophthalic aicd), 아디핀산(Adipic acid) 및 세바식산 (Sebacic acid) 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 의류용 신축심지을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 폴리에스테르계 탄성수지의 소프트 세그먼트인 폴리올은 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG)이며 상기 폴리에스테르계 탄성수지 대비 5 내지 70중량%인 것을 특징으로 하는 의류용 신축심지을 제공한다.

본 발명은 회복력과 신장율이 우수한 신축성 폴리에스테르계 부직포 심지를 사용하여 직물 내부에 접착시켜 의류에 신축성을 부여함으로써 신축성을 강화시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 의류용 신축심지의 장섬유형 탄성부직포를 제조하는 스펀본드방사설비에 관한 개념도를 나타내는 도면이다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 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.

이하 본 발명에 대해서 자세히 설명하면, 본 발명은 열가소성 폴리에스테계 탄성수지 조성물을 이용하여 제조된 스펀본드 부직포에 관한 것으로 상기 폴리에스테계 탄성접착수지 조성물은 하드 세그먼트 원료인 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)을 에스테르화 반응시키고 그 반응물에 소프트 세그먼트의 원료인 폴리올(Polyol)을 축중합시켜 완성하며 이 탄성접합수지를 스펀본딩 공정을 통해 제조된 신축 특성을 갖는 탄성부직포 신축심지에 관한 발명이다.

상기 열가소성 폴리에스테르계 탄성수지 조성물의 제조방법에 대해서 자세히 설명하면,

상기 에스테르화 반응은 2가지 방법으로 제조할 수 있으며 디메틸테레프탈레이트(DMT)와 에틸렌글리콜(EG)와의 반응에 의한 에스테르교환법(DMT법) 또는 테레프탈산과 에틸렌글리콜(EG)의 반응에 의한 직접 에스테르화법(TPA법)에 의한 비스-히드록시에틸테레프탈레이트(BHET) 및 BHET의 저분자량의 축합물을 합성하고 에틸렌글리콜(EG)를 제거하면서 용융, 축합중합시킴으로써 분자쇄의 길이를 증가시키는 방법이 있다.

에스테르교환법(DMT법)은 상기 디올(Diol)은 에틸렌글리콜 (Ethylene Glycol), 디에틸렌글리콜(DEG), 1,4-부탄디올(1,4-Butanediol), 1,3-프로판디올(1,3-Propanediol)로 구성된 디올 중 어느 하나 또는 어느 하나 아상의 혼합물로 구성될 수 있고,

상기 디카르본산(Dicarbonic acid)은 테레프탈산(Teraphthalic acid), 이소프탈산(Isophthalic aicd), 아디핀산(Adipic acid) 및 세바식산 (Sebacic acid) 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합 사용할 수 있으며,

상기 폴리올(Polyol)은 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG)로 구성될 수 있으며 상기 폴리에스테르계 탄성수지 대비 1 내지 70중량%이다.

또한 본 발명에 있어서, 상기와 같이 구성된 폴리에스테르 탄성수지는 경도가 쇼와D(Shore D) 80이하 이고, 융점이 100 내지 220℃ 수준인 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명인 폴리에스터계 탄성부직포를 제조하는 스펀본드 방사설비(100)에 관한 개념도를 나타내는 도면이다. 상기 스펀본드 방사설비(100)을 이용한 부직포공정은 고분자를 연속필라멘트로 직접 방사하는 공정을 포함하고, 임으로 배열하여 적층하고 웹을 형성하는 공정과 섬유간의 결합을 증진시키고 형태를 안정화하는 결합공정으로 이루어지는 것이 특징이다. 그리고, 이 공정에 사용되는 원료는 나일론, 폴리에스터, 폴리프로필렌등의 열가소성수지를 사용할 수 있다.

방사공정에서 고분자는 방사기에 일정한 점도를 갖도록 용융된 후 투입구(110)를 통해 공급한다. 본 발명은 폴리에스터계 탄성접합수지를 사용하며 경도가 20 내지 80D이며, 용융온도(Tm)가 100 내지 220℃이고, 고유점도(IV)가 0.6 내지 2.0인 정도인 수지를 투입한다.

이후 방사기(120)의 필터장치를 거쳐 방사노즐을 통하여 연속적인 필라멘트로 방사한다. 방사된 필라멘트는 냉각챔버로 이동되며 필라멘트는 쳄버를 통과할때 냉가기류가 필라멘트를 가로질러 유입되어 용융된 필라멘트는 고체화된다. 스펀본드 부직포의 제조공정에서 연신은 전형적인 섬유방사에 이용되는 고데트방법과 달리 고속기류가 필라멘트에 평행하게 공급되어 개개의 필라멘트를 연신하게되므로 단일공정에 의해 필라멘트의 연신과 냉각이 이루어진다.

이후에 방사된 필라멘트 섬유는 네트컨베이어(130)에 집적된 후 닙 롤러(Nip roller)(140)에서 1차로 압착이 된 후 켈린더(150) 롤에서 150℃온도로 2차 압착이 이루어진다. 상기 압착에 의해 부직포의 접속성이 부여 된 후 권취기(160)에 감겨 장섬유 스펀본드 부직포가 제조된다.

본 발명의 탄성부직포는 탄성이 뛰어난 폴리에스테르계 탄성수지를 이용하여 상기의 스펀본드 공정으로 장섬유 부직포를 제조하여 신축성이 우수하며, 본 발명의 탄성부직포의 신축율은 폴리에스테르계 탄성수지의 경도 차이에 의해 변화될 수 있다. 우수한 신축률을 나타내기 위하여 폴리에스테르계 탄성수지의 쇼와 경도(shore D)는 80 이하가 적당하며, 바람직하게는 40 이하가 적당하다.

또한 신축률은 닙 롤러(Nip Roller)(140)와 켈린더(Carender)(150) 속도비로도 결정된다. 상기 닙 롤러(Nip Roller)(140)와 켈린더(Carender)(150)속도비를 1 대 1.5 이상으로 켈린더(Carender)(150)의 속도를 높이면 길이방향(MD)의 신축률이 감소한다.켈린더(Carender)(150) 회전 속도가 상대적으로 클수록 운행방향으로 인위적으로 당기는 효과가 있어 당기는 방향으로 부직포의 장섬유가 늘어난 상태에서 고정되어 압착이 된다. 따라서 이미 늘어난 상태로 고정이 완료된 부직포는 같은 방향으로 신축율이 떨어질 수 밖에 없고 오히려 수직방향으로 신축율이 커지게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 설명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이며, 하기 실시예는 예시적인 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하는 것으로 해석될 수 없다.

실시예 1

도면 1과 같은 구조를 갖는 통상의 스펀본드 방사 설비(100)에서 경도가 35D, 용융온도(Tg) 182℃, 고유점도(IV) 1.53인 폴리에스터계 탄성접합수지(135A)를 원료 투입구(110)에 투입하여 방사 압출기 온도 230℃에서 스펀본드 방사를 진행한다.

상기 폴리에스터계 엘라스토머 수지의 소프트세그먼트는 폴리에틸렌글리콜을 이용하였으며 방사기(120)의 방사 온도는 융점보다 40℃ 높은 220℃에서 진행하였다. 이외 방사의 조건으로 기어펌프(Gear Pump)는 11rpm, QS풍량 600 rpm, 석션은 650rpm으로 한다. 방사구금을 통해 방사된 필라멘트 섬유를 이동하는 네트켄베이어(130) 상에 집접한 다음, 닙 롤러(Nip Roller)(140)에서 분당 11m 속도로 1차로 압착한 후 켈린더 롤러(150)에서 동일 속도 분당 11m하여 150℃의 온도로 압착하여 스펀본드 부직포의 집속성을 부여 한후 권취기(160)에 분당 11m 속도로 감아 장섬유 고신축 2방향 신축 스펀번드 부직포를 제조한다.

이렇게 제조된 스펀본드 부직포를 상기의 분석방법으로 인장강도, 파단신율, 신축율, 회복율을 분석하여 그 결과를 표1에 나타낸다.

실시예 2~3

실시예 1과 동일한 물성의 폴리에스터계 탄성수지를 원료을 이용하여 평량을 달리하여 장섬유형 부직포를 제조한다.

실시예 4~5

실시에 1과 다른 물성, 품종의 폴리에스터계 탄성접합수지(235A)를 이용하여 동일 방사 조건에서 스펀본드 방사를 진행한다. 실시예 1과 달리 방사된 필라멘트 섬유로 이루워진 웹(web)을 1차 압착하는 닙 롤러(Nib roller)(140)와 최종 열압착하는 켈린터 롤러(150)의 속도를 표 1와 같이 달리하여 진행한다.

이렇게 제조된 스펀본드 부직포를 상기의 분석 방법으로 인장강도, 파단신율, 신축율, 회복율을 분석하여 그 결과를 표1에 나타낸다.

비교예 1~4

60D인 폴리에스터계 엘라스토머 수지(160A)를 이용하며 고유점도(IV)는 1.27이외에 물성은 실시예 1과 동일하다. 이외의 권취와 카렌더링 조건은 표 1에 표시된 것과 같다.

◎ 신축율

- 신축율 분석방법 : 부직포를 폭 1inch, 길이 15cm 로 절단한 후 한 쪽 끝을 고정한 후 다른 한 쪽에 1kg 추를 매달아 늘어나는 길이를 측정하여 신축율을 분석하였다.

※ 신축율 계산식 =((늘어난 길이) / (처음 길이)) x 100

◎ 회복율

- 회복율 분석방법 : 부직포를 폭 1inch, 길이 15cm 로 절단한 후 한 쪽 끝을 고정한 후 다른 한 쪽에 1kg 추를 매달아 고정하여 10분동안 방치한 후 추를 제거한다. 추를 제거한 후 처음 길이 대비 늘어난 길이를 비교하여 회복율을 분석하였다.

※ 회복율 계산식 =(1-((늘어난 길이-처음 길이) / (처음 길이)) x 100

물성	구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
	종류	135A			235A		160A
	평량	40	70	150	40	150	82	70	82	70
경도	Shore D	35			40		60
방온	℃	153	153	153	90	153	90	90	153	153
실측평량	gsm	36.2	67.8	173.5	38	148	85	70	86	69
두께	㎛	110	160	400	110	360	270	250	260	200
신축율 (%)	흐름방향	90	94	60	66	39	16	10	27	26
신축율 (%)	폭방향	82	193	75	118	91	75	28	21	78
회복율 (%)	흐름방향	92	88	75	74	97	87.2	100	60	97
회복율 (%)	폭방향	85	73	92	60	82	47	60	93	67

표1의 결과를 보면, 폴리에스터 장섬유 탄성부직포 신축심지의 중량 및 신축율, 회복율에 대한 결과값이다. 실시예는 신축율 및 회복율이 우수한 반면에 비교예는 회복율은 실시예와 비슷한 범위에서 있으나 신축율이 흐름방향으로 30%이하로 상다한 차이가 있음을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는

것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100: 스펀본드 방사설비 110: 투입구
120: 방사기 130: 네트컨베이어
140: 닙 롤러(Nip Roller) 150: 켈린더 롤러(Calender Roller))
160: 권취기

Claims

하드 세그먼트 원료인 디올(Diol)과 디카르본산(Dicarbonic acid)을 에스테르화 반응시키고 그 반응물에 소프트 세그먼트 원료인 폴리올(Polyol)을 축중합시켜 생성되는 폴리에스테르계 탄성수지를 용융하여 스펀본드(Spunbond) 혹은 멜트블로운(Melt Blown) 방사 방법으로 제조된 장섬유형 부직포로 구성되되,
상기 디카르본산(Dicarbonic acid)은 이소프탈산(Isophthalic aicd), 아디핀산(Adipic acid), 세바식산 (Sebacic acid) 중 적어도 어느 하나 이상이 혼합된 것이며,
상기 폴리올은 폴리에틸렌글리콜(PEG)이며 상기 폴리에스테르계 탄성수지 대비 5 내지 70중량%인 것이고,
또한 상기 폴리에스테르계 탄성수지의 경도는 쇼와(Shore) D가 80이하이고,
상기 부직포는 흐름방향의 신축율이 40 내지 95%, 폭방향은 80 내지 200% 이고, 흐름방향의 회복률이 70 내지 100%, 폭방향은 60 내지 100% 이하인 의류용 신축심지.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스테르계 탄성수지의 하드세그먼트 중 디올(Diol) 성분으로 에틸렌글리콜 (Ethylene Glycol), 디에틸렌글리콜(DEG), 1,4-부탄디올(1,4-Butanediol), 1,3-프로판디올(1,3-Propanediol)로 구성된 디올 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 의류용 신축심지.
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