KR101878640B1 - 경량성 및 보온성을 갖는 방적사원단 제조를 위한 가공처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량성 및 보온성을 갖는 방적사원단 제조를 위한 가공처리방법에 있어서, 용출소재인 PVA(Poly Vinyl Alcohol)단섬유 원료 10∼20중량%가 그외 단섬유들과 고르게 혼합된 방적사를 이용한 직조로 혼합방적사 원단을 얻고, PVA단섬유 원료를 갖는 혼합방적사 원단을 80∼120℃의 온도를 유지하는 용출 수용액으로 PVA 용출처리를 행하여서 PVA단섬유 원료의 온전한 용출과 함께 용출된 PVA성분의 재부착 불량이 제거된 다중 중공부를 갖는 다중중공 방적사 원단을 얻되, 용출 수용액은 물과 약알카리제 및 재부착방지제로 구성하며 물 1ℓ당 약알칼리제 0.1∼3g, 재부착방지제 0.1∼3g이 혼합되게 구성한 것이다.

Description

경량성 및 보온성을 갖는 방적사원단 제조를 위한 가공처리방법{PROCESS METHOD FOR MANUFACTURING SPUN THREAD YARN FABRIC HAVING LIGHTWEIGHTNESS AND INSULATION OF CLOTHING}

본 발명은 기능성 섬유의 제조에 관한 것으로, 특히 경량성과 보온성을 동시에 얻을 수 있도록 용출형 소재가 혼합 방적된 방적사를 이용해 직조한 원단을 제조하기 위한 가공처리방법에 관한 것이다.

최근 세계의 섬유 소비는 과거의 양적인 성장 위주에서 질적인 성장 위주로 변하고 있으며, 생활수준의 향상으로 인해 다양한 여가 생활을 즐기고 있는 사람들이 증가하고 있다. 이는 의류를 중심으로 한 섬유시장이 소득수준의 향상과 생활양식의 다양화 속에서 양적인 성장보다는 다양화, 개성화, 고급화 방향으로 추진되고 있기 때문이다.

이러한 추세에 발맞추기 위해 기능성 제품은 직물의 표면개질이나 표면 기능성 제조처리부여, 두 겹 직물을 접착방법, 기능성 코팅, 편면발수가공 등과 같은 방법으로 다양한 기능성이 부여되고 있다. 그러나 이러한 방법은 복합적 기능성 부여가 제한적이고 획일적이며 편향적인 제품이 많다.

복합적인 기능성을 가진 제품을 개발하기 위한 일 예로서 경량성 및 보온성을 동시에 갖는 방적사 원단의 개발이 이루어진다면 새롭게 기획된 제품에 다양한 기능성을 동시에 갖도록 할 수 있을 것이다. 더욱이 안정적인 공정조건이 확보된다면 상품성이 향상되어 기존의 제품보다 부가가치가 향상된 전략적인 제품을 개발하여 최상의 전력상품을 소비자에게 제공할 수 있을 것이다.

등록특허공보 제10-1049186호 "폴리에스테르 방적사 및 그의 제조방법"

따라서 본 발명의 목적은 경량성 및 보온성을 갖는 방적사원단 제조를 위한 가공처리방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 용출형 단섬유 원료와 그 외 합성단섬유나 천연단섬유 등이 포함된 혼합 방적사를 이용하여 혼합방적사 원단을 직조한 후 혼합 방적사에 혼합되어 있는 용출소재의 온전한 용출처리로 용출형 소재 부위에 형성된 다중 중공부를 갖는 다중중공 방적사원단이 경량성 및 보온성이 제대로 발현되도록 하는 가공처리방법을 제공함에 있다.

상기한 목적에 따른 본 발명은, 경량성 및 보온성을 갖는 방적사원단 제조를 위한 가공처리방법에 있어서, 용출소재인 PVA(Poly Vinyl Alcohol)단섬유 원료 10∼20중량%가 그외 단섬유들과 고르게 혼합된 방적사를 이용한 직조로 혼합방적사 원단을 얻고, PVA단섬유 원료를 갖는 혼합방적사 원단을 80∼120℃의 온도를 유지하는 용출 수용액으로 PVA 용출처리를 행하여서 PVA단섬유 원료의 온전한 용출과 함께 용출된 PVA성분의 재부착 불량이 제거된 다중 중공부를 갖는 다중중공 방적사 원단을 얻되, 상기 용출 수용액은 물과 약알카리제 및 재부착방지제로 구성하며 물 1ℓ당 약알칼리제 0.1∼3g, 재부착방지제 0.1∼3g이 혼합되게 구성함을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기의 약알카리제는 탄산나트륨[Na₂CO₃]임을 특징으로 하며, 상기 용출 수용액의 처리시간은 20∼60분임을 특징으로 한다.

본 발명은 방적사에 혼합된 PVA단섬유원료의 용출처리로 복합적인 기능성 즉 경량성 및 보온성을 동시에 갖는 방적사원단을 제조하되 PVA단섬유원료의 온전한 용출과 용출된 PVA성분의 재부착을 최소화시키는 안정적인 공정조건을 확보하여서 경량성과 보온성, 두께감과 유연성을 확보함은 물론이고 염색 등과 같은 후가공에서의 불량이 야기되지 않도록 해주어 상품성을 향상시키는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 적용되는 경량성 및 보온성을 갖는 방적사에서의 PVA용출 가공 전후의 개념 단면구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA용출 전후 원단의 변화를 설명하기 위한 사진도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

방적사는 면과 같은 천연소재를 사용하기 때문에 가격이 비싸고 세탁이 어려운 문제점이 있고 또 천연소재는 무겁다는 인식이 보편적이다. 요즈음에는 기능성 소재의 강화로 면과 폴리에스터를 혼합한 방적사 직물제품이 유통되고 있는데 이러한 경우에는 실용성은 있으나 경량성 및 보온성은 좋지 않다.

방적사의 단점에 대한 개선방법의 일 예로 방적사 심부에 중공부를 갖는 중공방적사가 있는데, 이러한 기존 기술은 용출형 소재를 심사로 사용하고 면과 같은 천연 단섬유를 외피부로 사용하여 방적하고 심사를 용출함에 의해 심부 중공부를 형성하는 방식이다. 그런데 이러한 기존 기술의 단점은 심부에 중공부 1개가 크게 형성되지만 제조공정이 복잡하여 제품화가 용이하지 않을뿐더러 그에 따른 생산원가도 높아지는 단점이 있다.

이러한 단점(경량성 및 보온성, 방적성, 제품화 용이성 및 원가 등)을 해소하고 기타 기능성을 갖도록 하는 기술로는 본 발명의 경량성 및 보온성 방적사원단 구현에 바람직하게 이용되는 용출 가공을 통해 다중 중공부를 갖는 혼합 방적사가 있다.

도 1은 본 발명에 적용되는 경량성 및 보온성을 갖는 혼합 방적사(2)에서의 PVA(Poly Vinyl Alcohol)용출 가공 전후의 개념 단면구성도이다.

본 발명에서는 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 혼합 방적사(2)의 섬유단면상 용출소재인 다수의 PVA단섬유 원료(4)를 그외 단섬유원료들 내에 분산 분포된 용출형 혼합 방적사 구조를 가진다. 그 다음에는 용출형 혼합 방적사(2)를 이용하여 제직이나 편직 등에 의한 방식으로 혼합방적사 원단을 직조한 다음 용출 수용액에서 처리하여서 혼합방적사 원단내의 용출소재인 PVA단섬유 원료(4)를 용출시킴으로써 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 방적사 원단을 구성하는 각 다중중공 방적사(12) 내에 다중 중공부(14)들이 고르게 분포 형성되게 구성하는 것이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 적용되는 경량성 및 보온성을 갖는 방적사는 다중중공 방적사(12)로서 용출형 혼합 방적사를 제조한 후 원단 직조 후에 용출처리로 다중 중공부(14)를 형성하기 때문에 방직시에는 중공부가 형성되지 않았기 때문에 일반 혼합방적사처럼 방적성이 우수하다. 또 용출소재인 PVA 단섬유 원료(4)가 제거됨으로 인해 그만큼 무게가 줄기 때문에 경량성이 확보되고 PVA용출된 부분이 다중 중공부(14)를 형성함과 동시에 고르게 배치되게 하므로 보온성과 형태안정성도 좋게 된다.

본 발명의 혼합 방적사(2) 구성은 다중중공 형성을 위한 용출 소재인 PVA단섬유 원료(4)와 그 외의 단섬유 원료들 예컨대 면과 같은 천연 단섬유, 반합성 단섬유나 인조합성 단섬유가 하나 또는 둘 이상으로 포함된다. 상기 그외 단섬유로는 열신축율이 서로 다른 이종 팔라멘트 두 가닥이 복합 방사된 형태의 잠재권축사 단섬유 원료가 포함될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 다중중공 방적사(12) 단면내 다중 중공부(14) 형성을 위해 용해 가능한 용출소재로서 PVA(Poly Vinyl Alcohol) 단섬유 원료를 사용한다.

혼합 방적사에 다중 중공부(14)를 형성 가능케 해주는 용출소재로는 본 발명에서 적용한 PVA원료 뿐만 아니라, PLA(Poly Lactic Acid)나 ASP(Alkali-Soluble Polyester) 등이 있다.

그런데 본 발명에서 용출소재를 용출할 때에 우선 방적사를 구성하는 다른 단섬유들의 기능에 영향이나 손상을 끼치지 않아야 하고 다음으로는 용출소재의 잔류나 용출된 PVA성분의 재부착으로 인해서 염색 등과 같은 후가공에서 문제가 야기되지 않도록 해야 하며 또 경제적이어야 하는데, 본원 발명자가 수많은 실험을 거친 결과 PVA원료가 용출소재로는 가장 적합함을 확인할 수 있었다.

용출소재 중에서 PLA(Poly Lactic Acid) 및 ASP(Alkali-Soluble Polyester)는 알칼리에 용해가능한 용출소재이지만 수산화나트륨[NaOH] 과 같은 PH=12 정도의 다소 강한 알칼리에 용해되므로 방적사를 구성하는 다른 단섬유들을 손상시킬 염려가 있기에 좋지 못하다.

이에 반해 본 발명에서는 채용한 PVA(Poly Vinyl Alcohol) 원료는 물에 용해될 수 있으며 특히 80∼120℃의 온도를 갖는 온수에서도 용해되며 약알칼리에서는 용해가 촉진되어 그 용해가 쉽게 이루어지므로, 혼합 방적사(2)를 구성하는 다른 단섬유들의 기능성을 손상시킬 염려가 별로 없고 상업적으로도 상당해 좋다.

본 발명에 따른 사용 방적사내 다중 중공부(14) 형성을 위한 PVA원료 단섬유는 평균 1.2d(데니아) x 38mm가 바람직하며, 혼합 방적사(2)에서 용출소재인 PVA(Poly Vinyl Alcohol)단섬유 원료(4)가 10∼20중량%를 차지하도록 구성한다.

PVA단섬유 원료(4)의 10∼20중량%에서 10중량% 미만이면 다중 중공부(14)의 기능 즉 경량성 및 보온성이 떨어져 비용 대비할 때 의미가 별로 없게 되며 20중량%를 초과하면 다중 중공 방적사(12)의 원사 방적성과 최종 제품의 형태안정성에 어려움이 있는데에, 그 임계적 의의가 있다.

본 발명에서는 혼합 방적사원단을 용출 수용액에서 용출처리함에 있어 혼합 방적사(2)를 이용해 직조한 용출형 혼합 방적사 원단내의 용출소재인 PVA단섬유 원료(4)를 용출시켜 다중중공 방적사(12)들을 갖는 방적사원단을 얻도록 함에 있어, PVA단섬유원료(4)의 온전한 용출과 용출된 성분의 재부착을 최소화시키는 안정적인 용출처리 공정조건을 확보한다.

이는 다중 중공 방적사 원단이 경량성과 보온성, 두께감과 유연성을 확보함은 물론이고 염색 등과 같은 후가공에서의 불량이 야기되지 않도록 해주기 위함이며 상품성을 향상시킴에 있어도 매우 중요하다.

본원 발명자는 PVA단섬유원료(4)의 거의 완벽하고 온전한 용출과 용출된 성분의 재부착을 최소화시키는 안정적인 용출처리 공정조건을 확보하기 위해 수많은 실험을 반복하였고 그에 따른 유의미한 결과를 얻었다.

즉 본 발명에 따른 PVA용출 처리시의 용출 수용액은 물과 약알카리제 및 재부착방지제로 구성하며, 용출 수용액의 처리온도를 80∼120℃의 온도로 유지한다. 더욱 바람직하게는 95∼105℃의 온도를 유지한다.

용출 수용액은 물 1ℓ당 약알칼리제 0.1∼3g, 재부착방지제 0.1∼3g가 혼합되게 구성한다. 상기 약알카리제는 pH 8~11로서 그중 탄산나트륨[Na₂CO₃]이 가장 바람직하다. 본 발명에 따른 용출 수용액에서의 처리시간은 20∼60분으로 하며, 더욱 바람직하게는 25~35분으로 한다.

본 발명에서 약알칼리제는 온수의 물과 함께 PVA단섬유원료(4)를 용해시키는 작용을 하며, 약알칼리제 Na₂CO₃의 물 1ℓ당 투입량 0.1∼3g에서 0.1g 미만이면 장시간이 소요되므로 생산성이 좋지 못하고 3g를 초과하면 약품 투입량의 증가로 인한 제조원가가 높아지고 용해효율이 더 좋아지지를 않을 뿐만 아니라 용출된 성분의 겔화 문제가 있다.

본원 발명자는 실험시 약알칼리제와 비교될 수 있는 강알칼리제로서 수산화나트륨[NaOH]을 물 1ℓ당 2g~3g을 투입 사용해 본바 용출시 혼합 방적사(2)의 다른 단섬유까지 손상시키는 문제와 용출된 PVA성분의 겔화로 제품불량이 야기되었다.

본 발명에서 재부착방지제는 용출 수용액에서의 분산성을 띄는 다공성 고상입자로서 그 일 예로는 제품명 「TANNEX GEO」와 같은 다공성 미네랄계 제품이 있다. 상기 「TANNEX GEO」와 같은 다공성 미네랄계 제품은 스멕타이트(smectite)내 몬모릴로나이트(montmorillonite)라는 점토 성분으로 이루어진 다공성 미네랄계의 재부착방지제이다. 「TANNEX GEO」와 같은 다공성 미네랄계 제품은 층상 규산염 광물 분산액으로서 규산 4면체-알루미나 8면체-규산4면체가 한 개 층을 형성하며 이들이 중첩되어 매우 큰 다공성 표면적을 가지며, 팽윤성이 높은 특징이 있다.

이러한 본 발명의 재부착방지제는 방적사로부터 용출되어서 수용액으로 빠져나온 PVA용해물질을 고상입자내의 다공들로 흡수되게 하므로, 다중중공 방적사 원단(12)에 용출된 PVA성분의 재부착이 방지되게 하고 오버플로우 되는 물과 함께 외부로의 배출이 이루어진다.

재부착방지제의 물 1ℓ당 투입량 0.1∼3g에서 0.1g 미만이면 그 사용효과가 미미하고 반대로 3g를 초과하면 과량사용으로 무의미한 약품 손실만 초래한다.

상기와 같은 용출 수용액에서 용출형 혼합방적사 원단을 PVA용출처리를 수행함으로써 얻어진 본 발명의 다중중공 방적사 원단은 보온성 및 경량성은 물론이고 두께감과 형태안정성까지 좋게 된다. 더욱이 PVA용출이 거의 완벽하게 이루어짐에 의해 보온성과 경량성이 온전히 확보되고, 또 PVA용출후 잔류 PVA가 없도록 하고 또 용출된 PVA성분의 재부착이 방지됨으로써 염색과 같은 후공시에 불량이 발생되지 않았다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA용출처리 조건으로 수행한 후 PVA용출 전후 원단의 변화를 설명하기 위한 사진도면을 보여주고 있으며, 본원 발명자가 시약을 이용한 PVA잔류 유무 평가와 방적사원단 표면의 전후 외관상태를 확인한 것이다.

PVA잔류 유무 평가에 사용한 시약은, 요오드화칼륨(potassium iodide)과 붕산(boric acid)이다.

요오드화칼륨(potassium iodide)은 전분 호제 감별용 시약으로서 주황색을 띈다. 그리고 붕산(boric acid)은 PVA 호제 감별용 시약으로서 무색투명하다.

PVA 잔류 유무의 감별방법은 요오드화칼륨(potassium iodide) 시약을 먼저 적하하고 그 자리에 붕산(boric acid) 시약을 적하한 후 색변화를 관찰하는 것이다.

색변화 관찰 결과, 변화가 없으면(즉 노란색이면) 원단에 PVA가 없음을 의미하고, 색변화가 청색으로 되면 원단에 PVA가 남아 있음을 의미한다. 이때 청색의 농도 및 분포 정도에 따라 PVA의 잔류 및 재부착 정도를 판단할 수 있다.

상기한 PVA 잔류유무 측정방법에 의거한 시약을 이용한 PVA 원단표면 잔류유무 확인한 결과, 본 발명에 따라 PVA용출 처리한 다중중공 방적사 원단은 도 2의 우측부(PVA 용출 후)에서 볼 수 있듯이 노란색(변화없음)을 띄므로 PVA가 없음을 확인할 수 있었다.

그리고 PVA용출 이전의 혼합방적사 원단은 도 2의 좌측부(PVA 용출 전)에서 볼 수 있듯이 청색을 띄므로 PVA가 있음을 나타내고 있다.

도 2에서의 "원단표면 외관" 비교에서는 PVA용출 전후 원단의 변화에 대응된 본 발명의 원단표면 고배율 확대 외관사진을 볼 수 있으며, 본 발명의 용출처리 가공된 다중 중공 방적사 원단이 PVA가 완전히 용출되어지고 재부착되지 않음으로 인해 경량성과 보온성, 두께감과 유연성을 확보함은 물론이고 염색 등과 같은 후가공에서의 불량이 없었다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

본 발명은 경량화 소재로 구성된 방적 원사를 이용한 제직이나 편직으로 얻어진 원단을 이용하여 염색 및 편면 염색을 진행하고 구획된 다기능을 부여하게 되면 그 원단을 의류(애슬레저 룩 등), 가방, 홈 텍스타일(침장, 커튼 등)와 같은 다양한 제품으로 적용할 수 있다.

(2)-- 혼합 방적사
(4)-- PVA단섬유 원료
(12)-- 다중중공 방적사
(14)-- 다중 중공부

Claims (3)

1. 경량성 및 보온성을 갖는 방적사원단 제조를 위한 가공처리방법에 있어서,
   용출소재인 PVA(Poly Vinyl Alcohol)단섬유 원료 10∼20중량%가 그외 천연단섬유와 반합성 단섬유와 인조합성 단섬유가 둘이상 포함된 단섬유들과 고르게 혼합된 방적사를 이용한 직조로 혼합방적사 원단을 얻고, PVA단섬유 원료를 갖는 혼합방적사 원단을 80∼120℃의 온도를 유지하는 용출 수용액으로 PVA 용출처리를 행하여서 PVA단섬유 원료의 온전한 용출과 함께 용출된 PVA성분의 재부착 불량이 제거된 다중 중공부를 갖는 다중중공 방적사 원단을 얻되,
   상기 용출 수용액은 물과 약알카리제 및 재부착방지제로 구성하며, 물 1ℓ당 PVA단섬유 원료의 용해작용과 함께 용출된 PVA성분의 겔화로 인한 제품불량의 방지를 위한 약알칼리제 0.1∼3g, 용출 수용액으로부터 빠져나온 PVA용해물질이 재부착방지제의 고상입자내 다공들로 흡수되게 하여 상기 PVA용해물질이 다중중공 방적사 원단으로의 재부착이 방지되게 하는 재부착방지제 0.1∼3g이 혼합되게 구성함을 특징으로 하는 경량성 및 보온성을 갖는 방적사원단 제조를 위한 가공처리방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 약알카리제는 탄산나트륨[Na₂CO₃]임을 특징으로 하는 경량성 및 보온성을 갖는 방적사원단 제조를 위한 가공처리방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용출 수용액에서의 처리시간은 20∼60분임을 특징으로 하는 경량성 및 보온성을 갖는 방적사원단 제조를 위한 가공처리방법.

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