KR101964699B1 - 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코어사는 폴리우레탄사 및 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사로 형성되고 효과사는 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사에 관한 것이다.

Description

흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사{Moisture absorbing and heat generating and Elasticity Composite yarn with spun and filament yarns}

본 발명은 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사에 관한 것으로 흡습 후 발열 기능이 뛰어난 아크릴 방적사와 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트를 베이스로 제조된 잠재권축사와의 복합을 통해 신축성과 신축 회복력 및 염색성과 촉감이 우수한 장단 복합사 제조에 관한 것이다.

최근의 레져 활동 시간이 많아지는 사회적 분위기에 따라 의류 분야에 있어 많은 소비자들은 모든 용도에 신축성의 기능를 기본으로 여기고 있다. 또한, 레져 활동등에 의해 땀을 많이 흘리는 경우나 추운 동절기등의 한기를 방지하기 위한 흡습발열 기능 섬유에 대한 소비자의 니즈 또한 점점 커지고 있다.

이런 흡습발열 소재 및 신축, 흡한속건 등의 기능 소재들에 대한 연구는 개별적으로는 연구가 많이 진행되고 있으나, 이런 기능들을 복합화하는 연구 기술은 미진한 상황이다.

신축성 섬유는 가장 대표적으로 폴리우레탄사와 폴리에스테르의 수축율과 고유점도차를 이용한 잠재 권축사가 있다.

상기의 폴리우레탄사는 탁월한 신축력을 바탕으로 시장을 지배하고 있었으나 신축회복이 낮아 바가지 현상과 같은 문제가 있었다.

이 같은 현상은 높은 신축성을 발현하는 원사의 경우, 신체의 허벅지, 무릎, 둔부, 어깨등의 신축 회복이 빠름을 원하는 부위에서 확연하게 느리게 나타남을 알 수 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해서는 안정된 신축성 발현과 동시에 반발 탄성이 높은 원사와의 복합한 복합사가 개발되었다.

한편, 폴리에스테르의 수축율과 고유점도차를 이용한 잠재 권축사의 경우는 신축성, 반발탄성과 고시감 강화에는 장점이 있으나 신축성 발현에 있어 직편물의 밀도와 조직에 의한 차이가 심한 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제0556711호에서는 아크릴 섬유, 슬라이버, 실 또는 아크릴 직,편성물을 트리에틸렌테트라민계 화합물 수용액으로 처리하여 아민기를 도입하는 단계, 알칼리 용액으로 가수 분해하는 단계, 산용액 하에서 중화 시키고 유제 처리하는 단계를 거쳐 흡습성 및 발열성이 우수한 아크릴계 방적사와 섬유 제품을 개발하였으나, 이렇게 제조된 아크릴 방적사 및 섬유 제품은 촉감이 매우 푸석하고 소프한 감이 떨어질 뿐 아니라 신축성이 지나치게 낮아 의류 제품으로 사용하기에 어려운 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제2003-0036567호에서는 사용하는 단섬유 방적사에 대한 구체적인 예시가 없이 광범위한 방적사를 사용하였고, 장섬유에 일반적인 잠재 권축사를 사용하여 장단 복합사를 제조하였다. 이렇게 제조할 경우에는 신축성이 급격히 감소하는 단점이 있어 필요한 신축 기능을 발현 할 수 없다. 또한, 면이나 레이온, 아크릴 방적사들을 사용할 경우, 서로 다른 염료들을 사용하여 투 사이드 염색을 해야 하는 번거로움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 폴리우레탄사와 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사를 장섬유 코어사로 사용하여 신축성 및 신축회복력이 우수한 장단 복합사를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 폴리우레탄사와 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사와 더불어 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사를 사용하여 흡습발열 기능이 부여되어 보온성이 향상된 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사를 사용하여 원 사이드 원 스텝 상압 카치온 염색이 가능한 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 코어사는 폴리우레탄사 및 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사로 형성되고 효과사는 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사를 제공한다.

또한, 상기 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사는 고점도에 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 저점도에 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 형성되는 사이드 바이 사이드형의 잠재권축사로 상기 고점도와 저점도의 고유점도차는 0.3~1.0dl/g인 것을 특징으로 하는 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사를 제공한다.

또한, 상기의 잠재권축사는 섬도가 30~100데니어인 것을 특징으로 하는 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사를 제공한다.

또한, 상기 폴리우레탄사는 섬도가 20~100데니어인 것을 특징으로 하는 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사를 제공한다.

또한, 상기 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사는 셀룰로스계 섬유 또는 단백질계 섬유가 함유되는 것을 특징으로 하는 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사를 제공한다.

또한, 상기의 장단 복합사를 함유하는 것을 특징으로 하는 원단을 제공한다.

상기와 같이 본 발명의 흡습발열 신축 장단 복합사는 폴리우레탄사와 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사를 코어사로 사용하고 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사를 효과사로 사용하여 폴리우레탄사의 신축성과 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사의 신축회복율을 통해 촉감과 신축성이 우수하면서 신축회복성 또한 우수한 효과가 있다.

또한, 상기 효과사로 사용되는 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사를 사용하여 장단 복합사는 천연소재 질감 및 발열 기능을 갖는 효과가 있다.

또한, 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사를 사용하여 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사가 같은 염료와 상압 염색이 가능하여 원스텝 원사이드 염색이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사의 단면을 나타낸 단면도이다.

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.

도 1은 본 발명에 따른 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사의 단면을 나타낸 단면도이다.

본 발명은 도 1에 나타나 바와 같이 폴리우레탄사(100) 및 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사(200)는 코어사를 형성하고 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사(300)가 상기 코어사인 폴리우레탄사(100) 및 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사(200)의 외주연에 형성되는 구성으로 형성되는 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사에 관한 것이다.

상기 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사는 본 발명의 장단 복합사의 신축성 및 신축회복성을 높이는 역할 뿐 아니라 부드러운 촉감과 원스텝, 원사이드 염색이 가능하게 한다.

상기 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 중합시 5-나트륨술포이소프탈산, 5-칼륨술포이소프탈산, 5-리튬술포이소프탈산 등의 술폰산알칼리 금속 염기를 갖는 디카르복실산 성분；5-테트라부틸포스포늄술포이소프탈산, 5-에틸트리부틸포스포늄술포이소프탈산 등의 5-테트라알킬포스포늄술포이소프탈산 등과 같이 카치온 염료와 반응할 수 있는 화합물을 함유시켜 공중합시킴으로서 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트에 카치온 가염성을 부여할 수 있을 것이다.

본 발명의 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사(200)는 고유점도, 융용점도, 융융지수 등의 차이를 통해 제조되는 사이드 바이 사이드형의 잠재권축사는 어느 제품이나 사용할 수 있다.

일예로 고유점도 차이를 이용한 잠재권축사는 고점도에 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)를 사용하고 저점도에 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하여 제조할 수 있을 것이다.

본 발명에서 사용되는 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트를 베이스로 한 잠재권축의 고유 점도는 매우 중요한 요소로 고점도와 저점도의 차이가 0.3~1.0dl/g인 것이 바람직한 것으로 고유점도 차이가 1.0dl/g를 초과하면 제사공정성이 저하될 수 있으며, 고유점도 차이가 0.3dl/g 미만이면 신축성 및 신축회복율이 저하될 수 있다.

상기 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사(200)의 경우, 신축 회복율을 조절하기 위해 섬도가 30~100데니어인 것이 바람직하며, 20~50필라멘트수를 갖는 것이 바람직할 것이다.

상기 폴리우레탄사(100)는 본 발명의 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사의 기능 중 신축성을 높이기 위해 함유되는 것으로 섬도 20~100데니어인 것이 바람직하며, 2~5필라멘트수를 갖는 것이 바람직할 것이다.

상기 효과사(300)는 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사로 도 1에서와 같이 상기 폴리우레탄사 및 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사를 피복하는 형태로 형성되어 본 발명의 장단복합사의 촉감뿐 아니라 흡습발열 기능을 가지게 한다.

상기 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유는 아크릴계 섬유를 개질하여 흡습발열성을 부여한 제품으로 아크릴계 섬유 내의 니트릴기를 흡습성인 카르복시기로 가수분해시키는 방법으로 제조하거나, 또는 아크릴계 섬유에 다량의 아민기를 도입한 후, 알칼리를 이용하여 가수분해하는 방법으로 제조할 수 있을 것이다.

본 발명에서는 흡습발열 성능을 가지는 아크릴 섬유는 어느 것이나 사용할 수 있을 것이다.

상기 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사는 방적사 제조시에 면, 마, 모 섬유와 같은 셀룰로스계 섬유 또는 견, 양모와 같은 단백질계 섬유를 함유시켜 본 발명의 장단복합사 외관과 촉감을 천연 섬유와 같이 형성시킬 수 있을 것이다.

상기와 같이 폴리우레탄사, 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사, 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사로 형성되는 본 발명의 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사는 링정방기를 통해 폴리우레탄사(100), 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사(200)를 코어사로 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사(300)를 효과사로 사용하여 도 1에서와 같이 폴리우레탄사, 잠재권축사 외주연에 방적사가 형성되도록 할 수 있다.

본 발명의 도 1은 이상적인 형태로 방적사를 굵은 형태로 사용하여 최대한 방적사가 코어사인 폴리우레탄사, 연사된 잠재권축사를 피복하는 형태로 형성되는 것이 바람직한 것으로 방적사는 10~20수의 굵기를 갖는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사는 링정방기를 이용하여 사이로 스펀(siro-spun)이나 사이로필(siro-fil) 방식으로 제조할 수 있으나, 촉감이 우수하고 드레이프성이 우수한 사이로 스펀 방식으로 제조되는 것이 바람직할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 장단 복합사는 직조 또는 편직되어 직물, 편물 등의 원단으로 제조될 수 있으며, 원단의 발열성, 신축성 및 신축회복율을 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명에 따른 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 3

폴리우레탄사, 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사를 코어사로 10수의 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사를 효과사로 사용하여 통상의 사이로 스펀 방식으로 도 1과 같은 단면을 갖는 본 발명의 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사를 제조하였다.

실시예에 따른 상기 폴리우레탄사, 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사, 아크릴 섬유가 함유된 방적사의 섬도를 표 1에 나타내었다.

비교예 1

70De'/4F 폴리우레탄사를 코어사로 110수의 면 섬유로 형성된 방적사를 효과사로 사용하여 통상의 사이로 스펀 방식으로 장단 복합사를 제조하였다.

비교예 2

100De'/48F의 일반 잠재권축사를 코어사로 10수의 면 섬유로 형성된 방적사를 효과사로 사용하여 통상의 사이로 스펀 방식으로 장단 복합사를 제조하였다.

비교예 3

40De'/2F 폴리우레탄사, 50De'/24F 일반 폴리에스테르 잠재 권축사를 코어사로 10수의 면 섬유로 형성된 방적사를 효과사로 사용하여 통상의 사이로 스펀 방식으로 장단 복합사를 제조하였다.

실시예에 따른 상기 폴리우레탄사, 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사, 아크릴 섬유가 함유된 방적사의 섬도를 표 1에 나타내었다.

구분		실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
코어사	잠재권축사 (De’/f)	50/24	50/24	50/24	-	100/48	50/24
	폴리우레탄사 (De'/f)	40/2	40/2	70/4	70/4	-	40/20
효과사	면번수(수)	10	10	10	10	10	10

◈ 실시예 및 비교예의 물성 평가

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 장단 복합사를 포함하는 원단을 제조하여 신축성과 신축 회복율, 반발탄성, 보온성을 측정하였다.

1. 원단 제조

경사로 10수인 면, 위사로 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 장단 복합사를 사용하였다.

경사밀도는 42개/인치, 위사밀도는 48개/인치로 능직으로 직조하여 데님 생지를 제조하였으며, 제조된 데님 생지를 통상의 데님 가공 방법으로 전처리, 정련, 열셋팅, 원단 상태로 워싱하여 가공을 진행하였다.

2. 물성평가 방법

A. 직물 신축성(%)

KSK 0352의 정하중법으로 측정하였다.

가로방향 (위사방향) x 세로 방향 (경사방향)으로 각각 30cm x 5cm 으로 5개 샘플 제조한 뒤, 일반 상온에서 컨디셔닝 한다. 직물을 수직 방향으로 클림핑 한 뒤, 정하중법으에 해당하는 장력의 추를 매달아 10초간 신축 시킨 뒤, 장력 추를 제거한다. 이런 방식으로 5회 반복후 직물을 신축 시켰다. 이때의 길이를 L로 표기하여 , 하기와 같이 신축성을 계산 하였다.

신축성(%) = [(L-30)/30] x 100

B. 신축 회복율 (%)

가로방향 (위사방향) x 세로 방향 (경사방향)으로 각각 30cm x 5cm 으로 5개 샘플 제조한 뒤 샘플의 양쪽 끝 부분을 클림핑하고, 위사 방향으로 30% 인장 시킨후 30분간 유지하고, 그 시간 후에 장력을 해제하고 샘플의 길이를 1분 뒤에 측정한다. 그 측정 길이를 L로 한다.

신축 회복율은 하기와 같이 계산하여 구하였다.

신축 회복율= 100 - [ ( L-30) /30 x 100 ]

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 하였다.

D. 흡습발열성 측정

흡습발열성은 시료 1g을 상대습도 5%, 21℃의 조건에 노출 시킨 후 10분동안 증가한 섬유 표면의 온도로 측정하였다.

E. 1 step/ 1 side 염색 측정

제조된 섬유를 cation 염료 ( Kacryl blue o.w.f 1% ) 사용하여 98℃에서 30분간 염색 후 염색성을 비교 분석하여 나타내었다.

구분	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
위사방향 신축성(%)	36	37	35	32	15	30
위사방향 신축회복율(%)	98	96	95	70	85	80
반발탄성(%)	65	58	50	25	50	35
흡습 발열 (℃)	9.5	9	9.2	2	1.8	2.1
1step/1side 염색	○	○	○	x	x	x

표 2에서와 같이 본 발명의 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사인 실시예 1 내지 3으로 형성되는 원단은 비교예 1 내지 3의 장단 복합사에 비해 신축성, 신축회복율, 반발탄성의 물성이 우수한 것을 알 수 있으며, 흡습 발열 기능이 우수하여 보온성이 향상되는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사인 실시예 1 내지 3으로 형성되는 원단 1step/1side 염색이 가능하여 사용편의성 및 공정성에서도 매우 우수한 것을 알 수 있다.

Claims (6)

1. 코어사는 폴리우레탄사 및 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사로 형성되고 효과사는 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사로 형성되되,
   상기 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유는 아크릴계 섬유 내의 니트릴기를 흡습성인 카르복시기로 가수분해하거나, 또는 아크릴계 섬유에 다량의 아민기를 도입한 후 알칼리를 이용하여 가수분해하여 흡습발열성이 부여되어,
   흡습발열성이 상대습도 5%, 21℃의 조건에서 10분 동안 9℃이상 상승되고, 원단 형성시 원단의 위사방향 신축회복율이 95%이상인 것을 특징으로 하는 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사.
2. 제1항에 있어서,
   상기 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트가 포함된 잠재권축사는 고점도에 카치온 가염성 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 저점도에 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 형성되는 사이드 바이 사이드형의 잠재권축사로 상기 고점도와 저점도의 고유점도차는 0.3~1.0dl/g인 것을 특징으로 하는 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사.
3. 제1항에 있어서,
   상기의 잠재권축사는 섬도가 30~100데니어인 것을 특징으로 하는 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사.
4. 제1항에 있어서,
   상기 폴리우레탄사는 섬도가 20~100데니어인 것을 특징으로 하는 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사
5. 제1항에 있어서,
   상기 흡습발열 성능이 있는 아크릴 섬유가 함유된 방적사는 셀룰로스계 섬유 또는 단백질계 섬유가 함유되는 것을 특징으로 하는 흡습발열 및 신축성이 우수한 장단 복합사
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 장단 복합사를 함유하는 것을 특징으로 하는 원단.

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