KR102248036B1 - 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법 - Google Patents

반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법 Download PDF

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Abstract

반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법은 PET POY/PET FDY ITY 가공 합연사를 제조하는 단계; 상기 합연사를 제1 꼬임수로 제1 방향으로 트위스팅하는 연사(撚絲, twisting) 단계; 상기 연사된 합연사에 미리 정해진 제1 온도범위의 열을 가하는 열 고정(熱固定, heat setting)하는 단계; 및 상기 열고정된 합연사를 상기 제1 꼬임수보다 적은 제2 꼬임수로 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 트위스팅하는 환연(還撚, reverse twisting) 단계를 포함할 수 있다.

Description

반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법{method of manufacturing yarn having high rebound resilience and enhancd touch sensitivity}
본 발명은 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법에 관한 것이로, 보다 상세하게는, 연사, 역연(환연), 열고정 등으로 꼬임제어 기술을 적용하여 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사를 제조하는 기술에 관한 것이다.
이슬람 남성들이 착용하는 로브 형태의 의류인 토브(thobe) 등의 의류를 위한 직물은 반발탄성력과 터치감이 우수하며 구김이 잘 가지 않는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 중동지역의 기후는 연중 3개월 정도는 한국의 가을날씨 정도이나 6개월 정도는 한국의 여름날씨 정도이며 나머지 3개월 정도는 상상을 초월할 정도로 매우 덥고 습하기 때문이다.
현재 이러한 중동의 의류용 원단시장에서 고급원단 시장은 일본의 테이진(Teijin), 토요보(Toyobo) 등에서 독점하고 있으며 중저가 원단 시장에는 인도네시아, 베트남, 태국 등에서 가격 경쟁력을 앞세워 진입하고 있어, 국내업체의 입지가 좁아지고 있는 현실이다. 기존 토브용 원단에는 PET 소재가 많이 이용되는데, PET 단독소재로 제조하면 신축성이 낮고, 이를 보완하기 위하여 잠재권축사를 사용하면 가격이 높고 일광에 취약한 문제점이 있다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 토브 등의 제조에 이용되는 원사를 PET 소재를 이용하되, 꼬임수 제어 기술을 적용하여 반발탄성력이 높고 터치감이 우수한 원사를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법은, PET(polyethylene terephthalate) POY(Pre-Oriented Yarn)와 PET FDY(Fully Drawn Yarn)를 ITY(InTerlaced Yarn) 가공하여 합연사를 제조하는 단계; 상기 합연사를 제1 꼬임수로 제1 방향으로 트위스팅하는 연사(撚絲, twisting) 단계; 상기 연사된 합연사에 미리 정해진 제1 온도범위의 열을 가하는 열 고정(熱固定, heat setting)하는 단계; 및 상기 열고정된 합연사를 상기 제1 꼬임수보다 적은 제2 꼬임수로 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 트위스팅하는 환연(還撚, reverse twisting) 단계를 포함할 수 있다.
상기 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법은, 상기 환연된 합연사에는 추가 열고정을 수행하지 않을 수 있다.
상기 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법은, 상기 환연된 합연사에 미리 정해진 제2 온도범위의 열을 가하는 추가 열고정 단계를 더 포함하며, 상기 제2 온도범위는 상기 제1 온도범위보다 낮은 것이 바람직하다.
삭제
상기 합연사에는, 적어도 3000PPM 이상의 이산화티타늄(TiO2)이 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법은, 특유의 꼬임제어와 열처리를 통하여 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사의 제조를 가능케 한다.
도 1은 본 발명에 따른 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법의 일예를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 PET POY와 PET FDY를 ITY한 합연사에 대한 트위스팅의 방향 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법이 수행되는 과정을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법에서의 꼬임 제어에 의하여 PET POY와 PET FDY를 ITY한 합연사에 신축성이 발현되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예와 비교예에 따라 제조된 합연사의 열풍신축률의 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예와 비교예에 따라 제조된 합연사의 단면의 200배 확대사진이다.
본 발명과 본 발명의 동작상 또는 기능상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법의 일예를 나타내는 흐름도이다.
먼저, PET(polyethylene terephthalate) POY(Pre-Oriented Yarn)와 PET FDY(Fully Drawn Yarn)를 ITY(InTerlaced Yarn) 가공하여 합연사를 제조하는 단계가 수행된다(S100). 그런 다음, 상기 합연사를 제1 방향으로 제1 꼬임수(twisting number)로 트위스팅하는 연사(撚絲, twisting) 단계가 수행된다(S110). 본 명세서에서 꼬임수는 미터당 트위스팅 수(TM: twisting per meter)를 의미할 수 있다. 제1 방향은 Z방향 또는 S방향일 수 있다.
연사 단계가 수행된 다음, 상기 연사된 합연사를 미리 정해진 제1 범위의 온도를 가하는 열 고정(熱固定, heat setting) 단계가 수행된다(S120). 한편, 이러한 열 고정은 고온의 스팀에 의하여 수행될 수 있다. 또한, 이러한 열 고정은 감압 상태에서 행해질 수 있다. 감압상태에서 열 고정하면 연사되어 권취수단에 감긴 실의 표면과 내부에 균일한 열을 전달할 수 있으면서 처리시간도 단축할 수 있는 장점이 있다.
예컨대, 상기 연사된 합연사에 대한 열 고정은 75도 내지 110도 사이의 온도로 소정의 진공도로 감압된 상태에서 30분 내지 60분 사이의 시간 동안 수행될 수 있고 복수회 수행될 수도 있다.
열 고정 단계가 수행된 다음, 상기 열고정된 합연사를 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 제2 꼬임수로 트위스팅하는 환연(還撚) 단계가 수행된다(S130). 제1 방향이 Z방향이면 제2 방향은 S방향이고, 제1 방향이 S방향이면 제2 방향은 Z방향이다. 한편, 본 발명에 따른 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법에서 연사 및 환연 단계는 장섬유 연사에 적합한 이탈리아식 플라이어 연사기에 의하여 수행될 수 있다.
한편, 환연 과정이 수행된 다음에는 별도의 추가 열고정이 수행되지 않는 것이 바람직하다. 이는 연사 상태로 돌아가려는 성향을 감소시킬 수 있기 때문이다. 그러나 경우에 따라서는 환연 과정이 수행된 다음에 별도의 추가 열고정이 수행될 수도 있다. 이 경우에 열고정 온도범위는 연사후 수행된 열고정 온도범위보다 낮은 것이 바람직하다. 이러한 추가 열고정은 제2 꼬임수가 너무 적은 경우에 연사후의 상태로 돌아가려는 성향이 너무 강하게 발현되어 환연 후의 상태가 유지되기 어려운 경우에 수행될 수 있는 것이다.
상기 제2 꼬임수를 고려한 추가 열고정의 수행여부는 최종 합연사에 대해 목적하는 신축률에 의하여 결정될 수 있다.
이상에서 살펴본 연사 단계 및 환연 단계의 꼬임수 관계(즉, 꼬임 제어)의 구체적인 예를 살펴본다.
제1 예에 따르면, 연사 단계는 PET POY(85d/72f) 및 PET FDY(50d/36f) ITY 합연사를 1670TM의 제1 꼬임수로 제1 방향으로 트위스팅하는 단계일 수 있고, 환연 단계는 열고정된 합연사를 180TM의 제2 꼬임수로 제2 방향으로 트위스팅하는 단계일 수 있다. 그러므로 합연사의 최종 꼬임수는 제1 방향 1490TM일 수 있다.
제2 예에 따르면, 연사 단계는 PET POY(85d/72f) 및 PET FDY(75d/36f) ITY 합연사를 1540TM의 제1 꼬임수로 제1 방향으로 트위스팅하는 단계일 수 있고, 환연 단계는 열고정된 합연사를 170TM의 제2 꼬임수로 제2 방향으로 트위스팅하는 단계일 수 있다. 그러므로 가공사의 최종 꼬임수는 제1 방향 1370TM일 수 있다.
즉, 환연은 연사 후 열 고정된 다음 더 낮은 꼬임수로 반대로 꼬임을 주는 것인데, 환연된 합연사는 열 고정된 상태로 돌아가려는 성질을 가지는데, 이러한 특성이 신축성 발현의 원인이 될 수 있다. 이러한, 신축성 발현 메커니즘에 대해서는 향후 다른 도면들을 참조하여 보다 상세히 살펴본다.
도 2는 PET POY와 PET FDY를 ITY 합연사에 대한 트위스팅의 방향 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (a)는 상기 합연사를 길이 방향의 축을 중심으로 시계 방향으로 트위스팅한 것을 나타낸다. 이러한 방향의 트위스팅을 S방향 트위스팅이라 한다. 그리고, 이러한 “‡향으로 트위스팅된 실을 S-트위스팅사(s-twisted yarn)라 한다. 또한, 이러한 방향으로 트위스팅된 실을, 원사가 꼬여진 방향이 우측 아래 방향으로 경사를 이루고 있음을 기초로 하여, 우사(右絲)라고도 한다.
도 2의 (b)는 상기 합연사를 길이 방향의 축을 중심으로 반시계 방향으로 트위스팅한 것을 나타낸다. 이러한 방향의 트위스팅을 Z방향 트위스팅이라 한다. 그리고, 이러한 “‡향으로 트위스팅된 실을 Z-트위스팅사(z-twisted yarn)라 한다. 또한, 이러한 방향으로 트위스팅된 실을, 원사가 꼬여진 방향이 좌측 아래 방향으로 경사를 이루고 있음을 기초로 하여, 좌사(左絲)라고도 한다.
본 발명에 따른 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법에서 제1 트위스팅 방향이 S 방향 및 Z 방향 중 어느 하나이면, 제2 트위스팅 방향은 Z 방향 및 S 방향 중 나머지 하나일 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법이 수행되는 과정을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, ITY 합연사를 제1 방향으로 연사하여 열고정한 다음, 이를 연사 꼬임수보다 적은 꼬임수로 제2 방향으로 환연하면, 합연사의 길이는 △l만큼 증가하며 제1 방향의 꼬임수는 감소한다. 환연된 합연사는 열 고정된 상태로 돌아가려는 성질을 가지는데, 이러한 특성에 의하여 신축성이 발현된다.
한편, 도 4를 참조하면, PET POY(85d/72f) 및 PET FDY(50d/36f) ITY 합연사를 1670TM의 제1 꼬임수로 Z방향으로 트위스팅한 다음((a) 참조), 이를 소정의 온도로 열고정하고(예컨대, 100℃ 45분간, 2회), 환연 단계는 열고정된 합연사를 180TM의 제2 꼬임수로 제2 방향으로 트위스팅하는 단계일 수 있다. 그러므로 합연사의 최종 꼬임수는 제1 방향 1490TM일 수 있다.
상술한 과정들을 거친 최종 합연사는 Z방향 1490TM의 꼬임수를 가진다. 열 고정에 따른 고정력 및 연사 꼬임수와 환연 꼬임수 차이에 따라 열 고정된 상태로 복귀하려는 성질에 의하여, 합연사에 신축성이 부여된다.
한편, 제2 꼬임수는 제1 꼬임수의 10% 내지 20% 범위임이 바람직하다. 제2 꼬임수가 제1 꼬임수의 10% 미만이면 환연에 의하여 증가하는 길이가 짧아(도 3 참조) 발현될 수 있는 신축성의 길이가 지나치게 짧고, 제2 꼬임수가 제1 꼬임수의 20%를 초과하면 환연에 의하여 제1 방향의 꼬임수가 너무 많이 감소하여 발현될 수 있는 신축성의 강도가 지나치게 감소하기 때문이다.
도 5는 본 발명에 따른 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법에서의 꼬임 제어에 의하여 PET POY와 PET FDY를 ITY 합연사에 신축성이 발현되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 (a)는 상기 합연사는 무연(無撚)인 상태에서 길이가 l1 인 것을 나타내며, 도 5의 (b)는 연사에 의하여 꼬임이 부여되어 상기 합연사에 연축에 의한 연각(θ1)이 형성되며 길이가 l1-l2 만큼 줄어든 것을 나타낸다. 이 상태에서 열 고정을 한 뒤 환연으로 반대 방향의 꼬임을 주면 도 5의 (c) 상태가 된다.
이때 상기 합연사의 연각(θ2)으로 작아지며 길이는 l3-l2 만큼 다시 늘어난다. 상기 합연사는, 도 5의 (c) 상태에서 길이 차이 l3-l2 만큼 줄어들면서 수축하려는 성질을 가진다. 이렇게 수축하려는 성질에 의하여 신축성을 발현하게 된다. 한편, 꼬임 제어에 따른 상기 합연사 겉보기 직경은 도 5의 (a) > 도 5의 (c) > 도 5의 (b) 순임을 알 수 있다.
상술한 바와 같은, 꼬임 제어에 의하여 신축성이 발현되면, 상기 합연사는 신축 회복력이 좋아, 상기 합연사 및 상기 합연사로 제직된 직물은 우수한 반발탄성력과 터치감을 가짐과 동시에 구김이 잘 가지 않는 장점을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예와 비교예에 따라 제조된 합연사의 열풍신축률 테스트 결과를 나타내는 그래프이다. 참고로, 열풍신축률은 KS K 0215 : 2012 7.12.2 B법에 따라 측정되었다.
실시예는 PET POY(85d/72f) 및 PET FDY(50d/36f) ITY 합연사(135 데니어)를 1670TM의 제1 꼬임수로 Z방향으로 트위스팅하여 100℃ 45분간의 열고정을 2회 수행하여 제조되었다. 이때, 상기 합연사에는 이산화티타늄(TiO2)이 약 3000PPM 포함되어 있다(SD: Semi-Dull). 그리고 비교예는 상기 실시예와 동일한 재료로 제조되었으나, 환연과정이 수행되지 않고 제조되었다.
도 6을 참조하면, 실시예에 따라 제조된 합연사의 열풍신축률이 비교예에 따라 제조된 합연사의 열풍신축률에 비하여 전반적으로 큰 것을 알 수 있다. 이는 실시예에 따른 합연사가 비교예에 따른 합연사보다 신축성이 좋을 수 있음을 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 실시예와 비교예에 따라 제조된 합연사의 단면의 200배 확대사진이다.
실시예 및 비교예에 따른 합연사의 단면을 비교하면, 비교예에 따른 합연사의 단면은 원형에 가까우나 실시예에 따른 합연사의 단면은 원형에서 그 모양이 다소 변경된 것을 알 수 있다. 이는 실시예에 따른 합연사는 환연 과정이 수행되었기 때문이다.
아래의 표 1은 상술한 실시예(개발 135 SD)와 비교예(기존 135 SD)에 따른 합연사의 물성 테스트 결과를 나타낸다.
Figure 112019107786205-pat00001
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 합연사가 비교예에 따른 합연사에 비하여 신축신장률 및 신축탄성률이 더 높은 것을 알 수 있다. 이는 실시예에 따른 합연사가 비교예에 따른 합연사에 비하여 신축성 또는 신축 회복력이 좋아, 상기 합연사 및 상기 합연사로 제직된 직물은 우수한 반발탄성력과 터치감을 가짐과 동시에 구김이 잘 가지 않는 것을 의미할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: PET POY와 PET FDY의 ITY 합연사 110: 연사 및 열고정된 합연사
120: 환연된 합연사

Claims (5)

  1. PET(polyethylene terephthalate) POY(Pre-Oriented Yarn)와 PET FDY(Fully Drawn Yarn)를 ITY(InTerlaced Yarn) 가공하여 합연사를 제조하는 단계;
    상기 합연사를 제1 꼬임수로 제1 방향으로 트위스팅하는 연사(撚絲, twisting) 단계;
    상기 연사된 합연사에 미리 정해진 제1 온도범위의 열을 가하는 열 고정(熱固定, heat setting)하는 단계; 및
    상기 열고정된 합연사를 상기 제1 꼬임수보다 적은 제2 꼬임수로 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 트위스팅하는 환연(還撚, reverse twisting) 단계를 포함하며,
    상기 제2 꼬임수에 따라 상기 연사된 합연사가 상기 연사 단계 후의 상태로 돌아가려는 성향의 강도 및 목적 신축률을 고려하여, 제2 온도범위로 추가 열고정을 수행하거나 추가 열고정을 수행하지 않으며,
    상기 제2 온도범위는 상기 제1 온도범위보다 낮은 것을 특징으로 하는, 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 합연사의 성분에는,
    적어도 3000PPM 이상의 이산화티타늄(TiO2)이 포함되는 것을 특징으로 하는, 반발탄성력과 터치감이 우수한 원사 제조방법.
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