KR102405972B1

KR102405972B1 - 고강도 폴리에스터사를 포함하는 복합사의 제조방법 및 상기 복합사로 제조된 경량성 백팩용 원단

Info

Publication number: KR102405972B1
Application number: KR1020200095586A
Authority: KR
Inventors: 박종철; 이진욱; 이원식
Original assignee: 우일염직(주)
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-06-07
Also published as: KR20220015272A

Abstract

본 발명은 심사(core)가 되는 원사와, 효과사(effect)가 되는 원사를 공급하는 단계(S1); 상기 공급된 원사를 제1연신부; 제2연신부; 및 제3연신부에 통과시켜 연신하는 단계; 상기 연신된 원사를 솔레노이드 밸브를 통해 공기를 분사하여 교락해주는 단계; 및 상기 교락된 원사를 열처리하는 단계;를 포함하는, 고강도 폴리에스터사를 포함하는 복합사의 제조방법, 상기 복합사 및 상기 복합사를 포함하는 경량성 백팩용 원단을 제공한다. 상기 복합사를 통해 제조된 원단은 멜란지 효과가 우수하며, 강도 및 경량성이 모두 만족되는 특징이 있다.

Description

고강도 폴리에스터사를 포함하는 복합사의 제조방법 및 상기 복합사로 제조된 경량성 백팩용 원단 {Method for producing composite yarn comprising high-strength polyester yarn and lightweight backpack fabric made of the composite yarn}

본 발명은 고강도 폴리에스터사를 포함하는 복합사의 제조방법 및 상기 복합사로 제조된 경량성 백팩용 원단에 관한 것이다.

국내 섬유산업의 침체로 백팩 제품의 경우에도 저가의 제품은 중국, 베트남 등에서, 고가의 제품은 선진국에서 수입하고 있는 실정이며, 이러한 국내 현실을 타개할 방안으로써 다양한 기능성 발현 가방지의 개발로 백팩 뿐만 아니라, 레포츠나 스포츠 용품(골프, 사이클, 트레킹 등) 가방소재 등으로 다양하게 활용이 가능하고, 또한 소비자 및 바이어의 요구에 따라 실용성, 가격, 기능성, 심미성이 강조되는 멀티 형태의 가방지 원단 제품을 개발할 필요성이 대두되고 있다.

근래에 키즈용 제품시장의 급속한 성장 및 생활수준이 높아지면서 의류 등 패션뿐만 아니라, 잡화 및 백팩 제품이 다양해지고, 수요가 급격하게 증가하고 있다. 기존의 키즈용 패션 백팩 제품은 내구성이 약하고, 기능성 백팩 제품은 높은 가격과 디자인이 다소 떨어지는 단점을 가지고 있으며, 무엇보다 가방의 무게가 무거워 아동이 사용하기엔 적합하지 않은 문제도 있어왔다.

이에 강도 4.0g/d 수준을 갖는 기존 PET 소재는, 경량성이 필요한 아동용 가방지 원단에는 적합하지 않다. 이에 강도 6.5g/d 이상이 발현하면서도 경량성을 갖는 원사를 개발할 필요가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1304616호

본 발명은 고강도 폴리에스터사를 포함하는 복합사의 제조방법과 상기 복합사로 제조된 경량성 백팩용 원단을 제공한다.

본 발명은 심사(core)가 되는 원사와, 효과사(effect)가 되는 원사를 공급하는 단계(S1);

상기 공급된 원사를 제1연신부; 제2연신부; 및 제3연신부에 통과시켜 연신하는 단계;

상기 연신된 원사를 솔레노이드 밸브를 통해 공기를 분사하여 교락해주는 단계; 및

상기 교락된 원사를 열처리하는 단계;를 포함하는, 고강도 폴리에스터사를 포함하는 복합사의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일구현예로, 상기 심사는 고강도 폴리에스터사인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구현예로, 상기 효과사는 캐티온가염폴리에스터 원사(Cationic Dyeable Polyester), 원착사(Dope Dyed Yarn), 및 중공사로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 구현예로, 상기 심사는 50~100De인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 구현예로, 상기 효과사는 50~150De인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 복합사를 제공한다.

아울러, 본 발명은 상기 복합사를 포함하는 백팩용 원단을 제공한다.

본 발명은 키즈용 백팩 등에 사용되는 멜란지 효과를 갖는 원단에 사용되는 원사를 제공하는 것이다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 원사는 경량성 및 고강도가 모두 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 원사 방사 장치를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 복합사 제조 장치를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 인터레이스 처리에 사용되는 솔레노이드 밸브를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에서 제조한 복합사로 제직된 원단을 나타낸 것이다.

본 발명은 경량성 및 강도가 모두 우수하면서도, 멜란지 효과를 갖는 원단을 개발하기 위하여 예의 연구한 결과, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 복합사를 이용할 경우 고급스러운 멜란지 효과를 가지며, 천연감성 부여하면서도, 경량화 및 강도가 우수한 원단을 제조할 수 있다는 것을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.

이에 본 발명은, 심사(core)가 되는 원사와, 효과사(effect)가 되는 원사를 공급하는 단계(S1);

본 발명의 복합사 제조방법은, 3개의 연신부를 통해 연신하는 방식을 이용하는 것으로, 기존의 미연신사를 사가공을 통해 추가 연신하던 공정을 생략하고, 방사공정에서 최적 연신공정을 확립함으로써 공정생략에 따라 원사의 단가 경쟁력을 더욱 강화하고, 생산량을 향상시킨 것이다.

상기 심사는 고강도 폴리에스터사를 사용한다. 상기 고강도 폴리에스터사는 50~100De/24~48f인 것을 사용한다. 상기 폴리에스터사의 강도는 6.5g/de 이상의 고강도를 갖는 것이다.

상기 효과사로는 50~150De인 캐티온가염폴리에스터 원사(Cationic Dyeable Polyester), 원착사(Dope Dyed Yarn), 또는 중공사 등을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 복합사와, 상기 복합사를 포함하는 원단을 제공할 수 있다.

본 발명의 복합사는 그 강도가 4.5/d 이상이고, 하나의 톤 이상의 멜란지 효과를 가질 수 있다. 또한, 그 인장강도가 650N 이상이고, 인열강도가 20N 이상이며, 원단중량이 180g/m2 이하로 경량성과 동시에 강도가 우수한바, 백팩용 원단으로 유용하게 이용이 가능하다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 복합사의 제조

원사 준비

본 발명에서는 도 1에 제시된 방사 설비를 통해, 강도 6.5g/d 이상, 신도 15%를 갖는 Polyester 100/48(원형단면)의 원사를 제조하였다. 하기 원사의 방사 조건은 하기 표 1과 같고, 방사 물성표는 표 2와 같다.

구분				4-1	4-2	4-3	4-4
Extruder 온도 범위(℃)	Heater Temp #1			327	327	327	325
	Heater Temp #2			332	332	332	328
	Heater Temp #3			325	325	325	322
	Heater Temp #4			319	319	319	316
Extruder 압력(Mpa)				15~18	15~18	15~18	15~18
방사온도(℃)				318	318	318	316
방사팩 압력(Bar)				80/180	80/180	80/180	80/80
Sand(#)				18	18	18	18
Hole CS / Number				원형48	원형48	원형48	원형48
유제투입량(rpm)				15	15	15	15
냉각속도(sec)				0.43	0.43	0.43	0.43
Godet Roll		GR1	속도(RPM)	1,030	1,070	1,100	1,150
		GR1	온도(℃)	90	90	90	90
		GR2	속도(RPM)	3,600	3,750	3,810	3,880
		GR2	온도(℃)	150	150	150	150
		GR3	속도(RPM)	3,811	3,960	4,070	4,255
		GR3	온도(℃)	160	160	160	160
Take-Off Roll		속도(RPM)		3,811	3,960	4,070	4,255
DR 비율				3.7	3.7	3.7	3.7

구분	4-1	4-2	4-3	4-4
섬도(de)	99.9	99.9	99.7	99.9
강도(g/d)	6.38	6.65	6.58	6.60
신도(%)	19.1	19.7	17.2	15.7
균제도(U%)	1.4	1.3	1.3	1.4

이에 4-2의 조건으로 방사된 원사를 사용하였다.

복합사 제조

제조된 원사를 대상으로 기초 물성을 분석한 결과 원사스펙은 100de/48f, 강도는 7.5g/d, 신도는 14% 수준을 보여주었으며, 장력 불균일 문제를 해결하기 위해서 사속 등을 변경하여 평가를 수행하였으며, 벌키성 증가를 위해서 DY비율을 추가적으로 평가를 수행하였다. 가공 공정은 원사 공급, 히터, DY처리, 장력처리(T1, T2), 인터레이스처리 및 권취를 통해 수행되었다. 제조된 복합사의 물성은 섬도: 249denier/84filament, 강도: 4.9g/denier, 신도: 14%였다. 하기 표 3에 가공사 테스트 내용을 나타내었고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

NO	사진	세부내용
1차		*사가공 복합사 작업 조건 - core사 3차분 원사 + effect사 원착사 - 사속: 600m/min, - core사 DR: 1.03, effcet사 DR: 1.75 - core사 H1: 190, effect사:１９０ - core사 DY: 0.8, effcet사 DY: 0.8 - T1: 40cN, T3: 20cN - W3: -3.5%, W4: -4.8%　 - 장력 불균일 현상이 개선됨 - 불규칙 인터레이스 테스트가 추가적으로 필요함
2차		*사가공 복합사 작업 조건 - core사 3차분 원사 + effect사 카티온사 - 사속: 600m/min, - core사 DR: 1.03, effcet사 DR: 1.75 - core사 H1: 190, effect사:논 터치 가이드 - core사 DY: 0.8, effcet사 DY: 0.8 - T1: 40cN, T3: 20cN - W3: -3.5%, W4: -4.8%　 - 장력 불균일 현상이 개선됨 - 멜란지 효과를 효과적으로 발현하기 위해 불규칙 인터레이스 테스트가 추가적으로 필요함
3차		- core사 3차분 원사 + effect사 원착사 - core사 3차분 원사 + effect사 카티온사 - 카티온 복합사와 원착사 복합사를 사용하여 불규칙 인터레이스 테스트 진행 - 멜란지 효과를 효과적으로 발현하기 위해 인터레이스 간격 테스트 - 인터레이스 주기 30, 40, 50cm 간격 - 인터레이스 주기 50cm -> 다소 먼 간격으로 인해 제직성에 문제를 야기함 - 인터레이스 주기 40cm -> 제직성 향상 및 몰림 현상 저하로 멜란지 효과 우수

NO	소재원사 및 복합가공사 물성	세부내용
1차	* 원사물성 - 섬도: 100denier / 48filament - 강도: 7g/denier, 신도: 19.5% *복합가공사 작업 후 물성 결과 - 섬도: 249denier / 84filament - 강도: 4.9g/denier, 신도: 14%	*복합가공사 공정 후 강도 확인 결과 - 2차분에 비해 높은 강도를 보임 - 현재 고강력 복합사의 최종 물성치를 달성함 - 최종 신도특성을 달성하였으며, 추가적인 멜란지 테스트 진행이 필요함
2차	* 원사물성 - 섬도: 100denier / 48filament - 강도: 7g/denier, 신도: 19.5% *복합가공사 작업 후 물성 결과 - 섬도: 254denier / 84filament - 강도: 4.7g/denier, 신도: 14%	*복합가공사 공정 후 강도 확인 결과 - 2차분에 비해 높은 강도를 보임 - 원착사에 비해 낮은 카티온사로 인해 원착 복합사에 비해 낮은 강도를 보임 - 현재 고강력 복합사의 최종 물성치를 달성함 - 최종 목표치 신도 또한 달성하여 추가적인 멜란지 테스트 진행이 필요
3차	섬유개발연구원 제공 원사물성 - 섬도: 100denier / 48filament - 강도: 7g/denier, 신도: 19.5% 복합가공사 작업 후 물성 결과 - 섬도: 249denier / 84filament - 강도: 4.9g/denier, 신도: 14%	*복합사 250denier/84filament 확인 결과 - 인터레이스 간격으로 조절로 인한 복합사 물성에 영향을 보이지 않음 - 인터레이스 주기 40cm -> 제직성 향상 및 몰림 현상 저하로 멜란지 효과 우수

따라서, 인터레이스 주기를 40초로 하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

복합사 제조에 사용되는 원사의 종류와 연신비 등을 표 5 및 표 6에 정리하여 나타내었다.

Core	Effect	DR
고강력 PET 50~100De/24~48f 3종 (50, 75, 100De)	1) SD POY 50~150De 등	1.05 ~ 1.80
	2) CD POY 50~150De 등
	3) DB POY 50~150De 등
	4) 중공사 50~150De 1

H/P 온도(℃)	Core온도(℃)	Effect 온도(℃)	노즐
150～230	180～230	150～180	1.2～1.8φ

상기 도 2의 복합사 제조 기기에는 솔레노이드 밸브(도 3)가 구비되어 있으며, 상기 솔레노이드 밸브는 전기적 제어를 통해 에어를 단속하는 것이다.

최종적으로 제조된 복합 가공사의 물성은 254De, 0.05N/denier 이상의 인장강도, 1.45% 이상의 신도를 갖는 것이 학인되었다.

실시예 2. 백팩용 원단의 제조

제조된 복합사를 대상으로, 하기 표 7에 따라 직물을 제조하였다.

고강도, 경량성, 고감성 직물 개발
경사	- P 250D (밀도 : 57EA/inch)
위사	- P 250D (밀도 : 58EA/inch)
조직	PLAIN, TWILL, DOBBY
중량	생지기준 : 140g/m2 이하(142.8g/m2), 60inch, 190g/yds
특징	경량 키즈 백팩용 조직 설계

그 결과, 도 4와 같이 멜란지 효과가 발현되는 원단이 제조되는 것을 확인하였다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims

심사(core)가 되는 원사와, 효과사(effect)가 되는 원사를 공급하는 단계(S1);
상기 공급된 심사 및 효과사를 제1연신부; 제2연신부; 및 제3연신부에 통과시켜 연신하는 단계;
상기 연신된 심사 및 효과사를 솔레노이드 밸브를 통해 공기를 40 cm 간격으로 분사하여 교락하여 복합사를 제조하는 단계; 및
상기 복합사를 열처리하는 단계;를 포함하고,
상기 심사는 강도 6.5 g/de 이상이며 섬도 50~100De를 갖는 폴리에스터사이고,
상기 효과사는 섬도 50~150De를 갖는 캐티온가염폴리에스터 원사(Cationic Dyeable Polyester), 원착사(Dope Dyed Yarn), 및 중공사로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이며,
상기 복합사의 강도는 6.5 g/de 이상인 것인, 복합사의 제조방법.
삭제
삭제
삭제
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제1항의 제조방법에 의해 제조된 복합사.
제6항의 복합사를 포함하는 경량성 백팩용 원단.