KR102657131B1 - 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조방법 및 이를 이용한 직물 - Google Patents
리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조방법 및 이를 이용한 직물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 산업용으로 사용되고 있는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 폐소재를 리사이클링하여 초고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)를 제조하고, 점도가 다른 폴리에스테르 고분자 또는 이성분 폴리에스테르 고분자를 사이드-바이-사이드형(Side By Side)으로 복합방사하여 제조되는 폴리에스테르(PET) 잠재권축사와 함께 복합가공하여 제조되는 잠재권축 복합사이다.
이렇게 제조되는 잠재권축 복합사는 높은 신축성을 직물 내에서 보유하면서도 고강력, 경량, 해수에 대한 저항성, 내마모성의 특성을 구현함으로써 스포츠웨어 소재로서 적합한 착용 편의성 및 기능성, 감성의 기능을 가진다.
이렇게 제조되는 잠재권축 복합사는 높은 신축성을 직물 내에서 보유하면서도 고강력, 경량, 해수에 대한 저항성, 내마모성의 특성을 구현함으로써 스포츠웨어 소재로서 적합한 착용 편의성 및 기능성, 감성의 기능을 가진다.
Description
본 발명은 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE) 섬유와 폴리에스테르 잠재권축사를 복합화하여 복합사의 표면에 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)가 노출되어 고강도 특성, 내구성을 가지도록 하면서도 내부의 잠재권축사에 의하여 신축성을 가지는 복합사의 제조방법에 관한 것이다. 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)을 폴리에스테르(PET) 잠재권축사와 복합 연신하고 열처리 및 공기교락을 형성함으로써 기존 복합사와 차별화된 표면강도가 우수하면서도 신축성을 가지는 복합사를 제조하여 이를 이용하여 원단을 제직할 경우에 신축성이 우수하고, 안전복 용도로 활용가능한 원단을 공급할 수 있다.
의류산업 분야 중에서 수중, 수상 레저스포츠 제품은 수상 및 수중에서 발생하는 위급한 상황에서 인체 생리 기능을 보호(Protection)하고, 피해를 최소화하여 수중에서의 체온유지(Warmth), 활동성(Comfort) 극대화하기 위한 복합적 기능을 요구하고 있다.
최근 워터파크 시설 확대 및 래프팅, 스킨스쿠버, 수상스키 등 수상 스포츠 저변 확대로 인해 관련된 수영복, 다이빙 수트 등과 같은 제품에 대한 관심이 급증하고 있으며, 국내 시장의 경우 2019년 현재 3%(약 1,800억 원)의 시장 점유에서 매년 10%로 급성장하고 있다.
하지만, 현재 국내 수중, 수상 레저스포츠 제품산업은 고부가가치 산업으로 시장선점 및 대규모의 경쟁이 치열한 상황이며, 해양 레저스포츠와 관련된 의류산업은 제품 대부분 수입(해외 전문브랜드 위주)에 의존, 기술 개발을 통해 국내기술 및 제품경쟁력 확보가 시급한 상황에 있다.
본 발명에서는 수중, 수상 레저 스포츠 제품 트렌드에 맞추어 인체 보호, 체온유지, 감성적 복합 기능을 발현하면서도 가격 경쟁력을 가지는 제품을 개발하기 위하여 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE) 섬유와 폴리에스테르(PET) 잠재권축사를 복합 연신하고 열처리하여 복합사를 제조한다. 이렇게 제조되는 복합사는 친환경 소재로서 수중, 수상 환경 조건하에서 활동성을 극대화할 수 있는 잠수복, 래쉬가드, 구명조끼의 원단으로 사용될 수 있다.
이러한 ECO-friendly Recycle Stretch 복합사 소재를 이용할 경우 친환경 소재의 장점을 보유하면서도 기존의 소재들과는 다른 소프트한 감촉과 새로운 감성을 갖고 가격 경쟁력이 우수한 새로운 소재의 개발로 국내외 섬유 시장 매출 증대가 예상된다.
잠재권축섬유란, 열수축 특성이 다른 2종의 폴리머를 사이드-바이-사이드형(Side By Side) 또는 심초형(Sheath-Core)으로 복합방사한 후, 방사공정이나 연신공정에서 열을 가함으로써 열수축성 차이에 의해 물리적으로 코일모양을 띄게 하여, 스프링과 유사한 원리로 고도의 신축성을 부여한 섬유이다.
신축성에 있어서는 기존의 스판덱스 섬유에 미치지 못하지만, 스판덱스의 단점으로 내알칼리성 및 형태안정성 등이 우수하고 염색 및 후가공 공정이 용이한 잠재권축섬유를 많이 사용하고 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(recycled High Tenacity Polyethylene: rHTPE)는 제조공정 중 폐자재 또는 기 사용된 제품으로부터 회수한 폐자재로부터 원료를 정제한 다음 다시 사용되는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 신재(Virgin)인 고밀도 폴리에틸렌을 본 발명의 안전복의 요구 물성에 따라 혼합하여 제조한 리사이클 섬유 소재이다.
또한 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHDPE)는 위의 리사이클 초고분자량 폴리에틸렌(rUHMWPE), 리사이클 고밀도 폴리에틸렌(rHDPE) 및 신재 고밀도 폴리에틸렌(vHDPE)를 일정한 비율로 혼합하여 용융, 방사하여 제조된 섬유이다.
한국특허공개공보 10-2020-0023191호에서는 폐 고밀도 폴리에틸렌(rHDPE)과 신재 고밀도 폴리에틸렌(vHDPE)를 일정한 비율로 혼합하고 과산화물 가교제와 함께 용융 혼합하여 재생 고밀도 폴리에틸렌을 제조하는 방법에 대해 설명하고 있다.
본 발명은 산업용으로 사용되고 있는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 폐소재를 리사이클링하여 초고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)를 제조하고, 점도가 다른 폴리에스테르 고분자 또는 이성분 폴리에스테르 고분자를 사이드-바이-사이드형(Side By Side)으로 복합방사하여 제조되는 폴리에스테르(PET) 잠재권축사와 함께 복합가공하여 제조되는 잠재권축 복합사이다.
이렇게 제조되는 잠재권축 복합사는 스판덱스사와 유사한 신축성을 직물 내에서 보유하면서도 고강력, 경량, 해수에 대한 저항성, 내마모성의 특성을 구현함으로써 스포츠웨어 소재로서 적합한 착용 편의성 및 기능성, 감성의 기능을 가진다.
또한, 공급되는 원사들에 대하여 열처리를 통하여 원사들 사이의 혼합(Migration) 효과를 높여서 균일성을 향상시키고, 에어 노즐의 토출구 직경과 권취속도를 제어함으로써 공기교락의 효과를 극대화하여 혼섬도를 향상시키고, 신축성이 우수한 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편으로 기존의 복합사 제조장치는 일반적으로 의류용 소재의 복합화를 위해서 설계된 것으로 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)와 같은 산업용 소재를 가공할 때 사도상의 가이드 손상, 롤러의 마모와 같은 많은 문제가 야기되고 이에 따른 작업성 불량, 품질 불량이 발생하게 되는데 복합사 가공장치의 부품 및 사도를 조정하여 이러한 문제를 해결하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 섬도 50~55 De'의 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE) 준비단계, 섬도 30~50 De' 폴리에스테르(PET) 잠재권축사 준비단계, 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)와 폴리에스테르(PET) 잠재권축사를 GR1에 공급하는 원사공급단계, 공급된 원사를 접촉식 히터에서 처리하는 열처리단계, 열처리된 원사를 에어노즐로 공기 교락을 통해 합사하는 공기교락 단계 및 공기교락된 잠재권축복합사를 권취하는 권취단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)는 중량비로 리사이클 초고분자량 폴리에틸렌(rUHMWPE)와 리사이클 고밀도 폴리에틸렌(rHDPE) 및 신재 고밀도 폴리에틸렌(vHDPE)가 10:10:80의 조합으로 혼합된 것을 특징으로 하는 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 공기교락단계의 에어노즐은 텐덤(Tendem)형 솔레노이드 스마트 노즐로서 에어압력은 1.5~2.5kgf/cm2, 에어 토출홀의 직경은 1.0~1.5mm인 것을 특징으로 하는 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조방법을 제공한다.
상기 권취단계의 사속은 200~400m/min이며, 섬도 80~85De, 강도 15~17g/De, 신도 4~8%를 가지는 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조방법을 제공한다.
한편으로, 상기의 제조방법으로 제조되는 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사를 제공한다.
이렇게 제조되는 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사를 이용하여 제조되는 직물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사를 합사하면서 열처리와 원사의 특성에 맞게 설계된 에어 토출구를 가진 에어노즐을 이용하여 공기교락을 형성함으로써 복합사의 혼섬도가 증가하고 생산 공정에서 작업성이 향상된다.
본 발명에 따른 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사는 원사의 표면에 고강도의 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)가 노출되므로 수영복, 래쉬가드, 잠수복용으로 적합한 강도 및 보온성을 발휘하면서도 우수한 신축성을 발휘하는 원단을 제조할 수 있다.
또한 사도를 개선하고 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)의 사용에 적절한 공정 설계를 함으로써 품질 불량이 최소화 되고, 후공정에서도 화이트니스 차이, 제직 터짐, 올빠짐, 제직 불량의 문제가 현저하게 감소시킬 수 있다,
도 1은 본 발명에 따른 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조장치 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조공정도이다.
도 3은 본 발명에서 최초 사용되는 텐덤(Tendem)형 에어노즐 실물 이미지이다.
도 2는 본 발명에 따른 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조공정도이다.
도 3은 본 발명에서 최초 사용되는 텐덤(Tendem)형 에어노즐 실물 이미지이다.
이하, 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 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 발명의 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 위하여 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자기 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위하여 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조장치 모식도이고, 도 2는 본 발명에 따른 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조공정도이다.
본 발명에 따른 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사는 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)과 폴리에스테르(PET) 잠재권축사를 합사 및 연신, 열처리, 공기교락을 형성하여 제조된다.
도 1 및 도 2에서와 같이 섬도 50~55De'의 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE) 준비단계(S10)은 섬도 50~55De'의 규격으로 제조된 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)(10)을 크릴(Creel)에 적재하는 준비단계이다.
상기 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)는 공지의 제조공정에 폐기되는 폐 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 또는 폐기되는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)를 수거하여 파라핀 오일 및 이물질 분리, 제거하고 습식 분쇄, 분별, 습식 분쇄, 분별을 거쳐 방사용 칩(chip)으로 제조되는 공지의 제조 방법에 따라 제조된 것을 사용한다.
본 발명에서의 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)는 원재료로서 리사이클 초고분자량 폴리에틸렌(rUHMWPE)와 리사이클 고밀도 폴리에틸렌(rHDPE) 및 신재 고밀도 폴리에틸렌(vHDPE)를 일정한 중량비로 혼합하여 제조되는 마스터배치 칩(chip)을 방사하여 제조되는 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)이다.
이러한 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)를 제조하기 위해서는 원재료의 혼합 비율에 따라 용융방사 성능에 영향을 미치는 멜트 인덱스(Melt Index)가 달라지고, 그에 따라 토출기의 온도, 압력, 방사 노즐의 홀수, L/D 등을 민감하게 제어해야 한다. 또한, 제조되는 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)는 수영복, 래쉬가드, 잠수복, 구명조끼의 용도로 사용되기에 충분한 강도, 신도, 형태안정성, 내화학성을 발휘할 수 있어야 한다.
리사이클 초고분자량폴리에틸렌(rUHMWPE)의 함량이 10 중량% 이상으로 함유되는 경우에는 방사압력이 급상승하거나, 단사절로 인하여 방사가 용이하지 않으며, 리사이클 고밀도 폴리에틸렌(rHDPE) 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는 방사 공정상 용이점은 있으나 제조되는 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)가 사용 용도에 맞는 충분한 강도를 발현되지 않았다.
수많은 방사 공정 Test와 제조되는 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)의 물성을 고려하여 중량비로 리사이클 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) : 리사이클 고밀도 폴리에틸렌(rHDPE) : 신재 고밀도폴리에틸렌(vHDPE)이 10:10:80의 조합으로 혼합하여 방사용 칩(chip)을 제조하여 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 제조되는 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)는 50~55De'의 섬도로서 28~33g/De의 강도, 3~6%의 신도를 가지게 되어 본 발명의 신축성 고강도 복합사의 용도에 적합한 물성을 발휘할 수 있었다.
상기 30~50 De' 섬도의 폴리에스테르 잠재권축사준비단계(S20)는 고점도 폴리에스테르(PET)와 상대적으로 저점도를 가지는 폴리에스테르(PET)를 공지의 사이드-바이-사이드(side-by-side)형으로 복합 방사하여 제조되는 폴리에스테르(PET) 잠재권축사일 수 있다. 또는 폴리에스테르(PET)와 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)와 같은 이종의 폴리에스테르 고분자를 공지의 사이드-바이-사이드(side-by-side)형 복합방사법으로 제조하는 폴리에스테르(PET) 잠재권축사를 사용할 수 있다.
상기 폴리에스테르(PET) 잠재권축사(20)로서 섬도 30~50De'의 잠재권축사를 준비한다. 이렇게 제조되는 폴리에스테르(PET) 잠재권축사(20)는 복합방사 후 열을 가함으로써 열수축성 차이에 의해 물리적 코일을 형성하는 방식으로 신축성을 부여한 섬유이다. 원사공급단계(S30)는 상기 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)(10)와 상기 폴리에스테르 잠재권축사(20)을 GR1(50)에 공급하는 단계이다. 크릴에 적재된 각 원사는 각각 Nip Roller(40)를 경유하여 일정한 장력으로 GR1(50)에 공급되게 된다.
상기 열처리단계(S40)는 GR1상에 결합된 접촉식 히터(50)를 통과하면서 이루어진다. 즉, GR1(50)을 통과한 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)(10)와 리사 폴리에스테르 잠재권축사(20)는 접촉식 히터(50)을 통과하면서 열처리가 수행된다. 이때 열처리 온도는 100~120℃이다.
상기 공기 교락단계(S50)는 상기 연신 및 열처리된 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)(10)와 폴리에스테르 잠재권축사(20)를 공기 교락을 통해 합사하는 단계로 공기 교락을 위한 에어노즐(80)을 통해 수행된다. 공기교락 단계(S40)는 사도 상의 속도 차이에 의하여 원사에 부여되는 장력을 최소화하기 위하여 GR2(70)와 선속도 제어롤러(미도시)의 사이에 에어노즐(80)을 위치하게 하여 사도가 형성된다.
상기 선속도 제어롤러는 GR2(70)의 표면의 일부(롤러 폭의 1/2)를 절삭공구를 이용하여 절삭한 것으로 GR2(70)의 절삭부분의 직경이 감소하게 되고, 그 선속도 제어롤러를 통과하는 복합사의 선속도가 감소하게 된다(이와 같은 GR2와 선속도 제어롤러에 따른 오버피드 부여는 본 출원인의 선행 특허 등록번호 10-19388838호의 구성에 따른 것이다).
GR2(70)와 선속도 제어롤러 사이의 선속도 차이에 의하여 오버피드가 부여되게 되며, 본 발명에서 오버피드율은 1.01 내지 1.03의 범위에서 오버피드를 부여된다. 이 오버피드율에 의하여 에어노즐(80)을 통과하는 원사 장력이 일시적으로 감소되므로 효과적인 공기교락이 가능하다.
공기교락 단계(S50)의 에어노즐(80)에서 1.5 ~ 2.5 kg/m2 이내의 에어를 공급하여 공기교락을 부여하였으며, 에어노즐의 에어 토출홀의 직경(Ø)은 1.0~1.5mm이다. 사용되는 에어노즐(80)은 일반형과 텐덤(Tandem)형 중에서 선택될 수 있으며, 도 3을 참조하면 텐덤(Tandem)형은 노즐에서 에어가 토출되는 홀(hole)이 사도 상에 2개 이상이 형성된 것으로 기존에 복합사 가공장치에서 사용된 적이 없는 노즐이다. 본 출원인은 복합사 가공장치에 텐덤(Tandem)형 에어노즐을 사용하기 위하여 복합사 가공장치를 개조하여 텐덤(Tandem)형 노즐을 설치하여 공기교락의 효과를 더욱 향상시킬 수 있었다.
또한, 인버터를 도입하여 공급되는 에어 압력이 일정한 주기로 변화되도록 설계한 솔레노이드 스마트 노즐 시스템을 적용함으로써 일정한 주기로 변화하는 압력의 에어를 공급하여 혼섬도를 더욱 향상시킬 수 있었다.
이에 의하여 형성되는 공기교락의 개수는 1미터당 40 내지 60개의 교락수로 형성된다. 이와 같이 1.5~2.5kgf/cm2의 범위에서 변화하는 에어노즐(80) 압력에 의하여 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 외관은 잠재권축사의 표면에 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)가 노출이 되고, 중심축에 폴리에스테르(PET) 잠재권축사가 위치하게 된다. 이와 같은 형태의 외관을 가지게 되면서 제조되는 편직물 또는 원단의 신축성이 향상되고, 우수한 물리적인 특성, 내화학성, 보온성 및 볼륨감, 우수한 감성을 가지게 된다.
권취단계(S60) 단계에서 공기교락이 형성된 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사가 200~400m/m의 속도로 권취롤러(90)에 권취되어 차후 후가공 및 편직 공정에서 사용할 수 있도록 준비한다. 본 발명은 상기 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사에 600~1200TM 범위 내에서 꼬임(Twist)을 부여하는 연사 공정을 거쳐 보빈에 권취하여 직물 제조용 원사로 제조된다.
상기 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사를 경사 또는 위사로 사용하여 제직하거나, 편물로 제편하여 편직물로 제조된다. 이렇게 제조된 편직물은 직물을 100~130℃에서 2~5시간 동안 고온 고압 래피드 염색기에서 염색하는 통상적인 염색 방법을 적용하여 원단으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사는 염색 가공한 이후에는 수축률 차이로 폴리에스테르(PET) 잠재권축사는 수축률이 크므로 복합사의 심사부분을 형성하고, 상대적으로 수축률이 낮은 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)가 최대로 많은 굴곡 특성을 보이면서 표면에 돌출되어 우수한 기계적 물성과 자연스러운 특성이 발현되고 염색 이후에는 우수한 신축성을 나타내게 된다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 이용하여 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<
실시예
1>
섬도 50De'인 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)(10)을 원사공급 크릴에 준비하고, 섬도 30De' 사이드-바이-사이드(side-by-side)형의 이성분(PET/PTT)을 복합방사하여 제조되는 폴리에스테르(PET) 잠재권축사(20)를 또 다른 크릴에 적치하여 공급원사를 준비하였다.
50De' 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)(10)와 30De' 폴리에스테르(PET) 잠재권축사(20)을 Nip Roller(40)을 거쳐 GR1(50)에 공급하고, 접촉식 히터(50)를 통과시키면서 열처리를 수행하였다.
공기교락을 위하여 텐덤(Tendem)형 에어노즐을 사용하였고, 에어 토출홀의 직경은 1.0Ø~1.5Ø이며, 에어압력은 0.5 내지 1.5 kgf/cm2으로 제어하며 수행하였고, 권취속도는 각각 200~400 m/m의 속도로 권취하여 85 De'의 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사를 제조하였다.
<
실시예
2 내지 4>
실시예 2 내지 4에서는 다른 조건은 실시예 1과 동일하게 설정하였나, 공기교락을 위한 에어 압력을 각각 1.5~2.5kgf/cm2, 2.5~3.5kgf/cm2, 3.5~4.5kgf/cm2 로 변경 설정하면서 혼섬도, 작업성 및 모우, 루프을 비교하였다. 그에 따를 결과를 [표 1]에 나타냈다.
[표 1]
혼섬도는 복합사 1m당 혼섬 갯수를 측정한 척도로써 두가지 소재의 균일한 혼섬정도를 나타내는 것이다. 추가적으로 혼섬도 측정방법으로는 사각형 수조에 물을 담고, 그 수면에 복합사를 띄운 뒤 1m 길이의 혼섬 갯수를 측정하며, 규격평가가 아닌 자체평가로 육안으로 갯수를 측정하였다. 1m당 혼섬도 60개 이상일 경우 우수(◎), 45~60개 수준일 때 양호(○), 30~40개 수준일 때 보통(△), 30개 이하일 경우에는 불량(×)으로 표시하였다.
작업성 평가는 전문가 5인에 의하여 상호 비교로 진행하였으며, 불량 1점 ~ 우수 5점의 점수를 부여하여 평균 점수 5점 우수(◎), 3~4점 양호(○), 2점 수준일 때 보통(△), 2점 이하일 경우에는 불량(×)으로 표기하였다.
모우＆루프는 권취된 원사의 콘(Corn)상에 나타나는 불량의 유형인 모우나 루프의 갯수를 육안으로 카운트한 갯수를 의미하는 것이다. 모우나 루프가 5개 이하인 경우 ◎, 5개 내지 10개 인 경우 ○, 10개 이상인 경우 △로 표시하였다.
변화하는 에어노즐의 압력에 따라 혼섬도 및 작업성에 많은 차이가 발생하였으며, 에어노즐 압력이 증가할수로 혼섬도 및 작업성이 나빠지는 것으로 확인되었는데 이는 사도상의 측면에서 가해지는 압력 증가로 고속으로 진행하는 복합사의 표면에 손상이 발생하는 것으로 판단된다.
혼섬도, 작업성, 불량발생(모우, 루프) 등을 종합적으로 고려할 때 변화하는 에어노즐의 압력이 1.5~2.5kgf/cm2 일 때 가장 우수한 것으로 판단되었다.
<
실시예
5~7>
실시예5 내지 7에서는 실시예2의 생산 조건에서 크릴에서 원사가 공급되면서 열처리, 합사, 공기교락, 권취의 과정을 겪으면서 거치게 되는 원사의 진행 경로, 즉 사도상의 부품 또는 경로를 수정하면서 생산되는 복합사의 작업성, 혼섬도 불량 발생을 비교하였다.
고강도 폴리에틸렌은 의류용 폴리에스테르와 다른 물성을 가지므로 사도상의 Yarn Guide, Separate Roller, Nip Roller, GR1,2의 상의 사도를 지나면서 국부적인 표면 변화 또는 손상을 유발하여 생산되는 복합사의 불량을 초래할 수 있다.
이에 대응하여 사도상의 부품의 변경, 추가를 통해 상태를 [표2]를 통하여 비교하였다.
[표 2]
실시예 5는 기존의 일반사도에서 복합사를 제조하였으며, 실시예 6에서는 크릴과 S/R(30)사이에 고강력사용 세라믹 가이드를 도입하였으며, 실시예7에서는 고강력사용 S/R(30), S/R(30) 상부에 세라믹 롤 가이드를 추가하였으며, 개조된 Nip Roller(40)를 적용하였다. 이러한 사도상의 설계 변경은 기술 보안상 미도시하였으나, 실시예 7의 사도상에서 혼섬도, 작업성, 모우&루프가 가장 우수하게 평가되었다.
10: 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)
20: 폴리에스테르(PET) 잠재권축사
30: Separate Roller(S/R)
40: Nip Roller
50: Goder Roller 1(GR1)
60: 비접촉식 히터
70: Goder Roller 2(GR2)
80: 에어 노즐
90: 권취롤러
20: 폴리에스테르(PET) 잠재권축사
30: Separate Roller(S/R)
40: Nip Roller
50: Goder Roller 1(GR1)
60: 비접촉식 히터
70: Goder Roller 2(GR2)
80: 에어 노즐
90: 권취롤러
Claims (6)
- 섬도 50~55 De'의 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE) 준비단계;
섬도 30~50 De' 폴리에스테르(PET) 잠재권축사 준비단계;
리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)와 폴리에스테르(PET) 잠재권축사를 GR1에 공급하는 원사공급단계;
공급된 원사를 접촉식 히터에서 처리하는 열처리단계;
열처리된 원사를 에어노즐로 공기 교락을 통해 합사하는 공기교락 단계; 및
공기교락된 잠재권축복합사를 권취하는 권취단계를 포함하고,
상기 권취단계의 사속은 200~400m/min이며, 섬도 80~85De, 강도 15~17g/De, 신도 4~8%를 가지게 되는 것을 특징으로 하는 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 리사이클 고강도 폴리에틸렌사(rHTPE)는 중량비로 리사이클 초고분자량 폴리에틸렌(rUHMWPE) : 리사이클 고밀도폴리에틸렌(rHDPE) : 신재 고밀도폴리에틸렌(vHDPE)이 10 :10 :80의 조합으로 혼합된 것을 특징으로 하는 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 공기교락단계의 에어노즐은 텐덤(Tendem)형 솔레노이드 스마트 노즐로서 에어압력은 1.5~2.5kgf/cm2, 에어 토출홀의 직경은 1.0~1.5mm인 것을 특징으로 하는 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사의 제조방법.
- 삭제
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET) 잠재권축 복합사.
- 제5항의 리사이클 고강도 폴리에틸렌(rHTPE)/폴리에스테르(PET)사를 이용하여 제조되는 직물.
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2021
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