KR20060121127A - 사이즈-피복된 복합 방적사 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

하나 이상의 엘라스토머 섬유 및 경질 방적사를 포함하는 복합 방적사는 사이즈 물질을 사용하여 엘라스토머 섬유 및 경질 방적사를 함께 부착시킴으로써 제조된다. 사이즈-피복된 복합 방적사는 제직 및 편성에 사용되어 바람직한 가먼트 특성을 갖는 스트레치 패브릭을 제조할 수 있다. 사이즈 물질은 후속되는 습식 직물 공정에 의해 제거될 수 있다.
엘라스토머 섬유, 경질 방적사, 복합 방적사, 사이즈 물질

Description

사이즈-피복된 복합 방적사 및 이의 제조 방법{SIZE-COVERED COMPOSITE YARNS AND METHOD FOR MAKING SAME}
본 발명은 복합 방적사의 제조 및 직물과 니트 스트레치 패브릭, 및 가먼트 제조에 있어서의 이들의 용도에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 엘라스토머 섬유 및 비교적 비탄성 동반 방적사(companion yarn)를 제직 또는 편성 공정 동안에 엘라스토머 섬유를 안정화 및 보호하는 사이즈 물질로 피복시키고 이들과 함께 결합시키는 방법이다.
엘라스토머 섬유는 일반적으로 직물과 편물 및 가먼트에서 신축성 및 탄성 회복을 제공하는데 사용된다. "엘라스토머 섬유"는 희석제가 없는, 한 연속 필라멘트(임의로 합체된 멀티필라멘트) 또는 다수개의 필라멘트들이고, 이것은 임의의 권축과는 무관하게 100% 초과의 파단 신도를 갖는다. 엘라스토머 섬유는 (1) 그의 길이의 2배로 연신되어; (2) 1분 동안 유지되고; (3) 해제될 때, 해제된 지 1분 이내에 그의 본래의 길이의 1.5배 미만으로 수축된다. 본 명세서에서 사용될 때, "엘라스토머 섬유"는 1종 이상의 엘라스토머 섬유 또는 필라멘트를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 엘라스토머 섬유는 고무 필라멘트, 이구성성분 필라멘트 및 엘라스토에스테르, 라스톨(lastol) 및 스판덱스를 포함하지만 이들로 제한되지 는 않는다.
"스판덱스"는 필라멘트 형성 물질이 85 중량% 이상의 세그먼트화 폴리우레탄으로 이루어진 장쇄 합성 중합체인 인조 필라멘트이다.
"엘라스토에스테르"는 섬유 형성 물질이 50 중량% 이상의 지방족 폴리에테르 및 35 중량% 이상의 폴리에스테르로 구성된 장쇄 합성 중합체인 인조 필라멘트이다.
"이구성성분 필라멘트"는 필라멘트의 길이를 따라 서로에 부착된 2종 이상의 중합체를 포함하며, 각 중합체는 상이한 일반적 분류, 예를 들면 엘라스토머 폴리에테르아미드 코어 및 잎(lobe) 또는 날개를 갖는 폴리아미드 외피에 속하는 연속 필라멘트이다.
"라스톨"은 95 중량% 이상의 에틸렌 및 1종 이상의 다른 올레핀 단위로 구성된, 적지만 의미있는 결정성을 갖는 가교결합된 합성 중합체 섬유이다. 이 섬유는 실질적으로 탄성 및 내열성이다.
직물과 니트 스트레치 패브릭의 경우, 적당한 비율의 엘라스토머 섬유를 비교적 비탄성 섬유, 예를 들면 폴리에스테르, 면, 나일론, 레이온 또는 양모와 함께 사용한다. 본 명세서의 목적상, 이러한 비교적 비탄성 섬유를 "경질" 섬유라 명명할 것이다. 직물 중의 엘라스토머 섬유의 비율은 직물의 바람직한 신축성 및 회복 특성을 제공하기 위해 약 1 중량%로부터 약 15 중량%까지 변할 수 있다.
직물에서, 엘라스토머 섬유는 섬유-제조 공정 및 제품 용도에 따라 "베어" 섬유("bare" fiber)로서 또는 "커버" 섬유("covered" fiber)로서 사용된다. "커 버" 엘라스토머 섬유는 경질 방적사(hard yarn)로 에워싸여지거나, 이들과 연사되거나 또는 이들과 뒤섞여진 것이다. 엘라스토머 섬유 및 경질 방적사를 포함하는 커버사는 또한 본 명세서에서 "복합 방적사"로 명명된다. 경질 방적사 커버링은 제직 및 편성 공정 동안 마모로부터 엘라스토머 섬유를 보호하는데 이용된다. 이러한 마모는 수반하여 생기는 공정 중지로 엘라스토머 섬유내의 파단 및 바람직하지 못한 직물 불균일성을 야기할 수 있다. 추가로, 커버링은 엘라스토머 섬유 탄성 거동의 안정화를 도와서, 복합 방적사 신도가 제직 공정 동안에 베어 엘라스토머 섬유의 경우에 가능한 것보다 더 균일하게 조절될 수 있다.
엘라스토머 섬유의 피복에 사용되는 선행 기술 공정들은 대표적으로는 느리고, 비용이 많이 들고(들거나) 용도가 제한적이다. 이들 공정은 (a) 경질 방적사를 이용한 엘라스토머 섬유의 단일 랩핑(wrapping); (b) 경질 방적사를 이용한 엘라스토머 섬유의 이중 랩핑; (c) 스테이플 섬유를 이용한 엘라스토머 섬유의 연속적인 피복(즉, 코어-방적)에 이은, 권취 동안의 연사; (d) 에어 젯을 이용한 엘라스토머 및 경질 방적사의 뒤섞임(intermingling) 및 얽힘(entangling); 및 (e) 엘라스토머 섬유 및 경질 방적사를 함께 연사시키는 것을 포함한다. 도 1A 내지 도 1F는 1종 이상의 경질 방적사가 1종 이상의 엘라스토머 섬유를 피복하는 종래적으로 피복된 복합 방적사에 대한 개략도이다. 도 1A는 엘라스토머 섬유(3) 주위에 랩핑된 경질 방적사(1)(즉, 단일 랩핑됨)을 나타내고, 도 1B는 엘라스토머 섬유(7) 주위에 랩핑된 2개의 경질 방적사(5, 6)(즉, 이중 랩핑됨)을 나타낸다. 도 1C는 엘라스토머 섬유(11)이 스테이플 섬유(9)로 피복된 코어-방적사를 나타낸다. 도 1D는 하멜 아게(Hamel AG)의 엘라스토 트위스트(Elasto Twist)(등록상표) 시스템으로 수행하였을 때, 엘라스토머 섬유(15) 주위에 랩핑된 경질 방적사 쌍(13, 14)을 나타낸다. 도 1E는 더블 꼬임(two-for-one twist) 구조로 엘라스토머 섬유(21)로 연사된 2개의 방적사(17, 19)를 나타낸다. 도 1F는 에어-젯 피복 공정으로 행하였을 때, 엘라스토머 섬유(23)과 뒤섞인 멀티필라멘트 경질 방적사(22)를 나타낸다.
이들 랩핑 및 연사 공정에 대한 작업 속도는 대표적으로는 약 25 미터/분이다. 에어-젯 피복 공정은 최대 500 미터/분 이상의 속도에서 작업될 수 있다. 그러나, 에어-젯 피복 공정은 연속 필라멘트 경질 방적사의 사용으로 한정되고, 여기서 필라멘트들은 이전에 텍스쳐(예를 들면, 가연(假撚) 텍스쳐)되어 있었다. 면, 양모 및 아마와 같이 광범위하게 사용되는 스테이플 섬유의 경우, 또는 비-텍스쳐 연속 필라멘트의 경우, 전통적인 보다 느린 피복 방법들이 현재 사용된다.
편성 공정은 베어 또는 커버 엘라스토머 섬유를 사용하여 가먼트용 스트레치 니트 패브릭을 생성할 수 있다. 가먼트의 타입 및 그의 요망되는 미관 및 사용중의 성능에 의존하여 선택한다. 그러나, 스트레치 직물을 만들기 위한 제직 공정의 경우, 공업적 관례는 단지 경사로만, 또는 단지 위사로만, 또는 경사와 위사 모두에서 보다 비용이 많이 드는 복합 방적사(예를 들면, 커버 엘라스토머 섬유)를 사용하는 것이다.
추가로, 경사가 경질 방적사로 또는 복합 방적사로 만들어졌든, 사이즈 코팅을 갖는 경사를 제조하는 것이 제직 작업에서 관례적이다. "사이즈"는 전분 또는 폴리비닐 알콜(PVA)과 같은 물질로부터 제조된 접착제 코팅이다. 경사에 도포되었 을 때, 사이즈는 매끄러운 방적사 표면을 제공하고 경사의 강도를 증가시키는 것을 돕는다. 제직시, 경사는 개구 기구(shedding mechanism)의 작용 동안에 마찰 및 많은 힘을 받게 된다. 사이즈를 경사와 함께 사용하여 공정 동안의 실 파단을 감소시킨다. 실제로, 모든 사이즈는 습식-가공 작업 동안에 방적사로부터 제거된다.
방적 면 및 엘라스토머 섬유(들)로 이루어진 선행 기술의 복합 방적사는 대표적으로는 제직에 사용하기 전에 팩키지(package)로서 염색되지만, 이러한 염색에는 단점이 있다. 구체적으로, 엘라스토머 코어 방적사는 팩키지 염색에 사용되는 열수 온도에서 수축하게 된다. 또한, 팩키지 상의 복합 방적사는 압축되어 매우 조밀하게 되고, 이에 의해 염료가 방적사 팩키지의 내부로 흐르는 것을 방해한다. 이것은 종종 염색된 팩키지 내에서의 방적사의 직경 위치에 따라, 상이한 색조 및 신축량을 갖는 방적사를 생성시킬 수 있다. 작은 팩키지가 때로는 이러한 문제를 감소시키기 위해 코어-방적 복합 방적사의 염색에 사용된다. 그러나, 작은 팩키지 염색은 추가적인 팩키지 및 취급 요구조건들 때문에 비교적 비싸다.
비록 일반적인 공업적 관례를 위에서 강조하였지만, 추가적인 선행 기술이 제직 공정 또는 제품을 개선시키기 위한 다른 제안들을 제공한다. 예를 들면, 미국 특허 제3,169,558호는 한 방향(예를 들면 경사)에 베어 스판덱스 및 다른 방향(예를 들면, 위사)에 경질 방적사를 갖는 직물을 개시한다. 그러나, 베어 스판덱스는 이것을 위사 또는 경사로 사용하기 전에 별도의 비용이 많이 드는 작업으로 연신 및 실질적으로 연사되어야 한다. 예를 들면, 100 데니어 베어 스판덱스 섬유는 4배로 연신되었을 때, 최소한 인치 당 18.25개의 꼬임을 가져야 한다.
영국 특허 GB 1513273호는, 각 쌍이 1개 이상의 베어 엘라스토머 섬유 및 2차적인 경질 방적사를 갖는, 경사들의 쌍들을 동일한 헬드 아일렛(heald eyelet) 및 빗살(dent)을 통해 평행하게 및 상이한 장력으로 통과시키는 경사-스트레치 직물 및 공정을 개시한다. 엘라스토머 섬유를 사용한 위사 스트레치의 달성도 또한 가능한 것으로 기재되어 있지만, 위사로는 종래적으로 피복된 복합 방적사를 사용하여 달성한다. 사이즈는 도포되지 않는다.
일본 특허 제4733754호는 제직 동안에 감응성 스판덱스의 신도를 관리하는 방식으로 스트레치 직물을 제조하는 방법을 개시한다. 엘라스토머 스트랜드는 PVA-기재 섬유 스트랜드로 가볍게 권취(랩핑)된 다음, 2개의 스트랜드들을 함께 연사하여 방적사 B를 형성시킨다. 방적사 B는 제직 동안에 신축성을 추가로 막기 위하여 임의로 사이징될 수 있다. PVA 섬유 스트랜드는 직물 습식 공정 동안에 나중에 용해되어 스트레치 제품을 제공한다. 추가로, 탄성 방적사 C는 방적사 B를 다양한 연속(합성) 섬유 스트랜드로 랩핑하여 제조한 다음 임의로 사이징된다. 방적사 B 및 C 모두 경사 또는 위사로 사용되어 탄성 직물을 제공할 수 있다. 그러나, 스트레치-직물을 제조하는 이 방법은 랩핑, 뿐만 아니라 사이즈의 임의적인 사용에 의해 제조된 복합 방적사의 사용을 필요로 한다.
일본 공개 출원 제200213045호는 경사로 복합 방적사 및 경질 방적사를 모두 사용하여 경사-스트레치 직물을 제조하는데 사용된 방법을 개시한다. 복합 방적사는 합성 멀티필라멘트 경질 방적사로 랩핑된 다음 사이즈 물질로 코팅된 폴리우레탄 방적사를 포함한다. 복합물의 구성은 사이즈 물질로 코팅하기 전에 도 1A 및 도 1B에 나타낸 복합 방적사의 것이다. 복합 방적사는 경사 방향에서 원하는 신축 특성을 달성하기 위하여 별도의 합성 멀티필라멘트 경질 방적사에 대한 다양한 비율로 경사로 사용된다. 이러한 복합 방적사 및 방법은 경사-스트레치 직물을 제조하고 위사-스트레치 직물의 제직에 있어서의 어려움을 피하기 위해 개발되었다. 그러나, 이 방법은 종래의 느린 랩핑 공정을 사용하기 때문에 폴리우레탄 방적사를 멀티필라멘트 경질 방적사의 커버링으로 피복하는데 비용이 많이 든다.
그러므로, 당 업계에는, (1) 제직 및 편성 공정에 사용하기 위해 충분히 보호되고 안정할 수 있고; (2) 다양한 직물 및 편물에 적용될 수 있고; 및 (3) 종래 기술의 피복 방법에 의해 제조된 것보다 더 빠른 속도로 및 더 적은 비용으로 제조하는데 적용될 수 있는 "커버" 엘라스토머 섬유를 제공할 필요가 있다.
<발명의 요약>
사이즈 단독으로 엘라스토머 섬유 및 경질 방적사로 된 복합 방적사의 일체성을 유지하고 복합 방적사 중의 엘라스토머 섬유 성분을 편성 또는 제직 공정 동안의 손상으로부터 보호하는데 충분한 "커버링(covering)"을 제공할 수 있음을 예기치 못하게 발견하였다. 또한, 사이즈-피복된 복합 방적사의 독특한 구조로 인해, 엘라스토머 섬유 및 동반 경질 방적사는 습식-가공 작업으로 사이즈가 제거된 후에 직물 중에서 서로로부터 실질적으로 자유롭다. 이러한 특징은 당 업계에서 "핸드(hand)"로 알려진 흥미를 끄는 "촉질성"을 갖는 직물 및 편물을 생성시킨다. 추가로, "사이즈-피복된" 복합 방적사는 에어 젯 피복 공정의 속도에 견줄만한 높은 속도로 제조될 수 있다.
본 발명의 한 예시적인 실시태양은 적어도 하나의 엘라스토머 섬유의 스트랜드를 스트랜드의 이완된 길이의 1.1배 내지 5배 이상의 범위로 연신시키는 단계; 합성 섬유, 천연 섬유 및 합성과 천연 섬유들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 경질 방적사를 상기 연신된 스트랜드와 인접하여 실질적으로 평행하게 정렬시켜 정렬된 방적사를 형성하는 단계; 사이즈 물질을 상기 정렬된 방적사에 도포하는 단계; 및 사이즈 물질을 건조 또는 경화시켜 복합 방적사를 형성하는 단계를 포함하는 복합 방적사의 제조 방법이다.
본 발명의 다른 예시적인 실시태양은 스트랜드의 원 방적 길이의 1.2배 내지 6.2배 이상의 범위의 총 연신을 갖는 스트랜드를 형성하는 하나 이상의 엘라스토머 섬유; 상기 스트랜드에 인접하여 실질적으로 평행하게 정렬되어 정렬된 방적사를 만드는, 합성 섬유, 천연 섬유 및 합성과 천연 섬유들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 경질 방적사; 및 정렬된 방적사의 경질 방적사와 스트랜드를 함께 부착시키는 접착제를 형성하는 건조된 또는 경화된 사이즈 물질을 포함하는 복합 방적사이다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시태양은 위사의 경질 방적사에 인접하고 실질적으로 평행한 위사의 본질적으로 연사되지 않은 베어 엘라스토머 섬유로 된 스트랜드를 포함하는, 최종 가공 후의 탄성 직물이다.
역시 본 발명의 또 다른 예시적인 실시태양은 경사의 경질 방적사에 인접하고 실질적으로 평행한 경사의 본질적으로 연사되지 않은 베어 엘라스토머 섬유로 된 스트랜드를 포함하고, 경사에서 상기 엘라스토머 섬유 대 경질 방적사의 비가 1:2 내지 1:4인, 최종 가공 후의 탄성 직물이다.
도 1A는 스트랜드 위에 랩핑된 단일-커버사를 갖는 스트랜드를 형성하는 다수개의 엘라스토머 섬유의 선행 기술 예를 나타낸다.
도 1B는 스트랜드 위에 랩핑된 이중-커버사를 갖는 스트랜드를 형성하는 다수개의 엘라스토머 섬유의 선행 기술 예를 나타낸다.
도 1C는 스트랜드 위에 코어-방적 커버사를 갖는 스트랜드를 형성하는 다수개의 엘라스토머 섬유의 선행 기술 예를 나타낸다.
도 1D는 하멜* 연사된-쌍 커버사를 갖는 스트랜드를 형성하는 다수개의 엘라스토머 섬유의 선행 기술 예를 나타낸다.
도 1E는 한 쌍의 경질 방적사가 그 위에 연사되어 있는 스트랜드를 형성하는 다수개의 엘라스토머 섬유의 선행 기술 예를 나타낸다.
도 1F는 스트랜드 위에 에어-젯 커버사를 갖는 스트랜드를 형성하는 다수개의 엘라스토머 섬유의 선행 기술 예를 나타낸다.
도 2A는 본 발명의 사이즈-피복된 복합 방적사를 제조하기 위한 시스템의 비제한적인 시스템 개략도를 나타낸다.
도 2B는 본 발명의 복합 방적사를 제조하기 위한 방법의 비제한적인 흐름도를 나타낸다.
도 3A는 본 발명의 사이즈-피복된 복합 방적사의 비제한적인 예의 도면을 나 타낸다.
도 3B는 본 발명의 사이즈-피복된 복합 방적사의 비제한적인 예의 횡단면도를 나타낸다.
사이즈-피복된 복합 방적사는 상기 논의된 바와 같이 단일-랩핑, 이중-랩핑, 코어 방적, 연사, 또는 에어-젯 얽힘에서와 같이, 경질 방적사로 종래적으로 피복된 탄성 복합 방적사에 대한 대안이다. 사이즈-피복된 방적사는 종래적으로 피복된 방적사에 비하여 상당한 경제적 및 제품 이점들을 갖는다. 예를 들면, 사이즈-피복 방법은 500 미터/분 이상과 같이 높은 속도로 작업될 수 있다. 사이즈 피복의 대표적인 속도는 에어-젯 피복 방법을 제외한 나머지 피복 방법의 속도보다 10배 초과이다. 그러나, 에어-젯 방법은 사실상 젯 유도된 얽힘 및 뒤섞임을 용이하게 하기 위한 일부 방식으로 텍스쳐되거나 또는 권축된 합성 연속-필라멘트 커버사의 사용으로 제한된다. 본 발명의 사이즈-피복 방법에서 엘라스토머 섬유와 함께 사용될 수 있는 동반 방적사의 유형에는 제한이 없다.
본 발명의 방법을 이행할 수 있는 시스템의 한 실시태양은 도 2A에 비제한적인 개략도로 나타내어진다. 나타낸 바와 같이 공정 장비는 하기 주어진 실시예에 논의된 엘라스토머 섬유를 제조하는데 사용된다. 사용된 구체적인 장비는 본 발명의 방법을 가능하게 하는 것에 대하여 제한적인 것으로 해석되어서는 안된다.
한 쌍의 모터-구동 롤(29)를 사용하여 엘라스토머 섬유 공급 팩키지(33)의 표면 속도를 조절하고, 하나 또는 일반적으로는 다수개의 엘라스토머 섬유(53)의 전달을 바람직하게는 일정한 속도로 계량한다. 스판덱스는 바람직한 엘라스토머 섬유(53)의 비제한적인 예이다. 스판덱스가 엘라스토머 섬유로 사용되는 경우, 바람직하게는 스판덱스는 20 데니어 내지 140 데니어, 가장 바람직하게는 20 데니어 내지 70 데니어 범위의 선형 밀도를 갖는다.
사이징 휠(43)의 표면 속도는 엘라스토머 섬유 공급 팩키지(33)보다 더 높은 속도로 설정되어, 엘라스토머 섬유는 따라서 총 약 1.1배 내지 5배 이상으로 제한되지 않는 범위로 기계-연신(즉, 스트레칭)된다. 본 발명에 스판덱스가 사용되는 경우, 1.1배 내지 4배의 기계 연신 범위가 바람직하며, 실제 셋팅은 공급되는 스판덱스의 유형 및 데니어에 의존할 것이다. 이러한 기계-연신 값은 방적된 상태의 엘라스토머 방적사의 팩키지(예를 들면, 보빈) 상에서 일어나는 엘라스토머 섬유의 임의의 잔류 연신 또는 늘어남을 포함하지 않는다. 이러한 잔류 연신은 팩키지 이완(PR)로 명명되어, 후속되는 공정으로부터의 연신 총 값은 Dt = (V1/V2)*(1+PR)(여기서, Dt는 총 연신이고, V1/V2는 사이징 휠(43) 및 엘라스토머 섬유 공급 팩키지(33) 주변 표면 속도의 연신 비임)이다. 비 V1/V2는 또한 기계 연신으로 불린다. 대표적으로는, PR 수는 0.05 내지 0.25에서 변한다.
또한, 도 2A는 사이징 휠(43)의 표면 속도와 대략 동일하지만, 경질 방적사에 어느 정도의 장력을 제공하기에 충분하게 상이한 속도로 경질 방적사 공급 팩키지(25)로부터 인출된 경질 방적사(27)을 나타낸다. 이 경질 방적사(27)은 스테이플 또는 연속 필라멘트 섬유로 된 것일 수 있고, 사이즈-피복 공정에 사용될 수 있는 경질 방적사 물질의 유형에 대한 공지된 제한은 없다.
스테이플 방적사의 경우, 물질은 면, 양모, 폴리에스테르, 나일론, 폴리프로필렌 또는 이들의 블렌드일 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 또한, 방적사는 다양한 방적사 방적 공정, 예를 들면 링 방적, 오픈 엔드(open end), 에어 젯 등으로부터 제조될 수 있다. 연속 필라멘트 방적사의 경우, 섬유는 합성 물질, 예를 들면 폴리에스테르, 나일론, 레이온, 폴리프로필렌 등일 수 있지만, 이들로 제한되지는 않고, 필라멘트들은 텍스쳐되거나 또는 플랫(텍스쳐되지 않음)일 수 있다. 비록 본원에서 제한하고자 하는 것은 아니지만, 경질 방적사의 선형 밀도는 바람직하게는 45 데니어 내지 900 데니어 범위이고, 45 내지 600 데니어 범위가 가장 바람직하다.
도 2A에 나타낸 발명의 실시태양에서는, 엘라스토머 섬유(53) 및 경질 방적사(27)은 모두 제1 가이드(31)를 통과한 다음, 엘라스토머 섬유(53) 및 경질 방적사(27)을 인접하고 실질적으로 평행한 방식으로 정렬시키는데 사용되는 S자형(게이트) 인장기(35)로 보내진다. 엘라스토머 섬유(53) 및 경질 방적사(27)은 정렬된 방적사(45)를 형성한다. 정렬된 방적사(45)는 S자형(게이트) 인장기(35)의 출구에서 인장기뒤 가이드(41)를 통과한 다음 방향 롤(37)의 변화에 의해 사이징 용액 욕(49)로 보내진다. 정렬된 방적사(45)는 침지 레버(39)의 작용에 의해 사이징 용액(49) 중에 침지되어 용액이 정렬된 방적사(45)를 형성하는 엘라스토머 섬유(53) 및 경질 방적사(27)을 습윤시키게 한다.
사이징 용액은 바람직하게는 사이징 물질 및 물을 포함하고, 사이징 물질은 바람직하게는 사이징제 및 왁스를 포함한다. 사이징제의 유형에 대한 특별한 제한은 없지만, 임의의 공지된 유형이 사용될 수 있다. 당 업계의 통상의 숙련인에게 공지된, 직물용 보통의 사이징제가 사이즈-피복 용도로 선택될 수 있다. 이러한 물질은 전분, 아크릴계 중합체, 폴리비닐 알콜(PVA) 및 CMC(등록상표)(에테르화 헤미셀룰로스에 대한 상표명)를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 왁스는 올레핀 중합체 또는 당 업계의 통상의 숙련인에게 공지된 다른 허용가능한 왁스일 수 있다.
사이징 용액(49) 중의 사이징제 및 왁스의 농도는 욕 액체의 총 중량에 대한, 왁스 물질 및 사이징제의 고형분 중량%로서 측정된다. 수성 사이징 용액(49) 중의 사이즈 물질의 농도는 특정 사이즈 물질 및 경질 방적사(27)의 유형과 데니어에 따라, 5% 내지 25% 범위일 수 있다. 사이즈 물질의 임의적인 구성성분인 왁스는 0% 내지 1% 범위일 수 있고, 0.2% 내지 0.6%가 바람직하고, 0.5%가 가장 바람직하다. 바람직한 데니어 범위 내의 면 경질 방적사와 함께 PVA 사이징제를 사용할 때, PVA 고형분 농도는 약 10% 내지 약 20% 범위인 것이 바람직하다.
사이징 용액 온도는 약 50 내지 약 90 ℃, 바람직하게는 약 55 내지 약 80 ℃, 더욱 바람직하게는 약 55 내지 약 70 ℃ 범위이어야 한다.
도 2A에 나타낸 바와 같이, 사이즈 물질로 코팅된, 엘라스토머 섬유(53) 및 경질 방적사(27)을 포함하는 복합 방적사(55)는 사이징 용액(49)를 나와서 사이징 롤(43)과 가압(즉, 압착) 롤(51) 사이의 닙을 통과한다. 엘라스토머 섬유(53) 및 경질 방적사(27)의 유형 및 데니어, 사이징 용액(49) 중의 사이즈 물질의 농도, 및 가압 롤(51)에 의해 발휘되는 압력이 함께 습윤 사이즈-피복된 복합 방적사(55)를 피복하는 사이즈 물질의 최종량을 결정한다. 주어진 복합 방적사 및 사이징 휠(43) 속도의 경우, 사이징 용액(49) 중의 사이즈 물질의 농도 및 가압 롤(51) 압력은 건조된 사이즈-피복된 복합 방적사(61) 상에 바람직한 사이즈 물질 중량을 제공하도록 설정된다. 사이징 롤 휠(43)의 표면 속도, 및 따라서 사이징 공정의 속도는 분 당 10 내지 700 미터 범위일 수 있다. 면 경질 방적사(27)의 경우, 바람직한 속도는 분 당 약 150 내지 약 400 미터 범위이다.
사이징 롤(43)과 가압 롤(51) 사이의 닙을 통과한 후, 습윤-사이즈 피복된 복합 방적사(55)는 사이즈-피복된 복합 방적사가 사이즈-피복된 복합 방적사 팩키지(67) 상에 권취되기 전에 건조된 사이즈-피복된 복합 방적사(61)을 제공하도록 철저히 건조되어야 한다. 건조된 사이즈-피복된 복합 방적사(61)이 완전히 건조되지 않은 경우에는, 권취장치 상에 사이즈 물질의 퇴적이 있게 되기 때문에, 횡이동 기구(65) 및(또는) 권취된 팩키지(67)은 권출되기 어렵거나 불가능하게 될 것임이 일반적으로 매우 명백하다.
일반적인 건조 방법을 도 2A에 개략적으로 나타내지만, 본 발명이 이 방법으로 제한되지는 않는다. 습윤 사이즈-피복된 방적사(55)는 습윤 사이즈-피복된 방적사(55)의 랩 위로 및 주위에 열기가 흐를 수 있도록 하는 천공된 원통형 드럼(57) 주위에 여러번 랩핑된다. 약 60 내지 약 90 ℃의 열기 온도 범위가 바람직하며, 약 60 내지 약 80 ℃ 범위가 더욱 바람직하다. 이러한 열기 건조 공정의 경우, 건조 드럼 상에서의 습윤 사이즈-피복된 복합 방적사(55)의 체류 시간은 약 5분이다. 이것은 드럼 크기, 드럼 표면 속도, 천공된 원통형 드럼(57) 상에서의 방적사 랩의 수를 통해 달성된다. 그 다음 건조된 사이즈-피복된 복합 방적사(61)은 천공된 원통형 드럼(57)을 떠나서 방향 롤(59, 63)의 변화를 지나 사이즈-피복된 복합 방적사 팩키지(67) 상에 사이즈-피복된 복합 방적사(61)을 권취하는데 사용되는 권취 롤(65)로 진행된다.
사이즈-피복된 복합 방적사(61)의 커버링을 구성하는 건조된 사이즈 물질은 바람직하게는 사이징전 방적사 중량의 3 내지 20 중량% 범위이어야 한다. 본 발명자들은 약 3 % 미만의 사이즈 도포량은 복합 방적사의 표면을 충분히 피복하지 못하여 후속되는 공정 동안에 섬유들 사이의 열등한 접착, 실 노출 및(또는) 엘라스토머 섬유의 파단을 야기시킨다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 추가로 20%를 넘는 사이즈 %가 이익 없이 사이즈 소비를 증가시키고,직물 습식-가공 공정의 사이즈 제거 능력을 감소시킬 수 있다고 생각한다. 그럼에도 불구하고, 통상의 숙련인은 이 범위 밖의 양들이 허용가능하게 수행될 것이라는 것을 발견할 수 있을 것이다. 사이즈의 보다 바람직한 양은 5 내지 12 중량% 범위이다. 특정 복합 방적사의 경우, 사이즈 피복의 적당함은 아래의 분석 방법 섹션에서 설명된 매뉴얼 "접착성 시험"에 의해 시험될 수 있다.
본 발명의 방법의 다른 실시태양에서, 사이즈 물질은 비수성이고, 열용융형 중합체 사이징제 및 왁스를 포함한다. 이러한 사이즈 물질은 복합 방적사에 도포될 때 비수성이지만, 직물 습식-가공 작업으로 제거될 수 있다. 사이즈 물질의 대안적인 유형은 바람직하게는 열-용융가능한 중합체, 예를 들면 아크릴레이트 에스테르 또는 메타크릴레이트 에스테르, 및 왁스, 예를 들면 올레핀 중합체의 혼합물이다. 사이즈 물질이 비수성이기 때문에, 천공된 드럼(57) 상에서의 건조를 나타낸 도 2A에 예시된 실시태양과 비교하였을 때 물이 건조 단계에서 제거되어야 할 필요가 없다. 따라서, 건조에 의한 물 제거 및 관련 비용이 필요하지 않고, 이것인 이점이 된다. 열용융형 사이징제 및 왁스는 대표적으로는 도포 노즐(예를 들면, 젯 스프레이)에 의해, 또는 정렬된 방적사의 사이즈 물질의 사이징 용액(49) 내로의 침지에 의해 정렬된 방적사(45)에 도포된다. 정렬된 방적사(45)에 도포된 비수성 사이즈 물질의 양은 사이징전 정렬된 방적사(45) 중량의 약 3 내지 약 6 중량% 범위이다. 열용융형 사이즈 물질은 20 내지 70 ℃, 바람직하게는 35 내지 45 ℃ 범위의 온도에서 건조 또는 경화된다. 후속되는 직물 습식-가공 작업 동안 사이즈-피복된 복합 방적사(61)로부터 사이즈가 제거된다.
도 2B는 본 발명의 방법의 한 실시태양의 흐름도를 나타낸다. 도 2B의 단계(102)에서, 다수개의 엘라스토머 섬유를 엘라스토머 섬유의 이완된 길이의 1.1배 내지 5.0배 이상의 범위로 연신시킨다. 이어서, 경질 방적사를 엘라스토머 섬유에 인접하게 및 실질적으로 평행하게 위치시켜 단계(104)에 나타낸 바와 같이, 정렬된 방적사를 제조한다. 도 2B의 단계(106)은 정렬된 방적사에 사이즈 물질을 도포한다. 단계(106)을 수행하기 위한 예시적인 방법은 정렬된 방적사의 사이즈 욕 중에서의 침지, 정렬된 방적사의 액체 사이즈 도포 노즐의 통과, 정렬된 방적사에 사이즈의 분무 또는 회전하는 롤의 사이즈-피복된 표면 위로의 정렬된 방적사의 통과를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 단계(108)에서 정렬된 방적사에 도포된 사이즈 물질을 건조 또는 경화시켜 사이즈-피복된 복합 방적사를 제조한다. 단계(108)을 수행하기 위한 예시적인 방법은 복사열 및 강제 대류 오븐을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다.
도 3A 및 도 3B는 엘라스토머 섬유, 경질 방적사(들) 및 사이즈 커버링을 보여주는 본 발명의 사이즈-피복된 복합 방적사의 구조에 대한 도면이다. 도 3A는 사이즈 물질(69) 커버링과, 경질 방적사(들)(27)에 인접하고 실질적으로 평행한 엘라스토머 섬유(53)의 위치를 보여주는, 사이즈-피복된 복합 방적사(61)의 측면도이다. 엘라스토머 섬유(53)은 본질적으로 연사되지 않는다. 도 3B는 도 3A의 선 3B-3B를 따라 자른 횡단면도이고, 복합 방적사(61)을 구성하는 경질 방적사(27), 엘라스토머 섬유(53) 및 사이즈 물질(69)의 개별 필라멘트들을 보여준다. 본 발명의 도 3A 및 도 3B에 나타낸 사이즈-피복된 복합 방적사(61)의 독특한 구조는 도 1A 내지 도 1F의 선행기술의 피복된 복합 방적사의 구조와 비교하였을 때 쉽게 드러난다.
사이즈 물질(69)는 직물 습식-가공 작업, 예를 들면 사이징제거(de-sizing), 스코어링 및 염색으로 복합 방적사로부터 제거된다. 직물에서, 엘라스토머 섬유(53)은 그들의 동반 경질 방적사(27)에 평행하게 놓여지고, 직물 중에서 사이즈에 의해 구속되지 않고서 자유로이 연장 및 회복된다. 제직될 때, 생성되는 직물은 도 1A 내지 1F의 복합 방적사에서는 찾아볼 수 없는 가먼트 용도에 이점을 제공하는 독특한 직물 "핸드"를 갖는다.
본 발명의 방법의 이점은 스테이플 경질 방적사, 예를 들면 면에 사이즈를 도포함으로써 엘라스토머 섬유와 합해지기 전에 염색될 수 있다는 것이다. 종래적으로, 스테이플 및 엘라스토머 섬유의 복합 방적사는 엘라스토머 섬유가 방적 섬유의 코어 내로 공급될 때(즉, 코어 방적, 도 1C에 나타내 바와 같음) 동시에 복합 방적사로 방적된다. 그 결과, 면 방적사의 염색은, 본 발명의 방법으로 가능한 경우, 임의적으로 면 및 엘라스토머 섬유가 합해지기 전이라기 보다는 면 및 엘라스토머 섬유가 합해진 후여야 한다. 피복 전에 면을 별도로 염색할 수 있는 능력은 상기 설명한 바와 같이 불균일한 팩키지 염색의 문제를 제거한다.
본 발명의 상기한 실시태양에서, 엘라스토머 섬유(53) 및 경질 방적사(27)은 사이즈 물질을 도포하기 전 및 후에 서로에 인접하고 실질적으로 평행하다. 경질 방적사가 면 또는 면 블렌드와 같이 스테이플 섬유들의 방적사일 때, 경질 방적사 스테이플 필라멘트 말단들은 방적사의 표면으로부터 돌출된다. 이들 말단들은 방적사에 "모상(hairy)" 외관 또는 특징을 제공한다. 방적된 경질 방적사와 엘라스토머 섬유 사이의 접착성을 달성하는데 도움을 주기 위해서는, 인장기뒤 가이드(41) 뒤에 임의적인 에어-젯 얽힘 기구(36)(도 2A 참조)이 첨가될 수 있고, 임의적인 에어-젯 얽힘 단계(105)(도 2B 참조)가 사이즈 물질의 도포 단계(106) 전에 첨가될 수 있다. 에어 젯에서, 표면-돌출 경질 방적사 말단들은 엘라스토머 섬유와 얽히면서, 또한 경질 방적사 외부에 일반적으로 평행하게 엘라스토머 섬유의 위치를 유지시킨다. 이러한 얽힘은 표면 스테이플 필라멘트 말단과 연속 엘라스토머 섬유들 사이에서이고, 선행 기술의 에어-젯 피복 공정에서의 엘라스토머 섬유와 연속 방적사들의 뒤섞임 및 섞어짜는 효과들과는 뚜렷하게 상이하다. 바람직한 얽힘은 면의 경우에, 예를 들면 3 내지 6 바아의 공기압에서 작동된(4 바아 공기압이 바람직함) 헤버라인 아게 화이버 테크놀로지, 인크.(Heberlein AG Fiber Technology, Inc.) 인터레이스 노즐 모델 슬라이드젯-HFP를 사용함으로써 달성될 수 있다.
팩키지(67) 상에서의 건조된 및 사이즈-피복된 복합 방적사(61)은 후속되는 제직 또는 편성 공정에 사용될 준비가 된다. 사이즈-피복된 복합 방적사(61)은 직물 및 편물을 제조하는데 사용될 수 있지만, 직물이 바람직하다. 사이즈-피복된 복합 방적사(61)은 직물용 위사 및 경사로 사용될 수 있지만, 방적된 스테이플 경질 방적사를 사용한 사이즈-피복된 복합 방적사의 경우, 이들을 위사로 사용하는 것이 바람직하다. 직물의 경우, 사용된 제직 패턴에 제한이 없다. 그러나, 사이즈-피복된 복합 방적사(61)은 사이즈-피복 물질이 일반적으로 수용성이기 때문에 워터-젯 제직 기계와 함께 사용되어서는 안된다. 직물, 위사 및(또는) 경사 중에서의 사이즈-피복된 복합 방적사(61) 대 경질 방적사(27)의 비는 1:1 내지 1:4 범위일 수 있다. 본 발명의 사이즈-피복된 복합 방적사(61)의 사용에 대한 예는 평편, 환편 및 경편 직물을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
사이즈-피복된 복합 방적사의 스트레치 직물 및 편물 제조에의 적용
하기 실시예는 본 발명의 사이즈-피복 방법 및 이의 각종 복합 방적사 제조에서의 사용을 위한, 및 다시 이들 복합 방적사가 스트레치 직물 및 편물 제조에 사용될 수 있는 능력을 입증한다. 사이즈-피복된 복합 방적사(61)을 6-싱글-엔드- 위치 사이징 기계의 한 위치 상에서 제조하였다. 사이징 기계의 비제한적인 예는 일본의 카지 사이사쿠스노, 캄파니 리미티드(Kaji Saisakusno Co. Ltd)로부터 타입(Type) KS-3, 카지 싱글 엔드 사이징 머신(Kaji Single End Sizing Machine) "유니 사이저(Uni Sizer)" 모델 번호 1101이다. 엘라스토머 섬유(53)에 대한 휴대용 포지티브-드라이브 공급기를 싱글-엔드 위치들 중 하나 이웃에 위치시켰다. 경질 방적사(27)을 사이징 기계의 방적사 공급 위치 상에 두었다. 경질 방적사(27) 및 엘라스토머 섬유(53) 모두를 제1 가이드(31)로 보내고, 거기로부터 연합하여 사이징, 건조 및 권취 작업을 통해 가공처리하였다. 라이크라(Lycra)(등록상표) 스판덱스를 모든 실시예에 사용하였다. 라이크라(등록상표)는 스판덱스 섬유의 브랜드에 대한 이.아이. 듀퐁 디 네모아스 앤드 캄파니의 등록된 상표이다.
합해진 방적사 공정 속도는 먼저 경질 방적사의 것(예를 들면, 270 미터/분)으로 설정하고, 스판덱스 포지티브-드라이브 공급기를 이어서 3.5배의 기계 연신에 대하여 바람직한 스판덱스 기계 연신(예를 들면, 77 미터/분)을 제공하는 속도로 설정한다. 모든 실시예의 경우, 사이징제는 폴리비닐 알콜("PVA")이었고, 왁스는 올레핀 중합체이었다. 합해진 방적사에 대한 사이즈 물질의 도포는 사이즈 욕(50) 중의 사이즈 물질의 고형분 농도%에 의해, 및 가압 롤(51)에 의해 발휘되는 압력에 의해 조절되었다. 왁스 농도는 모든 경우에 0.5%이었다.
어떠한 추가적인 중량도 가압 롤(51)에 첨가하지 않고, 가압 롤 압력을 가압 롤(51)의 중량 및 그의 기계적 기전에 의해 결정하였다. 사이징 욕(50) 중의 고형분%의 농도를 테크니큅 코포레이션(TechniQuip Corporation)에 의해 제조된 브리스 틱스(Bristix)(등록상표) 휴대용 회절계를 사용한 측정으로 확인하였다. 습윤 사이즈-피복된 복합 방적사(56)를 가열된 공기 폐쇄용기 중에서 회전하는 프레임 상의 기계 상에서 연속적으로 건조하였다. 회전하는 프레임은 방적사의 체류 시간이 300 미터/분에서 약 5 분이도록 축압기(accumulator)로서 작동한다. 이 기계의 경우, 공정 속도는 건조 속도가 더 높기 때문에 보다 낮은-데니어 복합 방적사의 경우에 더 높을 수 있다. 모든 실시예에서, 사이즈는 사이즈-피복된 복합 방적사(61)이 권취되기 전에 전적으로 건조되었다.
사이즈-피복된 복합 방적사(61)을 실시예에 사용하여 직물 및 편물을 모두 제조하였다. 직물을 에어-젯 직기 상에서 제조하였다. 실시예 1의 것을 제외한 모든 직물을 도니어 에어 젯 룸(Dornier Air Jet Loom), 타입(Type) TYD LYD LTV6/S-2000 상에서 제조하였다. 실시예 1의 직물은 루티오(Rutio) L-5000 에어 젯 룸(Air Jet Loom) 상에서 제조하였다. 실시예 7의 편물은 단일 실린더를 갖는 로나티(Lonati) 462 환편 기계 상에서 평편 스타일로 제조하였다.
달리 언급하지 않는 한, 실시예들에서의 각 생섬유재료(greige) 직물을 먼저 낮은 장력 하에서 열수를 통해 각각 160 ℉, 180 ℉ 및 202 ℉(71 ℃, 82 ℃ 및 94 ℃)에서 3회 통과시킴으로써 가공하였다.
단지 합성 경질 방적사만을 함유하는 직물을 160 ℉(71 ℃)에서 30분 동안 사이징제거 및 예비-스코어링하였다. 예비-스코어링 및 사이징제거는 6.0 중량% 신사자임(Synthazyme)(등록상표)(둘리 케미칼즈 엘엘씨(Dooley Chemicals LLC)로부터의 전분-가수분해 효소), 1.0 중량%의 루비트(Lubit)(등록상표) 64(사이브론 인 크.(Sybron, Inc.)로부터의 비이온계 윤활제) 및 0.5 중량%의 머폴(Merpol)(등록상표) LFH 계면활성제(이.아이. 듀퐁 디 네모아스 앤드 캄파니의 등록된 상표)를 갖는 수용액 중에서 하였다. 직물을 이어서 0.5 중량% 인산삼나트륨, 1.0 중량%의 루비트(등록상표) 64 및 1.0 중량%의 머폴(등록상표) LFH를 함유하는 용액 중에서 110 ℉(43 ℃)에서 5분 동안 스코어링하였다. 중량%는 건조 직물 중량을 기준으로 한다. 이어서 스코어링된 직물을 230 ℉(110 ℃)에서 30분 동안 pH 5.2에서 그린, 탄 또는 그레이 분산 염료로 젯 염색하고, 이어서 380 ℉(193 ℃)에서 40초 동안 폭출기 상에서 열-경화하였다.
면을 함유하는 각 생섬유재료 직물을 120 ℉(49 ℃)에서 10분 동안 3.0 중량%의 루비트(등록상표) 64로 예비-스코어링하였다. 나중에, 이것을 160 ℉(71 ℃)에서 30분 동안 6.0 중량%의 신사자임(등록상표) 및 2.0 중량%의 머폴(등록상표) LFH로 사이징제거한 다음, 180 ℉(82 ℃)에서 30분 동안 3.0 중량% 루비트(등록상표) 64, 0.5 중량% 머폴(등록상표) LFH 및 0.5 중량% 인산삼나트륨으로 스코어링하였다. 이어서 직물을 180 ℉(82 ℃)에서 60분 동안 pH 9.5에서 3.0 중량% 루비트(등록상표) 64, 15.0 중량%의 35% 과산화수소, 및 3.0 중량%의 규산나트륨으로 표백하였다. 직물 표백에 이어 200 ℉(93 ℃)에서 30분 동안 탄, 블랙 또는 그린 직접 염료로 벡(beck)-염색하고, 폭출기 상에서 380 ℉(193 ℃)에서 35초 동안 하부공급(underfeeding)없이 경사 방향으로 똑바로 직물을 유지하기 충분한 장력으로 열-경화하였다.
분석 방법을 사용하여 사이즈-피복된 복합 방적사를 특성화한다
각종 방법들을 사용하여 사이즈-피복된 복합 방적사, 제직 작업의 성능, 및 직물 및 편물 예들의 품질을 특성화하였다. 이들 방법들을 하기한다.
복합 방적사 결합 안정성
본 발명에 사용된 사이즈 물질의 한 기능은 엘라스토머 섬유 및 경질 방적사들을 함께 "결합" 또는 "부착"시켜, 복합 방적사가 제직 또는 편성 공정 동안에 한 단위로서 응집된 상태를 유지하도록 하는 것이다. 바람직하게는, 사이즈 물질은 복합 방적사의 외부 표면을 피복한다. 엘라스토머와 경질 방적사들 사이의 결합이 일부 지점에서 상당히 파손된다면, 엘라스토머 섬유들은 더 이상 "피복" 또는 "부착되지 않고", 제직 또는 편성 동안 파단되는 방적사에 대한 확률이 실질적으로 증가한다(즉, 공정 효율이 감소된다).
사이즈-피복된 복합 방적사를 간단한 시험으로 결합 안정성에 대하여 시험한다. 일정 길이의 사이즈-피복된 복합 방적사(61)을 팩키지로부터 권출한다. 사이즈-피복된 복합 방적사(61)을 약 13 센티미터 떨어진 지점에서 손으로 잡았다. 사이즈-피복된 복합 방적사(61)을 파단없이 그의 최대 길이로 연신한 다음, 원래 길이로 회복되게 하고; 이것을 전체 시간 약 5초 내에 연속적으로 5회 반복하였다. 이어서 사이즈-피복된 복합 방적사(61) 샘플을 눈으로 관찰하여(잡은 지점들 사이에서) 엘라스토머 섬유와 경질 방적사 사이에 어떠한 분리가 있는지를 살펴본다. 샘플 길이를 따라 분리가 없는 경우, 사이즈-피복된 복합 방적사(61)은 시험을 통과한다, 즉 엘라스토머 섬유 및 경질 방적사가 함께 부착된 채로 유지된다. 어떠한 분리라도 있는 경우, 사이즈-피복된 복합 방적사(61)은 시험에 불합격되었다. 하기 실시예의 경우, 모든 복합 방적사 샘플을 상기한 바와 같이 시험하였다. 각 샘플은 결합 안정성에 대하여 통과되어 실시예에서 합격(PASS)으로 등급매겨져야 한다.
제직 성능
제직 효율을 위사에 의해 야기된, 100,000 픽(pick) 당의 직기 중단 횟수로 평가하였다. 허용될 수 있는 수준은 5 중단/100,000 픽 미만이다.
직물 신도(스트레치)
직물을 명시된 하중(즉, 힘) 하에서 복합 방적사의 방향(즉, 위사, 경사 또는 위사과 경사)인, 직물 스트레치 방향(들)에서 신도 %에 대하여 평가하였다. 치수 60 ㎝ x 6.5 ㎝ 치수의 3개의 샘플들을 직물로부터 절단한다. 긴 치수(60 ㎝)가 스트레치 방향에 해당한다. 샘플을 부분적으로 풀어 샘플 폭을 5.0 ㎝로 감소시켰다. 이어서 샘플들을 20 ℃ +/- 2 ℃ 및 65% 상대 습도, +/- 2%에서 적어도 16 시간 이상 동안 상태조절한다.
각 샘플의 폭을 가로질러, 샘플 단부로부터 6.5 ㎝에서 제1 기준(benchmark)을 만들었다. 제1 기준으로부터 50.0 ㎝에서 샘플 폭을 가로질러 제2 기준을 만들었다. 제2 기준으로부터 샘플의 다른 단부까지의 나머지의 직물을 사용하여 금속 핀이 그 안에 삽입될 수 있는 루프를 형성하여 바느질하였다. 이어서 노치를 루프에 끼워넣어 웨이트들이 금속 핀에 부착될 수 있도록 한다.
루프가 아닌 샘플 단부를 클램핑하고 직물 샘플을 수직으로 매단다. 30 뉴튼(N) 웨이트(6.75 LB)를 매달려있는 직물 루프를 통해 금속 핀에 부착시켜 직물 샘플이 웨이트에 의해 연신되도록 하였다. 샘플이 웨이트에 의해 3초 동안 연신되게 한 다음 웨이트를 들어올림으로써 손으로 힘을 해제시켜 샘플을 "실행"하였다. 이것을 3회 하였다. 이어서 웨이트가 자유로이 매달리도록 하여, 직물 샘플을 연신시킨다. 직물이 하중 하에 있는 동안 2개의 기준 사이의 밀리미터 단위의 거리를 측정하고, 이 거리를 ML로 표시한다. 기준 사이의 원래 거리(즉, 연신되지 않은 거리)를 GL로 표시한다. 각 개별적인 샘플에 대하여 직물 신도%를 다음과 같이 계산한다:
% 신도(E%) = ((ML-GL)/GL) x 100
최종 결과를 위해 3개의 신도 결과들을 평균하였다.
직물 늘어남(Growth)(회복되지 않는 스트레치)
연신 후에, 늘어남이 없는 직물은 정확하게 연신 전의 그의 원래의 길이로 회복하게 된다. 그러나, 대표적으로는, 스트레치 직물은 완전히 회복되지 않게 되고, 신장된 연신 후에 약간 더 길게 된다. 이러한 약간의 길이 증가를 "늘어남"이라 한다.
상기 직물 신도 시험은 늘어남 시험 전에 완료되어야 한다. 단지 직물의 스트레치 방향만을 시험한다. 2방향(two-way) 스트레치 직물의 경우 두 방향 모두를 시험한다. 각각 55.0 ㎝ x 6.0 ㎝의 3개의 샘플들을 직물로부터 절단한다. 이들은 신도 시험에 사용된 것들과는 상이한 샘플들이다. 55.0 ㎝ 방향이 스트레치 방향에 해당되어야 한다. 샘플을 부분적으로 풀어 샘플 폭을 5.0 ㎝로 감소시킨다. 샘플을 상기 신도 시험에서와 같은 온도 및 습도에서 상태조절한다. 샘플 폭을 가 로질러 정확하게 50 ㎝ 떨어진 2개의 기준을 그렸다.
신도 시험으로부터 공지된 신도 %(E%)를 사용하여 이러한 공지된 신도의 80%에서 샘플의 길이를 계산하였다. 이것은 다음과 같이 계산된다.
80%에서의 E(길이) = (E%/100) x 0.80 x L
상기 식 중, L은 기준들 사이의 원래의 길이(즉, 50.0 ㎝)이다. 샘플의 양 말단을 클램핑하고 샘플을 기준들 사이의 길이가 상기 계산한 바와 같이 L + E와 동일하게 될 때까지 연신시킨다. 이러한 연신을 30분 동안 유지시키고, 그 시간 후 연신력을 해제시키고, 샘플이 자유로이 매달려서 이완되게 한다. 60분 후, 늘어남 %를 다음과 같이 측정한다:
늘어남 % = (L2 x 100)/L
상기 식 중, L2는 이완 후의 샘플 기준들 사이의 길이 증가이고, L은 기준들 사이의 원래의 길이이다. 늘어남 %를 각 샘플에 대해 측정하고, 결과들을 평균하여 늘어남 값을 결정한다.
직물 수축
세탁 후에 직물 수축을 측정한다. 직물을 먼저 신도 및 늘어남 시험에서와 같이 온도 및 습도에서 먼저 상태조절한다. 이어서 2개의 샘플들(60 ㎝ x 60 ㎝)을 직물로부터 절단한다. 샘플은 가장자리로부터 적어도 15 ㎝ 떨어진 곳에서 취해야 한다. 40 ㎝ x 40 ㎝의 4개의 면으로 된 상자를 직물 샘플 상에 표시한다.
샘플을 세탁기 중에서 샘플 및 하중 직물과 함께 세탁한다. 총 세탁기 하중은 공기-건조된 물질 2 ㎏이어야 하고, 세탁물의 반 이하가 시험 샘플들로 이루어 져야 한다. 세탁을 40 ℃의 물 온도에서 부드럽게 세탁하고 방적하였다. 물 경도에 따라, 1 g/l m내지 3 g/l의 세제량이 사용된다. 샘플을 건조될 때까지 편평한 표면 상에 누인 다음, 20 ℃ +/- 2 ℃ 및 65% 상대 습도 +/- 2% rh에서 16 시간 동안 상태조절한다.
이어서 직물 샘플 수축을 기준들 사이의 거리를 측정함으로써 경사 및 위사 방향에서 측정한다. 세탁 후의 수축 C%를 다음과 같이 계산한다:
C% = ((L1-L2)L1) x 100
상기 식 중, L1은 기준들 사이의 원래 거리(40 ㎝)이고, L2는 건조 후의 거리이다. 샘플들에 대한 결과들을 평균하여 위사 및 경사 방향 모두에 대해 보고한다. 음의 수축 값은 팽창을 의미하며, 이것은 일부 경우에 경질 방적사 거동 때문에 가능하다.
적용예
하기하는 8개의 실시예 각각의 경우, 라이크라(Lycra)(등록상표) 스판덱스 및 경질 방적사를 함유하는 복합 방적사를 먼저 본 발명의 사이즈-피복 방법을 사용하여 제조하였다. 표 1은 각 실시예용의 복합 방적사를 제조하는데 사용된 물질 및 공정 조건을 열거한다. 예를 들면, 제목 "라이크라(등록상표)"로 표시되어 있는 컬럼에서, 40d는 연신 전의 40 데니어를 의미하고; T162 또는 T563B는 라이크라(등록상표) 스판덱스의 상업적으로 입수가능한 유형을 말하고, 3.5X는 사이징 기계(기계 연신)에 의해 부가된 라이크라(등록상표) 스판덱스의 연신을 의미한다. 예를 들면, 제목 "경질 방적사"로 표시되어 있는 컬럼의 경우, 20Ne는 영국 면 번수 시스템에 의해 측정된 방적사의 선형 밀도인 반면, 50d, 34 fil은 34개의 필라멘트들로 된 50 데니어 연속 멀티필라멘트이다. 표 1 중의 나머지 품목들은 분명히 표시되어 있다.
이어서 표 1 중의 각 실시예의 복합 방적사를 사용하여 스트레치 직물을 제조하였다. 사이즈-피복된 복합 방적사를 직물 중의 위사로 및 공급된 대로의 방적사를 위편물에 사용하였다. 직물의 경우, 경사는 방적된 면 방적사이거나 또는 합성 폴리에스테르 가연 텍스쳐 연속 멀티필라멘트 방적사이었다.
사이즈-피복된 복합 방적사
복합 방적사 사이징 공정 결합 안정성
실시예 라이크라* 경질 방적사 사이즈 유형 복합 방적사 속도, m/분 사이징 욕, % 고형분 사이징 욕 온도, ℃ 건조 온도, ℃ 건조 체류 시간, 분 합격/불합격
1 40d, T162, 3.5X 면, 20Ne PVA 274 12.5 42 88 5 합격
2 70d, T563B, 3.8X 면, 10Ne PVA 274 12.5 49 83 5 합격
3 40d, T162, 3.5X 폴리에스테르, 텍스쳐, 150d, 50 fil PVA 274 12.5 42 88 5 합격
4 40d, 용융방적, 3.8X 나일론, 텍스쳐, 75d, 34 fil PVA 274 12.5 49 83 5 합격
5 40d, T162, 3.5X 면, 30Ne, 링 방적 PVA 274 12.5 42 88 5 합격
6 40d, T162, 3.8X 면, 20Ne PVA 274 12.5 49 83 5 합격
7 20d, T162, 2.5X 면, 20Ne PVA 274 12.5 49 83 5 합격
8 140d, T162, 4.0X 면, 10Ne PVA 274 12.5 49 83 5 합격
표 2는 직물에 사용된 방적사, 제직 또는 편물 패턴, 제직 또는 편성 성능, 및 직물의 품질 특성을 요약한다. 각 실시예에 대한 일부 추가적인 코멘트들이 하기에 제공된다.
사이즈-피복된 복합 방적사를 갖는 스트레치 직물
실시예 위사 경사 제직 패턴 편물 패턴 제직 또는 편성 성능 직물 최종 용도 직물 % 위사 신도 직물 % 늘어남 직물 % 수축, 경사 x 위사 직물 중량, gm/m2
1 복합 탄성 면, 16Ne, 링 1/3 트윌 허용가능 스트레치 면 카키 34% 3.90% 4.3% x 3.2% 297
2 복합 탄성 면, 10Ne, 오픈 엔드 1/3 트윌 허용가능 스트레치 면 데님 60% 및 54% 4% 2.3% x 0.6% 381
3 복합 탄성 폴리에스테르, 텍스쳐, 150d, 50 fil 1/3 트윌 허용가능 스트레치 폴리에스테르 직물 21% 4.30% (0.2%) x 0.0% 246
4 복합 탄성 면, 40Ne, 링 1/3 트윌 허용가능 스트레치 셔츠 16.50% 1.80% (1.0)% x (0.6)% 139
5 복합 탄성 면, 40Ne, 링 1/1 트윌 허용가능 스트레치 면 포플린 13.20% 9.70% 4.5% x 2.1% 143
6 복합 탄성 면, 20Ne, 오픈 엔드 1/3 트윌 허용가능 방적사-염색된 스트립 직물 31% 3% 2.3% x 1.5% 244
7 복합 탄성 환평편 140% 3% x 4.5% 255
8 복합 탄성 폴리에스테르, 텍스쳐, 150d, 50 fil 1/3 트윌 허용가능 블렌드 스트레치 직물 33.10% 2.50% (0.2)% x 0.4% 353
실시예 1: 직물 스트레치 면 카키
경사는 3.8 트위스트/미터(t/m)을 갖는 링 방적사의 16Ne 번수이었다. 직기 속도는 인치 당 50 픽(pick)의 픽 수준에서 분 당 478 픽이었다. 사이징제거 및 스코어링 후, 직물을 청색으로 염색하였다. 열경화 후, 직물은 46.5 인치 폭이었다.
실시예 2: 직물 스트레치 면 데님
경사는 10Ne 오픈 엔드 방적 면이었고, 제직 전에 인디고로 염색하였다. 위사는 10Ne 면/70D 이지-셋(T563B) 라이크라(등록상표) 사이즈-피복된 방적사이었다. 직기 속도는 인치 당 38 픽에서 분 당 400 픽이었다. 직물을 데님 스톤 워싱하였더니, 세탁 후 60%의 이용가능한 스트레치 및 4%의 늘어남을 가졌다. 직물은 30 ℃ 및 11 pH에서 30분 동안 10% 아염소산염의 표백 용액을 통과시킨 후 54%의 이용가능한 스트레치를 가졌다.
실시예 3: 직물 스트레치 폴리에스테르 직물
직기 속도는 인치 당 55 픽에서 분 당 500 픽이었다. 사이징제거 및 스코어링 후, 직물을 110 ℃에서 카키색으로 염색하였다. 완성된 직물 최종 번수는 경사에서는 인치 당 105 엔드(EPI), 위사에서는 인치 당 73 픽(PPI)이었다.
실시예 4: 직물 스트레치 셔츠
경사는 40 cc 링 방적 면이었고, 위사는 75D 나일론/40D 실험적 용융-방적 라이크라(등록상표)이었다. 직기 속도는 인치 당 65 픽에서 분 당 400 픽이었다. 완성된 직물 최종 번수는 경사 및 위사 방향에서, 각각 135 EPI 및 75 PPI이었다.
실시예 5: 직물 스트레치 면 포플린
직기는 인치 당 96 엔드의 경사 밀도를 갖는 12 경도를 가졌다. 직물 중의 라이크라(등록상표) 스판덱스 함량은 직물 중량의 3.48%이었다. 완성된 직물 최종 번수는 경사 및 위사 방향에서, 각각 135 EPI 및 68 PPI이었다.
실시예 6: 방적사 염색된 스트립 직물
복합 위사로 사용된 20Ne 면 방적사를 40 데니어 라이크라(등록상표) 섬유와 합하고 사이즈 피복하기 전에 팩키지 포맷 중에서 청색으로 염색하였다. 직기 속도는 인치 당 55 픽에서 분 당 500 픽이었다. 위사 방향에서 착색된 방적사 및 백색 방적사의 배치가 4:4이기 때문에, 직물 위사 방향에서 칼라 스트립이 형성되었다.
실시예 7: 환편 스트레치 직물
니들 번수는 인치 당 168이었고, 실린더 직경은 3.75 인치였다. 직물을 1.0 g/l 머폴* LHP 및 0.5 g/l 가성 알칼리를 사용하여 82℃에서 30분 동안 스코어링한 다음, 76.5℃로 냉각한 다음 헹궜다. 직물 중량 대 물 중량의 비는 1:30이었다. 이어서 습윤 직물을 아세트산으로 37.8 ℃에서 10분 동안 pH 7.0으로 중화시켰다. 직물을 호프만(Hoffman) 중에서 270 ℉에서 최종적으로 증기 15초에 이은 진공 15초로 된 사이클 3회로 증기처리하였다. 니트 샘플은 작고, 결과로서의 편성 성능은 정량화되지 않았다.
실시예 8: 블렌딩된 스트레치 직물
직기 속도는 인치 당 45 픽에서 분 당 500 픽이었다. 직물의 폭은 직기 중에서 80 인치였다. 완성된 직물 최종 번수는 경사 및 위사 방향에서, 각각 111 EPI 및 62 PPI이었다.
비록 본 발명을 바람직한 실시태양의 면에서 설명하였지만, 이것은 많은 방식으로 변화될 수 있음이 분명할 것이다. 이러한 변화는 본 발명의 본질 및 범위에서 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 모든 이러한 변형은 당 업계의 통상의 숙련인에게 명백한 바와 같이, 하기 특허 청구의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 하나 이상의 엘라스토머 섬유의 스트랜드를 스트랜드의 이완된 길이의 1.1배 내지 5배 이상의 범위로 연신시키는 단계;
    합성 섬유, 천연 섬유 및 합성과 천연 섬유들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 경질 방적사(yarn)를 상기 연신된 스트랜드와 인접하여 실질적으로 평행하게 정렬시켜 정렬된 방적사를 형성하는 단계;
    사이즈 물질을 상기 정렬된 방적사에 도포하는 단계; 및
    사이즈 물질을 건조 또는 경화시켜 복합 방적사를 형성하는 단계
    를 포함하는 복합 방적사의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 엘라스토머 섬유의 스트랜드와 정렬된 하나 이상의 경질 방적사로 된 표면 섬유들을 얽히게 하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 얽힘을 사이즈 물질을 정렬된 방적사에 도포하기 전에 수행하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 사이즈 물질이 사이징제 및 왁스를 포함하는 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스트랜드가 20 내지 140의 데니어를 갖는 스판덱스 방적사를 포함하고, 상기 경질 방적사가 45 내지 900의 총 데니어를 갖는 것인 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 사이징제가 전분, 아크릴계 중합체, PVA 및 CMC로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 왁스의 농도가 0 내지 1 중량%인 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 사이징제가 열용융형 중합체이고, 상기 사이즈 물질이 정렬된 방적사의 사이징전 중량을 기준하여 3 내지 6 중량%의 양으로 정렬된 방적사에 도포되는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 사이즈 물질을 정렬된 방적사에 도포하기 전에 사이즈 물질을 물 중에 용해시켜 용액을 형성하고, 상기 용액 중의 사이즈 물질의 농도가 5 내지 25 중량%인 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 열용융형 중합체가 아크릴레이트 에스테르 및 메타크릴레이트 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되고, 왁스의 농도가 0 내지 1 중량%인 방법.
  9. 스트랜드의 원 방적 길이의 1.2배 내지 6.2배 이상의 범위의 총 연신을 갖는 스트랜드를 형성하는 하나 이상의 엘라스토머 섬유;
    상기 스트랜드에 인접하여 실질적으로 평행하게 정렬되어 정렬된 방적사를 만드는, 합성 섬유, 천연 섬유 및 합성과 천연 섬유들의 블렌드로 이루어진 군으로 부터 선택된 하나 이상의 경질 방적사; 및
    정렬된 방적사의 경질 방적사와 스트랜드를 함께 부착시키는 접착제를 형성하는 건조된 또는 경화된 사이즈 물질
    을 포함하는 복합 방적사.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스트랜드가 연신 전에 20 내지 140의 데니어를 갖는 스판덱스 방적사로부터 형성되고, 상기 경질 방적사가 45 내지 900의 총 데니어를 갖는 복합 방적사.
  11. 제9항에 있어서, 상기 사이즈 물질이 사이징제 및 왁스를 포함하는 복합 방적사.
  12. 제9항에 있어서, 상기 건조된 사이즈 물질이 정렬된 방적사 상에 접착제 코팅을 형성하는 복합 방적사.
  13. 제직시 및 최종 직물 가공(finishing)전에,
    경사로 제9항 기재의 복합 방적사 및 경질 방적사; 및
    위사로 제9항 기재의 복합 방적사 및 경질 방적사
    를 포함하고, 상기 복합 방적사 대 경질 방적사의 비가 경사 및 위사 모두에서 1:1 내지 1:4인 탄성 직물(woven fabric).
  14. 제직시 및 최종 직물 가공 전에,
    위사로 제9항 기재의 복합 방적사 및 경질 방적사; 및
    경사로 경질 방적사
    를 포함하고, 위사에서 상기 복합 방적사 대 경질 방적사의 비가 1:1 내지 1:4인 탄성 직물.
  15. 제직시 및 최종 직물 가공 전에,
    경사로 제9항 기재의 복합 방적사 및 경질 방적사; 및
    위사로 경질 방적사
    를 포함하고, 경사에서 상기 복합 방적사 대 경질 방적사의 비가 1:1 내지 1:4인 탄성 직물.
  16. 편성시 및 최종 직물 가공 전에, 제9항 기재의 복합 방적사를 포함하는 탄성 편물.
  17. 위사의 경질 방적사에 인접하고 실질적으로 평행한 위사의 본질적으로 연사되지 않은 베어 엘라스토머 섬유로 된 스트랜드를 포함하는, 최종 가공 후의 탄성 직물.
  18. 제17항 기재의 탄성 직물을 포함하는 가먼트.
  19. 경사의 경질 방적사에 인접하고 실질적으로 평행한 경사의 본질적으로 연사되지 않은 베어 엘라스토머 섬유로 된 스트랜드를 포함하고, 상기 경사의 엘라스토머 섬유 대 경질 방적사의 비가 1:2 내지 1:4인, 최종 가공 후의 탄성 직물.
  20. 제19항 기재의 탄성 직물을 포함하는 가먼트.
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