KR20180021607A - 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법 및 그 경편원단 - Google Patents

고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법 및 그 경편원단 Download PDF

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Abstract

본 발명은 침장용 2-Bar 경편조직 설계 및 편직 기술과 경편 파일 조직의 열처리, 기모, 염색, 가공 공정 및 후가공 기술의 제공으로 경량화 및 원가절감 효과를 극대화한 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법 및 그 경편원단에 관한 것으로, 본 발명에서는 그라운드(Ground)를 형성하는 가이드바 L1과 파일 조직을 형성하는 가이드바 L2로 하는 경편성물을 편성하는 공정; 상기 경편성물을 2℃/min의 승온속도로 승온하여 130±5℃의 온도에서 35~45분간 염색하는 공정; 상기 염색공정 완료 후, 0.5~3.0%의 농도로 유연제를 처리하는 공정; 상기 유연제 처리 후, 160~180℃의 온도조건으로 열풍으로 열처리하는 공정; 상기 열처리 후 기모를 형성하는 기모 공정; 상기 기모공정 후, 적용온도 120~150℃의 온도범위에서 실린더 회전속도 분당 1000회~3000회의 조건으로 폴리싱 및 샤링공정을 7~8회 반복진행하는 공정; 상기 폴리싱 및 샤링공정 후, 텐터가공하는 공정;을 포함하여 이루어지는 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법 및 그 경편원단이 개시된다. .

Description

고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법 및 그 경편원단{Method for manufacturing 2-Bar tricot knit fabrics for high quality bedclothes and the tricot knit fabrics}
본 발명은 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법 및 그 경편원단에 관한 것으로, 보다 상세하게는 침장용 2-Bar 경편조직 설계 및 편직 기술과 경편 파일 조직의 열처리, 기모, 염색, 가공 공정 및 후가공 기술의 제공으로 경량화 및 원가절감 효과를 극대화한 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법 및 그 경편원단에 관한 것이다.
감성을 강조하는 침장제품에서는 고부가 가치를 창출할 수 있는 고품위 요구조건은 섬유원단에 대한 터치에서 느껴지는 고감성과 고기능성 개념의 제품으로 급속하게 바뀌어 가면서 마이크로파이버(Micro-fiber)로 제조된 침장제품들이 개발되고 급속도로 성장되어 가고 있는 실정이다.
최근에 소비자들로부터 좋은 반응을 얻고 있는 침장용 기모원단과 아웃도어웨어용 환편 및 경편의 제품은 용도가 날로 확대되어 가면서 일상 생활용품 중 중요한 품목으로 확고히 자리를 잡아가고 있는 상황이다.
최근에는 1.0데니어 이하의 극세사가 중국에서뿐만 아니라 인도네사, 태국을 거쳐 현재는 인도에서도 생산되고 있어 국내에서 노후된 기계로 생산된 극세사를 가지고 세계시장에 진입하는 것은 가공과 후가공에 대한 노하우와 특수 후가공기법을 적용하지 않고는 어려운 현실이다.
따라서, 급변하는 시장에서 살아남기 위해서는 제품의 고급화와 고감성, 경량화, 기능성확보에 의한 고품위 소재의 개발과 적용에 의한 신제품 개발 또는 생산과 가공, 후가공의 차별화로 가격이 매우 높지 않으면서 제품의 우수성을 부각시키는 방향으로 전개하여야 할 필요성이 부각되고 있다.
또한, 원사 생산업체의 원사 가격 상승뿐만 아니라 원사 수급에도 차질이 일어나고 있으며, 제품의 가격이 상승하고 있다. 결국 생산 공정상에서 원사가격 상승 문제에 대한 원가절감뿐만 아니라 공정혁신과 고감성 고부가가 가능한 공정개발도 동시에 진행되어야 한다.
특히, 갈수록 어려워져가는 국내의 침장용 섬유시장에서 트리코드 3차원적 조직에 대한 생산성 향상 기술적용과 획기적인 공정단축을 통하여 원가절감과 경량화, 고감성과 고기능성이 부여된 고품위 소재 등으로 한층 부가가치를 높이고 우수한 품질의 제품을 개발하여 시장에서 경쟁력 있는 제품으로 업그레이드할 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다.
1. 대한민국공개특허공보 제10-2005-0022786호. 2. 대한민국등록특허공보 제10-0891447호. 3. 대한민국등록특허공보 제10-0906982호.
본 발명에서는 우수한 외관과 고감성을 극대화시킨 고품위 침장제품을 제공할 수 있는 2-Bar의 3차원적 구조적 설계기술에 의한 초경량 경편 파일조직을 가지는 경편원단을 제공하고자 하며, 이를 위하여 다음의 기술을 개발하여 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
1. 고품위 침장용 2-Bar 경편조직의 밀도 및 최적 구조설계 기술개발 - 최적의 밀도조건 설계 및 범위 설정: CPC and WPC
2. 그라운드(Ground) 조직과 파일(Pile)조직을 구성하는 경편의 다층 구조 개발
- 경편성적 구조에 의한 그라운드(Ground)와 파일사의 메카니즘 규명
- 원사와 중량에 따른 최적의 편성조건 설정
- 파일조직의 빠짐 방지를 위한 밀도조건 설정
3. 2-Bar 경편 파일 조직의 열처리, 기모, 염색, 가공공정 기술 개발
- 그라운드와 파일의 멀티소재에 대한 열처리온도와 가공조건 개발
- 최적의 2-Bar용 경편파일 조직에 대한 염색프로그램 개발
- 일반 PET 소재의 염색과의 차이점 및 Lot 차에 의한 좌우 이색에 대한 해결방안 도출
- 텐터공정상 발생하는 각종 오염과 열처리 조건 해결
4. 고품위 침장제품을 위한 최적의 공정조합과 최적의 후가공 기술 개발
- 가공 및 후가공 관련 공정의 최적 조합과 공정 조건 규명
- 기모공정의 최적화 개발 : tension, 횟수, 침포조건... 등
- 폴리싱 공정의 최적조건 개발 : 횟수, 처리온도
- 샤링공정의 최적조건 개발 : 커팅파일의 길이와 반복횟수
- 입모성 향상을 위한 2-Bar 파일조직의 특성과 가공 및 후가공
조건 개발
- 피부접촉시 PET 합성섬유의 거부감 해소를 위한 가공 및 후가공 공정개발 : 정전기 방지를 위한 대전방지 가공, 흡습가공 처리
- 기타 가공과 후가공 공정조합에 의한 외관상 특성 분석과 적용
상기한 과제를 해결한 본 발명의 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법은 그라운드(Ground)를 형성하는 가이드바 L1과 파일 조직을 형성하는 가이드바 L2로 하는 경편성물을 편성하는 공정;
상기 경편성물을 2℃/min의 승온속도로 승온하여 130±5℃의 온도에서 35~45분간 염색하는 공정;
상기 염색공정 완료 후, 0.5~3.0%의 농도로 유연제를 처리하는 공정;
상기 유연제 처리 후, 160~180℃의 온도조건으로 열풍으로 열처리하는 공정;
상기 열처리 후 기모를 형성하는 기모 공정;
상기 기모공정 후, 적용온도 120~150℃의 온도범위에서 실린더 회전속도 분당 1000회~3000회의 조건으로 폴리싱 및 샤링공정을 7~8회 반복진행하는 공정;
상기 폴리싱 및 샤링공정 후, 텐터가공하는 공정;
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 텐터가공 후, 대전방지제 처리 공정 또는 흡습가공제 처리 공정의 후가공 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 가이드바 L1은 PET 75d/36f SD사, 가이드바 L2는 PET 75d/144f DTY사인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 그라운드를 형성하는 L1과 파일조직을 형성하는 L2의 원사비율은 4:6의 중량비를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제공되는 제조방법에 따라 기대할 수 있는 기술적, 경제적 효과는 다음과 같다.
1. 경편조직의 설계기술에 의한 경량화 및 원가절감 효과 극대화
2. 수용용량(Capacity) 확보에 의한 단기간 내 급증할 수 있는 수요 발생에 대응 가능
3. 기모유연제, 유연제 및 각종 조제, 염료와 같은 직접생산에 필요한 직접생산비용 약20% 이상 감소시킬 수 있는 경제성 확보
4. 침장 및 홈 인테리어 분야뿐만 아니라, 아웃도어 웨어와 같은 의류제품으로의 적용성 확장
도 1 은 종래의 3-Bar 타입의 제조공정의 개략도
도 2 는 본 발명에 따른 2-Bar 타입의 제조공정의 개략도.
도 3 은 본 발명에 따른 L1-L2 구성 2-Bar 조직도.
도 4 는 본 발명의 염색공정을 도식한 그래프.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
첨부도면 도 1 은 종래의 3-Bar 타입의 제조공정의 개략도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 2-Bar 타입의 제조공정의 개략도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 L1-L2 구성 2-Bar 조직도이며, 도 4 는 본 발명의 염색공정을 도식한 그래프이다.
도 1에 따르면, 종래의 3-Bar 타입의 경편원단의 제조는 그라운드조직을 가이드바 L1과 연결고리조직 L2로 구성하고, 파일조직을 가이드바 L3의 3 Layer로 구성되는 조직의 경편성물을 편성한 다음, 고온에서 유제가공을 통해 세팅하는 공정을 필요로 하며, 특히 편직시 폭 210" 편직기에서 2폭 편직이 가능하고, 가공 후 폭 84"에서 60"로 축소로, 호형발생정도가 크고, 물세탁 후 파일의 뭉침현상이 일어나는 등의 문제점을 안고 있다.
도 2 는 본 발명에 따른 2-Bar 타입의 제조공정의 개략도로 도 3에 도시된 바와 같이, 그라운드 가이드바 L1과 파일 조직 가이드바 L2의 2 Layer로 구성되는 조직의 경편성물로 편성함으로써 1개의 Layer가 생략되어 원단이 얇아 세팅공정이 불필요하고, 세팅공정의 생략으로 공정비가 절감되는 장점을 가진다. 또한, 폭 210" 편직기에서 3폭 편직이 가능하여 가공 후, 70"에서 60"로 축소로 축소되는 정도가 작아 호형도가 감소하고, 폭방향으로 골이 지는 현상의 감소 및 표면이 고른 기모원단의 생산이 가능한 장점을 가진다.
또한, 폴리싱 및 샤링 공정 횟수의 단축을 꽤할 수 있고, 유연제 가공시 유연제 치지속도가 빨라 생산성이 증대되는 장점을 가지게 된다.
이러한, 장점을 가지는 본 발명의 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법은 그라운드(Ground)를 형성하는 가이드바 L1과 파일 조직을 형성하는 가이드바 L2로 하는 경편성물을 편성하는 공정;
상기 경편성물을 2℃/min의 승온속도로 승온하여 130±5℃의 온도에서 35~45분간 염색하는 공정;
상기 염색공정 완료 후, 0.5~3.0%의 농도로 유연제를 처리하는 공정;
상기 유연제 처리 후, 160~180℃의 온도조건으로 열처리하는 공정;
상기 열처리 후 기모를 형성하는 기모 공정;
상기 기모공정 후, 적용온도 120~150℃의 온도범위에서 실린더 회전속도 분당 1000회~3000회의 조건으로 폴리싱 및 샤링공정을 7~8회 반복진행하는 공정;
상기 폴리싱 및 샤링공정 후, 텐터가공하는 공정;을 포함하여 이루어지는 것에 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 상기 텐터가공 후, 피부 접촉시 PET합성섬유의 거부감 해소를 위한 대전방지제 처리 공정, 원단의 제품적용의 다양성 확보를 위해 날염적용이 가능토록 하기 위한 흡습가공제 처리 공정 또는 이들을 순차적용하는 후가공 공정을 더 포함할 수 있다.
이때, 바람직하게 상기 대전방지제 처리공정은 Anion계 대전방지제를 2~3%의 농도로 처리하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 흡습가공제 처리 공정은 Anion계 흡습가공제를 3% 이상의 농도, 보다 바람직하게는 3~5%의 처리농도로 처리하는 것이 좋다.
상기 대전방지제 처리 공정과 흡습가공제 처리공정은 각각 선택하여 후공정으로 적용할 수도 있으며, 이들을 복합적용할 수도 있다. 복합적용시 그 처리공정의 순서는 생산자에 따라 적의 선택하여 적용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 바람직하게 상기 그라운드 조직을 구성하는 가이드바 L1은 PET 75d/36f SD사를 사용하고, 파일조직을 형성하는 가이드바 L2는 PET 75d/144f DTY사를 사용하여 경편성물을 편성하는 것이 좋으며, 상기 그라운드를 형성하는 L1과 파일조직을 형성하는 L2의 원사비율은 4:6의 중량비를 가지도록 편성하는 것이 더욱 좋다.
이하, 본 발명을 완성하기 위한 세부개발 과정을 설명하면 다음과 같다.
1) 고품위 침장용 2-Bar 경편조직의 밀도 및 최적 구조설계기술 개발
- 침장용 2-bar 경편조직 설계 및 편직 기술 개발 : Ground 조직 조건 설계
- 최적의 밀도조건 설계 및 범위 설정 : CPC and WPC
- 2-Bar 조직의 형태안정성 구현을 위한 원사조건과 번수 결정
2) Ground 조직과 Pile 조직을 구성하는 경편의 다층 구조적 특성분석
- 경편성적 구조에 의한 Ground와 Pile 사의 메카니즘 규명
- 원사와 중량에 따른 최적의 편성조건 설정
- 파일조직의 빠짐 방지를 위한 밀도조건 설정
3) 2-Bar 경편 파일 조직의 열처리, 기모, 염색, 가공 공정 기술 개발
- Ground와 Pile의 멀티소재에 대한 열처리온도와 가공조건 개발
- 최적의 2-bar용 경편파일 조직에 대한 염색프로그램 개발
- 일반 PET 소재의 염색과의 차이점 및 Lot 차에 의한 좌우 이색에
대한 해결책 판단
- 텐터공정상 발생하는 각종 오염과 열처리 조건 개발
4) 고품위 침장제품을 위한 최적의 공정조합과 후가공 기술 개발
- 가공 및 후가공 관련 공정의 최적 조합과 공정 조건 개발
- 기모공정의 최적화 개발
- 폴리싱 공정의 최적조건 개발 : 횟수, 처리온도
- 샤링공정의 최적조건 개발 : 커팅파일의 길이와 반복횟수
- 입모성 향상을 위한 2-Bar 파일조직의 특성과 가공 및 후가공 조건 개발
- 피부접촉시 PET 합성섬유의 거부감 해소를 위한 가공 및 후가공 공정개발 : 정전기 방지를 위한 대전방지 가공, 흡습가공 처리
- 기타 가공과 후가공 공정조합에 의한 외관상 특성 분석과 적용
이를 보다 상세히 설명하면,
가. 고품위 침장용 2-Bar 경편조직의 필도 및 최적 구조 설계기술 개발
(1) 최적 원사 선정
- Ground yarn(PET 75/36 SD) : 파일의 입모성을 향상시키기 위해서는 그라운드 조직이 파일을 잘 잡아주어야 하며 그에 적합한 원사로 75Denier 36Fila로 선정하였음.
- Pile yarn(PET 75/144 DTY) : 파일에 세데니어 원사를 적용하면 파일이 가늘고 부드러워 터치감은 좋으나 입모성이 부족한 문제가 있어, 75Denier 144Fila로 선정하였음.
- 65D/192F 원사 적용 시 고품위 침장제품으로 사용하기에 입모성이 부족하였으며, 입모성과 부드러움뿐만 아니라 경제성을 동시에 만족시킬 수 있는 원사로 75D/144F 원사를 선정하였음.
(2) 원사 단면 모양 설정 (Regular) 및 원사 직경 설정 (굵기 선정) :
- 원사의 특성상 입모성 향상을 위해서는 원형이 좋으나 터치와 외관상에는 직사각형의 구조가 적합할 것으로 여겨지지만 현재 원사의 단면에 변화를 주어 생산할 수 있는 여건이 아니기에 현재 생산되어 공급하고 있는 극세사 소재로서 입모성과 강도, 터치 등을 생각할 때 그라운드 조직에는 레귤러사인 75D/36F 소재를 적용하고 파일소재는 75D/144F소재를 활용하는 것이 적합함.
- 일반적으로 단면으로 구성하는 경우에는 양면보다 장력 및 밀도범위를 크게 하여 편성을 진행하며 Ground 조직과 Ground 조직을 구성하는 원사의 장력에 대한 최적 조직설계 조건을 최종 밀도(14~18cpc)와 신장성 및 loop length로 결정함.
(3) 2-bar, 3-bar 조직 구조에 따른 최적 편성 요소 결정(밀도, lapping 길이, loop type(open/closed, parallel/closed)) : 2-bar 조직과 3-bar 조직은 용도에 따라 결정되지만 일반적으로 2-bar 조직이 외관상 파일의 줄무늬와 같은 문제를 일으키지 않고 고급스러움.
나. Ground 조직과 Pile 조직을 구성하는 경편의 다층 구조적 특성분석
(1) 최적의 형태안정성 및 외관을 위한 Ground 조직의 원사 조합과 역할 분석 : 최적의 형태안정성과 외관을 위하여 그라운드 조직을 구성하는 PET(75D/36F)를 40% 적용하여 편성한 결과 최적의 형태안정성을 발현할 수 있었음. 따라서, 그라운드 조직과 파일조직의 구성비율을 40:60으로 편성하여 적용함.
(2) Pile 조직에 해당하는 극세 소재의 최적의 감촉을 위한 섬도, 길이, 터치, 역할의 극대화 설계 : 파일소재로 사용되는 극세사는 0.3데니어급의 65D/192F, 65D/204F 하이멀티소재가 있었지만, 가격과 품질대비 75D/144F 하이멀티소재를 선정하여 적용함.
(3) 최적 구조설계기술 개발(첨부도면 도 3 참조)
- L1 : 10 12 / L2 : 10 56
- L1 : 23 10 / L2 : 10 56
- Ground를 구성하는 L1과, Pile을 구성하는 L2로 편성한 2 bar 기모지로 편성함.
- 경편구조와 조직설계를 결정하는 과정에서 Cord stitch construction과 기모공정에 의해서 결정되는 파일길이 결정하게 되므로 그라운드 조직을 결정하는 부분은 L1 : 10 12 / L2 : 10 56 또는 L1 : 23 10 / L2 : 10 56과 같이 2 bar 조직으로 진행함.
- 본 발명에서는 그라운드 부분은 파일과의 연결고리로서 가장 짧고 각 Bar조직의 연결에 문제가 없는 구조형태인 10 12, 12 10 및 23 10으로 편성하였으며, 침장원단으로 적합한 Pile 길이를 2.5mm로 선정하고 그에 적합하도록 조직구성을 10 56으로 적용하였음.
(4) 원사 장력 (Tension 조건) : 일반 급사방식과 달리 정경공정에서 이뤄지는 정경장력은 다소 높게 약 4~5g 이상으로 진행하였으며, 사절은 한 콘에서 1~2회 이하로 발생하였음.
(5) 정경성 : 원사의 절삭을 최소화할 수 있는 정경조건 확립과 샘플제품을 진행하였으며 한 콘에서 1~2회 정도의 멈춤 현상이 일어났기에 정경성은 우수한 원사임을 확인하였음.
(6) 편직성 : 시작업 진행 시 원사의 사절이나 완제품의 줄무늬 발생이 없었고 전체적으로 제품의 완성도가 높은 편이었으며 원사의 Lot 차에 의한 줄무늬 발생이나 사절 등이 전혀 없음을 확인함.
다. 2-Bar 경편 파일 조직의 열처리, 기모, 염색, 가공공정기술 개발
(1) 본 발명은 고품위 침장원단개발을 위한 것으로, 2-Bar 조직의 경편성물 편성 후, 고온의 열처리 및 유제가공 처리과정을 생략하는 공정을 설계함.(도 2 참조)
(2) 염착곡선 측정을 통한 3 콤비(Combi)용 상용성 있는 염료 선정
- 오영산업의 분산염료(E, S type) 6종에 대한 실시간 염료 흡진율율 130℃의 조건에서 염착곡선측정기(Dye-o-meter)를 이용하여 측정하였으며, 그 결과는 도 5의 그래프에 나타내었음. 하기 표 1 은 염착곡선 분석에 사용된 염료를 나타낸 것이다.
염료 Type 염료 명 염료 Type 염료 명
E Type FB200 (Red) S Type

 SFW(Red)
3GE (Yellow) GFS(Yellow)
FBL(Blue) S-2G(Blue)
- 염료 타입별 시간에 따른 흡진율을 검토한 후 6개 염료의 그래프를 겹치게 한 후 염료의 유사한 흡진율을 보고 염료의 상용성을 검토하였으며, 그 결과는 도 6에 도시하였다.
(3) 염색프로그램
- 개발된 2 bar 원단에 대하여 염색성 테스트를 진행. 색상은 S, E type 6가지 염료의 Solid color, 그리고 그 외 검정, 보라, 핑크, 그레이, 카키, 베이지, 블루, 노랑, 그린, 곤색 등 10가지 색상을 농도를 달리하여 세 염색 후, 침장제품에서 요구되는 세탁견뢰도 및 물 견뢰도를 평가하였음.
- 세탁견뢰도 : 침장제품으로의 적용을 위해 필수적으로 요구되는 규격으로, 본 사업에서는 KS K ISO 105 C-06법에 의거하여 시험편을 4×10㎝로 자른 후 Multifiber를 마주보게 붙여 표준 세제 5g/L 녹인 용액을 만들어 액비 50:1로 비누액을 넣은 후 40℃±2℃에서 30분 동안 세탁견뢰도 시험기(A228AA(LEF), SDL ATLAS, UK)를 사용하여 가동 후 Multifiber의 오염도를 평가하였음. 그 결과는 표 2에 나타내었다.
- 물견뢰도 : KS K ISO 105-E01법에 의거하여 샘플 시험편 하나와 규정된 첨부백포와 함께 물에 침지한 다음 여분의 물을 짜내고 두 장의 판 사이에 넣어 시험장치의 규정된 압력(12.5kPa)을 가한 다음 37℃의 항온조에서 4시간 동안 방치 후 꺼내어 펼쳐 건조하고, 시험편의 색상변화와 첨부 백포의 오염을 표준회색 색표를 이용하여 판정하였음. 그 결과는 표 3에 나타내었다.
- 염료는 오영산업의 분산염료 E type(Yellow 3GE, Blue FBL, Red FB200), S type(Yellow GFS, Red SFW, Blue S-2G), N/B GFL을 사용하였으며, 도 3에 도시된 바와 같은 프로그램으로 염색을 진행하였으며, 염색기는 대림스타릿 IR(Infrared) 염색기를 사용하였다. 염색 온도는 130℃에서 40분간 진행하였으며, 그 밖의 염색 조건은 욕비 1:10, 버퍼 2g/L, 분산제는 0.5g/L로, 동일한 조건에서 실험을 진행하였다. 색상별 적용 염료 및 농도는 표 4 및 표 5에 나타낸 바와 같으며, 각 샘플별 염색결과는 도 7에 나타내었다. 도 7은 각 샘플별 염색완료된 사진이다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
(4) 염색 결과물의 좌우이색, Lot차에 대한 평가
- 일반적으로 현장 적용시 발생할 수 있는 Lot차를 측정해야 하지만, 본 발명의 경우 침장제품개발에 대한 것으로, 최종 제품의 경우 디자인이 적용된 원단으로, 무늬에 따른 Lot차 측정이 불가하여, Lab.에서 염색된 샘플을 토대로 색차 측정을 진행하였다.
- 염색된 원단의 표면 및 이면을 Random으로 5곳을 측정하여, 색차를 분석한 결과는 표 6 내지 32에 나타내었다. 사용된 샘플은 상기 (3)염색프로그램의 샘플을 사용하였으며, 각각에 사용된 염료는 표 4 및 5에 나타낸 염료로 염색한 것을 샘플링하여 CCM을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
- 일반적으로 염색원단의 색차 값을 나타내는 △E가 1.0 이하를 Pass로 판단하나, 표 6 내지 32에 나타난 결과, 본 발명에 따른 개발원단의 경우 기모원단으로 파일의 눌리는 방향에 따라 일반 원단에 비해 색차가 클 것을 감안하여 이면을 함께 측정하였으며 이면의 색차는 모두 1.0 이하인 것을 확인함. 뿐만 아니라 파일이 있음에도 불구하고, 표면의 색차 또한 대부분 1.0 이하이며, 최대 2.0을 넘지 않아 좌우이색이 거의 없이 균염됨을 확인하였다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
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Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
(5) 텐터 공정상 발생하는 각종 요염 및 열처리 조건 개발
- 본 발명에서는 염색 후 연속적으로 진행되는 유연제 가공, 건조 및 열처리를 진행시 기모성을 극대화할 수 있는 최적 열처리 온도 및 기모 유제에 따른 적정 사용 농도를 선정하였다.
- 열처리 공정은 섬유가공 공장에서 주로 사용되고 있는 Tenter에 의하여 진행되며 온도는 약 160~180℃ 사이가 적당하지만 최대로 올리는 것이 유제가공 및 후가공 공정에서 입모성과 부드러운 터치를 극대화 할 수 있는 최적의 조건을 발휘할 수 있을 것으로 판단된다.
- 기모를 위한 최적 열처리 조건 선정을 위해 편성된 2-Bar 원단을 160, 180, 200℃에서 3분간 열처리한 후, 인열강도를 측정한 결과, 160~180℃에서 열처리 했을 경우의 인열강도가 비교적 우수하게 나타났다. 따라서, 최적 온도를 160~180℃로 선정하였다. 보다 바람직하게는 측정결과 최적온도를 180℃로 설정하는 것이 가장 좋다. 열처리 조건별 원단 인열강도 분석결과는 표 33에 나타내었다.
Figure pat00032
라. 고품위 침장제품을 위한 최적의 공정조합과 최적의 후가공 기술개발
(1) 가공 및 후가공 관련 공정의 최적 조합과 공정조건 개발
- 본 발명에서는 고품위 효과 발현을 위한 Touch감 상승을 위해 유연제가공을 적용하였으며, 이때 처리되는 유연제 농도는 경편제품의 기모공정에서 민감한 영향을 미칠것으로 판단되어, 최적 유연제가공조건을 선정하기 위해 다양한 조건에서 유연제가공이 염색원단에 미치는 영향을 분석하여 보았다.
- 이때 사용된 원단은 black S-SFO 염료 4.0% o.w.f로 염색한 것으로, 유연제를 0.5~3.0% 농도로 처리 후 미처리 시료와의 색차를 분석하여 최적 농도를 선정하였다.
- 그 결과 아래 표 34와 같이 큰 영향을 미치지 않은 것으로 확인되었으나, Touch감 및 생산원가를 고려하여, 시제품 생산을 위한 현장 적용시 2.5%로 진행하는 것이 좋을 것으로 판단된다. 표 34는 유연제 처리 농도별 CCM 측정결과는 나타낸 것이다. 아래 표 35는 표34의 유연제 농도별 가공 샘플을 나타낸 것이다.
Figure pat00033
Figure pat00034
(2) 기모공정의 최적화 개발
- 중량과 파일의 밀도 중가에 의한 최적조건 개발 (300~450 Gr./M²) 밀도와 파일의 길이 및 열처리시 온도와 신장성에 의하여 다양하게 변화를 줄 수 있지만 300~450 Gr./M²정도에서 안정적인 제품을 얻을 수 있을 것으로 판단됨.
- 최적의 파일길이 조절에 의한 기모조건 : 2~3mm 등의 길이 범위
(3) 폴리싱 및 샤링 공정의 최적조건 개발
- 파일 니트 가공 및 후가공 공정 중 열처리 후에 진행되는 기모, 해모, 폴리싱, 샤링, 텀블 및 연속텀블링, 마지막 열풍가공 등은 다양한 조합과 배치가 가능하다.
- 고품위 2-Bar 침장 제품을 개발하는데 있어 중요한 것은 가능하면 열풍가공기를 사용하지 않고 불량제품을 개선하고 제품의 부가가치를 높이는 것이다. 하지만 이미 열처리와 염색공정에서 불량으로 발생한 파일 꺾임, 주름, 좌우 이색, 얼룩 등은 열풍가공 공정을 적용하지 않으면 해결할 수 없다. 또한, 일반 폴리에스터 경편파일 소재에 대한 처리과정은 효율성 있게 진행되었지만, 열처리, 염색, 처리과정에서 발생한 고열관련 불량은 열풍가공에 의해서만 해결된다. 따라서, 본 발명에서는 염색 후, 열처리 공정시 적용되는 건조조건은 열풍건조를 통하여 고열관련 불량을 해결하였다.
- 폴리싱과 샤링 공정의 반복횟수의 경우 일반적으로 2~4회 진행하는 것이 보통이지만 8회 정도 진행할 경우 최적의 품질이 가능한 것으로 판단되어, 본 발명에서는 최소 7-8회 반복 진행하였다.
- 실린더 회전속도는 분당 1,000회에서 3,000회까지 진행하였으나 일반적으로 소재에 따라 다르게 할 수 있으며, 적용온도 120~150℃ 정도의 온도범위에서 폴리에스테르사가 입모성과 우수한 외관으로 나타나는 것을 알 수 있었다.
- 본 발명에서는 파일의 입모성과 고급스런 외관을 적용하기 위하여 더블양면 폴리싱 기계를 본 발명의 고품위 침장용 경편 파일원단 개발을 위해 폴리싱 공정에 적용하였다.
(4) 입모성 향상을 위한 2-Bar 파일조직의 특성과 가공 및 후가공 조건 개발
- 화섬사를 적용한 경편파일제품의 경우 일반적으로 160~180℃에서 열처리를 진행하는데, 염색 전과 후에 진행되는 기모공정, 폴리싱, 샤링, 텀블, 열풍가공 등의 공정에 적용할 경우 파일의 입모성과 부드러운 터치를 발현하는데 적합하지 않은 문제점을 나타내고 있다.
- 화섬소재(특히 극세사)의 경우, 열처리, 염색 및 건조 공정 후 기모나 해모, 유제 가공이 가능하지만 사람의 피부와 접촉에 의하여 다뤄지는 침장과 같은 소재는 뛰어난 입모성과 터치가 가장 중요하기 때문에 이를 보완하고, 적용 가능한 공정조건과 유연제 및 조제의 선정과 최적처리 조건을 개발하는 것이 절대적으로 필요하다.
- 유연제와 조제 농도와 사용비율, 후가공 공정으로 생각되는 폴리싱, 샤링, 텀블, 기모 및 해모 공정 등은 부가가치를 창출할 수 있는 후가공 공정이기에 파일 및 제품화 단계를 업그레이드 시키는 핵심 공정기술이다.
- 원사 선정, 경편조직의 설계, 열처리, 염색과 건조가공, 유제 및 조제에 의한 가공, 후가공 등 각 공정별 최적조건을 규명하고 이를 공유하는 것이 제품 개발에 필요한 요소이다.
- Tumble dry 공정의 경우, 온도(100±20℃, 시간(1~1.5hrs), 횟수(1~3회) 등에 의하여 부드러운 터치효과를 볼 수 있고 명분으로 제시할 수 있는 제품화도 가능한 것으로 판단된다.
(5) 피부 접촉시 PET합성섬유의 거부감 해소를 위한 가공 및 후가공 공정 개발
- 본 발명에 따라, 개발된 침장용 소재는 PET기모원단으로 인체에 직접적으로 닿게 되는 제품으로 적용되는 만큼 거부감 해소를 위해 후가공공정으로 대전방지 처리가 필요할 것으로 판단되어, Anion계 대전방지제를 0~5% 농도로 적용 후 평가함으로써 최적 처리농도를 규명하고자 하였다.
- 농도별로 처리된 시료의 정확한 대전방지성 측정을 위해 KS K 0555 B법(마찰대전압측정법) 규격에 의거하여 실험을 진행하였다.
- 마찰대전압 측정법은 시험편을 회전시키면서 마찰포로 마찰하여 발생하는 대전압을 측정하는 방법으로, 시험편을 경위사 방향으로 6매씩 채취하고, 마찰대전압측정기, 오실로스코프, 기록계를 접속시킨 후, 수전부의 전극판과 시험편 파지틀 면의 거리를 15mm로 맞춤. 이어 제전된 면 또는 모 마찰포를 소정의 위치에 부착하고 높이를 조절하여 4,903N의 하중을 걸고, 시험편 파지틀의 1곳에 시험편 1매를 표면이 마찰면이 되도록 부착하고 제전한 후, 회전 드럼을 회전시키면서 시험편을 마찰시키고, 마찰 개시로부터 60초 후의 대전압을 측정하며, 본 실험의 대전방치처리조건 및 그 평균 결과 값은 아래에 표 36(대전방지처리 조건) 및 표 37(농도별 대전방치처리 원단 평가 결과)에 나타내었다.
항 목 조 건
처리시료 침장용 PET 기모원단(백색)
처리농도 미처리, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%
처리조건 - Padding: 60% Pick-up
- Setting: 180℃×2min
구 분 미처리 1% 2% 3% 4% 5%
면 포 6100 3000 1900 1300 1300 1300
모 포 7300 3200 1100 1100 1700 1600
- 표 37의 결과에 나타나듯, 대전방지제를 2% 이상의 농도에서 효과가 향상되는 것을 알 수 있었다. 특히 3%처리시 이전농도에 비해 효과가 향상되었으며, 이 후 큰 변화없거나 오히려 효과가 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 대전방지제는 2~5% 농도, 바람직하게는 2~3% 농도, 보다 바람직하게는 3%의 농도로 처리하는 것이 가장 적합할 것으로 판단된다.
- 대전방지가공 뿐 아니라, 개발될 기모 원단의 제품적용의 다양성 확보를 위해 날염공정 적용은 중요한 부분중 하나로 판단되어, 날염적용이 가능토록 하기 위해, 흡수성능을 확보해야만 한다.
- 이에 대전방지가공와 동일하게 다양한 농도로 Anion계 흡습가공제를 처리 후 흡수속도를 평가하여 보았다. 흡습가공처리 조건 및 그 평가 결과는 아래 표 38(흡습가공처리 조건) 및 표 39(농도별 흡습제 처리 원단 평가결과)에 나타내었다.
항 목 조 건
처리시료 침장용 PET 기모원단(백색)
처리농도 미처리, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%
처리조건 - Padding: 60% Pick-up
- Setting: 180℃×2min
구 분 미처리 1% 2% 3% 4% 5%
Wale 0 0 0 53 77 79
Course 0 0 0 12 84 97
- 흡수속도 평가( KS K 0815 흡수속도 B법 ): 시료에서 20×2.5cm의 시험편을 웨일, 코스 방향으로 각각 5매 이상 채취하여, 각 시험편을 27±2℃의 증류수가 들어있는 용기의 수면에 한쪽 끝이 닿도록 하여 일정한 높이로 수평봉을 고정시킨다. 10분 후 모세관 현상으로 물이 상승하는 높이 mm를 측정하여 그 평균값을 표시한다.
- 그 평가 결과, PET의 경우 소수성 섬유로 3%이상 처리할 경우에 미세하게 흡습효과가 발현됨을 확인할 수 있었으며, 이후 농도가 높아질수록 조금씩 성능이 향상됨을 알 수 있었다. 따라서, 흡습제처리 농도는 3% 이상, 바람직하게는 3~5% 농도로 처리되는 것이 좋은 것을 알 수 있었다.
(6) 기타 가공과 후가공 공정조합에 의한 외관상 특성과 적용
- 상기에 개시된 본 발명의 일실험에 따라 개발된 본 발명에 따른 공정을 적용한 제조방법에 따라 10개의 시제품을 생산하여 현미경분석을 통해 외관상 특성(입모성)을 분석하여 보았으며, 그 결과는 도 8에 도시된 바와 같다. 도 8에 도시된 바와 같이, 현미경 분석 결과, 외관상 입모성이 우수한 것을 알 수 있었다.
이상에서 설명된 본 발명을 완성하기 위한 세부개발 과정을 살펴보면,
고품위 침장용 2-Bar 경편조직의 밀도 및 최적 구조를 설계하기 위하여, 원사는 Ground yarn(PET 75/36 SD), Pile yarn(PET 75/144 DTY)를 선정하고, 최적밀도조건은 CPC(Courses per Centimeter)는 15±3 범위를 적용하고, 중량은 230±10g/㎡ 및 형태안정성은 1±0.5% 의 구조체 설계기술을 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
또한, 형태안정성과 외관을 위하여 그라운드 조직을 구성하는 PET 75d/36f SD사를 약 40%적용하고, Pile 조직으로 가격과 품질대비 75D/144F 하이멀티소재를 적용하여, 그라운드조직과 파일조직의 2-Bar 최적 구조설계는
- L1 : 10 12 / L2 : 10 56
- L1 : 23 10 / L2 : 10 56
의 2-Bar 경편조직으로 편성하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.
또한, 기모형성시 불량을 해소하기 위하여, 염색후 가공시 유연제의 처리농도는 0.5~3.0%의 농도로 처리하고, 유연제 처리후 열처리 및 건조는 160~180℃의 온도조건으로 열풍으로 열처리하는 것이 기모형성의 불량을 해소할 수 있는 것을 알 수 있었다.

Claims (7)

  1. 그라운드(Ground)를 형성하는 가이드바 L1과 파일 조직을 형성하는 가이드바 L2로 하는 경편성물을 편성하는 공정;
    상기 경편성물을 2℃/min의 승온속도로 승온하여 130±5℃의 온도에서 35~45분간 염색하는 공정;
    상기 염색공정 완료 후, 0.5~3.0%의 농도로 유연제를 처리하는 공정;
    상기 유연제 처리 후, 160~180℃의 온도조건으로 열풍으로 열처리하는 공정;
    상기 열처리 후 기모를 형성하는 기모 공정;
    상기 기모공정 후, 적용온도 120~150℃의 온도범위에서 실린더 회전속도 분당 1000회~3000회의 조건으로 폴리싱 및 샤링공정을 7~8회 반복진행하는 공정;
    상기 폴리싱 및 샤링공정 후, 텐터가공하는 공정;
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 텐터가공 후, 대전방지제 처리 공정 또는 흡습가공제 처리 공정의 후가공 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가이드바 L1은 PET 75d/36f SD사, 가이드바 L2는 PET 75d/144f DTY사인 것을 특징으로 하는 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그라운드를 형성하는 L1과 파일조직을 형성하는 L2의 원사비율은 4:6의 중량비를 가지는 것을 특징으로 하는 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 대전방지제 처리공정은 안이온(Anion)계 대전방지제를 2~3% 농도로 180±5℃ 온도범위에서 2~3분간 처리하는 것을 특징으로 하는 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 흡습가공제 처리공정은 안이온(Anion)계 흡습가공제 3~5%농도로 180±5℃ 온도범위에서 2~3분간 처리하는 것을 특징으로 하는 고품위 침장제품용 2-Bar 경편원단의 제조방법.
  7. 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항 기재의 제조방법에 따라 제조되는 것으로, Ground 조직은 PET 75/36 SD사로 구성되고, Pile 조직은 PET 75/144 DTY사로 구성되며, 밀도 CPC(Courses per Centimeter)는 15±3 범위, 중량은 230±10g/㎡ 및 형태안정성은 1±0.5%의 구조체로, 기모밀도는 300~450 Gr./ ㎡, 파일의 길이는 2~3mm인 것을 특징으로 하는 2-Bar 경편원단.
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