KR20180083070A

KR20180083070A - 고신축성 코팅사와 코팅사를 제조하는 방법 및 이를 직조한 원단

Info

Publication number: KR20180083070A
Application number: KR1020170004911A
Authority: KR
Inventors: 박재경; 지영주; 배민지; 강윤화; 전초현
Original assignee: 삼성교역(주)
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2018-07-20
Also published as: KR101957749B1

Abstract

본 발명의 일면은 코팅사에 관한 것으로 그 구성의 특징으로서, 서로 다른 수축률을 가진 한 가닥 이상의 폴리에틸렌사 250d/48f와, 폴리에틸렌 고수축사 150d/48f가 교락노즐을 300m/min의 속도로 통과되면서 550d/f144의 단일로 합연된한 가닥 이상의 중심사;와, 상기 중심사의 외면에 에틸렌아크릴산(Ethylene Acrylic Acid)이 소정의 두께로 피복된 코팅층;을 포함하여 이루어진다.
이에 따라 본 발명은, 서로 다른 수축률을 가진 원사가 합연된 중심사가 임의의 열 수축으로 인한 옷감의 자연스러운 질감을 발현할 수 있는 것은 물론, 외면에 피복되는 코팅층을 통해 다양한 색상과 기능을 부여하여 전반적인 소비자의 욕구를 충족시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

고신축성 코팅사와 코팅사를 제조하는 방법 및 이를 직조한 원단{Method for manufacturing high stretch coating yarn and coated yarn and fabric woven therefrom}

본 발명은 물질 본연의 특성을 구현하는 원사(yarn)에 다양한 색상과 기능이 부가되게 여타의 혼합물질을 피복시키는데 이어 임의의 열 수축으로 옷감의 자연스러운 질감이 발현 가능한 다중구조의 코팅사와 코팅사를 제조하는 방법 및 이를 직조한 원단에 관한 것이다.

통상 폴리에스테르 원사에 폴리염화비닐(PVC)을 압출 코팅한 섬유는 탄성이 우수하고 주름이 잘 생기지 않으며, 형태 견지성, 항균성, 다양한 색상적용 등이 우수하여 다양한 제품에 , 블라인드, 벽지, 바닥재, 또는 생활용, 데코용, 전자제품용 및 가구용의 섬유로서 널리 사용되고 있다. 즉, PVC 코팅 섬유는 통상적으로 산업용에 적합한 물성을 확보하기 위해 고강도 PET 원사에 300 내지 1100 m/min의 코팅속도를 발휘하는 압출 코팅기를 이용하며 난연성, 방염성, 항균성 및 기타 기능성을 부가하여 코팅하고 있다.

예컨대 한국 등록특허공보 제10-0594992호 "직물의 제조 방법"에 의하면, 유리 섬유 또는 폴리에스테르 섬유의 외피에 PVC 등의 고분자 물질과 함께 가소제와 난연제를 포함하는 코팅제를 코팅하여 직물을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 개시된 PVC 코팅 섬유는 난연성, 방염성, 항균성, 인장강도, 신장율 등은 우수하나 압출코팅, 정경 및 직조 시 불량품이 발생할 경우 PET 원사와 PVC 코팅층간 분리의 어려움으로 인하여 재활용이 불가능하고 전량 폐기해야 하는 문제점이 있다. 특히, 폴리염화비닐은 환경호르몬과 소각 및 가공 시에 발생하는 다이옥신, 할로겐가스 등의 유해가스가 발생하는 문제점이 있었고, 인체에 유해할 뿐만 아니라 환경오염규제에도 저촉되는 문제점이 있었다.

최근에는 이러한 문제를 해결하기 위한 일환으로, 한국 등록특허공보 제10-1286628호 "친환경성 코팅사, 이의 제조방법, 이의 직물 및 이에 사용되는 코팅 조성물"을 제안하고 있다. 제안된 문헌에 따르면 폴리올레핀계 수지로 이루어진 코어층과 코어층과 같거나 다른 폴리올레핀계 수지 및 난연제 성분을 포함하는 코팅층의 이중구조로 구성하고 있다. 이러한 코팅사는 코어층과 코팅층이 폴리올레핀계로 이루어져 제품을 회수하여 분쇄한 뒤 재압출 컴파운딩을 거칠 경우, 재활용되어 무코어 압출사 또는 기타 산업재 용도로 제조될 수 있다. 또한, 기존 PVC 소재를 폴리올레핀으로 대체하는데 있어 문제되는 난연성을 해결하여, 블라인드, 바닥재, 벽지, 생활용품 및 기타 인테리어용으로 활용이 우수한 장점이 있다.

그러나 단순 코어층의 외면에 코팅층만이 피복됨에 따라 코어층과 코팅층간에 접착력이 낮아 코팅층이 쉽게 박리되어 결국, 내구성의 저하로 불량률이 높고 수명이 현저하게 단축되는 문제가 있다. 즉, 개구나 바디침 운동 시에 발생하는 마찰에 의해 코팅층이 벗겨져 원단 및 제품에 불량을 야기함은 물론, 그로 인한 제품의 수명이 단축되는 등의 심각한 문제가 있는 폐단이 있다.

한편, 한국 공개특허공보 제10-2016-0129420호 "벌키성이 우수한 이수축 폴리에스테르 혼섬사 및 그의 제조방법"처럼 수축률이 서로 다른 2종의 원사를 혼섬하여 원단을 제직한 다음, 후 가공 공정에서 열처리시켜 옷감에 자연스러운 질감이 발현하는 기술도 있다. 이러한 기술은 수축률이 높은 원사가 수축률이 상대적으로 낮은 원사로 하여금 변형되면서 크림프(Crimp)를 형성하는 것으로, 불규칙한 권축으로 벌키성과 다양한 질감을 갖도록 해 여성용 정장, 바지, 자켓 등의 소재로 많이 사용되고 있다.

그러나 앞에서 언급한 것과 같이 다양한 색상과 기능이 부가되게 여타의 혼합물질을 피복시킨 코팅사에는 적용이 어려워 다채로운 디자인으로 소비자의 욕구를 충족시키기에 미흡한 문제가 있다. 즉, 코팅사는 기본적으로 서로 다른 재질의 특성에 따라 열 수축에 의한 퍼징(Fuzzing)현상이 야기됨에 따라 이를 해결하기 위한 방안이 필요한 실정이다.

한국 등록특허공보 제10-0594992호 "직물의 제조 방법" 한국 등록특허공보 제10-1286628호 "친환경성 코팅사, 이의 제조방법, 이의 직물 및 이에 사용되는 코팅 조성물" 한국 공개특허공보 제10-2016-0129420호 "벌키성이 우수한 이수축 폴리에스테르 혼섬사 및 그의 제조방법"

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 서로 다른 수축률을 가진 원사가 합연된 중심사가 임의의 열 수축으로 인한 옷감의 자연스러운 질감을 발현하는데 이어 중심사의 외면에 다양한 색상과 기능을 부여하는 코팅층을 최적의 조건으로 피복시켜 퍼징현상을 방지함과 함께 전반적인 내구성을 향상한 고신축성 코팅사와 코팅사를 제조하는 방법 및 이를 직조한 원단을 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일면은 코팅사에 관한 것으로, 서로 다른 수축률을 가진 폴리(Poly)계 원사들이 합연된 한 가닥 이상의 중심사;와, 상기 중심사의 외면에 폴리(Polyo)계 수지가 피복된 코팅층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 중심사는 한 가닥 이상의 폴리에틸렌사 250d/48f와, 폴리에틸렌 고수축사 150d/48f가 교락노즐을 300m/min의 속도로 통과되면서 550d/f144의 단일로 합연된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 폴리에틸렌사는 통과 속도 대비 0.8~1.8%, 폴리에틸렌 고수축사는 통과 속도 대비 1.0~3.0% 오버피드의 비율로 교락노즐에 공급되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 코팅층은 압출다이스를 300m/min의 속도로 통과하는 중심사의 외면에 110~170℃로 용융된 에틸렌아크릴산(Ethylene Acrylic Acid)이 소정의 두께로 피복되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면은 고신축성 코팅사를 제조하는 방법에 관한 것으로, (A) 서로 다른 수축률을 가진 폴리(Poly)계 원사들을 준비하는 단계; (B) 준비된 원사들을 교락노즐에 통과시켜 단일의 중심사로 합연하는 단계; (C) 합연된 한 가닥 이상의 중심사를 폴리(Poly)계 수지가 용융된 압출다이스에 통과시키는 단계; 및 (D) 통과하는 중심사의 외면에 용융물을 토출시켜 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 (A)단계는 한 가닥의 폴리에틸렌사 250d/48f와, 두 가닥의 폴리에틸렌 고수축사 150d/48f를 준비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 (B)단계는 준비된 원사가 교락노즐을 300m/min의 속도로 통과되면서 550d/f144의 단일의 중심사로 합연되되, 폴리에틸렌사는 통과 속도 대비 0.8~1.8%, 폴리에틸렌 고수축사는 통과 속도 대비 1.0~3.0% 오버피드의 비율로 교락노즐에 공급되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 (C)단계는 에틸렌아크릴산(Ethylene Acrylic Acid)이 110~170℃로 용융되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 (D)단계는 압출다이스를 300m/min로 통과하는 중심사의 외면에 소정의 두께로 코팅층을 형성한 다음, 20~30℃의 냉각수에 담가 고착시키는 것을 특징으로 하는 한다.

본 발명의 또 다른 일면은 상기한 코팅사를 이용하여 직조한 원단을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 서로 다른 물성에 의한 수축률을 가진 원사가 합연된 중심사가 임의의 열 수축으로 인한 옷감의 자연스러운 질감을 발현하는데 이어 중심사의 외면에 다양한 색상과 기능을 부여하는 코팅층을 최적의 조건으로 피복시켜 환경오염물질을 배출하지 않으면서도 재활용이 가능한 기능과 더불어 퍼징현상을 방지함과 함께 중심사와 코팅층간의 접착력 강화로 전반적인 내구성과 수명이 향상되는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 코팅사를 절개하여 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 코팅사를 직조한 원단을 나타내는 참고사진.
도 3은 본 발명에 따른 코팅사의 변형예를 나타내는 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 도 1처럼 관련되며, 서로 다른 수축률을 가진 폴리(Poly)계 원사들이 합연된 한 가닥 이상의 중심사(10)가 임의의 열 수축으로 인한 옷감의 자연스러운 질감을 발현해주고, 도 2처럼 중심사(10)의 외면에 폴리(Polyo)계 수지가 피복된 코팅층(30)이 다양한 색상과 기능을 부여하는 코팅사에 관한 것으로 이하, 코팅사를 제조하는 과정을 토대로 설명하겠다.

먼저, 서로 다른 수축률을 가진 폴리(Poly)계 원사들을 준비하는 (A)단계를 거친다. 즉, 한 가닥의 폴리에틸렌사 250d/48f와, 두 가닥의 폴리에틸렌 고수축사 150d/48f를 준비하는 것이 좋다. 물론, 소비자의 요청에 따라 고강도 폴리에틸렌사 500d/144f를 조합할 수도 있다.

이어서 준비된 원사들을 교락노즐에 통과시켜 단일의 중심사(10)로 합연하는 (B)단계를 거친다. 즉, 준비된 원사를 300m/min의 속도로 권취하는 롤러에 걸어 10kgf/㎠ 에어압이 공급되는 교락노즐에 통과시켜 550d/f144의 단일의 중심사(10)로 합연한다. 여기서 폴리에틸렌사는 통과 속도 대비 0.8~1.8%, 폴리에틸렌 고수축사는 통과 속도 대비 1.0~3.0% 오버피드의 비율로 교락노즐에 공급하는 것이 안정적으로 교락된다.

이어서 합연된 한 가닥 이상의 중심사(10)를 폴리(Poly)계 수지가 용융된 압출다이스에 통과시키는 (C)단계를 거친다. 즉, 폴리계 수지로는 에틸렌아크릴산(Ethylene Acrylic Acid)을 이용하고, 110~170℃로 용융하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는 호퍼에 투입된 에틸렌아크릴산 원료를 110℃로 용융하고, 용융된 원료는 1차 챔버에서 150℃로 용융하며, 1차 용융된 원료는 2차와 3차 챔버에서 160℃로 서서히 용융한다. 3차까지 용융된 원료는 170℃로 가온 되면서 기어를 따라 분배유로를 통과해 압출다이스로 최종 이송된다.

마지막으로 통과하는 중심사의 외면에 용융물을 토출시켜 코팅층(20)을 형성하는 (D)단계를 거친다. 즉, 압출다이스를 300m/min로 통과하는 중심사(10)의 외면에 소정의 두께로 코팅층(20)을 형성한 다음, 20~30℃의 냉각수에 담가 고착시켜 코팅사를 완성한다. 완성된 코팅사는 섬도 550~563d, 강도 3.5~3.8g/d, 신도 22~24%, 열수축율 20~22%, 건열수축율 1.7~4.5%의 물성을 가진다. 이러한 코팅사를 경위사로 직조한 원단에 열을 가하는 텐터공정을 거치면, 도 2와 같은 현상처럼 랜덤하고 자연스러운 디자인을 창출할 수가 있다.

한편, 코팅층(20)은 중심사(10)의 외면에 2종 이상으로 분할된 상태로 피복되거나 타원형이나 각형으로 피복할 수가 있다. 예컨대, 도 3a처럼 적색안료가 첨가된 제1코팅층(20)은 중심사(10)의 일면에 피복되고, 녹색안료가 첨가된 제2코팅층(20)은 타면에 피복될 수가 있다. 이러한 코팅사는 다채로운 색상으로 다양한 심미감을 창출할 수가 있다.

그리고 도 3b처럼 다이스의 단면 형상을 변형하여 코팅사의 단면을 각형으로 피복할 수가 있는데, 이러한 코팅사를 이용한 원단이나 제품은 조도에 따른 다채로운 질감과 함께 제품에 따라 다양한 촉감을 구현할 수가 있다. 물론, 도 3c처럼 코팅층(20)을 각 면마다 상이한 안료를 각형으로 피복시켜 심미감과 질감 및 촉감을 동시에 구현할 수도 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 살펴보고 본 발명의 코팅사의 실질적인 효과가 유효함을 알아보고자 한다.

<<제1실험>>

제1실험은 코팅사를 구성하는 중심사의 합연비율에 따라 미치는 물성의 영향을 각각 알아보고자 한다. 먼저, 중심사를 구성할 원사로는 한 가닥의 폴리에틸렌사 250d/48f와, 폴리에틸렌 고수축사 150d/48f로 구성하였다. 준비된 원사를 300m/min의 속도로 권취하는 롤러에 걸어 10kgf/㎠ 에어압이 공급되는 교락노즐에 각각 통과시켜 550d/f144의 단일의 중심사로 합연하였다. 합연된 중심사에 대해서는 섬도, 강도, 신도, 열수축율, 건열수축율을 각각 측정해 보았다.

<중심사 준비>

	사속(mm/min)	한 가닥의 폴리에틸렌사 250d/48f	두 가닥의 폴리에틸렌 고수축사 150d/48f	에어압(kgf/㎠)
실시예1	300	0.8	2.0	10
실시예2	300	0.8	3.0	10
실시예3	300	0.8	1.0	10
실시예4	300	1.5	2.0	10

<측정결과>

	섬도(d)	강도(g/d)	신도(%)	열수수축율(%)	건열수축율(%)
실시예1	558.9	3.52	22.10	21.8	3.03
실시예2	562.5	3.64	24.03	20.6	4.44
실시예3	556.2	3.72	23.37	20.8	3.84
실시예4	556.2	3.70	23.84	20.8	1.75

측정결과 공급비율에 따른 물성의 큰 변화 없다는 것으로 비춰 볼 때, 교락노즐을 300m/min의 속도로 통과되면서 550d/f144의 단일의 중심사로 합연하되, 폴리에틸렌사는 통과 속도 대비 0.8~1.8%, 폴리에틸렌 고수축사는 통과 속도 대비 1.0~3.0% 오버피드의 비율로 교락노즐에 공급하는 것이 가장 적합하다는 것을 알 수가 있다.

<<제2실험>>

제2실험은 제1실험과 같은 동일한 방법으로 준비된 중심사의 외면에 에틸렌아크릴산(Ethylene Acrylic Acid)을 피복해 코팅층을 형성하여 코팅사를 완성하였다. 완성된 코팅사의 단면을 확대 촬영하여 육안으로 코팅 상태를 분석해 보았다.

<코팅조건>

호퍼(℃)	챔버1(℃)	챔버2(℃)	챔버3(℃)	Gear Pump(℃)	Spinning-block(℃)	Dies (℃)	Quenching (℃)	Winding speed (m/min)
110	150	160	165	170	170	170	25	300

<촬영결과>

제1실시예	제2실시예

제3실시예	제4실시예

분석결과 코팅층이 중심사로부터 편심의 정도가 심하지 않고, 다소 균일하게 코팅되었음을 확인할 수가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 중심사 20: 코팅층

Claims

코팅사에 있어서:
서로 다른 수축률을 가진 폴리(Poly)계 원사들이 합연된 한 가닥 이상의 중심사;와, 상기 중심사의 외면에 폴리(Polyo)계 수지가 피복된 코팅층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고신축성 코팅사.
제1항에 있어서,
상기 중심사는 한 가닥 이상의 폴리에틸렌사 250d/48f와, 폴리에틸렌 고수축사 150d/48f가 교락노즐을 300m/min의 속도로 통과되면서 550d/f144의 단일로 합연된 것을 특징으로 하는 고신축성 코팅사.
제2항에 있어서,
상기 폴리에틸렌사는 통과 속도 대비 0.8~1.8%, 폴리에틸렌 고수축사는 통과 속도 대비 1.0~3.0% 오버피드의 비율로 교락노즐에 공급되는 것을 특징으로 하는 고신축성 코팅사.
제1항에 있어서,
상기 코팅층은 압출다이스를 300m/min의 속도로 통과하는 중심사의 외면에 110~170℃로 용융된 에틸렌아크릴산(Ethylene Acrylic Acid)이 소정의 두께로 피복되는 것을 특징으로 하는 고신축성 코팅사.
고신축성 코팅사를 제조하는 방법에 있어서:
(A) 서로 다른 수축률을 가진 폴리(Poly)계 원사들을 준비하는 단계;
(B) 준비된 원사들을 교락노즐에 통과시켜 단일의 중심사로 합연하는 단계;
(C) 합연된 한 가닥 이상의 중심사를 폴리(Poly)계 수지가 용융된 압출다이스에 통과시키는 단계; 및
(D) 통과하는 중심사의 외면에 용융물을 토출시켜 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고신축성 코팅사의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 (A)단계는 한 가닥의 폴리에틸렌사 250d/48f와, 두 가닥의 폴리에틸렌 고수축사 150d/48f를 준비하는 것을 특징으로 하는 고신축성 코팅사의 제조방법.
제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (B)단계는 준비된 원사가 교락노즐을 300m/min의 속도로 통과되면서 550d/f144의 단일의 중심사로 합연되되, 폴리에틸렌사는 통과 속도 대비 0.8~1.8%, 폴리에틸렌 고수축사는 통과 속도 대비 1.0~3.0% 오버피드의 비율로 교락노즐에 공급되는 것을 특징으로 하는 고신축성 코팅사의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 (C)단계는 에틸렌아크릴산(Ethylene Acrylic Acid)이 110~170℃로 용융되는 것을 특징으로 하는 고신축성 코팅사의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 (D)단계는 압출다이스를 300m/min로 통과하는 중심사의 외면에 소정의 두께로 코팅층을 형성한 다음, 20~30℃의 냉각수에 담가 고착시키는 것을 특징으로 하는 고신축성 코팅사의 제조방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 의한 코팅사를 이용하여 직조한 원단.