KR20210085749A - 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (a) 준비된 극세사를 이용하여 환편기를 통해 환편 편직을 실시하되, 상기 환편 편직은, 캠에는 러닝 포지션, 클리어링 포지션, 변형 러닝 포지션, 터크 포지션 및 녹오버 포지션의 형태를 따라 홈이 순차적으로 형성되는 환편기에서 직조되고, 상기 홈에는 래치바늘이 연결되어, 상기 러닝 포지션, 상기 클리어링 포지션, 상기 변형 러닝 포지션, 상기 터크 포지션 및 상기 녹오버 포지션으로 이동되면 제1급사실은 제2급사 실의 뒤쪽에 위치되고, 기존 실은 상기 제2급사실의 앞쪽에 위치되되, 상기 환편기에서 직조된 편직물의 웨일과 코스의 신장률(%)은 13 내지 17(%)로 유지되도록 한 편직물을 편직하는 단계와; (b) 상기 편직물 표면에 부착된 각종 이물질을 제거하는 정련 공정을 실시하는 단계와; (c) 상기 편직물에 대하여 감량 및 분할을 실시하고, 염색을 실시하는 단계와; (d) 상기 편직물을 환원세정과 개폭을 실시하는 단계와; (e) 상기 편직물을 건조시키고, 그 표면을 기모-샌딩 가공을 실시하는 단계와; (f) 상기 편직물을 폴리우레탄 함침을 실시하는 단계와; (g) 상기 편직물을 건조와 샌딩과 세팅 공정을 거친 후, 발열 페이스트 프린트를 실시하는 단계;를 포함하는 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법을 제공한다.

Description

신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING KNITTED TEXTILE HAVING STRETCHING AND HEATING FUNCTION}

본 발명은 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신축 및 발열 기능을 갖도록 적정한 신축 기능과 발열 페이스트 프린트 공법이 적용된 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법에 관한 것이다.

나노탄소소재는 다양한 대량생산 기술 개발로 가격 경쟁력 부분에서 저가 대량생산이 가능해지고 있으며, 소재 특성상 물리, 기계, 화학적 성질이 우수해 다양한 응용성을 갖고 있어서, 다양한 산업 분야에 상용화될 수 있는 장점이 있다.

최근에는 섬유산업이 IT와 융복합화하며 웨어러블, 스마트 섬유로 점점 특화되어 산업이 발전되고 있고, 상기한 나노탄소소재의 열전도와 전기전도 특성을 활용한 생활용 제품 개발하여 기존 히팅 제품들의 문제점이 개선되어 편리하고 안정적인 제품을 제공하고 있는 추세이다.

그리고 탄소나노튜브(이하, CNT라 합니다.) 복합재료는 고분자 또는 금속기지에 CNT를 박막, 점액, 벌크 형태로 복합화하는 나노소재 기반 복합소재로, CNT는 구리(Cu)보다 1,000배나 전기전도도가 높고, 강철의 100배 수준인 뛰어난 강도를 지니고 있어, 복합재료 특성(전기전도도, 강도)과 기지 특성(성형성, 유연성, 경량, 강도 등)의 시너지 효과로 향상된 물성을 구현할 수 있으며, 전기전자 제품, 자동차 분야 등의 고성능화, 경량화, 소형화를 구현하는 용도로 사용되고 있다.

그런데, 상기 나노탄소소재 발열체는 의류용, 건축용, 생활용, 산업용 등 열이 필요한 다양한 용도로 사용되고 있으나, 대부분 발열체 공정 과정에서 필요로 하는 부분은 필름(PET, PU) 코팅이 대부분이어서, 유연성과 신축성이 필요한 산업분야와 제품에 사용하기에 한계가 있다.

그리고 생활용 섬유는 소비자의 새로운 욕구를 충족시킬 수 있는 고감성, 고부가가치 인테리어제품 개발에 주력하고 있으며, 기존 생활용품에 대한 인식 변화로 새로운 기능성과 친환경 소재를 활용한 다양한 제품 개발이 요구되는 실정이다.

또한, 생활용 섬유 제품들은 친환경 기능성 제품의 수요 증가 외에도 기존 산업의 고부가가치화를 이끄는 기술들이 중요하게 대두되고 있고, 캠핑 시장의 급격한 팽창으로 신축성과 온감이나 냉감 단열성이 우수한 코팅 소재 적용 레저용 섬유제품의 방수, 투습, 발수, 방풍의 기능 개선과 대중화가 이루어지고 있다.

또한, 고기능 레저 스포츠웨어, 친환경 고감성 소재, 보호, 군사용 제품 및 플랫폼 소재개발에 의한 용도 다면화를 통해 고부가가치 시장 영역 확대가 주력이 된다.

그리고 기존 제품 중 면이나 PET에 카본 페이스트가 도포된 발열체는 국부적인 온도 상승을 방지하기 위한 그물 형상 제직 과정이 필요하고, 카본 잉크 발열체 또한 전극으로 사용되는 은(Ag) 페이스트도 거리에 따른 저항 변화 및 단선 발생이 된다.

또한, 상기 면, PET 표면에 전도성 카본잉크를 코팅하여, 섬유기계에서 제직 후 발열되게 하거나, 일정 거리에 금속선 설치 후 전기를 인가하여 열에너지로 변환하는 방법으로 제직 또는 편직 면상 발열체를 제조하였다.

그런데, 상기한 종래의 제직 또는 편직 면상 발열체는, 흑연분말에 합성수지를 배합한 것이기 때문에 반복적인 열 공급시 열경화가 발생하고, 발열체 인장시 각 섬유간에 이격으로 저항값의 변화에 따라 파단이나 쇼트를 발생시켰다.

또한, 전도성 카본블랙은 일정하게 함침이 어려워 온도 분포 불안정을 발생시켰다.

그리고 종래의 편직물의 경우에는 발열 페이스트 프린트를 할 경우, 편직물의 구조상 평탄도가 떨어져 일정하게 프린트를 할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 편직물은, 신장률이 떨어져 발열 페이스트 프린트를 하는 경우, 발열 페이스트가 편직물로부터 깨어지거나 이탈이 되는 등의 변형이 되는 문제점이 있었다.

한편, 후술하는 본 발명과 관련된 선행특허문헌으로는 등록특허 제10-1856978호(2018년 05월 04일, 등록)의 표면개질을 통해 탄소접합율을 향상시킨 유리섬유를 이용한 발열직물 제조방법이 있다.

그리고 등록특허 제10-1172013호(2012년 08월 01일, 등록)의 발열직물 및 그 제조방법이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 편직물의 표면 평탄도를 향상시켜 발열 페이스트 프린트가 용이하게 이루어지게 하고, 편직물에 일정한 신장률이 부여되도록 하여 발열 페이스트 프린트 후 편직물에 변형이 생기지 않도록 한 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법은,

(a) 준비된 극세사를 이용하여 환편기를 통해 환편 편직을 실시하되, 상기 환편 편직은, 캠에는 러닝 포지션, 클리어링 포지션, 변형 러닝 포지션, 터크 포지션 및 녹오버 포지션의 형태를 따라 홈이 순차적으로 형성되는 환편기에서 직조되고, 상기 홈에는 래치바늘이 연결되어, 상기 러닝 포지션, 상기 클리어링 포지션, 상기 변형 러닝 포지션, 상기 터크 포지션 및 상기 녹오버 포지션으로 이동되면 제1급사실은 제2급사 실의 뒤쪽에 위치되고, 기존 실은 상기 제2급사실의 앞쪽에 위치되되, 상기 환편기에서 직조된 편직물의 웨일과 코스의 신장률(%)은 13 내지 17(%)로 유지되도록 한 편직물을 편직하는 단계와;

(b) 상기 편직물 표면에 부착된 각종 이물질을 제거하는 정련 공정을 실시하는 단계와;

(c) 상기 편직물에 대하여 감량 및 분할을 실시하고, 염색을 실시하는 단계와;

(d) 상기 편직물을 환원세정과 개폭을 실시하는 단계와;

(e) 상기 편직물을 건조시키고, 그 표면을 기모-샌딩 가공을 실시하는 단계와;

(f) 상기 편직물을 폴리우레탄 함침을 실시하는 단계와;

(g) 상기 편직물을 건조와 샌딩과 세팅 공정을 거친 후, 발열 페이스트 프린트를 실시하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 단계 (f)에서, 상기 폴리우레탄 함침은, 폴리우레탄 액에 편직물 담그고 맹글로 일정 두께 설정 후 통과시켜서 물과 DMF가 일정 비율로 섞여있는 응고조를 거쳐서 고체화시켜, 상기 편직물의 두께와 조직 사이에 폴리우레탄이 자리를 잡게 되게 한다.

본 발명에 있어서, 상기 단계 (g)에서, 상기 발열 페이스트 프린트는, 직물 인쇄장치의 발열 페이스트 프린트 장치를 통해 이루어지되, 상기 발열 페이스트 프린트 장치는, 발열 페이스트가 담긴 배쓰(bath)에 일부가 잠긴 메쉬롤이 설치되어 있고, 상기 메쉬롤에 맞물려 프레스롤이 설치되며, 상기 메쉬롤과 상기 프레스롤 사이로 상기 편직물이 투입되도록 구비되며, 상기 발열 페이스트 프린트 장치에 의해 상기 편직물의 일 표면에 발열 페이스트의 프린트가 이루어지며, 그리고 상기 메쉬롤의 일측에는 나이프가 설치되어 있어, 프린트의 두께를 일정하게 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 환편기를 이용하여 편직물을 직조하여 신장률이 일정 범위 내가 형성되도록 하고, 편직물에 폴리우레탄 함침 공정을 거친 후 발열 페이스트 프린트 공정을 실시하게 함으로써, 편직물의 표면 평탄도를 향상시킬 수 있다.

따라서 편직물에 발열 페이스트 프린트가 용이하게 이루어질 수 있고, 발열 페이스트 프린트 후 편직물에 변형이 생기지 않아 불량을 미연에 방지할 수 있으며, 고효율의 생활용 발열 편직 제품을 디양하게 개발할 수 있게 되었다.

도 1은 본 발명에 따른 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법을 순차적으로 나타내 보인 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법이 적용된 편직물을 직조하는 환편기의 래치바늘의 위치를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법이 적용된 직물 인쇄장치의 요부 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법을 순차적으로 나타내 보인 순서도가 도시되어 있다.

그리고 도 2에는 본 발명에 따른 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법이 적용된 편직물을 직조하는 환편기의 래치바늘의 위치를 나타내는 개략도가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법은,

우선, 준비된 극세사(Micro-Fiber)를 이용하여 환편기를 통해 환편 편직(Circular Knitting)을 실시한다.(단계 201, 203)

상기 환편 편직에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 캠에는 러닝 포지션(110), 클리어링 포지션(120), 변형 러닝 포지션(130), 터크 포지션(140) 그리고 녹오버 포지션(150)의 형태를 따라 홈이 순차적으로 형성된다.

상기 홈에는 래치바늘(80)이 연결되어 상기 홈의 위치를 따라서 이동되면서 편성작업이 이루어지고, 상기 래치바늘(80)은 몸통(88)과 후크(30) 및 래치(40)로 구성된다.

상기 래치(40)는 상기 몸통(88)에 힌지 결합되어 있다.

상기 홈을 따라서 이동되는 래치바늘(80)이 러닝 포지션(110)에 위치되면 기존 실(18)은 후크(30)에 걸쳐진 상태가 된다.

그리고 래치바늘(80)이 러닝 포지션(110)에서 클리어링 포지션(120)으로 이동되면 기존 실(18)은 래치(40)를 하방으로 회전시키면서 몸통(88)의 둘레에 걸리고 후크(30)에는 제1급사실(28)이 걸치게 된다.

또한, 상기 래치바늘(80)이 클리어링 포지션(120)에서 변형 러닝 포지션(130)으로 이동되면, 기존 실(18)은 래치(40)를 상방으로 이동시키면서 래치(40)의 외측 둘레를 감싸는 형태가 되고, 상기 제1급사실(28)은 후크(30)에 걸친 상태가 유지된다.

그리고 상기 래치바늘(80)이 변형 러닝 포지션(130)에서 터크 포지션(140)으로 이동되면, 상기 제1급사실(28)이 래치(40)를 하방으로 회전시키면서 래치(40)의 둘레에 걸쳐지고, 제2급사실(38)이 후크(30)에 걸치게 된다.

이때, 기존 실(18)은 래치(40)의 하방 몸통(88)에 걸쳐지고, 상기 제1급사실(28)은 하방으로 회전된 래치(40)의 둘레에 걸쳐진 상태이므로, 래치(40)를 기준으로 기존 실(18)은 하방에 위치되고, 상기 제1급사실(28)은 상방에 위치된다.

또한, 상기 래치바늘(80)이 터크 포지션(140)에서 녹오버 포지션(150)으로 이동되면, 래치바늘(80)이 하방으로 이동되면서 기존 실(18)에 의해 래치(40)가 상방으로 이동되어 상기 제1급사실(28)은 상기 제2급사실(38)의 뒤쪽에 위치되어 제1루프(39)를 형성하고, 기존 실(18)은 상기 제2급사실(38)의 앞쪽에 위치되어 제2루프(49)를 형성한다.

이와 같은 방법으로 편직된 편직물은, 루프를 앞과 뒤쪽으로 동시에 형성함으로써 신장률이 일정 범위로 한정되게 할 수 있어, 후술하는 발열 페이스트 프린트 공정에서 발열 페이스트 형성이 용이하면서도 형성된 발열 페이스트층(또는 발열층)이 사용 중에도 변형이나 파손이 되지 않는 물리적 특성을 달성할 수 있다.

이러한 물리적 특성의 달성의 구현 여부를 확정하기 위해 다음과 같은 시험을 실시하였다.

시료(편직물) 1은 발열 페이스트 프린트 공정을 실시하지 않았고, 시료 2의 경우에는 후술하는 발열 페이스트 프린트 공정을 실시하였다.

그리고 상기 시료 1,2에 대하여 신장률(%) 시험(컷 스트립법(cut strip method))을 실시하고, 다음과 같은 값을 얻었다.

상기 시료 1,2에 대하여 4.9N/5cm의 일정 하중을 가하였고, 초하중은 29.4mN으로 하였으며, 파지거리 및 표시간격은 200mm으로 하였고, 인장속도는 200mm/min으로 하였다.

상기한 시험에서 시료 1의 신장률(%)이 13~15(%) 정도를 나타내었고, 시료 2의 신장률(%)이 14~17(%) 정도를 나타내었다.

상기한 바와 같이, 시료 1,2 모두 거의 유사한 물리적 특성을 나타내었다.

따라서 본 발명에 따른 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법에 의해 편직된 편직물은 발열 페이스트 프린트 공정을 실시하더라도 사용 중에 발열층이 변형되지 않음을 알 수 있다.

즉, 외력이 작용하는 경우에도 편직물은 손상이 되지 않는 것을 알 수 있다.

이어서, 편직물 표면에 부착된 각종 이물질 예컨대, 오일(oil)이나 불순물 등을 동시 제거하는 정련(Scouring) 공정을 실시한다.(단계 205)

그리고 편직물에 대하여 감량(Weight reduction) 및 분할(Splitting)을 실시하여 한 가닥 당 0.5데니어(denier) 또는 그 이하가 되는 섬유다발을 형성한다.(단계 207)

또한, 소정 염료를 이용하여 염색(Dyeing)을 실시하고, 염색 후에 편직물에 표면에 잔존하는 미염착 염료를 제거하기 위해 세정제를 이용하여 소정 온도와 시간 내에서 환원세정(Reduction clearing)을 실시하고, 개폭(Fabric opening)을 실시한다.(단계 209, 211, 213)

그런 후, 편직물을 건조시키고, 그 표면을 샌딩(sanding)하여 기모(raising)가 형성되도록 하는 기모-샌딩 가공을 실시한다.(단계 215, 217)

이어서, 폴리우레탄(PU) 함침(dipping)을 실시한다.(단계 219)

이를 보다 구체적으로 설명하면, 폴리우레탄 액에 편직물 담그고 맹글(mangle)로 일정 두께 설정 후 통과 시켜서(스퀴징; squeezing) 물과 DMF(dimethylfumarate; 디메틸푸마레이트)가 일정 비율로 섞여있는 응고조(Coagulation tank)를 거쳐서 고체화시킨다.

이러한 과정을 거치면 편직물의 두께와 조직 사이에 폴리우레탄이 자리를 잡게 되고 상기 DMF가 빠져나간 자리에는 미세한 공극이 형성된다.

이러한 과정을 거친 편직물은 평탄도가 가죽과 같은 정도로 향상됨은 물론이고, 신축 및 탄성이 부여된 편직물이 제조된다.

이어서, 건조와 샌딩과 세팅 공정을 거친 후, 발열 페이스트 프린트를 실시한다.(단계 221, 223, 225, 227)

상기 단계에서 발열 페이스트 프린트 공정 이외의 단계는 공지 기술이므로, 여기에서는 발열 페이스트 프린트 단계에 대해 보다 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명에 따른 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법이 적용된 직물 인쇄장치의 요부 구성이 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 직물 인쇄장치의 발열 페이스트 프린트 장치는, 발열 페이스트(예컨대, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene) 또는 은(Ag) 페이스트)가 담긴 배쓰(bath)(7)에 일부가 잠긴 메쉬롤(mesh roll)(3)이 설치되어 있고, 이 메쉬롤(3)에 맞물려 프레스롤(press roll)(1)이 설치되며, 상기 메쉬롤(3)과 프레스롤(1) 사이로 상기 단계 225 과정을 거친 편직물(5)이 투입된다.

그러면, 상기 편직물(5)의 일 표면에 발열 페이스트의 프린트가 이루어진다.

이때, 상기 메쉬롤(3)의 일측에는 나이프(Knife)(9)가 설치되어 있어, 프린트의 두께를 일정하게 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법은, 편직물의 표면 평탄도를 향상시켜 발열 페이스트 프린트가 용이하게 이루어지게 하고, 편직물에 일정(약 13~17%)한 신장률이 부여되도록 하여 발열 페이스트를 직접 프린트함으로써, 사용 중에 발열 편직물에 변형이나 불량이 생기지 않도록 하였다.

따라서 고효율이고 품질이 우수한 생활용 발열 편직물 제품을 다양하게 개발할 수 있게 되었다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1. 프레스롤
2. 메쉬롤
5. 편직물
7. 배쓰
9. 나이프
18. 기존 실
30. 후크
40. 래치
80. 래치바늘
88. 몸통
110. 러닝 포지션
120. 클리어링 포지션
130. 변형 러닝 포지션
140. 터크 포지션
150. 녹오버 포지션

Claims (3)

1. (a) 준비된 극세사를 이용하여 환편기를 통해 환편 편직을 실시하되, 상기 환편 편직은, 캠에는 러닝 포지션, 클리어링 포지션, 변형 러닝 포지션, 터크 포지션 및 녹오버 포지션의 형태를 따라 홈이 순차적으로 형성되는 환편기에서 직조되고, 상기 홈에는 래치바늘이 연결되어, 상기 러닝 포지션, 상기 클리어링 포지션, 상기 변형 러닝 포지션, 상기 터크 포지션 및 상기 녹오버 포지션으로 이동되면 제1급사실은 제2급사 실의 뒤쪽에 위치되고, 기존 실은 상기 제2급사실의 앞쪽에 위치되되, 상기 환편기에서 직조된 편직물의 웨일과 코스의 신장률(%)은 13 내지 17(%)로 유지되도록 한 편직물을 편직하는 단계와;
   (b) 상기 편직물 표면에 부착된 각종 이물질을 제거하는 정련 공정을 실시하는 단계와;
   (c) 상기 편직물에 대하여 감량 및 분할을 실시하고, 염색을 실시하는 단계와;
   (d) 상기 편직물을 환원세정과 개폭을 실시하는 단계와;
   (e) 상기 편직물을 건조시키고, 그 표면을 기모-샌딩 가공을 실시하는 단계와;
   (f) 상기 편직물을 폴리우레탄 함침을 실시하는 단계와;
   (g) 상기 편직물을 건조와 샌딩과 세팅 공정을 거친 후, 발열 페이스트 프린트를 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (f)에서, 상기 폴리우레탄 함침은,
   폴리우레탄 액에 편직물 담그고 맹글로 일정 두께 설정 후 통과 시켜서 물과 DMF가 일정 비율로 섞여있는 응고조를 거쳐서 고체화시켜, 상기 편직물의 두께와 조직 사이에 폴리우레탄이 자리를 잡게 되게 하는 것을 특징으로 하는 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (g)에서, 상기 발열 페이스트 프린트는,
   직물 인쇄장치의 발열 페이스트 프린트 장치를 통해 이루어지되,
   상기 발열 페이스트 프린트 장치는, 발열 페이스트가 담긴 배쓰(bath)에 일부가 잠긴 메쉬롤이 설치되어 있고, 상기 메쉬롤에 맞물려 프레스롤이 설치되며, 상기 메쉬롤과 상기 프레스롤 사이로 상기 편직물이 투입되도록 구비되며,
   상기 발열 페이스트 프린트 장치에 의해 상기 편직물의 일 표면에 발열 페이스트의 프린트가 이루어지며,
   그리고 상기 메쉬롤의 일측에는 나이프가 설치되어 있어, 프린트의 두께를 일정하게 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 신축 발열 기능이 채용된 편직물 제조방법.

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