KR20230068014A - 마모강도와 물성 향상된 듀얼 컴포지트 복합 방적사 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면 듀얼 컴포지트 복합방적사 제조기술은 사이로필 방적기술을 응용한 것으로 사이로필 정방기에 공급되는 1개의 단섬유 로빙과 2개의 필라멘트사가 정방기 프런트롤러를 후면에 있는 멀티 컨덴서를 통과하면서 방출된 3개의 섬유가 삼각구역(Triangular zone)형태를 이루면서, 단섬유 로빙을 중심으로 Y-Point지점에서 필라멘트가 양쪽 2부위에서 감싸지는 안정적인 구조 형태로 꼬임이 가해지는 복합구조방적사를 제조하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에 의해 1개의 필라멘트로 이루어지는 일반적인 사이로필 방적사보다 원사의 물성 향상과 내마모성이 우수한 복합방적사 제조가 가능하고, 양쪽에서 2개의 필라멘트가 꼬임이 가는 구조이므로 일반 사이로필 방적사 꼬임수(tpm) 대비 20~30%정도 적은 꼬임수로도 원사 물성이 유지된다. 따라서 정방기 속도를 동일하게 유지할 경우 방적 생산성도 20~30% 향상되는 듀얼 컴포지트(Dual composite) 방적사를 제공할 수 있게 되었다.
Description
본 발명은 장섬유인 필라멘트사가 중앙부 단섬유로부터 양쪽 2부위에서 대칭적으로 감싸지는 형태로 꼬임이 가해지는 듀얼 컴포지트 복합 방적사 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
복합 방적사는 섬유기술의 발전으로 개발된 것으로, 일반적인 방적사는 단섬유를 방적기를 통해 방적사로 제조하여 의류, 커튼 등의 생활용품에 사용하였으나, 기술이 발전하면서 섬유의 사용되는 산업분야의 증가와 다양한 소비자의 취향에 따른 섬유의 기능성 확대 등을 이유로 복합 방적사가 개발되었다.
일반적인 복합 방적사는 천연섬유의 흡수성, 촉감 등의 장점과 합성수지로 제조되는 합성섬유의 인장강도, 내열성 등이 우수한 물성과 다양한 기능성 등의 장점을 모두 가지는 것을 목적으로 개발되었으며, 이러한 물성을 충족시키기 위하여 다양한 형태 및/또는 성분의 로빙, 필라멘트 등이 적용되고 있다.
한편, 사이로필(Siro-fil)은 쿨 울(Cool Wool)의 일종으로 호주연방산업과학기술처(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, CSIRO)에서 개발한 Sirospun 방적기술을 국제양모사무국(國際羊毛事務局, International Wool Secretariat)이 상품 다양화를 위해 개선, 실용화시킨 기술이다.
이러한 사이로필은 일반적으로 방적공정에서 링 정방기(Ring spinning machine)를 사용하여 직접 2합사를 방출함으로써 복합 방적사를 제조하는 기술을 말하며, 일반적으로 정방과 합사, 연사공정을 동시에 수행함으로써 제조된다.
이렇게 제조된 사이로필은 세 번수 원사를 제조하는데 적합한 방적기술이며, 특히 두께를 얇은 원단을 제조하는데 매우 유용성이 높은 기술이다.
그러나, 이러한 사이로필을 통해 제조되는 방적사는 1개의 로빙과 1개의 필라멘트사로 구성되는데, 이의 단면 구조를 살펴보면 한쪽 방향에서만 필라멘트의 압력이 가해져 실 측면이 파상형을 이루게 되므로, 동물성 천연섬유를 포함하는 로빙과 이종의 필라멘트사를 적용한 사이로필 방적사를 제조하는 경우, 복합 방적사의 구조 불균형을 초래하므로, 제조된 복합 방적사의 기계적 물성이 낮을 뿐만 아니라, 모우 발생이 과다하거나 균제도가 저감될 수 있으며, 경우에 따라서는 외면에 필라멘트 촉감이 발현되는 한계가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 동물성 천연섬유를 포함하는 로빙과 이종의 필라멘트사를 포함하더라도 내마모성 등의 기계적 물성이 우수한 사이로필 복합 방적사 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일실시예는,
서로 상이한 복수개의 단섬유 슬라이버를 준비하는 준비단계;
준비된 단섬유 슬라이버를 혼합하여 혼방 슬라이버를 제조하는 즐모공정 단계;
제조된 혼방 슬라이버를 가연하여 혼방 로빙을 제조하는 전방단계;
혼방 로빙을 2개의 필라멘트사와 함께 듀얼 컴포지트 정방기에 투입하고 정방하여 듀얼 컴포지트 복합 방적사를 제조하는 정방공정 단계; 및
복합 방적사를 가습 및 가열하는 사증 공정 단계;를 포함하며,
상기 정방공정 단계에서 멀티 콜렉터 및 필라멘트 텐션장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법을 제공한다.
여기서, 상기 멀티 콜렉터는 혼방 로빙을 공급하는 백롤러와 제조된 복합 방적사를 권취하는 프런트 롤러 사이에 위치하고, 상기 백롤러로부터 공급된 혼방 로빙에 대하여 2개의 필라멘트사가 소정의 각도로 정방교연되도록 혼방 로빙과 필라멘트사들을 가이드하는 복수의 가이더를 구비할 수 있다.
또한, 상기 필라멘트 텐션장치는 백 롤러와 프런트 롤러를 고정하는 펜듈럼 암에 장착되어, 멀티 콜렉터로 진행하는 2개의 필라멘트에 각각 동일한 장력을 부여하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예는,
1개의 혼방 로빙과; 상기 로빙의 각각 일측 및 타측에 위치하며 로빙을 감싸는 2개의 필라멘트사;를 포함하는 듀얼 컴포지트 복합 방적사를 제공한다.
여기서, 상기 혼방 로빙은 양모, 슈퍼워시 양모, 캐시미어 및 모헤어 중 1종 이상의 동물성 천연섬유; 및 폴리에스테르, 나이론, 메타 아라미드, 파라 아라미드, 리사이클 폴리에스테르, 아크릴 및 모다아크릴 중 1종 이상의 유기 합성섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 2종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 필라멘트사는 폴리에스테르, 리사이클 폴리에스테르, 나이론6, 나이론66, 스판덱스, 아크릴로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 필라멘트사는 10 내지 30 데니어의 섬도를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 꼬임수는 KS K 0418:2019 기준 550 내지 850tpm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 인장강도는 KS K ISO 2062:2009 기준 15.0 내지 25.0cN/tex인 것이 바람직하다.
또한, 상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사는 직물 제조 시 KS K ISO 12947-2:2016 마틴데일법에 따른 직물의 마모강도가 25,000 회 이상인 것일 수 있다.
또한, 상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사에 함유된 동물성 천연섬유의 혼용률은 25 내지 65%일 수 있다.
또한, 상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사는 복합 방적사 중량 중 단섬유로 구성되는 혼방 로빙의 섬유 소재의 중량비가 80~99중량%이고, 2개의 필라멘트의 섬유 소재의 중량비가 1~20중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 1개의 혼방단섬유를 중심으로 2개의 필라멘트가 감싸는 원사 구조를 갖는 듀얼 컴포지트 방적사를 형성하므로, 복합 방적사의 표면에 노출되는 모우가 적고 매끈해져 시원한 촉감을 제공한다. 따라서 본 발명에 따른 듀얼 컴포지트 방적사로 제직된 모직물은 광택이 있고 적당한 고시감(Koshi handle, Stiffness) 하리감(Hari handle, Anti-drape) 등 촉감이 춘추나 춘하복에 적합한 원사를 제공할 수 있으며, 일반 사이로필에서 제공하지 못했던 내마모성 및 물성이 우수한 자동차 내장재와 같은 산업용 제품과 신발, 레깅스 등 생활 및 스포츠 의류에 부합되는 제품특성을 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 듀얼 컴포지트 복합 방적사를 생산하는 제조방법 및 이를 통하여 생산된 복합 방적사는 물성이 향상되어 정방기에서 제조된 단사를 합사, 연사 등 추가 방적공정을 생략할 수 있고, 정방공정에서도 2개의 필라멘트가 1개의 로빙을 중심으로 대칭을 이루어 감싸는 원사구조를 이루므로, 일반 사이로필 방적사 대비 적은 꼬임수로도 방적이 가능하고, 따라서 방적 생산성이 20 내지 30% 향상되어 방적공정의 제조원가를 절감하는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 개념도이다.
도 2은 본 발명의 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 제조공정 개념도이다.
도 3은 본 발명의 듀얼 컴포지트 방적설비에 사용되는 멀티 컨덴서 입체도면이다.
도 4은 본 발명의 듀얼 컴포지트 복합 방적사 제조를 위한 필라멘트 텐션장치이다.
도 5은 본 발명의 듀얼 컴포지트 복합 방적사 제조공정도이다.
도 6은 본 발명의 일반 사이로필과 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 원사단면 비교도이다.
도 7은 본 발명의 일반 사이로필과 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 원사측면사진이다.
도 8은 본 발명의 일반 사이로필과 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 균제도를 비교한 그래프이다.
도 9은 본 발명의 일반 사이로필과 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 인장강도를 비교한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일반 사이로필과 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 인장신도를 비교한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일반 사이로필과 듀얼 컴포지트 원단의 내마모도를 비교한 그래프이다.
도 2은 본 발명의 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 제조공정 개념도이다.
도 3은 본 발명의 듀얼 컴포지트 방적설비에 사용되는 멀티 컨덴서 입체도면이다.
도 4은 본 발명의 듀얼 컴포지트 복합 방적사 제조를 위한 필라멘트 텐션장치이다.
도 5은 본 발명의 듀얼 컴포지트 복합 방적사 제조공정도이다.
도 6은 본 발명의 일반 사이로필과 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 원사단면 비교도이다.
도 7은 본 발명의 일반 사이로필과 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 원사측면사진이다.
도 8은 본 발명의 일반 사이로필과 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 균제도를 비교한 그래프이다.
도 9은 본 발명의 일반 사이로필과 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 인장강도를 비교한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일반 사이로필과 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 인장신도를 비교한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일반 사이로필과 듀얼 컴포지트 원단의 내마모도를 비교한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해 되어야 한다.
본 발명에서, “포함한다”또는 “가지다”등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, “번수”란 복합 방적사의 굵기를 말하는 것으로서, 구체적으로는 기준 중량 1g 및 단위 길이 1meter로 조절된 소모(Worsted)나 방모(Woolen) 방적사의 굵기를 1메트릭 번수(Nm)로 정의하는 항중식 번수 시스템(Constant weight system)을 사용한다. 이러한 번수 단위는 공통식 미터번수(Metric count; Nm)를 사용한다.
또한, 본 발명에서, “꼬임수”란 원사, 구체적으로는 방적사의 미터당 꼬이는 횟수를 의미하는 것으로서, KS K 0418에 따라 측정될 수 있다.
아울러, 본 발명에서, “연계수”란 밀도는 같지만 번수가 서로 다른 실들의 꼬임 먹임의 세기를 특징으로 하는 값으로서, 하기 식 1에 의해 정의될 수 있다:
[식 1]
이때, α는 연계수, tpm은 꼬임수, Nm는 방적사의 번수를 나타낸다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
듀얼 컴포지트 복합 방적사의 제조 방법
본 발명은 서로 다른 성분으로 구성되는 복수개의 단섬유 슬라이버를 준비하는 준비단계;
상기 복수개의 단섬유 슬라이버를 혼합하여 혼방 슬라이버를 제조하는 즐모단계;
제조된 혼방 슬라이버에 꼬임을 가하여 혼방 로빙을 제조하는 전방단계;
로빙을 2개의 필라멘트사와 함께 듀얼 컴포지트(Dual composite) 정방기에 투입하고 정방하여 듀얼 컴포지트 복합 방적사를 제조하는 정방단계; 및
복합 방적사를 가습·가열하는 사증단계;를 포함하며,
상기 정방공정 단계에서 멀티 콜렉터 및 필라멘트 텐션장치를 사용하는 것을 특징으로 하는, 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 제조방법은 듀얼 컴포지트 복합 방적사를 제조하기 위한 것으로서, 듀얼 컴포지트 복합 방적사란 서로 다른 성분의 슬라이버가 혼합된 혼방 슬라이버를 이용하여 로빙을 제조하고, 제조된 로빙과 복수의 필라멘트사와 함께 정방함으로써 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 제조방법은 서로 다른 성분으로 구성되는 복수개의 단섬유 슬라이버를 준비하는 준비단계를 포함한다.
이때, 상기 혼방 슬라이버는 서로 다른 성분, 예컨대 2종 이상 또는 3종 이상의 성분으로 구성될 수 있다. 하나의 예로서, 상기 혼방 슬라이버는 양모, 슈퍼워시 양모, 캐시미어, 모헤어, 폴리에스테르, 나이론, 메타 아라미드, 파라-아라미드, 리사이클 폴리에스테르, 아크릴 및 모다아크릴로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 단섬유 슬라이버로부터 유래된 것일 수 있다.
또한, 상기 단섬유 슬라이버는 섬유장의 길이가 50Hmm 내지 85Hmm로 제어되는 것이 바람직하다. 섬유장의 길이가 제어되지 않은 상태에서 방적을 실시할 경우 믹싱 상태가 불량하고, 방적기에 감기거나 절단되고, 단섬유 로스 발생의 문제가 발생할 수 있다.
아울러, 상기 제조방법은 준비된 복수개의 단섬유 슬라이버를 혼합하여 혼방 로빙을 제조하는 즐모 단계를 포함한다.
상기 즐모 단계는 범프 길(Bump Gill), 믹서(Mixer), 길 박스(Gill Box), 콤버(Comber), 길 박스(Gill Box)의 단계를 거쳐 진행되며, 본 단계를 거치는 동안 울, 폴리에스터, 메타-아라미드 등의 합성 섬유에 복수회의 길링 공정 및 믹싱, 코밍 공정을 실시하여, 불순물을 제거하고 균일하게 혼합되어, 투입된 이종 슬라이버의 균일한 믹싱을 달성하고 제조된 슬라이버의 균제도 제어가 이루어진다.
또한, 상기 제조방법은 제조된 혼방 슬라이버를 연조 및 조방하여 혼방 로빙을 제조하는 전방 공정을 포함하는 것으로, 전방 공정은 슬라이버를 잡아 늘리고 꼬임을 가하여 20G/M이상의 굵은 슬라이버를 0.2 내지 0.5G/M의 가는 로빙으로 만드는 공정이 포함된다.
또한, 상기 제조방법은 제조된 로빙을 2개의 필라멘트사와 함께 듀얼 컴포지트(Dual composite) 정방기에 투입하고 정방하여, 듀얼 컴포지트 복합 방적사를 제조하는 정방단계를 포함한다. 정방단계에서는 로빙 및 필라멘트에 드래프팅(Drating, 연신), 트위스팅(Twisting, 가연), 와인딩(Winding, 권취) 효과가 작용하여 듀얼 컴포지트 복합 방적사가 제조된다. 본 발명에서 목적으로 하는 내마모성이 향상된 듀얼 컴포지트 복합 방적사를 제조하기 위하여, 사이로필 정방기에 (1) 필라멘트 고정용 크릴 설치, (2) 필라멘트 2가닥 공급, (3) 멀티 콜렉터 사용, (4) 필라멘트 텐션 장치의 사용이 필수적이다.
정방 단계에서는, 1개의 혼방 로빙은 백롤러는 통과하여 공급되고, 필라멘트 크릴을 통과하여 2개의 필라멘트사가 공급된다. 공급된 1개의 혼합 로빙과 2개의 필라멘트사가 정방기 백롤러와 프런트롤러를 사이에 위치하는 멀티 컨덴서를 통과하면서 방출된 3개의 섬유는 삼각구역(Triangular zone)형태를 이루게 된다. 단섬유 로빙을 중심으로 듀얼 컴포지트 복합 방적사와 필라멘트사가 교연하며 형성하는 Y-Point지점에서, 필라멘트가 양쪽 2부위에서 감싸지는 듀얼 컴포지트 복합 방적사가 제조된다.
이때, 멀티 콜렉터는 프런트롤러를 통과하면서 방출된 3개의 섬유가 삼각구역(Triangular zone)형태를 이루면서, 혼방 로빙을 중심으로 Y-Point지점에서 필라멘트가 양쪽 2부위에서 감싸지는 안정적인 구조 형태로 꼬임이 가해지는 듀얼 컴포지트 복합 방적사를 제조하는 장치이다. 멀티 콜렉터는 Y-Point에서 나타나는 필라멘트사의 꼬임각을 일정하게 유지시켜 복합사의 정방교연시 혼방 로빙에 대한 2개의 필라멘트사의 교연 위치를 일정하게 하여, 정방교연된 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 2개의 필라멘트사가 로빙을 중심으로 대칭하여 위치하도록 한다. 혼방 로빙과 2개의 필라멘트사가 일정한 꼬임각을 유지하지 못할 경우, 정방교연된 복합 방적사의 필라멘트사가 복합사 표면에서 하나의 필라멘트로 합쳐지거나, 불균일한 간격으로 나타나는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 필라멘트 텐션 장치는 정방기의 상단과 하단에 각각 마련되어 백 롤러와 프런트 롤러를 고정하는 펜듈럼 암에 위치하여, 2개의 필라멘트사에 일정한 장력을 부여하는 역할을 수행한다. 상기 장력은 멀티 콜렉터에 의해 소정의 각도로 혼방 로빙에 공급되는 필라멘트사가 공급된 각도에 따라, 즉 일정한 꼬임각으로 혼방 로빙에 대칭으로 꼬이게 하며, 이를 통해 복합 방적사의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.
또한, 필라멘트 텐션 장치는 멀티 콜렉터로 진입하는 2개의 필라멘트사의 장력을 서로 동일하게 작용하도록 조절한다. 멀티 콜렉터로 진입하는 2개의 필라멘트사의 장력이 서로 상이할 경우, 2개의 필라멘트가 복합사 표면에서 한쪽으로 쏠리면서 2개의 필라멘트사가 합쳐지는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 상기 제조방법은 제조된 듀얼 컴포지트 복합 방적사에 가습 및 가열을 실시하는 사증단계를 포함한다. 사증단계에서는 제조된 복합 방적사에 수분과 열을 가하여, 복합 방적사 표면에 교연되어있는 필라멘트에 열 고정(Steam set)을 실시한다. 사증단계를 통하여, 스날(Snarling) 현상, 정전기를 제거하고, 광택 개선, 구김성 감소, 수분율 증대, 염료와의 친화력을 증진시키는 효과를 부여한다.
또한, 일반적인 정방 사증단계 조건은 80 내지 95℃의 온도에서 20 내지 30분간 실시하는 것이나, 본 발명의 일 실시예에서는 110℃의 온도에서 10 내지 20분간 실시하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제조방법에 추가적으로 단사단계를 실시할 수 있다. 제조된 복합 방적사의 외관에 존재하는 모우를 제거함으로써, 제조된 복합 방적사의 결점을 제거하여 제품의 질을 높이고, 제조된 복합 방적사를 콘(Cone) 형태의 보빈으로 옮겨 담거나, 염색 공정에 적용할 수 있도록 실을 무르게 감는 소프트 와인딩(Soft winding)을 실시 하여 후속 공정의 효율을 높일 수 있다.
듀얼 컴포지트 복합 방적사
본 발명은 1개의 혼방 로빙과; 상기 로빙의 각각 일측 및 타측에 위치하며 로빙을 감싸는 2개의 필라멘트사;를 포함하는 복합 방적사로서, 상기 2개의 필라멘트는 로빙을 중심으로 대칭하는 구조를 포함하는 듀얼 컴포지트(Dual compostie) 복합 방적사를 제공한다.
본 발명에 따른 듀얼 컴포지트 복합 방적사는 상술된 제조방법에 의해 제조되는 것으로서, 상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사는 도 1에 나타낸 바와 같이 동물성 천연섬유를 포함하는 혼방 로빙(blended Roving)을 중심으로 이종의 필라멘트사가 대칭을 이루며 혼방 로빙의 표면에 꼬인 단면 구조를 갖는다. 상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사는 이러한 구조를 가짐으로써 인장강도, 인장신유 등의 기계적 물성이 우수하며, 이를 포함하는 직물 및/또는 편물은 내마모성이 뛰어난 이점이 있다.
이때, 상기 혼방 로빙은 양모, 슈퍼워시 양모, 캐시미어, 모헤어, 폴리에스테르, 나이론, 메타 아라미드, 파라 아라미드, 리사이클 폴리에스테르, 아크릴, 모다아크릴로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 2종 이상을 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 혼방 로빙은 양모, 슈퍼워시 양모 등의 동물성 천연섬유와 폴리에스테르 섬유, 구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalte, PET) 섬유 등의 유기 합성 섬유를 함께 포함할 수 있다. 본 발명의 혼방 로빙은 동물성 천연섬유와 유기 합성 섬유를 함께 포함하여 기계적 물성이 높으면서, 단열성, 촉감 등이 우수한 이점을 갖는다.
또한, 상기 혼방 로빙의 외주면에 대칭으로 꼬이게 되는 2개의 필라멘트사로는 폴리에스테르, 리사이클 폴리에스테르, 나일론6, 나일론66, 스판덱스, 아크릴로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 필라멘트사는 폴리아마이드 섬유인 나일론66이나 폴리에스테르 섬유인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등을 함유하는 섬유를 선택적으로 포함할 수 있으며, 2개의 필라멘트사는 그 종류가 동일하게나 또는 상이할 수 있다.
아울러, 상기 필라멘트사는 일정한 두께를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 필라멘트사의 평균 두께, 즉 섬도는 10 내지 30 de일 수 있고, 구체적으로는 10 내지 25 de, 15 내지 25 de; 또는 18 내지 23 de일 수 있다.
또한, 상기 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사의 꼬임수(tpm)는 550 내지 850tpm일 수 있으며, 구체적으로는 570 내지 820 tpm; 550 내지 700 tpm; 550 내지 650 tpm; 650 내지 850 tpm; 또는 600 내지 750 tpm;일 수 있다.
상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사는 기계적 물성이 우수하여 높은 인장강도를 나타낼 수 있고, 이를 포함하는 직물의 내마모성이 뛰어날 수 있다.
하나의 예로서, 상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사는 KS K ISO 2062에 따른 인장강도가 15.0 내지 25.0 cN/tex일 수 있으며, 구체적으로는 15.0 내지 25.0 cN/tex; 18.0 내지 24.0 cN/tex; 15.0 내지 20.0 cN/tex; 또는 16.5 내지 19.0 cN/tex의 인장강도를 나타낼 수 있다.
다른 하나의 예로서, 상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사로 제조된 직물은 KS K ISO 12947-2:2016 마틴데일법에 따른 마모강도가 25,000 회 이상일 수 있고, 구체적으로는 마모강도가 25,000 내지 100,000회; 25,000 내지 80,000회; 25,000 내지 50,000회; 25,000 내지 40,000회; 30,000 내지 100,000회; 또는 55,000 내지 80,000회일 수 있다.
상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사에 함유된 동물성 천연섬유의 혼용률은 KS K 0210 기준 25 내지 65%일 수 있으며, 구체적으로 30 내지 65%; 30 내지 50%; 40 내지 65%; 또는 50 내지 65%일 수 있다. 본 발명은 혼방 로빙을 통해 듀얼 컴포지트 복합 방적사에 함유된 동물성 천연섬유의 혼용율을 상기 범위로 제어함으로써 복합 방적사의 보온성과 촉감을 현저히 향상시킬 수 있다.
아울러, 상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사 중량 중 단섬유로 구성되는 혼방 로빙의 섬유 소재의 중량비가 80~99중량%이고 2개의 필라멘트사의 섬유 소재의 중량비가 1~20중량%일 수 있다.
구체적으로, 상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사는 단섬유로 구성되는 혼방 로빙을 전체 중량에 대하여 85~95중량%; 90~95 중량%; 또는 80~89 중량%일 수 있고, 상기 혼방 로빙의 외주면에 대칭으로 꼬이는 2개의 필라멘트사는 전체 중량에 대하여 5~15중량%; 5~10 중량%; 또는 11~20 중량%일 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의거하여 좀 더 상세하게 설명한다.
단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
실시예 1. 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 제조
듀얼 컴포지트 복합 방적사 제조를 위하여 양모 슬라이버 (평균 두께: 27.5㎛) 및 폴리에스테르 슬라이버 (평균 두께: 2.5de, 성분: 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))를 각각 준비하고, 이들을 35 중량% 및 65 중량%의 비율로 혼합하여 즐모 단계를 수행함으로써 혼방 슬라이버를 제조하였다. 이때 상기 즐모 단계는 혼합된 양모 슬라이버와 폴리에스테르 슬라이버를 프리길(Pre Gill) 1회; 믹싱(Mixer) 1회; 길링(Gilling) 3회; 코밍(Combing) 1회; 및 길링(Gilling) 2회를 연속적으로 수행하였다. 그런 다음 제조된 혼방 슬라이버를 전방 단계를 통하여 가연함으로써 선밀도가 0.66g/m인 혼방 로빙을 제조하였다. 여기서, 상기 전방 단계는 길링(Auto leveling Gill) 1회; 길링(High speed Gill) 1회; 바이코일러(Bi-coiler) 길박스 1회; 리듀서(Reducing Gill) 1회; 보비너(For Bobbiner) 1회를 포함하는 연조 공정을 총 13공정 걸쳐 수행함으로써 진행되었다.
이후, 2개의 폴리에스테르 필라멘스사 (PET 필라멘트사, 평균 굵기: 20 de)를 별도로 준비하고, 앞서 제조된 혼방 로빙과 함께 도 1에 나타낸 사이로필 방적기를 이용하여 정방공정을 수행함으로써 듀얼 컴포지트 복합 방적사를 제조하였다. 구체적으로, 혼방 로빙에 공급되는 2개의 필라멘트사는 필라멘트 텐션기에 의해 2.94cN(3.0 g·의 장력으로 멀티 콜렉터에 도입되고, 상기 멀티 콜렉터는 필라멘트사에 각각 가해진 장력을 유지하면서, 혼방 로빙을 기준으로 2개의 필라멘트사가 대칭을 이루되 각 필라멘트사가 10~80°의 각도로 각각 혼방 로빙에 공급하여 정방공정을 수행하였다. 이에 따라, 2개의 필라멘트사는 혼방 로빙을 중심으로 대칭을 이루도록 균일하게 꼬임으로써 그 단면구조가 대칭구조를 갖게 되었다. 또한, 상기 사이로필 방적기의 백 롤러(Back roller)와 프런트 롤러(Front roller)의 드래프트(Draft)를 12.75배의 비율로 제어하여 로빙의 선밀도(Liner density)를 축소하여 최종 선밀도가 0.051g/m인 단섬유와 필라멘트 20데니어가 합쳐진, 즉 번수가 18Nm인 복합방적사를 제조하였다. 원사의 사증은 110℃에서, 10분 및 20분으로 연속 처리를 실시하였다. 이때 정방기에서 방출하는 원사의 연계수(Twist factor; α)는 140을 적용하였다.
실시예 2 내지 5. 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 제조
혼방 로빙 제조 시 사용되는 단섬유 슬라이버의 종류 및 함량을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 조절한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 튜얼 컴포지트 복합 방적사를 제조하였다.
| 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | ||
| 제1 단섬유 슬라이버 | 종류 | 양모 | 양모 | 슈퍼워시 양모(SW) | 슈퍼워시 양모(SW) |
| 두께 | 20.5㎛ | 27.5㎛ | 18.5㎛ | 18.5 ㎛ | |
| 함량 | 70 중량% | 70 중량% | 40 중량% | 60 중량% | |
| 제2 단섬유 슬라이버 | 종류 | 나일론66 | m-아라미드 | thermolite 중공 폴리에스테르(PET) | 리사이클 폴리에스테르(PET) |
| 두께 | 3.0 de | - | 2.5 de | 2.5 de | |
| 함량 | 30 중량% | 30 중량% | 30 중량% | 40 중량% | |
| 제3 단섬유 슬라이버 | 종류 | - | - | 폴리에스테르(PET) | - |
| 두께 | - | - | 2.5 de | - | |
| 함량 | - | - | 30 중량% | - | |
| 선밀도 [g/m] | 0.65 | 0.60 | 0.45 | 0.45 | |
| 번수 [Nm] | 20 | 30 | 36 | 40 | |
비교예 1. 싱글 컴포지트 복합 방적사의 제조
양모 슬라이버 (평균 두께: 20.5 ㎛_ 55 중량% 및 폴리에스테르 슬라이버 (평균 두께: 2.5de, 성분: 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)) 45 중량% 비율을 사용하여, 실시예 1과 동일한 방식으로 선밀도가 0.45g/m인 혼방 로빙을 제조하였다.
제조된 혼방 로빙과 1개의 폴리에스테르 필라멘트 (PET 필라멘트사)를 사용하고 멀티 컨덴서와 필라멘트 텐션기가 구비되지 않은 방적기를 이용하여 정방 공정을 수행하였다. 그런 다음, 제조된 원사를 95℃, 20분, 20분 조건으로 사증공정을 수행함으로써 번수가 40Nm인 싱글 컴포지트 복합 방적사를 제조하였다.
실험예 1. 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 물성 평가
본 발명에 따른 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 물성을 평가하기 위하여, 꼬임수, 번수, 균제도, 인장강도 및 인장신도를 측정하였다. 이때, 각 측정 조건은 하기에 나타낸 바와 같으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다:
혼용률: KS K 0210 기준 용해법 중 혼산법에 따라 섬유의 혼용률을 측정
꼬임수: KS K 0418:2019 기준 합연사의 꼬임수 및 연축률 시험방법에 따라 실의 꼬임수를 측정
번수: KS K 0415:2017, A법 기준에 따라 표준 상태에서 평형이 된 실의 질량과 길이를 측정하여 실의 번수를 측정
균제도 : KS K ISO16549:2015 기준 텍스타일 스트랜드의 불균제도-정전용량법에 따라 실의 균제도를 측정
인장강도: KS K ISO 2062:2009, B법 기준 정속인장식(CRE)시험기를 이용한 단사의 절단강도 및 절단신도 측정법에 따라 실의 인장강도를 측정
인장신도: KS K ISO 2062:2009, B법 기준 정속인장식(CRE)시험기를 이용한 단사의 절단강도 및 절단신도 측정법에 따라 실의 인장신도를 측정
| 혼용율혼용률(%) (KS K 0210) |
꼬임수(tpm) (KS K 0418:2019) |
번수(Nm) (KS K 0415:2017) |
균제도(U%) (KS K ISO 16549:2015) |
인장강도(cN/tex) (KS K ISO 2062:2009) |
인장신도(%) (KS K ISO 2062:2009) |
|
| 실시예 1 | WOOL/PET/PF =32/60/8 |
S596 | 18.4 | 6.95 | 23.4 | 37.1 |
| 실시예 2 | WOOL/NYLON66/PF =64/27/9 |
S596 | 20.3 | 9.63 | 16.0 | 36.2 |
| 실시예 3 | WOOL/m-Aramid/PF =61/26/18 |
S680 | 31.4 | 10.58 | 15.0 | 34.4 |
| 실시예 4 | SW/ThPET/PF =34/25/16 |
S750 | 37.3 | 10.29 | 18.0 | 31.7 |
| 실시예 5 | SW/PET/PF =49/33/18 |
S800 | 40.9 | 10.98 | 18.0 | 35.5 |
| 비교예 11 | WOOL/PET/PF =49/42/9 |
S950 | 39.1 | 12.96 | 16.0 | 28.5 |
PF:폴리에틸렌테레프탈레이트 필라멘트 (PET filament),
Th=Thermolite(인비스타 코리아 중공 폴리에스터 상품명)
상기 표 2의 결과로부터 본 발명의 실시예 1~5는 비교예 1과 비교하여 혼용률과 번수는 다소 상이하나, 균제도, 인장강도, 인장신도 등이 향상된 것이 확인되었다. 또한, 실시예 1~5의 방적사 연계수(Twist factor; α)는 126~140수준이고, 비교예 3은 150수준으로 적용되었음에도 불구하고, 균제도와 다른 물성들이 향상되었다는 것은 듀얼 컴포지트 복합방적사 제조방법에 의한 방적사의 특성 변화를 나타낸 것이라 볼 수 있다.
실시예 6~7 및 비교예 2. 직물 원단의 제조
앞서 실시예 1 및 2 과 비교예 1에서 제조된 컴포지트 복합 방적사를 이용하여 가로 50㎝ 및 세로 50㎝의 직물을 제조하였다. 제조된 각 직물의 성능을 평가하기 위하여 각 직물을 대상으로 마모강도와 필링을 측정하였다. 이때, 각 측정 조건은 하기에 나타낸 바와 같으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다:
마모강도: KS K ISO 12947-2:2016 기준에 따라 마틴데일법으로 측정
필링: KS K 0501:2018 기준에 따라 브러시스펀지법으로 측정
| 혼용율혼용률(%) (KS K 0210) |
번수(Nm) (KS K 0415) |
마모강도(회) (KS K ISO 12947-2:2016, 마틴데일법) |
필링(급) (KS K 0501:2018, 브러시스펀지법) |
|
| 실시예 6 | WOOL/PET/PF =32/60/8 |
18.4 | 30,000 | 4.0 |
| 실시예 7 | WOOL/NYLON66/PF =64/27/9 |
20.3 | 50,000이상 | 4.0 |
| 비교예 22 | WOOL/PET/PF =49/42/9 |
39.1 | 10,000 | 4.0 |
상기 표 3의 결과로부터 본 발명의 실시예 6과 7은 비교예 2보다 혼방 단섬유를 중심으로 2개의 필라멘트가 감싸는 원사구조를 이루는 원사를 사용한 직물 원단이어서 기존 1개의 필라멘트가 감싸는 원사구조인 일반 사이로필로 제직된 직물 원단보다 마모강도가 향상되는 특성을 보여주고 있다. 특히, 자동차 내장재와 같은 산업용 제품이나 신발, 레깅스 등 생활 및 스포츠 제품 등 외부의 마찰이 많은 제품군은 보플 발생으로 소비자 클레임이 많은 시장 영역이다. 따라서 듀얼 컴포지트 복합 방적사 제조기술은 내마모성 향상이 절대적으로 필요한 다양한 분야의 상품 적용이 가능할 것으로 보인다.
Claims (12)
- 서로 상이한 복수개의 단섬유 슬라이버를 준비하는 준비단계;
준비된 단섬유 슬라이버를 혼합하여 혼방 슬라이버를 제조하는 즐모공정 단계;
제조된 혼방 슬라이버를 가연하여 혼방 로빙을 제조하는 전방단계;
혼방 로빙을 2개의 필라멘트사와 함께 듀얼 컴포지트(Dual composite) 정방기에 투입하고 정방하여 듀얼 컴포지트 복합 방적사를 제조하는 정방공정 단계; 및
복합 방적사를 가습 및 가열하는 사증 공정 단계;를 포함하며,
상기 정방공정 단계에서 멀티 콜렉터 및 필라멘트 텐션장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 멀티 콜렉터는 혼방 로빙을 공급하는 백 롤러와 제조된 복합 방적사를 권취하는 프런트 롤러 사이에 위치하고, 상기 백롤러로부터 공급된 혼방 로빙에 대하여 2개의 필라멘트사가 소정의 각도로 정방교연되도록 혼방 로빙과 필라멘트사들을 가이드하는 복수의 가이더를 구비하는 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 필라멘트 텐션장치는 드래프팅 롤러에 연결된 펜듈럼 암에 장착되어, 멀티 콜렉터로 진행하는 2개의 필라멘트에 각각 동일한 장력을 부여하는 것을 특징으로 하는 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사의 제조 방법.
- 1개의 로빙(Roving)과;
상기 로빙의 각각 일측 및 타측에 위치하며 로빙을 감싸는 2개의 필라멘트사;를 포함하는 복합 방적사로서, 상기 2개의 필라멘트는 로빙을 중심으로 대칭하는 구조를 포함하는 듀얼 컴포지트(Dual compostie) 복합 방적사.
- 제4항에 있어서,
상기 혼방 로빙은,
양모, 슈퍼워시 양모, 캐시미어 및 모헤어 중 1종 이상의 동물성 천연섬유; 및
폴리에스테르, 나이론, 메타 아라미드, 파라 아라미드, 리사이클 폴리에스테르, 아크릴 및 모다아크릴 중 1종 이상의 유기 합성섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 2종 이상을 포함하는 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사.
- 제4항에 있어서,
상기 필라멘트사는 폴리에스테르, 리사이클 폴리에스테르, 나이론6, 나이론66, 스판덱스, 아크릴로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상인 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사.
- 제4항에 있어서,
상기 필라멘트사는 10 내지 30 데니어의 섬도를 갖는 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사.
- 제4항에 있어서,
상기 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사의 꼬임수는 KS K 0418:2019 기준 550 내지 850tpm인 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사.
- 제4항에 있어서,
상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사의 인장강도는 KS K ISO 2062:2009 기준 15.0 내지 25.0cN/tex인 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사.
- 제4항에 있어서,
상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사는 직물 제조 시 KS K ISO 12947-2:2016 마틴데일법에 따른 직물의 마모강도가 25,000 회 이상인 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사.
- 제4항에 있어서,
상기 듀얼 컴포지트 복합 방적사에 함유된 동물성 천연섬유의 혼용률은 25 내지 65%인 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사.
- 제4항에 있어서,
상기 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사 중량 중 단섬유로 구성되는 혼방 로빙의 섬유 소재의 중량비가 80~99중량%이고 2개의 필라멘트의 섬유 소재의 중량비가 1~20중량%인 듀얼 컴포지트(Dual composite) 복합 방적사.
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