KR20230093813A - 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단 - Google Patents

이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단 Download PDF

Info

Publication number
KR20230093813A
KR20230093813A KR1020210182731A KR20210182731A KR20230093813A KR 20230093813 A KR20230093813 A KR 20230093813A KR 1020210182731 A KR1020210182731 A KR 1020210182731A KR 20210182731 A KR20210182731 A KR 20210182731A KR 20230093813 A KR20230093813 A KR 20230093813A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
yarn
fabric
polyethylene
section
cross
Prior art date
Application number
KR1020210182731A
Other languages
English (en)
Inventor
박정은
이영수
김성용
이신호
Original Assignee
코오롱인더스트리 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코오롱인더스트리 주식회사 filed Critical 코오롱인더스트리 주식회사
Priority to KR1020210182731A priority Critical patent/KR20230093813A/ko
Priority to TW111103677A priority patent/TWI836333B/zh
Priority to EP22911797.3A priority patent/EP4431646A1/en
Priority to CN202280077789.3A priority patent/CN118302565A/zh
Priority to PCT/KR2022/020674 priority patent/WO2023121164A1/ko
Priority to KR1020230065496A priority patent/KR20230094187A/ko
Publication of KR20230093813A publication Critical patent/KR20230093813A/ko

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/04—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/253—Formation of filaments, threads, or the like with a non-circular cross section; Spinnerette packs therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/20—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
    • D03D15/283—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads synthetic polymer-based, e.g. polyamide or polyester fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/40—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads
    • D03D15/44—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads with specific cross-section or surface shape
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2321/00—Fibres made from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D10B2321/02—Fibres made from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds polyolefins
    • D10B2321/021—Fibres made from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds polyolefins polyethylene
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2501/00—Wearing apparel
    • D10B2501/04—Outerwear; Protective garments

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

본 발명은 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단에 관한 것으로, 더 상세하게는 냉감성 및 흡한속건능을 가지는 원단 제조가 가능한, 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폴리에틸렌 원사는 길이방향에 수직하는 단면을 기준으로, 중심체와, 상기 중심체에서 돌출된 두개 이상의 돌기를 포함하는 필라멘트를 포함하고, 결정화도가 60 내지 85% 인, 폴리에틸렌 원사.

Description

이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단 {Shaped cross-section polyethylene yarn and functional fabric comprising the same}
본 발명은 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단에 관한 것으로, 더 상세하게는 냉감성 및 흡한속건능을 가지는 원단 제조가 가능한, 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단에 관한 것이다.
최근 섬유업계에서는 고부가가치를 가지는 차별화 소재의 개발 일환으로 섬유를 이루는 중합체의 개선뿐만 아니라 원사단면의 차별화 등을 연구하고 있다. 그 중, 원사단면의 차별화는 투자시간 및 비용 대비 섬유 물성의 개량 측면에서 효과가 커 연구가 활발히 진행되고 있다.
한편, 최근 생활수준이 향상되며, 건강한 자기관리를 위해 나이불문하고 전 세대에서 다양한 스포츠 활동을 하고 있다. 이에, 스포츠 웨어의 수요가 늘어남에 따라 다양한 스포츠 웨어 개발이 활발히 이루어지고 있는 실정이다. 특히, 경량성과 통기성 같은 기능성을 결합해 가벼운 트레킹부터 액티브한 스포츠 활동까지 폭넓게 활용할 수 있는 스포츠 웨어용 섬유소재의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
이에, 대한민국 등록특허공보 제10-1808459호 '흡한속건성 및 내마모성이 우수한 폴리에스테르 이형단면사 및 그 제조방법' 및 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0076122호 '우수한 흡한속건성 및 스트레치 특성을 갖는 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유'가 개시되어 있다. 이와 같은 이형단면 섬유(사)는 원사를 이루는 필라멘트 단면을 이형화하여, 필라멘트 다발로 이루어진 원사 내 공극을 형성하고, 필라멘트 사이에 형성된 미세 공극에 의한 모세관 현상(미세공극을 통해 흡수속도를 빠르게 하고 물의 확산표면을 크게하는 것)을 통해 수분을 흡수하고 배출하도록 하였다. 즉, 원사 내 모세관현상을 이용하여 땀의 흡수와 발산을 빠르게 하는 기능, 즉, 흡한속건능을 부여하였다.
그러나, 종래 이형단면사는 면사에 비해 수분 흡수율이 좋지 못하며, 이형단면사로부터 제조된 제품(원단)을 착용한 사용자가 배출하는 땀 또는 입김을 충분히 흡수하지 못한다는 단점이 있다. 또한, 종래 이형단면사로부터 제조된 제품은 수분 흡수율이 낮음에 따라 외부로 배출되는 수분 역시 작아 실질적으로 착용자가 쾌적성을 느끼기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 종래 이형단면사로부터 제조된 제품은 외부로 배출되지 못한 수분에 의해 인체의 활동 시, 직물과 피부와의 마찰 계수를 증가시켜 피부에서 열을 발생시킬 수 있다. 나아가, 종래 이형단면사는 대부분 폴리에스터사로 상술한 바와 같이 기존 폴리에틸렌 섬유에 비해 냉감성이 없다. 이에, 착용자가 오히려 더욱 열감을 느끼며 다량의 땀을 더욱 배출함에 따라 오히려 불쾌감을 초래할 수 있다는 단점이 있다.
이에, 빠르게 다량의 수분의 흡수 및 배출하며 냉감성을 가지는 새로운 섬유소재 개발이 더욱 필요한 실정이다.
(특허 문헌1) : 대한민국 등록특허공보 제10-1808459호 (특허 문헌2) : 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0076122호
본 발명의 목적은 냉감성 및 흡한속건능을 가지는 원단 제조가 가능한 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 폴리에틸렌 원사는 길이방향에 수직하는 단면을 기준으로, 중심체와, 상기 중심체에서 돌출된 두개 이상의 돌기를 포함하는 필라멘트를 포함하고, 결정화도가 60 내지 85% 이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에틸렌 원사에 있어서, 상기 원사의 길이방향에 수직하는 단면을 기준으로, 상기 중심체에서 상기 중심체가 형성하는 내접원의 제1반지름(R1)과, 상기 중심체와 돌기가 형성하는 외접원의 제2반지름(R2)는 하기 식을 만족할 수 있다.
[식]
1.2 ≤ R2/R1≤ 3.5
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에틸렌 원사에 있어서, 상기 원사는 ASTM D1238에 따라 190 ℃, 2.16 kg에서 측정되는 용융지수 (melt index: MI, @190℃)가 1 내지 25g/10min일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에틸렌 원사에 있어서, 상기 원사는 다분산지수(Polydispersity Index, PDI)가 5 내지 30일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에틸렌 원사에 있어서, 상기 원사는 ASTM D2256으로 측정되는 강도가 5 내지 15g/d일 수 있다.
본 발명에 따른 기능성 원단은 상술한 폴리에틸렌 원사를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 원단에 있어서, 상기 원단은 20±2 ℃, 65±2 % R.H에서, 20±2℃의 원단에 대해 30±2℃의 열판(T-box)을 접촉시켜 측정되는 접촉냉감(Q-max)이 0.1 내지 0.5W/cm2 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 원단에 있어서, 상기 원단은 20±2℃, 65±2% R.H에서 측정된 열유속(heat flux)이 95 내지 150W/m2일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 원단에 있어서, 상기 원단은 KS K 0642 8.26의 B법 바이렉법에 의한 수분 흡수속도가 80 내지 160mm/10min 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 원단에 있어서, 상기 원단은 KS K 0642 8.25 A법에 의한 수분 건조속도가 20 내지 50mm/10min일 수 있다.
본 발명에 따른 흡한속건 제품은 상술한 기능성 원단으로부터 제조된 것이다.
본 발명에 따른 이형단면 폴리에틸렌 원사는 수분이 빠르게 이동 및 배출할 수 있으며, 우수한 열전도도를 가짐에 따라, 흡한속건 및 냉감성을 동시에 가지는 원단의 제조가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 기능성 원단은 우수한 열전도도 및 흡한속건능을 가지는 폴리에틸렌 원사를 포함함에 따라 냉감성 및 흡한속건능을 가지며, 땀이나, 습기 및 입김 등에 의해 발생하는 수분을 빠르게 배출하고, 열을 외부로 방출할 수 있어 축축한 느낌과 열감을 감소시킴에 따라 사용자에게 쾌적감을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이형단면 폴리에틸렌 원사의 필라멘트 단면도,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이형단면 폴리에틸렌 원사의 필라멘트 단면도,
도 3은 원단의 접촉냉감을 측정하는 장치를 개략적으로 도시한 모식도,
도 4는 원단의 열유속을 측정하는 써멀마네킹 실험을 도시한 사진,
도 5는 도 1에 도시된 이형단면 폴리에틸렌 원사의 필라멘트 단면을 확대하여 도시한 광학현미경 사진이다.
본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미하고, 중량%는 달리 정의되지 않는 한 전체 조성물 중 어느 하나의 성분이 조성물 내에서 차지하는 중량%를 의미한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.
본 명세서의 용어, '포함한다'는 '구비한다', '함유한다', '가진다' 또는 '특징으로 한다' 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.
흡한속건(吸汗速乾)은 땀, 습기 및 입김 등과 같은 수분을 빠르게 흡수하고 건조시키는 것을 의미하는 것으로, 스포츠 웨어, 작업복 및 마스크 등 인체에 쾌적성을 부여하기 위해 다양한 분야에서 요구되고 있다.
종래에는, 원사를 이루는 필라멘트 단면을 이형화하여, 필라멘트 다발로 이루어진 원사 내 공극을 형성하고, 필라멘트 사이에 형성된 미세 공극에 의한 모세관 현상을 통해 원사에 흡한속건능을 부여하였다. 그러나, 종래 이형단면사는 면사에 비해 수분 흡수율이 좋지 못하며, 이형단면사로부터 제조된 제품(원단)을 착용한 사용자가 배출하는 땀 또는 입김을 충분히 흡수하지 못한다는 단점이 있다. 또한, 종래 이형단면사로부터 제조된 제품은 수분 흡수율이 낮음에 따라 외부로 배출되는 수분 역시 작아 실질적으로 착용자가 쾌적성을 느끼기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 종래 이형단면사로부터 제조된 제품은 외부로 배출되지 못한 수분에 의해 인체의 활동 시, 직물과 피부와의 마찰 계수를 증가시켜 피부에서 열을 발생시킬 수 있다. 나아가, 종래 이형단면사는 대부분 폴리에스터사로 상술한 바와 같이 기존 폴리에틸렌 섬유에 비해 냉감성이 없다. 이에, 종래 이형단면사로부터 제조된 제품을 착용한 사용자가 오히려 더욱 열감을 느끼며 다량의 땀을 더욱 배출함에 따라 오히려 불쾌감을 초래할 수 있다는 단점이 있다.
이에, 본 출원인은 매우 우수한 흡한속건능 및 냉감성을 동시에 가질 수 있는 고부가가치의 원사를 개발하고자 장기간 심도 깊은 연구를 수행한 결과, 특정 형상을 가지는 이형단면 폴리에틸렌 원사가 우수한 흡한속건능을 가지며, 폴리에틸렌 특유의 냉감성을 제공하여 사용자 착용시 매우 우수한 쾌적감을 제공할 수 있는 제품의 제조를 가능하게 함을 발견하고, 이에 대한 연구를 심화한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 폴리에틸렌 원사는 길이방향에 수직하는 단면을 기준으로, 중심체와, 상기 중심체에서 돌출된 두개 이상의 돌기를 포함하는 필라멘트를 함유하는 것으로, 결정화도는 60 내지 85%, 구체적으로, 65 내지 75%일 수 있다.
이와 같은 폴리에틸렌 원사는 특정 이형단면을 가지는 다수의 필라멘트가 다발로 구비된 구조로, 필라멘트의 단면구조에 의해, 원사 내 필라멘트들 사이에 미세 공극이 형성됨에 따라, 미세 공극에 의한 모세관 현상에 의해 수분의 흡수 및 배출이 원활히 수행될 수 있다. 뿐만 아니라, 폴리에틸렌 특유의 우수한 열전도도를 가짐에 따라, 흡한속건 및 냉감성을 동시에 가지는 원단의 제조가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에틸렌 원사의 필라멘트가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 폴리에틸렌 원사는 길이방향에 수직하는 단면을 기준으로, 중심체와, 상기 중심체에서 돌출된 두개 이상의 돌기를 포함하는 필라멘트를 포함하는 것으로, 상술한 바와 같이, 이와 같은 단면이 이형화된 필라멘트를 포함함에 따라, 원사 내 필라멘트들 사이에 미세 공극이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 폴리에틸렌 원사를 이루는 필라멘트들은 비다공질로, 필라멘트들의 사이 간격 의해서만 폴리에틸렌 원사에 공극이 형성될 수 있다. 즉, 필라멘트들 사이에 미세 공극에 의해서 폴리에틸렌 원사의 공극율이 형성될 수 있다. 상세하게, 폴리에틸렌 원사의 길이방향에 수직한 방향으로, 원사의 외형을 따라 측정되는 원사의 단면을 기준으로 필라멘트가 차지하는 면적은 50 내지 99%, 구체적으로 60 내지 90%일 수 있으며, 이를 제외한 면적은 원사에 공극이 형성된 면적으로, 원사의 단면 공극율일 수 있다. 이처럼 필라멘트들 사이에 형성되는 미세 공극에 의해서 공극율이 높게 형성된 폴리에틸렌 원사는 폴리에틸렌 특유의 냉감성을 높게 유지함과 동시에 수분의 빠른 흡수 및 건조가 가능할 수 있다.
구체적으로, 중심체는 필라멘트의 길이방향에 수직하는 단면을 기준으로, 삼각형, 사각형, 오각형 등 다각형, 타원형 또는 원형 등 다양한 단면형상을 가질 수 있으나, 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이, 원형 또는 원형에 가까운 단면형상을 가지며 평균 반지름 길이를 형성할 수 있다. 이때, 필라멘트의 길이방향에 수직한 단면에 있어서, 중심체가 이루는 반지름은 필라멘트의 내접원을 의미한다.
또는, 도 2에 도시된 바와 같이, 중심체는 필라멘트의 길이방향에 수직하는 단면을 기준으로, 타원형일 수 있다. 이때, 필라멘트의 길이방향에 수직한 단면에 있어서, 중심체가 이루는 반지름은 필라멘트의 내접원을 의미하나, 내접원이 타원형임에 따라, 타원형의 짧은반지름 및 긴반지름 중 선택되는 어느 하나 일 수 있다. 바람직하게는 긴 반지름을 의미할 수 있다.
돌기는 필라멘트의 길이방향에 수직하는 단면을 기준으로, 중심체로부터 돌출되어 형성되는 것으로, 돌기를 포함하는 필라멘트는 길이방향에 수직한 단면이 이형화된 모양을 가진다. 이와 같은 필라멘트를 포함하는 원사는 필라멘트 간 미세 공극이 형성되어, 모세관 현상을 통한 수분이 흡수될 수 있는 유로, 즉, 마이크로채널(미세 공극)이 형성된다. 이에, 원사는 마이크로채널에 의해 수분을 흡수 및 배출할 수 있어 우수한 흡한속건능을 가질 수 있다.
돌기는 중심체로부터 돌출된 형상이라면 한정되지 않으나, 단부가 라운드형으로 완만하게 돌출된 것일 수 있다. 돌기는 모세관 현상을 통해 수분이 흡수될 수 있을 정도로 원사내 필라멘트를 이격시킬 수 있는 크기, 즉, 중심체로부터 돌출되는 길이가 한정되지 않는다.
다만, 상기 원사의 길이방향에 수직하는 단면을 기준으로, 상기 중심체에서 상기 중심체가 형성하는 내접원의 제1반지름(R1)과, 상기 중심체와 돌기가 형성하는 외접원의 제2반지름(R2)는 하기 식을 만족하는 것이 모세관 현상에 의한 수분 흡수력에 있어서 유리하다.
[식]
1.2 ≤ R2/R1≤ 3.5
더욱 구체적으로, 상기 식에서, 1.3 ≤ R2/R1≤ 3 일 수 있다. 상기 범위에서, 폴리에틸렌이 소수성임에도 불구하고, 강한 모세관력에 의해 원사의 수분 흡수가 원활히 일어날 수 있다.
또한, 필라멘트의 길이방향에 수직한 단면에 있어서, 중심체가 형성하는 필라멘트의 내접원의 원주에 대하여, 하나의 돌기가 차지하는 길이비는 10%이상, 구체적으로 20 내지 50%일 수 있다. 이때, 돌기가 차지하는 길이는, 내접원의 원주에 있어서, 돌기의 양단부와 내접원의 각 접점을 잇는 호의 길이를 의미한다. 구체적으로 도 1에 있어서,
Figure pat00001
를 의미할 수 있다.
돌기는 2개 이상, 구체적으로 2개 내지 5개가 구비될 수 있다. 바람직하게는, 중심체가 원형일 시, 3개로 구비되어, 길이방향에 수직하는 필라멘트의 단면이 3엽형으로 형성되는 것이, 내접원 및 외접원의 길이 조절을 통한 마이크로채널의 크기조절이 용이할 수 있다.
또는 중심체가 타원형일 시, 4개로 구비되어, 길이방향에 수직하는 필라멘트의 단면이 4엽형으로 형성되는 것이 마이크로채널의 크기조절에 있어서 유리할 수 있다.
돌기는 중심체의 원주방향을 따라 서로 동일간격으로 배열될 수 있으나 이에 한정되진 않는다. 일 예로, 도 1에 도시된 바와 같이 돌기가 3개로 구비될 시 중심체의 원주방향을 따라 서로 동일 간격으로 배열될 수 있으나, 이와 달리, 돌기가 2개로 구비될 시 중심체의 어느 일측으로 편향되게 돌기가 위치될 수 있다.
또는 도 2에 도시된 바와 같이, 돌기 4개로 구비될 시, 타원형 중심체를 기준으로, 한 쌍의 돌기가 서로 대칭되게 배열될 수 있다.
상술한 바와 같이, 다수개의 돌기가 중심체에 돌출되어 형성됨에 따라, 돌기가 형성된 중심체의 일 표면 전체 면적에 대하여 돌기가 차지하는 면적비는 60% 이상, 구체적으로 80 내지 100%인 것이 바람직하다. 이때, 100%는 중심체의 일 표면 전체 면적에 대하여 돌기가 연속적으로 형성된 것을 의미한다. 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 인접한 돌기의 단부가 서로 접하게 위치하여, 필라멘트의 길이방향에 수직하는 단면을 기준으로, 상기 필라멘트 단면 형상이 필라멘트의 둘레방향을 따라 파형인 것일 수 있다.
이와 같은 폴리에틸렌 원사는, 상술한 바와 같이 이형화된 단면을 가지는 다수개의 필라멘트가 다발을 이루는 것으로, 길이방향에 수직한 단면을 기준으로 상기 필라멘트가 차지하는 면적이 70 내지 99%, 더욱 상세하게는 80 내지 95%일 수 있다. 필라멘트가 차지하는 면적 이외의 면적은 미세공극이 차지하는 면적을 의미할 수 있으며, 마이크로채널이 형성하는 면적을 의미할 수 있다. 상기 범위에서, 마이크로채널에 의한 충분한 수분 흡수 및 배출능을 가질 수 있다.
폴리에틸렌 원사는 다수개의 필라멘트들을 포함할 수 있다. 원사는 미세 공극을 형성할 수 있는 필라멘트 개수라면 한정되지 않는다. 일 예로, 폴리에틸렌 원사는 1 내지 3 데니어의 섬도를 각각 갖는 40 내지 500 개의 필라멘트들을 포함할 수 있고, 100 내지 1,000 데니어의 총섬도를 가질 수 있다.
또한, 폴리에틸렌 원사는 밀도가 0.93 내지 0.97g/cm3이고, 방사를 통한 결정화도가 60 내지 85%, 구체적으로 65 내지 75%일 수 있다. 상기 폴리에틸렌 원사의 결정화도는 X-선 회절분석기를 이용한 결정성 분석 시 미결정 크기와 함께 도출될 수 있다. 결정화도가 상기 범위를 만족하는 범위에서 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 공유 결합을 통해 연결된 분자 사슬 방향으로 '포논(phonon)'이라는 격자 진동(lattice vibration)을 통해 열이 빠르게 확산 및 발산되고, 땀 및 입김 등의 수분 배출 기능이 향상되어 냉감성이 우수한 원단을 제공할 수 있다.
아울러, 폴리에틸렌 원사는 원사는 ASTM D1238에 따라 190 ℃, 2.16 kg에서 측정되는 용융지수 (melt index: MI, @190℃)가 1 내지 25g/10min, 구체적으로, 1 내지 20g/10min, 더욱 구체적으로, 1 내지 10g/10min 일 수 있으나 이에 한정되진 않는다. 다만, 상기 범위에서 비교적 우수한 강도를 가질 수 있다.
또한, 폴리에틸렌 원사의 다분산지수는 5 내지 30, 구체적으로 10 내지 20일 수 있다. 이때, ASTM D2256에 따라 측정되는 강도는 5 내지 15g/d, 구체적으로 6 내지 13g/d, 더욱 구체적으로, 9 내지 12g/d일 수 있다. 상기 범위에서 높은 열전도도를 가짐과 동시에 제직성에 유리한 적절한 강연도를 가질 수 있다.
이하에서는, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 양태에 따른 폴리에틸렌 원사의 제조방법을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 폴리에틸렌 원사는 PDI, 강도 및 신율 등 상기한 물성들의 범위를 만족하는 것이라면 그 제조방법에 제한되는 것은 아니며, 아래는 일 양태를 설명하는 것이다.
먼저, 칩(chip) 형태의 폴리에틸렌을 익스트루더(extruder)(100)로 투입하여 용융시킴으로써 폴리에틸렌 용융물을 얻는다.
용융된 폴리에틸렌이 상기 익스트루더(100) 내의 스크루(미도시)에 의해 구금(100)을 통해 운반되며, 상기 구금(200)에 형성된 다수의 홀들을 통해 압출된다. 상기 구금(200)의 홀들의 개수는 제조될 원사의 DPF (Denier Per Filament) 및 섬도에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 75 데니어의 총섬도를 갖는 원사를 제조할 경우 상기 구금(200)은 20 내지 75개의 홀들을 가질 수 있고, 450 데니어의 총섬도를 갖는 원사를 제조할 경우 상기 구금(200)은 90 내지 450 개, 바람직하게는 100 내지 400개의 홀들을 가질 수 있다.
상기 익스트루더(100) 내에서의 용융 공정 및 구금(200)을 통한 압출 공정은 폴리에틸렌 칩의 용융지수에 따라 변경 적용 가능하지만, 구체적으로 예를 들면 150 내지 315℃바람직하게는 250 내지 315℃더욱 바람직하게는 265 내지 310℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 즉, 익스트루더(100) 및 구금(200)이 150 내지 315℃바람직하게는 250 내지 315℃더욱 바람직하게는 265 내지 310℃로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 방사 온도가 150℃미만일 경우, 낮은 방사온도로 인해 폴리에틸렌의 균일한 용융이 이루어지지 않아서 방사가 곤란할 수 있다. 반면, 방사 온도가 315℃를 초과할 경우 폴리에틸렌의 열분해가 야기되어 원하는 강도를 발현하지 못할 수 있다.
용융된 폴리에틸렌이 이형단면용 구금(200)의 홀들로부터 토출되면서 방사온도와 실온 간의 차이에 의해 폴리에틸렌의 고화가 시작되면서 반고화 상태의 필라멘트들(11)이 형성된다. 본 명세서에서는, 반고화 상태의 필라멘트는 물론이고 완전 고화된 필라멘트 모두를 "필라멘트"라 통칭한다.
다수의 상기 필라멘트들(11)은 냉각부(또는 "quenching zone")(300)에서 냉각됨으로써 완전 고화된다. 상기 필라멘트들(11)의 냉각은 공냉 방식으로 수행될 수 있다.
상기 냉각부(300)에서의 상기 필라멘트들(11) 냉각은 0.2 내지 1m/sec 풍속의 냉각풍을 이용하여 15 내지 40℃로 냉각되도록 수행되는 것이 바람직하다. 상기 냉각 온도가 15℃미만이면 과냉각으로 인해 신도가 부족하여 연신 과정에서 사절이 발생할 수 있고, 상기 냉각 온도가 40℃를 초과하면 고화 불균일로 인해 필라멘트들(11)간 섬도 편차가 커지고 연신 과정에서 사절이 발생할 수 있다.
또한, 냉각부에서 냉각 시 다단냉각을 수행함으로써 더욱 균일하게 결정화가 되도록 할 수 있으며, 이에 따라 습기 및 땀의 배출을 더욱 원활하게 하고, 냉감성이 우수한 원사를 제조할 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 냉각부는 2개 이상의 구간으로 나누어질 수 있다. 예를 들어 3개의 냉각 구간으로 이루어진 경우, 제1 냉각부에서 제3 냉각부로 갈수록 온도가 점차 낮아지도록 설계되는 것이 바람직하다. 구체적으로 예를 들면 제1 냉각부는 40 내지 80℃ 로 설정되고, 제2 냉각부는 30 내지 50℃로 설정되고, 제3 냉각부는 15 내지 30℃로 설정될 수 있다.
또한, 제1 냉각부에서 풍속을 가장 높게 설정함으로써 표면이 더욱 매끄러운 섬유를 제조할 수 있다. 구체적으로 제1 냉각부는 0.8 내지 1m/sec, 제2 냉각부는 0.4 내지 0.6m/sec 및 제3 냉각부는 0.2 내지 0.5m/sec 풍속의 냉각풍을 이용하는 것일 수 있으며, 이와 같은 조건으로 조절함으로써 결정화도가 더욱 높고, 표면이 더욱 매끄러운 원사를 제조할 수 있다.
이어서, 집속기(400)로 상기 냉각 및 완전 고화된 필라멘트들(11)을 집속시켜 멀티필라멘트(10)를 형성시킨다.
도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 폴리에틸렌 원사는 직접방사연신(DSD) 공정을 통해 제조될 수 있다. 즉, 상기 멀티필라멘트(10)가 다수의 고뎃 롤러부들(GR1...GRn)을 포함하는 다단연신부(500)로 직접 전달되어 2 내지 20, 바람직하게는 3 내지 15배의 총연신비로 다단연신된 후 와인더(600)에 권취될 수 있다. 또한 다단연신 시 마지막 연신구간에서는 1 내지 5%의 수축연신(이완)을 부여함으로써 내구성이 더욱 우수한 원사를 제공할 수 있다.
대안적으로, 상기 멀티필라멘트(10)를 미연신사로서 일단 권취한 후 상기 미연신사를 연신함으로써 본 발명의 폴리에틸렌 원사가 제조될 수도 있다. 즉, 본 발명의 폴리에틸렌 원사는 폴리에틸렌을 용융방사하여 미연신사를 일단 제조한 후 상기 미연신사를 연신하는 2단계 공정을 통해 제조될 수도 있다.
연신 공정에서 적용되는 총연신비가 2 미만이면, 최종적으로 얻어지는 폴리에틸렌 원사가 60% 이상의 결정화도를 가질 수 없으며, 상기 원사로 제조되는 원단 상에 보푸라기(필링)가 유발될 위험이 있다.
반면, 상기 총연신비가 15배를 초과하면 사절이 발생할 가능성이 있고, 최종적으로 얻어지는 폴리에틸렌 원사의 강도가 적합하지 못해 상기 폴리에틸렌 원사의 제직성이 좋지 못할 뿐만 아니라 이를 이용하여 제조된 원단이 지나치게 뻣뻣하여 사용자가 불편함을 느낄 수 있다.
본 발명의 용융 방사의 방사속도를 결정하는 첫 번째 고뎃 롤러부(GR1)의 선속도가 결정되면, 상기 다단연신부 (500)에서 2 내지 20, 바람직하게는 3 내지 15의 총 연신비가 상기 멀티필라멘트(10)에 적용될 수 있도록, 나머지 고뎃 롤러부들의 선속도가 적절히 결정된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 다단연신부(500)의 고뎃 롤러부들(GR1...GRn)의 온도를 40 내지 140℃의 범위에서 적절히 설정함으로써 상기 다단연신부(500)를 통해 폴리에틸렌 원사의 열고정(heat-setting)이 수행될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 다단연신부는 3개 이상, 구체적으로 3 내지 5개의 연신 구간으로 이루어진 것일 수 있다. 또한, 각 연신구간은 여러 개의 고뎃 롤러부들로 이루어진 것일 수 있다.
구체적으로 예를 들어, 상기 다단연신부는 4개의 연신구간으로 이루어질 수 있으며, 제1 연신구간 내지 제3 연신구간에서 총 연신비 7 내지 15배로 연신 후, 제4 연신구간에서 1 내지 3% 수축연신(이완)을 수행하는 것일 수 있다. 상기 총 연신비는 연신을 하기 전 섬유에 비하여, 제1연신구간에서부터 제3연신구간을 거친 섬유의 최종 연신비를 의미한다.
더욱 구체적으로 제1 연신구간은 40 내지 130℃에서 수행될 수 있으며, 총 연신비가 2 내지 5배인 것일 수 있다. 제2 연신구간은 상기 제1 연신구간에 비하여 높은 온도에서 수행될 수 있으며, 구체적으로 100 내지 150℃에서 수행될 수 있으며, 총 연신비가 5 내지 8배가 되도록 연신하는 것일 수 있다. 제3 연신구간은 100 내지 150℃에서 수행될 수 있으며, 총 연신비가 7 내지 15배가 되도록 연신하는 것일 수 있다. 제4 연신구간은 상기 제2 연신구간과 같거나 낮은 온도에서 수행될 수 있으며, 구체적으로 80 내지 140℃에서 수행될 수 있으며, 1 내지 3% 수축연신(이완)을 수행하는 것일 수 있다.
다단연신부(500)에 의해 상기 멀티필라멘트(10)의 다단연신과 열고정이 동시에 수행되며, 다단연신된 멀티필라멘트(10)가 와인더(600)에 권취됨으로써 본 발명의 폴리에틸렌 원사가 완성된다.
본 발명에 따른 기능성 원단은 상술한 폴리에틸렌 원사를 포함하는 것으로, 우수한 열전도도 및 흡한속건능을 가지는 폴리에틸렌 원사를 포함함에 따라 냉감성 및 흡한속건능을 가지며, 땀이나, 습기 및 입김 등에 의해 발생하는 수분을 빠르게 배출할 수 있다. 이와 같은 원단으로 제조된 제품을 사용자가 착용시 빠르게 수분과 열을 외부로 방출할 수 있어 축축한 느낌과 열감을 감소시킴에 따라 사용자에게 쾌적감을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 기능성 원단은 상기 설명된 폴리에틸렌 원사를 단독으로 사용하는 것일 수 있으며, 다른 기능성을 더욱 부여하기 위하여 이종 원사를 더 포함할 수도 있지만 보다 우수한 냉감성 및 흡한속건능을 동시에 가질 수 있는 관점에서는 상기 폴리에틸렌 원사를 단독으로 사용하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 기능성 원단은 20±2℃, 65±2% R.H에서 측정된 접촉냉감이 0.1 내지 0.5W/cm2, 더욱 구체적으로 0.15 내지 0.3W/cm2 일 수 있다. 또한, 기능성 원단은 20±2 ℃, 65±2 % R.H에서 측정된 열유속(heat flux)이 95 내지 150W/m2 구체적으로, 100 내지 120W/m2 일 수 있다. 이와 같은 냉감을 가지는 기능성 원단은 추후 제품으로 제조 또는 가공되어 사용자에 착용될 시, 고온 환경 하에서 사용자가 쾌적감을 느낄 수 있는 우수한 냉감을 제공할 수 있다.
또한, 기능성 원단은 KS K 0642 8.26의 B법 바이렉법에 의한 수분 흡수속도가 80 내지 160mm/10min, 구체적으로, 100 내지 130mm/10min 일 수 있다. 이와 같은 기능성 원단은 동일 조건에서 수분 흡수속도가 50mm/10min 내외인 면사보다도 높은 수분 흡수속도를 가진 것으로, 매우 우수한 수분 흡수능을 가진다.
또한, 기능성 원단은 KS K 0642 8.25 A법에 의한 수분 건조속도가 20 내지 50mm/10min, 구체적으로 30 내지 40mm/10min 으로 비교적 빠른 수분 건조속도로, 수분의 배출이 원활하게 일어날 수 있다. 이처럼, 빠른 수분 흡수 속도 및 수분 건조 속도를 나타내는 기능성 원단은 땀, 습기 및 입김 등의 수분을 빠르게 흡수하여 배출할 수 있는 흡한속건능이 매우 우수하다.
기능성 원단은 150 내지 800g/m2의 단위면적당 중량(즉, 면밀도)을 갖는 직물 또는 편물일 수 있다. 원단의 면밀도가 150g/m2 미만이면 원단의 조밀성이 부족해지고 원단 내에 많은 공극들이 존재하게 되는데, 이러한 공극들은 원단의 냉감성을 저하시킨다. 반면, 원단의 면밀도가 800g/m2를 초과하면 지나치게 조밀한 원단 구조로 인해 원단이 뻣뻣해지고, 사용자가 느끼는 촉감에 문제가 발생하며, 높은 중량으로 인해 사용상의 문제점이 유발된다.
이와 같은 원단은 흡한속건능 및 냉감성이 동시에 요구되는 흡한속건 제품으로 가공될 수 있다. 제품은 종래 섬유제품은 모두 가능하나 바람직하게는 인체에 냉감성 및 흡한속건능을 부여하기 위한 여름철 하복, 스포츠 웨어, 마스크 및 작업복일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
[원사 물성 측정]
<1. 중량 평균 분자량(Mw)(g/mol) 및 다분산 지수(PDI)>
폴리에틸렌 원사를 아래의 용매에 완전히 용해시킨 후 다음의 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 상기 폴리에틸렌 원사의 중량 평균 분자량(Mw) 및 다분산 지수(Mw/Mn: PDI)를 각각 구하였다.
- 분석기기: Tosoh社 HLC-8321 GPC/HT
- 컬럼: PLgel guard (7.5 x 50 mm) + 2 x PLgel mixed-B (7.5 x 300 mm)
- 컬럼 온도: 160 ℃
- 용매: 트리클로로벤젠(TCB) + 0.04 wt.% 디부틸히드록시톨루엔(BHT) (after drying with 0.1% CaCl2)
- Injector, Detector 온도: 160℃
- Detector: RI Detector
- 유속: 1.0㎖/min
- 주입량: 300mL
- 시료농도 : 1.5mg/mL
- 표준시료: 폴리스티렌
<2. 강도(g/d)>
ASTM D2256 방법에 따라, 인스트론사(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)의 만능인장시험기를 이용하여 폴리에틸렌 원사의 변형-응력 곡선을 얻었다. 샘플 길이는 250mm이었고, 인장속도는 300mm/min이었으며, 초기 로드(load)는 0.05g/d로 설정하였다. 파단점에서의 응력과 신장으로부터 강도(g/d)를 구하였다. 각 원사마다 5회 측정 후 그 평균값을 산출하였다.
<3. 결정화도>
XRD 기기(X-ray Diffractometer)[제조사: PANalytical社, 모델명: EMPYREAN]를 이용하여 폴리에틸렌 원사의 결정화도를 측정하였다. 구체적으로, 폴리에틸렌 원사를 절단하여 2.5cm의 길이를 갖는 샘플을 준비하였고, 상기 샘플을 샘플 홀더에 고정시킨 후 아래의 조건들 하에서 측정을 실시하였다.
- 광원(X-ray Source): Cu-Kα radiation
- 전력(Power): 45 KV x 25 mA
- 모드: 연속 스캔 모드
- 스캔 각도 범위: 10~40°
- 스캔 속도: 0.1°/sec
<4. 용융지수>
ASTM D1238에 따라 190 ℃, 2.16 kg에서 측정하였다.
[원단의 물성 측정]
<1. 접촉냉감>
한국의류시험연구원에 의뢰하여 KES-F7(Thermo Labo II)장치를 이용하여 시험환경 20±2 ℃65±2 % R.H에서 측정하였다.
구체적으로, 20cm×20cm 사이즈의 원단 샘플을 준비한 후 20±2℃의 온도 및 65±2%의 RH의 조건하에서 24시간 동안 방치하였다. 이어서, 20±2℃의 온도 및 65±2%의 RH의 테스트 환경에서 KES-F7 THERMO LABO Ⅱ(Kato Tech Co.,LTD.) 장치를 이용하여 원단의 접촉냉감(Q max)을 측정하였다. 구체적으로, 도 3에 예시된 바와 같이, 20℃로 유지되는 베이스 플레이트('Water-Box'로도 지칭됨)(21) 상에 상기 원단 샘플(23)을 올려놓고, 30℃로 가열된 T-Box(22a)(접촉면적: 3cm×3cm)를 상기 원단 샘플(23) 상에 1초 동안만 올려놓았다. 즉, 일면이 베이스 플레이트(21)과 접촉하고 있는 상기 원단 샘플(23)의 타면을 T-Box(22a)에 순간적으로 접촉시켰다. 상기 T-Box(22a)에 의해 상기 원단 샘플(23)에 가해진 접촉 압력은 6 gf/cm2이었다. 이어서, 상기 장치에 연결된 모니터(미도시)에 표시된 Q max 값을 기록하였다. 이와 같은 테스트를 10회 반복하였고, Q max 값의 산술평균을 산출하였다.
<2. 열유속(heat flux)>
써멀마네킹(Thermal Manikin)을 인공기후실 내에 위치시킨 후 시험환경 20±2 ℃65±2 % R.H에서 측정하였다.
구체적으로, 도 4에 예시된 바와 같이 20±2℃65±2% R.H의 인공기후실 중앙에 남성 써멀마네킹을 위치시켰다. 이어서, 써멀마네킹 온도를 33.7℃로 설정한 후 전원을 공급하여 써멀마네킹을 가온시켰다.
이후, 남성 95 size의 상의 샘플을 준비한 후, 가온된 써멀마네킹에 착의시키고 1분 간격으로 30분 동안 써멀마네킹의 표면온도 및 써멀마네킹의 온도 유지를 위한 전력값을 통해 단위시간(1min) 동안 단위면적(1m2) 당 소비된 열에너지 양인 열유속(heat flux, W/m2)을 측정하였다.
<3. 수분 흡수속도>
KS K 0642 8.26 B법(바이렉법)을 통해, 원단의 수분 흡수 속도를 측정하였다.
구체적으로, 20cm×2.5cm 사이즈의 동일한 원단 샘플을 5개를 준비한 후, 20±2℃의 증류수가 들어 있는 용기의 수면에 샘플의 한쪽 끝이 닿도록 하여 일정한 높이로 수평봉으로 고정시켰다. 10분 경과 후, 모세관 현상으로 물이 상승하는 높이를 측정하여, 그 평균값으로 표시하였다.
<4. 수분 건조속도>
KS K 0642 8.25 A법을 통해, 원단의 수분 건조 속도를 측정하였다.
구체적으로, 4cm ×4cm 크기의 시험편 3개를 준비한 후, 20±2℃의 증류수에 펼친 상태로 침지시켜 충분히 수분을 시험편에 흡수시켰다. 이 후 증류수에서 꺼내어 물방울이 더 이상 떨어지지 않을 때, 건조시간 측정장치에 장착하여 20±2℃, 65±2% R.H 조건 하의 시험실 내에서 방치시켰다. 자연 건조되어 항량이 될 때까지의 시간을 측정하였다.
[실시예 1]
<폴리에틸렌 원사의 제조>
200개의 필라멘트들을 포함하고 총섬도가 150 데니어인 폴리에틸렌 원사를 제조하였다.
먼저, 폴리에틸렌 칩을 익스트루더(100)에 투입하여 용융시켰다. 용융된 폴리에틸렌은 200개의 홀들을 갖는 구금(200)을 통해 압출되었다. 구금 온도는 270℃이었다. 이때, 구금의 노즐은 “Y”형이었다.
구금(200)의 노즐 홀들로부터 토출되면서 형성된 필라멘트들(11)은 제1냉각부에서는 0.9 m/sec의 풍속의 냉각풍에 의해 50℃로 냉각하고, 제2 냉각부에서는 0.5 m/sec의 풍속의 냉각풍에 의해 35℃로 냉각하였으며, 제3 냉각부에서 0.4 m/sec의 풍속의 냉각풍에 의해 25℃로 최종 냉각되었다. 냉각된 후 집속기에 의해 멀티필라멘트사로 집속되었다.
이어서, 상기 멀티필라멘트사는 연신부(500)로 이동하였다. 상기 연신부는 4개의 구간으로 이루어진 다단연신부로 이루어지며, 구체적으로 제1 연신구간은 최대 연신온도 80 ℃에서 총 연신비 3배로 연신되고, 제2 연신구간은 최대 연신온도 120 ℃에서 총 연신비 7배로 연신되고, 제3 연신구간은 최대 연신온도 130 ℃에서 총 연신비 10배로 연신되고, 제4 연신구간은 최대 연신온도 120 ℃에서 제3 연신구간에 비하여 2% 수축연신(이완)되도록 하여 연신 및 열고정되었다.
이어서, 상기 연신된 멀티필라멘트사는 와인더(600)에 권취되었다. 권취 장력은 0.8 g/d이었다.
제조된 원사의 단면 광학현미경 사진을 도 5에 도시하였으며, 제조된 원사의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
<기능성 원단의 제조>
상기 제조된 폴리에틸렌 원사를 제직하여 면밀도 500g/m2의 기능성 원단을 제조하였다. 제조된 기능성 원단의 물성을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
[실시예 2 내지 5]
하기 표 1과 같이 원사 조건을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 원단을 제조하였다. 또한, 실시예 1과 동일하게 제조된 원단의 물성을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
[실시예 6]
실시예 1에 있어서, 구금 노즐을 “>-<”형 노즐을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 원사 및 원단을 제조하였다. 또한, 제조된 원사 및 원단의 물성을 측정하여 하기 표 1 및 표 3에 나타내었다.
[비교예 1]
실시예 1에 있어서, 구금 노즐을 원형 노즐을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 원사 및 원단을 제조하였다. 원사의 물성을 하기 표 2에 나타내었으며, 또한, 실시예 1과 동일하게 제조된 원단의 물성을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.
[비교예 2]
실시예 1과 동일한 단면 형상 및 크기를 가지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유를 준비한 후, 실시예 1과 동일하게 원단을 제조하였다. 원사의 물성을 하기 표 2에 나타내었으며, 실시예 1과 동일하게 제조된 원단의 물성을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.
[비교예 3]
실시예 1과 동일한 단면 형상 및 크기를 가지며, 흡수용 첨가제로서 이산화타이타늄이(TiO2) 첨가된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유를 준비한 후, 실시예 1과 동일하게 원단을 제조하였다. 원사의 물성을 하기 표 2에 나타내었으며, 실시예 1과 동일하게 제조된 원단의 물성을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.
[비교예 4]
실시예 1에 있어서, 결정화도가 하기 표 2를 만족하도록 폴리에틸렌 원사의 연신공정을 다단연신에서 단일 연신으로 바꾼 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 원사를 제조하고, 제조된 원단의 물성을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
폴리에틸렌 원사의 물성 PDI 9.82 10.11 10.23 9.74 9.88 9.71
Mw(g/mol) 311654 308542 313451 316321 309991 315642
결정화도(%) 75.2 75.7 74.1 74.9 75.3 75.1
용융지수
(g/10min)		 1.1 1.8 1.2 1.5 1.4 1.5
강도(g/d) 11.5 11.2 10.8 11.4 11.3 10.6
필라멘트 단면 형상 3엽형 3엽형 3엽형 3엽형 3엽형 4엽형
R2/R1 비 2.81 3.10 2.12 2.24 2.79 2.36
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
원사 물성 소재 PE PET PET+TiO2 PE
결정화도(%) 75.2 48.7 48.7 55.1
강도(g/d) 11.5 3.4 3.5 7.4
원사 단면 단면 형상 원형 3엽형 3엽형 3엽형
단면 R2/R1 비 - 1.65 1.78 1.98
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
기능성 원단의 물성 접촉냉감(W/cm2) 0.2 0.19 0.18 0.17 0.18 0.21
열유속 (W/m2) 115 102 107 114 109 114
수분흡수속도(mm/min) 125 108 107 115 112 127
수분건조속도
(mm/min)		 32 28 26 30 34 31
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
기능성 원단의 물성 접촉냉감 (W/cm2) 0.2 0.12 0.13 0.10
열유속 (W/m2) 114 80 90 87
수분흡수속도
(mm/min)		 45 99 101 111
수분건조속도
(mm/min)		 11 24 27 30
상기 표 1 내지 표 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원사로부터 제조된 원단은 높은 접촉냉감을 가짐과 동시에 우수한 흡한속건능을 가짐을 확인할 수 있었다. 이를 통해 실시예에 따른 원사로부터 제조된 원단은 사용자에게 현저히 우수한 냉감성을 제공할 수 있다.
반면 비교예 1에 따른 원단의 경우 접촉냉감은 실시예들과 유사한 수치를 나타내었으나 수분흡수속도 및 수분건조속도가 낮아 수분을 빠르게 제거하지 못해 사용자에게 느껴지는 냉감성은 떨어지는 것으로 나타났다.
비교예 2 내지 3의 경우, 접촉냉감 및 열유속 그리고 수분 흡수 및 건조 속도가 모두 낮아 냉감성 제품 및 흡한속건능을 가지는 제품으로 활용 가능성이 매우 낮음을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1 : 필라멘트 10 : 중심체
10a : 내접원 30 : 돌기
30a : 외접원

Claims (11)

  1. 길이방향에 수직하는 단면을 기준으로,
    중심체와, 상기 중심체에서 돌출된 두개 이상의 돌기를 포함하는 필라멘트를 포함하고,
    결정화도가 60 내지 85% 인 폴리에틸렌 원사.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원사의 길이방향에 수직하는 단면을 기준으로,
    상기 중심체에서 상기 중심체가 형성하는 내접원의 제1반지름(R1)과, 상기 중심체와 돌기가 형성하는 외접원의 제2반지름(R2)는 하기 식을 만족하는, 폴리에틸렌 원사.
    [식]
    1.2 ≤ R2/R1≤ 3.5
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원사는 ASTM D1238에 따라 190 ℃, 2.16 kg에서 측정되는 용융지수 (melt index: MI, @190℃)가 1 내지 25g/10min인, 폴리에틸렌 원사.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 원사는 다분산지수(Polydispersity Index, PDI)가 5 내지 30, 폴리에틸렌 원사.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원사는 ASTM D2256으로 측정되는 강도가 5 내지 15g/d인, 폴리에틸렌 원사.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 원사를 포함하는 기능성 원단.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 원단은 20±2 ℃, 65±2 % R.H에서 측정된 접촉냉감(Q-max)이 0.1 내지 0.5W/cm2 인, 기능성 원단.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 원단은 20±2℃, 65±2% R.H에서 측정된 열유속(heat flux)이 95 내지 150W/m2인, 기능성 원단.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 원단은 KS K 0642 8.26의 B법 바이렉법에 의한 수분 흡수속도가 80 내지 160mm/10min인, 기능성 원단.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 원단은 KS K 0642 8.25 A법에 의한 수분 건조속도가 20 내지 50mm/10min인, 기능성 원단.
  11. 제6항의 기능성 원단으로부터 제조된 흡한속건 제품.
KR1020210182731A 2021-12-20 2021-12-20 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단 KR20230093813A (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210182731A KR20230093813A (ko) 2021-12-20 2021-12-20 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단
TW111103677A TWI836333B (zh) 2021-12-20 2022-01-27 具定型截面的聚乙烯紗、功能性布料以及吸汗速乾產品
EP22911797.3A EP4431646A1 (en) 2021-12-20 2022-12-19 Modified cross-section polyethylene yarn, and functional fabric comprising same
CN202280077789.3A CN118302565A (zh) 2021-12-20 2022-12-19 异形横截面聚乙烯纱线和包括其的功能性织物
PCT/KR2022/020674 WO2023121164A1 (ko) 2021-12-20 2022-12-19 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단
KR1020230065496A KR20230094187A (ko) 2021-12-20 2023-05-22 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210182731A KR20230093813A (ko) 2021-12-20 2021-12-20 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230065496A Division KR20230094187A (ko) 2021-12-20 2023-05-22 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230093813A true KR20230093813A (ko) 2023-06-27

Family

ID=86903351

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210182731A KR20230093813A (ko) 2021-12-20 2021-12-20 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단
KR1020230065496A KR20230094187A (ko) 2021-12-20 2023-05-22 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230065496A KR20230094187A (ko) 2021-12-20 2023-05-22 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4431646A1 (ko)
KR (2) KR20230093813A (ko)
CN (1) CN118302565A (ko)
TW (1) TWI836333B (ko)
WO (1) WO2023121164A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110076122A (ko) 2009-12-29 2011-07-06 주식회사 효성 우수한 흡한속건성 및 스트레치 특성을 갖는 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유
KR101808459B1 (ko) 2016-11-25 2018-01-18 한국섬유개발연구원 흡한속건성 및 내마모성이 우수한 폴리에스테르 이형단면사 및 그 제조방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3186000B2 (ja) * 1993-03-19 2001-07-11 株式会社クラレ 光沢および発色性に優れた複合繊維
KR100758638B1 (ko) * 2005-08-30 2007-09-14 정형희 쾌적성 제전용 니트원단
TWM328457U (en) * 2007-01-29 2008-03-11 guo-bin Zheng Fiber products having multi-function thermal diffusive and cooling performances
JP2008297639A (ja) * 2007-05-29 2008-12-11 Teijin Fibers Ltd 耐熱性不織布
KR101156193B1 (ko) * 2010-03-15 2012-06-18 코오롱글로텍주식회사 난연성 및 일광견뢰도가 우수한 복합섬유 및 이를 활용한 인테리어 원단
WO2013168543A1 (ja) * 2012-05-07 2013-11-14 帝人株式会社 冷感に優れた異型断面繊維
JP2016183433A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 ユニチカ株式会社 湿式抄造不織布
KR102430564B1 (ko) * 2017-07-07 2022-08-09 주식회사 휴비스 이형중공 폴리에틸렌 섬유 및 그의 제조방법
CN107699968A (zh) * 2017-09-29 2018-02-16 长青藤高性能纤维材料有限公司 一种半消光异形超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法
KR102202592B1 (ko) * 2018-06-29 2021-01-12 코오롱인더스트리 주식회사 냉감성 원단과 이를 위한 폴리에틸렌 원사 및 폴리에틸렌 원사 제조방법
KR102167737B1 (ko) * 2018-09-28 2020-10-19 코오롱인더스트리 주식회사 폴리에틸렌 원사, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 냉감성 원단
WO2021070740A1 (ja) * 2019-10-08 2021-04-15 東レ株式会社 芯鞘複合繊維およびマルチフィラメント
TWI727576B (zh) * 2019-12-27 2021-05-11 南韓商可隆工業股份有限公司 聚乙烯紗線、製造該聚乙烯紗線的方法、及包含該聚乙烯紗線的皮膚冷感布

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110076122A (ko) 2009-12-29 2011-07-06 주식회사 효성 우수한 흡한속건성 및 스트레치 특성을 갖는 폴리부틸렌테레프탈레이트 이형단면 섬유
KR101808459B1 (ko) 2016-11-25 2018-01-18 한국섬유개발연구원 흡한속건성 및 내마모성이 우수한 폴리에스테르 이형단면사 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023121164A1 (ko) 2023-06-29
TWI836333B (zh) 2024-03-21
EP4431646A1 (en) 2024-09-18
KR20230094187A (ko) 2023-06-27
TW202325929A (zh) 2023-07-01
CN118302565A (zh) 2024-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102167737B1 (ko) 폴리에틸렌 원사, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 냉감성 원단
KR102202592B1 (ko) 냉감성 원단과 이를 위한 폴리에틸렌 원사 및 폴리에틸렌 원사 제조방법
KR102137243B1 (ko) 폴리에틸렌 원사, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 냉감성 원단
JPH0214011A (ja) 多孔質ポリエチレン繊維
JP7047414B2 (ja) 捲縮糸
KR20230094187A (ko) 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단
KR102611936B1 (ko) 기능성 원단
KR20240095808A (ko) 이형단면 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단
TW202124797A (zh) 聚乙烯紗線、製造該聚乙烯紗線的方法、及包含該聚乙烯紗線的皮膚冷感布
KR102480929B1 (ko) 제직성이 향상된 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단
KR102480920B1 (ko) 치수안정성이 향상된 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단
KR20190044795A (ko) 고기능성 폴리에스테르계 중공복합사 및 이를 이용한 보온성 충전재
KR20240081803A (ko) 제직성이 향상된 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단
KR102480911B1 (ko) 원착 폴리에틸렌 원사 및 이를 포함하는 기능성 원단
KR102144201B1 (ko) 폴리프로필렌 필라멘트 탄성사와 그를 이용한 섬유원단 및 그의 제조방법
CN220665569U (zh) 一种梭织面料及服装
KR101517432B1 (ko) 벌키성이 향상된 냉감 기능성 양면편지 및 이의 제조방법
KR102534492B1 (ko) 내절단성 복합섬유
KR20170040396A (ko) 반복압축회복율이 우수한 폴리에스테르계 볼파이버
KR950010747B1 (ko) 복합섬유 및 그 제품
TW202417707A (zh) 長纖維不織布及其製造方法以及衛生材料
JP2024151101A (ja) 冷感生地用複合繊維、その製造方法、冷感生地、及び繊維製品
TW202124803A (zh) 皮膚冷感布、用於該布的聚乙烯紗線、及製造聚乙烯紗線的方法
TWI437141B (zh) 具有優良濕度調節效能之纖維及其應用和製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
AMND Amendment
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination