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KR100610060B1 - 폴리에스테르 고신축 가연염색사의 제조방법 - Google Patents

폴리에스테르 고신축 가연염색사의 제조방법 Download PDF

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KR100610060B1
KR100610060B1 KR1020050050768A KR20050050768A KR100610060B1 KR 100610060 B1 KR100610060 B1 KR 100610060B1 KR 1020050050768 A KR1020050050768 A KR 1020050050768A KR 20050050768 A KR20050050768 A KR 20050050768A KR 100610060 B1 KR100610060 B1 KR 100610060B1
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yarn
flammable
polyester
dyed
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강연호
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Abstract

본 발명은 폴리에스테르 섬유를 방사 후 가연공정 및 염색공정(사염)으로 제조되는 가연염색사의 제조방법에 있어서, 상기 염색공정 이후에 재 가연하여, 고신축성을
부여한 가연염색사의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제조방법은 종래의 가연조건(1히터 제품 및 2히터 제품 포함)에 비해 연신비가 같거나 50% 이내에서 낮게 1차 가연하고, 염색한 다음, 상기와 같이 염색하여 제조된 염색사에 연신비 1.01 : 1 ∼ 1.6 : 1 정도로 하고 용도에 따라 연수와 온도를 종래 가연 방법 조건보다 1 ∼ 30%정도 증가시켜 2차 가연이 수행되며, 종래의 염색사보다 무장력 수축율 및 비수 수축율이 우수한 고신축 가연염색사가 제조되므로, 신축성이 뛰어나며 품질이 우수한 무 매듭 대용량 패키징(Large packaging)이 가능한 제품을 제조할 수 있다.
폴리에스테르, 가연, 사염, 가연염색사, 연신비, 고신축사

Description

폴리에스테르 고신축 가연염색사의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF POLYESTER HIGH STRETCHED DYED YARN}
도 1은 본 발명의 폴리에스테르 고신축 가연염색사의 수축율을 비교한 사진이다.
본 발명은 폴리에스테르 고신축 가연염색사의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리에스테르 섬유를 방사 후 가연공정 및 염색공정(사염)으로 제조되는 가연염색사의 제조방법에 있어서, 상기 염색공정 이후에 재 가연함으로써, 고신축성을 부여하여 무 매듭 대용량의 패키징(Large packaging)이 가능하고, 신축성이 뛰어나며 품질이 균일한 제품의 제조가 가능한 폴리에스테르 고신축 가연염색사의 제조방법에 관한 것이다.
종래 신축성이 우수한 가연염색사를 제조하는 방법은 크게 세가지로 분류된다. 첫 번째 방법으로는, 가연된 실(False Twist Yarn)을 연사(Twist)하여 타래(Hank)를 만들어 수축된 상태로 염색(사염)한 다음 재 권취(Rewinding)하는 방법으로서, 선염 염색사가 제조되기까지 가연 → 연사 → 타래 → 수축 → 염색 → 재 권취의 여러공정이 수행되므로 일손이 많이 들어가고 공정수의 증가로 인하여 가격상승 및 품질저하가 초래된다. 또한, 염색 시 염색기의 내외 또는 실(Yarn)의 압축 정도에 따라, 신축의 차가 커서 신축성 불균일로 인한 품질저하의 문제가 있고, 매듭 당 중량 0.5kg 이하로서, 패키징 효율이 낮아지는 문제가 있다.
두 번째 방법은 본 발명자가 대한민국 등록특허 제50911호에 공지하고 있는 바, 가연(False Twist)할 때 솜방망이처럼 권 밀도를 낮게 하여 염색 시 수축을 주어, 수축된 권축(Crimp)에 의해서 신축성을 부여하는 방법이다. 그러나, 상기 방법은 솜방망이처럼 느슨하게 감는 것에 한계가 있어 충분한 신축성이 부여되지 못하고, 염색 시 치즈(Cheese)의 압축정도에 따라 신축의 차와 염색의 불균일을 초래하고, 실패(bobbin)당 중량 1kg 전후로 밖에 권취할 수 없어 무 매듭 대용량의 패키징(Large packaging)이 곤란하다.
세 번째 방법은 원착사(Dope Dyed)를 가연(假撚, False Twist)시 연수(Twist/m)와 온도(Heating Zone Temperature)를 증가시켜 수행하는 방법으로 가장 선호하는 방법이나, 소비자가 요구하는 색상과 소 롯트(Lot) 생산이 불가능하다. 특히 최근의 추세는 소량의 다품종을 신속하게 공급하여 소비자의 욕구를 만족시켜야 하나, 상기 방법은 신속하게 제조할 수 없다는 단점으로 인하여 시장 욕구변화에 대응할 수 없다.
이에, 본 발명자는 종래의 제조방법의 문제점을 해소하기 위해 노력한 결과, 소비자가 원하는 다양한 색상 및 소 롯트(lot)의 신축성이 우수하며 균일한 신축성의 품질로 제공하고, 실패(bobbin)당 중량 2kg 이상의 무 매듭 대용량 패키징(Large packaging)이 가능하도록 하기 위해서는 고신축 염색사의 제조가 선행되어야 함을 착안하여, 통상 폴리에스테르 섬유를 방사 후 가연공정 및 염색공정(사염)으로 제조되는 가연염색사의 제조방법에 있어서, 염색공정 이후에 재 가연공정을 추가하여 실시함으로써, 제조된 염색사가 무장력 수축율 및 비수 수축율이 종래보다 월등히 우수한 고신축성을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 고신축성이 부여된 폴리에스테르 가연염색사의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리에스테르 섬유를 방사 후 가연공정 및 염색공정(사염)으로 제조되는 염색사의 제조방법에 있어서, 상기 제조된 염색사에 염색공정 이후에 연신비를 1.01 : 1 ∼ 1.6 : 1로 하여 재가연하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 고신축 가연염색사의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 고신축 가연염색사의 제조방법은 1) 종래의 가연조건(1히터 제품 및 2히터 제품 포함)보다 연신비가 같거나 50% 이내에서 적게 하여 1차 가연하고, 2) 염색(사염)하고, 3) 상기 염색하여 제조된 염색사에 연신비 1.01 : 1 ∼ 1.6 : 1로 2차 가연하는 것으로 이루어진다.
본 발명의 2차 가연은 연수(Twist/m) 및 온도(Heating Zone Temperature)가 종래 가연 조건보다 1 ∼ 30% 정도 증가시켜 수행되는 것이며, 보다 바람직하게는 일반적인 작업연수(Twist/m)보다 5 ∼ 30%정도 높여 작업하는 것이 고, 이때, 온도는 200 ∼ 230℃가 바람직하다.
본 발명에 있어서, 염색 후 재가연시, 원사공급 존에서 오일링을 하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 폴리에스테르 섬유를 방사 후 가연공정 및 염색공정(사염)으로 제조되는 가연염색사의 제조방법에 있어서, 상기 염색공정 이후에 재가연하는 것이 특징이며, 보다 구체적으로는 1) 종래의 가연(false twist)방법 조건(1히터 제품 및 2히터 제품 포함)보다 연신비가 같거나 50% 이내에서 적게 하여 1차 가연하고, 2) 염색하고, 3) 염색된 염색사를 연신비 1.01 : 1 ∼ 1.6 : 1로 2차 가연하는 것으로 이루어진다.
일반적으로 가연(假撚 = false twist) 가공사의 제조원리는 합성섬유의 열가소성 특성을 이용한 것으로, 방사 후 제조된 장섬유(Filament yarn)에 연(Twist)을 가한 상태에서 열을 가열한 후 연을 풀어 버리는 즉 가연(Twisting)과 해연(De-Twisting)이 가연장치에서 동시에 이루어짐으로서 권축(Crimp)를 부여하는 것이다. 이러한 방법으로 제조된 실의 표면을 가공하여 꼬임을 준 장섬유를 드로우 텍스춰드 얀(Draw Textured Yarn, 이하 "DTY"이라 한다)이라 한다.
이때, 본 발명의 특징은 폴리에스테르 섬유를 방사 후 가연공정 및 염색공정으로 제조되는 염색사의 제조방법에 있어서, 염색공정 이후 재 가연함으로써, 염색할 때 펴진 권축(Crimp)을 다시 부여하여 고신축성의 가연염색사를 제조하는 것이다. 본 발명의 고신축 가연 염색사는 균일하고 높은 권축(Crimp)을 지니는 실로, 매듭 없이 실패당 2kg 이상으로 크게 감을 수 있는 장점이 있다.
가연조건의 중요한 요건으로 연수(Twist), 온도(Temperature), 장력(Tension) 및 시간(Time)이 조화를 이루어야 안정된 신축성 가연사(False Twist Yarn = Stretched Yarn = Textured Yarn)를 얻을 수 있다. 특히, 연수(T/M) 및 온도(Temperature)가 신축을 좌우하는 요소로 작용한다. 이때, 고신축 가연사(High Stretched Yarn)를 제조하기 위한 바람직한 온도는 섬유에 접촉온도가 200∼230℃ 정도의 범위로 하는 것이 바람직하며, 연수(Twist)는 모우, 약사 또는 짤룩(Tight Spot)이 발생하지 않는 한 최대한으로 올리는 것이 바람직하다.
가연 연수에 있어서, 종래에 가연(Twist) 각을 θ로 할 때, 연수, 데니어 및 밀도 와의 관계는 하기 수학식 1과 같이 통상 나타내진다.
Figure 112005031246566-pat00001
(상기에서, D는 데니어이고, T는 미터 당 가연 수이고, ρ는 섬유밀도이다.)
따라서, 본 발명에 있어서의 2차 가연 연수는 상기 식으로 결정되는 종래의 가연 연수(T)보다 1∼30% 정도 높게 설정되는 것으로 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 있어서, 1차 가연공정은 종래의 가연조건보다 연신비(Draw Ratio)가 같거나 50% 이내에서 적게 조정하여 실시한다. 종래의 가연조건은 POY(Partially Oriented Yarn) 데니어에 따라 연신비가 달라지는데, 방사속도가 빠르면 연신비가 낮아지고 방사속도가 느리면 연신비는 올라간다. 종래 생산되는 폴리에스테르 POY(Partially Oriented Yarn)의 경우, 연신비는 통상 1.5 ∼ 1.9 : 1로 수행된다. 본 발명의 연신비는 상기 연신비와 같거나 50% 이내에서 적게 조정하여 실시함으로써, 잔유신도를 많게 한다. 이때, 연신비를 과도하게 실시하면, 염색 후 2차 가연 시, 잔유신도의 부족으로 모우(毛羽)가 유발된다.
이후, 염색공정은 사층의 붕괴, 모우(unite filament) 또는 절사가 발생하지 않도록 취급하여야 하며, 환원세정, 산처리, 유연제처리 및 수세를 철저히 하고, 승화견뢰도가 우수한 염료를 선택하여 2차 가연공정에서 염색 잔유물로 인해 가연작업성은 물론이고 제직, 제편 후 이염(migration) 현상이 발생하지 않도록 한다.
본 발명에 있어서, 2차 가연공정은 염색시 펴진 권축(Crimp)을 다시 부여하여 가연 염색사에 고신축성을 제공하는 공정으로서, 상기 염색공정 이후 얻어진 염색사에 연신비 1.01 ∼ 1.6 : 1로 2차 가연한다.
이와 같은 2차 가연을 하고자 하는 착상은 종래에는 염색공정(사염)이 완료되면, 최종제품으로 완성되는 것이어서 생각하기가 어려운 것이었다.
또한, 2차 가연은 연수(Twist/m) 및 온도(Heating Zone Temperature)가 종래 일반적인 가연 조건보다 1 ∼ 30% 정도 증가하여 수행되며, 보다 바람직하게는 연수에 있어서도 일반적인 작업연수(Twist/m)보다 5 ∼ 30%정도 높여 작업하는 것이고, 온도는 200 ∼ 230℃가 바람직하다.
본 발명에 있어서 또한, 2차 가연시, 염색사 공급존에서 오일링을 하는 것이 사의 집속성 부여 및 가연결함 방지 면에서 바람직하다. 상기 오일링에서의 유제는 윤활유 종류로서 당내 업계에서 섬유가공시, 이용되는 통상의 것으로 하면 족하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
폴리에스테르 가공사(DTY 150D/48F Polyester filament)를 하기 조건으로 가공을 실시하여, 고신축 가연염색사를 제조하였다.
단계 1: 1차 가연조건
실시조건
연신비 69%(1.69 : 1)
제1히터 온도 195℃
연수(Twist/m) V/R(벨트타입) : 1.45
2nd 과급율(Over feed율) 9.8%
제2히터 온도 175℃
권취 과급율 5.0%
사속 590 m/min
가연기 무라다 H 타입
단계 2: 염색공정(사염)
실시조건
pH 4.5
승온 3 ℃/min
최종온도 130℃
균염시간 40분
냉각시간 5℃/min
환원세정 및 화공약품 처리온도 80℃
단계 3: 2차 가연조건
실시조건
연신비 0.86%(1.086 : 1)
제1히터 온도 220℃
연수(Twist/m) 2914
권취 과급율(Over feed율) 2.0%
사속 91 m/min
가연기 CS 12
<실시예 2>
폴리에스테르 가공사(DTY 100D/36F Polyester filament)를 하기 조건으로 가공을 실시하여, 고신축 가연염색사를 제조하였다.
단계 1: 1차 가연조건
실시조건
연신비 73%(1.73 : 1)
제1히터 온도 180℃
연수(Twist/m) V/R(벨트타입) : 1.43
2nd 과급율(Over feed율) 9.8%
제2히터 온도 160℃
권취 과급율 6.0%
사속 590 m/min
가연기 무라다 H 타입
단계 2: 염색공정(사염)
실시조건
pH 4.5
승온 2.5 ℃/min
최종온도 130℃
균염시간 30분
냉각시간 4℃/min
환원세정 및 화공약품 처리온도 80℃
단계 3: 2차 가연조건
실시조건
연신비 10.0%(1.1 : 1)
제1히터 온도 215℃
연수(Twist/m) 3228
권취 과급율(Over feed율) 3.0%
사속 104 m/min
가연기 CS 12
<실험예 1>
상기 실시예 1에서 제조된 본 발명의 폴리에스테르 고신축 가연염색사, 본 발명자의 선행특허인 대한민국특허 제50911호에서 제조된 폴리에스터 염색사 및 종래의 일반염색사에 대하여, 하기와 같이 물성을 측정하였다.
1. 수축율의 측정
상기 실시예 1에서 제조된 본 발명의 폴리에스테르 고신축 가연염색사, 대한민국특허 제50911호에서 제조된 폴리에스터 염색사 및 시중에 통용되는 일반염색사를 하기의 실험군으로 분류하였다.
(a) 증기에 수축된 실시예 1의 염색사,
(b) 집속되지 않은 상태에서 자연 방축된 실시예 1의 염색사,
(c) 집속 상태에서 자연 방축된 실시예 1의 염색사,
(d) 증기에 수축된 대한민국 특허 제50911호의 폴리에스터 염색사,
(e) 자연 방축된 대한민국 특허 제50911호의 폴리에스터 염색사,
(f) 증기에 수축된 일반 선염사 및
(g) 자연 방축된 일반 선염사
이때, 상기 실을 무장력 상태에서 50㎝(양끝 묶인 길이는 제외) 길이로 상온에서 24 시간 보관한 후, 원래의 실(絲) 길이와 수증기 열을 5분 동안 가했을 때 실(絲)길이 변화 상태를 관찰하였다. 상기 실험결과를 표 1 및 도 1에 나타내었다.
실험군 수축 전 길이(㎝) 수축된 길이(㎝) 수축율(%) 수축 조건
(a) 50 17.0 66.0 증기 가열
(b) 50 15.0 70.0 상온 보관
(c) 50 30.8 38.4 상온 보관
(d) 50 33.5 33.0 증기 가열
(e) 50 36.3 27.4 상온 보관
(f) 50 47.4 5.2 증기 가열
(g) 50 47.7 4.6 상온 보관
상기 표 1 및 도 1에 기재된 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 본 발명의 폴리에스테르 고신축 가연염색사에 있어서, 수축율의 변화가 현저하였다. 따라서, 폴리에스테르 섬유를 방사 후 가연공정 및 염색공정 이후, 재 가연함으로써, 폴리에스테르 섬유에 고신축성을 부여할 수 있음을 확인하였다.
또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 폴리에스테르 섬유는 매듭 없이 실패(bobbin)당 중량 2kg 이상의 대용량 패키징(Large packaging)이 가능함을 확인하였다.
1. 물성 측정
상기 실시예 1 및 2에서 제조된 본 발명의 폴리에스테르 고신축 가연염색사, 대한민국특허 제50911호에서 제조된 폴리에스터 염색사 및 시중에 통용되는 일반염색사에 대하여, 강도 및 신도를 측정하고, 무장력 수축율(%) 및 비수 수축율(%)을 측정하였다.
상기 무장력 수축율(%)은 하기 수학식 2를 근거하여 산출되었다.
Figure 112005031246566-pat00002
상기 비수 수축율(%)은 실시예 1의 1500데니어(150 데니어×10회) 또는 실시예 2의 1000데니어(100 데니어×10회)에 600g의 중하중을 걸어 1 분간 방치한 후, 중하중을 제거하고, 6g의 초하중을 걸어 1 분간 방치한 후 길이를 측정하였다. 이후, 상기 샘플을 끊는 물에 15 분 담근 후 자연 건조하고, 상기 건조된 샘플에 600g의 중 하중 및 6g의 초하중을 각 1 분동안 걸어 초하중 길이를 측정하여 비수 수축 후의 길이를 구하였다. 이때, 비수 수축율(%)은 하기 수학식 3를 근거하여 산출되었다.
Figure 112005031246566-pat00003
구분 Denier 강도 (d/g) 신도 (%) 무장력 수축율 (%) 비수 수축율 (%)
150D 실시예 1 3.1 19 66 23.5
특허 제50911호 3.1 21 33 13.7
일반염색사 4.6 32 5.2 0
100D 실시예 2 3.1 18 67 25.0
특허 제50911호 3.0 21 35 15.1
일반염색사 4.5 31 5.3 0
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1 및 2에서 제조된 본 발명의 폴리에스테르 가연염색사의 경우, 실의 강도 및 신도는 대한민국특허 제50911호에서 제조된 폴리에스터 염색사 및 시중에 통용되는 일반염색사의 경우보다 유사하거나 다소 낮지만, 무장력 수축율 및 비수 수축율 측면에서는 월등히 우수하였다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은
첫째, 폴리에스테르 섬유를 방사 후 가연공정 및 염색공정으로 제조되는 고신축 가연염색사의 제조방법에 있어서, 상기 염색 후, 재 가연하여 고신축 가연염색사를 제조하는 방법을 제공하였고,
둘째, 상기 고신축 가연염색사의 제조방법에 따라 신축성이 우수하고, 신축성이 균일한 제품을 제조할 수 있으며, 매듭 없이 실패당 대용량 패키징(Large packaging)이 가능하고, 소 롯트의 고부가가치 상품개발이 가능한 염색사를 제공하였고,
셋째, 원착사의 경우, 소 롯트 뿐만 아니라 방사 라인별로 색상 작업하는 고유의 공정 관계로 대량생산에 적합하나, 절대요구 색상(소비자가 원하는 근접 색깔) 구현이 곤란하며, 기동성 있게 색상을 바꿔가면서 작업할 수 없는 반면에, 상기 고신축 가연염색사의 제조방법에 따라 제조된 본 발명의 고신축 가연염색사는 소 롯트 및 절대요구 색상을 기동성 있게 소비자에 응할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. 폴리에스테르 섬유를 방사 후 가연공정 및 염색공정으로 제조되는 가연 염색사의 제조방법에 있어서, 상기 제조된 염색사에 염색공정 이후에 연신비 1.01 ∼ 1.6 : 1로 2차 가연하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 고신축 가연염색사의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    1) 종래의 가연 방법 조건(1히터 제품 및 2히터 제품 포함)보다 연신비를 같거나 50% 이내에서 적게 하여 1차 가연하고,
    2) 염색(사염)하고,
    3) 상기 염색하여 제조된 염색사에 연신비 1.01 ∼ 1.6 : 1로 2차 가연하는 것을 특징으로 하는 상기 폴리에스테르 고신축 가연염색사의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 2차 가연 시, 염색사 공급존에서 오일링 처리를 하는 것을 특징으로 하는 상기 폴리에스테르 고신축 가연염색사의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 2차 가연이 종래 가연 방법 조건보다 연수(Twist/m) 및 온도를 1 ∼ 30% 정도 증가시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 상기 폴리에스테르 고신축 가연염색사의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 2차 가연이 200 ∼ 230℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 상기 폴리에스테르 고신축 가연염색사의 제조방법.
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