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KR101938840B1 - 자연스러운 감성을 가지는 폴리에스테르 복합가공사 및 이를 이용한 직물의 제조방법 - Google Patents

자연스러운 감성을 가지는 폴리에스테르 복합가공사 및 이를 이용한 직물의 제조방법 Download PDF

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KR101938840B1
KR101938840B1 KR1020170123292A KR20170123292A KR101938840B1 KR 101938840 B1 KR101938840 B1 KR 101938840B1 KR 1020170123292 A KR1020170123292 A KR 1020170123292A KR 20170123292 A KR20170123292 A KR 20170123292A KR 101938840 B1 KR101938840 B1 KR 101938840B1
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KR
South Korea
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polyester
yarn
godet roller
manufacturing
partially oriented
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Inventor
민기훈
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(주)서원테크
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Abstract

본 발명은 부분 배향된(POY) 고수축 개질 잠재권축사를 연신, 열처리하여 심사(Core)로 이용하고 부분 배향된(POY) 폴리에스테르 원사를 초사(Sheath)로 이용한 폴리에스테르 복합가공사의 제조방법 및 그에 따른 원사를 이용하여 제조되는 직물 및 편물원단에 관한 것이다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로 고점도 고수축 개질 폴리에스테르 수지 및 저점도 폴리에스테르 수지를 복합 방사하여 부분 배향(POY, Partially Oriented Yarn) 잠재권축사를 연신 및 열처리 하여 심사로 이용하고, 부분 배향된(POY, Partially Oriented Yarn) 기능성 폴리에스테르사를 초사로 사용하여 폴리에스테르 복합 가공사를 제조함으로써 이를 원사로 이용한 직물, 편물을 제조한 경우에 의류용 높은 적절한 신축성 및 신축회복성을 가지면서도 자연스러운(natural) 감성을 가지는 폴리에스테르 복합가공사 및 이를 이용한 직물의 제조방법을 제공한다.

Description

자연스러운 감성을 가지는 폴리에스테르 복합가공사 및 이를 이용한 직물의 제조방법{POLYESTER CONJUGATED YARN HAVING NATURAL EMOTION AND MANUFACTURING METHOD OF FABRIC USING THE SAME}
본 발명은 고점도 고수축 개질 폴리에스테르 수지 및 저점도 폴리에스테르 수지를 복합 방사하여 부분 배향(POY, Partially Oriented Yarn) 잠재권축사를 심사(Core)로 이용하고 기능성을 부여한 부분배향(POY) 폴리에스테르(Polyester)를 초사(Sheath)로 사용하여 기존과 차별화된 자연스러운(natural) 감성발현을 위한 기능성 원사를 복합하여 중국 신흥 소비층인 Young Career들이 만족할 수 있는 고기능성 폴리에스테르 복합사 및 이를 이용한 직물의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 신축성을 부여한 가공사는 활동성이 강한 신축성 소재로 주로 사용되어 왔었으나, 최근에 와서는 패션 소재로 상당히 많은 인기를 갖게 되어서 Suit, Pants, 수영복 등 각종 용도로 폭 넓게 사용되고 있는 고가의 원사이다.
종래에 신축성을 부여하는 방법에는 크게 3가지로, 스판덱스(spandex)를 커버링(covering) 하는 방법, 섬유의 열 수축 차이를 이용하여 잠재권축사로 진행하는 방법, 물리적인 권축(crimp)을 부여하는 매케니컬 스트레치(Mechanical Stretch)를 부여하는 방법이 있다. 이 중 고신축성을 발현하기 위해서 주로 스판덱스(spandex)를 커버링(covering)하는 방법이 사용되었지만 최근 직물에서의 터치나 태의 차별성을 주기 위해 스판덱스(spandex)를 인터레이스(Interlace)하면서 복합화하는 방법이 개발되고 있다.
또한, 원사 상태에서 섬유의 열 수축 차이를 이용하여 신축성을 부여하는 잠재권축사를 활용하는 방법이 있다. 이 방법은 가격 대비 직물의 드레이프성이 뛰어나기 때문에 지속적인 제품 개발이 이루어지고 있다.
또 다른 방법으로는 사가공 공정에서 권축(crimp)을 물리적으로 부여하고 열고정을 함으로서 매케니컬 스트레치(Mechanical Stretch)를 부여하는 방법이 있지만 드레이프성이 떨어지고 가연 공정을 별도로 진행하기 때문에 가격 경쟁력이 부족하여 몇 가지 아이템에 한정되어 전개되고 있다.
가연사를 이용하는 신축성 직물의 제조 방법이 한국 공개 특허 제1992-25482호에 공개된 바 있으나, 이 방법은 가연사의 신축성에 한계가 있기 때문에 직물의 고신축성을 저하시키는 문제점이 있었다.
또한, 다른 종래 발명으로는 심사 및 초사를 사용하여 권축 필라멘트사가 지니는 고유의 권축(crimp) 특성에 의하여 탄력성, 신장성 등을 높이는 방법에 대한 발명이 있으나, 상기 종래 방법으로는 높은 권축 특성이 있는 섬유들의 교락 강도를 높여줄 수 없어서, 복합 가공사를 만들기 어려운 문제가 지적되어 왔다.
종래의 폴리에스테르 복합사는 부분 배향사인 반연신사(Partially Oriented Yarn, POY)와 연신사(Flat Yarn, FY)를 서로 공기교락하여 제조함으로써, 두 소재원사 간의 열 수축차에 의한 스펀(Spun) 복합가공사를 제조하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, 폴리에스테르 복합사의 독특한 표면효과를 위하여, 초사(sheath)에 무기입자를 다량 함유시켜 제조된 폴리에스테르 섬유를 사용하거나, 아세테이트, 레이온, 천연섬유 등을 사용하여 복합사를 제조하는 방법이 공지된 바 있다.
종래의 폴리에스테르 고신축사는 저점도 및 고점도 폴리에스테르를 복합 방사하여 이수축 복합혼섬사를 제조하고 있는데, 출원번호 제2003-0047497호에서는 "2종의 폴리머 즉, 고유점도 0.4 내지 0.59인 PET 폴리머와 고유점도 0.6 내지 0.85인 PET 폴리머를 사이드-바이-사이드 단면형태로 복합 방사하여 복합 권축율이 20% 이상인 잠재권축사를 제조하는 방법"을 개시하고 있다. 또한 특허출원 제2003-0026094호 및 제2009-0134146호에서도 역시 점도가 상이한 2종의 PET 폴리머를 이용하여 잠재권축성을 향상시키는 방법을 개시하고 있다.
이렇게 제조되는 잠재권축사를 심사로 하고 일반 폴리에스테르사를 초사로 하여 복합사를 제조하여 직물을 제조하면 볼륨감이 우수하고 천연스러운 질감을 가지면서 신축성이 우수한 편직물이 제조될 수 있다.
이러한 복합사 제조에 사용되는 초사인 폴리에스테르사는 일반적으로 복합사 제조 후 자발신장이 가능한 부분 배향사(Partially Oriented Yarn, POY)를 사용함으로써, 편직물 제조 후 후처리 공정에서 심사와의 수축률 차이에 의한 볼륨감을 극대화하고 있다.
한국등록특허 제10-1290954호에서는 심사로 부분배향(POY) 잠재권축사를 사용하고 초사로 부분배향(POY) 폴리에스테르사를 사용하면서 심사만을 연신 열처리함으로써 심사와 초사간 수축률 차이를 극대화하였다.
한국등록특허 제10-1579232호에서는 심사로 사이드바이 사이드형 잠재권축사를 사용하고 초사로 부분배향(POY) 폴리에스테르사를 사용하면서 초사만을 연신 열처리함으로써 8% 정도의 수축률 차이에 도달하고 있다.
한국등록특허 제10-1423207호에서는 심사로 잠재권축사를 사용하고 초사로 무기안료를 함유하는 부분배향(POY) 폴리에스테르사를 사용하면서 심사만을 연신 열처리함으로써 심사와 초사간 수축률 차이를 달성하고 있다.
이렇게 제조되는 고수축 복합가공사를 원사로 다이마루 편직 및 직물을 제직하면 볼륨감, 신축성, 탄성 회복력은 우수한 반면에 높은 수축률 및 신장률로 인하여 편직 불량, 제직 불량, 경사줄 발생 등 불량 발생빈도가 높게 된다.
또한 염색 가공 후에는 과도한 수축으로 인하여 염색줄, 염반이 발생하게 되어 가공 원단의 손실(Loss) 발생량이 증가하게 된다.
대한민국 등록특허 제10-1290954호 (폴리에스테르 복합가공사 및 그 제조방법) 대한민국 등록특허 제10-1579232호 (신축성과 볼륨감이 우수한 폴리에스테르 복합사 및 그 제조방법) 대한민국 등록특허 제10-1423207호 (신축성과 볼륨감이 우수한 폴리에스테르 복합사 및 그 제조방법)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로 고점도 고수축 개질 폴리에스테르 수지 및 저점도 폴리에스테르 수지를 복합 방사하여 부분 배향(POY, Partially Oriented Yarn) 잠재권축사를 심사로, 부분 배향된(POY, Partially Oriented Yarn) 기능성 폴리에스테르사를 초사로 사용하여 폴리에스테르 복합 가공사를 제조함으로써 이를 원사로 이용한 직물, 편물을 제조한 경우에 의류용 소재로 높은 신축성 및 신축회복성을 가지면서도 자연스러운(natural) 감성을 가지는 폴리에스테르 복합가공사 및 이를 이용한 직물의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
(1) 심사로 고점도 고수축 개질 폴리에스테르 수지 및 저점도 폴리에스테르 수지를 복합 방사하여 부분 배향된(POY, Partially Oriented Yarn) 사이드바이사이드형 잠재권축사를 제조하는 단계;
(2) 초사로 나노 광촉매 입자를 포함하는 부분 배향된(POY, Partially Oriented Yarn) 폴리에스테르사를 제조하는 단계;
(3) 상기 고수축 개질 잠재권축사를 제 1 고뎃 롤러(Godet Roller:GR) 및 제 2 고뎃 롤러의 속도차에 의해서 연신 및 열처리하는 단계;
(4) 상기 고수축 개질 잠재권축사를 비접촉식 열처리하고 상기 폴리에스테르사와 공기교락 시키는 단계;및
(5) 상기 공기교락된 폴리에스테르 복합가공사의 권취단계;를 포함하는 폴리에스테르 복합가공사의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 고점도 고수축 개질 폴리에스테르 수지는 고유점도(IV)가 0.6 내지 0.7 dl/g인 폴리에스테르, 저점도 폴리에스테르 수지는 고유점도(IV)가 0.42 내지 0.45 dl/g인 폴리에스테르 복합가공사의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 잠재권축사는 방사속도 2500 내지 3000m/mim의 조건으로 제조된 90 내지 100 데니어의 12필라멘트 부분연신사(POY)이고, 상기 폴리에스테르 초사는 50데니어의 36필라멘트 부분연신사인 폴리에스테르 복합가공사의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 잠재권축사는 강도 3.2~3.5g/d, 신도 23~28%, 탄성회복률 20~35%인 폴리에스테르 복합가공사의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 나노 광촉매 입자는 산화아연(ZnO) 및 이산화티타늄(TiO2) 중 하나 이상을 전체중량 대비 0.5 내지 2.0 wt% 포함되는 폴리에스테르 복합가공사의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제 1 고뎃 롤러(Godet Roller:GR) 및 제 2 고뎃 롤러의 속도차는 250~400m/min이고, 제 1 고뎃 롤러의 온도는 90~100, 제 2 고뎃 롤러의 온도는 40~50인 폴리에스테르 복합가공사의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제 1 고뎃 롤러와 제 2 고뎃 롤러 사이의 연신비는 1.500 ~ 1.750%인 폴리에스테르 복합가공사의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 비접촉식 열처리 온도는 150 ~ 230인 폴리에스테르 복합가공사의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상술한 폴리에스테르 복합가공사를 사용한 것을 특징으로 하는 편물을 제공하고, 상술한 폴리에스테르 복합가공사를 경사 또는 위사로 사용한 것을 특징으로 하는 직물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 폴리에스테르 복합가공사를 원사로 직물 또는 편직물을 제조하는 과정에서 원사의 신장 및 수축률 차이에 의한 화이트니스 차이, 제직성, 편직 터짐, 올빠짐, 제직 불량의 문제가 현저히 감소하게 된다.
또한 본 발명에 따르면, 편물 또는 직물을 염색 가공 처리를 거친 이후에도 일정한 볼륨감과 신장률 및 신장 회복력을 보이면서도 기존의 고신축 복합 가공사가 가지고 있던 염반, 염색줄 발생의 염색불량을 현저하게 개선할 수 있으며 자연스런 질감을 가지고 있으면서 99.9%의 항균성과 자외선 차단 특성이 우수하다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합 가공사의 제조공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합 가공사의 제조장치 구조도이다
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합가공사의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도이다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합가공사 제조방법은, 부분 배향된(POY) 고수축 개질 폴리에스테르 잠재권축사 제조단계(S10); 나노 광촉매 입자를 포함하는 부분 배향된(POY) 폴리에스테르사 제조단계(S20); 잠재권축사의 연신 및 열처리 단계(S30): 및 잠재권축사를 비접촉식 열처리하고 초사와 공기교락 시키는 단계(S40): 및 권취단계(S50)를 순차적으로 수행하여 이루어진다.
상기 잠재권축사를 제조하는 단계(S10)는 저점도 폴리에스테르와 고점도 고수축 개질 폴리에스테르를 사이드 바이 사이드형의 잠재권축사인 부분배향(Partially Oriented Yarn:POY) 폴리에스테르사를 연신하는 단계로 산기 잠재권축사는 심사(1)로 이용된다. 상기 단계의 연신은 일반적인 폴리에스테르 부분배향사(POY)의 연방 장치를 이용하여 연방 공정을 수행하는 것으로 연방 조건은 연신비 1.5 내지 1.65, 연신온도 90~95 범위에서 수행된다.
본 발명에 사용되는 저점도/고점도 사이드바이사이드형 부분배향 폴리에스테르 잠재권축사는 저점도 폴리에스테르수지의 고유점도(IV)는 0.42 내지 0.45이고, 고점도 고수축 개질 폴리에스테르 수지의 고유점도(IV)는 0.6 내지 0.7인 것이 방사속도 2500 내지 3000 m/min, 고점도 폴리에스테르 및 저점도 폴리에스테르를 3:7 내지 7:3 비율의 조건으로 복합 방사하여 제조되는 것으로 90 내지 100데니어가 바람직하다.
고점도 폴리에스테르가 상기 비율을 초과하면 방사공정에서 곡사현상(구금직하에서 폴리머가 한쪽으로 치우쳐 들러붙는 현상)에 의하여 방사 작업성이 불량하며, 저점도 폴리에스테르가 상기 비율을 초과하면 충분한 신축성 발현이 불가능할 수 있다. 또한, 고점도 폴리에스테르 및 저점도 폴리에스테르의 고유점도(IV)가 상기 범위를 벗어나는 경우 유동성이 커지고 권축성이 떨어지며 계면 간의 접착력이 현저히 떨어지는 문제가 있을 수 있으며, 방사 시 작업성에서 문제가 있을 수 있다.
총 데니어가 90데이어 미만이면 드레이프(Drape)성과 신축성이 좋지 않은 문제가 있고, 100데이어를 초과하면 직물의 표면 촉감 및 외관이 나빠지게 되어 바람직하지 않다.
고점도 고수축 개질 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르의 두 폴리머의 고유점도 차이가 클수록 수축차이에 의한 권축발현 효과가 크므로 높은 신축성을 나타내지만, 점도차이가 클수록 제직, 편직 공정에서 불량 발생량이 증가하고, 과도한 수축으로 면(cotton) 또는 울(Wool)과 같은 천연 소재와 같은 소프트함과 부드러운 터치를 발휘하는게 한계가 있다.
또한, 고점도 고수축 개질 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르 사이의 고유점도 차이가 너무 작으면 염색 가공 후 원사 내의 이성분 사이의 수축률 차이에 의한 신축성 내지 볼륨감을 가지기 어려우므로 상기 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르 사이의 점도차는 0.20 내지 0.22인 것이 바람직하다.
상기 나노 광촉매 입자를 포함하는 부분 배향된(POY) 폴리에스테르사 제조단계(S20)에서 제조된 폴리에스테르사는 초사로 이용된다.
초사(2)는 나노 광촉매 입자를 함유하는 폴리에스테르 섬유를 포함한다. 폴리에스테르에 포함된 나노 광촉매 입자는 자외선 차단기능과 향균기능을 한다.
나노입자는 일반적으로 1-100 나노미터 정도의 크기를 갖는 입자를 의미하며 나노 크기의 입자는 벌크 물질에서는 기대할 수 없었던 새로운 전기적, 자기적, 광학적 성질이 나타난다. 그 중에서 이산화티타늄 나노 크기의 입자는 광 조사하에서 우수한 항균력, 자정능력, 낮은 가격 등으로 인하여 항균제로서의 응용에 주목을 받고 있으며, 산화아연 입자는 반도체적 성질을 지녀 이산화티타늄과의 복합체 제조 시 전도 띠 위치의 차이를 지니기 때문에 전자와 정공 쌍의 재결합 시간을 증가시키는 결과를 지닌다. 또한 최근 산화아연의 항균원리와 입자 크기에 따른 항균능력에 대한 연구가 제시되었다. 산화아연은 이산화티타늄과 달리 자외선과 가시광선뿐만 아니라 광 차단하에서도 박테리아의 성장을 저해시킨다고 보고되었다.
일반적으로 자외선 차단제란 자외선 파장범위(290~400nm)의 광을 산란 및 반사하여 자외선의 투과를 막아주는 물질이다. 이러한 자외선 차단제는 유기물, 무기물 형태로 다양하게 존재한다. 특히 무기물 중 이산화티탄, 산화아연이 섬유용 자외선 차단제로 많이 사용된다. 이러한 무기계 자외선 차단제인 이산화티탄, 산화아연의 나노입자 수 중량%를 합성 섬유의 중합공정에 투입하여 혼합 분산시켜 용융방사하면 자외선 차단 기능을 가지는 합성섬유제조가 가능하다.
나노 광촉매 입자는 이산화티타늄(TiO2) 또는 산화아연(ZnO) 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 초사(2)를 형성하는 폴리에스테르 섬유는 나노 광촉매 입자를 0.5 내지 2.5중량% 포함할 수 있다. 나노 광촉매 입자가 0.5중량% 미만으로 포함될 경우 항균성 및 자외선 차단 효가가 미미하며, 2.5중량%를 초과할 경우 원단에서 줄이 발생되는 단점이 있을 수 있다.
또한, 상기 초사(2)를 형성하는 폴리에스테르 섬유는 난연성, 항균성 등의 기능성을 부여할 수 있는 물질을 더 포함할 수 있는데, 바람직하게는 인계 난연제, 무기 항균제 등의 단독 또는 혼합 형태를 0.4 내지 10중량% 포함할 수 있다. 0.4중량% 미만으로 포함될 경우 난연성 또는 항균성의 기능 발현이 미흡한 문제가 있으며, 10중량%를 초과하여 포함될 경우 원가가 상승하게 되어 경쟁력을 잃게 될 수 있다.
상기 초사(2)를 형성하는 폴리에스테르 섬유는 원형 단면일 수도 있고, 별모양, 3봉 편평형, 6엽형, 8엽형, W자 모양 또는 십자 모양 등의 이형 단면일 수도 있다. 상기 초사(2)에 포함되는 폴리에스테르 섬유의 융점은 바람직하게는 220 내지 260일 수 있으며, 상기 융점 범위를 벗어나는 경우 섬유 형성성이 감소하는 단점이 있을 수 있다. 또한, 상기 초사는 50데이너의 36필라멘트가 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 폴리에스테르 복합가공사는 심사(1)에 고점도 고수축 개질 폴리에스테르와 고점도 폴리에스테르를 각각 구분되게 포함하는 사이드 바이 사이드형 복합섬유를 포함하고, 초사(2)에 나노 광촉매 입자를 포함한 폴리에스테르 섬유를 포함함에 따라, 심사(1)는 우수한 신축성 및 형태안정성을 유지하며, 초사(2)는 부드러운 촉감을 구현하고, 이형 단면을 통한 흡한 속건 기능 및 난연성, 항균성 등의 기능성을 부여하는 역할을 하여 우수한 신축성, 드레이프성을 만족하면서도 동시에 우수한 촉감을 가지고, 기능성을 갖는 복합가공사를 제공할 수 있게 된다.
상기 단계(S10)에서 제조된 잠재권축사(1)는 제 1 고뎃 롤러(7) 및 제 2 고뎃 롤러(9)에 의하여 연신 및 열처리(S30)된다. 여기서 제 1 고뎃 롤러(7)의 온도는 90 ~ 100이고 제 2고뎃 롤러의 온도는 40 ~ 50이며, 제 1 고뎃 롤러(7)와 제 2 고뎃 롤러(9)의 속도차는 250 ~ 400 m/min가 바람직하다. 상기 단계에서 잠재권축사(1)의 열처리는 제 1 고뎃 롤러(7)에 의하여 접촉 열처리 방식으로 이루어진다.
상기 제 1 고뎃 롤러(7)의 온도가 90 미만이면 열처리 온도가 너무 낮아 열처리시 내부 응력이 증가하여 저수축화가 잘 이루어지니 않고, 100를 초과하면 고뎃 롤러에서 사 떨림이 커져 연신시 사절이 발생할 우려가 있다.
고뎃 롤러의 속도차가 250 m/min 이하인 경우 섬유의 배향 결정화가 낮아 섬유의 강신도가 저하되며, 불균일 연신 등의 문제가 발생할 우려가 있으며 이것이 염색시 염반 등의 염색 불량으로 나타날 우려가 있다. 반면 400 m/min을 초과하면 연신시 사절이 발생할 우려가 있으며 권취후 모우, 핌사 등의 불량사가 발생할 우려가 있다.
또한 제 1 고뎃 롤러(7)와 제 2 고뎃 롤러(9) 사이의 연신비는 1.500 ~ 1.750%인 것이 바람직하다. 연신비가 1.500 이하로 낮으면 섬유 내부의 분자의 배향도가 낮게 되어 연신 및 열처리 단계에서 추가 연신이 발생하여 염색 가공 후 수축 특성이 크게 되어 부드러운 촉감 및 면(Cotton)과 같은 외관 및 촉감을 발휘하기 어렵게 되며, 연신비를 1.750 이상으로 높이게 되면 연신 및 열처리 공정에서 원사에 걸리는 장력이 증가하고 공기교락이 제대로 형성되지 않는 문제점이 발생한다.
잠재권축사의 연신 및 열처리(S30) 이후에는 비접촉 열처리기(8)에서 다시 한번 비접촉 열처리가 되며, 잠재권축사와 상기 제조된 폴리에스테르(2)와 에어노즐(10)을 통하여 공기교락 시킨다(S40).
종래의 기술은 심사와 초사를 동시에 방사하여 연신 및 열처리를 진행하여 복합가공사를 제조하는 방법이 주를 이루로 있었다. 다만, 도 2를 참조하면, 본 발명에서는 심사인 잠재권축사(1)만 연신 및 열처리를 진행하고, 초사인 부분 배향된(POY) 폴리에스테르(2)는 연신 및 열처리 없이 에어노즐로 직접 방사하여 심사와 함께 공기교락을 시키는데 특징이 있다.
이렇게 연신 및 열처리를 거친 잠재권축사를 심사로 하고 연신 및 열처리를 거치지 않은 부분 배향된(POY) 폴리에스테르를 초사로 포함하고 있는 복합사로 직물을 제조하면 심사와 초사의 수축률 차이에 의하여, 볼륨감이 우수하고 천연스러운 질감을 가지면서 신축성이 우수한 편직물이 제조될 수 있다.
이는 초사(2)가 연신 및 열처리되는 경우 섬유내의 축방향 결정화가 이루어지고 수축하게 되어 신축성이 떨어지는 점을 개선한 것이다.
비접촉식 열처리는 150 ~ 230가 바람직하며, 비접촉 열처리 온도에 따른 150이하에서는 열 세팅이 부족한 문제점이 있으며, 230 이상일 때는 수축 특성이 너무 떨어지는 문제점이 있다.
상기 공기교락 단계는 상기 연신 및 열처리된 잠재권축사(1)를 공기교락을 통해 상기 제조된 폴리에스테르(2)와 합사화는 단계로 일반적인 공기 교락을 위한 에어노즐장치(10)를 통해 수행된다. 이 때 공기교락을 위한 에어노즐장치(10)에는 각 2.2~3.0kg/m2 이내의 압력을 가한다. 공기 교락의 개수는 1미터당 40 내지 80개의 교락수로 수행된다. 에어노즐의 압력이 2.2 kg/m2이하이면 공기교락이 너무 적어 문제가 발생될 수 있고, 3.0 kg/m2이상이면 원사의 손상이 발생되는 문제점이 있다.
공기교락 단계는 40 ~ 80 EA/M(EA: 개수, M: METER)의 빈도로 수행된다. 여기서 공기교락을 40 EA/M 미만으로 수행하면 공정 통과성에 문제가 있고, 80 EA/M 초과 시에는 직물 및 편물에서 줄 모양의 인터레이스(interlace) 결점이 발생하는 문제점이 있다.
한편, 본 발명의 폴리에스테르 복합가공사를 구성하는 심사(1)와 초사(2)의 혼합 중량비는 심사(1) 30 내지 70 중량% 및 초사(2) 30 내지 70 중량%일 수 있다. 초사(2)가 30 중량% 미만으로 포함될 경우 최종 복합가공사의 촉감이 너무 딱딱해지고, 기능성 발현이 어려운 문제가 있을 수 있으며, 70 중량%를 초과하는 경우 형태안정성이 취약해지고 신축특성이 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 열처리 및 공기교락단계(S40)를 거친 섬유는 권취단계 S50을 거쳐 최종 섬유가 완성될 수 있다. 상기 권취단계 S50에서 권취속도는 2,500 내지 3,800 mpm에서 진행시켜 권취장력이 0.08 내지 0.20 g/de가 되도록 함이 바람직하다. 상기 권취속도는 권취 장력을 제어하여 안정된 케이크(Cake) 형태와 저장력 권취 기술의 확보 및 폴리에스테르 수축특성으로 인한 문제를 방지하기 위해 2차 고뎃 롤러 속도보다 낮게 진행시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 권취장력이 0.08 g/de 미만인 경우, 장력이 너무 낮아 권취 시 사절이 발생할 확률이 높아지고, 0.20 g/de를 초과하면, 권취 후 원사의 수축 특성에 의하여 지관 수축 형상과 케익 형태가 불량한 벌지나 이고가 발생할 우려가 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 하지만 실시 예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
< 실시예 1>
고유점도(IV)가 0.64 dl/g인 고점도 고수축 개질 폴리에스테르와 고유점도(IV)가 0.43 dl/g인 저점도 폴리에스테르를 5:5 비율로 2700 m/min 의 방사속도로 복합 방사하여 사이드 바이 사이드형 잠재권축사를 제조하였다. 이와 같은 사이드 바이 사이드형 잠재권축사는 100데이어 12필라멘트의 부분 배향사(POY)로 구성되고 강도 3.3g/d, 신도 25%, 탄성회복률 28%이었다.
또한 산화아연(ZnO)을 전체 중량 대비 1.0 wt% 및 이산화티타늄(TiO2)을 전체 중량 대비 0.3wt%를 포함하는 부분 배향된(POY) 폴리에스테르 초사를 방사속도 3200 m/min로 방사하여 제조하였다. 상기 폴리에스테르 초사는 50데이어의 36필라멘트이다.
상기 잠재권축사를 연신장치에 공급하고 제 1 고뎃 롤러(7)와 제 2 고뎃 롤러(9) 사이의 연신비는 1.600%, 제 1 고뎃 롤러의 온도는 100, 제 2 고뎃 롤러의 온도는 40, 제 1 고뎃 롤러(Godet Roller:GR) 및 제 2 고뎃 롤러의 속도차는 280 m/min, 비접촉 열처리 히터 온도는 220이며, 초사는 추가로 구비되는 가이드(Guide)(미도시)에 의하여 직접 에어노즐을 통하여 공급하고 공기교락을 위한 에어노즐 압력은 2.2 kg/cm2 으로 복합사를 제조하였다.
이렇게 제조된 복합사를 1400TM으로 연사하여 편물을 제조하고 염색하여 의류용 편직물을 제조하였다.
< 실시예 2>
고유점도(IV)가 0.68 dl/g인 고점도 고수축 개질 폴리에스테르와 고유점도(IV)가 0.45 dl/g인 저점도 폴리에스테르를 복합 방사한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 폴리에스테르 복합사를 제조하고, 이를 이용하여 폴리에스테르 직물을 제조하였다.
< 실시예 3>
고유점도(IV)가 0.60 dl/g인 고점도 고수축 개질 폴리에스테르와 고유점도(IV)가 0.42 dl/g인 저점도 폴리에스테르를 복합 방사한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 폴리에스테르 복합사를 제조하고, 이를 이용하여 폴리에스테르 직물을 제조하였다.
< 비교예 1>
심사인 잠재권축사와 초사를 연신장치에 동시에 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 폴리에스테르 복합사를 제조하고, 이를 이용하여 폴리에스테르 직물을 제조하였다.
< 비교예 2>
심사인 잠재권축사와 초사를 연신장치에 동시에 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하여 폴리에스테르 복합사를 제조하고, 이를 이용하여 폴리에스테르 직물을 제조하였다.
< 비교예 3>
심사인 잠재권축사와 초사를 연신장치에 동시에 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 실시하여 폴리에스테르 복합사를 제조하고, 이를 이용하여 폴리에스테르 직물을 제조하였다.
이하 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 및 비교예 3를 아래의 방법에 의해 물성 시험을 하여 표 1에 나타내었다.
(1) 폴리에스테르 복합사의 신장 회복율
폴리에스테르 복합사의 신장 회복율은 ASTM 6720 측정방법으로 10회 측정하였다.
(2) 직물의 신축성, 신축 회복율
직물의 신축성은 KSK 0352 5.2.2의 측정방법으로 10회 측정하고, 직물의 신축 회복율은 KSK 0541의 측정방법으로 10회 측정하였다.
(3) 드레이프성
10명의 전문가에 의한 관능검사 결과 8명 이상이 드레이프성이 있다고 판단할 경우를 "" 6~7명이 드레이프성이 있다고 판단할 경우를 "" 5명 이하가 드레이프성이 있다고 판단할 경우를 "X"로 구분하였다.
[표 1]
Figure 112017093249324-pat00001
[표 1] 에서, 본 발명의 실시예 1 내지 3에서 신장 회복율, 직물 신축성, 신축 회복율, 드레이프성 등의 물성이 비교예 1 내지 3에 비하여 우수하다는 것을 확인할 수 있다. 이는 심사의 고점도/저점도 폴리머 고유 점도가 동일하다면, 본 발명에서처럼 심사만을 연신 및 열처리 한 후 연신 및 열처리 하지 않은 초사와 복합사를 제조하는 것이 직물의 신축성이 좋아지는 것을 의미한다. 실시예 1은 실시예 2 및 3보다 신장회복율, 직물 신축성, 신축 회복율, 드레이프성이 모두 좋을 것으로 나타났는데 이는 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르의 점도차이가 0.21에 해당하기 때문이다. 점도 차이가 0.23인 실시예 2에서는 실시예 1과 유사한 결과를 나타냈으나 드레이프성이 실시예 1보다 낮은 것으로 나타났다.
실시예 3에서는 점도차이가 0.18로 가장 낮아 직물의 신축성이 실시예 1 및 2에 비하여 현저하게 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 비교예에서도 유사한 결과를 나타낸다.
1 : 심성분
2 : 초성분
3 : 얀가이드(Yarn Guide)
4 : 얀센서(Yarn sensor)
5 : 얀커터(Yarn Cutter)
6 : 공급 Nip 롤러
7 : 제1고뎃 롤러(GR 1)
8 : 비접촉 열처리 Heater
9 : 제2고뎃 롤러(GR 2)
10 : 에어노즐
11 : 폴리에스테르 복합가공사

Claims (10)

  1. (1) 심사로 고유점도(IV)가 0.64 dl/g인 고점도 고수축 개질 폴리에스테르 수지 및 고유점도(IV)가 0.43 dl/g 저점도 폴리에스테르 수지를 1:1 비율로 복합 방사하여 100데니어 12필라멘트의 부분 배향된(POY, Partially Oriented Yarn) 사이드바이사이드형 잠재권축사를 제조하는 단계;
    (2) 초사로 산화아연(ZnO)을 전체 중량 대비 1.0 wt% 및 이산화티타늄(TiO2)을 전체 중량 대비 0.3wt%를 포함하는 50데니어의 36필라멘트의 부분 배향된(POY, Partially Oriented Yarn) 폴리에스테르사를 제조하는 단계;
    (3) 상기 잠재권축사를 제1고뎃 롤러(Godet Roller:GR) 및 제2고뎃 롤러의 속도차에 의해서 연신 및 열처리하는 단계;
    (4) 상기 잠재권축사를 비접촉식 열처리하고 상기 부분 배향된 폴리에스테르사와 공기교락 시키는 단계;및
    (5) 상기 공기교락된 폴리에스테르 복합가공사의 권취단계;를 포함하며,
    상기 잠재권축사는 강도 3.3g/d, 신도 25%, 탄성회복률 28%이고, 제1고뎃 롤러(Godet Roller:GR) 및 제2고뎃 롤러의 속도차는 280m/min이고, 제1고뎃 롤러의 온도는 100℃, 제2고뎃 롤러의 온도는 40℃이고, 상기 제1고뎃 롤러와 제2고뎃 롤러 사이의 연신비는 1.600%이고, 상기 비접촉식 열처리 온도는 220℃이고, 상기 공기교락을 위한 에어노즐 압력은 2.2 kg/cm2 인 것을 특징으로 하는,
    폴리에스테르 복합가공사의 제조방법.
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  9. 제1항의 제조방법으로 제조되는 폴리에스테르 복합가공사.
  10. 제9항의 폴리에스테르 복합가공사를 이용하여 제조되는 직물 또는 편물.



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