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KR102232005B1 - 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사 및 그 제조방법 - Google Patents

멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사 및 그 제조방법 Download PDF

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KR102232005B1
KR102232005B1 KR1020190147230A KR20190147230A KR102232005B1 KR 102232005 B1 KR102232005 B1 KR 102232005B1 KR 1020190147230 A KR1020190147230 A KR 1020190147230A KR 20190147230 A KR20190147230 A KR 20190147230A KR 102232005 B1 KR102232005 B1 KR 102232005B1
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KR
South Korea
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yarn
multifilament yarn
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low
oriented multifilament
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Active
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KR1020190147230A
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English (en)
Inventor
정재훈
최익성
안율
Original Assignee
한국섬유개발연구원
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.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 용융방사시 방사속도를 제어함으로써 섬유의 배향성과 결정화도 등의 물성을 제어하고, 또한, 복합화시 신도와 섬도 및 필라멘트 수를 최적화함으로써, 2~3색 이상의 자연스럽고 불규칙한 멜란지톤의 발현이 우수하고, 권축성이 뛰어난 복합가연사 및 그 제조방법에 대한 것이다.

Description

멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사 및 그 제조방법 { Composite yarn having a fine melange effect and manufacturing method thereof }
본 발명은 고배향 멀티필라멘트사와 저배향 멀티필라멘트사를 공기교락함으로써, 2~3색 이상의 자연스럽고 불규칙한 멜란지톤의 발현 및 권축성이 우수한 복합가연사 및 그 제조방법에 대한 것이다
신속하게 변화하고 있는 의류소비자의 심리 중에서도 가장 중요시 생각되는 것은 패션성과 기능성이다. 특히, 등산복, 골프웨어, 스키복 등의 전문 레져 분야에서 사용되는 의복의 경우에는 보온, 경량, 흡한속건, 발열, 신축 등의 기능성과 함께 다양한 디자인을 만족하는 패션성에 대해 요구되고 있다. 이러한 소비자 요구에 대응하기 위해 최근 다양한 패션성을 발현할 수 있는 소재의 개발이 중시되고 있으며, 특히 멜란지(melange) 소재는 지속적으로 개발되고 있는 대표적인 패션 소재이다.
멜란지(melange) 효과란, 염색성이 다른 섬유를 혼합하여 원사로 제조하거나 또는 이종 소재를 제직하여 발현되는 효과로서, 단색이 아닌 비슷한 색상들이 섞여있는 느낌을 주는 효과를 가리킨다.
종래의 멜란지 소재는 주로, 사염에 의해 색이 다른 단섬유를 방적하여 제조하거나, 이종의 섬유를 사가공하여 복합하거나, 또는 이종 소재를 제직 단계에서 교직하여 복합하는 방법 등을 통해 제조되고 있는데, 최근에는 이종 폴리머의 복합방사를 통해 필라멘트 자체에서 이색 효과를 발현하도록 하는 기술도 다수 개발되고 있다.
이러한 멜란지 소재에 대한 종래기술을 살펴보면, 대한민국등록특허 제10-0860266호(2008. 09. 25.)에서는 폴리에스테르 원착 초극세사 30 내지 70 중량% 및 나일론 또는 폴리에스테르 일반 초극세사 70 내지 30 중량% 의 비율로 복합가연 또는 인터레이스 된 원사를 경사, 위사 또는 경사 및 위사로 사용하여 제직 또는 편직하고, 염가공하여 멜란지형 외관이 우수한 초극세 섬유원단이 개시되어 있고, 대한민국등록특허 제10-0635857호(2006. 10. 18.)에서는 염색특성이 서로 상이한 2종(種) 이상의 섬유형성 성분 으로 구성된 2성분 복합가연사 또는 섬유형성성 성분과 용출성분으로 구성되며 섬유형성성 성분의 염색 특성이 서로 상이한 2개 이상의 2성분 복합가연사(초사)가 열가소성 멀티필라멘트(심사)를 휘감고 있는 형태를 갖는 멜란지 효과가 우수한 이수축 혼섬사(ATY)가 개시되어 있다.
그런데 상기와 같은 멜란지 소재들은 원착사를 사용함으로써 다양한 색상의 발현이 어렵고, ATY 반점이 원단상에 결점으로 나타나는 문제점이 있다. 또한, 멜란지 소재를 제조하기 위한 섬유의 열적 성질 및 물성 차이가 존재함으로써 사가공 조건이 매우 까다로웠다. 특히, 멜란지톤을 발현하기 위한 주요 소재가 이형단면사, Cation dyeable PET 또는 원착사 등으로서, 이들 원사는 제조단가가 비싼 원사이다. 따라서 이들 고단가 원사의 2종 이상을 기초소재로 하여 이를 복합화한 후 제직 또는 편직하여 멜란지 소재를 제조하게 됨으로써, 생산원가가 높아지는 단점이 있다.
본 발명은 동종의 폴리머를 용융방사시 방사속도, 신도와 섬도 및 필라멘트의 수를 차별화하여 섬유의 배향성과 결정화도 등의 물성을 제어함으로써, 우수한 2~3색 이상의 자연스러운 멜란지톤 발현이 가능하고, 권축성이 뛰어난 복합가연사(100) 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명에 따른 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)의 제조방법은, 본 발명에 따른 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)의 제조방법은, 고배향 멀티필라멘트사(10)를 용융방사하는 제 1 단계(S100); 저배향 멀티필라멘트사(20)를 용융방사하는 제 2 단계(S200); 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)를 가연 및 열연신하는 제 3 단계(S300); 상기 저배향 멀티필라멘트사(20)를 가연 및 열연신하는 제 4 단계(S400); 상기 제 3 단계(S300)에서 가연 및 열연신된 고배향 멀티필라멘트사(10)와 상기 제 4 단계(S400)에서 가연 및 열연신된 저배향 멀티필라멘트사(20)를 공기교락하여 합사하는 제 5 단계(S500); 및 상기 제 5 단계(S500)에서 합사된 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)를 열처리하는 제 6 단계(S600);;를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 고배향 멀티필라멘트사(10) 및 저배향 멀티필라멘트사(20)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 나일론 6 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)의 방사속도는 3,600 ~ 4,200 m/min이며, 저배향 멀티필라멘트사(20)의 방사속도는 2,200 ~ 2,800 m/min인 것이 바람직하며, 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 필라멘트 수의 차이는 24 ~ 84 개이며, 신도의 차이는 50 ~ 150 % 이며, 총섬도의 차이는 80 ~ 350 데니어인 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)를 구성하는 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)의 연신비는 2.0 ~ 2.5 이며. 저배향 멀티필라멘트사(20)의 연신비는 1.1 ~ 1.4인 것이 바람직하며, 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 염색 후 색차(ΔE)는 1.2 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)의 제조방법은, 동종의 폴리머를 이용하여 섬유의 제조시 방사 공정 및 사가공 공정에서 섬유의 배향성 및 결정화도 등을 제어함으로써, 염색후 자연스러운 멜란지톤 발현이 되면서, 사가공 고유의 권축성이 부여되어 종래 소재와는 차별화된 감성이 발현되는 효과를 갖는다. 특히, 배향성 및 결정화도 차이를 갖는 동종의 섬유를 사용하여 복합가연사(100)를 제조함으로써, 이들의 염색성의 차이로 인하여 섬세하고 자연스러운 멜란지톤이 발현되며, 제조원가의 상승없이 멜란지톤 및 터치감이 발현되는 원단을 제조할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)를 제조하기 위한 공정도이며,
도 2는 본 발명에 따른 용융방사장치(300)의 모식도이며,
도 3은 본 발명에 따른 가연장치(500)의 모식도이며,
도 4는 본 발명에 따른 공기교락장치(200)의 모식도이며,
도 5는 본 발명에 따라 제조된 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)의 사진이며,
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 원단의 염색후 사진(a) 및 비교예에 따라 제조된 원단의 염색후 사진(b)이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
아래에서는 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100) 및 그 제조방법에 대하여 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하기로 한다. 본 발명에 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)를 제조하기 위한 공정도이며, 도 2는 본 발명에 따른 용융방사장치(300)의 모식도이며, 도 3은 본 발명에 따른 가연장치(500)의 모식도이며, 도 4는 본 발명에 따른 공기교락장치(200)의 모식도이며, 도 5는 본 발명에 따라 제조된 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)의 사진이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 원단의 염색후 사진(a) 및 비교예에 따라 제조된 원단의 염색후 사진(b)이다.
본 발명에 따른 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)의 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이 고배향 멀티필라멘트사(10)를 용융방사하는 제 1 단계(S100);와, 저배향 멀티필라멘트사(20)를 용융방사하는 제 2 단계(S200);와, 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)를 가연 및 열연신하는 제 3 단계(S300);과 저배향 멀티필라멘트사(20)를 가연 및 열연신하는 제 4 단계(S400);와, 상기 제 3 단계(S300)에서 가연 및 열연신된 고배향 멀티필라멘트사(10)와 상기 제 4 단계(S400)에서 가연 및 열연신된 저배향 멀티필라멘트사(20)를 공기교락하여 합사하는 제 5 단계(S500); 및 상기와 같이 합사된 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)를 열처리하는 제 6 단계(S600);를 포함하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에 따른 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)는 도 2에 도시된 바와 같은 용융방사 장치(300)를 이용하여 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, 이하 PET) 또는 나일론 6(Nylon 6)중 어느 하나의 폴리머를 용융방사하여 고배향 멀티필라멘트사(10) 및 저배향 멀티필라멘트사(20)를 각각 단독으로 제조하게 된다.
본 발명에 바람직한 구현에 의하면, 상기 제 1 단계(S100)에서 고배향 멀티필라멘트사(10)의 용융방사시 방사속도는 3,600 ~ 4,200 m/min 인 것이 바람직하며, 또한 제 2 단계(S200)에서 저배향 멀티필라멘트사(20)의 방사속도는 2,200 ~ 2,800 m/min인 것이 바람직하다.
이때 상기 고배향 멀티필라멘트사(10) 및 저배향 멀티필라멘트사(20)는 단독으로 원형 또는 이형구금을 사용하여 원사의 단면 형상을 원형 또는 이형단면 형상으로 제조하는 것이 바람직하다.
상기 도 2를 살펴보면, 상기 제 1 단계(S100)에서 고배향 멀티필라멘트사(10)는 PET 또는 나일론 6의 중합된 칩(chip)을 용융온도에서 용융한 후 방사구금(1)을 통해 방사하되, 최적의 방사 드래프트(Draft)가 걸리도록 상기 방사구금(1)에 형성된 오리피스(orifice)의 크기는 0.3 ∼ 0.4 mm이고, L/D(길이/직경)는 2.5 ∼ 3.0 인 것이 바람직하다. 상기와 같이 방사구금(1)을 빠져나온 사조(2)를 냉각풍 공급장치(3)에서 발생되는 냉각풍에 의해 냉각하게 된다. 이때, 상기 냉각풍의 속도는 0.4 ∼ 0.6 m/초이며, 온도는 14 ∼ 18 ℃인 것이 바람직하다.
상기와 같이 냉각된 사조(2)에 상단 오일링 로울러(4) 및 하단 오일링 로울러(5)를 통해 원사의 중량 대비 8 ∼ 12 중량%의 유제를 부여하게 된다.
본 발명에서 상단 오일링 로룰러(4) 및 하단 오일링 로울러(5)에서의 유제 부착량은 8 ~ 12 중량%가 바람직하며, 이는 이후 공기교락공정에서 장력 상승으로 인하여 필라멘트사가 끊어질 수 있기 때문에, 유제 부착량을 높여서 가이드(guide)를 통과할 때의 마찰에 의한 장력 증가분을 최소화시켜야 하기 때문이다.
이후에 제 1 고뎃로울러(6)를 통과시킨 후 제 2 고뎃로울러(7)와의 사이에서 1.20 ∼ 1.40의 연신비로 연신하게 된다. 상기와 같이 연신된 멀티필라멘트사는 4 ∼ 6 %의 릴렉스를 부여한 후, 와인더(8)에서 권취한다.
또한 저배향 멀티필라멘트사(20)를 제조하기 위한 제 2 단계(S200)도 상기 제 1 단계(S100)와 동일하고, 다만 방사속도만 상이하다.
본 발명에서 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)는 도 2와 같은 용융방사장치(300)에서 방사속도를 상이하게 제어하여 제조하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 용융방사시 방사속도를 상이하게 함으로써, 섬유의 배향도와 결정화도를 상이하게 제어할 수 있다.
일반적으로 폴리머의 용융방사시 방사속도가 커짐에 따라서 결정의 크기가 커지며 결정화도가 높아지게 된다. 또한 비결정부분의 배향도는 낮아져서 신도는 높고 비수수축율은 낮아지게 된다. 따라서 섬유의 용융방사시 방사속도가 증가되면, 결정구조가 현저하게 발달됨으로써, 염색시 염착량이 감소된다. 이에 따라 상대적으로 담색으로 염색된다. 특히, 나일론 6의 경우, 고속방사로 제조된 섬유는 기존의 저속방사로 제조된 섬유와 비교하여 다른 모폴로지(morphology)를 갖게 된다. 이와 같이 섬유의 결정화도 및 배향도는 방사속도에 따라 증가되고, 방사속도가 증가하게 되면, 섬유의 내부구조는 불균일성이 증가되고, 강신도의 저하와 함께 염색성이 변화하게 된다.
따라서 본 발명은 제 1 단계(S100)를 통해 3,600 ~ 4,200 mpm인 고속의 방사속도를 통해 고배향 멀티필라멘트사(10)를 제조하고, 제 2 단계(S200)를 통해 상대적으로 저속인 2,200 ~ 2,800 mpm의 방사속도로 방사하여 저배향 멀티필라멘트사(20)를 제조하게 된다. 이와 같이 방사속도의 차이에 의해 섬유의 결정화도와 배향도 및 모폴로지 등의 차이를 부여하고, 이들을 복합화하여 염색을 함으로써 염색성의 차이를 발현시키게 된다. 즉, 본 발명은 상기와 같이 방사속도의 차이에 의해 섬유에 배향도 및 결정화도를 상이하게 부여함으로써, 이에 따른 염색성의 차이에 의해 염색후 보다 자연스러운 멜란지 효과를 발현하게 되는 것이다.
본 발명에서 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)를 제조하기 위한 폴리머는 용융방사가 가능한 폴리머는 모두 가능하나, 특히 PET 및 나일론 6가 바람직하다.
상기 제 1 단계(S100) 및 제 2 단계(S200)를 자세히 살펴보면, 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 방사속도의 차이는 800 ~ 2,000 mpm인 것이 특히 바람직하다.
상기와 같은 방사속도의 차이에 의해 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 결정화도와 배향도 등의 섬유의 내부 구조가 서로 상이하게 되고, 이로부터 기인하는 염색성의 차이에 의해 염색 후에 멜란지 효과가 최대화되어 발현되게 된다.
즉, 고배향 멀티필라멘트사(10)는 연신에 필요한 임계응력 이상의 과도한 응력이 가해짐으로 인해 결정구조가 일반 연신 필라멘트사에 비해 현저히 발달된다. 따라서 고속으로 방사된 고배향 멀티필라멘트사(10)는 염색시 기존의 연신필라멘트사보다 염착량이 적어 담색으로 염색이 가능하고 염착속도가 느린 특징을 갖는다. 이는 고속으로 방사된 고배향 멀티필라멘트사(10)는 비결정 영역의 배향도가 높고 치밀한 구조를 갖기 때문에 염료의 침투가 용이하지 못하여 담색으로 염색이 가능하기 때문이다.
또한, 본 발명에서 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 염색성의 차이로부터 기인하는 멜란지 효과를 극대화하기 위하여 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 총섬도의 차이는 80 ~ 350 데니어인 것이 바람직하다.
즉, 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 총섬도 차이가 80 데니어 미만인 경우에는 제조되는 염색성의 차이가 적어 발현되는 멜란지 효과가 저감된다. 반대로 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 섬도 차이가 350 데니어를 초과하는 경우에는 얀 가이드(yarn guide) 및 히터에서 열처리시 저항이 증가되어 복합가연사(100)가 마찰에 의해 손상이 발생함으로써 사절 현상이 증가하게 된다.
그리고 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 필라멘트수의 차이는 24 ~ 84 개 인 것이 바람직하다. 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 필라멘트수의 차이가 24개 미만인 경우에는 사가공 처리시 필라멘트간 복합교락 상태가 불량하여 작업성 저하 및 멜란지톤 발현 효과가 저감된다. 반대로 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 필라멘트수의 차이가 84 개를 초과하는 경우에는 공기교락시 공기압력에 의해 형성되는 교락수 및 교락 강도가 직물의 후공정에서 요구하는 수준에 미치지 못하게 되어 권축 특성이 저하된다.
그리고 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 신도의 차이가 50 ~ 150 % 일 때 이색효과가 극대화 될 수 있다. 즉, 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 신도 차이가 50% 미만인 경우에는 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)간의 염착성 차이가 발현되지 않아 멜란지톤의 발현 효과가 저감된다. 또한, 신도 차이가 150 %를 초과하는 경우에는 복합가연사(100)의 권축 특성이 저하되어 원단의 신축성 및 볼륨감의 발현이 저하된다.
상기와 같이 복합가연사(100)를 구성하는 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 용융방사시 방사속도를 제어함으로써 섬유의 배향도와 결정화도 등의 물성을 제어하고, 또한, 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 신도와 섬도 및 필라멘트 수를 최적화하여 공기교락함으로써, 섬유 내부구조의 차이에 의해 염색후 이색효과가 극대화되고, 이에 따라 원단의 멜란지 효과가 극대화될 수 있다.
구체적으로 본 발명의 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)는 염색특성이 서로 상이한 고배향 멜티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)로 구성되어, 직편물 제조시 염색된 직편물 상에 다양한 색조가 혼합되어 있는 멜란지(Melange) 효과가 발현됨으로써 외관이 우수하게 된다.
그리고, 본 발명의 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)는 통상의 폴리머를 이용하여 방사속도 등의 제조조건을 상이하게 하여 용융방사함으로써, 섬유의 내부 구조를 변화시켜 염색 후 멜란지 효과를 발현하게 되므로, 제조원가 상승요인이 없이 제조가 가능하다.
상기와 같이 제조된 고배향 멀티필라멘트사(10)는 이후에 제 3 단계(S300)로서, 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)를 도 3에 도시된 가연장치(500)를 이용하여 가연 및 열연신을 동시에 수행하게 된다.
또한 상기 저배향 멀티필라멘트사(20)도 제 4 단계(S400)에서 도 3에 도시된 동일한 가연장치(500)를 이용하여 가연 및 열연신을 동시에 수행하게 된다.
상기 제 3 단계(S300)에서 고배향 멀티필라멘트사(10)는 도 3에 도시된 가연장치(500)에서 가연 및 열연신을 동시에 수행하게 되며, 이때 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)는 상기 가연유니트(550)로 350 ~ 750 mpm의 속도로 공급하게 된다.
본 발명에서 사용되는 가연유니트(550)는 2쌍 이상의 마찰디스크로 이루어진 장치가 사용될 수 있다. 마찰에 의해 꼬임을 부여하는 원리는 여러 장의 마찰디스크(friction disc) 상에 원사를 인도하여 디스크와 실의 마찰에 의해 가연하게 된다. 이때 꼬임수와 해연장력의 설정은 사속비(D/Y ratio: 사속에 대한 디스크속도 비율)를 변경함으로써 이루어지며, 디스크의 매수 및 두께, 직경의 차이로서도 조절이 가능하다.
상기와 같은 공급속도로 가연유니트(550)에 진입한 고배향 멀티필라멘트사(10)는 상기 가연유니트(550)와 상기 고배향 멀티필라멘트사(10) 간의 속도계수인 VR비는 2.0 ~ 2.5 인 것이 바람직하다.
또한, 섬유에 대한 열처리 온도는 섬유의 수축율(shrinkage) 및 염색성에 영향을 미치므로, 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)는 도 3에 도시된 제 1 히터(520)에서 180 ∼ 220 ℃로 열처리하면서 동시에 열연신하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 히터(520)의 열처리 온도가 180 ℃ 미만인 경우에는 꼬임의 안정화에 문제점이 있으며, 220 ℃를 초과하는 경우에는 공급되는 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)가 용융으로 인하여 물성 변화 및 염색성 불량의 문제점이 발생하게 된다.
상기와 같이 열처리된 고배향 멀티필라멘트사(10)는 제 1 히터(520)를 통과하면서 제 1 피드롤러(530)와 제 2 피드롤러(540) 사이의 속도차이에 의해 열연신되며, 이때 상기 제 1 피드롤러(530) 및 제 2 피드롤러(540) 간의 속도차에 의해 연신비 2.0 ∼ 2.5로 열연신하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 가연 및 열연신된 고배향 멀티피랄멘트사(10)는 가연시 부여된 꼬임을 해연하면서 제 1 권취롤러(560)에 권취된다.
상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 동일하게 저배향 멀티필라멘트사(20) 또한 제 4 단계(S400)를 통해 가연장치(500)에서 가연 및 열연신을 동시에 수행하게 된다. 이때 상기 저배향 멀티필라멘트사(20)는 상기 가연장치(500)에 350 ~ 750 mpm의 속도로 공급하며, 상기 VR비는 1.0 ~ 1.5인 것이 바람직하다. 또한 상기 저배향 멀티필라멘트사(20)도 제 1 히터(520)를 통과하면서 가열되고, 제 1 피드롤러(530) 및 제 2 피드롤러(540) 간의 속도차에 의해 열연신된다. 이때 상기 저배향 멀티필라멘트사(20)의 연신비는 1.1 ~ 1.4인 것이 바람직하다. 이때 상기 제 1 히터(520)에서의 열처리 온도는 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 동일한 180 ∼ 220 ℃가 바람직하다. 상기와 같이 제 4 단계(S400)에서 가연 및 열연신된 저배향 멀티필라멘트사(20)는 가연시 부여된 꼬임을 해연하면서 제 1 권취롤러(560)에 권취된다.
상기와 같이, 제 3 단계(S300) 및 제 4 단계(S400)에서 가연 및 열연신된 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)는 이후에 공기교락하여 합사하는 제 5 단계(S500)를 거치게 된다. 상기와 같은 제 5 단계(S500)에서의 공기교락 공정은 도 4에 도시된 바와 같은 공기교락장치(200)를 이용하여 수행이 가능하다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 고배향 멀티필라멘트사(10)를 제 3 피드롤러(51)를 거쳐 공기교락유니트(30)로 공급하고, 상기 저배향 멀티필라멘트사(20)를 제 4 피드롤러(52)를 거쳐 공기교락유니트(30)로 공급하게 된다. 상기와 같이, 공기교락유니트(30)로 함께 공급된 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)를 상기 공기교락유니트(30) 내에서 공기교락하여 합사한 후, 제 5 피드롤러(53)를 거쳐 이후에 제 6 단계(S600)로서 열처리를 거치게 된다.
이때 상기 공기교락유니트(30)에서 공기교락시 공기의 압력은 0.2 ~ 1.0 bar인 것이 바람직하며, 상기 상기 공기교락유니트(30)에서 공기압력이 0.2 bar 미만에서는 꼬임의 형성이 미흡한 문제점이 발생할 수 있고, 1.0 bar 초과시에는 사강도가 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
상기와 같이 공기교락에 의해 합사된 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)는 이후에 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 히터(40)를 이용하여 공기교락이 완료된 복합가연사(100)에 열처리를 진행하는 제 6 단계(S600)를 거치게 된다.
이때 상기 제 2 히터(40)의 온도는 185 ~ 205 ℃ 인 것이 바람직하고, 열처리 시간은 10 ~ 30초인 것이 바람직하다. 즉, 상기 제 2 히터(40)의 온도가 185 ℃ 미만이며, 열처리 시간이 10초 미만인 경우에는 열응력이 저하되어 복합가연사(100)의 권축특성의 발현이 원활하지 않으며, 상기 제 2 히터(40)의 온도가 205 ℃를 초과하고, 열처리 시간이 30 초를 초과하는 경우에는 복합가연사(100)의 물성이 불균일하게 되어 촉감이 소프트하지 않은 문제가 발생한다. 따라서 상기와 같은 열처리 온도에서 벌키성 차이 및 수축률 차이를 최대로 유발시킬 수 있어 원단에 벌키성 및 신축성을 효과적으로 부여할 수 있게 된다.
상기 제 6 단계(S600)에서는 합사된 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)는 열처리시 오버피드(overfeed)로 공급할 수 있다.
즉, 상기 공기교락유니트(30) 이후에 제 5 피드롤러(53)와 제 6 피드롤러(54) 사이에 형성되는 제 1 오버피드존에서의 오버피드율은 1 ~ 2 %인 것이 바람직하고, 상기 제 6 피드롤러(54)와 제 7 피드롤러(55) 사이에 형성되는 제 2 오버피드존에서의 오버피드율은 2 ~ 5 % 인 것이 바람직하다.
상기 제 1 오버피드존에서의 오버피드율이 1 % 미만인 경우에는 권축효과가 잘 발현되지 못한 문제점이 발생할 수 있고, 2 %를 초과하는 경우에는 작업성이 좋지 못한 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 제 2 오버피드존에서의 오버피드율은 2 % 미만에서는 공기교락이 잘 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수 있고, 5 % 초과시에는 저배향 멀티필라멘트사(20)가 사의 표면으로 돌출함으로써 멜란지 효과의 발현이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
즉, 상기 합사된 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)를 제 6 단계(S600)에서 오버피드로 공급하면서 열처리함으로써, 권축효과가 균일하게 발현되어 권축 특성이 우수하게 되며, 원사 사절의 현상이 감소하게 된다.
상기와 같이 제 6 단계(S600)에서 열처리가 완료한 후, 제 2 권취롤러(50)에서 권취함으로써, 본 발명의 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)의 제조가 완료된다. 이때 상기 제 2 권취롤러(50)에서 복합가연사(100)의 권취속도는 400 ~ 800 m/min인 것이 바람직하다. 상기와 같이 복합가연사(100)의 권취시 사속이 400 m/min 미만인 경우에는 이색효과의 발현이 저조하며, 800 m/min을 초과하는 경우에는 원사의 불안정이 커져서 균일한 색상 발현이 어렵고 거친 루프가 형성되게 된다.
상기와 같이 복합가연사(100)가 제 2 권취롤러(50)에 권취되면, 도 5의 (a)와 같은 본 발명에 따른 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)의 제조가 완료된다.
상기와 같이 제 1 단계(S100) 내지 제 6 단계(S600)에서 방사속도 및 연신비에 따라 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 배향도 및 결정화도를 각각 상이하게 제어하고, 또한 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 신도와 섬도, 필라멘트수의 차이를 부여하게 되면, 이후 염색공정에서 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)간의 염색성의 차이가 극대화된다. 이에 따라 염색후 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 색차(ΔE)가 1.2 이상으로 누구나 보더라도 시각적으로 색상차이를 인지할 수 있으며, 이로 인하여 자연스럽고 섬세한 멜란지톤 효과가 발현 가능하게 된다.
그리고, 상기와 같이 제조되는 복합가연사(100)를 활용하여 제직 또는 편직시 종래 소재와 차별화된 우수한 멜란지톤 효과가 발현될 수 있다.
한편, 복합가연사(100)의 멜란지 효과는 색차(color difference, ΔE)를 이용하여 평가가 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 복합가연사(100)는 염색특성이 서로 상이한 고배향 멜티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)로 구성되어 있어 염색 공정을 거쳐 상기 고배향 멜티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)에 서로 다른 색이 구현되거나 명도에 대한 농도 구배를 부여할 수 있다.
본 발명에 따른 복합가연사(100)는 상기와 같이 염색공정에 의해 2개 이상의 색상이 발현되어 직물 또는 편물의 제조시 별도의 공정 없이 멜란지 효과가 부여된 원단을 쉽게 얻을 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 복합가연사(100)는 염색 공정을 통해 상기 고배향 멜티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)에 서로 다른 2 이상의 색상이 발현되므로 이로부터 색차(ΔE)가 발생하게 된다.
본 발명의 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)는 원단의 임의적으로 선택되는 2개 지점에 대한 CIE 색좌표 측정시 평균 색차는 1.2 이상을 나타내게 된다. 그리고 상기와 같이 색차가 1.2를 초과하는 경우에 있어 멜란지 효과가 우수한 것으로 평가할 수 있다
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
고유점도(IV)가 0.60~0.65 dl/g 이며, MI(Melt Index)가 30 g/10min 인 PET 수지를 사용하여 방사속도 2,700 m/min 에서 원형구금을 사용하여 130데니어/36필라멘트인 저배향 멀티필라멘트사(20)를 용융방사하였다. 또한, 동일한 PET 수지를 방사속도 3,900 m/min에서 원형구금을 사용하여 330데니어/100필라멘트인 고배향 멀티필라멘트사(10)를 각각 용융방사하여 제조하였다. 이‹š 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)의 신도는 100 %이며, 저배향 멀티필라멘트사(20)의 신도는 200 % 이다.
이후에는 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)를 가연장치(500)에서 가연하면서 열연신을 수행하였다. 즉, 상기 고배향 멀티필라멘트사(10)는 상기 가연장치(500)로 450 m/min의 속도로 공급되고, VR비는 2.5로 하였다. 또한 제 1 히터(520)의 온도는 200 ℃이며, 열연신시 연신비는 2.0으로 조절하였다.
또한, 상기 저배향 멀티필라멘트사(20)는 상기 가연장치(500)로 450 m/min의 속도로 공급되고, VR비는 1.5로 하였다. 또한 제 1 히터(520)의 온도는 200 ℃이며, 연신비는 1.1로 조절하였다.
상기와 같이, 가연 및 열연신된 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)는 이후에 공기교락장치(200)로 공급하여 0.7 bar의 공기압력으로 공기교락하여 합사하였다.
이후에 제 1 오버피드존에서의 오버피드율은 1.4 %이고, 제 2 오버피드 존에서의 오버피드율은 3.65 % 를 부여하고, 제 2 히터(40)에서의 열처리는 200 ℃에서 15초 동안 실시하고, 600 m/min의 속도로 권취하여 복합가연사(100)를 제조하였다.
상기 복합가연사 (100)는 이후에 양말편으로 소량 제편하여 분산염료로 105 ℃에서 30분간 염색을 진행하고 세정하여 시험편을 제조하였다.
[비교예]
상기 실시예와 동일한 조건으로 복합가연사(100) 및 시험편을 제조하되, 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 방사속도를 동일하게 2,700 m/min 으로 하여 시험편을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 실시예와 비교예 시험편의 사진을 도 6에 나타내었다. 상기 도 6을 살펴보면, 비교예의 시험편 즉, 도 6의 (b)의 경우에는 농색과 담색의 경계선이 불명확하고, 흐릿하여 멜란지 효과가 명확하게 발현되지 않는 것을 알 수 있따. 이와 반대로 실시예의 시험편 즉, 도 6의 (a)의 경우에는 농색과 담색의 경계선이 명확하게 구분되며 자연스러운 불규칙적 멜란지 효과가 발현되는 것이 관찰된다. 이때 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 염색 후의 색차(ΔE)가 1.4로 측정되었다. 따라서 실시예의 시험편의 경우에는 시각적으로 색상 차이를 인지할 수 있는 자연스런 멜란지 효과가 발현되는 것을 확인할 수 있다.
이상으로 살핀 바와 같이, 본 발명의 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)의 제조방법에 따르면, 제조원가의 상승없이 자연스러운 멜란지톤 발현이 우수하면서, 사가공 고유의 권축성이 부여되어 종래 소재와는 차별화된 감성을 발현할 수 있는 복합가연사(100)의 제조가 가능하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 고배향 멀티필라멘트사
20 : 저배향 멀티필라멘트사
200 : 공기교락장치
300 : 용융방사장치
500 : 가연장치

Claims (4)

  1. 고배향 멀티필라멘트사(10)를 방사속도 3,600 ~ 4,200 m/min으로 용융방사하는 제 1 단계(S100);
    저배향 멀티필라멘트사(20)를 방사속도 2,200 ~ 2,800 m/min으로 용융방사하는 제 2 단계(S200);
    상기 고배향 멀티필라멘트사(10)를 가연 및 열연신하는 제 3 단계(S300);
    상기 저배향 멀티필라멘트사(20)를 가연 및 열연신하는 제 4 단계(S400);
    상기 제 3 단계(S300)에서 가연 및 열연신된 고배향 멀티필라멘트사(10)와 상기 제 4 단계(S400)에서 가연 및 열연신된 저배향 멀티필라멘트사(20)를 공기교락하여 합사하는 제 5 단계(S500); 및
    상기 제 5 단계(S500)에서 합사된 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)를 열처리하는 제 6 단계(S600);를 포함하되,
    상기 고배향 멀티필라멘트사(10)와 저배향 멀티필라멘트사(20)의 총섬도의 차이는 80 ~ 350 데니어이고, 신도의 차이는 50 ~ 150 %인 것을 특징으로 하는 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고배향 멀티필라멘트사(10) 및 저배향 멀티필라멘트사(20)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 나일론 6 인 것을 특징으로 하는 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100)의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 2에 의해 제조되는 멜란지톤의 발현이 우수한 복합가연사(100).

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