KR100449917B1 - 참숯을 함유하는 기능성 폴리에스터 원사와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체에 유익한 성분이 다량 함유하고, 다양한 기능성을 가지는 참숯을 함유한 기능성 원사를 생산할 수 있도록 하되, 참숯성분이 보다 오래도록 보존되어 그 기능성이 장구한 수명을 유지할 수 있도록 하는 참숯을 함유하는 기능성 원사 제조방법에 관한 것이다.

즉, 참숯원사를 제조함에 있어서, 합성수지(80중량%), 참숯분말(20중량%)을 각각 포함된 참숯 농축칩을 먼저 제조한 후 그 참숯 마스터 뱃치칩(농축칩)과 폴리에스터(일반칩)를 1 : 6.5 중량%로 혼합하여 용융토출방식으로 필라멘트사를 제조하는 것으로서, 숯의 기능성을 가진 폴리에스터 참숯원사를 이용해 다양한 기능성 직물지를 생산할 수 있는 등 건강에 큰 비중을 가지고 있는 현대인에게 큰 호응을 얻을 수 있는 우수한 발명이다.

Description

참숯을 함유하는 기능성 폴리에스터 원사와 그 제조방법{a functional polyester yarn has hard chacal and the manufacture}

본 발명은 참숯을 함유하는 기능성 원사와 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 인체에 유익한 성분이 다량 함유하고, 다양한 기능성을 가지는 참숯을 함유한 기능성 원사를 생산할 수 있도록 하되, 참숯성분이 보다 오래도록 보존되어 그 기능성이 장구한 수명을 유지할 수 있도록 하는 참숯을 함유하는 기능성 원사 제조방법에 관한 것이다.

섬유 제직, 편직용으로 주로 사용되는 원사는 수많은 종류들이 현재 존재하고 있으나 대부분 제직의 기능뿐 별다른 천연기능성을 가지고 있지 못하기 때문에 제직한 다음 후 가공을 통하여 표면처리로서 특별한 기능성을 부여하는 경우가 간혹 있다.

그러나 이는 추가 공정이 많이 소요될 뿐 아니라 내구성, 보전성 등이 결여되어 세탁시 소멸되는 등 바람직한 방법이 되지 못한다.

한편, 참숯은 목질이 화력에 의해 산화되는 과정에서 불완전 산화된 산화체로서 주성분이 탄소 덩어리로 이루어져 있고, 이를 세분하면 탄소질이 85%, 미네랄이 15%로 이루어지며 숯은 1g당 내부 표면적이 무려 300평방 미터나 되는 수많은 구멍군을 가지고 있다.

이러한 숯은 원적외선의 방사로 인하여 인체의 대부분을 차지하는 물과 단백질의 분자를 활성화하여 신진대사를 촉진시키고, 혈액순환과 효소의 생성을 원활히 하여 피로와 노화를 억제함과 동시에 인체에 발생하는 열을 흡수, 방사하여 줌으로서 보온 효과가 탁월하다.

또한 숯 자체에서 발생하는 음이온은 공기를 맑게 하여 생명활동을 돕는 작용을 하고, 자연대기중의 인체에 유해한 양이온을 중화시켜 미생물성장을 억제하여 불쾌한 냄새를 제거하는 탈취작용이 우수한 것으로 알려져 있다.

또 숯에는 생명체의 전기균형을 유지하는 중요한 작용과 영양소내의 핵심적인 역할을 함은 물론 인체내에서 자연치유 능력을 부여하는 매우 중요한 원소인 미네랄이 풍부하다.

그리고, 특히 숯은 상상을 초월하는 테니스코트장 넓이 정도의 내부 표면적을 가지는 미세 다공의 구멍군을 보유하고 있어 각종 유해성분에 대하여 놀라운 만큼의 흡착능력을 가지고 있으며, 수분을 흡수 및 발산을 지속적으로 반복 수행하여 습기를 인체건강에 최적의 조건에 맞게 조절하게 됨과 아울러 현시대에 필요악인 전기, 전자제품에서 발산하는 유해 전자파 등을 흡수하는 기능을 동시에 보유하고 있는 등 인간에게 수많은 유익성을 주는 물질이다.

이와 같이 많은 유익성을 가지는 숯을 이용하여 각분야에서 인체에 접목코자 상당한 연구를 거듭하고 있지만 원사에 적용된 예는 거의 없는 실정이다.

단, 1999.9.1일자 특허출원번호 10-1999-0036993호 또는 그 외 몇몇 특허가 출원이 되기는 하였으나, 여기에 제시된 기술 내용은 숯을 원사에 적용한다는 막연한 내용일 뿐 어떠한 구체적인 방법으로 제조되는 것인지 정확하게 제시하지 못하고 있어 완성된 기술로 보기 어렵고 또, 숯원사 제조시 해결해야하는 기술적 사상의 내용이 미흡한 것으로 볼 때 실제 실시하고 있지 않으면서 원 개념만 서술한 것으로 보여집니다.

다시 말해 숯을 원사에 적용하기 위해서는 많은 해결과제와 상당한 기술적 사상이 요구되는데, 이를 만족하지 않고는 제조될 수 없을 뿐만 아니라 설령 제조된다 하더라도 제조생산에 하자를 일으키는 등 실제로는 생산이 절대 불가능한 미완성 발명이었다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 일소하기 위하여 창안한 것으로서, 인체에 유익한 성분과 효능이 다량 보유한 참숯성분이 폴리에스터 수지 원료에 적절하게 첨가/배합될 수 있도록 하되, 필라멘트사로 생산 인출시 원사가 가지고 있어야하는 강도, 경도, 인성, 내구성 등의 특성에 하등의 영향이 미치지 않도록 함과 동시에 참숯의 기능성이 보다 효과적으로 발휘될 수 있도록 하여 양질의 참숯 원사를 제조할 수 있는 그 방법을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 참숯원사 제조공정도

도 2 ~4는 본 발명의 참숯원사 실을 한국의류시험연구원에서 원적외선방출, 항균성, 소취성을 각각 실험한 시험성적서.

위 기술적 과제를 달성하기 위하여 첨부된 각 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

본 발명의 참숯원사 제조방법은 PE pet 합성수지(80중량%)에 참숯분말(20중량%)를 함유시킨 참숯 농축칩 즉, 참숯 MB칩(master batch chip)을 먼저 제조한 후 그 참숯 마스타 뱃치칩을 이용해 용융토출방식으로 필라멘트사를 제조하는 것으로서, 이하 실시예를 통하여 보다 상세히 살펴보면,

(실시예)

1. 참숯 마스타 뱃치칩(참숯 농축칩) 제조

상기 참숯 마스타 뱃치칩(master batch chip)은 참나무 숯 중에서 특히, 강도가 높은 참숯백탄을 모래알 크기정도로 함마 파쇄한 다음 에어젯트 밀링으로 평균입도 2.0μ정도로 미세 분쇄하고, 습식밀링으로 평균입도 약 1.5μ정도로 다시 초미세 분쇄한 다음 200℃~300℃의 온도에서 30분간 건조를 실시하여 습식밀링시 함유된 수분을 80~90%까지 제거하고, 에어젯트밀링으로 다시 한번 분쇄를 실시하여 평균입도 1.5μ이하(1.5μ의 입자가 90%이상 되게)로 유지될 수 있게 한 다음 잔존수분을 완전제거하기 위해 200℃~300℃의 온도로 재차 3시간 건조를 실시하여 잔존 수분율 1%내외의 참숯분말(초미세분말)을 얻는다.상기한 습식밀링은 상술된 바와 같이 참숯을 1.5μ이하로 초미세 분쇄하기 위한 수단으로서, 임펠러 날개가 고속 회전되고, 3~5mm 지르코니아 볼을 가진 습식밀링통내의 숯과 물의 혼합물을 계속연속순회 반복 투입하여 미세화 분쇄하는 장치다.즉, 일반적인 분쇄방법으로는 1.5μ이하의 미세화 분쇄는 불가능하기 때문에 본원에서는 물의 와류현상과 볼간 마찰로 발생되는 밀링현상 등으로 미세화 분쇄되는 습식밀링을 채택하였다.

이렇게 얻어진 잔존 수분율 1%내외이면서, 1.5μ입자가 90%를 차지하는 평균입도 1.5μ이하의 참숯분말을 PE pet(H2211) 합성수지(80중량%)와 썩어 칩 생산용 압출기를 통해 쌀알크기의 참숯 마스타 뱃치칩을 생산한다.

즉, 상기 PE pet 합성수지을 칩 생산용 압출기의 투입구에 투입시키면 내부 250℃~280℃의 열과 이송용 쌍스크우류에 의해 이송되면서 용융되는데, 이때 상기 준비된 참숯분말을 투입하여 이송/용융되는 합성수지와 혼합/교반되게한 후 노즐을 통하여 가닥으로 뽑고, 냉각, 컷팅공정 등을 통하여 참숯 마스타 뱃치칩이 생산되는 것이다.

이때 참숯의 함량이 20중량%를 초과하게되면 참숯원사의 강도 및 인성, 내구성을 저해할 수 있음으로 주의가 요구된다.

2. 제조된 참숯 마스타 뱃치칩을 이용 참숯원사생산

위 참숯:20중량%, 합성수지:80중량%로 이루어진 참숯 마스타 뱃치칩을 칩 생산시 함침되는 수분을 제거하기 위해 110~160℃의 온도에서 약 7시간 건조한 다음 상기 건조된 참숯 마스타 뱃치칩과 폴리에스터칩(일반 단일 수지칩)을 각각 1 : 6.5 중량%로 250~280℃의 온도조건을 가지는 원사생산기계(폴리에스터 등과 같은 원사생산시 주로 사용되는 통상적인 원사생산기계)에 투입시켜 용융 →토출의 공정으로 원사를 토출함과 동시에 냉각한 후 집족성 유지 및 마찰계수를 줄이기 위해 식물성 섬유유제를 함침하고, 가연 및 해연함으로서 참숯이 함유된 폴리에스터 참숯원사가 생산될 수 있는 것이다.

즉, 도 1에서 도시된 바와 같이 참숯(백탄) →1차분쇄(함마밀) →2차분쇄(에어젯트밀링) →3차분쇄(습식밀링) →건조 →4차분쇄(에어젯트밀링) → 건조 →참숯미세분말생산( 1.5μ입자가 90%이상 차지한 평균입도 1.5μ이하 침숯분말) →참숯 마스타 뱃치칩(참숯:20중량%, 합성수지:80중량%)

침숯 마스타 뱃치칩(참숯농축칩)＋폴리에스터칩 →용융 →원사토출(인출) →냉각 →섬유유제함침 →가연 및 해연 →제직, 제편용 폴리에스터참숯원사생산.

이와 같이 생산된 참숯원사는 각종 섬유원단으로 제직 후 옷감, 시트, 속옷 등을 생산할 수 있을 뿐만 아니라 제편을 통하여 양말, 스타킹 등을 생산하여 참숯이 가지는 다양한 기능성이 인체에 접할 수 있도록 하였다.

이러한 방법을 통하여 참숯원사를 제조한 결과 폴리에스터 원사가 참숯이 가지는 다양한 기능성의 효과를 더불어 득할 수 있는 것인 즉, 도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이 이는 한국의류시험연구원에서 원적외선 방출, 소취성, 항균성 등의 시험 결과로 보다 명확하게 알 수 있었다.참고로 위 제출된 도2~도4의 시험성적서는 본원출원인(이병욱)의 모친(안을수)이 경영하는 우창물산이 한국의류시험연구원에 본원출원인을 대신하여 시험 의뢰함으로서 얻어진 결과물임.

아울러 막연한 생각과 가능성만을 제시하는 종래 기술(출원번호:10-1999-0036993호 및 그 외 몇몇의 관련특허 출원 건)과는 전혀 다른 월등한 기술적 사상으로 완성된 발명이다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이 다양한 기능성을 가지고 있는 참숯을 원사에 일정량 함유시킴으로서, 숯의 기능성을 가진 폴리에스터 참숯원사를 이용해 다양한 기능성 직물지를 생산할 수 있는 등 건강에 큰 비중을 가지고 있는 현대인에게 큰 호응을 얻을 수 있는 우수한 발명이다.

Claims (4)

1. 기능성 폴리에스터 원사 제조방법에 있어서,

   합성수지(80중량%), 참숯분말(20중량%)이 각각 포함된 참숯 마스타 뱃치칩을 제조하는 단계; 및

   상기 제조된 참숯 마스타 뱃치칩과 폴리에스터칩을 1 : 6.5 중량%로 각각 혼합하여 용융토출방식으로 필라멘트사를 제조하는 단계를 포함하되,

   상기 참숯 마스타 뱃치칩(참숯:20중량%, 합성수지:80중량%)은 참숯을 함마 파쇄, 에어젯트 밀링, 습식밀링으로 1~3차 분쇄하여 평균입도 1.5μ로 미세 분쇄한 다음 200℃~300℃의 온도에서 30분간 건조를 실시하고, 에어젯트밀링으로 다시 4차 분쇄를 실시하여 평균입도 1.5μ이하(1.5μ입자가 90%이상 필수 포함)로 유지시킨 후 200℃~300℃의 온도로 재차 3시간 건조를 실시하여 잔존 수분율 1%내외의 참숯분말(초미세분말)을 얻은 후 그 참숯분말과 PE pet(H2211)을 썩어 칩 생산용 압출기를 통해 생산되는 것을 특징으로 한 참숯을 함유하는 기능성 폴리에스터 원사 제조방법
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 참숯 마스타 뱃치칩과 폴리에스터칩을 각각 혼합 후 원사생산기계에서 토출 및 냉각공정을 거친 필라멘트사에 대하여 접족성 유지 및 마찰계수를 줄이기 위해 식물성 섬유유제를 함침하는 것을 특징으로 하는 참숯을 함유하는 기능성 폴리에스터 원사 제조방법.
4. 제 1항 및 3항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한 참숯을 함유하는 기능성 폴리에스 원사.