KR100637752B1 - 나노사이즈 금속미립자를 함유한 합성섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 나노사이즈 금속미립자를 함유하는 합성섬유는 일반적으로 용융방사에 의해 제조되는 합성섬유 원료(PET, Nylon, PP 등) 중합칩을 주성분으로 하고, 나노금속분말 등의 물질을 부성분으로 하여 나누어진다.

나노금속분말 등의 부성분을 주성분인 중합칩에 혼합하여, 건조기에서 충분한 건조를 위하여 30분∼1시간 30분에 걸쳐 130∼180℃의 온도로 건조시킨다. 혼합공정은 프로펠러와 같은 기계적인 혼합장치를 이용하여 행해지며, 건조공정은 통상의 건조기(dryer)를 이용한다. 혼합 및 건조공정이 완료되면 방사기에서 용융방사한다. 방사된 필라멘트는 유연제, 대전방지제 등의 필요한 약제처리를 행한 후 일정한 비율로 연신공정을 행한 후 권취한다. 필요에 따라 크림프를 형성시켜 적절한 길이로 절단하여 얻고자 하는 스테이플사를 제조한다.

나노사이즈, 금속미립자, 합성섬유, 방사, 항균, 전도성 섬유

Description

나노사이즈 금속미립자를 함유한 합성섬유 및 그 제조방법{Synthetic fibers containing nano-scale metal particles and their manufacturing methods}

제1도는 금속미립자를 혼합하여 방사한 섬유

제2a도는 금속미립자가 가운데 함유된 섬유

제2b도는 제2a도와 같은 합성섬유를 제조하기 위한 장치

제3도는 금속미립자가 사이드에 함유된 섬유

*주요부호의 설명

1 : 금속미립자 2 : 합성섬유

3 : 질소가스 4 : 고분자용융물

본 발명은 합성섬유의 원료인 중합칩에 나노(nano) 스케일의 금속미립자를 혼합하여 방사한 합성섬유로서 항균성 및 전기전도성이 우수한 합성섬유에 관한 것이다.

중합칩을 용융방사하는 합성섬유를 얻는 방법은 현재까지 섬유의 제조방법으로 널리 이용되고 있다. 합성섬유의 제조에 있어, 섬유에서 최종제품까지의 물성과 기능을 보다 우수하며 다양하게 만들려는 많은 노력이 있어 왔다.

본 발명의 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 합성섬유의 원료인 중합칩에 항균력이 우수한 1-100nm 크기의 금속미립자와 혼합하여 방사함으로써 종래의 합성섬유보다 보다 우수한 항균성과 전기전도성, 심색성을 갖는 합성섬유를 제공하기 위한 것이다.

원료 중합칩 약 90∼99 중량 %에 나노금속분말가루 약 1∼10 중량 %를 호파(hopper)에서 혼합한다. 혼합 호파(mixing hopper) 내에서의 혼합은 원료 중합칩을 녹인 후에 금속 미립자를 투입하여 프로펠러와 같은 기계적 수단에 의하여 행해진다. 이때 사용되는 금속 미립자는 그 평균입자의 크기가 약 1∼100nm인 순도 99% 이상인 나노 스케일의 금속분말가루이다. 이때 원료를 회전시켜 중합칩에 금속 미립자가 고르게 부착될 수 있도록 한다. 금속 미립자를 고르게 부착시켜야 용융방사시 또는 방사후의 섬유로부터 금속 미립자가 분리되지 않는다.
도 2a는 본 발명의 방법에 따라 제조된 금속 미립자가 혼합된 섬유를 도시한 것이고 그리고 도 2b는 도 2a의 섬유를 제조하기 위한 장치에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 방법에 따른 섬유를 제조하기 위한 장치는 투입구(11) 및 혼합 노즐(13)을 포함하고 그리고 혼합 노즐(13)은 제1 분지 노즐(13a) 및 제2 분지 노즐(13b)을 포함한다. 원료 중합 칩 90 내지 99 중량%가 투입구(11)로 투입되어 혼합 호퍼(도시되지 않음)에서 용융이 되면 제1 분지 노즐(13a)을 통하여 금속 미립자가 혼합 호퍼로 유입이 된다. 금속 미립자는 평균 입자의 직경이 1 내지 100 ㎚가 되고 순도 99% 이상이 되는 나노 스케일의 입자가 되는 것이 유리하다. 그리고 이와 동시에 제2 분지 노즐(13b)을 통하여 질소 가스를 유입시킨다. 금속 미립자의 균일한 부착을 위하여 원료 중합 칩을 회전시키는 것이 유리하다. 이러한 균일한 금속 미립자의 부착은 용융 방사 또는 방사 후 섬유로부터 금속 미립자의 분리를 방지한다.

혼합호파에서 충분히 혼합된 원료물질은 낟알(pellet) 모양으로 다시 나누어져 건조호파(dry hopper)로 압입(壓入)되어 건조시킨다. 이 건조공정의 호파내의 온도는 충분한 건조를 위하여 130∼180℃로 유지시키고 30분∼1시간 30분정도 건조시킨다. 혼합 및 건조공정이 완료된 칩을 용융방사하기 위하여 방사호파(extruder hopper)에 이동시켜 방사기 스크류를 통과시키면서 노즐을 통하여 방사한다. 스크류의 헤드로부터 실린더 및 노즐을 유지하는 온도는 통상의 합성섬유의 방사와 같 이 대단히 중요하다.

방사기를 통과한 용융된 원료물질은 노즐을 통하여 필라멘트상으로 섬유가 제조된다. 방사(紡絲)된 토우(tow)를 권취시 안정성을 부여하고, 연신과 가연 등의 후처리 공정에서 실의 취급을 용이하게 하기 위해서, 유연제와 대전방지제의 침지유에 통과시키면서 1 : 1.5 정도의 비율로 1차 연신하면서 권취한다. 이때 권취 RPM을 재료상태에 따라 적절히 조절해야 사절(絲切) 현상을 배제할 수 있다.

권취된 보빈(bobbin)을 200개 정도로 합하여 건조기에서 150℃로 건조시킨다. 이때 토우중량에 따라 100∼150℃로 온도를 적절히 조절하여야 한다. 건조된 토우는 연신기에서 적절한 연신비로 연신한다.

2차 연신된 토우는 토우 진입 입출 로울러의 RPM 속도차에 의하여 크림프가 생성된다. 크림프의 수에 따라 섬유의 물성이 달라지기 때문에 원하는 물성에 따라 적절한 수의 크림프를 부여한다. 크림프가 형성된 섬유는 회전용 절단기에서 적절한 섬유장으로 절단한다.

제조된 나노사이즈 금속미립자를 함유한 합성섬유는 첨가되는 금속 미립자에 따라 항균성 또는 전기전도성을 가질 수 있다.

Claims (3)

1. 나노 크기의 금속 미립자를 포함하는 합성 섬유의 제조 방법에 있어서,

   합성섬유 원료 중합 칩을 용융시키는 단계;

   상기 용융 과정에서 직경이 1 내지 100 ㎚인 나노 크기의 금속 미립자 및 질소 가스를 원료 중합 칩에 투입시키는 단계;

   금속 미립자와 혼합된 중합 칩을 건조시킨 후 방사하는 단계; 및

   1차 및 2차 연신을 하는 단계를 포함하는 합성 섬유의 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 원료 중합 칩은 90 내지 99 중량% 그리고 금속 미립자는 1 내지 10 중량 %가 되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
3. 삭제

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