KR101063870B1 - 바이오 세라믹 모노 필라멘트 제조방법 - Google Patents

바이오 세라믹 모노 필라멘트 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 합성섬유의 원료인 중합칩에 세라믹 성분을 혼합 방사하여 바이오 세라믹이 다량 함유된 모노 필라멘트를 제조함에 있어서, 이러한 바이오 세라믹 모노 필라멘트를 특정 조건하에서 혼합, 건조, 용융, 방사, 연신 등의 공정을 순차적으로 거치게 하여 이루어질 수 있는 바이오 세라믹 모노 필라멘트의 제조방법에 관한 것으로, 중합칩 97 중량%와 바이오 세라믹 입자 3 중량%를 혼합하여 바이오 세라믹의 미소 입자가 중합칩의 표면층에 부착되도록 하는 혼합공정(S100); 건조호퍼에서 130~180℃의 온도로 30분 동안 건조시키는 건조공정(S200): 압출기에 의해 고체 상태의 혼합물, 안료, 산화방지제를 용융시켜 균일한 색상의 점성이 있는 액체로 변화시키는 용융공정(S300); 1.5m의 방사기 스크류를 통과시키면서 액상의 혼합물을 압출하는 방사공정(S400); 유연제와 대전방지제 침지유에 통과시키면서 1:4의 비율로 연신되게 하는 1차연신공정(S500); 1:1.5의 비율로 연신되게 하여 필라멘트를 늘어뜨리는 2차연신공정(S600); 냉각을 반복하면서 필라멘트를 고정하고 최종 와인딩하는 권취공정(S700);을 순차적으로 거쳐 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

바이오 세라믹 모노 필라멘트 제조방법{PROCESS FOR MAKING OF BIO CERAMIC MONO-FILAMEN}
본 발명은 바이오 세라믹으로부터 방사되는 원적외선 에너지를 적절히 제공하여 인체의 건강에 보다 유리한 기능을 부여할 수 있도록 구성되는 모노 필라멘트의 제조방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 합성섬유의 원료인 중합칩에 세라믹 성분을 혼합 방사하여 바이오 세라믹이 다량 함유된 모노 필라멘트를 제조함에 있어서, 이러한 바이오 세라믹 모노 필라멘트를 특정 조건하에서 혼합, 건조, 용융, 방사, 연신 등의 공정을 순차적으로 거치게 하여 이루어질 수 있는 바이오 세라믹 모노 필라멘트의 제조방법에 관한 것이다.
통상, 바이오 세라믹(BIO CERAMIC)이라 함은 인체에 무해한 20 여종의 금속과 점토를 혼합하여 1500℃ 정도로 가열한 후 미세한 분말로 가공하여 인체에 유익한 원적외선(遠赤外線)을 흡수 방사하는 소재로 알려져 있으며, 우주선 내지 우주복에 활용된 이래 산업기기, 의료기기뿐만이 아니라 기타 생활용품의 소재로도 다양하게 개발, 이용되고 있음은 주지된 사실이다.
전술한 바이오 세라믹에서 방사되는 원적외선은 동식물의 성장촉진, 물의 활성화, 식품의 선도유지, 맛의 증가, 탈취, 살균, 소취, 숙성 등의 효과가 뛰어나 최근 각광을 받고 있으며, 특히 이러한 원적외선은 7~14 미크론의 파장을 가졌는바, 이는 인체의 구성물질인 각종 유기물질을 구성하고 있는 원자 또는 분자의 활동 파장인 2.5~25 미크롬과 일치되고 있어 인체 내부에 깊숙이 침투하여 신진대사를 촉진해주고 혈액 순환을 좋게 하는 것은 물론, 효소의 생성을 부활시키고 노화된 세포를 활성화시켜 노폐물 및 남는 지방질의 배설을 촉진하는 것으로 알려지고 있다. 또한, 피로나 노화의 원인인 유산, 유지방산, 지방산에스텔, 콜레스테롤, 과잉염분, 요산의 생성을 억제하며 젊음을 지켜주는 건강 에너지파인 것으로도 알려져 있다.
이에, 가정용품을 비롯한 스포츠용 제품에도 원적외선을 방사할 수 있는 바이오 세라믹 제품들이 등장하기 시작하였고, 이러한 제품들의 효능은 이미 입증된 바 있다.
이러한 관점에서 본 발명자는 인조잔디의 원사인 모노 필라멘트에 바이오 세라믹 원료를 혼합함으로써 상기의 기능이 있는 모노 필라멘트를 제조하기에 이른 것이다.
본 발명의 해결 과제로는, 인조잔디의 원료인 폴리프로필렌(PP) 내지 폴리에틸렌(PE) 내지 나일론 등으로 이루어질 수 있는 중합칩에 바이오 세라믹 물질을 혼합하여 방사함으로써, 종래의 인조잔디에 비해 우수한 물리적 특성을 갖는 바이오 세라믹 모노 필라멘트의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기의 해결 과제를 보다 적극적으로 해소하기 위하여 안출된 본 발명에 의하면,
중합칩 97 중량%와 바이오 세라믹 입자 3 중량%를 혼합하여 바이오 세라믹의 미소 입자가 중합칩의 표면층에 부착되도록 하는 혼합공정; 건조호퍼에서 130~180℃의 온도로 30분 동안 건조시키는 건조공정: 압출기에 의해 고체 상태의 혼합물, 안료, 산화방지제를 용융시켜 균일한 색상의 점성이 있는 액체로 변화시키는 용융공정; 1.5m의 방사기 스크류를 통과시키면서 방사기의 방사온도보다 5~10씩 낮은 온도로 액상의 혼합물을 압출하는 방사공정; 유연제와 대전방지제 침지유에 통과시키면서 1:4의 비율로 연신되게 하는 1차연신공정; 1:1.5의 비율로 연신되게 하여 필라멘트를 늘어뜨리는 2차연신공정; 냉각을 반복하면서 필라멘트를 고정하고 최종 와인딩하는 권취공정;을 순차적으로 거쳐 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 혼합공정에서의 바이오 세라믹 입자는 평균 입경이 2~5 마이크론이고 백도가 96%인 분말상태인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용융공정은 250℃에서 원료를 용융하는 제1단계와, 275℃에서 원료를 용융하는 제2단계와, 265℃에서 원료를 용융하는 제3단계를 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따르면, 바이오 세라믹의 미소 입자가 중합칩의 표면층에 다량 흡착되어 소정의 모노 필라멘트를 형성하게 됨으로써, 통상의 바이오 세라믹이 가지는 효과를 제공받을 수 있게 된다.
즉, 바이오 세라믹에서 방사되는 원적외선을 제공받아 인체에 보다 유익한 것은 물론, 내세탁성 및 내마모성 등의 물리적 성질이 극대화되는 이점이 있다.
또한, 본 발명으로부터 방사되는 원적외선은 인체가 흡수하기에 가장 좋은 파장을 가지고 있으므로, 인체에 방사될 경우 피부 깊숙이 침투하여 발열작용을 일으켜 혈액 순환을 좋게 하고 신진대사를 촉진하며, 효소의 생성을 부활시키는 것에서 더 나아가 노화된 세포를 활성화시켜 체내의 노폐물과 불필요한 지방을 체외로 배출시켜 면역력을 향상시킴으로써 건강을 증진시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 플로어 차트.
도 2는 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 도시한 플로어 차트.
본 발명은 바이오 세라믹으로부터 방사되는 원적외선 에너지를 적절히 제공하여 인체의 건강에 보다 유리한 기능을 부여할 수 있도록 구성되는 모노 필라멘트의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고, 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 대해 상세하게 살펴보고, 더불어 각 공정별로 구분하여 본 발명을 상세히 기술하면 다음과 같다.
[혼합공정]
상기 혼합공정(S100)에서는 바이오 세라믹의 미소 입자를 중합층의 표면층에 고르게 부착시킬 수 있다.
폴리프로필렌(PP) 내지 폴리에틸렌(PE) 내지 나일론 등의 중합칩 97%에 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 산화규소, 산화티타늄 등의 성분으로 이루어진 세라믹 입자 3 중량%를 소정의 호퍼에서 혼합을 행하되, 이러한 혼합은 프로펠러와 같은 기계적인 수단에 의하여 이루어진다.
특히, 본 발명에서의 바이오 세라믹 입자는 평균 입경이 2~5 마이크론이고 백색의 분말 상태인 것을 특징으로 하며, 그 순도는 96%인 것이 바람직하다.
[건조공정]
상기 건조공정(S200)은 건조호퍼에서 130~180℃의 온도로 30분 동안 건조시키는 과정으로 이루어질 수 있다.
전술한 과정을 거쳐 혼합 호퍼에서 충분히 혼합된 혼합물은 건조 호퍼로 압입되어 건조된다. 이는, 중합칩 속에 함유된 수분을 완벽하게 제거하기 위함이며, 이러한 수분의 제거가 선행되지 않을 경우에는 방사 욕조 속에서 열 융해 되는 과정이 원활하게 진행되지 않게 되는바, 130~180℃의 온도로 미리 건조시켜 단시간 내에 용이하게 열 용융될 수 있게 하였다.
[용융공정]
상기 용융공정(S300)에서는 압출기에 의해 고체 상태의 혼합물, 안료, 산화방지제를 용융시켜 균일한 색상의 점성이 있는 액체로 변화시키는 것을 포함한다.
압출기는 각종 원료 및 안료, 산화방지제를 용융하여 액체의 방사액을 형성하기 위한 통상의 기기이고, 이러한 압출기를 통해 250℃에서 원료를 용융하는 제1단계; 275℃에서 원료를 용융하는 제2단계; 265℃에서 원료를 용융하는 제3단계;를 포함하여서 이루어질 수 있다.
상세하게는, 본 발명의 세라믹 입자를 중합칩의 표면에 부착시키는 과정(마스터배치를 구성하는 과정)을 경유하게 할 수 있으며, 이를 경유하지 않고 열 융합시키면 바이오 세라믹의 입자가 방사원액 속에 분산되는 시간이 오래 걸리고 균일하게 분산시키기가 매우 어렵게 되는바, 이러한 마스터배치를 경유하도록 함으로써 그 분산시간을 크게 단축시키면서도 균일한 분산을 용이하게 행할 수 있도록 하였다.
[방사공정]
상기 방사공정(S400)은 1.5m의 방사기 스크류를 통과시키면서 방사기의 방사온도보다 5~10씩 낮은 온도로 액상의 혼합물을 압출하는 것으로 이루어진다.(혼합물을 용융시켜서 압출하는 부분에서의 온도와 비교하여 스크류 부분의 온도를 의미함)
혼합 및 건조, 용융공정이 완료된 칩을 방사하기 위하여 방사 호퍼에 이동시킨 후 1.5m의 방사기 스크류를 통과시키면서 노즐을 통하여 방사하도록 하는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명의 바이오 세라믹 모노 필라멘트를 방사하는 경우에는 방사기의 각 부위 온도를 세라믹 물질이 함유되지 않은 중합체 칩을 방사하는 경우의 온도보다 5~10℃씩 낮게 유지하여야 한다. 이처럼 온도를 낮게 유지하는 이유는 세라믹 물질이 함유된 칩은 세라믹 물질이 원적외선을 방사하여 에너지를 발생시키기 때문이다.
[1차연신 및 2차연신공정]
상기에서 1차연신공정(S500)은 유연제와 대전방지제 침지유에 통과시키면서 1:4의 비율로 연신되게 하고, 2차연신공정(S600)에서는 1:1.5의 비율로 연신되게 하여 필라멘트를 늘어뜨리게 된다.
즉, 노즐의 구멍 수에 의해 다수의 필라멘트가 형성되는 1차연신공정(S500) 후, 이러한 필라멘트를 일정한 비율로 늘어뜨리는 2차연신공정(S600)을 행하게 되는바, 상기의 2차연신공정(S600)은 필라멘트의 진행과정에서 앞 롤러와 뒷 롤러의 회전수차에 의한 것으로, 앞 롤러의 회전수가 높아야 필라멘트가 늘어나게 된다 .
[권취공정]
상기 권취공정(S700)은 전술한 모든 공정을 마친 필라멘트를 늘어난 상태 그대로 고정하기 위해 식혀주는 냉각을 반복하면서 최종 와인딩하는 공정이다.
상기와 같은 과정으로 이루어지는 본 발명의 제조공정에 관한 실시 예는 다음과 같다.
(실시 예 1)
PP,PA,NYLON 중합칩 97kg 및 세라믹 원료 3kg을 혼합호퍼에서 혼합시킨다. 이때 사용되는 세라믹 원료의 평균입경은 3마이크론이며 백도는 96%이다. 혼합된 원료물질을 건조호퍼로 압입하여 165℃의 온도에서 30분 동안 건조시키고 방사기 호퍼로 이동된 원료물질을 통하여 중합칩의 방사온도보다 약 10℃ 낮게 다음의 표 1과 같이 온도를 설정하여 방사한다. 1:4의 연신비로 1차연신을 행한 후 1:1.5의 연신비로 2차연신을 한 후 와인딩한다.
-표1-
Figure 112011010620779-pat00001

최종의 모노 필라멘트 제품에 함유된 세라믹의 양을 구분하여 원적외선의 방사량을 측정하였다. 그 결과는 다음의 표 2와 같으며, 측정기는 Thermomic사의 기기를 사용하였다.
-표2-
Figure 112011010620779-pat00002

이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
S100: 혼합공정
S200: 건조공정
S300: 용융공정
S400: 방사공정
S500: 1차연신공정
S600: 2차연신공정
S700: 권취공정

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 중합칩 97 중량%와 바이오 세라믹 입자 3 중량%를 혼합하여 바이오 세라믹의 미소 입자가 중합칩의 표면층에 부착되도록 하는 혼합공정(S100); 건조호퍼에서 130~180℃의 온도로 30분 동안 건조시키는 건조공정(S200): 압출기에 의해 고체 상태의 혼합물, 안료, 산화방지제를 용융시켜 균일한 색상의 점성이 있는 액체로 변화시키는 용융공정(S300); 1.5m의 방사기 스크류를 통과시키면서 액상의 혼합물을 압출하는 방사공정(S400); 유연제와 대전방지제 침지유에 통과시키면서 1:4의 비율로 연신되게 하는 1차연신공정(S500); 1:1.5의 비율로 연신되게 하여 필라멘트를 늘어뜨리는 2차연신공정(S600); 냉각을 반복하면서 필라멘트를 고정하고 최종 와인딩하는 권취공정(S700);을 순차적으로 거쳐 이루어지되, 상기 혼합공정(S100)에서의 바이오 세라믹 입자는 평균 입경이 2~5 마이크론이고 백도가 96%인 분말상태인 것을 특징으로 하는 바이오 세라믹 모노 필라멘트 제조방법에 있어서,
    상기 용융공정(S300)은 250℃에서 원료를 용융하는 제1단계와, 275℃에서 원료를 용융하는 제2단계와, 265℃에서 원료를 용융하는 제3단계를 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 세라믹 모노 필라멘트 제조방법.

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