KR101383772B1 - Manufacturing method of fiber having a surface which functional fine particles adhere to - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing fibers having functional fine particles attached thereto, comprising the steps of: discharging fibrous thermoplastic polymer melt by a melt-spinning thermoplastic polymer through a spinning nozzle (S1); attaching functional fine particles to the surface of the fibrous thermoplastic polymer melt by spraying the functional fine particles from a spraying device placed at a lower part of the spraying nozzle (S2); and cooling the fibrous thermoplastic polymer melt having the functional fine particles attached thereto (S3). According to the present invention, the functional fine particles are attached to the surface of the fibrous thermoplastic polymer melt as the functional fine particles are sprayed before the fibrous thermoplastic polymer melt discharged through the spraying nozzle is solidified. Accordingly, the functional fine particles can be made to adhere to the surface of the fibers without using a binder, and the functional fine particles except for parts attached to the fibers function well as the functional fine particles are exposed to outer air.

Description

기능성 미립자가 부착된 섬유의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF FIBER HAVING A SURFACE WHICH FUNCTIONAL FINE PARTICLES ADHERE TO}MANUFACTURING METHOD OF FIBER HAVING A SURFACE WHICH FUNCTIONAL FINE PARTICLES ADHERE TO}

본 발명은 항균성 입자, 전도성 입자와 같이 섬유에 각종 기능을 부여하는 기능성 입자들이 섬유 표면에 부착된 섬유의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a fiber in which functional particles that impart various functions to the fiber, such as antimicrobial particles and conductive particles, are attached to the fiber surface.

인류의 문화가 발달하고 삶의 질에 대한 요구가 증가하면서, 소위 기능성 섬유에 대한 관심과 개발이 늘고 있다. As human culture develops and the demand for quality of life increases, there is an increasing interest in and development of so-called functional fibers.

일반적인 섬유의 기능 외에, 외부로부터 신체를 보호하거나 수분 등을 조정하여 쾌적성을 높이는 등의 부가적인 기능을 특히 “기능성”이라고 지칭되고 있는데, 이러한 기능성을 갖는 섬유는 산업용이나 일반 의류용 전반에 걸쳐 널리 요구되고 있다. In addition to the function of general fibers, additional functions such as protecting the body from the outside or adjusting moisture, etc., to increase comfort, are referred to as "functional". Fibers having such a function are used for industrial or general clothing. It is widely demanded.

섬유에 기능성을 부여하는 방법으로는 기능성을 갖는 미립자들을 섬유에 적용시키는 방법이 이용되는데, 구체적으로 다음의 두가지 방법이 이용된다. As a method of imparting functionality to the fiber, a method of applying functional fine particles to the fiber is used. Specifically, the following two methods are used.

첫째, 기능성 미립자들을 섬유를 구성하는 고분자에 혼합하여 방사함으로서, 섬유 내부에 기능성 미립자들이 분산되도록 첨가하는 방법이 있다. 이 방법은 기성 미립자가 방사액에 포함되므로, 방사노즐에서 사절이 발생할 소지가 있고, 기능성 미립자들이 섬유 내에 혼입되어 있어 기능성 미립자의 기능이 원하는 만큼 효율적으로 발현되기 어렵다. First, there is a method of adding functional fine particles so as to disperse the functional fine particles in the fiber by mixing and spinning the functional fine particles to the polymer constituting the fiber. In this method, since the fine particles are contained in the spinning solution, there is a possibility that trimming occurs in the spinning nozzle, and the functional fine particles are incorporated in the fiber, so that the function of the functional fine particles is difficult to be expressed as efficiently as desired.

둘째, 방사하여 섬유를 미리 제조한 다음, 이 섬유 또는 이 섬유를 이용하여 제조한 원단에 기능성 미립자들을 바인더와 함께 후처리하는 방법이 있다. 이 방법은 별도의 후처리 공정이 필요하므로, 추가 설비가 필요하고 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 바인더에 의해 기능성 미립자의 기능 발현이 저하되는 문제가 있다. Second, there is a method of spinning the fibers in advance to prepare the fibers, and then post-processing the functional fine particles together with the binder on the fibers or fabrics prepared using the fibers. Since this method requires a separate post-treatment step, additional equipment is required and expensive, and there is a problem that the functional expression of the functional fine particles is reduced by the binder.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 상기한 문제점을 해결하여, 방사액에 기능성 미립자를 포함시키지 않으면서도, 별도의 후처리 공정이 필요없이 기능성미립자의 효능 발현이 우수한 섬유의 제조방법을 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, to provide a method for producing a fiber excellent in the expression of the efficacy of the functional fine particles without the need for a separate post-treatment process without including the functional fine particles in the spinning solution. .

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기능성 미립자가 부착된 섬유의 제조방법은,In order to achieve the above object, the manufacturing method of the fiber with functional fine particles according to the present invention,

(S1) 열가소성 고분자를 방사노즐을 통해 용융방사하여, 섬유상 열가소성 고분자 용융액을 토출하는 단계;(S1) melt spinning the thermoplastic polymer through the spinning nozzle to discharge the fibrous thermoplastic polymer melt;

(S2) 상기 방사노즐의 하부에 위치한 분사장치로부터 기능성 미립자들을 분사하여, 상기 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 기능성 미립자들을 부착시키는 단계; 및(S2) spraying functional fine particles from an injector located below the spinning nozzle to attach the functional fine particles to the surface of the fibrous thermoplastic polymer melt; And

(S3) 상기 기능성 미립자들이 부착된 섬유상 열가소성 고분자 용융액을 냉각시키는 단계를 포함한다.(S3) cooling the fibrous thermoplastic polymer melt to which the functional fine particles are attached.

본 발명의 기능성 미립자가 부착된 섬유의 제조방법에 있어서, In the manufacturing method of the fiber with functional microparticles | fine-particles of this invention,

상기 분사장치는 방사노즐의 하단부로부터 1 내지 10 cm 아래에 위치하고, 상기 기능성 입자들은 상기 열가소성 고분자의 융점보다 10 내지 30 ℃ 높은 온도의 공기와 함께 1 내지 20 m/min의 속도로 분사되는 것이 바람직하다. The injector is located 1 to 10 cm below the lower end of the spinning nozzle, the functional particles are preferably sprayed at a rate of 1 to 20 m / min with air at a temperature of 10 to 30 ℃ higher than the melting point of the thermoplastic polymer Do.

본 발명의 기능성 미립자가 부착된 섬유의 제조방법에 있어서, 분사된 기능성 입자들 중 섬유상 열가소성 고분자 용융액에 미부착된 입자들은 흡입장치에 의해 회수되는 것이 바람직하다. In the manufacturing method of the fiber with functional fine particles of the present invention, it is preferable that the particles which are not attached to the fibrous thermoplastic polymer melt among the sprayed functional particles are recovered by the suction device.

본 발명의 제조방법에 사용되는 기능성 입자들의 평균 입경은 30 내지 800nm이고, 상기 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 평균 직경의 1/10 내지 1/1000 범위인 것이 바람직하다. The average particle diameter of the functional particles used in the production method of the present invention is 30 to 800nm, preferably in the range of 1/10 to 1/1000 of the average diameter of the fibrous thermoplastic polymer melt.

본 발명의 기능성 미립자가 부착된 섬유의 제조방법에 있어서, 상기 열가소성 고분자는 폴리에스테르, 나일론 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, 상기 기능성 미립자는 항균성 입자, 난연성 입자, 전도성 입자 및 제전성 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 아느 하나 이상인 것이 바람직하다.
In the manufacturing method of the fiber with the functional fine particles of the present invention, the thermoplastic polymer is any one selected from the group consisting of polyester, nylon and polyethylene, the functional fine particles are antimicrobial particles, flame retardant particles, conductive particles and antistatic particles It is preferably at least one selected from the group consisting of.

본 발명에 따르면, 방사노즐을 통해 토출된 섬유상의 열가소성 고분자 용융액이 고화되기 전에 기능성 미립자들이 분사되므로, 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 기능성 미립자가 부착된다. According to the present invention, since the functional fine particles are injected before the fibrous thermoplastic polymer melt discharged through the spinning nozzle is solidified, the functional fine particles are attached to the surface of the fibrous thermoplastic polymer melt.

이에 따라, 바인더를 사용하지 않고도 기능성 미립자들을 섬유 표면에 고착시킬 수 있으며, 섬유에 부착된 부분 외의 기능성 미립자는 외기에 노출되어 그 기능이 잘 발현된다.Accordingly, the functional fine particles can be fixed to the fiber surface without using a binder, and the functional fine particles other than the portion attached to the fiber are exposed to the outside air, and their function is well expressed.

또한, 본 발명은 별도의 후공정 처리 없이 통상적인 용융방사공정에 적용이 가능하므로, 경제적이다.
In addition, the present invention is economical because it can be applied to a conventional melt spinning process without a separate post-processing.

도 1은 본 발명의 제조공정을 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

이하, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 폴리에틸렌 섬유의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 1, the manufacturing method of the polyethylene fiber which concerns on this invention is demonstrated in detail.

먼저, 열가소성 고분자를 방사노즐(1)을 통해 용융방사하여, 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)을 토출한다(S1 단계). 즉, 당업계에 잘 알려진 통상적인 방법에 따라 열가소성 고분자를 용융시킨 다음 방사노즐(1)을 통해 섬유상으로 토출한다. First, the thermoplastic polymer is melt-spun through the spinning nozzle 1 to discharge the fibrous thermoplastic polymer melt 2 (step S1). That is, the thermoplastic polymer is melted according to a conventional method well known in the art and then discharged into the fiber through the spinning nozzle 1.

열가소성 고분자로는 용융방사되어 섬유로서 제조될 수 있는 것이라면 모두 사용이 가능한데, 대표적인 열가소성 고분자로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르, 나일론, 폴리에틸렌 등을 들 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.Any thermoplastic polymer may be used as long as it can be melt-spun and manufactured as a fiber. Representative thermoplastic polymers include polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, nylon, and polyethylene, but are not limited thereto. Do not.

이어서, 상기 방사노즐의 하부에 위치한 분사장치(3)로부터 기능성 미립자들(4)을 분사하여, 상기 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)의 표면에 기능성 미립자들(4)을 부착시킨다(S2 단계).Subsequently, the functional fine particles 4 are injected from the injector 3 located below the spinning nozzle to attach the functional fine particles 4 to the surface of the fibrous thermoplastic polymer melt 2 (step S2).

(S1) 단계에 따라 토출된 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)은 융점 이하의 온도로 고화되기까지는 다소의 시간이 소요된다. 본 발명에서는 토출된 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)이 고화되기 전에 기능성 미립자들(4)을 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)의 표면에 분사한다. 이에 따라, 기능성 미립자들(4)는 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)의 표면에 접촉하여 부착된다. 즉, 고화 전의 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)에 기능성 미립자들(4)이 접촉되어 부착되므로, 별도의 바인더를 사용하지 않고도 기능성 미립자들이 표면에 고착시킬 수 있다. 섬유에 부착된 부분 외의 기능성 미립자는 외기에 노출되므로 그 기능이 잘 발현된다.The fibrous thermoplastic polymer melt 2 discharged in accordance with step (S1) takes some time to solidify to a temperature below the melting point. In the present invention, the functional fine particles 4 are sprayed onto the surface of the fibrous thermoplastic polymer melt 2 before the discharged fibrous thermoplastic polymer melt 2 is solidified. Thus, the functional fine particles 4 are attached in contact with the surface of the fibrous thermoplastic polymer melt 2. That is, since the functional fine particles 4 are in contact with and attached to the fibrous thermoplastic polymer melt 2 before solidification, the functional fine particles can be fixed to the surface without using a separate binder. Functional microparticles other than the part adhering to the fiber are exposed to the outside air, so their function is well expressed.

이와 같이, (S2) 단계는 기능성 미립자들(4)을 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)의 고화 전에 진행해야 한다. 따라서, 기능성 미립자들(4)을 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)이 고화되기 전 부탁할 수 있도록 분사장치(3)의 위치를 조절하거나, 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)의 고화를 늦출 수 있도록 방사 후의 분위기를 고온으로 유지하는 등의 조절이 필요하다. As such, step (S2) must proceed the functional fine particles 4 before the solidification of the fibrous thermoplastic polymer melt 2. Therefore, after spinning to adjust the position of the injector 3 so as to request the functional fine particles 4 before the fibrous thermoplastic polymer melt 2 is solidified or to delay the solidification of the fibrous thermoplastic polymer melt 2. It is necessary to adjust the atmosphere at a high temperature.

예를 들어, 분사장치(3)는 방사노즐의 하단부로부터 1 내지 10 cm 아래에 위치시킬 수 있다. 방사온도와 방사 후의 분위기에 따라 변동될 수 있으나, 통상적으로 방사노즐의 하단부로부터 10 ~ 15cm 까지는 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)이 고화되지 않고 융점 이상의 온도가 유지되기 때문이다. 또한, 기능성 입자들(4)은 상기 열가소성 고분자의 융점보다 10 내지 30 ℃ 높은 온도의 공기와 함께 1 내지 20 m/min의 속도로 분사되는 것이 바람직하다. 이와 같이 고온의 공기를 이용하여 기능성 입자들(4)을 분사하면, 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)의 고화를 방지할 수 있다. 더불어, 1 내지 20 m/min의 저속으로 분사함으로서, 섬유끼리의 부착이나 사절을 방지하면서 기능성 입자들(4)을 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)의 표면에 접촉시킬 수 있다. For example, the injector 3 may be located 1 to 10 cm below the bottom of the spinneret. Although it may vary depending on the spinning temperature and the atmosphere after spinning, the fibrous thermoplastic polymer melt 2 is not solidified from 10 to 15 cm from the lower end of the spinning nozzle because the temperature above the melting point is maintained. In addition, the functional particles 4 are preferably injected at a speed of 1 to 20 m / min with air at a temperature of 10 to 30 ℃ higher than the melting point of the thermoplastic polymer. When the functional particles 4 are sprayed using high temperature air in this way, the solidification of the fibrous thermoplastic polymer melt 2 can be prevented. In addition, by spraying at a low speed of 1 to 20 m / min, the functional particles 4 can be brought into contact with the surface of the fibrous thermoplastic polymer melt 2 while preventing the adhesion or trimming of the fibers.

분사장치(3)는 여러개의 노즐을 통해 기능성 입자들(4)을 분사하는데, 방사노즐(1)의 일측면부에만 설치될 수도 있고, 양측면부에 각각 설치될 수도 있으며, 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)을 에워싸도록 주변부 모두에 설치될 수도 있다.
The injector 3 injects the functional particles 4 through a plurality of nozzles, which may be installed only on one side of the spinning nozzle 1 or may be installed on both sides of the spinning nozzle 1, respectively. It can also be installed all around the perimeter.

한편, 분사된 기능성 입자들(4) 중 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)에 미부착된 입자들은 흡입장치(5a, 5b)에 의해 회수되는 것이 바람직하다. 흡입잗치는 분사장치(3)로부터 분사된 기능성 입자들(4) 중 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)에 부착되지 않은 입자들을 포섭할 수 있는 위치(분사장치의 맞은 편 또는 맞은 편의 바로 아래)에 설치하는 것이 바람직하며, 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)이 고화된 후의 구간에 위치시킬 수도 있다. 물론, 양 위치에 모두 설치할 수도 있다.On the other hand, it is preferable that the particles which are not attached to the fibrous thermoplastic polymer melt 2 of the sprayed functional particles 4 are recovered by the suction devices 5a and 5b. The suction wrench is installed at a position (opposite or directly underneath the injection device) in which functional particles 4 injected from the injection device 3 can capture particles not attached to the fibrous thermoplastic polymer melt 2. Preferably, the fibrous thermoplastic polymer melt 2 may be positioned in a section after the solidification. Of course, it can also be installed in both positions.

본 발명의 제조방법에 사용되는 기능성 입자들의 평균 입경은 30 내지 800nm이고, 상기 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 평균 직경의 1/10 내지 1/1000 범위인 것이, 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)에 대한 부착성, 추후의 탈리 방지 등의 측면에서 바람직하다. The average particle diameter of the functional particles used in the production method of the present invention is 30 to 800nm, the range of 1/10 to 1/1000 of the average diameter of the fibrous thermoplastic polymer melt, the adhesion to the fibrous thermoplastic polymer melt (2) It is preferable from the standpoint of prevention of subsequent detachment.

전술한 바와 같이, 사용된 열가소성 고분자 자체의 성질이나 성상에 의해 발현되는 것이 아니라, 섬유 표면에 부착된 미립자를 이용하여 부여하고자 하는 기능이 있다면 이는 기능성 미립자로서 통칭된다. 예를 들어, 항균성을 부여하는 항균성 입자, 난연성을 부여하는 난연성 입자, 전도성을 부여하는 전도성 입자 및 제전성을 부여하는 제전성 입자 등이 당업계에 기능성 입자로 잘 알려져 있으며, 이에 한정되지 않는다. 대표적인 기능성 입자로는 동 미립자, 은 미립자, CNT, 항균성 암석 미립자 등이 있다. As described above, if there is a function to be imparted by using the fine particles attached to the fiber surface rather than expressed by the properties or properties of the thermoplastic polymer itself used, it is collectively referred to as functional fine particles. For example, antimicrobial particles imparting antimicrobial properties, flame retardant particles imparting flame retardancy, conductive particles imparting conductivity and antistatic particles imparting antistaticity are well known in the art as functional particles, but are not limited thereto. Representative functional particles include copper fine particles, silver fine particles, CNTs, antibacterial rock fine particles and the like.

그런 다음, 상기 기능성 미립자들(4)이 부착된 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)을 냉각시킨다(S3 단계). 이에 따라, 섬유상 열가소성 고분자 용융액(2)은 고화되며, 부착된 기능성 미립자들(4)은 고착된다.Then, the fibrous thermoplastic polymer melt 2 to which the functional fine particles 4 are attached is cooled (step S3). Thus, the fibrous thermoplastic polymer melt 2 is solidified, and the attached functional fine particles 4 are fixed.

냉각되어 고화된 섬유들은 롤러들(6) 사이에서 연신되어 권취기(7)를 통해 권취된다. 이렇게 제조된 기능성 미랍자 부착 섬유(즉, 기능성 섬유)들은 해?되는 기능이 요구되는 의류 및 산업용 원단으로 유용하게 사용될 수 있다.Cooled and solidified fibers are drawn between the rollers 6 and wound up through the winder 7. The functional labyrinth attached fibers (i.e., functional fibers) thus prepared may be usefully used as clothing and industrial fabrics that require harmful functions.

Claims (5)

(S1) 열가소성 고분자를 방사노즐을 통해 용융방사하여, 섬유상 열가소성 고분자 용융액을 토출하는 단계;
(S2) 상기 방사노즐의 하부에 위치한 분사장치로부터 기능성 미립자들을 분사하여, 상기 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 기능성 미립자들을 부착시키는 단계; 및
(S3) 상기 기능성 미립자들이 부착된 섬유상 열가소성 고분자 용융액을 냉각시키는 단계를 포함하는 기능성 미립자가 부착된 섬유의 제조방법.(S1) melt spinning the thermoplastic polymer through the spinning nozzle to discharge the fibrous thermoplastic polymer melt;
(S2) spraying functional fine particles from an injector located below the spinning nozzle to attach the functional fine particles to the surface of the fibrous thermoplastic polymer melt; And
(S3) A method for producing fibers with functional fine particles comprising cooling the fibrous thermoplastic polymer melt to which the functional fine particles are attached. 제1항에 있어서,
상기 분사장치는 방사노즐의 하단부로부터 1 내지 10 cm 아래에 위치하고, 상기 기능성 입자들은 상기 열가소성 고분자의 융점보다 10 내지 30 ℃ 높은 온도의 공기와 함께 1 내지 20 m/min의 속도로 분사되는 것을 특징으로 하는 기능성 미립자가 부착된 섬유의 제조방법.The method of claim 1,
The injector is located 1 to 10 cm below the lower end of the spinneret, the functional particles are characterized in that the spraying at a speed of 1 to 20 m / min with air at a temperature of 10 to 30 ℃ higher than the melting point of the thermoplastic polymer The manufacturing method of the fiber with functional microparticles | fine-particles made into it. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 분사된 기능성 입자들 중 섬유상 열가소성 고분자 용융액에 미부착된 입자들은 흡입장치에 의해 회수되는 것을 특징으로 하는 기능성 미립자가 부착된 섬유의 제조방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Particles that are not attached to the fibrous thermoplastic polymer melt of the sprayed functional particles are recovered by the suction device, characterized in that the manufacturing method of the fiber with the functional fine particles attached. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기능성 입자들의 평균 입경은 30 내지 800nm이고, 상기 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 평균 직경의 1/10 내지 1/1000 범위인 것을 특징으로 하는 기능성 미립자가 부착된 섬유의 제조방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The average particle diameter of the functional particles is 30 to 800nm, the manufacturing method of the fiber with functional fine particles, characterized in that the range of 1/10 to 1/1000 of the average diameter of the fibrous thermoplastic polymer melt. 제1항에 있어서,
상기 열가소성 고분자는 폴리에스테르, 나일론 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, 상기 기능성 미립자는 항균성 입자, 난연성 입자, 전도성 입자 및 제전성 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 아느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 기능성 미립자가 부착된 섬유의 제조방법.The method of claim 1,
The thermoplastic polymer is any one selected from the group consisting of polyester, nylon and polyethylene, and the functional fine particles are at least one selected from the group consisting of antimicrobial particles, flame retardant particles, conductive particles and antistatic particles. Method for producing the attached fiber.
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