KR101734158B1 - Manufacturing Apparatus for Functional Yarn of sheath-core structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원사의 단면을 다지형 시스-코어(sheath-core) 구조로 구성하되, 원사에 포함되는 기능성 성분이 원사의 시스부에만 분포하도록 방사함으로써 원사에 혼합되는 기능성 성분의 함량을 최소화하여 안정적인 방사가 이루어지도록 하면서도 원사의 기능성 발휘를 최대화시킬 수 있는 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a functional yarn manufacturing apparatus having a cis-core structure, and more particularly, to a yarn manufacturing apparatus having a cross-section of a yarn having a sheath-core structure, Core structured functional yarn which can minimize the content of the functional component mixed in the yarn so as to ensure stable spinning while maximizing the functionality of the yarn.
최근 들어, 생활수준이 향상됨에 따라 건강과 웰빙에 대한 관심이 높아지면서 기존의 섬유 소재에 다양한 가능성 성분을 함유시킨 기능성 섬유의 개발이 활발히 이루어지고 있다.In recent years, as the level of living has improved, interest in health and wellness has increased, and functional fibers containing various possible components in existing fiber materials have been actively developed.
이러한 기능성 섬유는 대부분 항균, 소취, 원적외선 방출 등의 기능을 가지도록 구성되는데, 이를 위하여 종래에는 하기 [문헌 1]과 [문헌 2]에 개시된 바와 같이 섬유 소재에 항균 및 소취 기능을 구비한 은분말 또는 은나노 입자를 함유시킨 섬유가 주로 개발되었다.Most of these functional fibers are configured to have functions such as antibacterial, deodorization, and far-infrared ray emission. For this purpose, as disclosed in [Document 1] and [Document 2] Or fibers containing silver nanoparticles have been developed.
그러나, 상기 은 성분을 함유한 기능성 섬유의 경우 귀금속의 일종인 은의 가격 때문에 섬유의 제조비용을 크게 상승시킬 뿐만 아니라, 의복 등으로 제작될 경우 은 성분이 착용자의 신체에 축적됨으로써 오히려 착용자의 건강을 해치게 되는 문제점이 있었다.However, in the case of functional fibers containing the silver component, not only the cost of silver, which is a kind of noble metal, increases, but also the cost of manufacturing the fabric is increased. There was a problem that was injured.
또한, 종래 기술에 따른 기능성 섬유의 경우 원사 소재와 기능성 성분을 혼합한 용융액을 단일 노즐을 통해 방사하여 원사를 제조하는 방식이기 때문에 상기 기능성 성분이 원사의 단면에 전체적으로 분포하게 된다.Further, in the case of the functional fiber according to the prior art, the functional ingredient is distributed over the entire cross section of the yarn since the method of spinning the melt by mixing the yarn material with the functional ingredient through a single nozzle.
이 경우, 섬유의 기능성 발휘가 원사의 표면에서 이루어짐을 감안할 때 불필요한게 많은 양의 기능성 성분이 요구됨으로써 섬유의 제조비용을 상승시킬 뿐만 아니라 이물질(즉, 기능성 성분)의 과도한 혼입으로 인하여 절사(切絲) 현상 등을 야기함으로써 원사의 방사 효율이 크게 저하되는 문제점도 있었다.In this case, considering that the function of the fiber is exhibited on the surface of the yarn, a large amount of unnecessary functional ingredient is required, which not only raises the production cost of the fiber, but also causes an excessive incorporation of the foreign substance (i.e., functional ingredient) Yarn phenomenon and the like, resulting in a significant decrease in the radiation efficiency of the yarn.
[문헌 1] 한국공개특허 제2009-0012486호(2009. 2. 4. 공개)[Patent Document 1] Published Korean Patent Application No. 2009-0012486 (Published on February 4, 2009)
[문헌 2] 한국공개특허 제2002-0060654호(2002. 7. 18. 공개)[Patent Document 2] Published Korean Patent Application No. 2002-0060654 (published on July 18, 2002)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 원사의 단면을 시스-코어(sheath-core) 구조로 구성하되, 원사에 포함되는 기능성 성분이 원사의 시스부에만 분포하도록 방사함으로써 원사에 혼합되는 기능성 성분의 함량을 최소화하여 안정적인 방사가 이루어지도록 하면서도 원사의 기능성 발휘를 최대화시킬 수 있는 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a yarn having a sheath-core structure in which the functional ingredient contained in the yarn is a sheath- Core structure in which the content of the functional component mixed in the yarn is minimized so that stable spinning can be achieved while maximizing the functional performance of the yarn.
또한, 본 발명의 다른 목적은 원사에 항균, 소취, 원적외선 방출 등의 기능성을 부여하기 위하여 종래의 은 성분 대신에 인체에 축적되지 않는 알루미나 성분을 기능성 성분으로 혼합함으로써 원사의 제조비용을 크게 저감시킬 뿐만 아니라, 인체에도 무해한 친환경적인 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to greatly reduce the manufacturing cost of yarn by mixing an alumina component that is not accumulated in the human body with a functional ingredient in place of the conventional silver component in order to impart functionality such as antibacterial, deodorization and far- In addition, the present invention is to provide an environmentally friendly functional yarn manufacturing apparatus having a cis-core structure which is harmless to the human body.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 원사의 단면을 다지형으로 구성하여 원사의 기능성 발휘를 위한 표면적을 최대화함과 동시에 섬유로 직조시 원사 사이에 발생되는 공극으로 인하여 섬유에 보온단열 및 흡한속건의 기능성도 부여할 수 있는 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치를 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to maximize the surface area for exhibiting the function of the yarn by constituting the cross section of the yarn in a multiforme shape, and at the same time, The present invention also provides a functional yarn manufacturing apparatus having a cis-core structure capable of imparting functional properties to a yarn.
또한, 본 발명의 다른 목적은 코어부와 시스부에 각각 고유점도가 다른 합성수지 재질의 원사소재를 공급하는 경우 코어부와 시스부의 방사속도가 각각 미리 정해진 속도로 유지될 수 있도록, 미리 저장된 원사소재의 고유점도와 각 소재공급부에 포함된 기어펌프의 회전속도 사이의 관계 데이터를 이용하여 상기 기어펌프의 동작을 자동으로 제어할 수 있는 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a yarn feeder for a yarn feeder which is made of a synthetic resin material having different intrinsic viscosity to the core portion and the sheath portion so that the yarn material of the core portion and the sheath portion can be maintained at a predetermined speed, Core structure in which the operation of the gear pump can be automatically controlled by using the relationship data between the intrinsic viscosity of the gear and the rotational speed of the gear pump included in each material supply unit.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치는 합성수지 재질의 제1원사소재를 용융시켜 공급하는 제1피더와, 상기 제1피더에서 공급되는 용융액을 배출시키는 제1기어펌프를 포함하는 제1소재공급부, 합성수지 재질의 제2원사소재와 기능성 성분의 혼합물을 용융시켜 공급하는 제2피더와, 상기 제2피더에서 공급되는 용융액을 배출시키는 제2기어펌프를 포함하는 제2소재공급부, 상기 제1소재공급부에서 공급되는 용융액을 방사하는 제1노즐과 상기 제1노즐의 외측을 둘러싸는 형태로 형성되어 상기 제2소재공급부에서 공급되는 용융액을 방사하는 제2노즐을 포함하도록 구성되어, 상기 제1소재공급부와 제2소재공급부에서 공급되는 용융액을 시스-코어(sheath-core) 형태의 원사로 방사하는 방사노즐부, 상기 방사노즐부의 후방에서 시스-코어 형태로 방사되는 원사의 실제 방사속도를 측정하는 방사속도 측정부, 상기 제1원사소재와 제2원사소재의 고유점도가 입력되는 입력부, 상기 제1노즐의 용융액 방사속도를 미리 정해진 제1속도로 유지하기 위한 제1기어펌프의 회전속도와 상기 제1원사소재의 고유점도 사이의 관계 데이터와, 상기 제2노즐의 용융액 방사속도를 제1속도보다 느리도록 미리 정해진 제2속도로 유지하기 위한 제2기어펌프의 회전속도와 상기 제2원사소재의 고유점도 사이의 관계 데이터가 관계식 또는 룩업 테이블 형태로 저장된 메모리부, 및 상기 입력된 고유점도를 상기 메모리부에서 검색하여 상기 제1,2노즐의 용융액 방사속도를 각각 상기 미리 정해진 제1,2속도로 유지하기 위한 제1기어펌프와 제2기어펌프의 회전속도를 구하고, 상기 구해진 회전속도에 따라 제1기어펌프와 제2기어펌프의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 방사속도 측정부에서 측정된 원사의 실제 방사속도가 미리 정해진 설정범위를 벗어날 경우 상기 제1노즐의 용융액 방사속도가 미리 정해진 제1속도 보다 빠르거나 느리다고 판단하여 상기 메모리부에 저장된 관계 데이터를 이용해 상기 제1기어펌프와 제2기어펌프의 회전속도를 증감시키는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, a functional yarn manufacturing apparatus of a cis-core structure according to the present invention comprises a first feeder for melting and supplying a first yarn material of a synthetic resin material, a second feeder for discharging a melt supplied from the first feeder, A second feeder for melting and supplying a mixture of a second yarn material of a synthetic resin material and a functional ingredient and a second gear pump for discharging the melt supplied from the second feeder, A first nozzle for emitting a melt supplied from the first material supply unit and a second nozzle for surrounding the outer side of the first nozzle and radiating a melt supplied from the second material supply unit, A spinning nozzle unit configured to include a nozzle and spinning the melt supplied from the first material supply unit and the second material supply unit into a yarn in the form of a sheath-core, A spinning speed measuring unit for measuring an actual spinning speed of the yarn radiated from the rear of the spinning nozzle unit in the form of a sheath-core, an input unit for inputting the intrinsic viscosity of the first yarn material and the second yarn material, The relationship data between the rotation speed of the first gear pump and the intrinsic viscosity of the first yarn material to maintain the spinning speed at the predetermined first speed and the relationship between the rotation speed of the first gear pump and the intrinsic viscosity of the first yarn material, A memory unit for storing relationship data between a rotational speed of a second gear pump for maintaining a predetermined second speed and an intrinsic viscosity of the second yarn material in the form of a relational expression or a lookup table, The rotational speeds of the first gear pump and the second gear pump for searching the melt spinning speed of the first and second nozzles at the first and second predetermined speeds, respectively, And a control unit for controlling the operation of the first gear pump and the second gear pump in accordance with the obtained rotation speed, wherein when the actual spinning speed of the yarn measured by the spinning speed measuring unit is out of a predetermined setting range, The rotational speed of the first gear pump and the rotational speed of the second gear pump is increased or decreased by using the relational data stored in the memory unit when it is determined that the melt spinning speed of the nozzle is faster or slower than a predetermined first speed.
또한, 상기 원사의 외형을 유지하기 위하여 상기 제1원사소재의 고유점도가 제2원사소재의 고유점도 보다 높은 것을 특징으로 한다.The intrinsic viscosity of the first yarn material is higher than the intrinsic viscosity of the second yarn material to maintain the contour of the yarn.
또한, 상기 제1노즐의 방사 속도가 제2노즐의 방사 속도 보다 큰 것을 특징으로 한다.Further, the spinning speed of the first nozzle is larger than the spinning speed of the second nozzle.
또한, 상기 제1노즐과 제2노즐은 각각의 출구가 중앙부를 중심으로 복수의 가지부(branch)가 방사상으로 연장되어 형성된 다지형으로 구성되되, 상기 가지부의 외곽 직경은 상기 중앙부 직경의 1.5배 내지 5배인 것을 특징으로 한다.The first nozzle and the second nozzle may have a plurality of outlets each having a plurality of branches extending radially with the center thereof as a center, the outer diameter of the branches is 1.5 times the diameter of the center To 5 times.
상기 제1원사소재와 제2원사소재는 PET 이고, 상기 기능성 성분은 알루미나이되, 상기 알루미나는 분말 상태에서 실란 커플링제를 첨가하여 표면개질을 위한 전처리를 수행한 후 상기 제2원사소재와 혼합하는 것을 특징으로 한다.Wherein the first yarn material and the second yarn material are PET, the functional ingredient is alumina, the alumina is pretreated for surface modification by adding a silane coupling agent in a powder state, and then mixed with the second yarn material .
또한, 상기 기능성 성분은 제2원사소재의 100 중량%에 대하여 0.5 내지 3 중량%의 비율로 혼합되고, 상기 원사의 시스(sheath)부의 면적은 코어(core)부 면적의 5 내지 40%인 것을 특징으로 한다.The functional ingredient is mixed in a proportion of 0.5 to 3% by weight based on 100% by weight of the second yarn material, and the area of the sheath portion of the yarn is 5 to 40% of the core area .
본 발명에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치는 제1노즐과 제2노즐로 구성되는 이중 노즐 구조의 방사노즐부를 이용하여 원사의 단면을 시스-코어(sheath-core) 구조로 구성하되, 원사에 포함되는 기능성 성분이 원사의 시스부에만 분포하도록 방사함으로써 원사에 혼합되는 기능성 성분의 함량을 최소화하여 안정적인 방사가 이루어지도록 하면서도 원사의 기능성 발휘를 최대화시킬 수 있는 장점이 있다.A functional yarn manufacturing apparatus of a cis-core structure according to the present invention comprises a yarn having a sheath-core structure using a spinning nozzle unit having a double nozzle structure composed of a first nozzle and a second nozzle, The functional ingredient contained in the yarn is dispersed only in the sheath portion of the yarn, thereby minimizing the content of the functional ingredient incorporated in the yarn, thereby achieving stable spinning while maximizing the function of the yarn.
또한, 본 발명에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치는 코어부와 시스부에 사용되는 원사소재의 고유점도에 따라 코어부와 시스부에 원사 용융액을 공급하는 기어펌프의 회전속도를 자동으로 제어할 뿐만 아니라, 실제 방사속도가 설정범위 이내인지 여부에 따라 상기 기어펌프의 회전속도를 피드백 제어하도록 구성되기 때문에 방사되는 원사의 품질을 균일하게 유지할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is provided a functional yarn manufacturing apparatus which automatically adjusts the rotational speed of a gear pump for supplying a yarn melt to a core portion and a sheath portion according to intrinsic viscosity of a yarn material used for a core portion and a sheath portion, And it is constituted to feedback control the rotational speed of the gear pump depending on whether the actual spinning speed is within the set range, so that the quality of the spinning yarn can be uniformly maintained.
또한, 본 발명에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치에 의하여 방사된 원사는 항균, 소취, 원적외선 방출 등의 기능성을 부여하기 위하여 종래의 은 성분 대신에 상대적으로 저가이고 인체에 축적이 되지 않는 알루미나 성분이 기능성 성분으로 혼합되기 때문에 원사의 제조비용이 현저히 저감될 뿐만 아니라 인체에도 무해한 장점이 있다.In addition, the yarn spun by the functional yarn manufacturing apparatus of the present invention is relatively low in price instead of the conventional silver component for imparting functions such as antibacterial, deodorization and far-infrared ray emission, Since the alumina component is mixed with the functional component, the manufacturing cost of the yarn is remarkably reduced, and it is harmless to the human body.
또한, 본 발명에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치에 의하여 방사된 원사는 단면이 다지형으로 구성되기 때문에 원사의 기능성 발휘를 위한 표면적을 최대화할 수 있고, 섬유로 직조시 원사 사이에 발생되는 공극으로 인하여 섬유에 보온단열 및 흡한속건의 기능성도 부여할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the yarn emitted by the functional yarn manufacturing apparatus according to the present invention has a multi-sectional shape, it is possible to maximize the surface area for exhibiting the function of the yarn, It is possible to impart heat-insulating and sweat-absorbing quick-drying functionality to the fibers.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면,
도2는 도1에 적용한 방사노즐부의 상세 구성을 나타낸 단면도,
도3은 도2에 도시한 방사노즐부를 구성하는 제2노즐의 출구 형상을 나타낸 도면,
도4는 도1에 따른 장치를 이용하여 방사한 시스-코아 구조의 원사 단면을 나타낸 도면,
도5는 도1에 따른 장치에 투입되는 기능성 성분인 알루미나를 전처리하는 방법을 설명하기 위한 공정도,
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치의동작구성을 설명하기 위한 블럭도, 및
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing the overall structure of a functional yarn manufacturing apparatus of a cis-core structure according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a sectional view showing the detailed configuration of the spinning nozzle unit applied to Fig. 1,
3 is a view showing an outlet shape of a second nozzle constituting the spinning nozzle unit shown in Fig. 2,
FIG. 4 is a cross-sectional view of a yarn of a cis-core structure spun using an apparatus according to FIG. 1;
FIG. 5 is a process diagram for explaining a method of pretreating alumina, which is a functional ingredient applied to the apparatus according to FIG. 1,
6 is a block diagram illustrating an operational configuration of a functional yarn manufacturing apparatus of a cis-core structure according to an embodiment of the present invention, and FIG.
7 is a flowchart illustrating an operation of a functional yarn manufacturing apparatus of a cis-core structure according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면이고, 도2는 도1에 적용한 방사노즐부의 상세 구성을 나타낸 단면도이며, 도3은 도2에 도시한 방사노즐부를 구성하는 제2노즐의 출구 형상을 나타낸 도면이다.2 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a spinning nozzle unit applied to FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the spinning nozzle unit of FIG. 2, Fig. 5 is a view showing an outlet shape of a second nozzle constituting the spinning nozzle portion shown in Fig.
또한, 도4는 도1에 따른 장치를 이용하여 방사한 시스-코아 구조의 원사 단면을 나타낸 도면이고, 도5는 도1에 따른 장치에 투입되는 기능성 성분인 알루미나를 전처리하는 방법을 설명하기 위한 공정도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view of a yarn of a cis-core structure spun using the apparatus of FIG. 1, and FIG. 5 is a view for explaining a method of pretreating alumina, It is a process chart.
또한, 도6은 본 발명의 일실시예에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치의동작구성을 설명하기 위한 블럭도이고, 도7은 본 발명의 일실시예에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a block diagram for explaining the operational configuration of a functional yarn manufacturing apparatus of a cis-core structure according to an embodiment of the present invention, and Fig. 7 is a functional block diagram of a functional yarn manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, Fig. 7 is a flowchart for explaining the operation of the yarn manufacturing apparatus. Fig.
본 발명에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치는 제1원사소재를 용융시켜 공급하는 제1소재공급부(10), 제2원사소재와 기능성 성분의 혼합물을 용융시켜 공급하는 제2소재공급부(20), 상기 제1소재공급부(10)와 제2소재공급부(20)에서 공급되는 용융액을 시스-코어(sheath-core) 형태의 원사로 방사하는 방사노즐부(30), 상기 방사된 원사를 냉각시키는 냉각장치부(40), 및 상기 냉각된 원사를 권취하는 원사 권취부(50)를 포함하여 구성된다.The functional yarn manufacturing apparatus according to the present invention includes a first
또한, 상기 제1소재공급부(10)는 제1호퍼(13)를 통해 공급되는 제1원사소재를 용융시켜 공급하는 제1피더(11)와 제1피딩모터(12), 상기 공급된 용융액을 일시적으로 저장하는 제1저장용기(14), 및 상기 제1저장용기(14)의 용융액을 상기 방사노즐부로 방출하는 제1기어펌프(15)를 포함하여 구성된다.The first
또한, 상기 제2소재공급부(20)는 제2호퍼(23)를 통해 공급되는 제2원사소재와 기능성 성분의 혼합물을 용융시켜 공급하는 제2피더(21)와 제2피딩모터(22), 상기 공급된 용융액을 일시적으로 저장하는 제2저장용기(24), 및 상기 제2저장용기(24)의 용융액을 상기 방사노즐부로 방출하는 제2기어펌프(25)를 포함하여 구성된다.The second
이때, 상기 제1소재공급부(10)와 제2소재공급부(20)는 통상의 압출기(extruder)를 이용하여 바람직하게 구성될 수 있다.At this time, the first
또한, 상기 제1원사소재와 제2원사소재는 원사를 방사하기 위하여 사용되는 통상의 합성수지로 구성될 수 있는데, 필요에 따라서는 상기 제1,2원사소재는 서로 다른 종류의 합성수지로 구성되거나 동일한 종류의 합성수지로 구성될 수 있다.The first yarn material and the second yarn material may be composed of conventional synthetic resin used for spinning the yarn. If necessary, the first and second yarn materials may be made of different types of synthetic resin, Type synthetic resin.
본 실시예의 경우 일예로서 상기 제1,2원사소재로 PET 수지를 사용하였는데, 이 경우도 상기 제1,2원사소재는 필요에 따라 물성이 동일한 PET 수지를 사용하거나 물성이 상이한 PET 수지를 사용할 수 있다.In this embodiment, as the first and second yarn materials, PET resin is used. In this case, the first and second yarn materials may be made of PET resin having the same physical properties or PET resin having different physical properties have.
또한, 상기 기능성 성분으로서 본 실시예에서는 항균 및 소취 작용이 있고 인체내에 축적이 되지 않는 알루미나(Al2O3)를 사용하였는데, 상기 알루미나 입자는 PET 수지에 혼합할 경우 균일한 분산이 이루어질 수 있도록 하기 위하여 도5에 도시한 바와 같이 실란커플링제(MPS)를 이용하여 표면 개질을 위한 전처리 공정을 수행한 후 PET 수지에 혼합된다.In this embodiment, alumina (Al 2 O 3 ) which has antibacterial and deodorizing effect and does not accumulate in the human body is used as the functional ingredient. The alumina particles are uniformly dispersed when they are mixed with PET resin 5, a pretreatment process for surface modification is performed using a silane coupling agent (MPS), and the resultant is mixed with a PET resin.
이때, 상기 기능성 성분은 제2원사소재 100 중량%에 대하여 0.5 내지 3 중량%의 비율로 혼합되는 것이 바람직한데, 기능성 성분의 혼합 비율이 0.5 중량% 이하일 경우 원사의 기능성 발휘가 제대로 이루어지지 않는 단점이 있고 기능성 성분의 혼합 비율이 3 중량%를 초과할 경우 절사 등으로 인하여 방사 효율이 저하되는 단점을 가지게 된다.At this time, it is preferable that the functional ingredient is mixed in a proportion of 0.5 to 3 wt% with respect to 100 wt% of the second yarn material. If the blending ratio of the functional ingredient is 0.5 wt% or less, And when the mixing ratio of the functional ingredient exceeds 3% by weight, the radiation efficiency is lowered due to cutting or the like.
또한, 본 실시예에서는 일예로서 알루미나를 기능성 성분으로 사용하였으나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 은, 셀레늄, 아연, 마그네슘, 맥반석, 황토, 게르마늄, 이산화규소 등 여러 가지 유용한 성분 중 적어도 어느 하나를 기능성 성분으로 사용하는 경우에도 본 발명에 따른 원사 제조장치를 적용할 수 있음은 물론이다.In this embodiment, alumina is used as a functional ingredient, but the present invention is not limited thereto. If necessary, at least one of various useful components such as silver, selenium, zinc, magnesium, elvan, loess, germanium, It is needless to say that the yarn manufacturing apparatus according to the present invention can also be applied to the case of using as a functional component.
상기 알루미나 전처리 공정을 구체적으로 살펴보면, 먼저 나노 알루미나 분말을 준비하게 되는데 이 경우 원사 방사의 효율성과 기능성 성분 발휘를 위한 입자 표면적 확보를 위하여 10 내지 100nm 수준의 입경을 가지는 알루미나 입자를 사용하는 것이 바람직하다(S10).Specifically, the alumina pretreatment step firstly prepares a nano-alumina powder. In this case, it is preferable to use alumina particles having a particle diameter of 10 to 100 nm in order to secure yarn spinning efficiency and particle surface area for the performance of a functional component (S10).
다음으로, 실란 커플링제(MPS)를 첨가하여 나노 알루미나 분말 입자의 표면을 개질하여 분산성을 증가시키게 되는데, 이 경우 상기 실란 커플링제는 필요에 따라 단일의 화합물을 사용하거나 2종 이상의 화합물을 혼합하여 또는 순차적으로 사용할 수 있다(S20).Next, the surface of the nano-alumina powder particles is modified by adding a silane coupling agent (MPS) to increase the dispersibility. In this case, the silane coupling agent may be prepared by using a single compound or by mixing two or more compounds Or may be used sequentially (S20).
이와 같이 실란 커플링제가 첨가된 나노 알루미나 분말은 균일하게 분산시킬 필요가 있는데, 이를 위하여 호모믹서와 같은 고속 믹서기를 이용하여 고속 교반을 수행한다(S30).The nano-alumina powder to which the silane coupling agent is added needs to be uniformly dispersed. To this end, high-speed stirring is performed using a high-speed mixer such as a homomixer (S30).
또한, 상기 균일 분산 공정을 거친 나노 알루미나 분말은 비드밀 공정, 미스터리밀 공정, 다이노밀 공정 등을 이용한 해쇄 공정을 추가적으로 거치게 되는데, 본 실시예에서는 일예로서 비드밀 공정을 이용하여 상기 해쇄 공정을 수행하였다(S40).The nano-alumina powder subjected to the uniform dispersion process is further subjected to a debinding process using a bead mill process, a mister-mill process, a dynomill process, etc. In this embodiment, the deburring process is performed using a bead mill process (S40).
상기 해쇄 공정은 응집 입자를 해쇄시킴에 따라 실란 커플링제와 미반응 입자와의 가교를 증대시켜 나노 알루미나 입자 표면의 유기화 반응율을 극대화하게 된다.The decolorization step increases the cross-linking between the silane coupling agent and the unreacted particles by destroying the aggregated particles, thereby maximizing the organizing reaction rate on the surface of the nano-alumina particles.
상술한 S20 내지 S40 단계에 의하여 실란 커플링제와의 반응이 완료된 나노 알루미나 분말은 가열처리와 같은 건조 공정을 거침으로써 최종적으로 표면이 개질된 입자를 얻을 수 있게 된다(S50).The nanosized alumina powder, which has been reacted with the silane coupling agent by the steps S20 to S40, may be subjected to a drying process such as heat treatment to finally obtain surface modified particles (S50).
한편, 상기 방사노즐부는 상기 제1소재공급부(10)와 제2소재공급부(20)로부터 공급되는 용융액을 시스-코어 형태의 원사로 방사하기 위한 것으로서, 중앙부에 위치한 제1노즐(31)과 상기 제1노즐의 외측을 둘러싸는 형태로 형성된 제2노즐(32)을 포함하여 구성된다.The spinning nozzle unit is for spinning the melt supplied from the first
또한, 상기 제1노즐(31)은 제1공급로(31a)를 통해 제1소재공급부(10)로부터 공급되는 제1원사소재의 용융액을 방사하고, 상기 제2노즐(32)은 제2공급로(32a)를 통해 제2소재공급부(20)로부터 공급되는 제2원사소재와 기능성 성분의 혼합물의 용융액을 방사하게 된다.The
또한, 상기 제1노즐(31)과 제2노즐(32) 각각의 출구(31b,32b)측 단면 형상은 중앙부를 중심으로 복수의 가지부(branches)가 방사상으로 연장되어 형성된 다지형으로 구성되는데, 본 실시예에서는 일예로서 상기 제1,2노즐(31,32)의 출구(31b,32b)측 단면 형상이 도3에 도시한 바와 같이 대략 'Y'자 형상을 이루도록 구성하였다.The sectional shapes of the first and
이때, 상기 제1,2노즐(31,32)의 출구측 단면 형상은 가지부의 외곽 직경(도3의 O.D)이 중앙부 직경(도3의 I.D)의 1.5배 내지 5배가 되도록 구성되는데, 원사 방사 이후 냉각시 변형을 고려하여 상기 가지부의 외곽 직경(O.D)이 중앙부 직경(I.D)의 3배 이상이 되도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.At this time, the cross-sectional shape of the outlet side of the first and
상기와 같이 구성되는 방사노즐부(30)에 의하여 방사된 원사의 단면적 형상을 도4에 도시하였는데, 단면 형상이 대략 'Y'자인 원사의 코어부는 제1원사소재(본 실시예의 경우 PET)로 구성되고 시스부는 제2원사소재(본 실시예의 경우 PET)와 기능성 성분(본 실시예의 경우 나노 알루미나)으로 구성된다.4, the core portion of the yarn having a substantially Y-shaped cross-section is formed of a first yarn material (PET in this embodiment) And the sheath is composed of a second yarn material (PET in this embodiment) and a functional component (nano-alumina in this embodiment).
이때, 상기 원사의 시스부의 면적은 코어부 면적의 5 내지 40% 수준으로 유지되는 것이 바람직하며, 30% 이하로 유지되는 것이 더욱 바람직하다.At this time, the area of the sheath of the yarn is preferably maintained at a level of 5 to 40% of the core area, and more preferably 30% or less.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치에 의하여 방사된 원사는 기능성 성분이 원사의 시스부에만 분포하도록 구성되기 때문에 원사에 혼합되는 기능성 성분의 함량을 최소화하여 안정적인 방사가 이루어지도록 하면서도 원사의 기능성 발휘를 최대화시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, since the functional yarn is dispersed only in the sheath portion of the yarn, the yarn spun by the functional yarn manufacturing apparatus according to the present invention is minimized by minimizing the content of the functional component mixed in the yarn, But also maximizing the function of the yarn.
또한, 본 발명에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치에 의하여 방사된 원사는 항균, 소취, 원적외선 방출 등의 기능성을 부여하기 위하여 종래의 은 성분 대신에 상대적으로 저가이고 인체에 축적이 되지 않는 알루미나 성분이 기능성 성분으로 혼합되기 때문에 원사의 제조비용이 현저히 저감될 뿐만 아니라 인체에도 무해한 장점이 있다.In addition, the yarn spun by the functional yarn manufacturing apparatus of the present invention is relatively low in price instead of the conventional silver component for imparting functions such as antibacterial, deodorization and far-infrared ray emission, Since the alumina component is mixed with the functional component, the manufacturing cost of the yarn is remarkably reduced, and it is harmless to the human body.
또한,본 발명에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치에 의하여 방사된 원사는 단면이 다지형으로 구성되기 때문에 원사의 기능성 발휘를 위한 표면적을 최대화할 수 있고, 섬유로 직조시 원사 사이에 발생되는 공극으로 인하여 섬유에 보온단열 및 흡한속건의 기능성도 부여할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the yarn emitted by the functional yarn manufacturing apparatus according to the present invention has a multi-sectional shape, it is possible to maximize the surface area for exhibiting the function of the yarn, It is possible to impart heat-insulating and sweat-absorbing quick-drying functionality to the fibers.
또한, 상술한 원사의 장점을 최대화하기 위해서는 상기 방사노즐부(30)에서 방사되는 원사가 방사 공정과 후속하는 냉각 공정 및 권취 공정을 거치는 동안 원래의 단면 형태를 그대로 유지할 것이 요구되는데, 본 실시예에서는 이를 위하여 앞서 설명한 바와 같이 노즐 출구의 이형율(O.D/I.D)을 300% 이상으로 구성하는 것에 더하여 상기 코어부에 충진되는 제1원사소재의 고유점도가 시스부에 충진되는 제2원사소재의 고유점도 보다 높도록 구성한 것을 특징으로 한다.Further, in order to maximize the advantages of the yarn described above, it is required that the yarn radiated from the spinning
상기와 같이 구성할 경우 코어부의 구성이 시스부보다 상대적으로 더 견고하여 빼대와 같은 기능을 수행하기 때문에 방사노즐부(30)에서 방사된 원사는 냉각 공정 및 권취 공정을 거치는 동안에도 원래의 형태를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.In the case of the above configuration, since the core portion is relatively more rigid than the sheath portion and performs the same function as the sheath portion, the yarn radiated from the spinning
또한, 본 발명에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치는 방사노즐부(30)를 통해 원사를 방사할 경우 코어부를 둘러싸는 시스부의 두께가 일정하게 유지될 수 있도록 상기 제1노즐(31)의 방사 속도를 제2노즐(32)의 방사 속도 보다 크게 하는 것이 바람직하다.When the yarn is radiated through the spinning
한편, 상기 방사노즐부의 후방에는 방사되는 원사의 방사속도를 측정하기 위한 방사속도 측정부(60)가 더 설치되는데, 상기 방사속도 측정부는 적외선, 초음파, 레이저 등을 이용하여 물체의 이동속도를 감지하는 통상의 속도센서를 이용하여 바람직하게 구성될 수 있다.In addition, a spinning
또한, 상술한 바와 같이 다지형의 시스-코어 형태로 방사된 원사는 냉각장치부(40)를 거치면서 냉각된 후 원사 권취부(50)에서 권취된다.As described above, the yarn spun in the form of a cage-core in the form of a polygon is cooled while passing through the
이때, 상기 원사 권취부(50)는 고온을 이용하여 원사를 연신하는 제1,2고뎃롤러(51,52)(godet roller)와 최종적으로 원사를 권취하는 권취롤러(53)로 구성된다.At this time, the
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치의 동작구성 및 동작을 살펴보면, 먼저 입력부(110)를 통하여 제1원사소재와 제2원사소재의 고유점도가 입력되면(S110), 제어부(100)는 이를 메모리부(120)에 미리 저장된 DB에서 검색하여 제1노즐과 제2노즐에서의 방사속도를 원하는 속도로 유지하기 위한 제1기어펌프(15)와 제2기어펌프(25)의 회전속도를 연산하게 된다(S120).In operation of the apparatus for manufacturing a functional yarn according to the present invention, the intrinsic viscosity of the first yarn material and the second yarn material is input through the input unit 110 (S110 The
이 경우 상기 제1,2기어펌프(15,25)의 회전속도 연산은 제어부(100)가 직접 수행할 수도 있으나, 필요에 따라서는 별도로 구비된 펌프속도 연산부(130)에 의하여 수행되도록 구성될 수도 있다.In this case, the
이때, 상기 메모리부(120)의 DB에는 상기 제1노즐의 방사속도가 제1속도일 경우 상기 제1원사소재의 고유점도와 제1기어펌프의 회전속도 사이의 관계 데이터와, 상기 제2노즐의 방사속도가 제1속도보다 느린 제2속도일 경우 상기 제2원사소재의 고유점도와 제2기어펌프의 회전속도 사이의 관계 데이터가 관계식 또는 룩업 테이블 형태로 저장되어 있는 것이 바람직하다.At this time, in the DB of the
상기 S120 단계에서 제1,2기어펌프(15,25)의 회전속도가 연산되면 상기 제어부(100)는 그에 따라 제1,2기어펌프(15,25)를 구동시켜 원사를 방사하고(S130), 방사속도 측정부(60)를 이용하여 원사의 방사속도를 측정한다(S140).When the rotational speeds of the first and second gear pumps 15 and 25 are calculated in step S120, the
또한, 상기 제어부(100)는 S140 단계에서 측정한 원사의 방사속도가 설정범위 이내인지 여부를 판단하고(S150), 판단결과 설정범위 이내인 경우이면 현재 상태로 원사 방사를 진행하게 된다(S160).The
한편, 상기 S150 단계의 판단결과 원사의 방사속도가 설정범위를 벗어난 경우 상기 제어부(100)는 S120 단계 이하를 다시 수행하여 메모리부(120)에 저장된 DB를 이용하여 상기 제1기어펌프(15)와 제2기어펌프(25)의 회전속도를 증감시키게 된다.If it is determined that the spinning speed of the yarn is out of the set range, the
일예로서, 상기 S150 단계의 판단결과 원사의 방사속도가 설정범위를 초과하는 경우이면 상기 제어부(100)는 제1원사의 방사속도가 너무 빠르다고 판단하여 제1기어펌프(15)와 제2기어펌프(25)의 회전속도를 감소시키게 되는데, 이 경우 제1원사소재와 제2원사소재의 고유점도를 현재 입력된 값보다 작게 설정하여 제1,2기어펌프(15,25)의 회전속도를 계산하게 된다.For example, if it is determined in step S150 that the spinning speed of the yarn exceeds the set range, the
반면에, 상기 S150 단계의 판단결과 원사의 방사속도가 설정범위 미만인 경우이면 상기 제어부(100)는 제1원사의 방사속도가 너무 느리다고 판단하여 제1기어펌프(15)와 제2기어펌프(25)의 회전속도를 증가시키게 되는데, 이 경우 제1원사소재와 제2원사소재의 고유점도를 현재 입력된 값보다 높게 설정하여 제1,2기어펌프(15,25)의 회전속도를 계산하게 된다.On the other hand, if it is determined in step S150 that the spinning speed of the yarn is less than the set range, the
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치는 코어부와 시스부에 사용되는 원사소재의 고유점도에 따라 코어부와 시스부에 원사 용융액을 공급하는 기어펌프의 회전속도를 자동으로 제어할 뿐만 아니라, 실제 방사속도가 설정범위 이내인지 여부에 따라 상기 기어펌프의 회전속도를 피드백 제어하도록 구성되기 때문에 방사되는 원사의 품질을 균일하게 유지할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the functional yarn manufacturing apparatus of the present invention, the rotational speed of the gear pump for supplying the melt of the yarn to the core portion and the sheath portion is adjusted according to the intrinsic viscosity of the yarn material used for the core portion and the sheath portion Since the rotational speed of the gear pump is feedback-controlled in accordance with whether the actual spinning speed is within the set range or not, the quality of the spinning yarn can be uniformly maintained.
상기와 같이 구성되는 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치는 제1소재공급부(10)와 제2소재공급부(20)에서 각각 제1원사소재, 제2원사소재와 기능성 성분의 혼합물을 용융하여 공급하는 제1단계, 이중 노즐 구조인 방사노즐부를 이용하여 상기 공급되는 용융액을 다지형 시스-코어 형태의 원사로 방사하는 제2단계, 상기 방사된 원사를 냉각하여 형태를 고정하는 제3단계, 및 상기 냉각된 원사를 권취하는 제4단계를 거쳐서 기능성 원사를 제조하게 된다.In the functional yarn manufacturing apparatus of the cis-core structure constructed as described above, the first yarn material, the second yarn material, and the mixture of the functional ingredients are melted in the first
10 : 제1소재공급부 20 : 제2소재공급부
30 : 방사노즐부 31 : 제1노즐
32 : 제2노즐 40 : 냉각장치부
50 : 원사 권취부 60 : 방사속도 측정부
100 : 제어부 110 : 입력부
130 : 펌프속도 측정부10: first material supply unit 20: second material supply unit
30: Spinning nozzle part 31: First nozzle
32: second nozzle 40: cooling unit
50: yarn winding unit 60: spinning speed measuring unit
100: control unit 110: input unit
130: pump speed measuring unit
Claims (5)
합성수지 재질의 제2원사소재와 기능성 성분의 혼합물을 용융시켜 공급하는 제2피더와, 상기 제2피더에서 공급되는 용융액을 배출시키는 제2기어펌프를 포함하는 제2소재공급부;
상기 제1소재공급부에서 공급되는 용융액을 방사하는 제1노즐과 상기 제1노즐의 외측을 둘러싸는 형태로 형성되어 상기 제2소재공급부에서 공급되는 용융액을 방사하는 제2노즐을 포함하도록 구성되어, 상기 제1소재공급부와 제2소재공급부에서 공급되는 용융액을 시스-코어(sheath-core) 형태의 원사로 방사하는 방사노즐부;
상기 방사노즐부의 후방에서 시스-코어 형태로 방사되는 원사의 실제 방사속도를 측정하는 방사속도 측정부;
상기 제1원사소재와 제2원사소재의 고유점도가 입력되는 입력부;
상기 제1노즐의 용융액 방사속도를 미리 정해진 제1속도로 유지하기 위한 제1기어펌프의 회전속도와 상기 제1원사소재의 고유점도 사이의 관계 데이터와, 상기 제2노즐의 용융액 방사속도를 제1속도보다 느리도록 미리 정해진 제2속도로 유지하기 위한 제2기어펌프의 회전속도와 상기 제2원사소재의 고유점도 사이의 관계 데이터가 관계식 또는 룩업 테이블 형태로 저장된 메모리부; 및
상기 입력된 고유점도를 상기 메모리부에서 검색하여 상기 제1,2노즐의 용융액 방사속도를 각각 상기 미리 정해진 제1,2속도로 유지하기 위한 제1기어펌프와 제2기어펌프의 회전속도를 구하고, 상기 구해진 회전속도에 따라 제1기어펌프와 제2기어펌프의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 방사속도 측정부에서 측정된 원사의 실제 방사속도가 미리 정해진 설정범위를 벗어날 경우 상기 제1노즐의 용융액 방사속도가 미리 정해진 제1속도 보다 빠르거나 느리다고 판단하여 상기 메모리부에 저장된 관계 데이터를 이용해 상기 제1기어펌프와 제2기어펌프의 회전속도를 증감시키되,
상기 방사되는 원사의 외형을 유지하기 위하여 상기 제1원사소재의 고유점도가 제2원사소재의 고유점도 보다 높고,
상기 제1노즐과 제2노즐은 각각의 출구가 중앙부를 중심으로 복수의 가지부(branch)가 방사상으로 연장되어 형성된 다지형으로 구성되되, 상기 가지부의 외곽 직경은 상기 중앙부 직경의 1.5배 내지 5배이며,
상기 제1원사소재와 제2원사소재는 PET 이고, 상기 기능성 성분은 알루미나이되, 상기 알루미나는 분말 상태에서 실란 커플링제를 첨가하여 표면개질을 위한 전처리를 수행한 후 상기 제2원사소재와 혼합되고,
상기 원사의 시스(sheath)부의 면적은 코어(core)부 면적의 5 내지 40%인 것을 특징으로 하는 시스-코어 구조의 기능성 원사 제조장치.A first material supply unit including a first feeder for melting and supplying a first yarn material of a synthetic resin material and a first gear pump for discharging the melt supplied from the first feeder;
A second feeder including a second feeder for melting and supplying a mixture of a second yarn material and a functional ingredient of a synthetic resin material and a second gear pump for discharging the melt supplied from the second feeder;
A first nozzle for emitting a melt supplied from the first material supply unit and a second nozzle for surrounding the outer side of the first nozzle and emitting a melt supplied from the second material supply unit, A spinning nozzle unit for spinning the melt supplied from the first material supply unit and the second material supply unit into a sheath-core type yarn;
A spinning speed measuring unit for measuring an actual spinning speed of the yarn radiated from the rear of the spinning nozzle unit in a cis-core form;
An input unit for inputting an intrinsic viscosity of the first yarn material and the second yarn material;
A relationship data between a rotation speed of the first gear pump and an intrinsic viscosity of the first yarn material for maintaining the melt spinning speed of the first nozzle at a predetermined first speed, A memory unit for storing relationship data between the rotation speed of the second gear pump and the intrinsic viscosity of the second yarn material to maintain a predetermined second speed lower than the first speed in the form of a relational expression or a lookup table; And
The input intrinsic viscosity is searched in the memory unit to obtain the rotation speeds of the first gear pump and the second gear pump for maintaining the melt spinning speeds of the first and second nozzles at the first and second predetermined speeds, And a control unit for controlling operations of the first gear pump and the second gear pump in accordance with the obtained rotation speed,
Wherein the control unit determines that the melt spinning speed of the first nozzle is faster or slower than a predetermined first speed when the actual spinning speed of the yarn measured by the spinning speed measuring unit is out of a predetermined range, The rotational speed of the first gear pump and the rotational speed of the second gear pump is increased or decreased,
The intrinsic viscosity of the first yarn material is higher than the intrinsic viscosity of the second yarn material to maintain the outer shape of the yarn to be radiated,
Wherein each of the first and second nozzles has a plurality of outlets each having a plurality of branches extending radially about a center thereof, the outer diameter of the branches being 1.5 to 5 times the diameter of the center, It is a ship,
Wherein the first yarn material and the second yarn material are PET, the functional material is alumina, the alumina is pretreated for surface modification by adding a silane coupling agent in a powder state, and then mixed with the second yarn material ,
Wherein an area of a sheath portion of the yarn is 5 to 40% of an area of a core portion.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160003760 | 2016-01-12 | ||
| KR1020160003760 | 2016-01-12 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101734158B1 true KR101734158B1 (en) | 2017-05-12 |
Family
ID=58740045
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160069430A KR101734158B1 (en) | 2016-01-12 | 2016-06-03 | Manufacturing Apparatus for Functional Yarn of sheath-core structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101734158B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109234846A (en) * | 2018-10-11 | 2019-01-18 | 江苏江南高纤股份有限公司 | The preparation method of Kang Shu composite short fiber |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007169849A (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Toray Ind Inc | Core-sheath type conjugate fiber, crimped yarn, and fiber structure using them |
-
2016
- 2016-06-03 KR KR1020160069430A patent/KR101734158B1/en active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007169849A (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Toray Ind Inc | Core-sheath type conjugate fiber, crimped yarn, and fiber structure using them |
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