KR101855386B1

KR101855386B1 - 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법 및 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재

Info

Publication number: KR101855386B1
Application number: KR1020170051995A
Authority: KR
Inventors: 이기주
Original assignee: 주식회사 다운울슐레트
Priority date: 2017-04-23
Filing date: 2017-04-23
Publication date: 2018-05-04

Abstract

본 발명은 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법 및 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재에 관한 것으로, 제조방법에 있어서, 가공된 제1 섬유를 볼 가공 처리하는 볼형 코어 레이어 형성단계, 상기 볼 가공 처리된 볼형 코어 레이어의 주변에 가공된 제2 섬유를 구형으로 둘러싸고 결속시켜 외부 레이어를 형성하여 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 생성하는 외부 레이어 형성단계, 외부 레이어 형성단계(S200)에서 생성되는 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 크기에 따라 선별하여 분류하는 크기 분류단계, 상기 크기 분류된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 건조하는 건조단계를 포함하여, 상기 제1 섬유는 합성섬유 또는 천연섬유 중 선택된 하나로 가공되며, 상기 제2 섬유는 상기 합성섬유 또는 천연섬유 중 선택된 제1 섬유와는 다른 하나로 가공되는 것을 특징으로 한다.

Description

합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법 및 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재{Method for manufacturing a double layered ball-type fiber filler comprising a layer of synthetic fibers and a layer of natural fibers and double-layered ball-type fiber filler}

본 발명은 이중 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법 및 이중 구조 볼형 섬유 충전재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법 및 합성섬유의 레이어와 천연섬유의 레이어의 이중 레이어 구조 볼형 섬유 충전재에 관한 것이다.

천연섬유(天然纖維)는 천연의 생물·광물에서 얻어지는 섬유를 말하며, 자연섬유(自然纖維)라고도 한다. 식물섬유(植物纖維)로는 면, 마류 등이 있으며, 동물섬유(動物纖維)는 대개가 동물의 특정한 단백질로 만든 천연섬유인 동물섬유로 이를테면 비단, 양모를 포함하는 라마, 알파카, 캐시미아, 카멜, 모헤어 등 털, 깃털을 들 수 있으며, 식물섬유로 면, 케이폭, 저마, 황마 등을 들 수 있다.

합성섬유는 석유 · 석탄 등을 원료로 하여 섬유를 형성하는 긴 분자를 화학적으로 합성한 섬유. 즉, 섬유소나 단백질과 같은 천연 물질로 만든 섬유와는 달리, 완전히 화학 물질로 만든 인조 섬유이다. 대표적인 종류로 나일론, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리우레탄, 폴리프로필렌 등의 인조섬유가 있으며, 인조섬유와 천연섬유를 혼섬한 혼합 합성섬유를 포함할 수 있다.

단섬유(staple fiber)는, 연속적인 긴 섬유를 방적하기 위해 적당한 길이로 절단한 짧은 섬유로 화학 섬유는 절단하지 않는 한 긴 섬유로 방사되는데 이것을 필라멘트라고 하며(천연섬유에서는 생사만이 필라멘트이다.), 합성섬유 필라메트를 절단하여 단섬유 즉 단섬유(staple fiber)를 제작하게 된다. 절단하는 길이는 방적의 목적에 따라 다르지만, 보통 1∼8.80cm 정도로 절단된다.

저융점 섬유(LM fiber) 내지 저융점 폴리에스테르 섬유는, 내약품성이 있으며 신장 굴곡에 대하여는 탄성을 지니는 장점을 지닌 통상의 폴리에스테르 섬유( 250 내지 255 ℃ 범위의 융점을 지녀 내열성이 우수함)와는 달리, 폴리에스테르(Polyester)계 수지를 저 융점화하여 110 내지 210 ℃ 범위의 융점을 가지도록 제작되는 섬유로, 저융점 폴리에스테르 바인더(binder) 섬유나 접착제로서 사용되는 섬유를 말하며, 이와 같은 용도에는, 일반적으로 공중합한 폴리에스테르(Polyester)가 사용되고 있다.

볼형 섬유 충전재는 통상 하기 특허문헌1에서와 같이, 일반 폴리에스테르 단섬유(즉, 일반 폴리에스테르 단섬유와)와 저융점 폴리에스테르 단섬유(즉, 저융점 폴리에스테르 단섬유)를 혼합하여 기계적인 방법으로 일반의 폴리에스테르 단섬유와 저융점의 폴리에스테르 단섬유로 이루어진 일정 크기를 가지며 구형의 형상으로 엉키어 형성된 볼형 화이버를 형성한 것으로, 저융점 폴리에스테르 섬유를 녹이기 위하여 통상 저융점 폴리에스테르 섬유의 융점 이상의 온도(즉, 110 내지 250℃)의 온도로 가열하는 가열공정을 필수적으로 포함한다.

한편, 의류용 양모 충전재의 경우, 양모 단독으로 충전재로 사용할 경우와 종래 폴리에스테르 단섬유 볼형 충전재와 같이 기계적인 가공 방법으로 양모 섬유만을 볼형태로 가공할 경우, 양모 섬유 간 과도한 엉킴 현상이 발생하고 이에 따라 특히 세탁시마다 두드림 등으로 균일하게 여야만 볼륨감을 유지할 수 있게 되어, 특정 볼륨감을 주기 위하여 많은 양의 양모 섬유를 사용할 수밖에 없는 단점이 있어 널리 상용화되고 있지 못한 실정이다.

따라서, 양모 섬유와 합성섬유 특히, 폴리에스테르 섬유를 혼합한 혼섬 섬유로 형성되는 볼형 섬유 충전재의 개발 필요성이 있으며, 양모 섬유와 합성섬유 특히, 폴리에스테르 섬유를 혼합한 섬유를 볼형 섬유 충전재로 가공하는 경우, 통상의 볼형 섬유 충전재의 제작방법에 의할 경우 저융점 폴리에스테르 섬유를 녹이기 위한 가열공정에 의하여 양모 섬유의 성질의 열화를 피할 수 없게 되는 문제점이 발생하여, 이를 해결하는 방안으로 특허문헌 2와 같은 양모 섬유와 합성섬유의 혼합섬유로 형성되는 볼형 섬유 충전재가 본원과 동일한 발명자에 의하여 발명되었다.

한편, 의류 등에 섬유 충전재를 사용하는 경우 다양한 특성 예컨대, 유연성(softness) 및 벌키성(bulkiness) 또는 탄력성 즉, 큐션성 내지 형태회복성 등이 요구되나, 단일 소재의 섬유 충전재 또는 볼형 섬유 충전재의 경우 위와 같이 의류등에서 요구에 따라 다양한 특성을 만족하는 형태로 가공하는 것이 어려운 실정이며, 특히 유연성(softness) 및 벌키성(bulkiness)은 종종 상반된 특성으로 작용하여 동시에 충족시키는 것이 어렵다.

또한, 상기 종래 볼형 충전재의 경우 용이하게 볼 형태가 파괴되어 탄력성 및 보온성 등 특성의 열화가 발생하며, 혼섬 형태의 볼형 충전재의 경우 혼섬된 섬유의 특성을 가지나, 상기 볼 형태의 파괴 및 이로인한 특성의 열화와 더불어 혼섬화된 섬유의 뭉침현상과 이로 인하여 발생하는 탄력성 저하의 문제가 있다.

나아가 종래 볼형 섬유 충전재의 경우 레진 바인더와 같은 화학물질이 제조과정에서 포함되고 사용상 상기 화학물질의 삼출현상이 발생하여 건강상 문제를 발생할 수 있는 개연성이 있는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1052591호(볼화이버를 이용한 견면의 제조방법 및 그 견면, 공고일자 2011년07월29일) 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1525731호(양모 섬유와 합성섬유의 혼섬 섬유로 형성되는 볼형 섬유 충전재의 제조방법, 이를 통해 제작되는 볼형 섬유 충전재 및 이를 사용하는 방한용 의류, 공고일자 2015년06월03일)

이에 따라, 본 발명은 종래 볼형 섬유 충전재의 한계를 극복하여 의류등에서 요구에 따라 다양한 특성을 만족하는 형태로 가공하는 것이 가능한, 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법 및 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 종래 볼형 섬유 충전재의 볼 형태가 파괴되어 탄력성 및 보온성 등 특성의 열화가 발생는 문제점과 혼섬화된 섬유의 뭉침현상과 이로 인하여 발생하는 탄력성 저하의 문제를 해결하는 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법 및 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가, 본 발명은 특정 실시예에 있어서, 종래 볼형 섬유 충전재의 레진 바인더와 같은 화학물질이 제조과정에서 포함되어 사용상 상기 화학물질의 삼출현상이 발생하여 건강상 문제를 발생할 수 있는 개연성을 제거하거나 최소화하는 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법 및 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 일 측면에서 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법으로, 가공된 제1 섬유를 볼 가공 처리하는 볼형 코어 레이어 형성단계(S100), 상기 볼 가공 처리된 볼형 코어 레이어의 주변에 가공된 제2 섬유를 구형으로 둘러싸고 결속시켜 외부 레이어를 형성하여 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 생성하는 외부 레이어 형성단계(S200), 외부 레이어 형성단계(S200)에서 생성되는 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 크기에 따라 선별하여 분류하는 크기 분류단계(S300), 상기 크기 분류된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 건조하는 건조단계(S400)를 포함하여, 상기 제1 섬유는 합성섬유 또는 천연섬유 중 선택된 하나로 가공되며, 상기 제2 섬유는 상기 합성섬유 또는 천연섬유 중 선택된 제1 섬유와는 다른 하나로 가공되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1 섬유는 합성섬유이고 상기 제2 섬유는 천연섬유로, 상기 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 합성섬유의 볼형 코어 레이어를 형성하며, 상기 외부 레이어 형성단계(S200)는 상기 합성섬유의 볼형 코어 레이어를 구형으로 둘러싸는 천연섬유의 외부 레이어를 형성한다.

여기서, 바람직하게는 상기 제1 섬유는 고융점 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유(Low Melting Fiber; LM Fiber)가 혼합된 혼합 합성섬유가 사용되며, 상기 사전 준비단계(S000)는 고융점 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유(Low Melting Fiber; LM Fiber)를 혼합하는 공정을 포함하며, 상기 제2 섬유는 양모를 처리하여 양모 단 섬유로 가공한 양모 필러가 천연섬유로 사용되며, 사전 준비단계(S000)는 양모를 단 섬유로 가공하는 공정을 포함하고, 상기 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 상기 혼합 합성섬유가 엉키어 형성된 볼형 코어 레이어를 형성하며, 상기 외부 레이어 형성단계(S200)는 상기 합성섬유의 볼형 코어 레이어를 구형으로 둘러싸는 양모섬유의 외부 레이어를 형성한다.

여기서, 바람직하게는 상기 외부 레이어 형성단계(S200)는, 볼형 코어 레이어를 투입하는 공정(S210), 사전 준비된 접착제를 투입하는 공정(S220), 상기 투입되는 볼형 코어 레이어와 접착제를 혼합하는 접착제 혼합공정(S230), 상기 혼합되는 볼형 코어 레이어와 접착제에 수분을 분사하여 혼합하며 접착제를 젤 형태로 변화시키는 젤화 공정(S240), 상기 젤화 공정(S240)에서 볼형 코어 레이어와 혼합된 접착제의 젤화가 완료되면, 준비된 제2 섬유를 투입하는 제2 섬유 투입공정(S250) 및, 볼형 코어 레이어에 혼합된 젤화된 접착제를 통해 상기 볼 가공 처리된 볼형 코어 레이어의 주변에 가공된 제2 섬유가 구형으로 둘러싸고 결속되어 외부 레이어를 형성하도록 하는 혼합·결속 공정(S260)을 포함하여 수행된다.

여기서, 바람직하게는 상기 건조단계(S400)가 수행되어 건조된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 재처리하여 각각 요구되는 특성을 조절하는 후 가공단계(S500)을 포함하여, 상기 후 가공단계(S500)는, 상기 건조된 2 중 레이어 볼형 섬유를 일정시간 온수에 적시도록 담그는 온수 처리과정을 포함하여 수행된다.

여기서, 바람직하게는 상기 후 가공단계(S500)는, 볼형 섬유를 일정시간 온수에 적시도록 담그고, 사전 설정된 초음파를 부가하는 초음파 처리과정을 포함하여 수행된다.

또한, 바람직하게는 상기 제1 섬유는 천연섬유이고 상기 제2 섬유는 합성섬유로, 상기 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 천연섬유의 볼형 코어 레이어를 형성하며, 상기 외부 레이어 형성단계(S200)는 상기 천연섬유의 볼형 코어 레이어를 구형으로 둘러싸는 합성섬유의 외부 레이어를 형성하며, 상기 제1 섬유는 양모를 처리하여 양모 단 섬유로 가공한 양모 필러가 천연섬유로 사용되며, 사전 준비단계(S000)는 양모를 단 섬유로 가공하는 공정을 포함하고, 상기 제2 섬유는 고융점 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유(Low Melting Fiber; LM Fiber)가 혼합된 혼합 합성섬유가 사용되며, 상기 사전 준비단계(S000)는 고융점 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유(Low Melting Fiber; LM Fiber)를 혼합하는 공정을 포함하며, 상기 건조단계(S400)는, 상기 저융점 폴리에스테르 단섬유의 융점 이상의 온도로 수행된다.

다른 측면에서 본 발명은 합성 섬유의 레이어와 천연 섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재에 관한 것으로, 제1 섬유로 구성되어 볼형 섬유 충전재의 구형 중심부를 형성하는 볼형 코어 레이어(10)와 상기 제1 섬유와는 상이한 물성의 제2 섬유로 구성되어 상기 볼형 코어 레이어의 외곽을 구형으로 둘러싸는 외부 레이어(20)로 구성되며, 상기 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법에 의하여 제조된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 새로운 구조의 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재를 제공하여 종래 볼형 섬유 충전재의 한계를 극복하여 의류 등에서 요구에 따라 다양한 특성을 만족하는 형태로 가공하는 것이 가능한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조에 의하여 볼 형태가 최대한 원형으로 유지되어, 볼 형태가 파괴되어 탄력성 및 보온성 등 특성의 열화가 발생하는 문제점를 해결하고 혼섬화된 섬유의 뭉침현상이 최소화되고 탄력성이 지속되는 볼형 섬유 충전재를 제공하는 것이 가능한 효과를 갖는다.

아울러, 실시예에 따라서는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 유연성 및 탄력성 중 하나 이상을 선택석으로 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재를 제공할 수 있다.

나아가 실시예에 따라서는 종래 볼형 섬유 충전재의 레진 바인더와 같은 화학물질이 제조과정에서 포함되어 사용상 상기 화학물질의 삼출현상이 발생하는 현상을 없애거나 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 모식도.
도 2는 본 발명의 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법의 흐름도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예의 볼형 코어 레이어 형성단계를 설명하기 위한 도면.
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1 섬유의 가공단계와 볼 가공 처리 공정을 설명하기 위한 도면.
도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제2 섬유의 가공단계를 설명하기 이한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 레이어 형성단계의 세부 공정의 흐름도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 크기 분류단계 및 건조단계를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건조단계(S400)를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 후 가공단계를 설명하기 위한 도면.
도 7b은 본 발명의 일 실시예에 따른 후 가공에 따른 이중 레이어 구조 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시예에 기초하여 설명한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성 또는 공정은 특정 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 내지 배치 또는 시계열적 처리는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되지 않으며, 명세서에 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어를 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석된다.

본 명세서의 실시예에 있어 합성섬유는 통상의 폴레에스테르 단섬유, 저융점 폴레에스테르 단섬유 또는 이들이 혼합된 혼합된 것을 지칭하여 일 실시예로 설명되나, 이에 한정되지 않으며 본 발명의 구현이 가능한 다양한 공지의 합성섬유와 후술하는 천연섬유와 합성섬유가 혼섬된 혼섬섬유를 포함하는 개념으로 사용된다.

또한, 본 명세서에 있어 천연섬유로 양모 섬유 내지 양모 필러가 적용되어 본 발명이 구현된 실시예로 본 발명이 설명되나 이에 한정되지 않으며, 본 명세서에 있어서, 천연섬유는 발명의 구현이 가능한 다양한 공지의 합성섬유를 포함하는 개념으로 사용된다.

아울러, 본 명세서에 있어 혼섬섬유는 천연섬유로 양모섬유와 합성섬유로 합성섬유인 폴레에스테르 단섬유가 포함된 혼섬섬유가 적용되어 본 발명이 구현된 실시예로 본 발명이 설명되며, 그 제작방법으로는 본 발명과 동일한 발명자에 의하여 개발되어 특허등록된 상기 특허문헌 2인 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1525731호(양모 섬유와 합성섬유의 혼섬 섬유로 형성되는 볼형 섬유 충전재의 제조방법, 이를 통해 제작되는 볼형 섬유 충전재 및 이를 사용하는 방한용 의류)에 기재된 사항을 참조하여 설명되나, 이에 한정되지 않으며, 본 명세서에 있어서, 합성섬유는 발명의 구현이 가능한 다양한 공지의 인조섬유를 포함하는 개념으로 사용된다.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법 및 합성섬유의 레이어와 천연섬유의 레이어의 이중 레이어 구조 볼형 섬유 충전재를 실시예를 통하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 모식도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재는 제1 섬유로 구성되어 볼형 섬유 충전재의 구형 중심부를 형성하는 볼형 코어 레이어(10)와 상기 제1 섬유와는 상이한 물성의 제2 섬유로 구성되어 상기 볼형 코어 레이어의 외곽을 구형으로 둘러싸는 외부 레이어(20)로 구성된다.

이를 통해 의류의 제조시 이에 소요되는 충전재에 요구되는 다양한 특성 예컨대, 유연성(softness) 및 벌키성(bulkiness) 또는 탄력성내지 형태회복성 등을 조절하는 것이 가능한 새로운 구조의 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재를 제공하여 종래 볼형 섬유 충전재의 한계를 극복하여 의류 등에서 요구에 따라 다양한 특성을 만족하는 형태로 가공하는 것이 가능해 지며, 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조에 의하여 볼 형태가 최대한 원형으로 유지되어, 볼 형태가 파괴되어 탄력성 및 보온성 등 특성의 열화가 발생는 문제점를 해결하고 혼섬화된 섬유의 뭉침현상이 최소화되고 탄력성이 지속되는 볼형 섬유 충전재를 제공할 수 있다.

또한, 실시예에 따라서는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 유연성 및 탄력성 중 하나 이상을 선택석으로 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재를 제공할 수 있으며, 실시예에 따라서는, 종래 볼형 섬유 충전재의 레진 바인더와 같은 화학물질이 제조과정에서 포함되어 사용상 상기 화학물질의 삼출현상이 발생하는 현상을 없애거나 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.

이와 같은 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재는 다음과 같은 2가지 형태의 실시예로 구현될 수 있으며, 이를 통해 서로 각각 상이한 물성을 가지는 레이어인 제1 섬유로 구성되는 코어 레이어와 제2 섬유로 구성되는 외부 레이어로 이루어지는 2중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재가 제공되다,

(1) 중심부인 코어 레이어(10)를 구성하는 제1 섬유로 합성섬유가 사용되고, 상기 중심부의 외곽을 구형으로 둘러싸는 외부 레이어(20)를 구성하는 제2 섬유로 천연섬유가 사용된 제1 형태의 실시예.

(2) 중심부인 코어 레이어(10)를 구성하는 제1 섬유로 천연섬유가 사용되고, 상기 중심부의 외곽을 구형으로 둘러싸는 외부 레이어(20)를 구성하는 제2 섬유로 합성섬유가 사용되는 제2 형태의 실시예.

도 2는 본 발명의 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법의 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법은, 제1 섬유 가공단계(S010) 및 제2 섬유 가공단계(S020)를 포함하는 사전 준비단계(S000), 상기 가공된 제1 섬유를 볼 가공 처리하는 볼형 코어 레이어 형성단계(S100), 상기 볼 가공 처리된 볼형 코어 레이어의 주변에 가공된 제2 섬유를 구형으로 둘러싸고 결속시켜 외부 레이어를 형성하여 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 생성하는 외부 레이어 형성단계(S200)를 기본적으로 포함하여 수행된다.

제1 형태의 실시예에 있어서, 상기 제1 섬유는 합성섬유이고 상기 제2 섬유는 천연섬유로 상기 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 합성섬유의 볼형 코어 레이어를 형성하며, 상기 외부 레이어 형성단계(S200)는 상기 합성섬유의 볼형 코어 레이어를 구형으로 둘러싸는 천연섬유의 외부 레이어를 형성한다.

제2 레어어 형태의 실시예에 있어서는, 상기 제1 섬유는 천연섬유이고 상기 제2 섬유는 합성섬유로 상기 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 천연섬유의 볼형 코어 레이어를 형성하며, 상기 외부 레이어 형성단계(S200)는 상기 천연섬유의 볼형 코어 레이어를 구형으로 둘러싸는 합성섬유의 외부 레이어를 형성한다.

본 실시예의 경우 합성섬유로는 고융점 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유(Low Melting Fiber; LM Fiber)가 혼합된 혼합 합성섬유가 사용되며, 사전 준비단계(S000)는 고융점 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유(Low Melting Fiber; LM Fiber)를 혼합하는 공정을 포함한다.

천연섬유로는 양모를 처리하여 양모 단 섬유로 가공한 양모 필러가 사용되며, 사전 준비단계(S000)는 예컨대 카딩 또는 코밍 등의 공정을 포함하여 수행되는 양모를 단 섬유로 가공하는 공정을 포함한다.

상기 사전 준비단계(S000)는 외부 레이어 형성단계(S200)에서 소요되는 접착제 등을 준비하는 공정을 더 포함할 수 있으며, 접착제로는 다양한 천연재료로부터 추출되는 마늘추출제) 혹은 해조류 추출 접착제 및 계면활성 수지 접착제, 전분 파우더가 접착제가 사용될 수 있다. 본 실시예의 경우 상기 접착제로 다양한 천연재료 예컨태 옥수수, 밀, 고구마 감자로 부터 추출되는 전분 파우더가 사용되며, 적절한 양의 물을 혼합한 젤 형태로 가공되어 외부 레이어 형성단계(S200)에서 젤 형태로 볼형 코어 레이어 및 제2 섬유와 혼합되거나 볼형 코어 레이어 및 제2 섬유의 혼합과정에서 분사될 수 있다.

또한, 실시예에 따라서는 사전 준비단계(S000)에서 전분 파우더는 젤 형태로 가공되지 않고, 볼형 코어 레이어 및 제2 섬유의 혼합과정 중 볼형 코어 레이어에 혼합된 뒤 물이 분사되고 젤화된 뒤 볼형 코어 레이어 및 혼합되는 제2 섬유와 혼합될 수 있다.

본 실시예의 경우 외부 레이어 형성단계(S200)에서 생성되는 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 크기에 따라 선별하여 분류하는 크기 분류단계(S300)을 수행할 수 있으며, 상기 크기 분류된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 건조하는 건조단계(S400)를 수행할 수 있다.

상기 크기 분류단계(S300)는 통상 회전방식의 크기 선별기에 의하여 수행될 수 있으며, 크기 분류된 각각의 크기의 2 중 레이어 구조 볼형 섬유는 각각의 크기 별 저장(건조 전)소에 저장된 뒤 각각의 크기별로 상기 건조단계(S400)가 수행되어 건조된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유가 크기 별로 각각의 크기 별 저장소(건조 후)에 저장될 수 있다.

또한, 본 실시예의 경우 상기 건조단계(S400)가 수행되어 건조된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 재처리하여 각각 요구되는 특성 예컨대, 유연성(softness) 및 벌키성(bulkiness) 또는 탄력성내지 형태회복성 등을 조절하는 후 가공단계(S500)을 포함하여 수행될 수 있다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예의 볼형 코어 레이어 형성단계(S200)를 설명하기 위한 도면, 도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1 섬유의 가공단계와 볼 가공 처리 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하여, 다양한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 볼형 코어 레이어 형성단계(S200)를 상세히 설명한다.

도 3a에서와 같이, 본 발명의 볼형 코어 레이어는 제1 섬유를 볼 가공 처리하여 제작되며, 제1 섬유로는 제1 형태의 실시예의 경우 합성섬유가 사용되고 제2 형태의 실시예의 경우 천연섬유가 사용된다.

또 다른 실시예의 경우에는 제1 섬유로 양모와 폴리에스테르 단섬유가 혼합된 혼섬섬유가 사용될 수 있다.

도 3b를 참조하면, 제1 섬유 가공 단계(S010) 및 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 제1 섬유의 종류에 따라 다양한 공지의 제1 섬유가 가공되어 투입되며, 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 다양한 공지의 방법에 따라 투입되는 제1 섬유를 볼 형태로 가공하는 볼 가공 처리공정과 볼 가공 처리된 볼형 섬유를 크기별로 분류하여 볼형 코어 레이어를 준비하는 크기분류 공정을 포함하여 수행된다. 이를 통해 크기 분류되어 준비된 균일한 크기의 코어 레이어가 외부 레이어 형성단계(S200)에 투입된다.

도 3b(a)의 실시예의 경우 제1 섬유 가공 단계(S010)로서 제1 섬유로 단일섬유 예컨대 단일 합성섬유 또는 단일 천연섬유가 가공되어 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 다양한 공지의 방법에 의하여 이를 볼 가공 처리하여 크기 분류 공정을 통해 볼형 코어 레이어가 형성된다.

도 3b(b)의 실시예의 경우는 제1 섬유 가공 단계(S010)로서 고융점의 일반 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유를 혼합하여 혼합 합성섬유를 생성하는 섬유혼합공정을 수행하여, 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 공지의 방법에 의하여 이를 볼 가공 처리하여 크기 분류 공정을 통해 일정 크기를 가지며 고융점의 일반 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유가 구형 형상으로 엉키어 볼형 코어 레이어를 형성한다.

볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 열처리공정을 수행할 수 있으며, 볼형 코어 레이어의 혼합 합성섬유에 포함된 저융점 폴리에스테르 단섬유의 융점(100 내지 210 ℃)이상,고융점의 일반 폴리에스테르 단섬유이 융점(250 내지 255 ℃ 범위의 융점) 미만의 온도로 볼형 코어 레이어를 열처리할 수 있다. 바람직하게는 융점이 100℃ 정도의 저융점 폴리에스테르 단섬유가 사용되는 경우 100~ 150℃정도로 열처리하며, 본 공정을 통해 저융점 폴리에스테르 단섬유가 녹아 고융점의 일반 폴리에스테르 단섬유와 결착되도록 한다.

도 3b(c)의 실시예의 경우는, 제1 섬유 가공 단계(S010)로서 개면된 양모 필러와 고융점의 일반 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유를 혼합하여 혼합 합성섬유를 혼합하여 혼섬파이버를 생성하는 혼섬 파이버 생성공정을 수행하여 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 볼 가공 처리하여 크기 분류 공정을 통해 일정 크기를 가지며 양모 필러와 고융점의 일반 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유가 혼합된 혼합 합성섬유가 구형 형상으로 엉키어 볼형 코어 레이어를 형성한다.

본 실시예의 경우에는 제1 섬유 가공 단계(S010)는 혼합된 혼합 합성섬유를 이에 포함된 저융점 폴리에스테르 단섬유의 융점(110 내지 210 ℃)이상 고융점의 일반 폴리에스테르 단섬유의 융점(250 내지 255 ℃ 범위의 융점) 미만으로 혼합 합성섬유를 열처리한다. 바람직하게는 융점이 100℃ 정도의 저율점 폴리에스테르 단섬유가 사용되는 경우 100~ 150℃정도로 열처리하며, 본 공정을 통해 저융점 폴리에스테르 단섬유가 녹아 일반 폴리에스테르 단섬유와 결착시시켜 웹 형태로 생성하고, 웹 형태를 분쇄하여 혼합되는 양모 필러의 단 섬유와 결속이 가능한 크기로 가공하는 분쇄공정을 포함하여 수행될 수 있으며, 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 통상의 패딩 공정에서 사용되는 HOPPER 기를 사용하여 수행되며, 공기에 의하여 이송되는 단섬유 형태의 양모 필러 파이버와 이미 결착된 저융점 폴리에스테르 단섬유와 일반 폴리에스테르 단섬유의 혼합 합성섬유를 일정량씩 계량하여 간헐적으로 낙하공급하여 기계적으로 혼합하며 적절한 회전을 이용하여, 적절한 혼합과 회전력의 공급으로, 회전과 회전시 발생하는 마찰 및 열로 인하여 양모 섬유와 혼합 합성섬유가 구형 형상으로 엉키어 볼형 코어 레이어를 형성하도록 한다.

도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제2 섬유의 가공단계를 설명하기 이한 도면이다.

도 3c(a)는 제2 섬유로 천연섬유가 사용된 제1 형태의 실시예로, 본 실시예의 경우 천연섬유로 양모 섬유가 사용되고, 제2 섬유의 가공단계(S020)에서는 공지의 방법에 따라 단 섬유 형태의 양모 필러 파이버로 구성되는 양모 필러를 준비하고, 이를 카딩 또는 코밍 가공하여 혼합에 적절한 형태로 가공하는 공정을 수행하여 제2 섬유(천연)를 준비한다.

카딩 또는 코밍 가공을 수행하는 이유는 양모의 섬도 따라 소프트(터치)성 및 볼륨(벌키)성 대부분 정해지는 것이 통상적이나, 이는 양모(동물성)의 길이(Length)는 보통 평균의 길이에 의한 정도(From~to)가 지배적인 요소가 되며, 인조 단섬유의 경우 연신된 파이버를 소요되는 정형화된 길이로 생산(제조)하는 것이 가능한 반면 양모는 양모의 채취 부위 및 지역, 종(種), 환경 등에 따라 양모섬유의 섬도(굵기)가 차이가 있는 문제를 해결하기 위함이다.

제2 섬유로 합성섬유가 사용되는 제2 형태의 실시예에 있어서는, 일반 합성섬유를 제2 섬유(인조)로 준비하거나 일반 인조 단섬유에 저융점 폴리에스테르 단섬유를 혼합하여 제2 섬유(인조)를 준비할 수 있다

또한, 상기 도 3c(b) 및 도 3c(c)의 실시예의 경우 다양한 산업상 용도로 사용되는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제작 가능성을 염두에 둔 형태로 도 3c(b)에서와 같이, 일반수지와 압출공정(Master Batch)에 사용되고, 도전성 및 고강도 고탄성을 요하는 제품에 주로 사용되고, 보통 길이는 (보통<30㎜ 이하)로 레진 콤파운드용 또는 제지용으로 사용되는 초프파이버(chopped fiber 혹은 Carbon Fiber)을 제2 섬유로 사용할 수 있으며, 이 경우 제2 섬유의 가공단계(S020)는 준비된 초프파이버를 전분가루 (파우더)와 혼합하는 혼합공정을 수행하여, 초프파이버와 전분가루가 혼합된 제2 섬유(인조)로 준비한다.

또한, 제2 섬유로 합성섬유가 사용되는 제2 형태의 실시예에 있어서도 3c(c)와 같이, 보통 섬도의 길이가 7~50마이크로 시판되고 있으며 분말(파우더)형태인 밀 파이버(Milled fiber)를 제2 섬유로 사용할 수 있으며, 이 경우 제2 섬유의 가공단계(S020)는 준비된 밀 파이버를 전분가루 (파우더)와 혼합하는 혼합공정을 수행하여, 밀 파이버와 전분가루가 혼합된 제2 섬유(인조)로 준비한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 레이어 형성단계의 세부 공정의 흐름도이다.

상기 외부 레이어 형성단계(S200)는 상기 볼 가공 처리된 볼형 코어 레이어의 주변에 가공된 제2 섬유를 구형으로 둘러싸고 결속시켜 외부 레이어를 형성하여 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 생성하는 공정으로, 도 4를 참조하면, 본 실시예의 상술한 바와 같이 다양한 방법으로 생성되어 크기 분류된 볼형 코어 레이어를 투입하는 공정(S210), 사전 준비된 접착제를 투입하는 공정(S220), 상기 투입되는 볼형 코어 레이어와 접착제를 혼합하는 접착제 혼합공정(S230), 상기 혼합되는 볼형 코어 레이어와 접착제에 수분을 분사하여 혼합하며 접착제를 젤 형태로 변화시키는 젤화 공정(S240)을 포함하여 수행할 수 있으며, 상기 공정은 동시에 수행될 수 있다.

젤화 공정(S240)에서 볼형 코어 레이어와 혼합된 접착제의 젤화가 완료되면, 준비된 제2 섬유를 투입하는 제2 섬유 투입공정(S250)이 수행되며 동시에 볼형 코어 레이어 혼합된 젤화된 접착제를 통해 상기 볼 가공 처리된 볼형 코어 레이어의 주변에 가공된 제2 섬유가 구형으로 둘러싸고 결속되어 외부 레이어를 형성하도록 하는 혼합·결속 공정(S260)이 포함되어 수행되며, 상기 혼합·결속은 투입되는 제2 섬유와 젤화된 접착제와 볼형 코어 레이어를 상하 좌우 회전하는 방식으로 수행되어 2중 레이어 구조 볼형 섬유가 생성된다.

접착제로는 다양한 천연재료로부터 추출되는 마늘추출제) 혹은 해조류 추출 접착제 및 계면활성 수지 접착제, 전분 파우더가 접착제가 사용될 수 있다. 본 실시예의 경우 상기 접착제로 다양한 천연재료 예컨태 옥수수, 밀, 고구마 감자로 부터 추출되는 전분 파우더가 사용되며, 적절한 양의 물을 혼합한 젤 형태로 가공되어 외부 레이어 형성단계(S200)에서 젤 형태로 볼형 코어 레이어 및 제2 섬유와 혼합되거나 볼형 코어 레이어 및 제2 섬유의 혼합과정에서 분사될 수 있다.

이때 이에 전분 파우더의 첨가 및 혼합을 통해 접착제로서의 기능 외에도 섬유끼리 엉킴 현상을 둔화하거나 조절하여 후술하는 선별단계와는 별도로 균일한 크기의 볼 파이버를 얻을 수 있는 효과를 추가로 얻을 수 있다.

볼 가공된 볼형 코어 레이어는 섬유와 섬유끼리 엉키는 현상으로 가공되며, 이때 특히 일반 합성섬유(Regular Fiber)는 그 현상이 심하므로, 실리콘 파이버(Siliconized fiber) 등을 추가로 사용하여 그 엉킴 현상을 줄이는 방법을 사용한다. 그럼에도 기계의 특성 가령 카랜더(Calendar) 롤(roll) 혹은 작업속도(Rpm)등에 따라 섬유 엉키는 정도의 차이가 각각의 볼형 코어 레이어에 발생한다.

이때 실시예에 따라서는 카랜더(Calendar) 롤(roll) 등의 바닥판에 저열 예컨대 50℃이하의 열을 카랜더(Calendar) 롤(roll) 등의 회전 바닥판에서 공급하는 방식으로 회전시켜 칼렌다 롤의 통과에 의하여 수분의 일부를 제거하고 제1 섬유로 이루어지는 볼형 코어 레이어의 표면 내지 제2 섬유와의 결속부분에 건조된 접착재에 의한 코팅막을 형성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 크기 분류단계 및 건조단계를 설명하기 위한 도면, 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건조단계(S400)를 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 상술한 외부 레이어 형성단계(S200)에서 생성된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 크기 분류단계(S300)에서는 통상 회전방식의 크기 선별기에 의하여 크기 분류를 수행하며, 크기 분류된 각각의 크기의 2 중 레이어 구조 볼형 섬유는 각각의 크기 별 저장소(건조 전)에 저장한다.

이어, 건조단계(S400)에서는 크기 분류된 각각의 크기의 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 각 크기 별도 건조기에 투입하여 각 저장소 별로 건조과정을 수행하며, 2 중 레이어 구조 볼형 섬유의 크기 및 형태에 따라 다양한 건조방법을 선택적으로 사용한다.

도 6을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 건조단계(S400)를 설명하면, 도 6(a)는, (1) 중심부인 코어 레이어(10)를 구성하는 제1 섬유로 합성섬유가 사용되고, 상기 중심부의 외곽을 구형으로 둘러싸는 외부 레이어(20)를 구성하는 제2 섬유로 천연섬유가 사용된 제1 형태의 실시예로서 제2 섬유인 천연섬유로 양모가 사용된 실시예이다.

건조 방식으로 자연식 혹은 인공식 건조방식을 모두 선택적으로 사용할 수 있으며, 이들을 하나 이상 조합한 방식을 사용할 수 있다.

자연식의 경우 실온의 음지(陰地)에서의 순풍에 의한 공기 순환에 의하여 건조하는 방식으로 양모의 열 변형을 방지할 수 있으므로, 양모의 변성이 없다는 점에서 가장 바람직한 방법이며, 기존의 설비의 컨베이어 벨트 상에서 별도의 추가설비 없이도 가능하다는 장점있다. 그러나, 현실적으로는 건조과정에 매우 긴 시간이 소요되어 대량 생산에는 적합하지 않아 경제성이 부족한 단점이 있다.

이에 따라, 밀폐된 챔버 건조 방식으로 밀폐된 챔버에 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 적재하고 양모의 변형이 최소화되는 50℃ 이하의 더운 공기를 하부 분사기 및 이동하는 하나 이상의 분사기를 통해 분사하여 랜덤의 공기순환을 일으켜 건조하는 방식을 사용할 수 있다. 이 경우 기존 원료배합에 사용되는 혼합 믹싱기 설비를 그대로 사용할 수 있는 장점이 있으며, 공기순환에 따라 움직일 수 있는 상대적으로 작은 크기의 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 건조하는 데 적합하다.

또한, 건조기 건조 방식으로 별도의 전용 건조기를 통하여 건조할 수도 있다 이 경우에도 건조기는 양모의 변형이 최소화되는 50℃ 이하의 온도로 설정된다. 이 경우는 상대적으로 큰 크기의 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 건조하는 데 적합하다.

본 실시예의 경우에는 위 자연건조의 장점과 적절한 시간동안의 1차 자연건조 공정을 수행한 후 상대적으로 작은 크기의 2 중 레이어 구조 볼형 섬유는 상술한 밀폐된 챔버 건조 방식으로 건조하고, 상대적으로 큰 크기의 2 중 레이어 구조 볼형 섬유는 전용 건조기 건조 방식으로 건조한다.

이어 건조된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유는 상시 도 5에서와 같이, 크기 분류기로 분류되어 크기 별 저장소(건조 후)에 저장된다.

도 6(b)는 중심부인 코어 레이어(10)를 구성하는 제1 섬유로 천연섬유가 사용되고, 상기 중심부의 외곽을 구형으로 둘러싸는 외부 레이어(20)를 구성하는 제2 섬유로 합성섬유가 사용되는 제2 형태의 실시예로서 합성섬유로 폴리에스테르 단섬유가 사용된 실시예이다.

이 경우 폴리에스테르 단섬유에 저융점 폴리에스테르 단섬유(LM FIBER)가 혼합되었는지 여부에 따라 건조공정을 달리 적용한다.

도 6(b) 좌측 A 공정은 제2 섬유가 저융점 폴리에스테르 단섬유(LM FIBER)가 혼합되지 않은 합성섬유의 경우로 건조단계(S400)는 외부 레이어를 구성하는 제2 섬유간의 결속키는 레진 바인더 도포분사 공정을 포함하여 수행된다. 이어, 건조기 건조 방식으로 건조기를 통하여 건조하며, 레진 바인더의 건조를 위해 70℃~100℃ 이하의 온도로 설정된다.

도 6(b) 우측 B 공정은 저융점 폴리에스테르 단섬유가 혼합된 합성섬유인 경우로 건조단계(S400)는 외부 레이어를 구성하는 제2 섬유간에 포함된 저융점 폴리에스테르 단섬유가 용융되어 혼합된 일반 폴리에스테르 단섬유 또는 일반 합성섬유가 결속되도록 건조기의 온도를 저융점 폴리에스테르 단섬유의 융점 이상의 온도 예컨대 100℃~150℃ 이하의 온도로 설정하여 건조단계를 수행된다.

도 7a은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 후 가공단계를 설명하기 위한 도면, 7b은 본 발명의 일 실시예에 따른 후 가공에 따른 이중 레이어 구조 도면이다.

본 실시예의 경우 상기 건조단계(S400)가 수행되어 건조된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 재처리하여 각각 요구되는 특성 예컨대, 유연성(softness) 및 벌키성(bulkiness) 또는 탄력성내지 형태회복성 등을 조절하는 후 가공단계(S500)을 포함하여 수행될 수 있다.

본 실시예에 있어서 후가공을 선택적으로 사용하여, 유연성(softness) 및 벌키성(bulkiness) 등 특성을 조절하는 것이 가능하다.

[온수 처리]

천연섬유 중 동물성 섬유 예컨태, 양모(Wool), 실크(Silk),카멜(Camel)는 삶는 공정(Boiling) 등 온수 내에 일정시간 담가 적시는 온수 처리를 수행하면, 수축 즉, 자연적인 뭉침형상 및 권축현상이 발생하며, 이후 제품이 건식방법 또는 습식방법의 세탁시에도 변형이 적어져 안정성을 세탁에 안정성을 가지게 되므로 통상의 후가공 공정으로 사용된다. 참고로, 양모는 습식세탁의 경우 알카리성 세제가 포함된 물속에서 수축이 일어나기 쉽고, 세제는 중성세제로 세탁하는 것이 안전하고, 세탁용수는 경수를 피하고 온도는 30~35°의 물을 사용하는 것이 일반적이다.

참고로, 권축(Crimp)은 섬유가 길이 방향으로 물결 모양을 하고 있거나 꼬여있는 상태이며 섬유에 권축이 있으면 일반적으로, 방적성, 압축탄성, 마찰 강도 등 향상되고, 보온성, 통기성, 투습성, 촉감 등이 양호해 지며. 양모에는 천연적인 권축이 있으며, 인조 섬유의 경우에는 기계적인 방법과 화학적인 방법으로 권축을 제공한다.

또한, 볼형 코어 레이어의 표면 내지 제2 섬유와의 결속부분에 건조된 접착재에 의한 코팅막을 강화시키고 소수성이 증가하는 효과를 갖는다.

이의 적용을 위하여 출원인의 실험결과 하기 [표1]과 같은 결과를 가져왔다.

[표 1] 조건: 100℃끊는 물 10분

이를 통해 특히 양모 섬유가 적용되는 경우 삶는 공정((Boiling)에 의한 자연적인 뭉침형상 및 권축현상을 활용하여 본 발명 또는 본 발명의 (1) 중심부인 코어 레이어(10)를 구성하는 제1 섬유로 합성섬유가 사용되고, 상기 중심부의 외곽을 구형으로 둘러싸는 외부 레이어(20)를 구성하는 제2 섬유로 천연섬유가 사용된 제1 형태의 실시예에 제2 섬유인 천연섬유로 양모섬유가 적용되는 경우 후 가공 공정에 삶는 공정((Boiling)을 포함하여 수행하여 자연적인 뭉침형상 및 권축현상을 이용하고 섬유상의 잔여 전분 성분의 제거를 통해 외부 레이어의 양모의 유연성(softness)을 향상시키면서도 외부 레이어와 코어 레이어를 결속시키는 전분 성분을 안정화시키는 것을 달성할 수 있음이 고려된다.

합성섬유에 대하여는 기계적으로 권축현상을 발생하여야 하는 특성상 후가공방식으로 온수 처리만을 사용하는 것은 도 7a(a)의 (1) 중심부인 코어 레이어(10)를 구성하는 제1 섬유로 합성섬유가 사용되고, 상기 중심부의 외곽을 구형으로 둘러싸는 외부 레이어(20)를 구성하는 제2 섬유로 천연섬유가 사용된 제1 형태의 실시예에 대하여 적용되는 것이 바람직하며, 제2 형태의 실시예의 경우에는 후술하는 온수 처리 방식과 초음파 적용 방식이 병행처리될 수 있다.

제1 형태의 실시예에 외부 레이어의 소재로 제2 섬유인 천연섬유로 양모섬유가 적용된 경우 특히, 보일링에 의하여 뭉침형상 및 권축현상에 의하여 외부 레이어의 탄력성을 증가시키켜 탄력성이 요구되는 경우, 후가공단계로 도 7a(a) 좌측에서와 같이 50℃~100℃ 이하의 온도를 설정하여 온수 처리를 수행한다.

[초음파 처리]

한편, 초음파세정은 피세정물에 부착된 오염물질을 물리적(초음파), 화학적 수단(세제)을 이용하여 제거하고, 이것을 다시 부착되지 않게 하는 것이다. 이때 세정의 매체는 “물”이며 초음파가 피세정물(워크)에 붙어있는 이물을 액체 중에 유화 확산하면서 피세정물의 표면을 세척하여, 피세정물로부터 박리시키는 물리적인 힘을 작용시켜, 세정을 돕는 역할을 한다.

이는 초음파에 의하여 액체가 가속되어 정압이 어느 한계의 압력보다 내려가면 캐비티(기포)가 통상 기포 중심에서 발생하고 다음으로 감속되어 정압이 올라가면 기포는 붕괴하는 원리로 진동 및 검품을 제공하는 원리를 이용한 것이다.

섬유 상 또는 섬유 내의 접착제의 잔여 전분 성분의 제거를 통해 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 후가공에 적용되어 코어 레이어 및 외부 레이어의 각각 요구되는 특성 예컨대, 유연성(softness) 및 벌키성(bulkiness) 또는 탄력성 내지 형태회복성 등을 조절하는 방식으로 적용될 수 있으며, 별도로 적정온도로 삶는 방식을 함께 적용할 수 있다.

초음파 세정에 사용되는 주파수로, 초음파로 68㎑ 이하의 ㎑ 저주파대역과 100㎑~500㎑대의 고주파대역, 1㎒이상의 초고주파대역을 고려할 수 있으며, 초음파의 세정은 물 분자가 가속되어 피세정물을 두들겨 기포의 충격력으로 세정하는 방식으로, 통상은 주파수가 높아질 수록 세정력이 증가하는 것으로 예상된다.

초음파의 주파수는 고주파일수록 캐비티의 발생 강도는 낮아지며, 기포의 크기가 미세해지므로 정밀세척의 효과 및 소음이 적어지는 특성을 가지며, 케비티 발생 강도와 침투력과는 반비례 관계이므로 효율적인 주파수의 선정이 요구되어, 특히 양모의 직경이나 중공섬유의 구멍의 직경(즉 입경) 0.4㎛ 이상(↑)는 28㎑ 입경이 0.1이하(↓) 300㎑ 이상(↑) 그 사이는 40㎑ 효과적일 것으로 예상되었다.

이에 따라, 제2 섬유로 천연섬유가 사용된 제1 형태의 실시예가 제1 섬유는 합성섬유가 사용되고 제2 섬유로 양모가 선택된 실시예로 섬유의 굵기 즉, 양모의 굵기(메리노울: 섬도≤21.5μ, 양모 : 섬도 ≥21.5μ)를 고려하여 실험에 사용 되는 초음파로 40㎑의 저주파대역의 초음파을 적용하였다.

이의 세정 효과를 살펴보기 위하여 하기 표2에서와 같이 화확물질 내지 잔여물이 섬유상에서 제거되는 것이 확인되었으며 이를 통해 코어 레이어 및 외부 레이어의 각각 요구되는 특성 중 특히 유연성(softness)이 증가됨을 예측및 확인할 수 있다.

[표2]초음파 세척기(10분 4회)통한 “화학물질”(아크릴 바인더: 용제율30%)세척 결과, 장치명:Power Sonic 505(40㎑)/온도:Max 60℃

도 7a(a)의 (1) 중심부인 코어 레이어(10)를 구성하는 제1 섬유로 합성섬유가 사용되고, 상기 중심부의 외곽을 구형으로 둘러싸는 외부 레이어(20)를 구성하는 제2 섬유로 천연섬유가 사용된 제1 형태의 실시예에 대하여 제2 섬유로 양모가 사용된 경우 도 7a(a)의 우측에서와 같이, 소프트성이 특히 요구되는 경우 온수 처리 방식과 초음파 적용 방식이 병행처리되어 권축에 의한 탄력성과 함께 소프트성을 가지도록 후가공 처리된다.

본 실시예에 있어서, 25℃~100℃ 이하의 온도를 설정하여 온수 처리함과 동시에 40Hz 이상의 초음파가 적용되어 진동과 거품작용이 후가공에 적용되었다.

도 7a(b)의 (2) 중심부인 코어 레이어(10)를 구성하는 제1 섬유로 천연섬유가 사용되고, 상기 중심부의 외곽을 구형으로 둘러싸는 외부 레이어(20)를 구성하는 제2 섬유로 합성섬유가 사용되는 제2 형태의 실시예는 도 7a(b)에서와 같이, 온수 처리과 초음파 적용 방식을 병행처리하여 요구되는 탄력성과 함께 소프트성을 가지도록 후가공된다.

온수 처리 방식과 함께 초음파 적용 방식의 효과에 대하여는 다음과 같은 비교 실험이 있었다.

[표3] 실험-1: 실험측정-미지근한 온수(15℃이하) + 음지(陰地)자연건조 통풍방식

[표4]초음파 세척기(40㎑)에 의한 진동(Vibration)+ 온수 처리(25℃~100℃)+음지(陰地)자연건조 통풍방식

위 초음파를 부가한 실험을 통하여 초음파 처리의 부가에 의하여 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 특성을 조절할 수 있음을 확인하였으며, 제1 형태의 실시예에 외부 레이어의 소재로 제2 섬유인 천연섬유로 양모섬유가 적용된 경우 구(救) 혹 원(圓)의 지름은 약 4,25%나 더 수축함으로써, 기존의 혼섬화 방식의 볼 파이버 보다 탄력성을 더 갖으며, 소프트성도 동반됨을 실험적으로 확인하였으며, 이는 내외부분의 섬유의 결속력이 증대되고, 상기 [표2]에서와 같은 외부 레이어 양모의 비늘구조를 형성함으로써 양모의 섬유가 더 결속되고, 합성섬유 부분인 구심(救芯) 즉 코어 레이어는 부분은 벌키성을 가진 공간형태를 구성함으로써 폭신한 감각과 느낌의 구조의 2중적 볼 파이버를 구성한 것으로 평가된다.

제2 형태의 실시예에 있어서는 구(救) 혹 원(圓)의 지름은 약 11.3%나 더 수축하였음을 보여주며, 기존의 혼섬화 방식의 볼 파이버 보다 탄력성을 더 갖으며, 소프트성도 동반됨을 실험적으로 확인하였으며, 이는 내외부분의 섬유의 결속력이 증대되고, 상기 [표2]에서와 같은 내부 코어 레이어 양모의 비늘구조를 형성함으로써 양모의 섬유가 더 결속되고, 합성섬유 부분인 외부 레이어 부분은 벌키성을 가진 공간형태를 구성함으로써 폭신한 감각과 느낌의 구조의 2 중적 볼 파이버를 구성한 것으로 평가된다.

이에 따라, 위와 같은 실험을 통하여 본 발명은 건조단계(S400)가 수행되어 건조된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 재처리하여 각각 요구되는 특성 예컨대, 유연성(softness) 및 벌키성(bulkiness) 또는 탄력성 내지 형태회복성 등을 조절하는 후 가공단계(S500)에서, 온수 처리와 초음파 처리의 하나 이상을 선택적으로 사전 설정된 조건으로 병행하여 처리함으로써, 도 7b에서와 같이 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 섬유의 각 2중 레이어의 권축과잔여물 제거효과를 조절하여 이에 따른 요구되는 유연성(softness) 및 벌키성(bulkiness) 내지 탄력성 등 특성을 조절하는 것이 가능함을 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 : 볼형 코어 레이어
20 : 외부 레이어

Claims

합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법에 있어서,
가공된 제1 섬유를 볼 가공 처리하는 볼형 코어 레이어 형성단계(S100),
상기 볼 가공 처리된 볼형 코어 레이어의 주변에 가공된 제2 섬유를 구형으로 둘러싸고 결속시켜 외부 레이어를 형성하여 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 생성하는 외부 레이어 형성단계(S200),
외부 레이어 형성단계(S200)에서 생성되는 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 크기에 따라 선별하여 분류하는 크기 분류단계(S300),
상기 크기 분류된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 건조하는 건조단계(S400)를 포함하여,
상기 제1 섬유는 합성섬유 또는 천연섬유 중 선택된 하나로 가공되며, 상기 제2 섬유는 상기 합성섬유 또는 천연섬유 중 선택된 제1 섬유와는 다른 하나로 가공되는 것을 특징으로 하는 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법..
청구항 1에 있어서,
상기 제1 섬유는 합성섬유이고 상기 제2 섬유는 천연섬유로, 상기 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 합성섬유의 볼형 코어 레이어를 형성하며, 상기 외부 레이어 형성단계(S200)는 상기 합성섬유의 볼형 코어 레이어를 구형으로 둘러싸는 천연섬유의 외부 레이어를 형성하는 것을 특징으로 하는 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법..
청구항 2에 있어서,
상기 제1 섬유는 고융점 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유(Low Melting Fiber; LM Fiber)가 혼합된 혼합 합성섬유가 사용되며, 사전 준비단계(S000)는 고융점 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유(Low Melting Fiber; LM Fiber)를 혼합하는 공정을 포함하며,
상기 제2 섬유는 양모를 처리하여 양모 단 섬유로 가공한 양모 필러가 천연섬유로 사용되며, 사전 준비단계(S000)는 양모를 단 섬유로 가공하는 공정을 포함하고,
상기 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 상기 혼합 합성섬유가 엉키어 형성된 볼형 코어 레이어를 형성하며, 상기 외부 레이어 형성단계(S200)는 상기 합성섬유의 볼형 코어 레이어를 구형으로 둘러싸는 양모섬유의 외부 레이어를 형성하는 것을 특징으로 하는 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법..
청구항 3에 있어서,
상기 외부 레이어 형성단계(S200)는,
볼형 코어 레이어를 투입하는 공정(S210),
사전 준비된 접착제를 투입하는 공정(S220),
상기 투입되는 볼형 코어 레이어와 접착제를 혼합하는 접착제 혼합공정(S230),
상기 혼합되는 볼형 코어 레이어와 접착제에 수분을 분사하여 혼합하며 접착제를 젤 형태로 변화시키는 젤화 공정(S240),
상기 젤화 공정(S240)에서 볼형 코어 레이어와 혼합된 접착제의 젤화가 완료되면, 준비된 제2 섬유를 투입하는 제2 섬유 투입공정(S250) 및,
볼형 코어 레이어에 혼합된 젤화된 접착제를 통해 상기 볼 가공 처리된 볼형 코어 레이어의 주변에 가공된 제2 섬유가 구형으로 둘러싸고 결속되어 외부 레이어를 형성하도록 하는 혼합·결속 공정(S260)을 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 건조단계(S400)가 수행되어 건조된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 재처리하여 각각 요구되는 특성을 조절하는 후 가공단계(S500)을 포함하여, 상기 후 가공단계(S500)는,
상기 건조된 2 중 레이어 볼형 섬유를 일정시간 온수에 적시도록 담그는 온수 처리과정을 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 후 가공단계(S500)는, 볼형 섬유를 일정시간 온수에 적시도록 담그고, 사전 설정된 초음파를 부가하는 초음파 처리과정을 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 섬유는 천연섬유이고 상기 제2 섬유는 합성섬유로, 상기 볼형 코어 레이어 형성단계(S100)는 천연섬유의 볼형 코어 레이어를 형성하며, 상기 외부 레이어 형성단계(S200)는 상기 천연섬유의 볼형 코어 레이어를 구형으로 둘러싸는 합성섬유의 외부 레이어를 형성하며,
상기 제1 섬유는 양모를 처리하여 양모 단 섬유로 가공한 양모 필러가 천연섬유로 사용되며, 사전 준비단계(S000)는 양모를 단 섬유로 가공하는 공정을 포함하고,
상기 제2 섬유는 고융점 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유(Low Melting Fiber; LM Fiber)가 혼합된 혼합 합성섬유가 사용되며, 상기 사전 준비단계(S000)는 고융점 폴리에스테르 단섬유와 저융점 폴리에스테르 단섬유(Low Melting Fiber; LM Fiber)를 혼합하는 공정을 포함하며,
상기 건조단계(S400)는, 상기 저융점 폴리에스테르 단섬유의 융점 이상의 온도로 수행되는 것을 특징으로 하는 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 건조단계(S400)가 수행되어 건조된 2 중 레이어 구조 볼형 섬유를 재처리하여 각각 요구되는 특성을 조절하는 후 가공단계(S500)을 포함하여,
상기 후 가공단계(S500)는, 상기 볼형 섬유를 일정시간 온수에 적시도록 담그고, 사전 설정된 초음파를 부가하는 초음파 처리과정을 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 합성섬유의 레이어와 천연섬유 레이어를 포함하는 이중 레이어 구조의 볼형 섬유 충전재의 제조방법.
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