KR102473460B1 - 수세미의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본원은 수세미 제조 장치를 이용한 수세미의 제조 방법에 대한 것이다.
Description
본원은 수세미의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수세미는 물 및 세제에 적신 후 식기에 묻은 오염 물질을 문질러서 제거하는 세척 도구이다. 그러나, 수세미를 사용하여 세척할 때 음식물 찌꺼기 등이 수세미 표면에 부착된 상태로 존재하고, 수세미 내부에서 물이 빠지지 않을 경우 수세미 내부에서 곰팡이나 세균 등이 번식하는 문제가 발생하였다.
또한, 수세미는 식기의 재질에 따라 스테인리스 스틸 재질의 철 수세미와 고분자 재질의 폴리에스테르 수세미로 나뉘며, 철 수세미는 얇은 철사에 의해 내부에 음식물 찌꺼기가 낄 경우 상기 음식물 찌꺼기가 고정되어 빼내기 어렵고, 폴리에스테르 수세미는 소수성 표면에 의해 내부에서 물이 응집되어 수세미에서 물이 제거되지 않는 문제가 있다.
본원의 배경이 되는 기술인 한국공개특허공보 제 2018-0055304 호는 세척용 항균 수세미를 개시하고 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 수세미 제조 장치 및 이를 활용한 수세미의 제조 방법을 제공한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 일측면에 원형 경로 및 상기 원형 경로 주변에 형성된 환형 경로를 포함하고, 타측면에 상기 원형 경로 및 환형 경로의 경계가 사라지는 통합 경로를 포함하는 경로부, 상기 경로부의 일측면을 포함하고, 폴리에스테르가 주입되어 상기 폴리에스테르를 용융 압출하는 용융 압출부, 상기 경로부의 타측면을 포함하고, 상기 융용 압출된 폴리에스테르를 공냉시켜 폴리에스테르 섬유를 제조하는 공냉부, 상기 공냉부와 연결되고, 상기 폴리에스테르 섬유를 친수성기 및 소수성기를 포함하는 코팅재로서 코팅하여 수세미 섬유를 제조하는 코팅부, 및 상기 수세미 섬유를 재봉하는 재봉부 또는 상기 수세미 섬유를 권취 추출하는 권취부를 포함하는 수세미 제조부를 포함하는 수세미 제조 장치를 이용한 수세미의 제조 방법에 있어서,
상기 용융 압출부를 통해 폴리에스테르를 용융 압출하는 단계, 상기 공냉부를 통해 상기 용융된 폴리에스테르를 냉각하여 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계, 상기 코팅부에 상기 폴리에스테르 섬유를 주입하는 단계, 상기 폴리에스테르 섬유 상에, 친수성기 및 소수성기를 포함하는 코팅재로서 코팅하여 수세미 섬유를 제조하는 단계, 및 상기 수세미 섬유를 상기 수세미 제조부 상에 투입하고 재봉 또는 권취하여 수세미를 제조하는 단계를 포함하는 것인, 수세미의 제조 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계는, 상기 원형 경로 상에 스테인리스 스틸 섬유를 통과시키고, 상기 환형 경로 상에 상기 폴리에스테르를 용융 압출시키는 단계, 및 상기 통합 경로 상에 위치한 스테인리스 스틸 및 용융 압출된 폴리에스테르를 냉각하여 중심부에 스테인리스 스틸을 포함하고 주변부에 폴리에스테르를 포함하는 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에스테르를 용융 압출하는 단계는, 60℃ 내지 80℃ 에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 수세미 섬유를 제조하는 단계는, 폴리비닐리덴클로라이드 및 폴리옥시에틸렌메타크릴레이트를 중합하여 상기 코팅재를 형성하는 단계, 상기 코팅재를 THF(tetrahydro furan) 상에 용해시키는 단계, 및 상기 코팅재가 용해된 THF 를 상기 폴리에스테르 섬유 상에 도포하고 열처리하여 상기 THF 를 제거하는 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 수세미 섬유를 권취하는 단계는, 상기 권취부 내부에 포함된 구불구불한 경로 상에 상기 수세미 섬유를 통과시키면서, 열처리하는 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열처리하는 단계는 40℃ 내지 55℃ 에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 공냉부는 상기 용융된 폴리에스테르를 10℃ 내지 30℃ 의 공기로서 냉각하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본원의 제 2 측면은, 상기 제 1 측면에 따른 수세미의 제조 방법이 수행되는 수세미 제조 장치에 있어서,
일측면에 원형 경로 및 상기 원형 경로 주변에 형성된 환형 경로를 포함하고, 타측면에 상기 원형 경로 및 환형 경로의 경계가 사라지는 통합 경로를 포함하는 경로부, 상기 경로부의 일측면을 포함하고, 폴리에스테르가 주입되어 상기 폴리에스테르를 용융 압출하는 용융 압출부, 상기 경로부의 타측면을 포함하고, 상기 융용 압출된 폴리에스테르를 공냉시켜 폴리에스테르 섬유를 제조하는 공냉부, 상기 공냉부와 연결되고, 상기 폴리에스테르 섬유를 친수성기 및 소수성기를 포함하는 코팅재로서 코팅하여 수세미 섬유를 제조하는 코팅부, 및 상기 수세미 섬유를 재봉하는 재봉부 또는 상기 수세미 섬유를 권취 추출하는 권취부를 포함하는 수세미 제조부를 포함하는 것인, 수세미 제조 장치에 대한 것이다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
본원에 따른 수세미의 제조 방법은, 표면이 양친매성 고분자로 코팅된 수세미를 제조하는 것으로서, 설거지 과정에서 수세미에 적셔진 물이 빠르게 제거될 수 있어 건조 속도가 빠른 수세미를 제조할 수 있다.
또한, 상기 수세미의 제조 방법은, 내부에 스테인리스 스틸을 포함할 수 있는 수세미를 제조할 수 있으며, 이로 인해 단순히 폴리에스테르 재질의 수세미에 비해 내구성이 우수하고, 폴리에스테르가 제거되더라도 철 수세미로서 기능할 수 있어 재사용이 가능하다.
또한, 상기 수세미의 제조 방법은, 수세미 섬유를 합성한 후 권취 또는 재봉질하여 수세미를 제조하기 때문에, 원하는 용도 및 모양에 맞추어 맞춤형으로 수세미를 제조할 수 있다.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 수세미 제조 장치의 모식도이다.
도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 경로부의 모식도이다.
도 3 은 본원의 일 구현예에 따른 수세미의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4 는 본원의 일 구현예에 따른 수세미 섬유의 단면도이다.
도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 경로부의 모식도이다.
도 3 은 본원의 일 구현예에 따른 수세미의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4 는 본원의 일 구현예에 따른 수세미 섬유의 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
이하, 본원의 수세미의 제조 방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 일측면에 원형 경로(110) 및 상기 원형 경로(110) 주변에 형성된 환형 경로(120)를 포함하고, 타측면에 상기 원형 경로(110) 및 환형 경로(120)의 경계가 사라지는 통합 경로(130)를 포함하는 경로부(100), 상기 경로부(100)의 일측면을 포함하고, 폴리에스테르가 주입되어 상기 폴리에스테르를 용융 압출하는 용융 압출부(200), 상기 경로부(100)의 타측면을 포함하고, 상기 융용 압출된 폴리에스테르를 공냉시켜 폴리에스테르 섬유를 제조하는 공냉부(300), 상기 공냉부(300)와 연결되고, 상기 폴리에스테르 섬유를 친수성기 및 소수성기를 포함하는 코팅재(30)로서 코팅하여 수세미 섬유(1)를 제조하는 코팅부(400), 및 상기 수세미 섬유(1)를 재봉하는 재봉부 또는 상기 수세미 섬유(1)를 권취 추출하는 권취부를 포함하는 수세미 제조부(500)를 포함하는 수세미 제조 장치(미도시)를 이용한 수세미의 제조 방법에 있어서,
상기 용융 압출부(200)를 통해 폴리에스테르를 용융 압출하는 단계, 상기 공냉부(300)를 통해 상기 용융된 폴리에스테르를 냉각하여 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계, 상기 코팅부(400)에 상기 폴리에스테르 섬유를 주입하는 단계, 상기 폴리에스테르 섬유 상에, 친수성기 및 소수성기를 포함하는 코팅재(30)로서 코팅하여 수세미 섬유(1)를 제조하는 단계, 및 상기 수세미 섬유(1)를 상기 수세미 제조부(500) 상에 투입하고 재봉 또는 권취하여 수세미를 제조하는 단계를 포함하는 것인, 수세미의 제조 방법을 제공한다.
본원에 따른 수세미는 음식물이나 기름기 등이 묻은 그릇이나 접시 등을 깨끗하게 하기 위해 사용하는 것으로서, 세제 또는 물에 의해 희석된 세제와 함께 사용되는 것이다. 이러한 수세미는 폴리에스테르, 아크릴, 스테인리스 스틸 등의 재질이 있다.
본원에 따른 수세미의 제조 방법은, 폴리에스테르 재질의 수세미를 제조하는 것으로서, 내부에 스테인리스 스틸 섬유(10)가 존재하여 일반적인 폴리에스테르 재질의 수세미보다 강도가 우수하고, 폴리에스테르 재질이 제거되면 일반적인 철 수세미로서도 사용가능하다. 또한, 상기 폴리에스테르 재질의 표면에는 소수성기가 위치하기 때문에 종래의 폴리에스테르 재질의 수세미와 달리 기름기의 제거가 유리하다.
상기 수세미의 제조 방법은 일측면에 원형 경로(110) 및 상기 원형 경로(110) 주변에 형성된 환형 경로(120)를 포함하고, 타측면에 상기 원형 경로(110) 및 환형 경로(120)의 경계가 사라지는 통합 경로(130)를 포함하는 경로부(100), 상기 경로부(100)의 일측면을 포함하고, 폴리에스테르가 주입되어 상기 폴리에스테르를 용융 압출하는 용융 압출부(200), 상기 경로부(100)의 타측면을 포함하고, 상기 융용 압출된 폴리에스테르를 공냉시켜 폴리에스테르 섬유를 제조하는 공냉부(300), 상기 공냉부(300)와 연결되고, 상기 폴리에스테르 섬유를 친수성기 및 소수성기를 포함하는 코팅재(30)로서 코팅하여 수세미 섬유(1)를 제조하는 코팅부(400), 및 상기 수세미 섬유(1)를 재봉하는 재봉부 또는 상기 수세미 섬유(1)를 권취 추출하는 권취부를 포함하는 수세미 제조부(500)를 포함하는 수세미 제조 장치를 이용하는 것일 수 있다.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 수세미 제조 장치이고, 도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 경로부(100)이고, 도 3 은 본원의 일 구현예에 따른 수세미의 제조 방법의 순서도이며, 도 4 는 본원의 일 구현예에 따른 수세미 섬유(1)의 단면도이다. 이와 관련하여, 도 2 의 (a) 는 상기 경로부(100)의 일측면의 단면도이고, (b) 는 상기 경로부(100)의 타측면의 단면도이며, (c) 는 상기 경로부(100)를 사선에서 본 도면으로 상기 경로부(100)는 일측면과 타측면 사이에서 원형 경로(110) 및 환형 경로(120)를 구분하는 경계가 사라지는 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 수세미 섬유(1)는 스테인리스 스틸 섬유(10), 폴리에스테르 코팅부(20), 및 코팅재(30)로 이루어진 것으로서, 상기 수세미 섬유(1)에서 코팅재(30)가 없는, 즉 스테인리스 스틸 섬유(10) 및 폴리에스테르 코팅부(20)만이 존재하는 경우 폴리에스테르 섬유(미도시)라고 칭할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 경로부(100)는 일측면에 원형 경로(110) 및 상기 원형 경로(110) 주변에 형성된 환형 경로(120)를 포함하고, 타측면에 상기 원형 경로(110) 및 환형 경로(120)의 경계가 사라지는 통합 경로(130)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
먼저, 용융 압출부(200)를 통해 폴리에스테르를 용융 압출하였다 (S100).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 용융 압출부(200)는, 상기 경로부(100)의 일측면으로 물질을 주입하고, 주입된 물질을 상기 경로부(100)의 타측면 방향으로 방출하기 위한 가압부 및 상기 환형 경로(120)의 외부에 위치하여 상기 경로부(100)의 일측면으로 주입되는 물질을 열처리하는 열처리부를 포함할 수 있다. 이 때 상기 가압부는 상기 열처리부 또는 상기 수세미 제조 장치와 독립된 형태로 존재할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계는, 상기 원형 경로(110) 상에 스테인리스 스틸 섬유(10)를 통과시키고, 상기 환형 경로(120) 상에 상기 폴리에스테르를 용융 압출시키는 단계, 및 상기 통합 경로(130) 상에 위치한 스테인리스 스틸 섬유(10) 및 용융 압출된 폴리에스테르 코팅부(20)를 냉각하여 중심부에 스테인리스 스틸 섬유(10)를 포함하고 주변부에 폴리에스테르 코팅부(20)를 포함하는 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이 때, 상기 폴리에스테르 코팅부(20)는 스테인리스 스틸 섬유(10)에 형성된 것으로서, 공냉부(300)를 통과하기 전에는 용융된 상태로 존재하고, 공냉부(300)를 통과하면 폴리에스테르의 재질로 존재할 수 있다. 이 때, 수세미 섬유(1)에서 폴리에스테르인 부분을 폴리에스테르 코팅부(20)라고 칭하는 것으로서, 공정 진행 단계에 따라 용융되어있거나, 겔화되어 있거나, 또는 경화된 상태로 존재할 수 있다.
이와 관련하여, 상기 용융 압출부(200)는 경로부(100)의 일측면을 포함하는 것으로서, 원형 경로(110) 및 상기 원형 경로(110) 주변에 형성된 환형 경로(120)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 폴리에스테르는 상기 원형 경로(110) 및/또는 상기 환형 경로(120) 중 적어도 하나에 공급될 수 있으며, 상기 폴리에스테르가 원형경로 및 환형경로 양측에 공급될 경우 순수한 폴리에스테르 섬유가 형성될 수 있고, 상기 폴리에스테르가 상기 환형 경로(120)에 공급되면서, 원형 경로(110) 내부에 스테인리스 스틸 섬유(10)가 배치되어 있을 경우, 상기 폴리에스테르 코팅부(20)의 내부에는 스테인리스 스틸이 심지 역할을 하는 섬유로 형성될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 스테인리스 스틸 섬유(10)는 상기 원형 경로(110)를 통과하는 상태로 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 폴리에스테르를 상기 환형 경로(120) 내부에 주입하면서 동시에 상기 스테인리스 스틸 섬유(10)를 상기 원형 경로(110) 내부에 주입할 경우, 상기 폴리에스테르는 용융 압출부(200)에서 이루어지는 열처리에 의해 점성을 갖는 겔과 같은 형태가 될 수 있으며, 상기 점성은 후술할 통합 경로(130)의 입구에서 원형 경로(110)의 출구, 즉 스테인리스 스틸 섬유(10)가 방출을 방해할 수 있다. 따라서, 스테인리스 스틸 섬유(10)를 먼저 원형 경로(110)를 통과하는 상태로 배치한 후 환형 경로(120) 상에 폴리에스테르를 주입함으로써 상기 겔화된 폴리에스테르가 원형 경로(110)의 출구를 막는 문제를 방지할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에스테르는 폴리젖산(Poly lactic acid)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에스테르를 용융 압출하는 단계는, 60℃ 내지 80℃ 에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 열처리부에 의해 상기 환형 경로(120) 상에 주입되는 폴리에스테르는 60℃ 내지 80℃ 로 가열될 수 있으며, 상기 폴리젖산의 유리 전이 온도는 약 50℃ 임을 감안하면, 상기 환형 경로(120)를 통과하면서 열처리되는 폴리에스테르는 점성을 갖는 끈적끈적한 액체 형태로 주입될 수 있다. 후술하겠지만, 상기 통합 경로(130)에서는 상기 환형 경로(120)와 원형 경로(110)의 경계가 사라지기 때문에, 상기 점성을 갖는 폴리에스테르는 상기 스테인리스 스틸 섬유(10)와 접촉하고, 이어서 공냉부(300)에 의해 냉각될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 용융 압출부(200)는 경로부(100)의 일 측면을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 상기 경로부(100)의 일측면과, 상기 경로부(100)의 타측면 사이의 경계(도 2 의 (c) 의 중앙 점선 영역)는 상기 용융 압출부(200)의 가장 끝 부분, 상기 공냉부(300)의 시작 부분, 또는 이들의 사이에 존재할 수 있다.
이어서, 상기 공냉부(300)를 통해 상기 용융된 폴리에스테르를 냉각하여 폴리에스테르 섬유를 제조한다 (S200). 이와 관련하여, 상기 용융된 폴리에스테르는 용융된 상태로 존재하는 폴리에스테르 코팅부(20)로서, 유리 전이 온도를 초과하는 온도로 가열되어 일반적인 고체와 달리 점성을 갖도록 겔화된 폴리에스테르, 구체적으로 겔화된 폴리젖산을 의미한다.
상술하였듯, 상기 폴리에스테르 섬유는, 중심부에 배치된 스테인리스 스틸 섬유(10) 및 상기 스테인리스 스틸 섬유(10)의 주변부에 배치된 용융된 후 냉각된 폴리에스테르 코팅부(20)를 포함할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 공냉부(300)는 상기 경로부(100)의 타측면을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 상기 타측면의 통합 경로(130)는, 중심부에 배치된 스테인리스 스틸 섬유(10) 및 주변부에 배치된 용융된 폴리에스테르를 포함하는 것으로서, 상기 공냉부(300)는 상기 스테인리스 스틸 섬유(10)의 표면에 배치된 폴리에스테르 코팅부(20)를 유리 전이 온도 이하로 냉각시키는 역할을 수행한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 공냉부(300)는 상기 용융된 폴리에스테르를 10℃ 내지 30℃ 의 공기로서 냉각하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 공냉부(300)에서 상기 폴리에스테르 코팅부(20)는 냉각될 수 있다.
상기 공냉부(300)는 상기 경로부(100)의 타측면을 포함하는 것으로서, 상기 경로부(100)에 10℃ 내지 30℃ 의 공기를 지속적으로 공급할 수 있다. 바람직하게는, 상기 경로부(100)에 공급되는 공기의 온도는 20℃ 일 수 있다.
상기 경로부(100)는 금속 재질일 수 있으며, 상기 경로부(100)의 일측면에서 수행되는 열처리 과정에서도 형태가 변형되지 않으면서 상기 용융된 폴리에스테르에 영향을 주지 않을 수 있다. 이러한 경로부(100)에 열처리 온도보다 상대적으로 낮은 공기를 공급할 경우, 상기 경로부(100)의 내부(즉 환형 경로(120) 또는 통합 경로(130))에 배치된 폴리에스테르 코팅부(20)의 열이 상기 경로부(100)를 거쳐 상기 공기로 전달됨으로써 상기 폴리에스테르 코팅부(20)가 서서히 냉각될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 공냉부(300)에서 상기 용융된 폴리에스테르를 냉각하는 공기의 온도가 10℃ 미만인 경우, 상기 폴리에스테르 코팅부(20)가 빠르게 냉각되어 제조된 폴리에스테르 섬유의 연성이 부족할 수 있고, 공기의 온도가 30℃ 이상일 경우 폴리에스테르의 냉각에 지나치게 오랜 시간이 소요될 수 있다.
이와 관련하여, 상기 경로부(100)는 금속 재질로서, 내부(즉 용융된 폴리에스테르)와 외부(공냉부(300)의 공기) 사이의 열 교환이 이루어질 뿐, 외부 환경의 습기나 공기 등이 내부 환경으로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 즉, 상기 경로부(100)에 공급되는 공기는 상기 경로부(100)의 표면에 공급되어 폴리에스테르 코팅부(20)를 간접적으로 냉각할 수 있고, 직접 냉각할 경우 바람에 의해 폴리에스테르 섬유의 단면이 울퉁불퉁한 표면을 갖는 원형으로 변형될 수 있다.
상기 폴리에스테르 섬유의 스테인리스 스틸 섬유(10)는, 폴리에스테르 섬유의 지지대 역할을 수행할 수 있다. 후술하겠지만, 본원에 따른 수세미는 상기 폴리에스테르 섬유로부터 제조된 수세미 섬유(1)를 가공하여 제조되었기 때문에, 일상적으로 설거지를 하는 과정에서 코팅재(30)가 벗겨진 후, 일반적인 폴리에스테르 재질의 수세미와 같이 사용할 수 있으며, 상기 폴리에스테르 섬유의 겉면, 즉 폴리에스테르 코팅부(20)가 제거되면 스테인리스 스틸 섬유(10)가 노출되어 철 수세미로서 사용될 수 있다.
이어서, 상기 코팅부(400)에 상기 폴리에스테르 섬유를 주입한다 (S300).
상기 폴리에스테르 섬유가 주입되는 상기 코팅부(400)는, 상기 경로부(100)의 타측면과 연결되어 있을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 경로부(100)는 도 1 과 같이, 용융 압출부(200), 공냉부(300), 및 코팅부(400)를 관통할 수 있다.
이어서, 상기 폴리에스테르 섬유 상에, 친수성기 및 소수성기를 포함하는 코팅재(30)로서 코팅하여 수세미 섬유(1)를 제조한다 (S400).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 수세미 섬유(1)를 제조하는 단계는, 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC) 및 2-하이드록시에틸아크릴레이트 (2-hydroxyethyl acrylate, HEA)를 중합하여 상기 코팅재(30)를 형성하는 단계, 상기 코팅재(30)를 THF(tetrahydro furan) 상에 용해시키는 단계, 및 상기 코팅재(30)가 용해된 THF 를 상기 폴리에스테르 섬유 상에 도포하고 열처리하여 상기 THF 를 제거하는 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 코팅재(30)는 친수성기를 포함하는 폴리옥시에틸렌메타크릴레이트 및 소수성기를 포함하는 폴리비닐리덴클로라이드를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 수세미 섬유(1)를 제조하는 단계는, 상기 PVC 를 유기 용매(예를 들어 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone))에 용해시키는 단계, 상기 PVC 가 상기 NMP 유기 용매 내에서 충분히 균일화되었다면 상기 유기 용매 상에 CuCl 및 1,1,4,7,10,10-헥사메틸트리에틀렌테트라아민(hexamethyltriethylenetetramine, HMTETA)을 첨가하고, 뒤를 이어 HEA 을 첨가하는 단계, 90℃ 의 질소 조건에서 24시간 퍼징시키는 단계, 합성된 고분자 용액을 메탄올 및 NMP 로서 정제하는 단계, 및 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 합성된 고분자 용액 및 메탄올을 혼합하면 메탄올 용액 내에서 침전이 이루어지고, 상기 침전을 NMP 에 녹인 후 다시 메탄올에 혼합함으로써 정제가 이루어질 수 있고, 상기 정제된 물질을 코팅재(30)라고 칭할 수 있다.
상기 NMP 용액 내에서 상기 PVC 및 상기 HEA 은 공중합될 수 있다. 이 때 상기 PVC 의 소수성기와, HEA 의 친수성기는 유지되므로 상기 공중합의 결과로 합성된 코팅재(30)는 양친매성(amphipathicity)을 가질 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 코팅재(30)는, 소수성기가 상기 폴리에스테르 섬유 상에 배치되고, 상기 친수성기가 상기 폴리에스테르 섬유의 표면에 드러나도록 폴리에스테르 섬유와 결합되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에스테르 섬유룰 코팅재(30)로서 코팅하는 단계는, 코팅재(30)를 용해시킨 용액을 상기 폴리에스테르 섬유 상에 도포하는 단계, 및 상기 용액의 용매를 제거하는 단계를 2 회 내지 20 회 반복하고, 40℃로 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 코팅재(30)를 용해시킨 용액을 폴리에스테르 섬유의 표면에 도포하고 용액의 용매를 제거함으로써, 상기 폴리에스테르 섬유 면에 상기 소수성기 및 친수성기를 동시에 포함한 고분자를 배치할 수 있다. 이어서 상기 고분자를 40℃에서 열처리하면, 상기 고분자가 일부 연화되기 때문에 표면을 매끄럽게 가공할 수 있다. 이 때, 상기 폴리에스테르 섬유의 표면은 폴리젖산으로서, 표면이 매우 강한 소수성(hydrophobic)을 가질 수 있다. 즉, 상기 코팅재(30)의 소수성기(즉 PVC)는 상기 폴리젖산의 표면의 소수성 부분과 결합하고, 이어서 상기 소수성기와 공중합된 친수성기(HEA)는 상기 폴리 젖산을 감싸도록 도포될 수 있다.
상기 수세미 섬유(1)의 표면에는 상기 코팅재(30)의 친수성기가 노출되어 있다. 이로 인해 상기 섬유의 표면에 위치한 물의 접촉각이 작아져 흐를 수 있다. 즉, 종래의 폴리에스테르 재질의 수세미는 표면의 소수성에 의해 물이 흐르지 않고 물방울끼리 응집되어 수세미를 사용 후 헹군 다음 털어주는 작업을 충분히 해줘야 수세미 표면의 물이 제거되는 반면, 본원에 따른 수세미는 헹굼 과정에서 물방울들이 수세미의 친수성 표면 및 수세미를 구성하는 섬유와 섬유 사이의 구멍을 통해 물이 배수될 수 있다.
또한, 상기 친수성 표면을 가진 수세미로 설거지를 하더라도 계면활성제(세제)를 사용하기 때문에 그릇, 접시, 용기 등의 표면에 묻은 기름기나 음식물 찌꺼기 등을 제거하기 용이하고, 상기 수세미의 내부에 유입된 기름기나 음식물 찌꺼기는 물에 의해 상기 수세미의 외부로 배출될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 코팅재(30)는 Ag 나노 입자 및 티타니아 나노 입자를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 Ag 나노 입자는 항균성 물질로서, 상기 기름기나 음식물 찌꺼기 등에 의해 수세미 내부에서 번식하는 세균 등의 번식을 억제할 수 있고, 상기 티타니아 나노 입자는 상기 수세미 상에 발생하는 곰팡이 등을 제거하고, 악취를 억제할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 상기 수세미 섬유(1)를 상기 수세미 제조부(500) 상에 투입하고 재봉 또는 권취하여 수세미를 제조한다. 이와 관련하여, 도 3 에서는 생략되었으나, 수세미 섬유(1)의 재봉(S501) 또는 수세미 섬유(1)의 권취(S502) 공정중 어느 하나를 수행하는 것을, 수세미 제조 단계(S500)이라고 칭할 수 있다.
이와 관련하여 상기 수세미 섬유(1)를 재봉할 경우, 상기 수세미의 제조는 인간의 수작업으로 이루어질 수 있고, 상기 수세미 섬유(1)를 권취할 경우 상기 수세미 섬유(1)에 열을 가해 변형을 일으킨 후, 특정한 형태로 권취시켜 제조할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 수세미 섬유(1)를 권취하는 단계는, 상기 권취부 내부에 포함된 구불구불한 경로 상에 상기 수세미 섬유(1)를 통과시키면서, 열처리하는 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열처리하는 단계는 40℃ 내지 55℃ 에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 수세미 섬유(1)를 구성하는 스테인리스 스틸 섬유(10), 폴리에스테르 코팅부(20), 및 코팅재(30)는 모두 일정 수준의 연성을 갖고 있으나, 상기 수세미 제조부(500)에 포함된 권취부에 상기 수세미 섬유(1)를 주입할 경우 주입 속도에 따라 상기 수세미 섬유(1)가 상기 구불구불한 경로를 따라 주입되는 중 경로에 걸리는 문제가 발생할 수 있다. 상기 코팅재(30) 및 폴리에스테르 섬유에 열을 가하면, 상기 수세미 섬유(1)의 코팅재(30) 및 폴리에스테르 코팅부(20)의 경도가 낮아져 수세미 섬유(1)가 진입될 때 경로에 걸리는 현상을 최소화할 수 있다. 이 때, 상기 열처리 온도가 55℃를 초과할 경우 열처리 후 코팅재(30)와 폴리에스테르가 겔화되어 혼합될 수 있어 폴리에스테르 코팅부(20) 및 코팅재(30)의 고유한 물성이 손실될 수 있고, 상기 열처리 온도가 40℃ 미만일 경우 열처리에도 코팅재(30)와 폴리에스테르 코팅부(20)의 경도 변화가 적어 수세미 섬유(1) 진입 시 경로에 걸리는 현상이 발생 빈도가 감소하지 않는다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 수세미 섬유(1)의 두께는 1 mm 내지 3 mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 수세미 섬유(1)의 두께가 1 mm 미만일 경우 수세미 섬유(1)를 재봉 또는 권취하여 수세미를 제조할 때 오랜 시간이 소요되고, 3 mm 초과일 경우 지나치게 두꺼워져 제조된 수세미에서 물이 빠져나가는 속도가 느려질 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 스테인리스 스틸 섬유(10)의 두께는 0.1 mm 내지 1.0 mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 스테인리스 스틸 섬유(10)의 두께는 0.2 mm 내지 0.4 mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 스테인리스 스틸 섬유(10)의 두께가 0.1 mm 미만일 경우 수세미 섬유(1)를 권취할 때 상기 구불구불한 경로 내에서 걸리는 현상의 발생 빈도가 낮아지나 수세미 섬유(1)의 두께가 얇아 수세미를 제조할 때 더 오랜 시간이 소요될 수 있다. 또한, 상기 스테인리스 스틸 섬유(10)의 두께가 1.0 mm 를 초과할 경우 상기 구불구불한 경로에서 상기 스테인리스 스틸 섬유(10)가 휘질 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에스테르 섬유의 두께는 0.2 mm 내지 1.5 mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 폴리에스테르 섬유의 두께는 0.4 mm 내지 0.8 mm 일 수 있다.
상기 폴리에스테르 섬유의 두께가 0.2 mm 미만일 경우 수세미 섬유(1)를 권취할 때 상기 구불구불한 경로 내에서 걸리는 현상의 발생 빈도가 낮아지나 수세미 섬유(1)의 두께가 얇아 수세미를 제조할 때 더 오랜 시간이 소요될 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 섬유의 두께가 1.0 mm 를 초과할 경우 상기 구불구불한 경로에서 상기 폴리에스테르 섬유가 휘질 않을 수 있다.
이와 관련하여, 상기 폴리에스테르 섬유는 상기 스테인리스 스틸 섬유(10) 및 상기 스테인리스 스틸 섬유(10)를 둘러싼 폴리에스테르 코팅부(20)를 포함할 수 있다. 상기 폴리에스테르 코팅부(20)의 두께가 0.2 mm 미만, 수세미 사용 중 폴리에스테르 코팅부(20)가 쉽게 훼손 또는 마모되어 스테인리스 스틸 섬유(10) 부분이 외부로 노출될 수 있고, 이로 인해 설거지 중 그릇이나 용기등이 훼손될 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 코팅재(30)의 두께는 0.2 mm 내지 2.0 mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 코팅재(30)의 두께는 0.4 mm 내지 0.8 mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 코팅재(30)의 두께가 0.2 mm 미만일 경우 친수성기의 두께가 얇아 사용 중 파손됨으로써 수세미에 묻은 물이 쉽게 흘러내리지 않을 수 있고, 상기 코팅재(30)의 두께가 2.0 mm 를 초과할 경우 수세미가 지나치게 두껍게 만들어져 제조된 수세미에서 음식물 찌꺼기 등이 수세미 섬유(1) 사이의 공간에 끼워질 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 수세미 제조부(500) 및 상기 코팅부(400)를 연결하는 섬유 전달부(600)는, 상기 경로부(100)와 연결되지 않은 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 경로부(100)의 일측 말단에서는 스테인리스 스틸 섬유(10) 및 폴리에스테르가 공급되고, 타측 말단에서는 폴리에스테르 섬유가 배출되는 것이다. 이 때, 상기 코팅부(400)는 상기 경로부(100)의 타측 말단에서 배출되는 폴리에스테르 섬유의 표면에 코팅재(30)를 형성하는 것으로서, 수세미 섬유(1)가 형성되면 상기 섬유 전달부(600)를 통해 상기 수세미 섬유(1)를 수세미 제조부(500)로 전달할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 경로부(100)의 타측 말단은 코팅부(400)의 내부에 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 경로부(100)의 타측 말단이 공냉부(300)의 내부 또는 공냉부(300)와 코팅부(400)의 사이 공간에 형성될 경우, 상기 타측 말단으로부터 배출되는 폴리에스테르 섬유의 표면에 습기가 배치될 수 있고, 이는 수세미 섬유(1)의 코팅부(400)의 표면을 매끄럽지 못하게 하여 추후 수세미 섬유(1)를 재봉 또는 권취하여 수세미를 제조하였을 때 물빠짐을 방해할 수 있다.
또한, 본원의 제 2 측면은, 상기 제 1 측면에 따른 수세미의 제조 방법이 수행되는 수세미 제조 장치(미도시)에 있어서, 일측면에 원형 경로(110) 및 상기 원형 경로(110) 주변에 형성된 환형 경로(120)를 포함하고, 타측면에 상기 원형 경로(110) 및 환형 경로(120)의 경계가 사라지는 통합 경로(130)를 포함하는 경로부(100), 상기 경로부(100)의 일측면을 포함하고, 폴리에스테르가 주입되어 상기 폴리에스테르를 용융 압출하는 용융 압출부(200), 상기 경로부(100)의 타측면을 포함하고, 상기 융용 압출된 폴리에스테르를 공냉시켜 폴리에스테르 섬유를 제조하는 공냉부(300), 상기 공냉부(300)와 연결되고, 상기 폴리에스테르 섬유를 친수성기 및 소수성기를 포함하는 코팅재(30)로서 코팅하여 수세미 섬유(1)를 제조하는 코팅부(400), 및 상기 수세미 섬유(1)를 재봉하는 재봉부 또는 상기 수세미 섬유(1)를 권취 추출하는 권취부를 포함하는 수세미 제조부(500)를 포함하는 수세미 제조 장치에 대한 것이다.
본원의 제 2 측면에 따른 수세미 제조 장치에 대하여, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.
상기 수세미 제조 장치는 상기 제 1 측면에 따른 수세미를 제조하기 위한 장치를 의미한다. 이와 관련하여, 상기 코팅부(400)는 상기 폴리에스테르 섬유를 코팅재(30)로서 코팅하는 부분 외에도, 상기 코팅재(30), Ag 나노 입자 및 티타니아 나노 입자를 혼합하는 부분을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에 따른 수세미는 표면이 친수성인 고분자로 코팅된 수세미 섬유(1) 로 구성되어있기 때문에, 상기 수세미의 표면에 크기가 큰 음식물 찌꺼기 등이 끼더라도 상기 수세미에 물을 뿌려주면 친수성 표면에 의해 물이 흐르면서 음식물 찌꺼기가 휘말려서 배출될 수 있다. 그러나, 종래의 폴리에스테르 재질의 수세미는 물에 담가야만 소수성 표면에 의해 음식물 찌꺼기가 물에 의해 휩쓸려 제거될 수 있고, 철 수세미의 경우 사용 과정 중 풀린 철사에 의해 음식물 찌꺼기가 걸리는 문제가 발생할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1]
먼저, 직경이 0.2 mm 인 스테인리스 스틸 섬유를 직경이 0.3 mm 이고 길이가 50 cm 의 소형 원형 경로의 일측에 삽입하여 통과시켰다. 이어서, 상기 원형 경로의 일측 및 중심에 맞추어, 직경이 0.4 mm 이고 길이가 100 cm 이며 구리 재질의 대형 원형 경로를 배치하고, 상기 소형 원형 경로와 상기 대형 원형 경로 사이에 60℃로 겔화된 폴리젖산(Poly lactic acid)를 흘려 보냈다. 이어서, 상기 원형 경로의 타측 말단에서, 상기 폴리 젖산을 냉각시키기 위해 상기 대형 원형 경로의 외부에 20℃의 공기를 3 시간 동안 지속적으로 공급하여 폴리에스테르 섬유를 형성하였다.
이 때 상기 겔화된 폴리젖산이 흘려보내지는 부분은 용융 압출부이고, 상기 공기가 지속적으로 공급되는 부분은 공냉부로서, 상기 소형 원형 경로의 타측 말단은 상기 공냉부 내에 위치한다.
이어서, PVC 60 g 을 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 용해시킨 후 6 시간 동안 3,000 rpm 의 속도로 교반하였다. 이어서, 상기 PVC-NMP 용액 상에 1 g CuCl 및 2.3 g 의 1,1,4,7,10,10- HMTETA 을 첨가하고, 이어서 HEA 36 ml 를 첨가하였다. 이어서, 90℃ 의 질소 조건에서 24시간 퍼징시킨 후, 상기 용액을 메탄올 및 NMP 로 정제하고, 건조시켜 PVC-HEA 공중합체를 포함하는 코팅재를 제조하였다. 이 때 상기 용액을 정제하는 것은, 상기 용액을 메탄올과 반응시켜 침전시키고, 침전된 물질을 NMP 에 녹인 후 다시 메탄올에 반응시키는 단계를 3 회 내지 6 회 시행하는 것을 의미한다.
이어서, 상기 코팅재를 NMP 에 녹인 후, Ag 나노 입자 1 g 및 티타니아 나노 입자 1 g 을 분산시킨 후, 상기 공냉부로부터 연결된 대형 원형 경로의 타측 말단이 위치한 코팅부에서 상기 폴리에스테르 섬유의 표면에 도포 및 건조하는 과정을 10 회 반복하였다. 이어서, 상기 폴리에스테르 섬유를 40℃ 로 가열하여 상기 폴리에스테르 섬유의 표면에 코팅재가 코팅된, 수세미 섬유를 형성한 후 표면을 매끄럽게 처리하였다.
이어서, 상기 수세미 섬유를 권취부를 통해 권취하여 수세미를 제조하였다. 이 때, 상기 권취부 내부의 온도는 40℃이다.
[실시예 2]
실시예 1 과 동일하되, 수세미 섬유를 권취부 대신 재봉부에 투입하여 인력으로 제봉하여 수세미를 제조하였다.
[비교예 1-1]
실시예 1 과 동일하되, 소형 원형 경로를 사용하지 않고 직경이 0.4 mm 인 대형 원형 경로에 폴리 젖산을 주입하였다.
[비교예 1-2]
실시예 1 과 동일하되, 주입되는 폴리 젖산의 온도를 40℃로 하였다.
[비교예 1-3]
실시예 1 과 동일하되, 소형 원형 경로의 타측 말단이 공냉부와 용융 압출부 사이에 위치하도록 배치하고, 상기 겔화된 폴리젖산 및 스테인리스 스틸 섬유의 임의의 부분이 공기중에서 1 시간, 공냉부에서 2 시간 동안 냉각되도록 하였다.
[비교예 2-1]
실시예 1 과 동일하되, 대형 원형 경로 외부에 공급되는 공기의 온도를 0℃로 조정하였다.
[비교예 2-2]
실시예 1 과 동일하되, 대형 원형 경로 외부에 공급되는 공기의 온도를 50℃로 조정하였다.
[비교예 2-3]
실시예 1 과 동일하되, 대형 원형 경로를 제거하고 겔화된 폴리 젖산을 냉각하였다.
[비교예 3-1]
실시예 1 과 동일하되, Ag 나노 입자 및 티타니아 나노 입자를 포함하는 PVC-HEA 공중합체를 형성하는 공정을 생략하였다.
[비교예 3-2]
실시예 1 과 동일하되, 티타니아 나노 입자를 포함하는 PVC-HEA 공중합체를 형성하였다.
[비교예 3-3]
실시예 1 과 동일하되, Ag 나노 입자를 포함하는 PVC-HEA 공중합체를 형성하였다.
[비교예 3-4]
실시예 1 과 동일하되, PVC-HEA 공중합체를 정제하는 과정을 생략하였다.
[비교예 4-1]
실시예 1 과 동일하되, PVC-HEA 코팅재를 폴리에스테르 섬유 표면에 1 회만 도포하고 건조하였다.
[비교예 4-2]
실시예 1 과 동일하되, PVC-HEA 코팅재를 폴리에스테르 섬유 표면에 10 회 도포하고 건조하였다.
[비교예 4-3]
실시예 1 과 동일하되, PVC-HEA 코팅재를 폴리에스테르 섬유 표면에 5 회 도포하고 건조시킨 후 100℃로 가열하였다.
[비교예 4-4]
실시예 1 과 동일하되, PVC-HEA 코팅재를 폴리에스테르 섬유 표면에 5 회 도포하고 건조시킨 후, 40℃로 가열하였다. 이어서, 표면을 매끄럽게 처리하는 공정을 생략하였다.
[비교예 5-1]
실시예 1 과 동일하되, 권취부 내부의 온도를 20℃ 로 조정하였다.
[비교예 5-2]
실시예 1 과 동일하되, 권취부 내부의 온도를 80℃로 조정하였다.
[실험예 1]
실시예 1 및 비교예 1-1 내지 비교예 1-3 을 비교하였다.
비교예 1-1 의 수세미는 내부에 스테인리스 스틸 섬유가 배치되지 않아 폴리에스테르 섬유가 마모되면 폐기해야 해서 사용 횟수가 감소하는 문제 및 폴리 젖산으로 이루어진 폴리에스테르 섬유 내부에 심지가 없어 형태가 유지되지 않는 문제가 발생하였다. 또한, 비교예 1-2 의 경우 폴리젖산의 유리 전이 온도보다 낮은 온도여서 소형 원형 경로와 대형 원형 경로 사이 공간에 주입할 때 원활하게 들어가지 않고, 상기 소형 원형 경로의 타측 말단에서 상기 소형 원형 경로와 대형 원형 경로의 경계가 사라지면 가루 또는 파편 형태로 부스러져 스테인리스 스틸 섬유만이 공냉부를 통과할 수 있다.
또한, 비교예 1-3 과 같이 소형 원형 경로의 일측의 위치를 조정하여 공냉부 내에서 공기에 의해 냉각되기 전 용융 압출부와 공냉부 사이에서 냉각되도록 한 경우, 주변 환경의 온도에 따라 냉각 정도가 상이하였다. 즉, 완성될 수세미 섬유의 강도 등을 균일하게 유지하기 위해서는 소형 원형 경로의 타측 말단이 공냉부 내에 위치하도록 할 필요가 있다.
[실험예 2]
대형 원형 경로의 외부에 공급되는 공기를 0℃로 조정한 경우, 겔화된 폴리젖산이 지나치게 빠르게 냉각되어 부스러지는 문제가 발생하였고, 40℃로 조정한 경우 겔화된 폴리젖산이 냉각에 지나치게 오랜 시간이 소요되었으며, 대형 원형 경로를 제거하고 공기 냉각한 경우 공기의 흐름에 의해 겔화된 폴리 젖산이 울퉁불퉁하게 되고, 스테인리스 스틸 섬유의 표면의 일부 영역이 공기중으로 노출되는 등의 문제가 발생하였다.
실험예 2 에 따른 냉각 소요 시간 및 결과는 하기 표 1 과 같다.
[실험예 3]
실시예 1, 비교예 3-1 내지 비교예 3-4 의 공정에 따라 제조한 수세미, 및 일반적인 아크릴 수세미 및 철 수세미를 이용하여 설거지를 한 후 곰팡이 증식 정도, 세균 증식 정도, 악취 점수, 물빠짐 정도를 비교하였다. 이 때, 각 다섯 종류의 수세미는 한달 동안 매일 1 회 사용되어 건조되었고, 매일 곰팡이 증식 정도, 세균 증식 정도, 악취 점수, 물빠짐 정도를 측정하여 평균내었고, 그 결과는 하기 표 2 와 같다.
상기 표 2 에서, 곰팡이 증식 정도는 3점 만점의 점수 체계이며, 0 점은 곰팡이가 발생하지 않음, 1 점은 곰팡이가 표면의 25% 미만의 영역에 존재함, 2 점은 표면의 50% 미만 영역에 존재함, 및 3 점은 표면에 50% 이상 영역에 존재함을 의미한다. 또한, 세균 증식 정도는, 수세미의 임의의 영역을 채취하였을 때 세균이 3천만 CFU/g 미만이면 0점, 3천만 CFU/g 이상 6천만 CFU/g 미만이면 1 점, 6천만 CFU/g 이상 1 억 CFU/g 미만이면 2점, 1 억 CFU/g 이상이면 3 점으로 책정하였다.또한, 악취 점수는 사람 10 명을 대상으로 사용 후 물에 헹군 수세미의 냄새를 맡게 하여 책정한 것으로서, 악취가 나지 않으면 0 점, 미약하게 악취가 나면 1 점, 악취가 심하게 나나 구토하지 않을 정도이면 2 점, 구토할 정도로 악취가 심하면 3 점을 책정하였다. 또한, 물빠짐 정도는 냄비 입구에 수세미를 공중에 띄운 상태로 고정시키고, 수세미 위에서 냄비 안쪽으로 물 100 ml 를 부은 후, 수세미 표면에 묻은 물이 냄비로 빠져나갈 때까지 소요된 시간을 측정하였다. 이 때, 자연적으로 증발이 되지 않도록 물빠짐 정도 측정이 이루어지는 환경은 상온에서 100%의 습도를 유지하였다.
표 2 를 참조하면, 상기 실시예에 따른 수세미에 비해, 상기 비교예 3-1 내지 3-3 에 따른 수세미는 곰팡이 증식 정도 및 세균 증식 정도가 심하고 악취가 심하게 남을 확인할 수 있다.
또한, 상기 실시예에 따른 수세미와 달리 수세미 섬유를 제조할 때 정제하지 않은 공중합체를 사용할 경우 (비교예 3-4), 실시예의 수세미 섬유에 비해 곰팡이 증식 정도, 세균 증식 정도, 및 악취 점수가 높으며, 이는 정제 과정에서 공중합체의 순도가 증가함을 의미한다.
[실험예 3]
상기 실시예에 따른 수세미와, 상기 비교예 4-1 내지 4-4 에 따른 수세미를 사용하였을 때 음식물 찌꺼기 등의 이물질이 수세미에서 빠지지 않는 정도, 권취시 권취부 내부 경로에서 걸리는 정도, 및 물빠짐 정도를 비교하였다.
이물질이 걸리는 정도는 상기 표 3 의 통과 정도로서, 수세미 상부에 다양한 크기의 입자를 배치한 것으로서, 수세미를 통과하지 못하는 가장 두꺼운 입자의 크기를 기재한 것이다. 즉, 통과 정도가 클수록 크기가 큰 음식물 찌꺼기 등이 수세미에 걸리고, 이를 빼내기 위해서는 물로 헹구는 시간이 길어지는 문제가 발생한다. 또한, 권취시 권취부 내부 경로에서 걸리는 정도는 표 3의 걸림 정도로서 실시예 및 비교예 4-1 내지 4-4 의 공정으로 제조된 수세미 섬유 10 m 를 권취할 때 경로에 걸려 수세미 섬유를 후진하였다가 다시 전진시킨 횟수를 의미한다.표 3 을 참조하면, PVC-HEA 코팅재를 1 회만 코팅할 경우(비교예 4-1) 가장 작은 입자가 통과할 수 있으나, 매우 얇은 두께로 인해 친수성 성질이 약함을 확인할 수 있다. 또한 동일한 크기의 수세미를 제조하는데 실시예 1 의 수세미 섬유보다 6배의 시간이 소요되는 문제가 존재하였다.
또한, 비교예 4-2 의 경우 수세미 섬유가 매우 두껍게 형성되어 음식물 찌꺼기 등의 이물질이 잘 통과하지 않고, 권취시 경로 내에서 자주 걸리는 문제가 발생하였으며, 실시예에 따른 수세미 섬유에 비해 더 오랜 시간 헹궈야 음식물 찌꺼기 등의 이물질을 제거할 수 있다.
또한, 비교예 4-3 은 실시예 1 과 열처리 온도에서 차이가 발생하는 것이다. 이 때, 비교예 4-3 의 열처리 온도(100℃)는 폴리젖산 및 코팅재가 모두 겔화되는 온도로서, 이 경우 폴리젖산과 코팅재가 혼합되어 표면 친수성이 사라지는 부작용이 발생할 수 있다. 또한, 비교예 4-4 의 경우 실시예 1 과 달리 표면이 매끄럽게 처리되지 않아 물이 빠지는데 오랜 시간이 소요되고, 통과 정도가 커지는 문제가 발생한다.
[실험예 4]
권취할 때 권취부 내부 온도를 20℃, 40℃, 및 80℃ 로 조정한 결과, 권취부 내부 온도가 30℃ 인 경우 걸림 정도가 10회 정도로 높았고, 권취부에 수세미 섬유를 주입하는 과정에서 일부 파손되는 부분이 발생하였다. 또한, 권취부 내부 온도가 80℃ 인 경우, 코팅재 뿐만 아니라 폴리 젖산도 겔화되어 비교예 4-3 과 동일한 문제가 발생하였다. 반면, 권취부 내부 온도가 40℃ 인 경우, 폴리 젖산 및 코팅재가 겔화되지 않으면서도 부분적으로 부드러워져 걸림 정도가 낮아져 수세미 제조 시 불량 발생 정도가 낮아졌다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 수세미 섬유
10 : 스테인리스 스틸 섬유
20 : 폴리에스테르 코팅부
30 : 코팅재
100 : 경로부
110 : 원형 경로
120 : 환형 경로
130 : 통합 경로
200 : 용융 압출부
300 : 공냉부
400 : 코팅부
500 : 수세미 제조부
10 : 스테인리스 스틸 섬유
20 : 폴리에스테르 코팅부
30 : 코팅재
100 : 경로부
110 : 원형 경로
120 : 환형 경로
130 : 통합 경로
200 : 용융 압출부
300 : 공냉부
400 : 코팅부
500 : 수세미 제조부
Claims (8)
- 일측면에 원형 경로 및 상기 원형 경로 주변에 형성된 환형 경로를 포함하고, 타측면에 상기 원형 경로 및 환형 경로의 경계가 사라지는 통합 경로를 포함하는 경로부;
상기 경로부의 일측면을 포함하고, 폴리에스테르가 주입되어 상기 폴리에스테르를 용융 압출하는 용융 압출부;
상기 경로부의 타측면을 포함하고, 상기 융용 압출된 폴리에스테르를 공냉시켜 폴리에스테르 섬유를 제조하는 공냉부;
상기 공냉부와 연결되고, 상기 폴리에스테르 섬유를 친수성기 및 소수성기를 포함하는 코팅재로서 코팅하여 수세미 섬유를 제조하는 코팅부; 및
상기 수세미 섬유를 재봉하는 재봉부 또는 상기 수세미 섬유를 권취 추출하는 권취부를 포함하는 수세미 제조부;
를 포함하는, 수세미 제조 장치를 이용한 수세미의 제조 방법에 있어서,
상기 용융 압출부를 통해 폴리에스테르를 용융 압출하는 단계;
상기 공냉부를 통해 상기 용융된 폴리에스테르를 냉각하여 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계;
상기 코팅부에 상기 폴리에스테르 섬유를 주입하는 단계;
상기 폴리에스테르 섬유 상에, 친수성기 및 소수성기를 포함하는 코팅재로서 코팅하여 수세미 섬유를 제조하는 단계; 및
상기 수세미 섬유를 상기 수세미 제조부 상에 투입하고 재봉 또는 권취하여 수세미를 제조하는 단계;
를 포함하고,
상기 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계는, 상기 원형 경로 상에 스테인리스 스틸 섬유를 통과시키고, 상기 환형 경로 상에 상기 폴리에스테르를 용융 압출시키는 단계, 및 상기 통합 경로 상에 위치한 스테인리스 스틸 및 용융 압출된 폴리에스테르를 냉각하여 중심부에 스테인리스 스틸을 포함하고 주변부에 폴리에스테르를 포함하는 폴리에스테르 섬유를 제조하는 단계; 를 포함하는 것인,
수세미의 제조 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 폴리에스테르를 용융 압출하는 단계는, 60℃ 내지 80℃ 에서 수행되는 것인, 수세미의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 수세미 섬유를 제조하는 단계는, 폴리비닐리덴클로라이드 및 폴리옥시에틸렌메타크릴레이트를 중합하여 상기 코팅재를 형성하는 단계, 상기 코팅재를 THF(tetrahydro furan) 상에 용해시키는 단계, 및 상기 코팅재가 용해된 THF 를 상기 폴리에스테르 섬유 상에 도포하고 열처리하여 상기 THF 를 제거하는 단계를 포함하는 것인, 수세미의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 수세미 섬유를 권취하는 단계는, 상기 권취부 내부에 포함된 구불구불한 경로 상에 상기 수세미 섬유를 통과시키면서, 열처리하는 단계를 포함하는 것인, 수세미의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는 40℃ 내지 55℃ 에서 수행되는 것인, 수세미의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 공냉부는 상기 용융된 폴리에스테르를 10℃ 내지 30℃ 의 공기로서 냉각하는 것인, 수세미의 제조 방법.
- 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210191203A KR102473460B1 (ko) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 수세미의 제조 방법 |
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| KR1020210191203A KR102473460B1 (ko) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 수세미의 제조 방법 |
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| KR102473460B1 true KR102473460B1 (ko) | 2022-12-01 |
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ID=84440730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210191203A KR102473460B1 (ko) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 수세미의 제조 방법 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101302928B1 (ko) * | 2006-12-29 | 2013-09-06 | 주식회사 효성 | 폴리에스테르 섬유 및 이의 제조 방법 |
| KR101681546B1 (ko) * | 2015-07-28 | 2016-12-01 | (주)광진상사 | 합성수지 수세미의 제조방법 |
| KR101714910B1 (ko) * | 2015-10-23 | 2017-03-10 | (주)엘지하우시스 | 다공성 단일 수지 섬유 복합재 및 다공성 단일 수지 섬유 복합재를 제조하는 방법 |
| KR20200020800A (ko) * | 2017-06-22 | 2020-02-26 | 다이쿄 케미칼 컴퍼니, 리미티드 | 폴리에스테르계 합성 섬유 구조물의 난연 가공 |
-
2021
- 2021-12-29 KR KR1020210191203A patent/KR102473460B1/ko active IP Right Grant
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