KR20130112438A - 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치 - Google Patents

식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식물 추출물을 섬유 원단에 고착하는 기능성 섬유의 제조 장치에 관한 것으로, 함침조에서 식물 추출물로 침지하고 압착롤러를 거쳐 압착된 섬유 원단 표면에 수용성 바인더를 도포하는 바인더 공급장치와, 섬유 원단에 도포된 식물 추출물과 수용성 바인더를 고착시키기 위하여 과열증기와 고온 분위기를 이용하여 습열 고온으로 건조하기 위한 건조기를 포함한다.
본 발명은 과열 증기를 이용한 효과적인 열처리를 통하여 건조 처리함으로써 섬유의 손상을 줄이고 대량의 식물 추출물을 고착시킬 수 있다.

Description

식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치{MANUFACTURING APPARATUS FOR FUNCTIONAL FABRIC TREATED WITH PLANT EXTRACTS}
본 발명은 식물 추출물을 섬유 원단에 고착하는 기능성 섬유의 제조 장치에 관한 것으로, 과열 증기를 이용한 효과적인 열처리를 통하여 건조 처리함으로써 섬유의 손상을 줄이고 대량의 식물 추출물을 고착시키는 것이다.
기능성 섬유는 섬유제품에 본래 필요한 기능이 아닌 다른 부가적인 기능을 부여한 것으로 처음에는 합성섬유에 흡수, 흡습성을 첨가하는 것과 같이 천연섬유와 유사한 제품을 만드는 것이 목적이었으나, 점차적으로 천연섬유 이상의 성능을 지니게 하여 합섬의 독자적 성능을 추구하는 방향으로 나가고 있다.
근래에는 착용감과 섬유의 소재 뿐만 아니라 건강까지 고려한 의류를 선호하게 됨에 따라 보온성, 항균, 방취효과 등 특수한 기능을 가진 섬유에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이를 위한 신소재 섬유와 친환경 섬유 등 기능성 섬유에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
이러한 배경하에서, 섬유 원단에 식물 추출물을 부착하여 기능성 섬유로 사용할 수 있다. 기존기술에 따르면 화학첨가물로서 백반, 수산화나트륨을 이용하여 가정용 솥에 담아 식물 추출물을 부착하는 가내 수공업으로 만들었다. 이 방법은 식물 추출물의 영구적 부착이 어려울 뿐만 아니라 햇볕이나 물세탁에 의한 견뢰도가 불량하다는 결점이 있다.
이를 고려하여 다른 기존기술에서는 공업적 설비를 이용하여 섬유 원단을 침지하고 압착 롤러로 짜서 바인더를 분사한 후 건조 공정을 처리하였다. 이러한 섬유 가공 방법으로는, 발명 명칭이 "식물성 섬유의 유해파 차단을 위한 코팅방법"인 한국공개특허 제10-2006-0119261호에 개시되어 있는 바와 같이, 침지 후 건조 공정을 보편적으로 적용한다. 그런데 섬유 원단에 식물 추출물을 부착하기 위한 바인더의 과다 사용이 불가피하고, 건열 고온의 환경하에서 건조 공정을 처리하기 때문에 섬유의 강도 변화가 발생하고 섬유 표면이 딱딱해져 경화되는 문제가 있다.
앞서 설명한 선행문헌들을 포함한 종래 기술과 연결하여 이들 및 기타 문제점을 개선하여 식물 추출물을 섬유에 확고히 고착시키기 위한 건조 과정에서 섬유의 손상을 받지 않고 아울러 식물 추출물의 고착을 위한 바인더의 과다 사용을 줄일 수 있는 필요성이 존재한다.
공개특허공보 제10-2006-0119261호(2006. 11. 24. 공개)
없음
본 발명의 일측면은 섬유 원단에 식물 추출물을 고착하는 경우 과열 증기를 이용한 효율적인 건조 과정을 적용함으로써 섬유의 손상을 줄이는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 섬유 원단에 식물 추출물을 고착할 때 결합제로 사용하는 바인더의 사용량을 줄임으로써 제조 비용을 절감하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치는, 섬유 원단을 식물 추출물로 침지하기 위한 함침조; 상기 함침조에서 식물 추출물로 침지한 섬유 원단을 압착하기 위한 압착롤러; 상기 압착롤러를 거쳐 압착된 섬유 원단 표면에 수용성 바인더를 도포하는 바인더 공급장치; 상기 섬유 원단에 도포된 식물 추출물과 수용성 바인더를 고착시키기 위하여 과열증기와 고온 분위기를 이용하여 습열 고온으로 건조하기 위한 건조기; 상기 건조기에 과열증기를 공급하기 위한 과열증기 공급부;를 포함한다.
상기 바인더 공급장치는 수용성 바인더를 저장하는 바인더 저장부와 상기 섬유 원단의 상부와 하부 중 적어도 어느 일측에 위치하여 상기 바인더 저장부로부터 제공받은 바인더를 고압 공기를 이용하여 분사하는 바인더 분사노즐을 포함한다.
상기 건조기는 일측이 개구된 내부 공간의 온도를 상승시키기 위한 가열장치와, 내부 공간에 위치하여 과열증기를 분사하는 적어도 하나의 과열증기 분사노즐을 포함한다.
상기 가열장치는 상기 건조기 내부 양측에 마련되어 열매체유를 순환하기 위한 파이프를 매립 설치한 열매체유판과, 상기 열매체유를 가열하기 위한 보일러와, 상기 보일러에 의해 가열된 열매체유를 상기 파이프에 전달하여 순환시키기 위하여 상기 보일러와 상기 열매체유판 사이에 연결한 열매체유 공급관을 포함한다.
상기 과열증기 공급부는 상기 과열증기 분사노즐에 과열증기를 공급하며, 상기 과열증기 공급부와 상기 과열증기 분사노즐 사이에 설치한 조절밸브를 더 포함하며, 상기 조절밸브 개도 조절에 의해 분사 압력을 조절할 수 있는 전동밸브를 적용한다.
이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치는 섬유 원단에 식물 추출물을 고착하는 경우 과열 증기를 이용한 효율적인 건조 과정을 적용함으로써 섬유의 손상을 줄이는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치는 섬유 원단에 식물 추출물을 고착할 때 결합제로 사용하는 바인더의 사용량을 줄임으로써 제조 비용을 절감하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치의 구성도이다.
도 2는 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 단면을 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 건열 고온으로 건조한 기능성 섬유의 단면이고, (b)는 본 발명의 실시예에 따른 습열 고온으로 건조한 기능성 섬유의 단면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치을 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치(100)는 일반 제조공정을 통하여 얻은 섬유 원단(11)이 감겨서 적재된 적재롤러(1), 식물 추출물(21)을 담은 함침조(20), 바인더 공급장치(30), 건조기(40), 과열증기 공급부(50), 보일러(60)를 포함한다.
함침조(20)는 부가 기능을 부여하기 위하여 식물에서 추출하여 얻은 수용성 식물 추출물(21)이 담겨져 있고, 적재롤러(1)에서 풀린 섬유 원단(11)이 함침조(20) 내부에 마련된 지지롤러(2)(3)에 의해 이송 안내된다. 이때 함침조(20)의 식물 추출물(21)에 섬유 원단(11)을 집어 넣어 침지시킨다.
여기서 식물 추출물(21)은 부가 기능의 특성을 고려하여 다양한 식물에서 추출한 용액을 의미하는데, 예를 들어 보온성, 항균, 방취효과 등 특수한 기능을 부여할 수 있는 물질이다. 실시예와 달리 섬유 원단(11)으로 직조하여 만드는 직조물에 대해 부가 기능을 발현할 수 있는 것이면 제한없이 적용할 수 있다.
식물 추출물(21)에 침지된 섬유 원단(11)이 압착롤러(4)(5)을 경유하여 이송된다. 이때 압착롤러(4)(5) 사이를 거친 섬유 원단(11)은 일정 압력으로 압착되어 적정하고 균일한 두께로 만들어지게 된다. 그런 다음 섬유 원단(11)은 지지롤러(6)(7)에 의해 바인더 공급장치(30)로 이송 안내된다. 즉, 압착롤러(4)(5)에서 압착된 섬유 원단(11)은 수평 방향으로 양측에 위치한 섬유지지롤러(6)(7)에 의해 적정 속도로 바인더 공급장치(30)측으로 수평 이동한다.
바인더 공급장치(30)는 식물 추출물(21)로 침지한 섬유 원단(11) 양면에 바인더를 도포하기 위한 것으로, 수용성 바인더를 저장하는 바인더 저장부(32)와 섬유 원단(11)의 상부 및 하부에 각각 위치하여 바인더 저장부(32)로부터 제공받은 바인더를 고압 공기를 이용하여 분사하는 바인더 분사노즐(31)을 포함한다.
상하부 바인더 분사노즐(31)을 거치면서 섬유 원단(1) 표면에 수용성 바인더가 분사되어 도포된다. 이후 섬유 원단(11)은 텐션롤러(8)(9)(10)에 의해 건조기(40) 내부를 경유하면서 건조 과정을 거치게 된다.
건조기(40)는 일측이 개구된 내부 공간의 양측에 마련된 열매체유판(41)과, 내부 공간의 상부에 위치한 텐션롤러(10)에 인접 설치된 과열증기 분사노즐(42)을 포함한다.
실시예에서는 건조기(40) 내부 온도를 상승시키는 가열장치로서, 열매체유판(41)과, 열매체유 공급관(61)과 보일러(60)을 구비한다. 실시예에서와 같이 가열장치의 구성이 제한될 필요는 없으며, 내부 온도를 상승시키기 위한 어떠한 구성도 채택할 수 있다.
열매체유판(41)은 다수의 파이프가 배열된 구조를 적용하여 면상 발열하여 건조기(40) 내부 공간을 적정 온도로 상승시키는 역할을 한다. 보일러(60)의 버너에 의해 직접 가열된 열매체유를 공급하는 열매체유 공급관(61)은 열매체유판(41)에 매입된 파이프에 연결되어 있다. 전원이 공급된 보일러(60)의 가동 시 가열된 열매체유는 열매체유 공급관(61)과 열매체유판(41)의 파이프를 경유하여 다시 보일러(60)로 되돌아와서 순환하는 과정을 거친다.
실시예에서 과열증기 분사노즐(42)이 복수개 마련되고 과열증기 공급부(50)로부터 제공받은 과열증기를 고압공기를 이용하여 섬유 원단(11)에 직접 분사한다.
과열증기 공급부(50)와 과열증기 분사노즐(42) 사이에 조절밸브(51)가 설치된다. 조절밸브(51)는 미도시한 제어부에 의해 개도를 조절할 수 있는 전동밸브를 적용할 수 있다. 조절밸브(51)는 개도 조절에 의해 분사압력을 조절하여 과열증기를 분사하기 위한 것이다.
여기서 건조 과정은 섬유 원단(1)에 도포된 식물 추출물과 바인더를 고착시키기 위한 것으로, 건조 과정에서의 열처리 방법에 따라 식물 추출물(21)의 고착 성능과 바인더의 소모량을 결정하게 된다.
예를 들어 건조기(40) 내부에서 건열 고온으로 건조한 경우 열량은 크지만 후공정 섬유원단(12)의 강도 변화가 발생함과 함께 섬유 표면이 경화될 수 있다.
이러한 점을 고려하여, 실시예에서 적용하는 열처리 방법은 습열 고온으로 건조한다. 예를 들어 건조기(40) 내부에 130℃, 상압, 과열증기를 발생하는 분위기 조건에서 섬유 원단(11)을 건조시킨다. 이러한 습열 고온으로 건조하여 얻은 후공정 섬유 원단(12)에서는 식물 추출물과 바인더의 고착 성능이 월등하게 향상됨과 아울러 기존기술보다 적은 소량의 바인더를 사용할 수 있다. 이때 과열증기가 아닌 100℃, 상압, 포화증기를 분사할 수 있으나, 열량이 부족하여 수용성 식물 추출물과 바인더의 혼합되는 문제가 있다.
도 2의 (a)는 건열 고온으로 건조한 기능성 섬유의 단면이고, 도 2의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 습열 고온으로 건조한 기능성 섬유의 단면이다.
도 2의 (a)에서와 같이, 건열 고온으로 건조한 기능성 섬유(12a)는 섬유 원단(11) 주변에 식물 추출물(21)과 바인더 물질(32a)이 혼합되어 고착되기 때문에 결합제로 사용하는 바인더 소모량이 많다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 습열 고온으로 건조한 경우, 도 2의 (b)에서와 같이 기능성 섬유(12b)는 그 섬유 표면에 바인더 물질(32a)이 도포되고 이 바인더 물질(32a)에 식물 추출물(21)이 갇혀져 고착되므로 섬유 원단(11) 주변에 대량의 식물 추출물(21)이 존재한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조 과정을 첨부도면에 따라 설명한다.
먼저, 적재롤러(1)에 일반 섬유 제조공정을 통하여 얻은 섬유 원단(11)을 감아서 적재하고, 섬유 침지를 위해 함침조(20)에 식물 추출물(21)을 담고, 고착용 바인더 분사 및 건조 공정을 위하여 보일러(60)에 전원 공급과 조절 밸브(51)의 개도 조절 등의 준비를 한다(210).
그런 다음 식물 추출물(21)이 담겨진 함침조(20)에 섬유 원단(11)을 침지하고(220), 이 후 침지한 섬유 원단(11)이 압착 롤러(4)(5)를 거치면서 압착되어 적정 두께로 만들어지고 나서 지지롤러(6)(7)에 의해 수평 이동한다. 이때 바인더 공급장치(30)는 수평 이동하는 섬유 원단(11)의 상하부에 각각 위치한 바인더 분사노즐(31)를 통해 수용성 바인더를 분사한다(230).
그런 다음 섬유 원단(11)은 텐션롤러(8)(9)(10)에 의해 건조기(40) 내부로 이송된다(240). 이 때, 건조기(40) 내부에 설치한 복수개 과열증기 분사노즐(42)가 과열증기 공급부(50)로부터 제공받은 과열증기를 분사한다. 아울러 보일러(60) 가동에 의해 가열된 열매체유가 열매체유 공급관(61)과 열매체유판(41)에 매립된 파이프를 통하여 순환하면서 면상 발열함으로써 건조기(40) 내부 공간의 온도를 적정 온도 예를 들어 130℃로 상승시킨다. 이와 같이 건조기(40) 내부는 습열 고온으로 건조할 수 있는 분위기를 조성할 수 있는데, 여기서 건조 분위기는 130℃, 상압, 과열증기를 이용하여 텐션(8)(9)(10)에 의해 상하 방향으로 이송하는 섬유 원단(11)에 도포된 식물 추출물과 수용성 바인더를 고착시킨다(250). 이때 건조과정을 거친 후공정 섬유원단(12)은 도 2의 (b)와 같이 섬유 원단(11) 주변 식물 추출물(21)이 섬유 표면에 도포된 바인더(32a)에 의해 갇혀져 고착된다. 이후 건조된 섬유원단(12)은 후속 공정을 위해 이송된다(260).
1 : 적재롤러 2, 3, 6, 7 : 지지롤러
4, 5 : 압착롤러 8, 9, 10 : 텐션롤러
11 : 섬유 원단 12 : 후공정 섬유 원단
20 : 함침조 21 : 식물 추출물
30 : 바인더 공급장치 31 : 바인더 분사노즐
32 : 바인더 저장부 40 : 건조기
41 : 열매체유판 42 : 과열증기 분사노즐
50 : 과열증기 공급부 51 : 조절밸브
60 : 보일러 61 : 열매체유 공급관

Claims (5)

  1. 섬유 원단을 식물 추출물로 침지하기 위한 함침조;
    상기 함침조에서 식물 추출물로 침지한 섬유 원단을 압착하기 위한 압착롤러;
    상기 압착롤러를 거쳐 압착된 섬유 원단 표면에 수용성 바인더를 도포하는 바인더 공급장치;
    상기 섬유 원단에 도포된 식물 추출물과 수용성 바인더를 고착시키기 위하여 과열증기와 고온 분위기를 이용하여 습열 고온으로 건조하기 위한 건조기;
    상기 건조기에 과열증기를 공급하기 위한 과열증기 공급부;를
    포함하는 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 공급장치는 수용성 바인더를 저장하는 바인더 저장부와 상기 섬유 원단의 상부와 하부 중 적어도 어느 일측에 위치하여 상기 바인더 저장부로부터 제공받은 바인더를 고압 공기를 이용하여 분사하는 바인더 분사노즐을 포함하는 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 건조기는 일측이 개구된 내부 공간의 온도를 상승시키기 위한 가열장치와, 내부 공간에 위치하여 과열증기를 분사하는 적어도 하나의 과열증기 분사노즐을 포함하는 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가열장치는 상기 건조기 내부 양측에 마련되어 열매체유를 순환하기 위한 파이프를 매립 설치한 열매체유판과, 상기 열매체유를 가열하기 위한 보일러와, 상기 보일러에 의해 가열된 열매체유를 상기 파이프에 전달하여 순환시키기 위하여 상기 보일러와 상기 열매체유판 사이에 연결한 열매체유 공급관을 포함하는 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 과열증기 공급부는 상기 과열증기 분사노즐에 과열증기를 공급하며,
    상기 과열증기 공급부와 상기 과열증기 분사노즐 사이에 설치한 조절밸브를 더 포함하며,
    상기 조절밸브 개도 조절에 의해 분사 압력을 조절할 수 있는 전동밸브를 적용한 식물 추출물을 고착한 기능성 섬유의 제조장치.
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