KR20150127405A

KR20150127405A - 기능성 섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR20150127405A
Application number: KR1020140054146A
Authority: KR
Inventors: 조대현; 조민희; 손준식; 정정숙
Original assignee: 정정숙
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2015-11-17
Also published as: KR101575795B1

Abstract

본 발명은 열가소성 고분자 용융액을 방사구금(1)에 천공된 방사노즐(4)들을 통해 토출함과 동시에 기능성 물질을 기체와 함께 방사구금(1)에 천공된 분사노즐(5)들을 통해 분사하여 상기 방사노즐(4)을 통과하여 고화되지 않은 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 상기 분사노즐(5)들을 통해 분사된 기능성 물질을 부착시킨 다음, 표면에 기능성 물질이 부착된 섬유상 열가소성 고분자 용융액을 냉각, 고화시켜 기능성 섬유를 제조한다.
본 발명은 고화되지 않은 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 기능성 물질을 바인더 사용 없이 보다 균일하게 부착시킬 수 있어서 본 발명으로 제조된 기능성 섬유는 섬유의 물성이나 조업성 저하 없이도 촉감이 양호하며 뛰어난 기능성을 오랫동안 유지하게 된다.
본 발명으로 제조된 기능성 섬유는 기능성 직물, 기능성 편물 및 기능성 부직포 또는 이들을 포함하는 의류 등의 기능성 제품용 소재로 유용하다.

Description

기능성 섬유의 제조방법{Method of manufacturing functional yarn}

본 발명은 기능성 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전도성 입자, 항균성 입자 등과 같은 기능성 물질이 바인더 사용 없이 섬유 표면에 보다 균일하게 부착되어 뛰어난 기능성을 오랫동안 발현하고 촉감이 우수한 기능성 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

최근 항균기능, 도전기능, 난연기능, 제전기능, 미용기능, 건강기능, 방향기능 등을 구비한 섬유(이하 "기능성 섬유"라고 한다)의 수요가 증가하고 있다.

기능성 섬유를 제조하는 첫번째 종래방법으로는 동 미립자,은 미립자, 탄소나노튜브, 항균성 미립자 등과 같은 기능성 미립자를 섬유 제조용 고분자 용액(방사용액) 내에 혼합한 후, 이를 방사하여 섬유 내부에 기능성 미립자가 분산되어 있는 기능성 섬유를 제조하는 방법이 널리 사용되어 왔다. 그러나 상기의 첫번째 종래방법은 기능성 미립자가 섬유 내부에 분산되어 있기 때문에 기능성을 충분히 발현하기 어렵고, 방사용액에 혼합된 기능성 미립자로 인해 방사시 사절이 많이 발생하는 문제 등이 있었다.

기능성 섬유를 제조하는 두번째 종래방법으로는 통상적인 섬유 또는 원단 표면에 바인더를 사용하여 기능성 미립자를 부착하는 후처리 공정을 거쳐 기능성 섬유 또는 기능성 또는 기능성 원단을 제조하는 방법도 널리 사용되어 왔다.

그러나, 상기의 두번째 종래방법은 후처리 공정을 실시하기 때문에 공정이 복잡할 뿐만 아니라 바인더 사용으로 섬유의 촉감이 나빠지고, 섬유 표면에 바인더로 부착된 기능성 미립자가 세탁 또는 마찰에 의해 떨어져 기능성이 오랫동안 지속되지 못하는 문제 등이 있었다.

기능성 섬유를 제조하는 세번째 종래방법으로서 대한민국 등록특허 제10-1383772호에서는 열가소성 고분자 용융액을 방사하는 방사노즐의 하단부로부터 1~10㎝ 아래 위치에서 기능성 미립자를 분사하여 방사노즐에서 방사되어 고화되기 전 상태인 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 기능성 미립자를 바인더 사용 없이 부착시켜 기능성 섬유를 제조하는 방법에 게재하고 있다.

상기의 세번째 종래방법은 바인더 사용 없이 기능성 미립자를 섬유의 표면에 부착시킬 수 있어서 섬유의 촉감이 우수하고 기능성이 오랫동안 유지되는 효과는 얻을 수 있지만 섬유 표면에 기능성 미립자를 균일한 분포로 부착시키기 어려워 기능성을 균일하게 발현하지 못하는 문제점이 있었다.

구체적으로, 상기의 세번째 종래방법은 방사구금의 하단부에서 1~10㎝ 떨어진 위치에서 기능성 미립자를 분사해 주기 때문에 방사된 섬유상 고분자 용융물(이하 "사조"라고 약칭한다)들 중 외측에 위치하는 사조 표면에는 기능성 미립자가 높은 밀도로 부착하게 되지만 내측에 위치하는 사조 표면에는 기능성 미립자가 낮은 밀도로 부착하게 되는 문제가 발생되고, 이로 인해 기능성 섬유가 균일한 기능성을 발현하지 못하였다.

본 발명의 과제는 섬유 표면에 기능성 물질이 바인더 사용 없이 부착되어 기능성이 우수하면서도 촉감이 양호하고 오랫동안 기능성을 구현할 수 있는 기능성 섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 방사된 사조를 구성하는 모노필라멘트 각각의 표면에 기능성 물질이 고르게 부착되어 보다 균일한 기능성을 구현하는 기능성 섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 과제를 달성하기 위해서 본 발명에서는 열가소성 고분자 용융액을 방사구금(1)에 천공된 방사노즐(4)들을 통해 토출함과 동시에 기능성 물질을 기체와 함께 방사구금(1)에 천공된 분사노즐(5)들을 통해 분사하여 상기 방사노즐(4)을 통과하여 고화되지 않은 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 상기 분사노즐(5)들을 통해 분사된 기능성 물질을 부착시킨 다음, 표면에 기능성 물질이 부착된 섬유상 열가소성 고분자 용융액을 냉각, 고화시켜 기능성 섬유를 제조한다.

본 발명은 고화되지 않은 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 기능성 물질을 바인더 사용 없이 보다 균일하게 부착시킬 수 있어서 본 발명으로 제조된 기능성 섬유는 섬유의 물성이나 조업성 저하 없이도 촉감이 양호하며 뛰어난 기능성을 오랫동안 유지하게 된다.

본 발명으로 제조된 기능성 섬유는 기능성 직물, 기능성 편물 및 기능성 부직포 또는 이들을 포함하는 의류 등의 기능성 제품용 소재로 유용하다.

도 1은 본 발명의 공정개략도.
도 2는 도 1의 방사구금(3)의 저면도

이하, 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 열가소성 고분자 용융액을 방사구금(1)에 천공된 방사노즐(4)들을 통해 토출함과 동시에 기능성 물질을 기체와 함께 방사구금(1)에 천공된 분사노즐(5)들을 통해 분사하여 상기 방사노즐(4)을 통과하여 고화되지 않은 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 상기 분사노즐(5)들을 통해 분사된 기능성 물질을 부착시키는 공정; 및 (ⅱ) 표면에 기능성 물질이 부착된 섬유상 열가소성 고분자 용융액을 냉각, 고화시켜 기능성 섬유를 제조하는 공정;을 포함한다.

도 1은 본 발명의 공정개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 방사구금(3)의 저면도이다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 분사노즐(5) 들을 통해 분사된 기능성 미립자 중에서 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 미부착된 기능성 물질을 흡입장치(8)로 회수하는 공정을 추가로 더 포함한다.

구체적으로, 본 발명에서는 먼저 열가소성 고분자 용융액을 방사구금(1)에 천공된 방사노즐(4)들을 통해 토출함과 동시에 기능성 물질을 기체와 함께 방사구금(1)에 천공된 분사노즐(5)들을 통해 분사하여 상기 방사노즐(4)을 통과하여 고화되지 않은 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 상기 분사노즐(5)들을 통해 분사된 기능성 물질을 부착시켜준다.

상기 기능성 물질은 고체상태, 액체상태 또는 기체상태로서, 액체상태 및 기체상태인 경우 캡슐 등과 같은 담지체에 넣어 기체와 함께 분사노즐(5)들을 통해 분사한다.

상기 방사구금(1)에는 도 2에 도시된 바와 같이 분사노즐(5)들이 방사노즐(4)들 사이에 균일하게 배열되어 있는 것이 섬유상 열가소성 고분자 용융물 각각의 표면에 기능성 물질을 균일하게 부착시키는데 바람직하다.

상기 기능성 물질은 유기계 기능성 물질 및 무기계 기능성 물질 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물 등이며, 구체적인 예로는 동 미립자, 은 미립자, 탄소나노튜브, 항균성 유기 미립자, 항균성 무기 미립자 등이다.

상기 기능성 물질은 건강증진용 물질, 미용기능을 갖는 물질, 방향기능을 갖는 물질 등을 포함한다.

본 발명에서는 상기 기능성 물질의 종류를 특별하게 한정하는 것은 아니다.

상기 고체상태인 기능성 물질의 평균직경은 기능성 섬유의 평균직경 대비 0.0001~0.2배인 것이 바람직하다.

상기 기능성 물질의 평균직경이 상기 범위를 벗어나는 경우 기능성이 저하되거나, 기능성 섬유 표면에 기능성 물질을 균일하게 부착하기 어려워질 수 있다.

상기 기능성 섬유는 모노필라멘트 형태, 멀티필라멘트 형태, 단성분 필라멘트 형태, 복합성분 필라멘트 형태 또는 스테이플 화이버 형태 등이며, 본 발명에서는 상기 기능성 섬유의 형태를 특별하게 한정하는 것은 아니다.

다음으로, 본 발명에서는 표면에 기능성 물질이 부착된 섬유상 열가소성 고분자 용융액을 냉각, 고화시켜 기능성 섬유를 제조한다.

본 발명은 방사노즐(4)을 통해 열가소성 고분자 용융액을 토출함과 동시에 방사구금(1)에 천공된 분사노즐(5)를 통해 기능성 물질을 도 1에 도시된 화살표 방향들과 같이 섬유상 열가소성 고분자 용융액들 사이 사이로 기체와 함께 분사해 주기 때문에 기능성 섬유, 즉 사조(Y)의 외측에 위치하는 열가소성 고분자 용융액의 표면과 내측에 위치하는 열가소성 고분자 용융액의 표면 모두에 균일하게 기능성 물질을 부착시켜줄 수 있다.

그로 인해, 본 발명으로 제조된 기능성 섬유는 섬유의 물성이나 조업성 저하 없이도 촉감이 양호하며 뛰어난 기능성을 오랫동안 유지하게 된다.

1 : 열가소성 고분자 용융물 공급장치
2 : 기능성 물질 / 공기 혼합물 공급장치
3 : 방사구금 4 : 방사노즐
5 : 분사노즐 6 : 기능성 물질 / 공기 혼합물 공급관
7 : 쳄버 8 : 흡입장치
9 : 가이드 로울러 10 : 권취로울러
Y : 사조

Claims

(ⅰ) 열가소성 고분자 용융액을 방사구금(1)에 천공된 방사노즐(4)들을 통해 토출함과 동시에 기능성 물질을 기체와 함께 방사구금(1)에 천공된 분사노즐(5)들을 통해 분사하여 상기 방사노즐(4)을 통과하여 고화되지 않은 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 상기 분사노즐(5)들을 통해 분사된 기능성 물질을 부착시키는 공정; 및
(ⅱ) 표면에 기능성 물질이 부착된 섬유상 열가소성 고분자 용융액을 냉각, 고화시켜 기능성 섬유를 제조하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 분사노즐(5) 들을 통해 분사된 기능성 물질 중에서 섬유상 열가소성 고분자 용융액의 표면에 미부착된 기능성 물질을 흡입장치(8)로 회수하는 공정을 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기능성 물질은 상기 고체상태, 액체상태 및 기체상태 중에서 선택된 하나의 상태인 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 방사구금(1) 내에서 분사노즐(5)들은 방사노즐(4)들 사이에 균일하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기능성 물질은 유기계 기능성 물질 및 무기계 기능성 물질 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제3항에 있어서, 고체상태인 기능성 물질의 평균직경은 기능성 섬유의 평균 대비 0.0001배 ~ 0.2배인 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기능성 섬유는 모노필라멘트, 멀티필라멘트, 단성분 필라멘트, 복합성분 필라멘트 및 스테이플 화이버 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 기능성 섬유의 제조방법.
제1항의 방법으로 제조된 기능성 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유구조체.