KR20200086209A - Method of surface modified functional fiber by cold plasma treatment - Google Patents

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Abstract

Provided is a method for manufacturing a functional fiber. Specifically, one aspect of the present invention is a method for manufacturing a functional fiber surface-modified by a low-temperature plasma device, comprising the following steps: (a) preparing a fiber bundle; (b) unwinding fibers from the fiber bundle and introducing the same into a reactor; and (c) modifying the surface of the fiber with a plasma generating device at an entry portion of the reactor, wherein the internal temperature of the reactor is 1 to 300°C, and a low-temperature plasma treatment time is 1 to 180 seconds.

Description

저온 플라즈마 처리하여 표면개질된 기능성 섬유의 제조방법 {METHOD OF SURFACE MODIFIED FUNCTIONAL FIBER BY COLD PLASMA TREATMENT}Manufacturing method of functional fiber modified by low temperature plasma treatment {METHOD OF SURFACE MODIFIED FUNCTIONAL FIBER BY COLD PLASMA TREATMENT}

본 발명은 기능성 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저온 플라즈마 처리를 통해 표면개질되어 항균 또는 소취 기능을 포함하는 기능성 섬유 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a functional fiber, and more particularly, to a method for manufacturing a functional fiber including an antibacterial or deodorizing function by surface modification through low temperature plasma treatment.

최근 생활수준 향상 및 기술발전은 섬유제품에 대한 소비자의 욕구를 더욱 다양화시키고 있다. 예컨대, 물이 묻지 않는 발수기능의 섬유, 먼지가 잘 붙지 않는 정전 특성이 있는 섬유, 물을 잘 묻게 하는 흡수 가공된 섬유, 향기를 발하는 방향 가공된 섬유, 땀은 통과하고 빗물이 들어오지 않게 하는 투습방수 가공된 섬유 등과 같은 것이 있다.Recently, the improvement of living standards and technological development have diversified consumers' desire for textile products. For example, water-repellent fiber, water-repellent electrostatic property, water-absorbing processed fiber, fragrance-directed fiber, permeation to prevent sweat from passing through and rainwater And waterproofed fibers.

이러한 특징을 가지는 섬유는 통상 많은 양의 화학약품 및 물을 사용하게 되며, 그에 따른 다량의 폐수 및 유해가스를 유발하여 인체에 치명적인 피해를 주게 되고, 또한 이를 처리하기 위한 환경적 부담이 증대된다.Fibers having these characteristics usually use a large amount of chemicals and water, resulting in a large amount of wastewater and harmful gases, causing fatal damage to the human body, and also increasing the environmental burden to process them.

따라서, 폐수나 유해가스를 발생하지 않고 친환경적인 다양한 섬유 표면개질 방법들이 요구되고 있으며, 이에 따라 플라즈마 처리방법이 각광을 받고 있다.Accordingly, a variety of environmentally friendly fiber surface modification methods are required without generating waste water or harmful gases, and accordingly, plasma treatment methods are in the spotlight.

다만, 종래 플라즈마 처리방법의 경우, 섬유 표면을 개질 강화 시, 진공챔버의 진공도, 저항, 표면적, 온도 등의 변화에 따라 플라즈마가 안정적으로 발생되지 않을 수 있으며, 최종 표면개질된 섬유가 손상을 입는 문제가 있다.However, in the case of the conventional plasma treatment method, when modifying and strengthening the fiber surface, plasma may not be stably generated due to changes in vacuum degree, resistance, surface area, temperature, etc. of the vacuum chamber, and the final surface modified fiber may be damaged. there is a problem.

따라서, 섬유가 손상을 입지 않는 선에서 섬유에 기능을 부여하는 방법에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need to develop a method for imparting a function to a fiber in a line where the fiber is not damaged.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 항균 또는 소취 기능을 포함하는 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저온 플라즈마 처리를 통해 표면개질되어 항균 또는 소취 기능을 포함하는 기능성 섬유의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, the object of the present invention relates to a method of manufacturing a fiber including an antibacterial or deodorizing function, and more specifically, surface modification through low temperature plasma treatment to prevent antibacterial or deodorizing It is to provide a method for manufacturing a functional fiber including a function.

본 발명의 일 측면은 기능성 섬유의 제조장치를 이용하여 표면개질된 기능성 섬유의 제조방법에 있어서, (a) 섬유 다발을 준비하는 단계; (b) 상기 섬유 다발로부터 섬유가 권출되어 반응기 내로 진입하는 단계; 및 (c) 상기 반응기 진입 부분의 플라즈마 발생장치를 통해 상기 섬유의 표면이 개질되는 단계;를 포함하고, 상기 반응기의 내부온도가 1~300℃이고, 저온 플라즈마 처리시간이 1~180초인, 기능성 섬유의 제조방법을 제공한다.In one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a surface-modified functional fiber using a functional fiber manufacturing apparatus, comprising: (a) preparing a fiber bundle; (b) a step in which fibers are unwound from the fiber bundle to enter the reactor; And (c) the step of modifying the surface of the fiber through the plasma generating device of the reactor entry portion; including, the internal temperature of the reactor is 1 ~ 300 ℃, low-temperature plasma treatment time is 1 ~ 180 seconds, functional Provides a method for manufacturing fibers.

일 실시예에 있어서, 상기 섬유가 항균 또는 소취 기능을 포함할 수 있다.In one embodiment, the fiber may include an antibacterial or deodorant function.

일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계에서 개질된 섬유 표면의 작용기가 하이드록시기(-OH), 카르복시기(-COOH), 퍼옥시산(-COOOH) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the functional group of the fiber surface modified in step (c) in the group consisting of hydroxy group (-OH), carboxy group (-COOH), peroxy acid (-COOOH) and combinations of two or more of them It may be the selected one.

일 실시예에 있어서, 상기 섬유가 폴리에스터(PET), 폴리에틸렌(PE), 스판덱스, 폴리프로필렌(PP), 나일론, 면, 아크릴, 아라미드, 탄소, 비닐론, 비니온, 자일론, 인견, 캐시미어, 펄프, 현무암으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the fiber is polyester (PET), polyethylene (PE), spandex, polypropylene (PP), nylon, cotton, acrylic, aramid, carbon, vinylon, vinion, xylon, silk, cashmere, It may be one selected from the group consisting of pulp and basalt.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 장치 내 가스가 산소, 수증기(H2O), 아르곤 네온으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the gas in the plasma device may be one selected from the group consisting of oxygen, water vapor (H 2 O), and argon neon.

일 실시예에 있어서, 상기 섬유가 규소, 산화규소, 게르마늄, 산화게르마늄, 산화아연, 산화마그네슘, 산화알루미늄 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 추가로 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the fiber may further include at least one selected from the group consisting of silicon, silicon oxide, germanium, germanium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, and zeolite.

일 실시예에 있어서, 상기 반응기 내부온도가 상기 섬유의 녹는점보다 5~150℃ 낮은 온도일 수 있다.In one embodiment, the temperature inside the reactor may be 5 to 150°C lower than the melting point of the fiber.

본 발명의 다른 일 측면은 제1 섬유 다발; 제2 섬유 다발; 및 상기 제1 섬유 다발과 연결된 유입부 및 상기 제2 섬유 다발과 연결된 배출부가 구비된 반응기;를 포함하고, 상기 반응기는 저온 플라즈마 발생장치 및 가스 배출구가 구비된, 기능성 섬유의 제조장치를 제공한다.Another aspect of the present invention is a first fiber bundle; A second fiber bundle; And a reactor having an inlet portion connected to the first fiber bundle and an outlet portion connected to the second fiber bundle, wherein the reactor is provided with a low temperature plasma generator and a gas outlet, and provides a functional fiber manufacturing apparatus. .

일 실시예에 있어서, 상기 제1 섬유 다발로부터 상기 제2 섬유 다발 방향으로 섬유가 권출되고, 상기 저온 플라즈마 발생장치는 상기 섬유의 진행방향을 기준으로 상기 가스 배출구보다 상류에 위치할 수 있다.In one embodiment, fibers are unwound from the first fiber bundle in the direction of the second fiber bundle, and the low temperature plasma generating device may be located upstream of the gas outlet based on the traveling direction of the fiber.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 섬유 다발에 권취된 섬유의 표면이 하이드록시기(-OH), 카르복시기(-COOH), 퍼옥시산(-COOOH) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나로 개질될 수 있다.In one embodiment, the surface of the fiber wound on the second fiber bundle is selected from the group consisting of hydroxy group (-OH), carboxy group (-COOH), peroxy acid (-COOOH), and combinations of two or more of these. Can be modified into one.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 섬유 다발에 권취된 섬유가 항균 및 소취 기능을 가질 수 있다.In one embodiment, the fiber wound on the second fiber bundle may have antibacterial and deodorizing functions.

본 발명의 일 측면에 따르면, 저온 플라즈마 처리를 통해 표면개질되어 별도의 물질 첨가 없이 항균 또는 소취 기능을 구현할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the surface may be modified through low temperature plasma treatment to implement an antibacterial or deodorant function without adding a separate material.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the invention.

도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 저온 플라즈마를 이용하여 표면개질된 기능성 섬유의 제조방법 순서를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 플라즈마 장치를 개략적으로 도식화한 것이다.
Figure 1 shows a method of manufacturing a surface-modified functional fiber using a low-temperature plasma according to an aspect of the present invention.
2 is a schematic diagram of a low temperature plasma device according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, the present invention may be implemented in various different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 " 간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. . Also, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further provided instead of excluding other components, unless specifically stated otherwise.

본 발명의 일 측면은 기능성 섬유의 제조장치를 이용하여 표면개질된 기능성 섬유의 제조방법에 있어서, (a) 섬유 다발을 준비하는 단계; (b) 상기 섬유 다발로부터 섬유가 권출되어 반응기 내로 진입하는 단계; 및 (c) 상기 반응기 진입 부분의 플라즈마 발생장치를 통해 상기 섬유의 표면이 개질되는 단계;를 포함하고, 상기 반응기의 내부온도가 1~300℃이고, 저온 플라즈마 처리시간이 1~180초인, 기능성 섬유의 제조방법을 제공한다.In one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a surface-modified functional fiber using a functional fiber manufacturing apparatus, comprising: (a) preparing a fiber bundle; (b) a step in which fibers are unwound from the fiber bundle to enter the reactor; And (c) the step of modifying the surface of the fiber through the plasma generating device of the reactor entry portion; including, the internal temperature of the reactor is 1 ~ 300 ℃, low-temperature plasma treatment time is 1 ~ 180 seconds, functional Provides a method for manufacturing fibers.

본 명세서에서 “저온 플라즈마”란, 공정과정에서 열접촉에 의한 열변형이 없도록 하는 플라즈마로서, 글로우, 코로나, 평형 아크, 더스티, 글라이딩 등의 종류로 이루어져 있으며, 구체적으로, 플라즈마 처리, 플라즈마 그라프팅 및 플라즈마 중합을 거쳐 일어날 수 있다.As used herein, “low temperature plasma” is a plasma that prevents thermal deformation due to thermal contact in the process, and consists of types such as glow, corona, equilibrium arc, dusty, gliding, and specifically, plasma treatment, plasma grafting. And plasma polymerization.

상기 플라즈마의 발생에 사용되는 가스가 산소, 수증기(H2O), 아르곤 네온으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으며, 바람직하게는 산소 또는 수증기일 수 있다. 상기 아르곤 및 네온은 불활성 기체이므로 플라즈마 처리시에 화학반응이 수반되지 않고, 물리적인 비탄성 충돌에 의한 스퍼터링 작용으로 수소를 제거할 수 있기 때문에, 표면 라디칼을 생성시키는 목적으로 사용할 수 있다.The gas used for generating the plasma may be one selected from the group consisting of oxygen, water vapor (H 2 O), and argon neon, and preferably oxygen or water vapor. Since argon and neon are inert gases, no chemical reaction is involved during plasma treatment, and hydrogen can be removed by sputtering due to physical inelastic collisions, and thus can be used for the purpose of generating surface radicals.

반면, 수증기(H2O) 및 산소 플라즈마는 상기 불활성 기체와는 다르게 화학적 기구가 주가 된다고 할 수 있으며, 산화성 가스로서, 섬유 표면을 산화시키는 방법으로 작용기를 변환할 수 있게 할 수 있다.On the other hand, water vapor (H 2 O) and oxygen plasma, unlike the inert gas, it can be said that the chemical mechanism is predominant, and as an oxidizing gas, it is possible to convert functional groups by oxidizing the fiber surface.

상기 저온 플라즈마 처리를 통해 표면개질하는 방법으로는, 산화성 가스를 사용하는 것이 유리하며, 상기 산화성 가스인 수증기(H2O) 및 산소 플라즈마를 사용하는 경우, 수증기(H2O) 및 산소 플라즈마가 표면에 흡착되어 상대적으로 우수한 항균 또는 소취 기능을 가질 수 있다.As a method of surface modification through the low temperature plasma treatment, it is advantageous to use an oxidizing gas, and when using the oxidizing gas, water vapor (H 2 O) and oxygen plasma, water vapor (H 2 O) and oxygen plasma are used. It can be adsorbed on the surface and have a relatively excellent antibacterial or deodorizing function.

또한, 상기 비활성기체에 따른 저온 플라즈마 처리의 경우, 주로 물리적 표면개질이 이루어지며, 산화성을 가진 수증기(H2O) 및 산소의 경우 주로 화학적 표면개질이 이루어지어 그 과정이 상이할 수 있다.In addition, in the case of the low-temperature plasma treatment according to the inert gas, physical surface modification is mainly performed, and in the case of oxidizing water vapor (H 2 O) and oxygen, chemical surface modification is mainly performed, so the process may be different.

구체적으로, 일반적으로 저온 플라즈마의 에너지는 약 15eV정도로서, 이는 유기화합물의 결합을 해리시킬 수 있는 에너지에 해당한다. 특히 섬유로 이루어진 고분자 표면에 아르곤 및 네온 플라즈마 처리하면 Ar+ 또는 Ne+이온의 물리적 스퍼터링에 의해 분자내의 화학결합이 파괴되며 주로 수소원자를 떼어내는 반응이 일어나는 것이 잘 알려져 있다.Specifically, in general, the energy of the low temperature plasma is about 15 eV, which corresponds to energy capable of dissociating the organic compound. In particular, it is well known that when argon and neon plasma are treated on a polymer surface made of fibers, chemical bonds in the molecule are destroyed by physical sputtering of Ar + or Ne + ions, and reactions mainly removing hydrogen atoms occur.

반면, 상기 화학적 표면개질은 이온충격(ion bombardment) 이외에 산소원자의 화학적 작용으로 PH(polymer)+O→P·+·OH와 같은 반응을 일으키며, 물리적 표면개질에 의한 경우보다 유리함을 알 수 있다.On the other hand, the chemical surface modification causes a reaction such as PH(polymer)+O→P·+·OH due to the chemical action of oxygen atoms in addition to ion bombardment, and it can be seen that it is more advantageous than the physical surface modification. .

이때 생성된 라디칼들은 고립된 상태로 남거나, 라디칼끼리 서로 반응하여 가교결합을 형성하고, 공기 중에 노출되어 하이드록시기, 카보닐기 등과 같은 극성기를 생성시킬 수 있다.At this time, the generated radicals may remain isolated, or radicals may react with each other to form a crosslink, and are exposed in the air to generate polar groups such as a hydroxy group or a carbonyl group.

상기 저온 플라즈마는, 종래 섬유 자체의 물성을 변화시키는 문제점을 극복할 수 있으며, 상기 섬유 표면에 대하여 마이크론 깊이에만 국한되어 전체 물성을 변화시키지 않으면서, 상기 섬유의 표면개질만으로 기능을 부여할 수 있다.The low-temperature plasma can overcome the problem of changing the physical properties of the conventional fiber itself, and is limited to only the micron depth of the fiber surface, without changing the overall physical properties, and can only provide a function by modifying the surface of the fiber. .

상기 저온 플라즈마는 진공 또는 대기압 상태에서 진행될 수 있으며, 바람직하게는 대기압 상태에서 진행될 수 있다.The low temperature plasma may be performed in a vacuum or atmospheric pressure state, and preferably in an atmospheric pressure state.

먼저, 상기 저온 플라즈마가 대기압 저온 플라즈마인 경우, 기체의 압력을 100Torr부터 760Torr(대기압) 이상까지 유지하면서 저온 플라즈마를 발생하는 기술로서, 별도의 진공 시스템이 필요 없어 장치에 투자비용이 절감될 수 있으며, 별도의 펌핑 시간이 없으며, 인라인 형태로 공정이 가능하므로 생산성을 극대화할 수 있고, 통상 물질의 표면개질에 적절하게 이용될 수 있다.First, when the low-temperature plasma is an atmospheric low-temperature plasma, a technology for generating a low-temperature plasma while maintaining the pressure of the gas from 100 Torr to 760 Torr (atmospheric pressure) or higher. , Since there is no separate pumping time, and it can be processed in-line, productivity can be maximized, and it can be suitably used for surface modification of materials.

반면, 상기 저온 플라즈마가 진공 저온 플라즈마인 경우, 기체의 압력을 100Torr 이하로 유지하여 저온 플라즈마를 발생하는 기술로서, 정상 상태의 안정한 글로우 방전 상태를 유지하며 물질에 하전 입자의 손상을 최소화하여 공정을 수행할 수 있다.On the other hand, when the low-temperature plasma is a vacuum low-temperature plasma, the technology that generates a low-temperature plasma by maintaining the pressure of the gas below 100 Torr, maintains a stable glow discharge state in a steady state and minimizes the damage of charged particles to the material, thereby reducing the process. It can be done.

본 명세서에서 “섬유”란, 육안으로 직접 측정할 수 없을 정도로 가늘고 길이는 직경 또는 폭에 비하여 적어도 100배 이상인 고체로서, 섬유(fiber), 상기 섬유(fiber)로 이루어진 섬유사(yarn) 또는 섬유직물(textile) 등을 모두 포괄하는 단어를 의미한다.In the present specification, “fiber” is a solid that is at least 100 times longer than a diameter or width and is thin so that it cannot be directly measured with the naked eye, and is a fiber, a yarn made of the fiber, or a fiber. It means a word that encompasses all textiles.

상기 (c) 단계에서 개질된 섬유 표면의 작용기가 기능성 섬유 표면의 하이드록시기(-OH), 카르복시기(-COOH), 퍼옥시산(-COOOH) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.The functional group of the fiber surface modified in step (c) is one selected from the group consisting of hydroxyl groups (-OH), carboxy groups (-COOH), peroxy acids (-COOOH), and combinations of two or more of these on the functional fiber surface. Can be

바람직하게는, 섬유사를 이용하여 플라즈마 처리하는 경우, 섬유사 표면 상에 수소가 산화되는 반응을 나타낼 수 있으며, 반응과정은 하기 반응식 1과 같다.Preferably, in the case of plasma treatment using a fiber yarn, a reaction in which hydrogen is oxidized on the surface of the fiber yarn may be exhibited, and the reaction process is as shown in Reaction Formula 1 below.

[반응식 1][Scheme 1]

섬유사-H + 저온 플라즈마→ 섬유사-C(O)OOH + 섬유사-C(O)OH + 섬유사-OHFiber yarn-H + low temperature plasma → Fiber yarn-C(O)OOH + Fiber yarn-C(O)OH + Fiber yarn-OH

또한, 상기 섬유직물을 이용하여 플라즈마 처리하는 경우, 섬유직물 표면 상에 수소가 산화되는 반응을 나타낼 수 있으며, 반응과정은 하기 반응식 2와 같다.In addition, when the plasma treatment using the fiber fabric, it may represent a reaction in which hydrogen is oxidized on the surface of the fiber fabric, the reaction process is as shown in Scheme 2 below.

[반응식 2][Scheme 2]

섬유직물-H + 저온 플라즈마→ 섬유직물-C(O)OOH + 섬유직물-C(O)OH + 섬유직물-OHTextile Fabric-H + Low Temperature Plasma→ Textile Fabric-C(O)OOH + Textile Fabric-C(O)OH + Textile Fabric-OH

즉, 상기 섬유사 또는 섬유직물을 저온 플라즈마 처리하는 경우, 섬유 표면 상에 기능성 작용기가 도입되며, 이러한 저온 플라즈마 처리를 통해 섬유의 항균 또는 소취 기능이 증대될 수 있다.That is, when the fiber yarn or the textile fabric is subjected to a low temperature plasma treatment, a functional functional group is introduced on the fiber surface, and the antibacterial or deodorizing function of the fiber may be increased through the low temperature plasma treatment.

상기 섬유사 및 섬유직물의 굵기는 굵기를 표시하는 간접적인 방법으로, 일정 길이에 대한 중량의 비 또는 그 역으로 일정 중량에 대한 길이의 비를 나타내는 번수, 예를 들어 데니어, 텍스로 나타내기도 한다.The thickness of the fiber yarns and textile fabrics is an indirect method of indicating the thickness, and may also be represented by a number representing a ratio of weight to a certain length or vice versa, for example, denier or tex. .

섬유(fiber)는 대체로 가늘수록 우수하고 이용가치도 높으며, 가늘고 고급인 섬유사를 제조하는 경우, 가느다란 섬유(fiber)를 쓰지 않으면 만들 수 없고, 굵은 섬유(fiber)의 경우라도 가는 섬유(fiber)를 많이 이용하여 만들어진 섬유사(yarn) 또는 섬유직물(textile)이 오관도 매끄럽고 촉감도 부드러워지는 장점이 있다.In general, the finer the fiber, the better the value of use and the higher the value of use. When manufacturing a fine and high-quality fiber yarn, it cannot be made without using thin fibers, and even in the case of coarse fibers, thin fibers ) Has a merit that the yarn or fiber fabric made by using a lot is smooth and soft to the touch.

상기 섬유(fiber)의 굵기는 10~50데니어일 수 있으며, 바람직하게는 20~40데니어일 수 있다. 상기 섬유의 굵기가 10데니어 미만이면, 과도하게 얇아 이러한 섬유로 섬유사(yarn) 또는 섬유직물(textile) 제조 시 많은 양의 섬유가 들어가는 단점이 있어 섬유 생산효율이 낮아질 수 있으며, 50데니어 초과이면, 섬유사(yarn) 또는 섬유직물(textile) 제조 시 거친 표면을 가져 섬유자체의 질이 저하될 수 있다.The thickness of the fiber may be 10 to 50 denier, and preferably 20 to 40 denier. If the thickness of the fiber is less than 10 denier, there is a disadvantage that a large amount of fiber enters the fiber yarn (yarn) or fiber fabric (textile) with such a fiber is excessively thin, the fiber production efficiency may be lowered, if more than 50 denier , When the yarn (yarn) or fiber fabric (textile) manufacturing has a rough surface may deteriorate the quality of the fiber itself.

상기 섬유가 항균 또는 소취 기능을 포함할 수 있으며, 상기 항균 또는 소취 기능은 저온 플라즈마 처리를 통해 표면개질된 작용기에 의해 얻어지는 기능일 수 있다.The fiber may include an antibacterial or deodorizing function, and the antibacterial or deodorizing function may be a function obtained by a surface-modified functional group through low temperature plasma treatment.

한편, 본 발명에서 항균 또는 소취 기능을 배가시키기 위하여, 항균 또는 소취 기능을 배가시키기 위한 물질을 추가로 더 포함할 수 있다. 이러한 물질로 규소, 산화규소, 게르마늄, 산화게르마늄, 산화아연, 산화마그네슘, 산화알루미늄 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 추가로 더 포함하여, 본 발명의 섬유에 있어 세균과 곰팡이류에 대한 감염 혹은 증식을 효과적으로 차단할 수 있으며, 악취를 없애는 효과가 있을 수 있다. 이러한 물질은 입자, 바람직하게는 나노입자의 형태로 사용될 수 있고, 섬유의 제직 시 원료 상에 상기 물질을 일부 첨가하거나, 섬유 상에 상기 물질을 분산시킨 코팅 용액을 도포 또는 분사한 후 건조하여 도입할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, in order to double the antibacterial or deodorizing function in the present invention, a material for doubling the antibacterial or deodorizing function may be further included. These materials further include at least one selected from the group consisting of silicon, silicon oxide, germanium, germanium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, aluminum oxide and zeolite, infection of bacteria and fungi in the fibers of the present invention, or It can effectively block proliferation, and may have an effect of removing odor. These materials can be used in the form of particles, preferably nanoparticles, and when weaving fibers, some of the materials are added on the raw material, or the coating solution in which the materials are dispersed on the fibers is applied or sprayed and then dried and introduced. You can, but are not limited to this.

상기 산화 규소 및 산화 게르마늄의 화학식은 각각 SiOx(0<x<2) 및 GeOx(0<x<2)일 수 있다.Chemical formulas of the silicon oxide and germanium oxide may be SiO x (0<x<2) and GeO x (0<x<2), respectively.

상기 섬유가 저온 플라즈마 처리하는 경우, 섬유 표면이 장시간 초친수성이 유지될 수 있으며, 별도의 광조사 없이 소수성 표면이 친수성 표면으로 개질될 수 있다.When the fiber is subjected to a low-temperature plasma treatment, the superhydrophilicity of the fiber surface may be maintained for a long time, and the hydrophobic surface may be modified into a hydrophilic surface without additional light irradiation.

상기 섬유가 폴리에스터(PET), 폴리에틸렌(PE), 스판덱스, 폴리프로필렌(PP), 나일론, 면, 아크릴, 아라미드, 탄소, 비닐론, 비니온, 자일론, 인견, 캐시미어, 펄프, 현무암으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.The fiber is made of polyester (PET), polyethylene (PE), spandex, polypropylene (PP), nylon, cotton, acrylic, aramid, carbon, vinylon, vinion, xylon, silk, cashmere, pulp, basalt It may be one selected from.

상기 폴리에스터 및 나일론 섬유는 합성섬유이며, 상기 합성섬유 중 열에 가장 잘 견디는 강한 섬유이다. 구김이 잘 생기지 않고, 신축성이 적어 형태가 잘 유지되는 장점이 있으며, 물을 거의 흡수하지 않아 세탁 후 빨리 건조되고, 장시간 노출에도 변질, 변색이 없을 수 있다. 또한 약품에 강하고, 벌레나 좀, 박테리아의 피해가 거의 없으나, 흡습성이 낮아 정전기 발생, 착용 시 몸에 달라붙는 불쾌감, 체내의 수분이 외기로 발산되는 것을 어렵게 만들어 항균성이 다소 떨어지는 섬유일 수 있다.The polyester and nylon fibers are synthetic fibers, and among the synthetic fibers are strong fibers that are most resistant to heat. It does not wrinkle well, and has the advantage of maintaining its shape due to its low elasticity. It absorbs little water, so it dries quickly after washing, and may have no deterioration or discoloration even after prolonged exposure. In addition, it is strong against chemicals, and has little damage from insects, worms, and bacteria, but it may be a fiber that is slightly less antibacterial because it has low hygroscopicity, generates static electricity, makes it difficult to dissipate into the body when worn, and dissipates moisture in the body into the outside air.

상기 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE) 섬유는 폴리올레핀계 섬유이며, 비중이 높지 않아 경량성이 있고, 수분을 거의 흡수하지 않으며, 열 및 자외선에 약하여 단독 섬유로 사용하기엔 적합하지 않을 수 있다. 다만, 세균 발생 요인 자체가 없는 점이 장점일 수 있다.The polypropylene (PP) and polyethylene (PE) fibers are polyolefin-based fibers, and have a high specific gravity, so they are lightweight, hardly absorb moisture, and are weak to heat and ultraviolet light and may not be suitable for use as sole fibers. However, it may be an advantage that there are no bacterial factors.

상기 면 섬유는 대표적인 셀룰로오스계 섬유로서, 양모와 함께 천연섬유로 알려져 있다. 목화섬에서 얻어지는 셀룰로오스가 주성분인 식물성 섬유이며, 흡습성이 좋아 땀 또는 오염의 흡수가 빨라 쾌적하며, 정전기를 발생시키지 않아 위생적이다. 물속에서도 강도 저하 및 섬유 손상을 일으키지 않으며, 알칼리에 강하여 약알칼리성 합성세제로 세탁할 수 있고 고온에서도 잘 견디므로 관리가 편리한 장점이 있다.The cotton fiber is a representative cellulose-based fiber, and is known as a natural fiber together with wool. Cellulose obtained from cotton island is a main component vegetable fiber, and it has good hygroscopicity, so it absorbs sweat or pollution quickly, making it comfortable, and does not generate static electricity. It does not cause strength deterioration and fiber damage even in water, and is strong in alkali, so it can be washed with a weakly alkaline synthetic detergent and withstands high temperatures.

상기 아크릴 섬유는 원료인 아크릴로니트릴을 값싸게 얻을 수 있어 경제성이 있는 섬유이며, 내후성이 우수하며 주름도 쉽게 생기지 않는 이점을 가지고 있다.The acrylic fiber is an economical fiber that can be obtained inexpensively as a raw material, acrylonitrile, has excellent weather resistance and does not easily cause wrinkles.

상기 아라미드 섬유는 내열성과 불에 타지 않는 성질이 매우 강하며, 유독가스의 발생이 적은 장점을 가지고 있다. 또한, 내열성과 고강도, 고탄성, 저수축 등의 이점 덕분에 각종 성형 제품 제작에 쓰일 수 있다. 또한 무게에 비해 강도가 높고 부식에 매우 강한 복합재료인 FRP(Fiber-reinforced plastic)을 제조할 수 있다.The aramid fiber is very strong in heat resistance and non-burning properties, and has the advantage of less generation of toxic gases. In addition, thanks to its advantages such as heat resistance, high strength, high elasticity, and low shrinkage, it can be used to manufacture various molded products. In addition, it is possible to manufacture fiber-reinforced plastic (FRP), which is a composite material that has a high strength to weight and very strong corrosion resistance.

상기 탄소 섬유는 수많은 탄소 원자가 결정구조를 이루어 길게 늘어선 분자 사슬로 이루어진 섬유이다. 상기 탄소섬유는 섬유의 직경이 10㎛ 내외로 상당히 가늘지만, 인장강도 및 강성도가 높으며, 고온 및 화학물질에 대한 내성이 우수하고, 열팽창이 적다. 또한 에폭시와 혼합하여 금속보다 가벼우면서도 금속에 비해 인장강도 및 탄성계수가 뛰어난 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)를 제조할 수 있다.The carbon fiber is a fiber composed of a long chain of molecular chains of numerous carbon atoms. The carbon fiber has a fairly thin diameter of about 10 µm, but has high tensile strength and stiffness, excellent resistance to high temperatures and chemicals, and low thermal expansion. In addition, carbon fiber reinforced polymer (CFRP), which is lighter than metal and has superior tensile strength and elastic modulus, can be produced by mixing with epoxy.

상기 비닐론은 폴리비닐 알코올계 합성섬유의 상품명이며, 친수성, 흡습성, 보온성이 좋으며, 산과 알칼리에 강하고, 무명에 가까운 성질과 감촉이 있다. 나일론보다 다소 떨어지나 내약품성, 내마찰성이 커서 혼방에 적당할 수 있다.The vinylon is a brand name of a polyvinyl alcohol-based synthetic fiber, has good hydrophilicity, hygroscopicity, and heat retention, is resistant to acids and alkalis, and has properties and texture close to cotton. Although slightly inferior to nylon, it may be suitable for blending due to its high chemical and friction resistance.

상기 자일론 섬유는 합성섬유로서, 유기계열 섬유 중에 최고 레벨의 인장강도 및 탄성률을 가지며, 이는 탄소섬유보다 비중이 10% 낮아, 경량화 가능한 섬유이다.The xylon fiber is a synthetic fiber, and has the highest level of tensile strength and elastic modulus among organic fibers, which is 10% lower in weight than carbon fiber and is a lightweight fiber.

상기 인견 섬유는 흡습성이 좋으며, 고온에 강하다. 다만, 상기 면 섬유와 같이 잘 구겨지는 단점이 있고, 나무 원료답게 내수성이 떨어져 물에 젖으면 강도나 탄력성이 떨어지고, 수축될 수 있다.The silk fiber has good hygroscopicity and is resistant to high temperatures. However, there is a disadvantage that it is well crumpled like the cotton fiber, and water resistance is poor as a raw material of wood, and when wet with water, strength and elasticity may be reduced and contraction may occur.

상기 캐시미어 섬유는 천연섬유로서, 내구성은 양모보다 다소 저하되나, 탄성, 신축성, 윤기 등은 상대적으로 뛰어나다. 또한 섬유가 가볍고 가는 편이란 부드럽고 따뜻한 특징이 있다.The cashmere fiber is a natural fiber, and its durability is slightly lower than that of wool, but its elasticity, elasticity, and gloss are relatively excellent. In addition, the fiber is light and has a soft and warm characteristic.

상기 펄프 섬유는 침엽수, 활엽수, 폐지, 비목질계로부터 얻어지며, 크게 조목공정, 펄프화, 펄프의 정제 등 3단계로 나눌 수 있으며, 화학펄프 또는 기계펄프를 통해 생산될 수 있다.The pulp fiber is obtained from coniferous trees, hardwoods, waste paper, and non-wood systems, and can be largely divided into three stages, such as wood processing, pulping, and pulp purification, and can be produced through chemical or mechanical pulp.

상기 현무암 섬유는 현무암을 고온으로 녹여 섬유로 뽑아낸 것을 뜻하며, 상기 현무암은 원재료 값이 저렴한 편이기 때문에, 상기 탄소섬유에 비해 생산단가가 저렴하다. 또한, 상기 현무암은 공극이 많은 다공성이며, 칼슘을 많이 함유하고 있다.The basalt fiber means that the basalt is melted at a high temperature and extracted as a fiber. Since the basalt has a low raw material value, the production cost is lower than that of the carbon fiber. In addition, the basalt is porous with many voids and contains a lot of calcium.

상기 반응기 내부온도는 사용되는 상기 섬유의 종류에 따라 상이할 수 있으며, 반응기 내부온도가 섬유의 녹는점보다 5~150℃ 낮은 온도일 수 있다. 이 때 반응기 내부온도와 섬유 녹는점의 온도 차이는 5℃ 이상, 25℃ 이상, 또는 50℃ 이상이고, 150℃ 이하, 125℃ 이하, 또는 100℃ 이하일 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우, 섬유 표면개질이 효율적으로 일어나기 어려울 수 있으며, 섬유의 손상이 발생할 수 있다.The inside temperature of the reactor may be different depending on the type of the fiber used, and the inside temperature of the reactor may be 5 to 150°C lower than the melting point of the fiber. At this time, the temperature difference between the reactor inner temperature and the fiber melting point is 5°C or higher, 25°C or higher, or 50°C or higher, and may be 150°C or lower, 125°C or lower, or 100°C or lower. If it is outside the above range, it may be difficult for the fiber surface modification to occur efficiently, and damage to the fiber may occur.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 섬유의 제조장치를 개략적으로 도식화한 것이다. 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 측면에 따른 기능성 섬유의 제조장치는 제1 섬유 다발(110); 제2 섬유 다발(110); 및 상기 제1 섬유 다발과 연결된 유입부 및 상기 제2 섬유 다발과 연결된 배출부가 구비된 반응기(120);를 포함하고, 상기 반응기는 저온 플라즈마 발생장치(130) 및 가스 배출구(140)가 구비될 수 있다.2 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing functional fibers according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, an apparatus for manufacturing functional fibers according to an aspect of the present invention includes a first fiber bundle 110; A second fiber bundle 110; And a reactor 120 provided with an inlet connected to the first fiber bundle and an outlet connected to the second fiber bundle, wherein the reactor is provided with a low temperature plasma generator 130 and a gas outlet 140. Can.

본 발명의 기능성 섬유의 제조장치는 섬유(111)가 권취된 제1 및 제2 섬유 다발(110)을 포함하며, 바람직하게는, 상기 섬유 다발(110)은 섬유사 또는 섬유직물 다발(110)일 수 있다. 또한, 상기 섬유사 또는 섬유직물 다발(110)은 원통 형태로 권취되어 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The apparatus for manufacturing the functional fiber of the present invention includes first and second fiber bundles 110 in which the fibers 111 are wound, preferably, the fiber bundles 110 are fiber yarns or fiber fabric bundles 110 Can be In addition, the fiber yarn or the textile fabric bundle 110 may be wound in a cylindrical shape, but is not limited thereto.

상기 섬유 다발(110)은 섬유(111) 상태로 권출되어 반응기(120) 내로 진입하며, 상기 저온 플라즈마 발생장치(130)를 통해 상기 섬유(111)의 표면을 개질시킬 수 있다. 상기 저온 플라즈마 발생장치(130)는 상기 섬유(111)의 진행방향과 0 내지 75°의 각도를 가지도록 설치되어 상기 섬유(111)의 진행방향으로 플라즈마 불꽃(131)를 발생시킬 수 있다.The fiber bundle 110 is unwound in the fiber 111 state and enters the reactor 120, and may modify the surface of the fiber 111 through the low temperature plasma generator 130. The low temperature plasma generator 130 may be installed to have an angle of 0 to 75° with the direction of the fiber 111 to generate a plasma flame 131 in the direction of the fiber 111.

상기 제1 섬유 다발로부터 상기 제2 섬유 다발 방향으로 섬유(111)가 권출되고, 상기 저온 플라즈마 발생장치는 상기 섬유의 진행방향을 기준으로 상기 가스 배출구보다 상류에 위치할 수 있다. 상기 플라즈마 발생장치(130)가 상기 가스 배출구보다 상류에 위치하면, 플라즈마 불꽃(131)을 일 방향으로 흐를 수 있도록 기능할 수 있다.The fibers 111 are unwound from the first fiber bundle in the direction of the second fiber bundle, and the low temperature plasma generating device may be located upstream of the gas outlet based on the traveling direction of the fibers. When the plasma generator 130 is located upstream of the gas outlet, it can function to flow the plasma flame 131 in one direction.

상기 제2 섬유 다발에 권취된 섬유(111)의 표면이 하이드록시기(-OH), 카르복시기(-COOH), 퍼옥시산(-COOOH) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나로 개질될 수 있다.The surface of the fiber 111 wound on the second fiber bundle is modified to one selected from the group consisting of hydroxy group (-OH), carboxy group (-COOH), peroxy acid (-COOOH), and combinations of two or more of these. Can.

상기 제2 섬유 다발에 권취된 섬유(111)가 항균 및 소취 기능을 가질 수 있다.The fiber 111 wound on the second fiber bundle may have antibacterial and deodorizing functions.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

실시예 및 비교예Examples and comparative examples

하기 표 1의 섬유사 또는 섬유직물을 다발(110)상태로 회전하면서, 반응기(120)의 내부온도를 50~300℃ 범위로 유지하되, 섬유사 또는 섬유직물의 녹는점보다 5~150℃ 낮게 설정하고, 플라즈마 발생장치(130) 내의 플라즈마 출력 밀도를 2.0W/cm2로 고정한다. 고주파 유도열 플라즈마로서, 통상적인 주파수인 13.56MHz의 주파수를 사용하고, 대기압 상태로, 플라즈마 발생장치를 이용하여 고순도 산소(O2, 99%) 200sccm을 넣어주면서 플라즈마를 발생시켜 반응기(120)에서 저온 플라즈마를 실시한다.While rotating the fiber yarn or the textile fabric of Table 1 in the bundle (110) state, maintaining the internal temperature of the reactor 120 in the range of 50 ~ 300 ℃, 5 ~ 150 ℃ lower than the melting point of the fiber yarn or textile fabric Set and fix the plasma output density in the plasma generator 130 to 2.0 W/cm 2 . As a high-frequency induction heat plasma, a frequency of 13.56 MHz, which is a normal frequency, is used, and in the atmospheric pressure state, plasma is generated while adding 200 sccm of high-purity oxygen (O 2 , 99%) using a plasma generator to generate a plasma. Perform low-temperature plasma.

각 실시예의 섬유사 또는 섬유직물을 0초(대조군), 5초, 30초, 60초, 120초, 180초 동안 저온 산소 플라즈마로 표면을 개질하여 기능성 섬유사 또는 섬유직물을 제조하였다.A functional fiber yarn or fiber fabric was prepared by modifying the surface of the fiber yarn or fiber fabric of each example with low temperature oxygen plasma for 0 seconds (control), 5 seconds, 30 seconds, 60 seconds, 120 seconds, and 180 seconds.

구분division 섬유사Fiber yarn 섬유직물Textile 실시예 1-1Example 1-1 30 데니아 PET30 Denia PET -- 실시예 1-2Example 1-2 -- 30 데니아 PET30 Denia PET 실시예 2-1Example 2-1 30 데니아 PE30 Denia PE -- 실시예 2-2Example 2-2 -- 30 데니아 PE30 Denia PE 실시예 3-1Example 3-1 30 데니아 스판덱스30 Denia Spandex -- 실시예 3-2Example 3-2 -- 30 데니아 스판덱스30 Denia Spandex 실시예 4-1Example 4-1 30 데니아 PP30 Denia PP -- 실시예 4-2Example 4-2 -- 30 데니아 PP30 Denia PP 실시예 5-1Example 5-1 30 데니아 나일론30 denier nylon -- 실시예 5-2Example 5-2 -- 30 데니아 나일론30 denier nylon 실시예 6-1Example 6-1 30 데니아 면30 Denia Cotton -- 실시예 6-2Example 6-2 -- 30 데니아 면30 Denia Cotton 실시예 7Example 7 아크릴acryl -- 실시예 8Example 8 아라미드Aramid -- 실시예 9Example 9 탄소carbon -- 실시예 10Example 10 비닐론Vinylon -- 실시예 11Example 11 비니온Vinion -- 실시예 12Example 12 자일론Xylon -- 실시예 13Example 13 인견Dog -- 실시예 14Example 14 캐시미어Cashmere -- 실시예 15Example 15 펄프pulp -- 실시예 16Example 16 현무암basalt --

실시예 1-3Example 1-3

상기 섬유 상에 실리콘 나노입자를 3중량부 추가한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유를 제조하였다.Fibers were prepared in the same manner as in Example 1, except that 3 parts by weight of silicon nanoparticles were added on the fibers.

실시예 1-4Example 1-4

상기 플라즈마 가스를 고순도 아르곤(Ar, 99%)으로 변경한 것을 제외하면, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 섬유를 제조하였다.Fibers were prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the plasma gas was changed to high purity argon (Ar, 99%).

비교예 1-1Comparative Example 1-1

상기 반응기의 내부온도를 400℃로 변경한 것을 제외하면, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 섬유를 제조하였다.Fibers were prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the internal temperature of the reactor was changed to 400°C.

비교예 1-2Comparative Example 1-2

상기 반응기의 내부온도를 20℃로 변경한 것을 제외하면, 실시예 1-1과 동일한 방법으로 섬유를 제조하였다.Fibers were prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the internal temperature of the reactor was changed to 20°C.

실험예 1: 플라즈마 처리 시간에 따른 항균기능Experimental Example 1: Antibacterial function according to plasma treatment time

상기 실시예 및 비교예에 의해 제조된 섬유사 또는 섬유직물을 KSK 0693:2016의 시험방법에 따라 세균 A(Staphylococcus Aureus ATCC 6538) 또는 세균 B(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352)에 대한 항균 성능을 측정하여 정균감소율로 표시하였고, 그 결과를 표 2~5에 나타내었다.The fiber yarns or textile fabrics prepared by the above Examples and Comparative Examples were tested for antibacterial performance against bacteria A (Staphylococcus Aureus ATCC 6538) or bacteria B (Klebsiella pneumoniae ATCC 4352) according to the test method of KSK 0693:2016. It was expressed as a reduction rate, and the results are shown in Tables 2-5.

세균 A, 정균감소율(%)Bacterial A, bacteriostatic reduction rate (%) 플라즈마 처리 시간(초)Plasma treatment time (sec) 대조군Control 55 3030 6060 120120 150150 실시예 1-1Example 1-1 1212 3030 6868 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 1-3Example 1-3 1818 4242 7575 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 1-4Example 1-4 1111 2727 6565 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 2-1Example 2-1 1111 2828 7272 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 3-1Example 3-1 1010 3535 7878 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 4-1Example 4-1 99 2626 6060 8585 >99>99 <10<10 실시예 5-1Example 5-1 1010 4040 8080 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 6-1Example 6-1 1010 3535 8787 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 7Example 7 1313 8080 8080 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 8Example 8 1313 4242 8080 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 9Example 9 1010 4343 8282 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 10Example 10 1111 3838 8585 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 11Example 11 1313 4040 8080 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 12Example 12 1010 3636 7979 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 13Example 13 1212 4040 7878 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 14Example 14 1111 2929 8686 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 15Example 15 1313 3030 8080 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 16Example 16 1212 3232 8787 >99>99 >99>99 <10<10 비교예 1-1Comparative Example 1-1 1313 3434 7171 >99>99 >99>99 <10<10 비교예 1-2Comparative Example 1-2 55 99 1414 3535 4343 <10<10

세균 B, 정균감소율(%)Bacterial B, bacteriostatic reduction rate (%) 플라즈마 처리 시간(초)Plasma treatment time (sec) 대조군Control 55 3030 6060 120120 150150 실시예 1-1Example 1-1 1212 3030 6868 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 1-3Example 1-3 1818 4242 7575 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 1-4Example 1-4 1111 2727 6565 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 2-1Example 2-1 1111 2828 7272 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 3-1Example 3-1 1010 3535 7878 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 4-1Example 4-1 1111 2020 4545 8080 >99>99 <10<10 실시예 5-1Example 5-1 1010 4040 8080 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 6-1Example 6-1 1010 3535 8787 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 7Example 7 1313 8080 8080 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 8Example 8 1313 4242 8080 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 9Example 9 1010 4343 8282 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 10Example 10 1111 3838 8585 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 11Example 11 1313 4040 8080 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 12Example 12 1010 3636 7979 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 13Example 13 1212 4040 7878 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 14Example 14 1111 2929 8686 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 15Example 15 1313 3030 8080 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 16Example 16 1212 3232 8787 >99>99 >99>99 <10<10 비교예 1-1Comparative Example 1-1 1313 3434 7171 >99>99 >99>99 <10<10 비교예 1-2Comparative Example 1-2 55 99 1414 3535 4343 <10<10

세균A, 정균감소율(%)Bacterial A, bacteriostatic reduction rate (%) 플라즈마 처리 시간(초)Plasma treatment time (sec) 대조군Control 55 3030 6060 120120 150150 실시예 1-2Example 1-2 1010 2525 6565 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 2-2Example 2-2 1111 3232 6868 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 3-2Example 3-2 1010 4141 7474 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 4-2Example 4-2 88 3232 6565 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 5-2Example 5-2 99 3838 7575 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 6-2Example 6-2 1313 4646 7878 >99>99 >99>99 <10<10

세균 B, 정균감소율(%)Bacterial B, bacteriostatic reduction rate (%) 플라즈마 처리 시간(초)Plasma treatment time (sec) 대조군Control 55 3030 6060 120120 150150 실시예 1-2Example 1-2 1111 2525 6565 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 2-2Example 2-2 1313 3232 6868 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 3-2Example 3-2 1010 4141 7474 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 4-2Example 4-2 1212 3030 6161 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 5-2Example 5-2 99 3232 7575 >99>99 >99>99 <10<10 실시예 6-2Example 6-2 1111 4343 7878 >99>99 >99>99 <10<10

표 2~5를 참고하면, 저온 플라즈마 처리를 하는 경우(실시예), 정균 감소율이 급격하게 증가하여, 항균 활성이 모두 우수하였다. 특히, 섬유사의 경우, 플라즈마 처리 시간 120초인 경우 80%이상의 정균감소율을 확인할 수 있으며, 섬유직물의 경우, 플라즈마 처리시간 60초부터 정균감소율이 65% 이상으로 나타나, 저온 플라즈마 처리된 섬유사 및 섬유직물(실시예)은 그렇지 않은 경우(대조군)에 비해 항균 활성이 우수하였다. Referring to Tables 2 to 5, in the case of low-temperature plasma treatment (Example), the bacteriostatic reduction rate increased rapidly, and all of the antibacterial activity was excellent. Particularly, in the case of the fiber yarn, the bacteriostatic reduction rate of 80% or more can be confirmed when the plasma treatment time is 120 seconds, and in the case of the textile fabric, the bacteriostatic reduction rate is shown to be 65% or more from 60 seconds of the plasma treatment time, and the low temperature plasma treated fiber yarn and fiber The fabric (example) had better antimicrobial activity than the case (control).

또한, 상기 섬유사 및 섬유직물에 나노 입자를 첨가한 경우(실시예 1-3), 그렇지 않은 경우(실시예 1-1)에 비해 정균감소율이 세균 A 및 B에 대해 다소 높아지는 것을 볼 수 있으며, 이는 나노입자를 포함하지 않은 경우에 비해 항균 기능이 다소 증가하는 것으로 나타났다.In addition, it can be seen that when the nanoparticles are added to the fiber yarn and the textile fabric (Example 1-3), the bacteriostatic rate is slightly higher for the bacteria A and B compared to the case where the nanoparticles are not (Example 1-1). , It was shown that the antibacterial function slightly increased compared to the case where the nanoparticles were not included.

플라즈마 장치 내 가스를 비활성 기체인 아르곤으로 사용하는 경우(실시예 1-4)는 산소를 사용하는 경우(실시예 1-1)에 비해 세균 A 및 B에 대한 정균 감소율이 다소 떨어지는 것으로 나타났다.When the gas in the plasma device was used as argon as an inert gas (Example 1-4), it was found that the rate of bacteriostatic reduction for bacteria A and B was slightly lower than when using oxygen (Example 1-1).

반응기 내 온도를 400℃인 경우(비교예 1-1) 300℃인 실시예에 비해서 항균 기능은 우수하게 되는 것으로 나타났으나, 반응기의 온도로 인해 섬유 자체의 손상이 나타났다.When the temperature in the reactor was 400°C (Comparative Example 1-1), the antibacterial function was found to be excellent compared to the 300°C example, but the fiber itself was damaged due to the temperature of the reactor.

또한, 반응기 내 온도를 20℃인 경우(비교예 1-2), 적절한 플라즈마 처리가 이루어지지 않아 세균 A 및 B에 대한 정균감소율이 150초 플라즈마 처리시에도 50%를 넘지 못하는 것을 확인할 수 있으며, 이는 항균 기능이 저하되는 것으로 해석된다.In addition, when the temperature in the reactor is 20°C (Comparative Example 1-2), it is confirmed that the bacteriostatic reduction rate for bacteria A and B does not exceed 50% even during the 150-second plasma treatment because appropriate plasma treatment is not performed. It is interpreted that the antibacterial function is lowered.

실험예 2: 플라즈마 처리 시간에 따른 소취기능Experimental Example 2: Deodorization function according to plasma treatment time

상기 실시예에 의해 제조된 섬유사 또는 섬유직물을 각각 1L 테들라백 안에 넣고, 내부 습도 50±5%에서 암모니아 또는 아세트산을 100ppm이 되도록 가하고, 플라즈마 처리하지 않은 대조군과 함께 1시간 후 가스의 함량을 분석하여 표6~9에 나타내었다.The fiber yarn or the textile fabric prepared according to the above example was put in a 1L Tedlar bag, respectively, and ammonia or acetic acid was added to 100 ppm at an internal humidity of 50±5%, and the content of gas after 1 hour with a control group without plasma treatment The analysis was shown in Tables 6-9.

암모니아
소취율(%)
ammonia
Deodorization rate (%)
플라즈마 처리 시간(초)Plasma treatment time (sec) 대조군Control
55 3030 6060 120120 150150 실시예 1-1Example 1-1 1212 8080 9999 9999 9999 <5<5 실시예 1-3Example 1-3 1818 8282 9999 9999 9999 <5<5 실시예 1-4Example 1-4 1111 7575 9393 9999 9999 <5<5 실시예 2-1Example 2-1 1111 7575 9999 9999 9999 <5<5 실시예 3-1Example 3-1 1010 7878 9999 9999 9999 <5<5 실시예 4-1Example 4-1 99 8585 9999 9999 9999 <5<5 실시예 5-1Example 5-1 1313 8080 9999 9999 9999 <5<5 실시예 6-1Example 6-1 1111 8787 9999 9999 9999 <5<5 실시예 7Example 7 1313 8080 9999 9999 9999 <5<5 실시예 8Example 8 1313 8181 9999 9999 9999 <5<5 실시예 9Example 9 1010 8383 9999 9999 9999 <5<5 실시예 10Example 10 1111 8585 9999 9999 9999 <5<5 실시예 11Example 11 1313 8080 9999 9999 9999 <5<5 실시예 12Example 12 1010 7979 9999 9999 9999 <5<5 실시예 13Example 13 1212 7878 9999 9999 9999 <5<5 실시예 14Example 14 1111 8686 9999 9999 9999 <5<5 실시예 15Example 15 1313 8080 9999 9999 9999 <5<5 실시예 16Example 16 1212 8787 9999 9999 9999 <5<5 비교예 1-1Comparative Example 1-1 1313 8181 9999 9999 9999 <5<5 비교예 1-2Comparative Example 1-2 88 1515 2424 4040 4747 <5<5

아세트산
소취율(%)
Acetic acid
Deodorization rate (%)
플라즈마 처리 시간(초)Plasma treatment time (sec) 대조군Control
55 3030 6060 120120 150150 실시예 1-1Example 1-1 1111 7777 9999 9999 9999 <5<5 실시예 1-3Example 1-3 1818 8181 9999 9999 9999 <5<5 실시예 1-4Example 1-4 1111 7373 9393 9999 9999 <5<5 실시예 2-1Example 2-1 1010 7474 9999 9999 9999 <5<5 실시예 3-1Example 3-1 99 7878 9999 9999 9999 <5<5 실시예 4-1Example 4-1 88 7676 9999 9999 9999 <5<5 실시예 5-1Example 5-1 1212 7575 9999 9999 9999 <5<5 실시예 6-1Example 6-1 1010 8080 9999 9999 9999 <5<5 실시예 7Example 7 1010 7979 9999 9999 9999 <5<5 실시예 8Example 8 99 7575 9999 9999 9999 <5<5 실시예 9Example 9 1010 8282 9999 9999 9999 <5<5 실시예 10Example 10 1212 8383 9999 9999 9999 <5<5 실시예 11Example 11 1111 7777 9999 9999 9999 <5<5 실시예 12Example 12 1313 7373 9999 9999 9999 <5<5 실시예 13Example 13 1313 7575 9999 9999 9999 <5<5 실시예 14Example 14 1111 8484 9999 9999 9999 <5<5 실시예 15Example 15 1212 8686 9999 9999 9999 <5<5 실시예 16Example 16 99 8484 9999 9999 9999 <5<5 비교예 1-1Comparative Example 1-1 1313 8080 9999 9999 9999 <5<5 비교예 1-2Comparative Example 1-2 77 1212 2323 3737 4343 <5<5

암모니아
소취율(%)
ammonia
Deodorization rate (%)
플라즈마 처리 시간(초)Plasma treatment time (sec) 대조군Control
55 3030 6060 120120 150150 실시예 1-2Example 1-2 1010 7575 9999 9999 9999 <5<5 실시예 2-2Example 2-2 1212 8080 9999 9999 9999 <5<5 실시예 3-2Example 3-2 1111 8282 9999 9999 9999 <5<5 실시예 4-2Example 4-2 88 8181 9999 9999 9999 <5<5 실시예 5-2Example 5-2 99 8080 9999 9999 9999 <5<5 실시예 6-2Example 6-2 1212 8787 9999 9999 9999 <5<5

아세트산
소취율(%)
Acetic acid
Deodorization rate (%)
플라즈마 처리 시간(초)Plasma treatment time (sec) 대조군Control
55 3030 6060 120120 150150 실시예 1-2Example 1-2 1313 7979 9999 9999 9999 <5<5 실시예 2-2Example 2-2 1111 7676 9999 9999 9999 <5<5 실시예 3-2Example 3-2 1010 7878 9999 9999 9999 <5<5 실시예 4-2Example 4-2 99 7979 9999 9999 9999 <5<5 실시예 5-2Example 5-2 1010 8080 9999 9999 9999 <5<5 실시예 6-2Example 6-2 1111 7575 9999 9999 9999 <5<5

표 6~9를 참고하면, 저온 플라즈마 처리를 하는 경우(실시예), 소취율이 급격하게 증가하여, 소취 활성이 모두 우수하였다. 특히, 섬유사 및 섬유직물이 플라즈마 처리 시간 30초인 경우 75%이상의 소취율을 확인할 수 있으며, 섬유사 및 섬유직물이 플라즈마 처리 시간 60초인 경우, 암모니아 및 아세트산 소취율이 99%인 것으로 나타나, 저온 플라즈마 처리된 섬유사 및 섬유직물(실시예)은 그렇지 않은 경우(대조군)에 비해 소취 활성이 우수하였다. Referring to Tables 6 to 9, in the case of low-temperature plasma treatment (Example), the deodorization rate rapidly increased, and all of the deodorization activity was excellent. Particularly, when the fiber yarn and the textile fabric have a plasma treatment time of 30 seconds, a deodorization rate of 75% or more can be confirmed, and when the fiber yarn and the fiber fabric have a plasma treatment time of 60 seconds, the ammonia and acetic acid deodorization rate appears to be 99%. Plasma-treated fiber yarns and textile fabrics (examples) had better deodorizing activity than those not (control).

또한, 상기 섬유사 및 섬유직물에 나노 입자를 첨가한 경우(실시예 1-3), 그렇지 않은 경우(실시예 1-1)에 비해 암모니아 및 아세트산 소취율이 다소 높아지는 것을 볼 수 있으며, 이는 나노입자를 포함하지 않은 경우에 비해 소취 기능이 다소 증가하는 것으로 나타났다.In addition, it can be seen that the ammonia and acetic acid deodorization rate is slightly higher than when the nanoparticles are added to the fiber yarn and the textile fabric (Example 1-3), if not (Example 1-1). It was found that the deodorizing function slightly increased compared to the case without particles.

플라즈마 가스를 비활성 기체인 아르곤으로 사용하는 경우(실시예 1-4)는 산소를 사용하는 경우(실시예 1-1)에 비해 소취율이 60초 플라즈마 처리시에도 99%를 보이지 못하는 것으로 보아, 소취율이 다소 떨어지는 것으로 나타났다.When using plasma gas as argon, which is an inert gas (Example 1-4), the deodorization rate does not show 99% even when plasma treatment is performed for 60 seconds compared to when using oxygen (Example 1-1). It was found that the deodorization rate fell slightly.

반응기 내 온도를 400℃인 경우(비교예 1-1) 300℃인 실시예에 비해서 미비한 차이이지만, 암모니아 및 아세트산에 대한 소취율은 다소 우수하게 나타났으나, 반응기의 온도로 인해 섬유 자체의 손상이 나타났다.When the temperature in the reactor is 400°C (Comparative Example 1-1), the difference is insignificant compared to the 300°C example, but the deodorization rate for ammonia and acetic acid is rather excellent, but the fiber itself is damaged due to the temperature of the reactor Appeared.

또한, 반응기 내 온도를 20℃인 경우(비교예 1-2), 적절한 플라즈마 처리가 이루어지지 않아 암모니아 및 아세트산에 대한 소취율이 150초 플라즈마 처리시에도 50%를 넘지 못하는 것을 확인할 수 있으며, 이는 소취 기능이 저하되는 것으로 해석된다.In addition, when the temperature in the reactor is 20°C (Comparative Example 1-2), it is confirmed that the deodorization rate for ammonia and acetic acid does not exceed 50% even during the 150 second plasma treatment because proper plasma treatment is not performed. It is interpreted that the deodorizing function is deteriorated.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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.The above description of the present invention is for illustration only, and those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all modifications or variations derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

110: 섬유사 또는 섬유직물 다발
111: 섬유사 또는 섬유직물
120: 반응기
130: 저온 플라즈마 발생장치
131: 플라즈마 불꽃
140: 가스 배출구
110: fiber yarn or textile fabric bundle
111: fiber yarn or textile fabric
120: reactor
130: low temperature plasma generator
131: plasma flame
140: gas outlet

Claims (11)

기능성 섬유의 제조장치를 이용하여 표면개질된 기능성 섬유의 제조방법에 있어서,
(a) 섬유 다발을 준비하는 단계;
(b) 상기 섬유 다발로부터 섬유가 권출되어 반응기 내로 진입하는 단계; 및
(c) 상기 반응기 진입 부분의 플라즈마 발생장치를 통해 상기 섬유의 표면이 개질되는 단계;를 포함하고, 상기 반응기의 내부온도가 1~300℃이고, 저온 플라즈마 처리시간이 1~180초인, 기능성 섬유의 제조방법.
In the manufacturing method of the functional fiber surface-modified using the manufacturing device of the functional fiber,
(a) preparing a fiber bundle;
(b) a step in which fibers are unwound from the fiber bundle to enter the reactor; And
(c) the step of modifying the surface of the fiber through the plasma generator of the reactor entry portion; including, the inner temperature of the reactor is 1 ~ 300 ℃, low temperature plasma treatment time is 1 ~ 180 seconds, functional fiber Method of manufacturing.
제1항에 있어서,
상기 섬유가 항균 또는 소취 기능을 포함하는, 기능성 섬유의 제조방법.
According to claim 1,
Method of manufacturing a functional fiber, the fiber comprises an antibacterial or deodorant function.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 개질된 섬유 표면의 작용기가 하이드록시기(-OH), 카르복시기(-COOH), 퍼옥시산(-COOOH) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 기능성 섬유의 제조방법.
According to claim 1,
Functional fiber having a functional group on the surface of the fiber modified in step (c) selected from the group consisting of hydroxy group (-OH), carboxy group (-COOH), peroxy acid (-COOOH), and combinations of two or more of these. Method of manufacturing.
제1항에 있어서,
상기 섬유가 폴리에스터(PET), 폴리에틸렌(PE), 스판덱스, 폴리프로필렌(PP), 나일론, 면, 아크릴, 아라미드, 탄소, 비닐론, 비니온, 자일론, 인견, 캐시미어, 펄프, 현무암으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 기능성 섬유의 제조방법.
According to claim 1,
The fiber is made of polyester (PET), polyethylene (PE), spandex, polypropylene (PP), nylon, cotton, acrylic, aramid, carbon, vinylon, vinion, xylon, silk, cashmere, pulp, basalt A method selected from the method of manufacturing a functional fiber.
제1항에 있어서,
상기 플라즈마의 발생에 사용되는 가스가 산소, 수증기(H2O), 아르곤, 네온으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 기능성 섬유의 제조방법.
According to claim 1,
The gas used for the generation of the plasma is oxygen, water vapor (H 2 O), argon, one selected from the group consisting of neon, the method of manufacturing a functional fiber.
제1항에 있어서,
상기 섬유가 규소, 산화규소, 게르마늄, 산화게르마늄, 산화아연, 산화마그네슘, 산화알루미늄 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 추가로 더 포함하는, 기능성 섬유의 제조방법.
According to claim 1,
The fiber further comprises at least one selected from the group consisting of silicon, silicon oxide, germanium, germanium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, aluminum oxide and zeolite, a method for producing a functional fiber.
제1항에 있어서,
상기 반응기 내부온도가 상기 섬유의 녹는점보다 5~150℃ 낮은 온도인, 기능성 섬유의 제조방법.
According to claim 1,
Method of manufacturing a functional fiber, the temperature inside the reactor is 5 ~ 150 ℃ lower than the melting point of the fiber.
제1 섬유 다발;
제2 섬유 다발; 및
상기 제1 섬유 다발과 연결된 유입부 및 상기 제2 섬유 다발과 연결된 배출부가 구비된 반응기;를 포함하고,
상기 반응기는 저온 플라즈마 발생장치 및 가스 배출구가 구비된, 기능성 섬유의 제조장치.
A first fiber bundle;
A second fiber bundle; And
It includes; a reactor having an inlet connected to the first fiber bundle and an outlet connected to the second fiber bundle;
The reactor is equipped with a low temperature plasma generator and a gas outlet, a device for manufacturing functional fibers.
제8항에 있어서,
상기 제1 섬유 다발로부터 상기 제2 섬유 다발 방향으로 섬유가 권출되고,
상기 저온 플라즈마 발생장치는 상기 섬유의 진행방향을 기준으로 상기 가스 배출구보다 상류에 위치한, 기능성 섬유의 제조장치.
The method of claim 8,
The fibers are unwound from the first fiber bundle in the direction of the second fiber bundle,
The low temperature plasma generating device is located upstream of the gas outlet, based on the direction of travel of the fiber, a device for producing a functional fiber.
제8항에 있어서,
상기 제2 섬유 다발에 권취된 섬유의 표면이 하이드록시기(-OH), 카르복시기(-COOH), 퍼옥시산(-COOOH) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나로 개질된, 기능성 섬유의 제조장치.
The method of claim 8,
Functional fiber modified with one surface selected from the group consisting of a hydroxy group (-OH), a carboxy group (-COOH), a peroxy acid (-COOOH), and a combination of two or more of these, the surface of the fiber wound on the second fiber bundle Manufacturing equipment.
제8항에 있어서,
상기 제2 섬유 다발에 권취된 섬유가 항균 및 소취 기능을 가지는, 기능성 섬유의 제조장치.
The method of claim 8,
A device for manufacturing a functional fiber, wherein the fiber wound on the second fiber bundle has an antibacterial and deodorizing function.
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