WO2014065507A1 - 복합섬유 제조방법 및 제조장치, 그에 의해 제조된 복합섬유 - Google Patents

복합섬유 제조방법 및 제조장치, 그에 의해 제조된 복합섬유 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for producing a composite fiber, and to a composite fiber produced by the present invention, and more particularly, to a composite fiber manufacturing method for allowing resins having different properties to cross each other in the longitudinal direction of the fiber. It relates to a manufacturing apparatus and a composite fiber produced thereby.
  • Generally known composite fiber manufacturing apparatus as shown in Figure 1 by melting a plurality of hoppers (1) for supplying at least two types of solid resin raw materials, respectively, the solid resin raw materials supplied from the respective hoppers (1) Melt extruder (2) for extruding, metering pump (7) for measuring the molten resin supplied from each of the melt extruders (2) in a fixed amount per unit time and sending it to the spinning nozzle unit (3), each metering pump (7) Spinning nozzle unit 3 for flowing the molten resin supplied from the flow through the flow pipe and the distribution plate to radiate the fiber (W), cooling unit (4) for cooling the fiber (W) radiated from the spinning nozzle unit (3) ), A roller 5 for stretching and heat treating the fiber W cooled through the cooling unit 4, and a winding machine 6 for winding the fiber W stretched and heat treated by the roller 5. Consists of.
  • the kind of the composite fiber manufactured by the composite fiber manufacturing apparatus of such a structure is according to the cross-sectional shape of the fiber W, for example, sheath-core, side-by-side, and island-in-sea type ( sea-islands).
  • These various types of composite fibers can be produced by differently setting the structure of the distribution plate and the flow path pipe provided in the spinning nozzle unit (3).
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part of a spinning nozzle part for manufacturing an island-in-the-sea composite fiber as an example.
  • the spinning nozzle part 3 for manufacturing an island-in-the-sea composite fiber includes distribution plates 11 and 12 formed of a plurality of layers; The nozzle plate 13 is disposed below the lowest distribution plate 12 of the distribution plates 11 and 12.
  • Each of the distribution plates 11 and 12 is provided with a plurality of flow path pipes 14 and 15 extending upward and downward, and the nozzle plate 13 is provided with a spinning nozzle 16 connected to the flow path pipes 14 and 15.
  • spaces 17 and 18 are provided between the distribution plates 11 and 12 and the nozzle plate 13.
  • two kinds of resins each supplied from the melt extruder 2 into the spinning nozzle part 3 for example, A resins (island components) and B resins (sea components, sea) are each distributed. After flowing into the flow path pipes 14 and 15 and the spaces 17 and 18 of the 11 and 12, they are combined in the space 18 of the nozzle plate 13, and then the radiation nozzles 16 of the nozzle plate 13 are formed. Is emitted through).
  • the fiber W spun through the spinning nozzle 16 has a cross-sectional shape in which one B resin (sea component) surrounds a plurality of A resins (sea component) as shown in FIG. 3. Since the cross-sectional shape is formed by the configuration of the distribution plates 11 and 12 and the flow path pipes 14 and 15, the number and structure of the distribution plates 11 and 12 and the flow path pipes 14 and 15 can be varied. It is possible to manufacture various kinds of composite fibers, and also to produce composite fibers of unique cross-sectional shape, and are widely used for manufacturing moisture-resistant waterproof fabrics, fast-drying fabrics, and microfiber yarns, and forgery of bills and certificates. It is also used as a security company to prevent.
  • the conventional composite fiber manufacturing method and manufacturing apparatus as described above is to maintain a constant fiber cross-sectional shape constant in the fiber length direction, so that the change in the composite component in the fiber length direction is not given in the fiber length direction
  • additional various composite components die difference, physical properties (strength, elongation, elastic modulus, non-aqueous, etc.), melting point difference, etc.
  • security companies using composite radiation used for preventing counterfeiting of securities, etc.
  • anti-counterfeiting components of other components exist side by side in the fiber length direction, and thus, there is a problem in which the expression of a security element caused by an external stimulus causes interference (change in color and deterioration of fluorescence performance).
  • the present invention is to solve the above conventional problems, the object of the same component containing any one or more materials selected from resins having different characteristics, for example, different functional organic, inorganic, metallic materials
  • resins having different characteristics for example, different functional organic, inorganic, metallic materials
  • discharging resins or resins of different components continuously in a molten state without being cut off by operation of the spinning nozzle unit fibers having different characteristics in the longitudinal direction of the fibers can be continuously crossed, thereby It is possible to manufacture a composite fiber having various surface effects and patterns in the longitudinal direction, and arbitrarily manipulate the longitudinal cross length by the operation of the spinning nozzle unit to produce a composite fiber having a unique longitudinal surface effect and pattern, thereby producing a highly functional fiber.
  • manufacturing method and apparatus for manufacturing composite fiber which can be used as security company It is to provide a composite fiber produced.
  • the present invention comprises the steps of supplying a heterogeneous resin of different characteristics to the spinning nozzle unit through each melt extruder, and each molten resin supplied from the respective melt extruder in the spinning nozzle unit It is characterized in that the composite fiber manufacturing method comprising the step of allowing the different kinds of resins having different characteristics to be formed to cross continuously in the longitudinal direction of the fiber by discharging to cross.
  • the heterogeneous resins having different characteristics may be resins of the same component or resins of different components including any one or more selected from different functional organic, inorganic and metallic materials, and the functional organic, inorganic and metallic materials may be Color pigments, UV-sensitive fluorescent pigments, IR-sensitive absorbing pigments and X-ray absorbing metal material, antimicrobial material, flame retardant material, deodorant material is characterized in that any one or more composite fiber manufacturing method.
  • the present invention also provides a plurality of hoppers for supplying heterogeneous resins having different characteristics, a plurality of melt extruders for melting and extruding the resins supplied from the respective hoppers, and a molten resin supplied from the plurality of melt extruders.
  • the spinning nozzle unit includes a spinning nozzle body including a plurality of inflow passages through which molten resins supplied from the respective melt extruders flow, and nozzle passages for ejecting molten resin; It is characterized in that the composite fiber manufacturing apparatus comprising a plurality of connection passages for connecting the respective inflow passages to the nozzle passages, and an operation body which is operable to alternately connect the respective passages to the nozzle passages in succession.
  • the operating body of the present invention is installed so as to be able to rotate in the forward and reverse directions about the rotational axis in the radial nozzle body, and form an outer circumferential circumferential surface around the rotational axis, and the inlets of the respective connecting passages
  • the outlet is formed on the outer peripheral circumferential surface
  • the inlet and the outlet of each inlet passage is located opposite the outer peripheral circumferential surface of the operating body, the inlet and outlet of each connecting passage formed in the operating body
  • the composite fiber production apparatus is positioned to connect the inlet of the inlet and the outlet of each inlet passage alternately and continuously according to the forward and reverse rotation of the sieve.
  • the present invention is characterized in the composite fiber produced by the above production method.
  • the resin of the same component or the resin of different components containing any one or more substances selected from different functional organic, inorganic, and metallic materials By discharging heterogeneous resins with different characteristics as shown in the figure, the fibers having different characteristics in the longitudinal direction of the fibers may be continuously crossed by discharging the resins having different characteristics in a continuous manner without being broken by the spinning nozzle unit.
  • a composite fiber having a more diverse surface effect and pattern in the longitudinal direction of the fiber by operating the operating speed and operation time of the spinning nozzle portion inherent surface effect and pattern in the longitudinal direction of the fiber
  • a composite fiber having a further increase the functionality of the fiber and at the same time can make the forgery of bills and certificates more difficult, it can be very useful as a security company.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a composite fiber production apparatus according to the prior art.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the main part showing a spinneret in the conventional composite fiber manufacturing apparatus.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a composite fiber produced by a conventional composite fiber production apparatus.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing a composite fiber manufacturing method and a manufacturing apparatus according to the present invention.
  • 5 to 14 is an operating state diagram of the spinneret in the composite fiber manufacturing method and apparatus according to the present invention.
  • 15 is a front view schematically showing a composite fiber produced by the composite fiber production method and production apparatus according to the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram for explaining the composite fiber manufacturing method and manufacturing apparatus of the present invention, the same reference numerals are given to the same configuration as in the prior art, and the detailed configuration and description of the operation will be omitted.
  • the composite fiber manufacturing apparatus of the present invention includes a plurality of hoppers 1 for supplying heterogeneous resins having different characteristics, and a plurality of melts for melting and extruding the resins supplied from the respective hoppers 1.
  • a metering pump 7 for metering the molten resin supplied from the extruder 2 and the plurality of melt extruders 2 in a fixed amount per unit time and sending it to the spinning nozzle part 3, and supplied from each metering pump 7.
  • a spinning nozzle part 100 for discharging the melted resin to form the fibers W.
  • the composite fiber manufacturing method of the present invention the step of supplying a heterogeneous resin having different characteristics to the spinning nozzle unit 100 through each melt extruder (2), and is supplied from the respective melt extruder (2) By discharging each molten resin continuously in the spinning nozzle unit 100 to dissimilar resins having different characteristics are formed to cross continuously in the longitudinal direction of the fiber.
  • the heterogeneous resins having different characteristics may use, for example, resins of the same component including one or more materials selected from different functional organic, inorganic, and metal materials, or resins of different components.
  • the functional organic, inorganic, and metallic materials may be any one or more materials selected from color pigments, UV-sensitive fluorescent pigments, IR-sensitive absorbing pigments, X-ray absorbing metal materials, antibacterial materials, flame retardant materials, and deodorant materials. .
  • the spinning nozzle unit 100 includes a plurality of inflow passages 111 and 112 through which molten resins supplied from the respective melt extruders 2 flow, and nozzles for ejecting the molten resins.
  • a radiation nozzle body 110 having a passage 113 and a plurality of connection passages 121 and 122 for connecting the respective inflow passages 111 and 112 to the nozzle passage 113, and the connection passages 121 and 122, respectively.
  • the manipulation body 120 is installed inside the radiation nozzle body 110, and for this purpose, a space 114 having a shape corresponding to the manipulation body 120 is formed in the radiation nozzle body 110.
  • the manipulator 120 is installed in the space 114 of the radiation nozzle body 110 to be rotated forward and backward about the rotation shaft 130.
  • the manipulator 120 forms an outer circumferential circumferential surface 123 around the rotating shaft 130, and the space portion 114 of the radiation nozzle body 110 is formed in a circular shape.
  • the connecting passages 121 and 122 of the operating body 120 are formed such that the inlets 121a and 122a and the outlets 121b and 122b are positioned on the outer circumferential circumferential surface 123, and the radiating nozzle body 110
  • Each of the inflow passages 111 and 112 is formed such that the outlets 111a and 112a are positioned to face the outer circumferential circumferential surface 123 of the operating body 120 through the space portion 114, and the radiation nozzle body 110
  • the nozzle passage 113 is formed such that its inlet 113a is positioned to face the outer circumferential circumferential surface 123 of the operating body 120 through the space 114.
  • the manipulator 120 is rotated by a predetermined angle in the direction of the arrow (forward direction), and as shown in FIGS. 7 and 8, the inlets 121a and 122a and the outlet 121b of both side connection passages 121 and 122 of the manipulator 120.
  • 122b is connected to the outlets 111a and 112a of the resin A and B resin inflow passages 111 and 112 and the inlets 113a of the nozzle passage 113, respectively, through the nozzle passage 113, A and B resins are discharged by 1/2.
  • the manipulator 120 is rotated further by a predetermined angle in the direction of the arrow (forward direction), and as shown in FIGS. 9 and 10, the inlet 121a and the outlet port B of the B resin side connection passage 122 of the manipulator 120 are formed. 121b) is connected to the outlet 112a of the B resin side inflow passage 112 and the inlet 113a of the nozzle passage 113, only B resin is discharged through the nozzle passage 113.
  • the operating body 120 is rotated by a predetermined angle in the direction of the arrow (reverse direction), and as shown in FIGS. 11 and 12, the inlets 121a and 122a and the outlet 121b of both side connection passages 121 and 122 of the operating body 120.
  • 122b is connected to the outlets 111a and 112a of the resin A and B resin inflow passages 111 and 112 and the inlets 113a of the nozzle passage 113, respectively, through the nozzle passage 113, A and B resins are discharged by 1/2.
  • the manipulator 120 is rotated further by a predetermined angle in the direction of the arrow (reverse direction), and as shown in FIGS. 13 and 14, the inlet 121a and the outlet port A of the A resin side connection passage 121 of the manipulator 120 When 121b) is connected to the outlet 111a of the A resin side inflow passage 111 and the inlet 113a of the nozzle passage 113, only the A resin is discharged through the nozzle passage 113.
  • the heterogeneous A and B resins having different characteristics are formed by successively intersecting in the longitudinal direction of the fiber (W). Can be prepared.
  • the composite fiber produced in this way is a cross section (a) of the A resin and B resin and a continuous section (b) of the A resin or B resin in the longitudinal direction of the fiber (W) is formed repeatedly, the cross section ( a) is the inclination angle ⁇ is determined by adjusting the rotational speed (operation speed) of the operating body 120, the continuous section (b) by adjusting the delay time when switching the rotational direction Its length is determined.
  • various surface effects and patterns can be repeatedly formed in the longitudinal direction of the fiber W by adjusting the rotational speed and the delay time of the manipulator 120 and the length and diameter of the connection passages 121 and 122, and By varying the rotational speed and the delay time of the operating body 120 regularly or arbitrarily, more various surface effects and patterns can be formed.
  • the composite fiber of the present invention prepared in this way, the resin (PET IV 0.65: (VS) IV 0.75, PP MI 20: MI 40, etc.) having a different molecular weight even if the same material in the longitudinal direction of the fiber (W), or similar
  • resins with different physical properties PET: PBT, PET: PTT, Nylon6: Nylon66, etc.
  • the difference in molecular orientation occurs continuously due to stretching or spinning conditions.
  • the dyeing effect of two-tone can be obtained as the difference in dyeability remains due to the difference in the degree of orientation and crystallinity.
  • the fabric is welded by the melting point difference during heat treatment after weaving, the fabric can obtain a film effect.
  • the present invention is a resin of the same component or resin of different components containing different functional pigments and materials (general color pigments, UV-sensitive fluorescent pigments, IR-sensitive absorbing pigments, X-ray absorption metal material, etc.) When used, it is possible to produce a composite fiber having a security yarn function having different optical properties in the longitudinal direction of the fiber (W).
  • different functional pigments and materials generally color pigments, UV-sensitive fluorescent pigments, IR-sensitive absorbing pigments, X-ray absorption metal material, etc.
  • M / B method by inserting the functional pigment and the material into the fiber, it is excellent in durability in a variety of environments, such as washing fastness, and further, different dyeing method without the addition of the functional material into the resin Using a heterogeneous polymer resin to be used or cross-linking the same modified resin with different dyeing speeds in the longitudinal direction to produce a composite fiber, and then dyeing the fiber by the dyeing method and dyeing of each polymer (W It is also possible to produce composite fibers with different colors or color differences in the longitudinal direction of).
  • the present invention provides heterogeneous resins having different characteristics by supplying heterogeneous resins having different properties to the spinning nozzle unit through respective melt extruders, and discharging each molten resin supplied from each melt extruder in succession in the spinning nozzle unit. Resin of the to prepare a composite fiber formed by continuously crossing in the longitudinal direction of the fiber.
  • the spinning nozzle unit may include a spinning nozzle body having a plurality of inflow passages through which molten resin supplied from each melt extruder is introduced, and a nozzle passage for discharging molten resin, and for connecting each inflow passage to the nozzle passage. It includes a plurality of connecting passages and each operating passage is operated to alternately and continuously connected to the nozzle passage.
  • radiation nozzle unit 110 radiation nozzle body

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Abstract

본 발명은 서로 다른 특성을 가진 수지, 예를 들면 기능성 안료나 물질 등을 함유한 동일 성분의 수지나 서로 다른 성분의 수지를 용융상태에서 방사노즐부의 조작으로 끊어지지 않고 연속적으로 교차하여 토출시킴으로써 섬유의 길이방향으로 서로 다른 특성을 갖는 섬유가 연속적으로 교차되도록 구성할 수 있고, 이로 인해 섬유의 길이방향으로 다양한 표면효과 및 패턴을 가지는 복합섬유를 제조할 수 있는 복합섬유 제조방법 및 제조장치, 그에 의해 제조된 복합섬유를 제공하는데 목적이 있다.

Description

복합섬유 제조방법 및 제조장치, 그에 의해 제조된 복합섬유
본 발명은 복합섬유 제조방법 및 제조장치, 그에 의해 제조된 복합섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 섬유의 길이방향으로 서로 다른 특성을 가지는 수지가 연속적으로 교차되어 존재할 수 있도록 하는 복합섬유 제조방법 및 제조장치, 그에 의해 제조된 복합섬유에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 복합섬유 제조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 2종의 고체상 수지 원료를 각각 공급하기 위한 복수개의 호퍼(1), 상기 각 호퍼(1)로부터 공급된 고체상 수지 원료를 용융시켜 압출하기 위한 용융압출기(2), 상기 각 용융압출기(2)로부터 공급된 용융 수지를 단위시간당 일정한 량으로 계량하여 방사노즐부(3)로 보내주는 계량펌프(7), 각 계량펌프(7)로부터 공급된 용융수지를 유로관과 분배판을 통해 유입시켜 섬유(W)를 방사시키는 방사노즐부(3), 상기 방사노즐부(3)로부터 방사된 섬유(W)를 냉각시키는 냉각부(4), 상기 냉각부(4) 통하여 냉각된 섬유(W)를 연신 및 열처리시켜 주는 롤러(5), 상기 롤러(5)에 의해 연신 및 열처리된 섬유(W)를 감아주는 권취기(6)로 구성되어 있다.
이러한 구성의 복합섬유 제조장치로 제조되는 복합섬유의 종류는, 섬유(W)의 단면 모양에 따라, 예를 들면 심초형(sheath-core), 분할형(side-by-side), 해도형(sea-islands) 등으로 구분할 수 있다. 이러한 여러 종류의 복합섬유는 방사노즐부(3)에 구비되는 분배판과 유로관의 구조를 각기 다르게 설정함으로써 제조할 수 있다.
도 2는 일예로서 해도형 복합섬유를 제조하기 위한 방사노즐부를 나타낸 주요부 단면도로서, 도시된 바와 같이 해도형 복합섬유 제조용 방사노즐부(3)는 복수 층으로 이루어진 분배판(11,12)과, 상기 분배판(11,12)중 가장 아래쪽 분배판(12) 하부에 위치한 노즐판(13)을 구비한다. 각 분배판(11,12)에는 상,하로 뻗은 복수개의 유로관(14,15)이 구비되고, 노즐판(13)에는 상기 유로관(14,15)과 연결되는 방사노즐(16)이 구비되며, 또한 각각의 분배판(11,12)과 노즐판(13) 사이에는 공간(17,18)이 마련되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 용융압출기(2)로부터 방사노즐부(3) 내로 각각 공급된 2종의 수지, 예를 들면 A수지(도성분, islands)와 B수지(해성분, sea)는 각 분배판(11,12)의 유로관(14,15) 및 공간(17,18)으로 흐른 후, 노즐판(13)의 공간(18)에서 합쳐지게 되고, 이어서 노즐판(13)의 방사노즐(16)을 통해 방사된다.
따라서, 방사노즐(16)을 통해 방사되는 섬유(W)는, 도 3에 도시된 바와 같이 복수개의 A수지(도성분)를 1개의 B수지(해성분)가 감싸는 단면 모양이 된다. 이러한 단면 모양은 분배판(11,12) 및 유로관(14,15)의 구성에 의해 형성되는 것이므로, 분배판(11,12) 및 유로관(14,15)의 배치 수와 구조를 다양하게 함으로써 여러 종류의 복합섬유를 제조할 수 있고, 또한 고유한 단면 모양의 복합섬유를 제조하여 투습방수 및 속한속건, 극세사 등의 기능성 의류 제조에 널리 사용하고 있으며, 더 나아가 지폐나 증서 등의 위조를 방지하기 위한 보안사로도 사용하고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 복합섬유 제조방법 및 제조장치는, 고유한 섬유단면 모양을 섬유길이 방향으로 변함없이 일정하게 유지하는 것이므로, 섬유길이 방향으로 복합성분의 변화는 부여하지 못하여 섬유길이 방향으로 추가적인 다양한 복합성분의 효과(염색차, 물성(강도, 신도, 탄성율, 비수 등), 융점차 등)를 발현하는 것이 불가능하며, 특히 최근 유가증권 등의 위조방지용으로 사용되는 복합방사를 이용한 보안사의 경우 섬유 길이 방향으로 다른 성분의 위조방지 성분이 나란히 존재함으로서 외부 자극에 의한 보안요소 발현이 간섭을 일으키는 문제(색깔의 변화 및 형광성능 저하 등) 등이 있어 이에 대한 개선이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은, 서로 다른 특성을 가진 수지, 예를 들면 서로 다른 기능성 유기, 무기, 금속 물질 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 함유한 동일 성분의 수지나 서로 다른 성분의 수지를 용융상태에서 방사노즐부의 조작으로 끊어지지 않고 연속적으로 교차하여 토출시킴으로써 섬유의 길이방향으로 서로 다른 특성을 갖는 섬유가 연속적으로 교차되도록 구성할 수 있고, 이로 인해 섬유의 길이방향으로 다양한 표면효과 및 패턴을 가지는 복합섬유를 제조할 수 있고, 방사노즐부의 조작으로 길이방향 교차 길이를 임의로 조작하여 고유한 길이방향의 표면효과 및 패턴을 가지는 복합섬유를 제조하여 고 기능성 섬유 및 보안사로 사용할 수 있는 복합섬유 제조방법 및 제조장치, 그에 의해 제조된 복합섬유를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 특성이 다른 이종의 수지를 각각의 용융압출기를 통해 방사노즐부로 공급하는 단계와, 상기 각각의 용융압출기로부터 공급된 각 용융 수지를 상기 방사노즐부에서 연속적으로 교차하여 토출시키는 것에 의해 특성이 다른 이종의 수지가 섬유의 길이방향으로 연속적으로 교차하여 형성되게 하는 단계로 이루어진 복합섬유 제조방법에 특징이 있다.
이때, 상기 특성이 다른 이종의 수지는, 서로 다른 기능성 유기, 무기, 금속 물질 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 동일 성분의 수지 또는 서로 다른 성분의 수지이고, 상기 기능성 유기, 무기, 금속 물질은, 색상안료, UV감응 형광 안료, IR감응 흡수안료 및 X-선 흡수금속물질, 항균물질, 난연물질, 소취물질 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 복합섬유 제조방법에 특징이 있다.
또한 본 발명은 특성이 다른 이종의 수지를 공급하기 위한 복수개의 호퍼와, 상기 각 호퍼로부터 공급된 수지를 용융시켜 압출하기 위한 복수개의 용융압출기와, 상기 복수개의 용융압출기로부터 공급된 용융 수지를 토출시켜 섬유를 형성하는 방사노즐부를 구비하며, 상기 방사노즐부는, 상기 각 용융압출기로부터 공급되는 용융 수지가 각각 유입되는 복수개의 유입통로와 용융 수지를 토출하기 위한 노즐통로를 구비한 방사노즐몸체와, 상기 각각의 유입통로를 노즐통로에 연결하기 위한 복수개의 연결통로를 구비하고 상기 각각의 연결통로가 노즐통로에 교대로 연속하여 연결되도록 동작하는 조작체를 포함하는 복합섬유 제조장치에 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 조작체는, 상기 방사노즐몸체 내에서 회전축을 중심으로 정,역방향 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전축을 중심으로 하는 바깥둘레원주면을 형성하며, 상기 각 연결통로의 유입구와 배출구 바깥둘레원주면에 위치되어 이루어지고, 상기 각 유입통로의 배출구와 노즐통로의 유입구는 조작체의 바깥둘레원주면에 대향하여 위치되며, 상기 조작체에 형성된 각 연결통로의 유입구와 배출구는 조작체의 정,역회전에 따라 각 유입통로의 배출구와 노즐통로의 유입구를 교대로 연속하여 연결하도록 위치된 복합섬유 제조장치에 특징이 있다.
또한, 본 발명은 상기의 제조방법에 의해 제조된 복합섬유에 특징이 있다.
상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명의 복합섬유 제조방법 및 복합섬유 제조장치에 의하면, 서로 다른 기능성 유기, 무기, 금속 물질 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 함유한 동일 성분의 수지나 서로 다른 성분의 수지와 같이 특성이 다른 이종의 수지를 방사노즐부의 조작으로 끊어지지 않고 연속적으로 교차하여 토출시킴으로써 섬유의 길이방향으로 서로 다른 특성을 갖는 섬유가 연속적으로 교차되도록 구성할 수 있다.
또한, 방사노즐부의 조작속도와 조작시간을 다양하게 설정하는 것에 의해 섬유의 길이방향으로 더욱 다양한 표면효과 및 패턴을 가지는 복합섬유를 제작할 수 있고, 섬유의 길이방향으로 표면효과 및 패턴을 가지는 것이므로 섬유의 단면에 다양한 모양을 구성하는 것에 비하여 다양한 표면효과 및 패턴을 구성할 수 있는 제한폭을 대폭 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 섬유의 길이방향으로 더욱 다양한 표면효과 및 패턴을 가지는 복합섬유를 제조할 수 있게 됨에 따라, 방사노즐부의 조작속도와 조작시간을 조작하여 섬유의 길이방향으로 고유한 표면효과 및 패턴을 가지는 복합섬유를 제조함으로써 섬유의 기능성을 더욱 높임과 동시에 지폐나 증서 등의 위조를 더욱 어렵게 할 수 있어 보안사로서도 매우 유용하게 사용할 수 있다.
도 1은 종래에 따른 복합섬유 제조장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 2는 종래의 복합섬유 제조장치에서 방사노즐부를 나타낸 주요부 단면도.
도 3은 종래의 복합섬유 제조장치에 의해 제조된 복합섬유의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 복합섬유 제조방법 및 제조장치를 나타낸 개략도.
도 5 내지 도 14는 본 발명에 따른 복합섬유 제조방법 및 제조장치에서 방사노즐부의 작동상태도.
도 15는 본 발명에 따른 복합섬유 제조방법 및 제조장치에 의해 제조된 복합섬유를 모식적으로 나타낸 정면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 복합섬유 제조방법과 제조장치의 바람직한 실시예를 함께 설명한다.
도 4는 본 발명의 복합섬유 제조방법 및 제조장치를 설명하기 위한 개략도로서, 종래와 동일한 구성에 대하여는 동일부호를 부여하고, 구체적인 구성 및 작용 설명은 생략한다.
도시된 바와 같이 본 발명의 복합섬유 제조장치는, 특성이 다른 이종의 수지를 공급하기 위한 복수개의 호퍼(1)와, 상기 각 호퍼(1)로부터 공급된 수지를 용융시켜 압출하기 위한 복수개의 용융압출기(2)와, 상기 복수개의 용융압출기(2)로부터 공급된 용융 수지를 단위시간당 일정한 량으로 계량하여 방사노즐부(3)로 보내주는 계량펌프(7), 각 계량펌프(7)로부터 공급된 용융수지를 토출시켜 섬유(W)를 형성하는 방사노즐부(100)를 구비한다.
또한, 본 발명의 복합섬유 제조방법은, 특성이 다른 이종의 수지를 각각의 용융압출기(2)를 통해 방사노즐부(100)로 공급하는 단계와, 상기 각각의 용융압출기(2)로부터 공급된 각 용융 수지를 상기 방사노즐부(100)에서 연속적으로 교차하여 토출시키는 것에 의해 특성이 다른 이종의 수지가 섬유의 길이방향으로 연속적으로 교차하여 형성되게 하는 단계로 이루어진다.
이때, 상기 특성이 다른 이종의 수지는, 예를 들면 서로 다른 기능성 유기, 무기, 금속 물질 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 동일 성분의 수지를 사용하거나, 또는 서로 다른 성분의 수지를 사용할 수 있으며, 상기 기능성 유기, 무기, 금속 물질은, 색상안료, UV감응 형광 안료, IR감응 흡수안료, X-선 흡수금속물질, 항균물질, 난연물질, 소취물질 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 할 수 있다.
한편, 상기 방사노즐부(100)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 각 용융압출기(2)로부터 공급되는 용융 수지가 각각 유입되는 복수개의 유입통로(111,112)와 용융 수지를 토출하기 위한 노즐통로(113)를 구비한 방사노즐몸체(110)와, 상기 각각의 유입통로(111,112)를 노즐통로(113)에 연결하기 위한 복수개의 연결통로(121,122)를 구비하고 상기 각각의 연결통로(121,122)가 노즐통로(113)에 교대로 연속하여 연결되도록 동작하는 조작체(120)를 구비한다.
상기 조작체(120)는, 상기 방사노즐몸체(110) 내부에 설치되는 것으로, 이를 위해 방사노즐몸체(110) 내부에는 조작체(120)에 대응하는 형상의 공간부(114)를 형성한다.
또한 조작체(120)는, 상기 방사노즐몸체(110)의 공간부(114) 내에서 회전축(130)을 중심으로 정, 역방향 회전 가능하게 설치된다. 이를 위해, 조작체(120)는 상기 회전축(130)을 중심으로 하는 바깥둘레원주면(123)을 형성하고, 방사노즐몸체(110)의 공간부(114)는 원형으로 형성한다.
조작체(120)의 각 연결통로(121,122)는, 그 유입구(121a,122a)와 배출구(121b,122b)를 바깥둘레원주면(123)에 위치되도록 형성하고, 상기 방사노즐몸체(110)의 각 유입통로(111,112)는 그 배출구(111a,112a)가 공간부(114)를 통해 조작체(120)의 바깥둘레원주면(123)에 대향하여 위치되도록 형성하며, 방사노즐몸체(110)의 노즐통로(113)는 그 유입구(113a)가 공간부(114)를 통해 조작체(120)의 바깥둘레원주면(123)에 대향하여 위치되도록 형성한다.
이러한 구성의 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 4에서와 같이, 특성이 다른 이종의 수지, 예를 들어 A수지와 B수지를 각 호퍼(1)를 통해 각각의 용융압출기(2)로 공급하면, A수지와 B수지는 각각의 용융압출기(2)에서 용융되어 방사노즐부(100)로 공급된다.
용융된 A수지와 B수지가 방사노즐부(100)의 방사노즐몸체(110)에 형성된 각각의 유입통로(111,112)로 유입되면, 도 5 및 도 6에서와 같이 조작체(120)의 A수지측 연결통로(121)의 유입구(121a)와 배출구(121b)가 A수지측 유입통로(111)의 배출구(111a)와 노즐통로(113)의 유입구(113a)에 일치하여 연결된 경우, 노즐통로(113)를 통해 A수지만 토출 된다.
이어서, 조작체(120)가 화살표방향(정방향)으로 소정각도 회전하여 도 7 및 도 8에서와 같이, 조작체(120)의 양측 연결통로(121,122)의 유입구(121a,122a)와 배출구(121b,122b)가 A수지측 및 B수지측 유입통로(111,112)의 배출구(111a,112a)와 노즐통로(113)의 유입구(113a)에 각각 1/2씩 연결되면, 노즐통로(113)를 통해 A수지와 B수지가 1/2씩 토출 된다.
이어서, 조작체(120)가 화살표방향(정방향)으로 소정각도 더 회전하여 도 9 및 도 10에서와 같이, 조작체(120)의 B수지측 연결통로(122)의 유입구(121a)와 배출구(121b)가 B수지측 유입통로(112)의 배출구(112a,)와 노즐통로(113)의 유입구(113a)에 일치하여 연결되면, 노즐통로(113)를 통해 B수지만 토출 된다.
이어서, 조작체(120)가 화살표방향(역방향)으로 소정각도 회전하여 도 11 및 도 12에서와 같이, 조작체(120)의 양측 연결통로(121,122)의 유입구(121a,122a)와 배출구(121b,122b)가 A수지측 및 B수지측 유입통로(111,112)의 배출구(111a,112a)와 노즐통로(113)의 유입구(113a)에 각각 1/2씩 연결되면, 노즐통로(113)를 통해 A수지와 B수지가 1/2씩 토출 된다.
이어서, 조작체(120)가 화살표방향(역방향)으로 소정각도 더 회전하여 도 13 및 도 14에서와 같이, 조작체(120)의 A수지측 연결통로(121)의 유입구(121a)와 배출구(121b)가 A수지측 유입통로(111)의 배출구(111a)와 노즐통로(113)의 유입구(113a)에 일치하여 연결되면, 노즐통로(113)를 통해 A수지만 토출 된다.
이와 같이 조작체(120)를 정,역방향으로 반복하여 회전시킴으로써 도 15에 도시된 바와 같이, 특성이 다른 이종의 A수지와 B수지가 섬유(W)의 길이방향으로 연속적으로 교차하여 형성된 복합섬유를 제조할 수 있다.
이와 같이 제조되는 복합섬유는, 섬유(W)의 길이방향으로 A수지와 B수지의 교차구간(a)과 A수지 또는 B수지의 연속구간(b)이 반복하여 형성되는 것으로, 상기 교차구간(a)은 조작체(120)의 회전속도(조작속도)를 조절하는 것에 의해 그 기울기각(θ)이 결정되고, 상기 연속구간(b)은 회전방향을 전환할 때 지연시간을 조절하는 것에 의해 그 길이가 결정된다.
따라서, 조작체(120)의 회전속도와 지연시간, 연결통로(121,122)의 길이와 직경을 조절하는 것에 의해 섬유(W)의 길이방향으로 다양한 표면효과 및 패턴을 반복하여 형성할 수 있고, 또한 조작체(120)의 회전속도와 지연시간을 규칙적으로 또는 임의로 변경하여 조절하는 것에 의해 더욱 다양한 표면효과 및 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 이와 같이 제조되는 본 발명의 복합섬유는, 섬유(W)의 길이방향으로 같은 소재라도 분자량이 다른 수지(PET IV 0.65 :(VS) IV 0.75, PP MI 20 : MI 40 등)나, 유사한 계열의 물성이 다른 수지(PET : PBT, PET : PTT, Nylon6 : Nylon66 등)가 연속적으로 존재할 경우, 연신이나 방사조건에 의해 분자 배향도의 차이가 연속적으로 발생하여 다양한 표면효과 및 패턴의 복합섬유를 제조할 수 있고, 염색할 경우에는 배향도나 결정화도 차이에 의해 염색성에서 차이가 남에 따라, 투톤의 염색 효과를 얻을 수 있다.
또한, 섬유(W)의 길이방향으로 같은 소재라도 염색성 등의 기능이 개질된 수지가 연속적으로 존재할 경우, 후가공 염색시 염색성에서 차이가 남에 따라, 투톤의 염색 효과를 얻을 수 있다.
또한, 섬유(W)의 길이방향으로 같은 소재라도 안료가 들어가 있는 수지가 연속적으로 존재할 경우, 다른 색상이 길이방향으로 존재함에 따라 신규의 투칼라 효과를 얻을 수 있다.
또한, 섬유(W)의 길이방향으로 같은 소재라도 융점차이가 있는 수지가 연속적으로 존재할 경우, 제직 후 열처리시 융점 차이에 의해 용착되어 직물이 필름효과를 얻을 수 있다.
또한, 섬유(W)의 길이방향으로 같은 소재라도 단일성분 및 복합성분(심초형, 분할형, 해도형 등) 수지가 연속적으로 존재할 경우, 상기에 언급된 염색성 및 안료의 사용, 융점차 등에 의한 효과의 증대와 더불어 감량 가공에 의한 부분 감량 및 제거로 섬유의 기능성 향상을 기대할 수 있다.
한편, 본 발명은, 서로 다른 기능성 안료나 물질(일반 색상안료, UV감응 형광 안료, IR감응 흡수안료, X-선 흡수금속물질 등) 등을 함유한 동일한 성분의 수지나 서로 다른 성분의 수지를 사용하는 경우, 섬유(W)의 길이방향으로 서로 다른 광특성을 갖는 보안사 기능의 복합섬유를 제조할 수 있다.
따라서, 기존의 방사 후 2차로 특수한 염색이나 사가공(twist, 연사)을 하는 불편함이 없이 한번에 경계면이 균일한 섬유길이방향의 이종 광특성을 갖는 보안사 제조가 가능하여 공정이 간단하고 품질이 우수하며, 대량생산이 가능하여 제조 코스트 절감효과가 있다.
또한, 방사노즐부(100)의 조작으로 섬유 길이방향의 교차 길이를 간단하게 임으로 조절할 수 있어 섬유(W)의 길이방향으로 고유한 패턴을 갖는 보안사의 기능을 수행할 수 있다.
또한, 마스터배치법(M/B법)을 통하여 기능성 안료 및 물질을 섬유 내부에 투입함으로써 세탁 견뢰도 등의 다양한 환경에서의 내구성이 우수하고, 더 나아가 기능성 물질을 수지 내에 투입하지 않고, 서로 다른 염색법을 사용하는 이종의 고분자 수지를 이용하거나, 같은 수지라도 염색속도가 다른 개질된 동일 수지를 길이방향으로 교차하여 복합섬유를 제조한 후, 염색을 실시하면 각 고분자의 염색법 및 염색차에 의해 섬유(W)의 길이방향으로 색상이 다르거나 색차가 있는 복합섬유 제조도 가능하다.
본 발명은 특성이 다른 이종의 수지를 각각의 용융압출기를 통해 방사노즐부로 공급하고, 각각의 용융압출기로부터 공급된 각 용융 수지를 상기 방사노즐부에서 연속적으로 교차하여 토출시키는 것에 의해 특성이 다른 이종의 수지가 섬유의 길이방향으로 연속적으로 교차하여 형성된 복합섬유를 제조한다. 또한 상기 방사노즐부는, 각 용융압출기로부터 공급되는 용융 수지가 각각 유입되는 복수개의 유입통로와 용융 수지를 토출하기 위한 노즐통로를 구비한 방사노즐몸체와, 각각의 유입통로를 노즐통로에 연결하기 위한 복수개의 연결통로를 구비하고 각각의 연결통로가 노즐통로에 교대로 연속하여 연결되도록 동작하는 조작체를 포함하여 이루어진다.
지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
부호의 설명
1 : 호퍼 2 : 용융압출기
100 : 방사노즐부 110 : 방사노즐몸체
111,112 : 유입통로 113 : 노즐통로
120 : 조작체 121,122 : 연결통로
123 : 바깥둘레면 130 : 회전축
W : 섬유

Claims (6)

  1. 특성이 다른 이종의 수지를 각각의 용융압출기를 통해 방사노즐부로 공급하는 단계와,
    상기 각각의 용융압출기로부터 공급된 각 용융 수지를 상기 방사노즐부에서 연속적으로 교차하여 토출시키는 것에 의해 특성이 다른 이종의 수지가 섬유의 길이방향으로 연속적으로 교차하여 형성되게 하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합섬유 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 특성이 다른 이종의 수지는, 서로 다른 기능성 유기, 무기, 금속 물질 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 동일 성분의 수지 또는 서로 다른 성분의 수지인 것을 특징으로 하는 상기 복합섬유 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 기능성 유기, 무기, 금속 물질은, 색상안료, UV감응 형광 안료, IR감응 흡수안료, X-선 흡수금속물질, 항균물질, 난연물질 및 소취물질 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 상기 복합섬유 제조방법.
  4. 특성이 다른 이종의 수지를 공급하기 위한 복수개의 호퍼와,
    상기 각 호퍼로부터 공급된 수지를 용융시켜 압출하기 위한 복수개의 용융압출기와,
    상기 복수개의 용융압출기로부터 공급된 용융 수지를 토출시켜 섬유를 형성하는 방사노즐부를 구비하며,
    상기 방사노즐부는,
    상기 각 용융압출기로부터 공급되는 용융 수지가 각각 유입되는 복수개의 유입통로와 용융 수지를 토출하기 위한 노즐통로를 구비한 방사노즐몸체와,
    상기 각각의 유입통로를 노즐통로에 연결하기 위한 복수개의 연결통로를 구비하고 상기 각각의 연결통로가 노즐통로에 교대로 연속하여 연결되도록 동작하는 조작체를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합섬유 제조장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 조작체는, 상기 방사노즐몸체 내에서 회전축을 중심으로 정,역방향 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전축을 중심으로 하는 바깥둘레원주면을 형성하며, 상기 각 연결통로의 유입구와 배출구 바깥둘레원주면에 위치되어 이루어지고,
    상기 각 유입통로의 배출구와 노즐통로의 유입구는 조작체의 바깥둘레원주면에 대향하여 위치되며,
    상기 조작체에 형성된 각 연결통로의 유입구와 배출구는 조작체의 정,역회전에 따라 각 유입통로의 배출구와 노즐통로의 유입구를 교대로 연속하여 연결하도록 위치된 것을 특징으로 하는 상기 복합섬유 제조장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 복합섬유.
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