KR101226983B1 - 소취사 제조 장치 및 그를 이용한 소취사 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반적인 염색 장치의 반응기 내에서 증열을 이용한 그라프트 중합 반응에 의해 셀룰로즈계 실을 소취 가공함으로써, 실의 세탁 내구성 및 촉감의 변화없이도 소취 기능을 부여할 수 있는 소취사 제조 장치 및 그를 이용한 소취사 제조 방법에 관한 것이다.
이를 본 발명의 소취사 제조 방법은 셀룰로즈계 실을 소취 처리하는 방법에 있어서, 중합 개시제와 소취성 단량체 및 물을 혼합하는 소취액 제조 단계, 셀룰로즈계 실이 권취된 보빈에 소취액을 침투시키는 소취액 처리 단계, 반응기 내부 및 보빈에 침투된 소취액을 배수 및 탈수 처리하는 단계, 반응기 내부에 스팀을 공급하여 셀룰로즈계 실을 열 그라프트 중합 반응시키는 단계, 열 그라프트 중합 반응이 이루어진 셀룰로즈계 실을 수처리 세정하는 단계 및 세정된 셀룰로즈계 실을 고온 건조시키는 단계를 포함한다.

Description

소취사 제조 장치 및 그를 이용한 소취사 제조 방법{MANUFACTURING APPARATUS FOR DEODORING YARN AND MANUFACTURING METHOD FOR DEODORING YARN USING THE SAME}
본 발명은 소취사 제조 장치 및 소취사 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 일반적인 염색 장치의 반응기 내에서 증열을 이용한 그라프트 중합 반응에 의해 셀룰로즈계 실을 소취 가공함으로써, 실의 세탁 내구성 및 촉감의 변화없이도 소취 기능을 부여할 수 있는 소취사 제조 장치 및 그를 이용한 소취사 제조 방법에 관한 것이다.
인간의 후각은 대단히 민감하여 생활환경 속에서 중요한 작용을 하는 감각의 하나이다. 최근 생활수준이 향상됨에 따라서 지금까지는 악취라고 생각하지 않던 담배나 노인 냄새 등도 악취로 취급되기에 이르렀다.
인간이 느낄 수 있는 냄새는 약 10만 종류나 된다고 하는데, 젊은이들을 중심으로 한 청결 지향적 성향과 에티켓 지향적인 사회 풍조에 따라서 약간의 체취에도 민감하게 반응하면서 본인의 체취를 의식하는 사람들이 늘어나고 있다.
또한 노령인구가 해마다 증가하면서 가정 내의 악취, 도시에의 인구집중에 의한 쓰레기의 증가 및 그에 따른 환경 오염 등도 소취의 대상이 되고 있다. 여러 가지 종류의 악취를 소취 섬유만으로 해결할 수는 없지만, 이에 대한 사회적 인식이 높아지면서 여러 분야에서 큰 시장성을 갖게 되었다. 초기에는 이른바 4대 악취라고 불리는 암모니아(NH)냄새, 황화수소(H₂S)냄새, 트리메틸아민((CH₃)₃N)냄새 및 메틸머캅탄(CH₃SH) 냄새 등이 대상이었다. 이후, 담배 냄새를 대상으로 하는 소취 가공이 등장하였고, 최근 땀 냄새를 비롯한 인간의 체취에 대한 소취 가공이 주목을 끌기에 이르렀다.
소취 기능을 섬유에 부가하는 시도는 다수 검토되고 있으며, 그 중에서도 제올라이트, 활성탄, 목탄, 실리카겔, 활성 알루미나, 분자체, 시클로덱스트린과 같은 소취 기능이 있는 분체 소취제를 섬유에 복합화시키는 기술이 가장 많이 제안되었다. 이러한 분체 소취제를 섬유에 복합화하는 기술로서 일본 특허 공개 평2-307528호에는 분체 소취제를 바인더를 이용하여 기술이 개시되어 있고, 일본 특허 공개 평8-176338호에는, 흡수성 수지의 입자 내부에 분체 소취제를 복합화하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 국내 특허 제 473613호에서는 키토산과 키토산 변형, 카르복시산폴리머 산화 아연를 바인더 수지에 포함하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 분체 소취제 이외에 식물 추출액 등의 액체 소취제가 다수 제안되었으나, 바인더를 사용하면 섬유의 촉감이 나빠지고 장기간 세탁 후 탈착되어 소취 기능이 저하되는 단점이 있다.
최근에는, 방사선 그라프트 반응을 이용하여 섬유에 소취 기능을 부가하는 기술이 제안된바 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 그라프트 반응을 이용한 섬유 소취 공정을 설명하기 위한 도면으로서, 섬유 기재(100)에 방사선을 조사하고 방사선이 조사된 섬유를 중합 개시제가 혼합된 소취액에 침지하여 그라프트 중합 반응을 수행한다.
그런데, 종래의 방사선 그라프트 소취 공정은 실이 직조되어 형성된 직물에 적용되는 것으로서, 일반적인 면사에는 적용된 바가 없다.
또한, 방사선을 이용한 그라프트 장치는 초기 설치 비용이 너무 고가이기 때문에 영세한 섬유가공업체가 시도하기가 어려운 단점이 있다.
배경 기술의 단점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 일반적인 염색 장치의 반응기 내에서 셀룰로즈계 실이 권취된 보빈에 소취액을 침투시키고, 증열을 이용한 그라프트 중합 반응에 의해 셀룰로즈계 실에 소취 기능을 부여하는 소취사 제조 장치 및 그를 이용한 소취사 제조 방법을 제공함에 있다.
과제를 해결하기 위한 본 발명의 소취사 제조 장치는, 셀룰로즈계 실을 소취 처리하는 장치에 있어서, 하단부에 소취성 단량체와 중합개시제 및 물이 혼합된 소취액 유입구와 소취액 배출구가 형성된 반응기, 소취액 유입구 상단에 소취액 유입구와 연통되도록 설치되는 베이스와, 베이스의 내부와 연통되도록 베이스의 중심부에 수직 형성된 수직 중공관으로 이루어지는 소취액 탱크, 베이스 상부에 베이스 내부와 연통되도록 수직 설치되며 둘레에 복수의 통공이 형성된 관체로 이루어지며 셀루로즈계 실이 권취된 복수의 보빈이 적층된 복수의 스핀들, 소취액이 소취액 탱크와 반응기 내부를 순환하도록 하는 소취액 순환장치, 반응기 내부에 스팀을 공급하여 셀룰로즈계 실을 열 그라프트 중합시키는 스팀 공급 장치, 반응기 내부에 고압 공기를 공급하도록 반응기 상단에 연결된 압축기 및 반응기 내부에 설치되어 상기 반응기 내부를 가열 또는 냉각시키는 열교환 코일을 포함한다.
여기서, 각 스핀들 내주면에는 소취액 탱크로부터 유입된 소취액을 상단으로 안내하도록 통공 사이에 나선형 가이드 베인이 더 형성될 수 있다.
또한, 베이스에는 각 보빈 적층체 승강시키는 복수의 승강 수단이 더 구비될 수 있다.
또한, 소취액은 중합 개시제로서 0.3∼1.0%농도의 유기퍼옥사이드계 개시제, 암모늄 퍼옥소디설페이트(Ammonium Peroxodisulfate), 벤조일 퍼옥사이드, 하이드로겐 퍼옥사이드 중 선택된 어느 하나를 포함하고, 소취성 단량체로서 3∼10% 농도의 아크릴산 또는 중화된 아크릴산을 포함하며, 잔량으로서 물을 포함할 수 있다.
또한, 과제를 해결하기 위한 본 발명의 소취사 제조 방법은 셀룰로즈계 실을 소취 처리하는 방법에 있어서, 중합 개시제와 소취성 단량체 및 물을 혼합하는 소취액 제조 단계, 셀룰로즈계 실이 권취된 보빈에 소취액을 침투시키는 소취액 처리 단계, 반응기 내부 및 보빈에 침투된 소취액을 배수 및 탈수 처리하는 단계, 반응기 내부에 스팀을 공급하여 셀룰로즈계 실을 열 그라프트 중합 반응시키는 단계, 열 그라프트 중합 반응이 이루어진 셀룰로즈계 실을 수처리 세정하는 단계 및 세정된 셀룰로즈계 실을 고온 건조시키는 단계를 포함한다.
여기서, 열 그라프트 중합 반응은 100∼150℃에서 10∼30분간 수행하고, 세정은 90∼100℃에서 20∼40분간 수행할 수 있다.
본 발명은 셀룰로즈계 실이 권취된 보빈에 소취액을 침투시키고, 증열을 이용한 그라프트 중합 반응을 일으켜 셀룰로즈계 실에 소취 기능을 부여함으로써, 실의 세탁 내구성 및 촉감의 변화없이도 소취 기능을 부여할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 고가의 방사선 그라프트 장치를 이용하지 않고 일반적인 염색 장치를 이용함으로써 설비 및 생산 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 증기 열을 이용한 열 그라프트 반응을 이용하여 소취 처리 함으로써, 소취액 침지 상태에서의 반응기 내부를 가열하거나 소취액이 탈수된 상태에서 반응기 내부를 가열하는 경우에 비하여 보빈 내외부에서 보다 균일하고 효율적인 그라프트 반응이 일어나도록 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 그라프트 반응을 이용한 섬유 소취 공정을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 소취사 제조 장치 구성도이고, 도 3은 도 2의 스핀들 부분 사시도.
도 3은 도 2의 스핀들 부분 사시도.
도 4는 도 2의 스핀들 부분 단면도.
도 5는 본 발명의 소취사 제조 방법을 순차로 나타낸 공정 흐름도.
도 6은 본 발명의 열 그라프트 반응에 의해 소취 처리된 셀룰로즈계 실의 악취 제거 원리를 도시한 도면.
도 7과 도 8은 본 발명의 실험예 1에 따라 소취가공이 된 시료의 반응도를 알아보기 위해 FT-IR를 스펙트럼 그래프.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 소취사 제조 장치 구성도이고, 도 3은 도 2의 스핀들 부분 사시도이며, 도 4는 도 2의 스핀들 부분 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명은 셀룰로즈계 실을 소취 처리하는 위한 것으로서 반응기(1), 소취액 탱크(2), 복수의 스핀들(3), 소취액 순환장치(4), 스팀 공급 장치(5), 압축기(6) 및 열교환 코일(7)을 포함한다.
여기서, 반응기(1)는 내부에 공간부가 형성된 몸체로서 그 하단부에는 소취액 유입구(11)와, 소취액 배출구(12)가 형성된다. 여기서, 소취액은 소취성 단량체와 중합 개시제 및 물이 혼합된 것으로서, 중합 개시제로서 0.3∼1.0%농도의 암모늄 퍼옥소디설페이트를 포함하고, 소취성 단량체로서 3∼10% 농도의 아크릴산 또는 중화된 아크릴산을 포함하며, 잔량으로서 물을 포함한다.
소취액 탱크(2)는 반응기(1) 내부의 소취액 유입구(11) 상부에 소취액 유입구(11)와 연통되도록 설치되어 소취액 유입구(11)로부터 유입되는 소취액을 저장하는 것으로서, 베이스(21)와 수직 중공관(22)으로 이루어진다. 여기서, 베이스(21)는 소취액 유입구(11)와 연통되도록 내부에 공간부가 형성된 판재로 이루어진 것으로서, 소취액 유입구(11) 상부에 수평하게 설치된다. 또한, 수직 중공관(22)은 베이스(21)와 연통되도록 중공부가 형성된 관체로 이루어진 것으로서, 베이스(21)의 중심부 수직 상방으로 연장 형성된다.
복수의 스핀들(3)은 각각 수직 중공부(31)와 둘레에 복수의 통공(32)이 형성된 관체로 이루어지며, 각각의 스핀들(3)은 베이스(21) 내부와 연통되게 일정 간격 이격되어 수직 설치된다. 또한, 각각의 스핀들(3)에는 셀루로즈계 실이 권취된 복수의 보빈(B)이 적층된다. 이때, 스핀들(3) 내주면의 통공(32) 사이에는 나선형의 가이드 베인(33)이 더 형성된다. 여기서, 가이드 베인(33)은 스핀들(3)의 하단부로 유입되는 소취액을 상단부로 안내함으로써 스핀들(3) 외부로의 소취액 배출이 균일하게 이루어지도록 하며, 소취액 분사 압력이 높아지도록 한다. 즉, 스핀들(3)로 유입된 소취액은 통공(32)을 통해 스핀들(3) 외부로 배출되는데, 하단부에서는 높은 유압에 의해 소취액이 원활하게 배출되는 반면에 상단부로 갈수록 유압이 낮아져 소취액 배출이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 이에 따라, 스핀들(3)의 상하부에 위치하는 보빈(B)들 간에 소취액 공급량 차이가 발생하여, 소취 성능의 차이가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명은 스핀들(3) 하단으로 유입되는 소취액을 상단으로 안내하는 가이드 베인(33)을 형성하여, 스핀들(3)의 상하부에 설치되는 보빈(B)에 대한 소취액 처리가 균일하게 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 통공(32)을 통해 분사되는 소취액은 나선형의 가이드 베인(33)에 의해 스핀들(3) 내부에서 회전하면서 배출되므로, 회전력에 분사 압력이 증가하게 되고, 분사 압력 증가로 인해 보빈(B)과의 충격 효과가 높아져, 보빈(B) 사이로의 소취액 침투가 더욱 잘 일어나게 된다.
한편, 소취액 순환장치(4)는 소취액이 소취액 탱크(2)와 반응기(1) 내부를 순환하도록 하는 것으로서, 소취액 순환 펌프(41)와 방향 전환 밸브(42)를 포함한다. 즉, 방향 전환 밸브(42)를 이용하여 소취액 유입구(11) 측을 개방하고, 소취액 배출구(12)을 폐쇄한 상태에서 소취액 순환 펌프(41)를 가동한다. 그러면, 소취액이 소취액 탱크(2)로 압송된 후에 복수의 스핀들(3) 하부에서 상부로 유동하면서 스핀들(3)의 둘레에 설치된 통공을 통해 반응기(1) 내부로 고압 배출되고, 이렇게 고압 배출된 소취액은 보빈(B)에 권취된 셀룰로즈계 실에 침투하게 된다. 반대로, 반응기(1) 내부에 소취액이 충진되면 방향 전환 밸브(42)를 이용하여 소취액 유입구(11) 측을 폐쇄하고, 소취액 배출구(12) 측을 개방하여 반응기 내부의 소취액이 배수될 수 있도록 한다.
또한, 스팀 공급 장치(5)는 반응기(1)의 하단 일측에 연결되어 반응기(1) 내부에 스팀을 공급함으로써, 소취액 처리된 셀룰로즈계 실을 증열 처리한다. 이에 따라, 셀룰로즈계 실 표면에서 소취 단량체에 대한 열 그라프트 중합 반응이 일어나, 셀룰로즈계 실이 소취성을 갖게 된다. 이때, 반응기(1)와 스팀 공급 장치(5) 사이에는 스팀 공급을 제어하는 스팀 제어 밸브(51)가 설치된다.
압축기(6)는 반응기(1)의 상단에 연결되어 반응기(1) 내부에 고압 공기를 공급하여 반응기(1)를 가압함으로써, 반응기(1) 내부의 소취액 배수 및 셀룰로즈계 실에 침투된 소취액의 탈수가 원활하게 이루어지도록 한다. 이때, 반응기(1)와 압축기(6) 사이에는 고압 공기의 공급을 제어하는 고압 공기 제어 밸브(61)가 설치된다.
열교환 코일(7)은 반응기(1) 내부 하단에 설치되어 반응기(1) 내부를 가열 또는 냉각시키는 것으로서, 증열 공정 또는 세정 공정시에 반응기(1) 내부를 가열하는 역할을 한다.
한편, 베이스(21) 상에는 각 보빈 적층체를 승강시키는 실린더와 같은 복수의 승강 수단이 구비될 수 있다. 즉, 인접한 보빈(B) 적층체 중 어느 하나는 상승시키고, 다른 하나는 하강시켜 보빈(B) 적층체 사이에 강력한 와류가 형성되도록 함으로써 보빈 내부로의 소취액 침투율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 반응기(1) 내부의 압력이 높아질 경우 반응기(1) 내부의 압력을 감소시킬 수 있도록 반응기(1)에 연결된 압력 배기 장치(8) 및 압력 배기 장치(8)와 반응기(1) 사이에 설치되는 압력 배기 제어 밸브(81)를 더 구비할 수 있다.
도 5는 본 발명의 소취사 제조 방법을 순차로 나타낸 공정 흐름도로서, 이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 소취사 제조 방법을 설명하도록 한다.
우선, 정련된 셀룰로즈계 실이 권취된 보빈(B)을 스핀들(3)에 적층시킨다. 일반적으로 천연섬유의 경우 불순물이 많아 셀룰로즈와 소취액의 접촉면적을 감소시키므로 유지와 같은 성분을 정련제로 제거해야 수용성인 소취액과 실의 반응성을 높일 수 있으므로, 정련된 셀룰로즈계 실을 이용함이 바람직하다.
이어서, 0.3∼1.0% 농도의 중합 개시제와 3% ~ 10% 농도의 소취성 단량체 및 잔량의 물을 혼합하여 소취액을 제조한다(S10). 여기서, 중합개시제는 라디칼 중합용 개시제 보다는 유기퍼옥사이드계 개시제, 특히 암모늄 퍼옥소디설페이트(Ammonium Peroxodisulfate), 벤조일 퍼옥사이드, 하이드로겐 퍼옥사이드 등이 적합하다. 또한, 중합개시제의 사용량은 그라프트 반응에 영향을 미치므로 0.3% ~ 1.0% 범위에 있도록 조절함이 바람직하다. 즉, 0.3% 미만이면 충분히 그라프트 반응을 개시하지 못하고 1.0% 이상 사용하는 것은 비경제적이므로, 0.3% ~ 1.0% 범위에서 조절하도록 한다.
또한, 소취성 단량체로는 이온 교환성을 이용하여 악취를 중화시키는 카르복실산기, 설폰산기, 아미노기를 포함하는 아크릴 또는 비닐 단량체를 이용할 수 있다. 이때, 소취성 단량체는 3% 미만의 농도로 사용하게 되면 소취성이 거의 없고, 10%를 초과하면 과량의 단량체가 중합되지 않고 직물에 남게 되므로, 3% ~ 10%의 농도로 함유시키는 것이 적합하다.
이어서, 적층된 보빈(B)에 소취액을 고압 분사하여, 셀룰로즈계 실을 소취 처리한다(S20). 구체적으로는, 방향 전환 밸브(42)를 제어하여 소취액 유입구(11) 측을 개방하고 소취액 순환 펌프(41)를 구동하여 제조된 소취액이 소취액 탱크(2)로 압송되도록 한다. 이렇게 압송되는 소취액은 각 스핀들(3)의 내부로 가압 유입되고, 유입된 소취액은 통공(32)을 통해 반응기(1) 내부로 고압 분사된다. 이렇게 분사된 소취액은 보빈(B) 내부로 침투하게 되고, 이로 인해 셀루로즈계 실이 소취액에 의해 젖게 된다.
다음으로, 반응기(1) 내부의 소취액을 배수하고 보빈(B) 내부로 침투된 소취액을 탈수처리 한다(S30). 구체적으로는, 방향 전환 밸브(42)를 제어하여 소취액 배출구(12) 측을 개방하고, 압축기(6)를 이용하여 반응기(1) 내부로 고압 공기를 공급한다. 이에 따라, 반응기(1) 내부의 소취액이 소취액 배출구(12)를 통해 배출될 뿐만 아니라, 고압에 의해 보빈(B)으로 침투된 소취액이 탈수된다.
이어서, 스팀 공급 장치(5)에서 생성된 스팀을 반응기(1) 내부로 공급하여 셀룰로즈계 실을 증열 처리한다(S40). 이때, 증열 공정시 열교환 코일(7)을 가열하켜 반응기 내부 온도를 100∼150℃로 상승시키고, 10∼30분간 수행한다. 이와 같이 셀룰로즈계 실을 증열 처리하면 셀룰로즈계 실에 묻어 있는 소취성 단량체에 대한 열 중합 반응이 일어나 세탁 내구성과 촉감 변화가 없는 소취성 셀룰로즈계 실을 얻을 수 있게 된다.
다음으로, 압력 배기 장치(8)를 이용하여 반응기(1) 내부의 스팀을 배기시킨 후에, 셀룰로즈계 실을 수처리 세정한다(S50). 이때, 수처리 세정은 90∼100℃에서 20∼40분간 실시한다.
이후, 셀룰로즈계 실이 권취된 보빈(B)을 반응기 내부로 꺼내 열풍을 이용하여 고온 건조시킨다(S60).
도 6은 본 발명의 열 그라프트 반응에 의해 소취 처리된 셀룰로즈계 실의 악취 제거 원리를 도시한 도면으로서, 셀룰로즈계 실에 형성된 소취 기능기가 악취를 포집하게 되고, 이렇게 포집된 악취 성분이 소취 기능기에 흡착되며, 이를 세탁 및 건조시키면 소취 기능기에 흡착된 악취 성분이 휘발된다.
이상과 같이 본 발명은 증기 열을 이용한 열 그라프트 반응을 이용하여 소취 처리 함으로써 보빈 내외부에서 균일하고 효율적인 그라프트 반응이 일어나도록 할 수 있다. 즉, 반응기 내부에 소취액이 충진된 상태에서 반응기 내부를 가열시켜 그라프트 중합 반응시키는 경우 단량체의 OH(수산기) 반응이 셀루로오즈계 실 보다 물과 더 많이 이루어져 중합 반응 효율이 저하된다. 또한, 소취액이 탈수된 상태에서 반응기 내부를 가열시켜 그라프트 중합 반응시키는 경우 보빈의 외부는 건조하고, 내부는 습도가 높은 상태가 되어 보빈의 내외부의 그라프트 중합 반응에 차이가 발생하게 되므로, 소취 가공이 불균일해진다. 이에 반해, 본 발명은 증기 열을 이용함으로써 반응기 내부의 습도와 온도를 균일하게 유지함으로써, 보빈의 내외부에서 균일한 그라프트 중합 반응이 일어나게 되고, 단량체의 OH(수산기)가 외부의 물 등과 반응하지 않으므로 셀룰로즈계 실의 그라프트 중합 효율도 향상 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 소취사 제조 방법의 실험예들에 대하여 설명하도록 한다.
실험예 1.
우선, 소취성 단량체로서 아크릴산 250g과 중합개시제로서 암모늄 퍼옥소디설페이트(Ammonium Peroxodisulfate) 75g을 물 4,675g에 혼합하여 소취액을 제조하였다. 그리고, 3kg 규모의 반응기(1)에 정련된 면사 1콘(1.3kg)을 설치하고, 소취응기(1) 내부의 온도를 110℃로 승온시키고, 반응기(1) 내부의 온도 및 습도를 균일하게 유지하기 위해 스팀 공급 장치(5)에서 110℃의 포화 증기를 반응기(1) 내부로 주입하여 30분간 열 그라프트 반응시킨 후에, 반응기(1) 내부의 스팀을 뺀 후 반응기(1)에서 95℃에서 20분간 물로 세척하고 면사를 꺼내어 열풍으로 건조하였다.
도 7과 도 8은 본 발명의 실험예 1에 따라 소취가공이 된 시료의 반응도를 알아보기 위해 FT-IR를 스펙트럼 그래프로서, 도 7은 소취 처리전의 FT-IR 스펙트럼이고, 도 8은 소취 처리후의 FT-IR 스펙트럼이다.
도 7과 도 8 및 표 1을 참조하면, 소취 처리 전에는 카르복실산의 카르보닐(C=O) 피크가 나타나지 않았으나, 소취 처리후에 아크릴산이 면과 반응하여 1720-1740cm-1 에 카르복실산의 카르보닐(C=O) 피크가 나타남을 관찰할 수 있었다.
소취처리여부 카르보닐(C=O) 피크 존재 여부
가공 확인
미처리 없음
실험예 2.
실험예 2는 소취성 단량체로서 pH4.5-5.5로 중화된 아크릴산을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 하였다.
아래의 표 2는 소취 처리된 면사 5g과 100ml 증류수가 있는 병에 을 1000ppm의 암모니아 용액을 1ml씩 적하하고 5분 후 pH를 측정한 결과로서, 중화된 아크릴 산이 면과 반응함에 따라 암모니아 첨가 시 pH 변화가 거의 없는 완충효과가 나타났다.
NH3 양 ml 0 1 2 3 4 5 6 7
가공전 7.2 9.6 9.9 10.1 10.2 10.3 10.4 10.4
가공후 7.2 6.8 6.8 6.9 6.9 7.0 7.1 7.1
또, 아래의 표 3은 소취 처리된 면사 5g과 증류수가 있는 병에 1000ppm의 아세트산 용액을 1ml씩 적하하고 5분 후 pH를 측정한 결과로서, 중화된 아크릴 산이 면과 반응함에 따라 아세트산 첨가 시 pH 변화가 거의 없는 완충효과가 나타났다.
아세트산 양 ml 0 1 2 3 4 5 6 7
가공전 7.1 6.8 6.5 6.2 5.9 5.7 5.5 5.3
가공후 6.8 6.6 6.5 6.4 6.4 6.3 6.3 6.2
실험예 3.
실험예 3은 중화 개시제의 농도에 따른 반응도 측정 결과로서, 실험예 1에서 소취성 단량체 조성물에서 첨가되는 중합개시제의 양을 조절하여 희석된 농도를 달리 하면서 이에 따른 반응이 진행되었는지를 관찰한 결과, 표 4와 같이 중화 개시제의 농도가 0.3% 이상이 되면 열 그라프트 중화 반응이 일어남을 알 수 있다.
농도(중량%) 카르보닐(C=O) 피크 존재 여부 촉감
0.1 X o
0.3 o o
0.5 o o
0.7 o o
실험예 4.
실험예 4는 소취액의 농도에 따른 반응도 측정 결과로서, 실험예 1에서 소취제 조성물에서 첨가되는 단량체의 양을 조절하여 희석된 농도를 변화시키면서 이에 따른 반응 정도를 관찰한 결과, 단량체의 농도가 3% 이상이 되면 카르보닐(C=O) 피크가 나타나는 그라프트 반응이 일어났음을 알 수 있다.
농도(중량%) 카르보닐(C=O) 피크
존재 여부		 촉감
1 X o
3 o o
5 o o
7 o △
10 o △
실험예 5.
실험예 5는 증열 온도에 따른 반응도 측정 결과로서, 증열 온도 변화 이외의 소취 처리 공정은 실험예 1과 동일한 조건에서 수행하였다. 그리고, 소취액 처리 후 증열 온도에서 30분간 증열하고 수처리 세척 후 반응 정도를 관찰한 결과, 증열온도가 100℃이상이 되면 카르보닐(C=O) 피크가 나타나는 그라프트반응이 일어났음을 알 수 있다.
온도℃ 카르보닐(C=O) 피크
존재 여부		 촉감
95 X o
100 o o
105 o o
110 o o
120 o o
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
1 : 반응기 11 : 소취액 유입구
12 : 소취액 배출구 2 : 소취액 탱크
21 : 베이스 22 : 수직 중공관
3 : 스핀들 31 : 수직 중공부
32 : 통동 33 : 가이드 베인
4 : 소취액 순환장치 41 : 소취액 순환 펌프
42 : 방향 전환 밸브 5 : 스팀 공급 장치
6 : 압축기 7 : 열교환 코일
8 : 압력 배기 장치

Claims (7)

  1. 셀룰로즈계 실을 소취 처리하는 장치에 있어서,
    하단부에 소취성 단량체와 중합개시제 및 물이 혼합된 소취액 유입구와 소취액 배출구가 형성된 반응기;
    상기 소취액 유입구 상단에 상기 소취액 유입구와 연통되도록 설치되는 베이스와, 상기 베이스의 내부와 연통되도록 상기 베이스의 중심부에 수직 형성된 수직 중공관으로 이루어지는 소취액 탱크;
    상기 베이스 상부에 상기 베이스 내부와 연통되도록 수직 설치되며 둘레에 복수의 통공이 형성된 관체로 이루어지며 셀루로즈계 실이 권취된 복수의 보빈이 적층된 복수의 스핀들;
    상기 소취액이 소취액 탱크와 상기 반응기 내부를 순환하도록 하는 소취액 순환장치;
    상기 반응기 내부에 스팀을 공급하여 셀룰로즈계 실을 열 그라프트 중합시키는 스팀 공급 장치;
    상기 반응기 내부에 고압 공기를 공급하도록 상기 반응기 상단에 연결된 압축기; 및
    상기 반응기 내부에 설치되어 상기 반응기 내부를 가열 또는 냉각시키는 열교환 코일을 포함함을 특징으로 하는 소취사 제조 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 각 스핀들 내주면에는 상기 소취액 탱크로부터 유입된 소취액을 상단으로 안내하도록 상기 통공 사이에 나선형 가이드 베인이 더 형성됨을 특징으로 하는 소취사 제조 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스에는 상기 각 보빈 적층체 승강시키는 복수의 승강 수단이 더 구비됨을 특징으로 하는 소취사 제조 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 소취액은 상기 중합 개시제로서 0.3∼1.0%농도의 유기퍼옥사이드계 개시제, 암모늄 퍼옥소디설페이트(Ammonium Peroxodisulfate), 벤조일 퍼옥사이드, 하이드로겐 퍼옥사이드 중 선택된 어느 하나를 포함하고, 소취성 단량체로서 3∼10% 농도의 아크릴산 또는 중화된 아크릴산을 포함하며, 잔량으로서 물을 포함함을 특징으로 하는 소취사 제조 장치.
  5. 셀룰로즈계 실을 소취 처리하는 방법에 있어서,
    중합 개시제와 소취성 단량체 및 물을 혼합하는 소취액 제조 단계;
    상기 셀룰로즈계 실이 권취된 보빈에 상기 소취액을 침투시키는 소취액 처리 단계;
    반응기 내부 및 보빈에 침투된 소취액을 배수 및 탈수 처리하는 단계;
    상기 반응기 내부에 스팀을 공급하여 상기 셀룰로즈계 실을 열 그라프트 중합 반응시키는 단계;
    상기 열 그라프트 중합 반응이 이루어진 셀룰로즈계 실을 수처리 하는 단계;
    상기 세정된 셀룰로즈계 실을 고온 건조시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 소취사 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 소취액은 상기 중합 개시제로서 0.3∼1.0%농도의 암모늄 퍼옥소디설페이트를 포함하고, 소취성 단량체로서 3∼10% 농도의 아크릴산 또는 중화된 아크릴산을 포함하며, 잔량으로서 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 소취사 제조 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 열 그라프트 중합 반응은 100∼150℃에서 10∼30분간 수행하고, 상기 세정은 90∼100℃에서 20∼40분간 수행함을 특징으로 하는 소취사 제조 방법.

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