(19) 대한민국특허청 (KR) (12) 공개특허공보 (A) (11) 공개번호 10-2016-0064567 (43) 공개일자 2016년06월08일 (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) D01F 1/10 (2006.01) B22F 9/02 (2006.01) (21) 출원번호 10-2014-0168337 (22) 출원일자 2014 년 11 월 28 일 심사청구일자 없음 전체청구항수 : 총 10 항 (71) 출원인 코오롱글로텍주식회사 경기도과천시코오롱로 11( 별양동 ) (72) 발명자 조항진 경상북도구미시 1 공단로 6 길 166 ( 공단동 ) 권윤정 경상북도구미시 1 공단로 6 길 166 ( 공단동 ) (74) 대리인 특허법인우인 (54) 발명의명칭기능성원사의방사첨가제로서의구리화합물의개질방법 (57) 요약 본발명은구리화합물을합성하는단계 ; 상기구리화합물을습식밀링하여구리화합물미립자를제조하는단계 ; 상기습식밀링한구리화합물미립자를건조하는단계 ; 상기건조된구리화합물미립자를건식밀링하는단계 ; 및상기건식밀링된구리화합물미립자를입자크기에따라분급하는단계를포함하는기능성원사의방사첨가제로사용하기위한구리화합물의개질방법에관한것이다. 대표도 - 도 1-1 -
명세서청구범위청구항 1 구리화합물을준비하는단계 ; 상기구리화합물을습식밀링하여구리화합물미립자를제조하는단계 ; 상기습식밀링한구리화합물미립자를건조하는단계 ; 상기건조된구리화합물미립자를건식밀링하는단계 ; 및상기건식밀링된구리화합물미립자를입자크기에따라분급하는단계를포함하는기능성원사의방사첨가제로사용하기위한구리화합물의개질방법. 청구항 2 상기제 1 항에있어서, 상기분급된구리화합물미립자를진공포장하는단계를더포함하는방법. 청구항 3 제 1 항에있어서, 상기구리화합물은산화제일구리, 산화제이구리, 황화제일구리또는황화제이구리인것을특징으로하는방법. 청구항 4 상기습식밀링은상기구리화합물에물을혼합한후지르코니아비드와마찰시키는비드밀방식으로실시하는 것인방법. 청구항 5 상기건조는 90~150 의온도로스프레이건조방식으로실시하는것인방법. 청구항 6 상기건식밀링은스프레이건조장치가장착된에어제트장치로실시하는것인방법. 청구항 7 제 1 항에있어서, 상기건식밀링은질소환경하에서실시하는것인방법. 청구항 8-2 -
제 2 항에있어서, 상기분급된구리화합물미립자의크기는 1~3 μm인방법. 청구항 9 제1항에있어서, 상기습식밀링전또는상기건식밀링전에상기구리화합물을해쇄기로해쇄하는공정을거치는것을특징으로하는방법. 청구항 10 제 1 항내지제 9 항중어느하나의항에따라제조된구리화합물미립자. 발명의설명 [0001] 기술분야 본발명은기능성원사의방사시첨가하는구리화합물의입자크기및전도성을개질하는방법에관한것이다. [0002] [0003] [0004] [0005] [0006] 배경기술기능성원사라함은천연원사또는합성원사에각종유용한기능을부여한것으로, 통기성, 방수성, 방취성, 소취성, 항바이러스성, 항곰팡이성, 항균성, 발열성, 발수성, 도전성등의기능이부여된원사가개발되어시판되고있다. 구리는항균성과함께우수한전도성을원사에부여할수있어, 기능성원사제조시기능성첨가제로서사용되고있다. 구리는공기와접촉되면쉽게산화되고, 이로인해빠른시간내에그기능성이상실되는문제점이있어, 특허문헌 1에서와같이구리의장점을유지하면서산화를방지하기위한구리화합물의제조방법이제안되어있다. 합성된구리화합물을기능성원사에첨가하는방법으로는이온교환방식으로섬유표면에부착시키는방법이많이개발되어있으나, 섬유표면에기능성물질이그대로노출되어있기때문에세탁이나사용시마찰에의해쉽게섬유에서탈락되어버리는문제가있다. 이러한점을개선하고반영구성을확보하기위해, 기능성원사의방사시에기능성물질을혼합하여방사하는방법이개발연구되고있다. 그런데방사시첨가되는기능성물질은이물질에해당하여고분자수지의결합력등에영향을미치며, 이는방사구통과시필라멘트가쉽게사절이되는원인이되고있다. 따라서기능성물질의입자크기는기능성원사의방사시에기능성물질을첨가하기위해서는매우중요한요소에해당한다. 종래구리입자를소정입자사이즈로만들기위해헤머로때려서입자를깨는방식이널리사용되고있으나, 이는스파크가잘발생할수있어화재의위험을안고있다. 또한구리화합물은수분에취약하여, 소량의수분으로도재응집을잘하여소정의입자사이즈를가지는구리화합물미립자를확보하는것은아직까지어려운실정이다. 선행기술문헌 [0007] 특허문헌 ( 특허문헌 0001) [ 특허문헌 1] 한국특허공개제 10-2013-0030448 호 발명의내용 해결하려는과제 - 3 -
[0008] 본발명은상술한문제점을해결하기위하여, 기능성원사방사시기능성첨가제로서이용할수있도록구리화 합물의입자크기및전도성을개질하는방법을제공하려고한다. [0009] [0010] [0011] [0012] [0013] [0014] [0015] [0016] [0017] [0018] 과제의해결수단상술한과제를해결하기위하여, 본발명은구리화합물을준비하는단계 ; 상기구리화합물을습식밀링하여구리화합물미립자를제조하는단계 ; 상기습식밀링한구리화합물미립자를건조하는단계 ; 상기건조된구리화합물미립자를건식밀링하는단계 ; 및상기건식밀링된구리화합물미립자를입자크기에따라분급하는단계를포함하는기능성원사의방사첨가제로사용하기위한구리화합물의개질방법을제공한다. 본발명의적절한실시형태에따르면, 본발명의방법은분급된구리화합물미립자를진공포장하는단계를더포함할수있다. 본발명의다른적절한실시형태에따르면, 구리화합물은산화제일구리, 산화제이구리, 황화제일구리또는황화제이구리가사용될수있다. 본발명의또다른적절한실시형태에따르면, 습식밀링은구리화합물에물을혼합한후지르코니아비드와마찰시키는비드밀방식으로실시할수있다. 본발명의또다른적절한실시형태에따르면, 건조는 90~150 C의온도로스프레이건조방식으로실시할수있다. 본발명의또다른적절한실시형태에따르면, 건식밀링은스프레이건조장치가장착된에어제트장치로실시할수있다. 본발명의또다른적절한실시형태에따르면, 건식밀링은질소환경하에서실시하는것이바람직하다. 본발명의또다른적절한실시형태에따르면, 분급된구리화합물미립자의크기는 1~3μm가될수있다. 본발명의또다른적절한실시형태에따르면, 습식밀링전또는건식밀링전에구리화합물을해쇄기로해쇄하는공정을거칠수있다. 본발명은또한본발명의방법에따라제조된구리화합물미립자를제공한다. [0019] [0020] 발명의효과본발명에따르면, 기능성구리화합물의입도사이즈를 1~3μm, 바람직하게는 1μm이하로확보할수있어, 기능성원사의방사시필라멘트의사절을최소화할수있으며, 방사압력에변화를주지않아서장시간방사가가능하게한다. 이로인해종래에비해장시간권취가가능하며, 구체적으로정콘 3kg 이상의권취가가능해진다. 또한, 건식밀링으로입자의형태변화를통하여기능성원사가더우수한전도성을가질수있게한다. [0021] 도면의간단한설명 도 1 은본발명의일실시예에따른구리화합물의입자크기를개질하는방법을간단하게나타낸공정흐름도 이다. 도 2는본발명의일실시예에따라합성된황화제1구리화합물의입도분포를나타낸그래프이다. 도 3은본발명의일실시예에따라습식밀링후황화제1구리화합물의입도분포를나타낸그래프이다. 도 4는본발명의일실시예에따라건조후황화제1구리화합물의입도분포를나타낸그래프이다. 도 5는본발명의일실시예에따라건실밀링후황화제1구리화합물의입도분포를나타낸그래프이다. [0022] [0023] 발명을실시하기위한구체적인내용이하, 본발명을도면과함께상세히설명한다. 본발명을설명함에있어서, 관련된공지기능혹은구성에대한구체적인설명은본발명의요지를모호하지않게하기위하여생략한다. 도 1은본발명의일실시예에따른구리화합물의입자크기를개질하는방법을간단하게나타낸공정흐름도이다. 이에따르면, 기능성원사방사시사용하기위한첨가제로서의구리화합물의개질방법은구리화합물을 - 4 -
준비하는단계 ; 상기구리화합물을습식밀링하여구리화합물미립자를제조하는단계 ; 상기습식밀링한구 리화합물미립자를건조하는단계 ; 상기건조된구리화합물미립자를건식밀링하는단계 ; 및상기건식밀링 된구리화합물미립자를입자크기에따라분급하는단계를포함한다. [0024] 본발명에있어서, 구리화합물은산화제 1 구리 (Cu 2 O), 산화제 2 구리 (CuO), 황화제 1 구리 (Cu 2 S) 또는황화제 2 구리 (CuS) 화합물이바람직하게사용될수있다. 산화구리나황화구리는항균금속으로서, 원사에전도성외에항균 효과를부여할수있으며, 균자체의번식을억제할수있어우수한방취효과도얻을수있다. [0025] 구리화합물은이기술분야에서알려진기존의방법에따라합성하여준비할수있으며, 특별히제한되지않는다. 또한동등의시판되는제품을이용하는것도가능하다. 일실시예에따르면, 황산구리수용액에설파믹산 (Sulfamic Acid), 차인산나트륨 (Sodium Hypophosphite), 수소화붕소나트륨 (Sodium Borohydride), 에틸렌디아민테트라아세트산 (Ethylene Diamine Tetra-Aceticacid; EDTA), 염화팔라듐 (Palladium Chloride), 마그네슘 (Magnesium) 및글리옥산 (Glyoxylic Acid) 과반응시켜황화제1구리화합물 (Cu 2 S) 을합성하고, 입도분포를분석 하였다. 도 2 에나타낸것처럼, 입도분포가 10% 누적입경 1.34 μm, 50% 누적입경 6.15 μm, 90% 누적입경 13.77 μm 로, 입도가넓게분포하고있으며, 이대로사용하게되면, 이물질로되어필라멘트가사절되고만다. [0026] [0027] [0028] [0029] [0030] [0031] 따라서구리화합물을미세한입자로만들기위해, 먼저습식밀링공정에제공한다. 습식밀링은건식밀링에비해균일하게분쇄할수있는장점이있다. 습식밀링은특별한제한없이, 일반적인밀링장치, 예를들면, 볼밀장치나입자를더미세하게분쇄할수있는비드 (bead) 밀이바람직하게사용될수있으며, 구체적으로, 바스켓밀, 다이노밀, 호리젠탈밀, 링밀등이사용될수있다. 바람직한실시예에따르면, 물과혼합된구리화합물을지르코니아비드와마찰시켜서더작은나노사이즈수준으로밀링한다. 일실시예에따르면, 도 3에나타낸바와같이, 도 2에서제조된황화제1구리화합물을습식밀링한후입도분포를보면, 10% 누적입경 0.88 μm, 50% 누적입경 2.33μm, 90% 누적입경 4.99μm로수준으로입자크기가현저히작아져있으며, 입도분포도좁아진것을알수있다. 습식밀링한구리화합물은수분에의한재응집을방지하기위해건조공정을거치게한다. 건조공정은스프레이건조, 치즈건조, 열풍건조와같은공지의방법이이용될수있으나, 이중스프레이건조방식을이용하는것이건조효율면에서더바람직하다. 스프레이건조방식은노즐을통해열풍을분사하여용제가함유된구리화합물을건조하는것으로, 90~150 의온도로실시하는것이좋다. 건조를통해습식밀링시사용된용제를제거한다. 도 4는본발명의일실시예에따라, 황화제1구리화합물을건조시킨후의입도분포를나타낸것으로, 10% 누적입경 0.209 μm, 50% 누적입경 4.479μm, 90% 누적입경 8.908μm로, 다시입자크기가커지고입도분포도넓어진것을알수있다. 이와같이건조시구리화합물은재결합을통해다시응집하므로, 건식밀링을거치게한다. 건식밀링은공기의압력에의해입자끼리서로부딪혀서깨지는원리를이용하는방식으로, 습식밀링에비해구리화합물입자가밀링기의내벽에달라붙는경향이있고, 습식밀링에비해많은에너지가필요하므로균일한분쇄가어렵다. 때문에본발명에서는먼저습식밀링을통해전체적으로균일한사이즈로구리화합물미립자를제조한후, 건조시재응집한구리화합물을건식밀링을통해다시더작고균일한크기의입자로분쇄한다. 건식밀링은특별한제한은없으나, 압축공기를이용하는에어제트방식이면바람직하게사용될수있다. 구체적인예로, 싱글트랙밀 (SINGLE TRACK JET MILL, 에스케이제트-오-밀 (SK JET-O-MILL ), 코-제트시스템 (Co-JET SYSTEM α-mkⅢ ), 에이-오제트밀 (A-O JET MILL ) 등이바람직하게사용될수있다. 다만본발명의바람직한실시예에따르면, 건식밀링중에도구리화합물입자의수분에의한재응집을최소화하기위해, 열풍건조장비를장착하여, 건식밀링동안에도열풍을불어넣어준다. 또한건식밀링시파우더끼리의충돌에의한스파크발생을방지하기위해, 질소환경하에서밀링을하는것이바람직하다. 도 5는본발명의일실시예에따라, 황화제1구리화합물의건식밀링후의입도분포를나타낸것으로, 10% 누적입경 0.146 μm, 50% 누적입경 0.263μm, 90% 누적입경 1.047μm로얻어졌다. 습식밀링된구리화합물의입도분포에비해, 입도분포가더좁아지고, 입자크기도더작아진것을알수있다. 한편, 건식밀링공정을거치게되면, 구형의구리화합물은공기압력에의해입자가서로부딪혀깨지는과정에서, 납작한판형태로입자가변형된다. 납작해진판형입자는구형입자에비해방사된원사내에서입자간간격이가까워지게되어, 전도성등의기능발현을최대화할수있다. 이렇게건식밀링을거친구리화합물은분급하여, 소정의입자사이즈, 즉 1~3μm, 바람직하게는 1μm이하를만족하는화합물만선별분리한다. 만족하지않는구리화합물은다시습식밀링공정으로돌려서일련을공정을 - 5 -
거치게하여, 목표로하는입자사이즈로만들어준다. 소정의입자사이즈를만족하는구리화합물은선별하여, 재응집되지않도록바로진공포장을해준다. [0032] [0033] 본발명의일실시예에따르면, 습식밀링전및 / 또는건식밀링전에해쇄기를이용하여뭉쳐있는구리화합물을풀어줄수있다. 이로인해더원활하게밀링공정을수행할수있다. 해쇄기는공지의장비를사용할수있으며, 예를들면, 콤비네이션, 리본믹서등과같은공지의혼합기가사용될수있다. 이상에서살펴본바와같이본발명은바람직한실시예를들어도시하고설명하였으나, 상기한실시예에한정되지아니하며본발명의정신을벗어나지않는범위내에서당해발명이속하는기술분야에서통상의지식을가진자에의해다양한변경과수정이가능할것이다. 도면 도면 1 도면 2-6 -
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