KR101313351B1

KR101313351B1 - 폐 스크랩을 사용한 재생 섬유의 제조방법

Info

Publication number: KR101313351B1
Application number: KR20130031135A
Authority: KR
Inventors: 신동용
Original assignee: 신동용; 김명봉; 서우산업주식회사
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2013-10-01

Abstract

본 발명은 폴리에스터 섬유를 포함하는 자동차 섬유 내장재 중, 재단하고 남은 스크랩(Scrap)을 수거하여 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 스크랩과, 스크랩 100 중량부 대비 테레프탈산 및 에틸렌글리콜 공중합체 필름 30 내지 50 중량부를 혼합하고, 10 내지 300℃에서 용융 성형하여 펠렛(pellet)을 제조하는 단계; 및 상기 펠렛과, 펠렛 100 중량부 대비 플라스틱 수지 50 내지 150 중량부를 혼합하고 방사하여 재생 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 폐 스크랩을 사용한 재생 섬유의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 재단하고 버려지는 폴리에스터 섬유 내장재의 스크랩에 포함된, 재생시 탄화되는 문제점이 있는 저융점 폴리에스터 섬유를 축출하는 공정을 통해 방사가 가능한 재생 폴리에스터 섬유를 제조하는 방법이 제공된다.

Description

폐 스크랩을 사용한 재생 섬유의 제조방법{Manufacturing Method of Recycling Fiber Using Waste Scrap}

본 발명은 폴리에스터 섬유를 포함하는 자동차의 내장재 중 재단하고 남은 폐 스크랩을 사용한 재생 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 내장재로 사용되고 있는 섬유 내장재는, 폴리프로필렌(Polypropylen fiber : PP)과 폴리에틸렌 테레프텔레이트(Polyethylene terephthalate : PET)와 식물성 섬유(Vegetable fiber)를 혼합하여 섬유 내장재를 일정 크기로 제작하고, 이를 자동차의 부착면의 형상 크기에 맞게 재단하여 사용되고 있다.

이러한 섬유 내장재는, 자동차의 외주면 스틸(Steel)과 내주면 내장재 간에 부착되는 완충, 단열, 흡음 및 차음 용도로 사용되는 것으로, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌테레프텔레이트 만을 혼합하면 열전도율이 높아 단열성이 낮아지므로 열전도도가 낮은 식물성 섬유를 함께 혼합하여 섬유 내장재를 만들고 있다.

이와 같이 자동차 내장재로써 사용되는 섬유 내장재는, 일정 크기의 면을 갖는 섬유 내장재로 제조된 후, 자동차의 부착면 형상을 따라 재단하여 부착되고, 재단되어 남는 섬유 내장재의 스크랩(조각, 쓰레기)은 재사용되지 아니하고 100% 버려지고 있는 실정이다.

이때 버려지는 섬유 내장재의 스크랩의 양은 현재 한 달에 평균 약 100~150t 이상 발생되고 있으며 이는 점차 증가하는 추세이고, 이를 소각처리하는 비용이 1t 당 약 20만 원의 소각료와, 폐기물 분담금이 들어 한 달에 최소 30t의 스크랩이 발생한다 가정하더라도 대략 삼천 만원 이상의 스크랩 처리비용이 발생하게 되는 문제가 있었다.

또한, 산업 쓰레기인 섬유 내장재를 소각하여 처리함으로써 대기오염을 야기시키는 문제와, 소각하고 남은 재를 매립하게 되어 발생하는 토양오염 등 각종 환경오염을 일으키는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 출원인은 환경오염을 방지할 수 있도록 섬유 내장재의 스크랩을 재활용함과 동시에 이를 사용하여 각종 재생섬유를 제조함으로써 플라스틱 수지 원료의 혼합비율을 줄이고 결과적으로 제품의 생산단가를 낮추면서도 스크랩 처리 비용을 대폭 절감할 수 있는 재활용 방법을 발명하기에 이르렀다. 종래기술로, 한국공개특허 제10-2013-0010566호에 차량용 흡음단열재의 스크랩에 포함된 유리섬유를 추출하는 방법이 개시되어 있으나, 원 소재와 성능이 유사한 재생섬유를 생산하는 기술은 개시하고 있지 않다.

따라서 본 발명은 폴리에스터 섬유를 포함하는 자동차의 내장재 중 재단하고 남은 폐 스크랩을 사용한 재생 섬유의 제조방법을 제공하고자 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 폴리에스터 섬유를 포함하는 자동차 섬유 내장재 중, 재단하고 남은 스크랩(Scrap)을 수거하여 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 스크랩과, 스크랩 100 중량부 대비 테레프탈산 및 에틸렌글리콜 공중합체 필름 30 내지 50 중량부를 혼합하고, 10 내지 300℃에서 용융 성형하여 펠렛(pellet)을 제조하는 단계; 및 상기 펠렛과, 펠렛 100 중량부 대비 플라스틱 수지 50 내지 150 중량부를 혼합하고 방사하여 재생 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 폐 스크랩을 사용한 재생 섬유의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 재단하고 버려지는 폴리에스터 섬유 내장재의 스크랩에 포함된, 재생시 탄화되는 문제점이 있는 저융점 폴리에스터 섬유를 축출하는 공정을 통해 방사가 가능한 재생 폴리에스터 섬유를 제조하는 방법이 제공된다.

이를 통해 자동차 내장재용 섬유 제조시 원료의 혼합비율을 줄여 제품의 제조비용을 줄이고, 환경 쓰레기인 섬유 내장재의 스크랩을 재활용함으로써 소각비용의 절감 및 대기오염을 방지하며, 소각되고 남은 잔여물의 매립시 발생하는 토양오염을 방지하는 효과가 도출된다.

도 1은 본 발명의 방법에 의해 제조된 재생섬유의 흡음률을 실험한 결과 그래프이다.

본 발명은 폴리에스터 섬유를 포함하는 자동차 섬유 내장재 중, 재단하고 남은 스크랩(Scrap)을 수거하여 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 스크랩과, 스크랩 100 중량부 대비 테레프탈산 및 에틸렌글리콜 공중합체 필름 30 내지 50 중량부를 혼합하고, 10 내지 300℃에서 용융 성형하여 펠렛(pellet)을 제조하는 단계; 및 상기 펠렛과, 펠렛 100 중량부 대비 플라스틱 수지 50 내지 150 중량부를 혼합하고 방사하여 재생 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 폐 스크랩을 사용한 재생 섬유의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 발명자들은 폴리에스터 섬유를 포함하는 자동차 섬유 내장재 중, 재단하고 남은 스크랩(Scrap)을 이용한 재생섬유 제조방법에 대해 연구하던 중, 종래 폴리에스터 섬유에 일정 성분 포함되어 있는 저융점 폴리에스터 섬유가 재생시 탄화되어 폴리에스터 섬유의 재생을 불가능하게 한다는 사실을 확인하였고, 재생 공정중, 스크랩에 포함되어 있는 저융점 폴리에스터 섬유의 축출방법을 새롭게 밝혀내고, 본 공정으로 제조된 재생섬유의 흡음 성능이 표준 성능을 나타냄을 확인한 후 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 한 구체예에서, 상기 폴리에스터 섬유는 저융점 폴리에스터 섬유(Low melt polyester fiber)를 포함하는 것일 수 있다. 상기 저융점 폴리에스터 섬유는 최소한 제곱미터당 300g의 중량을 만족시키며 일반 폴리에스터 섬유와 혼합되어 폴리에스터 섬유간의 접착제 역할을 수행하는 것으로, 낮은 온도의 융점을 가지는 바, 재생을 위해 폴리에스터 섬유를 가열하는 경우 탄화되는 특성이 있어, 재생시 이를 제거하는 공정이 필수적이다.

따라서 본 발명은 파쇄된 스크랩에서 저융점 폴리에스터 섬유를 제거하기 위해, 파쇄된 스크랩과, 스크랩 100 중량부 대비 테레프탈산 및 에틸렌글리콜 공중합체 필름 30 내지 50 중량부를 혼합하고, 10 내지 300℃에서 용융 성형하여 펠렛(pellet)을 제조하는 단계를 수행한다.

상기 테레프탈산 및 에틸렌글리콜 공중합체 필름은 테레프탈산 및 에틸렌글리콜이 에스터 결합으로 중합된 이축연신 필름일 수 있으며, 보다 구체적으로, SKC Polyester Film 사의 상표명 Skyrol 제품을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 테레프탈산 및 에틸렌글리콜 공중합체 필름은 파쇄된 스크랩 100 중량부 대비 30 내지 50 또는 35 내지 45 중량부 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 펠렛 제조 단계는 10 내지 50℃ 에서 200 내지 300℃로 승온시키는 제1단계; 50 내지 100℃ 에서 200 내지 300℃로 승온시키는 제2단계; 및 100 내지 150℃ 에서 200 내지 300℃로 승온시키는 제3단계; 를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1단계는 10 내지 20℃ 에서 200 내지 250℃로 승온될 수 있으며, 2단계는 80 내지 100℃에서 200 내지 250℃로 승온될 수 있고, 제3단계는 100 내지 120℃에서 200 내지 250℃로 승온될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 펠렛 제조는 RPM 950 내지 2000 또는 RPM 1000 내지 1500인 회전식 반응조에서 수행되며, 이러한 회전 마찰열에 의해 온도가 승온될 수 있으며, 이에 물을 가하며 가열하여 펠렛을 제조할 수 있다.

이후, 상기 제조된 펠렛과 펠렛 100 중량부 대비 플라스틱 수지 50 내지 150 중량부를 혼합하고 방사하여 재생 섬유를 제조하는 단계가 수행된다.

본 발명의 한 구체예에서, 새로 혼합되는 신재인 플라스틱 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), ABS (Acrylonitrile, Butadiene, Styrene) 및 폴리카보네이트(PC) 수지로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 폴리에스터 수지인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 사용될 수 있다. 본 발명의 저융점 폴리에스터 섬유가 축출된 펠렛과 신재인 플라스틱 수지의 배합비는 목적하는 제품의 성능에 따라 조절이 가능하며, 바람직하게는 펠렛 100 중량부 대비 플라스틱 수지 50 내지 150 중량부, 70 내지 130 중량부 또는 80 내지 120 중량부가 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 재생 펠렛과 신재가 혼합된 혼합물은 당업계에서 통상적으로 수행되는 적합한 가공 과정을 통해 자동차용 내장재로 제조될 수 있다. 구체적으로, 방사 및 연사 단계가 수행되어 재생섬유로 제조될 수 있으며, 이외에도 카딩 및 니들펀칭 과정을 통해 흡음 효과가 우수한 차량용 내장재로 제조될 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 폴리에스터 섬유를 포함하는 섬유 내장재는 자동차용 내장재로 사용되고 남은 스크랩을 통해 펠렛을 제조하는 것으로 명시되었으나, 이는 일 예로서 각종 건축용 내장재로 사용되고 있는 섬유 내장재를 이용하여 변형실시될 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

< 실시예 1>

폴리에스터 섬유를 포함하는 자동차 섬유 내장재 중 재단하고 남은 스크랩은 스크랩 집하장에서 수득하였고, 이를 100X100mm 크기로 분쇄하였다. 섬유 내장재의 스크랩은 크기에 관계없이 재단되고 남은 전량이 수거되므로, 스크랩을 소각하기 위한 소각비용 및 폐기물 분담금이 전혀 발생하지 않으며, 이를 통해 쓰레기의 처리 비용이 대폭 절감된다.

이에 Skyrol Polyester flim 30 중량% 를 혼합하고, 마찰온도 200 내지 230℃, RPM 1230-1250로 하여 용융하였다.

용융은 10 내지 220℃ 에서 1싸이클, 100 내지 220℃에서 2싸이클, 100 내지 220℃에서 3싸이클로 하여 총 3회 수행하였다. 이를 통해 스크랩에 포함되어 있던 저융점 폴리에스터 섬유를 제거하고 재생 펠렛을 제조하였다.

상기 펠렛과 신재로 폴리에스터 플레이크를 1:1 중량비로 혼합하고, 건조온도를 220±5℃, 투입량을 34KG/분으로 하여 4 내지 5시간동안 열매체 건조방식으로 건조한 후, 방사하였다. 방사는 RPM 53~55dml 회전식 교반기에서 냉각온도를 5~10℃, De’ 는 6~15mm로 조정하는 조건에서 수행하였다. 이후 1차 물온도를 75±5℃, 2차 물온도를 80±5℃로 하여, 유제를 첨가하며 연사하고 건조하여 재생섬유를 제조하였다.

< 비교예 1>

재생섬유 없이 폴리에스터 신재만을 포함하는 섬유를 제조하였다.

< 실험예 1> 흡음률 비교

실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 840 X 840 mm의 시험편을 채취하여 FITI 시험연구원의 MS341-18의 5.19항에 규정한 내용에 따라 시험하였다. 결과는 이하 표 1 및 도 1에 나타내었다.

Hz	400	500	630	800	1000	1250	2000	2500	3150	4000	5000
MS SPEC	0.008	0.025	0.036	0.085	0.16	0.18	0.33	0.35	0.51	0.57	0.66
신재FIBER (비교예 1)	0.04	0.06	0.09	0.12	0.27	0.29	0.39	0.43	0.59	0.63	0.76
재생FIBER (실시예 1)	0.01	0.03	0.04	0.09	0.20	0.21	0.37	0.39	0.55	0.59	0.69

상기 표 1 및 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명 재생 섬유의 흡음율은 표준 성능과 유사하게 나타냄을 알수 있었는 바, 이를 통해 제품의 제조비용을 줄이고, 환경 쓰레기인 섬유 내장재의 스크랩을 재활용하는데 본 발명이 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있었다.

< 실험예 2> 성분 분석

실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 섬유를 FITI 시험연구원에 의뢰하여 성분 및 특성을 분석하였고, 그 결과는 아래 표 2와 같다.

NO	시험항목	표준	신재 FIBER ( 비교예 1)	재생 FIBER ( 실시예 1)
1	섬도 : Denier	6.30±0.05	6.54	6.03
2	비강도 : cN/Denier(g/denier)	4.50±0.50	4.3	4.0
3	신도 : %	60.0±10.0	61.8	63.1
4	권축수 : ea/25mm	9.5±1.5	9.7	8.1
5	섬유장 : mm	60.0±10.0	62.6	67.1
6	용제추출분 : %	0.9이하	0.06	0.08
7	수분율 : %	5이하	1.43	1.6
8	일광견뢰도 :급	4급	4	4

표 2를 참조하면, 본 발명 재생섬유의 성분 및 특성은 표준 성능 및 비교예 1과 유사하게 나타났음을 알 수 있는 바, 본 발명을 통해 폐자재를 재사용하여 생산된 재생섬유도 종래 사용되는 섬유와 유사한 특성을 보유함을 알 수 있었다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims

폴리에스터 섬유를 포함하는 자동차 섬유 내장재 중, 재단하고 남은 스크랩(Scrap)을 수거하여 파쇄하는 단계;
상기 파쇄된 스크랩과, 스크랩 100 중량부 대비 테레프탈산 및 에틸렌글리콜 공중합체 필름 30 내지 50 중량부를 혼합하고, 10 내지 50℃ 에서 200 내지 300℃로 승온시키는 제1단계; 50 내지 100℃ 에서 200 내지 300℃로 승온시키는 제2단계; 및 100 내지 150℃ 에서 200 내지 300℃로 승온시키는 제3단계; 를 포함하는 용융 성형을 통해 펠렛(pellet)을 제조하는 단계; 및
상기 펠렛과, 펠렛 100 중량부 대비 플라스틱 수지 50 내지 150 중량부를 혼합하고 방사하여 재생 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 폐 스크랩을 사용한 재생 섬유의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 폴리에스터 섬유는 저융점 폴리에스터 섬유(Low melt polyester fiber)를 포함하는 것인, 폐 스크랩을 사용한 재생 섬유의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 펠렛을 제조하는 단계는 RPM 950 내지 2000인 회전식 반응조에서 수행되는 것인, 폐 스크랩을 사용한 재생 섬유의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 플라스틱 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), ABS (Acrylonitrile, Butadiene, Styrene) 및 폴리카보네이트(PC) 수지로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것인, 폐 스크랩을 사용한 재생 섬유의 제조방법.