KR101538768B1 - 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유, 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents

식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유, 제조장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유, 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식물성 지방산 원료를 칩형태의 PET와 혼합하여 용융 및 반응시켜 제조되는 폴리에스터 장섬유와, 이를 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 발명으로서,
PET 칩 드라이어; 식물성 지방산 원료공급부; 상기 PET 칩과 상기 식물성 지방산 원료가 투입되고 혼합되는 믹싱라인; 상기 믹싱라인에서 혼합된 PET 칩과 식물성 지방산 원료가 유입되어, 일정온도에서 상기 PET 칩과 식물성 지방산 원료가 용융 및 결합반응을 일으키기 위한 압출기; 및 상기 압출기를 통해 배출되는 폴리머를 일정온도로 이송 및 방사하여 장섬유를 생산하는 스피닝부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치를 제공한다.

Description

식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유, 제조장치 및 그 제조방법{The manufacturing device and method of polyester filament using plant fatty acid, polyester filament thereof}
본 발명은 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유, 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식물성 지방산 원료를 칩형태의 PET와 혼합하여 용융 및 반응시켜 제조되는 폴리에스터 장섬유와, 이를 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 발명이다.
폴리에스터 섬유는 잡아당겼을 때의 강도가 나일론 다음으로 강하며 물에 젖었을 때의 강도도 변함이 없는 특성를 가지고 있다. 특히 구김 회복도는 양모와 같을 정도이며 물에 젖었을 때의 회복도는 더욱 높은 특성을 가진다. 폴리에스터 섬유는 흡습성이 약한 데다가 신축성이 거의 없고 건조도가 매우 높아 세탁해서 바로 입을 수 있다. 따라서 셔츠 등 의류용 소재로 많이 사용되고 있다.
또한, 폴리에스터 섬유에 지방산을 함유시켜 물성을 좋게 하고, 항균 효과를 가지게 하는 기술들이 현재 개발되어 제시되고 있다.
특허 제1171947호는 식물성 지방산을 함유하는 합성섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 섬유 형성 고분자 물질에 식물 지방산을 0.1~10.0중량% 함유시켜 통상의 방법으로 용융방사 하며, 상기 합성섬유는 식물 지방산을 0.01 내지 10.0중량% 함유하고, 식물의 향기를 발산하는 것을 특징으로 하는 기술을 제시하고 있다.
상기 기술은 식물성 지방산을 함유한 합성섬유 및 그 제조방법을 제시하였다는 점에서 기술적 가치가 높으나, 대량생산을 위한 제조장치나 그 방법을 구체적으로 제시하지 않은 점에서 다소 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 대량 생산이 가능한 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치 및 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 압출기의 압력을 일정압력으로 유지할 수 있는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치 및 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 제조방법에 따라 제조되는 폴리에스터 섬유를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, PET 칩 드라이어; 식물성 지방산 원료를 투입하는 보조탱크와, 상기 보조탱크와 연결되어 식물성 지방산 원료를 일정온도로 저장하고 배출하는 저장탱크와, 상기 저장탱크 내의 식물성 지방산원료를 열교환을 통해 일정온도로 유지하는 열수탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 식물성 지방산 원료를 믹싱라인에 공급하는 정량펌프로 구성되는 식물성 지방산 원료공급부; 상기 PET 칩과 상기 식물성 지방산 원료가 투입되고 혼합되는 믹싱라인; 상기 믹싱라인에서 혼합된 PET 칩과 식물성 지방산 원료가 유입되어, 일정온도에서 상기 PET 칩과 식물성 지방산 원료가 용융 및 결합반응을 일으키기 위한 압출기; 및 상기 압출기를 통해 배출되는 폴리머를 일정온도로 이송 및 방사하여 장섬유를 생산하는 스피닝부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치를 제공한다.
본 발명의 PET 칩 드라이어는, 상기 PET 칩을 130 ~ 150 ℃의 핫공기로 칩을 건조하여 상기 믹싱라인에 공급하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에서 보조탱크와 저장탱크에는, 식물성 지방산 원료가 산화되는 것을 방지하기 위해 비활성기체가 투입되는 것을 특징으로 한다. 식물성 지방산 원료에 산소가 투입되는 경우 산화가 일어나기 때문에, 이러한 산화를 방지하기 위해 질소나 아르곤 가스 등의 비활성기체를 항시 투입하여 공기를 제거하여 산화를 방지한다.
본 발명의 열수탱크는, 탱크 내부에 충전되는 열교환수와, 탱크 내부에 설치되어 상기 열교환수를 가열하는 전기히터와, 상기 열교환수를 순환시키기 위한 순환펌프와, 상기 저장탱크 내부에 설치되어 상기 열교환수의 회전에 의해 열교환이 이루어지도록 설치되는 열교환라인으로 구성되어, 상기 식물성 지방산 원료를 40 ~ 100℃로 유지시켜줄 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 믹싱라인은, PET칩과 식물성 지방산 원료가 투입되는 투입부와, 상기 투입부와 연결되는 플렉시블 관과, 상기 플렉시블 관과 연결되는 사이트 글라스와, 상기 사이트 글라스와 연결되는 배출부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배출부에는, 믹싱라인과 압출기 내에서 발생되는 저비점 물질 및 열분해된 물질을 배기하기 위한 배기라인이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 식물성 지방산 원료공급부는, 열수탱크와 저장탱크가 고정설치되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 저면에 형성되는 바퀴와, 상기 베이스 플레이트의 일측에 형성되는 손잡이부로 구성된 이송부에 장착되어, 상기 식물성 지방산 원료공급부의 탈부착 및 이동이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압출기는, 압출기 전단에서 240 ~ 255℃의 온도로 운전되는 것을 특징으로 한다. 압출기의 온도가 과도하게 높은 경우에는, 식물성 지방산 원료가 열분해되어 효율이 떨어지기 때문에 상기의 온도를 유지함이 바람직하다.
본 발명의 스피닝부는, 방사되기전 폴리머 온도가 270 ~ 280℃로 유지되는 것을 특징으로 한다. 폴리머 온도가 그 이상으로 유지되는 경우 폴리머에 함유된 식물성 지방산이 분해되어 소실될 염려가 있기 때문에 저온 방사를 하기 위함이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해, PET 칩을 PET 칩 드라이어에 투입하고 130 ~ 150℃의 핫공기로 칩을 건조하는 단계; 식물성 지방산 원료를 원료저장탱크로 공급하고, 질소분위기에서 40 ~ 100℃로 유지하는 단계; 상기 건조된 칩과 상기 식물성 지방산 원료를 믹싱라인에 투입하는 단계; 상기 믹싱라인에 투입된 PET 칩과 식물성 지방산 원료를 압출기로 투입하는 단계; 상기 압출기로 투입된 PET 칩과 식물성 지방산 원료를 압출기 전단에서 240 ~ 255℃의 온도로 가열하여, PET 칩이 용융되면서 식물성 지방산 원료와 결합반응을 일으키게 하는 단계; 상기 식물성 지방산 원료와 결합된 폴리머를 스피닝 헤드로 이송하는 단계; 및 상기 이송된 폴리머를 스피닝 헤드를 통해 방사하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조방법을 제공한다.
본 발명에서, 압출기에서 용융 및 반응 결합되면서 발생되는 저비점 물질 및 열분해 물질을 배기라인을 통해 배기하는 단계가 더 포함될 수 있다. 식물성 지방산 원료에 포함된 저비점 물질 및 열분해 물질은 폴리머에 포함되어 배출되는 경우 압력이 과도하게 떨어져 방사가 불가능하게 하기 때문에 저비점 물질과 열분해 물질은 가스로 배기하여 줌이 바람직하다.
본 발명에서, 스피닝 헤드로 이송되는 폴리머는 270 ~ 280℃로 유지되는 것을 특징으로 한다. 상기 온도 이상으로 이송되는 경우, 이송되면서 폴리머에 함유된 식물성 지방산이 열분해될 수 있기 때문에, 저온 방사가 가능하도록 하기 위함이다.
또한, 본 발명에서는 PET 칩을 PET 칩 드라이어에 투입하고 130 ~ 150℃의 핫공기로 칩을 건조하는 단계; 식물성 지방산 원료를 원료저장탱크로 공급하고, 질소분위기에서 40 ~ 100℃로 유지하는 단계; 상기 건조된 칩과 상기 식물성 지방산 원료를 믹싱라인에 투입하는 단계; 상기 믹싱라인에 투입된 PET 칩과 식물성 지방산 원료를 압출기로 투입하는 단계; 상기 압출기로 투입된 PET 칩과 식물성 지방산 원료를 압출기 전단에서 240 ~ 255℃의 온도로 가열하여, PET 칩이 용융되면서 식물성 지방산 원료와 결합반응을 일으키게 하는 단계; 상기 식물성 지방산 원료와 결합된 폴리머를 스피닝 헤드로 이송하는 단계; 및 상기 이송된 폴리머를 스피닝 헤드를 통해 방사하는 단계;로 제조되는 폴리에스터 장섬유를 제공한다.
본 발명은 식물성 지방산과 PET를 혼합 및 용융시켜 대량의 폴리에스터 장섬유를 생산할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 압출기의 압력을 일정압력으로 유지할 수 있기 때문에 양호한 품질의 폴리에스터 장섬유를 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리에스터 장섬유 제조장치의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 식물성 지방산 원료공급부의 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 식물성 지방산 원료공급부의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 저장탱크의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 믹싱라인의 정면도 및 일부 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 압출기의 단면도.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리에스터 장섬유 제조장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 식물성 지방산 원료공급부의 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 식물성 지방산 원료공급부의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 저장탱크의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 믹싱라인의 정면도 및 일부 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 압출기의 단면도이다.
도 1은 폴리에스터 장섬유 제조장치에 따른 흐름도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리에스터 장섬유 제조장치는, PET(polyethylene terephthalate) 칩을 공급하는 PET 칩 드라이어(10)와, 식물성 지방산 원료를 공급하는 식물성 지방산 원료공급부(20)와, PET 칩과 식물성 지방산 원료가 투입되는 믹싱라인(30)과, 믹싱라인(30)을 통해서 칩과 원료가 투입되어 용융 및 결합반응을 일으켜 폴리머를 공급하기 위한 압출기(40)와, 압출기(40)에서 배출되는 폴리머를 방사장치와 와인더를 이용하여 폴리에스터 장섬유의 최종산물을 만드는 스피닝부(50)로 구성된다. PET 칩 드라이어(10)는 도시되어 있지않으나, 호퍼 형태로 형성되고, 내부의 PET 칩은 130 ~ 150℃의 핫공기로 건조된 후 믹싱라인(30)으로 투입된다.
도 2 내지 도 4는 식물성 지방산 원료공급부(20)에 대한 상세 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 식물성 지방산 원료공급부(20)는, 식물성 지방산을 저장하고 일정온도로 유지하기 위한 저장탱크(200)와, 저장탱크(200)로 식물성 지방산을 공급하고 저장탱크(200) 투입 전 일시적으로 보관하기 위한 보조탱크(240)와, 저장탱크(200) 내의 식물성 지방산 원료를 일정온도로 유지하기 위한 열수탱크(220)로 구성된다. 보조탱크(240)와 저장탱크(200)는 항상 질소 가스 등의 비활성기체를 상시 투입 및 충전하여 비활성기체로 퍼지될 수 있도록 하여 식물성 지방산 원료가 산화되는 것을 방지한다.
우선 보조탱크(240)를 구체적으로 살펴보면, 저장탱크(200)의 상부에 보조탱크(240)가 구비된다. 보조탱크(240)는, 탱크바디(241)와 탱크바디(241)의 상단에 덮개(242)가 형성되고, 바디(241)의 측면에는 저장탱크(200)의 상단에 장착되는 고정지지대(243)가 구비된다. 탱크바디(241)의 상단 측면에는 질소를 공급하기 위한 질소 투입구(247)가 형성되고, 탱크바디(241)의 하단에는 연결라인(244)이 형성되며, 연결라인(244)을 통해 식물성 지방산 원료의 투입을 개폐하기 위한 밸브(245)와 밸브(245)의 하단에 저장탱크(200)와 연결하기 위한 플랜지(246)가 형성된다.
저장탱크(200)는, 저장탱크바디(201)와, 바디(201) 상단에 장착되는 플랜지(202)와, 플랜지 상단에 장착되는 블라인드 플랜지(203)와, 블라인드 플랜지(203)의 상단에 장착되는 연결라인(209)과, 연결라인(209)의 상단에 장착되는 조인트 플랜지(208)로 구성된다. 조인트 플랜지(208)는 상부의 보조탱크의 플랜지(246)와 연결되어, 보조탱크(240)를 통해서 식물성 지방산 원료가 투입될 수 있다. 탱크바디(201)의 측면에는 지지를 위한 스커트(SP1:skirt)가 부착된다. 스커트(SP1)는 저장탱크(200)를 고정 지지하기 위한 구성이다. 상기 도면에서는 스커트(SP1)가 이송부(210)의 플레이트(211) 상단에 고정되는 것으로 도시되어 있다. 또한, 탱크바디(201)의 측면에는 열수탱크(220)에서 공급되는 열수가 투입되는 투입구 탭(206)과 배출되는 배출구 탭(207)이 상하로 형성된다. 탱크바디(201)의 하부 일측면에는 정량펌프(230)로 이송하기 위한 이송라인(204)이 형성된다. 이송라인 상에는 식물성 지방산의 이송을 개폐하기 위한 밸브가 더 장착될 수 있다. 또한 탱크바디(201)의 측면에는 탱크내의 온도를 측정하기 위한 온도센서(TS1, TS2)가 더 장착될 수 있다.탱크바디(201)의 하단에는 탱크바디 내의 물질을 드레인시키기 위한 드레인 밸브(DR)가 장착될 수 있다.
저장탱크(200)의 측면에는 열수탱크(220)가 위치한다. 열수탱크(220)는 탱크바디(221)와, 탱크바디(221)의 상단에 장착되는 덮개(222)와, 탱크바디(221)의 내측에 장착되어 탱크내의 물을 가열하기 위한 히터(223)와, 탱크바디(221)의 열수를 펌프로 이송하는 석션(SUCTION)라인(225)과, 상기 석션라인(225)과 연결되어 열수를 순환시키 위한 순환펌프(224)와, 순환펌프(224)와 연결되어 저장탱크의 투입구 탭(206)과 연결되는 토출라인(227)과, 저장탱크(200)의 배출구 탭(207)과 연결되어 저장탱크를 통과한 열수를 순환 투입하는 투입라인(228)과, 열수탱크(220)를 고정 지지하기 위한 스커트(SP2:SKIRT)와, 탱크바디(221)의 측면에 장착되어 열수의 온도를 측정하기 위한 온도센서(TS3)로 구성된다. 열수탱크(220)의 하단에는 열수탱크(220)의 열수를 배출하기 위한 드레인 밸브(DR)가 더 장착될 수 있다.
저장탱크(200)와 열수탱크(220)는 착탈을 위한 이송부(210)에 장착될 수 있다. 이송부(210)는 저장탱크(200)와 열수탱크(220)가 스커트에 의해 고정 설치되는 베이스 플레이트(211)와, 베이스 플레이트(211)의 측면에 장착되는 상부 연장부(212)와, 상기 상부 연장부(212)의 상단에 형성되는 손잡이(213)로 구성되고, 베이스 플레이트(211)의 하단에는 바퀴(214)가 형성되어 이송이 가능하게 된다.
이송부(210)의 일측에는 정량펌프(230)가 장착된다. 정량펌프(230)는 저장탱크(200)로부터 이송되는 식물성 지방산 원료를 믹싱라인(30)에 일정하게 투입하기 위한 것이다. 정량펌프(230)는 이송부(210)의 베이스 플레이트(211)의 일측에 지지채널(231)을 부착한 후 지지채널(231)에 정량펌프(230)를 고정한다.
도 3은 저장탱크(200)와 열수탱크(220)의 평면도를 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이 저장탱크(200)와 열수탱크(220)가 이송가능하도록 이송부(210)에 장착되어 있다. 저장탱크(200)와 열수탱크(220)를 이송할 필요가 없는 경우에는, 이송부를 제거하고 저장탱크(200)와 열수탱크(220)를 고정 설치할 수 있다. 열수탱크(220)와 저장탱크(200)는 순환펌프(224)에 의해 열수가 순환될 수 있는 구조로 되어 있다.
도 4는 저장탱크(200)의 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 저장탱크의 바디(201)의 내측에는 나선형의 열교환라인(205)이 형성되어 있다. 상기 열교환라인(205)을 통해 열수가 이송되면서 탱크내의 식물성 지방산 원료와 열교환되어, 상기 원료를 40 ~ 100℃의 온도로 유지시켜 준다. 또한, 저장탱크(200)의 식물성 지방산 원료의 온도를 측정하기 위한 온도센서(TS1, TS2)가 장착되어 있어서, 온도의 범위를 정해주면 센서의 데이터를 받아서 컨트롤러에 의해 자동으로 열수가 순환되면서 일정온도로 유지되도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 믹싱라인(30)에 대한 도면이다. 믹싱라인(30)은 PET 칩과 식물성 지방산 원료가 투입되는 투입부(300)와, 상기 투입부(300)와 연결되어, 소정거리만큼 유격이 가능하도록 설치되는 플렉시블 관(310)과, 상기 플렉시블 관(310)과 연결되는 사이트 글라스(320)와, 상기 사이트 글라스(320)와 연결되는 배출부(330)로 구성된다.
투입부(300)는 PET 칩 드라이어(10)와 볼트 연결되는 상부 플랜지(301)와, 상기 상부 플랜지와 연결되는 단관(303)과, 단관의 하부에 연결되는 하부 플랜지(302)로 구성된다. 단관(303)에는 노즐(304)이 설치되고, 상기 노즐(304)은 정량펌프(230)와 연결되어 정량펌프(230)를 통해 식물성 지방산 원료가 관 내부로 투입된다. 상기 노즐(304)을 통해 투입되는 식물성 지방산 원료는 대략 10 중량% 이하로 투입된다.
투입부(300)는 플렉시블 관(310)과 볼트 연결된다. 플렉시블 관(310)은 투입부(300)의 하부 플랜지(302)와 연결되는 상부 플랜지(311)와, 상부 플랜지(311)와 연결되는 플렉시블부(313)와, 상기 플렉시블부(313)와 연결되는 하부 플랜지(312)로 구성된다. 플렉시블 관(310)은 플렉시블 관(310)의 상부와 플렉시블 관(310) 하부가 서로 조금씩 이동이 있거나 진동 등이 있어서 상부 또는 하부의 움직임이나 진동이 전달되지 않도록 하기 위함이다.
플렉시블 관(310)의 하부에는 사이트 글라스(SIGHT GLASS)(320)가 장착된다. 사이트 글라스(320)는 플렉시블 관(310)과 볼트 연결되는 상부 플랜지(321)와, 상부 플랜지(321) 하부의 글라스부(323)와, 상기 글라스부(323)의 하부에 연결되는 하부 플랜지(322)로 구성된다. 사이트 글라스(320)는 유리 재질로 구성된다. 사이트 글라스(320)를 기준으로 상부와 하부가 서로 이격될 수 있는 경우에는, 사이트 글라스에 손상이 발생할 수 있기 때문에, 사이트 글라스(320)의 상부에 플렉시블 관(310)이 장착된다. 글라스부(323)의 측면에는 글라스부(323)를 보호하기 위한 지지볼트(324)가 장착된다. 상기 설치된 사이트 글라스(320)를 통해 관리자는 관 내부의 상황을 볼 수 있게 된다.
사이트 글라스(310)의 하부에는 배출부(330)가 연결된다. 배출부(330)는 사이트 글라스(320)와 볼트 연결되는 상부 플랜지(331)와, 상부 플랜지의 하부에 연결되는 단관(333)과, 상기 단관(333)의 하부에 일체로 연결되는 확대관(334)과, 상기 확대관(334)의 단부에 연결되는 하부 플랜지(332)로 구성된다. 확대관(334)에는 가스 벤트(vent)를 위한 배기라인(335)이 설치된다. 확대관(334)에는 압출기에서 용융되면서 저비점 물질의 기화에 의해 발생되는 가스가 차게 되는데, 상기 가스를 베출하기 위해 배기라인(335)이 설치된다. 배기라인(335)은 대략 3/4인치 구경을 가진 배관이 설치되며, 도면에 도시된 바와 같이 가스 성분을 가지기 때문에 배기라인(335)은 상부측으로 분기된다. 또한 배기라인(335)의 단부에는 필요에 따라 축소관(REDUCER)이 더 연결될 수 있다. 배기라인(335)에서 배기가스가 배출되지 않는 경우, 압출기 내의 폴리머의 배출 압력을 일정하게 유지할 수 없게 된다. 폴리머에 가스가 포함되기 때문에 배출되는 폴리머는 일정압력으로 배출할 수 없게 되고, 그에 따라 폴리머의 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서 압출기 내부의 가스는 배기라인(335)을 통해 제거된 후 압출기에서 스피닝부(50)로 방사됨이 바람직하다.
도 6은 압출기(40)에 대한 개략도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 압출기(40)는 믹싱라인(30)의 배출부(330)와 볼트 연결되어 원료를 투입받는 호퍼(41)와, 호퍼(41)의 하부에 연결되는 압출기 바디(42)와, 압출기 바디의 외주면에 장착되는 히터(43)와, 바디(42) 내측에서 용융 및 반응 결합된 폴리머를 이송하기 위한 스크류 컨베이어(48)와, 스피닝 라인과 연결하기 위한 연결 플랜지(47)로 구성된다. 압출기(40)에서는 PET와 식물성 지방산 원료가 용융되고 반응하면서 식물성 지방산 원료 중의 저비점 물질이 기화되거나 열분해 되어 가스가 발생되는데, 이러한 가스 발생량을 최소화하기 위해 압출기 전단에서는 대략 240 ~ 255℃의 온도로 운전된다. 도면에서 압출기(40)는 공급영역(44)과, 공급영역(44)에서 용융되면서 공급되어 압축되는 압축영역(45)과, 압축영역(45)을 통과하는 폴리머의 양을 일정하게 배출하기 위한 계량영역(46)으로 구성된다. 공급영역(44)에서 대략 240 ~ 255℃의 온도로 운전되고, 압축영역(45)과 계량영역(46) 쪽으로 가면서 온도는 차츰 높아지고, 스피닝 라인과 연결되는 측은 270 ~ 280℃의 온도로 운전된다. 압출기(40)에서는 PET 칩이 용융되면서 식물성 지방산과 반응 결합되는데, 고온에서 반응하기 때문에 식물성 지방산 원료 중 저비점 물질은 기화될 수 있고, 또한 식물성 지방산 물질이 열분해 되면서 가스가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 가스는 배출시켜 제거될 필요가 있기 때문에 배기라인(335)이 배출부(330)에 설치되며, 그에 따라 압출기에서 배출되는 폴리머의 배출압력은 대략 100 ㎏/㎠ 이상의 압력으로 유지될 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 스피닝부(50)로 이송되는 폴리머는 270 ~ 280℃로 이송 공급되는데, 이는 폴리머가 방사 및 구금을 통해 최종산물을 생산하기까지 열분해 물질을 최소화하기 위함이다.
이하에서는 본 발명에 따른 식물성 지방산을 이용한 폴리에스터 장섬유 제조방법을 설명하기로 한다. 제조방법은 PET 칩을 PET 칩 드라이어에 투입하고 130 ~ 150℃의 핫공기로 칩을 건조하는 단계와, 식물성 지방산 원료를 원료저장탱크로 공급하고 질소분위기에서 40 ~ 100℃로 유지하는 단계와, 상기 건조된 칩과 상기 식물성 지방산 원료를 믹싱라인에 투입하는 단계와, 상기 믹싱라인에 투입된 PET 칩과 식물성 지방산 원료를 압출기로 투입하는 단계와, 상기 압출기로 투입된 PET 칩과 식물성 지방산 원료를 압출기 전단에서 240 ~ 255℃의 온도로 가열하여, PET 칩이 용융되면서 식물성 지방산 원료와 결합반응을 일으키게 하는 단계와, 상기 식물성 지방산 원료와 결합된 폴리머를 스피닝부로 이송하는 단계 및 상기 이송된 폴리머를 스피닝부를 통해 방사하는 단계로 이루어진다.
PET 칩 드라이어(10)를 통해서 PET 칩을 투입하기 전 PET 칩에 잔류하고 있는 습기를 제거한다. 또한, 식물성 지방산 원료는 저장탱크에서 열교환을 통해 일정온도를 유지하도록 한다. 식물성 지방산 원료의 유지온도는 40 ~ 100℃이다. 상기두 가지 단계는 동시에 또는 서로 다른 시간에 이루어질 수 있으며, 특별히 순서에 제한을 받지 않는다.
건조된 PET 칩과 일정온도로 유지되는 식물성 지방산 원료는 믹싱라인(30)으로 투입된다. PET 칩에 식물성 지방산 원료가 코팅되는 수준으로 투입되도록 10 중량% 이하로 투입되도록 정량펌프에 의해 제어된다.
믹싱라인을 통해 PET 칩과 식물성 지방산 원료는 압출기로 투입된다. 압출기 전단에서는 240 ~ 255℃의 온도를 유지하면서 PET 칩과 식물성 지방산 원료를 용융 및 반응 결합시킨다. 식물성 지방산 원료의 경우 압출기의 공급영역 측의 온도가 높기 때문에 저비점 물질은 기화되거나 열분해 될 수 있고, 이러한 식물성 지방산 원료는 가스 형태로 존재하게 되는데, 가스가 용융된 폴리머에 포함되는 경우 압출되는 압력을 떨어뜨리는 원인이 될 수 있다. 따라서 저비점 물질이나 열분해된 물질은 배기라인을 통해서 배기시킴이 바람직하다.
압출기에서 용융 반응되어 식물성 지방산이 결합된 폴리머는 스피닝부로 이송되는데, 스피닝부는 방사팩과 방사장치 및 와인더로 구성된다. 구체적으로 폴리머는 방사팩을 통과하면서 일정굵기의 필라멘트로 형성되고, 필라멘트는 방사장치를 통해서 이송되며, 최종적으로 와인더를 통해 보빈에 권취된다. 스피닝부로 이송되는 폴리머는 270 ~ 280℃의 온도를 유지하면서 방사되도록 한다. 온도가 지나치게 높은 경우에는 폴리머에 결합된 식물성 지방산 원료가 열분해될 수 있기 때문에 상기 온도를 유지함이 바람직하다.
상기 과정을 통해서 식물성 지방산이 함유된 폴리에스터 장섬유가 생산된다. 식물성 지방산이 함유된 폴리에스터 장섬유는 신축성, 촉감성,염색성 및 광택성이 우수하여 고급의류에 사용될 수있으며, 또한 식물의 향을 배출하기 때문에 항균작용을 할 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 다양하게 변형실시가 가능한 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정된 것은 아니고, 본 발명의 청구 범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변형하여 사용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
10 : PET 칩 드라이어
20 : 식물성 지방산 원료 공급부
30 : 믹싱라인
40 : 압출기
50 : 스피닝부
200 : 저장탱크 210 : 이송부
220 : 열수탱크 230 : 정량펌프
240 : 보조탱크
300 : 투입부 310 : 플렉시블 관
320 : 사이트 글라스 330 : 배출부

Claims (14)

  1. PET 칩 드라이어;
    식물성 지방산 원료를 투입하는 보조탱크와, 상기 보조탱크와 연결되어 식물성 지방산 원료를 일정온도로 저장하고 배출하는 저장탱크와, 상기 저장탱크 내의 식물성 지방산원료를 열교환을 통해 일정온도로 유지하는 열수탱크와, 상기 저장탱크에서 배출되는 식물성 지방산 원료를 믹싱라인에 공급하는 정량펌프로 구성되는 식물성 지방산 원료공급부;
    상기 PET 칩과 상기 식물성 지방산 원료가 투입되고 혼합되는 믹싱라인;
    상기 믹싱라인에서 혼합된 PET 칩과 식물성 지방산 원료가 유입되어, 일정온도에서 상기 PET 칩과 식물성 지방산 원료가 용융 및 결합반응을 일으키기 위한 압출기; 및
    상기 압출기를 통해 배출되는 폴리머를 일정온도로 이송 및 방사하여 장섬유를 생산하는 스피닝부;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PET 칩 드라이어는, 상기 PET 칩을 130 ~ 150℃의 핫공기로 칩을 건조하여 상기 믹싱라인에 공급하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보조탱크와 저장탱크에는, 식물성 지방산 원료가 산화되는 것을 방지하기 위해 비활성기체가 투입되는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열수탱크는, 탱크 내부에 충전되는 열교환수와, 탱크 내부에 설치되어 상기 열교환수를 가열하는 전기히터와, 상기 열교환수를 순환시키기 위한 순환펌프와, 상기 저장탱크 내부에 설치되어 상기 열교환수의 회전에 의해 열교환이 이루어지도록 설치되는 열교환라인으로 구성되어,
    상기 식물성 지방산 원료를 40 ~ 100℃로 유지시켜줄 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 믹싱라인은, 상기 PET칩과 상기 식물성 지방산 원료가 투입되는 투입부와, 상기 투입부와 연결되는 플렉시블 관와, 상기 플렉시블 관와 연결되는 사이트 글라스와, 상기 사이트 글라스와 연결되는 배출부로 구성되는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배출부에는, 상기 믹싱라인과 압출기 내에서 발생되는 저비점 물질 및 열분해된 물질을 배기하기 위한 배기라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 식물성 지방산 원료공급부는, 상기 열수탱크와 상기 저장탱크가 고정설치되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 저면에 형성되는 바퀴와, 상기 베이스 플레이트의 일측에 형성되는 손잡이부로 구성된 이송부에 장착되어,
    상기 식물성 지방산 원료공급부의 탈부착 및 이동이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 압출기는, 압출기 전단에서 240 ~ 255℃의 온도로 운전되는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스피닝부는, 방사되기전 폴리머 온도가 270 ~ 280℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조장치.
  11. PET 칩을 PET 칩 드라이어에 투입하고 130 ~ 150℃의 핫공기로 칩을 건조하는 단계;
    식물성 지방산 원료를 원료저장탱크로 공급하고, 질소분위기에서 40 ~ 100℃로 유지하는 단계;
    상기 건조된 칩과 상기 식물성 지방산 원료를 믹싱라인에 투입하는 단계;
    상기 믹싱라인에 투입된 PET 칩과 식물성 지방산 원료를 압출기로 투입하는 단계;
    상기 압출기로 투입된 PET 칩과 식물성 지방산 원료를 압출기 전단에서 240 ~ 255℃의 온도로 가열하여, PET 칩이 용융되면서 식물성 지방산 원료와 결합반응을 일으키게 하는 단계;
    상기 식물성 지방산 원료와 결합된 폴리머를 스피닝부로 이송하는 단계; 및
    상기 이송된 폴리머를 스피닝부를 통해 방사하는 단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 압출기에서 용융 및 반응 결합되면서 발생되는 저비점 물질 및 열분해 물질을 배기라인을 통해 배기하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 스피닝부로 이송되는 폴리머는 270 ~ 280℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 식물성 지방산을 활용한 폴리에스터 장섬유 제조방법.
  14. 삭제
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