KR101682987B1 - 디지털 프린팅 섬유의 코팅제 제거방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디지털 프린팅 섬유에 침착된 무기질 실리카 등과 같은 코팅제를 제거함으로써 디지털 프린팅용으로 제조한 섬유(원단)의 재활용이 가능하도록 발명한 디지털 프린팅 섬유의 코팅제 제거방법에 관한 것이다.
본 발명은 욕조(bath)에 물과 가성소다(NaOH), 침투제, 소포제, 정련제 등을 투입한 후 고르게 희석하여 코팅제의 제거를 위한 코팅제거제를 조성하는 공정; 디지털 프린팅 섬유를 코팅제거제가 채워진 욕조에 투입한 후 섬유를 서서히 회전시키면서 가열하는 가열공정; 코팅제거제의 온도를 일정 온도로 유지하면서 욕조에 담겨진 디지털 프린팅 섬유를 회전시켜 디지털 프린팅 섬유에 침착된 코팅제를 제거하는 리무벌(removal) 공정; 코팅제가 제거된 디지털 프린팅 섬유를 물로 세척하는 수세공정; 수세가 이루어진 디지털 프린팅 섬유를 탈수 및 건조하는 마무리공정으로 이루어지는 것이다.
본 발명은 폐 디지털 프린팅 섬유의 처리에 따른 비용과 환경부하량을 줄여줄 수 있을 뿐만 아니라 폴리에스테르 섬유의 재활용에 따른 원가절감 및 수입대체의 효과를 얻을 수 있는 것이다.

Description

디지털 프린팅 섬유의 코팅제 제거방법{coating chemicals removal method for a digital printing textile}
본 발명은 디지털 프린팅 섬유의 코팅제 제거방법에 관한 발명으로, 좀더 상세하게는 디지털 프린팅 섬유에 침착된 바인더 및 무기질 실리카 등과 같은 코팅제를 제거함으로써 디지털 프린팅용으로 제조한 섬유(원단)의 재활용이 가능하도록 발명한 디지털 프린팅 섬유의 코팅제 제거방법을 제공하기 위한 것이다.
통상의 디지털 프린팅 섬유는 정교한 화상을 표현(출력)하기 위해 폴리에스테르(Polyester) 섬유(원단)에 1 ~ 10um의 무기질 필러(filler) 및 필러의 부착을 위한 바인더와 잉크젯 프린터에서 사용하는 잉크에 대한 흡수성이 우수한 수용성 고분자 수지 및 무기질 실리카(silica)를 혼합하여서 된 코팅제를 침착시켜 제조하고 있는데,(도 1 참조) 상기와 같이 제조된 디지털 프린팅 섬유는 전체 중량의 약 80%를 폴리에스테르 섬유가 차지하고 약 20% 정도가 실리카를 포함하는 코팅제로 이루어진다.
[문헌 1] KP 10-1180498(등록; 2012. 08. 31.) - 환경 친화성 디지털 프린팅 직물지의 제조방법과 위 제조방법에 의해 제조되는 환경 친화성 디지털 프린팅 직물지
[문헌 2] KP 10-0419195(등록; 2004. 02. 05.) - 실사출력용 디지털 프린팅 직물지의 제조방법 및 직물지
디지털 프린팅 섬유를 이용한 상업 광고용 현수막 시장은 2000년경부터 본격적으로 형성되기 시작해 현재 국내에서는 연간 약 1억2천만 야드 규모의 디지털 프린팅 섬유가 생산되고 있으며, 생산되는 디지털 프린팅 섬유 중에서 약 60%는 내수 시장에서 소모가 되고 약 40%는 수출되고 있다.
디지털 프린팅 섬유는 제품의 특성상 폴리에스테르 섬유를 기본으로 하기 때문에 디지털 프린팅 섬유를 생산하는 업체의 대부분이 특정지역(대구, 경북)에 집중되어 있으며, 현수막 형태의 광고를 선호하는 독특한 국내의 광고 문화로 인해 향후로도 디지털 프린팅 섬유를 이용한 현수막 시장은 크게 증가할 것으로 예상된다.
디지털 프린팅 섬유의 제조공정에서 발생하는 폐 디지털 프린팅 섬유 또는 폐 현수막(프린팅 섬유)은 배출량의 약 1%만이 사회적 기업 등에서 자루 등으로 재활용되고 대부분은 폐기물 업체를 통해 소각하거나 매립하고 있어서 막대한 처리 비용뿐만 아니라 상당한 환경오염 문제를 야기하고 있다.
실질적으로, 국내에서 연간 약 1억 3천만 야드의 디지털 프린팅 섬유가 생산되고 있으며, 디지털 프린팅 섬유의 생산과정에서 변부 및 생산 불량으로 인한 loss 발생량은 전체 생산량의 약 10%(1,300만 야드)로 추산하는데, 소각처리 비용이 톤당 100만원이고 디지털 프린팅 섬유의 야드 당 중량은 약 200g이므로 폐 디지털 프린팅 섬유의 소각처리에는 연간 약 26억원이 소요되고, 폐 디지털 프린팅 섬유를 매립처리하더라도 약 2,600톤 중량의 매립 면적이 필요하므로 매년 42,900㎡(3.3㎡당 200㎏ 처리기준)의 신규 매립지를 확보하여야 한다.
한편, 석유 원제품의 가격이 상승하면서 폴리에스테르 원사 가격 또한 급속하게 상승하여 최근에는 폴리에스테르 원사의 가격이 kg당 3,500원까지 상승함으로써 관련 제품의 가격 경쟁력이 떨어지고 있는데, 폐 디지털 프린팅 섬유에 있어 폴리에스테르 원단을 추출하여 재활용할 수 있도록 하는 방안은 매우 절실하다.
본 발명은 전술한 바와 같은 폐 디지털 프린팅 섬유 또는 폐 현수막(프린팅 섬유)의 처리에 따른 폐단을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 폴리에스테르 섬유(원단)에 침착된 무기질 필러(filler) 및 바인더와 수용성 고분자 수지 및 실리카(silica) 등과 같은 성분의 코팅제를 완벽하게 제거할 수 있도록 함으로써 코팅제가 제거된 폴리에스테르 섬유(원단)를 재성형 또는 원래의 수지 상태로 분해가 가능하도록 함으로써 폐 디지털 프린팅 섬유의 처리에 따른 비용을 획기적으로 줄여줄 수 있도록 함과 아울러 환경부하량을 줄이고, 폴리에스테르 원단의 재활용에 따른 원가 절감 및 수입대체 효과를 얻을 수 있도록 함에 기술적 과제의 주안점을 두고 완성한 디지털 프린팅 섬유의 코팅제 제거방법을 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 자체적인 회전이 가능하거나 내용물을 회전 교반시킬 수 있는 구성의 욕조(bath)에 용제로 물 1,000kg을 채우고, 욕조에 채워진 물 1,000kg에 대하여 가성소다(NaOH)를 5 ~ 30kg, 계면활성제(Surfactant)를 1 ~ 5kg, 침투제를 1 ~ 10kg, 소포제를 1 ~ 2kg, 정련제를 1 ~ 10kg의 중량부로 투입한 후 고르게 희석하여 코팅제의 제거를 위한 코팅제거제를 조성하는 공정; 디지털 프린팅 섬유를 코팅제거제가 채워진 욕조에 투입한 후 섬유를 서서히 회전시키면서 코팅제거제의 온도를 60℃ ~ 200℃까지 가열하는 가열공정; 코팅제거제의 온도를 60℃ ~ 200℃로 유지하면서 욕조에 담겨진 디지털 프린팅 섬유를 10 ~ 120분 동안 회전시켜 디지털 프린팅 섬유에 침착된 코팅제를 제거하는 리무벌(removal) 공정; 코팅제가 제거된 디지털 프린팅 섬유를 물로 세척하는 수세공정; 수세가 이루어진 디지털 프린팅 섬유를 탈수 및 건조하는 마무리공정을 포함하는 것을 기술적 특징으로 하는 것이다.
본 발명에서 제시하는 디지털 프린팅 섬유의 코팅제 제거방법은 폴리에스테르 섬유(원단)에 침착된 무기질 필러(filler) 및 바인더와 수용성 고분자 수지 및 실리카(silica) 등과 같은 성분의 코팅제를 완벽하게 제거할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 디지털 프린팅 섬유에 침착된 실리카 등과 같은 코팅제를 완벽하게 제거함으로써 폴리에스테르 섬유를 재성형 가능하게 하거나 원래의 수지 상태로 분해할 수 있도록 한 것으로, 본 발명에 의하면 폐 디지털 프린팅 섬유의 처리에 따른 비용을 획기적으로 절감시켜 줄 수 있을 뿐만 아니라 환경부하량을 줄여 환경보호에도 일조할 수 있으며, 또한, 폴리에스테르 섬유의 재활용에 따른 원가절감 및 수입대체의 효과를 얻을 수 있는 것인바, 본 발명은 그 기대되는 효과가 실로 유익한 발명이다.
도 1은 디지털 프린팅 섬유의 구성을 설명하기 위한 참고도.
도 2는 본 발명에 의한 디지털 프린팅 섬유의 코팅제 제거공정도.
도 1에 본 발명에 의한 디지털 프린팅 섬유의 코팅제 제거공정도가 도시되는데, 도시된 바를 통해 본 발명은 코팅제거제 조성공정, 가열공정, 코팅제를 제거하는 리무벌(removal) 공정, 수세공정, 탈수 및 건조가 이루어지는 마무리공정 등으로 이루어지는 것임을 확인할 수 있는바, 각 공정의 바람직한 실시는 하기와 같이 이루어진다.
제1 공정 - 본 공정은 코팅제의 제거에 이용되는 코팅제거제를 조성하기 위한 공정으로, 자체적인 회전이 가능하거나 내용물을 회전 교반시킬 수 있는 구성의 욕조(bath)에 물 1,000kg를 채우고, 욕조에 채워진 물 1,000kg에 대하여 가성소다(NaOH)를 5 ~ 30kg, 계면활성제(Surfactant)를 1 ~ 5kg, 침투제를 1 ~ 10kg, 소포제를 1 ~ 2kg, 정련제를 1 ~ 10kg의 중량부로 각각 투입한 후 고르게 희석하여 코팅제의 제거를 위한 코팅제거제를 조성한다.
상기 코팅제거제를 조성하는 각 혼합물에 있어 가성소다(NaOH)는 현수막 코팅제의 바인더 주성분인 아크릴수지의 카르복실기(-COOH)를 염화시켜 수용화된 아크릴수지가 물에 용해될 수 있도록 함으로써 실리카 등과 같은 무기계 입자들을 원단으로부터 탈락시켜 주는 구실을 하는 것이며, 계면활성제는 디지털 프린팅 섬유에 일부 미세하게 남아있는 기름성분이나 오염물질을 세정하는 구실을 하는 것이고, 침투제는 가성소다가 디지털 프린팅 섬유의 조직 내부로 깊숙이 침투하도록 도와줌으로써 조직 사이에 침착된 코팅제의 제거에 조력을 주는 것이며, 소포제는 계면활성제의 사용에 따른 기포의 발생을 억제하거나 소포하는 구실을 하여 주는 것이고, 정련제는 디지털 프린팅 섬유 조직의 불순물을 제거하여 디지털 프린팅 섬유를 가공 전의 원단 상태와 같이 환원시켜 주기 위한 구실을 하는 것으로, 가성소다(NaOH), 계면활성제, 침투제, 소포제, 정련제 등과 같은 코팅제거제의 구성 물질은 기성 제품을 취사 선택할 수 있다.
제2 공정 - 본 공정은 디지털 프린팅 섬유에 침착된 코팅제의 제거를 위한 예비 가열공정으로, 코팅제거제가 채워진 욕조에 디지털 프린팅 섬유를 투입한 후 디지털 프린팅 섬유를 서서히 회전시키면서 코팅제거제의 온도가 60℃ ~ 200℃까지 상승하도록 가열한다.
제3 공정 - 본 공정은 디지털 프린팅 섬유에 침착된 코팅제를 제거하는 리무벌(removal) 공정으로, 코팅제거제의 온도가 60℃ ~ 200℃로 지속하여 유지되게 하면서 욕조에 담겨진 디지털 프린팅 섬유를 10 ~ 120분(minute) 동안 회전시킴으로써 디지털 프린팅 섬유의 조직에 깊숙하게 침투한 코팅제거제의 화학작용과 섬유 간의 지속적인 마찰로 인해 디지털 프린팅 섬유 조직에 침착된 코팅제가 제거되도록 한다.
제4 공정 - 본 공정은 코팅제가 제거된 디지털 프린팅 섬유를 세척하기 의한 수세공정으로, 코팅제의 제거가 완료된 디지털 프린팅 섬유를 물로 세척하여 디지털 프린팅 섬유에 묻어 있는 코팅제거제와 기타 오염물질을 제거함과 아울러 디지털 프린팅 섬유에 대한 냉각이 이루어지도록 한다.
제5 공정 - 본 공정은 코팅제 제거의 마무리공정으로, 코팅제의 제거 및 수세공정이 이루어진 디지털 프린팅 섬유를 탈수 및 건조한다.
이상과 같은 각각의 공정을 거친 결과에 의하면, 디지털 프린팅 섬유 조직에 침착된 코팅제가 거의 제거되어 디지털 프린팅 섬유가 코팅제 가공이 이루어지기 전의 원단 상태로 환원됨을 확인할 수 있었다.
본 발명에 의해 코팅제의 제거가 이루어진 폴리에스테르 섬유(원단)은 재성형이 가능하고, 폴리에스테르 섬유를 적의의 온도로 가열하여 용융시킨 상태에서 냉각시키면 원래의 수지(칩; chip) 상태로 분해할 수 있어 다양한 용도에 재활용이 가능하다.

Claims (1)

  1. 자체적인 회전이 가능하거나 내용물을 회전 교반시킬 수 있는 구성의 욕조(bath)에 용제로 물 1,000kg를 채우고, 물 1,000kg에 대하여 가성소다(NaOH)를 5 ~ 30kg, 계면활성제(Surfactant)를 1 ~ 5kg, 침투제를 1 ~ 10kg, 소포제를 1 ~ 2kg, 정련제를 1 ~ 10kg의 중량부로 각각 투입한 후 고르게 희석하여 코팅제의 제거를 위한 코팅제거제를 조성하는 공정;
    상기 코팅제거제가 채워진 욕조에 디지털 프린팅 섬유를 투입한 후 디지털 프린팅 섬유를 서서히 회전시키면서 코팅제거제의 온도를 60℃ ~ 200℃까지 가열하는 예비 가열공정;
    코팅제거제의 온도가 60℃ ~ 200℃로 지속하여 유지되게 하면서 욕조에 담겨진 디지털 프린팅 섬유를 10 ~ 120분(minute) 동안 회전시켜 디지털 프린팅 섬유 조직에 침착된 코팅제를 제거하는 리무벌(removal) 공정;
    코팅제가 제거된 디지털 프린팅 섬유를 물로 세척하여 코팅제거제와 기타 오염물질을 제거함과 아울러 디지털 프린팅 섬유를 냉각하는 수세공정;
    수세가 이루어진 디지털 프린팅 섬유를 탈수 및 건조하는 마무리공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린팅 섬유의 코팅제 제거방법.
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