KR101904540B1 - 폐아라미드 섬유제품을 이용한 재생 아라미드 방적사의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐기되어 버려지는 아라미드 섬유제품을 재생하여 아라미드 방적사를 제조하는 방법에 관한 것으로서 본 발명에 의해 버진(virgin) 아라미드 섬유와 비슷한 수준의 내열성능 및 내절단성능을 확보한 재생 아라미드 방적사를 제공하여 자원절약 및 환경오염방지의 효과를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 폐기되어 버려지는 아라미드 섬유제품을 재생하여 아라미드 방적사를 제조하는 방법에 관한 것이다.
전세계적으로 화학섬유업체들은 제품의 재활용(recycle)을 통한 ‘수익성 확보’와 ‘친환경 이미지’라는 일석이조 전략을 펼치는데 주력하고 있는 추세이다.
특히, 국내에서는 여러 화섬업체들이 합성섬유를 생산 판매를 하면서 용도가 완료된 섬유제품을 리사이클을 통해 친환경 섬유소재를 개발하고, 폐기물 소각시 발생하는 이산화탄소에 의한 환경오염도 줄이고 새로운 부가가치 창출 방안을 강구하고 있다. 이러한 리사이클 친환경 합성섬유에는 PLA(polylacitc acid fiber), PBS(poly butylene succinate)등의 생분해성 소재, PTT(polytrimethylene terephthalate), cocona 등 재생성 소재, recycle PET 등 재활용 소재 등이 있다.
특히 최근 고강도 고내구성의 아라미드 섬유소재가 각광을 받고 있는데, 아라미드 섬유는 열안정성, 절연성, 내마모성, 내약품성 및 높은 용융온도 등으로 인해 여러 가지 고강도, 고탄성률 섬유 등의 고성능 산업용 소재 및 고기능성 소재로 이용되고 있으며, 섬유 단독 용도로는 로프, 네트, 어망 등의 해양수산용도와 공사용 로프, 성토보강재 등의 토목건축용도가 있으며, 방탄, 방검, 보호장갑 등의 방호의류도 중요한 용도로 전개되고 있으며, 또한 보강용 섬유로 타이어, 벨트, 호스 등의 고무보강, 수지보강, 구조물 보강도 용도 전개가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 아라미드 섬유의 경우에는 리사이클(recycle)하여 사용하기가 어려운 실정이다. 리사이클이 가능한 아라미드 섬유소재는 원사제조업체에서 원사제조시 완제품 형태로 제품화 시키지 못하는 것과 아라미드 섬유 직조업체에서 직조 후 원사 콘에 남겨지는 잔량등을 예로 들 수 있으며, 재활용 가능한 아라미드 섬유 원료를 수급하여 불순물 제거공정, 개섬공정, 카딩(carding) 공정 등이 새롭게 개발될 필요가 있다.
리사이클 아라미드 섬유를 이용한 응용제품은 가격경쟁력 면에서 뛰어나다는 장점을 적극 활용하여 물리적으로 큰 물성이 요구되지 않는 범위내에서 나일론, 폴리에스터, 면 등의 범용 합성섬유 제품보다 내열성과 강도가 향상된 제품을 개발할 수 있을 것으로 기대되며, 구체적인 예로 의류용 제품은 조선용, 중공업용 용접복 등의 보호의류, 열차단포, 내열시트, 단열 테이프, 용접포, 용접커튼 등이 있고, 리사이클 아라미드 섬유 직물에 실리콘 소재와 같은 내열 코팅을 하게 되면 분진발생이 없으며 내열성 및 강도가 뛰어난 클린룸용, 반도체 장비용 내열/내마모성 호스 제작이 가능하여 새로운 시장 및 고부가가치 창출이 가능할 것이어서 아라미드 섬유의 재생가공기술이 요구되고 있는 실정이다.
아라미드 섬유는 방적사 제조시 일반 폴리에스테르나 레이온 섬유보다 웹 결점이 많이 나타나는데, 이는 웹의 변이 두껍거나, 얇게 또는 솜덩어리가 부착되는 불량이 쉽게 나타나기 때문이다.
그러므로 본 발명에 의하면, 기존의 아라미드 방적사의 제조방법을 개선하여 폐아라미드 섬유로부터 버진(virgin) 아라미드 섬유 대비 비슷한 수준의 내열성능, 내절단성능을 가지는 재생아라미드 방적사를 제공하는 것을 기술적과제로 한다,
그러므로 본 발명에 의하면, 폐아라미드 섬유제품으로부터 순수한 아라미드와 불순물을 분리하는 선별분류공정;
폐아라미드 섬유제품을 파쇄하여 아라미드의 섬유장을 30~120㎜로 절단하는 파쇄 및 절단공정;
절단된 아라미드 섬유를 수세하는 수세공정;
수세된 아라미드 섬유를 혼면, 개섬 및 제진하는 혼타면공정;
아라미드 섬유를 빗질하여 분리, 섬유층의 이물질제거를 하고 슬라이버를 만드는 소면공정;
상기 슬라이버를 로빙으로 만드는 조방공정; 및
상기 로빙을 연신 및 꼬임부여하여 아라미드 방적사로 만드는 정방공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐아라미드 섬유제품을 이용한 재생 아라미드 방적사의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 폐아라미드 섬유제품을 이용한 아라미드 방적사의 제조방법은 폐기되어 버려지는 아라미드 섬유제품을 재생하여 아라미드 방적사를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 재생 아라미드 방적사의 원료는 원사제조업체에서 원사제조시 완제품 형태로 제품화 시키지 못하는 불량품과 방적공정시 발생하는 로스(loss) 및 잔량과 직물의 변부(selvage), 사용 후 폐기되는 직물, 방탄조끼 수명교체물량등이 될 수 있다.
우선, 폐아라미드 섬유제품으로부터 순수한 아라미드와 불순물을 분리하는 선별분류공정을 하는데, 재생 공정의 최초 공정으로 선별공정의 목적은 폐기된 아라미드의 재생을 위해서 순수한 아라미드와 폐기되면서 동시에 침투된 여러 폐기물에 대한 분리 작업으로 순도 높은 섬유를 제조하기 위한 선 공정이다. 또한, 폐아라미드섬유제품에 포함된 화공적약품(본드 및 접착용제)이 사용되어진 제품을 분류하는 것이다.
이후, 폐아라미드 섬유제품을 파쇄하여 아라미드의 섬유장을 30~120㎜로 절단하는 파쇄 및 절단공정을 하게 되는데, 폐직물의 절단에서 발생하는 랜덤한 형태의 재활용 아라미드 섬유를 카딩(carding)을 위해 일정한 모양과 크기로 알맞게 맞추어 절단하는 공정이다.
절단된 아라미드 섬유는 수세공정에서 수세하여 화학적 약품이 포함되어 있는 리사이클용 소재를 세척하는데, 후공정인 카딩(carding)시 침포 표면에 화공약품이 흡착되어 카딩을 방해하는 요인을 제거하고 화공약품이 묻어있지 않은 소재의 보호를 위함이다.
상기 섬유가 방적원료로 사용되는 데에 있어 갖추어야 할 필요충분 조건으로는 섬유가 가지런히 배열되고 드래프트되어 꼬아지기 위해서는 소정의 섬유길이를 가져야 하고 표면마찰계수가 높아야 하며, 또 섬유가 실로 만들어지기 위해서는 단섬유의 굵기가 일정 범위 내의 값을 가져야 하겠다. 이밖에도 섬유길이, 분포의 균일도, 단섬유의 강신도 등이 적절해야 한다.
상기 수세된 아라미드 섬유를 혼면, 개섬 및 제진하는 혼타면공정을 행하게 되는데, 목적에 따라 여러 종류의 원면은 혼합하는 혼면공정(mixing process), 큰 섬유뭉치를 풀어헤쳐 작은 뭉치상으로 분리하는 개섬공정(opening process), 잡물 넵(nep), 단섬유 등의 혼입 불순물을 제거하는 제진 공정(clean process)으로 나누어져 행한다.
혼타면공정이 완료된 아라미드 섬유를 빗질하여 분리, 섬유층의 이물질제거를 하고 슬라이버를 만드는 소면공정을 행하는데, 소재를 빗질하여 완전히 개개의 섬유로 분리(빗질, carding), 섬유층의 이물질, 단섬유, 넵제거(정섬, cleaning)하여 굵기가 어느 정도 균일한 슬라이버를 만들게 된다. 넵의 수를 제어하기 위해서는 Taker-in Roller의 회전, 제진 불충분, 톱과 실린더 간의 게이지 , 톱 시크의 게이지를 원료 특성에 맞게 설계하여야 한다.
아라미드 섬유는 일반 폴리에스테르나 레이온 섬유보다 웹 결점이 많이 나타나고 있는데, 이는 웹의 변이 두껍거나, 얇게 또는 솜덩어리가 부착되는 불량이 쉽게 나타나며, 이를 제어하기 위해서는 실린더와 도퍼 및 Taker-in의 게이지 설정, 좌우 공급 부동을 제어하여야 함.
Dish Plate ~ Taker-in 사이의 게이지 7/10,000 ~ 10/10,000 inch, Mote Knife ~ Taker-in 사이의 게이지 12/10,000 ~ 17/10,000 inch, Taker-in Undercasing ~ Taker-in 사이의 게이지 1/8 ~ 3/16 inch, 소면 Taker-in ~ Cylinder 사이의 게이지 설정 : 8/10,000 ~ 10/10,000 inch, 소면 Cylinder ~ Doffer 사이의 게이지 설정 : 4/10,000 ~ 5/10,000 inch로 소면 Taker-in 게이지 조건을 설정하는 것이 바람직하다.
버진 아라미드 방적사와 재생 아라미드 방적사의 차이점은 재생 아라미드 원료는 비재생(버진)보다 유제 함유량, 섬유 크림프수 등의 원료 차이를 보이므로 방적공정단계에서 제일 중요하게 품질을 결정하는 공정은 소면(Carding) 공정이 된다. 특히 파라아라미드 섬유는 소면 공정시 넵(일명 딱지) 형태의 불순물이 일정 수준으로 나타나는데, 이는 원료 특성상 섬유의 피프릴화로 인한 현상으로 실린더와 플레이트간의 끊임없는 소면작용에 의한 마찰력 증대로 인한 넵이 발생하기 때문이다. 따라서 상기와 같이 소면작용시 카딩기의 각요소간의 간격을 면밀히 조정하여 넵발생을 최소화하는 것이 중요하다.
상기 슬라이버를 조방기에 공급하여 선밀도를 감소시키고 약간의 꼬임을 부여여 로빙으로 만드는 조방공정을 행한 후 상기 로빙을 정방기에 공급하여 연신 및 꼬임부여하여 아라미드 방적사로 만드는 정방공정을 행하여 본 발명의 재생아라미드 방적사를 제공하게 된다. 방적사의 섬도는 소모방번수로 환산하면 5 ~ 12s 정도가 바람직하다. 조방공정시 Draft 제어를 통해 Top & Bottom Roller의 아라미드 슬라이버의 감김 현상을 제어해야 한다.
본 발명에 의하면 폐기되는 아라미드 섬유제품을 재생하여 버진(virgin) 아라미드 섬유와 비슷한 수준의 내열성능 및 내절단성능을 확보한 재생 아라미드 방적사를 제공하여 자원절약 및 환경오염방지의 효과를 얻을 수 있다.
이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 재생 아라미드 방적사의 제조방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
폐아라미드 섬유제품으로부터 순수한 아라미드와 불순물을 분리하는 선별분류공정을 한후, 폐아라미드 섬유제품을 파쇄하여 아라미드의 섬유장을 30~120㎜로 절단하는 파쇄 및 절단공정을 하고 절단된 아라미드 섬유는 수세공정에서 수세하여 화학적 약품이 포함되어 있는 리사이클용 소재를 세척하였다. 수세된 아라미드 섬유를 여러 종류의 원면을 혼합하는 혼면공정(mixing process), 큰 섬유뭉치를 풀어헤쳐 작은 뭉치상으로 분리하는 개섬공정(opening process), 잡물 넵(nep), 단섬유 등의 혼입 불순물을 제거하는 제진 공정(clean process)으로 나누어져 혼타면공정을 행한다. 혼타면공정이 완료된 아라미드 웹을 소면기(card)에 공급하여 소재를 빗질하여 완전히 개개의 섬유로 분리(빗질, carding), 섬유층의 이물질, 단섬유, 넵제거(정섬, cleaning)하여 굵기가 어느 정도 균일한 슬라이버를 만든다.
Dish Plate ~ Taker-in 사이의 게이지 7/10,000 inch, Mote Knife ~ Taker-in 사이의 게이지 17/10,000 inch, Taker-in Undercasing ~ Taker-in 사이의 게이지 1/8 inch, 소면 Taker-in ~ Cylinder 사이의 게이지 설정 : 10/10,000 inch, 소면 Cylinder ~ Doffer 사이의 게이지 설정 : 5/10,000 inch로 소면 Taker-in 게이지 조건을 설정하였다. 슬라이버를 조방기에 공급하여 선밀도를 감소시키고 약간의 꼬임을 부여여 로빙으로 만드는 조방공정을 행한 후 상기 로빙을 정방기에 공급하여 연신 및 꼬임부여하여 아라미드 방적사(소모방번수: 5 ~ 12s)로 만들었다.
Claims (1)
- 폐아라미드 섬유제품으로부터 순수한 아라미드와 불순물을 분리하는 선별분류공정;
폐아라미드 섬유제품을 파쇄하여 아라미드의 섬유장을 30~120㎜로 절단하는 파쇄 및 절단공정;
절단된 아라미드 섬유를 수세하는 수세공정;
수세된 아라미드 섬유를 혼면, 개섬 및 제진하는 혼타면공정;
Dish Plate ~ Taker-in 사이의 게이지 7/10,000 ~ 10/10,000 inch, Mote Knife ~ Taker-in 사이의 게이지 12/10,000 ~ 17/10,000 inch, Taker-in Undercasing ~ Taker-in 사이의 게이지 1/8 ~ 3/16 inch, 소면 Taker-in ~ Cylinder 사이의 게이지 : 8/10,000 ~ 10/10,000 inch, 소면 Cylinder ~ Doffer 사이의 게이지 : 4/10,000 ~ 5/10,000 inch로 소면 Taker-in 게이지 조건을 설정하여 아라미드 섬유를 빗질하여 분리, 섬유층의 이물질제거를 하고 슬라이버를 만드는 소면공정;
상기 슬라이버를 로빙으로 만드는 조방공정; 및
상기 로빙을 연신 및 꼬임부여하여 아라미드 방적사로 만드는 정방공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐아라미드 섬유제품을 이용한 재생 아라미드 방적사의 제조방법.
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