KR102342050B1 - 섬유폐기물과 가죽폐기물을 이용한 재생원단 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유폐기물과 가죽폐기물을 이용한 재생원단 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

섬유폐기물과 가죽폐기물을 이용한 재생원단 및 이의 제조방법{Recycled fabric using textile waste and leather waste and its manufacturing method}

본 발명은 섬유폐기물과 가죽폐기물을 이용한 재생원단에 관한 것이다.

가죽 원단은 원피를 가공하는 공정에 따라 부산물이 필수적으로 발생하며, 각 공정마다 다른 형태의 가죽폐기물이 발생하여 그 발생량이 매우 많다. 매년 폐지류가 17만톤 가량 발생하는데 가죽폐기물은 이와 유사한 수준인 16만톤 가량 발생하는 것으로 조사된바 있다. 그러나 폐지류의 약 27%는 재활용 기술로 재생되지만, 가죽폐기물의 재활용율은 약 14%에 그쳐 폐기되는 규모가 방대함을 알 수 있다. 이탈리아, 독일 등의 가죽 산 업 선진국에서는 가죽폐기물의 재활용율이 50% 이상인 것으로 알려져 있어, 한국의 가죽폐기물 재활용율은 현저하게 미흡한 수준이다. 또한 가죽폐기물은 매립시 썩지 않는 문제가 있으며, 소각이 원천적으로 금지되어 있어, 이를 재활용하는 기술에 대한 연구 개발이 시급한 실정이다.

현재까지 가죽폐기물은 공업용 우지나 공업용 젤라틴으로 일부 활용되며, 가공 공정에 따라 발생하는 쉐이빙스크랩(shaving scrap)을 활용한 소재로 재활용되고 있다. 그러나 아직까지 가죽폐기물을 효과적으로 재활용할 수 있는 기술이 부재하여 산업적으로 자원이 낭비되고 있으며, 환경적으로도 폐기물 처리 문제가 해결되지 않고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1186224호(2012.09.20.등록)는 폐가죽을 이용한 원단 및 그 생산 방법이 기재되어 있다. 대한민국 등록특허 제10-1896928호(2018.09.04.등록)는 한지에 재생가죽을 접합한 원단을 이용한 가방류 제품이 기재되어 있다.

본 발명은 가죽폐기물의 새로운 활용방안을 제시하여 매년 다량 폐기되는 가죽폐기물 발생량을 줄여 산업적으로 낭비되는 자원을 감소시킬 뿐만 아니라, 환경적으로 유해한 폐기물의 발생량을 효과적으로 줄이고자 한다.

본 발명은 버려지는 섬유폐기물과 가죽폐기물을 활용한 재생원단을 제조하고자 한다.

본 발명은 섬유폐기물과 가죽폐기물을 분쇄하여 섬유폐기물 분쇄물과 가죽폐기물 분쇄물을 제조하는 단계 (a); 상기 단계 (a)의 분쇄물을 페이스트화 하는 단계 (b); 상기 단계 (b) 후, 폴리에스터에 상기 페이스트를 코팅하는 단계 (c); 및 상기 단계 (c) 후, 폴리에스터에 코팅된 페이스트를 경화하는 단계 (d);를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생원단의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 단계 (d) 후, 텐터(tenter)기를 이용하여 열처리하는 단계 (e);를 더 포함하는 것이 좋다.

본 발명에 있어서, 상기 열처리는, 바람직하게는 180~200℃에서 수행하는 것이 좋다.

본 발명에 있어서, 상기 단계 (b)의 페이스트는, 바람직하게는, 페이스트 전체 중량에 대하여, 섬유폐기물 분쇄물 10~20 중량%, 가죽폐기물 분쇄물 28~38 중량%, 폴리우레탄 45~55 중량%를 포함하는 것이 좋다.

또한, 본 발명은 상기의 제조방법에 의해 제조된 재생원단을 제공한다.

본 발명은 버려지는 섬유폐기물과 가죽폐기물을 이용하여 재생원단을 제공할 수 있다. 폐기물 발생량을 줄임에 따라 산업적으로 낭비되는 자원을 감소시키고, 환경적으로 유해한 폐기물의 발생량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

본 발명에 의해 제조된 재생원단은 기존의 가죽원단의 단점을 개선하여 내구성(형태안정성), 투습성, 신축성이 우수한 장점이 있다.

도 1은 폴리에스터(니트원단)에 코팅한 페이스트가 경화되면서 첨가제, 수분 등의 용매가 증발함에 따라 다공성 코팅층이 형성되어 투습성이 확보되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명 재생원단의 제조방법을 간략히 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 의해 제조된 재생원단의 사진이다.

본 발명은 섬유폐기물과 가죽폐기물을 분쇄하여 섬유폐기물 분쇄물과 가죽폐기물 분쇄물을 제조하는 단계 (a); 상기 단계 (a)의 분쇄물을 페이스트화 하는 단계 (b); 상기 단계 (b) 후, 폴리에스터에 상기 페이스트를 코팅하는 단계 (c); 및 상기 단계 (c) 후, 폴리에스터에 코팅된 페이스트를 경화하는 단계 (d);를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생원단의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기의 제조방법에 의해 제조된 재생원단을 제공한다.

이하, 본 발명의 섬유폐기물과 가죽폐기물을 이용한 재생원단의 제조방법에 대해 각 단계별로 세분화하여 구체적으로 설명하고자 한다.

< 단계 (a) : 섬유폐기물과 가죽폐기물의 분쇄 >

섬유폐기물(낙모솜)과 가죽폐기물(shaving scrap)을 입자 크기 0.1 mm ~ 0.3 mm 정도로 분쇄한다. 낙모솜은 섬유를 방적, 제직, 가공하는 과정에서 발생하는 부스러기를 말한다. 가죽폐기물인 쉐이빙스크랩은 가죽 원단 가공 시 발생하는 부산물로 가죽가루, 가죽찌꺼기 등으로 불린다. 본 발명에 있어서, 바람직하게는 합성섬유폐기물(낙모솜)과 천연가죽폐기물을 이용하는 것이 좋으며, 상기 합성섬유폐기물은 아크릴, 폴리에스터, 레이온 등의 원단으로부터 발생하는 낙모솜인 것이 좋다.

본 발명의 재생원단은 섬유폐기물과 가죽폐기물이 폴리우레탄수지와 배합되어 제조되는 것으로, 재생원단의 강도와 신도를 유지하기 위해 섬유폐기물과 가죽폐기물의 입자 크기가 0.1 mm ~ 0.3 mm인 것이 바람직하다. 이러한 입자 크기로 분쇄하기 위해서는 바람직하게는 해머밀(hammer mill) 또는 커팅밀(cutting mill)을 이용하는 것이 좋다.

한편, 본 발명의 재생원단은 유연성과 신축성이 있는 원단으로, 섬유폐기물과 가죽폐기물의 입자 크기가 상기 범위를 벗어날 경우 재생원단의 강도와 신도가 바람직하지 못하여 원하는 품질을 구현하기 어려운 문제가 있다.

또한, 본 발명은 가죽폐기물을 활용한 재생원단, 즉 재생가죽을 구현할 수 있는데, 하기 단계에서 제조하는 페이스트에서 섬유폐기물이 구조를 지탱하는 철근 역할을 한다고 볼 수 있다.

< 단계(b) : 분쇄물의 페이스트화 >

본 단계는 섬유폐기물과 가죽폐기물을 폴리에스터 원단과 접착하기 위해 페이스트화 하는 단계로, 상기 단계 (a)에서 제조한 섬유폐기물 분쇄물과 가죽폐기물 분쇄물을 폴리우레탄과 혼합하여 페이스트화 한다. 본 단계의 페이스트화는 겔(gel)화된 상태 또는 찰흙과 유사한 상태를 말한다. 상기 페이스트화는 바람직하게는 혼합기 등을 이용하여 혼합함에 따라 페이스트화 하는 것이 좋다.

본 발명의 재생원단은 리사이클링 폴리에스터에 상기 페이스트를 코팅하여 제조한다. 섬유폐기물 분쇄물과 가죽폐기물 분쇄물의 혼합 및 페이스트화 시 폴리우레탄을 이용할 경우 원하는 물성의 페이스트를 구현할 수 있으며, 이후 리사이클링 폴리에스터에 페이스트를 코팅할 때에도 적합한 물성을 나타내므로 코팅이 용이한 장점이 있다.

또한, 본 단계의 페이스트화는 바람직하게는 분산제, 증점제, 발수제를 첨가하여 페이스트의 물성을 조절하는 것이 좋다. 분산제, 증점제, 발수제를 첨가함에 따라 페이스트의 물성을 적절하게 조절 하여 섬유폐기물 분쇄물, 가죽폐기물 분쇄물, 폴리우레탄수지의 혼합성을 증가시킬 수 있으며, 본 단계 이후 리사이클링 폴리에스터에 페이스트를 코팅할 때에도 적합한 물성을 나타내도록 할 수 있다.

또한, 본 단계에서 첨가하는 첨가제(분산제, 증점제, 발수제)는 페이스트 조성물의 점도를 유지하는 정도에서 사용하는 것이 최종 물성에 바람직하다. 바람직하게는 섬유폐기물 분쇄물 10~20 중량%, 가죽폐기물 분쇄물 28~38 중량%, 폴리우레탄 45~55 중량%, 분산제 0.01~2 중량%, 증점제 0.01~2 중량%, 발수제 0.01~2 중량%를 혼합하는 것이 좋다.

또한, 본 단계에서 첨가하는 첨가제(분산제, 증점제, 발수제)는 휘발성이 있는 물질을 사용하는 것이 좋다. 본 발명에 따른 재생원단은 리사이클링 폴리에스터에 페이스트를 코팅함에 따라 제조하는데, 페이스트 코팅 후 가공 과정에 따라 첨가제가 증발 또는 휘발하면서 미세 기공을 생성하는 것이 좋다. 이러한 미세 기공의 생성에 따라 본 발명의 재생 원단은 투습도를 확보할 수 있는 장점이 있다. 즉, 일반적인 가죽원단의 통기성, 투습성이 부족한 문제를 개선할 수 있다.

본 발명에 있어서, 분산제는 양이온계, 음이온계, 비이온계 등의 적절한 분산제를 사용할 수 있으나, 바람직하게는 중합체 분산제인 것이 좋다. 일 예로, 아크릴계 공중합체, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에틸렌이민, 폴리알릴아민 등이 있다. 아크릴계 공중합체로 빅케미(BYK)사(社)의 Disperbyk-2000, Disperbyk-2001, BYK-LPN6919, BYK-LPN21116, BYK-LPN21324를 사용할 수 있고, 폴리우레탄으로 빅케미(BYK)사(社)의 Disperbyk-161, Disperbyk-162, Disperbyk-165, Disperbyk-167, Disperbyk-170, Disperbyk-182, Disperbyk-2164, 루브리졸사(社)의 솔스퍼스 76500를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌이민으로 루브리졸사(社)의 솔스퍼스 24000을 사용할 수 있고, 폴리에스테르로 아지노모토 파인테크노사(社)의 아지스퍼 PB821, 아지스퍼 PB822, 아지스퍼 PB880을 사용할 수 있다. 바람직하게는 아지노모토 파인테크노사(社)의 아지스퍼 PB880을 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 있어서, 증점제는 회합 증점제를 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 우레탄 회합 증점제를 사용하는 것이 좋다. 우레탄 회합 증점제는 내수성이 뛰어나고, 높은 농도에서도 적용이 가능하며, 온도에 따라 점도의 변화가 없는 장점이 있다. 일 예로, 아데카사(社)의 UH-420, UH-462, UH-472, UH-540, UH-752, UH-756VF, UH-814N을 사용할 수 있고, 산노프코사(社)의 SN THICKENER 612, SN THICKENER 621N, SN THICKENER 625N, SN THICKENER 627N, SN THICKENER 660T을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 아데카사(社)의 UH-756VF를 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 있어서, 발수제는 수용성 발수제 또는 수성 발수제를 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 헨켈사(社)의 CT110을 사용하는 것이 좋다.

< 단계 (c) : 폴리에스터에 페이스트 코팅 >

본 발명의 재생원단은 리사이클링 원단에 섬유폐기물과 가죽폐기물을 이용하여 제조한 페이스트를 코팅하여 제조한다. 상기 원단은 바람직하게는 폴리에스터인 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 리사이클링 폴리에스터인 것이 좋다. 본 발명은 섬유 산업에서 발생하는 폐기물의 발생량을 줄이고, 이를 재활용하는 방안을 모색하고자 한 점에 목적이 있다. 이에 따라 본 발명에서는 리사이클링 폴리에스터를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 단계의 코팅은 바람직하게는 폴리에스터의 일면 또는 양면에 코팅하는 것일 수 있다.

한편, 본 단계의 폴리에스터는 바람직하게는 양면이 기모처리된 것이 좋다. 기모처리되지 않은 폴리에스터를 사용할 경우 페이스트의 코팅력, 침투력이 부족하여 페이스트가 박리될 수 있다.

본 단계에 있어서, 상기 코팅은 바람직하게는 롤러코팅하는 것이 좋다(도 2 참조). 본 발명의 재생원단은 기존 가죽원단의 두껍고 무거운 단점을 개선한 것으로, 재생원단의 두께를 줄이기 위해 롤러코팅하는 것이 좋다. 또한 상기 롤러코팅은 페이스트가 폴리에스터로부터 박리되지 않도록 또는 재생원단의 두께를 더욱 줄이기 위해 반복하여 수행할 수 있다.

본 단계에 있어서, 폴리에스터에 페이스트를 일정 두께로 도포(코팅)하여야 우수한 품질의 재생원단을 제조할 수 있다. 또한, 폴리에스터에 페이스트를 코팅한 뒤에는 표면을 균일하게 가공하는 샤링 과정을 거치는 것이 좋다.

< 단계 (d) : 폴리에스터에 코팅된 페이스트의 경화 >

본 단계는 상기 단계 (c)에서 폴리에스터에 코팅한 페이스트를 경화하는 단계이다. 본 단계에 의해 경화된 페이스트는 첨가제의 수분 등이 증발 또는 휘발함에 따라 미세기공을 형성하는데, 이에 따라 재생원단의 투습성을 확보할 수 있다(도 1 참조).

본 단계의 경화는 고온 건조 또는 저온에서 냉각 또는 경화시킬 수 있으며, 예를 들면, 도 2의 히팅존(heating zone)을 통해 이루어지거나, 바람직하게는 저온으로 냉각 또는 경화하는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 상온의 물에 침지함에 따라 페이스트가 냉각 또는 경화되는 것이 좋다.

< 단계 (e) : 열처리 >

상기 단계에 의해 페이스트가 경화된 후 텐터(tenter)기를 이용하여 원단을 열처리하여 폴리에스터와 페이스트를 더욱 융착시키는 것이 좋다. 상기 융착은, 폴리에스터와 페이스트의 결합력을 더욱 견고하게 하는 것을 말한다.

텐터기는 원단의 폭을 팽팽하게 펴면서 말리거나 다리면서 뽑아내는 기계를 말한다. 바람직하게는 180~200℃ 조건으로 열처리 하는 것이 좋으며, 텐터기의 열판 위를 통과함에 따라 열 대류에 의해 폴리에스터와 페이스트의 건조 융착이 이루어지는 것이 좋다.

상기 일련의 제조방법을 도 2에 간략히 나타내었다. 상기의 제조방법에 의해 제조된 본 발명의 재생원단은 기존의 가죽원단에 비해 비용이 저렴한 장점이 있으며, 내구성(형태안정성)이 우수하여 물세탁이 가능한 장점이 있다. 또한 기존의 가죽원단에 비해 신축성이 우수하며, 투습성이 부여되어 기존의 가죽원단의 단점을 개선한 효과가 있다.

한편, 본 발명의 재생원단은 제조과정 중 강도 또는 신축성을 더욱 구현하기 위해 별도의 물질을 추가로 이용할 수 있으며, 사용한 폐기물 이외에도 폐원사, 폐의류, 폐현수막, 폐어망 등의 소재를 활용할 수 있다.

본 발명에 의해 제조된 재생원단은 가죽원단, 의류용 무스탕(스웨이드) 뿐만 아니라 바닥재, 보강재 등으로도 활용 가능하다.

또한, 단계 (e)후의 재생원단은 당 업계에서 통상적으로 이용하는 방법에 따라 정형화 등 추가 가공될 수 있으며, 가죽원단으로 사용하기 위한 통상적인 방법으로 가공될 수 있다. 일 예로, 다양화를 위해 염색 등의 색상 부여 공정을 수행할 수 있으며, 가죽과 유사한 표면을 구현하기 위해 스팀 아이롱, 쉐이빙, 엠보싱 등의 후가공 공정을 수행할 수 있다.

이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예를 통해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.

[실시예 1 : 재생원단의 제조]

합성섬유폐기물(낙모솜)과 천연가죽폐기물(shaving scrap)을 입자 크기 0.1 mm ~ 0.3 mm로 각각 분쇄하였다. 재생원단 전체 중량에 대하여, 합성섬유폐기물 분쇄물 14 중량%, 천연가죽폐기물 분쇄물 33 중량%, 폴리우레탄 50 중량%, 증점제(UH-756VF, 아데카사(社) 제조) 1 중량%, 분산제(아지스퍼 PB880, 아지노모토 파인테크노사(社) 제조) 1 중량%, 발수제(CT110, 헨켈사(社) 제조) 1 중량%를 혼합하여 페이스트화하여 겔(gel)상의 페이스트를 제조하였다. 리사이클링 폴리에스터의 양면에 상기 페이스트를 롤러코팅한 뒤, 상온의 물에 침지하여 페이스트를 냉각(경화) 하였다. 페이스트의 냉각(경화)에 따라 증점제, 분산제, 발수제의 성분 일부와 수분이 증발 또는 휘발하여 페이스트에 미세 기공을 생성하였으며, 이에 따라 재생원단의 투습성을 부여할 수 있었다. 이후, 190℃의 텐터(tenter)기를 이용하여 폴리에스터와 페이스트를 더욱 융착시켰다.

제조된 재생원단을 도 3에 나타내었다. 제조된 재생원단은 기존의 가죽원단에 비해 두께가 얇고 통기성(투습성)과 신축성을 확보할 수 있었다.

Claims (5)

1. 섬유폐기물과 가죽폐기물을 각각 0.1 mm ~ 0.3 mm로 분쇄하여 섬유폐기물 분쇄물과 가죽폐기물 분쇄물을 제조하는 단계 (a);
   상기 단계 (a)의 분쇄물을 페이스트화 하는 단계 (b);
   상기 단계 (b) 후, 폴리에스터에 상기 페이스트를 롤러 코팅하는 단계 (c);
   상기 단계 (c) 후, 폴리에스터에 코팅된 페이스트를 상온의 물에 침지하여 경화하는 단계 (d); 및
   상기 단계 (d) 후, 텐터(tenter)기를 이용하여 180~200℃에서 열처리하는 단계 (e);를 포함하여 재생원단을 제조하고,
   상기 단계 (b)의 페이스트는,
   페이스트 전체 중량에 대하여, 섬유폐기물 분쇄물 10~20 중량%, 가죽폐기물 분쇄물 28~38 중량%, 폴리우레탄 45~55 중량%, 폴리에스테르계 분산제 0.01~2중량%, 우레탄 회합증점제 0.01~2중량% 및 수용성 발수제 0.01~2중량%를 포함하고,
   상기 폴리에스터는 양면이 기모처리된 것이고,
   상기 재생원단은 신축성과 투습성을 갖는 것을 특징으로 하는 재생원단의 제조방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항의 제조방법에 따라 제조된 신축성과 투습성을 갖는 재생원단.

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