KR102508307B1 - 재생 나일론을 이용한 모노 필라멘트 원사의 제조방법 - Google Patents

재생 나일론을 이용한 모노 필라멘트 원사의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나일론6(Polyamide) 등의 제조(생산)공정에서 생산 초기와 말기에 생산되는 물성이 불안정하여 목적하는 규격미달로 폐기되는 불량품 및 생산공정에서 공정조건 등에 트러블이 발생할 때에 생산되는 물성이 불안정하여 목적하는 규격미달로 폐기되는 불량품을 으로부터 얻어지는 재생 나일론을 이용하여 나일론 모노 필라멘트 원사를 제조하는 것이며,수집된 공정불량품을 절단, 세척 및 건조하는 건조공정과, 용융 및 필터링하며너서 재생 나일론 칩으로 성형한 공정, 재생 나일칩에 스테아린산금속염을 투입하고 용융 압출방사하여 모노 필라멘트 원사를 제조하는 공정을 포함하는 것으로 이루어진다.
본 발명은 상대점도의 감소 없이 공정불량품으로부터 얻어진 재생 나일론을 원료로 하여 나일론의 물성 저하 없이 보다 고품질의 신발, 제화용 또는 의자용의 나일론 모노 필라멘트 원사를 생산할 수 있어 매우 유리한 장점을 지니고 있다.

Description

재생 나일론을 이용한 모노 필라멘트 원사의 제조방법{Manufacturing method of monofilament yarn using recycled nylon}
본 발명은 재생 나일론을 이용한 모노 필라멘트 원사의 제조방법에 관한 것이며, 구체적으로는 폐기되는 나일론6 제조공정의 불량품으로부터 제조된 재생 나일론을 이용하여 신발, 제화용 또는 의자용의 모노 필라멘트 원사의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 나일론(Nylon)은 폴리아미드의 총칭이며, 나일론의 원사는 신발. 제화,여성용 스타킹, 군용낙하산, 방탄복, 소방복, 내의, 양말 등에 사용되고 있으며, 나아가 타이어코드와 자동차부품 등 다양한 분야에 사용되고 있다.
최근 신발. 제화 또는 의자 제조 브랜드들의 친환경 이미지 마케팅 활용을 목적으로 재생원료를 소재로 사용할 것이 요구되어 신발, 제화 등의 원단용으로 적합한 재생 나일론6(Nylon6)을 이용한 모노 필라멘트의 수요가 증대하고 있다.
그러나 나일론 제품은 다양한 다른 소재들과 혼용하여 제조되고 있어 소재의 원료수준으로 재생을 위해서는 완제품으로부터 혼용소재의 분리 등 어렵고 복잡한 공정이 필요하여 상업적 측면에서 유리하지 않으며, 또 아웃도어 원단, 의류용, 어망, 낚시줄 등의 제품으로 생산되고 있지만, 의류용 원단의 경우 염색이 된 경우가 대부분이라 재활용 시 원단용 원사로 사용되기 어려우며, 어망, 낚시줄의 경우 바닷물에 의한 이물질 흡착량이 많은 등 오염도가 높아 재활용 원료로 사용되기에는 부적합하다.
폐나일론으로부터 재생한 나일론을 이용한 모노 필리멘트사의 제조와 관련하여 선행기술을 구체적으로 예시할 수는 없으나, 폐나일론의 재생과 관련한 선행기술로 예를 들면, 특허문헌 1에 폴리아미드 재생 수지, 유기화 나노클레이 고무질 중합체에 방향족 비닐계 단량체를 그라프트 중합시킨 그라프트 공중합체에 유기 과산화물, 불포화 카르복실산 또는 그 무수물기를 갖는 반응성 단량체를 용융혼련하여 그라프트 반응시킨 변성 비닐 방향족 그라프트 공중합체와 스티렌계 충격보강제를 포함하는 재생 폴리아미드 나노복합체 조성물을 개시시하고 있으나 재생나일론으로부터 모노 필라멘트 원사를 제조하는 기술과는 관련이 없으며, 특허문헌 2에는 나일론 파사의 재생방법을 개시하고 있으나, 나일론 사는 제조과정에 첨가제를 조합하므로 재생된 나일론 칩의 물성이 신발, 제화 등의 원단용으로 적합한 모노 필라멘트의 물성을 나타내지 못하는 문제점이 있다.
또 특허문헌 3에 나일론 폐어망을 피리딘과 공업용 세제 함유 공업용수로 세정하는 단계; 세정된 나일론 폐어망에 인산을 첨가하고 고온의 스팀으로 가열하여 해중합하는 단계; 해중합 처리된 락탐수에 과망간산칼륨과 활성탄을 첨가한 다음, 산화 및 정제하는 단계; 산화된 해중합 락탐수를 규조토로 코팅된 필터를 이용하여 여과하는 단계; 여과된 해중합 락탐수를 (-)이온교환수지, (+)이온교환수지, (-)이온교환수지로 각각 차례대로 처리하는 단계; 여과된 해중합 락탐수에 수산화나트륨 수용액을 첨가하고, 100 내지 150℃ 및 진공하에서 증류하여 수분을 제거한 다음, 이어서 1차 분별증류하는 단계; 1차 분별증류된 해중합 락탐을 1차 분별증류와 동일한 조건하에서 2차 또는 3차 분별증류하는 단계; 및 2차 또는 3차 분별증류된 해중합 락탐을 이산화티탄과 혼합하여 중합 및 성형하는 단계를 포함하는, 나일론 재생 칩의 제조방법을 개시하고 있으나 상기 선행기술은 나일론 어망을 모노머 수준으로 분해한 다음 중합하고, 다단계의 정제공정을 거치는 등 공정이 복잡한 문제점이 있다.
본 발명의 발명자는 나일론6(폴리아미드)을 제조하는 공정에서 발생하는 공정불량품을 재활용하여 간단한 방법에 의해 신발, 제화 등의 원단용으로 적합한 재생 모노 필라멘트의 원사를 제조하고 본 발명을 완성하였다.
KR 10-0616723 B1 KR 10-1749334 B1 KR 10-1130461 B1
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 재생 나일론를 이용한 모노 필라멘트 원사의 제조방법의 제공에 관한 것이며, 상세하게는 나일론6(Polyamide)의 제조공정에서 발생하는 규격 미달로 폐기되는 공정불량품을 재활용하여 모노 필라멘트 원사를 제조하는 방법의 제공을 목적으로 하는 것이다.
상기에서 공정불량품은 나일론6(Polyamide) 등의 제조(생산)공정에서 생산 초기와 말기에 생산되는 물성이 불안정하여 목적하는 규격미달로 폐기되는 불량품 및 생산공정에서 공정조건 등에 트러블이 발생할 때에 생산되는 물성이 불안정하여 목적하는 규격미달로 폐기되는 불량품을 의미하며, 이하 본 발명에서는 공정불량품으로 정의합니다.
본 발명에 따른 과제의 해결수단으로 재생 나일론을 이용한 모노 필라멘트 원사의 제조방법은 수집된 나일론 공정불량품을 파쇄하여 세척한 후 건조하여 정선된 나일론 공정불량품만을 선별하는 제 1공정, 선별된 나일론 공정불량품을 일정온도로 용융하고 필터링하면서 압출하여 재생나일론 칩으로 성형하는 제 2공정 및 재생나일론 칩에 스테아릭산 금속염을 배합하고, 방사장치로 용융 방사하고 압출성형하여 나일론 모노 필라멘트 원사를 제조하는 제 3공정을 포함하는 것으로 이루어진다.
본 발명의 재생 나일론을 이용한 모노 필라멘트 원사의 제조방법에 따른 일 실시형태는 a). 수집된 나일론 공정불량품을 파쇄하여 세척한 후 건조하여 정선된 나일론 공정불량품만을 선별하는 제 1공정, b). 선별된 나일론 공정불량품을 200 ~ 250℃에서 용융하고, 용융물을 100 ~ 250메쉬(mesh)의 필터로 필터링하면서 압축하여 재생 나일론 칩으로 성형하는 제 2공정 및 c). 재생나일론 칩에 스테아릭산 금속염을 0.01 ~ 0.03wt%의 농도로 배합하고, 방사장치에서 용융온도 조건으로 용융방사하고, 압출성형한 다음, 냉각, 연신 및 열세팅하여 나일론 모노 필라멘트 원사를 제조하는 제 3공정을 포함하는 것으로 이루어진다.
그리고 본 발명의 또 다른 과제의 해결수단으로 재생 나일론을 이용한 모노 필라멘트 원사는 상기한 제 1공정 내지 제 3공정의 제조방법에 의해 제조되는 재생 나일론 모노 필라멘트 원사로 이루어지며 특히, 신발, 제화용 또는 의자용의 나일론 모노 필라멘트 원사로 이루어진다,
본 발명의 재생 나일론를 이용한 모노 필라멘트 원사의 제조방법은 재생 나일론 원료를 물성 변화없이 방사장치로 원활하게 공급하면서 신발, 제화용 또는 의자용 모노 필라멘트 원사를 제조하는 효과가 있으며 특히, 폐기되는 공정불량품으로부터 고품위의 재생 나일론 모노 필라멘트 원사를 공급할 수 있으므로 친환경 요구에 따른 재생원료의 공급을 증대할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명을 실시하기 위하여 보다 구체적으로 설명하지만 아래 기재 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 재생 나일론을 이용한 모노 필라멘트 원사의 제조방법은 a). 수집된 나일론 공정불량품을 파쇄하여 세척한 후 건조하여 정선된 나일론 공정불량품만을 선별하는 제 1공정, b). 선별된 나일론 공정불량품을 일정온도에서 용융하고, 용융물을 필터링하면서 압축하여 재생 나일론 칩으로 성형하는 제 2공정 및 c). 재생나일론 칩에 스테아릭산 금속염을 배합하고, 방사장치에서 용융온도 조건으로 용융방사하고, 압출성형한 다음, 냉각, 연신 및 열세팅하여 나일론 모노 필라멘트 원사를 제조하는 제 3공정을 포함하는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 상기 제 1공정은 정선된 나일론 공정불량품만을 선별하는 공정이며, 나일론6(Polyamide) 등의 제조(생산)공정에서 발생하는 공정불량품은 이물질 등으로 오염되고, 형상도 다양하여 재생 나일론의 순도 저하를 방지하고 또 원활한 공정수행을 위하여 분쇄 및 건조하여 정선된 공정불량품만을 선별한다.
일반적으로 신발, 제화 또는 의자용 모노 필라멘트 원사의 원료인 나일론6의 상대점도(R.V)는 3.2 ~ 3.4 수준이 원사의 물성을 발현하는데 바람직하지만, 상기 공정불량품은 상대점도(R.V)가 2.4 ~ 3.0 수준이므로 재생나일론 원사의 품위를 보다 향상시키기 위하여 상대점도(R.V) 2.6 ~ 2.8 수준의 공정불량품만을 선별하여 원료로 사용한다.
본 발명에 따른 상기 제 2공정은 선별된 공정불량품을 가열용융하여 재생나일론 칩으로 성형하는 공정이며, 압출기에서 200 ~ 250℃에서 용융하고, 용융물을 필터링하여 이물질을 제거하면서 압출하여 재생 나일론 칩으로 성형하는 것으로 이루어진다.
상기 용융물의 필터링은 재생 나일론의 순도저하 및 상대점도의 저하를 방지하기위히여 용융물에 함유된 이물질은 제거하기 위한 것이며, 100 ~ 250메쉬(mesh)의 필터로 필터링하는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 상기 제 3공정은 재생나일론 칩을 방사장치에서 용융방사하여 나일론 모노 필라멘트 원사를 제조하는 공정이며, 재생나일론 칩에 스테아릭산 금속염을 배합하여 용융방사하는 것으로 이루어진다.
상기 스테아릭산 금속염은 재생나일론 칩에 조성되어 용융방사 과정에서 나일론의 상대점도의 저하방지 및 용융물의 원활한 방사에 의해 균일한 점도를 갖는 모노 필리멘트 원사가 제조되며, 상기 스테아릭산 금속염은 재생나일론 칩에 스테아릭산 칼슘 또는 스테아릭산 마그네슘을 0.01 ~ 0.03wt%의 농도로 배합한다.
상기 제 3공정의 방사장치에서 용융방사하여 나일론 모노 필라멘트 원사를 제조하는 공정은 방사장치의 실린더 온도를 250℃에서 290℃로 하여 역배열하고 방사구금의 온도를 240 ~ 270℃로 설정한 조건에서 용융방사하며, 압출방사 후 15 ~ 25℃로 수냉식으로 냉각하고 연신 및 열셋팅하는 것으로 이루어진다.
상기 연신 및 열셋팅은 1차 연신롤러 속도를 34 ~ 40m/min, 2차 연신롤러 속도를 155 ~ 180m/min, 3차 연신롤러 속도를 155 ~ 180m/min로 각각 설정하여 연신하며, 4차 연신롤러 속도는 3차보다 낮게 150 ~ 175m/min으로 설정하여 열셋팅하는 것으로 이루어지며 상기 1차 ~ 3차 연신롤러의 속도 비로 연신비가 결정되며, 연신비는 4.2 ~ 5.0배로 설정하는 것이 바람직하다.
또 상기 연신과정에서는 1차 연신롤러와 2차 연신롤러 사이에 70 ~ 95℃에서 수처리 연신하며, 2차 연신롤러와 3차 연신롤러 사이에서는 2차 열처리로 130 ~ 190℃에서 건식 열처리를 하는 것으로 이루어지며, 3차 롤러와 4차 롤러 사이에서는 3차 열처리로 130 ~ 190℃ 수준으로 건식 열세팅하는 것으로 이루어진다.
그리고 본 발명에 따른 상기 제 1공정 내지 제 3공정에 의해 제조되는 나일론 모노 필라멘트 원사는 파단강도 6.0 ~ 7.5gf/denier, 파단신도 40 ~ 60 %의 물성을 가지며, 신발, 제화 또는 의자용 원단의 용도에 적합한 나일론 모노 필라멘트 원사로 이루어진다.

Claims (7)

  1. a). 상대점도(R.V) 2.6 ~ 2.8 수준의 수집된 나일론 공정불량품을 파쇄하여 세척한 후 건조하여 정선된 나일론 공정불량품만을 선별하는 제 1공정,
    b). 선별된 나일론 공정불량품을 일정온도에서 용융하고, 용융물을 필터링하면서 압축하여 재생 나일론 칩으로 성형하는 제 2공정 및
    c). 재생나일론 칩에 스테아릭산 칼슘을 0.01 ~ 0.03wt%의 농도로 배합하고, 방사장치에서 실린더 온도를 250℃에서 290℃로 하여 역배열하고 방사구금의 온도를 240 ~ 270℃로 설정한 조건에서 용융방사하고, 압출성형한 다음, 15 ~ 25℃로 수냉식으로 냉각한 후, 1차 연신롤러 속도를 34 ~ 40m/min, 2차 연신롤러 속도를 155 ~ 180m/min, 3차 연신롤러 속도를 155 ~ 180m/min로 각각 설정하여 4.2 ~ 5.0배의 연신비로 연신하고, 4차 연신롤러 속도는 3차보다 낮게 150 ~ 175m/min으로 설정하여 열세팅하여 나일론 모노 필라멘트 원사를 제조하는 제 3공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 나일론을 이용한 신발, 제화 또는 의자의 원단용 모노 필라멘트 원사의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 제 2공정은 선별된 나일론 공정불량품을 200 ~ 250℃에서 용융하고, 용융물을 100 ~ 250메쉬(mesh)의 필터로 필터링하는 것을 특징으로 하는 재생 나일론을 이용한 신발, 제화 또는 의자의 원단용 모노 필라멘트 원사의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 재생 나일론을 이용한 신발, 제화 또는 의자의 원단용 모노 필라멘트 원사.
  7. 삭제
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