KR102557217B1 - 벌키성 및 유연성이 우수한 cotton-like 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 제조방법 - Google Patents

벌키성 및 유연성이 우수한 cotton-like 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리사이클 폴리에스테르를 이용한 POY 및 SDY 소재를 사용하여 천연 소재인 Cotton과 유사한 벌키성 및 유연성이 우수한 cotton-like 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 제조방법에 관한 것으로서 본 발명에 의하면, 천연 소재 Cotton의 장점인 촉감, 유연성, 벌키성을 최대로 발현할 수 있는 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사를 제공할 수 있다.

Description

벌키성 및 유연성이 우수한 cotton-like 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 제조방법{Method Of Manufacturing Cotton-Like Recycled Polyester Draw-Textured Yarn Having Excellent Bulkiness And Flexibility}
본 발명은 리사이클 폴리에스테르를 이용한 POY 및 SDY 소재를 사용하여 천연 소재인 Cotton과 유사한 벌키성 및 유연성이 우수한 cotton-like 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 제조방법에 관한 것이다.
오늘날 과학기술의 발달과 대량생산체제에서 비롯된 물질적 풍요는 불과 1세기 만에 자원고갈, 환경오염, 지구온난화, 생태계 파괴와 같은 심각한 폐해를 낳게 되었으며, 이로 인해 전 세계적으로 인간과 환경의 공존을 위한 공감대가 형성되어 친환경 소재, 한정된 자원의 재활용 및 환경오염 최소화를 위한 친환경제품 및 공정개발이 전 세계적인 기류가 되고 있다.
특히, 유럽화학물질청(European CHemical Agency, ECHA)에서는 2019년 1월에 의도적으로 첨가된 미세플라스틱에 대한 "제한물질 지정 제안 보고서"를 발표하였으며, EU는 물론 국내에서도 미세플라스틱의 유해성과 위해성 평가, 사용 및 발생억제를 위한 연구개발 투자가 증가되고 있는 등 가까운 미래에 관련 규제가 본격적으로 도입될 것으로 보인다.
한편, 천연 질감 중에서 특히 Cotton-like 합섬소재는 기존 cotton의 단점인 내마모성, 발한성을 극복하면서 장점인 보온성, 흡수성, 촉감은 유지하고, 세탁 등에 대한 관리가 용이해지면서 사용량이 급증하고 있는 추세이다.
이러한 천연질감 소재를 발현하기 위한 기본적인 기술 Concept은 이형단면사의 개발 및 알칼리 감량가공기술을 적용한 견 섬유를 모방하는 기술이 적용된 후, 섬유들의 수축차를 이용한 다양한 기술이 등장하면서 고수축사와 저수축사의 혼섬에 의해 직물에 미세한 루프를 발현시켜 우수한 촉감과 느낌을 제공하는 제품으로 전개되어 오고 있다.
최근 미국·유럽 지역을 중심으로 친환경 트렌드가 핵심 키워드로 자리 잡으면서 생분해나 리사이클 소재의 사용량이 급증하고 있으며, 리사이클 합섬 소재를 사용하면서 기존의 천연소재(cotton)과 유사한 '촉감', '벌키감', '유연성'의 성능을 만족하면서, 가격 경쟁력을 가질 수 있는 소재에 대한 개발 요구가 확대되고 있으나, 면과 유사한 '촉감', '벌키감', '유연성'이 우수한 제품을 개발하지는 못하고 있는 실정이다.
대한민국특허공개공보제10-2015-0134642호(2015년12월02일공개)
그러므로 본 발명에 의하면 리사이클 폴리에스테르를 이용한 POY 및 SDY 소재를 사용하여 천연 소재인 Cotton의 장점인 촉감, 유연성, 벌키성을 최대로 발현하기 위한 멀티필라멘트 복합가연가공사를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트와 리사이클 폴리에스테르 SDY 필라멘트를 크릴파이프를 통해 제1피드롤러로 공급하여 170~190℃로 제1차히터에서 제1차열처리한 후,
쿨링플레이트를 통과시키면서 냉각시키고,
디스크식 가연기를 통과시켜 가연을 하고 제2피드롤러를 통과시킨 후,
인터레이스노즐의 구경 1.6~1.8 ㎜, 에어압 1.5~2.0kg/㎠으로 인터레이스하고 150~170℃로 제2차히터에서 제2차열처리한 후 제3피드롤러를 통과시킨 후 오일링하는 것을 특징으로 하는 벌키성 및 유연성이 우수한 cotton-like 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 벌키성 및 유연성이 우수한 cotton-like 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 제조방법은 리사이클 폴리에스테르 POY 및 SDY 소재를 사용하여 천연 소재인 Cotton의 장점인 촉감, 유연성, 벌키성을 최대로 발현하기 위한 복합가연사 제조방법으로서 도 1에 도시된 바와 같이, 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트(1)와 리사이클 폴리에스테르 SDY 필라멘트(2)를 크릴파이프(3)를 통해 제1피드롤러(4)로 공급하여 제1차히터(5)에서 제1차열처리한 후, 쿨링플레이트(6)를 통과시키면서 냉각시키고, 디스크식 가연기(7)를 통과시켜 가연을 하고 제2피드롤러(8)를 통과시킨 후, 인터레이스노즐(9)로 인터레이스하고, 제2차히터(10)에서 제2차열처리한 후 제3피드롤러(11)를 통과시킨 후 오일링롤러(12)로 오일링하고 권취롤러(13)로 권취한다.
본 발명의 복합가연사를 제조하기 위한 원사로는 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트와 리사이클 폴리에스테르 SDY 필라멘트를 사용한다.
상기 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트는 고유점도 0.68~0.72인 리사이클폴리에스테르 수지를 325~335℃의 익스트루더로 용융한 후 290~295℃로 가열된 방사구금에 투입하여 방사한 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 리사이클폴리에스테르 수지는 재생 폴리에스테르 칩(chip)을 사용하는데, chip 상태의 고분자를 이용하여 방사를 진행하게 되면 고온의 용융단계를 거치게 되므로 열분해에 기인한 IV 저하가 발생하게 되고, 또한 칩 내에 수분을 포함하게 되면 물에 의한 가수분해가 가속화되어 IV 저하가 심하게 발생하며 이로 인해 방사시 물성 저하, 사절 등을 야기하게 될 수 있다. 그러므로 방사를 위해서는 준비단계로 건조공정을 거쳐야 한다. 건조온도는 중합물의 2차 전이점과 융점사이에서 결정되며, 24시간 이상 충분히 건조를 진행하며 수분율을 30~50ppm으로 관리하여야 한다. 진공건조기를 이용한 폴리에스테르 칩의 수분 제거를 위해 100~170℃의 온도에서 13시간 정도의 건조 공정을 진행하는 것이 바람직하다.
이렇게 건조된 폴리에스테르 칩은 고유점도 0.68~0.72dl/g인 것을 사용하는 것이 일반 폴리에스테르 칩 방사설비를 이용할 수 있어 바람직하다. 방사온도는 290~295℃가 장섬유의 방사성을 높이는 측면에서 바람직하다.
이렇게 본 발명의 원사 중 하나로서 사용되는 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트는 섬도 80~85d/72f, 강도 3.1~3.5(g/d), 신도 120~125%인 것이 바람직한데, 사가공시 SDY 필라멘트와의 결합을 통해 천연감성을 위해 가연 후 벌키감을 향상시키기 위해 방사되는 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트는 120~125%의 신도가 좋다.
본 발명에서의 원사 중 다른 하나인 상기 리사이클 폴리에스테르 SDY 필라멘트는 고유점도 0.68~0.72dl/g인 리사이클폴리에스테르 수지를 325~335℃의 익스트루더로 용융한 후 290~300℃로 가열된 방사구금에 투입하여 방사하면서 연신비 3.0~3.3으로 연신한 리사이클 폴리에스테르 SDY 필라멘트인 것이 바람직하다.
상기 리사이클 폴리에스테르 SDY 필라멘트는 상기 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트의 원료 칩과 동일한 것을 사용하여 방사하는데, 방사시 GR1 및 GR2의 속도차를 이용하여 강도 5g/d 이상의 연신사를 방사하여 사용한다. 일반적인 I.V 0.65 정도의 PET 칩을 사용하게 되면 DR 3 정도의 연신 시 3~4g/d의 강도를 나타내게 되는데 본 발명에서 사용한 리사이클 폴리에스테르 칩은 I.V 0.68~0.72로 연신 시 5g/d 이상의 강도를 가진다. 사가공시 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트와의 복합을 통해 최종적인 복합가공사의 강도는 3g/d 이상의 강도를 발현할 수 있게 된다.
이렇게 준비된 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트와 리사이클 폴리에스테르 SDY 필라멘트를 사용하여 복합가연가공사를 제조하게 되는데, 먼저 상기 두가지 원사를 크릴파이프를 통해 제1피드롤러로 공급하여 170~190℃로 제1차히터에서 제1차열처리한다. 제1차히터는 온도가 170~190℃인 것이 바람직한데, 170℃ 미만이면 상대적으로 데니어가 높은 리사이클 폴리에스터 POY 필라멘트의 열 고정이 제대로 이루어지지 않고, 190℃를 초과하면 상대적으로 데니어가 낮은 리사이클 폴리에스터 SDY 필라멘트가 용융되는 문제가 있다.
이후 쿨링플레이트를 통과시키면서 냉각시키게 되는데, 냉각의 효율을 높이기 위해 공기가 통과할 수 있는 석션쿨링플레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
이후 디스크식 가연기를 통과시켜 가연을 하고 제2피드롤러를 통과시키는데, 상기 가연시 연신비(D/R)는 1.02~1.09인 것이 바람직한데, 1.02 미만이면 두 원사의 합사 100D를 많이 넘겨 해결하고자 하는 목표 데니어를 넘기게 되고, 1.09를 초과하면 리사이클 폴리에스테르 SDY 필라메트가 사절되는 문제가 있다.
가연비(V/R)는 1.3~1.5인 것이 바람직한데, 1.3 미만이면 벌키성이 낮으며 Cotton-like의 특성 또한 발현되지 않으며, 1.5를 초과하면 높은 벌키성으로 필라멘트의 사절이 쉽게 발생하는 문제가 있다.
상기 제1피드롤러와 제2피드롤러간의 오버피드율은 1.0~1.4%인 것이 바람직한데, 오버피드율 1.0%미만이면 과도한 장력에 의해 미해연의 문제점이 발생하고, 1.4%를 초과하면 모우가 발생할 우려가 있다.
상기 가연후, 인터레이스노즐의 구경 1.6~1.8 ㎜, 에어압 1.5~1.8kg/㎠으로 인터레이스하여 합사하게 되는데, 에어압이 1.5 kgf/㎠ 미만이면 공급되는 공기의 압력 부족으로 인하여 충분히 교락되기 어렵고, 압력이 1.8kgf/㎠을 초과하면 공급되는 공기의 압력 과다로 인하여 원사끼리 엉켜져서 부분적으로 뭉치는 현상이 발생하게 될 수 있다.
이후 150~170℃로 제2차히터에서 제2차열처리한 후 제3피드롤러를 통과시킨 후 오일링하고 권취하여 본 발명의 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사를 제조하게 된다. 상기 제2차열처리를 통해 벌키성을 유지시킬 수 있는데 150℃ 미만이면 벌키성이 쉽게 풀어져 Cotton-like의 특성 발현을 어려우며 170℃초과이면 제직시 인터반이 생길 수 있는 문제가 있다.
그러므로 본 발명에 의하면, 리사이클 폴리에스테르 POY 및 SDY 소재를 사용하여 천연 소재 Cotton의 장점인 촉감, 유연성, 벌키성을 최대로 발현할 수 있는 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사를 제공할 수 있다. 또한, 가동효율 및 가격경쟁력을 향상시키기 위해서 기존의 폴리에스테르 POY 필라멘트와 SDY 필라멘트를 별도의 공정으로 통해 ITY 소재를 제조하는 단계에서 크릴 2합 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사를 제조함으로써 단계 축소로 인한 원가 절감의 효과를 볼 수 있었다.
도 1은 본 발명의 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 제조공정의 모식도이며,
도 2는 본 발명에 의해 제조된 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 가연부분의 표면사진이며,
도 3은 본 발명에 의해 제조된 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 인터레이스부분의 표면사진이다.
다음의 실시예에서는 본 발명의 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사를 제조하는 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
1. 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트 방사
고유점도 0.705dl/g인 리사이클폴리에스테르 수지칩을 진공건조기를 이용하여 100~170℃의 온도에서 13시간 정도의 건조 공정을 진행하여 폴리에스테르 칩의 수분을 제거한 후, 하기 표 1의 조건과 같이 325~335℃의 익스트루더로 용융한 후 일반 폴리에스테르 칩 방사설비의 290~295℃로 가열된 방사구금에 투입하여 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트(80d/72f)를 방사하였다.
조건 POY 80/72
chip Recycled PET
Extruder
Temp(℃)		 #1 332
#2 327
#3 330
#4 (106)
press(Mpa) 19.0
Mainfold Temp(℃) 300
Spinbeam Temp(℃) 294
Speed(m/m) 3,200
GR1(m/m) 3,230
GR2(m/m) 3,230
DR 1.0
원사
물성		 섬도(d) 80.40
강도(g/d) 3.09
신도(%) 125.28
2. 리사이클 폴리에스테르 SDY 필라멘트 방사
상기 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트 방사와 동일하게 하되, 하기 표 2의 조건을 상이하게 하여 리사이클 폴리에스테르 SDY 필라멘트(30d/24f)를 방사하였다.
조건 SDY 30/24
chip Recycled PET
Extruder
Temp(℃)		 #1 328
#2 332
#3 325
#4 -
press(Mpa) 18.0
Mainfold Temp(℃) 290
Spinbeam Temp(℃) 294
Speed(m/m) 4,120
GR1(m/m) 1,373
GR2(m/m) 4,120
DR 3.3
원사
물성		 섬도(d) 29.75
강도(g/d) 5.37
신도(%) 25.44
3. 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사 제조
상기 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트와 리사이클 폴리에스테르 SDY 필라멘트를 크릴파이프를 통해 제1피드롤러로 공급하여 하기 표 3의 조건에 따라 제1차히터에서 제1차열처리한 후, 쿨링플레이트를 통과시키면서 냉각시키고, 디스크식 가연기를 통과시켜 가연을 하고 오버피드율 1.3%로 제2피드롤러를 통과시킨 후, 인터레이스노즐의 구경 1.8 ㎜, 에어압 1.7kg/㎠으로 인터레이스하고 , 제2차히터에서 제2차열처리한 후 제3피드롤러를 통과시킨 후 오일링한 후 권취하여 복합가연가공사를 제조하였다. 제조된 복합가연가공사의 물성은 하기 표 4에 나타내었다.
사속(m/min) D/R V/R 제1차히터(℃) 제2차히터(℃)
420 1.0620 1.410 170/180 160
구 분 Denier 사인장강도(g/d) 인장신도(%)
실시예 1 99.63 4.58 20.915
1:리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트
2:리사이클 폴리에스테르 SDY 필라멘트
3:크릴파이프 4：제1피드롤러
5:제1차히터 6:쿨링플레이트
7:디스크식 가연기 8:제2피드롤러
9:인터레이스노즐 10：제2차히터
11：제3피드롤러 12：오일링롤러
13：권취롤러

Claims (4)

  1. 고유점도 0.68~0.72dl/g인 리사이클폴리에스테르 수지를 325~335℃의 익스트루더로 용융한 후 290~295℃로 가열된 방사구금에 투입하여 방사한 리사이클 폴리에스테르 POY 필라멘트와 고유점도 0.68~0.72dl/g인 리사이클폴리에스테르 수지를 325~335℃의 익스트루더로 용융한 후 290~300℃로 가열된 방사구금에 투입하여 방사하면서 연신비 3.0~3.3으로 연신한 리사이클 폴리에스테르 SDY 필라멘트를 크릴파이프를 통해 제1피드롤러로 공급하여 170~190℃로 제1차히터에서 제1차열처리한 후,
    쿨링플레이트를 통과시키면서 냉각시키고,
    디스크식 가연기를 통과시켜 가연을 하고 제2피드롤러를 통과시킨 후,
    인터레이스노즐의 구경 1.6~1.8 ㎜, 에어압 1.5~1.8kg/㎠으로 인터레이스하고, 150~170℃로 제2차히터에서 제2차열처리한 후 제3피드롤러를 통과시킨 후 오일링하는 것을 특징으로 하는 벌키성 및 유연성이 우수한 cotton-like 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1피드롤러와 제2피드롤러간의 오버피드율은 1.0~1.4%인 것을 특징으로 하는 벌키성 및 유연성이 우수한 cotton-like 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 제조방법.
  4. 삭제
KR1020210122928A 2021-09-15 2021-09-15 벌키성 및 유연성이 우수한 cotton-like 리사이클 폴리에스테르 복합가연가공사의 제조방법 KR102557217B1 (ko)

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