KR20040023145A

KR20040023145A - 폐 폴리비닐알코올 필름을 이용한 수용성 폴리비닐알콜섬유 제조 방법

Info

Publication number: KR20040023145A
Application number: KR1020020054782A
Authority: KR
Inventors: 홍상진; 이준석
Original assignee: 파인텍스 주식회사
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-03-18

Abstract

본 발명은 폐 PVA 필름을 정제하고 이를 물에 용해시켜 방사용액의 제조하는 과정, 상기의 PVA 섬유를 방사하는 과정, 용매인 물을 제거하는 섬유의 응고 및 건조과정 및 섬유의 강도를 개선하기 위한 필라멘트의 연신과정을 포함하는 수용성 PVA 섬유의 제조방법에 관한 것이다.

Description

폐 폴리비닐알코올 필름을 이용한 수용성 폴리비닐알콜 섬유 제조 방법{METHOD OF PREPARING WATER SOLUBLE PVA FILAMENT FIBER FROM WASTED POLYVINYLALCOHOL FILM}

본 발명은 이미 사용된 폐 PVA 필름을 정제하고 이를 건식방사하여 물에서 양호한 용해도를 갖는 수용성 폴리비닐 알콜 섬유의 제조에 관한 것이다.

폴리비닐알코올(PVA)은 현재 세계적으로 가장 많이 생산되는 수용성 합성고분자로서, 폴리비닐아세테이트(Polyvinylacetate)를 알칼리 또는 산으로 가수분해하여 제조되며 오늘날 전 세계 생산량의 2/3는 일본과 대만에서, 그 나머지는 미국 및 유럽 등지에서 생산되고 있다.

습식방사 방법에 의한 종래의 폴리비닐알코올 섬유의 제조 공정은 도 1은 나타나는 바와 같다.

종래의 폴리비닐알코올 섬유는 1)도프 용매 및 고체화 매질 모두가 수성계인 습식 방사 또는 건식-젯-습식 방사법; 2)도프 용매가 수성계인 건식 방사법; 3)도프 용매 및 고체화 매질 모두가 비수성 용매계인 습식 방사 또는 건식-젯-습식 방사 (겔-방사)법으로 제조되었다.

상기와 같은 종래의 폴리비닐알코올 섬유의 습식방사 공정에서는 대부분 폴리비닐알코올의 용매인 물을 제거하기 위해 황산나트륨(Na₂SO₄)을 응고제로 사용하였는데 이러한 방법은 방사 부산물로 환경오염물질을 발생시킨다.

이들 수용성 PVA 섬유는 건조 부직포 및 방적사를 건조하기 위한 스테이플,즉 단섬유로서 사용되거나 제지 등의 분야에 사용되며, 또는 제직포 및 편성물용 다중-필라멘트로서 사용된다. 특히, 이들 중 80 내지 90℃의 열수에서 수용성인 단섬유는 제지 산업에서 섬유결합제로서 작용하는 중요한 위치에 있으며, 다중-필라멘트 케미칼 레이스를 위한 기본 직물로서 사용된다. 최근 환경문제를 해결하기 위해, 생태 환경에 바람직한 생분해성 섬유가 특히 주목된다.

그러나, 상술한 종래의 방사 방법은 방사단계에서 사용된 여러 가지 용매를 회수하기 위한 특정장치가 필요하므로 특별한 주위와 많은 자본을 필요로 한다.

이에 본 발명은 산업 현장에서 사용되고 버려지는 PVA 산업용 폐필름을 재활용하여 재생 폴리비닐알코올 섬유를 생산하는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 PVA 방사용액을 건식방사함으로써, 환경친화적인 수용성 PVA 섬유 제조방법을 제공한다.

나아가, 본 발명은 폐 PVA 필름을 재생하여 인장강도가 2g/데니어 이상이고 80℃ 이상의 물에 용해되는 수용성 PVA 섬유를 제조하는 방법을 제공한다.

도 1 종래의 습식방사에 의한 폴리비닐알코올섬유의 제조 공정도

도 2 본 발명의 폐 폴리비닐알코올의 정제를 통한 폴리비닐알코올 섬유의 제조 공정도

도 3 본 발명의 폐 폴리비닐알코올의 정제장치의 도면

도 4 본 발명의 폴리비닐알코올 섬유의 응고를 위한 건조장치 및 연신·건조장치의 도면

도면 부호의 설명

1: 방사용액 저장조 2: 펌프

3: 댐퍼 4: 여과필터

5: 방사구 6: 건조장치

7: 열조절 장치(7) 8, 9: 연신·건조장치

10:분사기 11: 권취기

21: 확포기 22: 정제기

23: 정제된 PVA 필름 롤

상기 목적에 따라, 본 발명은 도2에서 보는 바와 같이, 이미 사용된 폐 PVA 필름을 정제하고 이를 물에 용해시켜 방사용액의 제조하는 과정, 상기의 PVA 섬유를 방사하는 과정, 용매인 물을 제거하는 섬유의 응고 및 건조과정 및 섬유의 강도를 개선하기 위한 필라멘트의 연신과정을 포함하는 수용성 PVA 섬유의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 폐 PVA 필름을 재생하여 수용성 PVA 섬유를 제조하는 방법을 각 공정별로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

폐 PVA 필름을 정제하기 위한 필름의 정제장치는 도 3에 나타낸 바와 같다. 롤 상태의 폐 PVA 필름을 확포(21)하고, 정제기(22)를 통과하면서 부직포와 오일 제거제로 필름 상의 불순물과 오일을 제거하여 PVA 필름을 정제시키고 이를 분쇄기를 이용하여 0.5∼2cm의 크기로 잘게 분쇄한다.

이후 고온 반응기에 정제된 필름과 물을 투입하여 반응온도를 80 내지 120℃로 상승시키고 30분 내지 15시간 동안 교반하여 30 내지 40 중량%의 폴리비닐알코올 방사용액을 제조한다

섬유방사장치는 도 4에 나타낸 바와 같으며, 방사용액 저장조(1), 펌프(2), 댐퍼(3), 여과필터(4), 방사구(5), 건조장치(6), 열조절 장치(7), 연신·건조장치(8,9), 분사기(10), 권취기(11)의 순으로 배열되어 있다.

방사용액을 방사용액 저장조(1)로 보내고, 펌프(2)를 통하여 일정한 속도로 이동시키게 된는데 이 때 댐퍼(3)를 통하게 이동압력의 일정하게 조절한다. 방사용액 중에 포함될 수 있는 불순물과 불균일한 고분자를 제거하기 위하여 200개/인치 이상의 여과필터(4)를 통과 시킨다. 여과된 방사용액을 대기 중에서 수분을 기화시키는 건식방사로 방법으로 방사구(5)를 통하여 방사한다. 이때 방사압력은 1∼1.5kg/㎠으로 하며 , 방사속도는 5∼100m/min으로 조절한다.

상기와 같은 방법으로 방사된 용액은 건조장치(6)와 열조절장치(7)내에서 85 내지 95℃로 건조시켜 반건조상태의 섬유상으로 형성되고, 상기와 같은 건식 방사공정에 의해 제조된 폴리비닐알콜 필라멘트는 2차례의 축방향으로의 연속적인 연신·건조(8, 9)공정을 통해 섬유의 인장 강도를 높이게 되고 분사기(10)을 통해 권취(11)함으로써 최종적인 PVA 섬유로 제조된다.

연신·건조대(8,9)를 통한 연신과정에서의 연신비는 5∼50배, 바람직하게는 5∼20배가 적당하다. 만일, 연신비가 5배 미만이면 섬유의 강도를 충분히 갖게 할 수 없는 문제점이 있으며, 50배를 초과하면 섬유의 강도는 매우 증가하지만 필라멘트가 공정과정중에 절단되는 경우가 많아 생산적인 측면에서 비효율적이다.

본 발명에 따른 폐 PVA 필름으로부터 재생되어진 PVA 섬유는 80℃ 이상에서 완전 수용성이면서 2g/데니어 이상의 인장강도를 갖는다.

본 발명의 수용성 PVA 섬유 제조방법은 산업폐기물로 버려지는 PVA 필름을 원료로 사용하므로써 고분자 합성공정이 필요 없으며 산업폐기물을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라, 방사용액의 용매인 물을 탈수시키는 방법으로 종래 방식의 응고제인 황산나트륨을 사용하지 않고 대기중에서 수분을 기화시키는 건식방사 방법을 채택함으로써 방사공정에서의 부산물로서 수증기만 발생하는 환경 친화적인 장점을 지니고 있다. 무엇보다 폐 PVA 필름의 정제를 통하여 상당량 소각처리 되던 폐 PVA 필름을 매우 효과적으로 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 소각처리에 따른 부가적인 문제점을 해결할 수 있는 장점을 제공한다.

Claims

PVA 필름을 정제하고 이를 물에 용해시켜 방사용액의 제조하는 단계, 상기의 PVA 섬유를 방사하는 단계, 용매인 물을 제거하는 섬유의 응고 및 건조단계 및 섬유의 강도를 개선하기 위한 필라멘트의 연신단계를 포함하는 수용성 PVA 섬유의 제조방법.
제1항에 있어서,

방사용액을 제조하는 단계가 고온 반응기에 정제된 필름과 물을 투입하여 반응온도를 80 내지 120℃로 상승시키고 30분 내지 15시간 동안 교반하여 PVA 30 내지 40 중량%의 방사용액을 제조하는 단계를 포함하는 수용성 PVA 섬유의 제조방법.
제1항에 있어서,

PVA 섬유를 방사하는 단계가 방사압력이 1∼1.5kg/㎠이고 방사속도는 5∼100m/min 인 건식방사과정인 수용성 PVA 섬유의 제조방법.
제1항에 있어서,

섬유의 응고 및 건조 단계가 방사된 용액을 건조장치(6)와 열조절장치(7)내에서 85 내지 95℃로 반건조상태의 섬유상으로 형성시키는 과정을 포함하는 수용성 PVA 섬유의 제조방법.
제1항에 있어서,

필라멘트의 연신과정의 연신비가 5∼50 배인 수용성 PVA 섬유의 제조방법.
제5항에 있어서,

필라멘트의 연신과정의 연신비가 5∼20 배인 수용성 PVA 섬유의 제조방법.
폐 PVA 필름을 정제하고 이를 물에 용해시켜 방사용액의 제조하는 과정, 상기의 PVA 섬유를 방사하는 과정, 용매인 물을 제거하는 섬유의 응고 및 건조과정 및 섬유의 강도를 개선하기 위한 필라멘트의 연신과정을 포함하는 수용성 PVA 섬유의 제조방법에 의하여 제조된 수용성 PVA 섬유.
제7항에 있어서,

인장강도가 2g/데니어 이상이고 80℃ 이상의 물에서 완전히 용해되는 수용성 PVA 섬유.