KR20110075097A - 폴리에스터 재생칩의 제조 방법 및 이를 이용한 폴리에스터 기능성 이형단면 섬유 - Google Patents

폴리에스터 재생칩의 제조 방법 및 이를 이용한 폴리에스터 기능성 이형단면 섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에스터 재생칩의 제조 방법 및 이를 이용한 기능성 폴리에스터 이형단면 섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에스터 보틀(bottle) 폐기물에 포함되어 있는 모든 종류의 이물질을 저비용, 저에너지로 선별하여 폴리에스터 수지의 순도를 확보함으로써 장섬유 제조가 가능한 폴리에스터 재생칩의 제조 방법 및 이를 이용한 기능성 폴리에스터 이형단면 섬유에 관한 것이다.
리사이클, 재생 기능성 섬유, 폴리에스터(PET), 재생칩, 보틀, 이형단면사

Description

폴리에스터 재생칩의 제조 방법 및 이를 이용한 폴리에스터 기능성 이형단면 섬유{Method for Preparing the Recycled Polyester Chip and the Polyester Filament Fiber with Modified Cross-section Using the Same}
본 발명은 폴리에스터 재생칩의 제조 방법 및 이를 이용한 기능성 폴리에스터 이형단면 섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에스터 보틀(bottle) 폐기물에 포함되어 있는 모든 종류의 이물질을 저비용, 저에너지로 선별하여 폴리에스터 수지의 순도를 확보함으로써 장섬유 제조가 가능한 폴리에스터 재생칩의 제조 방법 및 이를 이용한 기능성 폴리에스터 이형단면 섬유에 관한 것이다.
최근 환경오염이 가속화 됨에 따라, 이산화탄소, 메탄, 아산화질소(N2O), 염화불화탄소(CFCs) 등의 가스에 의한 온실 효과가 더욱 심각해지고 있는 실정이다. 이런 현상으로 1880년보다 1990년도의 지구의 대기온도가 0.5~0.7℃ 정도 높아진 것으로 알려지고 있으며 이로 인하여 생태계의 변화, 해수면의 상승 및 오존층의 파괴 등의 2차적 문제를 야기하고 있다.
이러한 지구온난화 문제를 국제적으로 대처하기 위하여 국제사회는 온실가스 배출의 감축 및 각국의 구속력 있는 목표를 산정하기에 이르렀으며, 이에 따라 폐기물에 대한 리사이클의 중요성이 더욱 대두되고 있다.
이와 관련하여 최근 합성수지 중에서도 범용으로 많이 사용되는 폴리에스터의 리사이클 방법에 대한 각종 제안이 개진되고 있으며 그 방법으로는 크게 다음과 같이 구분할 수 있다.
케미컬(chemical) 리사이클 방법은 폐기 폴리에스터 보틀을 화학적으로 분해하여 화학원료로써 이용하는 것인데, 반영구적으로 리사이클이 가능하고 순환형 경제사회에서 최적인 공법이지만, 기술 측면 및 비용 측면에서 난이도가 높다.
머티리얼(material) 리사이클 방법은 동종 또는 별종 재료를 선별 후 용융 재생하는 것으로, 비용 측면에서 최적의 공법이지만, 철저한 선별이 필요하다는 실제적인 과제가 있다.
또한 써멀(thermal) 리사이클은 열에너지로 재이용하는 것으로, 자원을 반복하여 이용할 수 없으며, 연소되고 이산화탄소를 발생시킨다는 점 때문에 리사이클 방법로서 그다지 권장되지 않는다.
한편, 폴리에스터 폐기물 중에서도 중량에 비해 부피가 큰 폴리에스터 보틀의 처리문제가 한층 더 심각해지고 있는 실정이다. 현재 일반적인 폴리에스터 보틀의 리사이클 방법으로는 머티리얼 리사이클 방법을 사용하는데, 사용이 끝나서 회수된 폴리에스터 보틀을 다시 용융하여 단섬유(스테이플사)화하는 정도의 리사이클 밖에 실시되고 있지 않으며, 이렇게 단순히 용융 성형하는 경우에는 그 공정성 및 물성 저하와 색상 변색 및 염색성 불균일로 인하여 폴리에스터 장섬유(필라멘트사)에 사용하는 것이 불가능하다.
게다가, 폐기된 폴리에스터 보틀에는 폴리에스터 보틀 제품의 구성품에서 유래하는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 등과 같은 서로 다른 플라스틱 재질의 라벨과 캡, 각종 접착제, 안료 및 염료 등이 혼입되는 경우가 일반적이어서 더욱 처리하기 어려운 문제점이 있다.
구체적인 머티리얼 리사이클의 예로서 PCT 특허 JP 2003-006134호에는 폴리에스터 보틀을 파쇄한 후, 파쇄물을 알칼리수, 물 또는 산수로 세정함으로써 글리콜산계 중합체층을 제거하고 주원료 수지를 회수하는 방법 등이 개시되어 있다.
그러나 이러한 머티리얼 리사이클은 회수된 폴리에스터 수지의 순도가 낮아 스테이플 및 성형품에 적용할 수는 있으나, 고순도를 요구하는 폴리에스터 장섬유 용도에는 적합하지 않다는 단점이 있어 이를 장섬유에 적용키 위해서는 많은 개선이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 회수된 폴리에스터 보틀 폐기물에 포함되어 있는 이물질을 저비용 및 저에너지로 선별하고 폴리에스터 수지의 순도를 확보함으로써 폴리에스터 장섬유에 적용가능한 폴리에스터 재생칩의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기와 같은 본 발명의 제조 방법에 의한 폴리에스터 재생칩을 사용하여 제조되는 기능성 폴리에스터 이형단면 섬유를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 전처리 과정을 거친 폴리에스터 보틀 본체를 습식 분쇄 및 건조하여 폴리에스터 플레이크를 형성하는 단계, 상기 폴리에스터 플레이크를 풍력 및 비중차에 의하여 1차 선별하는 단계, 상기 1차 선별된 폴리에스터 플레이크를 습식 분쇄 및 건조하여 폴리에스터 파우더를 형성하는 단계, 상기 폴리에스터 파우더를 풍력 및 비중차에 의하여 2차 선별하는 단계 및 상기 2차 선별된 폴리에스터 파우더를 용융하여 펠릿 형태로 성형하는 단계를 포함하는 폴리에스터 재생칩의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 제조 방법은, 상기 폴리에스터 파우더를 용융하여 펠릿 형태로 성형하는 단계에서 폴리에스터 파우더를 이산화티탄 함량이 5~50 중량%인 마스터 배치칩과 함께 투입하여 용융함으로써 폴리에스터 재생칩을 제조할 수도 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 제조 방법은, 상기 폴리에스터 플레이크의 길이가 3~30 mm이고 1차 선별시의 풍속은 5~10 m/초이며, 상기 폴리에스터 파우더의 길이는 0.01~0.5 mm이고 2차 선별시의 풍속은 1~2 m/초인 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은, 상기와 같은 본 발명의 제조 방법에 따라 제조되는 폴리에스터 재생칩을 단독으로 또는 섬유 제조용 신규 폴리에스터 칩과 혼합하여 용융 방사하여 제조되는 기능성 폴리에스터 이형단면 섬유에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 기능성 폴리에스터 이형단면 섬유는, 상기 본 발명에 따른 폴리에스터 재생칩 성분의 함량이 10~100 중량%인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제조방법에 의하여 제조되는 폴리에스터 재생칩은 원재료인 폴리에스터 보틀 폐기물에 포함되어 있는 모든 종류의 이물질을 저비용, 저에너지로 선별하여 폴리에스터 파우더의 순도를 확보함으로써 양호한 품질의 기능성 폴리에스터 장섬유를 생산하는데 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 제조방법은 저비용, 저에너지로 폐기물을 재활용함으로써 지구의 환경오염을 방지하고 온실효과를 저감하는 효과가 있다.
이하에서 도면 및 실시예 등을 참고하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 다만 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 목적일 뿐, 본 발명이 여기에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 의한 폴리에스터 재생칩의 제조 방법은, 전처리 과정을 거친 폴리에스터 보틀 본체를 습식 분쇄 및 건조하여 폴리에스터 플레이크를 형성하는 단계, 상기 폴리에스터 플레이크를 풍력 및 비중차에 의하여 1차 선별하는 단계, 상기 1차 선별된 폴리에스터 플레이크를 습식 분쇄 및 건조하여 폴리에스터 파우더를 형성하는 단계, 상기 폴리에스터 파우더를 풍력 및 비중차에 의하여 2차 선별하는 단계 및 상기 2차 선별된 폴리에스터 파우더를 용융하여 펠릿 형태로 성형하는 단계를 포함하는 이루어진다.
이하에서는 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리에스터 재생칩의 제조 방법에 대하여 각 단계별로 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리에스터 재생칩의 제조 방법에 대한 공정을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 우선 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리에스터 재생칩의 제조 방법은, 선별 수집하여 회수된 폴리에스터 보틀 베일(Bale)을 해포(Unpacking)하는 단계, 상기 해포된 폴리에스터 보틀로부터 금속 탐지기에 의해 금속물질을 제 거하는 단계 및 상기 금속물질이 제거된 폴리에스터 보틀로부터 폴리에스터 이외의 재질로 이루어진 라벨, 캡 등을 제거하여 폴리에스터 보틀 본체를 형성하는 단계로 이루어지는 전처리 공정이 포함된다.
상기 폴리에스터 보틀 베일에서 해체된 폴리에스터 보틀에 포함된 각종 이물질 중에서도 철, 알루미늄 등의 금속 성분이 폴리에스터 재생칩을 구성하는데 방해 요소로 작용한다. 따라서 일반적인 금속 탐지기를 사용하여 폴리에스터 보틀에 포함된 철, 알루미늄 등의 금속 성분을 발견하고 제거한다. 상기와 같이 금속 성분이 제거된 폴리에스터 보틀로부터 수작업 또는 기 공지된 기술에 의해 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 재질의 라벨 및 캡을 분리하여 제거한다.
상기와 같이 라벨 및 캡 등이 분리 제거된 폴리에스터 보틀 본체를 분쇄하여 일정한 크기의 폴리에스터 플레이크를 형성한다. 상기 폴리에스터 플레이크는 폴리에스터 보틀 본체를 습식 분쇄 및 건조하여 형성하며 그 길이는 약 3∼30 ㎜가 바람직하다.
이어서, 상기 폴리에스터 플레이크는 5∼10 m/초의 풍력에 의해 라벨의 잔류물을 1차 제거하는 단계 및 상기 잔류물이 제거된 폴리에스터 플레이크를 물로 세정하고, 비중차를 이용하여 물보다 비중이 작은 상이소재 플라스틱을 분리하는 단계로 이루어지는 1차 선별 공정을 거치게 된다.
상기 풍력에 의해 라벨의 잔류물을 1차 제거하는 단계에서는 폴리에스터 보틀의 라벨 등에 사용되고 있는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 등의 라벨 잔류물을 포함한 이물질이 풍력에 의해 선별되어 제거된다.
즉, 폴리에스터 플레이크에 풍속 5∼10 m/초의 기류를 가하여 상기 폴리에스터 플레이크에 포함된 라벨 잔류물을 날려보내서 1차 제거한다. 라벨 잔류물을 1차 제거하기 위하여 폴리에스터 플레이크에 가해지는 기류의 풍속이 5 m/초 미만이면 풍력 부족으로 인하여 폴리에스터 플레이크에 포함된 라벨 잔류물이 제대로 선별 제거되지 않으며, 폴리에스터 플레이크에 가해지는 기류의 풍속이 10 m/초를 초과하면 풍력 과다로 인하여 라벨 잔류물 뿐만 아니라 유효성분인 폴리에스터 플레이크까지 함께 풍력에 의해 날아가서 제거되므로, 라벨 잔류물을 위시한 상이소재 및 이물질을 1차 제거할 때 폴리에스터 플레이크에 가해지는 풍력을 적절하게 조절해야 한다. 이러한 풍력 선별에 의해 상이소재인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 재질의 라벨 잔류물을 99% 이상 제거할 수 있다.
이때, 폴리에스터 플레이크의 길이가 3 ㎜ 미만이면 상기 풍력에 의해 잔류물을 1차 제거하는 단계에서 분리 제거 대상인 이물질뿐만 아니라 유효성분인 폴리에스터 플레이크까지 함께 풍력에 의해 날아가서 제거되며, 폴리에스터 플레이크의 길이가 30 ㎜를 초과하면 폴리에스터 플레이크의 자체중량 때문에 이물질의 제거까지 방해를 받게 된다.
이어서, 풍력 선별에서는 제거가 불가능한 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 캡 분쇄물을 제거하기 위해, 상기 폴리에스터 플레이크를 물로 세정하고, 비중차 선별기에 투입하여 물보다도 비중이 작은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 재질의 캡 분쇄물을 비중 선별법에 의해 분리 제거하고, 잔여 폴리에스터 플레이크를 회수 및 건조하여 1차 선별 세정된 폴리에스터 플레이크를 수득한다.
통상적인 폴리에스터 보틀의 재생 방법은 상기와 같이 1차 선별 세정된 후에 즉시 펠렛화되는 공정을 거쳐 상이소재 및 이물질 함량이 수백 ppm 수준인 칩으로 재생되는데, 이는 일반 폴리에스터 성형물이나 단섬유을 제조하기에는 적정한 수준의 순도이지만, 폴리에스터 장섬유를 생산하기에는 아직 그 순도 측면에서 매우 미흡하다. 즉, 장섬유의 특성 상 연속공정에서의 공정성이 확보되어야 하며, 그 품질 측면에서도 후가공성 특히 염색성이 확보되어야 하는 바, 1차 선별 세정된 폴리에스터 플레이크에 포함된 수백 ppm 정도의 상이소재 및 이물질은 중대한 결점으로 작용하여 공정성과 염색성 등을 현저하게 저하시킨다.
따라서, 1차 선별 세정된 폴리에스터 플레이크를 장섬유화 하기 위해서는 상기 폴리에스터 플레이크의 순도를 더욱 향상시키는 2차 선별 공정이 필수적이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리에스터 재생칩의 제조 방법은, 상기 상이소재 플라스틱이 1차 분리된 폴리에스터 플레이크를 습식 분쇄 및 건조하여 길이 0.01∼0.5 ㎜의 폴리에스터 파우더를 형성하는 단계, 상기 폴리에스터 파우더로부터 1∼2 m/초의 풍력에 의해 잔여 이물질을 2차 제거하는 단계 및 상기 잔여 이물질이 제거된 폴리에스터 파우더의 이물 및 내용물 잔류물을 물에 의해 세정하고 물보다 비중이 큰 이물질을 제거하며, 비중차 선별하여 물보다 비중이 작은 상이소재 플라스틱을 2차 분리하는 단계로 이루어지는 2차 선별 공정을 포함한다.
이때, 상기 1차 선별 세정된 폴리에스터 플레이크를 습식 분쇄 및 건조하여 형성되는 폴리에스터 파우더의 길이는 0.01∼0.5 ㎜의 범위가 바람직하다.
2차 선별이 실시되는 폴리에스터 파우더의 길이가 0.01 ㎜ 미만이면 상기 2 차 선별시 분리 제거 대상인 이물질 뿐만 아니라 유효성분인 폴리에스터 파우더까지 함께 풍력에 의해 날아가서 제거되며, 폴리에스터 파우더의 길이가 0.5 ㎜를 초과하면 상기 2차 선별 공정에서 폴리에스터 파우더의 자체중량 때문에 이물질의 제거까지 방해를 받게 된다.
상기 폴리에스터 파우더로부터, 폴리에스터 보틀의 라벨 등에 사용되고 있는 폴리에스테르와는 상이한 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 등의 미세 라벨 잔류물을 위시한 상이소재 및 이물질을 풍력에 의해 2차로 선별되어 제거된다.
즉, 폴리에스터 파우더에 풍속 1∼2 m/초의 기류를 가하여 상기 폴리에스터 파우더에 포함된 미세 라벨 잔류물을 날려보내서 2차 제거한다. 미세 라벨 잔류물을 2차 제거하기 위하여 폴리에스터 파우더에 가해지는 기류의 풍속이 1 m/초 미만이면 풍력 부족으로 인하여 폴리에스터 파우더에 포함된 미세 라벨 잔류물이 제대로 선별 제거되지 않으며, 폴리에스터 파우더에 가해지는 기류의 풍속이 2 m/초를 초과하면 풍력 과다로 인하여 미세 라벨 잔류물 뿐만 아니라 유효성분인 폴리에스터 파우더까지 함께 풍력에 의해 날아가서 제거되므로, 미세 라벨 잔류물을 위시한 상이소재 및 이물질을 2차 제거할 때 폴리에스터 파우더에 가해지는 풍력을 1차 선별 공정보다 더 정밀하고 적절하게 조절해야 한다. 이러한 풍력 선별에 의해, 폴리에스터 파우더에 포함된 상이소재인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 재질의 라벨 잔류물의 함량을 10 ppm 이하로 저감할 수 있다.
이어서, 풍력 선별에서는 제거가 불가능한 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 미세 캡 분쇄물을 제거하기 위해, 상기 폴리에스터 파우더를 물로 세정하고, 비중차 선별기에 투입하여 물보다도 비중이 작은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 재질의 미세 캡 분쇄물을 비중 선별법에 의해 분리 제거하고, 잔여 폴리에스터 파우더를 회수한 후 함수율 30ppm 이하 수준으로 건조하여 2차 선별 세정된 폴리에스터 파우더를 수득한다. 상기와 같이 2차 선별 세정된 폴리에스터 파우더는 상이소재 및 이물질의 함량이 10 ppm 이하 수준이므로, 용융 방사에 의해 폴리에스터 장섬유를 구성할 수 있을 정도의 순도를 지닌다.
상기 건조된 폴리에스터 파우더를 사이드 피더가 장착된 익스트루더에 투입하여 용융하고 압출 성형하되, 빛을 산란시키는 소광제인 이산화티탄을 마스터 배치칩 형태로 상기 사이드 피더로 투입하여 상기 폴리에스터 파우더와 혼합하여 이산화티타늄 함량이 30,000 ppm 이하인 폴리에스터 용융물을 형성한다.
이때, 상기 폴리에스터 용융물을 형성하기 위하여 폴리에스터 파우더와 혼합되는 마스터 배치칩은 이산화티탄 함량이 5∼50 중량%가 되도록 구성된다. 폴리에스터 파우더와 혼합되는 마스터 배치칩의 이산화티탄 함량이 5 중량% 미만이면 이산화티탄 함량이 부족하여 폴리에스터 용융물로부터 이루어지는 폴리에스터 재생칩의 원가 측면에서 불리하고, 폴리에스터 파우더와 혼합되는 마스터 배치칩의 이산화티탄 함량이 50 중량%를 초과하면 폴리에스터 용융물로부터 이루어지는 폴리에스터 재생칩에서의 이산화티탄의 분산성 확보가 곤란하여 장섬유의 생산 시 공정성 및 염색성 등을 저하시키는 원인이 된다.
상기와 같이 폴리에스터 파우더에 이산화티탄 함유 마스터 배치칩을 사이드 피딩하고 용융 및 압출성형하여 냉각수조에서 냉각하여 재생수지를 형성하며, 상기 재생수지를 커터에 의해 펠릿 형상으로 절단하므로써. 장섬유로 성형 가능한 폴리에스터 재생칩을 제조한다.
최종 제품의 용도에 따라서는 이산화 티탄을 첨가하는 공정은 생략될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상은, 전술한 본 발명에 따른 폴리에스터 재생칩의 제조 방법에 의하여 제조된 폴리에스터 재생칩을 단독으로 사용하거나, 또는 섬유제조용 신규 폴리에스터 칩과 혼합하고, 공지된 일반 냉각 방법 또는 특수 중앙 냉각 방사 공법에 의해 용융 방사하여 제조된 재생 기능성 폴리에스터 이형단면 섬유에 관한 것이다.
상기 재생 기능성 폴리에스터 이형단면 섬유는 폴리에스터 재생칩 성분의 함량이 10∼100 중량%인 것이 바람직하다. 폴리에스터 재생칩 성분의 함량이 10 중량% 미만(즉, 섬유제조용 신규 폴리에스터 칩의 함량이 90 중량% 이상)인 재생 폴리에스터 장섬유를 구성하는 것은 비록 기술적으로는 가능하지만, 본 발명의 기술사상인 폴리에스터 보틀 폐기물의 머티리얼 리사이클에 의해 구성된 폴리에스터 재생칩을 사용하여 재생 폴리에스터 장섬유를 제조하는 것에 대한 의미를 상실하게 될 수 있다.
이하에서는 다음과 같이 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명할 것이나, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
[실시예 1]
1. 선별수집 회수된 폴리에스터 보틀 베일을 해포하여 폴리에스터 보틀을 분산시켰다.
2, 상기 폴리에스터 보틀에서 금속 탐지기를 이용하여 금속 물질을 제거하였다.
3. 금속 물질이 제거된 폴리에스터 보틀로부터 라벨, 캡 등의 상이소재를 수작업으로 제거하여 전처리를 완료하였다.
4. 상기 전처리된 폴리에스터 보틀을 습식 분쇄기로 분쇄하여 평균길이 5 ㎜의 폴리에스터 플레이크를 형성하였다.
5. 상기 폴리에스터 플레이크로부터 풍력 선별기에서 가해지는 5 m/초의 풍력에 의해 라벨, 캡 등의 상이소재 및 이물질을 분리 제거하였다.
6. 상기 상이소재 및 이물질이 분리 제거된 폴리에스터 플레이크를 공업 용수로 세정하고, 비중 선별기로 비중차 분리를 실시하여 물보다 비중이 작은 상이소재 및 이물질을 분리하고, 세정 및 건조하여 1차 선별을 완료하였다.
7. 상기 1차 선별된 폴리에스터 플레이크를 습식 분쇄기로 분쇄하여 평균길이 0.1 ㎜의 폴리에스터 파우더를 형성하였다.
8. 상기 폴리에스터 파우더로부터 풍력 선별기에서 가해지는 1.5 m/초의 풍력에 의해 잔여 이소재 및 이물질을 분리 제거하였다.
9. 상기 상이소재 및 이물질을 분리 제거된 폴리에스터 파우더를 공업 용수 로 세정하고, 비중 선별이기로 비중차 분리를 실시하여 물보다 비중이 작은 상이소재 및 이물질을 분리하고, 세정 및 건조하여 2차 선별을 완료하였다.
10. 상기 2차 선별된 폴리에스터 파우더를 익스트루더에서 295 ℃로 용융한 후 압출성형 및 냉각 고화하여 폴리에스터 재생수지를 형성하였다.
11. 상기 폴리에스터 재생수지를 펠릿 형태로 절단하여 폴리에스터 재생칩을 형성하였다.
12. 상기 폴리에스터 재생칩을 도 2에 도시한 8엽단면 방사구금을 이용하되, C가 0.08mm, A/B가 1.6, D/C가 5, θ 60°, 방사구금 Hole 길이가 0.5mm이며 필라멘트 수는 36개로 최종 연신사의 단사섬도가 2 데니어가 되도록 토출량을 조절하여 방사속도 4,500m/분에서 용융방사 하였다. 냉풍온도는 20℃로 조정하였고, 냉각지연부는 방사구금 직하에서 설치하여 그 길이를 10mm로 조정하였다. 또한 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리가 30mm가 되도록 조정하여 재생 폴리에스터 이형단면사를 제조하였다.
[실시예 2]
2차 선별된 폴리에스터 파우더를 익스트루더에서 295 ℃로 용융하고, 익스트루더의 사이드 피더로 소광제인 이산화티타늄이 50 중량% 함유된 마스터 배치칩을 사이드 피딩하여 폴리에스터 파우더 99.4 중량%, 마스터 배치칩 0.6 중량%가 혼합되어 이산화티타늄 함량이 3,000 ppm인 폴리에스터 용융물을 형성하는 것 및 폴리에스터 재생칩을 도2에 도시한 8엽단면 방사구금을 이용하여 4,000 m/분의 속도로 방사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 재생 폴리에스터 이형단면사를 제조 하였다.
[실시예 3]
2차 선별된 폴리에스터 파우더를 익스트루더에서 295 ℃로 용융하고, 익스트루더의 사이드 피더로 소광제인 이산화티타늄이 30 중량% 함유된 마스터 배치칩을 사이드 피딩하여 폴리에스터 파우더 99.0 중량%, 마스터 배치칩 1.0 중량%가 혼합되어 이산화티타늄 함량이 3,000 ppm인 폴리에스터 용융물을 형성하는 것 및 폴리에스터 재생칩을 도1에 제시한 8엽단면 방사구금을 이용하여 4,000 m/분의 속도로 방사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 재생 폴리에스터 이형단면사를 제조하였다.
[비교예 1]
1. 선별수집 회수된 폴리에스터 보틀 베일을 해포하여 폴리에스터 보틀을 분산시켰다.
2, 상기 폴리에스터 보틀에서 금속 탐지기를 이용하여 금속 물질을 제거하였다.
3. 금속 물질이 제거된 폴리에스터 보틀로부터 라벨, 캡 등의 상이소재를 수작업으로 제거하여 전처리를 완료하였다.
4. 상기 전처리된 폴리에스터 보틀을 습식 분쇄기로 분쇄하여 평균길이 10 ㎜의 폴리에스터 플레이크를 형성하였다.
5. 상기 폴리에스터 플레이크로부터 풍력 선별기에서 가해지는 7 m/초의 풍 력에 의해 라벨, 캡 등의 상이소재 및 이물질을 분리 제거하였다.
6. 상기 상이소재 및 이물질을 분리 제거된 폴리에스터 플레이크를 공업 용수로 세정하고, 비중 선별이기로 비중차 분리를 실시하여 물보다 비중이 작은 상이소재 및 이물질을 분리하고, 세정 및 건조하여 선별을 완료하였다.
7. 상기 선별된 폴리에스터 플레이크를 익스트루더에서 295 ℃로 용융한 후 압출성형 및 냉각 고화하여 폴리에스터 재생수지를 형성하였다.
8. 상기 폴리에스터 재생수지를 펠릿 형태로 절단하여 폴리에스터 재생칩을 형성하였다.
9. 상기 폴리에스터 재생칩을 도2에 도시한 8엽단면 방사구금을 이용하되, C가 0.08mm, A/B가 1.6, D/C가 5, θ 60°, 방사구금 Hole 길이가 0.5mm이며 필라멘트 수는 36개로 최종 연신사의 단사섬도가 2 데니어가 되도록 토출량을 조절하여 방사속도 4,500m/분에서 용융방사 하였다. 냉풍온도는 20℃로 조정하였고, 냉각지연부는 방사구금 직하에서 설치하여 그 길이를 10mm로 조정하였다. 또한 냉풍취출면과 필라멘트간의 최대거리가 30mm가 되도록 조정하여 재생 폴리에스터 이형단면사를 제조하였다.
[비교예 2]
선별된 폴리에스터 플레이크를 익스트루더에서 295 ℃로 용융하고, 익스트루더의 사이드 피더로 소광제인 이산화티타늄이 50 중량% 함유된 마스터 배치칩을 사이드 피딩하여 폴리에스터 파우더 99.4 중량%, 마스터 배치칩 0.6 중량%가 혼합되 어 이산화티타늄 함량이 3,000 ppm인 폴리에스터 용융물을 형성하는 것 및 폴리에스터 재생칩을 도1에 제시한 8엽단면 방사구금을 이용하여 4,000 m/분의 속도로 방사한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 재생폴리에스터 이형단면사를 제조하였다.
[비교예 3]
선별된 폴리에스터 플레이크를익스트루더에서 295 ℃로 용융하고, 익스트루더의 사이드 피더로 소광제인 이산화티타늄이 30 중량% 함유된 마스터 배치칩을 사이드 피딩하여 폴리에스터 파우더 99.0 중량%, 마스터 배치칩 1.0 중량%가 혼합되어 이산화티타늄 함량이 3,000 ppm인 폴리에스터 용융물을 형성하는 것 및 폴리에스터 재생칩을 도1에 제시한 8엽단면 방사구금을 이용하여 4,000 m/분의 속도로 방사한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 재생 폴리에스터 이형단면사를 제조하였다.
상기에서 기술된 실시예 및 비교예에 의거하여 제조된 폴리에스터 재생칩 및 재생 폴리에스터 장섬유에 대한 물성 및 공정성 평가를 다음과 같은 방법으로 실시하고, 그 결과를 다음의 표 1에 나타낸다.
1. 폴리에스터 재생칩의 Color L, b치 : Gardener사의 Color-view를 이용하여 KS A 0067 색상 규격으로 평가하여 재생칩의 Color L치 및 Color b치를 측정하였다.
2. 재생 폴리에스터 장섬유의 강신도 : Instron사의 Instron 5565를 이용하여 KS K 0412 규격으로 평가하여 재생 폴리에스터 장섬유의 강신도를 측정하였다.
3. 방사 조업성 : 4엔드(End) 방사기를 48시간동안 가동하여 권량기준 4kg으로 하여 전체 생산량에 대한 만관량의 비율을 측정하였다.
4. 가연 보업성 : 12추 가연기를 48시간동안 가동하여 권량기준 3kg으로 하여 전체 생산량에 대한 만관량의 비율을 측정하였다.
5. 염색성 : 제조된 섬유를 양말지로 염색하여 환편물을 100개 제조하고, 육안 평가하여 염색차가 전혀 없으면 ◎, 시료에 하나 이상의 염색차가 있으면 X로 나타내었으며, 염반이 있는 경우는 별도 표기하였다. 전체 환편물중에 염색차가 없는 양호한 샘플의 비율을 M율(%)로 측정하였다.
<표 1>폴리에스터 재생칩 및 재생폴리에스터 장섬유에 대한 물성 및 공정성 비교
Figure 112009080459975-PAT00001
상기 표 1에서 실시예의 폴리에스터 재생칩 및 재생폴리에스터 장섬유가 비교예의 폴리에스터 재생칩 및 재생폴리에스터 장섬유에 비하여 각종 물성, 공정성 및 염색성이 훨씬 탁월한 것으로 나타났다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리에스터 재생칩의 제조 방법에 대한 공정을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 8엽단면 방사구금의 모식도이다.

Claims (5)

  1. 전처리 과정을 거친 폴리에스터 보틀 본체를 습식 분쇄 및 건조하여 폴리에스터 플레이크를 형성하는 단계;
    상기 폴리에스터 플레이크를 풍력 및 비중차에 의하여 1차 선별하는 단계;
    상기 1차 선별된 폴리에스터 플레이크를 습식 분쇄 및 건조하여 폴리에스터 파우더를 형성하는 단계;
    상기 폴리에스터 파우더를 풍력 및 비중차에 의하여 2차 선별하는 단계; 및
    상기 2차 선별된 폴리에스터 파우더를 용융하여 펠릿 형태로 성형하는 단계를 포함하는 폴리에스터 재생칩의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스터 파우더를 용융하여 펠릿 형태로 성형하는 단계는 폴리에스터 파우더를 이산화티탄 함량이 5~50 중량%인 마스터 배치칩과 함께 투입하여 성형하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 재생칩의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스터 플레이크의 길이는 3~30 mm이고 1차 선별시의 풍속은 5~10 m/초이며, 상기 폴리에스터 파우더의 길이는 0.01~0.5 mm이고 2차 선별시의 풍속은 1~2 m/초인 것을 특징으로 하는 폴리에스터 재생칩의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 폴리에스터 재생칩을 단독으로 또는 섬유 제조용 신규 폴리에스터 칩과 혼합하여 용융 방사하여 제조되는 기능성 폴리에스터 이형단면 섬유.
  5. 제4항에 있어서, 상기 폴리에스터 재생칩 성분의 함량이 10~100 중량%인 것을 특징으로 하는 기능성 폴리에스터 이형단면 섬유.
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