KR20120068373A - 폴리에스터 재생칩의 제조방법 및 폴리에스터 이형단면 섬유의 제조방법 - Google Patents

폴리에스터 재생칩의 제조방법 및 폴리에스터 이형단면 섬유의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에스터 폐자재 폐기물에 포함되어 있는 이물질을 저비용, 저에너지로 효율적으로 분별하여 고순도의 폴리에스터 재생칩을 제조하는 방법 및 이러한 방법에 의해서 제조되는 재생칩을 이용한 기능성 폴리에스터 이형단면사의 제조방법에 관한 것이다.

Description

폴리에스터 재생칩의 제조방법 및 폴리에스터 이형단면 섬유의 제조방법 {PROCESS FOR PREPARING RECYCLED POLYESTER CHIP AND PROCESS FOR PREPARING RECYCLED POLYESTER FILAMENT WITH MODIFIED CROSS-SECTION}
본 발명은 폴리에스터 재생칩의 제조방법 및 폴리에스터 이형단면 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에스터 폐자재에 포함되어 있는 모든 종류의 이물질을 저비용, 저에너지로 분별하여 고순도의 폴리에스터 재생칩을 제조하고, 그를 이용하여 폴리에스터 이형단면 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.
폴리에틸렌테레프탈레이트를 주성분으로 하는 PET병과 같은 플라스틱병은 유리나 금속병 보다 내파괴성, 경량성, 투명성 등이 뛰어나기 때문에 사용량이 급증하고 있다. 그러나 사용 후 매립시 부패하지 않고 토양에 환원되지도 않아서 토양오염을 야기하고, 소각 시 부식성 가스와 유해물질을 생성하여 2차 오염을 발생시키므로, 플라스틱병의 재생(recycling) 문제에 대한 해결책이 전세계적으로 요구되고 있는 실정이다.
현재 일반적인 플라스틱병의 재생 방법으로는 머티어리얼 리사이클(material recycle)이 주로 사용되고 있다. 머티어리얼 리사이클(material recycle)은 동종 또는 별종 재료를 분별 후 용융 재생하는 방법으로, 비용 측면에서 최적의 공법이지만, 철저한 분별이 필요하다는 실무적인 과제가 있다.
머티어리얼 리사이클의 예로서 국제특허공개 WO 2003/097468호는 폴리에스터 폐자재를 파쇄한 후, 파쇄물을 알칼리수, 물 또는 산수로 세정함으로써 글리콜산계 중합체층을 제거하고 주원료 수지를 회수하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이러한 방법에 의해서 회수되는 폴리에스터 수지는 순도가 낮아 스테이플 및 성형품에 적용할 수는 있으나, 고순도를 요구하는 폴리에스터 장섬유 용도에는 적합지 않은 한계가 있다.
한편, 사용이 끝나서 회수된 플라스틱 병을 다시 용융하여 단섬유(스테이플사)화하는 시도가 이루어지고 있지만, 이러한 단순히 용융/성형하는 방법은 공정성 및 물성 저하와 색상 변색 및 염색성 불균일로 인하여 폴리에스터 장섬유(필라멘트사)에 사용하는 것이 불가능하다. 따라서 플라스틱병을 장섬유 제조용 칩으로 재생하기 위한 기술의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 본 발명이 속하는 기술 분야의 기술적 요구에 부응하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 폴리에스터 폐기물에 포함되어 있는 모든 종류의 이물질을 저비용, 저에너지로 분별하여 폴리에스터 파우더의 순도를 확보하고, 이를 용융 및 압출성형함으로써 양호한 품질의 장섬유를 생산하는데 사용할 수 있는 폴리에스터 장섬유 제조용 재생칩의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 폴리에스터 재생 칩을 이용하여 기능성 폴리에스터 이형단면 섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은
폴리에스터 폐자재로부터 금속재료, 라벨 및 캡을 분리하는 전처리 단계;
전처리된 폴리에스터 플레이크로부터 상이한 종류의 플라스틱 재료를 분류해 내는 1차 분별 단계;
상기 1차 분리된 폴리에스터 플레이크를 폴리에스터 파우더로 만든 후 상이한 종류의 플라스틱을 분리해내는 2차 분별하는 단계; 및
상기 2차 분리된 폴리에스터 파우더를 용융 및 성형하여 폴리에스터 재생칩을 수득하는 재생칩 성형 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 재생칩의 제조방법에 관한 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양상은 상기 폴리에스터 재생칩의 제조방법에 의하여 제조되는 폴리에스터 재생칩을 단독으로 사용하거나 신규 폴리에스터 칩과 혼합하여 재용융하는 단계; 및
상기 용융된 재료를 이형단면 방사구금을 이용하여 방사하는 단계를 포함하는 재생 폴리에스터 이형단면 섬유의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하여 제조되는 폴리에스터 재생칩은 원재료인 플라스틱 폐자재(예컨대, PET병)에 포함되어 있는 모든 종류의 이물질을 저비용, 저에너지로 분별하여 고순도로 제조가 가능하므로, 폴리에스터 장섬유 제조용으로 활용이 가능하고, 또한 플라스틱 패자재의 재활용으로 인하여 환경오염을 저감하는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 폴리에스터 재생칩의 제조방법의 흐름도이다.
도 2는 도 1의 본 발명의 일실시예의 폴리에스터 재생칩의 제조방법의 상세흐름도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일실시예에 의한 이형단면사 제조 과정에 사용되는 방사구금의 단면도이다.
이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 폴리에스터 재생칩의 제조방법의 개략흐름도이고, 도 2는 도 1의 폴리에스터 재생칩의 제조방법의 상세흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 폴리에스터 재생칩의 제조방법은 폴리에스터 폐자재로부터 금속재료, 라벨 및 캡을 분리한 후 폐자재를 분쇄하여 폴리에스터 플레이크를 제조하는 전처리 단계; 전처리된 폴리에스터 플레이크로부터 풍력 분별 및 비중차 분별에 의해서 상이한 종류의 플라스틱 재료를 분류해 내는 1차 분별 단계; 상기 1차 분리된 폴리에스터 플레이크를 폴리에스터 파우더로 만든 후 풍력 분별 및 비중차 분별에 의해서 상이한 종류의 플라스틱을 분리해내는 2차 분별 단계; 및 상기 2차 분리된 폴리에스터 파우더를 용융 및 성형하여 폴리에스터 재생칩을 수득하는 재생칩 성형 단계를 포함한다.
도 2를 참조하면, 전처리 공정에서는 분별 수집, 회수된 폴리에스터 폐자재(폐병) 베일(Bale)을 해포(Unpacking)하고(1), 상기 해포된 폴리에스터 폐자재로부터 금속 탐지기에 의해 금속물질을 제거한 후(2), 및 상기 금속물질이 제거된 폴리에스터 폐자재로부터 폴리에스터 이외의 상이한 재질의 라벨, 캡 등을 제거하여(3) 폴리에스터 폐자재 본체를 형성한다.
상기 폴리에스터 폐자재 베일에서 해체된 폴리에스터 폐자재에 포함된 각종 이물질 중에서도 철, 알루미늄 등의 금속 성분이 폴리에스터 재생칩을 구성하는데 방해 요소로 작용한다. 따라서 금속 탐지기를 사용하여 폴리에스터 폐자재에 포함된 철, 알루미늄 등의 금속 성분을 선별하여 제거한다(2). 상기와 같이 금속 성분이 제거된 폴리에스터 폐자재로부터 수작업 또는 기 공지된 기술에 의해 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 재질의 라벨 및 캡을 분리하여 제거한다(3).
상기와 같이 상이한 소재 재질의 라벨, 캡이 분리제거된 폴리에스터 폐자재 본체를 분쇄하여 일정한 크기의 폴리에스터 플레이크를 형성한다.
이어서 1차 분별 단계에서는 상기 폴리에스터 폐자재 본체를 습식 분쇄 및 건조하여 길이 3?30 ㎜의 폴리에스터 플레이크를 형성하고(4), 상기 폴리에스터 플레이크로부터 5?10 m/초의 풍력에 의해 라벨의 잔류물을 1차 풍력분별(5)하고, 및 상기 잔류물이 제거된 폴리에스터 플레이크의 이물 및 내용물 잔류물을 물로 세정하고 물보다 비중이 큰 이물질을 제거하며, 비중차 분별하여 물보다 비중이 작은 상이한 소재의 플라스틱을 1차 분리하는 1차 비중차 분별 공정(6)을 행한다.
구체적으로 상기와 같이 전처리된 폴리에스터 폐자재를 습식 분쇄 및 건조하여 길이 3?30 ㎜의 폴리에스터 플레이크를 형성하고, 상기 폴리에스터 플레이크에 대한 1차 분별을 실시한다.
1차 분별이 실시되는 폴리에스터 플레이크의 길이가 3 ㎜ 미만이면 상기 1차 분별 시 분리 제거 대상인 이물질 뿐만 아니라 유효성분인 폴리에스터 플레이크까지 함께 풍력에 의해 날아가서 제거될 우려가 있고, 폴리에스터 플레이크의 길이가 30 ㎜를 초과하면 상기 1차 분별 공정에서 폴리에스터 플레이크의 자체 중량 때문에 이물질의 제거까지 방해를 받을 수 있다.
상기 폴리에스터 플레이크로부터, 폴리에스터 폐자재의 라벨 등에 사용되고 있는 폴리에스터와는 상이한 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 등의 라벨 잔류물을 위시한 상이한 소재 및 이물질을 풍력에 의해 1차로 선별하여 제거한다.
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 상이한 소재 및 이물질을 1차 제거할 때 폴리에스터 플레이크에 가해지는 풍력을 적절하게 조절해야 한다. 이러한 1차 풍력 분별에 의해서 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 등의 상이한 소재의 라벨 잔류물을 99% 이상 제거할 수 있다.
이어서, 풍력 분별에서는 제거가 불가능한 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 캡 분쇄물을 제거하기 위해, 상기 폴리에스터 플레이크를 물로 세정하고, 비중차 분별기에 투입하여 물보다도 비중이 작은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 재질의 캡 분쇄물을 비중차 분별법에 의해서 분리 제거하고, 잔여 폴리에스터 플레이크를 회수 및 건조하여 1차 분별 세정된 폴리에스터 플레이크를 수득한다.
통상적인 폴리에스터 폐자재의 재생 방법에서는 상기와 같이 1차 분별 세정된 후에 즉시 펠릿화 공정을 거쳐 상이한 소재 및 이물질 함량이 수백 ppm 수준인 칩으로 재생한다. 이렇게 해서 수득되는 재생칩의 순도는 일반 폴리에스터 성형물이나 단섬유을 제조하기에는 적정한 수준의 순도이지만, 폴리에스터 장섬유를 생산하기에는 아직 그 순도 측면에서 매우 미흡하다. 장섬유의 특성 상 연속공정에서의 공정성이 확보되어야 하며, 그 품질 측면에서도 후가공성 특히 염색성이 확보되어야 하는 바, 1차 분별 세정된 폴리에스터 플레이크에 포함된 수백 ppm 정도의 상이한 소재 및 이물질은 중대한 결점으로 작용하여 공정성과 염색성 등을 현저하게 저하시킨다.
따라서, 본 발명에서는 1차 분별 세정된 폴리에스터 플레이크를 장섬유용으로 적합하게 하기 위해서 2차 분별 공정을 거쳐 상기 폴리에스터 플레이크의 순도를 더욱 향상시킨다.
이러한 2차 분별 공정에서는 상이한 소재의 플라스틱이 1차 분리된 폴리에스터 플레이크를 습식 분쇄 및 건조하여 길이 0.01?0.5 ㎜의 폴리에스터 파우더를 형성하고(7), 상기 폴리에스터 파우더로부터 1?2 m/초의 풍력에 의해 잔여 이물질을 2차 제거하는 2차 풍력 분별 단계를 거친다. 상기 잔여 이물질이 제거된 폴리에스터 파우더의 이물 및 내용물 잔류물을 물에 의해 세정하고 물보다 비중이 큰 이물질을 제거하며, 비중차 분별하여 물보다 비중이 작은 상이한 소재의 플라스틱을 2차 분리하는 2차 비중차 분별 단계를 거친다.
상기와 같이 1차 분별 세정된 폴리에스터 플레이크를 습식 분쇄 및 건조하여 길이 0.01?0.5 ㎜의 폴리에스터 파우더를 형성하고, 상기 폴리에스터 파우더에 대한 2차 분별을 실시한다.
2차 분별이 실시되는 폴리에스터 파우더의 길이가 0.01 ㎜ 미만이면 상기 2차 분별 시 분리 제거 대상인 이물질 뿐만 아니라 유효성분인 폴리에스터 파우더까지 함께 풍력에 의해 날아가서 제거되며, 폴리에스터 파우더의 길이가 0.5 ㎜를 초과하면 상기 2차 분별 공정에서 폴리에스터 파우더의 자체 중량 때문에 이물질의 제거까지 방해를 받게 된다.
상기 폴리에스터 파우더로부터, 폴리에스터 폐자재의 라벨 등에 사용되고 있는 폴리에스테르와는 상이한 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 등의 미세 라벨 잔류물을 위시한 상이한 소재 및 이물질을 풍력에 의해 2차로 선별하여 제거한다.
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 상이한 소재 및 이물질을 2차 제거할 때 폴리에스터 파우더에 가해지는 풍력을 1차 풍력 분별 공정보다 더 정밀하고 적절하게 조절해야 한다. 이러한 풍력 분별에 의해, 폴리에스터 파우더에 포함된 상이한 소재인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 재질의 라벨 잔류물의 함량을 10 ppm 이하로 저감할 수 있다.
이어서, 풍력 분별에서는 제거가 불가능한 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 미세 캡 분쇄물을 제거하기 위해, 상기 폴리에스터 파우더를 물로 세정하고, 비중차 분별기에 투입하여 물보다도 비중이 작은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 재질의 미세 캡 분쇄물을 비중차 분별법에 의해 분리 제거하고, 잔여 폴리에스터 파우더를 회수 및 건조하여 2차 분별 세정된 폴리에스터 파우더를 수득한다.
상기와 같이 2차 분별 세정된 폴리에스터 파우더는 상이한 소재 및 이물질의 함량이 10 ppm 이하 수준이므로, 용융 방사에 의해 폴리에스터 장섬유를 구성할 수 있을 정도의 순도를 지닌다.
끝으로 재생칩 성형 단계에서는 이러한 폴리에스터 파우더를 용융하고 펠릿 형태로 성형하여 폴리에스터 재생칩을 형성한다. 상기 상이한 소재의 플라스틱이 2차 분리된 폴리에스터 파우더를 용융하면서(10) 소광제인 이산화티타늄이 함유된 마스터 배치칩을 사이드 피딩하여(11) 이산화티타늄 함량이 30,000 ppm 이하, 바람직하게 50?30,000 ppm인 폴리에스터 용융물을 형성하고, 폴리에스터 용융물을 압출성형 및 냉각 고화하여 폴리에스터 재생수지를 형성한 후, 상기 폴리에스터 재생 수지를 펠릿 형태로 절단한다.
구체적으로, 상기와 같이 2차 분별 세정된 폴리에스터 파우더를 탈습 건조기를 이용하여 함수율 30ppm 이하 수준으로 건조한다. 상기 건조된 폴리에스터 파우더를 사이드 피더가 장착된 압출기에 투입하여 용융하고 압출성형하되, 빛을 산란시키는 소광제인 이산화티탄을 마스터 배치칩 형태로 상기 사이드 피더로 투입하여 상기 폴리에스터 파우더와 혼합하여 이산화티타늄 함량이 50~30,000 ppm인 폴리에스터 용융물을 형성한다. 그리고, 폴리에스터 용융물을 형성하기 위하여 폴리에스터 파우더와 혼합되는 마스터 배치칩은 이산화티탄 함량이 5?50 중량%가 되는 것이 좋다. 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 배치칩은 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 압출성형하고 냉각수조에서 냉각하여 재생수지를 형성하며, 상기 재생수지를 커터에 의해 펠릿 형상으로 절단함으로써, 장섬유로 성형 가능한 폴리에스터 재생칩을 제조한다. 다만, 최종 제품의 용도에 따라서 이산화티탄을 첨가하는 단계는 생략될 수도 있다.
본 발명의 다른 양상은 본 발명의 방법에 의해서 제조된 고순도의 폴리에스터 재생칩을 이용하여 재생 기능성 폴리에스터 이형단면 장섬유를 제조하는 방법에 관계한다.
본 발명의 방법에 의해서 폴리에스터 칩을 이용하여 장섬유를 제조하는 경우에는, 본 발명의 폴리에스터 재생칩의 제조방법에 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 폴리에스터 재생칩 성분의 함량이 50?100 중량%인 재생 기능성 폴리에스터 이형단면 장섬유를 제조할 수 있다.
폴리에스터 재생칩 성분의 함량이 50 중량% 미만인 재생 폴리에스터 장섬유를 제조하는 것은 기술적으로는 가능하지만, 폴리에스터 재생칩을 사용하여 자원을 재활용하는 의미가 반감된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따라 폴리에스터 이형 태섬사의 제조에 사용되는 방사 구금의 단면도이다. 방사 시에는 방사온도를 250℃~300℃, 더욱 바람직하게는 280℃~290℃로 설정하여 도 3a 및 도 3b에 도시된 방사구금을 사용하여 폴리에스터 기능성 이형단면사를 제조할 수 있다. 본 발명에 의해 제조된 이형단면사로 직/편물을 제조할 경우 필라멘트간 공극에 의한 보온성, 수분전이 채널에 의한 흡습성, 그리고 염색 후 이형단면에 의한 빛의 난반사 효과에 의해 심색성을 나타내게 된다.
이하에서 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예를 예시하기 위한 것으로, 본 발명이 이들 실시예로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
실시예 1
1. 분별수집 회수된 PET병 베일을 해포하여 PET병을 분산시켰다.
2, 상기 PET병에서 금속 탐지기를 이용하여 금속 물질을 제거하였다.
3. 금속 물질이 제거된 PET병으로부터 라벨, 캡 등의 상이한 소재를 수작업으로 제거하여 전처리를 완료하였다.
4. 상기 전처리된 PET병을 습식 분쇄기로 분쇄하여 평균길이 5 ㎜의 폴리에스터 플레이크를 형성하였다.
5. 상기 폴리에스터 플레이크로부터 풍력 분별기에서 가해지는 5 m/초의 풍력에 의해 라벨, 캡 등의 상이한 소재 및 이물질을 분리 제거하였다.
6. 상기 상이한 소재 및 이물질이 분리제거된 폴리에스터 플레이크를 공업 용수로 세정하고, 비중 분별기로 비중차 분리를 실시하여 물보다 비중이 작은 상이한 소재 및 이물질을 분리하고, 세정 및 건조하여 1차 분별을 완료하였다.
7. 상기 1차 분별된 폴리에스터 플레이크를 습식 분쇄기로 분쇄하여 평균길이 0.1 ㎜의 폴리에스터 파우더를 형성하였다.
8. 상기 폴리에스터 파우더로부터 풍력 분별기에서 가해지는 1.5 m/초의 풍력에 의해 남아 있는 상이한 소재 및 이물질을 분리 제거하였다.
9. 상기 상이한 소재 및 이물질이 분리제거된 폴리에스터 파우더를 공업 용수로 세정하고, 비중 분별기로 비중차 분리를 실시하여 물보다 비중이 작은 상이한 소재 및 이물질을 분리하고, 세정 및 건조하여 2차 분별을 완료하였다.
10. 상기 2차 분별된 폴리에스터 파우더를 압출기에서 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 3a에 도시된 C형 단면 방사구금을 이용하되, 냉각지연부는 방사구금 직하에서 설치하여 그 길이를 50mm로 조정하였다. 또한 취출면과 필라멘트간의 최대거리가 30mm가 되도록 조정하였다. 0.50m/s, 온도 20℃의 냉풍을 통과 후 제 1롤러와 제 2롤러 사이에서 연신시키고, 방사속도 4,500m/분에서 권취하여, 용융방사된 재생폴리에스터 이형단면사를 제조하였다.
실시예 2
2차 분별된 폴리에스터 파우더를 압출기에서 295℃로 용융하고, 압출기의 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 형성하고, 폴리에스터 재생칩을 도 3a에 도시된 C형 단면 방사구금을 이용하여 4,000 m/분의 속도로 방사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 재생 폴리에스터 이형단면사를 제조하였다.
실시예 3
2차 분별된 폴리에스터 파우더를 압출기에서 295℃로 용융하고, 압출기의 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 형성하고, 폴리에스터 재생칩을 도 3a에 도시한 C형 단면 방사구금을 이용하여 4,000 m/분의 속도로 방사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 재생 폴리에스터 이형단면사를 제조하였다.
비교예 1
1. 분별수집 회수된 PET병 베일을 해포하여 PET병을 분산시켰다.
2, 상기 PET병에서 금속 탐지기를 이용하여 금속 물질을 제거하였다.
3. 금속 물질이 제거된 PET병으로부터 라벨, 캡 등의 상이한 소재를 수작업으로 제거하여 전처리를 완료하였다.
4. 상기 전처리된 PET병을 습식 분쇄기로 분쇄하여 평균길이 10 ㎜의 폴리에스터 플레이크를 형성하였다.
5. 상기 폴리에스터 플레이크로부터 풍력 분별기에서 가해지는 7 m/초의 풍력에 의해 라벨, 캡 등의 상이한 소재 및 이물질을 분리 제거하였다.
6. 상기 상이한 소재 및 이물질이 분리제거된 폴리에스터 플레이크를 공업 용수로 세정하고, 비중 분별기로 비중차 분리를 실시하여 물보다 비중이 작은 상이한 소재 및 이물질을 분리하고, 세정 및 건조하여 분별을 완료하였다.
7. 상기 분별된 폴리에스터 플레이크를 압출기에서 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 도 3a에 도시된 C형 단면 방사구금을 이용하되, 냉각지연부는 방사구금 직하에 설치하여 그 길이를 50mm로 조정하였다. 또한 취출면과 필라멘트간의 최대거리가 30mm가 되도록 조정하였다. 0.50m/s, 온도 20℃의 냉풍을 통과 후 제 1롤러와 제 2롤러 사이에서 연신시키고, 방사속도 4,500m/분에서 권취하여, 용융방사된 재생폴리에스터 이형단면사를 제조하였다.
비교예 2
분별된 폴리에스터 플레이크를 압출기에서 295℃로 용융하고, 압출기의 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 형성하고, 폴리에스터 재생칩을 도 3a에 도시한 C형 단면 방사구금을 이용하여 4,000 m/분의 속도로 방사한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하여 재생폴리에스터 이형단면사를 제조하였다.
비교예 3
분별된 폴리에스터 플레이크를 압출기에서 295℃로 용융하고, 압출기의 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 형성하고, 폴리에스터 재생칩을 도 3a에 도시된 C형 단면 방사구금을 이용하여 4,000 m/분의 속도로 방사한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하여 재생폴리에스터 이형단면사를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에스터 재생칩 및 재생 폴리에스터 장섬유에 대한 물성 및 공정성 평가를 다음과 같은 방법으로 실시하여, 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
1. 폴리에스터 재생칩의 Color L, b치 : Gardener사의 Color-view를 이용하여 KS A 0067 색상 규격으로 평가하여 재생칩의 Color L치 및 Color b치를 측정하였다. 폴리리에스테르 재생칩의 점도는 페놀과 1,1,2,2-테트라클로로에탄을 6:4의 부피비로 혼합한 혼합용매에 재생칩을 넣고, 90℃, 20분간 처리하여 0.4% 농도의 용액을 제조한 후, 30도 온도 하에서 Kenon 사의 Voscometer를 이용하여 측정하였다
2. 재생 폴리에스터 장섬유의 강신도 : Instron사의 Instron 5565를 이용하여 KS K 0412 규격으로 평가하여 재생폴리에스터 장섬유의 강신도를 측정하였다.
3. 방사조업성 : 4엔드(End) 방사기를 48시간 동안 가동하여 권량 기준 4kg으로 하여 전체 생산량에 대한 만관량의 비율을 측정하였다.
4. 가연조업성 : 12추 가연기를 48시간 동안 가동하여 권량기준 3kg으로 하여 전체 생산량에 대한 만관량의 비율을 측정하였다.
5. 케이크 외관은 1차 육안 확인 후, 전추 니팅(Knitting) 샘플을 제작하여 2차적으로 육안 확인 및 터치로 평가하였다.
6. 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.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
재생
PET
펠릿		 점도 0.663 0.654 0.649 0.611 0.601 0.595
Color L 62.1 82.1 81.3 52.5 70.5 71.3
Color b 6.2 4.4 4.6 10.4 8.7 8.5
재생
PET
장섬유		 방사온도
(℃)		 295 295 295 295 295 295
방사속도
(m/분)		 4,500 4,000 4,000 4,500 4,000 4,000
Den/Fila 50/36 50/36 50/36 50/36 50/36 50/36
강도(g/d) 4.6 4.5 4.5 4.0 3.7 3.8
신도(%) 46 43 47 41 39 38
단면형태 C C C C C C
방사조업성
(만관율,%)		 99 98 98 85 67 53
케이크 외관 양호 양호 양호 모우
발생		 모우
발생		 모우
발생
가연조업성
(만관율,%)		 97 97 97 75 53 40
염색성
(M율, %)		 99 99 99 83 62 75
상기 표의 결과를 통해서 확인되는 바와 같이, 실시예의 폴리에스터 재생칩 및 재생폴리에스터 장섬유가 비교예의 폴리에스터 재생칩 및 재생폴리에스터 장섬유에 비하여 각종 물성, 공정성 및 염색성이 탁월한 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 자명하므로, 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 폴리에스터 폐자재로부터 금속재료, 라벨 및 캡을 분리하는 전처리 단계;
    전처리된 폴리에스터 플레이크로부터 상이한 종류의 플라스틱 재료를 분류해 내는 1차 분별 단계;
    상기 1차 분리된 폴리에스터 플레이크를 폴리에스터 파우더로 만든 후 상이한 종류의 플라스틱을 분리해내는 2차 분별하는 단계; 및
    상기 2차 분리된 폴리에스터 파우더를 용융 및 성형하여 폴리에스터 재생칩을 수득하는 재생칩 성형 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 재생칩의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 1차 분별 단계는
    폴리에스터 폐자재로부터 금속물질을 제거하는 단계;
    상기 폐자재로부터 라벨 및 캡을 제거하는 단계;
    폴리에스터 플레이크를 형성하기 위하여 상기 폐자재를 습식 분쇄 및 건조하는 1차 습식분쇄 단계;
    상기 폴리에스터 플레이크로부터 풍력에 의해 잔류물을 제거하는 1 차 풍력 분별 단계;
    상기 잔류물이 제거된 폴리에스터 플레이크를 물로 세정한 후 비중차 분별하여 상이한 소재의 이물질을 제거하는 1차 비중차 분별 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 재생칩의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 폴리에스터 플레이크를 형성하는 단계는 폴리에스터를 3 내지 30 mm의 폴리에스터 플레이크로 형성하는 단계임을 특징으로 하는 폴리에스터 재생칩의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 2차 분별 단계는
    폴리에스터 파우더를 형성하기 위해서 상기 1차 분별 단계를 거쳐 분리된 폴리에스터 플레이크를 습식분쇄 및 건조하는 단계;
    상기 폴리에스터 파우더로부터 풍력에 의해서 잔여 이물질을 제거하는 2차 풍력 분별 단계; 및
    상기 폴리에스터 파우더를 물로 세정후 비중차 분별하여 물 보다 비중이 작은 상이한 소재의 플라스틱을 분리하는 2차 비중차 분별 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 재생칩의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 습식분쇄 및 건조 단계는 폴리에스터 플레이크를 길이 0.01?0.5 ㎜의 폴리에스터 파우더로 형성하는 단계임을 특징으로 하는 폴리에스터 재생칩의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 재생칩 성형 단계는
    2차 분별된 폴리에스터 파우더를 이산화티타늄(TiO2)이 함유된 마스터 배치칩을 사이드 피딩하여 이산화티타늄 함량이 50~30,000 ppm인 폴리에스터 용융물을 형성하는 단계;
    상기 폴리에스터 용융물을 압출성형 및 냉각고화하여 폴리에스터 재생수지를 형성하는 단계; 및
    상기 폴리에스터 재생수지를 펠릿 형태로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 재생칩의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 마스터 배치칩은 이산화티타늄 함량이 5?50 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리에스터 재생칩의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 풍력 분별 단계는 5?10 m/초의 기류를 가하여 행해지고, 상기 2차 풍력 분별 단계는 1?2 m/초의 기류를 가하여 행해지는 것을 특징으로 하는 폴리에스터 재생칩의 제조방법.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항의 방법에 의해서 제조된 폴리에스터 재생칩을 단독으로 사용하거나 신규 폴리에스터 칩과 혼합하여 재용융하는 단계; 및
    상기 용융된 재료를 이형단면 방사구금을 이용하여 방사하는 단계를 포함하는 재생 폴리에스터 이형단면 섬유의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 폴리에스터 재생칩 성분의 함량이 50?100 중량%가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 재생 폴리에스터 이형단면 섬유의 제조방법.
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