KR20220032153A - 강신도가 우수한 재생폴리에스테르 가연복합사의 제조방법 - Google Patents

강신도가 우수한 재생폴리에스테르 가연복합사의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐플라스틱병의 재활용한 재생폴리에스테르 필라멘트를 사용하여 사가공을 통해 인장강도 및 신도가 우수한 가연복합사를 제공하는 방법에 관한 것으로서 본 발명에 의해 신도가 일반 DTY보다 높은 복합가공사를 제공할 수 있으며, 이는 기존 의류용 및 생활용 섬유소재에 사용이 가능하며 특히 신도가 일반 DTY보다 높기 때문에 신축성이 요구되는 스포츠웨어, 요가복 등에 사용이 가능하다.

Description

강신도가 우수한 재생폴리에스테르 가연복합사의 제조방법{Process Of Producing Recycled―Polyester DTY Yarn Having Excellent Strength And Elongation}
본 발명은 폐플라스틱병의 재활용한 재생폴리에스테르 필라멘트를 사용하여 사가공을 통해 인장강도 및 신도가 우수한 가연복합사를 제공하는 방법에 관한 것이다.
생활의 편리함을 위해 사용되어오던 플라스틱 제품이 현재는 환경파괴의 주범이 되어고 있는데, PET병을 포함한 플라스틱은 오늘날 우리가 생산하는 쓰레기의 12%를 차지하고 있으며 곳곳에 버려진 쓰레기들로 인해 바다 위를 떠다니는 플라스틱 섬이 있으며 우리나라의 경우도 플라스틱을 필리핀으로 불법으로 입항시켰다가 다시 되돌아 온 사례가 있으며 2018년 중국의 폐플라스틱 수입금지 여파로 전 세계가 폐플라스틱 대란을 겪으며 플라스틱 사용에 대한 경각심이 확대되고 있는 실정이다.
세계 플라스틱 생산량은 지난 10년간 42% 증가해 2017년 3억4천800만 톤을 기록했고 버려진 플라스틱의 양은 2016년 기준 약2억4천200만 톤에 이르며, 플라스틱이 지구환경을 위협하는 주된 쓰레기로 인식되면서 2015년부터 국제적으로 플라스틱 사용량의 제한 또는 생산 중단 등의 강력한 법적 환경 규제를 하는 곳이 늘어나고 있으며 우리나라도 플라스틱 사용의 제한의 범위를 점차 늘어가고 있는 상황이다.
우리나라의 경우, '자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률 제 10조'에 의거하여 식품접객업소, 대형마트 등에서 1회용품의 사용을 금지하고 있으며 도ㅇ소매업의 경우 1회용 봉투, 소핑백 등의 무상제공금지를 하고 있다. 법적 제한 뿐 만 아니라 장바구니, 텀블러 사용 등 국민 스스로가 1회용 사용을 줄이고자 움직임이 확대되고 있다.
이에 부응하여 세계적 섬유패션 산업은 환경적인 문제를 적극 해결하고자 '재활용 플랫폼'의 일환으로 폐플라스틱을 섬유로 재가공하여 의류 및 기타 섬유제품으로 개발, 생산, 판매하고자 하며, 친환경에 관심과 수요가 늘어나면 국제 인증을 만들어 지속적으로 관리할 수 있도록 하고 있다.
유럽과 미국을 중심으로 한 섬유시장에서는 글로벌 친환경 기준에 적합한 제품 생산을 요구하고 있으며 '아디다스', '나이키', '자라', '갭', ' 콜롬비아' 등의 세계적인 브랜드를 중심으로 재생폴리에스테르(Recycled Polyester) 제품의 사용량을 점차 늘려가고 있는 추세이나, 현재 필라멘트상태 또는 단섬유상태로만 사용을 하고 있어 다양한 제품으로의 용도전개가 어려운 실정이다. 또한, 사가공에 의해 가연복합사를 제조하는데 있어서도 재생폴리에스테르 표면의 까끌까끌한 거친 성질로 인해 가연복합사의 벌키성 및 유연성을 발휘하기 어려워 커버링사로만 활용하고 있는 실정이다.
대한민국공개특허제10-2011-0116457호(2011년10월26일 공개) 대한민국공개특허제10-2015-0134642호(2015년12월02일 공개)
그러므로 본 발명에서는 재생폴리에스테르 표면의 까끌까끌한 거친 성질로 인해 가연복합사의 벌키성 및 유연성을 발휘하기 어려워 커버링사로만 활용하고 있는 실정을 극복하여 강신도가 일반 DTY보다 높아 신축성이 요구되는 스포츠웨어, 요가복 등에 사용이 가능한 재생폴리에스테르 100% 가연복합사를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 재생폴리에스테르 필라멘트를 제1피드롤러에 통과시키고 240 ~ 270℃의 제1차히터에서 열처리한 후, 석션쿨링존을 통과한 후, 디스크형가연장치로 가연방향을 Z방향으로 가연 후 해연하면서 제2피드롤러를 통과시키면서 연신비 1.65~1.75로 연신한 후, 공기압력 1.10~1.30 kg/㎠로 교락한 후, 160 ~ 170℃의 제2차히터에서 열처리한 후, 오일을 0.3~0.5%로 처리하여 사속 650∼750m/min으로 권취하는 것을 특징으로 하는 강신도가 우수한 재생폴리에스테르 가연복합사의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 폐플라스틱병의 재활용한 재생폴리에스테르 필라멘트를 사용하여 사가공을 통해 인장강도 및 신도가 우수한 가연복합사를 제공하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 원사로 사용되는 재생폴리에스테르 필라멘트는 폐플라스틱병의 재활용한 재생폴리에스테르 필라멘트로서 폐PET 필름 또는 폐PET병을 분쇄, 용융하여 만든 재생폴리에스테르펠렛을 용융방사한 재생폴리에스테르 필라멘트를 사용한다. 주로 효성, 코오롱, 휴비스, SM티케이케미칼 등의 화섬업체에서 생산되는 재생폴리에스테르 필라멘트는 일본, 대만에서 재생폴리에스테르펠렛을 수입하여 용융방사하여 사용하고 있다. 현재 우리나라에서는 의류용(장섬유) 재생폴리에스테르펠렛을 만들고 있지 않기 때문이다.
보다 바람직하기로는 고순도인 재생폴리에스테르펠렛을 이용한 용융방사 된 재생폴리에스테르 필라멘트를 사용하는 것이 강도 및 신도, 균제도 향상에 바람직하다. 본 발명에서 사용하시는 재생폴리에스테르 필라멘트의 중국(제조사)에서 방사된 POY 125/72를 사용한다. 상기 재생폴리에스테르 POY사는 많은 공급이 가능하며 낮은 단가로 제품 생산이 가능하고 최신 방사 설비로 인해 재생폴리에스테르 필라멘트의 균제도 좋으며 가연시 강도 및 신도 향상에 적합하다.
본 발명의 가연복합사는 우선, 상기 원사인 재생폴리에스테르 필라멘트를 제1피드롤러에 통과시키고 240 ~ 270℃의 제1차히터에서 열처리한 후, 석션쿨링존을 통과한 후 디스크형가연장치로 가연방향을 Z방향으로 가연 후 해연하면서 제2피드롤러를 통과시키면서 연신비 1.65~1.75로 연신한다.
상기 제1차히터에서 열처리 및 가연에 의해 재생폴리에스테르의 벌키성을 부여한다. 제1히터온도가 240℃미만일 경우에는 가연사의 벌키성이 떨어지며, 270℃초과일 경우에는 미해연이 발생되어 가연사의 균제도가 저하하거나 융착이 발생하는 문제점이 발생될 수 있다.
본 발명에 사용된 가연장치는 TMT 384추 ATF-1500 장치로서 개별 장력조절이 가능하며 히터는 non-touch 방식으로 열판과 필라멘트가 간접접촉하여 열 세팅을 함으로써 열이 고루 전달되고 열에 의한 손상을 줄여 가연성을 높여준다. 또한 석션쿨링존으로 바로 연결되면서 필라멘트의 외부 손상을 줄여주고 열고정에 의한 필라멘트의 가연성을 증가하여 가연 진행시 벌키성을 주는데 용이하다.
또한 종래의 가연사의 오일함량에 비해 낮은 오일함량에도 불구하고 우수한 강도와 신도를 유지함으로써 제직이나 편직시 생산성이 우수하다. 또한 권취량을 설정후 프로그램에 입력하면 목표 권취량에 도달하면 자동으로 권취를 종료하고 배출하며 다음 권취를 진행할 수 있다.
상기 가연을 행한 후 제2피드롤러를 통과시키는데, 제1피드롤러와 제2피드롤러의 속도차를 이용하여 필라멘트를 연신하게 된다. 이때 연신비는 1.65~1.75배인 것이 바람직한데, 연신비가 1.65배보다 적으면 미해연이 발생되어 가연사의 균제도가 떨어지며, 1.75배 초과일 경우에는 사가공 단계에서 사절단 등의 작업성이 떨어지거나 제직준비 및 제직단계에서의 작업성 저하 등의 문제점을 야기시킨다.
상기 연신후 인터레이스노즐에서 교락하고 오일을 0.3~0.5%처리하여 사속 650∼750m/min으로 권취롤러로 권취하여 본 발명의 가연복합사를 완성하게 되는데, 상기 제2피드롤러를 통과한 필라멘트는 집속성 향상을 위하여 교락을 한 후, 160 ~ 170℃의 제2차히터에서 열처리한 후, 권취된다. 교락시 공기압력은 1.10~1.30 kg/㎠가 바람직한데, 압력이 1.30 kg/㎠초과일 경우, 제직후에 원단 표면에 인터레이스 자국이 발생할 수 있으며 염색가공후에도 일부 인터레이스 자국이 생기는 단점이 있었으며, 1.1 kg/㎠미만일 경우 제직시에 위단발생 및 해사성이 약간 떨어져서 제직불량 및 위단 발생의 문제점이 발생될 수 있다.
상기 제2피드롤러와와 제2A피드롤러사이의 오버피드율은 1.6~1.8%인 것이 바람직한데, 오버피드율 1.6%미만에서는 중간에 있는 교락시 교락이 굵어져 제직시 인터레이스 자국이 많이 발생하는 문제점이 발생하며, 1.8%초과시는 벌키성이 낮아지는 문제점이 발생한다.
본 발명에서는 교락후 160 ~ 170℃의 제2차히터에서 열처리하여 가연에 의한 벌기성을 유지할 수 있는 교락을 고정하게 되는데, 제2차열처리온도가 160℃미만에서는 교락이 쉽게 풀어지는 문제점이 발생하며, 170℃초과시는 신도가 낮아지는 문제점이 발생한다.
이렇게 본 발명의 가연복합사에서 가장 중요한 것은 인장강도 및 신도인데, 원사인 재생폴리에스테르 필라멘트의 순도로 인해 펠렛내의 미세한 잔류 이물질이 방사성저하의 원인이 될 수 있고 방사 후 가공사 제조시에도 영향을 미쳐 복합가공사의 인장강도 및 신도가 저하될 수 있으므로 상기와 같이 사가공조건을 엄수하여야 한다.
이렇게 본 발명에 의하면, 섬도 75d/36~72fila, 강도 4.00~4.70gf/d, 신도 20~25%인 물리적 특성이 우수한 재생폴리에스테르 가연복합사가 제공된다.
그러므로 본 발명에 의하면 신도가 일반 DTY보다 높은 복합가공사를 제공할 수 있으며, 이는 기존 의류용 및 생활용 섬유소재에 사용이 가능하며 특히 신도가 일반 DTY보다 높기 때문에 신축성이 요구되는 스포츠웨어, 요가복 등에 사용이 가능하다. 특히, 재생폴리에스테르 100% 가연복합사로 기능성 섬유와의 복합을 통한 ITY가공사로 활용이 가능하기 때문에 용도의 확대가 가능하며, 75D에서부터 태섬도 데니어로의 복합 가공이 가능하므로 여름용 의류에서 겨울용 의류까지 사용의 범위가 넓다.
도 1은 본 발명의 재생폴리에스테르 가연복합사의 제조공정의 모식도이며,
도 2는 본 발명의 재생폴리에스테르 가연복합사의 측면현미경사진이며,
도 3 및 도 4는 본 발명의 재생폴리에스테르 가연복합사의 물성시험성적서이다.
다음의 실시예에서는 본 발명의 재생폴리에스테르 가연복합사를 제조하는 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
표 1의 물성을 가진 재생폴리에스테르 필라멘트(중국산 YIZHENG)POY 125/72를 표 2의 조건에 따라 제1피드롤러에 통과시키고 제1차히터에서 열처리한 후, 원형 형태의 PU 디스크로 이루어진 가연장치로 가연하면서 제2피드롤러를 통과시키면서 연신한 후 교락하고 제2차열처리한 후 오일처리하여 사속 700m/분으로 권취하여 표 3의 물성을 가지는 가연복합사(도 3, 도 4의 ＃1)를 완성하였다.
물리적 특성
섬도(d) 강도(gf/d) 신도(%)
122.8 2.5 133.17

구 분		 사가공 공정조건
연신비
(D/R)		 제1히터온도(℃) yarn speed (m/min) 오버피드율
(%)		 인터레이스압력
(kg/㎠ )		 제2히터온도(℃)
실시예 1 1.68 260 700 1.7 1.1 165
복합가연사 물리적 특성
섬도
(d/f)		 강도
(N)		 신도
(%)
75/72 3.4 23.7
[비교예 1]
표 4의 물성을 가진 일반폴리에스테르 필라멘트(국내산, 효성) POY 125de를 표 5의 조건에 따라 제1피드롤러에 통과시키고 제1차히터에서 열처리한 후, 원형 형태의 PU 디스크로 이루어진 가연장치로 가연하면서 제2피드롤러를 통과시키면서 연신한 후 교락하고 제2차열처리한 후 오일처리하여 사속 700m/분으로 권취하여 표 6의 물성을 가지는 가연복합사(도 3, 도 4의 ＃2)를 완성하였다.
물리적 특성
섬도(d) 강도(gf/d) 신도(%)
125.5 2.84 133.5

구 분		 사가공 공정조건
연신비
(D/R)		 제1히터온도(℃) yarn speed (m/min) 오버피드율
(%)		 인터레이스압력
(kg/cm2 )		 제2히터온도(℃)
실시예 1 1.68 260 700 1.7 1.1 165
복합가연사 물리적 특성
섬도
(d/f)		 강도
(N)		 신도
(%)
75/72 3.49 19.7
- 물성평가 결과
; 사 인장강도를 비교해 보면 도 3에서 확인할 수 있듯이 실시예 1의 DTY 75/72가 3.40N을 나타냈으며 비교예 1의 일반 DTY 75/72의 강도가 3.49N로 비슷한 강도를 보이고 있음.
; 인장신도는 도 4에서 확인할 수 있듯이 실시예 1의 REC-DTY 75/72가 23.7%을 나타냈으며 일반 DTY 75/72의 신도 19.7%에 비해 높은 것으로 나타났음.
1 : 리사이클 필라멘트 2 : 크릴파이프
3 : 제1피드롤러 4 : 제1차히터
5 : 석션쿨링존 6 : DISC형 가연장치
7 : 제2피드롤러 8 : 인터레이스노즐
9 : 제2A피드롤러) 10 : 제2차히터
11 : 제3피드롤러 12 : 오일링롤러
13 : 권취롤러 14 : 리사이클 DTY 가연복합사

Claims (3)

  1. 재생폴리에스테르 필라멘트를 제1피드롤러에 통과시키고 240 ~ 270℃의 제1차히터에서 열처리한 후, 석션쿨링존을 통과한 후, 디스크형가연장치로 가연방향을 Z방향으로 가연 후 해연하면서 제2피드롤러를 통과시키면서 연신비 1.65~1.75로 연신한 후, 공기압력 1.10~1.30 kg/㎠로 교락한 후, 160 ~ 170℃의 제2차히터에서 열처리한 후, 오일을 0.3~0.5%로 처리하여 사속 650∼750m/min으로 권취하는 것을 특징으로 하는 강신도가 우수한 재생폴리에스테르 가연복합사의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2피드롤러와 제2A피드롤러사이의 오버피드율이 1.6~1.8%인 것을 특징으로 하는 강신도가 우수한 재생폴리에스테르 가연복합사의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가연복합사는 섬도 75d/36~72fila, 강도 4.00~4.70gf/d, 신도 20~25%인 것을 특징으로 하는 강신도가 우수한 재생폴리에스테르 가연복합사의 제조방법.
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