KR20220062198A - 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재생 폴리에스테르 섬유의 제조방법에 있어서, 폐폴리에스테르를 용융하는 용융단계; 상기 용융된 폴리에스테르를 메쉬 필터(mesh filter)로 여과하는 제1 여과단계; 여과된 폴리에스테르를 캔들 필터(candle filter)로 2차 여과하는 제2 여과단계; 및, 2차 여과된 폴리에스테르를 방사하여 섬유화하는 섬유화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제사성이 우수한 재생 폴리에스테르 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 및 이의 제조방법에 관한 것으로 폐폴리에스테르 수지의 점도를 제어하여 멜트블로운 부직포 제조에 적합한 재생 폴리에스테르 수지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트계(polyethylene terephtalate)를 시작되는 폴리에스테르 (polyester)는 우수한 역학적 특성, 내열성, 성형성, 내약품성을 가지고 있어 섬유, 필름(film),보틀(Bottle) 성형품등의 분야에 있어서 폭넓은 용도에 사용되고 있다. 이러한 폴리에스테르(polyester)제품은 사용 후에 폐기처분되고 있지만, 소각처분을 하면 연소시 유해가스의 발생과 고열에 의한 소각로의 손상(부식)의 원인이 되는 문제가 발생한다. 또 소각하지 않고 폐기하는 경우는 부패분해하지 않기 때문에 흙속이나, 수중에 영구적으로 남아 토양의 산성화를 야기하는 오염원으로 작용을 하여 많은 문제가 되어 왔다.
유럽연합에서는 환경보전과 화학자원의 재활용을 위하여 자동차 산업의 재활용 비율 기준을 현재 75% 수준에서 2015년 95% 목표로 강화하고 있어 자동차 내장부품 소재의 재활용에 대한 기술 개발이 많이 이루워지고 있다.
종래에는 폐폴리에스테르를 재활용하는 방법으로 에틸렌글리콜을 이용하여 해중합을 통해 폐폴리에스테르를 글리콜리시스하여 올리고머를 제조하는 방법이 미국특허 US 4,078,143 과 영국 특허 610,136 에 소개되어 있으며, 생성된 올리고머를 중합하는 방법이 독일 특허 1,151,939 와 유럽특허 174,062에 소개되어 있지만, 이러한 기술은 폐폴리에스테르를 글리콜리시스하는 과정에서 발생하는 디에틸렌글리콜 성분에 대한 제어 기술과 올리고머의 변색을 억제하는 기술이 부족하기 때문에 높은 품질의 섬유 제품을 제조하지 못한다는 단점이 있다.
또한, 미국 특허 US 5,266,601 에서는 에틸렌글리콜을 이용하여 폐폴리에스테르를 글리콜리시스하여 올리고머를 제조한 후, 1,4-부탄디올과 에스테르 교환반응하여 얻은 1,4-부틸렌계 폴리에스테르 올리고머를 중합하여 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 제조하는 방법이 소개되어 있으나, 올리고머 제조공정에서 발생하는 변색을 억제하는 기술이 없기 때문에 유색의 사출 성형물에만 적용이 가능하다는 단점이 있다.
또한, 미국 특허 US 7,297,721에서는 순수 원료인 테레프탈 산, 이소프탈산과 에틸렌글리콜을 이용하여 폐폴리에스테르를 해중합하여 재활용 폴리에스테르를 중합하는 방법이 소개되어 있으나, 화학재생 공정시 순수 원료의 사용량이 20~30%로 높으며 해중합 공정시 온도가 240℃ ~ 270℃의 고온으로 에너지 소비량이 많은 단점이 있다.
또한, 상기와 같이 해중합을 통해 폐폴리에스테르를 재활용하는 방법은 재생 폴리에스테르의 물성이 우수하지만 폴리에스테르를 재활용에 따른 비용이 높고 공정간의 긴 시간이 필요하여 점점 증가하는 폐폴리에스테르를 모두 처리하기 힘든 문제가 있었다.
폐폴리에스테르를 빠르게 재활용하는 방법으로 폐폴리에스테르를 단순 압출하여 폴리에스테르 칩을 제조하여 재활용하는 물질 재생 방법이 상업화 되었지만 이러한 방법은 단순 압출로 사용범위가 제한되어 제품화 필요한 물성을 갖는 재생 폴리에스테르 수지를 얻기 힘든 문제점이 있었다.
본 발명의 상기와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 폐폴리에스테르를 수분과 열안정제를 첨가하여 고유점도를 조절하여 멜트블로운 부직포용으로 적합한 재생 폴리에스테르 수지 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 재생 폴리에스테르 수지 제조방법은 재생 폴리에스테르 수지의 고유점도를 조절하여 다양한 용도의 재생 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있는 재생 폴리에스테르 수지 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 제조방법에 있어서, 폐폴리에스테르를 분쇄한 후, 압축기(Extruder)에서 용융하는 용융단계; 용융된 폐폴리에스테르 수지에 수분과 열안정제을 투입하는 투입단계; 재생 폴리에스테르 수지를 토출 및 절단하는 플레이크 형성단계를 포함하되, 상기 압축기는 In-line 점도계와 연동되고, 상기 In-line 점도계는 진공 vent 시스템과 연동되어 압출기 내부의 폴리에스테르의 점도를 측정 및 진공 vent량을 제어하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 폐폴리에스테르는 PET병 제조 중에 발생되는 폐폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 수분은 3000~7000ppm, 열안정제는 50~200ppm 첨가되는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 제조방법을 제공한다.
또한, 상기의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지를 제공한다.
또한, 상기 재생 폴리에스테르 수지의 고유점도(IV)는 0.4~0.6인 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지를 제공한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 재생 폴리에스테르 수지 제조방법은 폐폴리에스테르를 수분과 열안정제를 첨가하여 고유점도를 조절하여 멜트블로운 부직포용으로 적합한 재생 폴리에스테르 수지 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 재생 폴리에스테르 수지의 고유점도를 조절하여 다양한 용도의 재생 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지의 공정개념도를 나타낸 공정도이다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지의 공정개념도를 나타낸 공정도이다.
본 발명은 폐폴리에스테르를 이용하여 멜트블로운 부직포용으로 적합한 고유점도 0.4~0.6을 갖는 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 재생 폴리에스테르 수지 제조방법은 용융단계, 투입단계, 플레이크 형성단계를 포함하는 제조방법이다.
상기 용융단계는 도 1에서와 같이 폐폴리에스테르를 분쇄한 후, 압축기(Extruder)에서 용융하는 단계이다.
본 발명에서 사용되는 폐폴리에스테르는 폐섬유, 폐필름이나, 폐보틀 등 폴리에스테르로 제조되는 것은 어느 것이나 사용할 수 있으나, 작업공정성 및 작업편의성을 위해 PET병 제조 중에 발생되는 폐폴리에스테르인 것이 바람직할 것이다.
상기 폐폴리에스테르는 수거 후 폐폴리에스테르에서 금속성분, 상이한 성분의 합성수지 등을 제거하고 분쇄기 등을 이용하여 1~20㎜의 플레이크(flake)형상으로 분쇄한 후 압출기(100)의 호퍼(110)에 투입하여야 할 것이다.
상기 투입단계는 재생 폴리에스테르 수지의 고유점도 조절을 위해 용융된 폐폴리에스테르 수지에 수분과 열안정제을 투입하는 단계이다.
상기 용융단계는 지속적으로 폐폴리에스테르가 투입되는 것으로 상기 투입단계는 공정시간을 단축하기 위해 상기 용융단계와 동시에 실시되는 것이 바람직한 것으로 수분과 열안정제는 압출기의 호퍼(110)로 투입된다.
상기 플레이크 형성단계는 재생 폴리에스테르 수지를 토출 및 절단하는 단계로 압출기에서 토출되면서 바로 커터(130)에 플레이크로 형성된다.
상기와 같이 제조되는 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 제조방법은 재생 폴리에스테르 수지의 고유점도 조절을 위해 상기 압축기(100)는 In-line 점도계(170)와 연동되고, 상기 In-line 점도계(170)는 진공 vent 시스템(150)과 연동된다.
상기 진공 vent 시스템(150)은 압출기 내부의 진공 상태를 제어하는 시스템으로 압출기 내부의 진공도를 설정된 값으로 조절하는 시스템이다.
상기와 같이 압출기 내부에서 재생 폴리에스테르 수지의 점도를 측정하여 측정된 점도값에 따라 압출기 내부의 진공도를 조절하여 재생 폴리에스테르 수지의 고유점도를 조절한다.
즉, 압출기 내부의 재생 폴리에스테르 수지 점도값이 높게 형성될 경우 진공 vent 시스템을 통해 압출기 진공 vent량을 감소시키고, 압출기 내부의 재생 폴리에스테르 수지 점도값이 낮게 형성될 경우 진공 vent 시스템을 통해 압출기 진공 vent량을 증가시켜 재생 폴리에스테르 수지의 고유점도를 조절한다.
상기 투입단계에서 수분은 폐폴리에스테르 대비 3000~7000ppm 투입되고, 열안정제는 폐폴리에스테르 대비 50~200ppm이 첨가되도록 투입되는 것이 바람직할 것이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 제조방법으로 재생 폴리에스테르 수지의 고유점도(IV)를 0.4~0.6으로 제어하여 멜트블로운 부직포용에 적합한 재생 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있을 것이다.
이하 본 발명에 따른 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.
⊙ 실시예 1 내지 3
PET병 제조 중에 발생되는 폐폴리에스테르를 수거하여 플레이크로 분쇄한 후, 압출기에 넣고 용융단계를 실시하였다.
상기 폐폴리에스테르를 투입과 동시에 수분과 열안정제를 동시에 첨가하였다.
본 발명에서 사용된 압출기는 진공 vent 시스템이 구비되어 있으며, 재생 폴리에스테르 수지가 토출되는 입구 내부에 In-line 점도계를 설치하였으며, 상기 In-line 점도계(170)는 진공 vent 시스템(150)과 연동하여 재생 폴리에스테르 수지의 점도값 측정과 압출기 내의 진공도를 자동으로 조절되도록 하였다.
실시예에 따른 수분 및 열안정제 투입량은 표 1에 나타내었다.
상기와 같은 압출기에서 토출되는 재생 폴리에스테르 수지를 토출과 동시에 절단하여 재생 폴리에스테르 플레이크를 제조하였다.
비교예 1
PET병 제조 중에 발생되는 폐폴리에스테르를 수거하여 플레이크로 분쇄한 후, In-line 점도계를 설치하지 않은 압출기를 사용하였으며, 수분과 열안정제를 투입하지 않고 재생 폴리에스테르 플레이크를 제조하였다.
비교예 2
실시예 1과 동일하게 제조하였으나, 수분과 열안정제를 투입하지 않고 재생 폴리에스테르 플레이크를 제조하였다.
비교예 3
비교예 1과 동일하게 제조하였으나, 수분과 열안정제를 투입하여 재생 폴리에스테르 플레이크를 제조하였다.
비교예 4
실시예 1과 동일하게 제조하였으나, 투입단계에서 열안정제만 투입하여 재생 폴리에스테르 플레이크를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 재생 폴리에스테르 수지의 품질을 평가하여 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | |
| 첨가제 | 수분 | - | - | 5000 | 5000 | 5000 | 3000 | 7000 |
| 열안정제 | - | - | 100 | - | 100 | 100 | 100 | |
| 진공vent(torr) | 10 | 점도계 연동 |
10 | 점도계 연동 |
점도계연동 | 점도계 연동 |
점도계 연동 |
|
| 수지 품질 |
In-line 점도계사용 |
X | ○ | X | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 평균IV | 0.65 | 0.64 | 0.49 | 0.48 | 0.5 | 0.56 | 0.41 | |
| IV편차 | ±0.07 | ±0.02 | ±0.1 | ±0.02 | ±0.02 | ±0.02 | ±0.01 | |
| Color-b | 3 | 2.9 | 2.9 | 6.7 | 3 | 2.8 | 3.1 | |
표 1에서와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 3의 재생 폴리에스테르 수지는 고유점도가 0.4~0.6의 범위내로 있으며, 고유점도 편차가 낮아 멜트블로운 부직포용으로 적합한 것을 알 수 있다.
그러나, 비교예 1 내지 3의 재생 폴리에스테르 수지는 고유점도가 너무 높거나, 고유점도 편차가 너무 커서 멜트블로운 부직포용으로 적합하지 않았다.
비교예 4는 고유점도 및 고유점도 편차에서는 우수하였으나, Color-b이 너무 높아 멜트블로운 부직포용으로 적합하지 않았다.
Claims (5)
- 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 제조방법에 있어서,
폐폴리에스테르를 분쇄한 후, 압축기(Extruder)에서 용융하는 용융단계;
용융된 폐폴리에스테르 수지에 수분과 열안정제을 투입하는 투입단계;
재생 폴리에스테르 수지를 토출 및 절단하는 플레이크 형성단계를 포함하되,
상기 압축기는 In-line 점도계와 연동되고, 상기 In-line 점도계는 진공 vent 시스템과 연동되어 압출기 내부의 폴리에스테르의 점도를 측정 및 진공 vent량을 제어하는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 폐폴리에스테르는 PET병 제조 중에 발생되는 폐폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 수분은 3000~7000ppm, 열안정제는 50~200ppm 첨가되는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지 제조방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지.
- 제4항에 있어서,
상기 재생 폴리에스테르 수지의 고유점도(IV)는 0.4~0.6인 것을 특징으로 하는 멜트블로운 부직포용 재생 폴리에스테르 수지.
Priority Applications (1)
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