KR20240044956A - 항균 리사이클 폴리에스테르(fd) 부분배향사(moy)의 제조방법 및 이로부터 제조되는 신축성 복합사 - Google Patents
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Abstract
항균기능성 폴리에스테르 마스터배치를 제조하고, 리사이클 폴리에스테르 플레이크를 일정한 온도 조건에서 결정화 건조와 제습건조를 수행한다. 이렇게 준비된 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치와 리사이클 폴리에스테르 수지를 함께 복합 방사하여 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)를 각각 제조한다.
이렇게 제조되는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사를 함께 합사, 공기 교락을 형성하여 촉감이 우수한린넨과 유사한 감성을 가지는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사를 제조한다. 이렇게 제조되는 신축성 복합사는 우수한 항균기능성을 가지면서도 볼륨감, 경량성, 통기성, 흡수성이 우수한 친환경 고감성 신축성 복합사로서, 촉감이 우수하여 의류용 직물로서 경쟁력을 가질 수 있다.
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Description
폐플라스틱을 재활용하여 항균 기능성의 Recycle 폴리에스테르 소재를 개발하고 신축성과 흡한속건의 기능성 및 차별화된 천연감성을 가져 Cotton, Linen 및 Wool 소재가 대체 가능한 Sustainable한 소재를 개발하기 위해 경량, 흡한속건, 냉감 및 고신축성의 Recycled 폴리에스테르 복합소재를 개발하고자 한다.
매년 수백만 톤에서 수천만 톤의 PET 플라스틱이 바다로 유입되고 있으며 바다 1㎢ 당 100만개가 넘는 플라스틱 조각이 있다고 하며 PET 플라스틱 조각은 아주 다양한 바다동물의 몸속에서 발견되고 있으며 바다 생물과 생태계, 사람의 건강 등에 끼치는 영향뿐만 아니라 오염으로 인하여 사회경제적 악영향이 우려되고 있다.
우리나라는 쓰레기를 처리하는 데 소각과 매립 방식을 병행하고 있는데 주민들의 반대로 더 이상의 소각시설을 짓는 것은 불가능하며 세계 최대 규모인 수도권 매립지 또한, 2025년 사용이 중단될 운명에 처해 있다. 또한, 세계 재활용 쓰레기의 절반 정도를 수입해 처리하던 중국이 세계무역기구(WTO)에 “환경 보호와 보건위생 개선을 위해 플라스틱 쓰레기와 전자제품 폐기물의 수입 제한 조처를 하겠다.”고 선언하면서 우리나라뿐만 아니라 세계 각국에서 ‘쓰레기 대란’이 일어나고 있다.
폐플라스틱을 통해 생산되는 Recycle 플라스틱은 성분 및 Grade에 따라 다양한 분야에 적용이 가능하나 현재까지는 낮은 기술력을 요하는 플라스틱 사출품, 건축보강재, 포장용 밴드 등에 적용되고 있으며, 보다 높은 수준의 기술을 요하는 섬유화 및 제품적용은 미비한 상태이다.
국내의 경우 대기업 및 중견기업(효성, 휴비스 등)을 중심으로 고순도 PET flake를 이용한 의류용 용도의 Recycle 폴리에스테르 섬유가 생산되고 있고 중소기업을 중심으로 토목용 및 자동차용 부직포 용도가 생산되고 있다.
국내등록특허 10-1015383호는 보틀 폐기물에 포함되어 있는 이물질을 제거하여 폴리에스테르 그래뉼의 순도를 확보하고, 용융 및 압출성형 함으로써 양호한 품질의 리사이클 폴리에스테르 섬유를 생산하는데 사용하는 폴리에스테르 재생칩의 제조방법에 대해 설명하고 있다. 국내등록특허 10-2245463호에서는 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)를 제조하고 이를 일정한 연신비로 연신하여 폴리에스테르 태세사(TTD)사로 제조한 다음 폴리에스테르 잠재권축사와 합연사하여 린넨 LIKE 신축성 복합사를 제조하는 방법을 개시하고 있다.
리사이클 폴리에스테르를 방사하는 공정에서 방사 속도에 따라 생산되는 원사의 물성이 크게 달라지는데 방사속도가 2,500~3,000m/min인 경우에는 강도 2.0~2.5g/De, 신도 110~130% 수준의 부분배향사(POY:Partially Oriented Yarn)이 형성되고, 그 보다 방사속도가 낮은 1,500~2,500m/min의 속도에서 생산이 되면 강도 1.5~2.0g/De, 신도 140~150% 수준의 고신도 부분배향사(MOY:Medium Oriented Yarn)이 제조될 수 있다.
이러한 고신도 부분배향사(MOY)는 후처리 단계에서 1.1~1.3의 연신비로 연신이 되면 원사의 단면 직경이 일정한 길이에서는 큰 태(Thick) 영역과 다음 영역에서는 단면 직경이 작은 세(Thin) 영역이 교차하면서 형성되는 태세사(TTD:Thick Thin Yarn)이 제조된다. 이러한 직경의 불균일은 불균일 염색으로 나타나고 린넨과 유사한 외관(Looking)과 Dry한 촉감을 발휘하도록 한다.
또한, 폴리에스테르 고신도 부분배향사(MOY)를 제조하는 방사공정에서 TiO2가 1.5~2.5중량 % 첨가되도록 하여 FD(Full Dull) 타입의 원사를 제조할 수 있다. 이러한 폴리에스테르(FD) 고신도 부분배향사(MOY)는 원사의 비중을 증가시키고, 염색시에 태세사의 농담효과가 더욱 향상되도록 한다.
본 발명에서는 폐플라스틱을 수거하여 제조되는 폴리에스테르 플레이크(Flake)를 적절하게 설계된 조건에서 건조, 용융방사하여 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)로 제조하고, 이 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)와 리사이클 폴리에스테르 잠재권축사를 이용하여 항균 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 리사이클 폴리에스테르계 플레이크를 건조, 방사하여 리사이클 폴리에스테르(FD) 고신도 부분배향사(MOY)를 제조하고, 별도로 제조되는 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사와 합연사하여 제조되는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사를 제조하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 리사이클 폴리에스테르 플레이크 건조단계; 리사이클 폴리에스테르 플레이크와 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치 혼합 방사단계; 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY) 제조단계; 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)의 권취단계; 상기 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사와의 합연사단계; 및 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 권취단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 리사이클 폴리에스테르 수지의 건조단계는 IV가 0.70 ~ 0.8 dl/g, PVC함량이 10 내지 200ppm 범위이고, 흡습율이 0.4 내지 2 중량% 인 리사이클 폴리에스테르 플레이크를 드라이어에서 130~170℃까지 온도에서 20~60min간 제습건조를 수행하고, 80~150℃에서 4~7시간 결정화 건조를 수행하여 최종 수분율이 60ppm이하인 것을 특징으로 하는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조방법을 제공한다.
상기 리사이클 폴리에스테르 수지와 항균제 및 소광제(TiO2)가 포함된 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치 방사단계는 리사이클 폴리에스테르 수지와 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치의 함량이 중량비로 9 내지 19 : 1 이고, 익스트루더의 용융온도는 280 ~ 290℃인 것을 특징으로 하는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조방법을 제공한다.
상기 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY) 제조단계는 방사온도 270~290℃, 권취속도 2,000 ~ 2,7000 m/min인 것을 특징으로 하는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조방법을 제공한다.
이렇게 제조되는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사는 경편, 환편, 제직을 거쳐 편직물로 제조되어 의류용 원단으로 제공된다.
우수한 항균 기능성을 가지면서도 경량감, 보온성이 우수한 친환경 기능성 리사이클 폴리에스테르 복합사를 제조할 수 있다.
리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)가 연신에 의해 리사이클 폴리에스테르(FD) 태세사(TTD)의 형상으로 복합사에 포함되므로 염색시의 농담 효과, Dry Touch가 발현되어 린넨(Linen)과 유사한 고감성의 의류소재로서 적합하다.
또한, 현재 의류용 소재 시장이 요구하는 특성인 친환경성, 항균 특성을 가지는 기능성 소재 개발을 통하여 높은 가격경쟁력을 가지므로 다양한 의류 소재로 그 적용범위를 확대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조를 위한 제조공정 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조를 위한 방사장치 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 합연사, 공기교락 형성을 위한 제조장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)의 원사단면사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조를 위한 방사장치 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 합연사, 공기교락 형성을 위한 제조장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)의 원사단면사진이다.
이하, 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조를 위한 제조공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 방사 공정 모식도이다.
본 발명에 따른 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사는 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치와 리사이클 폴리에스테르 플레이크(Flake)를 함께 익스트루더에 공급하여 압출하면서 스피닝 빔을 경유하여 방사하여 제조된다. 이들을 방사하는 단계에서 항균 리사이클 폴리에스테르 고신도 부분배향사(MOY)가 제조되고, 이렇게 제조되는 항균 리사이클 폴리에스테르 고신도 부분배향사(MOY)와 별도로 준비되는 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사를 함께 열처리, 합사 및 공기교락을 형성하여 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사로 제조된다.
도 1 및 도 2를 참조하면 먼저 리사이클 폴리에스테르 플레이크(Flake)를 건조단계(S10)이 수행된다. 상기 리사이클 폴리에스테르 플레이크(Flake) 건조단계(S10)의 리사이클 폴리에스테르계 플레이크(Flake)는 공지의 제조공정에 따라 폐 PET를 수거하여 이물질 분리하고 습식 분쇄, 분별, 습식 분쇄, 분별을 거쳐 제조된 것을 구입하여 사용한다. 다만, 본 발명에서는 리사이클 폴리에스테르계 플레이크는 IV가 0.70 ~ 0.8 dl/g, PVC 함량이 10 내지 200ppm 범위이고, 흡습율이 0.4 내지 2 중량% 인 리사이클 폴리에스테르 플레이크을 사용하여, 방사온도를 낮추어 방사함으로써 사절, 품질 불량의 문제를 방지할 수 있고, 팩 여과 조건을 강화하여 방사 시간 경과에 따른 방사 압력 상승을 지연시킬 수 있다.
상기 리사이클 폴리에스테르 플레이크(Flake)의 건조단계(S10)는 Feeder #1(Main Feeder)을 통하여 익스트루더(Extruder)에 공급되기 전에 제습과 결정화 위해서 별도의 건조 시스템(미도시)을 거친 것이다. 건조 시스템은 결정화 건조와 제습건조로 구분되며, 결정화 건조는 방사용 플레이크(Flake)이 서로 융착되어 브릿지를 형성하는 것을 방지하기 위한 것이며, 제습건조는 플레이크(Flake) 내부의 수분을 제거하기 위한 것으로 최종 수분율이 낮을수록 방사 공정의 불량이 감소되고, 리사이클 폴리에스테르사의 물성이 향상된다.
상기 제습건조는 130~170℃ 온도 범위에서 20~60 min간 수행되고 결정화 건조는 80~150℃의 온도에서 온도 구간별로 시간을 달리하여 총 4.0~7.0시간의 건조가 진행되며, 최종 수분율은 100ppm 이하가 되도록 한다.
한편으로 별도의 장치에서 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치를 제조한다. 항균 폴리에스테르 마스터배치는 일반적으로 섬유에 항균 효과를 부여하기 위해서 사용되는 유무기 항균제를 리사이클 폴리에스테르 수지에 일정 비율로 함유하도록 혼입하여 용융 압출장치에서 스트랜드(strand) 형태로 수중으로 압출하면서 고화시켜 일정한 길이로 절단하여 제조한다. 이러한 항균 기능성 폴리에스테르 마스터배치를 제조하는 공정은 공지의 방법에 따른다. 다만, 본 발명에서는 은(Ag)이 담지된 제올라이트 유·무기 복합 항균제를 일정한 비율로 혼합하여 항균 폴리에스테르 마스터 배치를 제조한다. 또한, 제조되는 고신도 부분배향사(MOY)에 소광제(TiO2)가 일정한 함량 이상으로 함유되도록 하여 FD(Full Dull) 효과를 가지도록 하기 위해 TiO2가 동시에 혼합되어 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치로 제조된다. 이 때 함유되는 항균제 및 TiO2의 함량은 마스터배치 전체 100 중량%에 항균제 및 TiO2가 30 ~ 40 중량%, 잔부는 리사이클 폴리에스테르 수지로 구성된다.
리사이클 폴리에스테르 플레이크와 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치 혼합방사단계(S20)에서 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치와 리사이클 폴리에스테르계 수지를 도2에 표시된 각각의 공급장치 Feeder #1, #2에 준비하여 압출장치인 Extruder에 공급하게 된다. 이때 Feeder #1(Main Feeder)에서 공급되는 리사이클 폴리에스테르 플레이크(Flake)와 Feeder #2(Side Feeder)에서 공급되는 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치는 일정한 중량비로 혼합되면서 압출장치인 Extruder에 공급된다. 최종 항균 리사이클 폴리에스테르사는 항균 성분의 함량이 1.0 내지 ~ 4.0 중량%가 포함되도록 조절한다. 이를 위하여 리사이클 폴리에스테르 플레이크와 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치의 혼합비는 중량비로 9 : 1 내지 19 : 1의 비율 범위에서 조절해야 된다. 항균성 향상을 위해 기능 성분의 함량을 높이는 것이 유리하나, 최종적으로 포함되는 기능성분의 전체 함량이 3.0 중량%을 초과하게 되면, 사절, 물성 저하의 문제가 발생되므로, 항균 성능 발휘할 수 있는 수준인 2.5 중량% 이상의 항균제가 함유되도록 한다.
방사단계(S20)의 익스트루더는 폴리에스테르계 수지의 이동 경로에 따라 용융구역(Melting zone)이 #1, #2, #3, #4로 구분되며 각 구역은 각각의 온도로 제어되어야 한다. 본 발명에서 각 구역은 280~290℃의 온도로 설정되어 일반적인 폴리에스테르의 방사 용융온도인 285~320℃보다 낮은 온도로 설정 가능하다. 이는 본 발명에서 사용하는 리사이클 폴리에스테르계수지는 고유점도가 0.70~0.80 dl/g이고, 용융온도가 250~259℃로서 신재 폴리에스테르의 고유점도 및 용융온도보다 낮기 때문에 가능하다. 이러한 용융온도와 권취속도, 방사온도는 제조되는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 고신도 부분배향사(MOY)의 기계적 물성에도 영향을 미친다.
상기 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 고신도 부분배향사(MOY) 제조단계(S30)는 익스트루터에서 용융된 방사원액이 방사장치(Spinning beam)을 통해 방사되어 제조되는 것으로, 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)는 "O"형 방사구금(spinneret)을 통하여 방사온도 270~290℃, 급냉온도(Quenching Temp) 15~20℃로 방사되고 제1롤러와 제2롤러 사이에서 일정한 연신비로 연신되면서 항균 리사이클 폴리에스테르 고신도 부분배향사(MOY)로 제조된다. 이렇게 제조되는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)는 권취속도 2,000~2,700m/min의 조건으로 권취된다(S40).
이후 단계에서 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)는 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사와 합연사장치에서 합연사 공정을 거쳐 신축성 복합사로 제조된다.
한편으로 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사는 서로 점도가 다른 리사이클 폴리에스테르 수지를 사이드-바이-사이드(side-by-side)형 방사 노즐에서 방사하여 준비된 것을 사용한다. 고점도 폴리에스테르와 저점도 폴리에스테르의 두 폴리머의 고유점도 차이가 클수록 수축차이에 의한 권축 발현 효과가 크므로 높은 신축성을 나타낸다.
도 3에 따르면, 상기 항균 리사이클 폴리에스테르 고신도 부분배향사(MOY)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사의 합연사단계(S50)는 항균 리사이클 폴리에스테르(MOY) 부분배향사(MOY)(10)가 크릴에 적재되어 준비된 다음, 제1롤러(30)를 거쳐 비접촉식 히터 (40)에 공급된다. 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사(20)는 크릴에서 Nip Roller를 거쳐 비접촉식 히터(40)로 공급된다. 각각 공급되는 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사와 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)는 비접촉식 히터(40)에서 120~130℃의 온도로 열처리되어 제2롤러(50)로 공급된다.
상기 제2롤러(50)을 통과한 각각의 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향상(MOY)(10)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사(20)는 에어노즐(60)에서 공기 교락을 통해 합사되게 된다. 이때 공기교락에 사용되는 에어노즐(60)에서는1.0 ~3.0 kg/m2 이내의 압력으로 에어를 공급하여 공기교락을 부여하며, 에어노즐의 공기 토출구의 직경은 1.0~1.6 mm이다. 사용되는 에어노즐(60)은 스마트 에어노즐과 텐덤(Tandem) 에어노즐을 중에서 선택될 수 있으며, 텐덤(Tandem)형은 노즐에서 에어가 토출되는 홀(hole)이 사도 상에 2개 이상이 형성된 것으로 공기교락의 효과를 더욱 향상시킬 수 있으며 인버터를 도입하여 균일한 압력의 에어를 공급하여 혼섬도를 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.
기존 에어노즐은 컴프레셔의 에어를 통해서 일정한 Hole에 공기가 나오는 방식이라면 스마트 노즐은 전기적인 신호를 통하여 에어를 균일하게 제어함으로써 Hole에서 토출되는 에어 편차 발생을 줄일 수 있기 때문에 Nip Density를 균일하게 제어할 수 있고 혼섬도를 극대화할 수 있는 장점이 있다.
항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 권취단계(S60)는 공기교락이 형성된 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사를 550~850 m/min의 권취속도로 권취하는 단계이다. 이렇게 제조되는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사는 최종섬도는 140~165 De'이고, 강도는 2.2~2.6 g/De', 신도는 30.0~35.0%를 가지게 된다.
본 발명의 상기 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사는 600~2000TM 범위 내에서 꼬임(Twist)을 부여하는 연사 공정을 거쳐 직물 제조용 원사로 제조한다. 상기 연사된 원사를 경사 또는 위사로 사용하여 제직하거나 편물로 제편하여 제조된 원단을 100~130℃에서 2~5시간 동안 고온 고압 래피드 염색기에서 염색하는 통상적인 일욕염색법을 적용하여 의류용 원단으로 제조할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 이용하여 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
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실시예
1-1~1-3> 리사이클 폴리에스테르 Flake의 건조단계(S10)
리사이클 폴리에스테르 플레이크(Flake)는 고유점도가 0.70~0.80 dl/g이고, PVC함량이 10~200ppm, 흡습율이 0.4~2.0 중량%, 용융온도가 250~259℃인 것을 사용하였고, 방사공정에 투입하기 전에 건조 시스템은 제습건조와 결정화 건조를 실시예 1-1 내지 1-4의 조건으로 건조를 수행하였다. 제습건조는 130~170℃의 온도에서 건조를 수행하였고, 결정화 건조는 80~150℃ 온도에서 각각 온도 구간별 설정된 시간 동안 수행하였다.
[표 1]
결정화 건조의 각 온도 구간에서 처리되는 시간에 따라 최종 수분율과 칩(chip)사이의 융착 여부가 다르게 나타났으며, 수분율 및 브릿지 발생을 비교할 때 실시예 1-3에서 가장 낮은 수분율을 달성하면서도 융착에 의한 브릿지 발생이 일어나지 않았다.
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실시예
2> 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치 제조단계
항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치 제조단계는 마스터배치 전체 100 중량%에 대하여 은(Ag)이 담지된 제올라이트 유ㆍ무기 복합 항균제 및 TiO2를 30 ~ 40 중량%, 잔량는 리사이클 폴리에스테르 수지를 혼합하여 압출기에서 수중으로 압출하여 제조하였다. 압출을 위한 용융온도는 285 내지 295℃ 범위 내에서 수행하였고, 압출되면서 고화된 스트랜드 형태의 항균기능성 폴리에스테르 마스터배치를 일정한 길이로 절단하여 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치를 제조하였다.
전체 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치에 대해서 중량비로 은(Ag)을 담지한 제올라이트 유ㆍ무기 복합 항균제 및 TiO2를 30 중량부 또는 40 중량% 및 리사이클 폴리에스테르를 잔량으로 제조하였으며, 이렇게 제조된 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치와 리사이클 폴리에스테르의 함량 및 최종 기능 성분의 함량을 을 각각 아래 표와 같이 조절하여 항균 리사이클 폴리에스테르를 제조하여 항균성과 염색성을 각각 비교하였다.
[표 2]
항균성은 황색포도상 구균, 대장균에 대하여 KS K 0698의 규격에 따라 항균성을 측정하였다. 항균성의 향상을 위해서는 항균제를 많이 넣는 것이 유리하나 방사 작업성, 섬유원사의 품질을 고려할 때 실시예 2-5의 조건이 가장 적절한 것으로 판단하였다.
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실시예
3~4> 리사이클 폴리에스테르 플레이크와 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치 혼합 방사단계(S30, S40)
리사이클 폴리에스테르계 플레이크와 항균기능성 폴리에스테르 마스터배치(기능성분 함량 30 중량%)를 중량비로 11:1로 각각의 공급장치 Feeder #1(Main Feeder), Feeder #2(Side Feeder)에서 익스트루더(Extruder)에 공급하여 하여 방사하였으며 최종적으로 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)의 항균성분의 함량이 2.5 중량%가 되도록 조절하였다.
Feeding Zone 온도조건과 용융구역(Melting zone)을 #1, #2, #3, #4로 구분되며 각 구역의 온도는 표 3과 같은 조건으로 조절하여 방사를 수행하였다.
(1) 방사 온도 검토
[표 3]
Drip성은 용융 폴리머가 방사구금에서 토출될 때 토출되는 용융액이 뭉치면서 낙하하는 현상으로 방사온도가 지나치게 높은 경우에 나타날 수 있으며, 단면 형성성은 제조되는 폴리에스테르(FD) 부분 배향사의 절단면의 원형도를 비교하는 것이고, 방사성은 방사공정에서 발생하는 단사절의 빈도를 비교하는 것이다. 각 실시예에 따른 상대 비교로서 ◎ 매우양호 / ○ 양호 / △ 보통 / X 불량로 표시하였다.
익스투루더의 용융구간의 온도가 낮은 경우에는 방사성과 단면 형성성이 나쁘고, 온도가 너무 높은 경우에는 Drip성이 나쁘게 나타나므로 상대적으로 실시예3-2의 조건에서 조업성이 가장 우수하였고, 생산되는 폴리에스테르(FD) 부분 배향사의 외관, 모우, 루프 등의 불량 발생도 적은 것으로 확인되었다.
(2) 권취 속도 검토
상기 실시예3-2의 익스투르러 용융온도 및 방사 온도 조건에 따라 방사하면서 권취속도와 그 결과로 제조되는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 고신도 부분배향사(MOY)의 강신도를 비교하였다. 방사온도는 285~290℃로 설정하였고, "O"형 단면 방사노즐을 이용하여 퀸칭(Quenching) 온도 15~20℃ 범위에서 제어하면서 각각 권취속도를 달리하면서 생산하였다.
[표 4]
상기와 같이 권취속도를 2,000m/min 내지 3,300m/min 범위까지 조절하면서 원사를 생산하여 물성을 확인한 결과 폴리에스테르 고신도 부분배향사(MOY)의 중요한 특성인 신도가 140% 이상에 근접하는 결과는 실시예4-1에서 도출되었다.
상기 조건으로 제조되는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)는 최종 85±2.5De' 범위의 섬도를 가지며, 생산 공정에서 단사절, 약사, 외관 불량, 모우, 루프 등의 불량발생을 비교할 때 실시예 4-1에 따른 공정조건에서 가장 양호하였다.
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실시예
5> 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조(S50)
도 3의 복합사 제조장치에서 실시예 4-1에 따른 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY) 85De'(10)와, 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사 75~100De'(20)를 각각 준비하여, 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(10)는 크릴에 적재되어 준비된 다음 제1롤러(30)를 경유하여 비접촉식 히터(40)을 경유하여 제2롤러(50)에 공급하고, 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사(20)는 크릴에서 Nip Roller를 거쳐 직접 비접촉식 히터(40)을에서 열처리되어 제2롤러(50)로 공급된다. 각각의 원사는 비접촉식 히터에서 120~130℃의 온도로 열처리되어 제2롤러(50)로 공급된다.
특히, 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)(10)는 제1롤러(30)과 제2롤러(50) 사이의 선속도 차이에 의하여 연신비 1.0~1.6의 비율로 연신되어 50 ~80 De' 범위의 섬도를 가지는 태세사(TTD)사의 특성을 가지게 된다.
제2롤러(50)와 권취롤러 사이의 사도에서 원사 장력이 감소되는 리버스 오버피드(Reverse Overfeed) 효과가 발생되도로 권취롤러의 속도를 상대적으로 낮게 하였으며, 각각의 원사는 에어노즐(60)에서 1.0~3.0kg/m2의 범위로 공급되는 에어압력을 구분하여 공기교락을 부여하였으며, 에어노즐의 직경은 1.2~1.8mm 범위의 것을 각각 사용하였다. 사용되는 에어노즐(60)은 일반 에어노즐(텐덤형 노즐)과 스마트 에어노즐(Smart air nozzle)을 이용하였다. 제조되는 원사의 작업성과 외관을 확인하였다.
외관평가는 1m당 혼섬 횟수를 측정하여 불량 1점 ~ 양호 5점의 점수를 부여하였으며, 작업성은 공정중 단사, 사도이탈 등을 측정하여 불량 1점 ~ 양호 5점의 점수를 부여하였다. 외관 평가, 모우, 루프 발생을 종합적으로 고려할 때 일반형 노즐과 스마트 노즐에서 수치상 차이는 크지 않은 것으로 확인되었다.
상기 합연사 및 공기교락이 형성된 항균 리사이클 폴리에스테르 복합사를 550~850m/min의 속도로 권취하여 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조공정이 완성된다.
이에 의해서 제조되는 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사는 140~165De, 강도 2.20~3.50g/De, 신도 20~35%를 가지며 편직물로 제조시에 우수한 신축성을 발휘할 수 있다.
이와 같이 공정 조건으로 제조되는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사는 두 소재의 수축특성 차이가 다르므로 염색가공 후에 원단상에서 심사는 벌키성, 보온성이 우수하고 Harsh한 Dry Touch가 부드럽게 발현되고, 태세사(TTD)의 특성에 의하여 염색 후에 Natural한 특성이 발현될 수 있다.
10: 심사
20 : 효과사
30 : 제1롤러
40 : 비접촉식 히터
50 : 제2롤러
60 : 에어노즐
70 : 권취롤러
20 : 효과사
30 : 제1롤러
40 : 비접촉식 히터
50 : 제2롤러
60 : 에어노즐
70 : 권취롤러
Claims (5)
- 리사이클 폴리에스테르 플레이크 건조단계;
리사이클 폴리에스테르 플레이크와 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치의 혼합 방사단계;
항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY) 제조단계;
항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)의 권취단계; 및
상기 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사와의 합연사단계; 및
항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 권취단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 리사이클 폴리에스테르 수지의 건조단계는 IV가 0.70 ~ 0.8 dl/g, PVC 함량이 90 내지 200ppm 범위이고, 흡습율이 1 내지 2 중량% 인 리사이클 폴리에스테르 플레이크를 드라이어에서 130~170℃ 온도에서 20~60 min간 제습건조를 수행하고, 80~150℃까지 승온시키면서 4~7시간 동안 결정화 건조를 수행하여 최종 수분율이 60 ppm 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 리사이클 폴리에스테르 수지와 항균 폴리에스테르 마스터배치 방사단계는 리사이클 폴리에스테르 수지와 항균 폴리에스테르(FD) 마스터배치의 함량이 중량비로 9 : 1 내지 19 : 1 이고, 익스트루더의 용융온도는 280 ~ 290℃인 것을 특징으로 하는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(MOY) 제조단계는 방사온도 270~290℃, 권취속도 2,000 ~ 2,700 m/min인 것을 특징으로 하는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 항균 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사
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|---|---|---|---|---|
| KR101015383B1 (ko) | 2008-12-23 | 2011-02-17 | 주식회사 효성 | 폴리에스터 재생칩 그 제조 방법 및 그로부터 제조되는 폴리에스터 장섬유 |
| KR102254463B1 (ko) | 2019-05-30 | 2021-05-21 | (주)서원테크 | 고감성 린넨 라이크 신축성 복합사의 제조방법 |
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2022
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