KR20240048808A - 폐섬유 재활용 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유 폐기물을 재활용하여 신소재 섬유 제품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 폐섬유로부터 이물질 또는 부자재를 제거하는 단계와, 폐섬유를 소재별, 색상별로 분류하는 단계와, 폐섬유를 물리적으로 재섬유화하는 단계와, 재섬유화된 폐섬유로부터 방적사를 제조하는 단계를 포함한다.

Description

폐섬유 재활용 방법{Method of recycling waste fiber}

본 발명은 재활용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 섬유 폐기물을 재활용하여 신소재 섬유 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근, 전세계적으로 패션기업은 물론 자동차, 건설 등 섬유 수요기업들이 사회적, 윤리적 책임을 다하는 동시에 환경부하를 최소화할 수 있는 재활용 섬유를 사용한 제품 생산을 확대하고 있다.

이러한 추세에 부응하여, 피혁 및 섬유 폐기물의 활용이 다양한 분야에 응용되고 있으나, 적용 범위가 한정적이고, 피혁 폐기물은 대부분 매립 또는 소각함에 따라 환경문제가 심각하게 대두되고 있다.

피혁 및 섬유 폐기물이 환경문제를 유발시키는 가장 큰 이유는, 재활용율 저하로 인해서 폐기물을 재자원화하지 못하고 소각, 매립 등의 방법으로 처리하게 되는 것이 주원인으로 주목되고 있다.

이에 따라, 피혁 및 섬유 폐기물의 재자원화를 위한 다양한 연구가 진행 중에 있으며, 특히 피혁 폐기물의 파이버(fiber)를 공업적으로 활용하는 방안으로 건축내장재, 레더 시트 등의 개발에 대한 연구가 진행되고 있는데, 관련 특허로서 대한민국 등록특허공보 제10-0829058호, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0081182호 등이 개시되어 있다.

그러나, 상기의 종래기술은 피혁 폐기물을 미세화하하고, 접착물질인 라텍스(latex)를 단순 믹싱하여 접착하는 습식 방식에 의한 것으로, 인장, 인열강도가 매우 약하고, 패션소재에 적용하기 위해 두께가 얇은 시트로 제조할 경우 유연성, 인장강도, 인열강도가 매우 불량하여 신발용 소재인 인솔, 백카운트(back counter)에만 한정적으로 사용될 수 있고, 표면의 특성 개질이 불가능하여 필름 또는 부직포를 부착함으로써 상품성 및 경제성이 매우 떨어지는 한계가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 섬유 폐기물을 재활용한 신소재 섬유 제품의 제조 방법 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 섬유 폐기물을 이용하여 가죽의 물성, 내구성을 갖는 가죽 대체 소재를 개발함에 있다.

전술한 본 발명의 목적은, (a) 폐섬유로부터 이물질 또는 부자재를 제거하는 단계; (b) 상기 폐섬유를 소재별, 색상별로 분류하는 단계; (c) 상기 폐섬유를 물리적으로 재섬유화하는 단계; 및 (d) 재섬유화된 폐섬유로부터 방적사를 제조하는 단계를 포함하는 폐섬유 재활용 방법을 제공함에 의해 달성되 수 있다.

본 발명의 일 특징에 의하면, (e) 상기 방적사를 이용하여 원단을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, (f) 상기 방적사를 이용하여 부직포를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 방적사의 섬유장이 10mm ~ 100mm일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 방적사는 리카딩 섬유 10% ~ 90% 이상, Ne 10 ~ 60 세번수 방적사일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, (g) 상기 원단에 PU 또는 실리콘을 코팅하여 인조가죽을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 (c) 단계는, (c-1) 상기 폐섬유를 분쇄하는 단계와, (c-2) 분쇄된 상기 폐섬유를 친환경 결합제를 배합하여 혼합하는 단계와, (c-3) 상기 폐섬유를 리카딩하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 폐섬유 재활용 방법에 의하면, 종래 소각 또는 매립 등의 방법으로 처리되었던 섬유 폐기물을 재자원화화여 신소재 섬유 제품을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 폐섬유 재활용 방법에 의하면, 폐섬유 관리비용 절감을 통해 리사이클 섬유제품의 경제성을 확보하는 한편, 매립 및 소각 대상 폐기물의 자원화에 따른 소재 공급을 통해 지속 가능한 환경성 확보가 가능해지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐섬유 재활용 방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분류 시스템의 구성도.

이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

실시예

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐섬유 재활용 방법의 순서도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분류 시스템의 구성도이다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 폐섬유 재활용 방법을 단계별로 상세히 설명하기로 한다.

이물질 제거 단계(S10):

수거된 폐의류나 폐원단으로부터 재단지, 마대자루, 끈, 옷걸이, 가격택, 비닐 커버 등 불필요한 이물질이나, 단추, 지퍼 등 폐의류 부자재를 제거한다. 예컨대, 선별기(미도시)를 이용하여, 수거된 폐섬유 중 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐 및 폴리스티렌 등의 합성섬유 이외의 이물질이나 부자재가 제거된 상태의 순수한 폐섬유만이 분리되도록 할 수 있다.

이때, 폐의류나 폐원단을 대상으로 이물질 또는 부자재 성분을 인식하고, 분류 시스템을 통해 이물질과 부자재를 제거할 수 있다.

예컨대, 컨베이어를 통해 폐의류나 폐원단이 일 방향으로 이송될 때, 카메라 촬영에 의해 이미지를 획득하고, 이미지 분석 시스템(미도시)에 미리 저장된 단추, 지퍼 등 부자재 및 이물질의 이미지를 촬영된 이미지와 비교함으로써 이물질 또는 부자재 존재 여부를 판단하며, 부자재 또는 이물질이 존재하는 것으로 판단시 해당 폐의류나 폐원단의 컨베이어 이송 방향을 전환하여 별도로 분리해낼 수 있다.

분류 단계(S20):

상기 이물질 제거 단계(S10)를 거친 폐섬유(폐의류나 폐원단 등)들을 대상으로 소재별, 색상별로 분류한다. 이때, 폐섬유들은 컨베이어를 통해 일 방향으로 이송되며, 폐섬유들의 이송 과정에서 카메라 촬영과 송풍기를 통해 소재별, 색상별로 분류될 수 있다.

예컨대, 도 2에 도시된 바와 같은 분류 시스템이 구성될 수 있다. 이 경우, 컨베이어(100) 상부에 이미지 촬영을 위한 카메라(200)가 설치되고, 컨베이어(100)의 폭 방향 일측에는 소정 간격 상호 이격하여 다수 개의 송풍기(300)가 설치되며, 컨베이어(100)의 폭 방향 타측에는 각각의 송풍기(300)와 대향하여 분리함(400)이 구비된다. 컨베이어(100)를 통해 폐섬유들이 일 방향(도면상 화살표 표시)으로 이송될 때, 카메라(200) 촬영에 의해 이미지가 획득되며, 획득된 이미지는 이미지 분석 시스템에 미리 저장된 소재나 색상별 이미지와 비교된 후, 폐섬유의 컨베이어(100) 이동시 송풍기(300)에서 토출되는 바람에 의해 각각의 분리함(400)으로 투입되어 분류될 수 있다.

재섬유화 단계(S30):

소재별, 색상별로 분류된 폐섬유들은 재섬유화 단계를 거쳐 리카딩(re-carding) 섬유로 변환된다.

일 예로서, 각각의 분류상자에 분리된 폐섬유들을 잘게 분쇄하고, 친환경 결합재를 배합하여 분쇄된 폐섬유들을 배합하여 혼합하며, 이렇게 혼합된 폐섬유들을 다시 카딩(carding)함으로써 리카딩 섬유를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 환경오염을 유발할 수 있는 화학적 재활용이 아닌, 폐섬유의 물리적 재활용 기술을 적용하고, 천연 면섬유, 재생 폴리에스터, 기타 화학섬유와의 혼합으로 섬유의 기능성 및 안전성을 확보할 수 있게 되는 것이다.

한편, 폐섬유의 분쇄시 절단기를 이용하여 폐섬유들을 일정한 크기로 절단할 수 있는데, 여기서 절단기는 모터구동으로 드럼회전 칼날이 회전되도록 하는 구성을 가질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 드럼회전 칼날로 유입되는 폐섬유에 수분이 분사되도록 하는 구성을 통해 먼지와 정전기가 제거되도록 하여 엉킴 현상이 방지되도록 하는 것이 좋다.

폐섬유의 분쇄 이후에는 타면기를 이용하여, 절단된 폐섬유가 올이 완전히 풀어지는 펠트(felt)로 성형되도록 할 수 있으며, 카드기에 의해 펠트에 공기가 주입되어 표면이 부드럽게 성형될 수 있다.

방적사 제조 단계(S40):

상기 재섬유화 단계(S30)를 거쳐 얻어지는 리카딩 섬유로부터 방적사를 제조한다. 이때, 방적사의 섬유장은 물성을 고려하여 10mm ~ 100mm인 것이 바람직하다. 섬유장이 10mm 미만이면 방적효율이 저하되고 원사의 사절이 심해지며, 섬유장이 100mm를 초과하면 방적공정시 롤러에 섬유가 감기는 문제가 발생한다.

또한, 방적사는 리카딩 섬유 10% ~ 90%, Ne 60 이상 세번수 방적사로 이루어질 수 있다. 리카딩 섬유가 10% 미만이면 재활용 효율이 저하되는 문제가 있고, 90%를 초과하면 방적사의 품질이 저하되는 문제가 있다.

원단 제조 단계(S50):

상기 방적사 제조 단계(S40)를 거쳐 제조된 방적사를 이용하여 부직포 원단을 제조한다.

인조가죽 제조 단계(S60):

상기 원단 제조 단계(S50)를 거쳐 제조된 원단의 일면에 PU(Polyurethane) 또는 실리콘을 코팅한 후, 건조과정을 거쳐 인조가죽을 제조한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

100 : 컨베이어
200 : 카메라
300 : 송풍기
400 : 분리함

Claims (7)

1. (a) 폐섬유로부터 이물질 또는 부자재를 제거하는 단계;
   (b) 상기 폐섬유를 소재별, 색상별로 분류하는 단계;
   (c) 상기 폐섬유를 물리적으로 재섬유화하는 단계; 및
   (d) 재섬유화된 폐섬유로부터 방적사를 제조하는 단계를 포함하는 폐섬유 재활용 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   (e) 상기 방적사를 이용하여 원단을 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐섬유 재활용 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   (f) 상기 방적사를 이용하여 부직포를 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐섬유 재활용 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 방적사의 섬유장이 10mm ~ 100mm인 것을 특징으로 하는 폐섬유 재활용 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 방적사는 리카딩 섬유 10% ~ 90%, Ne 10 ~ 60 세번수 방적사인 것을 특징으로 하는 폐섬유 재활용 방법.
6. 청구항 2에 있어서,
   (g) 상기 원단에 PU 또는 실리콘을 코팅하여 인조가죽을 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐섬유 재활용 방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 (c) 단계는, (c-1) 상기 폐섬유를 분쇄하는 단계와, (c-2) 분쇄된 상기 폐섬유를 친환경 결합제를 배합하여 혼합하는 단계와, (c-3) 상기 폐섬유를 리카딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐섬유 재활용 방법.

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