KR20210147796A - 재활용 소재를 이용한 블라인드용 폴리에스테르 복합사의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재활용 소재를 이용하여 열 차단 성능과 멜란지 발현성이 우수한 블라인드용 폴리에스테르 복합사를 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사의 제조방법은, 폐폴리에스테르 제품을 플레이크(flake)로 파쇄하는 단계, 파쇄된 상기 폐폴리에스테르 플레이크를 건조하여 폴리에스테르 수지를 수득하는 단계, 97~98.5 중량%의 폴리에스테르 수지에 1.5~3 중량%의 안티몬 주석 산화물을 혼합하는 단계, 99~99.9 중량%의 카치온 가염 폴리에스테르 수지에 0.1~1 중량%의 안티몬 주석 산화물을 혼합하는 단계, 안티몬 주석 산화물이 첨가된 폴리에스테르 수지와 카치온 가염 폴리에스테르 수지를 290~310℃로 가열된 가열된 방사구금에 투입하여 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사를 혼합 방사하는 단계, 혼합 방사된 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사를 냉각하여 가연하여 혼섬사로 제조하는 단계 및, 혼섬사를 공기교락시켜 합사하는 단계를 포함한다.

Description

재활용 소재를 이용한 블라인드용 폴리에스테르 복합사의 제조방법{Method for manufacturing polyester composite yarn having excellent heat-blocking and melange effect using recycling material}

본 발명은 재활용 소재를 이용한 폴리에스테르 복합사를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재활용 소재를 이용하여 염색성에 차이가 있는 폴리에스테르 계열의 이종의 수지를 복합 방사하여 멜란지 효과가 발현되면서도 열 차단성능이 우수한 폴리에스테르 복합사의 제조방법에 관한 것이다.

블라인드는 건물의 창문이나 출입구에 설치되어 빛의 차단, 외부의 시선 차단, 방음 등의 목적으로 사용되고 있으며, 이러한 실용성 이외에도 내부의 벽이나 유리와 조화될 수 있는 색채의 배합에 따라 실내 미관을 향상시키는 실내장식의 중요한 요소로 사용되고 있다.

실내 장식미를 향상하기 위하여 이색조 효과를 가지는 멜란지(melange) 직물을 사용한 블라인드가 선호되고 있는데, 멜란지 효과는 블라인드에 심색성을 부여하여 고급스러운 느낌이 연출될 수 있다.

이와 같은 멜란지 효과는 복합방사하는 방법, 원사에 염료를 첨가하여 색이 다른 단섬유를 방적하는 방법, 이종의 필라멘트 및 가공사를 사가공하여 복합하는 방법, 제직에서 이종소재를 교직하여 복합직물로 제조하는 방법 등으로 구현되고 있다.

한편, 블라인드가 설치되는 창문은 실외와 실내를 연결함에 따라 열 에너지가 이동되는 통로로, 여름과 같이 실외의 온도가 높으면 실내로 유입되는 열을 차단할 필요가 있고, 겨울과 같이 실내의 온도가 높으면 반대로 실외로 열이 유실되지 않도록 차단할 필요가 있다.

이를 위하여 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0094307호에는 창문에 부착되어 열을 차단할 수 있는 필름이 개발되어 사용되고 있다. 하지만, 이와 같은 필름은 창문에 별도로 부착해야 하고 장시간의 햇빛의 노출에 부착되는 계면으로부터 들뜨거나 박리되어 장시간 사용시 열 차단 효율이 저하되는 문제가 있다.

또한, 복합 다기능 제품이 선호되는 최근 추세에 따라, 블라인드 역시 차광이나 차면, 방음과 같은 일반적인 기능 이외에 창문이라는 설치환경을 고려하여 열 차단 성능도 함께 구현할 필요가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0094307호 (발명의 명칭: 열차단 필름 및 열 차단 필름의 제조방법)

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 재활용 소재를 이용하여 시각적으로 미려한 멜란지 효과가 발현되면서도 열 차단 성능이 우수한 블라인드용 폴리에스테르 복합사의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 폐폴리에스테르 제품을 플레이크(flake)로 파쇄하는 단계, 파쇄된 상기 폐폴리에스테르 플레이크를 건조하여 폴리에스테르 수지를 수득하는 단계, 97~98.5 중량%의 폴리에스테르 수지에 1.5~3 중량%의 안티몬 주석 산화물을 혼합하는 단계, 99~99.9 중량%의 카치온 가염 폴리에스테르 수지에 0.1~1 중량%의 안티몬 주석 산화물을 혼합하는 단계, 안티몬 주석 산화물이 첨가된 폴리에스테르 수지와 카치온 가염 폴리에스테르 수지를 290~310℃로 가열된 가열된 방사구금에 투입하여 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사를 혼합 방사하는 단계, 혼합 방사된 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사를 냉각하여 가연하여 혼섬사로 제조하는 단계 및, 혼섬사를 공기교락시켜 합사하는 단계를 포함하는 블라인드용 폴리에스테르 복합사 제조방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 폐폴리에스테르 제품을 1~5mm 크기의 플레이크를 파쇄하여 잔존 수분율이 0.05% 이하로 건조한다.

또한, 본 발명에 있어서 폴리에스테르사의 섬도는 70~150 데니어이고, 카치온 가염 폴리에스테르사는 30~50 데니어로 서로 다르다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 폴리에스테르 복합사의 강도는 4.3g/d이고, 신도는 35%이다.

본 발명에 따르면, 폐기물로 버려지는 폴리에스테르 제품을 재활용하고 생분해되는 소재를 사용함으로써 환경보호에 기여할 수 있으며, 이로부터 수득된 폴리에스테르 수지와 염색성이 다른 카치온 가염 폴리에스테르사를 혼합 방사함으로써 우수한 멜란지 효과와 함께, 첨가된 안티몬 주석 산화물로 인하여 열 차단 성능이 우수하여, 블라인드로 제직되면 실내 공간을 고급스럽게 연출할 뿐만 아니라 실외로부터 유입되는 열과 실내로부터 유출되는 열을 효과적으로 차단할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사를 제조하는 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 폴리에스테르 복합사의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사로 제직된 블라인드 원단의 사진이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리에스테르 복합사 제조방법의 순서도이고, 도 2는 이의 공정도이다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 본 발명은 폐폴리에스테르 제품을 플레이크(flake)로 파쇄하는 단계(S110), 파쇄된 폐폴리에스테르 플레이크를 건조하여 폴리에스테르 수지를 수득하는 단계(S120), 수득된 폴리에스테르 수지와 카치온 가염 폴리에스테르(CDP) 수지 각각에 안티몬 주석 산화물을 혼합하는 단계(S100), 안티몬 주석 산화물이 혼합된 폴리에스테르 수지와 카치온 가염 폴리에스테르 수지를 방사구금에 투입하여 혼합 방사하는 단계(S200) 및, 혼합 방사된 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사를 가연하여 혼섬사로 제조하는 단계(S300), 및 상기 혼섬사를 합사하는 단계(S400)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 분쇄기를 사용하여 버려진 폴리에스테르 페트병 등의 식품용기를 후술하는 건조단계서 쉽게 건조될 수 있도록 1~5mm의 작은 플레이크 형태로 파쇄한다(S100). 이와 같이 본 발명은 폐기물로 버려지는 폴리에스테르 제품을 재활용함으로써 환경오염을 방지할 수 있다. 여기서, 파쇄된 폴리에스테르 수지에는 수분이 잔존할 수 있는데, 잔존하는 수분에 의해 점도가 저하되면 후속하는 방사단계에서 압출 성형성이 나빠짐에 따라 건조단계가 후속으로 수행된다.

다음으로, 1~5mm의 작은 크기로 파쇄된 폴리에스테르 수지를 히터가 설치된 건조기에 투입하여 건조한다(S200). 여기서, 건조기 내부로 수분이 유입되지 않도록 건조기 내부를 진공상태로 형성한 후, 신속하게 건조가 이루어지도록 질소가스나 아르곤 가스와 같은 불활성 가스를 주입하여 히터에 의한 열이 가스기류에 의하여 확산이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 건조기의 온도는 50℃~150℃로 하여 폴리에스테르 수지에 잔존하는 수분율을 0.05 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 건조기 온도가 50℃ 미만이면 목표하는 잔존 수분율에 도달하는데 장시간 소요되는 문제가 있고, 건조기 온도가 150℃ 초과하면 플레이크가 용융되어 서로 엉커붙는 현상이 발생하여 건조가 원활하지 않는 문제가 있다.

다음으로, 이와 같이 수득된 폴리에스테르 수지와 카치온 가염 폴리에스테르 수지 각각에 안티몬 주석 산화물(Antimony-doped Tin Oxide. ATO)을 혼합한다(S300). 여기서, 안티몬 주석 산화물은 디스플레이 패널이나 유리 플라스틱 등의 대전방지 및 투명 전도성을 요구하는 곳에서도 다양하게 사용되는 반도체 물질로, 본 발명에서는 외부로부터 입사되는 적외선을 차폐하도록 첨가된다.

수지에 첨가되는 안티몬 주석 산화물은 10~500㎚의 평균 입자지름을 갖는 분말인 것이 바람직한데, 지름이 5㎚ 미만일 경우 너무 미세하여 제조에 어려움이 있고, 500㎚를 초과하는 경우 수지와 균일하게 분산되기 어려워 방사 시 섬유의 절사가 발생하거나 결점을 유발하는 문제가 있다

그리고, 수지에 혼합되는 안티몬 주석 산화물의 양이 많으면 방사 시 압출 성형성이 나빠지게 되어 열 차단 성능이 발현되는 적당한 양이 혼합되며, 이때 강도 차이가 있는 폴리에스테르 수지와 카치온 가염 폴리에스테르 수지 각각에 서로 다른 함량으로 혼합된다.

즉, 카치온 가염 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르 수지와 비교하여 강도가 낮아 폴리에스테르 수지에 비하여 보다 적은 량의 안티몬 주석 산화물이 첨가되는데, 폴리에스테르 수지 97~98.5 중량%에 안티몬 주석 산화물이 1.5~3 중량%가 혼합되고, 카치온 가염 폴리에스테르 수지 99~99.9 중량%에 티몬 주석 산화물이 0.1~1 중량%가 혼합된다.

이와 같은 카치온 가염 폴리에스테르 수지는 강도가 낮아 제직 시 원단의 내구성이 좋지 못하고, 폴리에스테르 수지에 비하여 낮은 융점으로 인하여 융용 방사에 어려움이 있으나 선명한 염색이 가능하다는 장점이 있다.

이와 같이 염색성이 우수한 카치온 가염 폴리에스테르 수지와, 카치온 가염 폴리에스테르 수지와 비교하여 강도가 우수한 폴리에스테르 수지를 함께 혼합 방사함으로써, 염색 시 효과적인 멜란지(Melange) 효과가 발현되면서도 충분한 강도의 원사를 구현할 수 있다.

이때, 수득된 폴리에스테르 수지는 상대점도 0.79~0.82, 수분함유율 10~35ppm, 용융 온도 230~270℃ 및 유리전이온도 68~73℃이고, 카치온 가염 폴리에스테르 수지는 상대점도 0.81~0.85, 수분함유율 10~35ppm, 용융 온도 210~250℃ 및 유리전이온도 71~73℃를 사용함으로 후속하는 바와 같이 방사를 안정적으로 할 수 있다.

그리고, 폴리에스테르 수지와 카치온 가염 폴리에스테르 수지의 중량비율은 30:70~70:30(폴리에스테르 수지: 카치온 가염 폴리에스테르 수지)로 할 수 있는데, 폴리에스테르 수지 비율이 30미만이 되면 카치온 가염 폴리에스테르 수지가 과다하여 강도 및 신도가 저하되어 후속하는 사가공이 어려울 뿐만 아니라, 멜란지 효과가 제대로 발현되지 않는다.

다음으로, 이와 같이 제조된 폴리에스테르 수지와 카치온 가염 폴리에스테르 수지를 방사구금에 투입하여 혼합 방사한다(S400). 폴리에스테르 수지와 카치온 가염 폴리에스테르 수지는 방사구금에 별도의 공급관으로 투입되며, 투입된 각각의 수지는 290~310℃로 가열된 방사구금에 의해 용융되어 방사된다. 이때 방사구금은 투입되는 각각의 수지가 서로 혼합되지 않도록 설계된 것을 사용하여 방사액이 토출되는 각각의 방사구에서는 한 종류의 방사액만이 토출된다.

이때, 방사되는 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사는 염색 시 우수한 멜란지 효과가 발현되도록, 도 2에 도시되는 바와 같이 섬도가 서로 다른 것이 바람직한데, 폴리에스테르사는 70~150 데니어의 태섬도로, 카치온 가염 폴리에스테르사는 30~50 데니어의 세섬도로 방사한다.

그 다음으로, 혼합 방사된 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사를 가연하여 혼섬사로 제조한다(S500). 먼저, 방사되는 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사를 방사구금에 인근에 마련되는 냉각존에서 냉각한다. 이때, 폴리에스테르의 내부 구조를 손상하지 않도록 서냉하는 것이 바람직한데, 풍속이 8~40m/min인 40℃~65℃의 공기로 냉각하며, 작업성 향상을 위해 유제가 급유될 수 있다.

이와 같이 냉각된 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사는 도 2에 도시되는 바와 같이, 제1 피드롤러를 통과하여 제1 히터를 통과하면서 1차로 열 고정된다. 여기서, 제1 히터는 온도가 160~180℃인 것이 바람직한데, 160℃ 미만이면 상대적으로 용융온도가 높은 폴리에스테르사의 열 고정이 제대로 이루어지지 않고, 180℃를 초과하면 상대적으로 용융온도가 낮은 카치온 가염 폴리에스테르사가 용융되는 문제가 있다. 다음으로 열고정된 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사를 디스크 가연장치로 공급하여 해연장력 15~30 N/m으로 가연하여 신축성 및 부드러운 터치감을 부여한다. 이때 상기 디스크 가연장치는 벨트 타입의 가연장치에 비하여 원사와의 마찰이 적어 강도가 약한 카치온 가염 폴리에스테르사가 가연 과정에서 사절되지 않는다.

그 다음으로 제2 피드롤러를 거쳐 공기압 0.5~3.0㎏/㎤으로 교락장치에서 교락된 후, 제2 피드롤러와 제3 피드롤러의 속도차를 이용하여 연신비 1.6~1.8로 연신한다. 이때, 연신비가 1.6 미만이면 미해연이 발생할 수 있으며, 연신비가 1.8을 초과하면 과도한 연신에 의한 강도가 약한 카치온 가염 폴리에스테르사의 사절이 발생할 수 있다. 이때, 제2 피드롤러와 제3 피드롤러간의 오버피드율은 2.0~8.0%가 바람직한데, 오버피드율이 2.0% 미만이면 과도한 장력에 의해 미해연의 문제점이 발생하고, 8.0%를 초과하면 모우가 발생할 우려가 있다. 이와 같이 연신 후 120~160℃의 제2 히터를 통과시켜 제2차 열처리를 한 후, 권취빔에서 2,500~4,000m/min 속도로 권취하여 혼섬사를 제조한다.

다음으로 이와 같이 제조된 혼섬사를 공기교락 장치에 투입하여 합사한다(S600). 이때 공기교락 장치로 유입되는 공기압력은 1.7 kgf/㎠~2.0 kgf/㎠으로 공급되는데, 공기압력이 1.7 kgf/㎠ 미만이면 공급되는 공기의 압력 부족으로 인하여 혼섬사가 충분히 교락되기 어렵고, 압력이 2.0 kgf/㎠을 초과하면 공급되는 공기의 압력 과다로 인하여 혼섬사가 엉켜져서 부분적으로 뭉치는 현상이 발생하게 될 수 있다. 이와 같이 합사되어 제조되는 복합사의 섬도는 100~200 데니어로 제조되는데, 섬도가 100 데니어 미만이면 첨가되는 안티몬 주석 화합물의 첨가로 인하여 강도가 저하되며, 섬도가 200 데니어를 초과하면 블라인드로 제직이 어렵고 섬세한 질감표면이 발현되지 않는 문제가 있다.

이하, 본 발명을 아래의 실시예를 통하여 보다 자세히 설명한다.

<실시예>

폐폴리에스테르 페트병을 수거하여 분쇄기를 이용하여 2~3mm 크기의 플레이크로 파쇄한 후 건조시켜 폴리에스테르 수지를 수득하였다. 이와 같이 수득된 폴리에스테 수지는 상대점도 0.8, 수분함유율 30ppm, 용융온도 240℃ 및 유리전이온도 700℃인 98 중량% 폴리에스테르 수지칩에 2 중량%의 안티몬 주석화합물을 첨가한 후 고르게 혼합하여 안티몬 주석화합물 첨가 폴리에스테르수지를 제조하였다. 또한, 상대점도 0.83, 수분함유율 25ppm, 용융온도 220℃ 및 유리전이온도 72℃인 99.5중량% 카치온 가염 폴리에스테르칩에 마찬가지로 0.5 중량%의 안티몬 주석화합물을 첨가한 후 고르게 혼합하여 안티몬 주석화합물 첨가 카치온 가염 폴리에스테르수지를 제조하였다.

이와 같은 제조된 안티몬 주석화합물 첨가 폴리에스테르수지와 안티몬 주석화합물 첨가 카치온 가염 폴리에스테르수지를 60 : 40의 중량비로 별도의 공급도관을 통해 방사구금에 동시에 공급한 후, 방사 온도 295℃로 동시에 방사되어 풍속이 20m/min인 45℃의 공기로 냉각된 후 가연장치로 가연하여 혼섬사로 제조하였다. 가연시 제1 히터온도 170℃, 디스크 가연장치 해연장력 20 N/m, 연신비 1.7, 제2 피드롤러와 제3 피드롤러간의 오버피드율 5.0%, 제2 히터온도 170℃ 조건으로 가연한 후, 2,000m/min 속도로 권취하여 75데니어의 혼섬사를 제조하였다. 그리고, 제조된 혼섬사가 2가닥을 공기압력이 2.0 kgf/㎠인 공기교락 장치를 이용하여 합사하여 150 데니어의 복합사를 제조하였다. 이와 같이 제조된 복합사를 경사 및 위사로 평직으로 제직하여 블라인드용 원단을 제조한 후, 네이비(navy) 색상으로 조성된 염액에 침지시킨 후 가열하여 염착시켰다.

<멜란지 효과>

도 4는 실시예의 표면 사진으로, 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사의 서로 다른 염색성으로 인하여 네이비(navy) 색이 서로 다른 톤으로 자연스럽게 발현됨을 확인할 수 있었다.

<열 차단성능>

KS L 2514:2011 시험방법에 따라 실시예의 태양광 투과율을 측정하였는데, 실시예는 태양광 반사율이 30%로 우수함을 확인할 수 있었다.

<복합사 강도 및 신도>

실시예에 따른 복합사 강도와 신도를 측정한 결과, 인장 강도는 4.3g/d로 강도가 약한 카치온 가염 폴리에스테르사가 혼섬되어 있음에도 불구하고 우수한 강도를 가지고 있으며, 신도는 35%로 나노 분말인 안티몬 주석화합물이 첨가되어 있음데도 불구하도 신도 또한 우수함을 확인할 수 있었다.

이와 같이 본 발명은 폐기물로 버려지는 폴리에스테르 제품을 재활용하고 생분해되는 소재를 사용함으로써 환경보호에 기여할 수 있으며, 이로부터 수득된 폴리에스테르 수지와 염색성이 다른 카치온 가염 폴리에스테르사를 혼합 방사함으로써 우수한 멜란지 효과와 함께, 첨가된 안티몬 주석 산화물로 인하여 열 차단 성능이 우수하여, 블라인드로 제직되면 실내 공간을 고급스럽게 연출할 뿐만 아니라 실외로부터 유입되는 열과 실내로부터 유출되는 열을 효과적으로 차단할 수 있다.

이상 설명한 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (4)

1. 폐폴리에스테르 제품을 플레이크(flake)로 파쇄하는 단계;
   파쇄된 상기 폐폴리에스테르 플레이크를 건조하여 폴리에스테르 수지를 수득하는 단계;
   97~98.5 중량%의 상기 폴리에스테르 수지에 1.5~3 중량%의 안티몬 주석 산화물을 혼합하는 단계;
   99~99.9 중량%의 카치온 가염 폴리에스테르 수지에 0.1~1 중량%의 안티몬 주석 산화물을 혼합하는 단계;
   상기 안티몬 주석 산화물이 첨가된 폴리에스테르 수지와 카치온 가염 폴리에스테르 수지를 290~310℃로 가열된 가열된 방사구금에 투입하여 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사를 혼합 방사하는 단계;
   혼합 방사된 상기 폴리에스테르사와 카치온 가염 폴리에스테르사를 냉각하여 가연하여 혼섬사로 제조하는 단계; 및,
   상기 혼섬사를 공기교락시켜 합사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 블라인드용 폴리에스테르 복합사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 폐폴리에스테르 제품을 1~5mm 크기의 플레이크를 파쇄하여 잔존 수분율이 0.05% 이하로 건조하는 것을 특징으로 하는 블라인드용 폴리에스테르 복합사
3. 제2항에 있어서,
   상기 폴리에스테르사의 섬도는 70~150 데니어이고, 상기 카치온 가염 폴리에스테르사는 30~50 데니어로 서로 다른 것을 특징으로 하는 블라인드용 폴리에스테르 복합사의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 폴리에스테르 복합사의 강도는 4.3g/d이고, 신도는 35%인 것을 특징으로 하는 블라인드용 폴리에스테르 복합사의 제조방법.

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