KR20230000016A - 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법 및 이로부터 제조되는 복합사, 원단 - Google Patents
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Abstract
항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치를 제조하고, 리사이클 폴리에스테르 수지를 일정한 온도 조건에서 결정화 건조와 제습건조를 수행한다. 이렇게 준비된 항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치와 리사이클 폴리에스테르 수지를 함께 복합 방사하면서 부분연신사(POY)와 연신사(FDY)를 각각 제조한다.
이렇게 제조되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사와 연신사를 함께 합사, 공기 교락을 형성하여 촉감이 우수한 블랙원착 리사이클 폴리에스테르사를 제조한다. 이렇게 제조되는 복합사는 우수한 난연 기능성을 가지면서도 통기성, 흡수성이 우수한 친환경 기능성 난연 복합사로서, 촉감이 우수하여 자동차 시트커버용 직물로서 경쟁력을 가질 수 있다.
이렇게 제조되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사와 연신사를 함께 합사, 공기 교락을 형성하여 촉감이 우수한 블랙원착 리사이클 폴리에스테르사를 제조한다. 이렇게 제조되는 복합사는 우수한 난연 기능성을 가지면서도 통기성, 흡수성이 우수한 친환경 기능성 난연 복합사로서, 촉감이 우수하여 자동차 시트커버용 직물로서 경쟁력을 가질 수 있다.
Description
인간과 환경이 공존하는 지속 가능형 친환경 Recycle 섬유제품 개발을 통한 섬유산업의 고기능성 녹색시장가치 창출 및 신성장 동력화가 요구되는 시점으로 현재 고효율 친환경 Recycle 소재 및 고기능성 응용제품군 개발이 진행되고 있다.
산업용 섬유제품에 Recycle 소재를 적용하기 위하여 항균, 난연 기능성의 블랙원착 Recycle PET 복합사를 개발하여 그 용도를 자동차 제품용 시트 소재에 적용하여 산업용 섬유까지 그 적용 범위를 확장하는 것이다.
매년 수백만 톤에서 수 천만 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.
이와 같은 문제에도 불구하고 최근까지도 플라스틱 제품의 재생 비율은 20~40%로 타제품 대비 상대적으로 낮은 수준이며 특히, 우리나라는 플라스틱의 높은 회수율에도 불구하고 고순도 재활용 플라스틱 제조기술 부족 및 고부가가치 제품화 기술 부족으로 재활용률 향상에 어려움을 겪고 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 PET섬유가 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 10-1415919호는 폴리에스테르계 수지와 인계 난연제를 포함하는 난연성 폴리에스테르로 형성되는 난연성 폴리에스테르 필라멘트에 대해 개시하고 있다.
이러한 리사이클 폴리에스테르 섬유를 용융방사하는 공정에서 인계 난연제를 함유하도록 하여 난연성 폴리에스테르 섬유를 제조하는 경우 난연성과 관련된 안전성은 개선되나, 낮은 수분율로 인하여 통풍이 되지 않고 접촉에 따른 촉감이 불량하여 자동차용 시트커버로서 품질이 떨어지는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 리사이클 폴리에스테르계수지와 항균제, 인계 난연제를 포함하는 블랙원착 폴리에스테르계수지를 함께 방사하여 항균, 난연, 블랙원착 리사이클 폴리에스테르사를 제조하고자 한다.
또한, 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사(POY)와 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 연신사(FDY)를 각각 제조하고 이를 복합사로 제조하여 항균, 난연성 블랙원착 복합사를 형성하여 항균성, 난연성을 부여하면서도 흡습성과 통기성이 향상된 친환경 자동차 시트 커버용 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사를 제조하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 제조단계; 리사이클 폴리에스테르 수지 건조단계; 리사이클 폴리에스테르 수지와 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 방사단계; 블랙 원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사(POY) 제조단계로 구성되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사 제조방법을 제공한다.
또한, 항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 제조단계; 리사이클 폴리에스테르 수지 건조단계; 리사이클 폴리에스테르 수지와 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 방사단계; 블랙 원착 리사이클 폴리에스테르 연신사(FDY) 제조단계로 구성되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사 제조방법을 제공한다.
상기 항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 제조단계는 마스터배치 전체 100 중량부에 대하여 카본계 착색제 2 ~ 3중량부, 인계 난연제 8 ~ 15 중량부, 은(Ag)이 담지된 제올라이트 항균제 8 ~ 15 중량부, 잔부는 신재 폴리에스테르 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법을 제공한다.
상기 리사이클 폴리에스테르 수지의 건조단계는 IV가 0.70 ~ 0.75 dl/g, 용융온도가 250 ~ 259℃인 리사이클 폴리에스테르 수지를 드라이어에서 80~130℃까지 승온시키면서 5~9시간 동안 결정화 건조를 수행하고, 120~130℃에서 30분~3시간 제습건조를 수행하여 최종 수분율이 100ppm이하인 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법을 제공한다.
상기 리사이클 폴리에스테르 수지와 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 방사단계는 리사이클 폴리에스테르 수지와 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치의 함량이 중량비로 15 : 1 ~ 3 이고, 익스트루더의 용융온도는 275 ~ 290℃인 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법을 제공한다.
또한, 항균, 난연 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사(POY) 제조단계는 방사온도 270~290℃, 권취속도 2,900 ~ 3,200 m/min이고, 항균, 난연 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 연신사(FDY) 제조단계는 방사온도 270~290℃, 권취속도 4,000 ~ 5,000 m/min인 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법을 제공한다.
한편으로, 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사 제조단계는, 상기 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사를 효과사로 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 연신사를 심사로 합연신 및 복합하고, 열처리온도는 120 ~ 130℃, 공기교락을 위한 에어 압력은 1.2 ~ 3.5 kg/cm2으로 처리하고, 권취속도는 400~800 m/min의 속도로 권취하여 제조되는 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사의 제조방법을 제공한다.
이렇게 제조되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사는 경편, 제직을 거쳐 직물로 제조되어 자동차용 시트 커버용으로 원단으로 제공된다.
우수한 항균, 난연 기능성을 가지면서도 통기성, 흡수성이 우수한 친환경 기능성 난연 복합사를 제조할 수 있다.
또한, 자동차용 시트 요구특성인 친환경성, 난연, 항균 특성을 가지는 기능성 소재 개발을 통하여 높은 가격경쟁력을 가지므로 다양한 차종의 시트 커버로 그 적용범위를 확대할 수 있다 .
도 1은 본 발명에 따른 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사의 제조를 위한 제조공정 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조를 위한 방사장치 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사의 합연사, 공기교락 형성을 위한 제조장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사의 측면 형태이다.
도 2는 본 발명에 따른 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조를 위한 방사장치 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사의 합연사, 공기교락 형성을 위한 제조장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사의 측면 형태이다.
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, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사의 제조를 위한 제조공정 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 항균, 난연성, 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사 제조장치의 모식도이다.
본 발명에 따른 항균, 난연성, 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사는 항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치와 리사이클 폴리에스테르 수지를 함께 방사하여 제조된다. 이들을 방사하는 단계에서 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사(POY)와 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 연신사(FDY)를 각각 제조하고, 이들을 열처리, 합사 및 공기교락을 형성하여 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사를 제조한다.
도 1 및 도 2를 참조하면 먼저 항균, 난연성 블랙 원착 폴리에스테르 마스터배치를 제조한다. 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치는 카본계 착색제인 카본블랙을 신재 폴리에스테르 수지에 일정 비율로 함유하도록 혼입하여 용융 압출장치에서 스트랜드(strand) 형태로 수중으로 압출하면서 고화시켜 일정한 길이로 절단하여 제조한다. 이러한 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치를 제조하는 공정은 공지의 방법에 따른다. 다만, 본 발명에서는 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치를 제조하는 공정에서 인계 난연제와 은(Ag)이 담지된 제올라이트 항균제를 일정한 비율로 혼합하여 항균, 난연성 블랙 원착 폴리에스테르 마스터 배치를 제조한다.
이 때 함유되는 기능 성분의 함량은 마스터배치 전체 100 중량부에 대하여 카본계 착색제 2 ~ 3 중량부, 인계 난연제 8 ~ 15 중량부, 은(Ag)이 담지된 제올라이트 항균제 8 ~ 15 중량부, 잔부는 신재 폴리에스테르 수지로 구성된다.
상기 리사이클 폴리에스테르 수지 건조단계의 리사이클 폴리에스테르계수지는 공지의 제조공정에 따라 폐 PET를 수거하여 이물질 분리하고 습식 분쇄, 분별, 습식 분쇄, 분별을 거쳐 방사용 칩(chip)으로 제조되는 공지의 제조 방법에 따라 제조된 것을 구입하여 사용한다. 다만, 본 발명에서는 리사이클 폴리에스테르계수지는 고유점도가 0.70~0.75 dl/g이고, 용융온도가 250~259℃인 것을 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 폴리에스테르계수지의 건조단계는 Feeder #1을 통하여 익스트루더(Extruder)에 공급되기 전에 방사용 칩(chip)의 결정화와 제습을 위해서 별도의 건조 시스템(미도시)을 거친 것이다. 건조 시스템은 결정화 건조와 제습건조로 구분되며, 결정화 건조는 방사용 칩(chip)이 서로 융착되어 브릿지를 형성하는 것을 방지하기 위한 것이며, 제습건조는 칩(chip) 내부의 수분을 제거하기 위한 것으로 최종 수분율이 낮을수록 방사 공정의 불량이 감소되고, 리사이클 폴리에스테르사의 물성이 향상된다.
상기 결정화건조는 80~130℃ 온도 범위에서 온도 구간별로 시간을 달리하여 총 5.0~9.0시간의 건조가 진행하며, 제습건조는 120~130℃의 온도에서 30분~3시간 진행하며 최종 수분율은 100ppm 이하가 되도록 한다.
방사단계에서 항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치와 상기 리사이클 폴리에스테르계수지를 각각의 공급장치 Feeder #1, #2에 준비하여 압출장치인 Extruder에 공급하게 된다. 이때 Feeder #1에서 공급되는 리사이클 폴리에스테르계 수지와 Feeder #2에서 공급되는 항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치는 중량비로 15 : 1~3 의 비율로 혼합되면서 압출장치인 Extruder에 공급된다. 최종 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르사는 기능 성분의 함량이 1.0 ~ 2.5 중량%가 포함되도록 조절한다. 항균, 난연성 향상을 위해 기능 성분의 함량을 높이는 것이 유리하나, 기능성분의 전체 함량 2.5 중량%을 초과하게 되면, 사절, 물성 저하의 문제가 발생되므로, 항균, 난연 성능 발휘할 수 있는 최저 수준이 1.0 중량% 이상의 항균, 난연, 카본계 착색제가 함유되도록 한다.
이때 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 275~290℃의 온도로 설정되어 일반적인 폴리에스테르의 방사 용융온도인 285~295℃보다 낮은 온도로 설정 가능하다. 이는 본 발명에서 사용하는 리사이클 폴리에스테르계수지는 고유점도가 0.70~0.75 dl/g이고, 용융온도가 250~259℃로서 신재 폴리에스테르의 고유점도 및 용융온도보다 낮기 때문에 가능한 것으로 제조되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르사의 기계적 물성에도 영향을 미친다.
상기 익스트루터에서 용융된 방사원액이 방사장치(Spinning beam)을 통해 방사되어 제조되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사(POY)는 "O"형 방사구금(spinneret)을 통하여 방사온도 270~290℃, 급냉온도(Quenching Temp) 20~25℃, 권취속도 2,900~3,2000m/min의 조건으로 제조된다.
한편으로 상기 익스트루터에서 용융된 방사원액이 방사장치(Spinning beam)을 통해 방사되어 제조되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 연신사는 "O"형 방사구금(spinneret)을 통하여 방사온도 270~290℃, 급냉온도(Quenching Temp) 20~25℃, 권취속도 4,000~5,000m/min의 조건으로 제조된다.
도 3에 따르면, 상기 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사 제조단계는 심사로 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 연신사(FDY)(10)가 크릴에 적재되어 준비된 다음, Nip Roller(30)를 거쳐 제1롤러 (40)에 직접 공급된다. 효과사인 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사(POY)(20)는 크릴에서 Nip Roller(30)를 거쳐 제1롤러(40)로 공급된다. 제1롤러(40)과 제2롤러(70) 사이에는 접촉식 히터(50)이 구비되어 있으며, 접촉식 히터의 온도는 열매유를 이용하여 제어된다. 각각 공급되는 블랙원착 리사이클 폴리에스테르사(POY, FDY)는 접촉식 히터(50)에서 120~130℃의 온도로 열처리되어 제2롤러(70)로 공급된다.
상기 제2롤러(70)을 통과한 각각의 심사(10)와 효과사(20)는 에어노즐(80)에서 공기 교락을 통해 합사되게 된다. 공기 교락단계는 사도 상의 속도 차이에 의하여 원사에 부여되는 장력을 최소화하기 위하여 제2롤러(70)와 선속도 제어롤러(미도시)의 사이에 에어노즐(80)을 위치하게 하여 사도가 형성된다(이와 같은 제2롤러와 선속도 제어롤러에 따른 오버피드 부여는 본 출원인의 선행 특허 등록번호 10-19388838호의 구성에 따른 것이다).
이때 공기교락에 사용되는 에어노즐(80)에서는 1.2 ~3.5 kg/m2 이내의 압력으로 에어를 공급하여 공기교락을 부여하며, 에어노즐의 공기 토출구의 직경은 1.0~1.5mm이다. 사용되는 에어노즐(80)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 노즐은 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, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사의 권취단계는 공기교락이 형성된 리사이클 폴리에스테르 복합사를 400~800 m/min의 권취속도로 권취하는 단계이다. 이렇게 제조되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사는 최종섬도는 145~155 De'이고, 강도는 2.5~3.0 g/De', 신도는 15.0~25.0% 를 가지게 된다.
본 발명의 상기 항균, 난연 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사는 600~2000TM 범위 내에서 꼬임(Twist)을 부여하는 연사 공정을 거쳐 자동차 시트커버 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 자동차 시트커버용 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 수지의 건조단계
리사이클 폴리에스테르계수지는 고유점도가 0.70~0.75 dl/g이고, 용융온도가 250~259℃ 인 것을 사용하였고, 방사공정에 투입하기 전에 건조 시스템은 결정화 건조와 제습건조를 실시예 1-1 내지 1-3의 조건으로 건조를 수행하였다. 결정화건조는 80~130℃의 온도 구간에서 각각 설정된 시간으로 결정화 건조를 수행하였고, 제습건조는 130℃ 온도에서 30분간 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, 난연성
블랙원착
폴리에스테르 마스터배치 제조단계
항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 제조단계는 마스터배치 전체 100 중량부에 대하여 카본계 착색제 2 ~ 3중량부, 인계 난연제 8 ~ 15 중량부, 은(Ag)이 담지된 제올라이트 항균제 8 ~ 15 중량부, 잔부는 신재 폴리에스테르 수지를 혼합하여 압출기에서 수중으로 압출하여 제조하였다. 압출되면서 고화된 스트랜드 형태의 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치를 일정한 길이로 절단하여 항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치를 제조하였다.
중량비로 기능성분 20% 함량으로 제조되는 마스터배치는 카본블랙 2중량부, 인계 난연제 10 중량부, 은(Ag)을 담지한 제올라이트 8 중량부 및 신재 폴리에스테르 80 중량부로 제조하였으며, 중량비로 기능성분 30% 함량으로 제조되는 마스터배치는 카본블랙 3중량부, 인계 난연제 15중량부, 은(Ag)을 담지한 제올라이트 12중량부 및 신재 폴리에스테르 70 중량부로 제조하였다.
이렇게 제조된 항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치와 리사이클 폴리에스테르의 함량을 각각 아래 표와 같이 조절하여 항균 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르를 제조하여 난연성과 항균성을 각각 비교하였다.
[표 2]
난연성은 KS-M ISO 4589-1호에 의거하여 한계산소지수(LOI)를 측정하였으며, 항균성은 황색포도상 구균, 대장균에 대하여 KS K 0698의 규격에 따라 항균성을 측정하였다. 난연 기능을 향상시키기 위해서는 난연제를 많이 넣는 것이 유리하나 방사 작업성, 섬유원사의 품질을 고려할 때 실시예 2-2의 조건이 가장 적절한 것으로 판단하였다.
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실시예
3> 항균, 난연성,
블랙원착
리사이클 폴리에스테르 방사단계
리사이클 폴리에스테르계수지와 항균, 난연성 블랙원착 마스터배치(기능성분 함량 30 중량%)를 중량비로 15:1로 각각의 공급장치 Feeder #1, Feeder #2에서 익스트루더(Extruder)에 공급하여 하여 방사하였으며 최종적으로 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르사의 기능성분의 함량이 1.88 중량%가 되도록 조절하였다.
용융구역(Melting zone)이 #1, #2, #3, #4로 구분되며 각 구역의 온도는 #1 275℃, #2 280℃, #3 285℃, #4 280℃로 제어하면서 용융방사를 수행하였다.
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실시예
4> 항균, 난연성,
블랙원착
리사이클 폴리에스테르
부분연신사
(
POY
) 제조단계
상기 실시예 3의 복합방사 단계에서 용융된 폴리머를 "O"형 방사구금(spinneret)을 통하여 방사온도 270~275℃, 급냉온도(Quenching Temp) 20~25℃, 권취속도 2,900~3,2000m/min의 조건으로 아래와 같이 조절하여 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사를 제조하였다.
[표 3]
상기 조건으로 제조되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르사(POY)는 최종 75±2.5De' 범위의 섬도를 가지며, 생산 공정에서 단사절, 약사, 외관 불량, 모우, 루프 등의 불량발생을 비교할 때 실시예 4-2에 따른 공정조건에서 가장 양호하였다.
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실시예
5> 항균, 난연성,
블랙원착
리사이클 폴리에스테르 연신사(
FDY
) 제조단계
상기 실시예 3의 복합방사 단계에서 용융된 폴리머를 "O"형 방사구금(spinneret)을 통하여 방사온도 270~275℃, 급냉온도(Quenching Temp) 20~25℃, GR1 속도 500 ~ 2,500m/min, 온도 90~100℃, GR2 속도 4,000~5,000m/min, 온도 120~130℃, 권취속도 4,000~5,000m/min의 조건으로 아래와 같이 조절하여 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 연신사(FDY)를 제조하였다.
[표 4]
상기 조건으로 제조되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 연신사(FDY)는 최종 75±2.5De' 범위의 섬도를 가지며, 생산 공정에서 단사절, 약사, 외관 불량, 모우, 루프 등의 불량발생을 비교할 때 실시예 5-3에 따른 공정조건에서 가장 양호하였다.
<
실시예
6> 항균, 난연성
블랙원착
리사이클 폴리에스테르 복합사의 제조
도 3의 복합사 제조장치에서 실시예 4에 따른 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 연신사(FDY)를 심사로, 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사(POY)를 효과사로 준비하여, 심사인 연신사(10)는 크릴에 적재되어 준비된 다음 Nip Roller(30)를 거쳐 제1롤러(40)에 직접 공급하고, 효과사인 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사(POY)(20)는 크릴에서 Nip Roller(30)를 거쳐 제1롤러(40)을 경유하여 접촉식 히터(50)에서 열처리되어 제2롤러(70)로 공급된다. 각각의 원사는 접촉식 히터에서 120~130℃의 온도로 열처리되어 제2롤러(70)로 공급된다.
제2롤러(70)에서 원사 장력이 감소되는 각각의 원사는 에어노즐(80)에서 1.2 ~3.5 kg/m2 이내의 에어를 공급하여 공기교락을 부여하였으며, 사용되는 에어노즐(80)은 일반 에어노즐(텐덤형 노즐)과 스마트 에어노즐(Smart air nozzle)을 이용하였다. 구체적인 생산 조건은 하기표와 같다. 이와 같은 조건으로 제조되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사를 400~800m/min의 속도로 권취한다.
[표 5]
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.
그렇지만, 도 4에 나타난 바와 같이 원사 측면을 비교하여 Nip Density와 균일도를 비교할 때 전기적 신호를 통해 혼섬도를 제어하는 스마트 노즐에서 혼섬도 및 Balloon의 크기가 균일하고 혼섬 효과가 극대화되는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이 공정 조건으로 제조되는 항균, 난연 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사는 두 소재의 수축특성 차이가 다르므로 염색가공 후에 원단상에서 심사는 FDY, 초사는 POY 로 이루어져서 벌키성이 우수하고 Touch가 부드럽게 발현된다.
또한, 이러한 항균, 난연 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사를 이용하여 제조되는 편직물을 이용한 자동차 시트는 인체에 접촉되는 부분이므로 부드러운 Touch를 발휘하여 높은 퀄리티를 구현할 수 있다.
10: 심사
20 : 효과사
30 : Nip roller
40 : 제1롤러
50 : 접촉식히터
60 : 비접촉히터
70 : 제2롤러
80 : 에어노즐
90 : 권취롤러
20 : 효과사
30 : Nip roller
40 : 제1롤러
50 : 접촉식히터
60 : 비접촉히터
70 : 제2롤러
80 : 에어노즐
90 : 권취롤러
Claims (10)
- 항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 제조단계;
리사이클 폴리에스테르 수지 건조단계;
리사이클 폴리에스테르 수지와 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 방사단계; 및
블랙 원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사(POY) 제조단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사 제조방법 - 항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 제조단계;
리사이클 폴리에스테르 수지 건조단계;
리사이클 폴리에스테르 수지와 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 방사단계; 및
블랙 원착 리사이클 폴리에스테르 연신사(FDY) 제조단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사 제조방법
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 항균, 난연성 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 제조단계는 마스터배치 전체 100 중량부에 대하여 카본계 착색제 2 ~ 3중량부, 인계 난연제 8 ~ 15 중량부, 은(Ag)이 담지된 제올라이트 항균제 8 ~ 15 중량부, 잔부는 신재 폴리에스테르 수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 리사이클 폴리에스테르 수지의 건조단계는 IV가 0.70 ~ 0.75 dl/g, 용융온도가 250 ~ 259℃인 리사이클 폴리에스테르 수지를 드라이어에서 80~130℃까지 승온시키면서 5~9시간 동안 결정화 건조를 수행하고, 120~130℃에서 30분~3시간 제습건조를 수행하여 최종 수분율이 100ppm이하인 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 리사이클 폴리에스테르 수지와 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치 방사단계는 리사이클 폴리에스테르 수지와 블랙원착 폴리에스테르 마스터배치의 함량이 중량비로 15 : 1 ~ 3 이고, 익스트루더의 용융온도는 275 ~ 290℃인 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 항균, 난연 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사(POY) 제조단계는 방사온도 270~290℃, 권취속도 2,900 ~ 3,200 m/min인 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 항균, 난연 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 연신사(FDY) 제조단계는 방사온도 270~290℃, 권취속도 4,000 ~ 5,000 m/min인 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법. - 제1항 또는 제2항의 방법으로 제조되는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사.
- 제1항의 제조방법에 따른 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 부분연신사를 효과사로 제2항의 제조방법에 따른 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 연신사를 심사로 합연신 및 복합하고, 열처리온도는 120 ~ 130℃, 공기교락을 위한 에어 압력은 1.2 ~ 3.5 kg/cm2으로 처리하고, 권취속도는 400~800 m/min의 속도로 권취하여 제조되는 것을 특징으로 하는 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 복합사의 제조방법.
- 제9항의 방법으로 제조되는 복합사를 이용한 자동차 시트커버용 원단.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210081483A KR20230000016A (ko) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법 및 이로부터 제조되는 복합사, 원단 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210081483A KR20230000016A (ko) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법 및 이로부터 제조되는 복합사, 원단 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230000016A true KR20230000016A (ko) | 2023-01-02 |
Family
ID=84925419
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| KR1020210081483A KR20230000016A (ko) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | 항균, 난연성 블랙원착 리사이클 폴리에스테르 원사의 제조방법 및 이로부터 제조되는 복합사, 원단 |
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| KR (1) | KR20230000016A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101015383B1 (ko) | 2008-12-23 | 2011-02-17 | 주식회사 효성 | 폴리에스터 재생칩 그 제조 방법 및 그로부터 제조되는 폴리에스터 장섬유 |
| KR101415919B1 (ko) | 2012-05-24 | 2014-07-04 | 도레이케미칼 주식회사 | 난연성 폴리에스테르 필라멘트 및 그 제조방법 |
-
2021
- 2021-06-23 KR KR1020210081483A patent/KR20230000016A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
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