KR20240045445A - 친환경 리사이클 폴리에스테르(fd) 신축성 복합사의 제조방법 및 이로부터 제조되는 원사, 직물 - Google Patents
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Abstract
리사이클 폴리에스테르 플레이크를 일정한 온도 조건에서 결정화 건조와 제습건조를 수행하고 방사하여 친환경 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)를 제조하고, 이 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사를 함께 합사, 공기 교락을 형성하여 촉감이 우수하고, 신축성이 탁월한 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사를 제조한다. 이렇게 제조되는 복합사는 폐기되는 자원을 재활용하는 것으로 친환경적인 소재이며, 볼륨감, 경량성, 흡수성이 우수한 신축성 복합사로서, 의류용 직물로서 경쟁력을 가질 수 있다.
Description
폐플라스틱을 재활용하여 Recycle 폴리에스테르 소재를 개발하고 신축성과 친환경 소재의 장점을 활용한 기능성 및 차별화된 천연 감성을 가지는 Sustainable한 소재를 개발하기 하기 위한 것이다.
매년 수백만 톤에서 수 천만 톤의 폴리에스테르 플라스틱이 바다로 유입되고 있으며 바다 1㎢ 당 100만개가 넘는 플라스틱 조각이 있다고 하며 폴리에스테르 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 폴리에스테르 flake를 이용한 의류용 용도의 Recycle 폴리에스테르 섬유가 생산되고 있고 중소기업을 중심으로 토목용 및 자동차용 부직포 용도가 생산되고 있다.
잠재권축섬유란, 열수축특성이 다른 2종의 폴리머를 사이드-바이-사이드형(Side By Side) 또는 심초형(Sheath-Core)으로 복합방사한 후, 방사공정이나 연신공정에서 열을 가함으로써 열수축성 차이에 의해 물리적으로 코일모양을 띄게 하여, 스프링과 유사한 원리로 고도의 신축성을 부여한 섬유이다.
신축성에 있어서는 기존의 스판덱스 섬유에 미치지 못하지만, 스판덱스의 단점으로 내알칼리성 및 형태안정성 등이 우수하고 염색 및 후가공 공정이 용이한 잠재권축섬유를 많이 사용하고 있다.
이러한 잠재권축사와 다른 유형의 리사이클 폴리에스테르 원사를 복합 가공함으로써 더욱 다양한 소비자의 니즈에 부합하는 복합가공사를 제조할 수 있다.
또한 본 발명에 사용되는 리사이클 폴리에스테르(Recycled Polyester)는 폴리에스테르의 제조공정 중 폐자재 또는 기 사용된 제품으로부터 회수한 폐자재로부터 원료를 정제한 다음 용융, 방사하여 재생하는 Material Recycle, 회수된 원료를 정제, 해중합한 다음 재중합하여 용융 방사함으로서 원사를 제조하는 Chemical Recycle로 나눌 수 있다.
Material Recycle는 상대적으로 쉽게 원료를 재생할 수 있지만, 재료의 순도 및 중합도를 조절하기 힘들면 균일한 물성의 폴리머를 얻기가 어렵기 때문에 최종 사용용도 확대에 제약을 받을 수 있으며 Chemical Recycle 경우에는 해중합을 거쳐 다시 중합하여 폴리머를 제조하므로 원유로부터 제조한 원사와 물성차이가 거의 없는 우수한 원사 생산이 가능하다는 장점을 가진다.
본 발명에서는 폐플라스틱을 수거하여 제조되는 폴리에스테르 플레이크(Flake)를 적절하게 설계된 조건에서 건조, 용융방사하여 리사이클 폴리에스테르 부분배향사(POY)를 제조하고, 이 폴리에스테르 부분배향사(POY)와 리사이클 폴리에스테르 잠재권축사를 이용하여 친환경 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사를 제조하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 리사이클 폴리에스테르계수지를 건조, 방사하여 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)를 제조하고, 별도로 제조되는 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사와 합연사하여 제조되는 친환경 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사를 제조하고자 한다.
일반적으로 폴리에스테르 합성섬유를 의류용 소재로 적용하기 위해서는 소재 자체가 가지는 반짝거림을 제거하기 위해서 필수적으로 소광제(TiO2)를 일정량 함유하도록 제조하고 있고, 소광제의 함량에 따라 소광제를 포함하지 않는 브라이트(BR:Bright), 0.2~0.4 중량%를 함유한 세미덜(SD:Semi-dull), 1.5~2.5 중량%를 함유한 풀덜(FD:full-dull)으로 구분하여 용도별로 적용하고 있다.
또한, 상기 제조되는 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)를 복합사 제조장치에서 Separate Roll을 경유하여 원사를 공급하고, 제1롤러와 제2롤러를 이용하여 연신하여 제조되도록 장치를 개조하여 제조되는 복합사의 공정 불량을 획기적으로 감소시키고, 신축성 복합사의 품질을 개선하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)준비단계; 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사 준비단계; 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사를 세라믹코팅 Separate Roll을 통해 제1롤러에 공급하는 원사공급단계; 상기 원사 각각을 제1롤러와 제2롤러 사이에서 연신하는 원사연신단계; 연신된 원사를 접촉식, 비접촉식 히터에서 열처리하는 열처리단계;
열처리된 원사를 스마트 에어노즐로 공기교락을 형성하는 공기교락단계; 및 공기교락된 리사이클 잠재권축복합사를 권취하는 권취단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 리사이클 폴리에스테르 부분배향사는 방사속도 2,900 내지 3,300m/min, 섬도 75~85De'로 제조되는 것을 특징으로 하는 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사의 제조방법을 제공한다.
상기 원사공급단계에서 리사이클 폴리에스테르 부분배향사(POY)와 상기 리사이클 폴리에스테르 잠재권축사는 세라믹 코팅Separate Roll과 제1롤러 사이에서의 장력이 5 내지 7g이고, 장력의 편차가 ±2g 이내인 것을 특징으로 하는 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사의 제조방법을 제공한다.
이렇게 제조되는 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사는 경편, 제직을 거쳐 직물로 제조되어 의류용 직물 또는 편물로 제공된다.
리사이클 폴리에스테르 부분배향사(POY)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사를 각각 세라믹 코팅 Separate Roll을 이용하여 공급하게 되므로 제1롤러에 공급되는 각 원사의 장력이 일정하게 유지 및 관리될 수 있으므로 공정 불량을 현저하게 감소시킬 수 있다.
또한, 현재 의류용 소재 시장이 요구하는 특성인 친환경성을 가지면서, 신축성이 우수한 기능성 소재 개발을 통하여 높은 가격경쟁력을 가지므로 다양한 의류 소재로 그 적용범위를 확대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조를 위한 제조공정 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조를 위한 제조장치 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조를 위한 제조장치 모식도이다.
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 친환경 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조를 위한 제조공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 친환경 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조장치 모식도이다.
본 발명에 따른 친환경 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사를 제조하기 위한 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)의 준비단계(S10)는 리사이클 폴리에스테르 수지를 익스트루더에 공급하여 압출하면서 스피닝 빔을 경유하여 방사하여 제조된다.
도 1 및 도 2를 참조하면 리사이클 폴리에스테르 부분배향사(POY) 준비단계(S10)에서 리사이클 폴리에스테르 부분배향사(POY)는 리사이클 폴리에스테르 플레이크(Flake) 건조 및 익스트루더를 통하여 용융방사하에 제조된다. 리사이클 폴리에스테르 플레이크(Flake)는 폐 폴리에스테르를 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, PVC함량이 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 폴리에스테르계 플레이크(Flake)는 익스트루더(Extruder)에 공급되기 전에 결정화와 제습을 위해서 별도의 건조 시스템(미도시)을 거치게 된다. 건조 시스템은 결정화 건조와 제습건조로 구분되며, 결정화 건조는 수분 제거 및 방사용 플레이크(Flake)가 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 제습 건조는 130~170℃ 온도 범위에서 총 20~60 min간의 건조가 진행하며, 결정화 건조는 80~150℃의 온도에서 온도 구간별 시간을 달리하여 4시간 ~7시간 진행하며 최종 수분율은 100ppm 이하가 되도록 한다.
이렇게 건조된 리사이클 폴리에스테르 플레이크(Flake)는 압출장치인 Extruder에 공급하게 된다. 공급되는 리사이클 폴리에스테르 플레이크(Flake)는 폴리에스테르계 수지의 이동 경로에 따라 용융구역(Melting zone)이 #1, #2, #3, #4로 구분되는 익스트루더(Extruder)에서 각각의 온도로 제어되어야 한다. 본 발명에서 각 구역은 280~290℃의 온도로 설정되어 일반적인 폴리에스테르의 방사 용융온도인 285~295℃보다 낮은 온도로 설정 가능하다. 이는 본 발명에서 사용하는 리사이클 폴리에스테르계수지는 고유점도가 0.70~0.80 dl/g이고, 용융온도가 250~259℃로서 신재 폴리에스테르의 고유점도 및 용융온도보다 낮기 때문에 가능한 것으로 제조되는 친환경 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사사의 기계적 물성에도 영향을 미친다.
상기 익스트루터에서 용융된 방사원액이 방사장치(Spinning beam)을 통해 방사되어 제조되는 것으로, 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)는 방사구금(spinneret)을 통하여 방사온도 280~290℃, 급냉온도(Quenching Temp) 15~20℃로 방사되고, 제1롤러와과 제2롤러 사이에서 일정한 연신비로 연신되면서 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)로 제조된다. 이렇게 제조되는 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)는 권취속도 2,900~3,3000m/min, 최종섬도 75~85De'의 조건으로 권취된다.
리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사를 방사하여 제조하기 위해서는 소광제(TiO2)가 섬유 내에 1.5~2.5 중량% 함유되어야 하는데 이는 소광제(TiO2)가 포함된 폴리에스테르(FD) 마스터배치를 제조하고 용융방사 공정에 이를 투입하여 원하는 최종 함량비를 달성할 수 있으며 이는 공지의 공정에 따라 투입될 수 있다.
한편으로, 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사 준비단계(S20)는 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 2에 따르면, 상기 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사의 원사공급단계(S30)는 기존의 합연사장치의 구조와 차이가 있는 개선된 합연사 장치의 사도에 따라 공급이 된다.
먼저, 리사이클 폴리에스테르 부분배향사(POY)(10)는 크릴에 적치된 이후에 세퍼레이트 롤(Serparate Roll)(31)을 지나 합사용 세퍼레이트 롤(33)을 경유하여 제1롤러(40)에 공급된다. 또한, 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사(20)는 세퍼레이트 롤(32)를 지나 합사용 세퍼레이트 롤(33)을 경유하여 제1롤러(40)에 공급이 되도록 사도가 설계되어 있다.
이렇게 사도가 설계됨에 따라 각각의 공급 원사는 타 원사가 공급되면서 발생하는 영향으로부터 독립적으로 원사공급 장력(Tension)이 조절될 수 있게 된다. 도 2의 (a)와 같은 비교예에 해당하는 기존에 세퍼레이트 롤(Separate Roll)이 없는 합연사 장비에 있어서는 공급되는 원사의 장력 범위가 5~15g의 범위에서 측정되고, 장력의 편차가 ±5g 범위내에서 변동폭이 커 품질 불량이 많이 발생되었다. 그러나 본 발명의 실시예 6-1 내지 2와 같은 세퍼레이트 롤(30)의 설치에 따라 세퍼레이트 롤(33)과 제1롤러(40) 사이에서 측정되는 원사 장력 범위는 5~7g 수준으로 관리될 수 있고, 장력의 편차는 ±2g 수준에서 관리가 가능해진다.
원사장력의 편차가 감소됨에 따라 제조되는 복합사의 외관에 발생하는 모우, 루프 등이 현저하게 감소되며, 작업성 및 품질 균일성을 더욱 향상될 수 있다.
원사연신단계(S40)은 리사이클 폴리에스테르 부분배향사(POY)(10)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사(20)가 각각 제1롤러(40)과 제2롤러(70) 사이의 선속도 차이에 의해서 연신되는 단계이다. 특히, 리사이클 폴리에스테르 부분배향사(POY)(10)는 연신비 1.0 내지 1.2으로 연신되어 최종 섬도가 75~85De' 수준으로 연신된다.
원사연신단계(S40)에서 연신되면서 동시에 각 원사는 사도상의 접촉식 히터(50)와 비접촉식 히터(60)에서 각각 열처리되는 열처리단계(S50)를 거치게 된다. 접촉식 히터(50)의 열처리 온도는 100~160℃ 범위이고, 비접촉식 히터의 열처리 온도는 160~210℃ 범위에서 열처리를 수행한다.
이렇게 열처리된 원사는 공기교락단계(S60)를 거치게 된다. 상기 제2롤러(70)을 통과한 각각의 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)(10)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사(20)는 에어노즐(80)에서 공기 교락을 통해 합사된다. 이때 공기교락에 사용되는 에어노즐(80)에서는 1.0 ~3.0 kg/m2 이내의 압력으로 에어를 공급하여 공기교락을 부여하며, 에어노즐의 공기 토출구의 직경은 1.6~2.0mm이다. 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 에어 컴프레서의 에어를 통해서 Hole에서 설정된 압력의 공기가 나오는 방식이라면 스마트 에어노즐은 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.
리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사의 권취단계(S70)는 공기교락이 형성된 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사를 550~850 m/min의 권취속도로 권취하는 단계이다. 이렇게 제조되는 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사는 최종섬도는 170~200 De'이고, 강도는 1.8~2.2 g/De', 신도는 15.0~25.0%를 가지게 된다.
본 발명의 상기 리사이클 폴리에스테르 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.
<
실시예
1-1~1-4> 리사이클 폴리에스테르 수지의 건조단계
리사이클 폴리에스테르계 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 결정화 건조와 제습건조를 실시예 1-1 내지 1-4의 조건으로 건조를 수행하였다. 제습건조는 130~170℃의 온도 구간에서 20~60분간 수행하였고, 결정화 건조는 80~150℃ 온도에서 각 온도 구간별 설정된 시간으로 결정화 건조를 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 1-3 과 1-4 에서 가장 낮은 수분율을 달성하면서도 융착에 의한 브릿지 발생이 일어나지 않았다.
<
실시예
2> 리사이클 폴리에스테르
부분배향사
(
POY
) 준비단계(S10)
상기 실시예 1의 조건으로 건조된 리사이클 폴리에스테르 플레이크(Flake)를 Feeder를 이용하여 익스트루더(Extrude)에 공급하고, "O"형 방사구금(spinneret)을 통하여 방사온도 275~290℃, 급냉온도(Quenching Temp) 15~20℃, 권취속도 2,900~3,3000m/min의 조건으로 아래와 같이 조절하여 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)를 제조하였다.
소광제로 TiO2를 30 중량% 함유하는 폴리에스테르(FD) 마스터배치를 방사 공정에 공지의 투입 방식으로 투입하여 최종적으로 TiO2가 1.5중량% 포함된 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)를 제조하였다.
[표 2]
상기 조건으로 제조되는 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)는 최종 75~85De' 범위의 섬도를 가지며, 생산 공정에서 단사절, 약사, 외관 불량, 모우, 루프 등의 불량발생을 비교할 때 실시예 2-2에 따른 공정조건에서 가장 양호하였다.
<
실시예
3> 내지 <실시예6> 리사이클
폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조.
도 2의 복합사 제조장치에서 실시예2에 따라 제조되는 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(10)를 크릴에 적치하고 세퍼레이트 롤(31)과 세퍼레이트 롤(33)을 경유하여 제1롤러(40)에 공급하였다. 또한, 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사(20)는 세퍼레이트 롤(32)를 경유하여 합사용 세퍼레이트 롤(33)을 경유하여 제1롤러(40)에 공급이 되도록 사도가 설계되어 있다.
리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)(10)와 100De'리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사(20)가 각각 제1롤러(40)과 제2롤러(70) 사이의 선속도 차이에 의해서 연신되며, 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)(10)는 연신비 1.0 내지 1.2으로 연신되어 최종 섬도가 70~85De' 수준으로 연신된다.
연신과 동시에 각 원사는 사도상의 접촉식 히터(50)와 비접촉식 히터(60)에서 각각 열처리되며, 접촉식 히터(50)의 열처리 온도는 100~160℃ 범위이고, 비접촉식 히터의 열처리 온도는 160~210℃ 범위에서 열처리를 수행한다.
제2롤러(70)을 통과한 각각의 리사이클 폴리에스테르 부분배향사(POY)(10)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사(20)는 에어노즐(80)에서 공기 교락을 통해 합사된다. 이때 공기교락에 사용되는 에어노즐(80)에서는 1.0 ~3.0 kg/m2 이내의 압력으로 에어를 공급하여 공기교락을 부여하며, 에어노즐의 공기 토출구의 직경은 1.6~2.0mm이다. 사용되는 에어노즐(80)은 스마트 에어노즐과 텐덤(Tandem) 에어노즐을 각각 사용할 수 있다.
상기 공기교락이 형성된 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사는 550~850 m/min의 권취속도로 권취된다. 이렇게 제조되는 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사는 최종섬도는 170~200 De'이고, 강도는 1.8~2.2 g/De', 신도는 15.0~25.0%를 가지게 된다.
<실시예 3-1 내지 3-4> 권취단계(S70)의 사속에 따른 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 생산.
[표 3]
혼섬도는 복합사 1m 당 혼섬 갯수를 측정한 척도로써 두가지 소재의 균일한 정도를 측정하는 것으로 수조에 담긴 물의 표면에 복합사를 띄우고 1m 길이에서의 혼섬갯수를 측정한 것으로 1m 당 혼섬도 50개 이상일 경우 우수(◎), 40~50개 수준일 때 양호(○), 30~40개 수준일 때 보통(△), 30개 이하일 경우에는 불량(×)으로 표시하였다.
생산성 평가는 생산 공정 중 단사, 사절, 사도 이탈 등에 따른 불량갯수를 상대적으로 비교한 것으로 우수(◎), 양호(○), 보통(△), 불량(×)으로 각각 구분하였다 .
생산성과 제조되는 신축성 복합사의 혼섬도를 고려할 때 실시예 3-3의 550~850m/min의 사속에서 가장 우수한 것으로 나타났다.
<실시예 4-1 내지 4-3> 열처리 단계(S50)의 열처리 온도에 따른 신축성 복합사의 특성.
실시예 3-3에 따른 사속 550~850m/min의 조건에서 접촉식 열처리히터(50)의 100~160℃ 온도 범위에서 조절하면서 제조되는 신축성 복합사의 심색성과 Touch, 작업성을 비교하였다.
[표 4]
접촉식 히터(50)의 열처리 온도가 낮은 경우에는 염색후 심색성이 낮게 나타났고, 열처리온도가 140℃를 초과하게 되면 신축성 복합사의 Tocch가 Harsh해 지고 작업성이 저하하는 것으로 확인되어, 120 내지 140℃ 온도에서 열처리를 수행하는 것이 가장 우수하였다.
<실시예 5-1 내지 5-3> 공기교락단계(S60)의 에어노즐 직경에 따른 신축성 복합사의 특성.
공기교락단계(S50)에서의 Air Nozzle의 공기압과 Air Nozzle의 직경을 달리하면서 혼섬도를 비교 평가하였다.
[표 5]
혼섬도는 동일한 에어 압력 조건에서 Nozzle의 직경이 클수록 우수한 것으로 나타나 실시예5-3의 2mm 직경인 경우에 가장 우수한 것으로 확인되었다.
<실시예 6-1 내지 6-2 및 비교예> 사도 설계에 따른 복합사의 특성 비교
도 2의 (a)는 기존 설비의 사도의 구성으로 비교예에 해당하며, 크릴에 적재된 각 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)(10)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사(20)가 각각 직접 제1롤러(40)에 공급되도록 사도가 형성되어 있다.
반면에 실시예 6-1은 각 원사가 세퍼레이트 롤(31, 32, 33)을 각각 경유하여 제1롤러(40)에 공급되도록 독립적으로 사도가 구성되어 있어서 공급되는 다른 원사의 영향을 받지 않고 사도 장력 관리가 가능해진다. 실시예 6-2는 추가적으로 이 세퍼레이트 롤(31, 32,33)의 표면을 세라믹으로 코팅하여 세퍼레이트 롤의 표면 마찰력을 최소로 하고 ,원사의 사도에서 발생하는 마찰열과 마모 손상을 최소화하였다.
[표 6]
외관, 모우, 루프, 핌사 평가는 1m당 발생 횟수를 측정하여 불량 1점 ~ 양호 5점의 점수를 부여하였으며, 작업성은 공정 중 단사, 사도이탈 등을 측정하여 불량 1점 ~ 양호 5점의 점수를 부여하였다. Guide의 마모 안정성은 각각의 가이드의 상태를 동일한 가동시간에서 상대 비교하여 불량 1점~양호 5점의 점수를 부여하였다. 품질 균일성은 전체적인 외관, 모우 , 루프, 핌사의 상태를 종합하여 상대표비교를 함으로써 불량 1점~양호 5점의 점수를 부여하였다.
외관 평가, 모우, 루프 발생, 작업성을 종합적으로 고려할 때 원사공급단계에서 Separate Roll을 구비하여 장력의 오차 범위를 작게 하면 외관, 품질, 작업성이 보다 향상되는 것으로 나타났으며, 특히 세퍼레이트 롤(30)의 표면을 Ceramic Coating하여 사도의 마찰력을 감소시킨 경우에 원사 장력이 감소하고, 장력의 오차 또한 감소하여 제조되는 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 품질이 향상되는 것으로 확인되었다.
이와 같이 공정 조건으로 제조되는 리사이클 폴리에스테르 신축성 복합사는 두 원사의 수축특성 차이가 다르므로 염색가공 후에 원단상에서 벌키성, 보온성이 우수하고 Touch가 부드럽게 발현된다.
10: 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사
20 : 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사
30 : 세퍼레이트롤(separate Roll)
40 : 제1롤러(GR1)
50 : 접촉식 히터
60 : 비접촉식 히터
70 : 제2롤러(GR2)
80 : 에어노즐
90 : 권취롤러
20 : 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사
30 : 세퍼레이트롤(separate Roll)
40 : 제1롤러(GR1)
50 : 접촉식 히터
60 : 비접촉식 히터
70 : 제2롤러(GR2)
80 : 에어노즐
90 : 권취롤러
Claims (4)
- 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사 (POY)준비단계;
리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사 준비단계;
리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)와 리사이클 폴리에스테르계 잠재권축사를 세라믹코팅 Separate Roll을 통해 공급하는 원사공급단계;
상기 원사 각각을 제1롤러와 제2롤러 사이에서 연신하는 원사연신단계;
연신된 원사를 접촉식, 비접촉식 히터에서 열처리하는 열처리단계;
열처리된 원사를 스마트 에어노즐로 공기교락을 형성하는 공기교락단계; 및
공기교락된 리사이클 잠재권축복합사를 권취하는 권취단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)는 방사속도 2,900 내지 3,300m/min, 섬도 75~85 De'로 제조되는 것을 특징으로 하는 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 원사공급단계에서 리사이클 폴리에스테르(FD) 부분배향사(POY)와 상기 리사이클 폴리에스테르 잠재권축사는 세라믹 코팅 Separate Roll과 Nip Roller 사이에서의 장력이 5내지 7g이고, 장력의 편차가 ±2g 이내인 것을 특징으로 하는 리사이클 폴리에스테르(FD)신축성 복합사의 제조방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 리사이클 폴리에스테르(FD) 신축성 복합사.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220124584A KR20240045445A (ko) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | 친환경 리사이클 폴리에스테르(fd) 신축성 복합사의 제조방법 및 이로부터 제조되는 원사, 직물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220124584A KR20240045445A (ko) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | 친환경 리사이클 폴리에스테르(fd) 신축성 복합사의 제조방법 및 이로부터 제조되는 원사, 직물 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240045445A true KR20240045445A (ko) | 2024-04-08 |
Family
ID=90715155
Family Applications (1)
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| KR1020220124584A KR20240045445A (ko) | 2022-09-29 | 2022-09-29 | 친환경 리사이클 폴리에스테르(fd) 신축성 복합사의 제조방법 및 이로부터 제조되는 원사, 직물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240045445A (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170103281A (ko) | 2016-03-03 | 2017-09-13 | 주식회사 메이스터 | 리사이클 pet를 이용한 4홀 중공사의 제조방법 |
| KR101851644B1 (ko) | 2016-03-28 | 2018-04-27 | 주식회사 여주티앤씨 | 벌키성과 신축성이 우수한 폴리에스테르 잠재권축교락가공사의 제조방법 |
| KR101979655B1 (ko) | 2017-12-27 | 2019-08-28 | 주식회사 대영합섬 | 폴리에스테르계 잠재권축사를 이용한 복합가연사 제조방법 및 이를 통해 제조된 폴리에스테르계 잠재권축사를 이용한 복합가연사 |
-
2022
- 2022-09-29 KR KR1020220124584A patent/KR20240045445A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170103281A (ko) | 2016-03-03 | 2017-09-13 | 주식회사 메이스터 | 리사이클 pet를 이용한 4홀 중공사의 제조방법 |
| KR101851644B1 (ko) | 2016-03-28 | 2018-04-27 | 주식회사 여주티앤씨 | 벌키성과 신축성이 우수한 폴리에스테르 잠재권축교락가공사의 제조방법 |
| KR101979655B1 (ko) | 2017-12-27 | 2019-08-28 | 주식회사 대영합섬 | 폴리에스테르계 잠재권축사를 이용한 복합가연사 제조방법 및 이를 통해 제조된 폴리에스테르계 잠재권축사를 이용한 복합가연사 |
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