KR-102959295-B1 - METHOD FOR RECYCLING WASTE COTTON FIBERS FOR PRODUCING HIGH-QUALITY RECYCLED FIBERS

Abstract

본 발명은 고품질 재생 섬유 생산을 위한 폐기 면 섬유 리사이클링 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 폐기된 면 섬유를 세척 및 건조한 후 분쇄하여 리사이클 고분자 물질과 혼합하여 제1 섬유 집합체를 형성하고, 항균 조성물을 처리하여 제2 섬유 집합체를 제조한 후, 이를 개별 섬유로 해체 및 정렬하여 불순물을 제거하는 단계를 포함한다. 또한, 정렬된 섬유를 일정한 방향으로 배향 및 병렬 배열하여 균일한 섬유 구조를 형성하고, 이를 신장시켜 기계적 물성을 향상시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 폴리에스터, 폴리프로필렌, 나일론, 아라미드 등의 고분자 물질을 포함하며, 폐기 면 섬유와 고분자 물질을 6:4 내지 8:2의 중량비로 혼합할 수 있다. 또한, 티트리 오일, 오레가노 추출물, 시나몬 추출물 및 녹차 추출물로 이루어진 항균 조성물을 적용하며, 120℃ 내지 160℃에서 30분 내지 60분 간 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 불순물 제거 및 섬유 정렬을 통해 섬유 길이 및 기계적 물성이 향상된 고품질 재생 섬유를 생산할 수 있으며, 이를 통해 재생 섬유의 내구성과 품질 균일성을 개선할 수 있다.

Inventors

• 박준범

Assignees

• 주식회사 리비저너리

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20250408

Claims (5)

1. (a) 폐기 면 섬유를 세척, 건조, 분쇄 및 열 처리하고 리사이클 고분자 물질을 혼합하여 제1 섬유 집합체를 형성하는 단계, (b) 상기 제1 섬유 집합체에 항균 조성물을 처리하여 제2 섬유 집합체를 제조하는 단계, (c) 상기 제2 섬유 집합체를 개별 섬유로 해체 및 정렬하여 불순물을 제거하는 단계, (d) 상기 정렬된 섬유를 일정한 방향으로 배향 및 병렬 배열하여 균일한 섬유 구조를 형성하는 단계, (e) 상기 균일한 섬유 구조를 인출 및 방출하여 섬유상 물질을 형성하는 단계, 및 (f) 상기 섬유상 물질을 신장시켜 기계적 물성을 향상시키는 단계를 포함하며, 상기 열 처리는 120 내지 160℃에서 30 내지 60분 동안 이루어지고, 상기 (a) 단계는 폐기 면 섬유 및 고분자 물질을 7:3의 중량비로 혼합하여 이루어지며, 상기 고분자 물질은 폴리에스터, 폴리프로필렌, 나일론 및 아라미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 또는 선택된 2종 이상을 혼합하여 이루어지고, 상기 항균 조성물은 티트리 오일, 오레가노 추출물, 시나몬 추출물 및 녹차 추출물이 3:2:2:3의 중량부로 혼합되어 이루어지며, 상기 (e) 단계는 고온 프레스 성형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐기 면 섬유 리사이클링 방법.
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Description

고품질 재생 섬유 생산을 위한 폐기 면 섬유 리사이클링 방법{METHOD FOR RECYCLING WASTE COTTON FIBERS FOR PRODUCING HIGH-QUALITY RECYCLED FIBERS} 본 발명은 고품질 재생 섬유 생산을 위한 폐기 면 섬유 리사이클링 방법에 관한 것이며, 좀 더 상세하게는 폐기된 면 의류 및 침구류를 활용하여 불순물이 적고 섬유 길이가 긴 고품질의 재생 섬유를 생산하는 방법에 관한 것이다. 기존의 가먼트 리사이클링 공정은 폐기된 면 섬유를 재활용하여 재생 섬유를 생산하는 데 초점이 맞춰져 있다. 이 과정은 주로 폐기된 면 섬유를 세척하고, 이를 작은 조각으로 절단한 후, 재생 섬유로 가공하는 방식으로 이루어진다. 이러한 공정은 비교적 간단하며, 폐기물을 줄이고 자원을 재활용하는 데 기여할 수 있는 장점이 있다. 그러나 이 방식은 기술적 한계로 인해 생산된 재생 섬유의 품질이 낮아지는 문제가 발생한다. 첫 번째로, 기존 방식으로 생산된 재생 섬유는 섬유 길이가 짧아지는 문제가 있다. 섬유가 짧아지면 새로운 실로 방적하는 과정에서 강도가 약해지고, 결과적으로 최종 제품의 내구성이 떨어진다. 이는 재생 섬유를 단독으로 사용하는 데 한계를 초래하며, 고품질의 의류나 잡화를 제조하는 데 어려움을 준다. 두 번째로, 재생 과정에서 불순물이 포함될 가능성이 높다. 폐기된 면 섬유를 세척하고 가공하는 과정에서 이물질이 완전히 제거되지 않을 수 있으며, 이는 재생 섬유의 품질을 저하시킨다. 특히, 고품질 섬유가 요구되는 제품에서는 이러한 불순물이 큰 문제가 될 수 있다. 마지막으로, 다양한 색상의 면 섬유가 혼합되면서 색상이 일정하지 않고 품질의 균일성을 유지하기 어렵다는 문제가 있다. 이는 최종 제품의 외관과 품질에 영향을 미치며, 소비자의 요구를 충족시키는 데 한계를 만든다. 이러한 문제들은 기존의 가먼트 리사이클링 공정이 아직 개선되어야 할 부분이 많음을 보여준다. 도 1은 일실시예에 따른 폐면을 리사이클링 하기 위한 흐름도에 대한 것이다. 이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시 예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의 해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균 등물, 또는 대체물을 포함한다. 제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어 야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구 성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구 성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수 의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하 려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또 는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명의 하나의 양태로, 폐기 면 섬유를 세척 및 건조한 후 분쇄하여 리사이클 고분자 물질을 혼합하여 제1 섬유 집합체를 형성하는 단계, 상기 제1 섬유 집합체에 항균 조성물을 처리하여 제2 섬유 집합체를 제조하는 단계, 상기 제2 섬유 집합체를 개별 섬유로 해체 및 정렬하여 불순물을 제거하는 단계, 상기 정렬된 섬유를 일정한 방향으로 배향 및 병렬 배열하여 균일한 섬유 구조를 형성하는 단계, 상기 균일한 섬유 구조를 인출 및 방출하여 섬유상 물질을 형성하는 단계, 및 상기 섬유상 물질을 신장시켜 기계적 물성을 향상시키는 단계를 포함하는 폐기 면 섬유 리사이클링 방법을 제공한다. 본 발명에서 "폐기 면 섬유"는 소비 후 폐기된 면 섬유 제품, 산업 공정 중 발생하는 면 섬유 잔재물 또는 재사용이 어려운 면 직물을 포함할 수 있으며, 이를 효과적으로 재활용하기 위해 일련의 전처리 과정을 거친다. 먼저, 폐기 면 섬유는 오염물질을 제거하기 위해 세척 공정을 거치며, 이 과정에서 이온 교환수, 계면활성제, 효소 처리 등의 화학적 세척 방법이 적용될 수 있다. 이후, 적정한 온도에서 건조된 후 균일한 입도와 섬유 구조를 형성하기 위해 기계적 분쇄가 수행되며, 초음파 분해 또는 화학적 처리를 추가하여 미세 섬유화가 이루어질 수 있다. 본 발명의 "리사이클 고분자 물질"은 폐기 면 섬유와 결합하여 강화된 기계적 성질을 부여하는 요소로, 폴리에스터(PET), 나일론(Nylon), 폴리우레탄(Polyurethane) 등의 합성 고분자뿐만 아니라, 셀룰로오스 기반 바이오 고분자, 전분 유래 고분자, 또는 재활용된 바이오매스 기반 고분자를 포함할 수 있다. 이러한 리사이클 고분자 물질은 분자 간 결합력 향상, 섬유 간 응집력 증가 및 내구성 향상을 목적으로 혼합되며, 혼합 방법으로는 용매 분산법, 열융착법, 가교반응법 등이 적용될 수 있다. 본 발명의 "해체 및 정렬" 단계는 개별 섬유를 분리하고 불순물을 제거하여 균질한 섬유 구조를 형성하는 과정으로, 공기 분급법(Air Classification), 원심 분리법(Centrifugal Separation), 정전기 집진법(Electrostatic Precipitation) 등이 사용될 수 있다. 이를 통해 섬유 내 포함된 미세 이물질을 효과적으로 제거하며, 후속 공정에서의 섬유 배향성을 높인다. 본 발명의 "배향 및 병렬 배열" 단계는 섬유를 일정한 방향으로 정렬하여 균일한 섬유 구조를 형성하는 과정으로, 직렬 압출법(Serial Extrusion), 정전기 집진법, 기계적 텐터링(Tentering) 방법 등이 적용될 수 있다. 이를 통해 섬유 간의 응집력을 증가시키고, 일정한 방향성을 유지하여 내구성이 향상된 섬유 제품을 형성할 수 있다. 본 발명의 "인출 및 방출" 단계에서는 형성된 균일한 섬유 구조를 원하는 형태의 섬유상 물질로 변환하며, 압출 성형(Extrusion Molding), 방사 공정(Spinning Process), 또는 고온 프레스 성형(High-Temperature Press Molding) 등의 방법을 통해 다양한 형태의 재생 섬유를 제조할 수 있다. 예를 들어, 직물형(Woven Fabric), 부직포형(Non-Woven Fabric), 또는 필라멘트(Filament) 형태로 가공될 수 있다. 본 발명의 "신장 및 기계적 물성 향상" 단계에서는 제조된 섬유상 물질에 신장 가공을 수행하여 기계적 강도, 탄성 복원력, 내마모성을 증가시키는 과정이 포함된다. 이 단계에서는 열처리(Heat Treatment), 인장 변형(Tensile Deformation), 응력 가공(Stress Processing) 등의 방법을 사용할 수 있으며, 최종적으로 고강도 및 내구성이 확보된 재생 섬유가 완성된다. 상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명의 하나의 양태로, 폐기 면 섬유 리사이클링 방법의 상기 고분자 물질은, 폴리에스터, 폴리프로필렌, 나일론 및 아라미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 또는 선택된 1종 이상을 혼합한 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 본 발명에서 사용되는 고분자 물질은 폴리에스터(polyester), 폴리프로필렌(polypropylene), 나일론(nylon) 및 아라미드(aramid)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 또는 선택된 1종 이상을 혼합한 것을 포함한다. 폴리에스터(polyester)는 내구성이 우수하고 높은 기계적 강도를 가지며, 폐기 면 섬유와 혼합될 경우 섬유의 물리적 특성을 보강할 수 있다. 특히, 용융 혼합 공정을 통해 면 섬유와 결합할 경우 기존 면 섬유 대비 형태 안정성이 향상되고, 폴리프로필렌(polypropylene, PP)은 낮은 밀도 및 우수한 내수성을 가지며, 폐기 면 섬유와 결합 시 흡습성을 조절하고 경량화를 실현할 수 있다. 또한, 친환경적이며, 재활용이 용이한 특성을 제공한다. 나일론(nylon)은 높은 신장률 및 탄성을 가지며, 폐기 면 섬유와 조합할 경우 인장 강도와 내마모성이 향상될 수 있으며, 특히, 리사이클링 공정을 통해 기능성 직물로 재사용될 수 있도록 한다. 아라미드(aramid)는 고온 안정성과 내화학성이 뛰어나며, 폐기 면 섬유와 결합할 경우 내열성 및 기계적 강도를 증대시켜 산업용 섬유 및 보호 장구류 등의 응용 가능성을 높일 수 있다. 상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명의 하나의 양태로, 폐기 면 섬유 리사이클링 방법의 상기 리사이클 고분자 물질을 혼합하는 단계는, 폐기 면 섬유 및 고분자 물질을 6:4 내지 8:2의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 본 발명에서 폐기 면 섬유와 고분자 물질은 6:4 내지 8:2의 중량비로 혼합되며, 이러한 비율 범위는 폐기 면 섬유의 특성을 유지하면서도 고분자 물질의 보강 효과를 극대화할 수 있도록 설정된 것이다. 상기 중량비가 6:4 미만일 경우, 고분자 물질의 함량이 증가함에 따라 폐기 면 섬유의 친환경적 특성이 감소할 가능성이 있으며, 반대로 8:2를 초과하는 경우, 리사이클링된 소재의 기계적 강도가 충분하지 않을 수 있다. 따라서 본 발명에서 제시하는 6:4 내지 8:2의 중량비 범위는 최적의 기계적 성질과 내구성을 확보할 수 있는 범위로 설정된 것이다. 본 발명의 리사이클링 방법에서 폐기