폐 PET 원단이 고부가가치 섬유 및 펠릿으로 재활용되는 과정

PET 병 재활용은 은 이미 성숙한 산업입니다. 하지만 PET 원단 재활용은 완전히 다른 차원의 엔지니어링 과제입니다.

의류 공장 자투리 원단, 폐 폴리에스터 의류, 가정용 섬유 폐기물, 산업용 섬유 스크랩은 딱딱한 플라스틱과는 성질이 다릅니다. 이들은 부드럽고 엉켜 있으며, 염색되어 있고, 다른 섬유와 혼방되어 있으며, 종종 오일, 라벨, 금속, 마감 화학 물질로 오염되어 있습니다. 페트병에 사용되는 재활용 방식을 원단에 그대로 적용하면 라인이 금방 막히고, 세척 효율이 떨어지며, 용융 과정에서 PET의 고유 점도(IV)가 급격히 낮아집니다.

이것이 바로 PET 섬유 재활용이 고유한 공정 로직, 장비 구성, 제어 철학을 갖춘 전문적인 재활용 분야로 점차 발전해 온 이유입니다.

현대식 공장에서 주류를 이루는 솔루션은 여전히 물리적 재활용으로, 재생 폴리에스터 섬유 및 섬유 등급 펠릿 생산에 중점을 두고 있으며, 화학적 재활용은 고급 응용 분야를 위해 사용됩니다.

PET 원단 선별이 페트병 재활용보다 훨씬 복잡한 이유

주요 원재료는 다음과 같습니다:

폴리에스터 의류 자투리

폐 폴리에스터 의류

가정용 섬유 폐기물

산업용 PET 섬유 스크랩

페트병과 달리 원단에는 다음이 포함되어 있습니다:

면, 스판덱스, 나일론 혼방

금속 지퍼 및 단추

PP/PE 라벨 및 재봉사

오일 얼룩, 염료 및 마감제

심한 먼지 오염

라인에 투입되기 전, 재료는 다음 과정을 거쳐야 합니다:

대형 불순물에 대한 수동 사전 선별

와전류 선별기를 통한 금속 제거

재질 및 색상 제어를 위한 NIR 광학 선별 (순도 ≥98%)

PET 밀도(1.38 g/cm³)를 기반으로 한 염수 부유 밀도 분리

적절한 선별은 단순히 청결도만을 위한 것이 아니라, 세척 단계의 난이도와 향후 IV(고유 점도) 유지 안정성을 직접적으로 결정합니다.

핵심: 원단을 “세척 가능'하게 만드는 것”

섬유 재활용의 가장 큰 문제는 엉킴 현상입니다. 긴 섬유가 샤프트에 감기면 세척이 어렵고 내부에 오염 물질이 갇히게 됩니다.

따라서 초기 단계는 크기를 줄이는 것이 아니라 구조를 파괴하는 데 집중해야 합니다.

엉킴 방지를 위한 사전 파쇄

저속 고토크 단축 파쇄기가 원단을 50~100mm 조각으로 절단합니다. 이는 감김 현상을 방지하고 안정적인 공급을 보장합니다.

분쇄 및 섬유 개섬 — 성공을 결정짓는 단계

10~30mm 크기로 거칠게 파쇄한 후, 섬유 개섬기(카딩 머신)를 사용하여 뭉친 조각을 보송보송하고 분리된 섬유 상태로 만듭니다.

이 단계는 섬유 재활용만의 고유한 과정입니다.

종종 45~55°C에서 5~10% NaOH를 사용하는 알칼리 전처리가 다음을 위해 적용됩니다:

염료 및 마감 오일 제거

섬유 응집력 파괴

심층 세척을 위한 재료 준비

이 시점에서 재료는 비로소 세척 가능한 상태가 됩니다.

다단계 세척: 최종 품질이 결정되는 곳

섬유가 개섬되면 효과적인 세척이 가능해집니다.

상온 마찰 세척을 통해 먼지를 제거합니다

NaOH 및 계면활성제를 사용한 80–95°C의 고온 세척으로 오일, 염료 및 화학 물질을 제거합니다

마찰 세척기는 기계적 세척 효과를 제공합니다

2–3단계 역류 헹굼으로 중성 pH를 보장합니다

이 단계의 폐수는 높은 COD, SS 및 염료 함량을 포함하고 있어 응집, 공기 부상, 생물학적 처리 및 탈색이 필요합니다. 최신 시스템은 80–95%의 물 재사용을 가능하게 합니다.

수분 제어: IV 저하를 방지하는 핵심

세척 후:

원심 분리 또는 스크류 탈수로 수분을 ≤8%로 감소

120–160°C에서 열풍 또는 유동층 건조를 통해 수분을 ≤0.5%로 감소

이는 매우 중요합니다. 용융 중 과도한 수분은 PET 분자 사슬이 끊어지고 IV가 떨어지는 주된 원인입니다.

깨끗한 섬유에서 펠릿 또는 재생 폴리에스터 섬유로

용융 과립화

고토크 이축 압출기 사용:

250–280°C 용융

진공 탈휘발 <0.3 kPa

수중 펠릿타이징

IV 저하는 5% 이내로 제어 가능합니다.

섬유화 — 주요 가치 산출물

대부분의 PET 직물 재활용 라인은 섬유 생산을 목표로 합니다:

용융 → 방사 → 연신 → 권축 → 절단

응용 분야로는 원사 방사, 부직포, 충전재, 지오텍스타일 및 자동차 내장재가 있습니다.

물리적 재활용으로 충분하지 않을 때: 화학적 해중합

혼합 색상이나 심하게 오염된 직물의 경우, 알칼리 가수분해 또는 알코올 분해를 통해 PET를 PTA와 EG로 분해한 후, 정제 및 재중합하여 99.9% 순도의 식품 등급 PET를 생산합니다.

이 경로는 비용이 많이 들지만 고부가가치 시장에 적합합니다.

PET 직물 재활용 라인의 주요 장비

슈레더

금속 분리기

분쇄기

섬유 개섬기

마찰 세척기

헹굼 탱크

탈수기

건조기

이축 압출기 + 수중 펠릿타이저

폐수 처리 시스템

제품 품질 및 응용 분야

• 재생 펠릿: 섬유 등급, 사출 등급, 블로우 성형 등급
• 재생 섬유: 의류, 홈 텍스타일, 부직포, 자동차
• 품질 목표:

IV ≥ 0.6 dl/g

수분 ≤ 0.5%

회분 ≤ 0.1%

불순물 ≤ 50 ppm

비용 및 환경 성과

• 물리적 재활용: 800–1,500 위안/톤
• 화학적 재활용: 톤당 3,000~5,000 위안
• 펠릿 가치: 톤당 3,000~5,000 위안

최대 95%의 물 재사용 및 배기가스와 슬러지의 적절한 처리.

결론

PET 섬유 재활용은 단순히 페트병 재활용을 간소화한 것이 아닙니다. 이는 다음과 같은 핵심 원칙을 바탕으로 구축된 섬유 중심의 재활용 기술입니다:

엉킴 방지

세척 전 섬유 개섬

고온 불순물 제거

고유점도(IV) 보호를 위한 엄격한 수분 제어

효과적인 폐수 재사용

이러한 원칙들이 올바르게 적용될 때, 폐폴리에스터 섬유는 고품질의 재생 섬유 및 펠릿으로 변환되어 폴리에스터 소재의 순환 라이프사이클을 완성하게 됩니다.