KR100246143B1 - 나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지 제조방법 - Google Patents

나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나일론계 플라스틱 스크랩을 재생할 때 용융가공 공정수를 줄이고 가공조건 및 배합비를 조정함으로써 나일론계 플라스틱의 물성감소를 최소화하여 나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지 제조방법은 플라스틱 실린더 헤드 커버를 5 내지 30mm의 크기로 1차 분쇄한 다음에 이를 다시 고속분쇄기를 통과시켜 1 내지 4mm의 입자크기로 미분쇄하고, 미분쇄된 나일론계 플라스틱 스크랩을 원료수지와 균일하게 섞고 성형하여 성형품을 제조하거나 또는 미분쇄된 나일론계 플라스틱 스크랩을 이축압출기를 사용하여 펠릿(pellet)상의 스크랩 수지를 제조한 후 원료수지와 혼합하고 성형하여 성형품을 제조하는 것으로 구성된다.

Description

나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지 제조방법
본 발명은 나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 나일론계 플라스틱 스크랩을 재생할 때 용융가공 공정수를 줄이고 가공조건 및 배합비를 조정함으로써 나일론계 플라스틱의 물성감소를 최소화하여 재생수지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 자동차 실린더 헤더 커버는 경량화, 원가절감 및 제진특성을 향상시키기 위하여 열가소성 플라스틱의 일종인 나일론계 복합재료가 많이 사용되고 있다. 실린더 헤더 커버는 언더후드(Underhood) 부품중에서도 엔진위에 직접 장착되는 부품이므로 다른 부품에 비하여 상대적으로 높은 내열성 및 치수안정성이 요구되고 있다. 그러므로 나일론계 복합재료에는 흔히 유리섬유 및 미네랄 충진제를 35 내지 40% 혼합하여 물성을 최적화시킨다.
한편 나일론 수지는 분자쇄내에 극성기인 아마이드기(-NH-CO-)를 포함하고 있으므로 공기중에 방치하면 수분을 많이 흡수하고 또한 용융 압출공정 중에 수분이 존재하면 가수분해가 일어날 수 있다. 그러므로 나일론계 플라스틱 수지의 재생시에는 충분한 건조가 요구되고 압출 또는 사출공정을 거치게 되면 분자량 감소에 의한 물성감소가 흔히 발견된다. 또한 나일론계 복합재료의 경우에는 재용융 압출에 의하여 유리섬유의 파단으로 물성감소가 일어날 수 있다.
이에 본 발명자는 나일론계 복합재료를 재생할 때 발생할 수 있는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 재생 가공공정 및 최적의 배합비에 대하여 연구한 결과 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 나일론계 복합재료의 재생 가공공정 및 배합비를 최적화하여 재생함으로써 물성감소가 최소화되는 나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지 제조방법은 플라스틱 실린더 헤드 커버를 1차 분쇄, 바람직하게는 5 내지 30mm의 크기로 1차 분쇄한 다음에 이를 다시 고속분쇄기를 통과시켜 1차 분쇄한 것보다 작은 입자 크기로 2차 분쇄, 바람직하게는 1 내지 4mm의 입자크기로 미분쇄하고, 미분쇄된 나일론계 플라스틱 스크랩을 원료수지와 균일하게 섞고 성형하여 성형품을 제조하거나 또는 미분쇄된 나일론계 플라스틱 스크랩을 이축압출기를 사용하여 펠릿(pellet)상의 스크랩 수지를 제조한 후 원료수지와 혼합하고 성형하여 성형품을 제조하는 것으로 구성된다.
나일론 매트릭스의 기계적 강도 및 내열성 향상 등을 목적으로 첨가된 보강제 및 충전제는 재생수지 제조시 거쳐야 할 압출 또는 사출성형 공정에서 높은 전단응력에 의해 부숴지게 되므로 물성감소의 요인이 될 수 있다. 본 발명에서는 나일론계 복합재료에 포함되어 있는 보강제 및 충전제, 예를 들면 유리섬유의 파단으로 발생될 수 있는 물성감소를 용융가공 공정수를 줄임으로써 물성감소를 최소화한다.
또한, 나일론계 플라스틱 스크랩은 극성수지이므로 수분에 민감하여 재용융가공공정중에 열분해 또는 가수분해를 일으키기 쉬우므로 재활용이 어려우므로 본 발명에서는 용융가공공정전에 제습건조장치를 사용하여 제습건조하는 것이 바람직하다.
또한, 통상적으로 플라스틱 실린더 헤드 커버에 사용되는 원료수지는 나일론 66으로 유리섬유 및 무기 충전제가 35 내지 45중량% 함유되어 있으므로 가공온도가 높다. 스크랩을 압출할 때 배럴(barrel) 온도를 나일론 66의 결정이 용융되는 265℃보다 25 내지 55℃ 더 높은 290 내지 315℃로 설정하는 것이 바람직하다. 압출기내에서의 온도가 290℃ 이하이면 용융점도가 높아 가공성이 나빠지고 혼련효과가 감소하여 물성저하의 요인으로 작용할 수 있으며, 반면에 320℃ 이상이 되면 고온 열분해에 의하여 물성저하가 발생할 수 있다.
또한, 나일론계 플라스틱 스크랩과 원료수지의 배합은 나일론계 플라스틱 스크랩이 2 내지 70중량%의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기의 배합비로 수퍼믹서(super mixer)를 사용하여 균일하게 혼합한 후 제습건조장치가 부착된 사출성형기로 성형품을 제조한다. 또는 취급이 용이하도록 압출용융하여 펠릿 형태로 제조한 재생수지와 원료수지를 상기 배합비로 균일하게 혼합한 후 사출성형하여 성형품을 제조한다.
본 발명의 제조방법에 의하여 제조되는 재생수지는 타이밍 벨트 커버(Time Belt Cover), 공기 청정기 하우징(Air Cleaner Housing) 등과 같은 언더후드(Underhood) 부품이나 카울 톱 커버(Cowl Top Cover) 등과 같은 외장부품으로 재활용될 수 있다.
이하에서는 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 하기의 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
폐 실린더 헤드 커버를 분쇄하여 5 내지 30mm 크기의 스크랩을 제조하였다(1차 분쇄). 1차 분쇄한 스크랩을 고속분쇄기를 사용하여 미분쇄하여 1 내지 4mm 크기의 스크랩을 제조하였다(2차 분쇄). 다음으로 상기 미분쇄된 스크랩을 그대로 제습건조 및 사출성형하여 성형품을 제조하고 성형품의 기본 물성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예]
실린더 헤드 커버 성형에 사용되는 나일론계 원료수지를 사출성형하여 성형품을 제조하고 성형품의 기본 물성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 2 및 3]
상기 실시예 1의 방법으로 제조한 미분쇄 스크랩을 나일론계 원료수지와 25:75 및 50:50 중량비로 수퍼 믹서(Super Mixer)를 사용하여 혼합하였다. 그리고 제습건조 및 사출성형하여 성형품을 제조하고 성형품의 기본 물성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 제조한 미분쇄 스크랩을 동방향 이축압출기(Co-rotating Twin Screw Extruder)를 사용하여 다이 헤드(Die Head)부에서 나오는 수지 용융온도가 295℃가 되도록 압출하였다. 압출물을 물에 통과시키면서 냉각시켜 펠릿화(Pelletizing)하였다. 그런 후 펠릿형태의 재생수지를 제습건조 및 사출성형하여 성형품을 제조하고 성형품의 기본 물성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 5 및 6]
상기 실시예 4의 방법에 의하여 제조된 펠릿을 나일론계 원료수지와 25:75 및 50:50 중량비로 수퍼 믹서(Super Mixer)를 사용하여 혼합하였다. 그리고 상기 혼합물을 제습건조 및 사출성형하여 성형품을 제조하고 성형품의 기본 물성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure kpo00001
상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의하여 제조된 나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지는 나일론계 원료수지와 비교하면 그 물성이 크게 떨어지지 않는다는 것을 알 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명은 나일론계 플라스틱 스크랩을 재생할 때 용융가공 공정수를 줄이고 가공조건 및 배합비를 조정함으로써 나일론계 플라스틱의 물성감소를 최소화하여 재생수지를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 나일론계 산업폐기물을 줄이고 재사용함으로써 환경보호에 기여할 수 있고, 또한 재생수지를 사용함으로써 원재료 비용을 절감할 수 있어 경제적이며, 아울러 향후 국내외 리싸이클 관련 법규의 실시에 따른 대안이 될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하여 제조된 재생수지는 타이밍 벨트 커버(Time Belt Cover), 휠 커버(Wheel Cover), 카울 톱 커버(Cowl Top Cover), RR 컴비네이션 램프 어셈블리 커버(RR Combination Lamp Assembly Cover) 등과 같은 커버류, RR 컴비네이션 램프 하우징(RR Combination Lamp Housing), 공기 청정기 하우징(Air Cleaner Housing) 등과 같은 외장부품에도 사용할 수 있는 물성의 우수한 수지이다.

Claims (4)

  1. 플라스틱 실린더 헤드 커버를 분쇄하여 나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지를 제조하는 방법에 있어서, 플라스틱 실린더 헤드 커버를 분쇄하는 단계(1차 분쇄), 이를 고속분쇄기에 통과시켜 1차 분쇄한 것보다 입자 크기가 작게 미분쇄하는 단계(2차 분쇄), 상기 미분쇄된 나일론계 플라스틱 스크랩을 원료수지와 균일하게 섞고, 성형시 나일론계 플라스틱 스크랩이 열분해 또는 가수분해를 일으켜서 발생하는 물성감소를 최소화하기 위하여 제습건조장치를 사용하여 제습건조하여 성형하는 단계로 이루어지는 나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 1차 분쇄 단계는 플라스틱 실린더 헤드 커버를 5 내지 30mm의 크기로 분쇄하는 것이고, 2차 분쇄 단계(미분쇄 단계)는 상기 1차 분쇄된 것을 입자크기 1 내지 4mm로 분쇄하는 것을 특징으로 하는 나일론 플라스틱 스크랩의 재생수지 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 나일론계 플라스틱 스크랩과 원료수지의 혼합시 상기 스크랩의 양은 2 내지 70중량%인 것을 특징으로 하는 나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지 제조방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 미분쇄된 스크랩을 압출할 때 압출기내의 온도를 290 내지 315℃로 설정하는 것을 특징으로 하는 나일론계 플라스틱 스크랩의 재생수지 제조방법.
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