KR100385341B1 - 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법 - Google Patents

Abstract

가연성 발포제를 이용하여 발포시킨 폴리올레핀계수지 예비발포입자를 미리 수증기를 충만시킨 추출용기내에 넣고, 이어서 상기 추출용기내에 수증기를 추가공급하여, 상기 폴리올레핀계수지 예비발포입자에서 가연성 발포제 가스를 추출한 후, 추출된 가연성 발포제 가스를 함유한 수증기를 상기 추출용기에서 연속적으로 또는 단속적으로 취출하여, 수증기를 액화시켜 가연성 발포제 가스를 분리하여 회수하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법.

본 발명에 의하면, 예비발포입자에서 가연성 발포제를 단시간에 추출할 수 있고, 게다가 추출된 가연성 발포제를 재이용할 수 있는 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법을 제공할 수 있다.

Description

폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법

근년, 자동차용 범퍼, 심재 등의 에너지흡수체를 비롯하여 단열재 등에는, 폴리올레핀계수지 예비발포입자를 이용하여 예를 들면, 형내발포성형법등으로 제조된 발포체가 이용되고 있다.

상기 폴리올레핀계수지 예비발포입자는, 일반적으로 수지입자를 물 등과 함께 내압용기내에 넣어, 디클로로디플루오로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄 등의 플론계 발포제를 압입하여 가열에 의해 내압용기의 내압을 높여 수지입자에 상기 발포제를 함유시킨 후, 대기압하에 방출함으로써 제조되고 있다.

그러나, 플론계 발포제는, 공기중에 확산되어 성층권까지 상승하여, 오존층을 파괴하여 유해한 방사선의 지표도달율을 증대시켜, 피부암 등의 질병을 다발할 우려가 있다고 보고되어 있어, 그 사용이 제한되고 있다.

따라서, 최근에서는, 플론계 발포제를 대신하는 발포제로서, 예를 들면, 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산 등의 지방족탄화수소계 가스가 사용되고 있다.

그러나, 상기 지방족탄화수소계 가스를 발포제로 사용한 경우에는, 제조된 예비발포입자를 예를 들면, 공기중에 방치한 때에, 상기 예비발포입자내에서 서서히 방출된 지방족탄화수소계 가스가 상기 예비발포입자의 표면상에서 정전기 등에 의해 착화되어, 상기 예비발포입자가 타오른다는 위험이 항상 따르고 있었다 (일본 공개특허공보 소61-101539 호 공보).

상기 가연성을 띠는 지방족탄화수소계 가스를 사용한 경우의 안전대책으로서, 예비발포입자 중의 가연성 발포제를, 질소가스, 탄산가스, 헬륨가스 등의 불연성가스로 가연성 발포제의 폭발 하한농도이하의 농도가 될 때까지 추출한 후, 공기 중에 예비발포입자를 방출하는 후처리법이 제안되어 있다 (일본 특허공보 평7-30201호 공보, 미국특허 제4,937,271 호 명세서).

상기 후처리법은, 예비발포입자의 표면상에서 발생한 정전기 등에 의한 불꽃이 상기 예비발포입자내에서 방출된 발포제에 인화되어 연소되는 일이 없는 예비발포입자를 얻을 수 있으므로, 안전성이 우수한 방법이다.

그러나, 상기 후처리법에는, 예비발포입자에서 추출된 가연성 발포제는, 이용되고 있는 불연성 가스와의 분리가 곤란하기 때문에 회수할 수 없어, 생산비용이 높아진다는 결점이 있다.

본 발명은, 상기 종래기술을 감안하여 이루어진 것으로, 예비발포입자에서 가연성 발포제를 단시간에 추출할 수 있고, 게다가 추출된 가연성 발포제를 재이용시킬 수 있는 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 공기중에서 자연발화될 우려를 없애는, 가연성 발포제를 이용하여 발포시킨 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명의 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법의 개략 설명도이다.

본 발명은, 가연성 발포제를 이용하여 발포시킨 폴리올레핀계수지 예비발포입자를 미리 수증기를 충만시킨 추출용기내에 넣고, 이어서 상기 추출용기내에 수증기를 추가공급하여, 상기 폴리올레핀계수지 예비발포입자에서 가연성 발포제 가스를 추출한 후, 추출된 가연성 발포제 가스를 함유한 수증기를 상기 추출용기에서 연속적으로 또는 단속적으로 취출하여, 수중기를 액화시켜 가연성 발포제 가스를 분리하여 회수하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법에 관한 것이다.

본 발명의 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법에 의하면, 상기와 같이, 가연성 발포제를 이용하여 발포시킨 폴리올레핀계수지 예비발포입자를 미리 수증기를 충만시킨 추출용기내에 넣고, 이어서 상기 추출용기내에 수증기를 추가공급하여, 상기 폴리올레핀계수지 예비발포입자에서 가연성 발포제 가스를 추출한 후, 추출된 가연성 발포제 가스를 함유한 수증기를 상기 추출용기에서 연속적으로 또는 단속적으로 취출하여, 수증기를 액화시켜 가연성 발포제 가스를 분리하여 회수함으로써, 재이용할 수 있는 가연성 발포제가 얻어진다.

본 발명에서 이용되는 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 원료수지인 폴리올레핀계수지로서는, 예를 들면, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산비닐코폴리머, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌랜덤코폴리머, 프로필렌-부텐랜덤코폴리머, 에틸렌-프로필렌블록코폴리머, 에틸렌-프로필렌-부텐타폴리머 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 이용하여도 되며, 또 2 종 이상을 혼합하여 사용하여도 된다.

또한, 상기 폴리올레핀계수지 예비발포입자에는, 필요에 따라, 예를 들면 타르크 등의 조핵제를 비롯하여, 자외선흡수제, 대전방지제, 열안정제, 난연제, 착색제, 충전제 등을 혼합하여 두어도 된다. 또, 상기 폴리올레핀계수지로서는, 파옥사이드나 전자선조사 등에 의해 가교시킨 폴리올레핀계수지를 이용할 수 있다.

폴리올레핀계수지에서 예비발포입자를 제조하는 때에는, 통상 용이하게 예비발포시키기 위해서는, 미리 압출기, 니더, 반바리믹서, 롤 등을 이용하여 용융하고, 원주상, 타원주상, 구상, 입방체상, 직방체상 등과 같은 원하는 입자형상으로, 그 입자의 평균입경이 0.1 ~ 10 mm, 바람직하게는 0.7 ~ 5 mm 가 되도록 성형가공하여 두는 것이 바람직하다.

폴리올레핀계수지의 예비발포방법에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 내압용기중에서 폴리올레핀계수지에 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산 등의 지방족탄화수소계 발포제로 대표되는 가연성 발포제를 함유시켜, 교반하면서 수중에 분산시켜, 가압하에서 소정의 발포온도까지 가열한 후, 상기 수분산물을 저압역에 방출하는 방법 등을 들 수 있다.

상기 가연성 발포제의 사용량에 대해서는 특별히 한정은 없지만, 원하는 예비발포입자의 발포배율에 따라 적당히 조정하면 되고, 통상 그 사용량은, 폴리올레핀계수지 100 부 (중량부, 이하 동일) 에 대하여 5 ∼ 50 부이다.

상기 수분산물의 조제시에는, 분산제로서 예를 들면, 제3인산칼슘, 염기성탄산마그네슘, 염기성탄산아연, 탄산칼슘 등의 무기분산제나, 계면활성제로서 예를 들면, 도데실벤젠술폰산소다, n-파라핀술폰산소다, α-올레핀술폰산소다 등을 이용할 수 있다. 이와 같은 분산제나 계면활성제의 사용량은, 그 종류나 이용하는 폴리올레핀계수지의 종류와 그 사용량등에 따라 다르지만, 통상, 물 100 부에 대하여 분산제의 경우에 0.2 ∼ 3 부, 계면활성제의 경우에 0.001 ∼ 0.3 부이다.

또, 상기 가연성 발포제를 함유한 폴리올레핀계수지 예비발포입자는, 수중에서의 분산성을 양호한 것으로 하기 위해, 통상 물 100 부에 대하여 20 ∼ 100 부 첨가되는 것이 바람직하다.

상기 가연성 발포제를 함유한 폴리올레핀계수지 예비발포입자는, 상기한 바와 같이 공기와 접촉하여, 상기 예비발포입자의 표면상에서 예를 들면, 정전기 등에 의한 불꽃이 발생한 경우에는, 인화되어, 연소하는 것이기 때문에, 그 취급에는 충분히 주의할 필요가 있다.

따라서, 제조된 예비발포입자는, 신속하게 추출용기속에 넣어지는 것이 바람직하다. 또한, 추출용기로의 배관 및 상기 추출용기의 내부는, 예비발포입자의 표면상에서 정전기 등에 의한 불꽃의 발생이 있어도 인화 등이 발생하지 않도록 하기 위해, 미리 수증기에 의해 치환되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 예비발포입자의 표면상에서의 정전기 등에 의한 불꽃이 발생한 경우에, 인화 등이 발생하지 않도록 하는 효과를 보다 한층 높이기 위해서는, 수증기중의 산소가스의 농도는, 5 용량 % 이하인 것이 바람직하고, 또 가연성 발포제를 재이용한다는 관점에서, 수중기중의 산소가스의 농도는, 1 용량 % 이하인 것이 바람직하다.

이렇게 제조된 예비발포입자를 공기와 접촉시키지 않도록 하기 위해서는, 예비발포입자의 제조장치는, 상기 추출용기와 배관 등으로 접속되어 있는 것이 바람직하다.

상기 추출용기는, 예비발포입자내에 함유된 가연성 발포제를 추출하기 위해 사용되는 용기로, 이와 같은 추출용기에는 특별히 한정은 없고, 상기 추출용기중에 공급되는 수중기의 압력 및 온도에 견딜 수 있는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 이와 같은 추출용기의 구체예로서는, 예를 들면, 스텐레스강제의 하부원추상 원통용기 등을 들 수 있다.

상기 추출용기내에 추가공급되는 수증기의 온도는, 예비발포입자에 이용되고 있는 원료수지의 융점이하, 바람직하게는 90 ∼ 110 ℃ 의 온도범위내에서 조정되는 것이 바람직하다.

또, 상기 추출용기내에 추가공급되는 수증기의 압력은, 예비발포입자의 원료수지의 융점에서의 포화수증기압 이하, 바람직하게는 0.7 ∼ 1.5 kg/㎠ 이 되도록 조정되는 것이 바람직하다.

예비발포입자내의 가연성 발포제의 함유량이 예비발포입자의 중량에 대하여 0.5 중량 % 이하가 될 때까지, 추출용기내에서 예비발포입자에서 가연성 발포제가추출되는 것이 예비발포입자를 공기중에 방치했을 때에, 정전기 등에 의해 인화될 우려를 없애는 점에서 바람직하다.

본 발명의 방법에 의하면, 예비발포입자내에 함유된 가연성 발포제의 약 99 중량% 이상이, 불과 20 분간 정도로 추출된다.

또한, 상기 예비발포입자에서 추출된 가연성 발포제 가스를 함유한 수증기를 추출용기에서 연속적으로 또는 단속적으로 취출하여, 수증기를 액화시켜 가연성 발포제 가스를 분리하여 회수한다.

추출용기에서 취출된 가연성 발포제 가스를 함유한 수증기는, 예를 들면 응축기내에 도입하여, 상기 응축기내에서, 30 ℃ 이하로 냉각함으로써 응축시켜 액화시킴으로써, 물로 하고, 가연성 발포제 가스와 분리할 수 있다. 물과 분리된 가연성 발포제 가스는, 예를 들면 가스홀더 등에 회수함으로써, 발포제로 재이용할 수 있다.

다음에 본 발명의 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법의 일 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법의 개략설명도이다.

도 1에서, 폴리올레핀계수지 예비발포입자는, 제조장치 1 에서 제조되어, 밸브 (2)를 열므로써, 추출용기 (3) 에 공급된다. 이 때, 추출용기 (3) 내에 상기 예비발포입자를 공급하기 전에, 미리 수증기 공급장치 (4) 에서 밸브 (5) 를 열어 수증기를 추출용기 (3) 내에 도입하고, 상기 추출용기 (3) 내의 산소농도를 1 용량 %이하로 해두는 것이 상기한 바와 같이 바람직하다.

상기 예비발포입자를 추출용기 (3) 내에 공급한 후, 밸브 (2)를 열어, 추출용기 (3) 내에서 상기 예비발포입자내의 가연성 발포제를 수증기로 추출한다.

상기 예비발포입자에서 가연성 발포제를 추출한 후에는, 수증기 중에는 가연성 발포제가 포함되어 있고, 이 가연성 발포제를 함유한 수증기는, 응축기 (6) 에 도입되고, 상기 가연성 발포제를 함유한 수증기는, 냉각함으로써 응축되어, 물이 된다. 이 응축수와 분리된 가연성 발포제 가스는, 가스 홀더 (7) 에 회수된다.

가스홀더 (7) 에 회수된 가연성 발포제는, 기체 상태에서, 또는 응축액화된 액체 상태 (압축액화장치는 도면에서는 생략하고 있음) 의 어느쪽에서나 밸브 (8)를 열므로써, 상기 예비발포입자의 제조장치 (1) 에 공급되어 재이용된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법에 의하면, 가연성 발포제를 함유한 폴리올레핀계수지 예비발포입자에서, 가연성 발포제를 안전하게 또한 효율적으로 추출할 수 있다. 게다가 가연성 발포제를 함유한 수증기에서 수분만을 용이하게 제거할 수 있으므로, 상기 가연성 발포제를 효율적으로 회수할 수 있고, 또한 재이용할 수 있다는 이점이 있다.

다음에 본 발명의 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법을 실시예에 근거하여 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이와 같은 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

스텐레스강제의 하부 원추상 원통용기 (용량 1.6 ㎥) 를 추출용기로 이용하여, 상기 추출용기내에 압력 1.0 kg/㎠ 의 100 ℃ 의 수증기를 도입함으로써, 상기 용기내의 산소농도를 0.1 용량 % 로 조절하였다. 산소농도는, 산소농도계 (신코스모스전기(주)제, PS-20) 를 이용하여 측정하였다. 그 후, 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 제조장치에서 제조된, 가연성 발포제를 함유한 예비발포입자 25kg을 추출용기로 이송하였다. 또한, 이용한 예비발포입자의 물성은, 표 1 에 나타낸 바와 같다.

[표 1]

또한, 진밀도는, 예비발포입자중량 (Wg)을 계량한다. 이어서 이것을 수중에 가라앉게 하여 예비발포입자의 체적 (V㎤) 을 측정하여, 다음식으로 구한다.

진밀도 (g/㎤) = W / V

다음에, 이 추출용기내에, 100 ℃ 의 수증기를 공급하여 예비발포입자에서의 가연성 발포제의 추출을 실시하여, 수증기의 공급개시 부터 20 분간 경과후에 예비발포입자내에 함유되어 있던 가연성 발포제의 농도를 가연성 가스농도계 (신코스모스전기 (주)제, PE-2CC) 로 조사한 바, 0.1 중량% 이하이었다.

다음에, 추출용기에서 얻어진 가연성 발포제를 함유한 수증기를 단속적으로 응축기에 도입하여 30 ℃ 에 냉각함으로써, 수증기를 액화시켜 가연성 발포제와 분리하여, 수율 약 98 % 이상으로 가연성 발포제를 회수할 수 있었다.

이 가연성 발포제의 농도를 상기 가연성 가스농도계로 조사한 바, 99.8 중량었다.

비교예 1

실시예 1에서, 추출용기내의 산소농도를 미리 질소가스로 치환함으로써, 0.1 용량 % 로 조절하고, 또 100 ℃ 의 수증기 대신 100 ℃ 의 질소가스를 공급한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 예비발포입자에서의 가연성 발포제의 추출을 실시하였다.

다음에, 추출용기에서 얻어진 가연성 발포제를 함유한 질소가스에서 가연성 가스를 분리, 회수하는 것을 활성탄 흡착장치로 시도해 보았지만, 분리, 회수할 수 없었다.

실시예 2

표 2 에 나타낸 예비발포입자 25 kg을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조작을 실시하여, 수증기의 공급개시부터 20 분간 경과후에 예비발포입자내에 함유되어 있던 가연성 발포제의 농도를 실시예 1 과 동일하게 하여 조사한 바, 0.1 중량% 이하이었다.

다음에, 추출용기에서 얻어진 가연성 발포제를 함유한 수증기를 단속적으로 응축기에 도입하여 30 ℃ 로 냉각함으로써, 수증기를 액화시켜 가연성 발포제와 분리하여, 수율 약 98 % 이상으로 가연성 발포제를 회수할 수 있었다.

[표 2]

비교예 2

표 2 에 나타낸 예비발포입자 25 kg 을 이용하여, 비교예 1 과 동일한 조작을 실시하였다.

다음에, 추출용기에서 얻어진 가연성 발포제를 함유한 질소가스에서 가연성 가스를 분리, 회수하는 것을 활성탄 흡착장치로 시도하였지만, 분리, 회수할 수 없었다.

이상의 결과에서 명확한 바와 같이, 실시예 1 ∼ 2 의 방법에 의하면, 단시간에, 즉 수증기의 공급개시부터 20 분간 경과후에는, 예비발포입자내에 함유되어 있던 가연성 발포제의 99 중량% 이상이 수증기에 의해 추출되고 있는 것을 알 수 있다.

또 실시예 1 ∼ 2 의 방법에 의하면, 추출용기에서 얻어진 가연성 발포제를 함유한 수증기에서, 가연성 발포제를 고순도로 분리, 회수할 수 있는 것을 알았다.

이 때문에, 이 가연성 발포제는, 고순도를 가지므로, 예비발포입자를 제조할때에, 재이용할 수 있는 것을 알 수 있다.

본 발명의 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법에 의하면, 가연성 발포제를 사용하여 발포한 폴리올레핀계수지 예비발포입자에서 상기 가연성 발포제를 단시간에 효율적으로 안전하게 추출할 수 있고, 따라서 가연성 발포제가 추출된 예비발포입자의 표면상에서 불꽃 등이 발생하여도 인화 등의 발생을 안전하게 억제할 수 있다.

또, 수증기를 이용하여 폴리올레핀계수지 예비발포입자에서 가연성 발포제를 추출시킨 후에는, 함유한 수증기를 응축시켜 액화시키는 것만으로, 수증기에서 상기 가연성발포제를 고순도로 분리, 회수할 수 있으므로, 상기 가연성발포제의 재이용을 도모할 수 있다.

Claims (2)

1. 가연성 발포제를 이용하여 발포시킨 폴리올레핀계수지 예비발포입자를 미리 수증기를 충만시킨 추출용기내에 넣고, 이어서 상기 추출용기내에 수증기를 추가공급하여, 상기 폴리올레핀계수지 예비발포입자에서 가연성 발포제 가스를 추출한 후, 추출된 가연성 발포제 가스를 함유한 수증기를 상기 추출용기에서 연속적으로 또는 단속적으로 취출하여, 수증기를 액화시켜 가연성 발포제 가스를 분리하여 회수하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 수증기가 산소가스농도가 5 용량% 이하의 수증기인 폴리올레핀계수지 예비발포입자의 후처리방법.