KR100423345B1 - 폴리머 토출용 구금 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리머 토출용 구금에 관한 것으로서, 반응관에서 중축합 반응을 수행하여 폴리에스테르를 제조하고, 토출부로 이송된 폴리머를 구금부를 거쳐 토출함으로써 폴리에스테르 폴리머 칩을 제조하는 데 사용되는 구금으로, 이때 구금의 길이와 구금홀의 지름을 일정비로 유지하도록 제조하여 구비한 것으로, 이는 미세한 크기의 칩을 겹칩의 발생없이 제조할 수 있으며, 이와같이 제조된 칩은 후공정을 통해 특수용도의 원사, 필름 및 플라스틱 제조에 유용하다.

Description

폴리머 토출용 구금

본 발명은 폴리머 토출용 구금에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세한 크기의 칩을 겹칩의 발생없이 제조하도록 하여 후공정을 통해 특수용도의 원사, 필름 및 플라스틱을 제조할 수 있도록 하는 폴리머 토출용 구금에 관한 것이다.

폴리에스테르를 제조하는 방법은 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 출발물질로 하여 에스테르화 반응과 중축합반응을 실시한 다음, 토출공정을 통해 스파게티 형태로 토출하고 급냉각한 후 절단하고 후공정으로 이송하여 이를 사용한다.

이러한 제조공정 중 연속중합 공정에 비하여 뱃치(batch)식 공정의 경우 토출작업도 뱃치별로 이루어지기 때문에 균일한 제품(이하, 칩이라 함) 외형을 얻기 어렵다.

이를 수행하는 장치는 도 1 및 도 2에 나타낸 바, 이를 참조하여 구체적으로 설명하면 반응관(11)에서 중축합 반응을 수행한 후 질소 가압하에 토출밸브(12)를 열고 토출부 다이헤드(13)로 이송하고, 이를 구금부(14)내에 구금홀(15)을 통해 스파게티 형태로 토출한 후 스파게티 유도판(16)을 거치고 냉각수로 급냉 및 절단하여 폴리머 칩을 얻는다.

토출되는 폴리머 칩의 외형은 토출 구금부(14) 구금홀(15)의 지름에 따라 달라진다.

그러나, 통상의 구름홀을 구비한 구금부를 통해 토출된 폴리머 칩의 크기는 지름이 2.8∼3.2mm이고, 길이가 3.5∼4.0mm인 것으로 제한적이었다.

이와같은 크기의 폴리머 칩은 특수용도의 원사, 필름이나 플라스틱 제조에는 사용할 수 없었다.

이를 극복하기 위해 구금의 지름을 조절하여 칩의 크기를 변경하고자 한 방법이 개시되어 있는데, 이때 구금홀의 지름이 지나치게 클 경우 폴리머의 흐름이 다이헤드 내면에서 균일한 힘을 받지 못해 스파게티의 엉김현상이 발생되어 냉각수로 급냉후 절단시 칩간 붙어있는 제품(이하, 겹칩이라 함)이 많이 발생하게 되고, 구금의 지름이 지나치게 작을 경우에는 열을 받지 않은 구금의 특성으로 인해 구금이 막혀 칩 생산이 불가능한 문제가 발생되었다.

이외에 토출압력을 조절하여 폴리머 칩 크기의 조절하는 방법이 있으나, 토출압력이 높을 경우 폴리머에 과도한 힘을 미치게 되어 토출후 정상적인 스파게티 흐름을 유지하지 못하고 스트랜드(strand)홈을 이탈하며, 토출압력이 낮을 경우에는 폴리머에 힘이 미치지 않아 토출이 진행되지 못하는 문제점이 있었다.

이와같은 문제점으로 인해 표면적이 통상의 칩에 비하여 아주 작은 크기의 칩을 생산하지 못하게 되고, 이는 후공정에서 특수 용도의 원사, 필름, 플라스틱 제조에 있어 칩을 건조 또는 고상중합 할 때, 고상중합의 속도와 결정화 정도 등의 미세 제어를 할 수 없는 요인이 된다.

또한, 칩이 크기 때문에 벌크밀도(bulk density)가 낮아 칩의 저장, 보관에 있어 보관용기(chip silo)를 크게해야 하는 단점이 있었다.

이에, 본 발명자들은 다각도로 연구한 결과 토출부 구금에 있어서 통상의 토출압력에서 구금의 길이와 구금홀 지름 간에 상관관계가 존재하고, 이러한 상관관계를 규명해냄으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 통상의 폴리머 칩에 비하여 그 크기가 작아 특수용도의 원사, 필름 및 플라스틱 제조에 사용될 수 있는 폴리머 칩을 제조할 수 있는 폴리머 토출용 구금을 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 폴리머 제조장치를 개략적으로 나타낸 것이고,

도 2는 일반적인 폴리머 제조장치에 있어서 구금부를 나타낸 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 반응관 12 : 토출밸브

13 : 토출부 다이헤드 14 : 구금부

15 : 구금홀 16 : 스파게티 유도판

D : 구금홀의 지름 L : 구금의 길이

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 폴리머 토출용 구금은 구금의 길이와 구금홀의 지름이 다음 식 1을 만족하도록 제조된 것에 그 특징이 있다.

식 1

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 있어서, 토출부 구금에 있어서, 그 구조를 도 2에 나타내었는 바, 여기서, 구금의 길이(L)와 구금홀의 지름(D)은 상기 식 1을 만족시켜야 한다.

보다 바람직하기로는 구금의 길이(L)와 구금홀의 지름(D)이 다음 식 2를 만족시키는 것이다.

식 2

이와같은 조건을 만족하는 구금부를 구비한 폴리머 제조장치를 통해 제조된 폴리머 칩은 지름이 1.8∼2.0mm이고 길이가 2.8∼3.0mm으로서, 통상의 구금을 통해 제조된 칩에 비하여 미세하다.

만일, 구금홀의 지름(D) 및 구금의 길이(L)에 대한 구금홀 지름(D)의 비가 상기 범위를 벗어나는 경우 겹칩발생이 많고 원하는 칩크기를 얻을 수 없으며, 토출후 구금 상태가 나빠지는 문제가 있다.

이와같은 조건을 만족시키는 구금부를 갖는 폴리머 제조장치를 통해 폴리머 칩을 제조하는 구동예는 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 제한받는 것은 아니다.

구동실험예 1

테레프탈산 2,163kg과 에틸렌글리콜 808kg을 투입하여 에스테르화 반응과 중축합 반응을 수행하여 2,500kg의 폴리머를 얻은 후 구금홀의 지름이 5.5mm이고, 구금의 길이가 3.0mm로 제작된 구금부를 갖춘 다음, 반응관을 3kg/㎠ 압력으로 가압한 후 토출밸브를 열고 구금부를 통하여 폴리머 스파게티를 토출한 후 20℃ 냉각수로 급냉시킨 후 칩커터기로 연속적으로 절단하였다.

비교구동실험예 1

상기 구동실험예 1에서와 동일한 방법으로 폴리머 칩을 제조하되, 다만 구금홀의 지름을 5.5mm, 길이를 2mm로 하였다.

비교구동실험예 2

상기 구동실험예 1에서와 동일한 방법으로 폴리머 칩을 제조하되, 다만 구금홀의 지름을 8mm, 길이를 3mm로 하였다.

상기와 같은 조건의 구금부를 갖는 폴리머 제조장치를 통해 폴리에스테를 제조하는 데 있어서 토출공정에 있어 토출공정 최초의 토출 상태와 비교한 토출후 구금상태를 비교 측정하였고, 제조된 폴리머 칩 1kg을 사용하여 그 크기와 겹칩발생 개수를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

이때, 겹칩발생개수가 칩 1kg당 20개 미만이면 ○로 표시하고, 20∼49개인 것을 △으로 표시하였으며, 50개 이상인 것을 ×으로 표시하였다.

그리고, 칩크기는 칩의 지름이 1.8∼2.0mm이고, 길이가 2.8∼3.0mm인 칩의 비율을 측정하여, 그 비율이 95% 이상이면 ○로 표시하고, 85∼94%인 것을 △로 표시하였으며, 85% 미만인 것을 ×로 표시하였다.

	겹칩발생	칩 크기	토출후 구금상태
구동실험예 1	○	○	양호
비교구동실험예 1	×	△	불량
비교구동실험예 2	△	×	양호

상기 표 1의 결과로부터 본 발명에서와 같은 조건의 지름 및 길이를 갖는 구금부를 구비한 폴리머 제조장치를 통해 폴리머 칩을 제조하는 경우 겹칩발생율이 낮고 아주 작은 크기의 칩을 제조할 수 있음을 알 수 있다.

반면, 구금홀의 지름이 크거나 구금의 길이가 짧은 경우 겹칩이 다량 발생되고 칩의 크기도 커지며 구금 상태도 나빠지는 것을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서와 같이 구금홀의 지름과 구금 길이의 비를 일정하게 유지하여 제조된 구금부를 구비하여 폴리머 칩을 제조하면 겹칩의 발생도 적고 미세 크기의 칩을 제조할 수 있으므로 이는 후공정을 통해 특수용도의 원사, 필름 및 플라스틱의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (3)

1. 구금의 길이와 구금홀 지름이 다음 식 1을 만족하도록 제조된 폴리머 토출용 구금.

   식 1

   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 토출용 구금은 구금 길이와 구금홀 지름이 다음 식 2을 만족하는 것을 특징으로 하는 폴리머 토출용 구금.

   식 2

   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 토출용 구금을 통해 제조된 폴리머 칩은 지름 1.8∼2.0mm이고 길이 2.8∼3.0mm 인 것을 특징으로 하는 폴리머 토출용 구금.

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