KR100549108B1

KR100549108B1 - 페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼로부터 페인트 도막을 제거하는 방법

Info

Publication number: KR100549108B1
Application number: KR19990003924A
Authority: KR
Inventors: 김영원; 채경석; 김석원
Original assignee: 삼성토탈 주식회사
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2006-02-06
Also published as: KR20000055349A

Abstract

본 발명은 범퍼의 연신공정, 파쇄공정, 냉각공정 및 분리공정으로 이루어진, 페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼로부터 페인트 도막을 제거하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면 용제나 용매를 전혀 사용하지 않고도 페인트 도막을 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼로부터 페인트 도막을 제거하는 방법{A METHOD FOR REMOVING THE PAINT PIECE FROM POLYPROPYLENE BUMPER COVERD WITH PAINT}

본 발명은 페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼로부터 페인트 도막을 제거하는 방법에 관한 것이다.

폴리프로필렌은 열가소성 플라스틱이므로 성형된 제품을 다시 분쇄, 재조립의 공정을 거쳐 원료로 재활용할 수 있다는 장점이 있어 자동차용 소재로 널리 이용되고 있다. 그러나 페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼의 경우 분쇄하여 원료로 다시 사용할 경우 잔존하는 페인트 도막이 제품의 외관과 기계적 물성을 저하시켜 재활용을 어렵게 하는 문제가 있다. 따라서 페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼를 재활용하는데 있어서 가장 중요한 기술은 페인트를 효과적으로 분쇄, 분리하는 것이다.

일반적으로 페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼는 3성분의 각기 다른 층으로 이루어지는데, 폴리프로필렌 기재층, 기재와 페인트와의 접착성을 향상시키기 위한 프라이머층, 그리고 페인트층이 그것이다. 그런데 이들 각 층은 신장율과 선팽창 계수가 다르므로 급격하게 냉각시킬때 선팽창계수의 차이로 수축되는 양이 달라 각 층간에 괴리가 발생하며, 괴리가 생긴 부분은 충격을 가할시 도막이 쉽게 분리되고, 또한 전단력을 가하여 연신시킬 경우 특히 프라이머층과 폴리프로필렌 기재층 사이에 이러한 현상이 더욱 심해짐을 실험을 통하여 알 수 있었다.

기존의 플라스틱 범퍼로부터 페인트를 제거하는 방법에는 용제를 이용하는 방법(일본 특허공개 소62-98990호), 범퍼의 표면에 미세입자(shots)를 강하게 분사하여 범퍼로부터 페인트를 제거하는 방법(일본 특허공개 소52-85952호), 범퍼를 분쇄한 다음 분쇄물을 고온의 수증기로 가수분해하여 제거하는 방법(유럽특허

제582300 A1호), 범퍼를 미리 큰 덩어리로 파쇄한 다음 이를 다시 연신시킴과 동시에 미립자로 분쇄하는 방법(독일특허 제4217005 A1호) 등이 있다.

용제를 이용하는 방법과 고온의 수증기로 가수분해하여 제거하는 방법은 페인트 제거 효율은 우수하나 폐수발생에 따른 2차 환경오염의 우려가 있고 폐수처리비용이 많이 들어 원재료보다 재생비용이 더 비싸지는 단점이 있으며, 범퍼를 큰 덩어리로 파쇄한 다음 연신시켜 미립자로 분쇄하는 방법은 페인트와 수지의 신율차이를 극대화할 수 없어 페인트 제거효율이 낮아 이 방법에 의해 생성된 재생수지의 물성저하를 초래한다는 단점이 있고, 모래 또는 이와 유사한 미세입자를 분사하여 페인트를 제거하는 기술은 곡면부위에 있는 페인트의 제거효율이 낮고 범퍼표면의 강한 충격으로 인해 수지의 물성저하를 초래하여 재생재료로서의 가치를 낮춘다는 단점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼로부터 페인트 도막을 효과적으로 제거하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼로부터 페인트 또는 이와 유사한 열경화성 수지 도막을 적은 비용에 효과적으로 제거하는 방법에 관한 것이다.

페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼는 폴리프로필렌 기재층, 기재와 페인트와의 접착성을 향상시키기 위한 프라이머층, 그리고 페인트층의 각기 다른 3성분의층으로 이루어져 있다.

본 발명에 따른 방법은 범퍼를 자르지 않은 상태로 롤밀(Roll Mill)을 통과시켜 연신시키는 연신공정과, 큰 덩어리로 자르는 파쇄공정, -40℃이하로 냉각하는 냉각공정, -40℃ 이하에서 기계적인 힘을 가하여 페인트 도막을 제거하는 분리공정으로 이루어진다.

각 공정에는 일반적으로 많이 사용하는 설비를 사용함으로써 특별한 기능과 사양을 필요로 하지는 않으며, 각 공정별 상세한 설명은 다음과 같다.

연신공정

페인트를 범퍼로부터 1차 박리시키는 연신공정에서는 페인트가 도장된 범퍼를 분쇄하지 않고 롤밀을 이용하여 연신시킨다. 페인트 제거 효율은 연신율에 따라 영향을 받는데 연신율이라 함은 최초 범퍼의 길이 대비 연신공정을 거친 범퍼의 길이의 비율을 나타내는 것으로 1.5∼10배 범위내에서 원하는 효율을 기대할 수 있 는데, 연신율을 크게 하기 위해서는 동력비가 많이 든다는 단점이 있으므로 가장 적합한 연신율은 2∼5배이다.

본 공정에서 사용되는 롤밀의 구조는 특별한 제한이 없이 통상적인 롤밀을 사용할 수 있으며, 예로서 본 발명의 실시예에서 사용한 롤밀은 두개의 실린더롤로 구성되며 마찰로부터 발생되는 열을 충분히 제거할 수 있도록 냉각기를 부착하였고 앞 뒤 두개의 실린더 롤은 각각 회전수를 조절할 수 있도록 설계 되었으며, 롤 사이의 간격을 조절할 수 있는 동시에 범퍼에 가할 수 있는 압력도 조절이 용이하도록 설계되었다. 이러한 롤밀은 두개의 실린더롤이 한쌍을 이루고 있으며, 여러쌍의 롤밀을 배치하여 연속작업이 가능토록 하였다.

첫번째 롤밀의 간격은 제품의 형상과 두께에 따라서 적당히 조절할 필요가 있는데, 특히 주의할 사항은 첫번째 롤밀을 통과한 범퍼는 압축과 전단력에 의해 연신되어 두께가 얇아지므로 두번째 롤밀의 롤 간격은 첫번째 롤밀보다 좁힐 필요가 있으며, 세번째 롤밀의 롤 간격은 두번째 롤밀보다 더 좁힐 필요가 있다. 이후에도 계속 롤밀을 연속적으로 배치할 경우에는 전술한 바와 같이 점차적으로 실린더롤의 간격을 점차 좁혀줄 필요가 있다.

파쇄공정

전술한 연신공정을 통과한 도장범퍼는 각층 즉, 폴리프로필렌 기재층, 프라이머층 및 페인트층의 연신율 차이에 의해 1차 페인트 박리가 된 상태이며, 파쇄공정에 의해 작은 크기로 파쇄된다. 미처 박리가 되지 않은 페인트 도막도 파쇄공정시 분쇄기의 칼날 또는 분쇄입자간의 충돌로 다시 페인트가 분리되는 효과를 기대 할 수 있다.

냉각공정

전술한 파쇄공정을 통과한 시료는 냉각기(냉각저장고)에 2시간 이상 보관되며, -40℃이하로 충분히 냉각되어야 한다. 본 공정은 도장범퍼를 구성하는 각층의 선팽창계수의 차이를 이용하여 각 층간 접착면에 괴리현상을 극대화하는 공정으로서, 전술한 연신공정에서 이미 발생한 층간 괴리현상은 본 공정에서 더욱 심화되어 기계적인 충격을 가할시 페인트 박리가 용이한 상태로 된다. 이때 냉각기의 온도는 -70∼-30℃ 범위에서 작업이 가능하지만 냉각온도가 높을 경우 다음 공정인 분리공정에서의 효율이 저하되고, 냉각기의 온도가 낮을 경우 냉각에 소요되는 에너지가 증가하여 비경제적이므로 온도범위는 -60∼-40℃가 가장 바람직하다.

분리공정

전술한 냉각공정을 마친 시료는 페인트 도막에 충격을 주기 위해 -40℃ 이하로 냉각할 수 있는 냉각장치가 보완 설계된 핀밀(Pin Mill)속에 투입된다. 다른 기능면에서는 볼밀 또는 햄머밀 등도 이용이 가능하다. 분리공정은 최종적으로 페인트 조각을 폴리프로필렌 수지로부터 이탈 및 분리시키는 공정으로서 마찰에 의해 많은 열이 발생하므로, 냉각공정을 마친 시료의 온도상승을 막기 위해서 냉각장치가 필요하다.

다음은 본 발명에 의해 재생된 수지의 평가 방법에 관한 것이다.

일반적으로 페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼의 재활용시 가장 중요한 사항은 페인트 도막을 효율적으로 제거하는 것이다. 재생 수지내에 잔존하는 페인트 도막은 사출 또는 압출법을 이용한 제품 성형시 제품의 표면외관을 저해함과 동시에 기계적 물성, 그중에서도 특히 신율을 떨어뜨리는 주요인자로서 작용한다. 따라서 평가방법은 재생수지 내에 잔존하는 페인트 도막의 잔존율, 신율, 제품 표면의 외관을 중점항목으로 하여 평가하였다.

평가방법

1) 재생수지중 페인트 도막의 잔존율(함량%)

본 발명의 방법으로 페인트 도막을 제거한 샘플을 크실렌, 벤젠과 같은 용제로 80℃에서 4시간 동안 가열시 기재인 폴리프로필렌 수지는 용해되고, 페인트 조각은 용해되지 않고 남아 있으므로 녹지않고 남아있는 페인트 조각의 함량을 샘플에 대한 백분율로서 나타낼 수 있다.

단, W1 : 본 발명의 공정을 통하여 제거된 페인트의 무게(g)

W2 : 용제추출후 남아있는 페인트의 무게(g)

2) 기계적 물성

기계적 물성 측정 방법은 ASTM D 638에 의거 파단점의 대표치로 측정하였다. 페인트가 완전히 제거된 샘플을 기준으로 하여 기준 샘플과 시험샘플의 신율비를 구하여 판정하였다. 신율비는 다음의 공식으로 계산된다.

판정은 다음과 같이 하였다.

양호(O) : 0.95 ≤ E

불량(X) : 0.95 ＞ E

3) 사출제품의 표면외관

사출기를 이용하여 3mm 두께의 시트(sheet)를 제조한 다음 표면에 나타난 외관을 육안 판별하였다.

시트표면에 파티클이 있으면 ×, 파티클이 없으면 ○로 외관을 평가하였다.

하기 실험예를 통하여 본 발명의 효과를 상세히 설명한다.

실험예 1

페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼를 롤밀을 이용하여 표 1에 따라 연신율을 달리하여 연신시킨 다음, 약 5㎝×5㎝×0.3㎝의 크기로 파쇄하였고, 하기 표 1에 따라 냉각저장고의 온도를 달리하여 냉각한 다음, 핀밀을 통과시킨후 페인트 도막의 잔존율을 측정하였다.

실험NO.	냉각저장고의 온도(℃)	페인트 잔존율	롤밀을 통과한 시료의 연신율
1	20		1배	1.5배	2배	5배	10배
2	5		1% 이상
3	0		1% 이상
4	-10		0.94	0.63	0.54	0.43	0.42
5	-20		0.81	0.55	0.55	0.32	0.33
6	-30		0.59	0.05	0.04	0.04	0.03
7	-40		0.22	0.03	0.02	0.02	0.02
8	-70		0.13	0.01	0.01 이하

실험예 2

상기 실험예 1의 방법으로 페인트 도막이 제거된 시료를 사출기를 이용하여 120mm×120mm×3mm의 시트(sheet) 및 ASTM D 638에 해당하는 인장시편을 제조한 다음 외관과 신율을 측정하였다.

하기 표 2에 페인트의 잔존율에 따른 신율 및 시트 제품의 표면외관 평가 결과를 나타내었다.

실험 NO.	페인트 잔존율 (중량%)	신율비	외관	재활용 가능성 판정
2(연신율 1배)	1 이상	×	×	×
6(연신율 1배)	0.59	×	×	×
7(연신율 1배)	0.22	×	○	×
8(연신율 1배)	0.13	×	○	×
7(연신율 1.5배)	0.03	○	○	○
7(연신율 2배)	0.02	○	○	○
8(연신율 1.5배)	0.01	○	○	○

상기 표 2의 결과로 볼 때 미세한 페인트 도막의 잔존율이 0.03% 이하에서는 제품의 신율과 외관이 모두 양호하여 폐자동차로부터 발생되는 도장 범퍼의 재활용이 가능함을 입증하였다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 방법은 도장범퍼 각 층의 연신율 차이와 선팽창계수 차이를 이용하여 페인트 도막을 제거함으로써 페인트 도막제거 효율이 99.9%에 달하며, 용제나 용매를 전혀 사용하지 않으므로 2차 환경오염의 우려가 없고, 폐수처리 등으로부터 발생되는 경비를 절감할 수 있으며, 무엇보다 페인트 제거효율이 탁월한 효과가 있다.

Claims

페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼를 롤밀을 사용하여 1.5∼10배로 연신하는 연신공정, 연신된 범퍼의 파쇄공정, -40℃ 이하로의 파쇄된 범퍼의 냉각공정 및 기계적인 충격에 의한 페인트 도막의 분리공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 페인트가 도장된 폴리프로필렌 범퍼로부터의 페인트 도막을 제거하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 분리공정은 -40℃ 이하의 온도에서 핀밀, 볼밀 또는 햄머밀을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.