KR100993194B1

KR100993194B1 - 미세 지분 제조방법 및 미세 지분 함유 수지조성물

Info

Publication number: KR100993194B1
Application number: KR20107014083A
Authority: KR
Inventors: 타카미치 마츠시타
Original assignee: 가부시키가이샤 칸쿄 케이에이 소고 켄큐쇼
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2010-11-10
Also published as: WO2010106592A1; CA2779377A1; EP2308599A4; CA2779377C; JPWO2010106592A1; JP4536161B1; EP2308599A1; US20110100571A1; EP2308599B1; US8038841B2

Abstract

거칠게 분쇄된 지분을 복수의 제1 분쇄 롤러(15)를 구비한 제1 수형롤러밀을 이용하여 분쇄하여, 평균 입경 50μm 이상 150μm 미만의 미세 지분을 얻고, 그 미세 지분을 복수의 제2 분쇄 롤러(25)를 구비한 제2 수형롤러밀을 이용하여 분쇄하여, 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 미세 지분을 얻는다. 회전축(L)에 대한 홈(15a, 25a)의 경사각(θ)에 있어서, 제1 분쇄 롤러(15)의 경사각(θ1)이 제2 분쇄 롤러(25)의 경사각(θ2)보다도 작다. 큰 환경 부하를 주는 일 없이 미세 지분을 제조할 수가 있다.

Description

미세 지분 제조방법 및 미세 지분 함유 수지조성물 {Method for producing fine paper powder and resin composition containing the same}

본 발명은 미세 지분(紙粉)을 제조하는 미세 지분 제조방법 및 그 제조방법에 의해 얻어진 미세 지분을 함유하는 미세 지분 함유 수지조성물에 관한 것이다.

최근, 오피스, 출판사, 제지회사 등에서 대량의 폐지가 배출되고 있다. 종이는 일반적으로 목재 등의 가공 단계에서 셀룰로오스 섬유를 가늘고 부드럽게 하는 고도의 가공을 받고 있고, 부가가치가 높은 구조를 갖는 기능성 재료이다. 그 때문에, 폐지는 원래 부가가치가 높은 구조를 갖는 기능성 재료이며, 또한 환경 부하가 실질적으로 제로인 원료가 된다. 따라서, 분쇄한 폐지를 수지에 혼재시킨 종이 함유 수지조성물을 성형가공의 소재로서 이용하는 것이 제안되고 있다.

예컨대, 특허 문헌 1에는 양면 또는 일면에 폴리에틸렌 수지를 갖는 복합지를 슈레더 등의 세단기나 분쇄기로 1mm ~ 5mm각 정도의 소편상, 입자상, 분체상으로 세단(細斷)하고, 이 세단지 성분이 50중량% 이상이 되도록 폴리에틸렌 등의 합성수지 성분을 혼합시킨 종이 함유 수지조성물이 개시되어 있다.

특허 문헌 2에는 액체 용기용 라미네이트지 등의 회수 폐지를 입경 0.5mm ~

2.5mm로 분쇄하고, 이 종이 분쇄물이 51질량% 이상이 되도록 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 수지를 혼합시킨 종이 함유 수지조성물이 개시되어 있다.

특허 문헌 3에는 폐지 등을 분쇄하여 입경을 50μm 이상 200μm 이하로 한 파우더상의 종이 파우더를 주성분으로 하는 저연소 성분을 50중량% 초과 70중량% 이하, 주로 열가소성 수지로 이루어진 고연소 성분을 30중량% 이상 50중량% 미만 함유하는 성형가공용의 종이 함유 수지조성물이 개시되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본특개평10－138241호 공보 [특허 문헌 2] 일본공개특허2007－45863호 공보 [특허 문헌 3] 일본공개특허2001－181511호 공보

그러나, 특허 문헌 1, 2에 개시된 종이 함유 수지조성물은 1mm ~ 5mm각 정도의 세단지나 입경 0.5mm ~ 2.5mm의 종이 분쇄물과 큰 사이즈의 분쇄 종이를 함유한다. 이러한 수지조성물을 이용하여, 미세한 구조를 갖는 복잡한 성형품을 사출성형하였을 경우, 가열하여도 유동성을 나타내지 않는 분쇄 종이가 수지조성물의 유동을 방지하여 충전 불량 등의 결함이 생기기 쉽고, 전사성이 떨어지므로 고품질의 성형품을 높은 수율로 얻을 수 없다.

또한, 특허 문헌 3에 개시된 것과 같은 입경을 50μm 이상 200μm 이하로 한 파우더상의 종이 파우더를 함유하는 수지조성물을 이용하여, 미세한 구조를 갖는 복잡한 성형품을 사출성형하였을 경우, 가열하여도 유동성을 나타내지 않는 분쇄 종이가 수지조성물의 유동을 방지하여 충전 불량 등의 결함이 생기기 쉽고, 전사성이 떨어지므로 고품질의 성형품을 높은 수율로 얻을 수 없다.

본 발명의 발명자 등에 의해, 종이 함유 수지조성물이 함유하는 지분의 입경을 50μm 미만으로 미세하게 하면, 전사성이 뛰어나고 고품질의 성형품을 높은 수율로 사출성형할 수 있게 됨을 알 수 있었다.

그러나, 로드밀, 볼밀, 팬밀, 핀밀 등의 분쇄기를 이용하여 지분을 분쇄한 경우, 평균 입경 100μm 정도가 한계이며, 분쇄기의 운전을 더 계속하여도, 종이섬유끼리 얽혀 면(綿)형상이 되어 분쇄가 진행되지 않음을 알 수 있었다.

또한, 수형(竪型) 롤러밀, 약연(藥)식밀, 맷돌식밀을 이용하여 지분을 분쇄한 경우, 입경 50μm 정도 이하가 되면 분쇄 효율이 현저하게 저하되어 환경 부하가 실질적으로 제로인 폐지를 이용하는 이점이 희박해진다는 문제가 있음을 알 수 있었다.

본 발명은 이상의 점에 감안하여, 입경 50μm 미만의 미세 지분을 큰 환경 부하를 주는 일 없이 제조 가능한 미세 지분 제조방법, 및 그 제조방법에 의해 얻어진 미세 지분을 함유하는 성형가공용 수지조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 미세 지분 제조방법은 거칠게 분쇄된 지분을 외주면에 홈이 형성된 복수의 제1 분쇄 롤러를 구비한 제1 수형롤러밀을 이용하여 분쇄하고, 평균 입경 50μm 이상 150μm 미만의 미세 지분을 얻는 제1 미세 분쇄 공정과, 상기 제1 미세 분쇄 공정에서 얻은 미세 지분을 외주면에 홈이 형성된 복수의 제2 분쇄 롤러를 구비한 제2 수형롤러밀을 이용하여 분쇄하고, 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 미세 지분을 얻는 제2 미세 분쇄 공정을 구비하며, 상기 제1 분쇄 롤러의 회전축에 대한 해당 제1 분쇄 롤러의 홈의 경사각이 상기 제2 분쇄 롤러의 회전축에 대한 해당 제2 분쇄 롤러의 홈의 경사각보다도 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 미세 지분 제조방법에 의하면, 제1 미세 분쇄 공정에서는 거칠게 분쇄된 지분을 제1 수형롤러밀을 이용하여 평균 입경 50μm 이상 150μm 미만까지 분쇄한다. 제1 수형롤러밀의 제1 분쇄 롤러의 외주면에 형성된 홈은 제1 분쇄 롤러의 회전축에 대한 경사각이 작다. 따라서, 제1 분쇄 롤러의 외주면과 분쇄실의 내주 벽면과의 틈새에 지분이 연속적으로 씹히게 되는 거리(시간)가 짧고, 종이의 섬유가 얽힌 구조의 개섬(Spread Fiber)을 촉진하므로, 평균 입경 50μm 이상 150μm 미만까지의 분쇄 효율이 뛰어난 것이 되어 환경 부하가 적다. 또한, 제1 미세 분쇄 공정에서 지분을 평균 입경 50μm 이상 100μm 미만까지 분쇄하는 것도 바람직하다.

또한, 제2 미세 분쇄 공정에서는 제1 미세 분쇄 공정에서 얻은 평균 입경 50μm 이상 150μm 미만의 미세 지분을 제2 수형롤러밀을 이용하여 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만까지 분쇄한다. 제2 수형롤러밀의 제2 분쇄 롤러의 외주면에 형성된 홈은 제2 분쇄 롤러의 회전축에 대한 경사각이 크다. 따라서, 제2 분쇄 롤러의 외주면과 분쇄실의 내주 벽면과의 틈새에 지분이 체류하여 씹히게 되는 거리(시간)가 길고, 미세 지분의 짓이김이 진행되어, 개섬된 종이 섬유의 미세화를 촉진하므로, 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만에서 분쇄 효율이 뛰어난 것이 되어 환경 부하가 적다.

예컨대, 본 발명의 미세 지분 제조방법에 있어서, 상기 제1 분쇄 롤러의 회전축에 대한 해당 제1 분쇄 롤러의 홈의 경사각이 5도 이상 45도 이하이며, 상기 제2 분쇄 롤러의 회전축에 대한 해당 제2 분쇄 롤러의 홈의 경사각이 45도 이상 85도 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 미세 지분 제조방법에 있어서, 상기 제1 분쇄 롤러 및 상기 제2 분쇄 롤러의 홈의 바닥부가 측면에서 볼 때 원호형상인 것이 바람직하다.

이 경우, 제1 분쇄 롤러나 제2 분쇄 롤러의 홈에 미세 지분이 쌓여 홈 막힘이 일어나면 분쇄 효율이 악화되지만, 홈의 바닥부를 측면에서 볼 때 원호형상으로 함으로써, 홈 막힘을 효과적으로 방지할 수가 있다.

본 발명의 미세 지분 함유 수지조성물은 상기 본 발명의 미세 지분 제조방법에 따라 얻은 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 미세 지분을 중량비가 50중량% ~ 60중량%의 범위가 되도록 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 올레핀계 엘라스토머, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합 합성수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합 합성수지, 나일론, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중 어느 적어도 1종의 수지에 혼화시켜서 얻은 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 제조된 미세 지분 함유 수지조성물에 의하면, 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 미세 지분을 함유하므로, 본 미세 지분 함유 수지조성물을 이용하여 성형가공하였을 때, 전사성이 뛰어나고 고품질의 성형품을 높은 수율로 얻을 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세분쇄 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 제1 수형롤러밀의 내부를 나타내는 개략도이다.
도 3은（a）는 제1 분쇄 롤러를, (b)는 제2 분쇄 롤러를 각각 나타내는 측면도이다.

본 발명의 미세 지분 제조방법의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 미세 지분 제조방법은 원료인 폐지를 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 미세 지분까지 분쇄하는 것으로, 거친 분쇄 공정 및 미세 분쇄 공정을 가진다. 또한, 폐지에는 신문 폐지, 잡지 폐지, 인쇄 폐지, 포장 폐지, 골판지 폐지, OA 폐지 등의 각종 폐지, 새 종이의 제조시에 발생한 파지나 손상지, 잡지 등의 재단쓰레기, 연마가루, 슈레더 쓰레기 등이 포함된다. 폐지는 오피스, 출판사, 제지회사 등에서 대량으로 배출되며 환경 부하가 실질적으로 제로로 평가된다. 또한, 지분의 평균 입경은 레이저 회절식 입도분포 측정 장치(Marvern Instruments Ltd.제품, Mastersizer S형)에 의해 측정하는 것으로 한다.

거친 분쇄 공정에서는 롤 크러셔, 해머 크러셔, 커터밀 등의 거친 분쇄기를 이용하여, 폐지를 수mm ~ 수십cm정도, 바람직하게는 2mm ~ 4mm각의 종이조각으로 분쇄한다. 폐지가 롤형상이나 시트형상의 파지나 손상지 등이 되는 경우, 거친 분쇄기로서 재단기나 절단기를 이용하여도 무방하다. 또한, 책을 연마한 연마가루, 슈레더 쓰레기 등, 폐지가 수mm이하인 경우에는 거친 분쇄 공정을 필요로 하지 않는다.

미세 분쇄 공정은 거친 분쇄 공정에서 분쇄된 지분을 미세 분쇄하여 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 미세 지분을 얻는 공정으로, 제1 미세 분쇄 공정과 제2 미세 분쇄 공정으로 이루어진다. 여기서는 미세 분쇄 공정은 도 1에 도시한 바와 같이, 2대의 수형롤러밀(10, 20)을 직렬로 접속한 미세 분쇄 장치를 이용하여 행하여진다. 또한, 수형롤러밀은 롤러밀을 대표하는 것으로, 단순히「롤러밀」로도 불리는 롤러식 분쇄기이다.

제1 미세 분쇄 공정은 거친 분쇄 공정에서 분쇄된 거친 지분을 제1 수형롤러밀(10)을 이용하여, 평균 입경 50μm 이상 150μm 미만까지 미세 분쇄한다. 거친 분쇄 공정에서 분쇄된 지분은 제1 수형롤러밀(10)의 분쇄실(11)내로 공급된다. 구체적으로는 공급 호퍼(원료 공급구)(12) 및 공급 스크류(13)를 통해서 지분이 분쇄실(하우징)(11)내로 공급된다. 또한, 도시하지는 않았지만, 로터리 밸브, 스크류 피더 등을 이용하여, 지분을 공급 호퍼(12)에 정량적으로 공급하여도 무방하다.

제1 수형롤러밀(10)은 도 2에 도시한 바와 같이, 원통 형상의 분쇄실(11) 내부에, 모터(미도시)에 의해 회전 구동하는 회전 테이블(14)과, 이 회전 테이블(14)의 회전 방향으로 틈새를 두고 배치된 복수의 수형상의 제1 분쇄 롤러(15)를 구비하고 있다. 제1 분쇄 롤러(15)는, 유압이나 스프링 등에 의해 회전 테이블을 향해 하중이 부가되도록 구성된 프리 롤러이며, 회전 테이블(14)의 회전에 추종하여 회전한다. 회전 테이블(14)의 회전에 따라, 제1 분쇄 롤러(15)가 분쇄실(11)의 내주 벽면측으로 가압되고, 제1 분쇄 롤러(15)의 랜드(15b)와 분쇄실(11)의 내주 벽면과의 사이에 지분이 씹히게 되어 지분이 분쇄된다.

도 3(a)에 도시한 바와 같이, 제1 분쇄 롤러(15)의 외주면에는 나선형상의 홈(15a)가 오목하게 설치되어 있다. 홈(15a)은 제1 분쇄 롤러(15)의 회전축(L1)에 대해 경사져 있으며, 그 경사각(θ1)은 바람직하게는 5도 이상 45도 이하이며, 보다 바람직하게는 5도 이상 30도 이하이며, 본 실시예에서는 10도이다. 이와 같이, 홈(15a)은 경사각(θ1)이 작고, 대체로 세로 방향으로 형성되어 있다.

그런데, 식품이나 곡물을 분쇄할 때 이용하는 통상의 분쇄 롤러의 홈 단면은 측면에서 볼 때 사다리꼴로 되어 있고 바닥부에 각부가 있다. 그러나, 특히 지분은 각부에 부착하여 퇴적하기 쉽고, 홈 막힘이 곧바로 일어난다. 홈 막힘이 일어나면, 분쇄 효율이 저하된다. 따라서, 홈(15a)의 바닥부는 측면에서 볼 때 원호형상으로 형성되고 홈 막힘이 일어나기 어렵도록 되어 있다. 본 실시예에서는 홈(15a)의 측면에서 볼 때 단면은 테이퍼를 갖는 거의 U자 형상으로 되어 있다.

분쇄실(11)내로 공급된 지분은 회전 테이블(14)의 원심력에 의해 회전 테이블(14)의 외주로 이동하고, 제1 분쇄 롤러(15)의 랜드(15b)와 분쇄실(11)의 내주 벽면과의 틈새에 씹히게 되어 분쇄된다. 제1 분쇄 롤러(15)의 회전축(L1)에 대한 홈(15a)는 경사각(θ1)이 작으므로, 제1 분쇄 롤러(15)의 외주면과 분쇄실(11)의 내주 벽면과의 틈새에 지분이 연속적으로 씹히게 되는 거리(시간)가 짧고, 종이의 섬유의 얽힌 구조의 개섬이 촉진된다. 따라서, 지분이 평균 입경 50μm 이상 150μm 미만이 될 때까지의 분쇄 효율이 뛰어난 것이 되어 환경 부하가 적다.

분쇄실(11)내에는 외부로부터 공기가 안내되고 있고, 팬에 의해 뿜어진 공기에 의해, 분쇄되어 가늘게 된 지분은 분쇄실(11)의 상부로 뿜어진다. 그리고, 도 1에 도시한 바와 같이, 분쇄실(11)의 상부(16)내에 설치된 분급기(회전 날개식 세퍼레이터)(미도시)를 통해서, 평균 입경 50μm 이상 150μm 미만의 미세 지분이 공급관(공급 덕트)(17)에서 배출된다. 또한 공급관(17)으로부터 배출되는 미세 지분의 입경은 분급기의 회전 날개의 회전수에 의해 조정할 수가 있다.

이와 같이 하여, 2mm ~ 4mm각의 거친 지분은 제1 수형롤러밀(10)에 의해, 평균 입경 50μm 이상 150μm 미만까지 미세 분쇄된다. 입경 150μm 이상의 지분은 회전 날개에 부딪혀 자중에 의해 낙하하고, 재분쇄된다.

제2 미세 분쇄 공정은 제1 미세 분쇄 공정에서 분쇄된 미세 지분을 제2 수형롤러밀(20)을 이용하여, 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만까지 미세 분쇄한다. 제1 수형롤러밀(10)로 평균 입경 50μm 이상 150μm 미만까지 미세 분쇄된 거친 미세 지분은 공급관(17)으로부터 제2 수형롤러밀(20)의 분쇄실(21)내로 공급된다. 구체적으로는 공급관(17)으로부터 집진기(18), 로터리 밸브(19), 스크류 피더(미도시), 공급 호퍼(22), 공급 스크류(23)를 통해서, 분쇄실(21)내로 거친 미세 지분이 공급된다.

제2 수형롤러밀(20)의 구성은 제1 수형롤러밀(10)과 유사하며, 원통 형상의 분쇄실(21) 내부에, 모터(미도시)에 의해 회전 구동하는 회전 테이블(24)(미도시)와, 이 회전 테이블(24)의 회전 방향으로 틈새를 두고 배치된 복수의 수형상의 제2 분쇄 롤러(25)를 구비하고 있다. 다만, 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 제2 수형롤러밀(20)의 제2 분쇄 롤러(25)에 형성된 홈(25a)의 제2 분쇄 롤러(25)의 회전축(L2)에 대한 경사각(θ2)은 제1 수형롤러밀(10)의 제1 분쇄 롤러(15)에 형성된 홈(15a)의 제1 분쇄 롤러(15)의 회전축(L1)에 대한 경사각(θ1)보다도 크다.

제2 분쇄 롤러(25)의 회전축(L2)에 대한 홈(25a)의 경사각(θ2)은 바람직하게는 45도 이상 85도 이하이며, 보다 바람직하게는 50도 이상 75도 이하이며, 본 실시예에서는 60도이다. 이와 같이, 홈(25a)은 경사각(θ2)가 크고, 대략 횡방향으로 형성되어 있다. 그리고, 홈(15a)의 경사각(θ1)과 홈(25a)의 경사각(θ2)과의 차이는 바람직하게는 15도 ~ 75도이며, 보다 바람직하게는 30도 ~ 60도이며, 본 실시예에서는 50도이다. 또한, 홈(25a)의 바닥부는 홈(15a)과 동일하게, 측면에서 볼 때 원호형상으로 형성되어 있다. 본 실시예에서는 홈(25a)의 측면에서 볼 때 단면은 테이퍼를 갖는 거의 U자 형상으로 되어 있다.

분쇄실(21)내로 공급된 미세 지분은 회전 테이블(24)의 원심력에 의해 회전 테이블(24)의 외주로 이동하고, 제2 분쇄 롤러(25)의 랜드(25b)와 분쇄실(21)의 내주 벽면과의 사이에 씹히게 되어 분쇄된다. 제2 분쇄 롤러(25)의 회전축(L2)에 대한 홈(25a)의 경사각(θ2)가 크므로, 제2 분쇄 롤러(25)의 외주면과 분쇄실(21)의 내주 벽면과의 틈새에 지분이 체류하여 씹히게 되는 거리(시간)가 길고, 미세 지분의 짓이김이 진행되어, 개섬된 종이 섬유의 미세화가 촉진된다. 따라서, 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 분쇄 효율이 뛰어난 지분이 되어 환경 부하가 적다.

분쇄실(21)내에는 외부로부터 공기가 안내되고 있고 팬에 의해 뿜어진 공기에 의해서, 분쇄되어 가늘게 된 미세 지분은 분쇄실(21)의 상부로 뿜어진다. 그리고, 도 1에 도시한 바와 같이, 분쇄실(21)의 상부(26)내에 설치된 분급기(회전 날개식 세퍼레이터)(미도시)를 통해서, 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 가느다란 미세 지분이 공급관(공급 덕트)(27)에서 배출된다.

이와 같이 하여, 평균 입경 50μm 이상 150μm 미만의 거친 미세 지분은 제2 수형롤러밀(20)에 의해, 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만까지 미세 분쇄된다. 입경 50μm 이상의 지분은 회전 날개에 부딪혀 자중에 의해 낙하하고, 재분쇄된다. 또한, 평균 입경 25μm 미만까지 미세 분쇄하면, 미세 분쇄에 필요로 하는 환경 부하가 커져, 환경 부하가 실질적으로 제로인 폐지를 이용하는 이점이 희박해지기 때문에, 바람직하지 않다.

공급관(27)으로 공급된 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 가느다란 미세 지분은 집진기(28), 로터리 밸브(29)를 통해서, 집적상자(31)내에 집적된다.

또한, 분쇄 롤러(15, 25)의 하부를 지지하면서 회전하는 회전 테이블(14, 24)의 대신에, 분쇄 롤러(15, 25)의 상부를 지지하(분쇄 롤러를 매달아)면서 회전하는 매다는 부재를 이용하여도 무방하다. 또한, 분쇄실(11, 21)의 내주벽에 오목 홈을 형성하여도 무방하지만, 오목 홈내에 지분이 쌓여 분쇄 효과가 열화할 우려가 있으므로, 분쇄실의 내주 벽면은 매끄러운 편이 바람직하다.

이상과 같이 미세 분쇄 공정을 실시함으로써, 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 미세 지분을 뛰어난 분쇄 효율로 얻을 수 있어 환경 부하가 적다.

또한, 원료가 되는 폐지의 종류나 수형롤러밀(10, 20)의 운전 조건, 예컨대, 운전 시간, 회전 테이블의 회전 속도, 수형롤러밀(20)에 투입하는 가느다란 미세 지분의 양·비율 등에 따라, 생성되는 미세 지분의 평균 입경, 처리 능력 등이 정해진다. 따라서, 필요로 하는 미세 지분의 평균 입경, 처리 능력 등에 적합한 운전 조건 등을, 실험 등으로 적절히 정하면 된다.

또한, 본 발명의 미세 지분 제조방법은 본 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 수형롤러밀(10, 20)에 있어서, 공급 호퍼(12, 22)로부터 분쇄실(11, 21)내로의 공급구를 회전 테이블의 측방에 마련했을 경우를 도시하였지만, 이러한 공급구의 어느 또는 모두를 회전 테이블의 위쪽에 설치하여도 무방하다.

이하, 본 발명의 미세 지분 함유 수지조성물의 실시예를 설명하기로 한다.

본 미세 지분 함유 수지조성물은 상기 실시예의 미세 지분 제조방법에 따라 얻은 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 미세 지분을 중량비가 50중량% ~ 60중량%의 범위가 되도록 수지에 혼화시켜 얻은 것이며, 성형가공의 소재로서 매우 적합하게 이용할 수가 있다. 또한, 중량비는 미세 지분 함유 수지조성물의 전중량에 대한 비율을 의미한다.

미세 지분 함유량이 50중량% 미만의 경우, 지분이 갖는 유연성 구조에 근거하는 성형시의 왜곡 흡수성 등의 기능 발현이 억제되어 환경 성능도 저하된다. 한편, 미세 지분 함유량이 60중량%를 넘는 경우, 성형 온도에서 용해 유동성을 나타내지 않는 지분이 수지의 유동성을 방지하여 성형 불량의 발생 우려가 높아지는 것과 함께, 성형 압력의 상승 등에 의해 소비 에너지가 증가하여 환경 성능이 저하된다.

수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 올레핀계 엘라스토머, 폴리스티렌, AS수지(아크릴로니트릴-스티렌 공중합 합성수지), ABS수지(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합 합성수지), 나일론, PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 중 어느 1종류 또는 2종류 이상의 수지이며, 중량비는 40중량% 이상 50중량% 미만이다.

미세 지분과 수지와의 혼련성을 높이기 위해서 표면 개질제를 함유시켜, 표면 개질 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 표면 개질제는 각종 실란 커프링제, 스테아린산 등의 고급 지방산, 각종 고급 지방산 에스테르, 고급 지방산 아미드, 에틸렌 올리고머, 폴리에틸렌 왁스, 말레인산 변성 왁스 및 말레인산 에스테르 변성 왁스, 저분자량 결정성 폴리올레핀 중 어느 1종류 또는 2종류 이상인 것이 바람직하다. 실란 커프링제는 무기 입자와 수지와의 상호작용을 높여 지분에 포함되는 무기 안료에 흡착함으로써 수지와의 혼련성을 개량한다. 다른 표면 개질제는 지분과 수지와의 상호작용을 높임으로써 혼련성을 개량한다.

표면 개질제는 0. 1중량% 이상 5중량% 이하의 범위로 함유하는 것이 바람직하다. 표면 개질제의 첨가량이 0. 1중량% 미만으로는 충분한 혼련성 개량 효과를 얻지 못하고, 5중량%를 넘으면 성형품 표면으로의 삼출 현상 등의 폐해가 생길 가능성이 높아진다.

또한, 수지 개질제를 함유하는 것이 바람직하다. 수지 개질제는 말레인산 변성 폴리올레핀, 올레핀-무수 말레인산 공중합체, 말레인산 변성 왁스 및 말레인산 에스테르 변성 왁스 중 어느 1종류 또는 2종류인 것이 바람직하다. 이러한 수지 개질제는 수지, 특히 올레핀 수지와 혼합하여 극성기를 도입하고 지분과의 상호작용을 높여 혼련성을 개량한다.

수지 개질제는 0. 5중량% 이상 10중량% 이하의 범위로 함유하는 것이 바람직하다. 수지 개질제의 첨가량이 0. 5중량% 미만에서는 개질 효과가 부족하고, 10중량%를 넘으면 수지가 본래적으로 갖는 강성이나 강도 등의 특성을 해칠 가능성이 있다.

미세 지분 함유 조성물은 압출기를 이용하여 제조할 수가 있다. 압출기의 후단부에 마련한 투입구(호퍼)로부터, 미세 지분 및 수지, 그 위에 표면 개질제나 수지 개질제를 필요에 따라 투입한다. 압출기의 내부는 가열되어 있고 회전하는 스크류에 의해 미세 지분과 수지가 혼련되며 미세 지분이 수지에 거의 균일하게 분산된 융해 혼합물이 된다. 이 융해 혼합물은 압출기의 전단부에 마련한 다이(금형)로부터 밀려 나와 소정 단면형상의 미세 지분 함유 수지조성물이 제조된다. 다이의 립 형상에 따라, 미세 지분 함유 수지조성물은 펠릿형상, 판형상, 시트형상 등으로 형성된다. 펠릿형상의 미세 지분 함유 수지조성물은 사출성형, 블로우성형, 인플레이션성형, 진공성형, 용해압축성형, 프레스성형 등의 성형가공의 소재로서 매우 적합하게 이용할 수가 있다.

이와 같이, 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 미세 지분을 함유하므로, 본 미세 지분 함유 수지조성물을 이용하여 성형가공하면, 전사성이 뛰어나기 때문에, 고품질의 성형품을 높은 수율로 얻을 수가 있다. 또한, 폐지를 원료로 하므로, 자원의 유효 이용이 이루어짐과 함께, 폐지의 분쇄 공정에 있어서의 환경 부하가 적으므로, 환경 성능이 뛰어난 것이 된다. 게다가, 함유하는 미세 지분의 사이즈가 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만으로 미세하기 때문에, 유연성이나 변형 흡수성 등 종이가 갖는 뛰어난 특성을 성형품이 발휘한다.

실시예 1

판지의 재단폐지를, 커터밀로 4mm각으로 거친 분쇄하였다. 이어서, 제1 미세 분쇄 공정에서 제1 수형롤러밀(10)을, 제2 미세 분쇄 공정에서 제2 수형롤러밀(20)을 각각 이용하여 이것들 공정을 연결하여 행한다. 평균 입경 45μm 의 미세 지분을 얻었다. 라이프사이클 어세스먼트 실시 지원 소프트웨어(사단법인 산업환경관리협회 제품, JEMAI－LCA Pro Ver. 212)에 의해 산출한 자원 채취로부터 미세 지분제조까지를 시스템 경계로 하는 이산화탄소 배출량은 0. 138kg/지분 1kg이었다.

이 미세 지분 50중량부를 제1 투입구로부터, 폴리프로필렌 호모폴리머(일본 폴리에틸렌사 제품, 노바텍 PP MA3AQ) 50중량부를 제2 투입구로부터 각각 2축압출기에 투입하여, 펠릿화하였다. 해당 원료를 이용함으로써, 펠릿의 제조 공정에 있어서 스트란드 조각도 없고, 안정되게 펠릿화할 수 있었다. 이 펠릿을 이용하여 사출성형을 하며, 사발 형상 성형품을 얻었다. 이 성형품은 미세 지분의 분산 불량에 의한 얼룩도 없고 양호한 외관을 나타냈다. 또한, 박스형 성형품도 사출 성형했지만, 성형 휨은 적고 양호하였다.

비교예 1

판지의 재단폐지를, 커터밀로 4mm각으로 거친 분쇄하였다. 이어서, 제1 미세 분쇄 공정에서 제1 수형롤러밀(10)을, 제2 미세 분쇄 공정에서도 제1 수형롤러밀(10)을 이용하여 이것들 공정을 연결하여 하고, 평균 입경 45μm 의 미세 지분을 얻었지만, 제2 미세 분쇄 공정에서 지분이 면형상이 되기 쉬워졌다. 실시예 1와 동일하게 산출한 미세 지분제조의 이산화탄소 배출량은 0. 160kg/지분 1kg로서, 환경 부하가 실질적으로 제로인 폐지를 원료로서 사용하는 이점을 살리지 못했다.

비교예 2

판지의 재단폐지를, 커터밀로 4mm각으로 거친 분쇄하였다. 이어서, 제1 미세 분쇄 공정에서 제2 수형롤러밀(20)을, 제2 미세 분쇄 공정에서도 제2 수형롤러밀(20)을 이용하여 이것들 공정을 연결하여 하고, 평균 입경 50μm 의 미세 지분을 얻었다. 실시예 1와 동일하게 산출한 미세 지분제조의 이산화탄소 배출량은 0. 168kg/지분 1kg로서, 환경 부하가 실질적으로 제로인 폐지를 원료로서 사용하는 이점을 살리지 못했다.

Claims

거칠게 분쇄된 지분을 외주면에 홈이 형성된 복수의 제1 분쇄 롤러를 구비한 제1 수형롤러밀을 이용하여 분쇄하고, 평균 입경 50μm 이상 150μm 미만의 미세 지분을 얻는 제1 미세 분쇄 공정;
상기 제1 미세 분쇄 공정에서 얻은 미세 지분을 외주면에 홈이 형성된 복수의 제2 분쇄 롤러를 구비한 제2 수형롤러밀을 이용하여 분쇄하고, 평균 입경 25μm 이상 50μm 미만의 미세 지분을 얻는 제2 미세 분쇄 공정; 을 구비하며,
상기 제1 분쇄 롤러의 회전축에 대한 해당 제1 분쇄 롤러의 홈의 경사각이 상기 제2 분쇄 롤러의 회전축에 대한 해당 제2 분쇄 롤러의 홈의 경사각보다도 작은 것을 특징으로 하는 미세 지분 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 분쇄 롤러의 회전축에 대한 해당 제1 분쇄 롤러의 홈의 경사각이 5도 이상 45도 이하이며, 상기 제2 분쇄 롤러의 회전축에 대한 해당 제2 분쇄 롤러의 홈의 경사각이 45도 이상 85도 이하인 것을 특징으로 하는 미세 지분 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 분쇄 롤러 및 상기 제2 분쇄 롤러의 홈의 바닥부가 측면에서 볼 때 원호형상인 것을 특징으로 하는 미세 지분 제조방법.
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