KR101169298B1 - 금속 입자를 포함하는 수지 투사재 및 그 제조 방법 - Google Patents

금속 입자를 포함하는 수지 투사재 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 입자를 포함하는 수지 투사재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 제조 방법은 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 메틸스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 아크릴 및 가교화폴리스틸렌 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이거나 고무로 이루어져 있으며, 직경 또는 길이가 3 내지 10 mm인 수지 펠렛(pellet)과 직경 또는 길이가 50 내지 200 ㎛인 금속 입자를 준비하는 단계,
상기 수지 펠렛을 용융 및 교반하여 수지 용융물을 제조하는 단계, 상기 수지 용융물 10 kg당 상기 금속 입자 1 내지 7 kg을 상기 수지 용융물에 투입하는 단계, 상기 금속 입자가 함유된 상기 수지 용융물을 판형 수지 성형물로 제조하는 단계, 상기 판형 수지 성형물을 압출하여 선형 수지 성형물을 제조하는 단계, 그리고, 상기 선형 수지 성형물을 소정 크기로 절단하여 금속 입자를 포함한 수지 투사재를 완성하는 단계를 포함한다.

Description

금속 입자를 포함하는 수지 투사재 및 그 제조 방법{PLASTIC BLASTING MEDIA COMPRISING METAL PARTICLE ANG MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 금속 입자를 포함하는 수지 투사재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블라스팅 공정에서 투사재(blast media)로 사용되는 금속 입자를 포함하는 수지 투사재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 샌드 블라스트(sand blast)와 쇼트 블라스트(shot blast)로 통칭되는 블라스팅(blasting) 공정에서는 블라스팅 대상물의 형상 가공 또는 표면 처리를 위해 다양한 유형의 투사재(blast media)가 사용되고 있다.
최근에는 이러한 투사재로 플라스틱 등과 같은 부드러운 합성 수지 재질의 비마모성(non-abrasive) 투사재가 주로 사용되고 있다. 이러한 비마모성 수지 투사재를 주로 사용하는 이유는 가볍고 유연성이 있어 블라스팅 대상물의 표면에 손상을 거의 주지 않으면서 블라스팅 대상물의 외부에 존재하는 각종 버(burr), 거친 표면 및 오염 물질 등을 제거할 수 있는 장점이 있기 때문이다. 뿐만 아니라 재활용이 용이하며 저압에서도 블라스팅 작업이 가능하여 경제적이며 안전할 뿐만 아니라 무독성으로 환경 공해를 거의 유발하지 않은 장점이 있기 때문이다.
하지만 이러한 종래의 수지 투사재로 이루어진 블라스팅 재료는 수지로 만들어지는 특성상 너무 가볍기 때문에 분사 후 블라스팅 대상물의 표면에 도달하는 과정에서 공기 저항에 의해 충돌 강도가 급격히 떨어짐에 따라 블라스팅 대상물의 표면 가공 효율이 저해되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하여
전체적으로는 수지로 만들어져 유연성이 있어 블라스팅 대상물의 표면에 손상을 거의 주지 않으면서 블라스팅 대상물의 외부에 존재하는 각종 버(burr), 거친 표면 및 오염 물질 등을 제거할 수 있으면서도 내부에 중량이 큰 물질을 포함하여 투사재의 전체적인 중량을 증대시킴으로써 블라스팅 대상물과의 충돌 강도가 급격히 감소하는 것을 방지하여 표면 가공 효율을 향상시킬 수 있는 금속 입자를 포함하는 수지 투사재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제 해결을 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 금속 입자를 포함하는 수지 투사재는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 메틸스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 아크릴 및 가교화폴리스틸렌 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이거나 고무로 이루어져 있으며, 직경 또는 길이가 0.3 내지 2 mm인 수지, 그리고 상기 수지 내에 분산 함유되어 있으며 직경 또는 길이가 50 내지 200 ㎛인 금속 입자를 포함한다.
상기 금속 입자는 분쇄된 알루미늄 또는 철이며, 상기 수지는 원통 형상, 입방체 형상, 원추 형상, 다각뿔 형상, 절두된(truncated) 원추 형상, 절두된 다각뿔 형상 및 구 형상 중 적어도 어느 하나의 형상인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 한 실시예에 따른 금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 제조 방법은 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 메틸스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 아크릴 및 가교화폴리스틸렌 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이거나 고무로 이루어져 있으며, 직경 또는 길이가 3 내지 10 mm인 수지 펠렛(pellet)과 직경 또는 길이가 50 내지 200 ㎛인 금속 입자를 준비하는 단계, 상기 수지 펠렛을 용융 및 교반하여 수지 용융물을 제조하는 단계, 상기 수지 용융물 10 kg당 상기 금속 입자 1 내지 7 kg을 상기 수지 용융물에 투입하는 단계, 상기 금속 입자가 함유된 상기 수지 용융물을 판형 수지 성형물로 제조하는 단계, 상기 판형 수지 성형물을 압출하여 선형 수지 성형물을 제조하는 단계, 그리고, 상기 선형 수지 성형물을 소정 크기로 절단하여 금속 입자를 포함한 수지 투사재를 완성하는 단계를 포함한다.
상기 수지 용융물을 제조하는 단계에서, 상기 수지 펠렛의 용융 온도는 250 내지 300 ℃인 것이 바람직하다.
상기 선형 수지 성형물을 제조하는 단계에서, 제조된 상기 선형 수지 성형물의 직경 또는 길이는 0.3 내지 2 mm인 것이 바람직하다.
상기 선형 수지 성형물을 제조하는 단계에서, 상기 선형 수지 성형물의 압출 온도는 상기 수지 펠렛이 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 메틸스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 아크릴 및 가교화폴리스틸렌 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어진 경우 250 내지 300 ℃이며, 상기 수지 펠렛이 고무인 경우 170 내지 230 ℃인 것이 바람직하다.
상기 금속 입자는 분쇄된 알루미늄 또는 철이며, 상기 수지 투사재는 원통 형상, 입방체 형상, 원추 형상, 다각뿔 형상, 절두된(truncated) 원추 형상, 절두된 다각뿔 형상 및 구 형상 중 적어도 어느 하나의 형상인 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 금속 입자를 포함하는 수지 투사재 및 그 제조방법에 의하면, 투사재가 내부에 중량이 큰 물질인 금속 입자가 분산 포함된 수지 재질로 이루어지기 때문에 전체적으로는 유연성이 있어 블라스팅 대상물의 표면에 손상을 거의 주지 않으면서 블라스팅 대상물의 외부에 존재하는 각종 버(burr), 거친 표면 및 오염 물질 등을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 투사재의 전체적인 중량을 증대시킴으로써 분사 후 블라스팅 대상물로의 도달 과정에서 공기 저항에 의해 충돌 강도가 급격히 감소하는 것을 방지하여 블라스팅 대상물의 표면 가공 효율을 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 사시도,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 블라스팅 재료의 제조 방법을 순차적으로 도시한 제조 공정도,
도 3은 도 2의 제조 공정 중 금속 입자 함유 판형 수지 성형물을 제조하는 공정을 나타낸 개념도,
도 4는 도 3에 의해 제조된 금속 입자 함유 판형 수지 성형물의 사시도,
도 5는 도 2의 제조 공정 중 금속 입자 함유 선형 수지 성형물을 제조하는 공정을 도시한 개념도, 그리고,
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 사시도이다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 기술하는 실시예는 본 발명의 이상적인 사시도, 제조 공정도 및 개념도를 참고하여 설명될 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 금속 입자를포함하는 수지 투사재 그 제조 방법에 관하여 설명한다.
먼저 본 발명의 한 실시예에 따른 금속 입자를 포함하는 수지 투사재에 관하여 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 금속 입자를 포함하는 수지 투사재는 소정 형상을 갖는 수지(10) 및 수지(10)의 내부에 분산 함유되어 있는 금속 입자(12)를 포함한다.
수지(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 제조의 편의를 위해 원통 형상으로 이루어져 있으나 본 실시예와 달리 도 6에 도시된 바와 같이 입방체 형상, 원추 형상및 다각뿔 형상(도 6의 (a) 내지(c)) 중 어느 하나의 형상으로 이루어질 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 절두된(truncated) 원추 형상, 절두된 다각뿔 형상 및 구 형상(도 7의 (a) 내지 (c) 참조) 중 어느 하나의 형상으로도 이루어질 수 있다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 사시도이다.
수지(10)는 일반적인 합성 수지를 말하며, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 메틸스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 아크릴 및 가교화폴리스틸렌 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이용하여 제조될 수 있다. 또한 수지(10)는 이와 달리 고무 특히 합성 고무를 이용하여 만들어질 수 도 있다. 수지(10)는 투사재로 사용되는 특성상 블라스팅 대상물의 외부 틈새 등에 존재하는 각종 버(burr), 거친 표면 및 오염 물질 등을 용이하게 제거할 수 있도록 직경(d1) 또는 길이가 0.3 내지 2 mm 인 것이 바람직하다.
금속 입자(12)는 알루미늄 또는 철을 분쇄 가공하여 만들어지며 수지(10) 내에 고르게 분산 배치되어 있다. 금속 입자(12)는 그 직경(d2) 또는 길이가 50 내지 200 ㎛ 인 것이 바람직한데 그 이유는 수지(10) 내 분산이 용이할 뿐만 아니라 알루미늄 또는 철의 분쇄 가공이 용이한 크기이기 때문이다.
이처럼 중량이 가볍고 유연한 수지(10) 내에 중량이 무거운 금속 입자(12)가 분산 함유된 수지 투사재는 전체적으로는 수지(10)의 특성으로 인해 유연성이 있어 블라스팅 대상물의 표면에 손상을 거의 주지 않으면서 블라스팅 대상물의 외부에 존재하는 각종 버(burr), 거친 표면 및 오염 물질 등을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 금속 입자(12)의 특징으로 인해 투사재의 전체적인 중량이 수지로만 된 투사재에 비해 증대됨으로써 분사 후 블라스팅 대상물로의 도달 과정에서 공기 저항에 의해 충돌 강도가 급격히 감소하는 것을 방지하여 블라스팅 대상물의 표면 가공 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이하에서는, 본 발명의 한 실시예에 따른 금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 제조 방법을 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 블라스팅 재료의 제조 방법을 순차적으로 도시한 제조 공정도, 도 3은 도 2의 제조 공정 중 금속 입자 함유 판형 수지 성형물을 제조하는 공정을 나타낸 개념도, 도 4는 도 3에 의해 제조된 금속 입자 함유 판형 수지 성형물의 사시도, 그리고 도 5는 도 2의 제조 공정 중 금속 입자 함유 선형 수지 성형물을 제조하는 공정을 도시한 개념도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 제조 방법은 먼저 수지 펠렛(pellet) 및 금속 입자를 준비한다(S10).
수지 펠렛은 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 메틸스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 아크릴 및 가교화폴리스틸렌 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이거나 고무 특히 합성 고무로 이루어져 있으며, 직경 또는 길이가 3 내지 10 mm인 것으로 시중에서 구입 가능한 공지의 재료이다.
금속 입자(12)는 입자의 직경 또는 길이가 50 내지 200 ㎛이 되도록 분쇄된 알루미늄 또는 철로서 이 역시 시중에서 손쉽게 구입 가능한 공지의 재료들이다.
다음으로, 용융 교반기 내에 수지 펠렛을 주입한 후 수지 펠렛을 용융 및 교반 작업을 통해 수지 용융물을 제조한다(S20).
수지 펠렛을 용융 및 교반시켜 수지 용융물을 제조함에 있어 용융 교반기의 온도는 250 내지 300 ℃ 인 것이 수지 용융물의 용융 상태, 점도 특성 및 에너지 효율을 고려하여 바람직하다.
다음으로 용융 교반기 내의 수지 용융물에 금속 입자를 투입한다(S30).
금속 입자는 수지 용융물 10 kg 당 1 내지 7 kg을 용융 교반기에 투입한 다음 수지 용융물과 함께 교반을 실시한다. 수지 용융물 10 kg 당 투입되는 금속 입자가 1 kg보다 작으면 중량 증가의 효과가 미미하여 블라스팅 대상물의 표면 가공 효율이 저해되는 문제점이 있으며, 투입되는 금속 입자가 7 kg을 초과하면 금속 입자 과다로 인하여 블라스팅 작업시 수지와 금속이 상호 분리되는 문제점이 발생할 수 있으며 금속 입자의 직접 충돌에 의해 블라스팅 대상물의 표면에 손상을 줄 수 있는 문제점이 있다. 실험에 의해 확인된 바로는 투입되는 금속 입자는 수지 용융물 10 kg 당 3 내지 4 kg 인 것이 더욱 바람직함을 알 수 있었다.
그런 다음 금속 입자가 함유된 수지 용융물을 판형 수지 성형물로 제조한다(S40).
즉 도 3에 도시된 바와 같이 금속 입자(12)가 함유된 수지 용융물(20)을 소정 폭을 갖는 한 쌍의 회전 롤러(100) 사이로 통과시키는 공정을 통해 도 4에 도시된 바와 같이 소정 두께(d3)를 갖는 금속 입자(12)가 함유된 판형의 수지 성형물(30)을 제조한다.
여기서, 판형의 수지 성형물(30)의 두께(d3) 및 크기는 특별한 제한은 없으며, 후술한 압출 공정으로의 운반의 편의 및 원활한 압출 작업이 이루어질 수 있는 두께 및 크기로 정해질 수 있다.
그런 다음 도 5에 도시된 바와 같이 판형의 수지 성형물(30)을 압출기(200)에 주입한 후 압출기(200)에 열과 압력을 가해 토출구(201)를 통해 금속 입자(12)가 함유된 선형의 수지 성형물(40)을 제조한다.
여기서 압출기(200)의 압출 온도는 점도 특성 및 에너지 효율을 고려하여 준비된 수지 펠렛이 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 메틸스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 아크릴 및 가교화폴리스틸렌 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어진 경우 250 내지 300 ℃인 것이 바람직하며, 준비된 수지 펠렛이 고무인 경우에는 170 내지 230 ℃인 것이 바람직하다.
한편, 선형의 수지 성형물(40)의 직경 또는 길이는 도 1의 완성된 수지 투사재의 몸체를 이루는 수지(10)의 직경 또는 길이와 동일한 0.3 내지 2 mm가 된다.
그런 다음 냉각 과정을 거친 선형의 수지 성형물(40)을 소정 간격으로 고속절단하는 공정(S60)을 거치면, 도 1에 도시된 금속 입자(12)를 포함하는 수지(10)가 원통 형상을 이루는 수지 투사재의 제조가 완성되게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태의 공정 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10 : 수지 12 : 금속 입자
20 : 수지 용융물 30 : 판형 수지 성형물
40 : 선형 수지 성형물100 : 회전 롤러
200 : 압출기 201 : 토출구

Claims (7)

  1. 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 메틸스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 아크릴 및 가교화폴리스틸렌 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이거나 고무로 이루어져 있으며, 직경 또는 길이가 0.3 내지 2 mm인 수지, 그리고
    상기 수지 내에 분산 함유되어 있으며 직경 또는 길이가 50 내지 200㎛인 금속 입자를 갖는
    금속 입자를 포함하는 수지 투사재.
  2. 제1항에서,
    상기 금속 입자는 분쇄된 알루미늄 또는 철이며,
    상기 수지는 원통 형상, 입방체 형상, 원추 형상, 다각뿔 형상, 절두된(truncated) 원추 형상, 절두된 다각뿔 형상 및 구 형상 중 적어도 어느 하나의 형상을 갖는
    금속 입자를 포함하는 수지 투사재.
  3. 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 메틸스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 아크릴 및 가교화폴리스틸렌 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이거나 고무로 이루어져 있으며, 직경 또는 길이가 3 내지 10 mm인 수지 펠렛(pellet)과 직경 또는 길이가 50 내지 200 ㎛인 금속 입자를 준비하는 단계,
    상기 수지 펠렛을 용융 및 교반하여 수지 용융물을 제조하는 단계,
    상기 수지 용융물 10 kg당 상기 금속 입자 1 내지 7 kg을 상기 수지 용융물에 투입하는 단계,
    상기 금속 입자가 함유된 상기 수지 용융물을 판형 수지 성형물로 제조하는 단계,
    상기 판형 수지 성형물을 압출하여 선형 수지 성형물을 제조하는 단계, 그리고,
    상기 선형 수지 성형물을 소정 크기로 절단하여 금속 입자를 포함한 수지 투사재를 완성하는 단계
    를 포함하는
    금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 수지 용융물을 제조하는 단계에서,
    상기 수지 펠렛의 용융 온도는 250 내지 300 ℃인
    금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 제조 방법.
  5. 제3항에서,
    상기 선형 수지 성형물을 제조하는 단계에서,
    제조된 상기 선형 수지 성형물의 직경 또는 길이는 0.3 내지 2 mm인
    금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 제조 방법.
  6. 제3항에서,
    상기 선형 수지 성형물을 제조하는 단계에서,
    상기 선형 수지 성형물의 압출 온도는
    상기 수지 펠렛이 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 메틸스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드, 아크릴 및 가교화폴리스틸렌 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어진 경우 250 내지 300 ℃이며,
    상기 수지 펠렛이 고무인 경우 170 내지 230 ℃인
    금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 제조 방법.
  7. 제3항에서,
    상기 금속 입자는 분쇄된 알루미늄 또는 철이며,
    상기 수지 투사재는 원통 형상, 입방체 형상, 원추 형상, 다각뿔 형상, 절두된(truncated) 원추 형상, 절두된 다각뿔 형상 및 구 형상 중 적어도 어느 하나의 형상을 갖는
    금속 입자를 포함하는 수지 투사재의 제조 방법.
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