KR101231823B1

KR101231823B1 - 플라스틱용 복합소재 조성물과 조성물 제조방법 및 장치

Info

Publication number: KR101231823B1
Application number: KR1020120090725A
Authority: KR
Inventors: 백종복
Original assignee: 주식회사 피앤피케미칼
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2013-02-08

Abstract

본 발명은 탄산칼슘을 주원료로 사용하여 조성물 제조와 조성물을 이용한 플라스틱제품제조시 원가를 대폭절감 할 수 있으면서 제조되는 플라스틱제품의 품질을 높일 수 있도록 한 것으로서;
탄산칼슘은 50 ∼ 80wt％, 폴리프로필렌(Polypropylene)은 14.5 ∼ 43.5wt％, 왁스는 3.5 ∼ 4.5wt％, 아연은 2wt％를 계량하고 혼합하여 가용융상태로 만들고, 가용융된 원료를 믹싱을 통하여 완전용융상태로 만들고, 완전용융된 원료를 압출시켜 소정의 크기로 절단하여 펠릿(Pellet) 타입으로 만들고, 절단된 펠릿(Pellet)을 건조하여 플라스틱용 복합소재 조성물을 얻도록 한 것이 특징이다.

Description

플라스틱용 복합소재 조성물과 조성물 제조방법 및 장치{PLASTIC COMPOUND PRODUCTION METHOD AND DEVICE AND ITSELF}

본 발명은 플라스틱용 복합소재 조성물 제조방법 및 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 각종 플라스틱제품을 생산하는 원재료를 새로운 형태로 제조하여 제조되는 플라스틱제품의 생산원가를 절감하면서 우수한 품질을 유지할 수 있도록 한 조성물의 제공에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱 제품의 원료로 사용되는 조성물은 주재료로서는 범용의 피피(PP, Polypropylene), 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 엔지니어링 플라스틱으로 폴리카보네이트, 폴리에테르설폰, 나일론을 하나 또는 하나 이상을 혼합하여 사용하게 된다.

이러한 주원료에 왁스(Wax), 아연(Zn)을 혼합하여 용융 압출하여 작은 직경을 가지는 고형체로 만들고, 이러한 고형체를 펠릿(Pellet)타입으로 절단하여 플라스틱용 복합소재 조성물을 얻도록 하고 있다.

상기 플라스틱용 복합소재 조성물을 이용하여 플라스틱용 통, 플라스틱용 의자, 플라스틱용 테이블, 플라스틱용 가구, 플라스틱용 파이프 등을 제조하게 되는 데, 플라스틱용 복합소재 조성물 서출성형기로 공급하여 금형을 통하여 사출성형하여 목적하고자 하는 제품을 생산할 수 있게 된다.

이러한 플라스틱용 복합소재 조성물은 종래에는 주원료인 폴리프로필렌(Polypropylene, 일반적으로 PP라고 함.)이 85 ∼ 90wt％가 되고, 나머지 부재료로서 유동성을 위한 왁스와 윤활성을 위한 아연이 약 9 ∼ 14wt％가 되고, 약 1wt％가 첨가제를 혼합하여 사용하게 된다.

상기 첨가제는 기능성을 위한 은이나 실리카를 첨가하여 원적외선이 방출되도록 하거나, 기타 다양한 첨가제를 혼합하여 완성되는 플라스틱제품에 기능을 부여할 수 있도록 하고 있는 실정이다.

상기와 같이 플라스틱용 복합소재 조성물의 주재료가 앞서 언급한 바와 같이, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리카보네이트, 폴리에테르설폰, 나일론 중에서 하나를 대부분 사용하기 때문에 조성물의 원가가 높아지게 되는 문제점이 발생한다.

예를 들어 폴리프로필렌의 경우 1톤에 약 170만 원에서 200만 원에 이르는 고가이기 때문에 이를 주원료로 한 조성물을 이용하여 플라스틱제품을 사출성형할 경우에는 생산되는 플라스틱제품의 원가가 높아지게 되므로 대외적인 경쟁력이 취약하게 된다.

또한, 플라스틱 제품을 완성하였을 때 내부구조가 취약하여 사출성형된 플라스틱 제품이 직립된 상태를 지속적으로 유지하는 수직성이 취약하여 쉽게 변형되거나 손상되는 원인이 되고, 사출성형된 플라스틱제품의 표면이 매끄러워 미관이 우수한 장점은 있으나 이러한 플라스틱 제품의 표면에 인쇄 또는 도료가 쉽게 흡착되지 못하기 때문에 코팅력이 부족하게 된다.

이러한 이유에 의하여 플라스틱제품의 표면에 직접적인 인쇄나 도장을 수행하지 못하고 별도의 인쇄물을 플라스틱제품의 표면에 부착하여야 하는 불편이 따르게 되므로 플라스틱제품의 생산원가를 상승시키는 또 다른 원인이 되고 있는 실정이다.

근자에 들어서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 상기 첨가제 중에서는 탄산칼슘(Calcium Carbonate) 분말을 혼합하여 플라스틱용 복합소재 조성물을 얻고 그 조성물을 이용하여 플라스틱제품을 사출성형하도록 하는 형태의 것이 있다.

이러한 경우에는 주원료가 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리카보네이트, 폴리에테르설폰, 나일론 중 어느 하나가 대부분을 차지하고, 나머지 부재료와 함께 탄산칼슘의 혼합량이 10wt％이하의 미미한 실정이기 때문에 실질적으로 탄산칼슘의 특징인 수직성과 코팅성을 얻는 것이 불가능하고, 원가절감에 기여하는 것이 어렵게 된다.

특히, 탄산칼슘의 함량이 아주 작기 때문에 조성물을 압출할 때 레진이 많아서 죽과 같은 형태이기 때문에 압출과정에서 바로 커팅을 수행하여 펠릿(Pellet)타입으로 완성하는 공냉식 압출성형이 불가능하게 된다.

그러므로, 압출기의 전방에 냉각수가 채워진 냉각로를 더 구비하여 수냉을 켜 압출물이 제 형상을 유지하도록 한 후 커팅과정을 거쳐야 하는 수냉식 압출성형으로 완성하기 때문에 생산설비의 추가와 더불어 제조과정이 복잡하여져 생산성이 저하되고 생산원가가 높아지게 되는 등 여러 문제점이 발생하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 탄산칼슘은 50 ∼ 80wt％, 폴리프로필렌(Polypropylene)은 14.5 ∼ 43.5wt％, 왁스는 3.5 ∼ 4.5wt％, 아연은 2wt％를 계량하고 혼합하여 가용융상태로 만들고, 가용융된 원료를 믹싱을 통하여 완전용융상태로 만들고, 완전용융된 원료를 압출시켜 소정의 크기로 절단하여 펠릿(Pellet) 타입으로 만들고, 절단된 펠릿(Pellet)을 건조하여 플라스틱용 복합소재 조성물을 얻도록 함으로서;

탄산칼슘을 주원료로 사용하여 조성물 제조와 조성물을 이용한 플라스틱제품제조시 원가를 대폭절감 할 수 있으면서 제조되는 플라스틱제품의 품질을 높일 수 있는 목적 달성이 가능하다.

본 발명은, 주원료를 폴리프로필렌과 탄산칼슘으로 하여 조성물의 원가를 대폭 절감하여 플라스틱제품의 생산원가를 절감할 수 있도록 하면서 사출성형되는 플라스틱제품의 수직성과 플라스틱제품의 표면에 인쇄 또는 도료의 흡착성을 우수하게 하는 코팅력을 향상시켜 플라스틱제품의 품질과 내구성을 높여 우수한 품질을 유지하여 대외적인 경쟁력을 높일 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 플라스틱용 복합소재 조성물 제조과정을 도시한 공정 블록도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 플라스틱용 복합소재 조성물 제조장치를 도시한 간략적인 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 플라스틱용 복합소재 조성물 제조장치를 도시한 전체 구성도.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 예를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 플라스틱용 복합소재 조성물 제조과정을 도시한 공정 블록도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 플라스틱용 복합소재 조성물 제조장치를 도시한 간략적인 블록 구성도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 플라스틱용 복합소재 조성물 제조장치를 도시한 전체 구성도로서 함께 설명한다.

본 발명의 기술이 적용되는 플라스틱용 복합소재 조성물 제조장치(100)는, 각각의 원료를 저장하는 원료저장고(101)와, 상기 원료저장공(101)의 원료는 엘리베이터 또는 컨베이어와 같은 이송수단(102)을 이용하여 한번에 생산할 수 있는 량에 소요되는 량을 정확하게 계량하는 계량기(103)로 공급할 수 있도록 한다.

상기 원료저장고(101)에는 각각의 이송수단(102)을 설치하여 계량기(103)로의 원료 공급을 독립적으로 수행하여 계량 이전에 각각의 원료가 혼합되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

상기 계량기(103)의 하방에는 계량된 원료를 공급받아 1회 생산분량을 일시적으로 저장하기 위한 저장호퍼(104)를 설치하고, 상기 저장호퍼(104)의 하방에는 저장호퍼(104)에서 배출하는 1회 생산분량의 원료를 공급받아 혼합하기 위한 혼합기(105)를 설치한다.

상기 혼합기(105)는 구동수단에 의하여 회전하는 블레이드를 내부에 설치하여 공급받은 원료를 고르게 혼합할 수 있도록 하고, 상기 혼합기(105)에는 히팅수단 또는 가열수단에 의하여 공급된 원료를 완전용융되지 않는 상태가 되도록 혼합하도록 한다.

상기 혼합기(105)의 전방에는 가용융 상태의 원료를 공급받아 고르게 혼합하면서 완전용융상태로 만드는 믹서(106)를 설치하고, 상기 믹서(106) 전방에는 압출기(107)를 설치하여 용융된 원료를 공급받아 원하고자 하는 직경을 가지는 형태로 압출하고, 압출기의 선단에 설치되는 커팅기(108)에 의하여 펠릿(Pellet) 형태로 절단하도록 한다.

상기 믹서(106)의 배출구와 압출기(107)의 투입구를 서로 연결하여 믹서(106)에서 완전용융된 원료가 바로 압출기(107)로 공급되도록 하여도 되고, 믹서(106)와 압출기(107) 사이에 이송기를 설치하여 믹서(106)로부터 용융된 원료를 공급받아 압출기(107)로 공급하도록 하는 형태를 취하여도 무방할 것이다.

상기 커팅기(108)의 전방에는 건조기(109)를 설치하여 절단되어 배출되는 펠릿(Pellet)을 신속하게 냉각시킬 수 있도록 하는 데, 상기 건조기(109)는 컨베이어(110)의 상방에 건조홴(111)을 설치하여 이송되는 펠릿(Pellet)으로 바람을 불어 신속하게 건조될 수 있도록 한다.

상기 건조기(109)의 전방에는 선별기(112)를 설치하여 건조된 펠릿(Pellet)은 남고 비정상적인 크기의 펠릿(Pellet)은 하방으로 배출되도록 망컨베이이어를 설치하거나 또는 선별망을 진동시켜 양불을 선택하도록 하는 등 다양한 형태로 실시 가능할 것이다.

상기 선별기(112)의 전방에는 포장기(113)를 설치하여 선별된 양품의 펠릿(Pellet)를 적정량 계량하여 포장할 수 있도록 설치하여 구성한다.

상기와 같은 플라스틱용 복합소재 조성물 제조장치(100)를 이용하여 플라스틱용 복합소재 조성물을 만드는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

플라스틱용 복합소재 조성물을 만들기 위한 원료를 준비하고, 준비된 원료를 혼합하여 가용융상태로 만들고, 가용융된 원료를 믹싱을 통하여 완전용융상태로 만들고, 완전용융된 원료를 압출시켜 소정의 크기로 절단하여 펠릿(Pellet) 타입으로 만들고, 절단된 펠릿(Pellet)을 건조하여 완성하는 것을 특징으로 한다.

상기 플라스틱용 복합소재 조성물을 만들기 위한 원료로는, 주원료로서 탄산칼슘(Calcium Carbonate)과 폴리프로필렌을 사용하고, 부원료로서 주원료의 유동성과 믹싱성을 향상시키도록 하기는 왁스(Wax)와, 믹싱과 압출과정에서 실린더의 내벽에 주원료가 달라붙는 것을 방지하는 윤활성을 높이기 위하여 아연(Zn)을 사용한다.

상기 탄산칼슘은 혼합과 믹싱이 잘 될 수 있도록 2㎛정도의 분말을 사용하는 것이 바람직하며, 50 ∼ 80wt％를 사용하고, 폴리프로필렌(Polypropylene)은 14.5 ∼ 43.5wt％를 사용하고, 왁스는 3.5 ∼ 4.5wt％를 사용하고, 아연은 2wt％를 사용한다.

탄산칼슘의 함량이 50wt％ 이하가 되면 탄산칼슘을 혼합하는 의미가 없게 되므로 완성된 플라스틱용 복합소재 조성물을 이용하여 플라스틱제품을 사출성형 하였을 때 목적하는 바의 수직성과 코팅력을 얻지 못하게 되고, 탄산칼슘의 함량이 80wt％ 이상이 되면 폴리프로필렌의 양이 너무 작아 조성물 자체를 구성하지 못하게 되는 현상이 발생하므로 바람직하지 않다.

이하 구체적인 제조 과정을 살펴보면,

원료저장고(101)에 플라스틱용 복합소재 조성물을 구성하기 위한 각각의 원료인 탄산칼슘과 폴리프로필렌, 왁스, 아연을 분리하여 각각 저장하고, 저장된 원료는 이송수단(102)에 의하여 계량기(103)와 연결된 상태에 있고 도시하지 않는 콘트롤러 또는 제어시스템에 의하여 주원료를 계량기(103)로 공급하여 계량한 후 저장호퍼(104)에 일시 저장하고, 다시 부원원료를 계량기(103)로 공급하여 계량한 후 저장호퍼(104)에 저장하도록 한다.

저장호퍼(104)에 1회 생산분량이 저장되면, 저장호퍼(104)를 개방하여 계량되어 저장된 원료를 저장호퍼(104)의 하방에 설치되는 혼합기(105)로 공급되도록 하고, 상기 혼합기(105)에서는 원료를 공급받음과 동시에 혼합용 블레이드가 구동수단에 의하여 회전하고 이팅 또는 가열수단에 의하여 공급된 원료를 가용융상태로 만들게 된다.

상기 혼합기(105)에 의하여 가용융상태로 만들어진 원료는 믹서(106)로 공급되어 한번 더 고르게 혼합함과 아울러 완전용융상태로 만들어 믹서(106) 전방에 설치되는 압축기(107)로 공급한다.

압출출기(107)에서는 원료를 공급받아 통상적인 압출과정을 통하여 원료를 압출다이스로 밀어서 압출되도록 하고, 압출다이스의 전방에 설치되는 커팅기(108)에 의하여 펠릿(Pellet) 형태로 절단하게 되고, 절단된 펠릿(Pellet)은 바로 건조기(109)로 낙하 되어 이송된다.

이 과정에서는 커팅기(108)로 외부공기(또는 찬공기)를 공급하여 압출상태에서 신속한 냉각이 이루어질 수 있도록 함으로서 커팅이 용이하도록 하는 것은 당연할 것이다.

이와 같이 커팅된 펠릿(Pellet)은 건조기(109)에 의하여 이송되면서 건조홴(111)에 의하여 신속하게 냉각되고, 냉각된 상태의 펠릿(Pellet)은 선별기(112)를 경유하면서 정상상태의 펠릿(Pellet)과 비정상(작은 크기)상태의 펠릿(Pellet)이 선별되어지고, 정상상태의 펠릿(Pellet)은 포장기(113)로 이송되어 목적하는 바의 용량으로 계량되어 포장됨으로써 완료된다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 플라스틱용 복합소재 조성물은, 탄산칼슘의 함량이 많아 압출과정에서 겔과 같이 늘어지지 않고 고형체 상태를 유지할 수 있어 공냉 상태를 유지하면서 바로 커팅할 수 있어 전체 제조장치(100)의 설비를 간단하게 할 수 있어 투자비용을 절감할 수 있다.

특히, 탄산칼슘의 경우 1톤에 약 60만 원 정도로 1톤에 170만 원에서 200만 원에 이르는 폴리프로필렌에 비하여 원가를 대폭절감 할 수 있고, 원가를 절감하였음에도 불구하고 탄산칼슘의 특징에 의하여 플라스틱제품을 사출성형할 경우에는 제조된 제품의 수직성과 코팅력을 향상시켜 우수한 제품을 생산할 수 있고, 플라스틱 제품의 제조시에도 원가를 절감할 수 있게 되는 것이다.

이러한 본 발명은 탄산칼슘을 주원료로 사용하여 조성물 제조와 조성물을 이용한 플라스틱제품제조시 원가를 대폭절감 할 수 있으면서 제조되는 플라스틱제품의 품질을 높일 수 있는 장점을 가진다.

100; 제조장치
101; 원료저장고
103; 계량기
105; 혼합기
106; 믹서
107; 압출기
108; 커팅기
109; 건조기
112; 선별기
113; 포장기

Claims

탄산칼슘 50 ∼ 80wt％, 폴리프로필렌(Polypropylene) 14.5 ∼ 43.5wt％, 왁스 3.5 ∼ 4.5wt％, 아연 2wt％를 혼합하여 가용융상태로 만들고;
가용융된 원료를 믹싱을 통하여 완전용융상태로 만들고;
완전용융된 원료를 압출시켜 소정의 크기로 절단하여 펠릿(Pellet) 타입으로 만들고;
절단된 펠릿(Pellet)을 건조하여 얻는 것을 특징으로 하는 플라스틱용 복합소재 조성물.
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