KR101696391B1 - 열가소성 수지 성형품 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열가소성 수지 성형품 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열가소성 수지 조성물에 포함될 수 있는 무기 첨가제의 합성에서부터 상기 첨가제 및 열가소성 수지의 혼합, 가공, 용융, 성형을 연속적으로 진행할 수 있는 열가소성 수지 성형품 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 무기 첨가제를 합성하고, 상기 무기 첨가제를 포함하는 수지 조성물을 펠렛, 분말, 칩 등의 형태로 제조, 가공한 후, 용융, 성형하는 단계를 포함하는, 단순화된 연속 공정을 통해, 다양한 종류의 무기 첨가제를 포함하는 열가소성 수지 성형품을 제조할 수 있게 하는 열가소성 수지 성형품 제조 방법 및 제조 장치가 제공될 수 있다.

Description

열가소성 수지 성형품 제조 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PREPARING THERMOPLASTIC RESIN FORM}

본 발명은 열가소성 수지 성형품 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열가소성 수지 조성물에 포함될 수 있는 무기 첨가제의 합성에서부터 상기 첨가제 및 열가소성 수지의 혼합, 가공, 용융, 성형을 연속적으로 진행할 수 있는 열가소성 수지 성형품 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

열가소성 수지는 일정 온도 범위를 넘은 고온에서는 연화되고, 그 범위 이하의 저온으로 냉각하면 경화되는 물질로, 열과 압력을 가해 소성 변화를 할 수 있으며, 냉각시키면 다시 경화되어 단단해지는 성질을 가진 고분자 화합 물질을 의미한다. 이러한 열가소성 수지는 몇 번이라도 가열만 하면 용융되어 연화되기 때문에, 가열하거나 용제에 녹여 연화시키고, 원하는 형태로 가공한 후, 냉각시켜, 단단한 성형품의 형태로 제조하기에 용이하다.

열가소성 수지는 이와 같이 용이한 가공성 및 우수한 기계적, 화학적 특성으로 인해, 건축 자재, 실험 자재, 전자 부품 자재, 및 생활 용품 등 다양한 분야에서 사용되며, 특히, 특별한 경우를 제외하고는 부도체 성질을 띄고 있기 때문에, 반도체 기판, 회로 기판 등의 기본 기재로 널리 사용된다.

이러한 열가소성 수지는 가공 시, 가공성, 기계적 특성, 및 화학적 특성 등 사용 목적에 요구되는 특성을 갖게 하기 위하여 여러 종류의 첨가제를 첨가하여 가공하게 된다. 일반적인 경우, 열가소성 수지는 펠렛 등으로 가공하여, 2차 가공 등이 쉬운 형태로 보관하고 있고, 상기와 같은 첨가제는 별도의 공정 및 장치를 통해 합성되며, 미리 펠렛 등의 형태로 가공되어있는 열가소성 수지를 상기 별도 제조된 첨가제와 혼합하여 용융, 혼련, 사출 등의 공정을 거쳐 성형품으로 완성되는 비연속적이고 복잡한 공정을 거치게 된다.

이에, 단순한 공정을 거치면서도, 대량 생산이 가능하며, 사용 목적에 요구되는 특성에 따른 첨가제를 포함하는 열가소성 수지 성형품을 용이하게 제조할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.

본 발명은 한 번의 연속된 공정으로 단순한 공정을 거치면서도, 대량 생산이 가능하며, 사용 목적에 요구되는 특성에 따라 다양한 종류의 무기 첨가제를 포함하는 열가소성 수지 성형품을 용이하게 제조할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 무기 첨가제 전구체로부터 무기 첨가제를 합성하는 단계; 상기 합성된 무기 첨가제 및 열가소성 수지를 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 열가소성 수지 조성물을 성형하는 단계를 포함하고, 상기 무기 첨가제의 합성 단계 내지 성형 단계는 단일 장치 내에서 연속 진행되는 열가소성 수지 성형품의 제조 방법을 제공한다.

상기 무기 첨가제는 무기 난연제, 무기 열안정제, 무기 착색제, 무기 안료, 비도전성 금속 산화물, 및 비도전성 금속 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 무기 첨가제는 무기 분말 형태일 수 있다.

그리고 일 예에서, 상기 비도전성 금속 산화물은, 1종 이상의 금속을 포함하고, 전자기파 조사에 의해 이중 적어도 1종의 금속 또는 그 이온을 방출시키는 것일 수 있으며, 상기 비도전성 금속 화합물은 1종 이상의 금속 또는 비금속을 포함한 무기 비도전성 금속 화합물로, 1종 이상의 금속을 포함한 복합 화합물은 전자기파 조사에 의해 이중 적어도 1종의 금속 또는 그 이온을 방출시키는 것일 수 있다.

그리고 또 다른 일 예에서, 상기 비도전성 금속 산화물 또는 비도전성 금속 화합물이 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 경우, 상기 무기 첨가제를 합성하는 단계는 제1금속 전구체 및 제2금속전구체를 혼합 및 열처리하여 제1 및 제2금속을 포함한 비도전성 금속 산화물 또는 비도전성 금속 화합물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 열가소성 수지 조성물을 제조하는 단계는 상기 무기 첨가제 및 열가소성 수지 외에도 이형제, 대전방지제, 난연제, 산화방지제, 안료, 활제, UV안정제, 열안정제, 및 충격보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능성 첨가제를 더 첨가하여 혼합하는 방법에 의할 수 있다.

또 다른 일 예에 따르면, 상기 열가소성 수지 조성물의 제조 단계는 상기 무기 첨가제 및 열가소성 수지를 혼합하고, 이러한 혼합물을 압출하여 펠렛, 분말, 또는 칩 상태로 가공하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 성형 단계는 상기 열가소성 수지 조성물을 사출 성형하여 무기 첨가제가 포함된 열가소성 수지 성형품을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다.

또 다른 일 예의 열가소성 수지 성형품 제조 방법에서 상기 열가소성 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리올레핀 수지 및 폴리프탈아미드 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 그 외에 스티렌-에틸렌부타디엔-스티렌(SEBS)수지, 스티렌-에틸렌프로필렌-스티렌(SEPS)수지, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS)수지, 스티렌-에틸렌에틸렌프로필렌-스티렌(SEEPS)수지 등을 포함하는 것 일 수도 있다.

한편, 본 발명은, 상술한 열가소성 수지 성형품을 제조하기 위한 장치를 제공한다. 이러한 제조 장치는 무기 첨가제 전구체로부터 무기 첨가제를 합성하는 무기 첨가제 합성부; 상기 무기 첨가제 합성부에서 공급된 무기 첨가제와, 열가소성 수지를 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 형성하는 혼합부; 및 상기 혼합부에서 공급된 조성물을 성형하는 성형부를 포함하고, 상기 합성부, 혼합부 및 성형부는 연속적으로 공정 진행이 가능하도록 순차적으로 연결된다.

상기 열가소성 수지 성형품 제조 장치는 상기 무기 첨가제 합성부에 무기 첨가제 전구체를 공급하는 제1공급부; 및 상기 혼합부에 상기 무기 첨가제와 열가소성 수지를 각각 공급하는 제2공급부를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제2공급부는, 상기 무기 첨가제 합성부에서 제조된 무기 첨가제를 공급하는 무기 첨가제 공급부; 열가소성 수지를 공급하는 수지 공급부; 및 이형제, 대전방지제, 난연제, 산화방지제, 안료, 활제, UV안정제, 열안정제, 및 충격보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능성 첨가제를 공급하는 기능성 첨가제 공급부를 포함하는 것일 수 있다.

일 예에 따르면, 상기 혼합부는 무기 첨가제, 열가소성 수지, 및 기능성 첨가제를 혼합 및 압출하는 압출기를 포함할 수 있다.

또 다른 일 예에 따르면, 상기 혼합부는 상기 조성물을 펠렛 또는 칩 상태로 가공하는 조립기를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 무기 첨가제 합성부는, 무기 첨가제 전구체를 혼합 및 열처리하여 무기 첨가제를 합성하는 회전로(rotary kiln) 또는 분무열분해로(spray pyrolysis apparatus)형태일 수 있다.

본 발명에 따르면, 무기 첨가제를 합성하고, 상기 무기 첨가제를 포함하는 수지 조성물을 펠렛, 분말, 칩 등의 형태로 제조, 가공한 후, 용융, 성형하는 단계를 포함하는, 단순화된 연속 공정을 통해, 다양한 종류의 무기 첨가제를 포함하는 열가소성 수지 성형품을 제조할 수 있게 하는 열가소성 수지 성형품 제조 방법 및 제조 장치가 제공될 수 있다.

도 1은 발명의 일 구현예에 따른 열가소성 수지 성형품 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 수지 성형품 제조 장치에 포함될 수 있는 분무열분해로를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

발명의 일 구현예에 따르면, 무기 첨가제 전구체로부터 무기 첨가제를 합성하는 단계; 상기 합성된 무기 첨가제 및 열가소성 수지를 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 열가소성 수지 조성물을 성형하는 단계를 포함하고, 상기 무기 첨가제의 합성 단계 내지 성형 단계는 단일 장치 내에서 연속 진행되는 열가소성 수지 성형품의 제조 방법이 제공된다.

종래에는 열가소성 수지 성형품을 제조하는 데 있어서, 열가소성 수지를 펠렛 등 보관이 용이한 형태로 가공하여 보관하고, 상기와 같은 무기 첨가제는 별도의 공정 및 장치를 통해 합성한 후, 펠렛 등의 형태로 선 가공되어있는 열가소성 수지를 용융시켜 상기 별도 제조된 무기 첨가제와 혼련하고, 사출 등의 성형 공정을 거쳐 비연속적인 공정을 통하여 성형품을 제조하였기 때문에, 제조 공정이 복잡하고, 대량 생산이 어려우며, 사용하는 무기 첨가제의 종류에 따라 공정을 달리해야 하는 어려움이 있었으나, 본 발명의 구현예에 따르면, 일련의 연속된 공정을 통해, 불필요한 공정들을 줄이고, 단순하면서도 용이하게 성형품을 제조할 수 있어, 성형품 제조 시간을 단축할 수 있으며, 제조 효율성을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 첨가제는 본 발명이 속한 기술 분야에서 열가소성 수지 가공을 위해 일반적으로 첨가되는 무기 첨가제는 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 특히 금속 산화물 또는 비금속 산화물 계열의 무기 첨가제, 구체적으로 예를 들어, 무기 난연제, 무기 열안정제, 무기 착색제, 무기 안료, 비도전성 금속 산화물, 또는 비도전성 금속 화합물을 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 무기 난연제는 제조되는 성형품의 내연소성을 개량하기 위해 첨가되는 물질로, 구체적으로 예를 들어, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 지르코늄, 규산 알루미늄, 또는 규산 마그네슘 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것이 가능하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 무기 열안정제는 제조되는 성형품의 고온 안정성을 개선시키기 위해 첨가되는 물질로, 예를 들면, 포스파이트계 안정제 또는 알루미노실리케이트계 안정제 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것이 가능하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 비도전성 금속 산화물은 특정 파장의 전자기파 조사 전에는 비 도전성을 나타낼 뿐 아니라, 상기 열가소성 수지와 우수한 상용성으로 가공이 용이하지만, 성형품으로 제조한 후에 레이저 등, 특정 파장의 전자기파를 조사할 경우, 이 중에 포함된 금속 혹은 그 이온을 방출시켜, 열가소성 수지 상에 도전성 패턴의 형성을 돕는 것일 수 있다. 이러한 비도전성 금속 산화물은, 1종 이상의 금속을 포함하고, 전자기파 조사에 의해 이중 적어도 1종의 금속 또는 그 이온을 방출시키는 것일 수 있으며, 구체적으로 예를 들어, 제1금속으로 Cu, Ag, Pd, Au, Pt, Ni 및 Sn로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고, 제2금속으로 Mn, Al, Cr, Fe, Mo, 및 W로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하며, 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 열가소성 수지 성형품 내에 포함되고, 레이저 등 특정 파장의 전자기파 조사로 인해 열 가소성 수지 상에 도전성 패턴의 형성을 도울 수 있는 비도전성 금속 산화물은 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.

[화학식 1]

AxByXz

상기 화학식 1에서, A, B는 각각 독립적으로 제1및 제2금속을 나타내고, X는 산소, 질소, 또는 황을 나타내며, x, y, z는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이다.

또한 상기 비도전성 금속 화합물은 1종 이상의 금속 또는 비금속을 포함하는 무기 비도전성 금속 화합물일 수 있으며, 1종 이상의 금속을 포함한 비도전성 금속 화합물은 특정 파장의 전자기파 조사 전에는 비 도전성을 나타낼 뿐 아니라, 상기 열가소성 수지와 우수한 상용성으로 가공이 용이하지만, 성형품으로 제조한 후에 레이저 등, 특정 파장의 전자기파를 조사할 경우, 이 중 적어도 1종의 금속 혹은 그 이온을 방출시켜, 열가소성 수지 상에 도전성 패턴의 형성을 돕는 것일 수 있다. 비도전성 금속 화합물의 일 예로, 상기 비도전성 금속 화합물은 금속으로 Cu, Ag, Pd, Au, Pt, Ni, Sn, Zr, Zn, 및 Sr로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고, N, O, P 및 S와 같은 비금속을 포함하며, 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 열가소성 수지 성형품 내에 포함되고, 레이저 등 특정 파장의 전자기파 조사로 인해 열 가소성 수지 상에 도전성 패턴의 형성을 도울 수 있는 비도전성 금속 화합물은 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.

[화학식 2]

DtEuPvXw

상기 화학식 2에서 D 및 E는 각각 독립적으로 Cu, Ag, Pd, Au, Pt, Ni, Sn, Zr, Zn, 및 Sr로 이루어진 군에서 선택된 금속이고, P는 인이며, X는 산소, 질소 또는 황을 나타내며, t, u, v, w는 각각 독립적으로 0 내지 20의 정수이다.

상기 비도전성 금속 화합물 또는 화학식 2로 표시되는 비도전성 금속 화합물의 구체적인 예로 Sn₂P₂O₇, CuSn₂P₃O₁₂[CuSn₂(PO₄)₃], CuZr₂P₃O₁₂[CuZr₂(PO₄)₃], CuZnP₂O₇, 및 CuSrP₂O₇ 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 구현예에 따른 열가소성 수지 성형품 제조 방법 중, 무기 첨가제 전구체로부터 무기 첨가제를 합성하는 방법은, 목적하는 무기 첨가제의 종류에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들면, 각 무기 첨가제의 원료로 사용되는 무기 첨가제 전구체를 회전로(rotary kiln) 또는 분무열분해로(spray pyrolysis apparatus) 등의 반응기에 투입하고, 상기 회전로를 가열하면서 회전시키거나, 분무하면서 가열하여, 상기 무기 첨가제 전구체로부터 구상 분말 형태의 무기 첨가제를 합성하는 것일 수 있다. 이러한 무기 첨가제의 제조 방법 및 무기 첨가제의 형태는 특별히 제한되지 않으나, 무기 첨가제의 형태가 구상 분말인 경우, 무기 첨가제 및 열가소성 수지와의 혼합이 균일하게 이루어질 수 있어 바람직할 수 있으며, 상기 회전로 또는 분무열분해로를 이용하는 경우, 용이하게 구상 분말형태의 무기 첨가제를 제조할 수 있다.

구체적으로 예를 들어, 상기 무기 첨가제가 상술한 비도전성 금속 복합 산화물인 경우, 예를 들어, Cu, Ag, Pd, Au, Pt, Ni 및 Sn로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 제1금속 및 Mn, Al, Cr, Fe, Mo, 및 W로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 제2금속의 전구체 입자를 상기 회전로, 또는 분무열분해로 등의 반응기에 투입하고, 회전로를 가열하는 동시에 회전시키거나, 가열된 분무열분해로에 분무하여 혼합 및 열처리하여 상술한 화학식 1로 표시될 수 있는 화합물을 구상 분말 형태로 합성할 수 있다.

또한, 상기 무기 첨가제가 상술한 비도전성 금속 화합물인 경우, 예를 들어, Cu, Ag, Pd, Au, Pt, Ni, Sn, Zr, Zn, 및 Sr로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속의 전구체 입자를 상기 회전로, 또는 분무열분해로 등의 반응기에 투입하고, 회전로를 가열하는 동시에 회전시키거나, 가열된 분무열분해로에 분무하여 혼합 및 열처리하여 상술한 화학식 2로 표시될 수 있는 화합물을 구상 분말 형태로 합성할 수 있다.

이에 따라, 무기 첨가제로 상기 비도전성 금속 산화물 또는 비도전성 금속 화합물이 사용되는 경우, 상기 제조 방법에 의해 제조된 열가소성 수지 성형품의 일정 영역에 전자기파를 조사하여, 도전성 패턴을 형성하는 것일 수 있으며, 이 때 상기 전자기파는 상기 비도전성 금속 산화물 또는 비도전성 금속 화합물의 금속 조성에 따라 달라질 수 있다.

또한, 상기 열가소성 수지 조성물을 제조하는 단계는 상기 무기 첨가제 및 열가소성 수지 외에도 이형제, 대전방지제, 난연제, 산화방지제, 안료, 활제, UV안정제, 열안정제, 및 충격보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능성 첨가제를 더 첨가하여 혼합할 수도 있다.

상기 이형제는 성형품 제조 시, 금형과 성형품의 분리를 용이하게 하기 위해 첨가되는 물질로, 예를 들어, 불소 함유 중합체, 실리콘 오일, 스테아르산(stearic acid) 금속염, 또는 몬탄산(montanic acid) 금속염 등을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 대전방지제는 제조되는 성형품에서 정전기 대전 현상을 방지하기 위해 첨가되는 물질로, 열가소성 수지에 사용되는 일반적인 대전방지제를 사용하는 것이 가능하다. 구체적으로 예를 들면, 4차 암모늄 염(Quaternary ammonium salt) 등의 양이온계 대전방지제; 설폰산염 또는 인산염 등의 음이온계 대전방지제; 및 베타인(betaine) 등의 양쪽성 대전방지제 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것이 가능하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 난연제는 성형품의 내연소성을 개량하기 위해 첨가되는 물질 중 본 발명의 무기 첨가제 합성 단계에 의한 합성이 어려운 난연제, 예를 들어 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 지르코늄, 수산화 칼슘, 수산화 바륨, 하이드로 마그네사이트, 또는 탄산 마그네슘 등을 별도의 기능성 첨가제로 사용할 수 있다.

상기 활제는 열가소성 수지 조성물의 가공 또는 성형 과정에서 수지 조성물과 접촉하는 금속 표면을 윤활시켜 유동성을 좋게 하기 위해 첨가되는 물질로, 예를 들면, 스테아르산 금속염계 활제 등을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

이 외에도, 열 가소성 수지 가공에 일반적으로 첨가될 수 있는 착색제, 무기 충진제 등, 제조하고자 하는 열가소성 수지 성형품에 요구되는 물성을 부가하기 위한 다양한 첨가제가 사용될 수 있으며, 구체적인 물질을 예로 들면, 탄산칼슘, 활석, 점토, 실리카, 마이카, 이산화티타늄, 카본블랙, 흑연 등을 사용할 수 있으나, 본 발명의 첨가제가 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 수지 성형품 제조 방법에서, 상기 열가소성 수지는 ABS 수지, 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리올레핀 수지 및 폴리프탈아미드 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 그 외에 스티렌-에틸렌부타디엔-스티렌(SEBS)수지, 스티렌-에틸렌프로필렌-스티렌(SEPS)수지, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS)수지, 스티렌-에틸렌에틸렌프로필렌-스티렌(SEEPS)수지 등을 사용할 수도 있다. 제조하고자 하는 열가소성 수지 성형품의 특성에 따라, 상기 수지 중 그에 알맞은 물성을 구비한 1종 이상을 선택할 수 있다.

본 발명의 구현예에 따른 열가소성 수지 성형품 제조 방법 중, 상기 합성된 무기 첨가제 및 열가소성 수지를 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 제조하는 단계에서 혼합 방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 분말 형태로 제조된 무기 첨가제 및 열가소성 수지를 가열하여, 용융, 혼합하고, 이러한 혼합물을 압출 스크류 등을 통해 스트랜드 형태로 압출한 후, 수지 조성물 펠렛, 수지 조성물 분말, 또는 수지 조성물 칩 등의 형태로 가공하는 단계를 포함할 수 있다.

이에 따라, 상기 수지 조성물은, 예를 들어, 펠렛, 분말, 또는 칩 형태의 수지 조성물 가공품으로 가공될 수 있으며, 스트랜드 형태 등으로 압출된 수지 조성물에 대해 커팅 또는 분쇄 과정을 거쳐 펠렛, 분말, 또는 칩 형태로 제조하기 전에, 적절한 온도로 냉각, 경화시키는 냉각 과정을 더 거치는 것이 바람직할 수 있다. 경화된 상태에서 커팅 또는 분쇄 과정을 통해 일정한 크기 및 형태를 갖춘 수지 조성물 펠렛, 수지 조성물 분말, 또는 수지 조성물 칩 등으로 제조될 수 있다.

상기에서 제조된 수지 조성물 가공품을 다시 용융시킨 후, 성형하는 단계를 통해 열가소성 수지 성형품을 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 성형 단계는 상기 열가소성 수지 조성물을 사출 성형하여 무기 첨가제가 포함된 열가소성 수지 성형품을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 성형하는 단계에서 성형 방법은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 열가소성 수지의 성형 방법은 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 구체적으로 예를 들어, 압축 성형, 압출 성형, 사출 성형, 블로우 성형 등의 성형 방법을 사용할 수 있다.

한편 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면 무기 첨가제 전구체로부터 무기 첨가제를 합성하는 무기 첨가제 합성부; 상기 무기 첨가제 합성부에서 공급된 무기 첨가제와, 열가소성 수지를 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 형성하는 혼합부; 및 상기 혼합부에서 공급된 조성물을 성형하는 성형부를 포함하고, 상기 합성부, 혼합부 및 성형부는 연속적으로 공정 진행이 가능하도록 순차 연결되어 있는 열가소성 수지 성형품 제조 장치가 제공된다.

도 1은 발명의 일 구현예에 따른 열가소성 수지 성형품 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 상기 열가소성 수지 성형품 제조 장치는 무기 첨가제 전구체로부터 무기 첨가제를 합성하는 무기 첨가제 합성부(200); 상기 무기 첨가제 합성부(200)에서 공급된 무기 첨가제와 열가소성 수지를 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 형성하는 혼합부(400); 및 상기 혼합부(400)에서 공급된 조성물을 성형하는 성형부(600)를 포함하고, 상기 합성부(200), 혼합부(400) 및 성형부(600)는 연속적으로 공정 진행이 가능하도록 순차 연결되어 있다.

일 예에 따르면, 상기 열가소성 수지 성형품 제조 장치는 상기 무기 첨가제 합성부(200)에 무기 첨가제 전구체를 공급하는 제1공급부(100); 및 상기 혼합부에 상기 무기 첨가제와 열가소성 수지를 각각 공급하는 제2공급부(300)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 제2공급부(300)는, 상기 무기 첨가제 합성부(200)에서 제조된 무기 첨가제를 공급하는 무기 첨가제 공급부(310); 열가소성 수지를 공급하는 수지 공급부(320); 및 이형제, 대전방지제, 산화방지제, 안료, 난연제, 활제, UV안정제, 열안정제, 및 충격보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능성 첨가제를 공급하는 기능성 첨가제 공급부(330)를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 혼합부(400)는 무기 첨가제와, 열가소성 수지를 혼합 및 압출하는 압출기(401)를 포함하는 것일 수 있다.

또 다른 일 예에 따르면, 상기 혼합부(400)는 상기 조성물을 펠렛, 분말, 또는 칩 형태로 가공하는 조립기(500)를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 무기 첨가제 합성부(200)는, 무기 첨가제 전구체를 혼합 및 열처리하여 무기 첨가제를 합성하는 회전로(rotary kiln) 또는 분무열분해로(spray pyrolysis apparatus)형태일 수 있다.

도 2는 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 수지 성형품 제조 장치에 포함될 수 있는 무기 첨가제 합성부의 일 예인 분무열분해로를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 무기 첨가제 합성부(200)로 분무열분해로가 사용되는 경우, 상기 무기첨가제 합성부(200)는 무기 첨가제 전구체를 분무열분해로 내부로 분사하는 분무기(202) 및 분무열분해로 내부를 가열시키는 전기로(201)을 포함할 수 있으며, 상기 무기 첨가제 합성부(200)에 무기 첨가제 전구체를 공급하는 제1공급부(100)는 무기 첨가제 전구체를 분무기(202)로 공급하는 무기 첨가제 전구체 공급 펌프(110)를 더 포함할 수도 있다.

상기 열가소성 수지 성형품 제조 장치의 각 부분에서 진행되는 공정은 다음과 같다.

먼저 제1공급부(100)로부터 무기 첨가제 합성부(200)에 무기 첨가제 전구체(1)가 공급된다. 공급된 무기 첨가제 전구체(1)는, 예를 들어, 회전로(rotary kiln) 또는 분무열분해로(spray pyrolysis apparatus) 형태인 무기 첨가제 합성부(200)에서 열처리 등을 통해 무기 첨가제(2)로 합성될 수 있으며, 바람직하게는 분말 형태의 무기 첨가제로 합성될 수 있다. 상기 무기 첨가제 전구체(1)는 사용하고자 하는 무기 첨가제의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 이러한 무기 첨가제 전구체(1), 무기 첨가제(2), 및 그 제조 방법에 대해서는 상기 열가소성 수지 성형품 제조 방법에서 설명한 바와 같다.

제조된 무기 첨가제(2)는 무기 첨가제 공급부(310)를 통해 제2공급부(300)로 전달될 수 있다. 이와 동시에 수지 공급부(320)를 통해 열가소성 수지가 제2공급부(300)로 공급될 수 있으며, 필요에 따라, 기능성 첨가제가 기능성 첨가제 공급부(330)를 통해 별도로 공급될 수도 있다.

이런 방법에 의해 무기 첨가제, 열가소성 수지, 및 기능성 첨가제가 혼합된 혼합물이 제2공급부(300)를 통해 혼합부(400)로 공급된다

상기 혼합물은 혼합부(400)에서 용융 및 혼합되어 균일한 상태의 열가소성 수지 조성물(3)로 제조될 수 있다. 혼합하는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 상기 혼합부(400)를 가열하면서 트윈 스크류 형태의 압출기(401) 등을 사용하는 것이 균일한 수지 조성물의 형성 및 수지 조성물 스트랜드 형성을 위해 바람직할 수 있다.

상기 열가소성 수지 조성물(3)은 혼합부(400)로부터 조립기(500)로 전달되어 수지 조성물 펠렛, 수지 조성물 분말, 또는 수지 조성물 칩 등의 형태로 가공될 수 있다. 즉, 상기 조립기(500)에서는 상기 혼합부(400)로부터 전달된 열가소성 수지 조성물(3)을 가공하여 수지 조성물 펠렛, 수지 조성물 분말, 또는 수지 조성물 칩 등 수지 조성물 가공품(4)을 제조하는 과정이 진행된다. 상기 조립기(500)는, 예를 들어, 펠레타이저 등의 커팅 도구 혹은, 분쇄기의 형태일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 조립기(500)는 상기 혼합부(400)에서 전달된 열가소성 수지 조성물을 냉각시키는 냉각기를 더 포함할 수도 있으며, 수지 조성물 펠렛, 수지 조성물 분말, 또는 수지 조성물 칩 등의 형태로 커팅 또는 분쇄되기 전에 상기 냉각기를 거치면서 냉각, 경화된 상태로 가공이 이루어질 수 있다.

상기 조립기(500)에서 제조된 펠렛 등 형태의 수지 조성물 가공품(4)은 제3공급부(610)을 통해 성형부(600)로 전달되어 용융 및 성형 과정을 거쳐 열가소성 수지 성형품(5)으로 제조될 수 있다. 상기 성형부(600)는 성형 방법에 따라 다양한 형태를 구비할 수 있으며, 예를 들어 압축기, 압출기, 사출기 등의 형태일 수 있고, 바람직하게는 사출기일 수 있다.

상기 성형부(600)가 압출기 또는 사출기인 경우, 상기 성형부는 사출 스크류(601)를 포함할 수 있으며, 상기 수지 조성물 가공품(4)은 이러한 스크류가 포함된 성형부에서 용융된 후, 금형(620) 내부에 사출되고, 냉각 후 금형과 분리되어 성형품(5)의 형태로 제조될 수 있다.

상기 설명한 것 외에 열가소성 수지, 무기 첨가제, 기능성 첨가제, 및 제조 방법 등과 관련된 사항은 상기 열가소성 수지 성형품의 제조 방법에서 상술한 바와 같다.

1: 무기 첨가제 전구체
2: 무기첨가제
3: 열가소성 수지 조성물
4: 수지 조성물 가공품
5: 열가소성 수지 성형품
100: 제1공급부
110: 무기 첨가제 전구체 공급 펌프
200: 무기 첨가제 합성부
201: 전기로
202: 분무기
300: 제2공급부
310: 무기 첨가제 공급부
320: 수지 공급부
330: 기능성 첨가제 공급부
400: 혼합부
401: 압출기
500: 조립기
600: 성형부
601: 사출 스크류
610: 제3공급부
620: 금형

Claims (16)

1. 무기 첨가제 전구체로부터 무기 첨가제를 합성하는 단계;
   상기 합성된 무기 첨가제 및 열가소성 수지를 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 제조하는 단계; 및
   상기 열가소성 수지 조성물을 성형하는 단계를 포함하고,
   상기 무기 첨가제의 합성 단계 내지 성형 단계는 단일 장치 내에서 연속 진행되며,
   상기 무기 첨가제는 하기 화학식 1로 표시되는 비도전성 금속 산화물인;
   열가소성 수지 성형품 제조 방법:
   [화학식 1]
   AxByXz
   상기 화학식 1에서, A, B는 각각 독립적으로 제1및 제2금속을 나타내고, 상기 제1금속은 Cu, Ag, Pd, Au, Pt, Ni 및 Sn로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고, 상기 제2금속은 Mn, Al, Cr, Fe, Mo, 및 W로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하며, X는 산소를 나타내며, x, y, z는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이다.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 비도전성 금속 산화물은, 1종 이상의 금속을 포함하고, 전자기파 조사에 의해 이중 적어도 1종의 금속 또는 그 이온을 방출시키는 것인 열가소성 수지 성형품 제조 방법.
   
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,
   상기 무기 첨가제를 합성하는 단계는 제1금속 전구체 및 제2금속전구체를 혼합 및 열처리하여 제1 및 제2 금속을 포함한 비도전성 금속 산화물 또는 비도전성 금속 화합물을 형성하는 단계를 포함하는 열가소성 수지 성형품 제조 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 열가소성 수지 조성물을 제조하는 단계는 상기 무기 첨가제 및 열가소성 수지에 이형제, 대전방지제, 난연제, 산화방지제, 안료, 활제, UV안정제, 열안정제, 및 충격보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기능성 첨가제를 더 첨가하여 혼합하는 열가소성 수지 성형품 제조 방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 열가소성 수지 조성물의 제조 단계는 상기 무기 첨가제 및 열가소성 수지를 혼합하고, 이러한 혼합물을 압출하여 펠렛, 분말, 또는 칩 상태로 가공하는 단계를 포함하는 열가소성 수지 성형품 제조 방법.
   
9. 제1항에 있어서, 상기 성형 단계는 상기 열가소성 수지 조성물을 사출 성형하여 무기 첨가제가 포함된 열가소성 수지 성형품을 형성하는 단계를 포함하는 열가소성 수지 성형품 제조 방법.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리알킬렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리올레핀 수지 및 폴리프탈아미드 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 열가소성 수지 성형품 제조 방법.
    
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제

Images