KR19990078981A - 열가소성 수지와 펄프섬유를 주재로 하는 사출재의 제조방법및그 사출재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열가소성 수지 칩들과 펄프섬유 칩들을 혼합기에서 고속으로 회전시켜 서로 충돌과 마찰에 의해 온도가 상승되도록 하고 이 과정에서 수지 칩들이 점성체로 변하고 섬유 칩들이 해면되어 이들이 서로 혼합된 유동성을 지닌 새로운 물질로 변하도록 함으로써, 펄프섬유와 수지가 이상적으로 배합되어 사출재로서 사용할수 있도록한 열가소성수지와 펄프섬유를 주재로하는 사출재의 제조방법 및 그 사출재에 관한 것으로서, 특히 폐플라스틱과 종이류를 각각의 분쇄기를 이용하여 작은 조각들로 분쇄하고, 이들 조각들을 혼합한뒤 혼합기에서 고속으로 회전시켜 이들 조각들이 서로 충돌과 마찰에 의해 온도가 상승되도록 하며, 온도상승으로 폐플라스틱 조각들이 점성체로 변하여 해면중인 종이의 섬유소를 감싸 유동성을 지닌 물질로 변하도록 한 뒤, 상기 유동성을 갖는 물질을 고온에서 압출 성형하여 일정한 크기의 사출재 알갱이가 되도록한 것을 특징으로하는 열가소성 수지와 펄프섬유를 주재로하는 사출재의 제조방법.

Description

열가소성 수지와 펄프섬유를 주재로하는 사출재의 제조방법 및 그 사출재{Method for producing Injection Material mainly compounded of thermoplastic resin and pulp fiber, and the Injection Material}

본 발명은 열가소성 수지와 펄프섬유를 주재로하는 사출재의 제조방법 및 그 사출재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수지와 펄프를 고속으로 회전시켜 마찰에 의해 열이 발생되도록 하고 수지가 점성체로 변하면서 해면중인 펄프의 섬유질과 수지가 균일하게 혼합되어 기계적 강도와 물성이 향상된 사출재를 얻을수 있도록한 열가소성 수지와 펄프섬유를 주재로하는 사출재의 제조방법 및 그 사출재에 관한 것이다.

사출원료인 열가소성 합성수지의 강도, 인성( 靷 性 )을 높이기 위하여 천연수지, 합성수지 분말 또는 섬유체를 혼합하는 기술은 일본국 특개소 53-73273호에 기술되 있다. 이 방법으로 제조된 사출재의 경량화를 도모하기 위하여 분체, 섬유체의 조성율을 높일 경우, 사출기의 이송날에 의한 이송력이 저하되어 언더컷이 불량해지고, 최악의 경우 성형자체가 불가하게 된다. 또 열가소성 수지가 거의 대부분을 차지하기 때문에 소각할 경우 대기를 오염시키는 등의 문제점이 있었다.

또한 열가소성 수지를 전체 중량의 절반 또는 그 이하의 결합재 정도의 소량을 사용하더라도 성형성이 우수하고 사출도 가능한 사출재의 제조방법이 국내 특허공보 공고번호 96-16583호에 개시되 있다. 이는 열가소성 수지 10 - 49 중량%와 펄프섬유 90 - 51중량%를 혼합하여 시트상으로 압출하고, 이 압출물을 소정의 크기로 절단하여 칩으로 만든 다음에 열가소성 수지의 1차 전이점 이상으로 가온되 금망 또는 금속성 열판에 굴려 칩의 표면에 존재하는 섬유 단말지( 端 末 枝 )를 눌어 붙게해 표면이 매끈한 펠릿, 즉 사출재로 제조하는 것이다.

그러나 열가소성 수지와 펄프섬유를 서로 혼합하여 시트상으로 압출한 뒤 이를 일정한 크기로 잘라야 하기 때문에 공정이 복잡하고 또한 잘라진 칩들을 열판으로 굴려 섬유 단말지가 수지의 표면으로 달라붙도록 하여 표면이 매끄럽도록 하는 열처리 공정이 필요하다. 이 열처리 공정에서 섬유 단말지가 단순히 수지의 표면에 달라 붙은 형태로 형성되기 때문에 섬유체가 수지의 내부로 스며들지 않아 이들 수지와 섬유펄프가 완전히 혼합된 상태가 되지 않는다. 따라서 수지와 펄프를 이용한 사출재로 사출할 때 제품의 표면이 매끈하게 나오지 않는 등의 단점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 열가소성 수지 칩들과 펄프섬유 칩들을 혼합기에서 고속으로 회전시켜 서로 충돌과 마찰에 의해 온도가 상승되도록 하고 이 과정에서 수지 칩들이 점성체로 변하고 섬유 칩들이 해면되어 이들이 서로 혼합된 유동성을 지닌 새로운 물질로 변하도록 함으로써, 펄프섬유와 수지가 이상적으로 배합되어 사출재로서 사용할수 있도록한 열가소성수지와 펄프섬유를 주재로하는 사출재의 제조방법 및 그 사출재를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폐플라스틱과 종이류를 각각의 분쇄기를 이용하여 작은 조각들로 분쇄하고, 이들 조각들을 혼합한뒤 혼합기에서 고속으로 회전시켜 이들 조각들이 서로 충돌과 마찰에 의해 온도가 상승되도록 하며, 온도상승으로 폐플라스틱 조각들이 점성체로 변하여 해면중인 종이의 섬유소를 감싸 유동성을 지닌 물질로 변하도록 한 뒤, 상기 유동성을 갖는 물질을 고온에서 압출 성형하여 일정한 크기의 사출재 알갱이가 되도록 구성되어 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 주변에서 쉽게 접할수 있는 범용 합성수지인 폴리스틸렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE)으로 만들어진 제품이 사용후 버려지는 폐플라스틱, 그리고 가정과 주변에 쉽게 버려지는 종이류(고지)인 셀로로즈의 성분구조인 펄프섬유, 신문, 잡지, 골판지상자 등 고지(유동성이 없는 즉 성형이 불가능한 펄프성분을 가진것)를 일정한 비율로 혼합하여 인조 플라스틱을 제조하는 것이다.

폐플라스틱과 종이류를 각각의 분쇄기를 이용하여 작은 조각으로 분쇄한다. 그 크기는 대략 두께가 0.2mm ∼ 0.5mm 이고, 크기는 10mm × 10mm 이내 이다. 이때 폐플라스틱과 펄프섬유 이외의 다른 이물질이 섞이지 않도록 해야한다. 또한 펄프섬유소(고지) 조작의 크기가 너무 크면 섬유소 마찰력에 의해 유동성이 저하되어 사출성이 나쁘고 압출 및 사출시 스크류 부분의 기계적 마모가 커서 기계수명을 저하시킬수 있다.

1차 분쇄된 폐플라스틱과 종이류에 첨가제인 제오라이트를 혼합하여 이들을 혼합기에 넣고 고속으로 회전시킨다. 혼합기에 넣는 이들의 중량비는 폐플라스틱이 40% ∼ 65% 이고, 종이류가 30% ∼ 55% 이다. 혼합기는 700rpm ∼ 1200rpm의 고속으로 회전되며 대략 30분 정도 회전된다. 이 혼합기에 담긴 폐플라스틱 조각과 종이류 조각들은 회전되는 과정에서 서로 충돌과 마찰에 의해 온도가 상승하여 폐플라스틱이 점성체로 변하며 섬유소를 감싼는 조직으로 변해 펄프와 수지가 혼합된 유동성을 지닌 물질로 변한다.

유동성을 지닌 물질은 펄프 섬유질의 길이가 1.5mm 평균지름이 80㎛인 펄프섬유에 수지가 녹아서 감싸는 형상의 점성체로 변한다. 이같은 새로운 물질의 점성체를 압출성형기에서 다시 고온으로 압출하여 3mm 크기의 사출재(펠렛)로 제조한다. 이같은 사출재는 일반 사출기로 원하는 형상의 제품으로 사출이 가능하며 원료에 따라 원하는 색깔 첨가가 가능하다. 또한 검은 재생 플라스틱 재료를 사용하는 것을 제외하고 폐비닐이나 투명한 폴리프로필렌 조각을 원료로 사용하는 경우 일반 플라스틱 색상 첨가제를 사용하여 원하는 색상의 펠렛화된 사출제를 얻을 수 있다.

신소재인 사출제는 기존의 사출 성형기에서 사출성형이 가능하며 다만 형상에 따른 금형 조건에 따라 금형온도 및 사출조건을 고려하면 된다. 본 발명의 사출재로 성형된 제품은 그 소각시 종이와 마찬가지로 저열량으로 타버려 일반 폴리프로필렌 수지와 달리 소각로를 파손시킬 염려가 없다. 또한 내열성이 충분하여 가열하면(6℃/분) 수지가 연화하는 온도를 넘어 반용융 상태가 되어도 타지 않는다. 205℃를 훨씬 넘는 온도에서 폐플라스틱(PP, PE, PS)이 녹아 기름상태가 되고, 펄프는 심지 역할을 하여 기름상태의 수지를 빨아들이고 초와 같이 연소된다. 전부 연소되면 수지는 완전 연소되고 이때부터 펄프의 심지가 타기시작하고 마지막으로 종이재만 남는다.

일반적으로 폴리프로필렌 수지는 불꽃이 닿는 곳은 타지만 나머지 부분은 굳어버려 산소를 공급할수 없게 된다. 따라서 연소온도가 높아 일반 소각로에 넣으면 소각로 벽에 폴리프로필렌이 달라붙어 소각로벽을 손상시키고 인체에 해로운 다이옥신이 발생된다. 하지만 본 발명의 사출재는 일반 폴리프로필렌 수지보다 혼합성분의 비율에 따라서 발열량이 25% ∼ 55%가 적고, 다이옥신이 약 40% ∼ 65%가 적게 발생된다.

다음은 본 발명의 물성을 나타낸 것이다.

본 발명은 성형중에 펄프섬유를 기점으로 하여 결정화가 발생하여 펄프 혼합비를 높이면 폴리프로필렌은 더욱 단단하고 강해진다. 그리고 인장강도가 일반 폴리프로필렌보다 높아진다. 외부 표면은 육안으로 구분이 안갈 정도로 완전한 매끄러운 플라스틱 제품과 동일하며 사출 성형시 성형온도에서 폴리프로필렌은 점성이 플프보다 높아 펄프는 그 형상을유지하려고 하고 폴리프로필렌은 점성인하여 표면은 폴리프로필렌이고 내부로 들어가면 펄프섬유가 균일하게 분포되어 있다. 또한 일반 폴리프로필렌은 여러번 재생시 온도변화에 따라 그 본연의 성질이 저하되어 재생횟수가 제한되나 본 발명의 사출재는 재생시 펠렛 크기로 분쇄하여 곧바로 사출성형이 가능하고 회수에 관계없이 여러번 재생이 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면 합성수지 제품은 사출할 때 마다 150 ∼ 180도의 열을 받아 물성이 나빠지지만 본 발명 펄프수지는 주소재가 섬유소임으로 위의 온도에서 물리적 특성이 매우 안정되어 있어 반복사용하여도 플라스틱과 같이 심하게 변화하지 않는다. 또한 펄프수지는 환경 친화적 물질로서 매립이나 소각시 플라스틱과 비교할수 없을 정도로 오염물질 발생이 매우 적고, 자원의 재활용에 직접적으로 공헌할수 있으며 기존의 사출기를 사용할수 있어 추가 설비비용이 발생되지 않는다. 또한 폐자원의 활용으로 인하여 플라스틱 소재 생산에 따른 원유수입을 감소시킬수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 폐플라스틱과 종이류를 각각의 분쇄기를 이용하여 작은 조각들로 분쇄하고, 이들 조각들을 혼합한뒤 혼합기에서 고속으로 회전시켜 이들 조각들이 서로 충돌과 마찰에 의해 온도가 상승되도록 하며, 온도상승으로 폐플라스틱 조각들이 점성체로 변하여 해면중인 종이의 섬유소를 감싸 유동성을 지닌 물질로 변하도록 한 뒤, 상기 유동성을 갖는 물질을 고온에서 압출 성형하여 일정한 크기의 사출재 알갱이가 되도록한 것을 특징으로하는 열가소성 수지와 펄프섬유를 주재로하는 사출재의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합기에 넣는 조각들은 두께가 0.2mm ∼ 0.5mm 이고, 크기가 10mm × 10mm이며, 중량비는 폐플라스틱이 40% ∼ 65% 이고, 종이류가 30% ∼ 55%임을 특징으로하는 열가소성 수지와 펄프섬유를 주재로하는 사출재의 제조방법.
3. 폐플라스틱이 40% ∼ 65% 이고, 종이류가 30% ∼ 55%의 중량비로 혼합된 3mm크기의 펠렛으로 구성된 열가소성 수지와 펄프섬유를 주재로하는 사출재.