KR20010108409A - 플라스틱 재료, 특히 고분자량 폴리카보네이트 용액의탈기 장치 및 방법 - Google Patents

플라스틱 재료, 특히 고분자량 폴리카보네이트 용액의탈기 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라스틱 재료, 특히 고분자량 폴리카보네이트 용액의 탈기 장치에 관한 것이다. 상기 장치에는 공회전하고 서로 맞물린 스크류를 지닌 2축 압출기가 구비되어 있다. 상기 장치는, 압출기의 길이/직경 비율이 40 이하이고, 스크류가 압출기의 탈기 대역에서 2중 리드이고, 스크류가 압출기의 압력 축적 대역에서 3중 리드인 데 특징이 있다. 본 발명의 장치는 폴리카보네이트를 특히 높은 운송률로 경제적으로 제조하는 데 이용한다. 본 발명은 또한 이에 상응하는 방법에 관한 것이다.

Description

플라스틱 재료, 특히 고분자량 폴리카보네이트 용액의 탈기 장치 및 방법{Device and Method for Degassing Plastics, Especially Polycarbonate Solutions of High Molecular Weight}
본 발명은 동일 방향으로 회전하고 서로 맞물려 있는 굴대를 포함하는 2축 압출기를 사용하여 플라스틱 재료, 특히 고분자량 폴리카보네이트 용액을 탈기시키는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
높아진 환경 인식의 결과, 휘발 성분을 플라스틱 재료로부터 제거하는 것과 관련된 요구가 플라스틱 가공 산업에서 증가하고 있다. 이러한 요구는 특히, 식료 분야에 플라스틱 재료를 사용하는 것과 관련하여 증가하고 있다. 압출된 플라스틱 재료 중의 휘발 성분들은 대부분 0.2 중량%를 초과하지 않을 수 있으며, 제품의 품질, 구체적으로 광학 특성을 개선하기 위해 제거되어야 한다. 이는 특히, 클로로벤젠 및 메틸렌 디클로라이드를 휘발 성분으로 함유하는 고분자량 폴리카보네이트 용액으로 제조된 제품에 적용된다. 플라스틱 산업에서, 휘발 성분을 중합체로부터 제거하는 것은 탈기로 알려져 있다. 다양한 장치들, 특히 1축 및 2축 압출기가 탈기용으로 사용된다.
1축 및 2축 압출기를 사용하여 탈기하는 경우, 단일 탈기와 다중 탈기 사이 뿐만 아니라 진행방향 탈기와 역행방향 탈기 사이에 차이점이 있다. 진행방향 탈기의 경우, 압출기의 환기구는 스크류의 공급 방향으로 압출기 투입구의 하류측에 배치되는 반면, 역행방향 탈기의 경우엔 스크류의 공급 방향으로 투입구의 상류측에 배치된다. 진행방향 및 역행방향 탈기 모두가 수행되는 탈기 압출기도 사용된다. 휘발 성분의 원하는 잔류량에 따라 1단계 또는 다단계 탈기가 수행된다. 그러나, 탈기 단계의 수는 무한정 증가될 수 없는데, 이러한 증가가 제품의 제조비용 증가와, 종종 제품 품질의 저하도 수반하기 때문이다. 상기와 같은 경우의 제품 품질은 특히, 배기되는 플라스틱 재료가 압출기에서 머무는 시간 뿐만 아니라 가공 온도 또는 온도 상승에 따라 좌우된다.
본 발명의 목적은, 제품 품질을 경제적으로 개선시키고, 실제로 폴리카보네이트를 특히 높은 운송률 (transmittancy)로 제조할 수 있는, 서두에 기술된 유형의 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 압출기의 굴대가 탈기 대역에서는 2중 리드로 설계되고 압출기의 압력 축적 대역에서는 3중 리드로 설계되어 있으며, 압출기의 L:D 비율 (여기서, L은 대표적인 스크류 길이이고, D는 대표적인 스크류 직경임)이 40 이하인 본 발명에 따라 성취된다.
통상적인 탈기 압출기는 예를 들어, 고분자량 유형의 폴리카보네이트의 경우에 87 내지 88의 운송률 값을 달성한다. 이를 본 발명에 따른 장치 및 상응하는 방법과 비교하면, 본 발명은 놀랍게도 상기 유형의 폴리카보네이트에 대한 운송률 값을 88.5 내지 89.5로 달성할 수 있다.
또한, 제품 제조 비용도 줄일 수 있는데, 이는 본 발명에 따른 장치의 압출기가 비교적 짧은 디자인이어서, 장치의 가격 및 공간 요건도 상응하게 감소되기 때문이다.
특히 높은 운송률 값은 L:D 비율이 35 내지 40 범위인 2축 압출기를 사용하여 달성하였다.
온도와 관련된 품질 손상을 피하기 위해, 압출기가 냉각 대역을 형성하는 냉각 디바이스를 더 포함하는 경우가 유리하다. 상기 방식으로, 제품 품질에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 압출기의 굴대는 냉각 대역에서 3중 리드로 설계하는 것이 바람직하다.
또다른 바람직한 개선점에 따르면, 혼련 부재는 굴대의 공급 부재들 사이에서 압출기의 투입구 바로 하류측에 배치한다. 혼련 부재는 에너지를 도입하는 데, 특히 탈기 표면을 증가시키는 데 사용한다.
추가의 개선점에 따르면, 높은 정도로 탈기시키는 것은 특히, 압출기가 공급 방향으로 다수개의 탈기 대역을 포함하고, 각각의 탈기 대역에 배기 디바이스가 연결되어 있는 경우에 달성될 수 있다. 매우 양호한 결과는, 공급 방향으로 투입구의 하류측에 3개의 탈기 대역을 포함하고, 이 때 제1 탈기 대역에 부속된 환기구에서 0.5 내지 1.5 bar 범위의 절대압이 발생하고, 제2 탈기 대역에 부속된 환기구에서 0.03 내지 1.9 bar 범위의 절대압이 발생하고, 제3 탈기 대역에 부속된 환기구에서 0.001 내지 0.03 bar 범위의 절대압이 발생는 압출기를 사용하여 달성하였다.
탈기는 또한 탈기 표면을 증가시키는 공유(共留)제에 의해 긍정적으로 영향받을 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서는, 공유제를 공급 방향으로 제2 탈기 대역과 제3 탈기 대역 사이에서 혼합하는 것이 바람직하다. 질소를 공유제로 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 공급 질소의 부피 유속은 굴대의 회전 속도가 390 rpm 이하로 주어진 경우 2 내지 10 N㎥/시간이어야 바람직하다.
본 발명의 또다른 바람직하고 유리한 개선점은 청구의 범위의 종속항에 나타낸다.
이하, 실시양태를 설명하는 도면을 참고로 본 발명을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 장치의 2축 압출기의 종단 구획을 도시한다.
2축 압출기는 모두 8개 부분으로 구성된 하우징을 포함하는데, 여기에 동일 방향으로 회전하고 서로 맞물려 있는 2개의 굴대 (도시되지 않음)가 배치되어 있다. 배기될 플라스틱 재료는 제1 하우징부 (1)에 형성된 투입구 (2)를 통해 압출기에 공급한다. 공급 방향으로 투입구 (2)의 상류측에는 환기구 (3) (역행방향 탈기)가 배치되어 있다. 굴대의 드라이브 말단은 도 1에서 제1 하우징부 (2)의 좌측에 부동(浮動) 링 밀봉체를 통해 바깥쪽으로 인도된다.
공급 방향으로 하우징부 (1)에 인접하여 대략 동일한 길이로 제2 하우징부 (4)가 있으며, 여기에는 또다른 환기구 (5)가 존재한다. 이어서, 보다 긴 제3 하우징부 (6)가 비교적 짧은 제4 하우징부 (7)와 인접하여 있고, 이어서 길이가 제3 하우징부 (6)에 상응하는 제5 하우징부 (8)가 뒤따른다. 제3 및 제5 하우징부 (6 및 8)는 동일한 크기의 환기구 (9 및 10)를 구비하고 있으며, 이들 환기구는 제2 하우징부 (4)의 환기구 (5)에 비해 길이가 2배 이상이다. 환기구들 (5, 9 및 10)은 배기 디바이스 (도시되지 않음)에 연결되어 있다.
제4 하우징부 (7)에는 연결구 (11)가 구비되어 있으며, 이 연결구를 통해 공유제, 바람직하게는 질소를 혼합할 수 있다.
제5 하우징부 (8)에 이어서 압력 축적 대역을 형성하는 대략 동일한 크기의 3개의 하우징부들 (12, 13 및 14)이 뒤따르며, 이들의 말단에서 탈기된 생성물이 압출기를 떠난다. 연결구 (15)가 제6 하우징부 (12)에 형성되어 있는 것이 명백하다. 상기 연결구는, 첨가제를 탈기 생성물에 첨가하는 데 사용할 수 있는 측면 압출기를 연결하는 데 사용할 수 있다.
상기 압력 축적 대역에서, 굴대는 3중 리드 프로파일을 갖는다.
혼련 부재는 굴대들의 공급 부재들 사이에서 투입구 (2)의 바로 하류측에 배치되어 있다. 하우징부들 (1, 4, 6, 7 및 8)의 영역에서, 굴대는 2중 리드로 설계되어 있다. 이러한 경우, 2중 리드 및 3중 리드 굴대 프로파일은 리드각 및(또는) 리드 방향이 상이하다.
본 발명에 따른 장치는 제1 환기구 (3)에서 1 내지 2 bar의 절대압이 발생하고, 제2 환기구 (5)에서 2.5 내지 1.5 bar의 절대압이 발생하고, 제3 환기구 (9)에서 0.03 내지 0.9 bar의 절대압이 발생하고, 제4 환기구 (10)에서 0.001 내지 0.03 bar의 절대압이 발생하는 방식으로 운전된다.
2중 리드 압출기가 390 rpm 이하의 회전 속도로 운전되는 것이 바람직하다. 공급 질소의 부피 유속이 2 내지 10 N㎥/시간인 것이 바람직하다.
온도 관련 품질의 손상을 피하기 위해, 압출기에 냉각 디바이스 (도시되지 않음)가 구비되어 있다. 냉각 디바이스는 하우징부들 (12, 13 및 14)의 영역에 형성된 것이 바람직하다.
고분자량 (원자가 수 1.33) 유형의 폴리카보네이트의 경우, 상기 방식으로 구성된 장치를 사용하여 폴리카보네이트를 특히 높은 운송률, 즉 88.5 내지 89.5의 운송률 값으로 제조하는 것이 가능하다는 것을 밝혀내었다.

Claims (22)

  1. 플라스틱 재료, 특히 고분자량 폴리카보네이트 용액의 탈기 장치에 구비된 2축 압출기가 동일 방향으로 회전하고 서로 맞물린 굴대를 포함하는 것이며, 이 때 상기 압출기의 직경에 대한 길이 비율은 40 이하이고, 상기 굴대는 압출기의 탈기 대역에서 2중 리드로 설계되고 압출기의 압력 축적 대역에서 3중 리드로 설계된 것을 특징으로 하는, 상기 플라스틱 재료, 특히 고분자량 폴리카보네이트 용액의 탈기 장치.
  2. 제1항에 있어서, 직경에 대한 길이 비율이 35 내지 40 범위인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 압출기가 냉각 대역을 형성하는 냉각 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 굴대가 냉각 대역에서 3중 리드로 설계된 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 혼련 부재가 굴대들의 공급 부재들 사이에서 압출기 투입구 (2)의 바로 하류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 압출기가 공급 방향으로 다수개의 탈기 대역들을 포함하고, 각각의 탈기 대역에 배기 디바이스가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 굴대가 2개의 탈기 대역들 사이의 영역에 3중 리드 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 압출기가 2개의 탈기 대역들 사이에 배치된 공유(共留)제 입구 (11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 압출기가 공급 방향으로 3개의 탈기 대역들을 포함하고, 이 때 공유제 입구 (11)가 제2 탈기 대역과 제3 탈기 대역 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 역행방향 탈기에 사용되는 환기구 (3)가 압출기 투입구 (2)의 상류측에 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제 혼합용 배합 디바이스(15)가 공급 방향으로 최종 탈기 대역의 하류측에 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 플라스틱 재료, 특히 고분자량 폴리카보네이트 용액의 탈기 방법에 사용되는 2축 압출기가 동일 방향으로 회전하고 서로 맞물린 굴대를 포함하는 것이며, 이 때 상기 굴대는 압출기의 탈기 대역에서 2중 리드로 설계되고 압출기의 압력 축적 대역에서 3중 리드로 설계되어 있으며, 상기 압출기의 직경에 대한 길이 비율은 40 이하인 것을 특징으로 하는, 상기 플라스틱 재료, 특히 고분자량 폴리카보네이트 용액의 탈기 방법.
  13. 제12항에 있어서, 직경에 대한 길이 비율이 35 내지 40 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 플라스틱 재료를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 굴대가 냉각 대역 영역에서 3중 리드로 설계된 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 재료의 탈기를 진행방향 탈기 형태로 또는 진행방향 탈기와 역행방향 탈기의 조합 형태로 수행하며, 상기 진행방향 탈기는 다단계로 수행하고, 플라스틱 재료의 휘발 성분은 배기 디바이스를 사용하여 각각의 탈기 단계에서 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 압출기가 공급 방향으로 3개의 탈기 대역들을 포함하며, 이 때 제1 탈기 대역에 부속된 환기구 (5)에서 발생하는 절대압은 0.5 내지 1.5 bar 범위이고, 제2 탈기 대역에 부속된 환기구 (9)에서 발생하는 절대압은 0.03 내지 1.9 bar 범위이고, 제3 탈기 대역에 부속된 환기구 (10)에서 발생하는 절대압은 0.001 내지 0.03 bar 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 공유제를 플라스틱 재료와 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항 또는 제19항에 있어서, 공유제를 공급 방향으로 제2 탈기 대역과 제3 탈기 대역 사이에서 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 질소를 공유제로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 압출기를 390 rpm 이하의 회전 속도로 운전하고, 공급 질소의 부피 유속이 2 내지 10 N㎥/시간인 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 방향으로 최종 탈기 대역이 압력 축적 대역과 인접하여 있는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020017012257A 1999-03-27 2000-03-14 플라스틱 재료, 특히 고분자량 폴리카보네이트 용액의탈기 장치 및 방법 KR20010108409A (ko)

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