KR20020017132A

KR20020017132A - 합성수지와 펄프섬유를 주재로한 사출재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20020017132A
Application number: KR1020000050251A
Authority: KR
Inventors: 박범선
Original assignee: 박범선
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-03-07
Also published as: KR100365815B1

Abstract

본 발명은 자동차 부품이나 기타 합성수지 사출물의 제작시 사용되는 사출재에 관한 것으로,

폐지관이나 폐지등을 파쇄 및 분쇄하여 생성한 솜형태의 섬유소(지름 50㎛, 길이 1.5~10mm) 30~50중량%와, 합성수지재를 파쇄 및 분쇄하여 1~3mm 크기의 입자로 형성한 분쇄물 50~70 중량%를 혼합한 혼합물에 상기 혼합물의 10~30중량%에 해당하는 첨가제 탈크(talc)를 첨가하여 고온가열하여 압출성형하므로서,

펄프섬유소와 합성수지재가 균등하게 혼합된 실질적인 사출재의 생산이 가능토록하고, 물성을 향상시킴은 물론 자원의 재활용과 환경오염의 방지에 이바지 할 수 있는 것이다.

Description

합성수지와 펄프섬유를 주재로한 사출재 및 그 제조방법{Material for catapulting,composed of synthetic resin and pulp fiber,and manufacturing method thereof}

본 발명은 자동차 부품이나 기타 합성수지 사출물의 제작시 사용되는 사출재에 관한 것으로, 특히 지관생산업체에서 생산되는 불량지관이나 사용 후 버려지는 폐지관등이 3차에 걸친 파쇄 및 분쇄공정에 의해 생성된 섬유소와, 합성수지 원자재나 폐합성수지를 파쇄 및 분쇄한 분쇄물을 혼합하고, 이에 첨가제로 탈크(Talc)를 혼합하여 가열 후 압출하여 사출재를 형성하므로서, 펄프섬유소와 합성수지재가 균일하게 혼합되어 인장강도 및 압축강도를 향상시킴은 물론, 폐자재의 재활용에 의한 자원의 절약과 환경오염을 방지할 수 있는 합성수지와 펄프섬유를 주재로한 사출재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래의 섬유펄프와 합성수지재를 혼합하여 사출재를 제조하는 방법으로는 국내 특허공보 제 1996-16583호와 같이 종이와 열가소성수지를 물탱크에 넣고 혼합하여 시트형태로 만든 후 이를 건조시켜 다시 전이점이상으로 가열된 금속판에 뿌려펠렛(Pellet)으로 만드는 방법이 있었으나, 이는 펄프섬유소가 엉켜서 펠렛(pellet)내부에 섬유소가 입자형태로 존재되어 사출시 금형의 노즐이 막혀 사출이 불가능하게 되거나 사출이 되더라도 종이입자가 덩어리 형태로 제품에 남아 수분을 함유하게 되어 제품으로서의 가치가 저하되는 문제점이 있으며,

국내 공개특허공보 제 1999-78981호와 같이 폐지와 함성수지를 고속의 회전력으로 점성체를 만든 후 다시 점성체를 압출기에 넣어 펠렛으로 형성하는 방법은, 종이와 수지의 조각들이 회전으로 생기는 충돌과 마찰력만으로 점성체를 만들 수 없어 현실적으로 생산이 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

폐지관을 활용하여 3차에 걸친 파쇄 및 분쇄공정으로 솜형태의 섬유소화 하고, 합성수지재 분쇄물과 혼합하여 이에 첨가제인 탈크(Talc)를 첨가하여 가열 및 압출하므로서, 펄프섬유소와 합성수지재가 균등하게 혼합되어 실질적인 사출재의 생산이 가능토록하고, 물성을 향상시킴은 물론 자원의 재활용과 환경오염의 방지에 이바지 할 수 있는 합성수지와 펄프섬유를 주재로한 사출재 및 그 제조방법를 제공함에 그 목적이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 살펴본다.

본 발명은 폐지관을 파쇄 및 분쇄하여 생성함 솜형태의 섬유소(평균지름 50㎛, 길이 1.5~10mm) 30~50중량%와, 합성수지 원재료나 폐합성수지재를 파쇄 및 분쇄하여 1~3mm 크기의 입자로 형성한 분쇄물 50~70중량%를 혼합한 혼합물에 혼합물의 10~30중량%에 해당하는 첨가제 탈크(Talc)를 첨가하여 가열, 압출하여 사출재로 제조하는 것이다.

이와 같은 사출재를 제조하기 위하여는,

폐지 특히, 지관생산업체에서 생산도중 발생되는(생산량의 10%) 불량지관이나 사용 후 버려지는 폐지관을 수거하여 지관의 종류에 따라 파쇄기로 50~200mm 크기의 입자로 파쇄한 후, 다시 분쇄기로 20~50mm로 분쇄하고, 이를 고속분쇄기(turbo mill)로 솜형태의 섬유소로 분쇄한다.

이때, 특히 폐지관을 사용하는 이유는 저가로 대량 구입이 용이하고, 섬유소가 일반폐지보다 장섬유(지름 : 50㎛, 길이 : 1.5~10mm)로 존재하며, 다른 폐지보다 섬유소가 질겨 강도를 높일 수 있기 때문이다.

또한, 합성수지재 원재료나 폐합성수지재를 상기와 같은 폐지관의 파쇄 및 분쇄공정과 동일한 공정을 거쳐 1~3mm 크기의 입자로 형성한다.

이는 합성수지재를 분말이나 모래알 크기로 작게 분쇄하여 사용할 수 있으나 원가증가의 문제에 인한 것이다.

전기한 폐지관으로 생성된 펄프섬유소 30~50중량%와, 합성수지재 분쇄물 50~70중량%를 혼합기에 넣고 10~20분가량 혼합한 후, 이에 혼합물의 10~30중량%에해당하는 양의 첨가제를 첨가하여 다시 5~10분가량 혼합한다.

이때, 사출재에 색상을 띠게하기 위하여 색소를 첨가할 수도 있으나 펄프섬유로 인하여 색상이 탁하게 생성되기 때문에 검은색 마스터배치를 이용 검은색 색상이 바람직하다.

또한, 첨가제로는 탈크(talc)를 사용하는데 이는 화학식으로는 Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂로 표기되며 탄성 및 요곡성이 거의 없으며, 내화학성이 우수하고, 열충격에 강하며, 산 및 알카리에서 안정되는 화학적 특성이 있고, 내산성 충전재, 자동차 탑코트(top coat)의 광택제거, 판상이고 소수성으로 물의 침입을 방지하여 방청성을 나타내고, 전기저항성을 띠고 있어 고주파 절연제,안료,충전재,화장품원료,도료 충전재등에 널리 사용된다.

따라서 본 사출재에 첨가시 사출재의 내화학성과, 열충격성을 강화시키므로서 특히, 차량용 부품에 적합한 사출재를 제공할 수 있는 것이다.

이와 같이 첨가제가 첨가된 혼합물을 사출재인 펠렛으로 만들기 위해 점성체를 만들지 않고 압축기에 바로 투입할 경우 펠렛내부에 종이입자가 덩어리로 존재하여 사출시 문제가 발생되므로 먼저 혼합된 점성체를 만들기 위해 리더기의 탱크내에 혼합물을 넣고 열을 가해 일반적으로 점성을 유지하는 점성체로 만드는 것이다.

이때, 가열시 온도는 합성수지재의 종류에 따라 해당 합성수지재의 전이점이상의 온도로 가열하는 것이다.

이와 같이 혼합물을 가열하여 생성한 점성체 혼합물을 압출기에 넣고 온도와 압력을 조절하여 사출재를 사출하는 것인데, 이때 사용하는 압출기는 스크류가 Single 보다 Twin 형태가 바람직하며, 압출시 펄프섬유소가 열을 받아 건조되면서 습기를 가스형태로 발생시키기 때문에 스크류내부에 가스에 의한 혼련도가 저하되고 기포가 발생되기 때문에 진공 가스 배출장치가 필히 부착된 압출기를 사용하여야 한다.

한편, 압출기의 전단부에 수중회전컷팅기를 부착하여 컷팅하여 둥글고 납작한 형상의 팔렛(크기 2mm~4mm)으로 제작하는 방법과,

압출기의 전단부에 상,하롤러를 설치하여 롤러의 사이로 점성체를 압출시켜 두께 3mm, 넓이 1200mm 정도의 시트로 형성한 후 컨베이어로 이동시키면서 3m ×3m 크기로 컷팅하여 펠렛을 제작하는 방법이 있다.

이와 같이 제조된 사출재를 성분비에 따라 인장강도와 압축강도를 시험해 본 결과 아래의 표 1과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

구 분	성 분 표(중량%)
합성수지(A)(PP,PE,PS)	35	40	50	60	70	PP,PE,PS100% 기준
폐지관펄프섬유(B)	65	60	50	40	30
혼합물(A+B)	80	80	80	80	80
탈크(TALC)	20	20	20	20	20
인장강도(kg/㎠)	120	180	220	300	350	200~320
굽힘강도(kg/㎠)	130	150	230	280	350	210~300
아이조도충격치(kg/㎠)	2	3	5	10	14	7~20
비중	1.5	1.4	1.2	0.96	0.92	0.95~1.1
팽창성(㎛/㎠)	50	80	85	95	100	120~130
사출성	불량	약간불량	보통	양호	양호	양호
다이옥신발생량	30	30	45	50	60	100

상기 표와 같이 지관펄프섬유가 50% 이상 함유할 경우 사출성이 떨어지고 강도가 약해지며 비중이 증가하나 제품성격에 다라 혼합율을 조절하여 조건에 맞는 제품을 생산할 수 있다.

일반적으로는 지관섬유소가 30%~45%함유시 범용수지인 PP,PE,PS의 강도와 동일하거나 우수한 강도가 유지되며 소각시 인체에 유해한 다이옥신의 양이 섬유소 함유량에 따라 현저하게 감소하는 것을 볼 수 있다.

상기와 같이 형성된 사출재는 자동차의 합성수지재 부품인 팬(fan), 에어필터 프레임(air filter frame), 에어필터 하우징(air filter housing) 및 기타 강도가 요구되는 부품에 적용되고, 건축용 배관 파이프 및 전선 파이프 대체 소재로도 사용이 가능하며, 두께가 5mm~30mm 정도의 평판으로 구성하여 목재의 대체 소재로 사용할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 펄프섬유와 합성수지가 주체가 되어 물리적으로 혼합하고 이에 열을 가하여 합성수지가 융해되면서 유동성을 가진 점성체로 되어 펄프 섬유소 사이에 충전되고, 압력을 받아 유동성 접착제 역할의 융해된 합성수지가 펄프섬유소 사이에서 물리적 강제적으로 접착되면서 펠렛형태로 생성되므로서, 펄프를 함유한 사출재의 현실적인 제조가 가능하고 물성을 향상시킬 수 있는 것이다.

상기와 같이 본 발명은 폐지관을 활용하여 3차에 걸친 파쇄 및 분쇄공정으로 섬유소화 하고, 합성수지재 분쇄물과 혼합하여 이에 첨가제인 탈크(Talc)를 첨가하여 가열 및 압출하므로서, 펄프섬유소와 합성수지재가 균등하게 혼합되어 실질적인 사출재의 생산이 가능토록하고, 물성을 향상시킴은 물론 자원의 재활용과 환경오염의 방지에 이바지 할 수 있는 효과가 있다.

Claims

폐지관이나 폐지등을 파쇄 및 분쇄하여 생성한 송형태의 섬유소 30~50중량%와,

합성수지재를 파쇄 및 분쇄하여 1~3mm 크기의 입자로 형성한 분쇄물 50~70 중량%를 혼합한 혼합물에 상기 혼합물의 10~30중량%에 해당하는 첨가제 탈크(talc)를 첨가하여 고온가열하여 압출성형함을 특징으로 하는 합성수지와 펄프섬유를 주재로한 사출재.
폐지관이나 폐지등을 파쇄기로 50~200mm 크기로 파쇄하는 1차 파쇄공정과;

파쇄물을 분쇄기로 20~50mm로 분쇄하는 2차 분쇄공정과;

분쇄물을 고속분쇄기로 분쇄하여 솜형태의 섬유소(평균지름 50㎛, 길이 1.5~20mm)로 형성하는 3차 분쇄공정과;

합성수지재를 파쇄기와 분쇄기로 파쇄 및 분쇄하여 1~3mm의 크기로 형성하는 파쇄 및 분쇄공정과;

혼합기에 폐지관의 분쇄물인 섬유소 30~50중량%와, 합성수지재 분쇄물 50~70중량%를 넣어 약 10~20분간 혼합하는 혼합공정과;

혼합물에 혼합물의 10~30중량%에 해당하는 첨가제 탈크(talc)를 첨가한 후 약 5~10분 동안 혼합하는 첨가제 첨가공정과;

첨가제를 첨가한 혼합물을 리더기의 탱크내에 넣고 합성수지가 융해되는 전이점 이상의 온도로 가열하여 점성체로 만드는 가열공정과;

점성체를 진공가스 배출장치가 구비된 압출기에 넣고 일정한 크기의 사출재로 압출성형하는 성형공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 합성수지와 펄프섬유를 주재로한 사출재의 제조방법
제 2 항에 있어서, 압출기의 전단부에 수중회전 컷팅기를 부착하고 이를 이용하여 사출물을 컷팅하여 둥글고 납작한 2mm~3mm 크기 형태의 펠렛(pellet)으로 형성함을 특징으로 하는 합성수지와 펄프섬유를 주재로한 사출재의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 압출기의 전단부에 상,하롤러를 설치하고, 그 사이로 점성체를 시트형태로 압출한 후, 컨베이어로 이동시키면서 약 3mm × 3mm 크기의 펠렛으로 컷팅함을 특징으로 하는 합성수지와 펄프섬유를 주재로한 사출재의 제조방법.