KR20050074887A

KR20050074887A - 펠릿 및 그 제조방법 및 그 성형품

Info

Publication number: KR20050074887A
Application number: KR1020040080118A
Authority: KR
Inventors: 사토미쯔히오; 이토요시쿠니
Original assignee: 가부시키가이샤 칸쿄 케이에이 소고 켄큐쇼; 한국스미토모상사주식회사; 최정의; 스미토모 쇼지 케미컬 가부시키가이샤
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2005-07-19
Also published as: JP2005199531A; KR100856943B1

Abstract

본 발명은 압출기의 내부에 있어서의 원료의 분산불량을 방지할 수 있고, 압출기를 사용하여 성형품을 장시간 연속해서 만들 수 있는 펠릿 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

성형가공에 의해서 만들어지는 성형품의 원료를 구성하는 펠릿(1A)이고, 펠릿(1A)이 친수성 고분자의 미분체, 폴리올레핀계 열가소성 합성수지의 미분체, 식물섬유의 미분체, 무기화합물의 미분체의 혼합물로서, 소정량의 수분을 함유하고, 이들 미분체의 입자지름이 30~200㎛의 범위, 펠릿(1A)의 수분함유량이 펠릿(1A)의 전체중량에 대해서 5~30%의 범위에 있고, 이들 미분체가 펠릿(1A)에 대략 균일하게 분산되어 있는 펠릿 및 그 제조방법 및 그 성형품.

Description

펠릿 및 그 제조방법 및 그 성형품{PELLET, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND MOLDED OBJECT THEREOF}

본 발명은 성형가공에 의해서 만들어지는 성형품의 원료를 구성하는 펠릿 및 그 제조방법 및 그 성형품에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 압출기로 성형품을 제조할 때에 압출기의 내부에 있어서의 원료의 분산불량을 방지할 수 있고, 압출기를 사용하여 성형품을 장시간 연속해서 만들 수 있는 펠릿 및 그 제조방법 및 그 성형품에 관한 것이다.

종래, 발포재로서, 예컨대, 선행기술문헌에는, 종이성분과 열가소성 합성수지와 식물성 재료와 물을 압출기의 내부에서 가열하면서 혼련하고, 압출기의 내부에 있어서의 물의 기화를 이용하여 종이성분과 합성수지와 식물성 재료로 이루어지는 혼합물을 소정 배율로 발포시킨 발포재와 그 제조방법이 개시되어 있다(특허문헌1 참조).

이 발포재는 종이성분으로서 오래된 종이를 파쇄한 파쇄물을 사용하고, 합성수지로서 파우더상의 폴리프로필렌 호모폴리머를 사용함과 아울러, 식물성 재료로서 콘스타치를 사용하고 있다. 이 발포재는 이것에 오래된 종이를 파쇄한 파쇄물과 콘스타치가 포함되어 있으므로 자원의 유효이용에 유용함과 아울러, 발포재가 합성수지만으로 만들어져 있는 경우와 비교하여 발포재의 소각시에 있어서의 연소 칼로리를 저하시킬 수 있다.

그러나, 이러한 종류의 발포재에서는 파쇄물이나 파우더상 폴리프로필렌 호모폴리머, 콘스타치 각각의 비중이나 부피가 다르기 때문에 발포재의 제조시에 압출기의 내부에 있어서 이들이 균일하게 분산되지 않고, 제조된 발포재의 일부분에 파쇄물이나 콘스타치가 편재하는 경우가 있다. 파쇄물이나 콘스타치가 발포재의 일부분에 편재하면 그 부분에 있어서의 발포재의 강도가 현저하게 저하해 버린다는 문제가 있다.

또한, 이러한 종류의 발포재의 제조에서는 압출기의 내부에 있어서의 파쇄물의 분산불량에 의해서 파쇄물이 압출기의 스크류에 집중하고, 파쇄물이 스크류에 얽히거나, 혼합물에 대한 스크류의 맞물림이 불안정하게 되고, 이들에 의해서 스크류의 회전에 맥동이 생겨, 혼합물이 발포과잉이나 발포불량을 일으켜 버리는 경우가 있다. 또한, 이러한 종류의 발포재의 제조에서는 압출기의 내부에 있어서의 파쇄물의 분산불량에 의해서 파쇄물이 다이의 일부분에 집중하고, 다이가 막혀 버리는 경우가 있으므로 발포재를 장시간 연속해서 제조하는 것이 곤란하게 된다는 문제가 있다.

[특허문헌1] 일본 특허 공개 2000-273800 공보

본 발명의 과제는 압출기로 성형품을 제조할 때에 압출기의 내부에 있어서의 원료의 분산불량을 방지할 수 있고, 압출기를 사용하여 성형품을 장시간 연속해서 만들 수 있는 펠릿 및 그 제조방법 및 그 성형품을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 형태는 성형가공에 의해서 만들어지는 성형품의 원료를 구성하는 펠릿이다.

본 발명의 펠릿은 친수성 고분자로 형성된 제 1 미분체와, 폴리올레핀계 열가소성 합성수지와 식물섬유와 무기화합물 중 1개이상으로 형성된 제 2 미분체의 혼합물로 이루어지고, 소정량의 수분을 함유하고, 상기 제 1 및 제 2 미분체의 입자지름이 30~200㎛의 범위, 상기 펠릿의 수분함유량이 상기 펠릿의 전체중량에 대해서 5~30%의 범위에 있고, 상기 제 1 및 제 2 미분체가 상기 펠릿에 대략 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 실시형태의 일례로서는 상기 펠릿의 전체중량에 대한 상기 친수성 고분자의 중량비가 5~69.5%, 상기 펠릿의 전체중량에 대한 상기 합성수지의 중량비가 10~50%, 상기 펠릿의 전체중량에 대한 상기 식물섬유의 중량비가 20~60%, 상기 펠릿의 전체중량에 대한 상기 무기화합물의 중량비가 0.5~35%의 범위에 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시형태의 다른 일례로서는 상기 펠릿이 100~490N의 압력에서 붕괴됨과 아울러 150~190℃의 온도에서 용해되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시형태의 다른 일례로서는 상기 펠릿의 부피비중이 0.2~1.0의 범위에 있다.

본 발명의 실시형태의 다른 일례로서는 상기 펠릿이 대략 원기둥형상을 나타내고, 상기 펠릿의 길이가 0.5~10.0mm의 범위, 상기 펠릿의 직경이 1.0~5.0mm의 범위에 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 형태는 성형가공에 의해서 만들어지는 성형품의 원료를 구성하는 펠릿의 제조방법이다.

본 발명의 방법은 친수성 고분자로 형성된 제 1 미분체와, 폴리올레핀계 열가소성 합성수지와 식물섬유와 무기화합물 중 1개이상으로 형성된 제 2 미분체에 물을 가하고, 상기 제 1 및 제 2 미분체를 상기 물과 함께 혼련하여 유동성 혼합물을 제조하는 혼합물 제조공정과, 상기 유동성 혼합물을 습식 조립한 후, 건조시켜 상기 펠릿을 제조하는 펠릿제조공정으로 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 미분체의 입자지름이 30~200㎛의 범위, 상기 혼합물 제조공정에서 가해지는 상기 물의 비율이, 상기 혼합물 제조공정에서 혼련되는 상기 제 1 및 제 2 미분체의 전체중량에 대해서 20~50%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제작된 펠릿을 사용하고, 그 펠릿을 발포시켜, 소정의 형상으로 성형가공하여 성형품으로 한 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 본 발명에 관한 펠릿 및 그 제조방법 및 그 성형품을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 일례로서 나타내는 펠릿(1A)의 사시도이다. 이 펠릿(1A)은 압출성형의 기술을 이용하여 만들어지는 발포재(7)(성형품)의 원료를 구성한다(도 3 참조).

펠릿(1A)은 친수성 고분자(2)로 형성되는 미분체(P1)(제 1 미분체)와, 폴리올레핀계 열가소성 합성수지(3)와 식물섬유(4)와 무기화합물(5)로 형성된 미분체(P2,P3,P4)(제 2 미분체)를 소정의 비율로 혼합한 혼합물이다(도 2 참조). 펠릿(1A)은 소정량의 수분을 함유한다.

펠릿(1A)에는 친수성 고분자(2)의 미분체(P1), 합성수지(3)의 미분체(P2), 식물섬유(4)의 미분체(P3), 무기화합물(5)의 미분체(P4) 각각이 대략 균일하게 분산되어 있다. 이들 미분체(P1,P2,P3,P4)의 입자지름은 30~200㎛의 범위에 있다. 펠릿(1A)에서는 이들 미분체(P1,P2,P3,P4)를 실질적으로 눈으로 볼 수 없다.

펠릿(1A)은 원기둥형상을 나타내는 고형물이고, 그 길이(L1)가 0.5~10.0mm, 그 직경(L2)이 1.0~5.0mm의 범위에 있다. 펠릿(1A)은 그 부피비중이 0.2~1.0의 범위에 있고, 100~490N의 압력에서 붕괴됨과 아울러 150~190℃의 온도에서 용해된다.

친수성 고분자(2)에는 식물계 천연고분자와 합성고분자 중 적어도 어느 한쪽이 사용되고 있다. 친수성 고분자(2)는 합성수지(3)와 식물섬유(4)와 무기화합물(5)을 접착하는 바인더로서 기능한다.

식물계 천연고분자에는 녹말을 사용할 수 있다. 녹말에는 감자, 고구마, 콘스타치, 쌀 녹말, 밀 녹말, 곤약, 타피오카, 개질 녹말, 가공 녹말 중 1개이상을 사용할 수 있다. 식물계 천연고분자에는 녹말 외에 아교, 우무, 밀기울, 쌀겨, 비지, 젤라틴 중 1개이상을 사용할 수도 있다.

합성고분자에는 폴리비닐알콜, 아크릴산염, 말레인산염, 유지왁스 중 1개이상을 사용할 수 있다. 친수성 고분자(2)의 미분체(P1)는 식물계 천연고분자와 합성분자를 분쇄기로 미세 분쇄하여 만들 수 있다.

폴리올레핀계 열가소성 합성수지(3)에는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌 중 어느 한쪽, 또는 이들을 소정의 비율을 혼합한 수지가 사용되고 있다.

폴리프로필렌에는 블록 중합 폴리프로필렌, 랜덤 중합 폴리프로필렌, 호모 중합 폴리프로필렌, 메탈로센 촉매 폴리프로필렌, 변성 폴리프로필렌 중 1개이상을 사용할 수 있다.

폴리에틸렌에는 저밀도 폴리에틸렌, 리니어 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 메탈로센 촉매 폴리에틸렌, 변성 폴리에틸렌 중 1개이상을 사용할 수 있다.

합성수지(3)의 미분체(P2)로서는 합성수지(3)의 중합과정에서 생성되는 폴리머 입자를 사용할 수 있다. 또한, 합성수지(3)의 미분체(P2)는 덩어리형상의 합성수지(3)를 분쇄기로 미세 분쇄하여 만들 수도 있다.

식물섬유(4)에는 종이가 사용되고 있다. 종이에는 새 종이나 오래된 종이를 사용할 수 있다. 종이에는 이것을 제조할 때에 발생하는 파지나 손지를 사용할 수도 있다. 종이에는 염소와 형광증백제를 비함유한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 오래된 종이를 원료로 한 식물섬유(4)는 셀룰로오스 성분이 95%이상인 것이 바람직하다. 종이로 형성된 식물섬유(4)의 미분체(P3)는 종이를 분쇄기로 미세 분쇄하여 만들 수 있다.

식물섬유(4)에는 제지되기 이전의 펄프를 사용할 수도 있다. 펄프로 형성된 식물섬유(4)의 미분체(P3)는 펄프를 분쇄기로 미세 분쇄하여 만들 수 있다. 펄프로 만들어진 식물섬유(4)의 미분체(P3)는 리그닌 성분이 1%이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

펄프에는 기계적 펄프, 화학적 기계펄프, 반화학적 펄프, 화학적 펄프 중 1개이상을 사용할 수 있다. 펄프는 목재 펄프를 사용하는 것이 바람직하지만 목재 펄프에 낡은 펄프나 줄기 펄프, 인피 펄프 등 중 1개이상을 혼합할 수 있다. 펄프는 염소와 형광증백제를 비함유하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

식물섬유(4)에는 종이나 펄프 외에, 식물자체를 사용할 수도 있다. 식물로 형성된 식물섬유(4)의 미분체(P3)는 식물을 분쇄기로 미세 분쇄하여 만들 수 있다. 식물에는 파가스, 케나프(당아욱과의 식물), 갈대, 마, 삼지닥나무, 닥나무, 칸비, 대나무 중 1개이상을 사용할 수 있다.

무기화합물(5)은 산화티탄, 활석, 탄산칼슘, 점토, 황산마그네슘, 황산칼슘, 황산바륨, 고령토, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 아연화(亞鉛華), 패각 칼슘, 석탄 중 1개이상이 사용되고 있다. 무기화합물(5)의 미분체(P4)는, 무기화합물(5)이 덩어리형상인 것이면 이것을 분쇄기로 미세 분쇄하여 만들 수 있다.

도 2는 도 1의 펠릿(1A)의 제조방법을 나타내는 공정 개략도이다. 펠릿(1A)의 제조방법은 혼련기(11)를 사용하여 유동성 혼합물(6)을 제조하는 혼합물 제조공정(S1)과, 조립기(12)를 사용하여 혼합물(6)로부터 펠릿(1A)을 제조하는 펠릿 제조공정(S2)으로 형성되어 있다.

혼합물 제조공정(S1)에서는 친수성 고분자(2)와 폴리올레핀계 열가소성 합성수지(3)와 식물섬유(4)와 무기화합물(5)의 미분체(P1,P2,P3,P4)(제 1 및 제 2 미분체)가 혼련기(11)에 투입됨과 아울러 물(W)이 혼련기(11)에 주입된다. 혼련기(11)에서는 그 내부에 설치된 스크류(도시안함)의 회전에 의해서 이들 미분체(P1,P2,P3,P4)가 물(W)과 함께 혼련되고, 점성을 갖는 점토상의 유동성 혼합물(6)이 제조된다.

혼련기(11)에 주입되는 물(W)의 비율(혼합물 제조공정에서 가해지는 물의 중량비)은 혼련기(11)에 투입되는 미분체(P1,P2,P3,P4)의 전체중량(혼합물 제조공정에서 혼련되는 제 1 및 제 2 미분체의 전체중량)에 대해서 20~50%의 범위에 있다. 물(W)의 온도는 1~30℃의 범위에 있다. 물(W)에는 수도물을 사용할 수 있다. 물(W)에는 특별히 한정은 없고, 연수나 경수, 순수 중 어느 하나이어도 좋다.

혼련기(11)에 주입되는 물(W)의 비율이 20%미만에서는 친수성 고분자(2)나 합성수지(3), 식물섬유(4), 무기화합물(5)의 미분체(P1,P2,P3,P4)를 충분히 혼련할 수 없고, 유동성 혼합물(6)을 만들 수 없다. 혼련기(11)에 주입되는 물(W)의 비율이 50%를 초과하면 혼합물(6)의 점성이 현저하게 저하하고, 후기하는 펠릿 제조공정(S2)에 있어서 혼합물(6)을 가열하여 수분을 증발시킬 필요가 생긴다. 또한, 수분을 증발시키기 위해 혼합물(6)을 가열하면, 이것에 함유되는 친수성 고분자(2)의 미분체(P1)가 페이스트상으로 변질되고, 혼합물(6)의 점성이 현저하게 증가해 버린다. 혼련기(11)에 주입되는 물(W)의 온도가 30℃를 초과하면 혼련되는 친수성 고분자(2)의 종류에도 의하지만 친수성 고분자(2)의 미분체(P1)가 페이스트상으로 변질해 버리는 경우가 있다.

펠릿 제조공정(S2)에서는 혼련기(11)로부터 배출된 혼합물(6)이 배관(13)을 통해 호퍼(14)로부터 스크류 압출되어 조립기(12)의 내부에 유입된다. 조립기(12)의 내부에서는 혼합물(6)이 스크류(도시안함)의 회전에 의해서 가압되면서 조립기(12)의 후단부(12a)로부터 선단부(12b)로 향하여 이동한다.

혼합물(6)은 조립기(12)의 선단부(12b)에 설치된 펀칭 플레이트(도시안함)를 통해 조립기(12)의 외부로 배출된다. 혼합물(6)은 펀칭 플레이트에 형성된 원형의 다수의 개방구멍에 의해서 원기둥형상으로 성형됨과 아울러 소정의 길이로 절단된다. 그 후, 혼합물(6)이 자연 건조되어, 다수의 펠릿(1A)이 제조된다.

펠릿(1A)의 제조방법에서는 친수성 고분자(2)나 합성수지(3), 식물섬유(4), 무기화합물(5)의 미분체(P1,P2,P3,P4)가 물(W)과 함께 충분히 혼련되므로, 제조된 펠릿(1A)에 이들 미분체(P1,P2,P3,P4)를 대략 균일하게 분산시킬 수 있다. 미분체(P1,P2,P3,P4)는 입자지름이 30~200㎛의 범위에 있으므로 이들 미분체(P1,P2,P3,P4)의 비중이나 부피가 크게 다른 것은 아니고, 미분체(P1,P2,P3,P4) 중 어느 하나가 펠릿(1A)의 일부분에 편재되는 일은 없다.

도 3은 도 1의 펠릿(1A)으로 만들어지는 발포재(7)의 제조방법을 나타내는 공정 개략도이다. 발포재(7)는 압출기(15)를 사용하여 제조되고, 압출기(15)의 선단부(15b)에 설치된 다이(도시안함)에 의해서 판형상으로 성형되어, 소정의 형상의 성형품이 제작된다.

발포재(7)의 제조방법에서는 압출기(15)의 후단부(15a)에 설치된 호퍼(16)로부터 다수의 펠릿(1A)이 투입되고, 펠릿(1A)이 압출기(15)의 내부에 진입한다.

압출기(15)의 내부에서는 펠릿(1A)이 가열됨과 아울러 압출기(15)의 스크류(도시안함)의 회전에 의해서 펠릿(1A)이 가압되면서 혼련된다. 압출기(15)의 내부에서는 친수성 고분자(2)와 합성수지(3)가 용해되고, 펠릿(1A)이 소정 온도의 고온 유동물(流動物)(도시안함)로 된다. 유동물에는 식물섬유(4)와 무기화합물(5)의 미분체(P3,P4)가 대략 균일하게 분산되어 있다. 또한, 펠릿(1A)은 100~490N의 압력에서 붕괴되므로 스크류의 회전에 의해서 펠릿(1A)을 용이하게 파쇄할 수 있다.

압출기(15)의 내부에서 펠릿(1A)이 고온 유동물로 변하면 펠릿(1A)에 함유되는 수분이 순식간에 기화하여, 수분이 기화전의 체적의 약 1200배 이상의 체적을 갖는 증기로 변화한다. 유동물의 내부에는 수분의 기화에 의해서 다수의 기포(8)가 형성된다. 유동물은 다이로부터 압출된 순간에, 기포(8)의 팽창에 동반해서 소정의 배율로 팽창한다. 유동물은 다이로부터 압출된 후, 냉각 고화되어 판형상의 발포재(7)가 된다.

도 3에 나타내는 발포재(7)의 제조방법에서는 미분체(P1,P2,P3,P4)가 대략 균일하게 분산되는 펠릿(1A)을 사용하고 있으므로 펠릿(1A)을 가열, 혼련함으로써 형성되는 유동물에 미분체(P3,P4)를 균일하게 분산시킬 수 있고, 미분체(P3,P4) 중 어느 하나가 제조된 발포재(7)의 일부분에 편재되는 일이 없어, 발포재(7)의 강도가 부분적으로 저하되는 일은 없다.

발포재(7)에서는 친수성 고분자(2)가 기포(8)를 둘러싸는 막을 형성한다. 발포재(7)의 발포배율은 발포전의 유동물의 단위체적당 20~80배이다. 발포재(7)의 연소 칼로리는 4500~6000㎉/㎏의 범위에 있다.

압출기(15)에서는 그 내부에 진입한 펠릿(1A)을 150~190℃로 가열하고 있다. 펠릿(1A)의 가열온도가 150℃ 미만에서는 압출기(15)의 내부에 있어서 친수성 고분자(2)와 합성수지(3)의 미분체(P1,P2)가 용해되지 않아, 펠릿(1A)의 고온 유동물로 할 수 없다. 펠릿(1A)의 가열온도가 190℃를 초과하면 친수성 고분자(2)나 합성수지(3), 식물섬유(4)의 성상(性狀)이 변화하고, 특히, 식물섬유(4)가 노랗게 되거나 까맣게 되거나 함으로써 발포재(7)가 변색되어 버리는 경우가 있다.

펠릿(1A)에서는 그 전체중량에 대한 친수성 고분자(2)의 중량비가 5~69.5%, 그 전체중량에 대한 합성수지(3)의 중량비가 10~50%의 범위에 있다. 펠릿(1A)에서는 그 전체중량에 대한 식물섬유(4)의 중량비가 20~60%, 그 전체중량에 대한 무기화합물(5)의 중량비가 0.5~35%의 범위에 있다. 펠릿(1A)의 전체중량에 대한 친수성 고분자(2)의 중량비는 20~69.5%의 범위에 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 펠릿(1A)의 제조방법에서는 혼련기(11)에서 제조되는 유동성 혼합물(6)의 전체중량에 대한 친수성 고분자(2)의 중량비가 5~69.5%, 유동성 혼합물(6)의 전체중량에 대한 합성수지(3)의 중량비가 10~50%, 유동성 혼합물(6)의 전체중량에 대한 식물섬유(4)의 중량비가 20~60%, 유동성 혼합물(6)의 전체중량에 대한 무기화합물(5)의 중량비가 0.5~35%의 범위에 있다.

친수성 고분자(2)의 중량비가 5%미만에서는 친수성 고분자(2)의 접착기능을 충분히 이용할 수 없으므로 친수성 고분자(2)에 의해서 합성수지(3)와 식물섬유(4)와 무기화합물(5)을 접착할 수 없어, 소정 형상의 펠릿(1A)을 제조할 수 없다.

합성수지(3)의 중량비가 10%미만에서는 펠릿(1A)으로 제조된 발포재(7)의 강도가 현저하게 저하하여, 발포재(7)가 용이하게 파손되어 버린다. 합성수지(3)의 중량비가 50%를 초과하면 펠릿(1A)의 연소 칼로리가 증가하고, 그 결과, 펠릿(1A)으로 제조되는 발포재(7)의 연소 칼로리가 6000㎉/㎏을 초과하여 버린다.

식물섬유(4)의 중량비가 20%미만 또한 무기화합물(5)의 중량비가 0.5%미만에서는 펠릿(1A)의 연소 칼로리를 저하시킬 수 없고, 펠릿(1A)으로 제조된 발포재(7)의 연소 칼로리를 저하시킬 수 없다.

식물섬유(4)의 중량비가 60% 초과하고, 또는, 무기화합물(5)의 중량비가 35%를 초과하면, 가열하여도 유동성을 나타내지 않는 식물섬유(4)나 무기화합물(5)이 압출기(15)의 내부에 있어서의 유동물의 유동성을 방해하여, 정량의 유동물을 다이로부터 압출할 수 없어, 유동물의 압출불량이 생긴다. 또한, 펠릿(1A)으로 발포재(7)를 제조할 때에 식물섬유(4)가 다이의 일부분에 집중하고, 이것에 의해서 다이가 막히는 경우가 있으므로 발포재(7)를 장시간 연속해서 제조하는 것이 곤란하게 된다. 또한, 펠릿(1A)으로 제조되는 발포재(7)의 강도가 저하해 버린다.

펠릿(1A)은 그 전체중량에 대한 수분량이 5~30%의 범위에 있다. 펠릿(1A)의 수분량이 5%미만에서는 펠릿(1A)을 사용하여 발포재(7)를 제조할 때에 압출기(15)의 내부에 있어서의 고온 유동물의 발포가 불충분하게 되고, 펠릿(1A)으로 제조되는 발포재(7)의 발포배율이 20%이하로 되어 버린다. 펠릿(1A)의 수분량이 30%를 초과하면 펠릿(1A)이 현저하게 취약하게 되고, 이것이 100N미만의 압력에서 용이하게 붕괴되어, 그 형태를 유지할 수 없다.

펠릿(1A)의 길이가 10.0mm를 초과 또한 직경이 5.0mm를 초과하면 펠릿(1A)이 필요이상으로 크게 되고, 압출기(15)의 내부에 있어서 펠릿(1A)이 신속하게 붕괴 또한 용해되지 않아, 압출기(15)의 스크류의 맞물림 불량이나 스크류의 회전에 맥동이 생겨, 압출기(15)의 내부에 있어서 유동물이 발포과잉이나 발포불량을 일으켜 버리는 경우가 있다. 펠릿(1A)의 부피비중이 0.2미만에서는 압출기(15)의 스크류가 공회전을 일으켜, 스크류의 회전에 맥동이 생기는 경우가 있다.

친수성 고분자(2)나 합성수지(3), 식물섬유(4), 무기화합물(5)의 미분체(P1,P2,P3,P4)의 입자지름이 30㎛미만에서는, 이들을 30㎛미만의 입자지름으로 가공하기 위해 복수의 분쇄공정을 필요로 하므로 펠릿(1A)의 생산비용이 상승해 버린다. 이들 미분체(P1,P2,P3,P4)의 입자지름이 200㎛을 초과하면 펠릿(1A)의 제조시에 미분체(P1,P2,P3,P4)가 분산불량을 일으키고, 펠릿(1A)에 이들 미분체(P1,P2,P3,P4)를 균일하게 분산시킬 수 없다.

도 4는 다른 일례로서 나타내는 펠릿(1B)의 사시도이다. 이 펠릿(1B)은 도 1의 것과 마찬가지로, 압출성형의 기술을 이용하여 만들어지는 발포재(7)(성형품)의 원료를 구성한다(도 6 참조).

상기 펠릿(1B)은 친수성 고분자(2)로 형성된 미분체(P1)(제 1 미분체)와, 식물섬유(4)와 무기화합물(5)로 형성된 미분체(P3,P4)(제 2 미분체)를 소정의 비율로 혼합한 혼합물이다(도 5 참조). 펠릿(1B)은 각기둥형상을 나타내는 고형물이고, 소정량의 수분을 함유한다.

펠릿(1B)의 전체중량에 대한 수분량이나 펠릿(1B)의 부피비중은 도 1의 것과 동일하다. 펠릿(1B)은 100~490N의 압력에서 붕괴됨과 아울러 150~190℃의 온도에서 용해된다.

펠릿(1B)에는 친수성 고분자(2)의 미분체(P1), 식물섬유(4)의 미분체(P3), 무기화합물(5)의 미분체(P4) 각각이 대략 균일하게 분산되어 있다. 이들 미분체(P1,P3,P4)는 그 입자지름이 30~200㎛의 범위에 있다. 친수성 고분자(2)나 식물섬유(4), 무기화합물(5)에는 도 1의 것과 동일한 소재가 사용되고 있다.

도 5는 도 4의 펠릿(1B)의 제조방법을 나타내는 공정 개략도이다. 상기 펠릿(1B)의 제조방법은, 도 1의 것과 마찬가지로, 혼련기(11)를 사용하여 유동성 혼합물(6)을 제조하는 혼합물 제조공정(S1)과, 조립기(12)를 사용하여 혼합물(6)로 펠릿(1B)을 제조하는 펠릿 제조공정(S2)으로 형성되어 있다.

혼합물 제조공정(S1)에서는 친수성 고분자(2)와 식물섬유(4)와 무기화합물(5)의 미분체(P1,P3,P4)가 혼련기(11)에 투입됨과 아울러 물(W)이 혼련기(11)에 주입된다. 혼련기(11)의 내부에서는 스크류의 회전에 의해서 이들 미분체(P1,P3,P4)가 물(W)과 함께 혼련되고, 점성을 갖는 점토상의 유동성 혼합물(6)이 제조된다. 혼련기(11)에 주입되는 물(W)의 비율(혼합물 제조공정에서 가해지는 물의 중량비)이나 물(W)의 온도는 도 2의 것과 동일하다.

펠릿 제조공정(S2)에서는 혼합물(6)이 배관(13)을 통해 호퍼(14)로부터 스크류 압출되어 조립기(12)의 내부에 유입된다. 조립기(12)의 내부에서는 혼합물(6)이 스크류(도시안함)의 회전에 의해서 가압되면서 조립기(12)의 선단부(12b)로 향하여 이동한다. 혼합물(6)은 조립기(12)의 선단부(12b)에 설치된 펀칭 플레이트(도시안함)로부터 조립기(12)의 외부로 배출된다. 혼합물(6)은 펀칭 플레이트에 형성된 사각형의 다수의 개방구멍에 의해서 각기둥형상으로 성형됨과 아울러 소정의 길이로 절단된다. 그 후, 혼합물(6)이 자연 건조되어, 다수의 펠릿(1B)이 제조된다.

펠릿(1B)의 제조방법에서는 친수성 고분자(2)나 식물섬유(4), 무기화합물(5)의 미분체(P1,P3,P4)가 물(W)과 함께 충분히 혼련되므로, 제조된 펠릿(1B)에 이들 미분체(P1,P3,P4)를 대략 균일하게 분산시킬 수 있다. 미분체(P1,P3,P4)는 입자지름이 30~200㎛의 범위에 있으므로 이들 미분체(P1,P3,P4)의 비중이나 부피가 크게 다른 것은 아니고, 미분체(P1,P3,P4) 중 어느 하나가 펠릿(1A)의 일부분에 편재되는 일은 없다.

도 6은 도 4의 펠릿(1B)으로 만들어지는 발포재(7)의 제조방법을 나타내는 공정 개략도이다. 발포재(7)는 압출기(15)를 사용하여 제조되고, 압출기(15)에 설치된 다이(도시안함)로부터 압출함으로써 판형상으로 성형되고, 소정의 형상의 성형품이 제작된다.

압출기(15)의 호퍼(16)에는 다수의 펠릿(1B)과 함께 소정량의 폴리올레핀계 열가소성 합성수지(3)의 미분체(P2)가 투입된다. 압출기(15)의 내부에서는 펠릿(1B)과 합성수지(3)의 미분체(P2)가 가열됨과 아울러 압출기(15)의 스크류(도시안함)의 회전에 의해서 이들이 혼련되고, 친수성 고분자(2)와 합성수지(3)의 미분체(P1,P2)가 용해되어 소정 온도의 고온 유동물로 된다.

압출기(15)의 내부에서는 펠릿(1B)에 함유되는 수분이 순식간에 기화하여, 수분이 기화전의 단위체적의 약 1200배 이상의 체적을 갖는 기체로 변화함으로써 유동물의 내부에 다수의 기포(8)가 형성된다. 유동물은, 다이로부터 압출되는 순간에, 기포(8)가 팽창하는 것에 동반하여 주어진 배율로 팽창한다. 유동물은 다이로부터 압출된 후, 냉각 고화되어 판형상의 발포재(7)가 된다.

발포재(7)에서는 친수성 고분자(2)가 기포(8)를 둘러싸는 막을 형성한다. 발포재(7)의 발포배율은 발포전의 유동물의 단위체적당 20~80배이다. 발포재(7)의 연소 칼로리는 4500~6000㎉/㎏의 범위에 있다. 펠릿(1B)과 미분체(P2)에 대한 압출기(15)의 가열온도는 도 3의 것과 동일하다.

도 6에 나타내는 발포재(7)의 제조방법에서는 미분체(P1,P3,P4)가 대략 균일하게 분산되는 펠릿(1B)과 합성수지(3)의 미분체(P2)를 사용하고 있으므로, 펠릿(1A)을 가열, 혼련함으로써 형성되는 유동물에 미분체(P3,P4)를 균일하게 분산시킬 수 있고, 제조된 발포재(7)의 일부분에 미분체(P3,P4) 중 어느 하나가 편재되는 일이 없어, 발포재(7)의 강도가 부분적으로 저하되는 일은 없다.

상기 펠릿(1B)에서는 그 전체중량에 대한 친수성 고분자(2)의 중량비가 5~69.5%, 그 전체중량에 대한 식물섬유(4)의 중량비가 20~60%, 그 전체중량에 대한 무기화합물(5)의 중량비가 0.5~35%의 범위에 있다. 펠릿(1B)의 전체중량에 대한 친수성 고분자(2)의 중량비는 20~69.5%의 범위에 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 펠릿(1B)의 제조방법에서는 혼련기(11)에서 제조된 유동성 혼합물(6)의 전체중량에 대한 친수성 고분자(2)의 중량비가 5~69.5%, 유동성 혼합물(6)의 전체중량에 대한 식물섬유(4)의 중량비가 20~60%, 유동성 혼합물(6)의 전체중량에 대한 무기화합물(5)의 중량비가 0.5~35%의 범위에 있다.

친수성 고분자(2)의 중량비가 5%미만에서는 친수성 고분자(2)의 접착력이 저하하고, 친수성 고분자(2)에 의해서 식물섬유(4)와 무기화합물(5)을 접착할 수 없어, 소정 형상의 펠릿(1B)을 제조할 수 없다.

식물섬유(4)의 중량비가 20%미만 또한 무기화합물(5)의 중량비가 0.5%미만에서는 펠릿(1B)의 연소 칼로리를 저하시킬 수 없어, 그 결과, 펠릿(1B)으로부터 제조되는 발포재(7)의 연소 칼로리가 6000㎉/㎏을 초과하여 버린다.

식물섬유(4)의 중량비가 60% 초과하고, 또는, 무기화합물(5)의 중량비가 35%를 초과하면, 가열하여도 유동성을 나타내지 않는 식물섬유(4)나 무기화합물(5)이 압출기(15)의 내부에 있어서의 유동물의 유동성을 방해하여, 정량의 유동물을 다이로부터 압출할 수 없어, 유동물의 압출불량이 생긴다. 또한, 펠릿(1B)으로 발포재(7)를 제조할 때에 식물섬유(4)가 다이의 일정부분에 집중하여, 이것에 의해서 다이가 막히는 경우가 있으므로 발포재(7)를 장시간 연속해서 제조하는 것이 곤란하게 된다.

펠릿(1B)으로 발포재(7)를 제조하는 제조방법에 있어서 압출기(15)에 투입하는 합성수지(3)의 중량비는 압출기(15)에 투입하는 펠릿(1B)의 전체중량에 대해서 10~50%의 범위에 있는 것이 바람직하다.

펠릿은 친수성 고분자(2)의 미분체(P1)(제 1 미분체)와, 폴리올레핀계 열가소성 수지(3)와 식물섬유(4)와 무기화합물(5) 중에서 선택된 1개이상의 미분체(P2,P3,P4)(제 2 미분체)를 혼합한 혼합물이면 좋다. 예컨대, 펠릿이 친수성 고분자(2)의 미분체(P1)와 합성수지(3)의 미분체(P2)의 혼합물, 펠릿이 친수성 고분자(2)의 미분체(P1)와 식물섬유(4)의 미분체(P3)의 혼합물, 펠릿이 친수성 고분자(2)의 미분체(P1)와 무기화합물(5)의 미분체(P4)의 혼합물이어도 좋다. 또한, 펠릿이 친수성 고분자(2)의 미분체(P1)와 합성수지(3) 및 식물섬유(4)의 미분체(P2,P3)의 혼합물, 펠릿이 친수성 고분자(2)의 미분체(P1)와 합성수지(3) 및 무기화합물(5)의 미분체(P2,P4)의 혼합물이어도 좋다.

펠릿은 그 형상을 도시하는 원기둥형상이나 각기둥형상에 한정하는 것은 아니고, 펠릿의 제조공정에 있어서 그 형상을 바꿀 수 있다.

본 발명에 관한 펠릿은 친수성 고분자로 형성되는 미분체(제 1 미분체)와, 폴리올레핀계 열가소성 합성수지와 식물섬유와 무기화합물 중 1개이상으로 형성된 미분체(제 2 미분체)를 혼합한 혼합물이고, 이들 미분체가 펠릿에 대략 균일하게 분산되어 있다. 상기 펠릿은 이것을 형성하는 미분체의 입자지름이 30~200㎛의 범위에 있고, 이들 미분체의 비중이나 부피가 크게 다른 것은 아니고, 친수성 고분자나 합성수지, 식물섬유, 무기화합물의 미분체 중 어느 하나가 펠릿의 일부분에 편재되는 일은 없다.

상기 펠릿은 이것을 사용하여 성형품을 제조할 때에 압출기의 내부에 있어서의 미분체의 분산불량을 방지할 수 있고, 식물섬유와 무기화합물의 미분체 중 어느 하나가 성형품의 일부분에 편재되는 일이 없어, 성형품의 강도의 저하를 방지할 수 있다.

상기 펠릿은 그 전체중량에 대한 수분함유량이 5~30%의 범위에 있고, 펠릿을 압출기에 투입하면 펠릿이 용해되어 고온의 유동물로 됨과 아울러 수분이 기화하여, 유동물에 다수의 기포가 형성되므로 펠릿을 사용하여 용이하게 발포재를 제조할 수 있다. 상기 발포재 및 그 성형품은, 예컨대, 완충재, 단열재 등으로서 광범위한 분야에서 이용할 수 있다.

식물섬유와 무기화합물을 함유하는 펠릿은, 이것이 합성수지만으로 형성되어 있는 경우와 비교하여 펠릿으로 제조된 성형품의 소각시에 있어서의 연소 칼로리를 저하시킬 수 있다.

본 발명에 관한 펠릿의 제조방법에서는 펠릿을 형성하는 미분체를 균일하게 분산시킬 수 있고, 펠릿에 있어서의 미분체의 편재를 방지할 수 있다. 그러므로, 압출기를 사용하여 펠릿으로 성형품을 제조할 때에 압출기의 내부에서 유동하는 유동물에 미분체가 균일하게 분산되어, 정량의 유동물을 압출기의 다이로부터 원활하게 압출할 수 있고, 다이가 막히는 일도 없어, 압출기를 사용하여 성형품을 장시간 연속해서 만들 수 있다.

본 발명에 의해, 압출기로 성형품을 제조할 때에 압출기의 내부에 있어서의 원료의 분산불량을 방지할 수 있고, 압출기를 사용하여 성형품을 장시간 연속해서 만들 수 있는 펠릿 및 그 제조방법 및 그 성형품을 제공할 수 있다.

도 1은 일례로서 나타내는 펠릿의 사시도이다.

도 2는 도 1의 펠릿의 제조방법의 일례를 나타내는 공정 개략도이다.

도 3은 도 1의 펠릿으로부터 만들어지는 발포재의 제조방법을 나타내는 공정 개략도이다.

도 4는 다른 일례로서 나타내는 펠릿의 사시도이다.

도 5는 도 4의 펠릿의 제조방법의 일례를 나타내는 공정 개략도이다.

도 6은 도 4의 펠릿으로부터 만들어지는 발포재의 제조방법을 나타내는 공정 개략도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1A … 펠릿 1B … 펠릿

2 … 친수성 고분자 3 … 폴리올레핀계 합성수지

4 … 식물섬유 5 … 무기화합물

6 … 유동성 혼합물 7 … 발포재(성형품)

11 … 혼련기 12 … 조립기(granulator)

15 … 압출기 L1 … 길이

L2 … 직경

P1 … 친수성 고분자의 미분체(제 1 미분체)

P2 … 폴리올레핀계 합성수지의 미분체(제 2 미분체)

P3 … 식물섬유의 미분체(제 2 미분체)

P4 … 무기화합물의 미분체(제 2 미분체)

S1 … 혼합물 제조공정 S2 … 펠릿제조공정

W … 물

Claims

성형가공에 의해서 만들어지는 성형품의 원료를 구성하는 펠릿으로서,

친수성 고분자로 형성된 제 1 미분체와, 폴리올레핀계 열가소성 합성수지와 식물섬유와 무기화합물 중 1개이상으로 형성된 제 2 미분체의 혼합물로 이루어지고, 소정량의 수분을 함유하고,

상기 제 1 및 제 2 미분체의 입자지름이 30~200㎛의 범위, 상기 펠릿의 수분함유량이 상기 펠릿의 전체중량에 대해서 5~30%의 범위에 있고, 상기 제 1 및 제 2 미분체가 상기 펠릿에 대략 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 펠릿.
제1항에 있어서, 상기 펠릿의 전체중량에 대한 상기 친수성 고분자의 중량비가 5~69.5%, 상기 펠릿의 전체중량에 대한 상기 합성수지의 중량비가 10~50%, 상기 펠릿의 전체중량에 대한 상기 식물섬유의 중량비가 20~60%, 상기 펠릿의 전체중량에 대한 상기 무기화합물의 중량비가 0.5~35%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 펠릿.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펠릿은 100~490N의 압력에서 붕괴됨과 아울러 150~190℃의 온도에서 용해되는 것을 특징으로 하는 펠릿.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펠릿의 부피비중은 0.2~1.0의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 펠릿.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펠릿은 대략 원기둥형상을 나타내고, 상기 펠릿의 길이는 0.5~10.0mm의 범위, 상기 펠릿의 직경은 1.0~5.0mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 펠릿.
성형가공에 의해서 만들어지는 성형품의 원료를 구성하는 펠릿의 제조방법으로서,

친수성 고분자로 형성된 제 1 미분체와, 폴리올레핀계 열가소성 합성수지와 식물섬유와 무기화합물 중 1개이상으로 형성된 제 2 미분체에 물을 가하고, 상기 제 1 및 제 2 미분체를 상기 물과 함께 혼련하여 유동성 혼합물을 제조하는 혼합물 제조공정과, 상기 유동성 혼합물을 습식 조립한 후, 건조시켜 상기 펠릿을 제조하는 펠릿제조공정으로 구성되고,

상기 제 1 및 제 2 미분체의 입자지름이 30~200㎛의 범위, 상기 혼합물 제조공정에서 가해지는 상기 물의 비율이, 상기 혼합물 제조공정에서 혼련되는 상기 제 1 및 제 2 미분체의 전체중량에 대해서 20~50%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 펠릿의 제조방법.
제6항에 기재된 방법에 의해 제작된 펠릿을 사용하고, 그 펠릿을 발포시켜, 소정의 형상으로 성형가공한 것을 특징으로 하는 성형품.
제7항에 있어서, 상기 펠릿을 압출기로 발포시켜 소정의 형상으로 성형가공한 것을 특징으로 하는 성형품.