KR20090066692A - Production methods of pla reproduction chips using inferior pla sheets - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 불량 PLA시트를 이용하여서 사용가능한 PLA재생원료인 PLA재생칩을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a PLA regeneration chip which is a PLA regeneration material that can be used using a bad PLA sheet.
PLA는 폴리유산(폴리젖산, 폴리락틱애시드, Poly Lactic Acid)을 일컫는 것으로, 이는 유산(Lactic Acid)이라고 하는 생체내 등에 존재하는 저분자량 화합물(monomer)의 중합체(polymer)이고 천연에는 존재하지 않는 생분해성 플라스틱(Biodegadable Plastics)의 일종이다.PLA refers to polylactic acid (polylactic acid, polylactic acid, Poly Lactic Acid), which is a polymer of low-molecular weight compounds in vivo called Lactic Acid, which does not exist in nature. It is a kind of biodegadable plastics.
통상적으로, PLA는 분해 제거되지 않는 석유계 플라스틱을 대체하여 친환경적인 플라스틱 성형물품용 원료로 사용되고 있다.In general, PLA is used as a raw material for environmentally friendly plastic molded article replacing the petroleum-based plastic that is not decomposed.
특히, PLA는 생분해성을 갖는 열가소성 플라스틱 중에서도 강도와 강성 등의 기계적 성질, 광택과 투명성 등의 물리적 성질, 내수성과 내유성 등의 화학적 성질, 안전성과 위생성 등의 생물학적 성질이 모두 뛰어난 것으로 알려져 있다.In particular, PLA is known to be excellent in biodegradable thermoplastics such as mechanical properties such as strength and rigidity, physical properties such as gloss and transparency, chemical properties such as water resistance and oil resistance, and biological properties such as safety and hygiene.
반면에, PLA는 지방족 폴리에스테르 중에서 비교적 높은 융점과 유리전이점을 갖는데도 불구하고 PLA 원료의 1차 성형품인 PLA시트(필름)로서 최종 생산한 성형물품의 내열성과 내구성이 그다지 높지 못한 단점을 있다. 이에, 현재의 PLA성형품의 사용수명이 짧을 수밖에 없었는 바, 이들을 폐기물로 계속하여 많이 내보낸다면 환경에 부하를 주고 자원낭비 및 경제적으로도 부담을 가져오게 되는 것이다.On the other hand, although PLA has relatively high melting point and glass transition point among aliphatic polyesters, PLA has a disadvantage of not having high heat resistance and durability of the final molded article as PLA sheet (film). . As a result, the life span of the current PLA molded products is inevitably short, and if they continue to be exported as wastes, they will put a burden on the environment and bring a burden on resources and economics.
결국, 지금까지의 PLA는 원료 자체가 매우 고가인데다 그 사용수명이 매우 짧은 단점을 가짐으로써, 이러한 문제점들을 극복 또는 개선하여서 PLA를 경제면과 환경부하면 등 다각적인 면에서 모두 효율적인 원료 신소재로 사용할 수 있도록 하는 방안들에 대한 개발이 필요한 실정에 있다.As a result, PLA has been very expensive in terms of raw materials and has a short lifespan. Therefore, PLA can be used as a new raw material that is efficient in various aspects such as economic and environmental burdens by overcoming or improving these problems. There is a need for the development of the methods.
본 발명의 목적은, PLA시트 제조 시에 발생하는 불량품을 폐기처리하지 않고 PLA 원료 구입비용보다 적은 비용을 들여서 사용가능한 PLA재생칩으로 재가공할 수 있도록 한 불량 PLA시트를 이용한 PLA재생칩 제조방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a PLA regeneration chip manufacturing method using a defective PLA sheet that can be reprocessed into a usable PLA regeneration chip at a cost less than the purchase cost of PLA raw materials without discarding the defective product generated during PLA sheet manufacturing. In providing.
본 발명은, 95%이상 PLA가 함유된 PLA 조성물을 소재로 PLA시트 제조 시에 발생한 불량 PLA시트들을 수거하여 잘게 분쇄하고, 170℃ 내지 230℃로 가열하여 액화한 후 2㎜ 내지 8㎜ 두께의 PLA가닥들로 압출한 직후에 냉각하고, 상기 냉각된 PLA가닥들을 칩형태로 얇게 절단하여서 PLA재생칩을 제조함을 특징으로 한다.The present invention, the PLA composition containing more than 95% PLA by collecting the poor PLA sheets generated during the production of PLA sheet finely pulverized, and liquefied by heating to 170 ℃ to 230 ℃ 2mm to 8mm thick Cooling immediately after extrusion into PLA strands, and cutting the cooled PLA strands in a chip form, characterized in that to produce a PLA regeneration chip.
본 발명은, 고가의 PLA 원료로 성형 제조된 PLA시트 불량품들을 다시 사용가능한 PLA 원료로 재가공하여서 생산한 저가의 PLA재생원료를 적절히 공급할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.The present invention has the effect of properly supplying a low-cost PLA recycled raw material produced by reprocessing the defective PLA sheet molded and manufactured from expensive PLA raw material into usable PLA raw material.
본 발명은 PLA(Poly Lactic Acid)를 소재(素材)로 하여 PLA시트를 성형 제조하는 과정에서 발생되는 PLA시트 불량품들을 다시 칩(chip) 형태의 PLA 원료로 가 공하여서 재사용하도록 하는 방법에 그 요지가 있다.The present invention relates to a method for reusing the PLA sheet defects generated in the process of molding the PLA sheet by using PLA (Poly Lactic Acid) as a raw material in the form of chip (PLA) and reused. There is.
이를 위하여, 먼저, 불량 PLA시트를 수거하여서 준비한다.To this end, first, a defective PLA sheet is collected and prepared.
본 발명의 재료로 사용하는 불량 PLA시트는, PLA가 95% 이상 함유된 PLA조성물을 용융 압출하여 성형 제조한 투명 또는 반투명 상태의 PLA시트(또는 PLA필름) 불량품들이며, 이물질이 거의 없어 깨끗한 상태인 것을 사용한다.The defective PLA sheet used as a material of the present invention is a transparent or semi-transparent PLA sheet (or PLA film) defective products manufactured by melt-extrusion of PLA composition containing 95% or more of PLA, and is clean with almost no foreign matter. Use it.
지금부터, 다량의 불량 PLA시트를 사용하여서 PLA재생칩을 제조하는 전 과정을 5단계로 분류하여서 순서대로 설명한다.From now on, the whole process of manufacturing PLA regeneration chip using a large amount of defective PLA sheet will be described in order by classifying into five steps.
본 발명의 각 제조과정에서 사용하는 각 장치들은 합성수지 제품의 제조 시 내지 재가공 시에 사용하는 통상의 장치와 기능적으로 유사한 것을 사용한다.Each apparatus used in each manufacturing process of the present invention uses a functionally similar to the conventional apparatus used in the production or reprocessing of the synthetic resin product.
본 발명의 제 1단계로는, 불량 PLA시트를 감용기(분쇄기)에서 분쇄 및 압축하는 과정이다.In the first step of the present invention, the bad PLA sheet is a process of grinding and compacting in a container (crusher).
이때, PLA시트는 감용기 내부의 칼날들에 의해 찢기듯이 잘게 잘리게 된다. PLA시트의 분쇄 크기는 0.5㎠ 내지 10㎠ 범위 정도가 되도록 하며, 바람직하게는 2㎠ 내지 5㎠로 분쇄하여서 PLA시트의 분쇄 및 이송과 용융 효율을 동시에 높이도록 한다.At this time, the PLA sheet is cut finely as if torn by the blades inside the container. The crushing size of the PLA sheet is to be in the range of 0.5 cm 2 to 10 cm 2, preferably pulverizing to 2 cm 2 to 5 cm 2 to simultaneously increase the crushing and conveying and melting efficiency of the PLA sheet.
제 2단계로는, 잘게 분쇄 및 압축된 PLA시트를 용융기로 이송하여 액화하는 과정이다. 가열온도는 PLA의 융점 정도인 170℃ 내지 230℃로 함으로써 이 온도로 가열한 분쇄 PLA시트는 유동성의 액체 상태로 변화하게 된다.In the second step, the finely pulverized and compressed PLA sheet is transferred to a melter and liquefied. The heating temperature is 170 ° C. to 230 ° C., which is the melting point of PLA, so that the pulverized PLA sheet heated to this temperature is changed into a fluid liquid state.
연속하여서, 본 발명의 제 3단계로는, 고온의 PLA시트 용융액을 스크루컨베이어를 통해 압출헤드로 이송한 후에 다수의 얇은 가닥으로 압출하는 과정이다.In succession, the third step of the present invention is a process in which a hot PLA sheet melt is transferred to an extrusion head through a screw conveyor and then extruded into a plurality of thin strands.
이때, PLA가닥들의 압출 두께(또는 압출헤드의 압출공 최장너비)는 2㎜ 내지 8㎜가 적합하나, 압출 시의 각 가닥들이 길게 끊이지 않고 균일한 두께로 압출되는 범위 내에서 조절가능하다.At this time, the extrusion thickness of the PLA strands (or the longest width of the extrusion hole of the extrusion head) is suitable 2mm to 8mm, but it is adjustable within the range that each strand during extrusion is extruded to a uniform thickness without long break.
특히, 제 3단계에서는 액화한 PLA시트 용융액을 다수 PLA가닥들로 압출 시에는 압출되는 각각의 PLA가닥이 냉각수조로 유입되면서 서로 간섭받지 않고 배출되도록 하는 것이 매우 중요하다. 이는, 액상의 PLA가닥들이 서로 닿으면 붙어버리고 또 짧게 뚝뚝 끊어지는 등의 문제가 발생하여 제대로 PLA재생칩을 생산할 수 없게 되기 때문이다.In particular, in the third step, when the liquefied PLA sheet melt is extruded into a plurality of PLA strands, it is very important that each of the PLA strands being extruded enters the cooling water tank and is discharged without interference. This is because liquid PLA strands stick together when they touch each other, and shortly break off, causing problems such as the inability to produce PLA chips.
따라서, PLA시트 용융액의 압출 가닥들이 서로 간섭받지 않도록 하기 위하여는, 다수의 압출공이 형성된 압출헤드의 정면이 냉각수조의 수면과 직교하도록 구성하거나, 압출헤드는 냉각수조와 평행하게 구성하되 압출헤드의 각 압출공들을 상하 지그재그로 뚫어 형성하는 등의 방법을 사용할 수 있다. 또한, 압출 강도를 적절히 조절하여서 각 압출 가닥들이 거의 직선으로 배출된 채 곡선으로 굽어지지 않고 그대로 냉각수조까지 도달하도록 구성하는 것이다.Therefore, in order to prevent the extrusion strands of the PLA sheet melt from interfering with each other, the front face of the extrusion head in which the plurality of extrusion holes are formed is orthogonal to the surface of the cooling water tank, or the extrusion head is configured to be parallel to the cooling water tank, but the extrusion of each extrusion head is performed. The ball may be formed by zigzag up and down balls. In addition, the extrusion strength is appropriately adjusted so that each of the extruded strands is almost straightly discharged and is not bent in a curve to reach the cooling water tank.
다음 제 4단계로는, 상기 제 3단계에서 언급한 바와 같이 압출된 PLA가닥들을 냉각시켜서 PLA가닥들의 형상을 고정 및 안정화하는 과정이다. 냉각수조의 온도는 70℃이하를 유지시켜 주어야 냉각효율이 지속되는 바, 이를 위하여 고온의 PLA가닥들과 열교환하여 뜨거워진 수조 내 물을 냉수와 반복 교환하여서 상기 냉각 온도가 계속 유지되도록 한다.The fourth step is to fix and stabilize the shape of the PLA strands by cooling the extruded PLA strands as mentioned in the third stage. The temperature of the cooling water tank must be maintained at 70 ° C. or lower to maintain the cooling efficiency. For this purpose, the cooling temperature is continuously maintained by repeatedly exchanging water in the water tank heated by heat exchange with high temperature PLA strands with cold water.
마지막으로 제 5단계로는, 가늘고 긴 PLA 가닥들을 절단기로 보내어서 칩형 태로 얇게 절단함으로써 사용가능한 PLA재생칩 제조를 완료하는 과정이다. PLA재생칩의 절단두께는 2㎜ 내지 8㎜가 적당하다.Lastly, the fifth step is to send the elongated PLA strands to the cutter and cut the chips into thin chips to complete the use of PLA reclaimed chips. The cutting thickness of PLA regeneration chip is suitable for 2 mm to 8 mm.
상기한 5단계를 수순하여서 완성한 본 발명의 PLA재생칩은 본래의 PLA원료와 그 물성이 크게 차이 나지는 않는 바, 산업용 포장재용의 시트나 필름 및 쓰레기봉투용 시트 등으로 적절히 사용할 수 있다.PLA regeneration chip of the present invention completed by the above five steps are not significantly different from the original PLA raw material properties, it can be suitably used as a sheet for the industrial packaging material, a film and a bag for garbage bags and the like.
지금까지 본 발명의 설명에서는, 불량 PLA시트를 이용하여 PLA재생칩을 제조하는 것에 대해서 구체적인 실시 예로 설명하였으나, 본 발명은 PLA시트(또는 PLA필름)뿐 아니라 각종 PLA성형품의 불량품 및 사용하지 않아 깨끗한 재고품을 수거하여서 재생원료로 가공하는 방법으로도 다양하게 변경할 수 있는 것이다.Until now, in the description of the present invention, a specific embodiment for producing a PLA regeneration chip using a defective PLA sheet was described, but the present invention is not a PLA sheet (or PLA film), as well as various defects of PLA molded products and clean The inventory can be collected and processed into recycled materials.
따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the equivalent of claims and claims.
본 발명은 거의 순수한 PLA 원료로 제조된 시트 불량품 등을 사용하여서 PLA원료 구입비용보다 값싸게 칩형태의 PLA재생원료로 재가공함으로써 값비싼 PLA 원료를 경제적으로 수급하는 데에 널리 이용될 수 있는 것이다.The present invention can be widely used to economically supply expensive PLA raw materials by re-processing them into chip-type PLA recycled raw materials cheaper than the purchase cost of PLA raw materials using sheet defects made of almost pure PLA raw materials.
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