KR20130024367A - Continuous extruding process with oil-injecting method for wood-polymer composites - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 목분과 고분자수지의 복합체(wood-polymer composites, 이하 WPC로 명기함)의 연속적인 압출 생산 공정에서 고분자의 표면에 윤활 작용을 하는 유무기 물질, 즉 오일을 주입하여 다이에 부하되는 압력을 현저히 낮춤으로써 생산 공정의 원활화와 압출 생산 속도를 증가시키는 방법에 관한 것이다. 이때에 WPC의 용융체와 다이 내부의 금속면 사이에 오일이 코팅되면서 압력저하가 연속적으로 가능하도록 한 연속압출방법에 관한 것이다. The present invention is a pressure that is injected into the die by injecting an organic-inorganic material, that is oil, lubricating the surface of the polymer in the continuous extrusion production process of wood-polymer composites (hereinafter referred to as WPC) Significantly lowering the production process and increasing the extrusion production rate. In this case, the present invention relates to a continuous extrusion method in which oil is continuously coated while oil is coated between the melt of the WPC and the metal surface inside the die.
고분자와 목분을 혼합하여 용융압출을 하는 경우 압출 작업 시 다이내의 압력이 매우 높아져서 압출속도를 저하시킨다. 따라서 낮은 생산속도가 생산성 저하를 가져오고 제품 가격을 정하는 큰 요소로 작용하고 있다. In the case of melt extrusion by mixing polymer and wood powder, the pressure in the die becomes very high during the extrusion operation, thereby reducing the extrusion speed. Thus, low production speeds lead to lower productivity and are a big factor in determining product prices.
본 출원인은 우리나라 등록특허 제10-1016386호 “인조 목재 복합재 및 이의 제조방법” 건에 대해 출원하여 등록된 바 있으며, 상기 선행발명에는 인조목재 복합재를 제조하는 방법에 대해서 기재되어 있으나, 연속적으로 용융압출하기 위해서는 압출기의 압출 부하를 낮춰야 하였으며, 따라서 연속적으로 용융압출하는 방법에 대한 연구를 한 결과 본 발명에 이르게 되었다.The present applicant has been filed and registered for the Korean Patent No. 10-1016386 "artificial wood composite material and its manufacturing method", the prior invention describes a method for manufacturing artificial wood composite material, but continuously melting In order to extrude, the extrusion load of the extruder had to be lowered. Thus, the study on the method of continuous melt extrusion led to the present invention.
본 발명은 고분자복합체 용융물과 다이 내부의 금속면 사이에 오일이 코팅되어 압출압력을 낮춰 압출속도를 향상시키고 고분자복합체 용융물이 쉽게 압출되도록 하는 고분자복합체 용융물의 새로운 연속 압출방법을 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a new continuous extrusion method of a polymer composite melt in which oil is coated between the polymer composite melt and the metal surface inside the die to lower the extrusion pressure to improve the extrusion speed and to easily extrude the polymer composite melt.
본 발명은 점도가 매우 높은 고분자복합체 용융물의 압출이 가능하도록 하며, 저압 압출이 가능하도록 하기 위한 것으로, 코팅 역할을 하는 오일을 다이에 주입하여 압출물의 표면이 코팅되도록 함으로써, 압출압력을 낮춰 고분자복합체 용융물이 쉽게 압출되도록 하는 새로운 연속 압출방법을 제공하고자 한다. The present invention is to enable the extrusion of the polymer composite melt having a very high viscosity, and to enable low-pressure extrusion, by injecting an oil acting as a coating to the die to coat the surface of the extrudate, by reducing the extrusion pressure of the polymer composite It is intended to provide a new continuous extrusion method that allows the melt to be easily extruded.
또한 오일의 온도를 적절히 조절하여 냉각과정의 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 연속 압출방법을 제공하고자 한다.In addition, it is to provide a continuous extrusion method that can improve the productivity by shortening the time of the cooling process by appropriately adjusting the temperature of the oil.
본 발명은 다이에 주입되는 오일이 다이에서 고분자복합체 용융물을 코팅하여 압출압력을 감소시켜 압출속도를 향상시킬 뿐만 아니라 오일의 온도를 적절히 조절하여 냉각속도를 높여 냉각과정의 시간을 단축시킴으로써 생산성을 증대할 수 있는 방법에 그 특징이 있다. The present invention not only improves the extrusion speed by reducing the extrusion pressure by coating the polymer composite melt on the die, but also increases the productivity by shortening the cooling time by appropriately adjusting the temperature of the oil to increase productivity. There are features that can be done.
보다 구체적으로 본 발명은 고분자 수지의 연속 압출방법에 있어서,More specifically, in the continuous extrusion method of the polymer resin,
a) 목분과 고분자수지의 복합체를 압출기에 투입하는 단계;a) injecting a composite of wood flour and polymer resin into an extruder;
b) 상기 혼합물을 용융하며 고분자복합체 용융물을 다이로 이송하는 단계;b) melting the mixture and transferring the polymer composite melt to a die;
c) 상기 다이의 내부로 고분자복합체 용융물의 표면에 윤활 작용을 하는 오일 코팅제를 주입하여 상기 고분자복합체 용융물의 표면을 코팅하면서 다이로부터 압출하여 성형체를 제조하는 단계;c) injecting an oil coating agent lubricating the surface of the polymer composite melt into the die to form a molded body by extruding from the die while coating the surface of the polymer composite melt;
를 포함하는 목분과 고분자수지의 복합체의 연속 압출방법에 관한 것이다.
It relates to a continuous extrusion method of a composite of wood flour and polymer resin comprising a.
이하 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
본 발명에서 상기 목분과 고분자수지의 복합체(wood-polymer composites, WPC)는 상기 목분이 고분자수지 내에 분산된 형태의 조성물을 의미하며, 1차적으로 펠렛 형태이며 추후 제품의 형태로 가공 성형된다.In the present invention, the wood-polymer composites (WPC) refers to a composition in which the wood powder is dispersed in the polymer resin, and is primarily formed in a pellet form and subsequently processed into a product form.
본 발명에서 상기 고분자는 종류가 서로 다른 1종 이상의 고분자 블렌드 또는 고분자 수지와 첨가제의 혼합물을 사용할 수 있다. 압출 공정과 그 이외의 연속 공정에 사용되는 모든 고분자가 사용될 수 있다.In the present invention, the polymer may be a mixture of one or more polymer blends or polymer resins and additives different in kind. All polymers used in the extrusion process and in other continuous processes can be used.
구체적으로 상기 고분자 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리스타이렌, 폴리비닐 아세테이트공중합체 및 이들의 공중합체 또는 블렌드물을 사용할 수 있다.Specifically, the polymer resin may be polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl acetate copolymer and copolymers or blends thereof.
본 발명에서 목분은 칩, 셰이빙 및 톱밥과 같은 재활용 물질을 미세한 가루의 형태로 파쇄시켜 만들어진 것을 의미한다. 상기 목분의 파티클 크기는 30 ~ 120메쉬의 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 함수율이 4%미만, 구체적으로 1 ~ 4%인 것을 사용한다. 만약에 함수율이 4% 를 초과하면, 기계적물성과 생산성에 치명적인 저하를 초래하는 원인이 된다.In the present invention, the wood flour means that the recycled materials such as chips, shaving and sawdust made by crushing in the form of fine powder. The particle size of the wood powder is preferably used in the range of 30 to 120 mesh, the water content is less than 4%, specifically 1 to 4% is used. If the moisture content exceeds 4%, it causes a fatal decrease in mechanical properties and productivity.
본 발명에서 상기 오일 코팅제는 점도가 500 PaS(=약 505mm2/s) 이하인 유기물 또는 무기물을 오일코팅제로 사용하는 것이 바람직하다. 오일 코팅제의 점도가 500 PaS를 초과하는 경우는 특이한 경우에 고분자복합체 용융물의 용융점도보다 높아 오일 코팅제가 고분자 유체와 다이표면 사이를 흐르지 못하고 유체의 중심부로 이동하려는 경향이 있기 때문이다. 보다 구체적으로는 오일 코팅제의 점도는 100 PaS 이하인 범위가 바람직하다.In the present invention, the oil coating agent preferably uses an organic or inorganic material having a viscosity of 500 PaS (= about 50 5 mm 2 / s) or less as an oil coating agent. If the viscosity of the oil coating agent exceeds 500 PaS, the oil coating agent tends to move to the center of the fluid rather than flowing between the polymer fluid and the die surface due to the unusually higher melt viscosity of the polymer composite melt. More specifically, the viscosity of the oil coating agent is preferably in the range of 100 PaS or less.
상기 오일 코팅제는 구체적으로 예를 들면, 물, 실리콘오일, 에틸렌글리콜, 카놀라유, 올리고머 또는 합성오일 등을 사용할 수 있다. 또한 증점제를 혼합하여 점도를 조절할 수 있다.Specifically, the oil coating agent may be water, silicone oil, ethylene glycol, canola oil, oligomer or synthetic oil. The viscosity can also be adjusted by mixing thickeners.
본 발명에서의 구체적인 일예로써, 상기 고분자 수지로는 폴리올레핀을 사용할 수 있으며, 용융온도(Tm)는 130 ~ 170℃, MI는 0.1 ~ 50, 비중이 0.8 ~ 1.0인 폴리프로필렌 수지나 폴리에틸렌 수지 또는 그 유도체 및 그의 혼합물을 사용하는 것이 압출가공성이 우수하고 오일 코팅제를 주입하기에 바람직하다. 그 유도체로는 염소화 폴리에틸렌 또는 염소화 프로필렌이 사용될 수 있다.As a specific example in the present invention, a polyolefin may be used as the polymer resin, the melting temperature (T m ) is 130 ~ 170 ℃, MI is 0.1 ~ 50, specific gravity of 0.8 ~ 1.0 polypropylene resin or polyethylene resin or The use of the derivatives and mixtures thereof is excellent in extrudability and preferred for injecting oil coatings. As the derivative thereof, chlorinated polyethylene or chlorinated propylene may be used.
본 발명은 필요에 따라 상기 a)단계에서 첨가제를 더 추가할 수 있다. 상기 첨가제는 통상적으로 용융압출 공정에서 첨가되거나, 고분자 수지의 물성을 향상시키기 위하여 사용되는 첨가제를 의미하는 것으로 그 종류는 한정되지 않으나, 구체적으로 예를 들면, 발포제, 산화아연, 스테아릭산 및 탈크에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.The present invention may further add an additive in step a) as necessary. The additive is usually added in the melt extrusion process or mean an additive used to improve the physical properties of the polymer resin, but the type is not limited, specifically, for example, in the blowing agent, zinc oxide, stearic acid and talc Any one or a mixture of two or more selected may be used.
본 발명에서 상기 수지조성물을 압출기에서 연속작업 시 용융 혼련되며, 이 과정에서 첨가제와 폴리프로필렌계수지가 균일하게 혼합이 되며, 이때 압출기에서 스크류 회전 속도는 10 ~ 50 rpm, 압출량은 0.1 ~ 1.2 Kg/h인 것이 바람직하다.In the present invention, the resin composition is melt-kneaded during continuous operation in an extruder, and in the process, additives and polypropylene resins are uniformly mixed, and in this case, the screw rotation speed is 10 to 50 rpm and the extrusion amount is 0.1 to 1.2 Kg. / h is preferred.
본 발명은 상기 압출물인 고분자복합체 용융물 보다 점도가 낮고 고분자복합체 용융물에 용해되지 않는 용매(poor solvent)인 오일을 코팅하여 종래의 목분과 고분자수지의 복합체의 압출압력보다 낮은 압력에서 다이를 통하여 높은 생산성으로 압출 제조하는데 특징이 있다. The present invention provides a high productivity through the die at a pressure lower than the extrusion pressure of the conventional wood powder and polymer resin coating by coating an oil which is a lower solvent than the polymer composite melt of the extrudate and does not dissolve in the polymer composite melt It is characterized by extrusion production.
본 발명에서 상기 다이의 온도범위는 결정성고분자인 경우 하기 식 1을 만족하고, 무결정성 고분자인 경우 하기 식 2를 만족하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the temperature range of the die satisfies Equation 1 below for crystalline polymers and Equation 2 below for non-crystalline polymers.
[식 1][Formula 1]
Tm+10℃ ≤ PT ≤ Tm+300℃ T m + 10 ° C ≤ P T ≤ T m + 300 ° C
[식 2][Formula 2]
Tg℃+50 ≤ PT ≤ Tg+350℃ 이다.T g ° C +50? P T ? T g +350 ° C.
(상기 식 1 및 식 2에서 PT는 다이에서 고분자복합체 용융물의 온도이며, Tm은 결정성 고분자 수지의 용융온도를 의미하고, Tg는 무결정성 고분자 수지의 유리전이온도를 의미한다.)(In Formula 1 and Formula 2, P T is the temperature of the polymer composite melt in the die, T m is the melting temperature of the crystalline polymer resin, T g is the glass transition temperature of the amorphous polymer resin.)
상기 결정성 고분자 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 아세테이트공중합체 및 이들의 공중합체 또는 블렌드물에서 선택되고, 무결정성 고분자 수지는 폴리염화비닐, 폴리스타이렌, 및 이들의 공중합체 또는 블렌드물에서 선택된다.The crystalline polymer resin is selected from polyethylene, polypropylene, polyvinyl acetate copolymers and copolymers or blends thereof, and the amorphous polymer resin is selected from polyvinyl chloride, polystyrene, and copolymers or blends thereof. .
보다 구체적으로 상기 다이에서의 고분자복합체 용융물의 점도가 매우 높으므로 압력이 상승되어 생산성향상을 저해하므로 오일의 주입 및 코팅에 의해 고분자복합체 용융물의 연속 압출 작업을 보다 쉽게 하여 생산 속도를 향상시킬 수 있게 된다. 온도조건은 결정성 고분자의 경우는 용융온도 Tm, 무정형 고분자의 경우는 유리전이온도 Tg 보다 50 ~ 150 ℃ 높은 온도이다. 따라서 본 발명은 고분자 수지의 용융 수지의 높은 점도가 예상되는 온도 Tm으로부터 Tm+300℃까지의 범위에서도 연속압출이 가능하다.More specifically, since the viscosity of the polymer composite melt in the die is very high, the pressure is increased to inhibit productivity, so that the continuous extrusion of the polymer composite melt by oil injection and coating can be more easily performed to improve the production speed. do. The temperature is 50 to 150 ℃ higher than the melting temperature T m for crystalline polymers and T g for amorphous polymers. Therefore, the present invention is capable of continuous extrusion even in a range from a temperature T m at which the high viscosity of the molten resin of the polymer resin is expected to T m + 300 ° C.
본 발명은 기존의 일반적인 WPC 압출 공정에서 다이에서의 압력은 일반적으로 약 100 bar ~ 3,000 bar로 측정되는데 오일을 주입하므로 이를 약 50 bar 이하로 낮출 수 있다. 기존의 WPC 연속 압출 공정에서 고압의 조건에서 작업되던 것을 낮은 압력인 약 50 bar 이하의 압력에서도 연속 압출 공정 작업이 가능하게 하였다는 것에 의미가 있다. 기존의 방식으로는 압출기내의 WPC 용융체 내부의 압력을 높은 압력 이상으로 유지해야 하므로 복합체의 제조 생산 속도에 한계가 있을 수밖에 없다. In the present invention, the pressure in the die is generally measured at about 100 bar to 3,000 bar in a conventional general WPC extrusion process, so that the oil can be injected and lowered to about 50 bar or less. This means that the work under the high pressure of the existing WPC continuous extrusion process enables the continuous extrusion process even at a pressure of about 50 bar or less at a low pressure. In the conventional method, since the pressure inside the melt of the WPC in the extruder must be maintained at a high pressure or higher, there is no limit to the manufacturing production rate of the composite.
본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구한 결과, 저 점도의 오일 코팅물을 다이에 주입하여 줌으로써 고분자 복합체의 용융 수지의 점도가 매우 높거나 고압에서 압출해야하나 고분자복합체 용융물의 압출 표면에 오일이 코팅되는 새로운 방법을 통하여 압출함으로써 이러한 문제점을 해소하고, 저압에서 고점도 복합체의 성형체를 높은 생산성으로 압출 제조할 수 있음을 발견하게 되어 본 발명을 완성하였다. The present inventors have studied to solve the above problems, and as a result of injecting a low viscosity oil coating into the die, the viscosity of the molten resin of the polymer composite should be extruded at a very high pressure or high pressure, This problem is solved by extruding through a new method in which oil is coated, and the present invention has been found to be capable of extruding and manufacturing a molded article of a high viscosity composite at low pressure with high productivity.
본 발명에서 상기 오일 코팅제는 압출 가공 시 고분자복합체 용융물에 비하여 점도가 적은 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 압출 작업 시 폴리프로필렌의 경우 100 s-1 전단속도에서 점도가 약 300 Pa·s 이므로, 그 이하가 되는 오일이라면 제한되지 않는다. 보다 바람직하게는 100 PaS(=약 1.0X106mm2/s) 이하의 점도인 오일을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 보다 바람직하게는 물을 포함하여 poor solvent 이면 주입하는 오일로써 제한되지 않는다. 상기 오일로는 실리콘오일, 에틸렌글리콜, 카놀라유 등 각종 올리고머 또는 합성오일 등을 사용할 수 있으며, 물을 사용하는 경우 세척하는 후처리가 필요 없으므로 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the oil coating agent uses a material having a lower viscosity than that of the polymer composite melt in the extrusion process, and in the case of the polypropylene extrusion process, the viscosity is about 300 Pa · s at 100 s −1 shear rate. It will not restrict | limit if it is an oil which becomes the following. More preferably, oils having a viscosity of 100 PaS (= about 1.0X10 6 mm 2 / s) or less are used. In addition, more preferably, if the poor solvent including water is not limited to the oil to be injected. As the oil, various oligomers or synthetic oils such as silicone oil, ethylene glycol, and canola oil may be used, and in the case of using water, post-treatment is not required.
본 발명에 따른 압출방법은 고점도의 고분자복합체 용융물을 저압에서도 압출이 가능하고 냉각속도를 획기적으로 상승시킬 수 있도록 한 새로운 개념의 압출공정을 제공할 수 있다.Extrusion method according to the present invention can provide a new concept of extrusion process to enable high viscosity polymer composite melt to be extruded at low pressure and to significantly increase the cooling rate.
또한 본 발명에 따른 연속압출방법은 고점도 고분자복합체 용융물인 상태에서도 압출 작업이 가능해지며, 따라서 목분과 고분자수지 복합체의 다이 내 고압에서 저압으로 연속압출이 가능하고, 압출압력의 감소, 압출기의 토크 값의 감소로 에너지 연료비용이 절감되므로 전력 소모를 저감하고, 생산성을 증대하여 제조단가를 낮추고, 이산화탄소 발생을 저감하는 효과가 있다. In addition, the continuous extrusion method according to the present invention is capable of extruding even in the state of melt of high-viscosity polymer composite, and thus it is possible to continuously extrude from high pressure to low pressure in the die of wood powder and polymer resin composite, and to reduce the extrusion pressure and torque value of the extruder. Since the energy fuel cost is reduced by the reduction of power consumption, there is an effect of reducing the production cost by increasing the productivity, increase the productivity, and reduce the generation of carbon dioxide.
본 발명은 기존의 고점도, 고압력의 고분자복합체 용융물를 저압에서 작업이 가능하여 연속압출 작업조건을 획기적으로 확장시킬 수 있는 방법이다. The present invention is a method capable of working at a low pressure of the existing high viscosity, high pressure polymer composite melt can significantly expand the continuous extrusion working conditions.
또한, 부수적인 효과로서 흐름의 형태가 달라자므로 다이에서의 다이 스웰 현상이 감소되어 최종 압출물의 형태에 결정하는 다이 형상에 자유도를 높일 수 있게 되었다.In addition, as a side effect, the shape of the flow is different, thereby reducing the die swell phenomenon in the die, thereby increasing the degree of freedom in the die shape that determines the shape of the final extrudate.
이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 일례를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to one example, but the present invention is not limited to the following examples.
이하 실시 예 및 비교 예에서 연속 압출 성형공정을 위해 압출기는SMPLATEK CO., LTD의 TEK 20 Twin screw compounder를 사용 하였다. 지름이 20mm이고 L/D가 40인 이축 스크류 방식이다. 운전자 패널과 컨트롤 유닛으로 나누어져 각 장치 별로 별도의 Micro-processor를 사용하여 컨트롤 한다. 여러 개의 제어 옵션과 가장 핵심이 되는 실린더 온도의 제어 방식은 P.I.D(비례, 적분, 미분)사용으로 최상에 온도제어를 실행함으로서 더욱 정밀화 할 수 있다. 7개의 heating zone을 가지고, 각각의 heating zone은 운전자 패널을 통해 온도가 조절 된다 In the following examples and comparative examples, the extruder was a TEK 20 twin screw compounder of SMPLATEK CO., LTD. It is a biaxial screw type with a diameter of 20mm and an L / D of 40. It is divided into an operator panel and a control unit, and each device is controlled using a separate microprocessor. Multiple control options and the most critical method of controlling the cylinder temperature can be further refined by performing temperature control at the very best using P.I.D (proportional, integral, derivative). With seven heating zones, each heating zone is temperature controlled via the operator panel
압출기제원은 아래 표1과 같다.Extruder specifications are shown in Table 1 below.
[표 1][Table 1]
[실시 예 1][Example 1]
연속 압출 성형공정을 위해 압출기는 SMPLATEK CO., LTD의 TEK 20 Twin screw compounder를 사용 하였다. 지름이 20mm이고 L/D가 40인 이축 스크류 방식이다. 운전자 패널과 컨트롤 유닛으로 나누어져 각 장치 별로 별도의 Micro-processor를 사용하여 컨트롤 한다. 여러 개의 제어 옵션과 가장 핵심이 되는 실린더 온도의 제어 방식은 P.I.D(비례, 적분, 미분)사용으로 최상에 온도제어를 실행함으로서 더욱 정밀화 할 수 있다. 7개의 heating zone을 가지고, 각각의 heating zone은 운전자 패널을 통해 온도가 조절 된다. 특히 7개의 온도 센서 포트(sensor port)가 있어 압출기내의 실제 압력분포나, 용융 수지의 온도를 직접 측정할 수 있다. For the continuous extrusion process, the extruder used TEK 20 Twin screw compounder from SMPLATEK CO., LTD. It is a biaxial screw type with a diameter of 20mm and an L / D of 40. It is divided into an operator panel and a control unit, and each device is controlled using a separate microprocessor. Multiple control options and the most critical method of controlling cylinder temperature can be further refined by performing temperature control at the very best using PID (proportional, integral, derivative). With seven heating zones, each heating zone is temperature controlled via the operator panel. In particular, there are seven temperature sensor ports that allow you to directly measure the actual pressure distribution in the extruder or the temperature of the molten resin.
목분(평균 약 80 메쉬로 분쇄하여 건조한 목분) 40 중량%와 폴리프로필렌 공중합체인 호남(주)의 SEP750(융점 131℃) 60 중량%의 혼합물을 사용하였으며, 상기 고분자수지는 수분 함량이 0.1% 미만이 되도록 건조하여 사용하였다. 연속공정으로 다이에 1개의 압력센서로 측정하였다, A mixture of 40% by weight of wood flour (wood powder pulverized to an average of about 80 mesh) and 60% by weight of SEP750 (melting point 131 ° C.) of Honam Co., Ltd., a polypropylene copolymer, was used, and the polymer resin had a moisture content of less than 0.1%. It was dried to be used. In the continuous process, one pressure sensor was measured on the die.
목재 분쇄물과 폴리프로필렌 수지와 첨가제가 섞인 수지조성물 원료를 호퍼에 넣고 스크류를 회전시켰다. 이때의 스크류 회전 속도는 20rpm이었고 압출량은 0.4 Kg/h 이었다. The raw material of the wood composition, the resin composition mixed with the polypropylene resin and the additive was placed in a hopper and the screw was rotated. At this time, the screw rotation speed was 20 rpm and the extrusion amount was 0.4 Kg / h.
압출기 배럴 온도는 각각 150℃, 180℃, 180℃, 180℃, 190℃, 190℃ 로 조절하였으며, 압출기 헤드의 온도는 190 ℃로 조절하였고, 다이의 내부에서 냉각을 지속시키면서 압출되기 전에 실리콘오일(신에츠사, 제품명 : KF-96-20CS, 비중: 0.95, 점도 : 20mm2/s(= 0.019 Pa·s, 25℃에서)을 0.03kg/h으로 주입시켜 다이를 통과하면서 압출물의 표면을 실리콘 오일이 코팅되도록 하고 이를 다이를 통하여 압출되게 하였다. 실리콘오일은 Mahr 제품의 펌프를 이용하여 다이에 주입하였으며 펌프의 흡입구에서 gear 맞물림이 풀어질 때 회전 gear의 홈에 액체가 채워진다. 이 때 gear casing 및 plate에 의해 생긴 공간에 액체가 채워지면 casing 내부원주를 따라 토출 쪽으로 이동하고 토출구에서 액체는 gear 맞물림에 의해 흘러간다. 흘러간 액체는 토출구에 연결된 stainless 재질의 관을 따라서 다이에 뚫린 홈을 통해 다이 안으로 들어가게 된다. 이 때 펌프의 주입속도는 50rpm이었으며, 펌프에서 주입되는 실리콘 오일의 온도는 160℃이었다. The extruder barrel temperature was adjusted to 150 ° C., 180 ° C., 180 ° C., 180 ° C., 190 ° C. and 190 ° C., respectively, and the temperature of the extruder head was adjusted to 190 ° C., and the silicone oil was extruded while maintaining cooling inside the die. (Shin-Etsu Co., Ltd., product name: KF-96-20CS, specific gravity: 0.95, viscosity: 20mm 2 / s (= 0.019 Pa., At 25 ℃) injecting at 0.03kg / h while passing through the die to the surface of the silicon The oil was coated and extruded through the die, with silicone oil injected into the die using a pump from Mahr, which filled the grooves of the rotating gear when the gear was disengaged from the inlet of the pump. When liquid is filled in the space created by the plate and the plate, it moves along the inner circumference of the casing to the discharge side, and the liquid flows through the gear meshing at the discharge port. The perforations through the groove is put into a die. Infusion rate was in this case the pump 50rpm, was the temperature of the silicone oil is injected from the pump 160 ℃.
펌프의 제원은 아래 표2와 같다. The specifications of the pump are shown in Table 2 below.
[표2][Table 2]
이때에 다이의 끝, 즉, 다이에서의 압력은 200 bar 정도 이었으며 기존의 압력(100 ~ 2000 bar)에 비교하면 낮은 압력이었으며, 실제 오일이 주입된 후에는 20 bar를 유지하여 저압의 상태에서도 압출물을 얻을 수 있었다. At this time, the end of the die, that is, the pressure at the die was about 200 bar and lower than the conventional pressure (100 to 2000 bar). Could get water
이때 압출기 배럴 내 스크류의 압력과 토크를 측정해본 결과, 압력은 20 ~ 50 bar 이었으며 토크는 2000~3000 Ncm 정도이었으며 한 시간 동안 연속적으로 작업을 해본 결과 연속적으로 안정하게 압출물이 압출되는 것을 볼 수 있었다.
At this time, the pressure and torque of the screw in the extruder barrel were measured, and the pressure was 20 to 50 bar, the torque was 2000 to 3000 Ncm. After continuous working for one hour, the extrudate was stably extruded. there was.
[실시 예 2][Example 2]
상기 실시 예 1에서 다이의 온도를 변화시킨 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 실험하였다.The same experiment as in Example 1 except that the temperature of the die was changed in Example 1.
즉, 다이에서 배출시 압출물의 낮은 온도로 조절하기 위하여 다이의 끝, 즉, 배출되기 직전의 온도는 180℃로 조절하였다. That is, the end of the die, that is, the temperature just before the discharge, was adjusted to 180 ° C. in order to adjust the low temperature of the extrudate upon discharge from the die.
이때 압출기 배럴 내 스크류의 압력을 측정해본 결과, 압력은 약 120 bar 이었으나 오일 주입 후에는 약 20 bar를 유지하였다. 한 시간 동안 연속적으로 실험해본 결과 연속적으로 안정하게 수지가 압출되는 것을 볼 수 있었다.
At this time, when the pressure of the screw in the extruder barrel was measured, the pressure was about 120 bar, but after the oil injection was maintained about 20 bar. Experiments continuously for one hour showed that the resin was extruded continuously and stably.
[실시 예 3][Example 3]
상기 실시 예 1에서 폴리올레핀계 수지로 저밀도폴리에틸렌(한화(주) LDPE 960(MI=3) 융점 114℃)과 목분(평균 약 80 메쉬로 분쇄하여 건조한 목분) 40%의 혼합물을 사용하여 수지의 종류를 변화시킨 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 실험하였다. Type of resin using a mixture of low density polyethylene (Hanhwa Co., Ltd. LDPE 960 (MI = 3) melting point 114 ℃) and wood powder (wood powder dried by grinding to an average of about 80 mesh) as a polyolefin resin in Example 1 Experiment was the same as in Example 1 except for changing the.
즉, 다이에서 배출시 압출물의 낮은 온도로 조절하기 위하여 다이의 끝, 즉, 배출되기 직전의 온도는 170℃로 조절하였다. That is, the end of the die, that is, the temperature just before the discharge, was adjusted to 170 ° C. in order to adjust the low temperature of the extrudate upon discharge from the die.
이때 압출기 배럴 내 스크류의 압력을 측정해본 결과, 압력은 약 150 bar 이었으나 오일 주입 후에는 약 20 bar를 유지하였다. 한 시간 동안 연속적으로 실험해본 결과 연속적으로 안정하게 수지가 압출되는 것을 볼 수 있었다.
At this time, when the pressure of the screw in the extruder barrel was measured, the pressure was about 150 bar, but after the oil injection was maintained about 20 bar. Experiments continuously for one hour showed that the resin was extruded continuously and stably.
[실시예 4]Example 4
폴리비닐클로라이트(PVC) 100 중량부에 DOP(dioctyl phthalate) 20 중량부, ZnO 0.5 중량부, 스테아릭산(Stearic Acid) 0.1 중량부 및 탈크 0.2 중량부를 혼합하여 PVC 컴파운드를 펠렛상으로 제조하고, 상기 PVC 컴파운드를 펠렛 60 중량%와 목분(평균 약 80 메쉬로 분쇄하여 건조한 목분) 40중량%의 혼합물을 호퍼에 넣고 압출기 스크류를 회전시키며 작업하였다. 이때의 스크류 회전 속도는 20rpm이었고 압출량은 0.45Kg/h이었다. PVC compound is prepared in pellet form by mixing 20 parts by weight of DOP (dioctyl phthalate), 0.5 part by weight of ZnO, 0.1 part by weight of stearic acid and 0.2 part by weight of talc, in 100 parts by weight of polyvinyl chlorite (PVC). The PVC compound was put into a hopper with a mixture of 60% by weight pellets and 40% by weight wood flour (dry wood powder, pulverized to an average of about 80 mesh) and worked by rotating the extruder screw. At this time, the screw rotation speed was 20 rpm and the extrusion amount was 0.45 Kg / h.
그 밖의 압출기는 상기 실시예 1과 동일한 것을 사용하였으며 실리콘 오일도 동일한 것을 사용하였다. The other extruder used the same thing as Example 1, and used the same silicone oil.
다이의 온도가 상승하면 오일을 투입하기 점차 용이해지고 오일이 투입되면 압력이 최저로 떨어지고 토크도 감소하고 작업이 안정적이 되는 것을 볼 수 있었다. As the die temperature rose, it became easier to add oil, and when oil was added, the pressure dropped to the lowest, the torque decreased, and the work became stable.
Claims (6)
b) 상기 혼합물을 용융하며 고분자복합체 용융물을 다이로 이송하는 단계;
c) 상기 다이의 내부로 고분자복합체 용융물의 표면에 윤활 작용을 하는 오일 코팅제를 주입하여 상기 고분자복합체 용융물의 표면을 코팅하면서 다이로부터 압출하여 성형체를 제조하는 단계;
를 포함하는 목분과 고분자수지의 복합체의 연속 압출방법.a) injecting a composite of wood flour and polymer resin into an extruder;
b) melting the mixture and transferring the polymer composite melt to a die;
c) injecting an oil coating agent lubricating the surface of the polymer composite melt into the die to form a molded body by extruding from the die while coating the surface of the polymer composite melt;
Continuous extrusion method of a composite of wood flour and polymer resin comprising a.
상기 a)단계에서 첨가제로 발포제, 산화아연, 스테아릭산 및 탈크에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는 목분과 고분자수지의 복합체의 연속 압출방법.The method of claim 1,
The method of continuous extrusion of the composite of wood powder and polymer resin further comprising any one or a mixture of two or more selected from a blowing agent, zinc oxide, stearic acid and talc as an additive in step a).
상기 오일 코팅제의 점도는 500 PaS 이하인 목분과 고분자수지의 복합체의 연속 압출방법.The method of claim 1,
The viscosity of the oil coating agent is 500 PaS or less continuous extrusion method of the composite of wood powder and polymer resin.
상기 오일 코팅제는 물, 실리콘오일, 에틸렌글리콜, 카놀라유, 올리고머 또는 합성오일에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 목분과 고분자수지의 복합체의 연속 압출방법.The method of claim 2,
The oil coating agent is a continuous extrusion method of a composite of wood flour and polymer resin which is any one or a mixture of two or more selected from water, silicone oil, ethylene glycol, canola oil, oligomer or synthetic oil.
상기 다이의 온도범위는 결정성고분자인 경우 하기 식 1을 만족하고, 무결정성 고분자인 경우 하기 식 2를 만족하는 목분과 고분자수지의 복합체의 연속 압출방법.
[식 1]
Tm+10℃ ≤ PT ≤ Tm+300℃
[식 2]
Tg℃+50 ≤ PT ≤ Tg+350℃ 이다.
(상기 식 1 및 식 2에서 PT는 다이에서 고분자복합체 용융물의 온도이며, Tm은 결정성 고분자 수지의 용융온도를 의미하고, Tg는 무결정성 고분자 수지의 유리전이온도를 의미한다.)The method of claim 1,
The die temperature range of the crystalline polymer satisfies the following formula 1, and in the case of the amorphous polymer satisfies the following formula 2, the continuous extrusion method of the composite of wood powder and polymer resin.
[Formula 1]
T m + 10 ° C ≤ P T ≤ T m + 300 ° C
[Formula 2]
T g ° C +50? P T ? T g +350 ° C.
(In Formula 1 and Formula 2, P T is the temperature of the polymer composite melt in the die, T m is the melting temperature of the crystalline polymer resin, T g is the glass transition temperature of the amorphous polymer resin.)
상기 결정성 고분자 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 아세테이트공중합체 및 이들의 공중합체 또는 블렌드물에서 선택되고, 무결정성 고분자 수지는 폴리염화비닐, 폴리스타이렌, 및 이들의 공중합체 또는 블렌드물에서 선택되는 목분과 고분자수지의 복합체의 연속 압출방법.6. The method of claim 5,
The crystalline polymer resin is selected from polyethylene, polypropylene, polyvinyl acetate copolymers and copolymers or blends thereof, and the amorphous polymer resin is selected from polyvinyl chloride, polystyrene, and copolymers or blends thereof. Continuous extrusion method of composite of wood flour and polymer resin.
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