KR20150114656A - 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법 및 이를 이용한 사출형 판재 제조방법 - Google Patents

셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법 및 이를 이용한 사출형 판재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법 및 이를 이용한 사출형 판재 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은, 셀룰로오스 아세테이트에 대해 가소제의 함량을 달리하여 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 만드는 제 1단계와, 상기 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 펠릿형태로 제조하는 제 2단계와, 상기 각각의 펠릿을 사출성형기를 통하여 사출시트를 제조하는 제 3단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법 및 이를 이용한 사출형 판재 제조방법{A Cellulose Acetate Compound Manufacturing Method and A Injection Compression Manufacturing Method Using Thereof}
본 발명은 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 색체와 점도를 다양하게 한 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법 및 이들을 이용한 사출형 판재 제조방법에 관한 것이다.
셀룰로오스(cellulose) 유도체의 하나인 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate)는 지구상에서 가장 대량으로 생산되는 셀룰로오스를 이용한 바이오매스 재료로서 환경중에서 생분해 가능한 재료로 근래 큰 주목을 받고 있다.
이와 같은 상황 속에서 열가소성 플라스틱으로서의 셀룰로오스 아세테이트의 이용이 매우 바람직하지만, 저분자량의 외부 가소제를 이용한다. 그리고, 셀룰로오스 아세테이트의 가소화는 가소제를 함유해도 용융특성이 좋지 않고, 첨가한 가소제가 열압축 성형시에 혼탁이 발생되는 문제점이 있어 범용성이 떨어진다.
이를 개선하기 위해, 기존의 셀룰로오스 아세테이트 제품의 경우, 프탈레이트계 가소제를 사용하고 있으며, 다양한 색상의 펠릿을 드라이 블랜드하여 섞은 후 프레스 공법 또는 압출 성형법에 의해 시트를 제조한 후에 이를 절단하여 절삭가공으로 제품을 제조한다.
그러나, 종래 기술에 의한 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
셀룰로오스 아세테이트의 경우, 가소제로 프탈레이트계 가소제를 사용하고 있으며, 프탈레이트계 가소제의 경우 프탈레이트 가소제에 인체가 노출이 되면 근육마비, 위장염, 고혈압 등을 일으키게 되는 문제점이 있다.
그리고, 셀룰로오스 아세테이트를 이용하여 다양한 디자인 및 색상으로 성형하거나, 특히 다른 색상의 디자인을 삽입하려는 경우, 다양한 색상의 셀룰로오스 아세테이트 펠릿을 섞어서 프레스공법 또는 압출성형법에 의해 시트를 제조한 후에 이를 절단하여 절삭가공으로 제품을 제조하여 제품의 다양성이 떨어지고, 작업이 번거로운 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인체에 무해한 친환경가소제를 이용하여 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법 및 이를 이용한 사출형 판재 제조방법을 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 다양한 디자인과 색상을 나타낼 수 있도록 가공할 수 있는 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법 및 이를 이용한 사출형 판재 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명인 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법은, 셀룰로오스 아세테이트에 대해 가소제의 함량을 달리하여 점도가 다른 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 제조하는 제 1단계와, 상기 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성믈 펠릿형태로 만드는 제 2단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가소제는, 2-에틸헥실디페닐 포스페이트(2-ethylhexyl diphenyl phospate(Octyl diphenyl phosphate), DPOP), 크레실 디페닐 포스페이트(Cresyl diphenyl phosphate, CDP), 디아디페이트(Di(2-ethylhexyl)Adipate), DOA), 트리부틸 o-아세틸시트레이트(Tributyl o-Acetylcitrate(o-Acetylcitric acid tributyl ester)), 트리에틸 o-아세틸시트레이트(Triethyl o-acetylcitrate(o-Acetylcitric acid triethyl ester)), 폴리 프로릴렌 글리콜(Poly propylene glycol(triol)) 중 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1단계에서, 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물에 각각 다른 색소가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 셀룰로오스 아세테이트 100중량부에 대해, 상기 가소제는 30 내지 50중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 또 다른 실시예인 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드를 이용한 사출형 판재 제조방법은, 셀룰로오스 아세테이트에 대해 가소제의 함량을 달리하여 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 만드는 제 1단계와, 상기 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 펠릿형태로 제조하는 제 2단계와, 상기 각각의 펠릿을 사출성형기를 통하여 사출시트를 제조하는 제 3단계와, 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3단계에서, 상기 사출성형기는 수직사출성형기인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드이 제조방법 및 이를 이용한 사출형 판재 제조방법에서는 다음과 같은 효과가 있다.
셀룰로오스 아세테이트에 크레실 디페틸포스페이트 등과 같은 천연가소제를 사용하여 안전한 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드 재료를 제공할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 셀룰로오스 아세테이트에 가소제의 함량을 달리하여 각각의 점도를 달리하면서, 각각에 필요한 색상을 삽입한 후, 펠릿 형태로 제조함으로써 다양한 색상과 문양을 나타내는 사출시트를 제조할 수 있어, 사용범위가 넓어지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드를 이용하여 사출형 시트를 제조하는 과정을 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명에 의한 방법에 의해 제조된 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 모습을 보인 도면.
도 3은 본 발명에 의한 방법에 의해 제조된 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드 판재의 모습을 보인 도면.
이하, 본 발명에 의한 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법 및 이를 이용한 사출형 판재 제조방법의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법은, 셀룰로오스 아세테이트에 대해 가소제의 함량을 달리하여 점도가 다른 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 제조하는 제 1단계와, 상기 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 펠릿형태로 만드는 제 2단계를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명에 의한 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드이 제조방법에는 가소제를 혼합하여 셀룰로오스 아세테이트의 점도를 조절하게 된다. 이때, 상기 가소제는 여러가지가 사용될 수 있으며, 친환경 가소제를 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 상기 가소제는, 2-에틸헥실디페닐 포스페이트(2-ethylhexyl diphenyl phospate(Octyl diphenyl phosphate), DPOP), 크레실 디페닐 포스페이트(Cresyl diphenyl phosphate, CDP), 디아디페이트(Di(2-ethylhexyl)Adipate), DOA), 트리부틸 o-아세틸시트레이트(Tributyl o-Acetylcitrate(o-Acetylcitric acid tributyl ester)), 트리에틸 o-아세틸시트레이트(Triethyl o-acetylcitrate(o-Acetylcitric acid triethyl ester)), 폴리 프로릴렌 글리콜(Poly propylene glycol(triol)) 중 하나 이상으로 구성될 수 있다.
보다 바람직하게는 크레실 디페닐 포스페이트(Cresyl diphenyl phosphate/ (CDP))를 사용할 수 있다.
상기 가소제는 상기 셀룰로오스 아세테이트에 혼합되어 상기 셀룰로오스 아세테이트의 점도를 변화시킨다. 이때, 상기 가소제의 양을 각각 달리하여 혼합하면, 혼합되는 셀룰로오스 아세테이트의 조성물의 점도는 각각 다르게 형성된다.
상기 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물의 용융온도(Tm)는 각각 다르게 형성되는데, 상기 용융온도와 점도와의 관계는 상기 점도가 낮을수록 상기 용융온도도 낮아지고, 상기 점도가 높아질수록 상기 용용온도도 높아진다.
상기 가소제는 상기 셀룰로오스 아세테이트 100중량부에 대해 10 내지 50중량부가 혼합될 수 있다. 이는 상기 가소제가 10중량부 이하이거나, 50중량부 이상으로 혼합되면, 상기 셀룰로오스 아세테이트의 물성이 나타나지 않기 때문이다.
한편, 상기 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 펠릿형태로 제조한다. 이는 상기 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 아래에서 설명할 사출성형기에서 사출형 판재 등으로 가공하기 용이하게 하기 위함이다.
상기 셀룰로오스 아세테이트 조성물에는 색소가 더 포함될 수 있다. 상기 색소는 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물이 다양한 색상을 나타낼 수 있도록 하기 위함이다.
그리고, 상기 셀룰로오스 아세테이트 조성물에는 점도제어제가 더 포함될 수 있다. 상기 점도제어제는 상기 각각의 점도가 다른 셀룰로오스 아세테이트 조성물이 사출성형될 때 서로 혼합되지 않도록 하기 위한 역할을 한다.
다음으로, 상술한 셀룰로오스 아세테이트를 이용하여 본 발명인 사출형 판재 제조과정을 설명한다.
본 발명에 의한 사출형 판재 제조과정은, 셀룰로오스 아세테이트에 대해 가소제의 함량을 달리하여 각각의 셀루로오스 아세테이트 조성물을 제조하는 제 1단계와, 상기 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 펠릿형태로 제조하는 제 2단계와, 상기 각각의 펠릿을 사출성형기를 통하여 사출시트를 제조하는 제 3단계를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 사출형 판재 제조과정에서 제 1단계와 제 2단계는 상술한 방법과 동일하여 상세한 설명을 생략한다.
상기 펠릿형태로 제조된 셀룰로오스 아세테이트 조성물 각각을 사출성형기에 투입한다. 이때, 사용자가 필요로하는 디자인에 따라 다양한 색상의 펠릿을 투입할 수 있다.
그리고, 상기 사출성형기를 가열한다. 이때, 상기 사출성형기의 가열온도는, 각각의 조성물 중 가장 낮은 점도의 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 용융온도(Tm)로 가열한다.
이는 상술한 바와 같이, 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물의 용융온도(Tm)는 각각 다르게 형성되는데, 상기 점도가 낮을수록 상기 용융온도도 낮아지고, 상기 점도가 높아질수록 상기 용용온도도 높아지기 때문이다.
상기 혼합된 펠릿들 중 용융온도가 가장 낮은 펠릿만 용용하게 하여 다른 펠릿들은 원래의 형태로 유지되도록 하기 위함이다. 즉, 상기 다양한 색상의 펠릿들이 용융되지 않고 형태를 유지하여 작업자가 의도하는 다양한 디자인이 형성되도록 하기 위함이다.
그리고, 상기 점도제어제에 의해, 각각의 펠릿들은 서로 혼합되지 않아 상기 디자인이 더욱 선명하게 형성되면서 구분된다.
아래의 표 1에 도시된 바와 같이, 셀룰로오스 아세테이트 조성물이 제작된다. 본 실시예에서는 셀룰로오스 아세테이트를 CA398-30을 사용하였고, 가소제를 CDP를 사용하였다. 그리고, 점도조절제를 aerosil300 또는 Biomaxstong120을 사용하였다.
그리고, 수직사출기를 이용하여, 사출한다. 이는, 수평사출기를 사용하는 경우, 스크류 내부에서 혼련이 일어나 서로 다른 점도를 가지는 소재라도 서로 섞여 버리기 때문이다.
소재 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
CA398-30 100 100 100 100 100
CDP 10 30 30 50 50
Aerosil300 - 3 3 - -
Biomaxstrong120 20 - 20 - 20
[ 실시예 1 ]
실시예 1에서는 CA398-30의 100g, CDP 10g, Biomaxstrong 20g을 200℃의 온도에서 배합하고, 사출기에 넣고, 200℃의 온도에서 사출하였다.
[ 실시예 2 ]
실시예 2에서는 CA398-30의 100g, CDP 30g, aerosil300 3g을 200℃의 온도에서 배합하고, 사출기에 넣고, 200℃의 온도에서 사출하였다.
[ 실시예 3 ]
실시예 3에서는 CA398-30의 100g, CDP 30g, aerosil300 3g, Biomaxstrong 20g을 200℃의 온도에서 배합하고, 사출기에 넣고, 200℃의 온도에서 사출하였다.
[ 실시예 4 ]
실시예 4에서는 CA398-30의 100g, CDP 50g을 200℃의 온도에서 배합하고, 사출기에 넣고, 200℃의 온도에서 사출하였다.
[ 실시예 5 ]
실시예 5에서는 CA398-30의 100g, CDP 50g, Biomaxstrong 20g을 200℃의 온도에서 배합하고, 사출기에 넣고, 200℃의 온도에서 사출하였다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1, 3, 5의 경우, 사출이 가능하나, 실시예 2 및 실시예 4는 사출이 불가능함을 알 수 있다. 즉, 실시예 각각의 경우 개별적으로 사출이 가능할 수도 가능하지 않을 수도 있어 상품성이 없음을 알 수 있다.
그리고, 아래의 표 2에서는 상기 실시예 1 내지 5의 컴파운드와, 셀룰로오스 아세테이트를 서로 혼합하여 판재를 제조하여 실험하였다.
소재 실시예 6 실시예 7
CA 50g
실시예 1 50g
실시예 2
실시예 3 50g
실시예 4 50g
실시예 5 50g
[ 실시예 6 ]
실시예 1, 실시예 3, 실시예 5를 동일한 중량 비율로 혼합한 혼합컴파운드를 200℃의 온도에서 배합한 후, 사출기에 넣고 200℃의 온도에서 사출하였다.
[ 실시예 7 ]
셀룰로오스 아세테이트와 실시예 4를 동일한 중량 비율로 혼합한 혼합컴파운드를 200℃의 온도에서 배합한 후, 사출기에 넣고 200℃의 온도에서 사출하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 실시예 6 및 실시예 7이 모두 서로 섞이지 않고 혼합되어 사출되어 있음을 확인할 수 있었다.
즉 셀룰로오스 아세테이트에 가소제의 함량을 달리하여 각각의 점도를 달리한 실시예 1 내지 5와 셀룰로오스 아세테이트를 혼합하여 사출하여 다양한 디자인의 시트를 제작할 수 있음을 확인할 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

Claims (6)

  1. 셀룰로오스 아세테이트에 대해 가소제의 함량을 달리하여 점도가 다른 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 제조하는 제 1단계; 및
    상기 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 펠릿형태로 만드는 제 2단계;를 포함하여 구성되는 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가소제는,
    2-에틸헥실디페닐 포스페이트(2-ethylhexyl diphenyl phospate(Octyl diphenyl phosphate), DPOP), 크레실 디페닐 포스페이트(Cresyl diphenyl phosphate, CDP), 디아디페이트(Di(2-ethylhexyl)Adipate), DOA), 트리부틸 o-아세틸시트레이트(Tributyl o-Acetylcitrate(o-Acetylcitric acid tributyl ester)), 트리에틸 o-아세틸시트레이트(Triethyl o-acetylcitrate(o-Acetylcitric acid triethyl ester)), 폴리 프로릴렌 글리콜(Poly propylene glycol(triol)) 중 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1단계에서,
    각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물에 각각 다른 색소가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 100중량부에 대해, 상기 가소제는 30 내지 50중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드의 제조방법.
  5. 셀룰로오스 아세테이트에 대해 가소제의 함량을 달리하여 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 만드는 제 1단계;
    상기 각각의 셀룰로오스 아세테이트 조성물을 펠릿형태로 제조하는 제 2단계;
    상기 각각의 펠릿을 사출성형기를 통하여 사출시트를 제조하는 제 3단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드를 이용한 사출형 판재 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 3단계에서,
    상기 사출성형기는 수직사출기인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 아세테이트 컴파운드를 이용한 사출형 판재 제조방법.
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