KR20180085167A - 폐합성 수지를 사용하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법 - Google Patents

폐합성 수지를 사용하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 폐합성 수지를 직경 3-5mm 정도의 크기로 분쇄하는 단계; (b) 상기 분쇄된 폐합성 수지를 성형압출기에 넣고 200-400℃로 가열하여 용융시킨 후 압출하여 펠렛 모양으로 성형하는 단계; (c) 압출된 펠렛을 공기 및 물 중에서 선택되는 하나 이상을 분사하여 냉각하는 단계; 및 (d) 냉각된 펠렛을 컷팅하는 단계;를 포함하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법을 제공한다.

Description

폐합성 수지를 사용하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법{Method for manufacturing recycled super engineering plastics using waste synthetic resins}
본 발명은 폐합성 수지를 사용하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법에 관한 것이다.
슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 기계적, 화학적, 및 열적 성질(치수안정성, 내충결성, 내열성, 내습성, 내화학성)이 우수한 열가소성 물질이다. 엔지니어링 플라스틱으로는 아세탈, 폴리카르보네이트(PC), 폴리페닐설파이드, 폴리설폰, 개질된 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리이미드, 폴리아미드(PA), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 액정 폴리머(LCP), 에틸렌 비닐아세테이트 코폴리머(EVA) 및 엔지니어링 목적으로 사용되는 그 밖의 플라스틱을 들 수 있다.
슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 상기와 같은 특징에 의해 OA(office automation) 기기, 정보·통신 기기, 전기·전자 기기, 가정용 전기 기기, 자동차 및 건축 분야 등의 다양한 분야에서 폭넓게 이용되고 있으며, 따라서 그의 수요도 점점 증가하고 있다.
최근에는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 수요가 증가함에 따라 가격이 점점 상승하는 한편, 사용 후 폐기되는 폐플라스틱의 양은 점점 늘고 있는 상황이다. 따라서, 폐플라스틱을 활용하여 재활용 엔지니어링 플라스틱을 제조하는 방법들이 개발되고 있다.
그러나 폐플라스틱을 사용하여 재생 엔지니어링 플라스틱을 제조하는 것은 고도의 기술력이 요구되므로, 이 분야의 요구에 부응할 수 있는 재생 엔지니어링 플라스틱의 공급은 충분하지 않은 실정이다.
특히, 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조공정에 있어서 압출된 성형물을 냉각시키는 공정은 엔지니어링 플라스틱에 요구되는 물성을 충족시키기 위하여 매우 중요함에도 불구하고, 상기 냉각 공정을 제대로 완성한 재생 엔지니어링 플라스틱의 제조방법은 아직 보고되고 있지 않다.
구체적으로 종래의 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법은 압출되는 엔지니어링 플라스틱 성형물을 수조에 담가(수조냉각) 방식을 채용하고 있으나, 그러한 방식은 압출되는 엔지니어링 플라스틱 성형물을 뒤틀리게 하거나, 쉽게 부서지게 하는 문제를 야기한다.
대한민국 공개특허 제10-2001-0055657호
본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
폐합성 수지를 사용하는 재생 엔지니어링 플라스틱의 제조방법으로서, 신제품과 동등한 정도의 물성을 갖는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱을 제공할 수 있는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여,
(a) 폐합성 수지를 직경 3-5mm 정도의 크기로 분쇄하는 단계;
(b) 상기 분쇄된 폐합성 수지를 성형압출기에 넣고 200-400℃로 가열하여 용융시킨 후 압출하여 펠렛 모양으로 성형하는 단계;
(c) 압출된 펠렛을 공기 또는 수조, 물 중에서 선택되는 하나 이상을 분사하여 냉각하는 단계.
(d) 냉각된 펠렛을 컷팅하는 단계;를 포함하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법을 제공한다.
상기 (c)단계에서 압출된 펠렛의 냉각은 물을 분사하는 방식으로 수행될 수 있다. 그리고 이러한 방식으로 제조되는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로는 ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene), PET(Polyethylene terephthalate), PBT(Polybutylene terephthalate), 또는 PC(Polycarbonate) 수지를 들 수 있다.
상기 (c)단계에서 압출된 펠렛의 냉각은 공기와 물을 함께 분사하는 방식으로 수행될 수 있다. 그리고 이러한 방식으로 제조되는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로는 LCP(Liquid Crystal Polymer), PA6(폴리아미드6), PA46(폴리아미드 46),PA66(폴리아미드66),PA610(폴리아미드610),PA11(폴리아미드11),PA12(폴리아미드12),PA9T(폴리아미드9t),PPS(Polyphenyleneulfide),PPA(Polyphthalamide),PCT(폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트),또는 HTN(High performance polyamide resin) 수지일 수 있다.
상기 (c)단계에서 공기는 20-120℃로 공급될 수 있다.
상기 (a)단계에서는 분쇄된 폐합성 수지와 함께 충격개질제, 인장력보강제, 상용화제, 활제, 산화방지제, G/F(Gras), 및 M/F(Moldframe)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제가 더 첨가될 수도 있다.
상기 (d)단계 이후에는 (f)분진제거 단계;가 더 포함될 수 있다.
또한 상기 (f)단계 이후에 (g) 유해물질 성분 검사 단계; 및 (h) 포장 및 출하 단계;가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 재생 슈퍼엔지니어링 플라스틱의 제조방법에 의하면 압출된 펠렛을 공기 및 물 중에서 선택되는 하나 이상을 분사하여 냉각하는 단계를 거쳐서 엔지니어링 플라스틱을 제조하므로, 엔지니어링 플라스틱의 뒤틀림이 발생하지 않으며, 잘 부서지지도 않으므로 커팅 단계에서 펠렛이 부서지는 문제가 방지되며, 우수한 물성의 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱이 생산될 수 있다.
또한, 상기와 같은 냉각단계를 거쳐서 제조된 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 기계적, 화학적, 및 열적 성질이 우수하며, 치수 안정성성이 우수하고, 충격에 강하며, 열 또는 수분에 안정하므로, 신제품과 비교하여 동등한 정도의 물성을 제공한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 재생 슈퍼 엔지니어링플라스틱의 제조방법을 예시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 PA46(폴리아미드 46)의 형태를 촬영한 사진이다.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은, 도 1의 블럭도에 설명된 바와 같이,
(a) 폐합성 수지를 직경 3-5mm 정도의 크기로 분쇄하는 단계(S10);
(b) 상기 분쇄된 폐합성 수지를 성형압출기에 넣고 200-400℃로 가열하여 용융시킨 후 압출하여 펠렛 모양으로 성형하는 단계(S20);
(c) 압출된 펠렛을 공기 및 물 중에서 선택되는 하나 이상을 분사하여 냉각하는 단계(S30); 및
(d) 냉각된 펠렛을 컷팅하는 단계(S40);를 포함하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법에 관한 것이다.
상기 (a)단계 전에는 스프루 런너 또는 불량품 같은 폐합성 수지를 수거하여 그레이드(grade) 별로 분리하는 폐합성 수지 수거 및 그레이드 별 분류 단계가 더 포함될 수 있다.
상기 (a)단계에서는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 물성을 보강하기 위해 분쇄된 폐합성 수지와 함께 예를 들어 충격개질제, 인장력보강제, 상용화제, 활제, 산화방지제, G/F(Gras), 및 M/F(Moldframe)등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제가 더 첨가될 수 있다.
또한, 상기 (a)단계에서 분쇄된 폐합성 수지는 (b)단계 성형압출기의 빈(BIN)으로 이송되며, 성형압출기에서 가열 용융 공정을 수행하기 전에 건조 및 제습 과정을 추가로 수행할 수도 있다.
또한, 상기 (b)단계에서 폐합성 수지의 용융시, 용융물에 포함된 불순물을 제거하는 공정이 더 수행될 수 있으며, 가스나 수분을 드라이 진공에 의해 제거하고, 토출압력을 조절함으로써 재생 엔지니어링 플라스틱에 형성될 수 있는 기공생성을 억제하는 공정을 추가로 수행할 수도 있다.
상기 (b)단계에서 폐합성 수지의 용융시 교반기를 이용하여 용융물을 교반하면서 용융을 진행할 수도 있다.
상기 (c)단계에서 압출된 펠렛의 냉각은 물을 분사하는 방식으로 수행될 수 있다.
예를 들어, ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene), PET(Polyethylene terephthalate), PBT(Polybutylene terephthalate), PC(Polycarbonate) 수지의 경우는 상기와 같이 물을 분사하는 방식으로 압출된 펠렛을 냉각하는 것이 재생 엔지니어링 플라스틱의 뒤틀림이나 컷팅(Cutting) 단계에서의 부서짐 방지를 위하여 바람직할 수 있다.
상기 (c)단계에서 압출된 펠렛의 냉각은 공기와 물을 함께 분사하는 방식으로 수행될 수도 있다.
예를 들어, LCP(Liquid Crystal Polymer), PA(폴리아미드) 수지로서 PA6(폴리아미드 6), PA46(폴리아미드 46), PA66(폴리아미드 6.6), PA610(폴리아미드 610), PA11(폴리아미드 11), PA12(폴리아미드 12), PA9T(폴리아미드9t); PPS(Polyphenylene Sulfide), PPA(Polyphthalamide), PCT(폴리시크로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트), HTN(High performance polyamide resin) 등은 상기와 같이 공기와 물을 함께 분사하는 방식으로 압출된 펠렛을 냉각하는 것이 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 뒤틀림이나 커팅 단계에서의 부서짐 방지를 위하여 바람직할 수 있다.
상기에서 공기와 물을 분사하는 순서는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 물 분사노즐, 공기 분사노즐을 1~3개씩 교대로 배치할 수도 있으며, 물 분사노즐은 물 분사노즐 대로 함께 위치시키고, 공기 분사노즐은 공기 분사노즐 대로 함께 위치 시킬 수도 있다.
상기 (c)단계에서 압출된 펠렛의 냉각은 공기를 분사하는 방식으로 수행될 수도 있다. 예를 들어 LCP (Liquid Crystal Polymer) 수지의 경우는 상기와 같이 공기를 분사하는 방식으로 압출된 펠렛을 냉각하는 것이 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 뒤틀림이나 커팅 단계에서의 부서짐 방지를 위하여 바람직할 수 있다.
본 발명의 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법에 있어서, 상기 (c)단계에서 공기는 20-120℃로 공급되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 공기의 온도는 성형물의 종류 및 외부기온에 의하여 조절될 수 있다.
본 발명의 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법에 있어서, 상기 (d)단계 이후에는, 도 2에 도시된 바와 같이, (f)분진제거 단계(S50)가 더 수행될 수 있다. 상기 분진제거 단계는 컷팅된 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱을 분진 및 분칩제거 장치를 통과시킴으로써 분진, 롱펠렛, 금속을 제거한다.
본 발명의 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법에 있어서, 상기 (f)단계 이후에는 (g) 유해물질 성분 검사 단계(S60); 및 (h) 포장 및 출하 단계(S70);를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: PA46의 제조
수거된 PA46 불량품을 4mm 크기로 분쇄한 후, 성형압출기의 빈(BIN)으로 이송시켰다. 성형압출기에서 가열 용융 공정을 수행하기 전에 건조 및 제습 과정을 수행하고, 300℃로 가열하면서 교반 및 용융시킨 후 압출하여 펠렛 모양으로 성형하였다. 상기 압출된 펠렛을 각각 1개씩의 공기 분사 노즐과 물 분사 노즐이 교대로 설치된 냉각기로 이송시키면서 20-120℃의 공기와 40-80℃의 물을 분사하면서 냉각시켰다. 펠렛의 온도가 80℃ 이하가 되었을 때, 냉각공정을 완료하고, 펠렛을 가로 X 세로를 3mm X 2mm 사이즈가 되도록 컷팅하였다. 상기 컷팅된 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱을 분진 및 분칩제거 장치를 통과시킴으로써 분진, 롱펠렛, 쇳조각을 제거하였다. 상기 분진이 제거된 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱에 대하여 유해물질 성분 검사를 완료하고, 포장하여 PA46 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱을 재생였다(도 3 참고).
실시예 2: PPA(Polyphthalamide)의 제조
수거된 PPA 불량품을 4mm 크기로 분쇄한 후, 성형압출기의 빈(BIN)으로 이송시켰다. 성형압출기에서 가열 용융 공정을 수행하기 전에 건조 및 제습 과정을 수행하고, 300℃로 가열하면서 교반 및 용융시킨 후, 용융물에 포함된 불순물을 제거하기 위하여 가스 및 수분을 드라이 진공에 의해 제거하고, 토출압력은 메인 스크류 회전으로 조절하며 120-400℃ 범위내에서 조절하여 진공도 (600↑mmhg)이상으로 유지하여 펠렛에 형성될 수 있는 기공생성을 억제되게 한 상태에서 압출을 진행하여 펠렛 모양을 성형하였다. 상기 압출된 펠렛을 각각 1개씩의 공기 분사 노즐과 물 분사 노즐이 교대로 설치된 냉각기로 이송시키면서 20-120℃의 공기와 40-80℃의 물을 분사하면서 냉각시켰다. 펠렛의 온도가 80℃ 이하가 되었을 때, 냉각공정을 완료하고, 펠렛을 가로 X 세로를 3mm X 2mm 사이즈가 되도록 컷팅하였다. 상기 컷팅된 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱을 분진, 분칩제거 장치를 통과시킴으로써 분진, 롱펠렛, 금속을 제거하였다. 상기 분진이 제거된 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱에 대하여 유해물질 성분 검사를 완료하고, 포장하여 PA6 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱을 재생였다.
시험예 1: 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 품질 평가
상기 실시예 1 및 2에서 제조된 PA46 및 PPA를 육안으로 관찰하여 품질을 평가하였다. 그 결과 냉각과정에서 뒤틀림 현상이 발생하지 않았음을 확인할 수 있었고, 컷팅 면도 매끄러워서 컷팅 과정에서 부서짐 문제가 발생하지 않은 것을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. (a) 폐합성 수지를 직경 3-5mm 정도의 크기로 분쇄하는 단계;
    (b) 상기 분쇄된 폐합성 수지를 성형압출기에 넣고 200-400℃로 가열하여 용융시킨 후 압출하여 펠렛 모양으로 성형하는 단계;
    (c) 압출된 펠렛을 공기 및 물 중에서 선택되는 하나 이상을 분사하여 냉각하는 단계; 및
    (d) 냉각된 펠렛을 컷팅하는 단계;를 포함하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (c)단계에서 압출된 펠렛의 냉각은 물을 분사하여 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법으로 제조되는 것이 ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene), PET(Polyethylene terephthalate), PBT(Polybutylene terephthalate), 또는 PC(Polycarbonate) 수지인 것을 특징으로 하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (c)단계에서 압출된 펠렛의 냉각은 공기와 물을 교대로 분사하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법으로 제조되는 것이 LCP(Liquid Crystal Polymer), PA6(폴리아미드 6), PA46(폴리아미드 46), PA66(폴리아미드 6.6), PA610(폴리아미드 610), PA11(폴리아미드 11), PA12(폴리아미드 12), PA9T(폴리아미드9t), PPS(Polyphenylene Sulfide), PPA(Polyphthalamide), PCT(폴리시크로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트), 또는 HTN(High performance polyamide resin) 수지인 것을 특징으로 하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 (c)단계에서 공기는 20 내지 120℃로 공급되는 것을 특징으로 하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a)단계에서 분쇄된 폐합성 수지와 함께 충격개질제, 인장력보강제, 상용화제, 활제, 산화방지제, G/F(Gras), 및 M/F(Moldframe)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 (d)단계 이후에 (f)분진제거 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 (f)단계 이후에 (g) 유해물질 성분 검사 단계; 및 (h) 포장 및 출하 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법.

KR1020170008454A 2017-01-18 2017-01-18 폐합성 수지를 사용하는 재생 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 제조방법 KR101986590B1 (ko)

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