KR20230115316A - Xrf-식별가능한 블랙 중합체 - Google Patents

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모르 카플린스키
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나탈리 탈
첸 나크미아스
하기트 사드
갈 쉬무엘리
요나탄 무스니코우
나다브 요란
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Abstract

본 출원의 발명 대상은 블랙 플라스틱의 분류에 관한 것이다.

Description

XRF-식별가능한 블랙 중합체
본 발명은 일반적으로 블랙 중합체(black polymer) 및 이를 마킹(marking)하는 방법에 관한 것이다.
카본 블랙(carbon black)은 중합체 산업에서 가장 보편적인 첨가제의 하나이다. 이는 각종 분야 및 산업용 블랙 플라스틱의 제조에 폭넓게 사용된다. 보편적인 용도는 건축 및 건설, 헬스케어, 포장, 가정용품, 전자장치, 가전제품이며, 자동차 및 항공기 산업에서도 사용된다.
블랙 플라스틱의 폭넓은 용도에도 불구하고, 이들 대부분은 재활용되지 않는다. 이는 주로 재활용품 처리공장에서 사용되는 보편적인 광학 분류 시스템에 의해 블랙 플라스틱이 식별 가능하지 않다는 사실에 기인한다. 따라서, 통상적으로 블랙 플라스틱으로 만들어지는 제품들은 결국 폐기물로서 처리 라인의 마지막에 이르게 된다.
국제 특허 출원 공개공보 제WO2018/069917호는 각종 산업적 용도로 중합체 및 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커(XRF-identifiable marker)를 포함하는 투명 요소를 생산하기 위한, 중합체성 재료 및 XRF-식별가능한 마커의 포뮬레이션(formulation) 및 마스터배치(masterbatch)를 기재한다.
[1] 배경기술: WO2018/069917
블랙 플라스틱의 사용을 둘러싼 건강 염려는 주로 그것이 거의 재활용되지 않는다는 사실에 기인한다. 본 재료는 내구성 및 농색(deep shade)을 목적으로 사용되는 산업 안료 첨가제 유형인 카본 블랙으로부터 그의 색채를 얻기 때문에 재활용하기에 용이하지 않다. 흑색 안료는 상이한 유형의 플라스틱 재료를 분리해내기 위한 대부분의 플라스틱 분류 시설에서 전형적으로 사용되는 적외선 센서에 의해 쉽게 식별되지 않는다. 이는 이들 플라스틱 및 이들의 화학적 첨가제가 결국 쓰레기 매립지 또는 길가에 버려지는 것을 의미한다. 그러면 독성 화합물은 환경에 침투하여 결국 음용수로 들어가게 된다.
블랙 플라스틱의 경우 최근에 보여지고 있는 광범위한 용도에도 불구하고 무색 플라스틱이 대부분의 이용가능한 플라스틱 제품을 만들고 있다. 따라서, 블랙 플라스틱의 사용 증가 및 이에 따라 발생되고 있는 건강상의 위험을 처리하기 위한 더 좋은 분류 기술을 창출하는데 대한 보상이 거의 없었다. 카본 블랙이 다른 블랙에 비해 뛰어난 것으로 밝혀졌으므로 IR을 흡수하지 않는 다른 흑색 안료로 카본 블랙을 대체하기 위해 투자된 커다란 노력은 실패하였다.
본 명세서에 개시된 기술의 발명자들은 블랙 플라스틱의 단순하고, 비용 효율이 높으며, 용이한 검출을 허용하는 특별한 방법론를 개발하여 그의 효율적인 분류를 가능케 하였다. 본 발명의 방법론은 카본 블랙에 부가하여 적어도 하나의 XRF-식별가능한 재료를 포함하는 신규한 카본 블랙 포뮬레이션을 사용하는 것이다. 카본 블랙의 기계적 및 화학적 특성을 변경하지 않고, 본 발명의 신규 포뮬레이션을 제형화함에 있어서, 소정량의 XRF-식별가능한 재료가 카본 블랙에 첨가되고 혼합되어 제품의 역사를 일반적으로 식별하는 추적, 인증을 위하여 각종 제품에서 시행될 수 있는 신규한 안료 또는 강화 재료를 형성한다.
당업계에 공지되어 있는 바와 같이, " 카본 블랙 "은 전형적으로 2.5 ㎛ 미만 및 전형적으로 나노 계측 범위의 직경을 갖는 초미세 입자로 구성된 미세 미립자 물질(fine particulate matter)이다. 카본 블랙은 전형적으로 높은 표면적-대-부피비를 갖는 순수 탄소를 함유한다. 안료로서, 카본 블랙은 신문 잉크의 흑색 착색 안료로부터 첨단 기술 재료의 전기 도전제에 이르기까지 다양한 응용에 폭넓게 사용된다. 당해 재료는 또한 중합체성 조성물 또는 이를 포함하는 복합체의 강도, 특히 내마모성 및 인열 강도 증가를 위한 강화제로서 사용된다.
카본 블랙은 타이어 구성요소(예컨대 접지면, 측벽 및 안쪽 라이너)에서, 산업 고무 제품을 포함하는 기계적 고무 제품, 멤브레인 루핑, 자동차 고무 부품(예컨대 밀봉 시스템, 호스 및 진동 방지 부품)에서 및 일반적 고무 제품(예컨대 호스, 벨트, 가스킷 및 씰)에서 가장 폭넓게 사용되며 비용 효율이 높은 고무 강화제이다.
이름이 유사하기는 하지만, 카본 블랙은 본 발명의 태양으로부터 제외되는 블랙 카본과 혼동되어서는 안된다.
따라서, 본 발명의 제1 태양에서, 안료 포뮬레이션 또는 강화 포뮬레이션인(로서 사용하기 위한), 카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF-식별가능한 재료를 포함하는 조성물이 제공되며, 여기에서 적어도 하나의 XRF-식별가능한 재료는 카본 블랙 또는 이를 포함하는 조성물을 표시하는 XRF-식별가능한 시그니처(signature)를 제공하도록 선택된 양으로 존재한다.
유사하게 안료 포뮬레이션 또는 강화 포뮬레이션인(로서 사용하기 위한), 카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF-식별가능한 재료로 구성된 조성물이 제공되며, 여기에서 적어도 하나의 XRF-식별가능한 재료는 카본 블랙 또는 이를 포함하는 조성물을 표시하는 XRF-식별가능한 시그니처를 제공하도록 선택된 양으로 존재한다.
본 발명의 조성물 또는 제품에 존재하거나 이에 첨가되는 XRF-식별가능한 재료의 양, 또는 마커를 함유하는 블랙 물체를 식별하고 분류하기 위한 목적으로 사용되는 양은 재료의 특성 또는 속성 또는 프로파일을 정의하는 시그니처를 제공하는 사전결정된 양이다. 따라서, XRF-식별가능한 것으로 간주될 수 있지만 재료의 다른 특성을 조절하기 위해 본 발명의 조성물 또는 다른 제품에 존재할 수 있는, 따라서 본 발명에 따라 사전선택되거나 첨가되지 않은 염 또는 재료의 양은 그에 기초하여 이로부터 제조된 조성물 또는 제품이 식별되거나 판독될 수 있는 시그니처를 제공하지 않는다. 즉, 조성물 또는 제품을 표시하는 시그니처를 정의하기 위해 본 발명에 따라 첨가되지 않은 XRF-식별가능한 재료의 양의 존재는 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 간주되지 않는다.
일부 실시 형태에서, 조성물 내의 XRF-식별가능한 마커의 양은 50 내지 300 ppm이다. 일부 실시 형태에서, 양은 50 내지 70 ppm, 50 내지 100 ppm, 50 내지 150 ppm, 50 내지 200 ppm, 50 내지 250 ppm, 70 내지 100 ppm, 70 내지 150 ppm, 70 내지 200 ppm, 70 내지 250 ppm, 70 내지 300 ppm, 100 내지 150 ppm, 100 내지 200 ppm, 100 내지 250 ppm 또는 100 내지 300 ppm이다. 즉, 양은 50 내지 60 ppm, 50 내지 70 ppm, 50 내지 80 ppm, 50 내지 90 ppm 또는 50 내지 100 ppm이다.
일부 실시 형태에서, 정의된 바와 같이, 조성물은 카본 블랙, XRF-식별가능한 재료 및 중합체 또는 예비중합체(prepolymer)를 포함하거나 이로 구성된다.
일부 실시 형태에서, 조성물은 분산액, 현탁액 또는 가용화 형태(들) 중에 본 명세서에 개시된 구성요소를 포함하는 고체 조성물, 분산액, 또는 액체 조성물의 형태이다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 조성물은 그의 양을 첨가함에 의해 블랙 물체를 형성할 수 있는 중합체성 재료 또는 혼합물로 희석될 수 있는 농축액의 형태이다. 조성물로부터 형성되는 이러한 물체 중의 XRF-식별가능한 재료의 양은 제품 프로파일, 즉 하나 이상의 제조일자, 제조 위치, 조성, 인공 첨가제의 존재 또는 부재, 및 기타를 표시하는 XRF-식별가능한 시그니처를 제공한다. 제품이 재활용된 제품인 경우, 즉 이전에 제조되고 사용된 중합체 또는 중합체성 조성물의 제품인 경우, 프로파일은 이러한 이전 사용에 관한 데이터를 포함할 수 있다.
카본 블랙 및 소정량의 적어도 하나의 XRF-식별가능한 재료를 포함하는 안료 포뮬레이션이 또한 제공된다.
카본 블랙 및 소정량의 적어도 하나의 XRF-식별가능한 재료를 포함하는 안료 포뮬레이션이 또한 제공되며, 여기에서 XRF-식별가능한 재료의 양은 이에 의해 마킹하고자 하는 안료 포뮬레이션 또는 제품의 재료 조성 및/또는 제품의 생산 프로파일을 표시하는 전자기 방사선 시그니처(예: 원재료 데이터)를 정의한다. 프로파일은 하나 이상의 제조일자, 제조 위치, 조성, 인공 첨가제의 존재 또는 부재 등을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 안료 포뮬레이션이 분말 또는 펠렛 형태(pellet form)로 제공되며, 여기에서 적어도 하나의 XRF-식별가능한 재료의 양은 식별가능한 XRF 시그니처를 갖는 XRF 마킹된 제품을 제공하도록 선택된다.
예를 들어, 중합체 또는 중합체성 복합체의 적어도 하나의 기계적 특성을 개선하기 위한 강화제가 또한 제공되며, 제제는 카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF-식별가능한 재료를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 제제는 분말 또는 펠렛 형태로 제공되며, 여기에서 적어도 하나의 XRF-식별가능한 재료의 양은 식별가능한 XRF 시그니처를 갖는 XRF 마킹된 제품을 제공하도록 선택된다.
카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커의 균질한 블렌드를 포함하는 펠렛화 분말이 추가로 제공된다.
본 발명의 포뮬레이션의 일부 실시 형태에서, 안료 또는 강화 포뮬레이션은 고체 분말 포뮬레이션 또는 고체 재료의 배합물로서 또는 액체 현탁액 또는 분산액 형태로 존재할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 이러한 포뮬레이션은 또한 중합체 또는 예비중합체를 포함할 수 있다.
따라서, 부가적 태양에 따라, 본 발명은 카본 블랙, 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커 및 적어도 하나의 중합체 또는 예비중합체의 균질한 블렌드를 포함하는 XRF-식별가능한 마스터배치를 제공한다. 일부 실시 형태에서, 중합체는 열가소성 중합체 또는 열경화성 중합체이다. 일부 실시 형태에서, 및 하기에서 추가로 정의되는 바와 같이, 중합체는 구체적으로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리이소프렌, 천연 고무 및 라텍스 중에서 선택될 수 있다.
일부 추가의 태양에 따라, 본 발명은 본 발명의 포뮬레이션으로부터 형성되거나 이를 포함하는, 즉 카본 블랙, 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커 및 적어도 하나의 중합체, 예를 들어, 열가소성 중합체를 포함하는 제조 물품을 제공한다.
일부 다른 태양에 따라, 본 발명은 XRF-식별가능한 제조 물품(article of manufacture)을 제조하는 방법을 제공하며, 이러한 방법은 하기 단계를 포함한다:
(ⅰ) 카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커를 포함하는 혼합물을 펠렛화하는 단계;
(ⅱ) 상기 펠렛화로부터 얻어진 펠렛을 적어도 하나의 열가소성 중합체와 용융 블렌딩(blending)하여 용융된 혼합물을 형성하는 단계;
(ⅲ) 용융된 혼합물을 성형하여 상기 제조 물품을 얻는 단계.
본 명세서에 언급된 바와 같이, 카본 블랙은 고무 및 다른 중합체를 보강하기 위해 사용되며 또한 각종 고무, 플라스틱, 잉크 및 코팅 응용에서 안료, UV 안정화제 및 도전제 또는 절연제로서 작용한다. 카본 블랙이 이들의 색채를 제공하는 타이어 외에도, 카본 블랙은 또한 정원 호스, 컨베이어 벨트, 플라스틱, 인쇄 잉크 및 자동차 코팅에 사용된다. 따라서, 본 발명의 범위 내에 있는 제조 물품은 타이어, 플라스틱 제품, 인쇄된 제품(2D 또는 3D 제품), 및 기타를 포함한다.
본 명세서 전반에 걸쳐 언급된 바와 같이, 카본 블랙이 사용된 블랙 플라스틱 또는 다른 블랙 중합체의 분류 불능은 각각의 블랙 플라스틱 재료에 대한 상응하는 분류 데이터를 생성하기 위한 시기적절한 수행 결정 및 바람직하게 상기 블랙 플라스틱 재료에 할당된 상응하는 인증서를 생성함에 의해, 원재료의 적절한 마킹 및 이러한 블랙 원재료, 특히 블랙 플라스틱 재료를 포함하는 다양한 재료의 재활용 및 재사용의 관리에 대한 신규 접근법의 필요를 불러 일으킨다. 블랙 원재료 및 각각의 블랙 플라스틱 재료의 특성/조건의 실시간 검사를 기초로 하여 생성된 이러한 분류 데이터는 상기 블랙 플라스틱 재료의 연속적인 재활용이 제품 내에서 그의 추가 사용 및 적합한 제품 유형을 허용하는지 여부를 표시한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 " 재료 "는 블랙 물체(black object)와 같은 물체, 즉 카본 블랙을 포함하고 중합체로 구성된 물체, 예를 들어, 블랙 플라스틱을 지칭한다. 물체 또는 재료는 제조 물품이거나 아닐 수 있으며; 이는 또한, 예를 들어, 소정의 분류 및 재활용 단계 중에 허용되는 바와 같이, 무정형 또는 축약된 형태로 분류된 파쇄 또는 절단된 중합체성 재료일 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 발명에 따라, 달리 언급되거나 이해되지 않는 한, 용어 "블랙 플라스틱 재료"는 블랙 플라스틱 물체, 또는 일반적으로 블랙 물체를 지칭한다.
본 발명의 기술은 생산 라인 상에서 진행되는 블랙 플라스틱 재료(들) 함유 제품의 자동 검사 및 분류를 가능케 한다. 재료 검사 데이터를 기초로 하여 분류 데이터 및 관련 할당된 인증서 데이터가 생성되는 본 발명의 관리 시스템은 검사 스테이션의 일부일 수 있거나 검사 스테이션과 함께 데이터 통신 내의 자립형(stand-alone) 시스템일 수 있다. 그러면 분류/인증서 데이터는 검사 스테이션의 다운스트림 분류 스테이션에서 적절하게 접속되고 사용될 수 있다.
플라스틱 재료의 생애 주기는 블랙 재료(버진 블랙 플라스틱 재료 또는 재활용 블랙 플라스틱 재료로서)의 제조로부터 블랙 플라스틱 재료의 다음 재활용까지의 기간을 지칭한다. 블랙 플라스틱 재료의 마킹은 그의 제조 중에 이미 또는 이후 임의의 단계에 이루어질 수 있다.
블랙 플라스틱 제품의 생산은 블랙 카본 및 중합체성 재료 또는 예비중합체, 예컨대 천연 고무 또는 유사 제품 및 이러한 천연 제품 및 하나 이상의 재활용 플라스틱 재료의 조성물을 포함하는 조성물을 이용할 수 있고, 여기에서 천연 플라스틱 재료는 재활용되지 않고(예: 버진) 블랙 제품에서 최초로 사용된 플라스틱 재료이다. 일부 경우에, 재활용 블랙 플라스틱 재료는 1회, 2회 또는 그 이상의 횟수로 재활용되었던 블랙 플라스틱 재료의 사전선택된 농도를 포함하도록 세팅될 수 있다. 특정 플라스틱 재료의 대규모 재활용 및 재사용을 허용하기 위하여 천연 및 재활용 플라스틱 재료의 검출 및 식별이 사용된다.
다양한 플라스틱 재료(예: 중합체성 재료)가 재활용 공정 중에(즉, 재활용 플라스틱 재료 / 사용된 플라스틱 제품에서 유래한 제품의 생산 중에) 마킹된다. 부가적으로, 블랙 플라스틱 재료는 그의 생산 또는 버진 플라스틱이 주요 구성요소인 블랙 플라스틱 제품의 생산 중에 버진 플라스틱으로서 마킹될 수 있다.
용어 " 플라스틱 "은 천연 및 비-천연 또는 산업적으로 제조된 중합체를 포괄한다. 따라서, 플라스틱 재료는 중합체, 예컨대 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리이소프렌, 천연 고무(또는 라텍스) 및 기타 유형의 중합체일 수 있다.
일부 실시 형태에서, 분류하고자 하는 본 발명의 제조 물품 또는 물체는 본 명세서에 정의한 바와 같은 카본 블랙, 고무 또는 가공 고무 및 소정량의 XRF-식별가능한 재료를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 분류하고자 하는 제조 물품 또는 물체는 본 명세서에 정의한 바와 같은 재활용 중합체(또는 플라스틱 또는 고무), 비재활용 중합체(플라스틱 또는 고무), 카본 블랙 및 소정량의 XRF-식별가능한 재료를 포함한다.
블랙 플라스틱 재료는 플라스틱 재료 내에 임베딩된 특이적 마킹(마커 요소)에 의해 마킹된다. 마커는 적합한 분광계(판독기)에 의해 검출될 수 있는 전자기 신호를 방출할 수 있다. 일 실시예에서, 마커는 인입 전자기 방사선, 예를 들어, UV, X-선 회절(XRD), 또는 X-선 형광(XRF) 마커에 반응하여 신호를 방출한다. 하기 설명에서, XRF 기술의 사용은 블랙 재료 특성/조건을 결정하기 위한 블랙 플라스틱 재료 시그니처의 판독에 대하여 그리고 그의 분류 데이터 및 인증서에 따라 블랙 플라스틱 재료를 마킹하는 것과 관련하여 예시된다. 그러나, 본 발명의 신규 접근법의 원리가 이러한 특이적 유형의 시그니처/마킹으로 국한되는 것이 아님이 이해되어야 한다.
XRF 마커는 이들의 반응(시그니처) 신호를 검출 및 식별할 수 있는 XRF 분광계(판독기)에 의한 X-선 형광(XRF) 분석으로 검출되고 측정될 수 있다. 일 실시예에서, XRF 판독기는 에너지 분산형 X-선 형광 EDXRF 분광계이다. XRF 마커는 가요성이다. 즉, 이들은 이들의 시그니처 신호에 부정적으로 영향을 주지 않고, 거대 범위의 담체, 재료, 물질, 및 기질과 함께 또는 그 내부에 포매되어 조합되거나, 블렌딩되거나, 화합물을 형성할 수 있다.
XRF 마커는, 예를 들어, 무기 염, 금속 산화물, 비 또는 트리 금속 원자 분자, 다원자성 이온, 및 유기금속 분자의 형태일 수 있다(예를 들어, 원용에 의해 본 명세서에 포함되는 제PCT/IL2020/050794호 및 제PCT/IL2020/050793호에 기재된 바와 같음). 일 실시예에서, XRF 마커는 원용에 의해 본 명세서에 포함되는 제WO 2018/069917호에 기재된 바와 같이 무기 재료(예: 금속) 또는 유기(예: 중합체성) 재료와 블렌딩되거나 이에 적용될 수 있다. 이러한 가요성으로 인하여, XRF 마커, 또는 여러 가지 XRF 마커를 포함하는 마킹 조성물(가능하게는 부가적인 재료, 예컨대 담체 또는 첨가제 동반)은 사전선택된 세트의 특성을 갖도록 고안될 수 있다. 부가적으로, XRF 마킹은 마커가 물체의 표면 아래에 존재하지만 표면 자체 상에는 존재하지 않을 때, 예를 들어, 물체가 포장재, 흙, 또는 먼지에 의해 덮여 있을 때에도 검출 및 식별될 수 있다. 또한, XRF 분석은 재료 내부에 존재하는 마커의 농도 뿐아니라 재료 내부 마커의 비(상대적 농도)의 측정을 가능케 한다.
본 발명은 블랙 플라스틱 재료의 재활용 및 재사용에 관한 문제들을 극복하기 위한 신규 접근법을 제공한다. 특히, 본 발명은 버진 블랙 중합체성 또는 블랙 재료 중합체, 예컨대 고무와 같은 천연 중합체, 및 재활용 플라스틱 재료의 마킹 및 식별을 가능케 한다. 더우기, 본 발명의 기술은 중합체성 재료가 몇회의 재활용을 거쳤는지 당업자가 식별하는 것을 허용한다. 또한, 블랙 버진 재료(들) 및 블랙 재활용 플라스틱 재료를 양자 모두 포함하는 블랙 제품의 경우에, 당업자가 제품의 조성을 결정하는 것, 즉 버진 재료, 1회 재활용된 플라스틱 재료, 2회 재활용된 플라스틱 재료 등등의 관계(예: 비)를 측정하는 것이 가능하다. 이러한 목적을 위하여 일 세트의 하나 이상의 마커가 전체 재활용 공정 중에 각 라운드의 재활용 공정에서 재활용 재료로 도입된다. 부가적으로, 본 발명에 따라, 예를 들어, 그의 제조 중에 또는 중합 공정, 컴파운딩 공정 중에, 또는 예를 들어 버진 재료를 함유하는 제품의 생산 중의 핫 멜트 처리(hot melt processing)(예: 압출) 중에 버진 재료 내로 도입될 수 있는 하나 이상의 마커에 의해 버진 재료가 마킹될 수도 있다.
예를 들어, 펠렛의 물리적 형태로, 또는 제품의 구성요소로서, 및 제품 생산 중 및 후에 마킹된 블랙 플라스틱 재료를 얻기 위하여 하나 이상의 마커를 플라스틱 재료 내부에 포매시키고, 마킹된 플라스틱 재료의 라이프 사이클(life cycle) 중의 임의의 단계에 이를 검출하고 식별할 수 있다(예: XRF 분석에 의해).
따라서, 본 발명의 다른 광범위한 태양에 따라, XRF-식별가능한 블랙 중합체성 원재료, 예컨대 천연 고무를 제공하는 방법을 제공하며, 방법은 중합체성 원재료 샘플을 소정량의 XRF-식별가능한 마커 및 블랙 카본으로 마킹하는 단계를 포함하고, XRF-식별가능한 마커의 양은 원재료 조성 및/또는 생산 프로파일을 표시하는 전자기 방사선 시그니처(원재료 데이터)를 정의한다. 프로파일은 하나 이상의 제조일자, 제조 위치, 조성, 인공 첨가제의 존재 또는 부재 등을 포함할 수 있다.
당업계에 공지된 바와 같이, 천연 고무는 소정의 유형의 나무로부터, 주로 헤베아 브라실리엔시스(Hevea brasiliensis) 나무, 또는 적절하게 명명된 고무 나무로부터 액체 수액, 라텍스를 추출함에 의해 제조된다. 라텍스는 나무껍질을 베어 흐르는 수액을 컵에 수집함으로써 나무로부터 모은다. 이 공정을 태핑이라 부른다. 수액이 고형화하는 것을 방지하기 위해 암모니아가 첨가될 수 있다. 이어서 응집이라 부르는 공정에서 혼합물에 산을 첨가하여 고무를 추출한다. 이어서 혼합물을 롤러에 통과시켜 과량의 물을 제거하고, 그 후 파쇄하고, 절단하고 세척하여 불순물을 제거한다. 이 공정이 완료되면, 고무의 층을 훈연실에서 받침대에 매달거나 공기 건조되도록 한다. 수 일 후에, 이들을 접어 더미로 만들어 가공 준비를 한다.
본 발명에 따라, 고무는 그의 생산 중 임의의 단계에서 XRF-식별가능한 마커 및 카본 블랙 재료를 사용하여 본 명세서에 상술된 바와 같이 마킹할 수 있다. 고무가 적어도 하나의 다른 재료와 혼합되는 경우, 고무가 마킹된 후 적어도 하나의 다른 재료와 혼합된다.
라텍스의 수집 단계, 즉, 태핑(tapping) 중에; 고형화제(solidification agent)를 사용한 수액의 고형화 전, 중 또는 후에; 응집 전, 중 또는 후에; 또는 고무가 건조된 후에 마킹이 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한 재활용 공정에서 블랙 재료를 분류하는 방법을 제공하며, 방법은 하기 단계를 포함한다:
블랙 재료에 임베딩된(embedded) 전자기 방사선 시그니처를 표시하는 측정 데이터를 제공하는 단계;
X-선 또는 감마-선(1차 방사선)에 반응하여 상기 재료로부터 방출된 방사선(2차 방사선)을 식별하며, 상기 방사선은 시그니처에 특유한 스펙트럼 특징(즉, 특정 에너지/파장의 피크)을 가짐으로써 블랙 재료의 존재를 식별하는 단계.
본 발명은 추가로 블랙 재료 재활용 공정을 관리하는 방법을 제공하며, 방법은 하기 단계를 포함한다:
제품 내의 하나 이상의 블랙 플라스틱 재료에 임베딩된 하나 이상의 제1 전자기 방사선 시그니처를 표시하는 제1 측정 데이터를 제공하는 단계;
상기 하나 이상의 블랙 플라스틱 재료에 대해 측정 데이터를 분석하여 각각의 플라스틱 재료 조건 데이터를 결정하고, 여기에서 각각의 플라스틱 재료 조건 데이터가 상기 플라스틱 재료의 이전 사용을 표시하는 단계;
각각의 플라스틱 재료 조건에 기초하여 상기 하나 이상의 블랙 플라스틱 재료 각각에 대한 제1 분류 데이터를 생성하는 단계; 및
제1 분류 데이터에 기초하여 상기 하나 이상의 블랙 플라스틱 재료의 적어도 하나에 대한 마킹 데이터를 생성하며, 여기에서 마킹 데이터가 상기 하나 이상의 플라스틱 재료 각각으로 도입되고자 하는 적어도 하나의 마커를 표시하는 데이터를 포함하여 상기 하나 이상의 블랙 플라스틱 재료의 재활용 공정을 관리하기 위한 전자기 방사선 신호를 제공하는 단계.
일부 실시 형태에서, 방법은 적어도 하나의 블랙 플라스틱 재료 조건 데이터 및 상기 플라스틱 재료의 분류 데이터를 이용하는 단계, 및 분류하고자 하는 상기 블랙 플라스틱 재료의 현재 조건을 특성화하는 인증서 데이터를 생성하고 저장하는 단계를 추가로 포함한다.
적어도 하나의 마커를 표시하는 데이터는 각각의 플라스틱 재료 재사용 유형의 경우에 상응하는 하나 이상의 마커에 대한 매칭 데이터와 연계하여 상기 플라스틱 재료의 라이프 사이클을 표시하는 데이터를 저장하는 데이터베이스로부터 얻을 수 있다.
적어도 하나의 마커를 표시하는 데이터는 (a) 재활용되는 상기 플라스틱 재료의 다수의 연속적인 라이프 사이클 및 (b) 재활용 플라스틱 재료의 재사용에 대한 연속적인 제품 유형에 상응하는 데이터를 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 블랙 플라스틱 재료 조건 데이터는 제품 내에 함유된 상기 블랙 플라스틱 재료 및 사전결정된 블랙 버진 재료 사이의 관계를 표시한다. 예를 들어, 본 명세서에 정의된 바와 같이, 제1 측정 데이터는 상기 사전결정된 천연 재료의 하나 이상의 전자기 방사선 시그니처를 표시하는 데이터도 포함한다.
본 명세서에 개시된 바와 같이, 적어도 하나의 마커가 단일 마스터배치로 카본 블랙 및 다른 부가적인 첨가제와 함께 단일 패키지의 플라스틱 재료 내로 도입될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 방법은 그 안에 상기 마킹을 도입함에 의해 분류된 후 플라스틱 재료 내에 존재하는 하나 이상의 오염 요소에 의해 유래된 하나 이상의 제2 전자기 방사선 신호를 표시하는 제2 측정 데이터를 제공하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시 형태에서, 방법은 그 안에 상기 마킹을 도입함에 의해 분류된 후 블랙 플라스틱 재료 내에 존재하는 하나 이상의 오염 요소에 의해 유래된 하나 이상의 제2 전자기 방사선 신호를 표시하는 제2 측정 데이터를 제공하는 단계 및 블랙 플라스틱 재료에 특징적인 인증서 데이터를 갱신하는 단계를 추가로 포함한다.
측정 데이터의 전자기 방사선 신호는 하기 유형 중의 적어도 하나일 수 있다: UV 신호; X-선 회절(XRD) 신호; X-선 형광(XRF) 신호.
일부 실시 형태에서, 측정 데이터의 전자기 방사선 신호는 X-선 형광(XRF) 신호를 포함하며; 적어도 하나의 마커를 표시하는 데이터는 XRF 여기 방사선에 대한 XRF 반응 신호에 의해 반응하는 적어도 하나의 마커에 상응한다.
본 발명의 다른 광범위한 태양에 따라, 하기 단계를 포함하는 블랙 재료 재활용 공정을 관리하는 방법이 제공된다:
제품 내의 하나 이상의 플라스틱 재료 각각에 대하여 하나 이상의 플라스틱 제품 유형과 연계된 상기 플라스틱 재료의 이전 사용을 표시하는 블랙 플라스틱 재료 조건 데이터를 제공하는 단계;
플라스틱 재료 조건 데이터를 분석하고, 각각의 플라스틱 재료 조건에 기초하여 상기 하나 이상의 플라스틱 재료 각각에 대한 분류 데이터를 생성하는 단계;
분류 데이터에 기초하여 상기 하나 이상의 플라스틱 재료의 적어도 하나에 대한 마킹 데이터를 생성하며, 여기에서 마킹 데이터가 상기 하나 이상의 블랙 플라스틱 재료 각각으로 도입되고자 하는 적어도 하나의 XRF 마커를 포함하여 블랙 플라스틱 재료의 재활용 공정을 관리하기 위한 전자기 방사선 신호를 제공하는 단계; 및
적어도 하나의 블랙 플라스틱 재료 조건 데이터 및 상기 플라스틱 재료의 분류 데이터를 이용하고, 분류하고자 하는 상기 블랙 플라스틱 재료의 현재 조건을 특성화하는 인증서 데이터를 생성하고 저장하는 단계.
플라스틱 재료의 분류 중에 블랙 플라스틱을 식별하기 위한 방법이 또한 제공되며, 상기 방법은 하기 단계를 포함한다:
적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커에 의해 마킹된 블랙 물체를 포함하는 플라스틱 물체의 컬렉션(collection)을 X-선 또는 감마-선 방사선으로 조사(irradiating)하는 단계;
적용된 X-선 또는 감마-선 방사선에 반응하여 물체로부터 도착한 X-선 또는 감마-선 신호를 검출하는 단계;
검출된 방사선 신호에 스펙트럼 처리(spectral processing)를 적용하여 블랙 플라스틱에 관한 사전정의된 특성의 존재, 부재 또는 임의의 변화를 표시하는 데이터를 얻는 단계.
일부 실시 형태에서, 방법은 하기 단계를 포함한다:
공간적으로 분포되고 조절된 강도를 갖는 적어도 하나의 X-선 또는 감마-선 여기 빔(excitation beam)으로 복수의 물체를 동시에 조사하는 단계로서; 여기에서 각각의 물체에 도달하는 빔의 강도가 상이하고 식별 가능하며 여기에서 복수의 물체가 블랙 물체를 포함하는 단계;
복수의 물체로부터 도착한 2차 X-선 방사선을 검출하고 복수의 물체 상의 공간적 강도 분포를 표시하는 신호를 생성하는 단계; 및
검출된 공간적 강도 분포에 따라 복수의 블랙 물체 중의 어느 것이 마킹 조성물에 의해 마킹된 것인지 식별하는 단계.
본 발명은 하기 단계를 포함하는 방법을 추가로 제공한다:
공간적으로 분포되고 조절된 강도를 갖는 적어도 하나의 X-선 또는 감마-선 여기 빔으로 복수의 물체를 동시에 조사하며; 여기에서 각각의 물체에 도달하는 빔의 강도가 상이하고 식별 가능하며 여기에서 복수의 물체가 블랙 물체를 포함하는 단계;
복수의 물체로부터 도착한 2차 X-선 방사선을 검출하고 복수의 물체 상의 공간적 강도 분포를 표시하는 신호를 생성하는 단계; 및
검출된 공간적 강도 분포에 따라 복수의 블랙 물체 중의 어느 것이 마킹 조성물에 의해 마킹된 것인지 식별하는 단계.
본 명세서에 개시된 발명 대상을 더 잘 이해하기 위하여 그리고 발명이 실무적으로 어떻게 실행될 수 있는지 예시하기 위하여, 이제 첨부된 도면을 참조하여 비-제한적 실시예로서 실시 형태들이 기재될 것이다:
도 1A-1C는 펠렛화 전에 카본 블랙 분말의 마커 시스템 A에서 상이한 구성요소에 대해 농도의 함수로서 강도를 보여주는 그래프이다.
도 2A-2C는 펠렛화 전에 카본 블랙 분말의 마커 시스템 B에서 상이한 구성요소에 대해 농도의 함수로서 강도를 보여주는 그래프이다.
도 3A-3C는 펠렛화 후 마커 시스템 A의 3 가지 조합에 대해 농도의 함수로서 강도를 보여주는 그래프이다.
도 4A-4C는 펠렛화 CB 대 분말 CB: 마커 시스템 A의 경우 농도의 함수로서 피크 강도이다.
도 5A-5C는 펠렛화 CB-마커 시스템의 함수로서 B-부분 강도를 보여주는 그래프이다.
도 6A-6C는 펠렛화 CB 대 분말 CB: 마커 시스템 B의 경우 농도의 함수로서 피크 강도를 보여주는 그래프이다.
도 7A-7C는 마커 시스템 A의 상이한 구성요소에 대해 CB MB에서 농도의 함수로서 강도를 보여주는 그래프이다.
도 8A-8C는 마커 시스템 B의 상이한 구성요소에 대해 CB MB에서 농도의 함수로서 강도를 보여주는 그래프이다.
도 9는 0.5 wt% CB MB 로딩(loading)을 함유하는 두꺼운 샘플에서 마커 시스템 B의 3 개 구성요소에 대한 적색 스펙트럼-피크 신호(red spectrum-peak signal)를 보여주는 그래프이다. 블랙 - 마킹되지 않은 샘플.
도 10은 2 wt% CB MB 로딩을 함유하는 단일층 호일에서 마커 시스템 B의 3 개 구성요소에 대한 청색 스펙트럼-피크 신호이다. 블랙 - 마킹되지 않은 샘플.
본 발명은 블랙 중합체 제품을 마킹/식별하기 위한 수단 및 방법에 관한 것으로서, X-선 형광(본 명세서에서 " XRF ")을 이용하는 특이적 마커/식별가능한 구성요소의 개발을 기반으로 하며, 이는 재활용을 목적으로 하는 블랙 플라스틱의 식별 및 분류를 가능케 한다.
본 명세서에서 XRF 검출가능한/식별가능한 마커로 표기된 특이적 마킹/식별가능한 구성요소는 블랙 플라스틱 제조 공정 중에 첨가된다(혼입된다).
하기 실시예에 나타낸 바와 같이, XRF-검출가능한/식별가능한 마커는 전체 블랙 플라스틱 제조 공정 중에 안정하고 활성인(즉, 검출가능한) 양자 모두의 상태로 남아있다. 따라서, XRF-검출가능하고 식별가능한 마커는 블랙 플라스틱 제조 단계 각각에서, 예컨대, 그중에서도 특히, 건조 블렌딩 단계 중에, 펠렛화 단계 중에, 컴파운딩(compounding)(즉, 마스터배치 생산) 단계 중에, 블로잉 단계 중에 또는 사출 성형 단계 중에 첨가될 수 있다. 이는 다양한 XRF-식별가능한 중간체 제품(예: 분말, 펠렛화 분말 또는 마스터배치) 뿐아니라 플라스틱 제품을 초래한다.
제1 태양에 따라, 본 발명은 카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커를 포함하는 XRF-식별가능한 카본 블랙 분말을 제공한다.
XRF-식별가능한 카본 블랙과 관련하여 본 명세서에서 사용된 분말은 최대 약 100 nm의 크기를 갖는 미세, 건조 입자에 관한 것이다. 부가적으로, 입자는 적어도 하나의 카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커의 건조 블렌드를 지칭할 수 있다.
일부 실시 형태에 따라, XRF-식별가능한 카본 블랙 분말은 XRF-식별가능한 카본 블랙 펠렛화 분말의 제조에 사용하기 위한 것이다. 일부 추가의 실시 형태에 따라, XRF-식별가능한 카본 블랙 분말에 펠렛화 공정이 적용된다. 일부 실시 형태에서, 건조 블렌드의 펠렛화는 XRF-식별가능한 카본 블랙 펠렛화 분말을 얻기 위한 습식 펠렛화 공정에 의한다.
본 발명 분야의 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 예를 들어, 분말을 응집시키기 위하여, XRF-식별가능한 카본 블랙 분말에 펠렛화를 적용한다.
일부 다른 태양에 따라, 본 발명은 카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커의 균질한 블렌드를 포함하는 XRF-식별가능한 카본 블랙 펠렛화 분말을 제공한다.
본 발명에 따른 XRF-식별가능한 마커 는 XRF 시그니처에 의해 식별가능한 적어도 하나의 화합물 또는 요소를 포함하는 물질이며, XRF 분석(예: XRF 분석기에 의함)에 의해 식별될 수 있고, XRF 분석, 즉, 반응 X-선 신호의 분석은 적합한 분광계, 예컨대 진공 조건 없이 제어되지 않은 환경에서 작동할 수 있는 XRF 분석기(예: 벤치탑, 이동식 또는 휴대용 장치일 수 있는 에너지 분산형 XRF 분석기)에 의해 실행될 수 있다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 XRF 시그니처를 갖는 재료이며 XRF에 의해 식별가능한 하나 이상의 요소를 포함하는 형태로 선택될 수 있다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 x-선 또는 감마-선(1차 방사선) 방사선에 반응하여 원소의 특징적인 스펙트럼 특징(즉, 특정 에너지/파장에서의 피크)을 동반하는 x-선 신호(2차 방사선)(XRF 시그니처로서의 x-선 반응 신호)를 방출하는 원소 주기율표의 적어도 하나의 원소이거나 이를 포함한다. 이러한 반응 신호를 갖는 원소는 XRF-감수성으로 간주된다.
XRF 시그니처는 마킹(들)(재료 조성, 농도 등) 뿐아니라 그 위에 또는 그 안에 마킹이 임베딩된 특이적 제품의 표면/구조에 좌우될 수 있다.
XRF-식별가능한 마커는 염의 형태일 수 있거나 적어도 하나의 원자를 포함하는 재료일 수 있다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 적어도 하나의 원자이거나 이를 포함하거나, Si, P, S, Cl, K, Ca, Br, Ti, Fe, V, Cr, Mn, Co, Ni, Ga, As, Fe, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Cs, Ba, La 및 Ce 중에서 선택된 적어도 하나의 원자를 포함한다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 적어도 하나의 금속 원자이거나 이를 포함한다.
일부 다른 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 적어도 하나의 금속 원자를 포함하는 재료 또는 적어도 하나의 금속염을 포함한다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 Mo, Ag, Cr, Ti, Mn, K, Ca, Sc, V, Co, Ni, Zn, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Cd 및 In 중에서 선택된 원자이거나 적어도 하나의 원자를 포함한다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 Mo, Ag, Cr, Ti, Mn, K, Ca, Sc, V, Co, Ni, Zn, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Cd 및 In 중에서 선택된 적어도 하나의 원자를 포함하는 재료이다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 Mo, Ag, Cr, Ti 및 Mn 중에서 선택된 적어도 하나의 원자이거나 적어도 하나의 원자를 포함한다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 Mo, Ag, Cr, Ti 및 Mn 중에서 선택된 적어도 하나의 원자를 포함하는 재료이다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 담체 내부의 적어도 하나의 금속 원자이다. 일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 나노입자 내부의 적어도 하나의 금속 원자이다. 일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 나노입자 내부의 Ag 원자이거나 이를 포함한다.
일부 다른 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 적어도 하나의 비-금속 원자이거나 이를 포함한다. 일부 다른 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 P, Se, Br, S, Cl, I 및 Si의 적어도 하나의 원자이거나 이를 포함한다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 적어도 하나의 이황화몰리브덴, 산화아연, 망간 스테아레이트, 산화제이망간, 염화망간, 아연 디리시놀레에이트, 브롬화칼륨, 산화크롬, 브롬화나트륨, 산화티타늄, 질화티타늄, 브롬화암모늄 및 칼슘 부티레이트의 형태이다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 적어도 하나의 산화아연, 망간 스테아레이트, 염화망간, 브롬화칼륨, 산화크롬, 디황화몰리브덴, 브롬화나트륨, 산화티타늄, 산화제이망간, 질화티타늄, 브롬화암모늄 및 칼슘 부티레이트의 형태이다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 적어도 하나, 적어도 두 개 또는 세 개의 산화티타늄, 이황화몰리브덴 및 은 원자의 형태이다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마커는 적어도 하나, 적어도 두 개 또는 세 개의 산화티타늄, 산화제이망간 및 산화크롬의 형태이다.
본 명세서에 기재된 바와 같이, XRF-식별가능한 마커는 카본 블랙과 혼합된다.
식별가능한 카본 블랙에서 카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커의 양은, 예를 들어, 최종 플라스틱 제품에 따라 변화할 수 있다. 달리 지시되지 않는 한, 식별가능한 카본 블랙 내 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커의 양 또는 그의 임의의 비는 XRF-식별가능한 마커 내의 활성 원소의 양 또는 그의 비를 지칭한다. 즉, XRF-식별가능한 마커가 염, 예를 들어, 금속염으로 제공되는 경우, XRF-식별가능한 마커의 양 또는 그의 임의의 비는 활성 원소, 즉, 금속 원자를 기준으로 언급된다.
일반적으로, 카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커 사이의 비가 낮을수록, XRF-식별가능한 마커 로딩이 높아지며 이에 따라 검출이 개선된다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 펠렛화 제품 또는 조성물에서 카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커 사이의 비는 각각 적어도 100:1, 또는 200:1, 300:1, 400:1, 500:1, 600:1, 700:1, 800:1 또는 900:1이다.
일부 다른 실시 형태에서, 펠렛화 제품에서 카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF 마커 사이의 비는 각각 약 100:1 내지 약 1000:1이다.
카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커의 균질한 블렌드를 포함하는 XRF-식별가능한 카본 블랙 펠렛화 분말은 임의의 크기 또는 형상일 수 있다. 예를 들어, 펠렛화 분말은 약 30 내지 약 200 그레인 범위를 크기를 가진 펠렛의 형태이다.
본 명세서에 기재된 바와 같이, XRF-식별가능한 카본 블랙 펠렛화 분말은 일부 실시 형태에 따라 펠렛화 공정에 의해 생산될 수 있다.
본 발명에 따라, 예를 들어, 펠렛화 분말의 형태인 XRF-식별가능한 카본 블랙은 마스터배치 혼합물을 얻기 위한 컴파운딩 공정에서 사용하기 위한 것이다. 일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 카본 블랙 펠렛화 분말은 마스터배치 혼합물을 제조하는데 사용하기 위한 것이다.
일부 다른 태양에 따라, 본 발명은 카본 블랙, 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커 및 적어도 하나의 열가소성 중합체를 포함하는 균질한 블렌드를 포함하는 XRF-식별가능한 마스터배치(MB) 혼합물을 제공한다.
XRF-식별가능한 마스터배치(MB) 혼합물은 XRF-식별가능한 카본 블랙을 사용하여 또는 대안적으로 카본 블랙, 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커 및 적어도 하나의 열가소성 중합체를 컴파운딩하여 생산될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 마스터배치 혼합물은 사전 형성된 적어도 하나의 열가소성 중합체와 XRF-식별가능한 카본 블랙을 컴파운딩하거나, 대안적으로 각각의 3 가지 구성요소를 컴파운딩하여 얻을 수 있다.
XRF-식별가능한 마스터배치 혼합물 내의 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커의 양은 변화할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 마킹된 마스터배치는 적어도 0.05%w/w의 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커, 때때로 적어도 0.08%w/w, 때때로 적어도 0.1%w/w, 때때로 적어도 2%w/w, 때때로 적어도 3% 및 때때로 적어도 5%의 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 마킹된 마스터배치는 약 0.05%w/w 내지 약 5%의 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커, 때때로 약 0.1%w/w 내지 약 4%w/w, 때때로 약 0.5%w/w 내지 약 3% 및 때때로 약 0.5%w/w 내지 약 2%의 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커를 포함한다.
일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마스터배치 혼합물은 적어도 약 20%, 때때로 적어도 약 30%, 때때로 적어도 약 40% 및 때때로 적어도 약 50%의 열가소성 중합체를 포함한다. 일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마스터배치 혼합물은 약 40%의 열가소성 중합체를 포함한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 " 중합체 "는 당업자에게 공지된 일반적 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 이로 제한되지는 않지만, 본 발명에 따라 이용되는 중합체는 플라스틱 재료일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 중합체는 열가소성 중합체이며, 즉 고체 또는 본질적으로 고체인 재료가 가열에 의해 고온의 유동성 재료로 전환되고 충분히 냉각된 경우에는 가역적으로 고형화하는 특성을 나타낸다. 본 용어는 또한 재료가 고온의 유동성 재료로 되는 온도 또는 온도 범위를 가짐을 표기한다.
일부 실시 형태에서, 중합체는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아크릴로니트릴 폴리비닐 알콜 및 이축연신 중합체 중에서 선택된다.
일부 실시 형태에서, 중합체는 폴리올레핀(예: 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리프로필렌(PP)); 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET); 폴리스티렌(PS); 폴리비닐클로라이드(PVC); 폴리우레탄(PU); 폴리아미드(PA); 폴리아크릴로니트릴; 폴리이미드; 폴리비닐 알콜 및 이축연신 중합체 중에서 선택된다.
이러한 실시 형태에서, 폴리올레핀은 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 중에서 선택된다.
일부 실시 형태에서, 중합체는 폴리에틸렌이다. 일부 다른 실시 형태에서, 중합체는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)이다.
본 발명의 마스터배치는 액체, 입자 물질, 입자 등의 형태일 수 있으나, 단 이는 구성요소의 균질한 블렌드를 포함한다. 그러므로, 본 발명에 따라, XRF-식별가능한 마커가 없는 중합체의 물리적 특성(즉, 광학적 및 기계적 특성)에 실질적으로 영향을 주지 않고 XRF-식별가능한 마커가 적어도 하나의 동일 중합체(중합체성 요소) 내로 혼입될 수 있다.
적어도 하나의 중합체 내로 혼입되는 XRF-식별가능한 마커를 언급하는 경우, 중합체 및 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커가 이들 사이의 물리적 상호작용에 의해 함께 긴밀하게 유지되는 것으로 이해된다. 이는 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커가 중합체 내부에 균질하게 분포함으로써 XRF 신호 증가에 기여하도록 허용함을 시사한다.
마스터배치 혼합물은 부가적인 구성요소, 예컨대 비-중합체성 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 마스터배치 혼합물은 항산화제, UV-안정화제, 난연제, 안료, 안정화제 및 습윤제를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 마스터배치는 입자를 포함하는 미립자 물질의 형태이다. 일부 실시 형태에서, 마스터배치는 펠렛의 형태이다. 일부 실시 형태에서, 각각의 입자는 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커, 카본 블랙 및 적어도 하나의 열가소성 중합체의 블렌드를 포함한다.
본 발명에 따라, XRF-식별가능한 마스터배치 혼합물은, 예를 들어, 당업계에 공지된 임의의 제조 방법을 사용하여 제조 물품을 제조하는데 사용될 수 있다. 일부 실시 형태에서, XRF-식별가능한 마스터배치 혼합물은 제조 물품을 제조하는데 사용하기 위한 것이다.
따라서, 일부 다른 태양에서, 본 발명은 카본 블랙, 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커 및 적어도 하나의 열가소성 중합체를 포함하는 균질한 블렌드를 포함하는 XRF-식별가능한 제조 물품을 제공한다.
본 발명에 따른 제조 물품은, 예를 들어, 식품 산업(예: 포장 또는 설비), 농업(예: 도구, 양동이 또는 필름), 화장품 산업(예: 병) 또는 자동차 산업(예: 타이어)에서 사용되는 플라스틱 제품이지만 이로 제한되지 않는 임의의 플라스틱 제품일 수 있다.
제조 물품은, 예를 들어, 용품의 크기, 형상에 따라 다양한 양의 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제조 물품은 적어도 2 ppm, 때때로 적어도 4 ppm, 때때로 적어도 8 ppm, 때때로 적어도 12 ppm, 때때로 적어도 16 ppm, 때때로 적어도 20 ppm, 때때로 적어도 24 ppm, 때때로 적어도 41 ppm, 때때로 적어도 50 ppm, 때때로 적어도 60 ppm 및 때때로 적어도 500 ppm의 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 제조 물품은 약 2 ppm 내지 약 500 ppm의 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커, 때때로 약 4 ppm 내지 약 60 ppm, 때때로 약 4 ppm 내지 약 50 ppm, 때때로 약 8 ppm 내지 약 41 ppm의 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커를 포함한다.
하기 실시예에서 추가로 나타내는 바와 같이, 마킹된 블랙 플라스틱을 마킹되지 않은 블랙 플라스틱과 구별하는 것이 가능하였다. 구체적으로, 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커를 사용하는 본 발명의 마킹이 두꺼운 및 얇은 샘플을 포함하는 각종 제조 물품에서 효과적임을 결과가 보여준다.
인정되는 바와 같이, 제조 물품은, 예를 들어, 사출 성형 또는 블로잉을 포함하는 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 얻을 수 있다. 또한 인정되는 바와 같이, 제조 물품의 제조 방법은 마스터배치 혼합물, 예를 들어, 적어도 하나의 열가소성 중합체와 함께 본 발명의 XRF-식별가능한 마스터배치 혼합물을 "희석하는 단계"를 포함한다. 제조 물품의 제조 중에 첨가되는 적어도 하나의 열가소성 중합체는 마스터배치 혼합물 내의 것과 동일한 중합체일 수 있거나 상이한 중합체일 수 있다. 일부 실시 형태에 따라, 마스터배치 혼합물 내의 중합체와 제조 물품의 제조 중에 첨가되는 중합체는 적어도 상용성이고 때때로 동일하다.
본 발명은, 일부 태양에 따라, XRF 식별가능한 제조 물품의 제조 방법을 제공하며, 방법은 하기 단계를 포함한다:
(ⅰ) 카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF 식별가능한 마커를 포함하는 혼합물을 펠렛화하는 단계;
(ⅱ) 상기 펠렛화로부터 얻어진 펠렛을 적어도 하나의 열가소성 중합체와 용융 블렌딩하여 용융물(molten)을 형성하는 단계;
(ⅲ) 용융물을 성형하여 상기 제조 물품을 얻는 단계.
비-제한적 실시예
재료 및 방법
비처리(bare) 카본 블랙(CB) Printex 60A 분말 및 블랙 제품 샘플을 처음에 백그라운드 특성화를 위해 수령하였다. 분석 결과를 기초로 하여, 2 가지 마커 시스템을 고안하고 본 명세서에서 "A" 및 "B"로 표시하였다. 각각의 마커 시스템은 일련의 3 가지 구성요소를 포함하며 3 가지 상이한 농도로서, 총 6 개 샘플을 시험하였다.
마커 A는 MoS2, 은 NP 및 TiN을 포함하고 마커 B는 TiN, Cr2O3 및 Mn2O3를 포함한다.
각각의 조합에서 상이한 양의 3 가지 구성요소의 3 가지 상이한 조합이 CB와 혼합되도록 마커 A 및 마커 B의 각각의 3 가지 조합을 시험하였다.
하기 표 1 및 2는 마커 A 및 마커 B의 상세 사항을 보여준다.
[표 1]
[표 2]
마커 내의 활성 원소에 관하여, 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 마커 A 및 마커 B 양자 모두에서 제1 조합은 2000 ppm의 각 구성요소를 포함하고, 마커 A 및 마커 B 양자 모두에서 제2 조합은 3000 ppm의 각 구성요소를 포함하며, 마커 A 및 마커 B 양자 모두에서 제3 조합은 5000 ppm의 각 구성요소를 포함하였다.
[표 3a]
[표 3b]
상이한 로딩(각 마커 시스템에 대해 농도 1, 농도 2, 농도 3)을 완료한 후, 6 가지 마커 조합을 표 1에 상세히 나타낸 양의 CB 분말(배치 크기: 각각 2 kg)과 대략 5 분 동안 기계적으로 혼합하고 표준 펠렛화 단계에 적용하였다. 이어서 마킹된 펠렛화 CB 샘플을 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 컴파운딩하고 마커 첨가를 보완하기 위하여 각각의 조합에 대해 로딩 설명서를 보냈다. 표 4는 마커 첨가를 보완하기 위한 이론적 로딩(원래 40 wt%의 CB가 첨가됨) 및 실험적으로 첨가된 실제 로딩을 보여준다. 알 수 있는 바와 같이, 모든 샘플에서 실제의 마킹된 CB 로딩은 마커 시스템 농도와 무관하게 40%였으며 이는 MB에서 마커의 로딩이 예상보다 적었음을 나타낸다.
[표 4]
마커 내의 활성 원소를 참조할 때, 마커 A 및 마커 B 양자 모두에서의 제1 조합은 806 ppm의 각 구성요소, 마커 A 및 마커 B 양자 모두에서의 제2 조합은 1210 ppm의 각 구성요소 및 마커 A 및 마커 B 양자 모두에서의 제3 조합은 2016 ppm의 각 구성요소를 포함하였다.
다음에, 앞의 7 가지 CB MB 모두를 LDPE 수지와 함께 0.5, 1, 및 2 wt%로 혼합하고 처리하여 SMX 검출용 21 개 사출 성형 샘플 + 21 개 호일 샘플을 생산하여, 총 42 개 샘플을 생산하였다. 샘플 조성을 하기 표에 나타내었다.
[표 5]
[표 6]
결과
건식 혼합 단계
이들의 분말 형태의 비처리 구성요소들을 대략 5 분 동안 CB 분말과 기계적으로 혼합하였다. 균질성 평가를 위하여 각 농도를 3 회 측정하였다. 마커 시스템 A의 3 가지 농도에 대한 검출 결과를 표 7 및 도 1에 나타내었다.
[표 7]
단지 수 분 동안 비처리 마커 구성요소들이 CB 분말과 혼합되었음을 고려하면, 3 가지 구성요소 모두 구별되는 피크를 보였으며 모든 농도가 서로 분리될 수 있었다. 균질성을 나타내는 상대적 STD(=100*std/평균)는 3 가지 구성요소 모두의 경우 상당히 낮았는데, 이는 CB 분말 내 마커 구성요소의 양호한 균질성을 시사한다.
마커 시스템 B에 대한 상이한 구성요소에 대한 검출 결과를 표 8 및 도 2에 나타내었다. 여기에서도 동일하게, 균질성 평가를 위해 각 농도를 3 회 측정하였다.
[표 8]
마커 시스템 B 내의 3 가지 구성요소는 모두 분명한 피크를 보였다. 마커 시스템 A에서 보여진 바와 동일하게, 마커 시스템 B도 각 농도에서 구별되는 피크를 제시하였으며 모든 피크는 서로 잘 분리되었다. 그러나, 2 가지 마커 시스템을 비교할 때, 마커 시스템 B가 모든 농도에서 더 낮은 상대적 STD 값을 보였는데, 이는 마커 시스템 B가 CB 분말 내에서 잠재적으로 더 양호한 분포를 가짐을 시사한다.
펠렛화 단계
분산 품질을 평가하기 위하여 펠렛화 후에 모든 구성요소를 분석하였다. 각각의 농도로부터 3 회 측정을 수행하였고 마커 시스템 A에 대한 결과를 표 9 및 도 3에 나타내었다. 결과로부터 명백한 바와 같이, 모든 구성요소는 모든 농도에서 10 미만의 상대적 STD를 보였으며, 이는 양호한 분산 품질을 가리킨다.
[표 9]
또한, 펠렛화 전(분말 형태) 및 펠렛화 후에 구성요소의 강도를 비교함으로써 펠렛화 전 및 후의 분산 품질 평가 연구를 수행하였다. 결과를 도 4에 도시하였으며, 여기에서 어두운 색은 펠렛화 후의 구성요소를 특정하고 밝은 색은 펠렛화 전의 구성요소를 특정한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 구성요소 1 및 2는 양자 모두 펠렛화 후에 더 높은 피크 강도를 보였으며 이는 분산 품질에 있어서의 개선을 시사한다. 반면에 구성요소 3은 펠렛화 후에 피크 강도의 증가를 보이지 않았는데 이는 건조 혼합 단계에서 이미 최대 분산에 도달하였기 때문으로 가정될 수 있다.
마커 시스템 A에 대해 수행한 바와 동일하게, 마커 시스템 B에 대해서도 반복하였고 펠렛화 후 모든 구성요소를 분석하여 분산 품질을 평가하였다. 각 농도로부터 3 회 측정을 수행하였고, 마커 시스템 B에 대한 결과를 표 10 및 도 5에 나타내었다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 마커 시스템 B 내의 3 가지 구성요소 모두 모든 농도에서 5 미만의 상대적 STD를 보였는데, 이는 마커 시스템 A에서 얻어진 값보다 더 낮았다. 상대적 표준 편차가 낮을수록 CB에서의 분산 품질이 더 양호하므로, 마커 시스템 B의 분산 품질이 마커 시스템 A보다 우수한 것으로 결론지을 수 있다. 이는 마커 시스템 B가 CB 분말과 더욱 상용성이 있다는 본 발명자들의 이전 주장을 뒷받침한다.
[표 10]
펠렛화 전 및 후의 분산 품질 평가 연구를 마커 시스템 B에 대해서도 수행하고 결과를 도 6에 도시하였다.
알 수 있는 바와 같이, 3 가지 구성요소 모두 펠렛화 후에 피크 강도의 증가를 보였는데 이는 이 단계가 CB에서의 고 분산을 달성하는데 필수적임을 시사한다.
본 단계를 요약하면, 펠렛화는 구성요소 검출감도를 증가시키고 상대적 STD 값을 감소시키며, 이는 양자 모두의 시스템에서 모든 구성요소의 분산이 개선되었음을 가리킨다.
컴파운딩 단계
모든 펠렛화 CB를 40 wt%로 60 wt% LDPE와 혼합하고 컴파운딩하여 마킹된 CB MB를 생산하였다. 마커 시스템 A를 함유하는 마킹된 CB MB에 대한 검출 결과를 표 11 및 도 7에 나타내었다. 예상된 바와 같이, CB 로딩을 감소시키면(MB 중의 100에서 40 wt%로), 모든 구성요소의 경우 평균 강도가 감소하지만, 상대적 STD의 주요 변화는 없었는데 이는 펠렛화 후에 얻어진 분산이 양호하다는 본 발명자들의 관찰을 다시금 뒷받침한다.
[표 11]
마커 시스템 B를 함유하는 마킹된 CB MB에 대한 검출 결과를 표 12 및 도 8에 나타내었다. 마커 시스템 A에서 관찰된 바와 동일하게, CB 로딩을 감소시키면(MB 중의 100에서 40 wt%로), 상대적 STD에서의 주요 변화 없이 마커 시스템 B의 모든 구성요소의 경우 평균 강도가 감소한다.
[표 12]
MB 중의 구성요소 강도를 퍼센트로 측정하고 이들이 CB에서와 동일한 감소(100에서 40 wt%로)를 따르는지 평가하기 위하여, 수학식 1을 사용하였다:
상기 식에서
IMB는 MB 중의 3 가지 구성요소의 평균 강도이고,
Ip는 펠렛화 CB 중의 3 가지 구성요소의 평균 강도이다.
마커 시스템 A & B의 상이한 농도에 대해 평균 결과를 표 13에 나타내었다. 알 수 있는 바와 같이, 모든 농도는 MB 중의 평균 40 wt% 구성요소 로딩을 보였는데 이는 MB 중의 CB 로딩에 맞추어 완벽하게 조정된 것이다. 이는 다시금 구성요소들이 균질하게 분산된다는 시사를 뒷받침한다.
[표 13]
샘플 생산 단계
분산 품질 분석
마커 시스템 A 및 B 각각의 경우 두꺼운 샘플 내의 모든 조합에 대해 평균 강도 결과 및 상대적 STD를 표 14 및 표 15에 나타내었다. 예상된 바와 같이, 모든 구성요소는 CB MB 로딩의 증가에 따라 강도 증가를 보였다. 상대적 STD 값(= 분산 품질)을 보면, 구성요소 농도의 증가에 따른 명백한 경향은 관찰되지 않았다. 마커 시스템 A에서, 최종 제품 내의 구성요소 1은 양호한 분산, 구성요소 2는 불량한 분산 및 구성요소 3은 중간 분산을 나타내었다. 마커 시스템 B에서, 구성요소 1은 농도 1 및 2에서 구성요소 2 및 3과 비교하여 열등한 분산(더 높은 상대적 STD 값)을 보였다. 농도 3에서, 모든 구성요소는 분산 품질의 감소를 보였다.
[표 14]
[표 15]
얇은 호일 상의 모든 조합에 대한 평균 강도 결과 및 상대적 STD도 연구하고, 마커 시스템 A 및 B 각각에 대해 결과를 표 16 및 17에 나타내었다. 마커 시스템 A의 경우 4 개 호일 층 상에서 분석이 이루어진 반면 마커 시스템 B의 경우 단일 층 상에서 이루어졌다. 두꺼운 샘플에 대해 나타낸 것과 동일하게, 모든 구성요소는 CB MB 로딩의 증가에 따라 강도 증가를 보였으며, 이는 구성요소의 실제 로딩이 CB MB 로딩을 증가시킴에 따라 증가하였으므로 예상된 것이다. 더우기, 구성요소의 농도를 증가시킴에 따라 상대적 STD에 있어서 어떤 경향도 관찰되지 않았는데, 이는 분산 품질이 변화하지 않았음을 가리킨다. 두꺼운 샘플 상의 마커 시스템 A에 대한 것과 동일한 관찰이 호일 상에서 나타났으며 여기에서는 최종 제품 내 구성요소 1이 양호한 분산을, 구성요소 2는 불량한 분산을, 그리고 구성요소 3은 중간 분산을 나타내었다. 마커 시스템 B에서, 구성요소 1은 모든 농도에서 구성요소 2 및 3과 비교하여 열등한 분산(더 높은 상대적 STD 값)을 보였다. 두꺼운 샘플과 달리, 농도 3은 농도 1 및 2와 유사한 분산 품질을 보였다.
[표 16]
[표 17]
마킹된 제품과 마킹되지 않은 제품 사이의 분리
목적은 대략 0.5 내지 2 wt% 범위의 상이한 CB MB 로딩을 사용하는 각종 응용에서 마킹되지 않은 제품으로부터 마킹된 제품을 구별할 수 있게 하는 마킹 솔루션을 고안하는 것이다. 따라서, 얇은(호일) 및 두꺼운(사출된) 샘플 상의 상이한 CB MB 로딩에 대해 적합한, 정확한 마커 시스템 농도를 발견하고자 연구하였다.
두꺼운 샘플(사출된 파트)
마커 시스템 A 및 B 각각의 경우 두꺼운 샘플에 대한 결과를 표 18 및 19에 나타내었다. 두꺼운 샘플의 경우 모든 상이한 CB MB 로딩(0.5, 1 및 2 wt%)에서 마킹되지 않은 샘플로부터 마킹된 샘플을 95% 초과의 정확도로 구별하는데 가장 낮은 마커 농도(농도 1)로도 충분함을 결과가 보여주고 있다.
[표 18]
[표 19]
마킹된 샘플과 마킹되지 않은 샘플 사이의 고 분리능을 강조하기 위하여 0.5 wt% CB MB 로딩에서 마커 시스템 B 농도 1의 스펙트럼을 도 9에 제시하였다. 흑색 스펙트럼은 참조 샘플(마킹되지 않음)을 나타내는 한편 적색 스펙트럼은 마킹된 샘플을 나타낸다. 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 3 가지 구성요소 모두 양호한 피크 반복성을 나타내고 참조 라인과 중첩되지 않는다.
얇은 샘플(25 ㎛ 호일)
얇은 필름 상에서 동일한 분석을 수행하고 마커 시스템 A에 대한 결과를 표 20에 제시하였다. 4 개 층에서부터 계속(> 100 ㎛) 최소 86%의 정확도로 상이한 CB MB 로딩(0.5, 1 및 2 wt%) 모두에 대해 마킹된 샘플과 마킹되지 않은 샘플 사이에 양호한 구별이 얻어졌다. 예상된 바와 같이, 가장 낮은 CB MB 로딩(0.5 wt%)에서 최대의 마커 농도가 필요하였으며(농도 3), CB MB 로딩을 1 및 2 wt%로 증가시킴에 따라 필요한 마커 농도가 농도 2 및 농도 1로 감소하였다.
[표 20]
마커 시스템 B에서, 우수한 결과가 얻어졌다. 표 21의 결과는 1 개 층에서부터 계속(> 25 ㎛) 최소 80%의 정확도로 상이한 CB MB 로딩(0.5, 1 및 2 wt%)에 대해 마킹된 샘플과 마킹되지 않은 샘플 사이에 양호한 구별이 얻어졌음을 보여준다. 여기에서 마커 시스템 A에서 관찰된 것과 동일한 경향이 뒤따랐으며, 이때 최소 CB MB 로딩(0.5 wt%)에서 높은 마커 농도(농도 3)가 요구되었고 CB MB 로딩을 증가시키면(1 및 2 wt%) 필요한 마커 농도가 감소하였다(농도 2 및 농도 1).
[표 21]
도 10은 마킹된 필름과 마킹되지 않은 필름 사이의 분리능을 보여주기 위해 2 wt% CB MB 로딩에서 마커 시스템 B 농도 1에 대한 스펙트럼을 도시한다. 흑색 스펙트럼은 참조 샘플(마킹되지 않음)을 나타내는 반면 청색 스펙트럼은 마킹된 샘플을 나타낸다. 명백히 알 수 있는 바와 같이, 3 가지 구성요소 모두 양호한 피크 반복성을 나타내며 참조 라인과 중첩되지 않는다.
상이한 CB 로딩 사이의 차이
상이한 농도의 동일한 구성요소를 사용하여 다중 코드를 생성하는 XRF 식별가능한 마커의 능력을 보여줄 목적으로 상이한 CB MB 로딩을 분리하는 능력을 또한 연구하였다.
참조 대 0.5 wt%, 0.5 대 1 wt% 및 1 대 2 wt% CB MB 로딩 사이를 정확히 분리하는 마커 시스템 A의 능력을 표 22에 제시하였다. 결과는 농도 1에서 모든 MB 농도가 > 86%의 정확도로 분리될 수 있음을 보여준다. 농도 2에서 모든 MB 농도는 > 95%의 정확도로 분리될 수 있다. 놀랍게도, 농도 3에서, 모든 MB 농도는 > 68%의 정확도로 분리될 수 있다. 농도 3의 강도 결과에서, 1 wt% CB MB 로딩은 0.5% MB로부터 x2 강도 증가를 나타내지 않았다. 모든 구성요소의 경우 이는 사실이었으므로, 본 발명자들은 1 wt% CB 로딩에 칭량 오류가 있다고 믿는다. 상이한 위치에서의 9 회 측정을 기준으로, 참조, 0.5, 1 및 2 사이에 서로 중첩되는 피크가 없으며 정확도는 단지 통계에 기초한다는 것이 언급되어야 한다.
[표 22]
참조 ref) 대 0.5 wt%, 0.5 대 1 wt% 및 1 대 2 wt% CB MB 로딩 사이를 정확하게 분리하는 마커 시스템 B의 능력을 표 23에 제시하였다. 농도 1에서 모든 CB MB 농도는 > 98%의 정확도로 분리될 수 있다. 농도 2에서 모든 MB 농도는 > 86%의 정확도로 분리될 수 있다. 놀랍게도, 농도 3에서, 모든 MB 농도는 > 68%의 정확도로 분리될 수 있다. 이는 모든 구성요소가 농도 3에서 분산 품질의 감소(= 높은 상대적 STD)를 보였던 본 발명자들의 섹션 6.4.1에서의 기존 관찰을 뒷받침한다. 마커 시스템 A의 경우 언급된 바와 동일하게, 9회 측정을 기준으로, 참조, 0.5, 1 및 2 사이에 서로 중첩되는 피크가 없었으며 정확도는 단지 통계에 기초한다.
[표 23]
얇은 샘플(25 ㎛ 호일)
4 개 층의 호일 상에서 참조 대 0.5 wt%, 0.5 대 1 wt% 및 1 대 2 wt% CB MB 로딩 사이를 정확하게 분리하는 마커 시스템 A의 능력을 표 24에 제시하였다. 하기 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 농도 3에서 모든 MB 농도는 최소 86%의 정확도로 분리될 수 있다. 구성요소 1은 그의 농도가 증가함에 따라 정확도 증가를 보인 반면, 구성요소 2는 모든 농도에서 99.7%의 정확도를 보였다. 상이한 위치에서의 9회 측정을 기준으로, 참조, 0.5, 1 및 2 사이에 서로 중첩되는 피크가 없었으며 정확도는 단지 통계에 기초한다는 것이 언급되어야 한다.
[표 24]
단일 층의 호일 상에서 참조 대 0.5 wt%, 0.5 대 1 wt% 및 1 대 2 wt% CB MB 로딩 사이를 정확하게 분리하는 마커 시스템 B의 능력을 표 25에 제시하였다. 마커 시스템 B는 단일 층의 호일 상에서 우수한 결과를 제시하며, 농도 3에서 모든 MB 농도는 최소 95%의 정확도로 분리될 수 있다. 모든 구성요소는 이들의 농도가 증가함에 따라 정확도 증가를 보였다. 마커 시스템 A의 경우 언급된 바와 동일하게, 9회 측정을 기준으로, 참조, 0.5, 1 및 2 사이에 서로 중첩되는 피크가 없었으며 정확도는 단지 통계에 기초한다.
[표 25]

Claims (26)

  1. 카본 블랙(carbon black) 및 적어도 하나의 XRF-식별가능한 재료(XRF-identifiable material)를 포함하며, 안료 포뮬레이션(pigment formulation) 또는 강화 포뮬레이션(pigment formulation)이고, 여기에서 적어도 하나의 XRF-식별가능한 재료가 카본 블랙 또는 이를 포함하는 조성물을 표시하는 XRF-식별가능한 시그니처(signature)를 제공하도록 선택된 양으로 존재하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    중합체 또는 예비중합체(prepolymer)를 포함하는 조성물.
  3. 카본 블랙, 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커 및 적어도 하나의 중합체 또는 예비중합체의 균질한 블렌드(homogenous blend)를 포함하는 XRF-식별가능한 마스터배치 조성물(masterbatch composition).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    중합체가 열가소성 중합체 또는 열경화성 중합체인 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    중합체가 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리이소프렌, 천연 고무 및 라텍스 중에서 선택되는 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    카본 블랙 및 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커 사이의 비가 각각 적어도 100:1인 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    비가 200:1, 300:1, 400:1, 500:1, 600:1, 700:1, 800:1 또는 900:1인 조성물.
  8. 블랙 플라스틱(black plastic) 또는 블랙 플라스틱으로 만들어진 물체(object)를 제조하기 위한, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
  9. 제8항에 있어서,
    블랙 플라스틱이 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리이소프렌, 천연 고무 및 라텍스 중에서 선택된 중합체를 포함하는 용도.
  10. XRF-식별가능한 블랙 중합체성 원재료(XRF-identifiable polymeric raw material)를 제공하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 중합체성 원재료를 소정량의 XRF-식별가능한 마커 및 블랙 카본으로 마킹(marking)하는 단계를 포함하고, XRF-식별가능한 마커의 양은 원재료 조성 및/또는 생산 프로파일(production profile)을 표시하는 전자기 방사선 시그니처(원재료 데이터)를 정의하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    프로파일이 제조일자, 제조 위치, 조성, 및 인공 첨가제의 존재 또는 부재 중 하나 이상의 데이터를 포함하는 방법.
  12. 플라스틱 재료의 분류 중에 블랙 플라스틱을 식별하기 위한 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 방법:
    적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커에 의해 마킹된 블랙 물체를 포함하는 플라스틱 물체의 컬렉션(collection)을 X-선 또는 감마-선 방사선으로 조사하는 단계;
    적용된 X-선 또는 감마-선 방사선에 반응하여 물체로부터 도착한 X-선 또는 감마-선 신호를 검출하는 단계;
    검출된 방사선 신호에 스펙트럼 처리(spectral processing)를 적용하여 블랙 플라스틱에 관한 사전정의된 특성의 존재, 부재 또는 임의의 변화를 표시하는 데이터를 얻는 단계.
  13. 제12항에 있어서,
    공간적으로 분포되고 조절된 강도를 갖는 적어도 하나의 X-선 또는 감마-선 여기 빔(excitation beam)으로 복수의 물체를 동시에 조사하는 단계로서; 여기에서 각각의 물체에 도달하는 빔의 강도가 상이하고 식별 가능하며 여기에서 복수의 물체가 블랙 물체를 포함하는 단계;
    복수의 물체로부터 도착한 2차 X-선 방사선을 검출하고 복수의 물체 상의 공간적 강도 분포를 표시하는 신호를 생성하는 단계; 및
    검출된 공간적 강도 분포에 따라 복수의 블랙 물체 중의 어느 것이 마킹 조성물에 의해 마킹된 것인지 식별하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    블랙 물체가 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커로 블랙 플라스틱을 마킹함에 의해 형성되는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    마킹이 중합체 또는 예비중합체를 카본 블랙 및 소정량의 XRF-식별가능한 마커로 마킹함을 포함하고, 그 양이 재료 조성 및/또는 생산 프로파일을 표시하는 전자기 방사선 시그니처(재료 데이터)를 정의하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    마킹이 블랙 중합체를 그의 처리 중에 소정량의 XRF-식별가능한 마커로 마킹함을 포함하고, 그 양이 재료 조성 및/또는 생산 프로파일을 표시하는 전자기 방사선 시그니처(재료 데이터)를 정의하는 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    사전정의된 식별가능한 특성이 XRF-식별가능한 패턴 농도 또는 암호화 코드(encryption code)를 포함하는 방법.
  18. 재활용 공정에서 블랙 물체를 분류하는 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 방법:
    블랙 물체에 임베딩된(embedded) 전자기 방사선 시그니처를 표시하는 측정 데이터를 제공하는 단계;
    X-선 또는 감마-선 방사선에 반응하여 재료로부터 방출된 방사선을 식별하는 단계로서, 상기 방사선은 시그니처에 특유한 스펙트럼 특징을 가짐으로써 재료가 블랙 물체인지 여부를 결정하는 단계.
  19. 블랙 재료 재활용 공정을 관리하는 X-선 형광(XRF) 방법으로서, 하기 단계를 포함하는 방법:
    하나 이상의 블랙 플라스틱 물체에 임베딩된 하나 이상의 제1 전자기 방사선 시그니처를 표시하는 제1 측정 데이터를 제공하는 단계;
    상기 하나 이상의 블랙 플라스틱 물체 각각에 대해, 측정 데이터를 분석하여 각각의 플라스틱 재료 조건 데이터를 결정하고, 여기에서 각각의 플라스틱 물체 조건 데이터가 상기 플라스틱 물체의 이전 사용을 표시하는 단계;
    각각의 플라스틱 재료 조건에 기초하여, 상기 하나 이상의 블랙 플라스틱 물체 각각에 대한 제1 분류 데이터를 생성하는 단계; 및
    제1 분류 데이터에 기초하여 상기 하나 이상의 블랙 플라스틱 물체의 적어도 하나에 대한 마킹 데이터를 생성하는 단계로서, 여기에서 마킹 데이터가 상기 하나 이상의 플라스틱 물체 각각으로 도입되고자 하는 적어도 하나의 마커를 표시하는 데이터를 포함하여 상기 하나 이상의 블랙 플라스틱 물체의 재활용 공정을 관리하기 위한 전자기 방사선 신호를 제공하는 단계.
  20. 제19항에 있어서,
    적어도 하나의 블랙 플라스틱 물체 조건 데이터 및 상기 플라스틱 물체의 분류 데이터를 이용하는 단계, 및 분류하고자 하는 상기 블랙 플라스틱 물체의 현재 조건을 특성화하는 인증서 데이터를 생성하고 저장하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    적어도 하나의 마커를 표시하는 데이터가, 각각의 플라스틱 재료 재사용 유형의 경우에, 상응하는 하나 이상의 마커에 대한 매칭 데이터와 연계하여 상기 플라스틱 물체의 라이프 사이클(life cycle)을 표시하는 데이터를 저장하는 데이터베이스로부터 얻어지는 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    적어도 하나의 마커를 표시하는 데이터가 (a) 재활용되는 상기 플라스틱 재료의 다수의 연속적인 라이프 사이클 및 (b) 재활용 플라스틱 물체의 재사용에 대한 연속적인 제품 유형에 상응하는 데이터를 포함할 수 있는 방법.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    그 안에 상기 마킹을 도입함에 의해 분류된 후 플라스틱 물체 내에 존재하는 하나 이상의 오염 요소에 의해 유래된 하나 이상의 제2 전자기 방사선 신호를 표시하는 제2 측정 데이터를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  24. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    그 안에 상기 마킹을 도입함에 의해 분류된 후 블랙 플라스틱 물체 내에 존재하는 하나 이상의 오염 요소에 의해 유래된 하나 이상의 제2 전자기 방사선 신호를 표시하는 제2 측정 데이터를 제공하는 단계 및 블랙 플라스틱 물체에 특징적인 인증서 데이터를 갱신하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  25. 카본 블랙 및 소정량의 적어도 하나의 XRF-식별가능한 마커의 균질한 블렌드를 포함하는 XRF-식별가능한 펠렛화 분말(pelletized powder).
  26. 제25항에 있어서,
    그 양이 분말 조성 및/또는 생산 프로파일을 표시하는 전자기 방사선 시그니처(재료 데이터)를 정의하는 분말.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6176537A (ja) * 1984-09-21 1986-04-19 Fujikura Ltd 導電性コンパウンド中のカーボンブラックの含有量を調整、管理する方法
US5589531A (en) * 1995-03-07 1996-12-31 Cabot Corporation Preparation and use of pelletized submicron pigment powder/polymer compositions
US6266390B1 (en) * 1998-09-21 2001-07-24 Spectramet, Llc High speed materials sorting using x-ray fluorescence
CA2830592A1 (en) * 2011-03-25 2012-10-04 Toray Industries, Inc. Black resin composition, resin black matrix substrate, and touch panel
US9005359B2 (en) * 2012-06-21 2015-04-14 Sid Richardson Carbon, Ltd. Polysulfide treatment of carbon black filler and elastomeric compositions with polysulfide treated carbon black
US9566615B2 (en) * 2014-09-17 2017-02-14 Mitsubishi Electric Corporation Resin piece sorting method and resin piece sorting apparatus
CN109844509B (zh) * 2016-06-21 2021-10-26 索雷克核研究中心 Xrf分析仪、识别被标记物体的方法、分拣系统和分拣方法
WO2018069917A1 (en) 2016-10-10 2018-04-19 Security Matters Ltd. Xrf-identifiable transparent polymers

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