KR20240023380A - 플라스틱 처리 시스템 및 장치 - Google Patents

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KR20240023380A
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KR
South Korea
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plastic
solvent
binder
plastics
styrene
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Application number
KR1020237000936A
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English (en)
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필립 케네스 코베니
토마스 클라렌스 호지슨
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니로 리미티드
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Abstract

바인더의 제조 방법, 및 골재와의 혼합을 통해 로딩 혼합물, 또는 미립자 물질 및/또는 섬유와 바인더의 혼합물을 통해 복합 플라스틱 제품을 제조하기 위한 바인더의 용도가 기재된다. 바인더는 혼합 탱크에서 플라스틱을 2종 이상의 에틸렌성 불포화 모노머와 혼합하는 것을 포함한다. 2종 이상의 에틸렌성 불포화 모노머는 상이한 호모폴리머 유리 전이 온도(Tg)를 가질 수 있고, 여기서 제1 모노머 구조 단위는 80℃ 초과의 호모폴리머 Tg를 가지며, 제2 모노머는 80℃ 미만의 호모폴리머 Tg를 갖는다. 플라스틱은 스티렌 호모폴리머, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머 및 알켄의 호모폴리머 또는 이들의 조합을 포함하는 플라스틱으로부터 선택될 수 있다.

Description

플라스틱 처리 시스템 및 장치
본 발명은 플라스틱을 처리하기 위한 시스템 및 장치에 관한 것이다.
플라스틱 폐기물은 이제 심해 해구를 포함하여 세계의 모든 지역에서 실질적으로 발견되는 폐플라스틱과 함께 전염병 비율에 이르게 되었다. 내셔널 지오그래픽(National Geographic)에 따르면, 지금까지 제조된 모든 플라스틱의 절반이 지난 15년 동안 제조되었으며, 생산량은 1950년에 230만 톤에서 2015년에 4억 4800만 톤으로 기하급수적으로 증가하였다. 생산량은 2050년까지 2배가 될 것으로 예상된다. 약 800만 톤의 플라스틱 폐기물이 연안 국가에서 바다로 빠져나간다. 플라스틱은 분해되는 데 최대 400년이 걸릴 수 있지만, 아마도 가장 문제가 되는 것은 플라스틱이 점차적으로 분해될 때 형성되는 미세플라스틱의 생성이다.
플라스틱 재활용은 잘 알려져 있지만, 많은 국가들에서 재활용률이 낮고, 심지어 재활용하는 국가에서도, 이는 전형적으로 비경제적인 공정이며, 플라스틱으로부터 유기 물질을 제거하는 것과 같이 광대한 처리를 필요로 할 수 있다.
본 발명의 목적은 플라스틱을 처리하기 위한 공정을 제공하거나, 상기 언급된 임의의 단점을 극복하거나, 적어도 대중에게 유용한 선택을 제공하는 것이다.
발명의 개요
제1 양태에서, 플라스틱 함유 바인더의 제조 방법으로서, 플라스틱 공급원을 제공하는 단계를 포함하고, 플라스틱 공급원은
a) 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱, 또는
b) 스티렌 기반 모노머를 포함하는 제1 플라스틱 및 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 플라스틱을 포함하는 추가의 플라스틱을 포함하고,
(a)의 경우, 바인더는 아크릴레이트 모노머, 및 가교제를 추가로 포함하고; (b)의 경우, 바인더는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 용매를 추가로 포함하는 방법이 기재된다.
제1 양태에서, 플라스틱 함유 바인더 조성물의 제조 방법으로서,
플라스틱 공급원을 비반응성 용매 또는 반응성 용매로부터 선택되는 용매와 혼합하는 단계를 포함하고,
비반응성 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되고, 반응성 용매는 2종 이상의 모노에틸렌성 불포화 모노머로부터 선택되고,
비반응성 용매가 사용되는 경우, 플라스틱 공급원은 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 플라스틱을 포함하는 추가의 플라스틱을 포함하는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 플라스틱 함유 바인더 조성물의 제조 방법으로서,
플라스틱 공급원을
a) 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 용매, 또는
b) 둘 이상의 모노머 구조 단위들의 혼합물로서, 각각의 단위는 경화 보조제와 조합하여 상이한 호모폴리머 유리 전이 온도(Tg)를 갖고, 제1 모노머 구조 단위는 80℃ 초과의 호모폴리머 Tg를 갖고, 제2 모노머는 80℃ 미만의 호모폴리머 Tg를 갖는 혼합물과 혼합하는 단계를 포함하고,
(a)가 존재하는 경우, 플라스틱 공급원은 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 플라스틱을 추가로 포함하는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 플라스틱 함유 바인더 조성물의 제조 방법으로서,
플라스틱 공급원을 용매와 혼합하여 플라스틱 함유 바인더 조성물을 생성하는 단계를 포함하고,
● 플라스틱 공급원은 스티렌 단위를 포함하는 제1 플라스틱 및 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 플라스틱을 포함하는 추가의 플라스틱을 포함하고,
● 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 플라스틱 함유 바인더 조성물의 제조 방법으로서,
플라스틱 공급원을 용매와 혼합하여 플라스틱 함유 바인더 조성물을 생성하는 단계를 포함하고,
● 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의 스티렌 기반 모노머 및 총 플라스틱의 최대 70 중량%의, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 플라스틱을 포함하고,
● 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 플라스틱 함유 바인더 조성물의 제조 방법으로서,
플라스틱 공급원 및 용매로 본질적으로 이루어진 조성물을 혼합 탱크에서 혼합하여 플라스틱 함유 바인더 조성물을 생성하는 단계를 포함하고,
● 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 갖는 플라스틱, 및 총 플라스틱의 최대 70 중량%의, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머로부터 선택되는 플라스틱을 포함하고,
● 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 플라스틱 함유 바인더 조성물의 제조 방법으로서,
플라스틱 공급원, 용매 및 첨가제로 본질적으로 이루어진 조성물을 혼합 탱크에서 혼합하여 플라스틱 함유 바인더 조성물을 생성하는 단계를 포함하고,
● 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 갖는 플라스틱, 및 총 플라스틱의 최대 70 중량%의, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머로부터 선택되는 플라스틱을 포함하고,
● 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
● 첨가제는 조성물의 최대 20%를 구성하고, 페인트, 오일, 해양 폐플라스틱, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머, 알켄의 호모폴리머, 유기 물질, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 플라스틱 함유 바인더의 제조 방법으로서,
혼합 탱크에서 플라스틱 공급원을 용매와 혼합하는 단계로서, 플라스틱 공급원은
a) 8 mm 초과의 평균 입도를 갖는 플라스틱 입자,
b) 8 mm 미만의 평균 입도를 갖는 플라스틱 입자,
c) (a)와 (b)의 임의의 조합으로부터 선택되고,
용매는 물, 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 단계;
선택적으로, 균질기가 존재한다면, (a)가 존재하거나, 혼합물이 8 mm 초과의 평균 직경을 갖는 임의의 입자를 포함하는 경우, 혼합 탱크와 유체 연통되는 균질기를 제공하여 플라스틱 함유 바인더를 생성하는 단계를 포함하는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 플라스틱-복합재 제품의 제조 방법으로서,
■ 수계 바인더, 용매계 바인더, 및 미립자 또는 섬유질 기재를 혼합하여 성형 가능한 혼합물을 생성하는 단계로서,
○ 수계 바인더는 제1 플라스틱 공급원과 물의 혼합물을 포함하고, 제1 플라스틱 공급원은 0.5 mm 미만의 입도를 갖는, 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머 및 알켄의 호모폴리머로부터 선택되고,
○ 용매계 바인더는 제2 플라스틱 공급원과, 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 용매의 혼합물을 포함하고, 제2 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 갖는 플라스틱의 제2 플라스틱 공급원 및 총 플라스틱의 최대 70 중량%의, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머로부터 선택되는 제2 플라스틱 공급원을 포함하는 단계,
■ 혼합물을 모울드에 도입하는 단계, 및
■ 혼합물을 압착하여 플라스틱-복합재 제품을 제조하는 단계를 포함하는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 플라스틱 함유 바인더의 제조 방법으로서,
혼합 탱크에서 플라스틱 공급원을 물과 혼합하는 단계로서, 플라스틱 공급원은
a) 0.5 mm 초과의 평균 입도를 갖는 플라스틱 입자,
b) 0.5 mm 미만의 평균 입도를 갖는 플라스틱 입자,
c) (a)와 (b)의 임의의 조합으로부터 선택되고,
플라스틱 공급원은 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머, 알켄의 호모폴리머 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 단계,
선택적으로, 균질기가 존재한다면, (a)가 존재하거나, 혼합물이 0.5 mm 초과의 평균 직경을 갖는 임의의 입자를 포함하는 경우, 혼합 탱크와 유체 연통되는 균질기를 제공하여 플라스틱 함유 바인더를 생성하는 단계를 포함하는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 플라스틱 기반 바인더, 및 미립자 또는 섬유질 기재를 포함하는 플라스틱-복합재 제품으로서,
플라스틱 기반 바인더는 0.5 mm 미만의 입도를 갖는, 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머 및 알켄의 호모폴리머로부터 선택되는 플라스틱 공급원을 포함하고,
바인더는 플라스틱 공급원과 수계 용매의 혼합물로서 형성되어, 미립자 또는 섬유질 기재와의 혼합 및 경화 시 플라스틱-복합재 제품을 제조하는, 플라스틱-복합재 제품이 기재된다.
추가의 양태에서, 플라스틱의 처리 방법으로서,
■ 혼합 탱크에서 플라스틱의 공급원을 용매와 혼합하여 플라스틱 혼합물을 생성하는 단계로서, 플라스틱의 공급원은
a) 스티렌 단위, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머를 갖는 플라스틱,
b) 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머 및 알켄의 호모폴리머, 또는
c) (a) 내지 (b)의 임의의 조합으로부터 선택되고,
용매는
○ (b)의 플라스틱이 존재하는 경우, 물,
○ (a)가 존재하는 경우, 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 단계;
■ 선택적으로, 균질기가 존재한다면, 혼합물이 0.5 mm 초과의 평균 직경을 갖는 임의의 입자를 포함하는 경우, 혼합 탱크와 유체 연통되는 균질기를 제공하여 플라스틱 슬러리를 생성하는 단계; 및
플라스틱 슬러리를 용매 회수 시스템에 제공하여 30% 미만의 용매를 포함하는 에멀젼을 생성하는 단계를 포함하는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 플라스틱-복합재 제품의 제조 방법으로서,
혼합 탱크에서 플라스틱 공급원을 용매와 혼합하는 단계로서, 플라스틱 공급원은
a) 0.5 mm 초과의 평균 입도를 갖는 플라스틱 입자,
b) 0.5 mm 미만의 평균 입도를 갖는 플라스틱 입자,
c) (a)와 (b)의 임의의 조합으로부터 선택되고,
용매는 물, 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 단계;
선택적으로, 균질기가 존재한다면, (a)가 존재하거나, 혼합물이 0.5 mm 초과의 평균 직경을 갖는 임의의 입자를 포함하는 경우, 혼합 탱크와 유체 연통되는 균질기를 제공하여 플라스틱 함유 바인더를 생성하는 단계; 및
플라스틱 함유 바인더를 미립자 또는 섬유질 기재와 혼합하여 플라스틱 복합재 제품을 형성하는 단계를 포함하는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 도로의 제조 방법으로서,
■ 플라스틱 공급원 및 용매를 포함하는 플라스틱 함유 바인더를 제공하는 단계로서,
○ 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 갖는 플라스틱, 및 총 플라스틱의 최대 70 중량%의, 스티렌 코폴리머, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머로부터 선택되는 플라스틱을 포함하고,
○ 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 단계;
■ 플라스틱 함유 바인더를 굵은 골재와 배합하는 단계로서, 굵은 골재는 약 60 mm 미만의 입도를 갖는 단계,
■ 혼합물을 50 내지 약 200 mm의 두께로 로딩 베이스 코스(roading base course) 상에 놓는 단계, 및
■ 층을 압착하는 단계를 포함하는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 로딩 기재(roading substrate)의 제조 방법으로서,
■ 바인더를 제공하는 단계로서, 바인더는
○ 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 갖는 플라스틱을 포함하는 플라스틱 공급원,
○ 아크릴레이트 모노머,
○ 가교제
를 포함하는 단계, 및
■ 바인더를 골재와 배합하여 상기 골재를 코팅하는 단계를 포함하는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 도로의 제조 방법으로서,
■ 바인더를 제공하는 단계로서, 바인더는
○ 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 갖는 플라스틱을 포함하는 플라스틱 공급원,
○ 아크릴레이트 모노머,
○ 가교제
를 포함하는 단계,
■ 바인더를 골재와 배합하여 상기 골재를 코팅하는 단계,
■ 혼합물을 50 내지 약 200 mm의 두께로 로딩 베이스 코스 상에 놓는 단계, 및
■ 층을 압착하는 단계를 포함하는 방법이 기재된다.
추가의 양태에서, 플라스틱 함유 용매계 슬러리를 수용하기 위한 입구를 구비한 가열 가능한 용매 챔버 및 용매 챔버에서 용매(플라스틱 함유 용매계 슬러리의)를 가열할 수 있는 가열 시스템을 포함하는 용매 회수 시스템으로서, 용매 회수 시스템은 증발된 용매가 수용 탱크로 통과하도록 증발된 용매의 응축을 돕는 온도에서 홀딩된 출구 파이프로 통과하는 증발된 용매를 수용하기 위한 용매 챔버로부터의 출구를 포함하는, 용매 회수 시스템이 기재된다.
추가의 양태에서, 상기 방법들 중 어느 하나에 의해 제조된 바인더 포뮬레이션이 기재된다.
하기 실시양태 중 어느 하나 이상은 본원에 기재된 임의의 양태 또는 이들의 임의의 조합과 관련될 수 있다.
일 구성예에서, 바인더는 가교제를 위한 촉진제를 추가로 포함한다.
일 구성예에서, 가교제는 다작용성이다. 바람직하게는, 이는 삼작용성이다.
일 구성예에서, 가교제는 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 및 퍼옥사이드 가교제로부터 선택된다.
일 구성예에서, 촉진제는 아민 기반 화합물이다. 일 구성예에서, 촉진제는 아닐린 유도체 또는 유사체이다.
일 구성예에서, 촉진제는 N,N-디메틸-p-톨루이딘(DMPT), N,N-디에틸-p-톨루이딘(DEPT) 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
일 구성예에서, 바인더는 스티렌 모노머를 포함한다.
일 구성예에서, 스티렌 모노머는 폴리스티렌이다.
일 구성예에서, 스티렌 코폴리머는 스티렌과 아크릴로니트릴의 폴리머이다. 일 실시양태에서, 스티렌 코폴리머는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)이다.
일 구성예에서, 알켄의 코폴리머는 에틸렌의 코폴리머이다.
일 실시양태에서, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)이다.
일 구성예에서, 아크릴계 폴리머는 폴리(메틸 메타크릴레이트)이다.
일 구성예에서, 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머는 나일론이다.
일 구성예에서, 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)이다.
일 실시양태에서, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머는 폴리프로필렌(PP)이다.
일 실시양태에서, 알켄의 호모폴리머는 에틸렌의 호모폴리머이다.
일 실시양태에서, 에틸렌의 호모폴리머는 폴리에틸렌(PE)(고밀도 및 저밀도 폴리에틸렌 포함)이다.
일 실시양태에서, 오가노할라이드 용매는 오가노클로라이드 용매이다. 일 실시양태에서, 오가노클로라이드 용매는 메틸 클로라이드, 메틸렌 클로라이드 또는 트리클로로에틸렌, 또는 이들의 조합이다.
일 실시양태에서, 방향족 탄화수소 용매는 톨루엔 또는 자일렌, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
일 실시양태에서, 탈방향족화된 용매는 Exxsol™ D40, Exxsol™ D60, Exxsol™ D80 또는 Exxsol™ D100, ShellSol D60, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
일 구성예에서, 페인트는 아크릴계 페인트, 유성 페인트 또는 수성 페인트로부터 선택된다.
일 구성예에서, 오일은 석유 기반 오일, 합성 오일, 식물성 오일 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
일 실시양태에서, 유기 물질은 잔류 유기 물질이다.
일 실시양태에서, 첨가제는 바인더 조성물의 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20%를 구성하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
일 구성예에서, 로딩 조성물에는 임의의 역청이 존재하지 않는다.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 고 용융 플라스틱을 포함한다.
일 구성예에서, 고 용융 플라스틱은 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머, 에틸렌의 호모폴리머 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
일 구성예에서, 조성물은 고 용융 플라스틱을 포함하고, 골재와 배합하는 동안 또는 그 후에, 약 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 또는 약 200℃로 가열되며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 ABS, 나일론, EVA 또는 아크릴, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
일 구성예에서, ABS, 나일론, EVA 또는 아크릴은 용매에 용해된다.
일 구성예에서, ABS, 나일론, EVA 또는 아크릴은 혼합 탱크에 첨가되기 전에 용해된다.
대안적인 구성예에서, ABS, 나일론, EVA 또는 아크릴은 혼합 탱크에서 용해된다.
일 구성예에서, 첨가제는 조성물의 10 중량% 미만으로 존재한다.
일 구성예에서, 아크릴레이트 모노머는 연질 모노머로부터 선택된다.
일 구성예에서, 아크릴레이트 모노머는 경질 모노머로부터 선택된다.
일 구성예에서, 경질 아크릴레이트 모노머는 메틸 메타크릴레이트, 또는 스티렌 모노머로부터 선택된다.
일 실시양태에서, 연질 아크릴레이트 모노머는 에틸 헥실 아크릴레이트(예컨대, 2-에틸 헥실 아크릴레이트)로부터 선택된다.
일 구성예에서, 가교제는 다작용성이다. 바람직하게는, 이는 삼작용성이다.
일 구성예에서, 가교제는 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 및 퍼옥사이드 가교제로부터 선택된다.
일 구성예에서, 촉진제는 아민 기반 화합물이다. 일 구성예에서, 촉진제는 아닐린 유도체 또는 유사체이다.
일 구성예에서, 촉진제는 N,N-디메틸-p-톨루이딘(DMPT), N,N-디에틸-p-톨루이딘(DEPT) 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
일 구성예에서, 바인더는 경질 및 연질 아크릴레이트 모노머의 혼합물을 포함한다.
일 구성예에서, 바인더는 약 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45 또는 0.5 중량%의 촉진제를 포함하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
일 구성예에서, 바인더는 약 1, 2, 3, 4 또는 5%의 가교제를 포함하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
일 구성예에서, 바인더는 골재와 배합된다.
일 구성예에서, 로딩 조성물은 바인더 및 골재를 포함한다. 일 실시양태에서, 로딩 조성물은 약 7, 8, 9, 10, 11 또는 12%의 바인더를 포함하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
일 구성예에서, 로딩 조성물은 1:8 내지 약 1:14의 바인더 대 골재의 비율로 바인더 및 골재를 포함하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
일 구성예에서, 도로는 골재와 배합하여 플라스틱 함유 로딩 바인더 조성물로 형성된 베이스 층으로 형성된다.
일 구성예에서, 도로 서브베이스 층의 두께는 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 또는 200 mm이며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
일 구성예에서, 혼합 탱크는 물과 비수성 용매의 혼합물을 포함한다.
일 구성예에서, 비수성 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
일 구성예에서, 물 대 비수성 용매의 비는 약 60:40 내지 약 40:60이다.
일 구성예에서, 스티렌은 연질 모노머와 공중합된다.
일 구성예에서, ABS, 나일론, EVA 또는 아크릴 또는 이들의 조합은 약 40 내지 약 70 중량%의 플라스틱 공급원을 포함한다.
일 구성예에서, ABS 또는 아크릴은 제품 또는 로딩 기재의 가단성을 증가시킨다.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 PVC를 포함한다.
일 구성예에서, 플라스틱 기재는 약 1 내지 약 5 중량%의 PVC의 플라스틱 공급원을 포함한다.
일 구성예에서, PVC는 제품 또는 로딩 기재의 연성을 증가시킨다.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 양을 기준으로 적어도 30 중량%의 폴리스티렌, 및 스티렌 코폴리머, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머로부터 선택되는 하나의 플라스틱을 포함한다.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 양을 기준으로 적어도 30 중량%의 폴리스티렌, 및 스티렌 코폴리머, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머로부터 선택되는 적어도 2종의 상이한 플라스틱을 포함한다.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 양을 기준으로 적어도 30 중량%의 폴리스티렌, 및 스티렌 코폴리머, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머로부터 선택되는 적어도 3개의 상이한 플라스틱을 포함한다.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 하기를 포함한다(바인더 중 플라스틱의 총량을 기준으로):
■ 30 중량%의 폴리스티렌,
■ 70 중량%의 ABS, EVA 또는 아크릴.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 하기를 포함한다(바인더 중 플라스틱의 총량을 기준으로):
■ 30 중량%의 폴리스티렌,
■ 25 중량%의 ABS,
■ 25 중량%의 EVA,
■ 20 중량%의 아크릴.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 하기를 포함한다(바인더 중 플라스틱의 총량을 기준으로):
■ 40 중량%의 폴리스티렌,
■ 60 중량%의 ABS, EVA 또는 아크릴.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 하기를 포함한다(바인더 중 플라스틱의 총량을 기준으로):
■ 40 중량%의 폴리스티렌,
■ 20 중량%의 ABS
■ 20 중량%의 EVA
■ 20 중량%의 아크릴.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 하기를 포함한다(바인더 중 플라스틱의 총량을 기준으로):
■ 50 중량%의 폴리스티렌,
■ 50 중량%의 ABS, EVA 또는 아크릴.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 하기를 포함한다(바인더 중 플라스틱의 총량을 기준으로):
■ 50 중량%의 폴리스티렌,
■ 20 중량%의 ABS
■ 20 중량%의 EVA
■ 10 중량%의 아크릴.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 하기를 포함한다(바인더 중 플라스틱의 총량을 기준으로):
■ 60 중량%의 폴리스티렌,
■ 40 중량%의 ABS, EVA 또는 아크릴.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 하기를 포함한다(바인더 중 플라스틱의 총량을 기준으로):
■ 60 중량%의 폴리스티렌,
■ 15 중량%의 ABS
■ 15 중량%의 EVA
■ 10 중량%의 아크릴.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 하기를 포함한다(바인더 중 플라스틱의 총량을 기준으로):
■ 30 중량%의 폴리스티렌,
■ 50 중량%의 ABS, EVA 또는 아크릴, 및
■ 20 중량%의 PVC.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 하기를 포함한다(바인더 중 플라스틱의 총량을 기준으로):
■ 30 중량%의 폴리스티렌,
■ 60 중량%의 ABS, EVA 또는 아크릴, 및
■ 10 중량%의 PVC.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 하기를 포함한다(바인더 중 플라스틱의 총량을 기준으로):
■ 30 중량%의 폴리스티렌
■ 40 중량%의 폴리에틸렌,
■ 10 중량%의 아크릴,
■ 10 중량%의 EVA, 및
■ 10 중량%의 유기 퍼옥사이드.
일 구성예에서, 비수성 용매는 하기를 포함한다:
■ 약 50 중량%의 메틸렌 클로라이드,
■ 약 40 중량%의 톨루엔, 및
■ 충분한 양의 화이트 스피릿, 또는 트리클로로에틸렌 또는 이들의 조합.
일 구성예에서, 혼합 탱크는 최대 30℃의 온도로 가열된다.
일 구성예에서, 로딩 공정은 플라스틱의 표면 층을 포함한다.
일 구성예에서, 플라스틱의 노면 층은 담체에 8 mm 미만의 입도를 갖는 미립자 PET를 포함하는 플라스틱 슬러리로부터 형성된다.
일 구성예에서, 플라스틱의 노면 층은 두께가 약 50 mm 내지 약 100 mm이다.
일 구성예에서, 공급 플라스틱은 105℃ 초과 내지 약 160℃의 융점을 갖는 플라스틱을 포함한다.
일 구성예에서, 고 용융 플라스틱은 폴리에틸렌, PET, 폴리프로필렌, 나일론, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
일 구성예에서, 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 고 용융 플라스틱이 골재와 배합된다.
일 구성예에서, 플라스틱 바인더는 혼합 탱크에 있을 때 최대 30℃의 온도로 가열된다.
일 구성예에서, 플라스틱-골재 혼합물은 최대 100℃ 내지 200℃의 온도로 가열된다.
일 구성예에서, 가열된 플라스틱-골재 혼합물은 비재활용 가능한 플라스틱과 조합되며, 여기서 비재활용 가능한 플라스틱 대 고-용융 플라스틱의 비율은 약 40:60이다.
일 구성예에서, 착색제가 혼합물에 첨가된다.
일 구성예에서, 콜드 로딩 시스템(cold roading system)은 스티렌, ABS, 나일론, PVC 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 플라스틱의 공급원을 포함한다.
일 구성예에서, 제1 탱크는 약 60:40 내지 약 40:60의 플라스틱 대 용매의 비율을 포함하는 플라스틱 및 용매 혼합물을 포함한다.
일 구성예에서, 용매는 하기를 포함한다:
■ 약 40 중량%의 메틸렌,
■ 약 10 중량%의 트리클로로에틸렌,
■ 약 10 중량%의 톨루엔,
■ 약 0.4 중량%의 효소 세제의 용매, 및
■ 충분한 양의 화이트 스피릿.
일 구성예에서, 미립자 플라스틱이 혼합 탱크에 첨가된다.
일 구성예에서, 미립자 플라스틱은 플라스틱의 총량의 약 15 중량% 내지 약 85 중량%이다.
일 구성예에서, 미립자 플라스틱은 PET, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌(고밀도 및 저밀도 포함), 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
일 구성예에서, 미립자 플라스틱은 PVC로부터 선택된다.
일 구성예에서, 미립자 플라스틱은 약 8 mm 미만의 입도를 갖는다.
일 구성예에서, 복합재 제품은 콘크리트-복합재 제품, 목재 기반 복합재 제품이다.
일 구성예에서, 복합재 제품은 패널, 포스트 또는 블록이다.
일 구성예에서, 목재 기반 복합재 제품은 합판, 파티클 보드, 및 중간 밀도 보드로부터 선택된다.
일 구성예에서, 미립자 또는 섬유질 기재는 약 10 mm 미만의 입도를 갖는다.
일 구성예에서, 미립자 또는 섬유질 기재는 50 mm 미만의 길이를 갖는다.
일 구성예에서, 미립자 또는 섬유질 기재는 목재 입자(예를 들어, 톱밥 또는 목재 섬유 또는 플레이크), 파지 또는 판지 섬유, 파쇄 폴리에틸렌 포대, 파쇄 폴리에틸렌 백, 칩화된 PET 병, 파유리, 깨진 소비재(예를 들어, 깨진 플라스틱 장난감, 전자 제품, 프린터 카트리지), 화산재 및 포트 애쉬, 과립화된 고무, 과립화된 타이어 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
일 구성예에서, 플라스틱 함유 바인더, 및 미립자 또는 섬유질 기재는 혼합되고 모울드에 배치된다.
일 구성예에서, 플라스틱-복합재 제품은 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 미만의 유리수를 포함한다. 본원에서 사용되는 어구 "유리수"는 화학적 결합(예를 들어, 수소 결합 또는 공유 결합)에 의해 또 다른 분자에 결합되지 않은 물을 의미한다.
일 구성예에서, 균질기는
슬러리의 흐름을 수용하도록 구성된 입구로서, 슬러리는 20 mm 미만의 입도를 갖는 입자를 포함하는, 입구,
출구,
3 개 이상의 원통형 몸체로서, 원통형 몸체의 쌍은 서로에 대해 회전하는 내부 원통형 몸체 및 외부 원통형 몸체를 포함하고, 각각의 원통형 몸체는 각각의 원통형 몸체를 통한 유로를 규정하는 복수의 개구를 포함하는, 원통형 몸체를 포함하고,
여기서, 슬러리는 각각의 원통형 몸체의 적어도 하나의 개구를 통해 균질기 입구로부터 균질기 출구로의 유로를 따라 이동하여 출구 슬러리를 생성한다.
일 구성예에서, 시스템은 3, 4, 5, 6, 또는 7개의 원통형 몸체를 포함한다.
일 구성예에서, 용매 회수 시스템 입구는 가열 가능한 용매 챔버로의 용매의 진입을 제어하는 하나 이상의 밸브를 포함한다.
일 구성예에서, 가열 가능한 용매 챔버는 가열 가능한 용매 챔버가 기밀(air-tight)하도록 밀봉된 뚜껑을 포함한다.
일 구성예에서, 가열 시스템은 재킷 히터 또는 코일 히터이다.
일 구성예에서, 가열 가능한 용매 챔버는 용매가 기화되는 속도를 제어하기 위해 가열 가능한 용매 챔버에서 용매의 온도를 제어하는 서모스탯을 포함한다.
일 구성예에서, 가열 가능한 용매 챔버는 증발된 용매를 수용하는 흡입 헤드를 포함한다.
일 구성예에서, 출구 파이프는 냉각기를 포함한다.
일 구성예에서, 용매 회수 시스템은 진공 팬을 포함한다.
일 구성예에서, 용매 회수 시스템은 진공 팬에 의해 생성된 진공을 포함하는 진공 튜브를 포함하고, 진공 튜브는 출구 튜브 및 수용 탱크에 유체 연결된다.
일 구성예에서, 진공 튜브로의 입구는 증발된 용매가 진공 팬으로 이동하는 것을 방지하기 위해 입구 상에 또는 그 주위에 배치된 보호 설부(protective tongue)를 포함한다.
일 구성예에서, 용매 회수 시스템은 가열 가능한 용매 챔버에 도입된 슬러리로부터 적어도 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 98%의 용매를 제거하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
일 구성예에서, 용매 회수 유닛은 균질화된 혼합물로부터 액체 용매(물 및 비수성 용매)의 적어도 80 내지 약 95%를 추출한다.
일 구성예에서, 혼합물은 적어도 2개의 균질기를 통과한다.
본원에서 사용되는 어구 "스티렌 단위를 포함하다"는 스티렌의 코폴리머의 호모폴리머인 플라스틱 폴리머를 의미한다. 즉, 호모폴리머인 경우, 이는 단독으로 스티렌 모노머 단위를 함유하여 폴리스티렌을 형성한다. 코폴리머인 경우, 이는 적어도 하나의 스티렌 모노머 단위를 함유한다.
본원에 개시된 수의 범위(예를 들어, 1 내지 10)에 대한 언급은 또한, 해당 범위 내의 모든 유리수(예를 들어, 1, 1.1, 2, 3, 3.9, 4, 5, 6, 6.5, 7, 8, 9 및 10) 및 또한 해당 범위 내의 임의의 범위의 유리수(예를 들어, 2 내지 8, 1.5 내지 5.5, 및 3.1 내지 4.7)에 대한 언급을 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명은 또한 개별적으로 또는 총괄적으로 본 출원의 명세서에 언급되거나 표시된 부분, 요소 및 피처, 및 상기 부분, 요소 또는 피처의 임의의 2 개 이상의 임의의 또는 모든 조합으로 광범위하게 구성되는 것으로 말할 수 있으며, 여기서 본 발명과 관련된 기술 분야에서 알려진 등가물을 갖는 특정 완전체(integar)가 본원에 언급된 경우, 이러한 알려진 등가물은 개별적으로 설명되는 것처럼 본원에 통합되는 것으로 간주된다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "포함하는(comprising)"은 "적어도 부분적으로 구성되는"을 의미한다. 본 명세서에서 해당 용어를 포함하는 설명을 해석할 때, 각 설명에서 해당 용어 뒤에 특징을 모두 서술해야 하지만 다른 특징도 존재할 수 있다. "포함하다(comprise)" 및 "포함된(comprised)"과 같은 관련 용어는 동일한 방식으로 해석되어야 한다.
본 발명은 이제 단지 예로서 그리고 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본원에 기재된 공정의 흐름도이다.
도 2는 본원에 기재된 공정의 흐름도이다.
도 3a는 2 개 이상의 몸체를 갖는 기술된 바와 같은 침연기(macerator)의 도면을 도시하며, 여기서 몸체는 원통형 형태이다.
도 3b는 기재된 바와 같은 침연기의 단면도를 도시한다.
도 4는 기재된 바와 같은 용매 회수 시스템이다.
도 5는 기재된 바와 같은 용매 회수 시스템이다.
도 6은 점 하중 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7a는 10 중량%의 석재 대비 바인더 비율에서 다양한 촉진제(DMPT) 및 가교제(BPO) 및 0.375 중량%의 촉진제(DMPT)에서 다양한 BPO를 갖는 PM2 및 TM2에 대한 탄성 모듈러스(Resilient Modulus)를 나타내는 그래프이다.
도 7b는 10 중량%의 석재 대비 비율에서 다양한 촉진제(DMPT) 및 가교제(BPO) 및 3 중량%의 가교제(BPO)에서 다양한 DMPT를 갖는 PM2 및 TM2에 대한 탄성 모듈러스를 나타내는 그래프이다.
도 8a는 0.375 중량%의 촉진제(DMPT)에서 상이한 바인더 중량%의 다양한 모노머 포뮬레이션에 대한 탄성 모듈러스를 나타내는 그래프이다.
도 8b는 3 중량%의 가교제(BPO)에서 상이한 바인더 중량%의 다양한 모노머 포뮬레이션에 대한 탄성 모듈러스를 나타내는 그래프이다.
도 9a는 0.375 중량%의 촉진제(DMPT)에서 10, 12 또는 14 중량%의 석재 대비 바인더의 다양한 모노머 포뮬레이션에 대한 탄성 모듈러스를 나타내는 그래프이다.
도 9b는 3 중량%의 가교제(BOP)에서 10, 12 또는 14 중량%의 석재 대비 바인더의 다양한 모노머 포뮬레이션에 대한 탄성 모듈러스를 나타내는 그래프이다.
도 10a는 0.375 중량%의 촉진제(DMPT)에서 상이한 바인더 중량%의 다양한 모노머 포뮬레이션에 대한 탄성 모듈러스를 나타내는 그래프이다.
도 10b는 3 중량%의 가교제(BOP)에서 상이한 바인더 중량%의 다양한 모노머 포뮬레이션에 대한 탄성 모듈러스를 나타내는 그래프이다.
도 11은 10 중량%의 석재 대비 바인더 비율에서 다양한 모노머 혼합물에 대한 탄성 모듈러스를 나타내는 그래프이다.
발명의 상세한 설명
바인더의 제조 방법 및 다양한 제품의 제조에서의 바인더의 용도가 기재된다.
바인더는 (a) 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 함유하는 플라스틱, 또는 (b) 스티렌 단위를 포함하는 제1 플라스틱 및 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 플라스틱을 포함하는 추가의 플라스틱을 포함하는 플라스틱 공급원을 제공함으로써 제조될 수 있다. (a)의 경우, 바인더는 아크릴레이트 모노머, 및 가교제를 추가로 포함한다. (b)의 경우, 바인더는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 용매를 추가로 포함한다.
바인더는 플라스틱 공급원을 비반응성 용매 또는 반응성 용매로부터 선택되는 용매와 혼합함으로써 제조될 수 있다. 비반응성 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있고, 반응성 용매는 2종 이상의 모노에틸렌성 불포화 모노머로부터 선택될 수 있다. 비반응성 용매가 사용되는 경우, 플라스틱 공급원은 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 플라스틱을 포함하는 추가의 플라스틱을 포함할 수 있다.
바인더는 플라스틱 공급원을 (a) 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 용매, 또는 (b) 둘 이상의 모노머 구조 단위의 혼합물로서, 각각의 단위는 경화 보조제와 조합하여 상이한 호모폴리머 유리 전이 온도(Tg)를 갖고, 여기서 제1 모노머 구조 단위는 80℃ 초과의 호모폴리머 Tg를 갖고, 제2 모노머는 80℃ 미만의 호모폴리머 Tg를 갖는 혼합물과 혼합함으로써 제조될 수 있다. (a)가 존재하는 경우, 플라스틱 공급원은 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 플라스틱을 추가로 포함한다.
바인더는 플라스틱 공급원을 용매와 혼합함으로써 제조될 수 있다. 플라스틱 공급원은 스티렌 단위를 포함하는 제1 플라스틱 및 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 플라스틱을 포함하는 추가의 플라스틱을 포함할 수 있다. 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
바인더는 플라스틱 공급원을 용매와 혼합함으로써 제조될 수 있다. 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 함유하는 플라스틱, 및 총 플라스틱의 최대 70 중량%의, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 플라스틱을 포함할 수 있다. 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
바인더는 플라스틱 공급원과 용매를 혼합함으로써 제조될 수 있다. 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 함유하는 플라스틱, 및 총 플라스틱의 최대 70 중량%의, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머로부터 선택되는 플라스틱을 포함할 수 있다. 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
바인더는 플라스틱 공급원, 용매 및 첨가제를 혼합함으로써 제조될 수 있다. 플라스틱 공급원은 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 함유하는 플라스틱, 및 총 플라스틱의 최대 70 중량%의, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머로부터 선택되는 플라스틱을 포함할 수 있다. 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 첨가제는 조성물의 최대 20%일 수 있고, 페인트, 오일, 해양 폐플라스틱, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머, 알켄의 호모폴리머, 유기 물질, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
바인더는 혼합 탱크에서 플라스틱 공급원을 용매와 혼합함으로써 형성될 수 있다. 플라스틱 공급원은 (a) 평균 입도가 8 mm 초과인 플라스틱 입자, (b) 평균 입도가 8 mm 미만인 플라스틱 입자, 또는 (a)와 (b)의 임의의 조합으로부터 선택될 수 있다. 용매는 물, 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. (a)가 존재하거나, 혼합물이 8 mm 초과의 평균 직경을 갖는 임의의 입자를 포함하는 경우, 혼합 탱크는 균질기와 유체 연통될 수 있다.
바인더는 수계 바인더, 용매계 바인더, 및 미립자 또는 섬유질 기재를 혼합하여 성형 가능한 혼합물을 생성할 수 있다. 수계 바인더는 제1 플라스틱 공급원과 물의 혼합물을 포함할 수 있고, 제1 플라스틱 공급원은 0.5 mm 미만의 입도를 갖는, 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머 및 알켄의 호모폴리머로부터 선택된다. 용매계 바인더는 제2 플라스틱 공급원과, 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 용매의 혼합물을 포함할 수 있다. 제2 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 함유하는 플라스틱의 제2 플라스틱 공급원 및 총 플라스틱의 최대 70 중량%의, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머로부터 선택되는 제2 플라스틱 공급원을 포함할 수 있다. 성형 가능한 혼합물은 모울드 또는 프레스에 도입되고 압축되어 플라스틱-복합재 제품을 생산할 수 있다.
바인더는 혼합 탱크에서 플라스틱 공급원을 물과 혼합함으로써 제조될 수 있으며, 플라스틱 공급원은 (a) 0.5 mm 초과의 평균 입도를 갖는 플라스틱 입자, (b) 0.5 mm 미만의 평균 입도를 갖는 플라스틱 입자, (a)와 (b)의 임의의 조합으로부터 선택된다. 플라스틱 공급원은 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머, 알켄의 호모폴리머 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. (a)가 존재하거나, 혼합물이 0.5 mm 초과의 평균 직경을 갖는 임의의 입자를 포함하는 경우, 혼합 탱크는 균질기와 유체 연통될 수 있다.
바인더는
a) 비반응성 용매에 플라스틱을 용해시키거나,
b) 반응성 모노머 용액에 플라스틱을 용해시킴으로써 형성될 수 있다.
용해를 위한 플라스틱은 적합한 용매를 필요로 한다. 반응성 모노머 용액에 용해시키기 위한 플라스틱은 플라스틱을 공중합시키기 위해 가교제를 필요로 한다.
플라스틱을 처리하기 위한 공정이 기재된다. 플라스틱은 플라스틱이 사용되는 공정에 따라 버진 플라스틱 또는 폐플라스틱과 같은 다양한 공급원으로부터 유래될 수 있다.(단락 [0170])
폐플라스틱은 이러한 공정에 유용한 플라스틱 공급원을 제공한다. 많은 국가에서 폐플라스틱은 환경 문제를 야기하여, 사회는 이러한 플라스틱을 경제적이고 안전하게 재활용하거나 폐기하기 위해 분투하고 있다. 공급된 폐플라스틱은, 예를 들어, 폐기물 재활용 공정으로부터 유래된 플라스틱의 유형일 수 있다. 그러나, 원하는 배출 슬러리에 따라 다양한 유형의 투입 플라스틱이 사용될 수 있음을 인지될 것이다.
플라스틱은 스티렌 기반 호모폴리머, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머 및 알켄의 호모폴리머 또는 이들의 조합을 포함하는 플라스틱으로부터 선택될 수 있다.
폐플라스틱은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETE 또는 PET), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌 또는 스티로폼(PS), 폴리카르보네이트, 폴리락티드, 아크릴, 아크릴로니트릴 부타디엔, 스티렌, 유리 섬유, 고무, 종이 및 나일론 중 임의의 것의 혼합물일 수 있다. 이러한 폐플라스틱 혼합물은, 예를 들어, 혼합 플라스틱 폐기물 스트림으로부터 유래될 수 있다.
사회에서의 플라스틱의 광범위한 사용을 고려할 때, 폐제품의 제품 목록이 매우 광범위하다는 것이 인지될 것이지만, 폐플라스틱은 전형적으로 플라스틱 병(예를 들어, 우유, 탄산 음료, 물병, 세정 제품), 플라스틱 용기(예를 들어, 산업 제품, 예컨대, 기름, 식품 품목용) 및 포장재(경질 또는 연질)과 같은 매일의 폐제품으로부터 공급된다.
폐플라스틱은 전형적으로 분류된다. 예를 들어, 플라스틱은 종종 하기에 도시된 바와 같이 식별 번호를 포괄하는 추적 화살표 삼각형으로 스탬핑된다.
플라스틱의 한 가지 공급원은 파쇄된 플라스틱일 수 있다. 파쇄된 플라스틱은 약 20 mm 미만의 입도로 파쇄될 수 있다.
플라스틱 입자는 광학 현미경을 이용한 직접 영상화에 의해 측정될 수 있다. 샘플은 먼저 입도 분포의 일반적인 견해를 갖도록 CILAS 1180을 사용하여 레이저 회절 기술에 의해 분석될 수 있다. 플라스틱 현탁액은 50 열 × 20 행 그리드로 에칭된 Sedgewick Rafter 셀(SRC)에 배치될 수 있다. 크기 및 입자 수 측정은 QCapture Pro 5.1 영상화 소프트웨어와 Olympus BX 51 보정된 접안경 쌍안 현미경으로 100X 및 200X 배율에서 결정될 수 있다. 각각의 샘플에 대해 3 회 반복이 이용될 수 있고, 6개의 무작위로 선택되는 횡단면에서 처음 100개의 입자의 가장 긴 길이가 측정된다. 입도 분포를 결정하기 위해, 각 샘플로부터 300개의 입자가 측정될 수 있다. 길이는 안구 보정된 마이크로미터로 수동으로 결정될 수 있고, 값은 마이크론 또는 mm로 변환되었다.
유세포 분석은 70 μm 미만 범위의 입자를 분석하는 데 사용될 수 있다.
파쇄된 플라스틱은 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 mm의 입도를 가지며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 2 내지 약 20, 약 2 내지 약 18, 약 2 내지 약 15, 약 2 내지 약 10, 약 2 내지 약 8, 약 3 내지 약 20, 약 3 내지 약 17, 약 3 내지 약 16, 약 3 내지 약 12, 약 3 내지 약 10, 약 3 내지 약 7, 약 4 내지 약 20, 약 4 내지 약 18, 약 4 내지 약 14, 약 4 내지 약 10, 약 4 내지 약 8, 약 5 내지 약 20, 약 5 내지 약 19, 약 5 내지 약 15, 약 5 내지 약 10, 약 6 내지 약 20, 약 6 내지 약 17, 약 6 내지 약 13, 약 6 내지 약 10, 약 7 내지 약 20, 약 7 내지 약 18, 약 7 내지 약 16, 약 7 내지 약 10, 약 8 내지 약 20, 약 8 내지 약 18, 약 8 내지 약 15, 약 8 내지 약 10, 약 9 내지 약 20, 약 9 내지 약 16, 약 9 내지 약 14, 약 10 내지 약 20, 약 10 내지 약 17, 약 11 내지 약 20, 약 11 내지 약 17, 약 12 내지 약 20, 약 12 내지 약 18 또는 약 13 내지 약 20 mm).
원래의 플라스틱 제품을 상술한 바와 같은 입도로 감소시키는 다양한 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 절단 및/또는 압출기, 파쇄기, 과립기 또는 분쇄기의 사용. 절단 및 압출 기계(예를 들어, 미국 특허 제9,744,689호 참조)은 하우징에 도입된 임의의 플라스틱이 나이프에 의해 더 작은 입자로 절단되도록 하우징에서 회전하는 하나 이상의 나이프를 포함할 수 있다. 일부 기계에서, 플라스틱은 나이프의 작용으로 인해(즉, 마찰에 의해 생성된 열에 의해) 용융되기 시작하거나 용융될 수 있으며, 이러한 용융되거나 부분적으로 용융된 플라스틱이 압출기에 진입할 수 있으며, 여기서 나사가 절단 블레이드로부터 멀어지게 플라스틱을 운반한다. 그 후, 플라스틱은 압출되고 압출기 출구에서 작은 팰릿으로 절단될 수 있다.
파쇄기(예를 들어, 미국 특허 제6,241,170호 참조), 과립기(예를 들어, 미국 특허 제6,749,138호 참조) 및 분쇄기(예를 들어, 미국 특허 제5,547,136호 또는 독일 특허 제DE 19614030 A1호 참조)는 다시 하우징에서 회전하여 플라스틱이 절단 휠 또는 롤러와 하우징의 내부 표면 사이를 통과할 때 플라스틱에 대한 절단 휠 또는 롤러의 작용을 통해 플라스틱의 크기를 줄이는 단일 또는 복수의 절단 휠 또는 롤러를 포함할 수 있다. 대안적으로, 플라스틱은 2 개 이상의 나이프 또는 롤러의 뱅크 사이를 통과할 수 있으며, 일부 경우에는 중첩되어, 이러한 통과로 인해 플라스틱이 절단되거나 분쇄된다.
이러한 공정에는 전형적으로 회전이 플라스틱을 더 작은 입자 또는 조각으로 절단하는 회전식 나이프 또는 낫모양의 나이프가 사용된다.
플라스틱의 추가의 공급원은 2 mm 미만의 입도를 갖는 플라스틱의 균질화된 슬러리를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 균질화된 플라스틱은 약 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 1, 2 mm 미만의 입도를 가지며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 0.05 내지 약 2, 약 0.05 내지 약 1, 약 0.05 내지 약 0.5, 약 0.1 내지 약 2, 약 0.1 내지 약 1, 약 0.1 내지 약 0.5, 약 0.2 내지 약 2, 약 0.2 내지 약 1, 약 0.2 내지 약 0.5, 약 0.3 내지 약 2, 약 0.3 내지 약 1, 약 0.3 내지 약 0.5, 약 0.4 내지 약 2 또는 약 0.4 내지 약 1 mm).
상기를 달성하기 위한 균질기의 예는 서로에 대해 회전하는 둘 이상의 원통형 동심체를 갖는 침연기의 사용이다. 이는 하기 섹션 4에 기술되어 있다. 이러한 침연기에 사용하기 위한 플라스틱은 HDPE, LDPE, PETE, PVC, PE, PP 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
생성된 에멀젼은 담체에 현탁된 플라스틱일 수 있다. 담체는 물 또는 유기 용매와 같은 다양한 여러 용매로부터 선택될 수 있다. 슬러리를 형성시키기에 적합한 용매는 할로알칸(예를 들어, 메틸 클로라이드)을 포함한다.
플라스틱의 추가의 공급원은 용해된 폴리스티렌과 같은 용해된 플라스틱이다.
스티렌은 또한 에테닐벤젠, 비닐벤젠, 또는 페닐에텐으로도 알려져 있다. 스티렌 기반 모노머는 중합되어(비닐 기에 의해 촉진됨) 호모폴리머 또는 코폴리머를 형성할 수 있다. 예를 들어, 스티렌 기반 모노머는 호모폴리머로서 중합되어 폴리스티렌을 형성할 수 있다.
스티렌 기반 모노머는 하나 이상의 다른 화합물과 코폴리머를 형성할 수 있다. 예를 들어,
■ 폴리부타디엔의 존재 하에 아크릴로니트릴과, 예를 들어, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)을 형성하고,
■ 부타디엔과, 예를 들어, 스티렌-부타디엔 또는 스티렌-이소프렌-스티렌을 형성하고,
■ 에틸렌 및/또는 부틸렌과, 예를 들어, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(S-BE-S)을 형성하고,
■ 디비닐벤젠과, 예를 들어, 스티렌-디비닐벤젠(S-DVB)을 형성하고,
■ 아크릴로니트릴과, 예를 들어, 스티렌 아크릴로니트릴(SAN)을 형성하고,
■ 수지 및 열경화성 화합물에 전형적으로 사용되는 불포화 폴리에스테르와 형성한다.
스티렌 폴리머는, 이후 플라스틱 포장재, 일회용 컵 및 용기, 단열재 및 기타 제품을 제조하는 데 사용되는 라텍스, 합성 고무, 및 폴리스티렌 수지를 제조하는 데 사용된다. 스티렌 폴리머는 또한 고체 및 필름 폴리스티렌(단단한 식품제공 용기에 사용됨), CD 케이스, 기기 하우징, 엔벨로프 윈도우, 폴리스티렌 포움(식품제공 제품 및 건물 단열재에 사용됨), 욕조 및 샤워 엔클로저, 자동차 차체 패널, 풍력 터빈 부품, 보트, ABS 플라스틱(냉장고 라이너에 사용됨) 소형 가전 제품 및 수하물을 제조하는 데 사용된다.
스티렌 폴리머는 먼저 염소화된 지방족 탄화수소, 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 메틸 에틸 케톤, 에틸 아세테이트와 같은 유기 용매에 용해될 수 있다. 적합한 유기 용매의 예는 아세톤, 디클로로에탄, 테트라하이드로푸란 및 톨루엔을 포함한다.
예를 들어, 스티렌 폴리머는 적합한 용매를 함유하는 탱크에 도입될 수 있다. 스티렌 폴리머가 적합하게 용해되면, 이는 이후 도 1에 도시된 바와 같은 혼합 탱크로 펌핑될 수 있다.
스티렌 기반 모노머로부터 형성된 플라스틱은 스티렌 코폴리머, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머로부터 선택되는 플라스틱으로부터 선택되는 또 다른 플라스틱과 조합된다.
스티렌 코폴리머는 스티렌과 아크릴로니트릴의 폴리머, 예컨대, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)일 수 있다. 바인더가 둘 이상의 상이한 플라스틱의 조합이라는 점을 고려할 때, 플라스틱 중 하나는 스티렌과 아크릴로니트릴의 폴리머이고, 다른 플라스틱 폴리머는 스티렌과 아크릴로니트릴의 폴리머가 아니다.
알켄의 코폴리머는 에틸렌의 코폴리머일 수 있다. 에틸렌의 코폴리머는, 예를 들어, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머일 수 있다. 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)일 수 있다.
아크릴계 폴리머는 폴리(메틸 메타크릴레이트)일 수 있다.
나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머는 전형적으로 지방족 또는 반-방향족 폴리아미드이다.
폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있다. 프로필렌 기반 열가소성 폴리머는 폴리프로필렌(PP)일 수 있다. 알켄의 호모폴리머는 에틸렌의 호모폴리머일 수 있다. 에틸렌의 호모폴리머는 폴리에틸렌(PE)(고밀도 및 저밀도 폴리에틸렌 포함)일 수 있다.
일부 구성예에서, 플라스틱은 버진 플라스틱일 수 있다. 이러한 경우, 플라스틱 제품에 대한 열경화성 공정 동안 수행되는 바와 같이 버진 플라스틱에 가교제를 첨가하는 것이 필요할 수 있다. 일반적인 가교제는 퍼옥사이드 가교, 방사선 가교 및 실란 가교에 기반한 가교를 야기한다.(단락 [0198])
도 1에 도시된 바와 같이, 플라스틱을 용해시키기 위한 혼합 탱크는 도입된 플라스틱 및 용매를 혼합한다.(단락 [0199])
탱크에 도입된 용매는 혼합 탱크에서 임의의 하나 이상의 플라스틱을 용해시키기에(적어도 부분적으로) 적절한 용매로부터 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 플라스틱 공급원은 혼합 탱크에 도입될 때 용해된 상태일 수 있다. 이러한 경우에, 혼합 탱크 내의 용매는 용해된 플라스틱이 실질적으로 용해된 상태로 유지되도록 보장하기에 충분해야 한다.
용해성 플라스틱을 용해시키는 용매(들)는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 탄화수소 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.(단락 [0201])
오가노할라이드 용매는 할라이드 치환기를 갖는 것이다. 예를 들어, 할라이드 기는 플루오라이드 또는 클로라이드로부터 선택될 수 있다. 오가노할라이드 용매는 할로알칸일 수 있다. 오가노할라이드 용매는 C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9 또는 C10 탄화수소일 수 있다. 오가노할라이드 용매는 오가노클로라이드 용매일 수 있다. 오가노클로라이드 용매는 적어도 하나의 공유 결합된 염소 원자, 예컨대, 메틸 클로라이드(1개의 Cl 원자) 또는 메틸렌 클로라이드(2개의 Cl 원자)를 함유하는 화합물이다. 적합한 오가노클로라이드 용매의 예는 메틸 클로라이드, 메틸렌 클로라이드 또는 트리클로로에틸렌, 또는 이들의 조합이다.
방향족 탄화수소 용매는 방향족 치환기를 갖는 것이다. 일 실시양태에서, 방향족 기는 벤젠 고리이다. 바람직하게는, 방향족 기는 하나 이상의 작용기를 갖는다. 작용기는 메틸 또는 에틸 기 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다. 방향족 탄화수소 용매는 톨루엔 또는 자일렌, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 톨루엔은 방향족 탄화수소이며, 일반적으로 페인트 및 페인트 희석제용 용매로 사용된다.
미네랄 스피릿(화이트 스피릿, 석유 스피릿 또는 테레빈유로도 지칭됨)은 지방족, 개방-사슬 또는 지환족 C7 내지 C12 탄화수소의 혼합물이다.
탈방향족화된 용매는 방향족 함량이 낮고 일반적으로 지방족 미네랄 스피릿으로 분류되는 고도로 수소화된 용매이다. 탈방향족화된 용매는 ExxonMobil Chemical에 의해 제공되는 Exxsol™ 범위의 용매로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 탈방향족화된 용매는 Exxsol™ D40, Exxsol™ D60, Exxsol™ D80 또는 Exxsol™ D100, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 탈방향족화된 용매는 C10-C12 파라핀 및 나프텐으로 주로 이루어진 ShellSol D60과 같은 ShellSol 범위로부터 선택될 수 있다.
일 실시양태에서, 용매는 트리클로로에틸렌을 포함한다. 본 발명자들은 트리클로로에틸렌이 ABS 플라스틱 및 스티렌을 분해하는 데 효율적이라는 것을 발견하였다.
일 실시양태에서, 용매는 메틸렌 클로라이드를 포함한다. 본 발명자들은 메틸렌 클로라이드가 ABS 플라스틱 및 스티렌을 분해하는 데 효율적이라는 것을 발견하였다.
상기 논의된 바와 같이, 사용되는 용매를 플라스틱 공급원에 맞추는 것이 중요하다. 예를 들어, 탈방향족화된 용매 또는 자일렌(단독)은 플라스틱이 ABS인 경우 효과적이지 않을 수 있다. 바람직하게는, 플라스틱이 ABS인 경우, 용매는 트리클로로에틸렌 또는 메틸렌 클로라이드와 같은 오가노할라이드 용매로부터 선택된다.
일 실시양태에서, 용매의 조합이 사용된다.
예를 들어, 용매의 조합은 용매 및 공-용매를 포함할 수 있다. 이의 예로서, 오가노할라이드 용매(예를 들어, 트리클로로에틸렌 또는 메틸렌 클로라이드)와 같은 용매(공-용매로서 작용함)는 용매로서 사용되는 것에 비해 더 적은 양 또는 농도로 사용될 수 있다. 이후 탈방향족화된 용매와 같은 제2 용매를 사용하여 플라스틱의 분해를 계속할 수 있다. 이러한 방식으로, 공정에서 사용되는 덜 친환경적인 용매의 양을 감소시키는 것이 가능할 수 있다.
미네랄 스피릿은 용매 또는 공-용매로서 혼합물에 첨가될 수 있다. 일 실시양태에서, 본 발명자들은 미네랄 스피릿이 바인더의 건조 시간을 감소시킨다는 것을 발견하였다.(단락 [0211])
도 4에 도시된 바와 같은 혼합 탱크(102)는 섹션 1에서 상기 기재된 바와 같은 플라스틱 공급원 및 섹션 2에서 기재된 바와 같은 용매를 수용한다. 혼합 탱크는 전형적으로 그 단부에 적어도 하나의 블레이드를 갖는 스터러(105)를 포함하는 용기 또는 탱크의 형태이다.
혼합 탱크(102)는 도 4에 도시되어 있다. 혼합 탱크(102)는 물질이 혼합 탱크 내로 도입될 수 있는 접근 해치(108)를 포함한다. 대안적으로, 혼합 탱크는 플라스틱 슬러리가 혼합 탱크(102)로 도입되는 입구를 포함할 수 있다.
설계(100)는 또한 혼합 탱크(102)에 유체 연결되는 용매 저장 탱크(101)를 포함할 수 있다. 이는 용매 저장 탱크(101)로부터 혼합 탱크(102)로 용매를 펌핑하는 포함 펌프(104)를 포함할 수 있다.
혼합 탱크(102)는 용매가 도입되는 시스템 입구 및 하나 이상의 출구를 포함한다.
혼합 탱크(102)는 스터러(105)를 포함하는 용기를 포함할 수 있다. 스터러(105)는 혼합 탱크(102) 내에서 시스템 입구 슬러리를 교반하여 교반된 슬러리를 생성하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 스터러(105)는 용기 내에 와류를 생성한다. 이론으로 국한시키려는 것은 아니지만, 와류는 폐플라스틱 입자가 용기에 현탁된 상태로 유지되어 폐플라스틱이 용기의 바닥에 침전되는 것을 방지하도록 돕는다.
대안적으로, 폐플라스틱의 밀도가 담체 액체의 밀도보다 적은 경우, 플라스틱은 용기 내에서 적어도 부분적으로 부유할 수 있다. 이러한 구성예에서, 스터러는 바람직하게는 용기 내에 와류 또는 흐름을 생성하여 용기에서 부유하는 플라스틱을 용기의 출구, 예를 들어, 균질기(107)로 아래쪽으로 끌어당길 수 있다.
스터러(105)는 바람직하게는 용기 내에 물과 같은 용매와 플라스틱의 균질한 혼합물을 생성한다.
교반기의 스터러(105)는 바람직하게는 슬러리 내의 물질의 실질적인 균질성을 달성하는 회전 속도로 작동한다. "실질적인"은 적어도 70, 75, 80, 85, 90 또는 95%의 균질성을 의미한다. 이론으로 국한시키려는 것은 아니지만, 이러한 정도의 균질성은 침연기 재밍(jamming) 없이 침연기(10)로의 물질의 요망되는 투입 공급 속도를 달성하기에 충분하다. 예를 들어, 스터러는 대략 100 RPM 내지 대략 5,000 RPM의 속도로 모터(106)에 의해 작동될 수 있다.
일부 형태에서, 스터러(105)는 용기로부터 고정된 양의 플라스틱을 처리하는 동안 작동 속도가 증가할 수 있다. 예를 들어, 용기에서 용매의 부피에 대한 플라스틱의 질량 또는 부피가 공정의 작동에 걸쳐 감소하는 경우, 스터러의 작동 속도는 용기의 출구에서부터 침연기(10)까지의 플라스틱의 유속을 일정하거나 실질적으로 일정하게 유지하기 위해 증가될 수 있다. 예를 들어, 스터러는 대략 2,000 RPM에서 시작될 수 있고, 교반기로부터 고정된 양의 플라스틱의 처리가 끝날 때까지 대략 5,000 RPM으로 증가될 수 있다.
추가로 또는 대안적으로, 일부 형태에서, 스터러의 작동 속도는 용기 내의 플라스틱 입자의 크기 또는 평균 크기에 따라 제어될 수 있다.
일부 실시양태에서, 혼합 탱크(102)는 하나 이상의 배플을 포함하고, 하나 이상의 배플은 혼합 탱크(102)의 용기의 내벽으로부터 연장된다. 이론으로 국한시키려는 것은 아니지만, 배플은 플라스틱 입자를 용기의 중심에 보유하는 작용을 할 수 있다.
스터러(105)는 플라스틱의 입도를 추가로 감소시키는 작용을 할 수 있다.
일부 실시양태에서, 플레이트는 스터러 위에 위치한다. 플레이트는 스터러 블레이드의 직경과 대략 동일한 직경을 갖는다. 바람직하게는, 블레이드의 직경은 스터러 블레이드의 직경의 80, 95, 90, 95, 100, 105, 110, 115 또는 120%이며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
일부 실시양태에서, 교반 스테이지의 출구로부터의 폐플라스틱은 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 또는 4.0 mm의 입도를 가지며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 0.5 내지 약 4.0, 약 0.5 내지 약 3.0, 약 0.5 내지 약 2.5, 약 0.5 내지 약 1.5, 약 1.0 내지 약 4.0, 약 1.0 내지 약 3.5, 약 1.0 내지 약 2.5, 약 1.5 내지 약 4.0, 약 1.5 내지 약 3.5, 약 1.5 내지 약 2.5, 약 2.0 내지 약 4.0, 약 2.0 내지 약 3.5, 약 2.0 내지 약 3.0, 약 2.5 내지 약 4.0, 약 2.5 내지 약 3.5, 약 2.5 내지 약 3.0, 또는 약 3.0 내지 약 4.0 mm).
플라스틱은 기재된 바와 같이 슬러리로서 혼합 탱크(102)의 입구에 진입할 수 있다. 플라스틱 입자와 함께 슬러리를 형성하는 액체는 물 또는 용매 또는 이들의 조합일 수 있다.
적합한 용매는 상기 논의되었다.
일부 실시양태에서, 스터러(105)는 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 분 동안 작동되며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
일부 실시양태에서, 스터러(105)는 연속 공정으로 작동되며, 슬러리는 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 또는 4.0 mm 미만의 입도에 도달한 플라스틱 입자와 함께 교반기의 출구를 빠져나가며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 0.5 내지 약 4.0, 약 0.5 내지 약 3.0, 약 0.5 내지 약 2.5, 약 0.5 내지 약 1.5, 약 1.0 내지 약 4.0, 약 1.0 내지 약 3.5, 약 1.0 내지 약 2.5, 약 1.5 내지 약 4.0, 약 1.5 내지 약 3.5, 약 1.5 내지 약 2.5, 약 2.0 내지 약 4.0, 약 2.0 내지 약 3.5, 약 2.0 내지 약 3.0, 약 2.5 내지 약 4.0, 약 2.5 내지 약 3.5, 약 2.5 내지 약 3.0, 또는 약 3.0 내지 약 4.0 mm).
이러한 입도 선택은 원하는 크기 미만의 플라스틱 입자를 통과시킬 수 있는 메쉬 크기를 갖는 메쉬와 같은 출구 파이프 상의 입도 선별기의 사용을 통해 달성될 수 있다. 스터러(105)는 출구에서 크기 선별기 주위에 더 큰 크기의 플라스틱 입자가 축적되는 것을 방지하는 작용을 한다.
혼합 탱크(102) 내의 플라스틱 슬러리는 균질기 입구를 통해 균질기(107)로 펌핑될 수 있고, 균질화된 슬러리는 균질기 출구를 통해 혼합 탱크(102)로 회송되거나 저장 탱크(103)로 보내진다. 상기를 달성하기 위한 균질기의 예는 서로에 대해 회전하는 둘 이상의 원통형 몸체를 갖는 침연기의 사용이다. 이는 하기 섹션 4에 충분히 기술되어 있다.
균질기는 플라스틱 입자의 입도를 감소시킬 수 있고, 또한 보다 균질한 입도 분포를 보장한다.
공정은, 예를 들어, 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이 하나 이상의 균질기(10)의 사용을 포함한다. 균질기(10)는 본원에 기재된 바와 같은 시스템 또는 방법의 일부를 형성할 수 있다. 균질기(10)는 입구(11)를 포함한다. 입구(11)는 혼합 탱크로부터 플라스틱 입자를 포함하는 입구 슬러리의 흐름을 수용한다. 균질기(10)는 또한 출구(12)를 포함한다. 출구(12)는 균질기(10)로부터 혼합 탱크로 처리된 슬러리를 제공한다.(단락 [0233])
균질기(10)는 하나 이상의 쌍의 원통형 몸체(13)를 포함할 수 있다. 원통형 몸체(13)의 쌍은 내부 원통형 몸체(14) 및 외부 원통형 몸체(15)를 포함할 수 있다. 내부 원통형 몸체(14) 및 외부 원통형 몸체(15)는 서로에 대해 회전할 수 있다.
내부 원통형 몸체(14)와 외부 원통형 몸체(15)는 약 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 또는 1,000 RPM의 회전 속도로 서로에 대해 회전하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 100 내지 약 1000, 약 100 내지 약 900, 약 100 내지 약 700, 약 100 내지 약 600, 약 100 내지 약 500, 약 200 내지 약 1000, 약 200 내지 약 800, 약 200 내지 약 700, 약 200 내지 약 600, 약 200 내지 약 500, 약 200 내지 약 400, 약 300 내지 약 1000, 약 300 내지 약 900, 약 300 내지 약 700, 약 300 내지 약 600, 약 300 내지 약 500, 약 300 내지 약 400, 약 400 내지 약 1000, 약 400 내지 약 700, 약 400 내지 약 600, 약 400 내지 약 500, 약 500 내지 약 1000, 약 500 내지 약 900, 약 500 내지 약 700, 약 500 내지 약 600, 약 600 내지 약 1000, 또는 약 600 내지 약 700 RPM).
더욱 바람직하게는, 내부 원통형 몸체(14) 및 외부 원통형 몸체(15)는 약 500, 520, 540, 560, 580, 600, 620, 640, 660, 680 또는 700 RPM의 회전 속도로 서로에 대해 회전하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 500 내지 약 700, 약 500 내지 약 660, 약 500 내지 약 600, 약 520 내지 약 700, 약 520 내지 약 640, 약 540 내지 약 700, 약 540 내지 약 660, 약 540 내지 약 600, 약 560 내지 약 700, 약 560 내지 약 660, 약 560 내지 약 620, 약 580 내지 약 700, 약 580 내지 약 660, 약 580 내지 약 620, 약 600 내지 약 700, 약 600 내지 약 680, 약 600 내지 약 640, 약 620 내지 약 700, 약 620 내지 약 680, 약 640 내지 약 700 RPM).
내부 원통형 몸체(14)와 외부 원통형 몸체(15)의 상대 회전 속도는 a) 입구 입도, b) 입구 플라스틱 및/또는 담체 유속, c) 균질기에 대한 입구 도관의 치수, 및/또는 d) 입구 플라스틱의 유형 또는 유형들에 대해, 예를 들어, 균질기(10)에 대한 플라스틱 및 담체 용매의 공급 속도, 입구 공급물 중 담체 용매에 대한 플라스틱의 비율, 담체 용매의 유형, 입구 플라스틱의 최대 입도, 입구 플라스틱의 평균 입도, 균질기(10)의 치수와 같은 하나 이상의 다른 변수에 따라 제공될 수 있다. 상기 속도는 또한 위와 별개로 또는 추가하여 교반기의 치수 또는 다른 특성, 교반기의 충전 수준, 교반기 내의 플라스틱과 용매의 상대 비율, 및 교반기 RPM 속도에 좌우될 수 있다.
원통형 몸체의 슬롯 또는 개구는 선행 및 후행 에지를 갖는 슬롯 또는 개구에 인접한 원통형 몸체의 긴 섹션을 제공한다.
일 실시양태에서, 원통형 몸체의 긴 섹션의 선행 에지 및 후행 에지는 원통형 몸체의 회전축의 가상 원주에 평행하게 위치된다.
대안적인 실시양태에서, 원통형 몸체의 긴 섹션의 선행 에지는 원통형 몸체의 회전축의 가상 원주에 대한 각도로 위치된다. 바람직하게는, 선행 에지는 원통형 몸체의 회전축의 가상 원주에 대해 약 5, 10, 15, 20, 25 또는 30 도의 각도로 위치되며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 5 내지 약 30, 약 5 내지 약 25, 약 5 내지 약 20, 약 5 내지 약 15, 약 10 내지 약 40, 약 10 내지 약 20, 약 10 내지 약 15, 약 15 내지 약 30, 약 15 내지 약 25 또는 약 20 내지 약 30 도).
각각의 원통형 몸체(내부 원통형 몸체(14) 및 외부 원통형 몸체(15))는 적어도 하나 또는 복수의 개구(16)를 가질 수 있다. 개구(16)는 각각의 몸체를 통해 연장될 수 있다. 개구(16)는 각각의 원통형 몸체를 통한 유로를 규정할 수 있다.
입구 슬러리는 각각의 원통형 몸체의 적어도 하나의 개구(16)를 통해 균질기 입구(17)로부터 균질기 출구(18)로의 유로를 따라 이동하여 출구 슬러리를 생성할 수 있다.
일부 실시양태에서, 균질기(10)는 하나 이상의 입구(17)를 포함할 수 있다. 균질기 입구(17)는 균질기 하우징에 대해 등거리로 이격될 수 있다.
입구 슬러리는 균질기의 입구에 압력으로 제공될 수 있다. 일부 실시양태에서, 원통형 몸체의 회전은 상기 입구 슬러리를 끌어당기도록 구성된다.
균질기의 내부 및 외부 원통형 몸체는 서로로부터 약 20, 30, 40, 50, 60, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200 μm 만큼 이격되며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 20 내지 약 200, 약 30 내지 약 200, 약 40 내지 약 200, 약 50 내지 약 200, 약 60 내지 약 200, 약 70 내지 약 200, 약 80 내지 약 200, 약 90 내지 약 200, 약 100 내지 약 200, 약 110 내지 약 200, 약 120 내지 약 200, 약 130 내지 약 200, 약 140 내지 약 200, 약 150 내지 약 200, 약 160 내지 약 200, 약 170 내지 약 200, 약 180 내지 약 200, 약 190 내지 약 200, 약 20 내지 약 30, 약 20 내지 약 40, 약 20 내지 약 50, 약 또는 20 내지 약 60 μm).
대안적인 실시양태에서, 균질기의 내부 원통형 몸체 및 외부 원통형 몸체는 서로로부터 약 60, 55, 40, 35, 30, 25, 또는 20 μm 미만 만큼 이격되며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 20 내지 약 25, 약 20 내지 약 30, 약 20 내지 약 35, 약 20 내지 약 40, 약 20 내지 약 55, 약 20 내지 약 60, 약 20 내지 약 25, 약 30 내지 약 40, 약 30 내지 약 55, 약 30 내지 약 60, 약 40 내지 약 55, 또는 약 40 내지 약 60).
외부 원통형 몸체에 대한 내부 원통형 몸체의 회전은 플라스틱 입자가 외부 원통형 몸체(15)와 내부 원통형 몸체(14) 사이의 중간 공간을 통해 및 내부 원통형 몸체(14)의 개구(16)을 통해 출구로 외부 원통형 몸체(15)의 개구(16)를 통과할 때 플라스틱 입자에 전단 응력을 가한다.
도 3a 및 3b는 내부 원통형 몸체(14)의 개구(16)를 도시하지만, 간소화를 위해 외부 원통형 몸체에서 개구(16)는 도시되어 있지 않다.
일부 실시양태에서, 내부 원통형 몸체(14)의 개구(16)는 외부 원통형 몸체(15)의 개구(16)의 크기의 대략 절반일 수 있거나, 외부 원통형 몸체(15)의 개구(16)은 내부 원통형 몸체(14)의 개구(16)의 크기의 대략 두 배이다.
일부 실시양태에서, 균질기의 출구(12)는 내부 원통형 몸체(14)의 내부에 제공되고, 입구(11)는 외부 원통형 몸체(15)의 외부에 제공된다.
균질기(10)는 원통형 몸체(13)의 쌍을 수용하는 하우징을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 모터는 외부 원통형 몸체(15)에 대해 내부 원통형 몸체(14)를 회전시키기 위해 상기 하우징에 커플링되거나 연결될 수 있다.
균질기(10)로부터의 출구 슬러리는 사전 결정된 플라스틱 입도 미만인 플라스틱 입도를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 사전 결정된 입도는 약 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 또는 0.5 μm 미만이며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
개구(16)는 하나 이상의 슬롯(17)이거나 이를 포함할 수 있다. 슬롯(17)은 수직으로, 및/또는 원통형 몸체의 최상부로부터 원통형 몸체의 바닥으로의 방향으로 위치될 수 있다. 슬롯(17)은 회전축 또는 원통형 몸체를 따라 또는 이와 평행한 방향으로 배향될 수 있다. 일부 실시양태에서, 슬롯(17)은 원통형 몸체의 길이에 대한 방향으로 배향될 수 있다.
일부 실시양태에서, 슬롯(17)은 수직 또는 중심축, 또는 원통형 몸체의 회전축, 또는 수직 또는 중심축에 평행한 축, 또는 원통형 몸체의 회전축에 대해 각을 이룰 수 있다. 일부 실시양태에서, 슬롯(17)은 원통형 몸체의 길이에 대해 각을 이룰 수 있다.
일부 실시양태에서, 외부 원통형 몸체의 슬롯은 내부 원통형 몸체의 슬롯보다 더 넓다. 예를 들어, 외부 원통형 몸체의 슬롯은 내부 원통형 몸체의 슬롯보다 약 1.5 내지 약 2.5 배 더 넓을 수 있다. 추가의 예로서, 외부 원통형 몸체의 슬롯은 내부 원통형 몸체의 슬롯보다 약 2 배 더 넓을 수 있다.
일부 실시양태에서, 외부 원통형 몸체의 적어도 하나의 슬롯은 외부 원통형 몸체의 외부 표면으로부터의 돌출부를 포함한다. 이러한 돌출부는 블레이드를 포함할 수 있다.
외부 원통형 몸체의 외부 표면으로부터의 돌출부는 바람직하게는 외부 원통형 몸체의 외부 표면에 대해 예각으로 외부 원통형 몸체의 회전 방향으로 연장된다. 예를 들어, 돌출부는 약 5, 10, 15, 20, 25 또는 30 도의 각도로 연장될 수 있다. 추가의 예로서, 돌출부는 약 15 도의 각도로 연장될 수 있다.
일부 실시양태에서, 하나 이상의 슬롯(17)의 폭은 슬롯(17)의 길이를 따라 실질적으로 일정하다. 일부 실시양태에서, 슬롯(17)의 폭은 슬롯(17)의 길이를 따라 변한다.
슬롯(17)은 원통형 몸체의 외부 표면으로부터 원통형 몸체의 내부 표면으로 갈수록 폭이 변할 수 있다. 슬롯(17)은 원통형 몸체의 외부 표면으로부터 원통형 몸체의 내부 표면으로, 또는 원통형 몸체의 내부 표면으로부터 원통형 몸체의 외부 표면으로 갈수록 폭이 좁아질 수 있다.
외부 표면의 슬롯은 내부 표면의 슬롯의 폭보다 클 수 있다. 내부 표면에서의 슬롯의 폭은 외부 표면에서의 슬롯의 폭보다 크다.
하나 이상의 슬롯(17)의 폭은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15 mm이며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 1 내지 약 15, 약 1 내지 약 12, 약 1 내지 약 10, 약 1 내지 약 8, 약 2 내지 약 15, 약 2 내지 약 13, 약 2 내지 약 11, 약 2 내지 약 9, 약 2 내지 약 7, 약 3 내지 약 15, 약 3 내지 약 14, 약 3 내지 약 10, 약 3 내지 약 8, 약 4 내지 약 15, 약 4 내지 약 13, 약 4 내지 약 11, 약 4 내지 약 10, 약 407, 약 5 내지 약 15, 약 5 내지 약 14, 약 5 내지 약 12, 약 5 내지 약 10, 약 5 내지 약 8, 약 6 내지 약 15, 약 6 내지 약 13, 약 6 내지 약 12, 약 6 내지 약 8, 약 7 내지 약 15, 약 7 내지 약 14, 약 7 내지 약 11, 약 7 내지 약 9, 약 8 내지 약 15, 약 8 내지 약 14, 약 8 내지 약 11, 약 9 내지 약 15, 약 9 내지 약 13, 약 9 내지 약 11, 약 10 내지 약 15, 약 10 내지 약 13, 약 11 내지 약 15, 약 11 내지 약 14 또는 약 12 내지 약 15 mm).
하나 이상의 슬롯(17)의 폭은 약 1 내지 약 15 mm, 또는 약 1 mm, 또는 약 3 mm, 또는 약 4 mm, 또는 약 5 mm, 또는 약 6 mm, 또는 약 7 mm, 또는 약 8 mm, 또는 약 9 mm, 또는 약 10 mm, 또는 약 11 mm 또는 약 12 mm, 또는 약 13 mm, 또는 약 14 mm, 또는 약 15 mm, 또는 약 16 mm, 또는 약 17 mm, 또는 약 18 mm, 또는 약 19 mm, 또는 약 20 mm일 수 있다.
내부 원통형 몸체(14)는 중심축을 중심으로 회전 가능하고, 외부 원통형 몸체(15)는 고정되어 있을 수 있다.
대안적으로, 외부 원통형 몸체(15)는 중심축을 중심으로 회전 가능하고, 내부 원통형 몸체(14)는 고정되어 있다.
일부 실시양태에서, 원통형 몸체의 쌍에 대한 입구 유로를 제공하도록 구성된 입구 몸체는 고정되어 있을 수 있고, 원통형 몸체의 쌍에 대한 출구 유로를 제공하도록 구성된 출구 몸체는 회전할 수 있다.
내부 원통형 몸체(14) 및 외부 원통형 몸체(15) 중 하나 이상은 중심축을 중심으로 회전 가능하다.
균질기(10)는 내부 원통형 몸체 샤프트(20)를 포함할 수 있다. 내부 원통형 몸체 샤프트(20)는 내부 원통형 몸체 및/또는 하나 이상의 내부 원통형 몸체의 중심축에 대한 내부 원통형 몸체(14) 및/또는 하나 이상의 내부 원통형 몸체의 회전을 허용하도록 내부 원통형 몸체(14) 및/또는 하나 이상의 내부 원통형 몸체에 커플링될 수 있다. 일부 실시양태에서, 내부 원통형 몸체 샤프트(20)에는 내부 원통형 몸체 샤프트(20)의 회전을 허용하기 위해 고속 수냉식 베어링의 쌍이 제공된다.
균질기(10)는 외부 원통형 몸체 샤프트(21)를 포함할 수 있다. 외부 원통형 몸체 샤프트(21)는 외부 원통형 몸체(21) 및/또는 외부 원통형 몸체(15)의 회전을 허용하는 하나 이상의 외부 원통형 몸체 및/또는 외부 원통형 몸체(15)의 중심축에 대한 하나 이상의 외부 원통형 몸체 및/또는 하나 이상의 외부 원통형 몸체에 커플링되도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 외부 원통형 몸체 샤프트(21)에는 내부 원통형 몸체 샤프트(20)의 회전을 허용하기 위해 고속 수냉식 베어링의 쌍이 제공된다.
내부 원통형 몸체 샤프트(20) 및/또는 외부 원통형 몸체 샤프트(21)는 적어도 하나의 모터(22)에 커플링될 수 있다. 적어도 하나의 모터(22)는 내부 원통형 몸체 샤프트(20) 및/또는 외부 원통형 몸체 샤프트(21)를 회전시키도록 구성될 수 있다.
균질기(10)는 원통형 몸체 샤프트 상에 액체 냉각식 베어링(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 설계의 이점은 슬러리 액체가 베어링을 냉각시키는 데 사용된다는 것이며, 그렇지 않으면 플라스틱의 침연에 의해 생성되는 열로 인해 고온에서 작동할 것이다.
내부 원통형 몸체(14) 또는 외부 원통형 몸체(15)는 원통형 몸체의 쌍에 대한 입구 유로를 제공하도록 구성된 입구 몸체일 수 있다. 내부 원통형 몸체(14) 또는 외부 원통형 몸체(15) 중 다른 하나는 원통형 몸체의 쌍에 대한 출구 유로를 제공하도록 구성된 출구 몸체일 수 있다.
입구 몸체(14)의 적어도 하나의 개구(16)의 폭 또는 다른 치수, 또는 최대 치수는 출구 몸체(15)의 적어도 하나의 개구(16)의 폭 또는 다른 치수, 또는 최대 치수보다 클 수 있다.
균질기(10)는 원통형 몸체의 복수의 쌍을 포함할 수 있다. 원통형 몸체의 각각의 쌍은 원통형 몸체의 서로의 쌍에 대해 동심으로 위치될 수 있다.
균질기(10)는 적어도 원통형 몸체의 제1 쌍 및 원통형 몸체의 제2 쌍을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 균질기(10)는 제3 쌍 또는 원통형 몸체를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 균질기(10)는 원통형 몸체의 하나 이상의 추가의 쌍을 포함할 수 있다.
균질기(10)의 입구로부터 균질기(10)의 출구까지의 유로는 원통형 몸체의 제1 쌍, 후속하여 원통형 몸체의 제2 쌍을 통해, 그리고 선택적으로 원통형 몸체의 제3 쌍을 통해, 그리고 선택적으로 원통형 몸체의 상기 하나 이상의 추가의 쌍을 통할 수 있다.
원통형 몸체의 각 쌍을 통한 슬러리의 진행은 슬러리에서 플라스틱의 입도를 점진적으로 감소시키도록 구성된다. 원통형 몸체의 쌍의 수, 각각의 원통형 몸체의 개구의 크기, 및 원통형 몸체의 쌍 사이의 거리는 입구 슬러리의 특징 및 출구 슬러리의 원하는 특징에 기초하여 맞춤화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 원통형 몸체의 표면적은 원하는 입구 슬러리의 유속 및/또는 원하는 출구 입도에 기초할 수 있다.
원통형 몸체(18)의 제1 쌍은 입구 몸체(내부 원통형 몸체 또는 외부 원통형 몸체 중 하나)를 포함할 수 있으며, 입구 몸체의 개구의 폭 또는 다른 치수, 또는 최대 치수는 약 20 mm이다.
원통형 몸체(18)의 제1 쌍은 출구 몸체(내부 원통형 몸체 및 외부 원통형 몸체 중 다른 하나)를 포함할 수 있으며, 출구 몸체의 개구의 폭 또는 다른 치수, 또는 최대 치수는 약 17 mm이다.
원통형 몸체(19)의 제2 쌍은 입구 몸체(내부 원통형 몸체 또는 외부 원통형 몸체 중 하나)를 포함할 수 있으며, 입구 몸체의 개구의 폭 또는 다른 치수, 또는 최대 치수는 약 17 mm이다.
원통형 몸체(19)의 제2 쌍은 출구 몸체(내부 원통형 몸체 및 외부 원통형 몸체 중 다른 하나)를 포함할 수 있으며, 출구 몸체의 개구의 폭 또는 다른 치수, 또는 최대 치수는 약 12 mm이다.
원통형 몸체의 제3 쌍은 입구 몸체(내부 원통형 몸체 또는 외부 원통형 몸체 중 하나)를 포함할 수 있으며, 입구 몸체의 개구의 폭 또는 다른 치수, 또는 최대 치수는 약 12 mm이다.
원통형 몸체의 제3 쌍은 출구 몸체(내부 원통형 몸체 및 외부 원통형 몸체 중 다른 하나)를 포함할 수 있으며, 출구 몸체의 개구의 폭 또는 다른 치수, 또는 최대 치수는 약 3 mm이다.
균질기 입구로부터 균질기 출구로의 유로는 원통형 몸체의 각각의 쌍의 각각의 원통형 몸체의 개구를 통해 제공될 수 있다.
균질기 입구로부터 균질기 출구로의 유로는 각각의 중간 몸체를 통해 최내측 몸체로부터 최외측 몸체로 제공될 수 있다.
균질기 입구로부터 균질기 출구로의 유로는 각각의 중간 몸체를 통해 최외측 몸체로부터 최내측 몸체로 제공될 수 있다.
입구 슬러리의 흐름은 내부 원통형 몸체(14)의 내부 표면 및/또는 최내측 원통형 몸체 쌍의 내부 원통형 몸체(14)의 내부 표면에 제공될 수 있다. 예를 들어, 최내측 원통형 몸체 쌍의 내부 원통형 몸체(14)는 입구 몸체로서 작용한다.
입구 슬러리의 흐름은 외부 원통형 몸체(15)의 외부 표면 및/또는 최외측 원통형 몸체 쌍의 외부 원통형 몸체(15)의 외부 표면에 제공될 수 있다. 예를 들어, 최외측 원통형 몸체 쌍의 외부 원통형 몸체(15)는 입구 몸체로서 작용한다.
일부 실시양태에서, 입구 몸체는 고정되어 있고, 출구 몸체는 입구 몸체에 대해 회전한다.
입구 슬러리는 4 mm 내지 20 mm, 선택적으로 약 8 mm의 입도를 갖는 플라스틱 입자를 포함할 수 있다.
출구 슬러리는 0.5 μm 내지 20 μm의 입도를 갖는 플라스틱 입자를 포함할 수 있다.
출구 슬러리(균질기(10)를 통과한 후)는 플라스틱 입도를 갖는 플라스틱 입자를 포함할 수 있다. 플라스틱 입도는 사전 결정된 플라스틱 입도보다 작다.
일부 실시양태에서, 사전 결정된 플라스틱 입도는 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 μm 미만이다.
일부 실시양태에서, 플라스틱 입도가 사전 결정된 플라스틱 입도보다 큰 경우, 출구 슬러리가 사전 결정된 입도보다 작은 입도를 가질 때까지, 출구 슬러리는 균질기 입구(11)(예를 들어, 균질기(10)를 통해 다시 순환) 및/또는 또 다른 침연기 입구(11)(예를 들어, 또 다른 균질기(10)의 추가의 균질기 입구(11))로 향할 수 있다.
일부 실시양태에서, 균질기(10)에 제공되는 입구 슬러리의 유속은 플라스틱 유형 및 이의 특정의 특징, 예를 들어, 플라스틱 융점, 원통형 몸체의 개구의 크기, 원통형 몸체의 전체 표면적, 또는 슬러리에서의 액체 대 플라스틱의 비율 중 하나 이상에 기초할 수 있다.
플라스틱을 처리하기 위한 시스템(50)이 또한 개시된다. 시스템은 플라스틱 입자를 포함하는 시스템 입구 슬러리를 수용하도록 구성된 입구; 및 시스템 출구 슬러리를 전달하도록 구성된 출구를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 침연 스테이지(51)를 포함할 수 있다. 침연 스테이지(50)는 슬러리가 침연 스테이지(51)를 통과함에 따라 슬러리 내의 플라스틱 입자의 입도를 감소시킨다. 침연 스테이지(51)는 상술한 바와 같이 하나 이상의 균질기(10)를 포함할 수 있다. 시스템 입구 슬러리는 시스템 출구 슬러리를 생성하기 위해 침연 스테이지(51)에 제공될 수 있다.
시스템은 복수의 균질기를 포함할 수 있다. 복수의 균질기 중 적어도 2 개는 직렬로 배열될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 복수의 균질기 중 적어도 2 개는 병렬로 배열될 수 있다.
하나 이상의 균질기(10) 중 하나의 출구 슬러리는 하나 이상의 균질기 중 다른 하나의 입구 및/또는 동일한 균질기(10)의 입구로 향하도록 구성될 수 있다.
시스템(50)은 적어도 제1 균질기(52) 및 제2 균질기(53)를 포함할 수 있고, 선택적으로 시스템은 제3 균질기(54), 및 선택적으로 하나 이상의 추가의 균질기(55)를 포함한다.
하나의 균질기의 출구와 또 다른 균질기의 입구 사이에 하나 이상의 필터 요소가 위치될 수 있다. 하나 이상의 필터 요소는 특정 입도를 초과하는 입자의 통과를 여과하거나 방지할 수 있다. 하나 이상의 필터 요소는 후속 균질기에 너무 큰 입자(예를 들어, 균질기를 막히게 할 수 있는 입자)가 후속 또는 다음 균질기에 제공되지 않게 보장하도록 구성될 수 있다.
유로는 제1 균질기(52), 후속하여 제2 균질기(53), 및 선택적으로 후속하여 제3 균질기(54), 및 선택적으로 후속하여 하나 이상의 추가의 균질기(55)를 통해 시스템의 입구로부터 시스템의 출구로 제공될 수 있다.
제1 균질기(52)는 입구 몸체(내부 원통형 몸체(14) 또는 외부 원통형 몸체(15) 중 하나)를 포함할 수 있다. 입구 몸체의 개구(16)의 폭 또는 다른 치수 또는 최대 치수는 약 20 mm이고, 출구 몸체(내부 원통형 몸체 및 외부 원통형 몸체 중 다른 하나)의 경우 출구 몸체의 개구의 폭 또는 다른 치수 또는 최대 치수는 약 17 mm이다.
제2 균질기(53)는 입구 몸체(내부 원통형 몸체 또는 외부 원통형 몸체 중 하나)를 포함할 수 있다. 입구 몸체의 개구의 폭 또는 다른 치수 또는 최대 치수는 약 17 mm이고, 출구 몸체(내부 원통형 몸체 및 외부 원통형 몸체 중 다른 하나)의 경우 출구 몸체의 개구의 폭 또는 다른 치수 또는 최대 치수는 약 12 mm이다.
제3 균질기(54)는 입구 몸체(내부 원통형 몸체 또는 외부 원통형 몸체 중 하나)를 포함할 수 있다. 입구 몸체의 개구의 폭 또는 다른 치수 또는 최대 치수는 약 12 mm이고, 출구 몸체(내부 원통형 몸체 및 외부 원통형 몸체 중 다른 하나)의 경우 출구 몸체의 개구의 폭 또는 다른 치수 또는 최대 치수는 약 3 mm이다.
시스템 출구 슬러리는 플라스틱 입도를 갖는 플라스틱 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 플라스틱 입도는 사전 결정된 플라스틱 입도보다 작다.
사전 결정된 플라스틱 입도는 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 μm 미만일 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
일부 실시양태에서, 플라스틱 입도가 사전 결정된 플라스틱 입도보다 큰 경우, 복수의 균질기 중 하나의 출구 슬러리는 출구 슬러리가 사전 결정된 입도보다 작은 입도를 가질 때까지 균질기 입구(예를 들어, 동일한 균질기로 다시 순환됨)로, 및/또는 또 다른 균질기 입구(예를 들어, 복수의 균질기 중 또 다른 균질기(10))로 향한다.
출구 슬러리가 사전 결정된 입도보다 작은 입도를 가질 때까지 입구 슬러리는 침연 스테이지(51)를 통해 재순환될 수 있다.
균질기를 통과하는 시간은 내부 원통형 몸체와 외부 원통형 몸체 사이의 상대 회전 속도, 및/또는 내부 원통형 몸체와 외부 원통형 몸체 사이의 간격, 및/또는 슬러리의 유속, 및/또는 슬러리 중 입자의 입도를 수정하여 제어될 수 있다.
일부 실시양태에서, 균질기(10)를 통한 용매의 유속은 분 당 약 10 리터 내지 분 당 약 1000 리터일 수 있다. 특히, 균질기(10)를 통한 용매의 유속은 분 당 대략 100 리터일 수 있다.
일부 실시양태에서, 균질기에 제공되는 물과 같은 담체 용매 대 플라스틱의 비율은 대략 1 리터 대 0.2 kg 내지 대략 1 리터 대 1.5 kg의 비율이다.
일부 실시양태에서, 균질기에 제공되는 물과 같은 담체 용매 대 플라스틱의 비율은 대략 1 리터 대 1 kg의 비율이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 시스템은 용매 회수 공정을 포함한다. 용매 회수 공정은 플라스틱 슬러리로부터 용매를 추출하고, 그 용매를 다시 혼합 탱크로 공급할 수 있다. 이는 시스템으로부터 손실된 용매의 양을 줄이는 데 도움이 되어, 공정을 보다 경제적이고 친환경적으로 만든다.(단락 [0312])
용매 회수 시스템(200)의 예는 도 4에 도시된 바와 같다. 용매 회수 시스템은 도 3의 혼합 탱크(102) 또는 저장 탱크(103)로부터 용매를 수용하는 입구(201)를 포함한다.
일부 실시양태에서, 용매 회수 시스템(200)은 가열 챔버(202)로의 용매의 진입을 제어하기 위해 하나 이상의 밸브(203)를 포함한다. 가열 챔버(202)는 밀봉된 뚜껑(208)을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 밸브(203)는 공기 작동식 밸브이다. 가열 챔버(202)는 재킷 히터 또는 코일 히터일 수 있는 가열 장치(204)를 포함한다. 가열은 순환된 뜨거운 오일, 뜨거운 물 또는 가스 가열(205)에 의해 제공될 수 있다. 가열이 오일 또는 물 가열(205)에 의해 제공되는 그러한 실시양태에서, 용매 회수 시스템(200)은 가열된 작동 유체를 순환시키기 위해 순환 펌프(206)를 포함할 수 있다. 가열 챔버(202)는 또한 슬러리의 온도를 제어하기 위해 서모스탯을 포함할 수 있고, 이는 용매가 기화되는 속도를 제어할 것이다.
용매 회수 시스템(200)은 또한 증발된 용매를 수용하는 흡입 헤드(207)를 포함할 수 있다. 이후 증발된 용매는 흡입 헤드(207)로부터 냉각기(209)로 통과한다. 바람직하게는, 냉각기는 코일형 냉각기이고, 냉각수 유닛(210) 또는 냉장 유닛(211)을 포함한다.
일부 실시양태에서, 용매 회수 시스템(200)은 흡입 헤드(207)로부터 냉각기 유닛(209)을 통해 수용 탱크(212)로의 용매의 이동을 돕기 위해 진공을 제공한다. 따라서, 용매 회수 시스템(200)은 튜브(214) 내에 진공 팬(213)을 포함할 수 있다. 튜브는 입구(215) 위에 배치된 강철 설부(216)를 갖는 입구(215)를 포함할 수 있다. 용매 회수 시스템(200)은 또한 탱크(212)로의 용매의 진입을 제어하기 위해 수용 탱크(212) 전에 하나 이상의 밸브(218)를 포함할 수 있다.
용매 회수 시스템(200)은 증기가 액체로 응축되게 하는 각도를 갖는 수용 탱크(212)에 대한 파이프(217)를 포함할 수 있다. 액체는 이후 파이프(217) 아래로 그리고 수용 탱크(212)로 흘러간다.
용매 회수 시스템(200)에 진입하는 물질은 용해된 플라스틱, 물 및 유기 용매의 혼합물을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 용매 회수 시스템(200)은 적어도 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 98%의 유기 용매를 제거하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 70 내지 약 98, 약 70 내지 약 95, 약 70 내지 약 85, 약 75 내지 약 98, 약 75 내지 약 95, 약 75 내지 약 85, 약 80 내지 약 98, 약 80 내지 약 95, 약 80 내지 약 90, 약 85 내지 약 95, 약 85 내지 약 90, 약 90 내지 약 98, 약 90 내지 약 95%).
생성된 에멀젼은 수중 플라스틱 에멀젼이며, 콜드 또는 핫 로딩, 콘크리트, 또는 수성 제품과 같은 다수의 상이한 제품에 이용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 에멀젼화제(예를 들어, 음이온성 또는 비이온성 에톡실화 지방산)는 용매로부터 플라스틱의 분리를 방지하기 위해 첨가된다.
중합을 위한 바인더는 모노에틸렌성 불포화 모노머로 형성될 수 있으며, 이는 경화 보조제와 조합하여 둘 이상의 모노머 구조 단위들의 혼합물을 포함할 수 있다. 각각의 단위는 상이한 호모폴리머 유리 전이 온도(Tg)를 가질 수 있고, 여기서 제1 모노머 구조 단위는 80℃ 초과의 호모폴리머 Tg를 갖고, 제2 모노머는 80℃ 미만의 호모폴리머 Tg를 갖는다.(단락 [0322])
제2 모노머는 50℃ 미만의 호모폴리머 Tg를 가질 수 있다.
제2 모노머는 25℃ 미만의 호모폴리머 Tg를 가질 수 있다.
대부분의 모노머의 호모폴리머에 대한 유리 전이 온도(Tg) 값은 공지되어 있으며, 예를 들어, 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, volume A21, page 169, 5th edition, VCH Weinheim, 1992]에 나열되어 있다. 통계적 코폴리머에 대한 Tg 값은 이후 Fox 방정식, 1/ Tg =w1/ Tg,1+w2/ Tg,2+ ...+wn/ Tg,n를 사용하여 계산될 수 있으며, 여기서 w1, w2, . . . , wn은 모노머 1, 2, . . . , n의 중량 분율이고, Tg,1, Tg 2, . . . , Tg,n은 이들의 각 호모폴리머의 유리 전이 온도(켈빈)이다. 대안적으로, 코폴리머의 Tg 값은 ISO 16805에 따라 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 결정될 수 있다.
제1 모노머는 바람직하게는 바인더를 혼입하는 생성물에 경도를 제공하는 것을 돕는 80℃ 초과의 호모폴리머 Tg를 갖는 모노머이다. 제1 모노머는 에틸렌성 불포화 모노머 단위를 기반으로 할 수 있다. 에틸렌성 불포화 모노머는 모노에틸렌성 불포화 모노머 단위 및/또는 다중 불포화 단위, 예컨대, 적어도 하나의 비닐 기를 포함할 수 있다.
비닐 기를 포함하는 모노머 단위는 적어도 하나의 C=C 이중 결합을 함유하고, 이는 추가의 C=C 이중 결합, 또는 C=C 이중 결합과 반응하여 적어도 부분적으로 C-C 반복 단위를 기반으로 한 폴리머 사슬을 제공할 수 있는 추가의 작용기와 공지된 공정에 의해 중합될 수 있다. 폴리머 사슬은 이온성, 양이온성 또는 음이온성 작용기와 같은 하나 이상의 측기(side group)를 포함할 수 있다. 이러한 기는 해리 가능할 수 있다.
모노에틸렌성 불포화 모노머는 카르복실산 기, 설폰산 또는 포스폰산과 같은 산 기를 함유할 수 있다. 모노에틸렌성 불포화 모노머는 아크릴아미드, 아크릴로니트릴 및 N-메틸올 아크릴아미드와 같은 질소 기를 함유할 수 있다.
에틸렌성 불포화 카르복실산 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 시아노아크릴산, β-메타크릴산(크로톤산), α-페닐아크릴산, β-아크릴옥시프로피온산, 소르브산, 2'-메틸이소크로톤산, 신남산, β-스테아릴산, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산, 글루타콘산, 아코니트산, 말레산 및 푸마르산으로부터 선택될 수 있다.
에틸렌성 불포화 설폰산 모노머는 알릴설폰산 또는 지방족 또는 방향족 비닐설폰산 또는 아크릴 또는 메타크릴 설폰산으로부터 선택될 수 있다. 지방족 또는 방향족 비닐설폰산은 비닐설폰산, 4-비닐벤질설폰산, 비닐톨루엔설폰산 및 스티렌설폰산으로부터 선택될 수 있다. 아크릴- 및 메타크릴설폰산은 설포에틸(메트)아크릴산, 설포프로필(메틸)아크릴산, 2-하이드록시-3-메타크릴옥시프로필설폰산 및 (메트)아크릴아미도알킬설폰산, 예컨대, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산으로부터 선택될 수 있다.
에틸렌성 불포화 포스폰산 모노머는 비닐포스폰산, 알릴포스폰산, 비닐벤질포스폰산 (메트)아크릴아미도알킬포스폰산, 아크릴아미도알킬디포스폰산, 포스포노메틸화 비닐아민 및 (메트)아크릴포스폰산 유도체로부터 선택될 수 있다.
모노머는 산 기를 함유하는 상기 언급된 모노머의 유도체일 수 있다. 모노머는 에스테르 유도체, 및 특히 상기 언급된 카르복실산 중 하나와 선형 또는 분지형 C1-C20 알코올(바람직하게는 선형 또는 분지형 C1-C12 알코올 또는 선형 또는 분지형 C1-C8 알코올 또는 선형 또는 분지형 C1-C4 알코올)의 반응에 의해 수득 가능한 에스테르 유도체일 수 있다.
모노머는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트 또는 부틸 메타크릴레이트로부터 선택되는 에스테르 유도체를 포함할 수 있다.
모노머는 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 또는 2-에틸헥실 아크릴레이트, 또는 이들의 조합의 구조 단위를 포함할 수 있다.
중합될 때, 25℃ 초과, 바람직하게는 50℃ 초과의 Tg 값을 갖는 호모폴리머를 제공하는 임의의 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르가 사용될 수 있다. 적합한 모노머 에스테르의 예는 이소보르닐 아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 3차-부틸 메타크릴레이트, 3차-부틸 아크릴레이트, n-프로필 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트 및 사이클로헥실 메타크릴레이트를 포함한다.
모노머는 20 내지 80 중량%, 더욱 바람직하게는 25 내지 75 중량%, 가장 바람직하게는 30 내지 70 중량%의, 본원에 기재된 코폴리머 분산액을 생성하는 데 사용되는 모노머 조성물을 포함할 수 있다.
제2 모노머는 80℃ 미만의 호모폴리머 Tg 값을 가질 수 있고, 최종 제품 특징의 어느 정도의 연화를 제공한다.
중합될 때, 25℃ 미만, 바람직하게는 0℃ 미만의 Tg 값을 갖는 호모폴리머를 제공하는 임의의 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르가 제2 모노머로서 사용될 수 있다. 적합한 에스테르의 예는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 1-헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 헵틸 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, 2-옥틸 아크릴레이트, 도데실 메타크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 트리데실 메타크릴레이트, 메타크릴 에스테르 17.4, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
[표 1] 예시된 모노머 및 이의 유리 전이 온도
일 실시양태에서, 아크릴레이트 모노머는 표 1의 아크릴레이트 모노머로부터 선택되는 아크릴레이트 모노머이다.(단락 [0339])
바인더는 또한 가교 모이어티를 포함할 수 있다. 가교 모이어티는 이작용성 또는 삼작용성 에스테르 모노머, 예컨대, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트를 포함할 수 있다. 가교제는 최종 생성물의 3차원 구조를 형성하는 것을 돕는다.
바인더는 또한 가교제 및 촉진제를 포함할 수 있다.
가교제는 퍼옥사이드 기반 가교제일 수 있다.
가교제는 하나의 폴리머 사슬을 또 다른 폴리머 사슬에 연결하는 것이다. 연결은 공유 또는 이온 결합일 수 있다. 열가소성 물질의 가교는 폴리머 사슬이 가교될 때 물질이 더 강성이 되기 때문에 경화 공정의 일부이다.
가교는 열, 압력, pH의 변화 또는 조사에 의해 개시될 수 있지만, 본원에서 사용되는 가교제는 가교를 형성하는 화학 반응을 초래하는 화학물질을 지칭한다. 이는 현재 공정에서 사용되는 열 및 압력으로 인해 가교가 또한 발생할 수 있음을 배제하지 않는다.
일 구성예에서, 가교제는 퍼옥사이드 기반 가교제일 수 있다. 일부 구성예에서, 퍼옥사이드는 무기 퍼옥사이드, 디아실 퍼옥사이드, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시디카르보네이트, 디알킬 퍼옥사이드, 케톤 퍼옥사이드, 퍼옥시케탈, 사이클릭 퍼옥사이드, 퍼옥시모노카르보네이트, 하이드로퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 2,5-디(3차-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸-3-헥신, 3,3,5,7,7-펜타메틸 1,2,4-트리옥세판, 디라우릴 퍼옥사이드, 메틸 에테르 케톤 퍼옥사이드, t-아밀 퍼옥시아세테이트, t-부틸 하이드로퍼옥사이드, t-아밀 퍼옥시벤조에이트, D-t-아밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸 2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시 이소프로필 카르보네이트, 석신산 퍼옥사이드, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드, 2,4-펜탄디온 퍼옥사이드, t-부틸 퍼벤조에이트, 디에틸 에테르 퍼옥사이드, 아세톤 퍼옥사이드, 아라키돈산 5-하이드로퍼옥사이드, 카바마이드 퍼옥사이드, 3차-부틸 하이드로퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥토에이트, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 디-2차-부틸-퍼옥시디카르보네이트, D-2-에틸헥실퍼옥시디카르보네이트, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)사이클로헥산, 1,1-디(3차-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(3차-부틸퍼옥시)헥산, 3,3,5,7,7-펜타메틸-1,2,4-트리옥세판, 부틸 4,4-디(3차-부틸퍼옥시)발레레이트, 디(2,4-디클로로벤조일)퍼옥사이드, 디(4-메틸벤조일)퍼옥사이드, 디(3차-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 3차-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 3차-부틸퍼옥시- 3,5,5-트리메틸헥사노에이트, 3차-부틸 퍼옥시벤조에이트, 3차-부틸 퍼옥시 2-에틸헥실 카르보네이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
일 구성예에서, 가교제는 실란 가교제일 수 있다. 실란 가교제는 아세톡시 실란 가교제, 옥시미노 실란 기반 가교제, 메틸에틸케톡심(MEKO) 기반 가교제, 메틸이소부틸케톡심(MIBKO) 기반 가교제, 아세톡심 기반 가교제, 알콕시 실란 기반 가교제, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일부 예에서, 가교제는 메틸 트리스(MEKO)실란, 테트라(MEKO)실란, 비닐 트리스(MEKO)실란, 메틸비닐 디(MEKO)실란, 페닐 트리스(MEKO) 실란, 메틸 트리스(MEKO) 실란, 테트라(MIBKO)실란, 비닐 트리스(MIBKO)실란, 메틸 트리스(아세톡심)실란, 비닐 트리스(아세톡심)실란, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
바인더는 또한 촉진제를 포함할 수 있다. 촉진제는 중합 속도를 증가시킬 수 있다. 이론으로 국한시키려는 것은 아니지만, 촉진제는 가교제에 의해 자유 라디칼의 양을 증가시킬 수 있고, 이는 열가소성 물질의 열경화성 물질로의 중합 속도를 증가시킨다. 촉진제는 N,N-디메틸-p-톨루딘 또는 N,N-디에틸-p-톨루딘으로부터 선택될 수 있다.
기재된 바와 같은 바인더는 로딩 조성물을 제조하는 데 사용될 수 있다.
상기 논의된 바와 같이, 바인더는 적어도 도 2에 도시된 바와 같은 플라스틱과 용매의 혼합물, 또는 상기 기재된 바와 같은 아크릴레이트 모노머와 가교제의 조합으로부터 형성될 수 있다.
바인더는 단락 [0322] 내지 [0339]에 기재된 바와 같은 모노머를 포함할 수 있다.
모노머 바인더에 사용하기 위한 플라스틱 공급원은 상기 단락 [0170] 내지 [0198]에 기재된 바와 같은 플라스틱의 조합을 포함할 수 있다. 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 함유하는 플라스틱을 포함할 수 있다. 일부 구성예에서, 플라스틱 공급원은 총 플라스틱의 30, 35, 40, 45, 50, 55 또는 60 중량%의 스티렌 기반 모노머로부터 유래된 플라스틱을 포함하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 총 플라스틱의 약 30 내지 약 60, 약 30 내지 약 50, 약 30 내지 약 40, 약 35 내지 약 60, 약 35 내지 약 50, 약 40 내지 약 60, 약 40 내지 약 55, 약 45 내지 약 60, 약 50 내지 약 60 중량%의 스티렌 기반 모노머로부터 유래된 플라스틱).
플라스틱의 용해를 위한 용매는 상기 단락 [0199] 내지 [0211]에서 논의된 바와 같이 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
용매 및 플라스틱은 혼합 탱크에서 함께 혼합된다.
공급 플라스틱은 하기와 같은 다수의 형태일 수 있다:
a) 칩화된 플라스틱,
b) 8 mm 미만의 입도로 처리된 플라스틱,
c) 용매에 용해된 플라스틱(또는 이의 일부), 또는
d) (a) 내지 (c)의 임의의 조합.
칩화된 플라스틱은 플라스틱을 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 mm의 입도로 감소시키는 임의의 공정에 의해 제조될 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 8 내지 약 20, 약 8 내지 약 16, 약 8 내지 약 12, 약 9 내지 약 20, 약 9 내지 약 18, 약 9 내지 약 16, 약 9 내지 약 13, 약 10 내지 약 20, 약 10 내지 약 18, 약 10 내지 약 16, 약 10 내지 약 13, 약 11 내지 약 20, 약 11 내지 약 18, 약 11 내지 약 14, 약 12 내지 약 20, 약 12 내지 약 16, 약 13 내지 약 20, 약 13 내지 약 19, 약 13 내지 약 16, 약 14 내지 약 20, 약 14 내지 약 18, 약 15 내지 약 20 mm). 파쇄, 과립화 및 분쇄와 같은 다양한 방법이 공지되어 있다.
파쇄와 관련하여, 플라스틱은 바람직하게는 먼저 10 mm 미만의 입도로 파쇄된다. 바람직하게는, 파쇄된 플라스틱은 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10 mm의 입도를 가지며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 2 내지 약 10, 약 2 내지 약 8, 약 2 내지 약 6, 약 2 내지 약 5, 약 3 내지 약 10, 약 3 내지 약 9, 약 3 내지 약 8, 약 3 내지 약 6, 약 4 내지 약 10, 약 4 내지 약 8, 약 4 내지 약 6, 약 5 내지 약 10, 약 5 내지 약 9 또는 약 6 내지 약 10 mm).
원래의 플라스틱 제품을 상기 문단 [0180] 내지 [0182]에서 상기 기재된 바와 같은 입도로 감소시키는 다양한 방법이 알려져 있다.
플라스틱의 추가의 공급원은 2 mm 미만의 입도를 갖는 플라스틱의 균질화된 슬러리를 포함할 수 있다.
8 mm 미만의 입도로 처리된 플라스틱과 관련하여, 이러한 플라스틱은 단락 [0233]으로부터 상기 기재된 것과 같은 균질기에 의해 처리될 수 있다. 예를 들어, 균질기는 일련의 회전 실린더를 갖는 기계를 포함할 수 있다.
용매에 용해된 플라스틱(또는 이의 일부)은 용매에 용해될 수 있는 임의의 플라스틱일 수 있다. 예를 들어, 플라스틱은 스티렌 기반 모노머 또는 에틸렌 모노머의 호모폴리머일 수 있다. 플라스틱은 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머를 포함하거나 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머일 수 있다.
용해된 것(또는 이의 일부)은 혼합 탱크에 첨가되기 전에 용해(또는 적어도 부분적으로 용해)될 수 있다. 플라스틱이 부분적으로 용해되는 경우, 플라스틱은 혼합 탱크에서 완전히 용해될 수 있다. 용해성 플라스틱은 혼합 탱크에서 용해될 수 있다.
여러 유형의 플라스틱이 혼합 탱크에서 혼합될 수 있다. 예를 들어, 용해성 플라스틱과 칩화된 플라스틱의 조합, 또는 용해성 플라스틱과 처리된 플라스틱의 조합, 또는 칩화된 플라스틱과 처리된 플라스틱의 조합.
혼합 탱크가 칩화된 플라스틱의 첨가를 포함하는 경우, 혼합 탱크는 칩화된 플라스틱의 크기를 더 작은 입도로 감소시키는 균질기에 유체 연결될 수 있다. 예를 들어, 혼합 탱크는 혼합 탱크의 물질이 균질기에 공급되도록 균질기의 입구에 출구를 포함할 수 있다. 균질기(들)는 이후 저장 탱크로, 또는 다시 혼합 탱크로 공급되는 출구를 가질 수 있다. 즉, 혼합 탱크의 물질은 균질기(들)와 혼합 탱크 사이에서 순환될 수 있다.
혼합 탱크에서 임의의 용해되지 않은 플라스틱은 바람직하게는 0.1, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 또는 4.0 mm 미만의 입도로 크기가 감소되며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 0.1 내지 약 4.0, 약 0.1 내지 약 3.0, 약 0.1 내지 약 1, 약 0.1 내지 약 0.5, 약 0.5 내지 약 4.0, 약 0.5 내지 약 3.5, 약 0.5 내지 약 2.0, 약 1.0 내지 약 4.0, 약 1.0 내지 약 3.0, 약 1.5 내지 약 4.0, 약 1.5 내지 약 3.0, 약 2.0 내지 약 4.0, 약 2.0 내지 약 3.5 또는 약 2.5 내지 약 4.0 mm).
일 실시양태에서, 혼합 탱크에서 실질적으로 모든 플라스틱이 용해된다. 본원에 사용된 바와 같이, 실질적으로는 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 99%를 의미한다.
혼합 탱크에서 플라스틱의 조합은 로딩 바인더로서 사용하기 위한 바인더를 제공한다. 혼합 탱크에서 플라스틱의 조합은 총 플라스틱의 적어도 30, 35, 40, 45, 50, 55 또는 60 중량%의 스티렌 기반 모노머를 포함하는 플라스틱을 포함하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 총 플라스틱의 약 30 내지 약 60, 또는 약 30 내지 약 45, 또는 약 35 내지 약 60, 또는 약 35 내지 약 55, 또는 약 35 내지 약 40, 또는 약 40 내지 약 60, 또는 약 40 내지 약 55, 또는 약 40 내지 약 50, 또는 약 45 내지 약 60 또는 약 45 내지 약 55 중량%). 이러한 플라스틱의 예는 폴리스티렌을 포함할 수 있다.
플라스틱 조합은 또한 총 플라스틱의 적어도 40, 45, 50, 55, 60, 65 또는 70 중량%의, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 플라스틱을 포함하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 총 플라스틱의 약 40 내지 약 70, 또는 약 40 내지 약 65, 또는 약 40 내지 약 55, 또는 약 45 내지 약 70, 또는 약 45 내지 약 65, 또는 약 45 내지 약 60, 또는 약 50 내지 약 70, 또는 약 50 내지 약 65, 또는 약 55 내지 약 70, 또는 약 55 내지 약 65, 또는 약 55 내지 약 60 또는 약 60 내지 약 70 중량%).
플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱, 및
■ 스티렌 코폴리머를 포함하는 플라스틱.
플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱, 및
■ 알켄 및 비닐 아세테이트의 코폴리머를 포함하는 플라스틱.
플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱, 및
■ 아크릴계 폴리머를 포함하는 플라스틱.
플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱, 및
■ 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 플라스틱.
바인더는 스티렌 기반 모노머 및 2종의 다른 플라스틱을 포함하는 플라스틱을 포함할 수 있다. 플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱,
■ 스티렌 코폴리머를 포함하는 플라스틱, 및
■ 알켄 및 비닐 아세테이트의 코폴리머를 포함하는 플라스틱.
플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱,
■ 스티렌 코폴리머를 포함하는 플라스틱, 및
■ 아크릴계 폴리머를 포함하는 플라스틱.
플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱,
■ 아크릴계 폴리머를 포함하는 플라스틱, 및
■ 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 플라스틱.
플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱,
■ 알켄 및 비닐 아세테이트의 코폴리머를 포함하는 플라스틱, 및
■ 아크릴계 폴리머를 포함하는 플라스틱.
플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱,
■ 알켄 및 비닐 아세테이트의 코폴리머를 포함하는 플라스틱, 및
■ 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 플라스틱.
플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱,
■ 아크릴계 폴리머를 포함하는 플라스틱, 및
■ 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 플라스틱.
바인더는 스티렌 기반 모노머 및 3종의 다른 플라스틱을 포함하는 플라스틱을 포함할 수 있다. 플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱,
■ 스티렌 코폴리머를 포함하는 플라스틱,
■ 알켄 및 비닐 아세테이트의 코폴리머를 포함하는 플라스틱, 및
■ 아크릴계 폴리머를 포함하는 플라스틱.
플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱,
■ 스티렌 코폴리머를 포함하는 플라스틱,
■ 알켄 및 비닐 아세테이트의 코폴리머를 포함하는 플라스틱, 및
■ 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 플라스틱.
플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱,
■ 스티렌 코폴리머를 포함하는 플라스틱,
■ 아크릴계 폴리머를 포함하는 플라스틱, 및
■ 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 플라스틱.
플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱,
■ 아크릴계 폴리머를 포함하는 플라스틱,
■ 알켄 및 비닐 아세테이트의 코폴리머를 포함하는 플라스틱, 및
■ 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 플라스틱.
바인더는 스티렌 기반 모노머 및 4종의 다른 플라스틱을 포함하는 플라스틱을 포함할 수 있다. 플라스틱의 조합은 하기를 포함할 수 있다:
■ 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱,
■ 스티렌 코폴리머를 포함하는 플라스틱,
■ 알켄 및 비닐 아세테이트의 코폴리머를 포함하는 플라스틱,
■ 아크릴계 폴리머를 포함하는 플라스틱, 및
■ 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 플라스틱.
기재된 플라스틱의 조합과 함께 사용하기 위한 용매는 용매들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 바인더 조성물은 둘 이상의 용매를 포함하는 용매 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 바인더 조성물은 용매 및 공-용매를 포함할 수 있고, 여기서 용매는 높은 용매화 특성을 가질 수 있고, 공-용매는 비교적 더 낮은 용매화 특성을 갖는다. 일 실시양태에서, 공-용매는 용매 시스템의 총량의 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 또는 20%를 차지할 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 용매 시스템의 총량의 약 2 내지 약 20, 약 2 내지 약 16, 약 2 내지 약 14, 약 2 내지 약 10, 약 4 내지 약 20, 약 4 내지 약 16, 약 4 내지 약 14, 약 4 내지 약 10, 약 6 내지 약 20, 약 6 내지 약 18, 약 6 내지 약 14, 약 6 내지 약 10, 약 8 내지 약 20, 약 8 내지 약 18, 약 8 내지 약 14, 약 10 내지 약 20, 약 10 내지 약 18, 약 10 내지 약 16, 약 12 내지 약 20, 약 12 내지 약 16, 약 14 내지 약 20, 약 14 내지 약 18, 약 16 내지 약 20%).
예를 들어, 공-용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 용매와 조합된 하나 이상의 탈방향족화된 용매일 수 있다.
일부 플라스틱 조합, 또는 용매 및 플라스틱 조합은 플라스틱 응집을 야기할 수 있다. 일 실시양태에서, 요망되는 입도는 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 8 mm 미만이며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 0.5 내지 약 8, 약 0.5 내지 약 6, 약 0.5 내지 약 4, 약 0.5 내지 약 2, 약 1 내지 약 8, 약 1 내지 약 7, 약 1 내지 약 5, 약 1 내지 약 4, 약 2 내지 약 8, 약 2 내지 약 7, 약 2 내지 약 5, 약 3 내지 약 8, 약 3 내지 약 6, 약 4 내지 약 8, 약 4 내지 약 7 또는 약 5 내지 약 8 mm). 입도가 요망되는 입도 초과인 경우, 혼합물은 상기 기재된 바와 같은 균질기와 같은 균질기를 통해 처리될 수 있다.
균질기가 포함되는 경우, 이는 혼합 탱크와 유체 연결될 수 있다. 즉, 혼합 탱크는 혼합 탱크로부터 균질기로 물질을 운반하기 위해 균질기의 입구에 유체 연결되는 출구를 가질 것이다. 이후, 혼합 탱크 내의 물질은 균질기에 의해 처리되어 혼합 탱크 내의 플라스틱의 입도를 요망되는 크기로 감소시킬 수 있다. 균질기의 출구는 혼합 탱크로 다시 공급될 수 있거나, 이는 생성된 플라스틱 에멀젼을 저장하기 위해 저장 탱크로 공급될 수 있다.
균질화 공정의 이점은 플라스틱 입자의 크기가 감소함에 따라 표면적이 증가하면 플라스틱의 용해 속도를 증가시킨다는 것이다.
첨가제가 혼합 탱크에 첨가될 수 있다. 첨가제는 페인트, 오일, 유기 물질 또는 해양 플라스틱으로부터 선택될 수 있다. 페인트는 아크릴계 페인트, 유성 페인트 또는 수성 페인트로부터 선택될 수 있다. 오일은 석유 기반 오일, 합성 오일, 식물성 오일 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 유기 물질은 잔류 유기 물질(즉, 플라스틱의 원래 사용으로부터)일 수 있다.
첨가제는 바인더 조성물의 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20%일 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 바인더 조성물의 약 1 내지 약 20, 약 1 내지 약 18, 약 1 내지 약 12, 약 1 내지 약 10, 약 2 내지 약 20, 약 2 내지 약 16, 약 2 내지 약 12, 약 2 내지 약 10, 약 3 내지 약 20, 약 3 내지 약 17, 약 3 내지 약 11, 약 3 내지 약 10, 약 4 내지 약 20, 약 4 내지 약 18, 약 4 내지 약 14, 약 4 내지 약 10, 약 5 내지 약 20, 약 5 내지 약 18, 약 5 내지 약 16, 약 5 내지 약 14, 약 6 내지 약 20, 약 7 내지 약 20, 약 7 내지 약 18, 약 7 내지 약 15, 약 7 내지 약 13, 약 8 내지 약 20, 약 8 내지 약 18, 약 8 내지 약 14, 약 9 내지 약 20, 약 9 내지 약 14, 약 10 내지 약 20, 약 10 내지 약 15, 약 11 내지 약 20, 약 11 내지 약 17, 약 12 내지 약 20, 약 12 내지 약 19%).
혼합 탱크는 가열될 수 있다. 혼합 탱크의 가열은 용해 공정, 특히 더 높은 용융 온도를 갖는 플라스틱이 사용되는 경우에 도움이 될 수 있다. 폐플라스틱이 사용되는 경우, 파쇄된 플라스틱의 혼합 성질을 고려할 때, 혼합 탱크에서 플라스틱의 정확한 조성을 아는 것이 어려울 수 있다. 더 높은 용융 온도를 갖는 더 높은 비율의 플라스틱이 있는 경우, 혼합 탱크의 가열은 용해 공정을 가속화하는 데 유리할 수 있다.
예를 들어, 혼합 탱크는 최대 30℃의 온도로 가열될 수 있다.
플라스틱의 용해 속도는 플라스틱 공급원의 조성, 사용된 용매, 플라스틱 입도 및 혼합 탱크의 온도와 같은 다수의 변수에 의존적이다. 이러한 모든 변수는 용해 속도에 영향을 미치도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 용해 속도는 하기를 제어함으로써 증가될 수 있다:
■ 스티렌, 아크릴, ABS 및 폴리프로필렌과 같은 저 용융 플라스틱의 사용을 통해, 플라스틱 공급원의 조성.
■ 일부 용매는 메틸렌 클로라이드 및 트리클로로에틸렌과 같은 다른 것보다 특정 플라스틱을 더 빨리 용해시킬 것이므로, 용매 사용,
■ 플라스틱 입도를 감소시키는 것은 각각의 플라스틱 입자의 표면적을 증가시킬 것이므로, 플라스틱 입도, 및
■ 더 높은 용융 온도를 갖는 플라스틱에 더 높은 혼합 탱크 온도를 맞춤으로써, 혼합 탱크의 온도.
일 구성예에서, 플라스틱 공급원은 ABS, EVA 및 아크릴의 조합 및 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 용매를 포함한다.
일 실시양태에서, 바인더 및 골재는 약 30℃ 미만, 및 더욱 바람직하게는 약 25℃ 미만의 온도에서 함께 혼합된다.
대안적인 실시양태에서, 바인더 및 골재는 약 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 또는 200℃에서 함께 혼합되며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 100 내지 약 200, 약 100 내지 약 180, 약 100 내지 약 160, 약 100 내지 약 140, 약 110 내지 약 200, 약 110 내지 약 190, 약 110 내지 약 180, 약 110 내지 약 160, 약 120 내지 약 200, 약 120 내지 약 190, 약 120 내지 약 170, 약 120 내지 약 150, 약 130 내지 약 200, 약 130 내지 약 180, 약 130 내지 약 160, 약 140 내지 약 200, 약 140 내지 약 180, 약 150 내지 약 200, 약 150 내지 약 190, 약 16 내지 약 200℃).
특히, 바인더 및 골재 혼합물의 가열의 사용은 고 용융 플라스틱이 바인더 및 골재 혼합물에 첨가될 때 발생할 수 있다. 다양한 플라스틱의 융점은 하기 표 2에 제시되어 있다.
[표 2] 플라스틱 융점
일 실시양태에서, 바인더-골재 혼합물에 첨가되는 플라스틱 입자는 EVA, 나일론, PET, PP, 고 용융 PE 또는 이들의 조합을 포함한다.
100 내지 200℃의 온도는 바인더-골재 혼합물에 첨가된 플라스틱 입자의 실제 융점 미만일 수 있지만, 본 발명자들은 다른 플라스틱의 공동-혼합(더 낮은 용융 온도)이 고 용융 플라스틱의 용융을 촉진하거나 보조하기에 충분하다는 것을 발견하였다.
일 실시양태에서, 점진적 가열 시스템이 사용될 수 있다. 즉, 제1 온도 T1로 가열 후 혼합 탱크에서 조성물의 용해 특징의 결정. 예를 들어, T1이 요망되는 시간에 플라스틱을 용해시키기에 충분하다면, 가열은 T1에서 유지될 수 있다. 그러나, 플라스틱이 요망되는 만큼 빨리 용해되지 않는 경우, 혼합 탱크는 온도 T2로 가열될 수 있으며, 여기서 T2는 T1보다 높은 온도이다.
바인더-골재 혼합물에 첨가된 플라스틱 입자가 더 높은 융점을 갖는 더 높은 비율의 플라스틱(예를 들어, PET, 나일론 또는 EVA)을 포함하는 경우, 더 높은 온도가 사용될 수 있다. 예를 들어, 약 140 내지 약 200℃의 온도, 또는 약 160 내지 약 200℃의 온도.
이론으로 제한하려는 것은 아니지만, 추가된 열은 플라스틱을 바인더-코팅된 골재로 용융시키는 것을 도울 수 있다.
바인더는 골재에 이어서 플라스틱 입자에 첨가될 수 있다. 대안적으로, 바인더는 골재 및 플라스틱 입자와 동시에 혼합될 수 있다.
가열 공정의 이점은 도로 부설 현장으로 전달될 수 있는 유동 가능한 점성 형태로 플라스틱을 유지한다는 것이다. 즉, 골재와 혼합된 에멀젼은 열을 보유하기 위한 히트 싱크로서 작용하고, 사용 장소로 전달되어(너무 멀리 있지 않은 경우) 도로 형성 공정에 놓일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 혼합 탱크의 혼합물은 도 4에 도시되고 상기 단락 [0312]에 기재된 바와 같은 용매 회수를 거칠 수 있다. 용매 회수 공정은 혼합 탱크에서 혼합물로부터 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20%의 용매를 제거하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 3 내지 약 20, 약 3 내지 약 18, 약 3 내지 약 15, 약 3 내지 약 10, 약 3 내지 약 8, 약 3 내지 약 6, 약 4 내지 약 20, 약 4 내지 약 17, 약 4 내지 약 12, 약 4 내지 약 9, 약 4 내지 약 7, 약 4 내지 약 6, 약 5 내지 약 20, 약 5 내지 약 19, 약 5 내지 약 18, 약 5 내지 약 11, 약 5 내지 약 9, 약 6 내지 약 20, 약 6 내지 약 18, 약 6 내지 약 16, 약 6 내지 약 10, 약 7 내지 약 20, 약 7 내지 약 19, 약 7 내지 약 13, 약 8 내지 약 20, 약 8 내지 약 18, 약 8 내지 약 16, 약 9 내지 약 20, 약 9 내지 약 17, 약 9 내지 약 14, 약 10 내지 약 20, 약 10 내지 약 17, 약 10 내지 약 15, 약 11 내지 약 20, 약 11 내지 약 17, 약 12 내지 약 20, 약 12 내지 약 18, 약 12 내지 약 16, 약 13 내지 약 20, 약 13 내지 약 18, 약 13 내지 약 16, 약 14 내지 약 20, 14 내지 약 17 또는 약 15 내지 약 20%의 용매).
용매 회수의 사용은 혼합물의 점도를 증가시켜 약 1,000, 2,000, 3,000, 4,000, 5000, 6,000, 7,000, 8,000, 9,000, 10,000, 11,000, 12,000, 13,000, 14000, 15,000, 16,000, 17,000, 18,000, 19,000 또는 20,000 cP의 점도를 갖는 에멀젼을 생성하는 데 사용될 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 1,000 내지 약 20,000, 약 1,000 내지 약 17,000, 약 1,000 내지 약 15,000, 약 1,000 내지 약 10,000, 약 1,000 내지 약 8,000, 약 1,000 내지 약 6,000, 약 1,000 내지 약 4,000, 약 2,000 내지 약 20,000, 약 2,000 내지 약 18,000, 약 2,000 내지 약 15,000, 약 2,000 내지 약 10,000, 약 2,000 내지 약 8,000, 약 2,000 내지 약 6,000, 약 3,000 내지 약 20,000, 약 3,000 내지 약 10,000, 약 3,000 내지 약 9,000, 약 3,000 내지 약 6,000, 약 4,000 내지 약 20,000, 약 4,000 내지 약 10,000, 약 4,000 내지 약 8,000, 약 5,000 내지 약 20,000, 약 5,000 내지 약 15,000, 약 5,000 내지 약 10,000, 약 5,000 내지 약 9,000, 약 6,000 내지 약 20,000, 약 6,000 내지 약 15,000, 약 6,000 내지 약 10,000, 약 7,000 내지 약 20,000, 약 7,000 내지 약 16,000, 약 8,000 내지 약 20,000, 약 8,000 내지 약 16,000, 약 9,000 내지 약 20,000, 약 9,000 내지 약 15,000, 약 10,000 내지 약 20,000 cP).
일 실시양태에서, 더 많은 양의 용매가 용매 회수에 의해 제거되고, 또 다른 용매로 대체된다. 이는, 예를 들어, 대체되는 용매보다 더 친환경적인 용매로 대체하기 위해 수행될 수 있다. 예를 들어, 오가노할라이드 용매 또는 방향족 탄화수소 용매는 상기 언급된 바와 같이 탈방향족화된 용매보다 덜 환경적일 수 있다(예를 들어, 용매의 Exxsol 및 ShellSol 범위). 즉, 총 용매 회수는 상기 언급된 바와 같이 3 초과 내지 약 20%일 수 있지만, 보다 친환경적인 용매의 대체를 통해 총 용매 함량이 유지되기 때문에 유효 용매 회수 수준은 변하지 않는다.
에멀젼 바인더는 약 50, 60, 70, 80, 90 또는 95%의 고형물을 포함할 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 50 내지 약 95, 약 50 내지 약 80, 약 50 내지 약 7 내지 약 , 약 55 내지 약 95, 약 55 내지 약 90, 약 55 내지 약 85, 약 60 내지 약 95, 약 60 내지 약 90, 약 60 내지 약 75, 약 65 내지 약 95, 약 65 내지 약 85, 약 70 내지 약 95, 약 70 내지 약 90, 약 70 내지 약 85, 약 75 내지 약 95, 약 75 내지 약 90, 약 75 내지 약 85, 약 80 내지 약 95, 약 80 내지 약 90%의 총 고형물).
생성된 에멀젼 바인더는 도로 제조에 사용될 수 있다.
에멀젼 바인더는 골재와 배합되어 골재를 에멀젼으로 코팅할 수 있다.
대안적으로, 바인더는 모노머 기반 바인더 시스템으로부터 유래될 수 있다.
골재에 대한 바인더의 상대량은 골재의 크기에 의존할 수 있다. 예를 들어, 로딩 조성물(골재 및 바인더 포함)은 약 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15%의 바인더를 포함할 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 7 내지 약 15, 약 7 내지 약 12, 약 7 내지 약 10, 약 8 내지 약 15, 약 8 내지 약 14, 약 8 내지 약 11, 약 9 내지 약 15, 약 9 내지 약 13, 약 9 내지 약 12, 약 10 내지 약 15, 약 10 내지 약 12 또는 약 13 내지 약 15%의 바인더). 즉, 바인더 대 골재의 비율은 약 1:8 내지 약 1:14일 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
골재는 약 1 내지 20 mm의 평균 크기를 가질 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
도로는 다중 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 최하부 층으로서의 포장 층, 서브베이스 및 최상부 층. 전형적인 도로에서, 포장은 콘크리트로부터 형성될 수 있고, 서브베이스는 골재의 유무에 관계없이 역청 혼합물로부터 형성되고, 이어서 최상부 층은 골재(즉, 미분)와 조합된 역청 혼합물이다.
에멀젼은 도로 제조 공정에서 역청을 대체할 수 있으므로, 에멀젼은 이러한 층들 중 어느 하나 이상에 사용될 수 있다.
예를 들어, 포장 층과 관련하여, 이는 깊이가 200 내지 300 mm일 수 있고, 평균 크기가 20 내지 약 30 mm인 골재와 같은 더 큰 골재와 배합된 에멀젼의 혼합물을 포함할 수 있다.
서브베이스 층과 관련하여, 이는 상기 기재된 바와 같은 1 내지 5 mm의 평균 입도를 갖는 골재와 바인더의 혼합물을 포함하는 50 내지 60 mm 층을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본원에서 사용되는 골재는 1 내지 5 mm 입자로 크기가 감소된 용해되지 않은 플라스틱이다. 일 구성예에서, 서브베이스 층은 바인더만을 포함할 수 있다.
골재, 바인더 및 선택적으로 플라스틱 입자는 동일 반응계에서 혼합되고, 도로에 적용된 다음, 롤링되어 노면을 형성할 수 있다.
혼합 공정 동안 첨가제(즉, 페인트 또는 오일)가 첨가될 수 있다.
일 실시양태에서, 바인더-골재 혼합물(임의의 용해되지 않은 플라스틱 입자가 없음)은 첨가제와 혼합될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 로딩 혼합물은 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50℃로 가열될 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 20 내지 약 50, 약 20 내지 약 45, 약 20 내지 약 40, 약 20 내지 약 30, 약 25 내지 약 50, 약 25 내지 약 40, 약 25 내지 약 35, 약 25 내지 약 30, 약 30 내지 약 50, 약 30 내지 약 40, 약 35 내지 약 50℃).
최상부 층과 관련하여, 이는 전통적인 역청-골재(미분) 혼합물로 형성될 수 있거나, 역청이 바인더로 대체될 수 있다. 일부 구성예에서, 골재는 용해되지 않고 1 내지 5 mm 입자로 크기가 감소된 플라스틱 골재에 의해 제공될 수 있다.
각각의 층은, 예컨대, 도로 제조에서 잘 알려진 공정인 로드 롤러에 의해 부설 후 압축된다. 부설 공정 동안, 바인더-골재 혼합물은 트럭에 보유되어 도로 상에 분배될 수 있다. 트럭은 부설 공정 동안 로딩 혼합물로부터 빠져나가는 휘발성 용매의 회수를 돕는 용매 회수 시스템을 포함할 수 있다.
일 실시양태에서, 바인더는 동일 반응계 공정을 통해 적용될 수 있고, 새로운 노면을 위한 골재 또는 이전에 깔린 노면의 재건 둘 모두와 함께 사용될 수 있고, 이전의 재분쇄된 골재를 새로운 가열된 바인더와 혼합하고 동일 반응계에서 재부설될 수 있다.
기재된 바와 같은 바인더는 복합 플라스틱 제품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 바인더는 하기 중 하나 이상으로부터 선택되는 섬유 또는 폐기물과 조합될 수 있다:
■ 대마,
■ 목재 톱밥(산업 목재 섬유 플레이크),
■ 파지(판지 섬유),
■ 폴리에틸렌 포대,
■ 폴리에틸렌 백,
■ 페트병,
■ 파유리,
■ 깨진 장난감 또는 전자 제품(예를 들어, TV 후면, 프린터 카트리지),
■ 화산재 및 포트 애쉬, 및/또는
■ 고무/타이어 및 카본 블랙(과립화된 타이어).
바인더는 바인더가 섬유 및/또는 폐기물을 실질적으로 코팅하여 성형 가능한 혼합물을 생성하도록 섬유 및/또는 폐기물과 조합될 수 있다. 성형 가능한 혼합물은 이후 모울드에 주입되어 최종 제품을 제조할 수 있다.
상기 논의된 바와 같이, 바인더는 도 2에 도시된 바와 같이 적어도 플라스틱과 용매의 혼합물로부터 형성된다.
용매는 하기로부터 선택될 수 있다:
a) 물,
b) 상기 단락 [0199] 내지 [0211]에서 논의된 바와 같이 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합,
c) 단락 [0322]에 기재된 바와 같은 모노머, 또는
d) (a)와 (b)의 조합.
플라스틱 공급원은 플라스틱의 조합을 포함할 수 있다. 플라스틱은 스티렌 기반 모노머, 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함하는 플라스틱으로부터 선택될 수 있다.
플라스틱의 조합은 스티렌 기반 모노머를 포함하는 플라스틱을 포함할 수 있다.
스티렌 기반 모노머는 중합되어(비닐 기에 의해 촉진됨) 호모폴리머 또는 코폴리머를 형성할 수 있다. 예를 들어, 스티렌 기반 모노머는 호모폴리머로서 중합되어 폴리스티렌을 형성할 수 있다.
스티렌 기반 모노머는 하나 이상의 다른 화합물과 코폴리머를 형성할 수 있다. 예를 들어,
■ 폴리부타디엔의 존재 하에 아크릴로니트릴과, 예를 들어, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)을 형성하고,
■ 부타디엔과, 예를 들어, 스티렌-부타디엔 또는 스티렌-이소프렌-스티렌을 형성하고,
■ 에틸렌 및/또는 부틸렌과, 예를 들어, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(S-BE-S)을 형성하고,
■ 디비닐벤젠과, 예를 들어, 스티렌-디비닐벤젠(S-DVB)을 형성하고,
■ 아크릴로니트릴과, 예를 들어, 스티렌 아크릴로니트릴(SAN)을 형성하고,
■ 수지 및 열경화성 화합물에 전형적으로 사용되는 불포화 폴리에스테르와 형성한다.
스티렌 코폴리머는 스티렌과 아크릴로니트릴의 폴리머, 예컨대, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)일 수 있다. 바인더가 둘 이상의 상이한 플라스틱의 조합이라는 점을 고려할 때, 플라스틱 중 하나는 스티렌과 아크릴로니트릴의 폴리머이고, 다른 플라스틱 폴리머는 스티렌과 아크릴로니트릴의 폴리머가 아니다.
알켄의 코폴리머는 에틸렌의 코폴리머일 수 있다. 에틸렌의 코폴리머는, 예를 들어, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머일 수 있다. 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)일 수 있다.
아크릴계 폴리머는 폴리(메틸 메타크릴레이트)일 수 있다.
나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머는 전형적으로 지방족 또는 반-방향족 폴리아미드이다.
플라스틱은 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지 또는 알켄의 호모폴리머를 포함할 수 있다.
폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있다. 프로필렌 기반 열가소성 폴리머는 폴리프로필렌(PP)일 수 있다. 알켄의 호모폴리머는 에틸렌의 호모폴리머일 수 있다. 에틸렌의 호모폴리머는 폴리에틸렌(PE)(고밀도 및 저밀도 폴리에틸렌 포함)일 수 있다.
일부 구성예에서, 플라스틱은 버진 플라스틱일 수 있다. 이러한 경우, 플라스틱 제품에 대한 열경화성 공정 동안 수행되는 바와 같이 버진 플라스틱에 가교제를 첨가하는 것이 필요할 수 있다. 일반적인 가교제는 퍼옥사이드 가교, 방사선 가교 및 실란 가교에 기반한 가교를 야기한다.
용매는 상기 단락 [0201] 내지 [0211]에서 논의된 바와 같이 물, 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
용매 및 플라스틱은 혼합 탱크에서 함께 혼합된다.
플라스틱은 하기와 같은 다수의 형태일 수 있다:
a) 칩화된 플라스틱,
b) 0.5 mm 미만의 입도로 처리된 플라스틱,
c) 용매에 용해된 플라스틱(또는 이의 일부), 또는
d) (a) 내지 (c)의 임의의 조합.
칩화된 플라스틱은 플라스틱을 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 mm의 입도로 감소시키는 임의의 공정에 의해 생성될 수 있다. 파쇄, 과립화 및 분쇄와 같은 다양한 방법이 공지되어 있다.
파쇄와 관련하여, 플라스틱은 바람직하게는 먼저 20 mm 미만의 입도로 파쇄된다. 바람직하게는, 파쇄된 플라스틱은 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,1 7, 18, 19 또는 20 mm의 입도를 가지며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 2 내지 약 20, 약 2 내지 약 10, 약 2 내지 약 8, 약 2 내지 약 6, 약 2 내지 약 5, 약 3 내지 약 10, 약 3 내지 약 9, 약 3 내지 약 8, 약 3 내지 약 6, 약 4 내지 약 10, 약 4 내지 약 8, 약 4 내지 약 6, 약 5 내지 약 10, 약 5 내지 약 9 또는 약 6 내지 약 10 mm).
20 mm 미만의 입도로 처리된 플라스틱과 관련하여, 이러한 플라스틱은 단락 [0233]으로부터 상기 기재된 것과 같은 균질기에 의해 처리될 수 있다. 예를 들어, 균질기는 일련의 회전 실린더를 갖는 기계를 포함할 수 있다.
플라스틱의 추가의 공급원은 이에 따라 약 2 mm 미만의 입도를 갖는 플라스틱의 균질화된 슬러리를 포함할 수 있다.
용매에 용해된 플라스틱(또는 이의 일부)은 용매에 용해될 수 있는 임의의 플라스틱일 수 있다. 예를 들어, 플라스틱은 스티렌 기반 모노머 또는 에틸렌 모노머의 호모폴리머일 수 있다. 플라스틱은 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머를 포함하거나 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머일 수 있다.
용해된 것(또는 이의 일부)은 혼합 탱크에 첨가되기 전에 용해(또는 적어도 부분적으로 용해)될 수 있다. 플라스틱이 부분적으로 용해되는 경우, 플라스틱은 혼합 탱크에서 완전히 용해될 수 있다. 용해성 플라스틱은 혼합 탱크에서 용해될 수 있다.
여러 유형의 플라스틱이 혼합 탱크에서 혼합될 수 있다. 예를 들어, 용해성 플라스틱과 칩화된 플라스틱의 조합, 또는 용해성 플라스틱과 처리된 플라스틱의 조합, 또는 칩화된 플라스틱과 처리된 플라스틱의 조합.
바인더는 수계 바인더일 수 있다. 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지 프로필렌 기반 열가소성 폴리머 및 알켄의 호모폴리머(예를 들어, HDPE, LDPE, PVC, PE, PP, PET)로부터 선택되는 하나 이상의 플라스틱은 물과 혼합 탱크에서 조합될 수 있다. 수계 바인더는 하기를 포함할 수 있다:
■ 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지,
■ 프로필렌 기반 열가소성 폴리머, 또는
■ 알켄의 호모폴리머.
수계 바인더는 하기를 포함할 수 있다:
■ 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 및
■ 프로필렌 기반 열가소성 폴리머.
수계 바인더는 하기를 포함할 수 있다:
■ 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 및
■ 알켄의 호모폴리머.
수계 바인더는 하기를 포함할 수 있다:
■ 프로필렌 기반 열가소성 폴리머, 및
■ 알켄의 호모폴리머.
수계 바인더는 하기를 포함할 수 있다:
■ 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지,
■ 프로필렌 기반 열가소성 폴리머, 및
■ 알켄의 호모폴리머.
기재된 플라스틱의 조합과 함께 사용하기 위한 용매는 용매들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 바인더 조성물은 둘 이상의 용매를 포함하는 용매 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 바인더 조성물은 용매 및 공-용매를 포함할 수 있고, 여기서 용매는 높은 용매화 특성을 가질 수 있고, 공-용매는 비교적 더 낮은 용매화 특성을 갖는다. 일 실시양태에서, 공-용매는 용매 시스템의 총량의 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 또는 20%를 차지할 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 용매 시스템의 총량의 약 2 내지 약 20, 약 2 내지 약 16, 약 2 내지 약 14, 약 2 내지 약 10, 약 4 내지 약 20, 약 4 내지 약 16, 약 4 내지 약 14, 약 4 내지 약 10, 약 6 내지 약 20, 약 6 내지 약 18, 약 6 내지 약 14, 약 6 내지 약 10, 약 8 내지 약 20, 약 8 내지 약 18, 약 8 내지 약 14, 약 10 내지 약 20, 약 10 내지 약 18, 약 10 내지 약 16, 약 12 내지 약 20, 약 12 내지 약 16, 약 14 내지 약 20, 약 14 내지 약 18, 약 16 내지 약 20%).
예를 들어, 공-용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 용매와 조합된 하나 이상의 탈방향족화된 용매일 수 있다.
일부 플라스틱 조합, 또는 용매 및 플라스틱 조합은 요망되는 크기 초과의 플라스틱 응집 또는 플라스틱 입도를 생성할 수 있다. 일 실시양태에서, 요망되는 입도는 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 8 mm 미만이며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 0.5 내지 약 8, 약 0.5 내지 약 6, 약 0.5 내지 약 4, 약 0.5 내지 약 2, 약 1 내지 약 8, 약 1 내지 약 7, 약 1 내지 약 5, 약 1 내지 약 4, 약 2 내지 약 8, 약 2 내지 약 7, 약 2 내지 약 5, 약 3 내지 약 8, 약 3 내지 약 6, 약 4 내지 약 8, 약 4 내지 약 7 또는 약 5 내지 약 8 mm). 입도가 요망되는 입도 초과인 경우, 혼합물은 상기 기재된 바와 같은 균질기와 같은 균질기를 통해 처리될 수 있다.
균질기가 포함되는 경우, 이는 혼합 탱크와 유체 연결될 수 있다. 즉, 혼합 탱크는 혼합 탱크로부터 균질기로 물질을 운반하기 위해 균질기의 입구에 유체 연결된 출구를 가질 것이다. 이후, 혼합 탱크 내의 물질은 균질기에 의해 처리되어 혼합 탱크 내의 플라스틱의 입도를 요망되는 크기로 감소시킬 수 있다. 균질기의 출구는 혼합 탱크로 다시 공급될 수 있거나, 이는 생성된 플라스틱 에멀젼을 저장하기 위해 저장 탱크로 공급될 수 있다.
균질화 공정의 이점은 플라스틱 입자의 크기가 감소함에 따라 표면적이 증가하면 플라스틱의 용해 속도를 증가시킨다는 것이다.
혼합 탱크는 가열될 수 있다. 일 실시양태에서, 바인더는 약 30℃ 미만, 및 더욱 바람직하게는 약 25℃ 미만의 온도에서 가열된다.
혼합 탱크의 가열은 용해 공정, 및 특히 더 높은 용융 온도를 갖는 플라스틱이 사용되는 경우에 도움이 될 수 있다. 폐플라스틱이 사용되는 경우, 파쇄된 플라스틱의 혼합 성질을 고려할 때, 혼합 탱크에서 플라스틱의 정확한 조성을 아는 것이 어려울 수 있다. 더 높은 용융 온도를 갖는 더 높은 비율의 플라스틱이 있는 경우, 혼합 탱크의 가열은 용해 공정을 가속화하는 데 유리할 수 있다.
플라스틱 공급원의 조성이 알려지지 않은 경우, 점진적 가열 시스템이 사용될 수 있다. 즉, 제1 온도 T1로 가열 후 혼합 탱크에서 조성물의 용해 특징의 결정. 예를 들어, T1이 요망되는 시간에 플라스틱을 용해시키기에 충분하다면, 가열은 T1에서 유지될 수 있다. 그러나, 플라스틱이 요망되는 만큼 빨리 용해되지 않는 경우, 혼합 탱크는 온도 T2로 가열될 수 있으며, 여기서 T2는 T1보다 높은 온도이다.
플라스틱의 용해 속도는 플라스틱 공급원의 조성, 사용된 용매, 플라스틱 입도 및 혼합 탱크의 온도와 같은 다수의 변수에 의존적이다. 이러한 모든 변수는 용해 속도에 영향을 미치도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 용해 속도는 하기를 제어함으로써 증가될 수 있다:
■ 스티렌, 아크릴, ABS 및 폴리프로필렌과 같은 저 용융 플라스틱의 사용을 통해, 플라스틱 공급원의 조성.
■ 일부 용매는 메틸렌 클로라이드 및 트리클로로에틸렌과 같은 다른 것보다 특정 플라스틱을 더 빨리 용해시킬 것이므로, 용매 사용,
■ 플라스틱 입도를 감소시키는 것은 각각의 플라스틱 입자의 표면적을 증가시킬 것이므로, 플라스틱 입도, 및
■ 더 높은 용융 온도를 갖는 플라스틱에 더 높은 혼합 탱크 온도를 맞춤으로써, 혼합 탱크의 온도.
도 2에 도시된 바와 같이, 혼합 탱크의 혼합물은 도 4에 도시되고 상기 단락 [0312]에 기재된 바와 같은 용매 회수를 거칠 수 있다. 용매 회수 공정은 혼합 탱크에서 혼합물로부터 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20%의 용매를 제거하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 3 내지 약 20, 약 3 내지 약 18, 약 3 내지 약 15, 약 3 내지 약 10, 약 3 내지 약 8, 약 3 내지 약 6, 약 4 내지 약 20, 약 4 내지 약 17, 약 4 내지 약 12, 약 4 내지 약 9, 약 4 내지 약 7, 약 4 내지 약 6, 약 5 내지 약 20, 약 5 내지 약 19, 약 5 내지 약 18, 약 5 내지 약 11, 약 5 내지 약 9, 약 6 내지 약 20, 약 6 내지 약 18, 약 6 내지 약 16, 약 6 내지 약 10, 약 7 내지 약 20, 약 7 내지 약 19, 약 7 내지 약 13, 약 8 내지 약 20, 약 8 내지 약 18, 약 8 내지 약 16, 약 9 내지 약 20, 약 9 내지 약 17, 약 9 내지 약 14, 약 10 내지 약 20, 약 10 내지 약 17, 약 10 내지 약 15, 약 11 내지 약 20, 약 11 내지 약 17, 약 12 내지 약 20, 약 12 내지 약 18, 약 12 내지 약 16, 약 13 내지 약 20, 약 13 내지 약 18, 약 13 내지 약 16, 약 14 내지 약 20, 14 내지 약 17 또는 약 15 내지 약 20%의 용매).
용매 회수의 사용은 혼합물의 점도를 증가시켜 약 1,000, 2,000, 3,000, 4,000, 5000, 6,000, 7,000, 8,000, 9,000, 10,000, 11,000, 12,000, 13,000, 14000, 15,000, 16,000, 17,000, 18,000, 19,000 또는 20,000 cP의 점도를 갖는 에멀젼을 생성하는 데 사용될 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 1,000 내지 약 20,000, 약 1,000 내지 약 17,000, 약 1,000 내지 약 15,000, 약 1,000 내지 약 10,000, 약 1,000 내지 약 8,000, 약 1,000 내지 약 6,000, 약 1,000 내지 약 4,000, 약 2,000 내지 약 20,000, 약 2,000 내지 약 18,000, 약 2,000 내지 약 15,000, 약 2,000 내지 약 10,000, 약 2,000 내지 약 8,000, 약 2,000 내지 약 6,000, 약 3,000 내지 약 20,000, 약 3,000 내지 약 10,000, 약 3,000 내지 약 9,000, 약 3,000 내지 약 6,000, 약 4,000 내지 약 20,000, 약 4,000 내지 약 10,000, 약 4,000 내지 약 8,000, 약 5,000 내지 약 20,000, 약 5,000 내지 약 15,000, 약 5,000 내지 약 10,000, 약 5,000 내지 약 9,000, 약 6,000 내지 약 20,000, 약 6,000 내지 약 15,000, 약 6,000 내지 약 10,000, 약 7,000 내지 약 20,000, 약 7,000 내지 약 16,000, 약 8,000 내지 약 20,000, 약 8,000 내지 약 16,000, 약 9,000 내지 약 20,000, 약 9,000 내지 약 15,000, 약 10,000 내지 약 20,000 cP).
일 실시양태에서, 더 많은 양의 용매가 용매 회수에 의해 제거되고, 또 다른 용매로 대체된다. 이는, 예를 들어, 대체되는 용매보다 더 친환경적인 용매로 대체하기 위해 수행될 수 있다. 예를 들어, 오가노할라이드 용매 또는 방향족 탄화수소 용매는 상기 언급된 바와 같이 탈방향족화된 용매보다 덜 환경적으로 허용될 수 있다(예를 들어, 용매의 Exxsol 및 ShellSol 범위). 즉, 총 용매 회수는 상기 언급된 바와 같이 3% 초과 내지 약 20%일 수 있지만, 보다 친환경적인 용매의 대체를 통해 총 용매 함량이 유지되기 때문에 유효 용매 회수 수준은 변하지 않는다.
일 실시양태에서, 유기 용매를 함유하는 에멀젼은 용매 회수를 거친다. 용매가 에멀젼으로부터 증발됨에 따라, 바람직하게는 온수가 공간을 차지한다. 이것이 완료되고 용매가 (가능한 한 많이) 제거되었을 때, 용매는 냉각되고 용매 보유 탱크로 회송된다. 생성된 에멀젼(미립자 물질 또는 섬유질 함유)은 이후 저장 탱크로 펌핑될 수 있다. 에멀젼은 또한 에멀젼을 안정화시키기 위해 계면활성제를 포함할 수 있다.
에멀젼은 약 50, 60, 70, 80, 90 또는 95%의 고형물을 포함할 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 50 내지 약 95, 약 50 내지 약 80, 약 50 내지 약 70, 약 55 내지 약 95, 약 55 내지 약 90, 약 55 내지 약 85, 약 60 내지 약 95, 약 60 내지 약 90, 약 60 내지 약 75, 약 65 내지 약 95, 약 65 내지 약 85, 약 70 내지 약 95, 약 70 내지 약 90, 약 70 내지 약 85, 약 75 내지 약 95, 약 75 내지 약 90, 약 75 내지 약 85, 약 80 내지 약 95, 약 80 내지 약 90%의 총 고형물).
생성된 에멀젼은 포스트, 폴, 보드 또는 블록과 같은 복합재 제품을 제조하는 데 사용될 수 있다.
에멀젼은 섬유와 조합되어 섬유를 에멀젼으로 코팅할 수 있다. 섬유에 대한 에멀젼의 상대량은 섬유의 크기에 의존할 수 있다. 예를 들어, 복합재 제품 조성물(섬유 및 바인더 포함)은 약 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15%의 바인더를 포함할 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 약 7 내지 약 15, 약 7 내지 약 12, 약 7 내지 약 10, 약 8 내지 약 15, 약 8 내지 약 14, 약 8 내지 약 11, 약 9 내지 약 15, 약 9 내지 약 13, 약 9 내지 약 12, 약 10 내지 약 15, 약 10 내지 약 12 또는 약 13 내지 약 15%의 바인더). 즉, 바인더 대 섬유의 비율은 약 1:8 내지 약 1:14일 수 있으며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
이어서, 에멀젼-섬유 혼합물이 모울드에 주입되거나 부어질 수 있다. 모울드가 폐쇄되면, 모울드를 압축하기 위해 모울드에 압력이 가해질 수 있다. 모울드에 열을 가할 수도 있다.
일 실시양태에서, 모울드는 섬유의 상태의 양에 기초하여 점진적으로 폐쇄될 수 있다.
일 실시양태에서, 바인더는 합판을 제조하는 데 사용된다. 이러한 실시양태에서, 바인더는 층을 서로에 대해 압축시키기 전에 합판 플레이어 사이에 분무된다. 일 실시양태에서, 바인더는 약 0.1, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5 또는 4 mm의 층으로 분무되며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
일 구성예에서, 바인더는 2개의 플라스틱 바인더 조성물의 조합으로부터 제조된다: 하나는 수계이고 다른 하나는 용매계이다. 바인더는 이후 폐기물(예를 들어, 목재 섬유 물질, 예컨대, MDF에 사용되는 톱밥, 파티클 보드에 사용되는 목재 섬유, 종이 및 판지 섬유와 같은 폐기물, 과립화된 고무, 분쇄 유리, 기타 재활용 가능하지 않은 폐플라스틱, 예컨대, 해양 공급 폐플라스틱, PP 및 폐 PET, 부석, 기타 화산 물질, 벼 및 코코넛 껍질)과 조합된다.
바인더가 수계 및 용매계 바인더로부터 제조되는 이러한 실시양태에서, 용매계 바인더는 용매 회수를 거쳐 약 80, 85, 90, 95 또는 99%의 용매를 제거하며, 적합한 범위는 임의의 이러한 값들 사이에서 선택될 수 있다.
실시예
1. 실시예 1 - 콜드 로딩
본 시험의 목적은 콜드 로딩 생산 공정에서 에멀젼의 특성을 조사하는 것이었다.
4개의 샘플을 시험하였다(1 내지 4). 샘플 1 및 2는 쌍을 이룬 복제물이다. 샘플 3 및 4는 쌍을 이룬 복제물이다. 샘플 1 및 2는 샘플 3 및 4와 이들 중 바인더의 양이 다르다.
샘플 1 및 2를 ABS(1 kg), 아크릴(1 kg) 및 스티렌(1 kg)을 사용하여 형성하였다. 샘플 3 및 4를 ABS(1 kg), 아크릴(1 kg) 및 스티렌(1.5 kg)을 사용하여 형성하였다. 플라스틱을 1:1 비의 트리클로로에틸렌 및 메틸렌 클로라이드에 2 kg 용매의 중량까지 용해시켰다. 대략 2 mg의 착색제를 10 L 버킷에 첨가하였다.
간단한 시험을 이용하여 플라스틱이 적합하게 용해된 때를 결정하였다. 용해 플라스틱 및 용매를 함유하는 버킷에 스테인리스강 룰(rule)을 넣었다. 스틸 룰이 제거되면, 에멀젼이 스틸 룰에서 떨어질 때 공정이 완료된 것으로 간주하였다. 에멀젼이 스틸 룰을 벗어나면, 공정이 완료된 것으로 간주하지 않았다.
이후, 골재를 플라스틱 에멀젼에 첨가하였다. 이 시험으로 매우 작은 골재(즉, 모래)를 배제하였다. 이 시험에는 8 내지 9 mm 골재를 사용하였고, 더 나은 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 생성된 혼합물을 브리켓 모울드(실린더 형상)에 넣고, 경화되도록 두었다(화학물질이 증발되었음을 의미함).
표 3 및 표 4에 제시된 샘플은 10 중량%의 에멀젼을 사용하였다.
[표 3] 간접 인장 강도 시험의 결과
[표 4] 탄성 모듈러스 결과를 나타내는 간접 인장 강도 시험의 결과
8 중량%의 에멀젼을 사용한 샘플은 표 5 및 표 6에 제시되어 있다.
[표 5] 간접 인장 강도 시험의 결과
[표 6] 탄성 모듈러스 결과를 나타내는 간접 인장 강도 시험의 결과
브리켓을 시험에 적용하였다. 첫 번째는 끌을 브리켓의 최상부에 삽입하는 것이었다. 필요한 힘은 뉴턴으로 표시된다. 힘이 클수록 브리켓이 더 단단하다는 것을 의미한다.
두 번째 시험은 로딩 샘플의 스트립을 이들을 구부리는 기계에 넣는 것이었다. 샘플이 스냅될 때까지 기계를 작동시켰다. 상기 결과는 샘플이 역청을 능가한다는 것을 보여준다.
2. 바인더의 제조
하기 표는 제조되고 시험된 바인더 포뮬레이션을 요약한 것이다. 용매를 플라스틱 공급원과 조합하였다.
[표 7] 제조된 바인더의 제조
2.1 기타 바인더 포뮬레이션
하기 바인더 포뮬레이션이 제조될 수 있다. 용매를 플라스틱 공급원에 첨가하여 바인더 혼합물을 형성하였다.
[표 8] 스티렌 + 하나의 다른 플라스틱으로부터 제조된 바인더의 제조
하기 바인더 포뮬레이션이 제조될 수 있다. 용매를 플라스틱 공급원에 첨가하여 바인더 혼합물을 형성하였다.
[표 9] 스티렌 + 2종의 다른 플라스틱으로부터 제조된 바인더의 제조
하기 중 어느 하나 이상을 나타내는 결과는 상기 바인더 포뮬레이션이 효과적이라는 것을 입증한다.
■ 형성된 생성물의 ITS,
■ 형성된 생성물의 ITSM,
■ 습윤성,
■ 골재 커버리지, 및/또는
■ 골재 접착.
2.2 바인더 C - 핫 로드 바인더 혼합물
40 kg의 메틸렌 클로라이드를 60 kg의 용해성 플라스틱과 혼합하여 100 kg의 바인더를 형성하였다. 비플라스틱 폐기물 스트림, 오일 및 페인트가 이러한 용해성 공정 동안 첨가될 수 있다. 예를 들어, 100 kg의 바인더의 경우, 80 kg의 용해된 플라스틱 및 20 kg의 비플라스틱(폐유 및 페인트)이 사용된다. 총 혼합물의 20% 이하가 플라스틱이 아니어야 하는 것으로 권장된다.
모든 성분이 혼합되면, 혼합물은 압력 하에서 100℃ 내지 200℃로 가열될 수 있다.
필요한 온도는 첨가된 비플라스틱 폐기물의 % 및 또한 플라스틱 공급원에 사용된 플라스틱의 융점에 의해 결정된다.
최대 5 내지 20%의 범위인 비플라스틱 스트림(예를 들어, 페인트, 식품 및 엔지니어링 오일)을 첨가할 때, 조합된 혼합물의 가열은 회분식 플랜트와 필요한 위치에서의 적용 사이의 수송 요건에 적합하도록 다양할 수 있다. 예를 들어, 에멀젼을 제조하는 회분식 플랜트와 사용 장소(도로가 깔린 곳) 사이의 거리. 또한, 이러한 도로 혼합물 옵션은 동일 반응계 공정에서 사용될 수 있는 것으로 구상된다.
3. 로딩 포뮬레이션의 제조
표 6의 바인더 포뮬레이션을 골재와 배합하여 로딩 조성물을 형성하고, 표 10에 제시된 바와 같이 시험하였다.
[표 10] 로딩 포뮬레이션의 특징
모노머 혼합물을 포함하는 바인더 포뮬레이션은 하기 표 11에 제시된 바와 같다.
[표 11] 모노머를 포함하는 바인더 포뮬레이션
이러한 바인더를 목재 섬유 및 톱밥을 포함하는 목재와 혼합하여 약 90%의 목재 생성물 및 약 10%의 바인더를 포함하는 조성물을 생성하였다.
4. 실시예 2 - 모노머 기반 로딩
이 연구의 목적은 로딩 적용에 적합한 모노머 기반 바인더를 조사하는 것이었다.
특히, 이 실시예는 하기를 분석하는 다양한 모노머 혼합물(클로라이드 비함유)의 사용을 조사한다.
■ 모노머 혼합물이 폴리스티렌 및 기타 플라스틱을 용해시킬 수 있나?
■ 모노머 혼합물의 점도는 얼마이며, 이것이 로딩 적용에 사용하기에 적합한가?
■ 가교제가 첨가될 때 모노머 혼합물의 경화 속도는 얼마인가? 경화를 위해 첨가되는 가교제 및 촉진제의 작업 가능한 양은 얼마인가? 그리고 속도는 가교제 및/또는 촉진제의 양을 변경함으로써 로딩 적용의 요건에 적합하도록 변경될 수 있나? 경화 동안 얼마나 많은 발열이 발생하였는가?
■ 경화된 폴리머의 강도는 얼마인가?
■ 모노머 혼합물은 도로 건설에 사용되는 실제 석재 혼합물과 어떻게 거동하나? 그것이 석재에 결합할 수 있다면, 탄성 모듈러스 및 굽힘 강도는 얼마인가?
하기와 같은 범위의 모노머를 시험하였다:
■ p-스티렌
■ MMA- 메틸 메타크릴레이트(경질 모노머로 사용됨)
■ EHA- 에틸 헥실 아크릴레이트(연질 모노머로 사용됨)
■ TMPTA- 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트(가교 화합물로서 사용됨)
■ 스티렌 모노머(경질 모노머)
■ DMPT- N,N-디메틸-p-톨루딘(가교를 위한 촉진제로서 사용됨)
■ DEPT(촉진제)
■ BPO- 벤조일 퍼옥사이드(가교결합제/가교제로서 사용됨)
4.1 베이스 모노머 혼합물
표 12 및 표 13의 포뮬레이션에 따라 모노머 혼합물을 생성하였다. 간략하게, 800 g의 각 모노머 혼합물을 제조하고, 교반 탱크에서 15 분 동안 혼합하였다.
[표 12] 모노머 혼합물 "PM2"
[표 13] 모노머 혼합물 "TM2"
이어서, 100 g의 모노머 혼합물을 촉진제(DPMT) 및 가교제(BPO)와 수동으로 혼합하였다. 그 후에, 혼합물을 회전 점도계(RVDV-1T)에서 점도 모니터링에 주어지게 하여 겔화/고화될 때까지 일정한 간격으로 전단 속도, 점도, 및 온도를 모니터링하였다. 겔화/고화는 스핀들이 이동을 멈추고 점도 판독을 제공하지 않는 지점으로 간주된다. 스핀들 #1은 100의 RPM으로 사용되었다.
고화된 덩어리의 경도를 덩어리가 실온으로 냉각되면 쇼어 경도 시험기(쇼어 D 듀로미터)를 사용하여 측정하였다.
PM2 및 TM2의 포뮬레이션으로 고정된 가교제 조성물에서 촉진제의 양을 변화시킨 경화 모니터링 실험을 수행함으로써 촉진제 조성물을 완료하였다.
이어서, 가교제 조성물을 완료된 촉진제 조성물에서 가교제 양을 변화시킴으로써 완료하였다. 겔화 시간 및 최대 온도의 가교 파라미터, 및 각각의 겔화된 덩어리의 쇼어 경도를 사용하였다.
■ 시험된 촉진제 조성: 작동 범위를 결정하기 위해 0.25, 0.5, 1 및 1.5%.
■ 시험된 가교제 조성: 완료된 촉진제 조성에서 1, 1.5, 2, 2.5 및 3%.
TM2를 사용한 시험의 결과
폴리스티렌이 나머지 모노머 혼합물에 첨가될 때, 용액은 초기에 2-상 혼합물이 되었고 점차적으로 모노머 혼합물에 용해되어 투명한 액체를 제공하였다. 이는 분석된 모든 모노머 혼합물의 경우였다.
3% BPO(가교제)에서 최적화된 DMPT(촉진제) 수준이 표 14에 제시되어 있다. 여기에는 100 g의 TM2 및 3 g의 BPO가 사용되었다.
[표 14] 3% BPO에서 DMPT 수준의 최적화
표 14는 조성물 중 촉진제의 양이 증가함에 따라 도달되는 최대 온도가 감소하여, 더 낮은 정도의 가교를 나타낸다는 것을 입증한다. 겔화에 도달하는 시간은 또한 조성물 중 촉진제의 양이 증가함에 따라 감소된다.
[표 15] 0.375% 촉진제(DMPT)에서 가교제(BPO)의 분석
표 15는 조성물 중 가교제의 양이 증가함에 따라 도달된 최대 온도가 증가하여 더 높은 정도의 가교를 나타낸다는 것을 입증한다. 이는 가교제 조성에 따라 경도가 증가하는 쇼어 경도 값으로 확인되었다.
표 16은 0.375 중량%의 촉진제(DMPT)와 3 중량%의 가교제(BPO)의 조합을 사용한 시험 결과를 보여준다. 이 연구에는 100 g의 PM2와 3 g의 가교제(BPO)가 사용되었다.
[표 16] 3 중량%의 가교제(BPO)에서 촉진제(DMPT)의 분석
표 16은 촉진제의 양이 증가함에 따라 도달된 최대 온도가 감소하여 더 낮은 정도의 가교를 나타낸다는 것을 입증한다. 이를 쇼어 경도 값으로 다시 확인하였는데, 조성물 중 촉진제의 양이 증가함에 따라 감소된 경도를 나타냈다.
[표 17] 0.375 중량% 촉진제(DMPT)에서 가교제(BPO)의 분석
표 17은 조성물 중 가교제의 양이 증가함에 따라 도달된 최대 온도가 증가하여 더 큰 정도의 가교를 나타낸다는 것을 입증한다.
표 18에 제시된 바와 같이 다양한 여러 모노머 혼합물을 추가로 분석하였다.
[표 18] 시험된 모노머의 범위
경화 모니터링 시험
이어서, 다양한 모노머 조성물에 대하여 3 중량%의 가교제(BPO) 및 0.375 중량%의 촉진제(DMPT)에서 다양한 시험을 수행하였다.
이전에 기재된 절차와 동일한 절차를 경화 모니터링 시험에 사용하였다. 표 18의 포뮬레이션을 각각 3 중량% 및 0.375 중량%의 가교제(BPO) 및 촉진제(DMPT) 조성물에서 경화에 주어지게 하였다. 얻어진 결과는 표 19에 제시되어 있다.
점도는 스핀들 #3으로 시험되었다.
[표 19] 다양한 모노머 조성물에 대한 3% BPO 및 0.375% DMPT에서의 수지 경화 시험
표 19는 실온에서 다양한 모노머 시스템에 대한 점도의 변화를 입증한다. 알 수 있는 바와 같이, TM2는 매우 점성이고, 시각적으로 자유-유동 혼합물이 아니었다.
4.2 로딩 샘플의 제조
다양한 모노머 혼합물 및 대표적인 석재 혼합물(Stevenson Drury GAP20)를 사용하여 로딩 샘플을 제조하였다. 이용된 절차는 하기에 제공된다.
■ 개별 모노머 포뮬레이션을 촉진제 및 가속화제(둘 모두 최종량의 3 중량%의 가교제[BPO] 및 0.375 중량%의 촉진제[DMPT]) 및 사전 결정된 비율의 석재 혼합물(8, 10, 12 및 14 중량%의 바인더)와 혼합하였다. 조성물의 혼합을 휴대용 블렌더로 수행하였다. 모노머에 대한 첨가 순서는 먼저 촉진제(DMPT)를 첨가한 후 가교제(BPO) 및 석재 혼합물을 동시에 첨가하는 것이었다.
■ 이어서, 혼합된 샘플을 모울드에 붓고 램에 의해 수동으로 압축하였다. 경화 동안 온도를 측정하기 위해 열전대를 혼합물의 코어에 삽입하였다.
■ 모울드에 1870 kN/m2의 압력(100 mm 직경의 몰드에 대해 15 톤)을 주어 공압 프레스에서 5 분 동안 혼합물을 굳혔다.
■ 혼합물을 몰드에서 30 분 동안 경화시키고, 코어 온도를 모니터링하였다(경화의 완료를 신호하는 일정한 발열이 달성될 때까지).
■ 경화된 샘플을 모울드로부터 꺼내고, 전기 오븐에서 밤새 65℃에서 후경화시켰다.
■ 대표적인 샘플을 탄성 모듈러스 시험에 적용하였다. 간략하게, 100 mm 직경 및 65 mm 높이의 근사 치수의 원통형 샘플을 탄성 모듈러스 시험에 사용하였다.
표 20은 다양한 바인더 비율(8, 10, 12 및 14 중량%)로 제조된 로딩 샘플로부터의 결과를 입증한다.
도 7은 a) 혼합물 중 일정한 가속화제 조성(0.38% DMPT)에서 가교제(BPO)의 변동 및 b) 혼합물 중 일정한 가교제(BPO)(3%)에서 촉진제(DMPT)의 변동에 따른 탄성 모듈러스를 보여준다. 혼합물 중 가교제(BPO) 함량이 증가함에 따라, 탄성 모듈러스도 증가하는 것으로 나타났다. 촉진제(DMPT) 수준의 증가에 따라, 탄성 모듈러스는 감소하는 것으로 보였다.
도 8 내지 10은 고려되는 다른 모노머 혼합물로부터의 상이한 석재 대비 바인더 비율에서 다양한 모노머 혼합물에 대한 탄성 모듈러스의 비교를 보여주며, PTS4 조성물은 더 높은 탄성 모듈러스를 나타냈고, 일반적으로 석재 대비 바인더 비율의 증가에 따라 탄성 모듈러스의 증가를 나타냈다.
[표 20] 다양한 바인더 %(중량 기준)에 대한 최대 코어 온도, 탄성 모듈러스 및 밀도의 비교
4.3 모노머 시스템을 갖는 다양한 플라스틱의 시험
이 연구에서, PT3 수지를 사용하고, 폴리스티렌 함량을 다른 플라스틱(100 g의 각 수지, 3 g의 가교제(BPO) 및 0.375 g의 촉진제(DMPT))으로 대체하였다.
[표 21] 베이스 PT3 모노머 혼합물을 갖는 다양한 플라스틱에 대한 3 중량%의 가교제(BPO) 및 0.375 중량%의 촉진제(DMPT)에서의 수지 경화 시험
플라스틱은 폴리스티렌을 제외하고는 모노머 시스템에 용해되지 않았다. 경화로 고체 덩어리의 형성을 달성하였다. 로딩 샘플을 10 중량%의 석재 대비 바인더 혼합 비율로 제조하였고, 비교 차트는 도 11에 도시되어 있다.
이러한 연구들은 아크릴 기반 모노머 혼합물이 폴리스티렌을 용해시키기 위해 사용될 수 있다는 것을 입증한다. 수지의 유동성/점도는 로딩 적용에서의 요건에 적합하도록 조성물에 기초하여 변경될 수 있다. 용해되지 않을 수 있고 따라서 보강 충전제로서 작용할 수 있더라도 다른 폴리머가 폴리스티렌을 대체할 수 있다. 탄성 모듈러스는 손상되지 않았다(도 11 참조).
모노머 혼합물의 경화 속도는 로딩 적용에 적합하도록 촉진제 및 가교제의 조성을 변화시킴으로써 변경될 수 있다. 3 중량%의 가교제(예를 들어, BPO) 함량 및 0.375 중량%의 촉진제 함량(예를 들어, DMPT)은 로딩 적용에 사용될 수 있는 유용한 조성물인 것으로 밝혀졌다.
경화 동안 달성된 최대 발열 온도는 160℃였다. 발생된 발열은 실온에서 석재와 혼합될 때 로딩 적용에서 관리 가능한 것으로 보였다. 코어 샘플 제조 동안 기록된 최대 온도 증가는 9℃였다(표 20의 14% 바인더 참조).
탄성 모듈러스는 일반적으로 석재 대비 바인더 비율이 증가함에 따라 증가하였다. 시험된 포뮬레이션 중에서, 석재와 14 중량%의 PTS4 바인더 혼합물이 가장 높은 탄성 모듈러스를 가졌다(도 8 참조).
5. 콘크리트-플라스틱 복합재
상용 회분식 플랜트 및 콘크리트 공급 업체로부터 각각 바인더 A 및 (1) 파쇄 콘크리트 폐기물, 또는 (2) 시멘트 슬러리를 사용하여 콘크리트-플라스틱 복합재를 제조하고 시험하였다(자체 제조).
콘크리트-플라스틱 복합재로부터 제조된 코어 샘플을 표 22에 제시된 바와 같이 시험하였다. 결과는 전체 압력을 가하지 않고도 적어도 20 Mpa의 강도가 달성될 수 있다는 것을 보여준다. 추가의 샘플 및 시험이 수행될 것이다.
[표 22] 콘크리트-플라스틱 샘플의 시험 결과
비교:
■ 머드브릭은 약 1.6 내지 약 1.9 MPa의 MPa 강도를 갖고,
■ 점토-소성 브릭은 약 14의 MPa 강도를 갖고,
■ 콘크리트는 15 내지 25 MPa의 범위임.
6. 목재-플라스틱 복합재 - 샘플 보드 제조
이 공정은 복합 MDF 및 파티클 보드 제품의 제조를 위해 수행되었다.
6.1 성분
사용된 버진 플라스틱(표 23) 및 폐플라스틱(표 24)에 대한 융점이 하기에 제시되어 있다.
[표 23] 다양한 버진 플라스틱의 융점
[표 24] 다양한 폐플라스틱의 융점
스티렌/폴리스티렌을 NILO 에멀젼 스테이지에서 냉각 용해시켰다.
표 23 및 표 24에 상기 언급된 플라스틱과 함께 사용된 섬유가 하기에 나열되어 있다.
■ 대마
■ 목재 톱밥 - 산업 목재 섬유 플레이크
■ 파지 - 판지 섬유
■ PP - 폴리에틸렌 포대
■ 폴리에틸렌 백
■ 페트병
■ 파유리
■ 깨진 장난감-전자제품-TV 후면-프린터 카트리지
■ 화산재 및 포트 애쉬
■ 고무/타이어 및 카본 블랙(과립화된 타이어).
퍼옥시다제 기반 가교제(분말 형태의 Luperox 130)를 표 23 및 표 24에서 상기 언급된 플라스틱과 함께 사용하였다:
6.2 플라스틱 에멀젼의 제조
버진 또는 폐플라스틱, 또는 이 둘의 혼합물로부터 플라스틱 에멀젼을 제조하였다.
용매와 조합하여 스티렌, ABS, EVA 및 아크릴 플라스틱의 혼합물로부터 바인더 에멀젼을 형성하였다. 이러한 플라스틱 혼합물은 더 강성인 목재-플라스틱 복합재 보드를 생성하는 것으로 밝혀졌다.
폴리에틸렌, HDPEI, ABS 및 나일론을 함유하는 경질 플라스틱 수계 바인더를 또한 시험하였다. 이러한 플라스틱 혼합물로 개선된 굽힘 및 충격 저항성을 갖는 보드를 제조하였다.
[표 25] 목재-플라스틱 복합재용 바인더의 제조
바인더 및 목재 섬유를 90%의 목재 섬유 및 10%의 바인더의 비율로 혼합하고, 모울드에 넣었다. 모울드를 200℃의 온도로 가열하였다.
압축 정도는 성분 중 수분의 양에 의존적일 수 있다. 예를 들어, 100% 건조 성분(즉, <2 mm 플라스틱 과립, 가교제, 결합 건조 충전제)을 프레싱하는 경우, 100%로 압축된다(즉, 완전 폐쇄된 모울드). 예를 들어, 축축한 성분을 프레싱하는 경우, 압축 정도는 약 80 내지 약 90%일 수 있다. 또한, 코어 온도를 약 120 내지 약 140℃로 상승시킨 다음, 모울드를 완전히 폐쇄하였다.
일부 상황에서, 프레스를 폐쇄할 때, 모울드에 과잉 성분이 있는 것으로 보일 수 있다. 그러나, 바인더 혼합물이 연화될 시간이 필요하다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 일 구성예에서, 모울드에 가해지는 압력의 양이 증가된다. 예를 들어, 일 구성예에서, 모울드를 초기에 50 톤으로 처리하고, 플라스틱이 연화되기 시작하고 압력이 떨어질 때, 모울드를 폐쇄하고, 모울드의 온도를 약 200℃로 상승시킨다.
일부 구성예에서, 가교제의 사용은 프레스 사이클을 변화시킬 수 있다. 이론으로 한정하려는 것은 아니지만, 가교제의 존재는 플라스틱의 러닝(running)을 중단시킬 수 있다. 일 구성예에서, 가교제는 버진 플라스틱과 함께 사용될 수 있다. 일 구성예에서, 플라스틱 공급원이 폐플라스틱인 경우 가교제는 사용되지 않는다.
일 구성예에서, 바인더는 2개의 플라스틱 바인더 조성물의 조합으로부터 제조된다: 하나는 수계이고 다른 하나는 용매계이다. 바인더는 이후 폐기물(예를 들어, 목재 섬유 물질, 예컨대, MDF에 사용되는 톱밥, 파티클 보드에 사용되는 목재 섬유, 종이 및 판지 섬유와 같은 폐기물, 과립화된 고무, 분쇄 유리, 기타 재활용 가능하지 않은 폐플라스틱, 예컨대, 해양 공급 폐플라스틱, PP 및 폐 PET, 부석, 기타 화산 물질, 벼 및 코코넛 껍질)과 조합된다. 이러한 방식으로 제조된 보드는 강도가 높은 보드로 이어진다.
6.3 샘플 1
이 샘플은 385 mm 폭, 460 mm 길이 및 35 mm 깊이의 크기의 모울드를 갖는 복합재 보드 혼합물에 관한 것이다. 바인더는 하기 성분을 포함하였다.
■ <3 mm 과립으로서 4.0 kg의 플라스틱
○ 1 kg의 폐 슈가바이오
○ 2 kg의 버진 HDPE
○ 1 kg의 HDPE 폐기물
■ 1.0 kg의 섬유 폐기물(파쇄된 판지/파지)
■ 0.02 g의 가교제(버진 플라스틱 단독)(퍼옥시다제 기반 가교제, 예컨대, Luperox 130)
플라스틱을 혼합 탱크에서 물과 조합하고, 물 용매에서 미세 분말로 분쇄하였다. 컨시스턴시는 이것이 분무될 수 있도록 하는 것이었다. 이어서, 분무 가능한 혼합물을 섬유 폐기물 상에 분무하고 혼합한 다음, 모울드에 넣고, 이를 100 톤 프레스에 적용하고, 가열하여, 140 내지 180℃ 코어 온도를 달성하였다.
시험 - 점 하중 시험 AS4068-1993
크기가 대략 459 × 110 × 35 mm로 측정되는 하나의 보드 샘플을 AS4068-1993에 개략된 바와 같이 점 하중 시험에 적용하였다. 직경 75 mm 및 높이 60 mm의 스틸 실린더를 사용하여 주위 온도에서 5 분 동안 100 kg의 하중을 가하였다.
변위는 하중이 경간의 중간에 가해지기 전에(경간 거리가 370 mm임), 5 분 표시에서 하중 하에, 그리고 다시 5 분 후 하중을 없애고 측정하였다. 결과는 하기에 제시되어 있다:
[표 26] 보드 1에 대한 점 하중 시험의 결과
결과는 표 5에 제시되어 있다.
AS4068-1993에 따른 최대 허용 가능한 변위는 370 mm 경간에서 9.25 mm에 해당하는 <2.5%였다. 시험 샘플 1은 명시된 것보다 낮은 0.68% 또는 2.5 mm로 이러한 요건을 통과하였다. 샘플 1에 의해 얻어진 잔류 변위는 0.2% 또는 0.74 mm였고, 이는 AS4068-1993에 명시된 바와 같이 370 mm의 경간을 기준으로 하여 <0.5% 또는 1.85 mm의 요구되는 한계 내에 있다.
추가의 4개의 샘플을 215 mm의 경간에서 파손까지 반경 15 mm의 지지체에 걸쳐 50 mm/분의 속도로 가해지는 힘에 노출시켰다. 보드의 크기에 대한 요약은 하기에 제공된다:
■ 보드 2(충격 복합 보드 혼합물): 459 mm 길이, 110 mm 폭 및 35 mm 두께.
■ 보드 1(충격 보드 페이퍼 보드): 450 mm 길이, 380 mm 폭 및 25 mm 두께
■ 목재 섬유 보드(WB): 450 mm 길이, 380 mm 폭 및 25 mm 두께
결과는 상기 보드 각각에 대하여 표 27에 제시되어 있다.
[표 27] 충격 복합 보드 혼합물
보드 1(IB)을 4 kg으로 칭량되는 385 mm(폭) x 460 mm(길이) 및 25 mm(깊이)로 트리밍하였다.
충격 보드를 하기로부터 형성하였다:
■ <3 mm 과립으로서 3.2 Kg의 플라스틱,
○ 1 kg의 폐 HDPE
○ 1.7 kg의 <8 mm HDPE 부스러기
○ 0.5 kg의 버진 HDPE
■ 0.80 kg의 섬유 폐기물(파쇄된 미분/종이)
■ 0.01 g의 가교제(버진 플라스틱 단독)(퍼옥시다제 기반 가교제, 예컨대, Luperox 130)
바인더-섬유 혼합물을 100-톤 프레스를 거친 모울드에 넣고 가열하여 180℃ 코어 온도를 달성하였다.
목재 섬유 보드(WB)를 3.2 kg으로 칭량되는 385 mm(폭) x 460 mm(길이) 및 21 mm(깊이)로 트리밍하였다.
목재 섬유 보드를 산업 공급 목재 섬유를 사용하여 제조하였고, 폐플라스틱 과립 폐기물 기반 바인더를 사용하여 함께 결합하였다.
■ <3 mm 과립으로서 2.0 kg의 플라스틱,
○ 2 kg의 폐 HDPE
■ 1.1 kg의 폐 목재
○ 1.0 kg의 산업 목재 섬유
○ 0.1 kg의 목재 분진
■ 0.1 kg의 바인더 A
■ 0.01 g의 가교제(버진 플라스틱 단독)(퍼옥시다제 기반 가교제, 예컨대, Luperox 130)
바인더-섬유 혼합물을 100-톤 프레스를 거친 모울드에 넣고 가열하여 180℃ 코어 온도를 달성하였다.
프레싱 톤수는 보드의 요망되는 강도(및 첨가된 물질 충전제의 양)에 좌우될 수 있다. 일 구성예에서, 보드의 강도는 첨가된 물질 충전제의 양(이는 보드의 총 중량을 증가시킴) 및 증가된 톤수에 좌우될 수 있다.
보드를 "낙하 시험"에 적용하였다. 샘플 1 보드 혼합물을 100 톤의 모울드에서 프레싱하고, 180℃의 코어 온도로 가열하였다. 보드를 "다트 낙하 충격 시험"으로 처리하였다. 다트 낙하 충격 시험은 요구되는 시험 결과를 달성하기 위해 20 kg의 반구형 만곡 금속 다트를 요망되는 거리로 낙하시키는 것을 포함한다.
보드 A를 3 x 100 mm(폭), 400 mm(길이), 30 mm(깊이) 부분으로 절단하고, 다트 낙하 충격 시험에 적용하였다. 다트를 300 mm에서 보드의 중심 지점으로 낙하시켰다. 결과는 시험된 보드가 파단되지 않은 것으로 관찰되었다.
프레스의 샘플 보드가 충분한 내부 코어 온도에 도달하면, 프레스 압력은 하기의 단계 후 매우 서서히 해제될 수 있다:
■ 5 초 동안 99% 유지,
■ 5 초 동안 98% 유지,
■ 5 초 동안 97% 유지,
■ 5 초 동안 96% 유지,
■ 5 초 동안 95% 유지,
■ 5 초 동안 94% 유지,
■ 5 초 동안 93% 유지,
■ 5 초 동안 92% 유지,
■ 5 초 동안 91% 유지, 및
■ 5 초 후 90% 완전 개방.
이 절차는 증기가 축적되고 빠르게 개방되면 샘플 보드의 손상, 또한 파단을 유발할 수 있기 때문에 습윤된 혼합물로 잘 작업된다. 보드가 아웃되면, 모울드를 취하기 전에 100℃ 미만으로 냉각시킨다.

Claims (58)

  1. 플라스틱 함유 에멀젼의 제조 방법으로서,
    플라스틱 공급원을 혼합 탱크에서 용매와 혼합하는 단계를 포함하고, 용매는 비반응성 용매 또는 반응성 용매로부터 선택되고,
    비반응성 용매는 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되고, 반응성 용매는 2종 이상의 모노에틸렌성 불포화 모노머로부터 선택되고,
    비반응성 용매가 사용되는 경우, 플라스틱 공급원은 스티렌 코폴리머, 알켄과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 플라스틱을 포함하는 추가의 플라스틱을 포함하는 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 플라스틱 공급원은 용매에 용해되는 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 플라스틱 공급원은
    ■ 혼합 탱크에 첨가되기 전에 용해되거나,
    ■ 혼합 탱크에서 용해되는 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 공급원 대 용매의 비율은 40:60 내지 60:40의 비율인 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가제를 혼합 탱크에 첨가하는 단계를 포함하고, 첨가제는 조성물의 최대 20%를 차지하고, 페인트, 오일, 해양 폐플라스틱, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머, 에틸렌의 호모폴리머, 유기 물질, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 약 2 mm 미만의 입도를 갖는 미립자 플라스틱이 혼합 탱크에 첨가되고, 미립자 플라스틱은 PET, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌(고밀도 및 저밀도 포함), 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 미립자 플라스틱은 바인더에서 플라스틱의 총량의 약 15 중량% 내지 약 85 중량%를 차지하는 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 미립자 플라스틱은 PET, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌(고밀도 및 저밀도 포함)으로부터 선택되는 제조 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 미립자 플라스틱은 약 2 mm 미만의 입도를 갖는 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합 탱크와 유체 연통되는 균질기를 포함하는 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 바인더 포뮬레이션으로부터 용매를 회수하는 용매 회수 시스템을 포함하는 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 에멀젼은 30% 미만의 용매를 포함하는 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 에멀젼을 굵은 골재와 배합하여 로딩(roading) 혼합물을 형성하는 단계를 포함하고, 굵은 골재는 약 60 mm 미만의 입도를 갖는 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 바인더에 대한 골재의 비율은 골재에 대해 약 7% 내지 약 12%의 바인더인 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 로딩 혼합물에 임의의 역청이 존재하지 않는 제조 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 혼합물은 50 내지 약 200 mm의 두께로 로딩 베이스 코스 상에 놓이는 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 도로 서브베이스 층의 두께는 120 내지 200 mm인 제조 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 로딩 공정은 플라스틱의 표면 층을 포함하는 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 플라스틱의 표면 층은 2 mm 미만의 입도를 갖는 미립자 PET를 포함하는 플라스틱 슬러리로부터 형성되는 제조 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 플라스틱의 표면 층은 두께가 약 50 mm 내지 약 100 mm인 제조 방법.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 공급원은 고 용융 플라스틱을 포함하는 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 고 용융 플라스틱은 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머, 폴리에틸렌인 에틸렌의 호모폴리머, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 제조 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 조성물은 약 100℃ 내지 약 200℃로 가열되는 제조 방법.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 고 용융 플라스틱은 ABS, 나일론, EVA 또는 아크릴, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 제조 방법.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 고 용융 플라스틱은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 제조 방법.
  26. 플라스틱-복합재 제품의 제조 방법으로서,
    ■ 바인더, 및 미립자 또는 섬유질 기재를 혼합하여 성형 가능한 혼합물을 생성하는 단계로서, 바인더는 플라스틱 공급원 및 용매를 포함하고, 바인더는
    i) 8 mm 미만의 입도를 갖는, 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머, 에틸렌의 호모폴리머, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 플라스틱 공급원, 및 용매로서의 물,
    ii) 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 함유하는 플라스틱, 및 총 플라스틱의 최대 70 중량%의, 스티렌 코폴리머, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머, 아크릴계 폴리머 및 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머로부터 선택되는 플라스틱 공급원을 포함하는 플라스틱 공급원, 및 오가노할라이드 용매, 방향족 탄화수소 용매, 미네랄 스피릿, 탈방향족화된 용매 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 용매, 또는
    iii) i)과 ii)의 조합을 포함하는 단계,
    ■ 성형 가능한 혼합물을 모울드에 넣는 단계, 및
    ■ 혼합물을 압착하여 플라스틱-복합재 제품을 제조하는 단계
    를 포함하는 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서, 플라스틱 공급원은 8 mm 미만의 평균 입도를 갖는 제조 방법.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 미립자 또는 섬유질 기재는 약 50 mm 미만의 입도를 갖는 제조 방법.
  29. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 미립자 또는 섬유질 기재는 목재 입자(예를 들어, 톱밥 또는 목재 섬유 또는 플레이크), 파지 또는 판지 섬유, 파쇄 폴리에틸렌 포대(woven bag), 파쇄 폴리에틸렌 백, 칩화된 PET 병, 파유리, 깨진 소비재(예를 들어, 깨진 플라스틱 장난감, 전자 제품, 프린터 카트리지), 화산재 및 포트 애쉬(pot ash), 과립화된 고무, 과립화된 타이어 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 제조 방법.
  30. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 모울드는 적어도 100℃로 가열되는 제조 방법.
  31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 스티렌 코폴리머는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)인 제조 방법.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 코폴리머는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)인 제조 방법.
  33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 아크릴계 폴리머는 폴리(메틸 메타크릴레이트)인 제조 방법.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 나일론 기반 폴리머 또는 코폴리머는 나일론인 제조 방법.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리에스테르 기반 열가소성 폴리머 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)인 제조 방법.
  36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 프로필렌 기반 열가소성 폴리머는 폴리프로필렌(PP)인 제조 방법.
  37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 에틸렌의 호모폴리머는 폴리에틸렌(PE)(고밀도 및 저밀도 폴리에틸렌 포함)인 제조 방법.
  38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 오가노할라이드 용매는 메틸 클로라이드, 메틸렌 클로라이드 또는 트리클로로에틸렌, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 제조 방법.
  39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 방향족 탄화수소 용매는 톨루엔 또는 자일렌, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 제조 방법.
  40. 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 탈방향족화된 용매는 Exxsol™ D40, Exxsol™ D60, Exxsol™ D80 또는 Exxsol™ D100, ShellSol D60, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 제조 방법.
  41. 제26항 내지 제40항 중 어느 한 항의 제조 방법으로부터 형성되는 복합재 제품.
  42. 제41항에 있어서, 복합재 제품은 콘크리트-복합재 제품, 목재 기반 복합재 제품인 복합재 제품.
  43. 제42항에 있어서, 목재 기반 복합재 제품은 합판, 파티클 보드, 및 중간 밀도 보드로부터 선택되는 복합재 제품.
  44. 제42항 또는 제43항에 있어서, 복합재 제품은 패널, 포스트(post) 또는 블록인 제조 방법.
  45. 도로의 제조 방법으로서,
    바인더를 제공하는 단계로서, 바인더는
    ■ 총 플라스틱의 적어도 30 중량%의, 스티렌 단위를 포함하는 플라스틱을 포함하는 플라스틱 공급원,
    ■ 아크릴레이트 모노머,
    ■ 가교제
    를 포함하는 단계,
    바인더를 골재와 배합하여 상기 골재를 코팅하는 단계,
    혼합물을 50 내지 약 200 mm의 두께로 로딩 베이스 코스 상에 놓는 단계, 및
    층을 압착하는 단계
    를 포함하는 제조 방법.
  46. 제45항에 있어서, 바인더는 스티렌 모노머를 추가로 포함하는 제조 방법.
  47. 제45항 또는 제46항에 있어서, 바인더는 촉진제를 추가로 포함하는 제조 방법.
  48. 제45항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 스티렌 모노머는 폴리스티렌인 제조 방법.
  49. 제45항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 아크릴레이트 모노머는 연질 모노머로부터 선택되는 제조 방법.
  50. 제45항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 아크릴레이트 모노머는 경질 모노머로부터 선택되는 제조 방법.
  51. 제45항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 공급원은 바인더의 약 30 중량% 내지 약 50 중량%로 존재하는 제조 방법.
  52. 제45항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 바인더는 약 30 중량% 내지 약 70 중량%의 모노머를 포함하는 제조 방법.
  53. 제45항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 바인더는 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 가교제를 포함하는 제조 방법.
  54. 제45항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 바인더는 약 0.25 중량% 내지 0.5 중량%의 촉진제를 포함하는 제조 방법.
  55. 제45항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 바인더는 퍼옥사이드 가교제를 추가로 포함하는 제조 방법.
  56. 제55항에 있어서, 퍼옥사이드 가교제는 바인더의 약 2 중량% 내지 약 5 중량%로 존재하는 제조 방법.
  57. 제55항 또는 제56항에 있어서, 퍼옥사이드 가교제는 벤조일 퍼옥사이드로부터 선택되는 제조 방법.
  58. 제45항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 바인더는 골재와 혼합되고, 바인더는 총 혼합물의 약 8 중량%내지 약 16 중량%를 구성하는 제조 방법.
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