KR930000594B1 - 드라이아이스를 이용한 유기이온교환 수지의 분말화 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

드라이아이스를 이용한 유기이온교환 수지의 분말화 방법

제1a-1b도는 본 발명에 의해 유기이온교환 수지를 분쇄한 결과와 본 발명에 의하지 않고 동일 조건에서 분쇄한 결과의 비교도(1a는 양이온 1b는 음이온)

제2도는 본 발명에 의해 유기이온교환 수지를 처리하였을 경우의 구조변화를 나타내는 사진.

제3도는 본 발명의 한 실시예로써 밀폐된 상태에서 유기이온교환 수지를, 물을 이용하여 운반, 드라이아이스처리, 분쇄하는 과정의 계통도.

본 발명은 평균직경 300-1500㎛의 크기를 갖는 입상 유기이온교환 수지를 평균직경 10-50㎛ 크기의 분말상태로 쉽게 분쇄하기 위한 분말화 방법에 관한 것이다.

평균직경 10-50㎛ 크기의 분말상 이온교환 수지는 큰 표면적을 갖고 있으며 충전밀도가 높아 입자간 공극이 매우 작기때문에 이온교환과 함께 여과작용이 함께 요구되는 경우에 많이 사용되고 있다.

이 대표적인 예는 사용후 핵연료를 수조에 넣어 보관할 때 수조에 넣은 물의 정화에 분말상 수지를 사용하는 것을 들 수 있다. 또한 사용이 끝난 입상 이온교환 수지를 폐기처분하기 위하여 소각하거나 주위로 확산되는 것을 막기 위하여 고형화할 경우 표면적을 크게 하면 연소가 쉬울뿐 아니라, 고형화할 매질에서 침강이 일어나지 않기 때문에 좋은 품질의 고화체를 제조할 수 있다.

그런데 유기이온교환 수지는 고분자 물질로 분자쇄간 가교결합에 의한 3차원 망상구조를 가고 있으므로 일반 열경화성 플라스틱류와 마찬가지로 분쇄하기가 매우 어렵다.

따라서 입상수지를 분쇄하여 분말상으로 만들기 위하여는 많은 시간과 동력을 소비한다.

또한 오랜시간 또는 큰 충격등에 의하여 분쇄할 경우 원하는 크기의 분말상을 얻기가 곤란한 점이 있다.

본 발명에서 유기이온교환 수지의 수분함량을 30-60무게% 정도가 되도록 조절할 후 드라이아이스와 균일하게 혼합교반하여 이온교환 수지를 순간적으로 동결시키는데 이때 수지내부는 함유된 수분에 의해 동결압력을 받게 되므로 수지의 미세기공을 따라 파열이 일어나게 된다.

이렇게 하여 일단 내부구조가 파괴된 수지는 온도가 상승하여도 원래의 구조로 회복이 되지 않으므로 실온에서도 쉽게 분쇄가 가능하며 10-50㎛ 범위에서 평균직경의 조절이 용이하다.

본 발명은 최근에 많이 시도되고 있는 플라스틱류의 저온분쇄와는 크게 다르다. 플라스틱류의 저온분쇄는 플라스틱을 유리전이온도인 Tg 점 이하로 냉각하여 물질자체를 취약한 상태로 만든후 그 상태에서 분쇄하는 방법으로 실온에서는 분쇄가 어려울 경우 사용하는 방법이다.

따라서 본 발명의 가장 중요한 특징은 유기이온교환 수지내의 수분을 드라이아이스를 사용하여 순간적으로 동결시킨다는 점과 일단 동결된 수지는 해빙하여 실온상태에서 분쇄한다는 점이다.

제1-a도는 평균직경 890㎛의 크기를 갖는 강산성 양이온교환 수지를 볼밀을 사용하여 표1과 같은 조건에서 습식분쇄한 결과이며 Rosin-Rammler 분포도를 이용하여 입자크기분포를 나타낸 것인데 본 발명에 의하지 않고 분쇄한 경우 20시간 후의 평균직경 580㎛로밖에 변화하지 않는데 반하여 본 발명에 의하여 분쇄하였을때는 30분, 1시간, 2시간후 평균직경 각각 54㎛, 37㎛, 27㎛ 크기의 분말수지를 얻을 수 있었으며 이때 입자의 분포 역시 모두 분포율 4.75로 매우 균일한 상태를 나타내었다. 제1-b도는 평균직경 660㎛ 크기의 강염기성 음이온교환수지를 역시 표 1의 조건으로 분쇄한 결과인데 음이온교환 수지는 양이온교환수지에 비하여 가교도가 낮기 때문에 양이온교호나 수지보다는 분쇄하기가 쉽다. 그러나 역시 본 발명에 의해 분쇄하였을 경우와 비교하면 크게 차이가 남을 알 수 있다.

제2도는 강산성 양이온교환 수지를 드라이아이스를 사용하여 처리한 다음 해빙한 후 실온에서 찍은 현미경 사진으로 이온교환 수지의 구조변화를 보여준다.

드라이아이스처리에 의하여 이온교환 수지내부에 많은 균열이 생성되어 있음을 확실하게 알 수 있으며 이러한 균열은 실온에서도 계속 유지되므로 실온에서도 쉽게 분말화가 이루어지는데 도움을 준다.

다음은 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하여, 본 발명이 열거한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

양이온교환 수지는 음이온교환 수지의 수분함량을 측정한 후 수분함량이 30-60무게%가 되도록 조절한 다음 100g를 취하여 분말상의 드라이아이스 50g과 교반기를 사용하여 200rpm으로 1분간 균일하게 혼합한다. 혼합이 끝나면 드라이아이스가 완전히 기화한 다음 볼밀을 사용하여 실온에서 건식 또는 습식분쇄한다.

볼밀에서의 이온교환 수지의 충전조건, 회전속도, 분쇄시간을 조절하여 평균직경 5-50㎛ 크기의 분말을 30분에서 2시간 사이에 얻을 수 있다.

[실시예 2]

사용이 끝난 페이온교환 수지는 일반적으로 과량의 물을 사용하여 운반하므로 충분한 내부 수분을 함유하고 있으나 주위에 많은 물이 존재하여 드라이아이스와의 혼합에 영향을 준다.

이 경우 다음과 같은 방법에 의하여 분말화한다.

과량의 물이 혼합된 페이온교환 수지를 적당한 체를 사용하거나 탈수기를 사용하여 입자와 수분을 제거한 다음 교반조에 넣고 500-1000rpm으로 교반하면서 이온교환 수지와 동량의 분말상 드라이아이스를 가한후 2분간 더 교반한다.

실시예 1과 같은 분쇄조건에서 분말화하여 역시 같은 결과를 얻었다.

[실시예 3]

(제3도 참조)

다음은 밀폐된 상태에서 반연속적으로 분말상 수지를 제조하기 위한 공정이다. 수지는 공급부(1)로부터 물을 사용하여 혼합조(3)로 옮겨진다. 혼합조(3)는 바닥이 250㎛의 기공을 갖는 체로 되어 있으며 체를 지지하기 위한 지지대가 설치되어 있다.

혼합조(3)로 옮겨진 수지의 과잉 수분은 아래로 배출되며 필요한 경우 밑바닥을 통하여 공기(10)를 불어넣어 입자간 수분을 제거한다.

적당한 수분 함량에 도달하면 분말 드라이아이스 저장조(2)의 드라이아이스를 넣으면서 500-1000rpm으로 교반한다.

혼합이 끝나면 혼합조(3)에 옮길 때 사용하였던 물을 다시 사용하여 분쇄용 저장조(5)로 옮긴다.

저장조(5)에는 침강을 방지하기 위한 교반기(9)와 스톤밀(stone mill)(6)로 수지를 주입하기 위한 펌프(p)가 설치되어 있고 스톤밀(6)로 수지를 주입하기 위하여 상징액이 수지부피와 같도록 조절한다.

저장조(5)로 옮긴 이온교환수지는 스톤밀(stone mill)(6)을 사용하여 연속적으로 분쇄한다.

이때 스톤밀(6)의 간극 조절에 따라 평균직경 5-50㎛ 크기의 균일한 분말상태를 1시간 이내에 얻을 수 있다.

도면중 미설명부호(4)는 여액저장조(7)은 드라이아이스 운반기, (11)은 완제품 배출구, (12)는 공기배출구, (M)모타이다.

[표 1]

Claims (1)

1. 유기이온교환 수지의 수분함량이 30-60무게%가 되게 조절한 다음 드라이아이스와 균일하게 혼합한 후 실온에서 분쇄하여 평균직경 5-50㎛ 크기를 갖는 분말상 수지를 만드는 것을 특징으로 하는 드라이아이스를 이용한 유기이온교환 수지의 분말화 방법.

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