KR100451055B1 - Method for preparing injection molding material having low expansion and superior heat-resistance properties - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합성수지 사출재에 관한 것으로, 특히 환경친화적이며 저팽창성이고, 내열성이 우수한 섬유강화 열가소성 수지 사출재의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a synthetic resin injection material, and more particularly to a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin injection material that is environmentally friendly, low expansion and excellent heat resistance.
본 발명은 이를 위하여, 섬유강화 열가소성 수지 사출재의 제조방법에 있어서, a) ⅰ) 열가소성 수지; ⅱ) 펄프 섬유; 및 ⅲ) 첨가제를 포함하는 사출재 원료 조성물을 가열 믹서에 투입하고, 가열 하에 열가소성 수지 1 차 전이점 이상의 온도에서 혼련시키는 단계; b) 상기 a)단계의 혼련물을 냉각 믹서에서 교반하면서 냉각시켜 칩(chip)으로 제조하는 단계; c) 상기 b)단계의 칩을 분쇄하는 단계; 및 d) 상기 c)단계의 분쇄 칩을 압출기에 투입하여 압출하면서 절단하여 사출재를 제조하는 단계를 포함하는 섬유강화 열가소성 수지 사출재의 제조방법을 제공한다.The present invention for this purpose, in the method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin injection material, a) i) thermoplastic resin; Ii) pulp fibers; And iii) injecting an injection material raw material composition comprising an additive into a heating mixer and kneading at a temperature not lower than the thermoplastic resin primary transition point under heating; b) cooling the kneaded product of step a) with a cooling mixer while stirring to prepare a chip; c) grinding the chip of step b); And d) it provides a manufacturing method of the fiber-reinforced thermoplastic resin injection material comprising the step of preparing the injection material by cutting while inserting the extruded chip of step c) into the extruder.
본 발명의 제조방법은 믹서에서 가열하여 혼련하여 제조되므로 복잡한 공정을 가지지 않아서 제조가 용이하고, 연속적인 생산이 가능하며, 섬유와 합성수지가 균일한 상태의 펠렛으로 제조되어 팽창성이 낮고 내열성 및 강도가 우수하며, 수지 함량이 낮을 경우에는 연소시켜도 공해물질의 발생이 적어서 환경친화적인 섬유강화 열가소성 수지 사출제를 제조할 수 있는 방법이다.Since the manufacturing method of the present invention is manufactured by heating and kneading in a mixer, it is easy to manufacture because it does not have a complicated process, and it is possible to continuously produce it. When the resin content is low, it is possible to produce environmentally friendly fiber-reinforced thermoplastic injection molding materials due to the low generation of pollutants even when burned.
Description
[산업상 이용분야][Industrial use]
본 발명은 합성수지 사출재에 관한 것으로, 특히 환경친화적이며 저팽창성이고, 내열성이 우수한 섬유강화 열가소성 수지 사출재의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a synthetic resin injection material, and more particularly to a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin injection material that is environmentally friendly, low expansion and excellent heat resistance.
[종래 기술][Prior art]
종래의 합성수지 플라스틱은 그 자체로는 작은 충격, 또는 아주 낮은 곳에서 사용할 때 쉽게 깨지고, 여름과 같이 높은 온도에서 사용할 경우에는 눅눅해지는 현상이 발생한다.Conventional synthetic plastics by themselves are easily broken when used at a low impact or very low, and when used at high temperatures such as summer, the phenomenon occurs.
이러한 합성수지 플라스틱의 특성을 고려하여, 사출원료인 열가소성 합성수지의 강도, 및 인성을 보완하기 위하여 천연수지, 합성수지 분말, 및 섬유체를 혼합하여 제조되는 사출재가 일본공개 특허공보 소53-73273호에 개시되어 있다. 이 방법으로 제조되는 사출재는 경량화를 도모하기 위하여 분체, 섬유체의 조성을 증가시킬 경우, 사출기의 이송스크류에 의한 이송력이 저하되어 언더컷(undercut)이 불량해지고, 최악의 경우에는 성형자체가 불가능할 수도 있다. 또한 열가소성 수지의 조성비가 섬유체 보다 크기 때문에 소각방법으로 폐기하는 것은 대기오염의 문제를 일으킬 수 있다.In consideration of the properties of such synthetic plastics, an injection material manufactured by mixing natural resin, synthetic resin powder, and fiber bodies to supplement the strength and toughness of thermoplastic synthetic resin as an injection material is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 53-73273. It is. In order to reduce the weight of the injection molding material produced in this way, when the composition of the powder and the fiber is increased, the feeding force of the injection screw of the injection machine is lowered, resulting in poor undercut, and in the worst case, the molding itself may be impossible. have. In addition, since the composition ratio of the thermoplastic resin is larger than that of the fiber body, the disposal by the incineration method may cause a problem of air pollution.
또한 한국공고 특허공보 제96-16583호는 열가소성 수지를 전체 중량의 절반 또는 그 이하의 결합재 정도의 소량을 사용하더라도 성형성 및 사출성이 우수하고, 그 성형물의 재활용이 가능하며, 연소시켜도 공해 문제의 심각성이 크게 우려되지 않도록 열가소성 수지 10 내지 49 중량부, 펄프섬유 90 내지 51 중량%, 및 미량의 첨가제를 배합하여 압출, 분쇄한 분체 또는 칩을 시트상으로 압출하면서 그 편면 또는 양면에 펄프섬유지를 접합하여 냉각시킨 후 세절하여 칩으로 만들고, 그 칩을 열가소성 수지의 1차 전이점 이상의 온도로 가열된 금망, 금속판 등에 접촉시켜 칩의 외면으로 노출된 섬유단말지가 눌어붙거나 매몰되게 하는 열가소성 수지 및 펄프섬유를 주재로 하는 사출재의 제조방법을 개시하였다.In addition, Korean Patent Publication No. 96-16583 has excellent moldability and injection properties even when a thermoplastic resin is used in a small amount of about half or less of its total weight. 10-49 parts by weight of thermoplastic resin, 90-51% by weight of pulp fiber, and a small amount of additives are blended to extrude the pulverized powder or chip into sheets to extrude the sheet into pulp fibers on one or both sides thereof. After bonding and cooling the paper, it is cut and cut into chips, and the chip is brought into contact with a gold mesh or a metal plate heated to a temperature higher than the primary transition point of the thermoplastic resin, and the fiber terminal exposed to the outer surface of the chip is pressed or buried. And a method for producing an injection material based on pulp fibers.
그러나 상기 방법은 혼합 후 칩을 제조할 때 별도의 펄프섬유지를 접합시켜야 하는 복잡한 공정을 가지며, 섬유단말지에 의하여 섬유와 합성수지가 균일한 상태인 펠렛을 제조하기가 어려우며 이에 따라서 사출재의 팽창성과 내열성이 크게 변화하는 문제점을 가지고 있다.However, the method has a complicated process of bonding separate pulp fiber paper when manufacturing chips after mixing, and it is difficult to produce pellets in which fibers and synthetic resins are uniform by fiber terminals. It has a problem that changes greatly.
또한 한국공개 특허공보 제99-78981호는 폐플라스틱과 종이류를 각각의 분쇄기를 이용하여 작은 조각들로 분쇄하고, 이들 조각들을 혼합한 뒤 혼합기에서 고속으로 회전시켜 이들 조각들이 서로 충돌과 마찰에 의해 온도가 상승되도록 하는 온도상승에 의해 폐플라스틱 조각들이 점성체로 변하여 해면 중인 종이의 섬유소를 감싸 유동성을 지닌 물질로 변하도록 한 뒤, 상기 유동성을 갖는 물질을 고온에서 압출 성형하여 일정한 크기의 사출재 알갱이가 되도록 하는 열가소성 수지와 펄프섬유를 주재로 하는 사출재의 제조방법을 개시하고 있다.Also, Korean Laid-Open Patent Publication No. 99-78981 crushes waste plastics and papers into small pieces using respective grinders, mixes these pieces, and rotates them at high speed in the mixer, so that these pieces are collided with each other by friction and friction. By raising the temperature, the waste plastic pieces are changed into viscous bodies so as to wrap the fibers of the sponge under the form of a fluid and then into a fluid material. Disclosed is a method for producing an injection molding material based on thermoplastic resin and pulp fibers which are to be granulated.
그러나 상기 방법은 믹서의 고속 회전에 의해 적정한 폐플라스틱의 유동성을 얻기가 매우 어려우며, 점성체로 생성되지 않으면서 열가소성 수지칩의 점성체 만을 회전시킬 경우에는 순간적인 전이점 이상으로 점성체가 생성되어 믹서의 회전체 회전날에 엉겨붙는 현상의 발생에 의하여 연속적인 생산이 어려운 문제가 있다.However, in this method, it is very difficult to obtain proper fluidity of waste plastic by high speed rotation of the mixer, and when viscous body of the thermoplastic chip is rotated without being formed into viscous body, viscous body is generated beyond instantaneous transition point. There is a problem that continuous production is difficult due to the occurrence of entanglement on the rotating blade of the mixer.
따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 고려하여, 복잡한 공정을 가지지 않아서 제조가 용이하고, 연속적인 생산이 가능한 섬유강화 열가소성 수지 사출재의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin injection molding material that is easy to manufacture and can be continuously produced without having a complicated process in view of the problems of the prior art.
본 발명의 다른 목적은 섬유와 합성수지가 균일한 상태의 펠렛으로 제조되어 팽창성이 낮고 내열성 및 강도가 우수한 섬유강화 열가소성 수지 사출재의 제조방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin injection material which is made of pellets having a uniform state of fibers and synthetic resins, and which has low expandability and excellent heat resistance and strength.
본 발명의 또 다른 목적은 연소시켜도 공해물질의 발생이 적어서 환경친화적인 섬유강화 열가소성 수지 사출재의 제조방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for producing an environmentally friendly fiber-reinforced thermoplastic resin injection material with less generation of pollutants even when burned.
도 1은 실시예에서 사용된 제조장치를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a manufacturing apparatus used in the embodiment.
도 2는 실시예에서 사용된 제조장치 중에서 원료 조성물을 혼련하는 슈퍼믹서를 나타낸 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a super mixer for kneading the raw material composition in the manufacturing apparatus used in the embodiment.
[과제를 해결하기 위한 수단][Means for solving the problem]
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 섬유강화 열가소성 수지 사출재의 제조방법에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin injection material,
a) ⅰ) 열가소성 수지; ⅱ) 펄프 섬유; 및 ⅲ) 첨가제a) iii) thermoplastic resin; Ii) pulp fibers; And iii) additives
를 포함하는 사출재 원료 조성물을 가열 믹서에 투입하고, 가열 하에Injecting the injection material raw material composition comprising a heating mixer, and under heating
열가소성 수지 1 차 전이점 이상의 온도에서 혼련시키는 단계;Kneading at a temperature above the thermoplastic resin primary transition point;
b) 상기 a)단계의 혼련물을 냉각 믹서에서 교반하면서 냉각시켜 칩(chip)b) the mixture of step a) by cooling with stirring in a cooling mixer chip
으로 제조하는 단계;Preparing to;
c) 상기 b)단계의 칩을 분쇄하는 단계; 및c) grinding the chip of step b); And
d) 상기 c)단계의 분쇄 칩을 압출기에 투입하여 압출하면서 절단하여 사출재d) injection of the crushed chip of step c) into the extruder and cutting while extruding
를 제조하는 단계Manufacturing steps
를 포함하는 섬유강화 열가소성 수지 사출재의 제조방법을 제공한다.It provides a method of manufacturing a fiber-reinforced thermoplastic resin injection material comprising a.
이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[작 용][Action]
본 발명은 열가소성 수지와 펄프섬유 및 미량의 첨가제를 교반하면서 믹서의 자켓으로부터 온도를 공급받아 점성체의 성질로 유동성을 지닌 물질로 변화되도록 하여 수지와 펄프섬유가 완벽하게 혼련이 되도록 한 후, 냉각 믹서(외벽의 냉각수로 냉각)에서 칩으로 제조하고, 칩을 버켓 엘리베이터로 이송하거나 또는 U자 형의 스크류로 이송하여 분쇄(crusher)한 후 압출로 가열재단(hot cutting)하여 사출재로 제조하여 환경친화적이며, 저팽창성이고 내열성이 우수한 기능성 소재인 섬유강화 열가소성 수지 사출재로 제조하는 것이다.The present invention receives the temperature from the jacket of the mixer while stirring the thermoplastic resin, pulp fibers and trace amounts of additives so that the resin and pulp fibers are completely kneaded by being changed into a fluid having a viscous property, and then cooled It is made of chips in a mixer (cooled with cooling water on the outer wall), and the chips are transferred to a bucket elevator or transferred to a U-shaped screw, crushed, and then hot-cut by extrusion to manufacture them as injection materials. It is made of fiber-reinforced thermoplastic resin injection material which is a functional material which is environmentally friendly, low expandability and excellent heat resistance.
본 발명은 이를 위하여 구체적으로,The present invention specifically for this purpose,
a) ⅰ) 열가소성 수지 20 내지 80 중량%;a) 20 to 80% by weight of thermoplastic resin;
ⅱ) 펄프 섬유 20 내지 80 중량%; 및Ii) 20 to 80 weight percent of pulp fibers; And
ⅲ) 첨가제 0.1 내지 30 중량%Iii) 0.1 to 30% by weight of additives
를 포함하는 사출재 원료 조성물을 가열 믹서에 투입하고, 100 내지 260Injecting the injection material raw material composition comprising a heating mixer, 100 to 260
℃의 온도에서 혼련시키는 단계;Kneading at a temperature of < RTI ID = 0.0 >
b) 상기 a)단계의 혼련물을 냉각 믹서에서 교반하면서 100 ℃ 이하로 냉각b) cooling the kneaded product of step a) to below 100 ° C. while stirring in a cooling mixer;
시켜 칩(chip)으로 제조하는 단계;Fabricating into chips;
c) 상기 b)단계의 칩을 직경 2 내지 50 mm의 크기로 분쇄하는 단계; 및c) grinding the chip of step b) to a size of 2 to 50 mm in diameter; And
d) 상기 c)단계의 분쇄 칩을 압출기에 투입하여 압출하면서 절단하여 사출재d) injection of the crushed chip of step c) into the extruder and cutting while extruding
를 제조하는 단계Manufacturing steps
를 포함하는 방법으로 섬유강화 열가소성 수지 사출재를 제조한다.To produce a fiber-reinforced thermoplastic resin injection material in a method comprising a.
이하에서는 사용되는 사출재 원료 조성물에 대하여 설명한다.Hereinafter, the injection molding material composition used will be described.
본 발명의 섬유강화 열가소성 수지 사출재의 원료는 열가소성 수지, 펄프섬유, 및 첨가제를 사용한다.The raw material of the fiber reinforced thermoplastic resin injection material of this invention uses a thermoplastic resin, pulp fiber, and an additive.
상기 열가소성 수지는 신재(virgin plastic), 또는 폐수지를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 열가소성 수지는 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌 (PP), 폴리에틸렌(PE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등이모두 사용될 수 있으며, 열가소성 수지의 종류이면 제한을 받지 않는다.The thermoplastic resin may be used alone or mixed with virgin plastic or waste resin. Such thermoplastic resins may be used in all of polystyrene (PS), polypropylene (PP), polyethylene (PE), low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), and the like.
상기 펄프섬유는 식물, 또는 종이 제품으로부터 추출한 셀룰로오스성 섬유를 뜻하며, 고신문, 고잡지, 지관 등의 폐지 뿐만 아니라 고순도 셀룰로오스로 정제한 용해 펄프, 제지용 펄프 등이 모두 사용될 수 있다. 특히 펄프를 사용할 경우에는 탈잉크 처리된 것이 바람직하나 탈잉크 처리되지 않은 것도 사용이 가능하다.The pulp fibers refer to cellulosic fibers extracted from plants or paper products, as well as paper, high magazines, paper tubes and the like, as well as dissolved pulp and paper pulp purified from high purity cellulose. In particular, when pulp is used, de-inked ones are preferred, but non-de-inked ones may be used.
폐지를 사용할 경우에는 1 mm x 0.2 mm 내지 12 mm x 12 mm 정도로 잘게 자르거나, 터보밀 등을 이용하여 0.1 내지 50 ㎛ 입도로 솜처럼 분쇄한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 폐지를 이용하는 것은 본 발명의 섬유강화 열가소성 수지 사출재의 가격을 낮출 수 있으며, 자원 재이용, 환경 보전에 효과가 있다.In the case of using waste paper, it is preferable to use finely chopped about 1 mm x 0.2 mm to 12 mm x 12 mm, or pulverized like cotton to a particle size of 0.1 to 50 µm using a turbo mill or the like. Using waste paper can lower the price of the fiber-reinforced thermoplastic resin injection material of the present invention, and is effective in resource reuse and environmental conservation.
상기 펄프섬유는 순수한 셀룰로오스 섬유의 함유량에 한정받지 않고 펄프에 함유된 리그닌 함량을 포함하여 총 중량으로 사용할 수 있다.The pulp fiber is not limited to the content of the pure cellulose fiber, and can be used as the total weight including the lignin content contained in the pulp.
본 발명의 첨가제는 다양한 첨가제를 1 종 이상 선택하여 사용할 수 있으며, 최종 사출재의 목적에 따라서 선택하여 사용할 수도 있다. 특히 첨가제를 잘 활용하면 원료 배합시 성형성이 향상되고 강도가 커지며, 사용량이 증가할수록 연소칼로리가 저하될 수 있다.The additive of the present invention may be used by selecting one or more of various additives, and may be selected and used according to the purpose of the final injection. In particular, if the additives are well utilized, the moldability is improved and the strength is increased when the raw materials are blended, and the burning calories may be lowered as the usage amount is increased.
바람직한 첨가제는 착색제, 산화방지제, 강화제, 기능성 마스터 배치 등이 될 수 있으며, 바람직하게는 유리섬유, 폴리아미드, 규산마그네슘, 면, 석면, 탈크, 탄산칼슘, 제올라이트, 수산화마그네슘, 칼페트(calpet), 규조토(diatomite), 차프(chaff), 세피오라이트(sepiolite), 규회석(wollastonite), 및 기능성 마스터 배치 등이다.Preferred additives may be colorants, antioxidants, reinforcing agents, functional master batches, etc., preferably glass fibers, polyamides, magnesium silicates, cotton, asbestos, talc, calcium carbonate, zeolites, magnesium hydroxide, calpet , Diatomite, chaff, sepiolite, wollastonite, and functional master batches.
상기 첨가제 중에서 탈크 또는 탄산칼슘은 비중이 2.8 정도로 사출재의 연소칼로리를 저하시키는데 바람직하다. 그러나 사용량이 증가하면 최종 사출재의 비중을 증대시킬 수도 있다.Among the additives, talc or calcium carbonate is preferred to lower the burning calories of the injection material at a specific gravity of about 2.8. However, increasing usage may increase the proportion of final injection.
탈크(talc; steatite)는 함수 마그네슘 규산염 광물로, 상팔면체 (trioctahedral)형의 3층 구조형 층상구조 광물이다. 투각섬석을 함유한 탈크는 플라스틱용으로는 부적당하며, 다른 탈크는 합성수지의 양을 감소시키고 강도를 높여주는 효과와 내열성을 증가시키고 수축률과 순환시간을 줄여주고 용융액의 유동성을 향상시킬 수 있으며, 사출품에 광택감소를 유도할 수도 있다.Talc is a hydrous magnesium silicate mineral that is a trioctahedral, three-layered layered mineral. Talc containing hollowstone is unsuitable for plastics, while other talc can reduce the amount of resin, increase strength, increase heat resistance, reduce shrinkage and circulation time, and improve melt flow. It may also lead to gloss reduction in entries.
탄산칼슘은 경질 탄산칼슘, 중질탄산칼슘 등이 있으며, 특히 중질 탄산칼슘이 바람직하다.Calcium carbonate includes hard calcium carbonate, heavy calcium carbonate, and the like, and heavy calcium carbonate is particularly preferable.
제올라이트는 강도보완, 경량 충전재 및 각종 기능부여의 담체 역할도 할 수 있으며, 규조토는 경량 충전재로 바람직하며, 챠프는 강도개선용 충전재, 석면, 세피오라이트 및 규회석은 강화용 충전재로 바람직하며, 이들의 사용은 특히 내열성면에서 유리하다. 특히 챠프는 셀룰로오스 58.7 중량5, 니그닌 16.9 중량%, 조지방(fat) 0.3 중량%, 재(ash) 31 중량%, 함수 5.8 중량%의 성분을 참조하여 첨가하는 것이 바람직하다.Zeolites can also serve as carriers for strength supplementation, lightweight fillers, and various functions, diatomaceous earths are preferred as lightweight fillers, chaff is preferred for strength enhancement fillers, asbestos, sepiolite and wollastonite as reinforcing fillers, and their use Is particularly advantageous in terms of heat resistance. In particular, the chaff is preferably added with reference to the components of 58.7 weight 5 of cellulose, 16.9 weight% of nignin, 0.3 weight% of fat, 31 weight% of ash, and 5.8 weight% of water.
유리섬유는 유리조성(E-glass, C-glass등)과 상관없이 사용될 수 있으며, 특히 내열성, 강도보완 및 팽창, 수축방지에 유리하다.Glass fiber can be used irrespective of glass composition (E-glass, C-glass, etc.), and is particularly advantageous for heat resistance, strength supplement, expansion, and shrinkage prevention.
면은 상기에서 설명한 펄프 섬유와 동일한 역활을 할 수 있으며, 특히 경량화에 유리하다.Cotton can play the same role as the pulp fibers described above, and is particularly advantageous for weight reduction.
상기 충전제들 중에서 섬유상이 아닌 것은 입도가 100 메쉬이하의 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 325 메쉬 이하이다.Among the fillers, non-fibrous ones preferably have a particle size of 100 mesh or less, and more preferably 325 mesh or less.
이하에서는 제조공정에 대하여 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process will be described.
본 발명의 섬유강화 열가소성 수지 사출재의 제조방법은 용기회전형(수평축 회전형), 용기고정형(수평축 회전형, 수직축 회전형) 등의 슈퍼믹서와 같은 믹서에서 상기에서 설명한 원료 조성물을 600 내지 800 rpm으로 교반하면서 수지와 펄프가 서서히 혼련이 되면서 믹서 외벽의 100 내지 260 ℃의 온도 상승(수지의 1차 전이점 이상의 온도 범위)에 의해 수지가 전이점 이상으로 올라가 점성체로 변하여 펄프섬유의 섬유소에 붙게한 후에 냉각수가 자켓으로 순환되는 냉각 믹서 등에서 200 내지 280 rpm으로 교반하면서 냉각하여 칩으로 제조한다.The manufacturing method of the fiber-reinforced thermoplastic resin injection material of the present invention is 600 to 800 rpm of the raw material composition described above in a mixer such as a super mixer such as a container rotating type (horizontal axis rotation type), a container fixing type (horizontal axis rotation type, vertical axis rotation type) and the like. As the resin and pulp are kneaded slowly with stirring, the resin rises above the transition point and becomes viscous due to the temperature rise (temperature range above the primary transition point of the resin) of 100 to 260 ° C. on the outer wall of the mixer. After sticking, the mixture is cooled and stirred at 200 to 280 rpm in a cooling mixer in which cooling water is circulated to a jacket to prepare chips.
제조된 칩은 버켓 엘리베이터 또는 U자 형의 스크류로 이송시켜 칩을 분쇄한다. 여기에서의 버켓 엘리베이터 또는 U자 형의 스크류에 의한 칩의 이송은 냉각되어 제조되는 칩이 불규칙한 크기로 냉각되기 때문에 버켓 엘리베이트의 버켓 크기의 간격과 U자형 스크류의 간격에 의해 일정 크기 미만의 칩만을 이송시키도록 하고, 투입량을 조절하여 칩이 파이프 내경과 스크류 외경 사이의 공간을 막아버리는 현상을 방지하여 원활한 이송이 되게할 수 있는 것에서 바람직하다.The prepared chip is transferred to a bucket elevator or a U-shaped screw to grind the chip. Here, the transfer of chips by bucket elevator or U-shaped screw is cooled and the chips manufactured are cooled to irregular size. Therefore, only chips of less than a certain size are determined by the gap between the bucket size of the bucket elevator and the gap between the U-shaped screws. It is preferable in that it can be conveyed, and the feed amount is adjusted to prevent the phenomenon that the chip blocks the space between the pipe inner diameter and the screw outer diameter so as to enable smooth conveying.
상기 분쇄는 다양한 분쇄기를 이용하여 분쇄될 수 있으며, 압출을 위하여 직경 2 내지 50 mm의 크기로 미분쇄하는 것이 다음 압출 공정을 위하여 바람직하다.The pulverization may be pulverized using a variety of pulverizers, and fine grinding to a size of 2 to 50 mm in diameter for extrusion is preferable for the next extrusion process.
상기에서 분쇄된 칩은 용융 압출하고 압출시 가열 재단에 의하여 완벽한 펠렛으로 제조되어 사출재가 제조된다. 압출 조건은 일반적인 열가소성 수지의 압출조건과 동일하며, 상기에서 설명한 1차 전이점 이상의 온도로 압출되도록 하는 것이 바람직하다. 제조되는 사출재는 2 내지 4 mm 크기의 펠렛으로 제조되는 것이 사출에 바람직하다.Chips pulverized above are melt-extruded and made into perfect pellets by heat cutting during extrusion to produce an injection material. Extrusion conditions are the same as the extrusion conditions of the general thermoplastic resin, it is preferable to be extruded to a temperature above the primary transition point described above. The injection material produced is preferably made of pellets of 2 to 4 mm in size.
본 발명의 제조방법으로 제조되는 섬유강화 사출재는 1차 전이점 이상의 온도에서 섬유와 열가소성 수지가 혼련되므로 균일한 혼련물을 형성하며, 펄프 섬유의 셀룰로오스는 점성체가 된 수지의 사이사이에 3차원으로 엉키게 되어 팽창시 이들 섬유소가 각 방향으로 잡아 당기는 구조를 형성하여 수지와 셀룰로오스가 열팽창계수가 다르기 때문에 나타나는 팽창성이 크게 낮아지며, 강도가 섬유를 포함하지 않는 일반적인 사출재에 비하여 높으며, 내구성도 우수하다.The fiber-reinforced injection material manufactured by the manufacturing method of the present invention forms a uniform kneaded material because the fiber and the thermoplastic resin are kneaded at a temperature above the primary transition point, and the cellulose of the pulp fiber is three-dimensional between the viscous resins. It is entangled in the form of a fiber and pulls these fibers in each direction to expand the resin, and the cellulose expands significantly because of the different coefficients of thermal expansion, and the strength is higher than that of general injection-molded materials that do not contain fibers. Do.
또한 이 사출재에 섬유소가 70 중량% 이상을 함유할 경우 첨가제에 의하여 외부 표면이 완전하게 매끄러운 플라스틱 제품으로 사출 성형이 될 수 있으면서도 3 내지 5 년 안에 토양 박테리아에 의한 섬유소의 분해에 의해 폐기 매립에 의한 환경오염도 방지할 수 있다.In addition, if the injection material contains more than 70% by weight of fiber, it can be injection-molded into a plastic product with a completely smooth outer surface by the additive, but in 3 to 5 years, it is decomposed to the landfill by the decomposition of the fiber by soil bacteria. Environmental pollution caused by this can also be prevented.
이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것이 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples. However, an Example is for illustrating this invention and is not limited only to these.
[실시예]EXAMPLE
실시예 1∼5Examples 1-5
도 1, 및 도 2의 제조장치를 이용하여 본 발명의 섬유강화 열가소성 수지 사출재를 제조하였다. 도 1은 본 실시예에서 사용된 제조장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 원료 조성물을 혼련하는 슈퍼믹서를 나타낸 개략도이다.The fiber reinforced thermoplastic resin injection material of this invention was manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 1 is a schematic view showing a manufacturing apparatus used in this embodiment, Figure 2 is a schematic view showing a super mixer for kneading the raw material composition.
상단 원료공급부로부터 표 1에 나타낸 조성비와 같이 열가소성 수지, 펄프 섬유, 및 첨가제를 열매 또는 수증기가 외부자켓으로 공급되는 믹서(super mixer)에 투입하고, 믹서 온도 180 내지 260 ℃의 온도에서 30 분 동안 교반속도 600 내지 800 rpm으로 교반하여 열가소성 수지가 용융되면서 펄프 섬유, 및 첨가제를 혼련하였다.The thermoplastic resin, pulp fibers, and additives are fed into a super mixer in which fruit or water vapor is supplied to the outer jacket as shown in the composition ratio shown in Table 1 from the upper raw material supply portion, and the mixture is heated at a temperature of 180 to 260 ° C. for 30 minutes. The pulp fibers and the additives were kneaded while the thermoplastic resin was melted by stirring at a stirring speed of 600 to 800 rpm.
상기 슈퍼믹서는 용기 고정형으로, 이외의 용기회전형(수평축 회전형), 용기고정형(수평축 회전형, 수직축 회전형)이 모두 사용될 수 있다. 본 실시예는 회전날이 바닥으로부터 2 내지 3 mm의 간격을 유지하고, 상단 회전날개는 150 내지 250 mm를 유지하여 설치된 것이다.The super mixer is a container fixed type, and other container rotating type (horizontal axis rotating type) and container fixing type (horizontal axis rotating type, vertical axis rotating type) may be used. In this embodiment, the rotary blade is installed to maintain a spacing of 2 to 3 mm from the bottom, the top rotary blade is maintained to 150 to 250 mm.
이 슈퍼믹서에서 혼련된 혼련물을 냉각믹서(cooling mixer)로 자연낙하시켜서 투입하고 교반속도 200 내지 280 rpm으로 30 분간 교반하면서 100 ℃ 이하로 냉각하여 칩을 제조한 후 버켓 엘리베이터(bucket elevator)로 이송하여 크러셔(crusher)에서 분쇄하였다. 분쇄된 칩의 입도는 직경 2 내지 5 mm가 되도록 한다.The kneaded material kneaded in this super mixer is dropped into a cooling mixer, and then cooled to below 100 ° C. while stirring for 30 minutes at a stirring speed of 200 to 280 rpm to produce chips, followed by a bucket elevator. Transferred and crushed in a crusher. The particle size of the ground chips is 2 to 5 mm in diameter.
이 분쇄된 칩을 압출기에 투입하여 압출하고 압출물을 다이에서 가열 절단하여 평균 크기가 2 mm인 사출재로 제조하였다.The pulverized chip was introduced into an extruder, extruded, and the extrudate was cut into a die to prepare an injection material having an average size of 2 mm.
제조된 사출재는 섬유를 함유하지 않는 일반적인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 사출재와 함께 물성을 측정하여 표 1에 기재하였다.The prepared injection molding materials are listed in Table 1 by measuring physical properties together with general polyethylene, polypropylene, and polystyrene injection molding materials that do not contain fibers.
[표 1] TABLE 1
상기 표에서, 인장강도는 JIS K7713의 시험방법에 따르고, 굽힘강도 및 아이조드 강도(내충격성)는 각각 JIS K7110의 시험방법에 따르고, 발열량(연소성)은 JIS M8814-59의 시험방법에 따르고, 내열성은 ASTM D-648의 시험방법에 따르고, 팽창성은 ASTM D-596의 시험방법에 따라서 측정하였다.In the above table, tensile strength is according to the test method of JIS K7713, bending strength and Izod strength (impact resistance) are each according to the test method of JIS K7110, and calorific value (combustibility) is according to the test method of JIS M8814-59, and heat resistance Was measured according to the test method of ASTM D-648, and expandability was measured according to the test method of ASTM D-596.
본 발명의 제조방법은 믹서에서 가열하여 혼련하여 제조되므로 복잡한 공정을 가지지 않아서 제조가 용이하고, 연속적인 생산이 가능하며, 섬유와 합성수지가 균일한 상태의 펠렛으로 제조되어 팽창성이 낮고 내열성 및 강도가 우수하며, 수지 함량이 낮을 경우에는 연소시켜도 공해물질의 발생이 적어서 환경친화적인 섬유강화 열가소성 수지 사출제를 제조할 수 있는 방법이다.Since the manufacturing method of the present invention is manufactured by heating and kneading in a mixer, it is easy to manufacture because it does not have a complicated process, and it is possible to continuously produce it. When the resin content is low, it is possible to produce environmentally friendly fiber-reinforced thermoplastic injection molding materials due to the low generation of pollutants even when burned.
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