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고압반응기를 이용한 폴리올레핀 수지 용액의 결정화법에 의한 분말화 방법

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2016-01-28 (목) 16:59 조회 : 1648

본 발명은 폴리올레핀 수지 분말의 제조방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 폴리올레핀 수지와 용매를 선택함에 있어 폴리올레핀 수지의 용융점과 용매의 비점을 고려하고, 선택된 폴리올레핀 수지와 용매를 특정 온도 조건에 용해시킨 다음 냉각시켜 폴리올레핀 수지 현탁액을 얻고, 이로부터 폴리올레핀 수지 분말을 얻는 방법에 관한 것이다.

 

본 발명에 의하면 폴리올레핀 수지를 용해하는 과정에서 고압반응기 등을 사용할 수 있으므로 별도의 설비가 요구되지 않고, 사용되는 용매가 경제적으로 저렴하며, 유해성이 낮고, 안정하며, 사용된 용매의 회수가 용이하여 재사용이 가능하고, 간단한 공정에 의해 폴리올레핀 수지의 미세하고 균일한 분말을 얻을 수 있는 이점을 기대할 수 있는 효과가 있다.


기술분야


본 발명은 새로운 용매와 가열방법을 사용함으로써 폴리올레핀 수지를 분말화하는 방법에 관한 것으로써, 펠렛 상태 등의 폴리올레핀 수지 알갱이를 용매와 혼합하여 고온 고압 하에서 용해시키고 냉각하여 결정화함으로써 미립화시켜 폴리올레핀 수지를 분말화하는 방법에 관한 것이다.


배경기술


폴리에틸렌 수지와 같은 올레핀계 고분자 수지는 필름, 성형품, 튜브 등과 같은 각종 재료로 사용되는 것으로서, 피복면의 우수한 외관을 부여하기 위해 분말화하여 사용하기도 한다.
통상 수지의 분말화 방법에는 펠렛상의 고분자 알갱이를 칼날로 이루어진 분쇄기에 넣고 회전시켜 분쇄된 고분자 수지의 분말을 제조하는 방법 또는 고분자 수지 알갱이를 -100℃ 이하로 냉각시킨 상태에서 갈아서 제조하는 방법 등이 있으나, 이러한 방법에 의해 고분자 수지 분말을 제조할 경우, 고분자 수지의 입도가 크고, 불규칙적이며, 생산원가가 많이 소요되는 문제점이 있다.
특히, 폴리에틸렌의 경우, 메탄올 용제에 넣어 추출한 후, 상기 메탄올을 제거하고 수세건조하여 폴리에틸렌 분말을 제조하는 방법도 사용되어 왔으나, 수세 과정에서 환경 폐수가 발생하며, 용제인 메탄올이 휘발성이 높아 제조과정에서 폭발 등과 같은 안전사고의 위험성이 있었다.
상기와 같은 문제점을 개선하고자, 대한민국 특허등록번호 제0459586호에는 크실렌 용제의 용해 및 분리 작용에 의해 폴리에틸렌 알갱이를 미립화하고, 용제인 크실렌을 상분리 회수하여 폴리에틸렌 분말을 건조분리하는 방법이 제시되었다.
그러나, 상기 크실렌 용매는 인체에 유독하며 환경오염 가능성이 있는 유해한 물질로 분류되어 있기 때문에 특별히 규제를 받는 물질이다.
따라서 작업자의 안전성 확보 및 엄격한 공정관리가 필요한 등 제품의 비용 증대 요인이 있으며 환경오염 문제를 초래할 가능성이 있다.


문제점


본 발명은 상기한 바와 같은, 기존의 폴리올레핀 수지 분말 제조방법이 내포하는 다양한 문제점을 해결하고자 함에 목적이 있다.
즉, 본 발명은, 기존의 방법으로 제조된 폴리올레핀 수지 분말이 입도가 크고 불규칙적이거나, 생산원가가 많이 소요되거나, 제조환경의 위험성이나, 환경오염의 문제 등을 해결하여, 특별한 설비의 제공없이 저렴한 비용으로 안정성을 확보하며, 상기의 크실렌보다 유해성이 월등히 적어 환경에 대한 오염의 정도가 적고, 경제적인 방법으로 균일한 평균입도를 가지는 폴리올레핀 수지 분말을 제조하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 폴리올레핀 수지 분말의 제조시 사용된 용매를 재회수할 수 있으므로, 재사용이 가능하여 폴리올레핀 분말화에 소요되는 비용을 저감시킬 수 있고, 환경에도 유리하도록 개선된 폴리올레핀 수지 분말의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.


해결과제


상기한 과제를 해결하기 위한 일례로서 본 발명의 폴리올레핀 수지 분말의 제조방법은, 1) 폴리올레핀 수지와 사용된 폴리올레핀 수지의 용융온도보다 비점이 낮은 탄화수소계 유기용매 혼합물을, 상기 폴리올레핀 수지의 융점 이상의 온도에서 고압반응기내에서 가열하여 폴리올레핀 수지 용액을 제조하는 단계, 2) 상기 폴리올레핀 수지 용액을 냉각 및 결정화하여 폴리올레핀수지 현탁액을 제조하는 단계, 및, 3) 상기 폴리올레핀 수지 현탁액을 여과 및 건조하여 유기용매를 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.


효과


상기한 본 발명에 의하면, 밀폐된 고압용기를 사용하여 폴리올레핀 수지의 융점와 유기용매의 끓는 온도 이상으로 가열하는데, 이를 통하여 수지와 용매 두 물질을 액체상태에서 용해시킴으로써 빠른 시간 내에 폴리올레핀 수지의 용액을 제조할 수 있다.
또한, 고온에서는 용해성이 있으나, 실온에서는 용해력이 없는 용매를 사용함으로써 폴리올레핀 수지 용액을 단순히 냉각하여 결정화하는 방법을 통하여 미세한 분말을 얻을 수 있으며, 이후 통상의 분리 공정방법으로 폴리올레핀 수지 분말과 유기용매를 각각 회수하는 매우 간단한 저 에너지 소비형 공정으로 폴리올레핀 수지의 미세 분말을 얻을 수 있다.
또한, 유해성이 낮고 끓는 온도가 낮아 회수가 용이하며 안정하며 재사용이 가능한 저가의 유기용매를 사용하므로 친환경적이고 경제적인 부가적 이점을 기대할 수 있다.


* 본고는 강원대학교산학협력단, ㈜ 젠트로 인교진, 변무원, 조재수, 김정진, 백무현의 발표자료를 요약한 것이다.


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