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KR101691878B1 - 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치 및 제조방법 - Google Patents

폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치 및 제조방법 Download PDF

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KR101691878B1
KR101691878B1 KR1020150122765A KR20150122765A KR101691878B1 KR 101691878 B1 KR101691878 B1 KR 101691878B1 KR 1020150122765 A KR1020150122765 A KR 1020150122765A KR 20150122765 A KR20150122765 A KR 20150122765A KR 101691878 B1 KR101691878 B1 KR 101691878B1
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KR
South Korea
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weight
deodorant
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porous
temperature
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KR1020150122765A
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배진성
유지훈
김태국
박은수
Original Assignee
주식회사 티케이케미칼
주식회사 피비알케미칼
배진성
(주)인테크놀로지
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Abstract

본 발명은 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치 및 제조방법에 관한 것으로, 교반기와 온도조절기 및 응축기를 장착한 반응기에 1~30중량부의 폴리에틸렌이민, 1~30중량부의 안트라퀴논, 히드로퀴논, 나프타퀴논, 벤조퀴논중 어느 하나의 퀴논화합물, 1~30중량부의 징크 리놀레이트나 징크 아베테이트와 중 어느 하나로 된 지방산 아연염 및 메탄올이나 에탄올, 프로판올 중 어느 하나인 저가 알코올 100중량부를 투여 한 다음, 30~60℃의 온도에서 50~200RPM 속도로 교반하면서 용해시키는 탈취제 용액제조단계와; 상기 탈취제 용액제조단계가 끝난 후에 상기 반응기에 30~200중량부의 다공성 알루미나(alumina)나, 다공성 탄화규소(SiC), 다공성 지르코니아(zirconia), 제올라이트(zeolite)중 어느 하나인 다공성 세라믹(ceramic)을 투여한 다음, 반응기 온도를 30~60℃로 유지시키면서 50~200RPM의 속도로 30분~120분 동안 교반한 다음, 반응기안의 압력을 1~100mmHg로 감소시켜 저가 알코올(alcohol)을 콘덴서로 응축시키면서 회수하여 다공성 담지탈취제를 제조하는 탈취제 담지단계와; 탈취제 담지단계에서 제조된 입상의 다공성 담지탈취제를 질소나 아르곤과 같은 무산소 조건에서 60~120℃의 온도로 가열하면서 2~6시간 동안 숙성시키는 숙성단계와; 니더믹서(Kneader mixer)나 밴버리믹서(banbury mixer)등의 혼합 믹서(mixer)에 상기 숙성단계에서 제조된 33~290중량부의 다공성 담지탈취제와 0.1~1.0중량부의 활제(lubricant), 0.1~1.0중량부의 산화방지제(antioxydant) 및 고분자(polymer)수지 100중량부를 순차적으로 투입하여 100~270℃의 온도에서 10~60분 동안 혼합하는 혼련단계와; 상기 혼련단계에서 얻어진 컴파운드 조성물을 단축 또는 이축 압출기를 이용한 용융압출 성형과정을 통해 2~5mm 정도 크기를 갖는 고분자펠렛(polymer pellet)으로 만드는 펠렛화단계와; 상기 펠렛화단계에서 얻어진 고분자펠렛을 50~120℃의 오븐(oven)에서 건조하여 입자크기 선별과정을 거쳐 최종 알루미늄 라미네이트 필름(aluminium laminate film)으로 압착 포장하는 기밀포장단계를 거쳐; 1~30중량부의 폴리에틸렌이민, 1~30중량부의 퀴논화합물, 1~30중량부의 지방산 아연염, 30~200중량부의 다공성 세라믹, 0.1~1.0중량부의 활제, 0.1~1.0중량부의 산화방지제 및 100중량부의 고분자 수지로 구성되는 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치를 용이하게 제조하는 효과를 가지고 있다.

Description

폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치 및 제조방법{Deodorant master batch for removal of bad smell from waste plastic recycling process and a method of manufacturing}
본 발명은 폐플라스틱(waste plastic)의 재생 가공(recycling process) 시 발생하는 악취(bad smell)를 제거하기 위한 탈취제(deodorant) 마스터배치(master batch) 및 제조방법에 관한 것이다.
최근 고분자(polymer) 제품(product)에 대한 사회적 요구는 안전성, 폐기처리와 함께 재활용으로 요약될 수 있으며, 향후 제품을 최종처리 하는데 있어서 사회적 문제에 대한 책임을 업체들에 묻는 범위가 넓어져, 환경 규격이나 규제에 적극 대응할 수 있는 업체들이 우위에 서게 될 것으로 보인다.
따라서 자원보호, 환경오염 방지 차원에서 최근 폐플라스틱(waste plastic)의 재활용을 위한 기술개발이 중요한 사회적 문제로 대두되고 있다.
이러한 폐플라스틱의 재활용 방법은 크게 3가지로 단순한 물리적 재생방법(physical recycling), 열이용 방법(thermal treated method), 그리고 화학적 분해(chemical decomposition)를 통하여 원료유(raw oil)를 얻거나 단량체(monomer)로 환원하는 재활용방법이 있다.
그러나 이중 열이용 방법은 환경오염 문제, 화학적 분해를 통한 재생 방법은 효율성 등의 문제점을 안고 있다. 또한 이러한 폐플라스틱은 수거와 분리의 어려움과 분해와 재생 가공 시 악취로 인해 재활용에 많은 어려움을 가지고 있다.
플라스틱 재생 가공 시 생성되는 악취는 150~250℃의 온도로 압출(extrusion) 펠렛(pellet)화 과정에서 발생하는 연기(fume)에서 기인한다.
나일론의 경우 암모니아(ammonia) 및 탄화된 플라스틱(burnt plastic)이 원인으로 작용하고 폴리프로필렌(polypropylene)의 경우는 폴리프로필렌의 열분해(pyrolysis)에서 발생하는 프로필렌의 산화에 따른 아클로레인(acrolein)인 주된 원인이 된다.
또한 핫멜트용 폴리스틸렌(hot-melt polystyrene)은 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbons) 및 알데히드(aldehyde)가 주로 발생한다는 연구 보고가 있다.
폐플라스틱의 재생 공정에서 발생하는 이들 유해 물질들은 작업자들의 건강에 크게 유해요인으로 작용할 뿐만 아니라 환경오염은 물론 인근 주민들로부터 거센 반발을 가져오기 때문에 생산시설 이전 등의 부담으로 작용한다.
따라서 실용적이고 효율적인 방법으로 재생하는 방법을 선택할 수 있다.
폐플라스틱의 재활용 시 발생하는 냄새의 주범인 휘발성유기화합물(volatile organic compounds)을 물리적, 화학적으로 흡착시킴으로써 재활용 과정에서의 악취를 제거하고자 하였다.
다공성의 무기 필러인 플라이 애시(fly ash)를 이용해 물리적 흡착을, 염기성 고분자인 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)을 무기 필러에 코팅하여 화학적 흡착을 시도하였다.
이와 함께 무기물인 플라이 애시와 유기물인 폴리프로필렌의 탈취 컴파운드(compound)가 상용성을 가지도록 하기 위하여 티타늄(titanate)계 커플링제(coupling agent)를 사용하여 물리/화학 흡착에 의해 탈취도는 90%이상을 이루고, 추가로 티타늄(titanate)계 커플링제를 사용했을 때는 95%까지 탈취도가 증가하였으며 이러한 탈취 컴파운드에서는 악취 문제가 어느 정도 해결되었음을 알 수 있었다.
이에 따라 재생된 폴리프로필렌은 종래에 비해 충격강도와 신율은 감소하였으나 인장강도와 굴곡강도는 증가하였다.
따라서 산업계에서는 최소량의 탈취제를 사용하여 플라스틱 재생 시 악취제거를 최대로 하고, 재생 시 이종수지 및 성분의 혼입을 최소화함으로써 기계적 물성변화를 최소화하는 재생 방법에 대한 요구가 계속되어 왔다.
이런 특성을 개선하기 위하여 지금까지 개발되어 특허 출원된 선행기술과 특허문헌을 살펴보면 다음과 같다.
대한민국 공개특허 제1020030045390호 및 등록고안 제200280978호에서는 폐합성수지에 첨가물을 첨가하여 완성하는 재생합성수지에 첨가물로 분쇄된 규산염계의 광물과, 산화물, 전이금속 중 하나 이상을 혼합한 후 300~500 ℃의 온도로 소성 하여서 된 것을 특징으로 하는 폐합성수지의 재생충전재 및 재생장치를 제공한다. 상기 특허의 재생충전재는 친환경성 물질로서 원적외선 방사효과와 탈취 및 중금속 제거기능 등의 다양한 효과가 발생된다. 대한민국 등록특허 제101150517호에서는 표면 구멍, 관통공, 표면 홈 또는 표면 요철 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 수지칩 (resin chip); 상기 수지칩의 표면에 접촉된 기능성 성분; 및 상기 기능성 성분이 표면에 접촉된 수지칩을 덮는 수지층을 포함하며, 상기 기능성 성분은 탈취제, 항균제, 항진균제, 원적외선 방사물질 또는 방향제 중에서 선택된 하나 이상인 기능성 수지칩과 상기 기능성 수지칩 제조방법을 제공한다. 본 발명의 기능성 수지칩은 포함되는 탈취성, 항균성, 항진균성, 방향성, 원적외선방사성 등의 기능성 성분의 함유량을 증가시키고, 그 기능을 유효하게 장시간 유지시키는 것이 가능하다는 장점이 있다. 대한민국 공개특허 제1020040048746호에서는 식품포장재로 사용되는 인쇄 폐수지에 황토, 왕겨, 연탄재 및 숯가루를 혼합한 후 용융 압출함으로써, 자연 정화작용의 원리로 자연 생육환경을 인위적으로 극대화할 수 있으며 왕겨와 같은 섬유질을 혼합하여 폭기조 내에서 초기에 미생물 생식을 원활하게 할 수 있는 미생물 접촉 유동상 여과제의 제조방법 및 이를 제조하기 위한 장치가 개시되어 있다. 본 발명에 따른 여과제는 인쇄 폐합성 나일론수지 70~80%와, 폐비닐 10~20%를 혼합 용융하여 덩어리로 제작하는 단계; 상온에서 냉각된 덩어리를 분쇄기를 이용하여 잘게 분쇄하는 단계; 단계가 완료되면 첨가제를 혼합하여 혼합원료를 제조하는 단계; 혼합원료를 교반기에 투입하여 교반하는 단계; 교반기에 의해서 교반된 혼합원료를 제 1 히터, 제 2 히터, 제 3 히터, 제 4 히터 및 제 5 히터가 감싸고 있는 실린더를 갖는 용융기 측으로 이송시키면서 용융하는 단계; 용융된 혼합원료를 제 6 히터 및 금형이 장착된 성형기 측으로 이송시키면서 성형물을 제작하는 단계; 성형기에서 배출된 성형물을 냉각기 측으로 이송시키면서 성형물의 외부 및 내부에 냉각수를 분사하면서 표면이 거칠어지게 형성하면서 냉각하는 단계; 냉각된 성형물을 인발기를 이용하여 강제로 이송시키는 단계; 및 인발기를 통과한 성형물을 절단기를 이용하여 절단하여 여과제를 완성하는 단계로 이루어진다. 미국 등록특허 6,225,524에서는 취기 조절 조성제로 젤링 재료(gelling material) 및 실리카(silica)를 제시하고 있다. 상기 특허에서 제시하고 있는 실리카는 입자크기가 4~12μm 이며 포어 볼륨(pore volume)이 1~2g/ml을 가지는 무정형 실리카와 포아 직경(pore diameter)이 90~110Å이고 표면적이 250~350m2/g, 평균 직경이 63~200μm에 달하는 실리카 젤(silica gel)로 구성된다. 미국 등록특허 6,376,741에서는 실리카 및 제올라이트(zeolite) 탈취제 조성물에 대해 개시되어있다. 하지만 상기 특허에서 제시된 일반적인 탈취제 조성물은 다양한 탈취용도로 사용하기에는 부적합한 특성을 가진다.
플라스틱(plastic) 이나 고무(rubber)와 같은 고분자재료를 사용하여 압출이나 사출 등의 방법으로 가공 성형함에 있어서 고분자 제품에 색상이나 어떠한 특수한 기능을 부여하고자 할 때 원하는 기능을 가지고 있는 첨가제를 기본 고분자 원료에 투입하여야만 원하는 색깔이나, 특수한 기능을 가진 제품을 만들 수 있다.
이러한 기능을 가지고 있는 첨가제들은 대부분이 분말상태이거나 액체상태이므로 직접 고분자 원료와 섞어서 사용하기가 어려울 뿐만 아니라, 고분자와의 혼련성이 떨어져 첨가제의 분산 불량에 인한 색상이나, 특수한 기능을 가진 고분자 제품을 용이하게 제조할 수 없게 된다.
마스터배치는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 기본 고분자 수지에 투입하고자하는 첨가제를 고농도로 농축하여 분산시켜 놓은 펠렛 형태의 고분자 복합체로 대상 고분자재료와 마스터배치를 함께 섞어서 가공 성형함으로써 원하는 색깔이나 특수한 기능을 가진 고분자 제품을 용이하게 제조할 수 있다.
따라서 본 발명 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치 및 제조방법에서는 최소량의 탈취제를 사용하여 플라스틱 재생 시 악취제거를 최대로 하고, 재생 시 이종수지 및 성분의 혼입을 최소화함으로써, 기계적 물성변화를 최소화하는 탈취제 마스터배치의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 교반기(stirrer)와 온도조절기(temperature controller) 및 응축기(condenser)를 장착한 반응기(reactor)에 1~30중량부의 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 1~30중량부의 안트라퀴논(anthraquinone), 히드로퀴논(hydroquinone), 나프타퀴논(naphthaquinone), 벤조퀴논(benzoquinone)중 어느 하나의 퀴논화합물(quinone compound), 1~30중량부의 징크 리놀레이트(zinc lenoleate)나 징크 아베테이트(zinc abetate)중 어느 하나인 지방산 아연염(zinc salts of fatty acid) 및 메탄올(methanol) 이나 에탄올 (ethanol), 프로판올 (propanol)중 어느 하나인 저가 알코올(alcohol) 100중량부를 투여 한 다음 30~60℃의 온도에서 50~200RPM 속도로 교반하면서 용해시키는 탈취제 용액제조단계와;
상기 탈취제 용액제조단계가 끝난 후에 상기 반응기에 30~200중량부의 다공성 알루미나(alumina)나, 다공성 탄화규소(SiC), 다공성 지르코니아(zirconia), 제올라이트(zeolite)중 어느 하나인 다공성 세라믹(ceramic)을 투여한 다음, 반응기 온도를 30~60℃로 유지시키면서 50~200RPM의 속도로 30분~120분 동안 교반한 다음, 반응기안의 압력을 1~100mmHg로 감소시켜 저가 알코올(alcohol)을 콘덴서로 응축시키면서 회수하여 다공성 담지탈취제를 제조하는 탈취제 담지단계와;
탈취제 담지단계에서 제조된 입상의 다공성 담지탈취제를 질소나 아르곤과 같은 무산소 조건에서 60~120℃의 온도로 가열하면서 2~6시간 동안 숙성시키는 숙성단계와;
니더믹서(Kneader mixer)나 밴버리믹서(banbury mixer)등의 혼합 믹서(mixer)에 상기 숙성단계에서 제조된 33~290중량부의 다공성 담지탈취제와 0.1~1.0중량부의 활제(lubricant), 0.1~1.0중량부의 산화방지제(antioxydant) 및 고분자(polymer)수지 100중량부를 순차적으로 투입하여 100~270℃의 온도에서 10~60분 동안 혼합하는 혼련단계와;
상기 혼련단계에서 얻어진 컴파운드 조성물을 단축 또는 이축 압출기를 이용한 용융압출 성형과정을 통해 2~5mm 정도 크기를 갖는 고분자펠렛(polymer pellet)으로 만드는 펠렛화단계와;
상기 펠렛화단계에서 얻어진 고분자펠렛을 50~120℃의 오븐(oven)에서 건조하여 입자크기 선별과정을 거쳐 최종 알루미늄 라미네이트 필름(aluminium laminate film)으로 압착 포장하는 기밀포장단계를 거쳐;
1~30중량부의 폴리에틸렌이민, 1~30중량부의 퀴논화합물, 1~30중량부의 지방산 아연염, 30~200중량부의 다공성 세라믹, 0.1~1.0중량부의 활제, 0.1~1.0중량부의 산화방지제 및 100중량부의 고분자 수지로 구성되는 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치를 용이하게 제조할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 최소량의 탈취제를 사용하여 플라스틱 재생 시 악취제거를 최대로 하고, 재생 시 이종수지 및 성분의 혼입을 최소화함으로써 재생수지의 기계적 물성변화를 최소화하는 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치를 용이하게 제조하는 효과를 가지고 있다.
도 1은 본 발명의 실시 방법을 예시한 공정흐름도.
상기 목적과 특징에 최상의 형태로 부합할 수 있는 본 발명을 실시예를 도 1에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1의 공정흐름도에 따라 교반기와 온도조절기 및 응축기를 장착한 반응기에 1~30중량부의 폴리에틸렌이민, 1~30중량부의 안트라퀴논, 히드로퀴논, 나프타퀴논, 벤조퀴논중 어느 하나의 퀴논화합물, 1~30중량부의 징크 리놀레이트나 징크 아베테이트와 중 어느 하나로 된 지방산 아연염 및 메탄올이나 에탄올, 프로판올 중 어느 하나인 저가 알코올 100중량부를 투여 한 다음, 30~60℃의 온도에서 50~200RPM 속도로 교반하면서 용해시키는 탈취제 용액제조단계와;
상기 탈취제 용액제조단계가 끝난 후에 상기 반응기에 30~200중량부의 다공성 알루미나(alumina)나, 다공성 탄화규소(SiC), 다공성 지르코니아(zirconia), 제올라이트(zeolite)중 어느 하나인 다공성 세라믹(ceramic)을 투여한 다음, 반응기 온도를 30~60℃로 유지시키면서 50~200RPM의 속도로 30분~120분 동안 교반한 다음, 반응기안의 압력을 1~100mmHg로 감소시켜 저가 알코올(alcohol)을 콘덴서로 응축시키면서 회수하여 다공성 담지탈취제를 제조하는 탈취제 담지단계와;
탈취제 담지단계에서 제조된 입상의 다공성 담지탈취제를 질소나 아르곤과 같은 무산소 조건에서 60~120℃의 온도로 가열하면서 2~6시간 동안 숙성시키는 숙성단계와;
니더믹서(Kneader mixer)나 밴버리믹서(banbury mixer)등의 혼합 믹서(mixer)에 상기 숙성단계에서 제조된 33~290중량부의 다공성 담지탈취제와 0.1~1.0중량부의 활제(lubricant), 0.1~1.0중량부의 산화방지제(antioxydant) 및 고분자(polymer)수지 100중량부를 순차적으로 투입하여 100~270℃의 온도에서 10~60분 동안 혼합하는 혼련단계와;
상기 혼련단계에서 얻어진 컴파운드 조성물을 단축 또는 이축 압출기를 이용한 용융압출 성형과정을 통해 2~5mm 정도 크기를 갖는 고분자펠렛(polymer pellet)으로 만드는 펠렛화단계와;
상기 펠렛화단계에서 얻어진 고분자펠렛을 50~120℃의 오븐(oven)에서 건조하여 입자크기 선별과정을 거쳐 최종 알루미늄 라미네이트 필름(aluminium laminate film)으로 압착 포장하는 기밀포장단계를 거쳐;
1~30중량부의 폴리에틸렌이민, 1~30중량부의 퀴논화합물, 1~30중량부의 지방산 아연염, 30~200중량부의 다공성 세라믹, 0.1~1.0중량부의 활제, 0.1~1.0중량부의 산화방지제 및 100중량부의 고분자 수지로 구성되는 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치를 용이하게 제조한다.
여기서 상기 탈취제 용액제조단계의 폴리에틸렌이민은 탈취제로 1~30중량부가 사용된다.
이때 폴리에틸렌이민이 1중량부 미만인 경우 탈취성이 떨어지고, 30중량부 이상인 경우 혼련성이 떨어진다.
상기 탈취제 용액제조단계의 퀴논화합물은 탈취제로 1~30중량부의 안트라퀴논, 히드로퀴논, 나프타퀴논, 벤조퀴논 등이 사용가능하나 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다.
다만, 이때의 퀴논화합물이 1중량부 미만인 경우 탈취성이 떨어지고, 30중량부 이상인 경우 혼련성이 떨어진다.
상기 탈취제 용액제조단계의 지방산 아연염은 보조탈취제로 1~30중량부의 징크 리놀레이트나 징크 아베테이트가 사용되나 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다.
다만 이때의 지방산 아연염은 1중량부 미만인 경우 탈취성이 떨어지고, 30중량부 이상인 경우 혼련성이 떨어진다.
상기 탈취제 용액제조단계에서 저가 알코올은 탈취제의 용매로 사용되며 메탄올이나 에탄올, 프로판올과 같은 저가 알코올이 사용가능하다.
상기 탈취제 담지단계의 다공성 세라믹은 30~200중량부의 다공성 알루미나나, 다공성 탄화규소, 다공성 지르코니아, 제올라이트가 바람직하나 재생수지의 색상에 따라서 활성탄소나 플라이 애시, 점토(clay) 등도 사용가능하며 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다.
다만 이때 사용되는 다공성 세라믹이 30중량부 미만인 경우 탈취성이 떨어지고, 200중량부 이상인 경우 혼련성이 떨어진다.
그리고 이때의 다공성 세라믹 입자의 평균 입경은 0.1~10㎛이 바람직하다.
여기서 다공성 세라믹 입자의 평균입도가 0.1㎛ 미만인 경우 분산성이 떨어지고, 10㎛ 이상인 경우 탈취성이 떨어진다.
상기 혼련단계의 고분자수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌이나 폴리부텐(polybutene), 폴리(에틸렌-초산비닐)과 같은 폴리올레핀(polyolefin)을 사용하는 것이 바람직하나 그 외에도 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride)과 같은 비닐수지(vinyl resin), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)이나 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate)와 같은 폴리에스테르(polyester)나 나일론 6(nylon 6), 나일론 12(nylon 12)와 같은 폴리아미드(polyamide) 수지 등이 사용가능하며 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니나 수지의 융점에 따라 혼련온도를 조절하여 제조한다.
상기 혼련단계에서 사용되는 산화방지제로는 2,6-디-터트-부틸-4-메틸페놀(2,6-di-tert-butyl-4-methyl phenol), 폴리(1,2-디히드로-2,2,4-트리메틸퀴놀린)[poly(1,2-dihydro-2,2,4-trimethyl quinoline)], 테트라키스[메틸렌(3,5-디-터트-부틸-4-히드로옥시-히드로시나메이트)메탄[tetrakis[methylene(3,5-di-tert-butyl-4- hydroxy-hydrocinnamate)]methane]이나 트리스(2,4-디-터트-부틸-페닐)포스파이트[tris(2,4-di-tert-butyl-phenyl) phosphite]가 0.1~1.0중량부가 사용된다.
이때 사용되는 산화방지제가 0.1중량부 미만일 경우 가공 중 고분자 수지가 산화되며, 1.0중량부 이상을 첨가할 경우 경제성이 떨어진다.
상기 혼련단계 활제는 가공성향상을 위해 사용되며, 아연 스테아레이트(zinc stearate), 마그네슘 스테아레이트(magnesium stearate), 칼슘 스테아레이트(calcium stearate)와 같은 금속 스테아레이트(metallic stearate)가 바람직하나 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다.
이때 사용되는 활제는 0.1~1.0중량부가 바람직하며 0.1중량부 미만인 경우 가공성이 떨어지고 1.0중량부 이상인 경우 제품표면으로 이행된다.
본 발명에 따른 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치 및 제조방법을 보다 상세하게 살펴보고, 그에 따른 실시예를 서술하면 다음과 같다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
단 본 발명의 범위가 예시한 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다.
<표1>에 기재된 성분을 각각의 배합비로 혼합기를 이용하여 아래와 같은 공정의 제조방법으로 혼합하여 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치를 제조하였다.
Figure 112015084355140-pat00001
실시예 1~4는 2L 니더믹서에 <표1>의 배합비에 의해 다공성 담지탈취제, 활제, 산화방지제, 고분자 수지를 순차적으로 투입하여 20 분간 160℃에서 혼련 시킨 덩어리 반죽 형태의 조성물을 만든 후에, 이축압출기를 이용하여 용융압출성형과정을 통해 2~3 mm 정도 크기를 갖는 펠렛으로 제조하였다.
이렇게 제조된 펠렛 1중량부와 재생 폴리에틸렌 수지 99중량부를 일축압출기를 이용하여 용융압출성형과정을 통해 2~3mm 정도 크기를 갖는 펠렛으로 제조하여 핫 프레스(hot press)를 이용하여 20cm x 20cm 시편으로 제조하여 인장물성 변화 및 탈취성을 측정하여 <표1>에 나타내었다.
탈취된 재생 고분자수지의 탈취도는 시차주사열량분석기(differential scanning calorimeter)를 이용하여 발열량의 차이로 분석하였고. 가스크로마토그래프-질량분석(GC-MS)를 이용하여 냄새성분의 잔류량을 분석하였다.
<표1>에서와 같이 본 발명에 따른 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치는 탈취성과 최종 재생 고분자수지의 물성이 다소 향상됨을 알 수 있다.
본 발명에 따른 탈취제 마스터배치를 이용하여 제품을 생산할 경우 기존 생산시설을 그대로 사용할 수 있고, 재생 시 발생하는 악취를 제거하고 기계적 물성이 향상된 재생 고분자 수지를 경제적으로 제조할 수 있는 효과를 가지고 있어 산업상 이용가치가 대단하다 할 것이다.

Claims (4)

  1. 교반기와 온도조절기 및 응축기를 장착한 반응기에 폴리에틸렌이민, 퀴논화합물, 지방산 아연염 및 저가 알코올을 투여 한 다음, 30~60℃의 온도에서 50~200RPM 속도로 교반하면서 용해시키는 탈취제 용액제조단계와;
    상기 탈취제 용액제조단계가 끝난 후에 상기 반응기에 다공성 세라믹(ceramic)을 투여한 다음, 반응기 온도를 30~60℃로 유지시키면서 50~200RPM의 속도로 30분~120분 동안 교반하고, 반응기안의 압력을 1~100mmHg로 감소시켜 저가 알코올(alcohol)을 콘덴서로 응축시키면서 회수하여 다공성 담지탈취제를 제조하는 탈취제 담지단계와;
    탈취제 담지단계에서 제조된 입상의 다공성 담지탈취제를 질소나 아르곤과 같은 무산소 조건에서 60~120℃의 온도로 가열하면서 2~6시간 동안 숙성시키는 숙성단계와;
    니더믹서(Kneader mixer)나 밴버리믹서(banbury mixer)등의 혼합 믹서(mixer)에 상기 숙성단계에서 제조된 다공성 담지탈취제와 활제(lubricant), 산화방지제(antioxydant) 및 고분자(polymer)수지를 순차적으로 투입하여 100~270℃의 온도에서 10~60분 동안 혼합하는 혼련단계와;
    상기 혼련단계에서 얻어진 컴파운드 조성물을 단축 또는 이축 압출기를 이용한 용융압출 성형과정을 통해 2~5mm 정도 크기를 갖는 고분자펠렛(polymer pellet)으로 만드는 펠렛화단계와;
    상기 펠렛화단계에서 얻어진 고분자펠렛을 50~120℃의 오븐(oven)에서 건조하여 입자크기 선별과정을 거쳐 최종 알루미늄 라미네이트 필름(aluminium laminate film)으로 압착 포장하는 기밀포장단계로 이루어짐을 특징으로 하는 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탈취제 용액제조단계에서는, 폴리에틸렌이민 1~30중량부, 안트라퀴논, 히드로퀴논, 나프타퀴논, 벤조퀴논중 어느 하나의 퀴논화합물 1~30중량부, 징크 리놀레이트나 징크 아베테이트와 중 어느 하나로 된 지방산 아연염 1~30중량부, 메탄올이나 에탄올, 프로판올 중 어느 하나인 저가 알코올 100중량부를 투여하며;
    상기 탈취제 담지단계에서는, 다공성 알루미나(alumina)나, 다공성 탄화규소(SiC), 다공성 지르코니아(zirconia), 제올라이트(zeolite)중 어느 하나인 다공성 세라믹(ceramic) 30~200중량부를 투여하며;
    상기 혼합하는 혼련단계에서는, 다공성 담지탈취제 33~290중량부와, 활제(lubricant) 0.1~1.0중량부, 산화방지제(antioxydant) 0.1~1.0중량부, 고분자(polymer)수지 100중량부를 순차적으로 투입함을 특징으로 하는 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치 제조방법.
  3. 교반기와 온도조절기 및 응축기를 장착한 반응기에 폴리에틸렌이민, 안트라퀴논, 히드로퀴논, 나프타퀴논, 벤조퀴논중 어느 하나의 퀴논화합물, 징크 리놀레이트나 징크 아베테이트와 중 어느 하나로 된 지방산 아연염 및 메탄올이나 에탄올, 프로판올 중 어느 하나인 저가 알코올을 투여 한 다음, 30~60℃의 온도에서 50~200RPM 속도로 교반하면서 용해시킨 탈취제 용액에, 다공성 알루미나(alumina)나, 다공성 탄화규소(SiC), 다공성 지르코니아(zirconia), 제올라이트(zeolite)중 어느 하나인 다공성 세라믹(ceramic)을 투여하고, 반응기 온도를 30~60℃로 유지시키면서 50~200RPM의 속도로 30분~120분 동안 교반한 다음, 반응기안의 압력을 1~100mmHg로 감소시켜 저가 알코올(alcohol)을 콘덴서로 응축시키면서 회수하여 얻어진 다공성 담지탈취제를; 질소나 아르곤과 같은 무산소 조건에서 60~120℃의 온도로 가열하면서 2~6시간 동안 숙성시켜서, 니더믹서(Kneader mixer)나 밴버리믹서(banbury mixer)등의 혼합 믹서(mixer)에 상기 숙성단계에서 제조된 다공성 담지탈취제와 활제(lubricant), 산화방지제(antioxydant) 및 고분자(polymer)수지를 순차적으로 투입하여 100~270℃의 온도에서 10~60분 동안 혼합하여 혼련하고, 용융압출 성형과정을 통해 2~5mm 정도 크기를 갖는 고분자펠렛(polymer pellet)으로 만들어서; 50~120℃의 오븐(oven)에서 건조하여 구성함을 특징으로 하는 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치.
  4. 제3항에 있어서,
    1~30중량부의 폴리에틸렌이민, 1~30중량부의 퀴논화합물, 1~30중량부의 지방산 아연염, 30~200중량부의 다공성 세라믹, 0.1~1.0중량부의 활제, 0.1~1.0중량부의 산화방지제 및 100중량부의 고분자 수지로 이루어짐을 특징으로 하는 폐플라스틱의 재생 가공 시 발생하는 악취를 제거하기 위한 탈취제 마스터배치.
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상기 특허의 재생충전재는 친환경성 물질로서 원적외선 방사효과와 탈취 및 중금속 제거기능 등의 다양한 효과가 발생된다.
하지만 상기 특허에서 제시된 일반적인 탈취제 조성물은 다양한 탈취용도로 사용하기에는 부적합한 특성을 가진다.

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