JP2015530957A - ２種以上の樹脂及びガラス長繊維を含む組成物 - Google Patents

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Abstract

２種以上の樹脂及びガラス長繊維を含む組成物であって、２種以上の単位樹脂からなる混合樹脂；長さ１０ｍｍ以上のガラス長繊維；及びゴム系樹脂；を含み、前記混合樹脂１００重量部に対して、前記ガラス長繊維は３〜３０重量部、上記ゴム系樹脂は１０〜５０重量部であることを特徴とする２種以上の樹脂及びガラス長繊維を含んでいる組成物が提供される【選択図】なし

Description

本発明は、２種以上の樹脂及びガラス長繊維を含む組成物に関するものであり、より詳しくは、混合使用の際、耐衝撃性、屈曲特性が劣る廃樹脂に、ガラス長繊維を用いて、プラスチック製品に対するガラス長繊維による耐衝撃性と屈曲特性とを同時に向上させることができる、２種以上の樹脂及びガラス長繊維を含む組成物に関するものである。
廃樹脂は、これを再生原料として使用できるため、これらを分別し破砕した後、溶融して再使用に提供される。しかし、高分子に基づくこの廃樹脂は、種類によって物性が非常に異なることから、廃樹脂のリサイクルのためには、様々な種類の廃樹脂を種類に応じて、正確に分離しなければならない。
一般的には、比重の差を利用して廃樹脂を分離しているが、問題は水よりも低い比重のポリエチレン（ＰＥ）とポリプロピレン（ＰＰ）との場合には、このような方式による分離が難しい。このように正確に分離されていない異なる物性の樹脂を同時に用いる場合には、樹脂間の相溶性が劣って、十分な各樹脂の重合体間の親和性（ａｆｆｉｎｉｔｙ）が低くなるので、耐衝撃性などの物性の低下問題がある。
例えば、大韓民国実用新案出願第２０−２００１−２４１７６号は、再生プラスチックを用いてパレットを製造してコスト削減を図る技術を開示している。しかし、上記引用発明の再生パレットは、廃樹脂材料を粉砕してパレットの形状に成形製造されているが、この場合には、異種の廃樹脂材料間に低い相溶性に起因し耐衝撃性が低下する問題がある。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、耐衝撃性、屈曲強度などの物性が改善された、２種の廃樹脂を含む組成物と、これを用いたプラスチック製品とを提供することである。
上記課題を解決するために、本発明は、２種以上の樹脂及びガラス長繊維を含む組成物であって、２種以上の単位樹脂からなる混合樹脂；長さ１０ｍｍ以上のガラス長繊維；及びゴム系樹脂を含み、前記混合樹脂１００重量部に対して、前記ガラス長繊維は３〜３０重量部、前記ゴム系樹脂は１０〜５０重量部であることを特徴とする２種以上の樹脂及びガラス長繊維を含む組成物を提供する。
本発明の一実施例においては、前記組成物は、ＬＤＰＥ１０〜３５重量部をさらに含み、前記ＬＤＰＥは前記ペレット状のゴム系樹脂に含有された後、前記組成物に混入される。
本発明の一実施例において、上述の混合樹脂は、廃ポリエチレン（ＰＥ）と廃ポリプロピレン（ＰＰ）とからなる。
また、本発明は、上述した組成物を含むプラスチック製品を提供する。
さらに、本発明は、上述した組成物を用いたプラスチックの製造方法であって、混合樹脂、ガラス長繊維及びゴム樹脂を混合して、上述した組成物を製造する段階；前記混合された組成物を溶融する段階；及び前記溶融された組成物を成形してプラスチック製品を製造する段階；を含み、前記製品は、パレット又はボックスである。
また、上述の前記製造された組成物は、ペレット状のゴム系樹脂に含有されたＬＤＰＥが前記混合樹脂に混合されることもできる。
本発明によれば、２種以上の廃樹脂に所定の長さ以上のガラス繊維であるガラス長繊維を用いて、前記ガラス長繊維に前記２種以上の樹脂を結合させ、単位樹脂間の物理的な親和性と屈曲特性を向上させ、併せてゴム系樹脂などを用いて耐衝撃特性、相溶性を大幅に向上させる。さらには、ＬＤＰＥが添加されたゴム系樹脂を用いることで、廃樹脂でのガラス長繊維の分散度を向上させ、ガラス長繊維による強度強化効果を極大化する。また、ペレット状でＬＤＰＥが添加されたゴム系樹脂を２種以上の廃樹脂に混合して成形することで、ゴム系樹脂がプラスチックの表面に移動して析出される問題を解決する。
図１及び２は、それぞれ、本発明の一実施例に従ってＰＰとＰＥの比率が５：５或いは２：８の成分比で混合した混合樹脂に、ガラス長繊維の長さを変えて混合し、溶融した後、成形した成形体（パレット）の衝撃強度及び屈曲強度の実験結果である。 図１及び２は、それぞれ、本発明の一実施例に従ってＰＰとＰＥの比率が５：５或いは２：８の成分比で混合した混合樹脂に、ガラス長繊維の長さを変えて混合し、溶融した後、成形した成形体（パレット）の衝撃強度及び屈曲強度の実験結果である。 図３及び４は、ゴム系樹脂のみを用いた組成物の成形後のＳＥＭ写真であり、図５及び６は、ＬＤＰＥが含有されているゴム系樹脂を用いた組成物の成形後のＳＥＭ写真である。 図３及び４は、ゴム系樹脂のみを用いた組成物の成形後のＳＥＭ写真であり、図５及び６は、ＬＤＰＥが含有されているゴム系樹脂を用いた組成物の成形後のＳＥＭ写真である。 図３及び４は、ゴム系樹脂のみを用いた組成物の成形後のＳＥＭ写真であり、図５及び６は、ＬＤＰＥが含有されているゴム系樹脂を用いた組成物の成形後のＳＥＭ写真である。 図３及び４は、ゴム系樹脂のみを用いた組成物の成形後のＳＥＭ写真であり、図５及び６は、ＬＤＰＥが含有されているゴム系樹脂を用いた組成物の成形後のＳＥＭ写真である。 図７は、本発明の一実施例に係るパレットの製造方法の工程図である。
以下、本発明の図面を参照して詳細に説明する。次に紹介される実施例は、当業者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするための例として提供するものである。したがって、本発明は、以下の説明された実施例に限定されず、他の形態で具体化されることもできる。そして、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどは、便宜のため、誇張して表現されることもある。明細書全体にわたって同じ参照番号は同じ構成要素を示す。また、本明細書全般にわたって表示される略語は、本明細書の他の名称がなければ、当業界において通用され、理解されているレベルで解釈されるべきである。
本発明者は、上述した問題を解決するために、２種以上の廃樹脂混合材料に一定長さ（１０ｍｍ以上）のガラス繊維であるガラス長繊維を混合した組成物を提供する。
本発明の一実施例において、前述の２種以上の廃樹脂の単位樹脂は、比重が水よりも低いポリエチレン（ＰＥ）とポリプロピレン（ＰＰ）であり、上記の二種類の樹脂は、使用後に廃棄された廃樹脂であった。本発明は、特に、このような異なる構造と物性、分子量を有する２種以上の廃樹脂を使用しながらも、このような２種以上の廃樹脂の同時使用によって発生する相溶性の低下に伴う問題、すなわち、脆性の低下、耐衝撃性劣化、屈曲強度劣化などの問題を、特定の長さ以上のガラス長繊維とゴム系樹脂とを用いて解決した。
本発明の一実施例に係る組成物は、パレットなどのようなプラスチック成形体を製造するための組成物であって、２種以上の単位樹脂からなる混合樹脂、長さ１０ｍｍ以上のガラス長繊維；及びゴム系樹脂を含んでいる。
本発明の一実施例において、前記混合樹脂は、廃ポリエチレン（ＰＥ）と廃ポリプロピレン（ＰＰ）との単位樹脂からなり、前記単位樹脂の分子量は、通常使用される一般的なＰＥとＰＰの分子量による。また、前記混合樹脂の単位樹脂は、比重が１未満であり、水との比重差を利用した通常の廃樹脂分離方法によるＰＥとＰＰ樹脂の分離は難しい。さらには、このような樹脂を混合使用する場合は、異なる鎖の長さ、構造、分枝の形状等に起因して樹脂間相溶性と化学的結合力とが低下し、その結果、外部に加わる衝撃によって前記混合樹脂により製造された成形体は簡単に壊れる問題がある。
しかしながら、本発明は、一定長さのガラス長繊維を溶融前に物理的に混合した後、溶融し、前記ガラス長繊維を前記混合樹脂の単位樹脂が結合する一種の主鎖として働くようにする。その結果、異なる種類の単位樹脂は、ガラス長繊維と結合し、前記ガラス長繊維は、二種類の単位樹脂間を連結するための連結体として働く。
特に、本発明は、異なる種類の廃樹脂を連結するガラス長繊維の場合、その長さによって効果が異なり、また、ＳＢＲ、ＥＰＤＭ、ＳＥＢＳ、ＳＢＳなどのゴム系樹脂を用いる場合、屈曲強度を保ちながらも、耐衝撃特性を大幅に向上することができる点に着目した。
図１及び２は、それぞれ、本発明の一実施例に従ってＰＰとＰＥとの比率（重量比）が５：５〜２：８で混合された混合樹脂に、ガラス長繊維の長さを変えて混合し、溶融した後、成形した成形体（パレット）の衝撃強度や屈曲強度の実験結果である。
図１及び２において、廃樹脂は、別のガラス長繊維を用いていない場合、ＳＦは１ｍｍ以下のガラス短繊維を用いたことを、ＬＦは１０ｍｍ以上のガラス長繊維を用いたことを、ＬＦ／Ｒは１０ｍｍ以上のガラス長繊維にゴム系樹脂を用いたことを示す。
世界保健機関（ＷＨＯ）に明示されたＭＭＶＦ（Ｍａｎ-ｍａｄｅ ｖｉｔｒｅｏｓ ｆｉｂｅｒｓ）によれば、平均粒径が６〜１５μmのガラス繊維をガラス長繊維とし、２〜９ μmのガラス繊維をガラス短繊維とする。ガラス長繊維は、溶融したガラスを高速に引き出して巻き取ったものであって、現在商業的に使用されるものは１０ｍｍ以上のものであり、ガラス短繊維は１ｍｍ以下の形で利用されている。
図１及び図２を参照すると、ガラス短繊維を用いた場合には、ガラス長繊維を用いていない場合よりも屈曲強度がある程度増加するが、衝撃強度が弱まる現象を確認することができる。しかし、１０ｍｍ以上のガラス長繊維を用いている場合には、屈曲強度はもちろん、衝撃強度も著しく増加することが分かる。
本発明の一実施例によれば、長さが１０ｍｍ以上のガラス長繊維は、前記混合樹脂１００重量部に対して、３〜３０重量部であり、前記ゴム系樹脂は１０〜５０重量部である。
もし、ガラス長繊維が上記範囲未満で混合されると、単位樹脂間を連結するためのガラス長繊維の有効長さが減少するので、単位樹脂と十分に化学的に結合されないため親和性の改善効果が劣り、逆に超過であれば、実際の成形体をなす樹脂の混合比が減りすぎ、成形性が低下して過重量となる欠点がある。
また、ゴム樹脂が上記範囲未満で混合されると、耐衝撃特性が低下し、超過の場合は、樹脂の成形性と屈曲強度が低下する。
本発明の別の実施例は、２種以上の廃樹脂混合材料に一定長さ（１０ｍｍ以上）のガラス繊維であるガラス長繊維及びＬＤＰＥが添加されたゴム系樹脂を混合した組成物を提供する。
本発明の一実施例に係る組成物は、パレットなどのようなプラスチック成形体を製造するための組成物であって、２種以上の単位樹脂からなる混合樹脂、長さ１０ｍｍ以上のガラス長繊維；及びＬＤＰＥ（密度：０．９１５〜０．９２５ｇ／ｃｍ３、重量平均分子量： １００万以上）が含有されているゴム系樹脂を用いる。特に、本発明者は、ガラス長繊維が溶融された樹脂に混合されている場合、ガラス長繊維の分散度が低下し、それによりプラスチック製品の均一な強度を達成することは困難であるという問題を解決しようと、分枝が多いＬＤＰＥをゴム系樹脂に含有させて、２種以上の廃樹脂からなる混合樹脂と混合させる。前記ゴム系樹脂と混合されたＬＤＰＥは、ガラス長繊維の分散度を向上させ、その結果、最終得られたプラスチック製品の強度を向上させる。ＬＤＰＥ含有ゴム系樹脂の使用によるガラス長繊維の分散度向上の効果は、以下の実験例でより詳細に説明される。
本発明の一実施例において、前記混合樹脂は、上述したように、廃ポリエチレン（ＰＥ）と廃ポリプロピレン（ＰＰ）との単位樹脂により構成され、これらと類似なレベルの比重を有する廃樹脂を混合使用する場合に発生する問題は、上述の通りである。また、ガラス長繊維の使用による効果も上述の通りであるので、以下これについての説明は省略する。しかし、本発明は、前述の実施例では、異なる種類の廃樹脂を連結するガラス長繊維の場合、その長さと分散度によって効果が異なり、耐衝撃特性を向上させるＳＢＲ、ＥＰＤＭ、ＳＥＢＳ、ＳＢＳなどのようなゴム系樹脂にＬＤＰＥを含有させ、ガラス長繊維の分散度を向上して強度を大幅に向上させる構成例を提供する。
発明の一実施例によると、長さが１０ｍｍ以上のガラス長繊維は、前記混合樹脂１００重量部に対して、３〜３０重量部、ＬＤＰＥ含有ゴム系樹脂１５〜５０重量部であり、ゴム系樹脂５〜１５重量部；及びＬＤＰＥ１０〜３５重量部からなる。もし、ＬＤＰＥが上記範囲未満の場合には、ガラス長繊維の分散度が低下し、強度のバラツキが発生することができ、上記範囲を超える場合は、ゴム系樹脂による耐衝撃強度の向上効果が低下する。また、ガラス長繊維が上記範囲未満で混合されると、単位樹脂間を連結するためのガラス長繊維の有効長さが減少するため、単位樹脂と十分に化学的に結合し得ず親和性の改善効果が劣り、逆に超過すると、実際の成形体をなす樹脂の混合比が減りすぎ、成形性が低下して過重量となる欠点がある。また、ゴム樹脂が上記範囲未満で混合されると、耐衝撃特性が低下し、超過すると、樹脂の成形性と屈曲強度が低下する。
図１及び２は、それぞれ、本発明の一実施例に従ってＰＰとＰＥとの比率（重量比）が５：５乃至２：８で混合された混合樹脂に、ガラス長繊維の長さを変えて混合し、溶融した後、成形した成形体（パレット）の衝撃強度及び屈曲強度の実験結果である。
図１及び２において、廃樹脂は、別のガラス長繊維を用いていない場合、ＳＦは１ｍｍ以下のガラス短繊維を用いたことを、ＬＦは１０ｍｍ以上のガラス長繊維を用いたことを、ＬＦ／Ｒは１０ｍｍ以上のガラス長繊維にゴム系樹脂を用いたことを示す。
世界保健機関（ＷＨＯ）に明示されたＭＭＶＦ（Ｍａｎ-ｍａｄｅ ｖｉｔｒｅｏｓ ｆｉｂｅｒｓ）によれば、平均粒径が６〜１５μmのガラス繊維をガラス長繊維とし、２〜９μmのガラス繊維をガラス短繊維とする。ガラス長繊維は、溶融したガラスを高速に引き出して巻き取ったもので、現在商業的に使用されるものは１０ｍｍ以上のものであり、ガラス短繊維は１ｍｍ以下の形で利用されている。
図１及び２を参照すると、ガラス短繊維を用いた場合には、ガラス長繊維を用いていない場合よりも屈曲強度がある程度増加するが、衝撃強度が弱まる現象を確認することができる。しかし、１０ｍｍ以上のガラス長繊維を用いる場合には、屈曲強度はもちろん、衝撃強度も著しく増加することが分かる。
本発明の一実施例では、ＬＤＰＥが含有されているゴム系樹脂（ＳＢＲ）をペレット状として混合樹脂及びガラス長繊維に混合して溶融させた。特に、本発明者は、ＬＤＰＥが含有されているゴム系樹脂を用いる場合は、ガラス長繊維の混合樹脂内の分散度が大きく向上される驚くべき事実を発見した。
図３及び４は、ゴム系樹脂のみを用いた組成物の成形後のＳＥＭ写真であり、図５及び６は、ＬＤＰＥが含有されているゴム系樹脂を用いた組成物の成形後のＳＥＭ写真である。
図３〜６を参照すると、ゴム系樹脂が溶融状態の樹脂に添加された場合には、ガラス長繊維が全体的に均一に分散されず（図３参照）、その結果、空洞（Ｖｏｉｄ）が断面に形成されていることが分かる（図４参照）。しかし、ＬＤＰＥ含有ゴム系樹脂を、溶融状態の樹脂にペレット状として添加した場合には、ガラス長繊維が均一に分散され（図５参照）、併せて、組成物内には空洞が比較的少なく形成されることがわかる（図６を参照）。
以上の結果から、溶融状態でＬＤＰＥが含有されたゴム系樹脂と共に添加されるガラス長繊維は、樹脂内に均一に分散され、これにより、衝撃と屈曲強度の両方が改善される効果が生じる。
本発明は、上述した効果を有する組成物を用いて、強度と耐屈曲強度などが向上されたプラスチック製品を提供する。例えば、パレット、クレート（ＣＲＡＴＥ）、ボックスのように、荷物等を積載して一定荷重に耐える様々な形態の製品に、本発明に係る組成物が使用可能であり、これはすべて本発明の範囲に属する。
図７は、本発明の一実施例に係るプラスチック製品の製造方法の工程図である。
図７を参照すると、上述した混合樹脂、ガラス長繊維、ＬＤＰＥ及びゴム系樹脂を混合して、上述した組成物を製造する。この際、上記ＬＰＰＥは、ペレット状のゴム系樹脂に含有された後、前記混合樹脂に混合され、ＬＤＰＥの使用によって、ガラス長繊維の分散度が大きく向上されることは、前述した通りである。また、ペレット状としてゴム系樹脂を用いる場合は、プラスチック製品の表面にゴム系樹脂が析出する問題を解決することができる。
ＬＤＰＥを使用しない場合は、ＬＤＰＥなしにゴム系樹脂ペレットのみを注入することができるが、ＬＤＰＥを用いる場合なら、ＬＤＰＥは、ゴム系樹脂に予め混入された後、ゴム系樹脂と共にペレット状で注入されることが好ましい。これは、ペレットとして注入されるゴム系樹脂の流動性によるＬＤＰＥの分散効果のためである。
この後、上記の混合された組成物を溶融した後、前記溶融された組成物を成形して、プラスチック製品を製造する。本発明の一実施例において、前記成形は、射出成形方式であるが、本発明の範囲はこれに限定されない。
上述したように、本発明は、異なる構造かつ物性の廃樹脂間を所定長さのガラス長繊維により連結して、単位樹脂間の親和性、相溶性を向上させ、併せて、ゴム系樹脂を用いて、耐衝撃特性、屈曲特性を大幅に向上させる。さらには、ＬＤＰＥが添加されたゴム系樹脂を用いることで、廃樹脂におけるＰＥ樹脂のうちで優れた相溶性と分枝とを有するＬＤＰＥは、ガラス長繊維を固定し分散度を向上させる。その結果、ガラス長繊維による強度強化効果を極大化させる。また、ペレット状としてＬＤＰＥが添加されたゴム系樹脂を、２種以上の廃樹脂に混合させ成形することで、ゴム系樹脂がプラスチックの表面に移動して析出される問題を解決する。
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したことにすぎないものであって、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な変更及び変形が可能であろう。したがって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、この実施例により、本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (7)

  1. ２種以上の樹脂及びガラス長繊維を含む組成物であって、
    ２種以上の単位樹脂からなる混合樹脂；
    長さ１０ｍｍ以上のガラス長繊維；及び
    ゴム系樹脂；を含み、
    前記混合樹脂１００重量部に対して、前記ガラス長繊維は３〜３０重量部、上記ゴム系樹脂は１０〜５０重量部であることを特徴とする２種以上の樹脂及びガラス長繊維を含む組成物。
  2. 前記組成物は、ＬＤＰＥ１０〜３５重量部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の組成物。
  3. 上記ＬＤＰＥは、前記ペレット形状のゴム系樹脂に含有された後、前記組成物に混入されることを特徴とする請求項２に記載の組成物。
  4. 前記混合樹脂は、廃ポリエチレン（ＰＥ）と廃ポリプロピレン（ＰＰ）とからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の２種以上の樹脂及びガラス長繊維を含む組成物。
  5. 請求項１〜３のいずれかに記載の組成物を含むプラスチック製品。
  6. 請求項１〜３のいずれかに記載の組成物を用いたプラスチック製品の製造方法であって、
    請求項１〜３のいずれかに記載の組成物を製造する段階；
    前記混合された組成物を溶融する段階；及び
    上記溶融された組成物を成形してプラスチック製品を製造する段階；
    を含むことを特徴とするプラスチック製品の製造方法。
  7. 前記製造された組成物は、ペレット状のゴム系樹脂に含有されたＬＤＰＥが前記混合樹脂に混合されることを特徴とする請求項６に記載のプラスチック製品の製造方法。
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