JP2016540096A - ２種以上の樹脂及びガラス繊維を含む組成物 - Google Patents

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と、長さ１０ｍｍ以上であるガラス長繊維と、ゴム系樹脂と、を含み、混合樹脂１００重量部に対してガラス長繊維は、３〜３０重量部、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が提供される。

Description

本発明は、２種以上の樹脂及びガラス繊維を含む組成物に係り、より詳細には、混合使用時に、耐衝撃性と屈曲特性とが劣る廃樹脂に、ガラス長繊維を使っ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うる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。

廃樹脂は、これを再生原料として使えるので、これらを分離収去して破砕した後、溶融させて再使用に提供される。しかし、高分子基盤の、このような廃樹脂は、種類によって物性が非常に異なるので、廃樹脂のリサイクルのためには、多種の廃樹脂を種類によって正確に分離しなければならない。
一般的には、比重の差を用いて廃樹脂を分離するが、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）の場合、このような方式での分離が難しい。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使う場合、樹脂間の相溶性が劣り、十分な各樹脂重合体間の親和度（ａｆｆｉｎｉｔｙ）が劣るので、耐衝撃性などの物性が低下するという問題がある。

例えば、特許文献１は、再生プラスチックを用いてパレットを製造して、コスト節減を成す技術を開示する。しかし、前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状に成形製造されるが、この場合、異種の廃樹脂材料間の劣る相溶性と親和度とに起因して、耐衝撃性が劣るという問題がある。

大韓民国実用新案出願第２０−２００１−２４１７６号

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、それを用いたプラスチック製品と、を提供するところにある。

本発明によれば、２種以上の廃樹脂に所定長以上のガラス繊維であるガラス長繊維を使用、前記ガラス長繊維に前記２種以上の樹脂を結合させて、単位樹脂間の物理的親和力と反り特性とを向上させ、また、ゴム系樹脂などを使って耐衝撃特性、相溶性を大きく向上させる。また、オレフィン系ゴム樹脂を廃樹脂リサイクル時に使って、ポリエチレンを含む廃樹脂内でガラス長繊維の樹枝状分散度を向上させ、また、ゴム樹脂が表面に析出される問題を解決し、さらに、ゴム樹脂の炭化による臭いの発生問題を解決することができる。
さらに、ＬＤＰＥが添加されたゴム系樹脂を使うことによって、廃樹脂でのガラス長繊維の分散度を向上させて、ガラス長繊維による強度の強化効果を極大化させる。

本発明の一実施例によってＰＰとＰＥとの比率が５：５あるいは２：８の成分比で混合された混合樹脂にガラス長繊維の長さを異ならせて混合、溶融させた後、成形させた成形体（パレット）の衝撃強度及び屈曲強度の実験結果である。 本発明の一実施例によってＰＰとＰＥとの比率が５：５あるいは２：８の成分比で混合された混合樹脂にガラス長繊維の長さを異ならせて混合、溶融させた後、成形させた成形体（パレット）の衝撃強度及び屈曲強度の実験結果である。 前記実施例及び比較例のパレット表面の写真である。 前記実施例及び比較例のパレット表面の写真である。 ゴム系樹脂のみを使った組成物の成形後のＳＥＭ写真である。 ゴム系樹脂のみを使った組成物の成形後のＳＥＭ写真である。 ＬＤＰＥが含有されたゴム系樹脂を使った組成物の成形後のＳＥＭ写真である。 ＬＤＰＥが含有されたゴム系樹脂を使った組成物の成形後のＳＥＭ写真である。 本発明の一実施例によるプラスチック製品の製造方法の段階図である。

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を十分に伝達させるために、例として提供されるものである。したがって、本発明は、後術する実施例に限定されず、他の形態に具体化されることもある。そして、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどは、便宜のために誇張されて表現されることもある。明細書の全般に亘って同じ参照番号は、同じ構成要素を示す。また、本明細書の全般に亘って表示される略語は、本明細書内で別途の他の指称がなければ、当業者に通用されて、理解される程度と解釈されねばならない。

本発明者は、前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（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、前記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、前記２種の樹脂は、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種以上の廃樹脂を共に使いながらも、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よる問題、すなわち、脆性低下、耐衝撃性弱化、屈曲強度弱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よる組成物は、パレット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と、長さ１０ｍｍ以上であるガラス長繊維と、ゴム系樹脂と、を含む。

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）の単位樹脂からなり、前記単位樹脂の分子量は、通常使われる一般的なＰＥとＰＰとの分子量による。また、前記混合樹脂の単位樹脂は、比重が１未満であるが、水との比重差を用いた通常の廃樹脂分離方法であって、ＰＥとＰＰとの樹脂分離は難しい。さらに、このような樹脂を混合使う場合、異なる鎖長、構造、枝形態などに起因して、樹脂間の相溶性と化学的結合力とが劣り、その結果、外部に加えられる衝撃によって、前記混合樹脂で製造された成形体が容易に壊れるという問題がある。

しかし、本発明は、一定長のガラス長繊維を溶融前、物理的に混合した後、溶融させて、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機能させる。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、２種の単位樹脂の間を連結する連結体として機能する。

特に、本発明者は、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変わり、また、ＳＢＲ、ＥＰＤＭ、ＳＥＢＳ、ＳＢＳのようなゴム系樹脂を使う場合、屈曲強度を保持しながらも、耐衝撃特性を大きく向上させることができる点に注目した。

本発明の一実施例によれば、長さが１０ｍｍ以上であるガラス長繊維は、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、０．５〜３０重量部である。本発明の一実施例によるガラス長繊維は、溶融されたガラスを高速で引き出して巻回したものであって、現在商業的に使われるものは、１０ｍｍ以上のものを意味する。

もし、ガラス長繊維が、前記範囲未満に混合されれば、単位樹脂の間を連結するガラス長繊維の有効長が減少し、単位樹脂との十分な化学的結合が不可能であるので、親和力の改善効果が劣り、逆に超過であれば、実際成形体を成す樹脂の混合比が過度に減って成形性が劣り、過重量になるという短所がある。
さらに、前記組成物で含有されたゴム樹脂が、前記範囲未満に混合されれば、耐衝撃特性が低下し、超過であれば、樹脂の成形性と屈曲強度とが劣る。

本発明の一実施例において、前記ゴム系樹脂は、オレフィン系ゴム樹脂である。本発明者は、廃樹脂を用いたプラスチック製品時に、進行する溶融工程で、一般的なＳＢＳ、ＳＥＢＳのような非オレフィン系のゴム系樹脂を使う場合、ゴム系樹脂で熱による炭化現象が発生し（炭化物と臭い発生）、また、溶融工程時に、高い分解速度によるゴム系樹脂間の凝集と、これによる低い分散性、そして、表面析出の問題点を見つけ、それを解決するために、オレフィン系ゴム樹脂を組成物に使って、廃樹脂溶融時のゴム樹脂の凝集可能性を低め、また、炭化過程で発生する臭いも減少させた。オレフィン系ゴム樹脂の使用による効果は、下記の実験例でより詳しく説明される。

本発明のさらに他の一実施例は、２種以上の廃樹脂混合材料に一定長（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よる組成物は、パレット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と、長さ１０ｍｍ以上であるガラス長繊維と、ＬＤＰＥ（密度：０．９１５〜０．９２５ｇ／ｃｍ３、重量平均分子量：１００万以上）が含有されたゴム系樹脂と、を使う。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る場合、ガラス長繊維の分散度が劣り、これにより、プラスチック製品の均一な強度を果たしにくいという問題を解決するために、ゴム樹脂に側枝が多いＬＤＰＥをあらかじめ含有させて、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含有ゴム系樹脂使用によるガラス長繊維の分散度の向上の効果は、下記の実験例でより詳しく説明される。

本発明の一実施例において、前記ゴム系樹脂は、ＳＢＲ、ＥＰＤＭ、ＳＥＢＳ、ＳＢＳのような非オレフィン系またはエチレン−ブテン共重合体のようなオレフィン系ゴム樹脂であり得るが、臭いやゴム樹脂の表面析出を防止するために、前記ゴム樹脂は、オレフィン系ゴム樹脂であり得る。

本発明の一実施例において、前記混合樹脂は、前述したように、廃ポリエチレン（ＰＥ）と、廃ポリプロピレン（ＰＰ）の単位樹脂からなり、このような類似しているレベルの比重を有する廃樹脂を混合使用する場合、発生する問題は前述した通りである。

本発明の一実施例によれば、長さが１０ｍｍ以上であるガラス長繊維は、前記混合樹脂１００重量部に対して３〜３０重量部であり、ＬＤＰＥ含有ゴム系樹脂０．５〜２５重量部；ＬＤＰＥ５〜３５重量部からなる。

もし、ＬＤＰＥが、前記範囲未満である場合、ガラス長繊維の分散程度が劣って強度の不均一性が発生し、前記範囲超過である場合、ゴム系樹脂による耐衝撃強度の向上効果が劣る。また、ガラス長繊維が、前記範囲未満に混合されれば、単位樹脂の間を連結するガラス長繊維の有効長が減少し、単位樹脂との十分な化学的結合が不可能であるので、親和力の改善効果が劣り、逆に超過であれば、実際成形体を成す樹脂の混合比が過度に減って成形性が劣り、過重量になるという短所がある。また、ゴム樹脂が、前記範囲未満に混合されれば、耐衝撃特性が低下し、超過であれば、樹脂の成形性と屈曲強度とが劣る。

本発明は、前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し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）、ボックスのように貨物などを積載して一定荷重を耐えなければならない多様な形態の製品に、本発明による組成物が使われ、これは、いずれも本発明の範囲に属する。

図１及び図２は、それぞれ本発明の一実施例によってＰＰとＰＥとの比率（重量比）が５：５〜９：１に混合された混合樹脂に、ガラス長繊維（１０重量部）の長さを異ならせて混合、溶融させた後、成形させた成形体（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及び図２で、廃樹脂は、別途のガラス長繊維を使わない場合、ＳＦは、１ｍｍ以下のガラス短繊維を使った場合、ＬＦは、１０ｍｍ以上のガラス長繊維を使った場合、ＬＦ／Ｒは、１０ｍｍ以上のガラス長繊維にゴム系樹脂を使った場合を示す。
図１及び図２を参照すれば、ガラス短繊維を使った場合、ガラス長繊維を使わない場合よりも屈曲強度が一部増加するが、衝撃強度が弱くな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使う場合、屈曲強度はもとより、衝撃強度がいずれも顕著に増加することが分かる。

本発明の一実施例によってＰＰとＰＥとの比率（重量比）が５：５〜２：８に混合された混合樹脂に、ガラス長繊維（１０重量部）とオレフィン系ゴム樹脂であるエチレン−ブテン共重合体（平均分子量２０００、１０重量部）とを添加した後、溶融させてパレットを製造した（実施例）。一方、オレフィン系ゴム樹脂の代わりに、ＳＢＳを同一重量部で添加して、実施例１と同じ方式でパレットを製造した（比較例）。
下記の表１は、本発明によって製造された実施例及び比較例の組成物で製造されたパレットを密閉された部屋に１０時間置いた後、３人の実験者が官能的に判定した結果である。

前記実験結果を参照すれば、本発明によってオレフィン系ゴム樹脂を廃樹脂再溶融時に使う場合、ゴムの炭化による悪臭発生を抑制することができるということが分かる。

図３及び図４は、それぞれ前記実施例及び比較例のパレット表面の写真である。
図３及び図４を参照すれば、本発明にオレフィン系ゴム樹脂を使う場合、低い分解速度によって、ゴム樹脂の溶融された廃樹脂内での凝集可能性が低くなり、これにより、最終得られたパレットの表面にゴム樹脂が黒い色に析出されないことが分かる。

本発明の一実施例では、ＬＤＰＥ（５重量部）が含有されたゴム系樹脂（エチレン−ブテン共重合体、１０重量部）をペレット状に混合樹脂及びガラス長繊維と混合して溶融させた。特に、本発明者は、ＬＤＰＥが含有されたゴム系樹脂を使う場合、ガラス長繊維の混合樹脂内の分散度が大きく向上する驚くべきな事実を見つけた。

図５及び図６は、ゴム系樹脂のみを使った組成物の成形後のＳＥＭ写真であり、図７及び図８は、ＬＤＰＥが含有されたゴム系樹脂を使った組成物の成形後のＳＥＭ写真である。
図５ないし図８を参照すれば、ゴム系樹脂のみ溶融状態の樹脂に添加された場合、ガラス長繊維が全体的に均一に分散されず（図５参照）、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６参照）。しかし、ＬＤＰＥ含有ゴム系樹脂を溶融状態樹脂にペレット状に添加した場合、ガラス長繊維が均一に分散され（図７参照）、同時に、組成物内には、空洞が相対的に少なく形成されることが分かる（図８参照）。

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、樹脂内で均一に分散され、これにより、衝撃、屈曲強度がいずれも改善される効果を発生させる。

下記の表２は、ＬＤＰＥが添加された場合と、ＬＤＰＥが添加されず、ゴム系樹脂、ガラス長繊維を使った場合の衝撃強度と屈曲強度とを測定した結果である。本実験例において、ガラス長繊維は、前記混合樹脂（ポリプロピレン及びポリエチレン）１００重量部に対して１５重量部であり、ゴム系樹脂１０重量部であった。また、ＬＤＰＥは、１０重量部を使った。

前記結果を参照すれば、ＬＤＰＥを添加する場合、樹脂の衝撃強度の改善効果が大きく増加することが分かる。これは、ＬＤＰＥによるガラス長繊維の分散度の向上と、これによる緻密な構造に起因すると判断される。

図９は、本発明の一実施例によるプラスチック製品の製造方法の段階図である。
図９を参照すれば、前述した混合樹脂、ガラス長繊維、選択的にＬＤＰＥが含有されたゴム系樹脂を混合して前述した組成物を製造する。この際、前記ＬＤＰＥ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使用によってガラス長繊維の分散度が大きく向上することは、前述した通りである。また、選択的にＬＤＰＥが含有されたゴム系樹脂がオレフィン系ゴム樹脂である場合、プラスチック製品の表面にゴム系樹脂が析出される問題と炭化現象による悪臭の発生問題とを抑制することができる。

以後、前記混合された組成物を溶融させた後、前記溶融された組成物を成形させて、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、これに制限されるものではない。
前述したように、本発明は、異なる構造、物性の廃樹脂の間を所定長のガラス長繊維で連結して、単位樹脂間の親和力、相溶性を向上させ、また、ゴム系樹脂を使って、耐衝撃特性、屈曲特性を大きく向上させる。さらに、ＬＤＰＥが添加されたゴム系樹脂を使うことによって、廃樹脂でのＰＥ樹脂内で優れた相溶性を有し、小枝を有するＬＤＰＥが、ガラス長繊維を固定させて分散度を向上させる。その結果、ガラス長繊維による強度の強化効果を極大化させる。また、ペレット状に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て、成形させることによって、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ものに過ぎないものであって、当業者ならば、本発明の本質的な特性から外れない範囲で多様な修正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、このような実施例によって、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、下記の特許請求の範囲によって解釈されねばならず、それと同等な範囲内にあるあらゆる技術思想は、本発明の権利範囲に含まれると解釈されねばならない。

Claims (8)

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と、
   長さ１０ｍｍ以上であるガラス長繊維と、
   ゴム系樹脂と、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、０．５〜２５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、ＬＤＰＥ５〜３５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. 前記ゴム系樹脂は、オレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
4. 前記ＬＤＰＥは、ペレット状の前記ゴム系樹脂に含有された後、前記組成物に混入されたことを特徴とする請求項２に記載の組成物。
5. 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ないし請求項４のうち何れか一項に記載の２種以上の樹脂及びガラス長繊維を含む組成物。
6. 請求項１ないし請求項４のうち何れか一項に記載の組成物を含むプラスチック製品。
7. 請求項１ないし請求項４のうち何れか一項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ないし請求項４のうち何れか一項に記載の組成物を製造する段階と、
   前記製造された組成物を溶融させる段階と、
   前記溶融された組成物を成形させて、プラスチック製品を製造する段階と、
   を含むことを特徴とするプラスチック製品の製造方法。
8. 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７に記載のプラスチック製品の製造方法。