KR100693459B1 - 무기물분말이 첨가된 폐비닐복합재 칩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 농업용 폐비닐을 재생한 수지에 분산상으로 무기물 분말을 첨가하여 물성이 향상시킨 폐비닐복합재 칩에 관한 것이다.

본 발명은 대부분 저밀도폴리에틸렌(LDPE)과 선형저밀도폴리에틸렌의 혼합물로 이루어져 있어 굴곡특성이 낮은 결함을 갖는 농업용 폐비닐의 재생 공정으로부터 생산된 폐비닐재생수지를 용융하여 무기물 분말을 분산상으로 이용하기 위하여 무기물 첨가제를 50%~80%를 배합하고 유기지방산에스테르를 커플링제로 하여 코팅하고 금속 유기지방산에스테르를 분산제로 사용하여 폐비닐재생수지와 배합, 용융 압출작업을 통해 본발명에 따른 폐비닐복합재 칩을 제조하고, 상기 폐비닐복합재 칩를 이용하여 다양한 형태의 농업 및 어업용 구조물을 생산한다.

상기 무기물분말은 중탄 및 경탄분말, 흙, 폐석고분말, 벤토나이트분말, 플라이애쉬(flyash)등인데, 이들 분말의 입도는 10㎛이하가 특히 적합하다.

Description

무기물분말이 첨가된 폐비닐복합재 칩 {Inorganic powder adding regnerated vinyl compound chip}

본 발명은 농업용 폐비닐을 재생한 수지에 분산상으로 무기물 분말을 첨가하여 물성이 향상시킨 폐비닐복합재 칩에 관한 것이다.

1909년 최초의 합성수지인 페놀수지가 만들어진 이후 플라스틱공업도 석유공업의 발전과 함께 눈부시게 발전하여 이제 플라스틱은 우리 생활 속에서 떼려야 뗄 수 없는 중요한 재료가 되었다.

그러나 환경오염 문제가 세계적인 관심사로 대두되면서 부각되기 시작한 폐플라스틱의 처리 문제는 이제 그 해결을 더 이상 늦출 수 없을 만큼 심각하게 되었다. 그 이유는 플라스틱은 매립할 경우 밀도가 낮아 용적을 많이 차지할 뿐만 아니라 분해되는데도 시간이 오래 소요되어 매립지난을 가중시키며 또한 연소 시에는 유독성 가스를 대량 배출할 우려가 있으므로 함부로 소각을 시킬 수도 없는 실정이기 때문이다.

모든 다른 폐플라스틱과 마찬가지로 농업용 멀칭 폐비닐도 가장 좋은 처분은 재활용이다. 그러나 농업용 멀칭 폐비닐은 흙과 직접 접촉되어 사용되어지는 관계로 흙과 수분 등의 이물질(異物質)로 약 85%가 오염(汚染)되어 있어 이물질(異物質)을 제거하여 농업용 멀칭 폐비닐을 물질적으로 재활용하기가 매우 어렵다. 따라서 한국환경자원공사에서는 이를 파쇄 등의 전처리를 거쳐 수조(水槽)에서 습식으로 세척을 하고 있으나 그 재생품의 가치에 비해 공정에 소요되는 비용이 과다하여 폐비닐 1톤을 재생하는데 적자를 감수하고 있는 입장이며 그렇다고 하더라도 지금도 재고의 적체가 심화되고 있는 실정이다. 반면 이를 적극적으로 수거하여 처리하지 않을 경우 전국적으로 매년 약 29만 톤 정도가 발생되는 폐비닐로 농촌의 환경이 피폐하여 질 것은 자명한 일일 것이므로 농업용 멀칭 폐비닐의 재생은 자연환경보호를 위하여 필수적이다.

그러나 농업용 폐비닐의 재생공정으로 얻은 재생 공정으로부터 생산된 원료는 대부분 저밀도폴리에틸렌(lDPE)과 선형저밀도폴리에틸렌의 혼합물로 이루어져 있어 굴곡특성이 낮은 결함을 가지고 있어 이들 재생수지의 사용되는 용도가 매우 제한적인 문제점이 있고 특히 물리적 성질이 유약하여 농업용 구조물로 성형하여 사용하는데 문제점이 있어 농업용 폐비닐의 재생품이 용처를 찾지 못하고 적체되고 있는 실정이다.

본 발명은 농업용 폐비닐의 재생품인 폐비닐 재생수지가 혼합 폴리에틸렌으로 구성되어 있어 굴곡강도가 약하다는 취약성을 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 농업용 폐비닐 재생수지의 강도를 보강하여 다량으로 생산되는 농업용 폐비닐의 재생수지의 사용용처를 확대하고자 함에 있다.

상술한 발명의 목적을 달성하는 본 발명은 대부분 저밀도폴리에틸렌(LDPE)과 선형저밀도폴리에틸렌, 그리고 일부의 멀칭용 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 혼합물로 이루어져 있어 굴곡특성이 낮은 결함을 갖는 농업용 폐비닐의 재생 공정으로부터 생산된 폐비닐재생수지를 용융하여 무기물을 분말상으로 한 무기물 첨가제를 폐비닐복합재 칩 전체 중량에 대하여 50％∼80％가 되도록 배합하고 유기지방산에스테르를 커플링제로 하여 코팅하고 금속 유기지방산에스테르를 분산제로 사용하여 폐비닐재생수지와 배합, 용융 압출작업을 통해 본발명에 따른 무기물분말이 첨가된 폐비닐복합재 칩을 제조한다.

본 발명에 따른 무기물분말이 첨가된 폐비닐복합재 칩를 이용하여 다양한 형태의 농업 및 어업용 구조물을 생산한다.

상기 무기물분말은 중탄 및 경탄분말, 흙, 폐석고분말, 벤토나이트분말, 플라이애쉬(flyash)등인데, 이들 분말의 입도는 10㎛이하가 특히 적합하다.

하나의 상(相)(일반적으로 액체상)에 다른 상의 물질(일반적으로 고체 분말상)이 미세하게 분산하고 있는 상태를 분산이라 말하며 액체 중에 액체가 분산하고 있는 것을 유탁액(emulsion), 액체 중에 고체가 분산하고 있는 것을 현탁액(suspension)이라고 하는데, 본 발명은 무기물 분말을 액상의 재생된 폐비닐 수지 중에 균일하게 분산시키는 것으로 유탁액에 관한 것이고 이같은 유탁액을 생성시키기 위한 분산을 촉진시키는 것을 분산제라 할 것인데, 상기 분산제는 무기물 분말 입자표면에 결합하여 각 분말 입자들간의 결합력(Van der waals 힘, 전기적인 힘, 수소결합, 흡착력 등)을 약화시켜 무기물 분말이 액상의 폐비닐 수지에 균일하게 분산되도록 한다.

이와 같이 무기물 분말과 분산제 결합력을 잘 조성함으로써 폐비닐 수지액상에 안정한 분산을 얻을 수 있다.

따라서 본 발명에 있어서 특히 적합한 분산제로는 금속 유기지방산에스테르이다. 이러한 금속 유기지방산에스테르로서 아연 스테아레이트(zinc stearate)를 폐비닐복합재 칩 전체 중량에 대하여 1％∼10％ 사용할 수 있다.

상기 커플링제(MAOS)는 폐비닐수지와 분산된 무기물 분말 입자와 결합력을 증진시키기 위하여 첨가되는 보강재로써 폐비닐수지 복합재의 굴곡강도 및 굴곡탄성률이 증대시키기 위하여 첨가되는 것으로 커플링제(MAOS)로 처리한 복합재의 무기물 분말과 폐비닐 수지는 물리, 화학적으로 잘 결합되어 무기물 분말과 폐비닐 수지의 계면에서 풀아웃(pull out)현상이나 크랙이 발생되지 않도록 한다.

본 발명에 사용되는 특히 적합한 커플링제는 유기지방산 에스테르이고, 커플링제의 코팅은 50~150℃에서 열매체유 금속믹서기에서 실시한다. 본 발명에서 상기 유기지방산에스테르로서 스테아린산(stearic acid)을 폐비닐복합재 칩 전체 중량에 대하여 1％∼10％ 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이 제조된 본 발명에 따른 폐비닐복합재 칩은 무기물 분말을 최대 80% 이상의 중량비로 폐비닐수지와 배합시킬 때 순폐비닐수지 대비 60%이상의 굴곡강도 및 굴곡탄성률이 증대되고 반면 충격강도의 저하는 10%미만이 된다.

이와 같은 방법으로 제조된 본 발명에 따른 폐비닐복합재 칩은 열간 압출 또 는 연속공정인 경우 용융압출기를 통하여 다양한 형태의 농업용 구조물을 제조할 수 있는 중간재로 사용된다.

본 발명의 폐비닐복합재 칩을 중간재로하여 생산된 구조물은 무기물 배합비율이 80%이면 압축강도가 280㎏/㎠이고, 50%이면 260㎏/㎠이다.

상기 페비닐복합재 칩을 중간재하여 생산될 수 있는 농업용 또는 어업용 구조물로는 수경재배용 배지 트레이나, 가두리 양식장용 프레임이 있다.

본 발명에 따른 무기물분말이 첨가된 폐비닐복합재 칩을 이용하여 생산된 시설재배를 위한 양육재배용 배지 트레이 및 가두리 양식장용 프레임을 저가(低價)로 농어촌에 공급할 수 있게 되었고, 수거된 폐비닐을 농촌으로 다시 제품화하여 공급하게 되므로, 폐비닐의 수거에 대한 필요성을 농어민들에게 계도(啓導)하는 효과가 있고, 본 발명에 따른 무기물분말이 첨가된 폐비닐복합재는 폐비닐수지의 매트릭스(matrix)에 분산상(分散相)으로 무기물 분말이 보강(補强)되어 물성이 향상되어 상당한 굴곡강도 및 굴곡 탄성률이 증대되므로 다양한 농업 및 어업용 구조물로 가공되어 사용될 수 있기에 다량으로 생산되는 폐비닐재생수지의 용처(用處)를 확대하므로 페비닐의 수거작업과 수거된 폐비닐의 재생작업을 보다 활발하게 하여 궁극적으로 환경오염을 방지한다.

Claims (3)

1. 농업용 폐비닐의 재생 공정으로부터 생산된 폐비닐재생수지를 용융하여 중탄, 경탄, 흙, 폐석고, 벤토나이트 또는 플라이애쉬(flyash)인 무기물 분말을 폐비닐복합재 칩 전체 중량에 대하여 50％∼80％가 되도록 배합하고, 폐비닐복합재 칩 전체 중량에 대하여 1％∼10％의 유기지방산에스테르인 스테아린산을 커플링제로 하여 50∼150℃에서 코팅하고 폐비닐복합재 칩 전체 중량에 대하여 1％∼10％의 금속 유기지방산에스테르인 아연스테아레이트를 분산제로 사용하여 배합, 압출하여 제조된 무기물분말이 첨가된 폐비닐복합재 칩.
2. 제1항에 있어서, 무기물 분말의 입자크기는 10㎛이하 인 것을 특징으로 한 무기물분말이 첨가된 폐비닐복합재 칩
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