KR100728087B1 - 반응압출을 이용한 폐 고밀도 폴리에틸렌의 재활용 방법 - Google Patents

반응압출을 이용한 폐 고밀도 폴리에틸렌의 재활용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반응압출(reactive extrusion)을 이용한 폐(waste) 고밀도 폴리에틸렌의 재활용 방법에 관한 것으로, 폐 고밀도 폴리에틸렌을 신재 고밀도 폴리에틸렌과 용융 혼합하고 용융 혼합시 과산화물 가교제를 넣어 반응압출시키는 본 발명의 방법에 따르면, 폐 고밀도 폴리에틸렌으로부터 신재 고밀도 폴리에틸렌에 상응하는 우수한 기계적 특성을 갖는 재생 고밀도 폴리에틸렌을 얻을 수 있다.
재생 고밀도 폴리에틸렌, 재활용, 반응압출, 과산화물, 가교, 블렌딩

Description

반응압출을 이용한 폐 고밀도 폴리에틸렌의 재활용 방법{METHOD OF RECYCLING WASTE HIGH-DENSITY POLYETHYLENE USING REACTIVE EXTRUSION}
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 사용한 신재 고밀도 폴리에틸렌의 GPC(gel permeation chromatography)를 이용한 분자량 분포를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 사용한 신재 고밀도 폴리에틸렌의 모세관 레오미터(capillary rheometer) 측정 결과를 나타내는 그래프.
본 발명은 반응압출(reactive extrusion)을 이용한 폐 고밀도 폴리에틸렌의 재활용 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 대부분 매립 또는 소각되어지는 폐 고밀도 폴리에틸렌으로부터 신재 고밀도 폴리에틸렌에 상응하는 우수한 특성을 갖는 재생 고밀도 폴리에틸렌을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
폴리에틸렌은 저렴한 가격에 비하여 우수한 물성을 가짐에 따라 범용 플라스틱 중에서 가장 많이 사용되는 고분자이다. 특히, 고밀도 폴리에틸렌(high-density polyethylene, HDPE)은 저밀도 폴리에틸(low-density polyethylene, LDPE)렌에 비하여 강도가 높아 내구성이 요구되는 포장 용기, 생활용품, 토목 및 건축 자재용, 농자재용과 하수 및 배수용 파이프 등의 용도로 많이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 다양한 용도의 증가는 향후 이들의 사용 후 단순 매립 또는 소각과 같은 환경오염의 주요인으로 떠오르고 있다.
또한, 다양한 공법에 의하여 가공된 폐 고밀도 폴리에틸렌은 가공 시 받은 열 이력에 의하여 시판되는 신재 고밀도 폴리에틸렌 수지에 비해 열분해에 의한 분자량 감소가 커서 신재 고밀도 폴리에틸렌에 상응하는 기계적 물성을 가질 수 없다. 또한, 다양한 용도에 필요한 물성을 유지하기 위하여 사용되는 여러 가지 비상용성 첨가제와 수거 시 첨가되는 먼지, 흙 등과 같은 이물질들은 이들 물성을 감소시키는 요인으로 작용한다.
그러나, 현재 환경오염을 유발하는 물성이 낮은 폐 고밀도 폴리에틸렌으로부터 우수한 물성을 가지면서도 가격 경쟁력이 있는 저렴한 재활용 제품을 제조하는 것에 관한 연구는 매우 미미한 실정이다.
이에, 본 발명자들은 폐 고밀도 폴리에틸렌을 신재 고밀도 폴리에틸렌, 특히 바이모달(bimodal) 구조가 뚜렷한 분자량 분포를 나타내는 신재 고밀도 폴리에틸렌 적정량과 용융 혼합하고 용융 혼합 과정에서 과산화물 가교제를 첨가하여 이들을 상호 반응시켜 부분 가교(crosslinking)를 형성함으로써 신재 고밀도 폴리에틸렌에 상응하는 우수한 기계적 물성을 갖는 재생 고밀도 폴리에틸렌을 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 매립 또는 소각되어지는 폐 고밀도 폴리에틸렌을 재활용하 여 신재 고밀도 폴리에틸렌에 상응하거나 이보다 우수한 기계적 물성을 갖는 재생 고밀도 폴리에틸렌을 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 폐 고밀도 폴리에틸렌 20 내지 40 중량%와 바이모달(bimodal) 구조가 뚜렷한 분자량 분포를 나타내는 신재 고밀도 폴리에틸렌 60 내지 80 중량%를 용융 혼합하는 것을 포함하는, 재생 고밀도 폴리에틸렌의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서는 또한, 상기 방법에 따라 제조된 재생 고밀도 폴리에틸렌 및 이를 이용하여 얻어진 성형품을 제공한다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 특징은, 폐 고밀도 폴리에틸렌을 바이모달 분자량 분포를 나타내는 신재 고밀도 폴리에틸렌 적정량과 용융 혼합하여 우수한 특성을 갖는 재생 고밀도 폴리에틸렌을 제조한다는 데 있다.
본 발명에서 폐 고밀도 폴리에틸렌으로는 분리 수거된 재활용 생활 제품 또는 폐비닐 등을 압출기에 넣고 펠렛 형태로 제조한 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 폐 고밀도 폴리에틸렌의 재활용 공정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 폐 고밀도 폴리에틸렌 20 내지 40 중량%와 바이모달 분자량 분포를 나타내는 신재 고밀도 폴리에틸렌 60 내지 80 중량%을 내부 혼련기 등을 이용하여 165 내지 175 ℃ 범위의 온도에서 35 내지 45 RPM의 속도로 8 내지 12분간 용융 혼 합시켜 재생 고밀도 폴리에틸렌을 얻는다. 여기서, 바이모달 분자량 분포를 나타내는 신재 고밀도 폴리에틸렌이란 분자량 분포가 두군데서 최대점을 갖는 고분자를 의미하며, 바람직하게는 분자량 분포가 최대인 분자량이 16,000 내지 24,000 및 120,000 내지 140,000 범위, 보다 바람직하게는 약 19,000과 약 129,000의 두 군데서 나타나는 고밀도 폴리에틸렌, 예를 들면 삼성섬유화학 제품인 P-200A®(MI(Melt Index)=0.5, 중량평균 분자량: 274,000) 등을 예로 들 수 있다.
상기 폐 고밀도 폴리에틸렌의 함량이 20 중량% 미만이면, 가격 경쟁력 면에서 불리하고 40 중량%를 초과하면 인장강도, 인장탄성율, 최대강도, 인장신율 등과 같은 기계적 물성이 떨어진다.
또한, 본 발명에서처럼 신재 고밀도 폴리에틸렌으로 분자량 분포가 넓고 바이모달 구조가 뚜렷한 고밀도 폴리에틸렌을 사용하면 높은 분자량을 갖는 것은 물성을, 낮은 분자량을 갖는 것은 가공성을 향상시킬 수 있으며, 유니모달(unimodal) 구조에 가까운 분자량 분포를 나타내는 고밀도 폴리에틸렌 수지에 비해 쉬어 씬닝(shear thinning) 거동이 큰 것으로 보아 높은 전단 속도에서 혼합에 의한 상용성이 증가하므로 폐 고밀도 폴리에틸렌 재활용시 이들 수지를 병용하면 매우 바람직하다.
본 발명에 있어서, 폐 고밀도 폴리에틸렌과 신재 고밀도 폴리에틸렌의 용융 혼합 공정 수행시 과산화물 가교제를 첨가하여 화학반응이 동반되는 반응 압출 공정을 수행하면, 얻어지는 재생 고밀도 폴리에틸렌의 마모도, 내구성 등을 보다 개 선시킬 수 있다.
과산화물 가교제를 첨가하고 폐/신재 고밀도 폴리에틸렌의 용융 혼합 공정을 수행하는 본 발명의 방법에 따르면 가지화(branching) 정도가 상대적으로 큰 폐 고밀도 폴리에틸렌 측쇄에 라디칼이 형성되어 이들이 서로 반응하여 부분 가교를 형성시킴으로써 폐 고밀도 폴리에틸렌의 낮은 기계적 물성을 증가시킬 수 있다.
그러나, 고밀도 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌에 비하여 가지 측쇄가 상대적으로 짧아 주 사슬에 과산화물에 의하여 라디칼을 형성시키는 것이 용이하지 않다. 따라서, 가교제의 종류 및 함량, 용융온도 및 혼합속도 등과 같은 가공 변수가 혼합시 가교정도를 조절하여 단순 용융 압출 공정에서 달성되는 물성을 현저히 개선시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 과산화물 가교제로는 모든 과산화 화합물을 사용할 수 있지만, 바람직하게는 디큐밀 퍼옥사이드(DCP), 퍼부틸 퍼옥사이드(PBP), 가장 바람직하게는 디큐밀 퍼옥사이드(DCP)를 사용할 수 있다.
상기 과산화물 가교제의 첨가량은 폐 고밀도 폴리에틸렌/신재 고밀도 폴리에틸렌 혼합물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 0.5 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 0.2 중량% 범위이다. 여기서, 과산화물 가교제의 첨가량이 상기 범위를 초과하면 가공성이 떨어진다.
또한, 과산화물 가교제를 첨가하고 용융 혼합 공정을 수행하는 경우에는 첨가되는 과산화물 가교제의 분해가 최대가 되는 온도 범위, 예를 들면 과산화물 가교제로서 PBP를 사용하는 경우에는 약 160 ℃, 디큐밀 퍼옥사이드를 사용하는 경우 에는 약 150 ℃에서 약 10분 동안 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 얻어진 재생 고밀도 폴리에틸렌은, 필름 다이, 파이프 다이 등과 같은 2차 성형 다이가 장착된 압출기를 이용하여 원하는 물성을 갖는 재생 고밀도 폴리에틸렌 성형품을 제조할 수 있으며, 이러한 성형품은 토목과 건축자재용, 농자재용과 하수 및 배수용 파이프 등으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 제한되는 것은 아니다.
실시예 1:
펠렛 형태의 폐 고밀도 폴리에틸렌과, 분자량, 분자량 분포 및 가공성 등이 상이한 시판중인 신재 고밀도 폴리에틸렌 3 종류, 즉 SK 6610®(SK(주), 한국), LG PE100®(LG 화학(주), 한국) 또는 P-200A®(삼성섬유화학, 한국)을 밤버리 내부 혼련기(Brabender HAAKE RHEOMIX 600P)를 하기 표 1에 나타난 바와 같은 조성비로 혼합하여 재생 고밀도 폴리에틸렌을 제조하였다. 이때 혼련기의 온도는 170 ℃, 혼합속도는 40 RPM, 혼련 시간은 10분이었다.
도 1은 사용되는 신재 고밀도 폴리에틸렌의 GPC를 이용한 분자량 분포를 나타내는 그래프로서, SK 6610®의 분자량 분포는 한군데서 최대 피크를 갖는 유니모달 형태의 분자량 분포를 나타내고 LG PE100®는 유니모달 구조에 가까운 바이모달 형태의 분자량 분포를 나타내는 HDPE인 반면, P-200A®는 바이모달 구조가 뚜렷하고 분자량 분포는 19,000 및 129,000의 두 군데서 최대 피크를 갖는 바이모달 분포를 가장 잘 나타냄을 알 수 있다.
또한, 도 2는 상기 신재 고밀도 폴리에틸렌의 가공성을 측정한 모세관 레오미터(capillary rheometer) 측정 결과를 나타내는 그래프로서, 바이모달 분자량 분포를 나타내는 HDPE인 P-200A®가, 가공성 측면에 있어서 유니모달 분자량 분포를 나타내는 SK 6610® 및 LG PE100®에 비해 높은 전단속도에서 쉬어 씬닝(shear thinning) 거동이 큼을 알 수 있다.
이어서, 얻어진 재생 고밀도 폴리에틸렌 시편의 물성을 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 여기서, 인장시험은 KS M 3006에 제시된 표준 인장 시편형을 사용하여 로이드 만능재료시험기(LR-10K)로 실시하였다.
신재 HDPE 조성비 (신재/재생) 인장강도 (MPa) 인장탄성율 (MPa) 최대강도 (N) 인장신율 (%)
A(1) 100/0 38 600 460 540
60/40 35 450 310 720
50/50 38 610 400 380
40/60 35 700 380 580
B(2) 100/0 36 600 380 650
60/40 33 290 290 610
50/50 32 460 260 460
40/60 32 270 270 600
C(3) 100/0 38 850 380 650
60/40 38 750 420 710
50/50 35 440 350 720
40/60 35 450 370 790
폐 HDPE(4) 0/100 30 450 270 790
(1) A: SK 6610®, MI=0.12, 중량 평균 분자량 = 269,000
(2) B: LG PE100®, MI=0.08, 중량 평균 분자량 = 276,000
(3) C: 삼성섬유화학 P-200A®, MI=0.5, 중량 평균 분자량 = 274,000
(4) MI=0.7, 중량 평균 분자량 = 261,000
상기 표 1로부터, 분자량 분포가 19,000 및 129,000의 두군데서 최대 피크를 갖는 바이모달 분자량 분포를 나타내는 신재 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 사용할 경우 가장 우수한 기계적 물성을 갖고, 신재 고밀도 폴리에틸렌 수지와 유사한 우수한 기계적 물성을 유지하기 위해서는 폐 HDPE의 함량이 40 중량% 이하가 되어야 함을 알 수 있다.
실시예 2:
실시예 1에서 기계적 물성이 신재 수지와 가장 유사한 조성비(신재/폐 HDPE=60/40)의 신재/폐 HDPE 혼합물을 하기 표 2 및 3에 나타낸 바와 같은 혼합 온도, 가공시간 및 혼합속도의 조건으로 혼합 용융하여 재생 HDPE를 제조하고, 제조된 시편의 기계적 물성을 실시예 1에 기재된 인장시험 방법으로 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
신재 HDPE 혼합온도 (℃) 혼합시간 (min) 혼합속도 (RPM)) 인장강도 (MPa) 인장탄성율 (MPa) 최대강도 (N) 인장신율 (%)
A(1) 150 10 40 30 430 240 750
170 35 450 320 740
190 33 210 330 710
B(2) 150 10 40 30 500 250 800
170 32 300 300 610
190 28 280 290 900
C(3) 150 10 40 30 250 280 710
170 39 740 410 700
190 33 360 270 800
(1) A: SK 6610®, MI=0.12, 중량 평균 분자량 = 269,000
(2) B: LG PE100®, MI=0.08, 중량 평균 분자량 = 276,000
(3) C: 삼성섬유화학 P-200A®, MI=0.5, 중량 평균 분자량 = 274,000
신재 HDPE 혼합온도 (℃) 혼합시간 (min) 혼합속도 (RPM) 인장강도 (MPa) 인장탄성율 (MPa) 최대강도 (N) 인장신율 (%)
A 170 10 40 35 450 320 750
50 36 400 330 850
60 34 290 320 840
B 170 10 40 32 270 300 640
50 35 450 340 800
60 31 420 260 810
C 170 10 40 39 780 410 720
50 35 300 390 800
60 33 310 300 750
(1) A: SK 6610®, MI=0.12, 중량 평균 분자량 = 269,000
(2) B: LG PE100®, MI=0.08, 중량 평균 분자량 = 276,000
(3) C: 삼성섬유화학 P-200A®, MI=0.5, 중량 평균 분자량 = 274,000
상기 표 2 및 3으로부터, 폐 HDPE와 신재 HDPE의 혼합시 신재 HDPE와 유사한 우수한 기계적 물성을 얻기 위해서는 혼합 용융 공정을 약 40 RPM의 혼합속도 및 약 170 ℃의 온도에서 수행하는 것이 가장 바람직함을 알 수 있다.
실시예 3:
실시예 2에서 가장 우수한 기계적 물성을 나타내는 조성비의 신재/폐 HDPE 혼합물(삼성섬유화학 P-200A®/폐 HDPE=60/40)에, 과산화물 가교제인 퍼부틸 퍼옥사이드(perbutyle peroxide, PBP)를 상기 HDPE 혼합물의 총 중량을 기준으로 하기 표 4에 나타낸 바와 같은 양으로 첨가하고 160 ℃에서 10분 동안 반응 용융시켜 재생 HDPE를 제조하고, 이들의 기계적 물성을 측정하여 표 4에 나타내었고, 하기 표 5에 나타낸 바와 같은 양, 가교 온도 및 가교시간의 조건에서 동일한 공정을 수행하여 재생 HDPE를 제조하고, 이들의 기계적 물성을 측정하여 표 5에 나타내었다. 여기서, 인장시험은 실시예 1에 기재된 방법으로 수행하였다.
PBP 함량 (중량%) 가교온도 (℃) 가교시간 (min) 인장강도 (MPa) 인장탄성율 (MPa) 최대강도 (N) 인장신율 (%)
0.1 160 10 34 110 320 600
0.3 37 150 350 350
0.5 39 150 380 330
PBP 함량 (중량%) 가교온도 (℃) 가교시간 (min) 인장강도 (MPa) 인장탄성율 (MPa) 최대강도 (N) 인장신율 (%)
0.3 150 10 29 120 320 530
160 5 35 140 350 370
10 37 150 380 350
15 33 130 330 410
170 10 33 130 320 420
표 4 및 5로부터, 과산화물 가교제인 PBP를 첨가한 후 반응 용융 가공에 의해 얻어지는 재생 HDPE는 순수 신재 HDPE에 비해 동등 이상의 기계적 강도, 경도, 충격강도를 나타내고 신율은 감소함을 알 수 있다. 또한, 반응 압출에 의해 얻어지는 재생수지의 기계적 특성은 가교제의 함량이 증가할수록 증가하였으며 가교에 가장 민감한 반응 가공 온도와 가공시간에 밀접한 관계가 있고, 최적의 가공온도는 가교제인 PBP의 분해가 최대가 되는 160 ℃이며 최적의 가공시간은 10분임을 확인하였다.
실시예 4:
실시예 2에서 가장 우수한 기계적 물성을 나타내는 조성비의 신재/폐 HDPE 혼합물(삼성섬유화학 P-200A®/폐 HDPE=60/40)에, 디큐밀 퍼옥사이드(dicummyl peroxide, DCP)를 상기 HDPE 혼합물의 총 중량을 기준으로 하기 표 5에 나타낸 바와 같은 양으로 첨가하고 150 ℃에서 10분 동안 반응 용융 가공하여 재생 HDPE를 제조하고, 이들의 기계적 물성을 측정하여 표 6에 나타내었고, 하기 표 7에 나타낸 바와 같은 양, 가교 온도 및 가교시간의 조건에서 동일한 공정을 수행하여 재생 HDPE를 제조하고, 이들의 기계적 물성을 측정하여 표 7에 나타내었다. 여기서, 인장시험은 실시예 1에 기재된 방법으로 수행하였다.
DCP 함량 (중량%) 가교온도 (℃) 가교시간 (min) 인장강도 (MPa) 인장탄성율 (MPa) 최대강도 (N) 인장신율 (%)
0.1 150 10 38 120 320 650
0.3 39 150 340 450
0.5 41 200 360 300
DCP 함량 (중량%) 가교온도 (℃) 가교시간 (min) 인장강도 (MPa) 인장탄성율 (MPa) 최대강도 (N) 인장신율 (%)
0.1 140 10 30 120 310 650
150 5 33 120 340 600
10 39 150 350 450
15 36 140 320 400
160 10 35 130 320 500
표 6 및 표 7로부터, 과산화물 가교제인 DCP를 첨가한 후 반응 용융 가공에 의해 얻어지는 재생 HDPE는 순수 신재 HDPE에 비해 기계적 강도, 경도, 충격강도는 증가하는 반면 신율은 감소함을 알 수 있다. 또한, 반응 압출에 의해 얻어지는 재생수지의 특성은 가교제의 함량이 증가할수록 증가하였으며 가교에 가장 민감한 반응 가공 온도와 가공시간에 밀접한 관계가 있고, 최적의 가공온도는 가교제인 DCP의 분해가 최대가 되는 150 ℃이며 최적의 가공시간은 10분임을 확인하였다.
실시예 5:
폐 HDPE와 상업용 신재 HDPE(삼성섬유화학 P200A®)를 실시예 1에서 시행한 혼합온도, 가공시간 등의 가공조건에서 표 6에 나타낸 바와 같은 조성비에 따라 용융 혼합하였다. 또한, 가장 우수한 기계적 물성을 나타내는 조성비의 신재/폐 HDPE 혼합물(삼성섬유화학 P-200A®/폐 HDPE=60/40)에, 가교제로서 PBP 또는 DCP를 표 6에 나타낸 바와 같이 상기 HDPE 혼합물의 총 중량을 기준으로 0.1~0.5 중량% 첨가하고 실시예 3 또는 4에 기재된 방법으로 혼합온도 150∼160 ℃ 및 혼합시간 10분의 조건으로 반응 용융시켜 얻어진 재생 HDPE의 마모도, 내구성 및 인장강도를 측정하고 그 결과를 표 8에 나타내었다. 여기서, 마모도는 ASTM G-77-98에 따라 마모시편을 제작한 후 마찰/마모(friction and wear) 시험기(다우 코닝사, 모델 LFW-1)를 이용하여 스틸 베어링(steel bearing)을 시편에 대고 2시간 동안 돌리면서 측정하고, 내구성은 NCLS(Notched, Constant Ligament-Stress)법을 이용하여 ASTM F2136-01에 따라 항온조에 이가팔(Igepal) 용액과 증류수를 채운 후 노치(notch)가 있는 인장시편을 일정 하중에서 잡아당겼을 때의 상대적인 파단시간을 측정함으로써 조사하였으며, 인장강도는 ASTM D638-02에 따라 측정하였다.
조성비(중량%) 가교제(중량%) 마모도 (마모 부피, m3) 내구성 (hr) 인장 강도 (MPa)
신재 폐 DCP PBP
100 0 0 0 3.07 72 36.2
80 20 0 0 3.90 48 34.5
60 40 0 0 3.21 72 37.5
60 40 0.05 0 2.74 72 38.6
60 40 0.1 0 2.32 24 39.2
60 40 0.2 0 1.15 1 40.9
60 40 0.3 0 1.09 1hr 이내 41.0
60 40 0 0.1 3.20 12 38.2
60 40 0 0.2 2.85 1hr 이내 38.9
40 60 0 0 4.15 48 32.8
0 100 0 0 4.85 1hr 이내 30.2
표 8에 나타난 바와 같이, 신재 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 혼합된 재생 고밀도 폴리에틸렌 수지가 신재 고밀도 폴리에틸렌과 유사한 마모성과 내구성 및 인장강도를 나타내고 특히 가교제를 첨가할 경우 마모성이 현저히 증가하며, 가교제로서 DCP를 사용할 경우 마모성이 보다 우수함을 알 수 있다. 또한, 내구성 면에서, 신재 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 혼합된 재생 고밀도 폴리에틸렌 수지는 신재 고밀도 폴리에틸렌에 상응하는 내구성을 갖고, 가교제로서 PBP를 사용할 때보다 DCP를 사용할 경우 내구성이 보다 우수함을 알 수 있다.
폐 고밀도 폴리에틸렌을 신재 고밀도 폴리에틸렌과 용융 혼합하고 용융 혼합시 과산화물 가교제 등을 첨가하여 반응 압출 공정을 수행하는 본 발명의 방법에 따르면, 폐 고밀도 폴리에틸렌의 매립과 소각 등으로 발생하는 2차 환경오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 신재 고밀도 폴리에틸렌에 상응하는 우수한 특성을 갖는 고밀도 폴리에틸렌 수지를 얻을 수 있다. 또한, 얻어진 재생 고밀도 폴리에틸렌 수지와 이로부터 제조된 성형품은 토목과 건축자재용, 농자재용과 하수 및 배수용 파이프 등으로 유리하게 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 폐 고밀도 폴리에틸렌 20 내지 40 중량%와 바이모달(bimodal) 분자량 분포를 나타내는 신재 고밀도 폴리에틸렌 60 내지 80 중량%의 혼합물에 과산화물 가교제를 첨가한 후 용융 혼합하는 것을 포함하는, 재생 고밀도 폴리에틸렌의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 바이모달(bimodal) 분자량 분포를 나타내는 신재 고밀도 폴리에틸렌이, 분포가 최대인 분자량이 16,000 내지 24,000 및 120,000 내지 140,000의 두 군데서 나타나는 것임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 용융 혼합 공정을 165 내지 175 ℃ 범위의 온도에서 35 내지 45 RPM의 속도로 8 내지 12분간 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 과산화물 가교제가 디큐밀 퍼옥사이드(DCP) 또는 퍼부틸 퍼옥사이드(PBP)인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 과산화물 가교제가 디큐밀 퍼옥사이드(DCP)인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 과산화물 가교제를 폐 고밀도 폴리에틸렌과 신재 고밀도 폴리에틸렌 혼합물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 0.5 중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 과산화물 가교제를 폐 고밀도 폴리에틸렌과 신재 고밀도 폴리에틸렌 혼합물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 0.2 중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항의 방법에 따라 제조된, 재생 고밀도 폴리에틸렌.
  10. 제9항의 재생 고밀도 폴리에틸렌을 이용하여 제조된 성형품.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101805472A (zh) * 2010-04-20 2010-08-18 湖州环友橡塑材料有限公司 一种用于管材的再生hdpe粒子及其制造方法
DE102012025258A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Interseroh Dienstleistungs Gmbh Verfahren zur Aufbereitung von recyceltem HDPE
KR101457920B1 (ko) * 2014-01-23 2014-11-05 주식회사 인성알에스 불순물을 제거하고 회분함량을 저감시켜 제조한 재활용 합성수지파형관 및 이의 제조방법
KR20200023191A (ko) * 2018-08-24 2020-03-04 주식회사 비엠케이 폐 고밀도 폴리에틸렌을 이용하여 지오셀을 제조하는 방법
KR102611691B1 (ko) * 2022-11-10 2023-12-07 정금시 재생 펠릿 생산 시스템 및 이를 이용한 재생 펠릿 생산 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950025068A (ko) * 1994-02-24 1995-09-15 박원배 폐가교 폴리에틸렌이 함유된 수지 조성물 및 이의 제조방법
KR980008494A (ko) * 1996-07-31 1998-04-30 박영호 폐 고밀도 폴리에틸렌 수지의 재생 방법
KR19990049341A (ko) * 1997-12-12 1999-07-05 정몽규 과산화물을 사용한 재생수지의 제조방법
US6822051B2 (en) 2002-03-29 2004-11-23 Media Plus, Inc. High density polyethylene melt blends for improved stress crack resistance in pipe

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950025068A (ko) * 1994-02-24 1995-09-15 박원배 폐가교 폴리에틸렌이 함유된 수지 조성물 및 이의 제조방법
KR980008494A (ko) * 1996-07-31 1998-04-30 박영호 폐 고밀도 폴리에틸렌 수지의 재생 방법
KR19990049341A (ko) * 1997-12-12 1999-07-05 정몽규 과산화물을 사용한 재생수지의 제조방법
US6822051B2 (en) 2002-03-29 2004-11-23 Media Plus, Inc. High density polyethylene melt blends for improved stress crack resistance in pipe

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101805472A (zh) * 2010-04-20 2010-08-18 湖州环友橡塑材料有限公司 一种用于管材的再生hdpe粒子及其制造方法
CN101805472B (zh) * 2010-04-20 2013-04-17 湖州环友橡塑材料有限公司 一种用于管材的再生hdpe粒子及其制造方法
DE102012025258A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Interseroh Dienstleistungs Gmbh Verfahren zur Aufbereitung von recyceltem HDPE
KR101457920B1 (ko) * 2014-01-23 2014-11-05 주식회사 인성알에스 불순물을 제거하고 회분함량을 저감시켜 제조한 재활용 합성수지파형관 및 이의 제조방법
KR20200023191A (ko) * 2018-08-24 2020-03-04 주식회사 비엠케이 폐 고밀도 폴리에틸렌을 이용하여 지오셀을 제조하는 방법
KR102257482B1 (ko) * 2018-08-24 2021-05-31 주식회사 비엠케이 폐 고밀도 폴리에틸렌을 이용하여 지오셀을 제조하는 방법
KR102611691B1 (ko) * 2022-11-10 2023-12-07 정금시 재생 펠릿 생산 시스템 및 이를 이용한 재생 펠릿 생산 방법

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