KR100898578B1 - 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 및 그의 제조 방법 - Google Patents

스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산업적으로 활용가치가 낮고 재활용이 어려운 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 및 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열가소성 고분자 100 중량부와, 상기 열가소성 고분자 100 중량부에 대하여 스판덱스 폐사 5 내지 150 중량부 및 첨가제 0 초과 내지 350 중량부를 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 및 그의 제조 방법으로서, 본 발명에 의하여, 별도의 처리 없이 용이하게 스판덱스 폐사를 활용할 수 있으며 보다 재활용 가치가 향상된 수지 조성물을 제공할 수 있다.
스판덱스, 재활용, 폐사, 열가소성 고분자, 수지 조성물

Description

스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 및 그의 제조 방법{RESIN COMPOSITION USING SPANDEX WASTE AND PREPARING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 산업적으로 활용가치가 낮고 재활용이 어려운 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 및 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열가소성 고분자 100 중량부와, 상기 열가소성 고분자 100 중량부에 대하여 스판덱스 폐사 5 내지 150 중량부 및 첨가제 0 초과 내지 350 중량부를 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
스판덱스(spandex)는 폴리우레탄계 탄성 섬유를 통칭하는 것으로 미국 연방 무역 위원회에서 1960년 4월 시행한 섬유 제품 품질표시법의 시행규칙에 따라 명명한 일반명이다. 스판덱스는 500~700% 이상의 신도와 우수한 회복력을 가지고 있으며 염색성, 내열성 및 내화학성이 우수하여 스타킹, 수영복 등 의류용으로 다양하게 이용되고 있다.
스판덱스의 제조 방법은 방사법에 따라 차이가 있으나 일반적으로 단량체인 다이올(diol)과 이소시아네이트(isocyanate)를 중합함으로써 제조된 우레탄계 탄성 섬유이다 [참고: 대한민국특허 등록번호 10-0448722]. 스판덱스는 일반적으로 용액중합으로 제조되는데 방사공정에서 용매 제거 방법에 따라 건식법과 습식법으로 나뉘게 된다 [참고: 대한민국특허 등록번호 10-0691478].
이러한 우레탄계인 스판덱스는 열에 대해 활성이 높은 이소시아네이트 그룹이 삼차원적으로 가교(cross-linking)를 일으킬 수 있다. 이러한 삼차원적인 가교는 스판덱스를 용매에 재용해시키거나 열에 의해 재용융하는데 어려움을 주게 된다. 이러한 이유로, 스판덱스는 용액 중합을 통해 제조되지만 용매에 재용해시키면 일부만 용해되거나 용해되지 않게 된다 [참고: 대한민국특허 등록번호 10-0448722].
스판덱스는 우수한 탄성 회복력으로 다양한 분야에서 사용되고 있는 만큼 제조 과정에서 많은 폐사를 발생한다. 폐사는 제품을 만드는 과정에서 굵기(데니어)가 불량이던가 스판덱스를 감는 과정에서 합사가 발생하여 불량품이 나오게 되면 전량 폐사로 처리하게 된다. 또한 스판덱스를 소비하는 업체에서 원단을 만들고 남은 잔사도 폐사로 처리하게 된다. 이러한 스판덱스 폐사는 실뭉치 형태로 나오게 된다.
스판덱스 폐사는 물리적 손상 보다는 외관의 오염이나 상태와 같이 겉모양에 의해 폐사로 결정되기 때문에 그 자체의 물성 저하는 없기 때문에 잠재적 활용 가치가 높다. 하지만 일반적으로 열에 의해 용용되거나 용매에 쉽게 용해되어야만 재활용의 폭이 넓어지는데, 스판덱스는 스판덱스 내 가교 반응으로 인해 재용융 및 용매에 재용해가 제한적이어서 효율적인 재활용이 어려워 단순 소각하거나 봉제인형 속을 채우는 등 단순한 용도로 사용되고 있다.
예를 들면, 대한민국특허 등록번호 10-0448722에서 스판덱스 폐사를 유기용제에 재용해 시켜 재활용하는 방법을 소개 하고 있는데, 유기 용제에 용해되는 스판덱스는 제한적이며 용해 여부를 외관으로 판단하기 어렵기 때문에 별도의 절차로 용해가 되는지 선별해서 용해되는 스판덱스만 사용하고 사용 후 재활용된 스판덱스에서 용매 제거 공정을 통한 추가적인 부산물을 발생하는 등 전체 스판덱스 폐사의 재활용에는 한계가 있다.
최근, 소비자들의 문화 수준 향상으로 인하여 합성수지로 이루어진 압출 및 사출성형품에 느낌이나 촉감을 중요시하게 되어 딱딱한 느낌의 합성수지 대신 부드러운 느낌을 요구하거나 가황고무로 사용되던 분야에서는 재활용이나 친환경을 위해 가황 고무대신 열가소성 탄성체 등을 사용 빈도가 높아지고 있다.
이렇듯 부드러운 느낌을 주고 친환경적인 소재는 경도가 Shore A 경도로 30~80A인 열가소성 탄성체가 적합하다. 친환경적인 열가소성 탄성체의 대표적인 예로는 폴리프로필렌수지와 에틸렌-프로필렌 고무를 동적 가교 시킨 TPV; 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체(SBS), 합성수지 및 오일 등으로 이루어진 SBS 컴파운드; 스티렌-에틸렌-부틸렌-스틸렌 블록공중합체(SEBS), 합성수지 및 오일 등으로 이루어진 SEBS계 컴파운드 등이 있다.
이러한 열가소성 탄성체 중 TPV와 SEBS는 분자구조 내 이중결합이 없어 내후성이나 장기 내열성이 우수하여 다양한 분야에 사용 되고 있다. 하지만, TPV는 동적가교라는 복잡한 제조 공정을 거쳐야 하고 SEBS계 컴파운드는 기본이 되는 SEBS가 수첨이라는 공정을 통해 제조되기 때문에 일반 합성수지에 비해 가격이 비싸 사용에 제약이 있다.
반면, SBS로 이루어진 SBS계 컴파운드의 경우 일반 합성수지에 비해 가격이 비싸지 않아 상업적으로 많이 이용할 수 있으나 SBS내 이중결합이 존재하여 내후성이나 장기 내열 안정성에 취약한 특성을 보여 SBS계 컴파운드는 옥외 사용이 매우 제한적이다.
그러므로 상업적으로 가격 경쟁력이 있으며 옥외 사용이 가능한 열가소성 탄성체의 개발이 필요한 상황이다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 산업적으로 활용가치가 낮고 재활용이 어려운 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 및 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열가소성 고분자 100 중량부와 열가소성 고분자 100 중량부에 대하여 스판덱스 폐사 5 내지 150 중량부 및 첨가제를 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 및 그의 제조 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 열가소성 고분자 100 중량부와 열가소성 고분자 100 중량부에 대하여 스판덱스 폐사 5 내지 150 중량부 및 첨가제를 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은, 스판덱스 폐사 뭉치에서 이물질을 제거하고; 스판덱스 폐사 뭉치를 70℃ 이상의 온도에서 건조하고; 상기 건조된 스판덱스 폐사 뭉치, 열가소성 고분자, 유동 파라핀 오일 및 첨가제를 100 내지 180℃ 온도의 배치식 용융 혼합기에서 10 분내지 40 분간 혼합하고; 배치식 용융 혼합기에서 혼합된 수지 조성물을 100내지 200℃의 압출기에서 압출하여 펠렛화 하는 것을 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 제조 방법을 제공한다.
상기 본 발명에 의하여, 열가소성 고분자, 첨가제 및 길이가 수십 센티미터에서 수백 미터인 스판덱스 폐사 뭉치를 배치식 용융 혼합기에 넣고 열가소성 고분자가 용융되는 온도에서 혼합하면 스판덱스 폐사 뭉치가 배치식 용융 혼합기의 전단력과 용융된 열가소성 고분자에 의해 분산 및 절단되어 열가소성 고분자 및 합성수지에 10 mm 이하 크기로 분산시킬 수 있다. 따라서, 상기 본 발명에 따르면 보다 용이하게 스판덱스 폐사를 재사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물은 상기 보도블록, 인조잔디 충진물 등으로 이용할 수 있어 보다 향상된 재활용 가치를 나타낼 수 있다.
이하. 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 일 측면은, 열가소성 고분자 100 중량부와 열가소성 고분자 100 중량부에 대하여 스판덱스 폐사 5 내지 150 중량부 및 첨가제 0 초과 내지 350 중 량부를 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은, 스판덱스 폐사 뭉치에서 이물질을 제거하고; 스판덱스 폐사 뭉치를 70℃ 이상의 온도에서 건조하고; 상기 건조된 스판덱스 폐사 뭉치, 열가소성 고분자, 유동파라핀 오일 및 첨가제를 100 내지 180℃ 온도의 배치식 용융 혼합기에서 10 분 내지 40 분간 혼합하고; 상기 배치식 용융 혼합기에서 혼합된 수지 조성물을 100 내지 200℃의 압출기에서 압출하여 펠렛화하는 것을 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물의 제조 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 일 구현 예에 있어서, 상기 열가소성 고분자는 스티렌계 블록 공중합체, 수첨된 스티렌계 블록 공중합체, 에틸렌-부틸렌 고무, 에틸렌비닐아세테이트, α-폴리올레핀계 탄성체, 염소화 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아클리로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌-아크레이트 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 열가소성 폴리우레탄 및 폴리에스터로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 일 구현 예에 있어서, 상기 스판덱스 폐사는 상기 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 내에서 길이 0.01 내지 10 mm로 분산되어 있다.
상기 본 발명의 다른 구현 예에 있어서, 상기 첨가제는 산화방지제, 열안정제, UV안정제, 대전방지제, 슬립제, 활제, 탄산칼슘, 탈크, 마이카, 카오린, 클레이, 황산바륨, 황산칼슘 및 수첨수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물은 인화점이 150℃ 내지 310℃, 40℃ 동점도가 7 내지 150 cst이며 나프탄계와 파라핀계를 포함하는 유동 파라핀 오일을 추가로 포함하며, 상기 유동 파라핀 오일은 열가소성 고분자 100 중량부에 대하여 10 내지 350 중량부일 수 있다.
상기 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물은 경도가 shore A 10 내지 80A 일 수 있다.
도 1은 본 발명에서 사용되는 길이가 수십 센티미터에서 수백 미터인 스판덱스 폐사 뭉치의 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물을 펠렛화 한 것의 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 내에 스판덱스 폐사가 분산되어 있는 것을 100배 배율의 광학 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 3을 참조하면, 도 1과 같이 실 길이가 수십 센티미터에서 수백 미터인 폐사 뭉치와 열가소성 고분자 및 첨가제를 배치식 용융 혼합기에 넣고 열가소성 고분자가 용융되는 온도에서 혼합하면, 스판덱스 폐사 뭉치가 배치식 용융 혼합기의 전단력과 용융된 열가소성 고분자에 의해 분산 및 절단되어 열가소성 고분자 및 합성수지에 10 mm 이하 크기로 분산됨을 알 수 있다.
이렇게 스판덱스 폐사를 미세 분산시킴으로써 도 2와 같이 수지 조성물을 펠렛화 할 수 있어 펠렛 자체를 이용하거나 사출 및 압출 성형물로 사용하여 보도블록, 인조잔디 충진물 등으로 이용할 수 있으며, 보다 향상된 재활용 가치를 보여 줄 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 및 제조 방법을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에서 사용되는 상기 열가소성 고분자는 그 종류는 특별히 한정하지 않으며 열에 의해 용융이 되는 모든 열가소성 고분자가 사용할 수 있다. 상기 열가소성 고분자는 수지 조성물을 제조 할 때 스판덱스 폐사 뭉치를 배치식 용융 혼합기에서 전단력으로 절단 및 분산시키는 역할을 한다.
상기 열가소성 고분자는 스티렌계 블록 공중합체, 수첨된 스티렌계 블록 공중합체, 에틸렌-부틸렌 고무, 에틸렌비닐아세테이트, α-폴리올레핀계 탄성체, 염소화 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아클리로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌-아크레이트 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 열가소성 폴리우레탄 및 폴리에스터로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 열가소성 고분자는 바람직하게는 배치식 용융 혼합기에서 용융이 될 수 있도록 유리전이온도나 용융 온도가 180℃ 미만이며 용융흐름지수가 0.1 내지 100 g/10 mim인 열가소성 고분자를 사용할 수 있다.
만약 유리전이온도나 용융온도가 180℃ 이상이면 배치식 용융혼합기에서 용융시키기 어려우며 용융 흐름지수가 100 g/10 min 이상이면 점도가 너무 낮아 전단력이 너무 적어 스판덱스 폐사를 분산시키기 어렵게 된다.
본 발명에서 사용되는 스판덱스 폐사는 스판덱스를 만드는 과정에서 굵기(데니어)가 불량이던가 스판덱스를 감는 과정에서 합사가 나와 불량품이 되거나 스판덱스를 소비하는 업체에서 원단을 만들고 남은 잔사 및 제조 과정에서 외부 오염으로 폐사로 처리된 것으로 그 형태는 특별히 한정하지 않지만, 바람직하게는 실 자체 길이가 수십 센티미터에서 수백 미터인 실뭉치 형태를 가진 스판덱스 폐사를 사용할 수 있다.
이러한 스판덱스 폐사는 수지 조성물 내에서 상기 열가소성 고분자 100 중량부에 대하여 5 내지 150 중량부, 바람직하게는 20 내지 120 중량부 범위로 사용할 수 있으며, 5 중량부 미만이면 스판덱스 폐사의 사용량이 너무 적어 스판덱스 재활용의 의미가 없고, 150 중량부를 초과하여 사용하면 배치식 용융 혼합기에서 스판덱스 폐사의 양이 너무 많아 효율적인 분산이 이루어지지 않게 된다.
본 발명에 사용된 첨가제는 수지 조성물 제조 시 해당 분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제인 산화방지제, 열안정제, UV안정제, 대전방지제, 슬립제, 활제, 탄산칼슘, 탈크, 마이카, 카오린, 클레이, 황산바륨, 황산칼슘 및 수첨수지로부터 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 본 발명의 목적에 어긋나지 않은 범위에서 첨가하는 것이 가능하다.
상기 첨가제의 사용량은 열가소성 고분자 100 중량부에 대하여 0 초과 내지 350 중량부이며, 350 중량부 초과 사용 시 분산 문제로 수지 조성물의 물성을 급격히 저하시키게 된다.
상기 선택적으로 추가 첨가되는 유동 파라핀 오일의 종류는 특별히 한정하지는 않지만 가공 안정성 및 휘발성을 고려하여 동점도(40℃, cSt)가 7 내지 150 cst, 인화점이 150℃ 내지는 310℃이며 나프탄계와 파라핀계를 포함하는 유동 파라핀계 오일을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유동 파라핀 오일은 조성물의 경도 및 흐름성 조절 등을 위해 사용된다.
상기 유동 파라핀 오일이 첨가되는 경우 열가소성 고분자 100 중량부에 대하여 10 내지 350 중량부를 포함하며, 10 중량부 미만으로 사용하면 조성물의 흐름 및 유연성 조절이 어려워 첨가의 의미가 없게 되며 350 중량부 초과 사용하면 배치식 용융 혼합기에서 수지 조성물의 점도를 낮추어 스판덱스 폐사의 분산을 저해하는 문제점이 있다.
본 발명에 의해 제조된 수지 조성물은 경도가 shore A 10 내지 95, shore D 30 내지 100 이며, 부드러운 느낌을 주기 위해 경도 shore A 30 내지 80A 을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에서 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 제조를 위해 각 재료를 혼합하기 위해 사용되는 배치식 용융 혼합기는 니더(Kneader) 또는 밤바리(Bunbary-mixer)로 다양한 형태의 열가소성 고분자 물질을 용융 혼합 시킬 수 있는 배치 타입의 혼합기를 사용하였으며, 혼합된 수지 조성물의 펠렛화를 위해서는 당 분야에 서 펠렛 제조를 위해 널리 사용되는 언더 워터 커터(under water cutter)나 핫 커터(hot cutter)가 장착된 이축 및 단축 압출기를 사용할 수 있다.
본 발명에서 스판덱스 폐사 뭉치에서 이물질을 제거한 스판덱스 폐사 뭉치를 70℃ 이상의 온도에서 건조할 때 그 건조시간은 상기 스판덱스 폐사 뭉치가 건조되기에 충분한 시간을 사용하면 되며, 예를 들어, 1 시간 이상 정도 건조할 수 있다.
스판덱스 폐사에는 용융되지 않은 나뭇가지나 금속 등이 포함되어 있을 가능성이 높기 때문에 사용 전 육안 검사를 통해 이물질을 제거해야만 한다. 또한 스판덱스는 폴리우레탄계로 구성되어 있기 때문에 수분 흡수율이 높아 70℃ 이상에서 1 시간 이상 건조하여 수분을 제거해야만 한다.
이하, 각종 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하지만, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예에 있어서 약어의 의미는 다음과 같다:
SEBS : 스티렌 함량이 30 중량부 퍼센트, 중량 평균분자량(Mw)이 100,000 g/mole인 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 수첨 블록공중합체
유동파라핀 오일: 인화점이 210℃이고 동점도(40℃. cSt)가 23인 유동파라핀
EVA: 용융지수 12 g/10분이며 비닐아세테이트 함량이 15% 인 에틸렌 비닐아세테이트 수지
PE: 용융지수 12 g/10분이며 열변형 온도가 90℃인 폴리에틸렌수지
스판덱스 폐사: 길이 수십 센티미터 내지 수백 미터로 이루어진 스판덱스 폐사 뭉치 (도 1)
탈크: 입도 크기가 5 ㎛ 인 탈크
UV 안정제 : 벤조트리아졸 계열의 UV 흡수제 (Ciba Tinuvin 326)
실시예 1
스판덱스 폐사 뭉치에서 이물질을 제거하였다. 상기 이물질이 제거된 스판덱스 폐사 뭉치를 80℃ 이상의 온도에서 2 시간 건조하여 스판덱스 내 수분을 제거하였다. 상기 건조된 스판덱스 폐사 뭉치와 열가소성 고분자, 유동 파라핀 오일 및 첨가제를 열가소성 고분자가 용융되는 온도인 100 내지 180℃ 온도의 배치식 용융 혼합기에서 10 분내지 40 분 동안 혼합하여 스판덱스 폐사가 절단되어 분산되도록 하였다. 스판덱스 폐사의 분산이 완료되면 배치식 용융 혼합기에서 혼합된 수지 조성물을 100 내지 200℃의 압출기에서 압출하여 펠렛화하여 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 펠렛을 제조하였다.
본 실시예는 용융지수 12 g/10 분이며 비닐아세테이트 함량이 15% 인 에틸렌 비닐아세테이트 수지를 포함하는 열가소성 고분자 100 중량부, 상기 열가소성 고분자 100 중량부에 대하여 스판덱스 30 중량부, 및 산화방지제(테트라키스(메틸 렌(3,5-디-삼차부틸-4-히드록시히드로시남산) 0.2 중량부를 밤바리 믹서에 넣고 130 ℃ 온도에서 20 분간 혼합하였다. 상기 혼합된 수지 조성물은 155℃의 압출기를 통해 스트랜드로 토출한 다음, 언더 워터 커터로 절단하여 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 스판덱스 폐사를 100 중량부 사용하여 수지 조성물을 제조하였으며, 혼합된 수지 조성물은 155℃의 압출기를 통해 스트랜드로 토출한 다음, 언더 워터 커터로 절단하여 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 열가소성 고분자로 용융지수 12 g/10 분이며 비닐아세테이트 함량이 15% 인 에틸렌 비닐아세테이트 수지와 용융지수 12 g/10 분이며 열변형 온도가 90℃ 인 폴리에틸렌수지를 80 대 20으로 사용하였고 스판덱스 폐사를 100 중량부, 탈크를 250 중량부를 사용하여 수지 조성물을 제조하였으며 혼합된 수지 조성물은 155℃의 압출기를 통해 스트랜드로 토출한 다음, 언더 워터 커터로 절단하여 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 열가소성 고분자로 스티렌 함량이 30 중량부 퍼센트, 중량 평균분자량(Mw)이 100,000 g/mole 인 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 수첨 블록공중합체와 용융지수 12 g/10 분이며 열변형 온도가 90℃인 폴리에틸렌수지를 80 대 20으로 사용하였고 스판덱스 폐사를 100 중량부, 및 인화점이 210℃ 이고 동점도(40℃. cSt)가 23인 유동 파라핀 오일 200 중량부를 사용하여 수지 조성물을 제조하였으며, 상기 혼합된 수지 조성물은 155℃ 의 압출기를 통해 스트랜드로 토출한 다음, 언더 워터 커터로 절단하여 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 스판덱스 폐사를 사용하지 않고 비닐아세테이트 함량이 15%인 에틸렌 비닐아세테이트 수지를 포함하는 열가소성 고분자 100 중량부만 사용하여 제조하였으며, 혼합된 수지 조성물은 155℃의 압출기를 통해 스트랜드로 토출한 다음, 언더 워터 커터로 절단하여 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 스판덱스 폐사를 180 중량부를 사용하여 제조하였으며 혼합된 수지 조성물은 155℃ 의 압출기를 통해 스트랜드로 토출한 다음, 언더 워터 커터로 절단하여 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 열가소성 고분자로 용융지수 12 g/10 분이며 비닐아세테이트 함량이 15%인 에틸렌 비닐아세테이트 수지와 용융지수 12 g/10 분이며 열변형 온도가 90℃인 폴리에틸렌수지를 80 대 80으로 사용하였고 스판덱스 폐사를 사용하지 않고, 탈크를 250 중량부를 사용하여 수지 조성물을 제조하였으며 혼합된 수지 조성물은 155℃의 압출기를 통해 스트랜드로 토출한 다음, 언더 워터 커터(Under water cutter)로 절단하여 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 열가소성 고분자로 용융지수 12 g/10 분이며 비닐아세테이트 함량이 15%인 에틸렌 비닐아세테이트 수지와 용융지수 12 g/10 분이며 열변형온도가 90℃인 폴리에틸렌수지를 80 대 20으로 사용하였고 스판덱스 폐사를 100 중량부, 탈크를 400 중량부를 사용하여 수지 조성물을 제조하였으며 혼합된 수지 조성물은 155℃ 의 압출기를 통해 스트랜드로 토출한 다음, 언더 워터 커터로 절단하여 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
하기 표 1 및 표 2는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에 따른 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물의 물성에 대한 측정 결과를 나타낸다.
제조된 펠렛은 220 톤 사출기를 이용하여 가로 10 cm, 세로 10 cm, 두께 1 mm 시트 형태로 제조하여 24 시간 후 인장 시험기로 물성을 측정하였으며 shore A, D 경도계로 경도를 측정하였다.
내광성 평가를 위해서는 자외선 Lamp B가 장착된 Q-UV 장치를 이용하여 200시간 노출 시킨 다음 색차계를 이용하여 노출 전후의 색차 변화(△E)를 비교 측정하여 UV 안정성을 평가하였다.
수지 조성물 내 스판덱스 폐사의 분산 상태는 100배 배율의 광학 현미경을 이용하여 육안 관찰 결과 섬유 길이가 10 mm 이하이면 앙호, 10 mm 이상이면 불량으로 판정하였다.
Figure 112009011936137-pat00001
Figure 112009011936137-pat00002
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 4 에 의하면 스판덱스 폐사는 비교적 잘 분산 및 혼합되었으며 다양한 경도를 가진 수지 조성물을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 실시예 1 내지 4와 비교예 1, 3을 비교해 보면 본 발명에서 지정한 양의 스판덱스 폐사를 수지 조성물 내에 혼합시키더라도 물성 저하가 크지 않음을 알 수 있다. 또한, 비교예 2를 참조하면, 스판덱스 폐사를 과량 사용한 경우 충분한 분산이 일어나지 않아 급격한 물성 저하가 일어남을 알 수 있다.
상기 표 2에 나타난 바와 같이 스판덱스 폐사가 혼합되더라도 UV 안정성에 큰 영향이 없음을 알 수 있다.
이로써 산업적으로 활용 가치가 낮은 스판덱스 폐사를 수지 조성물에 사용하여 보다 용이한 방법으로 재활용 가치가 높은 수지 조성물을 제조할 수 있음을 알 수 있다.
이상, 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다.
도 1은 본 발명에서 사용되는 길이가 수십 센티미터에서 수백 미터인 스판덱스 폐사 뭉치의 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물을 펠렛화 한 것의 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 내에 스판덱스 폐사가 분산되어 있는 것을 100배 배율의 광학 현미경으로 촬영한 사진이다.

Claims (12)

  1. 열가소성 고분자 100 중량부와, 상기 열가소성 고분자 100 중량부에 대하여 스판덱스 폐사 5 내지 150 중량부 및 첨가제 0 초과 내지 350 중량부를 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 고분자는 스티렌계 블록 공중합체, 수첨된 스티렌계 블록 공중합체, 에틸렌-부틸렌 고무, 에틸렌비닐아세테이트, α-폴리올레핀계 탄성체, 염소화 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아클리로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌-아크레이트 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 열가소성 폴리우레탄, 및 폴리에스터으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스판덱스 폐사는 0.01 내지 10 mm의 길이로 상기 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 내에 분산되어 있는 것인, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 첨가제는 산화방지제, 열안정제, UV안정제, 대전방지제, 슬립제, 활제, 탄산칼슘, 탈크, 마이카, 카오린, 클레이, 황산바륨, 황산칼슘 및 수첨수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물은, 인화점이 150℃ 내지 310℃이고 40℃ 동점도가 7 내지 150 cst이며 나프탄계와 파라핀계를 포함하는 유동 파라핀 오일을 상기 열가소성 고분자 100 중량부에 대하여 10 내지 350 중량부 추가 포함하는 것인, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물은 경도가 shore A 10 내지 80A 인, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물.
  7. 스판덱스 폐사 뭉치에서 이물질을 제거하고;
    상기 스판덱스 폐사 뭉치를 70℃ 이상의 온도에서 건조하고;
    상기 건조된 스판덱스 폐사 뭉치, 열가소성 고분자, 및 첨가제를 100 내지 180℃ 온도의 배치식 용융 혼합기에서 10 분 내지 40 분 동안 혼합하고;
    상기 배치식 용융 혼합기에서 혼합된 수지 조성물을 100 내지 200℃의 압출기에서 압출하여 펠렛화하는 것을 포함하는,
    스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 건조된 스판덱스 폐사 뭉치, 열가소성 고분자 및 첨가제와 함께 유동 파라핀 오일을 추가 첨가하여 혼합하는 것을 포함하는,
    스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 배치식 용융 혼합기는 니더(Kneader) 또는 밤바리 믹서(Banbury mixer)인, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물의 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 배치식 용융 혼합기에 투입한 상기 스판덱스 폐사 뭉치는 실의 길이가 수십 센티미터 내지 수백 미터인 스판덱스 폐사를 포함하는 것인, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물의 제조 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 열가소성 고분자는 스티렌계 블록 공중합체, 수첨된 스티렌계 블록 공중합체, 에틸렌-부틸렌 고무, 에틸렌비닐아세테이트, α-폴리올레핀계 탄성체, 염소화 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아클리로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌-아크레이트 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 열가소성 폴리우레탄, 및 폴리에스터으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물의 제조 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 건조 시간이 1 시간 이상인, 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물의 제조 방법.
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