KR101432008B1 - 2종 이상의 수지, 유리장섬유, ｌｄｐｅ 및 고무계수지를 포함하는 조성물 - Google Patents

Abstract

2종 이상의 수지, 유리장섬유 및 고무계수지를 포함하는 조성물로서, 2종 이상의 단위 수지로 이루어진 혼합수지; 길이 10mm 내지 50mm인 유리장섬유; 고무계 수지 5 내지 15 중량부; 및 LDPE 10 내지 35 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 조성물이 제공된다.

Description

2종 이상의 수지, 유리장섬유, ＬＤＰＥ 및 고무계수지를 포함하는 조성물{Composition comprising at least two kinds of resin, glass fiber, LDPE and rubber-resin}

본 발명은 2종 이상의 수지, 유리장섬유, ＬＤＰＥ 및 고무계수지를 포함하는 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혼합 사용시 내충격성과, 굴곡 특성이 떨어지는 폐수지에 유리장섬유를 LDPE 및 고무계 수지와 함께 첨가하여, 유리장섬유의 분상도를 향상시켜, 유리 장섬유에 의한 내충격성과 굴곡 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 2종 이상의 수지, 유리장섬유, ＬＤＰＥ 및 고무계수지를 포함하는 조성물에 관한 것이다.

폐수지는 이를 재생 원료로 사용할 수 있으므로 이들을 분리 수거하여 파쇄한 후 용융시켜 재사용에 제공된다. 하지만, 고분자에 기반한 이러한 폐수지는 종류에 따라 물성이 매우 상이하므로, 폐수지의 재활용을 위해서는 다양한 종류의 폐수지를 종류에 따라 정확히 분리하여야 한다.

일반적으로는 비중의 차이를 이용하여 폐수지를 분리하나, 문제는 물보다 낮은 비중의 폴리에틸렌(PE)과, 폴리프로필렌(PP)의 경우, 이러한 방식으로의 분리가 어렵다. 이와 같이 정확하게 분리되지 않은 상이한 물성의 수지를 동시에 사용하는 경우, 수지간의 상용성이 떨어지고, 충분한 각 수지 중합체간 친화도(affinity)가 떨어지므로, 내충격성 등의 물성이 저하되는 문제가 있다.

예를 들면, 실용신안출원 제20-2001-24176호는 재생 플라스틱을 이용하여 파렛트를 제조하여 원가 절감을 이루는 기술을 개시한다. 하지만, 상기 인용발명의 재생 파렛트는 폐 수지 재료를 분쇄하여 파렛트 형상으로 성형 제조되는데, 이 경우, 이종의 폐 수지 재료간 떨어지는 상용성과 친화도에 기인하여, 내충격성이 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내충격성, 굴곡 강도 등의 물성이 개선된, 이종의 폐수지를 포함하는 조성물과, 이를 이용한 플라스틱 제품을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 2종 이상의 수지, 유리장섬유, LDPE 및 고무계수지를 포함하는 조성물로서, 2종 이상의 단위 수지로 이루어진 혼합수지; 길이 10mm 내지 50mm인 유리장섬유; 고무계 수지 5 내지 15 중량부; 및 LDPE 10 내지 35 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 LDPE는 상기 펠렛 형태의 고무계 수지에 함유된 후, 상기 조성물에 혼입된다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 혼합수지는 폐 폴리에틸렌(PE)과 폐 폴리프로필렌(PP)로 이루어진다.

본 발명은 또한 상술한 조성물을 포함하는 플라스틱 제품을 제공하며, 상기 플라스틱 제품은 파레트 또는 박스이다.

본 발명은 상술한 조성물을 이용한 플라스틱 제품 제조방법으로, 상기 혼합수지, 상기 유리장섬유, 상기 LDPE 및 고무계 수지를 혼합하여 상술한 조성물을 제조하는 단계; 상기 혼합된 조성물을 용융시키는 단계; 및 상기 용융된 조성물을 성형시켜, 플라스틱 제품을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 제품 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 LPPE는 펠렛 형태의 고무계 수지에 함유된 후, 상기 혼합수지에 혼합된다.

본 발명에 따르면, 2종 이상의 폐수지에 소정 길이 이상의 유리섬유인 유리장섬유를 사용, 상기 유리장섬유에 상기 2종 이상의 수지를 결합시켜, 단위 수지간의 물리적 친화력과 휨 특성을 향상시키며, 아울러 고무계 수지 등을 사용하여 내충격 특성, 상용성을 크게 향상시킨다. 더 나아가, LDPE가 첨가된 고무계 수지를 사용함으로써 폐수지에서의 유리장섬유의 분산도를 향상시켜, 유리장섬유에 의한 강도 강화 효과를 극대화시킨다. 또한 펠렛 형태로 LDPE가 첨가된 고무계 수지를 2종 이상의 페수지에 혼합시켜, 성형시킴으로써, 고무계 수지가 플라스틱 표면으로 이동되어 석출되는 문제를 해결한다.

도 1 및 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 PP와 PE의 비율이 5:5 혹은 2:8의 성분비로 혼합된 혼합수지에 유리장섬유의 길이를 달리하여 혼합, 용융시킨 후, 성형시킨 성형체(파렛트)의 충격 강도 및 굴곡 강도 실험 결과이다.
도 3은 고무계 수지만을 사용한 조성물의 성형 후 SEM 사진이고, 도 4는 LDPE가 함유된 고무계 수지를 사용한 조성물의 성형 후 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파렛트 제조방법의 단계도이다.

이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다.

본 발명자는 상술한 문제를 해결하기 위하여, 2종 이상의 폐수지 혼합 재료에 일정 길이(10mm 이상)의 유리섬유인 유리장섬유 및 LDPE가 첨가된 고무계 수지를 혼합한 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 2종 이상의 폐수지의 단위 수지는, 비중이 물보다 낮은 폴리에틸렌(PE)과, 폴리프로필렌(PP)이었으며, 상기 두 종류의 수지는 사용 후 폐기된 폐수지였다. 본 발명은 특히 이러한 상이한 구조와 물성, 분자량을 갖는 2 종 이상의 폐수지를 함께 사용하면서도, 이러한 2종 이상의 폐수지 동시사용에 따라 발생하는 상용성 저하에 따른 문제, 즉, 취성 저하, 내충격성 약화, 굴곡 강도 약화 등의 문제를 특정 길이 이상의 유리장섬유와와 고무계 수지를 이용하여 해결하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조성물은 파렛트 등과 같은 플라스틱 성형체를 제조하기 위한 조성물로서, 2종 이상의 단위 수지로 이루어진 혼합수지, 길이 10mm 이상의 유리장섬유; 및 LDPE(밀도 : 0.915~0.925g/cm3, 중량평균분자량 : 100만이상)가 함유된 고무계 수지를 사용한다. 특히 본 발명자는 유리장섬유가 용융된 수지에 혼합되는 경우, 유리장섬유의 분산도가 떨어지며, 이에 따라 플라스틱 제품의 균일한 강도를 달성하기 어렵다는 문제를 해결하고자, 곁가지가 많은 LDPE를 고무계 수지에 함유시켜, 2종 이상의 폐수지로 이루어진 혼합수지와 혼합시킨다. 상기 고무계 수지와 혼합된 LDPE는 유리장섬유의 분산도를 향상시키며, 그 결과 최종 얻어진 플라스틱 제품의 강도를 향상시킨다. LDPE 함유 고무계 수지 사용에 따른 유리장섬유 분산도 향상의 효과는 아래 실험예에서 보다 상세히 설명된다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 혼합수지는 폐 폴리에틸렌(PE)과, 폐 폴리프로필렌(PP)의 단위 수지로 이루어지며, 상기 단위 수지의 분자량은 통상 사용되는 일반적인 PE와 PP의 분자량에 따른다. 또한, 상기 혼합수지의 단위 수지는 비중이 1 미만인데, 물과의 비중 차를 이용한 통상적인 폐수지 분리 방법으로는 PE와 PP의 수지분리는 어렵다. 더 나아가, 이러한 수지를 혼합 사용하는 경우, 상이한 사슬 길이, 구조, 가지 형태 등에 기인하여. 수지간 상용성과 화학적 결합력이 떨어지며, 그 결과, 외부에 가해지는 충격에 따라 상기 혼합수지로 제조된 성형체가 쉽게 깨어지는 문제가 있다.

하지만, 본 발명은 일정 길이의 유리장섬유를 용융 전 물리적으로 혼합한 후, 용융시켜, 상기 유리장섬유를 상기 혼합수지의 단위 수지가 결합하는 일종의 주쇄로 기능하게 한다. 그 결과, 상이한 종류의 단위 수지는 유리장섬유와 결합하며, 상기 유리장섬유는 두 종류의 단위 수지 사이를 연결하는 연결체로 기능한다. 특히, 본 발명자는 상이한 종류의 폐수지를 연결하는 유리장섬유의 경우, 그 길이와 분산도에 따라 효과가 달라지며, 내충격 특성을 향상시키는 SBR, EPDM, SEBS, SBS 등과 같은 고무계 수지에 LDPE를 함유시켜, 유리장섬유의 분산도를 향상, 조성물의 강도를 크게 향상시켰다.

이하 구체적인 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실험예 1

유리장섬유 사용에 따른 효과

도 1 및 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 PP와 PE의 비율(중량비)이 5:5 내지 2:8로 혼합된 혼합수지에, 유리장섬유의 길이를 달리하여 혼합, 용융시킨 후, 성형시킨 성형체(파렛트)의 충격 강도 및 굴곡 강도 실험 결과이다.

도 1 및 2에서 폐수지는 별도의 유리장섬유를 사용하지 않은 경우, SF는 1mm 이하의 유리단섬유를 사용한 경우, LF는 10mm 이상의 유리장섬유를 사용한 경우, LF/R은 10mm 이상의 유리장섬유에 고무계 수지를 사용한 경우를 나타낸다.

세계보건기구(WHO)에 명시된 MMVF(Man-made vitreos fibers)에 따르면 평균직경이 6~15㎛인 유리섬유를 유리장섬유라 하고, 2~9㎛인 유리섬유를 유리단섬유라고 한다. 유리장섬유는 용융된 글래스를 고속으로 인출하여 감은 것으로 현재 상업적으로 사용되는 것은 10mm이상의 것이며, 유리단섬유는 1mm 이하의 형태로 이용되고 있다.

도 1 및 2를 참조하면, 유리단섬유를 사용한 경우, 유리장섬유를 사용하지 않은 경우보다도 굴곡강도가 일부 증가하나 충격 강도가 약해지는 현상을 확인할 수 있다. 하지만, 10mm 이상의 유리장섬유를 사용하는 경우, 굴곡 강도는 물론, 충격 강도가 모두 현저하게 증가하는 것을 알 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면. 길이가 10mm 이상인 유리장섬유는 상기 혼합수지 100 중량부에 대하여 3 내지 30 중량부이고, LDPE 함유 고무계 수지 15 내지 50 중량부이며, 고무계 수지 5 내지 15 중량부; 및 LDPE 10 내지 35 중량부로 이루어진다. 만약 LDPE가 상기 범위 미만인 경우, 유리장섬유의 분산 정도가 떨어져 강도의 불균일성이 발생할 수 있고, 상기 범위 초과인 경우, 고무계 수지에 의한 내충격 강도 향상 효과가 떨어진다. 또한, 유리장섬유가 상기 범위 미만으로 혼합되면, 단위 수지 사이를 연결하는 유리장섬유의 유효 길이가 감소하므로, 단위 수지와 충분히 화학적으로 결합하지 못하므로 친화력 개선 효과가 떨어지고, 반대로 초과이면, 실제 성형체를 이루는 수지의 혼합비가 너무 줄어 성형성이 떨어지고 과 중량이 되는 단점이 있다. 또한, 고무 수지가 상기 범위 미만으로 혼합되면, 내충격 특성이 저하되고, 초과이면, 수지의 성형성과 굴곡강도가 떨어진다.

실험예 2

LDPE 함유 고무계 수지 사용에 따른 효과

본 발명의 일 실시예에서는 LDPE가 함유된 고무계 수지(SBR)를 펠렛 형태로 혼합수지 및 유리장섬유와 혼합하여 용융시켰다. 특히 본 발명자는 LDPE가 함유된 고무계 수지를 사용하는 경우, 유리장섬유의 혼합수지 내의 분산도가 크게 향상되는 놀라운 사실을 발견하였다.

도 3은 고무계 수지만을 사용한 조성물의 성형 후 SEM 사진이고, 도 4는 LDPE가 함유된 고무계 수지를 사용한 조성물의 성형 후 SEM 사진이다.

도 3 및 4를 참조하면, 고무계 수지만 용융상태의 수지에 첨가된 경우, 유리 장섬유가 전체적으로 균일하게 분산되지 않으며, 그 결과, 공동(Void)가 단면에 형성되어 있는 것을 알 수 있다(도 3 참조). 하지만, LDPE 함유 고무계 수지를 용융상태 수지에 펠렛 형태로 첨가한 경우, 유리장섬유가 균일하게 분산되며, 아울러, 조성물 내에는 공동이 상대적으로 적게 형성되는 것을 알 수 있다(도 4 참조)

이상의 결과로부터 용융상태에서 LDPE가 함유된 고무계 수지와 함께 첨가되는 유리장섬유는 수지 내에서 균일하게 분산되며, 이로써 충격, 굴곡 강도가 모두 개선되는 효과를 발생시킨다.

본 발명은 상술한 효과를 갖는 조성물을 이용하여 강도와 내굴곡 강도 등이 향상된 플라스틱 제품을 제공한다. 예를 들어 파레트, 크레이트(CRATE), 박스와 같이 화물 등을 적재하여 일정 하중을 견뎌야 하는 다양한 형태의 제품에 본 발명에 따른 조성물이 사용될 수 있으며, 이는 모두 본 발명의 범위에 속한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 제품 제조방법의 단계도이다.

도 5를 참조하면, 상술한 혼합수지, 유리장섬유, LDPE 및 고무계 수지를 혼합하여 상술한 조성물을 제조한다. 이때 상기 LPPE는 펠렛 형태의 고무계 수지에 함유된 후, 상기 혼합수지에 혼합되며, LDPE 사용에 따라 유리장섬유의 분산도가 크게 향상됨은 상기 설명한 바와 같다. 또한 펠렛 형태로 고무계 수지를 사용하는 경우, 플라스틱 제품 표면으로 고무계 수지가 석출되는 문제를 해결할 수 있다.

이후, 상기 혼합된 조성물을 용융시킨 후, 상기 용융된 조성물을 성형시켜, 플라스틱 제품을 제조한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 성형은 사출 성형 방식이었으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.

이상 살핀 바와 같이, 본 발명은 상이한 구조, 물성의 폐수지 사이를 소정 길이의 유리장섬유로 연결하여, 단위 수지간의 친화력, 상용성을 향상시키며, 아울러 고무계 수지를 사용하여, 내충격 특성, 굴곡 특성을 크게 향상시킨다. 더 나아가, LDPE를 PE 및 유리장섬유와 한께 사용함으로써 PE와의 상용성이 높으며 많은 잔가지를 가지는 LDPE가 유리장섬유을 효과적으로 고정시켜, 폐수지 내의 유리장섬유 분산도를 향상시키며, 그 결과 유리장섬유에 의한 조성물의 강도 강화 효과가 극대화된다. 또한 펠렛 형태로 LDPE가 첨가된 고무계 수지를 2종 이상의 페수지에 혼합시켜, 성형시킴으로써, 고무계 수지가 플라스틱 표면으로 이동되어 석출되는 문제를 해결한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 2종 이상의 혼합 수지, 유리장섬유, LDPE 및 고무계수지를 포함하는 조성물을 이용한 플라스틱 제품 제조방법으로,
   상기 혼합수지, 상기 유리장섬유, 상기 LDPE 및 고무계수지를 혼합하여 상기 조성물을 제조하는 단계;
   상기 혼합된 조성물을 용융시키는 단계; 및
   상기 용융된 조성물을 성형시켜, 플라스틱 제품을 제조하는 단계를 포함하며, 상기 LDPE는 펠렛 형태의 고무계 수지에 함유된 후, 상기 혼합수지에 혼합되는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 제품 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 혼합수지는 폐 폴리에틸렌(PE)과 폐 폴리프로필렌(PP)로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 제조방법.
   
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