KR101543124B1 - 충격강도가 우수한 재활용 열가소성 소재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충격강도가 우수한 재활용 열가소성 소재에 관한 것으로서, 더욱 상게하게는 폐차에서 발생되는 폐 웨더스트립 (Weather strip)으로 부터 회수한 EPDM 고무를 추가적인 탈황 공정없이 열가소성 수지의 충격보강제로 재활용하며, 열가소성 수지와 폐 EPDM 간의 상용성을 향상시키기 위하여 실란 그라프트된 올레핀 상용화제를 더 포함시켜서 제조된 충격강도가 우수한 재활용 열가소성 소재에 관한 것이다.

Description

충격강도가 우수한 재활용 열가소성 소재{Recycling thermoplastic material with excellent impact strength}
본 발명은 충격강도가 우수한 재활용 열가소성 소재에 관한 것으로서, 더욱 상게하게는 폐차에서 발생되는 폐 웨더스트립 (Weather strip)으로 부터 회수한 EPDM 고무를 추가적인 탈황 공정없이 열가소성 수지의 충격보강제로 재활용하며, 열가소성 수지와 폐 EPDM 간의 상용성을 향상시키기 위하여 실란 그라프트된 올레핀 상용화제를 더 포함시켜서 제조된 충격강도가 우수한 재활용 열가소성 소재에 관한 것이다.
웨더스트립(Weather strip)은 자동차의 주요 개폐부품에 부착되어 방수 방음 방진 및 밀폐 기능을 하며 도어 등을 여닫을 때의 충격을 저감시키는 기능을 하는 부품으로서, 대부분 철심을 가교된 EPDM 고무가 감싸는 이종재질로 구성되어 있다. 현재 이러한 웨더스트립은 전량 폐기되고 있다.
웨더스트립은 별도의 공구 없이 차량에서 간단한 수작업으로 회수가 가능하다. 그러나, 이러한 웨더스트립은 철심-EPDM 고무의 이종재질로 구성되어 있기 때문에 재활용을 위해서는 철심-EPDM 고무를 재질별로 분리 및 선별하는 전처리 작업이 수반된다. 웨더스트립으로부터 분리 선별된 철심의 경우 추가 공정 없이 100% 재활용이 가능하지만, EPDM의 경우 웨더스트립 제품 제조 시 황 가교되어 있으므로 직접 재활용이 곤란하다.
EPDM은 에틸렌, 프로필렌, 비공액 디엔으로 이루어진 삼원 공중합체(tri-block copolymer) 구조를 가지고 있다. EPDM은 올레핀계 수지와 컴파운딩 시 높은 상용성을 가지며, 에틸렌-옥텐 고무(EOR), 에틸렌-부텐 고무(EBR), 스티렌-에티렌-부틸렌-스티렌 고무(SEBS) 등과 더불어 플라스틱 수지용 충격보강제로 널리 사용되고 있다.
폐 EPDM의 재활용 방법으로 폐 EPDM을 탈황(황 가교 결합을 제거)하여 EPDM 본연의 고무 혹은 다른 고무의 배합 소재(충진제)로 재활용하는 방법이 있다. [한국등록특허 제10-0867417호 및 제10-1305440호]
하지만 황 가교된 EPDM은 올레핀계 수지와 함께 컴파운딩 할 경우 황 가교 구조에 의해 수지 내에서 상 분리를 일으켜 마치 이물질로 작용하게 되고, 이로 인해 오히려 물성이 저하되는 원인이 된다. 가황 고무의 탈황 기술로는 오존 처리법, 초음파 처리법(Ultrasonic treatment), 마이크로파 처리법(Microwave treatment), 코로나 방전법, 초임 계수법, UV 처리법, 열 분해법, De-Link System, 가수 분해법, 촉매법 등 다양한 방식이 알려져 있으나, 그 공정상 높은 환경부하 및 공정비용이 발생하는 단점이 있어 실제 양산 공정에 적용된 사례는 미미한 실정이다.
상기한 과제 해결을 위하여, 본 발명은 폐 웨더스트립 (Weather strip)으로 부터 회수한 폐 EPDM 고무를 추가적인 탈황 공정없이 열가소성 소재의 충격보강제로 포함시키며, 열가소성 소재와 폐 EPDM 고무 간의 상용성을 높이기 위하여 실란 그라프트된 올레핀 상용화제가 더 포함된 재활용 열가소성 소재를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 폐 열가소성 플라스틱 부품 분말, 폐 EPDM 분말 및 실란 그라프트된 올레핀 상용화제를 혼합하여 1축 압출기로 압출한 후에, 상기 압출물과 신제품의 열가소성 수지를 혼합하여 2축 압출기로 압출하는 2단계 압출 공정을 통해 이질적인 조성성분들 사이의 분산성을 증대시켜 충격강도가 보다 우수한 재활용 열가소성 소재를 제조하는 방법을 제공하는 것에 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 양태는 a)신제품의 열가소성 수지; b)폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물; c)폐 웨더스트립으로부터 분리 회수한 EPDM 분말; 및 d)실란이 그라프트된 올레핀 상용화제; 를 포함하는 충격강도가 우수한 재활용 열가소성 소재를 그 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태는 1) 150 ∼ 250μm 크기의 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물을 얻는 단계; 2) 폐 웨더스트립으로부터 EPDM을 분리한 후 5 ∼ 400μm 크기로 분쇄하여 폐 EPDM 분말을 얻는 단계; 3) 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물, 폐 EPDM 분말, 및 실란이 그라프트된 올레핀 상용화제를 혼합한 혼합물을 1축 압출기로 압출하여 펠릿을 제조하는 단계; 및 4) 펠릿에 신제품의 열가소성 수지를 혼합한 후에 2축 압출기로 압출하여 재활용 열가소성 소재를 제조하는 단계; 를 포함하는 충격강도가 우수한 재활용 열가소성 소재의 제조방법을 그 특징으로 한다.
본 발명은 폐 웨더스트립과 폐 열가소성 플라스틱 부품을 재활용하므로, 자원 재활용 측면에서 그리고 원가절감 측면에서 바람직한 효과가 있다.
본 발명에서는 폐 웨더스트립으로부터 분리된 폐 EPDM을 별도의 탈황공정 없이 재활용하여도 다른 열가소성 소재와의 분산성 및 상용성이 우수하므로 종래 기술에서 문제시 되어온 상분리 현상이 일어나지 않는 효과가 있다.
본 발명의 재활용 열가소성 소재는 자동차 부품용(휠가드 등)으로 사용되는 TPO(Thermo Plastic Olefin) 소재 대비하여 동등 이상의 물성을 확보하므로, 이를 대체하는 효과가 있다.
도 1은 폐 웨더스트립으로부터 EPDM을 분리회수 및 분쇄하여 폐 EPDM 분말을 제조하는 공정을 나타내는 개략도이다.
도 2는 폐 웨더스트립으로부터 분리 회수한 폐 EPDM 분말을 포함시켜 재활용 열가소성 소재를 제조하는 공정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 실시예 3과 비교예 3의 방법으로 제조된 재활용 열가소성 소재의 표면에 대한 전자현미경(SEM) 사진이다.
본 발명은 열가소성 수지가 포함된 조성물에 충격보강제로서 폐 웨더스트립 (Weather strip)으로 부터 분리 회수한 폐 EPDM 분말을 포함하고, 그리고 상기 폐 EPDM 분말과 열가소성 수지 간의 상용성을 높이기 위한 상용화제로서 실란 그라프트된 올레핀을 함께 포함시킨 재활용 열가소성 소재에 관한 것이다.
본 발명의 재활용 열가소성 소재는 기재 성분으로 열가소성 수지를 포함하며, 열가소성 수지로는 올레핀계 수지가 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 재활용 열가소성 소재는 기재 성분으로 포함되는 열가소성 수지가 신제품으로 이루어질 수도 있지만, 일부를 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물로 대체 사용할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 재활용 열가소성 소재는 a)신제품의 열가소성 수지; b)폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물; c)폐 웨더스트립으로부터 분리 회수한 폐 EPDM 분말; 및 d)실란이 그라프트된 올레핀 상용화제를 포함할 수 있다.
본 발명의 보다 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 재활용 열가소성 소재는 a)신제품의 열가소성 수지 40 ∼ 60 중량%; b)폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물 25 ∼ 45 중량%; c)폐 웨더스트립으로부터 분리 회수한 폐 EPDM 분말 5 ∼ 25 중량%; 및 d)실란이 그라프트된 올레핀 상용화제 0.1 ∼ 1 중량%; 를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 재활용 열가소성 소재는 충격보강제로서 폐 웨더스트립으로부터 분리 회수한 폐 EPDM 분말을 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 폐 EPDM 분말은 가황된 EPDM 분말, 탈황된 EPDM 분말 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 본 발명에 의하면, 가황된 폐 EPDM 분말을 사용하더라도 열가소성 소재가 상분리되는 현상을 전혀 관측할 수 없다.
상기 폐 EPDM 분말은 본 발명의 재활용 열가소성 소재 중에 5 ∼ 25 중량% 범위로 포함될 수 있는데, 그 함량이 5 중량% 미만이면 충격강도 보강효과가 미미하고, 25 중량%를 초과하여 과다하게 포함되면 충격강도는 보강되는 효과는 얻을 수 있지만 굴곡강도를 비롯하여 다른 물성이 나빠질 수 있으므로 적정 함량비 범위로 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 재활용 열가소성 소재에 포함되는 재활용 성분으로서 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물의 경우 그 크기가 150 ∼ 250μm인 것이 좋고, 폐 EPDM 분말은 그 크기가 5 ∼ 400μm인 것이 좋다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 재활용 열가소성 소재는 폐 열가소성 플라스틱 부품 분말과 폐 EPDM 분말이 고루 분산되도록 하는 상용화제로서 실란 그라프트된 올레핀을 포함한다. 상기 실란 그라프트된 올레핀은 구체적으로 실란이 그라프트된 폴리에틸렌(PE-g-silane), 실란이 그라프트된 폴리프로필렌(PP-g-silane) 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
상기 상용화제는 본 발명의 재활용 열가소성 소재 중에 0.1 ∼ 1 중량% 범위로 포함될 수 있는데, 그 함량이 0.1 중량% 미만으로 너무 낮으면 분산성 및 혼화성을 충분한 얻을 수 없으므로 재활용 열가소성 소재의 제반 물성이 떨어지는 문제가 있고, 1 중량%를 초과하여 과다하게 포함되면 첨가량 증가에 따른 효과를 더 이상 기재할 수 없어 경제성이 떨어질 수 있으므로 적정 함량비 범위로 사용하는 것이 좋다.
한편, 본 발명은 재활용 열가소성 소재의 제조방법에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따른 재활용 열가소성 소재를 제조하기 위한 첫 번째 제조방법은 모든 조성 성분을 한꺼번에 혼합하여 압출시켜 제조하는 방법이다. 즉, 첫 번째 제조방법은 i) 150 ∼ 250μm 크기의 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물을 얻는 단계; ii) 폐 웨더스트립으로부터 EPDM을 분리한 후 5 ∼ 400μm 크기로 분쇄하여 폐 EPDM 분말을 얻는 단계; iii) 신제품의 열가소성 수지, 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물, 폐 EPDM 분말 및 실란이 그라프트된 올레핀 상용화제를 혼합한 후에 2축 압출기로 압출하여 재활용 열가소성 소재를 제조하는 단계; 를 포함하는 3단계 과정을 포함할 수 있다.
상기한 3단계 공정으로 이루어진 첫 번째 제조방법은 공정이 단순하면서도 본 발명이 목적하는 분산성 및 상용성이 우수한 재활용 열가소성 소재를 제조할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 재활용 열가소성 소재를 제조하기 위한 두 번째 제조방법은 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물과 폐 EPDM 분말이 보다 고루 분산될 수 있도록 상용화제와 함께 혼합하여 압출한 후에, 이 압출물을 신제품의 열가소성 수지와 혼합하여 다시 압출시키는 2단계 압출 공정으로 이루어진다. 즉, 두 번째 제조방법은 1) 150 ∼ 250μm 크기의 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물을 얻는 단계; 2) 폐 웨더스트립으로부터 EPDM을 분리한 후 5 ∼ 400μm 크기로 분쇄하여 폐 EPDM 분말을 얻는 단계; 3) 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물, 폐 EPDM 분말, 및 실란이 그라프트된 올레핀 상용화제를 혼합한 혼합물을 1축 압출기로 압출하여 펠릿을 제조하는 단계; 및 4) 펠릿에 신제품의 열가소성 수지를 혼합한 후에 2축 압출기로 압출하여 재활용 열가소성 소재를 제조하는 단계; 를 포함하는 4단계 과정을 포함할 수 있다.
본 발명이 두 번째 제조방법으로 제시하고 있는 2단계 압출 공정에 의하면, 충격강도 및 굴곡강도 등의 제반물성이 보다 우수한 열가소성 소재를 제조할 수 있다.
상기한 4단계 과정으로 이루어지는 두 번째 제조방법을 중심으로 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
1)단계 공정은, 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물을 얻는 단계이다. 폐 열가소성 플라스틱 부품이라 함은 가정용 또는 산업용으로 사용되고 있는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 비롯한 열가소성 수지를 소재로 사용하여 제조된 플라스틱 부품이라면 모두 적용이 가능하다. 폐 열가소성 플라스틱 부품은 분쇄기 등을 사용하여 그 크기가 10 ∼ 1000μm, 바람직하기로는 150 ∼ 250μm로 잘게 분쇄시킨 미분말을 사용하도록 한다.
2)단계 공정은, 폐 EPDM 분말을 얻는 단계이다. 본 발명에서는 폐차로부터 분리한 폐 웨더스트립으로 EPDM을 분리 회수하여 사용한다. 폐 웨더스트립은 철심과 EPDM 고무의 이종재질로 구성되어 있으므로, 재질별로 분리 및 선별하는 전처리 작업이 수반된다. 즉, 자력 선별기를 사용하여 금속물질을 분리 제거한 후 폐 EPDM을 선별하여 회수한다. 회수된 폐 EPDM은 분쇄기 등을 사용하여 그 크기가 5 ∼ 400μm 크기로 미세 분말화하여 사용한다.
3)단계 공정은, 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물, 폐 EPDM 분말, 및 실란이 그라프트된 올레핀 상용화제의 혼합물을 1축 압출기로 압출하여 펠릿을 제조하는 단계이다. 펠릿은 1축 압출기를 사용하여 용융 압출하여 제조한다. 이때 사용되는 1축 압출기는 수지의 성형을 위해 사용되는 통상의 기기이며, 본 발명은 압출기의 선택 및 사용 조건에 대해 특별한 제한을 두지 않으며, 당업계에서 일반적으로 이용되는 조건 범위에서 적절히 사용할 수 있다.
4)단계 공정은, 제조된 펠릿에 신제품의 열가소성 수지와 기타 첨가제를 혼합한 후에 2축 압출기로 압출하는 단계이다. 이때 사용되는 2축 압출기는 수지의 성형을 위해 사용되는 통상의 기기이며, 본 발명은 압출기의 선택 및 사용 조건에 대해 특별한 제한을 두지 않으며, 당업계에서 일반적으로 이용되는 조건 범위에서 적절히 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 추가로 통상의 첨가제로서 가소제, 열안정제, 활제 등을 적절히 선택하여 포함시킬 수 있으며, 이들 첨가제는 당분야에서 통상적으로 사용되어 온 것으로 본 발명은 이의 선택에 특별한 제한을 두지 않는다.
일반적인 열가소성 소재의 제조방법에서는, 충격보강제를 포함한 모든 재료를 함께 압출하기 때문에 1회의 용융 압출을 통해 수지가 제조된다. 그렇기 때문에 수지 내 충격보강제의 분산성을 향상시키기 위해서 부득이하게 용융 압출 시간을 길게 유지하고 있으나, 이로 인해 분산성이 향상되는 것과 대비하여 장시간 열 용융에 따른 물리적 성능 저하가 발생하며 또한 과도한 공정비용을 발생시킨다.
그러나, 본 발명에서는 폐 열가소성 플라스틱을 재활용하기 위해서 필수적으로 시행하게 되는 분쇄물 압출 과정인 1차 압출과정에서 충격보강제로서 폐 EPDM 분말을 투입하여 용융 압출하므로 수지 내에서 충격보강제의 분산성을 보다 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 본 발명이 목적하는 제반물성이 우수한 열가소성 소재를 제조할 수 있다.
이상의 제조방법을 통해 제조된 본 발명의 재활용 열가소성 소재는 물성 평가를 위해 사출성형기를 이용하여 190 ∼ 210℃에서 시편을 제작한 후에, 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성률 및 충격성능 향상 확인을 위해 아이조드 충격강도를 측정하였다. 본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용된 시편은 ASTM 규격에 부합하도록 성형된 시편이며, 물성 측정은 23℃, 상대습도 50%에서 48시간 방치한 후 ASTM 규격에 준하여 행하였다.
이와 같은 본 발명은 하기의 실시예 및 비교예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1. 재활용 열가소성 소재의 제조
재활용을 위해 회수된 폴리프로필렌계 폐 플라스틱 부품을 10 ∼ 1000μm 크기로 미분쇄하여, 폐 플라스틱 분쇄품을 준비하였다. 그리고, 폐 웨더스트립을 회수하여 1차 분쇄한 후에 자력 선별기를 사용하여 금속물질을 분리 제거하였으며, 선별 회수된 폐 EPDM은 5 ∼ 400μm 크기로 2차 미세 분말화하여 폐 EPDM 분말을 준비하였다.
준비된 폴리프로필렌계 폐 플라스틱 분쇄품 89 중량%, 폐 EPDM 분말 10 중량% 및 실란그라프트된 폴리프로필렌 상용화제 (다우코닝, XIAMETER™) 1 중량%를 혼합하였다. 스크류 직경이 50mm이며, 길이(L/D)가 36인 1축 압출기를 사용하여, 상기 혼합물을 200 ∼ 220℃에서 압출하여 1차 펠릿을 제조하였다.
상기에서 제조된 1차 펠릿 50 중량%, 신재 폴리프로필렌 49 중량%, 첨가제 1 중량%를 혼합하였다. 이때 첨가제로는 열가소성 소재를 압출시에 사용되는 통상의 재료로서 열안정제(캠코정밀의 AE18), 활제(KOCH의 IR-100), 산화방지제(캠코정밀의 A060), 블랙마스터배치(비앤텍의 BT-903CC)을 사용하였으며, 상기 첨가제는 각각 0 ∼ 1 중량% 함량 범위내에서 적절히 사용하였으며, 이들 첨가제의 총 사용량은 1 중량%가 되도록 하였다. 스크류 직경이 30mm이며, 길이(L/D)가 50인 2축 압출기를 사용하여, 상기 혼합물을 200 ∼ 220℃에서 압출하여 재활용 열가소성 소재를 제조하였다. 그리고 제조된 재활용 열가소성 소재는 ASTM 규격에 준하여 사출시편을 제작하였다.
실시예 2.
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 재활용 열가소성 소재를 제조하되, 다만 1차 펠릿 제조시에 폴리프로필렌계 폐 플라스틱 분쇄품 79 중량%, 폐 EPDM 분말 20 중량% 및 실란그라프트된 폴리프로필렌 상용화제 (다우코닝, XIAMETER™) 1 중량%를 사용하였다. 그리고 제조된 재활용 열가소성 소재는 ASTM 규격에 준하여 사출시편을 제작하였다.
실시예 3.
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 재활용 열가소성 소재를 제조하되, 다만 1차 펠릿 제조시에 폴리프로필렌계 폐 플라스틱 분쇄품 69 중량%, 폐 EPDM 분말 30 중량% 및 실란그라프트된 폴리프로필렌 상용화제 (다우코닝, XIAMETER™) 1 중량%를 사용하였다. 그리고 제조된 재활용 열가소성 소재는 ASTM 규격에 준하여 사출시편을 제작하였다.
실시예 4.
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 재활용 열가소성 소재를 제조하되, 다만 1차 펠릿 제조시에 폴리프로필렌계 폐 플라스틱 분쇄품 59 중량%, 폐 EPDM 분말 40 중량% 및 실란그라프트된 폴리프로필렌 상용화제 (다우코닝, XIAMETER™) 1 중량%를 사용하였다. 그리고 제조된 재활용 열가소성 소재는 ASTM 규격에 준하여 사출시편을 제작하였다.
실시예 5.
실시예 3과 동일한 성분 및 함량비로 재활용 열가소성 소재를 제조하되, 1차 펠릿을 제조하는 과정 없이 상기 재료를 모두 한꺼번에 혼합하여 압출하였다.
즉, 폴리프로필렌계 폐 플라스틱 분쇄품 34.5 중량%, 폐 EPDM 분말 15 중량% 및 실란그라프트된 폴리프로필렌 상용화제 (다우코닝, XIAMETER™) 0.5 중량%, 신재 폴리프로필렌 49 중량%, 첨가제 1 중량%를 혼합하여 2축 압출기로 압출하여 재활용 열가소성 소재를 제조하였다. 그리고 제조된 재활용 열가소성 소재는 ASTM 규격에 준하여 사출시편을 제작하였다.
비교예 1.
휠가드용 충격강화 TPO(Thermo Plastic Olefin) 소재로 사용되는 폴리프로필렌(주식회사 대웅의 HW-100)을 ASTM 규격에 준하여 사출시편을 제작하였다.
비교예 2.
재활용을 위해 회수된 폴리프로필렌계 폐 플라스틱 부품을 10 ∼ 1000μm 크기로 미분쇄하여, 폐 플라스틱 분쇄품을 준비하였다. 준비된 폐 플라스틱 분쇄품은 상기 실시예 1에서 사용된 1축 압출기로 압출하여 펠릿을 제조하였다. 그리고 제조된 펠릿을 시편으로 사용하였다.
비교예 3.
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 재활용 열가소성 소재를 제조하되, 1차 펠릿 제조시에 폐 EPDM 분말 대신에 신제품의 EPDM 삼원공중합체를 사용하였다.
즉, 1차 펠릿 제조시에 폴리프로필렌계 폐 플라스틱 분쇄품 69 중량%, 신제품 EPDM 분말 30 중량% 및 실란그라프트된 폴리프로필렌 상용화제 (다우코닝, XIAMETER™) 1 중량%를 사용하였다. 그리고 제조된 재활용 열가소성 소재는 ASTM 규격에 준하여 사출시편을 제작하였다.
비교예 4.
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 재활용 열가소성 소재를 제조하되, 실란그라프트된 폴리프로필렌 상용화제(PP-g-silane)를 첨가하지 않고 열가소성 소재를 제조하였다.
즉, 1차 펠릿 제조시에 폴리프로필렌계 폐 플라스틱 분쇄품 90 중량%, 및 폐 EPDM 분말 10 중량%를 사용하였다. 그리고 제조된 재활용 열가소성 소재는 ASTM 규격에 준하여 사출시편을 제작하였다.
상기 실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 4에 따른 열가소성 소재 제조시에 사용된 각 성분 및 성분비를 정리하여 나타내면 하기 표 1과 같다.
구분 열가소성 소재의 조성비(중량%)
폐PP 폐 EPDM 상용화제 신재 PP 신재 EPDM 첨가제
실
시
예 		1 44.5 5 0.5 49 0 1
2 39.5 10 0.5 49 0 1
3 34.5 15 0.5 49 0 1
4 29.5 20 0.5 49 0 1
5 34.5 15 0.5 49 0 1
비
교
예		 1 0 0 0 100 0 0
2 100 0 0 0 0 0
3 34.5 0 0.5 49 15 1
4 45 5 0 0 0 0
또한, 상기 실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 4에서 제작한 시편에 대하여 충격성능 등의 물성을 평가한 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
구분 인장강도
(kgf/㎠)		 신율
(%)		 굴곡강도
(kgf/㎠)		 굴곡탄성률
(kgf/㎠)		 충격강도
(kgf㎝/㎝)

실
시
예 		1 173 64 272 18,788 25.8
2 151 70 252 17,388 31.3
3 126 82 228 15,420 35.2
4 106 95 185 12,125 39.5
5 120 68 208 14,070 30.5
비
교
예		 1 120 50 150 7,010 32
2 205 40 328 23,504 18.5
3 123 74 210 14,800 34
4 165 60 260 18,450 23.5
상기 실시예 1 내지 4의 결과에 의하면, 폐 EPDM 분말의 함량이 증가할수록 충격강도가 증가하는 경향을 보였으며, 굴곡강도 및 굴곡탄성률은 다소 저하되는 경향을 보였다. 폐 EPDM 분말이 10 내지 15 중량% 포함된 열가소성 소재(실시예 2, 3)가 충격강도 및 굴곡강도 등의 제반물성이 우수하였으며, 종래 휠가드용 TPO(비교예 1)를 대체하기에 적합하다고 할 수 있다.
실시예 5는 실시예 3에 따른 열가소성 소재 제조과정에서 1차 펠릿 생성과정 없이 압출하여 재활용 열가소성 소재를 제조한 예로서, 충격강도 및 굴곡강도 등의 제반물성이 우수하므로 열가소성 소재로 사용에 손색이 없었으나, 1차 펠릿을 생성한 후에 압출 성형한 실시예 3에 비교하여 다소 물성이 떨어지는 경향을 보였다.
비교예 2는 폴리프로필렌계 폐 플라스틱 분쇄품을 압출 성형한 1차 펠릿으로, 충격강도가 열악함을 확인할 수 있다.
비교예 3은 실시예 3에서 폐 EPDM 분말 대신에 신제품의 EPDM 분말을 사용하여 열가소성 소재를 제조한 경우로, 도 3에는 상기 실시예 3과 비교예 3에서 제조된 시편 표면에 대한 전자현미경 사진을 첨부하였다. 도 3에 의하면 실시예 3은 폐 EPDM을 재활용한 폐 플라스틱 소재임에도 불구하고, 소재 시편의 분산성이 비교예 3의 신제품에 비교하여 전혀 손색이 없다는 것을 확인할 수 있다.
비교예 4는 실시예 1에서 상용화제로서 실란 그라프트된 올레핀 상용화제를 사용하지 않은 경우로, 플라스틱 소재의 분산성이 열악하여 충격강도를 비롯하여 제반 물성이 현격히 저하되는 경향을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
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  7. 1) 150 ∼ 250μm 크기의 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물을 얻는 단계;
    2) 폐 웨더스트립으로부터 EPDM을 분리한 후 5 ∼ 400μm 크기로 분쇄하여 폐 EPDM 분말을 얻는 단계;
    3) 폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물, 폐 EPDM 분말, 및 실란이 그라프트된 올레핀 상용화제를 혼합한 혼합물을 200 ∼ 220℃ 온도를 유지하면서 1축 압출기로 압출하여 1차 펠릿을 제조하는 단계; 및
    4) 1차 펠릿에 신제품의 열가소성 수지를 혼합한 후에, 200 ∼ 220℃ 온도를 유지하면서 2축 압출기로 압출하여 재활용 열가소성 소재인 2차 펠릿을 제조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격강도가 우수한 재활용 열가소성 소재의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 상용화제는 실란이 그라프트된 폴리에틸렌(PE-g-silane), 실란이 그라프트된 폴리프로필렌(PP-g-silane) 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 재활용 열가소성 소재의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 폐 EPDM 분말은 가황 EPDM 또는 탈황 EPDM 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 재활용 열가소성 소재의 제조방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
    상기 재활용 열가소성 소재는
    a)신제품의 열가소성 수지 40 ∼ 60 중량%;
    b)폐 열가소성 플라스틱 부품 분쇄물 25 ∼ 45 중량%;
    c)폐 EPDM 분말 5 ∼ 25 중량%; 및
    d)실란이 그라프트된 올레핀 상용화제 0.1 ∼ 1 중량%;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 열가소성 소재의 제조방법.
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