KR101787277B1 - 재활용 pet와 abs를 이용한 복합소재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합소재에 관한 것으로서, 재활용 PET 70% 중량비, 나일론 15% 중량비, ABS 수지 15% 중량비로 제조되는 것을 특징으로 한다.

Description

재활용 PET와 ABS를 이용한 복합소재 제조방법{PET COMPOSITE PROCUCTING METHOD}

본 발명은 재활용 PET와 ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer )수지를 이용한 복합소재 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세히는 재활용 PET를 이용하여 자외선에 강하고 접착력 및 탄성이 우수한 새로운 복합소재를 제조할 수 있는 재활용 PET와 ABS 수지를 이용한 복합소재 제조방법에 관한 것이다.

PET는 20세기 과학이 낳은 새로운 소재로서 21세기에는 환경친화적인 안전한 소재로서,인간생활의 필수품으로서 크게 비약하여 인간의 생활에 없어서는 안 될 소재가 되었다.

반면 사용되어진 PET는 재활용 방법의 한계와 수거의 어려움 등으로 폐기물로서의 자리를 차지하고 있다. PET 중 투명한 용기는 재활용이 용이하나, 맥주용기와 같은 갈색 또는 초록색과 같은 유색용기는 제조할 때의 비용은 투명용기에 비해 몇배 고가이나 재활용할 곳이 한정되어 있어서 섬유용 원사, 계란포장재 등으로 극히 일부만 사용되고 있는 실정이다.

이렇게 폐PET들이 재활용되지 않고 개발도상국에 수출되는 것은 엄청난 자원을 낭비하는 것이다. 따라서, 유색 PET의 장점을 살리고 단점은 보완하여 유색 PET를 재활용할 수 있는 새로운 대안에 대한 연구가 요구된다.

공개특허 제1998-071969호 "폐플라스틱으로부터 얻어진 플라스틱 조성물 및 그 성형물"

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로 재활용 PET와 나일론, ABS 수지를 이용하여 다양한 산업분야에 응용할 수 있는 강도 및 탄성이 높은 새로운 재활용 복합소재를 제조할 수 있는 재활용 PET와 ABS를 이용한 복합소재 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 재활용 PET 70중량%, 나일론 15중량%, ABS 수지 15중량%로 제조되는 것을 특징으로 하는 복합소재에 의해 달성될 수 있다.

한편, 본 발명의 목적은 재활용 PET와 ABS를 이용한 복합소재 제조방법에 있어서, 재활용 PET와 나일론 및 ABS 수지를 기준비율로 투입하는 단계와; 상기 재활용 PET와 나일론 및 ABS 수지로부터 수분을 제거하는 단계와; 수분이 제거된 재활용 PET와 나일론과 ABS 수지를 서로 교반하며 열을 인가하여 용융시켜 복합소재를 형성하고, 압출하는 단계와; 압출된 복합소재를 냉각한 후, 일정길이로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해 제조된 복합재료는 높은 인장강도와 굴곡강도 및 충격강도를 갖게 되고, 높은 접착성을 갖게 된다.

이러한 물성을 갖는 본 발명에 따른 복합재료는 버려지는 재활용 PET와 ABS를 재활용해 생산되므로 원료가격이 절감될 수 있다. 또한, 높은 강도를 갖게 되므로 제품 형태에 따라 PET와 상용되는 PC, 나일론, PBT 등과 혼용될 수 있고, 섬유소재로서는 유리섬유, 탄소섬유, 타이어섬유 등을 혼합할 수 있다.

또한, 기존에 사용되는 엔지니어링 플라스틱의 대체재료로 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 복합재료는 산업용 캐스터 업체의 주물캐스터를 대체하여 산업용 바퀴로 이용될 수 있으며, 자동차 외내장재로 사용될 수 있으며, 농자재 완제품으로 생산되어 과수목 및 인삼밭의 지주대 및 각종 파이프로 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 복합소재의 물성을 종래 PET와 비교한 도표,
도 2는 본 발명에 따른 복합소재 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 복합소재 제조과정을 개략적으로 도시한 예시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명에 따른 재활용 PET와 ABS 수지를 이용한 복합소재 제조방법은 버려지는 재활용 PET를 재활용하여 PET의 단점을 보완한 새로운 복합소재를 제조한다.

여기서, 복합소재는 버려지는 갈색 재활용 PET와 버려지는 나일론와 ABS 수지를 혼합하여 제조된다. 맥주병으로 사용되는 갈색 PET는 자외선에 약하고 접착력이 없는 단점이 있다.

나일론(NYLON)은 폴리아미드계 합성 섬유에 붙여진 일반 명칭으로서, 거미줄보다 가늘고 마찰에 강하며 인장강도가 다른 섬유보다 월등하다. 양모보다 가볍고 젖어도 강도에는 변함이 없으며 탄력성과 보온성도 겸하고 있다. 충해를 받지 않는 특성을 갖고 있어 의복에서부터 산업용에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있다. 갈색 PET와 나일론이 서로 엉켜서 인성, 경도 및 강도를 향상시킨다.

ABS 수지는의 제조법은 아크릴로나이트릴과 뷰타다이엔의 혼성중합체 및 스타이렌과 뷰타다이엔의 혼성중합체를 혼합(블렌드)하는 것이 일반적이다. 일반적으로 가공하기 쉽고 내충격성(耐衝擊性)이 크고 내열성도 좋다. 폴리에틸렌에 비하여 내열성 80°에 대하여 93°, 내충격성 0.8에 대하여 4.5이다. 내충격성 4.5라는 것은 쇠망치로 때려도 깨지지 않을 정도의 강도이므로 자동차부품·헬멧·전기기기 부품·방적기계 부품 등 공업용품에 금속 대용으로 사용된다. ABS 수지는 갈색 PET 및 나일론과 혼합되어 복합소재의 강도, 경도를 더 높여 엔지니어링 플라스틱을 대체하여 사용할 수 있도록 한다.

도 1은 복합소재의 제조를 위해 PET와 나일론 및 ABS 수지의 혼합과, 기존 PET, PET와 유리섬유 및 PC를 혼합한 복합소재, PET에 ABS 수지만을 혼합한 소재, PET에 PC 만을 혼합한 소재와의 물성을 실험한 결과를 나타낸 도표이다.

즉, 물성의 실험을 위해 5개의 실험소재를 준비하였다. 첫번째 실험소재(A)는 종래 PET이다. 두번째 실험소재(B)는 종래 PET에 유리섬유(G/F) 10중량%와 PC 20중량%를 혼합한 소재이고, 세번째 실험소재(C)는 PET 70%와 나일론 15중량% 및 ABS 수지 15중량%를 혼합한 본 발명의 복합소재이다. 네번째 실험소재(D)는 PET 80중량%에 PC를 20중량% 혼합하였다. 다섯번째 실험소재(E)는 PET 75중량%에 ABS 수지만 25중량% 혼합되었다.

각각의 물성을 실험한 결과 비중, 경도, 인장강도, 굴곡강도, 충격강도 및 신율에서 세번째 실험소재(C)의 물성치가 가장 높게 나타난 것을 알 수 있다. 충격강도 및 신율에서는 네번째 실험소재(D)가 좀 더 높으나 인장강도, 굴곡강도, 경도가 세번쩨 실험소재(C)가 더 높고, 전체적으로 세번쩨 실험소재(C)가 더 적합하다.

또한, PET와 나일론 및 ABS 수지가 각각 70중량%, 15중량%, 15중량% 혼합된 복합소재는 주물과 상응되는 우수한 내구성, 내열성 및 내충격성을 가지며, 플라스틱 사출재 제품보다 향상된 물성을 갖는 것으로 나타났다. 이러한 복합소재는 종래의 PET보다 취급이 용이하여 다양한 제품으로 상용화되는데 매우 효과적이라는 평가를 내릴 수 있다.

이에 본 발명에 따른 복합소재의 제조를 위한 최적의 혼합비는 PET와 나일론 및 ABS 수지가 각각 70중량%, 15중량%, 15중량%로 혼합되는 것으로 선택될 수 있다.

도 2는 상술한 혼합비를 갖는 복합소재를 제조하는 복합소재 제조장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 3은 복합소재 제조장치(100)를 이용한 재활용 PET와 ABS 수지를 이용한을 도시한 도면이다.

복합소재 제조장치(100)는 재활용 PET(a)와 나일론(b) 및 ABS 수지(c)를 상술한 혼합비율로 투입하는 재료투입호퍼(110)와, 혼합된 재료(a,b,c)들로부터 수분을 제거하는 제습기(120)와, 재료(a,b,c)들을 혼합한 후 열을 가하여 압출하는 압출기(130)와, 압출기(130)에서 배출되는 복합재료(M)를 냉각하는 냉각부(140)와, 냉각부(140)로부터 배출되는 복합재료(M)를 일정길이(ℓ)로 절단하는 콤파운드기(150)와, 복합재료(M)를 운송하는 운송기(160)와, 복합재료(M)를 저장하는 복합재료 저장조(170)를 포함한다.

재료투입호퍼(110)는 PET복합재료(M)를 형성할 PET(a)와 나일론(b) 및 ABS 수지(c)를 투입한다. 이 때, 작업자는 PET(a)와 나일론(b) 및 ABS 수지(c)를 각각 70%, 15%, 15%의 혼합비율에 맞게 투입된다.

투입된 재료(a,b,c)들은 제습기(120)로 투입되고, 10시간~12시간의 건조과정을 거치면서 포함된 수분(W)을 제거한다. 수분이 제거된 재료(a,b,c)들은 압출기(130)로 공급된다.

투입호퍼(131)를 통해 압출기(130) 내부로 유입된 재료(a,b,c)들은 모터(134)에 의해 회전하는 스크류(133)를 따라 회전하며 서로 혼합된다. 이 때, 스크류(133)의 주변으로 배치된 히터(135)에 의해 열이 인가되면, 재료(a,b,c)들은 서로 용융되며 혼합된다. PET(a)는 접착성이 없으나 나일론(b)과 엉켜지면서 접착성이 부여되고, ABS 수지가 점도 및 강도를 높여 PET(a)와 나일론(b) 및 ABS 수지(c)가 서로 섞여 새로운 물성을 갖는 PET복합재료(M)가 생성된다. 이렇게 생성된 PET복합재료(M)는 배출공(136)을 통해 압출되어 긴 막대형상으로 배출된다.

배출공(136)을 통해 배출되는 PET복합재료(M)는 열에 의해 녹은 연질 상태이므로 냉각부(140)에서 공급되는 냉각수(d)와 접촉하며 냉각된다. 냉각에 의해 경화된 PET복합재료(M')는 컨베이어벨트 형태로 형성되는 운송기(160)를 따라 이동되어 복합재료 저장조(170)에 저장된다.

PET복합재료(M)는 포장과정을 거쳐, 출하되어 각 사용처로 운송되게 된다.

여기서, 본 발명에 의해 제조된 복합재료는 도 1의 도표된 물성치에서 나타나는 바와 같이 높은 인장강도와 굴곡강도 및 충격강도를 갖게 된다. 또한, 신율도 높아 접착성을 갖게 된다.

이러한 물성을 갖는 본 발명에 따른 복합재료는 버려지는 재활용 PET와 나일론를 재활용해 생산되므로 원료가격이 절감될 수 있다. 또한, 높은 강도를 갖게 되므로 제품 형태에 따라 PET와 상용되는 PC, 나일론, PBT 등과 혼용될 수 있고, 섬유소재로서는 유리섬유, 탄소섬유, 타이어섬유 등을 혼합할 수 있다.

또한, 기존에 사용되는 엔지니어링 플라스틱의 대체재료로 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 복합재료는 산업용 캐스터 업체의 주물캐스터를 대체하여 산업용 바퀴로 이용될 수 있으며, 자동차 외내장재로 사용될 수 있으며, 농자재 완제품으로 생산되어 과수목 및 인삼밭의 지주대 및 각종 파이프로 사용될 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 복합재료는 재활용 PET, 나일론과 ABS 수지를 혼합하여 제조되고 있으나, 경우에 따라 탄소섬유와 유리섬유, ABS 등을 혼합하여 제조될 수도 있다. 이는 요구되는 물성치에 따라 혼합되는 재료를 달리하여 제조될 수 있음을 말한다.

이상에서 설명된 본 발명의 PET복합재료 조성비와 이를 이용한 PET복합재료 제조방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 복합소재 제조장치 110 : 재료투입호퍼
120 : 제습기 130 : 압출기
131 : 투입호퍼 133 : 스크류
134 : 모터 135 : 히터
136 : 배출공 140 : 냉각부
150 : 콤파운드기 151 : 절단커터
160 : 운송기 170 : 복합재료 저장조
a : PET
b : 나일론
c : ABS 수지
M : 복합소재

Claims (2)

1. 삭제
2. 재활용 PET와 ABS를 이용한 복합소재 제조방법에 있어서,
   재활용 PET 70중량%, 나일론 15중량%, ABS 수지 15중량%로 재료투입호퍼에 투입하는 단계와;
   상기 재료투입호퍼로부터 투입된 재활용 PET와 나일론 및 ABS 수지를 포함하는 재료들을 10시간~12시간 동안 건조시켜 수분을 제거하는 단계와;
   수분이 제거된 상기 재료들을 모터에 의해 회전하는 스크류를 이용하여 혼합하고, 혼합시 히터를 통해 소정의 열을 인가하여 상기 재료들이 용융되면서 혼합시켜 상기 재활용 PET가 나일론과 엉켜지면서 접착성이 부여되도록 하고, 상기 ABS 수지에 의해 서로 섞여 인장강도와 굴곡강도 및 충격강도를 가지며, 자외선에 강하고 접착력 및 탄성이 우수한 연질의 PET복합재료를 제조하는 단계;
   상기 연질의 PET복합재료를 배출공을 통해 압출하여 긴 막대형상으로 배출하는 단계;
   상기 연질의 PET 복합재료를 냉각부에서 냉각시켜 경화된 PET복합재료를 제조하는 단계;
   상기 경화된 PET복합재료를 컨베이어벨트 형태로 형성되는 운송기를 이용하여 복합재료 저장조에 저장하는 단계;
   상기 복합재료 저장조에 저장된 경화된 PET복합재료를 일정길이로 절단하여 포장 및 출하하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 PET와 ABS를 이용한 복합소재 제조방법.

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