KR102410095B1 - 천연자원 및 산업폐기물을 활용한 친환경 고성능 플라스틱 및 이의 제조방법 - Google Patents

천연자원 및 산업폐기물을 활용한 친환경 고성능 플라스틱 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 천연자원인 그라파이트와 산업폐기물인 패각분말을 활용한 친환경 고성능 플라스틱은 폴리프로필렌계 수지 60 내지 80 중량부, 0.05 내지 2㎛ 크기로 분쇄되고 복합 계면활성제로 표면 처리된 패각분말 1 내지 10 중량부, 탄소재료 10 내지 25 중량부 , 탈크 분말 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 천연자원인 그라파이트와 산업폐기물인 패각분말을 활용한 친환경 고성능 플라스틱은 천연자원인 그라파이트와 산업폐기물은 패각 분말을 활용하여 도전성이 우수하고, 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 항균성을 나타낼 수 있으며, 폐자원을 재활용하여 생산단가가 절감되고 친환경적인 효과가 있고, 본 발명의 친환경 고성능 플라스틱 제조방법에 의할 경우 표면 처리되고 소성된 패각 분말을 활용하여 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

천연자원 및 산업폐기물을 활용한 친환경 고성능 플라스틱 및 이의 제조방법{Eco-friendly high-performance plastic using waste recycling materials, and preparation method thereof}
본 발명은 천연자원인 그라파이트와 산업폐기물인 패각분말을 활용한 친환경 고성능 플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
산업 폐기물인 패각(예를 들면, 굴, 석화, 전복, 피조개, 바지락, 가리비조개, 진주조개, 진주담치, 꼬막 등의 껍질)은 연간 30만톤 이상이 발생하고 있으며, 발생되는 패각 중 대부분은 산업 폐기물로 처리되고 일부만 재활용되고 있다.
더욱이 패각의 경우 방치되거나 무단투기되는 경우가 대부분이며, 현재 매립지 확보 등의 어려움으로 제대로 처리되지 못해 연안의 공터에 야적되거나 방치되고 있으며, 방치되거나 무단투기된 패각은 심각한 공해문제를 발생시키고, 방치된 패각은 경관을 훼손시키며 패각류에 부착된 육질에 의해 미생물이 번식하면서 악취 및 침출수 누출을 유발하는 문제 및 각종 환경오염문제를 발생시켜 지역 주민들의 민원이 제기되는 등 해당 지역에서 해결이 어려운 환경 및 사회 문제로 대두되고 있어, 이러한 패각의 처리방법을 비롯한 패각의 재활용, 또는 자원화에 대한 요구가 증가하고 있다.
한편, 패각은 94% 정도가 탄산칼슘으로 되어 있으며, 중금속과 유기물에 대한 높은 흡착성과 미생물이 쉽게 부착하여 성장할 수 있는 특성으로 일부에서는 이를 재활용 및 가공하고자 하는 시도가 있으며, 패각을 이용한 비료나 사료로 활용되거나 또는 각종 복토재, 토양개량제, 중화제 등에 적용되고 있다.
하지만 상기와 같은 재활용에도 불구하고 그 효능과 방법에 대한 부정적 인식에 의해 적극적으로 활용되지 못하가 있을 뿐만 아니라, 해양투기방지법에 따라 여전히 약 10만톤 이상이 처리가 곤란한 상태이다.
즉, 현재 패각은 재활용률이 매우 미비하며, 재활용되지 못한 패각은 환경오염의 주범이 되고 있다. 따라서, 산업 폐기물로 분류되어 있는 패각을 재활용할 방안이 시급한 실정이다.
또한, 반도체 장비, 항공우주 장비 등 특수목적으로 사용되는 플라스틱의 경우 도전성이 필요하며, 플라스틱의 도전성을 나타내기 위하여 폴리프로필렌 고분자와 유기용매 혼합 용액에 전기 전도성이 우수한 금속 분말이나 탄소 섬유를 혼합시킨 하이브리드 타입이 주로 사용되었으나, 금속 분말과 함께 사용되는 유기 바인더는 독성이 강해 플라스틱을 침식시킬 우려가 있고, 무게가 무거우며, 고가의 탄소섬유가 다량으로 사용되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명자는 천연자원인 그라파이트와 산업폐기물인 패각분말을 폴리프로필렌 수지와 블렌딩하여 제조단가가 낮고 폐자원으로 버려지는 패각을 사용함으로써 환경 친화적인 고성능 플라스틱을 개발하고자 한다.
한국등록특허 제10-2129008호 (공고일 : 2020.06.25 ) 한국공개특허 제10-2019-0045057호 (공개일 : 2019.05.02.) 한국등록특허 제10-2190556호 (공고일 : 2020.12.14.)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 천연자원인 그라파이트와 산업폐기물인 패각 분말을 사용하여 도전성이 우수하고 충격강도가 보강되면서 항균성이 우수한 플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 폴리프로필렌계 수지 60 내지 80 중량부, 0.05 내지 2㎛ 크기로 분쇄되고 복합 계면활성제로 표면 처리된 패각분말 1 내지 10 중량부, 탄소재료 10 내지 25 중량부 , 탈크 분말 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고성능 플라스틱을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 본 발명의 상기 탄소재료는 그라파이트, 카본블랙 분말이 각각 6:4 내지 7:3인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 배향된 페라이트 분말을 더 포함 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 스테아르산칼슘 0.1 내지 2 중량부 및 산화방지제 0.05 내지 0.2 중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 상기 복합 계면활성제는 LES (Disodium Lauryl Sulfosuccinate), 코코클루코사이드(Coco-Glucoside) 및 구연산(citric acid)인 것을 포함할 수 있다.
또 다른 본 발명은 패각을 세척 및 건조하는 단계; 상기 건조된 패각을 2 내지 5mm 크기로 1차 분쇄하는 단계; 상기 1차 분쇄된 패각을 고압용기에 넣고 불활성 분위기 속에서 교반하면서 가열하여 소성하는 단계; 상기 소성된 패각을 냉각한 후 평균입경 0.05 내지 2μm로 미분쇄하는 단계; 상기 미분쇄된 패각 분말을 복합 계면활성제로 표면 처리하는 단계; 상기 폴리프로필렌계 수지 60 내지 80 중량부, 상기 복합 계면활성제로 상기 표면 처리된 패각분말 1 내지 10 중량부, 상기 탄소재료 10 내지 25 중량부, 상기 탈크 분말 1 내지 10 중량부를 혼합하고 교반하여 마스터 배치용 조성물을 제조하는 단계; 상기 마스터 배치용 조성물을 압출기로 압출하는 단계; 상기 압출된 압출물을 냉각한 후 절단하여 마스터배치를 제조하는 단계; 및 상기 마스터배치를 압출성형기에 공급하여 플라스틱을 제조하는 단계;를 포함하는 친환경 고성능 플라스틱의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 상기 가열하여 소성하는 단계의 소성은 승온 속도 1분당 5 내지 15 ℃의 온도로 승온하여 700 내지 1300 ℃에서 3 내지 5분 동안 수행하는 소성 공정인 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 천연자원인 그라파이트와 산업폐기물은 패각 분말을 활용하여 도전성이 우수하고, 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 항균성을 나타낼 수 있으며, 폐자원을 재활용하여 생산단가가 절감되고 친환경적인 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 플라스틱 제조방법에 따르면 표면 처리되고 소성된 패각 분말을 활용하여 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 그라파이트 및 패각 분말이 포함된 친환경 고성능 플라스틱 펠렛이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 친환경 고성능 플라스틱 시트의 도전성 측정 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 친환경 고성능 플라스틱의 제조방법의 흐름도이다.
이하, 구체적인 예를 들어 본 발명에 따른 천연자원 및 산업폐기물을 활용한 친환경 고성능 플라스틱 및 이의 제조방법을 더욱 상세히 설명한다. 다만 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다.
따라서 본 발명은 이하 제시되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 실시예들은 본 발명의 사상을 명확하게 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한 발명의 설명 및 청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라파이트 및 패각 분말이 포함된 친환경 고성능 플라스틱 펠렛을 나타낸 사진이다.
본 발명의 친환경 고성능 플라스틱은 전체 플라스틱 100 중량부를 기준으로 폴리프로필렌계 수지 60 내지 80 중량부, 0.05 내지 2㎛ 크기로 분쇄되고 복합 계면활성제로 표면 처리된 패각분말 1 내지 10 중량부, 탄소재료 10 내지 25 중량부 , 탈크 분말 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 플라스틱 원료로 무독성이며, 가공이 용이하고, 내화학성 및 내후성이 우수하다.
상기 폴리프로필렌계 수지는 60 내지 80 중량부가 혼합되는데 60 중량부 미만으로 혼합되면 압출성형 및 사출성형 가공성이 저하되고, 폴리프로필렌계 수지가 80 중량부를 초과하면 플라스틱의 고성능 특성이 저하되므로, 폴리프로필렌계 수지는 60 내지 80 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 패각분말은 전복 껍질이 바람직하며, 굴 또는 조개 껍질을 사용할 수 있다. 패각의 경우 폐기물 처리가 큰 문제로 등장하고 있으며, 폐기물을 처리하는데 비용이 많이 부담되며, 버려지는 패각으로 인해 환경을 해치는 문제가 있어, 패각을 재활용하여 폐기량을 줄임으로써 환경에 일조하고 또 플라스틱 사용량을 줄일 수 있으며, 특히 기존에 활제로 사용되는 광물을 대체할 수 있는 장점이 있다.
이때 상기 패각 분말의 함유량을 10 중량부 이하로 제한하는 이유는 패각은 석회석이 주성분이어서 너무 많이 함유되면 다른 성분들과 반응하여 끓어오르는 현상이 발생하고, 사출 시 성형성을 크게 해치게 되기 때문에 그 사용량을 제한하는 것이 필요하며, 이 때문에 탈크 분말과 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 탈크 분말은 사출 시 성형성을 나쁘게 만들지는 않으나, 너무 많이 함유하는 경우 사출 시 금형의 마모율을 높여 사용수명을 단축시켜 유지비용을 증가시키므로 그 이상 함유시키는 것은 바람직하지 않다.
상기 탈크 분말은 충전재로 사용될 수 있으며, 종래 플라스틱 산업에서 수지 비용을 낮추기 위해 충전재(filler)를 사용하여 왔으며, 플라스틱에 충전재를 첨가하면, 비용 절약뿐만 아니라 열팽창 계수가 감소되고, 기계적 강도가 증가될 수 있다.
상기 탈크 분말은 구조적 안정성을 향상시키기 위한 구조 강도 또는 섬유 방향성을 가지지 않는다. 일반적으로 탈크 분말은 약한 반데르발스의 힘에 의해 서로 결합되어 있어서, 압력이 재료의 표면에 인가될 때 재료가 계속 다시 분열하도록 한다. 탈크 분말이 폴리프로필렌에 여러 가지 이점, 예를 들면 높은 강성도 및 향상된 치수 안정성을 부여하는 것으로 실험 결과에 의해 나타나고 있고, 윤활 성질을 가진 미세 충전재로도 작용한다.
상기 상기 탈크 분말은 소수성을 가져 상기 탈크 분말을 상기 패각 분말과 사용할 경우 상기 패각 분말 단독 사용 시의 단점을 보완하는 효과를 가질 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 패각 분말을 이용한 플라스틱은 나노결정구조를 갖는 미세 패각 분말이 다량 혼합됨으로써 패각을 사용하지 않은 폴리프로필렌에 비해 충격강도, 인장력 등 기계적 특성과 항균성이 우수하며, 자원재활용이라 생산단가가 경제적이며 친환경적인 특징을 갖는다.
상기 패각 분말은 패각의 껍질을 사용하며, 이물질이 제거된 상태로 깨끗이 세척하여 사용한다. 상기 패각 분말은 일반적인 무기필러에 비하여 우수한 물성 향상 효과를 구현하고, 패각을 소성하고 분쇄하여 사용한다. 여기서 상기 소성 온도 및 시간과 입자크기를 조절하여 분산성, 물성 효과 및 열수축률을 개선할 수 있다.
상기 패각 분말은 복합 계면활성제로 표면 처리하여 사용할 수 있다. 패각 분말을 복합 계면활성제로 표면 처리할 경우 단순히 분산성을 향상시키는 효과가 아니라 수지와의 결합력을 향상시켜 충격강도, 인장강도, 굴곡강도를 우수하게 할 수 있으며, 다공질의 특성으로 인해 도전성을 나타내기 위한 탄소재료와 혼합하여 사용하였을 때도 물성을 저하시키지 않는 효과가 있다.
상기 복합 계면활성제는 상기 복합 계면활성제는 LES(Disodium Lauryl Sulfosuccinate), 코코클루코사이드 및 구연산을 포함하며, LES(Disodium Lauryl Sulfosuccinate), 코코클루코사이드 및 구연산은 각각 1:1:2인 것이 바람직하다.
상기 복합 계면활성제로 표면 처리한 패각 분말을 탄소재료와 병행 사용할 경우 표면 처리되지 않은 패각 분말을 탄소재료와 사용한 경우에 비하여 물성 강화 효과가 더욱 우수하다.
상기 탄소재료는 그라파이트, 카본 블랙, 카본 나노 튜브, 흑연 등을 들 수 있다. 탄소 재료의 형상으로서는, 그라파이트, 카본 블랙, 흑연이 바람직하며, 특별히 한정되지 않지만, 배향을 형성할 수 있는 형상인 것이 바람직하다.
다만, 탄소재료로 그래핀이나 박편화 흑연은 그래핀끼리 또는 박편화 흑연끼리, 혹은 다른 도전성 원료와의 접촉 면적이 작아져 높은 도전성을 얻기 어렵다. 또한, 그래핀이 또는 박편화 흑연은 스크롤되는 단점이 있다.
배향이 형성된 그라파이트, 카본블랙의 경우 도전성 원료 사이의 접촉 면적이 커져서, 도전성이 높아지게 되며, 상호 배향이 형성된 경우에도 도전성이 높아지게 된다. 따라서 특수목적의 플라스틱이나 항공우주 소재 원료로 사용할 수 있다.
상기 그라파이트와 상기 카본블랙 분말은 6:4 내지 7:3인 것이 바람직하나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 친환경 고성능 플라스틱의 도전성을 향상시키기 위하여 배향된 페라이트 분말을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 친환경 고성능 플라스틱은 첨가제를 5 내지 10 중량부를 혼합할 수 있다.
상기 첨가제로는 난연제와 착색제, 결합제, 열안정제, 윤활제, UV안정제 중 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 혼합하여 사용한다. 난연제(flame retardant)는 플라스틱의 내연소성을 개량하기 위해 첨가하고, 착색제(colorants)는 복합재료 색상의 안정성을 부여하기 위해 첨가하고, 결합제(coupling agent)는 친수성인 패각 미세분말과 소수성인 플라스틱 원료의 결합성 향상을 위해 첨가하고, 윤활제(lubricants)는 가공성과 혼합성을 향상시키기 위하여 첨가하며, UV안정제(UV stabilizers)는 자외선 차단을 통한 내구성 향상을 위해 첨가한다.
상기 열안정제 및 윤활제 역할을 하는 것으로는 스테아르산칼슘이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 산화방지제로 ADEKA KOREA사의 AO-60P, ADK-2112를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또 다른 본 발명의 친환경 고성능 플라스틱의 제조방법은 패각을 세척 및 건조하는 단계; 상기 건조된 패각을 2 내지 5mm 크기로 1차 분쇄하는 단계; 상기 1차 분쇄된 패각을 고압용기에 넣고 불활성 분위기 속에서 교반하면서 가열하여 소성하는 단계; 상기 소성된 패각을 냉각한 후 평균입경 0.05 내지 2μm로 미분쇄하는 단계; 상기 미분쇄된 패각 분말을 복합 계면활성제로 표면 처리하는 단계; 상기 폴리프로필렌계 수지 60 내지 80 중량부, 상기 복합 계면활성제로 상기 표면 처리된 패각분말 1 내지 10 중량부, 상기 탄소재료 10 내지 25 중량부, 상기 탈크 분말 1 내지 10 중량부를 혼합하고 교반하여 마스터 배치용 조성물을 제조하는 단계; 상기 마스터 배치용 조성물을 압출기로 압출하는 단계; 상기 압출된 압출물을 냉각한 후 절단하여 마스터배치를 제조하는 단계; 및 상기 마스터배치를 압출성형기에 공급하여 플라스틱을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 패각을 세척 및 건조하는 단계는 바닷가에서 폐기되는 전복 껍질이나 조개 패각을 수거하여 종류별로 분류하여 그물망에 넣고 깨끗한 물을 고압 분사하여 패각에 고착된 불순물과 염분을 충분히 제거하고 수세된 패각을 200℃ 전후의 열풍 건조로 건조하는 것을 포함하나, 태양광 하에서 자연건조 하거나 별도의 건조 장치를 이용하여 건조할 수도 있다. 세척 및 건조 방법은 일반적으로 사용되는 방법이 사용될 수 있으며, 방법이 특별히 제한되지 않는다.
상기 건조된 패각을 소정의 크기로 1차 분쇄한다. 이때 패류 껍질은 2 내지 5mm로 분쇄되는 것이 바람직하다. 패각의 크기가 2mm 미만인 경우 1차 분쇄과정에서 시간과 비용이 불필요하게 낭비될 수 있으며, 패각의 크기가 5mm를 초과하는 경우 소성 과정에서 균일하게 소성이 되지 않을 수 있기 때문이다.
다음으로, 패각이 1차 분쇄되면, 1차 분쇄된 패각을 고압용기에 넣고 불활성 분위기 속에서 교반하면서 가열하여 소성한다. 패각은 그 자체로 일반 세균에 대한 살균력을 가진다. 또한, 패각을 소성함으로서 다공질성이 되어 접촉 면적이 늘어나 폴리프로필렌 수지의 보강 효과가 더욱 향상된다. 이때 사용되는 불활성 가스로는 질소 가스가 바람직하다.
또한, 소성을 위한 가열 온도는 700 내지 1300℃인 것이 바람직하다. 이때 소성 온도가 700℃ 미만인 경우 소성이 충분히 이루어지지 않으며, 소성 온도가 1300℃를 초과할 경우 패각의 활성부위가 파괴될 수 있기 때문이다. 소성 시간은 3 내지 5분이 바람직하다.
다음으로, 소성된 패류 껍질을 냉각한 후 미분쇄한다. 이때 미분쇄된 패류 껍질의 평균입경은 0.05 내지 2μm인 것이 바람직하다. 패류 껍질의 평균입경을 0.05um 미만으로 할 경우 습기를 흡습하여 고체로 변하여 사용이 어려워지며, 패류 껍질의 평균입경이 2um를 초과하는 경우 접촉 면적이 감소하여 항균력이 감소하고 플라스틱 수지 내에 고르게 혼합되지 않는다.
다음으로, 미분쇄된 패각 분말을 LES(Disodium Lauryl Sulfosuccinate), 코코클루코사이드 및 구연산을 포함한 복합 계면활성제로 표면 처리할 수 있다. 복합 계면활성제는 LES(Disodium Lauryl Sulfosuccinate), 코코클루코사이드 및 구연산은 각각 1:1:2인 것이 바람직하다. 유기산인 구연산이 포함되어 패각 분말 표면의 극성을 낮출 수 있다. 이온성이 강한 계면활성제는 양호한 흡착효과를 기대하기 어렵다.
다음으로, 패류 껍질 분말의 표면 처리가 완료되면, 폴리프로필렌계 수지 60 내지 80 중량부, 0.05 내지 2㎛ 크기로 분쇄되고 복합 계면활성제로 표면 처리된 패각분말 1 내지 10 중량부, 탄소재료 10 내지 25 중량부, 탈크 분말 1 내지 10 중량부를에 혼합, 교반하여 마스터 배치용 조성물을 제조한다.
다음으로, 마스터 배치용 조성물을 압출기로 압출하고 냉각 후 절단하여 마스터 배치를 제조하고 압출성형기에 공급하여 플라스틱을 제조할 수 있다.
상기 플라스틱 압출 프로세스는, 엔지니어링 구조 재료를 생산하는 경제적 제조 방법 중 하나이며, 통상적으로, 압출 프로세스는 균일한 단면을 가진 기다란 압출 부재를 제조하는 데에 사용되며, 부재의 단면은 원형, 환형 또는 사각형 등과 같은 여러 가지의 단순한 형상일 수 있다. 부재의 단면은 또한 내부 지지 구조를 포함하거나 불규칙한 둘레를 가지는 등 매우 복잡한 것일 수도 있다.
이 때 플라스틱의 형태는 한정되지 않는다. 필름, 시트, 성형품 등 다양한 형태로 활용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 상기 가열하여 소성하는 단계의 소성은 승온 속도 1분당 5 내지 15 ℃의 온도로 승온하여 700 내지 1300 ℃에서 3 내지 5분 동안 수행하는 소성 공정인 것을 포함할 수 있다. 소성 시간이 3분 미만일 경우 소성이 충분히 이루어지지 않으며, 소성 시간이 5분을 초과할 경우패각의 활성부위가 파괴될 수 있기 때문이다.
이하, 실시예 및 비교예를 예로 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
다만, 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
패각을 세척 및 건조하고 4mm 크기로 1차 분쇄한 후 고압용기에 넣고 질소기체 속에서 교반하고 가열하여 소성하고 냉각한 후 평균입경 0.05 내지 2um로 미분쇄하고 LES(Disodium Lauryl Sulfosuccinate), 코코클루코사이드 및 구연산을 1:1:2 비율로 첨가하여 표면 처리한 전복 패각 분말 6 중량부, 폴리프로필렌계 수지 68 중량부, 배향된 그라파이트와 배향된 카본블랙을 3:2 비율로 혼합한 탄소재료 20 중량부, 탈크 분말 5 중량부, 기타 첨가제를 혼합하고 교반하고 압출기로 압출하고 냉각한 후 절단하여 마스터배치를 제조하고 압출성형기에 공급하여 플라스틱 시트를 제조하였다.
<실시예 2>
실시예 1의 배향된 탄소재료로 그라파이트, 카본블랙, 페라이트 분말을 3:2:1의 비율로 20 중량부 포함한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 플라스틱 시트를 제조하였다.
<실시예 3>
실시예 1의 LES(Disodium Lauryl Sulfosuccinate), 코코클루코사이드 및 구연산을 1:1:1 비율로 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 플라스틱 시트를 제조하였다.
<비교예 1 내지 5>
하기 표1에 기재된 성분을 패각 분말의 계면활성제로 사용하여 마스터 배치를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 플라스틱 시트를 제조하였다.
구 분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
LES, 코코클루코사이드 0 X X X X
구연산 X 0 X X X
DTAB X X X 0 X
PPO X X X X 0
<비교예 6>
실시예 1의 탄소재료로 박편화 흑연을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 플라스틱 시트를 제조하였다.
<비교예 7>
실시예 1의 배향되지 않은 탄소재료를 사용하고 패각 분말을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 플라스틱 시트를 제조하였다.
<비교예 8>
실시예 1의 탈크 분말을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 플라스틱 시트를 제조하였다.
<실험예>
실험예 1 : 플라스틱 시트의 항균성 검사
포도상구균(S. aureus) 및 대장균(E. coli)이 동일한 농도로 배양된 배양접시에 5 X 5 cm2의 필름을 부착하고 균의 감소율을 측정한 결과 실시예들, 비교예들 중 비교예 7을 제외하고는 항균 효과를 나타났으며, 그 중 비교예 3이 항균성이 상대적으로 약하게 나타났으며, 실시예1 및 2의 경우 가장 우수한 항균 효과를 나타내었다.
실험예 2 : 플라스틱 시트의 도전성 검사
플라스틱 시트의 도전성을 검사하기 위하여 WOLFGANG SRM 표면저항측정기를 사용하여 표면 저항값을 측정한 결과 실시예1 및 2에서 104Ω 수준의 표면저항이 측정되어 도전성이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 도전성에 영향을 주는 것이 탄소재료는 물론 패각 분말, 탈크 분말의 성분 조합에도 일부 영향을 줄 수 있음을 알 수 있다. 비교예 6 의 경우 도전성이 가장 저하된 값으로 나타났다.
실험예 3 : 플라스틱의 물성 검사
상기 실시예들 및 비교예들에 의해 제조된 플라스틱을 시편 형태로 제작하여 표2에 나타난 바와 같이 물성을 평가하였다.
구 분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예3 비교예4 비교예7 비교예8
인장강도 251 256 248 235 219 238 198 192
굴곡강도 332 339 327 316 304 318 277 265
충격강도 8.1 8.5 7.7 7.4 7.1 7.5 6.8 6.3
HDT 111 112 110 110 110 110 109 109
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (7)

  1. 폴리프로필렌계 수지 60 내지 80 중량부, 0.05 내지 2㎛ 크기로 분쇄되고 LES(Disodium Lauryl Sulfosuccinate), 코코클루코사이드 및 구연산을 포함하는 복합 계면활성제로 표면 처리된 패각분말 1 내지 10 중량부, 탄소재료 10 내지 25 중량부, 탈크 분말 1 내지 10 중량부를 포함하고, 상기 복합 계면활성제는 LES(Disodium Lauryl Sulfosuccinate), 코코클루코사이드 및 구연산인 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고성능 플라스틱.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄소재료는 그라파이트, 카본블랙 분말이 각각 6:4 내지 7:3인 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고성능 플라스틱.
  3. 제1항에 있어서, 배향된 페라이트 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고성능 플라스틱.
  4. 제1항에 있어서, 스테아르산칼슘 0.1 내지 2 중량부 및 산화방지제 0.05 내지 0.2 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고성능 플라스틱.
  5. 삭제
  6. 패각을 세척 및 건조하는 단계;
    상기 건조된 패각을 2 내지 5mm 크기로 1차 분쇄하는 단계;
    상기 1차 분쇄된 패각을 고압용기에 넣고 불활성 분위기 속에서 교반하면서 가열하여 소성하는 단계;
    상기 소성된 패각을 냉각한 후 평균입경 0.05 내지 2μm로 미분쇄하는 단계;
    상기 미분쇄된 패각 분말을 LES(Disodium Lauryl Sulfosuccinate), 코코클루코사이드 및 구연산을 포함하는 복합 계면활성제로 표면 처리하는 단계;
    폴리프로필렌계 수지 60 내지 80 중량부, 상기 복합 계면활성제로 상기 표면 처리된 패각분말 1 내지 10 중량부, 탄소재료 10 내지 25 중량부, 탈크 분말 1 내지 10 중량부를 혼합하고 교반하여 마스터 배치용 조성물을 제조하는 단계;
    상기 마스터 배치용 조성물을 압출기로 압출하는 단계;
    상기 압출된 압출물을 냉각한 후 절단하여 마스터배치를 제조하는 단계; 및
    상기 마스터배치를 압출성형기에 공급하여 플라스틱을 제조하는 단계;를 포함하는 친환경 고성능 플라스틱의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가열하여 소성하는 단계의 소성은 승온 속도 1분당 5 내지 15 ℃의 온도로 승온하여 700 내지 1300 ℃에서 3 내지 5분 동안 수행하는 소성 공정인 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 고성능 플라스틱의 제조방법.
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