KR102451461B1 - 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 사용 친환경 자동차부품용 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 자동차부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 사용 친환경 자동차부품용 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 자동차부품에 관한 것이다. 본 발명은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지를 다량 사용하고도 우수한 기계적 물성, 성형성 및 소취성을 가지며 이산화탄소 감축 효과를 가져오는 탄소중립에 적합한 자동차부품용 수지 조성물로서 친환경 자동차부품에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 사용 친환경 자동차부품용 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 자동차부품 {MATERIALS FOR ECO-FRIENDLY AUTOMOBILE PARTS USING HIGH-DENSITY POLYETHYLENE RECYCLED RESIN DERIVED FROM WASTE VINYL AND AUTOMOBILE PARTS OBTAINED THEREFROM}
본 발명은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 사용 친환경 자동차부품용 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 자동차부품에 관한 것이다.
본 발명은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 사용 친환경 자동차부품용 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 자동차부품에 관한 것이다. 본 발명은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지를 다량 사용하고도 우수한 기계적 물성, 성형성 및 소취성을 가지며 이산화탄소 감축 효과를 가져오는 탄소중립에 적합한 친환경 자동차부품용 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 자동차부품에 관한 것이다.
인류는 석탄·석유 등 화석연료를 주로 사용해 자동차를 운전하고, 건물을 식히고 데우고, 전기를 사용하는 등 이산화탄소로 대표되는 온실가스를 다량 배출했다. 이에 따라 인류의 큰 재앙을 초래할 수 있는 지구온난화가 심각하게 대두되자 전세계적으로 탄소의 순배출량을 '0'으로 만든다는 의미의 탄소중립선언이 속출하고 있다.
이에 각 분야별 탄소중립을 달성하기 위한 여러방법이 제시되고 많은 노력이 경주되고 있는데, 그 대표적인 해결방법중 하나가 물질재활용이다. 가령 자동차업계 경우 특히 전기자동차의 부품으로서 폐플라스틱 유래 재생수지를 다량 사용한 성형품을 채택하려는 욺직임이 거세지고 있다.
종래에도 폐자동차의 재활용 차원에서 얻어진 재생수지를 자동차 내외장부품에 적용하려는 노력이 꾸준히 진행되어 왔다. 그러나, 크기가 크고 노출되어 가장 얻기 쉬운 범퍼조차도 인쇄층을 제거하는 비용이 높아 결국 신재수지를 사용하는 것보다 원가가 높아짐에 따라 현실적으로 재활용이 원활하지 않는 실정이다. 또한 크기가 작고 복잡한 다른 내장트림 경우는 더욱더 재생수지를 얻는 비용이 높아 경제성이 거의 없음에 따라 실질적인 물질재활용은 극히 미미한 상태이다.
한편 코로나19는 우리사회를 '배달 중독' 사회로 만들었고, 사회적 거리두기로 커피 한 잔마저 배달시켜 마시는 모습은 이제 익숙한 풍경이되었다. 이러한 배달문화의 발달로 이로부터 발생되는 폐비닐의 피해가 특히 매우 심각하고 작년 기준 폐비닐은 약60만톤 수준으로 어마 어마한 양이다.
우리가 폐비닐이라고 하는 것은 통상 쇼핑용 비닐봉투, 택배용 비닐봉투, 음식배달 봉투, 전자제품 포장필름, 식품포장 필름 등에서 유래되는 것으로 90% 이상 그 주성분이 폴리에틸렌 필름이고, 그중 70% 이상 대부분이 강도가 높은 고밀도폴리에틸렌 필름이다.
최근 (주)애니켐은 몇몇 비닐봉투 제조업체와 공동으로 국내최초 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지를 다량 사용한 비닐봉투 개발에 성공, 출시하였는데, 이 기술이 응용, 발전된다면 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 사용 친환경 자동차부품용 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 자동차부품의 개발 가능성이 높아지고 있다.
그러나 통상 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지는 악취가 나는 경우가 많아 냄새 및 휘발성유기화합물(VOCs) 방출량을 소재 또는 부품에 대해 철저히 평가관리하고 있는 자동차업계 입장에서 볼 때 적용하기는 쉽지 않다. 자동차 업체별 냄새 및 VOCs에 평가방법은 유사하나 그 표준은 다르다.
예를 들면, 대표적인 완성차업체인 현대기아자동차 경우 냄새는 MS300-34 표준에 의거 6등급으로 구분하고 1 내지 3 등급인 경우 합격 판정을 하고 있다, 또한 VOCs는 MS300-34(소재) 및 MS300-55(부품) 표준에 의거 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, 스틸렌, 포름알데이드, 아세트알데히드, 아클로레인 8종 성분의 방출량(μg/m3)으로 평가하며 화합물별 관리수치 이내에 모두가 적합한 것에 한해 합격판정을 하고 있다. 상기 기준으로 볼 때, 재생수지는 모두 불합격 판정을 받고 있어 자동차부품으로의 적용은 매우 어려워 이의 해결이 시급하다.
또한 필름용 신재 고밀도폴리에틸렌 수지는 분자량이 매우 높아 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분)가 0.01∼0.05 범위의 것이고, 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지는 용융흐름지수(MI2.16, g/10분)가 0.1∼1.0 수준이어서 통상 높은 흐름성을 요구하는 사출성형(대부분), 중공성형(극히 일부) 등을 제조 성형방법으로 채택하고 있는 자동차부품으로 적용하기에는 성형성이 매우 나쁜 어려움이 있어 그 해결이 절실하다.
결론적으로 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지를 다량 사용하고도 우수한 기계적 물성, 성형성 및 소취성을 가지며 이산화탄소 감축 효과를 가져오는 탄소 중립에 적합한 친환경 자동차부품용 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 자동차부품의 개발이 시급하고도 절실하다.
따라서 본 발명은, 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지를 다량 사용하고도 우수한 기계적 물성, 성형성 및 소취성을 가지며 이산화탄소 감축 효과를 가져 오는 탄소중립에 적합한 친환경 자동차부품용 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 자동차부품을 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지, 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 5∼100이고 용융흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR) 10∼50의 고밀도폴리에틸렌 수지(A), 비다공성 무기입자 및 다공성 세라믹입자로 구성된 친환경 자동차부품용 수지조성물 및 이를 이용하여 제조한 친환경 자동차부품에 관한 것이다.
또한 본 발명은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 100 중량부에 대하여 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 5∼100이고 용융흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR) 10∼50의 고밀도폴리에틸렌 수지(A) 10∼100 중량부, 비다공성 무기입자 5∼100 중량부 및 다공성 세라믹입자 0.1∼10 중량부로 구성된 수지조성물을 특징으로 한 친환경 자동차부품용 소재 및 이를 이용한 친환경 자동차부품일 수 있다.
상기 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지는 사용 후 폐기된 고밀도폴리에틸렌 재질의 폐비닐의 분리, 수거, 용융압출 공정을 통해 얻어지는 펠렛 형태의 것인 친환경 자동차부품용 수지조성물일 수 있다.
상기 수지조성물에서 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지의 함유량이 25∼95 중량%인 친환경 자동차부품용 수지조성물일 수 있다.
상기 비다공성 무기입자가 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 카올린, 실리카, 규조토, 탄산마그네슘, 염화칼슘, 황산칼슘, 수산화알미늄, 산화아연, 수산화마그네슘, 산화 티탄, 알루미나, 마이카, 아스베스토스, 제오라이트, 규산백토, 유리섬유로 구성된 군 에서 하나 이상 선택된 친환경 자동차부품용 수지조성물일 수 있다.
상기 다공성 세라믹입자는 다공성 활성촉매 세라믹입자, 다공성 제오라이트 입자, 다공성 실리카 에어로젤 입자, 다공성 규산칼슘 입자로 구성된 군에서 하나 이상 선택된 친환경 자동차부품용 수지조성물일 수 있다.
상기 수지조성물에 폴리올레핀 엘라스토머가 더 포함되는 친환경 자동차부품용 수지조성물일 수 있다.
상기 수지조성물에 열안정제, 자외선안정제, 활제, 가공조제, 상용화제, 분산제에서 선택되는 어느 하나 이상이 더 포함되는 것인 친환경 자동차부품용 수지조성물일 수 있다.
상기 수지조성물을 성형하여 얻어진 친환경 자동차부품일 수 있다.
상기 성형이 사출성형 또는 중공성형인 것인 친환경 자동차부품일 수 있다.
본 발명은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 사용 친환경 자동차부품용 수지 조성물 및 이로부터 얻어지는 자동차부품에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 수지조성물은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지를 다량 사용하고도 우수한 기계적 물성, 성형성 및 소취성을 가지며 이산화탄소 감축 효과를 가져오는 탄소중립에 적합한 자동차부품용 수지 조성물로서 친환경 자동차부품에 유용하게 사용될 수 있다.
이하 첨부된 실시예와 함께 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명에서 일 양태는 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지, 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 5∼100이고 용융흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR) 10∼50의 고밀도폴리에틸렌 수지(A), 비다공성 무기입자 및 다공성 세라믹입자로 구성된 수지조성물을 특징으로 한 친환경 자동차부품용 소재이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지는 사용후 폐기된 밀도 0.94∼0.97 g/cm3의 고밀도폴리에틸렌 재질의 폐비닐의 분리, 수거, 용융 압출 공정을 통해 얻어지는 펠렛 형태의 것을 말한다.
일반적으로 쇼핑용 봉투, 택배봉투, 배달봉투 등에 사용하는 필름용 신재 고밀도폴리에틸렌 수지는 분자량이 매우 높아 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분)가 0.01∼0.05 범위의 것이다. 그러나 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생 수지는 필름, 봉투 등으로 성형되어 쇼핑용, 택배용 등 여러 필요한 용도로 오랫동안 사용된 이후 폐기 후 분리 수거된 것이 용융압출 가공되어 재생수지 펠렛으로 제조 되는 과정을 거치면서 많은 열과 햇빛을 받게 됨에 따라 용융흐름지수(MI2.16, g/10분)가 0.1∼1.0 수준이여서 자동차부품을 얻는 대표적인 사출성형 공정에서는 그 성형성이 매우 나쁘고 기계적물성도 다소 부족한 문제가 있다.
이를 해결하기 위해 연구에 연구를 거듭한 결과, 폐비닐 유래 고밀도폴리 에틸렌 재생수지에 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 5∼100이고 용융흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR) 10∼50의 고밀도폴리에틸렌 수지(A)와 비다공성 무기입자 및 다공성 세라믹입자를 첨가한 수지조성물을 사용함에 따라 요구되는 우수한 기계적 물성을 가짐과 함께 탁월한 성형성이 확보됨을 알게 되었다.
또한 상기 수지조성물에 다공성 세라믹입자를 추가로 첨가한 신규의 수지 조성물을 사용함에 따라 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지를 다량 사용하고도 우수한 기계적 물성, 성형성 및 소취성을 동시에 가지는 자동차부품이 확보되는 것을 보고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 폐비닐 유래 폴리에틸렌 재생수지의 함유량은 25∼95 중량%인 친환경 자동차부품일 수 있으나, 그 함량에 제한이 있는 것은 아니다. 하지만 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률 시행규칙상‘재활용품’이란 자동차 부품 경우 재생수지 함량이 25 중량% 이상인 것으로 규정하고 있어 가능한 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 함량이 25 중량% 이상, 좋기로는 50 중량% 이상 첨가된 것이 바람직하나, 95 중량%를 초과할 경우 경제성은 우수해 지지만 원하는 기계적 물성 및 성형성 확보가 어려워질 수 있다.
상기 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 5∼100이고 용융흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR) 10∼50의 고밀도폴리에틸렌 수지(A)의 함유량은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 100 중량부에 대하여 10∼100 중량부, 좋기로는 20∼80 중량부가 바람직하다. 상기 고밀도폴리에틸렌 수지(A)의 함유량이 상기 범위를 만족하는 경우, 우수한 성형성 및 기계적 물성을 얻을 수 있으므로 더욱 선호한다.
상기 고밀도폴리에틸렌 수지(A)의 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분)는 10∼100의 것이 좋고, 좋기로는 20∼80의 것이 바람직하다. 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분)가 10 미만일 경우 우수한 성형성 확보가 어려울 수 있고, 100을 초과할 경우 기계적 물성이 나빠질 우려가 있다.
또한 고밀도폴리에틸렌 수지(A)의 저하중 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분)에 대한 고하중 용융흐름지수(하중 21.6kg, 190℃; MI21.6, g/10분)의 비율인 용융흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR)는 분자량분포를 예측할 수 있는 평가수단으로서 10∼50의 것이 좋고, 좋기로는 20∼40의 것이 바람직하다. 용융흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR)가 10 미만일 경우 우수한 성형성 확보가 어려울 수 있고, 50을 초과할 경우 기계적 물성이 나빠질 우려가 있다.
상기 본 발명에 있어 비다공성 무기입자로서는 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 카올린, 실리카, 규조토, 탄산마그네슘, 염화칼슘, 황산칼슘, 수산화알미늄, 산화아연, 수산화마그네슘, 산화티탄, 알루미나, 마이카, 아스베스토스, 제오라이트, 규산백토, 유리 섬유로 구성된 군에서 하나 이상 선택된 것일 수 있는데, 판상형, 침상형, 구형, 타원형 등의 형상에 있어 제한이 없고, 평균입경은 0.01∼10 μm, 좋게는 0.5∼5 μm인 것이 바람직하나 제한이 없으며 가격이 매우 저렴하고 첨가량 대비 물성이 뛰어난 판상형 탈크가 바람직하다.
상기 비다공성 무기입자의 함유량은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 100 중량부에 대하여 5∼100 중량부, 좋기로는 20∼80 중량부가 바람직하다. 상기 비다공성 무기입자의 함유량이 상기 범주를 만족하는 경우 원하는 기계적 물성 개선효과를 가지는 것과 동시에, 성형성이 개선되어 더욱 선호된다.
상기 본 발명에 있어 상기 다공성 세라믹입자는 다공성 활성촉매 세라믹입자, 다공성 제오라이트 입자, 다공성 실리카 에어로젤 입자, 다공성 규산칼슘 입자로 구성된 군에서 하나 이상 선택된 것으로 이중 다공성 활성촉매 세라믹입자가 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 다공성 활성촉매 세라믹입자는 다공성 세라믹 담체에 활성촉매 성분을 담지 시킨 입자로서 저분자물, 불순물들을 흡착시킨 뒤 담지된 활성촉매에 의해 이들을 분해시킴으로써 보다 효과적으로 냄새발생 요인을 제거할 수 있다. 상기 다공성 활성촉매 세라믹입자로서 예를 들면, 일본 동화합성사 상품명 KESMON(평균입경 0.1 ~ 3.0μm), 신아물산의 상품명 SmellCut(평균입경 0.5 ~ 2.0μm) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 다공성 세라믹입자의 함유량은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 100 중량부에 대하여 0.1∼10 중량부, 좋기로는 0.5∼8 중량부가 바람직하다. 다공성 세라믹입자의 함유량이 상기 범주에서 소취성이 잘 확보되며, 기계적 물성이 우수한 것도 동시에 경제적이어서 더욱 선호된다.
본 발명의 다른 일 양태는, 상기 수지조성물에 자동차부품의 내충격성을 개선할 목적으로 한 폴리에틸렌계 엘라스토머, 폴리프로필렌계 엘라스토머 등과 같은 폴리올레핀 엘라스토머가 더 포함되는 친환경 자동차부품용 수지 조성물일 수 있다.
상기 폴리에틸렌계 엘라스토머는 에틸렌의 함유량이 70∼95 중량%이고, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-도데센에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 알파-올레핀의 함유량이 5∼30 중량%인 에틸렌-알파-올레핀 공중합체계 엘라스토머 및 고밀도 또는 중밀도 에틸렌-알파-올레핀 하드 블록과 저밀도 에틸렌-알파-올레핀 소프트 블록으로 구성되는 폴리에틸렌 멀티블록공중합체계 엘라스토머로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 구체적인 예로서는 에틸렌-부텐 공중합체계 엘라스토머인 Mitsui Chemical사 상품명 Tafmer grade A-4070S, A-4085S, A-4090S 등을 들 수 있고, 에틸렌-옥텐 공중합체계 엘라스토머인 Dow Chemical사 상품명 Engage, grade 8100, 8411, 8440, 8450, 8480 등을 들 수 있고, 고밀도 또는 중밀도 에틸렌-알파-올레핀 하드 블록과 저밀도 에틸렌-알파-올레핀 소프트 블록으로 구성되는 폴리에틸렌 멀티블록공중합체계 엘라스토머인 Dow Chemical사 상품명 Infuse, grade 9000, 9007, 9010, 9100 등을 들 수 있다.
상기 폴리프로필렌계 엘라스토머는 프로필렌의 함유량이 70∼95 중량% 이고, 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-도데센에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 알파-올레핀의 함유량이 5∼30 중량%인 프로필렌-알파-올레핀 공중합체계 엘라스토머로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 구체적인 예로서 프로필렌-에틸렌 공중합체계 엘라스토머인 ExxonMobil사 상품명 Vistamaxx, grade 2120, 2125, 2320, 2330, 3000, 3020FL, 3980FL, 6102FL, 6202, 6202FL 등을 들 수 있고 프로필렌-1-부텐 공중합체계 엘라스토머인 Mistui Chemicals사 상품명 Tafmer grade XM-5070, XM-5080, XM-5070S, XM-5080S 등을 들 수 있다.
상기 폴리올레핀 엘라스토머의 함유량은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생 수지 100 중량부에 대하여 5∼50 중량부, 좋기로는 10∼30 중량부가 바람직하나 제한하지 않는다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 수지조성물은 통상의 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 열안정제, 자외선안정제, 활제, 가공조제, 상용화제, 분산제에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. 상기 첨가제는 수지조성물의 물성 및 외관특성을 저하시키지 않는 범위에서 사용하는 것이 좋으며, 상기 수지조성물에 0.1 내지 10 중량% 첨가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 본 발명은 상기 친환경 자동차부품용 수지조성물을 이용하여 제조하는 친환경 자동차부품일 수 있다. 상기 부품은 도어트림, 크래쉬패트, 휠가드, 펜더, 필라트림, 머디가드, 콘솔, 에어 벤틀레이션 등의 자동차부품일 수 있다.
이하에, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해서 실시예를 들지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예에서의 측정은 이하와 같이 행하였다.
(1) 굴곡강도
기계적물성의 척도중 하나로서 굴곡강도(MPa)를 현대기아자동차 표준인 MS361-15에 의거하여 평가하였다. 굴곡강도가 25MPa 이상일 경우 ‘적합’으로 판정하였다.
(2) 아이조드 충격강도
기계적물성의 척도중 하나로서 아이조드 충격강도(KJ/m2)를 현대기아자동차 표준인 MS361-15에 의거하여 평가하였다. 아이조드 충격강도가 20 KJ/m2 이상일 경우‘적합’으로 판정하였다.
(3) 성형성
사출성형후 사출시편에서의 웰드라인, 싱크마크, 플로우마크 등 성형불량 발생 빈도를 표 1과 같이 6등급으로 평가하였다. 1등급∼3등급은‘적합’판정하였고, 4등급∼6등급은‘부적합' 판정하였다.
[성형불량 발생 빈도에 따른 성형성 등급]
등급 웰드라인, 싱크마크, 플로우마크 등 성형불량 발생 빈도
1 전혀 없음
2 거의 없음, 아주 자세히 봐도 극히 미미하게 관측됨
3 거의 없음, 아주 자세히 보면 미세하게 관측됨
4 자세히 보면 어느정도 관측됨
5 많이 관측됨
6 매우 많이 관측됨
(4) 냄새
소취성의 척도중 하나로서 사출성형된 시편에 대한 냄새 발생 정도를 현대기아자동차 표준인 MS300-34에 의거하여 표 2와 같이 6등급으로 평가하였다. 1등급∼3등급은 ‘적합’ 판정하였고, 4등급∼6등급은 ‘부적합’ 판정하였다.
[냄새 발생 정도에 따른 냄새 등급]
등급 냄새 발생 정도
1 냄새 없음
2 무슨 냄새인지 알 수 없으나 냄새를 느낌
3 냄새가 약하게 감지되며, 무슨 냄새인지 알 수 있음
4 쉽게 감지할 수 있는 냄새
5 아주 강한 냄새
6 호흡 곤란을 느끼는 견디기 어려운 강렬한 냄새
(5) VOCs
소취성의 척도중 하나로서 사출성형된 시편에 대한 VOCs 발생 정도를 현대기아자동차 표준인 MS300-55에 의거하여 표 3과 같은 기준에 따라 평가하였다. VOCs에 대한 기준을 모두 통과했을 때 ‘적합’ 판정하였다.
[VOC에 대한 합격 판정 기준]
VOCs 단위 기준
벤젠 μg/m2 30 이하
톨루엔 μg/m2 1,000 이하
에틸벤젠 μg/m2 1,000 이하
자일렌 μg/m2 870 이하
스틸렌 μg/m2 220 이하
포름알데히드 μg/m2 210 이하
아세트알데히드 μg/m2 300 이하
아클로레인 μg/m2 50 이하
[실시예 1]
고밀도폴리에틸렌 재질의 쇼핑용 폐비닐 봉투를 분리, 수거하여 재생업체에서 용융압출공정을 통하여 펠렛상으로 얻어진 저하중 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 0.35의 고밀도폴리에틸렌 재생수지(RPE-A)를 준비하였다. 고밀도폴리에틸렌 수지(A)로서 저하중 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 7.0, 용융흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR) 24.5의 고밀도폴리에틸렌 수지(롯데케미칼, 2210J, HDPE(A)-a)를 준비하였다. 또한 비다공성 무기입자로서 평균입경 2.2 μm의 talc(Mondo Minerals, Microtalc FC8, Talc-A)를 준비하였고, 다공성 세라믹입자 로서 평균입경 1.2 μm의 다공성 활성촉매 세라믹 입자(일본 동화합성사, 상품명 KESMON, PCP-A)를 준비하였다.
표 4에 나타낸 조성의 혼합물을 60mm 이축압출기의 호퍼에 투입하고 용융압출하여 펠렛상 수지조성물을 얻었다. 펠렛상 수지조성물을 사출성형기에 성형하여 자동차부품용 사출시편을 얻었다. 얻어진 사출시편에 대해 기계적물성, 성형성 및 소취성을 평가한 결과를 표 5에 나타내었다.
[실시예 2]
실시예 1에서 조성비를 표 4에 기재한 것으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 5에 나타내었다.
[실시예 3]
실시예 1에서 조성비를 표 4에 기재한 것으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 5에 나타내었다.
[실시예 4]
실시예 1에서, 고밀도폴리에틸렌 수지(A)를 저하중 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 20.0이고 용융흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR) 35.5의 고밀도폴리에틸렌 수지(SK종합화학, Yuclair JK910, HDPE(A)-b)로 사용하고, 다공성 세라믹입자를 평균입경 3.5 μm의 다공성 실리카 에어로젤 입자(지오스에어로젤, 상품명 JIOS AeroVa, PCP-B)로 사용하고, 표 4의 조성비로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 그 물성을 표 5에 나타내었다.
[실시예 5]
실시예1에서 폴리올레핀 엘라스토머로서, 저하중 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 5.0의 폴리에틸렌계 엘라스토머(Dow Chemicals, 상품명 Infuse, grade 9500, POE-A)를 사용하고 조성비를 표 4에 기재한 것으로 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 그 결과를 표 5에 나타내었다.
[비교예 1]
폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지(RPE-A)만을 사용한 것외에는 실시예 1과 동일하게 실시하여 그 결과를 표 5에 나타내었다.
[비교예 2]
실시예1에서 고밀도폴리에틸렌 수지로서, 저하중 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 0.35이고 용융 흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR) 7.2의 고밀도폴리에틸렌 수지(SK종합화학, Yuzex 2520, HDPE(B))를 사용하고, 그 조성과 조성비를 표 4에 기재한 대로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 그 결과를 표 5에 나타내었다.
[비교예 3]
비교예 2에서, 비다공성입자로서, 비다공성 무기입자로서 평균입경 2.2 μm의 talc(Mondo Minerals, Microtalc FC8, Talc-A)를 더 사용하고, 조성비를 하기 표 4와 같이 조절한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 그 결과를 표 5에 나타내었다.
[비교예 4]
실시예2에서, 실시예2의 고밀도폴리에틸렌 수지(A) 대신에 저하중 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 1.0이고 용융흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR) 9.4의 고밀도폴리에틸렌 수지(한화토탈, Y910A, HDPE(C))를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 그 결과를 표 5에 수록하였다.
[실시예 및 비교예에 따른 수지조성물의 조성]
구 분 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌
재생수지		 고밀도폴리에틸렌 수지 비다공성 무기입자 다공성 세라믹 무기입자 폴리올레핀
엘라스토머
실시예 1 RPE-A
50 중량부		 HDPE(A)-a
42 중량부		 Talc-A
7 중량부		 PCP-A
1 중량부		 -
실시예 2 RPE-A
60 중량부		 HDPE(A)-a
29 중량부		 Talc-A
10 중량부		 PCP-A
1 중량부		 -
실시예 3 RPE-A
70 중량부		 HDPE(A)-a
16 중량부		 Talc-A
12 중량부		 PCP-A
2 중량부		 -
실시예 4 RPE-A
80 중량부		 HDPE(A)-b
10 중량부		 Talc-A
9 중량부		 PCP-B
2 중량부		 -
실시예 5 RPE-A
65 중량부		 HDPE(A)-b
17 중량부		 Talc-A
7 중량부		 PCP-B
1 중량부		 POE-A
10 중량부
비교예 1 RPE-A
100 중량부		 - - - -
비교예 2 RPE-A
60 중량부		 HDPE(B)
40 중량부		 - - -
비교예 3 RPE-A
55 중량부		 HDPE(B)
35 중량부		 Talc-A
10 중량부		 - -
비교예 4 RPE-A
60 중량부		 HDPE(C)
29 중량부		 Talc-A
10 중량부		 PCP-A
1 중량부		 -
[실시예 및 비교예에 따른 물성평가 결과]
구 분 기계적 물성 성형성 소취성
굴곡강도 아이조드 충격강도 냄새 VOCs
MPa 판정 KJ/m2 판정 등급 판정 등급 판정 판정
실시예 1 38 적합 42 적합 2 적합 2 적합 적합
실시예 2 44 적합 39 적합 2 적합 2 적합 적합
실시예 3 56 적합 35 적합 2 적합 3 적합 적합
실시예 4 62 적합 32 적합 1 적합 3 적합 적합
실시예 5 35 적합 75 적합 1 적합 2 적합 적합
비교예 1 10 부적합 6 부적합 6 부적합 6 부적합 부적합
비교예 2 12 부적합 13 부적합 5 부적합 5 부적합 부적합
비교예 3 18 부적합 9 부적합 6 부적합 5 부적합 부적합
비교예 4 23 부적합 18 부적합 6 부적합 2 적합 적합
실시예 1 내지 실시예 5에서 볼 수 있듯이 본 발명에 의한 수지조성물은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지를 다량 사용하고도 우수한 기계적 물성, 성형성 및 소취성을 가져서 친환경 자동차부품용 소재로서 매우 적합한 반면, 비교예 1의 100% 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지만을 사용한 경우, 비교예 2의 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지와 저하중 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분)가 낮은 고밀도폴리에틸렌 수지와의 혼합물을 사용한 경우, 비교예 3의 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지와 저하중 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분)가 낮은 고밀도폴리에틸렌 수지 및 비다공성 무기입자와의 혼합물을 사용한 경우 친환경 자동차부품용 소재로서 사용하기에 기계적 물성, 성형성 및 소취성이 부적합함을 알 수 있다. 또한 비교예 4의 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지와 저하중 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분)가 낮은 고밀도폴리에틸렌 수지, 비다공성 무기입자 및 다공성 세라믹입자와의 혼합물을 사용한 경우 소취성은 우수하지만 극히 불량한 성형성으로 기계적물성도 열악해져 결국 친환경 자동차부품용 소재로서 사용하기에 부적합함을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 0.1 ~ 1.0이고 밀도가 0.94∼0.97 g/cm3의 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지; 용융흐름지수(하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 5∼100이고 용융흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR) 10∼50의 고밀도폴리에틸렌 수지(A); 비다공성 세라믹입자; 및 다공성 세라믹입자;를 포함하는 친환경 자동차부품용 수지조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수지조성물은 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지 100 중량부에 대하여 용융흐름지수 (하중 2.16kg, 190℃; MI2.16, g/10분) 5∼100이고 용융흐름비(MI21.6/MI2.16; MFRR)가 10∼50의 고밀도폴리에틸렌 수지(A) 10∼100 중량부, 비다공성 무기입자 5∼100 중량부 및 다공성 세라믹입자 0.1∼10 중량부를 포함하는 친환경 자동차 부품용 수지조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지는 사용후 폐기된 고밀도폴리에틸렌 재질의 폐비닐을 용융압출하여 얻어지는 것인 친환경 자동차부품용 수지조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수지조성물에서 폐비닐 유래 고밀도폴리에틸렌 재생수지의 함유량이 25∼95 중량%인 친환경 자동차부품용 수지조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비다공성 세라믹입자가 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 카올린, 실리카, 규조토, 탄산마그네슘, 염화칼슘, 황산칼슘, 수산화알미늄, 산화아연, 수산화마그네슘, 산화 티탄, 알루미나, 마이카, 아스베스토스, 제오라이트, 규산백토, 유리섬유로 구성된 군 에서 하나 이상 선택된 친환경 자동차부품용 수지조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹입자는 다공성 활성촉매 세라믹입자, 다공성 제오라이트 입자, 다공성 실리카 에어로젤 입자, 다공성 규산칼슘 입자로 구성된 군에서 하나 이상 선택된 친환경 자동차부품용 수지조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수지조성물에 폴리올레핀 엘라스토머가 더 포함되는 친환경 자동차부품용 수지조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수지조성물에 열안정제, 자외선안정제, 활제, 가공조제, 상용화제, 분산제에서 선택되는 어느 하나 이상이 더 포함되는 것인 친환경 자동차부품용 수지조성물.
  9. 제1항 내지 제8에서 선택되는 어느 한 항의 수지조성물로부터 제조되는 친환경 자동차부품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 친환경 자동차부품이 사출성형 또는 중공성형에 의해 제조되는 것인 친환경 자동차부품.
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