KR102541617B1 - 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 재생 플라스틱 제조방법 - Google Patents

생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 재생 플라스틱 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄산칼슘 100중량부 기준으로, 생활계 폐플라스틱 1,000 내지 10,000중량부; 윤활제 20 내지 60중량부; 상용화제 50 내지 200중량부; 자외선 안정제 10 내지 50중량부; 산화방지제 20 내지 60중량부; 및 안료 5 내지 40중량부를 포함하는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 재생 플라스틱 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 재생 플라스틱 조성물, 특정적으로 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 생활계 폐플라스틱을 재질 분리 없이 그 상태로 재생 플라스틱 조성물로 제조하는 효과가 있다.

Description

생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 재생 플라스틱 제조방법{Recycled Plastic Composition Using Daily Waste Plastics and Preparation Methods of Recycled Plastic Using Thereof}
본 발명은 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 재생 플라스틱 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생활속에서 발생하는 생활계 폐플라스틱을 활용하여 사용가능한 형태의 플라스틱 조성물로 전환하는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물 및 이를 이용한 재생 플라스틱 제조방법에 관한 것이다.
현대의 급속한 산업 발달로 인하여 내식성, 낮은 비중, 성형성이 우수한 플라스틱의 사용량이 비약적으로 증가하고 있고, 다양한 블랜딩 기술로 인하여 고강도, 우수한 내식성, 내화학성을 가지는 다양한 제품군이 개발되어 금속재를 대체하는 등 사용용도 또한 다양화되어 가고 있다.
특히, 매년 생산되는 다양한 종류의 많은 양의 플라스틱 중, 소기의 목적에 사용된 후 대다수는 매립지에 최종 매립되거나, 폐기물 소각로에서 열분해되어 재료 회수없이 폐기되고 만다.
더욱이, 이러한 사용 후 플라스틱은 다른 재료의 경우와 유사한 환경 문제가 발생하게 되는데, 그 처리 과정에서 많은 양의 유용하고 재사용할 수 있는 재료들이 함께 버려지게 된다.
한편, 폐기물로부터 소위 "재료"를 제조하고 이용하는 일은 아주 오래 전부터 증가되어 왔다. 예를 들면, 폐기물 중에 함유되어 있는 유용한 재료를 재처리하고 회수하거나 그 폐기물로부터 얻을 수 있는 재료를 생산하는 일이 무작위 조성의 폐기물 또는 쓰레기 혼합물로부터 그러한 작업을 행하는 것보다 저렴하기 때문에, 많은 곳에서 분리수거 및/또는 폐기물의 종류별 분류를 제안하여 시행되어 왔다.
이는 매일 생산되는 가정용 폐기물 또는 공업용 폐기물을 "원료"라고 표현할 수 있지만, 양쪽 모두의 경우에 종류가 순수하지 않으면 그 재사용에 상당한 문제를 수반하게 된다.
더욱이, 플라스틱 제품의 생산 증가는 폐플라스틱의 폐기량 증가를 야기시키며, 이는 결국 폐기에 따른 비용 증가와 환경오염을 유발시키게 된다. 더욱이, 높은 품질과 경제성을 갖춘 물건을 제조하기 위하여 플라스틱 제품에 다양한 부자재를 부가하는 것이 빈번해지고 있어, 플라스틱의 재활용을 더욱 어렵게 하고 있다.
이러한 주요 부자재에는 안정제, 광안정제, 산화방지제, 가소제, 가공보조제, 조핵제, 충전제, 난연제, 대전방지제, 발포제, 경화제, 가교제, 착색제, 항균제, 도전 재료, 표면 경화제 등이 있으며 이외에도 수천 가지에 육박하고 있다.
상술한 바와 같이, 현재까지 플라스틱 제품의 생산이 증가 되면서도, 부자재의 함유로 인해 재활용이 곤란해지고 있는 실정이므로, 플라스틱(폐플라스틱)의 재활용을 위한 기술 개발이 세계 전역에 걸쳐 요구되고 있다.
그러나 폐플라스틱 재활용의 종래 기술은 플라스틱 재생재료의 안정적인 품질과 기능성 유지에 문제가 있다.
종래 기술에 따라 재활용된 플라스틱은 플라스틱 원재료의 물성 기준 대비 50 내지 60%에 그쳐 품질이 저급한 수준에 머무르고 있는 문제점이 존재한다.
또한, 폐플라스틱의 재활용 공정 중에는 고온의 열처리나 성분의 용해 등을 위한 화학적 처리 등이 수반되는데 이로 인해 연소 시 그을음이나, 미세먼지 및 다이옥신 화합물이 대량으로 발생될 우려가 있어, 환경 및 인체에 유해하다는 문제점이 있다.
기존의 가열을 통한 재활용 방식이나 분쇄하여 매립하는 방식을 대체하여, 폐플라스틱을 인체나 환경에 무해하면서도 유효하게 재활용할 수 있는 기술 개발이 요구된다.
한편, 지금까지 플라스틱의 종류 상이성이 일정 수준을 초과하는 경우에는 혼합 플라스틱 폐기물을 재료로서 사용할 수 없었다(참조: A. 정바우어의 Recycling von Kunststoffen, 제1판, Wurzburg, Vogel-Verlag, 1994, 특히 p. 40 이하). 그러한 이유 때문에, 지금까지 혼합 플라스틱 분급물을 등급별로, 그리고 종류별로 완전하게 분리한 후, 분리된 분급물들을 이들 각각에 적합한 개별 재생 공정으로 보내야만 했다.
그러한 폐기물의 분류, 특히 플라스틱 폐기물의 분류는 인력과 비용이 많이 드는 일임에도 불구하고, 재생 공정 또는 각 경우에 얻은 재료를 사용하여 제조한 제품은 가격이 상당히 고가이다.
가정용 및 공업용 폐기물에서 플라스틱 폐기물을 분류하는 일은 어렵거나 제한된 정도만이 가능한 것으로 알려져 있다.
가정용 및 공업용 폐기물의 플라스틱 쓰레기는 그 조성이 극히 다양하고 수십 가지의 플라스틱 종류 및 등급으로 구성되며, 현재의 기술 상태로는 그러한 플라스틱 쓰레기의 조성은 지역마다 완전히 다를 수 있는 것으로 보인다.
한편, 국내공개특허 2022-0125742호에는 필름 시트형 생활계 폐플라스틱 재생방법을 개시하고 있는데, 이는 생활계 폐플라스틱을 분쇄, 건조하여 상용화제와 혼합한 후 필름 시트형으로 단순 성형하는 것으로 생활계 폐플라스틱의 물성의 개선 효과는 기대하기 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 가정생활에서 흔히 사용하고 버려지는 생활계 폐플라스틱을 재질 분리 없이 그 상태로 재생원료로 만들기 위한 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은
탄산칼슘 100중량부 기준으로,
생활계 폐플라스틱 1,000 내지 10,000중량부;
윤활제 20 내지 60중량부;
상용화제 50 내지 200중량부;
자외선 안정제 10 내지 50중량부;
산화방지제 20 내지 60중량부; 및
안료 5 내지 40중량부를 포함하는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
탄산칼슘 100중량부 기준으로, 생활계 폐플라스틱 1,000 내지 10,000중량부, 윤활제 20 내지 60중량부, 상용화제 50 내지 200중량부, 자외선 안정제 10 내지 50중량부, 산화방지제 20 내지 60중량부, 및 안료 5 내지 40중량부를 포함하는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물을 혼합하는 혼합단계;
상기 혼합단계가 종료된 후 혼합된 재생 플라스틱 조성물을 압출성형하는 압출성형단계;
상기 압출성형 단계가 종료된 후 압출성형된 혼합물을 원하는 모양으로 성형하여 가공하는 성형가공단계; 및
상기 성형가공단계가 종료된 후 상온에서 냉각하는 냉각단계를 포함하는 재생 플라스틱 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 재생 플라스틱 조성물, 특정적으로 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 생활계 폐플라스틱을 재질 분리 없이 그 상태로 재생 플라스틱 조성물로 제조하는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
한 가지 관점에서, 본 발명은 탄산칼슘 100중량부 기준으로, 생활계 폐플라스틱 1,000 내지 10,000중량부; 윤활제 20 내지 60중량부; 상용화제 50 내지 200중량부; 자외선 안정제 10 내지 50중량부; 산화방지제 20 내지 60중량부; 및 안료 5 내지 40중량부를 포함하는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물을 제공한다.
다른 관점에서, 본 발명은 탄산칼슘 100중량부 기준으로, 생활계 폐플라스틱 1,000 내지 10,000중량부, 윤활제 20 내지 60중량부, 상용화제 50 내지 200중량부, 자외선 안정제 10 내지 50중량부, 산화방지제 20 내지 60중량부, 및 안료 5 내지 40중량부를 포함하는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물을 혼합하는 혼합단계; 상기 혼합단계가 종료된 후 혼합된 재생 플라스틱 조성물을 압출성형하는 압출성형단계; 상기 압출성형 단계가 종료된 후 압출성형된 혼합물을 원하는 모양으로 성형하여 가공하는 성형가공단계; 및 상기 성형가공단계가 종료된 후 상온에서 냉각하는 냉각단계를 포함하는 재생 플라스틱 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 재생 플라스틱 조성물, 특정적으로 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 생활에 흔히 사용되고 버려지는 플라스틱을 활용하여 재생 플라스틱을 제조하기 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 재생 플라스틱 조성물이라면 어떠한 것이라도 무방하다.
본 발명에 따른 탄산칼슘은 재생 플라스틱 조성물에 포함되어 충전제로서 사용됨으로써 용적을 증대시키고, 내구성과 내충격성 등의 기계적 물성을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 탄산칼슘이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
본 발명에 따른 재생 플라스틱 조성물, 특정적으로 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물을 구성하는 탄산칼슘 외 나머지 성분의 함량은 탄산칼슘 100중량부 기준으로 한다.
본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱은 재생하고자 하는 대상 폐플라스틱으로서, 실생활에 주로 사용되어 폐기처분하고자 하는 폐플라스틱이라면 어떠한 것이라도 무방하지만, 바람직하게는 생활계 폐폴리프로필렌(PP), 폐폴리에틸렌(PE), 폐폴리스티렌(PS) 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 포함한다.
바람직한 생활계 폐플라스틱의 사용량은 사용자의 선택에 따라 변경 가능하지만, 추천하기로는 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1,000 내지 10,000중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 윤활제는 재생 플라스틱 조성물, 특정적으로 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물의 윤활성을 향상, 바람직하게는 재생 플라스틱 조성물의 분산성을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 윤활제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 추천하기로는 지방산(Fatty acids)계, 산아미드(acid amide)계, 불소중합체(fluoropolymer)계, PPA(Polymer Processing Aid), 실리콘계 윤활제 및/또는 탄화수소계 윤활제를 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 PPA(Polymer Processing Aid)를 사용하는 것이 좋다.
바람직한 윤활제의 사용량은 탄산칼슘 100중량부 기준으로 20 내지 60중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 상용화제(compatibilizer)는 재생 플라스틱 조성물, 특정적으로 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물을 이용하여 재생 플라스틱을 제조할 경우 물성이 저하되지 않도록 하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 상용화제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 그 사용량은 탄산칼슘 100중량부 기준으로 50 내지 200중량부인 것을 추천한다.
여기서, 상기 재생 플라스틱은 펠릿(Pellets), 파우더 상태 등 어떠한 형태로 성형되어도 좋고, 최종성형품의 용도에 맞게 취사선택할 수 있다.
바람직한 상용화제로는 에틸렌프로필렌엘라스토머(Ethylene propylene elastomer, EPR), 에틸렌프로필렌다이엔 공중합체(Ethylene Propylene diene copolymer, EPDM), 스틸렌블록공중합체(Styrenic block copolymer, SBC), 에틸렌옥텐 공중합체(Ethylene Octene copolymer, EOC), EP-g-MAH 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
여기서, 상기 상용화제는 내노화, 내오존, 극성 액체에 대한 저항성, 전기적 성질등의 측면에서 우수한 특징을 가지며, 그 상용온도는 약 -40℃ 내지 140℃로서, 중량평균 분자량은 100,000 내지 1,500,000Da, 바람직하기로는 800,000 내지 1,000,000D인 것을 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 자외선 안정제는 재생 플라스틱 조성물을 자외선으로부터 보호하여 안정성을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 자외선 안정제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 아크릴 폴리올 수지, 무황변 폴리 우레아수지, 폴리이소시아네이트 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 탄산칼슘 100중량부 기준으로 10 내지 50중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 산화방지제는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물의 산화를 방지하기 위한 것이다.
바람직한 산화방지제는 아민계, 비스페놀계, 모노페놀계 및 유황계 산화방지제가 사용될 수 있고, 그 사용량은 탄산칼슘 100중량부 기준으로 20 내지 60중량부인 것이 좋다.
특정적으로, 본 발명에 따른 산화방지제는 고온에서 가공이 이루어질 경우 저분자형 고분자형 페놀계 산화방지제, 예를 들면 2.2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀)[2 . 2 - M e t h y l e n e b i s ( 4 - m e t h y l - 6 - t - b u t y l p h e n o l )], 2.6-디-t-부틸-4-메틸페놀(2.6-di -t-Butyl-4-methylphenol) 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것을 추천한다.
본 발명에 따른 안료는 재생 플라스틱 조성물의 경도, 광택 등의 물리적 특성을 향상시키는 동시에 재생 플라스틱 조성물로 제조되는 재생 플라스틱, 특정적으로 재생 플라스틱 제품에 색상을 제공하기 위한 것이다.
여기서, 안료로는 당업계의 통상적인 안료라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 무용제 도료 등에 사용되는 안료라면 어느 것이든 사용 가능하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직한 안료는 백색 또는 유색 안료들이 사용되는데, 백색안료는 루틸타입의 티타늄 디옥사이드 중 종류에 상관없이 사용이 가능하고, 유색 안료는 2가 이상의 금속이온을 함유하지 않으며 반응성이 없는 무기성분의 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 산화철 계통의 무기 안료 또는 카본블랙 등을 사용할 수 있지만, 추천하기로는 이산화티타늄 및/또는 아조화합물, 예를 들면 "Yellow 83", 산화철블랙, 산화철레드 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
상기 안료의 사용량은 특별히 한정되지 않지만, 추천하기로는 탄산칼슘 100중량부 기준으로 5 내지 40중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 재생 플라스틱 조성물, 특정적으로 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 하기의 특정 양태로 실시되는 부가물을 1종 또는 1종 이상 더 포함할 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 재생 플라스틱 조성물, 특정적으로 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 산소의 접촉에 의한 화학반응을 억제 또는 차단시킴으로써 조성물이 산화반응에 의하여 분해되어 고유물성을 상실하는 것을 방지하기 위하여 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스페이트(Distearyl pentaerythritol diphosphite)를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부 더 포함할 수 있다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 내열성, 내마모성, 내약품성, 및/또는 경도 등을 향상시키기 위하여 방해석 분말을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있는데, 상기, 방해석은 순수한 물에는 녹지 않는 성질이 있으며, 산성환경에 대한 완충역할도 함께 할 수 있는데, 바람직한 평균입도는 1 내지 5㎛ 이다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물이 신속히 경화를 진행하여도 크랙 및 탈락현상을 개선하고, 조성물의 가공성, 밀착력 및 안정성 등을 제공하기 위하여 폴리비닐리덴플로라이드수지를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 경화시 수축을 방지하기 위하여 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부의 네오펜틸글리콜(Neopentylgly col, NPG)을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 치수 안정성을 확보하고, 조성물에 광택성을 부여하기 위하여 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부의 폴리카보네이트를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 강도, 내화성 및 내식성을 개선하기 위하여 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 세륨을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물로 성형되는 성형품의 표면에 전기저항을 감소시켜 정전기의 발생을 방지함으로써 먼지의 흡착을 감소시키기 위하여 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 글리세릴 모노스테아레이트(glyceryl monostearate)를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 세균 저항성 및 자외선 차단 효과를 향상시키기 위하여 산화아연을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 건조 수축을 방지하기 위하여 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 알루민산 칼슘을 더 포함할 수 있는데, 알루민산 칼슘이 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물에 포함되면 팽창성을 띄게 되어 조성물의 건조수축을 방지하게 되는 것으로, 그 사용량이 탄산칼슘 100중량부 기준으로 0.1중량부 미만이면 그 효과가 미미하며, 3중량부를 초과할 경우 과다하여 작업성을 저하시킬 수 있어 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 내마모성 및 내구성을 향상시키기 위하여 아라미드 섬유를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 유동성을 개선하고, 분산성 및 압축강도를 향상시키기 위하여 트리폴리인산나트륨(sodiumtripolyphosphate)을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 내수성 및 내스크래치성을 향상시키기 위하여 탄산칼슘 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부의 붕산 화합물을 더 포함할 수 있는데, 상기 붕산 화합물로는 오르토붕산, 메타붕산, 사붕산, 붕산 메틸, 붕산 에틸 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 오르토붕산을 사용하는 것이 좋다
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 가소성 및 성형 가공성을 향상시키기 위하여 에틸렌 비스 스테아마이드(ethylene bis stearamide)를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 재료분리 저항성, 작업성 및 동결융해 내구성 등을 향상시키기 위하여 이미다졸린베타인을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 내마모성, 내화성 및 탈취성 등을 개선하기 위하여 세리사이트를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5 중량부로 더 포함할 수 있는데, 상기 세리사이트는 단사정계에 속하는 광물질로서, 안정성, 윤활성, 보습성 등이 뛰어나므로 이를 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물에 포함시키면 상기와 같은 효과를 갖게 된다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 내변색, 내구성, 및 내크랙성 등을 유지하기 위하여 설포라판(Sulforaphane)을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 유연성, 신축성, 탄성, 및 자외선 저항성 등을 향상시키기 위하여 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 내식성, 내산성 및 내화성을 강화시키기 위하여 지르코늄을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 점성을 조절하고 건조성을 개선하기 위하여 황산나트륨을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부 더 포함할 수 있는데, 그 함량이 탄산칼슘 100중량부 기준으로 5중량부를 초과하면 건조성은 개선되나 점도가 높아져 작업성이 저하되고, 그 함량이 1중량부 미만이면 점성이 낮아져 치밀한 내부조직 형성이 어려워져 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물이 공기, 빛 및 수분에 노출될 때 산화되어 변색이 발생되어 외관을 해침은 물론, 조성물의 물리적인 특성의 급격한 저하를 방지하기 위하여 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 적동석을 더 포함할 수 있는데, 상기 적동석은 황화구리 광물의 풍화에 의해 생성되는 2차 광물로서 구리 이온이 용출하기 쉽기 때문에, 용출된 구리 이온이 미생물이나 바이러스와 접촉함으로써 효소나 단백질과 결합해 활성을 저하시켜 미생물 및 바이러스의 대사 기능을 저하시키고, 용출된 구리 이온의 촉매 작용에 의해서 공기 중의 산소를 활성화하여, 미생물 및 바이러스의 유기물을 분해시키는 효과가 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물에 방염성을 부여하며, 녹청을 방지하기 위하여 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부의 인산암모늄을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물에 항균작용을 부여하고 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물에 포함된 중금속의 제거를 위하여 카르복시메틸 키토산(carboxymethyl chitosan)을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함할 수 있는데, 상기 카르복시메틸 키토산은 키토산 유도체로서 통상 게, 새우 등의 갑각류의 껍데기로부터 추출된다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물이 우수한 표면경도, 내약품성 및 내오염성을 개선하기 위하여 탄산칼슘 100중량부 기준으로 5 내지 15중량부의 테트라프루오르에틸렌 헥사플루오르프로필렌 공중합체(FEP)를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 인장강도 및 충격강도를 향상시키기 위하여 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate; PBT)를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물을 구성하는 구성 성분들 간의 윤활작용과 고온에서 높은 점도 상승을 방지하기 위하여 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 폴리에틸렌 왁스를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 우수한 접착력 및 탄성을 구현할 수 있도록 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부의 폴리아크릴산 블록 및 폴리아이소프렌 블록을 포함하는 블록 공중합체를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 폴리아크릴산 블록 및 폴리아이소프렌 블록을 포함하는 블록 공중합체는 폴리아이소프렌 블록과 폴리아크릴산 블록을 1:0.35 내지 1:0.7의 중량비로 포함하는 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 내수성 및 내구성을 향상시키기 위하여, 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부의 지르코알루미네이트를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 강도, 내충격성, 내약품성을 향상시키기 위하여, 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부의 폴리클로로트리플루오로에틸렌를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 인장강도, 내마모성, 탄성, 내유성, 내열성 등을 향상시키기 위하여, 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부의 폴리에스테르폴리올을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 폴리에스테르폴리올의 함량이 3중량부를 초과하면 성능은 개선되나 점도가 높아져 작업성이 저하되고, 그 함량이 1중량부 미만이면 작업성은 개선되나 인장강도, 내마모성, 탄성, 내유성, 내열성 개선효과가 미약해진다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물은 조성물의 재료분리방지 및 내수성을 개선하기 위하여, 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부의 비닐-카르복시산(vinyl carboxylic acid) 공중합체를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 재생 플라스틱 조성물, 특정적으로 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물을 이용한 재생 플라스틱 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 재생 플라스틱 조성물을 이용한 재생 플라스틱 제조방법은 당업계의 통상적인 방법이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 탄산칼슘 100중량부 기준으로, 생활계 폐플라스틱 1,000 내지 10,000중량부, 윤활제 20 내지 60중량부, 상용화제 50 내지 200중량부, 자외선 안정제 10 내지 50중량부, 산화방지제 20 내지 60중량부, 및 안료 5 내지 40중량부를 포함하는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물을 혼합하는 혼합단계;
상기 혼합단계가 종료된 후 혼합된 재생 플라스틱 조성물을 압출성형하는 압출성형단계;
상기 압출성형 단계가 종료된 후 압출성형된 혼합물을 원하는 모양으로 성형하여 가공하는 성형가공단계; 및
상기 성형가공단계가 종료된 후 상온에서 냉각하는 냉각단계를 포함한다.
여기서, 상기 압출성형단계는 150 내지 300℃의 온도범위 및 1 내지 5kgf/cm2의 압력범위에서 압출성형하는 것을 포함한다.
또한, 상기 성형가공단계의 원하는 모양으로 성형하는 것은 펠릿(Pellets), 또는 파우더 형태로 성형하는 것을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
탄산칼슘 100g, 생활계 폐폴리프로필렌 5,000g, PPA(Polymer Processing Aid) 40g, 에틸렌프로필렌엘라스토머 120g, 무황변 폴리 우레아수지 30g, 2.2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 40g, 및 산화철블랙 20g을 혼합하여 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스페이트 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 평균입도가 3㎛인 방해석 분말 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리비닐리덴플로라이드수지 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 네오펜틸글리콜 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리카보네이트 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 세륨 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 8]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 글리세릴 모노스테아레이트 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 9]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 산화아연 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 10]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 알루민산 칼슘 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 11]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 아리미드 섬유 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 12]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 트리폴리인산나트륨 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 13]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 오르토붕산 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 14]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 에틸렌 비스 스테아마이드 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 15]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 이미다졸린베타인 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 16]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 세리사이트 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 17]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 설포라판 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 18]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 19]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 지르코늄 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 20]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 황산나트륨 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 21]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 적동석 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 22]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 인산암모늄 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 23]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 카르복시메틸 키토산 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 24]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테트라프루오르에틸렌 헥사플루오르프로필렌 공중합체 10g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 25]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리부틸렌테레프탈레이트 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 26]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리에틸렌 왁스 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 27]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리아이소프렌 블록과 폴리아크릴산 블록이 1:0.5의 중량비로 포함하는 블록 공중합체 2g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 28]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 지르코알루미네이트 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 29]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 30]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리에스테르폴리올 1g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 31]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 비닐-카르복시산 2g을 더 부가하여 실시하였다
[실시예 32]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 2 내지 실시예 31에 따라 부가된 부가물을 모두 부가하여 실시하였다.
[실 험]
실시예에 따라 제조된 재생 플라스틱 조성물을 약 200℃의 온도 및 약 3kgf/cm2의 압력으로 압출성형하였다.
그 다음, 압출성형한 혼합물을 펠릿 형태로 성형가공한 뒤 상온에서 냉각시켜 펠릿 형태의 재생 플라스틱을 제조하였다.
그 다음, 내충격 강도, 인장강도 및 파단신율을 측정하여 표 1로 나타냈다.
내충격 강도 인장강도 파단 신율
kg·cm/cm N/mm2 %
실시예 1 19.6 7.5 30
실시예 2 21.5 7.8 31
실시예 3 20.1 7.5 34
실시예 4 23.2 7.7 33
실시예 5 20.6 7.5 32
실시예 6 21.8 7.6 31
실시예 7 22.6 7.4 34
실시예 8 22.1 8.3 32
실시예 9 19.6 7.5 31
실시예 10 21.3 7.7 35
실시예 11 22.1 7.3 33
실시예 12 21.2 8.0 34
실시예 13 23.8 7.4 30
실시예 14 21.5 7.6 32
실시예 15 23.3 7.2 33
실시예 16 22.5 7.1 35
실시예 17 20.3 7.4 33
실시예 18 21.5 7.6 32
실시예 19 21.6 7.3 34
실시예 20 22.1 8.0 31
실시예 21 22.6 7.7 32
실시예 22 24.2 7.4 33
실시예 23 23.1 7.2 34
실시예 24 22.2 8.1 32
실시예 25 20.5 7.6 30
실시예 26 21.3 7.4 29
실시예 27 21.6 7.3 33
실시예 28 22.2 8.0 32
실시예 29 21.3 7.9 31
실시예 30 21.4 7.7 33
실시예 31 23.5 7.6 32
실시예 32 21.1 8.1 33
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예들은 내충격 강도 및 인장강도가 높고, 파단신율이 최소 30%를 넘어 좋은 것으로 나타났다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 탄산칼슘 100중량부 기준으로,
    생활계 폐플라스틱 1,000 내지 10,000중량부;
    윤활제 20 내지 60중량부;
    상용화제 50 내지 200중량부;
    자외선 안정제 10 내지 50중량부;
    산화방지제 20 내지 60중량부; 및
    안료 5 내지 40중량부를 포함하는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물에,
    디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스페이트를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
    방해석 분말을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    폴리비닐리덴플로라이드수지를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하고,
    네오펜틸글리콜을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하며,
    폴리카보네이트를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하고,
    글리세릴 모노스테아레이트를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    산화아연을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하고,
    이미다졸린베타인을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    설포라판을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
    황산나트륨을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    적동석을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
    인산암모늄을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하며,
    카르복시메틸 키토산을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함하고,
    지르코알루미네이트를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물.
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  3. 탄산칼슘 100중량부 기준으로, 생활계 폐플라스틱 1,000 내지 10,000중량부, 윤활제 20 내지 60중량부, 상용화제 50 내지 200중량부, 자외선 안정제 10 내지 50중량부, 산화방지제 20 내지 60중량부, 및 안료 5 내지 40중량부를 포함하는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물에, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스페이트를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고, 방해석 분말을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며, 폴리비닐리덴플로라이드수지를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하고, 네오펜틸글리콜을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하며, 폴리카보네이트를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하고, 글리세릴 모노스테아레이트를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며, 산화아연을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하고, 이미다졸린베타인을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며, 설포라판을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고, 황산나트륨을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며, 적동석을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고, 인산암모늄을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하며, 카르복시메틸 키토산을 탄산칼슘 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부로 더 포함하고, 지르코알루미네이트를 탄산칼슘 100중량부 기준으로 1 내지 3중량부로 더 포함하는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 조성물을 혼합하는 혼합단계;
    상기 혼합단계가 종료된 후 혼합된 재생 플라스틱 조성물을 압출성형하는 압출성형단계;
    상기 압출성형 단계가 종료된 후 압출성형된 혼합물을 원하는 모양으로 성형하여 가공하는 성형가공단계; 및
    상기 성형가공단계가 종료된 후 상온에서 냉각하는 냉각단계를 포함하는 생활계 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 제조방법.

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