KR19980060267A - 폐폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트의 재생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트의 재생방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PET 카페트를 분쇄하여 폴리에틸렌을 매트릭스로 사용하고 여기에 개질제로서 에틸렌-아크릴릭에스테르-글리시딜 메타크릴레이트를 일정량 첨가하여 저온에서도 충격강도가 우수한 재생재료로 제조하도록 한 PET 카페트를 재생하는 방법에 관한 것이다.

Description

폐폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트의 재생방법

본 발명은 폐폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트의 재생방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PET 카페트를 분쇄하여 폴리에틸렌을 매트릭스로 사용하고 여기에 개질제로서 에틸렌-아무릴릭에스테르-글리시딜 메타크릴레이트를 일정량 첨가하여 저온에서도 충격강도가 우수한 재생재료로 제조하도록 한 PET 카페트를 재생하는 방법에 관한 것이다.

차량 내부의 품위와 안락감을 주는 역할을 하는 내장부품위 하나인 카페트는 자동차에 사용되어지는 비금속재료 중 많은 비중을 차지하고 있다. 일반적으로 카페트는 물론 자동차용 카페트의 대부분은 3가지 성분 이상의 재료를 적층하여 이루어진 것으로서, 크게 두가지 형태로 나뉘어진다. 하나는 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET라 함), 라텍스, 폴리에틸렌으로 구성된 PET 카페트이며, 다른 하나는 폴리아미드, PET, 폴리에틸렌으로 이루어진 폴리아미드 카페드이다. 이와같이 카페트는 상용성이 없는 재료로 구성되어 있어 제품의 성형방법이 주로 압축성형인 관계로 불량율이 높고, 성형후 발생하는 스크랩을 재활용하기 어려워 폐기물의 양이 일반 플라스틱 재료에 비하여 매우 많다.

따라서, 수명이 다한 폐카페트의 처리는 제품중량 대비 부피가 커서 취급하기 어렵고 여러 가지 재료가 적층되어 있어 재질별 분리가 곤란해 재생되지 않고 전량 폐기되고 있다. 이와같은 현실은 매립지 용량이 부족하고 공해가 심각한 현실정을 감안한다면 폐카페트가 차지하는 쓰레기의 양은 엄청나다고 할 수 있다.

이에 따라 미국이나 유럽등 선진국에서는 카페트, 특히 나일론계 카페트의 재생에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있지만 구체적인 연구나 실제 적용예는 전무한 실정이다.

본 발명은 상기와 같이 종래 PET 카페트를 재생하기 어려운 문제점을 해결하여 PET계 카페트를 분쇄하여 성분중 28∼30%를 차지하는 폴리에틸렌을 매트릭스로 사용하고 여기에 개질제로서 에틸렌-아크릴릭에스테르-글리시딜 메타크릴레이트(이하, EAG라 함)를 일정량 첨가하여 저온에서도 충경강도가 우수한 재생재료로 제조할 수 있는 PET 카페트를 재생하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트를 5∼10mm 크기로 분쇄하는 공정, 카페트 분쇄물을 건조하는 공정, 폴리에틸렌 수지와 카페트 스크랩을 혼련하는 공정, 및 에틸렌-아크릴릭에스테르-글리시딜 메타크릴레이트를 첨가하고 220∼230℃, 200∼300rpm으로 컴파운딩하는 공정으로 이루어진 폐폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트의 재생방법이 그 특징이 있다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

우선, 카페트 스크랩 또는 폐기물을 분쇄기에서 5∼10mm 크기로 분쇄한다. 만일, 카페트 분쇄물의 크기가 10mm보다 큰 경우 건조효율이 떨어지고 컴파운딩시 정량투입이 곤란하고, 5mm보다 작은 경우는 큰 문제는 없지만 카페트 외관을 구성하고 있는 섬유들의 엉킴현상으로 압출기위 원료투입구에 정량적인 재료이송이 곤란하다.

이와같은 크기로 분쇄된 카페트 분쇄물을 오븐에서 80∼90℃ 온도로 30∼60분 동안 건조시킨다. 이때, 대류식 오븐(convection oven)을 사용하는 것이 바람직하다. 실제 이를 대량공정에 적용시에는 오븐기 대신에 컨베이어 설치후 이송구간내에 밀폐오븐기와 열풍기를 설치하여 건조할 수 있다.

이렇게 건조된 카페트 스크랩은 압출기의 호퍼로 이송되고 여기서 폴리에틸렌수지를 폐카페트 스크랩 100 중량부에 대하여 15∼25 중량부 되도록 첨가하고, 개질제로서 EAG를 첨가하여 동방향 이축압출기를 사용하여 컴파운딩을 행한다.

그런데, 통상적으로 두가지 이상의 고분자를 용융블렌드시 두 물질의 점도비가 비슷할수록 분산상의 입자가 작아진다. 따라서, 이때 투입되는 폴리에틸렌수지는 재생가공시의 온도범위에서 카페트의 점도와 비슷한 용융지수를 가진 수지를 사용하는 것이 보다 효과적인 폴리에틸렌 매트릭스롤 구성할 수 있다.

이에따라 본 발명에서는 폴리에틸렌 수지의 용융지수는 0.5∼3인 것을 첨가하며, 만일 그 함량이 25 중량부를 초과하면 큰 문제는 없으나 원료수지의 사용량 증가로 인한 제조경비의 부담이 예상되고 폴리에틸렌 성분이 많아질수록 외장부품의 요구사항인 굴곡탄성율, 인장강도, 경도 등이 낮아져 부피가 큰 외장부품으로 성형하기에 곤한하다. 한편, 폴리에틸렌 수지의 함량이 15 중량부 보다 적은 경우 폴리에틸렌 수지가 복합재료로서의 매트릭스를 형성할 수 없어 적절한 물성의 재생재료를 제조할 수 없다.

EAG 개질제는 폴리에틸렌 수지 첨가량에 따라 그 첨가량이 달라지나, 통상 카페트 스크랩 100 중량부에 대하여 5∼15 중량부로 첨가하는 것이 바람직하다. 이는 상용화제 또는 개질제로 사용되는 물질은 제반물성이 5 중량부 내외에서, 그리고 충격보강 효과는 15 중량부 내외에서 가장 효과가 크기 때문이다.

만일, 개질제의 첨가량이 5 중량부 미만이면 상용화 작용을 하지 못하며, 15 중량부를 초과하여 첨가하는 경우 개질제의 잉여반응성기에 위해 오히려 물성이 떨어지게 된다.

그리고, 컴파운딩을 행하는 압출기는 여러종류의 압출기가 있지만, 이들 중 동방향 이축압출기를 사용하는 것이 바람직하다. 첨가되는 폴리에틸렌 수지는 PET 카페트스크랩과 미리 혼련한 다음 첨가하는 것이 좋다.

여기에 상기의 개질제를 측면 공급기를 사용하여 투입하여 압출하는데, 압출시 가공조건은 가공온도 225∼235℃, 200∼300rpm에서 행하며 감압밸브를 사용하여 수분을 제거하는 것이 필수적이다. 여기서, 가공온도가 225℃보다 낮으면 PET 성분의 용융이 잘 이루어지지 않아 압출기의 토오크가 과다하게 되어 압출속도가 느려지고 기계에 무리를 주게될 뿐만 아니라 미용융된 PET 양의 증가로 효과적인 혼련을 기대할 수 없고, PET가 섬유상으로 존재하므로 보강섬유의 역할을 하여 충격강도의 향상이 아니라 강성의 향상을 가져오게 된다. 한편, 가공온도가 235℃보다 높으면 PET 수지의 완전한 용융으로 인해 혼련효과는 좋아지나 PET의 열안정성의 취약 및 수분에 의한 가수분해의 가속화로 급격한 고분자 사슬 끊김현상이 발생하며 폴리에틸렌 수지의 열화로 매트릭스의 물성이 급격히 저하된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예1

폐카페트 스크랩을 분쇄기에서 10mm 크기로 분쇄한 다음 오븐기에서 85℃에서 1시간 동안 건조하였다. 여기에 폴리에틸렌 수지를 상기 폐카페트스크랩 100 중량부에 대하여 20 중량부를 첨가하고 텀블믹서(tumple mixer)에서 전혼합(premixing)한후, 플렉서블 월 타입(flexible wall type)의 원료투입기에 투입하였다. 이때, 투입된 수지는 정량적으로 호퍼로 공급하고 폐카페트스크림 100 중량부에 대하여 2.5 중량부를 측면 공급기를 이용하여 압출기내로 첨가하고 232℃, 300rpm의 조건으로 압출한 후 갑압밸브를 이용하여 수분을 제거하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 재생하되, 다만 개질제를 첨가하지 않았다.

비교예 2

상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 재생하되, 다만 EGA를 폐카페트스크랩 100 중량부에 대하여 2.5 중량부를 첨가하였다.

비교예 3

상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 재생하되, 다만 EGA를 폐카페트스크랩 100 중량부에 대하여 17 중량부를 첨가하였다.

상기 실시예 및 비교예에 따라 재생된 사출시편에 대하여 인장강도, 신율, 굴곡탄성율, 아이조드 충격강도 및 열변형온도를 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

여기서, 인장강도는 및 신율은 ASTM D638에 의거 측정하였고, 굴곡탄성율은 ASTM D790에 의거 측정하였으며, 아이조드 충격강도는 ASTM D256에 의거 측정하였다. 그리고, 열변형온도는 ASTM D648 방법으로 측정하였다.

[표 1]

본 발명에 따라 재생된 카페트 재생재료는 충격성능을 비롯한 제반물성이 우수하며, 이같은 폐카페트의 재생은 폐기물 절감, 환경보호 및 부존자원 보존이라는 측면에서 매우 유용하다.

Claims (4)

1. 폐폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트를 5∼10mm 크기로 분쇄하는 공정, 카페트 분쇄물을 건조하는 공정, 폴리에틸렌 수지와 카페트 스크랩을 혼련하는 공정, 및 에틸렌-아크릴릭에스테르-글리시딜 메타크릴레이트를 첨가하고 220∼230℃, 200∼300rpm으로 컴파운딩하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트의 재생방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 건조는 80∼90℃에서 1시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 폐폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트의 재생방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 수지는 카페트 스크랩 100 중량부에 대하여 15∼25 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 폐폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트의 재생방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 에틸렌-아크릴릭에스테르-글리시딜 메타크릴레이트는 카페트 스크랩 100 중량부에 대하여 5∼15 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 폐폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트의 재생방법.