KR19980071969A - 폐플라스틱으로부터 얻어진 플라스틱 조성물 및 그 성형물 - Google Patents

Abstract

본 발명의 폐플라스틱으로 부터 얻어지는 플라스틱 조성물 및 그 성형물은, 폐기물로 버려지는 각종 플라스틱이 섞여 있는 혼합 폐플라스틱을 조성분의 종류와 함량에 상관없이 특정 약품과 함께 용해시켜 플라스틱 조성물을 얻고, 이를 사출 또는 압출하여 관상 또는 판상 등의 모양을 갖는 플라스틱 성형물을 제조한다. 본 발명의 플라스틱 조성물 및 그 성형물은 인조목재, 거푸집, 울타리 및 여러 건축 및 토목 자재에 이용될 수 있으며 폐플라스틱의 재활용에도 획기적으로 기여할 것이다.

Description

폐플라스틱으로 부터 얻어진 플라스틱 조성물 및 그 성형물

본 발명은 폐플라스틱으로 부터 얻어진 플라스틱 조성물을 통한 폐플라스틱의 재활용에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쓰레기로 버려지는, 각종 플라스틱이 섞여진 혼합 폐플라스틱을 잘게 분쇄한 후 이를 실란화합물 및 과산화화합물과 함께 용해시키고 이를 사출 또는 압출하여 관상, 판상 등의 형상으로 성형가공하여 얻어지는 플라스틱 조성물 및 그 성형물에 관한 것이다.

폐기물로서 폐플라스틱은 최근 세계적인 환경오염물질로서 대두되고 있다. 폐플라스틱의 일반적인 처리방법으로는 우선 매립이나 소각처리 등이 있다. 그러나 생분해성 플라스틱을 제외하고는 대부분의 플라스틱이 분해가 되지 않으며 무게에 비해 부피가 커서 매립지의 추가 건설이 어려운 상황에서 매립에 의한 폐플라스틱 처리는 많은 문제점을 가져오게 된다. 한편, 소각처리의 경우에는 다이옥신 같은 유독가스가 발생하고 에너지 손실이 크므로 효율적인 대안이 되기 위해서는 많은 설비투자가 필요하게 된다. 따라서, 폐플라스틱을 적절히 회수하여 재활용(recycling)하는 방안이 환경보호 및 유용자원의 재회수 관점에서 최선책으로 대두되고 있다.

폐플라스틱의 재활용에 관한 연구는 전세계적으로 활발히 진행되고 있으나 현재까지는 몇몇 플라스틱의 분해기작에 관해서만 발표되었을 뿐 구체적으로 폐플라스틱을 회수하여 경제적으로 재사용할 수 있는 방안을 제시한 예는 별로 없다. 단지, 공업적으로 미국과 유럽 등지에서 주로 HDPE, LDPE, PP 등의 열가소성 플라스틱의 단일 조성을 톱밥과 함께 섞어 인조목재로 이용하고 있을 뿐이다.

일본국 공개 특허공보 소52-23179에는 폐플라스틱을 재생하여 활용하는 방법이 제시되고 있다. 이에 따르면 PVC, PE 등의 폐플라스틱을 분쇄하고 이를 상용화제와 함께 가열, 용해한 후 팰레트(pellet)화 하고, 이 펠레트의 용해온도와 동일조건에서 PP, PE 등의 순수플라스틱(virgin plastic)을 단계적으로 상기 펠레트와 혼합, 용해한 후 사출 또는 압출성형하여 관상, 판상 등의 형상으로 제조하여 활용하고 있다. 상용화제를 쓰는 이유는 물성이 각기 다른 플라스틱을 혼합, 용해할 때 각 플라스틱의 계면간의 상호작용을 크게 하여 균일한 성질을 갖게 하는 것이다. 균일성이 없으면, 즉 불균일하면 하중은 계면에 집중되고 그곳에서 파열이 일어나거나 물성이 저하된다.

그러나, 문제는 쓰레기로 버려지는 각종 플라스틱은 혼합된 상태로 존재한다는 것이다. 혼합된 폐플라스틱은 물성면에서 각기 다른 특징을 갖고 있고 적어도 10여종의 플라스틱들이 혼합되어 있기 때문에 위의 경우에서처럼 성분을 알고 있는 소수의 폐플라스틱을 의도적으로 선택하여 이들을 상용화제와 함께 단계적으로 혼합, 용해할 수 없다. 왜냐하면 혼합된 폐플라스틱에서 몇몇 플라스틱을 선별, 선택하기도 힘들거니와 상용화제는 3가지 내지 4가지 정도의 플라스틱 혼합물에서만 사용이 가능하기 때문이다.

본 발명의 목적은 쓰레기로 버려지고 수십종의 플라스틱이 섞여 있는, 혼합된 폐플라스틱을 쉽고, 간편하게 재활용할 수 있는 방법을 제시하는 것이다.

상기의 식별자가 없습니다.

따라서, 본 발명의 목적은 혼합된 폐플라스틱을 세정하고 분쇄한 후 여기에 소량의 실란화합물과 과산화물을 첨가하고 이 혼합물을 240℃ 내지 260℃에서 용해시키고 이를 사출 또는 압출하여 원하는 모양으로 성형가공시킴으로써 달성될 수 있다. 이때, 용융점이 가장 낮은 수지는 핫멜트(hot melt) 접착제 구실을 하며 용융점이 260℃ 이상되는 수지(예를 들면, PET, 나일론, 폴리카보네이트 및 에폭시 등의 열경화성 플라스틱)는 강화충전제(reinforced filler)로 작용한다.

과산화물은 지방족 과산화물과 방향족 과산화물이 포함되며 이들을 가열하면 라디칼이 되어 주로 폴리올레핀계 플라스틱간의 계면에 가교결합을 형성시켜 여러 플라스틱 조성분을 하나가 되게, 즉 균일하게 하는 성질이 있을 뿐만 아니라 서로 다른 용융점도를 가진 각 플라스틱들의 용융점도를 어느 정도까지는 비슷하게 유지시켜 성형가공성을 높여준다.

실란화합물은 아미노실란, 알콕시실란, 알킬티타네이트실란 등이 포함되며 이들은 열가소성 플라스틱끼리의 결합(bonding)을 도와주기도 하지만 과산화물로서 결합이 되지 않는 열가소성 고분자(예를 들면, ABS, PET, 나일론, 폴리카보네이트, 폴리우레탄등)끼리, 열경화성 플라스틱(예를 들면, 에폭시 수지, 우레아멜라민 수지, 페놀 수지 등)끼리, 또는 열가소성과 열경화성 플라스틱끼리의 결합을 돕는다.

이하 실시예를 들어 그 제조방법을 자세히 설명한다. 그러나 본 예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

[실시예]

＜플라스틱 준비＞

동네 쓰레기에서 플라스틱만을 수거하여 이들을 말끔히 씻고 건조한 뒤 파쇄기에 넣고 분쇄하여 긴쪽의 길이가 0.5내지 1cm정도 되는 박편(flake)을 얻고, 이를 압축기를 이용하여 물기를 빼고 다음에 드럼건조기내에서 뜨거운 공기로 건조시켰다.

＜혼합 폐플라스틱의 조성분＞

위에서 얻어진 혼합 폐플라스틱 박편을 비중기, 열분석기, 분광 광도기 등을 이용하여 그 조성을 조사해 본 결과 아래와 같은 조성을 나타내었다.

＜용해＞

위에서 얻어진 박편을 혼합기에 넣고 여기에 디큐밀페록사이드 과산화물(0.5%)과 아미노실란(1%)을 첨가하여 잘 섞은 후 이 혼합물을 압출기에 투입하고 가열(240∼260℃)하여 용해시킨 상태에서 가스를 빼고 구멍(slit)을 통해 차가운 물속으로 압출시킨다. 압출물을 절단기를 통해 절단하여 메쉬(mesh) # 2 정도 되는 크기의 펠레트를 얻었다.

＜성형물의 제조와 물성＞

위에서 얻어진 펠레트를 인장시험시편 모양으로 사출성형하여 성형물(인장 시편)을 만든 후, 이를 만능시험기(UTM)를 이용하여 인장속도 1Omm/min으로 기계적인 물성을 조사하였다. 그 결과를 아래에 나타낸다.

＜약품처리＞

위의 약품으로 처리된 시료의 물성변화를 검토하기 위하여, 약품으로 처리하지 않은 혼합폐플라스틱을 같은 온도로 압출하고 다시 사출성형하여 동일 만능시험기로 조사하였다. 그 결과를 아래에 나타낸다.

＜미처리＞

위의 두 표를 비교하면, 약품으로 처리하여 인장강도와 변형률이 증가하였고 탄성률은 저하되었다. 이는 앞에서 기술한 약품으로 혼합폐플라스틱을 처리하면 물성이 향상되어, 즉 강도가 증가하며 충격에 강하여져 외부의 힘에 쉽게 깨지지 않게 됨을 의미한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 근간에 증가하고 있는 쓰레기중의 하나인 혼합 폐플라스틱을 재활용하여 플라스틱 조성물 및 그 성형물을 제조하는 것이다. 이 플라스틱 조성물 및 그 성형물은 인조목재, 여물통, 울타리, 거푸집 등 및 여러 건축토목 자재에 이용될 수 있다.

Claims (4)

1. 혼합된 폐플라스틱에 실란화합물(0.5 내지 2 중량%)과 과산화화합물(0.1 내지 1 중량%)을 섞어 함께 240 내지 260℃ 온도에서 용융시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 실란화합물로는 아미노실란, 알콕시실란, 알킬티타네이트 실란 또는 그 조합군에서 선택되고, 과산화화합물로는 지방족과산화물, 방향족과산화물 또는 그 조합군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 조성물.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 실란화합물로는 특히 아미노실란 및 알콕시실란이 선택되고, 과산화물로는 디큐밀페록사이드 및 부틸페록사이드 과산화화합물이 선택되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 조성물.
4. 제 1항 내지 제 3항중의 어느 하나의 플라스틱 조성물을 사출 또는 압출하여 제조된 플라스틱 성형물.