KR20120105135A - 컨테이너 바닥재용 성형품 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컨테이너 바닥재용 성형품 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리 장섬유를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 압출공정으로 성형하여 제조될 수 있고, 부식이 없으며, 방향에 따른 강도 변화가 없이 고강도이고, 재활용이 가능하여 환경친화적인 컨테이너 바닥재용 성형품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 컨테이너 바닥재용 성형품 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리 장섬유를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 압출공정으로 성형하여 제조될 수 있고, 부식이 없으며, 방향에 따른 강도 변화가 없이 고강도이고, 재활용이 가능하여 환경친화적인 컨테이너 바닥재용 성형품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
컨테이너 바닥재 등과 같은 고강도 구조재의 제조에 사용되는 소재로는 목재가 주로 사용되어 왔다. 그러나 목재는 내수성이 취약하여 썩기 쉽고 청소 등 유지보수가 어려우며, 또한 천연 소재라는 특성상 공급량이 제한되고, 공급량을 늘릴 경우 자연환경이 파괴된다는 단점이 있다.
따라서 최근 목재를 대체하고자 여러 타입의 플라스틱 제품들에 대한 개발이 시도되고 있다. 예를 들어 목분과 폴리프로필렌 등의 수지를 함께 섞어 제조되는 WPC(Wood plastic composites)가 있다. 그러나 이 재질은 강도가 약한 단점이 있다. 또한 불포화 폴리에스터 수지나 열경화성 우레탄 수지 등을 사용하여 고강도 구조물을 만드는 경우 열경화성 재질임에 따라 재활용이 어려워 폐기시 환경오염을 유발한다는 단점이 있다.
한편, 폐 플라스틱을 활용하는 방법도 소개된 바 있으나, 원하는 수준의 강도가 얻어지지 못하는 문제점이 있고, 품질 균일성 및 제품 생산성을 일정한 수준으로 유지하기 어렵다는 단점이 있다.
따라서, 컨테이너 바닥재 등과 같은 고강도 구조재의 제조에 사용되는 소재로서, 썩지 않고 강도가 강하면서 재활용이 가능해 환경친화적인 소재에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 썩지 않고 강도가 강하면서 재활용이 가능해 환경친화적인 컨테이너 바닥재용 성형품 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 7 내지 14 mm 길이의 유리 장섬유 및 열가소성 수지를 포함하고, 조성물 총 중량을 기준으로 상기 유리 장섬유를 40 내지 60중량% 함유하는 열가소성 수지 조성물을 연속식으로 압출가공 열성형하여 제조되는 컨테이너 바닥재용 성형품을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, (1) 7 내지 14 mm 길이의 유리 장섬유 및 열가소성 수지를 포함하고, 조성물 총 중량을 기준으로 상기 유리 장섬유를 40 내지 60중량% 함유하는 열가소성 수지 조성물을 용융하면서 압출시키는 단계, (2) 용융압출된 수지 조성물을 금형에 통과시키면서 열성형하는 단계, (3) 금형에서 나온 성형품을 냉각하는 단계를 연속적으로 수행하는, 컨테이너 바닥재용 성형품의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 컨테이너 바닥재용 성형품은, 썩지 않고, 강도가 강하여 중공률을 높일 수 있고 그에 따라 경량화 및 단가 절감을 할 수 있으며, 재활용이 가능하므로, 기존의 목재 및 목분 등과 폴리프로필렌 등의 수지를 함께 섞어 제조되는 WPC 재질의 컨테이너 바닥재 및 불포화 폴리에스터 수지나 열경화성 우레탄 수지 열경화성 인발성형품인 컨테이너 바닥재를 대체할 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 컨테이너 바닥재용 성형품 제조에 사용되는 수지 조성물은 폴리올레핀계 수지 및 7 내지 14 mm 길이의 연속섬유 형태인 유리 장섬유를 포함하며, 조성물 총 중량을 기준으로 상기 유리 장섬유를 40 내지 60중량% 함유하는 펠릿 형태의 수지 조성물이다.
일반적으로 연속섬유 함유 펠릿형 수지 조성물은 사출공정을 통해 성형되며, 여기서 사출성형이란 사출기 내부에서 펠릿을 용융시킨 후 회전하는 스크류가 용융물을 밀어내어 금형 내부에 채워 넣고 냉각하여 원하는 형상으로 제조하는 방식을 말한다. 보통 일정한 형태를 갖는 몰드에 반복적으로 사출 및 냉각과정을 거쳐 자동차 부품 및 가전부품 등의 성형품을 제조한다. 이러한 사출성형방식으로 연속섬유 형태의 유리 장섬유(길이 7mm 이상) 함유 펠릿을 성형하면 단섬유(CS, 3~4mm 길이)대비 고강도 물성을 얻을 수 있는 장점이 있다. 그러나 성형품의 크기가 길거나 큰 제품을 사출성형하려면 제품의 크기에 해당하는 길이 내지 크기의 금형이 설치되어야 하므로, 금형의 제작이 어려워지는 단점이 있다. 또한 용융된 펠릿이 금형 내부에 채워지는 과정에서 부분적으로 덜 채워질 수 있으며, 사출성형 후 냉각시간도 길어지게 된다. 따라서, 연속섬유 형태의 유리 장섬유 함유 펠릿을 사용하여 제조될 성형품이 연속적인 형태를 지녀야 하거나, 또는 길이가 길거나 큰 경우에는 사출성형이 적합하지 않다.
그러나, 본 발명에서는 연속식 압출공정을 통하여 컨테이너 바닥재용 성형품을 제조하며, 이에 따라 사출성형에서 가능했던 수준보다 길이가 길고, 연속섬유 형태인 유리섬유를 함유하는 수지 펠릿을 성형하여 길고 큰 고강도 구조물로 제조할 수 있게 한다.
본 발명에서 사용되는 유리 장섬유는 7 내지 14 mm 길이의 연속섬유 형태이다. 유리 장섬유의 길이가 7mm 미만이면 성형품의 강도가 저하되는 문제가 있고, 14 mm를 초과하면 용융물의 흐름성이 저하되어 압출가공시 부하가 많이 걸리고 성형 작업성이 떨어지는 문제가 있다. 유리 장섬유의 직경은 10㎛ 내지 30㎛ 수준인 것이 적당하다.
본 발명에서는 이러한 유리 장섬유가 내부에서 연속적으로 평행하게 존재하여 성형품을 강화시키기 때문에 3mm~4mm 길이의 단섬유를 이용한 복합재료 대비 고강도 물성을 얻을 수 있다.
본 발명의 컨테이너 바닥재용 성형품 제조에 사용되는 수지 조성물은 상기 유리 장섬유를 조성물 총 중량을 기준으로 40 내지 60중량% 함유한다. 수지 조성물 내 유리 장섬유의 함량이 40중량% 미만이면 원하는 고강도의 물성을 얻기 어려운 문제가 있고, 60중량%를 초과하면 압출가공시 설비에 부하가 많이 걸리고 성형 작업성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 컨테이너 바닥재용 성형품 제조에 사용되는 수지 조성물에 포함가능한 열가소성 수지로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀 수지가 바람직하게 사용된다.
본 발명의 컨테이너 바닥재용 성형품 제조에 사용되는 수지 조성물에는 상기한 성분들 이외에 필요에 따라, 폴리올레핀수지와 유리장섬유의 친화력을 높이기 위한 목적의 말레인산 또는 무수말레인산이 중합된 폴리프로필렌 수지, 열성형시 수지 분해를 방지하기 위한 산화방지제, 충격강도 보강을 위한 엘라스토머, UV 안정제 등과 같은 첨가제가 추가로 포함될 수 있다.
목재의 경우 일반적으로 비중이 1.1이며 굴곡강도가 일반적으로 60 ~ 65 Mpa이다. 반면 본 발명의 컨테이너 바닥재용 성형품의 경우, 비중은 1.2~1.4이며 140~160Mpa의 우수한 굴곡강도를 나타낼 수 있다. 따라서 본 발명의 컨테이너 바닥재용 성형품의 경우 목재 대비 고강도이기 때문에 30%~ 60%의 중공구조를 적용할 수 있고, 결과적으로 전체적인 무게를 줄여도 목재 대비 동등 이상의 강도를 얻을 수 있다.
한편 인발(pultrusion) 공법을 적용하여 제작된 폴리우레탄계 성형품의 경우 인발공정의 특성상 한쪽방향(유리섬유 종 방향)으로는 굴곡강도가 300Mpa 이상으로 매우 우수하나 다른 방향으로는(유리섬유 횡 방향) 강도가 취약한 문제점이 있다. 이를 극복하기 위해서는 직물(fabric) 또는 매트(mat)류를 보강하여야 하기 때문에 비용이 상승하고 제조공정이 어려워지는 단점이 있다. 나아가 이러한 폴리우레탄계 소재의 경우 열경화성 수지를 사용하기 때문에 향후 재활용이 불가능하며, 따라서 사용이 끝난 제품은 폐기할 수밖에 없고, 그 결과 환경에 악영향을 끼치게 된다.
반면, 본 발명의 컨테이너 바닥재용 성형품은 인발 공법이 아니라 압출가공으로 제조되기 때문에 방향에 따른 강도의 편차가 적고, 그 결과 횡 방향 강도 보완을 위한 별도의 보강재 없이도 전체적인 구조물의 강도가 유지되는 장점이 있다. 게다가 본 발명의 컨테이너 바닥재용 성형품은 사용이 끝난 후 분쇄기를 이용하여 다시 분쇄한 다음 재가공이 가능하므로 매우 환경친화적이다. 본 발명의 일 실시예에서 본 발명의 컨테이너 바닥재용 성형품을 다시 분쇄한 다음 사출시편으로 제조하여 강도를 측정한 결과, 굴곡강도가 110~130Mpa 수준에 이르렀다. 이는 기존의 절단 유리섬유(CS) 강화 복합재료의 굴곡강도인 90~120Mpa 보다도 높은 것이다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 이축(twin) 또는 일축(single) 스크류 압출기를 이용하여 상기 설명한 본 발명의 수지 조성물 펠릿을 용융시키면서 압출하고, 금형에 통과시켜 열성형한 후, 냉각하는 단계를 거쳐 연속적으로 성형품을 제조할 수 있다. 압출 온도 등의 열성형 조건은 실제 사용되는 설비 및 수지 조성에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 예컨대 180~ 220℃의 온도에서 열성형이 수행될 수 있다. 상기 냉각단계 이후에 필요에 따라 성형품을 일정 길이로 절단하는 단계가 추가로 포함될 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
1~3
폴리올레핀계 수지로서 폴리프로필렌에 연속섬유 형태의 유리 장섬유(길이: 7 내지 14 mm)가 하기 표 1의 함량으로 혼합되어 있는 펠릿을 이축 압출기를 사용하여 180~220℃의 온도로 용융압출하고, 금형을 통과시키며 열성형한 후 냉각시켜 컨테이너 바닥재용 구조물을 연속적으로 제조하였다. 펠릿의 유리섬유 함량은 60중량%이었다.
제조된 바닥재용 판넬에 대하여 ASTM D790규격을 적용하여 굴곡강도를 측정하였으며, 이를 다른 소재와 비교하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 제조된 컨테이너 바닥재는 목재 및 목재-플라스틱 복합재보다 월등히 우수한 강도를 나타내었다.
실시예
4
본 발명에 따른 컨테이너 바닥재의 재활용 가능성을 확인하기 위해, 실시예 1에서 제조된 컨테이너 바닥재를 분쇄기를 이용하여 1cm 입자크기의 펠렛으로 분쇄한 뒤, 이를 사출온도 220℃로 사출성형하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대해 ASTM D790규격을 적용하여 굴곡강도를 측정하였으며, 그 결과를 분쇄 이전의 원제품 및 절단 유리섬유(CS)(길이: 약 3mm) 함유 폴리프로필렌 복합소재와 비교하여 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 컨테이너 바닥재용 성형품은 재활용 후에도 강도물성이 원제품 대비 양호하며, 절단 유리섬유(CS) 사용제품 대비 우수함을 알 수 있었다. 이는, 본 발명에 따른 성형품의 재활용품조차도 종래의 소재 대비 우수한 물성을 보유하고 있음을 의미하는 것이며, 따라서 본 발명에 따른 컨테이너 바닥재용 성형품은 기존의 일반 목재 및 우레탄 인발 성형품 재질의 컨테이너 바닥재와 달리 재활용이 가능하다는 현저히 우수한 장점을 지닌다.
Claims (5)
- 7 내지 14 mm 길이의 유리 장섬유 및 열가소성 수지를 포함하고, 조성물 총 중량을 기준으로 상기 유리 장섬유를 40 내지 60중량% 함유하는 열가소성 수지 조성물을 연속식으로 압출가공 열성형하여 제조되는 컨테이너 바닥재용 성형품.
- 제1항에 있어서, 열가소성 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌-프로필렌 공중합체 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 폴리올레핀 수지인 것을 특징으로 하는 컨테이너 바닥재용 성형품.
- 제 1항에 있어서, 유리 장섬유의 직경이 10㎛ ~ 30㎛인 것을 특징으로 하는 컨테이너 바닥재용 성형품.
- (1) 7 내지 14 mm 길이의 유리 장섬유 및 열가소성 수지를 포함하고, 조성물 총 중량을 기준으로 상기 유리 장섬유를 40 내지 60중량% 함유하는 열가소성 수지 조성물을 용융하면서 압출시키는 단계, (2) 용융압출된 수지 조성물을 금형에 통과시키면서 열성형하는 단계, 및 (3) 금형에서 나온 성형품을 냉각하는 단계를 연속적으로 수행하는, 컨테이너 바닥재용 성형품의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 냉각단계 이후에 성형품을 일정 길이로 절단하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 바닥재용 성형품의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110022738A KR20120105135A (ko) | 2011-03-15 | 2011-03-15 | 컨테이너 바닥재용 성형품 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020110022738A KR20120105135A (ko) | 2011-03-15 | 2011-03-15 | 컨테이너 바닥재용 성형품 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120105135A true KR20120105135A (ko) | 2012-09-25 |
Family
ID=47112204
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| KR1020110022738A KR20120105135A (ko) | 2011-03-15 | 2011-03-15 | 컨테이너 바닥재용 성형품 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20120105135A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9809985B2 (en) | 2014-01-27 | 2017-11-07 | Lg Hausys, Ltd. | Flooring material and the method for the same |
-
2011
- 2011-03-15 KR KR1020110022738A patent/KR20120105135A/ko not_active Application Discontinuation
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