KR20130009212A - 재생 ｐｅｔ계 수지 조성물, 재생 ｐｅｔ계 수지 성형품 및 이들의 제조방법 - Google Patents

재생 ｐｅｔ계 수지 조성물, 재생 ｐｅｔ계 수지 성형품 및 이들의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 재생 PET계 수지, 열가소성 엘라스토머, 상용화제 및 PE(폴리에틸렌, polyethylene) 수지를 포함하는 재생 PET계 수지 조성물 에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 재생 PET계 수지 조성물을 이용하는 재생 PET계 수지 성형품은 기존의 재생 PET계 수지 성형품에 비하여 우수한 성형가공성을 나타낼 수 있다.

Description

재생 ＰＥＴ계 수지 조성물, 재생 ＰＥＴ계 수지 성형품 및 이들의 제조방법 {Recycled PET-based resin composition, recycled PET-based resin product and method for preparing the same}
본 발명은 재생 PET계 수지 조성물, 재생 PET계 수지 성형품 및 이들의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 점도가 증진되어 성형가공성이 향상되고, 내충격성이 개선된 재생 PET계 수지 조성물, 재생 PET계 수지 조성물을 포함하는 성형품 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트, polyethylene terephthalate) 수지는 가볍고, 강하고, 투명성이 우수하기 때문에 음료 용기, 화장품 용기 등의 재료로 대량으로 사용되고 있다. 따라서, 폐기된 PET 음료 용기, 화장품 용기 등의 재활용 문제가 심각한 과제로 되고 있다.
그러나, 재생 PET계 수지는 가수분해에 의한 물성 저하를 일으키기 쉽다는 결점을 가지기 때문에 재활용하는 용도가 한정되고 있는 것이 실정이다. 즉, PET를 재활용하여 생산하는 재생 PET계 수지는 성형가공성이 떨어지는 문제가 있기 때문에 통상의 범용수지에서 사용되고 있는 사출성형, 압출성형 등으로 성형품을 얻기가 곤란하였다.
본 발명은 성형가공성이 높고, 내충격성이 우수한 재생 PET계 수지 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 재생 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트, polyethylene terephthalate)계 수지, 열가소성 엘라스토머, 상용화제 및 PE(폴리에틸렌, polyethylene)계 수지를 포함하는 재생 PET계 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 재생 PET계 수지 조성물을 포함하는 재생 PET계 수지 성형품을 제공한다.
또한, 본 발명은 재생 PET계 수지, 열가소성 엘라스토머, 상용화제 및 PE계 수지를 혼련하는 것을 특징으로 하는 재생 PET계 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 재생 PET계 수지 조성물을 이용하는 재생 PET계 수지 성형품의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 재생 PET계 수지 조성물은 성형가공성이 우수하여, 다양한 성형방법을 적용할 수 있으며, 다양한 형태의 재생 PET계 수지 성형품을 제공할 수 있다. 본 발명은 종래의 재생 PET계 수지 조성물보다 제조 비용이 저렴하면서도, 일정 수준 이상의 품질을 유지하는 재생 PET계 수지 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 재생 PET계 수지 조성물을 이용한 성형품은 종래에 상용되던 폴리스티렌계 수지를 이용한 성형품을 대체할 수 있을 정도로 가벼우면서도, 충격강도가 높을 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 재생 PET계 수지 조성물은 재생 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트, polyethylene terephthalate)계 수지, 열가소성 엘라스토머, 상용화제 및 PE(폴리에틸렌, polyethylene)계 수지를 포함한다.
본 발명에 있어서 재생 PET계 수지는, PET계 수지가 음료병, 섬유, 필름 또는 컨테이너 등의 성형품으로서 사용된 후, 재활용하기 위하여 회수된 것을 말한다. 또는 재활용을 위해 회수된 후에 분쇄, 또는 세척 등의 후 처리된 것을 말한다. 통상적으로, PET 재생재나 리사이클 PET라 불리우는 것이다.
본 발명에 사용되는 재생 PET계 수지는 재생 처리되는 PET계 수지의 성형품 형태에 한정되는 것은 아니며, 병, 필름, 시트 등이 될 수 있다. 또한, 성형품들을 제조하는데 발생하는 필름의 단재(端材), 사출 성형품의 게이트 및 러너 부재 등으로 사용된 PET계 수지가 사용될 수 있으며, 상기 PET계 수지는 적당한 크기로 분쇄한 것이 바람직하다.
상기 PET계 수지가 상기 PET계 성형품이 분쇄된 형태인 경우, 그 크기는 일반적으로 가장 긴 변의 길이가 10mm 이하인 것이 바람직하며, 분말, 펠렛상 또는 플레이크상인 등일 수 있다.
본 발명의 실시상태에 따르면 상기 PET계 수지는 불순물을 포함할 수도 있으나, 불순물을 분리하는 과정을 거쳐 사용될 수도 있다. 본 발명의 실시상태에 따르면, 원료가 되는 PET 병 등을 세척한 후, 분쇄하여 세척한 뒤, 폴리에틸렌(Polyethylene)이나 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 불순물을 비중 분리하고, 원심 분리로 탈수 후, 열풍으로 건조시킨다. 그 후에 접착제 등의 불순물을 제거하기 위하여 세척하고, 탈수·건조할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서 PET계 수지는 호모폴리머(homopolymer)를 포함할 뿐만 아니라 공중합체(copolymer)도 포함한다. 예컨대, 하기와 같은 [화학식 1]이 될 수 있다.
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
R1 및 R3는 각각 치환 또는 비치환된 C1-C6의 알킬렌; 치환 또는 비치환된 C1-C6의 알케닐렌; 또는 치환 또는 비치환된 C3-C12의 시클로알킬렌 결합이고,
R2 및 R4는 각각 치환 또는 비치환된 C6-C20의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 C4-C20의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴렌 결합이고.
m 및 n은, 몰 비로서 0 < m ≤ 1, 0 ≤n ≤ 1의 실수이며, m + n = 1이다.
상기 화학식 1에 있어서, 알킬렌 또는 알케닐렌은 직쇄 또는 분지쇄일 수 있으며, 알킬렌 또는 알케닐렌의 탄소수의 개수는 특별히 한정되지 않으나, 특히 에틸렌, 프로필렌이 바람직하다.
상기 화학식 1에 있어서, 시클로알킬렌은 특별히 한정되지 않으나, 특히 시클로헥실렌이 바람직하다.
상기 화학식 1에 있어서, 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으며, 단환식 아릴기의 예로는 페닐렌, 바이페닐렌, 터페닐렌 등이 있고, 다환식 아릴기의 예로는 나프틸렌, 안트릴렌, 페난트릴렌, 파이레닐렌, 페릴레닐렌, 크라이세닐렌 등이 있으나, 본 발명의 범위가 이들 예로만 한정되는 것은 아니다. 다만, 바람직하게는 페닐렌, 나프틸렌이 될 수 있다.
상기 화학식 1에 있어서, "치환 또는 비치환"은 중수소, 할로겐기, 니트릴기, 니트로기, 히드록시기, 알킬기,시클로알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 아릴옥시기, 티옥시기, 알킬티옥시기, 아릴티옥시기, 술폭시기, 알킬술폭시기, 아릴술폭시기, 실릴기, 붕소기, 아릴아민기, 아랄킬아민기, 알킬아민기, 아릴기, 플루오레닐기, 카바졸기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기, 헤테로고리기 및 아세틸렌기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되었거나, 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
본 발명에 있어서 PET는 테레프탈산 또는 그의 에스테르 형성성 유도체, 예를 들면, 디메틸에스테르, 모노메틸에스테르 등의 저급알킬에스테르와 에틸렌글리콜 또는 그의 에스테르 형성성 유도체를 원료로 하여, 소정의 중합도까지 중합반응을 시켜서 얻어지는 고분자 화합물일 수 있다.
본 발명에서 재생 PET계 수지의 함량은 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 60중량% 이상일 수 있고, 65중량% 이상일 수 있으며, 70중량% 이상일 수 있고, 85중량% 이하일 수 있으며 90중량% 이하일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 재생 PET계 수지의 함량은 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 60 내지 90중량%인 경우에 기계적 물성을 달성하는 데 유리하다.
본 발명에 있어서 PET계 수지는 CPET(내열성을 보완한 PET 수지), OPET(내화학성을 보완한 PET 수지), EPET(점도를 보완한 PET 수지), PETG, PCTG 또는 APET(비정형 PET 수지) 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 사용되는 재생 PET계 수지는 단일 종류의 PET계 수지로 구성될 수도 있다. 그러나, 그 수집 과정에서 CPET, OPET, EPET, PETG, PCTG 또는 APET 등이 혼합될 수 있으므로, 상기 설명한 PET계 수지에서 선택되는 2종 이상의 혼합물이 될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시 상태에 있어서, 재생 PET계 수지가 2종 이상의 PET계 수지를 포함하는 경우로서, 바람직하게는 재생 PET계 수지 총 중량 중 PETG의 함량이 40 내지 100중량%가 될 수 있다. 상기 재생 PET계 수지에서 PETG의 함량을 제외한 함량은 CPET, OPET, EPET, PCTG 또는 APET에서 선택되는 1종 이상의 PET계 수지가 포함될 수 있다. PETG의 함량이 높을수록 용융된 PET계 수지 조성물의 분자량 분포가 넓어지고, 성형 가공성이 높아질 수 있으므로 재생 PET계 수지 총 중량 중 PETG의 함량이 60 내지 100중량%인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 PETG의 함량은 80 내지 100중량%이다.
상기 재생 PET계 수지는 고유점도가 0.5 내지 1 g/dL이다. 만일 고유점도가 0.5 g/dL 이상인 경우, 본 발명의 재생 PET계 수지 조성물을 이용하는 성형품에서 목적으로 하는 충격강도나 내화학성을 달성할 수 있다. 또한, 고유점도가 1 g/dL를 이하인 경우, 성형품의 제조 공정이 용이하다. 본 발명의 바람직한 고유점도는 0.7 내지 0.8 g/dL이다.
상기 열가소성 엘라스토머의 함량은 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 3 내지 15중량%인 것이 바람직하며, 5 내지 10중량%인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 열가소성 엘라스토머의 함량비가 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 3중량% 이상인 경우, 용융된 재생 PET계 수지 조성물을 이용하여 제조한 성형품의 내충격성, 유연성 및 탄성을 높이는데 유리하다. 열가소성 엘라스토머의 함량비가 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 15중량% 이하인 경우, 재생 PET계 수지 성형품의 기계적 를 높이는데 유리하므로 외부 충격으로부터 강한 재생 PET계 수지 성형품을 제공할 수 있다. 상기 열가소성 엘라스토머의 함량은 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 3 내지 15중량%인 경우에는 내충격성, 유연성 및 탄성 등의 기계적 물성이 우수하면서도 성형 가공성이 높은 재생 PET계 수지 성형품을 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 열가소성 엘라스토머는, 재료에 한정되지 아니하며, 스티렌계 (thermoplastic styrenic block copolymer, SBC), 올레핀계 (thermoplastic olefinic elastomer, TPO), 우레탄계 (thermoplastic polyurethane, TPU), 아미드계 (thermoplastic polyamide, TPAE) 또는 폴리에스테르계 (thermoplastic polyester elastomer, TPEE) 등이 될 수 있다. 다만, 올레핀계, 우레탄계 또는 폴리에스테르계 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 올레핀계가 선택될 수 있으며, 상기 열가소성 엘라스토머에서 선택되는 2종 이상의 혼합물이 될 수도 있다.
본 발명에 있어서 상기 열가소성 엘라스토머의 구체적 예시로는, 스티렌-이소프렌 고무(styrene-isoprene rubber, SIR), 스티렌-에틸렌 공중합체(styrene-ethylene copolymer), 폴리(α-메틸 스티렌) 폴리 부타디엔- 폴리(α-메틸 스티렌 공중합체(poly(α-methyl styrene)poly butadiene-poly(α-methyl styrene)copolymer, α-MeS-B-α-MeS), 폴리(α-메틸 스틸렌)- 폴리 이소프렌 -폴리(α-메틸 스틸렌)(poly(α-methyl styrene)-poly isoprene- poly(α-methyl styrene)), 에틸렌-프로필렌 공중합체(ethylene propylene copolymer, EP), 부타디엔-스틸렌 공중합체(butadiene-styrene copolymer, BS), 에틸렌-프로필렌 공중합체(ethylene-propylene copolymer), 에틸렌-초산비닐 공중합체,에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체(ethylene-ethyl acrylate copolymer, EEA),에틸렌-부텐-1 공중합체(ethylene-butene-1 copolymer), 에틸렌(ethylene)-프로필렌(propylene)-에틸노르보르넨 공중합체(ethylene-propylene-ethylnorbonene copolymer), 에틸렌-프로필렌-디시클로 펜타디엔공중합체(ethylene - propylene-dicyclo pentadiene copolymer), 에틸렌(ethylene)-부텐(butene)-1-디시클로 펜타디엔(dicyclopentadiene) 공중합체, 아크릴로니트릴(acrylonitrile)-클로로프렌(chloroprene) 공중합체(NCR), 스틸렌(styrene)-클로로프렌(chloroprene) 공중합체(SCR),스틸렌(styrene)-부타디엔(butadiene)-스틸렌(styrene) 공중합체(SBS), 스틸렌(styrene)-이소프렌(isoprene)-스틸렌(styrene) 공중합체(SIS), 스틸렌(styrene)-수소 첨가 폴리올레핀(polyolefin)-스틸렌(styrene) 공중합체(SEBS), 부타디엔(butadiene)-스틸렌 블록(styrene block) 공중합체, 스틸렌(styrene)-고무(rubber) 중간블록(block)-스틸렌(styrene) 공중합체 등의 블록(block) 공중합체 등의 스틸렌(styrene)계 엘라스토머, 폴리우레탄(polyurethane)계 엘라스토머, 올레핀(olefin)계 엘라스토머 등이 있다.
상기 상용화제의 함량은 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 2 내지 5중량%인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 상용화제의 함량비가 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 2중량% 이상인 경우에는, 상이한 수지가 고르게 섞일 수 있어 박리 현상이 적게 발생하므로 기계적 물성과 내구성이 높아질 수 있다. 상기 상용화제의 함량비가 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 5중량% 이하인 경우에는 작용하지 않고 남아있는 상용화제가 없으므로 인하여 기계적 물성과 성형 가공성을 높이는데 유리하다. 상기 상용화제의 함량비가 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 2 내지 5중량%인 경우에는 강도 등의 기계적인 특성이 우수한 재생 PET계 수지 조성물 및 성형품을 제공할 수 있고, 박리 현상의 발생을 억제할 수 있는 재생 PET계 수지 조성물을 제공할 수 있다.
상기 상용화제는 비상용성에 따른 물성 저하를 막기 위하여 첨가하는 것이기만 하면 종류가 제한되지 않는다. 본 발명에서 상용화제는 구성 재료에 한정되지 아니하며, 통상적으로 사용되는 물질 일 수 있다. 구체적으로 열가소성 엘라스토머 부분과 PET계 수지 부분을 포함하는 블록(block) 공중합체, 엘라스토머의 용해도 상수(δe)의 ±1의 범위의 용해도 상수(δ)를 가지는 친엘라스토머 부분과 PET계 수지와 반응 가능한 관능기를 가지는 화합물이 사용될 수 있다.
상기 상용화제의 구체적인 예로서는 SEPS-폴리에스테르 지브록(Polyester jiblock) 공중합체, 에폭시기 함유 폴리에틸렌, 에폭시기 함유 SBS, 스티렌-글리시딜 메타크릴레이트 공중합체(styrene-glycidyl methacrylate copolymer), 에틸렌-글리시딜 메타크릴레이트 공중합체 (ethylene glycidyl methacrylate copolymer), 에틸렌-아크릴산 공중합체(ethylene-acrylate copolymer), 프로필렌-아크릴산(propylene-acrylate copolymer) 공중합체 등이있으며, 상기 열가소성 엘라스토머에서 선택되는 2종 이상의 혼합물이 될 수도 있다. 다만 바람직하게는 메타크릴레이트계 공중합체가 될 수 있다.
상기 PE계 수지의 함량은 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 3 내지 5중량%인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. PE계 수지의 함량비가 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 5중량% 이하인 경우에는 기계적 물성을 높이는데 유리하다. 또한, 본 발명에서는 PE 수지를 포함시킴으로써, 내화학성 및 착색성 등의 화학적 특성과 성형 가공성이 우수한 재생 PET계 수지 조성물을 제공할 수 있다.
상기 PE 수지는 LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(Hihg Density Polyethylene) 또는 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene)에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 LDPE가 될 수 있고, 더욱 바람직하게는 필름용 LDPE가 될 수 있다. 한편, 상기 PE 수지는 재생 PE 수지가 될 수 있다.
본 발명에 따른 재생 PET계 수지 조성물은 쇄연장제를 추가로 포함할 수 있다. 쇄연장제는 점도가 낮은 고분자에 첨가하여, 고분자 사슬을 연장시켜 물성을 높일 수 있는 것이기만 하면 종류가 제한되지 않는다. 본 발명에서 쇄연장제는 재료에 한정되지 아니하며, 통상적으로 사용되는 물질 일 수 있다.
본 발명의 제 2 실시 상태에 있어서, 재생 PET계 수지 조성물 중에서 APET 등의 고유 점도가 낮은 PET의 함량이 높아지는 경우에 있어서, 재생 PET계 수지 조성물의 고유 점도가 낮아지게 되어 성형 가공성이 떨어지므로, 쇄연장제를 첨가하여 성형 가공성을 높일 수 있다. 따라서, 상기 쇄연장제는 재생 PET계 수지의 고유점도가 0 초과 0.5g/dL 미만인 경우에 있어서, 추가로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 쇄연장제의 종류로는 다가알콜계 쇄연장제, 다가아민계 쇄연장제, 및 다가알콜아민계 쇄연장제 등이 있다. 상기 쇄연장제의 구체적인 예로는, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,4-부탄다이올, 폴리프로필렌, 글리콜 400, m-페닐렌 디아민, N-알킬디에탄올아민 유도체, N,N-디에탄올아민 유도체, 트리에탄올아민, 글리세롤 및 폴리멜리틱디안하이드라이드 등이 있다. 다만, 바람직하게는 폴리멜리틱디안하이드라이드가 될 수 있다.
상기 쇄연장제의 함량은 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 쇄연장제는 0.5 내지 3중량%인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 쇄연장제의 함량이 0.5중량% 이상인 경우에 쇄연장이 충분할 수 있어서, 재생 PET계 수지 소정물의 고유점도가 0.5 내지 1 dl/g 로 될 수 있으며, 3중량%이하인 경우에는 가공성을 높이는데 유리하다.
본 발명에 따른 재생 PET계 수지 조성물은 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 각각 독립적으로 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 사용되는 첨가제는 자외선안정제, 산화방지제, 착색제, 내후제, 경화촉진제, 활제, 난연제, 방염제, 열중합억제제, 보강제, 충전제, 증량제, 계면활성제, 광증감제, 가소제, 대전방지제, 이형제, 곰팡이방지제, 접착촉진제 및 접착조제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 자외선 안정제의 함량비는 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 0.3 내지 3중량%가 바람직하다. 상기 범위 미만이면 내광성 향상을 기대할 수 없고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 가공성과 성형품 색상의 문제점이 발생할 우려가 있다.
상기 자외선 안정제의 예시로는 하이드록시페닐벤조트리아졸(2-hydroxyphenylbenzotriazole)을 포함한 벤조트리아졸(benzotriazole)계 자외선 안정제, 하이드록시벤조페논(2-hydroxybenzophenone)을 포함한 벤조페논(benzophenone)계 자외선 안정제, 벤조에이트를 포함한 벤조에이트계 자외선 안정제, 시아노아크릴레이트를 포함한 시아노아크릴레이트계 자외선 안정제 등이 될 수 있으며, 상기 군으로 이루어지는 자외선 안정제 중에서 선택되는 2종 또는 3종 이상의 복합 자외선 안정제가 더욱 바람직하다.
상기 산화방지제는 예를 들면, 아민계, 페놀계, 티오에스테르계, 포스파이트계 등과 같은 산화방지제가 될 수 있다.
상기 활제는 예를 들면, 몬탄 왁스(Montan wax), 몬탄에스테르 왁스(Esterified montan wax), 올레핀계 및 아미드계 왁스 등의 활제가 될 수 있으며, EBS(Ethylene Bis-straraminde) 왁스가 더욱 바람직하다.
상기 첨가제는 펠렛 형상을 하고 있는 마스터배치가 될 수 있으며, 본 발명에서 마스터배치는 통상적으로 사용되는 물질일 수 있다. 상기 마스터배치는 자외선안정성 마스터배치, 보온 마스터배치, 항균 마스터배치, 코팅 마스터배치 및 안료 마스터배치가 될 수 있으며, 바람직하게는 자외선안정성 마스터배치 또는 안료 마스터배치가 될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기 재생 PET계 수지 조성물을 포함하는 재생 PET계 수지 조성물을 이용하는 제조된 재생 PET계 수지 성형품의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 재생 PET계 수지 성형품의 제조방법은 본 발명의 재생 PET계 수지 조성물을 이용하는 것을 제외하고는 당 기술 분야의 기술을 이용할 수 있다. 상기 재생 PET계 수지 성형품의 제조방법으로는 사출성형, 압출성형, 회전성형, 카렌다(calendar)성형, 압축성형, 진공성형 및 중공성형으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 사출성형, 진공성형 또는 압출성형이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기 재생 PET계 수지 조성물을 포함하는 재생 PET계 수지 성형품을 제공한다.
본 발명에 따른 재생 PET계 수지 성형품은 본 발명의 재생 PET계 수지 조성물을 이용하는 것을 제외하고는 당 기술 분야의 기술을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 재생 PET계 수지 성형품은 펠렛(pellet), 시트(sheet), 필름(film), 파이프(pipe), 튜브(tube) 또는 파이버(fiber)의 형상이 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 재생 PET계 수지 성형품을 시트 형상으로 제조하는 경우, 당 기술 분야에 알려져 있는 수단에 의하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 압출기와 다이(die)를 가진 일반적인 시트 성형기를 이용하거나, 표층과 중간층을 구성하는 수지 조성물을 2기의 압출기와 다층 다이(die)를 가진 일반적인 2종 3 층 시트 성형기를 이용하거나 또는 사전건조와 진공포트(pot)가 갖추어진 t-다이 시트성형기를 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 재생 PET계 수지 성형품을 용기 형상으로 제조하는 경우, 당 기술 분야에 알려져 있는 수단에 의하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 행해지고 있는 진공 성형법, 플러그 어시스트(plug assist) 성형법 등을 채용하고 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 재생 PET계 수지의 용도는 운반용기, 포장용기, 포장재, 보관용기 또는 내장재가 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 씨앗발아용 포트(pot), 화분 걸이, IC 트레이(tray), 건축내장용 트레이(tray), 상품포장용 트레이(tray) 및 식품포장용 트레이(tray) 등이 될 수 있다.
본 발명에 따른 재생 PET계 수지 성형품은 비중이 1.39 이하, IZOD 충격강도가 5 kg.cm/cm 이상, 유리전이온도가 78℃ 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명은 재생 PET계 수지 조성물의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 재생 PET계 수지 조성물 제조방법은 본 발명의 재생 PET계 수지 조성물을 이용하는 것을 제외하고는 당 기술 분야의 기술을 이용할 수 있다. 혼합 방법은 드라이 블렌드(dry blend)가 바람직하고, 특히 PE계 수지를 먼저 펠릿화하고, 그 펠릿(pellet)에 재생 PET계 수지의 분쇄물, 바람직하게는 플레이크상의 분쇄물을 혼련하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
< 제조예 1> 재생 PET 계 수지 조성물을 제조
재생 PE계 수지 분쇄품을 PE계 수지 펠렛으로 성형하였다. 재생 PET계 수지 분쇄품 67%중량부(PETG 분쇄품 50%중량부 및 APET 분쇄품 17%중량부로 구성)와 PE계 수지 펠렛을 10%중량부 및 열가소성 엘라스토머로서 스틸렌(styrene)-부타디엔(butadiene)-스틸렌(styrene) 공중합체(SBS)를 10%중량부를 리본 브렌더에 투입하고 25분간 교반하여 균일하게 혼합한 다음 기능성 마스터배치를 5%중량부, 충전제로서 나노-클레이(Nano-Clay)를 5%중량부, 상용화제로서 메타크릴레이트계 공중합체 3%중량부를 투입하고 15분간 더 교반하여 혼합한 다음 트윈 압출기를 이용하여 균일하게 혼련시켜 재생 PET계 수지 조성물을 제조하였다.
< 제조예 2> 재생 PET 계 수지 조성물을 이용한 시트의 제조
실시예 1에서 제조된 재생 PET계 수지 조성물을 수냉 방식을 이용하여 펠렛으로 성형하고, 성형된 펠렛을 시트 압출기에 투입하여 t-다이 시트성형기를 이용하여 시트를 성형하였다.
< 제조예 3> 재생 PET 계 수지 조성물을 이용한 용기의 제조
상기 실시예 2에서 제조된 시트를 진공 성형기를 이용하여 용기 성형품을 성형하여 최종 성형품을 얻었다.
< 비교예 1>
압출용 폴리스티렌 수지 30%중량부, 일반용 폴리스티렌 수지57%중량부, 충격보강제 10%중량부 및 안료 3%중량부 투입하고 15분간 더 교반하여 혼합한 다음 트윈 압출기를 이용하여 균일하게 혼련시켜 폴리스티렌계 수지 조성물을 제조하였다.
< 비교예 2>
비교예 1에서 제조된 재생 폴리스티렌계 수지 조성물을 수냉 방식을 이용하여 펠렛으로 성형하고, 성형된 펠렛을 시트 압출기에 투입하여 t-다이 시트성형기를 이용하여 시트를 성형하였다.
<실험 예 1>
ASTM D 792에 따라 실시예 2 및 비교예 2의 23℃에서 비중을 측정한 결과는 하기와 같다.
실시예 2: 1.24
비교예 2: 1.6
< 실험예 2>
실시예 2 및 비교예 2을 가로 및 세로가 각각 1/4″ 및 1/8″의 시험편을 제작하여 23℃에서 ASTM D 256에 따라 충격강도를 측정한 결과는 하기와 같다.
실시예 2: 10kg·cm/cm
비교예 2: 8kg·cm/cm
< 실험예 3>
실시예 1 및 비교예 1을 2.8mm/min으로 사출하면서 ASTM D 790에 따라 굴곡강도/굴곡탄성율을 측정한 결과는 하기와 같다.
실시예 2: 25,000kg/cm2
비교예 2: 20,000kg/cm2
상기 실험예 1 내지 3에 의하면, 본 발명의 재생 PET계 수지는 폴리스티렌계 수지를 대체할 수 있을 정도로 가벼우면서도 폴리스티렌계 수지보다 충격에 더 강하고, 굴공강도/굴곡탄성율이 높음을 알 수 있다.

Claims (23)

  1. 재생 PET(polyethylene terephthalate)계 수지, 열가소성 엘라스토머, 상용화제 및 PE(polyethylene)계 수지를 포함하는 재생 PET계 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 재생 PET계 수지는 하기와 같은 [화학식 1]을 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 PET계 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00002

    상기 화학식 1에 있어서,
    R1 및 R3는 각각 치환 또는 비치환된 C1-C6의 알킬렌; 치환 또는 비치환된 C1-C6의 알케닐렌; 또는 치환 또는 비치환된 C3-C12의 시클로알킬렌 결합이고,
    R2 및 R4는 각각 치환 또는 비치환된 C6-C20의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 C4-C20의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴렌 결합이고.
    m 및 n은 몰 비이고, 0 < m ≤ 1, 0 ≤n ≤ 1의 실수이며, m + n = 1이다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 재생 PET계 수지의 함량은 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 60 내지 90중량%인 재생 PET계 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 재생 PET계 수지는 CPET, OPET, EPET, PETG, PCTG 또는 APET로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 포함하는 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 재생 PET계 수지는 재생 PETG(glycol-modified polyethylene terephthalate)계 수지를 재생 PET계 수지 총 중량 중 40중량% 이상 포함하는 재생 PET계 수지 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 조성물의 고유 점도가 0.5 내지 1 g/dL인 재생 PET계 수지 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 조성물의 고유 점도가 0 초과 0.5g/dL미만인 재생 PET계 수지 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서, 쇄연장제를 더 포함하는 재생 PET계 수지 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 첨가제를 더 포함하는 재생 PET계 수지 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 첨가제는 자외선안정제, 산화방지제, 착색제, 내후제, 경화촉진제, 활제, 난연제, 방염제, 열중합억제제, 보강제, 충전제, 증량제, 계면활성제, 광증감제, 가소제, 대전방지제, 이형제, 곰팡이방지제, 접착촉진제 및 접착조제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것으로 하는 재생 PET계 수지 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머는 폴리올레핀계 엘라스토머인 것으로 하는 재생 PET계 수지 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머의 함량은 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 5 내지 15중량%인 것으로 하는 재생 PET계 수지 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 상용화제의 함량은 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 2 내지 5중량%인 것으로 하는 재생 PET계 수지 조성물.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 PE계 수지의 함량은 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 3 내지 5중량%인 것으로 하는 재생 PET계 수지 조성물.
  15. 청구항 9에 있어서, 상기 첨가제의 함량은 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 10중량%인 것으로 하는 재생 PET계 수지 조성물.
  16. 청구항 1 내지 15 중 어느 하나의 항의 재생 PET계 수지 조성물을 이용하는 재생 PET계 수지 성형품의 제조방법.
  17. 청구항 1 내지 15 중 어느 하나의 항의 재생 PET계 수지 조성물을 포함하는 재생 PET계 수지 성형품.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 성형품의 비중은 1.39 이하, IZOD 충격강도가 5kg·cm/cm 이상, 유리전이온도가 78℃인 것으로 하는 재생 PET계 수지 성형품.
  19. 청구항 17에 있어서, 사출성형, 압출성형, 회전성형, 카렌다(calendar)성형, 압축성형, 진공성형 및 중공성형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 성형방법으로 제조된 재생 PET계 수지 성형품.
  20. 청구항 17에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 성형품의 형상은 펠렛(pellet), 시트(sheet), 필름(film), 파이프(pipe), 튜브(tube) 또는 파이버(fiber)인 것으로 하는 재생 PET계 수지 성형품.
  21. 청구항 17에 있어서, 상기 재생 PET계 수지는 운반용기, 포장용기, 포장재, 보관용기 또는 내장재로 사용하는 것인 재생 PET계 수지 성형품.
  22. 재생 PET계 수지, 열가소성 엘라스토머, 상용화제 및 PE계 수지를 혼련하는 단계를 포함하는 청구항 1 내지 15 중 어느 하나의 항의 재생 PET계 수지 조성물의 제조방법.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 PE계 수지는 펠렛상인 것으로 하는 재생 PET계 수지 조성물의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106009545A (zh) * 2016-06-28 2016-10-12 周开雄 一种废pet回收后直接熔融生产膜片的方法及膜片
EP3922457A1 (en) * 2017-10-31 2021-12-15 Flex Films (USA) Inc. Low carbon footprint thermoplastic films including recycled materials
KR102538984B1 (ko) * 2022-05-11 2023-06-01 전재현 폐재를 이용한 재생 섬유의 제조방법

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