KR20130113441A - 수지 조성물 및 성형체 - Google Patents

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KR20130113441A
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다쿠야 니시오카
겐지 히라야마
아키라 나카무라
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세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 양호한 성형성을 가지면서도 높은 내수성을 갖는 수지 조성물 및 성형체를 제공한다. 본 발명에 관한 수지 조성물은 무기질 분체와, 실란 변성 폴리올레핀 수지를 포함한다. 본 발명에 관한 수지 조성물 100 중량％ 중, 상기 무기질 분체의 함유량은 60 중량％ 이상이다. 본 발명에 관한 성형체는, 수지 조성물이 성형된 성형체이다.

Description

수지 조성물 및 성형체{RESIN COMPOSITION AND MOLDED ARTICLE}
본 발명은, 폴리올레핀 수지를 포함하는 수지 조성물, 및 이 수지 조성물을 사용한 성형체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 양호한 성형성을 가지면서도 높은 내수성을 갖는 수지 조성물, 및 이 수지 조성물을 사용한 성형체에 관한 것이다.
폴리올레핀 수지는 비교적 저렴하고, 또한 성형성, 내열성, 기계적 특성 및 외관 등이 우수하다. 그 때문에, 폴리올레핀 수지는 각종 성형품으로 가공되고 있으며, 많은 분야에서 사용되고 있다. 예를 들면, 상기 폴리올레핀 수지를 포함하는 재료는 압출 성형 등의 각종 성형법에 의해 성형체가 되어, 데크재 등으로서 사용되고 있다.
상기 성형체를 얻기 위한 재료의 일례로서 하기의 특허문헌 1에는, 열가소성 수지인 용기 포장 리사이클재와, 무수 말레산 변성된 열가소성 수지와, 무기질 분체를 포함하는 복합 재료가 개시되어 있다. 여기서는, 무수 말레산 변성된 열가소성 수지의 사용에 의해 열가소성 수지와 무기질 분체의 계면에서 보강 효과가 얻어지며, 열가소성 수지와 무기질 분체의 밀착성이 높아지는 것이 기재되어 있다.
한편, 유기 무기 복합 재료간의 친화성을 높이기 위해, 상기 무수 말레산 변성 열가소성 수지를 사용하는 방법 이외의 방법으로서, 수지 피복 금속체의 분야에서는 실란 변성 폴리올레핀 수지를 사용하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 하기의 특허문헌 2에는, 실란 그래프트 변성된 폴리올레핀 수지를 사용한 수지 피복 금속체가 개시되어 있다.
그러나, 데크재 등에 사용되는 상기 성형체는, 장기간의 강우 등에 의해 물에 침지된 조건 또는 물이 부착된 조건에서 사용되는 경우가 있다. 그 때문에, 상기 성형체에는 요구 성능으로서 내수성이 강하게 요구된다.
또한, 데크재 등에 사용되는 성형체는, 옥외의 가혹한 일사 조건하에 사용되는 경우가 많다. 그 때문에, 상기 성형체에는 요구 성능으로서, 높은 강도와 높은 치수 안정성이 요구되는 경우가 있다.
그러나, 특허문헌 1과 같이, 무수 말레산 변성된 열가소성 수지를 사용한 성형체에서는, 상기 성형체가 물에 침지된 조건 또는 물이 부착된 조건에서 사용되면 성형체의 강도가 저하되는 경향이 있다. 즉, 특허문헌 1에 기재된 성형체에서는, 내수성이 비교적 낮다는 문제가 있다.
특허문헌 2에서는, 실란 변성 폴리올레핀 수지는 금속체를 피복하기 위한 재료로서 개시되어 있는 것에 지나지 않다. 또한, 압출 성형체를 얻기 위해, 만일 특허문헌 2에 기재된 실란 변성 폴리올레핀 수지를 포함하는 재료를 압출기에 의해 다이로부터 압출했다고 해도, 다이에 점성 불순물이라 불리는 다이스 찌꺼기가 발생하여, 시간의 경과와 함께 다이에 축적되는 경우가 있다. 또한, 다이에 축적된 다이스 찌꺼기가 탄화되는 경우도 있다. 그 결과, 다이로부터 압출된 압출 성형체에 다이스 찌꺼기 또는 그의 탄화물이 부착되어, 압출 성형체의 외관 및 기계적 특성에 악영향을 주는 경우가 있다. 또한, 성형을 장시간 연속하여 행할 수 없으며, 반일에 1회 정도의 빈도로 다이의 청소가 필요하다는 등의 문제가 있어, 압출 성형체의 생산성이 나쁘다.
한편, 가교 수지의 체류를 억제하기 위해, 압출 성형체를 얻을 때에 특수한 형상의 스크류를 사용하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 경우에는, 성형 공정이 한정된다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 스크류는, 일반적인 압출 성형 등의 성형 가공 공정에는 적합하지 않은 경우가 있다.
일본 특허 공개 제2007-138137호 공보 일본 특허 공개 (평)06-210796호 공보 일본 특허 공개 제2000-263630호 공보
본 발명의 목적은, 양호한 성형성을 가지면서도 높은 내수성을 갖는 수지 조성물, 및 이 수지 조성물을 사용한 성형체를 제공하는 것이다.
본 발명의 한정적인 목적은, 양호한 성형성과 높은 내수성을 가질 뿐만 아니라, 높은 치수 안정성을 갖는 수지 조성물, 및 이 수지 조성물을 사용한 성형체를 제공하는 것이다.
본 발명의 더 한정적인 목적은, 양호한 성형성과 높은 내수성을 가질 뿐만 아니라, 높은 강도를 갖는 수지 조성물, 및 이 수지 조성물을 사용한 성형체를 제공하는 것이다.
본 발명의 넓은 국면에 따르면, 무기질 분체와, 실란 변성 폴리올레핀 수지를 포함하며, 상기 무기질 분체의 함유량이 60 중량％ 이상인 수지 조성물이 제공된다.
본 발명에 관한 수지 조성물의 어느 특정한 국면에서는, 상기 무기질 분체의 함유량은 70 중량％ 이상이다.
본 발명에 관한 수지 조성물의 다른 특정한 국면에서는, 상기 무기질 분체는 이산화규소를 함유한다. 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소의 함유량은 30 중량％ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 수지 조성물의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 무기질 분체는 산화알루미늄을 함유한다. 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 산화알루미늄의 함유량은 10 중량％ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 수지 조성물의 별도의 특정한 국면에서는, 상기 무기질 분체는 이산화규소와 산화알루미늄을 함유한다. 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소와 상기 산화알루미늄의 합계의 함유량은 40 중량％ 이상인 것이 바람직하다. 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소의 함유량이 30 중량％ 이상이고 상기 산화알루미늄의 함유량이 10 중량％ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 수지 조성물의 다른 특정한 국면에서는, 상기 무기질 분체는 산화칼슘을 함유한다.
본 발명에 관한 수지 조성물의 별도의 특정한 국면에서는, 상기 무기질 분체는 플라이 애시이다.
본 발명에 관한 수지 조성물의 다른 특정한 국면에서는, 상기 실란 변성 폴리올레핀 수지의 함유량이 1 중량％ 이상 30 중량％ 이하이다.
본 발명에 관한 성형체는, 본 발명에 따라 구성된 수지 조성물이 성형된 성형체이다.
본 발명에 관한 수지 조성물은 무기질 분체와 실란 변성 폴리올레핀 수지를 포함하며, 상기 무기질 분체의 함유량이 60 중량％ 이상이기 때문에, 양호한 성형성을 가지면서도 높은 내수성을 갖는다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 관한 수지 조성물은 무기질 분체와, 실란 변성 폴리올레핀 수지를 포함한다. 본 발명에 관한 수지 조성물 100 중량％ 중, 상기 무기질 분체의 함유량은 60 중량％ 이상이다. 본 발명에 관한 수지 조성물 100 중량％ 중, 상기 무기질 분체의 함유량은 70 중량％ 이상인 것이 바람직하다.
데크재 등에 사용되는 성형체는, 장기간의 강우 등에 의해 물에 침지되는 조건 또는 물이 부착된 조건에서 사용되는 경우가 있다. 그 때문에, 상기 성형체에는 요구 성능으로서 내수성이 강하게 요구되고 있다.
본원 발명자는, 무기질 분체와 실란 변성 폴리올레핀 수지를 포함하며, 상기 무기질 분체의 함유량이 60 중량％ 이상인 조성의 채용에 의해 양호한 성형성을 유지하면서 내수성을 높일 수 있다는 것을 발견하였다.
또한, 데크재 등에 사용되는 상기 성형체는, 옥외의 가혹한 일사 조건하에 사용되는 경우가 많다. 그 때문에, 상기 성형체에는 요구 성능으로서 높은 강도(높은 응력)와 높은 치수 안정성(낮은 선팽창 계수)이 요구되는 경우가 있다. 또한, 성형체에는 표면에 상처가 없고, 표면이 평활한 것이 요구되는 경우가 있다.
본원 발명자는, 무기질 분체와 실란 변성 폴리올레핀 수지를 포함하며, 상기 무기질 분체의 함유량이 70 중량％ 이상인 조성의 채용에 의해 높은 강도와 높은 치수 안정성을 확보하고, 더욱 양호한 성형성을 유지하면서, 내수성도 높일 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 강도와 치수 안정성을 양호하게 하는 관점에서는, 본 발명에 관한 수지 조성물 100 중량％ 중 상기 무기질 분체의 함유량은 70 중량％ 이상인 것이 바람직하다. 특히, 상기 무기질 분체의 함유량이 70 중량％ 이상이면, 성형체의 치수 안정성이 상당히 양호해진다.
보다 구체적으로는, 본 발명에 관한 수지 조성물이 상기 무기질 분체를 60 중량％ 이상 포함하는 경우, 본 발명에 관한 수지 조성물은 양호한 성형성을 갖고, 이 수지 조성물을 이용한 성형체는 물이 존재하는 환경하에 있어서도 강도가 높게 유지된다. 또한, 본 발명에 관한 수지 조성물이 상기 무기질 분체를 70 중량％ 이상 포함하는 경우, 이 수지 조성물을 사용한 성형체는 옥외의 일사 조건하에서도 충분한 강도와 충분한 치수 안정성을 나타내고, 물이 존재하는 환경하에 있어서도 강도가 높게 유지된다. 따라서, 본 발명에 관한 수지 조성물 및 성형체는, 이러한 성능이 요구되는 유기 무기 복합 수지 조성물로서 바람직하게 사용된다.
본 발명에서의 상기 조성의 채용에 의해, 특히 상기 무기질 분체의 함유량이 70 중량％ 이상임으로써, JIS K7171에 준거하여 측정되는 상기 성형체의 굽힘 응력을 20 MPa 이상으로 할 수도 있고, 25 MPa 이상으로 할 수도 있고, 30 MPa 이상으로 할 수도 있다. 또한, JIS K7197에 준거하여 측정되는 상기 성형체의 선팽창 계수를 10×10-5/℃ 이하로 할 수도 있고, 8×10-5/℃ 이하로 할 수도 있다. 또한, 성형체의 표면에서 상처를 없애고, 성형체의 표면을 평활하게 할 수도 있다.
본 발명에 관한 수지 조성물을 사용한 성형체는, 물이 존재하는 환경하에서도 실란 변성 폴리올레핀 수지와 무기질 분체의 밀착성이 저하되기 어렵다. 종래의 무수 말레산 변성 수지를 사용한 성형체에서는, 수지 성분과 무기 성분 사이의 결합이 수소 결합이기 때문에, 물이 계면에 침입하면 수소 결합이 절단되기 쉽다. 이에 비해, 실란 변성 폴리올레핀 수지를 사용한 성형체에서는, 수지 성분과 무기 성분 사이의 결합이 탈수 축합에 의한 화학 결합이라고 생각되기 때문에, 물이 계면에 침입하여도 결합이 끊어지기 어렵고, 강도가 높게 유지된다고 시사된다.
또한, 본 발명에 관한 수지 조성물이 용기 포장 리사이클재 등의 열가소성 수지를 포함하고 있어도, 내수성 및 성형성을 높게 유지할 수 있다. 또한, 용기 포장 리사이클재를 사용함으로써 성형체의 비용을 크게 감소시킬 수 있으며, 자원을 유효 활용할 수 있고, 환경 부하를 크게 감소시킬 수 있다.
상기 무기질 분체는, 성형체에 충전재로서 배합된다. 상기 무기질 분체로서는, 예를 들면 플라이 애시, 하수 오니 소각재, 탄산칼슘, 탈크, 이산화규소, 산화알루미늄 및 산화칼슘 등이 바람직하게 예시된다. 즉, 강도, 치수 안정성 및 내수성을 양호하게 하는 관점에서는, 상기 무기질 분체는 플라이 애시, 하수 오니 소각재, 탄산칼슘, 탈크, 이산화규소, 산화알루미늄 또는 산화칼슘인 것이 바람직하다. 상기 무기질 분체는 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다. 상기 하수 오니 소각재로서는, 예를 들면 도꾜도 게스이도 서비스사 제조의 상품명「슈퍼 애시」를 들 수 있다.
강도, 치수 안정성 및 내수성을 더욱 양호하게 하는 관점에서는, 상기 무기질 분체는 이산화규소를 함유하는 것이 바람직하다. 단, 상기 무기질 분체는 이산화규소를 반드시 포함하고 있지 않을 수도 있다. 강도, 치수 안정성 및 내수성을 더욱 양호하게 하는 관점에서는, 상기 무기질 분체는 산화알루미늄을 함유하는 것이 바람직하다. 단, 상기 무기질 분체는 산화알루미늄을 반드시 포함하고 있지 않을 수도 있다. 강도, 치수 안정성 및 내수성을 양호하게 하기 위해, 상기 무기질 분체는 산화칼슘을 함유하고 있을 수도 있다. 단, 상기 무기질 분체는 상기 산화칼슘을 반드시 포함하고 있지 않을 수도 있다. 상기 이산화규소는 화학식 SiO2로 표시되고, 상기 산화알루미늄은 화학식 Al2O3으로 표시되고, 상기 산화칼슘은 화학식 CaO로 표시된다.
강도, 치수 안정성 및 내수성을 더욱 양호하게 하는 관점에서는, 상기 무기질 분체는 이산화규소와 산화알루미늄을 함유하는 것이 바람직하고, 이산화규소와 산화알루미늄과 산화칼슘을 함유하는 것이 보다 바람직하다.
강도, 치수 안정성 및 내수성을 더욱 양호하게 하는 관점에서는, 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소의 함유량은 바람직하게는 1 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 10 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 30 중량％ 이상이다. 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소의 함유량은 40 중량％ 이상일 수도 있고, 45 중량％ 이상일 수도 있다. 상기 무기질 분체 전체가 상기 이산화규소일 수도 있다. 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소의 함유량은 99 중량％ 이하일 수도 있고, 90 중량％ 이하일 수도 있고, 80 중량％ 이하일 수도 있다.
강도, 치수 안정성 및 내수성을 더욱 양호하게 하는 관점에서는, 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 산화알루미늄의 함유량은 바람직하게는 1 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 3 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 10 중량％ 이상이다. 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 산화알루미늄의 함유량은 15 중량％ 이상일 수도 있다. 상기 무기질 분체 전체가 상기 산화알루미늄일 수도 있다. 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 산화알루미늄의 함유량은 99 중량％ 이하일 수도 있고, 90 중량％ 이하일 수도 있고, 70 중량％ 이하일 수도 있고, 50 중량％ 이하일 수도 있다.
상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 산화칼슘의 함유량은 바람직하게는 0.01 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 0.1 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 1 중량％ 이상이다. 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 산화칼슘의 함유량은 5 중량％ 이상일 수도 있고, 10 중량％ 이상일 수도 있다. 상기 무기질 분체가 상기 산화칼슘일 수도 있다. 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 산화칼슘의 함유량은 99 중량％ 이하일 수도 있고, 90 중량％ 이하일 수도 있고, 70 중량％ 이하일 수도 있고, 50 중량％ 이하일 수도 있고, 30 중량％ 이하일 수도 있다.
강도, 치수 안정성 및 내수성을 더욱 양호하게 하는 관점에서는, 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소와 상기 산화알루미늄의 합계의 함유량은 40 중량％ 이상인 것이 바람직하다. 상기 무기질 분체 전체가 상기 이산화규소와 상기 산화알루미늄의 혼합물일 수도 있다. 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소와 상기 산화알루미늄의 합계의 함유량은 99 중량％ 이하일 수도 있고, 90 중량％ 이하일 수도 있고, 80 중량％ 이하일 수도 있다. 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소의 함유량이 30 중량％ 이상이고 상기 산화알루미늄의 함유량이 10 중량％ 이상인 것이 바람직하다. 상기 무기질 분체가 상기 이산화규소와 상기 산화알루미늄을 포함하는 경우에도, 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소의 함유량은 40 중량％ 이상일 수도 있고, 45 중량％ 이상일 수도 있고, 상기 산화알루미늄의 함유량은 15 중량％ 이상일 수도 있다.
강도, 치수 안정성 및 내수성을 더욱 양호하게 하는 관점에서는, 상기 무기질 분체는 플라이 애시 또는 하수 오니 소각재인 것이 바람직하고, 플라이 애시인 것이 특히 바람직하다. 상기 플라이 애시는 JIS A6201-1999로 정의되어 있다. 상기 플라이 애시는, 이산화규소를 40 중량％ 이상 함유한다. 상기 하수 오니 소각재는, 일반적으로 이산화규소를 함유한다. 상기 플라이 애시 및 상기 하수 오니 소각재는, 일반적으로 산화알루미늄을 포함한다. 상기 플라이 애시 및 상기 하수 오니 소각재는, 석탄 또는 하수 오니를 연소함으로써 얻어지는 연소재이다. 상기 무기질 분체는 연소재인 것이 바람직하다.
상기 플라이 애시는 화력 발전소 등에서 대량으로 발생한다. 상기 플라이 애시 및 상기 하수 오니 소각재는, 재자원화가 충분히 행해지고 있지 않기 때문에 가격이 저렴하다. 또한, 환경 부하를 감소시키기 위해서는, 플라이 애시 및 하수 오니 소각재를 유효 활용하는 것이 요구된다. 또한, 플라이 애시는, 분체가 미세한 구상이기 때문에 열가소성 수지에 용융 및 혼합할 때에 유동성이 크다. 그 때문에, 수지 조성물 중에 플라이 애시를 고밀도로 충전할 수 있다. 또한, 플라이 애시 등의 무기 충전제의 충전량이 높으면, 강도와 치수 안정성과 성형성과 내수성을 균형적으로 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명에 관한 수지 조성물 100 중량％ 중, 무기질 분체의 함유량은 60 중량％ 이상이면 특별히 한정되지 않는다. 무기질 분체의 함유량은, 무기질 분체의 종류, 및 실란 변성 폴리올레핀 수지의 종류 등에 따라 적절하게 조정된다. 강도와 치수 안정성과 성형성과 내수성을 더욱 양호하게 하는 관점에서는, 수지 조성물 100 중량％ 중, 무기질 분체의 함유량은 바람직하게는 70 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 75 중량％ 이상, 특히 바람직하게는 80 중량％ 이상이다. 무기질 분체의 배합량이 많은 것이, 성형체의 선팽창 계수가 낮아지는 경향이 있다. 그 때문에, 데크재 등의 옥외에서 사용되는 긴 성형체를 얻기 위해서는, 무기질 분체의 함유량은 많을수록 바람직하다. 또한, 무기질 분체의 배합량이 많은 것이, 실란 변성 폴리올레핀 수지에 기인하는 다이스 찌꺼기가 무기질 분체에 의해 긁어 내어지는 효과가 커져, 다이스 찌꺼기의 축적이 억제되고, 양호한 성형성이 얻어진다.
성형성을 양호하게 하는 관점에서는, 수지 조성물 100 중량％ 중, 무기질 분체의 함유량은 바람직하게는 95 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 90 중량％ 이하, 가장 바람직하게는 85 중량％ 이하이다. 또한, 실란 변성 폴리올레핀 수지 이외의 다른 열가소성 수지(예를 들면, 후술하는 용기 포장 리사이클재)를 사용하는 경우에는, 수지 조성물 100 중량％ 중의 무기질 분체의 함유량은, 예를 들면 90 중량％ 이하인 것이 바람직하다.
상기 실란 변성 폴리올레핀 수지란, 폴리올레핀을 실란 화합물에 의해 변성시킨 수지이다. 예를 들면, 상기 실란 변성 폴리올레핀 수지로서는, 폴리올레핀과 실란 화합물과 과산화물을 폴리올레핀의 융점 이상의 온도에서 혼합하고, 폴리올레핀에 실란 화합물을 그래프트시킴으로써 얻어지는 실란 그래프트 변성 폴리올레핀 수지, 및 에틸렌과 에틸렌성 불포화 실란 화합물을 공중합시킨 실란 공중합 폴리올레핀이 바람직하게 예시된다. 상기 실란 변성 폴리올레핀 수지에 대해서는, 폴리올레핀 수지를 중합 반응에 의해 얻을 때에 실란 화합물이 사용되고 있을 수도 있고, 폴리올레핀 수지를 중합 반응에 의해 얻은 후에 실란 화합물이 반응되어 있을 수도 있다.
상기 실란 그래프트 변성 폴리올레핀 수지로서는, 미쯔비시 가가꾸사 제조 「링크론」이 바람직하게 예시된다. 상기 실란 공중합 폴리올레핀으로서는, 보레알리스(Borealis)사 제조 「HE2545」가 바람직하게 예시된다.
상기 실란 그래프트 변성 폴리올레핀 수지를 합성할 때에 사용되는 상기 실란 화합물로서는, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란 및 비닐메틸디메톡시실란이 바람직하게 예시된다.
상기 실란 그래프트 변성 폴리올레핀 수지를 합성할 때에 사용되는 상기 폴리올레핀으로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 및 에틸렌-α-올레핀 공중합체가 바람직하게 예시된다.
상기 에틸렌-α-올레핀 공중합체는, 에틸렌에 대하여 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐 또는 1-옥텐 등의 α-올레핀을 수몰％ 정도의 비율로 공중합시킨 공중합체인 것이 특히 바람직하다.
상기 실란 공중합 폴리올레핀을 합성할 때에 사용되는 상기 에틸렌성 불포화실란 화합물은, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐아세톡시실란 또는γ-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란인 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 관한 수지 조성물 100 중량％ 중, 상기 실란 변성 폴리올레핀 수지의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 관한 수지 조성물 100 중량％ 중, 상기 실란 변성 폴리올레핀 수지의 함유량은 40 중량％ 이하이다. 상기 실란 변성 폴리올레핀 수지의 함유량은 무기질 분체의 종류, 및 실란 변성 폴리올레핀 수지의 종류 등에 따라 적절하게 조정된다. 수지 조성물 100 중량％ 중, 실란 변성 폴리올레핀 수지의 함유량은 바람직하게는 1 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 1.5 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 3.5 중량％ 이상, 바람직하게는 30 중량％이하, 보다 바람직하게는 10 중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 5 중량％ 이하이다. 실란 변성 폴리올레핀 수지의 함유량이 상기 하한 이상이면, 실란 변성 폴리올레핀 수지와 무기질 분체의 밀착성 효과가 더욱 높아지고, 내수성 및 강도를 더욱 높일 수 있다. 상기 실란 변성 폴리올레핀 수지의 함유량이 상기 상한 이하이면, 수지 조성물의 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 실란 변성 폴리올레핀 수지의 함유량이 상기 상한을 초과하여도, 비용 증가에 걸맞는 효과가 얻어지지 않는 경향이 있다.
본 발명에 관한 수지 조성물은, 상기 실란 변성 폴리올레핀 수지 이외의 수지 성분으로서, 실란 변성 폴리올레핀 수지와 함께 상기 실란 변성 폴리올레핀 수지 이외의 다른 열가소성 수지를 포함하고 있을 수도 있다.
상기 다른 열가소성 수지로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 염소화폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체(EVA), 에틸렌-아크릴산에틸 공중합체(EEA) 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 등이 바람직하게 예시된다. 상기 열가소성 수지는 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
상기 다른 열가소성 수지는 미사용된 열가소성 수지일 수도 있고, 용기 포장 리사이클재와 같은 회수 수지일 수도 있다. 상기 다른 열가소성 수지는, 실란 변성 폴리올레핀 수지와는 상이한 폴리올레핀 수지인 것이 바람직하다. 상기 다른 열가소성 수지는, 불포화 카르복실산 변성 폴리올레핀 수지와는 상이한 폴리올레핀 수지인 것이 바람직하다.
실란 변성 폴리올레핀 수지와 상기 다른 열가소성 수지를 병용하는 경우에는, 수지 조성물 100 중량％ 중, 다른 열가소성 수지의 합계의 함유량은 바람직하게는 1 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 1.5 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 3.5 중량％ 이상, 바람직하게는 35 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 30 중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 20 중량％ 이하, 특히 바람직하게는 10 중량％ 이하, 가장 바람직하게는 5 중량％ 이하이다.
환경 부하를 감소시키고, 또한 수지 조성물의 비용을 감소시키는 관점에서는, 본 발명에 관한 수지 조성물은 열가소성 수지인 용기 포장 리사이클재를 포함하는 것이 바람직하다. 상기한 용기 포장 리사이클재란, 자치체 등이 회수한 플라스틱 쓰레기로부터 얻어지며, 폴리올레핀 수지와 같은 열가소성 수지를 주성분으로 하는 혼합물이다. 용기 포장 리사이클재는, 일반적으로 열가소성 수지 혼합물을 주성분으로서 포함한다. 단, 상기 용기 포장 리사이클재에 대해서는, PET 수지를 주성분으로 하는 용기 포장 리사이클재를 제외한다.
상기 플라스틱 쓰레기는, 분별 공정 및 세정 공정 등의 각 공정을 거쳐서 조립 또는 펠릿화된 후, 성형 공정으로 보내진다.
상기 분별 공정에 있어서, PET, 폴리스티렌 및 무기물(금속류)을 최대한 제거하여, 폴리올레핀 수지를 주성분으로 하는 혼합물을 얻는다. 이것을 용기 포장 리사이클재로서 사용한다. 통상은, 플라스틱 쓰레기를 세정 분쇄한 후에 물에 부유하는 수지를 이용하고 있다.
상기 용기 포장 리사이클재의 일례를 들면, 상기 용기 포장 리사이클재는, 예를 들면 폴리에틸렌 30 내지 70 중량％와, 폴리프로필렌 20 중량％ 이상 바람직하게는 60 중량％ 이하와, 폴리스티렌 2 내지 30 중량％를 포함한다. 또한, 본 발명자가 10점의 용기 포장 리사이클재를 분석한 결과, 10점의 용기 포장 리사이클재는 모두 폴리에틸렌 40 내지 60 중량％와, 폴리프로필렌 30 내지 50 중량％와, 폴리스티렌 2 내지 20 중량％를 포함하고 있었다. 상기 다른 열가소성 수지는 폴리에틸렌 30 내지 70 중량％와, 폴리프로필렌 20 내지 60 중량％와, 폴리스티렌 2 내지 30 중량％를 포함하는 열가소성 수지일 수도 있다. 상기 다른 열가소성 수지는 폴리에틸렌 40 내지 60 중량％와, 폴리프로필렌 30 내지 50 중량％와, 폴리스티렌 3 내지 20 중량％를 포함하는 열가소성 수지일 수도 있다.
본 발명에 관한 수지 조성물에는, 상술한 실란 변성 폴리올레핀 수지 및 용기 포장 리사이클재 등의 수지 전체의 밀도보다도 고밀도인 폴리올레핀을 폴리올레핀계 수지의 강화 성분으로서 첨가할 수도 있다. 이러한 폴리올레핀의 첨가에 의해, 성형체의 물성을 더욱 안정화시킬 수 있다. 상기 수지 조성물은, 고밀도 폴리올레핀 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 수지 조성물을 성형함으로써, 성형체를 얻을 수 있다. 상기성형체는, 수지 조성물이 성형된 성형체이다. 본 발명에 관한 수지 조성물은 성형된 성형체로서 바람직하게 이용된다. 성형법은 특별히 한정되지 않으며, 상기 성형체는 종래 공지된 성형법에 의해 얻어진다. 또한, 본 발명의 수지 조성물을 사용하여 압출 성형법에 의해 성형체를 얻을 수도 있고, 압출 성형법 이외의 성형법으로 성형체를 얻을 수도 있다. 또한, 평판이거나 또는 이형이거나, 그리고 단층이거나 또는 복층이거나 등 성형체의 형상 및 성상은 특별히 한정되지 않는다.
본 발명을 실시하기 위한 형태로서, 실시예 1을 바탕으로 설명한다. 이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 본 발명의 실시예 및 이것과의 비교를 나타내는 비교예를 든다. 본 발명은 이하의 실시예만으로 한정되지 않는다.
실시예 및 비교예에서는 이하의 재료를 사용하였다.
(무기질 분체)
(1) 플라이 애시 I종(JIS I종, 욘덴 비즈니스사 제조, 파이내시(상품명), 이산화규소 65 중량％와 산화알루미늄 20 중량％와 산화칼슘 2 중량％를 포함함)
(2) 플라이 애시 II종(JIS II종, 욘덴 비즈니스사 제조, 이산화규소 65 중량％와 산화알루미늄 20 중량％와 산화칼슘 2 중량％를 포함함)
(3) 탈크(닛본 탈크사 제조, SW(상품명), 이산화규소를 65 중량％ 포함함)
(4) 하수 오니 소각재(슈퍼 애시, 도꾜도 게스이도 서비스사 제조, 이산화규소 35 중량％와 산화알루미늄 19 중량％와 산화칼슘 12 중량％를 포함함)
(폴리올레핀 수지)
(1) 폴리에틸렌(HDPE)(아사히 가세이 케미컬사 제조, 산텍크(R) 열가소성 수지 HDJ340(상품명))
(2) 용기 포장 리사이클재(자치체가 회수한 플라스틱 쓰레기로부터 얻어진 용기 포장 리사이클재, 폴리에틸렌 51 중량％와 폴리프로필렌 46 중량％와 폴리스티렌 3 중량％를 포함함)
(실란 변성 폴리올레핀 수지)
(1) 실란 그래프트 변성 폴리에틸렌(미쯔비시 가가꾸사 제조, 링크론 XHE740N(상품명))
(불포화 카르복실산 변성 폴리올레핀 수지)
(1) MAPE1(불포화 카르복실산 변성 폴리올레핀 수지, 미쯔비시 가가꾸사 제조, 모딕)
(2) MAPE2(불포화 카르복실산 변성 폴리올레핀 수지, 산요 가세이사 제조, 유멕스 2000(상품명))
(실시예 1)
실란 그래프트 변성 폴리에틸렌(미쯔비시 가가꾸사 제조, 링크론 XHE740N(상품명)) 5 중량부와, 무기질 분체인 플라이 애시 I종(JIS I종, 욘덴 비즈니스사 제조, 파이내시(상품명)) 85 중량부와, 열가소성 수지로서 자치체가 회수한 플라스틱 쓰레기로부터 얻어진 용기 포장 리사이클재 10 중량부를 배합하고, 라보플라스트 밀(형식: KF100 로터: 동 방향 니딩 타입, 도요 세이끼 세이사꾸쇼 제조)을 사용하여, 온도 200 ℃ 및 회전수 15 rpm으로 용융 혼련하여, 덩어리상의 용융 혼련물을 얻었다.
가열 프레스 장치를 사용하여, 얻어진 용융 혼련물을 220 ℃로 승온시키면서 200 kg/cm2로 가압한 후, 냉각 프레스 장치를 사용하여 냉각하면서 200 kg/cm2로 가압하여, 한 변 100 mm의 정사각형의 플레이트상의 성형체를 얻었다.
(실시예 2 내지 6)
열가소성 수지로서 자치체가 회수한 플라스틱 쓰레기로부터 얻어진 용기 포장 리사이클재와 폴리에틸렌(HDPE)(아사히 가세이 케미컬사 제조 산텍크(R) 열가소성 수지 HDJ340(상품명))을 병용하여, 상기 열가소성 수지와 실시예 1에서 사용한 실란 변성 폴리올레핀 수지와 실시예 1에서 사용한 무기질 분체를 하기의 표 1에 나타내는 배합량으로 배합한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 플레이트상의 성형체를 얻었다.
(실시예 7)
무기질 분체로서 플라이 애시 I종(JIS I종, 욘덴 비즈니스사 제조, 파이내시(상품명)) 대신에 플라이 애시 II종(JIS II종, 욘덴 비즈니스사 제조)을 사용한 것, 열가소성 수지로서 자치체가 회수한 플라스틱 쓰레기로부터 얻어진 용기 포장 리사이클재와 폴리에틸렌(HDPE)(아사히 가세이 케미컬사 제조 산텍크(R) 열가소성 수지 HDJ340(상품명))을 병용한 것, 및 상기 무기질 분체와 상기 열가소성 수지와 실시예 1에서 사용한 실란 변성 폴리올레핀 수지를 하기의 표 1에 나타내는 배합량으로 배합한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 플레이트상의 성형체를 얻었다.
(실시예 8)
무기질 분체로서 플라이 애시 I종(JIS I종, 욘덴 비즈니스사 제조, 파이내시(상품명)) 대신에 플라이 애시 II종(JIS II종, 욘덴 비즈니스사 제조)을 사용한 것, 및 열가소성 수지로서 자치체가 회수한 플라스틱 쓰레기로부터 얻어진 용기 포장 리사이클재 대신에 폴리에틸렌(HDPE)(아사히 가세이 케미컬사 제조 산텍크(R) 열가소성 수지 HDJ340(상품명))을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 플레이트상의 성형체를 얻었다.
(비교예 1)
실란 그래프트 변성 폴리에틸렌(미쯔비시 가가꾸사 제조, 링크론 XHE740N(상품명)) 대신에 MAPE1(불포화 카르복실산 변성 폴리올레핀 수지, 미쯔비시 가가꾸사 제조, 모딕)을 사용한 것, 및 상기 MAPE1과 실시예 1에서 사용한 무기질 분체와 실시예 1에서 사용한 용기 포장 리사이클재를 하기의 표 3에 나타내는 배합량으로 배합한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 플레이트상의 성형체를 얻었다.
(비교예 2)
실란 그래프트 변성 폴리에틸렌(미쯔비시 가가꾸사 제조, 링크론 XHE740N(상품명)) 대신에 MAPE1(불포화 카르복실산 변성 폴리올레핀 수지, 미쯔비시 가가꾸사 제조, 모딕)을 사용한 것, 열가소성 수지로서 자치체가 회수한 플라스틱 쓰레기로부터 얻어진 용기 포장 리사이클재 대신에 폴리에틸렌(HDPE)(아사히 가세이 케미컬사 제조 산텍크(R) 열가소성 수지 HDJ340(상품명))을 사용한 것, 및 상기 불포화 카르복실산 변성 폴리올레핀 수지와 상기 폴리에틸렌(HDPE)과 실시예 1에서 사용한 무기질 분체를 하기의 표 3에 나타내는 배합량으로 배합한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 플레이트상의 성형체를 얻었다.
(비교예 3)
실란 변성 폴리올레핀 수지를 사용하지 않고, 또한 용기 포장 리사이클재의 배합량을 10 중량부로부터 15 중량부로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 플레이트상의 성형체를 얻었다.
(실시예 9 내지 19 및 비교예 4 내지 10)
배합 성분의 종류 및 배합량을 하기의 표 1 내지 3에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 플레이트상의 성형체를 얻었다.
(평가)
(1) 건조시 강도(굽힘 강도)
얻어진 성형체로부터 시험편을 잘라내고, JIS K7171에 준거하여 굽힘 강도를 측정하였다. 23±2 ℃의 항온실에서 이하의 샘플 치수 및 측정 조건으로 5개의 시험편의 굽힘 강도를 측정하고, 평균값으로 건조시 강도로 하였다.
샘플 치수: 길이 80.0 mm±2.0 mm, 폭 10.0 mm±0.2 mm, 두께 4.0 mm±0.2 mm
지점간 거리: 68 mm
크로스 헤드 속도: 3 mm/분
(2) 가열시의 치수 안정성: 선팽창 계수의 측정
얻어진 성형체로부터 시험편을 잘라내고, JIS K7197에 준거하여 선팽창 계수를 측정하였다. 23±2 ℃의 항온실에서 이하의 샘플 치수 및 측정 조건으로 3개의 시험편의 평균 선팽창률을 측정하고, 평균값으로 선팽창 계수로 하였다.
샘플 치수: 길이 8 mm, 한 변 5 mm의 각기둥상
측정 온도 범위: 저온측 온도 23 ℃, 고온측 온도 55 ℃
승온 속도: 5 ℃/분
(3) 내수성: 수침지 후의 강도 유지율의 측정
상기 건조시 강도의 측정과 동일하게 하여 준비한 시험편을 23±2 ℃의 항온실에서 상태 조정된 수중에 7일간 침지하였다. 침지 후, 재빠르게 시험편의 표면에 부착된 물을 닦아내고, 수침지 후의 굽힘 시험을 측정하기 위한 시험편을 얻었다.
수중으로의 침지는, 수중에 가라앉힌 60 메쉬체 위에 정치시키고, 시험편의 상부에도 60 메쉬체를 올려놓은 상태에서 시험편이 10 내지 20 mm 수몰되도록 하여, 7일간 침지 처리를 행하였다.
수침지 후의 시험편에 대하여, 상기 건조시 강도의 측정과 동일하게 하여 굽힘 강도를 측정하고, 수침지 후 강도로 하였다. 하기 수학식에 의해 수침지 후의 강도 유지율을 산출하였다. 수침지 후의 강도 유지율은 80 ％ 이상인 것이 바람직하고, 90 ％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 95 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
수침지 후의 강도 유지율(％)=수중 침지 후 강도/건조시 강도×100
결과를 하기의 표 1 내지 3에 나타낸다. 또한, 실시예 1 내지 19에서 얻어진 성형체는 상처 및 결함이 없고, 양호하게 성형되어 있었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003

Claims (13)

  1. 무기질 분체와, 실란 변성 폴리올레핀 수지를 포함하며,
    상기 무기질 분체의 함유량이 60 중량％ 이상인 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기질 분체의 함유량이 70 중량％ 이상인 수지 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기질 분체가 이산화규소를 함유하는 수지 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소의 함유량이 30 중량％ 이상인 수지 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기질 분체가 산화알루미늄을 함유하는 수지 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 산화알루미늄의 함유량이 10 중량％ 이상인 수지 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기질 분체가 이산화규소와 산화알루미늄을 함유하는 수지 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소와 상기 산화알루미늄의 합계의 함유량이 40 중량％ 이상인 수지 조성물.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 무기질 분체 100 중량％ 중, 상기 이산화규소의 함유량이 30 중량％ 이상이고 상기 산화알루미늄의 함유량이 10 중량％ 이상인 수지 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기질 분체가 산화칼슘을 함유하는 수지 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기질 분체가 플라이 애시인 수지 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실란 변성 폴리올레핀 수지의 함유량이 1 중량％ 이상 30 중량％ 이하인 수지 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물이 성형된 성형체.
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