KR20160062531A - 열가소성 수지 조성물의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열가소성 수지 조성물 - Google Patents

열가소성 수지 조성물의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열가소성 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열가소성 수지 조성물의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물의 제조 방법은 분쇄되지 않은 상태의 폐지에 대한 온전한 재활용을 가능케 하면서도, 균일하고 우수한 물성을 나타낼 수 있는 열가소성 수지 조성물 및 물품의 제공을 가능케 한다. 이러한 열가소성 수지 조성물은 건축 자재, 일회용 포장재, 충진재 등에 적용될 수 있다.

Description

열가소성 수지 조성물의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열가소성 수지 조성물 {PREPARATION METHOD OF THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION AND THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION PREPARED THEREBY}
본 발명은 폐지를 함유한 열가소성 수지 조성물의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열가소성 수지 조성물에 관한 것이다.
폐지, 폐목재 등을 건축 자재, 포장재, 충진재 등에 적용하여 폐자원의 재활용율을 높이려는 시도가 꾸준히 있어왔다. 예를 들어, 폐지를 함유한 고분자 수지는 흡음재, 단열재 등의 제조에 사용되고 있다. 이와 같은 폐자원의 재활용은 환경 친화적일 뿐 아니라 경제적으로도 유리한 효과를 가져, 이에 대한 관심이 높아지고 있다.
그런데, 폐자원의 재활용을 위한 가공 공정에서는 일반적으로 또 다른 폐자재가 발생하여 온전한 재활용이 어려운 한계가 있다. 또한, 폐자원은 그 형상이 균일하지 않아 별도의 분쇄 공정이 요구되는 것이 일반적인데, 이는 제조 비용의 상승과 생산성의 저하를 야기한다. 나아가, 폐자원은 고분자 수지와 같은 모재와의 상용성이 낮아, 모재와의 혼합 과정에서 불균일하게 분포되기 쉽고, 그에 따라 균일한 물성의 구현이 어려운 한계가 있다.
대한민국 공개특허공보 2009-0051444 (2009.05.22)
본 발명에서는 폐지의 온전한 재활용을 가능케 하면서도 균일하고 우수한 물성을갖는 열가소성 수지 조성물의 제조 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에서는 상기 방법에 의해 제조되며 균일하고 우수한 물성과 항균성을 갖는 열가소성 수지 조성물이 제공된다.
또한, 본 발명에서는 상기 열가소성 수지 조성물을 포함하는 물품이 제공된다.
본 발명에 따르면,
제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 분쇄되지 않은 상태의 폐지 1 내지 90 중량부 및 탄산칼슘 1 내지 20 중량부를 포함한 조성물을 용융 분쇄하는 공정;
상기 용융 분쇄된 조성물을 압출하여 폐지를 함유한 수지 펠릿을 얻는 공정; 및
상기 폐지를 함유한 수지 펠릿 1 내지 25 중량%, 제 2 폴리올레핀 수지 펠릿 70 내지 95 중량% 및 탄산칼슘 1 내지 10 중량%를 혼합하여 펠릿 혼합물을 얻는 공정
를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 제조 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면,
제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 폐지 1 내지 90 중량부 및 탄산칼슘 1 내지 20 중량부를 포함한 폐지 함유 수지 1 내지 25 중량%;
제 2 폴리올레핀 수지 70 내지 95 중량%; 및
탄산칼슘 1 내지 10 중량%
를 포함하는 열가소성 수지 조성물이 제공된다.
그리고, 본 발명에 따르면, 상술한 방법에 의해 제조된 열가소성 수지 조성물을 포함하고 210 내지 280 kgf/㎠의 인장 강도를 갖는 물품이 제공된다.
이하, 발명의 구현 예들에 따른 열가소성 수지 조성물, 이의 제조 방법 및 상기 조성물을 포함하는 물품에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
그에 앞서, 본 명세서 전체에서 명시적인 언급이 없는 한, 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 그리고, 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
그리고, 본 명세서에서, "분쇄되지 않은 상태의 폐지"라 함은 사용 후 버려진 임의의 형태를 갖는 종이로써 폐자원으로 회수되어 별도의 분쇄 공정을 거치지 않은 온전한 상태의 것을 의미한다.
또한, "제 1" 또는 "제 2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있으나, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로도 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
I. 열가소성 수지 조성물의 제조 방법
한편, 본 발명자들의 계속적인 연구 결과, 폐지를 함유한 열가소성 수지 조성물의 제조 방법에 있어서, 분쇄되지 않은 상태의 폐지와 고분자 수지를 용융 분쇄할 경우 폐지에 대한 별도의 분쇄 공정 없이도 폐지가 균일하게 분포된 수지를 보다 쉽게 얻을 수 있고, 이를 통해 분쇄되지 않은 다양한 형태의 폐지를 온전하게 재활용할 수 있음이 확인되었다. 또한, 상기 용융 분쇄된 수지를 압출하여 수지 펠릿을 얻은 후 상기 수지 펠릿을 고분자 수지와 혼합할 경우 폐지가 특정 영역에 편재되지 않고 균일하게 분포될 수 있음이 확인되었다. 이러한 제조 방법은 폐지 함유에 따른 물성의 저하를 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 보다 균일한 물성을 갖는 열가소성 수지 조성물의 제공을 가능케 한다. 나아가, 상기 열가소성 수지 조성물은 항균제를 함유하여 습기에 의한 곰팡이 및 세균의 번식이 억제될 수 있는 특성을 갖는다.
이러한 발명의 일 구현 예에 따르면,
제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 분쇄되지 않은 상태의 폐지 1 내지 90 중량부 및 탄산칼슘 1 내지 20 중량부를 포함하는 조성물을 용융 분쇄하는 공정 (이하 '용융 분쇄 공정');
상기 용융 분쇄된 조성물을 압출하여 폐지를 함유한 수지 펠릿을 얻는 공정 (이하 '펠레타이징 공정'); 및
상기 폐지를 함유한 수지 펠릿 1 내지 25 중량%, 제 2 폴리올레핀 수지 펠릿 70 내지 95 중량% 및 탄산칼슘 1 내지 10 중량%를 혼합하여 펠릿 혼합물을 얻는 공정 (이하 '펠릿 혼합 공정')
를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 제조 방법이 제공된다.
기본적으로, 상기 제조 방법은 제 1 폴리올레핀 수지 및 분쇄되지 않은 폐지를 포함하는 조성물을 용융 분쇄 및 압출하여 마스터 배치를 제조한 후, 상기 마스터 배치를 제 2 폴리올레핀 수지 펠릿 ('모재 펠릿')과 혼합하는 공정으로 수행된다.
이하, 상기 열가소성 수지 조성물의 제조 방법에 포함될 수 있는 각 공정들에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
(용융 분쇄 공정)
먼저, 제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 분쇄되지 않은 폐지 1 내지 90 중량부 및 탄산칼슘 1 내지 20 중량부를 포함하는 조성물을 준비한다.
상기 조성물은 폐지를 함유한 수지 펠릿을 얻기 위한 것으로서, 상기 폐지를 함유한 수지 펠릿은 제 2 폴리올레핀 수지 펠릿과 혼합되어 최종적으로 열가소성 수지 조성물을 형성한다.
여기서, 상기 제 1 폴리올레핀 수지는 모재 (basic material)의 일 종으로써, 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-알파올레핀 공중합체, 및 폴리스티렌으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지일 수 있다. 특히, 발명의 구현 예에 따른 열가소성 수지 조성물의 기계적 물성이 확보될 수 있도록 하기 위하여, 상기 제 1 폴리올레핀 수지는 150 내지 170 ℃의 용융 온도 및 110 내지 130 ℃의 결정화 온도를 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 분쇄되지 않은 폐지는 사용 후 버려진 종이로써 폐자원으로 회수되어 별도의 분쇄 공정을 거치지 않은 상태의 것을 의미하며, 그 형태는 특별히 제한되지 않는다.
일반적으로, 폐지의 재활용을 위해서는 다양한 형태의 폐지를 균일한 크기로 만들기 위한 조분쇄 공정이 요구된다. 그런데, 이러한 조분쇄 공정에서는 또 다른 폐기물이 발생하여 폐지의 온전한 재활용을 어렵게 할 뿐만 아니라, 다량의 분진이 발생되어 작업성을 떨어트리는 단점이 있다.
이러한 견지에서, 발명의 구현 예에 따르면, 상기 분쇄되지 않은 상태의 폐지는 상기 제 1 폴리올레핀 수지와 용융 분쇄를 통해 혼합 및 분쇄가 동시에 이루어지기 때문에, 상기 폐지에 대한 별도의 분쇄 공정 없이 요구되지 않는다. 그에 따라, 발명의 구현 예에 따른 제조 방법은 다양한 형태의 분쇄되지 않은 상태의 폐지를 온전하게 재활용 가능하고, 향상된 작업성과 생산성의 발현을 가능케 한다.
발명의 구현 예에 따르면, 상기 분쇄되지 않은 상태의 폐지는 상기 제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 90 중량부, 또는 1 내지 80 중량부, 또는 5 내지 80 중량부로 포함될 수 있다. 여기서, 상기 분쇄되지 않은 상태의 폐지가 과량으로 첨가될 경우 상기 제 1 폴리올레핀 수지와의 상용성이 떨어져 폐지가 뭉칠 수 있고, 그로 인해 조성물의 물성이 불균일해질 수 있다. 따라서, 상기 분쇄되지 않은 상태의 폐지는 상기 제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 90 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 용융 분쇄 과정에서 상기 조성물은 열화에 의해 변색될 수 있는데, 조성물의 변색은 색상을 어둡게 만들고 다양한 색상의 부여를 어렵게 한다. 따라서, 이러한 변색을 방지하기 위하여, 상기 조성물에는 탄산칼슘(CaCO3)이 첨가된다.
이때, 상기 탄산칼슘은 상기 제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부, 또는 1 내지 15 중량부, 또는 3 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 즉, 상기 탄산칼슘은 수지 조성물의 변색 방지를 위한 최소한의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 그런데, 탄산칼슘이 과량으로 포함될 경우 수지 조성물의 물성이 저하될 수 있으므로, 상기 탄산칼슘은 상기 제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 20 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 조성물에는 필요에 따라 항균제가 더욱 포함될 수 있다. 상기 항균제는 발명의 구현 예에 따른 열가소성 수지 조성물의 사용 또는 보관시 습기에 의한 곰팡이 및 세균의 번식을 억제할 수 있다.
상기 항균제로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 것이 특별한 제한 없이 적용될 수 있다. 다만, 발명의 구현 예에 따르면, 상기 항균제는 1 내지 50㎚의 최대 직경을 갖는 은 나노입자 0.1 내지 5 중량% 및 잔량의 다공성 담지체를 포함하는 것일 수 있다. 여기서, 상기 은 나노입자는 나노미터 스케일의 입자 크기를 갖는 은 입자로써, 바람직하게는 1 내지 50nm의 최대 직경을 갖는 것일 수 있다.
상기 항균제는 상기 은 나노입자를 0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 2 중량%로 포함하고, 상기 은 나노입자가 담지되는 잔량의 다공성 담지체를 포함한다. 즉, 충분한 항균성이 확보될 수 있도록 하기 위하여, 상기 은 나노입자는 상기 항균제에 0.1 중량% 이상으로 포함되는 것이 유리하다. 다만, 은 나노입자가 과량으로 포함될 경우 상기 항균제 자체의 물성이 저하될 수 있고, 다른 성분들과의 상용성이 저하될 수 있다. 그러므로, 상기 은 나노입자는 상기 항균제에 5 중량% 이하로 포함되는 것이 유리하다. 그리고, 상기 항균제는 실리케이트, 제올라이트와 같은 다공성 담지체가 포함된다. 즉, 상기 항균제는 상기 다공성 담지체 상에 상기 은 나노입자가 분산되어 담지된 것이다. 상기 다공성 담지체는 상기 은 나노입자의 분산성 확보를 가능케 한다.
한편, 발명의 구현 예에 따르면, 상술한 조성을 만족하는 제 1 폴리올레핀 수지, 분쇄되지 않은 상태의 폐지 및 탄산칼슘을 포함하는 조성물은 용융 분쇄된다.
상기 용융 분쇄는 혼합 스크류가 구비된 챔버에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 용융 분쇄는 상기 챔버에 상술한 조성물을 첨가하고, 적정한 온도 하에서 상기 조성물을 혼합 스크류에 의해 분쇄하는 방법으로 수행될 수 있다. 이때, 상기 용융 분쇄는 160 내지 190 ℃의 온도 및 10 내지 60 rpm의 분쇄 속도 하에서 수행되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 용융 분쇄는 제 1 폴리올레핀 수지가 적절히 용융될 수 있으면서도 열화가 방지될 수 있는 160 내지 190 ℃의 온도 조건 하에서 수행되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 용융 분쇄는 폐지가 적절한 크기로 분쇄될 수 있으면서도 제 1 폴리올레핀 수지와 폐지의 혼합이 충분히 이루어질 수 있는 분쇄 조건 하에서 수행되는 것이 바람직하다. 다만, 고온 하에서 분쇄 속도가 너무 높을 경우 조성물의 탄화가 유발될 수 있다. 따라서, 상기 용융 분쇄 공정에서 상기 혼합 스크류의 회전 속도는 10 내지 60 rpm 으로 유지되는 것이 바람직하다.
( 펠레타이징 공정)
한편, 발명의 구현 예에 따르면, 상술한 용융 분쇄 공정을 통해 준비된 조성물은 압출을 통해 폐지를 함유한 수지 펠릿 (마스터 배치)으로 얻어질 수 있다.
여기서, 상기 압출은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 장치를 이용하여 수행될 수 있으며, 그 구체적인 방법과 펠릿의 크기 등은 특별히 제한되지 않는다. 비제한적인 예로, 상술한 용융 분쇄 공정을 통해 준비된 조성물은 코니칼 타입의 압출기를 통해 스트랜드 형태로 압출된 후 펠릿 형태로 가공될 수 있다.
발명의 구현 예에 따르면, 상기 펠레타이징 공정을 통해 얻어지는 폐지 함유 수지 펠릿은 후술할 제 2 폴리올레핀 수지 펠릿과 그 모양과 크기가 유사한 것이 폐지의 분산성 확보 측면에서 바람직하다. 예를 들어, 상기 폐지 함유 수지 펠릿과 제 2 폴리올레핀 수지 펠릿의 모양과 크기의 차이가 클 경우, 후술할 펠릿 혼합 공정에서 상대적으로 작거나 큰 펠릿의 편재 가능성이 높아지고, 폐지의 분산성이 상대적으로 떨어질 수 있다. 열가소성 수지 조성물 내에 폐지의 분산성이 떨어질 경우 균일한 물성의 물품을 얻기 어려울 수 있다. 따라서, 상기 펠릿들의 모양과 크기는 서로 유사한 것이 바람직하다.
(펠릿 혼합 공정)
한편, 발명의 구현 예에 따르면, 상기 펠레타이징 공정을 통해 준비된 폐지를 함유한 수지 펠릿은 제 2 폴리올레핀 수지 펠릿 ('모재 펠릿')과 혼합되어 열가소성 수지 조성물로 얻어질 수 있다.
이때, 상기 폐지를 함유한 수지 펠릿의 함량은 최종적인 열가소성 수지 조성물의 물성을 고려하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 상기 펠릿 혼합 공정에서는, 상기 폐지를 함유한 수지 펠릿 1 내지 25 중량%, 제 2 폴리올레핀 수지 펠릿 70 내지 95 중량% 및 탄산칼슘 1 내지 10 중량%가 혼합될 수 있다.
여기서, 상기 제 2 폴리올레핀 수지 펠릿은 상술한 제 1 폴리올레핀 수지와 같거나 다른 수지로 이루어진 것일 수 있다. 즉, 상기 2 폴리올레핀 수지 펠릿을 이루는 제 2 폴리올레핀 수지는 모재의 일종으로서, 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-알파올레핀 공중합체, 및 폴리스티렌으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지일 수 있다. 특히, 발명의 구현 예에 따른 열가소성 수지 조성물의 기계적 물성이 확보될 수 있도록 하기 위하여, 상기 제 2 폴리올레핀 수지는 150 내지 170 ℃의 용융 온도 및 110 내지 130 ℃의 결정화 온도를 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 탄산칼슘(CaCO3)은, 상술한 바와 같이, 수지 조성물의 혼합 과정에서 열화에 의한 변색을 방지하기 위하여 1 내지 10 중량%로 첨가될 수 있다.
상술한 조성의 성분들을 혼합하는 공정은 상기 펠릿들이 용융 혼합될 수 있는 임의의 온도 조건 하에서 수행될 수 있다.
이와 같이, 발명의 구현 예에 따른 열가소성 수지 조성물의 제조 방법은, 폐지 함유 수지 펠릿 (마스터 배치)을 얻고, 상기 펠릿을 모재 펠릿과 혼합하는 공정으로 수행됨에 따라, 폐지가 보다 균일하게 분산된 열가소성 수지 조성물을 얻을 수 있다. 그리고, 이러한 열가소성 수지 조성물은 항균성을 가지면서도 균일하고 우수한 물성을 나타낼 수 있다.
II . 열가소성 수지 조성물
한편, 발명의 다른 일 구현 예에 따르면,
제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 폐지 1 내지 90 중량부 및 탄산칼슘 1 내지 20 중량부를 포함한 폐지 함유 수지 1 내지 25 중량%;
제 2 폴리올레핀 수지 70 내지 95 중량%; 및
탄산칼슘 1 내지 10 중량%
를 포함하는 열가소성 수지 조성물이 제공된다.
상기 열가소성 수지 조성물은 상기 폐지 함유 수지, 상기 제 2 폴리올레핀 수지 및 탄산칼슘을 포함하는 것으로서, 바람직하게는 상술한 방법에 의해 제조된 것일 수 있다. 상기 폐지 함유 수지와 제 2 폴리올레핀 수지는 서로 유사한 크기와 모양의 펠릿 형태로 상기 열가소성 수지 조성물에 포함될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 폴리올레핀 수지는 각각 독립적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-알파올레핀 공중합체, 및 폴리스티렌으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지일 수 있다. 그리고 상기 제 1 및 제 2 폴리올레핀 수지는 각각 150 내지 170 ℃의 용융 온도 및 110 내지 130 ℃의 결정화 온도를 갖는 수지일 수 있다.
또한, 상기 폐지 함유 수지에는 항균제가 더 포함될 수 있다. 여기서, 상기 항균제는 1 내지 50㎚의 최대 직경을 갖는 은 나노입자 0.1 내지 5 중량% 및 잔량의 다공성 담지체를 포함하는 것일 수 있다.
그리고, 상기 탄산칼슘(CaCO3)은, 상술한 바와 같이, 수지 조성물의 혼합 과정에서 열화에 의한 변색을 방지하기 위하여 1 내지 10 중량%로 첨가될 수 있다.
이러한 상기 열가소성 수지 조성물에는 폐지가 균일하게 분산되어 있어 모재 본연의 물성이 유지 (즉, 폐지 함유에 따른 물성 저하가 최소화) 될 수 있다. 또한, 상기 열가소성 수지 조성물은 항균성을 가질 수 있어, 이의 사용 또는 보관시 습기에 의한 곰팡이 및 세균의 번식이 억제될 수 있다.
III . 열가소성 수지 조성물을 포함하는 물품
한편, 발명의 다른 일 구현 예에 따르면, 상술한 방법에 의해 제조된 열가소성 수지 조성물을 포함하는 물품이 제공된다.
상기 물품은 상술한 방법으로 제조된 열가소성 수지 조성물을 사용하여 형성된 성형품일 수 있다. 이때, 상기 물품의 형성을 위한 성형 방법은 특별히 제한되지 않는다.
특히 바람직하게는, 상기 물품은 상술한 열가소성 수지 조성물을 단축 또는 이축 압출기를 이용하여 성형하는 방법으로 얻어진 시트일 수 있다. 즉, 발명의 구현 예에 따르면, 상기 시트는 제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 분쇄되지 않은 상태의 폐지 1 내지 90 중량부 및 탄산칼슘 1 내지 20 중량부를 포함한 조성물을 용융 분쇄하는 공정; 상기 용융 분쇄된 조성물을 압출하여 폐지를 함유한 수지 펠릿을 얻는 공정; 상기 폐지를 함유한 수지 펠릿 1 내지 25 중량%, 제 2 폴리올레핀 수지 펠릿 70 내지 95 중량% 및 탄산칼슘 1 내지 10 중량%를 혼합하여 펠릿 혼합물을 얻는 공정; 및 상기 펠릿 혼합물을 단축 또는 이축 압출기로 성형하여 시트를 얻는 공정을 포함하는 방법에 따라 제조될 수 있다. 여기서, 상기 시트의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 1 mm 내지 50 cm의 두께를 가질 수 있다. 이러한 시트는 건축 자재, 일회용 포장재, 각종 충진재 (흡음재, 단열재 등) 등으로 사용될 수 있다.
특히, 발명의 구현 예에 따른 물품은 폐지의 함유에도 불구하고 폐지의 균일한 분산으로 인해 상기 열가소성 수지 조성물의 형성에 사용된 모재 (제 1 및 제 2 폴리올레핀 수지) 본연의 물성과 실질적으로 동등한 물성을 나타낼 수 있다. 즉, 상기 물품은 150 내지 170 ℃의 용융 온도 및 110 내지 130 ℃의 결정화 온도를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 물품은 상기 모재의 인장 강도 대비 70% 이상의 수준의 인장 강도 (바람직하게는 machine direction 210 내지 280 kgf/㎠)를 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지 조성물의 제조 방법은 분쇄되지 않은 상태의 폐지에 대한 온전한 재활용을 가능케 하면서도, 균일하고 우수한 물성을 나타낼 수 있는 열가소성 수지 물품의 제공을 가능케 한다. 이러한 열가소성 수지 조성물은 건축 자재, 일회용 포장재, 충진재 등에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 다만, 하기 실시예들은 발명의 예시로 제시된 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하려는 의도로 제시되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리프로필렌 수지 (160 ℃의 용융 온도 및 120 ℃의 결정화 온도) 100 중량부에 대하여, 폐지 50 중량부, 탄산칼슘 10 중량부, 및 항균제 1 중량부를 포함하는 조성물을 준비하였다. 이때, 상기 항균제로는 약 20nm의 최대 직경을 갖는 은 나노입자 0.5 중량%와 잔량의 실리케이트를 포함하는 것이 사용되었다.
상기 조성물을 혼합 스크류가 구비된 챔버에 넣고, 약 180℃ 하에서 상기 혼합 스크류의 회전 속도 50 rpm으로 용융 분쇄를 수행하여 용융물을 얻었다. 그리고, 상기 용융물을 코니칼 타입의 압출기를 통해 스트랜드 형태로 압출한 후 펠릿 형태로 가공하여, 폐지를 함유한 수지 펠릿을 얻었다.
이어서, 상기 폐지를 함유한 수지 펠릿 1 중량%, 폴리프로필렌 수지 펠릿 (160 ℃의 용융 온도 및 120 ℃의 결정화 온도) 95 중량%, 및 탄산칼슘 4 중량%를 용융 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 얻었다.
그리고, 상기 열가소성 수지 조성물을 이축 압출기를 이용하여 시트상의 성형품을 제조하였다.
실시예 2
상기 폐지를 함유한 수지 펠릿 25 중량%, 폴리프로필렌 수지 펠릿 (160 ℃의 용융 온도 및 120 ℃의 결정화 온도) 71 중량%, 및 탄산칼슘 4 중량%를 용융 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 얻은 것으로 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 시트상의 성형품을 제조하였다.
비교예 1
상기 폐지를 함유한 수지 펠릿 50 중량%, 폴리프로필렌 수지 펠릿 (160 ℃의 용융 온도 및 120 ℃의 결정화 온도) 46 중량%, 및 탄산칼슘 4 중량%를 용융 혼합하여 열가소성 수지 조성물을 얻은 것으로 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 시트상의 성형품을 제조하였다.
시험예
(성형품의 인장 강도 측정)
만능시험기(universal materials testing machine, 제조사: Instron)를 이용하여 성형품의 인장 강도 (kgf/㎠, machine direction)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1
인장 강도 (kgf/㎠) 235 275 201
상기 실시예 및 시험예를 참고하면, 실시예에 따른 성형품은 본 발명의 구현 예에 따른 방법으로 제조된 열가소성 수지 조성물을 사용하여 제조됨에 따라 큰 인장 강도를 갖는 것으로 나타났다. 그에 비하여, 비교예 1에 따른 성형품은 폐지를 함유한 수지 펠릿이 과량으로 포함됨에 따라 인장 강도가 상대적으로 낮고 쉽게 부스러지는 것으로 확인되었다.

Claims (9)

  1. 제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 분쇄되지 않은 상태의 폐지 1 내지 90 중량부 및 탄산칼슘 1 내지 20 중량부를 포함한 조성물을 용융 분쇄하는 공정;
    상기 용융 분쇄된 조성물을 압출하여 폐지를 함유한 수지 펠릿을 얻는 공정; 및
    상기 폐지를 함유한 수지 펠릿 1 내지 25 중량%, 제 2 폴리올레핀 수지 펠릿 70 내지 95 중량% 및 탄산칼슘 1 내지 10 중량%를 혼합하여 펠릿 혼합물을 얻는 공정
    를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용융 분쇄 공정은 160 내지 190 ℃의 온도 하에서 상기 조성물을 10 내지 60 rpm의 속도로 분쇄하며 용융시키는 공정인, 열가소성 수지 조성물의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용융 분쇄 공정의 조성물에는 상기 제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부의 항균제가 더 포함되고,
    상기 항균제는 1 내지 50㎚의 최대 직경을 갖는 은 나노입자 0.1 내지 5 중량% 및 잔량의 다공성 담지체를 포함하는, 열가소성 수지 조성물의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 폴리올레핀 수지는 각각 독립적으로 150 내지 170 ℃의 용융 온도 및 110 내지 130 ℃의 결정화 온도를 갖는, 열가소성 수지 조성물의 제조 방법.
  5. 제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여, 폐지 1 내지 90 중량부 및 탄산칼슘 1 내지 20 중량부를 포함한 폐지 함유 수지 1 내지 25 중량%;
    제 2 폴리올레핀 수지 70 내지 95 중량%; 및
    탄산칼슘 1 내지 10 중량%
    를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 폴리올레핀 수지는 각각 독립적으로 150 내지 170 ℃의 용융 온도 및 110 내지 130 ℃의 결정화 온도를 갖는, 열가소성 수지 조성물.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 폐지 함유 수지에는 상기 제 1 폴리올레핀 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부의 항균제가 더 포함되고,
    상기 항균제는 1 내지 50㎚의 최대 직경을 갖는 은 나노입자 0.1 내지 5 중량% 및 잔량의 다공성 담지체를 포함하는, 열가소성 수지 조성물.
  8. 제 1 항의 방법에 의해 제조된 열가소성 수지 조성물을 포함하고 210 내지 280 kgf/㎠의 인장 강도를 갖는 물품.
  9. 제 8 항에 있어서,
    1 mm 내지 50 cm의 두께를 갖는 시트인 물품.
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