KR20170006683A - 재생재를 포함하는 2종 이상의 혼합 수지, 유리장섬유 및 올레핀계 고무수지를 포함하는 조성물 - Google Patents

Abstract

신재 및 재생재를 포함하는 혼합수지, 유리장섬유, 올레핀계고무수지를 포함하는 조성물로서, 혼합수지 100 중량부; 길이 10mm 내지 50mm인 유리장섬유 3 내지 30 중량부; 및 올레핀계 고무수지 0.5 내지 25 중량부를 포함하며, 상기 신재는 파단점 신율이 100% 이상이며, 상기 재생재는 파단점 신율이 20% 이하인 것을 특징으로 하는 조성물이 제공된다.

Description

재생재를 포함하는 2종 이상의 혼합 수지, 유리장섬유 및 올레핀계 고무수지를 포함하는 조성물{Composition comprising at least two kinds of mixed resin including recycled resin, glass fiber and olefin rubber-resin}

본 발명은 2종 이상의 혼합 수지, 유리장섬유 및 올레핀계 고무수지를 포함하는 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상이한 파단 신율을 갖는 두 종류 이상의 혼합수지의 사용에 따른 상용성과 물성 저하 문제를 특정 분자량 범위의 올레핀계 수지와 유리장섬유를 이용하여 해결한 2종 이상의 혼합 수지, 유리장섬유 및 올레핀계 고무수지를 포함하는 조성물에 관한 것이다.

폐수지는 이를 재생 원료로 사용할 수 있으므로 이들을 분리 수거하여 파쇄한 후 용융시켜 재사용에 제공된다. 하지만, 고분자에 기반한 이러한 폐수지는 종류에 따라 물성이 매우 상이하므로, 폐수지의 재활용을 위해서는 다양한 종류의 폐수지를 종류에 따라 정확히 분리하여야 한다.

일반적으로는 비중의 차이를 이용하여 폐수지를 분리하나, 문제는 물보다 낮은 비중의 폴리에틸렌(PE)과, 폴리프로필렌(PP)의 경우, 이러한 방식으로의 분리가 어렵다. 이와 같이 정확하게 분리되지 않은 상이한 물성의 수지를 동시에 사용하는 경우, 수지간의 상용성이 떨어지고, 충분한 각 수지 중합체간 친화도(affinity)가 떨어지므로, 내충격성 등의 물성이 저하되는 문제가 있다.

예를 들면, 실용신안출원 제20-2001-24176호는 재생 플라스틱을 이용하여 파렛트를 제조하여 원가 절감을 이루는 기술을 개시한다. 하지만, 상기 인용발명의 재생 파렛트는 폐 수지 재료를 분쇄하여 파렛트 형상으로 성형 제조되는데, 이 경우, 이종의 폐 수지 재료간 떨어지는 상용성과 친화도에 기인하여, 내충격성이 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내충격성, 굴곡 강도 등의 물성이 개선된, 이종의 폐수지를 포함하는 조성물과, 이를 이용한 플라스틱 제품을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제 1 수지 및 제 2 수지를 포함하는 혼합수지, 유리장섬유, 올레핀계고무수지를 포함하는 조성물로서, 혼합수지 100 중량부; 길이 10mm 내지 50mm인 유리장섬유 3 내지 30 중량부; 및 고무수지 0.5 내지 25 중량부를 포함하며, 상기 제 1 수지는 파단점 신율이 100% 이상인 수지이며, 상기 제 2 수지는 파단점 신율이 20% 이하이며, 상기 고무수지의 중량 평균 분자량은 1,000 내지 500,000인 것을 특징으로 하는 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 1 수지와 제 2 수지의 중량비는 20 내지 59: 30 내지 50이며, 상기 조성물은 LDPE 5 내지 35 중량부를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 LDPE는 펠렛 형태의 올레핀계 고무수지에 함유된 후, 상기 조성물에 혼입된다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 1 수지 및 제 2 수지 중 어느 하나는 폴리에틸렌(PE)이며, 나머지 하나는 폴리프로필렌(PP)이다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 고무수지는 올레핀계 수지이다.

본 발명은 상술한 조성물을 포함하는 플라스틱 제품을 제공하며, 상기 플라스틱 제품은 파레트 또는 박스이다.

본 발명은 상술한 조성물을 이용한 플라스틱 제품 제조방법으로, 상기 혼합수지, 상기 유리장섬유 및 분자량 1,000 내지 500,000인 올레핀계 고무수지를 혼합하여 제 1항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 제조하는 단계; 상기 혼합된 조성물을 용융시키는 단계; 및 상기 용융된 조성물을 성형시켜, 플라스틱 제품을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 제품 제조방법을 제공하며, 상기 올레핀계 고무수지는 LDPE를 더 포함하며, 상기 올레핀계 고무수지는 펠렛 형태로 상기 혼합수지에 혼합된다.

본 발명에 따르면, 상이한 파단 신율을 갖는 두 종류 이상의 혼합수지의 사용에 따른 상용성과 물성 저하 문제를 특정 분자량 범위의 올레핀계 수지와 유리장섬유를 이용하여 해결한다. 특히 특정 분자량 범위를 갖는 올레핀계 고무수지를 폐수지와 같이 극단적으로 낮은 파단 신율을 갖는 혼합수지 재활용시 사용하여, 폴리에틸렌을 포함하는 폐수지 내에서 유리장섬유의 수지상 분산도를 향상시키며, 아울로 고무수지가 표면으로 석출되는 문제를 해결할 수 있으며, 더 나아가 고무 수지의 탄화에 의한 냄새 발생 문제를 해결할 수 있다.

도 1 및 2는 각각 상기 실시예 및 비교예의 파레트 표면 사진이다.
도 3은 본 실험예에 따른 충격강도 실험결과이다.
도 4는 LDPE가 함유된 올레핀계 고무수지를 사용한 조성물의 성형 후 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 제품 제조방법의 단계도이다.

이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 상이한 파단 신율을 갖는 두 종류 이상의 혼합수지의 사용에 따른 상용성과 물성 저하 문제를 특정 분자량 범위의 올레핀계 수지와 유리장섬유를 이용하여 해결한다.

본 발명의 일 실시예에서 혼합수지는 파단점 신율이 100% 이상인 제 1 수지와, 파단점 신율이 20% 이하인 제 2 수지가 20 내지 59: 30 내지 50의 중량비로 혼합되어 있다. 이때 상기 고무수지의 중량 평균 분자량이 1,000 내지 500,000, 보다 바람직하게는 10,000 내지 200,000인 경우, 과도하게 차이가 나는 사슬길이를 갖는 제 1 수지와 제 2 수지 혼합에 따른 상용성 저하, 충격강도 저하의 문제를 해결한다. 더 나아가, 특정 길이 이상의 유리섬유를 상술한 분자량 범위의 고무수지와 함께 사용하여, 유리 잠섬유가 2 종류의 상이한 파단 신율 수지와 용융된 고무수지가 동시에 결합되게 하는 골격으로 기능하게 한다. 본 발명의 일 실시예에서 파단신율은 시편이 끊어지는 점에서의 인장신율로ASTM D638에 따라 측정된 결과이다.

본 발명의 상기 제 1 수지는 신재이고, 제 2 수지는 재생재일 수 있으며, 상기 제 1 수지와 신재와 재생재는 폴리올레핀계 수지로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌이 상기 신재와 재생재가 될 수 있다. 특히 본 발명은 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 중 적어도 어느 하나가 신재, 나머지 어느 하나가 타 용도로 재활용된 재생재를 혼합하여 사용한다.

본 발명자는 이러한 재생재와 같은 제 2 수지가 갖는 특성을 분석한 결과, 타 용도로 사용된 범용적 재생재는 파단점 신율이 20% 이하의 특성을 가지면, 신재의 경우, 파단점 신율이 100% 이상이라는 점을 발견하였다. 이는 재생재가 신재에 비하여 보다 짧은 사슬길이를 갖는다는 것을 의미하며, 특히 용융 시 과도하게 짧은 사슬길이로 인하여 재생된 플라스틱 제품(예를 들어 컨테이너)의 휨 강도와 충격 강도가 떨어지는 문제를 인식하였다.

따라서, 본 발명은 이러한 파단점 신율이 불과 20% 이하인 재생재와 파단점 신율이 100% 이상인 신재를 혼합사용하는 경우, 사슬길이의 차이로부터 발생하는 문제를 해결하기 위하여 유리장섬유와 올레핀계 수지를 혼합사용하여 과도하게 차이나는 신재와 재생재간 사슬길이의 문제를 해결한다.

본 발명은 올레핀계 고무수지를 폐수지를 포함하는 혼합수지에 사용하여, 부탄과 같은 고탄소 중합체에 의한 내충격성 향상 이외에 폴리에틸렌을 포함하는 폐수지 내에서 유리장섬유의 수지상 분산도를 향상시키며, 아울러 고무수지가 최종 제품의 표면으로 석출되는 문제를 해결할 수 있다. 더 나아가 내충격 강화를 위하여 첨가되는 고무수지의 탄화에 의한 냄새 발생 문제를 해결한다.

즉, 본 발명은 폐수지를 이용한 플라스틱 제품시 진행되는 용융 공정에서, 일반 SBS, SEBS와 같은 비올레핀계 고무계 수지는 열에 의한 탄화현상이 발생하며(탄화물과 냄새발생), 아울러 용융공정시 분해속도가 높아 응집이 발생하여 낮은 분산성을 나타내게 되는 문제점을 발견하였고, 이를 해결하고자 올레핀계 고무수지를 조성물에 사용하여, 폐수지 용융시의 고무수지의 응집 가능성을 낮추고, 또한 탄화 과정에서 발생하는 냄새도 감소시켰다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조성물은 제 1 수지 및 제 2 수지를 포함하는 혼합수지, 유리장섬유, 올레핀계고무수지를 포함하는 조성물로서, 혼합수지 100 중량부; 길이 10mm 내지 50mm인 유리장섬유 3 내지 30 중량부; 및 고무수지 0.5 내지 25 중량부를 포함하며, 상기 제 1 수지는 파단점 신율이 100% 이상인 수지이며, 상기 제 2 수지는 파단점 신율이 20% 이하이며, 상기 고무수지의 중량 평균 분자량은 1,000 내지 500,000인 것을 특징으로 하는 조성물을 제공한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 올레핀계 고무수지에는 LDPE가 첨가되는데, 이때 상기 LDPE는 5 내지 35 중량부이며, 특히 올레핀계 고무수지와 LDPE를 혼합 사용함으로써 유리장섬유의 분산도가 크게 향상되는데, 이는 이하 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 2종 이상의 폐수지의 단위 수지는, 비중이 물보다 낮은 폴리에틸렌(PE)과, 폴리프로필렌(PP)이었으며, 상기 두 종류의 수지는 사용 후 폐기된 폐수지였다. 본 발명은 특히 이러한 상이한 구조와 물성, 분자량을 갖는 2 종 이상의 수지를 함께 사용하면서도, 이러한 2종 이상의 수지 동시 사용에 따라 발생하는 상용성 저하에 따른 문제, 즉, 취성 저하, 내충격성 약화, 굴곡 강도 약화 등의 문제를 특정 길이 이상의 유리장섬유와와 올레핀계 고무 수지를 이용하여 해결하였다.

특히 본 발명자는 유리장섬유가 용융된 수지에 혼합되는 경우, 유리장섬유의 분산도가 떨어지며, 이에 따라 플라스틱 제품의 균일한 강도를 달성하기 어렵다는 문제를 해결하고자, 곁가지가 많은 LDPE를 올레핀계 고무수지에 함유시켜, 2종 이상의 폐수지로 이루어진 혼합수지와 혼합시킨다. 상기 올리핀계 고무수지와 혼합된 LDPE는 유리장섬유의 분산도를 향상시키며, 그 결과 최종 얻어진 플라스틱 제품의 강도를 향상시킨다. LDPE 함유 올레핀계 고무수지 사용에 따른 유리장섬유 분산도 향상의 효과는 아래 실험예에서 보다 상세히 설명된다.

또한, 상기 혼합수지의 단위 수지는 비중이 1 미만인데, 물과의 비중 차를 이용한 통상적인 폐수지 분리 방법으로는 PE와 PP의 수지분리는 어렵다. 더 나아가, 이러한 수지를 혼합 사용하는 경우, 상이한 사슬 길이, 구조, 가지 형태 등에 기인하여. 수지간 상용성과 화학적 결합력이 떨어지며, 그 결과, 외부에 가해지는 충격에 따라 상기 혼합수지로 제조된 성형체가 쉽게 깨어지는 문제가 있다.

하지만, 본 발명은 일정 길이의 유리장섬유를 용융 전 물리적으로 혼합한 후, 용융시켜, 상기 유리장섬유를 상기 혼합수지의 단위 수지가 결합하는 일종의 주쇄로 기능하게 한다. 그 결과, 상이한 종류의 단위 수지는 유리장섬유와 결합하며, 상기 유리장섬유는 두 종류의 단위 수지 사이를 연결하는 연결체로 기능한다. 특히, 본 발명자는 상이한 종류의 폐수지를 연결하는 유리장섬유의 경우, 그 길이와 분산도에 따라 효과가 달라지며, 내충격 특성을 향상시키는 올레핀계 고무수지에 LDPE를 함유시켜, 유리장섬유의 분산도를 향상, 조성물의 강도를 크게 향상시켰다.

본 발명에서 사용된 유리장섬유는, 세계보건기구(WHO)에 명시된 MMVF(Man-made vitreos fibers)에 따르며, 평균직경이 6~15㎛이다.

이하 구체적인 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실험예 1

올레핀계 고무수지 사용에 따른 냄새 감소 효과

본 발명의 일 실시예에 따라 PP와 PE의 비율(중량비)이 5:5 내지 9:1로 혼합된 혼합수지를 사용하였다. 이중 PE의 50%는 재생재로서 파단 신율이 20% 수준이었으며, PP의 30%는 파단신율이 100% 이상 신재를 사용하였다.

유리장섬유(10 중량부)와 올레핀계 고무수지로 분자량이 100,000인 에틸렌-부텐 공중합체(평균 분자량 2000, 10 중량부)를 첨가한 후, 용융시켜 파레트를 제조하였다(실시예). 이와 반대로 올레핀계 고무수지 대신 SBS를 동일 중량부로 첨가하여 실시예 1과 동일 방식으로 파레트를 제조하였다(비교예 1).

하기 표는 본 발명에 따라 제조된 실시예1 및 비교예 1의 파레트를 밀폐된 방에 10시간 둔 후 3인의 실험자가 관능적으로 판정한 결과이다.

	실시예 1	비교예 1
실험자 1	냄새 없음	냄새 있음
실험자 2	냄새 없음	냄새 있음
실험자 3	냄새 없음	냄새 있음

상기 실험 결과를 참조하면, 본 발명에 따라 올레핀계 고무수지를 폐수지 재용융시 사용하는 경우, 고무의 탄화에 의한 악취 발생을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.

실험예 2

올레핀계 고무수지 사용에 따른 석출 방지 효과

도 1 및 2는 각각 상기 실시예 및 비교예의 파레트 표면 사진이다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 올레핀계 고무수지를 사용하는 경우, 낮은 분해 속도로 인하여, 고무수지의 용융된 폐수지 내에서의 응집 가능성을 낮아지고, 이에 따라 최종 얻어진 파레트의 표면에 고무수지가 검은 색으로 석출되지 않는 것을 알 수 있다.

실험예 3

올레핀계 고무수지 분자량에 따른 강도강화 효과

본 실험예에서는 동일한 올레핀계 고무수지(에틸렌 고무수지)의 분자량에 따른 충격강도 강화효과를 실험하였다.

본 실험예에서 실시예 1의 조성물과, 에틸렌 고무수지의 분자량이 500,000을 초과하는 600,000의 에틸렌 고무수지를 사용한 조성물(비교예 2)의 충격강도를 측정하였다.

도 3은 본 실험예에 따른 충격강도 실험결과이다.

도 3을 참조하면, 올레핀계 고무수지의 분자량이 500,000 이하인 경우, 파단신율 차이가 큰 혼합수지인 경우, 충격강도가 급격히 향상되는 것을 알 수 있다. 하지만, 분자량이 500,000을 초과하는 경우, 유리장섬유 사용에도 불구하고 충격강도가 떨어지는 것을 알 수 있다.

실험예 4

LDPE 함유 올레핀계 고무수지 사용에 따른 효과

도 4는 올레핀계 고무수지를 사용한 조성물의 성형 후 SEM 사진이다.

도 4를 참조하면, LDPE 함유 올레핀계 고무 수지를 용융상태 수지에 펠렛 형태로 첨가한 경우, 유리장섬유가 균일하게 분산되며, 아울러, 조성물 내에는 공동이 균일한 크기로 적게 형성되는 것을 알 수 있다.

이상의 결과로부터 용융상태에서 LDPE가 함유된 올레핀계 고무수지와 함께 첨가되는 유리장섬유는 수지 내에서 균일하게 분산되며, 이로써 충격, 굴곡 강도가 모두 개선되는 효과를 발생시키는 것을 기대할 수 있다.

본 발명은 상술한 효과를 갖는 조성물을 이용하여 강도와 내굴곡 강도 등이 향상된 플라스틱 제품을 제공한다. 예를 들어 파레트, 크레이트(CRATE), 박스와 같이 화물 등을 적재하여 일정 하중을 견뎌야 하는 다양한 형태의 제품에 본 발명에 따른 조성물이 사용될 수 있으며, 이는 모두 본 발명의 범위에 속한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 제품 제조방법의 단계도이다.

도 5를 참조하면, 상술한 바와 같이 파단 신율의 차이가 80% 이상인 혼합수지, 유리장섬유, 중량평균 분자량이 1,000 내지 500,000 올레핀계 고무 수지를 혼합하여 상술한 조성물을 제조한다.

본 발명에 따라 분자량 올레핀계 고무수지를 폐수지 용융시 사용하면, 플라스틱 제품 표면으로 고무수지가 응집되어, 석출되는 문제를 해결할 수 있으며, 탄화에 의한 악취 발생을 억제할 수 있다. 또한 파단신율의 차이가 80% 이상인 신재와 생재를 혼합사용함에 따라 발생하는 상용성 저하에 따른 문제를 상술한 분자량 범위의 올레핀계 고무수지를 사용하여 해결한다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에서는 LDPE가 펠렛 형태의 올레핀계 고무수지에 함유된 후, 상기 혼합수지에 혼합되며, LDPE 사용에 따라 유리장섬유의 분산도가 크게 향상됨은 상기 설명한 바와 같다.

이후, 상기 혼합된 조성물을 용융시킨 후, 상기 용융된 조성물을 성형시켜, 플라스틱 제품을 제조한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 성형은 사출 성형 방식이었으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.

Claims (10)

1. 제 1 수지 및 제 2 수지를 포함하는 혼합수지, 유리장섬유, 올레핀계고무수지를 포함하는 조성물로서,
   혼합수지 100 중량부;
   길이 10mm 내지 50mm인 유리장섬유 3 내지 30 중량부; 및
   고무수지 0.5 내지 25 중량부를 포함하며,
   상기 제 1 수지는 파단점 신율이 100% 이상인 수지이며, 상기 제 2 수지는 파단점 신율이 20% 이하이며, 상기 고무수지의 중량 평균 분자량은 1,000 내지 500,000인 것을 특징으로 하는 조성물.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 수지와 제 2 수지의 중량비는 20 내지 59: 30 내지 50인 것을 특징으로 하는 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은,
   LDPE 5 내지 35 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 LDPE는 펠렛 형태의 올레핀계 고무수지에 함유된 후, 상기 조성물에 혼입된 것을 특징으로 하는 조성물.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 수지 및 제 2 수지 중 어느 하나는 폴리에틸렌(PE)이며, 나머지 하나는 폴리프로필렌(PP)인 것을 특징으로 하는 조성물.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 고무수지는 올레핀계 수지인 것을 특징으로 하는 조성물.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 플라스틱 제품.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 플라스틱 제품은 파레트 또는 박스인 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품.
9. 제 1항 또는 제 6항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 이용한 플라스틱 제품 제조방법으로,
   상기 혼합수지, 상기 유리장섬유 및 분자량 1,000 내지 500,000인 올레핀계 고무수지를 혼합하여 제 1항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 제조하는 단계;
   상기 혼합된 조성물을 용융시키는 단계; 및
   상기 용융된 조성물을 성형시켜, 플라스틱 제품을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 제품 제조방법.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 올레핀계 고무수지는 LDPE를 더 포함하며, 상기 올레핀계 고무수지는 펠렛 형태로 상기 혼합수지에 혼합되는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 제품 제조방법.

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