KR20230082476A - 폐플라스틱을 이용한 철도 플라스틱 침목용 조성물 - Google Patents

폐플라스틱을 이용한 철도 플라스틱 침목용 조성물 Download PDF

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KR20230082476A
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Abstract

본원은 폐플라스틱을 이용한 철도 플라스틱 침목용 조성물에 관한 것이다.

Description

폐플라스틱을 이용한 철도 플라스틱 침목용 조성물 {COMPOSITION FOR PLASTIC RAILWAY SLEEPER USING WASTE PLASTIC}
본원은 폐플라스틱을 이용한 철도 플라스틱 침목용 조성물에 관한 것이다.
플라스틱은 제조 및 사용이 편리하여 1950년부터 2015년까지 무려 83억 톤이 생산되었고, 이에 2050년까지 120억 톤 이상의 폐플라스틱이 발생할 것으로 예상된다. 그러나, 현재 전 세계 폐플라스틱 63억 톤 중 9%만이 재활용되고 나머지는 매립, 소각 등에 의해 처리되고 있어 이에 따른 환경오염 문제가 심각하다. 한편, 제철 산업의 주된 부산물인 철강 슬래그의 국내 발생량은 지속적으로 증가하여 2019년 기준 2,768만톤 발생하고 있으므로, 환경보호와 자원 낭비 방지를 위하여 슬래그의 재활용 방안이 필요하다.
철도침목은 목재 소재의 목침목이 주로 사용되며 콘크리트 및 플라스틱 소재의 침목도 사용되고 있다. 대한민국 등록특허공보 제10-2155019호 및 대한민국 등록특허공보 제10-2227032호는 2 종 이상의 폐플라스틱 및 제강 슬래그 또는 목침의 충진재를 혼합하여 제조하는 철도용 침목을 개시하였다. 그러나, 2 종 이상의 폐플라스틱을 사용하는 것은 충진재와 폐플라스틱 간의 낮은 결합력으로 인하여, 품질의 균일성이 떨어지고 강도 및 내구성 등의 기계적 물성이 낮은 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 충진재와 폐플라스틱 등 재료 간의 결합력을 높여 하중, 자외선, 및 온도 변화와 같은 외부 요인들로부터 품질의 균일성과 기계적 물성을 유지할 수 있는 플라스틱 소재의 침목을 개발할 필요성이 있다.
본원은 폐플라스틱을 이용한 철도 플라스틱 침목용 조성물을 제공하고자 한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원의 제 1 측면은, 폐플라스틱 수지, 상용화제, 및 충진재를 포함하는, 철도 침목용 조성물로서, 상기 폐플라스틱 수지는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 것이며, 상기 폴리프로필렌 및 상기 폴리에틸렌의 중량비는 9:1 내지 5:5인 것인, 철도 침목용 조성물을 제공한다.
본원의 구현예들에 따른 철도 침목용 조성물은 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 폐플라스틱 수지를 포함하는 것으로서, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 최적의 중량비로 혼합하여 각 수지의 장점을 극대화함으로써 내후성, 내구성, 및 내열성이 동시에 향상되는 특징이 있다.
본원의 구현예들에 따른 철도 침목용 조성물은 상용화제를 포함하는 것으로서, 폐플라스틱 수지 간의 상용성 및 폐플라스틱 수지와 충진재 간의 상용성이 증가되는 특징이 있다.
본원의 구현예들에 따른 철도 침목용 조성물은 상용화제로서 엘라스토머를 첨가하여 기온 변화에 대한 기계적 물성의 저항력이 향상되는 특징이 있다.
본원의 구현에들에 따른 철도 침목용 조성물은 충진재로서 제철 슬래그를 첨가하여 굴곡강도, 탄성계수 및 충격강도의 기계적 물성이 향상되는 특징이 있다.
도 1은, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 철도침목 제조용 조성물 성형체의 전자주사현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~ 하는 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 단위 "PHR"은 "parts per hendred resin"의 약자로서, 고분자 수지 총 중량에 대한 질량 백분율을 의미한다.
이하, 본원의 구현예를 상세히 설명하였으나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 제 1 측면은, 폐플라스틱 수지, 상용화제, 및 충진재를 포함하는, 철도 침목용 조성물로서, 상기 폐플라스틱 수지는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 것이며, 상기 폴리프로필렌 및 상기 폴리에틸렌의 중량비는 약 9:1 내지 약 5:5인 것인, 철도 침목용 조성물을 제공한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리프로필렌 및 상기 폴리에틸렌의 중량비는 약 9:1 내지 약 5:5, 약 9:1 내지 약 6:4 또는 약 9:1 내지 약 7:3일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폐플라스틱 수지는 내후성 및 충격에 강한 폴리에틸린과 내구성, 내열성, 및 굽힘에 강한 폴리프로필렌을 최적의 중량비로 혼합함으로써, 각 수지의 장점을 극대화한 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폐플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 상기 상용화제는 약 8 PHR 내지 약 22 PHR인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폐플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 상기 상용화제는 약 8 PHR 내지 약 22 PHR, 약 10 PHR 내지 약 22 PHR, 약 8 PHR 내지 약 20 PHR, 또는 약 10 PHR 내지 약 20 PHR인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폐플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 상기 충진재는 약 15 PHR 내지 약 45 PHR인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폐플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 상기 충진재는 약 15 PHR 내지 약 45 PHR, 약 17 PHR 내지 약 45 PHR, 약 20 PHR 내지 약 45 PHR, 약 15 PHR 내지 약 43 PHR, 약 17 PHR 내지 약 43 PHR, 약 20 PHR 내지 약 43 PHR, 약 15 PHR 내지 약 40 PHR, 약 17 PHR 내지 약 40 PHR, 또는 약 20 PHR 내지 약 40 PHR인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 상용화제는 말레인산 무수물, 아크릴산 무수물, 및 메타크릴산 무수물 중에서 선택되는 하나 이상의 반응기로 그래프팅된 엘라스토머인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 상용화제는 상기 폐플라스틱 수지와 상기 충진재 간의 상용성 및 상기 폴리프로필렌과 상기 폴리에틸렌간의 상용성을 향상시킴으로써, 상기 철도 침목용 조성물의 내충격성, 내화학성, 및 저·상온 내충격성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 엘라스토머는 스티렌-부타디엔-고무(styrene-butadiene-rubbers; SBR), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene; SBS), 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(styrene-ethylene-butadiene-styrene; SEBS), 에틸렌 프로필렌 디엔 터폴리머(ethylene propylene diene terpolymer; EPDM), 열가소성 코폴리에스터(thermoplastic copolyester; TPC), 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethanes; TPU), 열가소성 폴리올레핀엘라스토머(thermoplastic polyolefinelastomers; TPO), 열가소성 가황물(thermoplastic vulcanizates; TPV), 및 스티렌 블록 코폴리머(styrenic block copolymers; SBC) 중에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 충진재는 제철 슬래그이고, 상기 제철 슬래그의 입자 크기는 약 1 μm 내지 약 500 μm인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제철 슬래그의 입자 크기는 약 1 μm 내지 약 500 μm, 약 1 μm 내지 약 100 μm, 또는 약 1 μm 내지 약 50 μm인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제철 슬래그의 입자 크기는 약 1 μm 내지 약 50 μm인 것이 가장 바람직하다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 충진재는 상기 철도 침목용 조성물의 굴곡강도, 탄성계수 및 충격강도의 기계적 물성을 개선하고, 상기 철도 침목용 조성물 제조시 경제성을 향상시키는 효과가 있을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제철 슬래그는 제철 공정에서 발생하는 산업 부산물인 것일 수 있고, 구체적으로, 상기 제철슬래그는 고로 슬래그, 제강 슬래그, 및/또는 전기로 슬래그일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리에틸렌의 결정 크기는 약 0.01 μm 내지 약 2 μm인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리에틸렌의 결정 크기는 약 0.01 μm 내지 약 2 μm, 약 0.01 μm 내지 약 1.5 μm, 약 0.01 μm 내지 약 1 μm, 약 0.01 μm 내지 약 0.6 μm, 약 0.1 μm 내지 약 2 μm, 약 0.1 μm 내지 약 1.5 μm, 약 0.1 μm 내지 약 1 μm, 또는 약 0.1 μm 내지 약 0.6 μm인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 상용화제로 인하여 상기 폴리에틸렌 및 상기 폴리프로필렌의 상용성이 증가함으로써 상기 폴리에틸렌의 결정 크기가 감소하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 철도 침목용 조성물은 굴곡강도 약 25 Mpa 이상, 탄성계수 약 1000 Mpa 이상, 및 충격강도 약 10 kgf·cm/cm 이상을 동시에 만족하는 것일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 철도 침목용 조성물은 굴곡강도 약 30 Mpa 이상, 탄성계수 약 1300 Mpa 이상, 및 충격강도 약 14 kgf·cm/cm 이상을 동시에 만족하는 것일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 철도 침목용 조성물은 굴곡강도 약 35 Mpa 이상, 탄성계수 약 1330 Mpa 이상, 및 충격강도 약 15 kgf·cm/cm 이상을 동시에 만족하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 철도 침목용 조성물은 유리 섬유를 추가 포함할 수 있고, 상기 폐플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 상기 유리 섬유는 10 PHR 내지 30 PHR인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 좀더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
<실시예 1: 폐플라스틱 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물의 제조>
폐폴리프로필렌(polypropylene; PP) 및 폐폴리에틸렌(polyethylene; PE)을 각각, 90:10 (실시예 1-1), 70:30 (실시예 1-2), 및 50:50(실시예 1-3)의 중량비로 혼합하고, 헨셀믹서를 이용하여 500 rpm, 5 분간 교반하여 혼합 조성물을 수득하였다. 그 후, 혼합 조성물을 트윈 스크류 압출기(twin screw extruder)를 이용하여 50 rpm의 속도로 190℃ 내지 215℃의 실린더 온도를 유지하며 펠렛 가공하였다. 수득한 펠렛을 80℃에서 24 시간 이상 건조하고, 시편사출기를 이용하여 사출온도 230℃에서 성형체를 제조하였다.
<비교예 1: 폐플라스틱 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물의 제조>
폐폴리프로필렌(PP) 및 폐폴리에틸렌(PE)을 각각, 100:0 (비교예 1-1), 30:70 (비교예 1-2), 및 10:90 (비교예 1-3)의 중량비로 혼합하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 혼합 조성물 및 이의 성형체를 제조하였다.
<실험예 1: 폐플라스틱 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물의 물성 평가>
하기 표 1은, 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한, 폐플라스틱 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물 성형체의 굴곡강도, 탄성계수, 및 충격강도를 나타낸 것으로서, 굴곡강도 및 탄성계수는 ASTM D790을 이용하여 측정하였고, 충격강도는 ASTM D256을 이용하여 측정하였다.
PP
(중량%)		 PE
(중량%)		 굴곡강도
(Mpa)		 탄성계수
(Mpa)		 충격강도
(kgf·cm/cm)
실시예 1-1 90 10 30.1 804.5 10.29
실시예 1-2 70 30 28.22 782.15 11.26
실시예 1-3 50 50 26.71 717.62 18.24
비교예 1-1 100 0 29.5 784.59 5
비교예 1-2 30 70 12.83 290.16 46.72
비교예 1-3 10 90 8.26 143.88 65.69
표 1을 참조하여 설명하면, 폐폴리프로필렌 및 폐폴리에틸렌의 중량비가 90:10 내지 50:50인 실시예 1-1, 1-2, 및 1-3의 철도침목용 조성물은 굴곡강도 25 Mpa 이상, 탄성계수 700 Mpa 이상, 및 충격강도 10 kgf·cm/cm 이상으로서, 비교예 1과 비교하여 굴곡강도, 탄성계수 및 충격강도의 값이 모두 유의미하게 증가한 것으로 나타났다. 비교예 1-1의 폐폴리프로필렌만을 포함한 조성물은 실시예 1과 비교하여 충격강도의 값이 현저히 낮고, 비교예 1-2 및 1-3의 폐폴리프로필렌보다 폐폴리에틸렌의 함량이 큰 조성물의 경우 실시예 1과 비교하여 굴곡강도 및 탄성계수의 값이 현저히 낮은 것을 확인하였다.
<실시예 2: 상용화제 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물의 제조>
실시예 1-1(PP:PE=90 중량%:10 중량%)의 조성물에 상용화제를 각각, 10 PHR(per hundred resin) (실시예 2-1), 15 PHR (실시예 2-2), 및 20 PHR (실시예 2-3) 첨가한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합 조성물 및 이의 성형체를 제조하였다. 이때, 상용화제로서 무수말레인산이 그래프팅된 에틸렌 프로필렌 디엔 터폴리머 (ethylene propylene diene terpolymer, EPDM)을 사용하였다.
<비교예 2: 상용화제 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물의 제조>
실시예 1-1(PP:PE=90 중량%:10 중량%)의 조성물에 상용화제를 각각, 5 PHR (비교예 2-1), 25 PHR (비교예 2-2), 및 30 PHR (비교예 2-3)첨가한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합 조성물 및 이의 성형체를 제조하였다.
<실험예 2: 상용화제 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물의 물성 평가>
하기 표 2는, 실시예 2 및 비교예 2에서 제조한, 상용화제 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물 성형체의 굴곡강도, 탄성계수, 및 충격강도를 나타낸 것이다.
PP
(중량%)		 PE
(중량%)		 상용화제
(PHR)		 굴곡강도
(Mpa) 		탄성계수
(Mpa) 		충격강도
(kgf·cm/cm)
실시예 2-1 90 10 10 20.8 768.6 17.5
실시예 2-2 15 20.5 766.0 26.3
실시예 2-3 20 19.9 763.8 38.9
비교예 2-1 5 22.8 881.1 11.4
비교예 2-2 25 17.5 700.2 39.2
비교예 2-3 30 16.1 675.2 40.5
표 2를 참조하여 설명하면, 상용화제가 10 PHR 내지 20 PHR로 첨가된 실시예 2-1, 2-2, 및 2-3의 조성물은 굴곡강도 19 Mpa 이상, 탄성계수 750 Mpa 이상, 및 충격강도 17 kgf·cm/cm 이상으로서, 비교예 2와 비교하여 굴곡강도, 탄성계수 및 충격강도의 값이 모두 유의미하게 증가한 것으로 나타났다. 상용화제를 10 PHR 첨가한 것인 실시예 2-1은, 상용화제를 5 PHR 첨가한 것인 비교예 2-1과 비교하여 충격강도의 값이 50% 이상 향상된 것으로 나타났다. 그러나, 상용화제를 25 PHR 이상 첨가한 것인 비교예 2-2 및 2-3은, 상용화제 첨가량이 증가함에 따라 충격강도의 값은 증가하나 굴곡강도 및 탄성계수 값은 점차 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 실시예 2-1의 조성물 성형체의 SEM 이미지인 도 1을 참조하여 설명하면, PE 입자 크기는 약 300 nm 내지 약 1.84 μm인 것으로부터, PP 및 PE의 혼합물에 상용화제를 투입함으로써 상용성이 증가하고 PE 결정의 크기가 작아진 것을 확인하였다.
<실시예 3: 충진재 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물의 제조>
실시예 2-1(PP:PE=90 중량%:10 중량% 및 상용화제 10 PHR의 혼합물)의 조성물에 충진재를 각각, 20 PHR (실시예 3-1), 30 PHR (실시예 3-2) 및 40 PHR (실시예 3-3) 첨가한 후, 실시예 1 과 동일한 방법으로 혼합 조성물 및 이의 성형체를 제조하였다. 이때, 충진재로서 약 1 ㎛ 내지 500 ㎛ 크기의 미분 제강슬래그를 사용하였다.
<비교예 3: 충진재 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물의 제조>
실시예 2-1(PP:PE=90 중량%:10 중량% 및 상용화제 10 PHR의 혼합물)의 조성물에 충진재를 각각, 10 PHR (비교예 3-1), 50 PHR (비교예 3-2) 및 60 PHR (비교예 3-3) 첨가한 후, 실시예 1 과 동일한 방법으로 혼합 조성물 및 이의 성형체를 제조하였다.
<실험예 3: 충진재 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물의 물성 평가>
하기 표 3은, 실시예 3 및 비교예 3에서 제조한, 충진재 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물 성형체의 굴곡강도, 탄성계수, 및 충격강도를 나타낸 것이다.
PP
(중량%)		 PE
(중량%)		 상용화제
PHR		 충진재
PHR		 굴곡강도
(Mpa)		 탄성계수
(Mpa)		 충격강도
(kgf·cm/cm)
실시예 3-1 90 10 10 20 27.2 1027.0 12.1
실시예 3-2 30 33.2 1285.2 11.6
실시예 3-3 40 39.9 1600.5 11.1
비교예 3-1 10 22.1 804.9 13.5
비교예 3-2 50 40.3 1652.5 10.5
비교예 3-3 60 40.6 1655.2 9.5
표 3을 참조하여 설명하면, 충진재가 20 PHR 내지 40 PHR로 첨가된 실시예 3-1, 3-2, 및 3-3의 조성물은 충진재 첨가량이 증가함에 따라 굴곡강도 및 탄성계수가 선형적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 비교예 3-2 및 3-3의 충진재를 50 PHR 이상 첨가한 경우, 첨가량 대비 굴곡강도 및 탄성계수의 증가량이 미비한 것을 확인하였다.
<실시예 4: 유리섬유 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물의 제조>
실시예 3-1 (PP:PE=90 중량%:10 중량% , 상용화제 10 PHR, 및 충진재 20 PHR의 혼합물)에 유리섬유를 각각, 10 PHR (실시예 4-1), 20 PHR (실시예 4-2), 및 30 PHR (실시예 4-3) 첨가한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합 조성물 및 이의 성형체를 제조하였다.
<비교예 4: 유리섬유 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물의 제조>
실시예 3-1 (PP:PE=90 중량%:10 중량% , 상용화제 10 PHR, 및 충진재 20 PHR의 혼합물)에 유리섬유를 각각, 5 PHR (비교예 4-1), 40 PHR (비교예 4-2), 및 50 PHR (비교예 4-3) 첨가한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합 조성물 및 이의 성형체를 제조하였다.
<실험예 4: 유리섬유 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물의 물성 평가>
하기 표 4는, 실시예 4 및 비교예 4에서 제조한, 유리섬유 함량비에 따른 철도침목 제조용 조성물 성형체의 굴곡강도, 탄성계수, 및 충격강도를 나타낸 것이다.
PP
(중량%)		 PE
(중량%)		 상용화제
PHR		 충진재
PHR		 유리섬유
PHR		 굴곡강도
(Mpa)		 탄성계수
(Mpa)		 충격강도
(kgf·cm/cm)
실시예 4-1 90 10 10 20 10 34.5 1335.7 14.9
실시예 4-2 20 42.5 1435.7 15.2
실시예 4-3 30 52.7 1567.5 16.8
비교예 4-1 5 26.9 1173.9 14.5
비교예 4-2 40 54.5 1569.3 16.9
비교예 4-3 50 55.3 1573.2 17.2
표 4를 참조하여 설명하면, 유리섬유가 10 PHR 내지 30 PHR로 첨가된 실시예 4-1, 4-2 및 4-3의 조성물은 유리 섬유 첨가량이 증가함에 따라 굴곡강도 및 탄성계수가 선형적으로 증가하였다. 그러나, 비교예 4-2 및 4-3의 유리섬유를 40 PHR 이상 첨가한 경우, 첨가량 대비 굴곡강도 및 탄성계수의 증가량이 미비한 것을 확인하였다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 폐플라스틱 수지, 상용화제, 및 충진재를 포함하는,
    철도 침목용 조성물로서,
    상기 폐플라스틱 수지는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 것이며, 상기 폴리프로필렌 및 상기 폴리에틸렌의 중량비는 9:1 내지 5:5인 것인,
    철도 침목용 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 상기 상용화제는 8 PHR 내지 22 PHR인 것인, 철도 침목용 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 상기 충진재는 15 PHR 내지 45 PHR인 것인, 철도 침목용 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상용화제는 말레인산 무수물, 아크릴산 무수물, 및 메타크릴산 무수물 중에서 선택되는 하나 이상의 반응기로 그래프팅된 엘라스토머인 것인, 철도 침목용 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 엘라스토머는 SBR, SBS, SEBS, EPDM, TPC, TPU, TPO, TPV, 및 SBC 중에서 선택되는 하나 이상인 것인, 철도 침목용 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 충진재는 제철 슬래그이고,
    상기 제철 슬래그의 입자 크기는 1 μm 내지 500 μm인 것인, 철도 침목용 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌의 결정 크기는 0.01 μm 내지 2 μm인 것인, 철도 침목용 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 철도 침목용 조성물은 굴곡강도 25 Mpa 이상, 탄성계수 1000 Mpa 이상, 및 충격강도 10 kgf·cm/cm 이상을 동시에 만족하는 것인, 철도 침목용 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    유리 섬유를 추가 포함하는, 철도 침목용 조성물로서,
    상기 폐플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 상기 유리 섬유는 10 PHR 내지 30 PHR인 것인, 철도 침목용 조성물.
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