KR20240020199A - 재생 수지 조성물 제조방법 및 재생 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재생 수지 조성물 제조방법에 관한 것으로, 재생 그라프트 공중합체에 혼입된 이종 수지 및 이물을 화학적인 방법으로 최대한 분해 및 제거하여, 품질이 향상된 재생 수지 조성물을 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 재생 수지 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 재생 수지 조성물 제조방법 및 재생 수지 조성물에 관한 것이다.
최근 국제 기후 환경의 변화와 친환경 제품에 대한 수요가 증가함에 따라, 재활용 플라스틱에 대한 관심이 지속적으로 높아지고 있다. 이 중에서도 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(이하, ABS 수지라 함)의 재활용 기술에 대한 연구도 활발해지고 있고, ABS 수지를 재활용한 재생 ABS 수지(즉, PCR ABS 수지)도 새로이 중합하여 제조한 ABS 수지와 마찬가지로 가전 및 생활 용품 등 전반적으로 사용이 증가하고 있다.
폐플라스틱을 재활용하는 경우, 제품의 사용, 폐기, 재가공 등 재활용 과정을 필수적으로 거치기 때문에, 재생 ABS 수지를 재활용할 때, ABS 수지 이외의 이종 수지의 혼입 및 기타 이물의 오염은 불가피하다. 또한, 외부 환경에 대한 노출 및 재가공으로 인해, ABS 수지 내 열이력이 누적될 수밖에 없고, 이에 따라 재생 ABS 수지는 새로이 중합하여 제조한 ABS 수지 대비 기존의 색감에 대한 변색이 수반될 수밖에 없다.
종래의 ABS 수지 재활용 공정에서는 재생 ABS 수지 외, 혼입되어 있는 이종(異種) 수지를 근적외선 카메라를 이용하여 분리 및 세척수를 이용하여 기타 이물을 제거하고, 압출 공정에서 거름망 등을 이용해 이종 수지 및 이물을 물리적으로 여과하는 방법이 적용되고 있으나, 물리적으로 분리해 낼 수 있는 이종 수지 및 이물의 양은 한계가 있기 때문에, 재생 ABS 수지를 이용한 최종 제품의 품질은 새로이 중합하여 제조한 ABS 수지 대비 현저히 떨어지는 수준이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 폐플라스틱, 특히 재생 그라프트 공중합체를 재활용함에 있어서, 재생 그라프트 공중합체에 혼입된 이종 수지 및 이물을 화학적으로 분해 및 제거하여, 재생 그라프트 공중합체의 품질을 향상시키는 것이다.
즉, 본 발명은 재생 그라프트 공중합체에 혼입된 이종 수지 및 이물을 화학적인 방법으로 최대한 분해 및 제거하여, 품질이 향상된 재생 수지 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 재생 수지 조성물 제조방법 및 재생 수지 조성물을 제공한다.
(1) 본 발명은 재생 그라프트 공중합체를 50 중량% 이상으로 포함하는 수지 조성물을 압출하는 단계(S10)를 포함하고, 상기 (S10) 단계의 압출은 알코올 아민계 화합물의 존재 하에 실시되고, 상기 (S10) 단계의 압출 시, 압출기의 배럴 온도는 100 ℃ 이상 300 ℃ 이하이고, 스크류의 분당 회전수는 100 rpm 이상 600 rpm 이하인 것인 재생 수지 조성물 제조방법을 제공한다.
(2) 본 발명은 상기 (1)에 있어서, 상기 수지 조성물은 재생 그라프트 공중합체를 80 중량% 이상으로 포함하는 것인 재생 수지 조성물 제조방법을 제공한다.
(3) 본 발명은 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 수지 조성물은 잔량으로 재생 그라프트 공중합체 이외의 수지를 포함하는 것인 재생 수지 조성물 제조방법을 제공한다.
(4) 본 발명은 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 재생 그라프트 공중합체는 공액디엔계 중합체, 방향족 비닐계 단량체 단위 및 비닐시안계 단량체 단위를 포함하는 그라프트 공중합체가 재생된 것인 재생 수지 조성물 제조방법을 제공한다.
(5) 본 발명은 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 알코올 아민계 화합물은 N-메틸에탄올아민(N-methyl ethanol amine), 디메틸에탄올아민(dimethyl ethanol amine), 디에틸에탄올아민(diethanol amine), N,N-디이소프로필아미노에탄올(N,N-diisopropyl amino ethanol), 디에탄올아민(diethanol amine), 메틸 디에탄올아민(methyl diethanol amine), 트리에탄올아민(triethanol amine), 비스-트리스 메탄(bis-tris methane) 및 메글루민(meglumine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것인 재생 수지 조성물 제조방법을 제공한다.
(6) 본 발명은 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 알코올 아민계 화합물은 상기 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 이상 1.0 중량부 이하로 투입되는 것인 재생 수지 조성물 제조방법을 제공한다.
(7) 본 발명은 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 상기 (S10) 단계의 압출 시, 압출기의 배럴 온도는 240 ℃ 이상 280 ℃ 이하인 재생 수지 조성물 제조방법을 제공한다.
(8) 본 발명은 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 상기 (S10) 단계의 압출 시, 스크류의 분당 회전수는 290 rpm 이상 310 rpm 이하인 재생 수지 조성물 제조방법을 제공한다.
(9) 본 발명은 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 상기 (S10) 단계의 압출은 이축 압출기를 이용하여 실시되는 것인 재생 수지 조성물 제조방법을 제공한다.
(10) 본 발명은 재생 그라프트 공중합체를 포함하고, 하기 수학식 1에 따라 계산한 이물 점수가 10 이하이며, CIE L*a*b 색 공간에 따른 b 값이 4.00 이하인 재생 수지 조성물을 제공한다:
[수학식 1]
이물 점수 = {(이물 크기가 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하인 이물의 개수) * 0.3 + (이물 크기가 300 ㎛ 초과 500 ㎛ 이하인 이물의 개수) * 0.5 + (이물 크기가 500 ㎛ 초과인 이물의 개수) * 1.0}/10
상기 수학식 1에서, 이물은 겔 카운터를 이용하여 재생 수지 조성물 10 중량%와, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 90 중량%를 혼합하여 제조한 0.01 mm 내지 0.02 mm 두께의 필름에 대해, 측정 면적 0.1 m2에서 측정한 이물이다.
본 발명에 따라 재생 수지 조성물을 제조하는 경우, 재생 그라프트 공중합체에 혼입된 이종 수지 및 이물을 최대한으로 분해 및 제거할 수 있어, 재생 수지 조성물의 품질을 현저히 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 재생 수지 조성물 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재생 수지 조성물을 제조방법은 재생 그라프트 공중합체를 50 중량% 이상으로 포함하는 수지 조성물을 압출하는 단계(S10)를 포함하고, 상기 (S10) 단계의 압출은 알코올 아민계 화합물의 존재 하에 실시되고, 상기 (S10) 단계의 압출 시, 압출기의 배럴 온도는 100 ℃ 이상 300 ℃ 이하이고, 스크류의 분당 회전수는 100 rpm 이상 600 rpm 이하인 것일 수 있다.
앞서 기재한 것과 같이, 폐플라스틱을 재활용하는 경우, 제품의 사용, 폐기, 재가공 등 재활용 과정을 필수적으로 거치기 때문에, 재생 ABS 수지를 재활용할 때, ABS 수지 이외의 이종 수지의 혼입 및 기타 이물의 오염은 불가피하다. 또한, 외부 환경에 대한 노출 및 재가공으로 인해, ABS 수지 내 열이력이 누적될 수밖에 없고, 이에 따라 재생 ABS 수지는 새로이 중합하여 제조한 ABS 수지 대비 기존의 색감에 대한 변색이 수반될 수밖에 없다. 종래의 ABS 수지 재활용 공정에서는 재생 ABS 수지 외, 혼입되어 있는 이종(異種) 수지를 근적외선 카메라를 이용하여 분리 및 세척수를 이용하여 기타 이물을 제거하고, 압출 공정에서 거름망 등을 이용해 이종 수지 및 이물을 물리적으로 여과하는 방법이 적용되고 있으나, 물리적으로 분리해 낼 수 있는 이종 수지 및 이물의 양은 한계가 있기 때문에, 재생 ABS 수지를 이용한 최종 제품의 품질은 새로이 중합하여 제조한 ABS 수지 대비 현저히 떨어지는 수준이다. 그러나, 본 발명에 따른 재생 수지 조성물 제조방법에 따라 재생 수지 조성물을 제조하는 경우, 재생 그라프트 공중합체에 혼입된 이종 수지 및 이물을 화학적으로 분해 및 제거하여, 재생 그라프트 공중합체의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재생 수지 조성물 제조 시, 재생의 대상이되는 수지 조성물은 폐플라스틱으로부터 재생된 그라프트 공중합체를 유효 성분으로 포함하는 수지 조성물일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 수지 조성물은 압출에 따른 화학적 처리 전의 폐수지 조성물일 수 있고, 이 때, 상기 수지 조성물은 재생 그라프트 공중합체를 50 중량% 이상으로 포함하는 것일 수 있다. 더욱 구체적인 예로, 상기 수지 조성물은 재생 그라프트 공중합체를 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상으로 포함하는 것일 수 있고, 또한, 99.9 중량% 이하, 99.8 중량% 이하, 99.7 중량% 이하, 또는 99.6 중량% 이하로 포함하는 것일 수 있다. 이 경우 재생 그라프트 공중합체에 혼입된 이종 수지 및 이물을 더욱 효율적으로 분해 및 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물은 상기 재생 그라프트 공중합체를 제외한 잔량으로 재생 그라프트 공중합체 이외의 수지를 포함하는 것일 수 있다. 즉, 상기 수지 조성물은 폐수지 조성물로서 재생 그라프트 공중합체를 유효 성분으로 포함하지만, 재생 그라프트 공중합체 이외에 혼입된 이종 수지 및 이물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재생 그라프트 공중합체는 공액디엔계 중합체, 방향족 비닐계 단량체 단위 및 비닐시안계 단량체 단위를 포함하는 그라프트 공중합체가 재생된 것일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 재생 그라프트 공중합체는 재생된 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재생 그라프트 공중합체 이외의 수지는 폐수지 조성물 내 혼입된 이종 수지 및/또는 이물로서, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리카보네이트 등 그라프트 공중합체와 함께 블렌딩하여 사용되는 열가소성 수지 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재생 수지 조성물 제조방법은 폐수지 조성물 내 이종 수지 및 이물을 화학적으로 분해 및 제거하기 위해, 재생 그라프트 공중합체를 포함하는 폐수지 조성물을 압출하는 단계(S10)를 실시할 수 있다. 이는 폐수지 조성물 내 재생 그라프트 공중합체 이외의 수지를 화학적으로 분해 및 제거하기 위한 단계로서, 폐수지 조성물 내 재생 그라프트 공중합체 이외의 수지를 화학적으로 분해 및 제거하기 위해 알코올 아민계 화합물의 존재 하에 실시될 수 있다. 상기 알코올 아민계 화합물은 압출 시 반응화제로서 작용할 수 있고, 상기 알코올 아민계 화합물의 존재 하에 폐수지 조성물을 압출하는 경우, 폐수지 조성물 내 재생 그라프트 공중합체 이외의 수지를 화학적으로 분해 및 제거하면서도, 반응화제가 재생 수지 조성물 내에 잔류함으로 인해 발생할 수 있는 변색 및 기계적 물성 저하를 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 알코올 아민계 화합물은 N-메틸에탄올아민(N-methyl ethanol amine), 디메틸에탄올아민(dimethyl ethanol amine), 디에틸에탄올아민(diethanol amine), N,N-디이소프로필아미노에탄올(N,N-diisopropyl amino ethanol), 디에탄올아민(diethanol amine), 메틸 디에탄올아민(methyl diethanol amine), 트리에탄올아민(triethanol amine), 비스-트리스 메탄(bis-tris methane) 및 메글루민(meglumine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 알코올 아민계 화합물은 디알칸올 아민일 수 있고, 더욱 구체적인 예로, 디에탄올 아민일 수 있다. 이 경우, 폐수지 조성물 내 재생 그라프트 공중합체 이외의 수지를 효율적으로 분해 및 제거하면서도, 반응화제가 재생 수지 조성물 내에 잔류함으로 인해 발생할 수 있는 변색 및 기계적 물성 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 알코올 아민계 화합물은 상기 수지 조성물, 즉 폐수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 이상 1.0 중량부 이하로 투입될 수 있다. 구체적인 예로, 상기 알코올 아민계 화합물은 상기 수지 조성물, 즉 폐수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 이상, 0.2 중량부 이상, 0.3 중량부 이상, 또는 0.4 중량부 이상일 수 있고, 또한, 1.0 중량부 이하일 수 있으며, 이 범위 내에서 특히 황색도가 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S10) 단계의 압출 시, 압출기의 배럴 온도 및 스크류의 분당 회전수를 조절하는 것은 중요하다. 압출기의 배럴 온도 및 스크류의 분당 회전수를 만족하지 못하면, 동일한 반응화제를 이용하더라도 이물을 분해 및 제거할 수 없다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S10) 단계의 압출 시, 압출기의 배럴 온도는 100 ℃ 이상, 110 ℃ 이상, 120 ℃ 이상, 130 ℃ 이상, 140 ℃ 이상, 150 ℃ 이상, 160 ℃ 이상, 170 ℃ 이상, 180 ℃ 이상, 190 ℃ 이상, 200 ℃ 이상, 210 ℃ 이상, 220 ℃ 이상, 230 ℃ 이상, 240 ℃ 이상, 또는 250 ℃ 이상일 수 있고, 또한, 300 ℃ 이하, 290 ℃ 이하, 280 ℃ 이하, 또는 270 ℃ 이하일 수 있으며, 이 범위 내에서 반응화제에 의한 반응 효율을 최대화하면서, 반응화제가 재생 수지 조성물 내에 잔류함으로 인해 발생할 수 있는 변색 및 기계적 물성 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S10) 단계의 압출 시, 스크류의 분당 회전수는 100 rpm 이상, 110 rpm 이상, 120 rpm 이상, 130 rpm 이상, 140 rpm 이상, 150 rpm 이상, 160 rpm 이상, 170 rpm 이상, 180 rpm 이상, 190 rpm 이상, 200 rpm 이상, 210 rpm 이상, 220 rpm 이상, 230 rpm 이상, 240 rpm 이상, 250 rpm 이상, 260 rpm 이상, 270 rpm 이상, 280 rpm 이상, 또는 290 rpm 이상일 수 있고, 또한, 600 rpm 이하, 590 rpm 이하, 580 rpm 이하, 570 rpm 이하, 560 rpm 이하, 550 rpm 이하, 540 rpm 이하, 530 rpm 이하, 520 rpm 이하, 510 rpm 이하, 500 rpm 이하, 490 rpm 이하, 480 rpm 이하, 470 rpm 이하, 460 rpm 이하, 450 rpm 이하, 440 rpm 이하, 430 rpm 이하, 420 rpm 이하, 410 rpm 이하, 400 rpm 이하, 390 rpm 이하, 380 rpm 이하, 370 rpm 이하, 360 rpm 이하, 350 rpm 이하, 340 rpm 이하, 330 rpm 이하, 320 rpm 이하, 또는 310 rpm 이하일 수 있으며, 이 범위 내에서 반응화제에 의한 반응 효율을 최대화하면서, 반응화제가 재생 수지 조성물 내에 잔류함으로 인해 발생할 수 있는 변색 및 기계적 물성 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S10) 단계의 압출은 반응화제의 반응 효율을 고려하여, 이축 압출기를 이용하여 실시될 수 있다.
본 발명은 재생 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재생 수지 조성물은 상기 재생 수지 조성물 제조방법에 의해 이종 수지 및 이물이 최소화된 재생 수지 조성물일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 재생 수지 조성물은 재생 그라프트 공중합체를 포함하고, 하기 수학식 1에 따라 계산한 이물 점수가 10 이하이며, CIE L*a*b 색 공간에 따른 b 값이 4.00 이하인 것일 수 있다.
[수학식 1]
이물 점수 = {(이물 크기가 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하인 이물의 개수) * 0.3 + (이물 크기가 300 ㎛ 초과 500 ㎛ 이하인 이물의 개수) * 0.5 + (이물 크기가 500 ㎛ 초과인 이물의 개수) * 1.0}/10
상기 수학식 1에서, 이물은 겔 카운터를 이용하여 재생 수지 조성물 10 중량%와, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 90 중량%를 혼합하여 제조한 0.01 mm 내지 0.02 mm 두께의 필름에 대해, 측정 면적 0.1 m2에서 측정한 이물이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재생 수지 조성물은 반응화제 의해 재생 그라프트 공중합체 이외의 수지가 최대한으로 분해 및 제거되어 이물이 최소화된 것일 수 있고, 이를 위와 같이 상기 수학식 1로서 계산하였을 때, 10 이하인 것일 수 있다. 상기 이물 점수는 본 명세서에 기재된 이물 점수 측정방법에 의해 측정 및 계산된 이물 점수일 수 있고, 이에 따를 때, 이물 점수가 10 이하, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 또는 6 이하일 수 있으며, 이 범위 내에서 재생 수지 조성물 내 이물 함량이 최소화된 것으로 볼 수 있다. 이론적으로 이물이 완전히 제거되는 경우 이물 점수가 0인 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재생 수지 조성물은 반응화제 의해 재생 그라프트 공중합체 이외의 수지가 최대한으로 분해 및 제거되어 이물이 최소화되고, 반응화제에 의한 변색이 최소화되어, CIE L*a*b 색 공간에 따른 b 값이 4.00 이하인 것일 수 있다. 상기 b 값은 황색도를 나타내는 값으로서, 상기 b 값이 4.00 이하, 3.95 이하, 3.90 이하, 3.85 이하, 3.80 이하, 또는 3.75 이하일 수 있으며, 이 범위 내에서 이물 및 압출에 의한 변색이 최소화된 것으로 볼 수 있다. 상기 b 값은 변색에 의한 황색도를 확인하기 위한 지표로서, 하한은 0 이상, 0.10 이상, 0.50 이상, 1.00 이상일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예
실시예 1
재생 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지 성분 99.57 중량%, 폴리에틸렌 성분 0.26 중량% 및 폴리우레탄 성분 0.17 중량%를 포함하는 재생된 수지 조성물을 준비하였다.
이축 압출기에 상기 수지 조성물을 투입하고, 디에탄올 아민을 수지 조성물 100 중량부 대비 1.0 중량부가 되는 함량으로 투입하고, 압출을 실시하여 재생 수지 조성물을 제조하였다. 이 때, 이축 압출기의 시간 당 생산량은 40 kg/h, 스크류의 분당 회전수는 300 rpm, 압출기의 배럴 온도는 260 ℃로 조절하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서, 디에탄올 아민을 수지 조성물 100 중량부 대비 0.7 중량부가 되는 함량으로 투입하여 압출을 실시한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압출을 실시하여 재생 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서, 디에탄올 아민을 수지 조성물 100 중량부 대비 0.4 중량부가 되는 함량으로 투입하여 압출을 실시한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압출을 실시하여 재생 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서, 디에탄올 아민을 수지 조성물 100 중량부 대비 0.1 중량부가 되는 함량으로 투입하여 압출을 실시한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압출을 실시하여 재생 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서, 디에탄올 아민을 투입하지 않고 압출을 실시한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압출을 실시하여 재생 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서, 디에탄올 아민 대신 글리세린을 수지 조성물 100 중량부 대비 1.0 중량부가 되는 함량으로 투입하고, 이와 동시에 촉매인 아연 아세테이트(zinc acetate)를 수지 조성물 100 중량부 대비 0.3 중량부가 되는 함량으로 투입하여 압출을 실시한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압출을 실시하여 재생 수지 조성물을 제조하였다.
실험예
상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에서 제조된 재생 수지 조성물에 대해, 아래와 같은 방법으로, 이물 점수, 색좌표 및 기계적 물성을 측정하여, 하기 표 1 및 2에 나타내었다.
* 이물 점수: 단축 압출기, 필름 가이드 롤, 광학식 필름 촬영 카메라 및 이미지 분석 소프트웨어로 구성된 겔 카운터(Gel counter) 장치를 이용하여 이물 점수를 측정하였다. 구체적으로, 상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 재생 수지 조성물 10 중량%와, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 90 중량%를 혼합하고, 상기 겔 카운터 장치의 단축 압출기에 투입하여 두께가 약 0.01 mm 내지 0.02 mm인 필름 형태로 성형하였다. 성형된 필름은 필름 가이드 롤을 따라 이동하며, 이동 중에 광학식 필름 촬영 카메라가 필름 가이드 롤을 따라 이동하는 필름을 실시간으로 촬영하고, 촬영된 이미지를 이용하여, 필름 내 이물을 크기 별로 구분하여 계수하였다. 이 때, 측정 면적은 0.1 m2이었다. 동일한 방법으로 총 5회 측정하여 계수된 크기 별 이물 개수를 산술 평균내어 하기 표 1에 나타내었다.
상기 단축 압출기를 이용한 압출 시, 압출기의 배럴 온도는 260 ℃, 스크류 회전 속도는 20 rpm으로 설정하였다. 또한, 성형된 필름을 필름 가이드 롤을 따라 이송할 때, 필름을 당기는 필름 가이드 롤의 회전속도는 140 rpm, 롤 온도는 85 ℃로 설정하였다. 또한, 필름 내 이물을 크기 별로 구분하여 계수할 때, 측정된 이물을 크기 별로 가중치를 주어 하기 수학식 1을 통해 점수화 하였다.
[수학식 1]
이물 점수 = {(이물 크기가 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하인 이물의 개수) * 0.3 + (이물 크기가 300 ㎛ 초과 500 ㎛ 이하인 이물의 개수) * 0.5 + (이물 크기가 500 ㎛ 초과인 이물의 개수) * 1.0}/10
* CIE L*a*b 색좌표: 상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 재생 수지 조성물을 사출기에 투입하여 배럴 온도 260 ℃에서 사출 시편을 제조한 후, 제조된 시편을 ASTM E1164에 의거하여 색 측정장치를 이용해 색좌표를 측정하고, 하기 표 1에 나타내었다.
* 인장강도(TS) 및 신율(TE): ASTM D638에 의거하여, 상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 재생 수지 조성물을 사출기에 투입하여 배럴 온도 260 ℃에서 사출 시편을 제조한 후, 제조된 시편에 대해 인장강도 및 신율을 측정하고, 하기 표 1에 나타내었다. 상기 인장강도 및 신율 측정 시, 인장 속도는 50 mm/min이었다.
* 굴곡 모듈러스(FM) 및 굴곡 강도(FS): ASTM D790에 의거하여, 상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 재생 수지 조성물을 사출기에 투입하여 배럴 온도 260 ℃에서 사출 시편을 제조한 후, 제조된 시편에 대해 굴곡 모듈러스 및 굴곡 강도를 측정하고, 하기 표 1에 나타내었다. 상기 인장강도 및 신율 측정 시, 측정 속도는 10 mm/min이었다.
* 충격강도(IM): ASTM D256에 의거하여, 상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 재생 수지 조성물을 사출기에 투입하여 배럴 온도 260 ℃에서 사출 시편을 제조한 후, 제조된 시편에 대해 1/4" 두께 및 1/8" 두께에서 각각의 충격강도를 측정하고, 하기 표 1에 나타내었다.
* 열변형온도(HDT): ASTM D648에 의거하여, 상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 재생 수지 조성물을 사출기에 투입하여 배럴 온도 260 ℃에서 사출 시편을 제조한 후, 제조된 시편에 대해 열변형온도를 측정하고, 하기 표 1에 나타내었다. 상기 열변형온도 측정 시, 하중은 18.5 kg이었고, 가열속도는 120 ℃/h이었다.
* 용융지수(MI): ASTM D1238에 의거하여, 상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 재생 수지 조성물을 사출기에 투입하여 배럴 온도 260 ℃에서 사출 시편을 제조한 후, 제조된 시편에 대해 용융지수를 측정하고, 하기 표 1에 나타내었다. 상기 용융지수 측정 시, 온도는 220 ℃이었고, 하중은 10 kg이었다.
| 구분 | 실시예 | 비교예 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | ||
| 이물 점수 | 4 | 4 | 4 | 6 | 29 | 6 | |
| 색좌표 | L | 86.89 | 86.95 | 86.94 | 86.85 | 86.82 | 86.63 |
| a | -1.12 | -1.17 | -1.15 | -1.14 | -1.14 | -1.16 | |
| b | 3.44 | 3.59 | 3.61 | 3.74 | 4.23 | 5.32 | |
| TS | (kg/cm2) | 449 | - | 453 | 454 | 428 | 438 |
| TE | (%) | 25 | - | 22 | 24 | 27 | 21 |
| FM | (kgf/cm2) | 22315 | - | 22570 | 22727 | 22002 | 22181 |
| FS | (kg/cm2) | 658 | - | 665 | 664 | 643 | 650 |
| 1/4" IMP | (kg·cm/cm) | 14.2 | - | 14.0 | 13.2 | 10.9 | 10.1 |
| 1/8" IMP | (kg·cm/cm) | 16.5 | - | 15.7 | 14.9 | 13.0 | 12.3 |
| HDT | (℃) | 85.1 | - | 87.1 | 88.6 | 88.2 | 85.5 |
| MI | (g/10 min) | 20.3 | - | 21.3 | 21.0 | 19.5 | 20.4 |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 재생 수지 조성물은 재생 그라프트 공중합체인 재생 ABS 수지를 재활용함에 있어서, 재생 ABS 수지에 혼입된 이종 수지인 폴리에틸렌 성분 및 폴리우레탄 성분이 화학적으로 분해 및 제거되어, 이물 점수가 낮고, 황색도가 낮으며, 기계적 물성도 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1에서 제조된 재생 수지 조성물은 재생 ABS 수지에 혼입된 이종 수지인 폴리에틸렌 성분 및 폴리우레탄 성분을 그대로 포함하고 있어, 이물 점수가 매우 높고, 실시예 대비 기계적 물성도 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 2에서 제조된 재생 수지 조성물은 재생 ABS 수지에 혼입된 이종 수지인 폴리에틸렌 성분 및 폴리우레탄 성분이 화학적으로 분해 및 제거되어, 이물 점수가 낮게 나타나기는 하였으나, 이물 제거 시, 본 발명에 따른 알코올 아민계 화합물이 아닌 글리세린을 이용하고, 촉매인 아연 아세테이트를 이용함으로 인해, 압출 후 황색도가 증가하고, 충격강도가 급격히 저하된 것을 확인할 수 있었다.
이러한 결과로부터, 폐플라스틱, 특히 재생 그라프트 공중합체를 재활용함에 있어서, 본 발명에 따라 재생 수지 조성물을 제조하는 경우, 재생 그라프트 공중합체에 혼입된 이종 수지 및 이물을 화학적으로 분해 및 제거하여, 재생 그라프트 공중합체의 품질을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
Claims (10)
- 재생 그라프트 공중합체를 50 중량% 이상으로 포함하는 수지 조성물을 압출하는 단계(S10)를 포함하고,
상기 (S10) 단계의 압출은 알코올 아민계 화합물의 존재 하에 실시되고,
상기 (S10) 단계의 압출 시, 압출기의 배럴 온도는 100 ℃ 이상 300 ℃ 이하이고, 스크류의 분당 회전수는 100 rpm 이상 600 rpm 이하인 것인 재생 수지 조성물 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 수지 조성물은 재생 그라프트 공중합체를 80 중량% 이상으로 포함하는 것인 재생 수지 조성물 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 수지 조성물은 잔량으로 재생 그라프트 공중합체 이외의 수지를 포함하는 것인 재생 수지 조성물 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 재생 그라프트 공중합체는 공액디엔계 중합체, 방향족 비닐계 단량체 단위 및 비닐시안계 단량체 단위를 포함하는 그라프트 공중합체가 재생된 것인 재생 수지 조성물 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 알코올 아민계 화합물은 N-메틸에탄올아민(N-methyl ethanol amine), 디메틸에탄올아민(dimethyl ethanol amine), 디에틸에탄올아민(diethanol amine), N,N-디이소프로필아미노에탄올(N,N-diisopropyl amino ethanol), 디에탄올아민(diethanol amine), 메틸 디에탄올아민(methyl diethanol amine), 트리에탄올아민(triethanol amine), 비스-트리스 메탄(bis-tris methane) 및 메글루민(meglumine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것인 재생 수지 조성물 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 알코올 아민계 화합물은 상기 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 이상 1.0 중량부 이하로 투입되는 것인 재생 수지 조성물 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 (S10) 단계의 압출 시, 압출기의 배럴 온도는 240 ℃ 이상 280 ℃ 이하인 재생 수지 조성물 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 (S10) 단계의 압출 시, 스크류의 분당 회전수는 290 rpm 이상 310 rpm 이하인 재생 수지 조성물 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 (S10) 단계의 압출은 이축 압출기를 이용하여 실시되는 것인 재생 수지 조성물 제조방법. - 재생 그라프트 공중합체를 포함하고,
하기 수학식 1에 따라 계산한 이물 점수가 10 이하이며,
CIE L*a*b 색 공간에 따른 b 값이 4.00 이하인 재생 수지 조성물:
[수학식 1]
이물 점수 = {(이물 크기가 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하인 이물의 개수) * 0.3 + (이물 크기가 300 ㎛ 초과 500 ㎛ 이하인 이물의 개수) * 0.5 + (이물 크기가 500 ㎛ 초과인 이물의 개수) * 1.0}/10
상기 수학식 1에서, 이물은 겔 카운터를 이용하여 재생 수지 조성물 10 중량%와, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 90 중량%를 혼합하여 제조한 0.01 mm 내지 0.02 mm 두께의 필름에 대해, 측정 면적 0.1 m2에서 측정한 이물이다.
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