KR100245751B1

KR100245751B1 - 폐카페트의 재생방법

Info

Publication number: KR100245751B1
Application number: KR1019960071226A
Authority: KR
Inventors: 홍존희
Original assignee: 정몽규; 현대자동차주식회사
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 2000-03-02
Also published as: KR19980052254A

Abstract

본 발명은 폐카페트의 재생방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐카페트를 햄머-밀 분쇄기에서 분쇄한 다음 건조하고 여기에 스티렌-에틸렌과 부틸렌-스티렌 블록공중합체 고무를 첨가하고 무수말레인산을 첨가하여 압출하므로써 폐기되는 카페트를 재활용하여 폐기물 절감, 환경보호, 부존자원보존측면에서 유리하며 충격성능이나 치수안정성이 유리하여 사출성형에 유리한 재생재료를 제조할 수 있는 폐카페트의 재생방법에 관한 것이다.

Description

폐카페트의 재생방법

카페트는 자동차는 물론 주택의 바닥재로 사용되는 제품으로서 주로 실내 분위기를 편안하게 하고 바닥 하부로부터 발생되는 소음을 차단하는 흡차음 제픔의 하나로서 제품의 제조방법이나 재료 등에 따라 그 종류가 다양하다.

카페트는 크게 두 종류로 나눌수 있다. 하나는 나일론사를 이용하여 제조한 나일론 카페트인데, 이는 주로 고급차를 위주로 많이 사용되고 있으며 가정용 카페트도 여기에 속한다.

또 다른 하나는 폴리에틸렌테레프탈레이트사를 이용하여 제조한 것으로서 가격이 저렴하고 제조공정이 단순하여 주로 원가절감이 중요시되는 자동차용 부품으로서 많이 사용하고 있다.

나일론 카페트는 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트 기포지 및 폴리에틸렌 코팅제로 구성되어 있으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트는 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 라텍스 및 폴리에틸렌으로 구성되어 있다.

이들 각 성분의 구성비를 살펴보념, 폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트의 경우, 폴리에틸렌테레프탈레이트:라텍스:폴리에틸렌의 중량비가 60:10:30이고, 나일론 카페트의 경우 나일론:폴리에틸렌테레프탈레이트:폴리에틸렌의 중량비가 50:25:25이다.

그리고, 폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트와 나일론 카페트가 현재 적용되고 있는 비율은 40:60으로, 결국 전체 카페트의 재료구성비는 폴리에틸렌테레프탈레이트:나일론:라텍스:폴리에틸렌이 42.5:25:5:27.5의 중량비임을 알 수 있다.

이와같이 카페트는 상용성이 없는 3∼4가지 이상의 고분자 재료를 고온압축성형에 의해 제품의 형상을 만들기 때문에 재생시 물성회복이 우수한 효과적인 재생방법이 개발되지 못하고 있다. 또한, 카페트 섬유중 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리에틸렌 코팅제간의 용융점 차이가 커서 재생을 위한 실제 가공시 가공온도 설정이 매우 어려운 문제가 있다.

뿐만 아니라, 제품 사용부위가 바닥인 관계로 부피가 큰 것이 특징이다.

따라서, 수명이 다한 폐카페트는 제품중량 대비 부피가 커서 취급하기 어렵고 여러 가지 재료가 적층되어 있어 재질별 분리가 곤란해 재생되지 않고 전량 폐기되고 있다. 그러나, 매립지 용량이 부족하고 공해가 심각한 현실정을 감안한다면 폐카페트가 차지하는 쓰레기의 양은 엄청나다.

이에따라 현재 미국이나 유럽 등 선진국에서는 카페트, 특히 나일론 카페트의 재생에 대한 연구가 최근 활발히 진행되고 있는데, 그에 대한 구체적인 연구 및 실제 적용예는 전무한 실정이다.

본 발명은 상기와 같이 폐카페트 재생의 문제점을 해결하기 위하여 폴리에틸렌테레프탈레이트를 매트릭스로 하고, 나일론을 분산상으로 하는 복합 재생재료를 제조하고자 카페트 성분 중 하나인 폴리에틸렌과 상용성을 갖는 고므를 일정량 첨가하여 카페트 내의 폴리에틸렌과 상용성을 고려하고 나일론의 내충격성을 향상시켜 충격성능이 우수한 재생재료를 만들 수 있는 폐카페트의 재생방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 폐카페트를 햄머-밀 분쇄기에서 5∼10 mm 크기로 분쇄하는 공정, 분쇄물을 80∼90 ℃, 1시간의 조건하에서 건조하는 공정, 스티렌-에틸렌과 부틸렌-스티렌 블록공중합체 고무와 개시제를 첨가하여 반응중합하는 공정, 및 230∼250 ℃, 200∼250 rpm조건하에서 압출하는 공정으로 이루어진 폐카페트의 재생방법에 그 특징이 있다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 폐카페트 스크랩이나 폐기물을 햄머-밀 타입의 분쇄기에서 5∼10 mm 크기로 분쇄한다. 햄머-밀 분쇄기를 사용하는 것을 분쇄시 부유물이 적고 마찰열에 의한 엉킴현상을 최소화할 수 있기 때문이다. 한편, 분쇄물의 크기가 10 mm보다 크면 재생시 개질제와의 적절한 혼합을 기대할 수 없으며, 압출시 정량적인 투입이 곤란하여 물성의 산포가 심하여 우수한 물성의 재생재료를 얻을 수 없다.

반면, 분쇄물의 크기가 5 mm보다 작으면 분쇄시 발생하는 전단력에 의한 정전기가 과다하게 발생하고, 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유가 기포지로부터 이탈하여 섬유까리 서로 엉키는 브리지(bridge) 현상이 심하게 나타나 개질제와의 적절한 혼입은 물론 압출시 원료투입이 원활하지 못해 재생재료 제조에 매우 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.

이와같이 분쇄된 폐카페트를 80∼90 ℃온도에서 1시간 동안 건조시키는데, 만일 이를 양산공정에 적용하려면 연속컨베이어 시스템을 사용하여 컨베이어 이송기간중 밀폐전기로를 사용하여 건조할 수 있다.

만약, 카페트 스크랩의 상태가 수분을 많이 함유한 상태라면 폐카페트를 건조한 후 우선 단독으로 압출하여 펠렛으로 건조한 다음, 개질제와 혼합하여 다시 압출하는 것이 유리하다. 이는 카페트 내의 3성분과 개질제의 함량을 정량적으로 조절하는 것이 가능하기 때문에 물성산포가 양호하며 개질제의 효과를 충분히 살린 우수한 물성의 재생재료를 얻도록 한다. 반면, 폐카페트의 상태가 어느정도 수분을 함유한 상태라면 스크랩을 단독압출하지 않고 개질제와 혼합하여 압출하는 것이 유리한데, 이는 압출회수를 한 번으로 줄임으로써 재생비용을 절감하고 수분위 존재시 열화에 의한 폴리에틸렌테레프탈레이트의 가수분해를 최소화하므로써 충격성이 양호한 재료를 얻을 수 있기 때문이다.

그리고 나서, 건조된 분쇄물에 개질제를 첨가하는 바, 본 발명에서는 개질제로서 스티렌-에틸렌과 부틸렌-스티렌 블록공중합체 고무(이하, SEBS)를 사용하며, 그 첨가량은 분쇄물 100 중량부에 대하여 5∼10 중량부이다.

건조 폐카페트 분쇄물의 구성은 나일론 23 중량%, 폴리에틸렌테레프탈레이트 42 중량%, 라텍스 9 중량%, 폴리에틸렌 26 중량%인 바, 여기에 첨가되는 SEBS는 방향족고리에 의한 공명, 극성효과로 인해 극성 고분자와의 결합력을 향상시키고 무극성인 에틸렌, 부틸렌에 의해 폴리에틸렌과의 결합효과를 향상시킨다.

만일, SEBS의 첨가량이 5 중량부 미만이면 상용화제로 인한 물성향상효과가 일어나지 않는 문제가 있고, 10 중량부를 초과하는 경우과다사용으로 인한 가격 상승의 문제가 있다.

그리고, 여기에 중합개시제로 무수말레인산을 0.1∼0.5 중량부 첨가하는데, 무수말레인산은 무국성 고분자인 폴리올레핀계 수지에 라디칼을 생성시켜 극성고분자인 나일론과 폴리에틸렌테레프탈레이트와의 결합력을 향상시켜 물성이 우수한 고분자를 얻도록 한다. 그리고, 이들 분자사이에 일종의 가교제 역할을 하게되어 SEBS와의 결합력을 한층 강화시키게 된다.

이때, 무수말레인산의 첨가량이 0.1 중량부 미만이면 효과적인 개시효과가 없으며, 0.5 중량부를 초과하는 경우 광범위한 부위에서 개시가 일어나 오히려 분해를 촉진해 물성이 급격히 감소할 우려가 있다.

이와같이 개질제와 개시제를 첨가한 다음 압출하는데, 압출 조건은 230∼250 ℃ 온도에서 200∼250 rpm의 교반속도로 압출한다.

이때, 압출온도가 230 ℃보다 낮으면 카페트내의 폴리에틸렌테레프탈레이트와 나일론 성분이 용융되지 않아 압출기에 과부하를 초래하게 되어 압출기의 속도가 급격히 떨어져 압출이 어려울 뿐만 아니라 생산성이 저하되어 실제 재생시 적용이 힘들다. 반면, 압출온도가 250 ℃보다 높을 경우 카페트내의 폴리에틸렌과 폴리에틸렌테레프탈레이트가 열분해되어 물성이 매우 취약하게 되어 재생재료로 사용할 수 없게 된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

나일론 카페트와 폴리에틸렌테레프탈레이트 카페트가 60:40 중량비로 함유된 폐카페트 스크랩을 햄머-밀 분쇄기에서 5∼7 mm 크기로 분쇄하였다. 이와같은 폐카페트 분쇄물 100 중량부를 컨베이어로 이송하고 이때 밀폐전기로를 통과시키면서 85∼95 ℃의 온도범위에서 열풍건조시켰다. 여기에, 스티렌-에틸렌과 부틸렌-스티렌 블록공중합체 고무 10 중량부를 첨가하고 무수말레인산 0.4 중량부를 첨가하였다. 그리고, 242 ℃, 220 rpm의 조건으로 반응압출하여 펠렛을 제조한 다음, 건조 후 사출시편을 제작하였다,

비교예 1

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하되, 다만 무수말레인산을 첨가하지 않았다.

비교예 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하되, 다만 무수말레인산의 첨가량을 1.0 중량부로 하였다.

비교예 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제작하되, 다만 무수말레인산의 첨가량을 0.05 중량부로 하였다.

상기 실시예 1 및 비교예 1∼3에 따라 제작된 시편에 대하여 인장강도, 굴곡탄성율, 아이조드 충격강도 및 열변형온도를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

이때, 인장강도는 ASTM D-638 방법으로, 굴곡탄성율은 ASTM D-790 방법으로 측정하였고, 아이조드 층격강도는 ASTM D-256 방법으로 측정하였으며, 열변형온도는 ASTM D-648 방법으로 측정하였다.

구 분	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3
인장강도(kg/㎠)	450±15	400±10	350±20	410±15
굴곡탄성율(kg/㎠)	27,500	28,800	22,000	26,300
아이조드 층격강도(kg·cm/cm)	15.5	6.5	5.5	8.5
열변형온도(℃)	95	90	65	93

본 발명에 따라 재생된 폐카페트 재생재료는 충격성능이 폴리프로필렌 수지와 동등하고 제반물성이 우수하며 가격대비 성능면에서 매우 유리하다. 또한, 카페트 내의 폴리에틸렌테레프탈레이트에 의해 치수안정성이 양호하여 사출성형에 유리하다. 한편, 폐기물의 양을 절감할 수 있으므로 환경보호나 부존자원보존 측면에서 유용하며 가격이 저렴한 사출용 재료를 제조할 수 있으므로 원가를 절감할 수 있다.

Claims

폐카페트를 분쇄하고 새로운 수지를 첨가하여 압출시켜서 폐카페트를 본쇄하고 새로운 수지를 첨가하여 압출시켜서 폐카페트를 재생하는 방법에 있어서, 폐카페트를 분쇄하고 새로운 수지를 첨가하여 압출시켜서 폐카페트를 재생하는 방법에 있어서, 폐카페트를 햄머-밀 분쇄기에서 5∼10 mm 크기로 분쇄하는 공정, 분쇄물을 80∼90 ℃, 1시간의 조건하에서 건조하는 공정, 폐카페트 분쇄물 100중량부에 대해 스티렌-에틸렌과 부틸렌-스티렌 블록공중합체 고무 5~10중량부와 개시제로 무수말레인산 0.1~0.5중량부를 첨가하여 반응중합하는 공정, 및 230∼250 ℃, 200∼250 rpm조건하에서 압출하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐카페트의 재생방법.