KR102046264B1 - 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102046264B1
KR102046264B1 KR1020180148254A KR20180148254A KR102046264B1 KR 102046264 B1 KR102046264 B1 KR 102046264B1 KR 1020180148254 A KR1020180148254 A KR 1020180148254A KR 20180148254 A KR20180148254 A KR 20180148254A KR 102046264 B1 KR102046264 B1 KR 102046264B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
polyvinyl chloride
montmorillonite
plasticizer
Prior art date
Application number
KR1020180148254A
Other languages
English (en)
Inventor
노우준
어서정
Original Assignee
노우준
어서정
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 노우준, 어서정 filed Critical 노우준
Priority to KR1020180148254A priority Critical patent/KR102046264B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102046264B1 publication Critical patent/KR102046264B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/10—Esters; Ether-esters
    • C08K5/12—Esters; Ether-esters of cyclic polycarboxylic acids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/06—Making preforms by moulding the material
    • B29B11/10—Extrusion moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/04—Disintegrating plastics, e.g. by milling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/88—Adding charges, i.e. additives
    • B29B7/90—Fillers or reinforcements, e.g. fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K3/2279—Oxides; Hydroxides of metals of antimony
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/346—Clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0016—Plasticisers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C08K5/098—Metal salts of carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/36—Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52—Phosphorus bound to oxygen only
    • C08K5/521—Esters of phosphoric acids, e.g. of H3PO4
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/04—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08L27/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L91/00—Compositions of oils, fats or waxes; Compositions of derivatives thereof
    • C08L91/06—Waxes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B2017/001—Pretreating the materials before recovery
    • B29B2017/0015—Washing, rinsing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/0818—Alkali metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
    • C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물은 폐폴리염화비닐을 전처리과정을 거쳐서 분쇄한 상태에서 내한성, 내열성, 난연성 및 높은 인장강도와 신장율의 기능을 부여하는 가소제와 첨가제를 혼합시켜 양질의 폴리염화비닐로 재생하여 재생효율을 증대시키고 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 첨가제로서 특수 처리한 나노클레이를 더 첨가함으로써 폴리염화비닐의 분해를 막으면서도 열적, 기계적 안정성을 높이고 동시에 충분한 난연성을 확보할 수 있어 와이어, 케이블 등의 피복물, 절연재 등으로 널리 사용될 수 있다.

Description

재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물 및 이의 제조방법{A composition of recycle polyvinyl chloride compound and manufacturing method thereof}
본 발명은 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
폴리염화비닐수지(이하 PVC)는 저렴한 가격, 우수한 물리/화학적 특성과 캘린더링, 압출, 사출 등에서의 우수한 가공 특성 때문에 건축재에서 생활용품에 이르기까지 폭 넓은 용도로 사용되는 대표적인 범용 플라스틱이다. PVC는 사용량이 전세계 약 2,700만 톤/년, 국내 84만 톤/년 정도로 대단히 많으나 재활용(recycling)은 폴리에틸렌 또는 폴리에스터와 비교하여 볼 때 미미한 실정이다.
PVC 수요의 특징은 다른 범용 고분자에 비해 파이프, 창틀 등 내구 년한이 긴 제품이 많으며 건축재의 경우 평균 수명이 약 34년 정도로 1970년대에서 1980년대에 사용된 PVC 제품들이 지금 폐기물로 나오기 시작하고 있으며 전세계적으로 PVC 폐기물의 발생량이 크게 증가할 것으로 예상되고 있다.
PVC는 열안정성이 낮아 가공 시에 황변 현상이 심하고 분해에 따른 물성 저하가 쉽게 일어나며 염소가스 등이 발생하여 가공기기를 부식시키는 큰 단점을 갖고 있다. 따라서 안정제, 가소제, 가공조제 등 다양한 첨가제를 이용하여 PVC의 이러한 단점을 개선하고 있으며 안정제는 납, 카드뮴 등 유해한 중금속 화합물인 경우가 많으므로 폐 PVC를 매립 또는 소각으로 처리할 경우 이러한 첨가제가 누출 또는 기화되어 환경에 많은 해를 끼치게 된다. 또한 PVC는 소각 시 염화수소가 발생하고 맹독성 발암 물질인 다이옥신이 발생할지도 모른다는 우려 때문에 소비자들로부터 환경 유해 물질로 의심받고 있다.
이와 같은, 사용한 다음 폐기되는 폐폴리염화비닐을 수거하여 재생하는 종래기술의 재생방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 폐폴리염화비닐을 수거하여 불순물을 제거한 상태로 10~15mm의 크기로 분쇄하고, 분쇄된 폐폴리염화비닐을 배합기에 투입시킨 다음 믹서의 회전에 의해 발생하는 마찰열을 이용하여 100 내지 150℃로 승온시킨다. 상기와 같이, 마찰열에 의해 승온된 원료를 압출기로 투입시켜 완전히 교반한 상태의 수지를 컷팅하여 재생 제품을 생산한다.
이와 같은, 종래의 폐폴리염화비닐 재생방법은 일정한 온도로 승온한 상태로 교반하여 재생하는 방법으로 폴리염화비닐의 연질과 경질 및 연질과 경질이 혼합된 제품의 종류에 따라 재생하는 제품도 같은 종류로만 재생되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 폐폴리염화비닐 재생방법은 전선의 피복이나 다양한 연질 제품에 내한성, 내열성, 난연성 및 높은 인장강도와 신장율을 확보하도록 다양한 형태의 가소제와 안정제 등에 첨가하는 것이 바람직하나, 연질 제품의 내측으로 이미 50중량부 이상의 가소제가 함유되어 있어 가소제와 안정제를 투입할 수 없고, 가소제가 0 내지 15 중량부로 비교적 적게 함유된 경질제품의 경우에는 분쇄 시에 표면적이 작아 가소제가 잘 흡수되지 않음으로써, 제품의 생산이 어려워 재생제품에 경우 내한성, 내열성, 난연성 및 높은 인장강도와 신장율을 증대하지 못하여 저가의 제품만을 생산하는 문제점이 있었다.
그리고, 종래의 폐폴리염화비닐 재생방법은 연질, 경질 및 연질경질이 혼합된 제품을 구분하여 각 재질에 맞도록 분리한 상태로 제작함으로써, 수거와 분리에 따른 비용이 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 10-0788334 (2007년 12월 17일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 내한성, 내열성, 난연성 및 높은 인장강도와 신장율을 향상시키는 첨가제를 혼합시켜 양질의 폴리염화비닐로 재생하여 재생효율을 증대시키고 생산성을 향상시키는데 재생 폴리염화비닐 컴파운드 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태는 폐 폴리염화비닐 100 중량부에 대하여 가소제 1 내지 5 중량부 및 충전제 5 내지 20 중량부를 포함하는 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 가소제는 프탈레이트(phthalate)계 가소제, 지방산(aliphate)계 가소제, 트리멜리테이트(trimellitate)계 가소제, 폴리에스테르(polyester)계 가소제, 에폭시(epoxy)계 가소제, 포스페이트(phosphate)계 가소제, 글리콜(glycol)계 가소제에서 선택되는 어느 하나 또는 복수이며, 더욱 상세하게 상기 가소제는 디이소노닐 프탈레이트(diisononyl phthalate: DINP)와 트리이소데실 트리멜리테이트(triisodecyl trimellitate)가 1 : 0.1 내지 1 중량비로 혼합된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 충전제는 탄산칼슘, 활석, 카본블랙, 수산화알루미늄, 마그네슘, 안티몬, 이산화티탄, 산화아연, 카올린, 칼륨실리케이트, 알루미늄실리케이트, 펠드스파르, 바륨설페이트, 칼슘설페이트 및 유리입자에서 선택되는 어느 하나 또는 복수이며, 더욱 상세하게 상기 충전제는 폐 폴리염화비닐 100 중량부에 대하여 교질탄산칼슘 1 내지 10 중량부, 마그네슘 1 내지 10 중량부, 수산화알루미늄 1 내지 10 중량부, 안티몬 0.1 내지 2 중량부 및 카본블랙 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 조성물은 파라핀 왁스, 에틸렌비스(스테아르아미드)왁스, 폴리에틸렌왁스, 사카라이드 에스테르 및 산화된 폴리에틸렌 왁스에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 윤활제를 더 포함하거나, 주석 머캡타이드, 중성 납 스테아레이트 및 이염기성 납 포스페이트에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 안정화제를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 조성물은 몬모릴로나이트, 스멕타이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 바이델라이트, 논트로나이트, 팽윤성 운모, 버미큘라이트, 합성 운모, 카네마이트, 마가다이트, 케냐이트, 카올리나이트, 일라이트, 클로라이트, 무스코바이트, 파이로필라이트, 안티고라이트, 해록석, 질석, 세피올라이트, 이모골라이트, 소복카이트, 나크라이트, 아녹사이트, 견운모, 레디카이트, 온석면 및 안티고라이트에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 나노클레이를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태는
a) 폐 폴리염화비닐을 세척 및 절단하는 전처리 단계;
b) 전처리된 폐 폴리염화비닐과 가소제를 배합기에 투입하고 100 내지 180℃로 가열하는 폴리염화비닐 투입단계;
c) 상기 배합기에 충전제, 윤활제 및 안정화제를 더 투입하는 첨가제 투입단계; 및
d) 상기 배합기 내의 조성물을 60 내지 80℃로 가열된 압출기에 투입하고 압출하는 압출단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 폴리염화비닐 조성물 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물은 폐폴리염화비닐을 전처리과정을 거쳐서 분쇄한 상태에서 내한성, 내열성, 난연성 및 높은 인장강도와 신장율의 기능을 부여하는 가소제와 첨가제를 혼합시켜 양질의 폴리염화비닐로 재생하여 재생효율을 증대시키고 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 첨가제로서 특수 처리한 나노클레이를 더 첨가함으로써 폴리염화비닐의 분해를 막으면서도 열적, 기계적 안정성을 높이고 동시에 충분한 난연성을 확보할 수 있어 와이어, 케이블 등의 피복물, 절연재 등으로 널리 사용될 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 이를 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물은 폐 폴리염화비닐, 경탄, 가소제, 충전제를 포함할 수 있다.
이하, 제조방법을 중심으로 본 발명을 더욱 상세히 설명하면, 상기 폴리염화비닐 컴파운드 조성물은
a) 폐 폴리염화비닐을 세척 및 절단하는 전처리 단계;
b) 전처리된 폐 폴리염화비닐과 가소제를 배합기에 투입하고 100 내지 180℃로 가열하는 폴리염화비닐 투입단계;
c) 상기 배합기에 충전제, 윤활제 및 안정화제를 더 투입하는 첨가제 투입단계; 및
d) 상기 배합기 내의 조성물을 60 내지 80℃로 가열된 압출기에 투입하고 압출하는 압출단계;
를 포함하는 방법을 통해 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 폐 폴리염화비닐은 사용 후 폐기된 폴리염화비닐(폴리비닐클로라이드, 비닐 클로라이드 중합체, PVC)로, 클로라이드 단일중합체 또는 하나 이상의 추가의 공단량체의 공중합된 단위를 갖는 비닐 클로라이드의 공중합체일 수 있는 고체 고분자량 중합체이다.
PVC 단일중합체의 상업적으로 입수 가능한 예는 옥시 비닐즈, 엘피(Oxy Vinyls, LP)로부터 입수가능한 옥시 비닐즈(Oxy Vinyls) 240F이다. 공단량체가 존재할 때, 공단량체는 대표적으로 공중합체의 20 중량% 이하를 차지할 것이다. 적당한 공단량체의 예는 C2-C6 올레핀, 예를 들어 에틸렌 및 프로필렌; 직쇄 또는 분지쇄 C2-C4 카르복실산의 비닐 에스테르, 예컨대 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 및 비닐 2-에틸 헥사노에이트; 비닐 할라이드, 예를 들어 비닐 플루오라이드, 비닐리덴 플루오라이드 또는 비닐리덴 클로라이드; 비닐 에테르, 예컨대 비닐 메틸 에테르 및 부틸 비닐 에테르; 비닐 피리딘; 불포화 산, 예를 들어 말레산, 푸마르산, 메타크릴산 및 그와 C1-C10 모노- 또는 디알콜의 모노 또는 디에스테르; 무수 말레산, 말레산 이미드 뿐만 아니라 말레산 이미드와 방향족, 시클로방향족 및 임의로 분지화된 지방족 치환체의 N-치환 생성물; 아크릴로니트릴 및 스티렌을 포함한다. 또한, 비닐 클로라이드의 그래프트 공중합체도 조성물에 사용하기에 적당하다. 예를 들어, 비닐 클로라이드가 그래프팅된 에틸렌 공중합체, 예컨대 에틸렌 비닐 아세테이트, 및 에틸렌 공중합체 엘라스토머, 예컨대 EPDM(에틸렌, 프로필렌 및 디엔의 공중합된 단위를 포함하는 공중합체) 및 EPR(에틸렌 및 프로필렌의 공중합된 단위를 포함하는 공중합체)이 비닐 클로라이드 중합체 성분으로 이용될 수 있다.
상기 폐 폴리염화비닐은 포장용, 농업용 등의 시트나 필름 또는 전선피복 등에 사용되면서 가소제가 많이 첨가되어 연성이 뛰어나 소프트한 연질과, 프로파일, pvc파이프 등의 강도를 가지는 경질과, 데코시트, 경질포장재, 무늬포장재 등과 같이 얇은 피막이나 천 형태로 사용되는 막형태의 경질 및 세탁기호스, 각종 배수로, 농업용 pvc호스 등과 같이 연경질을 혼합하여 연질의 유연성과 경질의 강도를 가지는 연경질 혼합되어 사용된 폴리염화비닐을 수거하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 폐 폴리염화비닐은 먼저 수집한 폴리염화비닐을 세척하여 표면의 이물질을 제거한 후, 순차적으로 크기를 축소하도록 복수의 분쇄기를 거쳐 직경 2㎜ 이하의 크기로 분쇄되도록 할 수 있다. 또한 상기 전처리 단계는 얇은 피막형태의 폐폴리염화비닐을 10㎜ 크기로 분쇄한 상태에서 배합기에 투입하여 승온하면 얇은 피막이 열로 인해 2㎜ 이하의 크기로 변형되도록 구성할 수 있다.
본 발명에서 상기 폐 폴리염화비닐은 상기와 같이 세척 및 분쇄하여 전처리한 후, 배합기에 가소제와 함께 투입하고 온도를 가해 이를 용융할 수 있다.
본 발명에서 상기 가소제는 조성물의 유연성 및 인장강도, 성형성을 확보하기 위한 것으로, 프탈레이트(phthalate)계 가소제, 지방산(aliphate)계 가소제, 트리멜리테이트(trimellitate)계 가소제, 폴리에스테르(polyester)계 가소제, 에폭시(epoxy)계 가소제, 포스페이트(phosphate)계 가소제, 글리콜(glycol)계 가소제 등을 들 수 있다.
본 발명에서 상기 가소제로 더욱 상세하게는 프탈레이트계 가소제인 디이소노닐 프탈레이트(diisononyl phthalate: DINP)와 트리멜리테이트계 가소제인 트리이소데실 트리멜리테이트(triisodecyl trimellitate)가 1 : 0.1 내지 1 중량비로 혼합된 것이 투명성, 내용제성 등의 기존 물성을 유지하면서도 열안정성, 가공성, 충격강도를 확보할 수 있어 바람직하다.
또한 상기 가소제는 필요에 따라 내한성을 높일 수 있도록 아디프산디옥틸아디프산디옥틸(Di(2-Methyhlhexyl) Aipate)를 목적을 해치지 않는 범위 내에서 더 첨가하여도 무방하다.
본 발명에서 상기 b) 단계는 상기 폐 폴리염화비닐과 가소제를 배합기에 투입하고 상기 배합기를 가열하여 용융할 수 있다. 이때 상기 폐 폴리염화비닐과 가소제의 첨가량은 폐 폴리염화비닐 100 중량부를 기준으로 가소제 1 내지 5 중량부 혼합하는 것이 내후성 및 내열성을 높일 수 있어 좋다.
본 발명에서 상기 c) 단계는 용융된 폴리염화비닐 및 가소제의 혼합물에 충전제, 윤활제 및 안정화제를 더 투입하는 단계이다.
본 발명에서 상기 충전제는 폴리염화비닐의 내부에 무게감과 물성을 조절하고, 가공성과 가격을 일정 범위로 유지하는 역할을 수행하는 것으로, 주로 무기입자가 투입될 수 있다.
본 발명에서 상기 충전제는 과립 또는 분말화된 형태를 가질 수 있으며, 비표면적은 200 ㎡/g 미만, 더욱 바람직하게는 100 ㎡/g 미만, 가장 바람직하게는 5 내지 10 ㎡/g의 표면적을 가질 수 있다.
본 발명에서 상기 충전제로 바람직하게는 탄산칼슘, 활석, 카본블랙, 수산화알루미늄, 마그네슘, 안티몬, 이산화티탄, 산화아연, 카올린, 칼륨실리케이트, 알루미늄실리케이트, 펠드스파르, 바륨설페이트, 칼슘설페이트 및 유리입자에서 선택되는 어느 하나 또는 복수일 수 있다.
본 발명에서 상기 충전제로 더욱 바람직하게는 교질탄산칼슘, 마그네슘, 수산화알루미늄, 안티몬 및 카본블랙의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 교질탄산칼슘(경탄)은 입경 1 내지 5㎛의 방추형 또는 봉상으로, 적정한 가소성을 부여하며, 수축에 대한 저항성 및 형태안정성을 가지며, 특히 입자 표면의 친유화 효과로 고분자 성분과의 분산성이 좋고 인장강도, 인열강도, 내마모성이 커지며, 동적 조건 하에서의 노화가 피로가 적다.
상기 교질탄산칼슘은 상기 폐 폴리염화비닐 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부 첨가하는 것이 좋다. 1 중량부 미만 첨가하는 경우 상기 교질탄산칼슘의 첨가에 따른 제반 물성 상승효과가 미비하며, 10 중량부 초과 첨가하는 경우 경도 증가로 인해 가공성이 크게 떨어질 수 있다.
또한 상기 마그네슘은 열안정성을 높이기 위한 것으로, 기존의 납계 화합물을 대체하여 열안정성은 물론 특히 블리딩(bleeding)성을 향상시키기 위해 첨가하며, 상기 폐 폴리염화비닐 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부 첨가하는 것이 좋다. 1 중량부 미만 첨가하는 경우 열안정성, 블리딩성의 향상이 미비하며, 10 중량부 초과 첨가하는 경우 유연성이 크게 떨어져 압출이 제대로 이루어지지 않는다.
상기 수산화알루미늄은 난연성 및 내트래킹성을 감소하기 위해 첨가되며, 상기 폐 폴리염화비닐 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부 첨가할 수 있다. 상기 수산화알루미늄이 1 중량부 미만 첨가하는 경우 난연성, 내트래킹성의 향상이 미비하며, 10 중량부 초과 첨가하는 경우 경도 증가로 압출가공이 어렵고, 연신율의 감소, 흡수율, 전기적 성능이 저하될 수 있다.
상기 안티몬은 조성물의 난연성을 높이기 위한 것으로, 특히 폴리염화비닐에 포함되는 할로겐과 결합하여 자유라디칼의 연쇄반응을 정지시키는 효과가 있고, 가연성 가스와 산소의 농도를 희석시키는 효과가 있다.
상기 안티몬은 상기 폐 폴리염화비닐 100 중량부 대비 0.1 내지 2 중량부 첨가할 수 있다. 0.1 중량부 미만 첨가하는 경우 난연성 상승효과가 미비하며, 2 중량부 미만 첨가하는 경우 조성물의 가공성이 저하될 수 있다.
상기 카본블랙은 조성물의 내열성, 전도성을 높이는 효과를 부여하며, 동시에 안료로서도 작용할 수 있다. 상기 카본블랙은 상기 폐 폴리염화비닐 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부 첨가하며, 1 중량부 미만 첨가하는 경우 내열성, 전도성 상승효과가 미비하고, 10 중량부 초과 첨가하는 경우 경도 증가로 인해 가공성이 크게 저하될 수 있다.
본 발명에서 상기 윤활제는 효과를 기준으로 외부와 내부로 나눌 수 있다. 상기 외부 윤활제는 고열의 폴리염화비닐 조성물과 가공기의 표면 간의 마찰 및 점착계수를 감소시키는 효과를 가지며, 내부 윤활제는 조성물의 내부 마찰, 특히 용융점도를 감소시키는 효과를 가진다.
본 발명에서 상기 윤활제의 예를 들면 파라핀 왁스, 에틸렌비스(스테아르아미드)왁스, 폴리에틸렌왁스, 사카라이드 에스테르 및 산화된 폴리에틸렌 왁스 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 복수를 첨가하여도 무방하다.
상기 윤활제는 첨가량을 한정하는 것은 아니나, 상기 폐 폴리염화비닐 100 중량부 대비 0.1 내지 5 중량부 첨가하는 것이 조성물의 물성을 해치지 않으면서도 가공성을 개선할 수 있어 바람직하다.
본 발명에서 상기 안정화제는 상기 폴리염화비닐의 열안정성을 높이기 위한 것으로, 특히 일반 폴리염화비닐의 경우 성형 또는 압출이 요구되는 온도(150 내지 200℃)에서 신속하게 분해될 수 있기 때문에 이로부터 보호하기 위해 첨가되는 것이다.
첨가 가능한 상기 안정화제로 예를 들면 주석 머캡타이드, 중성 납 스테아레이트 및 이염기성 납 포스페이트 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 둘 이상 조합하여 첨가하여도 무방하다. 또한 상기 안정화제는 첨가량을 한정하는 것은 아니나, 상기 폐 폴리염화비닐 100 중량부 대비 0.1 내지 1 중량부 첨가하는 것이 조성물의 열안정성을 개선하면서도 기계적 물성을 해치지 않아 바람직하다.
또한 상기 조성물은 하나 또는 복수의 나노클레이를 더 첨가할 수 있다. 일반적으로 고분자 수지, 통칭 플라스틱은 가공을 반복하면 물성이 약해지는데, 특히 PVC는 머리-머리 구조, 주사슬 내 3차 염소 결합, 이중 결합에 인접한 염소 원소들과 같은 구조적인 결함으로 인해 열적으로 매우 불안정하다. 따라서 PVC는 주의해서 가공해야 하며 가공 시 발생될 수 있는 염화수소를 제거할 수 있는 열 안정제가 첨가되어져야 한다.
대부분 열 안정제는 가공 초기에 첨가되어지므로 폐 PVC는 신 PVC보다 열안정성이 훨씬 낮아 물성 감소 및 황변 현상을 유발함으로써 상품의 가치를 저하시키는 요인이 되므로 대개 재가공 시 적합한 열 안정제 혼합 및 타플라스틱과의 컴파운드를 통해 물성 감소를 최소화하여야 한다. 그러나 폐 PVC는 일반적으로 신 PVC 입자 본래의 다공질 구조를 잃고 융합되어 있기 때문에 액상 안정제 또는 가소제로 다시 안정화시키고자 할 때는 여러 문제점들이 생겨날 수 있으므로 이를 해소하기 위해 나노클레이를 첨가하는 것이 좋다.
본 발명에서 상기 나노클레이는 몬모릴로나이트(montmorillonite), 스멕타이트(smectite), 벤토나이트(bentonite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite), 바이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 팽윤성 운모(mica), 버미큘라이트(vermicullite), 합성 운모(synthetic mica), 카네마이트(kanemite), 마가다이트(magadite), 케냐이트(kenyaite), 카올리나이트(kaolinite), 일라이트(illite), 클로라이트(chlorite), 무스코바이트(muscovite), 파이로필라이트(pyrophyllite), 안티고라이트(antigorite), 해록석(glauconite), 질석(vermiculite), 세피올라이트(sepiolite), 이모골라이트(imogolite), 소복카이트(sobockite), 나크라이트(nacrite), 아녹사이트(anauxite), 견운모(sericite), 레디카이트(ledikite), 온석면(chrysotile) 및 안티고라이트(antigorite) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 첨가할 수도 있다.
본 발명에서 상기 나노클레이로 더욱 바람직하게는 헥토라이트 점토와 몬모릴로나이트 점토를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 팽윤성을 잘 띄고 있으며, 특히 실리콘을 중심으로 산소가 사면체를 이루고, 이 사면체가 꼭지점을 공유하면서 층을 이루고, 이러한 실리케이트 사면체층이 알루미늄 이온을 중심으로 산소와 수산화기(-OH-)와 함께 팔면체를 이루어 팔면체층의 위아래로 둘러 쌓여 있는 구조의 알루미노실리케이트 층을 이루고 있다.
일반적으로, 몬모릴로나이트 구조는 팔면체 층의 알루미늄 사이트 3개 중 2개에는 알루미늄 이온이 들어있고, 한 곳에는 비어 있는 구조를 이루고 있어서 다이옥타헤드랄(dioctahedral)구조라고 말한다. 또한, 팔면체층의 3가의 알루미늄이온의 일부가 Fe2+, Ca2+와 같은 2가 이온으로 치환된 구조, 즉 이질동상치환(isomorphous substitution)을 하고 있어서 알루미노실리케이트 층이 음전하를 띠게 된다. 이 음전하를 중화시키기 위해 알루미노실리케이트 층 사이에 양이온, 즉 Na+이 들어가 있는 층상구조를 가지고 있다. 알루미노실리케이트 층과 층간의 Na+ 이온은 친수성이 매우 뛰어나서, 물에서 팽윤이 매우 잘 일어나고, 다른 양이온, 또는 극성이 있는 이온 또는 분자, 특히 폴리염화비닐에 포함되는 염소이온과 이온-다이폴(dipole) 작용에 의해 층간 삽입 반응이 잘 일어나 기계적 물성 및 열적 물성이 상승되는 특성을 지니고 있다.
다만 상기 폴리염화비닐과 함께 첨가되는 소수성(hydrophobic)이 큰 고분자와의 복합체를 합성하기 위해서는 표면을 친유특성을 지닌 유기물로 표면처리함으로써 고분자 매트릭스 내 분산된 나노 복합체를 합성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 나노클레이의 표면 처리를 위한 유기화제로 바람직하게는 세틸트리메틸암모늄염, 테트라데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민, 디메틸디스테아릴암모늄염, 트리메틸테트라데실암모늄염, 트리메틸헥사데실암모늄염, 트리메틸옥타데실암모늄염, 벤질트리메틸암모늄염, 벤질트리에틸암모늄염, 페닐트리메틸암모늄염, 디메틸디옥타데실암모늄염, 벤잘코니움염, 스테랄코늄염, 데나토니움염, 세틸피리디늄염, 테트라-n-부틸암모늄염, 폴리쿼터늄염, 헥실암모늄염, 옥틸암모늄염, 옥타데실암모늄염, 디옥틸디에틸암모늄염, 디옥타데실디메틸암모늄염, 헥실하이드록시에틸암모늄염, 도데실하이드록시에틸디메틸암모늄염, 옥타데실하이드록시에틸디메틸암모늄염, 옥틸카르복시에틸암모늄염, 도데실카르복시에틸디메틸암모늄염, 헥사데실카르복시에틸 디메틸암모늄염, 옥타데실카르복시에틸디메틸암모늄염, 도데실메르캅토에틸메틸암모늄염, 헥사데실메르캅토에틸디메틸암모늄염, 테트라에틸포스포늄염, 트리에틸벤질포스포늄염, 트리-n-부틸벤질포스포늄염 등의 양이온성 계면활성제를 들 수 있으며, 이들은 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하여도 좋다.
본 발명에서 상기 나노클레이는 표면 개질을 위해 분산매체에 상기 나노클레이 및 유기화제를 첨가하고 이를 교반하여 반응시킬 수 있다. 이때 용매는 물, 알코올, 톨루엔, 디메틸포름아미드 또는 클로로포름 등을 사용할 수 있다.
상기와 같이 첨가한 나노클레이, 유기화제 및 용매는 헨셀(henschel) 믹서 등의 교반기에 투입하고 60 내지 70℃로 가열하면서 교반한다. 다음으로 가열한 혼합물에 DOP(dioctyl phthalate) 등의 가소제를 첨가하고 105 내지 110℃로 가열한 후 10분 내외로 가열하여 복합체를 수득할 수 있다.
본 발명에서 상기 나노클레이는 상기 폐 폴리염화비닐 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부 첨가하는 것이 좋다. 1 중량부 미만 첨가하는 경우 열적, 기계적 물성의 상승효과가 미비하며, 10 중량부 초과 첨가하는 경우 나노클레이와 폐 폴리염화비닐간의 화학적 결합의 증가로 인해 점도 증가 및 가공성이 크게 떨어질 수 있다. 또한 상기 나노클레이가 헥토라이트 점토와 몬모릴로나이트 점토의 혼합물인 경우 몬모릴로나이트 1 : 헥토라이트 0.5 내지 1 중량비로 혼합하는 것이 폴리염화비닐과의 화학적 결합뿐만 아니라 나노클레이간의 화학적 결합으로 인해 열적, 기계적 안정성이 향상되어 바람직하다.
또한 상기 c) 단계는 상기 폴리염화비닐 및 다른 중합체 성분, 예컨대 열가소성 엘라스토머와의 혼합성을 향상시키기 위해 하나 이상의 상용화제를 더 포함하여도 좋다.
상용화제의 예는 염소화된 폴리올레핀, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/아세테이트/일산화탄소 삼원공중합체, 에틸렌/아크릴레이트/일산화탄소 삼원공중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 니트릴 부타디엔 고무, 에폭시드화된 폴리부타디엔, 에폭시드화된 천연고무, 폴리(테트라메틸렌 옥시드), 글루타르이미드 공중합체, 열가소성 폴리우레탄 및 염소화된 폴리우레탄을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 조성물의 염소화된 폴리올레핀 성분은 예를 들어 a) 염소화된 폴리에틸렌 단일중합체, b) i) 에틸렌 및 ii) 공중합가능 단량체의 공중합된 단위를 함유하는 염소화된 공중합체, 또는 c) 그의 조합일 수 있다. 대표적인 염소화된 올레핀 중합체는 a) 에틸렌의 염소화된 단일중합체 및 b) 에틸렌, 및 C3-C10 알파 모노올레핀, C3-C20 모노카르복실산의 C1-C12 알킬 에스테르, 불포화된 C3-C20 모노 또는 디카르복실산, 불포화된 C4-C8 디카르복실산의 무수물, 및 포화된 C2-C18 카르복실산의 비닐 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체의 염소화된 공중합체를 포함한다. 또한, 염소화된 그래프트 공중합체도 포함된다. 적당한 중합체의 구체적인 예는 염소화된 폴리에틸렌(CPE); 염소화된 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체; 염소화된 에틸렌 아크릴산 공중합체; 염소화된 에틸렌 메타크릴산 공중합체; 염소화된 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체; 염소화된 에틸렌 메틸 메타크릴레이트 공중합체; 염소화된 에틸렌 n-부틸 메타크릴레이트 공중합체; 염소화된 에틸렌 글리시딜 메타크릴레이트 공중합체; 에틸렌 및 무수 말레산의 염소화된 그래프트 공중합체; 및 에틸렌과 프로필렌, 부텐, 3-메틸-1-펜텐 또는 옥텐의 염소화된 공중합체를 포함한다. 공중합체는 이원공중합체, 삼원공중합체 또는 더 많은 종류의 단량체로 형성된 공중합체일 수 있다. 바람직한 염소화된 올레핀 중합체는 염소화된 폴리에틸렌 및 에틸렌 비닐 아세테이트의 염소화된 공중합체이다. 상업적으로 입수가능한 염소화된 폴리에틸렌 상용화제의 한 예는 더 다우 케미칼 컴파니(The Dow Chemical Company)로부터 입수가능한 타이린(TYRIN)ㄾ 4211P CPE 등이 있다.
또한 이외에도 다른 컴파운딩 조성물, 예를 들어 발포제, 윤활제, 안료, 착색제, 가공 조제, 산화방지제, 가교제, 난연제, 적하 방지제, 경화제, 촉진제 및 지연제, 커플링제, 정전기 방지제, 핵생성제, 슬립제, 점도조절제, 점착성 부여제, 블록킹 방지제, 계면활성제, 증량제 오일, 산 스캐빈저, 금속 불활성화제 등을 함유할 수 있다. 이러한 추가의 성분의 이용은 조성물을 다양한 응용에 이용하기에 맞게 조정하는 것을 가능하게 한다. 특히 유용한 컴파운딩 성분요소는 주석, 납, 바륨/아연 및 칼슘/아연 열 안정화제를 포함할 수 있다.
상기와 같이 혼합된 조성물은 상기 d) 단계와 같이 압출기에 투입하고 특정 크기로 압출하여 펠렛화할 수 있다. 이때 상기 압출기는 일반적인 폴리염화비닐 컴파운딩 분야의 숙련자에게 알려진 통상의 건조 블렌드 또는 습윤 블렌드 방법에 따라 제조될 수 있다. 블렌딩 방법으로부터 얻은 혼합물은 혼합기, 예컨대 밴버리 회분식 혼합기, 패럴 연속식 혼합기 또는 1축 또는 2축 스크류 압출기로 추가로 컴파운딩할 수 있다.
한 실시양태에서, 본 중합체 조성물은 PVC 분말에서 생화학적 가소제 흡수에 의해 건조 블렌드를 제조할 수 있다. 브라벤더 혼합기, 헨쉘 혼합기 또는 리본 블렌더를 포함하지만 이에 제한되지 않는 어떠한 적당한 방법/장치도 건조 블렌드 제조에 이용할 수 있다. 중합체 조성물은 PVC 및 생화학적 가소제 이외에도 추가로 다른 첨가제를 함유할 수 있다. 이어서, 건조 블렌드를 추가로 컴파운딩(예를 들어, 용융 압출에 의해)하여 어떠한 요망되는 형상(필름, 펠렛 등)으로도 형성할 수 있다.
상기 컴파운딩은 60 내지 80℃로 가열된 압출기를 이용하여 압축하는 것이 좋다. 상기 온도 범위에서 폴리염화비닐의 열분해가 일어나지 않으며, 압출 및 성형이 자유로워 바람직하다.
이하 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 물성을 하기와 같이 측정하였다.
(열안정성)
중량분석기(TA Instruments SDT-Q600)를 사용하여 200 ㎖/분의 속도로 공기를 흘려주면서 분당 10 ℃의 속도로 40 ℃에서 400 ℃까지 가열하면서 그때의 질량 변화를 측정하였다. 분해율이 70 %에 도달하는 시점에서의 온도를 열분해 온도로 정의하였다.
(기계적 물성)
ASTM D638에 따라서 2 인치/분의 속도로 시료의 인장 강도 및 파단 인장 신장률을 측정하였으며, 노화되지 않은 샘플의 쇼어 A 경도를 ASTM D2240에 따라서 측정하였다. 또한 인스트론사의 만능시험기 UTM(4206-001)을 사용하여 모듈러스를 측정하였다.
(실시예 1)
평균입경 2㎜로 분쇄된 폐 폴리염화비닐 자재 100 중량부에 가소제로 디이소노닐 프탈레이트(DINP)를 0.8 중량부 혼합한 것을 100℃로 예열된 반응기에 투입하고 혼합하였다. 혼합이 완료되면 다시 반응기에 경탄 5 중량부, 마그네슘 6 중량부, 수산화알루미늄 6 중량부, 안티몬 1 중량부, 카본블랙 0.5 중량부를 투입하고 균일하게 혼합한 후, 이를 65℃로 예열된 이축압출기(L/D=13)를 사용하여 250 rpm으로 혼련을 행하고 스트랜드 커팅(strand cutting) 방식으로 펠렛을 제조하였다.
제조한 혼합물의 기계적 물성을 측정하기 위해 180℃로 조절된 프레스에 140×140×2㎜의 몰드를 사용하여 3분간 예열한 후, 5분간 압력을 주어 시트 형태의 시편을 제조하였다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에서 가소제로 디이소노닐 프탈레이트 0.8 중량부, 트리이소데실 트리멜리테이트가 0.4 중량부로 혼합된 것을 사용하였으며, 이외에는 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
(실시예 3)
상기 실시예 2에서 조성물 제조 시 나노클레이로 평균입경 0.5㎛의 몬모릴로나이트를 3 중량부 더 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
(실시예 4)
상기 실시예 3에서 상기 나노클레이의 표면을 개질하였다. 구체적으로 반응기에 증류수를 넣고 교반하면서 상기 몬모릴로나이트를 천천히 첨가하고 60℃에서 6시간 동안 분산시켰다. 여기에 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethyl ammonium bromide)를 1.5 중량부와 에탄올 20 중량부를 첨가하여 동일 온도에서 10시간 동안 정치하여 반응을 진행시켰다. 반응이 끝난 조성물에서 물과 층이 분리되어 떠오른 몬모릴로나이트를 건져내었으며, 다시 개질되지 않은 몬모릴로나이트를 동일한 방법으로 반복하여 반응시켜 모든 나노클레이를 완전히 개질하였다. 그리고 개질된 나노클레이를 첨가하였으며, 이외에는 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
(실시예 5)
상기 실시예 4에서 나노클레이로 몬모릴로나이트 3 중량부에 헥토라이트 2.1 중량부를 혼합한 것을 개질하였으며, 이외에는 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
열안정성
(℃)		 인장강도
(MPa)		 인장신장률
(%)		 쇼어경도
(D)		 모듈러스
(GPa)
실시예 1 297 10.02 196±2 45.2±0.2 5.3
실시예 2 299 11.13 214±10 45.7±0.3 5.7
실시에 3 307 13.53 237±8 46.1±0.1 5.8
실시예 4 308 15.63 241±12 46.3±0.2 6.0
실시예 5 325 16.89 254±7 46.6±0.2 6.4
상기 표 1과 같이 본 발명에 따른 폐 폴리염화비닐 컴파운드 조성물로 제조한 시편은 열안정성을 확보하면서도 기계적 물성이 우수한 것을 알 수 있다. 구체적으로 가소제로 디이소노닐프탈레이트와 트리이소데실트리멜리테이트를 혼합한 실시예 2는 디이소노닐프탈레이트만을 사용한 실시예 1에 비해 인장신장률이 증가한 것을 알 수 있으며, 나노클레이를 더 첨가한 실시예 3은 실시예 1, 2에 비해 열안정성 및 인장강도가 향상된 것을 알 수 있다.
또한 나노클레이의 표면을 개질한 실시예 4는 실시예 3에 비해 기계적 물성이 비약적으로 높아진 것을 알 수 있으며, 나노클레이로 몬모릴로나이트와 헥토라이트가 혼합된 실시예 5는 가장 우수한 물성을 보임을 알 수 있다.
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. 평균입경 2㎜로 분쇄된 폐 폴리염화비닐 100 중량부에 대하여,
    (ⅰ) 디이소노닐 프탈레이트(diisononyl phthalate)와 트리이소데실 트리멜리테이트(triisodecyl trimellitate)를 1 : 0.5의 중량비로 혼합한 가소제 1.2 중량부;
    (ⅱ) 표면을 개질한 몬모릴로나이트 및 헥토라이트를 포함하는 나노클레이 5.1 중량부;
    (ⅲ) 충전제로서 교질탄산칼슘 5 중량부, 마그네슘 6 중량부, 수산화알루미늄 6 중량부, 안티몬 1 중량부, 카본블랙 0.5 중량부를 포함하되,
    상기 표면을 개질한 몬모릴로나이트 및 헥토라이트를 포함하는 나노클레이는,
    몬모릴로나이트 3중량부와 헥토라이트 2.1 중량부를 혼합한 혼합물에 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethyl ammonium bromide) 1.5 중량부 및 에탄올 20 중량부를 혼합하고, 10시간 동안 반응시켜 제조한 것을 특징으로 하는 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. a) 폐 폴리염화비닐을 세척 및 절단하는 전처리 단계;
    b) 전처리되어 평균입경 2㎜로 분쇄된 폐 폴리염화비닐 100 중량부, (ⅰ) 디이소노닐 프탈레이트(diisononyl phthalate)와 트리이소데실 트리멜리테이트(triisodecyl trimellitate)를 1 : 0.5의 중량비로 혼합한 가소제 1.2 중량부 및 (ⅱ) 표면을 개질한 몬모릴로나이트 및 헥토라이트를 포함하는 나노클레이 5.1 중량부를 배합기에 투입하고 100℃로 가열하는 폴리염화비닐 투입단계;
    c) 상기 배합기에 (ⅲ) 교질탄산칼슘 5 중량부, 마그네슘 6 중량부, 수산화알루미늄 6 중량부, 안티몬 1 중량부, 카본블랙 0.5 중량부를 포함하는 충전제, 윤활제 및 안정화제를 더 투입하는 첨가제 투입단계; 및
    d) 상기 배합기 내의 조성물을 65℃로 가열된 압출기에 투입하고 압출하는 압출단계;를 포함하되,
    상기 표면을 개질한 몬모릴로나이트 및 헥토라이트를 포함하는 나노클레이는,
    몬모릴로나이트 3중량부와 헥토라이트 2.1 중량부를 혼합한 혼합물을 60℃의 온도로 가열하고, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethyl ammonium bromide) 1.5 중량부 및 에탄올 20 중량부를 혼합한 다음 10시간 동안 반응시켜 제조한 것을 특징으로 하는 재생 폴리염화비닐 조성물 제조방법.
KR1020180148254A 2018-11-27 2018-11-27 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물 및 이의 제조방법 KR102046264B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180148254A KR102046264B1 (ko) 2018-11-27 2018-11-27 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180148254A KR102046264B1 (ko) 2018-11-27 2018-11-27 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102046264B1 true KR102046264B1 (ko) 2019-11-19

Family

ID=68771106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180148254A KR102046264B1 (ko) 2018-11-27 2018-11-27 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102046264B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115160709A (zh) * 2022-07-11 2022-10-11 杭州万瑞达新材料有限公司 一种储能电池连接电缆用聚氯乙烯电缆料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980024864A (ko) * 1996-09-25 1998-07-06 한스-피터 위트린 Ｎ,ｎ-디메틸-6-아미노우라실로써 안정화된 경질 ｐｖｃ
KR100788334B1 (ko) 2007-01-19 2007-12-27 이종욱 폐폴리염화비닐의 재생방법
KR20160059990A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 이화여자대학교 산학협력단 유기 나노클레이-고분자 복합체 및 이의 제조 방법
KR20160065879A (ko) * 2013-10-02 2016-06-09 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 바이오 가소제 및 가소된 폴리머 조성물

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980024864A (ko) * 1996-09-25 1998-07-06 한스-피터 위트린 Ｎ,ｎ-디메틸-6-아미노우라실로써 안정화된 경질 ｐｖｃ
KR100788334B1 (ko) 2007-01-19 2007-12-27 이종욱 폐폴리염화비닐의 재생방법
KR20160065879A (ko) * 2013-10-02 2016-06-09 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 바이오 가소제 및 가소된 폴리머 조성물
KR20160059990A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 이화여자대학교 산학협력단 유기 나노클레이-고분자 복합체 및 이의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115160709A (zh) * 2022-07-11 2022-10-11 杭州万瑞达新材料有限公司 一种储能电池连接电缆用聚氯乙烯电缆料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2003238617B9 (en) Method for making polyolefin nanocomposites
US9056965B2 (en) Process for mixing polyvinyl chloride with a bio-based plasticizer
KR101143749B1 (ko) 장기 내열성이 뛰어난 난연 폴리프로필렌 수지 조성물
JP2003530444A (ja) 有機的に変性された粘土を含む耐燃性ポリオレフィン組成物
US20070135545A1 (en) Flame retardant plastic compositions
US20090215928A1 (en) Ethylene/ester copolymer nanofiller composition
KR20080104316A (ko) 할로겐화 수지에 사용하기에 적합한 유기점토 및 그의 복합체계
JP2011530645A (ja) 充填されたポリ塩化ビニル組成物
KR102152066B1 (ko) 액상 및 분말을 포함하는 하이브리드 타입 pvc용 복합 안정제 및 이를 포함하는 pvc 수지 조성물
JPS63280754A (ja) 防炎性の、ハロゲンを含有しない熱可塑性ポリマー組成物
KR102046264B1 (ko) 재생 폴리염화비닐 컴파운드 조성물 및 이의 제조방법
JP7169785B2 (ja) 塩素化ポリオレフィン組成物
JP5154561B2 (ja) 酸化マグネシウムを含むポリマーコンパウンドのｉｎ−ｓｉｔｕ水和により作製される水酸化マグネシウム系難燃剤組成物
US10119012B2 (en) Flame-retarded polyolefin polymer composition with reduced antimony trioxide content
JP2001026724A (ja) 熱可塑性樹脂複合材料及びその製造方法
JP2016519168A (ja) 炭酸カルシウム及び焼成粘土の相乗的ブレンド
KR102254422B1 (ko) 바이오 가소제 및 가소된 폴리머 조성물
WO2015142613A1 (en) Phosphate ester-modified clay composition, method of producing the same and flame-retarded pvc nanocomposite, containing the same
KR100976805B1 (ko) 수도관용 합성수지 조성물 및 그의 제조방법
EP2857194B1 (en) Multiwall sheets
KR102532017B1 (ko) 염화비닐 수지용 가소제, 염화비닐 수지 조성물, 전선, 및 차량 내장재
EP2294008B1 (en) Method for exfoliating organoclay to produce a nanocomposite
RU2662747C1 (ru) Способ получения термопластичной пекополимерной композиции и изделий из нее
JPH1067889A (ja) 難燃性ポリオレフィン組成物
JP2006316121A (ja) 樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant