KR20150107239A - 재생 pet계 수지 조성물, 재생 pet계 수지 성형품 및 이들의 제조방법 - Google Patents

재생 pet계 수지 조성물, 재생 pet계 수지 성형품 및 이들의 제조방법 Download PDF

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KR20150107239A
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Abstract

본 명세서는 재생 PET계 수지 조성물, 재생 PET계 수지 성형품 및 이들의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 본 명세서의 재생 PET계 수지 조성물로 제조됨으로써, 내열성 및 성형성이 개선된 재생 PET계 수지 성형품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

재생 PET계 수지 조성물, 재생 PET계 수지 성형품 및 이들의 제조방법{Recycled polyethylene terephthalate-based resin composition, recycled polyethylene terephthalate-based resin product and method for preparing the same}
본 명세서는 재생 PET계 수지 조성물, 재생 PET계 수지 성형품 및 이들의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 본 명세서의 재생 PET계 수지 조성물로 제조됨으로써, 내열성 및 성형성이 개선된 재생 PET계 수지 성형품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
플라스틱은 성형이 쉽고 가벼운 장점 등이 있어 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트, polyethylene terephthalate), PS(폴리스티렌, polystyrene), PP(폴리프로필렌, polypropylene), PE(폴리에틸렌, polyethylene), ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) 및 SAN(스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, Styrene acrylonitrile copolymer) 등과 같은 플라스틱이 다양한 분야에서 사용되고 있다.
사용되는 플라스틱의 양이 증가할수록 폐기되는 플라스틱의 양도 증가되어, 사용한 음료 용기, 화장품 용기 등과 같은 폐기된 플라스틱의 재활용 문제가 심각한 과제로 대두되고 있다.
폐기된 플라스틱을 재활용하기 위해 세척, 분쇄, 원심 분리, 용융, 건조 등의 공정을 거치게 되며, 이 과정에서 플라스틱의 성질이 변성 또는 변질되지 않도록 조절하는 연구가 필요하다.
또한, 재활용 공정을 통해 만들어진 재생 플라스틱이 적용될 제품에 필요한 물성을 가질 수 있도록 최적화하는 연구가 필요하다.
대한민국 특허공개공보 제2013-0082274호 (2013.07.19)
본 명세서는 재생 PET계 수지 조성물, 재생 PET계 수지 조성물로 제조됨으로써 내열성 및 성형성이 개선된 재생 PET계 수지 성형품 및 이들의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 명세서는 재생 PET(polyethylene terephthalate)계 수지 및 상기 재생 PET계 수지의 결정화를 방해하는 반응성 상용화제를 포함하는 것인 재생 PET계 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 재생 PET계 수지 조성물을 이용하여 재생 PET계 수지 성형품을 제조하는 단계를 포함하는 것인 재생 PET계 수지 성형품의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 명세서는 재생 PET계 수지 조성물로 제조된 것인 재생 PET계 수지 성형품을 제공한다.
또한, 본 명세서는 재생 PET(polyethylene terephthalate)계 수지 및 반응성 상용화제를 혼련하는 단계를 포함하는 상기 재생 PET계 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 재생 PET계 수지 조성물은 성형가공성이 우수하여, 다양한 성형방법을 적용할 수 있으며, 다양한 형태의 재생 PET계 수지 성형품을 제공할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 종래의 재생 PET계 수지 조성물보다 제조 비용이 저렴하면서도, 일정 수준 이상의 품질을 유지하는 재생 PET계 수지 조성물을 제공할 수 있다.
본 명세서에 따른 재생 PET계 수지 조성물을 이용한 성형품은 종래에 상용되던 폴리스티렌계 수지를 이용한 성형품을 대체할 수 있을 정도로 가벼우면서도, 충격강도가 높을 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 재생 PET계 수지 조성물은 내열성이 좋은 장점이 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따라, 폐기된 PET를 재활용하고 재활용된 재생 PET계 수지를 포함하는 재생 PET계 수지 조성물을 이용하여 성형품을 제조하는 순서를 나타낸다.
이하, 본 명세서를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 명세서는 재생 PET(polyethylene terephthalate)계 수지 및 상기 재생 PET계 수지의 결정화를 방해하는 반응성 상용화제를 포함하는 것인 재생 PET계 수지 조성물을 제공한다.
본 명세서에 있어서, 재생 PET계 수지는, PET계 수지가 음료병, 섬유, 필름 또는 컨테이너 등의 성형품으로서 사용된 후, 재활용하기 위하여 회수된 것을 말한다. 또는 재활용을 위해 회수된 후에 분쇄, 또는 세척 등의 후 처리된 것을 말한다. 통상적으로, PET 재생재나 리사이클 PET라 불리는 것이다.
본 명세서에 사용되는 재생 PET계 수지는 재생 처리되는 PET계 수지의 성형품 형태에 한정되는 것은 아니며, 병, 필름, 시트 등이 될 수 있다. 또한, 성형품들을 제조하는데 발생하는 필름의 단재(端材), 사출 성형품의 게이트 및 러너 부재 등으로 사용된 PET계 수지가 사용될 수 있으며, 상기 PET계 수지는 적당한 크기로 분쇄된 것이 바람직하다.
상기 재생 PET계 수지가 폐기된 PET계 성형품이 분쇄된 형태인 경우, 그 크기는 일반적으로 가장 긴 변의 길이가 10mm 이하인 것이 바람직하며, 분말, 펠렛상 또는 플레이크상 등일 수 있다.
본 명세서의 실시상태에 따르면 상기 재생 PET계 수지는 불순물을 포함할 수도 있으나, 불순물을 분리하는 과정을 거쳐 사용될 수도 있다. 본 명세서의 실시상태에 따르면, 원료가 되는 PET 병 등을 세척한 후, 분쇄하여 세척한 뒤, 폴리에틸렌(Polyethylene)이나 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 불순물을 비중 분리하고, 원심 분리로 탈수 후, 열풍으로 건조시킨다. 그 후에 접착제 등의 불순물을 제거하기 위하여 세척하고, 탈수·건조할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 재생 PET계 수지는 호모폴리머(homopolymer)를 포함할 뿐만 아니라 공중합체(copolymer)도 포함한다. 예컨대, 하기와 같은 [화학식 1]이 될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
R1 및 R3는 각각 치환 또는 비치환된 C1-C6의 알킬렌; 치환 또는 비치환된 C1-C6의 알케닐렌; 또는 치환 또는 비치환된 C3-C12의 시클로알킬렌 결합이고,
R2 및 R4는 각각 치환 또는 비치환된 C6-C20의 비축합고리계 또는 축합고리계 아릴렌; 또는 치환 또는 비치환된 C4-C20의 비축합고리계 또는 축합고리계 헤테로아릴렌 결합이고.
m 및 n은, 몰 비로서 0 < m ≤ 1, 0 ≤n < 1의 실수이며, m + n = 1이다.
상기 화학식 1에 있어서, 알킬렌 또는 알케닐렌은 직쇄 또는 분지쇄일 수 있으며, 알킬렌 또는 알케닐렌의 탄소수의 개수는 특별히 한정되지 않으나, 특히 에틸렌, 프로필렌이 바람직하다.
상기 화학식 1에 있어서, 시클로알킬렌은 특별히 한정되지 않으나, 특히 시클로헥실렌이 바람직하다.
상기 화학식 1에 있어서, 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으며, 단환식 아릴기의 예로는 페닐렌, 바이페닐렌, 터페닐렌 등이 있고, 다환식 아릴기의 예로는 나프틸렌, 안트릴렌, 페난트릴렌, 파이레닐렌, 페릴레닐렌, 크라이세닐렌 등이 있으나, 본 명세서의 범위가 이들 예로만 한정되는 것은 아니다. 다만, 바람직하게는 페닐렌, 나프틸렌이 될 수 있다.
상기 화학식 1에 있어서, "치환 또는 비치환"은 중수소, 할로겐기, 니트릴기, 니트로기, 히드록시기, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 아릴옥시기, 티옥시기, 알킬티옥시기, 아릴티옥시기, 술폭시기, 알킬술폭시기, 아릴술폭시기, 실릴기, 붕소기, 아릴아민기, 아랄킬아민기, 알킬아민기, 아릴기, 플루오레닐기, 카바졸기, 아릴알킬기, 아릴알케닐기, 헤테로고리기 및 아세틸렌기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되었거나, 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
상기 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 재생 PET계 수지의 함량은 65 중량% 이상 85 중량% 이하인 것일 수 있다. 이 경우 기계적 물성을 달성하는 데 유리하다.
상기 재생 PET계 수지는 재생 CPET(내열성을 보완한 PET 수지), 재생 OPET(내화학성을 보완한 PET 수지), 재생 EPET(점도를 보완한 PET 수지), 재생 PET 글리콜 (PET glycol, PETG), 재생 PCTG 및 재생 비결정질-PET (amorphous-PET, APET) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 재생 PET계 수지는 재생 비결정질-PET (amorphous-PET, APET)를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 재생 PET계 수지는 재생 비결정질-PET (amorphous-PET, APET) 및 재생 PET 글리콜 (PET glycol, PETG)을 포함할 수 있다.
상기 재생 PET계 수지가 재생 비결정질-PET (amorphous-PET, APET) 및 재생 PET 글리콜 (PET glycol, PETG)을 포함하는 경우에는, 상기 재생 PET계 수지 총 중량을 기준으로, 상기 재생 비결정질-PET의 함량은 10 중량% 이상 100 중량% 미만이며, 상기 재생 PET 글리콜의 함량은 0 중량% 초과 90 중량% 이하일 수 있다. 이때, 상대적으로 재생 비결정질-PET가 많을수록 비용절감의 효과가 크며, 상대적으로 재생 PET 글리콜이 많을수록 기계적 물성이 좋은 장점이 있다.
폐기된 PET 제품들은 세척, 분쇄, 건조 등의 공정을 거치면서 열에 의해 고분자 사슬이 재분배되며, 그 결과 재활용된 재생 PET계 수지의 결정화도가 증가하게 된다. 상기와 같이 고분자의 결정화도가 높아질수록 고분자의 성형성이 감소하기 때문에, 성형공정에서 재생 PET계 수지를 이용하여 최종제품의 형태로 변형시키는 데 어려움이 있다.
본 명세서에서 반응성 상용화제는 재생 PET계 수지의 결정화를 방해하는 역할을 한다. 즉, 반응성 상용화제는 재생 PET계 수지가 재활용되는 공정에서 결정화도가 증가하여 재생 PET계 수지의 성형성이 저해되는 것을 방지하는 역할을 한다.
본 명세서에서 반응성 상용화제가 재생 PET계 수지의 결정화를 방해하는 방법으로, 예를 들면, 재생 PET계 수지와 반응성 상용화제가 반응하여 재생 PET계 수지의 측쇄를 형성할 수 있다. 이 경우 반응성 상용화제에 의해 형성된 측쇄때문에 열에 의해 고분자 사슬이 재분배되어 결정이 형성되는 것을 방해할 수 있다.
본 명세서에서 반응성 상용화제가 재생 PET계 수지와 반응하여 재생 PET계 수지에 측쇄를 형성할 수 있다면, 반응성 상용화제의 종류를 특별히 한정하지 않는다.
본 명세서에서 반응성 상용화제는 재생 PET계 수지와 반응할 수 있는 반응기를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 반응성 상용화제는 에폭시기 및 카르복시기 중 적어도 하나를 포함하는 화합물이거나, 무수산(acid anhydride)일 수 있다. 여기서, 상기 무수산은 산(acid)의 화학식에서 1분자 또는 그 이상의 물을 상실한 형태인 화합물 또는 물과 작용하여 산을 형성하는 산화물을 의미한다.
예를 들면, 상기 반응성 상용화제는 말레산무수물(Maleic anhydride, MAH), 말레산무수물-g-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 (Maleic anhydride grafted acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, MAH-g-ABS), 말레산무수물-g-스티렌 아크릴로니트릴 공중합체 (Maleic anhydride grafted styrene acrylonitrile copolymer, MAH-g-SAN), 스티렌-co-말레산무수물 (Styrene-co-maleic anhydride, SMA), 에틸렌-메틸 아크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트 (Ethylene-methyl acrylate-glycidyl methacrylate, E-MA-GMA), 에틸렌-메틸 아크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트-g-스티렌 아크릴로니트릴 공중합체 (Ethylene-methyl acrylate-glycidyl methacrylate grafted styrene acrylonitrile copolymer, E-MA-GMA-g-SAN) 및 에틸렌-메틸 아크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트-g-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 (Ethylene-methyl acrylate-glycidyl methacrylate grafted acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer,E-MA-GMA-g-ABS) 중 적어도 하나인 것일 수 있다.
상기 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 반응성 상용화제의 함량은 1 중량% 이상 20 중량% 이하일 수 있다. 이 경우 재생 PET계 수지의 결정화를 방해하면서 재생 PET계 수지의 성형성을 증가시킬 수 있다.
상기 재생 PET계 수지 조성물에 재생 PET계 수지 이외에 다른 재생 플라스틱 수지가 첨가되는 경우에는 재생 PET계 수지와 추가로 첨가된 재생 플라스틱 수지의 상용성을 증가시키는 역할을 상기 반응성 상용화제가 하거나, 이를 위한 별도의 상용화제가 첨가될 수 있다.
상기 재생 PET계 수지 조성물은 내열성 증진제를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 상기 내열성 증진제는 내열성 재생 수지일 수 있다. 즉, 내열성 재생 수지는 재생 플라스틱 중 상대적으로 내열성이 높은 것을 의미한다. 상기 내열성 재생 수지는 적어도 70 ℃ 이상의 온도에서 기계적 물성이 변질 또는 변성되지 않는 것을 의미한다. 구체적으로, 70℃ 이상 110 ℃ 이하의 온도에서 기계적 물성이 변질 또는 변성되지 않는 것을 의미한다.
상기 내열성 증진제의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면 상기 내열성 증진제는 재생 스티렌 수지, 재생 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, ABS) 및 재생 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체(Styrene acrylonitrile copolymer, SAN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 내열성 증진제의 함량은 10 중량% 이상 30 중량% 이하일 수 있다. 이 경우 상기 재생 PET계 수지 조성물로 제조된 성형품의 내열성이 증가되고 비중이 낮아질 수 있다.
이때, 상기 재생 PET계 수지 조성물로 제조된 성형품의 비중이 낮을수록 같은 부피에서 밀도가 낮아져 제조단가가 절감될 수 있다.
상기 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 재생 PET계 수지의 함량은 65 중량% 이상 85 중량% 이하이고, 상기 반응성 상용화제의 함량은 1 중량% 이상 20 중량% 이하이며, 상기 내열성 증진제의 함량은 10 중량% 이상 30 중량% 이하일 수 있다. 이 경우 재생 PET계 수지의 결정화가 방해되어 성형성이 좋고 재생 PET계 수지 조성물로 제조된 성형품의 내열성이 증가될 수 있다.
본 명세서에서, 상기 재생 PET계 수지 조성물은 재생 폴리카보네이트 수지 (Polycarbonate resin, PC)를 더 포함할 수 있다.
상기 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 재생 폴리카보네이트 수지의 함량은 0 중량% 초과 20 중량% 이하일 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지는 재생 PET계 수지와 상용성이 좋아 조성물에 잘 섞이며, 첨가된 폴리카보네이트 수지는 재생 PET계 수지의 내열성, 충격강도 및 강도 등을 보완할 수 있다.
본 명세서에서, 상기 재생 PET계 수지 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 자외선안정제, 산화방지제, 착색제, 내후제, 경화촉진제, 활제, 난연제, 방염제, 열중합억제제, 보강제, 충전제, 충격보강제, 증량제, 계면활성제, 광증감제, 가소제, 대전방지제, 이형제, 곰팡이방지제, 접착촉진제 및 접착조제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 첨가제로 예시된 자외선안정제, 산화방지제, 착색제, 내후제, 경화촉진제, 활제, 난연제, 방염제, 열중합억제제, 보강제, 충전제, 충격보강제, 증량제, 계면활성제, 광증감제, 가소제, 대전방지제, 이형제, 곰팡이방지제, 접착촉진제 및 접착조제의 종류는 한정되지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 채용할 수 있다.
상기 충격보강제는 충격 강도 저하를 막기 위하여 첨가될 수 있으며, ABS계 수지, 아크릴계 수지, 기능성 에틸렌 공중합체(Functional ethylene copolymers) 및 MBS/MABS(메타크릴레이트-부타디엔-스티렌/메타크릴레이트-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, methacrylate-butadiene-styrene/ methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene)계 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 ABS계 수지의 종류는 한정하지 않으나, 예를 들면, 상기 ABS계 수지는 ELIX Polymers사의 ELIX 158I 및 ELIX 175I; 및 재생 ABS수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 수지의 종류는 한정하지 않으나, 예를 들면, 상기 아크릴계 수지는 DOW Chemicals사의 PARALOID EXL-2314, 2330, 3330, 3361; MITSUBISHI RAYON사의 METABLEN S-2001, 2005, 2006, 2030, 2100; PLUSS POLYMER사의 OPTIM GE-344; 및 재생 아크릴계 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 기능성 에틸렌 공중합체의 종류는 한정하지 않으나, 예를 들면, 상기 기능성 에틸렌 공중합체는 DUPONT POLYMER사의 ELVALOY 1330EAC, 4170, CT2, PTW; NZG TECH사의 IMPACT N408; A.SCHULMAN사의 CLARIX 010990-01 CLEAR; ARKEMA사의 LOTADER8900, 8920; BRUEGGEMANN CHEMICAL사의 BRUGGOLEN M21; BASF사의 IRGAMOD 195; 및 재생 기능성 에틸렌 공중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 MBS/MABS계 수지의 종류는 한정하지 않으나, 예를 들면, 상기 MBS/MABS계 수지는 DOW CHEMICALS사의 PARALOID EXL-2620, 2678, 2691, 2691A, 3691, 3691A; 및 재생 MBS/MABS계 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서는 상기 재생 PET계 수지 조성물을 이용하여 재생 PET계 수지 성형품을 제조하는 단계를 포함하는 것인 재생 PET계 수지 성형품의 제조방법을 제공한다.
상기 재생 PET계 수지 성형품은 사출성형, 압출성형, 회전성형, 카렌다(calendar)성형, 압축성형, 진공성형, 시트성형 및 중공성형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 성형방법으로 제조될 수 있다.
구체적으로 상기 재생 PET계 수지 성형품은 진공성형 및 시트성형 중 하나의 방법으로 제조되거나 시트성형 후 진공성형을 통해 제조될 수 있다.
상기 재생 PET계 수지 시트를 제조하는 경우, 압출기와 다이(die)를 가진 일반적인 시트 성형기; 표층과 중간층을 구성하는 2기의 압출기와 다층 다이(die)를 가진 일반적인 2종 3 층 시트 성형기; 이축 스크류 압출기; 또는 t-다이가 장착된 압출기를 이용할 수 있다.
구체적으로 t-다이가 장착된 압출기를 이용하여 시트를 제조하는 것이 바람직하다. 이때, t-다이가 장착된 압출기를 이용하여 제조된 시트가 최종제품으로 사용되거나, 상기 시트를 최종제품의 형태로 가공하는 진공성형을 더 수행할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 폐기된 PET 재생품을 분쇄한 후 종류가 다른 수지, 금속, 종이 등과 분리하여 재생 PET 수지를 선별하고 세척 및 건조한다. 건조된 재생 PET계 수지를 반응성 상용화제 및 이외 첨가 조성물과 함께 혼합기에 넣고 드라이 블렌드(dry blend)하여 압출기를 통해 펠렛을 만든다. 이후, 상기 펠렛을 건조한 뒤 상기 펠렛을 t-다이가 장착된 압출기에 넣어 압출된 시트를 3개의 카렌다롤을 통과시키고, 시트를 냉각 및 절단하여 재생 PET 시트를 제조할 수 있다.
상기 재생 PET 시트를 최종 성형품으로 사용할 수도 있고, 상기 시트를 이용하여 다른 모양으로 성형함으로써 최종 성형품을 제조할 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 재생 PET 시트를 가열하여 금형으로 이송하고 진공으로 시트를 금형의 모양대로 흡착하여 진공성형하고 이를 재단함으로써 최종 성형품을 제조할 수 있다.
본 명세서는 재생 PET계 수지 조성물로 제조된 것인 재생 PET계 수지 성형품을 제공한다.
상기 재생 PET계 수지 성형품은 70 ℃ 이상의 온도에서 내열성이 있는 것이 바람직하다. 이 경우 비닐하우스의 내부나 제품의 운송 중 온도가 상승할 때, 성형품의 강도 및 외형이 최종제품으로 이용 가능한 정도의 품질을 유지할 수 있다.
상기 재생 PET계 수지 성형품의 내열성의 상한치는 높으면 높을수록 좋으며 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면 상기 재생 PET계 수지 성형품은 70 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 온도에서 내열성이 있을 수 있다.
본 명세서에서, 특정 온도에서 내열성이 있다는 것은 특정 온도에서 일정 시간을 방치했을 때, 외형 및 강도의 변화가 없거나 적은 것을 의미한다.
구체적으로, 본 명세서의 성형품을 온도가 70 ℃ 이상, 습도 50 %인 환경에서 10시간 이상 방치하더라도, 상기 성형품의 강도 및 외형이 최종제품으로 이용 가능한 정도의 품질을 유지할 수 있는 것을 의미한다.
상기 재생 PET계 수지 성형품의 결정화도는 30 % 이하일 수 있다. 이 경우 성형성이 좋아 성형시 최종제품의 형태로 성형하는 것이 쉬운 장점이 있다.
구체적으로, 상기 재생 PET계 수지 성형품의 결정화도는 25 % 이하일 수 있다. 이 경우 성형성이 좋아 성형시 최종제품의 형태로 성형하는 것이 더 쉬운 장점이 있다.
필요에 따라, 상기 재생 PET계 수지 성형품의 결정화도는 20 % 이하일 수 있다. 이 경우 성형성이 좋아 성형시 최종제품의 형태로 성형하는 것이 더욱 더 쉬운 장점이 있다.
상기 재생 PET계 수지 성형품의 결정화도의 하한치를 특별히 한정하지 않으며 결정화도는 낮으면 낮을수록 좋다.
상기 재생 PET계 수지 성형품의 비중은 1.2이하일 수 있다. 이 경우 단위 부피에 대하여 밀도가 낮아 비용이 절감될 수 있다.
본 명세서에 따른 상기 재생 PET계 수지 성형품의 IZOD 충격강도는 10 kg/cm2 이상인 것이 바람직하다.
상기 재생 PET계 수지 성형품의 형상은 한정하지 않으나, 예를 들면, 펠렛(pellet), 시트(sheet), 필름(film), 파이프(pipe), 튜브(tube), 포트(pot) 또는 파이버(fiber)인 것일 수 있다.
상기 재생 PET계 수지 성형품은 시트(sheet)의 형상일 수 있다. 구체적으로 농업용 시트일 수 있다.
상기 재생 PET계 수지 성형품은 포트(pot)의 형상일 수 있다. 이때, 포트는 어떤 물질을 담을 수 있는 물체의 형태를 모두 포함하며 필요에 따라 농업용 포트일 수 있다.
상기 재생 PET계 수지 성형품은 운반용기, 포장용기, 포장재, 보관용기 또는 내장재로 사용될 수 있다.
본 명세서에 따른 재생 PET계 수지 조성물 제조방법은 본 명세서의 재생 PET계 수지 조성물을 이용하는 것을 제외하고는 당 기술 분야의 기술을 이용할 수 있다.
본 명세서는 재생 PET(polyethylene terephthalate)계 수지 및 반응성 상용화제를 혼련하는 단계를 포함하는 상기 재생 PET계 수지 조성물의 제조방법을 제공한다. 예를 들면, 상기 재생 PET계 수지 조성물의 혼합 방법은 드라이 블렌드(dry blend)가 바람직하다.
상기 재생 PET계 수지 조성물에 관한 설명은 상술한 바와 같다.
이하, 본 명세서의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 명세서의 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1]
재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로, 재생 비결정질-PET 30 중량%, 재생 PET 글리콜 53중량%, 재생 SAN 10중량%, MAH-g-ABS 2중량%, E-MA-GMA 5중량%를 믹서로 혼합한 후 이축 스크류 압출기로 압출하여 펠렛을 제조했다.
상기 펠렛을 t-다이가 장착된 압출기로 시트를 제조했다. 구체적으로 220 ℃ 이상 260 ℃이하의 온도로 조절된 압출기로 펠렛을 용융시킨 후 압출기의 단부에 장착된 t-다이(250℃ 이상 260 ℃이하)를 통해 압출했다. 상기 압출된 시트는 70℃ 이상 80 ℃의 카렌더 롤(calendar roll)에 의해 이동하면서 냉각 및 고화시켰다. 이후 일정규격으로 재단하여 시트를 제조했다.
상기 제조된 시트를 예열한 후 진공 성형 금형 상으로 이동시키고, 진공으로 흡착하여 금형의 형태로 성형한 후 일정 규격으로 재단하여 농업용 포트를 제조했다.
[실시예 2]
재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로, 재생 비결정질-PET 45 중량%, 재생 PET 글리콜 30중량%, 재생 SAN 10중량%, MAH-g-ABS 10중량%, E-MA-GMA 5중량%를 믹서로 혼합하여 재생 PET계 수지 조성물을 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 같은 방법으로 농업용 포트를 제조했다.
[비교예 1]
HIPS (High Impact Poly Styrene) 100 중량%를 이축 스크류 압출기로 압출하여 펠렛을 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 같은 방법으로 농업용 포트를 제조했다.
[비교예 2]
재생 비결정질-PET 100 중량%를 이축 스크류 압출기로 압출하여 펠렛을 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 같은 방법으로 농업용 포트를 제조했다.
[비교예 3]
재생 비결정질-PET 70 중량%, 재생 SAN 30 중량%를 믹서로 혼합한 후 이축 스크류 압출기로 압출하여 펠렛을 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 같은 방법으로 농업용 포트를 제조했다.
[실험예 1]
내열성 측정
실시예 1과 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 시트를 재단하여 2 mm×12 mm×125 mm의 시편을 5개 준비했다. 상기 시편을 25 ℃의 온도, 50 %의 습도에서 24시간 동안 에이징(aging)시켰다.
에이징된 시편의 초기 휨정도를 기록한 후 시편을 70℃의 드라이오븐에 두었다가 10 시간 지난 후 휨정도를 측정했다. (5개 평균)
70℃의 드라이오븐에 두었던 시편을 75 ℃로 온도가 조정된 드라이오븐에 두었다가 10 시간 지난 후 휨정도를 측정했다. (5개 평균)
75 ℃의 드라이오븐에 두었던 시편을 80 ℃로 온도가 조정된 드라이오븐에 두었다가 10 시간 지난 후 휨정도를 측정했다. (5개 평균)
하기 표 2에서, 최종적으로 80 ℃의 드라이오븐에서 각각 시편을 꺼낸 후 시편의 휨정도가 초기 휨정도에서 5 %이하의 변형을 유지하는 경우에는 "◎ (매우 우수)"로 표시하고,
초기 휨정도에서 10 %이하의 변형을 유지하는 경우에는 "○ (우수)"로 표시하며,
초기 휨정도에서 20 %미만의 변형을 유지하는 경우에는 "△ (보통)"로 표시하고,
초기 휨정도에서 20 %이상의 변형을 유지하는 경우에는 "× (나쁨)"로 표시했다.
여기서, 휨정도는 정반에 시편을 놓고 시트 중 정반의 표면으로부터 가장 멀리 떨어진 한 점까지 거리를 두께 게이지(thickness guage)로 측정했다. 또한, 휨정도의 변형은 하기 식 1로 계산했다.
[식 1]
Figure pat00002
[실험예 2]
성형성 측정
실시예 1과 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 시트를 재단하여 2 mm×50 mm×80 mm의 시편을 준비했다. 상기 시편의 양 단부를 고정하고 약 3분 동안 토치(torch)로 가열한 뒤, 고정된 시편의 표면에 지름이 10 mm인 철봉을 접촉시킨 후 시편의 표면으로부터 20 mm까지 철봉을 끌어내렸다.
하기 표 2에서, 철봉을 20 mm 이상 끌어내렸을 때 시편이 찢어지지 않는 경우에는 "◎ (매우 우수)"로 표시하고,
시편이 찢어지는 경우에는 "× (나쁨)"로 표시했다.
[실험예 3]
낙구충격강도
실시예 1과 2 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 시트를 재단하여 2 mm×50 mm×80 mm의 시편을 5개 준비했다. 낙구충격시험기(500g의 강철볼, 75 cm 낙하높이)를 사용하여 강철볼을 시편으로 자유낙하시켜 시편의 파손여부를 관찰했다.
하기 표 2에서, 시편 5개 모두 단순 파손이 없는 경우에는 "◎ (매우 우수)"로 표시하고,
시편 5개 중 2개 이하가 단순 파손이 있는 경우에는 "○ (우수)"로 표시하며,
시편 5개 중 3개가 단순 파손이 있는 경우에는 "△ (보통)"로 표시하고,
시편 5개 중 4개 이상이 단순 파손이 있는 경우에는 "× (나쁨)"로 표시했다.
여기서, 단순 파손은 시편이 한두 조각 즉, 상대적으로 적은 숫자의 조각으로 깨지는 경우를 말하며, 이와 대비하여 파손은 산산조각나서 다수의 조각으로 깨지는 경우를 말한다.
[실험예 4]
환경 친화성(Rohs)
형광분석기(XRF, x-ray fluorescence)를 사용하여 6대 유해물질(Cd, Pb, Hg, Cr+6, 폴리브롬화 비페닐(PBBs, polybrominated biphenyls) 및 폴리브롬화 비닐(PBDEs, polybrominated biphenylethers))의 함유량을 측정했다.
Figure pat00003
하기 표 2에서, 6대 유해물질의 함유량의 기준(상기 표 1 참조)을 초과하지 않는 경우에는 "◎ (매우 우수)"로 표시하고,
6대 유해물질의 함유량의 기준을 초과하는 경우에는 "× (나쁨)"로 표시했다.
Figure pat00004
재생 수지가 아닌 비교예 1과 실시예 1 및 2를 비교하면, 실시예 1 및 2에서 제조된 시트는 가볍고, 낙구(落球)충격강도, 가공성(연신성), 휨강도, 내열성 등이 비교예 1과 유사한 기계적 물성을 나타냄을 알 수 있었다.
이에 따라, 본원 재생 PET계 수지 성형품은 기계적 물성이 우수하며 재생수지를 사용함으로써 경제적으로 비용이 절감되며 환경친화적인 장점이 있다.

Claims (21)

  1. 재생 PET(polyethylene terephthalate)계 수지 및 상기 재생 PET계 수지의 결정화를 방해하는 반응성 상용화제를 포함하는 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 반응성 상용화제는 에폭시기 및 카르복시기 중 적어도 하나를 포함하는 화합물이거나, 무수산(acid anhydride)인 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 반응성 상용화제는 말레산무수물(Maleic anhydride, MAH), 말레산무수물-g-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 (Maleic anhydride grafted acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, MAH-g-ABS), 말레산무수물-g-스티렌 아크릴로니트릴 공중합체 (Maleic anhydride grafted styrene acrylonitrile copolymer, MAH-g-SAN), 스티렌-co-말레산무수물 (Styrene-co-maleic anhydride, SMA), 에틸렌-메틸 아크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트 (Ethylene-methyl acrylate-glycidyl methacrylate, E-MA-GMA), 에틸렌-메틸 아크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트-g-스티렌 아크릴로니트릴 공중합체 (Ethylene-methyl acrylate-glycidyl methacrylate grafted styrene acrylonitrile copolymer, E-MA-GMA-g-SAN) 및 에틸렌-메틸 아크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트-g-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 (Ethylene-methyl acrylate-glycidyl methacrylate grafted acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer,E-MA-GMA-g-ABS) 중 적어도 하나인 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 재생 PET계 수지는 재생 비결정질-PET (amorphous-PET, APET)를 포함하는 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 재생 PET계 수지는 재생 PET 글리콜 (PET glycol, PETG)을 더 포함하는 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 총 중량을 기준으로, 상기 재생 비결정질-PET의 함량은 10 중량% 이상 100 중량% 미만이며, 상기 재생 PET 글리콜의 함량은 0 중량% 초과 90 중량% 이하인 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 조성물은 내열성 증진제를 더 포함하는 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 내열성 증진제는 내열성 재생 수지인 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 내열성 증진제는 재생 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, ABS) 및 재생 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체(Styrene acrylonitrile copolymer, SAN) 중 적어도 하나를 포함하는 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서, 재생 폴리카보네이트 수지 (Polycarbonate resin, PC)를 더 포함하는 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 재생 폴리카보네이트 수지의 함량은 0 중량% 초과 20 중량% 이하인 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 재생 PET계 수지의 함량은 65 중량% 이상 85 중량% 이하인 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  13. 청구항 7에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 재생 PET계 수지의 함량은 65 중량% 이상 85 중량% 이하이고, 상기 반응성 상용화제의 함량은 1 중량% 이상 20 중량% 이하이며, 상기 내열성 증진제의 함량은 10 중량% 이상 30 중량% 이하인 것인 재생 PET계 수지 조성물.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 하나의 항의 재생 PET계 수지 조성물을 이용하여 재생 PET계 수지 성형품을 제조하는 단계를 포함하는 것인 재생 PET계 수지 성형품의 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 성형품은 사출성형, 압출성형, 회전성형, 카렌다(calendar)성형, 압축성형, 진공성형, 시트성형 및 중공성형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 성형방법으로 제조된 것인 재생 PET계 수지 성형품의 제조방법.
  16. 청구항 1 내지 13 중 어느 하나의 항의 재생 PET계 수지 조성물로 제조된 것인 재생 PET계 수지 성형품.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 성형품은 70 ℃ 이상의 온도에서 내열성이 있는 것인 재생 PET계 수지 성형품.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 성형품의 결정화도는 30 % 이하인 것인 재생 PET계 수지 성형품.
  19. 청구항 16에 있어서, 상기 재생 PET계 수지 성형품의 형상은 펠렛(pellet), 시트(sheet), 필름(film), 파이프(pipe), 튜브(tube), 포트(pot) 또는 파이버(fiber)인 것인 재생 PET계 수지 성형품.
  20. 청구항 16에 있어서, 운반용기, 포장용기, 포장재, 보관용기 또는 내장재로 사용되는 것인 재생 PET계 수지 성형품.
  21. 재생 PET(polyethylene terephthalate)계 수지 및 반응성 상용화제를 혼련하는 단계를 포함하는 것인 청구항 1 내지 13 중 어느 하나의 항의 재생 PET계 수지 조성물의 제조방법.
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