KR970011935B1 - 자동차 내장재의 재활용을 위한 카페트 보드 조성물과 이의 제조방법 - Google Patents

자동차 내장재의 재활용을 위한 카페트 보드 조성물과 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용없음

Description

자동차 내장재의 재활용을 위한 카페트 보드 조성물과 이의 제조방법
자동차의 실내에는 방음, 방수 또는 미관의 목적으로 카페트 또는 부직포 보드가 다량 사용된다. 이들은 주로 바닥 매트, 도어의 트림, 트렁크 룸과 뒤쪽 선반의 장식재로 사용된다.
자동차의 폐차와 함께 발생하는 자동 폐기물을 오늘날 심각한 환경 문제를 야기하고 있다. 이중에서 폐기 내장재는 플라스틱이 주성분으로 자연상태에서는 썩지 않기 때문에 연소기켜서 처리할 수 밖에 없다.
그러나 이러한 연소처리는 환경문제 해결에 완전한 방법이 못된다. 연소는 대기 오염의 이차오염을 유발시키기 때문이다.
따라서 이러한 폐기 내장재를 재활용하는 것은 환경문제를 해결하기 때문에 시대적으로 요청될 뿐만 아니라 원가의 절감에도 기여하게 되는 것이다. 또한 내장재의 원단을 재단하면서 발생하는 스크랩을 효율적으로 사용할 수 있다.
자동차의 승차 공간의 바닥 매트로 사용되는 카페트 보드의 원단은 폴리에스테르의 파일이 폴리에틸렌을 주성분으로 하는 시트상에 고정되어 있는 카페트의 구조를 가진다. 이러한 원단을 자동차의 실내 공간에 맞춰 재단할 때는 다량의 스크랩이 발생하는 것을 피할 수 없다. 스크랩 발생율은 원단의 30%에 이른다. 이러한 스크랩의 활용은 원가 절감에서 뿐만 아니라 환경문제의 측면에서 중요하다. 또한 환경의 요청에 의하여 자동차의 각 요소를 재활용하려는 노력이 다각도로 행해지고 있고 자동차의 바닥 매트뿐만아니라 자동차 다른 부분의 카페트 보드를 재활용하여야 할 필요성이 있다.
이러한 재활용의 필요성에도 불구하고 폴리에스테르 섬유와 이의 지지체의 주성분인 폴리에틸렌의 상이한 물리적 성질 특히 그중에서도 융점의 차이와 상용성의 부재 및 섬유상의 존재에 기인한 혼합의 어려움 때문에 바람직한 재생보드로써 재활용할 수 없었다.
이에 본 발명자는 폴리에스테르 섬유를 용융시키지 않고 수지속에 분산시킴으로서 강도가 훨씬 강화된 카페트 보드 지지체를 얻을 수 있는 방법을 찾아내었다.
본 발명은 이러한 발견을 토대로 완성되었다.
본 발명의 목적은 폐차된 자동차의 바닥 매트와 카페트 원단의 재단시에 발생하는 스크랩을 재활용하여 보드의 지지체와 카페트 보드를 제조하기 위한 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 우수한 물성을 가지는 카페트 보드를 경제적으로 제공하기 위한 것이다. 또한 본 발명은 카페트 원단의 스크랩을 효과적으로 재활용하는 방법을 제공한다. 또한 본 발명은 자동차 카페트 보드를 완벽하게 재활용시키는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 카페트 보드용 조성물은 분쇄된 폐카페트 보드 10-80중량%, 포리프로필렌계 수지 10-80중량%, 폴리에틸렌계 수지 5-40중량% 및 분쇄된 페인공목재보드 5-40중량로 이루어진다. 본 발명의 카페트 보드는 상기 조성물을 혼련 및 압출하여 시트상으로 제조하고 폴리에스테르 섬유로부터 제조된 부직포를 라미네이션하여 제조한다. 본 발명에서는 별도의 표시가 없는 한 전부 중량%를 나타낸다.
본 발명에 따른 카페트 보드의 제조방법은 1) 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 폴리에스테르 섬유 또는 파일이 고착된 폐카페트 보드, 폐인공목재 보드 및 경우에 따라서 폐 폴리에틸렌계 수지를 각각 또는 함께 파쇄하는 단계
2) 파쇄된 폐카페트 보드와 폐인공목재보드 및 폐 폴리에틸렌계 수지 또는 신재 폴리에틸렌 수지를 상기 비율에 따라 혼합 수단에 의해 50 내지 100℃에서 수백 내지 수천 rpm으로 혼합한 후 혼련 및 압출수단에 의해 160 내지 260℃에서 200 내지 400rpm으로 용융, 압출하여 펠릿트화 하는 단계
3) 펠릿트화된 혼합물과 폴리프로필렌계를 상기 비율에 따라 혼합수단을 이용하여 수백 내지 수천 rpm으로 혼합한 후 혼련 및 압출수단에 의해 130-200℃에서 200 내지 500rpm으로 용융, 압출하여 시트를 제조하는 단계
4) 3) 항에서 제조된 시트와 폴리에스테르 섬유로부터 제조된 부직포를 라미네이션하는 단계로 이루어진다.
또한 경우에 따라서는 2) 단계는 거치지 않고 즉 펠렛트화 하지 않고 파쇄된 폐카페트 보드, 폴리에틸렌계 수지, 폐인공목재 보드 및 폴리프로필렌을 상기 비율에 맞게 첨가 및 혼련하여 시트상으로 바로 압출할 수 있다.
본 발명에 따른 카페트 보드 조성물은 파쇄된 폐카폐트 보드 10-80중량%, 더욱 바람직하기로는 15-70중량%, 폴리프필렌계 수지 10-80중량%, 더욱 바람직하기로는 15-70중량%, 신재 또는 폐 폴리에틸렌계수지 5-40중량%, 더욱 바람직하기로는 10-30중량%, 파쇄된 폐인공목재보드 5-40중량%, 더욱 바람직하기로는 10-30중량%로 이루어진다. 원재료로 사용된 폐카폐트 보드의 사용량이 10중량%보다 작게 함유되면 카폐트 보드의 강도가 크게 증가되지 않고 제조원가가 비싸지는 문제점이 있으며, 80중량%보다 많이 함유된 재료의 혼합이 어렵고, 기계적 물성이 나빠지는 문제점이 있다.
또한 폴리프로필렌계 수지의 사용량이 10중량%보다 작게 함유되면 제조된 카페트 보드의 기계적 물성이 떨어지는 문제점이 있으며, 80중량%보다 많이 함유되면 제조원가가가 상승하는 문제점이 있다. 또한 기계적 성질의 향상 및 원가절감을 위하여 사용되는 폴리에틸렌계 수지의 사용량이 5중량%보다 작게 함유되면 원가 절감효과가 전혀 없으며, 40중량%보다 많이 함유되면 폴리프로필렌계 수지와의 사용성이 없기 때문에 오히려 기계적 물성을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한 재생 인공목재 보드의 사용량이 5중량%보다 작게 함유되면 목분에 의한 기계적 물성의 향상을 기대하기 어려우며, 40중량%보다 많이 함유되면, 재료의 혼합이 어렵기 때문에 오히려 기계적 물성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
상기와 같은 본 발명에 사용되는 재생된 폐카페트 보드는 통상 폴리에스테르 섬유 50 내지 65%, 라텍스는 10 내지 14%, 폴리에틸렌계 수지 20 내지 40%의 조성물로 이루어지고 있다. 이러한 카페트 보드는 재단 과정에서 나오는 짜투리와 폐차에서 얻어지는 폐기 카페트 보드로부터 얻어지는 재료를 수집 선별하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리프로필렌계 수지로는 폴리프로필렌 호모폴리머 또는 α-올레핀 단량체와 공중합된 브럭 공중합체 또는 랜던 공중합체로서 공중합 단량체로는 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸펜텐, 1-헥신등이 사용되어질 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌계 수지로는 에틸렌 단일중합체가 사용되거나 또는 에틸렌과 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐등과의 공중합체가 이용된다. 또한, 이들 폴리에틸렌계 수지를 밀도에 따라 초저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌트로 나눌 수 있으며, 모든 종류의 폴리에틸렌을 본 발명에서 사용할 수 있다.
이들 중에서 원가절감과 기계적 물성의 균형을 맞추기 위하여 재생 중밀도 폴리에틸렌이 가장 좋다.
또한, 본 발명에 치수안정성을 향상시키고 강도를 증가시키기 위하여 사용되는 폐인공목재 보드는 통상목분 40 내지 60%와 폴리프로필렌계 수지 40 내지 60%의 조성물로 이루어져 있다. 이러한 폐인공목재 보드는 재단 과정과 폐차에서부터 수집, 선별하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 카페트 보드 조성물은 앞에서 언급한 필수 성분인 폐카페트 보드, 폴리프로필렌계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폐인공목재 보드외에도 필요에 따라 상용화제, 산화방지제, 자외선흡수제, 광보호제, 활재, 대전방지제, 무기 또는 유기 충전재등의 첨가가 가능하다.
본 발명의 카폐트 보드의 제조방법에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 원재료로 사용되는 폐카페트 원단의 스크랩은 통상 폴리에스테르 섬유, 라텍스와 폴리에틸렌계 수지의 조성물로 이루어져 있다. 일반적으로 이러한 카페츠는 폴리에스테르 섬유가 폴리에틸렌 수지와 라텍스로 이루어진 수지 조성물에 함침되어 얻어진다.
이러한 카페트 보드는 재단 및 가열성형하여 차의 샛시 바닥면에 맞는 매트를 만든다. 여기서 스크랩이 대략 30% 발생한다. 그러나 여기서 발생하는 스크랩은 재활용 방법을 찾지 못하여 매몰되거나 태워서 없애고 있다. 이러한 스크랩외에 폐차에서 얻어지는 폐기 카페트 보드에서 얻어지는 재료를 수집하여 선별하고 함께 분쇄기에 분쇄한다. 이러한 분쇄물은 분쇄물외에 폴이에스테르 섬유가 솜처럼 엉겨 있는 불균일한 상태이다. 또한 원재료인 폐인공목재 보드 또는 상기한 분쇄기로 분쇄하여 사용한다. 폴리에틸렌 수지로는 신재가 사용되거나 경우에 따라 폐 폴리에틸렌 수지가 사용될 수 있으며, 폐인공목재 보드와 마찬가지로 상기 분쇄기로 분쇄하여 사용한다.
위에서 제조한 폐카페트 원단 폐인공목재 보드와 폴리에틸렌계 수지를 혼합기에 옮기고 50 내지 100℃의 온도에서 혼합물로 만든다. 이러한 혼합물의 가열은 외부에서 가열할 수도 있고 또한 혼합에 의한 마찰에 의하여 발생할 수도 있다. 이 혼합물을 혼합 효율이 좋은 압출기 또는 이축 압출기에서 160 내지 260℃의 온도에서 300 내지 400rpm으로 용융압출하여 펠릿트화 한다. 여기서 온도의 조절은 대단히 중요하다. 온도가 너무 높으면 폴리에스테르 섬유가 용융되고 폴리올레핀계 수지와 폴리프로필렌계 수지가 분해되어 수지의 물성이 나빠진다.
이러한 펠릿트와 폴리프로필렌계 수지를 혼합수단을 이용하여 수백 내지 수천rpm으로 혼합한 후 일측 압출기 또는 이축 압출기를 사용하여 130-220℃에서 200 내지 500rpm으로 용융, 압출하여 시트를 제조한다.
이렇게 제조된 카페트 보드는 폴리에스테르 섬유와 목분에 의한 복합 강화구조를 가짐으로서 무게와 부피에 대비하여 강도가 대단히 우수하다. 또한 목분의 첨가에 의하여 치수안정성이 뛰어나다, 이러한 재생보드는 압출에 이어서 그 일면에 폴리에스테르 섬유가 부직포 상태로 부착된다. 이러한 카페트 보드는 재단된 뒤에 오븐에서 금형에 의하여 가온, 가압, 성형하여 최종제품으로 사용된다. 그러나 이 재생보드는 자동차외에도 미관 및 방음을 필요로 하는 곳에는 장식재로 사용될 수 있다.
본 발명에 의하여 만들어진 카페트 보드를 사용하는 차가 폐기된 경우에도 이 폐기 카페트 보드는 다시 본 발명의 원재료로 사용하는데 전혀 문제가 없다. 원재료의 조성비에 따라 첨가하는 목분과 폴리프로필렌계 수지의 양을 조절하여야 한다. 이런 경우에는 자동차 내장재의 완전한 재활용이 이루어진다. 이하에서 본 발명에 대한 실시예 및 비교예를 들어 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
실시예 1
폴리에스테르 섬유 60중량%, 라텍스 10중량%와 폴리에틸렌 30중량%로 이루어진 폐카페트 보드, 밀도가 0.935g/cm3이고 용융지수가 8.0g/10분인 폐 중밀도 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 50중량%와 목분 50중량%로 이루어진 재생 인공목재 보드를 각각 분쇄기로 분쇄한다.
분쇄한 재생 카페트 원단 40중량% 재생 중밀도 폴리에틸렌 10중량%와 재생 인공목재 보드 10중량%를 헨셀믹서(Henchel Mixer)를 사용하여 50℃에서 3000rpm으로 혼합하였다. 헨셀믹서로 혼합한 혼합물을 190~230℃로 온도 조절된 1축 압출기(L/D=20)를 사용하여 250rpm으로 혼현을 행하고 스트랜드 커팅(strand cutting) 방식으로 펠레트를 제조하였다.
이렇게 제조된 펠레트와 에틸렌 함량이 8중량%이고 용융지수가 6.0g/10분인 에틸렌-프로필렌 블럭 공중합체 40중량%를 다시 헨셀믹서를 사용하여 50℃에서 3000rpm으로 용융, 압출하여 두께 1.5mm의 시트를 제조하였다. 제조된 시트와 폴리에스테르 섬유로 부터 제조된 부직포를 칼렌더(calender) 가공을 행하여 재생 카페트 보드를 제조하였다. 재생 카페트 보드의 인장강도, 신율 및 인열강도는 각각 KS F4911에 따라서 측정을 하였으며 그 측정결과를 <표 1>에 나타내었다.
실시예 2~7
실시예 1에서 사용한 재생 카페트원단, 재생 중밀도 폴리에틸렌, 재생 인공목재 보드 및 에틸렌-프로필렌 블럭 공중합체의 배합량을 <표1>에 나타낸 바와같이 하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 재생 카페트보드를 제조하여 동일한 방법으로 물성을 측정한 결과를 <표1>에 나타내었다.
비교예 1~3
실시예 1에서 사용한 분쇄돈 재생 카페트 보드, 폐 중밀도 폴리에틸렌, 폐인공목재 보드와 에틸렌-프로필렌 블럭 공중합체의 배합량을 <표1>에 나타낸 바와같이 무게를 잰 후 헨셀믹서를 사용하여 50℃에서 3000rpm으로 혼합하였다. 헨셀믹서로 혼합한 혼합물은 170~200℃로 온도 조절된 2축 압출기(L/D=13)를 사용하여 300rpm으로 용융 압출하여 두께 1.5mm의 시트를 제조하였다.
제조된 시트와 폴리에틸렌 섬유로 부터 제조된 부직포를 칼렌더(calender) 가공하여 재생 카페트 보드를 제조하였다. 재생 카페트 보드의 물성은 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였으며 <표1>에 나타내었다.
비교예 4~7
실시예 1에서 사용한 분쇄된 폐카페트 보드, 폐 중밀도 폴리에틸렌, 폐인공목재 보드와 용융지수가 8.0g/10분인 폴리프로필렌의 배합량을<표1>에 나타낸 바와같이 하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 재생 카페트 보드를 제조하여, 동일한 방법으로 물성을 방법으로 물성을 측정한 결과를 <표1>에 나타내었다.
비교예 8~11
실시예 1에서 사용한 분쇄된 폐카폐트 보드, 폐 중밀도 폴리에틸렌, 폐인공목재 보드와 에틸렌 함량이 5%이고 용융지수가 8.0g/10분인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체의 배함량을 <표2>에 나타낸 바와 같이 하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 재생 카페트 보드를 제조하여, 동일한 방법으로 물성을 측정한 결과를 <표 2>에 나타내었다.
이상의 실시에 및 비교예에서 보여주는 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 카페트 보드는 폐기 재료를 사용하였음에도 불구하고 우수한 기계적 물성을 나타내고 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며 변형 및 수정이 첨부된 특허청구 범위에 속함은 당연하다.
표 1. 재생 카페트 보드 조성물의 조성 및 기계적 물성
표 2. 재생 카페트 보드 조성물의 조성 및 기계적 물성

Claims (10)

  1. 분쇄된 폐카페트 보드 10~80중량%, 폴리프로필렌계 수지 10~80중량%, 폴리에틸렌계 수지 5~40중량%, 분쇄된 폐인공목재 보드 5~40중량%를 포함하는 시트와 폴리에스테르 섬유로 된 부직포를 라미네이션하여 만들어진 재생 카페트 보드.
  2. 제1항에 있어서, 폐카페트 보드가 폴리에스테르 섬유 50 내지 65중량%, 라텍스 10 내지 14중량%와 폴리에틸렌계 수지 20 내지 40중량%로 이루어진 재생 카페트 보드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌계 수지폴리프로필렌 호모 폴리머 또는 α-올레핀 단량체와 공중합된 블럭 공중합체 또는 랜덤 공중합체로서 공중합 단량체가 에틸렌, 1-부가, 1-펜텐, 4-메틸펜텐, 1-헥센 등인 재생 카페트 보드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리에틸렌계 수지가 에틸렌 단일 공중합체 또는 에틸렌과 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 등과의 공중합체 재생 카페트 보드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폐인공목재 보드가 목분 40 내지 60중량%와 폴리프로필렌계 수지 40 내지 60중량%로 이루어진 재생 카페트 보드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 시트가 상용화제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 광보호제, 활재, 대전방지제, 무기 및/또는 유기충전재를 더 포함하는 재생 카페트 보드.
  7. 1) 폐카페트 보드, 폐인공목재 보드 및 폴리에틸렌 수지로 재생재를 쓰는 경우에는 폐 폴리에틸렌 수지를 각각 또는 함께 파쇄하는 단계; 2) 분쇄된 폐카폐트 보드 10~80중량%, 분쇄된 폐 또는 신재 폴리에틸렌계 수지 5~40중량% 및 폐인공목재 보드 5~40중량% 및 폴리프로필렌계 10 내지 80중량%를 혼합하는 단계; 3) 2) 단계에 제조된 혼합물을 혼련 및 용융압출하여 시트를 제조하는 단계 및 4) 상기 시트와 폴리에스테르 섬유로 된 부직포를 라미네이션 하는 단계를 포함하는 재생 카페트 보드의 제조방법.
  8. 1) 폐카페트 보드, 폐인공목재 보드 및 경우에 따라서 폐 폴리에틸렌 수지를 각각 또는 함께 파쇄하는 단계; 2) 분쇄된 폐카폐트 보드 10~80중량% 및 폴리에틸렌계 수지 5~40중량%와 폐인공목재 보드 5~40중량%를 혼합 수단에 의해 혼합한 후 혼련 및 압출 수단에 의해 용융압출하여 펠릿트화 하는 단계; 3) 2) 단계에 제조된 펠릿트와 폴리프로필렌계 수지 10~80중량%를 혼합 수단을 이용하여 혼합하고, 혼련 및 압출수단에 의해 용융 압출하여 시트를 제조하는 단계; 4) 상기 시트와 폴리에스테르 섬유로 부터 제조된 부직포를 라미네이션하는 단계를 포함하는 재생 카페트 보드의 제조방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 혼합수단이 리본 블렌더(Ribbon Blender), V형 브렌더 또는 헨셀믹서(Henchel Mixer)이고, 혼합온도 50 내지 100℃에서 300 내지 3000rpm으로 1분 내지 10분 동안 혼합한 후 일측 또는 2축 압출기를 사용하여 160 내지 260에서 스크류 rpm을 200 내지 400rpm으로 혼련압출하는 제조방법.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 혼련 및 압출 수단이 일측 또는 이축 압출기이고, 혼합 온도 130~220℃에서 스크류 rpm을 200 내지 500rpm으로 혼련압출하여 시트를 제조하는 재생 카페트 보드의 제조방법.
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