KR100738137B1 - 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물과 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐 열가소성 올레핀 수지, 폴리프로필렌 수지, 무기충전제 및 내후안정제를 최적의 비로 혼합하여 치수안정성, 내후성이 우수하고, 성형품의 우수한 구현이 가능하며, 수지의 물성을 재활용이 가능할 정도로 향상시킬 수 있어 환경친화적인 효과를 얻을 수 있고, 특히 자동차 범퍼커버에 적용할 수 있는 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물과 이의 제조방법에 관한 것이다.

열가소성, 올레핀, 규회석, 탈크, 치수안정성

Description

폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물과 이의 제조방법{The resin composition from used Thermoplasic olefin resin, and preparing method thereof}

본 발명은 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐 열가소성 올레핀 수지, 폴리프로필렌 수지, 무기충전제 및 내후안정제를 최적의 비로 혼합하여 치수안정성, 내후성이 우수하고, 성형품의 우수한 구현이 가능하며, 수지의 물성을 재활용이 가능할 정도로 향상시킬 수 있어 환경친화적인 효과를 얻을 수 있고, 특히 자동차 범퍼커버에 적용할 수 있는 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물과 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에서 배출되는 범퍼커버는 올레핀계 수지를 사용하여 제조 하며, 자동차 폐차 시 수많은 폐 범퍼커버가 나오게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 도장막을 미박리 하거나 박리 하더라도 범퍼 애프터서비스용으로 사용하는 등의 방법으로 폐 범퍼 커버를 처리 하지만 사용상의 한계가 있어 대량적 재활용의 어려움이 있는 문제점이 있다. 따라서 폐 범퍼 커버를 다용도로 재활용하는 기술의 등장이 절실한 실정이다.

이에, 본 발명자들은 종래의 자동차 등에서 나오는 폐 열가소성 올레핀계 수지를 이용하여 물성이 우수한 소재로 사용하고자 노력 하였다.

그 결과 폐 열가소성 올레핀 수지, 폴리프로필렌 수지, 무기충전제 및 내후안정제를 최적의 비로 혼합하여 내후성, 및 치수안정성 등이 우수하고, 성형품의 우수한 구현이 가능하며, 수지의 물성을 재활용이 가능할 정도로 향상시킬 수 있어 환경친화적인 효과를 얻을 수 있으며, 특히 카울탑커버에 적용이 가능하다는 것을 알게 되었다.

따라서, 본 발명은 내후성, 치수안정성 및 성형품의 구현이 우수한, 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물과 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물에 있어서,

용융지수가 10 ~ 20 g/10분인 폐 올레핀계 수지 25 ~ 45 중량%;

유동지수가 100 ~ 250 g/10분인 폴리프로필렌 수지 24 ~ 45 중량%;

무기충전제 9 ~ 50 중량%; 및

내후안정제 0.1 ~ 1 중량%를 함유하여 이루어지는 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물에 특징이 있다.

또한 본 발명은 폐 올레핀계 수지 성형물의 도장막을 제거하고 세척하여 직 경 30 ~ 80 mm로 분쇄하는 분쇄 단계;

폐 올레핀계 수지 25 ~ 45 중량%, 폴리프로필렌 수지 24 ~ 45 중량%, 무기충전제 9 ~ 50 중량%, 내후안정제 0.1 ~ 1.0중량%를 혼합하는 혼합 단계;

상기 혼합물을 압출기에 투입하는 용융 혼련 단계;

상기 용융 혼련 단계 후 압출하는 압출 단계; 및

상기 압출된 수지를 절단하여 펠릿화하는 펠릿화 단계로 이루어지는 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물의 제조방법에 또 다른 특징이 있다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 폐 열가소성 올레핀계 수지, 폴리프로필렌, 무기충전제 및 내후 안정제를 특정 성분비로 함유한 열가소성 올레핀계 수지 조성물에 관한 것으로 자동차 등에서 나오는 폐 열가소성 올레핀계 수지를 재활용 하며, 재활용하는 폐 열가소성 올레핀계 수지의 유동성이 떨어지는 물성을 보완하기 위해서 폴리프로필렌 수지를 함유하여 물성을 보완하며, 치수안정성을 극대화 시키기 위하여 무기충전제를 첨가하고, 내후안정제를 첨가하여 자외선등 빛에 의한 변색을 방지한다.

자동차 등에서 나오는 폐 열가소성 올레핀계 수지에 함침된 이물질 등을 세척기를 이용하여 세척하며, 세척된 폐 열가소성 올레핀 수지를 분쇄기를 이용하여 50 ~ 80 mm 크기의 부정형으로 분쇄한다. 상기 분쇄 크기가 50 mm 미만 시 도장막을 제거하기 어렵고, 80 mm 초과 시 압출 시 피딩이 안되 압출이 안되는 문제점이 발생한다. 폐 열가소성 올레핀 분쇄물은 도막분리기를 이용하여 도장막을 분리 제거하며 폐 열가소성 올레핀계 수지와 폴리프로필렌 수지, 무기충전제 및 내후안정제를 특정 성분비로 교반기에 투입하고 혼합한다.

혼합 단계 후 혼합물을 압출기에 투여하여 용융 혼련 시키며 이때 압출기에 온도 180 ~ 220 ℃, 입경 75 Ø, 압출기 스크류 치수L/D 32 조건의 압출 성형기를 이용하여 용융 혼련 시키는데 180 ℃ 미만이면 스크류 배럴내의 마찰열에 의한 과열로 수지의 분해가 일어나기 쉽고, 220 ℃ 초과 시 고유동 올레핀 수지가 배럴에서 혼련이 되지 않고 미끄러지는 스리핑 현상이 일어나기 쉬운 문제점이 발생한다. 용융 혼련 단계 후 압출기에서 성형품이 압출 되어 나오며 상기 압출된 수지를 절단한다.

한편, 본 발명에서 사용하는 수지 조성물의 각 구성 성분에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 있어서 사용되는 폐 열가소성 올레핀계 수지는 폐 자동차 등 폐자원을 활용한다. 상기 올레핀계 수지는 용융지수가10 ~ 20 g/10분이며, 상기 용융지수가 10 g/10분 미만 시 유동성이 저하되어 성형 시 미성형이 발생되기 쉽고, 20 g/10분 초과 시 물성의 균형이 저하되는 문제점이 발생하며, 사용 함량은 25 ~ 45 중량% 범위로 사용하며, 25 중량% 미만으로 사용 시 충격특성이 저하되고 45 중량% 초과 시 유동성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명에 있어서 사용되는 폴리프로필렌 수지는 고 유동성이며, 제품의 길이가 긴 성형품과 같이 고유동성을 구현하기 위해 사용하며, 유동지수가 100 ~ 250 g/10분 인 폴리프로필렌 수지를 사용하며, 상기 유동지수가 100 g/10분 미만 시 고 유동성을 얻기 어렵고, 250 g/10분 초과 시 물성의 균형이 저하되는 문제점이 발생한다. 상기 폴리프로필렌 수지의 함량은 24 ~ 45 중량% 범위로 사용하며, 24 중량% 미만으로 사용하면 고유동성을 얻기 어려운 문제점이 있으며, 45 중량% 초과 시 물성 균형이 저하되는 단점이 있다.

본 발명에 사용하는 상기 무기충전제는 기계적 강도를 향상 시키는 특성이 있으며, 규회석과 탈크를 8 : 2 ~ 2 : 0.1 중량비로 혼합하여 사용하며, 침상 형태의 규회석과 부정형의 탈크가 가로 및 세로 방향에서의 치수 안정성을 부여한다. 상기 중량비가 8 : 2 미만 시 치수가 불안정 하고, 2 : 0.1 초과 시 과량에 의한 충격강도 저하의 문제점이 발생하며, 그 함량은 9 ~ 50 중량% 범위로 사용하며 9 중량% 미만으로 사용 시 치수안정성이 떨어지고, 50 중량% 초과 시 충격특성이 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명에서 사용하는 내후 안정제는 빛에 폭로 시 고분자가 빛에 분해되는 것을 억제하는 역할을 하며, 변형 힌더드 페놀계를 사용하며, 그 사용량은 0.1 ~ 1 중량% 이며, 0.1 중량% 미만 시 내후 안정성이 저하되어 변색이 되기 쉽고, 1 중량% 초과 시 가격이 상승되는 문제점이 발생한다.

본 발명에는 빛에 의해 변환된 열에너지와 자동차 열에 의해 변환된 열에너지에 의한 추가적인 변색을 막기위해 추가적으로 열안정제를 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 0.2 중량부 범위로 사용할 수 있으며, 상기 열안정제는 부틸페닐 포스파이트계를 사용한다. 상기 함량이 0.05 중량부 미만 시 열에 의한 변색이 발생되기 쉽고, 0.2 중량부 초과 시 가격이 상승되므로 목표치에 적합하게 사용해야 한다.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ~ 3, 비교예 1 ~ 2

아래 표 1에 나타낸 성분 및 배합 비율에 따라 수거된 폐 범퍼커버를 재생한 폐 열가소성 올레핀계 수지에 유동지수가 100 g/10분인 초고유동 고결정성 폴리프로필렌, 규회석 및 탈크를 1차로 혼합하고 내후성을 부여하기 위해 내후 안정제를 투입하고 추가로 열 안정제를 투입한 후 모두 수퍼 믹서에서 15분간 믹싱한 후 압출기에서 200 ~ 220 ℃의 조건에서 컴파운딩 한다. 이 때, 국수가락 모양의 스트랜드가 처지는 현상이 있으면 다이 온도를 200 ℃로 낮추어 스트랜드를 유지한다. 압출기에서 제조된 수지 조성물을 이용하여 형체력 150톤 사출기에서 ASTM 규격 금형으로 물성측정용 시편을 제작하였으며, 아래 시험 방법에 시험을 한 후 그 결과를 표 1 ~ 2에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

<시험방법>

(1) 충격강도는 ASTM D256에 준하여 평가하였다.

(2) 굴곡탄성률은 ASTM D790에 준하여 평가하였다.

(3) 인장강도는 ASTM D638에 준하여 평가하였다.

(4) 열변형온도는 ASTM D648에 준하여 평가하였다.

(5) 유동지수는 ASTM D1238에 준하여 평가하였다.

(6) 치수안정성은 가로 10 cm, 세로 35 cm, FMVSS 금형에서 쉬트형 시편을 성형한 후 24시간 이상 방치 후, -30 ℃, 0 ℃, 23 ℃, 60 ℃에서 각각의 온도별로 가로, 세로의 치수를 측정하였다. 상기 표 2는 온도별 치수 변화를 나타내었다.

종합하면, 폐 열가소성 올레핀계 수지를 사용한 조성물은, 규회석 함유량이 증가할수록 굴곡탄성률 및 인장강도는 증가하였고 충격강도, 유동지수 및 열변형온도가 폐 자원을 사용하지 않을 때와 동등 수준으로 확인되었다. 또한 치수안정성 부분에서는 규회석을 투입하지 않은 비교예 1, 2에 비해 규회석을 함유한 실시예 1 ~ 3의 경우가 길이 방향에서의 저온 및 고온 치수 변화율이 적었다.

상기에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물은 자동차에서 다량 배출되는 폐 범퍼커버를 재활용하여 원가 절감의 효과를 기대할 수 있고, 국내외 폐차 처리법규에 적극적으로 대응할 수 있는 효과가 있으며 또한 우수한 내후성, 치수안정성을 가지며, 자동차 부품 소재로 사용이 가능하다.

Claims (6)

1. 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물에 있어서,

   용융지수가 10 ~ 20 g/10분인 폐 올레핀계 수지 25 ~ 45 중량%;

   유동지수가 100 ~ 250 g/10분인 폴리프로필렌 수지 24 ~ 45 중량%;

   무기충전제 9 ~ 50 중량%; 및

   내후안정제, 0.1 ~ 1 중량%를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 무기충전제는 규회석과 탈크가 8 : 2 ~ 2 : 0.1 중량비로 함유되는 것을 특징으로 하는 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 내후안정제는 변형 힌더드 폐놀계인 것을 특징으로 하는 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 열가소성 올레핀계 수지 조성물 100 중량부에 대하여 열 안정제 0.1 ~ 1.0 중량부를 추가적으로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 열 안정제는 부틸페닐포스파이트계인 것을 특징으로 하는 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물.
6. 폐 올레핀계 수지 성형물의 도장막을 제거하고 세척하여 직경 30 ~ 80 mm로 분쇄하는 분쇄 단계와

   폐 올레핀계 수지 25 ~ 45 중량%, 폴리프로필렌 수지 24 ~ 45 중량%, 무기충전재 9 ~ 50 중량%, 내후안정제 0.1 ~ 1.0 중량%를 혼합하는 혼합 단계;

   상기 혼합물을 압출기에 투입하는 용융 혼련 단계;

   상기 용융 혼련 단계 후 압출하는 압출 단계; 및

   상기 압출된 수지를 절단하여 펠릿화하는 펠릿화 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐 열가소성 올레핀계 수지 조성물의 제조방법.