KR100894998B1

KR100894998B1 - 재생플라스틱을 이용한 스레트

Info

Publication number: KR100894998B1
Application number: KR1020070046713A
Authority: KR
Inventors: 양영수
Original assignee: 양영수
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2009-04-24
Anticipated expiration: 2027-05-14
Also published as: KR20080100702A

Abstract

본 발명은 재생 플라스틱을 이용하여 제조되는 건축자재인 스레트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐 플라스틱에, 분자식이 (CH₃)₃CC₆H₃(OCH₃)OH, 녹는점(m.p) 58 ~ 60℃인 부틸히드록시아니솔(2,3-tert-butyl-4-methoxyphenol:BHA), 분자식이 C₁₅H₂₄O, 녹는점(m.p) 69 ~ 70℃인 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol, 분자식이 C₁₀H₁₄O₂, 녹는점(m.p) 125℃인 tert-butylhydroquinone, 녹는점(m.p) 35 ~ 38℃인 2,6-di-tert-butylphenol 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 조성되는 안정제, 착색제, 보강제, 자외선흡수제를 첨가하여 조성된 혼합물을 용융하고, 일정온도를 유지하는 금형을 통과시켜 사출성형하여 제조되는 재생플라스틱을 이용한 스레트에 관한 것이다.

재생, 플라스틱, 건축자재, 스레트, 경량, 강도, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌

Description

재생플라스틱을 이용한 스레트{A SLATE USING RECYCLED PLASTICS}

도 1은 본 발명에 따른 재생플라스틱을 이용한 스레트를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 재생플라스틱을 이용한 스레트를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

1 : 스레트

본 발명은 재생 플라스틱을 이용하여 제조되는 건축자재인 스레트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐 플라스틱에, 분자식이 (CH₃)₃CC₆H₃(OCH₃)OH, 녹는점(m.p) 58 ~ 60℃인 부틸히드록시아니솔(2,3-tert-butyl-4-methoxyphenol:BHA), 분자식이 C₁₅H₂₄O, 녹는점(m.p) 69 ~ 70℃인 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol, 분자식이 C₁₀H₁₄O₂, 녹는점(m.p) 125℃인 tert-butylhydroquinone, 녹는점(m.p) 35 ~ 38℃인 2,6-di-tert-butylphenol 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 조성되는 안정제, 착색제, 보강제, 자외선흡수제를 첨가하여 조성된 혼합물을 용융하고, 일정온도를 유지하는 금형을 통과시켜 사출성형하여 제조되는 재생플라스틱을 이용 한 스레트에 관한 것이다.

생활수준이 향상되고 국민소득이 높아짐에 따라 발생하는 폐기물이 급증하고 있으며, 그에 따른 환경오염이 매우 심각해지고 있는 실정이다.

상기 폐기물 중 폐 플라스틱은 다른 금속, 지류, 목재 등의 폐품과는 달리 현재 적절한 후처리 기술, 공정 시설 등의 미비하고, 또한 이러한 폐 플라스틱을 효과적으로 재활용하기 위한 처리기술과 적절한 수거가 잘 이루어지지 않는 문제를 갖고 있었다.

이와 같은 폐 플라스틱의 재활용은 재생플라스틱 형태, 즉 재질로서의 재활용이 가장 좋은 방안이다. 이에 본 발명자는 재생플라스틱을 이용하여 종래 지붕에 사용던 스레트를 재생플라스틱으로 제조하는 것에 착안하게 되었으며, 그 스레트가 건축자재로써 경량하면서 강도면에서도 뛰어나 종래 무겁고 잘 깨지던 스레트를 대체할 수 있어, 폐 플라스틱을 재활용하여 환경개선과 자원재활용 측면에서 경제적이며, 또한 종래 스레트의 단점을 보완할 수 있는 재생플라스틱을 이용한 스레트를 개발하게 되었다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 폐기물로 처리되는 폐 플라스틱을 재생함으로써 친환경적이고, 경량하면서도 강도가 강하여 경제성과 작업 효율성을 높일 수 있는 재생플라스틱을 이용한 스레트 제공을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해,

본 발명은 폐 플라스틱(A) 83.5 ~ 93.5중량%에,

분자식이 (CH₃)₃CC₆H₃(OCH₃)OH, 녹는점(m.p) 58 ~ 60℃인 부틸히드록시아니솔(2,3-tert-butyl-4-methoxyphenol:BHA), 분자식이 C₁₅H₂₄O, 녹는점(m.p) 69 ~ 70℃인 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol, 분자식이 C₁₀H₁₄O₂, 녹는점(m.p) 125℃인 tert-butylhydroquinone, 녹는점(m.p) 35 ~ 38℃인 2,6-di-tert-butylphenol 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 조성되는 안정제(B) 0.5 ~ 1.5중량%,

착색제(C)인 카본블랙(Carbon black) 2 ~ 5중량%,

보강제(D)인 염소화폴리에틸렌(Chlorinated polyethylene:CPE) 2 ~ 5중량%,

자외선흡수제(E)인 벤조페논(Benzophenone) 2 ~ 5중량%가 첨가되어 조성된 혼합물을 150 ~ 230℃로 가열하여, 50 ~ 85℃를 유지하는 금형을 통과시켜 사출성형하여 제조하는 재생플라스틱을 이용한 스레트를 그 주요 기술적 구성으로 한다.

상기 폐 플라스틱은 SiO₂ 촉매를 이용하여 폴리에틸렌(Polyethylene:PE), 폴리카보네이트(Polycarbonate:PC), 폴리프로필렌(Polypropylene:PP), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride:PVC), 폴리스티렌(Styrene resin:PS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate:PET) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합 폐플라스틱을 350 ~ 400℃에서 분해한 것을 사용하고, 상기 카본블랙(Carbon black)은 무정형카본입자로 폭 10 ~ 30Å, 두께 10 ~ 20Å인 미결정 집합체인 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 기술적 구성을 더욱 상세히 살펴보도록 한다.

폐 플라스틱의 자원화방법은 폐 플라스틱을 단순히 세척 후 다시 사용하는 단순 재생법과 폐 플라스틱을 단순 세척하여 사용할 수 없는 경우에는 재생원료로 사용하는 방법이 있으며, 그 재생 원료로 사용되는 폐 플라스틱에는 농업용 염화비닐, 농업용 폴리에틸렌, 필름, 콘테이너, 플라스틱 병, 전선폐재, 발포폼 등이 있다.

본 발명에서 사용되는 폐 플라스틱은 그 대상을 한정하는 것은 아니나, 구체적인 설명을 위해 그 성분을 한정하자면 폴리에틸렌(Polyethylene:PE), 폴리카보네이트(Polycarbonate:PC), 폴리프로필렌(Polypropylene:PP), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride:PVC), 폴리스티렌(Styrene resin:PS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate:PET) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합 폐플라스틱을 사용한다.

상기 폐 플라스틱은 SiO₂ 촉매를 이용하여 350 ~ 400℃에서 분해하여 사용하는 것으로, 전체 성분비에 대해 83.5 ~ 93.5중량%의 범위로 사용한다.

상기 분해온도가 350℃ 미만인 경우에는 분해가 잘 이루어지지 않거나, 그 분해시간이 장시간 요구되는 문제가 발생하고, 400℃를 초과하게 되는 경우에는 다이옥신 등의 유해성분이 발생할 가능성이 있으므로, 상기 폐 플라스틱 분해시 온도는 350 ~ 400℃를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 폐 플라스틱을 83.5중량% 미만으로 사용할 경우에는 성형성이 떨어져 스레트의 형상이 잘 이루어지지 않는 문제가 발생하고, 93.5중량%를 초과하여 사용하게 될 경우에는 역시 사출성형이 원활히 이루어지지 않고, 내구성 등이 떨어지므로, 상기 폐 플라스틱은 스레트를 제조하기 위한 전체 조성물에 대해 83.5 ~ 93.5중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 비율로 사용되는 폐 플라스틱을 그대로 사용할 경우에는 내구성, 자외선 차단성 등이 떨어지므로, 상기 폐 플라스틱에 안정제, 착색제, 보강제, 자외선흡수제를 첨가하게 되며,

그 첨가물의 성격을 간략히 살펴보면, 먼저 안정제는 플라스틱이 열이나 자외선에 의해 분해되지 않게 하기 위해 첨가하는 것이고, 상기 착색제는 플라스틱 제품의 색깔을 아름답게 하여 상품의 가치를 높이기 위해 첨가하는 것이며, 상기 보강제는 플라스틱의 강도를 높여 내구성을 높여주는 것이며, 상기 자외선흡수제는 플라스틱 성형품의 경우 자외선에 의한 광열화 작용으로 분해되어지므로 이를 막기 위해 첨가하는 것이다.

상기 안정제는 플라스틱의 경우 자외선 영역에 있는 태양 빛으로부터 파괴되 므로 보호되어야 하므로, 첨가해주는 자외선을 흡수하는 유기물로써 중량비율로 0.5 ~ 1.5%를 폐 플라스틱에 첨가하면 된다.

상기 안정제가 0.5중량% 미만으로 사용될 경우에는 자외선으로부터 플라스틱이 분해되는 현상을 방지하는 기능이 떨어지고, 1.5중량%를 초과하여 사용하게 되는 경우에는 플라스틱 제품의 내구성이 떨어질 수 있으므로, 상기 안정제는 슬레트를 제조하기 위한 전체 조성물에 대해 0.5 ~ 1.5중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 안정제는 부틸히드록시아니솔(BHA), 부틸히드록시툴루엔(BHT) 군에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용한다.

상기 부틸히드록시아니솔(BHA)는 분자식이 (CH₃)₃CC₆H₃(OCH₃)OH, 녹는점(m.p) 58 ~ 60℃인 2,3-tert-butyl-4-methoxyphenol이고,

상기 부틸히드록시툴루엔(BHT)는 분자식이 C₁₅H₂₄O, 녹는점(m.p) 69 ~ 70℃인 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol, 분자식이 C₁₀H₁₄O₂, 녹는점(m.p) 125℃인 tert-butylhydroquinone, 녹는점(m.p) 35 ~ 38℃인 2,6-di-tert-butylphenol이다.

상기 착색제로 사용되는 카본블랙(Carbon black)은 가시광선파장 정도의 극히 미세한 크기를 가진 입자로서 주성분은 탄소이며, 그 용도로는 플라스틱에 착색과 내후성 향상 및 도전성 부여를 위해 사용되고 일반 안료에도 사용된다.

카본블랙 입자는 무정형카본입자로 되어 있는데, 폭 10 ~ 30Å, 두께 10 ~ 20Å정도의 미결정 집합체이다. 즉 생성과정에서 형성된 핵에 축합다환 탄화수소가 화학적인 융착이 되어 형성하는 구조가 1차적으로 생성되고 그것이 2차적 물리적인 힘(Van der waalsforce)에 의해 복잡하게 응집된 구조로 이루어진 것이다.

이와 같은 카본블랙은 전체혼합물에 대해 2 ~ 5중량%범위 내에서 사용되며, 상기 카본블랙이 2중량% 미만으로 사용될 경우에는 흑색도가 떨어지는 문제가 발생하고, 5중량%를 초과하여 사용하게 될 경우에는 플라스틱 제품의 내충격성 등 내구성이 떨어지는 문제가 발생하므로, 상기 카본블랙은 슬레트를 제조하기 위한 전체 조성물에 대해 2 ~ 5중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 보강제인 염소화폴리에틸렌(Chlorinated polyethylene:CPE)는 플라스틱과 고무 특성을 겸비한 열가소성 엘라스토머로서 HDPE로부터 제조되며, 염소함유량과 반응조건 등에 따라 다양한 종류가 생산된다.

이와 같은 염소화폴리에틸렌은 분자 내 이중결합이 없어 내후성, 내오존성이 우수하며, 극성을 띠는 분자 특성으로 다른 수지와의 상용성이 뛰어나다.

이런 특성을 갖는 염소화폴리에틸렌은 전체 혼합물에 대해 2 ~ 5중량%로 사용되며, 2중량% 미만으로 사용하게 될 경우에는 충격강도가 떨어져 작은 충격에도 금이 가거나 쪼개지는 문제가 발생하며, 5중량%를 초과하여 사용하게 될 경우에는 사출성형에 의한 성형성이 떨어지므로 제품생산성이 떨어지는 문제가 발생하므로, 상기 보강제는 슬레트를 제조하기 위한 전체 조성물에 대해 2 ~ 5중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 자외선흡수제인 벤조페논(Benzophenone)은 전체 조성물에 대해 2 ~ 5중량%가 사용되며, 2중량% 미만으로 사용하게 될 경우에는 내후성 저하로 변색 또는 크랙이 발생할 수 있고, 5중량%를 초과하여 사용하게 될 경우에는 물성이 저하되거나 성형결함이 발생할 수 있으므로, 상기 자외선흡수제는 전체 조성물에 대해 2 ~ 5중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 자외선 흡수제는 300 ~ 400nm의 유해한 자외선을 흡수하여 열로 변환시키는 것으로, 벤조페논 외에 살리실산에스테르, 벤젠산에스테르를 사용할 수도 있다.

앞서와 같은 조성비율로 혼합된 재생플라스틱은 스레트로 제조되기 위해 먼저 150 ~ 230℃로 용융 가열시킨다. 이때 230℃를 초과할 경우에는 열변색이 발생하거나 국부적인 탄화로 인하여 흑점이나 황줄 등의 열안정성 저하 문제가 발생할 수 있으므로, 용융온도는 150 ~ 230℃로 유지하는 것이 바람직하다.

이와 같이 용융된 재생플라스틱은 50 ~ 85℃를 유지하는 금형을 통과시켜 스레트 형상으로 사출성형함으로써 재생플라스틱을 이용한 스레트가 완성되며, 이와같이 제조된 스레트에 대한 구체적인 형상은 본 발명의 도 1 내지 도 2에 나타내었으며, 도면에 대해 간략히 설명하자면 도 1은 본 발명에 따른 재생플라스틱을 이용한 스레트(1)를 사시도로 보여주고 있으며, 도 2는 본 발명에 따른 재생플라스틱을 이용한 스레트(1)의 단면을 절개한 형태를 보이고 있다.

이하, 상기한 구성을 실시 예를 통해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.

실시 예 1

질소를 연속적으로 주입할 수 있는 나선형(helicoidal)의 교반기를 갖춘 스테인리스 스틸 재질의 회분식 반응기(batch reactor)에 93.5g의 폐 폴리프로필렌(Polypropylene:PP)과 2g의 SiO₂촉매를 주입한 다음, 반응기의 온도를 6℃/min으로 350 ~ 400℃ 범위의 반응 온도까지 승온시키고 나서 2시간 동안 온도를 유지하였다.

이와 같이 SiO₂ 촉매를 이용하여 분해된 폐 폴리프로필렌(Polypropylene:PP) 93.5g에 분자식이 (CH₃)₃CC₆H₃(OCH₃)OH인 부틸히드록시아니솔(2,3-tert-butyl-4-methoxyphenol:BHA) 0.5g, 카본블랙(Carbon black) 2g, 염소화폴리에틸렌(Chlorinated polyethylene:CPE) 2g, 벤조페논(Benzophenone) 2g을 첨가하여 혼합시킨 후에 200℃로 용융시키고, 그 용융수지를 60℃로 가열된 금형에 통과시켜 스레트 형상으로 사출성형하였다.

실시 예 2

상기 실시 예 1과 동일한 방법으로 제조되며, 다만 폐 플라스틱을 선택함에 있어, 폴리에틸렌(Polyethylene:PE), 폴리카보네이트(Polycarbonate:PC), 폴리프로필렌(Polypropylene:PP), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride:PVC), 폴리스티 렌(Styrene resin:PS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate:PET)을 동 비율로 혼합한 것을 사용하였다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 재생플라스틱을 이용한 스레트는 폐기물로 처리되는 폐 플라스틱을 재생하여 스레트를 제조함으로써 환경개선 효과 및 자원재활용에 따른 경제적 효과를 갖는다.

또한, 건축자재로서 경량하여 운반 및 작업이 용이하고, 강도면에서 뛰어나 잘 깨지지 않기 때문에 보관이 용이하고, 작업의 효율성을 높일 수 있다는 장점을 갖는다.

Claims

폐 플라스틱(A)에 안정제(B)와, 착색재(C)와, 보강제(D)와, 자외선흡수제(E)를 첨가하여 조성되는 혼합물에 있어서,

상기 혼합물은, SiO₂ 촉매를 이용하여 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 혼합 폐플라스틱을 350 ~ 400℃에서 분해한 폐플라스틱(A) 83.5 ~ 93.5중량%에,

안정제(B)의 부틸히드록시아니솔(2,3-tert-butyl-4-methoxyphenol:BHA) 0.5 ~ 1.5 중량%와,

착색재(C)의 무정형카본입자로 폭 10 ~ 30Å, 두께 10 ~ 20Å인 미결정 집합체 카본블랙 2 ~ 5 중량%와,

보강제(D)의 염소화폴리에틸렌 2 ~ 5중량%와,

자외선흡수제(E)의 벤젠산에스테르 2 ~ 5중량%를 첨가하여 150 ~ 230℃로 가열하여, 50 ~ 85℃를 유지하는 금형을 통과시켜 사출성형하여 제조되는 것임을 특징으로 하는 재생플라스틱을 이용한 스레트.
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