KR0134682B1 - 섬유 및 플라스틱 폐기물을 이용한 성형제품의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유 또는 플라스틱 폐기물을 이용한 성형제품의 제조방법에 관한 것으로, 상대적으로 용융점이 높은 섬유 폐기물과 상대적으로 용융점이 낮은 플라스틱 제품류 폐기물을 혼합하고, 상기 섬유 폐기물의 용융점 보다는 낮고 상기 플라스틱 제품류 폐기물보다는 높은 온도로 가열하여 플라스틱 폐기물 부분만 용융상태로 만들어서 롤러 또는 금형에 공급하는 것을 특징으로 함으로써, 제품의 조직상에서 섬유 폐기물 부분이 골격 또는 심지 역할을 하도록 하여 제품의 인장강고, 파괴강도 및 휨강도 등을 우수하게 하는 것이다.

Description

섬유 및 플라스틱 폐기물을 이용한 성형제품의 제조방법

제1도는 본 발명에 따른 제조방법의 공정도이다.

본 발명은 섬유 또는 플라스틱 폐기물을 이용한 성형제품의 제조방법에 관한 것으로, 특히 섬유 폐기물과 플라스틱 폐기물을 서로 배합하여 원료로 사용함으로써 환경오염을 유발하는 폐기물을 처리함과 함께 자원을 재활용할 수 있고, 또한 인장강도, 휨강도 및 파괴강도 등이 양호하고, 못질, 톱질 및 대패질 등의 작업성이 우수한 성형제품을 제조해 주는 제조방법에 관한 것이다.

화학섬유 및 플라스틱 산업의 발달에 따라 이들 제품의 생산 및 소비로부터 생기는 폐기물은 급속히 증가하여 왔고, 이것은 환경오염 문제를 유발시킬 뿐만 아니라 이들을 단순 폐기함에 따라 막대한 자원의 낭비도 가져오게 되었다. 따라서 이들 폐기물을 재자원화함으로써 환경오염을 방지해 줄 뿐만 아니라 자원의 낭비도 줄여 주는 다양한 방안과 노력들이 있어 왔다.

예컨데, 플라스틱제품을 분쇄하여 골재로 시멘트에 섞어 사용하거나 또는 용융고화하여 판재로 이용하는 등이 그 일예라 할 것이다.

특허출원 제87-13051호(1987. 11. 20일 출원)는 폐 합성섬유를 이용한 판재의 제조방법 및 장치를 개시하고 있는데, 이 발명의 방법은 합성섬유 폐기물을 용융, 성형, 경화라는 다단계를 거치지 않고, 폐기물을 콘베어상에 공급하여 직접 가압롤러에 의해 압축과 동시에 균일한 용융온도(m.p)를 가함으로써 압출성형하여 제품화하도록 되어 있다. 그러나 이 방법으로 실제 제품을 제조하기 위해서는 연속적인 가압롤러가 수많이 필요하고, 이에 의해 제조된 제품도 열융착이 충분히 이루어지지 않아 강도가 낮아지는 등의 문제가 있었다.

또한, 실용신안등록출원 제92-6562호는 폐 합성섬유 판재 제조장치를 개시하고 있는데, 여기에서는 상기와 같은 불충분한 열융착 상태를 해결하기 위해 가압롤러로 일단 압축시킨 후 여러번에 걸쳐 초음파에 의해 융착시키는 방법을 채택하고 있는 바, 이 방법은 상기 방법에 비해 진일보한 것이기는 하지만, 장치비가 고가인 문제점이 있다.

한편, 상기 양 방법은 용융, 성형, 고화의 단계로 이루어지는 일반적인 성형방법에 비해 정도의 차이는 있지만 제조공정상의 잇점이 별로 없었고, 오히려 물성만 불량하게 하는 결과를 초래하였다. 또한 상기 양 방법 모두 사용하는 폐기물이 단일의 재료와 단순한 형태로 되어 있기 때문에, 강도를 증대시키는데 한계가 있고, 또한 다양한 물성의 제품은 제조할 수 없는 한계가 있었다.

또한, 상기와 같은 재료의 단일함에 따르는 문제를 어느 정도 해결해 주는 것으로 보이는, 특허출원 제91-20502호의 판넬의 제조방법에는, 분쇄한 폐 플라스틱과 톱밥을 반반씩 혼합한 후 가열 및 배합하여 분출시켜서 사출에 의해 판넬을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법에서도 물성을 어느 정도 변화시켜 주기는 하나, 다양하지 못하고 강도의 증가는 거의 이루어지지 않는 문제점이 그대로 남아 있다.

이에 본 발명은 상기에서 살펴본 바와 같은 종래의 제 방법에서 발생되는 여러가지 문제저을 감안하여, 장치를 단순화하여 그 비용의 증가를 막기 위해 용융, 부형 및 경화의 단계를 거치는 일반적인 성형방법 및 장치를 사용하면서도, 용융점, 형태, 조직 등이 서로 다른 이종의 폐기물, 예컨데 섬유 및 플라스틱 폐기물 또는 적절한 첨가물을 서로 배합하여 원료로 사용함으로써, 강도가 증가될 뿐만 아니라 조직이 복합적이면서도 다양한 성형제품을 제조해 줄 수 있는 폐기물을 이요한 성형제품의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제조방법은, 수지제품 폐기물을 성형원료로 하여 성형물을 제조하는 제조방법에 있어서, 상대적으로 용융점이 높은 섬유 폐기물과 상대적으로 용융점이 낮은 플라스틱 제품류 폐기물을 혼합하여 성형원료로 사용하되, 상기 섬유 폐기물은 짧게 절단하고 상기 플라스틱 제품류 폐기물은 잘게 분쇄하여 서로 배합한후, 상기 섬유 폐기물의 용융점보다는 낮고 상기 플라스틱 제품류 폐기물보다는 높은 온도를 충분히 가하여 상기 배합물을 반용융상태로 만들어서, 이 상태의 배합물을 롤러 또는 금형에 공급하는 것에 특징이 있는 구성으로 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 제조방법에서는, 제조공정중 섬유 폐기물 부분은 녹지 않고 그대로 유지되어 제품의 조직상에서 골격 또는 심지 역할을 하기 때문에, 제품의 인장강도, 파괴강도 및 휨강도 등이 우수해지게 되는 것이다.

또한, 상기 배합물에 톱밥과 같은 식물 섬유질을 첨가하거나 비중이 낮은 물질을 첨가하여 배합해 주면, 예컨데 목재와 같이 못질, 톱질 및 대패질을 할 수 있는 조직으로 만들어 줄 수 있고, 제품의 비중을 다양하게 조정해 줄 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 제조방법의 특징적인 공정단계는, 그 공정도인 제1도에서 도시된 바와 같이, 성형원료의 선택, 성형원료의 절단과 분쇄, 성형원료의 배합, 필요한 첨가물의 추가 배합, 배합물의 용융화 및 성형장치에의 투입단계로 이루어지는데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 성형원료의 선택 단계에서는, 섬유 폐기물과 플라스틱 제품류 폐기물을 각각 선택하여 준비하되 섬유 폐기물의 용융점이 상대적으로 더 높게 되도록 한다. 이것은 양 폐기물의 용융점 사이의 온도로 배합물을 가열함으로써 플라스틱 제품류 폐기물만 용융될 수 있도록 하기 위함이다. 한편, 흔한 섬유 폐기물로는 합성섬유 폐설, 원단 자투리, 넝마 등이 있고, 이를 용융점에 따라 구분하면, 260℃ 정도의 폴리에스테르, 255℃ 정도의 나이론 66, 215℃ 정도의 나이론 6, 240℃ 정도의 아크릴 등이 있다. 또한, 흔한 플라스틱 제품류 폐기물로는 플라스틱 폐병 등 다양한 폐기물이 있고, 용융점에 따라 서는 160∼180℃ 정도의 폴리프로필렌, 125∼130℃ 정도의 폴리에틸렌 등이 있다.

상기 성형원료의 절단과 분쇄 단계는, 선택된 상기 섬유 폐기물은 바람직하기로는 100mm 정도의 길이로(원단류는 사방 100mm 정도로) 잘라 주고, 상기 플라스틱 제품류 폐기물은 직경 5mm 이하의 크기로 분쇄하여 준다. 한편, 경우에 따라서는 절단된 섬유 폐기물을 특수 윌로우 머신(special willow machine)으로 개섬하여 주면 더욱 좋다.

상기 성형원료의 배합 단계는, 성형제품의 용도에 따라 배합비율을 다양하게 변화시켜 줄 수 있지만, 일반적으로 섬유 폐기물과 플라스틱 제품류 폐기물의 바람직한 배합비율은 30:70% 내지 50:50% 정도이다.

상기 첨가물의 추가 배합 단계는, 제품의 여러가지 특성 또는 물성을 부여해 주기 위해 수지류와는 다른 물질을 첨가해 주는 것인데, 예컨데, 톱밥, 목질 소편과 같은 목질 섬유질을 첨가해 줌으로써, 제품에 목질 조직이 내포되게 하여 못질, 톱질 및 대패질을 할 수 있게 하거나, 또는 비중이 낮은 물질을 첨가해 줌으로써, 제품의 경량화를 꾀할 수 있는 것이다. 또한 착색효과를 위해 안료를 첨가해 줄 수도 있다.

상기 배합물의 용융점 단계에서는 가열온도가 제품의 물성에 중요한 영향을 끼치는 요인인데, 섬유 폐기물의 용융온도보다는 낮고 플라스틱 제품류 폐기물의 용융온도보다는 높은 온도로 가열함으로써, 섬유 폐기물은 녹지 않고 조직의 골격 또는 심지 역할을 하도록 하고, 플라스틱 제품류 폐기물의 입자는 용융되어 그 사이 또는 둘레를 충진시켜 주도록 한다. 이 배합물의 용융공정은 통상의 방법에서와 같이, 압출기에 배합물을 넣어 소정의 온도와 적당한 압력을 가함으로써 용이하게 할 수 있다.

상기의 성형장치 투입단계는 상기의 플라스틱 제품류 폐기물만 용융된 상태의 배합물을 롤러 또는 금형에 공급하여 통상의 방법과 같이 성형하는 공정이다. 한편, 이 공정에서 제품의 표면에 요철을 형성하여 입체감있는 제품을 만들어 주기 위해 코울드 프레스(cold press)로 가압 냉각시켜 줄 수도 있다. 또한, 완성된 성형제품 자체가 파손된 경우 이를 다시 파쇄하여 재사용할 수가 있음은 물론이다.

이상에서 상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 제조방법은, 개선점을 제조원가의 상승이 필수저인 장치부분에서 찾지 않고, 단지 폐기물을 적절히 배합하고 가열온도를 조절해 주는 등 비용의 부담이 없는 방법을 채택함으로써, 종래의 방법과는 달리 제조원가의 상승이 전혀 없으며, 또한, 제조공정중 섬유 폐기물 부분은 녹지 않고 그대로 유지되게 하여 제품의 조직상에서 골격 또는 심지 역할을 하도록 하기 때문에, 제품의 인장강도, 파괴강도 및 휨강도 등이 우수해지게 된다. 또한 본 발명은, 수지류와는 다른 물질, 예컨데 톱밥, 목질 소편과 같은 목질 섬유질을 추가적으로 첨가해 줌으로써, 제품에 못질, 톱질 및 대패질 등을 할 수 있게 하거나, 비중이 낮은 물질을 추가적으로 첨가해 줌으로써, 제품의 경량화를 꾀하는 등 제품의 기능성을 높여 줄 수 있다.

Claims (1)

1. 상대적으로 용융점이 높은 섬유 폐기물과 상대적으로 용융점이 낮은 플라스틱 제품류 폐기물을 혼합한성형원료를 용융시키고 성형시켜서 섬유 및 플라스틱 폐기물을 이용한 성형물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 섬유 폐기물은 100mm 정도의 길이로 잘라주고, 상기 플라스틱 제품류 폐기물은 직경 5mm 이하의 크기로 분쇄하여 이를 30:50% 내지 70:50%의 부피비로 혼합하고 여기에 추가로 톱밥, 목질 소편 또는 이들의 혼합물로 이루어진 식물성 섬유질을 첨가하여 배합한 후 상기 섬유 폐기물을 용융점보다는 낮고 상기 플라스틱 제품류 폐기물의 용융점보다는 높은 온도를 가하므로써 상기 배합물을 반용융상태로 만들어서 이 상태의 배합물을 금형에 공급하여 성형시킴을 특징으로 하는 섬유 및 플라스틱 폐기물을 이용한 성형물의 제조방법.