KR0143930B1 - 폐폴리우레탄을 원재료로한 단열재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 단열재와 그 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐폴리우레탄(polyurethane)을 재생하여 건축물시공 또는 기 건축된 각종건축물의 단열, 방음등의 효과를 창출하기 위한 폐폴리우레탄을 원재료로한 단열재의 제조방법 이에 의해 제조된 단열재 및 그 제조장치에 관한 것으로 본 발명은 각종 환경공해를 일으키는 등의 문제점 덩어리인 폐폴리우레탄을 재생하여 건축자재로 사용할 수 있도록 폐폴리우레탄을 특정한 물질과 결합시켜 이를 공극이 발생되지 않도록 팽창함으로써, 훌륭한 건축용 단열재 및 방음처리를 할 수 있는 단열재를 제조하기 위해 폐폴리우레탄을 분쇄하는 분쇄공정과, 상기한 분쇄공정에 의해 분쇄된 폐폴리우레탄에 폴리우레탄원액(MDI:메틸렌비스페닐이소시아네이트)을 경화제(메칠크로라이드 : MC)를 액화프레온(CFC)를 물을 혼합하는 혼합공정과, 상기 혼합공정에 의해 혼합된 혼합폐폴리우레탄을 지그(Zig)에 ½ ~ ⅓이량만큼 충진하는 성형공정과, 상기 성형공정에 의하여 지그에 충전된 혼합폐폴리우레탄을 열처리하여 팽창시키는 열처리공정을 취한 다음 냉각공정을 취하는 것을 그 특징으로 한다.

Description

폐폴리우레탄을 원재료로한 단열재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 단열재와 그 제조장치.

제1도는 본 발명방법의 공정도,

제2도는 본 발명장치의 개략적 구성도,

제3도는 내지 제5도는 제2도의 구체적 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:호퍼 3:콘베이어

4:사이로 6:지그

7:히팅룸 21:슬로프판

22:회전절단브레이드 23:스틸네트

본 발명은 폐폴리우레탄(polyurethane)을 재생하여 건축물시공 또는 기 건축된 각종건축물의 단열, 방음등의 효과를 창출하기 위한 폐폴리우레탄을 원재료로한 단열재의 제조방법 이에 의해 제조된 단열재 및 그 제조장치에 관한 것이다.

현대산업사회의 다양함에 따라 다양한 산업폐기물이 하루가 다르게 발생하여 많은 공해를 유발시킴으로 해서 수질의 악화, 환경공해의 악화는 물론이고 가정생활에 미치는 악영향 역시 크다.

그중에서도 특히 각종가전제품인 냉장고등의 냉장, 냉동기기 및 신발류의 밑창으로 사용되는 폴리우레탄(polurehtane)은 특수폐기물로 분류되어 현지까지 거의 재생불능한 것으로 사용되고 있다.

이러한 폴리우레탄은 소각하는 방법에 의하여 처리한다고 하여도 매연, 악취 및 그 독성(포스겐가스)과 함께 유발되는 탄소의 형성으로 인해 제2의 환경공해를 유발하기 때문에 소각에 의한 처리는 불가능하다.

이러한 문제점을 다소나마 털기 위하여 매립 또는 이와유사한 형태로 처리한다고 하여도 부식이 되지 아니하는 물질이므로 환경적 차원에서 상당한 물의를 일으키고 있는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 이러한 문제점 덩어리인 폐폴리우레탄을 재생하여 건축자재로 사용할 수 있는 연구를 거듭하던중 본 발명을 창출할 수 있었다.

본 발명은 폐폴리우레탄을 특정한 물질과 결합시켜 이를 공극이 발생되지 않도록 팽창함으로써, 훌륭한 건축용 단열재 및 방음처리를 할 수 있는 단열재를 제조할 수 있었는바, 이하 첨부된 도면 제1도에 의하여 본 발명에서 폐폴리우레탄을 재생하여 단열재를 제조하기 까지의 공정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 통상의 폐폴리우레탄을 수거 및 선별하는 수집공정을 거쳐서 수거 및 선별된 폐폴리우레탄을 분쇄하는 분쇄공정을 취한다.

이때 분쇄된 폐폴리우레탄의 직경은 거의 분말형태에서 5mm이하로 분쇄한다.

이러한 분쇄공정에서 분쇄된 폐폴리우레탄의 크기가 5mm이상이되면 완제품인 단열재를 성형할 때 공극이 발생하여 단열효과가 떨어지는 문제점이 있으므로 5mm이하의 크기로 분쇄한다.

이러한 분쇄공정에 의하여 분쇄된 폐폴리우레탄을 이송하는 이송공정을 거쳐 포집하여 두는 포집단계인 포집공정을 취한다.

이렇게 포집된 분쇄폴리우레탄은 폴리우레탄원액, 경화제, 프레온원액 및 물과 혼합하는 혼합공정을 취하게 된다.

이때 분쇄한 폐폴리우레탄 100wt%당, 폴리우레탄원액(MDI : 메틸렌비스페닐이소시아네이트)을 8~5wt%, 경화제인 메칠크로라이드(MC)를 4~1wt%, 액화프레온(CFC)을 3~1wt% 및 물을 3~1wt%을 혼합한다.

상기한 혼합공정에서 분쇄된 폐폴리우레탄 100wt%당 혼합되는 폴리우레탄원액(DMDI)이 8wt%이상으로 혼합하게되면 완제품의 열전도율이 크게 증가되는 단점을 보였는데 본 발명에서 단열재 또는 방음재에서 열전도율이 증가한다는 것은 단열효과 및 방음효과를 득하지 못한다는 결론에 이르게 되고, 또한 폴리우레탄원액이 3wt%이하로 혼합하게 되면 완제품의 성형시 팽창계수가 극히 떨어지게 되어 체적의 변화가 발생하지 않기 때문에 완제품의 무게가 중량화 및 고형화가 즉시 도래하는 단점이 있게된다.

또한 경화제(본 발명에서는 메칠크로라이드를 사용)를 분쇄된 폐폴리우레탄 100wt%당 혼합되는 경화제(메칠크로라이드)가 8wt%이상 혼합하게되면 분쇄된 폐폴리우레탄과 분쇄된 폐폴리우레탄간의 경화속도가 지극히 빨라서 폐폴리우레탄이 본 발명에서 억제하고자 하는 팽창체적이 있기전에 이미 경화되어 버리는 단점이 있고, 또한 경화제(메칠크로라이드)가 1wt%이하가 혼합되게 되면 본 발명에서 억제하고자 하는 만큼의 폐폴리우레탄의 팽창이 충분히 있었음에도 불구하고 분쇄된 폴리우레탄과 분쇄된 폴리우레탄사이에서 경화가 지극히 늦게 발생하는 문제점이 있게 된다.

또한 프레온(CFC)는 분쇄된 폐폴리우레탄 100wt%당 3wt%에서 1wt%범위에서 혼합되게 되는데,

3wt%이상되면 분쇄된 폐폴리우레탄의 팽창이 급격히 발생하여 경화도 되기 전에 팽창에 의해서 발생된 공극에 의해 단열효과가 떨어지는 문제점이 있었고, 1wt%가되면 폐폴리우레탄의 팽창속도가 극히 떨어져서 장시간의 생산시간을 요하는 단점이 있었다.

이렇게 혼합공정에서 혼합된 혼합폴리우레탄은 일정한 체적을 가진 지그(Zig)에 공급하여 지그(Zig)의 향상, 모양에 따라 성형하는 성형공정을 취하게된다.

본 발명의 성형공정에 사용되는 지그(Zig)는 완전밀폐가 될 수 있을 뿐만 아니라 개구부가 내부의 압력에 의해 탈거되지 않도록 강하게 지지할수 있는 것이어야 한다.

이러한 지그(Zig)에 상기한 바 있는 혼합폐폴리우레탄을 충전하여야 할 때에는 지그(Zig)전체체적의 ½ ~ ⅓ 의 양만큼 충전하여 준다.

이렇게 지그(Zig)의 전체체적의 ½ ~ ⅓을 충전한 상태에서 열처리를 취하여 주는 열처리공정을 취한다.

이러한 열처리공정은 통상은 히팅룸(Hcating Room)내에 상기한 지그(Zig)를 적재하여 건조된 가열공기로 취한다.

이때 상기의 가열공기의 온도는 30~40℃를 유지해야 한다.

이러한 열처리공정을 취하게되면 혼합폐폴리우레탄이 지그내에서 팽창을 하게되는데, 그 팽창률이 지그에 의하여 제한됨을 알수 있다.

즉 혼합폐폴리우레탄이 지그의 전체적인중 ½ ~ ⅓이 충전되는 것이므로 충전된 혼합폐폴리우레탄은 지그내에서 완전히 팽창하였다고하면 최초충전된 량의 200~300%만큼 팽창 한 것이된다.

이때 혼합폐폴리우레탄의 충전을 200%이하로 팽창시키게 되면 완제품이 중량화 될뿐만아니라 완전히 고형화 하기 위해서는 상당한 시간 동안 열처리해야 하는 문제점이 있어서 경제성 및 건축물에 시공하기 위해 가공하고자 할 때 가공성이 떨어지는 단점이 있었고, 300%이상으로 팽창시키게 되면 혼합폐폴리우레탄과 혼합폐폴리우레탄사이에서 공극이 크게 발생하여 열전도율이 높아 단열 및 방음재로 사용하기 적합하지 아니한 단점이 있었다.

따라서 혼합폐폴리우레탄을 지그의 전체체적의 ½ ~ ⅓의 량만큼충전하여 지그에 의하여 강제로 혼합폐폴리우레탄을 200~300%만 팽창시켜주는 것이 가장 적합하였다.

또한 열처리공정을 취할 때 공급되는 건조된 가열공기의 온도가 30℃이하로 유지하게 되면 혼합된 폴리우레탄의 화학반응의 지연으로 인해 팽창이 지극히 늦고 또한 폐폴리우레탄의 팽창성질이 감소하여 완제품이 중량화 되는 단점이 있었다.

또한 40℃이상을 유지하게 되면 화학반응의 급격한 활동으로 인해 액화프레온등의 기화성물질에 의한 폭발등의 안전성의 문제점과 함께 폐폴리우레탄의 빠른 팽창으로 인해 조직 즉 형질의 변화에 의해 단열, 방음이 효과가 떨어지는 단점이 있었다.

이러한 열처리공정은 통상3시간 정도하는 것이 적합하였는데 이는 상기한 지그내에서 화학반응이 3시간 정도까지 계속하여 발생하였고, 이러한 것은 폐폴리우레탄이 3시간 지난시점에까지 팽창을 하고 있는 것에 의해 알수 있었다.

그러나 본 발명에서는 지그의 전체체적의 ½ ~ ⅓ 정도의 혼합폐폴리우레탄을 충전하여 팽창시키므로 약 3시간이 흐른 시점에서 충전된 혼합폐폴리우레탄의 부피가 200~300%로 팽창하였으므로 단열 및 방음의 효과를 위해서는 상기한 조건이 가장 양호한 것임을 알 수 있었다.

이러한 열처리공정을 마친 다음 상온하에 방치하여서 완전히 고형화 하는 냉각공정을 취한다.

이때 냉각공정은 30℃의 이상의 온도가 되면 계속하여 화학반응이 일어나게 되므로 30℃이하의 온도에서 취하며 10℃이하에서 냉각공정을 취하게 되면 완전히 고형화 되기전에 팽창한 것이 오히려 수축하게 되는 단점이 있었다.

이러한 온도에서 24여시간동안 방치하여 완전히 고형화한 다음 지그를 탈거하여 완제품을 수득하는 수거공정을 취하여 필요에 따라 단열 또는 방음의 목적에 따라 사용하면 될 것이다.

한편 상기한 본 발명에 의하여 제조된 단열재와 종래부터 단열 및 방음의 목적으로 사용한 것을 서로 열전도율 시험하여 보았더니 본 발명에 의한 제품이 열전도율이 낮아 단열효과가 뛰어남을 알 수 있었다.

열전도율 비교시험

(시행방법:KSM 3809~92 평판비교법)

이러한 본 발명의 방법에 기인한 본 발명의 장치는 첨부한 도면 제2도에서 개괄적으로 도시하여 보여주고 있으며, 그 각부는 첨부한 도면 제3도 내지 제5도에 의해 구체적으로 살펴볼수 있다.

즉, 본 발명은 장치는 제1도에서 도시하고 있는 바와같이 본 발명의 방법에 해당하는 수집공정을 마친 폐폴리우레탄을 분쇄하기 위해 투입호펴(1)를 통해 분쇄기(2)에 투입하여 분쇄한후, 분쇄된 폐폴리우레탄을 이송하기 위한 이송공정에 해당하는 콘베이어기(3) 및 혼합공정을 취하기 전에 포집공정을 위한 사이로(4)를 이용하고, 또한 혼합공정을 위한 혼합기(5), 성형공정을 위한 지그(6)와 열처리공정을 위한 히팅룸(7)으로 구성된 일련의 장치를 잘 보여주고 있다.

이러한 본 발명의 장치를 첨부한 도면 제3도 내지 제5도에 의거하여 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 수집공정을 통해 수집, 선별된 폐폴리우레탄을 투입호퍼(1)를 통해 분쇄기(2)에 투입하여준다.

이렇게 투입된 폐폴리우레탄은 분쇄기(2), 슬로프판(21)을 통해 한쪽방향으로 안내되어 통상의 모터(M)를 통해 구동하는 회전덜단브레이드(22)에 의하여 절단된후, 스틸네트(23)를 통해 일정이하의 크기로 분쇄한 폐폴리우레탄을 낙하시키는 분쇄공정을 취하게 되는 것이다.

이렇게 분쇄기(2)를 통해 분쇄된 폐폴리우레탄은 콘베이어기(3)를 통한 이송공정에 의하여 사이로(4)에 공급되게 되는데, 이때 콘베이어기(3)에는 덮개(31)를 씌워서 분쇄된 폴리우레탄이 비산되는 것을 방지하여 준다.

이렇게 사이로(4)에 공급된 형태로써 포집공정을 거친 상태에서 혼합공정을 취하게 된다.

이러한 본 발명에서의 혼합공정은 혼합기(5)를 이용하게 되는데, 이는 사이로(4)로부터 공급되는 분쇄된 폐폴리우레탄을 이송스크류케이싱(52)내로 공급시켜 주게되면 이송스크류(51)에 의하여 이송되게 되고, 폴리우레탄원액통(53)의 폴리우레탄원액과 경화제통(54)의 경화제(메칠 크로라이드)와 액화프레온통(55)의 액화프레온 및 물통(56)의 물이 혼합관로(57)를 통하면서 혼합된 혼합화학물과 이송스크류케이싱(52)으로 공급되게 된다.

이렇게 분쇄된 우레탄(53)과 상기한 혼합화학물은 시송스크류(51)가 서로 이송되면서 혼합되게 된다.

이러한 혼합기(5)에 의해 상기 혼합화학물과 혼합된 분쇄된 폐폴리우레탄은 혼합공정후의 성형공정을 위해 일정한 크기의 체적을 가진 지그(6)에 공급(지그의 전체체적 ½ ~ ⅓정도)한후 투입구(62)를 착탈이 가능한 체결구(61)에 의하여 완전히 밀폐체결공정한다.

이렇게 폐폴리우레탄을 지그(6)에 충전한 상태에서 통상의 히팅룸(7)에 적재하여 열처리공정을 취하여 폐폴리우레탄을 팽창시키기 위한 열처리공정을 취한다.

이때 상기한 히팅룸(7)은 열교환기(71)에 의한 건조가열공기를 송풍하여 주기 위한 통상의 송풍기(72)를 이용하면 될 것이다.

이러한 폐폴리우레탄을 지그(6)의 체적만큼 팽창시킨 다음, 냉각공정과 수거공정을 취한후 완제품을 수득하면된다.

이러한 본 발명에 의한 폐폴리우레탄을 원재료로 하여 제조된 단열재는 그 단열효과 및 방음효과가 종래의 스티로플 섬유유리, 암면등보다 열전도율이 낮아 훌륭한 단열기능 및 방음효과가 있는 것으로 상기한 평판비교법에 의한 비교에서와 같은 효과를 창출하는 매우 유용한 발명임이 명백하다.

Claims (3)

1. 폐폴리우레탄을 5mm이하의 크기로 분쇄하는 분쇄공정과, 상기한 분쇄공정에 의해 분쇄된 폐폴리우레탄 100wt%당,폴리우레탄원액을 8~5wt%,경화제를 4~1wt%, 액화프레온(CFC)를 3~1wt% 및 물을 3~1wt%을 혼합하는 혼합공정과, 상기 혼합공정에 의해 혼합된 혼합폐폴리우레탄을 지그(Zig) 에 충진하되 지그(Zig)전체체적의 ½ ~ ⅓ 이량만큼 충진하여 혼합폐폴리우레탄을 성형하는 성형공정과, 상기 성형공정에 의하여 지그에 충진된 혼합폐폴리우레탄을 30~40℃의 건조가열공기로 열처리하여 지그에 투입된 폐폴리우레탄의 체적 200~300%로 팽창시키는 열처리공정을 취한 다음 10~30℃에서 냉각공정을 취하는 것을 특징으로 하는 폐폴리우레탄을 원재료로한 단열재의 제조방법.
2. 제1항의 방법에 의하여 제조된 단열재.
3. 통상의 폐폴리우레탄을 수집하여 재처리하는 장치에 있어서, 상기 폐폴리우레탄을 공급하는 투입호퍼(1)의 하부일측에 구성된 분쇄기(2)의 내부에 슬로프판(21)과 그 하부에 스틸네트(23)가 설치된 회전절단브레이드(22)를 구성하고, 상기 스틸네트(23)의 하부에는 콘베이어(3)의 일단이 위치하고 타단은 사이로(4)의 상단에 위치하도록 설치하되, 상기 사이로(4)의 하부에는 이송스크류(51)가 내장된 이송스크류케이싱(52)이 설치하고, 상기 이송스크류케이싱(52)에는 폴리우레탄원액통(53), 경화제통(54), 액화프레온통(55), 물통(56)이 설치된 혼합관로(57)를 연결구성되는 것을 특징으로 하는 폐폴리우레탄을 원재료로한 단열재의 제조장치.