KR0153321B1 - 폐카페트 및 카페트 스크랩을 이용한 재생보드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐카페트 및 카페트 스크랩을 이용한 재생 보드의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 폐카페트 또는 카페트 스크랩을 분쇄, 압출 등의 공정을 거쳐 자동차 부품의 재료로 사용되는 재생 보드를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

폐카페트 및 카페트 스크랩을 이용한 재생 보드의 제조 방법.

본 발명은 폐카페트 및 카페트 스크랩을 이용한 재생 보드의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 폐카페트 또는 카페트 스크랩을 분쇄, 압출 등의 공정을 거쳐 자동차 부품의 재료로 사용되는 재생 보드를 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 쓰레기 발생량이 급증함에 따라 자동차 폐기물의 처리에 대한 관심이 고조되고 있으며, 수명이 다한 자동차(이하, 폐차라 함)에서 발생되는 쓰레기의 양이 증가함에 따라 매립 비용이 증가하고 매립 부지 확보도 점차 힘들어지고 있는 실정이다. 이에 따라 세계 각국에서는 재활용 법규를 구체화하고 있으며 국내에서도 재활용에 관련된 법규가 1994년 12월자로 제정되었다.

이러한 현실에 즈음하여 세계적으로 환경과 관련된 ISO 14000 인증이 중요하게 되었으며, 인증 취득의 일환으로 폐차에서 발생하는 쓰레기와 더불어 자동차 제작시 발생하는 쓰레기를 줄이는데 많은 노력을 기울이고 있다.

특히, 자동차 부품 중 플라스틱 등 비금속 재료는 자동차 쓰레기 발생량의 감소를 위해 1차적으로 관심을 기울여야 할 대상이며, 이 중 특히 카페트는 제작중 발생하는 쓰레기의 양이 최종제품 대비 35~50 중량%로서 매우 높으며 다성분 재료로 구성된 특성 때문에 다시 제품으로 재사용할 수 없어 전량 매립 또는 소각하고 있는 실정이다.

현재 카페트의 매립 비용은 최저 톤당 17~35만원이며, 월간 2억원 정도가 쓰레기 처리 비용으로 지출되고 있다. 또한 카페트 쓰레기 처리시 거의 소각에 의존하고 있는 관계로 소각시 발생되는 유독 가스가 대기 오염을 유발시켜 2차 공해를 발생시키는 등 많은 환경적인 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 카페트 쓰레기 발생으로 인한 문제를 해결하기 위해 연구 노력한 결과, 다성분으로 구성된 폐카페트 및 카페트 스크랩을 분쇄, 압출 등의 공정을 이용하여 제반물성이 우수한 재생 보드를 제조하는 방법을 개발하게 되었다.

본 발명은 카페트 제조시 발생되는 스크랩과 폐카페트를 이용하여 재생 재료를 개발함으로써 발생되는 쓰레기를 재생하고 쓰레기 발생량을 최소화하여 환경 오염을 줄임과 동시에 매립 비용을 절감하고 재생된 재료를 다시 자동차 부품의 재료로 사용함으로써 미래의 환경 전략에 부응하려는데 그 목적이 있다.

또한 재활용 기술을 선개발함으로 자동차 부품에 대한 재활용 기술을 축적하는데에도 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하며 다음과 같다.

본 발명의 폐카페트 및 카페트 스크랩을 이용한 재생 보드의 제조 방법에 있어서, 폐카페트 또는 카페트 스크랩을 8~10㎜의 크기로 분쇄한 후 250~265℃의 온도에서 압출하여 1차 압출물을 제조하고, 이 압출물을 5~8㎜의 크기로 분쇄한 후 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 및 목분을 첨가하여 혼합한 후, 180~240℃의 온도에서 2차 압출, 성형하여 제조하는 것을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 자동차 부품 중 가장 많은 쓰레기가 발생하고 있고, 불량품의 재사용이 불가능한 카페트를 이용하여 재생 보드를 제조함으로써 다시 자동차용 부품으로 사용하도록 하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에서 1차 압출물 제조에 사용되는 카페트 입자의 크기는 작으면 작을수록 더욱 높은 혼화효과를 기대할 수 있어 폐카페트 또는 카페트 스크랩의 함량을 100%까지 올릴 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 폐카페트 또는 카페트 스크랩을 8~10㎜ 크기로 분쇄한다. 만인 그 크기가 8㎜미만이면 카페트 파일인 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유가 빠져나와 분쇄시의 정전기로 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 엄킴 현상이 과다하게 발생하여 압출기 내로 원료 투입이 어려워지는 문제가 있고, 10㎜를 초과하면 압출기내로 투입시 분쇄물의 파일끼리 서로 엉켜 피딩(Feeding)이 안되는 가교현상이 발생되는 문제가 있다.

그리고나서, 250~265℃의 온도에서 압출하여 1차 압출물을 제조한다.

압출 온도가 250℃보다 낮으면 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유가 용융되지 않아 혼련 효과를 얻을 수 없고, 265℃보다 높으면 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 용융 온도 이상으므로 폴리에틸렌테리프탈레이트의 분해 및 카페트 성분인 라텍스, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)의 급격한 분해가 초래되어 적당한 물성의 용융물을 얻기 힘들다.

이와 같은 1차 압출물을 5~8㎜의 크기로 분쇄하는데, 분쇄한 입자의 크기가 8㎜를 초과하면 성형 후 혼화성이 감소하여 폴리에틸렌테리프탈레이트 섬유 덩어리가 뭉쳐져 이 섬유 덩어리가 파단 시작점(craze point)으로 작용하여 물성이 급격히 감소하게 된다. 따라서, 분쇄물의 크기는 작을수록 유리하다.

그리고 여기에 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 및 목분을 첨가하여 혼합한 후 180~240℃ 온도에서 2차 압출, 성형하여 재생 보드를 제작한다.

여기서 폐카페트 또는 카페트 스크랩과 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌을 혼합하는 것은 카페트 내의 선형 저밀도 폴리에틸렌 성분과 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 성분이 혼화되어 적정물성을 얻기 위한 매트릭스(matrix)를 형성할 수 있기 때문이며, 폐카페트 또는 카페트 스크랩 100 중량부에 대하여 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌을 10~70 중량부로 혼합 사용하는 것이 바람직하다. 만일 함량비가 상기 범위를 벗어나더라도 큰 문제는 없지만 폴리프로필렌의 경우는 10 중량부 미만의 첨가는 지양하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 목분은 성형성 향상을 위하여 폐카페트 또는 카페트 잔류물 100 중량부에 대하여 1~20 중량부 첨가 할 수 있다. 만일 목분의 함량이 1 중량부 미만이면 전체적으로 효과적인 작용을 기대할 수 없고, 20 중량부를 초과하면 물성에 미치는 영향은 없으나 비용 상승 요인이되므로 가능한한 상기 범위 내에서 조절하는 것이 바람직하다.

카페트 재생 보드의 기계적인 성질은 2차 압출되는 동안 카페트의 성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트가 2차 가공 온도에서 분자 표면의 부분적인 용융으로 인해 폴리프로필렌 등 다른 재료와의 계면 접착 상승으로 혼화성이 증가됨과 동시에 2축 압출기에 의해 일정한 배향성이 부여되므로 폴리에틸렌테레프탈레이트가 유리 섬유와 같은 보강재 역할을 하여 우수한 기계적 특성을 가지게 된다.

2차 압출 온도가 상기 범위를 벗어나면 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌의 용융 온도를 크게 벗어나 고분자 분해에 의한 분자량 감소로 인해 점도가 낮아져 보드 압출이 어려워지며 폴리프로필렌, 폴리에틸렌의 급격한 저분자화로 물성이 저하된 보드가 될 가능성이 크다.

이러한 본 발명은 폐카페트 또는 카페트 스크랩과의 혼합물의 입자를 작게 하여 압출함으로써 혼화성을 향상시켜 카페트의 성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 엉킴을 효과적으로 방지하고, 섬유에 일정한 방향성을 부여함으로써 유용한 재생 보드를 만들 수 있다.

오늘날 자동차 산업은 날이 갈수록 경쟁이 치열해져 환경 문제와 더불어 원가 절감을 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 이러한 의도에서도 본 발명에 의해 제조되는 재생재료를 기존 재료 대비 50% 정도로 가격이 낮아 자동차의 원자 절감에도 큰 효과를 거둘 수 있다.

본 발명에 의해 제조된 재생 재료는 가격 측면에서도 기존 재료에 비해 50% 수준이며, 불량품 발생시 다시 분쇄하여 사용할 수 있으며 또한 차량 수명이 다한 후(5년 기준) 자동차에서 다시 수거하여 재생이 가능하며, 재생 재료의 제조 공법이 비교적 간단하고 취급이 용이하여 소규모의 공장에서도 제조가 가능하다는 장점이 있다.

본 발명에 의해 제조된 재생 보드는 자동차 부품 중 화물칸 내장재(luggage trim), 뒷자석 선반(rear package tray) 등에 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

폐카페트 또는 카페트 스크랩 100㎏을 8~10㎜(평균 8.5㎜) 크기로 분쇄한 후 255℃의 온도에서 1축 압출기를 이용하여 1차 혼화물을 압출하고 이 압출물을 5~8㎜(평균7㎜)의 크기로 분쇄한 후 20㎏의 폴리프로필렌과 10㎏의 목분을 첨가하여 고르게 섞은 후 피딩(Feeding) 부분의 온도가 180℃이고 다이(Die) 부분의 온도가 240℃인 2축 압출기를 이용하여 2차 압출, 성형하여 재생 보드를 제조하였다.

[비교예1]

재생 재료가 아닌 폴리프로필렌 원재료 100㎏에 목분 10㎏을 첨가하여 고르게 섞은 후 피딩(Feeding) 부분의 온도가 180℃이고 다이(Die)부분의 온도가 240℃인 2축 압출기를 이용하여 2차 압출, 성형하여 폴리프로필렌 펠트보드를 제조하였다.

[비교예2]

상기 실시예1과 동일한 방법으로 재생 보드를 제조하되, 다만 폐카페트 또는 카페트 스크랩 대신에 상기 비교예1의 폐품을 이용하였다.

[물성비교]

상기 실시예에서 제조된 재생 보드와 비교예1 및 비교예2에 대한 물성 비교치를 다음 표1에 나타내었다.

상기 표1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 폐카페트 또는 카페트 스크랩을 이용하여 만들어진 재생보드의 경우 재생 제품이 아닌 것과 비교하여 그 물성이 유사함을 알 수 있다.

Claims (3)

1. 폐카페트 또는 카페트 스크랩을 8~10㎜의 크기로 분쇄한 후 250~265℃의 온도에서 압출하여 1차 압출물을 제조하고, 이 압출물을 5~8㎜의 크기로 분쇄한 후 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 및 목분을 첨가하여 혼합한 후, 180~240℃의 온도에서 2차 압출, 성형하는 것을 특징으로 하는 폐카페트 또는 카페트 스크랩을 이용한 재생 보드의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌은 폐카페트 또는 카페트 스크랩 100 중량부에 대하여 10~70 중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 폐카페트 및 카페트 스크랩을 이용한 재생 보드의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 목분은 폐카페트 또는 카페트 스크랩 100 중량부에 대하여 1~20 중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 폐카페트 및 카페트 스크랩을 이용한 재생 보드의 제조 방법.