KR100265065B1 - 폐요소섬유보강내충격복합재의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 환경오염을 유발하는 폐요소계섬유 및 폐플라스틱을 재활용하여 내충격 경량건축재 및 내충격 전선보호관용 복합재 등을 제조하는 방법에 관한 것으로 본 발명에서는 석고보드 제조공정등에서 발생하는 요소계 폐섬유를 복합재로 사용하기 위한 분산공정과, 분산섬유와 수지를 비율을 달리하여 혼합시키는 혼합공정 및 혼합물을 일정온도와 압력하에서 성형하여 내충격 복합재를 제조하는 성형공정으로 이루어진 것을 특징으로 하고 있으며 요소계 섬유폐기물을 공해를 유발하지 않고 재생가공하여 저렴한 제조비용으로 원료를 활용하는 것이다.
Description
본 발명은 환경오염을 유발하는 폐요소계섬유 및 폐플라스틱을 재활용하여 내충격 경량건축재 및 내충격 전선보호관용 복합재를 제조하는 방법에 관한 것으로 석고보드 제조공정등에서 발생하는 요소계 섬유를 분산시켜 수지에 대한 분산섬유의 비율을 조절하고 일정온도와 압력하에서 성형하여 내충격 복합재를 공해를 유발하지 않고 재생가공하여 저렴한 제조비용으로 원료를 재활용하는 것이다.
최근들어 자원에 대한 인식의 변화로 세계 각국에서는 자원의 고갈에 대비하여 대체자원의 개발 및 자원의 재활용에 많은 연구를 하고 있으며, 자원의 무기화도 우려되고 있다.
따라서 부존자원이 부족한 우리나라에서는 그 어느때보다도 대체자원의 활용이 절실히 요구되고 있으며, 특히 삶의 질이 향상되면서 환경에 대한 인식의 변화로 건축자재에서도 지가의 단순기능적 성격을 벗어나 고품격, 고기능성의 환경친화적 소재로 탈바꿈하는 추세이다.
이러한 시대적 요구에 부합하는 소재로 최근 관심이 집중되고 있는 분야가 폐기물을 재활용한 건축복합재료의 개발이다.
이러한 폐기물 재활용 기술의 개발은 환경오염의 방지는 물론 자원을 재활용함으로써 원가를 절감할 수 있는 장점이 있는 것으로 지금까지 알려진 폐기물의 처리방법은 다음과 같다.
1. 단순매립방법 : 플라스틱의 미분해특성으로 제 2,3차의 환경오염을 유발할 수 있다.
2. 열소각방법 : 소각로의 설치가 복잡하고 비용이 많이들며, 최근 문제시 되는 다이옥신 등의 공해물질이 생성된다.
3. 생물학적 처리방법 : 플라스틱이 분해되어 장차 실용화 할 것으로 기대되나 현재 기술수준이 미흡한 실정이다.
4. 화학적 처리방법 : 폐플라스틱으로부터 화학원료를 회수하는 방법으로 원료의 회수측면에서 바람직하나 회수장치의 설치가 복잡하며 회수율이 낮고, 고도의 기술이 필요한 방법으로 현재 연구단계에 있다.
이러한 방법외에 폐기물을 재활용하기 위하여 폐비닐이나, 폐타이어 및 폐슬러지 등을 이용한 복합재 제조에 관한 연구는 일부 있었으나 석고보드 등의 생산시 발생하는 부산물인 폐요소섬유를 수지에 보강하여 건축용 판넬과 같은 유기복합재의 제조에 관한 연구는 없는 실정이다.
본 발명은 건축용 판넬이나 전선보호관으로 사용할 수 있는 무게가 가벼운 내충격 건축복합재를 제조하기 위한 것으로 폐요소섬유를 보강제로 하고 재생 PET 및 PE, PP와 같은 재생수지를 결합재로한 복합재의 제조에 관한 것으로 재생발생하는 폐수지를 결합재로하여 화학약품등과 같은 유독폐수처리하수관, 경량칸막이, 방음벽, 기계받침대 등에 사용되는 복합재를 제조하도록 한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 보강재인 폐요소섬유의 공침현상을 방지하고 수지내에 고루 분산시키기 위한 수분산 공정과, 보강섬유와 수지의 혼합비를 달리하여 혼합하는 혼합공정 및 일정한 압력과 온도하에서 성형하여 복합재를 제조하는 공정으로 이루어지는 것으로 폐요소계섬유를 재활용하여 내충격 건축복합재를 얻게되는 것이다.
본 발명은 분산된 폐요소계섬유를 보강재로 하고 수지와의 배합비를 달리하여 저층성형법에 의해 내충격 복합재를 제조하는 것으로 보강재인 폐요소섬유의 뭉침현상을 방지하고 수지내에 고루 분산시키기 위한 수분산 공정과, 섬유와 수지를 혼합하는 혼합공정, 보강섬유와 수지의 혼합비를 달리하여 일정한 압력과 온도하에서 성형하여 복합재를 제조하는 공정으로 이루어진다.
이하 본 발명을 제조공정 및 실시예에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
(1) 분산공정
뭉쳐있는 폐요소섬유를 80℃의 물에 넣고 교반기로 교반하여 분산시킨 다음 그물망에 펼쳐 두께 2-3mm가 되게 하고 이것을 건조기에서 100℃로 3시간 동안 건조시켜 부직포 형태의 분산된 섬유를 얻는다.
(2) 혼합공정
분산공정에서 제조한 부직포 형태의 폐요소계섬유를 일정크기로 절단한 후 폐비닐, PE, PET 등의 수지를 녹여 용액상태로 한 후 섬유부피비가 10-30wt%가 되도록 혼합시킨다.
이때 수지에는 열안정성을 증가시키기 위해 칼슘스테아린산계 열안정제를 수지에 대해 0.1-3wt% 첨가시키며, 색상을 내기위해 안료를 소량 첨가시킨다.
(3) 성형공정
내충격 복합재를 제조하기 위해 유압성형기를 이용하여 제작한 금형에 혼합공정에서 혼합한 예비복합재를 넣고 일정온도와 일정압력하에서 복합재를 성형한다.
이때 성형압력은 200Kg/cm2이었으며 110℃-220℃의 온도로 금형의 형태에 따라 굴곡 및 충격강도가 우수한 내충격복합재를 제조한다.
실시예 1
본 발명에서 복합재의 제조는 폐비닐, 폐 PET를 용해하고 여기에 요소섬유를 10-30wt%로 분산시키고, 가공과정과 제품의 열안정성을 향상시키기 위하여 칼슘스테아린산계 안정제와 안료를 각각 1phr씩 첨가하여 교반한 후 이형지가 부착된 유리판 위에 일정두께로 펼쳐 냉각시킨다.
건조된 예비성형체를 금형에 58장 겹쳐넣고 200Kg/cm2에서 110℃-220℃의 온도로 1시간동안 성형하여 복합제를 제조하였다.
이때 섬유의 첨가량이 30wt% 이상이 되면 수지와 혼합이 되지않는 상태로 된다.
상기된 실시에에 의해 제조된 복합재의 기계적 물성을 측정하기 위해 Instron Model 5567 UTM을 이용하여 ASTM D 790M, ASTM D 638M, ASTM 256 시험법에 의해 인장강도, 굴곡강도, 충격강도를 측정하였으며 측정결과는 다음의 표 1에 나타난 바와 같다.
표 1 섬유배합비 변화에 따른 폐요소계 섬유보강 복합재의 기계적물성
| 기계적물성폐섬유혼합비(%) | 인장강도(MPa) | 굴곡강도(MPa) | 충격강도(J/m2) |
| 0 | 27.60 | 5.80 | 25.24 |
| 10 | 23.95 | 6.61 | 40.55 |
| 15 | 21.75 | 6.71 | 40.89 |
| 20 | 20.14 | 6.88 | 42.87 |
| 25 | 17.20 | 5.26 | 39.30 |
| 30 | 16.32 | 3.80 | 38.22 |
표 1에서 알 수 있듯이 순수한 수지성형품과 복합재의 기계적물성을 비교한 결과 섬유의 함량이 증가할수록 인장강도는 감소하였으며 국 고강도는 복합재 내에 섬유함량이 20wt% 까지는 증가하였을며 그 이상의 함량을 지난 복합재에서는 감소하였으며 그 값은 순수한 수지성형품보다 크게 나타났다.
또한 본 발명의 주요특성인 충격강도는 순수한 수지의 경우 25.3J/m2이었으며 섬유의 함량이 증가함에 따라 20wt% 까지는 증가하였고 그이후 부터 감소하였는데 이는 섬유함량이 20wt% 이상에서는 섬유의 분산성이 나빠져 수지와 결합력이 약해지기때문이였다.
그러나 본 발명은 표 1의 결과로 보아 기존제품을 대체할 수 있는 내충격 건축재로 충분히 활용될 수 있음을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명은 버려지는 폐섬유 및 열가소성 폐플라스틱을 공해 없이 근원적으로 처리할 수 있어 처리비용을 감소시킬 수 있고 환경오염을 획기적으로 방지할 수 있으며, 또한 고강도를 요구하지 않는 경량의 실내장식용 판넬이나, 칸막이 흡음제 등의 원료로 재활용이 가능한 장점을 지니고 있다.
Claims (3)
- 뭉쳐 있는 폐요소섬유를 80℃의 물에 넣고 교반기로 교반하여 분산시킨 다음 그물망에 펼쳐 두께 2∼3mm가 되게 하고 이것을 건조기에서 100℃로 3시간동안 건조시켜 부직포 형태의 분산된 섬유를 얻는 것을 특징으로 하는 폐요소섬유 보강 내충격 복합재의 제조방법.
- 제 1 항에서, 분산시킨 폐섬유를 일정크기로 절단한 후 폐비닐, PE, PET 등의 수지를 녹여 용액상태로 한 후 섬유부피가 10∼30WT%가 되도록 혼합시키며,용액수지에 열안전성을 증가시키기 위해 칼슘스테아린산계 열안정제를 0.1∼0.3WT% 첨가시키고 색상을 내기 위해 안료를 소량 첨가시키는 것을 특징으로 하는 폐요소섬유 보강 내충격 복합재의 제조방법.
- 제 2 항에서, 내충격 복합재를 제조하기 위해 유압성형기를 이용하여 제작한 금형에 상기 혼합공정에서 혼합된 예비복합재를 넣고 110℃∼220℃와 성형압력 200㎏/㎠로 금형의 형태에 따라 굴곡 및 충격강도가 우수한 내충격 복합재를 제조함을 특징으로 하는 폐요소섬유 보강 내충격 복합재의 제조방법.
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| KR1019980008392A KR100265065B1 (ko) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 폐요소섬유보강내충격복합재의제조방법 |
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| KR1019980008392A KR100265065B1 (ko) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 폐요소섬유보강내충격복합재의제조방법 |
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