KR100295574B1 - 섬유수지복합부재및그제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산업폐기물인 폐타이어, 폐고무, 폐섬유, 폐플라스틱, 폐합성수지류 및 폐기되는 목재나 조개껍질등을 분쇄혼합하고 고온고압에서 용도에 적합하게 용융성형하여 신규한 섬유수지복합부재로 재생하는 산업폐기물을 이용한 신규한 섬유수지복합부재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 신규한 섬유수지복합부재제조공정은 수거된 폐기물을 폐타이어 및 폐고무류, 폐페티병등 폐수지류와 폐섬유류와 폐목재류, 폐폐지류, 폐고간류 및 폐패류로 선별분리하는 선별단계; 상기 선별된 폐기물중 폐타이어 및 폐고무와 폐페티병등의 수지류는 초저온냉동공법에 의해 분쇄하고, 폐섬유류는 타면기를 이용하여 적정크기로 분쇄하여, 여타 폐기물은 일반파쇄기로 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄된 폐기물을 성형기로 유입하여 용융혼합하여 용도에 적합한 형태로 형상화하는 성형단계; 및 상기 성형단계를 거치며 성형되어 나온 섬유수지복합부재를 냉각처리하여 완성품을 제조하는 냉각처리단계로 구성된다. 이러한 본 발명은 폐타이어 및 폐고무류, 폐수지류, 폐고간류, 폐섬유, 폐플라스틱 및 폐기되는 목재나 조개껍질등을 분쇄하여 고온고압에서 용융혼합한 후 용도에 따라 소정형태로 성형하여 섬유수지복합부재로 재생하므로써 저가의 생산비로 견고한 철도레일용 받침목, 선박 또는 건축/토목자재나 기타 가구자재를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 폐기물을 재생이용함으로써 환경보존은 물론 폐자원의 재활용이라는 국가의 자원 및 에너지절약을 도모할 수 있다.

Description

섬유수지복합부재 및 그 제조방법{Fiber resin composite member composition and manufacturing method thereof}
본 발명은 산업폐기물을 재생하여 재활용하는 방법 및 그 부재에 관한 것으로, 특히 폐타이어 및 폐고무, 폐섬유, 폐플라스틱 등 폐합성수지 및 폐기되는 종이, 고간류, 목재 또는 조개껍질등을 분쇄혼합하고 고온고압에서 여러가지 용도에 적합하게 용융성형하여 섬유수지복합부재로 재생하는 산업폐기물을 이용한 신규한 섬유수지복합부재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
산업화가 가속화, 고도화되면서 산업폐기물 또한 급속히 증가하고 있다. 이러한 산업폐기물은 사회의 큰 문제로 대두되어, 그 처리대책의 수립이 사회 및 정부의 큰 관심거리가 되고 있는 실정이다. 이러한 산업폐기물로는 차량에서 나오는 폐타이어, 아기기저기, 여성생리대, 종이나 의류등의 폐섬유, 주방플라스틱용품이나 폐티병등의 폐합성수지, 페놀수지(PCB)폐기물, 폐지 및 폐고간류(벼짚, 보리짚, 밀짚)등이 대표적이다.
보편적으로, 화학공업의 발달에 따라 인류의 일상생활에 없어서는 아니될 필수품이 된 수지제품은 많은 장점에도 불구하고 폐기처리시 소각에 따른 유독물질의 발생, 자연상태에서의 난분해성 때문에 폐기물의 처리는 이미 엄청난 사회문제로 대두되었다. 특히, 고무류인 타이어와 플라스틱인 페티병은 갈수록 그 사용이 늘어나고 있으며, 이를 수거하여 폐기처리하는 데에는 많은 기술적인 문제와 제비용등의 문제 및 2차적인 환경오염등의 난제(難題)가 산적되어 있다.
따라서, 위와 같은 산업폐기물들의 재생 내지 재활용 문제는 단순한 자원이나 에너지 절약의 차원을 넘어 폐기물 처리의 가장 이상적인 방안으로서 최근 선진 각국의 주요 관심사가 되고 있다. 이에 대한 일예로 차량등에서 수거된 폐타이어에 모래나 폐시멘트를 넣어 기차레일용 받침대를 제조하고자 시도된 바 있었다.
그러나, 이같은 제품은 한번 받침대로 제작되어 사용된 후에는 다시 회수하여 재생이 어려워 재활용이 불가능하고, 또한 폐시멘트 또는 폐모래는 재활용을 위하여 분쇄시 분진등이 많이 발생해 2차적인 환경오염을 유발하는 요인이 되었다. 더욱이, 폐타이어에 모래나 폐시멘트를 혼합하여 제작된 철도레일용 받침대는 그 강도가 약해 부서지기 쉬웠으며, 특히 모래는 폐기물이 아니고 돈을 주고 사서 써야 하는 경제재화라는 문제점이 대두되어 그 실용화가 곤란하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 극복하기 위해서 안출한 것으로서, 폐타이어, 폐섬유, 폐플라스틱 및 폐기되는 목재, 종이, 기타 폐고간류나 조개껍질등을 그 물리화학적 성질별로 선별한 후 분쇄하여 고온고압에서 용융혼합한 후 용도에 따라 소정형태로 성형하여 섬유수지복합부재로 재생함으로써 환경보존은 물론 폐자원의 적극적인 재활용을 현실적으로 가능하게 할 수 있도록 한 신규의 섬유수지복합부재 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산업폐기물을 이용한 섬유 수지복합부재 제조방법은 수거된 폐기물을 폐타이어 및 폐고무류, 폐페티병등 폐합성수지류와 폐섬유류와 폐목재류, 폐지류, 폐고간류 및 폐패류로 선별분리하는 선별단계; 상기 선별된 폐기물중 폐타이어 및 폐고무류와 폐페티병등의 폐합성수지류는 초저온냉동공법에 의해 분쇄하고, 폐섬유류는 타면기를 이용하여 적정크기로 분쇄하며, 여타 폐기물은 일반파쇄기로 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄된 폐기물을 성형기에 유입하여 용융혼합하며 용도에 적합한 형태로 형상화하는 성형단계; 및 상기 성형단계를 거치며 성형되어 나온 섬유수지복합부재를 냉각처리하여 완성품을 제조하는 냉각처리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1도는 본 발명의 제공정들을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제공정들을 설명하기 위한 흐름도로, 도시한 바와같이 먼저, 수거된 폐기물을 그들의 이화학적 성질에 따라 분리선별한다. 즉, 폐타이어는 폐타이어대로 모아놓고, 군복, 양복, 아기기저귀, 여성생리대, 운동화, 구두, 장바구니 등의 폐섬유류는 섬유류대로 선별하여 모아놓는다. 또한, 신발제조시 폐기되는 부산물 등의 폐고무나 페티병등의 폐합성수지플라스틱도 선별분리하여 놓는다. 목재 폐자원류도 따로 분리하여 모아 놓는다.(단계 10)
위와 같이 선별된 폐기물은 분쇄과정을 거치게 되는 데, 폐타이어나 폐페티(Petty)병 등 폐합성수지 및 신발제조시 부산물인 폐고무, 폐페놀수지, 폐비닐류는 초저온냉동공법(-100℃~-186℃)에 의해 소정크기로 분쇄하고, 폐지 및 폐섬유류는 타면기에 의해 분쇄된다. 또한, 폐목재, 폐고간류 및 폐패류(貝類)는 일반파쇄기에 의해 잘게 분쇄된다.(단계 20)
분쇄된 각 폐기물들은 성형기에 들어가 성형단계를 거치게 된다. 이 성형단계는 고온, 고압하에서 신규의 부재사용용도에 적합한 형상으로 혼합된 폐기물들을 용융하여 신규의 섬유수지복합부재로 압축성형하게 된다.(단계 30) 이때, 고온고압조건은 온도 150~300℃, 150~3000톤 압력으로 하였다.
위와 같은 성형단계를 거치며 압축성형된 신규의 섬유수지복합부재는 냉각처리를 거치며 완제품이 되어 나오게 된다.(단계 40) 이때, 냉각조건은 온도 40~70℃, 500~800톤 압력으로 하였다. 이 신규의 섬유수지복합부재는 성형단계에서 사용목적에 따라 형상이 결정돼 산업자재로서 적소에서 사용되게 된다. 이에 대한 구체적인 설명은 실시예를 들어 후술한다.
이하에서는 본 발명의 산업폐기물을 이용한 신규의 섬유수지복합부재 및 그에 따른 신규의 섬유수지복합부재의 제조방법에 대해 실시예들을 들어 상세히 설명한다.
[실시예 1]
수거된 폐기물을 폐타이어 및 폐고무, 폐페티병등의 폐합성수지류 및 폐섬유류로 선별분리한다. 이 선별된 폐기물중 폐타이어 및 폐고무와, 폐페티병등의 폐합성수지류 그리고 폐페놀수지는 -1OO℃~-186℃의 초저온냉동공법에 의해 분쇄하고, 나머지 폐섬유류는 타면기를 이용하여 적정크기로 분쇄하였다.
분쇄된 폐기물을 성형기에 유압하였다. 철도레일용 받침목용도의 신규의 부재를 얻기 위하여 용융혼합되는 폐기물중 고온고압조건하에서 폐타이어 및 폐고무는 40~80중량%, 폐섬유는 20~30중량%, 폐페티병등의 플라스틱류는 5~30중량%,폐페놀수지는 10~30중량%정도로 배합하였다. 성형단계를 거치며 성형되어 나온 신규의 섬유수지 복합부재는 냉각처리단계를 거치며 냉각처리되어 완성품으로 하였다.
이상과 같은 공정을 거쳐 제조된 섬유수지복합부재는 성형기에서 철도레일용 받침목의 형상으로 성형됨으로써 철도레일용 받침대로 사용할 수 있었다. 위와 같은 범위의 조성비율로 페타이어 및 폐고무와 폐섬유 그리고 폐플라스틱이 용융혼합되어 제조된 신규의 섬유수지복합부재는 강도(100kg/cm2이상) 및 완충성능테스트에서 뛰어나(4.23kg/cm2이상)철도레일 받침대로 적합한 것으로 확인되었다(동아건설 산업주식회사 기흥종합연구소, 1996. 12 30. 실험분석치)
[실시예 2]
폐타이어 및 폐고무, 폐섬유, 폐합성수지류, 폐기되는 조개껍질등의 폐기물들을 수거하여, 수거된 폐기물들을 그들의 이화학적 성질에 따라 폐타이어, 폐섬유, 폐패류로 선별분리하였다. 이 선별된 페기물중 폐타이어 및 폐고무류는 상기 실시예에서 초저온냉동공법에 의해 분쇄하고, 폐섬유류는 타면기를 이용하여 적정 크기로 분쇄하여, 폐패류는 일반파쇄기로 분쇄하였다.
분쇄된 폐기물을 성형기에 유입하였다. 건축/토목재나 가구재 용도의 신규의 섬유수지복합부재를 얻기 위하여 고온고압조건하에서 용융혼합되는 폐기물중 폐타이어 및 폐고무는 20~80중량%, 폐합성수지는 10~20중량%, 폐섬유는 20중량%, 폐페놀수지는 10~30중량%, 폐기된 패껍질은 10~20중량%정도로 배합하였다. 성형단계를 거치며 성형되어 나온 신규의 섬유수지복합부재는 냉각처리단계를 거치며 냉각처리되어 완성품을 얻었다.
이상과 같은 공정을 거쳐 제조된 신규의 섬유수지복합부재는 빌딩, 학교등의 바닥재나 실내장식재로 사용하고 책걸상등의 가구자재로 사용하였는바 값비싼 목재를 대체하여 사용할 수 있었다. 뿐만아니라, 신규로 제조된 섬유수지복합부재의 표면을 연마함에 의해 대리석이나 화강암등의 석재대용으로도 사용될 수 있음이 확인되었다. 위와 같은 조성비율을 갖는 신규의 섬유수지복합부재는 혼합된 조개껍질에 의해 그 표면이 미려하고 단단할 뿐만아니라, 유독성이 없고, 내화성, 방열성, 방음성이 뛰어나 가구재나 장식재로써 우수한 특성을 갖는다.
[실시예 3]
폐섬유, 폐합성수지류, 폐기되는 페놀수지등의 폐기물들을 수거하여, 수거된 폐기물들을 그들의 이화학적 성질에 따라 선별분리하였다. 이 선별된 폐기물중 폐합성수지 및 폐페놀수지는 상기 실시예1 초저온냉동공법에 의해 분쇄하고, 폐섬유류는 타면기를 이용하여 적정크기고 분쇄하였다.
분쇄된 폐기물을 성형기에 유입하여 고온고압조건하에서 용융혼합되는 폐기물중 폐합성수지류는 10~30중량%, 폐섬유는 40~60중량%, 폐페놀수지는 10~20중량% 정도로 배합하였다. 성형단계를 거치며 성형되어 나온 신규의 섬유수지복합부재는 냉각처리단계를 거치며 냉각처리되어 완성품을 얻었다.
이상과 같은 공정을 거쳐 제조된 신규의 섬유수지복합부재는 페놀수지를 사용하므로 방염효과가 뛰어나고 경량이므로 아파트건축도어, 문, 책걸상등의 제작에 유용하였다.
[실시예 4]
폐타이어, 폐섬유, 폐플라스틱, 폐페놀수지, 폐기된 신발밑창(구두 및 운동화), 장바구니, 가방, 지갑등 폐비닐류, 벼짚, 보리짚, 밀짚등 폐고간류 기타 폐목재류를 수거하여 수거된 폐기물들을 그들의 이화학적 성질에 따라 선별 분리하였다. 이 선별된 폐기물중 폐타이어, 폐합성수지, 폐고무, 폐비닐류 및 폐페놀수지는 실시예 1의 초저온 냉동공법에 의하여 분쇄하고 폐섬유류는 타면기로 그리고 폐고간류 기타 폐목재류는 일반 파쇄법으로 분쇄하여 적정크기로 하였다.
분쇄된 폐기물을 성형기에 유입하여 고온고압조건하에서 용융혼합되는 폐기물중 폐타이어 및 폐고무 30~70중량%, 폐섬유 10~25중량%, 폐플라스틱류 3~20중량%, 폐페놀수지 5~20중량%, 폐비닐류 1~10중량%, 폐고간류 1~20중량%, 폐목재류 3~15중량%로 조성되도록 배합하였다. 성형기를 이용하여 성형되어나온 신규의 섬유수지복합부재는 냉각처리 단계를 거치며 냉각하여 완성품을 얻었다.
이상의 공정을 거쳐 제조된 신규의 섬유수지복합부재는 폐놀수지를 사용하므로 방염효과와 내수성이 뛰어나고 경량이므로 건축용자재, 책걸상용자재, 선박제조용 원자재로 유용하였다. 특히 선박제조용 원자재로서는 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있었다.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 따른 산업폐기물을 이용한 섬유수지복합부재 및 그 제조방법은 폐타이어, 폐고무, 폐섬유, 폐플라스틱 및 폐기되는 목재나 종이 조개껍질 기타 폐고간류를 분쇄하여 고온고압에서 용융혼합한 후 용도에 따라 소정형태로 성형하여 섬유수지복합부재로 재생함으로써 저가의 생산비로 지금까지 존재하지 아니하였던 새로운 소재의 철도레일용 받침목, 선박제조용 원자재 및 견고한 건축/토목자재나 가구자재를 얻을 수 있을 뿐만아니라, 폐기물을 재생함으로써 환경보존은 물론 폐자원의 재활용을 도모할 수 있는 잇점이 있다. 더욱이, 본 원발명에 따라 제조된 철도레일용 받침목 또는 건축/토목자재나 가구자재를 사용후 다시 폐기되는 경우에는 이를 재활용 과정에서 먼지나 분지없이 재생시킬 수 있다는 점에서도 국가의 자원 및 에너지 재활용 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

  1. 수거된 폐기물을 폐타이어 및 폐고무와 폐페티병 등 폐합성수지류와 폐섬유류로 선별분리하는 선별단계와 상기 선별된 폐기물중 폐타이어 및 폐고무와 폐페티병 등 폐합성수지류, 폐페놀수지는 초저온냉동공법(-100℃~-186℃)에 의해 분쇄하고, 폐섬유류는 타면기를 이용하여 적정크기로 분쇄하며, 기타 폐기물들은 일반파쇄기로 분쇄하는 분쇄단계와 상기 분쇄된 폐기물을 일정한 조성비율로 성형기에 유입하여 용융혼합하여 온도 150-300℃, 150-3000톤 압력 하에서 용도에 맞게 형상화하는 성형단계 및 상기 성형단계를 거쳐 성형되어 나온 섬유수지복합부재를 40-70℃의 온도, 500-800톤의 압력에서 냉각처리하여 완성품을 제조하는 냉각처리단계를 거쳐서 제조되며, 상기 폐기물이 폐타이어 및 폐고무 40~80중량%, 폐섬유 20~30중량%, 폐합성수지류 5~30중량%, 폐페놀수지 10-30중량%로 조성됨을 특징으로 하는 철도레일받침대용 섬유수지복합부재.
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