KR100536570B1 - 폐고분자스크랩인 폴리올레핀발포체를 이용한 성형체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐고분자스크랩인 비난연 및 난연의 가교폴리올레핀발포체 스크랩(scrap)을 이용하여 성형체, 특히 압축 성형체를 제조함으로써, 가교에 따른 재활용의 어려움으로 인해 폐기물로 처리되고 있는 스크랩을 효율적으로 재활용함과 동시에, 폐기물 처리에 따른 환경오염을 방지할 수 있는 폐고분자스크랩인 폴리올레핀발포체를 이용한 성형체의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 발포수지 성형체의 제조방법에 있어서, 상기 발포수지 성형품은 폴리올레핀발포체 스크랩이고, 상기 분쇄 및 저장공정은 상기 폴리올레핀발포체 스크랩을 평균입자크기 5∼20mm를 갖도록 분쇄하고, 일정크기별로 저장하는 분쇄 및 저장공정이며, 상기 압축성형공정은 발포체로서의 고유물성을 좌우하게 되는 셀(cell)이 유지된 분쇄입자를 최종제품의 형태와 물성을 고려하여 130∼180℃에서 2 내지 10분 동안 열융착하고, 금형을 이용하여 압축성형하는 압축성형공정이고, 상기 냉각공정은 상온에서 냉각 성형하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐고분자스크랩인 폴리올레핀발포체를 이용한 성형체의 제조방법{Compression molded products with waste polylolefin foams of manufacturing method }

본 발명은 폐고분자스크랩인 폴리올레핀발포체를 이용한 성형체의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐고분자스크랩인 비난연 및 난연의 가교폴리올레핀발포체 스크랩(scrap)을 이용하여 성형체, 특히 압축 성형체를 제조함으로써, 가교에 따른 재활용의 어려움으로 인해 폐기물로 처리되고 있는 스크랩을 효율적으로 재활용함과 동시에, 폐기물 처리에 따른 환경오염을 방지할 수 있는 폐고분자스크랩인 폴리올레핀발포체를 이용한 성형체의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 비난연 및 난연 폴리올레핀 발포체는 연속화학가교 및 광가교방식을 통하여 제조되는데, 연속가교발포공정 상 시편 가장자리부터의 발포진행 및 발포장치구조의 온도조절의 비세분화, 즉 발포될 수 있는 온도범위로의 전반적인 온도조절(온도분위기 형성)이 이루어질 뿐 시편 중앙과 가장자리부분에 해당되는 발포장치 구분 및 이에 따른 온도조절시스템이 구분(분리)되어 있지 않는 것이 일반적이다.

따라서, 시편 가장자리부터 발포가 진행되므로 중앙부분의 발포가 이루어지는 시점에서는 가장자리의 과발포 또는 부분적인 셀 파괴 등이 야기되며, 이에 대해 후속공정(냉각 및 재단공정)을 통해 과발포 등이 이루어진 일정부분을 절단하게 된다.

이 절단된 부분을 스크랩(scrap)이라 하며, 현재 발포관련 업계의 대부분이 스크랩을 폐기물로 처리하고 있는 실정이며, 그 비용손실은 스크랩의 발생정도에 따라 차이는 있을 수 있으나 대략 수십톤/월에 이르고 있고, 그 부피는 발포체임을 감안할 때 실로 막대하다고 볼 수 있다.

이와 같이 폐기물처리의 주된 원인은 화학가교발포체 대부분의 일부 가교진행에 따른 재생의 어려움 및 사회전반에 형성된 재활용 제품의 시각차와 이로 인한 적용분야 및 용도가 한정되어 있기 때문이다.

따라서, 환경 및 경제적 측면에서 폐고분자재료인 비난연 및 난연 폴리올레핀 발포체를 이용한 재활용 방안의 강구가 시급히 요구되고 있으나, 아직까지 그 성형품들은 개발되지 못하고 있으며, 유사한 예로서 국내 공개특허 제1998-0085890호(공개일:1998.12.05)의 "발포수지 성형품의 재활용 처리방법"이 개시된 바 있다.

상기 발포수지 성형품의 재활용 처리방법은, 발포수지재의 폐성형품을 분쇄기에 투입시켜 일정한 크기의 덩어리 형태로 분쇄하는 분쇄공정과, 집진싸이크론 장치를 이용하여 상기 분쇄된 덩어리형태의 폐성형품으로부터 먼지 등의 이물질을 제거하는 집진공정과, 상기 집진 싸이크론 장치에 의해 이물질이 제거된 덩어리 형태의 폐성형품을 한곳에 쌓아 저장부에 저장하는 저장공정과, 상기 저장부로부터 일정량씩 덩어리 형태의 폐성형품을 압출기로 공급하고, 일정한 온도로 가열함과 동시에 압력을 가하여 융착시킴으로써 새로운 용도로 사용되는 재활용성형품을 제작하는 압출성형공정과, 상기 압출기에서 제작된 재활용성형품을 냉각시키는 냉각공정과, 상기 냉각공정에서 냉각된 재활용성형품을 커터기를 이용하여 일정한 크기로 절단하는 절단공정으로 이루어진 발포수지 성형품의 재활용 처리장치에 있어서, 상기 분쇄공정을 통해 분쇄된 폐성형품을 리프트컨베이어의 이송수단에 의해 공급받아 먼지 등의 이물질을 제거함과 동시에 상기 저장공정으로 폐성형품이 자중에 의해 낙하공급하는 집진공정이 포함되어 이루어진 것이다.

그러나, 상기한 제조공정은 복잡한 압출공정 및 이에 따른 가공온도의 한정과 더불어 접착성 향상을 위한 접착제가 필수적으로 포함될 수 밖에 없어 제조공정이 매우 복잡하며 비경제적인 문제점이 있었다.

또한, 제조공정중 분쇄공정에서 폐성형품을 납작하게 함과 동시에 일정크기로 절단하고, 압출공정에서 분쇄물의 용융 및 압출이 이루어지므로 발포체의 중요물성(열전도율, 흡·차음성 등)과 관련한 셀(cell)의 보존이 불가능하게 된다.

이러한, 분쇄 및 압출공정 하에서 발포체의 중요물성(열전도율, 흡·차음성 등)과 관련된 셀(cell)의 파괴를 야기함으로써, 발포체의 기능을 갖는 재생 성형체를 제조하지 못하게 되며, 이에 따라 발포체가 갖는 고유물성의 장점인 단열성, 보온성, 경량성 등을 유지하지 못하게되어 재활용제품의 적용분야가 극히 한정될 수 밖에 없었다.

즉, 발포체 스크랩의 재활용에 있어 가장 중요하게 고려할 점은 발포가 되어 있으므로 부피가 일반 벌크제품과는 달리 매우 크다는 점과, 가교발포가 이루어져 있어 상기와 같은 압출공정(토출압의 상승 초래 등)이 쉽지 않다는 점과, 재생제품에 대한 소비자들의 선입견 때문에 기존 벌크제품의 재생원료를 사용한 상기 성형품과 유사한 제품이 현재 극히 한정된 분야에서만 집중적으로 생산 및 적용(판매)되고 있고, 이에 따라 발포수지 성형품이 재활용되는 양은 극히 적고 대부분 폐기물로 처리될 수 밖에 없었던 것이다.

따라서, 발포수지 성형품을 효율적으로 재활용하고, 그 처리공정을 간략화하여 생산성을 향상시킴과 동시에, 폐기물 처리에 따른 환경오염을 방지할 수 있는 새로운 기술이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 과발포 등의 결함에 따라 폐기물로 처리되고 있는 비난연 및 난연성 폴리올레핀발포체 스크랩을 셀(cell)의 파괴없이 간단한 공정으로 압축 성형체를 제조하여 가교에 따른 재활용의 어려움으로 인해 폐기물로 처리되고 있는 스크랩을 효율적으로 재활용하여 경제성을 향상시킴과 동시에 폐기물 처리에 따른 환경오염을 방지하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 발포체의 중요물성을 좌우하는 셀(cell)을 유지하여 물성(기계적 물성 등)이 우수한 제품을 성형함으로써, 건설, 건축, 자동차, 스포츠 분야 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 폐고분자 스크랩인 폴리올레핀발포체를 이용한 성형체를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 발포수지 성형품을 분쇄하여 저장하는 공정과, 분쇄된 폐성형품을 압출기에서 일정한 온도로 가열함과 동시에 압력을 가하여 융착시켜 재활용성형품을 제작하는 압축성형공정 및 냉각공정을 포함하는 발포수지 성형체의 제조방법에 있어서, 상기 발포수지 성형품은 폴리올레핀발포체 스크랩이고, 상기 분쇄 및 저장공정은 상기 폴리올레핀발포체 스크랩을 평균입자크기 5∼20mm를 갖도록 분쇄하고, 일정크기별로 저장하는 분쇄 및 저장공정이며, 상기 압축성형공정은 발포체로서의 고유물성을 좌우하게 되는 셀(cell)이 유지된 분쇄입자를 최종제품의 형태와 물성을 고려하여 130∼180℃에서 2 내지 10분 동안 열융착하고, 금형을 이용하여 압축성형하는 압축성형공정이고, 상기 냉각공정은 상온에서 냉각 성형하는 것을 특징으로 한다.이때 상기 분쇄 및 저장공정 전 단계에 모재 고분자로 비난연성의 발포체 또는 난연성의 발포체인 폴리에틸렌, 에틸렌비닐공중합체, 폴리프로필렌 중에 적어도 어느 하나 이상을 선택하여 상기 폴리올레핀발포체 스크랩을 조성하는 공정이 더 포함된 것이 바람직하다.한편, 본 발명은 폐고분자스크랩인 폴리올레핀발포체를 이용한 성형체에 있어서, 발포체로서의 고유물성을 형성하는 각 셀의 크기가 0.2mm 이상이고, 성형체의 경도가 15 이상이 되도록 상기 방법으로 제조된 폐고분자스크랩인 폴리올레핀발포체를 이용한 성형체를 특징으로 한다.이때 상기 성형체는, 일정 부피를 갖고 흡·차음성이 부여되도록 복수개의 기공이 형성된 것이 바람직하다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1a는 본 발명에 따른 제조공정도이고, 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조공정도이고, 도 2은 본 발명의 실시예 1에 따른 압축성형 전의 모폴로지를 보인 사진(image analyzer)이고, 도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 130℃의 가공온도로 압축성형한 모폴로지를 보인 사진(image analyzer)이고, 도 3b는 본 발명의 실시예 1에 따른 180℃의 가공온도로 압축성형한 모폴로지를 보인 사진(image analyzer)이고, 도 4a 및 도 4b은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 기공을 갖는 압축 성형체의 구조를 보인 개략도이고, 도 5는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 철판이 양면접착된 압축 성형체의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 압축 성형체가 기존 발포제품에 접착된 상태를 보인 개략도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 폐고분자스크랩인 폴리올레핀발포체를 이용한 성형체 제조방법은, 폴리올레핀발포체 스크랩을 평균입자크기 5∼20mm를 갖도록 분쇄하고 일정크기별로 저장하는 분쇄 및 저장공정(10)과, 발포체로서의 고유물성을 좌우하게 되는 셀(cell)이 유지된 분쇄입자를 이용하여 최종제품의 형태 및 물성을 고려하고, 130∼180℃의 온도범위 내에서 열융착을 이용하여 압축성형하고, 상온에서 냉각성형하는 압축 및 냉각성형공정(20)으로 이루어진다.

또한, 상기 분쇄 및 저장공정(10) 전 단계에 모재고분자(base polymer)로 비난연성의 발포체 또는 난연성의 발포체인 폴리에틸렌, 에틸렌비닐공중합체, 폴리프로필렌 중에 적어도 어느 하나 이상을 선택하여 상기 폴리올레핀발포체 스크랩을 조성하는 공정(10a)을 더 포함하여 본 발명에 따른 성형체를 제조할 수 있다.

상기 분쇄 및 저장공정(10)은 폐고분자스크랩인 비난연 및 난연 폴리올레핀발포체 스크랩을 분쇄하여 일정크기가 되도록 하며, 이를 최종제품의 형상 및 물성을 감안한 대량생산을 고려하여 분쇄입자 크기별로 저장하게 되며, 이때, 최종제품의 형상 및 물성(경도, 밀도 등)과 가공방법 및 조건을 고려하여 평균입자가 5∼20mm의 크기를 갖도록 하는 것이 바람직하며, 또한 최종제품이 열전도율 등과 같은 발포체의 고유물성이 잘 유지되도록 분쇄입자의 셀(cell)이 잘 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 압축 및 냉각성형공정(20)은 연계되는 공정으로서 최종제품의 형상(형태, 두께) 및 물성(경도, 밀도, 열전도율, 접착성 등)을 결정짓는 중요한 공정으로, 셀(cell)의 파괴 방지 및 형상 유지를 위해 사용되는 고분자재료의 열적특성을 고려하여 가공조건을 결정하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 압축 및 냉각성형공정(20)은 최종제품의 형상(형태, 두께) 및 물성(경도, 밀도, 열전도율, 접착성 등)을 좌우하게 되는 공정으로, 분쇄입자를 고분자재료의 융점이상으로 설정된 금형내에 투입, 적층하고, 압축함으로써 금형내 분쇄입자로의 열전달을 통한 열융착과, 상온에서의 냉각성형을 통해 최종적으로 분쇄입자간의 양호한 접착성을 유도하여 특정 형상으로 성형하는 공정이다.

이때, 최종제품의 형상 및 물성을 고려하고 분쇄된 입자의 크기 및 가공조건을 적정하게 설정함으로써, 오직 열융착의 방법으로 압축 및 냉각성형을 하는 것이 바람직하다.

즉, 가공조건은 폴리올레핀발포체 스크랩의 주요 구성성분인 모재고분자(base polymer)의 혼합비율 및 각각의 융점을 고려하고 또한 최종제품의 가공성 및 생산성을 고려하여 볼 때, 130∼180℃로 열융착하는 것이 바람직하다.

상기 가공온도의 최저값(130℃)은 폴리올레핀으로 저밀도폴리에틸렌과 에틸렌비닐공중합체를 모재고분자로 사용한 경우에 해당되며, 이들만의 혼합에 있어서는 혼합비율과 무관하게 130℃ 이상을 갖게 하는 것이 가공성 및 생산성이 우수하였다.

그리고, 상기 가공온도의 최고값(180℃)은 저밀도폴리에틸렌과 에틸렌비닐공중합체를 포함하고(이때, 가공시간의 단축을 도모할 수 있음), 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같이 융점이 높은 폴리올레핀을 사용한 경우에 바람직하며, 이 또한 각각 모재고분자들의 혼합비율과는 무관하게 적용될 수 있고, 압축성형공정 상에서 셀(cell)의 파괴를 야기할 수 있는 발포체 제조 시, 주 첨가제인 발포제의 분해온도를 반드시 고려하여 발포제 분해온도 이하로 가공온도를 설정하는 것이 매우 중요하다.

여기서, 발포제의 종류에 따라 분해온도 및 가스발생량이 다르며, 일예로 폴리에틸렌 및 에틸렌비닐공중합체를 사용한 발포체 제조 시, 일반적으로 사용되는 아조계발포제로 아조디카본아마이드(Azodicarbonamide; ADCA; Cellcom-AC 등)의 분해온도는 약 190℃이다. 또한 발포조제가 사용되었을 경우에는 발포온도를 대폭 낮출 수도 있다. 그리고 일반적으로 발포제는 고유분해온도를 갖고 있으나 그 고유분해온도 이하에서 장기간 두었을 경우에도 발포가 진행될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 폴리올레핀발포체 스크랩을 사용함에 있어 비난연과 난연 모두를 포함하고 있는데, 일예로 난연성 부여에 있어 할로겐을 포함하여 난연 3급정도(KS F 2271)의 난연성을 갖는 경우, 모재고분자(수지)의 성분이 난연제에 비해 상대적으로 다량함유되어 있어 본 발명에서의 열융착에 의한 압축성형에 평이하게 이용될 수 있으나, 난연성 부여에 있어 무기금속수산화물과 같은 비할로겐계 난연제를 다량 함유함으로써(난연 3급 이상, KS F 2271), 난연제 대비 상대적인 모재고분자(수지)의 함량이 매우 적을 경우 용융되는 부분이 매우 적어 단독으로는 열융착에 의한 압축성형이 어렵게 된다.

따라서, 난연 폴리올레핀발포체 스크랩의 사용 시에는 분쇄입자크기에 따라 다소 차이는 있을 수 있으나, 비난연 폴리올레핀발포체 스크랩과 이의 부피대비 50%범위 내에서 병용하는 것이 최종제품의 접착성 및 물성과 관련하여 바람직하다.

그리고, 압축성형공정과 곧바로 연계되는 냉각성형공정은 최종제품의 형상 즉 형태 및 두께를 결정짓는데, 최종제품의 분쇄입자들 간의 접착성 및 물성(경도, 밀도, 열전도율 등)을 결정짓는데 매우 중요한 공정으로, 압축성형공정에서 부여(설정)온도를 유지한 압축 성형체를 곧바로 상온에서 냉각성형하는 것이 매우 바람직하다.

즉, 압축성형공정에서 설정된 온도는 발포체 제조 시 사용된 모재고분자의 융점이상으로 설정된 값으로 발포체 셀(cell)의 파괴없이 손쉽게 발포체의 유동성을 부여할 수 있기 때문에 최종제품의 요구형상 및 물성을 조절하는데 매우 유용하며, 또한 유동성 부여로 인한 분쇄입자의 미접착에 의한 불량률을 완전히 제거할 수 있다.

그리고, 상온에서의 냉각성형공정이 이루어짐은, 즉 상온으로 급강하함은 유동성부여에 따른 양호한 접착 및 최종제품의 형상을 더 이상 변형없이 유지하기 위해 바람직하다.

이와 같이 연계된 압축 및 냉각성형공정을 통해 다양한 형태를 갖는 재생(발포)압축 성형체를 제조할 수 있고, 열융착에 의한 접착으로 접착성 향상을 고려한 접착제의 사용이 필요 없으며, 발포체의 고유물성을 좌우하게 되는 셀(cell)을 유지함으로써 물성 및 경제성 등이 확보되어 각종 건축자재와 자동차 부품, 스포츠 용품, 기타 공산품 등의 광범위한 분야에 재적용할 수 있도록 한다.

상기와 같은, 본 발명에 따른 성형체의 제조방법을 사용 용도에 따라 다음의 실시예를 통하여 구체적으로 설명하며, 본 발명은 하기의 실시예에 한정되지 않는 것은 당연하다.

[실시예 1]

비난연 폴리올레핀발포체 스크랩을 이용하여 건축물 층간차음재로 적용하기 위한 경도 50±5를 갖는 압축 성형체를 제조하고자 하였다.

우선, 사용코자 하는 폐 고분자재료인 폴리올레핀(PE, EVA 등) 스크랩의 일반적인 특성을 파악하고, 이를 통해 다양한 분쇄공정을 모색하고 개발하였다. 이때, 성형공정을 고려한 폴리올레핀 스크랩의 분쇄입자 크기 및 형태 등이 다각도로 검토되었다.

상기 폴리올레핀 비난연발포체는 기본수지로 융점이 ≒ 110 ℃인 폴리에틸렌(PE)과 85∼90 ℃인 에틸렌비닐공중합체(EVA)를 사용하고, 비교적 균일한 독립기포(closed cell)를 갖고, 발포율이 일반적으로 밀도대비 30∼40배이며, 가교율이 ≒ 20% 내외로 탄성율이 매우 좋은 플라스틱발포재료이다. 즉, 가교정도 및 융점이 비교적 낮은 특징을 갖는다.

따라서, 상기한 바를 고려하고 비교적 낮은 가교율을 갖고, 탄성율이 양호한 폴리올레핀 발포재료의 분쇄를 위해 다각도의 검토(분쇄방법, 분쇄입자조절방법, 소음대책 등)가 이루어졌으며, 최종적으로 차후의 성형공정 및 제품의 물성 등을 고려하여 분쇄입자조절(평균입도 5∼20mm)이 가능한 중속분쇄공정을 개발하였다.

그리고, 분쇄공정을 통해 분쇄된 폴리올레핀 스크랩의 크기(평균입도 5∼20mm) 및 형상을 고려한 성형기술을 개발하였다. 우선 압축성형방법을 검토하였으며, 이때 가공성 및 경제성을 감안한 온도 및 시간의 조절 등이 면밀히 이루어졌다.

또한, 건축물의 층간재료로서의 요구되는 물성, 특히 차음특성과 관련한 경도를 감안하고 압축성형 후 폴리올레핀 스크랩의 기공크기 등의 제어가 이루어졌으며, 이를 통해 적정 가공조건을 규명하였다.

그리고, 적정 성형기술의 개발을 토대로 최종제품인 건축물 층간재료의 요구형상을 고려하여 금형을 설계 및 성형하였으며, 제조된 압축성형품의 물성 및 모폴로지를 경도계, 이미지분석기(image analyzer) 및 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 조사 및 조절함으로써 최적 가공조건을 재 규명하였다.

상기 금형설계 및 제작에 있어서는 최종제품의 중요물성인 경도 등을 감안하고 이루어졌다. 고분자스크랩인 폐폴리올레핀 발포체의 특성, 즉 독립기포(closed-cell) 구조를 갖고 탄성율이 양호함을 고려하고, 압축성형시 금형내의 충진률에 따른 부피감소와 최종제품의 형태 및 경도 등을 감안하여 제작하였다.

가공은 소형 및 소형실라인실험(small & small plant scale)과 실라인실험(plant scale)으로 구분하고 단계적으로 실시하였는데, 폐고분자스크랩의 분쇄입도, 가공성 및 경제성을 감안한 온도(130∼200℃) 및 시간(2∼30 min)의 조절 등이 면밀히 이루어졌으며, 이를 통해 경도 50 (± 5)를 갖는 압축성형품[두께(t) = 10mm, 25mm)]의 제조를 위한 아래의 [표 1]과 같은 적정 가공조건을 규명하였다.

분쇄입도는 5∼20mm가 적정하였으며, 압축성형공정에서의 가공조건은 분쇄입도에 큰 영향을 받지 않고 130∼180℃ 범위 내에서 2∼8 min이 적정하였고, 연계된 냉각성형공정은 최종제품의 요구형상 및 물성의 변화방지를 위해 상온에서 이루어지는 것이 적정하였다.

그리고, 압축 및 냉각성형 후의 폐고분자재료인 폴리올레핀스크랩의 대표적인 모폴로지(가공온도 130℃, 180℃에서의 압축 성형체의 모폴로지)는 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있으며, 이와의 비교를 위한 압축 및 냉각성형 전의 모폴로지가 도 2에 도시되어 있는데, 도 3a 및 도 3b의 압축 성형체는 압축 전과 비교해 압축 압력에 따라 셀 크기의 감소정도가 변화하였으나, 셀 파괴는 일어나지 않고 분쇄 입자들간의 접착성이 매우 양호함을 확인할 수 있었다. 아래의 [표 1]은 압축성형품 제조를 위한 압축성형공정에서의 적정가공 조건을 나타낸 것이다.

재 규명된 최적 가공조건을 바탕으로 실제 가공장치에서 모사가공하여 scale-up에 따른 문제점을 파악하고, 이를 해결함으로써 공정최적화를 모색하였다. 그리고, 공정최적화를 바탕으로 시제품을 제작하였으며, 제작된 시제품의 성능시험(경도 등)을 실시하고, 최종목표치를 감안하여 최종적으로 수정 및 보완하였다.

모사가공 및 공정최적화는 규명된 적정가공조건을 토대로 최종제품의 형상 및 물성을 고려하고 가공조건(온도, 시간)을 세분화하여 조절하였으며, 이때 온도는 130∼180℃ 범위 내에서, 시간은 2∼10 min으로 하였다.

그 결과 상기 규명된 [표 1]의 가공조건과 유사함을 확인할 수 있었다. 즉, 130∼180℃/2∼8 min의 가공조건에서 압축성형하고, 이어서 냉각성형공정의 연계를 통해 최종제품의 형상 및 물성(경도, 밀도, 접착성 등)과 이와 관련한 셀 유지 등을 고려할 때 양호한 압축 성형체가 이루어짐을 알 수 있었다.

위 실험결과로부터 비난연 폴리올레핀발포체 스크랩을 이용하여 새롭고 경제적인 방법으로 건축용도로 매우 유용하게 적용할 수 있고, 경제성을 극대화한 재생발포 성형체를 얻을 수 있는 가장 바람직한 가공공정 및 조건을 규명할 수 있었다.

[실시예 2]

상기 결과를 바탕으로 압축 및 냉각성형공정에서 최종제품의 적용용도에 따라 그 형상을 자유로이 조절할 수 있는바, 다양한 형상 및 물성을 갖는 압축 성형체를 제조하고자 하였다.

흡·차음재로의 적용을 위해, 즉 흡·차음성의 부여를 위해 금형 상판에 압축성형에 기공을 부여할 수 있는 천공장치를 장착하여, 도 4a 및 도4b에 도시된 바와 같이, 일정 깊이 또는 전체에 대해 기공(31)을 갖는 압축 성형체(30a,30b)를 제조할 수 있었다. 여기서, 흡·차음성을 고려한 천공크기 및 깊이는 천공장치의 크기에 의해 다양하게 조절할 수 있음은 당연하다.

압축 및 냉각성형공정의 연계를 통해 도 5와 같이, 샌드위치 판넬과 같은 형상으로 고두께를 갖는 철판(41)이 발포성형체(42)의 양면으로 접착되어 있는 경우, 기존 연속화학가교발포체 제조시스템 및 공정에서는 고두께(30 mm 이상)를 갖는 발포체를 생산하는 것이 어려운데 반해, 본 발명에서는 일반적으로 고분자재료가 융점이상에서 점탄성을 갖는 것을 고려해 철판(41)과의 열융착이 손쉬운 점을 감안하여 압축 및 냉각성형공정을 통해 고두께를 갖는 상기 발포성형체(42) 양면에 상기 철판(41)을 용이하게 부착한 압축 성형체(40)를 제조할 수 있었다.

또한, 셀(cell)의 유지로 인한 재활용제품의 적용확대, 즉 기존 발포체의 적용분야로의 재적용(대체 등)을 고려하여 도 6과 같이 기존 발포체(P)를 본 발명의 발포성형체(51)의 양면에 접착시킨 새로운 압축 성형체(50)를 제조할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 압축 성형체는 환경친화성 및 경제성과 물성이 우수한 특성을 가지므로, 각종 건축자재와 자동차 부품, 스포츠 용품, 기타 공산품 등의 광범위한 분야에 매우 유용하게 적용할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 종래와는 달리 발포체의 고유물성을 좌우하게 되는 셀(cell)을 그대로 유지함으로써 재생발포체로서 각종분야에 재사용할 수 있고, 또한 새로운 가공 공정인 압축 및 냉각성형공정을 포함한 전체 제조방법이 매우 간단하고 대량생산이 가능하여 작업효율과 경제성을 향상시킬 수 있다.

또한, 환경친화적인 폐고분자스크랩인 비난연 및 난연 폴리올레핀발포체 스크랩을 이용한 성형체(압축 성형체)를 제조함으로써, 스크랩이 폐기물로 처리됨에 따른 환경오염을 방지할 수 있으며, 압축 및 냉각성형고정에 의해 물성이 우수한 특성을 가지므로, 각종 건축자재와 자동차 부품, 스포츠 용품, 기타 공산품 등의 광범위한 분야에 매우 유용하게 적용할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1a는 본 발명에 따른 제조공정도,

도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조공정도,

도 2은 본 발명의 실시예 1에 따른 압축성형 전의 모폴로지를 보인 사진(image analyzer),

도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 130℃의 가공온도로 압축성형한 모폴로지를 보인 사진(image analyzer),

도 3b는 본 발명의 실시예 1에 따른 180℃의 가공온도로 압축성형한 모폴로지를 보인 사진(image analyzer),

도 4a 및 도 4b은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 기공을 갖는 압축 성형체의 구조를 보인 개략도,

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 철판이 양면접착된 압축 성형체의 단면도,

도 6은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 압축 성형체가 기존 발포제품에 접착된 상태를 보인 개략도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 분쇄 및 저장공정 10a : 폴리올레핀발포체 스크랩 조성공정

20 : 압축 및 냉각성형공정 30a,30b,40,50 : 성형체

31 :기공 41 : 철판

42,51 : 발포성형체 P : 기존 발포체

Claims (4)

1. 발포수지 성형품을 분쇄하여 저장하는 공정과, 분쇄된 폐성형품을 압출기에서 일정한 온도로 가열함과 동시에 압력을 가하여 융착시켜 재활용성형품을 제작하는 압축성형공정 및 냉각공정을 포함하는 발포수지 성형체의 제조방법에 있어서,

   상기 발포수지 성형품은 폴리올레핀발포체 스크랩이고,

   상기 분쇄 및 저장공정은 상기 폴리올레핀발포체 스크랩을 평균입자크기 5∼20mm를 갖도록 분쇄하고, 일정크기별로 저장하는 분쇄 및 저장공정이며,

   상기 압축성형공정은 발포체로서의 고유물성을 좌우하게 되는 셀(cell)이 유지된 분쇄입자를 최종제품의 형태와 물성을 고려하여 130∼180℃에서 2 내지 10분 동안 열융착하고, 금형을 이용하여 압축성형하는 압축성형공정이고,

   상기 냉각공정은 상온에서 냉각 성형하는 것을 특징으로 하는 폐고분자스크랩인 폴리올레핀발포체를 이용한 성형체의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 분쇄 및 저장공정 전 단계에 모재 고분자로 비난연성의 발포체 또는 난연성의 발포체인 폴리에틸렌, 에틸렌비닐공중합체, 폴리프로필렌 중에 적어도 어느 하나 이상을 선택하여 상기 폴리올레핀발포체 스크랩을 조성하는 공정이 더 포함된 것을 특징으로 하는 폐고분자스크랩인 폴리올레핀발포체를 이용한 성형체의 제조방법.
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