KR100552606B1 - 옥석 및 조개피 또는 굴껍질을 이용한 신소재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옥석 및 조개피 또는 굴껍질을 원자재로 사용하여 다용도의 신소재를 제조하는 방법에 관한 것으로, 원적외선을 방사하는 옥석과 강한 강도를 갖으면서도 밀도가 높은 조개피 또는 굴껍질을 조합하여 새로운 제품을 생산하기 위한 신소재를 개발하기 위하여 안출된 것이며, 신소재의 주재인 옥석은 용도에 따라 중쇄, 파쇄, 미분쇄하여 200∼300mesh로 미분말화하고, 조개피나 굴껍질은 냉각식 분쇄기로 용도에 따라 200∼300mesh로 미분말화하여 이용하는 것으로, 수지 60.00∼64.96중량%, 후레이크 호르말린 33.00∼38.00중량%, 트리에타놀아민 1.50∼2.00중량%, 헥사민 0.50∼0.80중량% 및 의산 0.04∼0.06중량%를 반응기에 투입하여 간접가열로 60∼90℃에서 50∼60분간 반응시키는 1차 반응공정(S1)과: 1차 반응물을 30∼65℃로 냉각하는 냉각공정(S2)과: 냉각된 1차 반응물 96∼98중량%에 알콜 1∼2중량% 및 아미노프로필 트리메톡시실란 1∼2중량%를 첨가하여 25∼30분간 반응시키는 2차 반응공정(S3)과: 2차 반응물 97∼98중량%에 내후성증가제 2∼3중량%를 투입하여 25∼35분간 반응시키는 3차 반응공정(S4)과: 3차 반응물 57∼63중량%에, 200∼300mesh로 미분쇄한 옥석분말 37∼43중량%를 투입하여 25∼35분간 혼련하는 1차 혼련공정(S5)과: 1차 혼련물 98.0∼99.5중량%에 에필클로로히드린 0.5∼1.5중량%를 투입하여 25∼35분간 반응시키는 4차 반응공정(S6)과: 4차 반응물에 pH조절제를 첨가하여 20∼30분간 반응시켜 pH 6.5∼8.5가 되도록 조절하는 pH조절공정(S7)과: pH가 조절된 4차 반응물 52∼58중량%에, 200∼300mesh로 미분쇄한 조개피분말, 굴껍질분말 또는 이들의 혼합물 21∼24중량% 및 펄프 21∼24중량%를 첨가하여 25∼35분간 혼련하는 2차 혼련공정(S8)과: 2차 혼련물 81.00∼82.00중량%에 조개피분말, 굴껍질분말 또는 이들의 혼합물 17.5∼18.5중량%, 수산 0.03∼0.04중량%, 수용성 실리콘 0.04∼0.05중량%, 트리부틸 포스페이트 0.05∼0.06중량%, 탄산칼슘 0.01∼0.02중량%, 스테아린산메틸 0.10∼0.13중량%, 이염기성 스테아린산주석 0.10∼0.13중량% 및 이형제 0.10∼0.20중량%를 투입한 후 55∼65분간 혼련하는 3차 혼련공정(S9)과: 3차 혼련물을 스프레이식 건조기의 간접가열 방식으로 건조하는 건조공정(S10)과: 건조된 3차 혼련물을 분쇄기를 이용하여 200∼300mesh로 미분쇄하는 분쇄공정(S11)으로 이루어져, 접착력, 강도, 내방염성, 절연성 등이 매우 우수한 신소재를 생산할 수 있고 환경 오염 등을 방지 할 수 있으며, 텔레비젼, 컴퓨터, 냉장고 케이스, 자동차 바디(body), 자동차 부품, 헬맷, 치의료용 재료, 천연색 대리석, 천연색 타일, 식탁, 도자기형 식기류, 싱크대, 세면대, 금형으로 성형가능한 부품 등의 고품질 및 고부가가치의 다양한 제품을 생산할 수 있을 뿐아니라, 기존의 수지 제품이 갖고 있는 단점을 모두 보완, 개선할 수 있음과 동시에, 천연색 전사지로 표면 화장하여 고품위 및 고품질의 다양한 제품을 생산할 수 있어 건축, 문화를 한단계 발전시킬 수 있는 계기를 마련할 수 있는 것이다.

신소재, 옥석, 조개피, 굴껍질, 수지, 멜라민, 요소

Description

옥석 및 조개피 또는 굴껍질을 이용한 신소재의 제조방법{The manufacturing method of new materials using a gem stone and a sea shell or a oyster shell}

도 1은 본 발명에 의한 옥석 및 조개피 또는 굴껍질을 이용한 신소재의 제조공정도.

본 발명은 옥석 및 조개피 또는 굴껍질을 원자재로 사용하여 신소재를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원적외선을 방사하는 옥석(gem stone) 또는 폐옥석(obsolete gem stone)과 강한 강도를 갖으면서도 밀도가 높은 조개피(sea shell) 또는 굴껍질(oyster shell)을 조합하여 새로운 제품을 생산하기 위한 신소재를 개발함으로써, 저비용으로 접착력, 강도, 내방염성, 절연성, 내마모성, 표면강도 등이 매우 탁월한 고품질의 다양한 제품을 생산할 수 있어 고부가가치를 창출할 수 있고, 기존의 수지 제품이 갖고 있는 단점을 모두 보완, 개선할 수 있으며, 또한 본 발명의 신소재를 이용한 성형물을 실내장식재, 생활용품 등으로 이용할 시에는 화재의 위험을 방지할 수 있도록 한 것이다.

현재 우리나라는 환경오염문제에 효과적으로 대응하기 위하여 국가적인 지표 사업으로 폐기물 재활용 실천목표를 설정하고 재활용 확대정책을 추진하여 생활폐기물 및 사업장 일반폐기물 중 폐지, 고철, 금속캔, 폐유리, 폐타이어 등과 같은 폐기물은 1994년 42%에서 2000년 56%로 증가하였으나, 본 기술의 신소재 제조방법에서 주원료로 사용한 폐옥석, 조개피 또는 굴껍질의 재활용률은 상대적으로 낮은 편이며, 특히 수지 제품의 단점을 보완할 수 있는 환경친화적인 대체소재가 절실히 요구됨에도 불구하고 현재까지는 전무하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 원적외선을 방사하는 옥석과 강한 강도를 갖으면서도 밀도가 높은 조개피 또는 굴껍질을 조합하여 새로운 제품을 생산하기 위한 신소재를 개발함으로써, 저비용으로 접착력, 강도, 내방염성, 절연성, 내마모성, 표면강도 등이 매우 탁월한 고품질의 다양한 제품을 생산할 수 있어 고부가가치를 창출할 수 있고, 기존의 수지 제품이 갖고 있는 단점을 모두 보완, 개선할 수 있으며, 또한 본 발명의 신소재를 이용한 성형물을 실내 내장재, 생활용품 등으로 이용할 시에는 화재의 위험을 방지할 수 있도록 한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 옥석 및 조개피 또는 굴껍질을 이용한 신소재의 제조방법은, 수지 60.00∼64.96중량%, 후레이크 호르말린 33.00∼38.00중량%, 트리에타놀아민 1.50∼2.00중량%, 헥사민 0.50∼0.80중량% 및 의산 0.04∼0.06중량%를 반응기에 투입하여 간접가열로 60∼90℃에서 50∼60분간 반응시키는 1차 반응공정(S1)과: 1차 반응물을 30∼65℃로 냉각하는 냉각공정(S2)과: 냉각된 1차 반응물 96∼98중량%에 알콜 1∼2중량% 및 아미노프로필 트리메톡시실란 1∼2중량%를 첨가하여 25∼30분간 반응시키는 2차 반응공정(S3)과: 2차 반응물 97∼98중량%에 내후성증가제 2∼3중량%를 투입하여 25∼35분간 반응시키는 3차 반응공정(S4)과: 3차 반응물 57∼63중량%에, 200∼300mesh로 미분쇄한 옥석분말 37∼43중량%를 투입하여 25∼35분간 혼련하는 1차 혼련공정(S5)과: 1차 혼련물 98.0∼99.5중량%에 에필클로로히드린 0.5∼1.5중량%를 투입하여 25∼35분간 반응시키는 4차 반응공정(S6)과: 4차 반응물에 pH조절제를 첨가하여 20∼30분간 반응시켜 pH 6.5∼8.5가 되도록 조절하는 pH조절공정(S7)과: pH가 조절된 4차 반응물 52∼58중량%에, 200∼300mesh로 미분쇄한 조개피분말, 굴껍질분말 또는 이들의 혼합물 21∼24중량% 및 펄프 21∼24중량%를 첨가하ㅍ여 25∼35분간 혼련하는 2차 혼련공정(S8)과: 2차 혼련물 81.00∼82.00중량%에 조개피분말, 굴껍질분말 또는 이들의 혼합물 17.5∼18.5중량%, 수산 0.03∼0.04중량%, 수용성 실리콘 0.04∼0.05중량%, 트리부틸 포스페이트 0.05∼0.06중량%, 탄산칼슘 0.01∼0.02중량%, 스테아린산메틸 0.10∼0.13중량%, 이염기성 스테아린산주석 0.10∼0.13중량% 및 이형제 0.10∼0.20중량%를 투입한 후 55∼65분간 혼련하는 3차 혼련공정(S9)과: 3차 혼련물을 스프레이식 건조기의 간접가열 방식으로 건조하는 건조공정(S10)과: 건조된 3차 혼련물을 분쇄기를 이용하여 200∼300mesh로 미분쇄하는 분쇄공정(S11)으로 이루어 지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용이하게 할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 옥석 및 조개피 또는 굴껍질을 이용한 신소재의 제조공정도로서, 1차 반응(S1), 냉각(S2), 2차 반응(S3), 3차 반응(S4), 1차 혼련(S5), 4차 반응(S6), pH조절(S7), 2차 혼련(S8), 3차 혼련(S9), 건조(S10) 및 분쇄공정(S11)으로 된다.

1차 반응공정(S1)은 수지 60.00∼64.96중량%, 후레이크 호르말린 33.00∼38.00중량%, 트리에타놀아민 1.50∼2.00중량%, 헥사민 0.50∼0.80중량% 및 의산 0.04∼0.06중량%를 반응기에 투입하여 50∼60분간 반응시키는 것으로, 그 온도범위는 간접가열방식을 이용하여 60∼90℃로 하는 것이 바람직하다.

상기 수지로는 멜라민 수지나 요소 수지를 사용할 수 있으며, 멜라민 수지나 요소 수지는 공간망상 구조로 이루어져 표면경도가 높은 특징을 가지고 있는 바, 수지에 각종 충전재를 투입하여 표면경도를 극대화시켜 내마모성을 최대로 할 수 있는 것이다.

냉각공정(S2)은 상기 1차 반응물을 30∼65℃로 냉각하는 것으로, 냉각방법에 제한을 두는 것은 아니다.

2차 반응공정(S3)은 냉각된 1차 반응물에 알콜 및 아미노프로필 트리메톡시실란을 첨가하여 25∼30분간 반응시키는 것으로, 그 배합비율은 냉각된 1차 반응물 96∼98중량%, 알콜 1∼2중량% 및 아미노프로필 트리메톡시실란 1∼2중량%로 한다.

3차 반응공정(S4)은 신소재의 내노후성을 극대화하기 위한 공정으로, 2차 반응물 97∼98중량%에 내후성증가제(자외선흡수제) 2∼3중량%를 투입하여 25∼35분간 반응시킴으로써, 내노후성 뿐만 아니라 강도, 표면경도, 내절연성, 내마모성, 내방염성이 뛰어난 신소재를 제조할 수 있게 되는 것이다.

1차 혼련공정(S5)은 3차 반응물 57∼63중량%에 옥석분말 37∼43중량%를 투입하여 25∼35분간 혼련하는 것으로, 상기 옥석분말은 주로 폐옥석을 사용하여 생산원가를 낮추도록 하고, 입도는 옥석을 중쇄, 파쇄 및 미분쇄하여 200∼300mesh가 되도록 한다.

4차 반응공정(S6)은 신소재의 접착력을 극대화하기 위한 공정으로, 1차 혼련물 98.0∼99.5중량%에 에필클로로히드린 0.5∼1.5중량%를 투입하여 25∼35분간 반응시켜 이루어진다.

pH조절공정(S7)은 2차 혼련공정시 투입되는 조개피분말, 굴껍질분말 또는 이들의 혼합물의 알칼리성을 조정하기 위한 공정으로, 4차 반응물에 pH조절제를 첨가하여 20∼30분간 반응시켜 pH 6.5∼8.5가 되도록 조절한다.
이 때 상기 pH조절제는 2차 혼련공정시 투입되는 조개피분말, 굴껍질분말 또는 이들의 혼합물의 알칼리성을 조정할 수 있다면 그 종류 및 투입량을 제한하지 않고 사용할 수 있는 것으로, 트리에탄올아민(TEA), 가성소다(NaOH) 등을 사용한다.

2차 혼련공정(S8)은 조개피분말, 굴껍질분말 또는 이들의 혼합물의 회분과 1차 혼련공정시 투입된 옥석분말과의 매개작용을 위한 것으로, pH가 조절된 4차 반응물 52∼58중량%에 조개피분말, 굴껍질분말 또는 이들의 혼합물 21∼24중량% 및 펄프 21∼24중량%를 첨가하여 25∼35분간 혼련함으로써 이루어지며, 조개피분말 또는 굴껍질분말은 냉각식 분쇄기로 200∼300mesh로 미분쇄하여 제조된다.

3차 혼련공정(S9)은 수지, 옥석, 조개피분말, 굴껍질 등의 상호접착력을 강화하고 충진밀도를 높여주기 위한 공정으로, 2차 혼련물 81.00∼82.00중량%에 조개피분말, 굴껍질분말 또는 이들의 혼합물 17.5∼18.5중량%, 수산 0.03∼0.04중량%, 수용성 실리콘 0.04∼0.05중량%, 트리부틸 포스페이트 0.05∼0.06중량%, 탄산칼슘 0.01∼0.02중량%, 스테아린산메틸 0.10∼0.13중량%, 이염기성 스테아린산주석 0.10∼0.13중량% 및 이형제 0.10∼0.20중량%를 투입한 후 55∼65분간 혼련한다.

건조공정(S10)은 3차 혼련물을 건조하는 것으로, 건조방법으로는 스프레이식 건조기를 이용하여 간접가열 방식으로 풍온, 풍속, 풍습을 조절하여 건조한다.

분쇄공정(S11)은 건조된 3차 혼련물을 고성능 분쇄기로 미분쇄하는 것으로, 3차 혼련물의 입도는 200∼300mesh로 하는 것이 바람직하다.

상기의 공정으로 제조한 신소재를 이용하여 텔레비젼, 컴퓨터, 냉장고 케이스, 자동차 바디(body), 자동차 부품, 헬맷, 치의료용 재료, 천연색 대리석, 천연색 타일, 식탁, 도자기형 식기류, 싱크대, 세면대, 실내 내장재, 금형으로 성형가능한 부품 등을 제조할 수 있으며, 본 발명의 신소재를 이용한 제품은 저렴한 비용으로 기존의 수지 제품보다 고품질의 제품을 제조할 수 있음으로써 고부가가치를 창출할 수 있는 것이다.

또한 본 발명의 신소재는 매립이나 방치상태에 있는 폐옥석, 조개피 또는 굴껍질을 사용함으로써 제조비용을 저렴하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 조개피나 폐옥석을 대신하여 일반폐기물 중 미네랄계통의 폐기물을 이용할 수도 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이 본 발명의 옥석 및 조개피 또는 굴껍질을 이용한 신소재의 제조방법에 의하면, 원적외선을 방사하는 옥석과 강한 강도를 갖으면서도 밀도가 높은 조개피나 굴껍질을 조합하여 새로운 제품을 생산하기 위한 신소재를 개발함으로써, 저비용으로 접착력, 강도, 내방염성, 절연성 등이 매우 탁월한 고품질 및 고부가가치의 제품을 양산할 수 있음과 동시에, 기존의 수지 제품이 갖고 있는 단점을 모두 보완, 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 천연색 전사지를 이용하여 표면 화장함으로써 고품위 및 고품질을 지닌 텔레비젼, 컴퓨터, 냉장고 케이스, 자동차 바디(body), 자동차 부품, 헬맷, 치의료용 재료, 천연색 대리석, 천연색 타일, 식탁, 도자기형 식기류, 싱크대, 세면대, 금형으로 성형가능한 부품 등의 다양한 제품을 생산할 수 있어 건축, 문화를 한단계 발전시킬 수 있는 계기를 마련할 수 있는 등의 유용한 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 옥석 및 조개피 또는 굴껍질을 이용한 신소재 제조방법에 있어서,

   수지 60.00∼64.96중량%, 후레이크 호르말린 33.00∼38.00중량%, 트리에타놀아민 1.50∼2.00중량%, 헥사민 0.50∼0.80중량% 및 의산 0.04∼0.06중량%를 반응기에 투입하여 간접가열로 60∼90℃에서 50∼60분간 반응시키는 1차 반응공정(S1)과: 1차 반응물을 30∼65℃로 냉각하는 냉각공정(S2)과: 냉각된 1차 반응물 96∼98중량%에 알콜 1∼2중량% 및 아미노프로필 트리메톡시실란 1∼2중량%를 첨가하여 25∼30분간 반응시키는 2차 반응공정(S3)과: 2차 반응물 97∼98중량%에 내후성증가제 2∼3중량%를 투입하여 25∼35분간 반응시키는 3차 반응공정(S4)과: 3차 반응물 57∼63중량%에, 200∼300mesh로 미분쇄한 옥석분말 37∼43중량%를 투입하여 25∼35분간 혼련하는 1차 혼련공정(S5)과: 1차 혼련물 98.0∼99.5중량%에 에필클로로히드린 0.5∼1.5중량%를 투입하여 25∼35분간 반응시키는 4차 반응공정(S6)과: 4차 반응물에 pH조절제를 첨가하여 20∼30분간 반응시켜 pH 6.5∼8.5가 되도록 조절하는 pH조절공정(S7)과: pH가 조절된 4차 반응물 52∼58중량%에, 200∼300mesh로 미분쇄한 조개피분말, 굴껍질분말 또는 이들의 혼합물 21∼24중량% 및 펄프 21∼24중량%를 첨가하여 25∼35분간 혼련하는 2차 혼련공정(S8)과: 2차 혼련물 81.00∼82.00중량%에 조개피분말, 굴껍질분말 또는 이들의 혼합물 17.5∼18.5중량%, 수산 0.03∼0.04중량%, 수용성 실리콘 0.04∼0.05중량%, 트리부틸 포스페이트 0.05∼0.06중량%, 탄산칼슘 0.01∼0.02중량%, 스테아린산메틸 0.10∼0.13중량%, 이염기성 스테아린산주석 0.10∼0.13중량% 및 이형제 0.10∼0.20중량%를 투입한 후 55∼65분간 혼련하는 3차 혼련공정(S9)과: 3차 혼련물을 스프레이식 건조기의 간접가열 방식으로 건조하는 건조공정(S10)과: 건조된 3차 혼련물을 분쇄기를 이용하여 200∼300mesh로 미분쇄하는 분쇄공정(S11)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 옥석 및 조개피 또는 굴껍질을 이용한 신소재의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 1차 반응공정(S1)에 투입되는 수지는 멜라민 수지와 요소 수지 중 하나인 것을 특징으로 하는 옥석 및 조개피 또는 굴껍질을 이용한 신소재의 제조방법.

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