KR100605015B1 - 폐폼을 이용한 폼 성형체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업현장에서 폐기되는 폐폼을 재활용하여 폼 성형체를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 폼 성형체에 관한 것이다. 본 발명은 폐폼 조각을 준비하는 단계와, 상기 폐폼 조각에 120℃~180℃의 열을 공급하여 표면을 용융시키는 단계와, 상기 표면이 용융된 폐폼 조각을 몰드에 투입한 다음 폐폼 조각이 상호 융착되도록 압착시키는 단계;를 포함하는 폐폼을 이용한 폼 성형체의 제조방법 및 이로부터 제조된 폼 성형체를 제공한다. 본 발명에 따른 폼 성형체는 전체적으로 폐폼 조각으로 이루어져 폐폼의 재활용도가 높고, 상기 폐폼 조각은 별도의 접착물질 사용 없이 자체의 표면 용융에 의해 상호 융착, 결합되어 간단한 공정으로 제조되는 효과를 갖는다. 본 발명에 따른 폼 성형체는 흡음/차음재, 단열재, 쿠션재, 자동차 내장재, 그리고 보도용 블록, 잔디 고정판 등의 다양한 용도로 유용하게 사용된다.

폐폼, 재활용, 폴리우레탄, 용융, 압착

Description

폐폼을 이용한 폼 성형체 및 그 제조방법 {FOAM PRODUCTS USING WASTE FOAM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 폼 성형체의 일 실시예를 보인 일부 절단 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 폐폼 조각

본 발명은 폐폼을 이용한 폼 성형체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡음/차음재, 단열재, 쿠션재, 보도블럭 등의 용도로 사용되는 폼 성형체를 제조함에 있어서, 산업현장에서 폐기되는 폐폼 조각의 표면을 용융시킨 다음, 이를 일정한 형상의 몰드에서 압착 결합시켜 제조함으로써, 폐폼의 재활용도를 높여 환경오염을 개선하고 저렴한 가격으로 보급시킬 수 있는 폐폼을 이용한 폼 성형체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

근래, 합성수지 폼은 흡음/차음재, 단열재, 쿠션재, 보도블럭 등의 여러 가지 용도로 각종 산업분야에서 널리 사용되고 있다. 이때, 이들 합성수지 폼 제품은 그 쓸모를 다하고 폐기되는 과정에서, 그리고 그 제조과정에서 다량의 폐기물(폐폼 조각, 폐목분, 폐금속박판 등)을 발생시킨다. 특히 폐폼 조각은 폼 제품의 제조과정, 즉 합성수지 폼 제품을 발포 제조한 후, 이를 각 용도에 맞게 적절한 크기 및 형상으로 절단하는 과정에서 조각 형태로 다량 발생된다.

종래 위와 같은 폐폼 조각의 처리방법은 매립이나 소각에 그치는 것이 일반 적이었다. 그러나 발포된 폼은 단위질량당 부피가 매우 커서 매립이나 소각처리에 어려움이 많으며, 무엇보다 매립이나 소각처리는 부지나 시설에 제한이 따르고, 악취, 유해가스 등을 발생시켜 환경오염을 일으킨다. 특히 소각 시에는 다이옥신 등의 인체에 유해한 환경호르몬을 발생시키는 문제점이 있다. 또한, 위와 같은 매립, 소각 등의 처리과정에서는 비용이 발생함에 따라 경제적인 측면에서도 부담이 된다.

따라서, 폐폼의 발생 자체를 줄이는 것이 최선이나, 일단 발생된 폐폼은 재활용하는 것이 중요한 과제로 대두되었다.

현재, 국내에 폐폼의 발생량은 수만톤으로 추정되고 있다. 특히 다른 원료에 비해 물성이 좋고 응용이 자유로워 그 사용이 날로 증가하고 있는 폴리우레탄 폼의 경우에는 그 폐기물이 가장 많은 것으로 알려지고 있다. 대한민국 특허공개 특2003-0003594호에는 위와 같은 폐우레탄폼을 재활용한 경질우레탄 패널이 제시되어 있다.

그러나 상기 공개특허는 물론 종래 기술에 따른 폐폼의 재활용 기술은 그 재 활용 방안이 미미함은 물론 재활용 비율 또한 매우 낮다. 구체적으로, 상기 공개특허에서는 건축 샌드위치 패널용 상부 및 하부 강판 사이에 잘게 분쇄한 경질 폐우레탄 폼을 개재한 다음, 폴리우레탄 수지 원액을 강판 사이에 주입하고, 발포 경화시켜 제조한 건축용 폴리우레탄 샌드위치 패널을 제시하였다.

위와 같이 종래의 재활용 기술은 폐폼을 건축용 패널이나 자동차 내장재 등의 각종 제품에 적용함에 있어, 잘게 분쇄한 후 단순히 충전재로서만 적용하여 그 재활용 비율이 낮고, 이로부터 제조된 제품은 생산 공정의 번거로움과 순수한 재료의 사용 등의 이유로 저렴한 가격으로 보급되지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 폐폼 조각을 주재료로 하되, 폐폼 조각의 표면을 용융시킨 다음, 이를 몰드에 투입하여 일정한 형상으로 압착, 성형함으로써, 폐폼의 재활용도를 높여 환경오염을 개선하고 생산 공정이 간단하여 저렴한 가격으로 보급될 수 있는 폐폼을 이용한 폼 성형체 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

폐폼(waste foam) 조각을 준비하는 단계와;

상기 폐폼 조각에 120℃~180℃의 열을 공급하여 표면을 용융시키는 단계와;

상기 표면이 용융된 폐폼 조각을 몰드에 투입한 다음 폐폼 조각이 상호 융착되도록 압착시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 폐폼을 이용한 폼 성형체의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 위와 같은 제조방법에 의해 제조된 폐폼을 이용한 폼 성형체를 제공한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 폼 성형체는 이를 구성하는 재료가 전체적으로 폐폼 조각으로 이루어지되, 상기 폐폼 조각은 상호 밀착된 상태로 자체의 표면 용융에 의해 융착, 결합되어 있는 구조를 갖는다.

본 발명에 따르면, 폼 성형체를 구성하는 재료가 전체적으로 폐폼 조각으로 이루어져 폐폼의 재활용도가 높고, 상기 폐폼 조각은 별도의 접착물질 사용 없이 자체의 표면 용융에 의해 상호 융착, 결합되어 간단한 공정으로 제조된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 폼 성형체는 전체적으로 폐폼 조각으로 이루어지고 그 제조공정 또한 단순하여 저렴한 가격으로 보급된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 폼 성형체는 폐폼 조각을 준비하는 단계와, 상기 폐폼 조각의 표면을 용융시켜 접착력(점성)을 갖게 하는 단계와, 상기 표면이 용융된 폐폼 조각을 몰드에서 압착시켜 폼 성형체를 제조하는 단계를 거쳐 제조된다. 제조과정을 각 단계별로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

[폐폼 조각 준비단계]

본 발명에 사용되는 폐폼 조각은 각종 산업현장에서 폐기되는 합성수지 폐폼(waste foam)으로서, 구체적으로는 그 쓸모를 다하고 버려진 폐폼을 수거하여 사용 하거나, 또는 합성수지 폼 제품을 제조하는 과정, 즉, 합성수지 폼 제품을 발포 제조한 후, 이를 각 용도에 맞게 적절한 크기 및 형상으로 절단하는 과정에서 발생한 조각 형태의 폐폼을 포함한다.

상기 폐폼 조각은 다양한 크기 및 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 크기는 수 마이크로미터(㎛)에서 수십 센티미터(㎝)의 크기를 가질 수 있다. 본 발명에 유용하게 사용되는 폐폼 조각으로는 폴리에틸렌(PE) 폼, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 폼, 폴리우레탄(PU) 폼, 폴리스티렌(PS) 폼 등을 들 수 있으며, 이들 단독 또는 2이상의 혼합으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 폐폼의 수거과정에서 각종의 목분, 금속박판 등이 함께 수거되어 본 발명에 따른 폼 성형체의 제조 재료에 함유될 수 있다. 이때, 상기 목분, 금속박판 등은 폼 성형체의 강도를 향상시킬 수 있으나, 이들은 폐폼 조각 상호간의 접착력을 방해할 수 있으므로 가능한 한 적게 함유되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 폐폼의 수거과정에서 상기 목분, 금속박판 등은 분리 제거하여 폐폼만을 사용하는 것이 좋다.

예를 들어, 본 발명의 폼 성형체를 건축용 흡음/차음재, 단열재, 보도블럭 등의 용도로 사용할 경우 폐폼, 목분, 금속박판 등을 함께 수거한 다음, 이들을 분쇄하여 본 발명의 폼 성형체 재료로 사용할 수 있다. 그리고 본 발명의 폼 성형체를 쿠션재, 자동차 내장재 등의 용도 사용할 경우에는 폐폼을 제외한 폐기물(목분이나 금속박판 등)은 분리 제거한 다음 폐폼만을 본 발명의 폼 성형체 재료로 사용하는 것이 바람직하다.

[표면 용융단계]

위와 같이, 준비된 폐폼 조각에는 그 표면이 용융되어 접착력(점성)을 갖도록 열이 공급된다. 이때, 폐폼 조각에는 120℃~180℃의 열이 공급된다. 열 공급 온도가 120℃ 미만인 경우에는 용융 정도가 약하여 폐폼 조각 상호간의 접착력이 떨어지며, 180℃를 초과하는 경우에는 사용되는 폐폼 조각의 원재료 수지 종류에 따라 폐폼 조각이 아예 녹아버리거나 탄화될 수 있다. 일례로, 폴리우레탄 폼의 경우 열 공급 온도는 대략 150℃ 정도가 바람직하다.

폐폼 조각은 표면 용융에 따른 자체의 접착력에 의해 하기 압착, 성형단계에서 상호 융착, 결합된다. 즉, 별도의 접착물질이 사용되지 않고 폐폼 조각 자체가 접착제 역할을 한다. 이에 따라, 본 발명에 사용되는 폐폼 조각은 열가소성으로서, 용융 시 접착력이 우수한 것일수록 좋다.

위와 같은 표면 용융단계는 예를 들어 열 챔버(chamber)에서 이루어질 수 있다. 즉, 120℃~180℃의 열 챔버(chamber)에 폐폼 조각을 통과시켜 그 표면을 용융시킨다. 이와 같이 표면이 용융된 폐폼 조각은 굳기 전에 곧바로 아래의 압착 성형단계로 투입된다.

[압착, 성형단계]

압착, 성형단계는 몰드(mold)에서 진행된다. 표면이 용융된 폐폼 조각은 곧바로 몰드에 투입되며, 상기 몰드는 상부 및 하부 몰드로 구성될 수 있다. 즉, 하부 몰드에 폐폼 조각을 투입한 다음, 상부 몰드를 가압하여 폐폼 조각 상호간을 융착, 결합시킨다.

상기 몰드는 목적하는 폼 성형체 형상 그대로의 형상을 가질 수 있으며, 또는 폼 성형체의 형상에 관계없이 대형 크기를 가지는 것이 사용될 수 있다. 이때, 대형 몰드에서 성형체를 제조한 경우 제품의 사용목적 및 용도에 따라 적절한 크기 및 형상으로 절단하는 재단공정이 진행될 수 있다. 이와 같이, 재단공정이 진행된 경우 재단되고 남은 부산물(폐폼 조각)은 다시 본 발명에 유용하게 재사용될 수 있다.

본 발명에 따른 폼 성형체의 제조방법은 이상에서 설명한 폐폼 조각 준비단계, 표면 용융단계, 그리고 압착, 성형단계를 적어도 포함하여 이루어지며, 이들 단계 외에 임의 선택적으로 재단공정이나 성형체의 표면에 색상을 부여하는 색상안료 도장단계 등이 더 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기와 같은 각 단계를 진행함에 있어서, 폐폼 조각을 컨베이어 벨트 등의 이송수단으로 이송시키면서 연속적인 공정으로 진행시키는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따른 폼 성형체의 일 실시예를 보인 일부 절단 사시도이다.

본 발명에 따른 폼 성형체는 상기 몰드에서 압착, 성형된 다음 그 자체로서 제품화되거나, 또는 몰드에서 압착, 성형된 다음 각 용도에 맞게 적절한 크기 및 형상으로 절단하는 재단공정, 그리고 색상안료 도장공정 등을 거친 후에 제품화되는 것을 포함한다.

도 1에 보인 바와 같이, 본 발명의 폼 성형체는 위와 같은 제조방법에 의해 제조된 것으로서, 전체적으로 폐폼 조각(10)들로 이루어지되, 상기 폐폼 조각(10)들은 자체의 표면 용융 접착력에 의해 상호 융착, 결합되어 있는 구조를 갖는다.

본 발명에 따른 폼 성형체는 각종 산업분야에서 폼 제품으로서 다양한 용도로 사용된다. 구체적으로, 본 발명에 따른 폼 성형체는 흡음/차음재, 단열재, 쿠션재, 자동차 내장재, 그리고 보도용 블록, 도로변의 가로수 또는 공원 내의 조경수 보호대 구성용 블록, 잔디 고정판 등의 용도로 사용된 것을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 폼 성형체는 그 사용목적 및 용도에 따라 다양한 크기 및 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 흡음/차음재, 단열재, 보도블럭 등으로 이용될 경우에는 판형 또는 장방형 등의 형상을 갖는다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 전체적으로 폐폼 조각(10)으로 이루어져 폐폼의 재활용도가 높고, 상기 폐폼 조각(10)은 별도의 접착물질 사용 없이 자체 표면 용융에 의해 상호 융착, 결합되어 간단한 공정으로 제조되는 효과를 갖는다. 이는 결국 폐폼의 재활용도가 높아져 환경문제를 개선하고, 저렴한 가격으로 보급되는 효과를 갖는다.

Claims (4)

1. 폐폼 조각을 준비하는 단계와;

   상기 폐폼 조각에 120℃~180℃의 열을 공급하여 표면을 용융시키는 단계와;

   상기 표면이 용융된 폐폼 조각을 몰드에 투입한 다음 폐폼 조각이 상호 융착되도록 압착시키는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐폼을 이용한 폼 성형체의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폐폼 조각을 준비하는 단계에서는 폐폼을 제외한 폐기물(목분, 금속박편)은 분리 제거하여 폐폼만으로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 폐폼을 이용한 폼 성형체의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 폼 성형체의 표면에 색상을 부여하는 색상안료 도장단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐폼을 이용한 폼 성형체의 제조방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 기재된 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 폐폼을 이용한 폼 성형체.

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