KR100862698B1 - 친환경파레트용 자재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유물질인 골판지파지 등을 활용하여 제품 적재용 목재 파레트 및 프라스틱 파레트 등을 대체할 수 있는 친환경 파레트를 제조하는데 사용되는 친환경 파레트용 자재에 관한 것으로서, 특히 상기 소재에 구조형상(화학적전처리) 변화를 시킴으로써, 구조형상변화된 상기 소재가 일정한 온도에서 용융점과 유동성을 가짐으로써, 사출성형 및 유압,압출,성형기를 사용하여 인장강도,압축강도,휨강도, 내수성 ,내구성이 우수한 친환경 파레트를 제조할 수 있는 친환경 파레트용 자재에 관한 것이다.

친환경파레트, 압축성형, 사출성형,압출성형

Description

친환경파레트용 자재{Material for a Environment-frendly Pallet}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 친환경파레트(판재,각재)의 제조방법의 흐름도.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경파레트용 자재의 표면 사진

본 발명은 파레트용 자재에 관한 것으로, 특히 골판지파지로 파레트용 자재를 제조하고 이를 이용해 친환경 파레트를 제공함으로서 목재파레트와 프라스틱파레트를 대체하여 벌목으로 인한 지구환경파괴를 방지하고 국내 및 해외의 고가의 화학물질 사용량이 감소 됨으로써 원가절감 및 화학 물질로 인한 공해를 줄여 지구환경을 보존할 수 있는 친환경 파레트용 자재에 관한 것이다.
수출입에 사용되는 목재파레트는 식물로 분류되어 수출,입시 병해충의 유출입 우려로 인하여 국제 및 국립 식물검역소에서는 법률로서 방역증명서나 열처리증명서를 요구하고 있으나 장기간 해양운송시 대기변화(수분)에 따른 목재파레트 부식으로 인하여 해당국가 도착시 유충이 발견됨으로써 크레임 제기가 빈번히 발생 되는 실정이다. 따라서 출원인은 이들 대신 골판지를 활용한 종이파레트 또는 톱밥을 주원료하는 인조목파레트로 대체생산하고 있다. 하지만 골판지 파레트는 수분에 취약하고 중량물적재 파레트로는 한계가 있다, 인조목 파레트는 자재를 수입에 의존하고 있고 단가가 비싸고 무게가 무거워 작업에 여로모로 불편한 점이 발생하였다.

또한 프라스틱을 주원료로 사용하는 프라스틱파레트는 석유자원을 주원료로 하므로 자원고갈의 문제를 가지고 있을 뿐만 아니라 폐기과정에서 유해물질을 방출함으로써 환경오염을 유발하는 문제점이 따른다.특히 프라스틱파레트는 금형이 고가이므로 대량생산에만 적합하고 사용도중에 파레트 일부분이 파손되었을 때 전체를 폐기시켜야 하는 손실문제도 발생 된다.

한편,골판지박스를 가공하고 버려지는 골판지 파지는 생산활동에서 풍부하게 생겨나는 자원을 활용하여 목재파레트 및 프라스틱파레트의 단점을 해결한 친환경 파레트를 제조함으로써 종래의 환경문제나 자원의 재활용문제를 일거에 해결할 수 있으며 일정크기의 입자형태는 목재파레트로 사용하고 미세분말형태는 프라스틱파레트로 사용하여 나무파레트,프라스틱파레트 대비 기계적인 특성이 탁월한 친환경 파레트를 구현하고자 본발명을 하기에 이르렀다.

본 발명은 골판지파지를 분쇄한 후 또는 분쇄 전에 열가소성수지를 수지를 함침경화시켜 상기물질들이 상호결속함과 동시에 이들 섬유질 사이의 공극을 매우고 이들 분쇄물에 열을 가해 일정한 형상으로 성형함으로써 우수한 기계적물성을 가진 친환경 파레트용 자재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 골판지파지에 열가소성수지가 함침 경화되므로 추후 사출성형시 또는 압축,압출성형시 열을 받게 되면 용융되어 탁월한 유동성을 나타내고 상호간 또는 첨가되는 제2의 물질(열경화성 수지, 열가소성수지)과 우수한 친화력 또는 결합력을 보여주는 것이며 친환경물질을 주원료로 하고 제2의 물질을 부원료로 함으로써 친환경성을 가진 친환경파레트용 자재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 친환경물질이 섬유물질이므로 미세분말작업시 어려움이 발생함으로 상기물질에 열가소성수지를 함침경화시켜 미세분말작업을 탁월하게 하여 프라스틱파레트를 대체하는 유동성이 우수한 친환경파레트용 자재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 친환경섬유물질은 열가소성수지가 함침경화되고 이들이 소정의 크기로 분쇄된 뒤 다른 제2의 수지를 혼합하여 다양한 기계적 특성과 용도를 필요로 하는 제품으로 구현될 수 있어서 종래의 목재파레트를 대체할 수 있는 친환경파레트용 자재를 제공하는 것이다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 본 발명의 친환경파레트용 자재는, 골판지파지에 열가소성수지를 함침경화시켜 형성된 분쇄물을 가열가압하여 일정형상(판재,각재)으로 성형되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 본 발명의 친환경파레트용 자재는, 상기 제 1 실시예에 있어서, 상기 분쇄물에 제2물질를 혼합하여 성형하되, 상기 분쇄물이 주원료이고 제2물질이 부원료인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3실시예에 따르면, 본 발명의 친환경파레트용 자재는, 상기 제 2 실시예에 있어서, 상기 제2물질은 열가소성수지, 열경화수지 로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4실시예에 따르면, 본 발명의 친환경파레트용 자재는, 제 3 실시예에 있어서, 상기 분쇄물 60~90wt%와 상기 제3물질 10~40wt%로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제5실시예에 따르면, 본 발명의 친환경파레트용 자재는, 제 1 실시예에 있어서, 상기 분쇄물은 골판지파지 또는 폐지로 구성되는 그룹으로부터 어느 하나를 선택할 수 있고,또는 혼합되어 성형 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제6실시예에 따르면, 본 발명의 친환경파레트용 자재는, 제 1 실시예에 있어서, 상기 분쇄물은 그 크기가 1~13mm 또는 솜털형태로 분쇄되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제7실시예에 따르면, 본 발명의 제조방법은, 골판지파지에 열가소성수지를 함침시켜 가열경화하는 함침경화단계와, 상기 함침단계전 또는 후에 골판지파지를 분쇄하여 분쇄물을 형성하는 분쇄단계와,상기 분쇄물을 일정 형상으로 가열가압하여 성형하는 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제8실시예에 따르면, 본 발명의 제조방법은, 제 7 실시예에 있어서, 상기 함침경화단계는 분쇄물 내부까지 열가소성수지가 침투될 수 있도록 80~160℃에서 1~10분 정도 경화시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제9실시예에 따르면, 본 발명의 제조방법은, 제 7 실시예에 있어서, 상기 분쇄단계는 상기 분쇄물을 미세분말화하는 미세분말화단계이고, 상기 성형단계는 미세분말화된 분쇄물을 사출금형에 투입하여 사출성형하는 사출성형단계인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제10실시예에 따르면, 본 발명의 제조방법은, 제 7실시예 내지 제 9 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 분쇄물에 제2물질을 혼합하는 혼합단계를 추가로 가지며, 상기 성형단계는 상기 혼합단계를 거쳐 혼합된 것을 금형에 투입하여 일정 형상으로 성형하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제11실시예에 따르면, 본 발명의 제조방법은,제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제조방법은 상기 분쇄물을 건조시키는 건조단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예를 설명하자면, 위와 같은 입자형태 자재는 높은 강도를 확보할 수 있기 때문에, 산업현장에서 건축자재와 같은 각종 자재로서도 충분히 활용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예를 설명하자면, 위와 같은 미세분말형태 자재는 용융점과 유동성이 우수함으로 프라스틱 제품을 대체할 수 있는 친환경 프라스틱을 제조할 수 있다.

이하에서, 출원인은 본 발명의 앞서 본 실시예들을 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명의 친환경파레트용 자재는 골판지파지 등과 같은 친환경섬유물질을 분쇄한 후 또는 분쇄하기 전에 열가소성수지를 함침시켜 가열경화시킨 뒤 이들 분쇄물을 소정의 금형에 투입하여 소정 형상으로 가열가압하여 성형함으로서 형성된다.

상기 골판지파지는 섬유질로 구성되어 있으므로, 그 특성상 우수한 인장강도, 휨강도, 파단강도 등의 기계적 물성을 가지고 있고 내구성, 내수성 또한 우수하지만 자연상태에서는 이들간의 결속력이 떨어져 이러한 특성을 나타내지 못하지만, 이들 섬유물질사이에 열가소성수지를 함침시킨후 가열경화하게 되면, 그 열가소성수지가 이들 섬유물질들을 상호 결속하고 이들 사이의 공극을 메우게 된다. 따라서, 골판지파지를 잘게 분쇄한 후 열가소성수지를 함침경화시키거나 분쇄전에 함침경화한 후 분쇄하게 되면(그 결과물을 본원에서는 '분쇄물'이라 칭함), 열가소성수지에 의한 섬유물질간의 결속력과 섬유질 자체의 우수한 기계적물성이나 내수성 등의 특성 때문에, 우수한 물성을 얻을 수 있게 된다. 그 제조과정을 아래에서 상세하게 설명하도록 한다.

상기 분쇄물은 열가소성수지가 함침경화된 골판지파지를 잘게 분쇄하여 형성되는데, 대략 수 마이크론 또는 나노 단위의 미세분말(이하, '분말형태'라 함) 예컨대 10~50um 크기로 분쇄되거나 수 밀리미터 단위의 입자(이하, '입자형태'라 함) 예컨대 1~13mm 크기,또는 솜털형태로 분쇄될 수 있다. 분말형태의 분쇄물은 사출성형시에 그리고 입자형태는 압축,압출 성형시에 사용됨이 바람직하다.

이와 같은 친환경파레트용 자재는, 도 1에 도시된 방법에 의해 제조된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 성형방법은 분쇄단계(S3), 함침경화단계(S5)와 성형단계(S7)를 포함한다.

상기 분쇄단계(S3)는 골판지파지를 분쇄기에 넣고 소정 크기로 분쇄하여 분쇄물을 형성하는 단계이다. 상기 분쇄단계(S3)는 후술하는 함침경화단계 전에 이루어지는 것도 가능하며 그 뒤에 이루어지는 것도 가능하다. 그리고, 분쇄물은 입자크기가 1~13mm로 잘게 입자형태로 분쇄될 수도 있고, 수 마이크론 또는 나노 단위의 미세분말 예컨대 10~50um 크기로 분쇄될 수도 있다.

여기서, 입자형태로 분쇄하는 것은 성형단계를 거쳐 성형되는 판재,각재의 표면에 도 2 도시된 바와 같이 자연무늬가 구현시킴으로써 목재파레트의 이미지를 창출하기 위함이다. 이러한 입자형태의 분쇄물은 후술하는 성형단계에서 압축,압출 성형단계를 통해 성형됨이 바람직하다.

여기서,미세분말형태로 분쇄하는 것은 성형단계를 거쳐 성형되는 판재,각재가 프라스틱파레트와 동일한 유동성을 발휘하기 위함이며, 성형단계에서 사출성형단계를 통해 성형됨이 바람직하다.

상기 함침경화단계(S5)는 상기 골판지파지에 열가소성수지를 함침시킨 후 가열경화시키는 단계이다. 앞서 설명한 바와 같이, 골판지파지는 상호 결속력이 떨어져 고유의 우수한 특성을 발현하지 못하므로, 이들에 열가소성수지를 침투시켜 상호 결속시켜 자체의 우수한 물성을 나타내도록 한다. 또한, 열가소성수지가 함침된 골판지파지를 추후 사출성형 또는 압축,압출 성형 등의 성형공정을 통해 일정한 형상으로 성형되는데, 그 성형공정 동안 이들 분쇄물들은 가열가압되고 이들 분쇄물상의 열가소성수지는 다시 융용되어 일정 점도를 가진 액상 상태로 상변화를 하게 되어 우수한 유동성을 보여주므로 성형공정의 작업성을 탁월하게 향상시킨다. 나아가, 액상으로 상변화를 하게 되면, 분쇄물 상호간에 결속력을 향상시키게 될 뿐만 아니라 후술하게 될 혼합단계에 첨가되는 제2물질과 우수한 친화력과 결속력을 나타내게 된다. 따라서, 자연섬유물질에 함침되는 수지는 열경화성수지보다는 열가소성수지가 바람직한 것이다.

그리고, 상기 함침경화단계(S5)는 열가소성수지를 함침시킨 뒤에는 이들 수지가 골판지파지의 섬유질 사이의 공간에 꼼꼼히 침투할 수 있도록 가열경화하는 단계를 거치게 되는데, 바람직하게는 80~160℃ 분위기에서 1~10분 정도 열풍경화시키는 것이 적합하다.

상기 성형단계(S7)는 상기 분쇄물을 일정 형상을 가진 금형에 투입하고 가열가압하여 소정 형상의 판재 및 각재와 같은 친환경파레트용 자재를 성형하는 단계이다. 상기 분쇄물이 입자형태이면, 압축,압출 프레스로 가열가압하여 성형하는 압축,압출 성형방식이 바람직하고, 분쇄물이 미세분말형태이면, 압축성형방식보다는 사출성형방식이 보다 바람직하다. 그리고, 압축성형방식은 가압하는 과정에서 온도를 대략 100~180℃정도로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제조방법은 건조단계(S1)을 추가로 가질 수도 있다. 상기 건조단계는 골판지파지가 함유하는 자체 수분을 건조시키는 과정인데, 상기 함침경화단계(S5)이전에 이루어지면 건조기내에 투입되고 일정 온도의 열풍 또는 히터의 열에 의해 건조된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제조방법은 성형단계(S7)이전에 혼합단계(S6)를 추가로 가질 수도 있다. 상기 혼합단계(S6)는 상기 분쇄물과 제2물질을 혼합하는 단계이다. 여기서, 제2물질은 요구되는 용도 또는 기계적 물성을 가진 제품을 제조하기 위하여 첨가되는 물질인데, 바람직하게는 열가소성수지나 열경화성수지가 바람직하다. 앞서 본 바와 같이, 상기 분쇄물은 열가소성수지를 함침하고 있으므로, 가열되면 용융되고 이어서 제2물질과 용이하게 혼합되어 성형될 수 있게 된다. 이때, 분쇄물이 주원료가 되고 제2물질은 부원료가 되고, 대략 분쇄물은 60~90wt% 그리고 제2물질은 10~40wt%로 이루어짐이 바람직하다.

출원인은 이하에서 앞서 본 실시예의 무게, 강도와 내수성을 실험하였고 이를 아래와 같이 기술하도록 한다.

시편의 제작

(1) 시험예

골판지파지를 2~5mm(솜털형태포함) 크기로 분쇄한 뒤 액상페놀수지를 침지시키고 100℃열풍건조기에서 5분 가열경화시켜 분쇄물을 형성하고, 상기 분쇄물 80wt%와 멜라민수지 20wt%를 혼합한 뒤 금형에 투입하고 150kg/cm²의 압력과 5분간180℃로 유압프레스로 가압가열하여 두께 5mm의 골판지파지 판재를 제조하였다. 그리고, 이를 가로×세로 150mm×50mm x 5t로 절단하여 시편(시험예)을 준비하였다. 시험예는 도 2에 도시되어 있다.

(2)비교예1

한편, 수입 인조목(제조사:LHD(싱가폴 소재), 수입상:(주)한재목재, 상표명:테크니칼 우드)을 가로×세로 x 두께 150mm×50mm x 5t로 절단하여 시편(비교예1)를 준비하였다.

삭제

(3) 비교예2

합판(제조사:(주)선창산업, 상표명:플라이우드,)을 동일 크기로 절단하여 시편(비교예2)를 준비하였다.

(4) 비교예3

플라스틱 시트((주)다이소아성산업, 재질:PS)동일 크기로 절단하여 시편(비교예3)를 준비하였다.

시험1 :자체 수분함유량 측정

출원인은 위 시편들에 대해 자체 수분 함유량을 측정하였다. 수분 함유량 측정은 시중에서 사용되고 있는 목재수분측정기를 사용하는데, 시험1에서는 일본 kett과학연구소에서 개발하고 한국 kett상사에서 수입판매하는 모델명 HM530의 목제수분측정기를 사용하였다. 그 결과는 아래 표1과 같으며, 전체 시편무게 대비 수분의무게를 백분율로 표기한 것이다. 그리고, 비교예3은 플라스틱이므로 실험대상에서 제외하였다.

[표1]

구분	시험예	비교예1	비교예2
자체수분함유량	0~2%	7~9%	8~9%

위 표1에서 확인할 수 있다시피, 시험예의 수분함유량이 제일 낮은데, 이는 시편 제작단계에서 건조과정을 거치기 때문인 것으로 보인다.

시험2 :무게와 수분 침적량 측정

출원인은 위 시편을 물이 저장된 3개의 저장조에 각각 24시간 침적시킨 뒤 침적 전후의 질량 변화량을 측정하였고 비교예3은 플라스틱이기 때문에 침적테스트를 시행하지 아니하였으며 그 결과는 아래 표2와 같다.

[표2]

구분	시험예	비교예1	비교예2
침적전	20g	30g	20g
침적후	20.2g	31.5g	21.4g
질량변화량	2%	5%	7%

위 표 2에 의하면, (1) 동일 크기의 시편이라 하더라도, 시험예의 무게가 비교예1의 50%에 지나지 않을 정도로 인조목에 비해 가볍다는 사실을 확인할 수 있고, (2) 24시간 침적후에도 질량변화량이 시험예에서 가장 작게 나왔다는 사실을 확인할 수 있는데, 이는 시험예가 비교예1에 비해 내수성이 우수하다는 사실을 확인시켜준다.

시험3 :휨강도 측정

KS A 1044 기준에 따라 휨강도를 측정하였다. KS A 1044는 파레트의 상판, 하판의 휨강도를 테스트하는 기준으로서 상판 등에 하중을 가해 상판이 파손되는 때의 강도를 측정하는 것이며, 그 결과는 다음 표 3과 같다.

[표3]

구분	시험예	비교예1	비교예2	비교예3
휩강도(kgf/cm2	25	18	15	11

위 표3에 의하면, 시험예가 비교예 1 내지 3에 비해 월등히 높은 강도를 나타내고 있음을 확인할 수 있다.

위 표 1 내지 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 친환경파레트용 자재는 강도측면에서나 내수성 측면에서나 인조목이나 플라스틱 제품보다 우수함을 확인할 수 있다. 그리고, 경제적인 효과를 보더라도, 본 발명의 혼합종이는 1kg당 40~50원정도 이므로 12kg(완제품) 정도의 파레트 1개를 제조할시 골판지파지가 주원료이므로 상당한 자재비 원가절감이 실현된다.

한편 목재파레트,프라스틱파레트는 12kg(완제품) 정도 무게이면 판매가가 1만원이상 이므로 본 발명의 파레트로 대체한다면 비단 원가절감뿐만 아니라, 목재파레트 인 경우 벌목으로인한 지구환경훼손을 사전에 방지할 수 있고,프라스틱 파레트 인 경우 석유자원을 절감할 수 있는 친환경파레트를 제조할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예를 설명하자면, 위와 같은 입자형태 자재는 높은 강도를 확보할 수 있기 때문에, 산업현장에서 건축자재와 같은 각종 자재로서도 충분히 활용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예를 설명하자면, 위와 같은 미세분말형태 자재는 용융점과 유동성이 우수함으로 프라스틱 제품을 대체할 수 있는 친환경 프라스틱을 제조할 수 있다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명의 친환경파레트용 자재는 골판지파지를 분쇄한 후 또는 분쇄 전에 열가소성수지를 함침경화시켜 자연섬유물질들을 상호 결속함과 동시에 이들 섬유질 사이의 공극을 메우고 이들을 분쇄물에 열을 가해 일정 형상으로 성형함으로써 우수한 기계적물성과 수려한 자연무늬를 가지고 있으면서도 자연섬유물질을 주원료로하고 플라스틱수지를 부원료로 함으로써 친환경성을 제공하는 효과를 가진다

본 발명의 친환경파레트용 자재는, 상기 자연섬유물질에 열가소성수지가 함침 경화되므로 추후 사출성형시 또는 압축성형시 열을 받게 되면 용융되어 탁월한 유동성을 나타내고 상호간 또는 첨가되는 제2물질(열경화성 수지, 열가소성수지)과 우수한 친화력 또는 결합력을 보여준다.

본 발명의 친환경파레트용 자재는, 상기 자연섬유물질에 열가소성수지가 함침경화되고 이들이 미세분말형태로 분쇄된 뒤 다른 제2물질의 수지를 혼합하여 다양한 기계적 특성과 용도를 필요로 하는 제품으로 구현될 수 있어서 종래의 플라스틱 자재를 대체할 수 있다.

본 발명의 친환경파레트용 자재는, 상기 자연섬유물질에 열가소성수지가 함침경화되고 이들이 입자형태로 분쇄할 때, 성형뒤 자연무늬가 구현가능하도록 분쇄함으로서 우수하고 미려한 외관을 보여줄 수 있어서 종래의 인조 대리석이나 인조목재,건축내장재 등의 건축자재를 대체할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 종이가 썩는 기간이 4-5개월 소요됨으로 생분해성수지와 혼합하여 제품을 성형함으로써 생분해성 제품으로 활용될 수 있는 효과를 가진다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 열가소성수지가 함침경화된 골판지파지의 분쇄물 60~90wt%와, 열가소성수지와 열경화성수지로 구성된 그룹으로부터 선택된 제2물질 10~40wt%이 가열가압되어 일정형상으로 성형된 친환경파레트용 자재.
5. 삭제
6. 열가소성수지가 함침경화되며 크기가 1~13mm 또는 솜털형태로 분쇄된 골판지파지의 분쇄물이 가열가압되어 일정형상으로 성형된 친환경파레트용 자재.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제

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