KR101046429B1 - 발포성 폴리스티렌 겔을 이용한 복합성형물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 잉고트 또는 펠릿과 같은 형태의 비발포의 고형의 폴리스티렌 수지의 가소성을 증가시켜 유동성 있고 점도가 낮으면서 발포성을 갖는 폴리스티렌 겔을 제조하는 방법과 이를 이용하여 제조되는 복합성형물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 발포성 폴리스티렌 겔의 제조방법은, 비발포의 입자 또는 잉고트 형태의 고형 폴리스티렌 수지를 아세톤에 침지시켜 팽윤시키는 과정과, 아세톤에 의해 팽윤된 폴리스티렌을 물리적인 전단력을 가하여 균질화하는 과정을 포함하여 구성되며, 폴리스티렌 수지 100중량부에 대하여 70 내지 200중량부의 아세톤이 균일하게 혼합되며, 20℃에서의 점도가 50,000cps 이하인 유동성겔을 제조하는 것을 특징으로 한다.

폴리스티렌, 잉고트, 아세톤, 가소화, 겔, 복합, 발포

Description

발포성 폴리스티렌 겔을 이용한 복합성형물 및 그 제조방법{Composit molded product using expandable polystyren gel and molding method thereof}

본 발명은 발포성 폴리스티렌 겔의 제조방법 및 이를 이용하여 제조되는 복합성형물과 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잉고트 또는 펠릿과 같은 형태의 비발포의 고형의 폴리스티렌 수지의 가소성을 증가시켜 유동성 있고 점도가 낮으면서 발포성을 갖는 폴리스티렌 겔을 제조하는 방법과 이를 이용하여 제조되는 복합성형물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

폴리스티렌, 특히 발포폴리스티렌은 경량성, 내수성, 단열성, 방음성, 완충성 등이 우수하기 때문에 일회용 용기, 포장용기, 운송용 포장완충재, 건축재료, 장식용 가구, 농수산물 상자 뿐만 아니라, 식육 냉동창고의 벽재, 냉동 파이프의 단열재, 조립식 주택의 벽이나 천정재료 등으로도 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 발포폴리스티렌은 다른 대부분의 합성수지와 마찬가지로 난생분해성 물질로서 대량 생산과 소비에 따르는 환경 오염문제가 심각하게 대두되어, 이를 재활용 및 재사용하기 위한 다양한 연구가 진행되어 왔다.

현재에는 대부분의 발포폴리스티렌은 수거된 후, 가열 용융시키는 방법으로 부피를 감소시켜 '잉고트(ingot)'라고 불리는 폴리스티렌의 수지덩어리 또는 이를 압출한 펠릿 형태로 저장 및 유통되며, 이들은 주로 압출성형 또는 압출발포성형공정을 거쳐서 인조목재, 액자틀, 건축용 몰딩 등으로 제조되어 재사용되고 있다.

그런데, 상기 잉고트 또는 펠릿상의 재활용 폴리스티렌수지의 성형은 상술한 것과 같이, 압출 또는 압출발포성형을 통해 이루어지기 때문에, 각종 첨가물을 첨가하여 복합재료의 형태로 성형하는 경우에는 가열 용융된 상태로 첨가물이 배합되어야 하는 관계로 열에 변형될 수 있는 소재와 발포제를 사용하여 복합재료를 제조할 수 없는 문제가 있다. 또한, 압출성형제품의 제조시에 폴리스티렌 수지성분에 첨가물이 배합된 경우에는 용융물의 점도가 급격히 상승하는 문제나 불균일로 인한 결정발생 등이 있기 때문에, 극히 제한적인 첨가물이 제한적인 양으로만 첨가 가능하다는 문제점이 있다.

따라서, 재활용 폴리스티렌 수지는 다량의 목재 성분 등을 포함하는 MDF 등의 제조시에는 사용이 어렵고, 다량의 목재 성분을 서로 포함하는 경우에는 에멀젼 접착제 등을 사용하여 목재 성분을 서로 접착하는 방법이 주로 사용되고 있는데, 이러한 제품들은 모두 수분에 취약하여 용도상의 제약이 있을 뿐만 아니라, 악취나 환경호르몬의 발생 등 보건 위생상의 문제가 있다.

한편, 상기 가열 용융에 의한 감용화방법에 대한 대안으로 발포폴리스티렌에 대한 용제를 부가하여 감용화하는 방법도 연구, 개발되고 있으나, 불순물의 제거의 어려움, 화재의 위험이나 설비 문제, 사용한 용제의 제거 및 재활용 등의 여러 문 제점이 있어 실용화시키는 데에는 어려움이 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 문제를 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 재활용 폐폴리스티렌 수지를 유용하게 재활용할 수 있는 다양한 유용성을 갖는 폴리스티렌 겔을 제조하는 방법을 제안함과 아울러, 이를 이용하여 제조할 수 있는 접착강도, 내구성, 경량성이 상대적으로 매우 우수한 복합성형물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발포성 폴리스티렌 겔 제조방법의 구성은,

비발포의 입자 또는 잉고트 형태의 고형 폴리스티렌 수지를 아세톤에 침지시켜 팽윤시키는 과정과, 아세톤에 의해 팽윤된 폴리스티렌을 물리적인 전단력을 가하여 균질화하는 과정을 포함하여 구성되며, 폴리스티렌 수지 100중량부에 대해 70중량부 내지 200중량부의 아세톤이 균일하게 혼합되며, 20℃에서의 점도가 50,000cps 이하인 유동성겔을 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 폴리스티렌수지는 밀도가 1.05g/㎤ 내지 1.127g/㎤인 것으로, 이는 밀도가 1.05g/㎤ 보다 낮을 경우 분자 내의 불규칙한 배열로 인해 의 수지의 내구성이 낮아지고, 1.127g/㎤ 이상 경우 결정화도의 증가로 인한 벽개 등의 발생 우려가 있으며 팽윤에 많은 시간이 소요된다. 연화온도는 80℃ 내지 120℃ 사이인 것이 사용되며, 이 온도 범위에 있는 것이 적절한 분자량의 분포를 갖는다.

특히 경제성을 감안할 때 폐발포폴리스티렌을 가열, 용융하여 얻어지는 재활용 폴리스티렌수지 잉고트 또는 펠릿을 사용하는 것이 권장된다. 그러나 재활용 폴리스티렌수지가 아닌 경우에도 적용은 가능하다. 한편, 폴리스티렌수지의 형태는 잉고트와 같은 큰 수지덩어리나, 비즈나 펠릿, 칩과 같은 좀 더 작은 소형 입자형태의 고형 수지들이 사용된다.

본 발명에서 사용되는 아세톤은 순도 90중량% 이상의 것이 유용하며 특히, 불순물로 수분이 함유된 경우 7중량% 이상인 경우에는 폴리스티렌 겔을 제조하는 것이 곤란하며, 온도에 따라 폴리스티렌의 응집현상이 발생하여 교반을 곤란하게 할 수 있으므로 불순물의 성분중 수분의 함량은 7중량% 이내의 것이 유용하다.

상기 아세톤은 폴리스티렌 수지와의 친화성이 낮기 때문에 성형 공정 중에 쉽게 제거가 가능하며, 특히 기화과정에서 폴리스티렌 수지의 발포제로서 작용할 수 있어, 이를 이용하여 발포 폴리스티렌 성형물을 제조하는 것이 가능하다.

폴리스티렌과 아세톤의 혼합비율은 최종 복합재료의 조성을 감안하여 폴리스티렌 100중량부에 대하여, 70중량부 내지 200중량부 사이로 부가하는 것이 가능하다. 예를 들어 목분이 폴리스티렌수지 100중량부에 대해, 200중량부로 부가된 복합재료를 제조하기 위해서는 균일한 혼합이 용이하기 위해서는 5,000cps 이내의 점도를 가지는 폴리스티렌겔이 요구되며, 이를 제조하기 위해서는 110중량부 이상의 아세톤이 부가된다.

한편, 상기 발포성 폴리스티렌 겔을 제조하는 과정을 설명하면, 먼저 아세톤에 상기 펠릿 또는 잉고트 형태의 폴리스티렌 수지를 교반하며 첨가하여 폴리스티 렌입자가 바닥에 침전하지 않는 범위의 전단력을 가하면서 온도 -20℃ 내지 56℃ 사이의 온도에서 1시간 내지 48시간동안 교반하여 폴리스티렌수지에 아세톤을 침투, 팽윤시킨다.

폴리스티렌에 아세톤을 침투시킨 후, 미세하게 분산시켜 안정된 혼합 유동성겔을 형성시키기 위해서는 고속으로 교반하여 물리적인 전단력을 가하는 과정을 거치게 된다.

이때 사용되는 교반용 임펠러는 페달형보다는 스크루형태로 배치된 것이 권장되며 최초 혼합되어 폴리스티렌에 침투된 아세톤은 쉽게 폴리스티렌으로부터 이탈되어 용출된다. 용출된 아세톤은 폴리스티렌과 임펠러, 폴리스티렌과 용기 사이의 접촉을 억제하여 교반의 효율을 현저히 떨어뜨리므로 1축형 교반장치보다는 2축형 교반장치가 효율이 우수하여 제조시간을 단축시킬 수 있다.

이렇게 얻어진 폴리스티렌과 아세톤으로 구성된 유동성의 폴리스티렌 겔은 점도가 50,000cps 이내로서, -20℃ 내지 56℃ 사이의 온도에서 다양한 첨가물과 균일하게 혼합될 수 있어 다양한 형태의 복합재료로 사용될 수 있다.

즉, 상기 아세톤은 그 자체로서 폴리스티렌 수지의 성형과정에서 발포제로서 작용할 수 있지만, 부가적인 발포제를 더 첨가하여 발포성이 향상된 발포성 폴리스티렌 겔을 형성할 수 있다.

상기 발포제는 폴리스티렌수지와 균일하게 혼합될 수 있으며, 10℃ 내지 120℃ 사이의 온도에서 액체 또는 고체의 상태로 존재하다가 240℃ 이내의 온도에서 기화하여 가스를 생성하는 물리적인 발포제와, 화학발포제로 중탄산나트륨, 탄산암모늄, 중탄산암모늄, 아지드화합물 등의 150℃ 이내의 온도에서 분해되어 기체를 생성하는 무기발포제, 아조카본아마이드(ADCA), 노말디니트로조펜타메틸렌테트라마이드(DNPA) 등의 유기발포제가 폴리스티렌 수지 100중량부에 대해 0.1 중량부 내지 8중량부 사이로 사용될 수 있다.

다만, 과량의 발포는 2차 성형공정에서 형태를 유지하지 않고 쉽게 공극이 붕괴되어 경량성과 내구성을 약화시키는 작용을 하므로 바람직하지 않다.

한편, 상기 방법을 통해 제조된 발포성 폴리스티렌 겔을 이용한 본 발명에 따른 복합성형물은,

비발포의 입자 또는 잉고트 형태의 고형 폴리스티렌 수지를 아세톤에 침지시켜 팽윤시키는 과정과, 아세톤에 의해 팽윤된 폴리스티렌을 물리적인 전단력을 가하여 균질화하는 과정을 포함하는 방법에 의해 제조되며, 폴리스티렌 수지 100중량부에 대해 70중량부 내지 200중량부의 아세톤이 균일하게 혼합되고, 20℃에서의 점도가 50,000cps 이하인 유동성의 발포성 폴리스티렌 겔에, 목분, 규사, 섬유사, 펄프, 점토분말, 실리카 중에서 선택되는 고체상 첨가물을 혼합하고, 성형 가공하여 이루어진 것으로서, 폴리스티렌 수지 부분에 상기 성형 가공 공정중에 발포에 의해 형성된 기공이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 복합성형물의 제조에 사용되는 고체상의 첨가물로서는 아세톤에 용해되지 않는 상술한 것과 같이 목분, 규사, 섬유사, 펄프 등의 다양한 형태의 것이 사용될 수 있다. 즉, 아세톤에 의해 용해가 되지 않으며, 표면특성이 친수성인 물질과 소수성인 물질이 모두 우수한 첩착강도를 발휘할 수 있으므로 유용하다.

상기 고체상 첨가물의 배합비에 있어서는, 평균입도 3㎜인 목분의 경우 폴리스티렌수지 100중량부에 대해 400중량부까지, 평균입도 1㎜인 목분의 경우에는 300중량부까지 균일하게 혼합시키는 것이 가능하며, 점토분말의 경우 700중량부까지, 실리카의 경우 800중량부, 폴리에스테르섬유인 경우에는 500중량부까지 가능하며, 평균입도와 흡유특성을 고려하여 유동성의 폴리스티렌겔과 균일하게 혼합될 수 있는 적절한 혼합비를 선택하여 복합성형물을 제조할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 복합성형물을 제조하는 방법은,

비발포의 입자 또는 잉고트 형태의 폴리스티렌 수지를 아세톤에 침지시켜 팽윤시키는 단계와; 아세톤에 의해 팽윤된 폴리스티렌을 물리적인 전단력을 가하여 균질화하여 발포성 폴리스티렌 겔을 제조하는 단계와; 상기 발포성 폴리스티렌 겔에, 목분, 규사, 섬유사, 펄프, 점토분말, 실리카 중에서 선택되는 고체상 첨가물을 혼합하여 복합재료를 형성하는 단계와; 상기 복합재료를 일정한 형태를 가지도록 조형하고, 99% 이상의 아세톤을 제거하여 일정한 형태의 균일한 1차 성형물을 제조하는 1차 성형 단계와; 상기 1차 성형물을 폴리스티렌의 연화온도 이상으로 가열하여 압착 및 냉각하는 2차 성형 과정를 거쳐 이루어지는 것을 특징으로 한다.

즉, 상술한 방법으로 제조된 발포성 폴리스티렌 겔에 고체상 첨가물을 첨가하여 유동성 폴리스티렌겔이 혼합된 복합재료를 제조하여, 이를 형틀을 이용하거나 또는 연속적인 판형상물로 프레스 또는 압축롤러를 이용하여 일정한 형태를 만들고, 이 과정에서 아세톤을 제거하여 전체 부위에서 균일한 혼합비를 가지는 1차 성형물을 얻는다. 아세톤의 제거는 가열, 감압, 송풍, 추출 등의 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.

상기 1차 성형물은 120℃ 내지 240℃ 사이의 온도로 가열한 후, 냉각 프레스 또는 냉각롤러를 통하여 압력을 가하면서 냉각하는 2차 성형과정을 통해 최종 복합성형물을 제조한다.

발포제는 폴리스티렌의 유동성겔과 고체상 첨가물을 혼합하여 얻어지는 혼합물에서 아세톤을 제거하는 1차 성형공정 또는 폴리스티렌을 가열하여 최종제품으로 성형하는 2차 성형공정의 어느 한 공정에서 작용하거나, 1차와 2차 성형공정 모두에서 작용하는 것이 가능하지만, 상기 2차 성형단계에서 폴리스티렌수지를 연화시키기 위해 가열하는 과정에서 발포시키는 경우가 내구성이 더욱 우수하다.

본 발명에 따르면, 대량으로 사용되고 있는 발포폴리스티렌을 재활용하기 위해 수거되는 형태인 폐발포폴리스티렌수지 용융물을 상온에서 낮은 점도를 가지는 액상으로 가소화시키는 방법이 제공되므로, 이를 이용하여 저온에서 각종의 고체 첨가물과 비교적 높은 혼합비로 혼합하여 다양한 복합성형물을 제조하는 것이 가능하다.

특히, 본 발명에서는 폴리스티렌 수지에 대한 친화성이 비교적 낮은 아세톤을 사용하기 때문에, 최종 복합성형물의 제조과정에서 이를 완전히 제거하는 것이 가능하여, 복합성형물에 유기용제에 의한 냄새가 나거나 인체에 유독한 성분의 잔류에 의한 환경적인 문제를 예방할 수 있다.

또한, 기존의 폴리스티렌 수지의 재활용시 사용되던 압출성형 또는 압출발포성형의 방법과 비교하여 압도적으로 높은 비율로 고체 첨가물이 첨가된 복합재료를 제조하는 것이 가능하게 되며, 비교적 저온에서 원료를 혼합하는 것이 가능하므로 발포제를 적용하는 것이 가능하여 재활용 수지의 사용량 절약 및 고경량성, 고내구성의 복합재료의 제조가 가능하다는 효과가 있다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 설명한다.

실험 1: 폴리스티렌 수지의 팽윤

비즈상태의 폴리스티렌(평균밀도 0.8㎜) 20g씩을 계량하여 3개의 비이커에 각각 투입하고, 순도 99%의 아세톤을 각각 15g(비이커 1), 20g(비이커 2) 및 10g(비이커 3) 씩을 부가한 후, 각 비어커를 밀봉하였다.

상기 상태로 20℃의 온도에서 48시간 동안 유지시켜 폴리스티렌 비즈내로 아세톤이 침투하도록 한 후, 상태를 관찰하였다.

그 결과, 도 1에서 보는 것과 같이, 각 비이커의 폴리스티렌은 아세톤을 자연스럽게 흡수하여 팽윤된 것이 확인되었다. 그러나, 아세톤은 폴리스티렌 100중량부에 대해 50중량부 정도만 제한적으로 흡수되었으며, 그 이상의 과량의 아세톤이 존재한 비이커 1, 비이커 2의 경우에도 그 이상의 흡수팽윤작용이 이루어지지는 않음이 확인되었다.

실시예 1: 유동성겔의 제조

재활용 폴리스티렌 용융물 5g씩이 든 비이커를 2개 준비하여, 각각 아세톤 10g을 부가한 후, 상온에서 24시간 동안 방치하여 아세톤으로 폴리스티렌 용융물을 팽윤시킨 후, 균질기를 이용하여 100rpm의 교반속도로 고속 교반하였다.

상기 각 비이커에 대해 3분 및 10분간 각각 교반하여, 교반후의 비이커 내의 상태를 사진으로 촬영하여 도 2에 나타내었다.

도면의 왼쪽 비이커에서 보는 것과 같이, 3분간 교반한 비이커의 경우, 많은 양의 아세톤이 폴리스티렌 수지의 내부로 분산되어 백색의 유동성 겔상태를 형성하였지만, 일부 아세톤은 폴리스티렌 수지와 섞이지 않고 겔의 외부에 잔류되어 있음이 확인되었다.

반면에, 10분간 교반한 후에는 도면의 우측 비이커에서 보는 것과 같이, 아세톤이 폴리스티렌의 내부로 완전히 분산되어 전체적으로 균질한 백색의 유동성 겔을 형성하였음을 확인할 수 있었다.

상기 결과로부터 팽윤된 폴리스티렌에 아세톤을 미세하게 분산시켜 폴리스티렌 수지 100중량부에 대해 200중량부의 아세톤을 부가하는 것이 가능하다는 것을 확인할 수 있었으며, 미세화가 부족한 경우에는 아세톤이 폴리스티렌에 균일하게 분산되지 않고 분리하여 투명한 아세톤 부분과 백색의 폴리스티렌부분으로 분리되어 존재한다는 것을 알 수 있었다.

실험 2: 유동성겔의 점도 측정

상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 폴리스티렌 수지 100중량부에 대해 100중량부, 150중량부의 아세톤을 각각 부가하여 폴리스티렌 수지를 팽윤시킨 후, 균질기를 이용하여 10분간 고속교반을 실시하여 유동성겔을 생성시켰다.

생성된 유동성겔의 점도를 측정한 결과, 20℃의 온도에서 각각 40,000cps(100중량%), 1,000cps(150중량%) 정도의 점도를 나타냄을 확인하였다.

실험 3: 수분함량에 따른 유동성겔의 점도 변화

순도 99%의 아세톤 100중량부에 물 1중량부, 3중량부, 5중량부, 6중량부, 7중량부를 각각 첨가하여 혼합 후, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 10분간 고속교반하여 유동성겔을 제조하였다.

각각의 점도를 측정한 결과, 물이 1중량부 첨가된 경우, 미첨가분에 비해 30%의 점도 상승이 이루어졌으며, 물의 첨가량에 따라 점도도 상승하였으며, 물이 7중량부 첨가된 경우에는 아세톤에 의한 폴리스티렌의 팽윤이 이루어지지 않아 폴리스티렌 유동성겔이 제조되지 않았다.

실시예 2: 폴리스티렌 유동성겔을 이용한 목분 복합성형물의 제조

A. 폴리스티렌수지의 팽윤

30ℓ용량의 고속교반설비가 장착된 용기에 아세톤 6㎏을 투입한 후, 포장용 폐폴리스티렌으로 제조된 잉코트 5㎏을 투입하여 30℃의 온도에서 20rpm의 속도로 12시간동안 교반하여 폴리스티렌 잉코트를 팽윤시켜, 잔량의 아세톤과 팽윤된 폴리스티렌이 불균일하게 혼재하는 형태의 혼합물을 제조하였다.

B. 유동성 폴리스티렌겔의 제조

상기 A단계를 거친 팽윤된 폴리스티렌과 아세톤의 불균일 혼합물을 30℃의 온도를 유지하면서 200rpm의 속도로 1시간 동안 고속 교반하여 아세톤이 폴리스티렌의 내부에 균일하게 분산 침투된 흰색 펄광택의 유동성 폴리스티렌겔 11㎏을 얻었다.

제조된 유동성 폴리스티렌겔의 일부를 채취하여 밀봉한 후, 20℃의 온도로 냉각하여 브룩필드 점도계에 6번 스핀들을 이용하여 점도를 측정한 결과, 4,200cps의 점도를 가지는 것으로 나타났다.

C. 목분이 함유된 복합재료의 제조

폐합성목재를 파쇄하여 얻어진 건조 목분 5㎏을 상기 유동성 폴리스티렌겔이 든 용기에 투입하고 교반하여 폴리스티렌수지와 목분의 함량이 동일한 복합재료 16㎏을 제조하였다.

D. 1차 성형

상기 C단계에서 제조된 목분과 유동성 폴리스티렌겔이 혼합된 복합재료를 평행틀과 압축롤러를 이용하여 시트형상으로 만든후, 40℃의 온풍을 이용하여 1%의 아세톤이 잔류하는 상태가 될 때까지 건조하여, 전체적으로 폴리스티렌과 목분이 동일한 혼합비로 존재하는 1차 성형물을 제조하였다.

E. 가열 및 2차 성형

상기 D단계에서 얻어진 1차 성형물을 200℃의 온도로 가열된 열프레스에 삽입하고 3분동안 압착 가열하였다. 이를 통해 1차 성형물에 비해 조밀성이 높아지고, 부스러지지 않으며, 연성이 높은 상태의 가열혼합물이 얻어지며, 그 후 냉각프레스를 이용하여 4℃의 온도로 5분간 압착한 상태로 냉각하여 복합성형물을 완성하였다.

F. 복합성형물의 물성 시험

a. 단면형태

상기 E단계에서 제조된 복합성형물의 일부를 채취하여 전자현미경을 이용하여 200배의 배율로 목분과 폴리스티렌수지의 접촉면의 단면을 관찰한 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에서 보는 것과 같이, 제조된 복합성형물은 상대적으로 치밀한 상태를 보여주는 목분과 수많은 기공이 형성된 폴리스티렌 수지부분이 우수한 밀착 력으로 잘 결합된 상태로 혼재하는 것으로 나타났으며, 이를 통해 1차 성형과정에서 잔류된 아세톤이 2차 성형과정에서의 가열을 통해 폴리스티렌수지를 발포시켜 경량성이 우수한 복합성형물을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

b. 경량성

또한, 상기 제조된 복합성형물과 시판 MDF(중밀도 섬유판)을 동일한 크기로 절단하여 20℃의 물이 담긴 비이커에 각각 투입하여 12시간을 방치하고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에서 보는 것과 같이, 시판 MDF(좌측 비이커)는 시간이 지남에 따라 서서히 바닥으로 가라앉았지만, 본 실시예에서 제조된 폴리스티렌 유동성겔을 이용한 복합성형물(우측 비이커)은 장시간이 경과한 후에도 수면에 부유한 상태를 유지하는 것으로 나타나 수지의 발포에 의한 경량성와 내수성이 우수함을 확인할 수 있었다.

c. 내수성

또한, 상기 b의 경량성 시험을 마친 상태에서 각각의 비이커를 10분간씩 가열하여 80℃의 온도로 승온후, 그 상태를 서로 비교하여 보았다.

시험결과, 도 5에서 보는 것과 같이, MDF(좌측 비이커)의 경우에는 온수에 의해 쉽게 펄프상태로 해리되어 내수성이 매우 취약한 반면, 본 실시예에서 제조한 폴리스티렌 유동성겔을 이용한 복합성형물(우측 비이커)은 내수성이 우수하여 온수에 의해서도 쉽게 해리되지 않음을 확인할 수 있었다.

도 1은 아세톤의 첨가량에 따른 폴리스티렌수지의 팽윤상태를 보여주는 사진,

도 2는 교반에 따른 폴리스티렌 유동성겔의 생성을 보여주는 사진,

도 3은 실시예 2에서 제조한 폴리스티렌 유동성겔을 이용한 목분 복합성형물의 표면을 확대한 전자현미경 사진,

도 4는 실시예 2에서 제조한 폴리스티렌 유동성겔을 이용한 목분 복합성형물과 종래의 MDF의 경량성을 비교하기 위한 시험결과를 보여주는 사진,

도 5는 실시예 2에서 제조한 폴리스티렌 유동성겔을 이용한 목분 복합성형물과 종래의 MDF의 내수성을 비교하기 위한 시험결과를 보여주는 사진.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 비발포의 입자 또는 잉고트 형태의 고형 폴리스티렌 수지를 아세톤에 침지시켜 팽윤시키는 과정과, 아세톤에 의해 팽윤된 폴리스티렌을 물리적인 전단력을 가하여 균질화하는 과정을 포함하는 방법에 의해 제조되며, 폴리스티렌 수지 100중량부에 대해 70중량부 내지 200중량부의 아세톤이 균일하게 혼합되고, 20℃에서의 점도가 50,000cps 이하인 유동성의 발포성 폴리스티렌 겔에, 목분, 규사, 섬유사, 펄프, 점토분말, 실리카 중에서 선택되는 고체상 첨가물을 혼합하고, 성형 가공하여 이루어진 것으로서, 폴리스티렌 수지 부분에 상기 성형 가공 공정중에 발포에 의해 형성된 기공이 형성된 것을 특징으로 하는 발포 폴리스티렌 복합성형물.
6. 비발포의 입자 또는 잉고트 형태의 폴리스티렌 수지를 아세톤에 침지시켜 팽윤시키는 단계와,

   아세톤에 의해 팽윤된 폴리스티렌을 물리적인 전단력을 가하여 균질화하여 발포성 폴리스티렌 겔을 제조하는 단계와,

   상기 발포성 폴리스티렌 겔에, 목분, 규사, 섬유사, 펄프, 점토분말, 실리카 중에서 선택되는 고체상 첨가물을 혼합하여 복합재료를 형성하는 단계와;

   상기 복합재료를 일정한 형태를 가지도록 조형하고, 99% 이상의 아세톤을 제거하여 일정한 형태의 균일한 1차 성형물을 제조하는 1차 성형 단계와;

   상기 1차 성형물을 폴리스티렌의 연화온도 이상으로 가열하여 압착 및 냉각하는 2차 성형 과정를 거쳐 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포 폴리스티렌 복합성형물의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 2차 성형단계에서 폴리스티렌을 연화온도 이상으로 가열함으로써 발포가 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포 폴리스티렌 복합성형물의 제조방법.
8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 1차 성형 단계는 형틀 또는 연속적인 프레스 또는 압축롤러를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포 폴리스티렌 복합성형물의 제조방법.

Images