KR101076011B1 - Fluid gel of polystyrene and manufacturing method thereof, and regenerated polystyrene and molding composite using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유산균 음료 용기 및 포장용기 등으로 사용되었다가 수거되는 폐폴리스티렌을 재활용함에 있어서, 수분이나 유분과 같은 불순물이 자연스럽게 분리되고 아세톤에 의해 폴리스티렌이 유동성 겔을 형성하여, 복합 성형물의 형성 등에 유용하게 사용 가능하도록 구성된 폴리스티렌의 유동성 겔과 그것을 제조하는 방법 그리고, 이를 이용하여 제조되는 재생 폴리스티렌 및 복합성형물에 관한 것이다. The present invention is used to recycle waste polystyrene used in the beverage container and packaging container of the lactic acid bacteria, and impurities such as water and oil are naturally separated and polystyrene forms a flowable gel by acetone, which is useful for forming a composite molding. The present invention relates to a flowable gel of polystyrene and a method for producing the same, and to regenerated polystyrene and a composite molded product manufactured using the same.
본 발명에 따른 폴리스티렌 유동성 겔은 폴리스티렌이 아세톤에 의해 가소화하여 이루어진 폴리스티렌의 유동성 겔에 알칼리성 물질이 포함된 것을 특징으로 하며, 이러한 폴리스티렌 유동성 겔은 수분, 유분 및 불용성 잡물 등을 포함하는 폐폴리스티렌에 아세톤과 알칼리성 물질을 첨가하고 혼합하는 과정을 통하여 수분과 유분이 자연스럽게 상분리되어 쉽게 제거 가능한 상태로 전환될 뿐만 아니라, 복합 성형물의 제조를 목적으로 첨가되는 첨가물에 함유된 수분의 영향을 최소화시키므로 다양한 복합물의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.The polystyrene fluid gel according to the present invention is characterized in that the polystyrene fluidized gel of polystyrene formed by plasticization with acetone includes an alkaline substance, and the polystyrene fluid gel is used in waste polystyrene containing water, oil and insoluble miscellaneous materials. By adding and mixing acetone and alkaline substances, moisture and oil are naturally phase-separated and converted into easily removable states, while minimizing the influence of moisture contained in additives added for the purpose of manufacturing composite moldings. It can be usefully used for the preparation of.
폴리스티렌, 아세톤, 알칼리, 수분, 유분, 오염, 유동성, 겔, 충전제 Polystyrene, acetone, alkali, moisture, oil, contamination, fluidity, gel, filler
Description
본 발명은 폴리스티렌 유동성 겔과 그 제조방법 그리고, 이를 이용한 재생 폴리스티렌 및 복합 성형물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 포장용기 등으로 사용되었다가 수거되는 폐폴리스티렌을 수거하여 재활용함에 있어서, 수분이나 유분과 같은 불순물은 간단하게 분리되고 아세톤에 의해 가소화된 폴리스티렌이 유동성 겔을 형성하여, 복합 성형물의 제조 등에 유용하게 사용가능한 폴리스티렌의 유동성 겔과 그것을 제조하는 방법, 그리고 이를 이용하여 제조되는 재생 폴리스티렌과 복합성형물에 관한 것이다. The present invention relates to a polystyrene fluid gel, a method for producing the same, and a regenerated polystyrene and a composite molded product using the same, and more particularly, in the collection and recycling of waste polystyrene collected and used as a packaging container, such as moisture or oil. The impurities are easily separated and the polystyrene plasticized with acetone forms a flowable gel, and the flowable gel of polystyrene which is useful for the production of a composite molded article, a method for producing the same, and a regenerated polystyrene and a composite molded using the same It is about.
폴리스티렌은 특유의 경량성과 완충성 및 보온성으로 인해, 산업전반에 걸쳐 광범위하게 사용되는 재료이다. 특히, 경량성과 관계하여 소량의 원료로 많은 양의 제품을 생산할 수 있는 장점으로 인하여 1회용 포장용기나 위생용품으로 광범위하게 사용되고 있다.Polystyrene is a material that is widely used throughout the industry because of its unique lightness, buffering properties and warmth. In particular, due to the light weight and the advantage of producing a large amount of products with a small amount of raw materials, it is widely used as a disposable packaging container or sanitary ware.
그런데, 폴리스티렌은 다른 합성수지와 마찬가지로 난생분해성 물질로서 환 경오염을 유발시키는 주범으로 인식되어 사회적으로 일회용기 사용 규제, 재사용 장려와 같은 움직임이 있으며, 이를 재활용하는 기술개발이 활발하게 진행되고 있다.However, polystyrene, like other synthetic resins, is recognized as a leading cause of environmental pollution as a biodegradable substance, and there are social movements such as regulation on the use of disposable devices and encouraging reuse, and technology development for recycling it is actively underway.
폴리스티렌을 재활용하는 방법으로는 소각을 통하여 열에너지를 회수하는 방법, 분해를 통한 저분자화, 열을 이용하여 용융시켜 인조목재, 건축용 몰딩, 액자틀과 같은 재활용품을 제조하는 방법, 용제를 이용하여 용해시켜 접착제 또는 코팅제로 제조하는 방법 등이 개발되어 있다.The method of recycling polystyrene is to recover heat energy through incineration, to lower molecular weight through decomposition, to melt using heat, to manufacture recycled materials such as artificial wood, building molding, and frame frames, and to dissolve by using a solvent. Or a method for producing a coating agent and the like have been developed.
그러나 상기 방법들은 각각 문제가 있으며, 특히 용제를 이용하여 폴리스티렌을 용해시켜 액상의 물질을 이용하는 방법에 있어서는 최종적으로 제조된 제품에 용제의 잔량이 방출되어 실내 공기 오염 및 대기 오염을 유발시키는 등의 2차 오염을 유발시키는 문제가 있다.However, each of the above methods is problematic. In particular, in the method of dissolving polystyrene using a solvent to use a liquid substance, the residual amount of solvent is released to the finally manufactured product, causing indoor air pollution and air pollution. There is a problem that causes secondary pollution.
또한, 열을 이용하여 용융시킨 후, 인조 목재, 건축용 몰딩 및 액자틀과 같은 제품을 제조하는 경우에는 먼저 고온에서 용융된 폐폴리스티렌을 사용하므로 열에 약한 첨가물을 적용하는 것이 불가능하다는 점, 폴리스티렌 용융물의 높은 점도로 인하여 불순물의 분리가 용이하지 않다는 점, 성형구금을 통하여 용융 폴리스티렌을 압출과 같은 방법으로 성형하여 재활용품을 제조하는 과정은 첨가물의 종류와 첨가량에 매우 민감한 공정이므로 다양한 복합재료의 제조를 가능하게 하는 기술로 전개될 수 없다는 문제점으로 말미암아 고순도의 폐폴리스티렌만 제한적으로 적용가능하다는 문제점이 있다.In addition, when manufacturing products such as artificial wood, building moldings and picture frames after melting using heat, waste polystyrene melted at a high temperature is used first, so that it is impossible to apply a weak additive to heat. Due to the viscosity, it is not easy to separate impurities, and the process of manufacturing recycled products by molding molten polystyrene through molding molds by extrusion method is very sensitive to the type and amount of additives. There is a problem that only high purity waste polystyrene is limitedly applicable due to the problem that it cannot be developed by the technology.
한편, 미합중국특허 제6,326,408호 공보에는 아세톤 또는 벤젠, 클로로포름, 염화메틸렌, 사염화에틸렌, 톨루엔 등을 이용하여 고체 폴리스티렌을 유동성 액체로 전환시키는 방법과 설비에 대한 발명이 개시되어 있다. 이중에서 폴리스티렌을 용해시키는 다른 용제에 비해, 아세톤은 폴리스티렌의 가소제로서 작용하여 단순히 폴리스티렌을 팽창시켜 유동성을 부여하는 것이기 때문에, 성형과정 또는 성형후에 폴리스티렌으로부터 완전히 이탈과 제거가 용이하며, 이를 이용한 유동성 겔은 점도가 비교적 낮아 불용성 잡물의 제거가 용이한 이점이 있어, 실용적인 측면에서 가치있는 유동성 겔을 제조할 수 있는 장점이 있다.Meanwhile, U.S. Patent No. 6,326,408 discloses a method and an apparatus for converting solid polystyrene into a flowable liquid using acetone or benzene, chloroform, methylene chloride, ethylene tetrachloride, toluene and the like. Compared with other solvents that dissolve polystyrene, acetone acts as a plasticizer of polystyrene and simply expands polystyrene to impart fluidity, so it is easy to completely remove and remove from polystyrene during molding or after molding. Silver viscosity is relatively low, there is an advantage that easy removal of insoluble miscellaneous, there is an advantage in that it is possible to manufacture a valuable fluid gel in practical terms.
그런데, 생활쓰레기로 수거되는 대부분의 폐폴리스티렌에는 불용성 잡물 뿐만 아니라, 수분과 유분, 가용성 잡물 등의 각종 오물로 오염된 일회 용기가 다량 포함되어 있는 경우가 대부분인데, 상기 아세톤을 이용하여 폴리스티렌을 가소화시켜 유동성 겔로 제조하는 방법은 수분이나 유분 등이 일정 수준 이상 함유된 경우에는 바로 적용하기 어렵다. 즉, 수분이 일정 수준 이상 함유될 경우, 아세톤에 의한 가소효과가 급격히 떨어져 유동성 겔을 제조 자체가 불가능하다는 문제가 있다. 또한, 유분은 아세톤에 녹아 유동성 겔에 혼합되는데 이를 제거하는 것이 용이하지 않은 문제점이 있다. 따라서 이렇게 오염된 폴리스티렌 겔을 이용하여 복합제품을 제조하더라도, 오염물질의 사후 유출에 의한 끈적임 발생 등의 문제가 있어, 실용적인 측면에서 활용도를 기대하기 어려운 실정이다.By the way, most of the waste polystyrene collected as household waste contains a large amount of one-time containers contaminated with not only insoluble miscellaneous materials, but also various pollutants such as moisture, oil, and soluble miscellaneous products. The method of preparing a fluidized gel into a fluidized gel is difficult to apply immediately when water or oil is contained at a predetermined level or more. That is, when the moisture is contained at a certain level or more, there is a problem in that the plasticizing effect due to acetone is sharply dropped to make the fluid gel itself impossible. In addition, the oil is dissolved in acetone and mixed in the flowable gel, but there is a problem that it is not easy to remove it. Therefore, even when the composite product is manufactured using the contaminated polystyrene gel, there is a problem such as stickiness caused by post-contamination of contaminants, so it is difficult to expect the utilization in practical terms.
따라서 수거한 상태의 수분과 유분이 포함된 폐폴리스티렌을 바로 재활용할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, the development of a technology for immediately recycling the waste polystyrene containing the collected water and oil is required.
본 발명은 상술한 폐폴리스티렌의 재활용에 있어서의 종래기술들이 가지는 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 수분, 유분 등의 각종 오염물질로 오염된 폐폴리스티렌을 이용하여 간단하게 제조가 가능하며, 복합성형물의 제조에 활용이 가능한 폴리스티렌 유동성 겔과 그 제조방법, 및 이러한 폴리스티렌 유동성 겔을 이용하여 제조되는 재생 폴리스티렌 수지 및 복합성형물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art in the recycling of waste polystyrene as described above, it is possible to simply manufacture using waste polystyrene contaminated with various contaminants such as moisture, oil, etc. It is an object of the present invention to provide a polystyrene flowable gel and a method for producing the same, and a recycled polystyrene resin and a composite molded product produced using the polystyrene flowable gel.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리스티렌 유동성 겔은, 아세톤과 폴리스티렌으로 이루어진 유동성 겔에 알칼리성 물질이 함유된 것을 특징으로 한다.The polystyrene fluid gel according to the present invention for achieving the above object is characterized in that an alkaline substance is contained in the fluid gel made of acetone and polystyrene.
본 발명은, 수분 및 유분을 포함한 오염물질이 일부 포함된 폐폴리스티렌을 이들 오염물질을 제거하지 않은 상태에서 가소화하여 유동성 겔로 만들기 위해 이루어진 것이다. 즉, 아세톤에 의한 폴리스티렌의 가소화는 아세톤에 수분이 5중량% 정도만 포함되어도 아세톤에 의한 폴리스티렌의 가소화가 현저히 느리게 진행되고, 10중량% 이상 포함될 경우에는 가소화가 아예 이루어지지 않는데, 수분, 유분 및 잡물이 함유된 폐폴리스티렌에 아세톤이 투입되면 아세톤의 수분 함량이 높아지며, 그로 인해 아세톤에 의한 폴리스티렌의 가소화작용 자체가 안정적으로 이루어지지 않게 된다. The present invention has been made in order to plasticize waste polystyrene containing some contaminants including water and oil into a flowable gel without removing these contaminants. That is, the plasticization of polystyrene by acetone is significantly slowed to plasticize the polystyrene by acetone even if the acetone contains only about 5% by weight of water, and when contained in more than 10% by weight, plasticization is not achieved at all, water, oil and When acetone is added to waste polystyrene containing miscellaneous matter, the water content of acetone is increased, and thus, plasticization of polystyrene by acetone is not stable.
그러나 본 발명에서는, 폐폴리스티렌, 아세톤 및 알칼리성 물질을 혼합하는 방법을 통하여 알칼리성을 띠게 되는 수분이 아세톤 및 폴리스티렌 겔과 상용성이 떨어져 자연스럽게 상하층으로 분리되는 현상을 이용한 것으로서, 알칼리의 첨가에 의해 아세톤에 용해된 수분은 제거되고, 폴리스티렌은 수분과 혼합되지 않고 아세톤에 의해 안정적으로 가소화가 이루어짐으로써, 유동성 겔을 형성하게 된다. However, the present invention utilizes a phenomenon in which water which becomes alkaline through the method of mixing waste polystyrene, acetone, and an alkaline substance is incompatible with acetone and polystyrene gel, and is naturally separated into an upper and lower layer, and acetone is added by adding alkali. Moisture dissolved in is removed, and polystyrene is stably plasticized by acetone without mixing with moisture, thereby forming a fluid gel.
상기 첨가되는 알칼리성 물질은 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 탄산나트륨과 같이 pH 12 이상을 형성하는 것으로서, 그 이하의 pH를 형성하는 약 알칼리성 물질은 수분을 아세톤과 폴리스티렌으로부터 효율적으로 분리시키지 못한다. 즉, 수분의 pH가 12 이상일 경우에, 수분은 아세톤과 잘 분리되어 수분 함량이 낮은 아세톤은 유효하게 폴리스티렌을 가소화시켜 유동성 겔을 형성하게 된다. 이들 알칼리는 단독으로 사용할 수도 있고 혼합된 것을 사용할 수도 있다.The added alkaline substance forms a pH of 12 or higher, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and sodium carbonate, and weakly alkaline substances forming a pH below that do not effectively separate moisture from acetone and polystyrene. That is, when the pH of the water is 12 or more, the water is well separated from the acetone, and acetone having a low water content effectively plasticizes the polystyrene to form a flowable gel. These alkalis may be used alone or in combination thereof.
이렇게 생성된 폴리스티렌의 유동성 겔에는 수분층을 분리해 내지 않은 상태에서는, 아세톤 중량에 대해 5중량% 이상의 폴리스티렌 유동성 겔과 상분리된 수분이 혼합된 상태를 이루게 된다. 그 이하의 수분이 존재하는 경우에는 알칼리성 물질을 첨가하지 않더라도 아세톤에 의해 유효하게 가소화가 이루어질 수 있다.In the state in which the water layer is not separated from the flowable gel of the polystyrene thus produced, 5% by weight or more of the polystyrene flowable gel with respect to the weight of acetone is mixed with the phase separated water. If less than this water is present, it can be effectively plasticized by acetone even without adding an alkaline substance.
첨가된 알칼리성 물질은 물에 용해되어 수분층에 존재하기 때문에, 수분층의 분리에 의해 폴리스티렌 유동성 겔로부터 자연스럽게 분리되지만, 수분층의 분리후에도 소량의 알칼리성 물질은 유동성 겔 내에 잔존할 수 있다. 유동성 겔에 잔존하는 알칼리성 물질의 양은 알칼리성 물질의 첨가량이나 수분층의 제거정도 등에 따라 달라질 수 있지만, 폴리스티렌 수지성분에 대해 3중량% 이하의 소량만이 잔존하 게 되며, 대개는 1중량% 미만의 소량만이 잔존한다. Since the added alkaline material is dissolved in water and is present in the water layer, it is naturally separated from the polystyrene fluid gel by separation of the water layer, but a small amount of alkaline material may remain in the fluid gel even after separation of the water layer. The amount of alkaline material remaining in the fluid gel may vary depending on the amount of alkaline material added or the degree of removal of the water layer, but only a small amount of 3% by weight or less with respect to the polystyrene resin component remains, and usually a small amount of less than 1% by weight. Only remains.
상기 수분층과는 별도로, 폐폴리스티렌의 유성 오염물질의 식물성 또는 동물성 유분은 알칼리에 의해 비누화 반응이 일어나 아세톤에 의해 가소화된 폴리스티렌의 유동성 겔과는 분리되어 하부의 수분층으로 용해되어 포집된다.Apart from the water layer, the vegetable or animal oil of the oily contaminant of waste polystyrene is subjected to saponification by alkali, separated from the fluid gel of polystyrene plasticized by acetone, and dissolved and collected in the lower water layer.
이렇게 제조된 폴리스티렌의 유동성 겔을 필터를 통과시켜 불용성 잡물을 제거한 후, 건조하여 아세톤을 제거하면 재생 폴리스티렌 수지가 얻어진다. 이 재생 폴리스티렌에는 폴리스티렌 대비 3중량% 이하의 소량의 알칼리성 물질이 함유될 수 있으며, 건조 정도에 따라 2중량% 미만 정도의 소량의 아세톤이 함유될 수 있다. 이 재생 폴리스티렌은 수분과 유분 및 불용성 잡물까지 제거된 상태이므로, 용융에 의한 성형방법 등을 통해 종래의 재생 폴리스티렌에서와 같은 문제없이 다양한 분야에 재활용 할 수 있다. The flowable gel of polystyrene thus prepared is passed through a filter to remove insoluble miscellaneous material, and then dried to remove acetone to obtain a regenerated polystyrene resin. The regenerated polystyrene may contain less than 3% by weight of alkaline materials compared to polystyrene, and may contain less than 2% by weight of acetone, depending on the degree of drying. Since the regenerated polystyrene is removed from moisture, oil and insoluble matters, it can be recycled to various fields without problems as in the conventional regenerated polystyrene through the molding method by melting or the like.
한편, 본 발명에 따른 폴리스티렌 유동성 겔을 이용한 복합 성형물은, 폴리스티렌과 고체상 충전물로 이루어진 복합 성형물로서, 알칼리성 물질과 아세톤이 함유된 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the composite molded article using the polystyrene fluid gel according to the present invention is a composite molded article made of polystyrene and a solid filler, and is characterized by containing an alkaline substance and acetone.
이 고체상 충전물이 첨가된 복합 성형물은, 상술한 폴리스티렌 유동성 겔에 고체상 충전물을 넣고 균일하게 혼합한 후, 성형틀에 넣고 압착하여 1차적인 모양을 이루게 한 후, 아세톤을 제거함으로써 고형화하여 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 복합 성형물은 아세톤이 증발되면서 폴리스티렌 수지에 미세한 기포가 형성된 발포체 구조를 가지게 된다. 이렇게 제조된 복합 성형물은 표면평활도를 향상시키거나 강도의 향상 또는 내수성 향상을 목적으로 240℃ 이상의 온도에서 표면을 열 처리하여 주는 것이 바람직하다. The composite molded article to which the solid filler is added can be prepared by putting the solid filler into the above-mentioned polystyrene fluid gel and mixing it uniformly, and then putting it in a mold to press to form a primary shape, and then solidifying by removing acetone. have. The composite molded product thus prepared has a foam structure in which fine bubbles are formed in the polystyrene resin as acetone is evaporated. The composite molded product thus prepared is preferably heat treated at a temperature of 240 ° C. or higher for the purpose of improving surface smoothness, improving strength, or improving water resistance.
한편, 폴리스티렌 유동성겔을 제조하기 위해서는, 아세톤이 폴리스티렌 수지의 중량에 대해 40중량% 이상 첨가될 수 있지만, 복합성형물을 제조하기에 적합한 점도를 갖게 하기 위해서는, 상기 아세톤은 폴리스티렌 수지의 중량에 대해 70 내지 200중량%가 포함되는 것이 바람직하다.On the other hand, in order to prepare a polystyrene fluid gel, acetone may be added at least 40% by weight based on the weight of the polystyrene resin, but in order to have a viscosity suitable for producing a composite molding, the acetone is 70 to the weight of the polystyrene resin It is preferable to include from 200% by weight.
한편, 상기 고체상의 충전물로서는, 목분, 석분, 금속분, 토분, 무기계 섬유상 물질, 유기계 섬유상 물질 중에서 선택되는 것을 사용할 수 있지만 특별히 한정되는 것은 아니다.The solid filler may be selected from wood powder, stone powder, metal powder, earth powder, inorganic fibrous material and organic fibrous material, but is not particularly limited.
특히, 목분을 혼합하여 제조되는 판상의 복합 성형물은 파티클 보드(PB), 중밀도섬유판(MDF) 등의 목질계 섬유판의 대용품 제조에 유용하게 사용할 수 있는데, 이때 목분 등에 포함된 수분을 상술한 원리에 의해 폴리스티렌 유동성 겔을 고형화시키는 작용이 억제되므로 유동성이 일정하게 유지되는 폴리스티렌 겔과 목분이 균일하게 혼합될 수 있어 균일한 물성의 복합 성형물을 제조하는 것이 가능해 진다. 뿐만 아니라, 필요에 따라서 복합 성형물의 제조과정에 수분과 같은 불필요한 불순물의 제거를 위해 충전제의 혼합시에 추가적으로 알칼리성 물질을 더 첨가할 수도 있다. In particular, the plate-shaped composite molded product made by mixing wood powder can be usefully used for the production of substitutes for wood-based fiber boards such as particle board (PB), medium density fiber board (MDF), wherein the above-mentioned principle As a result, the action of solidifying the polystyrene fluid gel is suppressed, so that the polystyrene gel and the wood powder, which have a constant fluidity, can be uniformly mixed, thereby making it possible to produce a composite molded article having a uniform physical property. In addition, if necessary, an alkaline substance may be further added during mixing of the filler to remove unnecessary impurities such as moisture in the manufacturing process of the composite molding.
이와 같이 본 발명에 따른 폴리스티렌 유동성 겔을 이용하여 제조되는 복합성형물에는, 폴리스티렌에 대해 3중량% 이하의 알칼리성 물질이 잔존할 수 있으며, 폴리스티렌에 대해 3중량% 이하의 아세톤이 포함될 수 있다. 알칼리성 물질이나 아세톤의 잔존량은 알칼리성 물질의 첨가량이나 건조정도, 고체상 충전물의 종류 등 작업조건에 따라 달라질 수 있다. 다만, 목분과 같은 고체상의 충전물은 알칼리 성분이나 아세톤을 흡수하는 성질이 있어, 이러한 고체상 충전물의 첨가에 의해 알칼리성 물질이나 아세톤의 잔존량이 유동성 겔이나 재생 폴리스티렌에 비해 좀 더 높아지게 된다. As described above, the composite molded product manufactured using the polystyrene fluid gel according to the present invention may have an alkali substance of 3% by weight or less based on polystyrene and 3% by weight or less of acetone based on polystyrene. The residual amount of alkaline material or acetone may vary depending on the working conditions such as the amount of the alkaline material added, the degree of drying, and the type of solid filler. However, solid fillers such as wood flour have the property of absorbing an alkaline component or acetone, and the addition of such solid fillers results in a higher residual amount of alkaline substances and acetone than fluid gels or regenerated polystyrene.
한편, 본 발명에 따른 폴리스티렌 유동성 겔을 제조하는 방법은, 수분을 포함하는 폐폴리스티렌에 아세톤과 알칼리성 물질을 첨가하고 혼합하여, 폐폴리스티렌에 함유된 수분은 분리되고, 폴리스티렌이 아세톤에 의해 가소화되어 유동성을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the method for producing a polystyrene fluid gel according to the present invention, acetone and an alkaline substance are added to and mixed with waste polystyrene containing water, and the water contained in the waste polystyrene is separated, and the polystyrene is plasticized by acetone. It is characterized by having a fluidity.
상기 아세톤과 알칼리성 물질은 동시에 투입될 수도 있고, 아세톤을 먼저 투입한 후에 알칼리성 물질을 투입할 수도 있으며, 알칼리성 물질을 먼저 투입한 후에 아세톤을 투입할 수도 있다.The acetone and the alkaline material may be added at the same time, the acetone may be added first and then the alkaline material may be added, and the acetone may be added after the alkaline material is added first.
또한, 알칼리성 물질은 상술한 것과 같이 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 탄산나트륨과 같이 pH 12 이상을 형성하는 것으로서, 그대로 투입될 수도 있지만, 물에 용해하여 수용액 상태로 투입하는 것이 작업적인 면에서 더 유용하다.In addition, the alkaline substance, as described above, forms a pH of 12 or more, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and sodium carbonate, and may be added as it is, but it is more useful in terms of work by dissolving in water and in the form of an aqueous solution.
본 발명에 따르면, 유산균 음료 용기 또는 포장용기 등으로 사용된 수분과 유분 등의 오염물질로 오염된 폐폴리스티렌을 간단한 공정에 재생할 수 있기 때문에, 자원의 효율적인 사용과 환경오염의 방지에 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since waste polystyrene contaminated with contaminants such as moisture and oil used as a lactic acid bacteria beverage container or packaging container can be regenerated in a simple process, it can greatly contribute to efficient use of resources and prevention of environmental pollution. It works.
또한, 본 발명은 비교적 쉽게 취급 가능하고, 유해성이 적은 아세톤을 사용하므로, 작업환경에 문제가 없을 뿐만 아니라, 아세톤은 폴리스티렌의 용매들과는 달리 친화력이 낮아 복합성형물의 제조 등에 활용시 제거가 용이하여 친환경적 제품을 제조할 수 있다는 점에서 유용하다. In addition, the present invention is relatively easy to handle, use a less harmful acetone, there is no problem in the working environment, acetone has a low affinity unlike the solvents of polystyrene, it is easy to remove when used in the production of a composite molding, environmentally friendly It is useful in that the product can be manufactured.
또한, 인조 목재 등의 제조시에 목분, 토분 등의 고체상의 충전물에 포함된 수분 등의 불순물의 영향을 효과적으로 제거할 수 있어, 균일한 복합성형물을 안정적으로 제조할 수 있다는 장점이 있다.In addition, it is possible to effectively remove the influence of impurities such as moisture contained in the solid filler such as wood powder, soil powder and the like in the production of artificial wood, there is an advantage that it is possible to stably produce a uniform composite molding.
이하, 실시예와 비교예를 통해 본 발명을 좀 더 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
비교예 1~6: 수분함량에 따른 아세톤의 폴리스티렌 가소화Comparative Examples 1 to 6: Polystyrene Plasticization of Acetone According to Water Content
500㎖ 용량의 비이커 6개에 각각 순수 아세톤 10g씩을 넣은 후, 각각 물을 0(비교예 1), 0.5(비교예 2), 0.6(비교예 3), 0.7(비교예 4), 0.9(비교예 5), 1.1(비교예 6)g씩을 넣어 아세톤과 혼합하였다. 여기에 발포 폴리스티렌 입자를 각각 2g씩 넣고, 형태붕괴시점을 육안으로 관찰하여 표 1에 나타내었다.6 g of acetone was added to each of the six 500 ml beakers, and then water was added to 0 (Comparative Example 1), 0.5 (Comparative Example 2), 0.6 (Comparative Example 3), 0.7 (Comparative Example 4), and 0.9 (Comparative). Example 5) and 1.1 g (Comparative Example 6) were added and mixed with acetone. 2g each of the expanded polystyrene particles was added thereto, and the collapse time was observed visually.
형태붕괴시점을 기준으로 가소화에 소요되는 시간을 판단해 본 결과, 상기 표 1에서 보는 것과 같이, 순수 아세톤에 약 5중량부의 수분만 혼합(비교예 2)되더라도 폴리스티렌의 가소화가 원활하게 이루어지지 않고 가소화 속도가 현저히 늦어짐을 확인할 수 있었다. 또한, 약 9중량부 이하의 수분이 혼합된 경우(비교예 5)까지만 가소화가 진행되어 유동성 겔을 형성하였으며, 그 이상의 수분이 혼합된 경우(비교예 6)에는 시간을 길게 하더라도 폴리스티렌의 가소화에 의한 형태붕괴가 이루어지지 않고, 유동성 겔을 형성할 수 없음을 확인할 수 있었다. As a result of judging the time required for plasticization on the basis of the shape collapse time, as shown in Table 1, even if only about 5 parts by weight of water mixed with pure acetone (Comparative Example 2), the plasticization of polystyrene is not smoothly made It was confirmed that the plasticization rate is significantly slowed. In addition, plasticization proceeded only when water of about 9 parts by weight or less was mixed (Comparative Example 5) to form a flowable gel, and when more water was mixed (Comparative Example 6), plasticization of polystyrene was performed even with longer time. It was confirmed that morphological collapse was not achieved and fluid gel could not be formed.
즉, 상기 비교예들을 통해, 아세톤을 이용하여 폴리스티렌을 가소화하여 유동성 겔을 제조하는 것은 수분이 거의 함유되지 않은 경우에만 가능하며, 소량의 수분이 혼합되더라도 아세톤에 의한 폴리스티렌 가소화 능력이 현저히 저하된다는 사실을 확인할 수 있다.That is, through the above comparative examples, plasticizing polystyrene using acetone to prepare a flowable gel is possible only when there is little water contained, and even if a small amount of water is mixed, the ability of plasticizing polystyrene by acetone is significantly reduced. You can see that.
비교예 7: 유분 함유 폴리스티렌의 유동성겔 제조Comparative Example 7: Preparation of Flowable Gel of Oil-Containing Polystyrene
50㎖ 용량의 비이커에 순수 아세톤 5g을 넣은 후, 식물성 식용유 1g과 발포 폴리스티렌 입자 4g을 넣고 교반하였다. 식물성 식용유는 아세톤에 완전히 용해되어 균일하게 혼합되었으며, 발포 폴리스티렌 입자는 순수 아세톤에 의한 가소화 작용과 동일하게 형태가 붕괴되어 유동성 겔로 전환되었다.After putting 5 g of pure acetone into a 50 ml beaker, 1 g of vegetable cooking oil and 4 g of expanded polystyrene particles were added and stirred. The vegetable cooking oil was completely dissolved in acetone and mixed uniformly, and the expanded polystyrene particles were disintegrated and converted into a flowable gel in the same manner as the plasticizing action of pure acetone.
이때 얻어진 폴리스티렌 유동성 겔의 사진을 도 1에 나타내었으며, 도 1에서 보는 것과 같이 이렇게 얻어진 유동성 겔은 유분이 완전히 혼합된 상태를 이루는 것으로 나타났다. The photo of the obtained polystyrene flowable gel is shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 1, the obtained flowable gel was in a state in which oil was completely mixed.
이와 같이 유분 불순물을 포함한 폐폴리스티렌은 아세톤에 의해 유동성 겔로 제조가 가능하지만, 이 유분은 폴리스티렌 유동성 겔과 완전히 균일하게 혼합되어 있으며, 성형후, 아세톤의 제조과정에서도 증발되거나 분리되지 않아 성형물에 그대로 잔류하게 된다.Thus, waste polystyrene containing oil impurity can be prepared as a flowable gel by acetone, but this oil is completely mixed with the polystyrene fluid gel and remains uniformly in the molding because it is not evaporated or separated even during the production of acetone. Done.
비교예 8: 유분 함유 폴리스티렌의 유동성겔 제조Comparative Example 8 Preparation of Flowable Gel of Oil-Containing Polystyrene
500㎖ 용량의 비이커에 순수 아세톤 10g을 넣은 후, 동물성 쇼트닝유 2g과 발포 폴리스티렌 입자 8g을 혼합하였다. 동물성 쇼트닝유도 비교예 7의 식물성 식용유의 경우와 동일하게 아세톤에 완전히 용해되어 혼합되었으며, 발포 폴리스티렌 입자는 순수 아세톤에 의한 가소화 작용과 동일하게 형태가 붕괴되어 유동성 겔로 전환되었다. After putting 10 g of pure acetone into a 500 ml beaker, 2 g of animal shortening oil and 8 g of expanded polystyrene particles were mixed. Animal shortening oil was also completely dissolved in acetone and mixed in the same manner as in the vegetable cooking oil of Comparative Example 7, and expanded polystyrene particles were disintegrated and converted into a flowable gel in the same manner as the plasticizing action of pure acetone.
이때 얻어진 폴리스티렌 유동성 겔은 도 2에서 보는 것과 같이 유분과 완전히 혼합된 상태를 이룬다. 다만 동물성유에서 기인한 것으로 보이는 약간의 부유물이 관찰되었다.The polystyrene fluid gel obtained at this time is completely mixed with the oil as shown in FIG. However, some floats appear to be due to animal oil.
실시예 1: 수분함유 폴리스티렌을 사용한 유동성 겔 및 이를 이용한 재생폴리스티렌의 제조Example 1 Preparation of Flowable Gel Using Water-Containing Polystyrene and Regenerated Polystyrene Using the Same
50㎖ 용량의 비이커에 아세톤 5g과 발포 폴리스티렌 입자 4g 및 물 0.4g을 넣고 교반하면서 상태를 관찰하여, 수분이 지난 후의 상태를 촬영하여 도 3에 나타내었다. 도 3에서 보는 것과 이 상태에서는 발포 폴리스티렌 입자는 연화도 이루어지지 않아, 유동성 겔은 제조되지 않았다.5 g of acetone, 4 g of expanded polystyrene particles, and 0.4 g of water were added to a 50 ml beaker, and the state was observed while stirring, and the state after the moisture was taken was shown in FIG. 3. In FIG. 3 and in this state, the expanded polystyrene particles were not softened, and a fluid gel was not produced.
그러나 여기에 다시 0.5g의 가성소다를 혼합한 결과, 가성소다가 발열반응을 일으키면서 아세톤과 혼합된 수분에 용해되고, 발포 폴리스티렌 입자는 아세톤에 의해 가소화되어 유동성 겔이 형성되었다. 이때, 발열반응에 의해 아세톤 유증기가 발생하였다.However, when 0.5 g of caustic soda was mixed again, the caustic soda was exothermic and dissolved in water mixed with acetone, and the expanded polystyrene particles were plasticized by acetone to form a flowable gel. At this time, acetone vapor was generated by the exothermic reaction.
이렇게 생성된 유동성 겔을 촬영하여 도 4에 나타내었으며, 도 4에서 보는 것과 같이 가성소다가 용해된 물과 유동성 겔은 자연스럽게 서로 분리되었다. The resulting flow gel was photographed and shown in FIG. 4, and as shown in FIG. 4, the water and the flow gel in which caustic solubilized were naturally separated from each other.
한편, 상기 유동성 겔층과 수분층을 서로 분리해 낸 후, 분리된 수분층으로부터 수분을 증발시키고, 남은 가성소다의 중량을 측정한 결과, 0.47g으로 나타났다. 이로부터 소량의 가성소다는 폴리스티렌의 유동성 겔층 속에 남아 있음을 확인할 수 있었다. On the other hand, the flowable gel layer and the water layer were separated from each other, the water was evaporated from the separated water layer, and the weight of the remaining caustic soda was found to be 0.47 g. From this, it was confirmed that a small amount of caustic soda remained in the flowable gel layer of polystyrene.
또한 수분층을 분리해 낸 유동성 겔층을 가열하여 아세톤을 증발시켜 덩어리 형태의 재생 폴리스티렌을 얻었다. 이 재생 폴리스티렌의 중량을 측정한 결과, 4.07g으로 나타나, 재생폴리스티렌에는 소량의 알칼리성 성분과 함께 소량의 미증발된 아세톤이 잔존하는 것으로 확인되었다. In addition, the fluid gel layer from which the water layer was separated was heated to acetone to evaporate to obtain a lumped regenerated polystyrene. As a result of measuring the weight of the regenerated polystyrene, it was found to be 4.07 g, and it was confirmed that the regenerated polystyrene had a small amount of unvaporized acetone with a small amount of alkaline components.
실시예 2: 수분함유 폴리스티렌을 사용한 유동성 겔의 제조Example 2: Preparation of Flowable Gel Using Water-Containing Polystyrene
가성소다 대신에 수산화칼륨 0.5g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 통하여, 수산화칼륨이 용해된 물과 아세톤에 의해 가소화된 폴리스티렌의 유동성 겔로 상분리가 이루어진 유동성 겔을 얻었다.Through the same method as in Example 1, except that 0.5 g of potassium hydroxide was used instead of caustic soda, a fluid gel obtained by phase separation with a fluid gel of potassium hydroxide dissolved water and polystyrene plasticized with acetone was obtained.
실시예 3: 수분함유 폴리스티렌을 사용한 유동성 겔의 제조Example 3: Preparation of a Flowable Gel Using Water-Containing Polystyrene
실시예 1의 가성소다 대신에 50% 농도의 가성소다 수용액 0.4g을 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리스티렌 유동성 겔을 제조하였다. 제조된 폴리스티렌 유동성 겔을 촬영하여 도 5에 나타내었다.A polystyrene fluid gel was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.4 g of a 50% aqueous solution of caustic soda was mixed instead of the caustic soda of Example 1. The prepared polystyrene fluid gel was photographed and shown in FIG. 5.
본 실시예를 통해, 가성소다 수용액을 사용하면 가성소다를 직접 혼합하는 실시예 1에 비해 혼합과정에서 비교적 열발생이 적고, 이로 인해 아세톤이 증발되어 유실되는 양을 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.Through this embodiment, it was confirmed that the use of caustic soda solution is relatively less heat generation in the mixing process compared to Example 1 in which caustic soda is directly mixed, thereby reducing the amount of acetone evaporated and lost. .
실시예 4: 수분과 유분이 혼합된 폴리스티렌을 사용한 유동성 겔의 제조Example 4 Preparation of Flowable Gel Using Polystyrene Mixed with Water and Oil
50㎖ 용량의 비이커에 아세톤 6g, 물 3.5g, 식물성 식용유 1g 및 발포 폴리스티렌 입자 4g을 투입하여 혼합하였다. 여기에 40중량%의 농도로 용해한 가성소다 수용액 1g을 첨가하여 혼합하였다.6 g of acetone, 3.5 g of water, 1 g of vegetable cooking oil, and 4 g of expanded polystyrene particles were added to a 50 ml beaker and mixed. 1 g of caustic soda solution dissolved at a concentration of 40% by weight was added thereto and mixed.
그 결과, 도 6에 나타낸 것과 같이 폴리스티렌이 가소화된 유동성 겔이 형성되었다. 도 6에서 보는 것과 같이, 다량의 수분과 유분이 포함된 경우에도 발포 폴리스티렌 입자는 아세톤에 의해 가소화되어 유동성 겔을 형성하여 상층에 존재하고, 식물성 식용유는 가성소다 수용액과의 반응으로 수분반성의 물질로 전환되어, 물 및 가성소다 수용액과 혼합되어 비이커의 하부로 자연스럽게 분리되었다.As a result, a flowable gel in which polystyrene was plasticized was formed as shown in FIG. As shown in FIG. 6, even when a large amount of water and oil are contained, the expanded polystyrene particles are plasticized by acetone to form a flowable gel, which is present in the upper layer, and the vegetable cooking oil is water-resistant by reaction with an aqueous solution of caustic soda. Converted to material, mixed with water and aqueous caustic solution and separated naturally into the bottom of the beaker.
본 실시예를 통해 다량의 수분 및 유분을 포함한 오염물질로 오염된 폐폴리스티렌을 사용하더라도 아세톤에 의해 가소화된 폴리스티렌 유동성 겔을 얻을 수 있음을 간접적으로 확인할 수 있었다.In this example, it was indirectly confirmed that even when using waste polystyrene contaminated with contaminants including a large amount of water and oil, a polystyrene fluid gel plasticized by acetone could be obtained.
실시예 5: 폐폴리스티렌을 이용한 유동성 겔 및 재생 폴리스티렌의 제조Example 5: Preparation of Flowable Gel and Regenerated Polystyrene Using Waste Polystyrene
A: 발효유 포장용기의 평균 잔류물 중량의 측정A: Determination of average residue weight of fermented milk packaging
150㎖ 용량의 폴리스티렌 용기로 포장된 발효유를 30개를 시중에서 구입하여 10명의 실험자에게 각각 3회씩 평상시와 동일하게 음용하게 한 후, 포장용기 30개를 수거하였다.Thirty fermented milk packaged in a 150 ml polystyrene container was purchased on the market, and ten test subjects were drinking three times as usual, and 30 packaging containers were collected.
수거된 용기는 중량을 측정한 후, 수세하여 내부에 잔류하는 발효유 잔량을 제거하고, 65℃의 온도에서 12시간 동안 건조하여 포장용기의 중량을 측정하였다.The collected container was weighed, washed with water to remove the residual amount of fermented milk remaining inside, and dried at a temperature of 65 ° C. for 12 hours to measure the weight of the packaging container.
최초 수거된 용기의 중량과 용기중량의 차이를 구하여, 음용 후에 용기에 잔류하는 발효유 잔량을 측정하여 표 2에 나타내었다.The difference between the weight of the first collected container and the weight of the container was determined, and the residual amount of fermented milk remaining in the container after drinking was measured and shown in Table 2.
측정결과, 150㎖ 용량의 발효유 용기의 중량은 8g이었으며, 음용후 용기에 잔류하는 발효유의 잔량은 0.88g으로서, 발효유 포장용기 중량의 약 10% 정도의 발효유가 용기에 잔류함을 확인할 수 있었다.As a result, the weight of the fermented milk container of 150ml capacity was 8g, the residual amount of fermented milk remaining in the container after drinking was 0.88g, it was confirmed that about 10% of the fermented milk packaging container remaining in the container.
B: 발효유 포장용기를 이용한 폴리스티렌 유동성 겔의 제조B: Preparation of Polystyrene Flowable Gel Using Fermented Milk Packaging Container
한편, 음용후 수거된 폴리스티렌 발효유 용기 50개를 건조과정없이 플레이크 상태로 분쇄하여 폐폴리스티렌 366.4g을 제조하였다.Meanwhile, 50 polystyrene fermented milk containers collected after drinking were pulverized in a flake state without drying to prepare 366.4 g of waste polystyrene.
상기 폐폴리스티렌 플레이크 10g이 든 용기에 아세톤 20g을 첨가하여 혼합한 후, 25중량% 농도의 가성소다 수용액 5g을 첨가하고, 상온에서 마그네틱바를 이용하여 2시간동안 교반하였다. 그 결과, 도 7에서 보는 것과 같이, 폐폴리스티렌은 아세톤에 의해 가소화되어 완전히 유동성의 겔상 물질로 전환되어 중간부분에 존재하였으며, 비누화된 유지방 덩어리와 수분이 하부로 분리되고, 흡수되지 않은 아세톤은 비이커의 상부에 존재하였다. 20 g of acetone was added to the container containing 10 g of the waste polystyrene flakes, followed by mixing. Then, 5 g of a 25% by weight aqueous solution of caustic soda was added, followed by stirring for 2 hours using a magnetic bar at room temperature. As a result, as shown in Fig. 7, waste polystyrene was plasticized by acetone and converted into a completely flowable gel-like substance, which was present in the middle part, and the saponified milk fat mass and water were separated into the lower portion, and the acetone which was not absorbed was It was on top of the beaker.
따라서, 본 발명에 따라 발효유 포장용기와 같이 오염물질이 존재하는 시중에서 수거한 폐폴리스티렌을 원료로 폴리스티렌 유동성 겔을 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.Therefore, according to the present invention, it was confirmed that the polystyrene fluid gel could be prepared from waste polystyrene collected on the market, such as fermented milk packaging containers, as raw materials.
C: 폴리스티렌 유동성 겔을 이용한 재생 폴리스티렌의 제조 C : Preparation of Regenerated Polystyrene Using Polystyrene Flowable Gel
하부층에 존재하는 상기 수분과 비누화된 유지방 덩어리를 제거하고 필터링하여 불용성 잡물을 제거하였다. 불순물이 제거된 폴리스티렌의 유동성 겔을 열풍을 통해 건조하여 아세톤을 제거함으로써 재생 폴리스티렌 수지를 얻었다.The water and saponified milk fat mass present in the lower layer were removed and filtered to remove insoluble miscellaneous material. The regenerated polystyrene resin was obtained by drying the fluid gel of polystyrene from which impurities were removed through hot air to remove acetone.
비교예 9: 발효유 포장용기를 이용한 폴리스티렌 유동성 겔의 제조Comparative Example 9 Preparation of Polystyrene Flowable Gel Using Fermented Milk Packaging Container
상기 실시예 5에서 준비한 폐폴리스티렌 플레이크 5g이 든 용기에 아세톤 15g을 첨가하고, 상온에서 마그네틱바를 이용하여 10시간동안 교반하였다.15 g of acetone was added to a container containing 5 g of waste polystyrene flakes prepared in Example 5, and stirred for 10 hours using a magnetic bar at room temperature.
10시간이 경과한 후의 상태를 도 8에 나타내었으며, 도 8에서 보는 것과 같이 잔류 발효유로부터 유래한 수분과 유지방이 아세톤에 혼합되어 아세톤의 탁도가 높아졌으나, 폴리스티렌은 전혀 유동화되지 않고 고체상태로 그대로 존재하여, 수분과 유분을 다량 함유한 오염된 상태의 폐폴리스티렌을 사용하여서는 아세톤을 사용하여 폴리스티렌의 유동성 겔의 제조가 불가능하다는 것을 확인할 수 있었다.After 10 hours have elapsed, as shown in FIG. 8, as shown in FIG. 8, water and milk fat derived from residual fermented milk are mixed with acetone to increase turbidity of acetone, but polystyrene is not fluidized at all and remains in a solid state. In the presence of a contaminated waste polystyrene containing a large amount of water and oil, it was confirmed that the preparation of a flowable gel of polystyrene using acetone was impossible.
실시예 6: 폴리스티렌 유동성 겔과 목분을 이용한 균일 혼합물의 제조Example 6 Preparation of Homogeneous Mixture Using Polystyrene Flowable Gel and Wood Powder
A: 목분의 수분율 측정A: Determination of moisture content of wood flour
시중에서 판매중인 파티클 보드 제조용 건조 목분을 구매하여, 250㎖ 용량의 비이커에 넣고 중량을 측정하고, 65℃의 온도에서 48시간 건조하여 다시 중량을 측정하여, 건조전 측정된 중량과의 차이를 구하여 목분에 함유된 수분율을 계산하였다.After purchasing commercially available dry wood powder for particle board, put it in a 250 ml beaker, weigh it, dry it for 48 hours at a temperature of 65 ° C., and weigh it again to obtain a difference from the weight measured before drying. The moisture content in the wood meal was calculated.
그 결과, 시판 건조 목분에는 7~8중량% 정도의 수분이 함유되어 있음을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that commercially available dry wood powder contained about 7 to 8% by weight of water.
B: 폴리스티렌 유동성 겔과 목분의 균일 혼합물의 제조B: Preparation of a homogeneous mixture of polystyrene flowable gel and wood flour
아세톤 9g, 폴리스티렌 9g을 혼합하여 얻어지는 폴리스티렌 유동성 겔 8g에 40중량% 농도로 용해한 수산화칼륨 수용액 1g을 첨가하여 균일하게 혼합하였다. 이 혼합물에, 상기 시판 파티클 보드 제조용 건조 목분 8g을 첨가하여 시약스푼을 이용하여 균일하게 혼합하였다.1 g of aqueous potassium hydroxide dissolved at a concentration of 40% by weight was added to 8 g of polystyrene fluid gel obtained by mixing 9 g of acetone and 9 g of polystyrene, and mixed uniformly. To this mixture, 8 g of the dry wood powder for commercial particle board manufacture was added and mixed uniformly using a reagent spoon.
혼합이 이루어진 상태를 사진 촬영하여 도 9에 나타내었다. 혼합하는 과정에서 폴리스티렌 유동성 겔의 고체화는 일어나지 않았으며, 도 9에서 보는 것과 같이 목분과 폴리스티렌 유동성 겔이 균일하게 혼합된 혼합물이 형성되었다. 또한, 비이커의 하부에는 상분리된 알칼리성의 수분이 소량 존재하는 것을 확인할 수 있었다.9 shows a state in which the mixing is performed. Solidification of the polystyrene fluid gel did not occur during the mixing process, and as shown in FIG. 9, a mixture of wood flour and the polystyrene fluid gel was uniformly formed. In addition, it was confirmed that a small amount of phase separated alkaline water present in the lower portion of the beaker.
비교예 10: 폴리스티렌 유동성 겔과 목분을 이용한 혼합물의 제조Comparative Example 10 Preparation of a Mixture Using Polystyrene Flowable Gel and Wood Powder
시판 파티클 보드 제조용 건조 목분 8g을 사용하여 실시예 6과 동일한 방법으로 폴리스티렌 유동성 겔과 목분을 이용한 균일 혼합물을 제조하고자 하였다. 다만 40중량% 농도로 용해한 수산화칼륨 수용액 1g은 첨가하지 않았다.Using a dry wood powder for commercial particle board 8g to prepare a homogeneous mixture using a polystyrene fluid gel and wood flour in the same manner as in Example 6. However, 1 g of aqueous potassium hydroxide solution dissolved at a concentration of 40 wt% was not added.
시약스푼을 이용하여 혼합하는 과정에서 폴리스티렌 유동성 겔의 일부에서 목분으로부터 유출된 수분의 영향으로 보이는 고체화가 유발되어 균일한 혼합이 불가능하였다. 혼합을 완료한 후의 상태를 도 10에 나타내었다. 도 10의 흰색 부분은 고화된 폴리스티렌이며, 그 주변으로 제대로 혼합되지 않은 목분이 존재하는 것을 확인할 수 있다.In the process of mixing using a reagent spoon, a part of the polystyrene fluid gel caused solidification, which is seen as the effect of water emanating from the wood meal, and thus uniform mixing was not possible. The state after completion of mixing is shown in FIG. 10. The white part of FIG. 10 is solidified polystyrene, and it can be seen that wood powder that is not properly mixed is present in the vicinity.
실시예 7: 폴리스티렌 유동성 겔과 목분을 이용한 복합 성형물의 제조Example 7: Preparation of Composite Molds Using Polystyrene Flowable Gel and Wood Powder
A: 폐폴리스티렌을 이용한 유동성 겔의 제조A: Preparation of Flowable Gel Using Waste Polystyrene
생활쓰레기 재활용 선별장에서 폴리스티렌 재질의 물품(유산균음료용기, 컵, 접시 등의 일회용품, 아동완구 등의 혼합물) 100㎏을 구매하여 분쇄기를 통하여 플레이크 상태의 입자로 분쇄한 후, 72시간 동안 자연방치하였다.100 kg of polystyrene products (disposable products such as lactobacillus beverage containers, cups and plates, and mixtures of children's toys) were purchased at the household waste recycling site, and pulverized into flake particles through a grinder, and left for 72 hours. .
250㎖ 용량의 혼합기에 아세톤 30g을 투입한 후, 10중량%의 가성소다 수용액 1g을 첨가하고, 교반기를 이용하여 교반하며 임의로 취해진 플레이크 상태의 폐폴리스티렌 40g을 첨가하여 60분 동안 교반하였다.30 g of acetone was added to a 250 ml mixer, and then 1 g of 10% by weight aqueous solution of caustic soda was added, followed by stirring using a stirrer, and 40 g of waste polystyrene in a flake state, optionally taken, was stirred for 60 minutes.
이후, 분별플라스크에 유동성 혼합물을 넣고 30분간 방치하여 안정화시켜, 하부에 상분리된 액상의 수성물질을 제거함으로써 정제된 폴리스티렌 유동성 겔을 얻었다. 이렇게 얻어진 하부의 상분리된 물질의 pH는 13으로 측정되었다. Thereafter, the flowable mixture was placed in a fractionation flask and allowed to stand for 30 minutes to stabilize, thereby obtaining a purified polystyrene flowable gel by removing a phase-liquid aqueous liquid at the bottom. The pH of the bottom phase separated material thus obtained was determined to be 13.
B: 건조목분과 폴리스티렌 유동성 겔의 혼합B: Mixing of Dry Wood Powder and Polystyrene Flowable Gel
250㎖ 용량의 비이커에 상기 A단계에서 얻어진 폴리스티렌 유동성 겔 50g을 투입한 후, 건조목분 28g을 투입 혼합하여 3분간 교반하여 균일한 혼합물을 얻었다. 50 g of the polystyrene fluid gel obtained in step A was added to a 250 ml beaker, and 28 g of dry wood powder was added and mixed, followed by stirring for 3 minutes to obtain a uniform mixture.
C: 폴리스티렌 유동성 겔과 목분의 복합성형물의 성형C: Molding of the composite molding of polystyrene fluid gel and wood flour
상기 B단계에서 얻은 균일 혼합을 두께 1㎝인 메쉬틀에 삽입한 후, 메쉬틀과 함께 95℃의 열수가 담긴 항온수조에 넣어 아세톤을 제거하여 판상의 복합성형물로 성형하였다. 이때 폴리스티렌은 아세톤의 기화와 함께 발포하여 혼합된 목분을 안정적으로 접착하고 있었으며, 메쉬틀의 제거도 용이하게 이루어졌다.After the homogeneous mixture obtained in step B was inserted into a mesh frame having a thickness of 1 cm, the mixture was put into a constant temperature water bath containing hot water at 95 ° C. together with the mesh frame to remove acetone and formed into a plate-shaped composite molding. At this time, the polystyrene was stably bonded to the mixed wood powder by foaming with acetone evaporation, it was also easy to remove the mesh frame.
D: 복합성형물의 건조 D: drying of the composite molding
C단계에서 얻은 판상의 복합성형물을 건조기에 투입하여 60℃의 온도에서 4시간 동안 건조하여, 수분이 제거된 복합성형물을 얻었다. 건조된 복합성형물의 무게를 측정한 결과, 61g으로 나타났으며, 60℃의 온도로 4시간 가량 건조시에 5% 이내의 수분을 함유한 상태로 복합성형물을 건조할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.The plate-shaped composite molded product obtained in step C was introduced into a drier and dried at a temperature of 60 ° C. for 4 hours to obtain a composite molded product from which moisture was removed. As a result of measuring the weight of the dried composite molding, it appeared that 61g, it was confirmed that the composite molding can be dried in a state containing less than 5% moisture at about 4 hours drying at a temperature of 60 ℃.
E: 재단E: Foundation
상기 건조된 복합성형물을 일반 목공용 톱을 이용하여 가장자리를 절단한 결과, 도 11에서 보는 것과 같이 일반 목재나 파티클보드, MDF 등과 동일하게 절단될 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. As a result of cutting the edge of the dried composite molding using a general woodworking saw, it could be seen that the same as normal wood, particle board, MDF, and the like can be cut.
F: 표면 열처리F: surface heat treatment
상기 E단계에서 재단한 복합성형물을 260℃의 온도로 가열된 성형프레스를 이용하여 1분간 압축한 후, 80℃까지 냉각시키는 과정을 거침으로써, 도 12에 나타낸 것과 같이 표면의 평활도가 향상된 복합성형물을 얻을 수 있었다. The composite molded product cut in step E is compressed for 1 minute using a molding press heated to a temperature of 260 ° C., and then cooled to 80 ° C., thereby increasing the surface smoothness as shown in FIG. 12. Could get
도 1은 비교예 7에서 제조된 폴리스티렌 유동성 겔의 사진.1 is a photograph of a polystyrene flowable gel prepared in Comparative Example 7.
도 2는 비교예 8에서 제조된 폴리스티렌 유동성 겔의 사진.2 is a photograph of a polystyrene flowable gel prepared in Comparative Example 8.
도 3은 실시예 1에서 가성소다 첨가 전의 상태를 나타낸 사진.Figure 3 is a photograph showing the state before the addition of caustic soda in Example 1.
도 4는 실시예 1에서 제조된 폴리스티렌 유동성 겔의 사진.4 is a photograph of a polystyrene flowable gel prepared in Example 1. FIG.
도 5는 실시예 3에서 제조된 폴리스티렌 유동성 겔의 사진.5 is a photograph of a polystyrene flowable gel prepared in Example 3. FIG.
도 6은 실시예 4에서 제조된 폴리스티렌 유동성 겔의 사진.6 is a photograph of a polystyrene flowable gel prepared in Example 4. FIG.
도 7은 실시예 5에서 제조된 폴리스티렌 유동성 겔의 사진.7 is a photograph of a polystyrene flowable gel prepared in Example 5. FIG.
도 8은 비교예 9에서 폴리스티렌 유동성 겔을 형성하지 않은 결과물 사진.FIG. 8 is a photograph of the resultant which does not form a polystyrene flowable gel in Comparative Example 9. FIG.
도 9는 실시예 6에서 제조된 폴리스티렌 유동성 겔과 목분이 균일하게 혼합된 혼합물의 사진.9 is a photograph of a mixture of polystyrene fluid gel and wood flour uniformly mixed in Example 6. FIG.
도 10은 비교예 10에서 제조된 목분과 불균일하게 혼합되고 폴리스티렌 유동성 겔이 일부 고화된 폴리스티렌 혼합물의 사진.FIG. 10 is a photograph of a polystyrene mixture heterogeneously mixed with wood flour prepared in Comparative Example 10 and partially solidified with a polystyrene flowable gel. FIG.
도 11은 실시예 7에서 제조된 복합성형물의 재단후 사진.Figure 11 is a post-cut photograph of the composite molding prepared in Example 7.
도 12는 실시예 7에서 제조된 복합성형물의 표면 열처리후의 사진.12 is a photograph after the surface heat treatment of the composite molding prepared in Example 7.
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