KR101518345B1 - 멜라민 재생폼의 제조 방법과 멜라민 재생폼을 이용한 단열재 및 단열재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멜라민 재생폼의 제조 방법과 멜라민 재생폼을 이용한 단열재 및 단열재 제조방법에 관한 것으로서, 환경쓰레기로 버려진 멜라민 폼을 활용하여 멜라민 재생폼을 만들어 이를 가지고 내장 단열재 혹은 외장 단열재를 제조함으로써, 건축 내외장 마감재로 사용할 수 있도록 하는 멜라민 재생폼의 제조 방법과 멜라민 재생폼을 이용한 단열재 및 단열재 제조방법에 관한 것이다.

Description

멜라민 재생폼의 제조 방법과 멜라민 재생폼을 이용한 단열재 및 단열재 제조방법{melamine Recycling foam method, Heat insulation using melamine Recycling foam and that method.}

본 발명은 멜라민 재생폼의 제조 방법과 멜라민 재생폼을 이용한 단열재 및 단열재 제조방법에 관한 것으로서, 환경쓰레기로 버려진 멜라민 폼을 활용하여 멜라민 재생폼을 만들어 이를 가지고 내장 단열재 혹은 외장 단열재를 제조함으로써, 건축 내외장 마감재로 사용할 수 있도록 하는 멜라민 재생폼의 제조 방법과 멜라민 재생폼을 이용한 단열재 및 단열재 제조방법에 관한 것이다.

현재 경제 성장이 급속히 발전되면서 각종 환경쓰레기 배출이 심각할 정도로 증가하여 이에 따른 환경 오염이 급속도로 확산되는 추세이다.

따라서, 쓰레기배출을 최소화하는 자원절약과 재사용, 재활용을 통해 자원을 순환시키는 기술이 필요하게 되었다.

자원 절약이란 생활수준을 저하시키는 것이기보다는 자원 생산성을 향상시켜 인간의 복지를 향상하고 자원을 보존하려는 노력이다.

유해폐기물은 유독한 물질을 함유하고 있기 때문에 소량이라도 환경에 방출되면 인체에 치명적인 위해를 가져다 줄 뿐 아니라 환경에서 오랫동안 잔류하는 성질이 있어 한 번 오염된 땅이나 지하수는 오래도록 자정되지 않으며, 오염성분이 계속 주변으로 확산되어 생태계를 파괴하게 된다.

오염된 토지, 지하수 혹은 생태계는 정화가 매우 어려울 뿐 아니라 정화작업에 엄청난 경비와 시간이 필요하게 된다.

또한, 유해폐기물의 배출, 운반, 처리과정에 대한 관리체제를 구축하여야 하며, 유해폐기물의 원천감량과 재활용을 높이기 위한 실천활동을 적극적으로 펼쳐나가야 한다.

특히, 내장재로 사용되고 있는 멜라민 수지가 포함된 샌드위치 패널은 철거시 소각이 불가능하며, 멜라민 성형재료는 열경화성수지로서 제조과정상 포르말린을 다량 합성해서 제조를 한다.

포르말린은 메틸알코올을 산화하여 만든 포름알데히드의 35% 수용액으로서 포름알데히드액이라고도 하며, 무색투명한 액체로 심한 자극성 포름알데히드를 발생하며, 극약으로 지정되어 있다.

포르말린을 함유한 성형재료는 성형품의 제조공정상 초음파예열을 통해 다량의 포름알데이드가 기화되고 압축성형을 거쳐 대부분의 포르말린성분이 기화되어 성형품에는 미량의 포르말린 성분이 남아 사용후 폐기시에는 공해 물질이 최소화된다.

그러나, 원재료인 성형재료는 다량의 포르말린이 함유되어 있으며, 원재료는 보관 및 운송과정에서 온도 및 습도에 의해서 경화되거나 제조공정상 남는 잔재물은 유해폐기물로서 쓰레기 배출 역시 관리를 요하나 일반쓰레기와 함께 버려지는 경우도 많아 매립되어 맹독성인 포르말린 성분이 토양중에 오랫동안 잔류하여 환경오염과 인체에 치명적인 위험을 줄 수 있다.

특히, 내장재로 사용되고 있는 멜라민 수지가 포함된 샌드위치 패널은 철거시 소각이 불가능하므로 땅에 매립되어 심각한 환경 오염을 발생시키게 된다.

따라서, 상기 멜라민 수지 폼을 재활용하여 활용할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

대한민국공개특허공보 10-2003-0024077호(2003.03.26)

본 발명인 멜라민 재생폼의 제조 방법과 멜라민 재생폼을 이용한 단열재 및 단열재 제조방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 환경쓰레기로 버려진 멜라민 폼을 활용하여 멜라민 재생폼을 만들어 이를 가지고 내장 단열재 혹은 외장 단열재를 제조함으로써, 건축 내외장 마감재로 사용할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 멜라민 재생폼의 제조 방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,

환경쓰레기로 버려진 멜라민 폼을 수거하여 1차 분쇄기에 투입하여 5cm ~ 7cm의 크기로 분쇄하는 1차분쇄단계(S100);

상기 1차 분쇄된 멜라민 폼을 2차 분쇄기에 투입하여 0.1cm ~ 0.5cm 크기로 분쇄하는 2차분쇄단계(S200);

상기 0.1cm ~ 0.5cm 크기로 분쇄된 멜라민 폼의 86 중량부를 혼합배합기에 투입한 후, 탄화용 발포재 2 중량부, 포화용 발포재 2 중량부, 접착제 7 중량부를 상기 혼합배합기에 투입하여 혼합하기 위한 혼합배합단계(S300);

수증압력기와 연결된 압착성형기에 상기 혼합된 혼합물을 투입하고, 수증압력기에 물 3 중량부를 투입하여 발생된 수증기를 상기 압착성형기에 제공하되, 200 ~ 220 ℃의 온도로 300~320kg/㎠로 압력으로 30분 동안 가압하여 멜라민 재생폼을 생성하는 압축성형단계(S400);

상기 생성된 멜라민 재생폼을 제단기에 투입하여 일정한 크기로 절단하기 위한 절단단계(S500);를 포함하여 이루어져 본 발명의 과제를 해결하게 된다.

본 발명을 통해, 환경쓰레기로 버려진 멜라민 폼을 활용하여 멜라민 재생폼을 만들어 이를 가지고 내장 단열재 혹은 외장 단열재를 제조함으로써, 건축 내외장 마감재로 사용할 수 있는 효과를 발휘한다.

또한, 건축 내외장 마감재로 사용할 경우에, 불연 기능 및 단열 기능을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 멜라민 재생폼의 제조 방법을 나타낸 공정도.
도 2는 본 발명의 멜라민 재생폼을 제조하기 위한 설비를 나타낸 구성도.
도 3은 멜라민 재생폼을 이용한 단열재로서, 외장재를 나타낸 단면도이며, 도 4는 내장재를 나타낸 단면도.
도 5는 종래의 단열재를 나타낸 사시도.
도 6a는 본 발명의 단열재를 외장재로 사용할 경우에 서로 연결된 예를 나타낸 단면도이며, 도 6b는 종래 단열재를 외장재로 사용할 경우에 서로 연결된 예를 나타낸 단면도이며, 도 7은 종래의 단열재 및 본 발명의 단열재의 불연 시험 결과 사진.

이하, 본 발명의 멜라민 재생폼의 제조 방법과 멜라민 재생폼을 이용한 단열재 및 단열재 제조방법에 대하여 첨부된 도면을 통해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 멜라민 재생폼의 제조 방법을 나타낸 공정도이며, 도 2는 본 발명의 멜라민 재생폼을 제조하기 위한 설비를 나타낸 구성도이다.

즉, 멜라민 재생폼의 제조방법은, 1차분쇄단계(S100); 2차분쇄단계(S200); 혼합배합단계(S300); 압축성형단계(S400); 절단단계(S500);를 포함하여 이루어진다.

상기 1차분쇄단계(S100)는 환경쓰레기로 버려진 멜라민 폼을 수거하여 1차 분쇄기(10)에 투입하여 5cm ~ 7cm의 크기로 분쇄하게 된다.

건축 자재로 사용되는 샌드위치패널은 내부에 멜라민 폼을 포함하고 있게 되는데, 해당 샌드위치패널을 1차적으로 상기 사이즈로 분쇄하게 된다.

이후, 작업자들이 각종 부속물들과 샌드위치패널을 분리하고 순수 멜라민 폼만 수거하게 된다.

이후, 2차분쇄단계(S200)는 1차 분쇄된 멜라민 폼을 2차 분쇄기(20)에 투입하여 0.1cm ~ 0.5cm 크기로 분쇄하게 된다.

즉, 작은 사이즈로 분쇄하여 추후 공정을 실행하기 위한 공정이다.

이후, 상기 혼합배합단계(S300)는 상기 0.1cm ~ 0.5cm 크기로 분쇄된 멜라민 폼을 86 중량부로 계량한 후, 혼합배합기(30)에 투입하게 된다.

그리고, 탄화용 발포재 2 중량부, 포화용 발포재 2 중량부, 접착제 7 중량부로 계량하여 상기 혼합배합기에 투입하여 혼합하게 된다.

상기 혼합배합기는 바람직하게 1,500 ~ 2,000 RPM으로 교반하게 된다.

상기 발포재의 경우에는 일반적인 탄화용 발포재와 포화용 발포재를 사용하게 된다.

발포재는 딱딱한 멜라민 폼을 플렉시블하게 변형시키기 위한 역할로서, 상기 중량부를 초과할 경우에는 압축 성형시 너무 부풀어서 원하는 형상을 만들 수 없으며, 화재 발생의 우려가 있다.

또한, 상기 중량부 미만일 경우에는 최종 멜라민 재생폼이 부러지는 현상이 발생하게 된다.

즉, 상기 중량부를 초과하거나, 미만일 경우에는 제품에 하자가 발생하므로 상기한 중량부를 벗어나지 않도록 계량하여야 한다.

이후, 상기 압축성형단계(S400)는 수증압력기(50)와 연결된 압착성형기(40)를 구성하고, 해당 압착성형기에 상기 혼합된 혼합물을 투입하고, 수증압력기에 물 3 중량부를 투입하여 발생된 수증기를 상기 압착성형기에 제공하게 된다.

이때, 상기 압착성형기는 200 ~ 220 ℃의 온도로 300 ~ 320kg/㎠ 압력으로 30분 동안 가압하여 최종 멜라민 재생폼을 생성하게 된다.

상기 300 ~ 320kg/㎠ 압력을 벗어나게 되면 생산하기를 원하는 규격으로 생산이 불가능하고, 멜라민 재생폼의 비중이 현저하게 떨어져 건축 내외장재로 사용이 불가능하다.

즉, 종래의 멜라민 수지는 비중이 없어 외장재로 사용이 불가능하였으나, 상기와 같은 조건 하에 생산하게 되면 멜라민 재생폼에 외장재로 사용할 수 있는 비중이 되어 외벽으로 사용할 수 있게 된다.

그리고, 방열 기능 및 방음 효과도 동시에 제공할 수 있게 된다.

한편, 상기 200 ~ 220 ℃의 온도를 초과할 경우에는 탄화 현상이 발생하여 제품으로서 사용이 불가능하며, 미만일 경우에는 접착이 잘되지 않아 30분을 초과하여 2시간 내지 4시간 정도의 시간을 소요하게 된다.

따라서, 제조 비용이 상승하며, 생산 능력이 현저히 떨어지는 문제가 발생하므로 상기한 온도 내에서 바람직하게 압착 성형을 수행하여야 한다.

이후, 생성된 멜라민 재생폼을 제단기에 투입하여 일정한 크기로 절단하기 위한 절단단계(S500)를 거치게 된다.

한편, 멜라민 재생폼을 내장 단열재로 사용하고자 할 경우에는 멜라민 재생폼에 접착제를 도포하고 합포기를 이용하여 내장재를 멜라민 재생폼에 합포하고, 일정 시간 건조시켜 내장 단열재를 완성시키는 합포단계(S600)를 거치게 된다.

즉, 멜라민 재생폼에 접착제를 도포한 후, 원하는 내장재(원단)을 멜라민 재생폼에 합포기를 이용하여 합포시킨 후, 일정 시간 건조시킴으로써, 최종 멜라민 재생폼을 이용한 내장용 단열재를 완성시키게 된다.

실험 결과, 1,800 ℃의 온도에서도 불이 붙지 않은 불연 판넬로서의 기능이 가능함을 확인할 수 있었다.

한편, 멜라민 재생폼을 외장 단열재로 사용하고자 할 경우에는 멜라민 재생폼에 접착제를 도포하고 철판성형기를 이용하여 철판을 멜라민 재생폼에 부착하여 일정 시간 건조시켜 외장 단열재를 완성시키는 철판부착단계(S700)를 거치게 된다.

즉, 멜라민 재생폼에 접착제를 도포하되, 양면에 도포할 수도 있을 것이다.

이후, 철판성형기를 이용하여 철판을 멜라민 재생폼에 부착하여 일정 시간 건조시켜 외장용 단열재를 완성시키게 된다.

그리고, 절단단계(S500) 이후에, 가공기를 이용하여 멜라민 재생폼의 양측 끝단을 절단하여 멜라민 재생폼을 계단형상으로 가공하기 위한 재생폼가공단계를 거칠 수도 있는데, 이는 외장용 단열재로 사용할 경우에 다수의 본 발명의 단열재를 서로 연결하기 쉽게 하기 위한 가공 공정이다.

그리고, 상기 압축성형단계(S400)에서 200 ~ 220 ℃의 온도와 300~320kg/㎠ 압력으로 멜라민 재생폼을 생성하는 경우에는 멜라민 재생폼의 규격은 2,000mm x 1,000mm이며, 두께는 50~100mm로 생성되게 된다.

상기 규격 조건은 일반적인 건축 단열재로 사용하기 위한 것으로서, 상기한 성형 조건이 충족되지 못하면 상기한 규격의 최종 멜라민 재생폼을 완성시킬 수는 없을 것이다.

도 3은 멜라민 재생폼을 이용한 단열재로서, 외장재를 나타낸 단면도이며, 도 4는 내장재를 나타낸 단면도이며, 도 5는 종래의 단열재를 나타낸 사시도이며, 도 6a는 본 발명의 단열재를 외장재로 사용할 경우에 서로 연결된 예를 나타낸 단면도이며, 도 6b는 종래 단열재를 외장재로 사용할 경우에 서로 연결된 예를 나타낸 단면도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명인 멜라민 재생폼을 이용한 단열재는,

0.1cm ~ 0.5cm 크기로 분쇄된 멜라민 폼 86 중량부, 탄화용 발포재 2 중량부, 포화용 발포재 2 중량부, 접착제 7 중량부를 혼합배합기에 투입하여 혼합하며, 수증압력기와 연결된 압착성형기에 혼합된 혼합물을 투입하고, 수증압력기에 물 3 중량부를 투입하여 발생된 수증기를 압착성형기에 제공하고, 200 ~ 220 ℃의 온도로 300~320kg/㎠ 압력으로 30분 동안 가압하여 생성되는 멜라민 재생폼(100);

상기 멜라민 재생폼의 상하면에 도포되는 접착제(200);

상기 접착제의 상면에 철판성형기를 이용하여 부착되는 철판(300);을 포함하여 구성되게 된다.

상기 멜라민 재생폼의 상하면에 접착제를 도포하게 되며, 접착제의 상면에 철판(300)을 위치시키고 철판성형기를 이용하여 부착시키게 된다.

한편, 상기 멜라민 재생폼의 양측 끝단(도면참조)을 가공기를 이용하여 절단하여 멜라민 재생폼을 계단형상으로 가공하는 것을 특징으로 한다.

즉, 계단 형상의 멜라민 재생폼을 서로 연결하여 벽을 형성하게 된다.

이후, 어느 특정 멜라민 재생폼을 포함한 철판이 훼손될 경우에 개보수를 실시해야 하는데, 종래의 패널들은 도 5에 도시한 바와 같이, 일정크기의 홈에 삽입되는 구조로서 개보수가 불가능하다.

즉, 일반적으로 평면에서 절곡(b)된 후, 돌출부(a)를 구성하여 돌출부가 다른 패널의 홈에 삽입되는 구조를 가지게 된다.

그러나, 본 발명과 같이, 계단 형상으로 서로 대칭되게 양 끝단을 형성하게 되면 개보수시 해당 멜라민 재생폼이 포함된 철판만을 분리하여 개보수를 수행할 수 있는 장점이 있다.

상기의 멜라민 재생폼을 이용한 단열재는 외장재에 해당한다.

한편, 내장재로 사용되는 멜라민 재생폼을 이용한 단열재는,

0.1cm ~ 0.5cm 크기로 분쇄된 멜라민 폼 86 중량부, 탄화용 발포재 2 중량부, 포화용 발포재 2 중량부, 접착제 7 중량부를 혼합배합기에 투입하여 혼합하며, 수증압력기와 연결된 압착성형기에 혼합된 혼합물을 투입하고, 수증압력기에 물 3 중량부를 투입하여 발생된 수증기를 압착성형기에 제공하고, 200 ~ 220 ℃의 온도로 300~320kg/㎠ 압력으로 30분 동안 가압하여 생성되는 멜라민 재생폼(100);

상기 멜라민 재생폼의 상면에 도포되는 접착제(200);

상기 접착제의 상면에 합포기를 이용하여 부착되는 내장재(400);를 포함하여 구성되게 된다.

즉, 멜라민 재생폼의 어느 한면에 접착제를 도포하고, 접착제 상면에 내장재를 위치시켜 합포기를 이용하여 합포시키게 된다.

종래에는 상기와 같이, 멜라민 폼을 이용하여 건축 패널의 내외장재로 활용하지 못하고 있었는데, 이는 비중이 작아 벽으로서 지탱이 불가능하기 때문이었다.

그러나, 본 발명의 제조 공정을 통해 완성된 멜라민 재생폼의 경우에는 벽으로서 지탱할 수 있는 일정 비중을 가지고 있어 상기와 같이, 각종 건축물의 불연 내외장재로 활용이 가능한 것이다.

본 발명에서 사용하고 있는 멜라민 수지는 질소함량이 월등히 높은 원료로서, 타소재와 달리, 별도의 난연제 첨가 없이 탁월한 내열성 및 난연성을 발휘하게 된다.

즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 좌측의 경우에는 종래 그라스 내장재이며, 우측의 경우가 본 발명의 재생폼이다.

도면이 나타난 바와 같이, 그라스 내장재는 화재 발생시 녹아내리거나 액체 상태의 연소물질을 발생시켜 심각한 화재의 확산을 야기시킨다.

그러나, 본 발명의 재생폼의 경우에는 화재 발생시 녹아내리거나 액체상태 의 연소물질을 발생시키지 않으며, 탄화 현상과 미량의 연기만을 발생시킬 뿐, 불씨가 남지 않아 소방 안전 기준에 최적임을 실험을 통해 확인할 수 있었다.

그리고, 재생폼의 경우에는 원 망상형태의 오픈셀(open cell) 구조로 흡음 작용을 하여 소음을 현저히 줄일 수 있으며, 특히, 최근 사회 문제로 대두되고 있는 층간 소음 방지재로서 탁월한 효능을 기대할 수 있다.

그리고, 원 망상형태의 오픈셀(open cell)구조로 0.032, W/m.k의 낮은 열 전도율을 기록하고 있기 때문에 뛰어난 단열성이 특징이며, 밀도가 약 10kg/m³ 로서, 기존 소재(유리솜, 펠트, 여타 섬유재) 대비 월등한 경량성을 자랑하며, 최저 -200℃에서 최고 240℃까지 극한의 온도에도 최초의 물리적 성질을 유지하는 높은 내열성을 보유하고 있다.

따라서, 흡음과 단열 효과가 탁월해 대형 건축 구조물에 다양하게 사용이 가능할 것이며, 자동차의 Hood Liner, 열차내 벽면 및 항공기 내장재로 각광받을 수 있을 것이며, 산업용 흡음/단열재, 층간 소음 방지재 등으로도 활용이 가능할 것이다.

상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

100 : 멜라민 재생폼
200 : 접착제
300 : 철판
400 : 내장재

Claims (10)

1. 멜라민 재생폼의 제조방법에 있어서,
   환경쓰레기로 버려진 멜라민 폼을 수거하여 1차 분쇄기에 투입하여 5cm ~ 7cm의 크기로 분쇄하는 1차분쇄단계(S100);
   상기 1차 분쇄된 멜라민 폼을 2차 분쇄기에 투입하여 0.1cm ~ 0.5cm 크기로 분쇄하는 2차분쇄단계(S200);
   상기 0.1cm ~ 0.5cm 크기로 분쇄된 멜라민 폼 86 중량부를 혼합배합기에 투입한 후, 탄화용 발포재 2 중량부, 포화용 발포재 2 중량부, 접착제 7 중량부를 상기 혼합배합기에 투입하여 혼합하기 위한 혼합배합단계(S300);
   수증압력기와 연결된 압착성형기에 상기 혼합된 혼합물을 투입하고, 수증압력기에 물 3 중량부를 투입하여 발생된 수증기를 상기 압착성형기에 제공하되, 200 ~ 220 ℃의 온도로 300 ~ 320kg/㎠ 압력으로 가압하여 멜라민 재생폼을 생성하는 압축성형단계(S400);
   상기 생성된 멜라민 재생폼을 제단기에 투입하여 일정한 크기로 절단하기 위한 절단단계(S500);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 멜라민 재생폼의 제조방법.
2. 멜라민 재생폼에 있어서,
   청구항 1의 방법에 의하여 제조된
   멜라민 재생폼.
   
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