KR102029917B1 - 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법 - Google Patents

열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상게하게는 폐기되는 냉장고에서 선별 회수되거나 또는 경질 폴리우레탄 폼 단열재의 생산 과정에서 버려지는 분쇄된 폐 경질 폴리우레탄 폼 스크랩을 발포가 되는 접착제와 함께 혼합하고 압축 가열하여 판상형태로 성형한 뒤에 열수축 필름으로 포장한 후, 그 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼을 그대로 바닥충격음 완충재, 흡읍재 또는 단열재로 재활용할 수 있다.

Description

열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법{Preparation method of heat shrinkable film-packed waste rigid polyurethane foam}
본 발명은 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐기되는 냉장고에서 선별 회수되거나 또는 경질 폴리우레탄 단열재의 생산 과정에서 버려지는 분쇄된 폐 경질 폴리우레탄 폼 스크랩을 발포가 되는 접착제와 함께 혼합하고 압축 가열하여 판상형태로 성형한 뒤에 열수축 필름으로 포장한 후, 그 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼을 그대로 바닥충격음 완충재, 흡읍재 또는 단열재로 재활용할 수 있는 기술에 관한 것이다.
경질 폴리우레탄 폼은 열경화성 고분자로써 주로 냉장고, 냉동차 그리고 건축물의 단열재 또는 흡음재로 사용되고 있다. 그런데 이러한 경질 폴리우레탄 폼은 생산과정에서 일정한 가공작업을 수행한 후 여분의 것이 그대로 버려지는바, 그 양이 상당히 많을 뿐만 아니라, 또한 폐 냉장고, 단열재와 같은 건축폐기물 등의 처리 과정에서 폐 경질 폴리우레탄 폼이 폐기물로 대량으로 방출되고 있어, 폐 경질 폴리우레탄 폼의 재활용에 대한 관심이 높아지고 있다.
이에, 다양한 측면에서 폐 경질 폴리우레탄 폼을 재활용하고자 하는 시도가 있었으나, 열경화성 고분자인 폐 경질 폴리우레탄 폼을 재용융하여 단순 재활용시키기가 매우 어렵다.
또한, 폐 경질 폴리우레탄 폼은 발포체이므로 그 부피의 증대로 인하여 처리시 물류비용 및 보관에 어려움이 있다.
폐 경질 폴리우레탄 폼의 재활용과 관련된 선행기술로서는, 폐 경질 폴리우레탄 폼을 파쇄하여 얻은 폐 폴리우레탄 스크랩을 폴리올과 폴리이소시아네이트를 포함하는 습기경화형 1액형 접착제와 혼합하여 프레스 금형에 투입한 뒤, 하부에서 120 내지 150 ℃의 수증기를 투입하면서 상부에서 압착하여 압축 성형하여 바닥충격음 완충재의 제조방법이 공지된바 있으나, 그 성형과정에서 스크랩 표면의 붙어있는 분진으로 인하여 많은 양의 접착제가 투입되어야만 일정 수준이상의 강도를 가지는 일정 크기 이상의 판상의 형태를 유지할 수 있기 때문에 버려지는 폐자재를 재활용한다는 발명의 취지를 벗어나고 있다. 또한 바닥충격음 완충재를 아파트 바닥에 시공하기 위해서는 배열해 놓은 바닥충격음 완충재 위에 경량기포 콘크리트를 타설해야 하는데, 폐 우레탄 스크랩을 접착제만으로 가열압착시킨 형태에서는 표면에 생긴 기공 사이로 콘크리트에 포함된 수분이 침투하여 시공된 후에 제품의 성능을 저하시키게 된다. 이를 방지하기 위하여 바닥충격음 완충재 시험 항목에 방수테스트가 존재한다. 따라서 기존에 발명된 선행기술을 이용해서는 바닥충격음 완충재로 사용하기 어려우며 실제로 판매되고 있는 제품 또한 없다(특허문헌 1).
따라서 본 발명자들은 경질 폴리우레탄 폼의 생산과정에서 버려지는, 또는 경질 폴리우레탄 폼이 적용된 제품을 폐기처리 하는 과정에서 수거한 폐 경질 폴리우레탄 폼에 가열시 발포하여 부피가 증대되는 1액형 접착제를 최소한으로 혼합하고 압축 가열하여 판상형태로 성형한 후에, 그 성형물을 열수축 필름으로 포장하여 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있으면, 이를 통상의 스타이렌 폼을 이용한 상용화된 바닥충격음 완충재, 흡음재 또는 단열재와 동일한 용도로 시공할 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
특허문헌 1. 한국 등록특허 공보 제10-0831875호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 경질 폴리우레탄 제조시 버려지는, 또는 경질 폴리우레탄 폼이 적용된 제품을 폐기처리 하는 과정에서 수거한 폐 경질 폴리우레탄 폼을 재활용하여 통상의 상용화된 스타이렌 폼을 이용한 바닥충격음 완충재와 동등 수준 이상의 물성을 나타낼 수 있는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼을 제공하고, 이를 그대로 바닥충격음 완충재, 흡음재 또는 단열재의 시공에 적용하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (a) 입자형 폐 경질 폴리우레탄 폼 및 수분경화형 1액형 발포 접착제를 혼합하는 단계; (b) 상기 혼합물을 프레스 금형에 투입하고 압축 가열하여 판상형태로 성형하는 단계; 및 (c) 상기 성형물을 열수축필름 밀봉재에 수용하고, 상기 성형물 및 열수축필름 밀봉재가 완전히 밀착되도록 열수축시키는 단계;를 포함하는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법을 제공한다.
상기 입자형의 폐 경질 폴리우레탄 폼은 분말상, 펠렛상 및 이들의 혼합물의 형태 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 입자형 폐 경질 폴리우레탄 폼의 평균 직경은 2 내지 20 mm일 수 있다.
상기 수분경화형 1액형 발포 접착제는 카르보디이미드 변성 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트(MDI), 분자량 5000 내지 7000의 폴리프로필렌글리콜, 분자량 3000 내지 4500의 폴리프로필렌글리콜, 실리콘 계면활성제 및 감온성 촉매를 함유할 수 있다.
상기 수분경화형 1액형 발포 접착제는 카르보디이미드 변성 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트(MDI) 40 내지 50 중량%, 분자량 5000 내지 7000의 폴리프로필렌글리콜 20 내지 30 중량%, 분자량 3000 내지 4500의 폴리프로필렌글리콜 20 내지 30 중량%, 실리콘 계면활성제 0.1 내지 5 중량% 및 감온성 촉매 0.1 내지 5 중량%를 함유할 수 있다.
상기 수분경화형 1액형 발포 접착제는 NCO 함량이 8 내지 20 중량%일 수 있다.
상기 입자형 폐 경질 폴리우레탄 폼 대비 수분경화형 1액형 발포 접착제 10 내지 40 중량%을 혼합할 수 있다.
상기 열수축필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 2축 배향 폴리에틸렌, 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 연신폴리스티렌(OPS) 및 폴리에스테르(PL) 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 입자형의 폐 경질 폴리우레탄 폼은 (i) 폐 경질 폴리우레탄 폼을 분쇄하여 수득되거나; 또는 (ii) 경질 폴리우레탄 폼 단열재를 포함하는 폐 가전의 해체 공정에 의해 선별 및 분쇄되어 폐기된 단열재를 수거하여 수득될 수 있다.
삭제
본 발명의 다른 측면은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 열수축필름 포장된 폐경질 폴리우레탄 폼을 제공한다.
상기 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼은 바닥충격음 완충재용일 수 있다.
상기 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼은 흡음재용일 수 있다.
상기 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼은 단열재용일 수 있다.
본 발명에 따르면, 경질 폴리우레탄 제조시 버려지는, 또는 경질 폴리우레탄 폼이 적용된 제품을 폐기처리 하는 과정에서 수거한 폐 경질 폴리우레탄 폼을 재활용하여 통상의 상용화된 스타이렌 폼을 이용한 바닥충격음 완충재와 동등 수준 이상의 물성을 나타낼 수 있는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼을 제공하고, 이를 그대로 바닥충격음 완충재, 흡음재 또는 단열재의 시공에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1로부터 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼이 제조되는 과정 중 입자형 폐 경질 폴리우레탄 폼 및 수분경화형 1액형 발포 접착제의 혼합물 내에서 수분경화형 1액형 발포 접착제가 발포된 상태를 나타낸 이미지이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1로부터 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼을 제조하기 위하여 사용된 폐 경질우레탄 폼 스크랩의 이미지이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1로부터 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼을 제조하는 과정 중 프레스 금형에 입자형 폐 경질 폴리우레탄 폼 및 수분경화형 1액형 발포 접착제의 혼합물을 투입하여 압축 가열한 후의 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 품질시험에 사용되는 (a) 시료 식별표, (b) 시료의 상부면, (c) 시료의 하부면 및 (d) 시료의 측부면을 나타낸 이미지이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 품질시험시 (a) 밀도(무게측정), (b) 가열 전 후 치수 안정성, (c) 가열 전 후 동탄성, 손실계수, (d) 잔류변형량, (e) 흡수율 및 (f) 가열챔버를 나타낸 이미지이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 시험규격 KS L9016:2010에 의해 측정된 열전도율 시험성적서이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 폴리우레탄 폼의 성능시험에 사용되는 (a) 시험실, (b) 시료 식별표, (c) 경량 충격원(Tapping machine) 가진 장면 및 (d) 중량 충격원(Bang machine) 가진 장면을 나타낸 이미지이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 경량 바닥충격음 시험결과 (a) 표 및 (b) 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 중량 바닥충격음 시험 결과 (a) 표 및 (b) 그래프이다.
이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명은 (a) 입자형 폐 경질 폴리우레탄 폼 및 수분경화형 1액형 발포 접착제를 혼합하는 단계; (b) 상기 혼합물을 프레스 금형에 투입하고 압축 가열하여 판상형태로 성형하는 단계; 및 (c) 상기 성형물을 열수축필름 밀봉재에 수용하고, 상기 성형물 및 열수축필름 밀봉재가 완전히 밀착되도록 열수축시키는 단계;를 포함하는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법을 제공한다.
일반적으로 폐 경질 폴리우레탄 폼을 처리하기 위해서는 보관이나 이동을 위하여 커다란 덩어리를 분쇄하게 되는데 이때 상당량의 미세 분말이 생성되어 분진처럼 흩어지게 되므로 소량의 수분을 분사하여 분진 확산을 막는 것이 일반적인 처리 방식이다. 상기 폐 경질 폴리우레탄 폼을 재활용하여 다시 제품화하는 과정에서 상기 폐 경질 폴리우레탄 폼에 포함되어 있는 수분은 제품을 처리하는데 나쁜 영향을 미치게 된다. 따라서 폐 폴리우레탄 폼을 성형하기 위한 유리한 조건을 가지기 위하여 이미 포함되어 있는 수분에 반응하는 접착제를 사용하는 것이 매우 유리하다.
상기 (a) 단계에서는 입자형 폐 폴리우레탄 폼 및 수분에 의해 발포하여 부피가 증가하는 접착제를 혼합하여 줄 수 있다. 다음으로 상기 (b) 단계에서는 상기 혼합물을 프레스 금형에 투입하고 80 내지 150 ℃에서 압축 가열하여 판상형태로 성형할 수 있다. 마지막으로, 상기 (c) 단계에서는 상기 성형물을 열수축필름 밀봉재에 수용하고, 이를 가열 챔버 등의 고온 환경에서 일정시간 노출시키면 열수축필름이 열수축되어 상기 성형물에 완전히 밀착 포장될 수 있다. 이렇게 열수축필름 포장시킬 경우, 제품의 표면을 보호하고 제품의 강도를 더하여 제품의 사용시 깨지거나 부서지는 것을 방지할 수 있으며 수분의 침투를 막을 수 있는 효과가 있다.
상기 입자형의 폐 경질 폴리우레탄 폼은 분말상, 펠렛상 및 이들의 혼합물의 형태 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 입자형 폐 경질 폴리우레탄 폼의 평균 직경은 2 내지 20 mm일 수 있다.
상기 입자의 평균 입경은 2 내지 20 mm인 것이 바람직한 바, 상기 분말의 평균 입경이 2 mm 미만이면 강도와 같은 기계적 물성이 저하될 수 있고 밀도가 높아질 수 있으며, 20 mm를 초과하면 동탄성계수, 손실계수와 같은 물성이 좋지 않아 흡음성 및 단열성이 저하될 수 있다.
본 발명에서 2 내지 20 mm의 입자 중 2 내지 3 mm의 입자를 분말이라 하고, 3 mm 초과 20 mm 이하의 입자를 펠렛이라 할 수 있다.
상기 수분경화형 1액형 발포 접착제는 카르보디이미드 변성 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트(MDI), 분자량 5000 내지 7000의 폴리프로필렌글리콜, 분자량 3000 내지 4500의 폴리프로필렌글리콜, 실리콘 계면활성제 및 감온성 촉매를 함유할 수 있다.
입자형 폐 폴리우레탄 폼 표면에 붙어있는 많은 미세 분진 형태의 가루는 접착제의 양을 늘리는 악영향을 미치게 되어 입자형 폐 폴리우레탄 폼 대비 중량비로 50% 이상의 접착제를 혼합하여 경화시켜야만 성형이 가능한 경우가 대부분으로, 접착제의 혼합비율 증가가 이와 같은 재활용 제품의 원가 상승을 가져와 제품의 경쟁력을 떨어트리는 결과를 가져오게 된다. 이에 본 발명자는 일반 접착제가 아닌 수분에 의한 발포형으로 부피가 증가하는 접착제를 고안하고 여기에 감온성촉매(heat activated catalyst)를 이용하여 특정온도에서 발포반응이 급속히 발생하여 부피가 급속히 증가하여 분진이 많이 붙은 입자형 폐 폴리우레탄 폼도 적은양의 접착제로도 성형이 가능하도록 하였다(도 1 참조).
바람직하게는 상기 수분경화형 1액형 발포 접착제는 카르보디이미드 변성 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트(MDI) 40 내지 50 중량%, 분자량 5000 내지 7000의 폴리프로필렌글리콜 20 내지 30 중량%, 분자량 3000 내지 4500의 폴리프로필렌글리콜 20 내지 30 중량%, 실리콘 계면활성제 0.1 내지 5 중량% 및 감온성 촉매 0.1 내지 5 중량%를 함유할 수 있다.
삭제
상기 수분경화형 1액형 발포 접착제는 NCO 함량이 8 내지 20 중량%일 수 있다.
상기 입자형 폐 경질 폴리우레탄 폼 대비 수분경화형 1액형 발포 접착제 10 내지 40 중량%을 혼합할 수 있다.
상기 열수축필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 2축 배향 폴리에틸렌, 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 연신폴리스티렌(OPS) 및 폴리에스테르(PL) 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 PET 필름, 더욱 바람직하게는 2축 연신 PET 필름을 사용할 수 있다.
상기 입자형의 폐 경질 폴리우레탄 폼은 (i) 폐 경질 폴리우레탄 폼을 분쇄하여 수득되거나; 또는 (ii) 경질 폴리우레탄 폼 단열재를 포함하는 폐 가전의 해체 공정에 의해 선별 및 분쇄되어 폐기된 단열재를 수거하여 수득될 수 있다.
삭제
삭제
삭제
본 발명의 다른 측면은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 열수축필름 포장된 폐경질 폴리우레탄 폼을 제공한다.
상기 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼은 바닥충격음 완충재용, 흡음재용 또는 단열재용일 수 있다.
상기 입자형의 폐 경질 폴리우레탄 폼은 그 성상은 분말상 또는 펠렛상과 같은 입자형이어도 특유의 기공을 여전히 갖고 있으므로 바닥충격음 완충재, 흠음재 또는 단열재 시공에 그대로 적용할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 제조예 및 실시예를 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명한다.
제조예 1: 수분경화형 1액형 발포 접착제의 합성
카르보디이미드 변성 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트(MM103-H, BASF사) 46 중량%, 폴리프로필렌글리콜(PPG-6000, 금호석유화학) 25 중량%, 폴리프로필렌글리콜(PPG-4020D, 금호석유화학) 25 중량%, 실리콘 계면활성제(B-8404, Goldschmidt사) 2 중량% 및 감온성 촉매(1,8 diaza-bicyclo (5,4,0) undecene 7 blocked with 2-ethylhexanoic acid)(SA-102, POLYCAT™) 2 중량%를 반응조에 투입하고, 75 ℃에서 3 시간 이상 합성하여 NCO 함량이 12.6 중량%인 수분경화형 1액형 발포 접착제를 합성하였다.
비교제조예 1
카르보디이미드 변성 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트(MM103-H, BASF사) 46 중량%, 폴리프로필렌글리콜(PPG-4020D, 금호석유화학) 50 중량%, 실리콘 계면활성제(B-8404, Goldschmidt사) 2 중량% 및 감온성 촉매(1,8 diaza-bicyclo (5,4,0) undecene 7 blocked with 2-ethylhexanoic acid)(SA-102, POLYCAT™) 2 중량%를 반응조에 투입하고, 75 ℃에서 3 시간 이상 합성하여 NCO 함량이 12 내지 13 중량%인 수분경화형 1액형 발포 접착제를 합성하였다.
비교제조예 2
카르보디이미드 변성 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트(MM103-H, BASF사) 46 중량%, 폴리프로필렌글리콜 (PPG-6000, 금호석유화학) 50 중량%, 실리콘 계면활성제(B-8404, Goldschmidt사) 2 중량%, 감온성 촉매(1,8 diaza-bicyclo (5,4,0) undecene 7 blocked with 2-ethylhexanoic acid)(SA-102, POLYCAT™) 2 중량%를 반응조에 투입하고, 75 ℃에서 3 시간 이상 합성하여 NCO 함량이 12 내지 13 중량%인 수분경화형 1액형 발포 접착제를 합성하였다.
비교제조예 3
카르보디이미드 변성 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트(MM103-H, BASF사) 47 중량%, 폴리프로필렌글리콜 (PPG-6000, 금호석유화학) 25 중량%, 폴리프로필렌글리콜(PPG-4020D, 금호석유화학) 26 중량% 및 감온성 촉매(1,8 diaza-bicyclo (5,4,0) undecene 7 blocked with 2-ethylhexanoic acid)(SA-102, POLYCAT™) 2 중량%를 반응조에 투입하고, 75 ℃에서 3 시간 이상 합성하여 NCO 함량이 12 내지 13 중량%인 수분경화형 1액형 발포 접착제를 합성하였다.
비교제조예 4
카르보디이미드 변성 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트(MM103-H, BASF사) 47 중량%, 폴리프로필렌글리콜 (PPG-6000, 금호석유화학) 25 중량%, 폴리프로필렌글리콜(PPG-4020D, 금호석유화학) 26 중량% 및 실리콘 계면활성제(B-8404, Goldschmidt사) 2 중량%를 반응조에 투입하고, 75 ℃에서 3 시간 이상 합성하여 NCO 함량이 12 내지 13 중량%인 수분경화형 1액형 발포 접착제를 합성하였다.
실시예 1: 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조
에스와이패널 평택 공장에서 우레탄보드 생산시 발생되는 폐 경질 폴리우레탄 폼 스크랩을 평균 직경이 10 내지 20 mm가 되도록 분쇄하여 사용하였으며(도 2), 그 이하 직경의 미세한 분진 및 분말은 체로 걸러낸 뒤, 에어블로잉을 이용하여 제거하였다.
상기 제조예 1로부터 제조된 접착제 100 g 및 상기 평균 직경 10 내지 20 mm의 폐 경질 폴리우레탄 폼 1000 kg을 혼합하고 프레스 금형(도 3)에 투입하여 80 ℃에서 압축 가열하여 1200×600×300 mm3 크기의 판상형태로 성형하였다. 이때, 열에 의해 접착제가 발포하여 부풀어 팽창하면서 경화를 일으켜 성형이 완료될 수 있도록 10 분 정도 압축 가열하였고, 성형이 끝난 뒤에는 성형물을 자연냉각하였다.
상기 성형물을 10 내지 15% 길이가 더 길고, 두께가 0.04 mm인 2축 연신 PET 열수축 필름 밀봉재에 투입한 후, 90 ℃로 유지되는 챔버 속을 통과시켜 필름을 열수축시켜 상기 성형물 및 열수축필름 밀봉재가 완전히 밀착되도록 하여 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼을 제조하였다(도 4). 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 밀도는 70 kg/m3이었다.
비교예 2 내지 5
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 제조예 1로부터 제조된 접착제가 아닌 비교제조예 1 내지 4로부터 제조된 접착제를 사용하여 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼을 제조하여, 각각 비교예 2 내지 5로 하였다.
비교예 1
상용 발포 스티렌계 바닥충격음 완충재(발포성 폴리스티렌 소재 소리앤 제품, (주)건배산업)을 구매하여 준비하였다.
도 5는 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 품질시험에 사용되는 (a) 시료 식별표, (b) 시료의 상부면, (c) 시료의 하부면 및 (d) 시료의 측부면을 나타낸 이미지이다.
하기 표 1에는 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 품질시험 결과를 나타내었다.
구분 성능기준 측정방법 실시예1 비교예1
밀도 완충재의 구성상태나 형상에 대한 설명 포함 KS M ISO 845 ≒68.0 kg/m3 13.1
열전도율 0.041 W/MK 이하 건축물 설계기준 21조 0.037 W/MK 0.032
동탄성계수 40 MN/m3 이하 KS F 2868 13.9 MN/M3 29.3
손실계수 0.1 내지 0.3의 범위 이내 KS F 2868 0.09 0.2
흡수량 0.1 내지 0.3의 범위 이내 KS M ISO 4898 15.1 %(V/V) 1.3
잔류변형 5 mm 이하
(단 높이 방향의 치수 안정성은 제외)		 KS M ISO 2873 1.6 mm 1.3
가열후동탄성계수 가열전 동탄성 계수보다 20%를 초과하여서는 안 된다. KS M ISO 4898 18.4 MN/M3 27.3
가열후손실계수 0.1 내지 0.3의 범위 이내 KS M ISO 4898 0.09 0.1
상기 표 1을 참조하면, 흡수량을 제외하고는 모두 인증 범위 내에서 품질을 가지고 있음을 확인했으며 특히 동탄성 계수가 매우 우수한 성능을 가지고 있는 것을 확인하였다.
흡수량은 시험을 위해서 제품을 일정크기로 잘라서 측정하기 때문에 기준을 벗어났으며 자르지 않고 테스트를 하게 되면 흡수량은 0일 것으로 추정되므로 제품 성능과 인증에 영향이 없고, 실제로 인증과정에서도 시공시 방수가 문제없으면 흡수량 시험은 평가에서 제외한다.
다음으로, 주택건설기준 등에 관한 규정' 제14조의2 제2항, 제60조의2에 따른 바닥 충격음 차단성능기준에 적합한지 여부를 태핑머신 및 뱅머신 등의 음원발생장치를 이용한 경량충격음과 중량충격음 시험을 통해 성능기준에 적합한지 여부를 평가하는 시험을 시하였다(경량충격음시험 : 건축물의 바닥 충격음 차단 성능 현장 측정 방법-제1부: 표준 경량충격원에 의한 방법(KS F 2810-1), 중량충격음시험 : 건축물의 바닥 충격음 차단 성능 현장 측정 방법-제1부: 표준 중량충격원에 의한 방법(KS F 2810-2)).
도 8은 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 폴리우레탄 폼의 성능시험에 사용되는 (a) 시험실, (b) 시료 식별표, (c) 경량 충격원(Tapping machine) 가진 장면 및 (d) 중량 충격원(Bang machine) 가진 장면을 나타낸 이미지이다.
하기 표 2 및 3에는 경량 충격음 및 중량 충격음의 바닥충격음레벨(dB)에 따른 등급을 나타내었다.
등급 바닥충격음레벨(dB)
1급 L≤43
2급 43<L≤48
3급 48<L≤53
4급 53<L≤58
등급 바닥충격음레벨(dB)
1급 L≤40
2급 40<L≤43
3급 43<L≤47
4급 47<L≤50
도 9는 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 경량 바닥충격음 시험결과 (a) 표 및 (b) 그래프이다.
도 9를 참조하면, 경량 바닥충격음 시험 결과는 46 dB로 측정되었으며 인정기준으로 평가하면 3등급에 해당하지만, 이 테스트를 시행한 장비의 콘크리트 슬라브 두께가 맨슬라브 기준 180 mm에서 테스트한 결과로, 실제 인정을 위한 테스트 환경인 콘크리트 두께를 210 mm로 높여서 테스트하면 -5 dB 정도 성능 개선이 이루어지기 때문에 실제 인증테스트에서는 41 dB 정도의 성능을 가진다고 사료되며 무난히 1등급의 성능을 확보할 것으로 판단된다.
도 10은 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 중량 바닥충격음 시험 결과 (a) 표 및 (b) 그래프이다.
도 10을 참조하면, 중량 바닥충격음 시험 결과는 52 dB로 측정되었으며 인정기준으로 평가하면 등급외에 해당하지만, 이 테스트를 시행한 장비의 콘크리트 슬라브 두께가 맨슬라브 기준 180 mm에서 테스트한 결과로, 실제 인정을 위한 테스트 환경인 콘크리트 두께를 210 mm로 높여서 테스트하면 -5 dB 정도 성능 개선이 이루어지기 때문에 실제 인증테스트에서는 47 dB 정도의 성능을 가진다고 사료되며 무난히 4등급의 성능을 확보할 것으로 판단된다.
하기 표 4에는 도 9 및 도 10의 바닥충격음 성능 결과를 결과적으로 나타내었다.
180 mm 맨슬라이브 콘크리트 시험 결과치 210 mm 뜬바닥구조 표준 콘크리트 두께 보정 결과치 실시예1
예상인정등급
(보정 후)
경량충격음 시험 46 41 1등급
중량충격음 시험 52 47 4등급
또한, 실시예 1 및 비교예 1 내지 5의 동탄성계수와 손실계수를 측정하여, 바닥충격음 차단성능 기준(관련법 및 조항: 주택건설 기준 등에 관한 규정 제14조의 3항 및 4항)에 부합하는지 여부를 확인하였다. 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
바닥충격음 차단성능 기준 실시예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예1
동탄성계수 40 이하 13.9 17.9 18.5 18.8 24.1 29.3
손실계수 0.1~0.3 0.09 0.16 0.19 0.18 0.20 0.20
특히, 제조예 1의 접착제를 사용한 실시예 1의 경우 나머지 실시예들에 비하여 동탄성계수와 손실계수가 상기 바닥충격음 차단성능 기준 범위 내에서도 낮은 수치를 나타내는 바, 차음 성능이 현저히 우수함을 확인할 수 있다.
삭제
도 7은 본 발명의 실시예 1로부터 제조된 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 시험규격 KS L9016:2010에 의해 측정된 열전도율 시험성적서이다.
도 7 및 상기 표 1을 참조하면, 상기 실시예 1에서 제조된 진공포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼은 0.037(±2)의 열전도율(W/mK, 평균온도 20±5 ℃)을 나타내어 비교예 1의 사용의 발포스티렌계 바닥충격음 완충재와 동등 수준 이상의 단열효능을 나타내는 것을 알 수 있다.
그러므로 본 발명에 따른 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼은 흡음성과 단열성이 우수하며, 상용의 경질 폴리우레탄 폼과 동등 수준 이상의 물성을 나타내는 바, 폐 경질 폴리우레탄 폼의 바닥충격음 완충재, 단열재로서의 재활용 가능성을 확인할 수 있다.

Claims (14)

  1. (a) 입자형 폐 경질 폴리우레탄 폼 및 수분경화형 1액형 발포 접착제를 혼합하는 단계;
    (b) 상기 혼합물을 프레스 금형에 투입하고 압축 가열하여 판상형태로 성형하는 단계; 및
    (c) 상기 성형물을 열수축필름 밀봉재에 수용하고, 상기 성형물 및 열수축필름 밀봉재가 완전히 밀착되도록 열수축시키는 단계;를 포함하는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법에 있어서,
    상기 수분경화형 1액형 발포 접착제는 카르보디이미드 변성 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트(MDI), 분자량 5000 내지 7000의 폴리프로필렌글리콜, 분자량 3000 내지 4500의 폴리프로필렌글리콜, 실리콘 계면활성제 및 감온성 촉매를 함유하는 것을 특징으로 하는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입자형의 폐 경질 폴리우레탄 폼은 분말상, 펠렛상 및 이들의 혼합물의 형태 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입자형 폐 경질 폴리우레탄 폼의 평균 직경은 2 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수분경화형 1액형 발포 접착제는 카르보디이미드 변성 디페닐메탄 4,4'-디이소시아네이트(MDI) 40 내지 50 중량%, 분자량 5000 내지 7000의 폴리프로필렌글리콜 20 내지 30 중량%, 분자량 3000 내지 4500의 폴리프로필렌글리콜 20 내지 30 중량%, 실리콘 계면활성제 0.1 내지 5 중량% 및 감온성 촉매 0.1 내지 5 중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수분경화형 1액형 발포 접착제는 NCO 함량이 8 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 입자형 폐 경질 폴리우레탄 폼 대비 수분경화형 1액형 발포 접착제 10 내지 40 중량%을 혼합하는 것을 특징으로 하는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열수축필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 2축 배향 폴리에틸렌, 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 연신폴리스티렌(OPS) 및 폴리에스테르(PL) 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 입자형의 폐 경질 폴리우레탄 폼은 (i) 폐 경질 폴리우레탄 폼을 분쇄하여 수득되거나; 또는 (ii) 경질 폴리우레탄 폼 단열재를 포함하는 폐 가전의 해체 공정에 의해 선별 및 분쇄되어 폐기된 단열재를 수거하여 수득된 것을 특징으로 하는 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 열수축필름 포장된 폐경질 폴리우레탄 폼.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼은 바닥충격음 완충재용인 것을 특징으로 하는 열수축필름 포장된 폐경질 폴리우레탄 폼.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼은 흡음재용인 것을 특징으로 하는 열수축필름 포장된 폐경질 폴리우레탄 폼.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 열수축필름 포장된 폐 경질 폴리우레탄 폼은 단열재용인 것을 특징으로 하는 열수축필름 포장된 폐경질 폴리우레탄 폼.
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