KR102246606B1 - 폐석분과 폐합성수지를 이용한 인조판재 제조방법 - Google Patents
폐석분과 폐합성수지를 이용한 인조판재 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 폐석분과 폐합성수지를 이용한 인조판재 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 내부 또는 외장공사시 인조판재를 손쉽고 빠르게 시공할 수 있고 공사기간의 단축 및 공사비용을 절감할 수 있고, 분진 및 소음을 줄일 수 있으며, 자연재해나 외력 등에 의해 건축물이 흔들리더라도 일정 수준의 진동을 흡수하여 인조판재가 벽체로부터 떨어지는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 주로 재생 자원인 폐합성수지의 활용도를 극대화하여 경제적 이익 도모와 함께 환경문제를 개선하면서 폐합성수지로 성형된 제품에 건축물의 마감재는 물론 도로경계석, 벤치의 좌판 받침 및 인테리어 장식품 등 그 활용도를 높일 수 있도록 개선된 폐석분과 폐합성수지를 이용한 인조판재 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폐석분과 폐합성수지를 이용한 인조판재 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 내부 또는 외장공사시 인조판재를 손쉽고 빠르게 시공할 수 있고 공사기간의 단축 및 공사비용을 절감할 수 있고, 분진 및 소음을 줄일 수 있으며, 자연재해나 외력 등에 의해 건축물이 흔들리더라도 일정 수준의 진동을 흡수하여 인조판재가 벽체로부터 떨어지는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 주로 재생 자원인 폐합성수지의 활용도를 극대화하여 경제적 이익 도모와 함께 환경문제를 개선하면서 폐합성수지로 성형된 제품에 건축물의 마감재는 물론 도로경계석, 벤치의 좌판 받침 및 인테리어 장식품 등 그 활용도를 높일 수 있도록 개선된 폐석분과 폐합성수지를 이용한 인조판재 제조방법에 관한 것이다.
플라스틱은 가볍고 튼튼하며 강하고 오래 사용할 수 있는 장점으로 인하여 각종 포장용기, 자재 등으로 널리 산업에서 이용되고 있으며 생산량이 크게 증가되고 있다.
그런데, 이와 비례하여 폐기되는 폐플라스틱의 양도 기하급수적으로 늘어나고 있으며, 나아가 플라스틱은 자연분해가 되지 않고 수백년 동안 쓰레기상태로 있어 환경 오염을 유발하는 주범이 되어 최근에는 플라스틱 공해라는 용어가 생길 만큼 폐플라스틱의 처리가 커다란 사회문제로 되고 있는 실정이다.
이에, 플라스틱 공업과 관련한 공해방지 기술로서 플라스틱 폐기물의 처리방법에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있으며 플라스틱 원료가격 상승을 흡수할 수 있는 자원의 유효 이용이란 관점에서 폐플라스틱을 재활용하는 기술 개발, 특히 건축 자재용 인조판재나 인조판재로 재활용하려는 다수의 시도가 있었으나, 각종 산업체에서 발생하는 폐플라스틱의 규모가 엄청남에도 불구하고 효율적인 재활용은 미미한 실정이다.
본 발명은 상술한 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 건축물의 내부 또는 외장공사시 인조판재를 손쉽고 빠르게 시공할 수 있고 공사기간의 단축 및 공사비용을 절감할 수 있고, 분진 및 소음을 줄일 수 있으며, 자연재해나 외력 등에 의해 건축물이 흔들리더라도 일정 수준의 진동을 흡수하여 인조판재가 벽체로부터 떨어지는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 주로 재생 자원인 폐합성수지의 활용도를 극대화하여 경제적 이익 도모와 함께 환경문제를 개선하면서 폐합성수지로 성형된 제품에 건축물의 마감재는 물론 도로경계석, 벤치의 좌판 받침 및 인테리어 장식품 등 그 활용도를 높일 수 있도록 개선된 폐석분과 폐합성수지를 이용한 인조판재 제조방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 수거된 폐합성수지를 평면선별기로 선별하는 제1단계; 선별물을 1차 파쇄하는 제2단계; 1차 파쇄물을 건조하는 제3단계; 건조물을 2차 파쇄하는 제4단계; 2차 파쇄물과 성형용 조성물을 믹싱하는 제5단계; 믹싱물을 인조판재로 압축성형하는 제6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐석분과 폐합성수지를 이용한 인조판재 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 제2단계는 두 개의 교차 회전하는 간격 10-20cm의 스크류형 커터에 의해 상기 선별물이 커팅되어 1차 파쇄되는 단계이며; 상기 제3단계는 1차 파쇄된 파쇄물중 배출된 것을 모아 터널형태로 된 건조컨베어에 통과시키면서 수분함량 1-5%를 유지하도록 건조하는 단계이고; 상기 제5단계는 리본믹서기에서 성형될 인조판재의 특성을 갖추도록 성형용 조성물을 완전히 배합하는 단계로서, 성형용 조성물은 2차 파쇄물 60-70중량%, 난연제 2.5-5중량%, 황토분말 1.5-2.0중량%, 0.1mm의 크기를 갖는 칡 섬유 분쇄물 1-2중량% 및 나머지 폐석분으로 이루어지고; 150-200rpm의 속도로 30-40분간 믹싱되는 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 건축물의 내부 또는 외장공사시 인조판재를 손쉽고 빠르게 시공할 수 있고 공사기간의 단축 및 공사비용을 절감할 수 있다.
둘째, 분진 및 소음을 줄일 수 있다.
셋째, 자연재해나 외력 등에 의해 건축물이 흔들리더라도 일정 수준의 진동을 흡수하여 인조판재가 벽체로부터 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
넷째, 주로 재생 자원인 폐합성수지의 활용도를 극대화하여 경제적 이익 도모와 함께 환경문제를 개선하면서 폐합성수지로 성형된 제품에 건축물의 마감재는 물론 도로경계석, 벤치의 좌판 받침 및 인테리어 장식품 등 그 활용도를 높일 수 있다.
본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 폐석분과 폐합성수지를 이용한 인조판재 제조방법은 기존 재활용방법과 달리 세척공정을 거치지 않는 것이 특징이다.
즉, 기존에는 수거된 폐합성수지에 붙어 있는 이물질(흙, 먼지, 부착물 등)과, 함께 수거된 이물질(돌멩이, 금속류, 일반쓰레기 등)을 분리하기 위해 물을 이용해 세척하고 있는데, 그 과정에서 세척수가 폐수가 되어 2차 오염을 유발하는 문제가 발생되었다.
이에, 본 발명에서는 이러한 2차 오염 자체를 배제하기 위해 기존과 달리 세척공정을 거치지 않고 처리하도록 구성된다.
특히, 본 발명은 폐석분을 활용함으로써 폐석분 재활용에 따른 환경오염 예방, 자원낭비를 막고, 폐석분 처리에 드는 비용을 절감할 뿐만 아니라, 오히려 폐기되던 폐석분을 활용하여 경제적 가치를 갖는 인조판재로 제조판매할 수 있도록 함으로써 국가 경쟁력 확보에도 기여할 수 있도록 한 것이다.
이러한 폐석분은 수거된 폐합성수지가 파쇄처리 완료된 후 혼합되어 성형용 조성물을 구성하게 된다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 폐석분과 폐합성수지를 이용한 인조판재 제조방법은 수거된 폐합성수지를 평면선별기로 선별하는 제1단계; 선별물을 1차 파쇄하는 제2단계; 1차 파쇄물을 건조하는 제3단계; 건조물을 2차 파쇄하는 제4단계; 2차 파쇄물과 성형용 조성물을 믹싱하는 제5단계; 믹싱물을 압축성형하는 제6단계;를 포함한다.
이때, 상기 제1단계는 선별단계로서 세척공정을 포함하지 않는다.
즉, 통상 세척공정을 통해 수거된 폐합성수지를 물로 세척하지만, 이 경우 세척수에 의한 2차 오염이 유발될 수 있기 때문에 본 발명에서는 세척없이 곧바로 선별한다.
다만, 평면선별기를 통해 일정입도 이상만 걸러내는데, 이를 테면 흙, 모래 등은 모두 하부로 낙하되고, 일정크기 이상, 이를 테면 음료수용기 등과 같은 것에 준하는 크기의 것들만 남게 된다. 물론, 폐합성수지 수거 후 선별전에 기본적으로 육안선별이 가능한 것들은 미리 육안선별(금속, 돌멩이, 목재 등)되기 때문에 사실상 제1단계에서는 주로 흙, 모래, 분진, 액체 등과 같이 폐합성수지에 묻어 있거나 부착되어 있는 것들만 포함된 것으로 이해하면 된다.
그리고, 이렇게 남은 선별물들은 두 개의 교차 회전하는 간격 10-20cm의 스크류형 커터에 의해 커팅되어 1차 파쇄되는 제2단계를 거친다.
이때, 1차 파쇄 과정에서 생기는 미세한 분진이나 이물질, 여전히 남아있던 흙이나 모래 등은 하부로 낙하되고, 10-20cm의 크기로 파쇄된 1차 파쇄물은 후속공정으로 배출된다.
아울러, 상기 제3단계는 1차 파쇄된 파쇄물중 배출된 것을 모아 터널형태로 된 건조컨베어에 통과시킴으로써 수분함량 1-5%를 유지하도록 건조하는 단계이다.
여기에서, 건조하는 이유는 후속 파쇄시 파쇄효율을 높이면서 아직도 잔류되어 있을 이물질은 완전히 분리 제거하기 위함이다.
뿐만 아니라, 상기 제4단계는 파쇄날이 드럼면에 돌설된 2개의 파쇄드럼 사이로 건조물을 투입하여 크기 1-2mm로 2차 파쇄하는 단계이다.
이 경우, 상기 크기로 파쇄해야 하는 이유는 후속공정에서 배합(믹싱)할 때 믹싱비율을 정확하게 계량하기 위함이며, 특히 분산성을 좋게 하여 성형성을 높이기 위함이다.
또한, 상기 제5단계는 리본믹서기에서 성형될 인조판재의 특성을 갖추도록 성형용 조성물을 완전히 배합하는 단계이다.
이를 위해, 상기 리본믹서기에는 2차 파쇄물 60-70중량%, 난연제 2.5-5중량%, 황토분말 1.5-2.0중량%, 0.1mm의 크기를 갖는 칡 섬유 분쇄물 1-2중량% 및 나머지 폐석분이 투입되며; 리본믹서기에서 150-200rpm의 속도로 30-40분간 믹싱된다.
이때, 난연제는 할로겐계 난연제, 인계난연제, 무기난연제, 기타 난연제 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
아울러, 할로겐계 난연제로는 염화파라핀을 사용할 수 있고, 인계 난연제로는 멜라민-폴리포스페이트(Melamine-PolyPhosphate)를 사용할 수 있다.
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또한, 무기난연제는 붕산아연, Al(OH)3, Mg(OH)2, Sb2O3 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
또한, 기타 난연제는 멜라민시아누레이트를 사용할 수 있다.
그리고, 황토는 실리카, 알루미나, 철분, 마그네슘 ,나트륨 등을 포함하고 주로 005-001mm 실트(silt) 입자로 구성된 황색의 광물질로서, 인체의 독을 제거해주는 제독제, 해독제로 사용될 뿐만 아니라, 원적외선을 복사하여 신진대사 및 혈액순환을 활성화시켜 인체의 노화방지, 만성피로 등 각종 성인병 예방에 효과가 큰 것으로 익히 잘 알려져 있는 물질이다.
또한, 칡 섬유 분쇄물은 황토 입자가 결속력을 강화시켜 크랙 발생을 억제하는데 기여하는데, 이는 칡 섬유 분쇄물이 황토의 수축을 줄여 황토 입자가 결속력이 약해지는 것을 막고, 이를 통해 황토의 내구성도 증대시키게 된다.
덧붙여, 본 발명에서는 인조판재로 성형될 때 성형자유도를 높이고 정전방지 특성과 자외선에 대한 저항성을 높이기 위해, 상기 성형용 조성물 100중량부에 대해, 벤조구아나민 5중량부, 설포라판 4중량부를 더 첨가할 수 있다.
특히, 비닐트리에톡시실란(VTEOS)을 5중량부, 에폭시수지 2중량부, 페닐이미다졸 2중량부 및 펄라이트(Pearlite) 미분 3중량부를 더 첨가할 수 있다.
이때, 비닐트리에톡시실란(VTEOS)은 커플링에이전트로 작용하여 실록산 결합을 유도함으로써 인장강도와 파단신율 및 인열강도를 확보할 수 있게 된다.
또한, 에폭시수지는 성분간 결합력을 높이고 무기물의 분산안정성을 확보하여 기능 발현이 원활하게 표출되도록 하기 위해 첨가된다. 다만, 경화지연이 생길 수 있으므로 이를 방지하기 위해 반드시 페닐이미다졸을 함께 사용해야 한다.
그리고, 펄라이트는 화산에서 유래된 회백색의 규소성 광물질로써 불연성을 강화시키는 재료이다.
나아가, 본 발명에서는 상기 제6단계 후에 성형된 인조판재 표면에 코팅제를 도포하는 제7단계를 더 수행할 수 있다.
상기 제7단계는 나무와 같은 질감과 느낌을 가질 수 있도록 가공하기 위한 것으로, 패턴 스프레이되며, 스프레이될 코팅제는 오르가노알콕시실란의 가수분해 및 축합물 2.5∼24.7중량%; 테트라알콕시실란의 가수분해 및 축합물 0.1∼9.7중량%; 평균 입경이 5∼150㎛인 콜로이드 실리카 고형분 0.2∼9.3중량%; 평균 입경이 5∼80㎛인 콜로이드 지르코니아 고형분 0.03∼4.5중량%; 평균 입경이 5∼100㎛인 콜로이드 알루미나 고형분 0.01∼4.5중량%; 저급지방족 알코올 5∼40중량%; 무기산 0.01∼3 중량%; 유기산 0.01∼3 중량%; 탄산칼슘 0.1∼10중량%; 안료 1∼5중량% 및 나머지 물로 이루어진다.
이렇게 이루어진 코팅제를 혼합하여 25∼30℃에서 12∼24시간 숙성시킨 다음, 이를 침전물이 생기지 않도록 교반한 후 나무무늬에 맞는 패턴으로 패턴 코팅하여 나무무늬 질감을 갖도록 구성할 수 있다.
Claims (2)
- 수거된 폐합성수지를 평면선별기로 선별하는 제1단계; 선별물을 1차 파쇄하는 제2단계; 1차 파쇄물을 건조하는 제3단계; 건조물을 2차 파쇄하는 제4단계; 2차 파쇄물과 성형용 조성물을 믹싱하는 제5단계; 믹싱물을 인조판재로 압축성형하는 제6단계;를 포함하되,
상기 제2단계는 두 개의 교차 회전하는 간격 10-20cm의 스크류형 커터에 의해 상기 선별물이 커팅되어 1차 파쇄되는 단계이며; 상기 제3단계는 1차 파쇄된 파쇄물중 배출된 것을 모아 터널형태로 된 건조컨베어에 통과시키면서 수분함량 1-5%를 유지하도록 건조하는 단계이고; 상기 제5단계는 리본믹서기에서 성형될 인조판재의 특성을 갖추도록 성형용 조성물을 완전히 배합하는 단계로서, 성형용 조성물은 2차 파쇄물 60-70중량%, 난연제 2.5-5중량%, 황토분말 1.5-2.0중량%, 0.1mm의 크기를 갖는 칡 섬유 분쇄물 1-2중량% 및 나머지 폐석분으로 이루어지고; 150-200rpm의 속도로 30-40분간 믹싱되게 제조하는 폐석분과 폐합성수지를 이용한 인조판재 제조방법에 있어서;
상기 제5단계에서, 상기 성형용 조성물 100중량부에 대해, 벤조구아나민 5중량부, 설포라판 4중량부, 비닐트리에톡시실란(VTEOS)을 5중량부, 에폭시수지 2중량부, 페닐이미다졸 2중량부 및 펄라이트(Pearlite) 미분 3중량부를 더 첨가하고;
상기 제6단계 후에 성형된 인조판재 표면에 나무 질감을 갖도록 코팅제를 도포하는 제7단계를 더 수행하되,
상기 코팅제는 오르가노알콕시실란의 가수분해 및 축합물 2.5∼24.7중량%; 테트라알콕시실란의 가수분해 및 축합물 0.1∼9.7중량%; 평균 입경이 5∼150㎛인 콜로이드 실리카 고형분 0.2∼9.3중량%; 평균 입경이 5∼80㎛인 콜로이드 지르코니아 고형분 0.03∼4.5중량%; 평균 입경이 5∼100㎛인 콜로이드 알루미나 고형분 0.01∼4.5중량%; 저급지방족 알코올 5∼40중량%; 무기산 0.01∼3 중량%; 유기산 0.01∼3 중량%; 탄산칼슘 0.1∼10중량%; 안료 1∼5중량% 및 나머지 물로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐석분과 폐합성수지를 이용한 인조판재 제조방법.
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