KR102348150B1 - 폐합성수지를 이용한 친환경데크부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐합성수지를 이용한 친환경데크부재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탐방로나 산책로 혹은 양식장 등의 바닥 혹은 기둥 프레임 등으로 활용되는 데크부재를 폐합성수지로 재활용하여 가공함으로써 성형자유도를 높여 가공성을 좋게 하고, 성형자유도가 높음에도 불구하고 내구성이 증대되어 고강도, 고경도 특성을 유지하여 장수명화를 달성하도록 개선된 폐합성수지를 이용한 친환경데크부재에 관한 것이다.

Description

폐합성수지를 이용한 친환경데크부재{Eco-friendly deck member using waste synthetic resin}

본 발명은 폐합성수지를 이용한 친환경데크부재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탐방로나 산책로 혹은 양식장 등의 바닥 혹은 기둥 프레임 등으로 활용되는 데크부재를 폐합성수지로 재활용하여 가공함으로써 성형자유도를 높여 가공성을 좋게 하고, 성형자유도가 높음에도 불구하고 내구성이 증대되어 고강도, 고경도 특성을 유지하여 장수명화를 달성하도록 개선된 폐합성수지를 이용한 친환경데크부재에 관한 것이다.

일반적으로 데크부재는 탐방로나 산책로 등의 바닥 혹은 기둥 프레임 등으로 활용되는 자재로서, 건축용 내,외장재와는 다르다.

이러한 데크부재는 주로 목재를 가공하여 사용하고 있으나, 목재의 벌목에 따른 산림 훼손과, 화재시에 유해물질 방출로 인한 환경파괴의 문제가 있고, 특히 목재의 고유 물성에 의한 내수성, 내열성, 충격강도, 휨강도, 치수안정성, 내후성, 항균성 물성이 저하되어 너무 쉽게 갈라지고 변색 부식되어 손상되는 단점이 있어 최근에는 합성목재를 데크부재로 많이 사용하고 있다.

합성목재는 열가소성수지와 목분을 혼합 성형함으로써 천연목재와 유사한 질감과 외관을 갖도록 하면서 천연목재에 비해 내수성, 치수안정성, 항균성, 내구성 등의 물성을 더 향상시킨 것이다.

그런데, 이와 같은 합성목재의 경우에도 목분을 포함하고 있어 목분에 의해 유발되는 기계적 강도 저하, 항균성 저하, 대기온도의 현저한 변화로 인한 수축과 팽창에 따른 균열, 뒤틀림(변형), 변색 등의 문제는 천연목재에 비해 개선되기는 하였지만 여전히 더 개선해야할 문제로 남아 있는 실정이다.

한편, 매해 폐기되는 합성수지는 기하급수적으로 증가하고 있고, 이제 이 폐합성수지는 생태계에 위협이 되고 있다.

특히, 말통용기나 세제용기 등은 부피가 커 재활용가능성이 매우 높음에도 불구하고, 이의 재활용율이 그리 높지 않다.

국내 등록특허 제10-1939817호(2019.01.11), 합성섬유를 이용한 데크부재 제조방법

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 탐방로나 산책로 혹은 양식장 등의 바닥 혹은 기둥 프레임 등으로 활용되는 데크부재를 폐합성수지로 재활용하여 가공함으로써 성형자유도를 높여 가공성을 좋게 하고, 성형자유도가 높음에도 불구하고 내구성이 증대되어 고강도, 고경도 특성을 유지하여 장수명화를 달성하도록 개선된 폐합성수지를 이용한 친환경데크부재를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 말통용기 또는 세제용기를 포함한 폐합성수지 분쇄 용융 성형볼 30-40중량%, 8-13mm 길이의 글래스화이바 5-10중량%, 1-2㎛의 입도를 갖는 탈크(Talc) 파우더 4-10중량%, 안료 2-5중량%, 발포제 3-7중량%, 산화방지제 2-5중량%, 자외선차단제 2-5중량% 및 나머지 폴리프로필렌수지로 이루어진 성형조성물을 성형하여 제조된 것을 특징으로 하는 유리섬유와 발포를 이용한 데크부재를 제공한다.

본 발명에 따르면, 탐방로나 산책로 혹은 양식장 등의 바닥 혹은 기둥 프레임 등으로 활용되는 데크부재를 폐합성수지로 재활용하여 가공함으로써 성형자유도를 높여 가공성을 좋게 하고, 성형자유도가 높음에도 불구하고 내구성이 증대되어 고강도, 고경도 특성을 유지하여 장수명화를 달성하도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명에 따른 폐합성수지를 이용한 친환경데크부재는 말통용기 또는 세제용기를 포함한 폐합성수지 분쇄 용융 성형볼 30-40중량%, 8-13mm 길이의 글래스화이바 5-10중량%, 1-2㎛의 입도를 갖는 탈크(Talc) 파우더 4-10중량%, 안료 2-5중량%, 발포제 3-7중량%, 산화방지제 2-5중량%, 자외선차단제 2-5중량% 및 나머지 폴리프로필렌수지로 이루어진 성형조성물을 성형하여 만들어진다.

이때, 폐합성수지 분쇄 용융 성형볼은 수거된 폐합성수지를 깨끗하게 세척(라벨 제거 포함)한 후 10mm 이하의 크기로 분쇄한 상태로 준비된 것을 용융시켜 볼 형태로 냉각시킨 것을 말한다.

이 경우, 상기 폐합성수지를 분쇄 용융시켜 성형볼을 만들 때 폐합성수지 용융물에 첨가물을 더 첨가하여 블렌딩함으로써 본 발명에 따른 제조되는 폐합성수지데크부재의 특성을 강화시킬 수 있다.

여기에서 첨가되는 첨가물은 폐합성수지 100중량부에 대해, 페트로레이텀 15중량부, 글루타릴콘센트레이스 10중량부, 아인산염 10중량부, 글루코산염 10중량부가 될 수 있으며, 이들의 특징에 대해서는 제조방법에서 후술하기로 한다.

그리고, 글래스화이바는 인장강도 및 강도를 높이면서 성형시 치수 변화가 적어 수치안정화를 정확하게 유지를 높이기 위해 첨가되며, 내크랙성과 균열억제성도 강화시킨다.

또한, 탈크는 규산염광물로서 윤활성, 내구성, 표면 내마모성을 증대시키는 효과가 있다.

아울러, 안료는 공지된 무기안료를 사용하며, 구현하고자 하는 색상에 맞춰 사용하면 된다. 이러한 안료는 일반적인 사항이므로 본 발명에서는 특정하지 아니한다.

그런데, 발포제는 단순한 발포제를 사용하면 안되고 본 발명에 특화된 것을 사용해야 한다.

즉, 미세하고 균일한 기포를 형성해야 하며, 압출시 분해 소거되지 않도록 하는 특성을 갖도록 발포해야 하는 발포제를 사용해야 하는데, 이를 위해 본 발명에서는 보로수소화나트륨(Sodium borohydride)과 지방산아미드(Fatty amide)를 8:2의 중량비로 혼합한 것을 사용해야 한다.

특히, 지방산아미드는 발포시 마찰음을 감소시켜 발포 성능을 증대시키며 압출 성형시 발포된 기포의 파손을 억제하는 장점이 있다.

또한, 산화방지제는 단순히 선택되는 것이 아니라, 내열 특성을 충분히 갖춘 것으로서 부틸히드록시 아니졸(Butyl hydroxy anisole)을 사용한다.

그리고, 자외선차단제로는 자외선을 반사, 산란시켜 차단하는 특성을 가진 징크옥사이드(Zinc oxide)를 사용해야 한다.

덧붙여, 본 발명에서는 상기 성형조성물 100중량부에 대해, 소디움바이카보네이트 10중량부, 비닐트리에톡시실란(VTEOS) 10중량부, 트리페닐포스핀 5중량부를 더 첨가할 수 있다.

이 경우, 소디움바이카보네이트는 수지 내부에 미세 공극 형성을 촉진하여 폴리프로필렌의 높은 가교밀도로 인해 성형자유도를 높이면서 성형시 공극 파괴을 최소화시켜 인장강도를 증대시키게 된다.

또한, 비닐트리에톡시실란(VTEOS)은 실록산 결합을 유도함으로써 인장강도와 파단신율 및 인열강도를 확보하여 내구성, 강도, 경도 특성을 증대시키게 된다.

뿐만 아니라, 트리페닐포스핀은 경화성을 높이고, 내후성을 증대시켜 표면 균질화로 내수압특성, 방수성을 강화시키고 부착력을 증대시킨다.

이 성분들이 추가된 상태에서 성형물의 박리력(g/25mm)과 내크랙성을 테스트한 결과, 박리력은 87(스펙 45)로 확인되었으며, 밀착성은 극상, 상, 상하, 중상, 중, 중하, 하 중에서 극상으로 평가되었고; 충격강도가 높아 내크랙성도 우수한 것으로 확인되엇다.

이와 같은 폐합성수지데크부재는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.

먼저, 재활용 폐합성수지를 분쇄하는 단계가 수행된다.

즉, 수거된 폐합성수지를 깨끗하게 세척하여 이물을 모두 제거하고, 라벨까지 깨끗하게 떼어낸 상태에서 10mm 이하의 크기가 되도록 세절, 즉 분쇄하는 단계이다.

이렇게 분쇄하는 이유는 용융속도를 높이고, 균일한 용융물 형성을 위한 것이다.

이어, 분쇄물 용융단계가 수행된다.

상기 분쇄물 용융단계는 분쇄된 폐합성수지를 용융로에 넣고 가열하여 용융물을 만드는 것으로, 용융과정에서 유해성분들을 분해 제거하기 위한 것이다.

이때, 첨가물 블렌딩단계가 더 수행될 수 있다.

즉, 분쇄물이 용융된 상태에서 첨가물을 더 첨가하여 블렌딩함으로써 본 발명에 따른 제조되는 폐합성수지데크부재의 특성을 강화시킬 수 있다.

여기에서 첨가되는 첨가물은 폐합성수지 100중량부에 대해, 페트로레이텀 15중량부, 글루타릴콘센트레이스 10중량부, 아인산염 10중량부, 글루코산염 10중량부가 될 수 있다.

이 경우, 페트로레이텀(Petrolatum)은 연질과 중질 유분을 혼합한 겔 형태의 석유 제품으로서 수지의 온도변화에 따른 수축과 팽창을 억제하여 열변형을 차단하며, 글루타릴콘센트레이스(Glutaral Concentrate)는 열에 의해 반응하면서 유해성분을 흡수 분해하여 무해화시키고 강도 및 경도 증대에 기여한다.

또한, 아인산염(Phosphites)은 내수압특성을 강화시킴은 물론, 내화학성과 내열성을 강화시키면서 강도, 경도, 내마모도 향상에 따른 변형억제에 기여하게 되며, 글루코산염은 응집을 약하게 하고 반응성을 높여 균일분산성, 가공성형성, 보열성을 증대시킨다.

이와 같이 용융이 완료되면, 용융물을 냉각수에 액적형태로 떨어뜨려 구형상의 폐수지볼, 즉 성형볼로 만드는 단계가 수행된다.

이렇게 구형상의 성형볼 형태로 만드는 이유는 배합시 배합효율이 매우 좋고, 균일 분산성을 확보할 수 있기 때문이며, 무엇보다도 정량배합에 적합하기 때문이다.

이후, 폐합성수지데크부재를 성형하기 위한 성형조성물을 혼합하는 블렌딩 단계가 수행된다.

여기에서, 성형조성물은 앞서 설명한 바와 같으므로 중복설명은 생략한다.

블렌딩이 완료되면 압출기에 블렌딩물을 넣고 가온가압하여 발포하면서 데크부재로 압출성형하는 단계가 수행된다.

이와 같은 단계를 거침으로써 본 발명에 따른 특성을 가진 폐합성수지데크부재를 만들 수 있게 된다.

본 발명에 따른 폐합성수지데크부재의 특성 확인을 위해 내수압을 테스트한 결과 7150mm로서 목적하는 6,000mm를 훨씬 상회하는 것으로 매우 우수한 내수압 특성이 있는 것으로 확인되었다.

또한, 폐합성수지데크부재 시료에 대한 내변색성을 확인하기 위해 태양광이 비추는 외부에 30일간 방치한 후 변색여부, 미소크랙(열화), 부서짐을 확인하였으나, 변색, 크랙, 부서짐이 전혀 확인되지 아니하였다.

뿐만 아니라, 동해융결성 특성도 통과하였으며, 방수성, 방습성 특성도 유효한 것으로 확인되었다.

Claims (3)

1. 말통용기 또는 세제용기를 포함한 폐합성수지 분쇄 용융 성형볼 30-40중량%, 8-13mm 길이의 글래스화이바 5-10중량%, 1-2㎛의 입도를 갖는 탈크(Talc) 파우더 4-10중량%, 안료 2-5중량%, 발포제 3-7중량%, 산화방지제 2-5중량%, 자외선차단제 2-5중량% 및 나머지 폴리프로필렌수지로 이루어진 성형조성물을 성형하여 제조되는 폐합성수지를 이용한 친환경데크부재에 있어서;
   상기 폐합성수지를 분쇄 용융시켜 성형볼을 만들 때 폐합성수지 용융물에 첨가물을 더 첨가하여 블렌딩하되, 상기 첨가물은 폐합성수지 100중량부에 대해, 페트로레이텀 15중량부, 글루타릴콘센트레이스 10중량부, 아인산염 10중량부, 글루코산염 10중량부가 혼합된 것이고;
   상기 성형조성물을 성형하기 전에 상기 성형조성물 100중량부에 대해, 소디움바이카보네이트 10중량부, 비닐트리에톡시실란(VTEOS) 10중량부, 트리페닐포스핀 5중량부를 더 첨가한 후 성형되는 것을 특징으로 하는 폐합성수지를 이용한 친환경데크부재.
2. 삭제
3. 삭제