KR102428151B1

KR102428151B1 - 재생 폴리스티렌 수지 및 재생 발포유리를 포함하는 재생 복합소재 제품의 제조 방법 및 이로써 제조된 재생 복합소재 제품

Info

Publication number: KR102428151B1
Application number: KR1020220005277A
Authority: KR
Inventors: 김마리아; 한종문; 사재빈; 류명한; 김태성; 김수빈
Original assignee: 김마리아
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2022-08-05
Also published as: KR20220115553A; KR20220115551A; KR20220115552A; KR102642257B1; KR102642260B1

Abstract

다음을 포함하는 재생 복합소재 제품의 제조 방법이 제공된다:
불순물이 제거된 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 조분쇄하여 제1 조성물을 수득하는 제1 단계;
상기 제1 조성물에 용매를 부가하여 제2 조성물을 수득하는 제2 단계;
상기 제2 조성물에서 용매를 증발 제거하여 겔 제형의 제3 조성물을 수득하는 제3 단계;
상기 제3 조성물에 과립형 재생 발포유리를 부가하고 혼합하여 제4 조성물을 수득하는 제4 단계;
상기 제4 조성물에 발포제 및 기타 첨가제를 부가하고 혼합하여 제5 조성물을 수득하는 제5 단계; 및
상기 제5 조성물에서 잔여 용매를 증발 제거하고 발포 및 압출하여 최종 제품을 수득하는 발포 단계.

Description

재생 폴리스티렌 수지 및 재생 발포유리를 포함하는 재생 복합소재 제품의 제조 방법 및 이로써 제조된 재생 복합소재 제품 {Method for Manufacturing Recycled Composite Product Comprising Recycled Polystyrene Resin and Recycled Foamed Glass, and Recycled Composite Product Manufactured thereby}

본 발명은 재생 폴리스티렌 수지를 모재로, 재생 발포유리를 강화재로 가지는 재생 복합소재 제품의 제조 방법 및 이로써 제조된 재생 복합소재 제품에 관한 것이다.

본 발명은 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 재활용하여 수득한 재생 폴리스티렌 수지를 모재로, 폐유리를 재활용하여 수득한 재생 발포유리를 강화재로 가지는 단열성, 경량성 및 굴곡 강도 등의 물성이 뛰어난 재생 복합소재 제품의 제조 방법 및 이로써 제조된 재생 복합소재 제품에 관한 것이다.

본 발명은 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 용해 감용 방식으로 재활용하여 재생 폴리스티렌 수지를 수득함에 있어, 상기 용해 감용 방식에 사용되는 용매를 증발 제거하고, 증발 제거된 용매를 냉각하여 회수하여 전체 제조 공정의 경제성을 향상시킨 재생 복합소재 제품의 제조 방법 및 이로써 제조된 재생 복합소재 제품에 관한 것이다.

부표는, 일반적으로 이를 구성하는 재료의 부력을 이용하여 해양의 수면 위에 부유하는 표지로, 항로의 표시나 기타 요망되는 표시를 위해 널리 사용되고 있다. 특히 어업 분야에서 부표는, 어업용 부표로서, 어업을 위한 항로의 표시나, 양식업을 영위함에 있어 해수에 노출 및 부유되어야 하는 대상물을 해저면에 접촉시키지 않도록 부력 및 고정력을 제공하는 수단으로서, 어업의 영위를 위한 핵심적 수단으로 기능하고 있다.

발포 폴리스티렌 수지 소재 부표는, 상기 발포 폴리스티렌이 가지는 상대적으로 높은 경량성과 단위 부피당 제공되는 상대적으로 높은 부력 및, 상대적으로 저렴하게 공급되는 경제성을 바탕으로 어업 분야에 널리 사용되고 있다. 그러나, 발포 폴리스티렌 수지 소재 부표는, 해양 환경에 노출이 장기화됨에 따라 파손 및 열화가 진행되어, 발포 폴리스티렌 수지 조각을 발생하고, 상기 발생된 발포 폴리스티렌 수지 조각은 발포 폴리스티렌 수지의 경량성을 바탕으로 해수면에 잔류하면서, 파손 및 열화가 지속되면 더욱 작은 조각을 발생시켜, 결과적으로 미세 플라스틱으로서 해양 환경에 부정적인 영향을 미친다는 치명적인 단점이 존재한다.

상기와 같은 발포 폴리스티렌 수지 소재 부표의 환경에 대한 부정적인 영향을 최소화하고자 하는 노력이 다방면으로 진행되고 있다. 특히, 해양수산부에서는 발포 폴리스티렌 수지 소재 부표의 사용을 금지하고, 해양 환경에 미치는 부정적인 영향이 보다 적은 부표의 사용, 예를 들면 친환경 소재 부표의 사용을 권장하고 있다. 현행 어장관리법 시행규칙 제5조 제1항에서는, 어구 등을 어장에 설치할 때 사용하는 부표, 즉 어장부표는, 1. 발포 부표(폴리스타일렌 부표)의 경우 파손을 줄일 수 있는 고밀도(0.020g/cm³ 이상) 제품, 2. 비발포 부표의 경우 경제성과 내구성을 고려하여 합성수지를 재료로 성형하거나 피복된 제품, 및 3. 국가 또는 지방자치단체가 지원하는 사업을 통하여 어업인 또는 양식업자에게 보급되는 친환경 개량 부표 중 어느 하나의 규격에 적합한 제품일 것을 규정하고 있으며, 2022. 11. 13. 시행 예정 동 규칙 제5조 제1항 제1호에서는, 발포 부표의 경우 발포 폴리스티렌이 포함되지 않은 제품일 것을 규정하고 있다.

그러나, 상기와 같은 노력은 별론으로, 상기와 같은 친환경 소재 부표가 종래 사용되는 발포 폴리스티렌 수지 소재 부표를 대체하는 경우, 종래 사용되어 오던 발포 폴리스티렌 수지 소재 부표는 폐기물로서 배출될 것이 자명하고, 상기와 같은 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표의 처리에 따른 환경에 대한 부정적 영향 또한 고려되어야 하는 실정이다. 발포 폴리스티렌 수지는, 일반적으로 소각 또는 매립을 통해 처리되나, 각각의 방식이 대기환경 또는 대지환경에 미치는 부정적인 영향을 고려한다면 상기와 같은 폐기물로서의 발포 폴리스티렌 수지는 재활용이 강력하게 요구되는 분야이다.

한편, 발포 폴리스티렌 수지가 폐기물로서 회수되는 경우, 이를 재활용하는 방안으로서 감용이 고려된다. 상기 감용의 방식은 크게 열 감용 방식과 용해 감용 방식으로 구분되고, 이 중 열 감용 방식은 폴리스티렌 수지의 열가소성을 활용하여 폐기물로 회수된 발포 폴리스티렌 수지에 열을 가하여 상기 발포 폴리스티렌 수지에 유동성을 부여하고, 내부의 공동을 제거하기 위한 압축 내지는 압출을 통해 단위 부피당 질량이 상대적으로 높은 재생 폴리스티렌 수지를 잉곳(ingot) 또는 펠렛(pellet) 형태로 수득하도록 한다. 그러나, 열 감용 방식에 사용되는 열 감용기의 용량의 문제 및 회수된 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐기물에 부착된 오염물들이 충분히 제거되지 않음에 따른 의도되지 않은 연소 등의 문제로 인해, 열 감용 방식으로 회수된 재생 폴리스티렌 수지는 낮은 등급으로 취급되어 낮은 경제성을 가지는 문제점이 있다.

용해 감용 방식은, 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐기물을 발포 폴리스티렌 수지를 용해할 수 있는 용매에 투입하고, 용매에 폴리스티렌 수지를 용해한 다음, 용해되지 않은 불순물을 제거하고, 폴리스티렌 수지가 용해된 용액에서 용매를 제거하여 재생 폴리스티렌 수지를 겔(gel) 형태로 수득한 다음, 상기 수득된 재생 폴리스티렌 수지 겔에서 용매를 추가로 제거하여 재생 폴리스티렌 수지를 수득하는 방식으로, 열 감용 방식에 의해 수득된 재생 폴리스티렌 수지에 비해 고품질의 재생 폴리스티렌 수지를 수득할 수 있다는 이점이 있다. 그러나, 상기 용해 감용 방식을 통해 발포 폴리스티렌 수지를 재활용하기 위해서는 요망되는 수준의 용매가 필요하고, 상기 용매를 추가적으로 재 공급하는 경우, 전체 공정의 경제성에 부정적인 영향을 준다는 문제점이 있다.

또한, 용해 감용 방식으로 수득된 재생 폴리스티렌 수지는, 비록 열 감용 방식으로 수득된 재생 폴리스티렌 수지에 비해 높은 경제성을 가지지만, 감용 방식과 무관하게 재생 폴리스티렌 수지 자체의 경제성이 높지 않다는 점에서, 발포 폴리스티렌 수지의 재활용에 대한 경제적 동기가 충분하지 않다는 문제점이 또한 존재한다. 즉, 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표가 대량으로 발생할 것으로 예상되는 실정 하에서, 상기 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표의 재활용에 따른 충분한 경제적 동기가 제공되어야 상기 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표의 폐기 과정에서 발생하는 환경에 대한 추가적인 부정적인 영향을 최소화할 수 있다는 기술적 과제가 존재한다.

유리는, 이산화규소를 주송분으로 하는 비교적 높은 경도 및 취성을 가지는 비결정질 고체로서, 공간차폐성과 투시성을 동시에 제공한다는 이점을 바탕으로 산업 및 생활 전반에서 널리 사용되고 있는 소재이다. 유리는 일단 파손되면 제품으로서의 본래 목적을 상실하고 폐기되는 것이 일반적이고, 상기와 동일한 이유를 바탕으로 광범위하게 사용되고 다양하게 사용되는 만큼, 폐기물로서 배출되는 양 또한 상당한 실정이다. 폐유리는 통상적으로 매립을 통해 처리되나, 무기질 소재의 이점을 활용하여 이를 재활용하는 다양한 방안들이 연구 및 적용되고 있다.

재생 발포유리(Recycled Foamed Glass, RFG)는 불연성 경량 발포소재로서, 다양한 색상의 유리 폐기물이 혼합되어 배출되거나 파손된 유리가 폐기물로 배출되는 경우, 이를 단순히 용융하여 제품화하는 전통적인 재생 방식에 어려움이 있다는 점에 착안하여, 폐유리를 분쇄하고 발포제 등을 혼합하고 고온에 노출하여 발포제의 열분해에 따라 발생하는 기체를 통해 다공성 구조를 형성하는 방식으로 제작되는 소재이다. 재생 발포유리는 위와 같은 환경적 이점뿐만 아니라, 소재 자체의 뛰어난 물성 및 내화학성, 즉 우수한 방수성, 기밀성, 내열성, 고강도, 치수 안정성, 내산성 등을 가지면서도 쉽게 절단되어 산업적으로 취급이 용이하다는 이점이 있어 폐기물 재생 소재 중 각광받고 있는 소재 중 하나이다.

따라서, 차단성과 투명성을 동시에 제공하는 산업적 소재로서의 유리 제품의 특성상, 이를 활용한 유리 제품의 제조에 비해 경제성이 낮은 발포유리 제품의 제작은 파손으로 인한 폐기 또는 산업적 부산물로 인한 폐기에 따라 회수되는 폐유리를 바탕으로 이루어지는 것이 요구되는 실정 하에서, 상기와 같은 우수한 물성과 내화학성을 가지는 소재로서의 재생 발포유리는 업사이클링(Upcycling)의 대표적인 예시적 제품으로 알려져 있다.

그러나, 상기와 같은 재생 발포유리 제품의 우수한 특성에도 불구하고, 재생 발포유리 제품만을 단열재 등의 건축 내장재로 사용하는 경우, 일반적인 재생 수지를 활용한 내장재 등에 비해 다소 높은 단가로 인하여 전체 공정에 투입되는 비용이 증대된다는 단점이 있고, 과립형 재생 발포유리 제품을 사용하는 경우, 이를 단열재로 사용하고자 하는 경우, 상기 과립형 재생 발포유리 제품을 고정하기 위한 모재가 필수적으로 요구되는 실정이다. 이러한 모재의 선정은 본 발명이 속하는 기술분야의 기술자에게는 자명한 수단으로 시공이나 현장에 요구되는 환경에 맞추어 진행되었으나, 기성품으로서 제공되는 과립형 재생 발포유리 제품을 포함하는 복합소재는 제공되고 있지 않거나, 입수 가능하더라도 그 단가가 높아 재생 소재를 사용하여 전체 공정의 경제성을 확보하고자 하는 소재 선택의 의도와 부합하지 않는 경우가 일반적이다.

본 발명은 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표의 재활용을 통해 재생 폴리스티렌을 수득하고, 수득된 재생 폴리스티렌 수지를 모재로, 과립형 재생 발포유리를 강화재로 가지는 복합소재 제품을 제공함으로써, 향후 다량 발생이 예정된 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표의 효율적인 재활용 방안을 제공하는 것을 통해 환경오염을 방지하고, 건축용 단열재 등으로 활용될 수 있는 복합소재 제품을 경제적으로 제공하는 기술적 과제를 해결하는 목적을 가진다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 국한되는 것은 아니고, 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자(이하 “통상의 기술자”)가 본 개시를 통해 자명하게 인식할 수 있는 기술적 과제를 또한 해결할 수 있음이 하기의 기재로부터 명확하게 이해될 것이다.

본 발명의 발명자들은, 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 재활용하여 수득한 재생 폴리스티렌 수지를 모재로 하고, 이에 과립형 재생 발포유리를 강화재로서 혼합하여 형성한 재생 복합소재 제품을 제공하였다.

특히, 본 발명의 발명자들은, 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 재활용하여 수득한 재생 폴리스티렌 수지를 수득함에 있어, 종래 널리 사용되는 열 감용 방식이 아닌, 용해 감용 방식을 사용하여, 상기 재생 폴리스티렌 수지의 품질을 향상하고, 이에 의해 최종 수득되는 재생 복합소재 제품의 품질을 향상한 재생 복합소재 제품을 제공하였다.

또한, 본 발명의 발명자들은, 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 재활용하여 수득한 재생 폴리스티렌 수지를 수득함에 있어, 용해 감용 방식을 사용하는 경우, 상기 감용에 사용되는 용매를 증발 및 냉각을 통해 회수하여 재사용하는 것을 통해, 최종적으로 재생 복합소재 제품을 수득하는 공정의 경제성이 개선된 재생 복합소재 제품의 제조 방법을 제공하였다.

나아가, 본 발명의 발명자들은, 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 재활용하여 수득한 재생 폴리스티렌 수지를 모재로 하고, 이에 과립형 재생 발포유리를 강화재로 혼합하고, 이에 실란 커플링제를 일정 수준으로 첨가하여 형성한 재생 복합소재 제품을 제공하였다.

본 발명의 발명자들은, 놀랍게도, 상기의 방법에 따라 제공된 재생 복합소재 제품은, 재생 폴리스티렌 수지만을 사용한 제품에 비해 상대적으로 높은 단열성을 가지고, 재생 발포유리만을 사용한 경우에 비해 더욱 높은 단열성을 가지면서도, 재생 폴리스티렌 수지만을 사용한 제품에 비해 높은 굴곡 파괴 하중을 가진다는 것을 발견하였다.

또한, 본 발명의 발명자들은, 본 발명은 상기와 같은 본 발명에 따른 재생 복합소재 제품의 이점을 바탕으로, 종래의 압출법에 따른 폴리스티렌 수지 소재 단열재 제품과 유사한 기능을 수행하는 건축용 단열재로서의 재생 복합소재 제품을 제공할 수 있음을 발견하였고, 이를 바탕으로 환경에 부정적인 영향을 미치는 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표의 재활용을 촉진하는 기술적 과제를 해결할 수 있음을 발견하였다.

또한, 본 발명의 발명자들은, 본 발명은 상기와 같은 본 발명에 따른 재생 복합소재 제품의 이점을 바탕으로, 재생 폴리스티렌 수지를 모재로 하고, 과립형 재생 발포유리를 강화재로 하는 재생 복합소재 제품이 제공됨에 따라, 과립형 재생 발포유리 설비가 요망되는 환경에 있어 상기 과립형 재생 발포유리 설비를 강화재를 통해 고정하여 시공할 수 있도록 하는 기술적 과제를 해결할 수 있음을 발견하였다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 양태에 따른 재생 복합소재 제품의 제조 공정을 개념적으로 나타한 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 양태에 따른 재생 복합소재 제품의 제조 방법을 개념적으로 도시한 순서도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 일 실시 양태에 따른 재생 복합소재 제품의 제조 방법을 개념적으로 도시한 순서도이다.
도 4는, 본 발명의 또 다른 일 실시 양태에 따른 재생 복합소재 제품의 제조 방법을 개념적으로 도시한 순서도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시 양태에 따라 제조된 재생 복합소재 제품(100)의 단면을 개념적으로 나타낸 단면도로, 재생 폴리스티렌 수지(110), 공극(120) 및 재생 발포유리(130)를 포함하는 재생 복합소재 단면을 개념적으로 나타낸 단면도이며, 축척은 과장되었고, 본 발명의 재생 복합소재 제품을 이에 한정하고자 하는 의도가 아닌, 단지 예시를 위한 개념적 단면도이다.

이하, 본 발명을 하기의 예시를 사용하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 하기의 예시를 설명하기 위해 사용된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 상기 기술적 용어를 통하여 한정하고자 하는 의도가 아니며, 상기 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 별도의 의미를 정의하고 있지 않은 한, 통상의 기술자가 일반적으로 이해하고 또 사용하는 의미를 전달하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 달리 명시되지 않은 경우, 본 발명에 따른 제조 방법은 상온(25℃)에서 진행되며, 각 단계는 통상의 기술자가 별다른 어려움 없이 도출 내지는 입수할 수 있는 수단 및 도구 등에 의하여 수행되는 것으로 이해되어야 할 것이고, 각 단계는 통상의 기술자가 별다른 어려움 없이 부가하거나 제거할 수 있는 공정의 변경이 자명하게 내재되어 있음이 이해되어야 할 것이며, 각 단계에서 사용되는 재료, 조성물, 제품, 및 물질 등은 통상의 기술자가 별다른 어려움 없이 동일하거나 동일한 것으로 인정될 수 있는 결과를 도출하기 위하여 사용될 수 있는 재료, 조성물, 제품 및 물질 등으로의 변경 또는 치환이 자명하게 내재되어 있음이 이해되어야 할 것이다.

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 본 발명에 따른 재생 복합소재 제품을 제조하는 방법은,

불순물이 제거된 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 조분쇄하여 평균 직경 0.05 내지 0.50미터의 제1 조성물을 수득하는 제1 단계;

상기 제1 조성물에 제1 공정온도에서 용매를 부가하여 제2 조성물을 수득하는 제2 단계;

상기 제2 조성물에 제2 공정온도에서 용매를 증발 제거시켜 겔 제형의 제3 조성물을 수득하는 제3 단계;

상기 제3 조성물에 제3 공정온도에서 평균 직경 10 내지 2,000㎛의 과립형 재생 발포유리를 부가하고 혼합시킨 제4 조성물을 수득하는 제4 단계;

상기 제4 조성물에 제4 공정온도에서 발포제 및 기타 첨가제를 부가하고 혼합시킨 제5 조성물을 수득하는 제5 단계; 및

상기 제5 조성물을 제5 공정온도에서 잔여 용매를 증발 제거하고 발포 및 압출하여 최종 제품을 수득하는 발포 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시 양태에 있어서, 본 발명에 따른 재생 복합소재 제품을 제조하는 방법은,

상기 제5 조성물을 제5 공정온도에서 잔여 용매를 증발 제거하고 발포 및 압출하여 최종 제품을 수득하는 발포 단계를 포함할 수 있고,

상기 제3 단계에서, 증발 제거된 용매를 제6 공정온도에서 냉각하여 액상 용매로 회수하는 회수 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 제3 단계에서, 증발 제거된 용매를 제6 공정온도에서 냉각하여 액상 용매로 회수하는 회수 단계를 추가로 포함할 수 있고,

상기 제2 단계의 용매는 상기 회수된 액상 용매를 포함하는 용매일 수 있다.

상기 제4 조성물에 제4 공정온도에서 발포제, 실란 커플링제 및 기타 첨가제를 부가하고 혼합시킨 제5 조성물을 수득하는 제5 단계; 및

상기 제1 조성물에 제1 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 100 내지 1,000중량부의 용매를 부가하여 제2 조성물을 수득하는 제2 단계;

상기 제2 조성물에 제2 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 10 내지 100중량부의 용매를 제외한 용매를 증발 제거시켜 겔 제형의 제3 조성물을 수득하는 제3 단계;

상기 제3 조성물에 제3 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 50 내지 150중량부의 평균 직경 10 내지 2,000㎛의 과립형 재생 발포유리를 부가하고 혼합시킨 제4 조성물을 수득하는 제4 단계;

상기 제1 조성물에 제1 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 200 내지 900중량부의 용매를 부가하여 제2 조성물을 수득하는 제2 단계;

상기 제2 조성물에 제2 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 20 내지 90중량부의 용매를 제외한 용매를 증발 제거시켜 겔 제형의 제3 조성물을 수득하는 제3 단계;

상기 제3 조성물에 제3 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 75 내지 125중량부의 평균 직경 200 내지 1500㎛의 과립형 재생 발포유리를 부가하고 혼합시킨 제4 조성물을 수득하는 제4 단계;

상기 제4 조성물에 제4 공정온도에서 발포제 및 제1 조성물 100중량부를 기준으로 1 내지 7중량부의 실란 커플링제를 부가하고 혼합시킨 제5 조성물을 수득하는 제5 단계; 및

상기 제1 조성물에 제1 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 300 내지 800중량부의 용매를 부가하여 제2 조성물을 수득하는 제2 단계;

상기 제2 조성물에 제2 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 30 내지 80중량부의 용매를 제외한 용매를 증발 제거시켜 겔 제형의 제3 조성물을 수득하는 제3 단계;

상기 제3 조성물에 제3 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 85 내지 115중량부의 평균 직경 300 내지 1,000㎛의 과립형 재생 발포유리를 부가하고 혼합시킨 제4 조성물을 수득하는 제4 단계;

상기 제4 조성물에 제4 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 발포제 및 제1 조성물 100중량부를 기준으로 2 내지 5중량부의 실란 커플링제를 부가하고 혼합시킨 제5 조성물을 수득하는 제5 단계; 및

상기 제1 조성물에 제1 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 400 내지 600중량부의 용매를 부가하여 제2 조성물을 수득하는 제2 단계;

상기 제2 조성물에 제2 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 40 내지 60중량부의 용매를 제외한 용매를 증발 제거시켜 겔 제형의 제3 조성물을 수득하는 제3 단계;

상기 제3 조성물에 제3 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 90 내지 110중량부의 평균 직경 300 내지 900㎛의 과립형 재생 발포유리를 부가하고 혼합시킨 제4 조성물을 수득하는 제4 단계;

상기 제4 조성물에 제4 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 발포제 및 제1 조성물 100중량부를 기준으로 3 내지 4중량부의 실란 커플링제를 부가하고 혼합시킨 제5 조성물을 수득하는 제5 단계; 및

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 본 발명에 따른 재생 복합소재 제품를 제조하는 방법은,

상기 제1 조성물에 제1 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 450 내지 550중량부의 용매를 부가하여 제2 조성물을 수득하는 제2 단계;

상기 제2 조성물에 제2 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 45 내지 55중량부의 용매를 제외한 용매를 증발 제거시켜 겔 제형의 제3 조성물을 수득하는 제3 단계;

상기 제3 조성물에 제3 공정온도에서 제1 조성물 100중량부를 기준으로 95 내지 105중량부의 평균 직경 300 내지 900㎛의 과립형 재생 발포유리를 부가하고 혼합시킨 제4 조성물을 수득하는 제4 단계;

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 제1 조성물은 노끈, 접착제, 그물, 금속 등의 불순물이 제거된 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 인력, 해머 밀, 또는 기타 관용되는 분쇄 방식 내지는 장치를 사용하여 조분쇄하여 수득되는 발포 폴리스티렌 수지의 발포 비드(bead)가 유지되어 있는 형태의 조성물이다.

상기 제1 조성물은, 입자의 평균 직경이 0.50미터 초과인 경우, 후행되는 공정 단계에서 용매에 용해되는 시간이 과도하게 소요되고, 용매에 충분히 용해되지 않으므로, 상기 제1 조성물의 입자의 평균 직경의 상한은 0.50미터인 것이 적당하고, 입자의 평균 직경이 0.05미터 미만인 경우, 입자당 중량이 과도하게 가벼워서 외력, 특히 바람 등에 의한 환경적 요인에 의해 용해 과정에서 어려움이 발생하고, 정전기로 인해 용매와의 혼합이 충분히 이루어지지 않으므로, 상기 제1 조성물의 입자의 평균 직경의 하한은 0.05미터인 것이 적당하다.

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 용매는 폴리스티렌 수지를 용해할 수 있는 유기 용제로서, 통상의 기술자가 상업적으로 입수할 수 있는 모든 종류의 용매가 포함되며, 바람직하게는 디클로로메탄, 디클로로에탄, 디메틸포름알데히드, 클로로벤젠 및 디클로로벤젠을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 디클로로메탄 또는 디클로로에탄일 수 있으며, 가장 바람직하게는 디클로로메탄일 수 있다.

상기 용매는, 투입 비율이 제1 조성물 100중량부를 기준으로 1,000중량부 초과인 경우, 용액으로서의 제2 조성물에서 후행되는 공정 단계에서 용매를 증발 제거하는 데에 과도한 에너지가 투입되므로, 상기 용매의 투입 비율의 상한은 제1 조성물 100중량부를 기준으로 1,000중량부인 것이 적당하고, 투입 비율이 제1 조성물 100중량부를 기준으로 100중량부 미만인 경우, 제1 조성물이 충분히 용해되지 않고 잔여물이 형성되며, 용해되지 않는 불순물들을 분리하는 데에 어려움이 있으므로, 상기 용매의 투입 비율의 하한은 제1 조성물 100중량부를 기준으로 100중량부인 것이 적당하다.

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 과립형 재생 발포유리는, 당업자가 별다른 어려움 없이 상업적으로 입수할 수 있는 과립형 재생 발포유리로, 후행되는 재생 수지의 발포 및 압출 공정의 적용에 적합한 과립형 재생 발포유리가 적당하다.

상기 과립형 재생 발포유리는, MISAPOR Standard Plus 10/50, MISAPOR Standard 10/75, MISAPOR Greenlight 10/63, MISAPOR Xtra Dynamic 10/50, 및 MISAPOR Miniline 10/25으로 이루어진 그룹(스위스 MISAPOR AG로부터 상업적으로 입수 가능)으로부터 선택되는 재활용 발포유리일 수 있고, MISAPOR Standard Plus 10/50 또는 MISAPOR Standard 10/75인 것이 바람직하고, MISAPOR Standard Plus 10/50인 것이 특히 바람직하다.

또한, 상기 과립형 재생 발포유리는, SG 600P, SG 600, SG 800P, SG 800, SG 800T, SG 270, SG 370, FGG 16/45, 및 FS 45/90으로 이루어진 그룹 (독일 GLAPOR 사로부터 상업적으로 입수 가능)으로부터 선택되는 재활용 발포유리일 수 있고, SG 600P, SG 600, SG 800P, SG 800, 및 SG 800T으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재활용 발포유리인 것이 바람직하고, SG 600P 또는 SG 600인 것이 더욱 바람직하고, SG 600P인 것이 특히 바람직하다.

또한, 상기 과립형 재생 발포유리는, TECHNOPOR(과립형, 오스트리아 TECHNOPOR 사로부터 상업적으로 입수 가능)일 수 있다.

상기 과립형 재생 발포유리는, 투입 비율이 제1 조성물 100중량부를 기준으로 150중량부 초과인 경우, 상기 과립형 재생 발포유리가 재생 폴리스티렌 수지에 충분히 분산되지 않는 현상이 관측되고, 상기 재생 폴리스티렌 수지가 상기 과립형 재생 발포유리 간의 공극을 충분히 메울 수 없어 수득되는 재생 복합소재의 강성이 현저히 약화되므로, 상기 과립형 재생 발포유리의 투입 비율의 상한은 제1 조성물 100중량부를 기준으로 150중량부인 것이 적당하고, 투입 비율이 제1 조성물 100중량부를 기준으로 50중량부 미만인 경우, 재생 발포유리를 강화재로 사용한 재생 복합소재 제품에서 요망되는 수준의 단열성과 내열성이 확보되지 않으므로, 상기 과립형 재생 발포유리의 투입 비율의 하한은 50중량부인 것이 적당하다.

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 상기 과립형 재생 발포유리의 투입 비율은 제1 조성물 100중량부를 기준으로 50 내지 150중량부, 75 내지 125중량부, 85 내지 115중량부, 90 내지 110중량부일 수 있다.

상기 과립형 재생 발포유리는, 입자의 평균 직경이 100㎛ 미만인 경우, 재생 발포유리를 강화재로 사용한 재생 복합소재 제품에서 요망되는 수준의 단열성과 내열성이 확보되지 않고, 재생 폴리스티렌 수지 모재에 충분히 분산되지 않는 현상이 관측되므로, 상기 과립형 재생 발포유리의 입자의 평균 직경의 하한은 10㎛인 것이 적당하고, 입자의 평균 직경이 2,000㎛ 초과인 경우, 재생 발포유리를 강화재로 사용한 재생 복합소재 제품의 강도가 건축용 단열재로 설치되기에 충분하지 않고, 재생 폴리스티렌 수지 모재와의 혼합이 용이하지 않으며, 압출법을 통한 발포 공정에서 상용되는 압출기의 규격에 맞지 않아 장입이 곤란하므로, 상기 과립형 재생 발포유리의 입자의 평균 직경의 상한은 2,000㎛인 것이 적당하다.

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 상기 과립형 재생 발포유리의 입자의 평균 직경은 100 내지 2,000㎛, 200 내지 1500㎛, 300 내지 1,000㎛, 300내지 900㎛일 수 있다.

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 기타 플라스틱 첨가제는, 가소제, 산화방지제, 열안정제, 자외선안정제, 난연제, 대전방지제, 충격보강제, 착색제, 무적제, 핵제, 및 커플링제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인, 당업자에게 자명한 플라스틱 제조 공정에서 널리 사용되는 첨가제이다.

상기 기타 플라스틱 첨가제 중 커플링제는, 실란 커플링제인 것이 바람직하고, 비닐 트리메톡시실란, 비닐 트리에톡시실란, 2-(3,4 에폭시시클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필메톡시디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-머캅토프로필 트리메톡시실란을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 실란 커플링제일 수 있고, 바람직하게는 3-글리시독시프로필 트리메톡시, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 실란 커플링제일 수 있다.

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 발포 단계의 발포제는, 화학 발포제와 물리 발포제일 수 있고, 상기 화학 발포제는 유기 발포제와 무기 발포제일 수 있고, 상기 물리 발포제는 가스형 발포제와 팽창형 발포제일 수 있다. 상기 물리 발포제를 이용하는 발포 단계는, 단지 예로서, 수지 재료 속에 저비점 용제를 함유시킨 조성물을 형성하고, 상기 형성된 조성물을 가열 및 발포한 발포 조성물을 형성하는 발포 단계일 수 있고, 상기 저비점 용제는, 프로판, 부탄, 헥산, 헵탄, 디클로로메틸렌, 디클로로에틸렌을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 저비점 용제일 수 있으며, 이에 제한되지 않는, 통상의 기술자가 별다른 어려움 없이 적용할 수 있는 다양한 발포제 및 발포 공정을 포함하는 발포 단계일 수 있다.

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 발포 단계는, 단지 예로서, 발포 대상 조성물의 압출 시, 발포 대상 조성물에 발포제 및 기타 첨가제를 미리 배합한 다음 압출하거나, 발포제가 포함되지 않은 발포 대상 조성물을 압출하는 과정에서 발포제를 주입하고, 고압 하에서 상기 발포제를 균일하게 분산시킨 후, 압출 과정에서 고압 분위기가 헤소됨에 따라 상기 발포제가 팽창하며 발포되는 압출 발포 단계일 수 있으며, 이에 제한되지 않는, 통상의 기술자가 별다른 어려움 없이 적용할 수 있는 다양한 발포 공정을 포함하는 발포 단계일 수 있다.

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 상기 제1 공정온도 내지 제5 공정온도는, 통상의 기술자가 각 공정온도가 적용되는 단계를 수행함에 있어서, 본 발명의 과제해결원리를 달성할 수 있도록 적절히 선택할 수 있는 공정온도일 수 있으며, 단지 예로서, 상기 제1 공정온도는 상기 용매가 불필요한 수준으로 증발되거나, 상기 용매가 가연성일 경우, 상기 용매가 연소되지 않는 온도 범위에서 바람직하게 선택되는 온도일 수 있고, 상기 제2 공정온도는 상기 용매를 요망되는 공정시간 내에 요망되는 수준까지 증발 제거할 수 있으며, 동시에, 상기 용매가 가연성일 경우, 상기 용매가 연소되지 않는 온도 범위에서 바람직하게 선택되는 온도일 수 있고, 상기 제3 공정온도는 상기 겔 제형의 제3 조성물이 굳지 않으며, 동시에, 과립형 재생 발포유리가 용이하게 혼합되어 균질한 분산이 달성되도록 하는 온도 범위에서 바람직하게 선택되는 온도일 수 있고, 상기 제5 공정온도는 상기 용매를 요망되는 공정시간 내에 요망되는 수준까지 증발 제거할 수 있으며, 동시에, 상기 용매가 가연성일 경우, 상기 용매가 연소되지 않는 온도 범위에서 바람직하게 선택되는 온도일 수 있다.

본 발명의 일 실시 양태에 있어서, 상기 제6 공정온도는, 상기 용매의 끓는점 미만의 온도 범위에서 바람직하게 선택되는 온도일 수 있으며, 단지 예로서, 상기 용매가 디클로로메탄인 경우, 상기 제6 공정온도는 10℃ 이상 30℃ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10℃ 이상 25℃ 이하일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10℃ 이상 20℃ 이하일 수 있으며, 가장 바람직하게는 10℃ 이상 15℃ 이하일 수 있다.

실시예1: 제1 조성물의 제조

스크랩 처리된 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 회수하였다. 상기 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표에 부착된 어업용 그물, 노끈, 각종 고정장치 및 금속 등의 불순물을 인력으로 제거하여 불순물이 제거된 발포 폴리스티렌 수지 폐부표를 준비하였다. 동력기구 등을 사용하여 상기 불순물이 제거된 발포 폴리스티렌 수지 폐부표를 인력으로 1차 분쇄한 다음, 분쇄기를 이용하여 2차 분쇄하여 평균 직경 0.20미터의 2차 분쇄물을 수득하였다. 미처 제거되지 않은 불순물을 제거하여 백색 내지 황색의 제1 조성물을 수득하였다. 상기 수득된 제1 조성물의 직경은 평균 0.20미터로 측정되었다.

실시예 2: 제2 조성물의 제조

상기 제1 조성물 10kg을 준비하였다. 2중망이 장치된 용해 용기에 액상 디클로로메탄을 50kg 준비하였다. 컨베어를 통해 상기 제1 조성물을 상기 용해 용기로 이동하였다. 200℃에서 상기 제1 조성물이 상기 액상 디클로로메탄에 용해되도록 천천히 교반하여 혼합하였다. 미색의 액상 혼합 조성물을 제2 조성물로서 수득하였다.

실시예 3: 제3 조성물의 제조

상기 제2 조성물을 제1 교반 탱크로 이송하였다. 교반 탱크에 부착된 열매보일러 1기를 사용하여 상기 교반 탱크를 180℃에서 5시간 동안 유지하였다. 제1 교반 탱크의 상단에 설치된 파이프를 통해 디클로로메탄 증기를 냉각 설비로 이동시키고 15℃를 유지하는 냉각 설비에서 디클로로메탄을 액상으로 회수하였다. 제1 교반 탱크의 하단에서 겔 형태의 반투명 조성물을 제3 조성물로서 수득하였다.

실시예 4: 제4 조성물의 제조

상기 제3 조성물을 제1 교반 탱크와 상이한 제2 교반 탱크로 이송하였다. 180℃로 유지되는 제2 교반 탱크에 재생 발포유리(제품명 MISAPOR Standard Plus 10/50, 스위스 MISAPOR AG로부터 입수) 10kg을 부가하고 천천히 교반하여 혼합하였다. 회색의 고형 성분이 분산된 겔 형태의 반투명 조성물을 제4 조성물로서 수득하였다.

실시예 5: 제5 조성물의 제조

상기 제4 조성물을 210℃로 유지하면서 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(제품명 KBM-503, 신지유통으로부터 입수) 0.3kg을 첨가하고 지속 교반하였다. 회색의 고형 성분이 분산된 유동성이 있는 조성물을 제5 조성물로서 수득하였다.

실시예 6: 최종 제품의 수득

상기 제5 조성물을 210℃로 유지하면서 압출기에 장입하고 에탄올을 혼합한 다음 1500psi의 압력으로 이산화탄소 발포제를 주입하여 발포하였다. 성형이 완료된 조성물을 최종 재생 복합소재 제품으로 수득하였다. 시험을 위해 시편을 준비하였다.

비교 실시예 1: 제1 비교 제품의 수득

상기 제3 조성물을 210℃로 유지하면서 압출기에 장입하고 1500psi의 압력으로 이산화탄소 발포제를 주입하여 발포하였다. 성형이 완료된 조성물을 제1 비교 제품으로 수득하였다. 시험을 위해 시편을 준비하였다.

비교 실시예 2: 제2 비교 제품의 수득

상기 제3 조성물을 210℃로 유지하면서 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(제품명 KBM-503, 신지유통으로부터 입수) 0.3kg을 첨가하고 지속 교반하였다. 이를 210℃로 유지하면서 압출기에 장입하고 1500psi의 압력으로 이산화탄소 발포제를 주입하여 발포하였다. 성형이 완료된 조성물을 제2 비교 제품으로 수득하였다. 시험을 위해 시편을 준비하였다.

비교 실시예 3: 제3 비교 제품의 수득

상기 제4 조성물을 210℃로 유지하면서 회색의 고형 성분이 분산된 유동성이 있는 조성물을 수득하고 이를 210℃로 유지하면서 압출기에 장입하고 1500psi의 압력으로 이산화탄소 발포제를 주입하여 발포하였다. 성형이 완료된 조성물을 제3 비교 제품으로 수득하였다. 시험을 위해 시편을 준비하였다.

비교 실시예 4: 제4 비교 제품의 수득

상기 제3 조성물을 제1 교반 탱크와 상이한 제2 교반 탱크로 이송하였다. 180℃로 유지되는 제2 교반 탱크에 재생 발포유리(제품명 MISAPOR Standard Plus 10/50, 스위스 MISAPOR AG로부터 입수) 4kg을 부가하고 천천히 교반하여 혼합하였다. 회색의 고형 성분이 분산된 겔 형태의 반투명 조성물을 수득하였다. 이를 210℃로 유지하면서 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(제품명 KBM-503, 신지유통으로부터 입수) 0.3kg을 첨가하고 지속 교반하였다. 회색의 고형 성분이 분산된 유동성이 있는 조성물을 수득하였다. 이를 210℃로 유지하면서 압출기에 장입하고 1500psi의 압력으로 이산화탄소 발포제를 주입하여 발포하였다. 성형이 완료된 조성물을 제4 비교 제품으로 수득하였다. 시험을 위해 시편을 준비하였다.

비교 실시예 5: 제5 비교 제품의 수득

상기 제3 조성물을 제1 교반 탱크와 상이한 제2 교반 탱크로 이송하였다. 180℃로 유지되는 제2 교반 탱크에 재생 발포유리(제품명 MISAPOR Standard Plus 10/50, 스위스 MISAPOR AG로부터 입수) 18kg을 부가하고 천천히 교반하여 혼합하였다. 회색의 고형 성분이 분산된 겔 형태의 반투명 조성물을 수득하였다. 이를 210℃로 유지하면서 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(제품명 KBM-503, 신지유통으로부터 입수) 0.3kg을 첨가하고 지속 교반하였다. 회색의 고형 성분이 분산된 유동성이 있는 조성물을 수득하였다. 이를 210℃로 유지하면서 압출기에 장입하고 1500psi의 압력으로 이산화탄소 발포제를 주입하여 발포하였다. 성형이 완료된 조성물을 제5 비교 제품으로 수득하였다. 시험을 위해 시편을 준비하였다.

비교 실험예: 물성평가

최소 굴곡 파괴 하중 시험을 위한 시편은 길이, 너비 및 두께가 각각 120mm, 25mm 및 20mm의 치수로, 최대 열전도율 시험을 위한 시편은 길이, 너비 및 두께가 각각 200mm, 200mm 및 40mm의 치수로, 모두 경화가 완료된 제품을 동일한 온습도 조건에서 1일간 노출하여 준비하였다. 육안으로 시편을 검사하여 비교 실시예 3 및 5에 따른 시편을 제외하고는 비틀림이나 크랙이 없음을 확인하였다.

비교 실시예 3에 따른 시편은 크랙이 발견되었고, 일부 시편의 경우 상온으로 냉각된 후 부스러지는 현상이 관측되었고, 비교 실시예 5에 따른 시편은 치밀구조가 형성되지 않고 공극이 다량 발생함을 확인하였고, 쉽게 부스러지는 현상이 관측되어, 건축용 단열재로서 적합하지 않아 물성평가에서 제외하였다.

각각의 실시예 및 비교 실시예에 따라 수득된 시편 각각 5개를 기준으로 25℃에서 밀도를 측정한 결과의 평균값을 하기 [표 1]에 나타내었다.

각각의 실시예 및 비교 실시예에 따라 수득된 시편 각각 5개를 기준으로 25℃에서의 최대 초기 열전도율을 TLP 300을 사용하여 평판직접법으로 평가한 결과의 평균값을 하기 [표 1]에 나타내었다.

각각의 실시예 및 비교 실시예에 따라 수득된 시편 각각 5개를 기준으로 25℃에서의 최소 굴곡 파괴 하중을 굽힘 시험기로 평가한 결과의 평균값을 하기 [표 1]에 나타내었다.

구분	밀도(kg/m³)	열전도율(mW/(m·K)	굴곡 파괴 하중(N)
실시예	87	42	42
비교 실시예 1	48	67	39
비교 실시예 2	46	73	32
비교 실시예 3	-	-	-
비교 실시예 4	104	51	37
비교 실시예 5	-	-	-

상기 [표 1]의 물성평가 결과에 의하여, 실시예 6에 따른 제품과 비교하여 과립형 재생 발포유리와 실란 커플링제가 부재한 비교 실시예 1에 따른 제품은, 상대적으로 높은 열전도율을 가지고, 상대적으로 낮은 최소 굴곡 파괴 하중을 가짐을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 6에 따른 제품과 비교하여 과립형 재생 발포유리가 부재한 비교 실시예 2에 따른 제품은, 상대적으로 높은 열전도율을 가지고, 상대적으로 낮은 최소 굴곡 파괴 하중을 가짐을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 6에 따른 제품과 비교하여 과립형 재생 발포유리가 제1 조성물 100중량부를 기준으로 40중량부의 과립형 재생 발포유리가 부가된 비교 실시예 4에 따른 제품은, 상대적으로 높은 열전도율을 가지고, 상대적으로 유사한 최소 굴곡 파괴 하중을 가짐을 확인할 수 있었다.

Claims

재생 복합소재 제품의 제조 방법으로서,
불순물이 제거된 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 조분쇄하여 평균 직경 0.05 내지 0.50미터의 제1 조성물을 수득하는 제1 단계;
상기 제1 조성물에 상기 제1 조성물 100중량부를 기준으로 450 내지 550중량부의 용매를 부가하고, 상기 제1 조성물이 상기 용매에 용해되도록 200℃에서 교반하여 제2 조성물을 수득하는 제2 단계;
제1 교반 탱크 내에 상기 제2 조성물을 수용하고 180℃에서 5시간 동안 유지함으로써, 상기 제2 조성물에서 상기 제1 조성물 100중량부를 기준으로 45 내지 55중량부의 용매를 제외한 나머지 용매를 증발 제거하여 겔 제형의 제3 조성물을 수득하는 제3 단계;
제2 교반 탱크 내에 상기 제3 조성물을 수용하고, 180℃로 유지되는 상기 제2 교반 탱크 내에 과립형 재생 발포유리를 부가하고 혼합하여 제4 조성물을 수득하는 제4 단계;
상기 제4 조성물에 발포제 및 실란 커플링제를 부가하고 혼합하여 제5 조성물을 수득하는 제5 단계로서, 상기 실란 커플링제의 투입 비율은 상기 제1 조성물 100중량부를 기준으로 3 내지 4중량부인 것인, 제5 단계; 및
상기 제5 조성물에서 잔여 용매를 증발 제거하고 발포 및 압출하여 최종 제품을 수득하는 발포 단계를 포함하고,
상기 용매는 디클로로메탄이고,
상기 발포제는, 프로판, 부탄, 헥산, 헵탄, 디클로로메틸렌, 디클로로에틸렌을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 저비점 용제이고,
상기 과립형 재생 발포유리의 입자 평균 직경은 300㎛ 내지 900㎛이고,
상기 과립형 재생 발포유리의 투입 비율은 상기 제1 조성물 100중량부를 기준으로 90 내지 110중량부이고,
상기 실란 커플링제는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란인, 재생 복합소재 제품의 제조 방법.
재생 복합소재 제품의 제조 방법으로서,
불순물이 제거된 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 조분쇄하여 평균 직경 0.05 내지 0.50미터의 제1 조성물을 수득하는 제1 단계;
상기 제1 조성물에 상기 제1 조성물 100중량부를 기준으로 450 내지 550중량부의 용매를 부가하고, 상기 제1 조성물이 상기 용매에 용해되도록 200℃에서 교반하여 제2 조성물을 수득하는 제2 단계;
제1 교반 탱크 내에 상기 제2 조성물을 수용하고 180℃에서 5시간 동안 유지함으로써, 상기 제2 조성물에서 상기 제1 조성물 100중량부를 기준으로 45 내지 55중량부의 용매를 제외한 나머지 용매를 증발 제거하여 겔 제형의 제3 조성물을 수득하는 제3 단계;
제2 교반 탱크 내에 상기 제3 조성물을 수용하고, 180℃로 유지되는 상기 제2 교반 탱크 내에 과립형 재생 발포유리를 부가하고 혼합하여 제4 조성물을 수득하는 제4 단계;
상기 제4 조성물에 발포제 및 실란 커플링제를 부가하고 혼합하여 제5 조성물을 수득하는 제5 단계로서, 상기 실란 커플링제의 투입 비율은 상기 제1 조성물 100중량부를 기준으로 3 내지 4중량부인 것인, 제5 단계; 및
상기 제5 조성물에서 잔여 용매를 증발 제거하고 발포 및 압출하여 최종 제품을 수득하는 발포 단계를 포함하고,
상기 용매는 디클로로메탄이고,
상기 발포제는, 프로판, 부탄, 헥산, 헵탄, 디클로로메틸렌, 디클로로에틸렌을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 저비점 용제이고,
상기 과립형 재생 발포유리의 입자 평균 직경은 300㎛ 내지 900㎛이고,
상기 과립형 재생 발포유리의 투입 비율은 상기 제1 조성물 100중량부를 기준으로 90 내지 110중량부이고,
상기 실란 커플링제는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란이고,
상기 제3 단계에서 증발 제거된 용매를 냉각하여 액상 용매로 회수하는 회수 단계를 추가로 포함하는, 재생 복합소재 제품의 제조 방법.
재생 복합소재 제품의 제조 방법으로서,
불순물이 제거된 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표를 조분쇄하여 평균 직경 0.05 내지 0.50미터의 제1 조성물을 수득하는 제1 단계;
상기 제1 조성물에 상기 제1 조성물 100중량부를 기준으로 450 내지 550중량부의 용매를 부가하고, 상기 제1 조성물이 상기 용매에 용해되도록 200℃에서 교반하여 제2 조성물을 수득하는 제2 단계;
제1 교반 탱크 내에 상기 제2 조성물을 수용하고 180℃에서 5시간 동안 유지함으로써, 상기 제2 조성물에서 상기 제1 조성물 100중량부를 기준으로 45 내지 55중량부의 용매를 제외한 나머지 용매를 증발 제거하여 겔 제형의 제3 조성물을 수득하는 제3 단계;
제2 교반 탱크 내에 상기 제3 조성물을 수용하고, 180℃로 유지되는 상기 제2 교반 탱크 내에 과립형 재생 발포유리를 부가하고 혼합하여 제4 조성물을 수득하는 제4 단계;
상기 제4 조성물에 발포제 및 실란 커플링제를 부가하고 혼합하여 제5 조성물을 수득하는 제5 단계로서, 상기 실란 커플링제의 투입 비율은 상기 제1 조성물 100중량부를 기준으로 3 내지 4중량부인 것인, 제5 단계; 및
상기 제5 조성물에서 잔여 용매를 증발 제거하고 발포 및 압출하여 최종 제품을 수득하는 발포 단계를 포함하고,
상기 용매는 디클로로메탄이고,
상기 발포제는, 프로판, 부탄, 헥산, 헵탄, 디클로로메틸렌, 디클로로에틸렌을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 저비점 용제이고,
상기 과립형 재생 발포유리의 입자 평균 직경은 300㎛ 내지 900㎛이고,
상기 과립형 재생 발포유리의 투입 비율은 상기 제1 조성물 100중량부를 기준으로 90 내지 110중량부이고,
상기 실란 커플링제는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란이고,
상기 제3 단계에서 증발 제거된 용매를 냉각하여 액상 용매로 회수하는 회수 단계를 추가로 포함하고,
상기 제2 단계의 용매는 상기 회수된 액상 용매를 포함하는 용매인, 재생 복합소재 제품의 제조 방법.
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제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 교반 탱크 및 상기 제2 교반 탱크는 상호 상이한 것인, 재생 복합소재 제품의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 단계에서 수득된 제1 조성물의 평균 직경은 0.2미터인, 재생 복합소재 제품의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발포 단계는, 상기 제5 조성물을 압출기에 장입하고 에탄올을 혼합한 다음 발포하는 단계를 포함하는 것인, 재생 복합소재 제품의 제조 방법.
제7항에 있어서,
상기 발포 단계는, 상기 제5 조성물을 210℃로 유지하면서 상기 압출기에 장입하고 에탄올을 혼합한 다음 1500psi의 압력으로 이산화탄소 발포제를 주입하여 발포하는 단계를 포함하는 것인, 재생 복합소재 제품의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 단계에서 상기 불순물이 제거된 발포 폴리스티렌 수지 소재 폐부표는 분쇄기에 의해 조분쇄되는 것인, 재생 복합소재 제품의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 교반 탱크의 상단에 파이프가 설치되고,
상기 제3 단계에서 증발 제거된 용매는 상기 파이프를 통해 15℃를 유지하는 냉각 설비로 이동되어 액상 용매로 회수되는 것인, 재생 복합소재 제품의 제조 방법.