KR102635139B1 - 친환경 합성수지 데크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 합성수지 데크 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 자세히는 목분을 첨가하지 않고 농업용 폐비닐인 저밀도 폴리에틸렌 필름을 주원료로 하여 제조한 친환경 합성수지 데크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

친환경 합성수지 데크 및 그 제조방법 {Eco-friendly synthetic resin deck and manufacturing method thereof}

본 발명은 친환경 합성수지 데크 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 자세히는 목분을 첨가하지 않고 농업용 폐비닐인 저밀도 폴리에틸렌 필름을 주원료로 하여 제조한 친환경 합성수지 데크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 등산로, 산책로, 공원, 자전거 도로 등에 데크가 널리 이용되고 있다. 데크의 재질로는 대부분 목재 (방부목) 또는 합성 목재가 사용되고 있으며, 신규 또는 교체 등으로 그 수요가 계속 증가하고 있다.

목재 데크는 내수성, 내열성, 충격강도, 항균성, 내후성 등의 측면에서 불리한 물성 특징을 지니고 있으며, 유지관리를 위해 일정 기간 경과 후 매번 도색을 해야 하는 단점이 있고, 도색 시 사용되는 도료가 대부분 유해 성분을 함유하고 있어 문제가 되고 있다.

합성 목재 데크는 목재 데크의 단점을 보완하기 위해 PVC 분말 또는 펠렛 등의 열가소성 수지와 목분, 접착제 등을 혼합하여 천연 목재 데크의 물성을 향상시킨 것이다. 그러나 합성 목재 데크의 경우에도 일반적으로 목분을 포함하고 있어 목분에 의한 함수율 증가, 내구성 저하, 표면 마모에 의한 분진 발생과 유해물 비산, 수축과 팽창에 따른 변형과 균열, 변색 등의 문제를 원천적으로 개선했다고 보기 어렵다. 특히, PVC 수지와 목분을 혼합한 합성 목재 데크는 PVC의 소재 특성상 완전한 재활용이 불가하며, 연소 시 염소 등 유독가스가 발생하고, 사용 중 마모에 의한 PVC 분진이 발생하는 등 오염물질 발생이 불가피하여 친환경성에 있어 여전히 해결해야 할 문제들이 있다.

한편, 지속적으로 발생하는 농업용 폐비닐은 국내의 경우 환경부 산하 한국환경공단에서 수거 및 재활용업체 공급 등의 방법으로 관리하고 있다. 농업용 폐비닐 중 PE (Polyethylene) 소재의 합성수지는 매우 안정적이면서 다양한 제품으로 재활용 가능하나, 여전히 재활용 비율은 미흡한 실정이므로 재활용 영역을 넓혀서 다양한 제품을 개발할 필요가 있다.

한국특허 2552574호 (2023.07.03. 등록)는 폴리올레핀 수지 및 폴리에스테르계 수지 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 폐플라스틱 수지; 반응성 관능기를 갖는 상용화제 및 에텐-1-옥텐 공중합체(Ethene-1-octene copolymer)를 포함하는 복합 보강제; 스티렌계 블록 공중합체(Styrenic block copolymer)를 포함하는 플라스틱 개질제; 및 인계 난연제;를 포함하고, 상기 반응성 관능기를 갖는 상용화제는, 말레익 안하이드라이드, 아크릴산 및 에폭시계 화합물 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 폐플라스틱을 활용한 복합 재활용 플라스틱 조성물 및 이 재활용 플라스틱 조성물과 목분을 1:9 내지 5:5 중량비로 포함하는 합성목재를 제공한다. 이 재활용 플라스틱 조성물은 난연성, 내후성, 내수성 및 기계적 물성이 우수하다. 그러나, 이 발명에 의한 재활용 플라스틱 조성물은 데크 등의 용도로 사용할 때 목분과 혼합하므로 장기간 사용시 수분 흡수와 변형이 불가피하며, 목분이 혼합된 상태이므로 완전한 재활용이 어렵다.

일본특허 3602272호 (2004.10.01. 등록)는 PP(폴리프로필렌) 또는 PE(폴리에틸렌)와 충전재로서 입자 지름 0.8~300μm의 목분 등 셀룰로오스계 파쇄물, PP 또는 PE와 파쇄물과의 결합성을 향상시키는 상용화제를 각각 중량비28~68 :70~30 :0.1~2로 믹싱하고 압출 성형한 합성목재용 조성물을 개시한다.

일본공개특허 2003-113280호 (2003.04.18.공개)는 상용화제를 증량하지 않고 압출성형에 적합한 틱소트로피성을 얻을 수 있고 원하는 강도를 확보할 수 있는 합성목재를 제공하기 위하여 합성목재를 구성하는 컴파운드로서 폴리프로필렌으로 구성되는 매트릭스 수지와, 파쇄 목분 등의 셀룰로오스계 충전재와 상용화제로서 말레산 변성 폴리프로필렌과 어택틱 폴리프로필렌을 함유하며, 상용화제와 어택틱 폴리프로필렌은 매트릭스 수지와 충전재와의 밀착성을 향상시키는 기능을 가지고 있으며, 이 컴파운드를 압출성형기에 의해 압출성형함으로써, 소정의 단면 형상 합성목재를 제조한다. 상용화제는 중량비로 약 0.5％첨가되며, 어택틱 폴리프로필렌은 중량비로 0.5％~2.5％첨가된다.

위 일본특허 및 일본 공개특허도 파쇄 목분등과 합성수지를 혼합한 합성목재에 관한 것이며, 장기간 사용 시 수분 흡수에 의한 변형이 발생하여 안전 문제가 발생할 수 있다.

또한, 폴리프로필렌 수지와 폴리스티렌 수지는 표면 산화가 빠르기 때문에 실외 환경에서 사용 시 원래 물성이 현저히 낮아지고 강도, 내인장성, 내충격성이 저하된다. 따라서, 이들 수지를 포함하는 합성목재 데크는 설치 후 시간이 경과하여 철거하게 되었을 때 물성 저하로 인하여 재용융하여 리사이클링할 수 없게 되거나, 재용융하는 경우 다량의 개질제, 상용화제 등을 필요로 하고, 이와 같은 첨가제를 부가하여 재용융하더라도 최초의 물성에 미치지 못하여 폐기해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 문제점들을 해결하려는 것으로서, 보행로, 자전거 도로, 탐방로, 조경 시설 등 다양한 용도로 사용되는 데크에 있어 내구성, 내수성, 내약품성, 내충해성, 유지관리 편의성, 재활용성 등을 개선한, 폴리에틸렌 재질의 농업용 폐비닐을 주재료로 제작되는 친환경 합성수지 데크 및 울타리 등 관련 부자재와 그 제조방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 LDPE (Low density Polyethylene) 재질의 농업용 폐비닐을 회수하여 특별한 전처리 과정 없이 공정을 단순화하고, 목분 혼합 없이 합성수지를 주성분으로 하는 합성수지 데크를 제조하는 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 데크 설치, 사용 후 교체시 사용한 데크를 물성 저하 없이 재활용 가능한 친환경 합성수지 데크를 제공하려는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 필름형 저밀도 폴리에틸렌 농업용 폐비닐을 용융하되 용융되는 폐비닐 100 중량%에 탄산칼슘 파우더 1-5 중량%, 황적색 산화철 파우더 0.1-1 중량%, 카본블랙 파우더 0.1-0.5 중량% 및 산화방지제 0.5-1.5 중량% 중 선택되는 1종 이상의 첨가물을 첨가하여 고르게 혼합 용융한 다음 성형용 금형에서 일정시간 압축 성형한 후 제조되는 친환경 합성수지 데크 및 관련 제품과 제조방법을 제공한다.

구체적으로 본 발명은

가) 필름형 저밀도 폴리에틸렌 농업용 폐비닐을 포함하는 저밀도 폴리에틸렌 100중량부; 및

나) 탄산칼슘 파우더 1-5 중량부, 황적색 산화철 파우더 0-1 중량부, 카본블랙 파우더 0-0.5 중량부 및 산화방지제 0.5-1.5 중량부 중 선택되는 1종 이상의 첨가물;을 포함하되,

(A) 상기 가)의 필름형 저밀도 폴리에틸렌 농업용 폐비닐은 이물질 제거 후 별도의 세척, 분쇄 또는 탈수 전처리 없이 첨가하여 나)의 첨가물과 고르게 혼합하여 1회 이상 용융하는 단계; 및

(B) 상기 용융된 젤 형태의 조성물을 성형용 금형에서 일정 시간 압축 성형하는 단계;를 포함하여 제조되는 친환경 합성수지 데크를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 (A)의 용융 단계에는 상기 (B) 압축 성형 단계에서 발생한 불량품 및/또는 장기간 사용된 본 발명의 친환경 저밀도 폴리에틸렌 합성수지 데크를 가하여 상기 가) 및 나) 성분과 함께 용융할 수 있다. 상기 불량품 또는 10년 이상 장기간 사용된 본 발명의 데크는 용융기에 들어갈 정도의 적당한 크기로 절단하여 용융할 수 있다. 또한, 상기 불량품 또는 장기간 사용된 본 발명의 데크는 상기 가)의 저밀도 폴리에틸렌 중 0~100중량부일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 나) 중 산화철 파우더 및 카본블랙 파우더의 혼합 비율을 산화철 파우더 0-1: 카본블랙 파우더 0-0.5 범위에서 달리 하여 친환경 합성수지 데크에 다양한 색상이 구현되도록 제조한 친환경 합성수지 데크를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 (B) 단계에서 친환경 합성수지 데크 제작용 금형 내에서 온도 160 ~ 180℃의 용융 상태의 폴리에틸렌 조성물에 5분 내지 20분간 250 ∼ 400 ㎏/㎠의 고압이 가해지는, 친환경 합성수지 데크를 제공한다. 용융 상태의 폴리에틸렌 조성물 온도가 160℃보다 낮을 경우 조성물이 쉽게 경화되어 압축 성형 작업이 용이하지 않으며, 180℃보다 높은 경우에는 비경제적이다. 또한, 250 ㎏/㎠ 미만의 압력에서는 압축 성형이 잘 이루어지지 않으며, 400 ㎏/㎠를 초과하는 고압을 가하는 것은 비경제적이다. 고압을 가하는 시간이 약 5분 미만인 경우 압축 성형이 원활하게 이루어지지 않으며, 20분을 넘기는 경우 비경제적이다.

본 발명에 따르면, 목재 데크의 단점을 개선한 합성목재 데크에서 완전히 해결하지 못한 내수성과 내구성을 높임으로써 데크 설치 후 장기간 사용 시 내구성 유지와 유지관리 편의성에 의한 경제적 효과, 철거된 데크는 필요 시 별도의 전처리 과정 없이 재용융되어 100% 재활용할 수 있는 친환경적 효과를 얻을 수 있는데, 특히 하천구역 및 해양이나 호수 등 수변구역에 설치되는 데크에 내수성이 우수한 본 발명의 친환경 합성수지 데크를 사용할 수 있다.

본 발명의 친환경 합성수지 데크는 장시간 사용 시에도 수분을 흡수하지 않고 습기와 수분에 의한 변형 문제가 발생하지 않는다.

또한, 본 발명의 친환경 합성수지 데크는 우수한 난연성을 나타내어 고온에서도 불이 붙지 않아 화재에 매우 안전하다.

또한, 본 발명의 친환경 합성수지 데크 제조방법은 농업용 폐비닐 저밀도 폴리에틸렌을 주원료로 사용함에 있어서 비닐에 묻은 이물질만 제거하고 별도의 세척, 분쇄, 탈수 등 복잡한 전처리 과정 없이 친환경 합성수지 데크를 제조할 수 있으므로 공정 단순화에 따른 경제성 제고 효과가 있다.

또한, 목분이 함유되는 합성목재 제조 시에는 혼합되는 열가소성 수지를 일정 크기 이하로 분쇄하거나 펠릿 또는 분말 상태의 원료를 사용해야 하나, 본 발명의 친환경 합성수지 데크 제조방법은 농업용 폐비닐을 펠릿이나 분말로 제조하거나 잘게 분쇄할 필요가 없어 공정이 매우 간단하여 경제성 측면에서 매우 유리하다.

도 1a ~ 1c는 본 발명의 친환경 합성수지 데크 시편을 수돗물에 48시간 이상 침지한 후 흡수율을 측정한 실험 결과이다.
도 2a, 2b는 본 발명의 친환경 합성수지 데크 시편을 소금물에 48시간 이상 침지한 후 흡수율을 측정한 실험 결과이다.
도 3a, 3b는 본 발명의 친환경 합성수지 데크 시편을 차아염소산나트륨에 48시간 이상 침지한 후 변화를 관찰한 실험 결과이다.
도 4a, 4b는 본 발명의 친환경 합성수지 데크 시편을 4% 황산 용액에 2시간 이상 침지한 후 변화를 관찰한 실험 결과이다.
도 5a, 5b는 본 발명의 친환경 합성수지 데크 시편 표면을 부탄가스 토치로 30초 이상 가열한 후 시편의 상태를 확인한 결과이다.
도 6은 인장강도 시험을 위하여 1차 용융기에 양질의 농업용 폐비닐을 투입하여 7-1의 시편을 제작하는 공정 사진이다.
도 7은 인장강도 시험을 위하여 1차 용융기에 중질 이하의 농업용 폐비닐을 투입하여 7-2의 시편 제작하는 공정 사진이다.
도 8은 인장강도 시험을 위하여 2차 용융기에 폐품을 투입하여 7-3의 시편 제작하는 공정 사진이다.
도 9는 시편 7-1, 7-2, 7-3에 대한 한국건설생활환경시험연구원 2023.10.04. 인장강도 시험 성적서이다.
도 10은 본 발명의 친환경 합성수지 데크와 목재 데크를 설치한 후 상태를 나타내는 사진이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 들어 본 발명의 구성을 좀 더 자세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 실시예의 기재에만 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

본 발명에 따른 친환경 합성수지 데크는 필름형 저밀도 폴리에틸렌 농업용 폐비닐 및/또는 이와 동일한 재료로 만들어진 폐기 제품의 파쇄품을 1차 용융기에 투입하여 용융하되, 용융되는 저밀도 폴리에틸렌 수지 100중량부 대비 탄산칼슘 파우더 0.3 - 5중량부, 적황색 산화철 파우더 0 - 0.5중량부, 카본블랙 파우더 0 - 0.5중량부, 산화방지제 0 - 1.5중량부를 선택적으로 첨가하여 용융하거나, 재료의 균일성 유지를 위한 2차 용융 공정에서 상기 첨가물들을 선택적으로 첨가하여 겔 (gel) 상태의 원재료를 만든 다음 이 재료를 성형용 금형에서 일정시간 압축 성형한 후 마감 다듬질 과정을 거쳐 제조된다.

본 발명의 주 재료인 필름형 저밀도 폴리에틸렌 농업용 폐비닐의 1차 용융에서는 농업용 폐비닐 저밀도 폴리에틸렌과 함께 농업용 폐비닐 저밀도 폴리에틸렌 50중량부에 대하여 50중량부 이하로 농업용 폐비닐 외에 폐기된 폴리에틸렌 소재 제품 또는 그 파쇄물이 혼합되어 투입될 수 있다.

이때 1차 용융 단계에서 탄산칼슘, 산화철 파우더, 카본블랙 파우더 및 산화방지제 등에서 선택된 1종 이상의 첨가물들이 첨가비율에 따라 선택적으로 투입될 수 있으며, 2차 용융 단계에서도 위와 같은 첨가물들이 추가로 투입될 수 있다.

첨가물인 탄산칼슘은 수축 및 팽창의 비율을 저감시켜 형태유지 안정성을 향상시키면서 동시에 적색 계열의 색상 발현 첨가물인 산화철과 흑색 계열의 색상 발현 첨가물인 카본블랙과 함께 제조된 제품의 내연성(耐燃性)을 향상시킨다.

실제로 본 발명의 합성수지 조성물과 동일한 소재 제품에 부탄가스 토치를 이용하여 약 30초간 한 지점을 가열한 후 발화현상을 확인하는 실험을 5회 이상 반복한 결과, 가열 부위의 표면 용융은 있으나 발화되지 않고 소화되는 결과를 확인할 수 있었다(도 5a, 5b).

여기서, 참고로 열변형 온도를 살펴보면 순수 폴리에틸렌은 80-100℃이고 PVC는 70-90℃로서 폴리에틸렌이 약간 우수한데, 본 발명에 사용되는 탄산칼슘 및 산화철 파우더와 카본 파우더의 첨가 비율에 따라 내열성과 내연성을 좀 더 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 합성수지 데크는 황적색 계열, 암적색 계열, 진회색 계열, 흑색 계열 등의 다양한 색상을 구현하기 위해 산화철 파우더와 카본블랙 파우더를 일정 비율로 선택적으로 첨가하여 제조되는데, 황적색 산화철 파우더만 첨가할 경우 첨가 비율에 따라 암갈색에서 암적색 및 황적색으로 색상의 명도를 조절할 수 있고, 여기에 카본블랙 파우더를 함께 혼합할 경우 혼합량에 비례하여 색상의 명도를 조절할 수 있다.

이때 본 발명에 사용되는 첨가물인 탄산칼슘 파우더, 산화철 파우더, 카본블랙 파우더의 입자크기는 재료 용융 시 폴리에틸렌에 대한 침투력 향상과 고른 혼합을 위해 200mesh 이하, 바람직하게는 300mesh 이하의 입자 크기가 되면 본 발명이 목적한 바에 부합한다.

아래 [표 1]의 실시예들은 데크의 색상을 발현하기 위해 첨가물인 탄산칼슘 파우더, 산화철 파우더, 카본블랙 파우더의 첨가량에 따라 각각 다른 발현 색상을 나타내는 것이며 이외의 선택적 첨가비율 조정으로 다양한 색상을 발현시킬 수 있다.

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
재활용 폴리에틸렌 수지	100	100	100	100	100
탄산칼슘 파우더	3	3	3	3	3
산화철 파우더	0	0.2	0.3	0.2	0
카본블랙 파우더	0	0	0	0.2	0.2
발현 색상	진회색	암적황색	적황색	암갈색	진흑색

* 단위는 중량부임.

또한, 본 발명에서 황적색 산화철 파우더를 사용하지 않고 카본블랙 파우더만 0 - 0.5중량부까지 첨가 비율을 조절하여 혼합할 경우 제품의 색상은 진회색부터 진흑색까지 변화를 보이게 된다.

친환경 합성수지 폴리에틸렌 데크 제작용 금형 내에서 용융 상태의 폴리에틸렌 조성물에는 약 5분 내지 20분간, 250 ∼ 400 ㎏/㎠의 고압이 가해진다.

용융된 상태의 폴리에틸렌 조성물의 겔 상태 온도는 160∼180℃이고, 이 상태로 압축 성형용 금형 내로 투입되어 일정 시간 압축성형 및 냉각된 다음 40∼70℃의 온도로 탈형된 후 제품화된다.

아래에서는 위 표 1 기재 실시예 1 내지 실시예 5의 친환경 합성수지 조성물로 데크를 제조한 다음, 데크의 여러 가지 물성을 시험한 것이다.

1. 흡수율 실험

상기 표 1의 실시예에 따라 시편 : 100(가로) × 20(세로) × 15(두께) (단위: ㎜)을 제작한 다음 수돗물에 48시간 이상 침지 후 중량을 측정한 결과, 모든 시편에서 중량 변화가 없었다 (도 1a ~ 도 1c).

2. 소금물 흡수율 실험

상기 표 1의 실시예에 따라 시편 : 48(가로) × 20(세로) × 15(두께) (단위: ㎜)을 제작한 다음 15% 소금물 (물 200g / 천일염 30g)에 48시간 이상 침지 후 중량을 측정하고 외관의 변화를 관찰한 결과, 중량에 변화가 없었고, 외관에도 변화가 관찰되지 않았다 (도 2a, 도 2b).

3. 차아염소산나트륨(락스, 염소 4% 이상) 침지 실험

상기 표 1의 실시예에 따라 시편 : 48(가로) × 20(세로) × 15(두께) (단위: ㎜)을 제작한 다음 48시간 이상 차아염소산나트륨 (염소 4% 이상)에 침지한 후 꺼내어 관찰한 결과, 표면 이상 및 중량에 변화가 없었다 (도 3a, 도 3b).

4. 황산 용액 침지 실험

상기 표 1의 실시예에 따라 시편 : 48(가로) × 20(세로) × 15(두께) (단위: ㎜)을 제작한 다음, 4% 이상의 황산 용액에 2시간 침지 후 관찰한 결과 표면 이상 및 중량 등에 변화가 관찰되지 않았다 (도 4a, 도 4b).

5. 난연성 실험

상기 표 1의 실시예에 따라 시편을 제작한 다음, 부탄가스 토치로 시험편 표면을 30초 이상 가열한 후 시편의 상태를 확인하였다. 그 결과, 표면 용융은 있으나 발화는 일어나지 않았다 (도 5a, 도 5b).

6. 내후성 관찰

상기 표 1의 실시예에 따라 시편을 제작한 다음, 실외에 3년 이상 둔 다음 시편의 상태를 관찰하였다. 3년 이상 경과하고 햇빛에 노출된 제품의 표면에서 산화 등에 의한 현저한 색상 변화와 이상 현상은 발견되지 않았다.

본 발명의 주재료인 저밀도 폴리에틸렌의 경우 내산화성과 내식성이 양호하여 여러 종류의 화학약품 용기로 사용되는 것은 공지의 사실이나, 데크의 사용특성이 실외의 햇빛에 장기간 노출된다는 점에서 추가로 산화방지제를 폴리에틸렌 100중량부에 대해 0-1.5중량부로 첨가하여 내산화성을 향상시킬 수 있다.

또한, 내수성에 있어 본 발명 데크의 주 재료인 저밀도 폴리에틸렌은 흡수율이 0.01% 이하로서 PVC의 흡수율 0.04-0.75%에 비해 우수한데, 목분이 포함된 합성데크의 흡수율에 비해서는 내수성이 월등하다고 할 수 있다.

나아가, 데크의 사용 특성은 콘크리트 도로나 아스콘 포장도로와 달리 약간의 탄성과 내충격성이 요구되는데, 폴리에틸렌의 탄성계수는 4-7×10³kgf/㎠이고 신장율은 제품에 따라 200-1300%까지 나타나는 반면, PVC의 탄성계수는 5×10³kgf/㎠이고, 신장율은 40-80%로서, 폴리에틸렌의 탄성 관련 물성이 월등히 우수하며, 충격으로 인한 파괴 및 균열에 견디는 내충격강도 (Izod Notch)의 경우 폴리에틸렌은 16 이상인 반면, PVC는 1-3으로서 폴리에틸렌이 PVC에 비해 현저히 우수하다.

7. 인장강도 시험

7-1. 시편 1 제작

양질의 농업용 폴리에틸렌 필름만을 1차 용융기에 투입하여 2차 용융기를 거쳐 용융한 후 제품 성형용 금형에서 압축한 다음, 제품의 벽면에서 시험편을 절취하였다. 여기서, "양질"이라 함은 농업용 비닐하우스로 사용되어 토양성분이 비교적 적게 부착된 것을 말한다.

7-2. 시편 2 제작

중질 이하의 농업용 필름과 제품 성형 후 절취되는 부분 및 폐품을 중량비 5:5 비율로 1차 및 2차 용융기를 거쳐 압축 성형하여 시편을 제작하였다. 여기서, "중질" 이하라 함은 시설 재배 시 토양 접촉이 많아 수거 후, 세척과정 없이는 토양성분이 분리되지 않는 상태의 필름을 말한다.

7-3. 시편 3 제작

본 발명의 친환경 합성수지 데크 생산과정에서 파생되는 테두리 절단부 및 사용 후 폐기품, 생산 불량품 등을 2차 용융기에서 용융하여 원료화한 후 금형에서 압축하여 시편을 제작하였다.

7-4. 인장강도 시험 결과

KS M ISO 527-2:2013 방법으로 재생 플라스틱에 대한 인장강도를 측정하였다.

구 분	시편 성분	인장강도 시험 결과 (단위: ㎫)	시험 결과 분석
시편 1	농업용 필름 (양질) 100%	15.4	이물질과 토양성분이 희박한 상태이므로 양호한 결과를 보임
시편 2	농업용 필름 (중질 이하) 50%, 폐품 50%	13.0	중질 이하의 농업용 필름의 이물질 등이 강도 저하의 요인으로 추정됨
시편 3	폐품 100%	13.7	폐품, 파손품, 불량품, 제품테두리 절단부 등은 양질과 중질 이하의 필름이 혼합 투입되어 생산된 것들이므로 ‘시편 2’보다 양호한 결과를 보임

데크의 재활용 (Recycling) 측면에서 볼 때, PVC 소재 합성목재 데크의 경우 재활용 과정에서 파쇄와 분쇄 등 전처리 공정을 거치게 되고 용융시 염소 성분으로 인한 유해가스가 발생하며, 재활용하는 경우 최초 제조 시의 물성을 확보할 수 없으므로 재활용 측면의 경제성과 친환경성이 현저히 떨어지는 반면, 본 발명 데크는 폴리에틸렌을 주성분으로 하므로, 제조 과정에서 발생하는 불량품이나 사용 후 폐기된 데크 제품을 전량 본 발명 제조공정의 주재료로 다시 이용할 수 있다. 따라서, 용융과정을 거쳐 동일 품질의 제품으로 재활용이 가능하여 경제성과 친환경성에서 합성목재 데크에 비해 현저히 우수하다고 할 수 있다.

목분을 포함하지 않는 친환경 합성수지 데크에 관한 표준 규격은 아직 지정되지 않았으나, 참고로 하수관 내에서 집중 강우시 우수의 강력한 흐름에도 파손되지 않고 오수와 우수의 혼합을 방지하는 용도로 사용하는 재활용 플라스틱 오·우수 분리벽 우수 재활용 제품 (Green Recycling; GR) 규격에는 인장강도 하한선을 1,000 N/㎠로 제시하고 있다 (국가기술표준원 2016.05.23.제정, 기준번호 GR M 3066-2016 참조). 이 수치는 MPa로 환산하면 약 10 MPa이다. 따라서, 이러한 참고 수치와 비교할 때 상기 표 2에 제시한 본 발명의 친환경 합성수지 데크 시편 1, 2, 3은 모두 충분한 인장강도를 나타낸다는 것을 확인할 수 있다.

도 10은 본 발명의 친환경 합성수지 데크와 목재 데크를 2022년 2월 설치한 후 2023년 10월 상태를 나타내는 사진이다. 목재 데크 부분은 습한 날씨로 인하여 저면이 부식되고 있었으나, 본 발명의 친환경 합성수지 데크는 폭우와 강한 햇빛에도 내흡수성, 내흡습성, 내후성이 매우 우수하고, 사람들의 왕래가 빈번한 곳임에도 불구하고 내마찰력, 내마모성 또한 우수함을 확인할 수 있었다.

이상에서 기술한 실시예들은 예시적인 것으로서, 본 발명의 범위가 실시예들에 의해 제한되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 본 발명의 범위는 상기 상술한 설명에서 도출될 수 있는 변형된 다양한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (4)

1. 가) 필름형 저밀도 폴리에틸렌 농업용 폐비닐을 포함하는 저밀도 폴리에틸렌 100중량부; 및
   나) 탄산칼슘 파우더 1-5 중량부, 황적색 산화철 파우더 0-1 중량부, 카본블랙 파우더 0-0.5 중량부 및 산화방지제 0.5-1.5 중량부 중 선택되는 1종 이상의 첨가물;을 포함하되,
   (A) 상기 가)의 필름형 저밀도 폴리에틸렌 농업용 폐비닐은 이물질 제거 후 별도의 세척, 분쇄 또는 탈수 전처리 없이 첨가하여 나)의 첨가물과 고르게 혼합하여 1회 이상 용융하는 단계; 및
   (B) 상기 용융된 젤 형태의 조성물을 성형용 금형에서 일정 시간 압축 성형하는 단계;를 포함하여 제조되는 친환경 합성수지 데크.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 (A)의 용융 단계에는 상기 (B) 압축 성형 단계에서 발생한 불량품 또는 10년 이상 장기간 사용된 친환경 합성수지 데크를 가하여 상기 가) 및 나) 성분과 함께 용융하는, 친환경 합성수지 데크.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 나) 중 산화철 파우더 및 카본블랙 파우더의 혼합 비율을 산화철 파우더 0-1: 카본블랙 파우더 0-0.5 범위에서 달리 하여 데크에 다양한 색상이 구현되는, 친환경 합성수지 데크.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 (B) 단계에서 친환경 합성수지 데크 제작용 금형 내에서 온도 160 ~ 180℃의 용융 상태의 폴리에틸렌 조성물에 5분 내지 20분간 250 ∼ 400 ㎏/㎠의 고압이 가해지는, 친환경 합성수지 데크.