KR19990014359A - 폐자재를 이용한 자동차용 칩몰드 성형품의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐기물로 분류되어 소각처리되어 오던 자동차 시트, 폐폴리우레탄수지등을 이용하여 자동차의 하부바닥 인슈레이터 패드용으로 유용한 칩몰드 성형품의 제조방법에 관한 것이다.

시트커버지, 폴리우레탄 스폰지, 시트 발포포옴의 스크랩 및 폐자재들은 화학적 성질이나 물성이 다르기 때문에 함께 혼용할 수 없으며 같은 화학적 성질을 갖는 것의 생산시 약간씩 첨가하거나 다른 제품의 부자재로 부분적인 사용이 가능할 뿐이다. 이같은 자재를 재활용하는 경우 원가의 절감은 물론 국가적으로 자원의 재활용과 공해물질의 감소 및 자동차업계에서는 원가절감이라는 여러 가지 목적을 얻을 수 있는 것이다.

본 발명은 크로스(cloth), 폴리우레탄 스폰지, 폴리우레탄 발포포옴등으로 구성되는 스크랩을 수거하여 일정 크기로 분쇄처리한 다음 이들을 크로스 5-20%, 폴리우레탄 스폰지 60-40%, 폴리우레탄 발포포옴 5-15%, 접착제 10-30%를 배합하여 자동차의 바닥형태에 따라 일정한 형태로 제작한 금형에 일정두께로 배치한 다음 고온 고압하에 압축성형한 것을 자동차 하부 구조용 인슐레이터로 사용하게 하였다. 따라서 대부분 파쇄후 소각이나 매립과 같이 폐기 처분되어 오던 폐자재를 재활용하여 자동차의 바닥 차음,제진,단열등의 기능을 갖는 인슈레이터로 사용가능하게 하여 자원절약과 환경오염 방지 및 원가절감의 효과를 이루게 하였다.

Description

폐자재를 이용한 자동차용 칩몰드 성형품의 제조방법

본 발명은 자동차등의 시트나 소파의 커버지로 사용되는 인조 피혁, 발포성형품등을 칩형태로 분쇄후 이들을 크로스, 폴리우레탄 스폰지, 폴리우레탄 발포포옴으로 구분하여 적절히 배합한 것에 표면을 접착성 물질로 도포후 고온, 고압으로 성형 제조한 칩몰드 성형품의 제조방법에 관한 것이다.

자동차의 의자에 사용되는 시트나 소파등의 생산과정이나 기타 공정에서 발생되는 스크랩 혹은 폐자동차등에서 배출되는 발포포옴등의 폐자재를 이용하여 다양한 제품을 생산하거나 재활용하기 위하여 많은 노력이 가해지고 있다.

예를 들어 자동차 시트를 제조하는 과정에 사용되는 여러 가지 폐자재중 크로스, 스폰지류가 대량 발생하고 있으며 이중 폴리우레탄 스폰지등은 제품의 완성후 상당량이 스크랩으로 발생되면서도 극히 일부가 원료 폴리우레탄과 혼용하여 재활용될 뿐 대부분 폐기처분되어 오고 있다. 또한 폴리우레탄 스폰지의 경우에도 고발포 제품이기에 다른 용도로도 사용이 어려워 역시 폐기 처분되어 오고 있다. 그외에도 폐자동차나 여러 가지 가구제품류에서 발생하는 상기한 폐자재류도 역시 주로 폴리우레탄계통이고 발포제품이기에 다른 용도로 사용되지 못하고 폴리우레탄의 일부만이 재생용으로 이용되어 인조목이나 기타 용도로 부분적인 이용이 가능한 것이다.

폴리우레탄 스폰지 혹은 기타 폴리우레탄 제품중 폴리우레탄을 재생하기 위하여 분쇄 처리후 톨루엔과 같은 용매에 용해하여 이것에 스테아린산, 프로필렌에틸렌 트리올 디클로로 프로필 포스페이트등과 같은 공중합체와 혼합하여 칩형태로 만들어 폐우레탄을 재활용하는 방법이 제공되고 있다(한국 특허공개 94-26115호). 그리고 폐우레탄을 10mm이하로 분쇄하여 폴리올, 폴리 이소시아네이트등으로 용해후 노즐을 통하여 미세하게 분쇄한 다음 폴리우레탄 제조시 첨가제로 재활용하는 방법이 제공되고 있다(한국 특허공개 94-25733호).

그러나 이들 방법은 모두 폴리우레탄을 재생하여 폴리우레탄 제품의 용도에 한정하여 사용되는 것이지 크로스나 여타 물질과 혼합하여 사용하는 방법은 전혀 제공되지 못하고 있으며 특히나 다양한 환경하에 악조건을 견디어야 하는 자동차용 인슈레이터에 사용할 수 있는 예는 아직 발견되지 못하고 있는 것이다. 더구나 폴리우레탄을 용해하기 위한 용매의 비용이나 휘발성에 따른 폭발가능성등에 따라생산성의 면에서 경제적이지 못한 단점이 있는 것이다. 특히 자동차 시트와 같이 크로스와 고발포 스폰지가 혼용되는 경우에는 서로 다른 화학적 성질을 가진 물질들이 혼재하여 있어 거의 재생되지 못하고 폐기되어 오고 있는 것이다.

본 발명은 자동차 시트나 가구제조시 혹은 폐기시 발생되는 스크랩을 분쇄하여 크로스, 폴리우레탄 스폰지, 폴리우레탄 발포포옴을 적절히 배합후 액상접착제를 일정량 배합하여 자동차의 형태대로 성형한 금형에 일정한 두께로 배치한 다음 고온고압의 조건하에 압축성형하여 목적한 자동차의 하부구조와 대응되는 칩몰드 성형품을 제공하여 폐기되어 오던 스크랩이나 기타 폐자재를 적극적으로 재활용할 수 있게 하면서 생산원가의 저감, 자원의 재활용등이 가능토록 하였다.

본 발명은 자동차의 폐차시 혹은 자동차 시트의 제작이나 소파와 같은 가구제작시 발생되는 스크랩을 직경 3∼10mm의 크기로 분쇄하여 칩형태로 만든 다음 블로우 송풍방법에 의하여 저장하면서 직경 3 mm보다 작은 크로스나 스크랩을 집진제거하는 공정,

상기한 칩형태의 분쇄물을 크로스 5∼20%, 폴리우레탄 스폰지 40∼60%, 폴리우레탄 발포포옴 5∼15%의 비율로 구성되도록 균일하게 배합한 다음 액상접착제를 10∼30%가 되도록 균질 분산하여 칩들의 표면에 고르게 도포하는 배합공정,

상기한 배합이 완료된 것을 목적한 자동차의 하부 구조와 대응되게 형성한 금형에 일정두께로 배치하여 놓은 다음 섭씨 온도 120 ∼ 140℃, 압력 70 내지 80 Kg/㎠의 압력으로 압축성형하는 공정,

압측성형된 제품을 섭씨온도 110내지 130도의 온도를 갖는 건조 오븐에서 약 1시간 건조 처리하여 열수축을 유도하고 양생하여 안정화하는 공정,

건조 성형된 제품을 이용하여 트리밍 처리와 피어스 처리하여 최종적인 형태로 마감처리하는 공정으로 구성되어 있다.

본 발명의 분쇄 공정에서 분쇄물의 이송은 미세한 먼지를 흡착 제거할 수 있도록 집진기를 설치하여 주며 이는 미세한 먼지류가 과도하게 포함되어 있는 경우 이들 미세입자의 표면적이 크므로 접착제의 표면도포 효과를 낮추어 접착 성능이 약화되지 않도록 하기 위한 것으로서 분쇄소재는 엉킴방지, 균일한 혼합, 건조을 위하여 임펠러를 장치하여 로터리 저속회전을 시켜주며 발생된 먼지는 백필터와 같은 필터장치를 사용하여 수집제거한다.

본 발명에서 사용한 크로스(cloth)란 주로 섬유와 폴리우레탄수지를 적층처리하여 형성한 자동차 시트나 소파등에 적층되어 있는 섬유로서 본발명의 방법에 의하여 분쇄하면 대부분의 직조 형태가 파괴되어 부직사 형태로 되므로 이것들이 접착제와 함께 칩상의 발포폴리우레탄들을 포집하거나 크로스링킹하여 강도를 향상시키는 것이며, 사용량은 20%보다 많게 사용하는 경우 제품의 경도가 상승하여 원하는 탄성을 얻을 수 없으며, 5%보다 적게 사용하면 경도가 너무 약하게 되어 원하는 강도를 발휘하지 못하게 하며 더나아가서 액상 접착제의 사용량도 증가하여 원가가 상승되는 문제가 있는 것이다.

본 발명에서 폴리우레탄 스폰지는 밀도 0.018g/㎤∼0.020g/㎤인 것을 주로 사용하며 10%보다 많이 사용하는 경우 성형시 복원력에 의한 제품균일도 저하 및 미성형이 부분이 발생하여 부분적인 형상붕괴현상이 발생될 수 있다.

본 발명에서 폴리우레탄 발포포옴은 자동차의 의자와 같은 내부 충진제로 주로 사용된 스크랩으로 밀도 0.035∼0.045g/㎤인 것이 적당하며,10%보다 많이 사용하는 경우 부분적으로 이들 발포포옴이 있는 부분의 형상이 강도가 떨어지므로 이러한 부분이 증가하면서 전체적인 강도의 약화현상이 심화되며,10%보다 적게 사용할 경우에는 강도는 증가하나 제품이 갖추어야할 탄성이나 흡음성, 제진성이 좋지않게 되어 버리는 단점이 있는 것이다.

본 발명에서 사용되는 액상 접착제는 메틸디이소시아네이트와 폴리올의 혼합물로 구성된 폴리우레탄 프리 폴리머 50∼60%, 메틸렌 클로라이드와 헥산의 혼합물로 구성된 유기용매가 40∼50%로 구성된 것이 적당하다. 접착제의 첨가량은 10%보다 적게 사용하는 경우 칩간의 결속력이 약화되어 목적한 제품의 형태를 유지하기 어려우며 강도나 기타 여러 가지 물성을 확보할 수 없으며 30%보다 많이 사용한 경우 제품의 접착강도가 너무 높아져 제품의 탄성이나 신율이 나쁘게 되며 흡음성도 약화사키고 필요이상의 원가상승요인이 되는 것이다.

본 발명에서 성형압축은 금형내부의 온도를 120℃이하로 하고, 압축압력은 약 70Kg/㎠이하인 경우 소재간 접착이 불완전하여 성형품이 변형되거나 내구성이 약화되며, 내부 온도를 140℃이상 압축압력을 80Kg/㎠이상으로 하는 경우에는 칩간 결속력이 강화되는 장점도 있으나 자동차에서 필요로 하는 탄성과 신율 및 흡음성이 상실되어 바람직하지 못한 결과를 얻게 되는 것이다. 본 발명에서 사용하는 금형이란 자동차의 종류에 따라 다양하게 구성되는 하부패널의 형태대로 성형한 것으로 상하부 금형이 서로 만나면서 내부 공간에 본 발명이 조성한 스크랩과 접착제의 혼합물을 배치하여 가열 및 가압이 가능토록 구성한 것이다.

본 발명에서 압축성형시 압축비는 최초에 수동으로 접착제가 도포된 칩상 분쇄물을 금형에 배치후 약 1/4 내지 1/5의 비로 압축하여 준다. 압축율을 높이면 강도는 향상되나 원하는 탄성, 흡음성, 제진성등은 나빠지게 된다.

제조 실시예 1

자동차 시트제조시 발생된 스크랩 70kg을 6날 회전 4날 고정식의 분쇄기에서 평균입경 3내지 10 mm가 되도록 분쇄하여 준다. 분쇄된 것은 블로우 송풍기를 이용하여 저장탱크 상부로 이송하여 주며 이때에 중간에 별도의 필터를 설치하여 입경 3mm이하의 것은 수집 제거하여 준다. 이들 스크랩분쇄물에서 크로스 20kg, 폴리우레탄스폰지 40Kg, 폴리우레탄 발포포옴 10Kg의 비율이 되도록 적절히 배합하여 준 다음 점도가 낮으면서 접착력이 우수한 폴리우레탄 접착제 30Kg을 미세하게 분사하면서 다시 혼합하여 칩의 표면에 고르게 접착제가 도포하도록 한다. 도포가 완료된 것을 기아자동차 카니발의 하부판넬용으로 형성한 금형에 약 110mm의 두께로 배치한 다음 120 내지 140℃의 온도와 압력 70내지 80Kg/㎠로 3내지 5분간 압축 성형하였다(평균두께 약 20mm). 성형된 것을 110 내지 130℃의 온도로 유지되는 오븐에 넣고 약 1시간 건조 양생하였다. 건조 양생이 된 것은 수분제거와 열세팅후 트림기를 이용하여 칩몰드 성형품을 완성하였다.

제조 실시예2.

상기한 실시예 1 과 동일한 방법으로 하되 크로스 10Kg, 폴리우레탄 50Kg, 폴리우레탄 발포포옴 10Kg을 사용하였으며 폴리우레탄 액상 접착제20Kg을 미스트상으로 분무하면서 상기한 분쇄물과 고르게 혼합하였다. 혼합이 완료된 것을 기아의 카니발 자동차 하부 패널의 형태대로 형성한 금형에 약 100mm의 두께로 배치하여 놓고 120 내지 140℃, 압력 70 내지 80Kg/㎠으로 약3 내지 5분가 압축성형하여 주었다(두께 약 20mm). 압축 성형이 완료된 것을 110 내지 130도의 온도로 유지된 오븐에 넣고 건조 양생하여 목적한 칩몰드 성형품을 제조하였다.

제조실시예 3

크로스 5kg, 폴리우레탄 55Kg, 폴리우레탄 발포포옴 10Kg을 사용하고 폴리우레탄 접착제는 15Kg을 사용한 것 이외에는 상기한 실시예1과 동일한 방법으로 칩몰드 성형품을 얻었다.

제조 실시예 4

실시예 1 과 동일한 방법을 사용하되 크로스 5Kg, 우레탄 스폰지 60Kg, 폴리우레탄 발포포옴 10Kg을 배합하여 사용하였으며 폴리우레탄 접착제는 10Kg을 사용한 것이외에는 실시예1과 동일한 방법에 의하여 제조하였다.

이상의 비교표에 나타나듯이 본발명의 조성방법에 따른 제품은 폴리우레탄 발포포옴만의 사용시 혹은 레진 펠트 사용시와 비교하여 오히려 인장강도, 신율이 향상되었으며 기타 신율, 연소성, 내열사이클성도 우수한 특성을 나타내는 것이다.

본 발명은 종래 소각 처리로만 가능한 폐기물인 자동차 시트제조용 스크랩이나 인슈레이터 제조후 잔류한 스크랩을 원료로 이용하여 특정한 온도와 비율로 혼합후 성형하므로서 신선한 재료를 사용한 것과 동일한 성능과 특성을 갖는 인슈레이터를 제조하게 되었다. 따라서 자원의 재활용으로 인한 공해의 감소와 폐자재의 재활용으로 원가의 혁신적인 감소가 가능하게 되었다. 특히 제조된 인슈레이터는 종래의 고무와 폴리우레탄 포옴의 적층제조 공정보다 단순화된 단일 압축성형공정이 이용되어 고무재의 인슈레이터를 다시 후가공하여 또다른 형태의 자동차용 인슈레이터의 제작공정이 필요하지 않게 되어 공정의 단순화도 가능하게 된 것이다.

Claims (2)

1. 자동차의 폐차시 혹은 자동차 시트의 제작이나 소파와 같은 가구제작시 발생되는 스크랩을 직경 3∼10mm의 크기로 분쇄하여 칩형태로 만든 다음 블로우 송풍방법에 의하여 저장하면서 직경 3 mm보다 작은 크로스나 스크랩을 집진제거하는 공정,

   상기한 칩형태의 분쇄물을 크로스 5∼20%, 폴리우레탄 스폰지 40∼60%, 폴리우레탄 발포포옴 5∼15%의 비율로 구성되도록 균일하게 배합한 다음 액상접착제를 10∼30%가 되도록 균질 분산하여 칩들의 표면에 고르게 도포하는 배합공정,

   상기한 배합이 완료된 것을 목적한 자동차의 하부 구조와 대응되게 형성한 금형에 일정두께로 배치하여 놓은 다음 섭씨 온도 120 ∼ 140℃, 압력 70 내지 80 Kg/㎠의 압력으로 압축성형하는 공정,

   압측성형된 제품을 섭씨온도 110내지 130도의 온도를 갖는 건조 오븐에서 약 1시간 건조 처리하여 열수축을 유도하고 양생하여 안정화하는 공정,

   건조 성형된 제품을 이용하여 트리밍 처리와 피어스 처리하여 최종적인 형태로 마감처리하는 공정으로 구성되는 폐자재를 이용한 자동차용 칩몰드 성형품의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   폴리우레탄 스폰지는 밀도 0.018g/㎤∼0.020g/㎤이며, 폴리우레탄 발포포옴은 밀도 0.035∼0.045g/㎤이고,액상 접착제는 메틸디이소시아네이트와 폴리올의 혼합물로 구성된 폴리우레탄 프리 폴리머 50∼60%, 메틸렌 클로라이드와 헥산의 혼합물로 구성된 유기용매가 40∼50%로 구성된 폴리우레탄계 접착제이며, 압축성형비율은 1/4 내지 1/5인 것을 특징으로 하는 폐자재를 이용한 자동차용 칩몰드 성형품의 제조방법.