KR20020021827A - 스폰지 스크랩과 폐플라스틱을 이용한 발포체 조성물 및그 발포체의 제조방법 - Google Patents

스폰지 스크랩과 폐플라스틱을 이용한 발포체 조성물 및그 발포체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

이 발명은 베이스 레진으로서 스폰지 스크랩(EVA,PP,PE)을 10-90부, 폐플라스틱 10~80부, 바인더폴리머 0~10부를 파쇄 ·혼합하고, 부재로서 가소제 1~5부, 가교제 0.1~5부, 발포제 1~15부와 난연제 4~40부를 베이스 레진에 혼합하여 혼련하고 시트상으로 성형한 후 프레스에서 가열 가압하여 얻는 스폰지 스크랩 발포체 조성물로서, 이 발명에 의하면 다양한 분야에서 이용할 수 있는 발포체를 제공하고, 특히 이 발명 발포체를 샌드위치 패널로 사용하는 경우 기존제품(PU제품, 폴리스티렌제품)에 비하여 굴곡강도가 높으므로 패널의 두께를 상대적으로 얇게 하고 경량화 할 수 있으며, 생산코스트를 줄일 수 있다.

Description

스폰지 스크랩과 폐플라스틱을 이용한 발포체 조성물 및 그 발포체의 제조방법{ Manufacturing process for sponge using used plastics and foamed scraps }
이 발명은 스폰지 스크랩과 폐플라스틱을 이용한 발포체 조성물 및 그 발포체의 제조방법에 관한 것이다.
스폰지 스크립과 폐플라스틱은 모두가 소각시 다이옥신을 발생시키는 물질들이다. 그러나 이들 폐자원 중에서 폐플라스틱은 비교적 일찍부터 몇가지 재활용 자원으로 이용되고 있으나 스폰지 스크랩의 처리는 재활용 기술의 부족으로 인하여 대부분 소각처리에 의존하고 있다.
이들 폐자원의 방출 경로를 잠간 살펴보면 스폰지 스크랩은 신발산업 또는 자동차 산업의 부산물로서, 대체로 대형 생산시설로부터 지속적으로 방출되고 있어 그 수집과 수지의 성분 파악이 용이하다. 그러나 폐 플라스틱은 식품 포장용기, 음료포장용기, 완구, 가정용품, 가전제품 등 다양한 제품의 폐기 또는 생산시설로부터 방출되고 있으므로 플라스틱의 성분의 파악이 어렵고 대부분 불순물을 포함하고 있어 수거 후 재 사용을 위하여 세척이 불가피하다.
플라스틱의 발포기술로서는 미국 특허 제 3,959,189와 4,427,059등이 있다. 폴리올레핀계 수지인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 다양한 올레핀계 공중합체의 발포물은 탄성, 유연성, 내마모성, 내화학약품성 및 전기적 특성이 뛰어날 뿐 아니라, 폴리스틸렌 발포체가 경질인데 반하여 이들 발포체의 기계적 성질은 반경질의 유연성을 가지므로 건축 자재, 자동차 내장재, 전기??전자 부품의 재료 및 일용 잡화 등으로 폭넓게 사용되고 있다.
상기 미국 특허의 플라스틱 발포기술이 플라스틱 신재의 발포기술인데 반하여, 국내 특허출원 10-1997-72401, 10-1999-038131에서 개시되고 있는 발포기술은 재사용 혼합 폐플라스틱재료의 발포기술로서 폐플라스틱 열분해물질을 이용함을 특징으로 하고 있다.
구체적으로 특허출원 10-1997-72401에서 제안되고 있는 폐플라스틱 발포기술은 지배 수지로서 폴리에틸렌 수지와 600-800℃의 온도와 질소 분위기하에 폐플라스틱을 왁스상으로 열분해시킨 열분해 물질을 중량비 100 : 80으로 혼합하고, 여기에 아조디카본아마이드 발포제 2-10중량%와, 디큐밀퍼옥사이드 가교제 1-4중량%를첨가하고, 이를 1-4분간에 걸쳐 205℃이상에서 발포시키거나, 아니면 발포제의 보조제로서 ZnO를 2중량% 이하로 첨가하고 130-155℃의 온도에서 발포시키는 것이다.
그러나 위와 같은 열분해 물질을 이용한 폐 플라스틱의 발포기술은 스폰지 스크랩 등을 폐자원 원료로서 이용할 수 없을 뿐 아니라, 고열 발포기술로서 고열과 고압이 요구되어 생산설비 구축비용과 프로세스의 운용비용이 크고, 얻어진 발포체도 비중이 크기 때문에 재료대비 발포체의 생산량이 적고, 건축용 방진재, 단열재 판넬 등 제품에 따른 발포체의 물성을 맞추기가 어려운 문제점이 지적되고 있는 것이다.
이 발명의 목적은 스폰지 스크랩과 폐플라스틱(올레핀계)을 이용하여 저비중에서 고비중 까지의 필요한 비중의 발포체를 얻을 수 있게 하는 발포체 조성물 및 그 발포체의 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
구체적으로 스폰지 스크랩은 EVA스폰지(신발 산업용), PP 또는 PE 스폰지(자동차 산업용)등이 다량 방출되고 있으며, 특히 EVA스폰지는 그 처리에 곤란을 겼고 있다. 이 발명은 위와 같이 그 처리방안이 시급한 폐스폰지의 자원화 기술을 제공함에 목적이 있다.
이 발명의 다른 목적은 종래 폐플라스틱 만으로 스폰지를 만들 때에 폐 플라스틱들의 각기 다른 융점(PE, PP, nylon, PVC, PET)으로 인하여 고온 ·고압 공정이 도입되고, 발포체의 비중 콘트롤이 어렵고, 이 결과 기존의 EVA, PE스폰지공정을 적용할 수도 없으며, 발포물의 밀도가 높아져 공업적으로 쓸모 있는 양질의 발포체를 제공할 수도 없었다. 이에 대하여 본 발명은 기존의 스폰지 제조 공정을 공정(기존설비사용)에서 발포물을 제조할 수 있고, 다양한 비중의 제품을 만들 수 있으므로 제품의 이용분야를 넓힐 수 있고, 특히 이 발명은 EVA 스크랩을 주성분으로 사용하고 폐플라스틱을 부성분으로 사용함으로써 상술한 폐플라스틱 발포체의 단점을 보완하는 기술이기도 하며, 낮은 비중의 제품을 쉽게 얻을 수 있게 함으로써 샌드위치 패널등의 건축자재를 용이하게 만들 수 있으며, 기존의 샌드위치 패널 제품의 심재인 폴리스티렌, 폴리우레탄등의 제품과 성능과 물성을 비교하더라도 코스트 면에서나 물성의 면에서 손색이 없는 우수한 발포체를 만들 수 있게 하고자 하는 것이다.
도1은 펠렛화 공정의 예시도
도2는 가압 발포과정의 예시도
도3은 얻어진 발포체의 예시도
도4는 발포에의 양면에 패널을 부착한 상태 예시도
본 발명은 스폰지 스크랩 및 폐플라스틱을 이용하여 시트상의 발포체를 만들고 그 용도에 따른 크기와 모양으로 절단하여(스카이빙) 사용할 수 있게 하는 발포체의 조성물 및 그 제조방법이다. 동시에 이 발명에서 제공되는 발포체는 건축용 샌드위치 패널의 심재로 사용하는 경우 패널(강판, 함석, 평슬레트, 스테인레스 강판)과 양호한 접착성을 유지하고, 기계적강도(bending modulus)에 있어서도 우수한 발포체로 제조할 수 있는 발포체 조성물이며, 필요에 따라서는 난연성을 부여하여 제품화 할 수 있게 하는 발포체 조성물이다.
이 발명 발포체 조성물은 폐자원을 이용한 베이스 레진의 조성과 발포체의 물성에 관여하는 부재의 조성으로서 구성한다.
① 베이스 레진의 조성 (배합비 중량 부수)
베이스 레진은 폐 재료로서 EVA, PP 또는 PE 스폰지 스크랩 10~90부, 폐플라스틱10~80부(세척된것), 바인더 폴리머(NR, SBR, CR, NBR, Acryl등)를 0~10부를 혼합 ·파쇄(입경 1~5mm)하여 조성한다.
바인더 폴리머는 도1과 같이 스폰지스크랩과 플라스틱을 분쇄한 후에 투입하고 혼합하여도 된다,
이 발명 베이스 레진의 배합 범위
재료 배합비(중량 부수)
EVA 스폰지 스크랩 10~90부
PE,PP 또는 PVC 폐 플라스틱 80~10부
NR,SBR,NBR,Acryl,CR(바인더) 0~10부
합계 100부
이 발명 베이스 레진은 도1과 같이 상기 폐 재료들을 1~5mm 입경으로 파쇄하여 믹싱하고 압출기에서 펠렛으로 성형함으로써 이 발명 베이스 레진을 원료 상품화 할 수 있다.
② 부재의 구성 (배합비는 중량 부수 이다)
이 발명 부재는 폐자재 베이스 레진에 배합하고 가열 가압하여 베이스 레진을 발포시키고 동시에 발포체의 물성을 조절하기 위한 물성 조성재 이다.
이 발명 부재는 가소제(Oil(Phthal산 유도체,adipin산 유도체,sebathin산 유도체,malein산 유도체,stearin산 유도체, 구연산유도체,epoxy 유도체,중합형 가소제), Sub, 지방산 및 지방산염. wax, 등) 1~5부, 가교제(DCP, BOP, 2,4dichloro benzoyl peroxide, butyl hydro peroxide, butyl cumyl peroxide 기타 유기 peroxide)를 0.1~5부, 발포제(DPT(nitro compound), AC(Azo compound), 중조, BSH(sulfonyl hydrazide),OBSH 등)로서 1~15부로서 조성한다.
발포체를 난연화 하기 위하여 부재에 난연제를 5~40부 포함시킨다.
난연제는 삼산화 안티몬, zinc borate,Al(OH)2, Mg(OH)2, CP 왁스, TCP, 취소계 난연제, 반응형난연제, 염화파라핀 등이다.
난연제는 성분에 따라(특히 액상(oil상)이 포함된경우) 발포체의 밀도를 낮추어 주므로 발포밀도 조절제로서도 기능을 가진다.
발포체를 착색하기 위하여 발포 조성제에 적량의 색소를 포함시킬 수 있다.
이 발명 부재의 배합 범위
난연제 (삼산화 안티몬,Zinc borate, Al(OH)2, Mg(OH)2, CP 왁스, TCP, 취소화난연제, 반응형 난연제, 염화파라핀 등) 5~40부
가소제(Oil, Sub, 지방산 및 지방산염,wax, 등) 1~5부
가교제(DCP, BOP, 2,4dichloro benzoyl peroxide, Butyl hydro peroxide,
Butyl hydro peroxide,Butyl cumyl peroxide, 기타 유기 peroxide)를 0.1~5부
발포제(DPT, AC, 중조, BSH, OBSH등)로서 1~15부
색소 적량(필요한 경우)
상기 폐자재 베이스 레진과 부재를 롤 혹은 폐쇄믹서(kneader, Bunbary 등)에서 혼련하고 시트상으로 성형한 후 프레스에서 가열 가압하고 해압하여 발포시켜 시트상의 발포체를 얻는다.
가압 발포 과정의 예를 도2에, 얻어진 발포체를 도3에, 발포에의 양면에 패널을 부착한 상태를 도4에 각각 인용하였다.
이 발명은 다음의 실시 예들과 같이 재료의 배합을 제어하여 필요한 물성의 발포체를 얻을 수 있다.
실시 예 1
재료 배합중량비 비고
베이스레진 100 재료 배합중량비
EVA스크랩 60
폐플라스틱 30
RSS#3 10
스테아린산 1 활성제
삼산화안티몬 5 난연제
수산화알미늄 15 난연제 및 filler
CP 왁스 3 난연제 및 processing aid
DCP 0.5 가교제
AC#7000 7 발포제
합계 131.5
레진배합비 76%
실시 예 1의 물성 시험치는 다음과 같다.
항목 단위 물성치 비고
발포밀도 g/㎤ 0.05
압축강도 kg/㎟ 0.10 KSM3831, ASTM D1621-94
흡수량 g/㎠ 0.90 KSM3808, ASTM D2842-97
연소성 see 108 KSM3808, ASTM D3014-94
굴곡강도 kg/㎟ 0.035
패널굴곡강도 kg/㎟ 0.085 샌드위치 패널의 강도
실시 예 2
재료 배합중량비 비고
베이스레진 100 재료 배합중량비
EVA스크랩 60
폐플라스틱 30
RSS#3 10
스테아린산 1.5 활성제
TCP 10 액상 난연제(동시에 점도를 낮추어준다)
Al(OH)210 난연제 및 filler
CP 왁스 3 난연제 및 processing aid
DCP 0.5 가교제
AC#7000 10 발포제
합계 135
레진배합비 74%
실시 예 2의 물성 시험치는 다음과 같다.
항목 단위 물성치 비고
발포밀도 g/㎤ 0.035
압축강도 kg/㎟ 0.08 KSM3831, ASTM D1621-94
흡수량 g/㎠ 0.11 KSM3808, ASTM D2842-97
연소성 see 168 KSM3808, ASTM D3014-94
굴곡강도 kg/㎟ 0.030
패널굴곡강도 kg/㎟ 0.080 샌드위치 패널의 강도
실시 예 3
재료 배합중량비 비고
베이스레진 100 재료 배합중량비
EVA스크랩 50
폐플라스틱 40
RSS#3 10
스테아린산 1 활성제
삼산화안티몬 5 난연제
P-HEMA 15 난연제
Mg(OH)220 난연제 및 filler
CP 왁스 3 난연제 및 processing aid
DCP 0.7 가교제
AC#7000 7 발포제
합계 151.7
레진배합비 66%
실시 예 3의 물성 시험치는 다음과 같다.
항목 단위 물성치 비고
발포밀도 g/㎤ 0.12
압축강도 kg/㎟ 0.12 KSM3831, ASTM D1621-94
흡수량 g/㎠ 1.00 KSM3808, ASTM D2842-97
연소성 see 250 KSM3808, ASTM D3014-94
굴곡강도 kg/㎟ 0.038
패널굴곡강도 kg/㎟ 0.089 샌드위치 패널의 강도
실시예 3은 난연제의 증량으로 난연성이 크게 증가되고, 밀도가 높아짐에 따라 기계적 강도가 향상되었다.
상기와 같이 이 발명은 스폰지 스크랩과 폐플라스틱(올레핀계)을 이용하여다양한 분야에서 이용할 수 있는 저비중에서 고비중 까지의 필요한 비중의 발포체를 얻을 수 있게 하는 발포체 조성물 및 그 발포체의 제조방법을 제공하는 것으로서, 특히 이 발명 발포체 조성물을 샌드위치 패널로 사용하는 경우 기존제품(PU제품, 폴리스티렌제품)에 비하여 굴곡강도가 높으므로 패널의 두께를 상대적으로 얇게 하고 경량화 할 수 있으며, 생산코스트를 줄일 수 있어 폐자원 활용에 기여 할 수 있는 발명이다.

Claims (3)

  1. 폐자재 베이스 레진으로서 스폰지 스크랩(EVA,PP,PE)을 10-90부, 폐플라스틱 10~80부, 바인더폴리머 0~10부를 중량부수로 파쇄 혼합하고, 부재로서 가소제 1~5부, 가교제 0.1~5부, 발포제 1~15부를 베이스 레진과 함께 중량부수로 혼련하고 시트상으로 성형한 후 프레스에서 가열 가압하고 해압하여 발포시키도록 구성한 스폰지 스크랩과 폐플라스틱을 이용한 발포체 조성물.
  2. 제1항에 있어서 삼산화 안티몬, Al(OH)2, Mg(OH)2, CP 왁스, TCP, 취소화난연제, 반응형난연제, 염화파라핀 중에서 선택한 난연재 5~40부를 중량부수로 부재에 첨가하여 발포체에 난연성을 부여하는 스폰지 스크랩과 폐플라스틱을 이용한 발포체 조성물.
  3. 폐자재 베이스 레진으로서 스폰지 스크랩(EVA,PP,PE)을 10-90부, 폐플라스틱 10~80부, 바인더폴리머 0~10부를 파쇄 ·혼합하고, 부재로서 가소제 1~5부, 가교제 0.1~5부, 발포제 1~15부와 난연제 4~40부를 베이스 레진과 함께 중량부수로 혼련하고 시트상으로 성형한 후 프레스에서 가열 가압하고 해압하여 시트상으로 발포시키는 스폰지 스크랩과 폐플라스틱을 이용한 발포체의 제조방법.
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