KR20050017280A - 여러종류가 혼합된 폐플라스틱을 재생하는 제조방법과이를 이용한 혼합폐플라스틱판재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여러종류가 혼합된 폐플라스틱을 재생하는 방법과 이를 이용한 건축용 폐플라스틱 판재에 관한 것으로, 특히, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈에이트(PET), ABS수지, 산(SAN) 등과 같은 여러종류의 폐플라스틱을 잘 혼합시켜서 유리섬유와 목분 및 왕겨분을 첨가하여 건축용 강화판재로 재활용 할 수 있도록 제조하기 위한 것이다.

그 제조방법은 제 1단계로 여러 종류가 혼합된 폐플라스틱에 2 종류이상의 상용화제를 첨가하는 서로 결합시키는 공정과, 제 2단계로 상기 상용화제가 첨가되어 서로 결합된 폐플라스틱에 윤활처리된 30∼20%메쉬의 목분이나 왕겨분을 중량비 20∼40%로 혼합하는 공정과, 제 3단계로 상기 목분이나 왕겨분이 혼합된 폐플라스틱에 계면활성처리한 길이 4mm내외의 단유리섬유를 중량비 10∼20%를 혼합하는 공정과, 제 4단계로 상기 혼합된 폐플라스틱을 건축용 폐플라스틱판재로 압출 성형하는 공정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 여러종류의 폐플라스틱을 혼합하여 재생하는 방법이다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명에 의하면, 방치되거나 매립 또는 소각되거나 단순한 연료로서 사용되는 혼합된 폐플라스틱을 서로 잘 결합되게 하여 부가 가치가 높은 산업용 제품인 건축용 판재로 재활용하도록 함으로써, 목재 합판을 대체하여 자원을 보호하고 환경을 개선시키고자 하는데 그 효과가 있는 것이다.

Description

여러종류가 혼합된 폐플라스틱을 재생하는 제조방법과 이를 이용한 혼합폐플라스틱판재{The manufacturing method for recycling the mixed scrapped plastics and the mixed scrapped plastics produced by using this method}

본 발명은 여러종류가 혼합된 폐플라스틱을 재생하는 방법과 이를 이용한 혼합폐플라스틱판재에 관한 것으로, 특히, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), ABS수지, 산(SAN) 등과 같은 여러종류의 폐플라스틱을 잘 혼합시켜서 유리섬유와 목분 및 왕겨분을 첨가하여 건축용 강화판재로 재활용 할 수 있도록 제조하기 위한 것이다.

종래에 사용되고 있는 상기와 같은 여러종류의 폐플라스틱들은 종류별로 선별하여 분리되지 않기때문에, 각기 상이한 성질을 갖고 있는 플라스틱 성분간의 상용성이 나빠서 재활용이 어려웠던 것이다.

그래서 산업용 폐플라스틱이건 가정에서 배출된 폐플라스틱이건 종류별로 선별하여 폐플라스틱을 재활용하려고 하였지만, 이들을 선별하기 위해서는 값비싼 기계장비로 인해 설치에 어려움이 많아 사람이 직접 수작업으로 선별하였지만, 인건비가 과다하게 지출되기 때문에, 대부분 혼합 폐플라스틱은 부가가치가 적은 곳에 사용되거나, 일정한 기준에 맞게 설계된 소각설비를 통해 소각처리를 하였던 것이다.

그러나 상기와 같이 소각처리를 할때에도 다이옥신과 유해가스, 분진등 환경오염을 유발시키는 물질이 배출되므로, 이를 막기 위해서는 여러가지의 복잡한 장치를 필요로 하게 되어 처리비용이 부가적으로 많이 소요되는 문제점이 있었던 것이다.

그래서 이들 폐플라스틱을 선별하기 위해 사람이 직접 선별하는 수작업 작업외에도 기계장치에 열선이나 레이저나 X선 또는 형광X선을 투사하여 센서에 의한 선택적 반응을 이용한 선별작업 및 바람을 이용하여 비중의 차이에 따라 낙하지점을 달리하여 분리하거나 원심력을 이용한 선별장치가 사용되기도 하였고, 또 물을 사용하여 PE나 PP등 가벼운 폴리올레핀계 플라스틱을 분리하고 세척하는 방법을 활용하고 있지만, 이들 선별방법 역시 고가의 장비가 필요하여 잘 활용하지 못하고 있는 실정인 것이다.

이처럼 상기 여러 종류의 폐플라스틱들을 선별하여 재활용하고자 노력하고 있지만, 장비가 고가이고, 인건비의 과다 지출로 인해 폐플라스틱을 부가가치가 높은 산업제품으로 재활용하여 사용하는 방법이 사실상 잘 이루어지지 않고 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 상기 여러 종류의 폐플라스틱들을 선별하지 않고 그대로 잘 혼합되도록 하였기때문에 재활용하기 위한 공정을 줄임은 물론, 부가가치가 높은 산업제품으로 재활용 하도록 함으로써 경제적 이득의 창출과 환경오염을 미연에 방지하도록 함을 목적으로 하는 것이다.

즉, 범용 플라스틱에 가장 많이 차지하는 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)간에는 여러가지 좋은 상용화제가 개발되었으나, 여기에 상기 전술한 폴리에틸렌(PE)이나 폴리프로필렌(PP)뿐만 아니라 폴리스틸렌(PS), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PCT), ABS수지, 산(SAN)등이 섞여 있을 경우가 대부분이고, 또 폐플라스틱의 각각의 중량비도 수거될때마다 차이가 나므로, 본 발명에서는 상기 폐플라스틱을 재활용하기 위해 폐플라스틱에 2가지 이상의 블록(BLOCK) 공중합체를 사용하여 폐플라스틱을 용융, 압출, 성형하여 물성을 강화시킨 건축용 폐플라스틱판재를 제조하고자 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조공정에 대한 구성을 보다 구체적으로 설명하고자 하는 것이다.

본 발명은 각기 물성이 다르고 상용성이 나쁜 혼합된 폐플라스틱에 2가지 이상의 블록공중합제를 넣어 플라스틱고분자의 미세한 덩어리들의 계면을 활성화 하여 결합력을 강화시키고, 시멘트 몰탈에서 모래나 자갈이 콘크리트의 경도와 강도를 증가시키기 위한 것 처럼 윤활처리된 30∼20메쉬의 목분이나 왕겨분을 첨가하여 혼합한 후, 다시 200내지 500가닥으로 꼬여 4mm정도로 절단된 단유리섬유 다발을 첨가하여 압축강도를 강화시킨후, 일정한 비율로 용융 압출하여 성형시킴으로써, 인장강도, 충격강도, 굽힙강도 및 압축강도 등 기계적 성질을 좋게 하고, 연화점을 높이고, 열 치수안정성을 강화하는 등 물성을 향상시켜 건축용 유로폼(euro form)과 같은 건축용 판재, 갱돔의 판재(gang form), 건축의 벽체나 바닥재로 재활용할 수 있도록 제조하기 위한 것이다.

상기와 같은 본 발명을 제조하기 위한 제조구성에 대하여 설명하면 다음과 같은 것이다.

본 발명의 제조공정은 도 1의 블록도에 나타내는 바와같이, 먼저 폐플라스틱을 수거하지만(단계 1), 이들 수거된 폐플라스틱은 여러종류의 폐플라스틱이 혼합된 것으로서, 우선 기계고장을 일으키는 금속류에 대하여는 영구자석을 이용하여 혼합된 폐플라스틱에서 선별하는 것이다(단계 2).

상기와 같이 선별하여 혼합된 폐플라스틱을 파쇄기로 10mm 이내의 크기로 파쇄함과 동시에(단계 3), 세척통에서 물을 사용하여 세척함으로써 폐플라스틱에 묻어있는 이물질이나 흙등을 분리해 냄은 물론, 물밑에 가락앉은 알루미늄이나 전선, 기타 비금속을 분리하는 것이다(단계 4).

이때 분쇄기로 파쇄된 폐플라스틱을 3mm이내의 크기로 분쇄하여(단계 5) 건조기를 통과시켜서 습도 3%∼7%이내로 건조시킨다(단계 6). 건조 완료후 중량비 10∼15%의 2가지 이상의 상용화제(단계 7)를 계량부의 스케일(scale)에 의하여 정확히 계량하여 호퍼에 투입하여(단계 8) 150℃∼220℃내의 온도를 유지하면서 압출기로 용융압출하여(단계 9) 뽑아낸 원료를 냉각시킨후 다시 절단한다(단계 10). 그리고 4mm이내의 플라스틱 알갱이(pellets)를 만들어(단계 11) 가공성을 좋게 하여 필요한 용도의 제품을 압출 또는 사출성형할 수 있게 제조하는 것이다(단계 15).

이 때에 폴리카보나이트 등과 같이 용융점이 220℃이상인 것들은 용융되지 않은 상태에서 팰리트화 되며, 용융되지 않은 고분자는 그대로 남아 콘크리트내의 모래나 자갈과 같이 제품내에서 존재하게 되는 것이다.

상용화제의 계량은 로드셀에 의한 중량 계량 호퍼를 사용하여 연속적인 계량을 가능하게 하고 건조기는 열풍드라이방식으로 하여 연속적인 건조를 함으로써 호퍼에 끊임없이 분쇄된 혼합폐플라스틱(SCRAP)을 투입할 수 있게 하는 것이다.

상기와 같이 제조된 혼합플라스틱 알갱이와 4mm로 절단된 200 내지 500가닥이 꼬인 단유리섬유를 중량비10∼20%로 계량하고(단계 14), 윤활처리되어(단계 12) 30∼20메쉬로 분쇄한 목분이나 왕겨분을 중량비 20∼40%로 계량하여(단계 13) 압출기의 호퍼에 투입하는 것이다.(단계 15)

압출기에 투입된 목분이나 왕겨분은 스테아린산 계통의 윤활제를 첨가한 것으로, 압출기의 스크류우 회전시 마찰을 줄여 혼련이 잘되게 하고 원활한 용융 압출을 할 수 있게 하고, T다이 성형기내에서 목분이나 왕겨분이 골고루 분산되어 성형할 수 있게 한 것이다.(단계 16)

또한 유리섬유는 무기질이고 혼합된 폐플라스틱과 목분이나 왕겨분은 유기물질이므로 유리섬유가 용융된 폐플라스틱과의 결속력을 높이기 위하여 계면활성제를 코팅한 유리섬유를 사용하는 것이다. 그리고 성형기를 통과 할 때에 용융압출된 플라스틱이 매끄럽게 나와서 표면이 광택이 나는 고품질의 판재를 얻기 위하여 중량비 1%의 실리카를 첨가한 것이며, 성형기를 빠져나온 판재를 110℃이내로 1차 냉각 시킨후 인발롤러를 통하여 압출기의 배출량에 따라 변속을 가능하게 하여 끊어지지 않게 연속으로 잡아당겨서 2차 냉각장치에서 원하는 치수에 맞게 일정한 간격을 두고 압착하는 최종 성형기에서 60℃이내로 압착성형한 다음 원하는 치수대로 절단하여(단계 17) 재생품을 제조하게 되는 것이다.(단계 18)

상기와 같은 제조공정에 대한 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 살펴보면, 전술한 바와같이, 먼저 중량비 10∼15%에 해당하는 2종류 이상이 혼합된 상용화제가 첨가되어 물성이 향상된 직경이 4mm정도의 플라스틱 알갱이에 스테아린산 등에 윤활처리된 중량비 20∼40%의 30∼20매시 크기로 분쇄된 목분이나 왕겨분과 계면활성제를 코팅한 길이 4mm정도의 200내지 500가닥으로 꼬인 단유리섬유를 중량비 10∼20%를 계량호퍼를 통하여 용융 압출된 플리스틱은 성형기에서 가운데 중공(2)이 있는 판재를 성형하여 경량 폐플라스틱판재(1)을 제조하는 것이다.

이가운데 여러개의 중공(2)이 있는 폐플라스틱판재(1)는 무게만 줄일 뿐만아니라, 도 3에 나타내는 바와같이, 굽힘강도에 영양을 최소화(이를테면 중공지름이 판재의 2분의 1정도)하는 상태로 만들경우, 내측의 중앙으로 힘(d)이 가해질 경우에 외측의 양단에서는 반력(e)이 일어남과 동시에 내측(a)에는 압축이 일어나 압축에 영향을 받고, 외측(b)에는 인장강도에 영향을 받게 되지만, 폐플라스틱판재(1)의 가운데는 압축강도와 인장강도에 그다지 많은 영향을 받지 않기 때문에, 가운데 중공(2)이 나열된 경량 폐플라스틱 판재(1)를 제조할 수 있게 되는 것이다. 따라서 많은 작업량이 요구되는 거푸집용 유로폼판재나 일체형 갱돔판재에 매우 용이한 재활용 제품으로 제조할 수 있게 되는 것이다.

또한 도 4에 나타내는 바와같이 높은 강도를 요구하면서 표면이 매끄러운 혼합 폐플라스틱 판재(1)는 판재의 내부(1a)는 목분이나 왕겨분이 혼합되고, 판재의 바깥(1b)측 양면은 유리섬유가 보강되어 건축 내장재로서 벽체나 바닥재 등으로 재활용 할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명에 의하면, 방치되거나 매립 또는 소각되거나 단순한 연료로서 사용되는 혼합된 폐플라스틱을 서로 잘 결합되게 하여 고부가 가치가 높은 산업용 제품인 건축용 판재로 재활용하도록 함으로써, 목재 합판을 대체하여 자원을 보호하고 환경을 개선시키고자 하는데 그 효과가 있는 것이다.

또한 본 발명에 의한 건축용으로 사용되는 재활용 폐플라스틱 판재는 각종 공사시 형틀을 유지하기 위한 거푸집판넬로 사용할 경우 콘크리트와의 이형성이 좋아 잘 분리되며, 매끄러운 콘크리트표면을 만들 수 있게 됨은 물론, 판재 가운데 중공을 연이어 형성함으로써 무게를 줄여 작업하기 좋으며, 겉면이 매끄러운 판제를 제공할때에는 목분이나 왕겨분을 내부에만 혼합하여 제조하고 외부에는 유리섬유만을 넣어 질 좋은 판재로서 재활용하여 사용할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 제조공정을 나타내는 블록도이다.

도 2는 본 발명의 제조공정을 통해 압출 성형된 건축용 폐플라스틱 판재의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 판재에 가해지는 힘에 의해 내측에는 압축강도 외부측은 인장강도에 영향을 받고 있는 상태를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명의 판재 내부에는 목분이나 왕겨분이 포함된 상태이고 외부면에는 유리섬유가 보강된 상태를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

1. 폐플라스틱판재 2. 중공

Claims (4)

1. 제 1단계로 여러 종류가 혼합된 폐플라스틱에 2종류 이상의 상용화제를 중량비 10∼15%로 첨가하여 서로 결합시키는 공정과,

   제 2단계로 상기 상용화제가 첨가되어 서로 결합된 폐플라스틱에 윤활처리된 30∼20%메쉬의 목분이나 왕겨분을 중량비 20∼40%로 혼합하는 공정과,

   제 3단계로 상기 목분이나 왕겨분이 혼합된 폐플라스틱에 계면활성처리한 길이 4mm내외의 단유리섬유를 중량비 10∼20%를 혼합하는 공정과,

   제 4단계로 상기 혼합된 폐플라스틱을 건축용 폐플라스틱판재로 압출 성형하는 공정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 여러종류의 폐플라스틱을 혼합하여 재생하는 제조방법.
2. 중량비 10∼15%의 상용화제가 2종류 이상 첨가되고, 계면활성 처리한 길이 4mm내외의 단유리섬유를 중량비 10∼20%를 혼합되고, 윤활처리된 30∼20메쉬의 목분이나 왕겨분을 중량이 20∼40%함유한 혼합된 것을 특징으로 하는 혼합 폐플라스틱 판재.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 혼합 폐플라스틱 판재의 내부에 판재두께의 2분의 1이 넘지 않는 직경을 같은 중공이 천공되고, 상기 중공과 중공과의 사이가 중공의 직경이상인 혼합 폐플라스틱 판재.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 폐플라스틱 판재의 내부에 형성된 30∼20메쉬 크기로 혼합된 목분이나 왕겨분과,

   상기 판재의 외부에 계면활성제를 코팅하고 있는 4mm길이의 단유리섬유가 혼합된 것을 특징으로 하는 혼합 폐플라스틱 판재.