KR20050070907A - 폐어망 재활용 성형물 제조 방법 - Google Patents

폐어망 재활용 성형물 제조 방법 Download PDF

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이석주
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Abstract

본 발명은 항만이나 연안 포구에 버려진 폐 어망, 로프, 어망부자 등을 수거하여 별도의 선별과정 없이 염분을 세척하고, 일정크기로 분쇄하여 분쇄물을 얻고 이에 무기질 충진제 기타 첨가제를 가하고 압출 성형하여 펠레트(pellet) 재생원료를 얻거나, 이 원료를 이용하여 프레이트(Plate)평판이나, 파이프재, 미생물 접촉여재 등 일반 생활에 필요한 압출 성형물을 얻고자 하는 것이다.
분원의 폐 어망 재활용 성형물은 폐 어망, 로프, 어망부자 등으로부터 얻는 분쇄물로 이루어지는 수지류가 90-95중량%이고, 수산화 알미늄(Al(OH)3 탄화규소(SiC) 탄산칼슘(CaCo3) 월라스토나이트(cyclo) 구성되는 무기질 충진제가 3-6중량%이며 여기에 결합제인 퍼어옥사이드(peroxide) 리시놀산바륨(Ba(C17H32(OH)Coo)2) 크롬버밀리 온(Chromevermilion) 등의 성분들이 2-3중량%, 기타 첨가제를 1중량%의 범위내의 구성비를 이루도록 하고 이들을 혼합 교반시키면서 170℃내지 280℃의 온도 범위에서 용융 압출시켜 수지를 개질 가공시켜 새로운 물성의 부착이 없는 성능이 개선된 성형물을 얻고자 하는 것이다.

Description

폐어망 재활용 성형물 제조 방법{Plastic resin manufacturing process using wasted fishing net}
본원은 바다 환경오염의 큰 원인요소 중의 하나인 항만이나 연안 포구에 버려진 폐 어망, 로프, 어망부자 등을 폐자재를 수거하여 재활용하기 위한 것이다.
현재 전국의 해안이나 하천변에는 마구버려진 폐 어망, 로프, 어망부자 등으로 인하여 막대한 해양오염 원인을 이루고 있고 또한 바다속에 버려진 폐어망은 어족자원의 황폐화를 가져오는 등 그 폐해를 이루 헤아릴 수 없을 정도이다.
이들 폐 어망, 로프, 어망부자 등의 적절한 수거방법, 처분방법이 없어서 해안가, 하천변에 마구 버려진 상태이고 이로 인하여 환경단체와 어업인 간, 환경부와 지방자치단체간의 갈등까지 야기되고 있는 현실이다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 본원이 목적으로 하는 것은 폐 어망,로프 및 어망부자를 수거하여 별도의 선별 없이 염분을 세척하고, 일정크기로 분쇄하여 분쇄물을 얻고 이에 무기질 충진제 기타 첨가제를 가하고 압출 성형하여 펠레트(pellet) 재생원료를 얻거나, 이 원료를 이용하여 프레이트 평판이나, 파이프재, 미생물 접촉여재 등 일반 생활에 필요한 압출 성형물 및 그 제조 방법을 제공하여 이 폐자재를 재활용 하고자 하는데 있다.
바닷가나 하천변에 마구 버려진 폐어구인 폐어망,로프 및 어망 부자는 공기(산소)와 빛, 물, 염분 미생물 균류 등에 의해 각 포리머(Polymer)가 산화되고 바래져 열화 되어 있으므로 수지 물성이 떨어저 저하 되어 있고, 균열과 변색을 가져오며, 또 이들은 재활용시 제품의 내구성 저하의 원인이 되므로 각 포리머(Polymer)의 열화를 방지하고 초기의 성능으로 유지시키는 것이 중요하다.
수지는 공기중의 산소나 오존에 의해 산화되어 강도의 저하와 균열을 가져오게 되며, 특히 가공할 때에 열과 자외선 및 물 등에 의해서 열화가 촉진된다. 특히 폐어구인 폐어망,로프 및 어망 부자등을 이루는 수지는 포리에치렌(polyetylene), 포리아미드 6-6(polyamide), 포리프로필렌(polypropylene), 스티렌 아크릴로니트릴수지, 염화비닐수지(polyvinyl chloride) 등의 범용수지가 주종인데 이들 수지의 물성을 재생시키기 위하여 산화방지제인 알킬페놀(BHT)을 0.1-0.01중량% 첨가하고, 변질을 막기 위해 자외선 흡수제인 히드록시 4-벤조놀(상품명: Cyasorb. uv-900)을 0.1- 0.01중량% 첨가하여 자외선(uv)을 흡수토록 하게하고,
가소제로 트리옥틸포스페이트(TOP)를 0.1- 0.01중량% 정도 첨가시켜 폴리머 입자사이에 가소제가 분산됨으로서 유연하고 내한성과 내수성이 좋아지게 되어 수지의 물성을 개선시키도록 한다.
한편 폐 어망과 로프는 실로 짜여져 있고 어망부자는 수지 발포제품으로 되어 있어 염분 흡수성이 좋아 소금알갱이가 남아 있게 되므로 염분을 세척하여 사용하게 된다.
이하 본 발명에 대해 상술하여 기재한다.
본 발명은 폐기 처리되는 폐어망, 로프 및 어망 부자를 주원료로 하여 사용되되 상기 폐어망, 로프 및 어망 부자의 사용 비율은 3:1:1 에서 4:1:1의 중량비로 조정되어 사용될 수 있으며 본원의 발명 실시예에서는 폐어망: 로프: 어망부재= 70 : 15 : 15 의 중량비율로 한 것과 폐어망: 로프: 어망부재= 80 : 10 : 10 의 중량비율로 채택하여 사용하였고 전체 성형물 중 이들 폐 수지류가 90-95중량%이고, 수산화 알미늄(Al(OH)3), 탄화규소(Sic), 탄산칼슘(CaCo3) 중에서 선택되는 1성분 이상의 무기질 충진제를 3-6중량% 보조원료로 하고,
여기에 결합제인 퍼어옥사이드(peroxide), 리시놀산바륨(Ba(C17H32(OH)Coo)2), 크롬버밀리온(Chromevermilion)중에서 선택되는 1성분 이상을 2-3중량%의 범위내에서 혼합하며, 여기에 기타 첨가제로 각 폴리머(Polymer)의 열화를 방지하고 수지초기의 성능으로 유지시키기 위하여 산화 방지제인 테알킬페놀(BHT)을 0.1- 0.01중량% 첨가하거나, 변질을 막기 위해 자외선(UV)흡수제인 히드록시 4-벤조놀(상품명: cyasorb-uv900) 0.1- 0.01중량%을 첨가하므로써 자외선을 흡수한 후 다시 외부로 자외선을 방출하여 폴리머(polymer) 입자를 보호하고자 하며, 가소제로서 트리옥틸포스페이트(TOP) 0.1- 0.01중량%를 첨가하여 폴리머(Polymer) 입자 사이에 가소제가 분산되므로 유연하고 내한성과 내수성이 좋아지게 되어 수지의 초기 성능을 유지. 향상시켜 이 혼합물을 스크루더를 통해 압출 성형하여 수지 성형물을 제조하게 시도 될 수 있다.
본원에 사용되는 폐어망의 재질은 주로 포리에치렌(polyethlene) 또는 포리아미드 6-6(polyamide) 2종류로 구성되어 있고 로프는 포리프로필렌(polypropylene)성분이 주이며, 그리고 어망 부자는 스티렌 아크릴로니트릴의 공중합수지(styrene-acrylonitrle), 발포재 및 염화비닐수지(polyvinyl chloride)로 구성되는데, 상기 폐어망과 로프 및 어망 부자는 폐기된 상태대로 수거하여 폐어망과 로프는 0.2㎜~20㎜ 어망 부자 발포제는 10㎜m~20㎜정도로 분쇄하여 사용한다.
상기 폐어망, 로프 및 어망 부자의 사용 비율은 폐어망: 로프: 어망부재= 70 : 15 : 15 의 중량비율로 사용되거나 폐어망: 로프: 어망부재= 80 : 10 : 10 의 중량비율로 하여 사용될 수 있고 이 들 폐수지의 사용량은 피성형물의 전체 중량의 대하여 90-95중량% 범위로 혼합하는 것이 피성형물의 인장강도 및 기계적인 성질을 높일 수 있어 바람직하였으며,
본 발명에서 사용되는 충진제는 수산화알미늄(Al(OH)3), 탄화규소(SiC), 탄산칼슘(CaCo3), 월라스토나이트로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 1성분 이상의 무기질 충진제를 3-6중량%를 첨가하며, 또한 여기에 결합제인 퍼어옥사이드(peroxide), 리시놀산바륨(Ba(C17H32(OH)Coo)2), 크롬버밀리온(Chromevermilion)중에서 선택되는 1성분 이상을 2-3중량%의 범위내에서 혼합하며, 폐수지와 함께 기타첨가제로 산화 방지제인 테알킬페놀(BHT)을 0.1- 0.01중량% 첨가하거나, 자외선(UV)흡수제인 히드록시 4-벤조놀(상품명: cyasorb-uv900) 0.1- 0.01중량%을 첨가하거나, 가소제로서 트리옥틸포스페이트(TOP) 0.1- 0.01중량%를 첨가하거나 아니온(Anion)타입의 알킬설폰산염(RSO3Na)을 0.1- 0.01중량% 참가하여 혼합한 후 슈퍼믹서(혼합기)를 900~1200RPM 회전시켜 믹서 한 다음, 압출기에서 180℃~280℃의 온도로 가열하여 압출하면 혼합물들이 고르게 용융 결합 및 분산되면서 피 성형물을 위한 원료로 제공되거나 연속하여 원하는 압출성형물을 얻을 수 있도록 운전되어 질 수 있는 것이다.
상기에서 설명한 바와 같이 폐 어망과 로프 및 어망 부자는 분쇄된 상태로 혼합되는 것이며, 그 중 충진제는 325메쉬 정도 크기로 미분쇄된 것이고, 결합제는 퍼옥사이드(peroxide) 분말로 된 것이 사용된다.
상기 퍼옥사이드는 용융 압출시 접착성이 매우 강한 액상체의 가교제가 되므로써 수지의 결점인 약한 물성들을 강하게 만들어 주는 가교제 역활을 담당하는 것이므로 접착성이 매우 강하여 일단 접착되면 각 수지 성분들이 하나로 본딩 되어진다. 또한 리시놀산바륨(Ba(C17H32(OH)Coo)2)은 결합된 상태에서 겔화되는 특성과 윤활성을 양호하게 만들기 때문에 다른 결합 배합제와의 상승 효과가 높아 내열 및 내후성을 향상시키며, 크롬버밀리온(Chrome vermilion)은 황색 산화철로서 내열성과 내황화성을 개선하고, 또 입자 직경을 0.2~0.4㎛ 조정함으로서 폐 수지용액과 미분쇄된 충진제 입자와의 결합력을 높여 주고 은폐력을 향상시켜준다.
그리고 폐어망, 로프, 어망부자의 분쇄물과 충진제 보강제 및 결합제의 혼합에는 슈퍼믹서가 사용되며, 혼합은 900-1200RPM의 고속 회전하에 교반 혼합시키는데 혼합시 시간은 5분 정도가 소요된다.
혼합된 혼합물은 압출기에 투입하여 180~280℃ 온도로 용융시키면서 압출기 노즐을 통해 특정 형상, 예를 들면 평판이나 관체, 일정 두께나 일정 길이 방향으로 연속하는 단면 형상을 가진 성형물, 발포제를 첨가하여 미생물이 활동할 수 있는 공간을 제공하는 미생물 접촉여재 등 원하는 형상으로 얼마든지 응용하여 제조할 수 있다.
상기 결합제인 퍼어옥사이드(peroxide), 리시놀산바륨(Ba(C17H32(OH)Coo)2), 크롬버밀리 온(Chromevermilion)은 그 혼합비가 피성형물 전체 중량에 비하여 2-3중량%로 소량이지만 수지 용액 및 무지질 충진제 산화방지제 자외선 흡수제,가소제, 미분입자와 고르게 분산 혼합되어 성질이 다른 폐수지 용액과 그리고 충진제의 미분자입자들을 결합시키는 가교제 역활을 담당하게 되므로써 압출성형 된 피성형물은 기계적인 인장 강도가 우수한 상태가 되며, 또한 결합제의 가교성에 의해 피성형물 표면에 윤활성을 부여하여 매끄러운 표면 상태가 된다.
상기에서 충진제가 6중량% 이상 혼합 될 경우에는 피성형물의 압출 성형 후 기계적인 성질인 인장력이 저하되므로 충진제를 3-6중량%이상 혼합하는 것이 바람직하다.
단 충진제가 많이 충진되면 인장력이 약화된다.
기타 첨가제로서 인데알킬페놀(BHT) 히드록시 4-벤조놀(cyasorb-uv900) 트리옥틸포스페이트(TOP) 등은 결합제와 함께 전체 중량에 대하여 1중량%의 범위 미만에서 혼합되는 것이며, 각 성분은 결합제와 함께 피성형물의 결합력을 중대시키는 작용을 한다.
상기 산화방지제 인데알긴페놀(BHT)은 수지가 주로 공기중에 산소 및 열로 산화 노화되어 물성저하 되는 현상을 억제 방지하기 위한 목적으로 첨가하고, 자외선 흡수제 히드록시 4-벤조놀(cyasorb-uv900)은 열, 자외선, 산소 각종 열화 요인으로부터 열화요인을 흡수하는 역할을 한다.
가소제로 트리옥틸 포스페이트(TOP)를 수지에 첨가하면 분산 작용 촉진시켜 고르게 혼합하도록 돕고 그 혼합물은 유연성, 탄성, 휨성 등이 증가해 성형성을 좋게 한다.
따라서 결합제와 가교결합력이 증대된다.
상기 결합체 퍼오옥사이드(peroxide), 리시놀산바륨(Ba(C17H32(OH)Coo)2) 크롬버밀리 온(Chromevermilion)은 폐수지 용액과의 가교결합력을 증대시키는 작용을 한다.
가교제로서 바람직한 과산화물의 조건으로는 다음과 같은 점을 들 수 있다. 포리머(polymer) 성형가공 조건에 적용한 분해 거동을 나타내는 것과 혼합, 성형 가공 조건에서 안정하고 훈연시 분산이 좋고 충전제, 가소제,안정제 등 다른 첨가제의 영양을 받지 않아야 된다. 상기 결합제는 포리머 가교로서 포리머(polymer)의 주쇄 분열을 억제하고 결합 효율을 향상시킨다.
본 발명에 사용되는 결합제는 폐어망,로프,어망부자 서로 다른 성질을 가진 종류에 수지가 용융 훈련 과정 및 성형과정에서 균일하게 용융 혼합되어 최종 제품의 기계적 성질 인장, 강도 뒤틀림 등을 방지하고 성형물 제품을 향상시킨다. 상기 결합제를 함유하는 최종 성형물은 윤활성을 향상시키고 제품에 유연성과 강인성을 부여하여 우수한 기계적 성질을 갖게 된다.
이때 상기 용융온도가 170℃ 내지 280℃ 를 유지하는데 사용 재료중 폴리에치렌(Polyethleme) 포리프로필렌(Polypropyleme) 포리아미드 6-6(polyamide) 스티렌 아크릴로니트릴(Styrene-acrylonitrle) 중 용융되지 않는 포리아미드 6-6(Polyamiale)존재하여 성형물에 물성에 악 영향을 미치며 260℃에서 포리아미드 6-6(Polyamide) 용해된다. 또한 압출기 회전은 60-90RPM 페수지와 결합제의 혼합 및 분산을 위해 상기 범위를 유지시켜야 하며, 수지나 결합제의 양 용융 온도 등을 고려하여 선택한다.
성형은 용융 압출하여 펠레트(Pellet) 재생 원료를 얻을 수도 있고 이를 이용하여 미생물 생물 여재를 얻을 수가 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 성형물의 용도와 형태에 따라 사출성형 압출성형 등과 같은 방법으로 각종 형상으로 성형할 수도 있으며 성형물의 형태에 따라 예를 들어 파이프 형태 또는 나무 대용 평판(Sheet)형태, 판상(Plate)형상 등으로 성형할 수 있다.
본원 발명의 유용성을 찾기 위하여 폐 어망, 로프, 어망부자 등을 원료배합비를 여러가지로 실험하여 측정하였고 결합제 무기질충진제, 기타 첨가제를 여러 유형으로 나누어 실시하여 본 결과 아래 실시예 1-4에서 기재한 조성 및 배합비율이 상대적으로 양호한 결과치를 얻을 수 있었기에 실시예로 기재한 것이나, 본원발명의 기본적 기술사상이 해안에 마구 버려져 어족자원과 해안을 황페화 시키고 있는 폐 어망 , 로프, 어망부자 등을 수거하여 여기에 적절한 결합제 충전제 첨가제 등을 가하여 재활용 수지를 얻고자 하는 기술 사상의 것을 요지로 하고 있는 것으로 그와 관련된 기술은 본원의 권리범위에 속한다 할 것이다.
이하 본원발명을 구체화하기 위하여 실시한 발명의 실시예는 다음과 같다.
(실시예1)
먼저 폐 어망 140㎏, 로프 30㎏, 어망부자 30㎏ 을 측량하여 수세시켜 염분을 제거하고 이를 동결시켜 분쇄하여 분쇄 혼합물을 얻었다.
상기 분쇄 혼합물 90.6㎏에 결합제로 퍼오옥사이드(peroxide)1.5㎏, 리시놀산바륨(Ba(C17H32(OH)Coo)2)1.5㎏ 을 넣고 여기에 충진제로 수산화알미늄(Al(OH)3)3.0㎏, 탄화규소(SiC)3.0㎏을 넣고 여기에 산화방지제로 알킬페놀(BHT) 0.1㎏, 자외선 흡수제로 히드록시 4-벤조놀(상품명:cyasorb-uv900)0.1 ㎏, 가소제로 트리옥틸포스페이트(TOP) 0.1㎏, 윤활제로 알킬설폰산염(RSO3Na) 0.1㎏을 가해 압출기의 온도 260, 70rpm 속도로 용융 압출시켜 평판의 폭40, 두께 15 로 압출평판을 얻어 18℃ 로 냉각시켰다.
(실시예2)
상기 실시예1에서 얻은 분쇄 혼합물 93.8㎏에 결합제로 퍼오옥사이드(peroxide)1.0㎏, 크롬버밀리온(Chromevermilion)1.0㎏ 을 넣고 여기에 충진제로 수산화알미늄(Al(OH)3)2.0㎏, 탄화규소(SiC)2.0㎏을 넣고 여기에 산화방지제로 알킬페놀(BHT) 0.05㎏, 가소제로 트리옥틸포스페이트(TOP) 0.1㎏, 윤활제로 알킬설폰산염(RSO3Na) 0.05㎏을 가해 압출기의 온도 270, 80rpm 속도로 용융 압출시켜 평판의 폭40, 두께 15 로 압출평판을 얻어 18℃ 로 냉각시켰다.
(실시예 3)
폐 어망 160㎏, 로프 20㎏, 어망부자 20㎏ 을 측량하여 수세시켜 염분을 제거하고 이를 동결시켜 분쇄하여 분쇄 혼합물을 얻었다.
상기 분쇄 혼합물 94.9㎏에 결합제로 리시놀산바륨(Ba(C17H32(OH)Coo)2)1.0㎏, 크롬버밀리(chromevermilion)1.0㎏ 을 넣고 여기에 충진제로 수산화알미늄(Al(OH)3)1.5㎏, 탄화규소(SiC)1.50㎏을 넣고 여기에 산화방지제로 알킬페놀(BHT) 0.03㎏, 자외선 흡수제로 히드록시 4-벤조놀(상품명:cyasorb-uv900)0.03 ㎏, 가소제로 트리옥틸포스페이트(TOP) 0.03㎏, 윤활제로 알킬설폰산염(RSO3Na) 0.01㎏을 가해 압출기의 온도 280, 70rpm 속도로 용융 압출시켜 평판의 폭40, 두께 15 로 압출평판을 얻어 18℃ 로 냉각시켰다.
(실시예4)
상기 실시예3에서 얻은 분쇄 혼합물 90.9㎏에 결합제로 퍼오옥사이드(peroxide)1.0㎏, 크롬버밀리온(Chromevermilion)1.0㎏ 을 넣고 여기에 충진제로 수산화알미늄(Al(OH)3)3.0㎏, 탄화규소(SiC)3.0㎏을 넣고 여기에 산화방지제로 알킬페놀(BHT) 0.04㎏, 가소제로 트리옥틸포스페이트(TOP) 0.04㎏을 가하고, 여기에 갈탄 2kg을 추가하고 혼합 표면에 미생물 번식과 생존율에 적절하고 비표면적 극대화시키기 위하여 발포제 아조디카르본아미드 20g 가해 압출기 70RPM 속도로 압출기 온도 270℃ 가열 용융압출시켜 미셍발포 표면이 거칠은 미생물 기재를 성형하여 18℃ 냉각수로 냉각하였다.
상기 본 발명의 실시예에 의해 뒷받침되는 결과 성형수축률, 압축강도, 인장강도, 충격강도를 측정하여 표1에 기재하였는바 이 수치에서 보듯이 제조된 폐수지성형물도 기계적 성질 경도와 인장강도, 충격강도가 우수하고 내구성이 우수하며, 기존의 수지와 같이 압출성형되어 사용될 수 있으며, 사출재생원료 펠레트(pellet)로 원료화시켜 사용할 수도 있으며, 건물바닥재, 건축자재, 농업용지지 대나무 대용품, 하수관 파이프 등으로 압출성형 할 수 있다.
[표 1]
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
성형수축율 % 0.95-1.2 0.90-1.0 0.98-1.4 -
압축강도 kg/㎠ 235 215 240 180
인장강도 kg/㎠ 125 108 130 105
충격강도 kg.㎠ 4.8 5.2 6.0 4.2

Claims (2)

  1. 해안가에 무단 폐기.방기되고 있는 폐어망, 로프 및 어망부재를 재활용하여 성형물을 제조하는 방법에 있어서,
    폐어망 : 로프 : 어망 부자의 사용 비율이 3:1:1 ∼ 4:1:1의 중량비로 조정되어 세척, 분쇄하고 전체 성형물 중 이들 폐 수지류가 90-95중량%이고, 수산화 알미늄(Al(OH)3), 탄화규소(Sic), 탄산칼슘(CaCo3) 중에서 선택되는 1성분 이상의 무기질 충진제를 3-6중량% 보조원료로 하고,
    여기에 결합제인 퍼어옥사이드(peroxide), 리시놀산바륨(Ba(C17H32(OH)Coo)2), 크롬버밀리온(Chromevermilion)중에서 선택되는 1성분 이상을 2-3중량%의 범위내에서 혼합하며, 여기에 기타 첨가제를 1중량% 미만으로 사용하여 재활용 성형물을 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    기타 첨가제가 산화방지제인 테알킬페놀(BHT), 자외선(UV)흡수제인 히드록시 4-벤조놀(상품명: cyasorb-uv900), 가소제로서 트리옥틸포스페이트(TOP), 윤활제로 알킬설폰산염(RSO3Na) 중에서 하나 이상을 선택하여 0.1- 0.01중량% 첨가하여 재활용 성형물을 제조하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100624197B1 (ko) * 2005-05-25 2006-09-19 김양규 폐참치어망의 재활용 방법 및 장치
KR101014897B1 (ko) * 2010-11-23 2011-02-15 김형식 고형연료의 제조를 위한 폐그물의 절단장치
KR102431467B1 (ko) * 2021-12-10 2022-08-16 선민 더블 벨트 압착 방식의 재활용 타일, 이의 제조방법 및 제조장치

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