KR20090121661A - 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법 및그로부터 제조된 재활용 폴리올레핀 발포체 - Google Patents

투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법 및그로부터 제조된 재활용 폴리올레핀 발포체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법 및 그로부터 제조된 재활용 폴리올레핀 발포체에 관한 것이다. 본 발명의 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법은, (S1) 폐 폴리올레핀 발포체를 이용하여 0.5 내지 3 ㎝의 크기로 절단하는 단계; (S2) 상기 절단된 발포체를 가압 몰드 내에 충전하는 단계; (S3) 상기 가압 몰드를 가열하는 단계; (S4) 상기 가열이 종료된 가압 몰드 내에 충전된 발포체에 대해 가압프레스를 이용하여 가압하는 단계; 및 (S5) 상기 가압이 종료된 가압 몰드를 냉각한 후, 상기 가압 몰드 내의 가압물을 외부로 배출하는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 폐 폴리올레핀 발포체를 재활용함으로써 환경오염을 방지하고, 투수성이 우수하여 배수재로 사용이 용이하다.
재활용, 폴리올레핀, 발포체, 가압, 투수성

Description

투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법 및 그로부터 제조된 재활용 폴리올레핀 발포체{Methods for manufacturing of recycle polyolefine foam having water permeability and recycle polyolefine foam for manufactured out of the same}
본 발명은 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법 및 그로부터 제조된 재활용 폴리올레핀 발포체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산업현장에서 발생되는 폴리올레핀 발포체 폐기물을 재활용함으로써 환경오염을 줄이고, 투수성이 우수한 배수재로서 사용할 수 있는 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법 및 그로부터 제조된 재활용 폴리올레핀 발포체에 관한 것이다.
일반적으로, 산업현장에서 발생되는 각종 발포(foam) 플라스틱은 그 폐기물을 소각할 경우 다이옥신 등과 같은 유해물질이 발생하게 되는 바, 폐기물을 처리하여 재활용 발포제 판넬을 얻는 방안은 환경오염의 방지와 산업경제 측면에서 매우 중요한 기술이라 할 수 있다.
최근, 상기와 같은 폐 발포수지 중 특히, 환경 친화적이고 유연성이 있는 폴리올레핀계 수지 소재를 재활용하여 판넬을 제조하여 사용되고 있는 실정이다.
이와 같이 폴리올레핀 발포체 재활용에 관한 제조장치 및 제조방법은, 대한민국 특허출원 10-2004-0013624(스팀을 이용한 플라스틱발포체 재활용판넬 제조방법 및 그 제조장치), 특허출원 10-2003-0075675(플라스틱 재활용 판넬 제조방법 및 장치), 특허출원 10-1997-0022069(발포수지 성형품의 재활용처리장치), 실용신안출원 20-2002-0012375(재활용 발포수지판넬의 제조장치) 등에 게시된 바와 같은 폐 폴리올레핀 발포체 재활용 기술을 들 수가 있다. 이 기술들은 폴리올레핀 발포체 폐기물을 분쇄하여 압착공정에서 스팀, 가스, 열풍 등을 가하여 제조하는 기술로 널리 알려져 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 폐 폴리올레핀 발포체를 재활용하여 판넬(발포체)로 제조함에 있어서, 투수성이 우수하지 못하여 일부 정해진 건축자재로만 대처되어 사용된다는 문제점이 있다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 지속적이 연구개발이 이루어져 왔으며, 이러한 기술적 배경하에서 본 발명이 안출된 것이다.
전술한 종래의 문제점에 기초하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 재활용 판넬을 제조하는 공정의 조건을 구체화하여 투수성이 우수한 배수재로 사용가능한 판넬을 제조할 수 있는 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법 및 그로부터 제조된 재활용 폴리올레핀 발포체를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법은, (S1) 폐 폴리올레핀 발포체를 0.5 내지 3 ㎝의 크기로 절단하는 단계; (S2) 상기 절단된 발포체를 가압 몰드 내에 충전하는 단계; (S3) 상기 가압 몰드를 가열하는 단계; (S4) 상기 가열이 종료된 가압 몰드 내에 충전된 발포체에 대해 가압프레스를 이용하여 가압하는 단계; 및 (S5) 상기 가압이 종료된 가압 몰드를 냉각한 후, 상기 가압 몰드 내의 가압물을 외부로 배출하는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 (S1)단계의 폐 폴리올레핀 발포체는, 그 배율이 2 내지 50 배인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (S2)단계의 충전은, 상기 가압 몰드 내부 충전량은 최종두께를 기준으로 120 내지 200%가 되도록 진행하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 (S3)단계의 가열은, 110 내지 180℃의 온도에서 2 내지 30분 동안 진행하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 (S4)단계의 가압은, 0.2 내지 2kgf/cm2의 압력에서 가압하며, 가압이 종료된 가압 몰드의 냉각은 최소 30분 동안 진행하는 것이 바람직하다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제의 달성을 위한 재활용 폴리올레핀 발포체는, 제조된 발포체를 이용하여 방수층 보호재, 쓰레기 매립장 완충배수재, 인조잔디 완충배수재, 옥상녹화 배수재, 어린이 놀이터 완충재 등으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법 및 그로부터 제조된 재활용 폴리올레핀 발포체는 폐기되는 폴리올레핀 발포수지를 재활용함으로써 소각 및 매립에 따른 환경오염을 방지하고, 동시에 자원을 재활용할 수 있으며, 또한 투수성을 갖도록 제조함으로써 방수층보호 배수재, 쓰레기매립장 완충배수재, 인조잔디 완충 배수재 등의 완충재나 배수재로 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전 하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따르는 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법은 다음의 (S1) 내지 (S5)의 단계를 포함하여 진행한다.
( S1 )단계 : 절단단계
준비된 폐 폴리올레핀 발포체를 세단기를 이용하여 0.5 내지 3 ㎝의 크기로 절단하며, 상기 폐 폴리올레핀 발포체의 배율은 2 내지 50 배이면 바람직하다.
상기 폐 폴리올레핀 발포체의 절단 크기에 대한 수치 범위와 관련하여, 상기 하한에 미달하면, 분쇄공정에서 경제성이 저하되며, 압착 공정에서 가열 열풍에 의해 쉽게 용융되어 투수성이 저하될 수 있어 바람직하지 못하며, 상기 상한을 초과하면 가열 압착 공정에서 과도한 열풍이 소요될 수 있으므로, 생산성이 저하되고, 압착 후 최종 제품에서 너무 큰 공극이 생기므로 제품 용도에 부합되지 않아 바람직하지 못하다.
상기 폐 폴리올레핀 발포체의 발포 배율에 대한 수치 범위와 관련하여, 상기 하한에 미달하면 너무 딱딱하여 쉽게 부러지고, 가공 등의 취급성이 나빠지며, 최종 제품의 물성을 저하시킬 수 있어 바람직하지 못하며, 상기 상한을 초과하면 너무 부드러워서 최종 제품에서 요구되는 압축 강도 등의 물성을 만족시키기 어려워 바람직하지 못하다.
이때, 상기 폐 폴리올레핀 발포체를 JIS K - 6767 "폴리에틸렌폼 시험 방법"에 준거하여 겉보기 밀도를 측정하고, 그 역수를 발포 배율로 하였으며, 상기 절단된 폐 폴리올레핀 발포체 배율은 2 내지 50배로 하였다.
또한, 폐 폴리올레핀 발포체의 겉보기 밀도는 일정한 크기의 발포체의 질량을 부피로 나눈 값으로, 발포 전의 솔리드(solid) 상태의 모판의 통상적인 겉보기 밀도가 1g/cm3 정도이다. 이 모판이 발포되면서 부피가 변하게 되는데 이 부피의 변화율을 배율로 표현한다. 예를 들어 1g/cm3의 모판이 발포되어 겉보기 밀도가 0.1g/cm3가 되었다면 부피가 10배 팽창한 것이 되고, 이것의 발포배율이 10배이다(1/0.1=10).
( S2 )단계 : 충전단계
상기 (S1) 단계에서 절단된 발포체를 가압 몰드 내에 충전한다. 이때, 충전은 상기 가압 몰드 내부에 목표로 하는 제품 두께를 기준으로 120 내지 200%가 되도록 하면 바람직하다. 상기 충전 조건에 대한 수치 범위와 관련하여, 상기 하한에 미달하면 충전량이 너무 적어서 가압 몰드 내에서 서로 융착이 되지 못하므로 목적하는 용도의 제품을 생산할 수 없어 바람직하지 못하며, 상기 상한을 초과하면 가압 몰드 내에 충전된 분쇄물에 열이 고르게 전달되지 못하여 불균질해지거나, 공극이 감소되면서 투수성이 저하되어 바람직하지 못하다.
( S3 )단계 : 가열단계
상기 (S2)단계에 의해 충전된 가압 몰드를 가열하되, 110 내지 180℃의 온도에서 2 내지 30분 동안 진행하면 바람직하다. 상기 가열 온도 및 가열 시간에 대한 수치 범위와 관련하여, 상기 하한에 미달하면 가압 몰드 내에 충전된 분쇄물들이 열을 충분히 받지 못하여 서로 융착되지 못하게 되고 불균질해져 바람직하지 못하 고, 상기 상한을 초과하면 가압 몰드 내에 충전된 분쇄물들이 서로 과도하게 융착되어 공극이 감소하며, 이로 인하여 투수성이 저하되어 바람직하지 못하다.
( S4 )단계 : 가압단계
상기 가열이 종료된 가압 몰드 내에 충전된 발포체에 대해 가압프레스를 이용하여 가압하되, 0.2 내지 2kgf/cm2의 압력 조건에서 제품이 요구하는 최종두께로 가압한다. 상기 가압시의 압력 조건에 대한 수치 범위와 관련하여, 상기 하한에 미달하면 가압 몰드 내에 충전된 발포체의 충전량에 의하여 부분적으로 압력을 흡수함으로서 최종 제품의 품질이 균일하지 못하고 분쇄물간에 융착의 상태가 불균질하고 융착력이 떨어져 바람직하지 못하고, 상기 상한을 초과하면 분쇄물 공극간에 과도한 융착으로 인하여 최종제품에 공극 감소현상이 발생하여 바람직하지 못하다.
한편, 본 명세서에서는 상기 가압단계에서, 가압프레스를 이용하여 발포체를 가압하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 압착 성형의 성형 가공에서 일반적으로 행하여도 무방하다.
( S5 )단계 : 냉각 후 배출단계
상기 가압이 종료된 가압 몰드를 두께를 유지하면서 최소 30분 이상 냉각한 후, 상기 가압 몰드 내의 가압물을 외부로 배출한다.
상기 단계를 거쳐 제조된 제품(이하 '판넬'이라 한다)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전체적으로 공극(1)이 형성되어 투수성이 우수하다. 따라서, 상기 판넬(100)은 완충배수재, 예컨대 방수층보호 배수재, 쓰레기매립장 완충배수재, 인 조잔디 완충배수재 등으로 사용된다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예와 이에 비교되는 비교예를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
실시예 1~4 및 비교예 1,2
발포 배율이 2 내지 50배이고, 그 크기가 0.5 내지 3㎝인 폴리올레핀 발포체의 충전은 가압몰드 내부 충전량의 최종두께를 기준으로 120 내지 200%로 충전하고, 110 내지 180℃의 온도로 2 내지 30분 동안 가열한 뒤, 가압프레스를 이용하여 0.2 내지 2kgf/cm2의 압력으로 가압하여 제품의 최종두께가 되도록 한 상태에서 최소한 30분 동안 냉각하여 배출시켰다. 이렇게 제조된 재활용 폐 폴리올레핀 발포체(판넬)를 KS K ISO 12958(지오텍스타일 및 관련제품 수평 투수량 시험방법) 및 KS K ISO 11058(지오텍스타일 및 관련제품 수직 투수량 시험방법)에 따라 투수계수를 시험하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
폐발포체발포배율(배) 10 20 30 50 30 10
분쇄물크기(㎝) 1 2 2 3 5 6
충전율(%) 140 160 180 160 400 350
가열온도(℃) 125 120 120 140 200 200
가열시간(분) 7 7 5 10 10 15
가압압력(kgf/㎠) 0.3 0.2 0.2 0.4 5 5
상기 실시예 1∼4 및 비교예 1∼2에 따른 폴리올레핀 발포체를 수평, 수직 투수량과 압축강도에 따른 성능 평가를 실시하여 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
수평투수계수(㎝/sec) 8 7 7 9 0.005 0.002
수직투수계수(㎝/sec) 0.3 0.9 0.9 0.3 0.03 0.01
압축강도(at 25%) (㎏/㎠) 4.1 3.2 2.5 1.9 5.2 6.8
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 발포성 판넬은 수직투수계수가 0.3 내지 0.9㎝/sec이고, 수평투수계수가 7 내지 9㎝/sec이다. 종래의 제조 방법에 따라 제조된 배수용 매트의 수직투수계수가 0.01 내지 0.03㎝/sec이고, 수평투수계수가 0.002 내지 0.005㎝/sec인 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 발포성 판넬(배수재 또는 완충재)은 종래의 배수용 매트에 비하여 투수성이 우수한 것을 알 수 있다.
이때, 상기 투수계수에 대한 수치 범위와 관련하여, 예컨대, 쓰레기 매립장에 사용되는 배수재의 경우, 수평투수계수와 수직투수계수가 0.01㎝/sec 이상인 것이 바람직하다. 즉, 하한에 미달하면 투수성이 저하되어 사용시 빗물이나 침출수의 배수성이 떨어져 바람직하지 못하다. 따라서, 종래의 배수용 매트는 수직투수계수의 수치범위가 0.01㎝/sec 이상인 것에 포함되지만, 수평투수계수가 미흡하여 투수성이 떨어져 바람직하지 못하다.
또한, 압축강도의 경우 흙이나 쓰레기 등의 하중을 견디기 위해 압축강도가 1kgf/cm2 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 압축강도는 쓰레기 매립에 따른 저항값을 평가하기 위한 물성으로 하중에 따른 매립장 배수재의 두께가 줄어들지 않는 최소 압축강도가 1kgf/cm2 정도이므로, 최소 압축강도가 1kgf/cm2 이상이면 바람직하다.
결과적으로, 상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 폴리올레핀 발포체의 제조 공정 범주 조건에 부합될 경우 실시예 1 내지 4는 비교예 1, 2에 비하여 우수한 투수성 및 압축강도를 갖는 것으로 나타남을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명된 본 발명의 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 당업자에게 본 발명을 상세히 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법을 통해 제조된 제품을 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법을 통해 제조된 제품을 나타내는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 공극
100 : 판넬

Claims (6)

  1. (S1) 폐 폴리올레핀 발포체를 0.5 내지 3 ㎝의 크기로 절단하는 단계;
    (S2) 상기 절단된 발포체를 가압 몰드 내에 충전하는 단계;
    (S3) 상기 가압 몰드를 가열하는 단계;
    (S4) 상기 가열이 종료된 가압 몰드 내에 충전된 발포체에 대해 가압프레스를 이용하여 가압하는 단계; 및
    (S5) 상기 가압이 종료된 가압 몰드를 냉각한 후, 상기 가압 몰드 내의 가압물을 외부로 배출하는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (S1)단계의 폐 폴리올레핀 발포체는, 그 배율이 2 내지 50 배인 것을 특징으로 하는 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (S2)단계의 충전은, 상기 가압 몰드 내부 충전량의 최종두께를 기준으로 120 내지 200%가 되도록 진행하는 것을 특징으로 하는 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (S3)단계의 가열은, 110 내지 180℃의 온도에서 2 내지 30분 동안 진행하는 것을 특징으로 하는 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (S4)단계의 가압은, 0.2 내지 2kgf/cm2의 압력에서 가압하며, 가압이 종료된 가압 몰드의 냉각은 최소 30분 동안 진행하는 것을 특징으로 하는 투수성을 갖는 재활용 폴리올레핀 발포체 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 선택된 어느 한 항에 의하여 제조된 발포체를 이용하여 방수층 보호재, 쓰레기 매립장 완충배수재, 인조잔디 완충배수재, 옥상녹화 배수재, 어린이 놀이터 완충재 등의 배수재나 완충재로 사용하는 것을 특징으로 하는 재활용 폴리올레핀 발포체.
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