KR20110016150A - 건축폐기물및 산업폐기물을 이용한 인조목재 및 그 제조방법 - Google Patents

건축폐기물및 산업폐기물을 이용한 인조목재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축폐기물및 산업폐기물을 이용한 인조목재 제조에 관한 것이다.
자원의 재활용 차원에서 보면 목재와는 물성이 다른 소재를 재활용하여 천연목재를 대체하는 연구가 활발한데 이는 무척 고무적이라 하겠다. 천연목의 비중이 날로 늘어나고 있는 요즘. 천연목을 대체할 수 있는 인조목재 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명의 인조목재의 제조 공정에 있어서. 인조목재에 탄성을 주는 폐타이어의 제품 1차 분쇄하는 제1공정과. 상기제1공정 과정에서 생산된 분말제품의 수지를 도포하는 제2공정과. 인조목재에 강도와 불연효과를 줄수있는 폐시멘트를 분쇄하는 제3공정과. 상기 제3공정에서 생산된 폐시멘트 분말에 수지를 도포하는 제4공정과. 인조목재에 연성과 강도탄성을 동시에 줄수 있는 폐목재를 분쇄하는 제5공정과. 상기제5공정에서 생산된 폐목재 분말에 수지를 도포하는 제6공정과. 상기공정으로 생산된 재료를 사용하여 혼합하고 미세기포를 생성시킨후 이를 200℃의 고압프레스 또는 고온성형기로 사출하는 인조목재 제조방법이다.
위와 같이 본발명은 천연자원을 보호하고 인류의 건강과 삶의 질을 향상시키며 저탄소 녹색성장및 자연환경 개선에 앞장설 수 있는 아주 유용한 발명인 것이다.
폐타이어. 분말. 폐콘크리트. 수지도포. 폐목재. 혼합공정. 사출공정. 초미세기포,혼합가열조. 인조목재.

Description

건축폐기물및 산업폐기물을 이용한 인조목재 및 그 제조방법 {The artificial wood manufacturing process using architectural waste and industrial waste}
본 발명은 건축폐기물및 산업폐기물을 이용하여 인조목재를 제조하기 위한 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 매립과 소각 그리고 일부에 국한된 건설및 산업폐자재 재활용의 활성화를 위해 폐콘크리트, 폐타이어, 폐목재의 분말을 합성수지점착제와 일정비율로 혼합하여 사출하는 인조목재의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 종래기술과는 생성하여 사용하는 소재에서 차이점이 있으며 다음과 같이 확인하였다.
[특허문헌의 경우]
[문헌1] 대한민국 특허출원 공개 제 83-7283호: 합성수지 원료에 목분.파쇄한 볏짚, 보리짚 등 식물성 섬유질을 혼합한 주원료에 석면 산피 또는 유리섬유 등 무기섬유질을 혼합. 또는 나일론, 비닐, PVC 등 파쇄한 합성수지 섬유질을 혼합한 후 가열가압 성형과정에서 철골 또는 철망을 심체로 삽입하여 150～230℃에서 가열 가압 성형하여 인조목재를 제조하는 방법.
[문헌2] 대한민국 특허출원 공개 제 84-362호:목질 섬유분말과 폴리우레탄 수지 중합체, 실리콘, 다비코, PPG, MDI.를 혼합. 목질섬유분말을 사전에 200℃의 진공 건조시킨 후, 폴리우레탄 수지와 1:1로 혼합. 목형속에서 70～80℃로 열처리 성형하여 폴리우레탄 수지판재를 제조하는 방법에 대하여 개시.
[문헌3] 대한민국 특허공개 제 89-17050호: 유리솜과 펄프를 수중에서 균일하게 분산. 이에 결합제와 접착제를 혼합하여 매트상으로 형성하고, 가열 가압하여 인조나무판을 제조하는 방법.
[문헌4] 대한민국 특허 제149476호: 폐지와 전분이 함유된 농산물과 폴리에틸수지를 물과 함께 80～100℃에서 혼합, 분쇄하여 종이죽을 만드는 공정, 규소수지, 규산소다 및 에멀젼 초산비닐수지를 적정비율로 혼합하는공정, 캐스타블 내화제, 제1인산암모늄, 실리카겔을 800～1000℃로 혼합, 분쇄하여 만드는 공정, 이들 혼합물을 가열, 가압 성형하여 인조목재를 제조하는 방법.
[문헌5] 대한민국 특허등록 제 10-621225: 인조목재 및 그 제조방법.
[문헌6]대한민국 특허등록 제 10-378777: 목분 합성 인조목재.
[문헌7] 대한민국 특허등록 제 10-389097: 인조목재의 제조방법 및 그 조성물.
[문헌5] 대한민국 특허등록 제 10-636427: 인조목재 제조방법및 제조된 인조목재등의 문헌이 있슴.
자원의 재활용이나 자연환경 개선의 차원에서 보면 목재와는 물성이 다른 소재라도 재활용하여 천연목재를 대체하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있는데 이는 무척 고무적이라 하겠다. 경제가 발전하면 할수록 천연목의 비중이 늘어나고 있는 요즘. 천연목을 대체할 수 있는 인조목재 개발이 절실히 요구되고 있다.
천연목은 우리 인류에게 신선한 공기와 풍요로운 삶을 제공하는 소중한 자원이기에 최소한의 이용으로 천연목을 보존해야 할 의무가 뒤 따른다 할 것이다. 그러나 천연목재의 무분별한 벌목으로 인하여 대기의 온도는 점차 상승하고 있으며 크고 작은 재앙으로 인류의 환경이 위태로운 지경에 놓이게 되었다. 따라서 천연목을 대체할 수 있고 내구성. 내연성. 강도. 탄성. 연성을 고루갖춘 인조목재의 개발이 절실히 요구되는 시점이라 하겠다.
그러면 종래기술의 일예를 살펴보자
대한민국 특허출원 공개 제 83-7283호: 합성수지 원료에 목분.파쇄한 볏짚, 보리짚 등 식물성 섬유질을 혼합한 주원료에 석면 산피 또는 유리섬유 등 무기섬유질을 혼합. 또는 나일론, 비닐, PVC 등 파쇄한 합성수지 섬유질을 혼합한후 가열가압 성형과정에서 철골 또는 철망을 심체로 삽입하여 150～230℃에서 가열 가압 성형하여 인조목재를 제조하는 방법이다.
대한민국 특허출원 공개 제 84-362호: 목질섬유분말과 폴리우레탄 수지 중합체, 실리콘, 다비코, PPG, MDI.를 혼합. 목질섬유분말을 사전에 200℃의 진공 건조 시킨 후, 폴리우레탄 수지와 1:1로 혼합. 목형속에서 70～80℃로 열처리 성형하여 폴리우레탄 수지판재를 제조하는 방법에 대하여 개시.
대한민국 특허공개 제 89-17050호: 유리솜과 펄프를 수중에서 균일하게 분산. 이에 결합제와 접착제를 혼합하여 매트상으로 형성하고, 가열가압하여 인조나무판을 제조하는 방법 개시.
대한민국 특허 제149476호: 폐지와 전분이 함유된 농산물과 폴리에틸수지를 물과 함께 80～100℃에서 혼합, 분쇄하여 종이죽을 만드는 공정, 규소수지, 규산소다 및 에멀젼 초산비닐수지를 적정비율로 혼합하는공정, 캐스타블 내화제, 제1인산암모늄, 실리카겔을 800～1000℃로 혼합, 분쇄하여 만드는공정, 이들 혼합물을 가열, 가압 성형하여 인조목재를 제조하는 방법등이 있으나
위와 같은 방법으로 개발된 인조 목재들은 상기한 바와 같은 요구에 부응하지 못하였다.
또한 특허 문헌상의 인조목재 제조방법은 그 외에도 다음과 같은 것을 볼 수 있다.
대한민국 특허등록 제 10-621225 인조목재 및 그 제조방법.
대한민국 특허등록 제 10-378777 목분합성인조목재.
대한민국 특허등록 제 10-389097 인조목재의 제조방법 및 그 조성물.
대한민국 특허등록 제 10-636427 인조목재 제조방법 및 제조된 인조목재등이 있으며 그외에도 다수의 인조목재 제조방법에 대한 특허 문헌을 볼 수 있다.
상기문헌들의 제조방법의 면면을 살펴보면 목재의 분말과 합성수지분말 및 석면 또는 전분 유리섬유등 이러한 소재들을 일정 비율로 혼합한 후 형틀에 넣고 압축하여 인조목재를 제조하는 것으로 되어있다.
그러나 현시점에서 조명해 보면 원료의 제조기술이나 배합의 기술등으로 인하여 실용화에 많은 문제점을 지니고 있다. 천연목을 대체할수 있고 내구성. 내연성. 강도. 탄성. 연성을 고루갖춘 인조목재의 개발이 절실히 요구되는 시점에서 본 발명은 건축폐기물및 산업폐기물을 이용한 인조목재 제조방법으로서 또한 천연목 대체자재로서의 그역할을 다 할것이다.
본 발명은 건축폐기물및 산업폐기물을 이용한 인조목재 제조방법 및 이 공법으로 제조되는 인조목재에 관한 것이다.
인조목재의 제조 공정에 있어서.
인조목재에 탄성을 주는 폐타이어의 제품 1차 분쇄하는 제1공정과.
상기제1공정 과정에서 생산된 분말제품의 합성수지를 도포하는 제2공정과.
인조목재에 강도와 불연효과를 줄수있는 폐시멘트를 분쇄하는 제3공정과.
상기 제3공정에서 생산된 폐시멘트 분말에 합성수지를 도포하는 제4공정과.
인조목재에 연성과 강도 탄성을 동시에 줄수 있는 폐목재를 분쇄하는 제5공정과.
상기제5공정에서 생산된 폐목재 분말에 합성수지를 도포하는 제6공정과.
상기공정으로 생산된 재료를 사용하여 혼합하고 미세기포를 생성시킨후 200℃의 고온성형기로 고압프레스 또는 사출하는 제7공정.
상기공정중 (1)폐타이어19.0％. (2)시멘트분말25.02％. (3)폐목재분말 28.02％. (4)합성수지점착재 4.12％. (5)기포 14.5％. (6)경화재0.0.9％. (7)희석재6.25％를 사용하여 혼합하고 이를 200℃의 고온성형기로 사출하는 인조목재의 제조방법이다.
위 항에 있어서 (1)폐타이어19.0％. (2)시멘트분말25.02％. (3)폐목재분말 28.02％.의 생성된재료들은 분쇄기와 파쇄기를 이용하여 생성된 재료이며 이를 상기비율로 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 인조목재의 제조방법이다.
상기 항에서와 같이 생성된 재료는 (4)합성수지점착재 4.12％. (5)기포 14.5％. (6)경화재 0.0.9％. (7)희석재 6.25％를 사용하여 혼합하고 이를 200℃의 고온성형기로 고압프레스 또는 사출하는 인조목재의 제조방법이다.
위와 같이 본 발명은 건축폐기물및 산업폐기물을 이용한 제조방법으로서 내구성과 내연성이 우수하고 뒤틀림이 없어 산업현장에서 훌륭히 사용될 수 있을 뿐만 아니라 나아가 지구의 천연자원을 보호하고 인류의 건강과 삶의 질을 향상시키며 저탄소 녹색성장및 자연환경 개선에 앞장설 수 있는 아주 유용한 발명인 것이다.
또한 본 발명은 상기와 같은 실정으로 인하여 국내 건축및 인테리어 산업에서 필수적인 천연목의 사용을 억제하고. 제품의 용도별 규격화와 색상의 다양화로 원자재의 손실을 막고 작업의 효율성을 극대화 시킬수 있는 제조 방법인 것이다.
따라서 본 발명으로 정부가 추구하는 저탄소 녹색성장(green development)정 책과 환경관련기술개발의 정책에도 일조하고 건축폐자재및 산업폐기물을 리사이클(recycle)을 통해 재생산함으로써 년간 이산화탄소(CO2) 200.976.04톤 감축 및 1195,208그루 상당의 나무심기 효과를 얻고자 하는 것이다.
본 발명은 건축폐자재및 산업폐기물중 대부분을 차지하는 일반및 산업특수 폐기물을 이용한 인조목재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐콘크리트 분말과 합성수지 물질과의 합성. 폐타이어 분말과 합성수지 물질과의 합성. 건축폐목재의 분말과 합성수지 물질을 혼합하여 이를 200℃의 고온성형기로 고압프레스 또는 사출하는 제조방법에 관한 것으로 뒤틀림이나 휨이 없으며 강도가 우수하고 내연성 내화성이 우수한 인조목재를 제공하는 것을 목적으로 개발된 것이다.
본 발명의 제조 방법에 있어서 인조용 목재에 탄성을 주는 폐타이어를 1차 분쇄하는 제1공정과. 제1공정 과정에서 생산된 분말제품에 합성수지를 도포하는 제2공정과. 인조목재에 강도와 내연. 내화성 효과를 주기위한 폐시멘트를 분쇄하는 제3공정과. 제3공정에서 생산된 폐시멘트분말에 합성수지를 도포하는 제4공정과. 인조목재에 연성과 강도. 탄성을 주는 폐목재를 분쇄하는 제5공정과. 제5공정에서 생산된 폐목재 분말에 합성수지를 도포하는 제6공정으로 이뤄지며 이 공정으로 생산된 재료를 일정한 비율로 혼합하고 혼합시 미세기포를 생성한 후 이를 200℃의 고온성형기로 고압프레스 또는 사출하는 인조목재의 제조방법에 의하여 달성된다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 필요한 폐타이어를 파쇄한 카본블랙분말은 인조목재의 제조방법 중 제1공정으로서, 이는 천연목재가 가지고 있는 압축. 인장강도에 상응하는 탄성을 주기 위한 소재로서, 이는 인조목재 제조방법 중 제1공정을 수행한다.
이때 상기 카본블랙분말 19％. 점착재 0.78％. 경화재0.0.2％. 희석재1.19％를 일정비율로 혼합하는 것이 좋으며 이는 밀도를 천연목재(수종. 밀도에 따라 다르나 일반적으로 소나무의 경우 압축강도(480kg/㎠) 수준으로 향상시키고자 함이다. 또한 이것은 신축성과 연성.탄성이 매우 우수하다 할것이다.
상기1공정에서 생성된 재료에 상기 혼합물을 혼합하는 제2공정을 수행한다.
한편 상기 1. 2공정으로 생성된 재료는 상온에 보관한다
이어 폐시멘트는 드럼형 분쇄기로 분쇄하며 생성된 분말의 제조는 인조목재의 제조방법 중 제3공정을 수행한다.
상기 제3공정으로 생성된 폐콘크리트 분말에 3∼5％의 석고를 첨가하고 콘크리트 분쇄기(Cement Mill)에서 미분쇄된 콘크리트는 싸이클론 분급기(Cyclon Separator)로 보내 정분과 조분으로 분류하고 정분은 콘크리트 저장싸이로 로 보내지며 조분은 다시 Mill에 투입되어 미분쇄 시킨다.
이때 석고를 첨가하는것은 시멘트 응결지연제로 적당한 응결시간을 확보한다. 시멘트의 분말도 관리는 비표면적(Blain) 3,200 ∼3,300㎠/g, 44㎛ 잔사는 10±1％정도로 조정 관리 한다.
폐콘크리트분말의 제조는 인조목재의 제조방법 중 제3공정을 수행한다.
위 제3공정에서 생성된 폐콘크리트는 분말은 콘크리트분말 25.02％. 합성수 지점착재1.03％. 경화재0.0.1％. 희석재1.56％를 비율로 혼합하여 합성수지를 도포한다. 이배합 비율은 내구성이 양호하고 강도가 매우 높으며 저항성등 이 우수하다. 또한 천연목은 착화점이 260도. 발화점450도이나 본소재는 내연성이 우수하여 열전도율이 낮고 내화성이 우수할뿐 아니라 표면의 강도를 강화시켜 난연효과를 증가 시킨다.
상기 공정에 의해 생성된 혼합물의 제조는 인조목재의 제조방법 중 제4공정을 수행한다.
또한 폐목재를 파쇄기로 분쇄한 다음 생성된 폐목재분말제조는 인조목재의 제조방법 중 제5공정을 수행한다.
상기제5공정으로 생성된 폐목재는 분말 28.02％. 합성수지점착재 1.15％. 경화재 0.0.3％. 희석재 1.75％를 비율로 혼합하는 것이 좋으며 이 비율은 신축성과 가공성이 뛰어나게 한다, 또한 점착성 경화수지로 피막을 형성시켜 재료와 재료끼리의 강력한 접합을 하도록 한다.
상기 공정에 의해 생성된 혼합물의 제조는 인조목재의 제조방법 중 제6공정을 수행한다.
상기 1-6공정에서 생산된 재료는 혼합가열조에 보내지며 이때 (1)폐타이어분말 19.0％. (2)폐시멘트분말 25.02％. (3)폐목재분말 28.02％. (4)합성수지점착재 4.12％. (5)경화재 0.0.9％. (6)희석재 6.25％의 비율로 혼합하고 이 혼합가열조에서 (7)초미세기포(원재료의 14.5％.)를 생성시킨 후 이를 200℃의 고온성형기로 고압프레스 또는 사출하는 인조목재의 제조방법중 제7공정을 수행한다.
상기 혼합가열조에서는 (1)폐타이어분말19.0％. (2)폐시멘트분말25.02％. (3)폐목재분말28.02％.의 비율로 배합하여 제조하게 된다. 이때 제품의 성격에 따라 비율을 조정하여 원하는 값을 얻을수 있다. 상기 제7공정에서 생산하는 인조목재는 탄성과 강도가 우수하고 내연성이 좋고 가공성이 뛰어나다. 또한 초미세기포는 압축 강도를 상승시키며 밀도를 높이고 제품을 경량화시키며 악력을 배가시킨다.
상기공정에 의하여 생산된 판재의 규격은 2400mmx1200mm. (1mx1m단위도 가능)과 판재의 두께는mm단위로 생산이 가능하며 모든제품은 절단하여 사용할수 있다. 각재는 가로x세로 30mmx30mm부터 mm단위로 생산이 가능하며 길이는 1m-4m(1cm-1m단위로 증가)또는 cm단위로 자유롭게 생산 할수 있으며 포장 수송 운반이 용이하고 가공성이 뛰어나 절단에 의하여 필요한 규격으로 사용할 수 있다.
도 1. 본 발명의 제조 공정도.

Claims (3)

  1. 인조목재의 제조 공정에 있어서.
    인조용목재에 탄성을 주는 폐타이어의 제품 1차 분쇄하는 제1공정과.
    상기제1공정 과정에서 생산된 분말제품의 합성수지를 도포하는 제2공정과.
    인조용목재에 강도와 불연효과를 줄수있는 폐시멘트를 분쇄하는 제3공정과.
    상기제3공정에서 생산된 폐시멘트분말에 합성수지를 도포하는 제4공정과.
    인조용목재에 연성과 강도 탄성을 동시에 줄수 있는 폐목재를 분쇄하는 제5공정과.
    상기제5공정에서 생산된 폐목재 분말에 합성수지를 도포하는 제6공정과.
    상기공정으로 생산된 재료를 사용하여 혼합하고 미세기포를 생성시킨후 이를 200℃의 고온성형기로 고압프레스 또는 사출하는 인조목재의 제조의 제7공정.
    상기공정중 (1)폐타이어19.0％. (2)시멘트분말25.02％. (3)폐목재분말 28.02％. (4)합성수지점착재 4.12％. (5)기포 14.5％. (6)경화재0.0.9％. (7)희석재6.25％를 사용하여 혼합하고 이를 200℃의 고압프레스 또는 고온성형기로 사출하는 인조목재의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서 (1). (2). (3). (4)의 재료들은 분쇄기와 파쇄기를 이용하여 생산된 재료를 이용하여 혼합하되 그 비율을 (1)폐타이어19.0％. (2)시멘트분말25.02％. (3)폐목재분말28.02％.으로 하여 제조하는 것을 특징으로 하는 인조목재 의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서 (4). (5). (6). (7)의 재료들은 (4)합성수지점착재 4.12％. (5)기포 14.5％. (6)경화재0.0.9％. (7)희석재6.25％를 사용하여 혼합하고 이를 200℃의 고온성형기로 고압프레스 또는 사출하는 인조목재의 제조방법.
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CN104416642A (zh) * 2013-09-03 2015-03-18 湖南旺正新材料有限公司 一种用废弃建筑模板为原料制造的人造板及其制造方法
KR20190061119A (ko) 2017-11-27 2019-06-05 주식회사 심텍21 강도 및 방염성이 우수한 친환경 건축자재 제조방법

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