KR20120121003A - 아크릴 인조대리석 폐분진을 재활용한 ｂｍｃ 상판의 제조 - Google Patents

아크릴 인조대리석 폐분진을 재활용한 ｂｍｃ 상판의 제조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아크릴 인조대리석의 표면가공 과정에서 발생하는 폐분진을 재활용하여 무기충전재를 일부 대체하고 불포화 폴리에스터 판상을 제조하여 씽크대 상판, 내벽재, 욕조, 싱크볼, 세면대 등에 사용가능한 BMC 상판을 제조함으로서 단순하게 매립하거나 소각 처리되고 있는 폐분진을 재활용하는 기술을 제공한다
이에 따라 본 발명은 폐기처리 되어 환경적인 문제를 만들고 생산성 저하의 원인이 되는 폐분진을 재활용함으로써 친환경적이면서 생산성을 향상 시킬 수 있으며 저렴한 BMC(Bulk molding compound) 상판을 제공할 수 있어 경제적인 효과가 크다고 할 수 있다.

Description

아크릴 인조대리석 폐분진을 재활용한 ＢＭＣ 상판의 제조{Preparation of Bulk Molding Compound Using Recycled Dust of Acrylic Artificial Marble}
본 발명은 아크릴 인조대리석 표면을 연마하는 과정에서 발생되는 폐분진을 재활용하여 BMC 상판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
매립은 난분해성으로 인하여 토양을 영구 오염시키고, 소각은 분진과 유독가스를 발생시켜 환경오염의 문제가 되고 있다. 이에 정부 시책은 매립 및 소각에 의한 폐기물의 처리보다는 재활용방안을 적극 권장하고 있으며, 매립 및 소각을 금지시키려는 방향으로 추진하고 있다.
하지만, 폐기물 재활용에 대한 방안 제시 및 실용화에도 불구하고 재활용이 가능하더라도, 일부 폐기물은 경제성이 낮고 재활용 기술 부재로 인하여 여전히 매립 및 소각 방법으로 처리되고 있어 문제가 되고 있다.
특히, 아크릴 대리석 표면을 가공시 발생되는 아크릴 수지와 수산화알루미늄의 혼합 성분인 폐분진은 바닥재의 충전재로 일부 사용될 뿐, 그 재활용 용도가 극히 제한적이고 대부분 폐기물로 분류되어 매립되고 있다.
이에 아크릴 대리석 폐분진에 대한 재활용 방안 및 처리 방법에 대한 기술이 절실하다.
본 발명은 상기와 같은 매립 방법에 의한 폐분진의 처리를 지양하고, 상기 폐분진을 씽크대 상판, 내벽재, 욕조, 싱크볼, 세면대 등에 적용 가능하여 폐기물의 효율적인 처리 및 환경보호를 위하여, 아크릴 인조대리석 폐분진을 재활용한 BMC를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 아크릴 대리석 폐분진을 재활용함에 있어 기계적 물성을 향상시키고, 성형 가공성이 뛰어나 제조공정이 획기적으로 개선되며, 내수성 및 기밀성이 매우 뛰어난 BMC를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폐분진 재활용 BMC 상판은 아크릴 대리석 가공시 발생되는 폐분진을 수집, 일정 크기 이하로 파쇄하고 분급과정을 거친 후 불포화폴리에스터 수지, 무기충전재, 경화제, 안료, 유리 섬유 및 이형제를 투입하여 니더기로 혼합, 교반하고 프레스로 이송, 압축 성형을 통하여 평판을 제조하고 일정 규격으로 절단 공정을 거쳐 완성한다.
이때, BMC 상판의 제조에 사용되는 아크릴 대리석 가공시 발생된 파쇄된 폐분진의 크기는 1~500을 사용하는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 425㎛이하의 크기로 파쇄된 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 폐분진의 크기가 500㎛이상 되면 제조된 BMC 상판의 강도가 저하되고 상판 표면에서 안료에 의한 착색력이 떨어지므로 분급시 425㎛ 이상 되는 분진들은 다시 파쇄작업을 거쳐 재분쇄후 투입한다.
본 발명에서 폐분진 재활용 BMC 상판의 제조방법은 폴리메틸메타아크릴계 수지와 수산화알루미늄으로 이루어진 아크릴 대리석 표면 연마시 발생되는 폐분진을 수거하여 일정 크기로 파쇄하는 단계를 거쳐 니더기(SIGMA type)에 무기충전제인 산화알루미늄, 탄산칼슘, 산화규소, 수산화마그네슘에서 선택되는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 파쇄된 폐분진과 적정량 혼합한다.
이때, 상기 불포화폴리에스터 수지, 무기충전재 및 아크릴 폐분진의 혼합중량비는 1.0 : 1.5~2.0 : 1.0~1.5인 것을 특징으로 한다. 상기 혼합 중량비에서 불포화 폴리에스터 수지 1.0 대비 무기충전재의 비율이 1.5 이하 또는 2.0 이상일 경우 그리고 아크릴 폐분진의 비율이 1.0이하 또는 1.5이상일 경우 BMC 상판의 적정 비중인 1.65 ~ 1.75보다 낮거나 높게 되어 일반적으로 시중에서 판매되는 BMC 상판의 무게와 차이가 생기게 된다. 또한 아크릴 폐분진의 혼합중량비가 1.0이하일 경우 폐분진의 재활용 비율이 낮게 되어 경제적인 가치가 떨어지게 되고 1.5이상일 경우 안료에 의한 착색율 및 강도, 작업성 등이 떨어지게 된다.
본 발명에서 상기 불포화 폴리에스터 수지는 공액 디엔계 단량체를 더 포함할 수 있다. 상기 공액 디엔계 단량체는 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 이소프렌 또는 이들의 혼합물로, 추가시 내수성 및 기밀성이 예측치 못한 월등하게 향상될 수 있다.
본 발명에서, 불포화 폴리에스터 수지 100 대비 구현 색상에 따라 안료를 3~7 중량비, 경화제는 1.0~1.5 중량부 및 이형제 5~7 중량부를 넣고 충분히 교반하여 그 액상을 폐분진과 무기충전재를 혼합중인 니더기에 투입하고 10~30분동안 교반한다. 이때, 상기 안료는 구현 색상에 따라 선택되며, 경화제는 t-부틸퍼옥시벤조에이트(t-butyl peroxybenzoate) 또는 메틸에틸케톤퍼옥사이드(Methyl Ethyl Ketone Peroxide)에서 선택되며, 이형제는 아연스테아르산(Zinc stearate)을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 여기에 반응석 희석제로 스티렌 또는 메틸메타크릴레이트를 투입하여 사용하는 것이 바람직하다. 반응성 희석제는 상기 불포화 폴리에스테르 100중량부에 대하여 5~20중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
교반이 끝나고 폐분진 및 무기충전제가 수지에 분산되어진 상태를 육안으로 확인한 후 보강재인 유리섬유를 투입하고 20~30분 다시 교반하는 것이 바람직하다. 이때, 유리섬유는 1~10mm의 길이를 갖는 것으로, 보다 바람직하게는 3~6mm인 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 범위를 벗어나면 원하는 보강 효과를 보기 어렵다.
상기 반죽된 혼합물을 프레스의 성형틀에 넣고 압축 성형하여 판상을 제조 한다. 이때, 프레스의 온도는 100~120℃로 유지하고 압축 성형시 내부 발열온도는 변색 및 상판의 수축 및 뒤틀림을 방지하기 위해 최대 150℃가 넘지 않게 하고 성형 시간은 3~10분으로 하는 것이 바람직하다. 성형이 끝나면, BMC 상판을 프레스에서 분리한 후 자연 냉각하여 일정 규격으로 절단 작업 후 최종 BMC 상판을 제조한다.
이에 따라 본 발명은 아크릴 대리석 표면 가공시 발생되는 폐분진의 매립 및 소각 처리를 지양하여, 환경오염을 방지할 수 있어 친환경적이며, 씽크대 상판, 내벽재, 욕조, 싱크볼, 세면대 등에 사용 가능한 폐분진 재활용 BMC 상판을 제공하여 친환경적이며, 기계적 물성이 우수하고, 성형 가공성이 뛰어나 생산성이 획기적으로 개선되며, 내수성 및 기밀성이 매우 뛰어난 BMC를 제공할 수 있어 매우 경제적이다.
도 1은 본 발명에 따른 아크릴 대리석 폐분진을 재활용한 BMC 제조공정의 일양태를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
검은 색상의 BMC 상판의 제조를 위해 아크릴 대리석의 폐분진을 분쇄하여 425㎛이하 크기로 분급한 후 무기충전제인 탄산칼슘(제조사:S-3000/제조사:넥센) 160g을 상기 대리석 폐분진 140g과 니더기에 투입 후 5분간 혼합한다. 상기 니더기에 불포화 폴리에스터 수지(제품명:M900/제조사:세원화성) 100g에 대하여 검은색 (Black) 안료(제품명:JS Black-9050/제조사:제이에스) 4.32g, 노란색(yellow) 안료(제품명:JS Yellow 2051/제조사:제이에스) 0.48g, 갈색(brown) 안료(제품명:JS Brown 8050/제조사:제이에스) 0.78, 경화제(제품명:LUPEROX-P/제조사:세기아케마) 1.2g, 이형제(제품명:Zinc stearate/제조사:삼전순약) 7.0g, 반응성 희석제(제품명:MMA/제조사:호남석유화학) 5g을 투입하고 10분동안 교반하여 혼합한 수지를 폐분진 및 무기충전제를 혼합한 니더기에 천천히 투입하면서 20분동안 교반한다. 교반이 끝나면 폐분진 및 무기충전제가 수지에 분산되어진 상태를 육안으로 확인한 후 보강재인 6mm 크기의 유리섬유(제품명:Chopped strand, CS-06/제조사:OCV)를 7.0g 투입하고 30분 동안 다시 교반하여 반죽 형태의 조성물을 얻는다. 상기 조성물을 프레스에 넣고 성형온도 120℃, 성형압력 75kg/cm2 조건에서 5분 동안 경화하여 BMC 상판을 제조한다. 이때 내부 발열온도는 변색 및 상판의 수축, 뒤틀림을 방지하기 위해 최대 150℃가 넘지 않게 한다. 성형이 끝났으면 BMC 상판을 프레스에서 분리시킨 후 자연냉각 시킨다. 이때 상기 폐분진 재활용 BMC 상판의 비중은 1.65이다.
[실시예 2]
갈색(Brown) 색상의 BMC 상판의 제조를 위해 아크릴 대리석의 폐분진을 분쇄하여 425㎛이하 크기로 분급한 후 무기충전제인 수산화알루미늄(제품명:SH-M25-SP/제조사:CHALCO SHANDONG INTERNATIONAL TRADING CO.LTD.) 170g을 상기 대리석 폐분진 140g과 니더기에 투입 후 5분간 혼합한다. 상기 니더기에 불포화 폴리에스터 수지(제품명:M702/제조사:세원화성) 100g에 대하여 검은색(black) 안료(제품명:JS Black-9050/제조사:제이에스) 1.8g, 노란색(yellow) 안료(제품명:JS Yellow 2051/제조사:제이에스) 3.1g, brown안료(제품명:JS Brown 8050/제조사:제이에스) 0.9g, 경화제(제품명:LUPEROX-P/제조사:세기아케마) 1.2g, 이형제(제품명:Zinc stearate/제조사:삼전순약) 7.0g, 반응성 희석제(제품명:MMA/제조사:호남석유화학) 5g을 투입하고 10분동안 교반하여 혼합한 수지를 폐분진 및 무기충전제를 혼합한 니더기에 천천히 투입하면서 20분동안 교반한다. 교반이 끝나면 폐분진 및 무기충전제가 수지에 분산되어진 상태를 육안으로 확인한 후 보강재인 6mm 크기의 유리섬유(제품명:Chopped strand, CS-06/제조사:OCV)를 7.0g 투입하고 30분 동안 다시 교반하여 반죽 형태의 조성물을 얻는다. 상기 조성물을 프레스에 넣고 성형온도 120℃, 성형압력 75kg/cm2 조건에서 5분 동안 경화하여 BMC 상판을 제조한다. 성형이 끝났으면 BMC 상판을 프레스에서 분리시킨 후 자연냉각 시킨다. 이때 상기 폐분진 재활용 BMC 상판의 비중은 1.71이다.

Claims (7)

  1. 아크릴 대리석 표면 연마시 발생되는 폐분진을 파쇄하고 불포화폴리에스터 수지, 무기충전재, 경화제, 안료, 유리섬유 및 이형제를 투입하여 니더기로 혼합 교반한 다음 프레스에서 압축 성형한 아크릴 대리석 폐분진을 재활용한 BMC 상판의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 파쇄된 아크릴 대리석 폐분진의 크기는 직경이 1~500㎛인 아크릴 대리석 폐분진을 재활용한 BMC 상판의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 불포화폴리에스터 수지, 무기충전재 및 폐분진의 혼합중량비는 1.0 : 1.5~2.0 : 1.0~1.5인 아크릴 대리석 폐분진을 재활용한 BMC 상판의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 무기충전제는 산화알루미늄, 탄산칼슘, 산화규소, 수산화마그네슘 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 아크릴 대리석 폐분진을 재활용한 BMC 상판의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 불포화폴리에스테르 수지는 공액 디엔계 단량체를 더 포함하는 아크릴 대리석 폐분진을 재활용한 BMC 상판의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공액 디엔계 단량체는 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 이소프렌 또는 이들의 혼합물인 아크릴 대리석 폐분진을 재활용한 BMC 상판의 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 유리섬유는 1~10mm 크기로 절단된 것을 특징으로 하는 아크릴 대리석 폐분진을 재활용한 BMC 상판의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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