KR20170045498A - 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재활용 소재를 분쇄하는 분쇄단계, 상기 분쇄단계를 통해 분쇄된 분쇄물에 액상바인더를 혼합하는 바인더혼합단계, 상기 바인더혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 건조하는 건조단계, 상기 건조단계를 통해 건조된 혼합물의 상부면 및 하부면에 부직포를 적층하는 표면층적층단계 및 상기 표면층적층단계를 통해 제조된 적층체를 압축성형하는 압축성형단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 배터리 인슐레이션 패드는 폐기처분되는 자동차의 헤드라이너 및 배터리 인슐레이션 패드가 재사용되어 친환경적이며, 단열성, 내열성, 내한성, 가열수축율 및 연소성이 우수하다.
상기의 과정을 통해 제조되는 배터리 인슐레이션 패드는 폐기처분되는 자동차의 헤드라이너 및 배터리 인슐레이션 패드가 재사용되어 친환경적이며, 단열성, 내열성, 내한성, 가열수축율 및 연소성이 우수하다.
Description
본 발명은 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐기처분되는 자동차의 헤드라이너 및 배터리 인슐레이션 패드가 재사용되어 친환경적이며, 단열성, 내열성, 내한성, 가열수축율 및 연소성이 우수한 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 헤드라이너는 자동차 천정에 차량의 소음을 흡수 차단시킬 수 있도록 하기 위하여 내장되는 것으로서, 표피재, 쿠션재, 접착필름, 기재, 글라스 울 및 페이퍼 보드등이 적층된 구조로 이루어진다.
한편, 배터리 인슐레이션 패드는 엔진룸 내에서 발생하는 열로부터 배터리를 보호하여 배터리 수명을 연장시키는 역할을 하는 것으로, 자동차 배터리를 60℃이상이 고온에 장시간 방치하는 경우 전해액의 온도가 상승하여 작용물질이 분리되고 극판격자의 부식에 기인하여 극판이 약화되어 자기방전이 현저하게 증가하게 되는데, 이러한 단점을 해결하기 위해 사용되며 배터리 외측을 감싸도록 설치되어 자동차 엔진에서 발생되는 열로부터 배터리를 보호하여 안정적이고 지속적으로 배터리를 사용할 수 있도록 하며 배터리의 수명을 연장시키는 역할을 하는데, 상기의 배터리 인슐레이션 패드는 통상적으로 글래스 울, 레진 펠트 및 폴리우레탄 폼 등을 적용하여 제조된다.
상기의 자동차용 헤드라이너 및 배터리 인슐레이션 패드는 상기에 나열된 재료들이 접착제 등에 의해 복층구조로 제조되는데, 상기의 구조로 제조되는 헤드라이너 및 배터리 인슐레이션 패드는 재활용이 어렵기 때문에 대부분 매립이나 소각등을 통해 폐기처분되어 자원이 낭비되며 환경오염을 유발하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 폐기처분되는 자동차의 헤드라이너 및 배터리 인슐레이션 패드가 재사용되어 친환경적이며, 단열성, 내열성, 내한성, 가열수축율 및 연소성이 우수한 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 재활용 소재를 분쇄하는 분쇄단계, 상기 분쇄단계를 통해 분쇄된 분쇄물에 액상바인더를 혼합하는 바인더혼합단계, 상기 바인더혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 건조하는 건조단계, 상기 건조단계를 통해 건조된 혼합물의 상부면 및 하부면에 표면층을 적층하는 표면층적층단계 및 상기 표면층적층단계를 통해 제조된 적층체를 압축성형하는 압축성형단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 재활용 소재는 자동차 헤드라이너 및 배터리 인슐레이션 패드로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 분쇄단계는 재활용 소재를 입자크기가 1 내지 3 밀리미터를 나타내도록 분쇄하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 바인더혼합단계는 상기 분쇄단계를 통해 분쇄된 분쇄물 100 중량부에 액상바인더 350 내지 450 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 액상바인더는 물, 증점제, 섬유질, 강도보강재 및 난연제로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 액상바인더는 물 100 중량부, 증점제 1 내지 4 중량부, 섬유질 0.5 내지 6 중량부, 강도보강재 5 내지 20 중량부 및 난연제 1 내지 6 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 강도보강재는 폴리우레탄, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 라텍스 수지, 초산비닐수지, 초산염회비닐 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 건조단계는 80 내지 100℃의 온도에서 10 내지 15시간 동안 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 부직포는 폴리에틸렌 파우더가 도포된 폴리에스터 부직포로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법은 폐기처분되는 자동차의 헤드라이너 및 배터리 인슐레이션 패드가 재사용되어 친환경적이며, 단열성, 내열성, 내한성, 가열수축율 및 연소성이 우수한 배터리 인슐레이션 패드를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법을 나타난 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 내열성을 한국의류시험연구원 산업환경연구센터에 의뢰하여 결과를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 내한성을 한국의류시험연구원 산업환경연구센터에 의뢰하여 결과를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 가열수축률을 한국의류시험연구원 산업환경연구센터에 의뢰하여 결과를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 연소성을 한국의류시험연구원 산업환경연구센터에 의뢰하여 결과를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 내열성을 한국의류시험연구원 산업환경연구센터에 의뢰하여 결과를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 내한성을 한국의류시험연구원 산업환경연구센터에 의뢰하여 결과를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 가열수축률을 한국의류시험연구원 산업환경연구센터에 의뢰하여 결과를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 연소성을 한국의류시험연구원 산업환경연구센터에 의뢰하여 결과를 나타낸 사진이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법은 재활용 소재를 분쇄하는 분쇄단계(S101), 상기 분쇄단계(S101)를 통해 분쇄된 분쇄물에 액상바인더를 혼합하는 바인더혼합단계(S103), 상기 바인더혼합단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 건조하는 건조단계(S105), 상기 건조단계(S105)를 통해 건조된 혼합물의 상부면 및 하부면에 표면층을 적층하는 표면층적층단계 (S107) 및 상기 표면층적층단계(S107)를 통해 제조된 적층체를 압축성형하는 압축성형단계(S109)로 이루어진다.
상기 분쇄단계(S101)는 재활용 소재를 분쇄하는 단계로, 자동차 헤드라이너 및 배터리 인슐레이션 패드로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 폐기물을 일정한 크기로 절단한 후에 분쇄장치에 투입하고 입자크기가 1 내지 3 밀리미터를 나타내도록 분쇄하여 이루어지는데, 자동차의 헤드라이너나 배터리 인슐레이션 패드는 접착제 등에 의해 복층구조로 제조되기 때문에 각 층을 분해하여 재활용 하는 것이 어렵기 때문에, 상기와 같이 일정한 입자크기고 분쇄하여 물리적으로 재활용 하는 것이 바람직하다.
상기의 자동차 헤드라이너나 배터리 인슐레이션 패드는 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 섬유류 및 부직포 등과 같이 다양한 재료가 혼합되어 있으며, 물성향상이나 난연성 향상을 위한 각종 첨가제가 혼합되어 있기 때문에, 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 재료로 적합한 물성을 나타낸다.
상기 재활용 소재의 입자크기가 1 밀리미터 미만이면 쉽게 비산될 뿐만 아니라 상기 바인더혼합단계에서 액상바인더와의 혼합성이 저하되며, 상기 재활용 소재의 입자크기가 3 밀리미터를 초과하게 되면 상기 액상바인더와 균일하게 혼합되지 못하기 때문에 자동차용 배터리 인슐레이션 패드로 적용했을 때, 부분적인 물성저하가 발생할 수 있다.
상기 바인더혼합단계(S103)는 상기 분쇄단계(S101)를 통해 분쇄된 분쇄물에 액상바인더를 혼합하는 단계로, 상기 분쇄단계(S101)를 통해 분쇄된 분쇄물 100 중량부 및 액상바인더 350 내지 450 중량부를 교반장치가 구비된 혼합기에 투입하고 150 내지 250 rpm의 속도로 10 내지 20분 동안 교반하여 이루어지는데, 상기 액상바인더는 상기 분쇄단계(S101)를 통해 분쇄된 분쇄물을 결속시킬 뿐만 아니라, 단열성, 내열성 및 연소성이 우수한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드를 제공하는 역할을 한다.
상기 액상바인더는 물, 증점제, 섬유질, 강도보강재 및 난연제로 이루어지며, 물 100 중량부, 증점제 1 내지 4 중량부, 섬유질 0.5 내지 6 중량부, 강도보강재 5 내지 20 중량부 및 난연제 1 내지 6 중량부로 이루어지는 것이 바람직한데, 상기 액상바인더의 함량이 350 중량부 미만이면 상기 분쇄물을 결속시키는 효과와 단열성, 내열성 및 연소성의 향상효과가 미미하며, 상기 액상바인더의 함량이 450 중량부를 초과하게 되면 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
이때, 상기 증점제는 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌옥사이드, 당류 및 팽윤성이 있는 점토류로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 상기 섬유질은 닥나무 백피, 마섬유, 폐지, 탄소나노섬유, 면사, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리프로필렌 및 펄프로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 강도보강재는 폴리우레탄, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 라텍스 수지, 초산비닐수지, 초산염회비닐 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 상기 난연제는 수산화알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 건조단계(S105)는 상기 바인더혼합단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 건조하는 단계로, 상기 바인더혼합단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 건조기에 투입하고 80 내지 100℃의 온도에서 10 내지 15시간 동안 건조하여 4.5 내지 7.5 밀리미터의 판형을 나타내도록 건조하여 이루어진다.
상기와 같이 판형으로 건조된 혼합물의 두께가 4.5 밀리미터 미만이면 자동차용 배터리의 보호효과가 저하되며, 상기와 같이 판형으로 건조된 혼합물의 두께가 7.5 밀리미터를 초과하게 되면, 자동차용 배터리의 보호효과는 크게 향상되지 않으면서 일슐레이션 패드의 중량을 증가시키게 된다.
또한, 상기의 조건으로 이루어지는 건조단계(S105)를 거치면, 상기 바인더혼합단계(S103)를 통해 혼합된 바인더에 함유된 수분이 제거되는데, 상기 건조온도가 80℃ 미만이면 혼합물의 건조가 제대로 진행되지 않고, 상기 건조온도가 100℃를 초과하게 되면 상기 혼합물에 함유된 성분 중 일부가 탄화되는 현상이 발생할 수 있다.
상기 표면층적층단계(S107)는 상기 건조단계(S105)를 통해 건조된 혼합물의 상부면 및 하부면에 표면층을 적층하는 단계로, 상기 건조단계(S105)를 통해 판형으로 건조된 혼합물의 상부면 및 하부면에 0.01 내지 0.1 밀리미터 두께의 폴리에스터 부직포를 적층하여 이루어지는데, 상기와 같은 두께의 폴리에스터 부직포로 이루어진 표면층은 재활용 소재가 외부로 유출되는 것을 차단하며, 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 외관품질을 개선하는 역할을 한다.
이때, 상기 폴리에스터 부직포는 표면에 폴리에틸렌 파우더가 도포된 것을 사용하는 것이 바람직한데, 상기와 같이 폴리에틸렌 파우더가 도포된 부직포는 상기 압축성형단계(S109)에서 상기 폴리에틸렌 파우더가 용융되어 접착제의 역할을 하기 때문에, 상기 판형의 혼합물에 견고하게 접착되어 표면층을 형성하게 된다.
상기 압축성형단계(S109)는 상기 표면층적층단계(S107)를 통해 제조된 적층체를 압축성형하는 단계로, 상기 표면층적층단계(S107)를 통해 제조된 적층체를 압축성형기에 투입하고 100 내지 120℃의 온도로 압축성형하여 이루어진다.
이때, 상기 압축성형기는 통상적으로 자동차용 배터리 인슐레이션 패드를 제조하는데 이용되는 것이면, 특별히 한정되지 않고 어떠한 것이든 사용가능하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예 1>
자동차 헤드라이너(현대차, 소나타 2001년형)를 분쇄기에 투입하여 입자크기가 1 내지 3 밀리미터를 나타내도록 분쇄하고, 분쇄된 분쇄물 100 중량부 및 액상바인더(물 100 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 2.5 중량부, 닥나무 백피 3.5 중량부, 폴리우레탄 12 중량부 및 산화알루미늄 2.5 중량부) 400 중량부를 교반장치가 구비된 혼합기에 투입하고 200 rpm의 속도로 15분 동안 교반하여 혼합물을 제조하고, 제조된 혼합물을 건조기에 투입하고 90℃의 온도에서 12시간 동안 건조하여 6 밀리미터의 판형으로 건조하고, 판형으로 건조된 혼합물의 상부면 및 하부면에 0.05 밀리미터 두께를 나타내며 표면에 폴리에틸렌 파우더가 도포된 폴리에스터 부직포를 적층하여 적층체를 제조하고, 제조된 적층체를 압축성형기에 투입하고 110℃의 온도로 압축성형하여 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드를 제조하였다.
상기 실시예 1을 통해 제조된 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 단열성, 내열성, 내한성, 가열수축율 및 연소성을 한국의류시험연구원 산업환경연구센터에 의뢰하여 그 결과를 아래 표 1및 도 2 내지 5에 나타내었다.
(단, 단열성은 ASTM C518-10, 내열성, 내한성, 가열수축율 및 연소성은 MS 341-12의 측정방법을 이용하였다.)
<표 1>
위에 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드는 단열성, 내열성, 내한성, 가열수축율 및 연소성이 우수한 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법은 폐기처분되는 자동차의 헤드라이너 및 배터리 인슐레이션 패드가 재사용되어 친환경적이며, 단열성, 내열성, 내한성, 가열수축율 및 연소성이 우수한 배터리 인슐레이션 패드를 제공하는 효과를 나타낸다.
S101 ; 분쇄단계
S103 ; 바인더혼합단계
S105 ; 건조단계
S107 ; 표면층적층단계
S109 ; 압축성형단계
S103 ; 바인더혼합단계
S105 ; 건조단계
S107 ; 표면층적층단계
S109 ; 압축성형단계
Claims (9)
- 재활용 소재를 분쇄하는 분쇄단계;
상기 분쇄단계를 통해 분쇄된 분쇄물에 액상바인더를 혼합하는 바인더혼합단계;
상기 바인더혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 건조하는 건조단계;
상기 건조단계를 통해 건조된 혼합물의 상부면 및 하부면에 표면층을 적층하는 표면층적층단계; 및
상기 표면층적층단계를 통해 제조된 적층체를 압축성형하는 압축성형단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 재활용 소재는 자동차 헤드라이너 및 배터리 인슐레이션 패드로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 분쇄단계는 재활용 소재를 입자크기가 1 내지 3 밀리미터를 나타내도록 분쇄하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 바인더혼합단계는 상기 분쇄단계를 통해 분쇄된 분쇄물 100 중량부에 액상바인더 350 내지 450 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 액상바인더는 물, 증점제, 섬유질, 강도보강재 및 난연제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 액상바인더는 물 100 중량부, 증점제 1 내지 4 중량부, 섬유질 0.5 내지 6 중량부, 강도보강재 5 내지 20 중량부 및 난연제 1 내지 6 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 강도보강재는 폴리우레탄, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 라텍스 수지, 초산비닐수지, 초산염회비닐 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 건조단계는 80 내지 100℃의 온도에서 10 내지 15시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 부직포는 폴리에틸렌 파우더가 도포된 폴리에스터 부직포로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 자동차용 배터리 인슐레이션 패드의 제조방법.
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