KR20230087242A - 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌을 이용한 라돈 프리 재생 성형물 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라돈을 발생시킬 수 있는 광물이 포함되어있지 않기 때문에 라돈으로부터 안전하고, 석재 등 일반 건축자재에 비해 단열성과 흡음성을 가지고 있고 강도에 비해 가볍기 때문에 운반 및 시공이 용이한 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌을 이용한 라돈 프리(radonfree) 재생 성형물 및 이의 제조방법을 개시한다.

Description

폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌을 이용한 라돈 프리 재생 성형물 및 이의 제조방법{Radonfree recycled article using waste polyurethane foam and waste polystyrene foam, and preparation method thereof}

본 발명은 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌을 이용한 라돈 프리 재생 성형물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

플라스틱 제품의 스크랩 등 제조부산물 및 폐플라스틱 사용 후 처리는 매립, 재활용 또는 소각으로 나뉜다. 그런데 폐플라스틱들 사이에 상용성이 없으며, 재활용을 위해 단일 종류의 제품 또는 스크랩들을 분류하는 번거로움이 따르고 순수한 성분을 함유한 양질의 제품이나 스크랩들만 이용이 가능하기 때문에 재활용이 매우 낮은 편이다. 최근에는 복합재생을 하는 방법이 제법 많이 시도되고 있으나 일반화된 것은 아니어서, 열분해나 에너지 회수 등이 이용되기도 한다.

일상 생활에서 흔히 발생하는 폐플라스틱 중 하나인 폐폴리우레탄폼이나 폐발포폴리스타이렌(EPS, 스티로폼)의 재활용 또한 일반 폐플라스틱과 크게 다르지 않다.

폴리우레탄폼은 열경화성의 성질을 가지므로 열가소성 플라스틱과 달리 단일 성분으로 분리되어 있어도 재활용이 안되는 물질로 여겨져 왔다. 특히 폴리우레탄폼 패널의 생산과정(컷팅 등)에서 필연적으로 발생하는 스크랩(약 25%정도)은 양질임에도 불구하고 재활용이 안되어 대부분 소각하거나 매립하고 있는 실정이다. 최근에는 상기 폐폴리우레탄폼의 처리비용 및 환경오염을 줄이기 위해 물질재활용(Material recycle), 화학적재활용(chemical recycle), 에너지재활용(energy Recycle) 등 재활용하는 방식이 사용되고 있으나 재활용 성형물의 물성 저하 등으로 매우 제한적이다. 일례로, 폐폴리우레탄폼을 칩 형태로 재생부재를 제작하고, 이를 단열재나 보온재 및 충격흡수재 등과 같은 소재로 재활용하기 위해서는 접착제를 이용해서 붙이거나 화학적인 재가공 공정이 필요하고, 재가공되더라도 성형물의 연성이나 강성을 저하시킨다는 문제가 있다.

한편, 폐발포폴리스타이렌(EPS, 스티로폼)은 부피가 커서 처분방법이 쉽지 않아 주로 사용 후 폐기물을 회수한 후 파쇄, 열분해 및 액화 성분을 취득하는 공정을 수행하여 재활용하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이 또한 열분해로 인해 성질이 변화한다는 문제가 있다. 또한, 폐발포폴리스타이렌의 제품 자체에 색소가 포함되어있거나 접착제 등 이물질이 포함된 경우 재활용이 불가능하여 재활용 비율이 낮아지게 된다.

종래 알려진 폐폴리우레탄폼의 물질재활용(Material recycle) 방법은 폐폴리우레탄폼을 파쇄시킨 칩을 접착제를 이용하여 붙이거나 분말화 한 후 접착제를 섞어 반죽화하여 다시 각종 제품의 원료로 사용하고 있다. 일례로, 폐폴리우레탄폼을 분쇄 후 접착제를 도포시켜 몰드에 주입하여 재생 폼으로 사용하거나 탄성 포장재 또는 압출 성형을 통한 펠렛으로 사용하는 방법들이 알려져 있다

KR 등록특허 제10-1580964호에서는 폐폴리우레탄을 제지슬러지와 혼합하여 고형 연료로 재활용하는 방법을 제시하고 있다. 이 특허에서는 폐폴리우레탄 분말과 제지슬러지와의 성형을 위해 상기 제지슬러리의 수분 함유량을 제한하고 있다. 그러나 실제로 제지슬러리의 종이 재질과 폐폴리우레탄폼의 결합력이 좋지 않아 실질적으로 제품화를 위해선 수분 이외에 바인더나 접착제와 같은 성분이 요구된다.

KR 공개특허 제1999-0048791호에서는 폐우레탄폼과 발포 폴리스타이렌을 이용하여 단열재로 재활용하는 방법을 언급하고 있다. 이 특허에서는 폐우레탄폼의 재활용을 위해 스타이렌 용액으로 폐우레탄폼을 코팅후 발포 성형을 수행하여 단열재로 사용 가능함을 제시하고 있다.

이와 같이 폐플라스틱을 재활용을 위한 성형 공정의 경우 타 성분과 혼합 사용할 경우 혼합 및 상용성 등으로 인해 액상 바인더 성분의 사용이 요구된다. 이 경우 폐플라스틱 및 폐폴리우레탄의 입자들이 액상 바인더를 흡유하여 진흙처럼 서로 뭉쳐지는 현상이 생기며 뭉쳐진 자리에 기공이 생겨 물성 저하가 필연적으로 따라올 뿐만 아니라 액상 바인더의 경화에 소요되는 시간으로 인해 제품의 생산성이 크게 저하되기 때문에 실질적으로 제품화하는데 있어서는 매우 제한적이라 할 수 있다.

KR 등록특허 제10-1208333호에서는 폐플라스틱과 폐폴리우레탄 분말을 이용하여 전선 및 호스 등을 보호하기 케이블 보호 수단으로써 사용되는 케이블 베어로 재활용하는 방법을 제시하고 있다. 이 특허에서는 폐플라스틱으로 폴리프로필렌을 사용하고, 유리섬유, 충진제, 적인, PE왁스 및 조색제를 사용하고 있어, 별도의 바인더 성분을 사용하고 있지 않다. 그러나 케이블베어의 제작을 위해선 사출 또는 압출과 같은 용융 공정이 필수적으로 사용되어야 한다.

한편, 최근 벽 및 바닥용 타일, 화장실 선반, 주방 상판 등 천연석재 유래 건축자재와 라돈침대 등 라돈을 방출할 수 있는 생활용품과 건축자재가 사회적 문제가 되면서 라돈으로부터 안전한 건축내장재 및 생활용품 필요성이 증대하고 있다.

라돈 차단을 위해 라돈 차단 발포 패널, 라돈 차단 시트, 또는 라돈 차단 페인트 등이 개발되고 있으나, 아직까지 폐자재를 이용한 제품을 개발되지 못하고 있다.

KR 등록특허 제10-1208333호 (2012.12.07 공고) KR 공개특허 제1999-0048791호 (1999.07.05 공개) KR 등록특허 제10-1580964호 (2015.12.30 공고)

본 출원인은 바인더나 접착제의 혼용 없이 폐자재만으로 용융 공정없이 성형품을 제조하되, 라돈 차단 효과를 얻을 수 있는 재생 성형물을 제조하기 위해 연구를 수행한 결과, 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌을 분쇄 후 혼합하여 가열 프레싱을 통해 성형을 수행하여 재생 성형물의 제조가 가능함을 확인하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌을 이용한 라돈 프리(radonfree) 재생 성형물 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 폐폴리우레탄폼 분말 및 폐발포폴리스타이렌 분말이 압축 성형으로 제조된, 라돈 프리 재생 성형물을 제공한다.

상기 폐폴리우레탄폼 분말 및 폐발포폴리스타이렌 분말은 평균 입경이 0.002mm 내지 60mm이고, 폐폴리우레탄폼 50 내지 97 중량%와 폐발포폴리스타이렌 3 내지 50 중량%의 함량으로 혼합된다.

추가로, 강도 증가를 위해 이소시아네이트계 강도 증가제를 더욱 포함할 수 있으며, 이는 상기 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌 총 함량 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부의 함량으로 첨가될 수 있다.

또한, 본 발명은,

폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌을 각각 파쇄 후 분쇄하여 분말화하는 단계;

각각의 폐폴리우레탄폼 분말 및 폐발포폴리스타이렌 분말을 혼합하는 단계; 및

적층된 혼합 분말을 몰드에 적층 후 압축 성형하는 단계;를 포함하는 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌을 이용한 라돈 프리 재생 성형물 제조방법을 제공한다.

이때 상기 압축 성형은 60℃ 내지 180℃의 온도에서 10 Kgf/㎠ 내지 300 Kgf/㎠의 압력을 인가하여 수행한다.

본 발명은 재활용도가 낮은 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌을 분쇄 후 믹싱하여 가열 및 압축하는 과정을 통해 건축용 및 생활용품용 재생 성형물의 용이하게 제조할 수 있다.

특히, 재생 성형물을 생산하는 과정 중에 폐플라스틱만이 활용되어 친환경적이고, 색소 등이 포함되어 재활용이 불가능한 폐플라스틱도 활용이 가능하기 때문에 효율성이 높으며, 별도의 접착제나 바인더가 없이도 제조가 가능하고 접착제나 바인더 경화 등의 공정이 필요없어 성형시간이 매우 짧아 양산성이 매우 우수하다.

또한, 폼형태의 폐플라스틱을 압축하는 과정에서 단열성 등 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌이 갖는 고유의 물성은 낮아지지만 강도가 높아져 오히려 활용성이 높아진다 할 수 있다.

더불어 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌은 라돈을 발생시킬 수 있는 광물이 포함되어있지 않기 때문에 라돈으로부터 안전하고, 석재 등 일반 건축자재에 비해 단열성과 흡음성을 가지고 있고 강도에 비해 가볍기 때문에 운반 및 시공이 용이한 장점이 있다.

이와 함께 성형이 완료된 자재는 두께, 압축정도, 크기, 모양, 색상에 따라 커팅한 후 필요시 추가 코팅을 통해 경도 및 심미성을 강화할 수 있어 각종 건축마감재 및 생활용품 재료로 다양하게 활용 가능하다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌을 이용한 재생 성형물 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌을 이용한 재생 성형물 및 이의 제조방법을 개시한다.

폴리우레탄은 폴리올과 이소시아네이트를 주재로 한 발포 생성물이다. 상기 폴리우레탄은 본질적으로 열가소성 수지이지만, 대개는 합성과정에서 가교화가 일어나 3차원의 그물 구조가 형성되므로 열경화성 수지가 된다. 상기 폴리우레탄은 우수한 기계적, 물리적 특성으로 인하여 전체 열경화성 수지 수요의 절반에 가까운 42%를 차지하고 있으며 그 자체로써 또는 조금의 응용을 통하여 스포츠 용품은 물론 아기들의 기저귀에서부터 자동차, 건축, 운송, 단열재, 절연재 및 내장재에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있다.

본 발명의 폐폴리우레탄폼은 패널, 보냉재, 단열재, 침대 탑퍼, 생활용품 등으로 사용되고 배출된 폐폴리우레탄 또는 폴리우레탄폼 제품의 생산과정에서 발생하는 스크랩으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.

발포폴리스타이렌(EPS: Expandable Polystyrene)은 EPS 알갱이를 가열하여 1차 발포 후 숙성시킨 후 2차 발포, 가열 및 성형을 통해 제조된다. 상기 발포폴리스타이렌은 내수성(耐水性), 단열성, 방음성, 완충성 및 탄력성이 우수하며, 파손의 우려가 적어 취급이 용이하고 가격이 저렴한 등 여러 장점이 있다. 이로 인해 상기 발포폴리스타이렌은 컵이나 그릇, 접시뿐만 아니라 각종 포장용기, 운송용 포장재, 건축용 단열재 등의 용도로 광범위하게 사용되고 있다.

또한, 본 발명의 폐발포폴리스타이렌은 각종 포장용기, 운송용 포장재, 건축용 단열재로 사용되고 배출된 폐발포폴리스타이렌으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.

상기 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌은 각각의 제조 과정을 보면 라돈을 발생시킬 수 있는 광물이 포함되어있지 않다. 따라서, 이들을 사용하여 성형물을 제조할 경우 라돈으로부터 안전하여 라돈 프리(radonfree) 재생 성형물의 제작을 가능케 한다.

또한, 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌 각각의 재활용에 대해 알려져 있으나, 이들을 혼합 사용한 재활용에 대해서는 제안되어 있지 않다. 두 종류의 서로 다른 성질을 갖는 플라스틱의 혼합 성형시 이들 간의 상용성이 낮을 경우 바인더와 같은 액상 성분 또는 상용화제를 사용하거나 사출 또는 압출과 같은 용융 공정이 요구된다. 이에, 본 발명에서는 사용하는 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌은 서로 간의 상용성이 우수하여 별도의 조성 추가나 용융 공정 없이도 성형이 가능하다는 이점이 있다. 특히, 폐발포폴리스타이렌은 입경이 다양한 폐폴리우레탄폼 분말의 성형을 돕기 위한 바인더의 기능을 하여 별도의 바인더 사용이 불필요하다. 또한, 상기 폐발포폴리스타이렌은 상기 바인더 역할과 함께 낮은 유리전이온도(Glass Transition Temperature, Tg)를 가져 성형이 용이하며 결정화도가 높아 최종 제조된 재생 성형물의 강도를 높일 수 있다.

이러한 상용성 이외에, 폐플라스틱의 재활용은 재생 성형물이 일정 수준의 물성을 확보해야만이 응용이 가능하다. 이에 본 발명에서와 같이 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌을 혼합 사용할 경우 석재 등 일반 건축자재에 비해 발수성, 단열성과 흡음성을 가지고 있고 강도에 비해 가볍기 때문에 운반 및 시공이 용이하다는 이점이 있다. 폐폴리우레탄폼은 폼을 성형과정에서 발포의 방향성이 생기는데 폐폴리우레탄폼 분말을 압축성형하는 과정에서 압축면 방향으로 입자들이 정렬을 하게 됨으로써 압축강성 뿐만 아니라 굽힘강성도 증가하는 장점이 있다. 또한 폐폴리우레탄폼 분말의 양, 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌의 비율, 압축력, 성형물의 압축방향 높이 등의 조절을 통해 다양한 물성을 가지는 재생성형물 제작이 가능하다.

이하 도면을 참고하여 재생 성형물의 제조방법을 설명한다.

재생 성형물의 제조 이전에 전처리 공정이 선행될 수 있다.

폴리우레탄폼과 발포폴리스타이렌 제품의 생산 과정 중에 발생한 스크랩 외 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌은 장단기간 사용으로 표면에 이물질 등이 부착되어있을 수 있기 때문에 세척공정이 필요하고 이때 효과적인 세정작업을 수행하기 위해 적절한 세정제 및 물리적인 공정이 요구된다.

구체적으로, 세척액을 분사할 수 있는 노즐형태의 세척장비를 이용하여 5 ~ 20분 동안 세척을 실시하고 세척액을 배출한 다음, 용수를 사용하여 1 ~ 2분 동안 세척하여 세척액에 함유되어 있는 계면활성제 성분을 제거하는 전처리 과정을 거친다.

상기 전처리 과정 이후 건조 공정을 거쳐 세정된 폐플라스틱의 수분을 제거한다.

도 1은 본 발명에 따른 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌을 이용한 재생 성형물 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

S1) 분말화 공정

폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌을 각각 파쇄 후 분쇄하여 분말화한다.

파쇄 및 분쇄는 각각 파쇄기와 분쇄기를 이용하여 수행하며, 이때 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌의 분말 크기가 일정 수준의 범위를 갖도록 한다.

또한, 기능상 특성으로 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌은 크게 부풀러져 있어 밀도가 매우 낮은 것이 많아 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌을 분말화하는 단계는 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌을 압축시킨 뒤 스크류형의 피더를 반복하여 통과시켜 조밀하게 분쇄하여 부피를 감소시킬 수 있다.

상기 분말은 구형의 입자 또는 펠렛 형태일 수 있다. 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌 분말의 평균 입경은 0.002mm 내지 60mm, 바람직하기로는 0.002mm 내지 20mm일 수 있다.

폐폴리우레탄폼의 재활용을 위해 벤드소우에서 잘리는 분말은 통상 0.002mm 내지 0.5mm의 작은 입도를 갖는다. 이러한 작은 입도의 분말을 사용하여 재생 성형물을 제조할 경우 분말 간의 뭉침이 발생하여 성형이 매우 어렵거나 제조된 재생 성형물의 물성이 크게 저하된다. 이에, 본 발명에서는 비교적 분말의 입도 분포가 넓도록 폐폴리우레탄폼을 분쇄한다.

입도가 작은 것과 큰 것이 함께 존재할 경우 폐폴리우레탄폼 분말의 혼합이 더욱 용이하며 최종 제조된 재생 성형물의 물성 또한 보다 개선된 결과를 얻을 수 있다. 다만, 입도가 너무 클 경우 입자 간 낮은 비표면적으로 인해 분말 간의 결합이 용이하지 않아 폐폴리스타이렌 이외에 별도의 액상 바인더나 접착제 등의 사용이 불가피하다.

본 발명에서는 분쇄되는 분말의 입도를 한정함으로써 별도의 바인더나 접착제의 사용없이 폐폴리우레탄폼과 폐폴리스타이렌폼만으로 이루어진 재생 성형물의 제조가 가능하다.

S2) 혼합 공정

상기 단계에서 얻어진 각각의 폐폴리우레탄폼 분말 및 폐발포폴리스타이렌 분말을 일정 함량비로 혼합하여 혼합 분말을 제조한다.

폴리우레탄폼 및 발포폴리스타이렌은 모두 단열 성능이 우수하다는 공통점이 있으나, 구체적인 물성 면에서 차이가 있다. 상기 폴리우레탄폼의 경우 유연성이 있어 충진성, 부착 성능 및 연성이 우수하고, 발포폴리스타이렌은 주로 판상 형으로 가볍고 흡음성이 우수한 특성이 있다. 또한 상기 폴리우레탄폼은 기공이 매우 미세하여 ㎛ 수준인 것에 비해 발포폴리스타이렌은 이보다 기공이 좀더 큰 mm 수준을 갖는다.

폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌은 후속하는 성형 공정을 수행할 경우 기공 크기는 줄어들더라도 기공이 여전히 존재한다. 이러한 기공으로 인해 흡음성뿐만 아니라 라돈차단 효과를 얻을 수 있다.

폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌으로 이루어진 재생 성형물 내 기공은 폐폴리우레탄폼에 의한 ㎛ 수준의 미세기공, 폐발포폴리스타이렌으로 인한 mm수준의 거대기공이 동시에 존재하고, 성형 시 압축에 의해 이들 범위 사이의 메조기공이 존재하게 된다. 이들 미세기공, 메조기공 및 거대기공은 독립셀 및 오픈셀로 이루어지며, 상기 독립셀로 인해 소음을 야기시키는 다양한 주파수의 음파와 방사성 물질인 라돈을 포집하거나, 상기 오픈셀로 인해 음파 및 라돈의 진행 경로를 막음으로써 재생 성형물의 흡음성 및 라돈차단능을 높일 수 있다.

단순히 성형 공정의 압축을 통해 폴리우레탄폼 및 발포폴리스타이렌 단독 대비 단열성 등의 물성이 저하될 수 있으나, 이들을 혼합 사용할 경우 단열성의 저하를 낮출 수 있고, 오히려 강도가 더욱 좋아지는 효과를 얻을 수 있다.

이러한 흡음성, 라돈차단능, 단열성 및 강도(인장, 압축, 굽힘 등)의 조절은 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌의 함량비, 압축력 등의 조절을 통해 달성될 수 있다.

구체적으로, 폐폴리우레탄폼 분말 50 내지 97 중량%와 폐발포폴리스타이렌 분말 3 내지 50 중량%의 함량으로 혼합된다. 만약 폐폴리우레탄폼 분말 또는 폐발포폴리스타이렌 분말의 함량비가 상기 범위를 벗어날 경우 원하는 수준의 물성 확보가 어려울 수 있다.

필요한 경우, 상기 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌에 더하여 단위 질량당 경도 및 강도 등의 증가를 위한 강도 증가제를 더욱 포함할 수 있다.

강도 증가제는 분자 구조 내 NCO(이소시아네이트기)를 갖는 이소시아네이트계 강도 증가제일 수 있으며, 이는 상기 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌 총 함량 100 중량부 대 1 내지 10 중량부의 함량으로 사용한다.

S3) 성형 공정

다음으로, 상기 얻어진 혼합 분말을 몰드 내에 투입하여 적층 후 압축 성형하여 재생 성형물을 제조한다.

압축성형은 주로 분말상의 수지를 미리 예열된 일정한 형태의 몰드에 투입하고 고온, 고압으로 압축하여 제품을 생산하는 공정으로 대부분의 경우 열경화성 수지의 성형이나 충전제의 함량이 매우 큰 경우에 사용된다. 또 다른 경우는 미리 압출공정등에 의해 얻어진 시트를 요철 형태의 몰드 사이에 위치시키고 수지의 변형온도 이상에서 압축 성형하는 방법도 있다.

본 발명의 재생 성형물은 분말 상태의 폐폴리우레탄폼 분말 및 폐발포폴리스타이렌 분말을 사용함에 따라 용융 공정이 요구되는 사출성형이나 압출성형이 아닌 압축성형을 통해 제조될 수 있다.

몰드는 재생 성형물에 대응하는 형상을 가지며, 일례로 패널로 제작하기 위해선 판상형의 몰드가 사용될 수 있다.

압축 성형은 가열 프레스를 이용하여 수행하며 60 내지 180℃의 온도에서 10 내지 300 Kgf/㎠의 압력으로 수십 초에서 수분 간 유지시켜 재생 성형물을 제조한다.

또한, 압축 성형은 몰드 내부에 삽입된 초기 부피의 50 내지 98%를 이루도록 압축시킨다. 또한, 필요한 경우 상기 몰드 내부를 진공펌프를 통해 공기를 흡입하여 저압 상태를 유지시킬 수 있다.

만약 상기 온도 및 압력을 벗어나게 되면 재생 성형물의 형상 제작이 어려워지거나 열화 등으로 인해 변형이 발생하기 되므로, 적절한 온도 및 압력을 유지하는 것이 바람직하다.

특히, 본 발명의 혼합 분말을 이용한 재생 성형물은 별도의 접착제나 바인더가 요구되지 않으며, 이는 다른 재생 성형물의 압축 성형을 통한 성형물의 제조와 차이가 있다.

별도의 접착제나 바인더는 혼합 분말 간의 적절한 응집을 위해 필요하나, 본 발명에서 선정된 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌의 경우 이들 접착제나 바인더 없이도 성형이 가능하다는 이점이 있다. 또한, 상기 별도의 접착제나 바인더를 사용하지 않아 접착제나 바인더 경화에 소요되는 시간이 필요치 않아 성형 시간이 매우 짧아 양산성이 매우 우수하다는 장점이 있다.

추가적으로, 압축 성형이 완료된 재생 성형물은 두께, 압축정도, 크기, 모양, 색상에 따라 커팅한 후 필요시 추가 코팅을 통해 경도, 난연성 및 심미성 등을 강화할 수 있어 각종 건축마감재 및 생활용품 재료로 다양하게 활용 가능하다.

본 발명에 따른 재생 성형물은 건축용 및 생활용품용으로 재활용될 수 있다.

특히, 폼형태의 폐플라스틱을 압축하는 과정에서 단열성 등 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌이 갖는 고유의 물성은 낮아지지만 강도가 높아져 오히려 활용성이 높아진다.

폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌은 라돈을 발생시킬 수 있는 광물이 포함되어 있지 않기 때문에 라돈으로부터 안전하고, 석재 등 일반 건축자재에 비해 단열성과 흡음성을 가지고 있고 강도에 비해 가볍기 때문에 운반 및 시공이 용이한 장점이 있다.

그 결과, 본 발명에 따라 얻어진 재생 성형물은 라돈을 일체 방출하지 않는 라돈프리(Radonfree) 건축 내장재로 바람직하게 사용될 수 있다.

또한, 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌은 발포 기공이 존재하며, 이 발포 기공에 의해 방사능 가스, 즉 라돈의 진행 속도를 늦추거나 라돈을 포집함으로써 라돈을 효과적으로 차단할 수 있어 건축물의 콘크리트 등 라돈을 방출하는 구조물에 부착되어 라돈을 효과적으로 차단할 수 있다.

라돈의 방출 및 차폐 정도는 여러 가지 방식으로 측정될 수 있으며, 본 발명에서는 밀폐된 공간에서 측정하는 방식으로 수행하였다. 구체적으로, 실시간 라돈 측정기를 이용하여 24 시간 동안 블랭크값을 확인한 후, 본 발명으로부터 생성된 재생 성형물 또는 재생 성형물이 부착된 콘크리트 시편을 설치한 후 다시 라돈 측정기를 이용하여 24 시간 동안 라돈 방출 농도를 분석하였다. 그 결과, 재생 성형물에서는 전혀 라돈이 방출되지 않으며, 재생 성형물이 부착된 콘크리트 시편의 라돈은 95% 이상, 더욱 바람직하기로 97%, 가장 바람직하기로 99% 이상의 높은 수치로 라돈을 차폐함으로써 환경부 권고 기준인 라돈 방사선량을 148Bq/m³ 이하로 달성할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 폐폴리우레탄폼 분말 및 폐발포폴리스타이렌 분말이 압축 성형으로 제조된, 라돈 프리 재생 성형물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 폐폴리우레탄폼 분말 및 폐발포폴리스타이렌 분말은 평균 입경이 0.002mm 내지 60mm인, 라돈 프리 재생 성형물.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 폐폴리우레탄폼 분말 50 내지 97 중량%와 폐발포폴리스타이렌 분말 3 내지 50 중량%의 함량으로 혼합되는, 라돈 프리 재생 성형물.
   
4. 제1항에 있어서,
   추가로, 상기 폐폴리우레탄폼과 폐발포폴리스타이렌 총 함량 100 중량부 대비 이소시아네이트계 강도 증가제를 1 내지 10 중량부의 함량으로 더욱 포함하는, 라돈 프리 재생 성형물.
   
5. 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌을 각각 파쇄 후 분쇄하여 분말화하는 단계;
   각각의 폐폴리우레탄폼 분말 및 폐발포폴리스타이렌 분말을 혼합하는 단계; 및
   적층된 혼합 분말을 몰드에 적층 후 압축 성형하는 단계;를 포함하는 폐폴리우레탄폼 및 폐발포폴리스타이렌을 이용한 라돈 프리 재생 성형물 제조방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 압축 성형은 60℃ 내지 180℃의 온도에서 10 Kgf/㎠ 내지 300 Kgf/㎠의 압력을 인가하여 수행하는, 라돈 프리 재생 성형물 제조방법.

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