KR20020087197A

KR20020087197A - 폐 부품을 이용하는 고성능 재생 보드의 제조방법

Info

Publication number: KR20020087197A
Application number: KR1020010026199A
Authority: KR
Inventors: 유태욱
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2002-11-22

Abstract

본 발명은 폐 부품을 이용하는 고성능 재생 보드의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐카페트 스크랩과 다른 부품으로부터 발생하는 폐고무, 폐플라스틱을 일정비율로 혼합하고, 또한 과산화물과 공가교제를 추가로 첨가하여 반응압출함으로써, 강성이 매우 우수하고 종래 트렁크트림 하드보드와 비교하여 경량화 효과를 나타내고 또한 폴리프로필렌 재질의 재료를 대체하여 원가절감의 효과가 있으며, 폐부품을 재활용하므로 환경친화적인 고성능 재생 보드의 제조방법에 관한 것이다.

Description

폐 부품을 이용하는 고성능 재생 보드의 제조방법{Methods for preparing high-characteristic regeneration board}

최근 환경에 대한 관심이 고조됨에 따라 지구 환경 보존을 위한 다양한 프로그램이 진행되고 있다. 특히, 정부 및 NGO를 중심으로 한 각종 환경규제는 기업에게 제품의 생산뿐만 아니라 판매된 제품이 수명이 다한 후 폐기단계까지 고려하도록 유도하고 있다. 그 중에서, 자동차의 경우 폐차에서 발생되는 철금속을 제외한 비금속재료는 현재 전량 매립되고 있는 실정으로 이 재료들에 대한 재활용요구가 거세지고 있다.

특히 이들 비금속재료는 대부분 지구의 부존자원인 석유로부터 추출되어 제조되는 원재료들로 점차 사용량이 증가하고 있는 실정이다.

상기 비금속 재료 중 내장부품으로 사용되고 있는 카페트는 차량 한 대당 약 7∼8 kg정도 사용되고 있으며, 차량내부의 바닥에 장착되어 실내 인테리어와 함께 소음 및 진동 감소 등의 역할을 하는 기능성 부품이다. 카페트는 파일의 형태 등에 따라 여러 가지 종류로 분류되지만 대부분의 폴리에틸렌테레프탈레이트계와 폴리아미드계로 구분할 수 있다. 특히, 카페트는 파일, 파일을 지지하는 기포층, 그리고 백 코팅(back coating) 층으로 구성되어 있으며, 파일은 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리아미드, 기포층으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 백 코팅(back coating) 층으로는 저밀도 폴리에틸렌이나 라텍스가 사용되고 있다. 재료 구성을 보면 3가지 재료가 적층 형태로 구성되어 있으며, 상호간의 재질 사용성이 전혀 없는 이종 다성분계 재질로 구성되어 있다. 또한, 카페트는 프레스 성형에 의해 제조되는 관계로 공정중 불량율과 스크랩의 발생이 다른 부품에 비해 많다. 따라서, 이러한 불량품 및 스크랩은 전량 소각이나 매립에 의존하고 있다.

최근 본 발명자에 의해 개발된 재생방법으로 재생보드를 제조하여 어느 정도 폐 카페트를 재활용하고 있으나[대한민국 특허등록공고 제187,102호], 주로 장식용 트림에 이용되는 관계로 급격한 상승하고 있는 폐 카페트 발생량을 전부 소화할 수 없는 실정이다.

현재까지 개발된 기술은 본 발명자에 의해 개발된 압출기를 이용한 컴파운딩 재생방법이 있고 일본의 경우, 토요타 자동차 주식회사에서 출원한 사출 재료용 컴파운딩 기법이 있으나 재생단가가 비싸고 실용성이 없는 것으로 알려져 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 자동차의 폐카페트에 다른 부품에서 얻은 폐고무분말 등의 재료, 첨가제로서 과산화물과 공가교제를 첨가하여 적절한 컴파운딩 기법으로 압출성형함으로써, 종래 재생보드 재료보다 휠씬 높은 물성을 가지는 폐 부품을 이용하는 고성능 재생 보드의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 재생 보드의 제조방법에 있어서,

a) 폐 카페트를 1,000 ∼ 1,500 rpm의 속도의 고속분쇄기를 이용하여 5 ∼ 10 mm의 크기로 1차 분쇄하는 단계;

b) 상기 1차 분쇄물을 부분 용융시켜 20 ∼ 30 cm로 절단하고 5 ∼ 10 mm의 크기로 2차 분쇄하는 단계;

c) 상기 2차 분쇄물에 다른 부품에서 얻어진 고무 분말, 유리섬유, 및 플라스틱 고형물을 혼합한 후 캘링더링기로 투입하여 재생재료를 제조하는 단계로 이루어진 고성능 재생 보드의 제조방법을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 비금속 재료 중의 내장부품으로 사용되며 종래의 플라스틱 사출품과는 달리 다성분계이면서 제조공정 중의 불량품 발생이 많은 폐카페트를 재생하기 위하여, 상기 폐카페트를 다른 폐부품에서 얻어지는 고무 분말, 유리섬유, 및 플라스틱 고형물과 일정비율로 혼합하고, 또한 사용목적에 따라 과산화물과 공가교제를 추가로 첨가하여 반응 압출함으로써, 강성이 매우 우수하고 경량화 효과, 원가절감의 효과를 나타내는 고성능 재생 보드의 제조방법에 관한 것이다.

이러한, 본 발명의 폐 부품을 이용하는 고성능 재생 보드를 그 제조방법에 의거하여 상세하게 설명하고자 한다.

먼저, 폐 카페트를 고속분쇄기로 5 ∼ 10 mm의 사이즈로 분쇄하는데, 이때 1,000 ∼ 1,500 rpm의 속도로 1차 분쇄한다. 상기 속도가 1000 rpm보다 낮으면 백 코팅(back coating) 층인 저밀도 폴리에틸렌이 분쇄시 마찰열로 인해 용융된 후 분쇄칼날에 고착현상이 발생하여 분쇄가 곤란한 문제가 있고, 반면 1500 rpm보다 높으면 카페트 파일의 엉킴 현상이 급격히 발생하여 분쇄기 투입구가 막혀 페 카페트 투입이 곤란하게 되는 문제가 있다.

그 다음 단계는, 상기 분쇄되어 나온 5 ∼ 10 mm의 1차 분쇄물을 컴파운딩시 원활한 원료투입을 위해 다이부가 개방된 감용기 형태의 1축 압출기로 부분 용융시킨다. 상기 가공온도는 250 ∼ 260 ℃의 온도 범위에서 압출을 실시하며, 이때 그 온도가 250 ℃ 미만이면 백 코팅 층인 저밀도 폴리에틸렌만 용융되고 파일과 기포층은 녹지 않아 효과적인 부분 용융을 기대할 수 없으며, 상기 260 ℃보다 높으면 백 코팅 층인 저밀도 폴리에틸렌은 열화가 일어나서 탄화현상이 발생되어 효과적인 물성 향상효과가 반감되는 문제가 있다.

이렇게 하여 얻어진 부분 용융물들은 20 ∼ 30 cm의 크기로 절단하여 5 ∼ 10 ㎜의 크기로 2차 분쇄하는데, 분쇄기의 사이즈에 따라 절단크기는 임의로 변경하므로 용융물의 절단크기에는 제한이 없다.

마직막 단계는, 상기 부분 용융후 분쇄된 페 카페트 2차 분쇄물과 다른 부품으로 얻어진 고무 분말, 유리섬유 및 플라스틱 고형물 등을 적당한 비율로 혼합하여 컴파운딩을 실시한 후, 상기 2축 압출기 전면부로 압출되어 나온 재생재료를 캘린더링하여 재생재료를 얻게 된다. 이때, 반응온도는 과산화물 투입 여부 및 유리섬유, 고무분말 투입량에 따라 약간의 변화는 있지만, 200 ∼ 260 ℃의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다. 만약, 상기 200 ℃보다 낮은 경우에는 부분 용융된 폐 카페트내 파일 및 기포지가 용융되지 않고 그대로 압출됨으로 인해 압출기의 과중한 부하 유발은 물론 백 코팅 층인 저밀도 폴리에틸렌만 용융된 상태이므로 백 코팅 층만으로 고분자 얼로이(Alloy)에 필요한 매트릭스를 형성하기가 사실상 곤란하다. 또한, 상기 260 ℃보다 높은 온도에서 컴파운딩을 실시할 경우, 백 코팅 층인 저밀도 폴리에틸렌의 열화 발생 및 용융점도 감소 현상 발생, 파일층인 폴리아미드의 용융점도 감소, 기포지인 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 용융현상 발생으로 효과적인 보강효과를 기대할 수 없을 뿐만 아니라 재질별 용융점도의 차이가 너무 심해 효과적인 블렌딩을 기대할 수 없다.

또한, 폐 카페트와 함께 첨가되는 고무분말은 자동차용 고무 부품인 웨더스트립 또는 타이어 분쇄물을 사용하며 유리섬유의 경우, 유리섬유 매트 또는 유리섬유함유 플라스틱 부품으로부터 회수한 것을 사용한다. 상기 플라스틱 고형물은 발포 성형품을 감용화시킨 것을 사용하며, 바람직하게는 자동차 범퍼용 에너지 흡수 재로 사용되는 발포 폴리프로필렌을 감용하여 사용한다.

상기 컴파운딩시 각각의 재료를 투입하는 방법은 공장의 부지면적, 압출기 및 원료 투입기 현황, 경제성, 생산성 등을 고려하여 변경이 가능하다.

본 발명에서 상기 각 성분들의 혼합비는 요구물성에 따라 다르지만 바람직하게는 폐카페트 : 폐고무 : 유리섬유 : 플라스틱고형물의 중량비가 60∼90 : 10∼30 : 5∼15 : 15∼30 범위에서 사용한다.

이때, 본 발명은 사용목적에 따라 상기 혼합물에 측면 원료 투입기를 통해 과산화물과 공가교제를 추가로 첨가할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 과산화물은 컴파운딩 조건(온도, 체류시간 등)에 따라 틀리지만 1.3-비스(t-부틸-퍼옥시-이소프로필)벤젠, 디-큐밀 퍼옥사이드, 2.5-디메틸-2.5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 1.3-비스(t-부틸-퍼옥시-이소프로필)벤젠을 사용한다. 조건에 따라 과산화물의 종류를 변경하여도 무방하다. 만약 과산화물을 첨가시 물성이 저하되는 현상이 발생될 경우, 공가교제를 첨가해야 한다. 공가교제의 종류로는 트리알릴 시아누레이트(triallyl cyanurate), 트리메틸 프로판(trimethyl propane), 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(ethyleneglycol dimethacrylate), m-페닐렌 말레이미드(m-phenylene maleimide) 등을 사용할 수 있으며, 과산화물은 0.1 ∼0.5 중량%, 공가교제는 0.1 ∼ 2 중량% 범위에서 사용 가능하며 용도에 따라 사용되는 양은 임의로 조절이 가능하다.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

폐 카페트를 고속분쇄기로 5 ∼ 10 mm의 사이즈로 분쇄한 후 250 ∼ 255 ℃의 조건에서 다이부가 개방된 감용기 형태의 일축 압출기로 투입하였다. 이때 표면이 부분 용융된 폐 카페트 용융물을 20 ∼ 30 cm의 크기로 절단 후 다시 5 mm 의 사이즈로 분쇄하였다. 여기에 다른 부품으로부터 얻어진 폐고무 분말을 85 : 15의 비율로 혼합하여 2축 컴파운딩기에 투입하고, 수직형태(vertical type)의 캘린더링(calendering)기로 연속 투입하여 일정한 형태의 재생보드를 제조하고 일정한 형태의 시편 타발기를 이용하여 시편제작 후 물성을 측정하였다.

실시예 2

폐 카페트를 고속분쇄기로 5 ∼ 10 mm의 사이즈로 분쇄한 후 250 ∼ 255 ℃의 조건에서 다이부가 개방된 감용기 형태의 일축 압출기로 투입한다. 이때 표면이 부분 용융된 폐 카페트 용융물을 20 ∼ 30 cm의 크기로 절단 후 다시 5 mm 의 사이즈로 분쇄하였다. 여기에 다른 부품으로부터 얻어진 폐플라스틱 고형물(폴리프로필렌 발포체 감용물)을 80 : 20의 비율로 혼합하여 2축 컴파운딩기에 투입하고, 수직형태(vertical type)의 캘린더링(calendering)기로 연속 투입하여 일정한 형태의 재생보드를 제조하고 일정한 형태의 시편 타발기를 이용하여 시편제작 후 물성을 측정하였다.

실시예 3

폐 카페트를 고속분쇄기로 5 ∼ 10 mm의 사이즈로 분쇄한 후 250 ∼ 255 ℃의 조건에서 다이부가 개방된 감용기 형태의 일축 압출기로 투입하였다. 이때 표면이 부분 용융된 폐 카페트 용융물을 20 ∼ 30 cm의 크기로 절단 후 다시 5 mm 의 사이즈로 분쇄하였다. 여기에 다른 부품으로부터 얻어진 폐고무 분말과 폐플라스틱 고형물(폴리프로필렌 발포체 감용물)을 80 : 5 : 15의 비율로 혼합하여 2축 컴파운딩기에 투입하고, 수직형태(vertical type)의 캘린더링(calendering)기로 연속 투입하여 일정한 형태의 재생보드를 제조하고 일정한 형태의 시편 타발기를 이용하여 시편제작 후 물성을 측정하였다.

실시예 4

폐 카페트를 고속분쇄기로 5 ∼ 10 mm의 사이즈로 분쇄한 후 250 ∼ 255 ℃의 조건에서 다이부가 개방된 감용기 형태의 일축 압출기로 투입하였다. 이때 표면이 부분 용융된 폐 카페트 용융물을 20 ∼ 30 cm의 크기로 절단 후 다시 5 mm 의 사이즈로 분쇄하였다. 여기에 다른 부품으로부터 얻어진 폐고무 분말과 폐플라스틱 고형물(폴리프로필렌 발포체 감용물)을 70 : 10 : 20의 비율로 혼합하여2축 컴파운딩기에 투입하고, 수직형태(vertical type)의 캘린더링(calendering)기로 연속 투입하여 일정한 형태의 재생보드를 제조하고 일정한 형태의 시편 타발기를 이용하여 시편제작 후 물성을 측정하였다.

실시예 5

폐 카페트를 고속 분쇄기로 5 ∼ 10 mm의 사이즈로 분쇄한 후 250 ∼ 255 ℃의 조건에서 다이부가 개방된 감용기 형태의 일축 압출기로 투입하였다. 이때 표면이 부분 용융된 폐 카페트 용융물을 20 ∼ 30 cm의 크기로 절단 후 다시 5 mm 의 사이즈로 분쇄하였다. 여기에 다른 부품으로부터 얻어진 폐고무 분말과 폐플라스틱 고형물(폴리프로필렌 발포체 감용물)을 80 : 5 : 15의 비율로 혼합하고, 추가로 과산화물로 1.3-비스(t-부틸-퍼옥시-이소프로필)벤젠을 0.5 중량%를 첨가한 후 2축 컴파운딩기에 투입하였으며, 이때 측면부에 정량 원료 투입기(loss-in-weight)를 이용하여 공가교제로서 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트을 0.9 중량% 첨가하여 컴파운딩을 실시하였고, 수직형태(vertical type)의 캘린더링(calendering)기로 연속 투입하여 일정한 형태의 재생보드를 제조한 후, 일정한 형태의 시편 타발기를 이용하여 시편제작 후 물성을 측정하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 폐부품을 이용한 재생보드의 제조방법은 폐카페트 스크랩과 함께 다른 부품으로부터 발생하는 폐고무, 폐플라스틱을 일정비율로 혼합하고 또한 사용목적에 따라 과산화물과 공가교제를 이용하여 인장강도, 신율, 파열강도, 흡수율 등의 기계적 물성이 매우 우수하고 종래 폴리프로필렌 재질의 재료를 대체할 수 있어 원가절감의 효과가 있으며, 폐부품을 재활용하므로 환경친화적이다.

Claims

재생 보드의 제조방법에 있어서,

a) 폐 카페트를 1,000 ∼ 1,500 rpm의 속도의 고속분쇄기를 이용하여 5 ∼ 10 mm의 크기로 1차 분쇄하는 단계;

b) 상기 1차 분쇄물을 부분 용융시켜 20 ∼ 30 cm로 절단하고 5 ∼ 10 mm의 크기로 2차 분쇄하는 단계;

c) 상기 2차 분쇄물에 다른 부품에서 얻어진 고무 분말, 유리섬유, 및 플라스틱 고형물을 혼합한 후 캘링더링기로 투입하여 재생재료를 제조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐 부품을 이용하는 고성능 재생 보드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 2차 분쇄물에 측면 원료 투입기를 통해 과산화물과 공가교제를 첨가하는 단계를 추가로 실시하는 것을 특징으로 하는 폐 부품을 이용하는 고성능 재생 보드의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 과산화물은 1.3-비스(t-부틸-퍼옥시-이소프로필)벤젠, 디-큐밀 퍼옥사이드 또는 2.5-디메틸-2.5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산인 것으로, 0.1∼0.5 중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 폐부품을 이용하는 고성능 재생보드의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 공가교제는 트리알릴 시아누레이트(triallyl cyanurate), 트리메틸 프로판(trimethyl propane), 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(ethyleneglycol dimethacrylate), 및 m-페닐렌 말레이미드(m-phenylene maleimide) 중에서 선택되는 것으로, 0.1∼2 중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 폐부품을 이용하는 고성능 재생 보드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 부분 용용은 다이부가 개방된 감용기 형태의 1축 압출기에서 가공온도 250 ∼ 260 ℃로 압출을 실시하는 것을 특징으로 하는 폐 부품을 이용하는 고성능 재생 보드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 혼합은 온도 200 ∼ 260 ℃의 범위에서 실시하는 것을 특징으로 하는 폐부품을 이용하는 고성능 재생 보드의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 폐카페트 : 폐고무 : 유리섬유 : 플라스틱고형물의혼합은 60∼90 : 10∼30 : 5∼15 : 15∼30 의 중량비로 실시하는 것을 특징으로 하는 폐부품을 이용하는 고성능 재생 보드의 제조방법.