KR101246556B1 - 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 산업폐기물인 폐폴리우레탄을 물질 재생(material recycle) 방법을 통해 재생시킨 후, 이를 폴리우레탄도막재의 소재로 사용함으로써 물성 특성이 우수하면서도 생산단가가 저렴한 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 테트라메틸자일렌디이소시아네이트 100중량부에 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 70중량부, 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린 20 ~ 30중량부, 1,2 비스2-아미노페닐싸이오에탄 10 ~ 20중량부로 조성된 제 1 혼합액과; 1,4싸이클로헥산디메탄올 100중량부에 1,2,3프로판트리올 70 ~ 80중량부, 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 60중량부, 폐폴리우레탄 미분쇄 분말 30 ~ 50중량부, 산화크롬 1 ~ 2중량부, 수산화크롬 1 ~ 2중량부, 폴리옥시에틸렌계 분산제 0.5 ~ 1중량부로 조성된 제 2 혼합액;이 혼합되어 조성된 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제 및 그 제조방법을 발명의 특징으로 한다.
본 발명은 테트라메틸자일렌디이소시아네이트 100중량부에 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 70중량부, 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린 20 ~ 30중량부, 1,2 비스2-아미노페닐싸이오에탄 10 ~ 20중량부로 조성된 제 1 혼합액과; 1,4싸이클로헥산디메탄올 100중량부에 1,2,3프로판트리올 70 ~ 80중량부, 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 60중량부, 폐폴리우레탄 미분쇄 분말 30 ~ 50중량부, 산화크롬 1 ~ 2중량부, 수산화크롬 1 ~ 2중량부, 폴리옥시에틸렌계 분산제 0.5 ~ 1중량부로 조성된 제 2 혼합액;이 혼합되어 조성된 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제 및 그 제조방법을 발명의 특징으로 한다.
Description
본 발명은 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 자세하게는 자동차 등을 포함한 산업폐기물에서 나오는 폐 폴리우레탄폼을 미분쇄방법을 통해 분말화 후, 이를 폴리우레탄 도막방수제 제조시의 원료로 사용함으로써 물성 특성이 우수한 폴리우레탄 도막방수제를 제조하는 기술에 관한 것이다.
토목 및 건축용으로 사용되는 폴리우레탄 소재는 1980년대 초기에 도입되었다. 이러한 폴리우레탄 소재는 소재 자체로서의 특징인 이음새 없는 시공이 가능하고 복잡한 형태의 구조물에 대해 잘 순응하는 시공상의 특성과 소지면과의 접착성, 내약품성, 내구성과 같은 화학적인 특성과 흡음성, 치수 안정성과 같은 물리적인 성질이 뛰어나며, 특히 신장율이 우수하다는 큰 장점 때문에 하지 균열에 대한 추종성이 뛰어나 건축물의 내, 외벽 및 바닥 방수재로서 그 수요가 증대되고 있다.
상기와 같은 폴리우레탄 소재 생산은 생산 공장에서 이소시아네이트 프리폴리머와 폴리올 혼합물로 구분하여 생산하며 이를 시공 현장에서 정해진 배합비에 따라 계량, 배합, 교반, 시공의 여러단계를 거쳐 시공하고 있다.
다만, 건축용으로 우수한 특성을 가지는 폴리우레탄 소재는 비록 대량 생산에 의해 소재 생산 단가가 점차 낮아지고 있는 추세라고는 하지만, 그 사용처가 대부분 건설 현장의 방수도막재처럼 넓은 시공 면적에 대량으로 도포되어 사용되는 관계로 여전히 방수 시공비에서 차지하는 비중이 적지 않다는 현실적인 어려움이 있다.
따라서 이소시아네이트 프리폴리머와 폴리올 혼합물을 이용한 폴리우레탄 도막재의 생산비를 낮출 수 있는 방안의 필요성이 대두되고 있다. 이와 같은 방법중의 하나로 폐자동차 등을 포함한 산업폐기물에서 나오는 폐 폴리우레탄의 재생을 통한 소재 공급이 하나의 방안이다.
한편, 산업이 발달 할수록 자동차를 포함한 공산품 또는 건축자재에 의한 환경오염도 증가하여 사회적으로 위협 요소로 인식되었다. 특히 자동차의 리싸이클링에 관한 관심은 세계적으로 점차 높아져 "total recycle" 개념으로 선진국들에 의하여 무역제제의 수단으로 사용하려고 하고 있다. 따라서 우리나라도 이러한 "total recycle" 개념에 의한 자동차 생산을 준비하지 않으면 EU에 자동차 수출시 타격을 입을 수 있어 이에 대한 다각도의 연구가 진행되고 있다. 하지만 폐자동차에서 발생되는 폴리우레탄폼을 포함한 산업현장에서 발생되는 폐폴리우레탄폼은 리싸이클링이 까다로운 소재 중의 하나이다.
그중 가장 어려운 문제 중의 하나는 발포체의 미세 분말화가 어려워 폴리우레탄폼의 리싸이클링에 어려움이 있다.
하지만 자원빈국으로서 석유화학수지인 폴리우레탄의 원재료를 전량 수입에 의존하고 있는 우리나라로서는 유가 급등과 같은 대외적인 에너지 확보문제 때문이라도 폐폴리우레탄의 재생기술을 확보하는 것이 바람직하다.
우리나라에서 소요되는 전체 폴리우레탄은 약 20만톤 정도이고, 특히 국내 자동차에 소요되는 폴리우레탄은 1988년 2만톤, 1995년 5만톤, 2004년도 8만톤에 이르러 더욱더 증가 추세에 있으므로 폐폴리우레탄의 재생기술 확보는 국가적으로 중요한 현안이 되고 있다.
종래 일반적인 폐자동차를 포함한 산업폐기물로 발생되는 폐폴리우레탄폼의 처리를 살펴보면, 폴리우레탄 발포체의 폐기물처리에서 밀도가 약 0.04 g/cc로 매우 낮기 때문에 그 부피가 매우 커 매립에 의한 처리는 불가능하여 환경적처리에서 연소처리가 매우 유용한데 폴리우레탄은 연소시 아민계통의 가스로 특히 방향족 아민 화합물이 발생하여 이 역시 환경 문제에 취약하다는 단점이 있다. 이러한 이유로 폐기 이외의 방법 등이 고려되고 있다.
이하 지금까지 나온 폐자동차를 포함한 산업폐기물로 발생되는 폐폴리우레탄폼의 재생기술을 살펴본다.
폐 폴리우레탄폼을 재활용하는 대표적인 방법으로는 화학적 재생(chemical recycle)과 에너지 재생(energy recycle) 방법이 대표적이다.
하지만 화학적 재생(Chemical recycle)을 이루는 해중합법은 폴리우레탄의 원료인 폴리올이 회수가 된다는 점에서 상당히 매력적인 방법이지만 폴리올 사용자의 고도화된 욕구와 폼 질의 사양을 폐 폴리우레탄을 이용하여 어떻게 관리하고 극복하여 나갈 수 있느냐하는 문제가 있다.
또한 에너지 재생법은 NOx 등 2차오염의 우려가 있고 시설 규모 및 투자 회수율에서 아직 다른 방법에 비하여 장점이 없다는 단점이 있다.
구체적으로 종래 폐폴리우레탄을 재생하는 선행기술을 살펴보면, 대한민국 공개특허 제10-2000-0014330호 및 대한민국 공개특허 제10-2003-0055420호가 있다.
상기 대한민국 공개특허 제10-2000-0014330호에서는 폴리우레탄 파사에 용제(THF, DMAC, DMF)를 첨가하여 소정의 시간동안 진공 교반시켜 액상의 폴리우레탄으로 재생하고 폴리우레탄의 원사나 피혁으로 재활용하는 방법과 같이, 폐폴리우레탄을 유기용제를 이용하여 용해시키고 재이용하는 방법 등이 있으나, 이는 유기용제를 사용하기 때문에 경제성 문제와 유기용제의 회수 및 처리에 따른 2차 환경오염의 가능성이 있고 작업자의 유기용제 중독 등과 같은 산업재해의 가능성이 있다.
상기 대한민국 공개특허 제10-2003-0055420호의 경우 폐폴리우레탄을 수거하여 1mm~5mm 분말상태의 입자크기로 분쇄하고 충전법에 의해 재생할 수 있도록 배합조에 투입한 다음, 여기에 폴리프로필렌글리콜을 부피비 1:1이 되도록 충전하여 혼합 교반한 후, 메틸디이소시아네이트를 상기 폴리프로필렌글리콜에 대하여 중량비 1:1의 비율로 충전해서 교반하여 발포가 일어나게 하고, 이를 성형틀에 주입하여 원하는 형태로 성형을 함으로써 건축 패널용 우레탄보드를 제조하는 방법이 기술되어 있다. 이것은 폐폴리우레탄 발포체를 재생하는데 있어 가장 널리 사용되는 방법이나 폴리우레탄 분쇄물의 함량이 많아질 경우 발포배율이 낮아지고 생성되는 셀의 형상이 불균일해 지는 단점이 있어 많은 양을 재활용하는 데는 제약이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 산업폐기물인 폐폴리우레탄을 물질 재생(material recycle) 방법을 통해 재생시킨 후, 이를 폴리우레탄도막재의 소재로 사용함으로써 물성 특성이 우수하면서도 생산단가가 저렴한 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 테트라메틸자일렌디이소시아네이트 100중량부에 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 70중량부, 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린 20 ~ 30중량부, 1,2 비스2-아미노페닐싸이오에탄 10 ~ 20중량부로 조성된 제 1 혼합액과;
1,4싸이클로헥산디메탄올 100중량부에 1,2,3프로판트리올 70 ~ 80중량부, 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 60중량부, 폐폴리우레탄 미분쇄 분말 30 ~ 50중량부, 산화크롬 1 ~ 2중량부, 수산화크롬 1 ~ 2중량부, 폴리옥시에틸렌계 분산제 0.5 ~ 1중량부로 조성된 제 2 혼합액;이 혼합되어 조성된 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제를 제공함으로써 달성된다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 1 혼합액과 제 2 혼합액은 중량비로 1 : 1로 혼합할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 테트라메틸자일렌디이소시아네이트는 당량이 1.8 ~ 2.2, 점도가 5000 ~ 6000cp 인 것을 사용할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 1,4싸이클로헥산디메탄올은 당량이 1.8 ~ 2.2, 점도가 7000 ~ 8000cps인 것을 사용할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 입도는 30㎛ 미만인 것을 사용할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 원료용 폐폴리우레탄폼은 폐자동차에서 나오는 폐폴리우레탄폼 또는 폐건설자재에서 나오는 폐폴리우레탄폼을 사용할 수 있다.
본 발명은 다른 실시양태로, 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폐폴리우레탄 미분쇄 분말 제조 단계와;
테트라메틸자일렌디이소시아네이트, 2-메틸-1,3프로판디올, 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린, 1,2비스2-아미노페닐싸이오에탄을 혼합하여 제 1 혼합액을 제조하는 단계와;
상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말을 포함한 1,4싸이클로헥산디메탄올, 1,2,3프로판트리올, 2-메틸-1,3프로판디올, 산화크롬, 수산화크롬, 폴리옥시에틸렌계 분산제를 혼합하여 제 2 혼합액을 제조하는 단계와;
이후 제 1 혼합액과 제 2 혼합액을 혼합하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조방법을 제공함으로써 달성된다.
본 발명은 바람직한 실시예로,
상기 폐 폴리우레탄폼의 미분쇄 분말화 단계는,
폐 폴리우레탄폼을 자동공급장치를 통하여 90 ~ 120mm의 크기로 1차 절단후 조분쇄기로 투입하는 원료투입단계와;
이후 투입된 폐폴리우레탄폼을 조분쇄기에서 입도크기 3 ~ 4mm로 분쇄하는 조분쇄단계와;
이후 조분쇄기에서 분쇄된 스크랩을 송풍기를 사용하여 중간포집기로 이송하여 포집하는 중간포집단계와;
이후 중간 포집된 폐폴리우레탄폼을 미분쇄기에서 입도크기 30㎛ 미만으로 미분쇄하여 분말화하는 미분쇄단계와;
이후 미분쇄된 폐폴리우레탄 분말을 자동 분리분급기에서 이물질을 분리하여 순도 92% 이상의 폴리우레탄 분말로 분급하여 최종포집기로 송풍하는 자동 분리 · 분급 단계와;
이후 송풍된 폴리우레탄 분말을 최종포집기에서 포집하는 최종 포집 단계와;
이후 포집된 폴리우레탄 분말을 자동포장기에서 일정 용량별로 포장하는 자동 포장 단계;로 이루어질 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 1 혼합액을 제조하는 단계는 테트라메틸자일렌디이소시아네이트 100중량부에 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 70중량부, 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린 20 ~ 30중량부, 1,2비스2-아미노페닐싸이오에탄 10 ~ 20중량부를 첨가하여 혼합하는 단계일 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말을 포함한 제 2 혼합액을 제조하는 단계는 1,4싸이클로헥산디메탄올 100중량부에 1,2,3프로판트리올 70 ~ 80중량부, 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 60중량부, 폐폴리우레탄 미분쇄 분말 30 ~ 50중량부, 산화크롬 1 ~ 2중량부, 수산화크롬 1 ~ 2중량부, 폴리옥시에틸렌계 분산제 0.5 ~ 1중량부를 첨가하여 혼합하는 단계일 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 제 1 혼합액과 제 2 혼합액을 혼합하는 단계는 제 1 혼합액과 제 2 혼합액을 중량비로 1 : 1로 혼합하는 단계일 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 테트라메틸자일렌디이소시아네이트는 당량이 1.8 ~ 2.2, 점도가 5000 ~ 6000cp 인 것을 사용할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 1,4싸이클로헥산디메탄올은 당량이 1.8 ~ 2.2, 점도가 7000 ~ 8000cps인 것을 사용할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 입도는 30㎛ 미만인 것을 사용할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 원료용 폐폴리우레탄폼은 폐자동차에서 나오는 폐폴리우레탄폼 또는 폐건설자재에서 나오는 폐폴리우레탄폼을 사용할 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 폐폴리우레탄폼을 물질 재생(material recycle) 방법을 통해 분말 형태로 재생 후 이를 폴리우레탄 도막재 제조시 사용토록 함으로써 폐기물 자원화를 통한 에너지 절감 및 원유 수입량의 감소 효과를 얻을 수 있다는 장점과,
또한 폐폴리우레탄 분말을 포함한 전체 조성물간의 유기적인 결합에 의해 물성 특성이 우수한 폴리우레탄도막재를 저렴하게 생산할 수 있다는 장점과,
또한 이를 통해 국내 폴리우레탄 업계의 원료 재사용으로 의한 기업 경쟁력 재고와 더불어 우리나라 자동차 산업의"total recycle" 능력을 증진시킴으로써 선진국에 자동차의 수출시의 제약을 극복할 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조를 보인 순서도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 폴리우레탄폼의 미분쇄 분말화 공정단계를 보인 개략도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 폴리우레탄폼의 미분쇄 분말화 공정단계를 보인 개략도이다.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제는 테트라메틸자일렌디이소시아네이트 100중량부에 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 70중량부, 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린 20 ~ 30중량부, 1,2 비스2-아미노페닐싸이오에탄 10 ~ 20중량부로 조성된 제 1 혼합액과;
1,4싸이클로헥산디메탄올 100중량부에 1,2,3프로판트리올 70 ~ 80중량부, 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 60중량부, 폐폴리우레탄 미분쇄 분말 30 ~ 50중량부, 산화크롬 1 ~ 2중량부, 수산화크롬 1 ~ 2중량부, 폴리옥시에틸렌계 분산제 0.5 ~ 1중량부로 조성된 제 2 혼합액;이 혼합되어 조성된다.
상기 제 1 혼합액과 제 2 혼합액은 중량비로 1 : 1로 혼합된다.
상기 제 1 혼합액 중 테트라메틸자일렌디이소시아네이트는 당량이 1.8 ~ 2.2, 점도가 5000 ~ 6000cp 인 것을 사용한다.
여기서 테트라메틸자일렌디이소시아네이트 당량이 1.8 미만이면 제 2 혼합액과의 반응성이 저하되고, 2,2를 초과하면 점도가 상승되어 시공성이 떨어진다.
또한 점도가 5000cps 미만이면 벽체 시공시 흘러내리고 6000cps를 초과하면 흐름성이 감소하여 균일한 도막을 형성하기가 어렵다.
상기 제 1 혼합액에서 2-메틸-1,3프로판디올의 함량이 50중량부 미만이면 분자량이 감소하고, 70중량부를 초과하면 분자량이 너무 높아진다.
상기 제 1 혼합액에서 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린의 함량이 20중량부 미만이면 우레탄 부반응이 일어나고, 30중량부를 초과하면 발열 반응이 일어나 반응성을 조절 하기가 힘들어진다
상기 제 1 혼합액에서 1,2 비스2-아미노페닐싸이오에탄의 함량이 10중량부 미만이면 반응 시간이 길어지고, 20중량부를 초과하면 점도가 급상승되어 교반 하기가 힘들어진다.
상기 제 2 혼합액은 1,4싸이클로헥산디메탄올은 당량이 1.8 ~ 2.2, 점도가 7000 ~ 8000cps인 것을 사용한다.
여기서 1,4싸이클로헥산디메탄올은 당량이 1.8 미만이면 제 1 혼합액과의 반응성이 떨어지고, 2,2를 초과하면 미경화가 발생된다.
또한 점도가 7000cps 미만이면 폐폴리우레탄 미분쇄 분말이 침전되고, 8000cps를 초과하면 균일한 분산이 이루어지지 않는다.
상기 제 2 혼합액에서 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 입도는 30㎛ 미만인 것을 사용한다. 입도가 30㎛를 초과하면 도막의 인장강도 및 신장율등의 기계적 특성이 떨어지기 때문이다.
또한 첨가량이 30 중량부 미만이면 전체 고형분이 감소하여 도막의 두께를 확보하기가 어려우며, 50중량부를 초과하면 균일한 혼합이 이루어지지 않아 물성이 저하된다.
본 발명에서 사용되는 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 원료용 폐폴리우레탄폼의 공급은 폐자동차에서 나오는 폐폴리우레탄폼 또는 폐건설자재인 폐샌드위치패널 등에서 나오는 폐폴리우레탄폼을 사용한다. 이와 같은 재료를 사용함으로써 균일한 조성의 폐폴리우레탄폼을 얻을 수 있다.
상기 제 2 혼합액에서 1,2,3프로판트리올의 함량과 2-메틸-1,3프로판디올의 함량은 본 발명에서 규정된 구간 범위를 벗어나게 되면 제 1 혼합액과 제 2 혼합액을 중량비로 1 : 1로 혼합하여 시공시 기포가 발생되기 때문에 반드시 그 범위를 지켜야 한다.
상기 제 2 혼합액에서 산화크롬과 수산화크롬의 함량은 본 발명에서 규정된 구간 범위를 벗어나면 도막의 색이 바뀐다.
상기 제 2 혼합액에 폴리옥시에틸렌계 분산제의 함량이 0.5중량부 미만이면 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 분산이 어렵고, 1 중량부를 초과하면 과분산이 일어나 점도가 저하된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조를 보인 순서도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 폴리우레탄폼의 미분쇄 분말화 공정단계를 보인 개략도이다.
도시된 바와 같이 발명에 따른 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조방법은,
폐 폴리우레탄폼을 이용한 폐폴리우레탄 미분쇄 분말 제조 단계(S100)와;
테트라메틸자일렌디이소시아네이트, 2-메틸-1,3프로판디올, 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린, 1,2비스2-아미노페닐싸이오에탄을 혼합하여 제 1 혼합액을 제조하는 단계(S200)와;
상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말을 포함한 1,4싸이클로헥산디메탄올, 1,2,3프로판트리올, 2-메틸-1,3프로판디올, 산화크롬, 수산화크롬, 폴리옥시에틸렌계 분산제를 혼합하여 제 2 혼합액을 제조하는 단계(S300)와;
이후 제 1 혼합액과 제 2 혼합액을 혼합하는 단계(S400);로 이루어진다.
상기 폐 폴리우레탄폼의 미분쇄 분말화 단계(S100)는, 자동차 또는 산업현장에서 발생된 폐 폴리우레탄폼을 자동공급장치를 통하여 90 ~ 120mm의 크기로 1차 절단후 조분쇄기로 투입하는 원료투입단계(S101)와;
이후 투입된 폐폴리우레탄폼을 조분쇄기에서 입도 크기 3 ~ 4mm로 분쇄하는 조분쇄단계(S102)와;
이후 조분쇄기에서 분쇄된 스크랩을 송풍기를 사용하여 중간포집기로 이송하여 포집하는 중간포집단계(S103)와;
이후 중간 포집된 폐폴리우레탄폼을 미분쇄기에서 입도크기 30㎛ 미만으로 미분쇄하여 연질 또는 경질 폴리우레탄으로 분말화하는 미분쇄단계(S104)와;
이후 미분쇄된 폐폴리우레탄 분말을 자동 분리분급기에서 이물질을 분리하여 순도 92% 이상의 폴리우레탄 분말로 분급하여 송풍기를 사용하여 최종포집기로 송풍하고, 이물질과 먼지는 환경집진기로 분리하여 처리하는 자동 분리·분급 단계(S105)와;
이후 분리 분급후 송풍된 폴리우레탄 분말을 최종포집기에서 포집하는 최종 포집 단계(S106)와;
이후 포집된 폴리우레탄 분말을 자동포장기에서 일정 용량별로 포장하는 자동 포장 단계(S107);로 이루어진다.
상기에서 연질 폴리우레탄과 경질 폴리우레탄 2종류가 연질용 미분쇄기와 경질용 미분쇄기로 투입되는 원료에 따라 분류되어 투입된다.
상기에서 순도 92%는 자동 분리분급기에서 이물질을 분리하여 92%순도로 만든다.
상기 제 1 혼합액을 제조하는 단계(S200)는 테트라메틸자일렌디이소시아네이트 100중량부에 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 70중량부, 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린 20 ~ 30중량부, 1,2비스2-아미노페닐싸이오에탄 10 ~ 20중량부를 첨가하여 반응하는 단계로 이루어진다. 이때 반응조건은 반응기내에서 80 ~ 90℃에서 5 ~ 6시간 반응시킨다.
상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말을 포함한 제 2 혼합액을 제조하는 단계(S300)는 1,4싸이클로헥산디메탄올 100중량부에 1,2,3프로판트리올 70 ~ 80중량부, 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 60중량부, 폐폴리우레탄 미분쇄 분말 30 ~ 50중량부, 산화크롬 1 ~ 2중량부, 수산화크롬 1 ~ 2중량부, 폴리옥시에틸렌계 분산제 0.5 ~ 1중량부를 첨가하여 혼합하는 단계이다.
상기 제 1 혼합액과 제 2 혼합액을 혼합하는 단계(S400)는 제 1 혼합액과 제 2 혼합액을 중량비로 1 : 1로 혼합하는 단계로 이를 통해 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제가 제조된다.
상기 제 1 혼합액 중 테트라메틸자일렌디이소시아네이트는 당량이 1.8 ~ 2.2, 점도가 5000 ~ 6000cp 인 것을 사용한다.
여기서 테트라메틸자일렌디이소시아네이트 당량이 1.8 미만이면 제 2 혼합액과의 반응성이 저하되고, 2,2를 초과하면 점도가 상승되어 시공성이 떨어진다.
또한 점도가 5000cps 미만이면 벽체 시공시 흘러내리고 6000cps를 초과하면 흐름성이 감소하여 균일한 도막을 형성하기가 어렵다.
상기 제 1 혼합액에서 2-메틸-1,3프로판디올의 함량이 50중량부 미만이면 분자량이 감소하고, 70중량부를 초과하면 분자량이 너무 높아진다.
상기 제 1 혼합액에서 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린의 함량이 20중량부 미만이면 우레탄 부반응이 일어나고, 30중량부를 초과하면 발열 반응이 일어나 반응성을 조절 하기가 힘들어진다
상기 제 1 혼합액에서 1,2 비스2-아미노페닐싸이오에탄의 함량이 10중량부 미만이면 반응 시간이 길어지고, 20중량부를 초과하면 점도가 급상승되어 교반 하기가 힘들어진다.
상기 제 2 혼합액은 1,4싸이클로헥산디메탄올은 당량이 1.8~2.2, 점도가 7000 ~ 8000cps인 것을 사용한다.
여기서 1,4싸이클로헥산디메탄올은 당량이 1.8 미만이면 제 1 혼합액과의 반응성이 떨어지고, 2,2를 초과하면 미경화가 발생된다.
또한 점도가 7000cps 미만이면 폐폴리우레탄 미분쇄 분말이 침전되고, 8000cps를 초과하면 균일한 분산이 이루어지지 않는다.
상기 제 2 혼합액에서 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 입도는 30㎛ 미만인 것을 사용한다. 입도가 30㎛를 초과하면 도막의 인장강도 및 신장율등의 기계적 특성이 떨어지기 때문이다.
또한 첨가량이 30 중량부 미만이면 전체 고형분이 감소하여 도막의 두께를 확보하기가 어려우며, 50중량부를 초과하면 균일한 혼합이 이루어지지 않아 물성이 저하된다.
본 발명에서 사용되는 미분쇄 폐폴리우레탄의 공급은 자동차에서 나오는 폐폴리우레탄폼 또는 건설자재인 샌드위치패널등에서 나오는 폐폴리우레탄폼을 사용한다. 이와 같은 재료를 사용함으로써 균일한 조성의 폐폴리우레탄폼을 얻을 수 있다.
상기 제 2 혼합액에서 1,2,3프로판트리올의 함량과 2-메틸-1,3프로판디올의 함량은 본 발명에서 규정된 구간 범위를 벗어나게 되면 제 1 혼합액과 제 2 혼합액을 중량비로 1 : 1로 혼합하여 시공시 기포가 발생되기 때문에 반드시 그 범위를 지켜야 한다.
상기 제 2 혼합액에서 산화크롬과 수산화크롬의 함량은 본 발명에서 규정된 구간 범위를 벗어나면 도막의 색이 바뀐다.
상기 제 2 혼합액에 폴리옥시에틸렌계 분산제의 함량이 0.5중량부 미만이면 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 분산이 어렵고, 1 중량부를 초과하면 과분산이 일어나 점도가 저하된다.
본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
(실시예 1)
테트라메틸자일렌디이소시아네이트 100중량부에 2-메틸-1,3프로판디올 50 중량부, 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린 20 중량부, 1,2 비스2-아미노페닐싸이오에탄 10 중량부로 조성된 제 1 혼합액과;
1,4싸이클로헥산디메탄올 100중량부에 1,2,3프로판트리올 70 중량부, 2-메틸-1,3프로판디올 50 중량부, 폐폴리우레탄 미분쇄 분말 30 중량부, 산화크롬 1 중량부, 수산화크롬 1 중량부, 폴리옥시에틸렌계 분산제 0.5 중량부로 조성된 제 2 혼합액;이 혼합되어 조성된다.
상기 제 1 혼합액과 제 2 혼합액은 중량비로 1 : 1로 혼합하여 도막방수제를 제조 하였다.
(실시예 2)
상기 실시예 1과 동일하며 단지 제2혼합액에서 폐폴리우레탄 미분쇄 분말을 40 중량부를 첨가하여 도막방수제를 제조 하였다.
(실시예 3)
상기 실시예 1과 동일하며 단지 제2혼합액에서 폐폴리우레탄 미분쇄 분말을 50 중량부를 첨가하여 도막방수제를 제조 하였다.
상기와 같이 제조한 도막방수제를 KSF 3211 규격에 의거 물성을 측정한 결과 [표 1]과 같이 나타났다.
| 구 분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 기존품 A | 기존품 B |
| 인장강도(N/mm2) | 25 | 24 | 27 | 15 | 18 |
| 신장율(%) | 560 | 580 | 550 | 450 | 400 |
| 인열강도(N/mm) | 100 | 110 | 115 | 50 | 60 |
| 접착강도(N/mm2) | 13 | 15 | 12 | 8 | 7 |
상기 표 1과 같이 본 발명의 자동차 폐 폴리우레탄폼의 미분쇄 분말을 이용한 폴리우레탄 도막방수제는 기존품에 비하여 물성이 매우 우수하게 측정 되었다.상기 기존 물품 A는 B는 현재 사용되고있는 폴리우레탄 도막방수제로서 A는 K사 제품이고, B는 N사 제품을 가지고 측정한 것이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
Claims (15)
- 테트라메틸자일렌디이소시아네이트 100중량부에 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 70중량부, 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린 20 ~ 30중량부, 1,2 비스2-아미노페닐싸이오에탄 10 ~ 20중량부로 조성된 제 1 혼합액과;
1,4싸이클로헥산디메탄올 100중량부에 1,2,3프로판트리올 70 ~ 80중량부, 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 60중량부, 폐폴리우레탄 미분쇄 분말 30 ~ 50중량부, 산화크롬 1 ~ 2중량부, 수산화크롬 1 ~ 2중량부, 폴리옥시에틸렌계 분산제 0.5 ~ 1중량부로 조성된 제 2 혼합액;이 혼합되어 조성된 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 혼합액과 제 2 혼합액은 중량비로 1 : 1로 혼합된 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제.
- 청구항 1에 있어서,
상기 테트라메틸자일렌디이소시아네이트는 당량이 1.8 ~ 2.2, 점도가 5000 ~ 6000cp 인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제.
- 청구항 1에 있어서,
상기 1,4싸이클로헥산디메탄올은 당량이 1.8 ~ 2.2, 점도가 7000 ~ 8000cps인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제.
- 청구항 1에 있어서,
상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 입도는 30㎛ 미만인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제.
- 청구항 5에 있어서,
상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 원료용 폐폴리우레탄폼은 폐자동차에서 나오는 폐폴리우레탄폼 또는 폐건설자재에서 나오는 폐폴리우레탄폼을 사용하는 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제.
- 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폐폴리우레탄 미분쇄 분말 제조 단계와;
테트라메틸자일렌디이소시아네이트, 2-메틸-1,3프로판디올, 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린, 1,2비스2-아미노페닐싸이오에탄을 혼합하여 제 1 혼합액을 제조하는 단계와;
상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말을 포함한 1,4싸이클로헥산디메탄올, 1,2,3프로판트리올, 2-메틸-1,3프로판디올, 산화크롬, 수산화크롬, 폴리옥시에틸렌계 분산제를 혼합하여 제 2 혼합액을 제조하는 단계와;
이후 제 1 혼합액과 제 2 혼합액을 혼합하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 폐 폴리우레탄폼의 미분쇄 분말화 단계는,
폐 폴리우레탄폼을 자동공급장치를 통하여 90 ~ 120mm의 크기로 1차 절단후 조분쇄기로 투입하는 원료투입단계와;
이후 투입된 폐폴리우레탄폼을 조분쇄기에서 입도크기 3 ~ 4mm로 분쇄하는 조분쇄단계와;
이후 조분쇄기에서 분쇄된 스크랩을 송풍기를 사용하여 중간포집기로 이송하여 포집하는 중간포집단계와;
이후 중간 포집된 폐폴리우레탄폼을 미분쇄기에서 입도크기 30㎛ 미만으로 미분쇄하여 분말화하는 미분쇄단계와;
이후 미분쇄된 폐폴리우레탄 분말을 자동 분리분급기에서 이물질을 분리하여 순도 92% 이상의 폴리우레탄 분말로 분급하여 최종포집기로 송풍하는 자동 분리 · 분급 단계와;
이후 송풍된 폴리우레탄 분말을 최종포집기에서 포집하는 최종 포집 단계와;
이후 포집된 폴리우레탄 분말을 자동포장기에서 일정 용량별로 포장하는 자동 포장 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 제 1 혼합액을 제조하는 단계는 테트라메틸자일렌디이소시아네이트 100중량부에 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 70중량부, 메틸렌비스N,N디뷰틸아닐린 20 ~ 30중량부, 1,2비스2-아미노페닐싸이오에탄 10 ~ 20중량부를 첨가하여 혼합하는 단계인 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말을 포함한 제 2 혼합액을 제조하는 단계는 1,4싸이클로헥산디메탄올 100중량부에 1,2,3프로판트리올 70 ~ 80중량부, 2-메틸-1,3프로판디올 50 ~ 60중량부, 폐폴리우레탄 미분쇄 분말 30 ~ 50중량부, 산화크롬 1 ~ 2중량부, 수산화크롬 1 ~ 2중량부, 폴리옥시에틸렌계 분산제 0.5 ~ 1중량부를 첨가하여 혼합하는 단계인 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 제 1 혼합액과 제 2 혼합액을 혼합하는 단계는 제 1 혼합액과 제 2 혼합액을 중량비로 1 : 1로 혼합하는 단계인 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조방법.
- 청구항 7 또는 9에 있어서,
상기 테트라메틸자일렌디이소시아네이트는 당량이 1.8 ~ 2.2, 점도가 5000 ~ 6000cp 인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조방법.
- 청구항 7 또는 10에 있어서,
상기 1,4싸이클로헥산디메탄올은 당량이 1.8 ~ 2.2, 점도가 7000 ~ 8000cps인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조방법.
- 청구항 7 또는 10에 있어서,
상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 입도는 30㎛ 미만인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조방법.
- 청구항 7 또는 10에 있어서,
상기 폐폴리우레탄 미분쇄 분말의 원료용 폐폴리우레탄폼은 폐자동차에서 나오는 폐폴리우레탄폼 또는 폐건설자재에서 나오는 폐폴리우레탄폼을 사용하는 것을 특징으로 하는 미분쇄된 폐 폴리우레탄폼을 이용한 폴리우레탄 도막방수제의 제조방법.
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| JP2003220609A (ja) | 2001-11-21 | 2003-08-05 | Nishi Nippon Gijutsu Kaihatsu Kk | ポリウレタンフォーム廃材の再生処理方法及び再生ポリウレタン成形体 |
| KR20060110399A (ko) * | 2005-04-19 | 2006-10-25 | 경상대학교산학협력단 | 폐폴리우레탄폼의 미세 분말 및 그 제조방법 |
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