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SUMMARY

CONTENTS

목차

제1장 서론 26

제1절 연구배경 및 필요성 26

제2절 최종연구목표 29

1. 폐페인트의 함유수분 탈수·건조공정 신기술 개발 29

2. 폐페인트 재생 기능성 재생소재화 기술 개발 30

3. 재생소재 활용 고부가가치 실적용 재활용 제품류 개발 30

제3절 연구개발의 내용 및 범위 30

제4절 당초계획대비 연구진행 현황 총괄 34

제2장 국내외 기술개발 현황 36

제1절 국내 기술개발 사례 36

제2절 국외 기술개발 사례 37

제3절 국내·외 유사기술과의 차별성 38

제3장 연구개발수행 내용 및 결과 42

제1절 폐페인트의 초기 물성 42

제2절 폐페인트 재생소재화 기술 45

1. 기능성 폐페인트 분말 재생소재화 연구 45

가. 폐페인트 탈수 원리 및 탈수보조제 개발 45

(1) 폐페인트 탈수 원리 46

(가) 가압탈수 46

(나) 감압 건조 탈수 47

(2) 물리화학적 탈수보조제 선정 및 도입 55

(가) 1차 탈수공정용 탈수보조제 55

(나) 2차 탈수공정용 탈수보조제 70

(다) 기타 탈수보조제 선정 및 조성 확립 79

(3) 입자화 성형공정 80

나. 기능성 폐페인트 분말 물성평가 82

(1) 입도분석 82

(2) 입도선별 85

(3) TGA(Thermogravimetric Analyzer) 분석 85

(4) 폐페인트내 활성기 분석 87

2. 폐페인트-에폭시 브렌드머 재생 소재화 연구 89

가. 폐페인트-에폭시 브렌드머 혼합 탈수 90

나. 폐페인트-에폭시 브렌드머 안정화 94

다. 폐페인트-에폭시 브렌드머 물성평가 98

(1) 표면분석 98

(2) 폐페인트-에폭시 브렌드머 활성기 분석 103

(3) 폐페인트-에폭시 브렌드머 적용에 따른 물성평가 104

(4) 경화도 분석 108

제3절 재생소재 적용 차체 강판구조접착 sealer 개발 110

1. 차체 강판구조접착 sealer의 요구물성 110

2. 폐페인트 재생소재 적용 차체 강판구조접착 sealer 배합 및 제조 121

3. 차체 강판구조접착 sealer의 제물성평가 126

제4절 재생소재 적용 차체 하부코팅 sealer 개발 150

1. 차체하부코팅 sealer의 요구물성 151

2. 폐페인트 재생소재 적용 차체하부코팅 sealer 배합 및 제조 158

3. 차체하부코팅 sealer의 제물성평가 168

제5절 재생소재 적용 차체 강판보강 sealer 개발 180

1. 차체강판보강 sealer의 요구물성 182

2. 폐페인트 재생소재 적용 차체강판보강 sealer 배합 및 제조 191

3. 차체강판보강 sealer의 제물성평가 208

제6절 Pilot scale 재생소재 및 개발 sealer류 생산 기술 확립 및 평가 228

1. 폐페인트 재생소재화 생산성 및 효율성 평가 228

가. 폐페인트 분말 제조 228

나. 폐페인트-에폭시 브렌드머 제조 230

2. 재생소재 적용제품 생산성 및 제물성 평가 231

제7절 폐페인트 재생소재 확대적용성 연구 및 평가 232

1. 폐페인트 재생소재 적용 산업용 연마공구 구조접착 sealer 232

2. 폐페인트 재생소재 적용 건축용 재생 바닥재 245

제8절 환경위해성 및 경제성 평가 249

1. 환경위해성 평가 249

2. 경제성 평가 250

제9절 결론 252

제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 258

제5장 연구개발결과의 활용계획 262

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 264

제7장 참고문헌 266

[부록] 268

1. 특허 269

2. 논문 309

3. 환경유해성 시험성적서 348

4. 제진성 측정 시험성적서 349

5. 작업표준서 및 자체시험성적서 355

표목차

〈표 1〉 연도별 국내 폐페인트 발생량 및 처리현황 26

〈표 2〉 국내 자동차업체의 도장작업장내 발생 폐페인트 기존 처리예 27

〈표 3〉 자동차 도장공정별 발생 폐페인트 주조성 수지예 28

〈표 4〉 연차별 주요 사업 내용 33

〈표 5〉 기존 국내 관련기술 현황 36

〈표 6〉 기존 국외 관련기술 현황 38

〈표 7〉 기존 폐페인트 관련 연구내용 및 연구기관 39

〈표 8〉 폐페인트의 초기 물성 및 특성 43

〈표 9〉 산업용 진공건조 장치와 연속진공 건조장치의 특성비교 55

〈표 10〉 글래스비드의 구성성분 56

〈표 11〉 탈수보조제(경질 탄산칼슘과 산화칼슘)의 물성 및 특성 62

〈표 12〉 1차탈수 공정용 탈수보조제 조성 배합 일예 67

〈표 13〉 2차탈수 공정용 탈수보조제의 배합비 75

〈표 14〉 폐페인트-에폭시 혼합량에 따른 점도변화 및 경화시 흐름성변화 91

〈표 15〉 온도조건에 따른 폐페인트의 탈수성과 분산성 92

〈표 16〉 분산보조제에 의한 폐페인트-에폭시의 분산성 및 점도 95

〈표 17〉 에폭시 함량에 따른 물성평가 104

〈표 18〉 폐페인트-에폭시 함량에 따른 물성평가 105

〈표 19〉 폐페인트-에폭시 함량에 따른 물성평가 105

〈표 20〉 자동차 강판 구조접착 sealer 시험항목 및 요구사항 111

〈표 21〉 시험편 및 접착제의 규격 112

〈표 22〉 전단강도 시험편의 노화시험 조건 118

〈표 23〉 1액형 구조접착 sealer의 조성 일예 (폐페인트 분말) 123

〈표 24〉 1액형 구조접착 sealer의 조성 일예 (폐페인트-에폭시 브렌드머) 123

〈표 25〉 2액형 구조접착 sealer의 조성 일예 (폐페인트 분말) 124

〈표 26〉 2액형 구조접착 sealer의 조성 일예 (폐페인트-에폭시 브렌드머) 124

〈표 27〉 에폭시 수지 첨가량에 따른 전단접착 강도양상 134

〈표 28〉 폐페인트 분말 첨가량에 따른 전단접착 강도양상 135

〈표 29〉 폐페인트-에폭시 브렌드머 첨가량에 따른 전단접착 강도양상 136

〈표 30〉 폐페인트 재생소재 유무에 따른 구조접착 sealer의 잔존부착율 137

〈표 31〉 폐페인트 재생소재 첨가량에 따른 박리강도 측정결과(폐페인트 분말) 139

〈표 32/31〉 폐페인트 재생소재 첨가량에 따른 박리강도 측정결과(폐페인트-에폭시 브렌드머) 140

〈표 33/32〉 폐페인트 재생소재 첨가량에 따른 상온충격강도 측정결과 141

〈표 34/33〉 폐페인트 재생소재 첨가량에 따른 저온충격강도 측정결과 142

〈표 35/34〉 폐페인트 재생소재 첨가량에 따른 유동성 평가 145

〈표 36/35〉 내산, 내알칼리성 평가 147

〈표 37/36〉 구조접착 sealer의 저장안정성 평가 149

〈표 38/37〉 차체하부코팅 sealer 시험항목, 방법 및 규격 152

〈표 39/38〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 조성일예 (충진제 적정 함량 실험) 161

〈표 40/39〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 조성일예 (소포제 적정 함량 실험) 162

〈표 41/40〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 조성일예 (표면조정 실험) 163

〈표 42/41〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 조성일예 (부착성 강화 실험) 164

〈표 43/42〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 조성일예 (부착성 강화 실험) 165

〈표 44/43〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 조성일예 (부착성 강화 실험) 166

〈표 45/44〉 자동차 차체강판보강 sealer 시험항목, 방법 및 규격 183

〈표 46/45〉 차체강판보강 sealer의 내충격성 폭로조건 188

〈표 47/46〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 조성일예 (무기물 선정 실험) 198

〈표 48/47〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 조성일예 (유연성 보강 실험) 199

〈표 49/48〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 조성일예 (유연성 보강 실험) 200

〈표 50/49〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 조성일예 (내 판금변형성 향상 실험) 201

〈표 51/50〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 조성일예 (내 판금변형성 향상 실험) 202

〈표 52/51〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 조성일예 (내 판금변형성 향상 실험) 203

〈표 53/52〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 조성일예 (내 판금변형성 향상 실험) 204

〈표 54/53〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 조성일예 (내 판금변형성 향상 실험) 205

〈표 55/54〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 조성일예 (물성 향상 실험) 206

〈표 56/55〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 조성일예 (물성 향상 실험) 207

〈표 57/56〉 고무종류에 따른 접착물성 평가 233

〈표 58/57〉 에폭시 경화제의 종류 234

〈표 59/58〉 폴리아마이드계 경화제의 특성 234

〈표 60/59〉 연마공구용 구조접착제 제조 특성 240

〈표 61/60〉 연마공구용 구조접착제 상온경화후 인장강도 240

〈표 62/61〉 연마공구용 구조접착제 제조 특성 243

〈표 63/62〉 연마공구용 구조접착제 가열경화후 인장강도 243

〈표 64/63〉 건축용 바닥재의 조성 배합비 246

〈표 65/64〉 바닥재의 물성평가 248

〈표 66/65〉 폐페인트 재생소재 적용 제품의 환경위해성 평가 249

〈표 67/66〉 실적용처 요구물성 대비 재생소재 적용 차체 강판구조접착 sealer의 물성 254

〈표 68/67〉 실적용처 요구물성 대비 재생소재 적용 차체하부코팅 sealer의 물성 255

〈표 69/68〉 실적용처 요구물성 대비 재생소재 적용 차체강판보강 sealer의 물성 256

〈표 70/69〉 연구개발 목표 및 달성도 259

〈표 71/70〉 재생소재 적용 차체 강판구조접착 sealer의 중요물성 260

〈표 72/71〉 재생소재 적용 차체하부코팅 sealer의 중요물성 260

〈표 73/72〉 재생소재 적용 차체강판보강 sealer의 중요물성 261

〈표 74/73〉 기존 재활용대상 품목과의 장, 단점 비교 262

그림목차

〈그림 1〉 감압상태에 따른 물의 끓는점(끊는점) 변화 48

〈그림 2〉 감압건조기 장치 및 계락도 48

〈그림 3〉 1차년도 폐페인트의 물리화학적 탈수 공정 일예 49

〈그림 4〉 열풍건조와 감압건조의 탈수율 비교 (감압 60mmHg, 60℃) 50

〈그림 5〉 열풍건조와 감압건조의 탈수율 비교 (감압 60mmHg, 80℃) 51

〈그림 6〉 열풍건조와 감압건조의 탈수율 비교 (감압 60mmHg, 100℃) 52

〈그림 7〉 열풍건조와 감압건조의 탈수율 비교 (감압 60mmHg, 120℃) 53

〈그림 8〉 연속진공 건조장치 54

〈그림 9〉 표면분석용 FE-SEM (Filed Emission Scanning Electron Microscope) 57

〈그림 10〉 초기 폐페인트의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진 58

〈그림 11〉 글래스비드를 첨가한 폐페인트의 SEM 사진 58

〈그림 12〉 글래스비드 입자크기와 첨가량에 따른 감압여과 특성 59

〈그림 13〉 감압건조시 글래스비드의 첨가량에 따른 함수율 변화 (60mmHg, 70℃ ; 30㎛) 60

〈그림 14〉 감압건조시 글래스비드의 첨가량에 따른 함수율 변화 (60mmHg, 70℃ ; 95㎛) 61

〈그림 15〉 Scale up된 폐페인트의 1차탈수공정 일예 64

〈그림 16〉 V-mixer형 혼합기와 filter press 탈수장치 64

〈그림 17〉 글래스비드 입자크기와 첨가량에 따른 감압여과 특성 65

〈그림 18〉 1차탈수용 탈수보조제의 입자형상 68

〈그림 19〉 초기 폐페인트의 SEM 사진 69

〈그림 20〉 탈수보조제를 첨가한 폐페인트의 SEM 사진 69

〈그림 21〉 벤토나이트의 수분 흡습에 따른 모식도 71

〈그림 22〉 폐페인트와 벤토나이트의 혼합시 첨가량에 따른 건조효율 72

〈그림 23〉 글래스비드 혼합시료의 감압여과후 감압건조시 벤토나이트 첨가량에 따른 탈수효율 비교 (60mmHg, 70℃ ; 30㎛) 73

〈그림 24〉 글래스비드 혼합시료의 감압여과후 감압건조시 벤토나이트 첨가량에 따른 탈수효율 비교 (60mmHg, 70℃ ; 95㎛) 74

〈그림 25〉 2차 탈수보조제로 벤토나이트 단독 적용시 탈수 양상 76

〈그림 26〉 2차 탈수보조제로 폴리아크릴아미드 단독 적용시 탈수 양상 77

〈그림 27〉 벤토나이트와 폴리아크릴아미드 혼합 탈수보조제 78

〈그림 28〉 첨가제에 따른 탈수효율 비교 79

〈그림 29〉 폐페인트 분말 제조공정 일예 81

〈그림 30〉 볼밀을 통해 분말화된 폐페인트 입자의 입도분포 83

〈그림 31〉 탈수 폐페인트 재생소재 미세분말용 펄버라이저 84

〈그림 32〉 펄버라이저를 통해 분말화된 폐페인트 입자의 입도분포 84

〈그림 33〉 폐페인트 분말 크기별 분류장치 (초음파 체(sieve)) 85

〈그림 34〉 건조 폐페인트의 Tg와 DTG 곡선 (5℃/min at N₂) 86

〈그림 35〉 적외선 분광기 FT-IR (Fourier Tranceform -Infrared Spectroscopy) 87

〈그림 36〉 폐페인트 건조조건별 FT-IR spectrum 분석 비교 88

〈그림 37〉 폐페인트-에폭시 브렌드머의 제조공정 및 혼합반응기 89

〈그림 38〉 폐페인트-에폭시 브렌드머의 분산 형태 93

〈그림 39〉 폐페인트-에폭시 브렌드머의 분산 형태에 따른 경화후 형상 93

〈그림 40〉 에폭시 수지 단일 경화물의 표면분석 100

〈그림 41〉 폐페인트-에폭시 브렌드머 제조과정중 침전물이 형성된 경화물의 표면분석 101

〈그림 42〉 폐페인트-에폭시 브렌드머 제조과정중 고르게 분산된 경화물의 표면분석 102

〈그림 43〉 에폭시와 폐페인트-에폭시 브렌드머의 FT-IR 비교 103

〈그림 44〉 에폭시 단일 조성 구조접착 sealer의 전단접착강도 양상 107

〈그림 45〉 폐페인트-에폭시 브렌드머 혼합 조성 구조접착 sealer의 전단접착강도 양상 107

〈그림 46〉 에폭시와 폐페인트-에폭시 브렌드머의 결정화도 측정 109

〈그림 47〉 자동차용 구조접착 sealer의 적용부위 110

〈그림 48〉 폐페인트 재생소재 적용제품 측정용 비중컵 도면 113

〈그림 49〉 비중컵 113

〈그림 50〉 폐페인트 재생소재 적용제품 측정용 점도계 114

〈그림 51〉 유동성 측정용 거치대 115

〈그림 52〉 유동성 측정 시험편 115

〈그림 53〉 허용방치시간 측정용 시험편 116

〈그림 54〉 토출성 측정용 에어건 및 카트리지 116

〈그림 55〉 인장강도 측정용 시편 117

〈그림 56〉 T자형 박리강도 측정 시편 119

〈그림 57〉 자동차 강판 구조접착 sealer의 제조공정 122

〈그림 58〉 자동차 강판 구조접착 sealer 예비혼합용 kneader 125

〈그림 59〉 차체 강판구조접착 sealer의 비중 126

〈그림 60〉 차체 강판구조접착 sealer의 점도측정 127

〈그림 61〉 차체 강판구조접착 sealer의 토출성 128

〈그림 62〉 금속접착용 구조접착 sealer의 파괴 129

〈그림 63〉 기존 구조접착 sealer의 접착파괴단면 130

〈그림 64〉 폐페인트 재생소재를 혼합한 구조접착 sealer의 접착파괴단면 131

〈그림 65〉 구조접착 sealer의 전단접착 강도 측정용 시편 132

〈그림 66〉 기존 사용중인 자동차용 구조접착 sealer의 전단접착 강도양상 132

〈그림 67〉 폐페인트 분말 첨가량에 따른 구조접착 sealer의 점도 변화 133

〈그림 68〉 에폭시 수지 첨가량에 따른 전단접착 강도양상 134

〈그림 69〉 폐페인트 분말 첨가량에 따른 전단접착 강도양상 135

〈그림 70〉 폐페인트-에폭시 브렌드머 첨가량에 따른 전단접착 강도양상 136

〈그림 71〉 자동차용 1액형 구조접착 sealer의 파괴 양상 137

〈그림 72〉 폐페인트 재생소재 유무에 따른 구조접착 sealer의 잔존부착 양상 138

〈그림 73〉 T자형 박리강도 측정 시험편 140

〈그림 74〉 충격강도 시험기 142

〈그림 75〉 상온 충격강도 측정 시험편 143

〈그림 76〉 저온 충격강도 측정 시험편 144

〈그림 77〉 폐페인트 재생소재 첨가량에 따른 유동성 평가 145

〈그림 78〉 폐페인트 재생소재 첨가량에 따른 경화시간 측정 146

〈그림 79〉 내산, 내알칼리성 평가 실예 148

〈그림 80〉 저장안정성 평가 시험장치 (항온항습기) 149

〈그림 81〉 자동차용 sealer류의 적용부위 150

〈그림 82〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 적용부위 151

〈그림 83〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 소부시험 시험편 153

〈그림 84〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 내굴곡성 시험편 154

〈그림 85〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 전단접착강도 시험편 155

〈그림 86〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 내마모성 시험편 156

〈그림 87〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 저온부착성 시험기 157

〈그림 88〉 자동차용 차체하부코팅 sealer의 예비 제조공정 159

〈그림 89〉 차체하부코팅 sealer 제조 시스템 167

〈그림 90〉 차체하부코팅 sealer 수직소부시험편 169

〈그림 91〉 차체하부코팅 sealer 배면소부시험편 170

〈그림 92〉 차체하부코팅 sealer 내충격성 시험편 171

〈그림 93〉 차체하부코팅 sealer 내충격성 모습 171

〈그림 94〉 차체하부코팅 sealer 내충격성 결과 172

〈그림 95〉 차체하부코팅 sealer의 내굴곡성 시험편 173

〈그림 96〉 차체하부코팅 sealer 내알칼리성, 내산성 시험편 174

〈그림 97〉 차체하부코팅 sealer 전단접착강도 시험편 175

〈그림 98〉 차체하부코팅 sealer의 전단접착강도 측정결과 176

〈그림 99〉 차체하부코팅 sealer의 내수실험 및 전단접착강도 측정결과 177

〈그림 100〉 차체하부코팅 sealer의 잔존부착 양상 178

〈그림 101〉 폐페인트-에폭시 브렌드머의 적용에 따른 내마모성 179

〈그림 102〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 실제 적용부위 및 실차 테스트(H사) 181

〈그림 103〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 내고온성 시험편 184

〈그림 104〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 흐름성 시험편 185

〈그림 105〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 전단접착력 시험편 185

〈그림 106〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 굴곡강도 시험편 186

〈그림 107〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 내판금변형성 시험편 187

〈그림 108〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 가사시간 시험편 188

〈그림 109〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 내충격성 시험편 189

〈그림 110〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 저온충격성 시험편 189

〈그림 111〉 자동차용 차체강판보강 sealer의 내한굴곡성 시험편 190

〈그림 112〉 차체강판보강 sealer의 dent 발생원인 191

〈그림 113〉 차체강판보강 sealer 경화시 수측에 의한 dent 발생형태 192

〈그림 114〉 자동차 생산업체의 차체강판보강 sealer 실경화조건 193

〈그림 115〉 (a) 자동차용 차체강판보강 sealer의 제조공정 일예 194

〈그림 116/115〉 (b) 자동차용 차체강판보강 sealer의 제조공정 일예 195

〈그림 117/116〉 차체강판보강 sealer 제조용 pilot scale kneader 196

〈그림 118/117〉 차체강판보강 sealer 제조 시스템 scale up 196

〈그림 119/118〉 차체강판보강 sealer의 경화반응 208

〈그림 120/119〉 자동차 생산 공정내 차체강판보강 sealer 전처리공정 209

〈그림 121/120〉 차체강판보강 sealer 전처리액 및 전착액의 오염성 시험편 209

〈그림 122/121〉 차체강판보강 sealer 내고온성 시험편 210

〈그림 123/122〉 차체강판보강 sealer 상온 경화전 흐름성 시험편 211

〈그림 124/123〉 차체강판보강 sealer 경화후 흐름성 시험편 212

〈그림 125/124〉 차체강판보강 sealer의 실공정 흐름성 시험편 213

〈그림 126/125〉 차체강판보강 sealer의 in line 실차 도어 테스트 214

〈그림 127/126〉 차체강판보강 sealer 전단접착력 시험편 215

〈그림 128/127〉 차체강판보강 sealer 전단접착력 측정결과 216

〈그림 129/128〉 차체강판보강 sealer 내수후 전단접착력 측정결과 216

〈그림 130/129〉 차체강판보강 sealer 굴곡강도 217

〈그림 131/130〉 차체강판보강 sealer 굴곡강도 측정결과 218

〈그림 132/131〉 유연한 차체강판보강 sealer의 굴곡강도 시험편 218

〈그림 133/132〉 차체강판보강 sealer의 내판금변형성 평가를 위한 도어 판넬 219

〈그림 134/133〉 내판금변형성 측정용 오일스톤(oil stone) 220

〈그림 135/134〉 차체강판보강 sealer의 내 dent성 평가 시험편(dent 발생) 221

〈그림 136/135〉 차체강판보강 sealer의 내 dent성 평가 시험편(dent 미발생) 221

〈그림 137/136〉 차체강판보강 sealer의 내충격성 시험편 222

〈그림 138/137〉 차체강판보강 sealer의 저온충격성 시험편 223

〈그림 139/138〉 차체강판보강 sealer의 제조에 사용된 에폭시의 Tg 224

〈그림 140/139〉 폐페인트 재생소재가 첨가된 에폭시의 Tg 225

〈그림 141/140〉 차체강판보강 sealer의 내한굴곡성 시험편 225

〈그림 142/141〉 폐페인트 재생소재 적용시 기존제품과의 경화구조 특성 226

〈그림 143/142〉 차체강판보강 sealer의 내한굴곡성 227

〈그림 144/143〉 차체강판보강 sealer의 내한굴곡성 227

〈그림 145/144〉 폐페인트 분말 제조용 pilot scale 생산장비 229

〈그림 146/145〉 폐페인트-에폭시 브랜드머 제조용 pilot scale 생산장비 230

〈그림 147/146〉 폐페인트 재생소재 적용제품 제조용 kneader mixer 231

〈그림 148/147〉 고무종류별 접착인장강도 측정 233

〈그림 149/148〉 경화제 함량에 따른 전단접착 강도 및 경화시간 변화 235

〈그림 150/149〉 유연성 부여 구조접착sealer 반응 제조공정(경화제편) 236

〈그림 151/150〉 연마(abrasive) 휠(wheel)의 구성 237

〈그림 152/151〉 적용대상 연마(abrasive) 휠(wheel)의 종류 237

〈그림 153/152〉 연마(abrasive) 휠(wheel)의 접착공정 일예 238

〈그림 154/153〉 연마(abrasive) 휠(wheel)의 회전 모형 239

〈그림 155/154〉 2액형 구조접착 sealer별 상온경화 인장강도 241

〈그림 156/155〉 2액형 구조접착 sealer별 상온경화 시간에 따른 박리양상 241

〈그림 157/156〉 2액형 구조접착 sealer별 가열경화 인장강도 243

〈그림 158/157〉 2액형 구조접착 sealer별 가열경화 박리양상 244

〈그림 159/158〉 건축용 바닥재의 조성물 246

〈그림 160/159〉 폐페인트 재생소재 적용 건축용 바닥재 제조공정 247

초록보기

I. 제목

도장작업장내 페인트 폐기물 재생소재를 이용한 자동차용 sealer류 개발

II. 연구개발의 목적 및 필요성

<최종목적>

1. 폐페인트의 함유수분 탈수·건조공정 신기술 개발

2. 폐페인트 기능성 재생소재화 기술 개발

3. 재생소재 활용 고부가가치 실적용 재활용 제품류 개발

<필요성>

다양한 산업발전 및 인구증가로 인해 페인트 도장공정의 페인트 폐기물 발생은 매년 증가하고 있으며 특히 최근 들어 폐페인트의 재활용 환경개선 계획이 강화되고 있는 실정이다.

폐페인트의 소각은 지난 수십년간 페인트 폐기물의 주요 처리방법이 되어왔다. 폐페인트의 고형폐기물 소각공정상 800℃ 이상에서 대부분의 유기물을 파괴할지라도 소각 잔재는 매립에 있어 여전히 문제점으로 남게 된다. 또한 소각공장은 톨루엔, 자일렌, 알콜과 같은 휘발성유기화합물(VOCs)을 원료로 사용하는 페인트 폐기물로 인해 심각한 대기오염문제를 야기하여 왔다.

폐페인트 발생량 저감 및 재활용을 통한 폐기물 감량화는 다양한 환경개선 효과를 수반할 것이다. 이는 다량의 온실가스, 오염물질의 발생을 저감할 것이며 에너지 절약, 자원보존 및 새로운 매립지 절감 등의 효과가 있다.

그러므로 자동차 및 전자산업 도장 작업장내에서 발생되는 폐페인트의 경제적이고 친환경적 처리를 위하여 재생 및 재활용이 강화되어야 할 것이다.

대표적인 폐페인트 대량발생 업종인 국내자동차 2개사의 도장공정에서만 연간 발생량은 2002년 이후 9,000톤 이상으로 지속적인 증가추세에 있으며 이는 유해지정폐기물로 분류되어 소각 및 매립처리 하고 있는 실정이다.

한편 페인트 폐기물 재활용을 위한 기존의 열적 건조방법의 주요한 문제는 탈수과정 중 열열화에 의해 활성기를 유지할 수 없기 때문에 폭넓게 사용되지 못하고 있다. 초기 함수율 50~90%이고, 점성이 높은 폐페인트의 탈수기술은 기계적 탈수효율 뿐만아니라 재생소재화 공정중 폐페인트 고유의 활성기를 보존하는 것이 중요하다.

본 연구의 목적은 자동차 도장공정에서 발생한 페인트 폐기물을 자동차용 실러류의 주수지 에폭시 대체재로서의 적용가능성을 개발코자 하는 것이다. 본 연구에서 폐페인트의 기능성 재생소재화에 의한 폐페인트 감량화 방법 개발은 환경오염을 방지하고, 경제적으로 폐자원 재활용의 해결방안을 제공할 것이다.

III. 연구개발의 내용 및 범위

폐페인트의 감량화 및 재활용 소재의 활용연구가 활성화되지 못하는 가장 큰 원인으로는 도장공정에서 고화되기전의 폐페인트를 활용한 저급용도의 재생페인트 제조 또는 단순 물리적 탈수 및 소각에 의한 비활성입자 소재화 연구가 주로 수행된 것을 들 수 있다. 이러한 비활성 재생소재는 최종제품에 단순첨가제나 저가의 무기충진제를 대체하는 일반용도로서 적용성이 한정되므로 경제성이 떨어지고 수요유도 효과가 적어 재활용 연구활성화를 통한 폐페인트 감량화 성과가 미진한 원인이 되고 있다. 특히 본 연구에서 목표로 하는 감량화 및 활성기가 살아있는 고부가가치 재활용 소재화는 자동차용 고기능성 sealer류의 제조시 주원료인 고가의 수지대체재로서 활용을 전제로 하므로 단순 충진제의 대체연구와는 차별화 된다.

[1차년도]

■ 자동차 도장공정내 폐페인트 기존처리 공정 장, 단점 분석

■ 폐페인트 성상별 유, 무기탈수제 효율평가 및 선정

■ 물리·화학적 처리에 의한 폐페인트 기능성기 유지 및 점착성 저하기술개발

■ 폐페인트 탈수·건조 예비시험, 재생소재 입자화 간이실험 및 장치 제작

■ 1차 재생소재 적용 대상 sealer 조성별 예비 배합성 향상 연구

■ Sealer류 실적용 업체 실공정조건하 실차적용시험 및 성능평가(H사, K사)

[2차년도]

■ 탈수제 개질 및 최적 조성 연구

■ 폐페인트 재생소재화 최적공정 확립

■ 폐페인트 탈수·건조, 재생소재 입자화 최적조건 확립 및 장치 제작

■ 재생소재 미세입자화 공정 연구

■ 폐페인트 탈수·건조, 재생소재 입자화 설비 Scale up 생산조건 확립

■ 2차 재생소재 적용 대상 sealer 조성별 예비 배합성 평가

[3차년도]

■ Hybrid 탈수제 신조성 개발

■ 폐페인트 탈수·건조, 재생소재 입자화 설비 및 적용 sealer류·pilot 생산조건 확립 및 평가

■ 폐페인트 재생소재화 최적공정 및 비경화법 공정 확립

■ 3차 재생소재 적용 대상 sealer 조성별 예비 배합성 평가

■ 폐페인트 재생소재화 및 재활용제품 제조 전공정 조건 fine tune up

■ 폐페인트 재생소재 적용 주요 sealer류 실적용 업체 실공정하 대량 실차적용시험 및 성능평가(H사, K사)

■ 실용화 위한 양산화 기반기술 및 배합공정 설계 및 Line 적용성 검토

IV. 연구개발결과

폐페인트를 재활용하는데 있어 함수율과 폐페인트 분말의 입자크기의 상관관계는 중요한 요소이다. 기존의 단순 물리적 열적 건조에 의해 폐페인트를 재활용하는 과정에서는 폐페인트내 잔존하고 있는 수분과 휘발성 유기화합물(VOCs)의 제거 또는 처리가 되지 않으므로 단순 무기 첨가제로 재활용 되었다. 그러므로 본 연구에서는 폐페인트를 안전하고 친환경절인 재활용을 하고자 물리화학적 탈수·건조공정을 개발하였다.

하이브리드 화학적 탈수제의 함량별 탈수성 평가를 수행하여 글래스 비드 3%를 1차 화학적 탈수제로서 적용하고 2차 화학적 탈수제로칼슘 카보네이트 3%, 칼슘 옥사이드 2%와 벤토나이트 5%를 혼합한 결과 활성 폐페인트 분말의 탈수효율은 획기적으로 개선되었다.

폐페인트-에폭시 브렌드머 수지는 진공건조 및 화학적 소포제를 포함하는 물리화학적 탈수공정을 통해 제조하였다. 폐페인트 탈수시 760mmHg, 60℃의 조건으로 감압할 경우 수분함량 1wt% 이하로 도달하는데 필요한 시간은 420분이었으나 560mmHg, 60℃ 조건에서 소포제 1wt% 적용시 탈수시간은 40분으로 단축된 결과를 나타내었다.

물리화학적 탈수와 분말화 공정을 통해 얻어낸 폐페인트 분말과 폐페인트-에폭시 브렌드머는 FT-IR 스펙트럼과 열용융특성으로 확인한 결과 초기 폐페인트가 보유하고 있던 카르복실기, 하이드록실기 및 아민기와 같은 활성기를 소실하지 않고 그대로 유지되었음을 확인하였다.

물리화학적 탈수공정에 의해 재생소재화된 신기술(폐페인트 미세 분말화, 에폭시-폐페인트 브렌드머 수지화)을 자동차용 구조접착 sealer, 차체강판보강 sealer 및 차체하부코팅 sealer의 에폭시 수지 대체용으로 적용하였다. 다양한 실험조건하 실링성과 기계적 특성 평가 진행하여 완성차업체의 자체 시험규격을 모두 만족하는 결과를 얻어냈으며 4대 중금속(납, 카드뮴, 수은, 6가크롬)을 포함하는 환경위해물질 측정결과 재생소재가 함유된 자동차 실러류 모두 유해물질이 검출되지 않았다. 또한 자동차용 sealer류(구조접착 sealer, 차체강판보강 sealer 및 차체하부코팅 sealer)에 폐페인트 재생소재가 각각 30%, 40% 및 30% 함유된 조성으로 in line 적용성 시험결과 우수한 실링성과 기계적 물성을 나타내었다.

본 연구 결과 새로운 물리화학적 신탈수공정의 도입으로 인해 폐페인트 고유의 활성기를 함유하는 재생 폐페인트 소재를 개발하였으며 또한 이를 활용한 자동차용 실러류 개발 연구를 성공적으로 수행하였다.

V. 연구개발결과의 활용계획

본 연구는 폐페인트 재생소재를 적용하여 자동차용 sealer류의 조성을 배합하고 적용성을 검토한 것으로 결과에 나타낸 바와 같이 조성내에 혼합시 물리적인 강성과 주수지 대체효과 및 흐름방지제 등과 같은 기능성 첨가제로서의 물성을 나타내므로 다양한 산업용 첨가제로서 활용성이 넓다고 할 수 있다.

폐페인트 재생소재는 자동차용 sealer류(차체강판보강 sealer, 차체하부코팅 sealer, 구조접착 sealer)에 주수지인 에폭시 수지의 대체용으로 사용되며 친환경적인 처리 공정을 통해 비용 절감의 효과를 준다. 그러므로 폐페인트의 고부가가지 재생공정은 산업폐기물 감소와 다양한 산업분야에 이용될 것이다.

폐페인트 재생소재 활용성은 추가적으로 내진동성, 내충격성이 요구되는 산업용 연마공구 접착용 구조접착제 주수지 대체재, 타이어 분말 성형품(블럭, 보드) 제조시 결합용 바인더, 폐페인트 재생소재 혼합 방청도료용 주수지 및 충진제, 반도체 봉지제(Epoxy Molding Compound, EMC)제조용 주수지 대체제로서도 폭넓게 응용하여 사업화가 가능하므로 다양한 경제성 창출효과를 확보하고 있다.

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