KR100295089B1 - 제지슬러지를이용한판재의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제지슬러지를 이용한 판재의 제조방법에 관한 것으로, 퍼라이트를 발포시킨 미세분말 30∼40중량%, 수분이 함유된 제지슬러지 50∼60중량% 및 수용성 접착제 10∼20중량%를 혼합기에 넣고 완전 혼합한 후, 성형기에서 성형하고 건조시키거나 필요에 따라 건조된 성형물 표면에 수용성 접착제를 도포한 후, 진공압축기로 칼라 샌드(color sand)를 도포하여 건조시켜 판재를 제조하므로서 소각이나 매립 등의 방법으로 폐기처분하고 있는 제지슬러지를 재활용하고 외관이 뛰어나며 강도가 강하고 경량이어서 건축물 내장재, 경량칸막이, 인테리어 소재 등으로 광범위하게 사용가능할 뿐만 아니라 내열성 및 내연성이 우수한 제지슬러지를 이용한 판재를 얻을 수 있었다.

Description

제지슬러지를 이용한 판재의 제조방법

본 발명은 산업폐기물인 제지슬러지를 이용하여 경제적이고 외관이 우수한 경량 판재의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 퍼라이트를 발포시킨 미세분말 30∼40중량%, 수분이 함유된 제지슬러지 50∼60중량% 및 수용성 접착제 10∼20중량%를 혼합기에 넣고 완전 혼합한 후, 성형기에서 성형하고 건조시키거나 필요에 따라 건조된 성형물 표면에 수용성 접착제를 도포한 후, 진공압축기로 칼라 샌드(color sand)를 도포하여 건조시킴을 특징으로 하는 제지슬러지를 이용한 판재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 경량 판재는 건축물 내장재, 경량 칸막이, 인테리어 소재 등으로 광범위하게 사용되고 있으며, 그 사용량은 날로 증가되고 있는 추세이다.

경량 판재를 제조하는 방법으로는 여러 가지 방법이 공지되어 있지만, 경량화, 경제성, 강도 등과 같이 경량 판재의 요구 물성을 모두 충족시키지 못하는 단점이 있어 실제적으로 산업에 적용되는 방법은 거의 드물며, 적용된다고 하더라도 여러 가지 문제점이 제기되고 있다.

특히, 제지슬러지를 이용하여 경량 판재를 제조하는 방법으로는 국내 공개특허 제 96-37962호에 기재된 바와 같이 펄프슬러지를 1차로 건조하여 섬유화시킨 다음, 전분과 적정비로 혼합하여 압축성형하고 건조하여 압축보드를 제조하는 방법과 국내 공개특허 제 96-29539호에 기재된 바와 같이 제지슬러지를 건조하여 섬유질을 얻고 이를 수지분말과 혼합하고 프레스로 압축성형하여 압축보드를 제조하는 방법이 알려져 있다.

상술한 방법들은 제지슬러지를 1차로 건조하여 사용하기 때문에 건조 비용이 많이 드는 단점이 있으며, 특히 후자의 방법에 있어서는 두꺼운 압축보드의 무게를 가볍게하기 위하여 보드의 중간층에 톱밥이나 왕겨, 폐목을 분쇄한 입자 중 한가지를 혼합하여 무게를 줄이는 방법을 택하고 있어 경량화 및 경제적인 측면에서 효과적이지 못하다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.

뿐만 아니라, 대부분의 제지슬러지를 이용한 판재는 강도가 만족스럽지 못하고 내열성 및 내연성이 저하되어 화재의 위험성이 높은 단점이 있고, 외관이 좋지 못하여 표면 처리를 반드시 행하여야 하거나 판재를 이용한 시공 후에 별도의 인테리어를 행하여야 하는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 소각이나 매립 등의 방법으로 폐기처분하고 있는 제지슬러지를 재활용하고 외관이 뛰어나며 강도가 강하고 경량이어서 건축물 내장재, 경량칸막이, 인테리어 소재 등으로 광범위하게 사용가능할 뿐만 아니라 내열성 및 내연성이 우수한 제지슬러지를 이용한 판재의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적의 제조방법으로 제조된 판재를 제공하는데 있다.

상기 목적들 뿐만 아니라 용이하게 표출될 수 있는 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 퍼라이트를 발포시킨 미세분말 30∼40중량%, 수분이 함유된 제지슬러지 50∼60중량% 및 수용성 접착제 10∼20중량%를 혼합기에 넣고 완전 혼합한 후, 성형기에서 성형하고 건조시키거나 필요에 따라 건조된 성형물 표면에 수용성 접착제를 도포한 후, 진공압축기로 칼라 샌드(color sand)를 도포하여 건조시켜 판재를 제조하므로서 소각이나 매립 등의 방법으로 폐기처분하고 있는 제지슬러지를 재활용하고 외관이 뛰어나며 강도가 강하고 경량이어서 건축물 내장재, 경량칸막이, 인테리어 소재 등으로 광범위하게 사용가능할 뿐만 아니라 내열성 및 내연성이 우수한 제지슬러지를 이용한 판재를 얻을 수 있었다.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 제지슬러지를 이용한 판재의 제조방법은 퍼라이트를 발포시킨 미세분말 30∼40중량%, 수분이 함유된 제지슬러지 50∼60중량% 및 수용성 접착제 10∼20중량%를 혼합기에 넣고 완전 혼합한 후, 성형기에서 성형하고 건조시키거나 필요에 따라 건조된 성형물 표면에 수용성 접착제를 도포한 후, 진공압축기로 칼라 샌드(color sand)를 도포하여 건조시키는 것으로 특징지워진다.

본 발명에서 사용되는 퍼라이트(pearlite)는 일반적으로 SiO₂75.5%, Al₂O₃15.3%, Na₂O 및/또는 K₂O 7.5%, Fe₂O₃1.1%, MgO 0.37% 및 CaO 0.23%로 구성되는 암석의 일종으로, 중국, 일본, 벨기에, 그리이스 등에서 많이 생산된다.

퍼라이트는 단지 고온으로 가열하므로서 발포되므로 제조되는 판재의 경량화를 이를 수 있을 뿐만 아니라 강도의 향상, 내열성 및 내연성을 증진시킬 수 있는 효과가 있고, 900∼1, 300℃의 온도에서 0.5∼10분 동안 가열시키는 방법으로 발포한다. 발포온도와 발포시간은 반비례하며, 발포온도가 900℃ 미만일 경우에는 제조되는 핀재의 경량화가 미흡한 단점이 있고, 1,300℃를 초과할 경우에는 경제성이 저하되며, 발포시간이 0.5분 미만이면 발포가 미흡하여 경량화가 만족스럽지 못한 단점이 있고, 10분을 초과할 경우에는 경제적이지 못하다.

퍼라이트를 발포시킨 분말의 사용량은 30∼40중량%가 바람직하며, 사용량이 30중량% 미만일 경우에는 제조되는 판재의 강도가 미약할 뿐만 아니라 내열성 및 내연성이 저하되는 단점이 있고, 40중량%를 초과할 경우에는 제조되는 판재의 중량이 많이 나가 경량화 측면에서 만족할 만한 효과를 얻을 수 없다는 문제점이 있을 뿐만 아니라 할 뿐만 아니라 판재로의 성형이 용이하지 못한 단점이 있다.

제지슬러지는 수분이 함유된 상태로 사용할 수 있으며, 추후의 성형 및 건조 공정의 용이성 측면에서 제지슬러지를 압착하여 사용할 수도 있고, 여과하여 수분을 1차 제거한 것을 사용할 수도 있다.

제지슬러지의 사용량은 50∼60중량%가 바람직하며, 사용량이 50중량% 미만일 경우에는 제조되는 판재의 경량화가 미약한 단점이 있고, 60중량%를 초과하는 경우에는 제조되는 판재의 강도가 저하되고 내열성 및 내연성이 저하되는 문제점이 있다.

제지슬러지는 자체적으로 접착제로서의 능력을 가지고 있으므로 접착제의 사용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 소각이나 매립 등의 방법으로 폐기처분하고 있는 제지슬러지를 재활용할 수 있으므로 바람직하며, 판재의 주재료로서 작용하게 된다.

수용성 접착제로는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 수용성 접착제가 모두 사용될 수 있지만, 특히 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate) 또는 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(ethylene vinylacetate copolymer)가 효과적이다. 수용성 접착제의 사용량은 10∼20중량%이 바람직하며, 사용량이 10중량% 미만일 경우에는 판재로서의 성형이 만족스럽지 못하고, 20중량%를 초과할 경우에는 경제적이지 못할 뿐만 아니라 제조되는 판재의 강도, 내열성 및 내연성이 저하되는 문제점이 있다. 폴리비닐아세테이트 또는 에틸렌비닐아세테이트 공중합체는 중합도에 따라 점성에서 차이가 있으나 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 유추하여 선정할 수 있는 것이다.

퍼라이트, 제지슬러지 및 수용성 접착제를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 혼합기에 투입하고, 상기 성분들이 균질하게 될 때 까지 혼합한 후, 약 150∼170℃ 온도의 정형기에서 0.5∼5mm의 두께로 성형한 다음, 약 100∼150℃ 온도의 건조기에서 건조시켜 경량 판재를 제조한다.

성형기의 온도가 150℃ 미만일 경우에는 수분의 증발이 미약하여 성형이 용이하지 못한 단점이 있고, 170℃를 초과할 경우에는 성형되는 판재의 표면이 급속하게 건조되어 내부의 건조가 완전히 이루어지지 않게되어 판재의 강도가 저하되는 문제점이 있다.

성형시 두께는 제조되는 판재의 용도, 성형 용이성, 건조 효율 등의 측면에서 0.5∼5mm의 두께로 성형하는 것이 바람직하지만, 성형조건, 건조조건 및 판재의 용도에 따라 변경될 수 있다.

건조 온도 역시 100∼150℃가 바람직하며, 건조 온도가 100℃ 미만이면 건조가 완전히 이루어지지 않을 뿐만 아니라 건조에 장시간이 소요되는 단점이 있고, 150℃를 초과할 경우에는 판재의 표면이 갈변하는 현상이 발생할 수 도 있다.

상기와 같은 방법으로 제조된 판재는 그대로 사용될 수 도 있지만, 외관을 미려하게 하기 위하여 표면에 공지의 칼라샌드(color sand)를 부학시켜 사용할 수도 있다.

즉, 상기와 같은 방법으로 제조된 경량 판재류의 표면에 5배 내지 20배의 물로 희석시킨 수용성 접착제, 바람직하게는 폴리비닐아세테이트 또는 에틸렌비닐 아세테이트 공중합체를 도포하고, 진공 압축기(air compressor)로 공지의 방법으로 제조되어 시판되고 있는 칼라샌드를 0.5∼2mm의 두께로 도포한 후, 건조기에서 80∼150℃의 온도로 건조기에서 건조하여 경량 칼라샌드 판재를 제조하여 사용할 수도 있다.

칼라샌드를 도포하므로서 외관을 미려하게 할 수 있을 뿐만 아니라 내연성 및 내열성을 상승시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

다음의 실시예는 본 발명을 좀 더 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

[실시예 1]

SiO₂75.5%, Al₂O₃15.3%, Na₂O 및/또는 K₂O 7.5%, Fe₂O₃1.1%, MgO 0.37% 및 CaO 0.23%로 구성되는 퍼라이트를 1,100℃에서 3분 동안 가열하는 방법으로 발포시킨 미세분말 35kg, 함수율이 70%인 제지슬러지 55kg 및 폴리비닐아세테이트(선경인더스트리(주) 제품) 10kg을 혼합기에 넣고 완전히 혼합한 다음, 성형기에 투입하고 160℃의 온도를 1시간 동안 유지하여 3mm의 두께로 패널을 성형한 후, 건조기로 이송하여 120℃의 온도로 2시간 동안 건조시켜 경량 판재를 제조하였다.

제조된 판재의 강도를 측정한 결과, 공지의 경량 판재와 비교시 동등 이상의 강도를 가지고 있음을 알 수 있었으며, 수분이 함유된 제지슬러지를 그대로 사용하므로서 공정이 편안할 뿐만 아니라 경제적이었고, 무게 역시 공지의 경량 판재보다 훨씬 경량이었다.

[실시예 2]

실시예 1에서 제조된 경량 판재의 표면에 실시예 1에서 사용된 폴리비닐아세테이트를 물로 10배 희석시킨 접착제를 도포하고, 진공압축기를 이용하여 자주색으로 착색된 칼라샌드(color sand : 삼일건축자재(주) 제품)를 1mm의 두께로 도포하여 건조기로 이송하고 105℃의 온도에서 30분 동안 건조하여 경량 칼라 샌드 판재를 제조하였다.

제조된 판재는 외관이 미려한 장점이 있을 뿐만 아니라 강도가 강하고 경량이면서도 내열성 및 내연성이 우수한 것으로 나타났다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 퍼라이트를 발포시킨 미세분말 30∼40중량%, 수분이 함유된 제지슬러지 50∼60중량% 및 수용성 접착제 10∼20중량%를 혼합기에 넣고 완전 혼합한 후, 성형기에서 성형하고 건조시키거나 필요에 따라 건조된 성형물 표면에 수용성 접착제를 도포한 후, 진공압축기로 칼라 샌드(color sand)를 도포하여 건조시켜 판재를 제조하므로서 소각이나 매립 등의 방법으로 폐기처분하고 있는 제지슬러지를 재활용하고 외관이 뛰어나며 강도가 강하고 경량이어서 건축물 내장재, 경량칸막이, 인테리어 소재 등으로 광범위하게 사용가능할 뿐만 아니라 내열성 및 내연성이 우수한 제지슬러지를 이용한 판재를 얻을 수 있는 효과가 있었다.

Claims (2)

1. 퍼라이트를 900∼1,300℃의 온도에서 0.5∼10분 동안 가열시켜 발포시킨 미세분말 30∼40중량%, 수분이 함유된 제지슬러지 50∼60중량% 및 수용성 접착제 10∼20중량%를 혼합기에 넣고 혼합한 상태에서 혼합물을 성형기를 통해 150∼170℃의 온도에서 0.5∼5mm의 두께로 성형한 후, 성형물을 100∼150℃의 온도에서 건조시키고, 건조된 판재 표면에 5∼20배의 물로 희석시킨 접착제를 도포한 후 칼라샌드를 0.5∼2mm의 두께로 도포하며, 상기 칼라샌드가 도포된 판재를 80∼150℃의 온도로 건조시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 제지슬러지를 이용한 판재의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 퍼라이트는 SiO₂75.5%, Al₂O₃15.3%, Na₂O 및/또는 K₂O 7.5%, Fe₂O₃1.1%, MgO 0.37% 및 CaO 0.23%로 구성되는 것임을 특징으로 하는 제지슬러지를 이용한 판재의 제조방법.