KR100459031B1 - 폐수장오니를이용한압출성형체의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐수처리장에서 공정폐수를 처리하는 과정에서 발생되는 폐수장 오니를 건조 및 분쇄하여 압출 성형체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폐수장 오니를 이용한 압출 성형체의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 폐수처리장에서 공정폐수를 처리하는 과정에서 발생하는 폐수장 오니를 건조 및 분쇄시켜 압출 성형체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래의 폐수처리장에서 폐수가 처리되는 과정은 도면 제 1 도에 도시된 바와같이 폐수의 물리화학적 처리과정 및 폐수의 생물학적 처리과정을 포함하고 있다. 물리화학적 처리과정은 폐수중의 SS성분(Suspended Solids)의 제거를 주목적으로 하는 처리과정으로서 폐수의 pH를 중성으로 맞추고(중화조) 응집제를 넣어 폐수중 SS구성물질을 응집,침전시켜서 폐수와 SS성분(침전물)을 분리시키는 과정이며 침전물은 대부분 PVC 및 MBS수지이다. 한편 생물학적 처리과정은 폐수의 COD(화학적산소요구량)를 높이는 요인인 유기물질을 제거하여 COD를 낮추는 것을 주목적으로 하는 처리과정으로서 폐수중에 미생물을 배양(폭기조내)함으로서 미생물이 폐수중의 유기물질을 먹이로 사용하여 증식함으로서 폐수내 COD를 낮추어 주는 과정으로 2차침전조의 침전물은 배양되는 미생물중 잉여 미생물이 발생되는 것을 빼내어주는 것이 2차 활성 오니로 발생한다.
이와같이 폐수의 물리화학적 처리에 의해 발생되는 1차 침전 오니(폐수내 SS성분)와 생물학적 처리에 의해 발생하는 2차 활성 오니(미생물)를 합해서 폐수장 오니라고 부르고 있다. 폐수장 오니의 구성성분을 살펴보면 수분이 50%이고 고형물은 MBS(메틸 메타 아크릴레이트) 48%, PVC(플리 비닐 클로라이드) 43%, 기타성분 9%(2차활성오니:8%, 실라카성분:1%)로서 MBS와 PVC가 주성분을 이루고 있다.
그러나 상술한 폐수처리과정을 거쳐 발생되는 폐수장 오니는 현재 전량 위탁처리하여 매립하거나 해양 배출을 시키고 있는 실정이어서 폐수장 오니는 환경오염의 큰 원인으로 되고 있다.
이에 본 발명자는 폐기물로 발생되는 폐수장 오니를 재활용할 수 있는 가공기술을 개발하려고 수많은 연구와 실험을 거듭한 결과 폐수장 오니를 건조 및 분쇄한 다음 적절한 안정제와 활제를 첨가하여 압출 성형체를 제조함으로서 폐수장 오니의 재활용효과, 원재료비의 절감효과 및 공장폐기물의 발생량감소효과를 얻을 수 있다는 놀라운 사실을 밝혀내고 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 본 발명은 폐수장 오니를 건조 및 분쇄한 다음 안정제 , 활제 및 가소제를 첨가하여 압출성형시킴을 특징으로 하는 압출 성형체의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한 상술한 방법에 의해 제조된 재활용 가능한 압출 성형체를 제공한다.
이하, 본발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
폐수장 오니는 수분이 약 50% 함유된 직경 약 20cm 정도의 덩어리로 발생된다. 만약 압출가공시에 재료에 수분이 있다면 제품에 기포발생 및 제품표면에 얼룩이 발생된다. 따라서 건조공정에 의해 재료의 함수율을 1%이하로 건조시켜야 한다. 또한 압출가공시에 안정제 및 활제를 혼합할 때 재료의 입자가 크다면 활제 및 안정제가 고루 섞이지 않은 부분이 발생되어 가공이 어렵게 되므로 분쇄를 시켜야 한다. 본 발명에서는 건조와 분쇄를 동시에 수행할 수 있는 분쇄기를 사용하며, 건조와 분쇄는 온도 70 내지 90。C 및 600 내지 900 rpm의 조건에서 수행하는 것이 좋다. 그러나 폐수장 오니의 분쇄기의 rpm은 어떠한 종류를 사용하여도 상관이 없으며, 다만 폐수장 오니의 함수율만 1% 이하로 건조되며 최종분쇄후 입자의 크기가 100㎛ 이하이면 가공시 문제가 되지 않는다.
본 발명에서 사용되는 활제와 안정제는 PVC나 스티렌수지의 압출가공시에 사용되고 있는 활제와 안정제를 적정량 첨가한다. 폐수장 오니는 PVC와 스티렌성분이 혼합되어 있는데, 스티렌성분인 MBS는 압출가공시 용융점도가 높고 전단응력이 높아 압출을 어렵게 할 수 있다. 따라서 활제 및 안정제가 PVC나 스티렌수지중 한가지 성분의 가공조건에만 맞출 경우 다른 성분의 가공이 안되는 경우가 발생하므로 PVC와 스티렌수지의 압출가공시 사용되는 첨가제를 혼합사용하여 가공조건을 개선하는 것이다.
본 발명에서 활제로는 EBA(N,N-에틸렌비스스테아르아미드)를 사용하고 안정제로는 SPIR(디스테아릴 펜타에리스리톨 디포스파이트)를 사용하며 그 외에 무기계금속, 석영계금속의 안정제 및 활제의 복합체인 PS104를 사용한다. 본 발명에서 사용한 활제 및 안정제중에서 EPA와 SPIR은 스티렌수지의 가공에 사용되는 가공첨가제이고, PS104는 PVC가공에 사용되는 첨가제이다.
본 발명에서 활제와 안정제의 사용량은 폐수장 오니 분말과 PVC수지를 80:20의 중량 비율로 섞어서 그 전체 무게를 100으로 보았을 때 EPA는 0.7 내지 3.3중량%, SPIR은 0.1 내지 1.0중량%, PS104는 1.3 내지 2.7중량% 정도가 바람직하다.
만약 EPA의 사용량이 3.3 중량%를 초과하면 첨가제가 가공제품의 표면으로 토출되어 표면을 더럽히고 0.7 중량%이하로 투입하면 가공기계의 표면에 재료가 정착되어 가공이 어려워진다. 또한 SPIR이나 PS104의 상기 사용량이 상기량보다 많아지면 표면에 침출되어 평활한 가공제품의 표면을 얻기가 어렵고 상기사용량보다 적으면 가공시 열에 의한 제품의 열화에 의해 물성이 취약해진다.
본 발명의 방법에서는 그 외에 가소제로서 DOP(D-2-에틸 헥실 프탈레이트)를 40 내지 60중량% 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 압출 성형체는 색깔이 어두운 갈색을 띄우며 보통 전선용 충진제나 장판의 밑면에 유용하게 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 설명하지만 이들 실시예로 본 발명의 기술적 범위가 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
대한민국 소재의 주식회사 대아기연에서 제조한 SLIT CAP DIE 압출기를 사용하여 하기 표-1에 나타낸 배합비로 혼합한 시료를 압출하여 시편을 만들었다.
즉, 폐수장 오니를 70 내지 90℃의 온도 및 600 내지 900 rpm의 조건 하에서 건조 및 분쇄하여 함수율 1% 미만, 입자 크기 100㎛의 오니 분말을 제조하였다. 그 후, 폐수장 오니 분말과 PVC를 각각 중량 80%과 중량 20% 비율로 혼합한 후, 그 혼합물에 하기 표-1에 기재된 활재와 안정제를 첨가하였다. 제조된 시편을 사출기를 통하여 원하는 용도와 모양으로 기공한다.
표-1
(주) : 서스펜션 중합체
비교예 1
활제와 안정제를 첨가하지 않고 폐수장 오니 분말 80 중량% 및 PVC수지 20 중량%만을 배합하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 압출하여 시편을 만들었다.
시험예
상기 실시에 1 및 비교예 1의 시료에 대하여 SLIT CAP DIE를 사용하여 압출시험을 행하였다. SLIT CAP DIE는 시료의 압출시 조건을 알아볼 수 있는 실험기기로서 혼합된 시료가 Twin Screw압출기를 거쳐 좁은 Slit관을 통과할 때 시료와 슬릿관 사이에 발생하는 압력, 속도등을 압력변화와 Torque, Mass Flow변화에 따라 측정하여 이를 해당 Software의 운용에 의해 전단응력, 전단율, 용융점도, 압출량을 Display해 줄수 있는 가공실험기기이다. 상기 압출시험결과는 하기 표-2에 나타내었다.
표-2
상기 표-2의 결과에서 보는바와 같이, 혼합시료의 압출가공시 20 내지 40 rpm의 범위에서 실시예 1의 시료가 비교예 1의 시료에 비해 전단응력이 8%, 점도가 29%, 압력이 16% 낮음으로서 압출시 시료의 흐름이 좋고 가공기계와의 마찰이 적음으로 가공이 용이해지고 이로 인하여 압출량이 비교예 1의 시료에 비해 21% 증가함으로 가공업자의 생산성 증대효과를 가져올 수 있다.
제 1 도는 폐수처리장에서 폐수가 처리되는 개략도로서 폐수장 오니의 발생공정을 나타낸다.
Claims (6)
- 폐수장 오니를 건조 및 분쇄 처리하여 함수율 1% 미만, 입자 크기 100㎛인 분말로 제조하고, 80:20 중량 비율을 갖는 폐수장 오니 분말과 PVC 수지 혼합 재료를 준비하는 단계;폐수장 오니 분말과 PVC 수지 혼합 재료에 활제, 안정제 및 가소제를 첨가하는 단계;상기 단계에서 얻어진 재료를 압출 성형하여 성형화시키는 단계를 포함하는 압출 성형체 제조 방법.
- 제 l항에 있어서, 건조 및 분쇄 단계를 70 내지 90℃의 온도 및 600 내지 900 rpm의 조건 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 활제로서 EBA(N,N-에틸렌 비스 스테아르아미드)를 사용하고, 안정제로서 SPIR(디스테아릴 펜타에리스리톨 디포스페이트) 또는 PS104를 사용하고, 가소제로서 DOP(D-2-에틸 헥실 프탈레이트)2를 사용함을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 3 항에 있어서, 폐수장 오니 분말과 PVC 수지 혼합 재료의 중량에 대하여 EBA 함량은 0.7 내지 3.3 중량%, SPIR 함량은 0.1 내지 1.0 중량%, PS104 함량은 1.3 내지 2.7 중량% 또한 DOP 함량은 40 내지 60 중량%인 압출 성형체 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 정의된 방법에 의해 제조된 압출 성형체
- 제 5 항에 있어서, 전선용 충진제 또는 장판의 밑면에 사용되는 압출 성형체
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