KR100520463B1

KR100520463B1 - 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의제조방법 및 그 제품

Info

Publication number: KR100520463B1
Application number: KR10-2003-0036653A
Authority: KR
Inventors: 곽문근; 소양섭; 문경주
Original assignee: 곽문근; 문경주; 소양섭
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2005-10-11
Also published as: KR20040107637A

Abstract

본 발명은 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법 및 그 제품에 관한 것으로, 하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지를 재처리하여 이를 활용한 불연성의 초경량 건축마감자재를 제조함으로써 화재, 소음 및 열전도 등의 성능에서 이의 만족도가 보다 향상되어 시장의 요구에 맞는 제품을 제공함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 입경 5∼10mm인 다공질의 인공경량골재를 제조하는 과정과 이 인공경량골재를 이용하여 불연성 경량 건축마감재료로써의 외벽마감재용 패널이나 내벽마감재용 패널 및 바닥재용 패널로 제조하는 과정을 통해 강도 40∼80㎏/㎤, 비중 0.4∼0.6g/㎤, 열전도율 0.1∼0.2㎉/mh℃의 불연성 경량 건축마감재료를 얻을 수 있었다.

Description

유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법 및 그 제품{Light weight building for panel manufacture method and manufactured goods thereof apply organic nature sludge}

본 발명은 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법 및 그 제품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지를 재처리하여 초경량의 건축마감자재를 제조할 수 있도록 한 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법 및 그 제품에 관한 것이다.

일반적으로 급격한 경제발전 과정에서 환경보전에 대한 인식이 부족하였다는 것은 주지의 사실이다. 이처럼 환경보전에 대한 인식의 부족으로 인하여 대기는 물론 수질 또한 그 오염의 정도가 매우 심각한 지경에 이르렀다. 특히, 생활하수, 농·축산폐수 및 산업폐수 등은 호소, 내만 및 내해 등의 공용 수역과 도시 중소 하천 등의 수질을 오염시키는 가장 큰 원인으로 작용하여 수질오염에 심각한 폐해를 주고 있다.

전술한 바와 같은 생활하수, 농·축산폐수 및 산업폐수 등이 호소, 내만 및 내해 등의 공용 수역과 도시 중소 하천 등의 방류수계로 정화시설을 거치지 않고 무단방류됨으로써 수생식물은 물론 어류의 생활환경이 침해를 받고 있다. 또한, 최종소비자인 인간에게 있어 자원의 고갈은 날로 심해지고 있는 상태이다.

따라서, 전술한 바와 같은 생활하수, 농·축산폐수 및 산업폐수 등으로부터 수질오염을 방지하고, 또한 수자원의 보존을 위해 생활하수, 농·축산폐수 및 산업폐수 등의 집진시설인 하수종말처리장을 통해 정화하여 방류수계로 배출하고 있다.

그러나, 생활하수, 농·축산폐수 및 산업폐수 등의 집진시설인 하수종말처리장에서 생성되는 슬러지의 처리문제는 각 지방자치단체 뿐만 아니라 국내외 또는 세계적인 환경단체에서도 이의 문제가 심각하게 대두되고 있는 있다.

이에 따라, 하수종말처리장에서 생성되는 슬러지의 처리, 처리시설, 재활용 방안 등에 관심을 갖고 학계는 물론 산업체에서도 연구가 활성화되고 있다. 그러나, 경제성 및 적용방안에 대한 현실적인 시장접근이 어려워 그의 실효성이 적은 것 또한 사실이다.

한편, 건축물을 생산하는 건축현장에서 현재 사용되고 있는 비내력 건축용 마감자재가 최근 화재, 소음 및 열전도 등의 성능에서 이의 만족도가 시장의 요구에 미치지 못하여 대형사고 등을 유발할 뿐만 아니라 추후 사회문제화가 우려되고 있다.

따라서, 기존의 건축용 마감자재를 대체하여 화재, 소음 및 열전도 등의 성능에서 이의 만족도가 시장의 요구에 적합한 신제품의 개발이 시급히 요구되는 상태이다.

더구나, 신제품의 건축용 마감자재는 시공성이나 경제성에서 기존의 건축용 마감자재보다 더 우수하고, 보다 환경친화적인 신제품의 개발이 이루어져야 하는 문제를 안고 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 창안된 것으로, 하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지를 재처리하여 이를 활용한 불연성의 초경량 건축마감자재를 제조함으로써 화재, 소음 및 열전도 등의 성능에서 이의 만족도가 보다 향상되어 시장의 요구에 부흥할 수 있도록 한 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법 및 그 제품을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지를 재처리하여 이를 활용한 불연성의 초경량 건축마감자재를 제조함으로써 시공성이나 경제성에서 보다 우수한 친환경적인 제품을 제공할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지를 재처리하여 시멘트와 기타 재료와의 혼합을 통한 보다 다양한 모양과 형상으로 성형이 가능한 불연성의 초경량 건축마감자재를 제조함으로써 도시미관의 개선에 기여할 수 있도록 함에 있다.

나아가, 본 발명은 하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지를 재처리하여 시멘트와 기타 재료와의 혼합을 통한 보다 다양한 강도를 갖는 불연성의 초경량 건축마감자재를 제조함으로써 사용 용도에 따라 사용할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법은 하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지 40∼60부피%, 점토 35∼50부피%, 플라이 애쉬 0.5∼10부피%의 비율로 혼합하여 환형의 형태로 성형한 후 이를 1000∼1400℃의 온도조건하에서 고온소성하여 지름 5∼10mm, 비중 0.4∼0.8g/㎤, 단위용적중량 40∼80㎏/㎤인 다공질의 인공경량골재를 제조하는 단계; 인공경량골재 30.5∼40부피%, 팽창질석 28∼35부피%, 시멘트 10∼15부피%, 석분 5∼10부피%, AL분말 0.05∼1부피%, 플라이 애쉬 0.05∼1부피%, 시멘트비에 대하여 물 45∼50부피%의 비율로 혼합하는 단계; 혼합물을 성형몰드의 내부에 완전히 채우지 않은 상태로 일정량 채워 밀폐시키는 단계; 성형몰드에 일정량 채워져 밀폐된 혼합물을 증기양생 또는 자연건조를 통해 발포시키는 단계; 발포된 성형물을 성형몰드로부터 탈형시켜 냉각시키는 단계; 및 냉각된 성형판에 방수성을 부여하기 위해 폴리아미드계 수지도료의 방수성 접착제를 도포하여 건축마감재용 패널로 완성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

전술한 구성에서 인공경량골재를 제조하는 단계는 하수종말처리장에서 수거된 함수율 80∼90%의 유기성 슬러지를 햇빛 또는 증기건조(건조로의 온도 100∼150℃)를 통해 함수율 20∼50%로 건조시키는 단계; 건조된 유기성 슬러지를 미세분말상으로 분쇄하는 단계; 미세분말상의 유기성 슬러지 40∼60부피%, 점토 35∼50부피%, 플라이 애쉬 0.5∼10부피%의 비율로 혼합(함수율 20∼30%)하는 단계; 혼합물을 원통형으로 이루어진 회전식 성형기를 이용하여 일정크기의 환형으로 성형하는 단계; 환형으로 성형된 성형물을 송풍 건조기를 이용하여 송풍 건조시키는 단계; 건조된 성형물을 로터리 킬른(Rotary kiln)을 통해 1000∼1400℃의 온도로 고온 소성하여 내부를 용융 발포시킴으로써 다공체를 형성하는 단계; 및 고온 소성된 성형물을 냉각시켜 지름이 5∼10mm인 다공질의 인공경량골재로 완성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

한편, 전술한 방수성 접착제를 도포하는 단계는 폴리아미드계 수지도료를 바탕처리가 완료된 면에 우선 주제와 경화제가 1:3의 부피비율로 혼합된 프라이머를 도포하는 단계; 프라이머를 도포한 후 10∼15시간동안 건조시키는 단계; 및 건조된 프라이머 도포면에 주제와 경화제가 1:3의 부피비율로 혼합된 폴리아미드계 수지도료를 도포하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 방수성 접착제를 도포하는 단계 후에는 방수성 접착제가 도포된 면에 버너 튀김식 석재가공시 발생되는 석재분말을 분사하여 도포면 접착제에 부착시키는 단계; 및 석재분말이 부착된 표면에 코팅제로 코팅처리하는 단계가 더 부가될 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료는 하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지 40∼60부피%, 점토 35∼50부피%, 플라이 애쉬 0.5∼10부피%의 비율로 혼합하여 환형의 형태로 성형한 후 이를 1000∼1400℃의 온도조건하에서 고온소성하여 지름이 5∼10mm인 다공질의 인공경량골재를 제조하는 단계; 인공경량골재 30.5∼40부피%, 팽창질석 28∼35부피%, 시멘트 10∼15부피%, 석분 5∼10부피%, AL분말 0.05∼1부피%, 플라이 애쉬 0.05∼1부피%, 시멘트비에 대하여 물 45∼50부피%의 비율로 혼합하는 단계; 혼합물을 성형몰드의 내부에 완전히 채우지 않은 상태로 일정량 채워 밀폐시키는 단계; 성형몰드에 일정량 채워져 밀폐된 혼합물을 증기양생 또는 자연건조를 통해 발포시키는 단계; 발포된 성형물을 성형몰드로부터 탈형시켜 냉각시키는 단계; 및 냉각된 성형판에 방수성을 부여하기 위해 폴리아미드계 수지도료의 방수성 접착제를 도포하여 건축마감재용 패널로 완성하는 단계에 의해 제조된다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법 및 그 제품에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법을 보인 흐름도, 도 2는 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법에서 인공경량골재의 제조과정을 보인 흐름도, 도 3은 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법에서 방수성 접착제의 도포과정을 보인 흐름도, 도 4는 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 인공경량골재의 제조공정을 보인 공정도, 도 5는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 인공경량골재를 보인 사시사진, 도 6은 도 5의 인공경량골재의 단면을 보인 단면 사시사진, 도 7은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 불연성 경량 건축마감재료를 보인 사시사진, 도 8은 본 발명에 따른 불연성 경량 건축마감재료를 보인 측단면도, 도 9는 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조공정을 보인 공정도이다.

도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법은 크게 입경 5∼10mm인 다공질의 인공경량골재를 제조하는 과정과 이 인공경량골재를 이용하여 불연성 경량 건축마감재료로써의 외벽마감재용 패널이나 내벽마감재용 패널 및 바닥재용 패널로 제조하는 과정으로 분류할 수 있다.

먼저, 입경 5∼10mm인 다공질의 인공경량골재를 제조하는 과정은 미세분말상의 유기성 슬러지 40∼60부피%, 점토 35∼50부피%, 플라이 애쉬 0.5∼10부피%의 비율로 혼합한 후 환형의 형태로 성형하여 고온 소성을 통해 다공질의 인공경량골재를 제조하는 단계(S100)로 이루어질 수 있는데, 이 인공경량골재를 제조하기 위한 과정(S100)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 하수종말처리장에서 수거된 함수율 80∼90%의 유기성 슬러지를 햇빛 또는 증기건조(건조로의 온도 100∼150℃)를 통해 함수율 20∼50%로 건조시키는 단계(S101), 건조된 유기성 슬러지를 미세분말상으로 분쇄하는 단계(S102), 미세분말상의 유기성 슬러지 40∼60부피%, 점토 35∼50부피%, 플라이 애쉬 0.5∼10부피%의 비율로 혼합(함수율 20∼30%)하는 단계(S103), 혼합물을 정육면체와 같은 형상으로 성형한 후 원통형으로 이루어진 회전식 성형기의 내부에 넣어 회전식 성형기를 회전시킴으로써 일정크기의 환형으로 성형하는 단계(S104), 환형으로 성형된 성형물을 송풍 건조기를 이용하여 송풍 건조시키는 단계(S105), 건조된 성형물을 로터리 킬른(Rotary kiln)을 통해 1000∼1400℃의 온도(적정하게는 1200℃정도)로 고온 소성하여 내부를 용융 발포시킴으로써 내부에 미세한 독립기포가 내포되도록 다공체를 형성하는 단계(S106) 및 고온 소성된 성형물을 냉각시켜 지름이 5∼10mm인 다공질의 인공경량골재로 완성하는 단계(S107)로 이루어진다.

한편, 인공경량골재를 이용하여 불연성 경량 건축마감재료로써의 외벽마감재용 패널이나 내벽마감재용 패널 및 바닥재용 패널로 제조하는 과정은 인공경량골재 30.5∼40부피%, 팽창질석 28∼35부피%, 시멘트 10∼15부피%, 석분 5∼10부피%, AL분말 0.05∼1부피%, 플라이 애쉬 0.05∼1부피%, 시멘트비에 대하여 물 45∼50부피%의 비율로 혼합하는 단계(S110), 혼합물을 성형몰드의 내부에 완전히 채우지 않은 상태로 일정량 채워 밀폐시키는 단계(S120), 성형몰드에 일정량 채워져 밀폐된 혼합물을 증기양생 또는 자연건조를 통해 발포시키는 단계(S130), 발포된 성형물을 성형몰드로부터 탈형시켜 냉각시키는 단계(S140) 및 냉각된 성형판에 방수성을 부여하기 위해 폴리아미드계 수지도료의 방수성 접착제를 도포하여 건축마감재용 패널로 완성하는 단계(S150)로 이루어진다.

전술한 바와 같은 과정을 통해 콘크리트 강도 240㎏/㎤의 1/4∼1/3 정도인 40∼80㎏/㎤의 강도를 갖는 불연성의 건축마감재용 패널이 제조된다. 이때, 불연성의 건축마감재용 패널의 비중은 0.4∼0.6g/㎤, 열전도율은 0.1∼0.2㎉/mh℃이다.

본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 본 발명은 인공경량골재를 제조하기 위한 단계(S100)로써 유기성 슬러지의 건조단계(S101)는 하수종말처리장에서 수거된 함수율 80∼90%의 유기성 슬러지를 건조를 통해 함수율 20∼50%로 건조시키게 된다.

전술한 바와 같이 함수율 80∼90%의 유기성 슬러지를 건조시키는 과정은 유기성 슬러지의 건조를 통해 보다 미세한 분말상으로 하기 위함이며, 이때의 건조방법은 햇빛을 통한 자연건조 또는 건조로를 통한 증기건조가 이용된다. 통상 건조로를 통한 증기건조시의 건조로 온도는 100∼150℃의 조건하에서 건조를 시킨다.

단계(S102)는 건조를 통해 함수율 20∼50%로 건조된 유기성 슬러지를 미세분말상으로 분쇄하게 된다. 이러한 미세분말상으로 분쇄하는 과정은 보다 미세한 입자상으로 분쇄함으로써 성형을 용이하게 함은 물론, 후술하는 단계의 소성과정에서 용융이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

단계(S103)에서는 미세분말상의 유기성 슬러지, 점토, 플라이 애쉬를 일정비율로 혼합한다. 이때, 미세분말상의 유기성 슬러지:점토:플라이 애쉬의 혼합비율은 40∼60:35∼50:0.5∼10부피%의 비율로 혼합하게 된다.

전술한 바와 같이 미세분말상의 유기성 슬러지 40∼60부피%, 점토 35∼50부피%, 플라이 애쉬 0.5∼10부피%의 비율로 혼합함으로써 유기성 슬러지의 함수율은 함수율 20∼30%로 저하된다.

단계(S104)에서는 혼합물을 일정크기의 정육면체 또는 기타 다른 형태로 형상으로 성형한 후 이를 환형으로 성형을 하게 된다. 이때, 환형으로 성형하는 과정은 혼합물을 일정크기의 정육면체 또는 기타 다른 형태로 형상으로 성형한 후, 이를 원통형으로 이루어진 회전식 성형기의 내부에 넣어 회전식 성형기를 회전시킴으로써 일정크기의 환형으로 성형하게 된다.

단계(S105)에서는 환형으로 성형된 성형물을 건조시켜 그 형이 유지될 수 있도록 하는 과정으로, 이 환형의 성형물을 건조시키는 단계에서는 건조시 송풍기를 통한 건조를 하게 된다.

단계(S106)에서는 송풍건조를 통해 건조된 성형물을 로터리 킬른(Rotary kiln)을 통해 고온소성하여 내부를 용융 발포시킴으로써 내부에 미세한 독립기포(도 6 참조)가 내포되도록 다공체를 형성한다.

전술한 바와 같은 고온 소성과정에서 로터리 킬른(Rotary kiln)의 내부온도는 1000∼1400℃의 온도(적정하게는 1200℃정도)로 환형의 성형물을 고온 소성한다.

단계(S107)에서는 고온소성을 통해 내부에 독립기포가 형성된 소성물을 냉각을 통해 지름이 5∼10mm인 다공질의 인공경량골재로 완성한다. 이때, 인공경량골재의 비중은 0.4∼0.8g/㎤이고, 단위용적중량은 40∼80㎏/㎤이다.

전술한 바와 같이 생활하수, 농·축산폐수 및 산업폐수 등의 집진시설인 하수종말처리장에서 생성되는 미세분말상의 유기성 슬러지 40∼60부피%, 점토 35∼50부피%, 석분 5∼10부피%, 플라이 애쉬 0.5∼10부피%의 비율로 혼합하여 환형의 형태로 성형한 상태에서 환형의 성형물을 1000∼1400℃의 온도로 고온소성하여 지름이 5∼10mm인 다공질의 인공경량골재를 제조하는 과정은 도 2 및 도 4 에 도시하였으며, 이 과정을 통해 제조된 인공경량골재는 도 5 및 도 6 에 도시하였다.

한편, 전술한 인공경량골재를 제조하기 위한 과정에서 고온 소성에 이용되는 로터리킬른(Rotary kiln)은 폐기물 소각방식의 일종이다. 회전원통 내에 원료를 투입하고 열풍 또는 화염을 그 속에 투입시켜 가열하는 형식으로, 회전원통 내부가 고온이 되므로 내화벽돌로 내장하고 있다. 시멘트, 산화칼슘, 산화알루미늄, 산화마크네슘이 소성에 상용된다. 소성과정에서 발생하는 유해가스나 분진은 제거해야 하며, 가스나 분진이 고온이기 때문에 냉각하여 처리한다. 소각로 자체가 빙빙돌면서 소각하므로 소각효율이 높다. 산업폐기물 등의 소각에 적합한 방식이다.

전술한 바와 같은 인공경량골재를 제조하는 과정에서 다공체의 형성은 환형의 성형물을 고온 소성시 발생되는 발열량과 소성체 내부에서 생성되는 열원에 의해 소성체 내부가 용융 발포됨으로써 미세한 독립기포를 내포하는 입경 5∼10mm인 다공체의 인공경량골재가 제조된다(도 5 및 도 6 참조). 이때, 제조된 인공경량골재의 비중은 0.4∼0.8g/㎤이고, 단위용적중량은 40∼80㎏/㎤이다.

인공경량골재를 이용하여 불연성 경량 건축마감재료로써의 외벽마감재용 패널이나 내벽마감재용 패널 및 바닥재용 패널로 제조하는 과정에서 단계(S110)는 인공경량골재 30.5∼40부피%, 팽창질석 28∼35부피%, 석분 5∼10부피%, 시멘트 10∼15부피%, AL분말 0.05∼1부피%, 플라이 애쉬 0.05∼1부피%, 시멘트비에 대하여 물 45∼50부피%의 비율로 혼합하는 과정으로, 이 단계(S110)에서는 시멘트:인공경량골재:팽창질석을 1:3:3의 부피비율로 혼합하고, 물과 시멘트의 비를 45∼50%로, 석분은 5∼10부피%, AL분말과 감수제는 1%미만으로 혼입하게 된다.

전술한 팽창질석은 미주나 아프리카 등지에서 채집되는 운모와 유사한 광물질로, 이를 분쇄하여 1000∼1400℃정도의 온도로 가열하면 20∼30배까지 팽창하는 성질이 있다. 팽창질석의 단위용적중량은 60∼130kg/㎤이고, 열전도율은 0.031∼0.05㎉/mh℃이며, 비중은 0.15-0.25g/㎤ 정도이다.

단계(S120)는 형을 성형하기 위한 전단계의 과정으로, 이 단계(S120)에서는 도 9에 도시된 바와 같이 제조되는 건축마감재용 패널(10)의 사용할 목적에 맞게 성형몰드(30)에 혼합물을 넣게 된다. 이때, 성형몰드(30)에 넣는 혼합물은 성형몰드(30) 내부를 전부 채우지 않는다.

전술한 바와 같이 성형몰드(30)의 내부에 혼합물을 넣은 후에는 몰드뚜껑(32)을 닫아 밀폐시킨다. 이는 성형몰드(30)와 몰드뚜껑(32)을 통해 그 내부가 이루는 형태로 혼합물을 성형하기 위함이다.

단계(S130)는 성형몰드(30)의 내부에 채워진 혼합물을 일정한 형으로 형성화하기 위한 과정으로, 이 단계(S210)에서는 성형몰드(30)에 일정량 채워져 밀폐된 혼합물을 증기양생 또는 자연건조를 통해 용융 발포시킨다.

전술한 바와 같은 용융 발포 과정에서는 레미콘 배합과 같은 방법을 통해 혼합물을 일정한 온도로 양생함으로써 혼합물이 용융 발포되어 성형몰드(30)와 몰드뚜껑(32)이 이루는 내부공간을 용융 발포된 혼합물이 채워질 수 있도록 한다.

단계(S140)는 건축마감재용 패널을 완성하기 위한 과정으로, 이 단계(S140)에서는 증기양생 또는 자연건조를 통해 용융 발포된 성형물(10a)을 성형몰드(30)로부터 탈형시켜 냉각시킨다.

단계(S150)는 탈형 냉각된 성형판에 방수성을 부여하기 위한 과정으로, 이 단계(S150)는 탈형 냉각된 성형물(10b)의 표면에 방수성을 부여하기 위해 폴리아미드계 수지도료의 방수성 접착제(20)를 도포하여 건축마감재용 패널을 완성하게 된다.

전술한 바와 같은 단계(S150)의 방수성 접착제(20)를 도포하는 과정은 폴리아미드계 수지도료를 바탕처리가 완료된 면에 우선 주제와 경화제가 1:3의 부피비율로 혼합된 프라이머를 도포하는 단계(S151), 프라이머를 도포한 후 10∼15시간동안 건조시키는 단계(S152) 및 건조된 프라이머 도포면에 주제와 경화제가 1:3의 부피비율로 혼합된 폴리아미드계 수지도료의 하도를 도포하는 단계(S153)로 이루어진다. 이때, 방수성 접착제의 도포방법은 스프레이 분사방식이다.

한편, 본 발명에는 방수성 접착제가 도포된 면에 버너 튀김식 석재가공시 발생되는 석재분말을 분사하여 도포면 접착제에 부착시키는 단계(S160) 및 석재분말이 부착된 표면에 코팅제로 코팅처리하는 단계(S170)가 더 부가될 수 있다.

단계(S160)은 제조되는 건축마감재용 패널에 자연석재와 같은 심미감을 부여하기 위한 과정으로, 이 단P(S670)에서는 방수성 접착제(20)가 도포된 면에 버너 튀김식 석재가공시 발생되는 석재분말(22)을 분사하여 석재분말을 도포면 접착제(20)에 부착시키게 된다. 이때, 석재분말(22)의 분사는 폴리아미드계 수지도료의 하도를 도포하여 수지도료가 건조되기 전에 이루어져야 한다.

단계(S170)은 제조되는 건축마감재용 패널의 내구성을 향상시키기 위한 과정으로, 이 단계(S170)에서는 석재분말(22)이 부착된 표면에 코팅제(24)로 코팅처리하여 건축마감재용 패널(10)을 완성하게 된다(도 7 및 도 8 참조).

전술한 바와 같은 코팅처리과정은 석재분말(22)의 표면이 접착제(20)와 융착되어 변형이 없이 이동이 가능할 정도가 되면 중도와 상도를 각각 도포하여 코팅처리한다. 이러한 표면 코팅제(24)는 제품의 추후 내구성, 방수성능, 단열성능 등에 영향을 주므로 배면을 제외한 모든 면에 고루 도포함이 중요하다. 이때의 주제와 경화제의 비율은 1:3의 부피비율로 한다,

한편, 전술한 바와 같은 과정을 통해 제조된 건축마감재용 패널(10)은 외벽마감용 패널로 사용할 목적이면 긴결철물을 통해 건물 구조체의 외벽에 고정시키기 위한 긴결철물 고정용 홈(12)을 성형판의 상하단에 각각 반원형의 형태로 형성되어 이웃하는 상하의 건축마감재용 패널(10)에 의해 완전한 반구의 홈이 형성되도록 한다.(도 8 참조). 이때, 긴결철물 고정용 홈(12)은 성형판 두께의 1/2에 해당하는 깊이로 형성한다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지를 재처리하여 이를 활용한 불연성의 초경량 건축마감자재를 제조함으로써 화재, 소음 및 열전도 등의 성능에서 이의 만족도가 보다 향상되어 시장의 요구에 부흥할 수 있는 효과가 발휘된다.

본 발명의 다른 효과로는 하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지를 재처리하여 이를 활용한 불연성의 초경량 건축마감자재를 제조함으로써 시공성이나 경제성에서 보다 우수한 친환경적인 제품을 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 효과로는 하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지를 재처리하여 시멘트와 기타 재료와의 혼합을 통한 보다 다양한 모양과 형상으로 성형이 가능한 불연성의 초경량 건축마감자재를 제조함으로써 도시미관의 개선에 기여할 수 있다.

나아가, 본 발명은 하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지를 재처리하여 시멘트와 기타 재료와의 혼합을 통한 보다 다양한 강도를 갖는 불연성의 초경량 건축마감자재를 제조함으로써 사용 용도에 따라 사용할 수 있는 효과가 발현된다.

도 1은 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법을 보인 흐름도.

도 2는 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법에서 인공경량골재의 제조과정을 보인 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법에서 방수성 접착제의 도포과정을 보인 흐름도.

도 4는 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 인공경량골재의 제조공정을 보인 공정도.

도 5는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 인공경량골재를 보인 사시사진.

도 6은 도 5의 인공경량골재의 단면을 보인 단면 사시사진.

도 7은 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 불연성 경량 건축마감재료를 보인 사시사진.

도 8은 본 발명에 따른 불연성 경량 건축마감재료를 보인 측단면도.

도 9는 본 발명에 따른 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조공정을 보인 공정도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 건축마감재용 패널 10a, 10b : 성형물

12 : 긴결철물 고정용 홈 20 : 방수성 접착재

22 : 석재분말 24 : 코팅제

30 : 성형몰드 32 : 몰드뚜껑

Claims

하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지 40∼60부피%, 점토 35∼50부피%, 플라이 애쉬 0.5∼10부피%의 비율로 혼합하여 환형의 형태로 성형한 후 이를 1000∼1400℃의 온도조건하에서 고온소성하여 지름이 5∼10mm인 다공질의 인공경량골재를 제조하는 단계;

상기 인공경량골재 30.5∼40부피%, 팽창질석 28∼35부피%, 시멘트 10∼15부피%, 석분 5∼10부피%, AL분말 0.05∼1부피%, 플라이 애쉬 0.05∼1부피%, 시멘트비에 대하여 물 45∼50부피%의 비율로 혼합하는 단계;

상기 혼합물을 성형몰드의 내부에 완전히 채우지 않은 상태로 일정량 채워 밀폐시키는 단계;

상기 성형몰드에 일정량 채워져 밀폐된 혼합물을 증기양생 또는 자연건조를 통해 발포시키는 단계;

상기 발포된 성형물을 성형몰드로부터 탈형시켜 냉각시키는 단계; 및

상기 냉각된 성형판에 방수성을 부여하기 위해 폴리아미드계 수지도료의 방수성 접착제를 도포하여 건축마감재용 패널로 완성하는 단계를 포함하여 이루어진 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 인공경량골재를 제조하는 단계는 하수종말처리장에서 수거된 함수율 80∼90%의 유기성 슬러지를 햇빛 또는 증기건조(건조로의 온도 100∼150℃)를 통해 함수율 20∼50%로 건조시키는 단계;

상기 건조된 유기성 슬러지를 미세분말상으로 분쇄하는 단계;

상기 분쇄된 미세분말상의 유기성 슬러지 40∼60부피%, 점토 35∼50부피%, 플라이 애쉬 0.5∼10부피%의 비율로 혼합(함수율 20∼30%)하는 단계;

상기 혼합물을 원통형으로 이루어진 회전식 성형기를 이용하여 일정크기의 환형으로 성형하는 단계;

상기 환형의 성형물을 송풍 건조기를 이용하여 송풍 건조시키는 단계;

상기 건조된 성형물을 로터리 킬른(Rotary kiln)을 통해 1000∼1400℃의 온도로 고온 소성하여 내부를 용융 발포시킴으로써 다공체를 형성하는 단계; 및

상기 고온 소성된 성형물을 냉각시켜 지름이 5∼10mm인 다공질의 인공경량골재로 완성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 방수성 접착제를 도포하는 단계는 폴리아미드계 수지도료를 바탕처리가 완료된 면에 우선 주제와 경화제가 1:3의 부피비율로 혼합된 프라이머를 도포하는 단계;

상기 프라이머를 도포한 후 10∼15시간동안 건조시키는 단계; 및

상기 건조된 프라이머 도포면에 주제와 경화제가 1:3의 부피비율로 혼합된 폴리아미드계 수지도료를 도포하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 방수성 접착제를 도포하는 단계 후에는 상기 방수성 접착제가 도포된 면에 버너 튀김식 석재가공시 발생되는 석재분말을 분사하여 도포면 접착제에 부착시키는 단계; 및

상기 석재분말이 부착된 표면에 코팅제로 코팅처리하는 단계가 더 부가된 것을 특징으로 하는 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료의 제조방법.
하수종말처리장에서 생성되는 유기성 슬러지 40∼60부피%, 점토 35∼50부피%, 플라이 애쉬 0.5∼10부피%의 비율로 혼합하여 환형의 형태로 성형한 후 이를 1000∼1400℃의 온도조건하에서 고온소성하여 지름이 5∼10mm인 다공질의 인공경량골재를 제조하는 단계; 상기 인공경량골재 30.5∼40부피%, 팽창질석 28∼35부피%, 시멘트 10∼15부피%, 석분 5∼10부피%, AL분말 0.05∼1부피%, 플라이 애쉬 0.05∼1부피%, 시멘트비에 대하여 물 45∼50부피%의 비율로 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 성형몰드의 내부에 완전히 채우지 않은 상태로 일정량 채워 밀폐시키는 단계; 상기 성형몰드에 일정량 채워져 밀폐된 혼합물을 증기양생 또는 자연건조를 통해 발포시키는 단계; 상기 발포된 성형물을 성형몰드로부터 탈형시켜 냉각시키는 단계; 및 상기 냉각된 성형판에 방수성을 부여하기 위해 폴리아미드계 수지도료의 방수성 접착제를 도포하여 건축마감재용 패널로 완성하는 단계에 의해 제조된 유기성 슬러지를 활용한 불연성 경량 건축마감재료.