KR100880587B1 - 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매립으로 버려지는 화력발전 시 발생되는 BOTTOM ASH(10)와 제올라이트 생산 시 발생되는 레드머드슬러지(30)를 이용하여, 시공이 간편하고, 인체에 무해하며, 공사기간을 단축시킬 수 있는 셀프 레베링 바닥몰탈재로 제조하여 활용하기 위함이다.
이를 위해 본 발명에 따른 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법에 의하면; 먼저 입자형태인 BOTTOM ASH(10)를 분쇄기를 통해 BOTTOM ASH분말(20)로 만들기 위한 BOTTOM ASH(10) 분쇄단계(S1)와, 수분이 다량 함유된 레드머드슬러지(30)를 함수율 1~5%의 레드머드슬러지로 건조하기 위한 열 건조단계(S2)와, 열 건조된 덩어리 형상의 레드머드슬러지(30)를 분쇄기를 통하여 분쇄하여 레드머드슬러지 건조분말(40)의 입자상으로 형성하는 레드머드슬러지 분쇄단계(S3)와, 상기 분쇄된 BOTTOM ASH분말(20)과 상기 열 건조된 레드머드슬러지 건조분말(40)에 황산칼슘(50)과 경소마그네시아(60)를 일정비율로 혼합하여, 몰탈 분말(110)을 제조하는 1차 혼합단계(S4)와, 물(70)과 수용성 아크릴수지(80)와 염화마그네슘(90)과 멜라닌계 고유동화제(100)를 일정비율 혼합하여, 몰탈액상(120)을 제조하는 2차 혼합단계(S5)와, 상기 1차 혼합단계(S4)의 혼합물 결과인 몰탈 분말(110)과 상기 2차 혼합단계(S5)의 혼합 결과물인 몰탈액상(120)을 일정비율로 혼합하는 3차 혼합단계(S6)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제조방법으로 제조된 셀프 레베링 바닥몰탈재는, 매립으로 버려지는 BOTTOM ASH(10)와 레드머드슬러지(30)를 활용하여, 스스로 수평 기능에 의해 시공이 간편하고, 백화현상, 균열 방지, 중금속 흡착기능을 갖는 셀프 레베링 바닥몰탈재로 제조하여 활용함으로써, 폐기되는 자원으로 부족한 유용한 자원으로 재생산하고, 아울러 매립으로 버려지는 BOTTOM ASH(10)와 레드머드슬러지(30)로 인한 2차적인 환경오염을 줄일 수 있다는 장점을 갖고 있다.
BOTTOM ASH, 레드머드 슬러지, 매립, 환경오염, 고유동화제, 바닥몰탈재

Description

셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법{Self Leveling Bottom Mortar Agent Manufacturing Method}
본 발명은 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매립으로 버려지는 화력발전 시 발생되는 BOTTOM ASH(10)와 제올라이트 생산 시 발생되는 레드머드슬러지(30)를 이용하여, 시공이 간편하고, 인체에 무해하며, 공사기간을 단축시킬 수 있는 셀프 레베링 바닥몰탈재로 제조하여 활용하기 위함이다.
이를 위해 본 발명에 따른 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법에 의하면; 먼저 입자형태인 BOTTOM ASH(10)를 분쇄기를 통해 BOTTOM ASH분말(20)로 만들기 위한 BOTTOM ASH(10) 분쇄단계(S1)와, 수분이 다량 함유된 레드머드슬러지(30)를 함수율 1~5%의 레드머드슬러지로 건조하기 위한 열 건조단계(S2)와, 열 건조된 덩어리 형상의 레드머드슬러지(30)를 분쇄기를 통하여 분쇄하여 레드머드슬러지 건조분말(40)의 입자상으로 형성하는 레드머드슬러지 분쇄단계(S3)와, 상기 분쇄된 BOTTOM ASH분말(20)과 상기 열 건조된 레드머드슬러지 건조분말(40)에 황산칼슘(50)과 경소마그네시아(60)를 일정비율로 혼합하여, 몰탈 분말(110)을 제조하는 1차 혼합단계(S4)와, 물(70)과 수용성 아크릴수지(80)와 염화마그네슘(90)과 멜라닌계 고유동화제(100)를 일정비율 혼합하여, 몰탈액상(120)을 제조하는 2차 혼합단계(S5)와, 상기 1차 혼합단계(S4)의 혼합물 결과인 몰탈 분말(110)과 상기 2차 혼합단계(S5)의 혼합 결과물인 몰탈액상(120)을 일정비율로 혼합하는 3차 혼합단계(S6)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
화력발전 시 사용되는 석탄이 연소되어 보일러의 바닥에 잔류되어 발생되는 BOTTOM ASH(10) 및 제올라이트 생산 시 침전물로 발생되는 레드머드 슬러지(30)는 폐기물로 분류되며, 본원에서는 이러한 폐기물을 건축자재로 활용하기 위한 셀프 레베링 바닥몰탈재와 이를 제조하는 방법에 관하여 설명하고자 하는 것이다.
본원은 셀프 레베링 바닥몰탈재를 제조하기위하여, 통상적으로 매립되어 버려지는 폐기물인, 화력발전 과정에서 발생되는 바닥재인 BOTTOM ASH(10)와 제올라이트 제조 시 발생되는 레드머드 슬러지(30)를 사용하는 자원 재활용 기술 분야에 속하는 기술이다.
종래 등록특허 (제 10-0420702-0000)는 중금속 처리를 위한 시멘트 고화체 및 그의 제조 방법에 있어서, 시멘트 360 내지 440 kg/㎥, 골재 810 내지 990 kg/㎥, 물 105 내지 135 kg/㎥, 소각재 중 바닥재(Bottom ash) 820 내지 1000 kg/㎥, 및 시멘트 사용량의 2 내지 6 중량%의 고화안정화 처리제를 포함하며, 상기 고화안정화 처리제는 물 10 ℓ에 대하여 NaCl 100 내지 120 g, Na 2 CO 3 550 내지 700 g, NaAlO 2 150 내지 180 g, FeCl 3 20 내지 50 g, CaCl 2 50 내지 100 g 및 NaNO 3 280 내지 320 g을 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 처리를 위한 시멘트 고화체 및 그의 제조방법을 설명하고 있으며,
공개특허(제 10-2005-0100995)는 바텀 애쉬를 이용한 철도용 콘크리트 방음블록과 제조방법에 있어서, 시멘트 원료분말, 잔골재, 굵은 골재, 물 및 바텀 애쉬(BOTTOM ASH)가 혼합된 콘크리트 조성물로 제작되며 상기 바텀 애쉬(BOTTOM ASH)는 상기 잔골재에 대한 용적 대비 10 내지 60%를 대체한다. 상기 콘크리트 조성물에는 상기 시멘트 원료분말 전체 중량 대비 400 내지 600 중량%의 골재가 포함되며 50 내지 60 중량%의 물이 포함되고, 여기에 0.30 내지 0.35 중량%의 AE 감수제인 화학 혼화제가 더 포함되면 바람직하다 설명하고 있으며,
등록특허 (제10-0398076-0000)는 바텀애쉬를 함유하는 고유동성 충전 조성물 및 이의제조방법에 있어서, 포틀랜드 시멘트 30∼120중량부, 플라이애쉬(fly ash) 210∼280중량부, 바텀애쉬(bottom ash) 70∼280중량부, 모래 600∼1300중량부 및 물 320∼460중량부를 혼합하여 이루어지며 3∼83kgf/cm 2 의 28일 압축강도 및 20cm 이상의 슬럼프 플로우값을 나타내는 것을 특징으로 하는 바텀애쉬를 함유하는 고유동성 충전 조성물 및 이의 제조방법을 설명하고 있으며,
등록특허 (제 10-0616454-0000)는 산업폐기물을 이용한 콘크리트 혼화용 조성물, 이를 포함한 콘크리트 조성물 및 콘크리트 구조물에 있어서, 플라이애쉬(FLY ASH) 10~90중량부, 고로슬래그 10-150중량부, 입경 5-20MM인 바텀애쉬(BOTTOM ASH) 100~500중량부 및 입경 1MM 이하인 폐유리 가공분말100~700 중량부를 포함하는 콘 크리트 혼화재 조성물 및 콘크리트 구조물을 설명하고 있으며,
등록특허 (제 10-0526037-0000)는 바텀 애쉬를 사용한 고강도 콘크리트 조성물에 있어서, 물, 시멘트, 모래, 중간 골재, 굵은 골재 등을 배합하여 사용하는 고강도 콘크리트 조성물에 있어서, 상기 콘크리트 구성 성분이 시멘트 30∼40중량% , 모래 대체재로서 바텀 애쉬 15∼25중량%, 중간 골재 대체재로서 바텀 애쉬 10∼20중량%, 굵은 골재 대체재로서 바텀 애쉬 10∼20중량%, 미분 5∼10중량%를 포함하고, 혼화제(라텍스)를 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 바텀 애쉬를 사용한 고강도 콘크리트 조성물에 관한 것을 설명하고 있다.
상기와 같이 BOTTOM ASH(10)는 시멘트, 모래, 골재 등에 소량 혼용되어, 콘크리트 제품에 사용되고 있는 것이 통상적이나, BOTTOM ASH(10)는 발생량에 비해 재활용되는 량이 극히 미진하여, 매립으로 처리되는 량이 더 많은 것이 현실이며, 레드머드 슬러지(30)의 경우 다량의 수분을 함유하고 있어, 전량 매립으로 처리되거나, 드물게 색을 내기위하여 시멘트에 소량 첨가하여 시용하거나, 야적을 하고 있으며, 시멘트에 다량으로 사용하면 적색을 나타내기 용이하지만 백화현상을 일으켜 시멘트와 혼합하여 사용하는 것이 용이하지 않다.
또한 기존 바닥몰탈재(130)는 시멘트, 모래, 잔골재 등으로 구성되며, 이에 소량의 황토, 맥반석, 게르마늄, 옥등을 첨가하거나, 또는 황토색을 내기 위하여, 산화철, 황화철 등을 혼합하여 사용되는 것이 통상적이나 가격이 비싸고 유해물질이 포함되어 있기 때문에, 이는 요즘 이들을 사용한 시멘트의 성분 중 6가 크롬으로 환경문제가 야기되고 있고, 또한 시멘트 바닥 몰탈재는 시공 후 표면이 일어나 거나 시멘트 특유의 냄새로 인한 새집증후군의 원인이 되고 있다.
따라서 매립으로 처리되는 BOTTOM ASH(10)를 다량 사용할 수 있고, 시멘트의 단점을 보완할 수 있고, 아울러 매립에 따른 2차적인 환경오염을 줄일 수 있으며, 무엇보다 부족한 자원을 대체할 수 있는 기술 개발이 절실히 필요하다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명의 목적은 매립으로 버려지는 BOTTOM ASH(10)와 레드머드 슬러지(30)를 이용하여, 시공이 간편하고, 인체에 무해하며, 공사의 기간을 단축시킬 수 있는 셀프 레베링 바닥 몰탈재로 활용함으로써, 부족한 자원을 대체하고, 아울러 매립에 따른 2차적인 환경오염을 줄일 수 있는 장점을 갖고 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구체적으로; 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법에 있어서,
입자형태인 BOTTOM ASH(10)를 분쇄기를 통해 BOTTOM ASH분말(20)로 만들기 위한 BOTTOM ASH(10) 분쇄단계(S1)와;
수분이 다량 함유된 레드머드 슬러지(30)를 함수율 1~5%의 레드머드 슬러지 건조분말(40)로 만들기 위한 열 건조단계(S2)와;
상기 열 건조된 덩어리 형상의 레드머드슬러지(30)를 분쇄기를 통하여 분쇄하여 레드머드슬러지 건조분말(40)의 입자상으로 형성하는 레드머드슬러지 분쇄단계(S3) 와,
상기 분쇄된 BOTTOM ASH분말(20)과 상기 열 건조된 레드머드 슬러지 건조분말(40)에 황산칼슘(50)과 경소마그네시아(60)를 일정비율로 혼합하여, 몰탈 분말(110)을 제조하는 1차 혼합단계(S4)와;
물(70)과 수용성 아크릴수지(80)와 염화마그네슘(90)과 멜라닌계 고유동화제(100)를 일정비율 혼합하여, 몰탈 액상(120)을 제조하는 2차 혼합단계(S5)와;
상기 1차 혼합단계(S2)의 혼합물인 몰탈 분말(110)과 상기 2차 혼합단계(S4)의 혼합물인 액상 경화제(120)를 일정비율로 혼합하는 3차 혼합단계(S2)를 구비한 것을 특징으로 하며,
상기 1차 혼합단계(S4)에서 BOTTOM ASH분말(20)은 BOTTOM ASH(10)를 100 ~ 300 MESH로 분쇄 한 것을 특징으로 하고,
상기 열 건조단계(S2)에서 레드머드 슬러지 건조분말(40)은 함수율이 40%~ 60%인 레드머드 슬러지(30)를 섭씨 700~900도로 열 건조 시키고, 상기 레드머드슬러지 분쇄단계(S3)에서 100 ~ 300 MESH 분말로 만든 것을 특징으로 하고,
상기 1차 혼합단계(S4)에서 몰탈 분말(110)은 BOTTOM ASH분말(20)과 레드머드 슬러지 건조분말(40)과 황산칼슘(50)과 경소마그네시아(60)를 8~15 : 0.5 : 0.5~1 : 1 의 중량부로 혼합한 분말인 것을 특징으로 하고,
상기 2차 혼합단계(S5)에서 몰탈 액상(120)은 물(70)과 수용성 아크릴수지(80)와 염화마그네슘(90)과 멜라닌계 고유동화제(100)를 2 ~ 6: 0.5 : 2~3 : 0.5 의 중량부로 혼합한 액상인 것을 특징으로 하고,
상기 3차 혼합단계(S6)에서, 상기 1차 혼합단계(S4)에 포함된 레드머드 슬러지 건조분말(40)과 상기 2차 혼합단계(S5)에 포함된 수용성 아크릴수지(80)의 중량이 동일하게 되도록 상기 1차 혼합단계(S2)의 혼합물인 몰탈 분말(110)과 상기 2차 혼합단계(S4)의 혼합물인 몰탈 액상(120)을 10~17.5 : 5~10의 중량부로 혼합하는 것을 특징으로 하고,
상기 BOTTOM ASH(10) 분쇄단계(S1)의 BOTTOM ASH (10)는 백운석, 맥반석, 옥, 게르마늄, 제철슬래그 중 어느 하나 또는 복합적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법에 관한 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 매립으로 버려지는 BOTTOM ASH(10)와 레드머드 슬러지(30)를 이용하여, 시공이 간편하고, 인체에 무해하며, 공기를 단축시킬 수 있는 셀프 레베링 바닥몰탈재로 활용함으로써, 부족한 자원을 대체하고, 아울러 매립에 따른 2차적인 환경오염을 줄일 수 있는 장점을 갖고있다.
용어의 상세한 설명으로, BOTTOM ASH (10)는 화력발전소에서 사용되는 석탄을 연소한 후 발생되는 석탄재중 분말(FLY ASH)이 아닌 입자형태의 연소 후 보일러의 바닥에 잔존하는 석탄재를 의미하는 것이며,
레드머드 슬러지(30)는 제올라이트 생산과정 시 세척 후 발생되는 폐수를 처리할 때 화학적 성분과 형태가 진흙과 동일한 침전물이 발생되는데 이 침전물을 탈수시킨 후 발생되는 슬러지를 의미하는 것이고,
멜라닌계 고유동화제(100)는 수용성 멜라닌 수지가 혼합된 액상의 시멘트 혼화제로써, 혼합물을 부드럽게 만들어 스스로 유동성 갖도록 보조하는 액상의 시멘트 혼화제를 의미하는 것이며,
바닥몰탈재(130)는 아파트나 빌라 등 집 내부의 바닥에 보일러선을 깔고 그 위에 사용되는 재료를 의미하는 것이다.
제올라이트 (zeolite)는 규산질의 이온교환성을 지닌 이온교환체로서의 용도를 가지는 물질로서, 제올라이트라고 말할 때에는 천연적으로 생산되는 제올라이트뿐만 아니라, 인공적으로 합성한 인조제올라이트도 포함해서 말하는 경우가 많으나, 본원에서는 인공적으로 합성한 인조제올라이트의 경우에 발생되는 폐기물인 레드머드 슬러지(30)의 효과적인 폐기물의 재활용 방법을 제시하고자하는 것이다.
경소마그네시아(calcined magnesia)는 화학조성식 MgCO이며, 방해석계 광물의 하나인 능고토석(菱苦土石)이라고도 불리는 마그네사이트 (magnesite)를 1400℃이하의 온도에서 소성해서 얻어진 산화마그네슘으로 마그네슘화합물, 내화재(耐火材) 등의 원료로 사용된다.
도면의 간단한 설명은, 도 1은 본 발명에 따른 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조 공정을 보인 블록도를 나타내며, 도 2는 본 발명에 따른 공정별 혼합물의 성분을 보이는 것이고, 도 3은 본 발명에 따라 제조된 셀프 레베링 바닥몰탈재를 이용한 시공 실시 예를 보여준다.
이를 참조 하면, 본 발명에 따른 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법은; 도 1에 도시한 바와 같이, 입자형태인 BOTTOM ASH(10)를 분쇄기를 통해 BOTTOM ASH분 말(20)로 만들기 위한 BOTTOM ASH(10) 분쇄단계(S1)와; 수분이 다량 함유된 레드머드슬러지(30)를 함수율 1~5%의 레드머드슬러지로 건조하기 위한 열 건조단계(S2)와, 열 건조된 덩어리 형상의 레드머드슬러지(30)를 분쇄기를 통하여 분쇄하여 레드머드슬러지 건조분말(40)의 입자상으로 형성하는 레드머드슬러지 분쇄단계(S3)와, 상기 분쇄된 BOTTOM ASH분말(20)과 상기 열 건조된 레드머드 슬러지 건조분말(40)에 황산칼슘(50)과 경소마그네시아(60)를 일정비율로 혼합하여, 몰탈 분말(110)을 제조하는 1차 혼합단계(S4)와; 물(70)과 수용성 아크릴수지(80)과 염화마그네슘(90)과 멜라닌계 고유동화제(100)를 일정비율 혼합하여, 몰탈 액상(120)을 제조하는 2차 혼합단계(S5)와; 상기 1차 혼합단계(S2)의 혼합물인 몰탈 분말(110)과 상기 2차 혼합단계(S4)의 혼합물인 몰탈 액상(120)을 일정비율로 혼합하는 3차 혼합단계(S2)를 포함하고 있다.
BOTTOM ASH(10) 분쇄단계(S1)에서는 입자형태인 BOTTOM ASH(10)를 분쇄기를 통해 시공 및 혼합이 용이한 상태의 BOTTOM ASH분말(20)로 만들기 위한 공정이다.
BOTTOM ASH (10)는 화력발전소에서 사용되는 석탄을 연소한 후 발생되는 석탄재중 분말(FLY ASH)이 아닌 입자형태의 연소 후 보일러의 바닥에 잔존하는 석탄재로써, 20~50 MESH 정도의 굵은 입자로 구성되어 있어, 이러한 BOTTOM ASH(10)를 직접 원료로 사용 시 입자가 굵으므로 인하여 유동성이 낮아지므로, 셀프레베링을 하는 본원의 목적을 저해시키며, 완성된 제품의 표면이 거칠게 형성되기 때문에 시공 및 제품 혼합이 저하된다.
따라서 분쇄의 공정을 거쳐, BOTTOM ASH(10)를 100 ~ 300 MESH 정도의 BOTTOM ASH분말(20)로 만들어 줌으로써, 시공 시 유동성을 증가시켜 스스로 수평을 잡고, 시공 후 균열을 방지하고 부드러운 건물 내부 바닥 표면을 얻을 수 있기 때문이다.
열 건조단계(S2)에서는 수분이 다량 함유된 레드머드 슬러지(30)를 열 건조를 통해, 시공 및 혼합이 용이한 상태의 함수율 1~5%의 레드머드 슬러지(30)로 만들기 위한 공정이다.
레드머드 슬러지(30)는 제올라이트 생산과정 중 발생되는 폐수처리를 할 때에 발생되는 침전된 침전물을 탈수 시킨 폐기물로 등록된 슬러지로써, 레드머드 슬러지(30)는 40%~ 60%의 수분을 함유하고 있어, 제품제조 시 일정한 투입량을 조절할 수 없어 혼합이 저하된다.
따라서 섭씨 700~900도의 고온 열 건조 공정을 거쳐, 레드머드 슬러지(30)에 함유된 수분을 1~5%로 저하시켜, 제품을 생산하기위하여 투입되는 타 물질들과 정확한 혼합비율을 조절하기 위함이다.
레드머드슬러지 분쇄단계(S3)는 열 건조된 덩어리 형상의 레드머드슬러지(30)를 분쇄기를 통하여 분쇄하여 레드머드슬러지 건조분말(40)의 입자상으로 형성하기 위한 공정이다.
열 건조된 덩어리 형상의 레드머드슬러지(30)를 분쇄기를 통하여 분쇄하여 레드머드슬러지 건조분말(40)의 입자상으로 만들어 줌으로써, 제품혼합 및 시공이 용이한 상태가 되며, 또한 고온에서 열 건조된 레드머드 슬러지 건조분말(40)은 다량의 기공을 갖은 흡착기능이 있는 황토색분말이 되어, 시공 후 표면을 황토색으로 변화시키며, 또한 중금속 및 유해 냄새를 흡착하는 기능을 얻을 수 있기 때문이다.
1차 혼합단계(S4)에서는 상기 분쇄된 BOTTOM ASH분말(20)과 상기 열 건조된 레드머드 슬러지 건조분말(40)에 황산칼슘(50)과 경소마그네시아(60)를 8~15 : 0.5 : 0.5~1 : 1 의 중량부로 혼합하여, 몰탈 분말(110)을 만들기 위한 공정이다.
몰탈 분말(110)의 성분 중 BOTTOM ASH분말(20)은 충진제의 역할을 하며, 제품의 강도를 상승시키는 기능을 갖으며, 중량부로 경소마그네시아(60)가 1일 때, BOTTOM ASH분말(20)을 8 ~ 15를 혼합한다.
이는 BOTTOM ASH분말(20)이 8 보다 작을 경우는, BOTTOM ASH분말(20)이 시멘트의 경우 모래의 역할을 하는 것이기 때문에 시공 후 표면이 갈라지거나 수축되어 휘는 현상이 발생되기 때문이며, BOTTOM ASH분말(20)이 15 보다 많이 투입되는 경우는, BOTTOM ASH분말(20)이 다량의 수분을 흡착하여, 혼합이 용이하지 않고, 따라서 다량의 몰탈 액상(120)이 투입되어, 제품의 강도가 저하되어, 표면이 경화되지 않고, 시공 후 표면이 묻어나거나, 백화현상이 발생되기 때문이다.
따라서 BOTTOM ASH분말(20)은 중량부로 경소마그네시아(60)가 1일 경우, BOTTOM ASH분말(20)을 8 ~ 15 중량부를 유지하는 것이 바람직하다.
몰탈 분말(110)의 성분 중 레드머드 슬러지 건조분말(40)은 시공 후 표면의 색상조절기능을 갖으며, 중량부로 경소마그네시아(60)가 1일 경우, 레드머드 슬러지 건조분말(40)을 0.5 중량부를 혼합한다.
이는 레드머드 슬러지 건조분말(40)이 0.5 보다 작을 경우는 제품의 표면색이 연한 황토색이고, 레드머드 슬러지 건조분말(40)의 중량부가 0.5 보다 많을 경우 진한 황토색이 되기 때문이다.
따라서 레드머드 슬러지 건조분말(40)은 중량부로 경소마그네시아(60)가 1일 경우, 레드머드 슬러지 건조분말(40)을 0.5 중량부를 유지하는 것이 본원이 추구하는 황토색을 표현하기에 바람직하다. 또한 소비자의 요구에 따라 황토색을 나타내는 정도를 연출하기위하여 0.4~0.6 중량부의 범위를 투입할 수 있다.
몰탈 분말(110)의 성분 중 황산칼슘(50)은 경화보조기능을 갖으며, 중량부로 BOTTOM ASH분말(20)이 8~15일 때, 황산칼슘(50)은 0.5~1 중량부를 혼합한다.
이는 경소마그네시아(60)자체로는 몰탈 액상(120)의 성분 중 물(70)에 의해 경화기능이 떨어져, 제품의 강도 및 경화가 이루어지지 않아, 황산칼슘(50)을 혼합해줌으로써, 몰탈 액상(120)의 성분 중 물(70)을 흡수, 수화시켜, 경소마그네시아(60)가 경화 기능을 유지할 수 있기 때문이다.
BOTTOM ASH분말(20)의 중량부가 증가함에 따라 몰탈 액상과 잘 섞여 셀프레벨링의 기능을 유지하기 위하여 몰탈 액상(120)의 중량부가 증가되고, 몰탈 액상(120)의 중량부가 증가됨에 따라 몰탈액상(120)에 포함된 물을 흡수 시켜 경소마그네시아(60)가 경화 기능을 유지할 수 있도록 황산칼슘(50)의 중량부는 증가 된다.
이때 황산칼슘(50)의 투입 중량부가 0.5 보다 작을 경우에는 수분의 흡수 및 수화가 충분하지 않아 셀프레벨링의 기능은 증가되나, 경소마그네시아(60)가 경화 기능이 떨어지고, 또한 황산칼슘(50)의 투입비율이 1 보다 많은 중량부가 투입되는 경우는 수분의 흡수 및 수화가 지나쳐서 오히려 경소마그네시아(60)의 경화속도가 너무 빠르게 작용하여 바닥면의 시공 상 크랙을 형성시키는 문제점을 발생시키기 때문이다.
따라서 황산칼슘(50)은 중량부로 BOTTOM ASH분말(20)이 8~15 중량부일 경우, 황산칼슘(50)은 0.5~1 중량부를 투입하는 것이 바람직하다.
몰탈 분말(110)의 성분 중 경소마그네시아(60)는 중금속이나 유해 냄새를 흡착하는 기능을 갖으며, 특수한 형태의 시멘트로 사용되는 접착 기능을 갖는 고형제로써, 몰탈 분말(110) 제조 시 경소마그네시아(60)의 혼합비율에 따라 BOTTOM ASH분말(20)과 레드머드 슬러지 건조분말(40)과 황산칼슘(50)의 투입 중량부가 조절된다.
따라서 1차 혼합단계(S4)에서는 BOTTOM ASH분말(20)과 레드머드 슬러지 건조분말(40)과 황산칼슘(50)과 경소마그네시아(60)를 8~15 : 0.5 : 0.5~1 : 1 의 중량부로 혼합하여, 소각 후 발생된 다량의 기공을 갖은 BOTTOM ASH분말(20)에 의해, 중금속 흡착 및 단열기능을 갖으며, 레드머드 슬러지 건조분말(40)에 의해 표면을 황토색으로 만드는 색 조절기능을 갖으며, 황산칼슘(50)에 의해 시공 시 다량의 물을 혼합하여도, 자체의 경화기능에 의해 몰탈의 강도를 유지 시키는 기능 갖으며, 경소마그네시아(60)에 의해 화학성분이 다른 분말들을 일률적으로 고형화시키는 접착기능 갖는 몰탈 분말(110)이 된다.
2차 혼합단계(S5)에서는 물(70)과 수용성 아크릴수지(80)와 염화마그네슘(90)과 멜라닌계 고유동화제(100)를 2 ~6 : 0.5 : 2~3 : 0.5 의 중량부로 혼합하여, 몰탈 액상(120)을 만들기 위한 공정이다.
몰탈 액상(120)의 성분 중 물(70)은, 혼합물인 몰탈 액상(120)의 성분 중 결 정체 상태인 염화마그네슘(90)을 용해시키는 기능과 혼합을 용이하게 만드는 기능을 하며, 중량부로 염화마그네슘(90)이 3 중량부일 때 물(70)은 3~6 중량부를 혼합한다.
이는 몰탈 액상(120)의 성분 중 물(70)이 2 보다 작을 경우는 시공 후 강도는 강하나 황산칼슘(50)이 수분을 흡수 수화시켜 경소마그네시아(60)의 경화작용을 급하게 상승시키므로, 급격한 경화작용으로 인한 휨이나 균열이 발생되고, 몰탈 액상(120)의 성분 중 물(70)이 6 보다 많을 경우는 황산칼슘(50)이 흡수하여, 수화할 수 있는 범위를 넘기 때문에 경소마그네시아(60)의 경화작용을 저해하여 경화가 지연되고, 시공 후 표면강도가 약하며, 몰탈의 표면에 분진이 발생되기 때문이다. 따라서 몰탈 액상(120)의 성분 중 물(70)은 중량부로 염화마그네슘(90)이 2~3 중량부일 경우 물(70)은 2~6 중량부를 벗어나지 않아야 한다.
액상경화제(120)의 성분 중 수용성 아크릴수지(80)는 몰탈 표면의 코팅기능을 하며, 중량부로 염화마그네슘(90)이 2~3 중량부일 경우 수용성 아크릴수지(80)는 0.5 중량부를 혼합한다.
수용성 아크릴수지(80)는 몰탈 액상(120)의 성분 중 물(70)에 용해되어, 시공 후 비중이 가벼운 수용성 아크릴수지(80)는 표면으로 상승되고, 표면으로 상승된 수용성 아크릴수지(80)는 몰탈 경화 후 몰탈 표면을 코팅하여, 표면의 분진발생을 억제 시키는 기능을 한다.
몰탈 액상(120)의 성분 중 염화마그네슘(90)은 응집 경화기능을 하며, 중량부로 경소마그네시아((60)가 1 중량부일 경우 염화마그네슘(90)은 2~3의 중량부를 혼합한다.
염화마그네슘(90)은 몰탈 액상(120)의 성분 중 물(70)에 용해되어, 경소마그네시아(60)를 용해시켜, 경소마그네시아(60)가 접착기능을 할 수 있도록 하는 경화제 기능을 한다.
염화마그네슘(90)이 2 중량부 보다 작을 경우는 응집 경화기능이 약하여 몰탈의 강도가 저하될 수 있고, 3 중량부 보다 많이 투입될 경우 급격한 경화로 인하여 균열 및 휨이 발생할 수 있기 때문이다.
따라서 몰탈 액상(120)의 성분 중 염화마그네슘(90)은 중량부로 경소마그네시아(60)가 1 중량부일 경우 염화마그네슘(90)은 2~3 중량부의 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
몰탈 액상(120)의 성분 중 멜라닌계 고유동화제(100)는 혼합물을 부드럽게 만드는 기능을 하며, 중량부로 염화마그네슘(90)이 2~3 중량부일 경우 멜라닌계 고유동화제(100)는 0.5 중량부를 혼합한다.
멜라닌계 고유동화제(100)는 수용성 멜라닌 수지가 함유된 고유동화제로써, 몰탈분말(110)과 몰탈 액상(120)을 혼합 시 혼합물을 부드럽게 만들어 유동성을 갖게 하여, 시공 시 스스로 수평을 잡을 수 있는 셀프 레벨링 기능을 부여하게 되는 것이다.
3차 혼합단계(S6)에서는 상기 1차 혼합단계(S4)에 포함된 레드머드 슬러지 건조분말(40)과 상기 2차 혼합단계(S5)에 포함된 수용성 아크릴수지(80)의 중량부가 동일하게 되도록 상기 1차 혼합단계(S2)의 혼합물인 몰탈 분말(110)과 상기 2차 혼합단계(S4)의 혼합물인 몰탈 액상(120)을 10~17.5 : 5~10의 중량부로 혼합하는 공정이다.
3차 혼합단계(S6)는 바닥몰탈 시공직전 혼합하는 혼합단계로써, 몰탈 분말(110)과 상기 2차 혼합단계(S4)의 혼합물인 몰탈 액상(120)은, 시공하여 바로 셀프레벨링을 시작하여 셀프레벨링이 완료되고, 혼합 후 30분후부터 경화되기 시작하여, 4시간 후면 사람이 올라 탈수 있을 정도의 강도를 갖고, 24시간이면 완전 경화가 이루어진다. 몰탈 분말(110) 10~17.5 중량부일 경우 몰탈 액상(120)이 5 중량부보다 적게 투입될 때는 혼합물이 유동성을 갖지 못하고, 몰탈 액상(120)이 10 보다 많은 중량부가 투입될 때는 유동성은 좋으나, 경화가 지연되고, 시공 후 강도가 약하고, 표면에 분진이 발생된다. 이때에 상기 1차 혼합단계(S4)에 포함된 레드머드 슬러지 건조분말(40)과 상기 2차 혼합단계(S5)에 포함된 수용성 아크릴수지(80)의 중량부가 동일하게 되도록 하는 것에 유의 하여야 한다. 이는 여타 투입 성분인 BOTTOM ASH분말(20), 황산칼슘(50), 경소마그네시아(60), 물(70), 염화마그네슘(90), 멜라닌계 고유동화제(100)의 각각의 성분의 기능을 원활하게 하도록 함이다.
따라서 3차 혼합단계(S6)는 시공 직전에 혼합하여야 하며, 중량부로 몰탈 분말(110) 중량부가 10~17.5 일 경우 몰탈 액상(120)의 중량부는 5~10인 것이 바람직하다.
이와 같이 제조된 셀프 레베링 바닥몰탈재의 원리는 BOTTOM ASH분말(20)과 레드머드 슬러지 건조분말(40)과 황산칼슘(50)과 경소마그네시아(60)가 8~15 : 0.5 : 0.5~1 : 1 의 중량부로 혼합된 몰탈 분말(110)과 물(70)과 수용성 아크릴수지(80)와 염화마그네슘(90)과 멜라닌계 고유동화제(100)가 2 ~6 : 0.5 : 2~3 : 0.5 의 중량부로 혼합된 몰탈 액상(120)을 10~17.5 : 5~10의 중량부로 혼합하면 몰탈분말(110)의 성분 중 경소마그네시아(60)와 황산칼슘(50)은 몰탈 액상(120)의 성분 중 물(70)과 염화마그네슘(90)에 용해되어 점성을 갖고, 이때 멜라닌계 고유동화제(100)는 혼합물을 부드럽게 하여, 혼합이 용이하도록 하며, 용해된 혼합물은 BOTTOM ASH분말(20)의 표면에 흡착되고, 이때 혼합물은 레드머드 슬러지 건조분말(40)에 의하여 황토색 혼합물이 되며, 이를 시공하면 수용성 아크릴수지(80)는 비중에 의해 혼합물의 표면으로 떠올라 막을 형성하고, 시간이 경과함에 따라 다량의 수분흡수와 수화기능이 있는 황산칼슘(50)이 흡수한 수분을 수화하며, 경소마그네시아(60)의 경화를 도와주고, 이때 경소마그네시아(60)는 Cl과 수분과 공기 중의 Co2와 반응하여 경화되고, 경화된 고형물의 BOTTOM ASH분말(20)에 의해 일정 강도를 갖으며, 표면은 레드머드 슬러지 건조분말(40)에 의해 황토색이 되고, 수용성 아크릴수지(80)에 의해 코팅되어, 강도 및 미관이 우수한 셀프 레베링 바닥몰탈이 되는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 공정별 혼합물의 성분을 보이는 것이고,
도 3은 본 발명에 따라 제조된 셀프 레베링 바닥몰탈재를 이용한 시공 실시 예를 보여준다.
이상으로, 본 발명에 따른 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법을 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 여기에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 사항과 균등한 범위의 모든 기술적 사상에 대하여 미친다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조공정을 보인 블록도를 나타내며,
도 2는 본 발명에 따른 혼합단계별 혼합물의 성분을 보이는 것이고,
도 3은 본 발명에 따라 제조된 셀프 레베링 바닥몰탈재를 이용한 시공 실시예를 보여준다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : BOTTOM ASH (화력발전 시 발생되는 20~ 50 MESH의 입자)
20 : BOTTOM ASH분말 (BOTTOM ASH(10)을 100~300 MESH로 분쇄한 분말)
30 : 레드머드 슬러지 (제올라이트 제조과정 중 폐수 처리 시 발생되는 침전물을 탈수시킨 슬러지)
40 : 레드머드 슬러지 건조분말 (레드 머드슬러지(30)를 700~900도로 열 건조시킨 함수율 1~5%의 황색분말)
50 : 황산칼슘 (CaSo4의 함량 75~95%의 분말)
60 : 경소마그네시아 (MgO의 함량 75%~95%의 분말)
70 : 물 (H2O)
80 : 수용성 아크릴수지(Solid 50%의 액상)
90 : 염화마그네슘 (MgCl2의 함량 47%의 결정체)
100 : 멜라닌계 고유동화제 (poly melamine sulfur formalize condensation : 혼합물을 부드럽게 하기 위한 혼화제)
110 : 몰탈 분말 (BOTTOM ASH 분말(20)과 레드머드 슬러지 건조분말(40)과 황산칼슘(50)과 경소마그네시아(60)를 혼합한 분말)
120 : 몰탈 액상( 물(70)과 수용성 아크릴수지(80)와 염화마그네슘(90)과 멜라닌계 고유동화제(100)를 혼합한 액상)
130 : 바닥몰탈재(집 내부의 방바닥에 보일러선을 깔고 그 위에 몰탈을 하는 재료 )
S1 : BOTTOM ASH(10) 분쇄단계 S2 : 열 건조단계
S3 : 레드머드슬러지 분쇄단계 S4 : 1차 혼합단계
S5 : 2차 혼합단계 S6 : 3차 혼합단계

Claims (7)

  1. 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법에 있어서,
    입자형태인 BOTTOM ASH(10)를 분쇄기를 통해 BOTTOM ASH분말(20)로 만들기 위한 BOTTOM ASH(10) 분쇄단계(S1)와;
    수분이 다량 함유된 레드머드 슬러지(30)를 함수율 1~5%의 레드머드 슬러지 건조분말(40)로 만들기 위한 열 건조단계(S2)와;
    상기 열 건조된 덩어리 형상의 레드머드슬러지(30)를 분쇄기를 통하여 분쇄하여 레드머드슬러지 건조분말(40)의 입자상으로 형성하는 레드머드슬러지 분쇄단계(S3)와;
    상기 분쇄된 BOTTOM ASH분말(20)과 상기 열 건조된 레드머드 슬러지 건조분말(40)에 황산칼슘(50)과 경소마그네시아(60)를 혼합하여, 몰탈 분말(110)을 제조하는 1차 혼합단계(S4)와;
    물(70)과 수용성 아크릴수지(80)와 염화마그네슘(90)과 멜라닌계 고유동화제(100)를 혼합하여, 몰탈 액상(120)을 제조하는 2차 혼합단계(S5)와;
    상기 1차 혼합단계(S2)의 혼합물인 몰탈 분말(110)과 상기 2차 혼합단계(S4)의 혼합물인 액상 경화제(120)를 혼합하는 3차 혼합단계(S2)를 구비한 것을 특징으로 하는 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 혼합단계(S4)에서 BOTTOM ASH분말(20)은 BOTTOM ASH(10)를 100 ~ 300 MESH로 분쇄 한것을 특징으로 하는 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열 건조단계(S2)에서 레드머드 슬러지 건조분말(40)은 함수율이 40%~ 60%인 레드머드 슬러지(30)를 섭씨 700~900도로 열 건조 시키고, 상기 레드머드슬러지 분쇄단계(S3)에서 100 ~ 300 MESH 분말로 만든 것을 특징으로 하는 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 혼합단계(S4)에서 몰탈 분말(110)은 BOTTOM ASH분말(20)과 레드머드 슬러지 건조분말(40)과 황산칼슘(50)과 경소마그네시아(60)를 8~15 : 0.5 : 0.5~1 : 1 의 중량부로 혼합한 분말인 것을 특징으로 하는 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 2차 혼합단계(S5)에서 몰탈 액상(120)은 물(70)과 수용성 아크릴수지(80)와 염화마그네슘(90)과 멜라닌계 고유동화제(100)를 2 ~6: 0.5 : 2~3 : 0.5 의 중량부로 혼합한 액상인 것을 특징으로 하는 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 3차 혼합단계(S6)에서, 상기 1차 혼합단계(S4)에 포함된 레드머드 슬러지 건조분말(40)과 상기 2차 혼합단계(S5)에 포함된 수용성 아크릴수지(80)의 중량이 동일하게 되도록 상기 1차 혼합단계(S2)의 혼합물인 몰탈 분말(110)과 상기 2차 혼합단계(S4)의 혼합물인 몰탈 액상(120)을 10~17.5 : 5~10의 중량부로 혼합하는 것을 특징으로 하는 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 BOTTOM ASH(10) 분쇄단계(S1)의 BOTTOM ASH (10)는 백운석, 맥반석, 옥, 게르마늄, 제철슬래그 중 어느 하나를 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 셀프 레베링 바닥몰탈재 제조방법.
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