KR100910831B1 - 현무암 화이버를 이용한 여재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현무암 화이버를 이용한 여재의 제조방법에 관한 것으로, 현무암을 1250∼1550℃로 용융시켜서 노즐분사 방식이나 원심분리 방식으로 7∼12 미크론의 굵기로 현무암 화이버를 제조하는 화이버제조단계; 나노탄소입자가 들어있는 용기 내부에 2∼10기압의 공기압을 주입시켜서 상기 용기에 들어있는 나노탄소입자들은 그들 사이사이에 공기압이 분포되어 있는 과포화상태가 유지되게 하며, 이어서 상기 화이버제조단계에서 제조된 7∼12 미크론 굵기의 현무암 화이버를 상기한 용기에 들어있는 나노탄소입자들 사이를 통과시켜 현무암 화이버의 외표면에 나노탄소입자가 고르게 코팅되게 하는 나노탄소코팅단계; 액상의 불소수지가 들어있는 용기 내부로 상기 나노탄소코팅단계에서 나노탄소입자가 코팅된 현무암 화이버를 투입하여 상기한 불소수지액이 현무암 화이버에 앞서 코팅되어 있는 나노탄소입자 코팅층을 은폐시키도록 재차 코팅되게 하는 불소수지코팅단계; 상기 불소수지코팅단계에서 나노탄소입자 코팅층에 재차 코팅된 불소수지액 코팅층의 결정을 확산시키기 위하여 350∼500℃의 고온으로 가열한 다음 급속 건조시키는 결정확산 및 급속건조 단계; 상기 결정확산 및 급속건조 단계를 거친 현무암 화이버를 소재로 하여 여재를 직조하는 여재직조단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발명이다.

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Description

현무암 화이버를 이용한 여재의 제조방법{Filter manufacturing process using basalt fiber}

생활쓰레기, 산업폐기물 등을 소각처리하는 소각로의 시설에서 매연 및 다이옥신 등 환경오염물질을 제거하는데 너무 많은 비용이 소요되므로, 이를 개선하기 위하여 600℃ 이상의 고온을 견딜 수 있는 현무암 화이버를 이용하여 소각로시설에서 배기가스를 배출시킬 때 다이옥신과 같은 유해성분이 생성되지 않도록 하면서 배기가스와 함께 배출되는 매연을 걸러내는 집진기에 사용되는 집진필터를 제조하기 위한 현무암 화이버를 이용한 여재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 일상생활에서 배출되는 각종 생활쓰레기를 소각처리하는 소각로 시스템에는 쓰레기 소각시 배기가스와 함께 배출되는 매연를 여과하는 집진기가 구비되어 있어서 굴뚝으로 배출되는 매연에는 인체에 유해한 다이옥신과 같은 성분은 걸러내고 깨끗이 여과된 배기가스만을 대기 중으로 배출시키도록 구성되어 있는 것으로 알려져 있지만, 기존의 쓰레기 소각로 시스템에서 소각시 배기가스와 함께 배출되는 매연에는 인체에 유해한 다이옥신 등의 성분이 여과되지 아니한 채 그대로 배출되고 있는 실정이다.

그 이유를 살펴보면, 쓰레기 소각시 발생되는 다이옥신은 250∼450℃ 사이에서 주로 생성되는데 특히, 350℃ 내외의 온도에서 다량의 다이옥신이 생성되는 것으로 알려져 있다. 고로 소각로에서 배출되는 배기가스의 온도를 높이면 다이옥신의 생성을 원천적으로 막을 수 있을 것이다.

그러나 기존의 쓰레기 소각로 시스템에서는 고온의 배기가스를 여과하기 위해 물을 이용한 냉각장치를 구비하여 집진기로 유입되는 배기가스를 대략 200℃ 내외의 낮은 온도로 냉각시킴으로써 집진기를 보호하면서 여과하여 매연을 포집하게 되는데, 이때 집진기가 급속하게 냉각되질 않고 냉각시간이 지연되기 때문에 다이옥신과 같은 유해성분이 생성되며, 또 철을 부식시키는 염소성분 등이 다량 배출되어 각종 기계를 부식시키게 되므로, 이에 대한 개선책이 필요한 실정이다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해서는 소각로에서 배출되는 배기가스의 연 소를 도와 완전 연소시키는 것이 우선이며, 후단시설을 간소하게 하여 집진하는 것이어야 하므로, 고온에서 견딜 수 있는 고내열성이고 정전기가 발생되질 않아 연소가스가 자연스럽게 통과할 수 있으며, 표면이 매끄럽고 부드러워 유연하고 인장강도가 우수한 섬우소재를 이용하여 집진기의 집진필터를 제조하므로써 종레와 같이 쓰레기 소각로 시스템의 집진기를 물로 냉각시키지 않고 쓰레기 소각시 연소된 고온의 배기가스를 집진하므로써 다이옥신과 같은 유해성분이 생성되지 못하고 집진기를 통과하는 과정에서 고온의 배기가스에 의해 재연소되도록 하여 굴뚝으로는 완전 연소되어 깨끗이 정화처리된 배기가스가 배출되도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

현무암을 1250∼1550℃로 용융시켜서 노즐분사 방식이나 원심분리 방식으로 7∼12 미크론의 굵기로 현무암 화이버를 제조하는 화이버제조단계;

나노탄소입자가 들어있는 용기 내부에 2∼10기압의 공기압을 주입시켜서 상기 용기에 들어있는 나노탄소입자들은 그들 사이사이에 공기압이 분포되어 있는 과포화상태가 유지되게 하며, 이어서 상기 화이버제조단계에서 제조된 7∼12 미크론 굵기의 현무암 화이버를 상기한 용기에 들어있는 나노탄소입자들 사이를 통과시켜 현무암 화이버의 외표면에 나노탄소입자가 고르게 코팅되게 하는 나노탄소코팅단계;

액상의 불소수지가 들어있는 용기 내부로 상기 나노탄소코팅단계에서 나노탄소입자가 코팅된 현무암 화이버를 투입하여 상기한 불소수지액이 현무암 화이버에 앞서 코팅되어 있는 나노탄소입자 코팅층을 은폐시키도록 재차 코팅되게 하는 불소수지코팅단계;

상기 불소수지코팅단계에서 나노탄소입자 코팅층에 재차 코팅된 불소수지액 코팅층의 결정을 확산시키기 위하여 350∼500℃의 온도에서 가열한 다음 급속 건조시키는 결정확산 및 급속건조 단계;

상기 결정확산 및 급속건조 단계를 거친 현무암 화이버를 소재로 하여 여재를 직조하는 여재직조단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 여재직조단계에서 직조되는 여재는 90∼900 텍스의 현무암 화이버를 소재로 하여 직조된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 여재직조단계에서 직조되는 여재는 90∼900 텍스의 현무암 화이버를 소재로 하여 300∼500 메쉬로 직조된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 현무암 화이버 여재는 -260℃∼+900℃의 온도로서 특히 400∼900℃의 고온에 견디는 특성이 탁월하므로 쓰레기 소각시스템의 집진기의 집진필터로 사용할 경우에는 소각로에서 연소될 때 발생되는 배기가스를 여과처리할 때 고온의 배기가스를 여과시킬 수 있게 되므로써 쓰레기 소각시 발생되는 다이옥신과 같은 유해성분을 완전 연소시키고 매연을 걸러낸 정화된 배기가스만을 대기로 배출시킬 수 있도록 하는 효과를 제공하며, 또한 현무암 화이버의 표면에 일차적으로 코팅된 나노탄소입자 코팅층이 강도를 증강시키며, 상기한 나노탄소입자 코팅층을 커버하도록 이차적으로 코팅된 불소수지액 코팅층은 정전기발생을 억제하고 표면을 매끄럽게 하여 집진기로 유입되는 배기가스와 매연이 정상적인 흐름으로 집진필터를 통과하게 되어 매연의 여과처리가 원활하게 이루어지는 효과를 제공한다.

본 발명에 의한 현무암 화이버를 이용한 여재의 제조방법에 대한 구체적인 실시예를 이하에서 설명하기로 한다.

먼저, 현무암 화이버의 소재가 되는 현무암에 대하여 살펴본다.

현무암은, 어두운 회색 또는 흑색의 미정질 화성암이며, 지하 100Km 이상에서 1200∼1400℃에서 마그마가 용출된 것으로 각종 미네랄이 풍부하고, 체내의 중금속을 흡착 및 분해작용을 하여 혈액순환, 신진대사를 촉진시키며 각종 성인병 예방과 피로회복, 피부질환의 예방효과가 탁월하고, 항균 방충효과가 있고, 강력한 흡착 탈취력이 뛰어나 각종 냄새를 제거하는 효과가 있으며, 풍부한 산소함유량으로 정수 및 정화작용이 탁월하고, 원적외선 방사작용으로 모세혈관 확장과 신진대사를 촉진하여 피로회복에 탁월하고, 음이온을 방출하는 등의 특징을 가지고 있으며, 철근처럼 부러지지 않고 휘어지는 특징을 가지고 있다.

상기와 같은 특징이 있는 현무암은 건축마감재, 보도 및 차도용 블럭, 골재, 타일 등의 건축재료로 사용되고 있으며, 또한 사우나(목욕탕) 재료, 불가마 찜질 재료, 정수기 재료, 온돌판 재료 등등의 다양한 용도의 건축자재로 사용되고 있으며, 또한 절연성이 뛰어나 절연애자 등 각종 절연재료로도 사용되고 있다.

또한, 현무암으로 제조되는 현무암 화이버(Basalt fiber)는 공해를 유발시키지 않는 특징도 가지고 있다.

따라서 본 발명은 현무암을 1250∼1550℃의 고온으로 용융시킨 상태에서 노즐분사 방식을 이용하여 뽑아내거나 또는 원심분리 방식을 이용하여 제조되는 현무암 화이버(Basalt fiber)를 소재로 하여 쓰레기 소각시스템의 소각로에서 소각시 발생되는 배기가스의 고온에 견딜 수 있는 집진필터로 사용할 수 있는 여재의 제조방법에 관한 발명으로서, 이하 본 발명의 여재의 제조방법을 제조단계별로 설명하기로 한다.

< 화이버제조단계 >

이 단계는 현무암을 1250∼1550℃에서 용융시켜서 노즐분사 방식이나 원심분리 방식의 제조공정을 거쳐 현무암 화이버를 제조하는 단계로서, 이 단계에서 제조되는 현무암 화이버는 7∼12 미크론의 굵기로 제조된다.
상기 노즐분사 방식은 용융된 현무암 용융액을 노즐을 이용해서 고압으로 압축분사하여 뽑아내는 것을 말하며, 상기 원심분리 방식은 고속으로 회전시켜서 원심분리하여 뽑아내는 것을 말한다.

< 나노탄소코팅단계 >

이 단계는 전 단계에서 7∼12 미크론의 굵기로 제조된 현무암 화이버의 외표면에 나노탄소입자를 코팅하는 단계로서, 용기안에 나노탄소입자를 채워넣은 다음 상기한 용기 내부에 2∼10기압의 공기압을 주입하는 상태에서 현무암 화이버를 용기안에 들어있는 나노탄소입자속으로 통과시키므로서 현무암 화이버의 외표면에 나노탄소입자가 고르게 코팅되게 하는 단계이다.

즉, 용기 내부에 주입되는 2∼10기압의 공기압은 용기에 들어있는 나노탄소 입자들 사이사이에 공기가 고르게 분포되게 하며, 이러한 상태에서는 용기에 들어있는 나노탄소입자들이 마치 물과 같이 분포된 과포화상태를 유지하게 된다. 따라서 전 단계에서 제조된 현무암 화이버를 용기안에서 과포화상태로 분포되어 있는 나노탄소입자들 사이를 통과시키게 되면 용기 안에 주입된 공기압에 의해 나노탄소입자들이 상기 현무암 화이버의 외표면에 고르게 부착 코팅되는 것이다.

상기와 같이 나노탄소코팅단계에서 현무암 화이버의 외표면에 코팅된 나노탄소입자는 현무암 화이버의 외표면을 매끄럽게 하고, 강도를 증강시키며, 또한 도체의 성질을 띠게 하는 작용을 한다.

< 불소수지코팅단계 >

이 단계는 전 단계에서 현무암 화이버의 외표면에 코팅된 나노탄소입자 코팅층에 불소수지액을 코팅시키는 단계로서, 나노탄소입자가 코팅된 현무암 화이버를 용기에 저장되어 있는 불소수지액에 침지시킨 상태로 통과시키게 되면 현무암 화이버에 일차적으로 코팅되어 있는 나노탄소입자 코팅층 전체를 커버하는 상태로 불소수지액이 이차적으로 코팅되는 것이다.

상기와 같이 현무암 화이버의 외표면에 이차적으로 코팅되는 불소수지액 코팅층은 일차적으로 코팅된 나노탄소입자 코팅층을 은폐시키게 된다.

< 결정확산 및 급속건조 단계 >

이 단계는 전 단계에서 현무암 화이버의 외표면에 이차적으로 코팅된 불소수지액 코팅층을 결정을 확산 및 건조시키는 단계이다.

이를 위해, 불소수지코팅단계를 거친 현무암 화이버를 350∼500℃의 고온 가열로에 투입시켜서 30분 내지 3시간 동안 가열시키게 되면 현무암 화이버의 외표면에 이차적으로 코팅된 불소수지액 코팅층이 용융되면서 표면장력에 의해 현무암 화이버의 외표면에 균일한 두께로 확산됨과 동시에 결정을 이루게 되는 것이며, 이어서 용융된 불소수지액 코팅층이 현무암 화이버의 외표면에 균일하게 코팅된 상태가 되면 가열로에서 꺼내어 대기 중에 노출시키게 되면 상기 현무암 화이버의 외표면에 균일한 두께로 코팅된 불소수지액 코팅층이 급속하게 응고된 상태로 건조되는 것이며, 이와 같이 현무암 화이버의 외표면에 코팅된 불소수지액 코팅층은 정전기를 발생시키지 않게 되며, 현무암 화이버의 표면을 부드럽고 유연하게 하며 인장강도를 증대시키는 작용을 한다.

< 여재직조단계 >

이 단계는 나노탄소입자 코팅층과 불소수지액 코팅층이 차례로 형성된 현무암 화이버를 소재로 하여 여재를 직조하는 단계로서, 이 단계에서는 현무암 화이버를 90∼900 텍스의 굵기로 실 소재를 만든 다음, 상기 실 소재를 사용하여 300∼500 메쉬로 직조하여 여재를 제조하는 것이며, 이와 같이 제조된 여재는 쓰레기 소각시스템의 집진기에서 배기가스와 함께 배출되는 매연을 걸러내는 집진필터로 사용되는데, 이와 같이 제조된 여재는 소각로에서 연소될 때 발생되는 배기가스의 고온(400∼900℃)에도 견딜 수 있으므로 소각로에서 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 매연를 걸러내는 집진기의 집진필터로 사용하게 될 경우에는 고온의 배기가스를 집진기에서 400∼900℃의 고온으로 재연소시킬 수 있게 되어 쓰레기 소각시 발생되는 다이옥신(dioxin)과 같은 유해성분이 완전 연소되어 제거되고 매연이 정화된 배기가스만 배출시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 현무암을 1250∼1550℃로 용융시켜서 노즐분사 방식이나 원심분리 방식으로 7∼12 미크론의 굵기로 현무암 화이버를 제조하는 화이버제조단계;

   나노탄소입자가 들어있는 용기 내부에 2∼10기압의 공기압을 주입시켜서 상기 용기에 들어있는 나노탄소입자들은 그들 사이사이에 공기압이 분포되어 있는 과포화상태가 유지되게 하며, 이어서 상기 화이버제조단계에서 제조된 7∼12 미크론 굵기의 현무암 화이버를 상기한 용기에 들어있는 나노탄소입자들 사이를 통과시켜 현무암 화이버의 외표면에 나노탄소입자가 고르게 코팅되게 하는 나노탄소코팅단계;

   액상의 불소수지가 들어있는 용기 내부로 상기 나노탄소코팅단계에서 나노탄소입자가 코팅된 현무암 화이버를 투입하여 상기한 불소수지액이 현무암 화이버에 앞서 코팅되어 있는 나노탄소입자 코팅층을 은폐시키도록 재차 코팅되게 하는 불소수지코팅단계;

   상기 불소수지코팅단계에서 나노탄소입자 코팅층에 재차 코팅된 불소수지액 코팅층의 결정을 확산시키기 위하여 350∼500℃의 고온으로 가열한 다음 급속 건조시키는 결정확산 및 급속건조 단계;

   상기 결정확산 및 급속건조 단계를 거친 현무암 화이버를 소재로 하여 여재를 직조하는 여재직조단계;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 현무암 화이버를 이용한 여재의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 여재직조단계에서 직조되는 여재는 90∼900 텍스의 현무암 화이버를 소재로 하여 직조된 것을 특징으로 하는 현무암 화이버를 이용한 여재의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 여재직조단계에서 직조되는 여재는 90∼900 텍스의 현무암 화이버를 소재로 하여 300∼500 메쉬로 직조된 것을 특징으로 하는 현무암 화이버를 이용한 여재의 제조방법.