KR101041094B1

KR101041094B1 - 친환경 건축자재 조성물 제조 방법

Info

Publication number: KR101041094B1
Application number: KR20100101571A
Authority: KR
Inventors: 김진만; 김민길; 이중명; 이철호; 이석우; 최덕진; 라정민
Original assignee: 태성건설 주식회사; 공주대학교 산학협력단; 군북산업(주)
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2011-06-14

Abstract

본 발명은 친환경 건축자재 조성물 제조방법에 관한 것으로, 정수장슬러지를 원료로 하는 흡착재를 무기질 또는 유기질인 건축용 재료에 조성하여 방음, 흡음, 단열, 경량성의 마감성능 외에 탈취, 제습 및 조습, VOC흡착, CO₂흡착성능을 통해 실내 공기질을 향상함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 친환경 건축자재 조성물 제조방법은, 함수율 60-85% 사이의 정수슬러지 100중량부에, 인산 5~20 중량부, 물 100~150중량부를 혼합하여, 100~120℃ 온도를 유지하면서 1~3시간 교반하여 수분을 증발시키는 제1-1단계, 상기 제1-1단계에 의해 생성된 1차 반응물을 상온에서 1~3시간 동안 교반하면서 자연냉각시키는 제1-2단계, 상기 제1-2단계를 통해 생성된 2차 반응물을 100~140℃로 가열하여 건조시키고 분쇄하는 제1-3단계에 의해 흡착재를 제조하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 제조된 흡착재 100중량부에 대하여 석회 50~300중량부, 규사 100~150중량부, 섬유재 1~5중량부, 광물계 섬유재 1~100중량부, 증점제 5~10중량부, 혼화제 0.1~5중량부를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 제2단계와; 상기 제2단계에 의해 혼합된 1차 혼합물 100중량부에 대하여 물 30~50부를 혼합하는 제3단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 건축자재 조성물 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING ECO-FRIENDLY BUILDING MATERIALS COMPOSITE}

본 발명은 건축자재 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정수슬러지를 이용하여 물리적 화학적 방법으로 흡착성능이 높은 흡착물질을 제조하고, 이 흡착물질을 무기질 또는 유기질인 건축용 재료에 조성하여 방음, 흡음, 단열, 경량성의 마감성능 외에 탈취, 제습 및 조습, VOC흡착, CO₂흡착성능을 갖는 친환경 건축자재 조성물 제조 방법에 관한 것이다.

정수슬러지는 정수처리과정에서 발생되는 것으로, 매립, 해양투기, 재활용에 의해 처분되고 있다.

매립은 매립지의 확보에 어려움으로 거의 중단된 상태이고, 해양투기는 처리비용이 상대적으로 저렴한 이점이 있으나 해양오염방지법 시행규칙의 개정으로 2013년부터 금지되어 있으며, 따라서, 재활용에 의한 처리기술이 절실하게 필요하다.

정수슬러지의 활용을 위한 연구는 다양한 분야에서 시도된 바 있다. 미국에서는 정수슬러지의 중금속 성분이 다른 폐슬러지에 비해 비교적 낮다는 점에 착안하여 초지 및 농작물 재배를 위한 토양개량제로 사용되고 있으며 일본에서는 해안과 공공용지의 매립 성토재, 단열재, 경량골재, 농업용 토지개량재 및 무기질 비료를 위한 자원화가능성을 제시하고 있다.

국내에서도 정수슬러지는 주로 Kaolinite, Albite 등과 같은 점토광물로 이루어져 있어 토양과 비슷한 점을 이용하여 혼합시멘트와 같은 토공재료 및 요업재료로서 재활용하기 위한 용도개발과 자원화 기술개발 등의 가능성이 연구된 바 있으며 토지 주입제나 부산물 비료, 무기 이온 흡착제, 질소 및 인 제거제 등으로 활용하는 방안도 연구된바 있다.

그러나 정수슬러지에는 중금속과 유해화학물질이 함유되어 있기 때문에 퇴비화, 매립성토재, 경량골재, 토양개량재, 무기질 비료로 재활용하기가 어려우며, 특히 슬러지를 건조시켜 소각한 후에 그 소각재를 용융하여 재활용하는 방법은 에너지의 과다사용이라는 문제점을 지니고 있어서 정수처리시설에서 슬러지의 발생량을 저감시켜 최소화하는 방안이나 슬러지를 재활용하여 유효하게 이용하는 자원화 기술 개발이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

특히 정수슬러지의 주요 구성성분은 Al₂O₃와 SiO₂이며, 석영, 백운모, 고령토, 조장석 등의 다양한 점토광물을 함유하고 있다. 따라서 이를 열처리 시 분해와 재결합, 용융 등을 통하여 새로운 결정질 형태로 상이 변화한다. 이에 정수슬러지의 무기질성분 중 Al₂O₃가 30%정도 함유되고 있는 점을 감안한다면 흡착제, 촉매, 이온교환제 등 여러 분야에서 다양한 용도로의 사용이 가능한 고부가가치 물질인 제올라이트로 전환이 가능할 것으로 판단된다.

또한 정수슬러지를 이용하여 제조한 제올라이트 성능의 흡착, 흡습, 흡음 등의 성능이 있는 기능성 물질을 이용하여 친환경적인 건축재료로 제조할 수 있을 것으로 판단된다.

이와 관련하여 슬러지를 이용하여 건축재료를 제조하는 방법이 선행발명으로 개시되고 있는데, 특허 제10-0648827호는 중금속을 함유한 슬러지를 고형화하기 위한 고화제 및 상기 고화제 첨가를 통하여 우수한 강도와 함께 중금속 용출에 대해 안정성이 있는 건축자재로 재활용할 수 있는 경화체에 관한 것을 제시한 바 있다.

그러나 상기의 종래기술은 슬러지 고화시의 문제점을 개선한 것으로, 슬러지 고화시, 시멘트의 수화반응을 촉진시켜 중금속 등에 의한 경화저해효과를 억제시키고, 상기 슬러지용 고화제의 구성성분에 CaSO₄(황산칼슘) 및 CaCl₂(염화칼슘)을 첨가함으로써, 시멘트와 CaO의 수화반응시 발열에 의한 균열을 줄여주고, 강도를 증진시켜주며, 경화시간의 조절과 CoCl₂(염화코발트)의 첨가를 통하여 고화시 수분의 탈리를 돕고, 외부수분을 흡수하여 가스 흡착 및 중금속 흡착을 통하여 고화되는 특징이 있지만, 종래의 시멘트 고화물질에 사용되는 물질을 주로 사용하여 친환경적인 기능성인 방음, 흡음, 단열, 탈취, 제습, 유해물질 흡착과 같은 성능이 현저히 부족하다는 단점이 있음은 물론 염화물을 혼입함으로서 금속재와 만나는 부분에 적용하기 어려운 단점을 가지고 있어 건축재료로서 범용적으로 사용되는데 한계를 가지고 있었다.

또한 상기의 종래기술은 슬러지를 재활용한다는 측면은 있었으나 주로 건축, 토목용의 경화체(시멘트)에 한정되는 것으로서 다기능성 용도로서의 부족함이 현저하였다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정수장슬러지를 원료로 하는 흡착재를 무기질 또는 유기질인 건축용 재료에 조성하여 방음, 흡음, 단열, 경량성의 마감성능 외에 탈취, 제습 및 조습, VOC흡착, CO₂흡착성능을 통해 실내 공기질을 향상할 수 있는 친환경 건축자재 조성물 제조 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 친환경 건축자재 조성물 제조방법은, 정수슬러지를 원료로 하는 흡착재를 제조하는 제1단계와;

상기 제1단계를 통해 제조된 흡착재, 석회, 규사, 섬유재, 광물계 섬유재, 증점제, 혼화제를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 제2단계와;

상기 제2단계에 의해 혼합된 1차 혼합물에 대하여 물을 혼합하는 제3단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 친환경 건축자재 조성물 제조방법은, 정수슬러지를 원료로 하는 흡착재를 제조하는 제1단계와;

상기 제1단계에 의해 제조된 흡착재 100중량부에 대하여 목분 1,000~1,200 중량부, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 폴리프로필렌(PP), 술폰화 폴리스틸렌(SPS, sulfonated polystyrene), 오피피(OPP, Oriented Poly Propylen) 단독으로 또는 이들의 조합으로 이루어진 일군의 고분자 조성물 2,000~4,000 중량부를 혼합하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 충전제, 안정제, 활제, 충격보강재가 추가로 더 혼합되어 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 친환경 건축자재 조성물 제조 방법에 의하면, 제습, 탈취, VOC흡착 등에 현저한 효과가 있다. 또한 암모니아 및 포름알데히드의 흡착능도 매우 뛰어난 효과가 있다.

또한, 제습, 탈취, VOC흡착, 오염가스 및 오염물질의 흡착능은 물론, 건축재료로서의 방음, 흡음, 단열, 경량성 등이 매우 우수하다.

본 발명의 친환경 건축자재 조성물은 기존에 건축용 마감재료로 사용되고 있는 석고보드, MDF, 섬유건축자재, 미네랄 천장재, 파티클 보드, 합판, 합성합판 등다양한 자재를 대신할 수 있으며, 따라서, 모든 건축물과 토목구조물을 친환경적으로 조성할 수 있다.

도 1은 정수슬러지의 흡착기능물질로의 가공 전 후 미세구조변화도.
도 2는 정수슬러지의 흡착기능물질의 세공용적.
도 3은 정수슬러지의 흡착기능물질의 입도분포.
도 4는 정수슬러지의 흡착기능물질의 암모니아 흡착 성능도.
도 5는 정수슬러지의 흡착기능물질의 포름알데히드 흡착 성능도.
도 6은 본 발명에 의한 친환경 건축자재 조성물에 적용된 흡착재의 제조 공정을 보인 개략도.
도 7과 도 8은 본 발명의 실시예 1에 의한 친환경 건축자재 조성물의 암모니아 탈취성능과 포름알데히드 탈취성능을 보인 그래프.

본 발명에 의한 친환경 건축자재 조성물은, 정수슬러지를 원료로 하는 다공성 흡착재를 기본으로 하며, 석회, 규사, 섬유재, 광물계 섬유재, 증점제, 혼화제, 물이 혼합되거나(이상 실시예 1), 목분, 고분자 조성물 즉 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate)), 폴리프로필렌(PP), 술폰화 폴리스틸렌(SPS, sulfonated polystyrene), 오피피(OPP, Oriented Poly Propylen) 단독으로 또는 이들의 혼합물)가 혼합되거나, 또는 여기에 충전제, 안정제, 충격보강재가 더 혼합되어 이루어진다(이상 실시예 2).

본 발명은 먼저 수처리시 발생되는 슬러지를 이용하여 다공성 흡착재를 제조하는 것으로부터 시작하며, 먼저 다공성 흡착재에 대해 구체적으로 설명한다.

1. 다공성 흡착재의 제조과정.

수처리시 발생되는 슬러지란 정수, 하수, 폐수 슬러지를 의미하며 응집 및 응결, 침착 등의 반응을 통하여 배출되는 슬러지를 의미한다. 바람직하게는 상기의 슬러지를 탈수 공정을 거쳐 함수율 60-85% 사이로 적정량 유지되는 슬러지를 의미한다. 더욱 바람직하게는 알럼계열의 응집제 처리를 통해 배출되는 슬러지 즉 정수슬러지가 유용하며 효과적이다.

통상의 정수장 슬러지의 화학적 성분은 대부분 실리카분(SiO₂), 및 알루미나(Al₂O₃)가 80%이상으로 이루어져 있으며, 그 밖에 활성탄(Activated Carbon), 미량금속 등이 존재한다.

따라서, 본 발명은 상기의 정수장 슬러지의 성분이 알루미나 및 실리카 성분이 주요한 성분임에 착안하여 흡착성능을 갖는 제올라이트와 같은 물질로 변환시키는 특별한 공정으로부터 시작한다.

먼저, 정수슬러지 100 중량부에 인산 5~20 중량부, 물 100~150중량부를 혼합하고 1~3시간 동안 교반시켜 수화 반응시키되, 바람직하게는 100~120℃의 온도를 유지하며 상기 혼합물의 수분만을 증발시키는 수화반응 단계와, 반응이 완료되면 반응물을 1~3시간동안 상온에서 교반하면서 냉각시키는 냉각 단계 및 냉각이 완료되면 상기 반응물에 함유된 수분이 완전 증발되도록 110~140℃의 유지된 조건의 건조기에서 건조시키고 분쇄하여 분말형의 탈취기능성 물질을 제조한다.

상기의 정수슬러지는 정수처리시설에서 중간단계 또는 최종단계 즉 사용자의 요구에 따른 적정량의 함수율로 유지된 슬러지를 의미한다. 따라서 케이크 형상으로 나오는 슬러지를 포함하는 개념이다.

상기의 인산은 K₃PO₄, KH₂PO₄, K₂HPO₄, NH₄H₂PO₄, H₃PO₄ 중에서 선택한 하나 또는 2종 이상의 혼합으로 이루어진 인산을 의미한다.

본 발명의 친환경 건축자재 조성물의 제조과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

⑴ 혼합 및 수화반응단계

정수슬러지 100중량부에 인산 5~20중량부, 물 100~150중량부를 혼합하고 1~3시간 동안 교반시켜 수화반응시키되, 바람직하게는 100~120℃의 온도를 유지하며 상기 혼합물의 수분만을 증발시키면서 수화반응시킨다.

상기 정수슬러지에 포함되는 인산은 정수슬러지 100중량부에 5~20중량부 혼합하는 것이 좋다. 그러나 때로는 정수슬러지의 상태에 따라서 인산의 양이 결정될 수 있으며, 따라서 정수슬러지의 함수량에 따라 정수슬러지 100중량부에 인산 5~40중량부 포함될 수 있음은 물론이다. 따라서 알루미늄(Al)과 인산의 염기(PO₄)의 몰비 형성에 따라 결정될 수 있다. 바람직하게는 알루미늄보다 인산의 염기량이 더 많도록 혼합하는 것이 좋다.

상기 처리물에 혼합되는 인산의 양이 정수슬러지 100 중량부 대비 5 중량부 미만인 경우 악취제어제로서의 효과가 미비하며, 20 중량부 초과시에는 과다의 Al과 인산의 PO4이온의 몰비 형성이 이루어지지 않으므로 냄새 제어면에서 효과가 미비하게 되며 또한 재료비의 상승문제가 있다.

그리고, 이렇게 혼합된 혼합물을 1~3시간 동안 교반하면서(교반의 방법은 교반기 등과 같은 다양한 종류의 혼합수단을 채용하면 된다) 수분을 증발시킨다. 이때 가열수단을 동원하여 수분을 증발시킬 수 있으며 혼합물을 가열할 경우 100~120℃의 온도를 유지시킨다. 이는 인산의 끓는점이 약 150℃로서 그 이상일 경우 증발 과정에서 인산이 함께 증발될 우려가 있기 때문이며, 100℃ 이하의 경우 혼합물에 포함된 수분의 증발이 억제되어 함수량 조절효과를 전혀 기대할 수 없기 때문이다.

⑵ 건조 및 분쇄단계

건조 단계는 기 상기 반응물을 다시 한 번 건조시켜 수분이 완전 증발되도록 하고 분쇄기를 이용하여 건조된 물질을 미세하게 분쇄하는 과정이다. 이러한 건조과정에서는 100~140℃의 온도가 유지되는 조건의 건조기가 이용된다. 이 과정 역시 전술한 인산의 끓는점을 감안하여 상기 설정온도 범위내에서 건조가 진행되도록 한다. 또한 분쇄과정은 가급적 미세하게 분쇄하는 것이 바람직하다. 더 미세할수록 흡착성능이 좋아질 수 있기 때문이다. 바람직하게는 5~20㎛의 크기로 분쇄하는 것이 좋다. 따라서 이렇게 건조되어 분쇄된 물질은 다공성성의 분말 흡착재가 된다.

도 6은 상기의 제조 공정의 하나의 예를 나타내는 도면이다.

2. 제조된 다공성 흡착재의 특성

이렇게 제조된 흡착재의 화학조성의 가공전과 후를 XRF로 측정해본 결과를 아래의 [표 1] 정수슬러지 가공 전, 후 화학조성변화에 나타나 있다.

[표 1]

또한 SEM으로 5,000배 및 35,000배 확대하여 관찰한 흡착재의 미세구조는 도 1에 나타나 있다.

도 1에서 본 바와 같이 상기의 방법으로 제조된 흡착재는 다공질의 구형입자 구조로 관찰되었으며, 이러한 다공질의 구조가 탈취, VOC흡착, 방음, 제습 등의 특성을 부여하는 것이다.

또한, 도 2와 도 3은 공극크기별 세공용적과 입도 분포를 나타낸 것이다. 측정결과 본 발명의 흡착재는 0.01~0.1㎛대의 공극이 다량 존재하는 것으로 나타났다.

그리고, 상기에서와 같이 제조된 흡착기능성 물질(흡착재)은 도 4와 도 5에서 보는 바와 같이 제습, 탈취, VOC흡착, CO₂ 흡착에 현저한 효과가 있는 것으로 나타났다. 경과시간에 따른 암모니아 가스와 포름알데히드의 흡착성능을 본 결과 도 3에 나타낸 바와 같이 밀폐된 공간에서 120분 후 암모니아 가스와 포름알데히드를 98%이상 흡착하는 것으로 나타난다.

이상의 공정으로 제조된 분말형 흡착재를 건축자재용 조성물에 혼합하여 방음, 흡음, 단열, 탈취, 제습, 유해물질 흡착과 같은 성능이 뛰어난 친환경적인 건축자재 조성물을 제조할 수 있다.

본 발명에 의한 친환경 건축자재 조성물로 제조된 건축자재는 석고보드, MDF, 섬유건축자재, 미네랄 천장재, 파티클 보드, 합판, 합성합판 등과 같은 다양한 건축자재를 대신하는 것이 가능하다.

<실시예 1>

본 실시예에 의한 친환경 건축자재 조성물은, 정수슬러지를 이용한 흡착재 100중량부에 석회 50~300중량부, 규사 100~150중량부, 섬유재 1~5중량부, 섬유상 광물 1~100중량부, 증점제 5~10중량부, 혼화제 0.1~5중량부, 물 30~50중량부 혼합되어 이루어진다.

정수슬러지를 이용한 흡착재는 5~20㎛이다.

석회는 통상의 소석회를 의미하며 바람직하게는 원료 석회석 원석(~300㎜)을 파쇄 및 소성(900℃~1100℃)한 생석회에 물(H₂0)과 반응시켜 제조한 CaO함량 65%이상 소석회(Ca(OH)₂)를 말한다.

석회는 강도증진을 위해 50중량부 이상 가격경쟁력을 위해 300중량부 이하로 설정한다.

규사는 밀도 2.5~2.7(g/㎤), SiO₂함량 70%이상 함유, 비표면적 2,000~6,000(㎠/g)의 미분을 사용하며 포졸란 반응을 유도하여 건축자재로서의 강도증진을 위해 첨가하다. 100중량부 이하이면 강도 증진의 효과가 없고 150중량부 이상 혼합되면 강도에 큰 변화가 없으므로 비경제적이다.

섬유재는 예를 들어, 길이 5~7mm의 PP(Polypropilene)섬유를 의미하며, 압출성형제품의 휨강도 증진을 위해 사용되어진다. 5mm이하의 PP섬유를 혼입하면 휨강도 증진에 영향이 적으며 7mm이상인 경우에는 원료 혼합시 PP섬유의 엉킴현상이 발생할 가능성이 높다. 또한 1 중량부 이하이면 휨강도에 미치는 영향이 적으며 5중량부 이상이면 휨강도 증진효과가 미비하고 비경제적이다.

섬유상 광물은 세피올라이트(해포석 ; Sepiolite, 중국산)를 의미하며 비표면적 230~380㎡/g의 제품이다. 이 또한 주성분인 석회와 탈취제 분말의 접착력을 증진시키며 강도를 증진시키기 위해 첨가되어 1중량부 이하이면 휨강도와 접착력에 미치는 영향이 적으며 100중량부 이상이면 강도와 접착력에 큰 변화가 없고 비경제적이다.

증점제는 소석회 원료의 윤활성 및 점성을 부여하기 위한 원료로, 주로 하이드록실메틸셀로오스를 사용하며, 5중량부 이하이면 압출시 토출구의 마찰로 인해 압출기부하 및 제품품질에 악영향을 주고 10중량부 이상이면 점도 및 윤활성에 큰 변화가 없으므로 비경제적이다. 진공압출성형공정으로 제조하는 본 발명에서는 점도는, 4,600cps 이상 제품을 사용하는 것이 좋다.

혼화제는 예컨대, 무수구연산을 의미하며 습비빔된 원료의 경화시간을 조절하기 위하여 사용되며, 0.1중량부 이하이면 압출기 내부에서 경화가 일어나 생산에 문제를 발생시키고 5중량부 이상이면 경화가 늦어 제품양생 및 생산에 문제를 발생시킨다.

물은 포졸란 반응 등으로 제품의 성형 및 강도발현을 위해 사용되며, 흡착재 등 물을 제외한 재료의 혼합물에 대한 비율로서, 30중량부 이하이면 압출기 내부의 마찰과 제품품질에 영향을 미치며 50중량부 이상이면 압출기 내부에서의 역류로 인한 압출기 손상과 압출 후 제품 핸들링에 영향을 준다.

본 실시예의 제조방법은 다음과 같다.

원료의 접착력을 좋게 하기 위해 최소한의 시간과 생산력을 증대시기키 위한 목적으로 건식혼합과 습식혼합을 차례로 실시하다. 건식혼합은 분말형 흡착기능성 물질인 흡착재와 소석회, 섬유재, 섬유상 광물, 증점제, 혼화제를 건식혼합기에 투입한 후 균일한 혼합이 될 때까지 충분한 시간(약 120~240초)동안 건식혼합을 실시하게 된다. 120초 미만 혼합되면 재료들의 균일한 혼합이 이루어지지 않고 240초 이상 혼합되면 재료간의 혼합에 차이가 없다.

건식 혼합이 완료된 원료 100중량부에 물 30~50중량부로 투입하여 습식혼합기에서 180~300초 동안 습식 혼합을 실시하게 된다.

건식혼합을 통해 재료의 원활한 혼합을 이루어지도록 물을 투입하여 포졸란 반응 등을 유도함으로써 강도를 증진시키게 한다.

습식혼합이 완료된 원료는 압출기에 투입되어 퍼그스크류, 진공실, 오거스크류, 게이트를 통과하여 내장재, 마감재 제품의 형상으로 압출성형하게 된다.

진공실에서는 약 75㎜Hg의 진공압력으로 탈기를 실시하게 되며, 압출기 내에서는 약 30㎏/㎠정도의 압력을 받게 된다. 이 때 적절한 형상으로 압출되지 못한 것은 폐기시키게 된다.

압출성형된 진공압출성형 건축자재는 해당 건축자재 규격크기로 절단되어 스팀(Steam)에 의해 스팀양생을 하게 된다.

스팀양생이 완료되면 제품의 휨 및 표면상태를 검사하고, 물리적 특성 검사와 최종 가공을 거쳐 제품 출하를 하게 된다.

이하, 본 실시예에 따른 구체적인 실험예에 대해 설명한다.

1. 재료 조성.

구분	흡착재	석회	규사	섬유재	섬유상광물	증점제	혼화제	물
혼합비	100	200	120	3	50	7	3	40

흡착재는 정수슬러지 100중량부, 인산 15중량부, 물 125중량부가 혼합되어 110℃의 온도에서 2시간 교반시켜 수분을 증발시킨 것이다. 물 40중량부는 흡착재, 석회, 규사, 섬유재, 섬유상광물, 증점제 및 혼합제의 혼합물에 대한 혼합비율이다.

상기의 재료를 통상적인 건축자재 제조방법에 의거하여 건축자재 제품을 제조하였다.

나. 특성 실험.

상기의 조성에 의해 제조한 건축자재의 암모니아 탈취성능과 포름알데히드의 탈취성능은 도 7과 도 8에서 알 수 있듯이 탁월한 효능을 보이고 있다.

<실시예 2>

본 실시예에 의한 친환경 건축자재용 조성물은, 정수슬러지를 이용한 흡착재 100중량부에 목분 1,000~1,200 중량부, 고분자폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 폴리프로필렌(PP), 술폰화 폴리스틸렌(SPS, sulfonated polystyrene), 오피피(OPP, Oriented Poly Propylen) 단독으로 또는 이들의 조합으로 이루어진 일군의 고분자 조성물 2,000~4,000 중량부가 혼합되어 이루어진다.

그리고, 흡착재 100중량부에 대하여 충전제 50~80 중량부, 안정제 20~50 중량부, 활제20~40중량부, 충격보강재 20~60중량부가 더 혼합되어 이루어질 수도 있다.

상기한 분말형 흡착재는 5~20㎛로 준비한다.

목분은 20~80 mesh의 크기로 준비하되 원료는 천연의 침엽수, 활엽수 또는 폐목재를 재가공한 것들로 가능하며 함수율은 0.1~10%정도인 것이 사용한다. 목분의 사용 이유는 색상 및 강도증진을 위한 최소한의 비율과 가격경쟁력을 고려한 수치이다.

고분자 조성물은 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate)), 폴리프로필렌(PP), 술폰화 폴리스틸렌(SPS, sulfonated polystyrene), 오피피(OPP, Oriented Poly Propylen) 단독으로 또는 이들의 조합으로 이루어진 일군의 고분자 조성물로서 2,000~4,000 중량부가 혼합된다.

2,000중량부 이하이면 제품성형 및 품질에 문제가 발생하고, 4,000중량부 이상이면 밀도차이에 의해 재료분리현상이 발생하며 비경제적이다.

상기의 고분자 조성물은 단독으로나 또는 2이상을 조합하여 사용할 수 있지만 바람직하게는 흡착기능성 물질 100중량부를 기준으로 폴리에틸렌(PE)400~600, 폴리에틸렌 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate)500~1,000 중량부, 폴리프로필렌(PP) 400~900 중량부, 술폰화 폴리스틸렌(SPS, sulfonated polystyrene)400~900 중량부, 오피피(OPP, Oriented Poly Propylene)300~600 중량부를 혼합한 조성물이 좋다.

상기한 일정한 중량부의 배합으로 이루어진 고분자 조성물로 만든 건축자재는 압출성형과정에서의 기계적물성, 예를 들면 엉김방지, 유연한 압출, 적정한 점도를 유지시켜 주는데 매우 효과적이다.

상기한 일군의 조성물에 흡착기능성 물질 100중량부를 기준으로 선택적 또는 추가적으로 충전제 50~80 중량부, 안정제 20~50 중량부, 활제20~40중량부, 충격보강재 20~60중량부를 혼합하여 친환경형 합성목재를 제조할 수 있다.

이러한 충전제, 안정제, 활제, 충격보장제를 더 추가하는 이유는 1차적으로는 친환경형 합성목재 재료가 압출하는 과정에서보다 보다 안정적이고 적정한 강도와 점도 등을 유지시켜 주기 때문이고, 2차적으로는 상기한 합성목재 복합재를 다시 구체적인 합성목재로 압출 성형할 때에 보다 좋은 강도와 유연한 압출, 적정한 점도 등의 물리적, 화학적 물성을 유지해 주기 때문이다.

상기의 충전제는 고분자물질의 실용화에서 노화방지,보강,증량(增量)의 목적으로 가하는 물질을 말한다. 따라서 본 발명의 고분자 물질의 특성에 맞게 사용되는 통상의 충전제를 의미한다. 통상적으로 탈크, 칼슘 카보네이트 또는 규회석, 또는 이들과 합성 섬유(예를 들어, 유리 또는 탄소 섬유)와의 조합물을 의미한다.

안정제는 고분자물질의 상용화된 것(플라스틱) 등에 열화(劣化)를 방지하거나 또는 억제하기 위해서 첨가하는 화학약품이다. 플라스틱 등은 열, 빛, 산소의 영향을 받아 열화하므로 이를 방지해야 한다. 대표적인 것에 열안정제, 산화방지제, 광안정제 등이 있다. 따라서 안정제는 본 발명의 고분자 물질에 맞게 사용되는 통상의 안정제를 의미한다. 예를 들면, UV안정제, 열안정제, 에폭시 화합물, 스테아린산아연, 스테아린산칼슘 등의 유기산금속류 등이 있다.

활제(lubricant)는 본 발명의 고분자 물질에 맞게 사용되는 통상의 활제를 의미하며, 폴리에틸렌계 또는 폴리프로필렌계 등에 통상 사용되는 것으로, 스테아린산 등 지방산류; 스테아린산 아미드, 올레인산 아미드 등 지방산 아미드류; 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등 왁스류 등을 들 수 있으며, 이들이 단독 또는 적정 비율로 혼합되어 사용된다.

충격보강제는 분열, 인장, 압축, 휨, 충격강도를 증가시키기 위해 플라스틱에 첨가하는 섬유상 불용성 물질을 의미한다. 본 발명에 사용되는 충격보강제는 Acrylic, CPE(Chlorinated Polyethylene), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스틸렌(MBS)수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌(ABS)수지 등을 들 수 있다.

상기한 본 발명인 흡착기능성 물질은 포함하는 합성목재 조성물은 통상적인 방법인 압출기에서 혼연, 용융, 가압, 압출, 성형되어 소정의 크기의 펠렛이 된다.

다시 이 펠렛은 합성목재를 제조하는 통상의 합성목재 제조 압출기를 통하여 친환경형 합성목재로 완성되게 되며 건축용 자재로 사용된다.

본 실시예에 의한 암모니아 탈취성능과 포름알데히드의 탈취성능은 실시예 1과 유사하여 구체적인 데이터를 첨부하지 않는다.

Claims

함수율 60-85% 사이의 정수슬러지 100중량부에, 인산 5~20 중량부, 물 100~150중량부를 혼합하여, 100~120℃ 온도를 유지하면서 1~3시간 교반하여 수분을 증발시키는 제1-1단계, 상기 제1-1단계에 의해 생성된 1차 반응물을 상온에서 1~3시간 동안 교반하면서 자연냉각시키는 제1-2단계, 상기 제1-2단계를 통해 생성된 2차 반응물을 100~140℃로 가열하여 건조시키고 분쇄하는 제1-3단계로 이루어져 정수슬러지를 원료로 하여 흡착재를 제조하는 제1단계와;
상기 제1단계를 통해 제조된 흡착재 100중량부에 대하여 석회 50~300중량부, 규사 100~150중량부, 섬유재 1~5중량부, 광물계 섬유재 1~100중량부, 증점제 5~10중량부, 혼화제 0.1~5중량부를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 제2단계와;
상기 제2단계에 의해 혼합된 1차 혼합물 100중량부에 대하여 물 30~50부를 혼합하는 제3단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 친환경 건축자재 조성물 제조방법.
함수율 60-85% 사이의 정수슬러지 100중량부에, 인산 5~20 중량부, 물 100~150중량부를 혼합하여, 100~120℃ 온도를 유지하면서 1~3시간 교반하여 수분을 증발시키는 제1-1단계, 상기 제1-1단계에 의해 생성된 1차 반응물을 상온에서 1~3시간 동안 교반하면서 자연냉각시키는 제1-2단계, 상기 제1-2단계를 통해 생성된 2차 반응물을 100~140℃로 가열하여 건조시키고 분쇄하는 제1-3단계로 이루어져 정수슬러지를 원료로 하여 흡착재를 제조하는 제1단계와;
상기 제1단계에 의해 제조된 흡착재 100중량부에 대하여 목분 1,000~1,200 중량부, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 폴리프로필렌(PP), 술폰화 폴리스틸렌(SPS, sulfonated polystyrene), 오피피(OPP, Oriented Poly Propylen) 단독으로 또는 이들의 조합으로 이루어진 일군의 고분자 조성물 2,000~4,000 중량부를 혼합하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 건축자재 조성물 제조방법.
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청구항 2에 있어서, 상기 제2단계에서는 상기 흡착재 100중량부에 대하여 충전제 50~80 중량부, 안정제 20~50 중량부, 활제 20~40중량부, 충격보강재 20~60중량부를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 친환경 건축자재 조성물 제조방법.
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