KR101470154B1 - 석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱 복합체 제조방법 - Google Patents
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Abstract
석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱(FRP) 복합체 제조방법으로, 섬유 강화 플라스틱 경화제에 석분 슬러지를 1:1 내지 5:1의 중량비로 혼합하는 단계; 및 상기 섬유 강화 플라스틱 경화제와 석분 슬러지 혼합액을 교반하여 경화시키는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 교반하는 단계는 상온 내지 섭씨 50도의 온도 범위에서 1시간 내지 2시간 진행되는 것을 특징으로 하는 석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱(FRP) 복합 경화제가 제공된다.
Description
본 발명은 석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱 복합체 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석분 슬러지를 활용하여 우수한 물리적, 화학적 특성을 갖는 석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱 복합체 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 골재는 모르타르 또는 콘크리트를 만들기 위한 것으로 시멘트, 물 등과 함께 일체로 굳어지는 모래, 자갈, 파석 등과 같은 건축자재를 말하며, 이들 골재는 천연골재와 인공골재로 대별할 수 있는데, 천연골재인 경우 강에서 채취되는 모래나 자갈은 콘크리트용으로 우수한 성질을 갖지만 채취에 한계가 있을 수있고, 바다모래 등인 경우에는 염분제거의 문제가 있어서 최근에는 특히 경량골재인 경우 인공경량골재에 대한 관심이 높아지고 있다.
상기에서 경량골재는 약 2.5 이하의 절건 비중을 갖는 것을 말하는데 건축이나 토목용 콘크리트에 사용되기 위해서는 가볍고 소정의 강도를 갖고 있으며, 입자형태가 구형에 가깝거나 다면체 형태일 것, 내구성 및 내화성이 있을 것, 물리ㆍ화학적 안정성, 중량성 등이 요구된다. 또한 석분 슬러지는 부순 골재 생산 시 발생하는 것으로 환경오염이 될 수 있어서 그 재활용 방법이 강구되어 왔다.
대한민국 공개특허 1999-75851 호에서는 석분을 이용하는 건축용 벽돌 및 그 제조방법을 공개하고 있는데, 여기서는 석분 뿐 아니라 경량골재, 부석, 시멘트, 유동화제, 물, 안료 및 시멘트 등 다양한 재료를 사용하고 있다. 또한 등록특허 제 10-240943 호에서는 다공성 경량건축자재의 제조방법을 개시하고 있는데, 여기서는 수산화 알루미늄 제조공정에서 부산물로 발생되는 적니(Red mud)를 주원료로 하고 제지 슬러지와 보조 재료로 폐 유리, 폐 진주암, 폐 규조토, 패각, 정ㆍ하수 슬러지, 석탄회분 등을 사용하고 있다. 한편 등록특허 제 10-392933 호에서는 경량골재용 조성물을 개시하고 있는데, [0008] 상기 특허에서는 석분과 함께 EAF(Electric Arc Furnace)더스트, 점토, 페기물로 알루미늄드로스, 적니, 하수오니, 소각재 등을 사용하고 있다. 하지만, 종래 기술로는 산성을 중화제로서의 기능을 갖는 석분 슬러지에 대한 효과적인 처리가 어렵다는 문제가 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 석분 슬러지를 활용한 새로운 복합체의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱(FRP) 복합체 제조방법으로, 섬유 강화 플라스틱 경화제에 석분 슬러지를 1:1 내지 5:1의 중량비로 혼합하는 단계; 및 상기 섬유 강화 플라스틱 경화제와 석분 슬러지 혼합액을 교반하여 경화시키는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 교반하는 단계는 상온 내지 섭씨 50도의 온도 범위에서 1시간 내지 2시간 진행되는 것을 특징으로 하는 석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱(FRP) 복합 경화제를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 섬유 강화 플라스틱 경화제는, 폴리에스테르 수지 90%; 경화제 7%; DMA 경화 촉진제 2%; 포리 희석제 1%로 이루어지며, 상기 석분 슬러지 용액은 석분 분말 50 중량%, 탄소물질 20 중량% 및 잔부의 폴리올 용매로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 탄소물질은 흑연입자, 탄소나노튜브 또는 그래핀이다.
본 발명에 따르면, 석분 슬러지와 섬유 강화 플라스틱을 혼합한 후, 경화시켜, 석분 슬러지가 가지는 물리적 특성을 섬유 강화 플라스틱에 부여한다. 더 나아가, 석분 슬러지가 가지는 분산상에 탄소 기반 물질을 혼합함으로써, 석분 슬러지가 가지는 유해 물질을 흡착시켜, 건축 내장재로서 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱(FRP) 복합체 제조방법의 단계도이다.
이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다.
본 발명은 상술한 바와 같이 석분 슬러지를 섬유 강화 플라스틱 수지에 혼합한 후, 이를 경화시켜, 경도 및 강도가 우수하고, 더 나아가 석분이 가지는 미려한 특성이 복합체에 나타나는, 새로운 석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱(FRP) 복합체의 제조방법을 제공한다. 본 발명에서 석분은 원석의 절단과정에서 분말형태로 배출되는 것으로,특히 절단톱의 과열을 방지하기 위해 물을 살포, 습식상태로 배출되는 물질로서, 침전과정을 통해서 0.8mm 이하의 석분을 포함하는 슬러지이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱(FRP) 복합체 제조방법의 단계도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱(FRP) 복합체 제조방법은, 섬유 강화 플라스틱 경화제에 석분 슬러지를 1:1 내지 5:1의 중량비로 혼합하는 단계; 및 상기 섬유 강화 플라스틱 경화제와 석분 슬러지 혼합액을 교반하여 경화시키는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 교반하는 단계는 상온 내지 섭씨 50도의 온도 범위에서 1시간 내지 2시간 진행된다.
본 명세서에서 섬유 강화 플라스틱 경화제는 경화되기 전 섬유 강화 플라스틱 수지 및 경화제를 포함하며, 경화되기 전 액상을 형성하는 섬유 강화 플라스틱 수지를 의미한다.
본 발명은 상술한 바와 같이 경화제가 함유된 섬유 강화 플라스틱 수지에, 석분 슬러지를 혼합시키고, 이를 경화시킴으로써 강화된 강도 및 미려한 심미감을 갖는 복합체를 제조한다.
더 나아가, 본 발명은 석분 슬러지가 가지는 유해 성분(예를 들면 중금속)등이 경화 후 복합체 표면으로부터 배출되는 것을 방지하기 위하여, 유기 용매 상의 석분 슬러지에 상기 유해 성분을 흡착할 수 있는 탄소 물질을 혼합시킨다. 예를 들어 흑연, 탄소나노튜브 또는 그래핀 등이 상기 탄소 물질로 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 중량 대비 높은 비표면적을 갖는 그래핀 산화물이, 상기 탄소 물질로 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 그래핀 산화물 표면과, 중금속 등은 정전기적 인력에 의하여 흡착될 수 있다. 하지만, 경제적인 측면에서 고가의 그래핀 대신 흑연 성분이 사용되어도 무방하며, 본 발명의 일 실시예에서는 흑연이, 상기 탄소 물질로 사용되었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유 강화 플라스틱 경화제는, 폴리에스테르 수지 90%; 경화제 7%; DMA 경화 촉진제 2%; 포리 희석제 1%로 이루어진다.
또한, 상기 석분 슬러지 용액은 석분 분말 50 중량%, 탄소물질 20 중량% 및 잔부로서 통상의 용매로 사용되는 폴리올 용매인 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 및 테트라에틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 이루어진다. 만약 탄소물질이 상기 중량보다 높은 경우, 탄소물질에 의하여 복합체의 심미감이 떨어질 수 있으며, 탄소물질이 상기 중량보다 낮으면, 독성 물질의 표면 석출 현상이 크게 증가할 수 있다.
하기 표는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 복합체 표면이 중금속(Cu) 함량을 측정한 결과이다.
| 탄소물질 미사용(흑연) | 탄소물질 사용(흑연) | |
| Cu 석출성분 | 34mg/mL | 3.4mg/mL |
이상의 결과로부터, 본 발명에 따른 복합체는 석분 슬러지로부터의 유해 물질 석출을 최대한 방지하면서도, 동시에 석분 슬러지를 건축용 또는 장식용 자재로서 활용할 수 있는 방안을 제공한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (3)
- 석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱(FRP) 복합체 제조방법으로,
섬유 강화 플라스틱 경화제에 석분 슬러지를 1:1 내지 5:1의 중량비로 혼합하는 단계; 및
상기 섬유 강화 플라스틱 경화제와 석분 슬러지 혼합액을 교반하여 경화시키는 단계를 포함하며, 여기에서 상기 교반하는 단계는 상온 내지 섭씨 50도의 온도 범위에서 1시간 내지 2시간 진행되며,
상기 섬유 강화 플라스틱 경화제는, 폴리에스테르 수지 90%; 경화제 7%; DMA 경화 촉진제 2%; 포리 희석제 1%로 이루어지며, 상기 석분 슬러지 용액은 석분 분말 50 중량%, 탄소물질 20 중량% 및 잔부의 폴리올 용매로 이루어지며, 상기 탄소물질은 흑연입자, 탄소나노튜브 또는 그래핀이며,
상기 폴리올 용매는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 및 테트라에틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물로서, 상기 폴리올 용매에 상기 탄소물질이 분산되는 것을 특징으로 하는 석분 슬러지-섬유 강화 플라스틱(FRP) 복합 경화제 제조방법.
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| 황택성, 박진원, 이철호. 폐 FRP/석분 슬러지 충전 복합재의 제조 및 기계적 물성에 관한 연구. Polymer(Korea). 한국고분자학회. 2000.10., 제24권, 제6호, pp.829-836* |
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